发明名称 具U型沟槽之发光二极体之封装结构PACKAGE STRUCTURE OF LIGHT EMITTED DIODE WITH U-GROOVE
摘要 本发明揭示一种发光二极体(LED)之封装结构。为减少光线被基板吸收以增加亮度,在LED晶圆制程完成后,自LED之基板之背面,以化学蚀刻方法选择性蚀刻一个U型沟槽,将部分基板蚀穿,仅留下LED之PN接面及缓冲层,在U型沟槽内镀上金属作反射层而增加单面之亮度。或镀上透明导电层使LED两面发光,两面之光强度可以相同。此结构可重叠二个或三个LED而得彩色光或白光。其光强度亦可增强。然后再切割成单晶片或LED阵列。本发明之发光二极体不必将正、负电极皆置于正面而可分置于正、反面。使发光面积可以增加;热传导可以加快。
申请公布号 TWI265643 申请公布日期 2006.11.01
申请号 TW094100567 申请日期 2005.02.21
申请人 苏毅恒;苏雅玫 SU, YA MEI 台北市大安区敦化南路1段177巷17号2楼 发明人 苏毅恒;苏雅玫
分类号 H01L33/00(2006.01) 主分类号 H01L33/00(2006.01)
代理机构 代理人
主权项 1.一种发光二极体(LED)之封装结构,在基板之背面蚀刻一个U型沟槽直抵发光二极体之PN接面下之缓冲层,第二电极即自缓冲层接出,以减少光被基板吸收,且两面散热而增加亮度,至少包含:一发光二极体晶片(chip),具有基板(substrate)、缓冲层及发光之PN接面(junction);一U型沟槽,自基板下蚀刻至缓冲层剩下一个厚度;一层绝缘层,在发光二极体之第一型层上之周围之切割道附近,以降低周围之电场;一透明导电层,镀于发光二极体之第一型层上,形成第一电极;一第一金属电极,形成在发光部分外之透明导电层上;一金属反射层,形成在基板之U一型沟槽内,与缓冲层接触,反射光线使其向上;一第二金属电极,形成在基板之底面,形成第二电极。2.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该金属反射层可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体。3.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该缓冲层之剩余厚度为0至50m。4.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该透明导电层为氧化铟锡(ITO)。5.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该基板为蓝宝石(sapphire)。6.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该基板为钻石。7.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该基板为氮化镓(GaN)。8.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该基板为氮化铝(AlN)。9.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该基板为砷化镓(GaAs)。10.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该绝缘层为氧化矽(SiO2)。11.如申请专利范围第1项之发叔户极体之封装结构,其中该绝缘层为氮化矽(Si3N4)。12.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该绝缘层之厚度1000至为10000。13.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该发光二极体晶片由许多发光二极体成为一列。14.如申请专利范围第1项之发光二极体之封装结构,其中该发光二极体晶片由许多发光二极体成为一矩阵。15.一种发光二极体(LED)之堆叠封装结构,将两片背面有蚀刻至缓冲层之U型沟槽之LED晶片堆叠封装,至少包含:一片第一LED晶片,具有第一P型半导体层P1,第一N型半导体层N1,第一缓冲层N+,第一N型半导体层上周围有第一绝缘层,第一P型半导体层上有第一透明导电层,第一透明导电层上除中央部分外,周围有一层第一金属电极,基板有蚀刻至缓冲层之第一U型沟槽,第一U型沟槽内镀有金属反射层,第二金属电极形成在基板之底面;一片第二LED晶片,具有第二P型半导体层P2,第二N型半导体层N2,第二缓冲层N+,第二P型半导体层上周围有第二绝缘层,第二P型半导体层上有第二透明导电层,第二透明导电层上除中央部分外,周围有一层第三金属电极,基板有蚀刻至缓冲层之第二U型沟槽,第二U型沟槽内镀有第三透明导电层,第四金属电极形成在基板之底面;将前述第二LED晶片倒转,使第二P型半导体层P2对正第一P型半导体层P1,使第一金属电极与第三金属电极接合而得堆叠之构造,第二LED晶片之面积小于第一LED晶片之面积,使第一LED晶片之一侧露出第一金属电极以供打线(wire bonding)之用。