專利名稱：具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置和安裝所述發(fā)光裝置的封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置和一種上面安裝有所述發(fā)光裝置的封裝，且更明確地說(shuō)，涉及一種具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置，其中所述多個(gè)發(fā)光單元在單個(gè)襯底上形成串聯(lián)陣列且可使用AC電源來(lái)直接驅(qū)動(dòng)，且涉及一種上面安裝有所述發(fā)光裝置的封裝。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管是一種具有以下結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光裝置主要載流子為電子的n型半導(dǎo)體和主要載流子為空穴的p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，且通過(guò)重新組合這些電子和空穴來(lái)發(fā)射預(yù)定光。此類發(fā)光二極管被用作為顯示裝置和背光，且其應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到將其用于一般照明，同時(shí)取代常規(guī)的白熾燈炮和熒光燈。
與常規(guī)燈泡或熒光燈相比，發(fā)光二極管消耗較少電力且具有較長(zhǎng)使用壽命。發(fā)光二極管的電力消耗不到常規(guī)照明裝置的電力消耗的幾十分之一或幾百分之一，且其使用壽命是幾倍或幾十倍，從而具有降低的電力消耗和極佳的耐用性。
為使用此類發(fā)光二極管來(lái)進(jìn)行照明，必須有效地將從發(fā)光裝置產(chǎn)生的熱量散發(fā)到外部。因此，對(duì)于能夠有效地將從發(fā)光裝置產(chǎn)生的熱量散發(fā)到外部的倒裝芯片(flip-chip)型發(fā)光裝置的關(guān)注日益增加。
圖1是說(shuō)明常規(guī)倒裝芯片型發(fā)光裝置20的截面圖。
參看圖1，第一和第二電極12和14形成在預(yù)定襯底10(例如，次載具襯底(submount substrate)或引線框)上，且焊料形成在這些電極上。接著，發(fā)光裝置20接合在所述襯底10上。此時(shí)，發(fā)光裝置20的P型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層接合到各自的焊料。此后，對(duì)上面接合有發(fā)光裝置20的襯底10進(jìn)行包封。
與其它使用接合線(bonding wire)的發(fā)光裝置相比，此類常規(guī)倒裝芯片型發(fā)光裝置具有較高的散熱效率，且由于存在少量光屏蔽而改進(jìn)了光學(xué)效率。另外，倒裝芯片型發(fā)光裝置的優(yōu)點(diǎn)在于可使其封裝緊湊，因?yàn)樗鼈儾皇褂媒雍暇€。
然而，由于此類發(fā)光裝置依據(jù)AC電源的相位而被反復(fù)接通和斷開(kāi)，因而存在所述發(fā)光裝置可容易地被損壞的問(wèn)題。因此，難以通過(guò)將發(fā)光裝置直接連接到家用AC電源而實(shí)現(xiàn)將所述發(fā)光裝置用于一般照明目的。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的一目的在于提供一種發(fā)光裝置，其可通過(guò)直接連接到AC電源來(lái)驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種發(fā)光裝置，其中可降低所述發(fā)光裝置上的熱負(fù)荷且可改進(jìn)發(fā)光效率。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種封裝，所述封裝上面安裝有所述發(fā)光裝置且可通過(guò)直接連接到AC電源來(lái)驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種發(fā)光裝置，其中可防止將所述發(fā)光裝置安裝在次載具或引線框的工藝復(fù)雜化。
技術(shù)解決方案為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些目的，本發(fā)明提供一種具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置和一種上面安裝有所述發(fā)光裝置的封裝。根據(jù)本發(fā)明一方面的發(fā)光裝置包括多個(gè)發(fā)光單元，所述多個(gè)發(fā)光單元形成在襯底上且其每一者具有N型半導(dǎo)體層和位于所述N型半導(dǎo)體層的一部分上的P型半導(dǎo)體層。所述多個(gè)發(fā)光單元接合到次載具襯底。因此，由于可容易地散發(fā)從發(fā)光單元產(chǎn)生的熱量，因而可降低發(fā)光裝置上的熱負(fù)荷。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，所述次載具襯底可包含多個(gè)彼此間隔開(kāi)的電極層。所述多個(gè)發(fā)光單元可接合到電極層。此時(shí)，電極層可電連接所述多個(gè)發(fā)光單元中兩個(gè)相鄰發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層。因此，電極層可將所述多個(gè)發(fā)光單元串聯(lián)連接為串聯(lián)發(fā)光單元陣列?？尚纬芍辽賰蓚€(gè)串聯(lián)發(fā)光單元陣列，且它們可以彼此反向并聯(lián)的方式進(jìn)行連接，從而提供一種能夠由AC能源直接驅(qū)動(dòng)的發(fā)光裝置。
常規(guī)倒裝芯片發(fā)光裝置20意指一種其中形成有一個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光芯片。然而，本發(fā)明的發(fā)光裝置在單個(gè)襯底上具有多個(gè)發(fā)光二極管。因此，術(shù)語(yǔ)“發(fā)光單元”意指形成在單個(gè)襯底上的所述多個(gè)發(fā)光二極管中的每一者。另外，術(shù)語(yǔ)“串聯(lián)發(fā)光單元陣列”意指其中多個(gè)發(fā)光單元串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。單個(gè)襯底上的兩個(gè)串聯(lián)發(fā)光單元陣列可經(jīng)連接以由在相反方向上流動(dòng)的個(gè)別電流驅(qū)動(dòng)。因此，所述發(fā)光裝置可直接連接到AC電源而不使用AC-DC轉(zhuǎn)換器或類似裝置，以使得所述發(fā)光裝置可用于一般照明。
