TWI617056B - 發光二極體晶片 - Google Patents

發光二極體晶片 Download PDF

Info

Publication number
TWI617056B
TWI617056B TW105135082A TW105135082A TWI617056B TW I617056 B TWI617056 B TW I617056B TW 105135082 A TW105135082 A TW 105135082A TW 105135082 A TW105135082 A TW 105135082A TW I617056 B TWI617056 B TW I617056B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
semiconductor layer
layer
light
disposed
semiconductor
Prior art date
Application number
TW105135082A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201817039A (zh
Inventor
郭修邑
Original Assignee
隆達電子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 隆達電子股份有限公司 filed Critical 隆達電子股份有限公司
Priority to TW105135082A priority Critical patent/TWI617056B/zh
Priority to CN201710929066.2A priority patent/CN108023006B/zh
Priority to US15/792,743 priority patent/US10062729B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI617056B publication Critical patent/TWI617056B/zh
Publication of TW201817039A publication Critical patent/TW201817039A/zh
Priority to US16/046,990 priority patent/US10573683B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/60—Protection against electrostatic charges or discharges, e.g. Faraday shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/62—Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/382—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/385—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending at least partially onto a side surface of the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

一種發光二極體晶片，包含基板、發光元件、靜電防護元件及導電層。發光元件設置於基板上，並包含第一半導體層、第一量子井層及第二半導體層，其中第一量子井層設置於第一半導體層與第二半導體層之間。靜電防護元件設置於基板上且至少一間隔位於發光元件與靜電防護元件之間，靜電防護元件包含第三半導體層、第二量子井層及第四半導體層，其中第二量子井層設置於第三半導體層與第四半導體層之間。第一半導體層與第四半導體層透過導電層電性連接，且第二半導體層與第三半導體層在發光二極體晶片封裝前係彼此電性隔離。

Description

發光二極體晶片
本發明是有關於一種發光二極體晶片。
近年來，發光二極體(light-emitting diode；LED)已經廣泛被使用於一般照明和商業照明的應用之中。當作為光源使用時，發光二極體具有許多優點，例如較低的能量消耗、較長的壽命，更小的尺寸與更快速的開關切換。因此，傳統的照明，例如白熾光源，已經逐漸被發光二極體光源代替。此外，於實際應用時，發光二極體也會與電性調節元件一起設計於電路配置之中，以防護發光二極體被破壞。例如，電性調節元件可提供發光二極體電壓調節的效果。
本發明之一實施方式提供一種發光二極體晶片，包含發光元件及靜電防護元件，其中發光元件及靜電防護元件可同時於製程中形成，藉以簡化發光二極體晶片的製作程序。於發光二極體晶片封裝前，由於發光元件與靜電防護元件未共同形成電路，故可單獨對發光元件進行檢測，藉以降低靜電防護元件對檢測結果的影響。於發光二極體晶片封裝後，發光元 件與靜電防護元件可共同形成反向並聯電路，使得靜電防護元件可於發光二極體晶片之中提供電性防護的效果。
