专利名称：电极共平面的发光二极管元件、封装结构及光反射结构的制作方法
技术领域：
本发明有关一种发光二极管元件，尤指一种电极为共平面的覆晶式发光二极管元件的结构、覆晶式发光二极管封装结构，及适用于覆晶式发光二极管元件的光反射结构。
背景技术：
在有关覆晶式发光二极管元件(flip-chip light emitting diode)或覆晶式发光二极管封装结构或适用于覆晶式发光二极管的反射结构等技术领域中，目前已存在多种现有技术，如:中国台湾专利公告第573330号、新型第M350824号；美国专利US6，914，268、US8，049，230、US7，985，979、US 7，939，832、US 7，713，353、US 7，642，121、US 7,462,861、US 7，393，411、US7, 335，519、US7, 294，866、US7, 087，526、US5, 557，115、US6, 514，782、US6，497，944,US 6，791，119 ;及美国专利公开号 US2002/0163302.US2004/0113156 等。而上述该多个现有技术大都是针对一发光二极管(LED)元件结构或其封装(package)结构，在发光效率、散热功能、使用寿命、制造成本、组装良率、制程简化、光衰等方面所产生的问题与缺失，而提出可解决该多个问题与缺失的不同的技术手段。以US 6，914，268为例说明，US 6，914，268揭示一种发光二极管(LED)元件、覆晶式发光二极管的封装结构及一适用于覆晶式发光二极管元件的反射结构(LED DEVICE,FLIP-CHIP LED PACKAGE AND LIGHT REFLECTING STRUCTURE)，但其 LED 结构仍然存在下列缺点:(I)US 6，914，268所揭示的两个电极连接垫，如其图1_3中所示的正极(anode，160/260)及负极(cathode，170/270)，均非共平面，致造成后续制程如覆晶式发光二极管封装结构(如该专利的图3所示)的组装良率无法有效提升，且相对无法简化制程及有效降低制作成本。(2)US 6，914，268所揭示的一电极连接垫，如其图1-3中所示的正极(anode，160/260),形成并位于一反射层(reflecting layer, 150/250)上,而该反射层(reflectinglayer, 150/250)又系形成并位于一透明导电金属氧化物层(transparent conductiveoxide layer, 140/240)上，因此制程中，该正极(anode, 160/260)须穿过该反射层(150/250)及该透明导电金属氧化物层(140/240)以能与一 P型掺杂层(P_type dopedlayer, 130/230)电性连接，如此相对造成制程的复杂化，无法简化制程及有效降低制作成本。由上可知，上述该多个现有技术的结构及制程实难以符合实际使用时的需求，因此在发光二极管元件、覆晶式发光二极管封装结构及光反射结构等结构设计方面，尤其针对一覆晶式发光二极管元件的电极连接垫(如US 6，914，268的正极160/260)及反射层(如US 6，914，268的150/250)，仍存在进一步改进的需要性。本发明的发光二极管元件在此技术发展空间有限的领域中，提出一种发光二极管元件的发明，以达成有效提升组装良率、简化制程及有效降低制作成本的功效。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种发光二极管元件，其具有至少两个分开且不同极的电极第二部，且该至少两个不同极的电极第二部的上表面设计为共平面，由此能有效提升覆晶式发光二极管封装结构的组装良率。本发明再一目的在于提供一种发光二极管元件，其具有至少两个分开且不同极的电极第二部，且该至少两个不同极的电极第二部的范围相对地扩大至涵盖该发光二极管元件的发光层的大部分表面，以使该两个分开的电极第二部能作为该发光层发出的光的反射层，以达成简化制程及有效降低制作成本的功效。