CN105322082B - 发光二极管芯片及发光装置 - Google Patents

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Abstract

公开一种发光二极管芯片及发光装置。所述发光装置包括：发光二极管芯片，其包括发光二极管部及保护二极管部；及透镜，其位于发光二极管芯片上；透镜包括：下部面，其形成有下部凹陷部，所述下部凹陷部定义供从发光二极管芯片释放的光入射的入射面；及上部面，其定义光射出的面，形成有上部凹陷部；发光二极管芯片配置于下部凹陷部的下方或其内部；上部凹陷部位于保护二极管部的上部。本发明提供的发光装置指向分布宽阔而均一、发光特性优秀。

Description

发光二极管芯片及发光装置
技术领域
本发明涉及一种发光二极管芯片及包括其的发光装置，特别是涉及一种包括保护元件的发光二极管芯片及包括发光元件与透镜的发光装置。
背景技术
发光二极管是一种无机半导体元件，能够发出电子和空穴复合产生的光，近年来，人们利用具有直接带隙型特点的氮化物半导体开发和制造发光二极管。
最近，不仅是发光二级管电视(LED TV)的背光单元(Back Light Unit)，在照明、汽车、电光板、基础设施等多个方面，高亮度-高功率发光二极管的应用正在扩大。因此，对散热特性优秀、电流分散效率优秀的覆晶式发光二极管的需求正在增加。另外，随着发光二极管的功率的提高，进一步要求用于防止静电导致的发光二极管破损的静电保护性能。
为防止静电放电导致的发光二极管破损，一般而言，在发光二极管封装工序中，将另外的保护元件(例如齐纳二极管)与发光二极管一同配置于同一封装包内。例如，在大韩民国专利公开公报10-2011-0128592等中，公开了一种包括发光二极管和齐纳二极管的发光二极管封装包。
但是，齐纳二极管价格昂贵，由于追加了贴装齐纳二极管的工序，发光二极管封装工序数及制造费用增加。另外，齐纳二极管在发光二极管封装包内贴装于发光二极管附近，因此，由于齐纳二极管导致的光吸收，封装包的发光效率降低，因而发光二极管封装包的收率下降。进一步而言，根据齐纳二极管的位置而发生发光二极管封装包的发光不均一的问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)KR10-2011-0128592A
发明内容
【要解决的技术问题】
本发明要解决的课题是提供一种通过提供包括保护元件的发光二极管芯片而能够省略额外的保护元件的发光二极管芯片及包括其的发光装置。
本发明要解决的另一课题是提供一种具备包括保护元件的发光二极管芯片，发光特性均一，指向角宽阔的发光装置。
【解决问题的手段】
本发明一个方面的发光装置包括：发光二极管芯片，其包括发光二极管部及与所述发光二极管部反并联连接的保护二极管部；及透镜，其位于所述发光二极管芯片上；所述透镜包括：下部面，其形成有下部凹陷部，所述下部凹陷部定义供从发光二极管芯片释放的光入射的入射面；及上部面，其定义供所述光射出的面，形成有上部凹陷部；所述发光二极管芯片配置于所述下部凹陷部的下方或其内部，所述发光二极管芯片的所述保护二极管部位于所述上部凹陷部的下方。
因此，可以使释放到透镜的上部面的光的指向分布均一，能够使因保护二极管部而发生的暗部所诱发的问题最小化。
所述保护二极管部可以位于所述发光二极管芯片的中心部，所述上部凹陷部可以位于所述上部面的中心部。
进而，所述上部凹陷部的中心部及所述保护二极管部可以位于垂直于所述发光二极管芯片上面的假想的透镜中心轴线上。
在几个实施例中，所述发光二极管部及所述保护二极管部可以分别包括第一导电型半导体层；以及台面，位于所述第一导电型半导体层上，并包括第二导电型半导体层与活性层，所述台面包括位于所述发光二极管部的第一台面以及位于所述保护二极管部的第二台面。
所述发光二极管部的第一导电型半导体层及第二导电型半导体层，可以分别与所述保护二极管部的第二导电型半导体层及第一导电型半导体层电连接。
另外，所述发光二极管芯片可以包括：第二型接触电极，其位于所述第一台面及第二台面上；第一绝缘层，其覆盖所述第二型接触电极、所述发光二极管部及所述保护二极管部，且包括使所述第一导电型半导体层部分地露出的第一开口部和使所述第二型接触电极部分地露出的第二开口部；第一型焊垫电极，其至少部分地覆盖所述第一绝缘层，通过所述第一开口部而电连接于所述发光二极管部的第一导电型半导体层，通过所述第二开口部而电连接于所述保护二极管部上的第二型接触电极；及第二型焊垫电极，其通过所述第一开口部而电连接于所述保护二极管部的第一导电型半导体层，通过所述第二开口部而电连接于所述发光二极管部上的第二型接触电极。
所述保护二极管部可以位于所述发光二极管芯片的中心部，由所述发光二极管部包围。
使所述发光二极管部的第一导电型半导体层露出的第一开口部，可以沿着所述发光二极管芯片的外廓边缘区域形成。
另外，使所述发光二极管部的第一导电型半导体层露出的第一开口部,可以还在从所述外廓边缘区域向所述保护二极管部侧的区域形成。
在其它实施例中，所述发光二极管芯片可以还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层至少部分地覆盖所述第一型焊垫电极、所述第二型焊垫电极及所述第一绝缘层，第二绝缘层包括分别使所述第一型焊垫电极和第二型焊垫电极露出的第三开口部及第四开口部。
