TW201318223A - 具有氮化鋁層之發光二極體、包含其之晶片在電路載板上封裝結構、及其製備方法 - Google Patents

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本發明係有關於一種具有氮化鋁層之垂直式發光二極體、一種具有氮化鋁層之側通式發光二極體、包含其之晶片在電路載板上封裝結構、以及上述發光二極體之製備方法。本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體係包括：一基板；一第一電極，係設於該基板之表面；一半導體磊晶層，係與該第一電極電性連接；一第二電極，係與該半導體磊晶層電性連接，且該第一電極與該第二電極係位於該半導體磊晶層之相對二側；以及一氮化鋁層，其係設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁。

Description

具有氮化鋁層之發光二極體、包含其之晶片在電路載板上封裝結構、及其製備方法
本發明係關於一種具有氮化鋁層之發光二極體、包含其之晶片在電路載板上封裝結構(chip on board,COB)、以及上述發光二極體之製備方法，尤指一種具有氮化鋁層之垂直式/側通式發光二極體、包含其之晶片在電路載板板上封裝結構、以及上述發光二極體之製備方法。
自60年代起，發光二極體的耗電量低及長效性的發光等優勢，已逐漸取代日常生活中用來照明或各種電器設備的指示燈或光源等用途。更有甚者，發光二極體朝向多色彩及高亮度的發展，已應用在大型戶外顯示看板或交通號誌。
發光二極體(Light Emitting Diode,LED)之二電極可位於晶片的同一側或相對側，前者稱之為水平式發光二極體，而後者即所謂垂直式發光二極體。水平式發光二極體電流經過半導體發光層時必須轉彎而沿晶片平行方向引出或流入。垂直式發光二極體的電流則可順流而不必在兩極之間轉彎。
如圖1所示，其係一習知水平式發光二極體，其包含有一半導體磊晶層14、一第一電極12、一第二電極16、以及一封裝層18。該半導體磊晶層14包括有一第一半導體磊晶層141、一活性層142、以及一第二半導體磊晶層143，封裝層18設置於半導體磊晶層14、第一電極12、及第二電極16上以提供保護以及封裝效用。
然而，封裝層18直接設置於半導體磊晶層14、第一電極12、及第二電極16之表面上時，會由於封裝層18與磊晶層之間的附著性不佳，而有掉落的現象。此外，由於封裝層18與磊晶層之間的折射率差異較大，更會造成發光二極體的發光效率減低的情形。
因此，本領域亟需一種新的發光二極體，使可解決發光效率減低的問題，並減少封裝層掉落的現象，使提升發光二極體的發光效率以及生產良率，達到更高的經濟效率。
本發明之主要目的係在提供一種具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其包括：一基板；一第一電極，係設於該基板之表面；一半導體磊晶層，係與該第一電極電性連接；一第二電極，係與該半導體磊晶層電性連接，且該第一電極與該第二電極係位於該半導體磊晶層之相對二側；以及一氮化鋁層，其係設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁。(其中，該半導體磊晶層之表面係指該半導體磊晶層之第二電極側之表面。亦即，該氮化鋁層形成於該半導體磊晶層之第二電極側之表面，但未覆蓋該第二電極。)
本發明之垂直式發光二極體中，由於氮化鋁層設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁，因此可增加封裝層對於半導體磊晶層的附著性(防止封裝層脫落)，並且可提升發光二極體的發光效果，且更可用以將該半導體磊晶層電絕緣並防止該半導體磊晶層漏電。
習知發光二極體中，半導體磊晶層係直接與封裝層連接，由於半導體磊晶層與封裝層之折射率差異較大，因此經常於發光二極體中產生全反射，而使光無法完全由發光二極體出射至外部。本發明於半導體磊晶層與封裝層之間穿插一折射率介於半導體磊晶層與封裝層的氮化鋁層，使光線透過二階段折射，可減少光線於發光二極體中之全反射現象，提升發光二極體之發光效率。
此外，由於氮化鋁層可作為保護絕緣層，因此可配置於半導體磊晶層之側壁以取代習知的保護絕緣層的材料。如此一來，可節省材料的成本，達到更大的經濟效益。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該氮化鋁層中之氮原子與鋁原子之比例較佳可為約1:1。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體較佳可更包括一反射層，係設於該半導體磊晶層與該第一電極之間。該反射層之材質較佳可選自由：鋁、銀、鎳、鈦、及其混合物所組成之群組。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該基板之材質較佳可為金屬(例如，鍍銅基板、鍍銅/鎳鈷/銅基板、銅/鎳鈷合金多層結構金屬板、或各層皆摻雜有鑽石之銅/鎳鈷複合材料)、陶瓷、玻璃、藍寶石、或鑽石及其混合物所組成之群組。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該基板較佳可為一鍍銅基板或鍍銅鎳鈷基板，以可同時具有支撐及導電效果。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，當該氮化鋁層係配置於該半導體磊晶層之表面時，該半導體磊晶層之側壁較佳可更覆蓋有一保護層。其中，保護層之材質較佳可為絕緣性碳化物(例如，DLC)、或絕緣性氧化物(例如，SiO2)或氮化物(如，氮化鋁、氮化矽)。