CN103489983B - 覆晶式发光二极管及其制法与应用 - Google Patents

覆晶式发光二极管及其制法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种覆晶式发光二极管，包括：基板、半导体磊晶多层复合结构、第一与第二电极、第一与第二类金刚石/导电材料多层复合结构与绝缘保护层，其中，绝缘保护层为一具有不同折射率材料的堆栈结构，以及第一与第二类金刚石/导电材料多层复合结构于所述覆晶式发光二极管里可缓冲热应力现象，因此，所述覆晶式发光二极管可提升其整体输出光率，并避免元件光电特性变差，进而提高其可靠度与寿命。本发明亦关于上述覆晶式发光二极管的制法与应用。

Description

覆晶式发光二极管及其制法与应用
技术领域
本发明关于一种覆晶式发光二极管及其制造方法与使用其的芯片板上封装结构，尤指一种结构中可以达到缓冲热膨胀系数差异(coefficientthermalexpansionmismatch)及提升输出光率的覆晶式发光二极管及其制造方法与使用其的芯片板上封装结构。
背景技术
公元1962年，通用电气公司的尼克·何伦亚克(NickHolonyakJr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管(LightEmittingDiode，LED)，而随着科技日益更新，各种色彩发光二极管开发也应运而生。而对于现今人类所追求永续发展为前提的情形下，发光二极管的低耗电量以及长效性的发光等优势下，已逐渐取代日常生活中用来照明或各种电器设备的指示灯或光源等用途。更有甚者，发光二极管朝向多色彩及高亮度的发展，已应用在大型户外显示广告牌或交通号志。
21世纪起，电子产业的蓬勃发展，电子产品在生活上已经成为不可或缺的一部分，因此企业对于电子产品开发方向以多功能及高效能发展等为主，也开始将发光二极管芯片应用于各种电子产品。其中尤其是可携式电子产品种类日渐众多，电子产品的体积与重量越来越小，所需的电路载板体积亦随之变小，因此，电路载板的散热效果成为值得重视的问题之一。
以现今经常使用的发光二极管芯片而言，由于发光亮度够高，因此可广泛应用于显示器背光源、小型投影机以及照明等各种电子装置中。然而，目前LED的输入功率中，将近80％的能量会转换成热能，倘若承载LED元件的载板无法有效地散热时，便会使得发光二极管芯片界面温度升高，除了影响发光强度之外，亦可能因热度在发光二极管芯片中累积而造成各层材料受热膨胀，促使结构中受到损伤而对产品寿命产生不良影响，此外，由于发光二极管内所激发的光线是以一放射方式扩散，并非所有光线都会经由发光二极管表面而散射出，故造成出光率不佳，且无法达到最有效的出光率。
据此，若能进一步改善发光二极管的散热效率以及缓和或去除发光二极管受热膨胀的不良影响，且寻求一结构整体上的设计来提升出光率，将更可促使整体电子产业的发展。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种覆晶式发光二极管，其具有缓冲热膨胀系数差异及提升输出光率的结构设计，可在发光二极管运作产生热量的过程中持续使热量散失。即使有部分热量没有自发光二极管中散失而促使整体结构产生热膨胀，其中设置的类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而保护不受损伤，并且能通过绝缘保护层汇聚光束而提升输出光率。
为达成上述目的，本发明的一态样提供一种覆晶式发光二极管，包括：一基板，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；一半导体磊晶多层复合结构，其位于该基板的该第二表面上方且包含一第一半导体磊晶层、一第二半导体磊晶层以及一盲孔，其中，该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层是层叠设置，且该盲孔贯穿该第二半导体磊晶层；一第一电极，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，是填充于该半导体磊晶多层复合结构的该盲孔中，并覆盖于该第一电极上方，且电性连接该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层；一第二电极，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第二半导体磊晶层上方；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第二电极上方，并电性连接该半导体磊晶多层复合结构的该第二半导体磊晶层；以及一绝缘保护层，覆盖该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层的侧壁以及该第二半导体磊晶层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面，以隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体磊晶层之间的接触。
本发明上述覆晶式发光二极管中，将电性连接至半导体磊晶多层复合结构中N型半导体磊晶层与P型半导体磊晶层的对应电极，并且在其对应电极上皆设计成溅镀成类金刚石/导电材料多层复合结构。换言之，设置于N型半导体磊晶层表面的对应N型电极，可先行沉积一般作为N型电极的金属，再沉积类金刚石，并且可以选择性重复沉积适用的导电材料层与类金刚石层，据此形成类金刚石/导电材料多层复合结构，以做为对应N型电极的N型的复合结构。同样，对于P型半导体磊晶层，亦可先行沉积一般作为P型电极的金属，再沉积类金刚石，并且可以选择性重复沉积适用的导电材料层与类金刚石层，据此形成类金刚石/导电材料多层复合结构，以做为对应P型电极的P型的复合结构。
上述绝缘保护层为一具有不同折射率材料的堆栈结构，当发光二极管通入电流后，可使电子激发形成光线，并使光线向发光二极管的表面及侧面进行扩散，此时，即可通过绝缘保护层将扩散至侧面光线反射至覆晶式发光二极管的出光面，进而提升出光率。
上述类金刚石/导电材料多层复合结构可以让本发明的覆晶式发光二极管，对于热膨胀系数差异所造成应力，具有缓冲能力。换言之，上述类金刚石/导电材料多层复合结构，可在发光二极管运作产生热量的过程中加速热量散失，即使部分热量没有自发光二极管中散失而累积造成整体结构发生热膨胀，类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而可保护覆晶式发光二极管中其余构件不受损伤。
