具焊墊反射層的發光二極體結構的製作方法

2023-06-14 12:18:41

專利名稱：具焊墊反射層的發光二極體結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極體結構，特別是涉及一種具焊墊反射層的發光二極體結 構。
背景技術：
現今發光二極體產業為光電產業中最為發展蓬勃的其中之一產業，發光二極體依 據電極設置的位置分類包含垂直電極結構的發光二極體與橫向電極結構的發光二極體等， 不論是垂直電極結構或是橫向電極結構的發光二極體，其焊墊(bond pad)或電極皆會吸收 發光層所發出的光線，如此會降低原本發光二極體應該有的發光效能，且光線被焊墊或電 極吸收後會轉成熱能而導致焊墊或電極會溫度逐漸升高，甚至發生過熱的情況。以下為公 知發光二極體結構的結構示意圖，以用於說明垂直電極結構的發光二極體結構與橫向電極 結構的發光二極體結構於光線被焊墊或電極吸收的情況。圖1A為公知橫向電極結構的發光二極體結構的結構示意圖。如圖所示，公知發光 二極體結構的一發光二極體晶片100包含有一第一反射層102、一基板104、一 N型半導體 層106、一發光層108、一 P型半導體層110、一透明導電層112、一正電極114與一負電極 116，其中基板104為基底，N型半導體層106設置於基板104之上，發光層108設置於N型 半導體層106之上，P型半導體層110設置於發光層108之上，透明導電層112設置於P型 半導體層110之上，正電極114設置於透明導電層112之上，負電極116設置於N型半導體 層106之上。N型半導體層106與P型半導體層110皆為氮化鎵系半導體，且發光層108亦 為氮化鎵系半導體。一偏壓電壓從正電極進入，通過透明導電層112、P型半導體層110、發光層108與 N型半導體層106，以傳導至負電極116而導出，如此形成一電壓迴路於發光二極體晶片100 中。偏壓電壓於工作電壓下所產生的電壓迴路會衍生工作電流，以用於驅使發光層通過由 工作電流所帶動的電子電洞於PN接合面的發光層108結合而發光。第一反射層102設置 於基板104之下，以讓發光層108所發出的光線通過基板104後經由第一反射層102反射 出去。如圖1B所示，發光二極體封裝結構的一發光二極體晶片100設置於一封裝體118 中。由於發光層108氮化鎵系半導體所以發光層108所發出的光線為藍光，因此發光二極 管晶片100通過由封裝體118的材料包含螢光粉，以使藍光轉化為黃光，用於藍光混合黃光 而形成白光。但正電極114與負電極116會吸收發光層108所發射的光線，如此將使設置 於發光二極體晶片100外部的封裝體118因部分藍光被電極吸收而降低藍光轉化成黃光的 效能，且因部分藍光被電極吸收，所以藍光的強度也降低了。如此發光二極體晶片100將會 因為部分藍光被電極吸收而降低發白光的效能。如圖1C所示，發光二極體晶片100於發光 層108發光時將會有部分光線反射或發射至正電極114與負電極116而被正電極114與負 電極116所吸收。圖2A為公知垂直電極結構的發光二極體結構的結構示意圖。其中圖2A與圖1A的最大的不同在於圖1A設置正電極114與負電極116於發光二極體晶片100的左右兩側， 圖2A設置N型電極與P型電極於發光二極體晶片200的上下兩側，且圖2A的導電基板204 由絕緣材料更換為非絕緣材料。公知垂直電極結構的發光二極體結構見於發明人「賴穆人」 所發明的中國臺灣專利，其專利證書號為「M277111」，專利名稱為「白光發光二極體的垂直 電極結構」，其中所揭露的內容為一發光二極體晶片200，其包含有一第一電極202、一導電 基板204、一金屬反射層206、一透明導電層208、一 P型接觸層210、一發光層212、一 N型接 觸層214、一 N型透明導電接合層216、一光波長轉換基板218與一第二電極220。其中發光 層212為氮化鎵系半導體，光波長轉換基板218為摻雜N型硒化鋅或N型碲化鋅。導電基板204為基底，其它各層依金屬反射層206、透明導電層208、P型接觸層 210、發光層212、N型接觸層214與N型透明導電接合層216的順序，以設置於導電基板204 之上。