CN105308765A - 具有通过焊膏粘结的发光二极管的发光二极管模块以及发光二极管 - Google Patents

具有通过焊膏粘结的发光二极管的发光二极管模块以及发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管和一种发光二极管模块。所述发光二极管模块包括印刷电路板和通过焊膏粘结至该印刷电路板的发光二极管。所述发光二极管包括电连接至第一导电型半导体层的第一电极焊盘和连接至第二导电型半导体层的第二电极焊盘，其中，第一电极焊盘和第二电极焊盘中的每个电极焊盘包括至少五对钛/镍层或至少五对钛/铬层和最上面的金层。因此，防止了焊膏中的例如锡等的金属元素的扩散，从而提供了可靠的发光二极管模块。

Description

具有通过焊膏粘结的发光二极管的发光二极管模块以及发光二极管
技术领域
本发明涉及一种发光二极管和一种发光二极管模块，更特别地，涉及一种发光二极管模块，该发光二极管模块包括通过焊膏粘结到诸如印刷电路板等的基板上的发光二极管。
背景技术
随着氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)的发展，GaN基LED被用在了包括天然彩色LED显示器件、LED交通标识牌、白色LED等在内的各种应用范围中。
通常，GaN基LED是通过在基板(例如蓝宝石基板)上生长外延层来形成的，并且包括N型半导体层、P型半导体层和置于其间的有源层。N-电极焊盘形成在N型半导体层上，而P-电极焊盘形成在P型半导体层上。发光二极管通过电极焊盘而电连接到外部电源。在运行时，电流通过半导体层从P-电极焊盘流至N-电极焊盘。
另一方面，使用倒装芯片型发光二极管，以防止由P-电极焊盘引起的光损失并同时改善散热效率，已经提出了有助于大型倒装芯片型发光二极管中的电流散布的各种电极结构(见美国专利第6486499号)。例如，反射电极形成在P型半导体层上，并且在通过蚀刻P型半导体层和有源层而形成的N型半导体层的暴露区域上，形成用于电流散布的延伸。
形成在P型半导体层上的反射电极反射在有源层中产生的光，从而改善光提取效率，同时有助于P型半导体层中的电流散布。另一方面，连接至N型半导体层的延伸有助于N型半导体层中的电流散布，以允许在较大的有效面积上一致发光。特别地，具有约1mm2或以上的较大面积的适用于大功率的发光二极管不仅需要在P型半导体层中的、也需要在N型半导体层中的电流散布。
然而，传统技术采用了具有高阻抗的线性延伸，因此在电流散布上受到了限制。此外，由于反射电极被约束放置于P型半导体层上，大量的光不被反射电极反射，而是被吸收到焊盘和延伸中，进而引起显著的光损失。
另一方面，在最终产品中，发光二极管是以LED模块的形式提供的。一般而言，LED模块包括印刷电路板和安装于印刷电路板上的LED封装，其中，发光二极管以芯片形式被安装在LED封装内。传统的LED芯片通过银膏或金锡焊料被安装于次基台、引线框架或引线电极上并且被封装来形成LED封装，其随之通过焊膏被安装于印刷电路板上。因此，LED芯片上的焊盘被放置为远离焊膏，并且通过相对稳定的粘结材料(如银膏或金锡焊料)粘结。
近来，已经研究开发通过将发光二极管的焊盘通过焊膏直接粘结在印刷电路板上来制造LED模块的技术。例如，通过将LED芯片直接安装在PCB上而不是对LED芯片进行封装，或者通过制造所谓的晶圆级LED封装并接着将该LED封装安装在印刷电路板上，来制造LED模块。由于在这些LED模块中焊盘与焊膏直接邻接，诸如焊膏中的锡等的金属元素会通过焊盘扩散到发光二极管中，会在发光二极管中造成短路，由此造成器件故障。
发明内容
【技术问题】
本发明的实施例提供一种包括通过焊膏粘结到基板上的发光二极管的LED模块。
本发明的实施例提供一种能够防止焊膏的金属元素扩散的发光二极管以及一种包括该发光二极管的LED模块。
本发明的实施例提供一种具有改善的电流散布性能的发光二极管。
本发明的实施例提供一种能够通过改善反射率来改善光提取效率的发光二极管。
本发明的实施例提供一种在改善电流散布性能的同时实现制造工艺的简化的发光二极管、包括其的LED模块及其制造方法。
【技术方案】
根据本发明的一个方面，一种发光二极管包括：第一导电型半导体层；多个台面，置于第一导电型半导体层上，且每个台面包括有源层和第二导电型半导体层；第一电极焊盘，电连接到第一导电型半导体层；以及第二电极焊盘，电连接到每个台面的第二导电型半导体层。第一电极焊盘和第二电极焊盘中的每一个包括焊料阻挡层和氧化阻挡层。
一种LED模块包括：印刷电路板；以及粘结到印刷电路板的发光二极管。此处，该发光二极管的第一电极焊盘和第二电极焊盘通过焊膏分别粘结到对应的焊盘。焊膏与常规金锡焊料不同，由金属合金和有机材料的混合物组成，且通过热处理被固化，以起到粘结作用。因此，焊膏中的诸如锡等的金属元素不会像典型金锡焊料中的金属元素那样易于扩散。
由于第一电极焊盘和第二电极焊盘中的每一个都包括焊料阻挡层，因此可以防止焊膏中诸如锡等的金属元素扩散至发光二极管中。
