TWI570881B - 發光二極體晶片及發光裝置 - Google Patents

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Description

發光二極體晶片及發光裝置
本發明是有關於一種發光二極體晶片及包括其的發光裝置，特別是關於一種包括保護元件的發光二極體晶片及包括發光元件與透鏡的發光裝置。
發光二極體是一種無機半導體元件，能夠發出電子和電洞複合產生的光，近年來，人們利用具有直接帶隙型特點的氮化物半導體開發和製造發光二極體。
最近，不僅是LED TV的背光單元(Back Light Unit)，在照明、汽車、電光板、基礎設施等多個方面，高亮度-高功率發光二極體的應用正在擴大。因此，對散熱特性優秀、電流分散效率優秀的覆晶式發光二極體的需求正在增加。另外，隨著發光二極體的功率的提高，進一步要求用於防止靜電導致的發光二極體破損的靜電保護性能。
為防止靜電放電導致的發光二極體破損，一般而言，在發光二極體封裝製程中，將另外的保護元件(例如齊納二極體)與發 光二極體一同配置於同一封裝內。例如，在大韓民國專利公開公報10-2011-0128592等中，公開了一種包括發光二極體和齊納二極體的發光二極體封裝。
但是，齊納二極體價格昂貴，由於追加了貼裝齊納二極體的製程，發光二極體封裝製程數及製造費用增加。另外，齊納二極體在發光二極體封裝內貼裝於發光二極體附近，因此，由於齊納二極體導致的光吸收，封裝的發光效率降低，因而發光二極體封裝的收率下降。進一步而言，根據齊納二極體的位置而發生發光二極體封裝的發光不均一的問題。
[現有技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)KR10-2011-0128592 A
本發明要解決的課題是提供一種通過提供包括保護元件的發光二極體晶片而能夠省略額外的保護元件的發光二極體晶片及包括其的發光裝置。
本發明要解決的另一課題是提供一種具備包括保護元件的發光二極體晶片，發光特性均一，指向角寬闊的發光裝置。
本發明一個方面的發光裝置包括：發光二極體晶片，其 包括發光二極體部及與所述發光二極體部反並聯連接的保護二極體部；及透鏡，其位於所述發光二極體晶片上；所述透鏡包括：下部面，其形成有下部凹陷部，所述下部凹陷部定義供從發光二極體晶片釋放的光入射的入射面；及上部面，其定義供所述光射出的面，形成有上部凹陷部；所述發光二極體晶片配置於所述下部凹陷部的下方或其內部，所述發光二極體晶片的所述保護二極體部位於所述上部凹陷部的下方。
因此，可以使釋放到透鏡的上部面的光的指向分佈均一，能夠使因保護二極體部而發生的暗部所誘發的問題最小化。
所述保護二極體部可以位於所述發光二極體晶片的中心部，所述上部凹陷部可以位於所述上部面的中心部。
進而，所述上部凹陷部的中心部及所述保護二極體部可以位於垂直於所述發光二極體晶片上面的假想的透鏡中心軸線上。
在幾個實施例中，所述發光二極體部及所述保護二極體部可以分別包括第一導電型半導體層；以及台面，位於所述第一導電型半導體層上，並包括第二導電型半導體層與活性層，所述台面包括位於所述發光二極體部的第一台面以及位於所述保護二極體部的第二台面。
所述發光二極體部的第一導電型半導體層及第二導電型半導體層，可以分別與所述保護二極體部的第二導電型半導體層及第一導電型半導體層電連接。
另外，所述發光二極體晶片可以包括：第二型接觸電極，其位於所述第一台面及第二台面上；第一絕緣層，其覆蓋所述第二型接觸電極、所述發光二極體部及所述保護二極體部，且包括使所述第一導電型半導體層部分地露出的第一開口部和使所述第二型接觸電極部分地露出的第二開口部；第一型焊墊電極，其至少部分地覆蓋所述第一絕緣層，通過所述第一開口部而電連接於所述發光二極體部的第一導電型半導體層，通過所述第二開口部而電連接於所述保護二極體部上的第二型接觸電極；及第二型焊墊電極，其通過所述第一開口部而電連接於所述保護二極體部的第一導電型半導體層，通過所述第二開口部而電連接於所述發光二極體部上的第二型接觸電極。
所述保護二極體部可以位於所述發光二極體晶片的中心部，由所述發光二極體部包圍。
使所述發光二極體部的第一導電型半導體層露出的第一開口部，可以沿著所述發光二極體晶片的外廓邊緣區域形成。
另外，使所述發光二極體部的第一導電型半導體層露出的第一開口部，可以還在從所述外廓邊緣區域向所述保護二極體部側的區域形成。
在其它實施例中，所述發光二極體晶片可以還包括第二絕緣層，所述第二絕緣層至少部分地覆蓋所述第一型焊墊電極、所述第二型焊墊電極及所述第一絕緣層，第二絕緣層包括分別使所述第一型焊墊電極和第二型焊墊電極露出的第三開口部及第四 開口部。
所述發光裝置可以還包括基板，其供所述發光二極體晶片貼裝，並包括引線；所述第一型焊墊電極可以通過所述第三開口部而與一個引線電連接；所述第二型焊墊電極可以通過所述第四開口部而與另一個引線電連接。
所述發光裝置可以還包括焊料，其使所述第一型焊墊電極及第二型焊墊電極與引線黏合。
在其它實施例中，所述發光二極體晶片可以還包括：第一凸塊，其通過所述第三開口部而與第一型焊墊電極電連接；及第二凸塊，其通過所述第四開口部而與第二型焊墊電極電連接。
另外，所述發光二極體晶片可以還包括位於所述第二絕緣層上的散熱片，所述散熱片可以位於所述第一凸塊及第二凸塊之間。
在幾個實施例中，所述下部凹陷部可以具有從其入口越向上部寬度越窄的形狀。
所述下部凹陷部的垂直截面可以為上端頂點被截斷的形狀。
所述透鏡的上部面可以包括包圍所述凹陷部的中心的內部面及包圍所述內部面的外部面；所述內部面與外部面相接位置的高度可以對應於所述透鏡的最高點。
所述透鏡可以還包括位於所述上部面與下部面之間的凸緣。
所述發光裝置可以還包括：基板，其供所述發光二極體晶片貼裝；及反射片，其位於所述基板上，覆蓋所述發光二極體晶片的側面。