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該第一電極較佳可為導電性金屬或導電性類鑽碳(DLC)。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該半導體磊晶層較佳可包括：一第一半導體磊晶層、一活性層、及一第二半導體磊晶層。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該第一半導體磊晶層以及該第一電極較佳可為P型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極較佳可為N型；或是，該第一半導體磊晶層以及該第一電極較佳可為N型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極較佳可為P型。亦即，該第一半導體磊晶層以及該第一電極為同一型，且第二半導體磊晶層以及該第二電極為同一型，但第一電極與第二電極之間為不同型。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體較佳可更包括一封裝層，係設置於該氮化鋁層之表面。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該封裝層較佳可為折射率約1.4~1.6之矽膠(silicone)材質鏡片，例如折射率約1.6之矽膠。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該半導體磊晶層較佳可為氮化鎵(GaN)。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該氮化鎵之折射率較佳可為約2.0-3.5，例如約2.5。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該氮化鋁層之折射率較佳可介於該封裝層與該半導體磊晶層之間。本發明中，由於氮化鋁層之折射率介於該封裝層與該半導體磊晶層之間，因此可確保光線由半導體磊晶層傳遞製發光二極體外部的發光效率。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體中，該氮化鋁層之折射率較佳可為約1.8至2.0。
本發明另提供一種具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，包括步驟：(A)提供一暫時基板；(B)於該暫時基板上形成複數個半導體磊晶層，該半導體磊晶層係具有一第一表面與相對之第二表面；(C)於該每一半導體磊晶層之側壁形成一保護層；(D)形成一第一電極，使該每一半導體磊晶層之第一表面與該第一電極電性連接；(E)於該第一電極上形成一基板；(F)移除該暫時基板，使顯露該半導體磊晶層之第二表面；以及(G)形成一第二電極於該每一半導體磊晶層之第二表面；其中，該步驟(C)之該保護層之材質係一氮化鋁；或是該步驟(G)之後更包括一步驟(H)：形成一氮化鋁層於該每一半導體磊晶層之第二表面。
本發明所製得之垂直式發光二極體中，由於氮化鋁層設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁，因此可增加封裝層對於半導體磊晶層的附著性(防止封裝層脫落)，並且可提升發光二極體的發光效果，且更可用以將該半導體磊晶層電絕緣並防止該半導體磊晶層漏電。本發明於半導體磊晶層與封裝層之間穿插一折射率介於半導體磊晶層與封裝層的氮化鋁層，使光線透過二階段折射，可減少光線於發光二極體中之全反射現象，提升發光二極體之發光效率。此外，由於氮化鋁層可作為保護絕緣層，因此可配置於半導體磊晶層之側壁以取代習知的保護絕緣層的材料。如此一來，可節省材料的成本，達到更大的經濟效益。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該步驟(B)之後較佳可更包括一步驟(B1)：於該每一半導體磊晶層之第一表面形成一反射層。該反射層之材質較佳可選自由：鋁、銀、鎳、鈦、及其混合物所組成之群組。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該步驟(H)之後較佳可更包括一步驟(H1)：形成一封裝層，使該封裝層覆蓋該氮化鋁層或該半導體磊晶層、以及該第二電極之表面。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，其中該氮化鋁層之折射率較佳可介於該封裝層與該半導體磊晶層之間。本發明中，由於氮化鋁層之折射率介於該封裝層與該半導體磊晶層之間，因此可確保光線由半導體磊晶層傳遞製發光二極體外部的發光效率。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該封裝層較佳可為折射率為約1.5~1.6之矽膠(silicone)材質鏡片，例如折射率約1.6之矽膠。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該氮化鋁層或該保護層中之氮原子與鋁原子之比例較佳可為約1:1。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該氮化鋁層或該保護層較佳可用以將該半導體磊晶層電絕緣並防止該半導體磊晶層漏電。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，其中，該半導體磊晶層較佳可包括：一第一半導體磊晶層、一活性層、一第二半導體磊晶層。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該步驟(F)之後較佳可更包括一步驟(F2)：粗化該半導體磊晶層之第二表面，使增加半導體磊晶層與氮化鋁層之間的附著性。