覆晶式发光二极管及其制法与应用制造技术

本发明专利技术是有关于一种覆晶式发光二极管，包括：基板、半导体外延多层复合结构、第一与第二类金刚石/导电材料多层复合结构与绝缘保护层，其中，第一与第二类金刚石/导电材料多层复合结构是做为半导体外延多层复合结构的P型电极与N型电极，以缓冲热膨胀系数差异(coefficient?thermal?expansion?mismatch)所造成的热应力。本发明专利技术亦关于上述覆晶式发光二极管的制法与应用。

【技术实现步骤摘要】
覆晶式发光二极管及其制法与应用
本专利技术是关于一种覆晶式发光二极管及其制造方法与使用其的芯片板上封装结构，尤指一种结构中可以达到缓冲热膨胀系数差异(coefficient thermal expansionmismatch)的覆晶式发光二极管及其制造方法与使用其的芯片板上封装结构。
技术介绍
自60年代起，发光二极管(Light Emitting Diode, LED)的耗电量低及长效性的发光等优势，已逐渐取代日常生活中用来照明或各种电器设备的指示灯或光源等用途。更有甚者，发光二极管朝向多色彩及高亮度的发展，已应用在大型户外显示广告牌或交通号O近年来，由于电子产业的蓬勃发展，电子产品需求渐增，因此电子产品进入多功能及高效能发展等方向，也开始将发光二极管芯片应用于各种电子产品。其中尤其是可携式电子产品种类日渐众多，电子产品的体积与重量越来越小，所需的电路载板体积亦随的变小，因此，电路载板的散热效果成为值得重视的问题之一。以现今经常使用的发光二极管芯片而言，由于发光亮度够高，因此可广泛应用于显示器背光源、小型投影机以及照明等各种电子装置中。然而，目前LED的输入功率中，将近80%的能量会转换成热能，倘若承载LED元件的载板无法有效地散热时，便会使得发光二极管芯片界面温度升高，除了影响发光强度之外，亦可能因热度在发光二极管芯片中累积而造成各层材料受热膨胀，促使结构中受到损伤而对产品寿命产生不良影响。据此，若能进一步改善发光二极管的散热效率以及缓和或去除发光二极管受热膨胀的不良影响，将更可促使整体电子产业的发展。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是在提供一种覆晶式发光二极管，其具有缓冲热膨胀系数差异(coefficient thermal expansion mismatch)的结构设计，可在发光二极管运作产生热量的过程中持续使热量散失。即使有部分热量没有自发光二极管中散失而促使整体结构产生热膨胀，其中设置的类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而保护不受损伤。为达成上方所述目的，本专利技术的一态样提供一种覆晶式发光二极管，包括:一基板；一半导体外延多层复 合结构，其位于该基板上方且包含一第一半导体外延层、以及一第二半导体外延层，其中，该第一半导体外延层与该第二半导体外延层是层迭设置；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层，以做为一第一电极；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层，以做为一第二电极；以及一绝缘保护层，覆盖该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层的侧壁以及该第二半导体外延层的侧壁。本专利技术的另一态样提供一种覆晶式发光二极管,包括:一基板；一半导体外延多层复合结构，其位于该基板上方且包含一第一半导体外延层、一第二半导体外延层、以及一盲孔，其中，该第一半导体外延层与该第二半导体外延层是层迭设置，且该盲孔贯穿该第二半导体外延层；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层，以做为一第一电极，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构是填充于该半导体外延多层复合结构的该盲孔中；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层，以做为一第二电极；以及一绝缘保护层，覆盖该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层的侧壁以及该第二半导体外延层的侧壁，以及该盲孔的内壁表面，以隔绝该第一类金刚石/导电材料多层复合结构与该第二半导体外延层之间的接触。本专利技术上述覆晶式发光二极管中，将电性连接至半导体外延多层复合结构中N型半导体外延层与P型半导体外延层的对应电极，皆设计成类金刚石/导电材料多层复合结构。换言之，设置于N型半导体外延层表面的对应N型电极,可先行沉积一般作为N型电极的金属，再沉积类金刚石，并且可以选择性重复沉积适用的导电材料层与类金刚石层，据此形成类金刚石/导电材料多层复合结构，以做为对应N型半导体外延层的N型电极。同样，对于P型半导体外延层，亦可先行沉积一般作为P型电极的金属，再沉积类金刚石，并且可以选择性重复沉积适用的导电材料层与类金刚石层，据此形成类金刚石/导电材料多层复合结构，以做为对应P型半导体外延层的P型电极。上述类金刚石/导电材料多层复合结构，可以让本专利技术的覆晶式发光二极管，对于热膨胀系数差异(coefficient thermal expansion mismatch)所造成应力，具有缓冲能力。换言之，上述类金刚石/导电材料多层复合结构，可在发光二极管运作产生热量的过程中加速热量散失，即使部分热量没有自发光二极管中散失而累积造成整体结构发生热膨胀，类金刚石/导电材料多层复合结构亦可缓冲对应的热应力，而可保护覆晶式发光二极管中其余构件不受损伤。本专利技术上述覆晶式发光二极管中，该半导体外延多层复合结构可以选择性还包括一活性中间层，该活性中间层是夹置于该第一半导体外延层与该第二半导体外延层之间。除此之外，若结构中设有盲孔，则该盲孔贯穿该活性中间层。于本专利技术中，该活性中间层可为多量子讲层(multiple quantum well layer),用以提升发光二极管中电能转换成光能的效率。于本专利技术一较佳具体实施例中，覆晶式发光二极管更可选择性包括一反射层，其可设置于该半导体外延多层复合结构与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构之间，该反射层的材质可为铟锡氧化物(indium tin oxide, ΙΤ0)、氧化招锌(aluminum zincoxide, ΑΖ0)、氧化锌(ZnO)、石墨烯(graphene)、招、银、镍(Ni)、钴(Co)、钮(Pd)、钼(Pt)、金(Au)、锌(Zn)、锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)、铜(Cu)、铜银(CuAg)、镍银(NiAg)、其合金、或其金属混合物。上述铜银(CuAg)与镍银(NiAg)等是指共晶金属(eutectic metal),除了用于达到反射效果之外，也可以达到形成欧姆接触(ohmic contact)的效用。本专利技术覆晶式发光二极管由一般直通式发光二极管或侧通式发光二极管制得。具体而言，对于侧通式发光二极管的P型半导体外延层与N型半导体外延层皆使用类金刚石/导电材料多层复合结构做为其对应电极，并使P型半导体外延层的对应电极与N型半导体外延层的对应电极两者表面形成一共平面。除此之外，本专利技术覆晶式发光二极管不论来自直通式发光二极管抑或是侧通式发光二极管，其半导体外延多层复合结构侧壁及/或暴露表面皆可以使用绝缘保护层覆盖。较佳而言，该第一半导体外延层以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构(做为第一电极)是N型，该第二半导体外延层以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构(做为第二电极)是P型，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构可以选自由导电材料层与导电类碳钻层叠层结构、导电材料与类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种覆晶式发光二极管，包括：一基板；一半导体外延多层复合结构，其位于该基板上方且包含一第一半导体外延层、以及一第二半导体外延层，其中，该第一半导体外延层与该第二半导体外延层是层迭设置；一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层，以做为一第一电极；一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层，以做为一第二电极；以及一绝缘保护层，覆盖该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层的侧壁以及该第二半导体外延层的侧壁。