所述发光装置可以还包括基板，其供所述发光二极管芯片贴装，并包括引线；所述第一型焊垫电极可以通过所述第三开口部而与一个引线电连接；所述第二型焊垫电极可以通过所述第四开口部而与另一个引线电连接。
所述发光装置可以还包括焊料，其使所述第一型焊垫电极及第二型焊垫电极与引线粘合。
在其它实施例中，所述发光二极管芯片可以还包括：第一凸块，其通过所述第三开口部而与第一型焊垫电极电连接；及第二凸块，其通过所述第四开口部而与第二型焊垫电极电连接。
另外，所述发光二极管芯片可以还包括位于所述第二绝缘层上的散热片，所述散热片可以位于所述第一凸块及第二凸块之间。
在几个实施例中，所述下部凹陷部可以具有从其入口越向上部宽度越窄的形状。
所述下部凹陷部的垂直截面可为上端顶点被截断的形状即截头形图形。
所述透镜的上部面可以包括包围所述凹陷部的中心的内部面及包围所述内部面的外部面；所述内部面与外部面相接位置的高度可以对应于所述透镜的最高点。
所述透镜可以还包括位于所述上部面与下部面之间的凸缘。
所述发光装置可以还包括：基板，其供所述发光二极管芯片贴装；及反射片，其位于所述基板上，覆盖所述发光二极管芯片的侧面。
本发明另一方面的发光二极管芯片包括：发光二极管部；及保护二极管部，其与所述发光二极管部反并联连接；所述保护二极管部位于所述发光二极管芯片的中心部。
所述发光二极管部及所述保护二极管部可以分别包括：台面，位于所述第一导电型半导体层上，并包括第二导电型半导体层与活性层，所述台面包括位于所述发光二极管部的第一台面以及位于所述保护二极管部的第二台面。
所述发光二极管芯片可以还包括：第二型接触电极，其位于所述第一台面及第二台面上；第一绝缘层，其覆盖所述第二型接触电极、所述发光二极管部及所述保护二极管部，且包括使所述第一导电型半导体层部分地露出的第一开口部和使所述第二型接触电极部分地露出的第二开口部；第一型焊垫电极，其至少部分地覆盖所述第一绝缘层，通过所述第一开口部而电连接于所述发光二极管部的第一导电型半导体层，通过所述第二开口部而电连接于所述保护二极管部上的第二型接触电极；及第二型焊垫电极，其通过所述第一开口部而电连接于所述保护二极管部的第一导电型半导体层，通过所述第二开口部而电连接于所述发光二极管部上的第二型接触电极。
另外，所述保护二极管部可以由所述发光二极管部包围。
使所述发光二极管部的第一导电型半导体层露出的第一开口部,可以沿着所述发光二极管芯片的外廓边缘区域形成。
进而，使所述发光二极管部的第一导电型半导体层露出的第一开口部,可以还在从所述外廓边缘区域向所述保护二极管部侧的区域形成。
在其它实施例中，所述发光二极管芯片可以还包括第二绝缘层，其至少部分地覆盖所述第一型焊垫电极、所述第二型焊垫电极及所述第一绝缘层，包括分别使所述第一型焊垫电极和第二型焊垫电极露出的第三开口部及第四开口部。
所述发光二极管芯片可以还包括：第一凸块，其通过所述第三开口部而与第一型焊垫电极电连接；及第二凸块，其通过所述第四开口部而与第二型焊垫电极电连接。
另外，所述发光二极管芯片可以还包括位于所述第二绝缘层上的散热片；所述散热片可以位于所述第一及第二凸块之间。
【发明的效果】
根据本发明，能够提供一种在一个芯片内包括保护二极管部的发光二极管芯片，因而无需在发光装置内配备额外的保护元件。因此，能够减少发光装置的制造成本，制造工序也能够简化，工序收率会提高。
另外，提供一种与发光二极管芯片的暗部相应的保护二极管部PR的位置，垂直于透镜上部凹陷部中心部而整齐排列的发光装置。因此，能够使释放到透镜上部面340的光的指向分布均一，在发光二极管芯片中，能够使因保护二极管部所形成的暗部而会发生的发光均一性下降实现最小化，在发光装置发光时，能够进一步有效防止光集中于透镜的中心部上部。
附图说明
图1(a)、图1(b)至图6(a)、图6(b)是用于说明本发明一个实施例的发光二极管芯片及其制造方法的俯视图及剖面图。
图7(a)、图7(b)是用于说明本发明另一实施例的发光二极管芯片及其制造方法的俯视图及剖面图。
图8(a)、图8(b)是用于说明本发明另一实施例的发光二极管芯片及其制造方法的俯视图及剖面图。
图9至图11是用于说明本发明另一实施例的发光装置的剖面图、立体图及放大剖面图。
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的实施例。下面介绍的实施例是为了能够向本发明所属领域的技术人员充分传达本发明的思想而作为示例提供的。因此，本发明不限定于以下说明的实施例，也可以以其它形态而具体化。而且，在附图中，为了便利，构成要素的宽度、长度、厚度等也可以夸张表现。另外，当记载为一个构成要素在其它构成要素的“上部”或“上面”时，不仅包括各部分在其它部分的“直接上部”或“直接上面”的情形，也包括在各构成要素与其它构成要素之间还有另外构成要素的情形。在说明书全文中，相同参照符号代表相同的构成要素。
图1(a)、图1(b)至图6(a)、图6(b)是用于说明本发明一个实施例的发光二极管芯片及其制造方法的俯视图及剖面图。具体而言，图6(a)、图6(b)的发光二极管芯片可以根据参照图1(a)、图1(b)至图6(a)、图6(b)进行说明的制造方法而制造。在各个附图中，(a)图示俯视图，(b)图示对应于所述俯视图中A-A线的局部剖面。