本發明另一方面的發光二極體晶片包括：發光二極體部；及保護二極體部，其與所述發光二極體部反並聯連接；所述保護二極體部位於所述發光二極體晶片的中心部。
所述發光二極體部及所述保護二極體部可以分別包括第一導電型半導體層；以及台面，位於所述第一導電型半導體層上，並包括第二導電型半導體層與活性層，所述台面包括位於所述發光二極體部的第一台面以及位於所述保護二極體部的第二台面。
所述發光二極體晶片可以還包括：第二型接觸電極，其位於所述第一台面及第二台面上；第一絕緣層，其覆蓋所述第二型接觸電極、所述發光二極體部及所述保護二極體部，且包括使所述第一導電型半導體層部分地露出的第一開口部和使所述第二型接觸電極部分地露出的第二開口部；第一型焊墊電極，其至少部分地覆蓋所述第一絕緣層，通過所述第一開口部而電連接於所述發光二極體部的第一導電型半導體層，通過所述第二開口部而電連接於所述保護二極體部上的第二型接觸電極；及第二型焊墊電極，其通過所述第一開口部而電連接於所述保護二極體部的第一導電型半導體層，通過所述第二開口部而電連接於所述發光二極體部上的第二型接觸電極。
另外，所述保護二極體部可以由所述發光二極體部包圍。
使所述發光二極體部的第一導電型半導體層露出的第一開口部，可以沿著所述發光二極體晶片的外廓邊緣區域形成。
進而，使所述發光二極體部的第一導電型半導體層露出的第一開口部，可以還在從所述外廓邊緣區域向所述保護二極體部側的區域形成。
在其它實施例中，所述發光二極體晶片可以還包括第二絕緣層，其至少部分地覆蓋所述第一型焊墊電極、所述第二型焊墊電極及所述第一絕緣層，包括分別使所述第一型焊墊電極和第二型焊墊電極露出的第三開口部及第四開口部。
所述發光二極體晶片可以還包括：第一凸塊，其通過所述第三開口部而與第一型焊墊電極電連接；及第二凸塊，其通過所述第四開口部而與第二型焊墊電極電連接。
另外，所述發光二極體晶片可以還包括位於所述第二絕緣層上的散熱片；所述散熱片可以位於所述第一及第二凸塊之間。
根據本發明，能夠提供一種在一個晶片內包括保護二極體部的發光二極體晶片，因而無需在發光裝置內配備額外的保護元件。因此，能夠減少發光裝置的製造成本，製造製程也能夠簡化，製程效率會提高。
另外，提供一種與發光二極體晶片的暗部相應的保護二極體部(PR)的位置，垂直於透鏡上部凹陷部中心部而整齊排列的發光裝置。因此，能夠使釋放到透鏡上部面(340)的光的指向分佈 均一，在發光二極體晶片中，能夠使因保護二極體部所形成的暗部而會發生的發光均一性下降實現最小化，在發光裝置發光時，能夠進一步有效防止光集中於透鏡的中心部上部。
100、100a、100b、100c‧‧‧發光二極體晶片
110‧‧‧生長基板
120‧‧‧發光結構體
120a‧‧‧區域
120b、120c‧‧‧分離區域
121‧‧‧第一導電型半導體層
123‧‧‧活性層
125‧‧‧第二導電型半導體層
130‧‧‧第二型接觸電極
140‧‧‧第一絕緣層
140a‧‧‧第一開口部
140b‧‧‧第二開口部
140c‧‧‧第三開口部
140d‧‧‧第四開口部
150‧‧‧第一型焊墊電極
150a‧‧‧隔開區域
155‧‧‧第二型焊墊電極
160‧‧‧第二絕緣層
160a‧‧‧第五開口部
160b‧‧‧第六開口部
171‧‧‧第一凸塊
173‧‧‧第二凸塊
180‧‧‧散熱片
200‧‧‧基座
210‧‧‧基板
220‧‧‧反射片
300‧‧‧透鏡
320‧‧‧下部凹陷部
330‧‧‧下部面
331‧‧‧側面
333‧‧‧上端面
340‧‧‧上部面
341‧‧‧內部面
342‧‧‧上部凹陷部
343‧‧‧外部面
345‧‧‧中心部
350‧‧‧凸緣
411、413‧‧‧導電性黏合物質
LR‧‧‧發光二極體部
M1‧‧‧第一台面
M2‧‧‧第二台面
PR‧‧‧保護二極體部
V‧‧‧中心軸
圖1(a)、圖1(b)至圖6(a)、圖6(b)是用於說明本發明一個實施例的發光二極體晶片及其製造方法的俯視圖及剖面圖。
圖7(a)、圖7(b)是用於說明本發明另一實施例的發光二極體晶片及其製造方法的俯視圖及剖面圖。
圖8(a)、圖8(b)是用於說明本發明另一實施例的發光二極體晶片及其製造方法的俯視圖及剖面圖。
圖9至圖11是用於說明本發明另一實施例的發光裝置的剖面圖、立體圖及放大剖面圖。
下面參照附圖，詳細說明本發明的實施例。下面介紹的實施例是為了能夠向本發明所屬領域的技術人員充分傳達本發明的思想而作為示例提供的。因此，本發明不限定於以下說明的實施例，也可以以其它形態而具體化。而且，在附圖中，為了便利，構成要素的寬度、長度、厚度等也可以誇張表現。另外，當記載為一個構成要素在其它構成要素的「上部」或「上面」時，不僅包 括各部分在其它部分的「直接上部」或「直接上面」的情形，也包括在各構成要素與其它構成要素之間還有另外構成要素的情形。 在說明書全文中，相同參照符號代表相同的構成要素。
圖1(a)、圖1(b)至圖6(a)、圖6(b)是用於說明本發明一個實施例的發光二極體晶片及其製造方法的俯視圖及剖面圖。具體而言，圖6(a)、圖6(b)的發光二極體晶片可以根據參照圖1(a)、圖1(b)至圖6(a)、圖6(b)進行說明的製造方法而製造。在各個附圖中，(a)圖示俯視圖，(b)圖示對應於所述俯視圖中A-A線的局部剖面。
如圖1(a)、圖1(b)所示，在生長基板(110)上，形成包括第一導電型半導體層(121)、活性層(123)、第二導電型半導體層(125)的發光結構體(120)。
生長基板(110)只要是能夠使發光結構體(120)生長的基板，則不進行限定，例如，可以是藍寶石基板、碳化矽基板、矽基板、氮化鎵基板、氮化鋁基板等。在本實施例中，生長基板(110)可以是圖案化的藍寶石基板(Patterned Sapphire Substrate；PSS)。
