专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种发光装置，尤其关于一种可提升光取出效率(extraction efficiency)的发光装置。
技术背景发光二极管(LED)的发光原理和结构等与传统光源并不相同，且具有体 积小、高可靠度等优点，在市场上的应用较为多元。例如，可配合需求制成 各种大型元件，以应用于室内或室外大型显示屏幕。以氮化镓系蓝色发光二极管芯片为例，由于其中的蓝宝石基板为绝缘基 板，因此，该蓝色发光二极管芯片的p型及n型电极是位于该蓝色发光二极 管芯片的同一侧。因此在封装时，是以发光二极管芯片电极朝上，蓝宝石基 板朝向载体的方式将芯片贴附(Mount)于一载体上，在p型及n型两电极上 分别形成一键合垫，再以键合方法将p型及n型两电极以金线分别与载体电 性相连，最后以透光封装材料封装。由于金线本身有一定的接纳空间，因此 经封装的发光二体的体积也较大，不适用于如背光组件等体积大小较受限制 的应用端。为缩小发光二极管的体积，有人在发光二极管芯片的电极上制作金凸块 (Solder Bump),经回流(Reflow)后使金凸块熔融成金球，以电极朝向载体的 方式将芯片倒置在载体上，分别将两电极与载体上的焊盘(Pad)贴附在一 起并产生电性相连，以形成一倒装芯片(flip chip)结构。然而这种倒装芯 片结构在加热熔融焊接金属块时，熔融的金属会扩散至芯片的其他部分或载 体上而产生短路现象，而且有工艺复杂以及制造成本高等缺点。另外也有人直接利用熔点较低的金属，例如锡铅层取代金凸块，以超音 波(Ultrasonic)升温的焊接技术，使得锡铅层与载体上的焊盘间产生共熔 (Eutectic),将芯片与载体贴附在一起，并形成电性相连。然而此种做法， 需要键合垫表面及载体表面有较高的平整度，若表面不平整，在贴附后常会 发生芯片脱落，贴附力不足的问题。
还有另 一种接合技术是利用不透明的各向异性导电胶(Anisotropic Conductive Film)作为芯片及载体间的接合剂。各向异性导电胶一般是将导 电粒子散布于环氧树脂中，当芯片与载体经加温加压接合时，其中的导电粒 子会分别和芯片与栽体接触而产生电性相连。由于各向异性导电胶本身不透 明，由芯片射向载体的光线会被各向异性导电胶吸收，因此在芯片与各向异 性导电胶之间需提供一反射器将射向反射器的光线反射回芯片上方。但由于 内部全反射的因素，使得部分光线又被反射回发光二极管内部，增加被发光 层吸收的机会，进而降低发光二极管的亮度与效率。因此，有必要提供一种芯片与载体间的接合力强，又能提升亮度与发光 效率的发光装置，以解决公知技术所产生的问题。发明内容有鉴于此，本发明提供一种具有绝缘透明粘结层的发光装置，包含一载 体及具有透光层的一多层外延层，并以一绝缘透明粘结层来提升载体及多层 外延层间的接合力。于一实施例，本发明提供一种发光装置，包含一载体，该载体的上表面 具有一第一接触垫及一第二接触垫、 一绝缘透明粘结层，位于该载体、第一接触垫及第二接触垫上方、 一多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上 方，该多层外延发光结构包含一发光层，该发光结构的下表面具有一第三接 触垫及一第四接触垫、以及一透光层，位于该多层外延发光结构上方。其中， 该第 一接触垫及该第三接触垫中的至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面 形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第 一接触垫与该 第三接触垫电性相连，且该第二接触垫及该第四接触垫中的至少其 一 的朝向 绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结 层使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。本发明另提供一种具有绝缘透明粘结层的发光装置，包含一透光载体及 具有透光层的一多层外延层，并以一绝缘透明粘结层粘结透光载体及多层外 延层，避免进入透明载体的光线反射回多层外延层而被吸收，进而提升发光 装置的亮度与发光效率。于一实施例，本发明提供一种发光装置，包含一透光载体，该透光载体 的上表面包含一第一接触垫、 一第二接触垫、 一绝缘透明粘结层，位于该透 光载体、第一接触垫及第二接触垫上方、 一多层外延发光结构，位于该绝缘 透明粘结层上方，该多层外延发光结构包含一发光层，且该多层外延发光结 构的下表面包含一第三接触垫及一第四接触垫、以及一透光层，位于该多层 外延发光结构上方。其中，该第一接触垫及该第三接触垫中至少其一的朝向 绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结 层，使该第一接触垫与该第三接触垫电性相连，且该第二接触垫及该第四接 触垫中至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起 物穿过该绝缘透明粘结层，使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。