如图1(a)、图1(b)所示，在生长基板110上，形成包括第一导电型半导体层121、活性层123、第二导电型半导体层125的发光结构体120。
生长基板110只要是能够使发光结构体120生长的基板，则不进行限定，例如，可以是蓝宝石基板、碳化硅基板、硅基板、氮化镓基板、氮化铝基板等。在本实施例中，生长基板110可以是图案化的蓝宝石基板(Patterned Sapphire Substrate，简称PSS)。
发光结构体120可以通过第一导电型半导体层121、活性层123及第二导电型半导体层125依次生长而形成。发光结构体120可以包括氮化物半导体，可以利用金属有机化合物化学气相淀积(Metal-organic Chemical Vapor DePosition，简称MOCVD)、氢化物气相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy，简称HVPE)、分子束外延(Molecular Beam Epitaxy，简称MBE)等通常的技术人员公知的氮化物半导体层生长方法而形成。另外，在使第一导电型半导体层121生长之前，可以还在生长基板110上形成缓冲层(图中未示出)。
第一导电型半导体层121与第二导电型半导体层125可以具有相互相反的导电型。例如，第一导电型半导体层121可以包括诸如Si的杂质，掺杂成n型，与此类似，第二导电型半导体层125可以包括诸如Mg的杂质，掺杂成p型。
接下来，参照图2(a)、图2(b)，对发光结构体120进行图案化，形成包括活性层123及第二导电型半导体层125的台面M1,M2，而且，在台面M1,M2上形成第二型接触电极130。对发光结构体120进行图案化与形成第二型接触电极130的顺序无关。
对发光结构体120进行图案化，例如，可以包括利用光刻及蚀刻工序而部分地去除发光结构体120。通过对发光结构体120进行图案化，可以形成台面M1,M2，台面M1,M2的侧面可以使用诸如光刻胶回流的技术而倾斜地形成。台面M1,M2侧面的倾斜形状使活性层123释放的光的提取效率提高。
台面M1,M2可以包括第一台面M1和第二台面M2，在为形成台面M1,M2而部分地去除了发光结构体120的部分，可以形成有供第一导电型半导体层121部分地露出的区域120a。
第一台面M1与第二台面M2可以相互隔开，第二台面M2可以以包围第一台面M1的形态形成。因此，第二台面M2可以位于发光二极管芯片的中心部。第一台面M1如图所示，可以是一体成形的单一台面。在第一台面M1周边，可以形成有供第一导电型半导体层121露出的区域120a，可以根据所述露出的区域120a的形态，决定第一台面M1的形态。例如，如图所示，第一导电型半导体层121露出的区域120a可以沿着发光二极管芯片的边缘部分形成，进而，也可以还在从所述边缘部分向第二台面M2侧的部分形成。
不过，本发明并非限定于此，第一台面M1也可以包括多个台面，第一导电型半导体层121露出的区域120a也可以多样地变形。另外，如后所述，第一台面M1可以对应于发光二极管部LR的发光区域，第二台面M2可以对应于保护二极管部PR区域。因此，第一台面M1可以根据要定义的发光区域而多样地变形。
第二型接触电极130在台面M1,M2上形成，至少部分地覆盖第二导电型半导体层125的上面，与第二导电型半导体层125欧姆接触。特别是第二型接触电极130可以覆盖第二导电型半导体层125的上面的大部分，因此，第二导电型半导体层125中的电流分散效率可以提高。
第二型接触电极130可以与第二导电型半导体层125欧姆接触。因此，第二型接触电极130可以包括能够与第二导电型的氮化物半导体层欧姆接触的物质，在第二导电型为p型的情况下，可以包括能够与p型氮化物半导体层欧姆接触的导电性物质。例如，第二型接触电极130可以包括金属或导电性氧化物等。
具体而言，第二型接触电极130可以包括光反射性的金属，此时，第二型接触电极130可以包括反射层(图中未示出)及覆盖所述反射层的覆盖层。
所述反射层可以包括具有高反射度并能够与第二导电型半导体层125形成欧姆接触的金属，例如，所述反射层可以包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag及Au中至少一种。所述覆盖层能够防止所述反射层与不同物质间的相互扩散，能够防止外部的其它物质扩散到所述反射层而导致所述反射层损伤。所述覆盖层例如可以包括Au、Ni、Ti、Cr中至少一种。
所述反射层及覆盖层可以利用镀金或气相沉积等方法形成，可以利用图案化或剥离等方法而在希望的位置形成。进而，反射层及覆盖层也可以由单一层或多层形成。
不同于此，第二型接触电极130也可以包括透明导电性物质。所述透明导电性物质可以与第二导电型半导体层125形成欧姆接触，例如，可以包括ITO、ZnO、IZO及Ni/Au中至少一种。在第二型接触电极130包括透明导电性物质的情况下，把后述的第二绝缘层160形成为具有反射特性，从而能够取代反射功能。
参照图3(a)、图3(b)，可以执行按区域分离发光结构体120的分离(isolation)工序。分离工序可以包括部分地去除露出的区域120a下方的第一导电型半导体层121而形成分离区域120b,120c。
