CN104733598B - 半导体发光结构及半导体封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体发光结构，包括一磊晶结构、一N型电极垫、一P型电极垫以及一绝缘层。N型电极垫与P型电极垫相间隔地设置于磊晶结构上，其中P型电极垫具有一第一上表面。绝缘层设置于磊晶结构上且位于N型电极垫与P型电极垫之间，其中绝缘层具有一第二上表面。P型电极垫的第一上表面与绝缘层的第二上表面共平面。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体发光结构及半导体封装结构，特别是涉及一种可有效强化磊晶结构的半导体发光结构及半导体封装结构。
背景技术
目前，薄膜覆晶式发光二极管的制造方法是先在基板上形成磊晶结构，然后在磊晶结构上分别形成N型电极以及P型电极，而形成一半导体发光结构。进一步，将此半导体发光结构接合于承载座上，使得半导体发光结构的N型电极与P型电极分别电性连接于承载座的N型接合垫与P型接合垫。最后，再以雷射剥离技术移除基板，而形成薄膜覆晶式发光二极管。然而，由于磊晶结构为一薄层结构，在以雷射剥离技术移除基板时，磊晶结构经常会因受应力而破裂，使得薄膜覆晶式发光二极管的制造良率降低，进而增加制造成本。
发明内容
本发明提供一种可有效强化磊晶结构的半导体发光结构及半导体封装结构，以解决上述的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种技术方案是：提供一种半导体发光结构包括一磊晶结构、一N型电极垫、一P型电极垫以及一绝缘层。N型电极垫与P型电极垫相间隔地设置于磊晶结构上，其中P型电极垫具有一第一上表面。绝缘层设置于磊晶结构上且位于N型电极垫与P型电极垫之间，其中绝缘层具有一第二上表面。P型电极垫的第一上表面与绝缘层的第二上表面共平面。
其中，N型电极垫具有一第三上表面，其中P型电极垫的第一上表面、绝缘层的第二上表面与N型电极垫的部分第三上表面共平面。
其中，N型电极垫具有一第三上表面，其中P型电极垫的第一上表面、绝缘层的第二上表面与N型电极垫的第三上表面共平面。
其中，半导体发光结构进一步包括一增高垫，设置于磊晶结构上且位于N型电极垫与P型电极垫之间，其中绝缘层包覆增高垫。
其中，半导体发光结构进一步包括一基板，其中磊晶结构形成于基板上。
为解决上述技术问题，本发明提供的另一种技术方案是：提供一种半导体封装结构包括一承载座、一N型接合垫、一P型接合垫以及一如上所述的半导体发光结构。N型接合垫与P型接合垫设置于承载座上，且N型接合垫与该P型接合垫之间存在一凹槽。半导体发光结构的N型电极垫电性连接于N型接合垫，且半导体发光结构的P型电极垫电性连接于P型接合垫。
综上所述，本发明是通过使P型电极垫的上表面与绝缘层的上表面共平面，来强化磊晶结构。通过这种方式，在以雷射剥离技术移除基板时，即可有效避免磊晶结构因受应力而破裂。此外，本发明可使P型电极垫的上表面、绝缘层的上表面与N型电极垫的部分或全部上表面共平面，以进一步强化磊晶结构。再者，本发明可在磊晶结构上设置增高垫且使绝缘层包覆增高垫，以在半导体发光结构成型后，确保P型电极垫的上表面与绝缘层的上表面共平面。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的半导体发光结构的示意图；
图2为根据本发明第二实施例的半导体发光结构的示意图；
图3为根据本发明第三实施例的半导体发光结构的示意图；
图4为根据本发明第四实施例的半导体发光结构的示意图；
图5与图6为根据本发明第五实施例的半导体封装结构的制造过程示意图；
图7为根据本发明第六实施例的半导体封装结构的示意图；
图8为根据本发明第七实施例的半导体封装结构的示意图；
图9为根据本发明第八实施例的半导体封装结构的示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1为根据本发明第一实施例的半导体发光结构1的示意图。本发明的半导体发光结构1包括一形成于基板10上的一磊晶结构12，其中磊晶结构12包括一N型半导体层120、一发光层122以及一P型半导体层124，且发光层122位于N型半导体层120与P型半导体层124之间。在此实施例中，基板10可为玻璃基板、塑胶基板、蓝宝石基板、陶瓷基板或其它承载基板，N型半导体层120可为N型氮化镓层，且P型半导体层124可为P型氮化镓层。需说明的是，磊晶结构12的发光原理是为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。进一步，在磊晶结构12上设置相间隔的一N型电极垫22及一P型电极垫24，并且还有一绝缘层16设置于N型电极垫22及P型电极垫24之间，其中，N型电极垫22及P型电极垫24分别电性连接N型半导体层120及P型半导体层124，其制作方法为在绝缘层16上对应N型半导体层120与P型半导体层124的适当位置处开设孔洞160、162，将适当的导电材料分别填入孔洞160、162中，以在孔洞160、162中分别形成一N型导电结构18以及一P型导电结构20，N型电极垫22透过N型导电结构18与N型半导体层120电性连接，且P型电极垫24透过P型导电结构20与P型半导体层124电性连接。