为达成上述目的，本发明提供一种电极共平面的发光二极管元件，包含:一元件基板；一第一型掺杂层，其形成且设置在该元件基板上；一第二型掺杂层，其形成且设置在部分的该第一型掺杂层上，该第二型掺杂层与该第一型掺杂层的交界面形成一发光层以发出光；一透明导电金属氧化物层，其形成且设置在该第二型掺杂层上供作为欧姆接触层；至少两个不同极的电极第一部，其包含:至少一第一电极第一部，该第一电极第一部形成且设置在该第一型掺杂层上以与该第一型掺杂层电性导通；及至少一第二电极第一部，该第二电极第一部穿过该透明导电金属氧化物层而形成且设置在该第二型掺杂层上以与该第二型掺杂层电性导通，其中该至少一第一电极第一部及该至少一第二电极第一部的顶面分别位于不同的高度位置；一第一透明绝缘层，其形成且覆盖在该元件基板、该第一型掺杂层、该第二型掺杂层及该透明导电金属氧化物层的表面上，以使该至少一第一电极第一部及该至少一第二电极第一部能由该第一绝缘层向外显露；一第二绝缘层，其形成且覆盖在该第一绝缘层及该至少一第一电极第一部和第二电极第一部上，该第二绝缘层的上表面为一均匀高度的平面，且该上表面上开设有至少两个分开的凹槽以分别对应于该至少一第一电极第一部及第二电极第一部以使该至少一第一电极第一部及第二电极第一部能够分别通过该至少两个分开的凹槽而向外显露，其中该至少两个分开的凹槽的凹槽口为共平面；及至少两个分开且不同极的电极第二部，包含至少一第一电极第二部及至少一第二电极第二部，其利用至少一导电金属以形成且分别填满在该至少两个分开的凹槽内供分别对应电性连结于该至少一第一电极第一部及该至少一第二电极第一部以形成至少两个分开的一体式电极，且该至少两个分开的电极第二部的上表面为共平面。所述的发光二极管元件，其中，该至少两个分开的凹槽的范围是相对地扩大至涵盖该发光层的大部分表面，以使形成在该至少两个分开的凹槽内的该至少两个分开且不同极的电极第二部作为该发光层发出的光的反射层，供能够反射由该发光层发出并射向该反射层的光线。所述的发光二极管元件，其中，该至少两个分开且不同极的电极第二部利用溅镀方法、电镀方法、化镀(无电解金属)方法中一种形成方法以沉积形成。所述的发光二极管元件，其中，该至少两个分开且不同极的电极第二部在沉积形成之后，能够进一步通过磨平作业以使该至少两个分开且不同极的电极第二部的上表面成为共平面。所述的发光二极管元件，其中，该元件基板包含蓝宝石基板及玻璃基板。所述的发光二极管元件，其中，该第一型掺杂层及第二型掺杂层皆由一II1- V族化合物半导体材料所构成。
所述的发光二极管元件，其中，该II1- V族化合物半导体材料为氮化镓(galliumnitride, GaN)、憐化嫁(gallium phosphide, GaP)及 / 或憐砷化嫁(gallium phosphidearsenide, GaAsP)。所述的发光二极管元件，其中，该透明导电金属氧化物层的材质选自由氧化铟锡(ITO, indium tin oxide)、氧化铺锡(CTO, cerium tin oxide)、氧化铺锡(ΑΤΟ, antimonytin oxide)、氧化招锋(AZO, aluminum zincoxide)、氧化铟锋(IZO, indium zinc oxide)、氧化锌(Z0, zinc oxide)所组成的族群。所述的发光二极管元件，其中，当该第一型掺杂层为一 N型掺杂层时，该第二型掺杂层为一 P型掺杂层；当该第一型掺杂层为一 P型掺杂层，该第二型掺杂层为一 N型掺杂层。所述的发光二极管元件，其中，当该至少两个不同极的电极第一部以金构成时，该至少两个分开且不同极的电极第二部利用锡为导电金属以形成且分别填满在该至少两个分开的凹槽内供分别对应电性连结于该至少两个不同极的电极第一部。所述的发光二极管元件，其中，当该至少两个不同极的电极第一部以铝构成时，该至少两个分开且不同极的电极第二部先利用化镍为导电金属以在该至少两个分开的凹槽内先形成一化镍层供分别对应电性连结于该至少两个电极第一部，再利用化金为导电金属以在该化镍层上形成一化金层。本发明还提供一种电极共平面的覆晶式发光二极管封装结构，包含:一封装基板(package sub strate);及至少一发光二极管元件,该发光二极管元件为所述的发光二极管元件，其倒覆在该封装基板上而与该封装基板电性连接。所述的覆晶式发光二极管封装结构，其中，该发光二极管元件通过至少两个导电金属凸块以与该封装基板电性连接，该至少两个导电金属凸块分别设于该发光二极管元件的该至少两个分开且不同极的电极第二部上。所述的覆晶式发光二极管封装结构，其中，该封装基板为一具有散热功能的印刷电路(PCB)基板，包含:一绝缘基板，具有上、下两个侧表面；两个线路层，分别形成并设置在该绝缘基板的两个侧表面上，其中一个侧表面上的线路层通过至少两个导电金属凸块分别设于该至少一发光二极管元件的至少两个分开且不同极的电极第二部上，以使该至少一发光二极管元件通过该至少两个分开且不同极的电极第二部以电性连接在该封装基板上；及至少两个散热孔，其穿设在该绝缘基板的两个侧表面之间，该多个散热孔内设具导热材料以将电性连接在该绝缘基板一侧表面上的该发光二极管元件在操作中所产生的热源由该绝缘基板的一个侧表面传导至另一个侧表面而向外散热。