综上所述，本发明覆晶式发光二极管可提升其整体输出光率，并避免元件光电特性变差，进而提高其可靠度与寿命。
本发明上述覆晶式发光二极管中，该绝缘保护层是由两种或以上的不同折射率材料堆栈设置；其中，上述该不同折射率材料可至少一选自由类金刚石(DLC)、氧化钛(TixOy)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、砷化镓(GaAs)、砷化铝(AlAs)所组成的群组，其中，氧化钛(TixOy)可使用如氧化钛(TiO)、二氧化钛(TiO2)或三氧化二钛(Ti2O3)等；在本发明中，绝缘保护层内的不同折射率材料可以依序周期性堆栈设置而具有布拉格反射镜(DistributeBraggReflector，DBR)的特性，且使得发光二极管中发射至侧面的光线可通过绝缘保护层反射至覆晶式发光二极管的出光面，进而提升输出光率；此外，在本发明中，还可以在绝缘保护层的外侧设置一金属保护层，该金属保护层可至少一选自由铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、或其合金所组成的群组，因此，通过该金属保护层，更能增加发光二极管发射至侧面的光线反射至覆晶式发光二极管的出光面的反射率，进而更加提升输出光率。
较佳而言，在第二表面可通过蚀刻或显影处理，使第二表面形成一图形化表面，并可有效提升发光二极管的出光率，且可以控制其偏极以及光场分布。
此外，在第一表面可通过蚀刻或显影处理，使第一表面形成一图形化表面或一粗糙化表面，并可有效提升发光二极管的出光率。
本发明上述覆晶式发光二极管中，该半导体磊晶多层复合结构还可以包括一无掺杂半导体磊晶层，该无掺杂半导体磊晶层夹置于该第一半导体磊晶层与该基板的该第二表面之间；因此，该无掺杂半导体磊晶层当作该第一半导体磊晶层与该基板之间的一缓冲层，避免该第一半导体磊晶层与该基板之间晶格不匹配程度过大，并防止成长该第一半导体磊晶层时，其磊晶缺陷密度过高的情形出现，并且可避免上述覆晶式发光二极管有静电放电及电流漏电的情形。
本发明上述覆晶式发光二极管中，该半导体磊晶多层复合结构可以选择性还包括一活性中间层，该活性中间层夹置于该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层之间。除此之外，本发明上述覆晶式发光二极管结构中设有该盲孔，而该盲孔贯穿该活性中间层。于本发明中，该活性中间层可为多量子井层(multiplequantumwelllayer)，用以提升发光二极管中电能转换成光能的效率。
较佳而言，该第一半导体磊晶层、该第一电极以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构是N型，该第二半导体磊晶层、该第二电极以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构是P型。其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构可选自由导电材料层与导电类金刚石层堆栈结构、导电材料与类金刚石混合物多层结构、以及导电材料与导电性类金刚石混合物多层结构所组群组的至少一者。
上述该导电材料层或该导电材料的材质可以选自由铟锡氧化物(indiumtinoxide，ITO)、氧化铝锌(aluminumzincoxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)、以及金(Au)所组群组的至少一者。换言之，该导电材料层或该金属可使用上述材质的合金或金属混合物构成。由于类金刚石具有较佳的热膨胀系数(coefficientofthermalexpansion，CTE)，因此做为电极的类金刚石/导电材料多层复合结构便可以在整体发光二极管受热膨胀时，缓冲热膨胀所产生的应力，因此发光二极管整体结构则不易受影响，同时亦可以加速发光二极管运作时热量散失，降低发光二极管整体结构因热受损的可能性。举例而言，可以使用铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、以及金(Au)做为导电材料层，并与导电性类金刚石层相互层叠，即可构成本发明所述的类金刚石/导电材料多层复合结构。
本发明覆晶式发光二极管，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面可形成一共平面；或者，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的导电类金刚石层表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的导电类金刚石层表面可形成一共平面；亦或，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面可形成一共平面。
本发明覆晶式发光二极管，还可选择性包括：一第一金属焊接层，位于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构上；以及一第二金属焊接层，位于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构上，其中，该第二金属焊接层的表面与该第一金属焊接层的表面形成一共平面。上述本发明覆晶式发光二极管，顾名思义即以覆晶方式与另一电路载板接合(bonding)，因此最后发光二极管的P型电极与N型电极表面上用于接合金属焊接层通常会相互形成共平面。
上述第一金属焊接层或第二金属焊接层的材质可以选自由硅(Si)、镍(Ni)、钛(Ti)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、锡(Sn)、铬(Cr)、或其合金所组群组的至少一者。换言之，第一金属焊接层或第二金属焊接层可使用上述材质的合金或金属混合物构成，其选择为热扩散系数高的材质，使得覆晶式发光二极管使用时，散热效率提高。
本发明上述覆晶式发光二极管可以选择性还包含一反射层，夹置于该半导体磊晶多层复合结构与该第二电极之间，该反射层的材质可为铟锡氧化物(indiumtinoxide，ITO)、氧化铝锌(aluminumzincoxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、铝、银、镍(Ni)、钴(Co)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、锌(Zn)、锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)、铜(Cu)、铜银(CuAg)、镍银(NiAg)、其合金、或其金属混合物。上述铜银(CuAg)与镍银(NiAg)等是指共晶金属(eutecticmetal)。换言之，其亦可为多层金属结构，除了用于达到反射效果之外，也可以达到形成欧姆接触(ohmiccontact)的效用。