如图1所示，N型电极垫22与P型电极垫24是相间隔地设置于磊晶结构12上，其中P型电极垫24具有一第一上表面240，位于N型电极垫22与P型电极垫24之间的绝缘层16具有一第二上表面164，且N型电极垫22具有一第三上表面220。在此实施例中，绝缘层16的第二上表面164连接P型电极垫24的第一上表面240与N型电极垫22的第三上表面220。
在此实施例中，本发明是通过使绝缘层16设置于P型电极垫24与N型电极垫22之间，且令P型电极垫24的第一上表面240与绝缘层16的第二上表面164共平面，来强化磊晶结构12。通过这种方式，在以雷射剥离技术移除基板10时，即可有效避免磊晶结构12因受应力而破裂。较佳地，P型电极垫24的第一上表面240、绝缘层16的第二上表面164与N型电极垫22的第三上表面220共平面，最佳地，绝缘层16的第二上表面164连接P型电极垫24的第一上表面240与N型电极垫22的第三上表面220，如此一来，P型电极垫24与N型电极垫22之间不具有空隙，半导体发光结构1可更为牢固。
配合图1，请参阅图2，图2为根据本发明第二实施例的半导体发光结构1'的示意图。半导体发光结构1'与上述的半导体发光结构1的主要不同之处在于，由于P型半导体层124与N型半导体层120具有高度落差，因此制作N型电极垫22与P型电极垫24时，有可能会在N型电极垫22成型后存在一凹陷26，使得P型电极垫24的第一上表面240、绝缘层16的第二上表面164与N型电极垫22的部分第三上表面220共平面。需说明的是，只要P型电极垫24的第一上表面240与绝缘层16的第二上表面164共平面，即可达到强化磊晶结构12的目的。在此实施例中由于同时制作导电结构及电极垫，比起图1所示的半导体发光结构1，可节省制程时间。
配合图1，请参阅图3，图3为根据本发明第三实施例的半导体发光结构3的示意图，半导体发光结构3与上述的半导体发光结构1的主要不同之处在于，半导体发光结构3中设置一增高垫14于磊晶结构12上，且绝缘层16包覆增高垫14，其中增高垫14的材料可为二氧化硅或金属，在此不以为限，值得一提的是，若增高垫14的材料为金属，由于金属的延展性较佳，可具有较佳的应力缓冲能力；若增高垫14的材料为二氧化硅，则绝缘效果佳。此外，增高垫14是位于N型电极垫22与P型电极垫24之间，由于绝缘层16包覆增高垫14，因此增高垫14的宽度W小于N型电极垫22与P型电极垫24之间的最大水平间距D。增高垫14的目的在于可使绝缘层16的第二表面164更容易与P型电极垫24的第一表面240共平面，需说明的是，在本实施例中，由于P型导电结构20是填充于绝缘层16的孔洞162中，因此P型导电结构20的厚度等于绝缘层16的厚度。因此，增高垫16的高度H1需等于P型电极垫24的高度H2，才可使P型电极垫24的第一上表面240与绝缘层16的第二上表面164共平面。
配合图3，请参阅图4，图4为根据本发明第四实施例的半导体发光结构3'的示意图。半导体发光结构3'与上述的半导体发光结构3的主要不同之处在于，半导体发光结构3'的N型电极垫22在成型后存在一凹陷26，使得P型电极垫24的第一上表面240、绝缘层16的第二上表面164与N型电极垫22的部分第三上表面220共平面。需说明的是，只要P型电极垫24的第一上表面240与绝缘层16的第二上表面164共平面，即可达到强化磊晶结构12的目的。此外，图3中与图4中所示相同标号的元件，其作用原理大致相同，在此不再赘述。
配合图3，请参阅图5以及图6，图5与图6为根据本发明第五实施例的半导体封装结构4的制造过程示意图。如图5所示，本发明可提供一承载座30、一N型接合垫32及一P型接合垫34，其中N型接合垫32与P型接合垫34设置于承载座30上，N型接合垫32与P型接合垫34之间存在一凹槽36，使N型接合垫32与P型接合垫34隔开。
在制造完成图3所示的半导体发光结构3后，可将半导体发光结构3的N型电极垫22与P型电极垫24分别接合于承载座30上的N型接合垫32与P型接合垫34，使得N型电极垫22电性连接于N型接合垫32，且P型电极垫24电性连接于P型接合垫34，其中，部分N型接合垫32未被N型电极垫22覆盖，部分P型接合垫34未被P型电极垫24覆盖，以连接外部电源。在此实施例中，绝缘层16的第二上表面164在承载座30上的投影面积A2大于凹槽36在承载座30上的投影面积A1，使得绝缘层16的第二上表面164完全遮盖凹槽36，但本发明不以此为限，绝缘层16的第二上表面164在承载座30上的投影面积A2也可以等于凹槽36在承载座30上的投影面积A1。较佳地，有一绝缘材料38设置于凹槽36内，以将N型接合垫32与P型接合垫34绝缘隔开，且绝缘材料38的厚度等于P型接合垫34的厚度，最佳地，绝缘材料38的厚度等于P型接合垫34与N型接合垫32的厚度，使得绝缘材料38可贴合于绝缘层16的第二上表面164，减少有间隙存在绝缘材料38与绝缘层16的第二上表面164之间的机率。
