TWI460850B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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TWI460850B TW100105354A TW100105354A TWI460850B TW I460850 B TWI460850 B TW I460850B TW 100105354 A TW100105354 A TW 100105354A TW 100105354 A TW100105354 A TW 100105354A TW I460850 B TWI460850 B TW I460850B
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Description

發光裝置及其製造方法
本發明主張關於2010年2月18日所申請的南韓專利案號10-2010-0014438的優先權，並在此以引用的方式併入本文中，以作為參考。
本發明係關於一種發光裝置、一種發光裝置製造方法、以及一種發光裝置封裝件。
發光二極體(LED)係為一種半導體發光裝置，可將電流轉變成光。LED發出之光具有良好之亮度，所以它被廣泛地被使用於顯示裝置、車輛、或照明裝置中作為光源。另外，藉由使用螢光材料或結合不同顏色之LED，可應用一具有高光效率且發出白光之LED。
為求改進LED之亮度和性能，對於取光結構(light extracting structure)、主動層結構、電流散佈、電極結構、發光裝置封裝件結構等進行不同之嘗試。
本發明之實施例提供一種具有一新型結構之發光裝置及其製造方法、以及一種發光裝置封裝件。
本發明之實施例提供一種可改良耐電壓特性(withstanding voltage characteristics)之發光裝置及其製造方法。
根據本發明之實施例，一種發光裝置係包括有一導電支撐件；一第二導電型半導體層於該導電支撐件上；一主動層於該第二導電型半導體層上；一第一導電型半導體層於該主動層上；以及一保護裝於該第一導電型半導體層上。
一種發光裝置製造方法可包括有下述步驟：依序堆疊一第一導電型半導體層、一主動層以及一第二導電型半導體層於一矽基板上，藉以形成一發光結構；形成一導電支撐件於該發光結構上；選擇性地移除該矽基板，藉以形成一保護裝置之本體(body)；植入(implanting)一第一導電摻雜物(conductive dopant)於該保護裝置本體中；植入一第二導電摻雜物於該本體之一下部分，藉以形成一摻雜部(doping part)；以及形成一電極於該本體及該摻雜部其中至少一者上。
本發明之實施例可提供一種具有一新型結構之發光裝置及其製造方法、以及一種發光裝置封裝件。
本發明之實施例可提供一種可改良耐電壓特性之發光裝置及其製造方法。
在實施例的描述中，應予理解，當提及一層(或膜)、一區域、一圖案、或一結構是在另一基板、一層(或膜)、一區域、一電極墊、或一圖案「上」或「下方」，則其可以是直接或間接在另一基板、層(或膜)、區域、或圖案「上」或「下方」，或者存在一或多個介入層。參照附圖說明每一層的位置。
在圖示中，為清楚與方便說明，各層厚度及尺寸可能被加以誇大。另，組成元件的尺寸亦不完全反映實際元件之大小。
在下文中，將根據本發明之實施例配合圖示詳細描述與說明一種發光裝置、一種發光裝置製造方法、一種發光裝置封裝件及一種照明系統。
圖1係為根據本發明第一實施例中一種發光裝置100之剖面圖。圖2係為圖1中發光裝置100之平面圖。
參閱圖1和圖2，發光裝置100係包括有一導電支撐件160；一黏著層158於導電支撐件160上；一保護件155於黏著層158或導電支撐件160之頂面的周緣部分上；一反射層157於黏著層158上；一歐姆接觸層156於反射層157上；一發光結構145於歐姆接觸層156與保護件155上；一第一電極170於發光結構145上；以及一保護裝置115於發光結構145上，其中該保護裝置與該保護件之至少一部分垂直重疊。
發光結構145係包括有至少一第一導電型半導體層130、一主動層140於第一導電型半導體層130之下方、以及一第二導電型半導體層150於主動層140之下方。第一導電型半導體層130、主 動層140、以及第二導電型半導體層150係可組成一可發光之結構。
導電支撐件160係支撐著發光結構145，並與第一電極170一起提供電力給發光裝置100。
導電支撐件160可包括有Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、M0、和一摻雜有雜質之一半導體基板的其中至少一者。
黏著層158可形成於導電支撐件160上。黏著層158係為一接合層(bonding layer)，用以改善導電支撐件160與發光結構145間的接合強度(bonding strength)，另外，該黏著層之至少一上部份是由該歐姆接觸層而曝露。
黏著層158可包括有Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag、及Ta其中至少一者。又，黏著層158可具有一多層結構，其係包括複數個不同成分之異質層(heterogeneous layers)。
導電支撐件160可由電鍍製程(plating process)或沉積製程(deposition process)來形成。假若導電支撐件160具有足夠的黏著性質，則黏著層158可被省略。
保護件155可形成於導電支撐件160或黏著層158之頂面的周緣部分上。保護件155可防止發光結構145與導電支撐件160之間的短路(electric short)。