本發明之一實施方式提供一種發光二極體晶片，包含基板、發光元件、靜電防護元件及導電層。發光元件設置於基板上，並包含第一半導體層、第一量子井層及第二半導體層，其中第一半導體層設置於基板與第二半導體層之間，且第一量子井層設置於第一半導體層與第二半導體層之間。靜電防護元件設置於基板上且至少一間隔位於發光元件與靜電防護元件之間，靜電防護元件包含第三半導體層、第二量子井層及第四半導體層，其中第三半導體層設置於基板與第四半導體層之間，且第二量子井層設置於第三半導體層與第四半導體層之間，其中第一半導體層及第三半導體層具有第一型摻雜，而第二半導體層及第四半導體層具有第二型摻雜。第一半導體層與第四半導體層透過導電層電性連接，且第二半導體層與第三半導體層在發光二極體晶片封裝前係彼此電性隔離。
於部分實施方式中，發光元件及靜電防護元件位於基板與導電層之間。
於部分實施方式中，第一半導體層具有至少一凹槽，第二半導體層具有與凹槽相連通的至少一孔洞，且發光二極體晶片更包含第一隔離層。第一隔離層覆蓋部分發光元件及部分靜電防護元件，並具有至少一第一開口，其中導電層覆蓋第一隔離層，並透過孔洞及第一開口電性連接至第一半導體層，且透過第一隔離層而與第二半導體層隔開。
於部分實施方式中，發光二極體晶片更包含第二 隔離層、電性連接層、第一電性連接墊及第二電性連接墊。第二隔離層覆蓋導電層及第一隔離層，並具有至少一第二開口、至少一第三開口及至少一第四開口。電性連接層透過第二開口電性連接至導電層。第一電性連接墊透過第三開口電性連接至第二半導體層。第二電性連接墊透過第四開口電性連接至第三半導體層。
於部分實施方式中，發光二極體晶片更包含至少一光反射層，光反射層設置於第二半導體層之背向基板之一側。
於部分實施方式中，第一半導體層及第三半導體層的材料相同，且第二半導體層及第四半導體層的材料相同。
本發明之一實施方式提供一種發光二極體晶片，包含基板、導電層、第一隔離層、發光元件及靜電防護元件。導電層設置於基板上。第一隔離層設置於導電層上，並具有第一開口及第二開口。發光元件設置於第一隔離層上，並包含第一半導體層、第一量子井層及第二半導體層，其中第一半導體層設置於第一隔離層與第二半導體層之間，且第一量子井層設置於第一半導體層與第二半導體層之間，其中導電層透過第一隔離層的第一開口穿過第一半導體層及第一量子井層，並延伸至第二半導體層而與第二半導體層電性連接，且第一半導體層透過第一隔離層與導電層電性絕緣。靜電防護元件設置於第一隔離層上，且發光元件與靜電防護元件彼此分離，其中靜電防護元件包含第三半導體層、第二量子井層及第四半導體層，第三半導體層設置於導電層與第四半導體層之間，且第二量子井 層設置於第三半導體層與第四半導體層之間，其中導電層透過第一隔離層的第二開口電性連接至第三半導體層，其中第一半導體層及第三半導體層具有第一型摻雜，而第二半導體層及第四半導體層具有第二型摻雜，且第一半導體層與第四半導體層在發光二極體晶片封裝前係彼此電性隔離。
於部分實施方式中，發光二極體晶片更包含電性連接層、第一電性連接墊及第二電性連接墊。電性連接層設置於第一隔離層上，並與第一半導體層電性連接。第一電性連接墊位於電性連接層上，並透過電性連接層與第一半導體層電性連接。第二電性連接墊設置於第四半導體層上，並與第四半導體層電性連接。
於部分實施方式中，發光元件至基板的垂直投影為矩形。
100、200‧‧‧發光二極體晶片
102、202‧‧‧基板
104‧‧‧間隔
110、210‧‧‧發光元件
112、212‧‧‧第一半導體層
113、213‧‧‧第一量子井層
114、214‧‧‧第二半導體層
115‧‧‧凹槽
116‧‧‧孔洞
120、220‧‧‧靜電防護元件
122、222‧‧‧第三半導體層
123、223‧‧‧第二量子井層
124、224‧‧‧第四半導體層
130、230‧‧‧導電層
131、231‧‧‧導體層
132‧‧‧光反射層
134‧‧‧阻障層
140、240‧‧‧第一隔離層
150、250‧‧‧第二隔離層
160、260‧‧‧電性連接層
170、270‧‧‧第一電性連接墊
172、272‧‧‧第二電性連接墊
203‧‧‧接合層
204‧‧‧承載基板
1C-1C’、2C-2C’‧‧‧線段
O1、O1’‧‧‧第一開口
O2‧‧‧第二開口
O3‧‧‧第三開口
O4‧‧‧第四開口
第1A圖為依據本發明的第一實施方式繪示發光二極體晶片的上視示意圖。
第1B圖繪示第1A圖的發光二極體晶片於形成電性連接層、第一電性連接墊及第二電性連接墊前的上視示意圖。
第1C圖繪示沿第1A圖的線段1C-1C’的剖面示意圖。
第2A圖為依據本發明的第二實施方式繪示發光二極體晶片的上視示意圖。
第2B圖繪示第2A圖的發光二極體晶片於形成第一電性連接墊及第二電性連接墊前的上視示意圖。
第2C圖繪示沿第2A圖的線段2C-2C’的剖面示意圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層也可被稱為第二元件、組件、區域、層，而不脫離本發明的本意。
