TWI429108B - 半導體發光裝置 - Google Patents
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Description
本發明之實施例關於半導體發光裝置。
在共同於晶圓狀態下進行封裝製程之晶圓級LED封裝技術中,在安裝時分割晶圓以區分陽極與陰極之後設於各別半導體發光元件之外側的標記會導致低生產率。
美國專利申請案公開第2010/0148198號
根據一個實施例,半導體發光裝置包含半導體層、p-側電極、n-側電極、p-側金屬柱、n-側金屬柱、以及絕緣體。該半導體層包含第一表面、與該第一表面相對之第二表面、以及發光層。該p-側電極設置於該第二表面中包含該發光層之區域上。該n-側電極設置於該第二表面中不包含該發光層之區域上。該p-側金屬柱設置於該第二表面側上。該p-側金屬柱電連接至該p-側電極。該n-側金屬柱設置該第二表面側上並與p-側金屬柱分開。該n-側金屬柱電連接至該n-側電極。該絕緣體至少設置於該p-側金屬柱與該n-側金屬柱之間。在不同於連接至該p-側電極之表面的表面,該p-側金屬柱包含從該絕緣體暴露之p-側外部終端。在不同於連接至該n-側電極之表面的表面,該n-側金屬柱包含從該絕緣體暴露之n-側外部終端。選自該p-側外部終端之面積及平面構形其中至少之一係不同於選自該n-側外部終端之面積及平面構形其中至少之一。
以下將參照圖式說明各種不同實施例。圖式中類似元件係以類似元件符號標示。在表示製程之圖式中,說明了晶圓中包含多個半導體層15(晶片)的部份之區域。
圖1A是實施例之半導體發光裝置10之示意性剖面圖。
圖1B是包含相同的半導體發光裝置10之p-側外部終端23a及n-側外部終端24a的安裝表面的示意性平面圖。
半導體發光裝置10包含半導體層15。半導體層15包含第一表面15a及與該第一表面15a相對之第二表面。電極與互連層係設置於第二表面側上。主要是從與第二表面相對之第一表面15a發射光線至外側。
半導體層15包含第一半導體層11及第二半導體層12。第一半導體層11及第二半導體層12兩者皆包含例如氮化物半導體。第一半導體層11包含例如基礎緩衝層、n-型層等等,而且n-型層做為電流的側向路徑。第二半導體層12包含疊層結構,其中發光層(主動層)13插置於n-型層與p-型層之間。
半導體層15之第二表面被圖案化成不均勻構形。第二表面上所形成之突出包含發光層13。p-側電極16設置於第二半導體層12之頂表面上,第二半導體層12為該突出之頂表面。p-側電極16設置於包含發光層13之區域上。
沒有第二半導體層12之區域設置於該突出旁的半導體層15的第二表面上,而且n-側電極17設置於該區域之第一半導體層11之頂表面上。n-側電極17設置於不包含發光層13的區域上。
在如圖5B所示之半導體層15之第二表面上,第二半導體層12中包含發光層13之面積大於第一半導體層11中不包含發光層13之面積。
在如圖6B所示之一個半導體層15中,設置於包含發光層13之區域上之p-側電極16之面積大於不包含發光層13之區域上之n-側電極17之面積。藉此,可獲取寬的發光區域。圖6B所示之p-側電極16及n-側電極17之佈局是一個範例且不限於此。
絕緣層18設置於半導體層15之第二表面側上。絕緣層18覆蓋半導體層15、p-側電極16、及n-側電極17。亦有可能為:另一絕緣膜(例如矽氧化物膜)設置於絕緣層18與半導體層15之間。例如,絕緣層18是聚醯亞胺樹脂,其具有良好可圖案化性,用於超細微開口。替代地,諸如矽氧化物、矽氮化物等之無機物質可用做絕緣層18。
絕緣層18包含與半導體層15相對之側上之互連表面18c。p-側互連層21及n-側互連層22以彼此分離之方式設置於互連表面18c上。
p-側互連層21亦設置於形成於絕緣層18中之第一通孔18a的內側,以到達p-側電極16,而且p-側互連層21電連接至p-側電極16。通常p-側互連層21不需要形成於絕緣層18上。例如,可使用一種結構,其中p-側互連層21僅僅設置於p-側電極16上。