發光結構體(120)可以通過第一導電型半導體層(121)、活性層(123)及第二導電型半導體層(125)依次生長而形成。發光結構體(120)可以包括氮化物半導體，可以利用MOCVD、HVPE、MBE等通常的技術人員公知的氮化物半導體層生長方法而形成。另外，在使第一導電型半導體層(121)生長之前，可以還在生長基板(110)上形成緩衝層(圖中未示出)。
第一導電型半導體層(121)與第二導電型半導體層(125)可以具有相互相反的導電型。例如，第一導電型半導體層(121)可以包括諸如Si的雜質，摻雜成n型，與此類似，第二導電型半導體層(125)可以包括諸如Mg的雜質，摻雜成p型。
接下來，參照圖2(a)、圖2(b)，對發光結構體(120)進行圖案化，形成包括活性層(123)及第二導電型半導體層(125)的台面(M1,M2)，而且，在台面(M1,M2)上形成第二型接觸電極(130)。 對發光結構體(120)進行圖案化與形成第二型接觸電極(130)的順序無關。
對發光結構體(120)進行圖案化，例如，可以包括利用光刻及蝕刻製程而部分地去除發光結構體(120)。通過對發光結構體(120)進行圖案化，可以形成台面(M1,M2)，台面(M1,M2)的側面可以使用諸如光刻膠回流的技術而傾斜地形成。台面(M1,M2)側面的傾斜形狀使活性層(123)釋放的光的提取效率提高。
台面(M1,M2)可以包括第一台面(M1)和第二台面(M2)，在為形成台面(M1,M2)而部分地去除了發光結構體(120)的部分，可以形成有供第一導電型半導體層(121)部分地露出的區域(120a)。
第一台面(M1)與第二台面(M2)可以相互隔開，第二台面(M2)可以以包圍第一台面(M1)的形態形成。因此，第二台面(M2)可以位於發光二極體晶片的中心部。第一台面(M1)如圖所示，可以是一體成形的單一台面。在第一台面(M1)周邊，可以形成有供 第一導電型半導體層(121)露出的區域(120a)，可以根據所述露出的區域(120a)的形態，決定第一台面(M1)的形態。例如，如圖所示，第一導電型半導體層(121)露出的區域(120a)可以沿著發光二極體晶片的邊緣部分形成，進而，也可以還在從所述邊緣部分面向第二台面(M2)外側的部分形成。
不過，本發明並非限定於此，第一台面(M1)也可以包括多個台面，第一導電型半導體層(121)露出的區域(120a)也可以多樣地變形。另外，如後所述，第一台面(M1)可以對應於發光二極體部(LR)的發光區域，第二台面(M2)可以對應於保護二極體部(PR)區域。因此，第一台面(M1)可以根據要定義的發光區域而多樣地變形。
第二型接觸電極(130)在台面(M1,M2)上形成，至少部分地覆蓋第二導電型半導體層(125)的上面，與第二導電型半導體層(125)歐姆接觸。特別是第二型接觸電極(130)可以覆蓋第二導電型半導體層(125)的上面的大部分，因此，第二導電型半導體層(125)中的電流分散效率可以提高。
第二型接觸電極(130)可以與第二導電型半導體層(125)歐姆接觸。因此，第二型接觸電極(130)可以包括能夠與第二導電型的氮化物半導體層歐姆接觸的物質，在第二導電型為p型的情況下，可以包括能夠與p型氮化物半導體層歐姆接觸的導電性物質。例如，第二型接觸電極(130)可以包括金屬或導電性氧化物等。
具體而言，第二型接觸電極(130)可以包括光反射性的金 屬，此時，第二型接觸電極(130)可以包括反射層(圖中未示出)及覆蓋所述反射層的覆蓋層。
所述反射層可以包括具有高反射度並能夠與第二導電型半導體層(125)形成歐姆接觸的金屬，例如，所述反射層可以包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Ag及Au中至少一種。所述覆蓋層能夠防止所述反射層與不同物質間的相互擴散，能夠防止外部的其它物質擴散到所述反射層而導致所述反射層損傷。所述覆蓋層例如可以包括Au、Ni、Ti、Cr中至少一種。
所述反射層及覆蓋層可以利用鍍金或氣相沉積等方法形成，可以利用圖案化或剝離等方法而在希望的位置形成。進而，反射層及覆蓋層也可以由單一層或多層形成。
不同於此，第二型接觸電極(130)也可以包括透明導電性物質。所述透明導電性物質可以與第二導電型半導體層(125)形成歐姆接觸，例如，可以包括ITO、ZnO、IZO及Ni/Au中至少一種。 在第二型接觸電極(130)包括透明導電性物質的情況下，把後述的第二絕緣層(160)形成為具有反射特性，從而能夠取代反射功能。
參照圖3(a)、圖3(b)，可以執行按區域分離發光結構體(120)的分離(isolation)製程。分離製程可以包括部分地去除露出的區域(120a)下方的第一導電型半導體層(121)而形成分離區域(120b,120c)。
分離製程可以利用光刻及蝕刻製程執行。通過分離製程，台面(M1,M2)周邊的第一導電型半導體層(121)被部分去除， 形成分離區域(120b,120c)，於是，分離成包括第一台面(M1)的半導體結構體(120)與包括第二台面(M1)的半導體結構體(120)。特別是，借助於分離區域120b，發光結構體(120)至少可以被分割成兩個部分，包括第一台面(M1)的半導體結構體(120)被定義為發光二極體部(LR)，包括第二台面(M2)的半導體結構體(120)被定義為保護二極體部(PR)。另外，發光二極體部(LR)與保護二極體部(PR)相互隔開。
保護二極體部(PR)相對於生長基板(110)，可以位於中心部，此時，發光二極體部(LR)可以以包圍保護二極體部(PR)的形態配置。
另一方面，發光二極體部(LR)和保護二極體部(PR)可以分別包括未形成第一台面(M1)及第二台面(M2)而露出的第一導電型半導體層(121)區域。特別是在發光二極體部(LR)中，第一導電型半導體層(121)露出的區域可以配置以包圍第一台面(M1)。
接下來，參照圖4(a)、圖4(b)，可以形成第一絕緣層(140)，其至少部分地覆蓋發光二極體部(LR)、保護二極體部(PR)及第二型接觸電極(130)，且包括第一開口部(140a,140c)和第二開口部(140b,140d)。