本发明的另一目的是在提供一种覆晶式发光二极管的制造方法，经由分层沉积导电材料层与类金刚石层，如此可以构成类金刚石/导电材料多层复合结构以做为半导体磊晶层的对应电极的缓冲热应力复合结构，由此缓冲热膨胀系数差异所造成的热应力，进而改善发光二极管的散热效率与寿命；并且，形成一具有不同反射性材料的堆栈结构的绝缘保护层，使得原前往该绝缘保护层出射的光，反射至覆晶式发光二极管的出光面，进而提升出光率。
综上所述，可使所述的覆晶式发光二极管整体输出光率提升并避免元件光电特性变差进而可以提高元件的可靠度与寿命。
本发明的另一态样提供一种一种覆晶式发光二极管的制造方法，包括以下步骤：提供一基板，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；于该基板的该第二表面上方形成一半导体磊晶多层复合结构，其中，该半导体磊晶多层复合结构包含一第一半导体磊晶层、以及一第二半导体磊晶层，其中，该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层是层叠设置；于该半导体磊晶多层复合结构开设一盲孔，其中，该盲孔贯穿该第二半导体磊晶层；于该第二半导体磊晶层上方，以及于该半导体磊晶多层复合结构的该盲孔中分别形成一第二电极，以及形成一第一电极，且该第一电极位于该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层上方；形成一绝缘保护层，覆盖该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层的侧壁以及该第二半导体磊晶层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面，以隔绝该第一电极与该第二半导体磊晶层之间的接触；以及于该第一电极、以及该第二电极上方分别形成一第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及一第二类金刚石/导电材料多层复合结构；其中，该绝缘保护层隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体磊晶层之间的接触。
于本发明上述覆晶式发光二极管的制造方法中，该绝缘保护层是由两种或以上的不同折射率材料堆栈设置；其中，上述该不同折射率材料可至少一选自由类金刚石(DLC)、氧化钛、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、砷化镓(GaAs)、砷化铝(AlAs)所组成的群组，其中，氧化钛(TixOy)可使用如氧化钛(TiO)、二氧化钛(TiO2)或三氧化二钛(Ti2O3)等；在本发明中，绝缘保护层内的不同折射率材料可以依序周期性堆栈设置而具有布拉格反射镜(DistributeBraggReflector，DBR)的特性，且使得发光二极管中发射至侧面的光线可通过绝缘保护层反射至覆晶式发光二极管的出光面，进而提升输出光率；此外，在本发明中，还可以在绝缘保护层的外侧设置一金属保护层，该金属保护层可至少一选自由铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、或其合金所组成的群组，因此，通过该金属保护层，更能增加发光二极管发射至侧面的光线反射至覆晶式发光二极管的出光面的反射率，进而更加提升输出光率。
于本发明上述覆晶式发光二极管的制造方法中，在第二表面可通过蚀刻或显影处理，使第二表面形成一图形化表面，并可有效提升发光二极管的出光率，且可以控制其偏极以及光场分布。
于本发明上述覆晶式发光二极管的制造方法中，在第一表面可通过蚀刻或显影处理，使第一表面形成一图形化表面或一粗糙化表面，并可有效提升发光二极管的出光率。
于本发明上述覆晶式发光二极管的制造方法中，该半导体磊晶多层复合结构还可以包括一无掺杂半导体磊晶层，该无掺杂半导体磊晶层夹置于该第一半导体磊晶层与该基板的该第二表面之间；因此，该无掺杂半导体磊晶层当作该第一半导体磊晶层与该基板之间的一缓冲层，避免该第一半导体磊晶层与该基板之间晶格不匹配程度过大，并防止成长该第一半导体磊晶层时，其磊晶缺陷密度过高的情形出现，并且可避免上述覆晶式发光二极管有静电放电及电流漏电的情形。
于本发明上述覆晶式发光二极管的制造方法中，该半导体磊晶多层复合结构可以选择性还包括一活性中间层，该活性中间层夹置于该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层之间。除此之外，本发明上述覆晶式发光二极管结构中设有该盲孔，而该盲孔贯穿该活性中间层。于本发明中，该活性中间层可为多量子井层(multiplequantumwelllayer)，用以提升发光二极管中电能转换成光能的效率。举例而言，该第一半导体磊晶层、该第一电极以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构是N型，该第二半导体磊晶层、该第二电极以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构是P型。
于本发明上述覆晶式发光二极管的制造方法中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构选自由导电材料层与导电类金刚石层堆栈结构、导电材料与类金刚石混合物多层结构、以及导电材料与导电性类金刚石混合物多层结构所组群组的至少一者。其中，该导电材料层或该导电材料的材质可以选自由铟锡氧化物(indiumtinoxide，ITO)、氧化铝锌(aluminumzincoxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)、以及金(Au)所组群组的至少一者。
