發光二極管的制作方法
【專利摘要】本發明是一種發光二極管，包括一第一發光二極管晶粒以及一第二發光二極管晶粒，其分別具有一第一半導體層、一第二半導體層以及設置于該第一半導體層以及該第二半導體之間的一多重量子井層。其中，該第一發光二極管晶粒的第一半導體層與該第二發光二極管晶粒的第二半導體層相耦接以形成串接的結構，因此發光二極管整體所需的電流減少，進而降低發光二極管的所產生的熱度，并可進一步縮小散熱片的尺寸，以提高發光二極管的發光亮度。
【專利說明】發光二極管
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發光二極管，尤其是一種具有串接結構的發光二極管。
【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)技術的進步使LED具有體積小、重量輕、效能高及使用壽命長的特征。LED已在不同的單一色光輸出，例如紅色、藍色及綠色，具有優秀的進步。單一顏色的LED可以用作特別的顯示器中的背光，例如手機及液晶顯示器(LCD)。散熱為改善LED發光效率上的主要限制因素，且因此對于LED的設計者來說，熱傳處理是一件重要的事。
[0003]當用電流驅動LED時，由于半導體晶粒內部的漏電流以及從半導體晶粒的到周遭環境的熱傳不足，將會產生高元件溫度。高溫不只會導致元件損害及加速老化，且LED的光學特性也會隨著溫度而變。例如，LED的光輸出一般會隨著元件溫度的增加而減少。再者，由于半導體能隙能量中的改變，發射波長會隨著溫度而改變。
[0004]鑒于傳統發光二極管無法有效的解決散熱的問題，因此，亟需提出一種新穎的發光二極管，以經濟且有效的方式降低發光二極管的漏電流與高溫。
[0005]又在現有技術中，驅動發光二極管所需的電壓為3V，因此驅動發光二極管的驅動器需要具有將IlOV降壓至3V的電壓轉換電路，不過該電壓轉換電路會增加驅動器的體積，而減少發光二極管應用的彈性。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明的目的在于:提供一種發光二極管，解決傳統發光二極管所無法有效解決的散熱的問題。
[0007]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0008]一種發光二極管，其特征在于，包括:
[0009]—第一發光二極管晶粒以及一第二發光二極管晶粒，其分別具有一第一半導體層、一第二半導體層以及設置于該第一半導體層以及該第二半導體之間的一多重量子井層；以及
[0010]其中，該第一發光二極管晶粒的第一半導體層與該第二發光二極管晶粒的第二半導體層相耦接。
[0011]該第一發光二極管晶粒與該第二發光二極管晶粒之間形成有一第一絕緣部，該第一絕緣部開設有一通孔。
[0012]還包括有一電極結構，該電極結構經由該通孔與該第一發光二極管晶粒的第一半導體層以及該第二發光二極管晶粒的第二半導體層連接。
[0013]該電極結構還包括有一第一電極部以及一第二電極部,該第一電極部形成于該第一發光二極管晶粒的第一半導體層上，該第二電極部連接該第二發光二極管晶粒的第二半導體層且經由該通孔與該第一電極部連接。
[0014]第一發光二極管晶粒的第二半導體層還連接有一第三電極部，該第三電極部憑借一第二絕緣部與該第二電極部相絕緣。
[0015]該第三電極部還連接有一金屬合金部。
[0016]該通孔的寬度小于1000 U m。
[0017]與現有技術相比較，本發明具有的有益效果是:
[0018]本發明提供的一種發光二極管，其在相鄰兩晶粒間的半導體層相耦接以形成串接的結構，因此發光二極管整體所需的電流減少，進而降低發光二極管的所產生的熱度，并可進一步縮小散熱片的尺寸，以提高發光二極管的發光亮度。
[0019]本發明提供的一種發光二極管，其中一發光二極管晶粒所具有的一 p型半導體層與相鄰的另一發光二極管晶粒所具有的一n型半導體層相耦接以形成串接的結構，使得該發光二極管整體所需的電流減少，而可以降低發光二極管的所產生的熱度，并可進一步縮小散熱片的尺寸，以提高發光二極管的發光亮度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明發光二極管實施例示意圖；
[0021]圖2是本發明發光二極管另一實施例示意圖。
[0022]附圖標記說明:2、2a_發光二極管；20a_第一發光二極管晶粒；20b_第二發光二極管晶粒；20c-第三發光二極管晶粒；200_第一半導體層；201_多重量子井層；202_第二半導體層；21_電極結構；210-第一電極部；211-第二電極部；22_絕緣部；220_第一絕緣體；221_第二絕緣體；22a-第一絕緣部；23_通孔；24_第三電極部；25_第二絕緣部；26_金
屬合金部。
【具體實施方式】