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該保護層之材質較佳係為絕緣性碳化物(例如，DLC)、或絕緣性氧化物(例如，SiO2)或氮化物(如，氮化鋁、氮化矽)，更佳為氮化鋁。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該第一及/或第二電極較佳可為導電性金屬或導電性類鑽碳(DLC)。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該第一半導體磊晶層以及該第一電極較佳可為P型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極較佳可為N型；或是，該第一半導體磊晶層以及該第一電極較佳可為N型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極較佳可為P型。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該半導體磊晶層之材質較佳可為氮化鎵(GaN)。此外，氮化鎵之折射率較佳係為約2.0至3.5，例如約2.5。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該步驟(H)之後較佳可更包括一步驟(H2)：切割將該每一垂直式發光二極體分離。
本發明更提供一種具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其包括：一基板；一半導體磊晶層，係設於該基板之表面，且該半導體磊晶層係包括：一第一半導體磊晶層、一活性層、及一第二半導體磊晶層；一第一電極，係與該半導體磊晶層之第一半導體磊晶層電性連接；一第二電極，係與該半導體磊晶層之第二半導體磊晶層電性連接；以及一氮化鋁層，其係設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁。
本發明中，該發光二極體較佳係一側通式(如，水平式)發光二極體，該第一電極與該第二電極較佳係位於該半導體磊晶層之同一側，於此，氮化鋁層並未覆蓋該第一電極與第二電極。該半導體磊晶層之表面係指該半導體磊晶層之第一電極與該第二電極側之表面。
本發明之側通式發光二極體中，由於氮化鋁層設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁，因此可增加封裝層對於半導體磊晶層的附著性(防止封裝層脫落)，並且可提升發光二極體的發光效果，且更可用以將該半導體磊晶層電絕緣並防止該半導體磊晶層漏電。本發明於半導體磊晶層與封裝層之間穿插一折射率介於半導體磊晶層與封裝層的氮化鋁層，使光線透過二階段折射，可減少光線於發光二極體中之全反射現象，提升發光二極體之發光效率。此外，由於氮化鋁層可作為保護絕緣層，因此可配置於半導體磊晶層之側壁以取代習知的保護絕緣層的材料。如此一來，可節省材料的成本，達到更大的經濟效益。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體中，該氮化鋁層中之氮原子與鋁原子之比例較佳可為約1:1。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體較佳可更包括一反射層，係設於該半導體磊晶層與該基板之間。其中，該反射層之材質較佳可選自由：鋁、銀、鎳、鈦、及其混合物所組成之群組。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體中，該第一半導體磊晶層以及該第一電極較佳可為P型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極較佳可為N型；或是，該第一半導體磊晶層以及該第一電極較佳可為N型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極較佳可為P型。。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體較佳可更包括一封裝層，係設置於該氮化鋁層之表面。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體中，該封裝層較佳可為折射率為約1.4~1.6之矽膠(silicone)材質鏡片，例如折射率約1.6之矽膠。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體中，該半導體磊晶層較佳可為氮化鎵(GaN)。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體中，該氮化鎵之折射率較佳可為約2.0-3.5，例如約2.5。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體中，該氮化鋁層之折射率較佳可介於該封裝層與該半導體磊晶層之間。本發明中，由於氮化鋁層之折射率介於該封裝層與該半導體磊晶層之間，因此可確保光線由半導體磊晶層傳遞製發光二極體外部的發光效率。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體中，該氮化鋁層之折射率係較佳可為約1.8至2.0。
本發明再提供一種具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法，包括步驟：(A)提供一基板；(B)於該基板上形成複數個半導體磊晶層，該半導體磊晶層係包括一第一半導體磊晶層、一活性層、及一第二半導體磊晶層；(C)移除部分該第二半導體磊晶層及該活性層，以顯露部分該第一半導體磊晶層；(D)於該第一半導體磊晶層之表面形成一第一電極，並於該第二半導體磊晶層之表面形成一第二電極；以及(E)於該半導體磊晶層之表面形成一氮化鋁層。亦即，於該第一半導體磊晶層、及該第二半導體磊晶層之表面及側壁形成一氮化鋁層，但不覆蓋該第一電極及第二電極。
