發(fā)光元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種發(fā)光元件，具有一基板；一發(fā)光疊層，位于基板之上；一第一保護層，位于發(fā)光疊層之上；一反射層，位于第一保護層之上；一阻障層，位于反射層之上；一第二保護層，位于阻障層之上；以及一導電接觸層，位于第二保護層之上，其中導電接觸層包含一第一導電部與一第二導電部，第一導電部的上表面表面積相同或近似于第二導電部的上表面表面積。
【專利說明】發(fā)光元件
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件，特別是涉及一種具有導電接觸層的發(fā)光元件，例如倒裝式(Flip Chip)發(fā)光二極管。
【背景技術】
[0002]光電元件目前已經廣泛地使用在光學顯示裝置、交通號志、數據儲存裝置、通訊裝置、照明裝置與醫(yī)療器材上，例如發(fā)光二極管(Light-emitting Diode ;LED)。
[0003]此外，上述的LED可與其他元件組合連接以形成一發(fā)光裝置。圖6為現有的發(fā)光裝置結構示意圖，如圖6所示,一發(fā)光裝置5包含一具有一電路54的次載體(submount) 52 ；一焊料56 (solder)位于上述次載體52上，通過此焊料56將LED51固定于次載體52上并使LED51與次載體52上的電路54形成電連接，其中LED51包含有一基板53 ;以及一電連接結構58，以電連接LED51的電極55與次載體52上的電路54 ;其中，上述的次載體52可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)。

【發(fā)明內容】

[0004]一發(fā)光元件具有一基板；一發(fā)光疊層，位于基板之上；一第一保護層，位于發(fā)光疊層之上；一反射層，位于第一保護層之上；一阻障層，位于反射層之上；一第二保護層，位于阻障層之上；以及一導電接觸層，位于第二保護層之上，其中導電接觸層包含一第一導電部與一第二導電部，第一導電部的上表面表面積相異于第二導電部的上表面表面積。
[0005]一發(fā)光元件具有一基板；一發(fā)光疊層，位于基板之上；一第一保護層，位于發(fā)光疊層之上；一反射層，位于第一保護層之上；一阻障層，位于反射層之上；一第二保護層，位于阻障層之上；以及一導電接觸層，位于第二保護層之上，其中導電接觸層包含一第一導電部與一第二導電部，第一導電部的上表面表面積等于第二導電部的上表面表面積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1A繪示本申請案一實施例的發(fā)光元件的上視圖；
[0007]圖1B為本申請案圖1A沿線A-A’所示的發(fā)光元件的剖面示意圖；
[0008]圖1C為本申請案圖1A沿線B-B’所示的發(fā)光元件的剖面示意圖；
[0009]圖1D為本申請案圖1A沿線B-B’所示的另一實施例的發(fā)光元件的剖面示意圖；
[0010]圖1E為本申請案圖1A的發(fā)光元件的立體圖。
[0011]圖2A繪示本申請案另一實施例的發(fā)光元件的上視圖；
[0012]圖2B為本申請案圖2A沿線C-C’所示的發(fā)光元件的剖面示意圖；
[0013]圖3為本申請案一實施例的光源產生裝置的示意圖；
[0014]圖4為本申請案一實施例的背光模塊的示意圖；
[0015]圖5為本申請案一實施例的燈泡分解示意圖；
[0016]圖6為現有的發(fā)光裝置結構示意圖。[0017]主要元件符號說明
[0018]1、2、60:發(fā)光元件
[0019]10:基板
[0020]11:第一保護層
[0021]12:發(fā)光疊層
[0022]121、20:第一電極
[0023]122:第一半導體層
[0024]123:第二電極
[0025]124:發(fā)光層
[0026]125,202:接觸部
[0027]126:第二半導體層
[0028]127、204:延伸部
[0029]1270:頂面
[0030]1272:底面
[0031]1274:側面
[0032]13:反射層
[0033]15:阻障層
[0034]17:第二保護層
[0035]172:第一通孔
[0036]174:第二通孔
[0037]19:導電接觸層
[0038]190:第一導電部
[0039]191:第二導電部