该发光二极管还可包括：反射电极结构，这些反射电极结构分别置于台面上；以及电流散布层，覆盖多个台面和第一导电型半导体层，包括分别置于台面的上部区域中同时暴露反射电极结构的多个开口，其中，电流散布层与第一导电型半导体层形成欧姆接触并且与多个台面绝缘。此处，第一电极焊盘电连接到电流散布层，第二电极焊盘电连接到反射电极结构。
由于电流散布层覆盖多个台面和第一导电型半导体层，因此发光二极管具有改善的电流散布性能。
反射电极结构中的每一个可包括反射金属部分、浇灌金属部分和防氧化金属部分。此外，反射金属部分可具有倾斜的侧表面，使得反射金属部分的上表面具有比其下表面小的面积，并且浇灌金属部分可以覆盖反射金属部分的上表面和侧表面。另外，防氧化金属部分覆盖浇灌金属部分。可在反射金属部分与浇灌金属部分之间的界面处形成应力消除层。应力消除层消除由于不同金属层之间的热膨胀系数的差异而产生的应力。
另外，多个台面可具有在一个方向上延伸的细长形状，并且可相互平行，并且电流散布层的开口可被置为偏向多个台面的同一端。
在一些实施例中，电流散布层包括反射金属。此外，电流散布层可具有65％至75％的反射率。利用这种结构，除了通过反射电极提供光反射之外，还能够通过电流散布层提供光反射，从而能够反射经过多个台面的侧壁和第一导电型半导体层的光。
该发光二极管还可包括上绝缘层，该上绝缘层覆盖电流散布层的至少一部分，并且包括暴露反射电极结构的开口，其中，第二电极焊盘置于上绝缘层上且电连接到通过上绝缘层的开口而暴露的反射电极结构。
该发光二极管还可包括置于反射电极结构与第二电极焊盘之间的防扩散增强层。防扩散增强层能够防止通过第二电极焊盘扩散的金属元素进入发光二极管。防扩散增强层可由与电流散布层的材料相同的材料形成。
该发光二极管还可包括下绝缘层，该下绝缘层置于多个台面与电流散布层之间，且使电流散布层与多个台面绝缘。下绝缘层可包括开口，这些开口分别置于台面的上部区域中，且暴露反射电极结构。
此外，电流散布层的开口可以具有比下绝缘层的开口宽的宽度，从而允许从其暴露下绝缘层的所有开口。
在一些实施例中，该发光二极管还可包括上绝缘层，该上绝缘层覆盖电流散布层的至少一部分，且包括暴露反射电极结构的开口，其中，上绝缘层可以覆盖电流散布层的开口的侧壁。
下绝缘层可包括氧化硅层，上绝缘层可包括氮化硅层。由氮化硅层形成的上绝缘层可以防止焊膏的金属元素从其扩散。
该发光二极管还可包括基板和覆盖基板的下表面的波长转换器。基板可以是用于生长半导体层的生长基板。此外，波长转换器可覆盖基板的下表面和侧表面。
焊料阻挡层可包括由选自铬、钛、镍、钼、钨钛和钨中的至少一种形成的金属层，并且氧化阻挡层可包括金、银或有机材料层。
在一些实施例中，焊膏可以覆盖第一电极焊盘和第二电极焊盘中的每一个的侧表面的至少一部分。
焊膏可接触与第一电极焊盘和第二电极焊盘相邻的发光二极管的下表面。发光二极管还可包括置于其下表面上的上绝缘层，并且焊膏可以接触上绝缘层。此外，焊膏可以部分地覆盖发光二极管的侧表面。
焊膏可以包含锡和其它金属。在一个实施例中，基于焊膏的总重量，锡的存在量可为50wt％或更多。在另一个实施例中，基于焊膏的总重量，锡的存在量可为60wt％或更多，例如90wt％或更多。
根据本发明的另一个方面，一种发光二极管包括：第一导电型半导体层；多个台面，置于第一导电型半导体层上，并且每个台面包括有源层和第二导电型半导体层；反射电极结构，分别置于台面上；防扩散增强层，置于每个反射电极结构上；第一电极焊盘，电连接到第一导电型半导体层；以及第二电极焊盘，电连接到防扩散增强层。
一种LED模块包括：印刷电路板；以及粘结到印刷电路板的发光二极管。在此，发光二极管的第一电极焊盘和第二电极焊盘通过焊膏分别粘结到相应的焊盘。
发光二极管还可包括电流散布层，电流散布层覆盖多个台面和第一导电型半导体层，且包括分别置于台面的上部区域中且同时暴露反射电极结构的开口，电流散布层与第一导电型半导体层形成欧姆接触，并且与多个台面绝缘。第一电极焊盘电连接到电流散布层。
防扩散增强层可由与电流散布层的材料相同的材料形成。因此，防扩散增强层可通过相同的工艺与电流散布层一起形成。
电流散布层可包括铬、铝、镍、钛或金。
焊膏可包括含铅的焊料合金(例如锡-铅或锡-铅-银)或不含铅的焊料合金(例如锡-银、锡-铋、锡-锌、锡-锑或锡-银-铜合金)。
基于金属的总重量，焊膏可包含50％或更多、60％或更多或者90％或更多量的锡。
根据本发明的再一方面，一种制造发光二极管的方法包括：在基板上形成第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层；通过将第二导电型半导体层和有源层图案化来在第一导电型半导体层上形成多个台面；在多个台面上形成反射电极结构，以分别形成与多个台面的欧姆接触；形成电流散布层，电流散布层覆盖多个台面和第一导电型半导体层，包括分别置于台面的上部区域中且暴露反射电极结构的开口，电流散布层与第一导电型半导体层形成欧姆接触，且与多个台面绝缘；以及形成电连接至电流散布层的第一电极焊盘和电连接至反射电极结构的第二电极焊盘。