同時(shí)，所述發(fā)光裝置可進(jìn)一步包含形成在所述N型半導(dǎo)體層的每一者上的N型金屬凸塊(metal bumper)和形成在所述P型半導(dǎo)體層的每一者上的P型金屬凸塊。所述多個(gè)發(fā)光單元通過(guò)所述N型和P型金屬凸塊而接合到電極層。因此，所述多個(gè)發(fā)光單元通過(guò)金屬凸塊而電連接到電極層，且同時(shí)，熱量可容易地通過(guò)金屬凸塊而散發(fā)到次載具襯底。
次載具襯底可具有多個(gè)凹入部分和凸起部分，且N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層可分別接合到凸起部分和凹入部分。凹入部分和凸起部分可分別被界定為N區(qū)和P區(qū)。此時(shí)，所述電極層中的每一者形成在P區(qū)和N區(qū)上方以連接P區(qū)和N區(qū)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，次載具襯底可包含形成在其一邊緣處的P型接合墊和形成在其另一邊緣處的N型接合墊。
同時(shí)，在所述多個(gè)發(fā)光單元中，位于襯底的所述邊緣處的發(fā)光單元的P型半導(dǎo)體層可電連接到P型接合墊，且位于襯底的所述另一邊緣處的發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層可電連接到N型接合墊。
P型半導(dǎo)體層和P型接合墊可通過(guò)P型金屬凸塊而彼此電連接，且N型半導(dǎo)體層和N型接合墊可通過(guò)N型金屬凸塊而彼此電連接。
多個(gè)連接電極可連接位于襯底的所述邊緣處的發(fā)光單元與位于襯底的所述另一邊緣處的發(fā)光單元之間的相鄰發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層，從而在所述襯底上形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列。同時(shí)，所述多個(gè)發(fā)光單元中的每一者可包含形成在襯底上的緩沖層。N型半導(dǎo)體層可形成在所述緩沖層上，且有源層(active layer)可位于所述N型半導(dǎo)體層的一部分上。另外，P型半導(dǎo)體層可位于所述有源層上。另外，第一金屬層可形成在P型半導(dǎo)體層上，且第二金屬層可形成在所述第一金屬層上。第一金屬層可以是透明電極，且第二金屬層可以是反射膜。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的發(fā)光裝置包括形成在襯底上的多個(gè)發(fā)光單元。所述多個(gè)發(fā)光單元中的每一者具有N型半導(dǎo)體層和位于所述N型半導(dǎo)體層的一部分上的P型半導(dǎo)體層。同時(shí)，N型金屬凸塊形成在所述多個(gè)發(fā)光單元中的一個(gè)發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層上，且P型金屬凸塊形成在所述多個(gè)發(fā)光單元中的另一發(fā)光單元的P型半導(dǎo)體層上。發(fā)光裝置通過(guò)N型金屬凸塊和P型金屬凸塊而安裝在引線框或次載具襯底上。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，除所述N型金屬凸塊以外，可在所述多個(gè)發(fā)光單元中除上述一個(gè)發(fā)光單元以外的發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層上形成其它N型金屬凸塊，且除所述P型金屬凸塊以外，可在所述多個(gè)發(fā)光單元中除上述另一發(fā)光單元以外的發(fā)光單元的P型半導(dǎo)體層上形成其它P型金屬凸塊?？赏ㄟ^(guò)在次載具襯底上形成電極層且經(jīng)由所述電極層電連接所述N型和P型金屬凸塊來(lái)形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列。
相反地，可通過(guò)用多個(gè)連接電極電連接相鄰發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層來(lái)在襯底上形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列。此時(shí)，上述一個(gè)發(fā)光單元和上述另一發(fā)光單元可位于所述串聯(lián)發(fā)光單元陣列的兩端處。另外，形成在所述一個(gè)發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層上的N型金屬凸塊的頂部表面和形成在所述另一發(fā)光單元的P型半導(dǎo)體層上的P型金屬凸塊的頂部表面可至少與連接電極的頂部表面齊平。也就是說(shuō)，連接電極的頂部表面可位于N型和P型金屬凸塊的頂部表面下方或位于與N型和P型金屬凸塊的頂部表面相同的水平處。如果連接電極的頂部表面位于金屬凸塊的頂部表面下方，那么可防止連接電極與次載具襯底或引線框之間的短路。如果連接電極的頂部表面位于與接合墊的頂部表面相同的水平處，那么連接電極的頂部表面可與次載具襯底或引線框直接接觸，從而促進(jìn)熱量散發(fā)。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于在上面安裝多個(gè)發(fā)光單元的次載具襯底。所述次載具襯底包含上面界定有多個(gè)N區(qū)和P區(qū)的襯底。多個(gè)電極層位于所述襯底上，且同時(shí)彼此間隔開(kāi)。所述電極層連接相鄰的N區(qū)和P區(qū)。此時(shí)，介電膜可位于所述多個(gè)電極層之下。
同時(shí)，襯底可具有凹入部分和凸起部分，且可分別將所述凸起部分和所述凹入部分界定為N區(qū)和P區(qū)。
本發(fā)明的又一方面提供上面安裝具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置的封裝。所述封裝包括具有金屬引線的引線框。發(fā)光裝置位于所述引線框上。所述發(fā)光裝置包含形成在襯底上的多個(gè)發(fā)光單元。所述多個(gè)發(fā)光單元中的每一者具有N型半導(dǎo)體層和位于所述N型半導(dǎo)體層的一部分上的P型半導(dǎo)體層。多個(gè)連接電極可電連接相鄰發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層，從而在襯底上形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列。另外，金屬凸塊可位于所述串聯(lián)發(fā)光單元陣列的兩端處。所述金屬凸塊可電連接到所述金屬引線。因此，即使存在多個(gè)發(fā)光單元，也可簡(jiǎn)化接合，因?yàn)槲挥诖?lián)發(fā)光單元陣列兩端處的金屬凸塊連接到金屬引線。與安裝倒裝芯片型發(fā)光裝置的常規(guī)工藝相比，可防止安裝發(fā)光裝置的工藝復(fù)雜化。
另外，可在引線框與發(fā)光裝置之間插入次載具襯底。所述次載具襯底可在其頂部表面上具有對(duì)應(yīng)于金屬凸塊的接合墊。所述接合墊可電連接到金屬引線。
接合墊可通過(guò)接合線而電連接到金屬引線，或通過(guò)形成在次載具襯底上的電路而直接連接到金屬引線。