[0040]192:第一墊高部
[0041]193:第二墊高部
[0042]204:連接部
[0043]3:光源產生裝置
[0044]31:光源
[0045]32:電源供應系統
[0046]33:控制元件
[0047]4:背光模塊
[0048]41:光學元件
[0049]5:發(fā)光裝置
[0050]51:LED
[0051]52:次載體
[0052]53:基板
[0053]54:電路
[0054]56:焊料
[0055]58:電連接結構[0056]55:電極
[0057]61:燈罩
[0058]62:透鏡
[0059]63:載體
[0060]64:照明模塊
[0061]63:載體
[0062]65:燈座
[0063]66:散熱槽
[0064]67:連結部
[0065]68:電子連結器
[0066]d:間距
[0067]h1:第一高度
[0068]h2:第二高度
[0069]wl:第一寬度
[0070]w2:第二寬度
[0071]Θ:夾角
【具體實施方式】
[0072]本發(fā)明的實施例會被詳細地描述，并且繪制于附圖中，相同或類似的部分會以相同的號碼在各附圖以及說明出現。
[0073]圖1A為本申請案一實施例的發(fā)光元件的上視圖，圖1B為圖1A沿線A_A’的剖面不意圖。如圖1A及圖1B所不，一發(fā)光兀件I具有一基板10 ;—發(fā)光疊層12,位于基板10之上；一第一保護層11，位于發(fā)光疊層12之上；一反射層13,位于第一保護層11之上；一阻障層15，位于反射層13之上，包覆且圍繞反射層13 ;—第二保護層17，位于阻障層15之上，包覆且圍繞第一保護層11、反射層13、及阻障層15 ;以及一導電接觸層19，位于第二保護層17之上。發(fā)光疊層12具有一第一半導體層122,位于基板10之上；一發(fā)光層124,位于第一半導體層122之上；一第二半導體層126，位于發(fā)光層124之上。發(fā)光元件更包含多個第一電極121,位于第一半導體層之上，以及一第二電極123,位于第二半導體層126之上。其中，第一電極121具有一接觸部125與一延伸部127。此實施例中，多個第一電極121是物理上彼此分離，例如空間上彼此分離，且經由第一導電部190 (詳見下方描述)電連接，可減少需被移除的發(fā)光疊層12，降低發(fā)光面積的損失。第二保護層17具有一第一通孔172，位于接觸部125之上，如圖1B所示；以及一第二通孔174，位于阻障層15之上，如圖1A所示。
[0074]導電接觸層19用以接受外部電壓和散熱，具有一第一導電部190與一第二導電部191，是由單一或多種金屬材料所構成。金屬材料包含但不限于銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鉛(Pb)、錫金合金(AuSn)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫 _鉛_鋪(Sn-Pb-Sb)、錫 _鉛_鋒(Sn-Pb-Zn)、鎮(zhèn) _錫(N1-Sn)、鎮(zhèn) _鉆(N1-Co)、金合金(Au alloy)、金-銅-鎳-金(Au-Cu-N1-Au)或上述材料的組合等。
[0075]第一電極121的延伸部127自接觸部125向外延伸，使延伸部127得以在第一半導體層122上覆蓋較多的面積以利電流分散。于附圖中，延伸部127的另一端是位于第二導電部191下方，但本發(fā)明并不限于此，延伸部127的另一端也可以突出于第二導電部191的投影面積之外。第一導電部190經由第一通孔172與第一電極121的接觸部125電連接，電流可自第一導電部190經由第一電極121傳導至第二導電部191下方的第一半導體層122。第二導電部191經由第二通孔174與阻障層15電連接，電流可自第二導電部191經由阻障層15、反射層13及第二電極123傳導至第二半導體層126。如圖1B所示，第一導電部190具有一第一寬度wl與第二導電部191具有一第二寬度w2，本實施例的第一寬度wl小于第二寬度w2。第一導電部190與第二導電部191之間的間距d至少約為50微米，較佳約為70?150微米。例如發(fā)光元件I在與一基座(未顯示)的焊接制作工藝之前會先將錫膏分別涂布在第一導電部190與第二導電部191之上，若間距d小于50微米，焊接制作工藝時的第一導電部190與第二導電部191之上的錫膏會易于相互接觸，導致短路。或是在發(fā)光元件I與基座共晶鍵合時因對位不準，而造成第一導電部190與第二導電部191與基座上電極錯位而導致短路。
