CN204668307U - 发光二极管阵列 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种发光二极管阵列。本实用新型的发光二极管阵列包括：基板；发光二极管，位于上述基板，分别包括第一半导体层、活性层、第二半导体层及外露有上述第一半导体层的一部分的第一开口部；下部电极，配置于上述第二半导体层；上部电极，通过上述第一开口部与上述第一半导体层电气连接；以及第一层间绝缘膜，配置于上述发光二极管及上述上部电极之间，使上述上部电极与上述发光二极管的侧面相绝缘，上述第一开口部与上述第二半导体层的一侧并行地配置，上述上部电极的至少一个具有通过上述第一层间绝缘膜外露有上述下部电极的一部分的第二开口部。本实用新型可提供具有改善结构的倒装芯片类型的发光二极管阵列。

Description

发光二极管阵列
技术领域
本实用新型涉及一种发光二极管阵列，更详细地涉及通过配线来连接多个发光二极管并以倒装芯片类型形成的发光二极管阵列。
背景技术
发光二极管是在通过阳极端子和阴极端子被施加开启电压以上的电压的情况下执行发光操作的元件。通常，用于引导发光二极管的发光操作的开启电压值相比于常用电源值非常低。因此，发光二极管很难在110V或220V的常用交流电源下直接使用。为了利用常用交流电源来运行发光二极管，需要使用电压转换器，以降低所供给的交流电压。由此，需要设置发光二极管的驱动电路，从而导致包括发光二极管的照明装置的制造成本上升。并且，由于需要设置独立的驱动电路，导致照明装置的体积增加，产生不必要的热量，还存在针对所施加的电力的功率因素改善等课题。
为了以不需要另行的电压转换机构的状态使用常用交流电源，提出了将多个发光二极管芯片相互串联来构成阵列的方法。为了以阵列方式实现发光二极管，应以独立包形式构成发光二极管芯片。对此，要求实施基板分离工序、针对所分离的发光二极管芯片的封装工序等，还要求另行实施将各个包(Package)配置于阵列基板的装配工序及包所具有的电极之间的配线工序。由此，构成阵列的工序时间变长，制造成本也会增加。
并且，在构成阵列的配线工序中使用引线接合(wire bonding)，在阵列前面形成有独立的成型层，以保护接合引线。由此，还要求实施用于形成成型层的成型形成工序，工序的复杂度也随之提高。尤其，在适用水平式(lateral)结构的芯片类型的情况下，还存在发光性能的低下及发热所致的发光二极管的品质低下。
为了解决如上所述的存在问题，提出了由多个发光二极管芯片构成的阵列以单一的包形式制造的发光二极管芯片阵列。
根据现有技术的发光二极管芯片阵列，多个水平式发光二极管芯片在单一基板上通过空气桥(Air bridge)工序形成的金属配线来电气连接。根据上述现有技术，不以个别芯片单位要求独立的封装工序，且在晶片级中形成阵列。但是，由于具有空气桥连接结构，耐久性差，还因水平式芯片类型，导致发光性能或发热性能变差。
除此以外，根据另一现有技术，在单一基板上设有多个倒装芯片类型的发光二极管，各个发光二极管的n电极和p电极以外露的状态露出。由此，为了使用单一电源，应补充用于相互连接多个电极的配线工序。为此，在上述另一现有技术中使用载体(submount)基板。即，应在电极之间的用于配线的独立的载体基板上装配倒装芯片类型的发光二极管。在载体基板的背面应形成用于与基板电气连接的至少两个电极。上述另一现有技术使用倒装芯片类型，因此，具有可改善发光性能及发热性能的优点。相反地，由于使用载体基板，导致出现制造费用增加，最终产品的厚度增加的问题。此外，还要求实施对载体基板的补充配线工序和将载体基板安装于新的基板的补充工序。
并且，根据再一现有技术，提出了将倒装芯片类型的发光二极管相互间串联的构成。根据上述再一现有技术，不要求实施芯片单位的封装工序，而且由于使用倒装芯片类型，具有可改善发光特性及发热性能的效果。但是，除了n型半导体层和p型半导体层之间的配线以外，还使用独立的反射层，在n型电极上使用互连配线。由此，需要形成多个图案化金属层，为此，还需要各种类型的掩模。并且，由于n电极及互连电极之间的热膨胀系数等差异，产生剥离或开裂，从而导致发生电气接触断开的问题。
实用新型内容
[技术问题]
本实用新型所要解决的课题是提供具有改善结构的倒装芯片类型的发光二极管阵列。
本实用新型所要解决的另一课题是无需使用载体的发光二极管阵列。
本实用新型所要解决的再一课题是提供除了将多个发光二极管相连接的配线之外无需使用独立的反射金属层也可防止光损失的倒装芯片类型的发光二极管阵列。
本实用新型所要解决的还有一课题是提供可通过减少光损失来改善光提取效率的倒装芯片类型的发光二极管阵列。
本实用新型所要解决的又一课题是提供可实现有效的电流扩散的倒装芯片类型的发光二极管阵列。
本实用新型的其他特征及优点将通过下述说明得以明确和理解。
[解决问题的手段]
本实用新型的一实施例的发光二极管阵列可包括：基板；发光二极管，位于上述基板，分别包括第一半导体层、活性层、第二半导体层及外露有上述第一半导体层的一部分的第一开口部；下部电极，配置于上述第二半导体层；上部电极，通过上述第一开口部与上述第一半导体层电气连接；以及第一层间绝缘膜，配置于上述发光二极管及上述上部电极之间，使上述上部电极与上述发光二极管的侧面相绝缘，上述第一开口部与上述第二半导体层的一侧并行地配置，上述上部电极的至少一个具有通过上述第一层间绝缘膜外露有上述下部电极的一部分的第二开口部。
上述第一开口部可包括分别配置于上述第一开口部的两侧末端的通孔以及用于连接上述通孔的连接部；上述通孔中的一个通孔以预定距离与上述第二开口部相隔。
上述第一开口部可呈哑铃形态、矩形形态或边角圆润的矩形形态。
上述第一开口部的长度可与上述第二半导体层的一侧中的长侧长度呈正比。
上述第一开口部的至少一部分可配置于上述发光二极管分别包括的上述第二半导体层的中央区域。
上述第一开口部的长度可以是上述第二半导体层的一侧长度的30％以上且小于100％。
上述上部电极中的一个可与相邻的发光二极管的第二半导体层电气连接；上述上部电极中的另一个可与相邻的发光二极管的第二半导体层相绝缘。