本發明所製得之側通式發光二極體中，由於氮化鋁層設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁，因此可增加封裝層對於半導體磊晶層的附著性(防止封裝層脫落)，並且可提升發光二極體的發光效果，且更可用以將該半導體磊晶層電絕緣並防止該半導體磊晶層漏電。此外，由於氮化鋁層可作為保護絕緣層，因此可配置於半導體磊晶層之側壁以取代習知的保護絕緣層的材料。如此一來，可節省材料的成本，達到更大的經濟效益。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該步驟(A)之後較佳可更包括步驟(A1)：形成一反射層於該基板之表面，並使該反射層配置於該基板以及該半導體磊晶層之間。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該步驟(E)之後較佳可更包括一步驟(E1)：切割該基板，將該每一側通式發光二極體分離。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該步驟(E)之後較佳可更包括一步驟(E2)：形成一封裝層，使該封裝層覆蓋該第一電極、該第二電極、以及該半導體磊晶層之表面。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該封裝層較佳可為折射率較佳可為約1.5~1.6之矽膠(silicone)材質鏡片，例如折射率約1.6之矽膠。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該氮化鋁層中之氮原子與鋁原子之比例較佳可為1:1。
本發明之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法中，該氮化鋁層較佳可用以將該半導體磊晶層電絕緣並防止該半導體磊晶層漏電。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該第一電極較佳可為導電性金屬或導電性類鑽碳(DLC)。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該氮化鋁層之折射率較佳可介於該封裝層與該半導體磊晶層之間。本發明中，由於氮化鋁層之折射率介於該封裝層與該半導體磊晶層之間，因此可確保光線由半導體磊晶層傳遞製發光二極體外部的發光效率。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該第一半導體磊晶層以及該第一電極較佳可為P型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極較佳可為N型；或是，該第一半導體磊晶層以及該第一電極較佳可為N型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極較佳可為P型。
本發明之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法中，該半導體磊晶層之材質較佳可為氮化鎵(GaN)。此外，氮化鎵之折射率較佳係為約2.0至3.5，例如約2.5。
本發明又提供一種晶片在電路載板上封裝結構，係包括：一電路載板；以及上述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，且該具有氮化鋁層之垂直式發光二極體係封裝於該電路載板。並且，封裝方式可例如為覆晶式或嵌埋式。
本發明之晶片在電路載板上封裝結構中，該電路載板之一絕緣層之材質較佳可為：類鑽碳；陽極氧化鋁；陶瓷；鑽石與環氧樹脂之混合物；或表面覆有類鑽碳、陽極氧化鋁層、或陶瓷之金屬材料。
本發明之晶片在電路載板上封裝結構中，該電路載板較佳係一金屬板、陶瓷板、或矽基板。
本發明之晶片在電路載板上封裝結構中，該電路載板表面較佳更可具有一類鑽碳層，以增加散熱效果。
本發明又更提供一種晶片在電路載板上封裝結構；以及上述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，且該具有氮化鋁層之側通式發光二極體係封裝於該電路載板。並且，封裝方式可例如為覆晶式或嵌埋式。
本發明之晶片在電路載板上封裝結構中，該電路載板之一絕緣層之材質較佳可為：類鑽碳；陽極氧化鋁；陶瓷；鑽石與環氧樹脂之混合物；或表面覆有類鑽碳、陽極氧化鋁層、或陶瓷之金屬材料。
本發明之晶片在電路載板上封裝結構中，該電路載板較佳係一金屬板、陶瓷板、或矽基板。
本發明之晶片在電路載板上封裝結構中，該電路載板表面較佳更可具有一類鑽碳層，以增加散熱效果。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
[實施例1]
首先，如圖2A-2B所示，(A)提供一暫時基板10，並(B)於該暫時基板10上形成複數個半導體磊晶層14，該半導體磊晶層14係具有一第一表面140’與相對之第二表面140”。接著，如圖2C所示，(B1)於該每一半導體磊晶層14之第一表面140’形成一反射層13。其後，如圖2D所示，(C)於該每一半導體磊晶層14之側壁147形成一保護層17，且保護層17係覆蓋部分的第一表面140’，但不覆蓋反射層13。在此，保護層17的材質係使用絕緣性碳化物(例如，類鑚碳(DLC))。
