發(fā)光二極管芯片及具有此的發(fā)光器件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種發(fā)光二極管芯片及具有此的發(fā)光器件。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片包括：第一圖案區(qū)域，具有至少一個(gè)凹陷部；第二圖案區(qū)域，包圍所述第一圖案區(qū)域。所述第一圖案區(qū)域具有依次層疊于基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、上部電極層以及上部凸塊層。所述第二圖案區(qū)域具有層疊于所述基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、下部電極層以及下部凸塊層。所述第一圖案區(qū)域在所述凹陷部具有至少一個(gè)陷入突起圖案。
【專(zhuān)利說(shuō)明】發(fā)光二極管芯片及具有此的發(fā)光器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型大致涉及一種發(fā)光二極管芯片及具有此的發(fā)光器件。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(light emitting d1de:LED)是用于在P_N結(jié)的兩端施加正向電流而發(fā)射光的光電變換器件。通常，發(fā)光二極管經(jīng)過(guò)晶圓外延制造工序、芯片生產(chǎn)工序、封裝工序以及模塊化工序而作為模塊形態(tài)的商用產(chǎn)品推出。近來(lái)，所述發(fā)光二極管應(yīng)用于照明機(jī)構(gòu)之類(lèi)的要求高輸出的裝置，從而使發(fā)光二極管的研究在光提取效率領(lǐng)域等致力于提高發(fā)光二極管效率的領(lǐng)域中活躍地進(jìn)行。
[0003]通過(guò)上述芯片生產(chǎn)工藝制造的發(fā)光二極管芯片可根據(jù)電極的布置而大致分類(lèi)為水平型發(fā)光二極管芯片、垂直型發(fā)光二極管芯片等。圖1為概略性圖示現(xiàn)有技術(shù)中的水平型發(fā)光二極管芯片的一例的圖。參照?qǐng)D1，現(xiàn)有技術(shù)中的水平型發(fā)光二極管芯片100包括:藍(lán)寶石基板110、N型氮化鎵層120、氮化鎵系活性層130、P型氮化鎵層140、N型電極層150以及P型電極層160。從N型電極層150通過(guò)N型氮化鎵層120提供的電子與從P型電極層160通過(guò)P型氮化鎵層140提供的空穴在氮化鎵系活性層130中結(jié)合而發(fā)射光。如圖所示，現(xiàn)有技術(shù)中的水平型發(fā)光二極管芯片100應(yīng)用作為絕緣體的藍(lán)寶石基板110，并將N型電極層150和P型電極層160布置于與藍(lán)寶石基板110相同的平面上。
[0004]近來(lái)，為了改善發(fā)光效率并解決散熱問(wèn)題，對(duì)倒裝芯片形態(tài)的發(fā)光二極管封裝器件的關(guān)注正在增加。圖2為概略性地表示現(xiàn)有技術(shù)中的倒裝芯片形態(tài)的發(fā)光二極管封裝器件200的圖。參照?qǐng)D2，利用分別形成于N型電極層250和P型電極層260上的N型焊料280和P型焊料290而將發(fā)光二極管芯片20分別連接于子安裝基板210的第一電極212和第二電極214，從而形成發(fā)光二極管封裝器件200。發(fā)光二極管芯片20包括透光性基板210、N型氮化鎵層220、氮化鎵系活性層230、P型氮化鎵層240、N型電極層250以及P型電極層260。在倒裝芯片形態(tài)的發(fā)光二極管封裝器件200中，由氮化鎵系活性層230發(fā)射的光通過(guò)透光性基板210而釋放到外部。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種可消除氮化物系半導(dǎo)體層內(nèi)部的電流流動(dòng)的集中并可以提高電流擴(kuò)散(current spreading)的程度的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種可通過(guò)增加參與到發(fā)光的活性層的比率而實(shí)現(xiàn)光量的增加的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種可提高活性層的周?chē)糠值陌l(fā)光效率的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)。
[0008]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種具有可防止因發(fā)光單元的表面暴露于大氣中而引起的吸濕現(xiàn)象而導(dǎo)致可靠性降低的情況的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件。而且，提供一種通過(guò)省去利用樹(shù)脂部件的底部填充工序而可以提高光效的發(fā)光器件。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供一種發(fā)光二極管芯片，包括:第一圖案區(qū)域，具有至少一個(gè)凹陷部；第二圖案區(qū)域，包圍所述第一圖案區(qū)域，其中，所述第一圖案區(qū)域具有依次層疊于基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、上部電極層以及上部凸塊層；所述第二圖案區(qū)域具有層疊于所述基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、下部電極層以及下部凸塊層；所述第一圖案區(qū)域在所述凹陷部具有至少一個(gè)陷入突起圖案。
[0010]優(yōu)選地，所述第一圖案區(qū)域和第二圖案區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以物理方式相互連接。
[0011]優(yōu)選地，所述凹陷部包括具有具備預(yù)定的寬度的U字、V字以及“匚”字形態(tài)中的一種形態(tài)的區(qū)域。
[0012]優(yōu)選地，所述凹陷部布置為包圍所述下部凸塊層。
[0013]優(yōu)選地，所述下部電極層和所述上部電極層分別沿著定義所述第一圖案區(qū)域和所述第二圖案區(qū)域的邊界線(xiàn)而形成。
[0014]優(yōu)選地，所述上部凸塊層沿著定義所述上部電極層的邊界線(xiàn)而形成。
[0015]優(yōu)選地，所述下部凸塊層布置于被所述凹陷部所包圍的所述下部電極層的一部分上。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面提供一種發(fā)光二極管芯片，包括:第一圖案層區(qū)域；第二圖案層區(qū)域，布置于所述第一圖案層區(qū)域的內(nèi)部；第三圖案層區(qū)域，包圍所述第一圖案層區(qū)域，其中，所述第一圖案層區(qū)域具有層疊于基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以及下部電極層；所述第二圖案層區(qū)域和所述第三圖案層區(qū)域具有依次層疊于所述基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以及上部電極層。
[0017]優(yōu)選地，所述第一圖案層區(qū)域至第三圖案層區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以物理方式相互連接。
[0018]優(yōu)選地，所述第二圖案層區(qū)域的所述活性層和所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層布置為通過(guò)第一圖案層區(qū)域而與所述第三圖案層區(qū)域的所述活性層和所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層相互分離。
[0019]優(yōu)選地，還包括:下部凸塊層，布置于所述下部電極層上；上部凸塊層，布置于所述上部電極層上。
[0020]優(yōu)選地，所述下部凸塊層沿著到所述第二圖案層區(qū)域的所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層為止的距離與到所述第三圖案層區(qū)域的所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層為止的距離相等的位置進(jìn)行布置。
[0021]優(yōu)選地，所述下部凸塊層布置為平行于所述第一圖案層區(qū)域與所述第二圖案層區(qū)域之間的第一邊界線(xiàn)以及所述第一圖案層區(qū)域與所述第三圖案層區(qū)域之間的第二邊界線(xiàn)，且所述下部凸塊層的長(zhǎng)度方向的中心軸沿著到所述第一邊界線(xiàn)為止的距離與到所述第二邊界線(xiàn)為止的距離相等的位置而進(jìn)行布置。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面提供一種發(fā)光二極管芯片，包括:第一圖案層區(qū)域，具有至少一個(gè)凹陷部；第二圖案層區(qū)域，包圍所述第一圖案層區(qū)域，其中，所述第一圖案層區(qū)域具有層疊于基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以及下部電極層；所述第二圖案層區(qū)域具有依次層疊于所述基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以及上部電極層。