上述第一层间绝缘膜可使上述下部电极中的各下部电极的一部分外露；上述上部电极中的至少一个可通过外露的上述下部电极中的各下部电极的一部分，与相邻的上述发光二极管所包含的第二半导体层电气连接。
还可包括第二层间绝缘膜，上述第二层间绝缘膜用于覆盖上述上部电极；上述第二层间绝缘膜可包括：第二开口部，使上述下部电极中的一个下部电极外露，以及第三开口部，使与相邻的上述发光二极管所包含的第二半导体层相绝缘的上部电极外露。
上述第三开口部中的至少两个第三开口部可相对于相邻的上述发光二极管所包含的上述第一开口部呈对称。
相邻的上述发光二极管所包含的上述第一开口部可包括分别配置于上述第一开口部的两侧末端的通孔以及用于连接上述通孔的连接部；上述通孔中的一个通孔以预定距离与上述第三开口部相隔。
还可包括第一垫片及第二垫片，上述第一垫片及第二垫片位于上述第二层间绝缘膜上；上述发光二极管借助上述上部电极来串联；上述第一垫片可与通过上述第二开口部来外露的下部电极相连接，上述第二垫片与通过上述第三开口部来外露的上部电极相连接。
上述上部电极可包括欧姆接触层，上述欧姆接触层欧姆接触于第一半导体层。
上述上部电极还可包括反射层，上述反射层位于上述欧姆接触层上。
上述下部电极可分别包括反射层。
上述上部电极的面积可占上述发光二极管阵列的全部面积的30％以上且小于100％。
上述上部电极中的至少一个的宽度或幅度可大于与该上部电极相对应的发光二极管的宽度或幅度。
[实用新型的效果]
根据本实用新型的实施例，可提供具有改善结构的倒装芯片类型的发光二极管阵列。尤其，上述发光二极管阵列不需要载体。并且，上述上部电极包括反射导电层，从而覆盖发光二极管的侧面及发光二极管之间的区域的大部分，因此，可利用上部电极来反射光，由此，可以减少在发光二极管之间的区域中减少光损失。进而，无需补充形成除了上部电极(配线)以外的用于反射光的独立的反射金属层。
并且，通过使上部电极以板状或片状大面积地形成，可提高电流分散性能，可通过使用相同数量的发光二极管来降低相同运行电流中的正向电压。
并且，通过开口部的合理配置及形态，可提高发光二极管的电流扩散性能，由此，可提高发光二极管阵列的整体电流扩散性能。
附图说明
图1及图2为示出根据本实用新型的一实施例在多个层叠结构上形成第一开口部的俯视图及剖视图。
图3及图4为示出在图1的第二半导体层形成下部电极的俯视图及剖视图。
图5为示出相对于图3的结构物的电池区域分离状态的俯视图。
图6为沿着A1-A2线切割图5俯视图的剖视图。
图7为图5的俯视图的立体图。
图8为在图5至图7的结构物前面形成第一层间绝缘膜，并在各个电池区域中露出第一半导体层及下部电极的一部分的俯视图。
图9至图12为沿着特定线条切开图8的俯视图的剖视图。
图13为在图8至图12中公开的结构物上形成上部电极的俯视图。
图14至图17为沿着特定线条切开图13的俯视图的剖视图。
图18为示出图13的俯视图的立体图。
图19为根据本实用新型的实施例制造图13至图18的结构物的模型的等效电路图。
图20为在图13的俯视图中向结构物的前面涂敷第二层间绝缘膜，并露出第一电池区域的第一下部电极的一部分和第四电池区域的第四下部电极的一部分的俯视图。
图21至图24为沿着特定线条切开图20的俯视图的剖视图。
图25为在图20的结构物中形成第一垫片及第二垫片的俯视图。
图26至图29为沿着特定线条切开图25的俯视图的剖视图。
图30为示出图25的俯视图的立体图。
图31为沿着C2-C3线切开图30的立体图的剖视图。
图32为示出包括本实用新型的一实施例的发光二极管阵列的发光二极管模块的立体图。
图33为根据本实用新型的一实施例以10个发光二极管串联的形态制造模型的电路图。
图34为根据本实用新型的一实施例发光二极管以串联/并联形态构成阵列的模型的电路图。
具体实施方式
以下，为了更具体地说明本实用新型，将参照附图对本实用新型的示范性(exemplary)实施例进行详细说明。但是，本实用新型不限定于在这里所说明的实施例，还可以以其他形态具体化。
应理解的是，在本实施例中，术语“第一”、“第二”或“第三”并非用于对结构要素加以某种限定，仅用于区别不同结构要素。
图1及图2为示出根据本实用新型的一实施例在多个层叠结构上形成第一开口部的俯视图及剖视图。
尤其，图2为沿着A1-A2线条切割图1的俯视图的剖视图。
参照图1及图2，在基板100形成第一半导体层110、活性层120及第二半导体层130，还形成有用于露出第一半导体层110的表面的第一开口部140。
上述基板100可以是蓝宝石、碳化硅或氮化镓(GaN)材质，只要是可引导所形成的薄膜的成长的材质都可以使用。第一半导体层110可具有n型的导电型。并且，活性层120可具有多重双井结构，在活性层120形成第二半导体层130。在第一半导体层110具有n型的导电型的情况下，第二半导体层130具有p型的导电型。并且，在基板100和第一半导体层110之间补充地形成缓冲层(未图示)，使得第一半导体层110的单晶成长变得容易。
接着，向形成有第二半导体层130的结构物进行选择性蚀刻，形成多个第一开口部140。通过第一开口部140，下部的第一半导体层110的一部分露出。上述第一开口部140可根据通常的蚀刻工序来形成。例如，涂敷光刻胶后，通过通常的制图工序来形成所需区域的去除光刻胶的光刻胶图案。然后，将光刻胶图案作为蚀刻掩模来执行蚀刻工序。蚀刻工序持续到第一半导体层110的一部分露出。接着，去除所残留的光刻胶图案。
在本实施例中，第一开口部140可以与基板100、第一半导体层110、活性层120或第二半导体层130的一侧并行，并且可呈具有长度的哑铃形态。并且，第一开口部140可以包括分别配置于两侧末端的通孔和用于连接上述通孔的连接部。
再参照图1，第一开口部140可以与作为矩形形态的第二半导体层130的一侧的横向边并行地配置。第二半导体层130的一侧可包括作为横向边的长侧和作为竖向边的短侧，第一开口部140的长度可与在第二半导体层130的一侧中作为长侧的横向边的长度呈正比。
第一开口部140的形态不受上述说明的限制，上述第一开口部140的形态及数量可实现各种变更。关于第一开口部140的形态及效果，将在后面进行详细说明。
