專利名稱：發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其發(fā)光二極管晶粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體照明裝置，尤其涉及一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)一般需要打金線以將發(fā)光二極管晶粒的電極與基板的焊墊電連接，發(fā)光二極管晶粒需要設(shè)置相應(yīng)的厚金屬電極及焊球以與金線連接。 然而，焊球及厚金屬電極會(huì)遮擋光線，從而降低發(fā)光二極管晶粒及整個(gè)發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的出光效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種出光效率較高的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其發(fā)光二極管晶粒。一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基座及發(fā)光二極管晶粒，發(fā)光二極管晶粒固定于基座上，該發(fā)光二極管晶粒包括基板、半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一電接觸層及第二電接觸層，第一電接觸層及第二電接觸層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一電接觸層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二電接觸層與基板的第一導(dǎo)電區(qū)，該透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)絕緣，該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除第二電接觸層以外的其他部分絕緣。上述發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管晶粒的出光一側(cè)不必設(shè)置遮光的厚金屬電極及焊球，從而提高整個(gè)發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的出光效率。一種發(fā)光二極管晶粒，該發(fā)光二極管晶粒包括半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)及透明導(dǎo)電層，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一電接觸層及第二電接觸層，第一電接觸層及第二電接觸層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，該發(fā)光二極管晶粒還包括基板及絕緣層，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一電接觸層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二電接觸層與基板的第一導(dǎo)電區(qū)，該透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)絕緣，該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除第二電接觸層以外的其他部分絕緣。下面參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1為本發(fā)明實(shí)施方式中的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的立體示意圖。圖2為圖1中基座上的焊接區(qū)域示意圖。圖3為圖1中發(fā)光二極管晶粒固定于基座上的局部剖面示意圖。圖4為圖1中的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的電路等效示意圖。
示意圖<

圖5為本發(fā)明又一較佳實(shí)施方式中的發(fā)光二極管晶粒固定于基座上的局部剖面
圖6為本發(fā)明再一較佳實(shí)施方式中的發(fā)光: 主要元件符號(hào)說(shuō)明
發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10、30
焊接區(qū)域100、110
第一焊墊101、111
第二焊墊102、112
基座11
電路層115
金屬線116
發(fā)光二極管晶粒12、32
封裝體13、33
基板14、24、；34
第一導(dǎo)電區(qū)141、241
第二導(dǎo)電區(qū)142J42
絕緣材料143
半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15、25、35
金屬層151
金屬鏡面層152
P型氮化鎵層153、256
P型氮化鋁鎵層154、255
有源層155、254 N型三族氮化物半導(dǎo)體層 156、253 P型三族氮化物半導(dǎo)體層157、257
絕緣層16、26、36
第一窗口161J61
第二窗口162J62
透明導(dǎo)電層17、27、37
第一覆蓋部171、271
連接部172、272
第二覆蓋部173、273
第一電接觸層181、281
第二電接觸層182J82
第一芯片組191
第二芯片組192
外部電源193
導(dǎo)電襯底251
布拉格反射層252極管封裝結(jié)構(gòu)的局部剖面示意圖<
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施方式提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10包括基座11、多個(gè)發(fā)光二極管晶粒12及封裝體13。請(qǐng)一并參閱圖2，該基座11上形成有電路層115。該電路層115上具有多個(gè)焊接區(qū)域100、110，每個(gè)焊接區(qū)域100、110包括相互絕緣的第一焊墊101、111以及第二焊墊102、 112。前一焊接區(qū)域100的第二焊墊102與后一焊接區(qū)域110的第一焊墊111通過(guò)金屬線 116連接。請(qǐng)一并參閱圖3，發(fā)光二極管晶粒12包括基板14、半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15、絕緣層16 及透明導(dǎo)電層17?；?4包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)141與第二導(dǎo)電區(qū)142，第一導(dǎo)電區(qū) 141與第二導(dǎo)電區(qū)142通過(guò)絕緣材料143連接。半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，包括依次層疊的金屬層151、金屬鏡面層 152、P型三族氮化物半導(dǎo)體層、有源層155及N型三族氮化物半導(dǎo)體層156，金屬層151與 N型三族氮化物半導(dǎo)體層156分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的兩端。金屬層151作為半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的第一電接觸層181，N型三族氮化物半導(dǎo)體層156作為半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的第二電接觸層182。金屬層151固定于基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142上。金屬鏡面層152將有源層155向下射向金屬層151的光線向上反射至N型三族氮化物半導(dǎo)體層156 —側(cè)，從而提高出光效率。