【技术特征摘要】
2011.12.15 TW 1001465511.一种覆晶式发光二极管，包括: 一基板； 一半导体外延多层复合结构，其位于该基板上方且包含一第一半导体外延层、以及一第二半导体外延层，其中，该第一半导体外延层与该第二半导体外延层是层迭设置； 一第一类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层，以做为一第一电极； 一第二类金刚石/导电材料多层复合结构，位于该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层上方，并电性连接该半导体外延多层复合结构的该第二半导体外延层，以做为一第二电极；以及 一绝缘保护层，覆盖该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延层的侧壁以及该第二半导体外延层的侧壁。2.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其中，该半导体外延多层复合结构还包括一活性中间层，该活性中间层夹置于该第一半导体外延层与该第二半导体外延层之间。3.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构选自由导电材料层与导电类碳钻层叠层结构、导电材料与类金刚石混合物多层结构、以及导电材料与导电性类金刚石混合物多层结构所组群组的至少一种。4.如权利要求3所述的覆晶式发光二极管，其中，该导电材料层或该导电材料的材质选自由铟锡氧化物、氧化铝锌、氧化锌、石墨烯、钛、铝、铬、镍、钼、钥、钨、银、钼、以及金所组群组的至少一种。5.如权利要求3所述的覆晶式发光二极管，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的导电材料层表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的导电材料层表面形成一共平面。6.如权利要求3所述的覆晶式发光二极管，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的导电类金刚石层表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的导电类金刚石层表面形成一共平面。7.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面形成一共平面。8.如权利要求1所述的覆 晶式发光二极管，还包括:一第一金属焊接层，位于该第一类金刚石/导电材料多层复合结构上；以及一第二金属焊接层，位于该第二类金刚石/导电材料多层复合结构上，其中，该第二金属焊接层的表面与该第一金属焊接层的表面形成一共平面。9.如权利要求8所述的覆晶式发光二极管，其中，该第一类金刚石/导电材料多层复合结构的表面、该第二类金刚石/导电材料多层复合结构的表面、该第二金属焊接层的表面、或/及第一金属焊接层的表面高于或低于该绝缘保护层的表面或与其形成一共平面。10.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，还包含一反射层，夹置于该半导体外延多层复合结构与该第二类金刚石/导电材料多层复合结构之间。11.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其中，该绝缘保护层的材质选自由氮化硅、二氧化硅、以及绝缘类金刚石所组群组中的至少一种。12.如权利要求1所述的覆晶式发光二极管，其中，该第一半导体外延层以及该第一类金刚石/导电材料多层复合结构是N型，该第二半导体外延层以及该第二类金刚石/导电材料多层复合结构是P型。13.一种覆晶式发光二极管的制造方法，包括以下步骤: 提供一基板； 于该基板上方形成一半导体外延多层复合结构，其中，该半导体外延多层复合结构包含一第一半导体外延层、以及一第二半导体外延层，其中，该第一半导体外延层与该第二半导体外延层是层迭设置； 于该第一半导体外延层、以及该第二半导体外延层上方分别形成一第一类金刚石/导电材料多层复合结构、以及一第二类金刚石/导电材料多层复合结构；以及 形成一绝缘保护层，该绝缘保护层覆盖该半导体外延多层复合结构的该第一半导体外延...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋健民，甘明吉，蔡百掦，
申请(专利权)人：铼钻科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：