图1A-图1C为依本发明的一实施例的发光装置的示意图。 图2A-图2B为依本发明另一实施例的发光装置的示意图。 图3为依本发明又一实施例的发光装置的示意图。主要元件符号说明110栽体120第一接触垫130第二接触垫140绝缘透明粘结层111第一侧面112第二侧面150透光层160多层外延发光结构170第三接触垫180第四接触垫161第一接触层162第一束缚层163发光层164第二束缚层165第二接触层171凸起物181凸起物190反射体220第一接触垫221凸起物230第二接触垫231凸起物310透光载体320第一接触垫330第二接触垫340绝缘透明粘结层391第一透明导电层392第二透明导电层370第三接触垫380第四接触垫390反射体
具体实施方式
首先，请参阅图1A至图1C，本发明发光装置100的承载装置101包含 一栽体110、 一第一接触垫120、 一第二接触垫130、以及一绝缘透明粘结层 140。第一接触垫120自该栽体110的上表面，顺着载体110的一第一侧面 111延伸至载体110的下表面，包覆部分载体110。第二接触垫130位于该 载体110的上表面，顺着载体110的一第二侧面112延伸至载体110的下表 面，包覆部分载体110。绝缘透明粘结层140位于该载体110、第一接触垫 120及第二接触垫130上方。载体110的材料包含但不限于印刷电路板(printed circuit board, PCB)。绝缘透明粘结层140的材料包含但不限于旋涂玻璃、硅 树脂、苯并环丁烷(BCB)、环氧树月旨(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、或过氟 环丁烷(PFCB)。第一接触垫120以及第二接触垫130的材料包含导电金属材 料，例如Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、或Ti，且彼此之间为电性绝缘。请参阅图1B,本发明发光装置100的芯片102包含一透光层150、 一多 层外延发光结构160、 一第三接触垫170、以及一第四接触垫180。多层外延 发光结构160位于透光层150上方，多层外延发光结构160是包含一第一接 触层161、 一第一束縳层162、 一发光层163、 一第二束缚层164、及一第二 接触层165。第一束缚层162、发光层163、第二束缚层164、及第二接触层 165经部分蚀刻后，暴露出部分第一接触层161，于该暴露出的部分第一接 触层161上方形成第三接触垫170。第四接触垫180是位于该第二接触层165 上方。透光层150可以为一外延成长的半导体透光窗户层，亦可以为一透光 基板。透光层150的材料包含但不限于玻璃、蓝宝石、SiC、 GaP、 GaAsP、 或ZnSe 。第一接触层161及第二接触层165的材料包含III-V族半导体材 料，例如GaP、 GaAs、 GaAsP、 GaN、 GalnN、 AlGalnN、 AlGaN、或其他 常用的三元或四元III-V族半导体材料。第一束绰层162、第一发光层163、 及第二束缚层164所用的材料包含AlGalnP是或AlGalnN是三元或四元III-V 族半导体材料。第三接触垫170及第四接触垫180的材料包含但不限于Au、 Al、 Pt、 Cr、或Ti。其中第三接触垫170的表面形成多个凸起物171,第四 接触垫180的表面亦形成多个凸起物181。形成多个凸起物171及181的方 法有许多种，例如可藉由显影蚀刻技术，分别将第三接触垫170及第四接触 垫180的表面部分蚀刻，形成多个凹陷区域，没有被蚀刻的部分形成多个凸
出区域。另外也可于第三接触垫170及第四接触垫180的表面分别形成一导 电接触层，再经由显影蚀刻技术，将部分的导电接触层蚀刻去除，使得第三接触垫170及第四接触垫180的表面分散形成多个凸出区域。请继续参阅图1A至困1C,将芯片102反转倒置子栽体101上，藉由绝 缘透明粘结层140将芯片102及栽体101相粘结，其中，该凸起物171穿过 该绝缘透明粘结层140，与该第一接触垫120互相电性相连；以及该凸起物 181穿过该绝缘透明粘结层140,与该第二接触垫130互相电性相连。此外，发光装置100亦可视需要于多层外延发光结构160朝向载体110 的表面侧加上一反射体190。反射体190例如是直接附着在外延发光结构160 表面。反射体190的材料包含Sn、 Al、 Au、 Pt、 An、 Ge、或Ag。反射体 190亦可以为一由氧化物所构成的分散式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector; DBR),其氧化物例如是A1203、 Si02、或Ti02。请参阅图2A-图2B，发光装置200的结构与上述发光装置100相似，差 异处在于第三接触垫170与第四接触垫180的表面为一平面，而于载体110 上的第一接触垫220的表面形成多个凸起物221，以及第二接触垫230的表 面亦形成多个凸起物231。其中，该凸起物221穿过该绝缘透明粘结层140, 与该第三接触垫170互相电性相连，该凸起物231亦穿过该绝缘透明粘结层 140,与该第四接触垫180互相电性相连。此外发光装置100的第三接触垫170、第四接触垫180、第一接触垫120 及第二接触垫130的表面也可分别形成多个凸起物并分别穿过该绝缘透明粘 结层140，使第三接触垫170与该第一接触垫120电性相连，及第四接触垫 180与该第二接触垫130电性相连。请参阅图3，发光装置300的承载装置301包含一透光载体310、 一第 一接触垫320、 一第二接触垫330、以及一绝缘透明粘结层340。