TW201526286A - 半導體發光結構及半導體封裝結構 - Google Patents

半導體發光結構及半導體封裝結構 Download PDF

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Abstract

一種半導體發光結構，包含一磊晶結構、一N型電極墊、一P型電極墊以及一絕緣層。N型電極墊與P型電極墊相間隔地設置於磊晶結構上，其中P型電極墊具有一第一上表面。絕緣層設置於磊晶結構上且位於N型電極墊與P型電極墊之間，其中絕緣層具有一第二上表面。P型電極墊之第一上表面與絕緣層之第二上表面共平面。

Description

半導體發光結構及半導體封裝結構
本發明關於一種半導體發光結構及半導體封裝結構，尤指一種可有效強化磊晶結構之半導體發光結構及半導體封裝結構。
目前，薄膜覆晶式發光二極體之製造方法係先於基板上形成磊晶結構，再於磊晶結構上分別形成N型電極以及P型電極，而形成一半導體發光結構。接著，將此半導體發光結構接合於承載座上，使得半導體發光結構之N型電極與P型電極分別電性連接於承載座之N型接合墊與P型接合墊。最後，再以雷射剝離技術移除基板，而形成薄膜覆晶式發光二極體。然而，由於磊晶結構為一薄層結構，在以雷射剝離技術移除基板時，磊晶結構經常會因受應力而破裂，使得薄膜覆晶式發光二極體之製造良率降低，進而增加製造成本。
本發明提供一種可有效強化磊晶結構之半導體發光結構及半導體封裝結構，以解決上述之問題。
根據一實施例，本發明之半導體發光結構包含一磊晶結構、一N型電極墊、一P型電極墊以及一絕緣層。N型電極墊與P型電極墊相間隔地設置於磊晶結構上，其中P型電極墊具有一第一上表面。絕緣層設置於磊晶結構上且位於N型電極墊與P型電極墊之間，其中絕緣層具有一第二上表面。P型電極墊之第一上表面與絕緣層之第二上表面共平面。
較佳地，N型電極墊具有一第三上表面，其中P型電極墊之第一 上表面、絕緣層之第二上表面與N型電極墊之部分第三上表面共平面。
較佳地，N型電極墊具有一第三上表面，其中P型電極墊之第一上表面、絕緣層之第二上表面與N型電極墊之第三上表面共平面。
較佳地，半導體發光結構更包含一增高墊，設置於磊晶結構上且位於N型電極墊與P型電極墊之間，其中絕緣層包覆增高墊。
較佳地，半導體發光結構更包含一基板，其中磊晶結構形成於基板上。
根據另一實施例，本發明之半導體封裝結構包含一承載座、一N型接合墊、一P型接合墊以及一如上所述之半導體發光結構。N型接合墊與P型接合墊設置於承載座上，且N型接合墊與該P型接合墊之間存在一凹槽。半導體發光結構之N型電極墊電性連接於N型接合墊，且半導體發光結構之P型電極墊電性連接於P型接合墊。
綜上所述，本發明係藉由使P型電極墊之上表面與絕緣層之上表面共平面，來強化磊晶結構。藉此，在以雷射剝離技術移除基板時，即可有效避免磊晶結構因受應力而破裂。此外，本發明可使P型電極墊之上表面、絕緣層之上表面與N型電極墊之部分或全部上表面共平面，以進一步強化磊晶結構。再者，本發明可於磊晶結構上設置增高墊且使絕緣層包覆增高墊，以在半導體發光結構成型後，確保P型電極墊之上表面與絕緣層之上表面共平面。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1、1'、3、3'‧‧‧半導體發光結構
4、4'、4"、4'''‧‧‧半導體封裝結構
10‧‧‧基板
12‧‧‧磊晶結構
14‧‧‧增高墊
16‧‧‧絕緣層
18‧‧‧N型導電結構
20‧‧‧P型導電結構
22‧‧‧N型電極墊
24‧‧‧P型電極墊
26‧‧‧凹陷
30‧‧‧承載座
32‧‧‧N型接合墊
34‧‧‧P型接合墊
36‧‧‧凹槽
38‧‧‧絕緣材料
40‧‧‧波長轉換體
42、44‧‧‧外部電極
46、48‧‧‧導電材料
120‧‧‧N型半導體層
122‧‧‧發光層
124‧‧‧P型半導體層
160、162‧‧‧孔洞
164‧‧‧第二上表面
220‧‧‧第三上表面
240‧‧‧第一上表面
W‧‧‧寬度
D‧‧‧最大水平間距
H1、H2‧‧‧高度
A1、A2‧‧‧投影面積
第1圖為根據本發明第一實施例之半導體發光結構的示意圖。
第2圖為根據本發明第二實施例之半導體發光結構的示意圖。
第3圖為根據本發明第三實施例之半導體發光結構的示意圖。
第4圖為根據本發明第四實施例之半導體發光結構的示意圖。
第5圖與第6圖為根據本發明第五實施例之半導體封裝結構的製造過程示意圖。
第7圖為根據本發明第六實施例之半導體封裝結構的示意圖。
第8圖為根據本發明第七實施例之半導體封裝結構的示意圖。
第9圖為根據本發明第八實施例之半導體封裝結構的示意圖。
