专利名称：发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光元件结构及其制造方法。
背景技术：
发光二极管(LED)的发光原理和结构与传统光源并不相同，具有耗电量低、兀件寿命长、无需暖灯时间、反应速度快等优点，再加上其体积小、耐震动、适合量产，容易配合应用需求制成极小或阵列式的元件，在市场上的应用颇为广泛。例如，光学显示装置、激光二极管、交通号志、数据存储装置、通讯装置、照明装置、以及医疗装置等。
发明内容
为达到上述目的及效果，本发明提供一发光元件，包含一基板；多个第一发光二 极管单元于基板上，其中每一多个第一发光二极管单元具有一第一电极结构；及多个第二发光二极管单元于多个第一发光二极管单元之间，其中每一多个第二发光二极管单元具有一第二电极结构；其中每一多个第二发光二极管单元通过覆晶倒装方式将第二电极结构各自与邻近的第一发光二极管单元的第一电极结构相对接合本发明提供一发光兀件，其中第一电极结构和第二电极结构各包含一第一电性电极及一第二电性电极。其中每一多个第二发光二极管单元的第二电极结构的第一电性电极各自与相邻的第一发光二极管单元的第一电极结构的第二电性电极连结；每一多个第二发光二极管单元的第二电极结构的第二电性电极各自与相邻的第一发光二极管单元的第一电极结构的第一电性电极连结。
图I为本发明所揭示的第一实施例发光元二极管的结构剖面示意图；图2为本发明所揭示的第二实施例发光元二极管的结构剖面示意图；图3为本发明所揭示的第三实施例发光元二极管的结构剖面示意图；图4为本发明所揭示的第四实施例发光元二极管的结构剖面示意图。主要元件符号说明I，2，3，4:发光元件11，21，31，41，51，61 :成长基板12，32，52 :第一发光二极管单元22，42，62 :第二发光二极管单元13,33,53 :第一电极结构第一电性电极14，34，54 :第一电极结构第二电性电极23，43，63 :第二电极结构第一电性电极24，44，64 :第二电极结构第二电性电极19，39，59 :底部填充物质
25，45，65 :反射结构3O，δΟ:承载基板35，55:第二绝缘结构36，56:导电连结结构37 :第一绝缘结构 38，58:延伸电极结构121,221,321,421,521,621 :第一型半导体层122，222，322，422，522,622 :发光层123，223，323，423，523,623 :第二型半导体层
具体实施例方式以下配合
本发明的各实施例。首先，如图I所示，本发明的第一实施例提供一种发光元件I。发光元件I具有一成长基板11，多个第一发光二极管单元12直接外延成长于此基板上。本实施例中第一发光二极管单元12有三个，但并不以此数目为限。其中，每一个第一发光二极管单元12包含一第一型半导体层121、一发光层122、以及一第二型半导体层123。依序蚀刻部分第二型半导体层123、发光层122、第一型半导体层121至裸露出第一型半导体层121的一表面，再分别于裸露的第一型半导体层121 —表面及第二型半导体层123上形成一第一电性电极13及一第二电性电极14，其中第一电性电极13和第二电性电极14组成第一发光二极管单元12的第一电极结构。另外于一成长基板21之上直接外延成长多个第二发光二极管单元22 ;本实施例中第二发光二极管单元22有两个，但并不以此数目为限。其中，每一个第二发光二极管单元22包含一第一型半导体层221、一发光层222、以及一第二型半导体层223。依序蚀刻部分第二型半导体层223、发光层222、第一型半导体层221至裸露出第一型半导体层221的一表面。为了增加第二发光二极管单元22的发光效率，于第二型半导体层223上可以分别选择性地形成反射结构25，例如为金属反射层或分布式布拉格反射层(DBR, distributed Bragg reflector)等；再分别于裸露的第一型半导体层221 —表面及反射结构25上形成一第一电性电极23及一第二电性电极24，其中第一电性电极23和第二电性电极24组成第二发光二极管单元22的第二电极结构；再通过切割步骤以形成多个第二发光二极管单元。