[0023]請參閱圖1所示，該圖是本發明的發光二極管的第一實施例剖面圖。該發光二極管2包括:一第一發光二極管晶粒20a以及一第二發光二極管晶粒20b。該第一與第二發光二極管晶粒20a與20b分別具有一第一半導體層200、一第二半導體層202以及一多重量子井(multiple quantum well, MQff)層201。該多重量子井層201形成于該第一半導體層200以及該第二半導體層202之間，且與該第一半導體層200以及該第二半導體層202相連接，在本實施例中，該第一半導體層200連接于該多重量子井層201的上表面，而第二半導體層202則連接于該多重量子井層201的下表面。
[0024]該第一半導體層200是p型半導體層或者是n型半導體層。如果該第一半導體層200為p型半導體層，則該第二半導體層202則為n型半導體層；反之，如果該第一半導體層200為n型半導體層，則該第二半導體層202則為p型半導體層。p型半導體層的材料是p型III族氮化物材料,如:p_GaN、p-AlGaN、p-AlGalnN、p-1nGaN或p-AIN等,但不以此為限。在本實施例中，P型半導體層為p-GaN。而n型半導體層的材料則可為n型III族氮化物材料，如:n_GaN、n-1nGaN、n-AlGaN或n_AlInGaN,本實施例中n型半導體層為n_GaN材料。本實施例選擇的材料為n型GaN。該多重量子井層201的材質則可以為，例如GaAs、AlGaAs等半導體材料。上述第一半導體層200、第二半導體層202以及多重量子井層201的形成方式可以利用如:金屬有機化學氣相沉積(MOCVD, metal-organic chemical vapordeposition)、分子束嘉晶(MBE,molecular beam epitaxy)或氣相嘉晶(VPE, vapor phaseepitaxy)等的技術來進行沉積形成三層結構之后，再以利用干式蝕刻、濕式蝕刻、反應性離子蝕刻(RIE,reactive ion etching)或雷射等方式去除掉不要的部份，以形成發光二極管晶粒。
[0025]該第一發光二極管晶粒20a的第一半導體層200與該第二發光二極管晶粒20b的第二半導體層202相耦接。在本實施例中，該第一與該第二發光二極管晶粒20a與20b之間形成有一絕緣部22，其開設有一通孔23，使該絕緣部22分成第一絕緣體220以及第二絕緣體221。該絕緣部22的材質可以選擇為Si02、Si3N4, TiO2, A1203、HfO2, Ta2O5、光阻(photo resistance, PR)或環氧樹脂(Epoxy)等材料,再利用合適的沉積法,如化學氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)、電衆輔助化學氣相沉積(plasma enhancedCVD, PECVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)、印刷(printing)或者是涂布(coating)等方式來形成。在本實施例中，該第一絕緣體220以及該第二絕緣體221的材質為相同的材質。而該通孔23則可以利用干式蝕刻、濕式蝕刻、反應性離子蝕刻、雷射蝕刻或單以微影制程等方式于該絕緣部22上形成。該通孔的孔徑D小于1000 u m，在另一實施例中，該通孔的孔徑D小于200 u m,在又一實施例中，該通孔的孔徑D隙小于100 u m。要說明的是，雖然前述的第一絕緣體220以及第二絕緣體221為相同的絕緣材料，但在另一實施例中，可以讓該第一絕緣體220以及該第二絕緣體221為不同的絕緣材料所構成。
[0026]在本實施例中，該第一發光二極管晶粒20a的第一半導體層200與該第二發光二極管晶粒20b的第二半導體層202相耦接的方式憑借一電極結構21經由該通孔23來相互連接。其中，該第一絕緣體220使該第一發光二極管晶粒20a的側壁與該電極結構21相絕緣；而該第二絕緣體221使該第二發光二極管晶粒20b的側壁與該電極結構21相絕緣。在一實施例中，該電極結構21稱接于第一發光二極管晶粒20a的一部分第一半導體層200上；以及耦接于該第二發光二極管晶粒20b的一部分第二半導體層202上。該電極結構21是導電的金屬材質，其可以為單一金屬層或多重金屬層，該單一金屬層或多重金屬層由任何適合用來導電的材料所組成，例如:Cr/Au、Cr/Al、Cr/Pt/Au、Cr/Ni/Au、Cr/Al/Pt/Au、Cr/Al/Ni/Au、Ti/Al、Ti/Au、Ti/TiW/Au、Ti/Al/Pt/Au、Tiff/Au, Ti/Al/Ni/Au、NiV/Au、Al、Al/Pt/Au、Al/Pt/Al、Al/Ni/Au、Al/Ni/Al、Al/W/Al、Al/W/Au、Al/TaN/Al、Al/TaN/Au、Al/Mo/Au、或Ti/NiV/Au,前述材質中的Au,可用Cu取代。