第一絕緣層(140)可以在開口部(140a至140d)所在區域之外的其它部分上整體地形成。此時，第一開口部及第三開口部(140a,140c)可以使第一導電型半導體層(121)的上表面部分地露出，第二開口部及第四開口部(140b,140d)可以使第二型接觸電極(130)的 上表面部分地露出。
具體而言，第一開口部(140a)可以使發光二極體部(LR)的第一導電型半導體層(121)露出，第一開口部(140a)可以沿著發光二極體晶片的外廓邊緣形成，以包圍第一台面(M1)的形態形成。進而，第一開口部(140a)還可以在從發光二極體晶片的外廓邊緣部分面向保護二極體部(PR)外側的部分形成。另一方面，第三開口部(140c)可以使保護二極體部(PR)的第一導電型半導體層(121)至少部分地露出。
第二開口部(140b)可以使發光二極體部(LR)的第二型接觸電極(130)露出，此時，第二開口部(140b)如圖所示，可以傾斜配置於發光二極體晶片的一側面。另一方面，第四開口部(140d)可以使保護二極體部(PR)的第二型接觸電極(130)至少部分地露出。此時，第三開口部(140c)可以位於第二開口部(140b)與第四開口部(140d)之間。
第一絕緣層(140)可以包括絕緣性的物質，例如，可以包括SiO2或SiNx。進而，第一絕緣層(140)可以包括多層，也可以包括折射率不同的物質交替層疊的分佈布拉格反射器。特別是在第二型接觸電極(130)包括透明導電性物質的情況下，第一絕緣層(140)可以包括反射物質或分佈布拉格反射器。因此，第一絕緣層(140)發揮使光反射的作用，能夠使發光二極體的發光效率提高。第一絕緣層(140)可以根據形成物質而通過多樣的方法形成，例如，可以利用氣相沉積製程等形成第一絕緣層(140)。
接下來，參照圖5(a)、圖5(b)，在第一絕緣層(140)上形成覆蓋第一絕緣層(140)的第一型焊墊電極(150)及第二型焊墊電極(155)。此時，第一型焊墊電極(150)與第二型焊墊電極(155)相互隔開，在它們之間可以形成有隔開區域(150a)。
第一型焊墊電極(150)可以形成為全面覆蓋第一絕緣層(140)，另外，可以充滿第一開口部(140a)和第四開口部(140d)。第一型焊墊電極(150)可以與第二型接觸電極(130)及保護二極體部(PR)的第一導電型半導體層(121)絕緣，因此，在第二開口部(140b)及第三開口部(140c)的位置不形成。
因此，第一型焊墊電極(150)可以通過第一開口部(140a)而與發光二極體部(LR)的第一導電型半導體層(121)電連接，特別是可以與第一導電型半導體層(121)歐姆接觸。另外，第一型焊墊電極(150)可以通過第四開口部(140d)而與保護二極體部(PR)的第二型接觸電極(130)電連接。因此，發光二極體部(LR)的第一導電型半導體層(121)與保護二極體部(PR)的第二導電型半導體層(125)通過第一型焊墊電極(150)而電連接。
第二型焊墊電極(155)與第一型焊墊電極(150)隔開，可以在未形成第一型焊墊電極(150)的區域上形成。即，第二型焊墊電極(155)可以在未形成第一型焊墊電極(150)的第二開口部及第三開口部(140b,140c)所在區域形成，填充第二開口部及第三開口部(140b,140c)。
因此，第二型焊墊電極(155)可以通過第二開口部(140b) 而與發光二極體部(LR)的第二型接觸電極(130)電連接，可以通過第三開口部(140c)而與保護二極體部(PR)的第一導電型半導體層(121)電連接，特別是與所述第一導電型半導體層(121)歐姆接觸。 因此，發光二極體部(LR)的第二型接觸電極(130)與保護二極體部(PR)的第一導電型半導體層(121)通過第二型焊墊電極(155)而電連接。
如上所述，發光二極體部(LR)的第一電型半導體層及第二導電型半導體層(121,125)分別電連接於保護二極體部(PR)的第二電型半導體層及第一導電型半導體層(125,121)。因此，發光二極體部(LR)與保護二極體部(PR)相互反並聯連接。因此，本實施例的發光二極體晶片運轉時，保護二極體部(PR)可以發揮與反並聯連接於發光二極體部(LR)的齊納二極體類似的功能，能夠防止因靜電放電等導致的發光二極體部(LR)的損傷或破損。
另一方面，第一型焊墊電極(150)與第二型焊墊電極(155)可以包括相對於氮化物半導體能夠形成歐姆接觸的金屬物質，進而，可以具有高反射性特性。例如，第一型焊墊電極(150)與第二型焊墊電極(155)可以以包括Ni、Pt、Pd、Rh、W、Ti、Al、Cr、Ag及Au中至少一種的單一層或多層形成。
包括金屬物質的第一型焊墊電極(150)和第二型焊墊電極(155)可以通過鍍金、氣相沉積等方法而在第一絕緣層(140)上形成。另外，第一型焊墊電極(150)與第二型焊墊電極(155)也可以同時形成，此時，可以包括相互相同的物質。不過，本發明並非限 定於此。
接下來，參照圖6(a)、圖6(b)，可以形成至少部分地覆蓋第一型焊墊電極(150)和第二型焊墊電極(155)的第二絕緣層(160)。因此，提供如圖6(a)、圖6(b)所示的覆晶式的發光二極體晶片(100a)。
第二絕緣層(160)可以包括絕緣性的物質，例如，可以包括SiO2或SiNx。進而，第二絕緣層(160)可以包括多層，也可以包括折射率不同的物質交替層疊的分佈布拉格反射器。另一方面，第二絕緣層(160)可以以與第一絕緣層(140)相互不同的物質形成。例如，第一絕緣層(140)可以包括SiO2，第二絕緣層(160)可以包括SiNx。另外，第一絕緣層(140)的厚度可以比第二絕緣層(160)的厚度更厚。第一絕緣層(140)相對更厚地形成，從而發光結構體(120)能夠在電氣上更有效地受到保護，能夠更有效地防止外部濕氣導致的發光結構體(120)的損傷。