其中多个第一发光二极管单元间具有多个间隙，且其间隙小于任一第二发光二极管单元22的宽度。每一多个第二发光二极管单元22通过覆晶倒装的方式将其第二电极结构各自与相邻的第一发光二极管单元12的第一电极结构相对接合，亦即以第二发光二极管单元22的第一电性电极23与一第一发光二极管单元12的第二电性电极14接合；以发光二极管单元22的第二电性电极24与另一第一发光二极管单元12的第一电性电极13接合形成电性串联连结。再于第二发光二极管单元22与成长基板11间形成一底部填充物质(underfill) 19,包含一绝缘材料，其可为一各向异性导电胶(Anisotropic ConductiveGlue)。最后所形成的发光兀件为一单芯片具有一边长介于O. 5mm至5mm之间。其中，成长基板11、21的材质可包含但不限于锗(germanium, Ge)、砷化镓(gallium arsenide,GaAs)、憐化铟(indium phosphide，InP)、蓝宝石(sapphire)、碳化娃(silicon carbide)、娃(silicon)、氧化锂招(lithium aluminum oxide, LiAlO2)、氧化锋(zinc oxide, ZnO)、氮化镓(gallium nitride,GaN)、氮化招(aluminum nitride)等。第一发光二极管单元 12及第二发光二极管单元22的材质可包含磷化铝镓铟化合物或氮化铝镓铟化合物。其中任一多个第一发光二极管单元12的发光层122所放射的主波长(dominant wavelength)与任一多个第二发光二极管单元22的发光层222所放射的主波长彼此大致相同或相异，且各第二发光二极管单元22的发光层222所放射的峰值波长彼此大致相同或相异，各第一发光二极管单元12的发光层122所放射的峰值波长彼此大致相同。此外，任一多个第一发光二极管单元12及/或任一多个第二发光二极管单元22的侧壁可为非垂直的斜面(图未示)。如图2所示，本发明的第二实施例提供一种发光元件2。提供一成长基板31，多个第一发光二极管单元32直接外延成长于此基板上。本实施例中第一发光二极管单元32有三个，但并不以此数目为限。其中，每一个第一发光二极管单元32包含一第一型半导体层321、一发光层322、以及一第二型半导体层323。依序蚀刻部分第二型半导体层323、发光 层322、第一型半导体层321至裸露出第一型半导体层321的一表面，再分别于裸露的第一型半导体层321 —表面及第二型半导体层323上形成一第一电性电极33及一第二电性电极34,其中第一电性电极33和第二电性电极34组成第一发光二极管单兀32的第一电极结构，再通过切割步骤以形成多个第一发光二极管单元。另外于一成长基板41之上直接外延成长多个第二发光二极管单元42 ;本实施例中第二发光二极管单元42有两个，但并不以此数目为限。其中，每一个第二发光二极管单元42包含一第一型半导体层421、一发光层422、以及一第二型半导体层423。依序蚀刻部分第二型半导体层423、发光层422、第一型半导体层421至裸露出第一型半导体层421的一表面。为了增加第二发光二极管单元42的发光效率，在第二型半导体层423上可以分别选择性地形成反射结构45，例如为金属反射层或分布式布拉格反射层(DBR, distributed Bragg reflector)等；再分别于裸露的第一型半导体层421 —表面及反射结构45上形成一第一电性电极43及一第二电性电极44，其中第一电性电极43和第二电性电极44组成第二发光二极管单元42的第二电极结构；再通过切割步骤以形成多个第二发光二极管单元。 其中，成长基板31、41的材质可包含但不限于锗(germanium, Ge)、砷化镓(gallium arsenide，GaAs)、憐化铟(indium phosphide，InP)、蓝宝石(sapphire)、碳化娃(silicon carbide)、娃(silicon)、氧化锂招(lithium aluminum oxide, LiAlO2)、氧化锋(zinc oxide, ZnO)、氮化嫁(gallium nitride, GaN)、氮化招(aluminum nitride)等。