[0027]請參閱圖2所示，該圖是本發明的發光二極管另一實施例示意圖。在本實施例中，該發光二極管2a包括有第一發光二極管晶粒20a與第二發光二極管晶粒20b。該第一發光二極管晶粒20a與該第二發光二極管晶粒20b的結構如圖1的實施例所述，在此不作贅述。在本實施例中，該第一半導體層200為n型半導體層，而該第二半導體層202為p型半導體層。該第一發光二極管晶粒20a與該第二發光二極管晶粒20b之間具有一第一絕緣部22a，其內開設有一通孔23。該第一絕緣部22a的材質如前述絕緣部22的材質所述，在此不作贅述。在圖2的實施例中，電極結構21經由該通孔23與該第一發光二極管晶粒20a的第一半導體層200以及該第二發光二極管晶粒20b的第二半導體層202相連接。在本實施例中，該電極結構21包括有一第一電極部210以及一第二電極部211。該第一電極部210形成于該第一發光二極管晶粒20a的第一半導體層200上,而該第二電極部211則形成于該第二發光二極管晶粒20b的第二半導體層202上，該第二電極部211具有一延伸結構經由該通孔23而與該第一電極部210電性連接。[0028]該第一發光二極管晶粒20a的第二半導體層202的底面更連接有一第三電極部24，其憑借一第二絕緣部25與該第二電極部211相絕緣。第一絕緣部22a以及該第二絕緣部25的材質分別可以選擇為Si02、Si3N4, TiO2, A1203、HfO2, Ta2O5、光阻(photo resistance, PR)或環氧樹脂(Epoxy)等材料，再利用合適的沉積法，如化學氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)、電衆輔助化學氣相沉積(plasma enhancedCVD, PECVD)、原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)、印刷(printing)或者是涂布(coating)等方式來形成。又該第二絕緣部25與該第一絕緣部22a可以根據需要而選擇為相同或不同的材質。該第一電極部210、第二電極部211以及第三電極部24的材質如前述圖1所示的電極結構21的材質選擇性相同，在此不作贅述。又在該第三電極部24的底部更連接有一金屬合金部26，其可以為&1、祖、么8、(:0、41、511、1^0、？(1、？11^之中至少兩種材質所形成的合金材料。而形成該金屬合金部26的方式可以用派鍍、PVD、電鍍、無電電鍍、或印刷等方式形成。要說明的是，如果該第二半導體層202為p型半導體層，則該第三電極部24是一 p型電極部；反的如果該第二半導體層202為n型半導體層，則該第三電極部24是一 n型電極部。要說明的是，雖然本實施例中，以兩個發光二極管晶粒來說明本案連接關系的特征，但在實際應用時，并不以兩個發光二極管晶粒為限制。
[0029]本發明的發光二極管2或2a在接收一電流時，可讓發光二極管內的漏電流近乎為零。除此之外，由于本發明的發光二極管其所具有的發光二極管晶粒20a上的第一半導體層200與相鄰發光二極管晶粒20b的第二半導體層202耦接而形成串接的結構，因此發光二極管2或2a整體所需的電流減少，進而降低發光二極管的所產生的熱度，并可進一步縮小散熱片的尺寸，以提高發光二極管的發光亮度。
[0030]此外，本發明的發光二極管結構所需的驅動電壓為12V，在應用上，可以是兩組或多組的發光二極管結構，其驅動電路將為24V、36V、48V，或依此類推，則電壓轉換的驅動電路體積將較傳統為小，進而縮小了驅動器的體積。在本發明中，由于發光二極管所需的散熱片體積縮小以及驅動器體積縮小，因此在實際應用上，設計者更可彈性的設置本發明的發光二極管，進而以提升發光二極管的應用層面。
`[0031]以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種發光二極管，其特征在于，包括: 一第一發光二極管晶粒以及一第二發光二極管晶粒，其分別具有一第一半導體層、一第二半導體層以及設置于該第一半導體層以及該第二半導體之間的一多重量子井層；以及 其中，該第一發光二極管晶粒的第一半導體層與該第二發光二極管晶粒的第二半導體層相耦接。
2.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于:該第一發光二極管晶粒與該第二發光二極管晶粒之間形成有一第一絕緣部，該第一絕緣部開設有一通孔。
3.根據權利要求2所述的發光二極管，其特征在于:還包括有一電極結構，該電極結構經由該通孔與該第一發光二極管晶粒的第一半導體層以及該第二發光二極管晶粒的第二半導體層連接。
4.根據權利要求3所述的發光二極管,其特征在于:該電極結構還包括有一第一電極部以及一第二電極部，該第一電極部形成于該第一發光二極管晶粒的第一半導體層上，該第二電極部連接該第二發光二極管晶粒的第二半導體層且經由該通孔與該第一電極部連接。
5.根據權利要求4所述的發光二極管，其特征在于:第一發光二極管晶粒的第二半導體層還連接有一第三電極部，該第三電極部憑借一第二絕緣部與該第二電極部相絕緣。
6.根據權利要求5所述的發光二極管,其特征在于:該第三電極部還連接有一金屬合金部。
7.根據權利要求2所述的發光二極管，其特征在于:該通孔的寬度小于1000ym。
【文檔編號】H01L27/15GK103681723SQ201210316440
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月30日 優先權日:2012年8月30日
【發明者】段忠, 鄭兆禎, 施逸豐 申請人:旭明光電股份有限公司