請先看到第1A圖、第1B圖及第1C圖，其中第1A圖為依據本發明的第一實施方式繪示發光二極體晶片100的上視示意圖，第1B圖繪示第1A圖的發光二極體晶片100於形成電性連接層160、第一電性連接墊170及第二電性連接墊172前的上視示意圖，而第1C圖繪示沿第1A圖的線段1C-1C’的剖面示意圖。此外，本實施方式所繪的發光二極體晶片100的狀態為進行封裝之前。
發光二極體晶片100包含基板102、發光元件110、靜電防護元件120、導電層130、導體層131、光反射層132、阻障層134、第一隔離層140、第二隔離層150、電性連接層160、第一電性連接墊170及第二電性連接墊172，其中發光元件110及靜電防護元件120設置於基板102上。發光元件110及靜電防護元件120於基板102上的設置位置如第1B圖所示，發光元件110毗鄰於靜電防護元件120，且發光元件110與靜電防護元件120透過位於其之間的間隔104而與彼此分隔。
發光元件110包含第一半導體層112、第一量子井層113及第二半導體層114。第一半導體層112設置於基板102上，第一量子井層113設置於第一半導體層112上，而第二半導體層114設置於第一量子井層113上。進一步而言，至少部分的第一半導體層112會位於基板102與第二半導體層114之間，且第一量子井層113位於第一半導體層112與第二半導體層114之間。
第一半導體層112及第二半導體層114可分別具有第一型摻雜及第二型摻雜。舉例而言，第一半導體層112可以是N型的氮化鎵(N-GaN)，而第二半導體層114可以是P型的氮化鎵(P-GaN)。發光元件110可以是由第一半導體層112、第一量子井層113及第二半導體層114所形成的發光二極體(light-emitting diodes；LED)元件，其中第一量子井層113可做為發光層。
光反射層132及阻障層134可設置於第二半導體 層114之背向基板102之一側，其中光反射層132與第二半導體層114連接，並位於第二半導體層114與阻障層134之間。光反射層132可用以反射發光元件110所發出的光束，以使光束於反射後朝基板102行進。阻障層134可用以防止光反射層的遷移現象，藉以增進發光元件110的發光效率。此外，光反射層132與阻障層134可由具導電性的材料形成。另一方面，第一半導體層112可具有凹槽115，而第二半導體層114可具有與凹槽115相連通的孔洞116。
靜電防護元件120包含第三半導體層122、第二量子井層123及第四半導體層124。第三半導體層122設置於基板102上，第二量子井層123設置於第三半導體層122上，而第四半導體層124設置於第二量子井層123上。亦即，至少部分的第三半導體層122會位於基板102與第四半導體層124之間，且第二量子井層123位於第三半導體層122與第四半導體層124之間。
第三半導體層122及第四半導體層124也可分別具有第一型摻雜及第二型摻雜。舉例而言，第三半導體層122可以是N型的氮化鎵(N-GaN)，而第四半導體層124可以是P型的氮化鎵(P-GaN)。靜電防護元件120可以是由第三半導體層122、第二量子井層123及第四半導體層124所形成的齊納二極體(zener diode)元件。此外，由於光反射層132及阻障層134的製程為接續於發光元件110及靜電防護元件120的製程之後，故光反射層132及阻障層134也可設置於第四半導體層124之背向基板102之一側，如第1C圖所示。然而，本揭露內容不 以此為限，例如，於其他實施方式中，光反射層132及阻障層134可僅設置於發光元件110上。
第一隔離層140覆蓋部分發光元件110及部分靜電防護元件120，其中第一隔離層140的一部分位於發光元件110與靜電防護元件120之間，以分隔發光元件110與靜電防護元件120。第一隔離層140具有第一開口O1及O1’。第一開口O1至基板102的垂直投影落於發光元件110至基板102的垂直投影內，而第一開口O1’至基板102的垂直投影落於靜電防護元件120至基板102的垂直投影內。
導電層130覆蓋第一隔離層140，且發光元件110及靜電防護元件120位於基板102與導電層130之間。導電層130可透過孔洞116及第一隔離層140的第一開口O1電性連接至第一半導體層112，並透過第一隔離層140的第一開口O1’電性連接設置於靜電防護元件120上的光反射層132及阻障層134，進而電性連接至第四半導體層124。此外，導電層130可透過第一隔離層140而與第二半導體層114及第三半導體層122隔開。藉由此配置，第一半導體層112與第四半導體層124可透過導電層130電性連接。也就是說，當導電層130被施加電位時，第一半導體層112與第四半導體層124可具有實質上相同的電位。另一方面，由於導電層130透過第一隔離層140而與第二半導體層114及第三半導體層122隔開，故第二半導體層114與第三半導體層122彼此電性隔離。此外，導體層131連接於第三半導體層122，其中導電層130與導體層131可由同一膜材形成，並藉由與彼此分隔而互為電性隔離。