图3及图4为示出在图1的第二半导体层形成下部电极的俯视图及剖视图，尤其，图4为沿着A1-A2线条切割图3的俯视图的剖视图。
参照图3及图4，上述下部电极151、152、153、154形成于不包括第一开口部140的区域，可通过形成下部电极151、152、153、154来定义多个电池区域161、162、163、164。并且，下部电极151、152、153、154可利用当形成金属电极时所使用的带胶剥离(lift-off)工序来形成。例如，在不包括虚拟的电池区域161、162、163、164的分离区域及形成有第一开口部140的区域中形成光刻胶，通过一般的热沉积等来形成金属层。然后，去除光刻胶并在第二半导体层130的上部形成下部电极151、152、153、154。上述下部电极151、152、153、154只要是能够与第二半导体层130进行欧姆接触，可适用任何金属物。并且，上述下部电极151、152、153、154可包括铝(Al)、银(Ag)、铑(Rh)或铂(Pt)等反射层。例如，上述下部电极151、152、153、154可包括镍(Ni)、铬(Cr)或钛(Ti)，例如，可由钛/铝/镍/金的复合金属层或镍/银/镍/金的复合金属层构成。
在图3及图4中，由形成有4个下部电极151、152、153、154的区域定义4个电池区域161、162、163、164。电池区域161、162、163、164之间的相隔空间中露出第二半导体层130。上述电池区域161、162、163、164的数量能够与所要形成的阵列所包含的发光二极管的数量相对应。由此，电池区域161、162、163、164的数量可进行各种变更。
并且，在图4中说明了在相同的电池区域161、162、163、164中下部电极151、152、153、154呈分离状态的情况，这是随着切割线A1-A2横穿第一开口部140而出现的现象。由图3可知，在相同的电池区域161、162、163、164上形成的下部电极151、152、153、154处于物理相连的状态。由此，形成于相同的电池区域161、162、163、164的下部电极151、152、153、154，不论是否形成第一开口部140，仍处于电气断路的状态。
图5为示出相对于图3的结构物的电池区域分离状态的俯视图，图6为沿着A1-A2线切割图5俯视图的剖视图，图7为图5的俯视图的立体图。
参照图5、图6及图7，通过对4个电池区域161、162、163、164之间的相隔空间进行台面型晶体管蚀刻来形成台面型晶体管蚀刻区域。通过台面型晶体管蚀刻，在台面型晶体管蚀刻区域露出基板100。由此，4个电池区域161、162、163、164分别实现彻底的相互电气分离。假设，在图1至图4中基板100与第一半导体层110之间设有缓冲层的情况下，上述缓冲层可残留在电池区域161、162、163、164的分离工序。但是，为了彻底分离电池区域161、162、163、164，可通过台面型晶体管蚀刻来去除电池区域161、162、163、164之间的缓冲层。
通过各自的电池区域161、162、163、164之间的分离工序，每个电池区域161、162、163、164分别形成有独立的第一半导体层111、112、113、114；活性层121、122、123、124；第二半导体层131、132、133、134以及下部电极151、152、153、154。由此，在第一电池区域161露出第一下部电极151，通过第一开口部140露出第一半导体层111。并且，在第二电池区域162露出第二下部电极152，通过第一开口部140露出第一半导体层112。同样地，在第三电池区域163露出第三下部电极153及第一半导体层113，在第四电池区域164露出第四下部电极154及第一半导体层114。
并且，在本实用新型中，发光二极管表示由第一半导体层111、112、113、114；活性层121、122、123、124以及第二半导体层131、132、133、134层叠的结构。由此，在一个电池区域中形成一个发光二极管。并且，在以第一半导体层111、112、113、114具有n型的导电层、第二半导体层131、132、133、134具有p型的导电层的方式制模的情况下，形成于第二半导体层131、132、133、134的下部电极151、152、153、154可称为发光二极管的阳极电极。
并且，在本实用新型中，各发光二极管可包括用于露出第一半导体层111、112、113、114的一个第一开口部140。第一开口部140的长度可以与配置有第一开口部140的发光二极管所包含的第二半导体层131、132、133、134的一侧长度呈正比。第一开口部140的长度可以是上述第二半导体层的长侧长度的30％以上且小于100％。第一开口部140的长度不足第二半导体层的一侧长度的30％的情况下，很难实现有效的电流扩散。
再次参照图5，一侧长度是指整体呈矩形形状的各第二半导体层131、132、133、134的各横向边的长度或竖向边的长度。在本实施例中，一侧长度表示各第二半导体层的横向边的长度，但不受此限定。第一开口部140的长度与第二半导体层131、132、133、134的一侧长度呈正比，因此，随着第二半导体层131、132、133、134的面积恒定地变大，第一开口部140的面积同样恒定地变大。由此，露出的第一半导体层111、112、113、114的面积也会变大。第一开口部140可呈哑铃形态、矩形形态、边角圆润的矩形形态，但不受此限定。
第一开口部140可与第二半导体层131、132、133、134的一侧并行地配置。例如，哑铃形态的第一开口部140可与第二半导体层131、132、133、134的一侧并行地配置。
第一开口部140可配置于第二半导体层131、132、133、134的中央区域。进而，第一开口部140的至少一部分可配置于第二半导体层131、132、133、134的中央区域。由此，发光二极管的电流扩散可变得容易。
图8为在图5至图7的结构物前面形成第一层间绝缘膜，并在各个电池区域中露出第一半导体层及下部电极的一部分的俯视图。