請參閱第1圖，第1圖為根據本發明第一實施例之半導體發光結構1的示意圖。本發明之半導體發光結構1包含一形成於基板10上的一磊晶結構12，其中磊晶結構12包含一N型半導體層120、一發光層122以及一P型半導體層124，且發光層122位於N型半導體層120與P型半導體層124之間。於此實施例中，基板10可為玻璃基板、塑膠基板、藍寶石基板、陶瓷基板或其它承載基板，N型半導體層120可為N型氮化鎵層，且P型半導體層124可為P型氮化鎵層。需說明的是，磊晶結構12之發光原理係為習知技藝之人所熟知，在此不再贅述。接著，於磊晶結構12上設置相間隔的一N型電極墊22及一P型電極墊24，並且還有一絕緣層16設置於N型電極墊22及P型電極墊24之間，其中，N型電極墊22及P型電極墊24分別電性連接N型半導體層120及P型半導體層124，其製作方法為於絕緣層16上對應N型半導體層120與P型半導體層124的適當位置處開設孔洞160、162，將適當的導電材料分別填入孔洞160、162中，以於孔洞160、162中分別形成一N型導電結構18以及一P型導電結構20，N型電極墊22透過N型導電結構18與N型半導體層120電性連接，且P型電極墊24透過P型導電結構20與P型半導體層124電性連接。
如第1圖所示，N型電極墊22與P型電極墊24係相間隔地設置於磊晶結構12上，其中P型電極墊24具有一第一上表面240，位於N型電極墊22與P型電極墊24之間的絕緣層16具有一第二上表面164，且N型電 極墊22具有一第三上表面220。於此實施例中，絕緣層16之第二上表面164連接P型電極墊24之第一上表面240與N型電極墊22之第三上表面220。
於此實施例中，本發明係藉由使絕緣層16設置於P型電極墊24與N型電極墊22之間，且令P型電極墊24之第一上表面240與絕緣層16之第二上表面164共平面，來強化磊晶結構12。藉此，在以雷射剝離技術移除基板10時，即可有效避免磊晶結構12因受應力而破裂。較佳地，P型電極墊24之第一上表面240、絕緣層16之第二上表面164與N型電極墊22之第三上表面220共平面，最佳地，絕緣層16之第二上表面164連接P型電極墊24之第一上表面240與N型電極墊22之第三上表面220，如此一來，P型電極墊24與N型電極墊22之間不具有空隙，半導體發光結構1可更為牢固。
配合第1圖，請參閱第2圖，第2圖為根據本發明第二實施例之半導體發光結構1'的示意圖。半導體發光結構1'與上述的半導體發光結構1的主要不同之處在於，由於P型半導體層124與N型半導體層120具有高度落差，因此製作N型電極墊22與P型電極墊24時，有可能會在N型電極墊22成型後存在一凹陷26，使得P型電極墊24之第一上表面240、絕緣層16之第二上表面164與N型電極墊22之部分第三上表面220共平面。需說明的是，只要P型電極墊24之第一上表面240與絕緣層16之第二上表面164共平面，即可達到強化磊晶結構12之目的。在此實施例中由於同時製作導電結構及電極墊，比起第1圖所示之半導體發光結構1，可節省製程時間。
配合第1圖，請參閱第3圖，第3圖為根據本發明第三實施例之半導體發光結構3的示意圖，半導體發光結構3與上述的半導體發光結構1的主要不同之處在於，半導體發光結構3中設置一增高墊14於磊晶結構12上，且絕緣層16包覆增高墊14，其中增高墊14的材料可為二氧化矽或金屬，在此不以為限，值得一提的是，若增高墊14的材料為金屬，由於金屬的延展性較佳，可具有較佳的應力緩衝能力；若增高墊14的材料為二氧化矽，則絕 緣效果佳。此外，增高墊14係位於N型電極墊22與P型電極墊24之間，由於絕緣層16包覆增高墊14，因此增高墊14之寬度W小於N型電極墊22與P型電極墊24之間的最大水平間距D。增高墊14的目的在於可使絕緣層16的第二表面164更容易與P型電極墊24的第一表面240共平面，需說明的是，在本實施例中，由於P型導電結構20係填充於絕緣層16之孔洞162中，因此P型導電結構20之厚度相似於絕緣層16之厚度。因此，增高墊16之高度H1需相似於P型電極墊24的高度H2，才可使P型電極墊24之第一上表面240與絕緣層16之第二上表面164共平面。
配合第3圖，請參閱第4圖，第4圖為根據本發明第四實施例之半導體發光結構3'的示意圖。半導體發光結構3'與上述的半導體發光結構3的主要不同之處在於，半導體發光結構3'之N型電極墊22在成型後存在一凹陷26，使得P型電極墊24之第一上表面240、絕緣層16之第二上表面164與N型電極墊22之部分第三上表面220共平面。需說明的是，只要P型電極墊24之第一上表面240與絕緣層16之第二上表面164共平面，即可達到強化磊晶結構12之目的。此外，第3圖中與第4圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第3圖，請參閱第5圖以及第6圖，第5圖與第6圖為根據本發明第五實施例之半導體封裝結構4的製造過程示意圖。如第5圖所示，本發明可提供一承載座30、一N型接合墊32及一P型接合墊34，其中N型接合墊32與P型接合墊34設置於承載座30上，N型接合墊32與P型接合墊34之間存在一凹槽36，使N型接合墊32與P型接合墊34隔開。
