專利名稱：發(fā)光二極管晶粒及其制造方法、發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。
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)光二極管晶粒的出光一側(cè)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遮擋光線，從而降低發(fā)光二極管晶粒及整個發(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)光二極管晶粒。一種發(fā)光二極管晶粒，包括半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括絕緣襯底、N 型三族氮化物半導(dǎo)體層及P型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣襯底及P型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，該絕緣襯底包括相對設(shè)置的第一表面及第二表面，N型三族氮化物半導(dǎo)體層形成于絕緣襯底的第一表面，絕緣襯底的第二表面形成導(dǎo)電層，絕緣襯底內(nèi)形成至少一導(dǎo)電柱，該至少一導(dǎo)電柱貫通半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的絕緣襯底，該至少一導(dǎo)電柱連接N型三族氮化物半導(dǎo)體層與導(dǎo)電層。上述發(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)光二極管晶粒的出光效率。一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基座、發(fā)光二極管晶粒及封裝體，發(fā)光二極管晶粒固定于基座上，封裝體包覆該發(fā)光二極管晶粒，發(fā)光二極管晶粒包括半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括絕緣襯底、N型三族氮化物半導(dǎo)體層及P型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣襯底及P型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，該絕緣襯底包括相對設(shè)置的第一表面及第二表面，N型三族氮化物半導(dǎo)體層形成于絕緣襯底的第一表面，絕緣襯底的第二表面形成導(dǎo)電層，絕緣襯底內(nèi)形成至少一導(dǎo)電柱，該至少一導(dǎo)電柱貫通半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的絕緣襯底，該至少一導(dǎo)電柱連接N型三族氮化物半導(dǎo)體層與導(dǎo)電層?！N發(fā)光二極管晶粒制造方法，其包括以下步驟提供半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括絕緣襯底、N型三族氮化物半導(dǎo)體層及P型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣襯底及 P型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，該絕緣襯底包括相對設(shè)置的第一表面及第二表面，N型三族氮化物半導(dǎo)體層形成于絕緣襯底的第一表面，于該絕緣襯底的第二表面開設(shè)至少一孔，該至少一孔貫通至N型三族氮化物半導(dǎo)體層；于絕緣襯底的第二表面設(shè)置金屬材料以形成導(dǎo)電層，于該至少一孔內(nèi)設(shè)置金屬材料以形成導(dǎo)電柱，該導(dǎo)電柱連接N型三族氮化物半導(dǎo)體層與導(dǎo)電層。下面參照附圖，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。


圖1為本發(fā)明一較佳實施方式中的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明的一較佳實施方式中半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的絕緣襯底形成孔后的剖面示意圖。圖3為圖2中半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電層和導(dǎo)電柱后的剖面示意圖。圖4為圖3中半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)固定在基板后的剖面示意圖。圖5為圖4中形成絕緣層后的剖面示意圖。圖6為圖5中形成第一窗口和第二窗口后的剖面示意圖。圖7為圖6中形成透明導(dǎo)電層后的剖面示意圖。圖8為本發(fā)明另一較佳實施方式中的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。主要元件符號說明發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu) 10、20基座11第一焊墊111第二焊墊112發(fā)光二極管晶粒12、22封裝體13、23基板14、24第一導(dǎo)電區(qū)141第二導(dǎo)電區(qū)142絕緣材料143半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15、25絕緣襯底151N型三族氮化物半導(dǎo)體層153有源層154P型三族氮化物半導(dǎo)體層157絕緣層16、26第一窗口161第二窗口162透明導(dǎo)電層17、27第一覆蓋部171連接部172第二覆蓋部173第一表面181第二表面182導(dǎo)電柱183導(dǎo)電層184孔19