光波長轉換基板218經由熱接合技術，以與N型透明導電接合層216接合，第一電極 202設置於導電基板204之下，第二電極220設置於光波長轉換基板218之上。發光層212 為一多重量子井(Multiple Quantun Well，MQW)活化層，其通過由第一電極202與第二電 極220連接適當的偏壓電壓，設置於PN接合面的發光層212則因此發出藍光。光波長轉換 基板218將會吸收到藍光，並將藍光轉化為黃光，以混合藍光為白光。發光二極體晶片200 的光行進路線的示意圖如圖2B所示。雖然不論垂直電極結構或橫向電極結構的發光二極體結構皆設置有一層反射層 於發光二極體晶片的下半部，但是設置於發光二極體結構上側的電極仍然會吸收部份發光 層所發出的光線或部份反射層所反射的光線。如此仍然會因為電極吸收部份發光層所發出 的光線或部份反射層所反射的光線，進一步導致發光二極體結構降低發光效能。因此，針對上述問題，需開發一種具焊墊反射層的發光二極體結構，以避免電極吸 收發光層所發出的光線，增加發光二極體的發光效能。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種具焊墊反射層的發光二極體結構，其一發 光二極體晶片設置焊墊反射層於電極會吸收光線的部分，通過由焊墊反射層將光線反射， 用於避免發光二極體晶片所設置的電極或焊墊吸收光線，並提高發光二極體晶片的發光效 能。為解決上述技術問題，本發明的一種具焊墊反射層的發光二極體結構，其包含有 一發光二極體晶片、一第一焊墊反射層與一第二焊墊反射層。發光二極體晶片包含有一基 板、一 N型半導體層、一發光層、一 P型半導體層、一透明導電層、一第三電極與一第四電極， 其中基板為基底，N型半導體層設置於基板之上，發光層設置於部分N型半導體層之上，其 它依P型半導體層與透明導電極層之順序設置於發光層之上，且第三電極與第四電極分別 設置於透明導電層與N型半導體層之上。第一焊墊反射層設置於第三電極與透明導電層 於之間，第二焊墊反射層設置於第四電極與N型半導體層之間，並更設置一第一反射層於 基板之下或基板與N型半導體層之間，以讓焊墊反射層所反射的光線經第一反射層反射出 去，以提升發光二極體結構的發光效能。本發明另外提供一種具焊墊反射層的發光二極體結構，其包含有一發光二極體芯 片與一第三焊墊反射層。發光二極體晶片包含一第五電極、一基板、一 P型半導體層、一發光層、一 N型半導體層、一透明導電層與一第六電極，其中第五電極為最底層，其它依基板、 P型半導體層、發光層、N型半導體層、透明導電層與第六電極所述的順序，以設置於第五電 極之上。第三焊墊反射層設置於第六電極與透明導電層之間，為了反射焊墊反射層所反射 的光線，因此由設置一第二反射層於基板與第五電極之間或基板與N型半導體層之間，以 讓第三焊墊反射層所反射的光線經第二反射層反射出去，用於提升發光二極體結構的發光 效能。由於採用上述結構，本發明不僅可避免電極吸收發光層所發出的光線，又可增加 發光二極體的發光效能。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1A是公知橫向電極結構的發光二極體的結構示意圖；圖1B是公知橫向電極結構的發光二極體封裝結構的結構示意圖；圖1C是圖1A的光行進路線的示意圖；圖2A是公知垂直電極結構的發光二極體的結構示意圖；圖2B是圖2A的光行進路線的示意圖；圖3A是本發明的一較佳實施例的結構示意圖；圖3B是圖3A的光行進路線的示意圖；圖4A是本發明的另一較佳實施例的結構示意圖；圖4B是圖4A的光行進路線的示意圖；圖5A是本發明的再一較佳實施例的結構示意圖；圖5B是圖5A的光行進路線的示意圖；圖6A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖；圖6B是圖6A的光行進路線的示意圖；圖7A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖；圖7B是圖7A的光行進路線的示意圖；圖8A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖；圖8B是圖8A的光行進路線的示意圖；圖9A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖；圖9B是圖9A的光行進路線的示意圖；圖10A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖；圖10B是圖10A的光行進路線的示意圖；圖11A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖；圖11B是圖11A的光行進路線的示意圖。