本申請是2013年4月18日申請的，申請?zhí)枮?01310135146.2，發(fā)明名稱為“發(fā)光二極管裝置及其制作方法”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光二極管裝置及其制作方法，且特別是有關(guān)于一種高電壓發(fā)光二極管裝置及其制作方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管具有諸如壽命長、體積小、高抗震性、低熱產(chǎn)生及低功率消耗等優(yōu)點(diǎn)，因此已被廣泛應(yīng)用于家用及各種設(shè)備中的指示器或光源。近年來，由于發(fā)光二極管的發(fā)光效率不斷提升，使得發(fā)光二極管在某些領(lǐng)域已漸漸取代日光燈與白熾燈泡，例如需要高速反應(yīng)的掃描器燈源、液晶顯示器的背光源或前光源汽車的儀表板照明、交通號志燈，以及一般的照明裝置等。發(fā)光二極管的發(fā)光原理是將電能轉(zhuǎn)換為光，也就是對發(fā)光二極管施加電流，透過電子、空穴的結(jié)合以光的型態(tài)釋放出來，進(jìn)而達(dá)到發(fā)光的效果。

已知以封裝方式達(dá)成高電壓發(fā)光二極管光源的技術(shù)手段是先生產(chǎn)出單顆發(fā)光二極管芯片，然后將多顆發(fā)光二極管芯片固晶于封裝基板上，并使用打線方式完成電性連接。詳細(xì)而言，高電壓發(fā)光二極管封裝的制造過程一般是將多個(gè)發(fā)光二極管芯片先安裝至一承載器上，其承載器例如為一印刷電路板承載器、基板或底座(sub-mount)上。接著，在發(fā)光二極管芯片的接點(diǎn)與承載器的接點(diǎn)間形成多條導(dǎo)線，以將發(fā)光二極管芯片電性連接至承載器。發(fā)光二極管芯片主要是透過對導(dǎo)線施加電壓差以使發(fā)光二極管芯片的發(fā)光有源層發(fā)光，同時(shí)發(fā)光有源層也會(huì)產(chǎn)生熱能。

如此，高電壓發(fā)光二極管封裝相較于一般只設(shè)置一個(gè)發(fā)光二極管芯片的發(fā)光二極管封裝會(huì)產(chǎn)生更多的熱能，而其散熱卻是透過導(dǎo)熱效率極差的生長基板(例如為藍(lán)寶石基板)來將熱能傳導(dǎo)至外部。因此，若發(fā)光二極管芯片的發(fā)光有源層發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的熱量無法有效排出，特別在高電流驅(qū)使下時(shí)，發(fā)光二極管芯片往往容易因過熱而損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管裝置，其可提升裝置的散熱效率，進(jìn)而提升各發(fā)光二極管的功率。

本發(fā)明的發(fā)光二極管裝置，其包括基板、第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管、絕緣層、導(dǎo)線層、反射層、第一接墊以及第二接墊。第一發(fā)光二極管設(shè)置于基板的表面上且包括第一電極以及第一發(fā)光區(qū)域。第二發(fā)光二極管設(shè)置于表面上并與第一發(fā)光二極管之間具有間隙。第二發(fā)光二極管包括第二電極以及第二發(fā)光區(qū)域。導(dǎo)線層設(shè)置于間隙內(nèi)且電性連接第一及第二發(fā)光二極管。反射層連續(xù)地設(shè)置于第一發(fā)光二極管及第二發(fā)光二極管上，且位于第一發(fā)光區(qū)域與第一接墊間及第二發(fā)光區(qū)域與第二接墊間。

本發(fā)明的發(fā)光二極管裝置的制作方法包括下列步驟。首先，提供一發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其包括一基板、一第一發(fā)光二極管、一第二發(fā)光二極管以及一導(dǎo)線層，其中第一發(fā)光二極管設(shè)置于基板的一表面上，并包括一第一電極以及一第一發(fā)光區(qū)域。第二發(fā)光二極管設(shè)置于表面上并與第一發(fā)光二極管之間具有一間隙。第二發(fā)光二極管包括一第二電極以及一第二發(fā)光區(qū)域。導(dǎo)線層連接第一發(fā)光二極管以及第二發(fā)光二極管。接著，形成一第一絕緣層，覆蓋發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)。接著，形成一反射層，覆蓋第一絕緣層，并位于第一發(fā)光區(qū)域以及第二發(fā)光區(qū)域上。接著，形成一第二絕緣層，覆蓋反射層。接著，分別設(shè)置一第一接墊以及一第二接墊于第一電極以及第二電極上。