保護件155可包括有一具有電性絕緣之材料。舉例而言，保 護件155可包括選自由SiO2 、Six Oy 、Si3 N4 、Six Ny 、SiOx Ny 、Al2 O3 、TiO2 、ITO、AZO、及ZnO所組成之群組中至少一者。
反射層157可形成於黏著層158上。反射層157係可反射自發光結構145入射之光，以改善發光裝置100之發光效率。
反射層157可包括有一具有高反射度之材料。舉例而言，反射層157可由一金屬或一金屬合金所製成，其係包括選自由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、及Hf所組成之群組中至少一者。另外，反射層157可以使用上述之金屬或金屬合金以及一透明導電材料如IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、或ATO，而製備為一多層(multiple layer)。舉例而言，反射層157可具有包括IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、或AZO/Ag/Ni之堆疊結構(stack structure)。反射層157係用以改良光效率，且並非必備的。歐姆接觸層156係形成於反射層157上。
歐姆接觸層156係可形成一歐姆接觸，以使電流能流經反射層157與發光結構145之間。
假若反射層157與發光結構145之間有歐姆接觸，則歐姆接觸層156可被省略；但不限制於此。
歐姆接觸層156可包括選自由氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、Ni、Pt、Ir、Rh、及Ag所組成之群組中至少一者，但不限制於此。歐姆接觸層156可選擇性使用一透明導電層 (transmittive conductive layer)和一金屬。歐姆接觸層156可使用氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氧化銦鋅錫(indium zinc tin oxide,IZTO)、氧化銦鋁鋅(indium aluminum zinc oxide,IAZO)、氧化銦鎵鋅(indium galliumzincoxide,IGZO)、氧化銦鎵錫(indium gallium tin oxide,IGTO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、氧化銻錫(antimony tin oxide,ATO)、氧化鋅鎵(gallium zinc oxide,GZO)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx/Au、及Ni/IrOx/Au/ITO所組成之群組中至少一者來製備成單層或多層。
發光結構145可形成於歐姆接觸層156與保護件155上。發光結構145係包括有複數個半導體層以產生光。舉例而言，發光結構145係包括有至少第一導電型半導體層130、主動層140於第一導電型半導體層130之下方、以及第二導電型半導體層150於主動層140之下方。
舉例而言，第二導電型半導體層150可包括有一P型半導體層。該P型半導體層可包括有一組成式為Inx Aly Ga1-x-y N(0x1,0y1,0x+y1)之半導體材料。舉例而言，該P型半導體層可包括InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、或InN；且其中係摻雜有P型摻雜物如Mg、Zn、Ca、Sr、或Ba。
主動層140係形成於第二導電型半導體層150上。主動層140 係依據主動層140之本質材料(intrinsic material)所釐定之能帶間隙差異(bandgap difference of the energy band)，並藉由在主動層140，經由第一導電型半導體層130注入之電子(或電洞)與經由第二導電型半導體層150注入之電洞(或電子)進行再結合(recombination)，來發光。
主動層140可具有一單量子井結構、一多重量子井(MQW)結構、一量子線結構或一量子點結構其中之至少一者；但不限制於此。
主動層140可包括有組成式為Inx Aly Ga1-x-y N(0x1,0y1,0x+y1)之半導體材料。假若主動層140具有一多重量子井結構，則主動層140可包括有InGaN井(well)/GaN障壁層(barrier layer)之一堆疊結構。
一摻雜有P型摻雜物及N型摻雜物之包覆層(clad layer)(未圖示)可形成於主動層140上及/或下方，且其可包括有一AlGaN層或一InAlGaN層。
第一導電型半導體層130可形成於主動層140上。另外，一圖案或一粗糙結構131可形成於第一導電型半導體層130的頂面上，以改善發光裝置100之取光效率(light extraction efficiency)。
一未摻雜半導體層可形成於第一導電型半導體層130上，但 不限制於此。
第一導電型半導體層130可包括有一N型半導體層。該n型半導體層可包括有一組成式為Inx Aly Ga1-x-y N(0x1,0y1,0x+y1)之半導體材料。舉例而言，第一導電型半導體層130可包括選自由InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、及InN所組成之群組、且可摻雜有n型摻雜物如Si、Ge、或Sn。