同時(shí)，發(fā)光裝置的連接電極可與次載具襯底的頂部表面接觸。此時(shí)，可通過(guò)次載具襯底散發(fā)從發(fā)光裝置產(chǎn)生的熱量，從而促進(jìn)熱量散發(fā)。相反地，連接電極可與次載具襯底的頂部表面間隔開(kāi)。因此，可容易防止連接電極與金屬引線之間的短路。
有利效果根據(jù)本發(fā)明，提供一種發(fā)光二極管，其可通過(guò)采用具有串聯(lián)連接的多個(gè)發(fā)光單元的串聯(lián)發(fā)光單元陣列經(jīng)由直接連接到AC電源來(lái)驅(qū)動(dòng)。由于構(gòu)建了具有串聯(lián)連接的多個(gè)發(fā)光單元的倒裝芯片型發(fā)光裝置，因而可容易地散發(fā)從發(fā)光單元產(chǎn)生的熱量，從而降低發(fā)光裝置上的熱負(fù)荷且同樣改進(jìn)發(fā)光效率。同時(shí)，可能提供一種通過(guò)在上面安裝發(fā)光裝置而經(jīng)由直接連接到AC電源來(lái)驅(qū)動(dòng)的封裝。此外，即使采用多個(gè)發(fā)光單元，也可簡(jiǎn)化將所述多個(gè)發(fā)光單元安裝在次載具襯底或引線框的工藝，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用連接電極來(lái)串聯(lián)連接所述多個(gè)發(fā)光單元。


圖1是說(shuō)明常規(guī)倒裝芯片型發(fā)光裝置的截面圖。
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置的操作原理的電路圖。
圖3和4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的倒裝芯片型發(fā)光裝置的發(fā)光單元塊的截面圖。
圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的倒裝芯片型次載具襯底的截面圖。
圖6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在圖5次載具襯底上安裝有圖4發(fā)光單元塊的發(fā)光裝置的截面圖。
圖7是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的在次載具襯底上安裝有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置的截面圖。
圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的在次載具襯底上安裝有發(fā)光單元塊的發(fā)光裝置的截面圖。
圖9和10是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的發(fā)光裝置的截面圖。
圖11到13是說(shuō)明上面安裝有圖10的發(fā)光裝置的封裝的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參看附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例。僅出于說(shuō)明目的來(lái)提供以下實(shí)施例，使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可完全理解本發(fā)明精神。因此，本發(fā)明不限于以下實(shí)施例，而是可以其它形式來(lái)實(shí)施。在圖式中，為方便說(shuō)明起見(jiàn)，可夸大元件的寬度、長(zhǎng)度和厚度等。在說(shuō)明書和圖式中，相同參考標(biāo)號(hào)始終指示相同元件。
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置的操作原理的電路圖。
參看圖2，第一串聯(lián)陣列31是通過(guò)串聯(lián)連接發(fā)光單元31a、31b和31c而形成的，且第二串聯(lián)陣列33是通過(guò)串聯(lián)連接其它發(fā)光單元33a、33b和33c而形成的。
所述第一和第二串聯(lián)陣列31和33每一者的兩端均分別連接到AC電源35和接地。第一和第二串聯(lián)陣列并聯(lián)連接在AC電源35與接地之間。也就是說(shuō)，第一串聯(lián)陣列的兩端均電連接到第二串聯(lián)陣列的兩端。
同時(shí)，第一和第二串聯(lián)陣列31和33經(jīng)布置以使得其發(fā)光單元由在相反方向上流動(dòng)的電流驅(qū)動(dòng)。換句話說(shuō)，如圖所示，包含在第一串聯(lián)陣列31中的發(fā)光單元的陽(yáng)極和陰極以及包含在第二陣列33中的發(fā)光單元的陽(yáng)極和陰極布置在相反方向上。
因此，如果AC電源35處于正相，那么接通包含在第一串聯(lián)陣列31中的發(fā)光單元來(lái)發(fā)光，且斷開(kāi)包含在第二串聯(lián)陣列33中的發(fā)光單元。相反地，如果AC電源35處于負(fù)相，那么斷開(kāi)包含在第一串聯(lián)陣列31中的發(fā)光單元，且接通包含在第二串聯(lián)陣列33中的發(fā)光單元。
因此，由AC電源交替地接通和斷開(kāi)第一和第二串聯(lián)陣列31和33，使得包含第一和第二串聯(lián)陣列的發(fā)光裝置連續(xù)發(fā)光。
雖然每一者包括單個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光芯片可彼此連接以由AC電源驅(qū)動(dòng)(如圖2的電路)，但增加了發(fā)光芯片所占用的空間。然而，在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，可通過(guò)連接到AC電源來(lái)驅(qū)動(dòng)單個(gè)芯片，從而防止由發(fā)光裝置占用的空間的增加。
同時(shí)，雖然圖2所示的電路經(jīng)配置以使得第一和第二串聯(lián)陣列中的每一者的兩端分別連接到AC電源35和接地，但電路可經(jīng)配置以使得其兩端連接到AC電源的兩個(gè)端子。另外，雖然第一和第二串聯(lián)陣列中的每一者包括三個(gè)發(fā)光單元，但這只是出于更好理解目的的說(shuō)明性實(shí)例，且在必要時(shí)可增加發(fā)光單元的數(shù)目。也可增加串聯(lián)陣列的數(shù)目。
同時(shí)，可在AC電源與串聯(lián)陣列之間布置橋式整流器(bridgerectifier)，以提供由AC電源驅(qū)動(dòng)的發(fā)光裝置。此時(shí)，可使用發(fā)光單元來(lái)配置所述橋式整流器。通過(guò)采用此類橋式整流器，可能提供僅具有一個(gè)串聯(lián)陣列的發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置可由AC電源驅(qū)動(dòng)。