第二隔離層150覆蓋導電層130及第一隔離層140，並具有第二開口O2、第三開口O3及第四開口O4。電性連接層160透過第二開口O2電性連接至導電層130。第一電性連接墊170透過第三開口O3電性連接至第二半導體層114。第二電性連接墊172透過第四開口O4及導體層131電性連接至第三半導體層122。
透過以上配置，當發光元件110及靜電防護元件120形成後，即可單獨對發光元件110作檢測，藉以防止發光元件110的檢測結果受到靜電防護元件120的影響。於檢測程序中，可將檢測裝置(未繪示)電性連接電性連接層160及第一電性連接墊170，以對發光元件110施加正向偏壓，並檢測發光元件110的電性表現。例如，檢測發光元件110的電流。對此，由於第二半導體層114與第三半導體層122彼此電性隔離，故可防止靜電防護元件120對檢測結果造成的誤差值。例如，可防止靜電防護元件120的阻抗值對通過發光元件110的電流產生影響。
接著，於檢測完畢並確認發光元件110為可運作後，再對發光二極體晶片100進行封裝，其中封裝步驟包含將第一電性連接墊170與第二電性連接墊172電性連接。例如，可將導電模材(未繪示)貼合至第一電性連接墊170與第二電性連接墊172。於封裝後，透過第一半導體層112與第四半導體層124之間的電性連接以及第二半導體層114與第三半導體層122之間的電性連接，發光元件110及靜電防護元件120可呈現反向並聯狀態，以使靜電防護元件120可於發光二極體晶片 100之中提供電性防護的效果。
除此之外，發光元件110的第一半導體層112、第一量子井層113及第二半導體層114的製程可分別與靜電防護元件120的第三半導體層122、第二量子井層123及第四半導體層124的製程同時進行，其中第一半導體層112及第三半導體層122的材料相同，且第二半導體層114及第四半導體層124的材料相同。此外，發光元件110與靜電防護元件120的半導體層及量子井會具有相同性質。例如，第一量子井層113的厚度與第二量子井層123的厚度可相同。另一方面，基板102可以是成長基板，例如為藍寶石基板，使得第一半導體層112與第三半導體層122可在同一成長基板上形成。也就是說，發光二極體晶片100的發光元件110及靜電防護元件120可為同時製作，藉以簡化發光二極體晶片100的製作程序。
請再看到第2A圖、第2B圖及第2C圖，其中第2A圖為依據本發明的第二實施方式繪示發光二極體晶片200的上視示意圖，第2B圖繪示第2A圖的發光二極體晶片200於形成第一電性連接墊270及第二電性連接墊272前的上視示意圖，而第2C圖繪示沿第2A圖的線段2C-2C’的剖面示意圖。此外，本實施方式所繪的發光二極體晶片200的狀態為進行封裝之前。
發光二極體晶片200包含基板202、發光元件210、靜電防護元件220、導電層230、導體層231、第一隔離層240、第二隔離層250、電性連接層260、第一電性連接墊270及第二電性連接墊272，其中發光元件210及靜電防護元件220 設置於基板202上，且發光元件210與靜電防護元件220彼此分離。
基板202包含接合層203及承載基板204，其中接合層203設置於承載基板204上且其可以是金屬接合層(metal bonding)。導電層230設置於接合層203上，並透過接合層203而連接於基板202上。第一隔離層240設置於導電層230上，並具有第一開口O1及第二開口O2。電性連接層260設置於第一隔離層240上，其中導電層230透過第一隔離層240而與電性連接層260隔開並為電性絕緣。第二隔離層250設置於第一隔離層240及電性連接層260上，其中第二隔離層250可視為平坦層，以利於形成後續的元件。
發光元件210設置於第一隔離層240及第二隔離層250上，且第一開口O1至基板202的垂直投影落於發光元件210至基板202的垂直投影內。發光元件210包含第一半導體層212、第一量子井層213及第二半導體層214。第一半導體層212設置於第一隔離層240及第二隔離層250上，第一量子井層213設置於第一半導體層212上，而第二半導體層214設置於第一量子井層213上。亦即，第一半導體層212位於第一隔離層240與第二半導體層214之間，且第一量子井層213位於第一半導體層212與第二半導體層214之間。導電層230可透過第一隔離層240的第一開口O1穿過第一半導體層212及第一量子井層213，並延伸至第二半導體層214而與第二半導體層214電性連接。此外，第一半導體層212透過第一隔離層240及第二隔離層250而與導電層230電性絕緣。
第一半導體層212及第二半導體層214可分別具有第一型摻雜及第二型摻雜。舉例而言，第一半導體層212可以是P型的氮化鎵(P-GaN)，而第二半導體層214可以是N型的氮化鎵(N-GaN)。此外，發光元件210至基板202的垂直投影可為矩形，如第2A圖及第2B圖所示，藉以簡化發光元件210的光罩製程。發光元件210可以是由第一半導體層212、第一量子井層213及第二半導體層214所形成的發光二極體元件，其中第一量子井層213可做為發光層。此外，導體層231設置於第一半導體層212與電性連接層260之間，並可作為歐姆接觸層，以降低第一半導體層212與電性連接層260之間的阻抗。