在一些实施例中，第一电极焊盘和第二电极焊盘中的每一个可包括焊料阻挡层和氧化阻挡层。焊料阻挡层可以是由选自铬、钛、镍、钼、钨钛和钨中的至少一种形成的金属层，氧化阻挡层可以包括金、银或有机层。
该LED制造方法还可包括：在反射电极结构上形成防扩散增强层。
防扩散增强层可以与电流散布层一起形成，并且第二电极焊盘可连接至防扩散增强层。
该LED制造方法还可包括：在形成电流散布层之前，形成下绝缘层，下绝缘层覆盖多个台面和第一导电型半导体层，且包括暴露第一导电型半导体层的开口以及分别置于台面的上部区域且暴露反射电极结构的开口。
该LED制造方法还可包括：在电流散布层上形成上绝缘层。上绝缘层可包括暴露反射电极结构的开口，且可覆盖电流散布层的开口的侧壁。
下绝缘层可包括氧化硅层，上绝缘层可包括氮化硅层。
在基板上形成第一电极焊盘和第二电极焊盘之后，可以通过研磨和/或抛光被部分地去除以变薄。其后，将基板划分以提供彼此隔离的单独的LED芯片。随后，可将波长转换器覆盖在LED芯片上，并且具有波长转换器的LED芯片通过焊膏被安装在印刷电路板上，从而提供LED模块。
可通过在LED芯片上涂覆含磷树脂，接着固化来形成波长转换器，或者可以通过经由气溶胶喷射器在LED芯片上喷涂磷光粉来形成波长转换器。
【有益效果】
本发明的实施例提供了一种能够防止焊膏中的金属元素扩散的发光二极管以及一种包括该发光二极管的LED模块。此外，本发明的实施例提供了一种具有改进的电流散布性能的发光二极管，具体而言，提供了一种倒装芯片型发光二极管。另外，本发明的实施例提供了一种使用电流散布层来改善反射性并因此改善光提取效率的发光二极管。此外，根据本发明的实施例的发光二极管具有简单的台面结构，从而能够简化LED制造工艺。另一方面，焊膏可覆盖倒装芯片型发光二极管的电极焊盘的上表面，同时覆盖其侧表面的至少一部分。此外，焊膏可以接触邻近于电极焊盘的发光二极管的下表面，由此在发光二极管内产生的热量可通过焊膏释放。此外，焊膏可以覆盖发光二极管的侧表面的至少一部分，以反射通过发光二极管的侧表面发出的光，从而提高发光效率。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的发光二极管模块的示意性侧截面图。
图2至图11是示出了根据本发明的一个实施例的制造发光二极管的方法的视图，其中(a)是平面图，(b)是沿着图2至图10中的每一个的线A-A截取的截面图。
图12至图14是示出了根据本发明的另一实施例的制造发光二极管的方法的视图，其中(a)是平面图，(b)是沿着线A-A截取的截面图。
图15至图17是示出了根据本发明的另一实施例的制造发光二极管的方法的视图，其中(a)是平面图，(b)是沿着线A-A截取的截面图。
图19是通过根据本发明的一个实施例的方法所制造的LED模块的扫描电子显微镜(SEM)截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更加详细地描述本发明的实施例。应当理解以下实施例仅以说明的方式给出，以便为本领域技术人员提供对本发明的透彻理解。因此，本发明不限于以下实施例且可以用不同方式来实施。此外，为了清晰起见，某些元件、层或特征的宽度、长度和厚度可被放大，并且在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相似的部件。
图1是根据本发明的一个实施例的发光二极管模块的示意性侧截面图。
参照图1，LED模块包括：具有焊盘53a、53b的印刷电路板51；以及经由焊膏55粘结到印刷电路板51的发光二极管100。发光二极管100包括第一导电型半导体层23、台面M、第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b。此外，发光二极管100可以包括在其下表面上的上绝缘层41。台面M包括有源层(未示出)和第二导电型半导体层(未示出)。此外，发光二极管可以包括基板21和波长转换器45。
印刷电路板是具有在其上形成的印刷电路的基板，并且可以包括能够提供LED模块的任何基板。
在相关技术中，LED芯片安装在其上具有引线框或引线电极的印刷电路板上，并且被封装以提供LED封装，其随之被安装在印刷电路板上。相反地，在该实施例中，在LED芯片上所形成的第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b经由焊膏直接被安装在印刷电路板51上。
在印刷电路板上，发光二极管被倒置于倒装芯片结构中，并且基板21的下表面，也就是与台面M相对的基板的表面，覆盖有波长转换器45。波长转换器45可以不仅覆盖基板21的下表面而且还覆盖基板21的侧表面。在此，基板21可以是用于生长GaN基半导体层的生长基板，例如，图案化的蓝宝石基板(PSS)。此外，多个台面M可以被布置在第一导电型半导体层23上以彼此隔开。