所述的覆晶式发光二极管封装结构，其中，该封装基板面向该发光二极管元件的一个侧表面上进一步设置一反射层，用以作为该发光二极管元件的发光层发出的光的反射层，供能够反射由该发光二极管元件发出并射向该反射层的光线。所述的覆晶式发光二极管封装结构，其中，该反射层利用溅镀方法、喷锡方法中一种方法以形成在该封装基板面向该发光二极管元件的表面上。所述的覆晶式发光二极管封装结构，其中，该多个散热孔内所设具的导热材料包含树脂、银膏及导热膏。本发明又提供一种光反射结构，其适用于覆晶式发光二极管元件，包含:一透明导电金属氧化物层，其形成且设置在一发光二极管元件的半导体层上；一第一透明绝缘层，其形成且覆盖在该透明导电金属氧化物层上；及至少两个分开且不同极的电极第二部，其包含至少一第一电极第二部及至少一第二电极第二部，其利用至少一导电金属形成而分别对应电性连结于该发光二极管元件的两个分开的电极上；其中该至少两个分开且不同极的电极第二部的上表面为共平面；其中该至少两个分开且不同极的电极第二部的范围是相对地扩大至涵盖该发光二极管元件的半导体层的大部分表面，以使该至少两个分开且不同极的电极第二部作为该发光二极管元件所发出光的反射层供反射由该发光二极管元件所发出并射向该反射层的光线。为使本发明更加明确详实，将本发明的结构、制程及技术特征，配合下列图示详述如后:
图1为本发明的电极共平面的发光二极管元件一实施例的结构剖面示意图；图2为本发明的电极共平面的发光二极管元件一实施例的上视示意图；图3为本发明的电极共平面的发光二极管元件一实施例的制程中一结构剖面示意图；参考图4、5、6所示，其分别为本发明的电极共平面的发光二极管元件另一实施例的结构剖面示意图及电极分别以不同导电金属构成的结构剖面示意图；图4为本发明的电极共平面的发光二极管元件另一实施例的结构剖面示意图；图5为本发明的电极共平面的发光二极管元件另一实施例(电极分别以不同导电金属构成)的结构剖面示意图；图6为本发明的电极共平面的发光二极管元件另一实施例(电极分别以不同导电金属构成)的结构剖面示意图；图7-图9分别为本发明的覆晶式发光二极管封装结构的三个实施例的结构剖面示意图；图10为本发明的光反射结构一实施例的结构剖面及光程示意图；图11为本发明的光反射结构另一实施例的结构剖面及光程示意图。附图标记说明:发光二极管元件l、la ;元件基板10 ;第一型掺杂层20 ;第二型掺杂层30 ;发光层40 ;透明导电金属氧化物层50 ；电极第一部60、70 ;第一透明绝缘层80 ；第二绝缘层90 ;上表面91 ;凹槽92、93、92a、93a ;电极第二部100、110、100a、IlOa ;上表面101、111 ;化镍层102、112 ;化金层103、113 ;封装基板120 ;绝缘基板121 ;线路层122、123 ；散热孔124、125 ;金属凸块130 ;反射层140 ;发出光线A ;反射光线B。
具体实施例方式参考图1、图2、图3所示，其分别为本发明的电极共平面的发光二极管元件一实施例的结构剖面示意图、上视示意图及制程中结构剖面示意图。本实施例的发光二极管元件I包含一元件基板(device substrate) 10、一第一型掺杂层(lst-typedoped layer) 20、一第二型掺杂层(2nd_type doped layer) 30、一透明导电金属氧化物层(transparent conductive oxide layer) 50、至少两个不同极的电极第一部(first portion of electrode) (60、70)、一第一透明绝缘层(transparent insulatingpassivation layer) 80>一第二绝缘层90及至少两个分开的电极第二部(second portionof electrode)(100、110)。本实施例的该元件基板10可利用一蓝宝石(sapphire)基板构成但不限制,如可利用一玻璃基板构成。本实施例的该第一型掺杂层20形成且设置在该元件基板10上，该第二型掺杂层30形成且设置在部分的该第一型掺杂层20上，其中该第二型掺杂层30与该第一型掺杂层20的交界面形成一发光层40以发出光。