相反地，第一導電型半導體層130可包括有p型半導體層，而第二導電型半導體層150可包括有n型半導體層。另外，一第三導電型半導體層可形成於第一導電型半導體層130上，其係包括有一p型半導體層或一n型半導體層者。依此，發光裝置100可包括有N-P接面結構，P-N接面結構、N-P-N接面結構、及P-N-P接面結構其中至少一者。另外，第一及第二導電型半導體層中之摻雜物之摻雜濃度(doping concentration)可為均勻或不均勻。也就是說，發光結構145可具有不同之組成配置，但不限制於此。
一電流阻隔層(current blocking layer)(未圖示)可形成於歐姆接觸層156與第二導電型半導體層150之間。該電流阻隔層之一頂面係與第二導電型半導體層150相接觸，而該電流阻隔層之側邊底面係與歐姆接觸層156相接觸。
至少一部份的電流阻隔層可與第一電極170重疊。因此，電流阻隔層可以約束電流，使其不流經第一電極170與導電支撐件 160之間的最短路徑，而得以改善發光裝置100之發光效率。
該電流阻隔層可包括有一導電性低於反射層157或歐姆接觸層156之導電性的材料；一與第二導電型半導體層150有蕭特基接觸(schottky contact)之材料；或一電性絕緣材料。
舉例而言，電流阻隔層可包括ZnO、SiO2 、SiON、Si3 N4 、Al2 O3 、TiO2 、Ti、Al、及Cr其中至少一者。
第一電極170與保護裝置115可形成於第一導電型半導體層130上。
第一電極170與導電支撐件160係提供電力給發光裝置100者。舉例而言，第一電極170係包括有Al、Ti、Cr、Ni、Cu、及Au其中至少一者。第一電極170可製備成一多層結構，其係包括使用具有不同成分之異質材料(heterogeneous materials)之複數層。
保護裝置115係形成於第一導電型半導體層130上。較佳地，保護裝置115係形成於第一導電型半導體層130頂面之外周緣區域上，以使發光結構145所發出之光被吸收的狀況降到最低。
保護裝置115可以保護發光結構145，使其不受過電壓(over voltage)、過電流(over current)、或反向電壓(reverse voltage)等造成之突波(surge)或靜電放電(electrostatic discharge,ESD)所影響。亦即，當過電壓、過電流、或反向電壓形成時，電 流流向保護裝置115而非發光結構145；由此，可以避免發光結構145受到損壞，進而改良發光裝置100之耐電壓特性(withstanding voltage characteristics)。
保護裝置115可形成於發光結構145之第一導電型半導體層130上。舉例而言，保護裝置115可以由摻雜矽於半導體製造製程中來形成一微尺寸(micro-size)，從而使保護裝置115可以在無須降低發光裝置100之發光效率之情況下，得以達成最初始之目標。
保護裝置115係包括有一導電件110a，其係以一矽材料製成，並摻雜有p型摻雜物(一第一導電摻雜物)；一摻雜部112於導電件110a上，並摻雜有n型摻雜物(一第二導電摻雜物)；一第三電極114於導電件110a上；以及一第二電極116於摻雜部112上。
導電件110a係包括有一矽材料，且可由選擇性地以一蝕刻製程(etching process)移除一矽基板來形成。詳細而言，該矽基板，也就是用以成長發光結構145者，係被選擇性地移除來形成保護裝置115之導電件110a，藉以使發光裝置製造之流程可以為執行簡單、效率又高者。
導電件110a係摻雜有p型摻雜物，故導電件110a可構成一p型半導體。該p型摻雜物可包括有Mg、Be、及B其中至少一者。
摻雜部112可由植入n型摻雜物入導電件110a之頂面中，來形成於導電件110a上。該n型摻雜物可包括有N、P、As、及Sb其中至少一者。
假若第一導電型半導體層130係為一p型半導體層，而第二導電型半導體層150係為一n型半導體層，則n型摻雜物係被植入於導電件110a而p型摻雜物係被植入於摻雜部112中。
第三電極114係形成於導電件110a上，而第二電極116係形成於摻雜部112上。第二及第三電極116、114係具有與外部電極電性連接之導線(wires)。
第一及第三電極170、114可與相同的外部電極電性連接，而導電支撐件160與第二電極116可與相同的外部電極電性連接。
圖3係繪示有保護裝置115之作用原理之電路圖。
參閱圖3，保護裝置115係與發光結構以並聯(in parallel)之形式相連接，以作為二極體(diodes)來使用，藉以使順向電流(forward current)能向反方向流動。特別地，保護裝置115可為一齊納二極體(Zener diode)，其崩潰電壓(breakdown voltage)係至少高於發光結構145之工作電壓(operational voltage)。
假若一第一電流I1係被施加至發光裝置100，且第一電流I1於發光結構145係為一反向電流，而於保護裝置115係為一順向電流，則該電流因此僅會流經保護裝置115。
相反地，假若一第二電流I2係被施加至發光裝置100，且第二電流I2於發光結構145係為一順向電流，而於保護裝置115係為一反向電流，則該電流因此僅會流經保護裝置115，以使發光裝置100可發光。
在此同時，假若第二電流I2係為一過電流，其過電壓高於保護裝置115之崩潰電壓者，則保護裝置115因穿隧效應(tunneling effect)而可被啟用，以使電流流經保護裝置115。也就是說，該過電流通過保護裝置115，而非通過發光結構145，所以可避免發光結構145之損壞。