本發(fā)明的發(fā)光二極管裝置，其包括第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管、導(dǎo)線層以及反射層。第一發(fā)光二極管包括第一半導(dǎo)體層、一第二導(dǎo)體層、第一電極以及第一發(fā)光區(qū)域。第二發(fā)光二極管并與第一發(fā)光二極管之間具有間隙。第二發(fā)光二極管包括一第三半導(dǎo)體層、一第四半導(dǎo)體層、第二電極以及第二發(fā)光區(qū)域，其中該第三半導(dǎo)體層與該第一半導(dǎo)體層對齊。導(dǎo)線層設(shè)置于間隙內(nèi)且電性連接第一及第二發(fā)光二極管。反射層連續(xù)地設(shè)置于第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管及該導(dǎo)線層上，且覆蓋第一發(fā)光區(qū)域及第二發(fā)光區(qū)域。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管還包括一基板，該第一發(fā)光二極管和該第二發(fā)光二極管分別設(shè)置于該基板上，其中該間隙裸露出部分的該基板。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一發(fā)光二極管的第一半導(dǎo)體層、第一發(fā)光層和第二半導(dǎo)體層自基板依序堆疊。第一發(fā)光層定義出第一發(fā)光區(qū)域。第一電極設(shè)置于第二半導(dǎo)體層上。第二發(fā)光二極管的第三半導(dǎo)體層、第二發(fā)光層和第四半導(dǎo)體層自基板依序堆疊。第二發(fā)光層定義出第二發(fā)光區(qū)域。第二電極設(shè)置于第三半導(dǎo)體層上。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的導(dǎo)線層連接第一半導(dǎo)體層與第四半導(dǎo)體層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的絕緣層接觸第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、第三半導(dǎo)體層以及第四半導(dǎo)體層，并包覆反射層的表面。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層為n型半導(dǎo)體層。第二半導(dǎo)體層與第四半導(dǎo)體層為p型半導(dǎo)體層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層為n型半導(dǎo)體層。第二半導(dǎo)體層與第四半導(dǎo)體層為p型半導(dǎo)體層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第一發(fā)光層以及第二發(fā)光層包括多重量子阱(multiplequantumwell,mqw)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管裝置更包括一反射層，設(shè)置于間隙內(nèi)，且絕緣層包覆反射層的表面。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管，還包括一第一接墊以及一第二接墊，分別設(shè)置于第一電極以及第二電極上，并分別與第一電極以及第二電極電性連接。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管，絕緣層還包括一第一絕緣層設(shè)置于導(dǎo)線層與第一接墊之間，以及導(dǎo)線層與第二接墊之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管，第一絕緣層覆蓋第一半導(dǎo)體層、第一發(fā)光層、第二半導(dǎo)體層、導(dǎo)線層、第三半導(dǎo)體層、第二發(fā)光層以及第四半導(dǎo)體層，其中反射層連續(xù)覆蓋第一絕緣層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的反射層位于第一發(fā)光區(qū)域與第一接墊之間，以及第二發(fā)光區(qū)域與第二接墊之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的發(fā)光二極管，絕緣層還包括一第二絕緣層，連續(xù)覆蓋反射層，藉由第一絕緣層和第二絕緣層以包覆反射層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述在形成第二絕緣層的步驟之后，更包括暴露第一電極及第二電極的頂面的步驟，其步驟包括：首先，在形成第一絕緣層之后，移除部分的第一絕緣層，以暴露第一電極以及第二電極的頂面。接著，在形成反射層之后，移除部分的反射層，以暴露第一電極以及第二電極的頂面。接著，在形成第二絕緣層之后，移除部分的第二絕緣層，以暴露第一電極以及第二電極的頂面。

基于上述，本發(fā)明的發(fā)光二極管裝置于其遠(yuǎn)離基板的表面上設(shè)置接墊，并將電極的電性延伸至接墊，使發(fā)光二極管裝置能以倒裝焊的方式連接至承載器上。如此，發(fā)光二極管裝置所產(chǎn)生的熱能即可借由導(dǎo)熱效率高的接墊將熱能傳導(dǎo)至承載器，而無須透過導(dǎo)熱效率較差的基板來進(jìn)行散熱，因而能提高發(fā)光二極管裝置的散熱效率。再者，由于發(fā)光二極管裝置的散熱效率提高，其發(fā)光二極管可承載的驅(qū)動(dòng)電流亦可隨之提高，因而可減少發(fā)光二極管裝置中發(fā)光二極管的數(shù)量，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。此外，反射層設(shè)置于發(fā)光二極管裝置的發(fā)光層與接墊之間，以反射其發(fā)光層所發(fā)出的光線，因而提升了發(fā)光二極管裝置的出光效率。