并且，图9至图12为沿着特定线条切开图8的俯视图的剖视图。尤其，图9为沿着B1-B2切割图8的俯视图的剖视图，图10为沿着C1-C2切割图8的俯视图的剖视图，图11为沿着D1-D2切割图8的俯视图的剖视图，图12为沿着E1-E2切割图8的俯视图的剖视图。
首先，在图5至图7的结构物中形成第一层间绝缘膜170。并且，通过图案化来露出第一开口部下部的第一半导体层111、112、113、114及下部电极151、152、153、154的一部分。
例如，在第一电池区域161中，已形成的第一开口部呈开放状来露出第一半导体层111，形成于已有第二半导体层131的上部的第一下部电极151的一部分通过第二开口部151h来露出。
上述第二开口部151h能够以第一开口部为中心配置于两侧。至少两个第二开口部151h以与第一开口部相隔恒定距离的方式配置。即，从上面观察第一电池区域161时，左侧的沿着上下方向配置的两个第二开口部151h能够以第一电池区域为中心上下对称的方式进行配置。
并且，第一开口部的一侧末端和第二开口部151h可全部相隔恒定间隔而配置。即，如上所述，第一开口部可由配置于两侧末端的通孔和用于连接上述通孔的连接部来形成，如图8所示，上述通孔中的一个通孔能够以与4个第二开口部151h均保持恒定间隔的方式进行配置。
在本实用新型中，通过第二开口部151h露出的下部电极151，接着通过第一垫片来与外部实现电气连接。第二开口部和第一开口部以相互保持恒定间隔的方式保持规则性地相隔的状态，因此，可引导发光二极管的内部的电流扩散变得容易。并且，第二开口部可考虑到下部的第一开口部来构成列和行完成配置，因此，可以使发光二极管的内部的电流的流动变得均匀。
并且，在第二电池区域162中露出通过已形成的第一开口部来外露的第一半导体层112，通过对第一层间绝缘膜170的一部分的蚀刻，露出第二下部电极152的一部分。
并且，在第三电池区域163中，也通过第一开口部来露出第一半导体层113，通过对第一层间绝缘膜170的一部分的蚀刻来露出第三下部电极153的一部分。
在第四电池区域164中，通过第一开口部来露出第一半导体层114，通过对第一层间绝缘膜170的一部分的蚀刻来露出第四下部电极154的一部分。
最终，在图8至图12中，在基板的前面形成第一层间绝缘膜170，通过选择性的蚀刻，每个电池区域161、162、163、164露出第一开口部的内部的第一半导体层111、112、113、114及第二半导体层131、132、133、134的下部电极151、152、153、154的一部分。即，在各个电池区域161、162、163、164中，露出在上一个步骤中通过已形成的第一开口部而露出的第一半导体层111、112、113、114，也露出下部电极151、152、153、154的一部分。在第一电池区域161的情况下，第一层间绝缘膜170具有第二开口部151h，第二开口部151h的下部电极151的一部分露出。剩余区域被第一层间绝缘膜170遮蔽。
上述第一层间绝缘膜170可由具有规定的透光性的绝缘物构成。例如，上述第一层间绝缘膜170可包括二氧化硅(SiO2)。与此不同，上述第一层间绝缘膜170可由层叠有折射率不同的物质层的分布布拉格反射器形成。例如，通过反复层叠二氧化硅(SiO2)/二氧化钛(TiO2)来形成第一层间绝缘膜170，由此，可反射在活性层中产生的光。
图13为在图8至图12中公开的结构物上形成上部电极的俯视图。并且，图14至图17为沿着特定线条切开图13的俯视图的剖视图。尤其，图14为沿着B1-B2切割图13的俯视图的剖视图，图15为沿着C1-C2切割图13的俯视图的剖视图，图16为沿着D1-D2切割图13的俯视图的剖视图，图17为沿着E1-E2切割图13的俯视图的剖视图。
参照图13，形成有上部电极181、182、183、184。上部电极181、182、183、184由4个区域分隔形成。例如，第一上部电极181跨设于第一电池区域161及第二电池区域162的一部分。并且，第二上部电极182跨设于第二电池区域162的一部分及第三电池区域163的一部分。第三上部电极183跨设于第三电池区域163的一部分及第四电池区域164的一部分，第四上部电极184形成于第四电池区域164的一部分。由此，各个上部电极181、182、183、184遮蔽相邻的电池区域之间的相隔空间。上部电极181、182、183、184可遮蔽电池区域之间的相隔空间的30％以上、50％以上或90％以上。但是，上述上部电极181、182、183、184相互分隔，因此，上述上部电极181、182、183、184的覆盖率不足发光二极管之间的区域的100％。
上述上部电极181、182、183、184可占上述发光二极管阵列的全部面积的30％以上、50％以上、70％以上、80％以上或90％以上。由于上述上部电极181、182、183、184相互分隔，因此，所占面积不足上述发光二极管阵列的全部面积的100％。并且，上述上部电极181、182、183、184可呈板状或片状。而且上述上部电极181、182、183、184中的至少一个的宽度或幅度大于与其相对应的发光二极管(电池区域)的宽度或幅度。
参照图14，第一上部电极181形成于第一电池区域161的第一层间绝缘膜170，形成于通过第一开口部露出的第一半导体层111。并且，第一上部电极181通过已形成的第二开口部来露出第一电池区域161的第一下部电极151的一部分，形成于第二电池区域162的露出的第二下部电极152。
并且，第二上部电极182以与第一上部电极181物理分离的状态形成于通过第二电池区域162的第一开口部而露出的第一半导体层112，在剩余区域中，则形成于第一层间绝缘膜170。
在上述的图14中，第一上部电极181将第一电池区域161的第一半导体层111与第二电池区域162的第二半导体层132电气连接。第二电池区域162的第二下部电极152无论第一开口部存在与否，在一个电池区域中，处于整体上电气断路的状态。由此，第一电池区域161的第一半导体层111通过第二下部电极152与第二电池区域162的第二半导体层132电气连接。