n-側互連層22亦設置於形成於絕緣層18中之第二通孔18b的內側,以到達n-側電極17,而且n-側互連層22電連接至n-側電極17。
p-側金屬柱23設置於與p-側電極16相對之側上的p-側互連層21的表面上。n-側金屬柱24設置於與n-側電極17相對之側上的n-側互連層22的表面上。
樹脂層25做為絕緣體而設置於絕緣層18之互連表面18c上。樹脂層25覆蓋p-側互連層21與n-側互連層22。樹脂層25覆蓋p-側金屬柱23與n-側金屬柱24的全部側表面。樹脂層25填充於p-側金屬柱23與n-側金屬柱24之間。
與p-側互連層21相對之側上的p-側金屬柱23的表面做為p-側外部終端23a。與n-側互連層22相對之側上的n-側金屬柱24的表面做為n-側外部終端24a。
p-側外部終端23a與n-側外部終端24a從樹脂層25暴露,且以諸如焊料、另一金屬、導電材料等之接合劑接合至形成於安裝基板上的焊墊。
暴露於安裝表面處之p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之間的距離大於絕緣層18之互連表面18c上之p-側互連層21與n-側互連層22之間的距離。換言之,p-側外部終端23a與n-側外部終端24a分開一距離,使得在安裝至安裝基板時,p-側外部終端23a與n-側外部終端24a不會因為焊料等等而造成彼此短路。
p-側互連層21之平面尺寸大於p-側外部終端23a之平面尺寸。可使用例如銅之低電阻金屬形成p-側互連層21。因此,有可能隨著p-側互連層21面積增加而以較均勻分佈之方式供應電流給第二半導體層12。此外,亦可增加p-側互連層21之熱傳導性,且有可能有效率地使第二半導體層12散熱。
p-側電極16延伸至包含發光層13之區域。因此,藉著經由多重第一通孔18a連接p-側互連層21與p-側電極16,可改善分佈至發光層13之電流,且可改善發光層13之散熱。
n-側互連層22與n-側金屬柱24之間的接觸面積大於n-側互連層22與n-側電極17之間的接觸面積。此外,n-側互連層22之一部份延伸於絕緣層18之互連表面18c上,更延伸至發光層13之下的位置。
藉此,可從不包含發光層13之較窄區域中所設置之n-側電極17經由n-側互連層22形成具有較寬抽出之電極,同時藉由形成於寬區域上之發光層13獲取高光線輸出。
p-側互連層21與p-側金屬柱23之間的接觸面積大於p-側互連層21與p-側電極16之間的接觸面積。替代地,p-側互連層21與p-側金屬柱23之間的接觸面積小於p-側互連層21與p-側電極16之間的接觸面積。
經由n-側電極17與n-側互連層22,第一半導體層11電連接至n-側金屬柱24。經由p-側電極16與p-側互連層21,包含發光層13之第二半導體層12電連接至p-側金屬柱23。
p-側金屬柱23較p-側互連層21為厚,而且n-側金屬柱24較n-側互連層22為厚。因此,可藉由p-側金屬柱23、n-側金屬柱24以及p-側金屬柱23與n-側金屬柱24之間所填充之樹脂層25來增加半導體發光裝置10的機械強度,其中n-側金屬柱24甚至沒有支撐半導體層15之基板。
可使用銅、金、鎳、銀等做為p-側互連層21、n-側互連層22、p-側金屬柱23及n-側金屬柱24的材料。當然,如果使用銅,則可獲得良好的熱導性、高遷移電阻、以及與絕緣材料之優良黏著性。
樹脂層25強化了p-側金屬柱23及n-側金屬柱24。樹脂層25之熱膨脹係數必須接近安裝基板之熱膨脹係數或與安裝基板之熱膨脹係數相同。這種樹脂層25之範例包含例如環氧樹脂、矽樹脂、氟碳樹脂等等。
p-側金屬柱23之厚度及n-側金屬柱24之厚度(圖1A中之垂直方向之厚度)厚於包含半導體層15、p-側電極16、n-側電極17以及絕緣層18之疊層體的厚度。每一p-側金屬柱23及n-側金屬柱24之深寬比(厚度對平面尺寸之比)不限於小於1,而且該深寬比可小於1。換言之,p-側金屬柱23及n-側金屬柱24之厚度足以小於其平面尺寸。
根據實施例,甚至在半導體層15是薄的且無基板支撐半導體層15時,有可能藉由厚的p-側金屬柱23、n-側金屬柱24、樹脂層25維持機械強度。