然後，如圖2E所示，(D)形成一第一電極12，使該每一半導體磊晶層14之第一表面140’與該第一電極12透過導電反射層13電性連接；並且(E)於該第一電極12上形成一基板11。之後，如圖2F所示，(F)移除該暫時基板10，使顯露該半導體磊晶層之第二表面140”，並接著將半導體磊晶層14之第二表面140”進行粗糙化(以增加光輸出)。
接著，如圖2G所示，(G)形成一第二電極16於該每一半導體磊晶層之第二表面140”。最後，如圖2H所示，使用濺鍍方法於該每一半導體磊晶層之第二表面140”形成一氮化鋁層15，但不覆蓋該第二電極16。
上述步驟完成後，可更進行步驟(H2)：切割將該每一直通式發光二極體分離，如圖2I所示。
如圖2I所示，其係本實施例所製得之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體1，其包括：一基板11、一半導體磊晶層14、一第一電極12、一第二電極16、一保護層17、以及一氮化鋁層15。第一電極12係設於基板11之表面。半導體磊晶層14係與第一電極12電性連接，並包括一第一半導體磊晶層141、一活性層142、及一第二半導體磊晶層143。第二電極16係與該半導體磊晶層14電性連接，且該第一電極12與該第二電極16係位於該半導體磊晶層14之相對二側。保護層17係覆蓋於該半導體磊晶層14之側壁147。氮化鋁層15係設置於該半導體磊晶層14之第二表面140”。
本實施例中，基板11之材質可為金屬(例如，鍍銅基板、鍍銅/鎳鈷/銅基板、銅/鎳鈷合金多層結構金屬板、或各層皆摻雜有鑽石之銅/鎳鈷複合材料)、陶瓷、玻璃、藍寶石、或鑽石及其混合物所組成之群組；第一電極12及/或第二電極16可為導電性金屬或導電性類鑽碳(DLC)；反射層13之材質可選自由：鋁、銀、鎳、鈦、及其混合物所組成之群組。半導體磊晶層14之材質係為氮化鎵(GaN)，折射率較佳約為2.0至3.5之間。
本實施例中，該第一半導體磊晶層141以及該第一電極12係P型，該第二半導體磊晶層143以及該第二電極16係N型，但不限於此；亦可為第一半導體磊晶層141以及該第一電極12係N型，該第二半導體磊晶層143以及該第二電極16係P型。
[實施例2]
如圖2A-2I所示，以如實施例1中所述之方法製備出垂直式發光二極體1後，接著進行步驟(H1)：形成一封裝層18，使該封裝層覆蓋該氮化鋁層15或該半導體磊晶層14、以及該第二電極之16表面，如圖2J所示。
因此，本實施例與實施例1的特徵差別在於，本實施例之垂直式發光二極體1更包含有一封裝層18。而使氮化鋁層15之折射率介於該封裝層18與該半導體磊晶層14之間。詳細地說，本實施例中，封裝層18係為折射率為約1.6之矽膠(silicone)材質鏡片。半導體磊晶層14之材質係為氮化鎵(GaN)且其折射率係為約2.5，而氮化鋁層15之折射率係為約1.8至2.0。
而因此，由於氮化鋁層15之折射率介於封裝層18與該半導體磊晶層14之折射率之間，使得由半導體磊晶層14產生出來的光線可順利地傳導出發光二極體1，而得到優秀的發光效率。
此外，氮化鋁層可增加封裝層對於半導體磊晶層的附著性，因此可同時防止封裝層脫落。
[實施例3]
如圖2J所示，本實施例之發光二極體1大致與實施例2之發光二極體1相同，但差異在於，本實施例中，保護層17之材質為氮化鋁。亦即，本實施例中，保護層17與氮化鋁層15係使用相同材質做成，因此可降低材料使用成本，並提升保護層17與氮化鋁層15之間的結合力。
[實施例4]
如圖2K所示，本實施例雖不具有氮化鋁層15，但保護層17之材質係為氮化鋁，除此之外，其他特徵皆與實施例2之發光二極體1相同。
[實施例5]
如圖3A-3B所示，首先(A)提供一基板11，並(A1)形成一反射層13於該基板之表面，使該反射層配置於該基板11以及該半導體磊晶層14之間。其後，(B)於該反射層13上形成複數個半導體磊晶層14，該半導體磊晶層14係包括一第一半導體磊晶層141、一活性層142、及一第二半導體磊晶層143。
接著，如圖3C所示，(C)移除該半導體磊晶層14之部分第二半導體磊晶層143及活性層142，以顯露部分該第一半導體磊晶層141。並且，(D)於該第一半導體磊晶層141之表面形成一第一電極12，並於該第二半導體磊晶層143之表面形成一第二電極16。
其後，如圖3D所示，(E)於該半導體磊晶層14之表面形成一氮化鋁層15。亦即，於該第一半導體磊晶層141、及該第二半導體磊晶層143之表面及側壁147形成一氮化鋁層15，但不覆蓋該第一電極12及第二電極16。
接著，如圖3E所示，(E2)形成一封裝層18，使該封裝層覆蓋該第一電極12、該第二電極16、以及該半導體磊晶層之表面。
最後，如圖3E所示，(E1)沿著切割線L切割該基板11，將該每一側通式發光二極體2分離。
如圖3E所示，本實施例之側通式發光二極體2係包括：一基板11、一半導體磊晶層14、一第一電極12、一第二電極16、一氮化鋁層15、以及一封裝層18。其中，半導體磊晶層14係設於基板11之表面，且半導體磊晶層14係包括一第一半導體磊晶層141、一活性層142、及一第二半導體磊晶層143。第一電極12係與半導體磊晶層14之第一半導體磊晶層141電性連接。第二電極16係與半導體磊晶層14之第二半導體磊晶層143電性連接。氮化鋁層15係設置於該半導體磊晶層14之表面及側壁147。封裝層18係設置於氮化鋁層15之表面。其中，該第一電極12與該第二電極16係位於該半導體磊晶層14之同一側，氮化鋁層15並未覆蓋第一電極12與第二電極16。本實施例中，該半導體磊晶層14之表面係指該半導體磊晶層14之第一電極12與該第二電極16側之表面。
本實施例中，該第一半導體磊晶層141以及該第一電極12係P型，該第二半導體磊晶層143以及該第二電極16係N型，但不限於此；亦可為第一半導體磊晶層141以及該第一電極12係N型，該第二半導體磊晶層143以及該第二電極16係P型。