[0023]優(yōu)選地，所述下部凸塊層沿著到兩側(cè)方向上相鄰的所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層為止的距離相等的位置而布置于所述第一圖案層區(qū)域的內(nèi)部。
[0024]優(yōu)選地，所述下部凸塊層布置為平行于所述第一圖案層區(qū)域與所述第二圖案層區(qū)域之間的兩側(cè)邊界線(xiàn)，且所述下部凸塊層的長(zhǎng)度方向的中心軸沿著到所述兩側(cè)邊界線(xiàn)為止的距離相等的位置而進(jìn)行布置。
[0025]另外，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供一種發(fā)光器件，包括:發(fā)光單元，包含基板、布置于所述基板上且在邊緣區(qū)域具備第一防護(hù)圖案而形成的第一半導(dǎo)體層、形成于所述第一半導(dǎo)體層上的活性層以及第二半導(dǎo)體層；子安裝基板，包含形成為包圍邊緣的第二防護(hù)圖案，其中，所述子安裝基板的第二防護(hù)圖案上連接有所述發(fā)光單元的第一防護(hù)圖案。
[0026]優(yōu)選地，所述發(fā)光單元包括:第一電極墊，形成于所述第一半導(dǎo)體層上；第二電極墊，形成于所述第二半導(dǎo)體層上，其中，所述第一電極墊和第二電極墊布置于所述第一防護(hù)圖案的內(nèi)側(cè)。
[0027]優(yōu)選地，所述第一防護(hù)圖案在下部還包括防護(hù)半導(dǎo)體層。
[0028]優(yōu)選地，所述防護(hù)半導(dǎo)體層形成為與所述第二半導(dǎo)體層的上部面具有相同的高度。
[0029]優(yōu)選地，所述發(fā)光單元與所述子安裝基板將凸塊形狀的連接電極作為媒介而連接。
[0030]優(yōu)選地，所述子安裝基板包括:基板襯底；內(nèi)側(cè)粘接墊，布置于所述基板襯底的前面部；外側(cè)粘接墊，與所述內(nèi)側(cè)粘接墊相隔預(yù)定間距而布置；第二防護(hù)圖案，布置于所述內(nèi)側(cè)粘接墊與所述外側(cè)粘接墊之間；內(nèi)側(cè)貫通電極，貫通所述基板襯底而與所述內(nèi)側(cè)粘接墊連接；外側(cè)貫通電極，貫通所述基板襯底而與所述外側(cè)粘接墊連接；重布線(xiàn)電極，布置于所述基板襯底的背面部，并連接所述內(nèi)側(cè)貫通電極與外側(cè)貫通電極。
[0031]優(yōu)選地，所述第二防護(hù)圖案布置于所述基板襯底的前面部，并形成為具有包圍所述基板襯底的邊緣區(qū)域的環(huán)狀。
[0032]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，將從子安裝基板得到電源供應(yīng)的下部凸塊層布置為被第一圖案區(qū)域的凹陷部所包圍。據(jù)此，從所述下部凸塊層提供的電流向所述第一圖案區(qū)域進(jìn)入的長(zhǎng)度可變得相對(duì)較短。因此，具有預(yù)定的電流擴(kuò)散長(zhǎng)度(currentspreading length)的電荷可通過(guò)更加寬闊的面積擴(kuò)散而去。即，可增加電流擴(kuò)散(currentspreading)從所述下部凸塊層經(jīng)由所述下部電極層、所述第二圖案區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層而向所述第一圖案區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層推進(jìn)的面積。并且，可將從所述下部凸塊層經(jīng)過(guò)所述第二圖案區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層而到達(dá)所述第一圖案區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層的電流路徑(path)控制為更加均勻。
[0033]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，與所述下部凸塊層相對(duì)的凹陷部上可形成至少一個(gè)陷入突起圖案。所述陷入突起圖案可增大所述第一圖案區(qū)域與所述第二圖案區(qū)域之間的邊界面。據(jù)此，可增加電流擴(kuò)散(current spreading)在所述邊界面上從所述第二圖案區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層向所述第一圖案區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層推進(jìn)的面積。似此，通過(guò)具備如上所述的構(gòu)成而可提高所述邊界面上的電流擴(kuò)散程度，由此可以減小所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層內(nèi)的電阻。
[0034]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，將具有下部電極層的第一圖案層區(qū)域布置于分別具有活性層的第二圖案層區(qū)域和第三圖案層區(qū)域之間，從而可將發(fā)光區(qū)域分離為作為發(fā)光二極管芯片的中央部的第二圖案層區(qū)域和作為周?chē)糠值牡谌龍D案層區(qū)域。通過(guò)上述布置，可提高從所述下部電極層到達(dá)第二圖案層區(qū)域和第三圖案層區(qū)域的電流擴(kuò)散的均勻度。通過(guò)這樣可以提高周?chē)糠值陌l(fā)光強(qiáng)度。
[0035]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，可通過(guò)引入包圍發(fā)光單元的防護(hù)部件而防止發(fā)光單元的表面或金屬部分暴露于大氣中，從而可以防止因吸濕現(xiàn)象而導(dǎo)致可靠性降低的情況。而且，省去利用樹(shù)脂部件的底部填充工序，從而增加活性層中生成的光子釋放到發(fā)光器件外部的量，于是可以提高發(fā)光器件的光效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為概略性圖示現(xiàn)有技術(shù)中的水平型發(fā)光二極管芯片的一例的圖。
[0037]圖2為概略性表示現(xiàn)有技術(shù)中的倒裝芯片形態(tài)的發(fā)光二極管封裝器件的圖。
[0038]圖3為概略性表示根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的平面圖。
[0039]圖4是將圖3中的發(fā)光二極管芯片沿著A-A'線(xiàn)截取的剖面圖。
[0040]圖5a為概略性表示根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的平面圖。
[0041]圖5b是將圖5a的發(fā)光二極管芯片沿著A-A'線(xiàn)截取的剖面圖。
[0042]圖6a為概略性表示根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的平面圖。
[0043]圖6b是將圖6a中的發(fā)光二極管芯片沿著B(niǎo)-B'線(xiàn)截取的剖面圖。
[0044]圖7至圖11是為了說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件的制造方法而示出的圖。
[0045]圖12至圖14是為了說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的發(fā)光器件的制造方法而示出的圖。
[0046]符號(hào)說(shuō)明:
[0047]100:發(fā)光二極管芯片 110:藍(lán)寶石基板 120:N型氮化鎵層
[0048]130:氮化鎵系活性層 140:P型氮化鎵層 150:N型電極層
[0049]160:P型電極層170:電流的流動(dòng) 180:N型焊料
[0050]190:P型焊料30a:第一圖案區(qū)域 30b:第二圖案區(qū)域
[0051]32a:凹陷部34a:陷入突起圖案
[0052]300:發(fā)光二極管芯片 310:基板
[0053]320:第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層330:活性層
[0054]340:第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層350:上部電極層
[0055]360:下部電極層 370:上部凸塊層 380:下部凸塊層
[0056]50a:第一圖案區(qū)域 50b:第二圖案區(qū)域
[0057]50c:第三圖案區(qū)域 500:發(fā)光二極管芯片 510:基板
[0058]520:第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層 530、530b、530c:活性層
[0059]540,540b,540c:第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層
[0060]550:下部電極層 560、560b、560c:上部電極層
[0061]570、570a、570b:下部凸塊層580、580b、580c:上部凸塊層
[0062]60a:第一圖案區(qū)域60b:第二圖案區(qū)域 610:凹陷部
[0063]1100、1200:基板1110、1210:第一半導(dǎo)體層
[0064]1120、1220:活性層1125、1225:第二半導(dǎo)體層
[0065]1135、1235:第一電極墊1130、1230:第二電極墊
[0066]1140、1240:第一防護(hù)圖案1155、1255:連接電極
[0067]1157:子安裝基板1165:第二防護(hù)圖案

【具體實(shí)施方式】