此外,在半導體發光裝置10安裝至安裝基板的狀態下,可藉p-側金屬柱23及n-側金屬柱24吸收經由焊料等等施加至半導體層15之壓力而減輕該壓力。
透鏡26及磷光體層27設置於半導體層15之第一表面15a上做為透明體,由發光層13所發射之光線可穿透該透明體。透鏡26設置於第一表面15a上,且磷光體層27用於覆蓋透鏡26。
磷光體層27包含透明樹脂及分散於透明樹脂中之磷光體。磷光體層27能吸收由發光層13所發射之光線並發射波長轉換光線。因此,半導體發光裝置10能發射由發光層13所發射之光線與磷光體層27之波長轉換光線之混合光線。
例如,可獲取白色或燈光顏色做為由發光層13所發射之藍光及黃光之混合顏色,在發光層13為氮化物半導體且磷光體為用於發射黃光之黃色磷光體之情況下,該黃光是磷光體層27之波長轉換光線。磷光體層27之構形可包含各種型式磷光體(例如組構成用以發射紅光之紅色磷光體以及組構成用以發射綠光之綠色磷光體)。
由發光層13所發射之光線係發射外側,該光線主要行進經由第一半導體層11、第一表面15a、透鏡26、以及磷光體層27。透鏡26可設置於磷光體層27上。如圖15A所示,可不設置透鏡。
當安裝時,必須辨識半導體發光裝置10之陽極與陰極。如以下所示,在半導體發光裝置10中,上述之元件於晶圓狀態下共同形成。晶圓的一個表面是發光表面,與其相對的側上之另一個表面是用於形成安裝表面。具體而言,在磷光體層27是設置於發光表面的結構中,下方的元件之可見性不佳。因此,有困難於從發光表面側辨識p-側電極16及n-側電極17。此外,當辨識標記設置於發光表面側時,會影響發光特性。
此外,因為樹脂層25、p-側外部終端23a、n-側外部終端24a設置於安裝表面側上,因此,有困難於從安裝表面側辨識p-側電極16及n-側電極17。也有可能在半導體發光裝置之側表面中設置辨識標記。然而,在這種情況下,製造效率非常不好,這是因為是在晶圓狀態下分割之後才進行各別半導體發光裝置之側表面的圖案化。
因此,在實施例中,選自該p-側外部終端23a之面積及平面構形其中至少之一係不同於選自該n-側外部終端24a之面積及平面構形其中至少之一。p-側外部終端23a與n-側外部終端24a設置於晶圓之其它表面側上。因此,有可能任意地設計p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之面積及平面構形,共同用於晶圓狀態下之多個半導體發光裝置。因此,這不會導致生產率降低。
具體而言,選自p-側外部終端23a與n-側外部終端24a其中之一個是以第一構形形成,而且選自p-側外部終端23a與n-側外部終端24a其中之另一個是以第二構形形成,而沒有第一構形之一部份。更具體而言,如圖1B所示,p-側外部終端23a是以四邊形形成,且n-側外部終端24a是以四邊形構形形成,而沒有四邊形其中之一角的部份。
藉此,可於安裝程序中利用影像辨認或裸眼立即區分出做為陽極之p-側外部終端23a與做為陰極之n-側外部終端24a。
此外,連接至發光層13的p-側外部終端23a必須具有比n-側外部終端24a更高的散熱。因此,p-側外部終端23a的面積必須大於n-側外部終端24a的面積。n-側外部終端24a必須為四邊形而沒有其中一角之部份之構形。
在如圖1B所示之矩形安裝表面的情況下,在安裝時,半導體發光裝置可向短邊方向傾斜。在設計p-側外部終端23a與n-側外部終端24a時,也必須做到安裝期間的穩定性。因此,在如圖1B所示,p-側外部終端23a與n-側外部終端24a必須在中心線c周圍對稱地分佈,該中心線c是將具有矩形構形之安裝表面之縱長方向分割成兩個相等部份。
此外,使p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之間的外部構形及面積的差異盡可能地小,這可在安裝時提供較佳之穩定度。在如圖1B所示,選自p-側外部終端23a與n-側外部終端24a其中之一個是四邊形,而且選自p-側外部終端23a與n-側外部終端24a其中之另一個是四邊形,而沒有四邊形其中一角之部份,如此可達成具有p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之間的較佳可辨識度的設計,而不需在p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之間使外部構形及面積改變很多。除了沒有角的部份之外,n-側外部終端24a之外部構形、外部形狀尺寸及面積與p-側外部終端23a之外部構形、外部形狀尺寸及面積是相同的。
