具有绝缘层的固晶发光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光单元,特别是涉及一种具有绝缘层的固晶发光装置;本发明还涉及所述固晶发光装置的制造方法。
背景技术
随着半导体制程技术发展成熟,更进一步发展制程技术进入奈米阶段,而光电半导体亦随着半导体制程蓬勃发展,例如:发光二极管、半导体雷射等等。现今光电半导体广泛地应用于各项光电装置中,例如:背光模块、电子看板、交通号志、投影机与探照灯等等。传统光电半导体是以直流电源驱动,但一般市电所供应的电源为交流电源,因此使用光电半导体时需先将交流电源转换为直流电源,所以光电半导体的驱动电路必须外加交流对直流转换电路,导致制造成本增加,且交流电源转换成直流电源的过程中受到功率损耗的影响,会造成光电半导体的操作效能降低。有鉴于此,直接使用交流电源驱动的光电半导体的发展有其必要性。
现今使用交流电源的光电半导体是以交流发光二极管的发展较为卓越,各国对此领域皆公开发表产品或专利。例如:美国专利公告号第US6,547,249的“MONOLITHIC SERIES/PARALLEL LED ARRAYS FORMED ON HIGHLY RESISTIVE SUBSTRATES”与美国专利公告号第US 6,957,899的“LIGHT EMITTING DIODES FOR HIGH AC VOLTAGE OPERATION AND GENERAL LIGHTING”,其皆揭露一交流发光二极管模块包含至少二发光二极管晶粒,这些发光二极管晶粒依据其电性连接方式于交流电正负半波下轮流发光,也就是交流发光二极管模块于交流电正负半波下分别有至少一发光二极管晶粒发光。
为确保各发光二极管晶粒可正常发光,需要让各发光二极管晶粒之间电性相互独立,因此需要让各发光二极管晶粒之间具有间隔。传统方式是以蚀刻方式而分别于各发光二极管晶粒之间形成凹部,并以介电材料分别形成介电层于凹部上,以绝缘各发光二极管晶粒之间的电性。但是介电层上的金属镀膜是采用蒸镀或溅镀的方式形成,导致金属镀膜容易因边角过于弯曲或垂直侧壁而产生覆盖效果不佳的问题,因而衍生电路开路或电阻值上升的问题。
中国台湾专利公开号第TW200812100号的“交流发光装置”针对上述问题提出解决方案,参见图1所示,其为公知的具有绝缘层的固晶发光装置的结构示意图。交流发光装置10包含一基板12、至少二微晶粒14、一绝缘体16,一导电结构18;其中二微晶粒14之间形成凹部142,且二微晶粒14的两侧为斜面144,绝缘体16形成于凹部142并贴附斜面144;导电结构18设置于绝缘体16上并电性连接微晶粒14;其中微晶粒14即为发光二极管微晶粒。但是微晶粒14的斜面142会导致绝缘体16形成松脱会滑动,造成绝缘效果不佳,所以公知的具有绝缘层的固晶发光装置10的斜面144无法解决绝缘体16披覆性不佳而导致绝缘效果不佳的问题,容易导致公知的具有绝缘层的固晶发光装置10产生漏电的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有绝缘层的固晶发光装置,使绝缘层设置于发光单元的披覆效果增加,避免绝缘层形成时滑动或松脱;为此本发明还要提供一种所述固晶发光装置的制造方法。
为解决上述技术问题,本发明的具有绝缘层的固晶发光装置所采用的技术方案之一是,包括:
一透明基板;
至少一第一发光单元,其设置于所述透明基板上;
至少一第二发光单元,具有阶梯状结构的外观,其由下而上包含有:
一第一半导体层,设置于部分透明基板上;
一第一发光层,设置于所述第一半导体层之上;及
一第二半导体层,设置于所述第一发光层之上;
还包含一第一电极与一第二电极,所述第一电极设置于部分第一半导体层之上,所述第二电极设置于部分第二半导体层之上;
一绝缘层,设置于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间;以及
一导电层,设置于所述绝缘层上,以电性耦接所述第一发光单元与所述第二发光单元。
上述具有绝缘层的固晶发光装置的制造方法,包括如下步骤:
提供一透明基板;
形成至少一第一发光单元与至少一第二发光单元于所述透明基板上,所述第二发光单元具有阶梯状结构的外观,其由下而上包含有:
一第一半导体层,设置于部分所述透明基板上;
一第一发光层,设置于所述第一半导体层之上;及
一第二半导体层,设置于所述第一发光层之上;
还包含一第一电极与一第二电极,所述第一电极设置于部分所述第一半导体层之上,所述第二电极设置于部分所述第二半导体层之上;