分离工序可以利用光刻及蚀刻工序执行。通过分离工序，台面M1,M2周边的第一导电型半导体层121被部分去除，形成分离区域120b,120c，于是，分离成包括第一台面M1的半导体结构体120与包括第二台面M1的半导体结构体120。特别是，借助于分离区域120b，发光结构体120至少可以被分割成两个部分，包括第一台面M1的半导体结构体120被定义为发光二极管部LR，包括第二台面M2的半导体结构体120被定义为保护二极管部PR。另外，发光二极管部LR与保护二极管部PR相互隔开。
保护二极管部PR相对于生长基板110，可以位于中心部，此时，发光二极管部LR可以以包围保护二极管部PR的形态配置。
另一方面，发光二极管部LR和保护二极管部PR可以分别包括未形成第一台面M1及第二台面M2而露出的第一导电型半导体层121区域。特别是在发光二极管部LR中，第一导电型半导体层121露出的区域可以配置以包围第一台面M1。
接下来，参照图4(a)、图4(b)，可以形成第一绝缘层140，其至少部分地覆盖发光二极管部LR、保护二极管部PR及第二型接触电极130，且包括第一开口部140a,140c和第二开口部140b,140d。
第一绝缘层140可以在开口部140a至140d所在区域之外的其它部分上整体地形成。此时，第一开口部及第三开口部140a,140c可以使第一导电型半导体层121的上表面部分地露出，第二开口部及第四开口部140b,140d可以使第二型接触电极130的上表面部分地露出。
具体而言，第一开口部140a可以使发光二极管部LR的第一导电型半导体层121露出，第一开口部140a可以沿着发光二极管芯片的外廓边缘形成，以包围第一台面M1的形态形成。进而，第一开口部140a还可以在从发光二极管芯片的外廓边缘部分向保护二极管部PR侧的部分形成。另一方面，第三开口部140c可以使保护二极管部PR的第一导电型半导体层121至少部分地露出。
第二开口部140b可以使发光二极管部LR的第二型接触电极130露出，此时，第二开口部140b如图所示，可以倾斜配置于发光二极管芯片的一侧面。另一方面，第四开口部140d可以使保护二极管部PR的第二型接触电极130至少部分地露出。此时，第三开口部140c可以位于第二开口部140b与第四开口部140d之间。
第一绝缘层140可以包括绝缘性的物质，例如，可以包括SiO2或SiNx。进而，第一绝缘层140可以包括多层，也可以包括折射率不同的物质交替层叠的分布布拉格反射器。特别是在第二型接触电极130包括透明导电性物质的情况下，第一绝缘层140可以包括反射物质或分布布拉格反射器。因此，第一绝缘层140发挥使光反射的作用，能够使发光二极管的发光效率提高。第一绝缘层140可以根据形成物质而通过多样的方法形成，例如，可以利用气相沉积工序等形成第一绝缘层140。
接下来，参照图5(a)、图5(b)，在第一绝缘层140上形成覆盖第一绝缘层140的第一型焊垫电极150及第二型焊垫电极155。此时，第一型焊垫电极150与第二型焊垫电极155相互隔开，在它们之间可以形成有隔开区域150a。
第一型焊垫电极150可以形成为全面覆盖第一绝缘层140，另外，可以充满第一开口部140a和第四开口部140d。第一型焊垫电极150可以与第二型接触电极130及保护二极管部PR的第一导电型半导体层121绝缘，因此，在第二开口部140b及第三开口部140c的位置不形成。
因此，第一型焊垫电极150可以通过第一开口部140a而与发光二极管部LR的第一导电型半导体层121电连接，特别是可以与第一导电型半导体层121欧姆接触。另外，第一型焊垫电极150可以通过第四开口部140d而与保护二极管部PR的第二型接触电极130电连接。因此，发光二极管部LR的第一导电型半导体层121与保护二极管部PR的第二导电型半导体层125通过第一型焊垫电极150而电连接。
第二型焊垫电极155与第一型焊垫电极150隔开，可以在未形成第一型焊垫电极150的区域上形成。即，第二型焊垫电极155可以在未形成第一型焊垫电极150的第二开口部及第三开口部140b,140c所在区域形成，填充第二开口部及第三开口部140b,140c。
因此，第二型焊垫电极155可以通过第二开口部140b而与发光二极管部LR的第二型接触电极130电连接，可以通过第三开口部140c而与保护二极管部PR的第一导电型半导体层121电连接，特别是与所述第一导电型半导体层121欧姆接触。因此，发光二极管部LR的第二型接触电极130与保护二极管部PR的第一导电型半导体层121通过第二型焊垫电极155而电连接。
如上所述，发光二极管部LR的第一导电型半导体层及第二导电型半导体层121,125分别电连接于保护二极管部PR的第二导电型半导体层及第一导电型半导体层125,121。因此，发光二极管部LR与保护二极管部PR相互反并联连接。因此，本实施例的发光二极管芯片运转时，保护二极管部PR可以发挥与反并联连接于发光二极管部LR的齐纳二极管类似的功能，能够防止因静电放电等导致的发光二极管部LR的损伤或破损。
另一方面，第一型焊垫电极150与第二型焊垫电极155可以包括相对于氮化物半导体能够形成欧姆接触的金属物质，进而，可以具有高反射性特性。例如，第一型焊垫电极150与第二型焊垫电极155可以以包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Cr、Ag及Au中至少一种的单一层或多层形成。