[0068]以下，參照附圖而進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。然而在本實(shí)用新型中公開(kāi)的技術(shù)并不局限于其中說(shuō)明的實(shí)施例而也可以被具體化為其他形態(tài)。在附圖中，為了明確地表現(xiàn)各個(gè)裝置的構(gòu)成要素，多少將所述構(gòu)成要素的寬度或厚度等大小放大而表示。
[0069]在本說(shuō)明書(shū)中，所謂的一個(gè)要素位于其他要素之上或其下，包括所述一個(gè)要素直接位于另一要素之上或其下或者那些要素之間夾設(shè)有額外的要素的情形。在本說(shuō)明書(shū)中，“上部”或“下部”這些術(shù)語(yǔ)是在觀察者的視點(diǎn)上設(shè)定的相對(duì)的概念，如果觀察者的視點(diǎn)改變，則“上部”可能表示“下部”，而“下部”也可能表示“上部”。
[0070]在多個(gè)附圖中，相同的符號(hào)指實(shí)質(zhì)上相同的要素。而且，除非上下文中有明確不同的含義，單數(shù)的表述應(yīng)當(dāng)理解為包含復(fù)數(shù)的表述，且“包括”或“具有”等術(shù)語(yǔ)是為了指定存在所述的特征、數(shù)字、步驟、操作、構(gòu)成要素、部件或者其組合，而并非旨在預(yù)先排除一個(gè)或者一個(gè)以上的其他特征、數(shù)字、步驟、操作、構(gòu)成要素、部件或者其組合額外存在的必然性或可能性。
[0071]在本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的發(fā)光二極管芯片可具有構(gòu)成為能夠發(fā)射紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光或紅外線(xiàn)的氮化物系半導(dǎo)體層。在本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的發(fā)光二極管芯片可通過(guò)布置于上部電極層和下部電極層上的上部凸塊層和下部凸塊層而與子安裝基板以倒裝芯片方式接合。所述子安裝基板可表示收容發(fā)光二極管芯片的一種封裝件基板。
[0072]通常，與現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)光器件相比，倒裝芯片結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管封裝器件的散熱效率高，且由于幾乎沒(méi)有光的屏蔽，因此報(bào)道顯示光效率比現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)光器件增加50%以上的效果。然而，縱然有這樣的優(yōu)點(diǎn)，倒裝芯片結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管封裝器件卻可能存在如下的缺點(diǎn)。如圖2所示，與金屬相比N型氮化鎵層220的導(dǎo)電率很低，因此可能會(huì)出現(xiàn)N型氮化鎵層220、氮化鎵系活性層230以及P型氮化鎵層240之間的電流的流動(dòng)270沿著電阻較低的特定溝口集中的現(xiàn)象。即，作為一例，所述電流的流動(dòng)可能會(huì)在N型氮化鎵層220內(nèi)沿著具有較低的電阻的所述特定溝口而在氮化鎵系活性層230和P型氮化鎵層240之間形成。如果發(fā)生這種現(xiàn)象，則不能覆蓋氮化鎵系活性層230的整個(gè)面積而實(shí)現(xiàn)發(fā)光，因此發(fā)光效率降低，并可能使可靠性降低。而且，為了增加光量，有可能出現(xiàn)需要增加操作電壓或操作電流的難處。
[0073]另外，當(dāng)以倒裝芯片結(jié)構(gòu)將所述發(fā)光二極管芯片貼裝于所述子安裝基板時(shí)，所述發(fā)光二極管芯片的表面可能會(huì)暴露于大氣中。此時(shí)，出現(xiàn)通過(guò)暴露于大氣中的部分而吸收水分的吸濕(moisture absorpt1n)現(xiàn)象,從而可能使發(fā)光器件的可靠性降低。尤其,在高溫高濕環(huán)境中可靠性可能會(huì)相對(duì)而言更差。為了改善這樣的吸濕現(xiàn)象，應(yīng)用一種在發(fā)光單元與子安裝基板之間填充包含二氧化硅(S12)等的樹(shù)脂部件的底部填充(underfill)技術(shù)，然而要想徹底防止由金屬構(gòu)成的第一電極212和第二電極214暴露卻存在局限性。并且，在活性層230中生成的光子中的大量光子在底部填充樹(shù)脂層的內(nèi)部被吸收消滅，從而不能向發(fā)光器件的外部順利逸出，于是可能存在光輸出降低的問(wèn)題。
[0074]圖3為概略性地表示根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的平面圖。圖4是將圖3中的發(fā)光二極管芯片沿著A-A'線(xiàn)截取的剖面圖。參照?qǐng)D3和圖4，發(fā)光二極管芯片300包括第一圖案區(qū)域30a以及包圍第一圖案區(qū)域30a的第二圖案區(qū)域30b。發(fā)光二極管芯片300可具有通過(guò)基板310而將光發(fā)射到外部的結(jié)構(gòu)，且為了與子安裝基板之間的倒裝芯片接合而可以具有上部凸塊層370和下部凸塊層380。
[0075]第一圖案區(qū)域30a具有在基板310上依次層疊的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320、活性層330以及第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層340。在圖3的平面圖案中，第一圖案區(qū)域30a可具有至少一個(gè)凹陷部32a。凹陷部32a可表示第一圖案區(qū)域30a中具有預(yù)定寬度的英文字母U形態(tài)的圖案區(qū)域。與此不同地，凹陷部32a也可以具有英文字母V形態(tài)或者漢字“匚”形態(tài)。
[0076]第二圖案區(qū)域30b具有層疊于基板310上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320。第二圖案區(qū)域30b可以指基板310、第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層320以及下部電極層360依次層疊的區(qū)域。
[0077]作為一例，基板310可由藍(lán)寶石(Al2O3)之類(lèi)的透光性材料構(gòu)成。第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320是被摻雜為N型或P型的包含氮化鎵系化合物的層，作為一例，可包括以摻雜有N型摻雜物或P型摻雜物的形態(tài)存在的氮化鎵(GaN)層、氮化鋁鎵(AlxGahN:0<χ<1)層、氮化銦鎵(InGaN)層或者氮化鋁銦鎵(AlxInyGa^yN:0 ( x, y, x+y ( I)等。作為一例，所述N型摻雜物可以是硅(Si)，而所述P型摻雜物可以是鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)或者其中的兩種以上物質(zhì)的組合。第一圖案區(qū)域30a和第二圖案區(qū)域30b的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320能夠以物理方式相互連接。
[0078]第一圖案區(qū)域30a的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320上布置有活性層330?；钚詫?30通過(guò)由第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320和第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層340提供的電子-空穴的結(jié)合而產(chǎn)生光。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，活性層330可具有多量子阱(Multplequantum well)結(jié)構(gòu)以提高電子-空穴的結(jié)合效率。作為一例，活性層330可包括氮化銦鎵(InGaN)、氮化鎵(GaN)、氮化鎵鋁(Ga1JlaN, 0〈a〈l)、氮化鋁銦鎵(AlxInyGa^yN:O ^ X, y, x+y ( I)或者其中的兩種以上物質(zhì)的組合。
[0079]第一圖案區(qū)域30a的活性層330上布置有第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層340。第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層340是被摻雜為N型或P型的包含氮化鎵系化合物的層，作為一例，可包括以摻雜有N型摻雜物或P型摻雜物的形態(tài)存在的氮化鎵(GaN)層、氮化鋁鎵(AlxGahN:0〈X〈1)層、氮化銦鎵(InGaN)層或者氮化鋁銦鎵(AlxInyGai_x_yN:O ^ x, y, x+y ^ I)等。作為一例，所述N型摻雜物可以是硅(Si)，而所述P型摻雜物可以是鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)或者其中的兩種以上物質(zhì)的組合。
[0080]如果第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320被摻雜為N型，則第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層340可被摻雜為P型，而如果第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320被摻雜為P型，則第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層340可被摻雜為N型。