16.如申请专利范围第15项之堆叠封装结构,其中该第一U型一沟槽内之金属反射层可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体。17.如申请专利范围第15项之堆叠封装结构,其中该第一LED晶片及第二LED晶片为同数目之LED之一列晶片。18.如申请专利范围第15项之堆叠封装结构,其中该第一LED晶片及该第二LED晶片为同数目之LED之矩阵晶片。19.如申请专利范围第15项之堆叠封装结构,其中该第二LED晶片不倒转,而以第二U型沟槽对准第一LED晶片之第一P型半导体层P1,使第四金属电极与第一金属电极接合。20.如申请专利范围第19项之堆叠封装结构,其中该第一U型沟槽内之金属反射层可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体。21.如申请专利范围第15项之堆叠封装结构,其中该第二LED晶片不倒转,而将前述第一LED晶片倒转,而以第二U型沟槽对准第一LED晶片之第一U型沟槽,使第四金属电极与第二金属电极接合,第一U型沟槽内之金属反射层用透明导电层取代,第一金属电极,形成在第一P型半导体层上形成反射层。22.如申请专利范围第21项之堆叠封装结构,其中该第一金属电极中央部分可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体。23.如申请专利范围第19项之堆叠封装结构,其中该第一LED晶片之第一金属电极中央以透明导电层取代,第一LED晶片不倒转;将第二LED晶片置于第一LED晶片之U型沟槽内,使第三金属电极与第一LED晶片U型沟槽内之透明导电层接合而成堆叠之构造,第四金属电极在第二LED晶片之全部沟槽内形成反射层。24.如申请专利范围第23项之堆叠封装结构,其中该第二LED晶片沟槽内中央之第四金属电极沟槽内部分可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体。25.如申请专利范围第15项之堆叠封装结构,进一步包含:一片第三LED晶片,具有第三P型半导体层P3,第三N型半导体层N3,第三缓冲层N+,第三N型半导体层上周围有第三绝缘层,第三P型半导体层上有第三透明导电层,第三透明导电层上除中央部分外,周围有一层第五金属电极,基板有蚀刻至缓冲层之第三U型沟槽,金属反射层形成在第三U-型沟槽内,基板之底面镀有第六金属电极;第一LED晶片U型沟槽内之第二金属电极以透明导电层取代;将第三LED晶片置于第一LED晶片之U型沟槽内,使第五金属电极与第一LED晶片U型沟槽内之透明导电层接合而成三片晶片堆叠之构造。26.如申请专利范围第25项之堆叠封装结构,其中该第三U-型沟槽内之金属反射层可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体之三片晶片堆叠之构造。27.如申请专利范围第19项之堆叠封装结构,进一步包含:一片第三LED晶片,具有第三P型半导体层P3,第三N型半导体层N3,第三缓冲层N+,第三N型半导体层上周围有第三绝缘层,第三P型半导体层上有第三透明导电层,第三透明导电层上除中央部分外,周围有一层第五金属电极,基板有蚀刻至缓冲层之第三U型沟槽,金属反射层形成在第三U型沟槽内,基板之底面镀有第六金属电极;第一LED晶片U型沟槽内之第二金属电极以透明导电层取代;将第三LED晶片置于第一LED晶片之U型沟槽内,使第五金属电极与第一LED晶片U型沟槽内之透明导电层接合而成三片晶片堆叠之构造。28.如申请专利范围第27项之堆叠封装结构,其中该第三U-型沟槽内之金属反射层可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体之三片晶片堆叠之构造。29.如申请专利范围第21项之堆叠封装结构,进一步包含:一片第三LED晶片,具有第三P型半导体层P3,第三N型半导体层N3,第三缓冲层N+,第三N型半导体层上周围有第三绝缘层,第三P型半导体层上有第三透明导电层,第三透明导电层上除中央部分外,周围有一层第五金属电极,基板有蚀刻至缓冲层之第三U型沟槽,第三U型沟槽内镀有透明导电层,基板下有第六金属电极;将第三LED晶片置于第二LED晶片之上,使第六金属电极与第二LED晶片之第三金属电极接合而成三片晶片堆叠之构造。30.如申请专利范围第29项之堆叠封装结构,其中该第一LED晶片之第二金属电极中央部分可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体之三片晶片堆叠之构造。