第一发光二极管单元32及第二发光二极管单42的材质可包含磷化铝镓铟化合物或氮化铝镓铟化合物。任一多个第一发光二极管单元32的发光层322所放射的主波长(dominantwavelength)与任一多个第二发光二极管单元42的发光层422所放射的主波长彼此大致相同或相异；且各第二发光二极管单元42的发光层422所放射的峰值波长彼此大致相同或相异，各第一发光二极管单元32的发光层322所放射的峰值波长彼此大致相同或相异。任一多个第一发光二极管单元32及/或任一多个第二发光二极管单元42的侧壁可为非垂直的斜面(图未不)。提供一承载基板30,例如为一印刷电路板,一软基板,一招基板，一陶瓷基板，或一铜基板。多个第一发光二极管单兀32形成于此承载基板30之上,且其第一电极结构通过导电连结结构36与承载基板上的电路(图未示)形成电性连结。其中多个第一发光二极管单元间具有多个间隙，且其间隙小于任一第二发光二极管单元42的一宽度。在本实施例中，此宽度介于0. Imm至2_之间。再于此多个间隙形成一第一绝缘结构37，其中第一绝缘结构37的高度小于或等于任一第一发光二极管单元的高度；且于第一发光二极管单元32邻接第一绝缘结构37的一侧壁形成一第二绝缘结构35。再于第一绝缘结构37与第二绝缘结构35之间形成另一导电连结结构36 ;其中组成第一绝缘结构37及第二绝缘结构35的材料可相同或不同。每一多个第二发光二极管单元42通过覆晶倒装的方式将其第二电极结构各自与相邻的第一发光二极管单元32的第一电极结构相对接合，亦即以第二发光二极管单元42的第一电性电极43与一第一发光二极管单元32的第二电性电极34接合；以第二发光二极管单元42的第二电性电极44与另一第一发光二极管单元32的第一电性电极33接合形成电性串联连结。再于第二发光二极管单元42与第一绝缘结构37间形成一底部填充物质(underfill) 39,包含一绝缘材料，其可为一各向异性导电胶(Anisotropic ConductiveGlue);或和第一绝缘结构37组成物质相同。如图3所示，本发明的第三实施例提供一种发光元件3。其中与第二实施例的差异在于多个第一发光二极单元32间具有多个间隙，但其间隙大于任一第二发光二极管单兀42的一宽度。于本实施例中，此宽度介于O. 25mm至5mm之间。于此多个间隙除了形成一第一绝缘结构37, —第二绝缘结构35,及一底部填充物质(underfill) 39外,更于第一绝缘结构37之上形成多个延伸电极结构38。每一多个第二发光二极管单元42通过覆晶倒装的方式将其第二电极结构各自与相邻的第一发光二极管单元32的第一电极结构通过多个延伸电极结构38及多个导电连结结构36而接合,亦即以第二发光二极管单兀42的第一电性电极43与一第一发光二极管单元32的第二电性电极34通过多个延伸电极结构38及多个导电连结结构36而接合；以第二发光二极管单元42的第二电性电极44与另一第一发光二极管单元32的第一电性电极33通过多个延伸电极结构38接合形成电性串联连结。如图4所示，本发明的第四实施例提供一种发光元件4。多个第一发光二极管单元52及多个第二发光二极管单元62分别外延成长于基板51、61的步骤，结构，成长基板材料，发光二极管单元组成材料等与第二实施例相同。再提供一承载基板50，例如为一印刷电路板，一软基板，一招基板，一陶瓷基板，或一铜基板。多个第一发光二极管单兀52形成于此承载基板50之上,且其第一电极结构中的一第一电性电极53及一第二电性电极54通过导电连结结构56分别与承载基板上的电路(图未示)形成电性连结。其中多个第一发光二极管单元间具有多个间隙，且其间隙大于任一第二发光二极管单元62的一宽度；于本实施例中，此宽度介于O. 25mm至5mm之间。多个延伸电极结构58形成于多个间隙内，且多个第二发光二极管单元62通过覆晶倒装的方式形成于此些间隙内。