p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之平面構形可為圓形或橢圓形。然而,當以相同安裝表面來比較時,p-側外部終端23a與n-側外部終端24a是四邊形之面積大於是圓形或橢圓形之面積。
將參照圖3A至圖14B說明實施例之製造半導體發光裝置10之方法。於說明製程之圖式中,說明了一部份晶圓狀態之區域。
圖3A說明形成於基板5之主要表面上之第一半導體層11與第二半導體層12之疊層體。圖3B對應於圖3A之仰視圖。
第一半導體層11形成於基板5之主要表面上,而且包含發光層13之第二半導體層12形成於其上。於第一半導體層11與第二半導體層12例如是氮化物半導體之情況下,可藉由例如金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)於藍寶石基板上,進行晶體成長。
例如,第一半導體層11包含基礎緩衝層及n-型GaN層。第二半導體層12包含發光層(主動層)13及p-型GaN層。發光層13可架構用以發射藍光、紫光、藍紫光及紫外光等等。
接觸基板5的第一半導體層11的表面是半導體層15的第一表面15a,而且第二半導體層12的頂表面是半導體層15的第二表面15b。
然後,藉由使用例如光阻(圖未示)進行反應離子蝕刻(RIE),如圖4A及圖4B(圖4A之仰視圖)所示,在切割區d1與d2中穿透半導體層15,進而形成到達基板5之溝渠。例如在晶圓狀態中,以格狀構形將切割區d1與d2形成於基板5上。亦以格狀構形形成在切割區d1與d2中形成之溝渠,藉以將半導體層15分離成多個晶片。
可在選擇性移除第二半導體層12之後(如以下所述)或在形成電極之後,進行將半導體層15分離成多個晶片的製程。
然後,藉由使用例如光阻(圖未示)進行反應離子蝕刻(RIE),如圖5A及圖5B(圖5A之仰視圖)所示,移除第二半導體層12之一部份,進而暴露第一半導體層11之一部份。第一半導體層11所暴露之區域未包含發光層13。
接著如圖6A及圖6B(圖6A之仰視圖)所示,p-側電極16及n-側電極17形成於第二表面上。p-側電極16形成於第二半導體層12之頂表面上。n-側電極17形成於第一半導體層11之暴露表面上。
可藉由例如濺射、氣相沉積等等形成p-側電極16及n-側電極17。可先形成p-側電極16及n-側電極17兩者其中任一者,而且可利用相同材料同時形成p-側電極16及n-側電極17。
p-側電極16可包含例如可反射從發光層13發射之光的銀、銀合金、鋁、鋁合金等等。此外,可使用包含防止p-側電極16硫化及氧化之金屬保護膜之構形。
此外,可藉由化學氣相沉積(CVD)形成例如氮化矽膜及/或氧化矽膜,做為p-側電極16及n-側電極17之間與發光層13的端部表面(側表面)上的鈍化膜。如有需要,可實施提供半導體層與電極之間的歐姆接觸之活化退火。
然後,如圖7A所示,在以絕緣層18在基板5之主要表面上覆蓋暴露部份之後,使用例如濕蝕刻使絕緣層18圖案化,進而在絕緣層18中選擇性地形成第一通孔18a及第二通孔18b。可形成多個第一通孔18a。每一第一通孔18a到達p-側電極16。第二通孔18b到達n-側電極17。
例如,可使用諸如感光聚醯亞胺、苯環丁烯等等之有機材料做為絕緣層18。在這種情況下,有可能不使用光阻而直接暴露及顯影絕緣層18。替代地,可使用諸如氮化矽膜、氧化矽膜等等之無機膜做為絕緣層18。在使用無機膜之情況下,在將光阻圖案化之後,藉由蝕刻來獲得所需構形。
然後,如圖7B所示,種金屬19形成於絕緣層18之互連表面18c上,互連表面18c為與半導體層15相對之側上的表面。種金屬19亦可形成於第一通孔18a之內壁及底部上與第二通孔18b之內壁及底部上。