[0076]一實施例中，第一導電部190具有一第一高度hl，第一高度hi是第一導電部190的上表面與基板10的上表面之間的距離；第二導電部191具有一第二高度h2，第二高度h2是第二導電部191的上表面與基板10的上表面之間的距離，其中第一高度hi約略等于第二高度h2，因此，不會因為第一導電部190與第二導電部191的高度差異而導致與基座的連接制作工藝失敗，因而提升良率。此時，本實施例不限于第一寬度《I小于第二寬度《2，第一寬度《I大于或等于第二寬度《2也可。
[0077]另一實施例中，第一導電部190可具有一第一墊高部192，第二導電部191可具有一第二墊高部193位于第二保護層17之上，第一墊高部192與第二墊高部193可用以分別調整第一導電部190與第二導電部191高度，例如可用以使第一導電部190與第二導電部191約略等高，即第一高度hi約略等于第二高度h2。另一實施例中，第一導電部190可具有第一墊高部192使第一高度hi大于第二高度h2。以焊接制作工藝為例，當發(fā)光元件I的第二導電部191的上表面表面積大于第一導電部190的上表面表面積,第二導電部191與錫膏接觸的面積較大，所以在發(fā)光元件I焊接至基座的制作工藝中，第二導電部191對基座的粘著力相對于第一導電部190較大，基板10在制作工藝中升溫而翹曲，產生一個高度差異，第一導電部190因而與基座剝離。因此，當第一高度hi大于第二高度h2，第一高度hi可彌補因基板10翹曲而造成的高度差異，使第一導電部190不會因此而與基座剝離。另外，因基板彎曲、基座的設計或表面不平整所造成基座上電極的高度差，或是制作工藝因素所造成的電極錯位，例如震動或氣流，也可經由第一高度hi與第二高度h2的高度差異來降低第一導電部190與基座剝離的機率。其中，第一高度hi大于第二高度h2約I?10微米。
[0078]基板10可用以支持位于其上的發(fā)光疊層12與其它層或結構，其材料可為透明材料。透明材料包含但不限于藍寶石(Sapphire)、鉆石(Diamond)、玻璃(Glass)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化招(Al2O3)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)或氮化鋁(AlN)等；其中可用以成長發(fā)光疊層的材料例如為藍寶石或砷化鎵。
[0079]發(fā)光疊層12可直接于基板10成長形成，或是通過粘結層(未顯示)固定于基板10之上。發(fā)光疊層12的材料可為半導體材料，包含一種以上的元素，此元素可選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)與硒(Se)所構成的群組。第一半導體層122與第二半導體層126的電性相異。發(fā)光層124可發(fā)出一種或多種色光，其結構可為單異質結構、雙異質結構、雙側雙異質結構、多層量子井或量子點
[0080]第一電極121與第二電極123用以傳導電流，其材料可為透明導電材料或金屬材料。透明導電材料包含但不限于氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化鋅(ZnO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、氧化銦鋅(IZO)或類鉆碳薄膜(DLC)。金屬材料包含但不限于銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(N1-Sn)、鎳-鈷(N1-Co)、金合金(Au alloy)、金-銅-鎳-金(Au-Cu-N1-Au)或上述材料的組合等
[0081]第一保護層11及/或第二保護層17用以使第一導電部190及第二導電部191與反射層13電絕緣,并保護反射層13避免被第一導電部190與第二導電部191損害。第一保護層11及/或第二保護層17可用以固定反射層13并增進發(fā)光元件I的機械強度。其材料可為絕緣材料，例如聚亞酰胺(PD、苯并環(huán)丁烯(BCB)、過氟環(huán)丁烷(PFCB)、氧化鎂(MgO)、Su8、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環(huán)烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、玻璃(Glass)、氧化招(Al2O3)、氧化娃(SiOx)、氧化鈦(TiO2)、氮化硅(SiNx)或旋涂玻璃(SOG)。