焊膏55用来在印刷电路板上将第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b与焊盘53a、53b粘结。如图1所示，焊膏55可以覆盖第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b的下表面，并且可以覆盖第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b的侧表面的至少一部分。此外，焊膏55可以接触位于发光二极管100的下表面上的上绝缘层41。焊膏55直接接触发光二极管100的下表面，从而有助于发光二极管100通过焊膏55散热。此外，焊膏55可以覆盖发光二极管100的侧表面的一部分。焊膏55可以覆盖基板的侧表面的一部分。通过这种结构，发光二极管100可以使用焊膏55来反射从其侧表面发出的光，从而改善从发光二极管100发出的光的效率。
本文所使用的术语“焊膏”在结构的描述中是指由糊剂(其为金属粉末、助焊剂和有机材料的混合物)形成的最终粘结层。然而，在制造LED模块的方法的描述中，术语“焊膏”可指这样的糊剂，其为金属粉末、焊剂和有机材料的混合物。
作为最终粘结层，焊膏55包含锡和其它金属。锡可以基于焊膏中金属的总重量以50wt％或更多的量存在。在另一实施例中，基于焊膏中金属的总重量，锡以60wt％或更多的量存在。在另一实施例中，基于焊膏中金属的总重量，锡以90wt％或更多的量存在。
焊膏55可以例如以63wt％/37wt％的量包含锡/铅，或者可以以62wt％/36wt％/2wt％的量包含锡/铅/银。焊膏55可以为无铅合金。例如，焊膏55可以以96.5wt％/3.5wt％的量包含锡/银。此外，焊膏55可以以96.5wt％/3wt％/0.5wt％、95.8wt％/3.5wt％/0.7wt％、95.5wt％/3.8wt％/0.7wt％、95.5wt％/3.9wt％/0.6wt％或95.5wt％/4.0wt％/0.5wt％的量包含锡/银/铜。在另一实施例中，焊膏55可以分别以95wt％和5wt％的量包含锡和锑。
为了便于描述，图1示意性示出了根据实施例的LED模块，并且通过对制造发光二极管的方法的以下描述，发光二极管的结构和部件将变得更加清楚。
图2至图11是示出了根据本发明的一个实施例的制造发光二极管的方法的视图，其中(a)是平面图，并且(b)是沿着图2至图10中的每一个的线A-A所取的截面图。
参照图2，在基板21上生长第一导电型半导体层23、有源层25和第二导电型半导体层27。基板21是能够生长GaN基半导体层的基板，并且可以是例如蓝宝石基板、碳化硅基板、氮化镓(GaN)基板、尖晶石基板等。特别地，基板可以为图案化基板。
第一导电型半导体层可以包括例如n型GaN基层，第二导电型半导体层27可以包括例如p型GaN基层。另外，有源层25可以包括单量子阱结构或多量子阱结构，并且可以包括阱层和阻挡层。阱层可以具有根据所期望的光的波长而选择的组合元素，并且可以包括例如InGaN(氮化铟镓)。
可以在第二导电型半导体层27上形成初始绝缘层29。初始绝缘层29可以通过例如化学气相沉积由SiO2形成。
然后，形成光致抗蚀剂图案30。光致抗蚀剂图案30具有用于形成反射电极结构的开口30a。开口30a被形成为使得各个开口的底部具有比其入口更窄的宽度。负型光致抗蚀剂有利于形成具有此种形状的开口30a的光致抗蚀剂图案30。
参照图3，使用光致抗蚀剂图案30作为蚀刻掩模来蚀刻初始氧化层29。可以通过湿法蚀刻来蚀刻初始氧化层29。因此，在光致抗蚀剂图案30的开口30a中的初始氧化层29被蚀刻以形成初始氧化层29的开口29a，其暴露第二导电型半导体层27。开口29a通常具有类似于或大于光致抗蚀剂图案30的开口30a的底面积的面积。
参照图4，使用剥离技术来形成反射电极结构35。反射电极结构35可以包括反射金属部分31、浇灌金属部分32和防氧化金属部分33。反射金属部分31可以包括反射层，并且可以在反射金属部分31和浇灌金属部分32之间形成应力释放层。应力释放层消除了由于反射金属部分31和浇灌金属部分32之间的热膨胀系数不同而产生的应力。
反射金属部分31可以例如由镍/银/镍/金形成，并且可以具有约的总厚度。如所示出的，反射金属部分31可以具有倾斜的侧表面，即，其中底表面具有比上表面更大的面积的结构。此种反射金属部分31可以通过电子束蒸发来形成。
浇灌金属部分32覆盖反射金属部分31的上表面和侧表面，以保护反射金属部分31。浇灌金属部分32可以通过溅射或电子束蒸镀(例如，行星式电子束蒸镀)形成，其中，在真空沉积期间，基板21在倾斜状态下被旋转。浇灌金属部分32可以包括镍、铂、钛或铬，并且可以通过沉积例如约5对镍/铂或约5对镍/钛来形成。可选地，浇灌金属部分32可以包括钨钛、钨或钼。
应力消除层可以由根据反射层和浇灌金属部分32的金属材料而以各种不同的方式加以选择的材料形成。例如，当反射层由铝或铝合金组成且浇灌金属部分32由钨、钨钛或钼组成时，应力消除层可以是银、铜、镍、铂、钛、铑、钯或铬的单层或者铜、镍、铂、钛、铑、钯或金的复合层。另外，当反射层142由铝或铝合金组成且浇灌金属部分32由铬、铂、铑、钯或镍组成时，应力消除层可以是银或铜的单层或者镍、金、铜或银的复合层。