保護裝置115之崩潰電壓可高於發光結構145之工作電壓。舉例而言，保護裝置115之崩潰電壓可為3V至100V之範圍，但不限定於此。保護裝置115之崩潰電壓可由調整導電件110a及摻雜部112之尺寸及摻雜濃度而決定。
如上所述，保護裝置115可由簡單且有效之製程形成於發光結構145之頂面上，以避免發光裝置100受過電流及反向電流之影響，進而改良發光裝置100的可靠度。
在下文中，將根據第一實施例詳細說明發光裝置100之製造方法。
圖4至圖11係為根據第一實施例中發光裝置100之製造方法剖面圖。
參閱圖4，發光結構145係形成於矽基板110上。發光結構145可由依序沉積第一導電型半導體層130、主動層140、以及第二導電型半導體層150於矽基板110上來製備。
矽基板110可包括有矽；相較於藍寶石基板(sapphire substrate)，矽材較為便宜且容易處理。
發光結構145可由一有機金屬化學氣相沉積法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)、一化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition,CVD)、一電漿輔助化學氣相沉積法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)、一分子束磊晶法(Molecular Beam Epitaxy,MBE)、或一氫化物氣相磊晶技術(Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE)來形成於矽基板110上；但不限制於此。
一緩衝層(buffer layer)(未圖示)可形成於第一導電型半導體層130與矽基板110之間，以減弱第一導電型半導體層130與矽基板110間的晶格失配(lattice mismatch)與熱膨脹係數(thermal expansion coefficient)差異。舉例而言，該緩衝層可為單層或多層結構，並包括有組成式為Inx Aly Ga1-x-y N(0x1,0y1,0x+y1)之半導體材料。
參閱圖5，保護件155係形成於發光結構145之周緣部分上。保護件155可包括有具有電性絕緣性之材料。舉例而言，保護件 155可包括選自由SiO2 、Six Oy 、Si3 N4 、Six Ny 、SiOx Ny 、Al2 O3 、TiO2 、ITO、AZO、及ZnO所組成之群組其中至少一者。保護件155可由沉積方法如濺鍍(sputtering)或PECVD方法來形成，但不限制於此。
參閱圖6，歐姆接觸層156係形成於發光結構145上，而反射層157係形成於歐姆接觸層156上。歐姆接觸層156與反射層157可由沉積方法如濺鍍(sputtering)、PECVD方法、或電子束蒸鍍(E-beam evaporation)來形成，但不限制於此。
歐姆接觸層156可包括ITO、Ni、Pt、Ir、Rh、及Ag其中至少一者。另外，反射層157包括有一金屬或一合金，其包括Ag、Al、Pt、Pd、及Cu其中至少一者。
參閱圖7，黏著層158係形成於反射層157與保護件155上，而導電支撐件160係形成於黏著層158上。
黏著層158可改善導電支撐件160與發光結構145之間的界面黏著強度(interfacial adhesive strength)。舉例而言，黏著層158可包括選自由Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag、及Ta所組成之群組其中至少一者。
導電支撐件160可以一薄片之形式形成且接合於黏著層158之頂面上。或相反地，導電支撐件160可由電鍍製程(plating process)或沉積製程形成。在此情況下，則黏著層158可被省略。
導電支撐件160可包括有Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、及一摻雜有摻雜物之半導體基板其中至少一者。
參閱圖8，保護裝置115之導電件110a係由選擇性地移除矽基板110來形成。較佳地，導電件110a係形成於發光結構145底面之外周緣區域上；但不限制於此。
詳細來說，矽基板110係被選擇性地蝕刻，以形成保護裝置115之導電件110a。如圖8所示，導電件110a可較佳地具有一多角柱形狀(polygonal column shape)，但其形狀及其製程並不限制於此。在這之後，p型摻雜物係被植入導電件110a，以形成p型半導體層。
因為矽基板110可由蝕刻製程被輕易地移除，所以可能會降低發光裝置其產品良率(product yield)的雷射剝離製程(laser lift off,LLO)可以被省略，進而改善發光裝置100製造方法流程的可靠度。
在此同時，藍寶石基板可以取代矽基板110被應用為發光結構145之一底基板(base substrate)。在此情況下，藍寶石基板係被雷射剝離製程選擇性地移除，且導電件110a係由沉積方法形成於發光結構145上；但不限制於此。
參閱圖9，該n型摻雜物係被選擇性地植入導電件110a的下部(low portion)中以形成摻雜部112。摻雜部112係形成於導電 件110a下部分之一部分。
為了形成摻雜部112於一理想位置，光罩圖案(mask pattern)被形成於導電件110a，且由離子植入(ion implantation)方法或熱擴散(thermal diffusion)方法將n型摻雜物沿著該光罩圖案植入導電件110a中；但不限制於此。
參閱圖10，對發光結構145進行分離蝕刻製程(isolation etching)，且圖案或粗糙結構131係形成於發光結構145之底面上，也就是在第一導電型半導體層130之底面上以改良取光效率。