本发明上述覆晶式发光二极管的制造方法可选择性还包括以下步骤：该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面形成一共平面；或者，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的导电类金刚石层表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的导电类金刚石层表面形成一共平面；亦或，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面形成一共平面。
本发明上述覆晶式发光二极管的制造方法可选择性还包括以下步骤：于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构上，分别形成一第一金属焊接层、以及一第二金属焊接层，其中，该第二金属焊接层的表面与该第一金属焊接层的表面形成一共平面。
上述第一金属焊接层或第二金属焊接层的材质可以选自由硅(Si)、镍(Ni)、钛(Ti)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、锡(Sn)、铬(Cr)、或其合金所组群组的至少一者。换言之，第一金属焊接层或第二金属焊接层可使用上述材质的合金或金属混合物构成，其选择为热扩散系数高的材质，使得覆晶式发光二极管使用时，散热效率提高。
于本发明一具体实施例中，上述覆晶式发光二极管的制造方法还包含以下步骤：于第二电极形成前，于该半导体磊晶多层复合结构上形成一反射层。
为达上述目的，本发明的再另一态样提供一种芯片板上封装结构(chiponboard，COB)，包括：一电路载板；以及本发明上述覆晶式发光二极管，其是经由该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层封装于该电路载板。
本发明上述芯片板上封装结构中，该电路载板可以包含一绝缘层、以及一电路基板，其中，该绝缘层的材质可为绝缘性类金刚石、氧化铝、陶瓷、含金刚石的环氧树脂、或其组成物，或者为表面覆有上述绝缘层的金属材料，而该电路基板可为一金属板、一陶瓷板或一硅基板。此外，该电路载板表面也可以选择性还包含一类金刚石层，以增加散热效果。
附图说明
图1A至图1H是本发明实施例一的覆晶式发光二极管的制备方法的流程结构示意图。
图2A及图2B是本发明实施例一的侧面结构示意图。
图3是本发明实施例二的覆晶式发光二极管的结构示意图。
图4显示本发明实施例一中芯片板上封装结构的结构示意图。
图5显示本发明实施例二中芯片板上封装结构的结构示意图。
主要元件符号说明
覆晶式发光二极管2、4
基板20、40
第一表面201、401
第二表面202、402
半导体磊晶多层复合结构21、41
无掺杂半导体磊晶层211、411
第一半导体磊晶层212、412
活性中间层213、413
第二半导体磊晶层214、414
反射层22、42
盲孔23、43
第二电极241、441
第二类金刚石/导电材料多层复合结242、442
构
第一电极251、451
第一类金刚石/导电材料多层复合结252、452
构
绝缘保护层26、46
第一绝缘层261
第二绝缘层262
金属保护层27
第二金属焊接层28、48
第一金属焊接层29、49
电路载板6
电路基板60
绝缘层61
焊料62
电性垫63
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明的实施例中所述图式均为简化的示意图。但所述图标仅显示与本发明有关的元件，其所显示的元件非为实际实施时的态样，其实际实施时的元件数目、形状等比例为一选择性的设计，且其元件布局型态可能更复杂。
实施例一
参考图1A至图1H是本发明实施例一的覆晶式发光二极管的制备方法的流程结构示意图。首先，如图1A所示，提供一基板20，具有一第一表面201以及一相对于该第一表面201的第二表面202。接着，如图2B所示，于该基板20的该第二表面202上方形成一半导体磊晶多层复合结构21，其中，该半导体磊晶多层复合结构21包含一无掺杂半导体磊晶层211、一第一半导体磊晶层212、一活性中间层213、以及一第二半导体磊晶层214，其中，该无掺杂半导体磊晶层211、该第一半导体磊晶层212、该活性中间层213与该第二半导体磊晶层214是层叠设置，该无掺杂半导体磊晶层211夹置于该第一半导体磊晶层212与该基板20之间，而该活性中间层213夹置于该第一半导体磊晶层212与该第二半导体磊晶层214之间。于本实施例中，该半导体磊晶多层复合结构21的材质为氮化镓(GaN)，且该第一半导体磊晶层212是N型，该第二半导体磊晶层214是P型，而该无掺杂半导体磊晶层211则当作该第一半导体磊晶层212与该基板20之间的一缓冲层，避免该第一半导体磊晶层21与该基板20之间晶格不匹配程度过大，并防止成长该第一半导体磊晶层21时，其磊晶缺陷密度过高的情形出现，并且可避免本实施例的覆晶式发光二极管有静电放电及电流漏电的情形。不过，本发明半导体磊晶多层复合结构适用的材质不限于此，亦可以使用选用其它本领域中常用材质。此外，可以依需求选择是否设置该活性中间层，而于本实施例中，该活性中间层213为多量子井层，用以提升发光二极管中电能转换成光能的效率。
请继续参阅图1B，于该半导体磊晶多层复合结构21的该第二半导体磊晶层214表面上，形成一反射层22。于本实施例中，该反射层22可以选用铟锡氧化物(indiumtinoxide，ITO)、氧化铝锌(aluminumzincoxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、铝、银、镍(Ni)、钴(Co)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、锌(Zn)、锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)、铜(Cu)、铜银(CuAg)、及镍银(NiAg)所组群组的至少一者，换言之，其亦可为多层金属结构，除了用于达到反射效果之外，也可以达到形成欧姆接触(ohmiccontact)的效用。此形成反射层的步骤，本发明所属技术领域的通常知识者可依需要选择性执行，换言之，若不打算设置反射层，则可跳过形成反射层22的步骤而无需进行。
然后，请参阅图1C，于该半导体磊晶多层复合结构21开设一盲孔23，其中，该盲孔23贯穿该第二半导体磊晶层214，且该盲孔23抵止于该第一半导体磊晶层212上。接着，请参阅1D，于该第二半导体磊晶层214上方形成一第二电极241。再来，请参阅图1E，该盲孔23中形成一第一电极251，且该一第一电极251位于该半导体磊晶多层复合结构21的该第一半导体磊晶层212上。于本实施例中，该第二电极241及该第一电极251的材料为铬/金/铂合金，而该第二电极241为P型，以及该第一电极251为N型。