可使用例如濺射法形成種金屬19。種金屬19包含例如從絕緣層18側依次堆疊之鈦(Ti)與銅(Cu)之堆疊膜。
然後,如圖7C所示,光阻41係選擇性地形成於種金屬19上,而且使用種金屬19做為電流路徑來進行Cu電鍍。
藉此,如圖8A及圖8B(圖8A之仰視圖)所示,p-側互連層21及n-側互連層22係選擇性地形成於絕緣層18之互連表面18c上。p-側互連層21及n-側互連層22由例如銅材料所製成,其藉由鍍覆而同時形成。
p-側互連層21亦形成於第一通孔18a之內側並經由種金屬19而電連接於p-側電極16。n-側互連層22亦形成於第二通孔18b之內側並經由種金屬19而電連接於n-側電極17。
取決於製程限制條件,p-側互連層21可最接近n-側互連層22;而且p-側互連層21之表面面積可為寬廣。因此,p-側互連層21與p-側電極16可經由多個第一通孔18a而連接;而且可改善電流分佈及散熱。
使用溶劑或氧電漿來移除用於p-側互連層21與n-側互連層22鍍覆之光阻41。
然後,如圖9A及圖9B(圖9A之仰視圖)所示,形成用於形成金屬柱之光阻42。光阻42厚於上述之光阻41。先前製程之光阻41可留著不需移除;而且可形成光阻42用以覆蓋光阻41。
第一開口42a及第二開口42b形成於光阻42中。如圖9B所示,例如第一開口42a之平面構形是四邊形;而且第二開口42b之平面構形是第一開口42a之四邊形而沒有四邊形其中一角之部份。
接著,使用光阻42做為光罩,使用種金屬19做為電流路徑來進行Cu電鍍。藉此,如圖10A及圖10B(圖10A之仰視圖)所示,形成p-側金屬柱23及n-側金屬柱24。
p-側金屬柱23形成於形成在光阻42中之第一開口42a的內側及p-側互連層21的頂表面上。n-側金屬柱24形成於形成在光阻42中之第二開口42b的內側及n-側互連層22的頂表面上。p-側金屬柱23及n-側金屬柱24由例如銅材料所製成,其藉由鍍覆而同時形成。
p-側外部終端23a之平面構形是四邊形,其與光阻42之第一開口42a之平面構形一致。n-側外部終端24a之平面構形是p-側外部終端23a之四邊形而沒有四邊形其中一角之部份,其與光阻42之第二開口42b之平面構形一致。
可藉由將光阻42圖案化,在晶圓狀態下,以合適之設計共同地形成多個p-側外部終端23a與n-側外部終端24a。不需提供用於辨識陽極與陰極之標記給每一個已分割之各別裝置,而且可大幅地降低製造成本。
然後,使用例如溶劑或氧電漿來移除光阻42(圖11A)。然後,使用p-側金屬柱23、n-側金屬柱24及p-側互連層21中從p-側金屬柱23突出之一部份做為光罩,藉由濕蝕刻移除種金屬19之暴露部份。藉此,如圖11B所示,藉由種金屬19而形成之p-側互連層21與n-側互連層22之間的電連接被分割。
接著,如圖12A所示,將樹脂層25堆疊於絕緣層18之上。樹脂層25覆蓋p-側互連層21、n-側互連層22、p-側金屬柱23及n-側金屬柱24。
樹脂層25是絕緣性的。此外,樹脂層25可含有例如碳,其為黑色,使其具有遮光性,遮掩從發光層發射之光線。此外,樹脂層25可含有粉末,其可反射從發光層發射之光線。
接著,如圖12B所示,移除基板5。可使用雷射剝離法移除基板5。具體而言,從基板5之背表面側朝向第一半導體層11照射雷射光。雷射光之波長可穿透基板5且在第一半導體層11之吸收區域內。
當雷射光到達基板5與第一半導體層11之間的介面時,最靠近該介面第一半導體層11因為吸收雷射光之能量而分解。例如,在第一半導體層11為GaN時,第一半導體層11分解成鎵(Ga)與氮氣。藉由這種分解反應,在基板5與第一半導體層11之間形成了微間隙;而且基板5與第一半導體層11分離。
在整個晶圓上進行雷射光照射,並對每一設定區域進行多次;而且移除基板5。從第一表面15a移除基板5可增加光提取效率。
因為厚樹脂層25增強了上述形成於基板5主要表面上之堆疊體,因此甚至在沒有基板5情況下,亦可能維持晶圓狀態。此外,包含於互連層中之樹脂層25及金屬與金屬柱是比半導體層15軟的材料。因此可避免裝置被破壞,即使在以下情況下亦然:當剝離基板5時,於在基板5上形成半導體層15之磊晶製程中產生之大的內部壓力立刻完全被釋放。