附圖說明

為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明，其中：

圖1a至圖1h是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種發(fā)光二極管裝置的制作流程剖面示意圖。

圖2是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種發(fā)光二極管裝置的剖面示意圖。

圖中元件標(biāo)號說明：

100：發(fā)光二極管裝置

110：基板

112：表面

120：第一發(fā)光二極管

122：第一半導(dǎo)體層

124：第一發(fā)光層

126：第二半導(dǎo)體層

128：第一電極

130：第二發(fā)光二極管

132：第三半導(dǎo)體層

134：第二發(fā)光層

136：第四半導(dǎo)體層

138：第二電極

140：絕緣層

140a：第一絕緣層

140b：第二絕緣層

150：導(dǎo)線層

160：第一接墊

170：第二接墊

190：反射層

200：承載器

g：間隙

具體實(shí)施方式

圖1a至圖1h是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種發(fā)光二極管裝置的制作流程剖面示意圖。本實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置的制作方法包括下列步驟：首先，提供如圖1a所示的一發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其包括一基板110、一第一發(fā)光二極管120、一第二發(fā)光二極管130以及一導(dǎo)線層150。在本實(shí)施例中，基板110可為供半導(dǎo)體生長的生長基板，例如為藍(lán)寶石基板(sapphiresubstrate)。第一發(fā)光二極管120設(shè)置于基板110的一表面112上，并包括第一電極128以及第一發(fā)光層124，其中第一發(fā)光層124定義出第一發(fā)光區(qū)域。詳細(xì)而言，第一發(fā)光二極管120包括一第一半導(dǎo)體層122、一第一發(fā)光層124和一第二半導(dǎo)體層126自表面112依序往遠(yuǎn)離表面112的方向堆疊，而第一發(fā)光層124定義出上述的第一發(fā)光區(qū)域。第一發(fā)光二極管120還包括一第一電極128及一第三電極(圖未繪示)，第一電極128設(shè)置于第二半導(dǎo)體層126上，第三電極則設(shè)置于第一半導(dǎo)體層122上。

承上述，第二發(fā)光二極管130設(shè)置于表面112上，并與第一發(fā)光二極管120之間具有一間隙g。第二發(fā)光二極管130包括一第二電極138以及一第二發(fā)光層134，其中第二發(fā)光層134定義出第二發(fā)光區(qū)域。詳細(xì)而言，第二發(fā)光二極管130包括一第三半導(dǎo)體層132、一第二發(fā)光層134和一第四半導(dǎo)體層136，分別自表面112依序往遠(yuǎn)離表面112的方向堆疊，而第二發(fā)光層134定義出上述的第二發(fā)光區(qū)域。第二發(fā)光二極管130還包括一第四電極(圖未繪示)，第二電極138設(shè)置于第三半導(dǎo)體層132上，第四電極則設(shè)置于第四半導(dǎo)體層136上。具體而言，本實(shí)施例的第一半導(dǎo)體層122與第三半導(dǎo)體層132為n型半導(dǎo)體層，而第二半導(dǎo)體層126與第四半導(dǎo)體層136為p型半導(dǎo)體層。此外，第一發(fā)光層124以及第二發(fā)光層134例如為多重量子阱(multiplequantumwell,mqw)。

接上述，本發(fā)明在基板110的表面上設(shè)置一導(dǎo)線層150且位于間隙g內(nèi)，如圖1a所示，以電性連接第一發(fā)光二極管120以及第二發(fā)光二極管130。更明確的說，導(dǎo)線層150是電性連接第一發(fā)光二極管120的第三電極以及第二發(fā)光二極管130的第四電極。導(dǎo)線層150的材料包括但不限制于鎳(ni)、金(au)、銠(rh)、銀(ag)、鈦(ti)、鋁(al)、鉭(ta)、釩(v)等導(dǎo)電材料或其組合。接著，如圖1b所示，形成一第一絕緣層140a，其覆蓋如圖1a所示的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，也就是第一絕緣層140a覆蓋第一發(fā)光二極管120、第二發(fā)光二極管130以及導(dǎo)線層150的表面。在本實(shí)施例中，第一絕緣層140a接觸第一半導(dǎo)體層122、第二半導(dǎo)體層126、第三半導(dǎo)體層132及第四半導(dǎo)體層136，其材料為氧化物，包括但不限制于二氧化硅(sio2)、二氧化鈦(tio2)等絕緣材料。接著，再如圖1c所示，移除位在第一電極128以及第二電極138的頂面的部分第一絕緣層140a，以暴露出第一電極128以及第二電極138的頂面。在本實(shí)施例中，移除部分第一絕緣層140a的方法例如為蝕刻。要說明的是，由于本發(fā)明的第一絕緣層140a是形成在導(dǎo)線層150與后續(xù)形成的反射層之間，且接觸第一半導(dǎo)體層122、第二半導(dǎo)體層126、第三半導(dǎo)體層132及第四半導(dǎo)體層136，因此，本發(fā)明的第一絕緣層140a除了有電性隔離的特性之外，還可防止反射層的金屬原子擴(kuò)散至半導(dǎo)體層中，進(jìn)而影響發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。