并且，在图15中，第二上部电极182形成于通过第二电池区域162的第一开口部露出的第一半导体层112，并延伸至第三电池区域163的第三下部电极153。并且，与第二上部电极182物理分离的第三上部电极183形成于通过第三电池区域163的第一开口部而露出的第一半导体层113。
在图15中，第二上部电极182与通过第二电池区域162的第一开口部而露出的第一半导体层112电气连接，与第三电池区域163的第三下部电极153电气连接。由此，第二电池区域162的第一半导体层112可与第三电池区域163的第二半导体层133保持等电位。
参照图16，第三上部电极183形成于通过第三电池区域163的第一开口部而露出的第一半导体层113，并延伸至第四电池区域164的第四下部电极154。由此，第三电池区域163的第一半导体层113与第四电池区域164的第二半导体层134电气连接。并且，与第三上部电极183物理分离的第四上部电极184与通过第四电池区域164的第一开口部而露出的第一半导体层114电气连接。
参照图17，第四上部电极184形成于通过第四电池区域164的第一开口部而露出的第一半导体层114。并且，与第四上部电极184物理分离的第一上部电极181形成于通过第一电池区域161的第一开口部而露出的第一半导体层111，并使第一电池区域161的第一下部电极151的一部分露出。
根据对图13至图17中公开的内容的整理，第一电池区域161的第一半导体层111与第二电池区域162的第二半导体层132通过第一上部电极181来形成等电位。并且，第二电池区域162的第一半导体层112与第三电池区域163的第二半导体层133通过第二上部电极182来形成等电位。第三电池区域163的第一半导体层113通过第三上部电极183与第四电池区域164的第二半导体层134形成等电位。在第一电池区域161中与第二半导体层131电气连接的第一下部电极151露出。
即，上部电极181、182、183与第一半导体层111、112、113通过第一开口部来电气连接，并与第二半导体层132、133、134形成等电位。由此，本实施例的第一开口部呈哑铃形态或边角圆润的矩形形态，因此，相比于开口部的形态呈圆形的情况，借助第一开口部的第一半导体层与上部电极的接触面积相对大。
本实施例的第一开口部可包括配置于末端的两个通孔和用于连接上述通孔的连接部，因此，相比于单纯地配置两个通孔的情况，可充分保证借助第一开口部的第一半导体层与上部电极的接触面积。并且，通过降低上述接触面积周边的应力，可减少第一半导体层与上部电极之间的剥离现象。由此，可提高本实施例的发光二极管阵列的可靠性。
并且，第一开口部的面积与第二半导体层的面积呈正比，第一开口部的长度也与第二半导体层的长度呈正比，因此，可露出实现有效的电流扩散的合理面积的第一半导体层。由此，本实施例的发光二极管阵列可使发光二极管相互之间的电流扩散变得更加容易。
当然，等电位的形成条件假定是忽略上部电极181、182、183、184的电阻及上部电极181、182、183、184与下部电极151、152、153、154的接触电阻的状态下实施的理想的电气连接。由此，在实际元件的运行中，将发生部分作为金属配线的一种的上部电极181、182、183、184及下部电极151、152、153、154的电阻成分所致的电压下降。
另一方面，上述上部电极181、182、183、184可设有反射导电层180b。上述反射导电层180b可包括铝、银、铑或铂，或者它们的组合。包括反射导电层180b的上部电极181、182、183、184可将从各个电池区域161、162、163、164的活性层121、122、123、124产生的光向基板100的方向进行反射。而且，上述上部电极181、182、183、184可与上述第一层间绝缘膜170一同构成全方位反射镜(omni-directional reflector)。另一方面，在上述第一层间绝缘膜170由分布布拉格反射器形成的情况下，上述上部电极181、182、183、184可通过包括反射导电层180b来改善光反射率。
并且，上述上部电极181、182、183、184可在上述反射导电层180b的下部进一步包括上述欧姆接触层180a。上述欧姆接触层180a为可与上述第一半导体层111、112、113、114及上述下部电极151、152、153、154形成欧姆接触的物质，例如，可包括镍、铬、钛、铑或铝，或者它们的组合。但是，上述欧姆接触层180a不受此限定，只要是能够与第一半导体层111、112、113、114形成欧姆接触，并且也能够与金属材质的下部电极151、152、153、154形成欧姆接触的物质都可以使用，还可以使用如氧化铟锡(ITO)等导电性氧化物层。
在从电池区域161、162、163、164的活性层121、122、123、124中产生的光刻在下部电极151、152、153、154中向基板100反射。此外，通过电池区域161、162、163、164之间的相隔空间来传输的光，借助用于遮蔽电池区域161、162、163、164之间的相隔空间的第一层间绝缘膜170和/或上部电极181、182、183、184来反射。在活性层121、122、123、124中产生后朝向第一开口部或电池区域161、162、163、164之间的相隔空间的光L，在具有配置于第一开口部的侧壁或相隔空间的侧壁的第一层间绝缘膜170和/或上述反射导电层180b的上述上部电极181、182、183、184中被反射，可通过上述基板100向外部提取。由此，不仅可以减少光损失，还可以提高光提取效率。
为此，上述上部电极181、182、183、184最好大面积地占据上述发光二极管阵列的面积。例如，上述上部电极181、182、183、184可覆盖发光二极管阵列的全部面积的70％以上、80％以上、90％以上。并且，上述上部电极181、182、183、184之间的间隔范围是1μm至100μm，更具体地，上述上部电极181、182、183、184之间的间隔可以是5μm至15μm。由此，在第一开口部或电池区域161、162、163、164之间的相隔空间中可防止光泄露。