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參閱圖1，本發(fā)明實施方式提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10包括基座11、發(fā)光二極管晶粒12及封裝體13。基座11上設(shè)置相互絕緣的第一焊墊111與第二焊墊112。請一并參閱圖7，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)，包括依次層疊的絕緣襯底151、N型三族氮化物半導(dǎo)體層153、有源層巧4及P型三族氮化物半導(dǎo)體層157。絕緣襯底151與P型三族氮化物半導(dǎo)體層157分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的兩端。絕緣襯底151包括相對設(shè)置的第一表面181及第二表面182，第一表面181位于絕緣襯底151的頂端，第二表面182位于絕緣襯底151的底端。N型三族氮化物半導(dǎo)體層153形成于絕緣襯底151的第一表面181。絕緣襯底151的第二表面182形成導(dǎo)電層184，導(dǎo)電層184固定于基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142上。絕緣襯底151內(nèi)形成至少一導(dǎo)電柱183，該至少一導(dǎo)電柱183貫通半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的絕緣襯底151，該至少一導(dǎo)電柱183連接N型三族氮化物半導(dǎo)體層153與導(dǎo)電層 184。透明導(dǎo)電層17連接基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141與P型三族氮化物半導(dǎo)體層157之間。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P型三族氮化物半導(dǎo)體層157以外的其他部分絕緣。進一步而言，絕緣層16使得透明導(dǎo)電層17與基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142絕緣。在本實施方式中，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P型三族氮化物半導(dǎo)體層157且使得部分P型三族氮化物半導(dǎo)體層157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。在本實施方式中，發(fā)光二極管晶粒12的基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141固定在基座11的第一焊墊111 上，基板14的第二導(dǎo)電區(qū)142固定在基座11的第二焊墊112上，外部電源向第一焊墊111 及第二焊墊112施加電壓，發(fā)光二極管晶粒12即可發(fā)光。上述的半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的絕緣襯底151內(nèi)形成導(dǎo)電柱183，無須采用蝕刻工藝露出N型三族氮化物半導(dǎo)體層153以制作N型電極。并且，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15為垂直電導(dǎo)通，相對于橫向電導(dǎo)通而言，半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的電流分布更均勻，出光效率更高，導(dǎo)熱性能更佳。進一步而言，上述的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10無須打金線，發(fā)光二極管晶粒12的P 型三族氮化物半導(dǎo)體層157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及整個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10的出光效率。并且，發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)10沒有金線，從而避免在使用過程中金線崩斷，延長發(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。更進一步而言，發(fā)光二極管晶粒12通過導(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。請一并參閱圖2至圖7，本發(fā)明實施方式提供的一種發(fā)光二極管晶粒12的制造方法包括以下幾個步驟提供半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15，于該絕緣襯底151的第二表面182開設(shè)至少一孔19，該至少一孔19貫通至N型三族氮化物半導(dǎo)體層153。于絕緣襯底151的第二表面182設(shè)置金屬材料以形成導(dǎo)電層184，于該至少一孔 19內(nèi)設(shè)置金屬材料以形成導(dǎo)電柱183，該導(dǎo)電柱183連接N型三族氮化物半導(dǎo)體層153與導(dǎo)電層184。提供基板14，該基板14包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)141與第二導(dǎo)電區(qū)142，將半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15的導(dǎo)電層184固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上。于基板14及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)15上形成絕緣層16，形成絕緣層16的方法可以采用物理蒸鍍或者化學蒸鍍。絕緣層16上形成第一窗口 161及第二窗口 162，第一窗口 161位于P型三族氮化物半導(dǎo)體層157且使得P型三族氮化物半導(dǎo)體層157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。去除絕緣層16的方法可以采用干蝕刻或者濕蝕刻。形成透明導(dǎo)電層17，透明導(dǎo)電層17連接基板14的第一導(dǎo)電區(qū)141與P型三族氮化物半導(dǎo)體層157。該透明導(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。形成透明導(dǎo)電層17的方法可采用電鍍、化鍍、濺鍍、電子束或者蒸鍍等方法。圖8示出本發(fā)明另一較佳實施方式提供的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)20。與上一實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，包括半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括絕緣襯底、N型三族氮化物半導(dǎo)體層及P型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣襯底及P型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，該絕緣襯底包括相對設(shè)置的第一表面及第二表面，N型三族氮化物半導(dǎo)體層形成于絕緣襯底的第一表面，其特征在于絕緣襯底的第二表面形成導(dǎo)電層，絕緣襯底內(nèi)形成至少一導(dǎo)電柱，該至少一導(dǎo)電柱貫通半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的絕緣襯底，該至少一導(dǎo)電柱連接N型三族氮化物半導(dǎo)體層與導(dǎo)電層。