圖3和4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的倒裝芯片型發(fā)光裝置的發(fā)光單元塊1000的截面圖，且圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的倒裝芯片型次載具襯底2000的截面圖。
參看圖3和4，發(fā)光單元塊1000具有排列在藍(lán)寶石襯底110上的多個(gè)發(fā)光單元。所述發(fā)光單元中的每一者包含形成在襯底110上的緩沖層120、形成在所述緩沖層120上的N型半導(dǎo)體層130、形成在所述N型半導(dǎo)體層130的一部分上的有源層140和形成在所述有源層140上的P型半導(dǎo)體層150。另外，在所述P型半導(dǎo)體層150上形成第一金屬層160。同時(shí)，在第一金屬層160上形成用于凸塊接合(bumping)的P型金屬凸塊170，且在N型半導(dǎo)體層130上形成用于凸塊接合的N型金屬凸塊180。同樣，可在第一金屬層160和N型半導(dǎo)體層130上形成具有10％到100％反射率的第二金屬層(未圖示)。此外，可在P型半導(dǎo)體層150上形成用于平穩(wěn)供應(yīng)電流的額外歐姆金屬層。
襯底110可以是由Al2O3、SiC、ZnO、Si、GaAs、GaP、LiAl2O3、BN、AlN或GaN制成的襯底?？紤]形成在上面的半導(dǎo)體層的晶格系數(shù)而選擇襯底110。舉例來(lái)說(shuō)，在襯底110上形成基于GaN的半導(dǎo)體層的情況下，可選擇藍(lán)寶石襯底110或SiC襯底作為襯底110。在此實(shí)施例中，當(dāng)在襯底110上形成N型半導(dǎo)體層130時(shí)，形成執(zhí)行緩沖功能的緩沖層120。然而，其并不限于此，且可以不形成緩沖層120。
雖然可使用摻雜有N型雜質(zhì)的氮化鎵(GaN)膜作為N型半導(dǎo)體層130，但其并不限于此，且可使用各種半導(dǎo)體材料層。在此實(shí)施例中，N型半導(dǎo)體層130可形成為包含N型AlxGa1-xN(0≤x≤1)膜。另外，可使用摻雜有P型雜質(zhì)的氮化鎵膜作為P型半導(dǎo)體層150。在此實(shí)施例中，P型半導(dǎo)體層150經(jīng)形成為包含P型AlxGa1-xN(0≤x≤1)膜。同時(shí)，InGaN膜可用作半導(dǎo)體層。此外，N型半導(dǎo)體層130和P型半導(dǎo)體層150的每一者可形成為多層膜。Si用作N型雜質(zhì)，且Zn和Mg分別用作InGaAlP和基于氮化物的化合物的P型雜質(zhì)。
另外，在N型AlxGa1-xN(0≤x≤1)膜上反復(fù)形成量子阱層(quantum welllayer)和阻擋層(barrier layer)的多層膜用作有源層140。阻擋阱層(barrier well layer)和量子阱層可由例如GaN、InN或AlN的二元化合物、例如InxGa1-xN(0≤x≤1)或AlxGa1-xN(0≤x≤1)的三元化合物或例如AlxInxGa1-x-yN(0≤x+y≤1)的四元化合物制成。所述二元到四元化合物可摻雜有N型或P型雜質(zhì)。
優(yōu)選的是，透明電極膜用作第一金屬層160。在此實(shí)施例中，使用ITO。具有導(dǎo)電性的反射膜用作第二金屬層。N型和P型金屬凸塊170和180可由Pb、Sn、Au、Ge、Cu、Bi、Cd、Zn、Ag、Ni和Ti中的至少一者制成。
下文將簡(jiǎn)要描述制作具有前述結(jié)構(gòu)的發(fā)光單元塊1000的方法。
在襯底110上依次形成緩沖層120、N型半導(dǎo)體層130、有源層140和P型半導(dǎo)體層150。
通過(guò)各種沉積和生長(zhǎng)方法來(lái)形成這些材料層，所述方法包含金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)、分子束外延(molecular beam epitaxy，MBE)、氫化物氣相外延(hydride vaporphase epitaxy，HVPE)等。
部分移除P型半導(dǎo)體150、有源層140、N型半導(dǎo)體層130和緩沖層120，以分離所述發(fā)光單元。為此目的，在P型半導(dǎo)體層150上形成預(yù)定掩膜圖案(未圖示)，且蝕刻P型半導(dǎo)體150、有源層140、N型半導(dǎo)體層130和緩沖層120中通過(guò)掩膜圖案而暴露的部分，以使得所述多個(gè)發(fā)光單元彼此電性分離。
接著，通過(guò)預(yù)定蝕刻工藝來(lái)部分移除P型半導(dǎo)體150和有源層140，以暴露N型半導(dǎo)體層130的一部分。舉例來(lái)說(shuō)，在上面形成用于暴露P型半導(dǎo)體層150的一部分的蝕刻掩膜圖案，且接著通過(guò)干式或濕式蝕刻工藝來(lái)移除P型半導(dǎo)體層150和有源層140的暴露部分，以使得可部分暴露N型半導(dǎo)體層130。此時(shí)，可同時(shí)部分移除N型半導(dǎo)體層130的上部分。
此后，在P型半導(dǎo)體層150上形成第一金屬層160。所述第一金屬層160可使用剝離工藝(lift-off process)來(lái)形成。也就是說(shuō)，在整個(gè)結(jié)構(gòu)上施加光致抗蝕劑，且接著使用預(yù)定掩膜通過(guò)光刻和顯影工藝來(lái)形成用于暴露P型半導(dǎo)體層150的第一光致抗蝕圖案(未圖示)。隨后，在整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成第一金屬層160，且接著移除第一光致抗蝕圖案。結(jié)果，移除金屬層160中除位于P型半導(dǎo)體層150上的一部分以外的另一部分，以使得第一金屬層160保留在P型半導(dǎo)體層150上。
在第一金屬層160上形成P型金屬凸塊170，且在N型半導(dǎo)體層130上形成N型金屬凸塊180。為此目的，在整個(gè)結(jié)構(gòu)上施加光致抗蝕劑，且接著使用預(yù)定掩膜通過(guò)光刻和顯影工藝來(lái)形成用于暴露第一金屬層160的一部分和N型半導(dǎo)體層130的一部分的第二光致抗蝕圖案。接著，在整個(gè)結(jié)構(gòu)上沉積金屬層，且接著移除金屬層中除形成在第一金屬層160的暴露部分上的一部分和形成在N型半導(dǎo)體層130的暴露部分上的一部分以外的部分以及第二光致抗蝕圖案。結(jié)果，在第一金屬層160上形成P型金屬凸塊170，且在N型半導(dǎo)體層130上形成N型金屬凸塊180。
根據(jù)本發(fā)明的制作用于倒裝芯片型發(fā)光裝置的發(fā)光單元塊的工藝不限于前述方法，而是可向其進(jìn)一步添加各種修改和材料膜。也就是說(shuō)，在P型半導(dǎo)體層上形成第一金屬層之后，可執(zhí)行分離發(fā)光單元的蝕刻工藝。另外，在暴露N型半導(dǎo)體層之后，可移除N型半導(dǎo)體層的暴露部分和緩沖層中在N型半導(dǎo)體層的部分下方的一部分，以分離所述發(fā)光單元。此外，可在第一金屬層上進(jìn)一步形成由金屬反射膜形成的第二金屬層。
圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于倒裝芯片型發(fā)光裝置的次載具襯底2000的截面圖。