上述上部电极181、182、183、184还可以设有配置于上述反射导电层180b的障壁层180c。上述障壁层180c可包括钛、镍、铬、铂、钛钨、钨、钼，或者它们的组合。这种障壁层180c可防止在后续的蚀刻工序或清洗工序中上述反射导电层180b受损。上述障壁层180c可由单一层或多重层形成，还能够以300μm至5000μm范围的厚度形成。
并且，在第一半导体层111、112、113、114具有n型导电型、第二半导体层131、132、133、134具有p型的导电型的情况下，各个上部电极可制模成发光二极管的阴极电极，同时还可以制模成作为在阴极电极相邻的电池区域中形成的发光二极管的阳极电极的下部电极相连接的配线。即，在形成于电池区域的发光二极管中，上部电极可形成阴极电极，同时还可以制模成与相邻的电池区域的发光二极管的阳极电极电气连接的配线。
图18为示出图13的俯视图的立体图。
参照图18，第一上部电极181至第三上部电极183跨设于至少两个电池区域。由此，相邻的电池区域之间的相隔空间被遮蔽。在上部电极中，通过基板来反射在相邻的电池区域之间泄漏的光，并与各个电池区域的第一半导体层电气连接。并且，与相邻的电池区域的第二半导体层电气连接。
图19为根据本实用新型的实施例制造图13至图18的结构物的模型的等效电路图。
参照图19，公开了4个发光二极管D1、D2、D3、D4与它们之间的配线关系。
第一发光二极管D1形成于第一电池区域161，第二发光二极管D2形成于第二电池区域162，第三发光二极管D3形成于第三电池区域163，第四发光二极管D4形成于第四电池区域164。并且，各个电池区域161、162、163、164的第一半导体层111、112、113、114制模成n型半导体，第二半导体层131、132、133、134制模成p型半导体。
第一上部电极181与第一电池区域161的第一半导体层电气连接，并延伸至第二电池区域162，与第二电池区域162的第二半导体层电气连接。由此，第一上部电极181制模成用于连接第一发光二极管D1的阴极端子及第二发光二极管D2的阳极端子之间的配线。
并且，第二上部电极182制模成用于连接第二发光二极管D2的阴极端子及第三发光二极管D3的阳极端子之间的配线，第三上部电极183制模成用于连接第三发光二极管D3的阴极端子及第四发光二极管D4的阳极端子的配线。并且，第四上部电极184制模成用于形成第四发光二极管D4的阴极端子的配线。
由此，第一发光二极管D1的阳极端子及第四发光二极管D4的阴极端子对于外部电源处在电气开放的状态，剩余发光二极管D2、D3以串联结构形成。
图20为在图13的俯视图中向结构物的前面涂敷第二层间绝缘膜，并通过第二开口部来露出第一电池区域的第一下部电极的一部分和通过第三开口部来露出第四电池区域的第四下部电极的一部分的俯视图。
并且，图21为沿着B1-B2切割图20的俯视图的剖视图，图22为沿着C1-C2切割图20的俯视图的剖视图，图23为沿着D1-D2切割图20的俯视图的剖视图，图24为沿着E1-E2切割图20的俯视图的剖视图。
参照图21，在第一电池区域161中与第二半导体层131电气连接的第一下部电极151露出。剩余区域在第二电池区域162中被第二层间绝缘膜190覆盖。
参照图22，第二电池区域162及第三电池区域163被第二层间绝缘膜190完全覆盖。
并且，参照图20、图23及图24，第四电池区域164的第四上部电极184通过第三开口部184h露出，第一电池区域161的第一下部电极151通过第二开口部151h露出。上述第二开口部151h可通过再次开放覆盖于通过第一层间绝缘膜170已形成的第二开口部的第二层间绝缘膜190来形成。
在本实施例中，上述第三开口部184h与上述第二开口部151h一样，能够以第一开口部为中心配置于两侧。至少两个第三开口部184h以与第一开口部相隔恒定距离的方式配置。即，从上面观察第四电池区域164时，左侧的沿着上下方向配置的两个第三开口部184h能够以第一电池区域为中心上下对称的方式进行配置。
并且，第一开口部的一侧末端和第三开口部184h可全部相隔恒定间隔而配置。即，如上所述，第一开口部可由配置于两侧末端的通孔和用于连接上述通孔的连接部来形成，如图20所示，上述通孔中的一个通孔能够以与4个第三开口部184h均保持恒定间隔的方式进行配置。
在本实用新型中，通过第三开口部184h露出的第四上部电极184，接着通过第二垫片来与外部实现电气连接。第三开口部和下部的第一开口部以相互保持恒定间隔的方式保持规则性地相隔的状态，因此，可引导发光二极管的内部的电流扩散变得容易。并且，第三开口部可考虑到下部的第一开口部来构成规则性的列和行完成配置，因此，可以使发光二极管的内部的电流的流动变得均匀。
上述第二层间绝缘膜190选自保护下部的膜而免受外部环境的伤害的绝缘物。尤其，可使用具有绝缘特性，且可屏蔽温度或湿度的变化的氮化硅(SiN)等。
在图20至图24中，第二层间绝缘膜190涂敷于基板上的结构物整体。并且，通过第一开口部151h露出第一电池区域161的第一下部电极151的一部分，通过第三开口部184h露出第四电池区域164的第四上部电极184。
图25为在图20的结构物中形成第一垫片及第二垫片的俯视图。
参照图25，上述第一垫片210跨设于第一电池区域161及第二电池区域162。由此，第一垫片210实现与在图20中露出的第一电池区域161的第一下部电极151的电气接触。
并且，第二垫片220以与上述第一垫片210相隔恒定距离的方式形成，并且可跨设于第三电池区域163及第四电池区域164。第二垫片220与在上述图20中通过第三开口部184h露出的第四电池区域164的第四上部电极184电气连接。
图26为沿着B1-B2切割图25的俯视图的剖视图，图27为沿着C1-C2切割图25的俯视图的剖视图，图28为沿着D1-D2切割图25的俯视图的剖视图，图29为沿着E1-E2切割图25的俯视图的剖视图。
参照图26，第一垫片210跨设于第一电池区域161及第二电池区域162。上述第一垫片210形成于在第一电池区域161中露出的第一下部电极151。在剩余区域中，形成于第二层间绝缘膜190。由此，第一垫片210通过第一下部电极151与第一电池区域161的第二半导体层131电气连接。