接着，请参阅图1F，形成一绝缘保护层26，其覆盖该反射层22的侧壁，该第二电极241的侧壁并暴露部分该第二电极241表面，以及覆盖该半导体磊晶多层复合结构21的该第一半导体磊晶层212的侧壁、该活性中间层213的侧壁、该第二半导体磊晶层214的侧壁，以及该盲孔23的内壁表面并显露由该盲孔23暴露的该第一电极251表面。该绝缘保护层26为具有不同反射性材料的堆栈结构(于图2A说明)，是用于保护其所覆盖的该第一半导体磊晶层212、该第二半导体磊晶层214、以及该活性中间层213的侧壁，并隔绝该第一电极251、该第二半导体磊晶层214、以及该活性中间层213直接与另一后续形成的构件接触。
再着，如图1G所示，于该第一电极251以及该第二电极241上，分别形成一第一类金刚石/导电材料多层复合结构252以及一第二类金刚石/导电材料多层复合结构242，且该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252填充于内壁表面覆盖有该绝缘保护层26的该盲孔23中，并接触该第一电极251，使得该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242形成一共平面。该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242可选自由导电材料层与导电类金刚石层堆栈结构、导电材料与类金刚石混合物、以及导电材料与导电性类金刚石混合物所组群组的至少一者，其中，该导电材料层或该导电材料的材质是选自由铟锡氧化物(indiumtinoxide，ITO)、氧化铝锌(aluminumzincoxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)、以及金(Au)所组群组的至少一者。于本实施例中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252是钛导电材料层、铝导电材料层与类金刚石层重复层叠结构，该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242是钛导电材料层与类金刚石层重复层叠结构。
最后，如图1H所示，于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242表面上，分别形成一第一金属焊接层29以及第二金属焊接层28，其中，该第一金属焊接层29的表面与该第二金属焊接层28的表面形成一共平面。于本实施例中，该第一金属焊接层29与该第二金属焊接层28是由金层与金锡层构成，且该金锡层是一共晶导电材料层。
据此，如图1A至图1H所示，上述制得覆晶式发光二极管，其包括：一基板20，具有一第一表面201以及一相对于该第一表面201的第二表面202；一半导体磊晶多层复合结构21，其位于该基板20的第二表面202上且该半导体磊晶多层复合结构21包含一无掺杂半导体磊晶层211、一第一半导体磊晶层212、一活性中间层213、以及一第二半导体磊晶层214，其中，该无掺杂半导体磊晶层211、该第一半导体磊晶层212、该活性中间层213、以及该第二半导体磊晶层214为层叠设置，而该无掺杂半导体磊晶层211夹置于该第一半导体磊晶层212与该基板20之间，且该活性中间层213夹置于该第一半导体磊晶层212与该第二半导体磊晶层214之间；一反射层22，位于该半导体磊晶多层复合结构21的该第二半导体磊晶层214表面；一盲孔23，设于该半导体磊晶多层复合结构21中，并贯穿该反射层22、该第二半导体磊晶层214以及该活性中间层213，而该盲孔23抵止于该第一半导体磊晶层212上；一第一电极251，该第一电极251设置于该半导体磊晶多层复合结构21的该盲孔23上，且其位于该半导体磊晶多层复合结构21的该第一半导体磊晶层212上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构252，是填充于该半导体磊晶多层复合结构21的该盲孔23中，并覆盖于该第一电极251上方，且电性连接该半导体磊晶多层复合结构21的该第一半导体磊晶层212；一第一金属焊接层29，位于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252上；一第二电极241，位于该半导体磊晶多层复合结构21的该第二半导体磊晶层214上方，并经由该反射层22电性连接该半导体磊晶多层复合结构21的该第二半导体磊晶层214；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构242，是位于该半导体磊晶多层复合结构21的该第二电极241上方，并电性连接该半导体磊晶多层复合结构21的该第二半导体磊晶层214；一第二金属焊接层28，位于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242上；其中，该第二类金刚石/导电材料多层复合结构242的表面与第一类金刚石/导电材料多层复合结构252的表面形成一共平面，且该第二金属焊接层28的表面与该第一金属焊接层29的表面亦形成一共平面；以及一绝缘保护层26，其隔绝所覆盖的该第一电极251、该第二电极241、该反射层22、该第一半导体磊晶层212以及该第二半导体磊晶层214的侧壁，以及该盲孔23的内壁表面，并隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构252与该第二半导体磊晶层214之间的直接接触。
图2A及图2B是本发明实施例一的侧面结构示意图。请参阅图2A是本实施例的侧面结构示意图，其撷取于图1H虚线所圈取的A部分，该绝缘保护层26设置于该半导体磊晶多层复合结构21的外侧，其包含一第一绝缘层261及一第二绝缘层262，该第一绝缘层261与该第二绝缘层262是堆栈设置；其中，上述该第一绝缘层261及该第二绝缘层262的材质分别为具有不同的折射率的材料所制成，而不同折射率材料可至少一选自由类金刚石(DLC)、氧化钛(TixOy)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、砷化镓(GaAs)、砷化铝(AlAs)所组成的群组；该第一绝缘层261与该第二绝缘层262依序周期性堆栈设置而具有布拉格反射镜(DistributeBraggreflector)的特性，且使得本实施例的覆晶发光二极管中发射至侧面的光线可通过绝缘保护层26反射至覆晶式发光二极管的出光面，进而提升输出光率。在本实施例中，该第一绝缘层261的材料为二氧化硅(SiO2，折射率：1.55)、该第二绝缘层262的材料为二氧化钛(TiO2，折射率：2.51)，且该第一绝缘层261及该第二绝缘层262为交替形成14层堆栈结构。