[0081]再次參照附圖，第一圖案區(qū)域30a的第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層340上布置有上部電極層350。作為一例，上部電極層350可包括鈦、鋁、鉻、鎳、金等金屬。上部電極層350還可以由將所述金屬組成為合金的一層以上的層疊結(jié)構(gòu)所形成。如圖3所示，上部電極層350可布置為將第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層340所形成的區(qū)域大部分覆蓋。上部電極層350可沿著定義第一圖案區(qū)域30a的邊界線(xiàn)形成。
[0082]第二圖案區(qū)域30b的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320上布置有下部電極層360。作為一例，下部電極層360可包括鈦、鋁、鉻、鎳、金等金屬。下部電極層360還可以由將所述金屬組成為合金的一層以上的層疊結(jié)構(gòu)所形成。如圖3所示，下部電極層360可布置為包圍第一圖案區(qū)域30a。
[0083]在本實(shí)施例中，上部電極層350和下部電極層360上分別布置有上部凸塊層370和下部凸塊層380。上部凸塊層370和下部凸塊層380執(zhí)行從子安裝基板得到電源供應(yīng)而將電源施加到上部電極層350和下部電極層360的作用。因此，上部凸塊層370和下部凸塊層380的布置及面積將與上部電極層350和下部電極層360的構(gòu)成一同可能對(duì)第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層內(nèi)的電流集中現(xiàn)象產(chǎn)生影響。
[0084]如圖3所示，上部凸塊層370可沿著定義上部電極層350的邊界線(xiàn)而形成。作為一例，可將上部凸塊層370布置為對(duì)應(yīng)于上部電極層350的形狀以覆蓋上部電極層350的大部分。在另一實(shí)施例中，上部凸塊層370還可以如圖3中的下部凸塊層380那樣，布置為在上部電極層350上獨(dú)立的多種形態(tài)的圖案。
[0085]再次參照?qǐng)D3，下部凸塊層380可布置為被第一圖案區(qū)域30a的凹陷部32a所包圍。即，下部凸塊層380可布置于被凹陷部32a所包圍的下部電極層360的一部分上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在圖3的平面圖案上下部凸塊層380可布置為朝兩邊的側(cè)面方向到達(dá)凹陷部32a的距離a相互一致。據(jù)此，電荷從下部凸塊層380進(jìn)入第一圖案區(qū)域30a的長(zhǎng)度可以變得相對(duì)較短。因此，具有預(yù)定的電流擴(kuò)散長(zhǎng)度(current spreading length)的電荷可跨越更寬的面積而向第一圖案區(qū)域30a擴(kuò)散而去。具體而言，可以增加電流擴(kuò)散(currentspreading)從下部凸塊層380經(jīng)由下部電極層360、第二圖案區(qū)域30b的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320而向第一圖案區(qū)域30a的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320內(nèi)部推進(jìn)的面積。而且，可通過(guò)控制以使從下部凸塊層380經(jīng)由第二圖案區(qū)域30b的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320而到達(dá)第一圖案區(qū)域30a的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320的電流路徑(path)變得更加均勻。如上所述，在圖中示出凹陷部32a具有U字形態(tài)的實(shí)施例，然而在凹陷部32a具有V字或“匚”字形態(tài)的情況下也可以具有上述效果。
[0086]在本實(shí)施例中，第一圖案區(qū)域30a可在與下部凸塊層380相對(duì)的一面上具有至少一個(gè)陷入突起圖案34a。具體而言，如圖3所示，陷入突起圖案34a可布置于U字、V字或“匚”字形態(tài)的凹陷部32a的內(nèi)部。陷入突起圖案34a可增加第一圖案區(qū)域30a與第二圖案區(qū)域30b的邊界面的大小。據(jù)此,可增加電流擴(kuò)散(current spreading)Dc在所述邊界面處由第二圖案區(qū)域30b的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320向第一圖案區(qū)域30a的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320推進(jìn)的面積。
[0087]如上所述，第一圖案區(qū)域30a具有凹陷部32a和陷入突起圖案34a，從而可以增加第一圖案區(qū)域30a與第二圖案區(qū)域30b的邊界面處的電流擴(kuò)散程度，由此可以減少所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層320內(nèi)的電阻，并可以提供用于發(fā)光二極管芯片的發(fā)光的均勻的電流。因此，可以減小發(fā)光二極管芯片的操作電壓(Forward Voltage) 0
[0088]圖5a為概略性地表示根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的平面圖。圖5b是將圖5a的發(fā)光二極管芯片沿著A-A'線(xiàn)截取的剖面圖。參照?qǐng)D5a和圖5b，發(fā)光二極管芯片500包括第一圖案層區(qū)域50a、第二圖案層區(qū)域50b以及第三圖案層區(qū)域50c。發(fā)光二極管芯片500可具有通過(guò)基板510而將光發(fā)射到外部的結(jié)構(gòu)，且可以具備下部凸塊層570和上部凸塊層580b、580c以用于與子安裝基板之間的倒裝芯片式接合。
[0089]第一圖案層區(qū)域50a具有層疊于基板510上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520。并且，第一圖案層區(qū)域50a在第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520上具有下部電極層550。第二圖案層區(qū)域50b包括依次層疊于基板510上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520、活性層530b以及第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b。而且，第二圖案層區(qū)域50b在第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b上具有上部電極層560b。第三圖案層區(qū)域50c包括依次層疊于基板510上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520、活性層530c以及第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540c。并且，第三圖案層區(qū)域50c在第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540c上具有上部電極層 560c。
[0090]作為一例,基板510可由藍(lán)寶石(Al2O3)之類(lèi)的透光性材料構(gòu)成。第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520是被摻雜為N型或P型的包含氮化鎵系化合物的層，作為一例，可包括以摻雜有N型摻雜物或P型摻雜物的形態(tài)存在的氮化鎵(GaN)層、氮化鋁鎵(AlxGahN:0<χ<1)層、氮化銦鎵(InGaN)層或者氮化鋁銦鎵(AlxInyGa^yN:0 ( x, y, x+y ( I)等。作為一例，所述N型摻雜物可以是硅(Si)，而所述P型摻雜物可以是鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)或者其中的兩種以上物質(zhì)的組合。
[0091]第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520上布置有活性層530b、530c。分別布置于第二圖案層區(qū)域50b和第三圖案層區(qū)域50c的活性層530b、530c可以是彼此相同的材料層?；钚詫?30b、530c通過(guò)由第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520和第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540提供的電子-空穴的結(jié)合而產(chǎn)生光。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，活性層530b、530c可具有多量子講(Multple quantum well)結(jié)構(gòu)以提高電子-空穴的結(jié)合效率。作為一例，活性層530b、530c可包括氮化銦鎵(InGaN)、氮化鎵(GaN)、氮化鎵鋁(Gai_aAlaN，0〈a〈l)、氮化鋁銦鎵(AlxInyGa1IyN:0 ( x, y, x+y ( I)或者其中的兩種以上物質(zhì)的組合。