清潔半導體層15之第一表面15a(基板5從此處被移除)。使用例如鹽酸等等移除黏著於第一表面15a之鎵(Ga)。
此外,使用例如KOH(氫氧化鉀)水溶液、TMAH(四甲基氫氧化銨)等等蝕刻第一表面15a。藉此,因為取決於結晶平面方向之蝕刻率之差異,會於第一表面15a中形成不平坦(圖13A)。替代地,在使用光阻進行圖案化之後,進行蝕刻,藉以於第一表面15a中形成不平坦。藉由於第一表面15a中形成不平坦,可增加光提取效率。
然後,於圖13B所示,透鏡26係形成於第一表面15a上。從發光層發射之光線可穿透透鏡26;而且可使用例如矽樹脂、丙烯酸脂樹脂、玻璃等等。可使用灰階光罩及/或印模法進行蝕刻,藉以形成透鏡26。
接著,磷光體層27形成於第一表面15a上以及在彼此相鄰之半導體層15之間的絕緣層18上,以覆蓋透鏡26。例如,使用諸如印刷法、裝填法、模製法、壓縮模製法等等方法供應具有分散磷光體粒子之液態透明樹脂,而且隨後將該液體透明樹脂熱固化。從發光層發射之光線以及從磷光體發射之光線可穿透透明樹脂;而且可使用諸如矽樹脂、丙烯酸脂樹脂、液態玻璃等等之材料。
然後,研磨樹脂層25之頂表面,以使p-側外部終端23a與n-側外部終端24a暴露。
接著,如圖14A及圖14B所示,用以分割成多個半導體發光裝置10而以格狀構型形成之切割區d1與d2的位置切割磷光體層27、絕緣層18及樹脂層25。例如使用切割刀進行切割。或者,使用雷射照射進行切割。
在切割時,已經移除基板5。此外,因為半導體層15並不存在於切割區d1與d2中,可避免在切割期間對半導體層15造成之損傷。此外,可獲得以下之結構:在分割之後以樹脂覆蓋的方式來保護半導體層15的端部(側表面)。
分割後之半導體發光裝置10可具有包含一個半導體層15之單晶片結構或包含多個半導體層15之多晶片結構。
不需對每一個所分割之各別裝置進行互連及封裝,而且有可能大幅降低製造成本,這是因為在切割之前的上述每一個製程是共同在晶圓狀態下進行。在已分割狀態下已經完成互連及封裝。因此,可增加生產率,進而可輕易地降低生產價格。
此外,基板5可薄薄地留在第一表面15a上,如圖15B所示。例如,可使用研磨器研磨基板5,以研磨半導體晶圓背表面等等。
例如基板5為藍寶石基板,而且從氮化物半導體型發光層所發射之光線可穿透基板5。因此,因為沒有磷光體層,具有與發光層所發射之光線相同波長之光線從發光裝置發射到外側。當然,磷光體層可形成於基板5之上。
藉由留下基板5,可增加機械強度並使結構具有高可靠度。
在切割時,使用切割刀從樹脂層25側進行半切割,隨後可使雷射照射細部分割基板5。或者,可使雷射照射切割所有部份。
圖2A至圖2D表示p-側外部終端23a與n-側外部終端24a的其它設計實例。
如圖2A所示,n-側外部終端24a可為在兩個位置沒有角的四邊形。因此同樣的,可達成在p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之間具有良好辨識度之設計,而不需在p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之間大幅改變外部構形與面積。
此外,如圖2B所示,可使用以下之設計:p-側外部終端23a與n-側外部終端24a具有相同之外部構形與外部形狀尺寸,且p-側外部終端23a與n-側外部終端24a其中之一中可具有縫隙。
於圖2B中,n-側外部終端24a被縫隙s在安裝表面之短側方向分成兩個相等的部份。由於具有相同外部構形及面積之縫隙s細部分割出兩個n-側外部終端24a,因此在安裝期間平衡了安裝表面之短側方向的壓力,且能夠有穩定之安裝。
此外,以圖2B所示之方式,可達成在p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之間具有良好辨識度之設計,而不需在p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之間大幅改變外部構形與面積。因為p-側外部終端23a之數目不同於n-側外部終端24a之數目,因此辨識度較佳。