该第一型掺杂层20可为一 P型掺杂层(P-typedoped layer)或一 N型掺杂层(N_type doped layer),而该第二型掺杂层30为该第一型掺杂层20的相对型掺杂层，即当该第一型掺杂层20为一 P型掺杂层时，该第二型掺杂层30即为一 N型掺杂层，反之，当该第一型掺杂层20为一 N型掺杂层时，则该第二型掺杂层30为一 P型掺杂层；该第一、二型掺杂层20、30利用一II1- V族化合物半导体材料所构成，例如氮化嫁(gallium nitride, GaN)、憐化嫁(gallium phosphide, GaP)或憐砷化嫁(galliumphosphide arsenide, GaAsP)等。本实施例的该透明导电金属氧化物层50形成且设置在该第二型掺杂层30上供作为欧姆接触层；该透明导电金属氧化物层50的材质以氧化铟锡(ΙΤ0，in dium tinoxide)为较佳但不限制,例如亦可选用氧化铺锡(CTO, cerium tin oxide)、氧化铺锡(ATO, antimony tin oxide)、氧化招锋(AZO, aluminum zinc oxide)、氧化铟锋(IZO, in diumzinc oxide)、氧化锌(Z0, zinc oxide)或其他类似的透明导电金属氧化物材科。本实施例的该至少两个不同极的电极第一部包含至少一第二电极第一部60及至少一第一电极第一部70，其中该至少一第二电极第一部60穿过该透明导电金属氧化物层50而形成且设置在该第二型掺杂层30上以与该第二型掺杂层30电性导通，为方便说明，因此将图1中与该第二型掺杂层30电性导通的电极第一部60定义为第二电极第一部60 ；其中该至少一第一电极第一部70形成且设置在该第一型掺杂层20上以与该第一型掺杂层20电性导通，为方便说明，因此将图1中与该第一型掺杂层20电性导通的电极第一部70定义为第一电极第一部70。该第二电极第一部60及该第一电极第一部70的顶面分别位于不同的高度位置而形成非共平面的两个电极第一部。请再参考图2所示，该至少一第二电极第一部60及该第一电极第一部70的数目不限制，可视导电性能的需要如电流量的大小要求或电流的分布均匀性要求或散热性能等，而分别设置多个第二电极第一部60及多个第一电极第一部70，如图2所示分别设有四个第二电极第一部60及四个第一电极第一部70但不限制，且分别均匀布设并电性导通在该第二型掺杂层30及该第一型掺杂层20上。该第二电极第一部60及第一电极第一部70在此被定义为“电极第一部”，是该“电极第一部(60、70)”将再与一 “电极第二部”(容后述)以结合组成一完整的电极。本实施例的该第一透明绝缘层80形成且覆盖在该元件基板10、该第一型掺杂层
20、该第二型掺杂层30及该透明导电金属氧化物层50的表面上，以使该至少一第一电极第一部70及该至少一第二电极第一部60能穿过该第一绝缘层80而向外显露。在本发明的发光二极管元件I中，该第一透明绝缘层80可视为一透明绝缘钝化层(transparentinsulating passivation layer)。本实施例的该第二绝缘层90形成且覆盖在该第一绝缘层80及该至少一第一及第二电极第一部70、60上。该第二绝缘层90的上表面91为一均匀高度或近乎均匀高度的平面，且该上表面91上开设有至少两个分开的凹槽92、93 (如图3所示)以分别对应于该至少一第一及第二电极第一部70、60，以使该至少一第一及第二电极第一部70、60得分别通过该至少两个分开的凹槽92、93而向外显露如图3所示，其中该至少两个分开的凹槽92、93的凹槽口为共平面或近乎共平面，也就是，当凹槽92、93的凹槽口的高度或斜度在加工裕度容许的范围内以致仍能达成本发明设计成“共平面”所预期的相同或近似的功效及目的，则在此皆视为本发明所称的“共平面”。本实施例的该至少两个分开且不同极的电极第二部100、110包含至少一第二电极第二部100及至少一第一电极第二部110，其利用至少一导电金属以分别填满在该至少两个分开的凹槽92、93内而形成，以使该至少一第二电极第二部100及至少一第一电极第二部110分别对应电性连结于该至少一第二电极第一部60及该至少一第二电极第一部70，且该两个分开且不同极的电极第二部100、110的上表面101、111为共平面或近乎共平面。该至少一第二电极第二部100及第一电极第二部110在此被定义为“电极第二部”，是该“电极第二部(100、110)”用以分别与前述的该“电极第一部(60、70)”结合组成一完整且一体的电极。其中该至少一第二电极第二部100及至少一第一电极第二部110，表示该第二电极第二部100及该第一电极第二部110并不限制为一个，也就是本发明可利用一第二电极第二部100以对应电性连结于四个第二电极第一部60如图2所示，亦可利用两个(至少一)第二电极第二部100但不限制以分别对应电性连结于各两个第二电极第一部60 (图未示)。