圖中附圖標記說明100為發光二極體晶片， 102為第一反射層， 104為基板，106為N型半導體層， 108為發光層， 110為P型半導體層，112為透明導電層， 114為正電極， 116為負電極，118為封裝體， 200為發光二極體晶片， 202為第一電極，
204為導電基板， 206為金屬反射層， 208為透明導電層，210為P型接觸層， 212為發光層， 214為N型接觸層，216為N型透明導電接合層， 218為光波長轉換基板，220為第二電極， 300為發光二極體晶片， 302為基板，304為N型半導體層， 306為發光層， 308為P型半導體層，310為透明導電層， 312為第一電極， 314為第二電極，316為第一焊墊反射層， 318為第二焊墊反射層， 320為第一反射層，400為發光二極體晶片， 402為基板， 404為N型半導體層，406為發光層， 408為P型半導體層， 410為透明導電層，412為第一電極， 414為第二電極， 416為第一焊墊反射層，418為第二焊墊反射層，420為第一反射層，500為發光二極體晶片，502為第三電極， 504為第二反射層， 506為基板，508為P型半導體層， 510為發光層， 512為N型半導體層，514為透明導電層， 516為第三焊墊反射層， 518為第四電極，600為發光二極體晶片，602為第三電極， 604為基板，606為金屬反射層， 608為透明導電層， 610為P型接觸層，612為發光層，614為N型接觸層，616為N型透明導電接合層，618為光波長轉換基板，620為第四電極，622為第三焊墊反射層。
具體實施例方式首先，參閱圖3A，它是本發明的一較佳實施例結構示意圖。如圖所示，本發明的發 光二極體晶片300包含一基板302、一 N型半導體層304、一發光層306、一 P型半導體層 308、一透明導電層310、一第一電極312、一第二電極314、一第一焊墊反射層316與一第二 焊墊反射層318，其中基板302為發光二極體晶片300的基底，N型半導體層304設置於基 板302之上，發光層306設置於部分N型半導體層304之上，發光層306之上依P型半導體 層308與透明導電層310所述的順序設置於發光層306之上。第一焊墊反射層316與第二 焊墊反射層318分別設置於透明導電層310與N型半導體層304之上；第一電極312與第 二電極314分別設置於第一焊墊反射層316與第二焊墊反射層318。其中N型半導體層304為N型氮化鎵系半導體，且P型半導體層308為P型氮化鎵 系半導體，另外發光層306可為多重量子井(Multiple Quantun Well，MQW)結構。發光二 極管晶片300通過由第一焊墊反射層316與第二焊墊反射層318，用以反射發光層306所發 出的光線，用於避免發光層306所發出的光線被第一電極312與第二電極314所吸收。由 於焊墊反射層會將光線反射至基板302，因此發光二極體晶片300還可設置一第一反射層 320，其如圖4A與圖5A所示。第一反射層320用以反射第一焊墊反射層316與第二焊墊反 射層318所反射的光線，如圖4B與圖5B所示，其中第一焊墊反射層316、第二焊墊反射層 318與第一反射層320的材料同為選自於鋁、錫、銀、金、金錫合金、金鈹合金、金鍺合金、鉬、 鈦、鈀、鍺、銅、鋅、鎳及上述任意組合的其中之一。對於圖3A而言，圖4A與圖5A都還包含一層第一反射層320，其中圖4A的第一反 射層320設置於基板302之下，以及圖5A的第一反射層320設置於基板302與N型半導體層304之間，以讓焊墊反射層所反射的光線為往基板302反射時可經由第一反射層320反 射。