發光裝置晶片可由分離蝕刻製程被分離為獨立之晶片單元。另外，圖案或粗糙結構131可改良取光效率。
一保護層(passivation layer)(未圖示)可形成於發光結構145之至少一側，以保護發光結構145。舉例而言，該保護層係包括有SiO2 、SiOx 、SiOx Ny 、Si3 N4 、或Al2 O3 ，但不限制於此。
參閱圖11，第一電極170係形成於發光結構145之底面上，第三電極114係形成於導電件110a之底面上，而第二電極116係形成於摻雜部112之底面上；藉此，可提供第一實施例中之包括保護裝置115的發光裝置100。
在此處，第一及第三電極170、114可與相同的外部電極電性連接，而導電支撐件160與第二電極116可與相同的外部電極電性連接。
在下文中，將根據第二實施例詳細說明一種發光裝置100B以及其製造方法。
圖12係為根據第二實施例中一種發光裝置100B之剖面圖。其中，第二實施例中的發光裝置100B係與第一實施例中的發光裝置100相似，其中僅有其電極與保護裝置以及其作用之原理有所不同。
參閱圖12，第二實施例之發光裝置100B係包括有一導電支撐件160；一黏著層158於導電支撐件160上；一保護件155於導電支撐件160上或於黏著層158頂面的一外周緣部分上；一反射層157於黏著層158上；一歐姆接觸層156於反射層157上；一發光結構145於保護件155與歐姆接觸層156上；一第一電極170於發光結構145上；以及一保護裝置115b於發光結構145上。
發光結構145係包括有至少一第一導電型半導體層130、一主動層140於第一導電型半導體層130之下方、以及一第二導電型半導體層150於主動層140之下方。第一導電型半導體層130、主動層140、以及第二導電型半導體層150係可組成一可發光之結構。
下述說明係基於第一導電型半導體層130包括有n型半導體層且第二導電型半導體層150包括有p型半導體層之假設來敘述；但不限制於此。
保護裝置115b係包括有一以矽材料製成之導電件110a，且係摻雜有n型摻雜物；一摻雜部112係形成於導電件110a上，且係摻雜有p型摻雜物；以及一第二電極116於摻雜部112上。第二電極116與導電支撐件160係與相同之外部電源連接。
假若順向電流通過發光結構145，則其可能不會通過保護裝置115b；在此情況下，保護裝置115b就不會運作。
若反向電流係施加至發光結構145，則電流會流經保護裝置115b與第一導電型半導體層130，而非流經發光結構145；藉此，可以避免發光結構145之主動層140受到破壞。
另外，若比保護裝置115b之崩潰電壓更高之過量電壓(excessive forward current)被施加至發光結構145時，則保護裝置115b可被致能(enabled)，因此電流會流經保護裝置115b與第一導電型半導體層130，而非流經發光結構145；藉此，可以避免發光結構145之主動層140受到破壞。
在下文中，將根據第三實施例詳細說明一種發光裝置100C以及其製造方法。
圖13係為根據第三實施例中一種發光裝置100C之剖面圖。其中，第三實施例中的發光裝置100C係與第一實施例中的發光裝置100相似，其中僅有其第一電極，以及保護裝置之摻雜、作用之原理有所不同。
參閱圖13，第三實施例中的發光裝置100C係包括有一導電支撐件160；一黏著層158於導電支撐件160上；一保護件155於導電支撐件160上或於黏著層158頂面的一外周緣區域上；一反射層157於黏著層158上；一歐姆接觸層156於反射層157上；一發光結構145於保護件155與歐姆接觸層156上；一保護裝置115c於發光結構145上；以及一第二及一第三電極116、114於保護裝置115c上。
發光結構145係包括有至少一第一導電型半導體層130、一主動層140於第一導電型半導體層130之下方、以及一第二導電型半導體層150於主動層140之下方。第一導電型半導體層130、主動層140、以及第二導電型半導體層150係可組成一可發光之結構。下述說明係基於第一導電型半導體層130包括有n型半導體層且第二導電型半導體層150包括有p型半導體層之假設來敘述；但不限制於此。
保護裝置115c係包括有一以矽材料製成之導電件110a，且係摻雜有n型摻雜物；一摻雜部112係形成於導電件110a上，且係摻雜有p型摻雜物；第二電極116於摻雜部112上；以及第三電極114於導電件110a上。
在一般的情況下，當順向電流被施加至發光裝置100C時，第三電極114及導電支撐件160係提供電力給發光結構145。這是因 為保護裝置115c之導電件110a之極性(polarity)(n型)與第一導電型半導體層130之極性相同。
假若反向電流係被施加至發光裝置100C時，因為保護裝置115c之整流功能(rectifying function)之故，該反向電流可能不會流動。然而，若施加過量電壓(excessive forward current)，則保護裝置115c可被致能，因此電流會流經保護裝置115c；藉此，可以避免發光結構145受到破壞。
圖14係為根據第四實施例中一種發光裝置100D之剖面圖。其中，第四實施例中的發光裝置100D係具有一保護層180形成於發光結構145之一側面上，以保護發光結構145不受外界撞擊之破壞。
在保護裝置115d所形成之區域，黏著層158係由保護件155以部分地暴露。
詳細來說，形成於保護裝置115d所形成之區域的保護件155，其寬度係可窄於形成於未形成保護裝置115d之區域的保護件155，以使黏著層158可被部分地暴露。另外，第二電極116係與黏著層158之暴露部分相連接，詳細來說，第二電極116延伸在保護層之上，且與黏著層之被暴露之至少一上部份連接。