在製造完成第3圖所示之半導體發光結構3後，可將半導體發光結構3之N型電極墊22與P型電極墊24分別接合於承載座30上的N型接合墊32與P型接合墊34，使得N型電極墊22電性連接於N型接合墊32，且P型電極墊24電性連接於P型接合墊34，其中，部分N型接合墊32未被N型電極墊22覆蓋，部分P型接合墊34未被P型電極墊24覆蓋，以連接 外部電源。於此實施例中，絕緣層16之第二上表面164在承載座30上之投影面積A2大於凹槽36在承載座30上之投影面積A1，使得絕緣層16之第二上表面164完全遮蓋凹槽36，但本發明不以此為限，絕緣層16之第二上表面164在承載座30上之投影面積A2亦可等於凹槽36在承載座30上之投影面積A1。較佳地，有一絕緣材料38設置於凹槽36內，以將N型接合墊32與P型接合墊34絕緣隔開，且絕緣材料38之厚度相似於P型接合墊34的厚度，最佳地，絕緣材料38之厚度相似於P型接合墊34與N型接合墊32的厚度，使得絕緣材料38可貼合於絕緣層16之第二上表面164，減少有間隙存在絕緣材料38與絕緣層16之第二上表面164之間的機率。
接著，如第6圖所示，本發明可以使用雷射剝離技術移除基板10，以製造完成半導體封裝結構4。如上所述，由於P型電極墊24之第一上表面240與絕緣層16之第二上表面164共平面，因此在以雷射剝離技術移除基板10時，即可有效避免磊晶結構12因受應力而破裂。
配合第6圖，請參閱第7圖，第7圖為根據本發明第六實施例之半導體封裝結構4'的示意圖。半導體封裝結構4'與上述的半導體封裝結構4的主要不同之處在於，半導體封裝結構4'更包含一波長轉換體40，包覆半導體發光結構3。波長轉換體40可由一透明膠體以及一螢光粉混合製成，但不以此為限。波長轉換體40可將半導體發光結構3發出之光線的波長轉換為另一波長，進而改變半導體發光結構3發出之光線的顏色。需說明的是，第7圖中與第6圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第7圖，請參閱第8圖，第8圖為根據本發明第七實施例之半導體封裝結構4"的示意圖。半導體封裝結構4"與上述的半導體封裝結構4'的主要不同之處在於，半導體封裝結構4"更包含二外部電極42、44，且二外部電極42、44可分別經由導電材料46、48電性連接於N型接合墊32與P型接合墊34。藉此，當半導體封裝結構4"設置於電路板(未顯示)上時，外部電極42、44可用以與電路板上之電路佈線形成電性連接。需說明的是，第 8圖中與第7圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
配合第8圖，請參閱第9圖，第9圖為根據本發明第八實施例之半導體封裝結構4'''的示意圖。半導體封裝結構4'''與上述的半導體封裝結構4"的主要不同之處在於，半導體封裝結構4'''之波長轉換體40包覆半導體發光結構3且延伸至承載座30的側壁。換言之，本發明可根據實際出光需求來決定波長轉換體40之包覆範圍。需說明的是，第9圖中與第8圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
綜上所述，本發明係藉由使P型電極墊之上表面與絕緣層之上表面共平面，來強化磊晶結構。藉此，在以雷射剝離技術移除基板時，即可有效避免磊晶結構因受應力而破裂。此外，本發明可使P型電極墊之上表面、絕緣層之上表面與N型電極墊之部分或全部上表面共平面，以進一步強化磊晶結構。再者，本發明可於磊晶結構上設置增高墊且使絕緣層包覆增高墊，以在半導體發光結構成型後，確保P型電極墊之上表面與絕緣層之上表面共平面。本發明還可利用波長轉換體包覆半導體發光結構，以改變半導體發光結構發出之光線的顏色。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧半導體發光結構
10‧‧‧基板
12‧‧‧磊晶結構
16‧‧‧絕緣層
18‧‧‧N型導電結構
20‧‧‧P型導電結構
22‧‧‧N型電極墊
24‧‧‧P型電極墊
120‧‧‧N型半導體層
122‧‧‧發光層
124‧‧‧P型半導體層
164‧‧‧第二上表面
220‧‧‧第三上表面
240‧‧‧第一上表面