再来，请参阅图2B是本实施例另一侧面结构示意图，除了该绝缘保护层26设置于该半导体磊晶多层复合结构21的外侧，且包含一第一绝缘层261及一第二绝缘层262之外，于该绝缘保护层26的最外侧设置一金属保护层27，该金属保护层27可至少一选自由铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、或其合金所组成的群组，因此，通过该金属保护层27，更能增加本实施例的覆晶式发光二极管发射至侧面的光线反射至覆晶式发光二极管的出光面的反射率，进而更加提升输出光率。在本实施例中，该金属保护层27由银(Ag，折射率：0.329)所构成。
实施例二
请参考图3，其本发明实施例二的覆晶式发光二极管的结构示意图。如图3所示，本实施例与前述实施例一的覆晶式发光二极管的结构大致相同，其包括：一基板40，具有一第一表面401以及一相对于该第一表面401的第二表面402；一半导体磊晶多层复合结构41，其位于该基板40的第二表面402上且该半导体磊晶多层复合结构41包含一无掺杂半导体磊晶层411、一第一半导体磊晶层412、一活性中间层413、以及一第二半导体磊晶层414，其中，该无掺杂半导体磊晶层411、该第一半导体磊晶层412、该活性中间层413、以及该第二半导体磊晶层414为层叠设置，而该无掺杂半导体磊晶层411夹置于该第一半导体磊晶层412与该基板40之间，且该活性中间层413夹置于该第一半导体磊晶层412与该第二半导体磊晶层414之间；一反射层42，位于该半导体磊晶多层复合结构41的该第二半导体磊晶层414表面；一盲孔43，设于该半导体磊晶多层复合结构41中，并贯穿该反射层42、该第二半导体磊晶层414以及该活性中间层413，而该盲孔43抵止于该第一半导体磊晶层412上；一第一电极451，该第一电极451设置于该半导体磊晶多层复合结构41的该盲孔43上，且其位于该半导体磊晶多层复合结构41的该第一半导体磊晶层412上方；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构452，是填充于该半导体磊晶多层复合结构41的该盲孔43中，并覆盖于该第一电极451上方，且电性连接该半导体磊晶多层复合结构41的该第一半导体磊晶层412；一第一金属焊接层49，位于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构452上；一第二电极441，位于该半导体磊晶多层复合结构41的该第二半导体磊晶层414上方，并经由该反射层42电性连接该半导体磊晶多层复合结构41的该第二半导体磊晶层414；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构442，是位于该半导体磊晶多层复合结构41的该第二电极441上方，并电性连接该半导体磊晶多层复合结构41的该第二半导体磊晶层414；一第二金属焊接层48，位于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构442上；其中，该第二类金刚石/导电材料多层复合结构442的表面与第一类金刚石/导电材料多层复合结构452的表面形成一共平面，且该第二金属焊接层48的表面与该第一金属焊接层49的表面亦形成一共平面；以及一绝缘保护层46，其隔绝所覆盖的该第一电极451、该第二电极441、该反射层42、该第一半导体磊晶层412以及该第二半导体磊晶层414的侧壁，以及该盲孔43的内壁表面，并隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构452与该第二半导体磊晶层414之间的直接接触；然而，不同于前述实施例一的结构，在本实施例中，该基板40的第一表面401可通过一蚀刻处理而形成一粗糙化表面，另一方面，该基板40的第二表面402可通过一微影处里而形成一图形化表面，进而有效提升本发明覆晶式发光二极管的出光率，并且可以控制本实施例的覆晶式发光二极管偏极以及光场分布。
实施例三
参考图4，其是本实施例的芯片板上封装结构的结构示意图。如图4所示，芯片板上封装结构包括：一电路载板6；以及上述实施例一所制得的覆晶式发光二极管2，其是经由该第一金属焊接层29以及该第二金属焊接层28电性连接该电路载板6，其中，电路载板6包含一绝缘层61、一电路基板60、以及电性连接垫63，该绝缘层61的材质可选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷、含金刚石的环氧树脂、或者上述材质的混合物，该电路基板60是一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
于该芯片板上封装结构中，可利用形成于电性连接垫63表面的焊料62，透过覆晶方式，使该第一金属焊接层29以及该第二金属焊接层28与该电路载板6的电性连接垫63达到电性连接。
实施例四
参考图5，其是本实施例的芯片板上封装结构的结构示意图。如图5所示，芯片板上封装结构包括：一电路载板6；以及上述实施例二所制得的覆晶式发光二极管4，其是经由该第一金属焊接层49以及该第二金属焊接层48电性连接该电路载板6，其中，电路载板6包含一绝缘层61、一电路基板60、以及电性连接垫63，该绝缘层61的材质可选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷、含金刚石的环氧树脂、或者上述材质的混合物，该电路基板60是一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
于该芯片板上封装结构中，可利用形成于电性连接垫63表面的焊料62，透过覆晶方式，使该第一金属焊接层49以及该第二金属焊接层48与该电路载板6的电性连接垫63达到电性连接。
综上所述，本发明的覆晶式发光二极管，其具有缓冲热膨胀系数差异(coefficientthermalexpansionmismatch)及集中出光的结构设计，可在发光二极管运作产生热量的过程中持续使热量散失。即使有部分热量没有自发光二极管中散失而促使整体结构产生热膨胀，其中设置的类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而保护不受损伤，并且能汇聚光束于出光面而提升出光率。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (33)