进一步，如图6所示，本发明可以使用雷射剥离技术移除基板10，以制造完成半导体封装结构4。如上所述，由于P型电极垫24的第一上表面240与绝缘层16的第二上表面164共平面，因此在以雷射剥离技术移除基板10时，即可有效避免磊晶结构12因受应力而破裂。
配合图6，请参阅图7，图7为根据本发明第六实施例的半导体封装结构4'的示意图。半导体封装结构4'与上述的半导体封装结构4的主要不同之处在于，半导体封装结构4'进一步包括一波长转换体40，包覆半导体发光结构3。波长转换体40可由一透明胶体以及一荧光粉混合制成，但不以此为限。波长转换体40可将半导体发光结构3发出的光线的波长转换为另一波长，进而改变半导体发光结构3发出的光线的颜色。需说明的是，图7中与图6中所示相同标号的元件，其作用原理大致相同，在此不再赘述。
配合图7，请参阅图8，图8为根据本发明第七实施例的半导体封装结构4″的示意图。半导体封装结构4″与上述的半导体封装结构4'的主要不同之处在于，半导体封装结构4″进一步包括二外部电极42、44，且二外部电极42、44可分别经由导电材料46、48电性连接于N型接合垫32与P型接合垫34。通过这种方式，当半导体封装结构4″设置于电路板(未显示)上时，外部电极42、44可用以与电路板上的电路布线形成电性连接。需说明的是，图8中与图7中所示相同标号的元件，其作用原理大致相同，在此不再赘述。
配合图8，请参阅图9，图9为根据本发明第八实施例的半导体封装结构4″'的示意图。半导体封装结构4″'与上述的半导体封装结构4″的主要不同之处在于，半导体封装结构4″'的波长转换体40包覆半导体发光结构3且延伸至承载座30的侧壁。换言之，本发明可根据实际出光需求来决定波长转换体40的包覆范围。需说明的是，图9中与图8中所示相同标号的元件，其作用原理大致相同，在此不再赘述。
综上所述，本发明是通过使P型电极垫的上表面与绝缘层的上表面共平面，来强化磊晶结构。通过这种方式，在以雷射剥离技术移除基板时，即可有效避免磊晶结构因受应力而破裂。此外，本发明可使P型电极垫的上表面、绝缘层的上表面与N型电极垫的部分或全部上表面共平面，以进一步强化磊晶结构。再者，本发明可在磊晶结构上设置增高垫且使绝缘层包覆增高垫，以在半导体发光结构成型后，确保P型电极垫的上表面与绝缘层的上表面共平面。本发明还可利用波长转换体包覆半导体发光结构，以改变半导体发光结构发出的光线的颜色。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种半导体发光结构，其特征在于，包括：
一磊晶结构；
一N型电极垫与一P型电极垫，相间隔地设置于所述磊晶结构上，所述P型电极垫具有一第一上表面；
一绝缘层，设置于所述磊晶结构上且位于所述N型电极垫与所述P型电极垫之间，所述绝缘层具有一第二上表面；以及
一金属增高垫，设置于所述磊晶结构上且位于所述N型电极垫与所述P型电极垫之间，所述绝缘层覆盖所述金属增高垫，
其中，所述第一上表面与所述第二上表面共平面。
2.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述N型电极垫具有一第三上表面，所述第一上表面、所述第二上表面与部分所述第三上表面共平面。
3.根据权利要求2所述的半导体发光结构，其特征在于，所述第二上表面连接所述第一上表面与所述第三上表面。
4.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其特征在于，所述半导体发光结构进一步包括一基板，所述磊晶结构形成于所述基板上。
5.一种半导体封装结构，其特征在于，所述半导体封装结构包括：
一承载座；
一N型接合垫与一P型接合垫，设置于所述承载座上，所述N型接合垫与所述P型接合垫之间存在一凹槽；以及
一根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光结构，所述N型电极垫电性连接于所述N型接合垫，且所述P型电极垫电性连接于所述P型接合垫。
6.根据权利要求5所述的半导体封装结构，其特征在于，所述半导体封装结构进一步包括一绝缘材料，设置于所述凹槽内，且所述绝缘材料的厚度等于所述P型接合垫的厚度。
7.根据权利要求5所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第二表面在所述承载座上的投影面积大于所述凹槽在所述承载座上的投影面积。
8.根据权利要求5所述的半导体封装结构，其特征在于，所述半导体封装结构进一步包括一波长转换体，包覆所述半导体发光结构。
9.根据权利要求8所述的半导体封装结构，其特征在于，所述波长转换体包覆所述半导体发光结构且延伸至所述承载座的侧壁。
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