請同時(shí)參照圖1d以及圖1e，接續(xù)形成一反射層190，覆蓋第一絕緣層140a，以使第一絕緣層140a位于導(dǎo)線層150與反射層190之間。在本實(shí)施例中，反射層190為一具有高反射率的材料，包括但不限制于銀(ag)等高反射率的材料，且反射層190連續(xù)地形成于第一發(fā)光區(qū)域、第二發(fā)光區(qū)域以及導(dǎo)線層150上，且位于第一發(fā)光層124與第一接墊160之間以及第二發(fā)光層134與第二接墊170之間，以同時(shí)反射第一發(fā)光層124以及第二發(fā)光層134所發(fā)出的光線。反射層190例如透過電鍍的方式如圖1d所示形成于第一絕緣層140a、第一電極128以及第二電極138的頂面，再如圖1e所示，例如透過蝕刻制程來移除位在第一電極128以及第二電極138的頂面的部分反射層190，以如圖1e所示暴露第一電極128以及第二電極138的頂面。要說明的是，由于本發(fā)明的反射層190是設(shè)置在第一發(fā)光二極管120及第二發(fā)光二極管130上，因此，本發(fā)明的反射層190可以同時(shí)反射來自第一發(fā)光層124及第二發(fā)光層134的光，如此一來，提升了本發(fā)明發(fā)光二極管芯片的整體發(fā)光效率。

請同時(shí)參照圖1f以及圖1g，接著，形成一第二絕緣層140b，其覆蓋反射層190，因此，第一絕緣層140a以及第二絕緣層140b包覆住反射層190。在本實(shí)施例中，第二絕緣層140b的材料包括但不限制于二氧化硅(sio2)、二氧化鈦(tio2)等絕緣材料，并如圖1f所示覆蓋反射層190以及第一電極128以及第二電極138的頂面。接著再如圖1e所示，利用例如蝕刻制程來移除位在第一電極128以及第二電極138的頂面的部分第二絕緣層140b，以如圖1g所示暴露第一電極128以及第二電極138的頂面。接著，請參照圖1h，分別設(shè)置一第一接墊160以及一第二接墊170于第一電極128以及第二電極138上并與第一電極128以及第二電極138電性連接。在本實(shí)施例中，第一接墊160以及一第二接墊170的材料包括但不限制于金錫合金(gold-tin)等焊接材料。如此，即大致完成本實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置100的制程。

圖2是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種發(fā)光二極管裝置的剖面示意圖。請參照圖2，依上述制作方法所完成的發(fā)光二極管裝置100如圖2所示包括一基板110、一第一發(fā)光二極管120、一第二發(fā)光二極管130、一絕緣層140(140a、140b)、一導(dǎo)線層150、一第一接墊160以及一第二接墊170。第一發(fā)光二極管120設(shè)置于基板110的一表面112上。第一發(fā)光二極管120包括一第一電極128、一第三電極(圖未繪示)以及一第一發(fā)光區(qū)域。第二發(fā)光二極管130亦設(shè)置于表面112上，并與第一發(fā)光二極管120之間具有一間隙g。第二發(fā)光二極管130包括一第二電極138、一第四電極(圖未繪示)以及一第二發(fā)光區(qū)域。詳細(xì)而言，第一發(fā)光二極管120可如前述包括一第一半導(dǎo)體層122、一第一發(fā)光層124、一第二半導(dǎo)體層126自表面112往遠(yuǎn)離表面112的方向依序堆疊。第一發(fā)光層124定義出第一發(fā)光區(qū)域，而第一電極128設(shè)置于第二半導(dǎo)體層126上，第三電極則設(shè)置于第一半導(dǎo)體層122上。第二發(fā)光二極管130亦可如前述包括一第三半導(dǎo)體層132、第二發(fā)光層134和第四半導(dǎo)體層136自表面112往遠(yuǎn)離表面112的方向依序堆疊，其中第二發(fā)光層134定義出第二發(fā)光區(qū)域，而第二電極138設(shè)置于第三半導(dǎo)體層132上，第四電極則設(shè)置于第四半導(dǎo)體層136上。