本實施例中，氮化鋁層15之折射率介於該封裝層18與該半導體磊晶層14之間。詳細地說，本實施例中，封裝層18係為折射率為約1.6之矽膠(silicone)材質鏡片。半導體磊晶層14之材質係為氮化鎵(GaN)且其折射率係為約2.5，而氮化鋁層15之折射率係為約1.8至2.0。
本實施例中，基板11之材質可為金屬(例如，鍍銅基板、鍍銅/鎳鈷/銅基板、銅/鎳鈷合金多層結構金屬板、或各層皆摻雜有鑽石之銅/鎳鈷複合材料)、陶瓷、玻璃、藍寶石、或鑽石及其混合物所組成之群組；第一電極12及/或第二電極16可為導電性金屬或導電性類鑽碳(DLC)；反射層13之材質可選自由：鋁、銀、鎳、鈦、及其混合物所組成之群組。半導體磊晶層14之材質係為氮化鎵(GaN)。
[實施例6]
本實施例之製備步驟大概與實施例5相同，但差別在於，本實施例不進行步驟(E2)。亦即，本實施例中，當完成如圖3D所示的半成品後，則直接進行基板11切割，而得到如圖4之側通式發光二極體2。
如圖4所示，本實施例之側通式發光二極體2不包含有封裝層18，其餘的特徵皆與實施例5之側通式發光二極體2相同。
[實施例7]
如圖5所示，本實施例之晶片在電路載板上封裝結構(chip onboard,COB)，係包括電路載板3以及如實施例2所示之垂直式發光二極體1。本實施例中，電路載板3可為一般的印刷電路板，其包含有基板、絕緣層、以及線路(圖未示)。其中，電路載板3之基板的主要材質例如可為金屬、陶瓷、或矽。而電路載板3之絕緣層之材質可為：類鑽碳(diamond-like carbon,DLC)、陽極氧化鋁、陶瓷(如，AlN、SiO2、Al2O3等)、鑽石與環氧樹脂之混合物、或表面覆有類鑽碳、陽極氧化鋁層、或陶瓷之金屬材料。
此外，電路載板3表面亦可更覆有一類鑽碳層(圖未示)，以增加散熱效果。
此外，垂直式發光二極體1亦不限於實施例2所示之垂直式發光二極體1，亦可為實施例1(圖2I)所示之垂直式發光二極體1、實施例3所示之垂直式發光二極體1、實施例4所示之垂直式發光二極體1(圖2K)、或其他態樣。
[實施例8]
如圖6所示，本實施例之晶片在電路載板上封裝結構，係包括電路載板3以及如實施例6所示之側通式發光二極體2。本實施例中，電路載板3可為一般的印刷電路板，其包含有基板、絕緣層、以及線路(圖未示)。其中，電路載板3之基板的主要材質例如可為金屬、陶瓷、或矽。而電路載板3之絕緣層之材質可為：類鑽碳(diamond-like carbon,DLC)、陽極氧化鋁、陶瓷(如，AlN、SiO2、Al2O3等)、鑽石與環氧樹脂之混合物、或表面覆有類鑽碳、陽極氧化鋁層、或陶瓷之金屬材料。
此外，電路載板3表面亦可更覆有一類鑽碳層(圖未示)，以增加散熱效果。
此外，側通式發光二極體2亦不限於實施例6所示之側通式發光二極體2，亦可為實施例5(圖3E)所示之側通式發光二極體2或其他態樣。
綜上所述，本發明所之側通式及/或垂直式發光二極體中，由於氮化鋁層設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁，因此可增加封裝層對於半導體磊晶層的附著性(防止封裝層脫落)，並且可提升發光二極體的發光效果，且更可用以將該半導體磊晶層電絕緣並防止該半導體磊晶層漏電。
習知發光二極體中，半導體磊晶層係直接與封裝層連接，由於半導體磊晶層與封裝層之折射率差異較大，因此經常於發光二極體中產生全反射，而使光無法完全由發光二極體出射至外部。本發明於半導體磊晶層與封裝層之間穿插一折射率介於半導體磊晶層與封裝層的氮化鋁層，使光線透過二階段折射，可減少光線於發光二極體中之全反射現象，提升發光二極體之發光效率。
此外，由於氮化鋁層可作為保護絕緣層，因此可配置於半導體磊晶層之側壁以取代習知的保護絕緣層的材料。如此一來，可節省材料的成本，達到更大的經濟效益。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1．．．垂直式發光二極體
10．．．暫時基板
11．．．基板
12．．．第一電極
13．．．反射層
14．．．半導體磊晶層
140'．．．第一表面
140"．．．第二表面
141．．．第一半導體磊晶層
142．．．活性層
143．．．第二半導體磊晶層
147．．．側壁
15．．．氮化鋁層
16．．．第二電極
17．．．保護層
18．．．封裝層
2．．．側通式發光二極體
3．．．電路載板
圖1係習知側通式發光二極體之示意圖。
圖2A-2I係本發明實施例1之垂直式發光二極體之製作流程圖。
圖2J係本發明實施例2之垂直式發光二極體之示意圖。
圖2K係本發明實施例4之垂直式發光二極體之示意圖。
圖3A-3E係本發明實施例5之側通式發光二極體之製作流程圖。
圖4係本發明實施例6之側通式發光二極體之示意圖。
圖5係本發明實施例7之晶片在電路載板上封裝結構之示意圖。
圖6係本發明實施例8之晶片在電路載板上封裝結構之示意圖。
11．．．基板
12．．．第一電極
14．．．半導體磊晶層
15．．．氮化鋁層
16．．．第二電極
17．．．保護層
18．．．封裝層

Claims (46)

  1. 一種具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其包括：一基板；一第一電極，係設於該基板之表面；一半導體磊晶層，係與該第一電極電性連接；一第二電極，係與該半導體磊晶層電性連接，且該第一電極與該第二電極係位於該半導體磊晶層之相對二側；以及一氮化鋁層，其係設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁。
  2. 如申請專利第1項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該氮化鋁層中之氮原子與鋁原子之比例係約1:1。