於圖2C中,p-側外部終端23a亦可被縫隙s在安裝表面之短側方向分成兩個相等的部份。在這種情況下,例如兩個n-側外部終端24a其中之一個n-側外部終端24a被移除,藉以辨識p-側外部終端23a與n-側外部終端24a。
如圖2D所示,可改變p-側外部終端23a與n-側外部終端24a之數目,且可改變各別p-側外部終端23a與各別n-側外部終端24a之面積。
在圖2D的例子中,設置了一個n-側外部終端24a與兩個p-側外部終端23a。此外,每一個各別p-側外部終端23a之面積大於每一個各別n-側外部終端24a之面積。因此,連接至發光層13之p-側外部終端23a的散熱可較佳。
以下所說明之紅色磷光體層、黃色磷光體層、綠色磷光體層、及藍色磷光體層可被使用當做以上所說明之磷光體層。
紅色磷光體層可包含例如CaAlSiN3
:Eu的以氮化物為基礎之磷光體或以SiAlON為基礎的磷光體。
若使用以SiAlON為基礎的磷光體,則可使用
(M1-x
,Rx
)a1
AlSib1
Oc1
Nd1
構成式(1)
(其中M是除了Si及Al以外之至少一種金屬元件,且會期望M為選自Ca及Sr其中至少一種;R為發光中心元件,且會期望R是Eu,且x,a1,b1,c1及d1滿足以下關係:x大於0且小於1、a1大於0.6且小於0.95、b1大於2且小於3.9、c1大於0.25且小於0.45、d1大於4且小於5.7)。
藉由使用構成式(1)之以SiAlON為基礎的磷光體,可改善波長轉換效率的溫度特性,並可進一步增加高電流密度區域中的效率。
黃色磷光體層可包含例如(Sr,Ca,Ba)2
SiO4
:Eu的以矽酸鹽為基礎之磷光體。
綠色磷光體層可包含例如(Ba,Ca,Mg)10
(PO4
)6
Cl2
:Eu的以鹵磷酸鹽為基礎之磷光體或以SiAlON為基礎的磷光體。
若使用以SiAlON為基礎的磷光體,則可使用
(M1-x
,Rx
)a2
AlSib2
Oc2
Nd2
構成式(2)
(其中M是除了Si及Al以外之至少一種金屬元件,且會期望M為選自Ca及Sr其中至少一種;R為發光中心元件,且會期望R是Eu,且x,a2,b2,c2及d2滿足以下關係:x大於0且小於1、a2大於0.93且小於1.3、b2大於4.0且小於5.8、c2大於0.6且小於1、d2大於6且小於11)。
藉由使用構成式(2)之以SiAlON為基礎的磷光體,可改善波長轉換效率的溫度特性,並可進一步增加高電流密度區域中的效率。
藍色磷光體層可包含例如BaMgAl10
O17
:Eu的以氧化物為基礎之磷光體。
雖然已經說明了特定實施例,但僅以舉例之方式來呈現這些實施例,且這些實施例不在於限制本發明之範疇。實際上,此處所說明之新穎實施例可以各種不同之其它形式實施;此外,於不背離本發明精神下,可以對此處所說明之實施例形式進行各種省略、取代及改變。申請專利範圍及其均等物在於涵蓋落入本發明範疇及精神的這些形式或修改。
5...基板
10...半導體發光裝置
11...第一半導體層
12...第二半導體層
13...發光層
15...半導體層
15a...第一表面
15b...第二表面
16...p-側電極
17...n-側電極
18...絕緣層
18a...第一通孔
18b...第二通孔
18c...互連表面
19...種金屬
21...p-側互連層
22...n-側互連層
23...p-側金屬柱
23a...p-側外部終端
24...n-側金屬柱
24a...n-側外部終端
25...樹脂層
26...透鏡
27...磷光體層
42...光阻
42a...第一開口
42b...第二開口
d1...切割區
d2...切割區
圖1A是實施例之半導體發光裝置之示意性剖面圖;圖1B是該實施例之半導體發光裝置之外部終端的示意性平面圖。
圖2A至2D表示該實施例之半導體發光裝置之外部終端的其它特定範例。
圖3A至14B是該實施例之半導體發光裝置之製造方法的示意圖。