參看圖5，所述次載具襯底2000包括襯底200，其上面界定有多個(gè)N區(qū)B和P區(qū)A；介電膜210，其形成在襯底200上；和多個(gè)電極層230，其每一者單一地將相鄰N區(qū)B和P區(qū)A彼此連接。次載具襯底進(jìn)一步包括位于襯底的一邊緣處的延伸到P區(qū)A的P型接合墊240以及位于其另一邊緣處的延伸到N區(qū)B的N型接合墊250。
N區(qū)B指的是發(fā)光單元塊1000中N型金屬凸塊180所連接的區(qū)，且P區(qū)A指的是發(fā)光單元塊1000中P型金屬凸塊170所連接的區(qū)。
此時(shí)，各種具有導(dǎo)熱性的材料可用于襯底200，且舉例來(lái)說(shuō)，可使用SiC、Si、Ge、SiGe、AlN、金屬和類似物。在襯底200具有傳導(dǎo)性的情況下，介電膜210使電極230和接合墊240及250與襯底200電絕緣。介電膜210可形成為多層膜。介電膜210可由(例如)SiO2、MgO和SiN中的至少一者制成。
電極層230、N型接合墊250和P型接合墊240由具有優(yōu)良導(dǎo)電性的金屬制成。
下文將描述制作次載具襯底2000的方法。
在襯底200上形成凹入部分和凸起部分，以在上面界定N區(qū)B和P區(qū)A?？筛鶕?jù)N型金屬凸塊180和P型金屬凸塊170的尺寸來(lái)對(duì)N區(qū)B和P區(qū)A的寬度、高度和形狀進(jìn)行各種修改。在此實(shí)施例中，襯底200的凸起部分成為N區(qū)B，且襯底200的凹入部分成為P區(qū)A。具有此類形狀的襯底200可使用模制技術(shù)或通過(guò)蝕刻工藝來(lái)制作。也就是說(shuō)，在襯底200上形成用于暴露P區(qū)A的掩膜，且接著蝕刻襯底200的暴露部分來(lái)形成凹陷的P區(qū)A。接著，移除所述掩膜，以使得形成凹陷的P區(qū)A和相對(duì)突出的N區(qū)B?；蛘撸山柚跈C(jī)械加工來(lái)形成凹陷的P區(qū)A。
接著，在整個(gè)結(jié)構(gòu)(即，具有凹入部分和凸起部分的襯底200)上形成介電膜210。此時(shí)，在襯底200不是由傳導(dǎo)材料制成的情況下，可以不形成介電膜210。在此實(shí)施例中，具有優(yōu)良導(dǎo)電性的金屬材料用作襯底200，以改進(jìn)導(dǎo)熱性。因此，介電膜210經(jīng)形成以充當(dāng)充分絕緣體。
接下來(lái)，在介電膜210上形成電極層230，所述電極層230的每一者成對(duì)連接相鄰的N區(qū)B和P區(qū)A?？赏ㄟ^(guò)網(wǎng)版印刷(screen printing)方法或使用預(yù)定掩膜圖案的氣相沉積工藝來(lái)形成電極層230。
此后，前述發(fā)光單元塊1000接合到次載具襯底2000，使得制作得到發(fā)光裝置。
圖6是說(shuō)明在次載具襯底2000上安裝有發(fā)光單元塊1000的發(fā)光裝置的截面圖。
參看圖6，發(fā)光單元塊1000的P型和N型金屬凸塊170和180接合到次載具襯底2000的N區(qū)B和P區(qū)A，且兩個(gè)相鄰發(fā)光單元的N型金屬凸塊180和P型金屬凸塊170通過(guò)次載具襯底200的電極層230而連接到彼此，如圖所示。位于發(fā)光單元塊1000的一個(gè)邊緣處的P型金屬凸塊170連接到次載具襯底2000的P型接合墊240，且位于發(fā)光單元塊1000的另一邊緣處的N型金屬凸塊180連接到次載具襯底2000的N型接合墊250。
此時(shí)，金屬凸塊170和180、電極層230以及接合墊240和250可通過(guò)各種接合方法來(lái)接合，所述方法例如使用共晶溫度(eutectic temperature)的共晶方法。結(jié)果，所述多個(gè)發(fā)光單元接合到次載具襯底2000的頂部，使得形成串聯(lián)連接的發(fā)光單元陣列。
此時(shí)，可依據(jù)待使用的電源和發(fā)光單元的功率消耗來(lái)對(duì)串聯(lián)連接的發(fā)光單元的數(shù)目進(jìn)行各種修改。
優(yōu)選地，上面形成有10到1,000個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光單元塊1000接合到次載具襯底2000，以制作發(fā)光單元由襯底2000串聯(lián)連接的發(fā)光裝置。更優(yōu)選地，上面形成有15到50個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光單元塊1000接合到次載具襯底2000，以制作發(fā)光單元由襯底2000串聯(lián)連接的發(fā)光裝置。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)由220V AC電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，可能制作在特定驅(qū)動(dòng)電流下具有3.3V的66或67個(gè)單位發(fā)光單元的倒裝芯片型發(fā)光裝置，所述單位發(fā)光單元接合到次載具襯底2000。另外，當(dāng)由110V AC電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，可能制作在特定驅(qū)動(dòng)電流下具有3.3V的33或34個(gè)單位發(fā)光單元的發(fā)光裝置，所述單位發(fā)光單元串聯(lián)接合到次載具襯底2000。
本發(fā)明的接合方法并不限于此，且可形成各種實(shí)施例。
舉例來(lái)說(shuō)，代替圖6所示的其中所述多個(gè)發(fā)光單元由襯底110連接的發(fā)光單元塊1000，個(gè)別發(fā)光單元100a、100b和100c可位于次載具襯底2000上，且同時(shí)彼此間隔開(kāi)，如圖7所示。此時(shí)，相鄰發(fā)光單元100a到100c的N型金屬凸塊170和P型金屬凸塊180通過(guò)形成在次載具襯底2000上的電極層230而彼此電連接。
通過(guò)在圖6的發(fā)光單元塊1000中將襯底110與多個(gè)發(fā)光單元分離來(lái)制作圖7的發(fā)光單元100a、100b和100c。可使用激光或研磨工藝來(lái)將襯底110與發(fā)光單元進(jìn)行分離。
或者，如圖8所示，可通過(guò)在上面界定有多個(gè)N區(qū)B和P區(qū)A的平坦襯底200上形成電極層230(所述電極層230成對(duì)連接相鄰的N區(qū)B和P區(qū)A)以形成次載具襯底2000且通過(guò)在次載具襯底2000上安裝發(fā)光單元塊來(lái)制作發(fā)光裝置。也就是說(shuō)，在上面未形成特定圖案(例如，凹入部分和凸起部分)的襯底200上形成彼此間隔開(kāi)的電極層230，且相鄰發(fā)光單元的N型金屬凸塊180和P型金屬凸塊170彼此電連接。此時(shí)，N型金屬凸塊180和P型金屬凸塊170在相同水平處接合到電極層230，如圖所示。