[0092]活性層530b、530c上布置有第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b、540c。分別布置于第二圖案層區(qū)域50b和第三圖案層區(qū)域50c的第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b、540c可以是彼此相同的材料層。第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b、540c可以是被摻雜為N型或P型的包含氮化鎵系化合物的層，作為一例，可包括以摻雜有N型摻雜物或P型摻雜物的形態(tài)存在的氮化鎵(GaN)層、氮化鋁鎵(AlxGa1J^:0〈χ〈1)層、氮化銦鎵(InGaN)層或者氮化鋁銦鎵(AlxInyGanyN:0 ( x, y, x+y ( I)等。作為一例，所述N型摻雜物可以是硅(Si)，而所述P型摻雜物可以是鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)或者其中的兩種以上物質(zhì)的組合。
[0093]如果第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520被摻雜為N型，則第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b、540c可被摻雜為P型，而如果第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520被摻雜為P型，則第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b、540c可被摻雜為N型。
[0094]再次參照附圖，第一圖案層區(qū)域50a的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520上布置有下部電極層550。作為一例，下部電極層550可包括鈦、鋁、鉻、鎳、金等金屬。下部電極層550還可以由將所述金屬組成為合金的一層以上的層疊結(jié)構(gòu)所形成。如圖所示，下部電極層550可布置為將第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520的區(qū)域大部分覆蓋。下部電極層550可布置為包圍第二圖案層區(qū)域50b。
[0095]第二圖案層區(qū)域50b和第三圖案層區(qū)域50c的第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b、540c上布置有上部電極層560b、560c。作為一例，上部電極層560b、560c可包括欽、招、鉻、鎳、金等金屬。上部電極層560b、560c還可以由將所述金屬組成為合金的一層以上的層疊結(jié)構(gòu)所形成。如圖所示，上部電極層560b、560c可布置為將第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b、540c的區(qū)域大部分覆蓋。
[0096]在本實(shí)施例中，第一圖案層區(qū)域50a、第二圖案層區(qū)域50b以及第三圖案層區(qū)域50c的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520能夠以物理方式相互連接。第二圖案層區(qū)域50b的活性層530b及第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b可布置為通過(guò)第一圖案層區(qū)域50a而與第三圖案層區(qū)域50c的活性層530c及第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540c相互分離。
[0097]在本實(shí)施例中，下部電極層550和上部電極層560b、560c上分別布置有下部凸塊層570和上部凸塊層580b、580c。由于通過(guò)下部凸塊層570和上部凸塊層580b、580c而從子安裝基板得到發(fā)光二極管芯片500的電源的供應(yīng)，因此下部凸塊層570和上部凸塊層580b、580c的布置及面積可能對(duì)發(fā)光二極管芯片500的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520內(nèi)出現(xiàn)的電流集中現(xiàn)象產(chǎn)生影響。
[0098]如圖5a所示，下部凸塊層570可位于下部電極層550的一部分區(qū)域上。作為一個(gè)實(shí)施例，下部凸塊層570可沿著到第二圖案層區(qū)域50b的第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b的邊界線(xiàn)為止的距離b與到第三圖案層區(qū)域50c的第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540c的邊界線(xiàn)為止的距離a彼此相等的位置進(jìn)行布置。即，下部凸塊層570可布置為分別與第一圖案層區(qū)域50a和第二圖案層區(qū)域50b之間的第一邊界線(xiàn)以及第一圖案層區(qū)域50a和第三圖案層區(qū)域50c之間的第二邊界線(xiàn)平行。下部凸塊層570的長(zhǎng)度方向中心軸570a可沿著到所述第一邊界線(xiàn)為止的距離與到所述第二邊界線(xiàn)為止的距離彼此相等的位置進(jìn)行布置。
[0099]同理，上部電極層560b、560c上可布置上部凸塊層580b、580c。在圖5a中，上部凸塊層580b、580c可位于上部電極層560b、560c的一部分區(qū)域上。
[0100]當(dāng)下部凸塊層570和上部凸塊層580b、580c與所述子安裝基板的電極墊結(jié)合時(shí)，為了減少所述電極墊與下部電極層550之間或者所述電極墊與上部電極層560b、560c之間的電阻，可設(shè)計(jì)為使下部電極層550或上部電極層560b、560c占據(jù)盡可能大的面積。
[0101]在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片500是在第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520和下部電極層550所處的第一圖案層區(qū)域50a的外輪廓部具備擁有活性層530c、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540c以及上部電極層560c的第三圖案層區(qū)域50c。據(jù)此，與現(xiàn)有技術(shù)相比可增加發(fā)光二極管芯片500的周?chē)糠种械陌l(fā)光量。而且，在上述結(jié)構(gòu)中使施加于上部凸塊層580b和上部凸塊層580c的電壓互不相同，從而可將第二圖案層區(qū)域50b中的發(fā)光量與第三圖案層區(qū)域50c中的發(fā)光量調(diào)節(jié)為互不相同。即，第二圖案層區(qū)域50b中的活性層530b的發(fā)光與第三圖案層區(qū)域50c中的活性層530c的發(fā)光可被互不相同的施加電流所控制。據(jù)此，可輕易地調(diào)節(jié)發(fā)光二極管芯片500的發(fā)光指向角(Angle of Beam Spread)。
[0102]并且，將下部凸塊層570沿著到第二圖案層區(qū)域50b的第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b為止的距離b與到第三圖案層區(qū)域50c的第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540c為止的距離a彼此相等的位置進(jìn)行布置，從而可以提高電流擴(kuò)散程度。具體而言，當(dāng)電荷從下部凸塊層570朝第二圖案層區(qū)域50b的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520以及第三圖案層區(qū)域50c的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520方向流動(dòng)時(shí)電阻降低，從而可以向更加寬闊的面積的活性層530b、530c供應(yīng)電子或空穴。據(jù)此，可提高活性層530b、530c中的發(fā)光效率。
[0103]如上所述，包括第一圖案層區(qū)域50a、第二圖案層區(qū)域50b和第三圖案層區(qū)域50c的發(fā)光二極管芯片500可制造為使多個(gè)發(fā)光二極管芯片500在晶圓上留有預(yù)定的間距。在所述多個(gè)發(fā)光二極管芯片500的制造工藝中，需要在所述晶圓上實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管芯片500之間的電絕緣。在具體的實(shí)施例中，為了所述電絕緣，在將下部電極層550和上部電極層560b,560c形成于所述晶圓上并將下部凸塊層570a、570b和上部凸塊層580b、580c形成于下部電極層550和上部電極層560b、560c上面之前，利用激光劃線(xiàn)(Laser scribing)而將溝道形成至基板510內(nèi)的一段深度處，從而可以使發(fā)光二極管芯片500彼此之間一次分離。通過(guò)利用所述激光進(jìn)行的分離工藝而被一次分離的基板510的側(cè)壁上蒸鍍硅氧化膜、硅氮化膜之類(lèi)的絕緣膜，從而可從發(fā)光二極管芯片500之間的短路(short)風(fēng)險(xiǎn)中加以保護(hù)。然后形成覆蓋下部凸塊層570a、570b和上部凸塊層580b、580c以及發(fā)光二極管芯片500的保護(hù)層，然后可以通過(guò)分?jǐn)?breaking)工藝而使多個(gè)發(fā)光二極管芯片500相互分離。
[0104]圖6a為概略性地表示根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的平面圖。圖6b是將圖6a中的發(fā)光二極管芯片沿著B(niǎo)-Bi線(xiàn)截取的剖面圖。參照?qǐng)D6a和圖6b，發(fā)光二極管芯片600包括具有至少一個(gè)凹陷部610的第一圖案層區(qū)域60a以及第一圖案層區(qū)域60a外部的第二圖案層區(qū)域60b。第二圖案層區(qū)域60b可布置為包圍第一圖案層區(qū)域60a。