1.一种覆晶式发光二极管，其特征在于，包括：
一基板，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；
一半导体磊晶多层复合结构，其位于该基板的该第二表面上方且包含一第一半导体磊晶层、一第二半导体磊晶层以及一盲孔，其中，该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层是层叠设置，且该盲孔贯穿该第二半导体磊晶层；
一第一电极，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层上方；
一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，是填充于该半导体磊晶多层复合结构的该盲孔中，并覆盖于该第一电极上方，且电性连接该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层；
一第二电极，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第二半导体磊晶层上方；
一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体磊晶多层复合结构的该第二电极上方，并电性连接该半导体磊晶多层复合结构的该第二半导体磊晶层；以及
一绝缘保护层，覆盖该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层的侧壁以及该第二半导体磊晶层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面，以隔绝及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体磊晶层之间的接触；
其中，该绝缘保护层是由两种或两种以上的不同折射率材料堆栈设置。
2.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该不同折射率材料是至少一选自由绝缘类金刚石(IsolatedDLC)、氧化钛(TixOy)、二氧化硅(SiO2)、砷化镓(GaAs)、以及砷化铝(AlAs)所组成的群组。
3.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，还包括在该绝缘保护层的外侧设置一金属保护层。
4.如权利要求3所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该金属保护层是至少一选自由铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、或其合金所组成的群组。
5.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该第二表面为一图形化表面。
6.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该第一表面为一图形化表面或一粗糙化表面。
7.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该半导体磊晶多层复合结构还包括一无掺杂半导体磊晶层，该无掺杂半导体磊晶层夹置于该第一半导体磊晶层与该基板的该第二表面之间。
8.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该半导体磊晶多层复合结构还包括一活性中间层，该活性中间层夹置于该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层之间。
9.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构选自由导电材料层与导电类金刚石层堆栈结构、导电材料与类金刚石混合物多层结构、以及导电材料与导电性类金刚石混合物多层结构所组群组的至少一者。
10.如权利要求9所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该导电材料层或该导电材料的材质是选自由铟锡氧化物(indiumtinoxide，ITO)、氧化铝锌(aluminumzincoxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)、以及金(Au)所组群组的至少一者。
11.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面形成一共平面。
12.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，还包括：一第一金属焊接层，位于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构上；以及一第二金属焊接层，位于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构上，其中，该第二金属焊接层的表面与该第一金属焊接层的表面形成一共平面。
13.如权利要求12所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该第一金属焊接层或该第二金属焊接层的材质是选自由镍(Ni)、钛(Ti)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、锡(Sn)、铬(Cr)、或其合金所组群组的至少一者。
14.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，还包含一反射层，夹置于该半导体磊晶多层复合结构与该第二电极之间。
15.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其特征在于，该第一半导体磊晶层、该第一电极以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构是N型，该第二半导体磊晶层、该第二电极以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构是P型。