同時(shí)，代替在發(fā)光單元上形成P型和N型金屬凸塊170和180，可在次載具襯底2000上的N區(qū)B和P區(qū)A上形成金屬凸塊170和180。此時(shí)，可在N型和P型半導(dǎo)體層130和150上進(jìn)一步形成特定金屬電極(未圖示)，以便接合到金屬凸塊170和180。
在本發(fā)明實(shí)施例中，可由電極層230連接形成在襯底110上的發(fā)光單元，以形成至少兩個(gè)串聯(lián)發(fā)光單元陣列。所述至少兩個(gè)串聯(lián)發(fā)光單元陣列可由家用AC電源驅(qū)動(dòng)，且同時(shí)彼此反向并聯(lián)連接。相反地，可在發(fā)光裝置內(nèi)配置額外橋接電路。所述橋接電路可使用發(fā)光單元和電極層來(lái)配置。
在前述實(shí)施例中，次載具襯底2000的電極層將所述多個(gè)發(fā)光單元彼此電連接，以形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列。然而，由于應(yīng)將所述多個(gè)發(fā)光單元與次載具襯底2000的電極層對(duì)準(zhǔn)，因而在本實(shí)施例中將所述多個(gè)發(fā)光單元接合到次載具襯底2000可能是復(fù)雜的。
下文將描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的能夠防止將多個(gè)發(fā)光單元接合到次載具襯底或引線框的工藝復(fù)雜化的發(fā)光裝置。
圖9是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的發(fā)光裝置50的截面圖。
參看圖9，所述發(fā)光裝置50包括襯底51和形成在所述襯底上的多個(gè)發(fā)光單元。考慮將要形成在上面的半導(dǎo)體層的晶格系數(shù)而選擇所述襯底51。舉例來(lái)說(shuō)，在襯底51上形成基于GaN的半導(dǎo)體層的情況下，襯底51可為藍(lán)寶石襯底。
所述發(fā)光單元中的每一者包括N型半導(dǎo)體層55、有源層57和P型半導(dǎo)體層59。所述有源層57位于所述N型半導(dǎo)體55的一部分上，且所述P型半導(dǎo)體層59位于所述有源層57上。因此，N型半導(dǎo)體層的頂部表面的一部分由有源層57和P型半導(dǎo)體層59覆蓋，且N型半導(dǎo)體層的頂部表面的剩余部分被暴露。同時(shí)，金屬層61可位于P型半導(dǎo)體層59上，且另一金屬層63可位于N型半導(dǎo)體層55的另一部分上。金屬層61和63與P型和N型半導(dǎo)體層形成歐姆接觸，以降低結(jié)電阻。此時(shí)，雖然另一金屬層63可由與包含在金屬層中的金屬材料相同的材料制成，但其并不限于此。另外，如果不需要用于形成額外歐姆接觸的金屬層，那么將去除金屬層63。
同時(shí)，可在N型半導(dǎo)體層55與襯底51之間插入緩沖層53。所述緩沖層53用于降低由于襯底51與N型半導(dǎo)體層55的晶格系數(shù)之間的差異引起的應(yīng)力。作為緩沖層，可使用基于GaN的半導(dǎo)體層。
雖然N型半導(dǎo)體層55可以是摻雜有N型雜質(zhì)的基于GaN的膜(例如，N型AlxGa1-xN(0≤x≤1)膜)，但其并不限于此，且可由各種半導(dǎo)體層形成。另外，雖然P型半導(dǎo)體層59可以是摻雜有P型雜質(zhì)的基于GaN的膜(例如，P型AlxGa1-xN(0≤x≤1)膜)，但其并不限于此，且可由各種半導(dǎo)體層形成。N型和P型半導(dǎo)體層可以是InxGa1-xN(0≤x≤1)膜，且形成為多層膜。同時(shí)，Si可用作N型雜質(zhì)，且Mg可用作P型雜質(zhì)。如果半導(dǎo)體層基于GaP而并非GaN，那么Zn可用作P型雜質(zhì)。
有源層57一般具有多層膜結(jié)構(gòu)，其中反復(fù)形成量子阱層和阻擋層。所述量子阱層和所述阻擋層可使用AlxInxGa1-x-yN(0≤x，y≤1，0≤x+y≤1)化合物來(lái)形成，且可摻雜有N型或P型雜質(zhì)。
另外，金屬層61可包含上下層壓的第一和第二金屬層。所述第一金屬層和所述第二金屬層可分別為透明電極層和反射層。反射層通過(guò)將光反射回到襯底51來(lái)改進(jìn)光學(xué)效率，所述光已從有源層發(fā)射且接著透射穿過(guò)透明電極層。透明電極層可為氧化錫銦(ITO)膜，且所述反射層可以是反射率為10％到100％的金屬層。
可通過(guò)在襯底51上依次形成緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層且通過(guò)使用光刻和蝕刻工藝來(lái)對(duì)它們進(jìn)行蝕刻而形成所述發(fā)光單元。此時(shí)，可通過(guò)各種沉積和生長(zhǎng)方法來(lái)形成材料層，所述方法例如金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)。在執(zhí)行光刻和蝕刻工藝之前，可進(jìn)一步在P型半導(dǎo)體層上形成金屬層。
在使用光刻和蝕刻工藝將發(fā)光單元彼此分離之后，可形成其它金屬層63?？赏ㄟ^(guò)在分離的發(fā)光單元上沉積金屬層且使用光刻和蝕刻工藝來(lái)圖案化所述金屬層而形成所述其它金屬層。
同時(shí)，相鄰發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層由各自連接電極65電連接。發(fā)光單元由連接電極65串聯(lián)連接，以形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列。如參看圖2描述，可在襯底51上形成至少兩個(gè)串聯(lián)發(fā)光單元。所述至少兩個(gè)串聯(lián)發(fā)光單元陣列經(jīng)布置以由在相反方向上流動(dòng)的電流驅(qū)動(dòng)。
于在N型和P型半導(dǎo)體層55和59上形成金屬層61和63的情況下，連接電極65連接P型半導(dǎo)體層上的金屬層61和N型半導(dǎo)體層上的金屬層63。連接電極65可以空中橋梁(air bridge)或階梯覆蓋(step-cover)的形式來(lái)連接金屬層。可使用金屬氣相沉積、電鍍或化學(xué)鍍(electrolessplating)來(lái)形成連接電極65。
同時(shí)，金屬凸塊67a和67b位于串聯(lián)發(fā)光單元陣列的兩端處。金屬凸塊67a和67b是在稍后于次載具襯底或引線框上安裝發(fā)光裝置50時(shí)執(zhí)行凸塊接合作用的金屬凸塊。
金屬凸塊67a的厚度可為0.01到1000，且金屬凸塊67a和67b的頂部表面位于比連接電極65的水平高的水平處。
同時(shí)，金屬凸塊可形成在串聯(lián)發(fā)光單元陣列兩端處，但并不限于此。金屬凸塊可形成在一個(gè)串聯(lián)陣列的兩端處，且其它串聯(lián)陣列中的每一者的兩端可電連接到所述金屬凸塊。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光裝置50可通過(guò)直接連接到AC電源來(lái)進(jìn)行操作。由于發(fā)光單元通過(guò)連接電極65而彼此連接，因而可通過(guò)將金屬凸塊67a和67b接合到次載具襯底或引線框來(lái)操作發(fā)光裝置50。因此，即使存在所述多個(gè)發(fā)光單元，也可能防止安裝發(fā)光裝置50的工藝復(fù)雜化。