靜電防護元件220設置於導電層230、第一隔離層240及第二隔離層250上，且第二開口O2至基板202的垂直投影落於靜電防護元件220至基板202的垂直投影內。靜電防護元件220包含第三半導體層222、第二量子井層223及第四半導體層224。第三半導體層222設置於導電層230、第一隔離層240及第二隔離層250上，第二量子井層223設置於第三半導體層222上，而第四半導體層224設置於第二量子井層223上。亦即，第三半導體層222位於置於導電層230與第四半導體層224之間，且第二量子井層223位於第三半導體層222與第四半導體層224之間。導電層230可透過第一隔離層240的第二開口O2及電性連接層260而電性連接至第三半導體層222。藉由此配置，第二半導體層214與第三半導體層222可透過導電層230電性連接。也就是說，當導電層230被施加電位時，第二半導體層214與第三半導體層222可具有實質上相同的電位。另一 方面，第一半導體層212與第四半導體層224彼此電性隔離。
第三半導體層222及第四半導體層224也可分別具有第一型摻雜及第二型摻雜。舉例而言，第三半導體層222可以是P型的氮化鎵(P-GaN)，而第四半導體層224可以是N型的氮化鎵(N-GaN)。靜電防護元件220可以是由第三半導體層222、第二量子井層223及第四半導體層224所形成的齊納二極體(zener diode)元件。此外，導體層231也可設置於第三半導體層222與電性連接層260之間，並可作為歐姆接觸層。
第一電性連接墊270位於電性連接層260上，並透過電性連接層260與第一半導體層212電性連接。第二電性連接墊272設置於第四半導體層224上，並與第四半導體層224電性連接。
透過以上配置，雷同於第一實施方式，當發光元件210及靜電防護元件220形成後，即可單獨對發光元件210作檢測，並避免靜電防護元件220對檢測結果產生影響。此外，本實施方式之中，發光二極體晶片200的封裝步驟包含透過打線而將第一電性連接墊270與第二電性連接墊272電性連接。於封裝後，透過第一半導體層212與第三半導體層222之間的電性連接以及第二半導體層214與第四半導體層224之間的電性連接，發光元件210及靜電防護元件220可呈現反向並聯狀態，以使靜電防護元件220可於發光二極體晶片200之中提供電性防護的效果。
雷同於第一實施方式，發光二極體晶片200的發光元件210及靜電防護元件220可為同時製作，在此不再贅 述。另一方面，發光元件210及靜電防護元件220的半導體層及量子井層可先在成長基板(未繪示)形成。接著，於在發光元件210及靜電防護元件220上形成前述層狀結構後，再轉移至基板202。
綜上所述，本揭露內容的發光二極體晶片包含發光元件及靜電防護元件，其中發光元件及靜電防護元件可同時於製程中形成，藉以簡化發光二極體晶片的製作程序。於發光二極體晶片封裝前，由於發光元件與靜電防護元件未共同形成電路，故可單獨對發光元件進行檢測，藉以降低靜電防護元件對檢測結果的影響。於發光二極體晶片封裝後，發光元件與靜電防護元件可共同形成反向並聯電路，使得靜電防護元件可於發光二極體晶片之中提供電性防護的效果。
雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧發光二極體晶片
102‧‧‧基板
104‧‧‧間隔
110‧‧‧發光元件
112‧‧‧第一半導體層
113‧‧‧第一量子井層
114‧‧‧第二半導體層
115‧‧‧凹槽
130‧‧‧導電層
131‧‧‧導體層
132‧‧‧光反射層
134‧‧‧阻障層
140‧‧‧第一隔離層
150‧‧‧第二隔離層
160‧‧‧電性連接層
170‧‧‧第一電性連接墊
116‧‧‧孔洞
120‧‧‧靜電防護元件
122‧‧‧第三半導體層
123‧‧‧第二量子井層
124‧‧‧第四半導體層
172‧‧‧第二電性連接墊
O1、O1’‧‧‧第一開口
O2‧‧‧第二開口
O3‧‧‧第三開口
O4‧‧‧第四開口

Claims (8)

  1. 一種發光二極體晶片，包含：一基板；一發光元件，設置於該基板上，並包含一第一半導體層、一第一量子井層及一第二半導體層，其中該第一半導體層設置於該基板與該第二半導體層之間，且該第一量子井層設置於該第一半導體層與該第二半導體層之間；一靜電防護元件，設置於該基板上且至少一間隔位於該發光元件與該靜電防護元件之間，該靜電防護元件包含一第三半導體層、一第二量子井層及一第四半導體層，其中該第三半導體層設置於該基板與該第四半導體層之間，且該第二量子井層設置於該第三半導體層與該第四半導體層之間，其中該第一半導體層及該第三半導體層具有第一型摻雜，而該第二半導體層及該第四半導體層具有第二型摻雜；以及一導電層，其中該第一半導體層與該第四半導體層透過該導電層電性連接，且該第二半導體層與該第三半導體層在該發光二極體晶片封裝前係彼此電性隔離，其中該發光元件及該靜電防護元件位於該基板與該導電層之間，該第一半導體層具有至少一凹槽，該第二半導體層具有與該凹槽相連通的至少一孔洞，且該發光二極體晶片更包含：一第一隔離層，覆蓋部分該發光元件及部分該靜電防護元件，並具有至少一第一開口，其中該導電層覆蓋該第一隔離層，並透過該孔洞及該第一開口電性連接至該第一半導體層，且透過該第一隔離層而與該第二半導體層隔開。