16.一种覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一基板，具有一第一表面以及一相对于该第一表面的第二表面；
于该基板的该第二表面上方形成一半导体磊晶多层复合结构，其中，该半导体磊晶多层复合结构包含一第一半导体磊晶层、以及一第二半导体磊晶层，其中，该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层是层叠设置；
于该半导体磊晶多层复合结构开设一盲孔，其中，该盲孔贯穿该第二半导体磊晶层；
于该第二半导体磊晶层上方，以及于该半导体磊晶多层复合结构的该盲孔中分别形成一第二电极，以及形成一第一电极，且该一第一电极位于该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层上方；
形成一绝缘保护层，覆盖该半导体磊晶多层复合结构的该第一半导体磊晶层的侧壁以及该第二半导体磊晶层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面；以及
于该第一电极、以及该第二电极上方分别形成一第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及一第二类金刚石/导电材料多层复合结构；其中，该绝缘保护层隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体磊晶层之间的接触；
其中，该绝缘保护层是由两种或以上的不同折射率材料堆栈设置。
17.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该不同折射率材料是至少一选自由绝缘类金刚石(IsolatedDLC)、氧化钛(TixOy)、二氧化硅(SiO2)、砷化镓(GaAs)、以及砷化铝(AlAs)所组成的群组。
18.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，还包括在该绝缘保护层的外侧设置一金属保护层。
19.如权利要求18所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该金属保护层是至少一选自由铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、或其合金所组成的群组。
20.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该基板的该第二表面是通过蚀刻或显影处理，使该第二表面形成一图形化表面。
21.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该基板的该第一表面是通过蚀刻或显影处理，使该第一表面形成一图形化表面或一粗糙化表面。
22.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该半导体磊晶多层复合结构还包括一无掺杂半导体磊晶层，该无掺杂半导体磊晶层夹置于该第一半导体磊晶层与该基板的该第二表面之间。
23.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该半导体磊晶多层复合结构还包括一活性中间层，该活性中间层夹置于该第一半导体磊晶层与该第二半导体磊晶层之间。
24.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构选自由导电材料层与导电类金刚石层堆栈结构、导电材料与类金刚石混合物多层结构、以及导电材料与导电性类金刚石混合物多层结构所组群组的至少一者。
25.如权利要求24所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该导电材料层或该导电材料的材质是选自由铟锡氧化物(indiumtinoxide，ITO)、氧化铝锌(aluminumzincoxide，AZO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、钛(Ti)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)、以及金(Au)所组群组的至少一者。
26.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面形成一共平面。
27.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，还包括以下步骤：于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构上，分别形成一第一金属焊接层、以及一第二金属焊接层，其中，该第二金属焊接层的表面与该第一金属焊接层的表面形成一共平面。
28.如权利要求27所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该第一金属焊接层或该第二金属焊接层的材质是选自由镍(Ni)、钛(Ti)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、锡(Sn)、铬(Cr)、或其合金所组群组的至少一者。
29.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，还包含以下步骤：于第二电极形成前，于该半导体磊晶多层复合结构上形成一反射层。
30.如权利要求16所述的覆晶式发光二极管的制造方法，其特征在于，该第一半导体磊晶层、该第一电极以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构是N型，该第二半导体磊晶层、该第二电极以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构是P型。
31.一种芯片板上封装结构(chiponboard，COB)，其特征在于，包括：
一电路载板；以及
一如权利要求12或13所述的覆晶式发光二极管，其是经由该第一金属焊接层以及该第二金属焊接层封装于该电路载板。
32.如权利要求31所述的芯片板上封装结构，其特征在于，该电路载板包含一绝缘层、以及一电路基板，该绝缘层的材质是选自由类金刚石、氧化铝、陶瓷、以及含金刚石的环氧树脂所组群组的至少一者。
33.如权利要求31所述的芯片板上封装结构，其特征在于，该电路基板是一金属板、一陶瓷板或一硅基板。
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