圖10是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的發(fā)光裝置70的截面圖。
參看圖10，發(fā)光裝置70包括與參看圖9描述的發(fā)光裝置50的組件相同的組件。下文將僅描述發(fā)光裝置70中與發(fā)光裝置50的那些部分不同的部分。
此實(shí)施例的發(fā)光裝置70具有位于與金屬凸塊67a和67b的頂部表面相同的水平處的連接電極75。因此，可使用與形成連接電極75的工藝相同的工藝來(lái)形成金屬凸塊67a和67b。此外，由于接觸電極還與次載具襯底或引線框的頂部接觸，因而與圖9的發(fā)光裝置50相比，發(fā)光裝置70可改進(jìn)熱量散發(fā)。
圖11到13是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的具有發(fā)光裝置70的封裝的截面圖。圖11是說(shuō)明發(fā)光裝置70安裝在引線框上的封裝的截面圖，且圖12和13是說(shuō)明發(fā)光裝置70安裝在次載具襯底上的封裝的截面圖。
參看圖11，封裝3000包括具有金屬引線101a和101b的引線框。所述引線框可包含其中金屬引線是經(jīng)插入模制的封裝主體103。另外，引線框可以是印刷電路板。
發(fā)光裝置70安裝在引線框上且接著電連接到金屬引線101a和101b。此時(shí)，發(fā)光裝置70的金屬凸塊67a和67b分別接合到金屬引線101a和101b。結(jié)果，發(fā)光裝置70的串聯(lián)發(fā)光單元陣列電連接到金屬引線101a和101b。同時(shí)，連接電極75與引線框的頂部表面物理接觸，且同時(shí)與金屬引線間隔開(kāi)。因此，從發(fā)光裝置70產(chǎn)生的熱量可容易地通過(guò)連接電極75散發(fā)到引線框。
模制部件105覆蓋發(fā)光裝置70的頂部。模制組件可含有熒光物質(zhì)和/或漫射物質(zhì)。所述熒光物質(zhì)可將從發(fā)光裝置70發(fā)射的一部分光轉(zhuǎn)換為具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。因此，可使用發(fā)射紫外線或藍(lán)光的發(fā)光裝置70來(lái)獲得白光。同時(shí)，可在模制部件105與發(fā)光裝置70之間插入熒光物質(zhì)。模制部件105可具有透鏡形狀，以調(diào)整發(fā)射光的方向角。
同時(shí)，封裝3000可進(jìn)一步在封裝主體103之下包含散熱片(heat sink)107。散熱片107促進(jìn)從發(fā)光裝置70發(fā)射的熱量的散發(fā)。
根據(jù)此實(shí)施例，提供一種可通過(guò)安裝具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置70經(jīng)由直接連接到AC電源來(lái)驅(qū)動(dòng)的封裝3000。另外，由于連接電極75與引線框的頂部表面物理接觸，因而可促進(jìn)從發(fā)光裝置70產(chǎn)生的熱量的散發(fā)。
同時(shí)，代替發(fā)光裝置70，可安裝圖9的發(fā)光裝置50。此時(shí)，由于與金屬凸塊67a和67b相比，發(fā)光裝置50的連接電極65具有較低高度，因而它們不與引線框的頂部表面形成物理接觸。因此，可容易防止連接電極65與金屬引線101a和101b之間的短路。
參看圖12，通過(guò)向參看圖11描述的封裝3000添加次載具襯底201和接合線203a及203b來(lái)配置根據(jù)此實(shí)施例的封裝4000。次載具襯底201插入在發(fā)光裝置70與引線框頂部表面之間。
次載具襯底201包含襯底和形成在所述襯底上的接合墊201a和201b。所述接合墊對(duì)應(yīng)于發(fā)光裝置70的金屬凸塊67a和67b。發(fā)光裝置的金屬凸塊接合到次載具襯底的接合墊。
優(yōu)選的是，次載具襯底的襯底由具有導(dǎo)熱性的材料制成。由SiC、Si、鍺(Ge)、硅鍺(silicone germanium，SiGe)、氮化鋁(AlN)、金屬或類似物制成的襯底可用作所述襯底。同時(shí)，可在襯底頂部表面上形成介電層。所述介電層使接合墊201a和201b以及連接電極75與襯底絕緣。同時(shí)，如果襯底由絕緣材料制成，那么可去除介電層。
所述接合墊201a和201b以及所述金屬引線101a和101b通過(guò)接合線來(lái)進(jìn)行電連接。
如參看圖11所述，代替發(fā)光裝置70，可安裝圖9的發(fā)光裝置50。
參看圖13，根據(jù)此實(shí)施例的封裝5000具有以與圖12中說(shuō)明的封裝相同的方式插入在發(fā)光裝置70與引線框之間的次載具襯底301。然而，次載具襯底301與圖12的次載具襯底201的不同之處在于，其具有穿透過(guò)次載具襯底的接合墊301a和301b。因此，由于接合墊直接接合到金屬引線101a和101b，因而可去除圖12的接合線。
次載具襯底301并不限于此，而是可進(jìn)行各種修改。舉例來(lái)說(shuō)，接合墊301a和301b可能不穿透過(guò)次載具襯底而是分別沿著襯底側(cè)邊延伸到次載具襯底的底部。
另外，代替發(fā)光裝置70，圖9的發(fā)光裝置50可安裝在次載具襯底301上。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其包括多個(gè)發(fā)光單元，其形成在襯底上，所述發(fā)光單元中的每一者具有N型半導(dǎo)體層和位于所述N型半導(dǎo)體層的一部分上的P型半導(dǎo)體層；以及次載具襯底，其上面接合有所述多個(gè)發(fā)光單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述次載具襯底包括多個(gè)彼此間隔開(kāi)的電極層，所述多個(gè)發(fā)光單元接合到所述電極層，且所述電極層中的每一者電連接所述多個(gè)發(fā)光單元中兩個(gè)相鄰發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層。