  2. 如申請專利範圍第1項的發光二極體晶片，更包含：一第二隔離層，覆蓋該導電層及該第一隔離層，並具有至少一第二開口、至少一第三開口及至少一第四開口；一電性連接層，透過該第二開口電性連接至該導電層；一第一電性連接墊，透過該第三開口電性連接至該第二半導體層；以及一第二電性連接墊，透過該第四開口電性連接至該第三半導體層。
  3. 如申請專利範圍第1項的發光二極體晶片，更包含：至少一光反射層，設置於該第二半導體層之背向該基板之一側。
  4. 如申請專利範圍第1項的發光二極體晶片，其中該第一半導體層及該第三半導體層的材料相同，且該第二半導體層及該第四半導體層的材料相同。
  5. 一種發光二極體晶片，包含：一基板；一導電層，設置於該基板上；一第一隔離層，設置於該導電層上，並具有一第一開口及一第二開口； 一發光元件，設置於該第一隔離層上，並包含一第一半導體層、一第一量子井層及一第二半導體層，其中該第一半導體層設置於該第一隔離層與該第二半導體層之間，且該第一量子井層設置於該第一半導體層與該第二半導體層之間，其中該導電層透過該第一隔離層的該第一開口穿過該第一半導體層及該第一量子井層，並延伸至該第二半導體層而與該第二半導體層電性連接，且該第一半導體層透過該第一隔離層與該導電層電性絕緣；以及一靜電防護元件，設置於該第一隔離層上，且該發光元件與該靜電防護元件彼此分離，其中該靜電防護元件包含一第三半導體層、一第二量子井層及一第四半導體層，該第三半導體層設置於該導電層與該第四半導體層之間，且該第二量子井層設置於該第三半導體層與該第四半導體層之間，其中該導電層透過該第一隔離層的該第二開口電性連接至該第三半導體層，其中該第一半導體層及該第三半導體層具有第一型摻雜，而該第二半導體層及該第四半導體層具有第二型摻雜，且該第一半導體層與該第四半導體層在該發光二極體晶片封裝前係彼此電性隔離。
  6. 如申請專利範圍第5項的發光二極體晶片，更包含：一電性連接層，設置於該第一隔離層上，並與該第一半導體層電性連接：一第一電性連接墊，位於該電性連接層上，並透過該電性連接層與該第一半導體層電性連接；以及 一第二電性連接墊，設置於該第四半導體層上，並與該第四半導體層電性連接。
  7. 如申請專利範圍第5項的發光二極體晶片，其中該第一半導體層及該第三半導體層的材料相同，且該第二半導體層及該第四半導體層的材料相同。
  8. 如申請專利範圍第5項的發光二極體晶片，其中該發光元件至該基板的垂直投影為矩形。
TW105135082A 2016-10-28 2016-10-28 發光二極體晶片 TWI617056B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105135082A TWI617056B (zh) 2016-10-28 2016-10-28 發光二極體晶片
CN201710929066.2A CN108023006B (zh) 2016-10-28 2017-10-09 发光二极管晶片
US15/792,743 US10062729B2 (en) 2016-10-28 2017-10-24 Light-emitting diode chip
US16/046,990 US10573683B2 (en) 2016-10-28 2018-07-26 Light-emitting diode chip

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105135082A TWI617056B (zh) 2016-10-28 2016-10-28 發光二極體晶片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI617056B true TWI617056B (zh) 2018-03-01
TW201817039A TW201817039A (zh) 2018-05-01

Family

ID=62020570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105135082A TWI617056B (zh) 2016-10-28 2016-10-28 發光二極體晶片

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10062729B2 (zh)
CN (1) CN108023006B (zh)
