TWI462338B - A light-emitting diode with a protective layer of the region - Google Patents
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Description
本發明有關一種發光二極體，尤指一種具有區域保護層的發光二極體，因此對發光二極體的亮度以及接線接合力影響較少。
發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的發光原理係利用外加電壓，致使發光層中的電子以及電洞發生結合，並以光的型式將能量釋放。發光二極體因發光效率高、壽命長、體積小、低耗電以及色彩表現佳，在今日訴求環保節能的風氣下，廣泛地取代現有的發光光源。
「圖1-1」顯示習用發光二極體的立體結構示意圖，於基板(substrate)10上，逐一以半導體製程成長一發光疊層11，並於發光疊層11上形成一電極組12。其中，發光疊層11可自基板10側依序包含一N型半導體層111、一發光層112以及一P型半導體層113。其中，發光層112和P型半導體層113分別形成於N型半導體層111上的部分區域，使得N型半導體層111具一外露區域114。該電極組12則包含一N型電極121以及一P型電極122，該P型電極122形成於P型半導體層113上，其包含了一銲墊區123。該N型電極121則形成於該外露區域114，且N型電極121與發光層112以及P型半導體層113互不相接觸。該銲墊區123與N型電極121用以作為發光二極體1進行封裝程序的電氣接線位置。
請配合參閱「圖1-2」與「圖1-3」的俯視圖與剖視圖。在習用技術中，除銲墊區123與N型電極121的部分區域須裸露用以電氣接線外，發光疊層11上的發光表面會覆蓋一保護層(passivation layer)13來作為保護。保護層13除可避免發光疊層11直接與環境接觸而受破壞外，亦可作為電性絕緣，減少因打線偏移(wire deformation)等因素所造成的漏電流
(current leakage)效應。
然而，如「圖1-2」所示，除銲墊區123與N型電極121的部分區域裸露以外，習用技術中的保護層13係於發光表面全區域的層狀分佈，如此易造成發光二極體1因保護層13的阻隔，而使光線受到干擾，進而降低發光二極體1的出光效率。此外，於封裝打線程序中，因保護層13覆蓋部分的N型電極121上表面，將使得N型電極121裸露用以接合的面積縮小，因而造成發光二極體1進行封裝打線時，N型電極121與金屬線間的打線接合力(bonding force)隨之下降，並增加銲點脫落(pad peeling)的風險。
本發明之一目的在於提供一種具有區域保護層之發光二極體；其中保護層覆蓋於發光表面的部分區域，因此對發光二極體亮度、以及晶片與金屬線之間的打線接合力影響較少。
本發明提供一種具區域保護層之發光二極體。根據本發明一實施例之發光二極體，其包含一基板、一位於該基板之上的發光疊層、一位於該電極組之上的電極組以及一第一保護層。該發光疊層至少包含一N型半導體層、一發光層以及一P型半導體層，N型半導體層並包含一外露區域；該電極組包含一N型電極以及一P型電極。其中，該第一保護層分佈於發光疊層對應於該N型電極的側壁，以覆蓋發光疊層側壁中P型半導體層以及N型半導體層間所形成的PN接面。
根據本發明提出之一實施例，本發明之發光二極體更包含一第二保護層，第二保護層分佈於P型電極的非銲墊區區域，使得P型電極的銲墊區得以外露以供電性連接為準。根據本發明提出的另一實施例中，本發明更包含一第三保護層，第三保護層係分佈於發光疊層除了與該外露區域交界的側壁之外的週緣側壁，以覆蓋發光疊層側壁周緣中N型半導體層與P型半導體層間所形成的PN接面，以減少碎屑對PN接面的影響。
因本發明之保護層為區域性覆蓋，因此對於發光二極體亮度影響較小，且電極組的接線區域未有覆蓋，因此打線接合力(bonding force)亦未因電極組裸露面積減少而受到影響。有關本發明的詳細技術內容及較佳實施例，配合圖式說明如後。
以下的說明以及範例用以解釋本發明之細節。然，熟習此項技藝之人士應該輕易瞭解，於本發明之實施例所涵蓋下，所述及之該些實施例應有相當之變化以及改良。因此，後載之實施例並非用於限制本發明之保護範疇。
請參見「圖2-1」所示，其顯示根據本發明第一實施例的一具區域保護層之發光二極體2的立體結構示意圖，其包含一基板20、一發光疊層21以及一電極組22。其中，該發光疊層21係以半導體製程，磊晶技術成長於該基板20上，所述半導體製程可包含沉積(deposition)技術、黃光(photo)技術、蝕刻(etching)技術等，致使於基板20上形成具複數分層的發光疊層21。更進一步地，形成發光疊層21結構的複數個子層中，自基板20側依序至少包含一N型半導體層211、一發光層212以及一P型半導體層213。然，因發光疊層21非本發明特徵所在，故此處僅為範例說明，其詳細材質、厚度等物理尺寸容不詳述。