参考图1-图3所示，本实施例的该至少两个分开的凹槽92、93的范围进一步可相对地扩大至涵盖该发光层40的大部分表面，因此在该至少两个分开的凹槽92、93内所形成的该至少两个分开的电极第二部100、110也相对地扩大至涵盖该发光层40的大部分表面，故该至少两个分开的电极第二部100、110能进一步作为该发光层40发出的光的反射层，供可反射由该发光层40发出并射向该反射层的光线。如此在制作本实施例的发光二极管元件I时，至少能减少一反射层(如US 6，914，268所揭示的反射层150/250)的制程。本实施例的该至少两个分开且不同极的电极第二部100、110可利用溅镀方法、电镀方法、化镀(无电解金属)方法中一种形成方法以沉积形成在该至少两个分开的凹槽92、93中。该至少两个分开且不同极的电极第二部100、110在沉积形成之后，可进一步通过磨平作业以使该电极第二部100、110的上表面101、111成为共平面或近乎共平面，如此可借此有效提升覆晶式发光二极管封装结构的组装良率。为发光二极管元件的结构上需要，本发明的发光二极管元件I可进一步在该第二型掺杂层30上形成且设置一应力超晶格层(trained-layer superlattice contactlayer)(图未示)，以使该应力超晶格层设在该第二型掺杂层30与该透明导电金属氧化物层50之间。该应力超晶格层为一现有技术如US 6，914，268B2所揭示的应力超晶格层(strained-layer superlattice (SLS) contact layer 135/235)。以本实施例的发光二极管元件I而言，当该至少两个不同极的电极第一部，即包含该至少一第二电极第一部60及该至少一第一电极第一部70，以金构成时，则该至少两个分开且不同极的电极第二部100、110，即包含该至少一第二电极第二部100及该至少一第一电极第二部110，利用锡为导电金属以分别填满在该至少两个分开的凹槽92、93而形成以供分别对应电性连结于该至少两个不同极的电极第一部60、70。参考图4、图5、图6所示，其分别为本发明的电极共平面的发光二极管元件另一实施例的结构剖面示意图及电极分别以不同导电金属构成的结构剖面示意图。本实施例的发光二极管元件Ia的结构大部分相同于图1-图3所示的发光二极管元件1，亦包含一元件基板10、一第一型掺杂层20、一第二型掺杂层30、一透明导电金属氧化物层50、至少两个不同极的电极第一部60、70、一第一透明绝缘层80、一第二绝缘层90及至少两个分开的电极第二部100、110。本实施例的发光二极管元件Ia进一步与图1-图3所示发光二极管元件I比较，可知本实施例的该第二绝缘层90的上表面91亦为一均匀高度或近乎均匀高度的平面如图4所示，且该上表面91上开设有至少两个分开的凹槽92a、93a(如图4所示)以分别对应于该至少一第一及第二电极第一部70、60，以使该至少一第一及第二电极第一部70、60得分别通过该至少两个分开的凹槽92a、93a而向外显露如图4所示，其中该至少两个分开的凹槽92a、93a的凹槽口亦为共平面或近乎共平面。上述两个实施例l、la之间的最大不同点在于:本实施例的该至少两个分开的凹槽92a、93a的范围并未如图1-图3所示的发光二极管元件I扩大至涵盖该发光层40的大部分表面，也就是本实施例的该至少两个分开的凹槽92a、93a呈现一圆孔造型，因此在该至少两个分开的凹槽92a、93a内所形成的该至少两个分开的电极第二部100、110也局限在该圆孔状的凹槽92a、93a内。再以发光二极管元件I或图4、5所示的发光二极管元件Ia而言，当该至少两个不同极的电极第一部，即包含至少一第二电极第一部60及至少一第一电极第一部70，以金构成时，则该至少两个分开且不同极的电极第二部100、110，即包含至少一第二电极第二部100及至少一第一电极第二部110，利用锡为导电金属以分别填满在该至少两个分开的凹槽92a、93a而形成以供分别对应电性连结于该至少两个电极第一部60、70。另以发光二极管元件I或图4、图6所示的发光二极管元件Ia而言，当该至少两个不同极的电极第一部，即包含至少一第二电极第一部60及至少一第一电极第一部70，以铝构成时，则该至少两个分开且不同极的电极第二部100、110，即包含至少一第二电极第二部100及至少一第一电极第二部110，先利用化镍(无电解金属)为导电金属以在该至少两个分开的凹槽92/92a、93/93a内先形成一化镍层102、112 (如图6所示)供分别对应电性连结于该至少两个电极第一部60、70，再利用化金(无电解金属)为导电金属以分别在该化镍层102、112上各形成一化金层103、113 (如图6所示)，则该化镍层102、112分别与化金层103、113结合形成该至少两个分开且不同极的电极第二部100、110，且仍维持共平面状态。