[0082]反射層13可反射來自發(fā)光疊層12之光，其材料可包含但不限于銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、鈦鎢合金(Tiff)、銀-鈦(Ag-Ti)、鎳-錫(N1-Sn)、金合金(Au alloy)、鎳-銀(N1-Ag)或鈦-招(T1-Al)等。
[0083]阻障層15用以防止來自反射層13的離子擴散及/或增加反射層13與第二保護層17之間的粘著力，其材料可包含但不限于銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、鈦鎢合金(TiW)、鎳鈦合金(NiTi)、鎳鉻合金(NiCr)、銀-鈦(Ag-Ti)、鎳-錫(N1-Sn)、金合金(Au alloy)、鎳-銀(N1-Ag)或鈦-招(T1-Al)等。
[0084]圖1C為圖1A沿線B-B’的剖面示意圖。如圖1C所示,發(fā)光元件I的基板以上的層結構可以具有類似的輪廓。以延伸部127為例，其具有一頂面1270 ;—底面1272，相對于頂面270 ;以及一側面1274，位于頂面1270與底面1272之間。側面1274與底面1272夾有一夾角Θ，夾角Θ約為15度與70度之間，較佳約為30度與45度之間。相對于側面與底面夾角為90度的延伸部，由于夾角Θ較為平緩，形成于其上的結構，例如第一保護層11，不會因夾角角度陡峭而導致有結構上的缺陷厚度不足，造成光電元件結構不穩(wěn)固，降低生產良率。第一導電部190與第二導電部191可具有凹凸的輪廓。另一實施例中，第一導電部190可具有第一墊高部192與第二導電部191可具有第二墊高部193，位于第二保護層17之上，使后續(xù)形成的第一導電部190與第二導電部191的上表面較為平整，如圖1D所示。較佳的，第一墊高部192形成于第一通孔172內以及部分第二保護層17之上，第二墊高部193形成于第二通孔174內以及部分第二保護層17之上。
[0085]圖1E為本申請案圖1A的發(fā)光元件的立體圖。如圖1E所示，第二保護層17位于基板10之上,第一導電層190與第二導電層191形成于第二保護層17之上。
[0086]圖2A為本申請案另一實施例的發(fā)光元件的上視圖，圖2B為圖2A沿線C_C’的剖面示意圖。如圖2A所示，發(fā)光元件2的一第一電極20具有多個接觸部202、多個延伸部204以及位于接觸部202間的連接部206。第一導電部190經由第一通孔172與第一電極20的接觸部202電連接，電流可自第一導電部190經由第一電極20傳導至第二導電部191下方的第一半導體層122，而且有第二保護層17使第一導電部190與第二半導體層126電絕緣，所以第一導電部190的上表面表面積與第二導電部191的上表面表面積可約略相等。因此，發(fā)光元件2與基座的連接制作工藝中，不會因為第一導電部190的上表面表面積與第二導電部191的上表面表面積不同而導致對基座的粘著力不同，造成第一導電部190或第二導電部191與基座剝離，提升連接制作工藝的良率。較佳的，當第一導電部190的上表面表面積與第二導電部191的上表面表面積約略相等時，第一導電部190與第二導電部191約略等高，即第一高度hi約略等于第二高度h2。又一實施例中，第一導電部190的上表面表面積與第二導電部191的上表面表面積的比例可約為0.8?1.2或0.9?1.1。如圖2B所示，另一實施例中，第一導電部190的一第一寬度wl與第二導電部191的一第二寬度w2可約略相等。又一實施例中，第一寬度wl與第二寬度w2的比例可約為0.8?1.2或0.9?1.1。
[0087]第一導電部190未覆蓋部分接觸部202之上，裸露出部分接觸部202及/或位于其上的第二保護層17，如圖2A所示。第一導電部190在與基座共晶鍵合時會先上助焊劑，共晶鍵合后需要清洗移除殘留的助焊劑，避免影響后續(xù)的封裝制作工藝。因為裸露的第二保護層17較靠近側邊，方便清洗殘留的助焊劑，可改善后續(xù)封裝制作工藝的良率。