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于還包括基板、絕緣層及透明導(dǎo)電層，該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)為垂直電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)， 該導(dǎo)電層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上，透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電區(qū)與P型三族氮化物半導(dǎo)體層，透明導(dǎo)電層與基板的第二導(dǎo)電區(qū)電絕緣，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P型三族氮化物半導(dǎo)體層以外的其他部分絕緣。
3.如權(quán)利要求2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P型三族氮化物半導(dǎo)體層且使得P型三族氮化物半導(dǎo)體層裸露，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。
4.如權(quán)利要求2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。
5.如權(quán)利要求1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)還包括有源層，絕緣襯底、N型三族氮化物半導(dǎo)體層、有源層及P型三族氮化物半導(dǎo)體層依次層疊。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該絕緣襯底的材料為藍寶石。
7.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括基座、發(fā)光二極管晶粒及封裝體，發(fā)光二極管晶粒固定于基座上，封裝體包覆該發(fā)光二極管晶粒，其特征在于該發(fā)光二極管晶粒為權(quán)利要求1 至6中任意一項所述的發(fā)光二極管晶粒。
8.一種發(fā)光二極管晶粒制造方法，其包括以下步驟提供半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括絕緣襯底、N型三族氮化物半導(dǎo)體層及P 型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣襯底及P型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，該絕緣襯底包括相對設(shè)置的第一表面及第二表面，N型三族氮化物半導(dǎo)體層形成于絕緣襯底的第一表面，于該絕緣襯底的第二表面開設(shè)至少一孔，該至少一孔貫通至N型三族氮化物半導(dǎo)體層；于絕緣襯底的第二表面設(shè)置金屬材料以形成導(dǎo)電層，于該至少一孔內(nèi)設(shè)置金屬材料以形成導(dǎo)電柱，該導(dǎo)電柱連接N型三族氮化物半導(dǎo)體層與導(dǎo)電層。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管晶粒制造方法，其特征在于還包括以下步驟提供基板，該基板包括相互絕緣的第一導(dǎo)電區(qū)與第二導(dǎo)電區(qū)，將半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層固定于基板的第二導(dǎo)電區(qū)上；于基板及半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成絕緣層；絕緣層上形成第一窗口及第二窗口，第一窗口位于P型三族氮化物半導(dǎo)體層且使得P 型三族氮化物半導(dǎo)體層裸露，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；形成透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層連接基板的第一導(dǎo)電區(qū)與P型三族氮化物半導(dǎo)體層。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管晶粒制造方法，其特征在于該透明導(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。
11.一種發(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2至6中任意一項所述的發(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。
全文摘要
一種發(fā)光二極管晶粒，包括半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包括絕緣襯底、N型三族氮化物半導(dǎo)體層及P型三族氮化物半導(dǎo)體層，絕緣襯底及P型三族氮化物半導(dǎo)體層分別位于半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的兩端，該絕緣襯底包括相對設(shè)置的第一表面及第二表面，N型三族氮化物半導(dǎo)體層形成于絕緣襯底的第一表面，絕緣襯底的第二表面形成導(dǎo)電層，絕緣襯底內(nèi)形成至少一導(dǎo)電柱，該至少一導(dǎo)電柱貫通半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)的絕緣襯底，該至少一導(dǎo)電柱連接N型三族氮化物半導(dǎo)體層與導(dǎo)電層。上述發(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)光二極管晶粒的出光效率。本發(fā)明還公開一種發(fā)光二極管晶粒制造方法及發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L33/42GK102593302SQ20111000542
公開日2012年7月18日 申請日期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, 林雅雯, 黃世晟 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司