TW (1) TWI617056B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110112080B (zh) * 2019-05-05 2021-04-27 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种检测修复装置及检测修复方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201145566A (en) * 2010-03-08 2011-12-16 Lg Innotek Co Ltd A light emitting device and method thereof
TW201208117A (en) * 2010-08-03 2012-02-16 Ind Tech Res Inst Wafer-level light emitting diode structure, light emitting diode chip, and fabricating method thereof
TW201532309A (zh) * 2011-07-12 2015-08-16 Huga Optotech Inc 發光元件及其製作方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6547249B2 (en) * 2001-03-29 2003-04-15 Lumileds Lighting U.S., Llc Monolithic series/parallel led arrays formed on highly resistive substrates
TW492202B (en) 2001-06-05 2002-06-21 South Epitaxy Corp Structure of III-V light emitting diode (LED) arranged in flip chip configuration having structure for preventing electrostatic discharge
KR100431760B1 (ko) * 2001-08-08 2004-05-17 삼성전기주식회사 AlGaInN계 반도체 엘이디(LED) 소자 및 그 제조 방법
TWI229463B (en) * 2004-02-02 2005-03-11 South Epitaxy Corp Light-emitting diode structure with electro-static discharge protection
KR100927256B1 (ko) * 2004-07-09 2009-11-16 엘지전자 주식회사 제너다이오드가 집적된 발광소자 서브마운트 제작방법
KR100665116B1 (ko) * 2005-01-27 2007-01-09 삼성전기주식회사 Ｅｓｄ 보호용 ｌｅｄ를 구비한 질화갈륨계 발광 소자 및그 제조 방법
DE102007061479A1 (de) 2007-12-20 2009-06-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiodenchip mit Überspannungsschutz
CN102201427B (zh) * 2010-03-22 2013-03-27 晶元光电股份有限公司 发光元件
DE102010034665B4 (de) * 2010-08-18 2024-10-10 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterchips
US20140231852A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 Seoul Viosys Co., Ltd. Led chip resistant to electrostatic discharge and led package including the same
US8835949B2 (en) * 2013-02-21 2014-09-16 Sharp Laboratories Of America, Inc. Three-terminal light emitting device (LED) with built-in electrostatic discharge (ESD) protection device
KR102100936B1 (ko) * 2013-07-10 2020-04-16 서울바이오시스 주식회사 정전방전 보호 기능을 갖는 발광 다이오드 칩
KR20150035656A (ko) * 2013-09-27 2015-04-07 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 이를 구비한 반도체 발광장치