第二絕緣層(160)可以根據形成物質而通過多樣的方法形成，例如，可以利用氣相沉積製程等形成第二絕緣層(160)。進而，第五開口部(160a)及第六開口部(160b)可以部分地蝕刻第二絕緣層(160)而形成，不同於此，也可以在第二絕緣層(160)的氣相沉積後，利用剝離製程而形成。
第二絕緣層(160)可以包括使第一型焊墊電極(150)部分地露出的第五開口部(160a)及使第二型焊墊電極(155)部分地露出的第六開口部(160b)。第一型焊墊電極(150)與第二型焊墊電極(155) 分別通過第五開口部(160a)及第六開口部(160b)而露出的部分，提供在發光二極體晶片(100a)運轉時能夠與外部電源電連接的區域。即，本實施例的發光二極體晶片(100a)不包括凸塊，從而可以應用於要求小巧形態的發光二極體晶片(100a)的應用領域。
如果外部電源通過第一型焊墊電極(150)和第二型焊墊電極(155)而供應給發光二極體晶片(100a)，則在發光二極體部(LR)的活性層(123)區域，通過電子與電洞的複合而釋放光。另一方面，由於保護二極體部(PR)與發光二極體部(LR)反並聯連接，因而即使電源接入發光二極體晶片(100a)，也不引起發光作用。因此，本實施例的發光二極體晶片(100a)運轉時，在保護二極體部(PR)區域中不發生發光，在保護二極體部(PR)所在區域形成暗部。
另一方面，生長基板(110)也可以從第一導電型半導體層(121)去除。生長基板(110)可以利用該領域的技術人員(以下簡稱“技術人員”)公知的技術，從發光結構體(120)分離去除。基板(110)可以通過物理及/或化學的方法而從發光結構體分離或去除，例如，可以利用鐳射剝離、化學剝離、壓力剝離或研磨等方法分離或去除。
下文中，對本實施例的發光二極體晶片(100a)進行說明。不過，對於在上述實施例中已說明的構成，省略詳細說明。
本發明一個實施例的發光二極體晶片(100a)包括發光二極體部(LR)及反並聯連接於發光二極體部(LR)的保護二極體部(PR)。此時，保護二極體部(PR)可以位於發光二極體晶片(100a)的 中心部，保護二極體部(PR)可以以包圍發光二極體部(LR)的形態配置。
發光二極體部(LR)及保護二極體部(PR)可以分別包括：第一導電型半導體層(121)；及台面(M1,M2)，其位於第一導電型半導體層(121)上，包括活性層(123)及位於活性層(123)上的第二導電型半導體層(125)。台面(M1,M2)可以包括位於發光二極體部(LR)的第一台面(M1)及位於保護二極體部(PR)的第二台面(M2)。
進而，發光二極體晶片(100a)可以包括位於台面(M1,M2)上的第二型接觸電極(130)、覆蓋第二型接觸電極(130)與台面(M1,M2)且包括使第一導電型半導體層(121)及第二型接觸電極(130)部分地露出的開口部的第一絕緣層(140)、第一型焊墊電極(150)及第二型焊墊電極(155)。此時，發光二極體部(LR)的第一導電型半導體層(121)與保護二極體部(PR)的第二型接觸電極(130)可以借助於第一型焊墊電極(150)而電連接，保護二極體部(PR)的第一導電型半導體層(121)與發光二極體部(LR)的第一導電型半導體層(121)可以借助於第二型焊墊電極(155)而電連接。因此，發光二極體部(LR)與保護二極體部(PR)可以相互反並聯連接。
另外，發光二極體晶片(100a)可以還包括第二絕緣層(160)，其部分地覆蓋第一型焊墊電極(150)與第二型焊墊電極(155)，且包括使第一型焊墊電極(150)和第二型焊墊電極(155)分別部分地露出的開口部。
如上所述，根據本實施例，可以提供能夠將保護二極體 部(PR)與發光二極體部(LR)包含於一個晶片內的覆晶式發光二極體晶片(100a)。如果利用這種發光二極體晶片(100a)，則無需額外的保護元件，也能夠防止靜電放電導致的發光二極體破損。
圖7(a)、圖7(b)是用於說明本發明另一實施例的發光二極體晶片及其製造方法的俯視圖及剖面圖。
圖7(a)、圖7(b)的實施例的發光二極體晶片(100b)大致與圖6(a)、圖6(b)的發光二極體晶片(100a)類似，但在還包括第一凸塊(171)及第二凸塊(173)這點上存在差異。下面以差異為主進行說明，省略對相同構成的詳細說明。
如果參照圖7(a)、圖7(b)，發光二極體晶片(100b)在圖6(a)、圖6(b)的發光二極體晶片(100a)構成的基礎上，可以通過還形成第一凸塊(171)及第二凸塊(173)進行提供。第一凸塊(171)與第二凸塊(173)可以在第二絕緣層(160)上形成。第一凸塊(171)可以填充第五開口部(160a)，與第一型焊墊電極(150)電連接，第二凸塊(173)可以填充第六開口部(160b)，與第二型焊墊電極(155)電連接。因此，第一凸塊及第二凸塊(171,173)可以發揮從外部向發光二極體供應電源的電極作用。另外，第一凸塊(171)與第二凸塊(173)可以電氣絕緣，在空間上相互隔開。
第一凸塊(171)與第二凸塊(173)例如可以包括Ti、Cr、Ni等黏合層和Al、Cu、Ag或Au等高導電金屬層，可以把所述金屬通過氣相沉積、鍍金等方法，在第二絕緣層(160)上形成第一凸塊(171)及第二凸塊(173)。另外，第一凸塊(171)與第二凸塊(173)也可 以通過相同的製程同時使用。不過，本發明並非限定於此。
圖8(a)、圖8(b)是用於說明本發明另一實施例的發光二極體晶片及其製造方法的俯視圖及剖面圖。
圖8(a)、圖8(b)的實施例的發光二極體晶片(100c)與圖7(a)、圖7(b)的發光二極體晶片(100b)大致類似，但在還包括散熱片(180)這一點上存在差異。下面以差異為主進行說明，省略對相同構成的詳細說明。
參照圖8(a)、圖8(b)，發光二極體晶片(100c)可以在圖7(a)、圖7(b)的發光二極體晶片(100b)基礎上，通過還形成散熱片(180)而提供。