  3. 如申請專利第1項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，更包括一反射層，係設於該半導體磊晶層與該第一電極之間。
  4. 如申請專利第1項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，當該氮化鋁層係配置於該半導體磊晶層之表面時，該半導體磊晶層之側壁更覆蓋有一保護層。
  5. 如申請專利第4項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中該保護層之材質係為絕緣性碳化物、或絕緣性氧化物或氮化物。
  6. 如申請專利第1項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中該第一電極係為導電性金屬或導電性類鑽碳。
  7. 如申請專利第1項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該半導體磊晶層係包括：一第一半導體磊晶層、一活性層、及一第二半導體磊晶層。
  8. 如申請專利第7項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該第一半導體磊晶層以及該第一電極係P型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極係N型。
  9. 如申請專利第7項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該第一半導體磊晶層以及該第一電極係N型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極係P型。
  10. 如申請專利第1項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，更包括一封裝層，係設置於該氮化鋁層之表面。
  11. 如申請專利第10項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該封裝層係為折射率1.4~1.6之矽膠材質鏡片。
  12. 如申請專利第1所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該半導體磊晶層係為氮化鎵。
  13. 如申請專利第12所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該氮化鎵之折射率為2.0-3.5。
  14. 如申請專利第10所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該氮化鋁層之折射率係介於該封裝層與該半導體磊晶層之間。
  15. 如申請專利第1所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，其中，該氮化鋁層之折射率係為1.8至2.0。
  16. 一種具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，包括步驟：(A)　提供一暫時基板；(B)　於該暫時基板上形成複數個半導體磊晶層，該半導體磊晶層係具有一第一表面與相對之第二表面；(C)　於該每一半導體磊晶層之側壁形成一保護層；(D)　形成一第一電極，使該每一半導體磊晶層之第一表面與該第一電極電性連接；(E)　於該第一電極上形成一基板；(F)　移除該暫時基板，使顯露該半導體磊晶層之第二表面；以及(G)　形成一第二電極於該每一半導體磊晶層之第二表面；其中，該步驟(C)之該保護層之材質係一氮化鋁；或是該步驟(G)之後更包括一步驟(H)：形成一氮化鋁層於該每一半導體磊晶層之第二表面。
  17. 如申請專利第16項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，其中，該步驟(B)之後更包括一步驟(B1)：於該每一半導體磊晶層之第一表面形成一反射層。
  18. 如申請專利第16項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，其中，該步驟(H)之後更包括一步驟(H1)：形成一封裝層，使該封裝層覆蓋該氮化鋁層或該半導體磊晶層、以及該第二電極之表面。
  19. 如申請專利第18項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，其中該氮化鋁層之折射率係介於該封裝層與該半導體磊晶層之間。
  20. 如申請專利第18項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，其中該封裝層係為折射率為1.5~1.6之矽膠(silicone)材質鏡片。
  21. 如申請專利第16項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體之製備方法，其中，該氮化鋁層或該保護層中之氮原子與鋁原子之比例係約1:1。
  22. 一種具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其包括：一基板；一半導體磊晶層，係設於該基板之表面，且該半導體磊晶層係包括：一第一半導體磊晶層、一活性層、及一第二半導體磊晶層；一第一電極，係與該半導體磊晶層之第一半導體磊晶層電性連接；一第二電極，係與該半導體磊晶層之第二半導體磊晶層電性連接；以及一氮化鋁層，其係設置於該半導體磊晶層之表面、側壁、或表面及側壁。
  23. 如申請專利第22所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其中，該氮化鋁層中之氮原子與鋁原子之比例係1:1。