第二電極116係形成於保護層180上，鄰近於保護裝置115d，且與黏著層158電性連接。詳細來說，第二電極116之一端係與 摻雜部112相接觸，而第二電極116的另一端係與黏著層158相連接。亦即，第二電極116係與黏著層158相連接且與導電支撐件160電性連接。
參閱圖14，第四實施例中的發光裝置100D係包括有一導電支撐件160；一黏著層158於導電支撐件160上；一保護件155於導電支撐件160上或於黏著層158頂面的一外周緣區域上；一反射層157於黏著層158上；一歐姆接觸層156於反射層157上；一發光結構145於歐姆接觸層156與保護件155上；一保護裝置115d於發光結構145上；以及一第二及一第三電極116、114於保護裝置115d上。
發光結構145係包括有至少一第一導電型半導體層130、一主動層140於第一導電型半導體層130之下方、以及一第二導電型半導體層150於主動層140之下方。第一導電型半導體層130、主動層140、以及第二導電型半導體層150係可組成一可發光之結構。下述說明係基於第一導電型半導體層130包括有n型半導體層且第二導電型半導體層150包括有p型半導體層之假設來敘述；但不限制於此。
保護裝置115d係包括有一以矽材料製成之導電件110a，且係摻雜有n型摻雜物；一摻雜部112係形成於導電件110a上，且係摻雜有p型摻雜物；第二電極116於摻雜部112上；以及第三電 極114於導電件110a上。
在一般的情況下，當順向電流被施加至發光裝置100D時，第三電極114及導電支撐件160係提供電力給發光結構145。這是因為保護裝置115d之導電件110a之極性(polarity)(n型)與第一導電型半導體層130之極性相同。
假若反向電流係被施加至發光裝置100D時，因為保護裝置115d之整流功能之故，該反向電流可能不會流動。然而，若施加過量電壓(excessive forward current)，保護裝置115d可被致能，則電流會流經保護裝置115d；藉此，可以避免發光裝置100D之發光結構145受到破壞。
圖15係繪示有一包括有本發明實施例中發光裝置之發光裝置封裝件的剖面圖。
參閱圖15，該發光裝置封裝件係包括有一封裝體(package body)20；一第一及一第二電極層31、32於封裝體20上；該發光裝置100於封裝體20上，其係與第一及第二電極層31、32電性連接；以及一圍繞發光裝置100之模製件(molding member)40。
封裝體20可為矽、合成樹脂或金屬材料。一傾斜內壁可形成於發光裝置100周圍。
第一及第二電極層31、32彼此電性隔離，並供給一電力給發光裝置100。另外，第一及第二電極層31、32可反射發光裝置100 所發出之光，以提升光效率，並可將發光裝置100所生成之熱能散發至外界。
發光裝置100係被裝設於封裝體20上，且與第一及第二電極層31、32電性連接。詳細而言，發光裝置100係被裝設於第一及第二電極層31、32其中一者上，且與第一及第二電極層31、32的其中另一者以一導線(wire)相連接。然而，發光裝置100之電極連接結構並不限制於此。
模製件40可圍繞並保護發光裝置100。另外，一發光材料(luminescence material)可被包括於模製件40中以改變發光裝置100發出之光的波長。
圖16係為一包括有根據本發明實施例中發光裝置或發光裝置封裝件之背光單元1100(backlight unit)之分解立體圖。背光單元1100係為上述照明系統其中之一例，但不限制於此。
參閱圖16，背光單元1100可包括有一底框(bottom frame)1140、一導光部件(light guide member)1120安裝於底框1140內、以及一發光模組(light emitting module)1110安裝於導光部件1120之一側面或底面上。另外，一反射片(reflective sheet)1130可被設置於導光部件1120之下方。
底框1140可為一頂面開放之盒狀，以容納導光部件1120、發光模組1110及反射片1130。另外，底框1140可由一金屬材料或 一樹脂材料所形成，但不限制於此。
發光模組1110可包括有一基板及根據實施例的複數個發光裝置封裝件於該基板上。該複數個發光裝置封裝件600可向導光部件1120提供光。
如圖16所示，發光模組1110係裝設於底框1140之至少一內側上，以提供光給導光部件1120之至少一側。
另外，發光模組1110可被提供於底框1140之下方，以提供光給導光部件1120之底面。此配置可根據背光單元1100之設計而變動，並不限制於此。
導光部件1120可被安裝於底框1140之內。導光部件1120可將發光模組1110發出之光轉換為一表面光源並將其導至一顯示面板(display panel)(未圖示)。
導光部件1120可包括有一導光板。該導光板可由一丙烯醯基樹脂(acryl-based resin)如聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthlate,PET)、聚碳酸酯(poly carbonate,PC)、環烯烴共聚物(cyclic olefin copolymer,COC)、及聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)樹脂所製造。
一光學片1150可被設置於導光部件1120上。