31.如申请专利范围第19项之堆叠封装结构,进一步包含:一片第三LED晶片,具有第三P型半导体层P3,第三N型半导体层N3,第三缓冲层N+,第三N型半导体层上周围有第三绝缘层,第三P型半导体层上有第五金属电极,基板有蚀刻至缓冲层之第三U型沟槽,第三U型沟槽内有透明导电层,基板底部镀有第六金属电极;将第三LED晶片置于第一LED晶片之U型沟槽内,使第六金属电极与第一LED晶片U型沟槽内之透明导电层接合而成三片晶片堆叠之构造。32.如申请专利范围第31项之堆叠封装结构,其中该第三LED晶片之第五金属电极中央部分可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体之三片晶片堆叠之构造。33.如申请专利范围第21项之堆叠封装结构,进一步包含:一片第三LED晶片,具有第三P型半导体层P3,第三N型半导体层N3,第三缓冲层N+,第三N型半导体层上周围有第三绝缘层,第三P型半导体层上有第三透明导电层,第三透明导电层上除中央部分外,周围有一层第五金属电极,基板有蚀刻至缓冲层之第三U型沟槽,第三U型沟槽内有透明导电层,基板底部镀有第六金属电极;将前述第三LED晶片倒转,使第三P型半导体层P3对正第二P型半导体层P2,使第五金属电极与第三金属电极接合而得堆叠之构造,第三LED晶片之面积小于第二LED晶片之面积,使第二LED晶片之一侧露出第三金属电极以供打线(wire bonding)之用。34.如申请专利范围第33项之堆叠封装结构,其中该第一LED晶片之第一金属电极中央部分可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体之三片晶片堆叠之构造。35.如申请专利范围第19项之堆叠封装结构,进一步包含:一片第三LED晶片,具有第三P型半导体层P3,第三N型半导体层N3,第三缓冲层N+,第三N型半导体层上周围有第三绝缘层,第三P型半导体层上有第三透明导电层,第三透明导电层上除中央部分外,周围有一层第五金属电极,基板有蚀刻至缓冲层之第三U型沟槽,第三U型沟槽内有透明导电层,基板底部镀有第六金属电极;将第三LED晶片置于第二LED晶片之上,使第六金属电极与第二LED晶片之第三金属电极接合而成三片晶片堆叠之构造。第三LED晶片之面积小于第二LED晶片之面积,使第二LED晶片之一侧露出第三金属电极以供打线(wire bonding)之用。36.如申请专利范围第35项之堆叠封装结构,其中该第一LED晶片之第一金属电极中央部分可用透明导电层取代,以形成双面发光二极体之三片晶片堆叠之构造。图式简单说明:第1图显示先前技术之发光二极体构造之剖面图;第1图(A)为以蓝宝石(sapphire)为基底之发光二极体;第1图(B)为以GaAs为基底之二极体晶片构造之剖面图。第2图系显示依据本发明之第一实施例之发光二极体之封装结构。第2图(A)剖面示意图;第2图(B)为俯视图;第2图(C)为俯视图。第3图显示依据本发明之第二实施例之由许多发光二极体形成一列之封装结构平面示意图;第3图(A)为俯视图;第3图(B)为仰视图。第4图为由许多发光二极体形成一矩阵之封装结构俯视平面图。第5图显示依据本发明之第三实施例之发光二极体面对面堆叠封装结构之剖面图示意图;第5图(A)为单向发光二极体;第5图(B)为双向发光二极体。第6图显示依据本发明之第四实施例之发光二极体堆叠封装结构之剖面示意图;第6图(A)为单向发光二极体;第6图(B)为双向发光二极体。第7图显示依据本发明之第五实施例之发光二极体堆叠封装结构剖面示意图;第7图(A)为单向发光二极体;第7图(B)为双向发光二极体。第8图显示依据本发明之第六实施例之发光二极体在沟槽内堆叠封装结构之剖面示意图;第8图(A)为单向发光二极体;第8图(B)为双向发光二极体。第9图显示依据本发明之第七实施例之发光二极体在三重堆叠封装结构之剖面示意图;第9图(A)为单向发光二极体;第9图(B)为双向发光二极体。第10图显示依据本发明之第八实施例之发光二极体在三重堆叠封装结构之剖面示意图;第10图(A)为单向发光二极体;第10图(B)为双向发光二极体。第11图显示依据本发明之第九实施例之发光二极体在三重堆叠封装结构之剖面示意图;第11图(A)为单向发光二极体;第11图(B)为双向发光二极体。第12图显示依据本发明之第九实施例之发光二极体在三重堆叠封装结构之剖面示意图;第12图(A)为单向发光二极体;第12图(B)为双向发光二极体。第13图显示依据本发明之第十实施例之发光二极体在三重堆叠封装结构之剖面示意图;第13图(A)为单向发光二极体;第13图(B)为双向发光二极体。第14图显示依据本发明之第十一实施例之发光二极体在三重堆叠封装结构之剖面示意图;第14图(A)为单向发光二极体;第14图(B)为双向发光二极体。
地址 台北县中和市兴南路2段114巷23弄18号