形成一绝缘层于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间;以及
形成一导电层于所述绝缘层上,以电性耦接所述第一发光单元与所述第二发光单元。
本发明的具有绝缘层的固晶发光装置所采用的技术方案之二是,包括:
一芯片组,其包含:
一透明基板;
至少一第一发光单元,设置于所述透明基板上;
至少一第二发光单元,具有阶梯状结构的外观,其由下而上包含有:
一第一半导体层,设置于部分透明基板上;
一第一发光层,设置于所述第一半导体层之上;及
一第二半导体层,设置于所述第一发光层之上;
还包括一第一电极与一第二电极,所述第一电极设置于部分第一半导体层之上,所述第二电极设置于部分第二半导体层之上;以及
一绝缘层,设置于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间;以及
一承接基板,所述芯片组翻转并以复数导电件设置于所述承接基板上。
上述具有绝缘层的固晶发光装置的制造方法,包含如下步骤:
提供一承接基板,具有复数导电件;
形成一芯片组,其步骤包含:
提供一透明基板;
形成至少一第一发光单元与至少一第二发光单元于所述透明基板上,所述第二发光单元具有阶梯状结构的外观,其由下而上包含有:
一第一半导体层,设置于部分透明基板上;
一第一发光层,设置于所述第一半导体层之上;及
一第二半导体层,设置于所述第一发光层之上;
还包含一第一电极与一第二电极,所述第一电极设置于部分第一半导体层之上,所述第二电极设置于部分第二半导体层之上;
形成一绝缘层于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间;以及
翻转所述芯片组并以所述复数导电件设置于所述承接基板上,以电性耦接所述第一发光单元与所述第二发光单元。
采用本发明的具有绝缘层的固晶发光装置及其制造方法,藉由阶梯状结构外观的发光单元,增加绝缘层与第二发光单元之间的披覆性,以提高绝缘效果而避免漏电。此外,绝缘层的上方可为非水平面更可避免导电层形成断路,导致导电效果不佳的问题。
另外本发明还可以利用用绝缘层与导电层的接触面为非水平面,而避免导电效果不佳的问题。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是现有的具有绝缘层的固晶发光装置的结构示意图;
图2是本发明的固晶发光装置实施例一结构示意图;
图3A-3G是图2所示实施例的制造流程的示意图;
图4是本发明的固晶发光装置实施例二结构示意图;
图5A-5J是图4所示实施例的制造流程的示意图。
图中符号说明:
10为交流发光装置;12为基板; 14为微晶粒;
142为凹部; 144为斜面; 16为绝缘体;
18为导电结构; 20为固晶发光装置; 22为透明基板;
24为第一发光单元;242为第一半导体层;244为第一电极;
246为第一发光层; 248为第二半导体层;250为第二电极;
26为第二发光单元;264为第三电极; 266为第三半导体层;
268为第二发光层; 270为第四半导体层;272为第四电极;
28为绝缘层; 30为导电层; 40为固晶发光装置;
42为承接基板; 44为芯片组; 46为导电件;
462为第一接点; 464为导电连接点; 466为第二接点;
52为透明基板; 534为第一凸块; 536为导电层;
538为第二凸块; 54为第一发光单元; 542为第一半导体层;
544为第一发光层; 546为第二半导体层;548为第一电极;
550为第二电极; 56为第二发光单元; 562为第三半导体层;
564为第二发光层; 566为第四半导体层;568为第三电极;
570为第四电极; 58为绝缘层。
具体实施方式
实施例一。如图2所示,本发明的具有绝缘层的固晶发光装置20包含一透明基板22、一第一发光单元24、一第二发光单元26、一绝缘层28与一导电层30,第一发光单元24与第二发光单元26设置于透明基板22上,第二发光单元26具有阶梯状结构的外观,绝缘层28设置于所述第一发光单元24与所述第二发光单元26之间,导电层30设置于所述绝缘层28上,所述导电层30耦接所述第一发光单元24与所述第二发光单元26。本发明藉由第二发光单元26具阶梯状结构的外观而提高绝缘层28的披覆性,进而提高绝缘层28的绝缘效果,以避免所述第一发光单元24与所述第二发光单元26之间漏电。