CN105990390B (zh) * 2015-02-10 2019-05-10 大连德豪光电科技有限公司 一种倒装led芯片及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201145566A (en) * 2010-03-08 2011-12-16 Lg Innotek Co Ltd A light emitting device and method thereof
TW201208117A (en) * 2010-08-03 2012-02-16 Ind Tech Res Inst Wafer-level light emitting diode structure, light emitting diode chip, and fabricating method thereof
TW201532309A (zh) * 2011-07-12 2015-08-16 Huga Optotech Inc 發光元件及其製作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108023006B (zh) 2020-11-20
US20180122853A1 (en) 2018-05-03
US20180337213A1 (en) 2018-11-22
CN108023006A (zh) 2018-05-11
US10062729B2 (en) 2018-08-28
TW201817039A (zh) 2018-05-01
US10573683B2 (en) 2020-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100765075B1 (ko) 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조방법
JP5270575B2 (ja) 高い静電気放電に耐性を有する発光ダイオード及びその製造方法
CN107431108B (zh) 发光器件和发光器件封装
KR102212666B1 (ko) 발광소자
TWI617056B (zh) 發光二極體晶片
KR101926507B1 (ko) 발광소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR102237144B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
US10199540B2 (en) Light emitting diode, light emitting diode package including same, and lighting system including same
TW202117353A (zh) 發光二極體晶圓以及發光二極體晶圓檢測裝置與方法
KR20110097233A (ko) 발광 소자 및 그 제조방법
KR102343872B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
US20180294380A1 (en) Light emitting device, method for producing light emitting device, and light emitting module
KR102412600B1 (ko) 발광 소자 및 발광 모듈
TWI513067B (zh) 發光二極體結構
KR20160093311A (ko) 발광소자, 이를 포함하는 발광소자 패키지, 및 이를 포함하는 조명시스템
KR102175346B1 (ko) 발광소자 및 발광 소자 패키지
KR101567031B1 (ko) 발광 소자
KR20120139128A (ko) 발광소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR101644501B1 (ko) 발광소자, 발광 소자 패키지 및 조명장치
KR20120022091A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR20180029606A (ko) 반도체 소자, 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치
KR102404655B1 (ko) 발광소자 및 이를 구비한 발광 소자 패키지
KR20180024555A (ko) 반도체 소자, 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치
KR102510591B1 (ko) 발광소자 및 발광 소자 패키지
KR102392779B1 (ko) 발광 소자 및 이를 구비한 발광 소자 패키지