Claims (16)

  1. 一種半導體發光結構，包含：一磊晶結構；一N型電極墊與一P型電極墊，相間隔地設置於該磊晶結構上，該P型電極墊具有一第一上表面；以及一絕緣層，設置於該磊晶結構上且位於該N型電極墊與該P型電極墊之間，該絕緣層具有一第二上表面；其中，該第一上表面與該第二上表面共平面。
  2. 如請求項1所述之半導體發光結構，其中該N型電極墊具有一第三上表面，該第一上表面、該第二上表面與部分該第三上表面共平面。
  3. 如請求項1所述之半導體發光結構，其中該N型電極墊具有一第三上表面，該第一上表面、該第二上表面與該第三上表面共平面。
  4. 如請求項1所述之半導體發光結構，其中該磊晶結構包含一N型半導體層、一發光層以及一P型半導體層，該發光層位於該N型半導體層與該P型半導體層之間，該N型電極墊透過一N型導電結構與該N型半導體層電性連接，且該P型電極墊透過一P型導電結構與該P型半導體層電性連接。
  5. 如請求項1所述之半導體發光結構，更包含一增高墊，設置於該磊晶結構上且位於該N型電極墊與該P型電極墊之間，該絕緣層包覆該增高墊。
  6. 如請求項5所述之半導體發光結構，其中該增高墊之寬度小於該N型電極墊與該P型電極墊之間的最大水平間距。
  7. 如請求項5所述之半導體發光結構，其中該增高墊之高度相似於該P型電極墊的高度。
  8. 如請求項5所述之半導體發光結構，其中該增高墊之材料為二氧化矽。
  9. 如請求項5所述之半導體發光結構，其中該增高墊之材料為金屬。
  10. 如請求項2所述之半導體發光結構，其中該第二上表面連接該第一上表面與該第三上表面。
  11. 如請求項1所述之半導體發光結構，更包含一基板，該磊晶結構形成於該基板上。
  12. 一種半導體封裝結構，包含：一承載座；一N型接合墊與一P型接合墊，設置於該承載座上，該N型接合墊與該P型接合墊之間存在一凹槽；以及一如請求項1至10中任一項所述之半導體發光結構，該N型電極墊電性連接於該N型接合墊，且該P型電極墊電性連接於該P型接合墊。
  13. 如請求項12所述之半導體封裝結構，更包含一絕緣材料，設置於該凹槽內，且該絕緣材料之厚度相似於該P型接合墊的厚度。
  14. 如請求項12所述之半導體封裝結構，其中該第二表面在該承載座上之投影面積大於該凹槽在該承載座上之投影面積。
  15. 如請求項12所述之半導體封裝結構，更包含一波長轉換體，包覆該半導體發光結構。
  16. 如請求項15所述之半導體封裝結構，其中該波長轉換體包覆該半導體發光結構且延伸至該承載座的側壁。
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