[0105]與參照?qǐng)D5a和圖5b詳述的發(fā)光二極管芯片500相比，發(fā)光二極管芯片600的區(qū)別點(diǎn)在于，第一圖案層區(qū)域60a不包圍具有活性層的其他圖案層區(qū)域。
[0106]如圖所不,在發(fā)光二極管芯片600中，第一圖案層區(qū)域60a具有層疊于基板510上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520。并且，第一圖案層區(qū)域60a在第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520上具有下部電極層550。第二圖案層區(qū)域60b具有依次層疊于基板510上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520、活性層530以及第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540。而且，第二圖案層區(qū)域60b在第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540上具有上部電極層560。第一圖案層區(qū)域60a和第二圖案層區(qū)域60b的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520以物理方式相互連接。
[0107]活性層530、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540、上部電極層560以及上部凸塊層580b,580c的材料與參照?qǐng)D5a和圖5b而詳述的活性層530b、530c和第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540b、540c和上部電極層560b、560c以及上部凸塊層580b、580c的材料實(shí)質(zhì)上相同。并且，與圖5a和圖5b所示的構(gòu)成要素具有相同的符號(hào)和名稱(chēng)的構(gòu)成要素具有實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)成。因此，為了避免重復(fù)而省略詳細(xì)說(shuō)明。
[0108]參照?qǐng)D6a，作為一例，具有凹陷部610的第一圖案層區(qū)域60a可包括具有預(yù)定寬度的U字形態(tài)的圖案區(qū)域。凹陷部610可布置為包圍第二圖案層區(qū)域60b的至少一部分。據(jù)此，第二圖案層區(qū)域60b的上部凸塊層580b可分別布置于被凹陷部610所包圍的上部電極層560以及凹陷部610外部的上部電極層560上。
[0109]在圖6a的平面圖案上，下部凸塊層570可沿著到兩側(cè)方向上相鄰的第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層540為止的距離a'、b'彼此相同的位置而布置于所述第一圖案層區(qū)域60a的內(nèi)部。下部凸塊層570可布置為平行于第一圖案層區(qū)域60a與第二圖案層區(qū)域60b之間的兩側(cè)邊界線(xiàn)。此時(shí)，下部凸塊層570的長(zhǎng)度方向中心軸570b可沿著到所述兩側(cè)邊界線(xiàn)為止的距離相等的位置進(jìn)行布置。
[0110]如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可將具有下部電極層550的第一圖案層區(qū)域60a布置于具有活性層530的第二圖案層區(qū)域60b之間。據(jù)此可提高從第一圖案層區(qū)域60a到第二圖案層區(qū)域60b的電流擴(kuò)散，并由此可以提高發(fā)光二極管芯片的周?chē)糠值陌l(fā)光效率。而且，隨著所述電流擴(kuò)散的增加，第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層520內(nèi)的電阻減小，從而可以提供用于發(fā)光二極管芯片的發(fā)光的均勻的電流。因此，可以減小發(fā)光二極管芯片的操作電壓(Forward Voltage)。
[0111]圖7至圖11是為了說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件的制造方法而示出的圖。
[0112]參照?qǐng)D7，發(fā)光器件包括發(fā)光單元1101，所述發(fā)光單元1101包含形成于基板1100上的第一半導(dǎo)體層1110、活性層1120、第二半導(dǎo)體層1125、第一電極墊1135以及第二電極墊1130而構(gòu)成。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的發(fā)光單元1101可構(gòu)成為在同一平面上布置有極性互不相同的兩個(gè)電極(例如第一電極1135和第二電極1130)的水平型(lateral)結(jié)構(gòu)，
[0113]基板1100提供為半導(dǎo)體生長(zhǎng)用基板，并可以由具有透光性的材料構(gòu)成。作為一例，基板1100可以由包括具有電絕緣性的藍(lán)寶石的透明材料構(gòu)成。然而并不局限于此而可以從碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、砷化鎵(GaAs)或氮化鎵(GaN)的組中選擇而應(yīng)用。
[0114]布置于基板1100上的第一半導(dǎo)體層1110可包含摻雜有第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)如η型導(dǎo)電型雜質(zhì)的氮化鎵(GaN)而構(gòu)成。摻雜在第一半導(dǎo)體層1110上的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)可從包含硅(Si)、鍺(Ge)或錫(Sn)的η型導(dǎo)電型組中選擇而使用。第一半導(dǎo)體層1110可將低于其他層疊物的位置的表面的一部分暴露。例如，第二半導(dǎo)體層1125、活性層1120以及第一半導(dǎo)體層1110的一部分得到臺(tái)面蝕刻(mesa etching),從而可以使第一半導(dǎo)體層1110的一部分表面區(qū)域1115a、1115b暴露。此時(shí),通過(guò)臺(tái)面蝕刻而暴露的第一半導(dǎo)體層1110的暴露面1115a、1115b可位于比活性層1120的下部面更低處。
[0115]布置于第一半導(dǎo)體層1110上的活性層1120通過(guò)電子與空穴的重新結(jié)合而發(fā)射具有預(yù)定能量的光，并可形成為量子阱層(未圖示)與量子壁壘層(未圖示)交替層疊的多量子講(MQW:multi quantum well)結(jié)構(gòu)。例如，量子講層可由氮化銦鎵(InGaN)系列的物質(zhì)組成，而量子壁壘層可由氮化鎵(GaN)系列或氮化銦鎵(InGaN)系列的物質(zhì)組成。
[0116]在活性層1120上布置第二半導(dǎo)體層1125。第二半導(dǎo)體層1125可包含摻雜有第二導(dǎo)電型雜質(zhì)如P型導(dǎo)電型雜質(zhì)的氮化鎵(GaN)而構(gòu)成。第二導(dǎo)電型雜質(zhì)可從包括鎂(Mg)或鋅(Zn)的P型導(dǎo)電型雜質(zhì)的組中選擇而使用。
[0117]布置于第一半導(dǎo)體層1110的一側(cè)面部的第一暴露面1115a上布置有第一電極墊1135。第一電極墊1135可布置為局部覆蓋第一半導(dǎo)體層1110的第一暴露面1115a。另外，第二半導(dǎo)體層1125上布置有第二電極墊1130。第二電極墊1130可布置為局部覆蓋第二半導(dǎo)體層1125的表面。其中，第一電極墊1135從第一半導(dǎo)體層1110的第一暴露面1115a突出，從而形成為與布置于第二半導(dǎo)體層1125上的第二電極墊1130具有相同的表面高度。第一電極墊1135和第二電極墊1130可由包括銅(Cu)、金(Au)或銀(Ag)的導(dǎo)電性?xún)?yōu)良的材料構(gòu)成。
[0118]布置于第一半導(dǎo)體層1110的一側(cè)面部的第一暴露面1115a和布置于第一半導(dǎo)體層1110的另一側(cè)面部的第二暴露面1115b上布置有第一防護(hù)圖案(guard pattern) 1140。第一防護(hù)圖案1140形成于第一電極墊1135的外輪廓區(qū)域并具有包圍發(fā)光器件的四個(gè)面的環(huán)(ring)狀。第一防護(hù)圖案1140可包含摻雜有第一導(dǎo)電性的雜質(zhì)的氮化鎵(GaN)系列或氮化鋁鎵(AlGaN)系列的物質(zhì)而形成。第一導(dǎo)電性的雜質(zhì)可從包括硅(Si)、鍺(Ge)或錫(Sn)的η型導(dǎo)電型雜質(zhì)的組中選擇而使用。
[0119]參照?qǐng)D8，在第一電極墊1135、第二電極墊1130以及第一防護(hù)圖案1140上形成凸塊(bump)形狀的連接電極1155。連接電極1155可由銀(Ag)、鋁(Al)、金(Au)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錫(Sn)以及這些金屬的選擇性合金中的一種形成。在此，為了提高與第一電極墊1135、第二電極墊1130和第一防護(hù)圖案1140之間的粘接力，連接電極1155可以用銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、銅(Cu)以及這些金屬的選擇性合金中的一種進(jìn)行鍍覆。