包括金属物质的第一型焊垫电极150和第二型焊垫电极155可以通过镀金、气相沉积等方法而在第一绝缘层140上形成。另外，第一型焊垫电极150与第二型焊垫电极155也可以同时形成，此时，可以包括相互相同的物质。不过，本发明并非限定于此。
接下来，参照图6(a)、图6(b)，可以形成至少部分地覆盖第一型焊垫电极150和第二型焊垫电极155的第二绝缘层160。因此，提供如图6a、图6b所示的覆晶式的发光二极管芯片100a。
第二绝缘层160可以包括绝缘性的物质，例如，可以包括SiO2或SiNx。进而，第二绝缘层160可以包括多层，也可以包括折射率不同的物质交替层叠的分布布拉格反射器。另一方面，第二绝缘层160可以以与第一绝缘层140相互不同的物质形成。例如，第一绝缘层140可以包括SiO2，第二绝缘层160可以包括SiNx。另外，第一绝缘层140的厚度可以比第二绝缘层160的厚度更厚。第一绝缘层140相对更厚地形成，从而发光结构体120能够在电气上更有效地受到保护，能够更有效地防止外部湿气导致的发光结构体120的损伤。
第二绝缘层160可以根据形成物质而通过多样的方法形成，例如，可以利用气相沉积工序等形成第二绝缘层160。进而，第五开口部160a及第六开口部160b可以部分地蚀刻第二绝缘层160而形成，不同于此，也可以在第二绝缘层160的气相沉积后，利用剥离工序而形成。
第二绝缘层160可以包括使第一型焊垫电极150部分地露出的第五开口部160a及使第二型焊垫电极155部分地露出的第六开口部160b。第一型焊垫电极150与第二型焊垫电极155分别通过第五开口部160a及第六开口部160b而露出的部分，提供在发光二极管芯片100a运转时能够与外部电源电连接的区域。即，本实施例的发光二极管芯片100a不包括凸块，从而可以应用于要求小巧形态的发光二极管芯片100a的应用领域。
如果外部电源通过第一型焊垫电极150和第二型焊垫电极155而供应给发光二极管芯片100a，则在发光二极管部LR的活性层123区域，通过电子与空穴的复合而释放光。另一方面，由于保护二极管部PR与发光二极管部LR反并联连接，因而即使电源接入发光二极管芯片100a，也不引起发光作用。因此，本实施例的发光二极管芯片100a运转时，在保护二极管部PR区域中不发生发光，在保护二极管部PR所在区域形成暗部。
另一方面，生长基板110也可以从第一导电型半导体层121去除。生长基板110可以利用该领域的技术人员以下简称“技术人员”公知的技术，从发光结构体120分离去除。基板110可以通过物理及/或化学的方法而从发光结构体分离或去除，例如，可以利用激光剥离、化学剥离、压力剥离或研磨等方法分离或去除。
下文中，对本实施例的发光二极管芯片100a进行说明。不过，对于在上述实施例中已说明的构成，省略详细说明。
本发明一个实施例的发光二极管芯片100a包括发光二极管部LR及反并联连接于发光二极管部LR的保护二极管部PR。此时，保护二极管部PR可以位于发光二极管芯片100a的中心部，保护二极管部PR可以以包围发光二极管部LR的形态配置。
发光二极管部LR及保护二极管部PR可以分别包括：第一导电型半导体层121；及台面M1,M2，其位于第一导电型半导体层121上，包括活性层123及位于活性层123上的第二导电型半导体层125。台面M1,M2可以包括位于发光二极管部LR的第一台面M1及位于保护二极管部PR的第二台面M2。
进而，发光二极管芯片100a可以包括位于台面M1,M2上的第二型接触电极130、覆盖第二型接触电极130与台面M1,M2且包括使第一导电型半导体层121及第二型接触电极130部分地露出的开口部的第一绝缘层140、第一型焊垫电极150及第二型焊垫电极155。此时，发光二极管部LR的第一导电型半导体层121与保护二极管部PR的第二型接触电极130可以借助于第一型焊垫电极150而电连接，保护二极管部PR的第一导电型半导体层121与发光二极管部LR的第一导电型半导体层121可以借助于第二型焊垫电极155而电连接。因此，发光二极管部LR与保护二极管部PR可以相互反并联连接。
另外，发光二极管芯片100a可以还包括第二绝缘层160，其部分地覆盖第一型焊垫电极150与第二型焊垫电极155，且包括使第一型焊垫电极150和第二型焊垫电极155分别部分地露出的开口部。
如上所述，根据本实施例，可以提供能够将保护二极管部PR与发光二极管部LR包含于一个芯片内的覆晶式发光二极管芯片100a。如果利用这种发光二极管芯片100a，则无需额外的保护元件，也能够防止静电放电导致的发光二极管破损。
图7(a)、图7(b)是用于说明本发明另一实施例的发光二极管芯片及其制造方法的俯视图及剖面图。
图7(a)、图7(b)的实施例的发光二极管芯片100b大致与图6(a)、图6(b)的发光二极管芯片100a类似，但在还包括第一凸块171及第二凸块173这点上存在差异。下面以差异为主进行说明，省略对相同构成的详细说明。
如果参照图7(a)、图7(b)，发光二极管芯片100b在图6(a)、图6(b)的发光二极管芯片100a构成的基础上，可以通过还形成第一凸块171及第二凸块173进行提供。