此外，当反射层由银或银合金组成且浇灌金属部分32由钨、钨钛或钼组成时，应力消除层可以是铜、镍、铂、钛、铑、钯或铬的单层或者铜、镍、铂、钛、铑、钯、铬或金的复合层。另外，当反射层由银或银合金组成且浇灌金属部分32由铬或镍组成时，应力消除层可以是铜、铬、铑、钯、钨钛或钛的单层或者镍、金或铜的复合层。
另外，防氧化金属部分33包括金，以防止浇灌金属部分32被氧化，并且可以由例如金/镍或金/钛形成。钛展示出对诸如SiO2的氧化层的良好粘附力，因此其为优选的。防氧化金属部分33可以通过溅射或电子束蒸镀(例如，行星式电子束蒸镀)形成，其中，在真空沉积期间，基板21在倾斜状态下被旋转。
在反射金属结构35进行沉积之后，去除光致抗蚀剂图案30，反射金属结构35由此留在第二导电型半导体层27上，如图4所示。
参照图5，彼此分离的多个台面M形成于第一导电型半导体层23上。多个台面M中的每一个都包括有源层25和第二导电型半导体层27。有源层25置于第一导电型半导体层23与第二导电型半导体层27之间。另一方面，反射电极结构35置于每个台面M上。
可以通过对第二导电型半导体层27和有源层25进行图案化来暴露第一导电型半导体层23从而形成多个台面M。通过采用光致抗蚀剂回流技术，多个台面M可以被形成为具有倾斜的侧表面。台面M的侧表面的倾斜轮廓改善了有源层25中产生的光的提取效率。
如所示出的，多个台面M可以具有细长形状并且可以彼此平行形成。这样的形状简化了在基板21上的多个芯片区域中具有相同形状的多个台面M的形成。
另一方面，反射电极结构35覆盖台面M的上表面的大部分区域，并且具有与平面图中台面M的形状基本上相同的形状。
在对第二导电型半导体层27和有源层25进行蚀刻的过程中，保留在其上的初始氧化层29也被部分地进行蚀刻并去除。另一方面，在每个台面M上，虽然初始氧化层29可以留在反射电极结构35的边缘附近，但是也可以通过湿法蚀刻等将初始氧化层29去除。可选地，初始氧化层29可以在台面M形成之前被去除。
参照图6，在形成了多个台面M之后，可以对第一导电型半导体层23进行蚀刻，以便划分芯片单元中的LED区域。因此，基板21的上表面在第一导电型半导体层23的边缘附近暴露。
如图6所示，多个台面M可以被约束地置于第一导电型半导体层23的上部区域中。具体地，多个台面M可以以岛形状的方式置于第一导电型半导体层23的上部区域上。可选地，台面M可以在一个方向上延伸，以到达第一导电型半导体层23的上表面的边缘。也就是说，在一个方向上的多个台面M的下表面的边缘可以在一个方向上与第一导电型半导体层23的边缘重合。
参照图7，下绝缘层37被形成以覆盖多个台面M和第一导电型半导体层23。下绝缘层37包括开口37a、37b，以便在通过其的特定区域中允许电连接到第一导电型半导体层23和第二导电型半导体层27。例如，下绝缘层37可以包括暴露第一导电型半导体层23的开口37b和暴露反射电极结构35的开口37a。
开口37a被约束地置于台面M的上部区域中，从而偏向台面的同一端。另一方面，开口37b可置于台面M之间的区域中且靠近基板21的边缘，并且可以具有沿着台面M延伸的细长形状。
下绝缘层37可通过化学气相沉积(CVD)等由诸如SiO2的氧化物、诸如SiNx的氮化物或诸如MgF2的绝缘材料形成。下绝缘层37可形成至例如至的厚度。下绝缘层37可由单层或多层组成。另外，下绝缘层37可形成为分布式布拉格反射器(DBR)，其中，低折射材料层和高折射材料层彼此之间交替地堆叠。例如，具有高反射率的绝缘反射层可以通过堆叠例如SiO2/TiO2层或SiO2/Nb2O5层来形成。
参照图8，电流散布层39被形成于下绝缘层37上。电流散布层39覆盖多个台面M和第一导电型半导体层23。另外，电流散布层39包括开口39a，其分别置于台面M的上部区域中并且暴露反射电极结构35。电流散布层39可以通过下绝缘层37的开口37b与第一导电型半导体层23形成欧姆接触。电流散布层39通过下绝缘层37与多个台面M和反射电极结构35绝缘。
电流散布层39的每个开口39a具有大于下绝缘层37的开口37a的面积，从而防止电流散布层39连接至反射电极结构35。因此，开口39a具有置于下绝缘层37上的侧壁。
电流散布层39被形成为基本在基板除了开口39a之外的整个上表面的上方。因此，电流能够容易地通过电流散布层39实现散布。电流散布层39可以包括高反射金属层，例如铝层，并且该高反射金属层可形成在例如钛、铬或镍层的粘结层上。此外，具有单层或镍、铬、金等复合层结构的保护层可被形成在高反射金属层上。电流散布层39可以具有例如铬/铝/镍/钛/镍/钛/金/钛的多层结构。
参照图9，上绝缘层41形成在电流散布层39上。上绝缘层41包括暴露电流散布层39的开口41a和暴露反射电极结构35的开口41b。开口41a在相对于台面M的纵向方向的垂直方向上可以具有细长形状，并且可具有大于开口41b的面积。开口41b暴露反射电极结构35，其通过电流散布层39的开口39a和下绝缘层37的开口37a被暴露。开口41b具有小于电流散布层39的开口39a的面积、且大于下绝缘层37的开口37a的面积。因此，电流散布层39的开口39a的侧壁可以由上绝缘层41所覆盖。