每一多个第二发光二极管单元62将其第二电极结构各自与相邻的第一发光二极管单元52的第一电极结构通过多个延伸电极结构58及导电连结结构56而接合,亦即以第二发光二极管单兀62的第一电性电极63与一第一发光二极管单元52的第二电性电极54通过延伸电极结构58及导电连结结构56而接合；以第二发光二极管单元62的第二电性电极64与另一第一发光二极管单元52的第一电性电极53通过延伸电极结构58及导电连结结构56接合形成电性串联连结。于导电连接结构56与第一发光二极管单元间形成另一第二绝缘结构55，并于第二发光二极管单元62与延伸电极结构58间形成一底部填充物质(underfill) 59,包含一绝缘材料,其可为一各向异性导电胶(Anisotropic Conductive Glue)。且任一多个第一发光二极管单元52及/或任一多个第二发光二极管单元62的侧壁可为非垂直的斜面。
本发明所列举的实施例仅用以说明本发明，并非用以限制 本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。
权利要求
1.一发光元件，包含 基板； 多个第一发光二极管单元于该基板之上，其中每一该多个第一发光二极管单元具有第一电极结构；及 多个第二发光二极管单元于该多个第一发光二极管单元之间，其中每一该第二发光二极管单元具有第二电极结构； 其中每一该多个第二发光二极管单元通过覆晶倒装方式将该第二电极结构各自与邻近的该第一发光二极管单元的该第一电极结构相对接合。
2.如权利要求I所述的发光元件，其中该基板为成长基板。
3.如权利要求I所述的发光元件，其中该基板为承载基板，其为印刷电路板、软基板、招基板、陶瓷基板或铜基板。
4.如权利要求I所述的发光元件，其中该多个第一发光二极管单元间形成多个间隙。
5.如权利要求I所述的发光元件，其中该第一发光二极管单元及/或该第二发光二极管单元至少其中之一包含 第一型半导体层； 第二型半导体层；及 发光层，形成于该第一型半导体层与该第二型半导体层间。
6.如权利要求5所述的发光兀件,其中任一该多个第一发光二极管单兀的该发光层所放射的主波长与任一该多个第二发光二极管单元的该发光层所放射的主波长彼此大致相同或相异。
7.如权利要求5所述的发光元件，其中各该多个第二发光二极管单元的该发光层所放射的主波长彼此大致相同或相异。
8.如权利要求I所述的发光元件，其还包含底部填充物质于该多个第二发光二极管单元与该基板之间，其中该底部填充物质包含绝缘材料或一各向异性导电胶。
9.如权利要求I所述的发光兀件，其中任一该多个第一发光二极管单兀及/或任一该多个第二发光二极管单元的侧壁包含非垂直的斜面。
10.如权利要求3所述的发光兀件,其中该多个第一发光二极管单兀还包含多个导电连结结构，其中该多个第一发光二极管单元通过该导电连结结构与该承载基板形成电性连结。
11.如权利要求4所述的发光元件，其中该间隙具有一宽度，其介于O.Imm至2mm之间或O. 25mm至5mm之间。
12.如权利要求4所述的发光元件，其中该多个第二发光二极管单元形成于该间隙内。
13.如权利要求4所述的发光元件，其中该间隙包含第一绝缘结构；且该第一绝缘结构的高度小于或等于任一该多个第一发光二极管单元的高度。
14.如权利要求13所述的发光元件，其中该第一绝缘结构之上还包含至少一延伸电极结构；其中该每一多个第二发光二极管单元的第二电极结构各自与相邻的第一发光二极管单元的第一电极结构通过该延伸电极结构形成电性连结。
全文摘要
本发明公开一种发光元件，其包含一基板；多个第一发光二极管单元于基板上，其中每一多个第一发光二极管单元具有一第一电极结构；及多个第二发光二极管单元于多个第一发光二极管单元之间，其中每一多个第二发光二极管单元通过覆晶倒装方式将第二电极结构各自与邻近的第一发光二极管单元的第一电极结构相对接合。
文档编号H01L25/075GK102956805SQ20111025168
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者陈昭兴, 钟健凯, 刘欣茂, 姚久琳, 黄建富 申请人:晶元光电股份有限公司