[0120]參照?qǐng)D9和圖10,準(zhǔn)備要用于將發(fā)光單元1101倒裝芯片式粘接(bonding)的子安裝基板(submount substrate) 1157。在此，圖10是將圖9的子安裝基板1157沿著1-1'方向截取而示出的剖面圖。子安裝基板1157包括:基板襯底1160 ;內(nèi)側(cè)粘接墊1170、1173和外側(cè)粘接墊1177、1179，布置于基板襯底1160的前面部1160a ;第二防護(hù)圖案1165，布置于所述內(nèi)側(cè)粘接墊1170、1173與外側(cè)粘接墊1177、1179之間；重布線(xiàn)電極1185、1187，布置于基板襯底1160的后面部1160b。內(nèi)側(cè)粘接墊1170、1173可布置為條(bar)類(lèi)型的長(zhǎng)方形形狀。
[0121 ] 第二防護(hù)圖案1165布置于基板襯底1160的前面部1160a,且形成為具有包圍內(nèi)側(cè)粘接墊1170、1173的周?chē)沫h(huán)狀。其中，第二防護(hù)圖案1165可包含摻雜有第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的氮化鎵(GaN)系列或氮化鋁鎵(AlGaN)系列的物質(zhì)而形成。第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)可從包括硅(Si)、鍺(Ge)或錫(Sn)的η型導(dǎo)電型雜質(zhì)的組中選擇而使用。
[0122]基板襯底1160可包含貫通內(nèi)部的內(nèi)側(cè)貫通電極1180、1183和外側(cè)貫通電極1190、1195而構(gòu)成。其中，內(nèi)側(cè)貫通電極1180、1183將內(nèi)側(cè)粘接墊1170、1173連接于基板襯底1160的后面部1160b的重布線(xiàn)電極1185、1187，而重布線(xiàn)電極1185、1187可通過(guò)外側(cè)貫通電極1190、1195而連接到外側(cè)粘接墊1177、1179。據(jù)此，內(nèi)側(cè)貫通電極1180、1183與外側(cè)貫通電極1190、1195可電連接。內(nèi)側(cè)粘接墊1170、1173和外側(cè)粘接墊1177、1179以及內(nèi)側(cè)貫通電極1180、1183和外側(cè)貫通電極1190、1195以及重布線(xiàn)電極1185、1187可采用導(dǎo)電性?xún)?yōu)良的金屬材料。例如,可包含銅(Cu)而構(gòu)成。
[0123]參照?qǐng)D11，將前述的發(fā)光單元1101和子安裝基板1157通過(guò)倒裝芯片粘接方式予以連接而形成發(fā)光器件。在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的倒裝芯片粘接工藝中，通過(guò)凸塊形狀的連接電極1155進(jìn)行粘接，并粘接成使發(fā)光單元1101的第一半導(dǎo)體層1110通過(guò)第一電極墊1135和連接電極1155而電連接于子安裝基板1157的第一內(nèi)側(cè)粘接墊1173和第一外側(cè)粘接墊1179。并且，將發(fā)光單元1101的第二半導(dǎo)體層1125粘接為通過(guò)第二電極墊1130和連接電極1155而電連接到子安裝基板1157的第二內(nèi)側(cè)粘接墊1170和第二外側(cè)粘接墊1177。另外，可以使第一防護(hù)圖案1140連接并貼附于第二防護(hù)圖案1165。
[0124]此時(shí)，可施加熱量而將連接電極1155連接到各個(gè)電極而執(zhí)行粘接工藝。在此情況下，倒裝芯片粘接工藝是在真空狀態(tài)或氮?dú)?N2)氣氛下進(jìn)行，從而將第一防護(hù)圖案1140和第二防護(hù)圖案1165內(nèi)側(cè)的空間維持為預(yù)定的真空狀態(tài)。在由此而將發(fā)光單元1101與子安裝基板1157直接粘接的情況下，也可密封以將發(fā)光器件從外部環(huán)境中加以保護(hù)。而且，包圍發(fā)光單元1101的前面的第一防護(hù)圖案1140與包圍子安裝基板1157的周?chē)牡诙雷o(hù)圖案1165連接而構(gòu)成發(fā)光器件,從而密封(sealing)發(fā)光器件而防止其暴露于大氣中，由此可以防止因吸濕現(xiàn)象而導(dǎo)致發(fā)光器件的可靠性降低的情況。而且，可以不用底部填充樹(shù)脂層而密封發(fā)光器件，因此可以防止因底部填充樹(shù)脂層而使光子消滅而導(dǎo)致發(fā)光面積減小的情況。
[0125]圖12至圖14是為了說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的發(fā)光器件的制造方法而示出的圖。
[0126]參照?qǐng)D12和圖13，準(zhǔn)備發(fā)光單元1201，并將連接電極1255連接于發(fā)光單元1201上。為此，如圖12所示,準(zhǔn)備發(fā)光單元1201,所述發(fā)光單元1201包括形成于基板1200上的第一半導(dǎo)體層1210、活性層1220、第二半導(dǎo)體層1225、第一電極墊1235和第二電極墊1230?；?200可由具有透光性的材料構(gòu)成，例如可由包括藍(lán)寶石的透明材料構(gòu)成。
[0127]布置于基板1200上的第一半導(dǎo)體層1210可包含摻雜有第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)如η型導(dǎo)電型雜質(zhì)的氮化鎵(GaN)而構(gòu)成。第一半導(dǎo)體層1210可以使低于其他層疊物的位置的表面的一部分暴露。例如，第二半導(dǎo)體層1225、活性層1220以及第一半導(dǎo)體層1210的一部分得到臺(tái)面蝕刻，從而可以使第一半導(dǎo)體層1210的一部分表面區(qū)域1215a、1215b暴露。此時(shí)，通過(guò)臺(tái)面蝕刻而暴露的第一半導(dǎo)體層1210的暴露面1215a、1215b可位于比活性層1220的下部面更低處。在此情況下，可通過(guò)臺(tái)面蝕刻而在發(fā)光單元1201的外輪廓區(qū)域以包圍發(fā)光單元1201的形狀形成防護(hù)半導(dǎo)體層1231。防護(hù)半導(dǎo)體層1231的整體高度與發(fā)光單元1201的第二半導(dǎo)體層1225的高度相等。形成于一側(cè)部的暴露面1215b的暴露面積可相對(duì)小于形成于另一側(cè)部的暴露面1215a的暴露面積。
[0128]第一半導(dǎo)體層1210上依次層疊有活性層1220和第二半導(dǎo)體層1225。在此，活性層1220可由多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)形成，第二半導(dǎo)體層1225可包含摻雜有第二導(dǎo)電型雜質(zhì)如P型導(dǎo)電型雜質(zhì)的氮化鎵(GaN)而構(gòu)成。第二導(dǎo)電型雜質(zhì)可從包括鎂(Mg)或鋅(Zn)的P型導(dǎo)電型雜質(zhì)的組中選擇而使用。
[0129]布置于第一半導(dǎo)體層1210的一側(cè)部的第一暴露面1215a上布置有第一電極墊1235。第一電極墊1235可布置為局部覆蓋第一半導(dǎo)體層1210的第一暴露面1215a。另外，第二半導(dǎo)體層1225上布置有第二電極墊1230。第二電極墊1230可布置為局部覆蓋第二半導(dǎo)體層1225的表面。其中，第一電極墊1235形成為與第二電極墊1230具有相同的表面高度。第一電極墊1235和第二電極墊1230可由包括銅(Cu)、金(Au)或銀(Ag)的導(dǎo)電性?xún)?yōu)良的材料構(gòu)成。
[0130]布置于發(fā)光單元1201的外輪廓區(qū)域的防護(hù)半導(dǎo)體層1231上布置有第一防護(hù)圖案1240。第一防護(hù)圖案1240沿著防護(hù)半導(dǎo)體層1231形成并具有包圍發(fā)光單元1201的四個(gè)面的環(huán)狀。第一防護(hù)圖案1240可包含摻雜有第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的氮化鎵(GaN)系列或氮化鋁鎵(AlGaN)系列的物質(zhì)而形成。第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)可從包括硅(Si)、鍺(Ge)或錫(Sn)的η型導(dǎo)電型雜質(zhì)的組中選擇而使用。在此，防護(hù)半導(dǎo)體層1231形成為與第二半導(dǎo)體層1225的上部面具有相同的高度。據(jù)此，第一防護(hù)圖案1240具有與形成于第二半導(dǎo)體層1225上的第二電極墊1230相同的高度。
[0131]參照?qǐng)D13，在第一電極墊1235、第二電極墊1230和第一防護(hù)圖案1240上形成凸塊形狀的連接電極1255。連接電極1255可由銀(Ag)、鋁(Al)、金(Au)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錫(Sn)以及這些金屬的選擇性合金中的一種形成。在此，為了提高與第一電極墊1235、第二電極墊1230和第一防護(hù)圖案1240之間的粘接力，連接電極1255可以用銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、銅(Cu)以及這些金屬的選擇性合金中的一種進(jìn)行鍍覆。
[0132]參照?qǐng)D14，將發(fā)光單元1201倒裝芯片式粘接于圖9和圖10的子安裝基板1157上而形成發(fā)光器件。如在圖11中說(shuō)明的那樣，將發(fā)光單元1201倒裝芯片式粘接于子安裝基板1157上的工藝可通過(guò)連接電極1255而實(shí)現(xiàn)連接。其中，發(fā)光單元1201的第一防護(hù)圖案1240可通過(guò)連接電極1255而與子安裝基板1157的第二防護(hù)圖案1165連接，從而可以密封發(fā)光器件。