承上述，導(dǎo)線層150設(shè)置于間隙g內(nèi)且電性連接第一發(fā)光二極管120與第二發(fā)光二極管130，更明確的說，導(dǎo)線層150是電性連接第一發(fā)光二極管120的第三電極以及第二發(fā)光二極管130的第四電極。絕緣層140則位于導(dǎo)線層150與反射層190之間，以電性隔離導(dǎo)線層150與反射層190。在本實(shí)施例中，反射層190連續(xù)地設(shè)置于第一發(fā)光二極管120及第二發(fā)光二極管130上，且位于第一發(fā)光層124與第一接墊160之間以及第二發(fā)光層134與第二接墊170之間。而絕緣層140設(shè)置于導(dǎo)線層150與第一接墊160及第二接墊170之間，且接觸第一半導(dǎo)體層122、第二半導(dǎo)體層126、第三半導(dǎo)體層132及第四半導(dǎo)體層136并包覆反射層190的表面，以防止反射層190擴(kuò)散至第一半導(dǎo)體層122、第二半導(dǎo)體層126、第三半導(dǎo)體層132及第四半導(dǎo)體層136。

如此配置，發(fā)光二極管裝置100即可透過第一接墊160以及第二接墊170電性連接至承載器200上。也就是說，本實(shí)施例的發(fā)光二極管裝置100可透過倒裝焊的方式與承載器200形成電連接。因此，發(fā)光二極管裝置100即可借由導(dǎo)熱效率高的第一接墊160、第二接墊170將其產(chǎn)生的熱能傳導(dǎo)至承載器，而無須透過導(dǎo)熱效率較差的基板110來進(jìn)行散熱，因而能提高發(fā)光二極管裝置100的散熱效率。而反射層190可同時(shí)反射第一發(fā)光層124及第二發(fā)光層134所發(fā)出的光線，以增加發(fā)光二極管裝置100的出光效率。

在一實(shí)施例中，第一絕緣層的層數(shù)可以是單層或多層，而材料可以是一種或多種。第二絕緣層的層數(shù)可以是單層或多層，而材料可以是一種或多種。第一絕緣層與第二絕緣層可以具有相同或不同的層數(shù)與材料。在一實(shí)施例中，反射層的層數(shù)可以是單層或多層，而材料可以是一種或多種。反射層不一定要全面性形成于電極區(qū)域上，也可以部分形成于電極區(qū)域上。反射層可以是金屬或絕緣材料。在一實(shí)施例中，基板不局限于藍(lán)寶石，也可以是絕緣基板、塑膠基板、玻璃基板、氮化鎵(galliumnitride，gan)基板、碳化硅(siliconcarbide，sic)基板、硅(silicon，si)基板或金屬基板。電極上亦可以形成銦錫氧化物(indiumtinoxide，ito)透明電極圖案。在一實(shí)施例中，接墊可以透過平坦化制程完成。在一實(shí)施例中，在活性層與半導(dǎo)體層之間，更可包括超晶格(superlattice)結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，發(fā)光二極管裝置系以倒裝焊(flipchipbonding)方式設(shè)置于承載器上。

綜上所述，本發(fā)明的發(fā)光二極管裝置于其遠(yuǎn)離基板的表面上設(shè)置接墊，并將電極的電性延伸至接墊，使發(fā)光二極管裝置能以倒裝焊的方式連接至承載器上。如此，發(fā)光二極管裝置所產(chǎn)生的熱能即可借由導(dǎo)熱效率高的接墊將熱能傳導(dǎo)至承載器，而無須透過導(dǎo)熱效率較差的基板來進(jìn)行散熱，因而能提高發(fā)光二極管裝置的散熱效率。再者，由于發(fā)光二極管裝置的散熱效率提高，其發(fā)光二極管可承載的驅(qū)動(dòng)電流亦可隨的提高，因而可減少發(fā)光二極管裝置中發(fā)光二極管的數(shù)量，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。此外，反射層設(shè)置于發(fā)光二極管裝置的發(fā)光層與接墊之間，以反射發(fā)光層所發(fā)出的光線，因而提升了發(fā)光二極管裝置的出光效率。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。