散熱片(180)可以在第二絕緣層(160)上形成，可以與發光結構體(120)電氣絕緣。另外，散熱片(180)可以位於第一凸塊及第二凸塊(171,173)之間，可以與所述凸塊(171,173)電氣絕緣。散熱片(180)可以利用熱傳導性高的物質，例如諸如Cu的金屬，利用鍍金或氣相沉積等方法形成。
本實施例的發光二極體晶片(100c)還包括散熱片(180)，從而能夠使發光時發生的熱有效釋放，特別是能夠提高高功率、大面積的覆晶式發光二極體晶片(100c)的壽命及可靠性。
圖9至圖11是用於說明本發明另一實施例的發光裝置的剖面圖、立體圖及放大剖面圖。具體而言，圖9及圖10是概略地圖示所述發光裝置的剖面圖及立體圖，圖10是放大圖示圖9的一部分(B)的放大圖。
本實施例的發光裝置包括發光二極體晶片(100)及透鏡(300)。進而，所述發光裝置可以還包括支撐發光二極體晶片(100)的基座(200)。
發光二極體晶片(100)可以是包括發光二極體部和與所述發光二極體部反並聯連接的保護二極體部的覆晶式發光二極體晶片。特別是發光二極體晶片(100)可以是發光二極體部和保護二極體部全部在一個晶片內形成的發光元件。另外，發光二極體晶片(100)具有倒裝晶片形態，因而用於把發光二極體晶片(100)與基板(210)電連接的導線可以省略。
發光二極體晶片(100)可以包括圖6(a)、圖6(b)、圖7(a)、圖7(b)或圖8(a)、圖8(b)的實施例的發光二極體晶片(100a,100b,100c)。在本實施例中，如圖11所示，以發光二極體晶片(100)為圖6(a)、圖6(b)的發光二極體晶片(100a)的情形進行說明。因此，在發光二極體晶片(100a)內，保護二極體部(PR)可以位於其中心部。不過，本發明並非限定於此，不超出本發明的技術思想範圍的範圍的其它形態的發光二極體晶片也包括於本發明。
基座(200)可以包括基板(210)，另外，還可以包括位於基板(210)上的反射片(220)。
基板(210)可以是導電性或絕緣性基板，例如，可以是聚合物基板、陶瓷基板、金屬基板或印刷電路板。另外，覆晶式發光二極體晶片(100)貼裝於基板(210)上，因而基板(210)可以發揮晶片貼裝構件的功能。進而，基板(210)可以發揮可供透鏡(300)安放 的支撐構件作用。
基板(210)可以包括能與覆晶式發光二極體(100)電連接的引線(圖中未示出)。當基板(210)為印刷電路板時，印刷電路可以與所述引線對應。
例如，如圖11所示，發光二極體晶片(100a)可以貼裝於基板(210)上，第一型焊墊電極(150)與第二型焊墊電極(155)可以借助於諸如焊料的導電性黏合物質(411,413)而配置及黏合於基板(210)。此時，基板(210)與發光二極體晶片(100a)借助於導電性黏合物質(411,413)而相互導電連接。在基板(210)包括引線的情況下，導電性黏合物質(411,413)可以接觸所述引線，導電連接基板(210)與發光二極體晶片(100a)。
反射片(220)可以位於透鏡(300)與基板(210)之間，可以鄰接位於發光二極體晶片(100)側面，進而，可以與發光二極體晶片(100)的側面相接。反射片(220)可以塗布高反射率的白色反射物質，使得能夠反射可見光區域的寬波長範圍的光。因此，反射片(220)可以使光反射到透鏡(300)內部。
透鏡(300)包括下部面(330)及上部面(340)，而且可以還包括凸緣(350)。
在透鏡(300)的下部面(330)可以形成有下部凹陷部(320)，發光二極體晶片(100)可以配置於所述下部凹陷部(320)下方。不同於此，發光二極體晶片(100)也可以配置於下部凹陷部(320)內。
下部凹陷部(320)的內側面被定義為供從發光二極體晶片(100)釋放的光入射到透鏡(300)的入射面(330)。入射面(330)包括側面(331)，進而，可以還包括位於側面(331)上部的上端面(333)。下部凹陷部(320)可以具有寬度從下部入口沿著向上的方向變窄的形狀，因此，入射面(330)的側面(331)可以傾斜。此時，側面(331)可以具有其折線的傾斜度減小的形狀，但不同於此，也可以具有其折線傾斜度既定或增加的形狀。
入射面(330)的上端面(333)可以具有平坦的形狀，因此，下部凹陷部(320)的垂直方向截面可以具有與頂點被截斷的斷頭形圖形類似的形態。不過，本發明並非限定於此，入射面(330)的上端面(333)也可以具有凸出的形狀。
透鏡(300)的上部面(340)具有的形狀能夠使得入射到透鏡(300)內部而放出的光具有寬闊的指向角，具有均一的指向分佈。如圖所示，透鏡(300)的上部面(340)可以包括上部凹陷部(342)，所述上部凹陷部(342)可以位於透鏡(300)的中心區域，在上部凹陷部(342)的中央，可以形成有上部凹陷部的中心部(345)。進而，透鏡(300)的上部面(340)可以還包括包圍上部凹陷部的中心部(345)的內部面(341)及包圍內部面(341)的外部面(343)。
內部面(341)和外部面(343)可以分別具有凸面形狀。內部面(341)的折線的傾斜度可以與外部面(343)的折線的傾斜度相互相反。如果具體說明，例如，在透鏡(300)的下面定義為x軸、假想的中心軸(V)定義為y軸的任意空間，內部面(341)的傾斜度可以 具有正值，外部面(343)的傾斜度可以具有負值。因此，內部面(341)與外部面(343)相接的位置的高度可以與透鏡(300)的最高點對應。不過，本發明並非限定於此，也可以考慮指向角等，多樣地變形上部面(340)的形狀。
借助於上部面(340)的上部凹陷部(342)及內部面(341)，使行進到透鏡(300)中心區域附近的光分散到外側，外部面(343)使向透鏡(300)中心軸(V)的外側射出的光量增加。另外，一般而言，從發光二極體釋放的光向垂直於發光二極體的上部方向的光量最大。本實施例的透鏡(300)在中心部形成有上部凹陷部(342)，使向垂直於發光二極體的上部方向的光，向側面散射或反射，從而能夠緩解光在發光裝置的中心區域密集的現象。綜合而言，入射到透鏡(300)並放出光可以具有寬闊的指向角，另外，基於指向角的指向分佈會均一。