参考图7-图9所示，其分别为本发明的发光二极管元件l、la经覆晶封装所得的覆晶式发光二极管封装结构的三个实施例的结构剖面示意图。本发明的覆晶式发光二极管封装结构2利用一封装基板(package substrate) 120以与至少一前述的发光二极管元件I或Ia组装形成。该覆晶式发光二极管封装结构2主要包含一封装基板120以及至少一发光二极管元件I如图7所示或至少一发光二极管元件Ia如图8、图9所示。在图7中，该覆晶式发光二极管封装结构2以一封装基板120与两个如图1所示的发光二极管元件I组装为例说明但不限制；在图8中，该覆晶式发光二极管封装结构2以一封装基板120与两个如图5所示的发光二极管元件Ia组装为例说明但不限制；在图9中，该覆晶式发光二极管封装结构2以一封装基板120与两个如图6所示的发光二极管元件Ia组装为例说明但不限制。该至少一发光二极管元件I或Ia倒覆在该封装基板120上并通过至少两个导电金属凸块130以与该封装基板120电性连接，其中该至少两个导电金属凸块130分别设于该发光二极管元件I或Ia的该至少两个分开的电极第二部100、110上。该封装基板120可选用一具有散热功能的印刷电路(PCB, printed circuitboard)作为基板,用以取代现有技术在封装时采用娃基板(submount)并加上招基板。该封装基板120包含:一绝缘基板121、至少两个线路层122、123及至少两个散热孔124、125如图7-图9所示；其中，该绝缘基板121具有上、下两个侧表面；该至少两个线路层122、123分别形成并设置在该基板121的两个侧表面上，其中一个侧表面上的线路层122通过该至少两个导电金属凸块130以使该至少一发光二极管元件I或Ia能通过该至少两个分开的电极第二部100、110以电性连接在该封装基板120上；该至少两个散热孔124、125穿设在该绝缘基板121的上、下两个侧表面之间，各散热孔124、125内设具导热材料，如树脂、银膏、导热膏等，以将电性连接在该封装基板120 —侧表面122上的该至少一发光二极管元件I或Ia在操作中所产生的热源由该封装基板120的一侧表面122传导至另一侧表面123而向外散热。参考图8、图9所示，在该封装基板120面向该至少一发光二极管元件Ia的一侧表面122上，进一步可对应设置至少一反射层140，用以作为该至少一发光二极管元件Ia的发光层40所发出的光的反射层,供可反射由该至少一发光二极管兀件Ia所发出并射向该反射层140的光线。该反射层140可利用溅镀方法或喷锡方法形成在该封装基板120面向该发光二极管元件的侧表面122上，即该反射层140可视为一形成且覆盖在该线路层122上的喷锡层，除具有反射层140的作用功效外，对该线路层122亦具有防氧化的保护层的作用功效。参考图10、图11所示，针对如图1或图6所示的发光二极管元件I或la，本发明进一步提供一种适用于覆晶式发光二极管元件的光反射结构(a light reflectingstructure for flip-chip light emitting diode device with coplanar pads)3或3a,其包含:一透明导电金属氧化物层50，其形成且设置在一发光二极管元件I的半导体层上；一第一透明绝缘层80，其形成且覆盖在该透明导电金属氧化物层50上；以及至少两个分开的电极第二部100、110，其包含至少一第二电极第二部100及至少一第一电极第二部110，其利用至少一导电金属形成，并分别对应电性连结于该发光二极管元件I的该至少一第二电极第一部60及该至少一第二电极第一部70。本发明的反射结构3或3a与现有技术如US 6，914，268比较，其主要区别特征在于:该至少两个分开且不同极的电极第二部100、110的上表面101、111为共平面，故本发明的反射结构3与现有技术如US 6，914，268比较，具有提升覆晶式发光二极管封装结构的组装良率的功效。本发明的光反射结构3如图10所示的再一区别特征在于:该至少两个分开的电极第二部100、110的范围相对地扩大至涵盖该发光二极管元件I的半导体层如发光层40的大部分表面，以使该两个分开的电极第二部100、110可作为该发光二极管元件I的发光层40发出的光，如图10中所示的发出光线A的反射层，供反射由该发光二极管元件I的发光层40所发出并射向该反射层的光线，如图10中所示的反射光线B。