参照图27，在第二电池区域162形成第一垫片210，在第三电池区域163以与第一垫片210相隔的方式形成第二垫片220。在上述第二电池区域162及第三电池区域163中，第一垫片210或第二垫片220与下部电极或上部电极的电气接触被切断。
参照图28，第二垫片220跨设于第三电池区域163及第四电池区域164。尤其，在第四电池区域164中露出的第四上部电极184与第二垫片220电气连接。由此，第二垫片220与第四电池区域164的第一半导体层114电气连接。
参照图29，在第四电池区域164形成第二垫片220，在第一电池区域161以与第二垫片220相隔的方式形成第一垫片210。上述第一垫片210形成于第一电池区域161的第一下部电极151，与第二半导体层131电气连接。
图30为示出图25的俯视图的立体图，图31为沿着C2-C3线切开图30的立体图的剖视图。
参照图30及图31，第三电池区域163的第一半导体层113与第三上部电极183电气连接。上述第三上部电极183遮蔽第三电池区域163及第四电池区域164的分隔空间，并与第四电池区域164的第四下部电极154电气连接。并且，第一垫片210及第二垫片220相互分隔，并形成于第二层间绝缘膜190。当然，如上所述，第一垫片210与第一电池区域161的第二半导体层131电气连接，第二垫片220与第四电池区域164的第一半导体层114电气连接。
在参照图19的制模的情况下，各个电池区域的第一半导体层111、112、113、114制模成n型半导体，第二半导体层131、132、133、134制模成p型半导体。形成于第一电池区域161的第二半导体层131的第一下部电极151制模成第一发光二极管D1的阳极电极。由此，第一垫片210可制模成与第一发光二极管D1的阳极电极相连接的配线。并且，与第四电池区域164的第一半导体层114电气连接的第四上部电极184制模成第四发光二极管D4的阴极电极。由此，第二垫片220可以理解成与第四发光二极管D4的阴极电极相连接的配线。
由此，形成4个发光二极管(D1至D4)串联的阵列结构，与外部的电气连接则通过形成于一个基板100的两个垫片210、220来实现。
在本实用新型中，示出了4个发光二极管以相互分离的形态形成，通过下部电极及上部电极，一个发光二极管的阳极端子与另一个发光二极管的阴极端子电气连接的情况。但是，根据本实用新型，4个发光二极管仅仅是一个实施例，根据本实用新型，可形成各种数量的发光二极管。
图32为用于说明包括本实用新型的一实施例的发光二极管阵列的发光二极管模块的简要立体图。
参照图32，上述发光二极管模块包括具有垫片240的印刷电路板250及通过焊膏230粘结于印刷电路板250的发光二极管阵列200。
印刷电路板是形成有印刷电路的基板，只要是用于提供发光二极管模块的基板，不作特殊限定。
发光二极管阵列200以倒装芯片形态翻转后装配于印刷电路板250。发光二极管阵列200通过第一及第二垫片210、220装配于印刷电路板250。发光二极管阵列200的下表面，即，基板100的光提取面可由波长转换器(未图示)覆盖。波长转换器不仅可以覆盖发光二极管阵列200的上表面，还可以覆盖侧面。
图33为根据本实用新型的一实施例以10个发光二极管串联的形态制造模型的电路图。
参照图33，利用图5中公开的工序，定义十个电池区域301、302、303、304、305、306、307、308、309、310。各个电池区域301、302、303、304、305、306、307、308、309、310的内部的第一半导体层、活性层、第二半导体层及下部电极与其他电池区域相分离。各个下部电极形成于第二半导体层，从而形成发光二极管D1至D10的阳极电极。
接着，利用如图6至图17所示的工序，形成第一层间绝缘膜和第一上部电极至第十上部电极181、182、183、184、185、186、187、188、189、189′。但是，所形成的上部电极181、182、183、184、185、186、187、188、189、189′遮蔽相邻的电池区域之间的相隔空间。上述第一上部电极至第九上部电极181、182、183、184、185、186、187、188、189作为在相邻的一对发光二极管中实现一侧的阳极电极和另一侧的第一半导体层之间的电气连接的配线起作用。并且，第十上部电极189′与发光二极管D10的第一半导体层电气连接。
并且，基于在图20至图29中介绍的工序来形成第二层间绝缘膜，在电流路径上露出与正的电源电压V+相连接的第一发光二极管D1的下部电极，开启与负的电源电压V-相连接的第十发光二极管D10的上部电极。接着，形成第一垫片320，与第一发光二极管D1的阳极端子相连接。并且，形成第二垫片330来与第十发光二极管D10的阴极端子相连接。
此外，发光二极管之间的连接可由串联/并联形态的阵列来构成。
图34为根据本实用新型的一实施例发光二极管以串联/并联形态构成阵列的模型的电路图。
参照图34，多个发光二极管(D1至D8)具有串联结构，并且与相邻的发光二极管具有并联结构。各个发光二极管(D1至D8)通过电池区域401、402、403、404、405、406、407、408的定义而相互独立地形成。如上所述，发光二极管(D1至D8)的阳极电极通过下部电极来形成。并且，发光二极管(D1至D8)的阴极电极及相邻的发光二极管的阳极电极之间的配线则通过上部电极的形成及合理的配线来形成。但是，下部电极形成于第二半导体层的上部，上部电极以遮蔽相邻的电池区域之间的相隔空间的方式形成。
最终，供给正的电源电压V+的第一垫片410与形成于第一发光二极管D1或第三发光二极管D3的第二半导体层的下部电极电气连接，供给负的电源电压V-的第二垫片420与作为第六发光二极管D6或第八发光二极管D8的阴极端子的上部电极电气连接。
根据如上所述的本实用新型，从各个发光二极管的活性层所产生的光在下部电极及上部电极中向基板反射，倒装芯片类型的发光二极管在一个基板上通过上部电极的配线来电气连接。具体而言，上述上部电极作为在相邻的一对发光二极管中实现一侧的第一半导体层和另一侧的第二半导体层之间的电气连接的配线起作用。此时，上述上部电极包括反射导电层，通过反射从发光层释放的光来提高光提取效率。