另一方面，透鏡(300)的上部凹陷部(342)可以位於發光二極體晶片(100)的上部，特別是保護二極體部的上部。在保護二極體部位於發光二極體晶片(100)的中心部的情況下，上部凹陷部(342)可以位於透鏡(300)的上部面(340)的中心部。進而，上部凹陷部的中心部(345)與保護二極體部均可以位於假想的中心軸(V)線上。
與此相關，如果參照圖11進行具體說明，發光二極體晶片(100a)的保護二極體部(PR)位於發光二極體(100a)的中心部。與此對應，上部凹陷部(342)位於透鏡(300)的中心部。因此，保護二 極體部(PR)與上部凹陷部(342)的中心部(345)可以排列在垂直於發光二極體晶片(100a)上面的假想的透鏡中心軸(V)線上。
如上所述，如果應用本實施例的透鏡(300)，則使向發光二極體晶片(100a)的垂直上部方向的光向側面散射或反射，防止光集中於所述部分。即，發光二極體晶片的中心部釋放的光被透鏡(300)誘導向並非垂直上部方向的其它方向釋放，因而根據發光二極體晶片的中心部釋放的光量的程度，發光裝置的發光均一性不會降低，而是可以使光的指向分佈寬闊而均一。另外，能夠更有效地防止在發光裝置發光時，光集中於透鏡(300)的中心部上部。
因此，使與發光二極體晶片(100a)中不發光的暗部相應的保護二極體部(PR)位置，垂直於透鏡(300)上部凹陷部的中心部(345)整齊排列，從而能夠使因發光二極體晶片(100a)的暗部而可能發生的發光均一性的下降實現最小化。
進一步而言，發光二極體晶片(100)包括保護二極體部，因而不需要在基板(210)上配備另外的保護元件(例如，齊納二極體)。因此，可以減少發光裝置的製造成本，製造製程簡化，發光裝置的製程收率會提高。
如果再參照圖9及圖10，凸緣(350)可以位於上部面(340)與下部面(330)之間，限定透鏡(300)的外形大小。在凸緣(350)的側面與下部面，可以形成有凸凹圖案，因此，能夠使透鏡(300)的光提取效率提高。另一方面，雖然圖中未示出，但在凸緣(350)的下部還可以形成有橋部，所述橋部結合於基板(210)，可以發揮固定 透鏡(300)的作用。
以上對本發明的多種實施例進行了說明，但本發明並非限定於所述的多種實施例，在不超出本發明申請專利範圍的技術思想的範圍內，可以多樣地變形和變更。
100‧‧‧發光二極體晶片
200‧‧‧基座
210‧‧‧基板
220‧‧‧反射片
320‧‧‧下部凹陷部
330‧‧‧下部面
331‧‧‧側面
333‧‧‧上端面
340‧‧‧上部面
341‧‧‧內部面
342‧‧‧上部凹陷部
343‧‧‧外部面
345‧‧‧中心部
350‧‧‧凸緣
V‧‧‧中心軸

Claims (26)

  1. 一種發光裝置，包括：發光二極體晶片，其包括發光二極體部及與所述發光二極體部反並聯連接的保護二極體部；及透鏡，其位於所述發光二極體晶片上；所述透鏡包括：下部面，其形成有下部凹陷部，所述下部凹陷部定義供從所述發光二極體晶片釋放的光入射的入射面；及上部面，其定義供所述光射出的面，形成有上部凹陷部；所述發光二極體晶片配置於所述下部凹陷部的下方或其內部，所述發光二極體晶片的所述保護二極體部位於所述上部凹陷部的下方，所述發光二極體部及所述保護二極體部分別包括：第一導電型半導體層；以及台面，位於所述第一導電型半導體層上，並包括第二導電型半導體層與活性層，所述台面包括位於所述發光二極體部的第一台面以及位於所述保護二極體部的第二台面，且所述台面的側面具有傾斜形狀。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述保護二極體部位於所述發光二極體晶片的中心部，所述上部凹陷部位於所述上部面的中心部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光裝置，其中，所述上部凹陷部的中心部及所述保護二極體部位於垂直於所述發光二極體晶片上表面的假想的透鏡中心軸線上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述發光二極體部的第一導電型半導體層及第二導電型半導體層，分別與所述保護二極體部的第二導電型半導體層及第一導電型半導體層電連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的發光裝置，其中，所述發光二極體晶片包括：第二型接觸電極，其位於所述第一台面及所述第二台面上；第一絕緣層，其覆蓋所述第二型接觸電極、所述發光二極體部及所述保護二極體部，且包括使所述第一導電型半導體層部分地露出的第一開口部和使所述第二型接觸電極部分地露出的第二開口部；第一型焊墊電極，其至少部分地覆蓋所述第一絕緣層，通過所述第一開口部而電連接於所述發光二極體部的第一導電型半導體層，通過所述第二開口部而電連接於所述保護二極體部上的所述第二型接觸電極；及第二型焊墊電極，其通過所述第一開口部而電連接於所述保護二極體部的第一導電型半導體層，通過所述第二開口部而電連接於所述發光二極體部上的所述第二型接觸電極。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置，其中，所述保護二極體部位於所述發光二極體晶片的中心部，由所述發光二極體部包圍。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的發光裝置，其中，使所述發光二極體部的第一導電型半導體層露出的所述第一開口部，是沿著所述發光二極體晶片的外廓邊緣區域形成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光裝置，其中，使所述發光二極體部的第一導電型半導體層露出的所述第一開口部，還在從所述外廓邊緣區域向所述保護二極體部側的區域形成。