[0133]根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，在預(yù)先形成包圍發(fā)光單元1201的外輪廓區(qū)域的防護(hù)半導(dǎo)體層1231之后，在防護(hù)半導(dǎo)體層1231上形成第一防護(hù)圖案1240，從而可以預(yù)先指定要與子安裝基板1157的第二防護(hù)圖案1165連接的位置。而且，將防護(hù)半導(dǎo)體層1231形成為與第二半導(dǎo)體層1225的上部面具有相同的高度，從而在形成后續(xù)要形成的第一防護(hù)圖案1240時(shí)，相比于沒(méi)有防護(hù)半導(dǎo)體層1231的情形，可以以相對(duì)較低的高度形成，于是可以縮短工序時(shí)間。
[0134]以上已參照附圖和實(shí)施例而進(jìn)行了說(shuō)明，如果是本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員，相信會(huì)理解能夠在不脫離權(quán)利要求書(shū)中記載的本申請(qǐng)的技術(shù)思想的范圍內(nèi)將本申請(qǐng)中公開(kāi)的實(shí)施例修改和變更為多種多樣。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管芯片，其特征在于，包括: 第一圖案區(qū)域，具有至少一個(gè)凹陷部； 第二圖案區(qū)域，包圍所述第一圖案區(qū)域， 其中，所述第一圖案區(qū)域具有依次層疊于基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、上部電極層以及上部凸塊層； 所述第二圖案區(qū)域具有層疊于所述基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、下部電極層以及下部凸塊層； 所述第一圖案區(qū)域在所述凹陷部具有至少一個(gè)陷入突起圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述第一圖案區(qū)域和第二圖案區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以物理方式相互連接。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述凹陷部包括具有具備預(yù)定的寬度的U字、V字以及“匚”字形態(tài)中的一種形態(tài)的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述凹陷部布置為包圍所述下部凸塊層。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述下部電極層和所述上部電極層分別沿著定義所述第一圖案區(qū)域和所述第二圖案區(qū)域的邊界線(xiàn)而形成。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述上部凸塊層沿著定義所述上部電極層的邊界線(xiàn)而形成。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述下部凸塊層布置于被所述凹陷部所包圍的所述下部電極層的一部分上。
8.一種發(fā)光二極管芯片，其特征在于，包括: 第一圖案層區(qū)域； 第二圖案層區(qū)域，布置于所述第一圖案層區(qū)域的內(nèi)部； 第三圖案層區(qū)域，包圍所述第一圖案層區(qū)域， 其中，所述第一圖案層區(qū)域具有層疊于基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以及下部電極層； 所述第二圖案層區(qū)域和所述第三圖案層區(qū)域具有依次層疊于所述基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以及上部電極層。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述第一圖案層區(qū)域至第三圖案層區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以物理方式相互連接。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述第二圖案層區(qū)域的所述活性層和所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層布置為通過(guò)第一圖案層區(qū)域而與所述第三圖案層區(qū)域的所述活性層和所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層相互分離。
11.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，還包括: 下部凸塊層，布置于所述下部電極層上； 上部凸塊層，布置于所述上部電極層上。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述下部凸塊層沿著到所述第二圖案層區(qū)域的所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層為止的距離與到所述第三圖案層區(qū)域的所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層為止的距離相等的位置進(jìn)行布置。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述下部凸塊層布置為平行于所述第一圖案層區(qū)域與所述第二圖案層區(qū)域之間的第一邊界線(xiàn)以及所述第一圖案層區(qū)域與所述第三圖案層區(qū)域之間的第二邊界線(xiàn)，且所述下部凸塊層的長(zhǎng)度方向的中心軸沿著到所述第一邊界線(xiàn)為止的距離與到所述第二邊界線(xiàn)為止的距離相等的位置而進(jìn)行布置。
14.一種發(fā)光二極管芯片,其特征在于,包括: 第一圖案層區(qū)域，具有至少一個(gè)凹陷部； 第二圖案層區(qū)域，包圍所述第一圖案層區(qū)域， 其中，所述第一圖案層區(qū)域具有層疊于基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以及下部電極層； 所述第二圖案層區(qū)域具有依次層疊于所述基板上的第一導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層以及上部電極層。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述下部凸塊層沿著到兩側(cè)方向上相鄰的所述第二導(dǎo)電型氮化物系半導(dǎo)體層為止的距離相等的位置而布置于所述第一圖案層區(qū)域的內(nèi)部。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述下部凸塊層布置為平行于所述第一圖案層區(qū)域與所述第二圖案層區(qū)域之間的兩側(cè)邊界線(xiàn)，且所述下部凸塊層的長(zhǎng)度方向的中心軸沿著到所述兩側(cè)邊界線(xiàn)為止的距離相等的位置而進(jìn)行布置。
17.—種發(fā)光器件,其特征在于,包括: 發(fā)光單元，包含基板、布置于所述基板上且在邊緣區(qū)域具備第一防護(hù)圖案而形成的第一半導(dǎo)體層、形成于所述第一半導(dǎo)體層上的活性層以及第二半導(dǎo)體層； 子安裝基板，包含形成為包圍邊緣的第二防護(hù)圖案， 其中，所述子安裝基板的第二防護(hù)圖案上連接有所述發(fā)光單元的第一防護(hù)圖案。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光單元包括: 第一電極墊，形成于所述第一半導(dǎo)體層上； 第二電極墊，形成于所述第二半導(dǎo)體層上， 其中，所述第一電極墊和第二電極墊布置于所述第一防護(hù)圖案的內(nèi)側(cè)。
19.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一防護(hù)圖案在下部還包括防護(hù)半導(dǎo)體層。
20.如權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述防護(hù)半導(dǎo)體層形成為與所述第二半導(dǎo)體層的上部面具有相同的高度。
21.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光單元與所述子安裝基板將凸塊形狀的連接電極作為媒介而連接。
22.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述子安裝基板包括: 基板襯底； 內(nèi)側(cè)粘接墊，布置于所述基板襯底的前面部； 外側(cè)粘接墊，與所述內(nèi)側(cè)粘接墊相隔預(yù)定間距而布置； 第二防護(hù)圖案，布置于所述內(nèi)側(cè)粘接墊與所述外側(cè)粘接墊之間； 內(nèi)側(cè)貫通電極，貫通所述基板襯底而與所述內(nèi)側(cè)粘接墊連接； 外側(cè)貫通電極，貫通所述基板襯底而與所述外側(cè)粘接墊連接； 重布線(xiàn)電極，布置于所述基板襯底的背面部，并連接所述內(nèi)側(cè)貫通電極與外側(cè)貫通電極。
23.如權(quán)利要求22所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第二防護(hù)圖案布置于所述基板襯底的前面部，并形成為具有包圍所述基板襯底的邊緣區(qū)域的環(huán)狀。
【文檔編號(hào)】H01L33/48GK204167352SQ201420566051
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】金昶勛, 金相民, 印致賢, 曹弘錫, 樸大錫 申請(qǐng)人:首爾偉傲世有限公司