  24. 如申請專利第22所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，更包括一反射層，係設於該半導體磊晶層與該基板之間。
  25. 如申請專利第22所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其中，該第一半導體磊晶層以及該第一電極係P型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極係N型。
  26. 如申請專利第22所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其中，該第一半導體磊晶層以及該第一電極係N型，該第二半導體磊晶層以及該第二電極係P型。
  27. 如申請專利第22所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，更包括一封裝層，係設置於該氮化鋁層之表面。
  28. 如申請專利第27所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其中，該封裝層係為折射率為1.4~1.6之矽膠(silicone)材質鏡片。
  29. 如申請專利第22所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其中，該半導體磊晶層係為氮化鎵(GaN)。
  30. 如申請專利第29所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其中，該氮化鎵之折射率為2.0-3.5。
  31. 如申請專利第27所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，該氮化鋁層之折射率係介於該封裝層與該半導體磊晶層之間。
  32. 如申請專利第22所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，其中，該氮化鋁層之折射率係為1.8至2.0。
  33. 一種具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法，包括步驟：(A)　提供一基板；(B)　於該基板上形成複數個半導體磊晶層，該半導體磊晶層係包括一第一半導體磊晶層、一活性層、及一第二半導體磊晶層；(C)　移除部分該第二半導體磊晶層及該活性層，以顯露部分該第一半導體磊晶層；(D)　於該第一半導體磊晶層之表面形成一第一電極，並於該第二半導體磊晶層之表面形成一第二電極；以及(E)　於該半導體磊晶層之表面形成一氮化鋁層。
  34. 如申請專利第33所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法，其中，該步驟(A)之後更包括步驟(A1)：形成一反射層於該基板之表面，並使該反射層配置於該基板以及該半導體磊晶層之間。
  35. 如申請專利第33所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法，其中，該步驟(E)之後更包括一步驟(E2)：形成一封裝層【18】，使該封裝層覆蓋該第一電極、該第二電極、以及該半導體磊晶層之表面。
  36. 如申請專利第33所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法，其中，該氮化鋁層之折射率係介於該封裝層與該半導體磊晶層之間。
  37. 如申請專利第35所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法，其中，該封裝層【18】係為折射率為1.5~1.6之矽膠(silicone)材質鏡片。
  38. 如申請專利第33所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體之製備方法，其中，該氮化鋁層中之氮原子與鋁原子之比例係1:1。
  39. 一種晶片在電路載板上封裝結構(chip on board,COB)，係包括：一電路載板；以及一如申請專利第1項至第15項之任何一項所述之具有氮化鋁層之垂直式發光二極體，且該具有氮化鋁層之垂直式發光二極體係封裝於該電路載板。
  40. 如申請專利第39項所述之晶片在電路載板上封裝結構，其中，該電路載板之一絕緣層之材質係：類鑽碳；陽極氧化鋁；陶瓷；鑽石與環氧樹脂之混合物；或表面覆有類鑽碳、陽極氧化鋁層、或陶瓷之金屬材料。
  41. 如申請專利第39項所述之晶片在電路載板上封裝結構，其中，該電路載板之一基板係一金屬板、陶瓷板、或矽基板。
  42. 如申請專利第39項所述之晶片在電路載板上封裝結構，其中，該電路載板表面係具有一類鑽碳層。
  43. 一種晶片在電路載板上封裝結構，係包括：一電路載板；以及一如申請專利第22項至第32項之任何一項所述之具有氮化鋁層之側通式發光二極體，且該具有氮化鋁層之側通式發光二極體係封裝於該電路載板。
  44. 如申請專利第43項所述之晶片在電路載板上封裝結構，其中，該電路載板之一絕緣層之材質係：類鑽碳；陽極氧化鋁；陶瓷；鑽石與環氧樹脂之混合物；或表面覆有類鑽碳、陽極氧化鋁層、或陶瓷之金屬材料。
  45. 如申請專利第43項所述之晶片在電路載板上封裝結構，其中，該電路載板之一基板係一金屬板、陶瓷板、或矽基板。
  46. 如申請專利第43項所述之晶片在電路載板上封裝結構，其中，該電路載板表面係具有一類鑽碳層。
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