第一凸块171与第二凸块173可以在第二绝缘层160上形成。第一凸块171可以填充第五开口部160a，与第一型焊垫电极150电连接，第二凸块173可以填充第六开口部160b，与第二型焊垫电极155电连接。因此，第一及第二凸块171,173可以发挥从外部向发光二极管供应电源的电极作用。另外，第一凸块171与第二凸块173可以电气绝缘，在空间上相互隔开。
第一凸块171与第二凸块173例如可以包括Ti、Cr、Ni等粘合层和Al、Cu、Ag或Au等高导电金属层，可以把所述金属通过气相沉积、镀金等方法，在第二绝缘层160上形成第一凸块171及第二凸块173。另外，第一凸块171与第二凸块173也可以通过相同的工序同时使用。不过，本发明并非限定于此。
图8(a)、图8(b)是用于说明本发明另一实施例的发光二极管芯片及其制造方法的俯视图及剖面图。
图8(a)、图8(b)的实施例的发光二极管芯片100c与图7(a)、图7(b)的发光二极管芯片100b大致类似，但在还包括散热片180这一点上存在差异。下面以差异为主进行说明，省略对相同构成的详细说明。
参照图8(a)、图8(b)，发光二极管芯片100c可以在图7(a)、图7(b)的发光二极管芯片100b基础上，通过还形成散热片180而提供。
散热片180可以在第二绝缘层160上形成，可以与发光结构体120电气绝缘。另外，散热片180可以位于第一及第二凸块171,173之间，可以与所述凸块171,173电气绝缘。散热片180可以利用热传导性高的物质，例如诸如Cu的金属，利用镀金或气相沉积等方法形成。
本实施例的发光二极管芯片100c还包括散热片180，从而能够使发光时发生的热有效释放，特别是能够提高高功率、大面积的覆晶式发光二极管芯片100c的寿命及可靠性。
图9至图11是用于说明本发明另一实施例的发光装置的剖面图、立体图及放大剖面图。具体而言，图9及图10是概略地图示所述发光装置的剖面图及立体图，图11是放大图示图9的一部分B的放大图。
本实施例的发光装置包括发光二极管芯片100及透镜300。进而，所述发光装置可以还包括支撑发光二极管芯片100的基座200。
发光二极管芯片100可以是包括发光二极管部和与所述发光二极管部反并联连接的保护二极管部的覆晶式发光二极管芯片。特别是发光二极管芯片100可以是发光二极管部和保护二极管部全部在一个芯片内形成的发光元件。另外，发光二极管芯片100具有倒装芯片形态，因而用于把发光二极管芯片100与基板210电连接的导线可以省略。
发光二极管芯片100可以包括图6(a)、图6(b)、图7(a)、图7(b)或图8(a)、图8(b)的实施例的发光二极管芯片100a,100b,100c。在本实施例中，如图11所示，以发光二极管芯片100为图6(a)、图6(b)的发光二极管芯片100a的情形进行说明。因此，在发光二极管芯片100a内，保护二极管部PR可以位于其中心部。不过，本发明并非限定于此，不超出本发明的技术思想范围的其它形态的发光二极管芯片也包括于本发明。
基座200可以包括基板210，另外，还可以包括位于基板210上的反射片220。
基板210可以是导电性或绝缘性基板，例如，可以是聚合物基板、陶瓷基板、金属基板或印刷电路板。另外，覆晶式发光二极管芯片100贴装于基板210上，因而基板210可以发挥芯片贴装构件的功能。进而，基板210可以发挥可供透镜300安放的支撑构件作用。
基板210可以包括能与覆晶式发光二极管100电连接的引线图中未示出。当基板210为印刷电路板时，印刷电路可以与所述引线对应。
例如，如图11所示，发光二极管芯片100a可以贴装于基板210上，第一型焊垫电极150与第二型焊垫电极155可以借助于诸如焊料的导电性粘合物质411,413而配置及粘合于基板210。此时，基板210与发光二极管芯片100a借助于导电性粘合物质411,413而相互导电连接。在基板210包括引线的情况下，导电性粘合物质411,413可以接触所述引线，导电连接基板210与发光二极管芯片100a。
反射片220可以位于透镜300与基板210之间，可以邻接位于发光二极管芯片100侧面，进而，可以与发光二极管芯片100的侧面相接。反射片220可以涂布高反射率的白色反射物质，使得能够反射可见光区域的宽波长范围的光。因此，反射片220可以使光反射到透镜300内部。
透镜300包括下部面330及上部面340，而且可以还包括凸缘350。
在透镜300的下部面330可以形成有下部凹陷部320，发光二极管芯片100可以配置于所述下部凹陷部320下方。不同于此，发光二极管芯片100也可以配置于下部凹陷部320内。
下部凹陷部320的内侧面被定义为供从发光二极管芯片100释放的光入射到透镜300的入射面330。入射面330包括侧面331，进而，可以还包括位于侧面331上部的上端面333。下部凹陷部320可以具有宽度从下部入口沿着向上的方向变窄的形状，因此，入射面330的侧面331可以倾斜。此时，侧面331可以具有其折线的倾斜度减小的形状，但不同于此，也可以具有其折线倾斜度既定或增加的形状。
入射面330的上端面333可以具有平坦的形状，因此，下部凹陷部320的垂直方向截面可以具有与顶点被截断的断头形图形类似的形态。不过，本发明并非限定于此，入射面330的上端面333也可以具有凸出的形状。