故本发明的反射结构3与现有技术如US 6，914，268比较，具有简化制程及有效降低制作成本的功效。本发明的光反射结构3a如图11所示的再一区别特征在于:同时参考图8、图9所示，在与该发光二极管元件Ia组装的一封装基板120面向该至少一发光二极管元件Ia的一侧表面上，进一步可对应设置至少一反射层140供作为该至少一发光二极管元件Ia的发光层40所发出的光，如图11中所示的发出光线A的反射层，供可反射由该至少一发光二极管元件Ia发出并射向该反射层140的光线，如图11中所示的反射光线B。该反射层140可利用溅镀方法或喷锡方法形成在该封装基板120面向该发光二极管元件Ia的侧表面上，故本发明的反射结构3a与现有技术如US 6，914，268比较，具有简化制程及有效降低制作成本的功效。以上所示仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。在本专业技术领域具通常知识人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效的变更，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种电极共平面的发光二极管元件，其特征在于，包含: 一元件基板； 一第一型掺杂层，其形成且设置在该元件基板上； 一第二型掺杂层，其形成且设置在部分的该第一型掺杂层上，该第二型掺杂层与该第一型掺杂层的交界面形成一发光层以发出光； 一透明导电金属氧化物层，其形成且设置在该第二型掺杂层上供作为欧姆接触层； 至少两个不同极的电极第一部，其包含:至少一第一电极第一部，该第一电极第一部形成且设置在该第一型掺杂层上以与该第一型掺杂层电性导通；及至少一第二电极第一部，该第二电极第一部穿过该透明导电金属氧化物层而形成且设置在该第二型掺杂层上以与该第二型掺杂层电性导通，其中该至少一第一电极第一部及该至少一第二电极第一部的顶面分别位于不同的高度位置； 一第一透明绝缘层，其形成且覆盖在该元件基板、该第一型掺杂层、该第二型掺杂层及该透明导电金属氧化物层的表面上，以使该至少一第一电极第一部及该至少一第二电极第一部能由该第一绝 缘层向外显露； 一第二绝缘层，其形成且覆盖在该第一绝缘层及该至少一第一电极第一部和第二电极第一部上，该第二绝缘层的上表面为一均匀高度的平面，且该上表面上开设有至少两个分开的凹槽以分别对应于该至少一第一电极第一部及第二电极第一部以使该至少一第一电极第一部及第二电极第一部能够分别通过该至少两个分开的凹槽而向外显露，其中该至少两个分开的凹槽的凹槽口为共平面；及 至少两个分开且不同极的电极第二部，包含至少一第一电极第二部及至少一第二电极第二部，其利用至少一导电金属以形成且分别填满在该至少两个分开的凹槽内供分别对应电性连结于该至少一第一电极第一部及该至少一第二电极第一部以形成至少两个分开的一体式电极，且该至少两个分开的电极第二部的上表面为共平面。
2.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，该至少两个分开的凹槽的范围是相对地扩大至涵盖该发光层的大部分表面，以使形成在该至少两个分开的凹槽内的该至少两个分开且不同极的电极第二部作为该发光层发出的光的反射层，供能够反射由该发光层发出并射向该反射层的光线。
3.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，该至少两个分开且不同极的电极第二部利用溅镀方法、电镀方法、化镀方法中一种形成方法以沉积形成。
4.如权利要求3所述的发光二极管元件，其特征在于，该至少两个分开且不同极的电极第二部在沉积形成之后，能够进一步通过磨平作业以使该至少两个分开且不同极的电极第二部的上表面成为共平面。
5.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，该元件基板包含蓝宝石基板及玻璃基板。
6.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，该第一型掺杂层及第二型掺杂层皆由一II1- V族化合物半导体材料所构成。
7.如权利要求6所述的发光二极管元件，其特征在于，该II1-V族化合物半导体材料为氮化镓、磷化镓及/或磷砷化镓。
8.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，该透明导电金属氧化物层的材质选自由氧化铟锡、氧化铈锡、氧化锑锡、氧化铝锌、氧化铟锌、氧化锌所组成的族群。