其中，發光層212和P型半導體層213分別形成於N型半導體層211上的部分區域，使得N型半導體層211具一外露區域214。該電極組22則包含一N型電極221以及一P型電極222，該P型電極222形成於P型半導體層213上，其包含了一銲墊區223。該N型電極221則形成於N型半導體層211上的外露區域214，且N型電極221與發光層212以及P型半導體層213互不相接觸。該銲墊區223與N型電極221用以作為發光二極體2進行封裝程序的電氣接線位置。
請配合參閱「圖2-2」與「圖2-3」，其顯示對應「圖2-1」的俯視圖及「圖2-2」中線段K-K’的剖視圖。根據本發明第
一實施例之發光二極體2，其更包含一第一保護層231，該第一保護層231分佈於發光疊層21對應於該N型電極221的側壁，以覆蓋發光疊層21側壁中P型半導體層211以及N型半導體213間所形成的PN接面(PN junction)，並以不覆蓋N型電極221上表面，使N型電極221表面外露為準。
更進一步地，根據本發明第一實施例之發光二極體2，其可更包含一第二保護層232，該第二保護層232分佈於P型電極222中非該銲墊區223的區域，使得銲墊區223得以外露以供電性連接為準。須說明的是，P型電極222的銲墊區223定義為P型電極222欲提供電氣打線的裸露區域，因此非該銲墊區223(以下以「非銲點區」表示)定義為P型電極222中銲墊區223以外的部分，例如為P型電極222欲增加電流分佈效果而延伸的部分。
一般而言，如在相同電極尺寸、材質以及製造程序下，打線偏移將造成發光二極體2的N型電極221較P型電極222產生較高的漏電流，故第一保護層231僅針對N型電極221，區域性覆蓋於發光疊層21側壁的PN接面，而發光二極體2的整體上表面仍為裸露(包含N極電極221的上表面)，因此對亮度影響較少，但並仍具抗電極短路作用。
在上述一實施例中，該第一保護層231及/或該第二保護層232的材質可選自氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiOx)、氮氧化矽(SiOxNy)等具透光性、絕緣性的材料。再者，如考慮區域性覆蓋仍影響發光二極體2的亮度，該第一保護層231及/或該第二保護層232可考慮具有較高透光性以及較高反射性的材質。在此需述明的是上述氮氧化矽中氧及氮之比例，x：0~1,y=1-x：1~0，而且該第一保護層的厚度D1與該第二保護層的厚度D2小於0.5μm，請特別參閱「圖2-3」，該第一保護層231之厚度D1與該第二保護層232之厚度D2可以依據設計需求不同，而有不同的厚度。於製程上，該第一保護層231及/或該第二保護層232可先以半導體黃光微影技術區域性定義出
該第一保護層231的圖形(pattern)，再以化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)、電漿輔助化學氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)或低壓化學氣相沉積(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)等沉積方式，成長前述氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiOx)、氮氧化矽(SiOxNy)等絕緣材料於所定義的保護層區域內，如此可準確地定義保護層位置，避免其覆蓋到意欲裸露的部分。
請參見「圖3-1」至「圖3-3」所示，其顯示根據本發明第二實施例的立體結構示意圖及俯視圖，其同於第一實施例處容不贅述。根據第二實施例，本發明之發光二極體2可更包含一第三保護層233，該第三保護層233係分佈於發光疊層21除了該第一保護層231之外的週緣側壁，以覆蓋該發光疊層21側壁中N型半導體層211與P型半導體層213間所形成的PN接面，在此需述明的是該第三保護層233的厚度D3小於0.5μm，同樣的，該第三保護層233的厚度D3可依據設計需求不同，而與該第一保護層231的厚度D1及該第二保護層232的厚度D2不同。
發光二極體2於一晶圓大量製程完成後，須切割晶圓的切割道使其崩裂(breaking)形成複數個單一的發光二極體2晶片，以進行後續之封裝程序。於切割崩裂的過程中，產生的碎屑容易而接觸到發光疊層21側壁的PN接面，因而造成損傷，或是產生電性干擾，如：漏電流效應。本發明的第三保護層233於發光疊層21之週緣側壁形成一道保護圍牆，因此可減少碎屑對發光疊層21之PN接面的影響。其中，該第三保護層233亦可以上述黃光、微影與蝕刻等半導體製程技術定義出其區域，並以沉積方式於所定義區域內成長而形成；同時，該第一保護層231、該第二保護層232與第三保護層233可一併定義出其區域並同時形成，亦或是分開形成。另外，須說明的是，第三保護層233係分佈於發光疊層21週緣側壁，因此可包含到第一保護層231所定義的分佈範圍。