上绝缘层41可以由氮化硅形成以防止金属元素从焊膏扩散，并且可以具有1μm到2μm的厚度。当上绝缘层41具有小于1μm的厚度时，难以防止焊膏的金属元素的扩散。
参照图10，在上绝缘层41上形成第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b。第一电极焊盘43a通过上绝缘层41的开口41a连接到电流散布层39，第二电极焊盘43b通过上绝缘层41的开口41b连接到反射电极结构35。当经由焊膏将发光二极管安装在印刷电路板上时，使用第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b。因此，为了防止第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b通过焊膏短路，电极焊盘之间的距离D优选为约300μm或更大。
第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b可以通过例如光刻和蚀刻技术或剥离技术的相同工艺同时形成。第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b中的每一个都可以包括焊料阻挡层和氧化阻挡层。焊料阻挡层防止焊膏的金属元素的扩散，氧化阻挡层防止焊料阻挡层氧化。焊料阻挡层可以包括铬、钛、镍、钼、钨钛或钨，氧化阻挡层可以包含金、银或有机材料。
例如，焊料阻挡层可以包括五对钛/镍层或五对钛/铬层，并且氧化阻挡层可以包含金。利用这种结构，可以防止焊膏的金属元素的扩散，同时将第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b的总厚度减小至小于2μm或小于1μm。
其后，通过研磨和/或抛光，部分地去除基板21的下表面，以减小基板21的厚度。接着，将基板21分成单独的芯片单元，从而提供分离的发光二极管。基板21可以在被分成单独的LED芯片单元之前或之后从LED芯片上去除。
参照图11，在每个分离的发光二极管上形成波长转换器45。可以通过使用印刷技术将含有磷光体的树脂涂覆到发光二极管上来形成波长转换器45，或者可以通过使用气溶胶喷射器将磷光体粉末喷涂到基板21上来形成波长转换器45。特别地，气溶胶沉积可以在发光二极管上形成一致的磷光体膜，从而改善从发光二极管发射的光的颜色均匀性。因此，在根据本发明的实施例完成发光二极管之后，如图1所示，发光二极管经由焊膏粘结到印刷电路板51的相应焊盘55，从而提供了最终的LED模块。
图12至图14是示出根据本发明的另一实施例的制造发光二极管的方法的视图，其中(a)是平面图，并且(b)是沿着线A-A取的截面图。
参照图12，除了形成防扩散增强层40之外，根据此实施例的LED制造方法通常类似于根据参照图2至图11描述的实施例的LED制造方法。
在根据本实施例的LED制造方法中，通过如参照图2至图7描述的工艺形成下绝缘层37。接着，如参照图8描述，形成电流散布层39。在此，在电流散布层39的形成期间，在反射电极结构35上形成防扩散增强层40。防扩散增强层40可以通过与电流散布层39的工艺相同的工艺由与电流散布层39的材料相同的材料来形成，并且可以与电流散布层39间隔开。
参照图13，如参照图9所描述的那样形成上绝缘层41。在此，上绝缘层41的开口41b暴露防扩散增强层40。
参照图14，如参照图10所描述的那样形成第一电极焊盘43a和第二电极焊盘43b。第二电极焊盘43b连接到防扩散增强层40。因此，防扩散增强层40置于反射金属结构35与第二电极焊盘43b之间，并且防止焊膏的金属元素扩散到反射金属结构35。
接着，将基板分成单独的LED芯片单元，并且如参照图11所描述的那样形成波长转换器45。
图15至图17是示出了根据本发明的另一实施例的制造发光二极管的方法的视图，其中(a)是平面图，并且(b)是沿着线A-A取的截面图。
在上述实施例中，台面M是在形成反射电极结构35之后形成。相反地，在此实施例中，台面M是在形成反射电极结构35之前形成。
参照图15，如参照图2所描述的那样在基板21上生长第一导电型半导体层23、有源层25和第二导电型半导体层27。然后，通过图案化工艺形成多个台面M。台面M类似于参照图5所描述的那些台面，因此这里省略其详细描述。
参照图16，初始氧化层29被形成为覆盖第一导电型半导体层23和所述多个台面M。初始氧化层29可以通过与参照图2所描述的相同的工艺由相同的材料形成。在初始氧化层29上形成具有开口30a的光致抗蚀剂图案30。光致抗蚀剂图案30的开口30a位于台面M的上部区域内。除了光致抗蚀剂图案30形成在其上形成有台面M的基板上之外，光致抗蚀剂图案30与参照图1所描述的光致抗蚀剂图案相同，因此这里省略其详细描述。
参照图17，使用光致抗蚀剂图案30作为蚀刻掩模来蚀刻初始氧化层29，从而形成暴露第二导电型半导体层27的开口29a。
