[發明專利]覆晶式氮化鎵發光二極管的制造方法

無效

• 申請號: 200910146757.0
• 申請日: 2009-07-01
• 公開（公告）號: CN101937950A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 呂聯祥
• 申請（專利權）人: 呂聯祥
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/782
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及一種制造覆晶式氮化鎵發光二極管的方法，特別是一種將覆晶發光二極管固設在大散熱面積的導熱基板上，且提供一種具有高發光效率以及高信賴性的氮化鎵系發光二極管晶粒。

背景技術

一般發光裝置的型式與種類相當繁多，就次世代綠色節能的趨勢下，發光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)具有更加省電、以及體積小的優勢，特別是白光發光二極管目前已廣泛性地被應用于手電筒、指示看板、輔助間接照明以及液晶面板的背光源等用途，然而目前以氮化鎵系列材料所制作的發光二極管較受到重視。

目前商用化的白光發光裝置主要是利用可發出藍色光的氮化鎵系發光二極管并配合可發出黃、綠色或紅色光波段的熒光粉混合而成，但有鑒于藍寶石基板本身的熱傳導特性不佳的缺失，故造成使用壽命以及可靠度受到溫度的影響甚巨，若以目前一般的發光效率而言，約有50％～60％會轉換成熱能，另外，再加上熒光粉是與環氧樹脂或硅膠的膠體材料以一定比例相混合并覆蓋在發光二極管晶粒的周圍，如此使得熱量易囤積在內部以致使發光裝置的發光效率降低、使用壽命縮短，容易因過熱而燒毀等缺失發生，所以，如何將發光裝置所囤積的熱量有效以及快速導引、排散至外部冷卻、降溫，對發光裝置的發光效率以及信賴性具有極決定性的影響，目前許多商品多利用高散熱性的金屬基板加上熱管或鰭片等方式來作為發光裝置的散熱元件，但此也往往會降低發光二極管的微小化，輕量化等優勢。

請參閱圖11，可由圖中清楚看出，其是包含藍寶石基板A1、N型氮化鎵歐姆接觸層A2、發光層A3、P型氮化鎵歐姆接觸層A4、用來分散電流并提升發光效率的透光導電層A5，以及分別在透光導電層A5和N型氮化鎵歐姆接觸層A2的上形成P型電極襯墊A6、N型電極襯墊A7，之后利用藍寶石基板A1無磊晶層的一側以絕緣膠或導電膠固定在支架A8上，再經由金屬線材A9，如金線或鋁線電性連結至外部接腳A10，而熒光粉則均勻分布在覆蓋膠體中，所述的發光層A3所發出的光線部份必須由P型電極襯墊A6的一側經由穿過透光導電層A5而射向熒光粉以及覆蓋膠體，然而，其P型電極襯墊A6本身會遮蔽部分發光面，進而降低所述的發光二極管的發光效率。

為了解決因電極襯墊遮蔽而導致發光效率降低的缺點，請參閱圖12所示，可由圖中清楚看出，美國專利的專利號第5557115號，其主要是利用覆晶方式以增加其有效發光面積，其中所述的氮化鎵系發光二極管在藍寶石基板B1上依序形成有緩沖層B2、N型氮化鎵歐姆接觸層B3，并在中央形成有發光層B4以及P型氮化鎵歐姆接觸層B5，所述的P型氮化鎵歐姆接觸層B5為通過P型電極襯墊B6與外部導熱基板相連接且所述的發光層B4的兩側邊為形成有N型電極B7，其中一N型電極B7并通過N型電極襯墊B8與外部導熱基板相連接，雖然主要出光面B11并無遮蔽光線的缺點，然而，所述的結構利用金屬結構的P型電極襯墊B6以及N型電極襯墊B8來反射，因為所述的電極襯墊本身的金屬特性易使順向電壓升高，進而發光效率不彰的情況。

再請參閱圖13所示，可由圖中清楚看出，美國專利號第6514782號，其是在發光二極管晶粒C1與電路板C2的焊點C11、C21間通過散熱塊C3，如金球或金錫凸塊制程相互電性連接，憑借金球或金錫凸塊制程可有效達到熱傳的成效，然而所述的制程卻具有成本較高的缺失，另一方面，傳統覆晶式發光二極管的電極襯墊同時具有電路板電性連接的功能以及使發光層的光線反射至藍寶石基板方向發光的反射功能，然而因為所述的電極襯墊本身的金屬特性容易使順向電壓升高，發光效率不彰的情況，雖所述的專利揭示電路板上可形成有金屬反射層，然此種結構卻會造成發光層與金屬反射層因距離較遠而產生較多的光衰。

再請參考圖14，可由圖中清楚看出，其是中國臺灣專利公告第573330號，其是包括有藍寶石基板D1、N型氮化鎵歐姆接觸層D2、發光層D3、P型氮化鎵歐姆接觸層D4、透光導電層D5以及導電金屬反射層D6，且N型氮化鎵歐姆接觸層D2以及透光導電層D5分別通過電極D7以及導電金屬反射層D6連接于電路板D8，其中為了避免電極D7以及導電金屬反射層D6產生電性導通，并降低導電金屬反射層D6可能產生的漏電流情形，并進一步加入聚酰亞胺(Polyimide)絕緣層D9在凹槽中，然而，若在要將聚酰亞胺絕緣層D9精確地加入在凹槽中，且不影響電極D7以及導電金屬反射層D6的表面相對高度，實為困難，當此水平高度的誤差過大，將造成發光二極管與電路板間的電性連接不良致使合格率降低等情況。