在本實(shí)施方式中，P型三族氮化物半導(dǎo)體層包括P型氮化鎵層153及P型氮化鋁鎵層154，N型三族氮化物半導(dǎo)體層156為N型氮化鎵。透明導(dǎo)電層17連接基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141與N型三族氮化物半導(dǎo)體層156之間。透明導(dǎo)電層17與基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142絕緣，絕緣層16使得透明導(dǎo)電層17與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的任一側(cè)壁絕緣，即絕緣層16使得透明導(dǎo)電層17與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15 除N型三族氮化物半導(dǎo)體層156以外的其他部分絕緣。在本實(shí)施方式中，透明導(dǎo)電層17采用透明金屬、銦錫金屬氧化物或者碳納米管薄膜其中一種；絕緣層16采用二氧化硅或者氮化硅，絕緣層16優(yōu)選采用透明電絕緣材料。絕緣層16覆蓋半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15及基板14，絕緣層16具有第一窗口 161及第二窗口 162，第一窗口 161位于N型三族氮化物半導(dǎo)體層156且使得部分N型三族氮化物半導(dǎo)體層156裸露，第二窗口 162位于基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141且使得第一導(dǎo)電區(qū)141裸露。 透明導(dǎo)電層17包括第一覆蓋部171、連接部172及第二覆蓋部173，第一覆蓋部171覆蓋絕緣層16的第一窗口 161，第二覆蓋部173覆蓋絕緣層16的第二窗口 162，連接部172連接于第一覆蓋部171與第二覆蓋部173之間。發(fā)光二極管晶粒12固定在基座11上，封裝體13包覆發(fā)光二極管晶粒12。在本實(shí)施方式中，發(fā)光二極管晶粒12與基座11的導(dǎo)電區(qū)域100、110 —一對(duì)應(yīng)，每一發(fā)光二極管晶粒12的第一導(dǎo)電區(qū)141固定在相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電區(qū)域100、110的第一焊墊101、111上，每一發(fā)光二極管晶粒12的第二導(dǎo)電區(qū)142固定在相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電區(qū)域100、110的第二焊墊102、 112上，第一焊墊101、111及第二焊墊102、112被施加電壓，發(fā)光二極管晶粒12即可發(fā)光。請(qǐng)一并參閱圖4，該多個(gè)發(fā)光二極管晶粒12形成至少一個(gè)芯片組，在本實(shí)施方式中，該多個(gè)發(fā)光二極管晶粒12形成第一芯片組191及第二芯片組192，第一芯片組191的發(fā)光二極管晶粒12串聯(lián)，第二芯片組192的發(fā)光二極管晶粒12串聯(lián)，第一芯片組191與第二芯片組192反向并聯(lián)。外部電源193為交流電源，向第一芯片組191及第二芯片組192施加交流電壓。在其他實(shí)施方式中，發(fā)光二極管晶粒12僅形成一個(gè)第一芯片組191，外部電源 193為直流電源。上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10無(wú)須打金線，發(fā)光二極管晶粒12的N型三族氮化物半導(dǎo)體層156上不必設(shè)置遮光的厚金屬電極及焊球，即發(fā)光二極管晶粒12的出光一側(cè)不必設(shè)置遮光的厚金屬電極及焊球，更多的光線可以射出發(fā)光二極管晶粒12，從而提高發(fā)光二極管晶粒12及整個(gè)發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10的出光效率。進(jìn)一步而言，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10沒(méi)有金線，從而避免在使用過(guò)程中金線崩斷，延長(zhǎng)發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10的使用壽命并提高其使用可靠度。更進(jìn)一步而言，發(fā)光二極管晶粒12通過(guò)導(dǎo)熱性能較佳的金屬材料直接與基座11的焊墊連接，發(fā)光二極管晶粒12所產(chǎn)生的熱量可以更快的被散發(fā)到外界空氣中。圖5示出本發(fā)明另一較佳實(shí)施方式提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，與上一實(shí)施方式不同之處在于，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25包括依次層疊的導(dǎo)電襯底251、布拉格反射層252、N型三族氮化物半導(dǎo)體層253、有源層2M及P型三族氮化物半導(dǎo)體層257，導(dǎo)電襯底251與P型三族氮化物半導(dǎo)體層257分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25的兩端。半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25亦為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電襯底251作為半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25的第一電接觸層^1，P型三族氮化物半導(dǎo)體層257作為半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25的第二電接觸層觀2。導(dǎo)電襯底251固定于基板M的第二導(dǎo)電區(qū)242上。布拉格反射層252將有源層 254向下射向?qū)щ娨r底251的光線向上反射至P型三族氮化物半導(dǎo)體層257 —側(cè)，從而提高出光效率。在本實(shí)施方式中，P型三族氮化物半導(dǎo)體層257包括P型氮化鎵層256及P型氮化鋁鎵層255，N型三族氮化物半導(dǎo)體層253為N型氮化鎵。透明導(dǎo)電層27連接基板M的第一導(dǎo)電區(qū)241與P型三族氮化物半導(dǎo)體層257之間。絕緣層26使得透明導(dǎo)電層27與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25的任一側(cè)壁絕緣，即絕緣層沈使得透明導(dǎo)電層27與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25除P型三族氮化物半導(dǎo)體層257以外的其他部分絕緣。進(jìn)一步而言，絕緣層沈使得透明導(dǎo)電層27與基板M的第二導(dǎo)電區(qū)242絕緣。絕緣層沈覆蓋半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)25及基板M，絕緣層沈具有第一窗口 261及第二窗口沈2，第一窗口 261位于P型三族氮化物半導(dǎo)體層257且使得部分P型三族氮化物半導(dǎo)體層257裸露，第二窗口 262位于基板M的第一導(dǎo)電區(qū)241且使得第一導(dǎo)電區(qū)241裸露。 透明導(dǎo)電層27包括第一覆蓋部271、連接部272及第二覆蓋部273，第一覆蓋部271覆蓋絕緣層26的第一窗口沈1，第二覆蓋部273覆蓋絕緣層沈的第二窗口沈2，連接部272連接于第一覆蓋部271與第二覆蓋部273之間。