其后，参照图18，通过剥离技术在台面M上分别形成反射电极结构35，如参照图4详细描述的那样。然后，可以通过与参照图6至图11所描述的工艺类似的工艺制造发光二极管。
在此实施例中，由于台面M是在反射电极结构35之前形成，初始氧化层29可以保留在台面M的侧表面上和台面M之间的区域上。然后，使用下绝缘层37覆盖初始氧化层29并使初始氧化层29与下绝缘层37一起经受图案化。
如在此实施例中，可以以各种方式修改制造发光二极管的工艺顺序。例如，可以在形成台面M之前或在形成反射电极结构35之前执行隔离LED区域的工艺(ISO工艺)。
图19是通过根据本发明的一个实施例的方法制造LED模块的扫描电子显微镜(SEM)截面图。此处，(b)示出了在(a)的SEM截面图的一侧处的焊膏的SEM截面图。
参照图19(a)和(b)，发光二极管100经由焊膏55粘结到具有焊盘53的印刷电路板51。焊膏55将电极焊盘43粘结到印刷电路板51上的焊盘53。另外，焊膏55不仅位于电极焊盘43与焊盘53之间，而且位于电极焊盘43的侧表面的一部分上，并且还接触上绝缘层41。另外，如图所示，一些焊膏55覆盖发光二极管100的侧表面的一部分。

Claims (33)

1.一种发光二极管模块，包括：
印刷电路板；以及
粘结到所述印刷电路板的发光二极管，
所述发光二极管包括：
第一导电型半导体层；
多个台面，置于第一导电型半导体层上，且每个台面包括有源层和第二导电型半导体层；
第一电极焊盘，电连接到所述第一导电型半导体层；
第二电极焊盘，电连接到每个台面的第二导电型半导体层，
其中，所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘分别经由焊膏粘结到所述印刷电路板上的相应焊盘，
所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘中的每一个包括焊料阻挡层和氧化阻挡层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管模块，其中，所述发光二极管还包括：
反射电极结构，分别置于所述多个台面上；以及
电流散布层，覆盖所述多个台面和所述第一导电型半导体层，并包括分别置于所述多个台面的上部区域中同时暴露所述反射电极结构的开口，所述电流散布层与所述第一导电型半导体层形成欧姆接触并且与所述多个台面绝缘，
其中，所述第一电极焊盘电连接到所述电流散布层，并且所述第二电极焊盘电连接到所述反射电极结构。
3.根据权利要求2所述的发光二极管模块，其中，所述反射电极结构中的每一个包括：反射金属部分、浇灌金属部分和防氧化金属部分，
所述反射金属部分具有倾斜的侧表面，使得所述反射金属部分的上表面具有比其下表面小的面积，
所述浇灌金属部分覆盖所述反射金属部分的上表面和侧表面，
在所述反射金属部分与所述浇灌金属部分之间的界面处形成应力消除层。
4.根据权利要求2所述的发光二极管模块，其中，所述多个台面具有在一个方向上延伸的细长形状且相互平行，并且所述电流散布层的所述开口被置为偏向所述多个台面的同一端。
5.根据权利要求2所述的发光二极管模块，其中，所述电流散布层包括反射金属。
6.根据权利要求2所述的发光二极管模块，其中，所述发光二极管还包括上绝缘层，所述上绝缘层覆盖所述电流散布层的至少一部分，并且包括暴露所述反射电极结构的开口，所述第二电极焊盘置于所述上绝缘层上且电连接到通过所述上绝缘层的所述开口而暴露的所述反射电极结构。
7.根据权利要求6所述的发光二极管模块，其中，所述发光二极管还包括：置于所述反射电极结构与所述第二电极焊盘之间的防扩散增强层。
8.根据权利要求7所述的发光二极管模块，其中，所述防扩散增强层由与所述电流散布层的材料相同的材料形成。
9.根据权利要求2所述的发光二极管模块，其中，所述发光二极管还包括下绝缘层，所述下绝缘层置于所述多个台面与所述电流散布层之间，并且使所述电流散布层与所述多个台面绝缘，所述下绝缘层包括开口，所述开口分别置于所述多个台面的上部区域中并且暴露所述反射电极结构。
10.根据权利要求9所述的发光二极管模块，其中，所述电流散布层的所述开口具有比所述下绝缘层的所述开口宽的宽度，使得所述下绝缘层的所有开口从其中暴露。
11.根据权利要求10所述的发光二极管模块，其中，所述发光二极管还包括上绝缘层，所述上绝缘层覆盖所述电流散布层的至少一部分，且包括暴露所述反射电极结构的开口，所述上绝缘层覆盖所述电流散布层的所述开口的侧壁。
12.根据权利要求11所述的发光二极管模块，其中，所述下绝缘层包括氧化硅层，所述上绝缘层包括氮化硅层。
13.根据权利要求1所述的发光二极管模块，其中，所述发光二极管还包括：
基板；以及
覆盖所述基板的下表面的波长转换器。
14.根据权利要求1所述的发光二极管模块，其中，所述焊料阻挡层包括由选自铬、钛、镍、钼、钨钛和钨中的至少一种形成的金属层，并且所述氧化阻挡层可包括金、银或有机材料层。
15.根据权利要求1所述的发光二极管模块，其中，所述焊膏覆盖所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘中的每一个的侧表面的至少一部分。