本發明所提供的第一保護層231僅覆蓋發光疊層21與該外露區域214交界的側壁，且整體發光二極體2上表面仍為外露，因此對於發光二極體2亮度影響較小，且打線接合力亦未因電極組裸露面積減少而受到影響。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，非欲侷限本發明專利之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效變化與修飾，均同理包含於本發明之權利保護範圍，合予陳明。
1,2‧‧‧發光二極體
10,20‧‧‧基板
11,21‧‧‧發光疊層
12,22‧‧‧電極組
13‧‧‧保護層
111,211‧‧‧N型半導體層
112,212‧‧‧發光層
113,213‧‧‧P型半導體層
114,214‧‧‧外露區域
121,221‧‧‧N型電極
122,222‧‧‧P型電極
123,223‧‧‧銲墊區
231‧‧‧第一保護層
D1‧‧‧第一保護層的厚度
232‧‧‧第二保護層
D2‧‧‧第二保護層的厚度
233‧‧‧第三保護層
D3‧‧‧第三保護層的厚度
本發明的實施方式係結合圖式予以描述：「圖1-1」顯示習用發光二極體的立體結構示意圖；「圖1-2」顯示對應習「圖1-1」的俯視圖；「圖1-3」顯示「圖1-1」部分區域的剖面示意圖；「圖2-1」顯示根據本發明第一實施例的立體結構示意圖；「圖2-2」顯示對應「圖2-1」的俯視圖；「圖2-3」顯示對應「圖2-1」部分區域的剖面示意圖；「圖3-1」顯示根據本發明第二實施例的立體結構示意圖；「圖3-2」顯示對應「圖3-1」的俯視圖；「圖3-3」顯示對應「圖3-1」部分區域的剖面示意圖；
2‧‧‧發光二極體
20‧‧‧基板
21‧‧‧發光疊層
22‧‧‧電極組
211‧‧‧N型半導體層
212‧‧‧發光層
213‧‧‧P型半導體層
214‧‧‧外露區域
221‧‧‧N型電極
222‧‧‧P型電極
223‧‧‧銲墊區
231‧‧‧第一保護層
232‧‧‧第二保護層
Claims (10)
- 一種具區域保護層之發光二極體，其包含：一發光疊層，該發光疊層至少包含一N型半導體層、一發光層以及一P型半導體層，其中該N型半導體層更包含一外露區域；一位於該發光疊層之上的電極組；該電極組包含一N型電極以及一P型電極；一第一保護層，其中該第一保護層分佈於該發光疊層對應於該N型電極的側壁，以覆蓋該P型半導體層以及該N型半導體層間所形成的PN接面；以及一第三保護層，該第三保護層分佈於該發光疊層除了該第一保護層之外的週緣側壁，其覆蓋該N型半導體層與該P型半導體層間所形成的PN接面。
- 如申請專利範圍第1項所述之具區域保護層之發光二極體，其中該第一保護層的材質係選自由氮化矽、氧化矽及氮氧化矽所組成的群組任一。
- 如申請專利範圍第1項所述之具區域保護層之發光二極體，其中該第一保護層的分佈區域係藉由半導體製程定義並成長出其區域圖形。
- 如申請專利範圍第1項所述之具區域保護層之發光二極體，更包含一第二保護層，該第二保護層分佈於該P型電極的一非銲墊區。
- 如申請專利範圍第4項所述之具區域保護層之發光二極體，其中該第一保護層及該第二保護層的厚度小於0.5μm。
- 如申請專利範圍第4項所述之具區域保護層之發光二極體，其中該第二保護層的材質係選自由氮化矽、氧化矽及氮氧化矽所組成的群組任一。
- 如申請專利範圍第4項所述之具區域保護層之發光二極體，其中該第二保護層的分佈區域係藉由半導體製程定義並成長出其區域圖形。
- 如申請專利範圍第1項所述之具區域保護層之發光二極體，其中該第三保護層的材質係選自由氮化矽、氧化矽及氮氧化矽所組成的群組任一。
- 如申請專利範圍第1項所述之具區域保護層之發光二極體，其中該第三保護層的分佈區域係藉由半導體製程定義並成長出其區域圖形。
- 如申請專利範圍第1項所述之具區域保護層之發光二極體，其中該第三保護層的厚度小於0.5μm。
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| TW200629584A (en) * | 2005-02-03 | 2006-08-16 | United Epitaxy Co Ltd | Light emitting device and manufacture method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201210073A (en) | 2012-03-01 |
| US20120037950A1 (en) | 2012-02-16 |
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