以上所述，本發明的發光二極體晶片300通過由第一焊墊反射層316與第二焊墊 反射層318將發光層306所發出的光線反射，以避免第一電極312與第二電極314吸收發 光層306所發出的光線，且更經由第一反射層320進一步將焊墊反射層所反射的光線反射 出去，如此更可提升發光二極體晶片300的發光效能。圖6A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖。其中圖6A與圖3A的不同在於圖 3A的第二焊墊反射層318僅反射第二電極314下方的入射光，圖6A的第二焊墊反射層418 還反射發光層406發射至第二電極414側面的光線。本發明的發光二極體晶片400設置第 二焊墊反射層418設置為L字型，以反射從第二電極414的下方與側面入射的光線。其中 發光二極體晶片400僅用第一焊墊反射層416與第二焊墊反射層418用以反射發光層406 所發出的光線，如圖6B所示。發光二極體晶片400還可設置一第一反射層420，如圖7A與 圖8A所示，以使第一焊墊反射層416與第二焊墊反射層418所反射的光線經由第一反射層 420反射出去。圖7A的第一反射層420設置於基板402之下，以用於基板402為光穿透率 高的材料時，如圖7B所示。圖8A的第一反射層420設置於基板402與N型半導體層404 之間，以用於基板402為非透光材料或光穿透率低的材料時，如圖8B所示。圖9A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖。其中圖9A與圖3A的不同在於 圖3A屬於橫向電極結構的發光二極體晶片300，圖9A屬於垂直電極結構的發光二極體芯 片500。本發明的發光二極體晶片500包含有一第三電極502、一第二反射層504、一基板 506、一 P型半導體層508、一發光層510、一 N型半導體層512、一透明導電層514、一第三焊 墊反射層516與一第四電極518，其中第三電極502為最底層，其它各層依第二反射層504、 基板506、P型半導體層508、發光層510、N型半導體層512與透明導電層514所述的順序 設置於第三電極502之上，第四電極518設置於透明導電層514之上，第三焊墊反射層516 設置於第四電極518與透明導電層514之間。基板506的材料為非絕緣材料，且更可為透光性材料，以讓發光層510所發出的光 線與第三焊墊反射層516所反射的光線，其皆經由通過基板506並由第二反射層504反射 出去，如圖9B所示。第二反射層504亦為非絕緣材料，如此即可讓第三電極502透過第二 反射層504與基板506形成電性相接的狀態。另外第三焊墊反射層516亦為非絕緣材料， 以讓透明導電層514透過第三焊墊反射層516與第四電極518形成電性相接的狀態。為了 因基板506的材料具不同光穿透率，因此當基板506的材料為非透光材料或光穿透率低的 材料時，將使第二反射層504所設置的位置與基板506所設置的位置調換，如圖10A所示。 其中圖10A的光行進路線的示意圖如圖10B所示。圖11A是本發明的又一較佳實施例的結構示意圖。其中圖11A與圖2A的不同在 於圖11A的發光二極體晶片600還包含一第三焊墊反射層622。本發明的發光二極體晶片 600還設置一第三焊墊反射層622於光波長轉換基板618與第四電極620之間，如此發光 層612所發出的光線通過光波長轉換基板618後，將由第三焊墊反射層622將光線反射至 一金屬反射層606，以讓光線在經金屬反射層606反射出去，如圖11B所示。如此第三焊墊 反射層622用以避免第四電極620吸收通過光波長轉換基板618的光線，所以更提升發光 二極體晶片600的發光效能。
綜上所述，本發明為一種發光二極體結構，其可為橫向電極結構的發光二極體結 構，或為垂直電極結構的發光二極體結構。發光二極體結構包含有一發光二極體晶片與至 少一焊墊反射層；發光二極體晶片包含一基板、一 N型半導體層、一發光層、一 P型半導體 層、一透明導電層與複數電極；若發光二極體結構為橫向電極結構，則焊墊反射層設置於第 三電極與N型半導體層之間，以及第四電極與透明導電層之間，若發光二極體結構為垂直 電極結構，則焊墊反射層設置於第六電極之下。如此用以避免各電極吸收發光層所發出的 光線或其它反射層所反射的光線，並由焊墊反射層透過其它反射層將光線反射出去，以提 高發光二極體的發光效能。以上通過實施例，對本發明進行了詳細的說明，但這些並非構成對本發明的限制。 在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視 為本發明的保護範圍。