透镜300的上部面340具有的形状能够使得入射到透镜300内部而放出的光具有宽阔的指向角，具有均一的指向分布。如图所示，透镜300的上部面340可以包括上部凹陷部342，所述上部凹陷部342可以位于透镜300的中心区域，在上部凹陷部342的中央，可以形成有上部凹陷部的中心部345。进而，透镜300的上部面340可以还包括包围上部凹陷部的中心部345的内部面341及包围内部面341的外部面343。
内部面341和外部面343可以分别具有凸面形状。内部面341的折线的倾斜度可以与外部面343的折线的倾斜度相互相反。如果具体说明，例如，在透镜300的下面定义为x轴、假想的中心轴V定义为y轴的任意空间，内部面341的倾斜度可以具有正值，外部面343的倾斜度可以具有负值。因此，内部面341与外部面343相接的位置的高度可以与透镜300的最高点对应。不过，本发明并非限定于此，也可以考虑指向角等，多样地变形上部面340的形状。
借助于上部面340的上部凹陷部342及内部面341，使行进到透镜300中心区域附近的光分散到外侧，外部面343使向透镜300中心轴V的外侧射出的光量增加。另外，一般而言，从发光二极管释放的光向垂直于发光二极管的上部方向的光量最大。本实施例的透镜300在中心部形成有上部凹陷部342，使向垂直于发光二极管的上部方向的光，向侧面散射或反射，从而能够缓解光在发光装置的中心区域密集的现象。综合而言，入射到透镜300并放出光可以具有宽阔的指向角，另外，基于指向角的指向分布会均一。
另一方面，透镜300的上部凹陷部342可以位于发光二极管芯片100的上部，特别是保护二极管部的上部。在保护二极管部位于发光二极管芯片100的中心部的情况下，上部凹陷部342可以位于透镜300的上部面340的中心部。进而，上部凹陷部的中心部345与保护二极管部均可以位于假想的中心轴V线上。
与此相关，如果参照图11进行具体说明，发光二极管芯片100a的保护二极管部PR位于发光二极管100a的中心部。与此对应，上部凹陷部342位于透镜300的中心部。因此，保护二极管部PR与上部凹陷部342的中心部345可以排列在垂直于发光二极管芯片100a上面的假想的透镜中心轴V线上。
如上所述，如果应用本实施例的透镜300，则使向发光二极管芯片100a的垂直上部方向的光向侧面散射或反射，防止光集中于所述部分。即，发光二极管芯片的中心部释放的光被透镜300诱导向并非垂直上部方向的其它方向释放，因而根据发光二极管芯片的中心部释放的光量的程度，发光装置的发光均一性不会降低，而是可以使光的指向分布宽阔而均一。另外，能够更有效地防止在发光装置发光时，光集中于透镜300的中心部上部。
因此，使与发光二极管芯片100a中不发光的暗部相应的保护二极管部PR位置，垂直于透镜300上部凹陷部的中心部345整齐排列，从而能够使因发光二极管芯片100a的暗部而可能发生的发光均一性的下降实现最小化。
进一步而言，发光二极管芯片100包括保护二极管部，因而不需要在基板210上配备另外的保护元件例如，齐纳二极管。因此，可以减少发光装置的制造成本，制造工序简化，发光装置的工序收率会提高。
如果再参照图9及图10，凸缘350可以位于上部面340与下部面330之间，限定透镜300的外形大小。在凸缘350的侧面与下部面，可以形成有凸凹图案，因此，能够使透镜300的光提取效率提高。另一方面，虽然图中未示出，但在凸缘350的下部还可以形成有桥部，所述桥部结合于基板210，可以发挥固定透镜300的作用。
以上对本发明的多种实施例进行了说明，但本发明并非限定于所述的多种实施例，在不超出本发明技术方案的技术思想的范围内，可以多样地变形和变更。

Claims (17)

1.一种发光装置，其特征在于，包括：
发光二极管芯片，其包括发光二极管部及与所述发光二极管部反并联连接的保护二极管部；及
透镜，其位于所述发光二极管芯片上；
所述透镜包括：
下部面，其形成有下部凹陷部，所述下部凹陷部定义供从所述发光二极管芯片释放的光入射的入射面；及
上部面，其定义供所述光射出的面，形成有上部凹陷部；
所述发光二极管芯片配置于所述下部凹陷部的下方或其内部，所述发光二极管芯片的所述保护二极管部位于所述上部凹陷部的下方，
所述发光二极管部及所述保护二极管部分别包括：
第一导电型半导体层；以及
台面，位于所述第一导电型半导体层上，并包括第二导电型半导体层与活性层，
所述台面包括位于所述发光二极管部的第一台面以及位于所述保护二极管部的第二台面，且所述台面的侧面具有倾斜形状，
所述发光二极管部的第一导电型半导体层及第二导电型半导体层，分别与所述保护二极管部的第二导电型半导体层及第一导电型半导体层电连接，
所述发光二极管芯片包括：
第二型接触电极，其位于所述第一台面及所述第二台面上；
第一绝缘层，其覆盖所述第二型接触电极、所述发光二极管部及所述保护二极管部，且包括使所述第一导电型半导体层部分地露出的第一开口部和使所述第二型接触电极部分地露出的第二开口部；
第一型焊垫电极，其至少部分地覆盖所述第一绝缘层，通过所述第一开口部而电连接于所述发光二极管部的第一导电型半导体层，通过所述第二开口部而电连接于所述保护二极管部上的所述第二型接触电极；及
第二型焊垫电极，其通过所述第一开口部而电连接于所述保护二极管部的第一导电型半导体层，通过所述第二开口部而电连接于所述发光二极管部上的所述第二型接触电极，
所述发光二极管芯片还包括第二绝缘层，