第一接触垫 320及第二接触垫330分别位于该透光载体310的上表面。绝缘透明粘结层 340位于该透光载体310、第一接触垫320、及第二接触垫330上方。透光载 体310的材料包含但不限于玻璃、蓝宝石、SiC、 GaP、 GaAsP、或ZnSe 。 绝缘透明粘结层340的材料包含但不限于旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷 (BCB)、环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、或过氟环丁烷(PFCB)。第 一接触垫320以及第二接触垫330彼此之间为电性绝缘，第一接触垫320以 及第二接触垫330的材料包含导电金属材料，例如Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、
或Ti。于发光装置300中，芯片302的结构与上述发光装置100的芯片102结 构相似，包含透光层150、多层外延发光结构160、 一第一透明导电层391、 一第二透明导电层392、 一第三接触垫370、以及一第四接触垫380。多层外 延发光结构160位于透光层150的一侧，该多层外延发光结构160是包含一 第一接触层161、 一第一束縳层162、 一发光层163、 一第二束縛层164、及 一第二接触层165。第一束缚层162、发光层163、第二束縛层164、及第二 接触层165经部分蚀刻后，暴露出部分第一接触层161。在芯片302中，第 一透明导电层391依附于第一接触层161的该暴露表面部分；第三接触垫370 依附于该第一透明导电层391的表面。第二透明导电层392依附于第二接触 层165的表面；第四接触垫380依附于该第二透明导电层392的表面。其中 第三接触垫370的表面形成多个凸起物371。第四接触垫380的表面形成多 个凸起物381。第一透明导电层391的材料包含但不限于氧化铟锡、氧化镉 锡、氧化锌、或氧化锌锡，第二透明导电层392的材料包含但不限于氧化铟 锡、氧化镉锡、氧化锌、或氧化锌锡。第三接触垫370及第四接触垫380的 材料包含但不限于Au、 Al、 Pt、 Cr、或Ti。
芯片302反转倒置于承载装置301上，藉由绝缘透明粘结层340将芯片 302及承载装置301相粘结，其中，凸起物371穿过该绝缘透明粘结层340, 与第一接触垫320互相电性相连；凸起物381穿过该绝缘透明粘结层340， 与第二接触垫330互相电性相连。由发光层163射向承栽装置301的光线穿 过绝缘透明粘结层340进入透光载体310,由于透光载体310为透明，因此 光线可由透光载体摘出。此外，发光装置300亦可视需要于透光载体310的 下表面侧加上一反射体390。图3所示的反射体390是以直接附着在透光载 体310的下表面为例。反射体390的材料包含Sn、 Al、 Au、 Pt、 An、 Ge、 或Ag。反射体390亦可以为一由氧化物所构成的分散式布拉格反射层 (Distributed Bragg Reflector; DBR)，其氧化物例如是A1203、 Si02、或Ti02。
于发光装置300的结构中，该第三接触垫370及第四接触垫380的表面 可以作为平面，第一接触垫320及第二接触垫330的表面可分别形成一凹凸 面。
权利要求
1. 一种发光装置，包含一载体，包含形成于其上表面的一第一接触垫及一第二接触垫； 一绝缘透明粘结层，位于该载体、该第一接触垫及该第二接触垫上方； 一多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上方，且其下表面包含一第 三接触垫及一第四接触垫；以及一透光层，位于该多层外延发光结构上方，其中，该第一接触垫及该第三 接触垫中至少其一的朝向该绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个 凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第 一接触垫与该第三接触垫电性相连，且 该第二接触垫及该第四接触垫中至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第二接触垫与该第 四4妄触垫电性相连。
2. 如权利要求1所述的发光装置，更包含一反射体，位于该多层外延发 光结构未被第三接触垫及第四接触垫覆盖的下表面侧。
3. 如权利要求1所述的发光装置，其中该第一接触垫是选自Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、及Ti所组成的群组。
4. 如权利要求1所述的发光装置，其中该第二接触垫是选自Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、及Ti所组成的群组。
5. 如权利要求1所述的发光装置，其中该第三接触垫是选自Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、及Ti所组成的群组。
6. 如权利要求1所述的发光装置，其中该第四接触垫是选自Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、及Ti所组成的群组。