上部电极通过第二层间绝缘膜来与外部隔离。供给正的电源电压的第一垫片与最近地连接于上述正的电源电压的发光二极管的下部电极电气连接。并且，供给负的电源电压的第二垫片与最近地连接于上述负的电源电压的发光二极管的上部电极电气连接。
由此，在倒装芯片类型下，将多个芯片装配于载体基板，通过排列于载体基板的配线来解决针对外部电源使用2个端子的工序上的繁琐。此外，由上部电极遮蔽电池区域之间的相隔空间，可最大化面向基板的光的反射。
并且，第二层间绝缘膜在外部的温度及湿度等环境中保护配置于基板与上述第二层间绝缘膜之间的多个层叠结构。由此，无需采用独立的封装单元，也可以实现直接装配于基板的结构。
尤其，在一个基板上以倒装芯片的类型实现多个发光二极管，因此，无需对于所供给的常用电源进行电压下降、电平的转换或波形的转换，可直接使用常用电源。
并且，通过发光二极管阵列包含的第一开口部形态、第一开口部与第二开口部之间的相互配置形态、第一开口部和第三开口部之间的相互配置形态等，可有效地扩散电流。
以上，通过本实用新型的优选实施例对本实用新型进行了详细说明，本实用新型不限定于上述实施例，本实用新型所属技术领域的普通技术人员可在本实用新型的技术思想及范围内进行各种变更及变形。

Claims (17)

1.一种发光二极管阵列，其特征在于，包括：
基板；
发光二极管，位于所述基板，分别包括第一半导体层、活性层、第二半导体层及外露有所述第一半导体层的一部分的第一开口部；
下部电极，配置于所述第二半导体层；
上部电极，通过所述第一开口部与所述第一半导体层电气连接；以及
第一层间绝缘膜，配置于所述发光二极管及所述上部电极之间，使所述上部电极与所述发光二极管的侧面相绝缘，
所述第一开口部与所述第二半导体层的一侧并行地配置，
所述上部电极的至少一个具有通过所述第一层间绝缘膜外露有所述下部电极的一部分的第二开口部。
2.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，
所述第一开口部包括分别配置于所述第一开口部的两侧末端的通孔以及用于连接所述通孔的连接部；以及
所述通孔中的一个所述通孔以预定距离与所述第二开口部相隔。
3.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述第一开口部呈哑铃形态、矩形形态或边角圆润的矩形形态。
4.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述第一开口部的长度与所述第二半导体层的一侧中的长侧长度呈正比。
5.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述第一开口部的至少一部分配置于所述发光二极管分别包括的所述第二半导体层的中央区域。
6.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述第一开口部的长度为所述第二半导体层的一侧长度的30％以上且小于100％。
7.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，
所述上部电极中的一个与相邻的所述发光二极管的所述第二半导体层电气连接；以及
所述上部电极中的另一个与相邻的所述发光二极管的所述第二半导体层相绝缘。
8.根据权利要求7所述的发光二极管阵列，其特征在于，
所述第一层间绝缘膜使所述下部电极中的各所述下部电极的一部分外露；以及
所述上部电极中的至少一个通过外露的所述下部电极中的各所述下部电极的一部分，与相邻的所述发光二极管所包含的所述第二半导体层电气连接。
9.根据权利要求8所述的发光二极管阵列，其特征在于，
还包括第二层间绝缘膜，所述第二层间绝缘膜用于覆盖所述上部电极；以及
所述第二层间绝缘膜包括：第二开口部，使所述下部电极中的一个所述下部电极外露，以及第三开口部，使与相邻的所述发光二极管所包含的所述第二半导体层相绝缘的所述上部电极外露。
10.根据权利要求9所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述第三开口部中的至少两个所述第三开口部相对于相邻的所述发光二极管所包含的所述第一开口部呈对称。
11.根据权利要求9所述的发光二极管阵列，其特征在于，
相邻的所述发光二极管所包含的所述第一开口部包括分别配置于所述第一开口部的两侧末端的通孔以及用于连接所述通孔的连接部；以及
所述通孔中的一个所述通孔以预定距离与所述第三开口部相隔。
12.根据权利要求9所述的发光二极管阵列，其特征在于，
还包括第一垫片及第二垫片，所述第一垫片及所述第二垫片位于所述第二层间绝缘膜上；
所述发光二极管借助所述上部电极来串联；以及
所述第一垫片与通过所述第二开口部来外露的所述下部电极相连接，所述第二垫片与通过所述第三开口部来外露的所述上部电极相连接。
13.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述上部电极包括欧姆接触层，所述欧姆接触层欧姆接触于所述第一半导体层。
14.根据权利要求13所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述上部电极还包括反射层，所述反射层位于所述欧姆接触层上。
15.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述下部电极分别包括反射层。
16.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述上部电极的面积占所述发光二极管阵列的全部面积的30％以上且小于100％。
17.根据权利要求1所述的发光二极管阵列，其特征在于，所述上部电极中的至少一个的宽度或幅度大于与所述上部电极相对应的所述发光二极管的宽度或幅度。
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