所述第二绝缘层至少部分地覆盖所述第一型焊垫电极、所述第二型焊垫电极及所述第一绝缘层，所述第二绝缘层包括分别使所述第一型焊垫电极和所述第二型焊垫电极露出的第三开口部及第四开口部，
所述发光二极管芯片还包括：
第一凸块，其通过所述第三开口部而与所述第一型焊垫电极电连接；及
第二凸块，其通过所述第四开口部而与所述第二型焊垫电极电连接。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述保护二极管部位于所述发光二极管芯片的中心部，
所述上部凹陷部位于所述上部面的中心部。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，
所述上部凹陷部的中心部及所述保护二极管部位于垂直于所述发光二极管芯片上表面的假想的透镜中心轴线上。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述保护二极管部位于所述发光二极管芯片的中心部，由所述发光二极管部包围。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，
使所述发光二极管部的第一导电型半导体层露出的所述第一开口部，是沿着所述发光二极管芯片的外廓边缘区域形成。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，
使所述发光二极管部的第一导电型半导体层露出的所述第一开口部，还在从所述外廓边缘区域向所述保护二极管部侧的区域形成。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述发光二极管芯片还包括位于所述第二绝缘层上的散热片；
所述散热片位于所述第一凸块及所述第二凸块之间。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述下部凹陷部具有从其入口越向上部宽度越窄的形状。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，
所述下部凹陷部的垂直截面为上端顶点被截断的形状即截头形图形。
10.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述透镜的所述上部面包括包围所述上部凹陷部的中心的内部面及包围所述内部面的外部面；
所述内部面与所述外部面相接位置的高度对应于所述透镜的最高点。
11.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述透镜还包括位于所述上部面与所述下部面之间的凸缘。
12.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括：
基板，其供所述发光二极管芯片贴装；及
反射片，其位于所述基板上，覆盖所述发光二极管芯片的侧面。
13.一种发光二极管芯片，其特征在于包括：
发光二极管部；及
保护二极管部，其与所述发光二极管部反并联连接；
所述保护二极管部位于所述发光二极管芯片的中心部，其中所述发光二极管部及所述保护二极管部分别包括：
第一导电型半导体层；以及
台面，位于所述第一导电型半导体层上，并包括第二导电型半导体层与活性层，
所述台面包括位于所述发光二极管部的第一台面以及位于所述保护二极管部的第二台面，且所述台面的侧面具有倾斜形状，
所述发光二极管芯片还包括：
第二型接触电极，其位于所述第一台面及所述第二台面上；
第一绝缘层，其覆盖所述第二型接触电极、所述发光二极管部及所述保护二极管部，且包括使所述第一导电型半导体层部分地露出的第一开口部和使所述第二型接触电极部分地露出的第二开口部；
第一型焊垫电极，其至少部分地覆盖所述第一绝缘层，通过所述第一开口部而电连接于所述发光二极管部的第一导电型半导体层，通过所述第二开口部而电连接于所述保护二极管部上的所述第二型接触电极；及
第二型焊垫电极，其通过所述第一开口部而电连接于所述保护二极管部的第一导电型半导体层，通过所述第二开口部而电连接于所述发光二极管部上的所述第二型接触电极，
所述发光二极管芯片还包括第二绝缘层，其至少部分地覆盖所述第一型焊垫电极、所述第二型焊垫电极及所述第一绝缘层，包括分别使所述第一型焊垫电极和所述第二型焊垫电极露出的第三开口部及第四开口部，
所述发光二极管芯片还包括：
第一凸块，其通过所述第三开口部而与所述第一型焊垫电极电连接；及
第二凸块，其通过所述第四开口部而与所述第二型焊垫电极电连接。
14.根据权利要求13所述的发光二极管芯片，其特征在于，
所述保护二极管部由所述发光二极管部包围。
15.根据权利要求13所述的发光二极管芯片，其特征在于，
使所述发光二极管部的第一导电型半导体层露出的所述第一开口部，沿着所述发光二极管芯片的外廓边缘区域形成。
16.根据权利要求15所述的发光二极管芯片，其特征在于，
使所述发光二极管部的第一导电型半导体层露出的所述第一开口部，还在从所述外廓边缘区域向所述保护二极管部侧的区域形成。
17.根据权利要求13所述的发光二极管芯片，其特征在于，
还包括位于所述第二绝缘层上的散热片；
所述散热片位于所述第一凸块及所述第二凸块之间。
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