7. 如权利要求1所述的发光装置，其中该第三接触垫与该多层外延发光 结构下表面之间更包含一第一透明导电层。
8. 如权利要求7所述的发光装置，其中该第一透明导电层是选自氧化铟 锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化锌锡、及薄金属所组成的群组。
9. 如权利要求1所述的发光装置，其中该第四接触垫与该多层外延发光 结构下表面之间更包含一第二透明导电层。
10. 如权利要求9所述的发光装置，其中该第二透明导电层是选自氧化铟 锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化锌锡、及薄金属所组成的群组。
11. 如权利要求1所述的发光装置，其中该绝缘透明粘结层是选自旋涂玻璃、硅树脂、苯并环丁烷(BCB)、环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、 及过氟环丁烷(PFCB)所组成的群组。
12. 如权利要求1所述的发光装置，其中该栽体包舍一第一側面以及一第 二侧面，位于该载体上表面与下表面之间，并与上表面与下表面相接；该第 一接触垫顺着该载体的第一侧面延伸至载体的下表面；以及该第二接触垫顺 着该载体的一第二侧面延伸至载体的下表面。
13. —种发光装置，包含一透光载体，包含形成于其上表面的一第一接触垫及一第二接触垫； 一绝缘透明粘结层，位于该透光载体、第一接触垫及第二接触垫上方； 一多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上方，该多层外延发光结构 包含依附于其下表面的一第三接触垫以及一第四接触垫；以及 一透光层，位于该多层外延发光结构上方，其中，该第 一接触垫及该第三接触垫中至少其 一 的朝向绝缘透明粘结层的 表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层，使该第一接触 垫与该第三接触垫电性相连，且该第二接触垫及该第四接触垫中至少其一 的 朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，该多个凸起物穿过该绝缘透明 粘结层，使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。
14. 如权利要求13所述的发光装置，其中该第一接触垫是选自Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、及Ti所组成的群组。
15. 如权利要求13所述的发光装置，其中该第二接触垫是选自Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、及Ti所组成的群组。
16. 如权利要求13所述的发光装置，其中该第三接触垫是选自Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、及Ti所组成的群组。
17. 如权利要求13所述的发光装置，其中该第四接触垫是选自Ni、 Au、 Al、 Pt、 Cr、及Ti所组成的群组。
18. 如权利要求13所述的发光装置，其中该第三接触垫与该多层外延发 光结构下表面之间更包含一第一透明导电层。
19. 如权利要求18所述的发光装置，其中该第一透明导电层是选自氧化 铟锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化锌锡、及薄金属所组成的群组。
20. 如权利要求13所述的发光装置，其中该第四接触垫与该多层外延发含一第二透明导电层。
21. 如权利要求20所述的发光装置，其中该第二透明导电层是选自氧化 铟锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化锌锡、及薄金属所组成的群组。
22. 如权利要求13所述的发光装置，更包舍一反射体，依附于该透光栽 体下表面。
23. 如权利要求13所述的发光装置，其中该透明粘结层是选自旋涂玻璃、 硅树脂、苯并环丁烷(BCB)、环氧树月旨(Epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、及过 氟环丁烷(PFCB)所组成的群组。
全文摘要
本发明涉及发光装置，包含载体，该载体上表面具有第一接触垫及第二接触垫、绝缘透明粘结层，位于该载体、第一接触垫及第二接触垫上方、多层外延发光结构，位于该绝缘透明粘结层上方，该多层外延发光结构包含发光层，该发光结构下表面具有第三接触垫及第四接触垫、以及透光层，位于该多层外延发光结构上方。其中，该第一接触垫及该第三接触垫中至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，此等多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层，使该第一接触垫与该第三接触垫电性相连，且该第二接触垫及该第四接触垫中的至少其一的朝向绝缘透明粘结层的表面形成多个凸起物，此等多个凸起物穿过该绝缘透明粘结层使该第二接触垫与该第四接触垫电性相连。
文档编号H01L33/00GK101145591SQ20061012748
公开日2008年3月19日 申请日期2006年9月15日 优先权日2006年9月15日
发明者谢明勋 申请人:晶元光电股份有限公司