3根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其進(jìn)一步包括形成在所述N型半導(dǎo)體層中每一者上的N型金屬凸塊和形成在所述P型半導(dǎo)體層中每一者上的P型金屬凸塊，其中所述多個(gè)發(fā)光單元通過(guò)所述N型和P型金屬凸塊而接合到所述電極層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述次載具襯底具有多個(gè)凹入部分和凸起部分，且所述N型半導(dǎo)體層和所述P型半導(dǎo)體層分別接合到所述凸起部分和所述凹入部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述次載具襯底包括形成在其一邊緣處的P型接合墊和形成在其另一邊緣處的N型接合墊，且在所述多個(gè)發(fā)光單元中，位于所述襯底的所述邊緣處的發(fā)光單元的P型半導(dǎo)體層電連接到所述P型接合墊，且位于所述襯底的所述另一邊緣處的發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層電連接到所述N型接合墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置，其進(jìn)一步包括用于電連接所述P型半導(dǎo)體層和所述P型接合墊的P型金屬凸塊以及用于電連接所述N型半導(dǎo)體層和所述N型接合墊的N型金屬凸塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光裝置，其進(jìn)一步包括多個(gè)連接電極，所述連接電極用于電連接位于所述襯底的所述邊緣處的所述發(fā)光單元與位于所述襯底的所述另一邊緣處的所述發(fā)光單元之間的相鄰發(fā)光單元的所述N型半導(dǎo)體層和所述P型半導(dǎo)體層，從而在所述襯底上形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述多個(gè)發(fā)光單元中的每一者包括緩沖層，其形成在所述襯底上；所述N型半導(dǎo)體層，其形成在所述緩沖層上；有源層，其形成在所述N型半導(dǎo)體層的一部分上；所述P型半導(dǎo)體層，其形成在所述有源層上；第一金屬層，其形成在所述P型半導(dǎo)體層上；以及第二金屬層，其形成在所述第一金屬層上。
9.一種發(fā)光裝置，其包括多個(gè)發(fā)光單元，其形成在襯底上，所述發(fā)光單元中的每一者具有N型半導(dǎo)體層和位于所述N型半導(dǎo)體層的一部分上的P型半導(dǎo)體層；N型金屬凸塊，其形成在所述多個(gè)發(fā)光單元中的一個(gè)發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層上；以及P型金屬凸塊，其形成在所述多個(gè)發(fā)光單元中的另一發(fā)光單元的P型半導(dǎo)體層上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其進(jìn)一步包括N型金屬凸塊，其形成在所述多個(gè)發(fā)光單元中除上述一個(gè)發(fā)光單元以外的發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層上；以及P型金屬凸塊，其形成在所述多個(gè)發(fā)光單元中除上述另一發(fā)光單元以外的發(fā)光單元的P型半導(dǎo)體層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其進(jìn)一步包括多個(gè)連接電極，所述連接電極用于電連接相鄰發(fā)光單元的所述N型半導(dǎo)體層和所述P型半導(dǎo)體層，以在所述襯底上形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列，且上述一個(gè)發(fā)光單元和上述另一發(fā)光單元位于所述串聯(lián)發(fā)光單元陣列的兩端處。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光裝置，其中所述N型金屬凸塊和所述P型金屬凸塊的頂部表面經(jīng)定位成至少與所述連接電極的頂部表面齊平。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其中所述多個(gè)所述發(fā)光單元中的每一者包括緩沖層，其形成在所述襯底上；所述N型半導(dǎo)體層，其形成在所述緩沖層上；有源層，其形成在所述N型半導(dǎo)體層的一部分上；所述P型半導(dǎo)體層，其形成在所述有源層上；第一金屬層，其形成在所述P型半導(dǎo)體層上；以及第二金屬層，其形成在所述第一金屬層上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其中所述第一和所述第二金屬層分別為透明電極和反射膜。
15.一種封裝，其包括具有金屬引線的引線框；以及發(fā)光裝置，其安裝在所述引線框上，所述發(fā)光裝置包含多個(gè)發(fā)光單元，其形成在襯底上，所述發(fā)光單元中的每一者具有N型半導(dǎo)體層和位于所述N型半導(dǎo)體層的一部分上的P型半導(dǎo)體層，多個(gè)連接電極，其用于電連接相鄰發(fā)光單元的N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層，以在所述襯底上形成串聯(lián)發(fā)光單元陣列，以及金屬凸塊，其位于所述串聯(lián)發(fā)光單元陣列的兩端處，所述金屬凸塊電連接到所述金屬引線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的封裝，其進(jìn)一步包括次載具襯底，所述次載具襯底插入在所述引線框與所述發(fā)光裝置之間，其中所述次載具襯底在其頂部表面上具有對(duì)應(yīng)于所述金屬凸塊的接合墊，且所述接合墊電連接到所述金屬引線。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的封裝，其中所述接合墊通過(guò)接合線而電連接到所述金屬引線。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的封裝，其中所述連接電極與所述次載具襯底的所述頂部表面接觸，但與所述接合墊間隔開(kāi)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光裝置和一種上面安裝有所述發(fā)光裝置的封裝。所述發(fā)光裝置包含多個(gè)發(fā)光單元，所述發(fā)光單元形成在襯底上且其每一者具有N型半導(dǎo)體層和位于N型半導(dǎo)體層的一部分上的P型半導(dǎo)體層。多個(gè)發(fā)光單元接合到次載具襯底。因此，從發(fā)光單元產(chǎn)生的熱量可容易地散發(fā)，以使得可降低發(fā)光裝置上的熱負(fù)荷。同時(shí)，由于多個(gè)發(fā)光單元通過(guò)使用形成在次載具襯底上的連接電極或電極層而進(jìn)行電連接，因而可能提供彼此串聯(lián)連接的發(fā)光單元陣列。另外，可能提供一種發(fā)光裝置，其能夠通過(guò)以彼此反向并聯(lián)的方式連接所述串聯(lián)連接的發(fā)光單元陣列而由交流(AC)電源直接驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101076900SQ200580042802
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者李貞勛, 拉克魯瓦·伊夫, 尹亨銖, 李營(yíng)柱 申請(qǐng)人:首爾Opto儀器股份有限公司