光學片1150可包括有：一擴散片(diffusion sheet)、一集 光片(light collection sheet)、一增光片(brightness enhancement sheet)、以及一螢光片(fluorescent sheet)其中至少一者。舉例而言，光學片1150係具有上述之擴散片、集光片、增光片、螢光片之堆疊結構。在此情況下，擴散片可均勻地擴散發光模組1110所發出之光，以使該擴散光可被該集光片收集至顯示面板(未圖示)上。經由該集光片所輸出之光係為隨機偏光。該增光片可增強由該集光片所輸出之光之偏光程度(degree of polarization)。該集光片可包括有一水平及/或垂直之稜鏡片(horizontal and/or vertical prism sheet)。另外，該增光片可包括有一反射式偏光增光片(Dual Brightness enhancement Film,DBEF)，且該螢光片可包括有一包括發光材料之透明板或透明膜。
反射片1130可被設置於導光部件1120之下方。反射片1130可將導光部件1120之底面所發出之光反射至導光部件1120之一出光面。
反射片1130可由一具有高反射率之樹脂材料如PET、PC、或PVC樹脂材料所形成，但不限制於此。
圖17係繪示有一包括根據本發明實施例之發光裝置或發光裝置封裝件的照明單元1200立體圖。該照明單元1200，如圖17所示，係照明系統之一例。然而，本發明並不限制於此。
參閱圖17，照明單元1200可包括有一殼體1210；一發光模組1230，其係安裝於殼體1210內；以及一連接終端1220，其係安裝於殼體1210內，以接收來自一外接電源的電力。
較佳地，殼體1210係由一具有良好散熱性之材料形成，如一金屬材料或一樹脂材料。
發光模組1230可包括有一基板300及安裝於基板300上之至少一發光裝置封裝件200。
基板300可具有一絕緣體，其上印刷有一電路圖案。舉例而言，基板300係包括有一印刷電路板(PCB)、一金屬芯印刷電路板(MCPCB)、一軟性印刷電路板(FPCB)、或一陶瓷印刷電路板。
另外，基板300可包括有一可有效地反射光線之材料。基板300之表面的顏色可塗佈一顏色，例如白色或銀色，以有效反射光線。
根據本發明實施例之至少一發光裝置封裝件200可被安裝於基板300上。各個發光裝置封裝件200可包括有至少一發光二極體(light emitting diode,LED)。該發光二極體可包括有一可發出色光如紅、綠、藍、或白之發光二極體，及一紫外光(ultraviolet,UV)發光二極體，其係可發出紫外光。
發光模組1230中的LED可為多種不同的設置及組合，以提供不同顏色及亮度。舉例而言，發光模組1230可包括有一白光發光 二極體、一紅光發光二極體、以及一綠光發光二極體設置其中，以維持高顯色性指數(color rendering index,CRI)。另外，一螢光片係被提供在發光模組1230所發出之光的路徑上以改變發光模組1230所發出之光的波長。舉例而言，當發光模組1230發出之光係具有藍色波段，該螢光片可包括有一黃色磷光體。在此情況下，發光模組1230發出之光可在通過該螢光片後可被看成白光。
連接終端1220可與發光模組1230電性連接，以提供電力至發光模組1230。如圖17所示，連接終端1220係以一牙槽方式螺接(socket screw-coupled)至一外部電源，但不限制於此。舉例而言，連接終端1220可為一插針形狀(pin)，以將連接終端1220插入該外部電源內或利用一導線連接至該外接電源。
根據上述之照明系統，導光部件、擴散片、集光片、增光片、以及螢光片其中至少一者係被提供於發光模組所發出之光路徑上，以獲得一理想的光學效應。
在本說明書中所提到的“一實施例”、“實施例”、“範例實施例”等任何的引用，代表本發明之至少一實施例中包括關於該實施例的一特定特徵、結構或特性。此類用語出現在文中多處但不盡然要參考相同的實施例。此外，在特定特徵、結構或特性的描述關係到任何實施例中，皆認為在熟習此技藝者之智識範圍內其利用如此的其他特徵、結構或特徵來實現其它實施例。
雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解，熟習此項技藝者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。更特定言之，在本發明、圖式及所附申請專利範圍之範疇內，所主張組合配置之零部件及/或配置的各種變化及修改為可能的。對於熟悉此項技術者而言，除了零部件及/或配置之變化及修改外，替代用途亦將顯而易見。
100‧‧‧發光裝置
20‧‧‧封裝體
31‧‧‧第一電極層
32‧‧‧第二電極層
40‧‧‧模製件
100‧‧‧發光裝置
100B‧‧‧發光裝置
100C‧‧‧發光裝置
100D‧‧‧發光裝置
110‧‧‧基板
110a‧‧‧導電件
112‧‧‧摻雜部
114‧‧‧第三電極
115‧‧‧保護裝置
115d‧‧‧保護裝置
116‧‧‧第二電極
130‧‧‧第一導電型半導體層
131‧‧‧粗糙結構
140‧‧‧主動層
145‧‧‧發光結構
150‧‧‧第二導電型半導體層
155‧‧‧保護件
156‧‧‧歐姆接觸層
157‧‧‧反射層
158‧‧‧黏著層
160‧‧‧導電支撐件
170‧‧‧第一電極
180‧‧‧保護層
200‧‧‧發光裝置封裝件
300‧‧‧基板
1100‧‧‧背光單元
1110‧‧‧發光模組
1120‧‧‧導光部件
1130‧‧‧反射片
1140‧‧‧底框
1150‧‧‧光學片
1200‧‧‧照明單元
1210‧‧‧殼體
1220‧‧‧連接終端