[0088]圖3是繪示出一光源產生裝置示意圖，一光源產生裝置3包含前述任一實施例的發(fā)光元件。光源產生裝置3可以是一照明裝置，例如路燈、車燈或室內照明光源，也可以是交通號志或一平面顯不器中背光模塊的一背光光源。光源產生裝置3具有前述發(fā)光兀件組成的一光源31、一電源供應系統32以供應光源31 —電流、以及一控制兀件33，用以控制電源供應系統32。
[0089]圖4是繪示出一背光模塊剖面示意圖，一背光模塊4包含前述實施例中的光源產生裝置3，以及一光學元件41。光學元件41可將由光源產生裝置3發(fā)出的光加以處理，以應用于平面顯示器，例如散射光源產生裝置3發(fā)出的光。
[0090]圖5是繪示出一燈泡分解示意圖，一燈泡6具有一燈罩61 ;—透鏡62，置于燈罩61之中；一照明模塊64,位于透鏡62之下；一燈座65,具有一散熱槽66,用以承載照明模塊64 ;一連結部67 ;以及一電連結器68，其中連結部67連結燈座65與電連接器68。照明模塊64具有一載體63 ;以及多個前述任一實施例的發(fā)光兀件60,位于載體63之上。
[0091]上述實施例僅為例示性說明本申請案的原理及其功效，而非用于限制本申請案。任何本申請案所屬【技術領域】中具有通常知識者均可在不違背本申請案的技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本申請案的權利保護范圍如上述的權利要求所列。
【權利要求】
1.一發(fā)光元件，包含: 發(fā)光疊層，包含: 第一半導體層； 第二半導體層，位于該第一半導體層之上； 發(fā)光層，位于該第一半導體層與該第二半導體層之間；以及 多個第一電極，位于該第一半導體層之上，其中該多個第一電極彼此分離； 第一保護層，位于該發(fā)光疊層之上，包含第一通孔；以及 導電接觸層，位于該第一保護層之上，經由該第一通孔與該多個第一電極的其中一個電連接。
2.如權利要求1所述的發(fā)光元件，其中該導電接觸層包含有第一導電部與第二導電部，該第一導電部與該第二導電部空間上彼此分離，該第一導電部的上表面表面積相異于該第二導電部的上表面表面積。
3.如權利要求2所述的發(fā)光兀件,其中該第一導電部的上表面表面積小于該第二導電部的上表面表面積，且該第一導電部具有一第一高度，該第二導電部具有一第二高度，該第一高度大于該第二高度。
4.如權利要求1所述的發(fā)光元件，其還包含位于該發(fā)光疊層以及該第一保護層之間的第二電極，且該第一保護層還包含一位于該第二電極上方的第二通孔，該導電接觸層包含有第一導電部與第二導電部，該第一導電部與該第二導電部空間上彼此分離，其中該第二導電部經由該第二通孔與該第二電極電連接。
5.如權利要求4所述的發(fā)光元件，其還包含位于該第二導電部以及該第一保護層之間的墊高部，且該墊高部經由該第二通孔與該第二電極電連接。
6.如權利要求1所述的發(fā)光元件，其中該導電接觸層包含有第一導電部與第二導電部，該第一導電部與該第二導電部空間上彼此分離，且該發(fā)光兀件還包含位于該第一導電部以及該第一保護層之間的墊高部，且該墊高部經由該第一通孔與該多個第一電極的其中一個電連接。
7.如權利要求1所述的發(fā)光元件，其中該導電接觸層包含有第一導電部與第二導電部，該第一導電部與該第二導電部空間上彼此分離，介于該第一導電部與該第二導電部之間的距離是至少為50微米。
8.如權利要求1所述的發(fā)光元件，其中該導電接觸層包含有第一導電部與第二導電部，該第一導電部與該第二導電部是空間上彼此分離，其中該第一導電部的上表面表面積 與該第二導電部的上表面表面積的比例介于0.8至1.2之間。
9.如權利要求1所述的發(fā)光元件，其還包含介于該發(fā)光疊層以及該第一保護層之間的第二保護層，其中該多個第一電極各包含一接觸部以及一自該接觸部向外延伸的延伸部，且該延伸部介于該第二保護層與該發(fā)光疊層之間。
10.如權利要求1所述的發(fā)光兀件，其中該發(fā)光疊層、該多個第一電極的其中一個、該第一保護層、該導電接觸層中至少一包含有頂面，相對于該頂面的底面，介于該頂面以及底面之間的側面以及介于該側面以及該底面之間的夾角，且該夾角介于15度至70度之間。
【文檔編號】H01L33/60GK103872229SQ201310653613
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2012年12月7日
【發(fā)明者】洪詳竣, 柯淙凱, 沈建賦, 陳昭興, 王佳琨, 陳宏哲 申請人:晶元光電股份有限公司