圖6示出本發(fā)明另一較佳實(shí)施方式提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)20。與第一實(shí)施方式不同之處在于發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)20包括發(fā)光二極管晶粒22及封裝體23，封裝體23 位于發(fā)光二極管晶粒22的基板M上且直接包覆該發(fā)光二極管晶粒22的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu) 25、絕緣層沈及透明導(dǎo)電層27。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管晶粒，該發(fā)光二極管晶粒包括半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)及透明導(dǎo)電層，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一電接觸層及第二電接觸層，第一電接觸層及第二電接觸層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，其特征在于該發(fā)光二極管晶粒還包括基板及絕緣層，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一電接觸層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二電接觸層與基板的第一導(dǎo)電區(qū)，該透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)絕緣，該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除第二電接觸層以外的其他部分絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于絕緣層覆蓋半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)及基板，絕緣層具有第一窗口及第二窗口，第一窗口位于第二電接觸層且使得第二電接觸層裸露，第二窗口位于基板的第一導(dǎo)電區(qū)且使得第一導(dǎo)電區(qū)裸露，透明導(dǎo)電層包括第一覆蓋部、連接部及第二覆蓋部，第一覆蓋部覆蓋絕緣層的第一窗口，第二覆蓋部覆蓋絕緣層的第二窗口，連接部連接于第一覆蓋部與第二覆蓋部之間。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于第一電接觸層為金屬層，第二電接觸層為N型三族氮化物半導(dǎo)體層。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)還包括金屬鏡面層、P型三族氮化物半導(dǎo)體層及有源層，第一電接觸層、金屬鏡面層、P型三族氮化物半導(dǎo)體層、有源層及第二電接觸層依次層疊。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于第一電接觸層為導(dǎo)電襯底，第二電接觸層為P型三族氮化物半導(dǎo)體層。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)還包括布拉格反射層、N型三族氮化物半導(dǎo)體層及有源層，第一電接觸層、布拉格反射層、N型三族氮化物半導(dǎo)體層、有源層及第二電接觸層依次層疊。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該絕緣層的材料為透明電絕緣材料。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁絕緣。
9.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基座及發(fā)光二極管晶粒，發(fā)光二極管晶粒固定于基座上，其特征在于該發(fā)光二極管晶粒為權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管晶粒。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該發(fā)光二極管晶粒的數(shù)量為多個(gè)。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該多個(gè)發(fā)光二極管晶粒串聯(lián)形成芯片組。
12.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該多個(gè)發(fā)光二極管晶粒形成第一芯片組及第二芯片組，第一芯片組的發(fā)光二極管晶粒串聯(lián)，第二芯片組的發(fā)光二極管晶粒串聯(lián)，第一芯片組與第二芯片組反向并聯(lián)。
13.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括封裝體，封裝體包覆該發(fā)光二極管晶粒，發(fā)光二極管晶粒的基板固定于基座上。
14.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括發(fā)光二極管晶粒及封裝體，其特征在于該發(fā)光二極管晶粒為權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管晶粒，封裝體位于發(fā)光二極管晶粒的基板上且包覆該發(fā)光二極管晶粒的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)、絕緣層及透明導(dǎo)電層。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該發(fā)光二極管晶粒的數(shù)量為多個(gè)。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該多個(gè)發(fā)光二極管晶粒串聯(lián)形成芯片組。
17.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該多個(gè)發(fā)光二極管晶粒形成第一芯片組及第二芯片組，第一芯片組的發(fā)光二極管晶粒串聯(lián)，第二芯片組的發(fā)光二極管晶粒串聯(lián)，第一芯片組與第二芯片組反向并聯(lián)。
全文摘要
一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)包括基座及發(fā)光二極管晶粒，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括第一電接觸層及第二電接觸層，第一電接觸層及第二電接觸層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一電接觸層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二電接觸層與基板的第一導(dǎo)電區(qū)，該絕緣層使得透明導(dǎo)電層與半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的除第二電接觸層以外的其他部分絕緣。上述發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管晶粒的出光一側(cè)不必設(shè)置遮光的厚金屬電極及焊球，從而提高發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的出光效率。本發(fā)明還公開一種發(fā)光二極管晶粒。
文檔編號(hào)H01L33/42GK102593113SQ20111000360
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者凃博閔, 黃世晟 申請(qǐng)人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司