權利要求
一種發光二極體結構，其特徵在於包含有一發光二極體晶片，其包含有一基板；一N型半導體層，設置於該基板之上；一發光層，設置於部分該N型半導體層之上；一P型半導體層，設置於該發光層之上；一透明導電層，設置於部分該P型半導體層之上；一第三電極，設置於該透明導電層之上；一第四電極，設置於該N型半導體層之上；一第一焊墊反射層，設置於該透明導電層與該第三電極之間；及一第二焊墊反射層，設置於該N型半導體層與該第四電極之間。
2.如權利要求1所述的發光二極體結構，其特徵在於還包含一第一反射層，其設置於 該基板之下或該基板與該N型半導體層之間。
3.如權利要求2所述的發光二極體結構，其特徵在於所述第一反射層的材料為選自 於鋁、錫、銀、金、金錫合金、金鈹合金、金鍺合金、鉬、鈦、鈀、鍺、銅、鋅、鎳及上述任意組合的 其中之一。
4.如權利要求1所述的發光二極體結構，其特徵在於所述基板為絕緣材料。
5.如權利要求1所述的發光二極體結構，其特徵在於所述N型半導體層為N型氮化 鎵系半導體。
6.如權利要求1所述的發光二極體結構，其特徵在於所述P型半導體層為P型氮化 鎵系半導體。
7.如權利要求1所述的發光二極體結構，其特徵在於所述第一焊墊反射層與該第二 焊墊反射層的材料為選自於鋁、錫、銀、金、金錫合金、金鈹合金、金鍺合金、鉬、鈦、鈀、鍺、 銅、鋅、鎳及上述任意組合的其中之一。
8.如權利要求1所述的發光二極體結構，其特徵在於所述第二焊墊反射層還設置為L 字型結構。
9.如權利要求1所述的發光二極體結構，其特徵在於所述發光層為多重量子井結構。
10.一種發光二極體結構，其特徵在於包含有一發光二極體晶片，其包含有一第三電極；一基板，設置於該第三電極之上；一P型半 導體層，設置於該基板之上；一發光層，設置於該P型半導體層之上；一 N型半導體層，設置 於該發光層之上；一透明導電層，設置於該N型半導體層之上；一第四電極，設置於該透明 導電層之上；一第三焊墊反射層，設置於該透明導電層與該第四電極之間。
11.如權利要求10所述的發光二極體結構，其特徵在於還包含一第二反射層，其設置 於該基板與該第三電極之間或該基板與該P型半導體層之間。
12.如權利要求11所述的發光二極體結構，其特徵在於所述第二反射層為選自於鋁、 錫、銀、金、金錫合金、金鈹合金、金鍺合金、鉬、鈦、鈀、鍺、銅、鋅、鎳及上述任意組合的其中 之一。
13.如權利要求10所述的發光二極體結構，其特徵在於所述基板為非絕緣材料。
14.如權利要求10所述的發光二極體結構，其特徵在於所述N型半導體層為N型氮 化鎵系半導體。
15.如權利要求10所述的發光二極體結構，其特徵在於所述P型半導體層為P型氮 化鎵系半導體。
16.如權利要求10所述的發光二極體結構，其特徵在於所述第三焊墊反射層的材料 為選自於鋁、錫、銀、金、金錫合金、金鈹合金、金鍺合金、鉬、鈦、鈀、鍺、銅、鋅、鎳及上述任意 組合的其中之一。
17.如權利要求10所述的發光二極體結構，其特徵在於所述發光層為多重量子井結構。
全文摘要
本發明公開了一種具焊墊反射層的發光二極體結構，其包含一基板、一N型半導體層、一發光層、一P型半導體層、一透明導電層、一第一焊墊反射層、一第二焊墊反射層、一第三電極與一第四電極。當一偏壓電壓提供至發光二極體的第三電極與第四電極，且偏壓電壓為工作電壓時，將使發光層發出光線，其中發光層發射至電極的光線將由第一焊墊反射層與第二焊墊反射層反射，以避免第三電極與第四電極吸收到發光層所發出的光線，如此更進一步提升發光二極體的發光效能。
文檔編號H01L33/00GK101859838SQ20091013154
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月7日 優先權日2009年4月7日
發明者朱胤丞, 潘錫明, 簡奉任 申請人:裕星企業有限公司