圖1係為根據本發明第一實施例中一種發光裝置之剖面圖；圖2係為根據本發明第一實施例中一種發光裝置之平面圖；圖3係繪示有圖1中發光裝置之保護裝置的作用原理電路圖；圖4至圖11係為根據本發明第一實施例中一種發光裝置製造方法之剖面圖；圖12係為根據本發明第二實施例中一種發光裝置之剖面圖；圖13係為根據本發明第三實施例中一種發光裝置之剖面圖；圖14係為根據本發明第四實施例中一種發光裝置之剖面圖；圖15係繪示有包括一根據本發明實施例中發光裝置之發光裝置封裝件剖面圖；圖16係繪示有包括一根據本發明實施例中發光裝置或發光裝置封裝件之背光單元之分解立體圖；以及圖17係繪示有包括一根據本發明實施例之發光裝置或發光裝置封 裝件的照明單元立體圖。
100．．．發光裝置
112．．．摻雜部
114．．．第三電極
115．．．保護裝置
116．．．第二電極
130．．．第一導電型半導體層
131．．．粗糙結構
140．．．主動層
145．．．發光結構
150．．．第二導電型半導體層
155．．．保護件
156．．．歐姆接觸層
157．．．反射層
158．．．黏著層
160．．．導電支撐件

Claims (15)

  1. 一種發光裝置，包括：一導電支撐件；一發光結構於該導電支撐件上，且包括一第一導電型半導體層、一第二導電型半導體層、以及一主動層位於該第一導電型半導體層與該第二導電型半導體層之間；以及一保護裝置於該第一導電型半導體層上，其中，該保護裝置包括一矽材料，以及其中，該矽材料被配置在該第一導電型半導體層之一上表面的一邊緣部份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該保護裝置係包括：一本體包括有一第一導電摻雜物；一摻雜部設置於該本體之一上部分、且包括有一第二導電摻雜物；以及一第二電極於該摻雜部上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中該第一導電型半導體層係包括有一N型半導體層，而該第二導電型半導體層係包括有一P型半導體層，且該第一導電摻雜物係為P型摻雜物，而該第二導電摻雜物係為N型摻雜物。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光裝置，其更包括：一第一電極於該第一導電型半導體層上；以及一第三電極於該本體上。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中該第一導電型半導體層係包括有一N型半導體層，而該第二導電型半導體層係包括有一P型半導體層，且該第一導電摻雜物包括N型摻雜物，而該第二導電摻雜物包括P型摻雜物。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其更包括：一第一電極於該第一導電型半導體層上。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其更包括：一第三電極於該本體上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其更包括：一歐姆接觸層在該導電支撐件與該第二導電型半導體層之間，以及一黏著層在該導電支撐件與該歐姆接觸層之間，其中該黏著層之至少一上部份是由該歐姆接觸層而曝露。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其更包括：一保護件於該導電支撐件頂面之一外周緣部分，其中該第二導電型半導體層係設置於該導電支撐件與該保護件上，其中該保護裝置與該保護件之至少一部分垂直重疊。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，更包括一反射層在該導電支撐件與該歐姆接觸層之間，以及更包括一保護層在該發光結構之一側面上，其中該第二電極延伸在該保護層之上，且與該黏著層之被曝露的至少上部份連接。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，其中該本體之該第一導電摻雜物是與該第一導電型半導體層不同的導電型。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該保護裝置係包括一崩潰電壓為約3V至約100V範圍之齊納二極體(zener diode)。
  13. 一種發光裝置製造方法，包括：依序堆疊一第一導電型半導體層、一主動層以及一第二導電型半導體層於一矽基板上，以形成一發光結構；形成一導電支撐件於該發光結構上；選擇性地移除該矽基板，以形成一保護裝置；植入一第一導電摻雜物於該保護裝置中；植入一第二導電摻雜物於該保護裝置之一下部分，以形成一摻雜部；以及形成一電極於該保護裝置至少一者上，其中該保護裝置包括該剩餘的矽基板，以及其中該剩餘的矽基板被配置在該第一導電型半導體層之一上表面之一邊緣部分。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置製造方法，其中該發光結構係由一有機金屬化學氣相沉積法、一化學氣相沉積法、一電漿輔助化學氣相沉積法、一分子束磊晶法、及一氫化物氣 相磊晶技術之至少一者來形成於該矽基板上。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置製造方法，其中在一緩衝層被設置於該矽基板上後，該發光結構係被設置於該緩衝層上，其中該第二導電型半導體層被配置在一導電支撐件上，更包括形成一保護件在該導電支撐件之一上表面之一外周緣部，其中該保護裝置與該保護件之至少一部份垂直重疊。
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