9.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，当该第一型掺杂层为一N型掺杂层时，该第二型掺杂层为一 P型掺杂层；当该第一型掺杂层为一 P型掺杂层，该第二型掺杂层为一 N型掺杂层。
10.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，当该至少两个不同极的电极第一部以金构成时，该至少两个分开且不同极的电极第二部利用锡为导电金属以形成且分别填满在该至少两个分开的凹槽内供分别对应电性连结于该至少两个不同极的电极第一部。
11.如权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，当该至少两个不同极的电极第一部以铝构成时，该至少两个分开且不同极的电极第二部先利用化镍为导电金属以在该至少两个分开的凹槽内先形成一化镍层供分别对应电性连结于该至少两个电极第一部，再利用化金为导电金属以在该化镍层上形成一化金层。
12.一种电极共平面的覆晶式发光二极管封装结构，其特征在于，包含: 一封装基板；及 至少一发光二极管元件，该发光二极管元件为权利要求1至权利要求11中任一项所述的发光二极管元件，其倒覆在该封装基板上而与该封装基板电性连接。
13.如权利要求12所述的覆晶式发光二极管封装结构，其特征在于，该发光二极管元件通过至少两个导电金属凸块以与该封装基板电性连接，该至少两个导电金属凸块分别设于该发光二极管元件的该至少两个分开且不同极的电极第二部上。
14.如权利要求12所述的覆晶式发光二极管封装结构，其特征在于，该封装基板为一具有散热功能的印刷电路基板，包含: 一绝缘基板，具有上、下两个侧表面； 两个线路层，分别形成并设置在该绝缘基板的两个侧表面上，其中一个侧表面上的线路层通过至少两个导电金属凸块分别设于该至少一发光二极管元件的至少两个分开且不同极的电极第二部上，以使该至少一发光二极管元件通过该至少两个分开且不同极的电极第二部以电性连接在该封装基板上；及 至少两个散热孔，其穿设在该绝缘基板的两个侧表面之间，该多个散热孔内设具导热材料以将电性连接在该绝缘基板一侧表面上的该发光二极管元件在操作中所产生的热源由该绝缘基板的一个侧表面传导至另一个侧表面而向外散热。
15.如权利要求14所述的覆晶式发光二极管封装结构，其特征在于，该封装基板面向该发光二极管元件的一个侧表面上进一步设置一反射层，用以作为该发光二极管元件的发光层发出的光的反射层，供能够反射由该发光二极管元件发出并射向该反射层的光线。
16.如权利要求15所述的覆晶式发光二极管封装结构，其特征在于，该反射层利用溅镀方法、喷锡方法中一种方法以形成在该封装基板面向该发光二极管兀件的表面上。
17.如权利要求14所述的覆晶式发光二极管封装结构，其特征在于，该多个散热孔内所设具的导热材料包含树脂、银膏及导热膏。
18.一种光反射结构，其适用于覆晶式发光二极管元件，其特征在于，包含: 一透明导电金属氧化物层，其形成且设置在一发光二极管元件的半导体层上； 一第一透明绝缘层，其形成且覆盖在该透明导电金属氧化物层上；及 至少两个分开且不同极的电极第二部，其包含至少一第一电极第二部及至少一第二电极第二部，其利用至少一导电金属形成而分别对应电性连结于该发光二极管元件的两个分开的电极上； 其中该至少两个分开且不同极的电极第二部的上表面为共平面； 其中该至少两个分开且不同极的电极第二部的范围是相对地扩大至涵盖该发光二极管元件的半导体层的大部分表面， 以使该至少两个分开且不同极的电极第二部作为该发光二极管元件所发出光的反射层供反射由该发光二极管元件所发出并射向该反射层的光线。
全文摘要
一种电极共平面的发光二极管元件、封装结构及光反射结构，发光二极管元件包含元件基板、第一、第二型掺杂层、发光层、透明导电金属氧化物层、不同极的电极第一部、第一绝缘层、第二绝缘层及不同极的电极第二部；第二绝缘层覆盖第一绝缘层及不同极的电极第一部上，其上表面为平面且其上设有分开的凹槽供对应于不同极的电极第一部；电极第二部利用导电金属布满在凹槽内且分别对应电性连结于不同的电极第一部而形成不同极的完整电极，电极第二部的上表面为共平面；凹槽的范围能相对地扩大至涵盖该发光层的大部分表面，以使电极第二部能同时作为该发光层发出的光的反射层；由此达成提升组装良率、简化制程及降低制作成本的功效。
文档编号H01L33/38GK103178181SQ201110442060
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者赖东升 申请人:茂邦电子有限公司