16.根据权利要求1所述的发光二极管模块，其中，所述焊膏接触与所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘相邻的所述发光二极管的下表面。
17.根据权利要求16所述的发光二极管模块，其中，所述发光二极管还包括置于其下表面上的上绝缘层，并且所述焊膏接触所述上绝缘层。
18.根据权利要求17所述的发光二极管模块，其中，所述焊膏部分地覆盖所述发光二极管的侧表面。
19.根据权利要求1所述的发光二极管模块，其中，所述焊膏包含锡和其它金属，并且基于所述焊膏的总重量，锡的存在量为50wt％或更多。
20.根据权利要求19所述的发光二极管模块，其中，基于所述焊膏的总重量，锡的存在量为90wt％或更多。
21.一种发光二极管模块，包括：
印刷电路板；以及
粘结至所述印刷电路板的发光二极管，
所述发光二极管包括：
第一导电型半导体层；
多个台面，置于所述第一导电型半导体层上，并且每个台面包括有源层和第二导电型半导体层；
反射电极结构，分别置于所述多个台面上；
防扩散增强层，置于所述反射电极结构中的每一个上；
第一电极焊盘，电连接到所述第一导电型半导体层；以及
第二电极焊盘，电连接到所述防扩散增强层。
其中，所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘通过焊膏分别粘结至所述印刷电路板上的相应焊盘上。
22.根据权利要求21所述的发光二极管模块，其中，所述发光二极管还包括电流散布层，所述电流散布层覆盖所述多个台面和所述第一导电型半导体层，并且包括分别置于所述多个台面的上部区域中且暴露所述反射电极结构的开口，所述电流散布层与所述第一导电型半导体层形成欧姆接触，且与所述多个台面绝缘；并且所述第一电极焊盘电连接到所述电流散布层。
23.根据权利要求22所述的发光二极管模块，其中，所述防扩散增强层由与所述电流散布层的材料相同的材料形成。
24.根据权利要求23所述的发光二极管模块，其中，所述电流散布层包括铬、铝、镍、钛或金。
25.根据权利要求21所述的发光二极管模块，其中，基于焊膏的总重量，所述焊膏包括50wt％或更多的锡。
26.根据权利要求21所述的发光二极管模块，其中，所述焊膏包括锡-银-铜合金。
27.一种发光二极管，包括：
第一导电型半导体层；
多个台面，置于所述第一导电型半导体层上，并且每个台面包括有源层和第二导电型半导体层；
第一电极焊盘，电连接到所述第一导电型半导体层；以及
第二电极焊盘，电连接到所述多个台面中的每个的第二导电型半导体层；
其中，所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘中的每一个包括焊料阻挡层和氧化阻挡层。
28.一种发光二极管，包括：
第一导电型半导体层；
多个台面，置于所述第一导电型半导体层上，并且每个台面包括有源层和第二导电型半导体层；
反射电极结构，分别置于所述多个台面上；
防扩散增强层，置于所述反射电极结构中的每个上；
第一电极焊盘，电连接到所述第一导电型半导体层；以及
第二电极焊盘，电连接到所述防扩散增强层。
29.一种制造发光二极管的方法，包括：
在基板上形成第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层；
通过将所述第二导电型半导体层和所述有源层图案化来在所述第一导电型半导体层上形成多个台面，之后在所述多个台面上形成多个反射电极结构，以分别形成与所述多个台面的欧姆接触；
形成电流散布层，所述电流散布层覆盖所述多个台面和所述第一导电型半导体层，包括分别置于所述多个台面的上部区域中且暴露所述反射电极结构的开口，所述电流散布层与所述第一导电型半导体层形成欧姆接触，并且与所述多个台面绝缘；以及
形成电连接至所述电流散布层的第一电极焊盘和电连接至所述反射电极结构的第二电极焊盘，
其中，所述第一电极焊盘和所述第二电极焊盘中的每一个包括焊料阻挡层和氧化阻挡层。
30.根据权利要求29所述的制造发光二极管的方法，还包括：
在所述反射电极结构上形成防扩散增强层；
其中，所述防扩散增强层与所述电流散布层一起形成，并且所述第二电极焊盘连接至所述防扩散增强层。
31.根据权利要求29所述的制造发光二极管的方法，还包括：在形成所述电流散布层之前，形成下绝缘层，
所述下绝缘层覆盖所述多个台面和所述第一导电型半导体层，包括暴露所述第一导电型半导体层的开口以及分别置于所述多个台面的上部区域中且暴露所述反射电极结构的开口。
32.根据权利要求31所述的制造发光二极管的方法，还包括：
在所述电流散布层上形成上绝缘层，
所述上绝缘层包括暴露所述反射电极结构的开口，且覆盖所述电流散布层的所述开口的侧壁。
33.根据权利要求32所述的制造发光二极管的方法，其中，所述下绝缘层包括氧化硅层，所述上绝缘层包括氮化硅层。
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