圖15A及15B是另一實施例之半導體發光裝置之示意性剖面圖。
10...半導體發光裝置
11...第一半導體層
12...第二半導體層
13...發光層
15...半導體層
15a...第一表面
16...p-側電極
17...n-側電極
18...絕緣層
18a...第一通孔
18b...第二通孔
18c...互連表面
21...p-側互連層
22...n-側互連層
23...p-側金屬柱
23a...p-側外部終端
24...n-側金屬柱
24a...n-側外部終端
25...樹脂層
26...透鏡
27...磷光體層
Claims (15)
- 一種半導體發光裝置,包含:半導體層,包含第一表面、與該第一表面相對之第二表面、以及發光層;p-側電極,設置於該第二表面中包含該發光層之區域上;n-側電極,設置於該第二表面中不包含該發光層之區域上;p-側金屬柱,設置於該第二表面側上,並電連接至該p-側電極;n-側金屬柱,設置該第二表面側上且與該p-側金屬柱分開,並電連接至該n-側電極;以及絕緣體,至少設置於該p-側金屬柱與該n-側金屬柱之間;在不同於連接至該p-側電極之表面的表面,該p-側金屬柱包含從該絕緣體暴露之p-側外部終端,在不同於連接至該n-側電極之表面的表面,該n-側金屬柱包含從該絕緣體暴露之n-側外部終端,其中選自該p-側外部終端與該n-側外部終端其中之一係以四邊形的第一構形形成,選自該p-側外部終端與該n-側外部終端其中之另一係以第二構形形成,該第二構形是四邊形而沒有一個角,該第二構形的四邊形與該第一構形具有相同之外部尺寸與外部構形。
- 根據申請專利範圍第1項之裝置,其中該n-側外部終端係從該絕緣體在一表面被暴露,暴露該n-側外部終端之該表面與暴露該p-側外部終端之表面係面向相同方向。
- 根據申請專利範圍第1或2項之裝置,其中該p-側外部終端之面積大於該n-側外部終端之面積。
- 根據申請專利範圍第1或2項之裝置,其中該p-側外部終端係以該第一構形形成,且該n-側外部終端以該第二構形形成。
- 根據申請專利範圍第1或2項之裝置,其中該絕緣體覆蓋該p-側金屬柱與該n-側金屬柱之全部側表面。
- 根據申請專利範圍第1或2項之裝置,其中包含該p-側外部終端與該n-側外部終端的安裝表面的外部形狀以矩形構形形成,而且該p-側外部終端與該n-側外部終端以中心線周圍對稱地設置,該中心線是將該矩形構形之縱長方向分割成兩個相等部份。
- 根據申請專利範圍第1或2項之裝置,進一步包含:絕緣層,設置於該第二表面側上,該絕緣層具有與該p-側電極連通之第一通孔以及與該n-側電極連通之第二通孔;p-側互連層,至少設置於該第一通孔之內側並電連接至該p-側電極;以及n-側互連層,設置於該第二通孔之內側及該絕緣層之互連表面上並與該p-側互連層分開,該互連表面係與該半導體層相對,該n-側互連層電連接至該n-側電極; 在相對於接觸該第一通孔的部份的側上,該p-側金屬柱設置於該p-側互連層的表面上,在相對於接觸該第二通孔的部份的側上,該n-側金屬柱設置於該n-側互連層的表面上。
- 根據申請專利範圍第7項之裝置,其中該p-側互連層之面積大於該p-側外部終端之面積。
- 根據申請專利範圍第7項之裝置,其中該n-側互連層之面積大於該n-側電極之面積。
- 根據申請專利範圍第7項之裝置,其中設置複數個該第一通孔,且該p-側互連層經由該複數個第一通孔連接至該p-側電極。
- 根據申請專利範圍第7項之裝置,其中該p-側金屬柱厚於該p-側互連層。
- 根據申請專利範圍第7項之裝置,其中該n-側金屬柱厚於該n-側互連層。
- 根據申請專利範圍第7項之裝置,其中該p-側外部終端與該n-側外部終端之間的距離大於該p-側互連層與該n-側互連層之間的距離。
- 根據申請專利範圍第1或2項之裝置,進一步包含透明體,設置於該第一表面上,從該發光層所發射之光線可穿透該透明體。
- 根據申請專利範圍第14項之裝置,其中該透明體包含透明樹脂與散佈於該透明樹脂中之磷光體。
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