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置，其中，所述發光二極體晶片還包括第二絕緣層，所述第二絕緣層至少部分地覆蓋所述第一型焊墊電極、所述第二型焊墊電極及所述第一絕緣層，所述第二絕緣層包括分別使所述第一型焊墊電極和所述第二型焊墊電極露出的第三開口部及第四開口部。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光裝置，其中，還包括基板，其供所述發光二極體晶片貼裝，並包括引線；所述第一型焊墊電極通過所述第三開口部而與一個所述引線電連接；所述第二型焊墊電極通過所述第四開口部而與另一個所述引線電連接。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的發光裝置，其中，還包括焊料，其使所述第一型焊墊電極及所述第二型焊墊電極與所述引線黏合。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的發光裝置，其中，所述發光二極體晶片還包括：第一凸塊，其通過所述第三開口部而與所述第一型焊墊電極電連接；及 第二凸塊，其通過所述第四開口部而與所述第二型焊墊電極電連接。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的發光裝置，其中，所述發光二極體晶片還包括位於所述第二絕緣層上的散熱片；所述散熱片位於所述第一凸塊及所述第二凸塊之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述下部凹陷部具有從其入口越向上部寬度越窄的形狀。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的發光裝置，其中，所述下部凹陷部的垂直截面為上端頂點被截斷的形狀。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述透鏡的所述上部面包括包圍所述上部凹陷部的中心的內部面及包圍所述內部面的外部面；所述內部面與所述外部面相接位置的高度對應於所述透鏡的最高點。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，所述透鏡還包括位於所述上部面與所述下部面之間的凸緣。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，還包括：基板，其供所述發光二極體晶片貼裝；及反射片，其位於所述基板上，覆蓋所述發光二極體晶片的側面。
  19. 一種發光二極體晶片，包括：發光二極體部；及保護二極體部，其與所述發光二極體部反並聯連接； 所述保護二極體部位於所述發光二極體晶片的中心部，其中所述發光二極體部及所述保護二極體部分別包括：第一導電型半導體層；以及台面，位於所述第一導電型半導體層上，並包括第二導電型半導體層與活性層，所述台面包括位於所述發光二極體部的第一台面以及位於所述保護二極體部的第二台面，且所述台面的側面具有傾斜形狀。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的發光二極體晶片，其中，還包括：第二型接觸電極，其位於所述第一台面及所述第二台面上；第一絕緣層，其覆蓋所述第二型接觸電極、所述發光二極體部及所述保護二極體部，且包括使所述第一導電型半導體層部分地露出的第一開口部和使所述第二型接觸電極部分地露出的第二開口部；第一型焊墊電極，其至少部分地覆蓋所述第一絕緣層，通過所述第一開口部而電連接於所述發光二極體部的第一導電型半導體層，通過所述第二開口部而電連接於所述保護二極體部上的所述第二型接觸電極；及第二型焊墊電極，其通過所述第一開口部而電連接於所述保護二極體部的第一導電型半導體層，通過所述第二開口部而電連接於所述發光二極體部上的所述第二型接觸電極。
  21. 如申請專利範圍第19項所述的發光二極體晶片，其中，所述保護二極體部由所述發光二極體部包圍。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的發光二極體晶片，其中， 使所述發光二極體部的第一導電型半導體層露出的所述第一開口部，沿著所述發光二極體晶片的外廓邊緣區域形成。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的發光二極體晶片，其中，使所述發光二極體部的第一導電型半導體層露出的所述第一開口部，還在從所述外廓邊緣區域向所述保護二極體部側的區域形成。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的發光二極體晶片，其中，還包括第二絕緣層，其至少部分地覆蓋所述第一型焊墊電極、所述第二型焊墊電極及所述第一絕緣層，包括分別使所述第一型焊墊電極和所述第二型焊墊電極露出的第三開口部及第四開口部。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的發光二極體晶片，其中，還包括：第一凸塊，其通過所述第三開口部而與所述第一型焊墊電極電連接；及第二凸塊，其通過所述第四開口部而與所述第二型焊墊電極電連接。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的發光二極體晶片，其中，還包括位於所述第二絕緣層上的散熱片；所述散熱片位於所述第一凸塊及所述第二凸塊之間。
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