第一发光单元24还包含一第一半导体层242、一第一电极244、一第一发光层246、一第二半导体层248与一第二电极250,第一半导体层242设置于所述透明基板22上,第一发光层246设置于所述第一半导体层242上,第二半导体层248设置于所述第一发光层246上,第一电极244设置于第一半导体层242上,第二电极250设置于所述第二半导体层248上。第二发光单元26包含一第三电极264、一第三半导体层266、一第二发光层268、一第四半导体层270与一第四电极272,第三半导体层266设置于所述透明基板22上,第二发光层268设置于部分第三半导体层266上,第四半导体层270设置于所述第二发光层268上,第三电极264设置于第三半导体层266上,第四电极272设置于部分第四半导体层270上。由下而上,所述第三半导体层266至第四电极272具有阶梯状结构的外观,也就是说所述第四半导体层270相对所述第一发光单元24的一侧较短于所述第三半导体层266相对所述第一发光单元24的一侧,所述第四电极272设置于所述第四半导体层270上并耦接所述导电层30。
其中,透明基板22的材料为选自于III-V族的化学元素、非晶体半导体、非结晶体半导体及上述的任意组合的其中之一;所述第一发光单元24与所述第二发光单元26可依交流电正负半波发光,绝缘层28的材料为选自于二氧化硅、一氧化硅、四氮化硅、氮化物、非晶体半导体及非结晶体半导体的其中之一,所述导电层30为一透明导电层或一金属导电层。此外,本实施例的较佳具有绝缘层的固晶发光装置20在于所述绝缘层28之上方为非水平面,也就是绝缘层28与所述导电层30之间的接触面为非水平面,以避免导电层30形成断路。
此外,复数第一发光单元24与复数第二发光单元26更可串、并或串并联电气连接形成一桥式整流电路或一桥式交流发光装置或一全波交流发光装置,以设置于透明基板22上。
上述实施例的制造流程如图3A至3G所示。参见图3A,提供一透明基板22,其中透明基板22的材料为选自于III-V族的化学元素、非晶体半导体、非结晶体半导体及上述的任意组合的其中之一;如图3B所示,形成第一半导体层242与第三半导体层264于所述透明基板22上;如第图3C所示,形成第一发光层246于第一半导体层242上,同时一并形成第二发光层268于第三半导体层266上;如图3D所示,形成第二半导体层248于第一发光层246,同时一并形成一第四半导体层270于第二发光层268上,如图3E所示,形成第一电极244于第一半导体层242上,形成第二电极250于第二半导体层248上,形成第三电极264于第三半导体层266上,形成第四电极272于第四半导体层270上,以形成第一发光单元24与第二发光单元26,且第二发光单元26具有阶梯状结构的外观;如图3F所示,形成一绝缘层28于所述第一发光单元24与所述第二发光单元26之间,所述绝缘层28覆盖于所述第二发光单元26的所述阶梯状结构上,此时绝缘层28之上方为非水平面;如图3G所示,形成一导电层30于所述绝缘层28上,所述导电层30耦接所述第一发光单元24与所述第二发光单元26。如此藉由第二发光单元26具有阶梯状结构的外观,可提高绝缘层28的披覆性,进而提高绝缘层28的绝缘效果,且因绝缘层28之上方为非水平面,所以导电层30形成于绝缘层28上时不会产生断路。
此外,图3A至图3G所示的步骤中,更可形成复数第一发光单元24与复数第二发光单元26串、并或串并联电气连接形成一桥式整流电路或一桥式交流发光装置或全波交流发光装置,以设置于透明基板22上。
以上所述,本发明的具有绝缘层的固晶发光装置20藉由第二发光单元26所具有的阶梯状结构外观提高绝缘层28的披覆性,以提升第一发光单元24与第二发光单元26之间的绝缘效果。
实施例二。如图4所示,本发明的具有绝缘层的固晶发光装置40包含一承接基板42与一芯片组44,其中芯片组44包含一透明基板52、一第一发光单元54、一第二发光单元56与绝缘层58;且透明基板52、一第一发光单元54、一第二发光单元56与绝缘层58的连接关系如同上述的透明基板22、第一发光单元24、第二发光单元26与绝缘层28的连接关系,因此不再赘述。芯片组44经翻转后并以复数导电件46以设置于所述承接基板42上,其中本实施例的所述导电件46包含一第一接点462与一第二接点466,且第一接点462与第二接点466之间设有一导电连接点464,所以导电连接点464亦设置于承接基板42。所述承接基板42的材料为选自于III-V族的化学元素、II-VI族的化学元素、IV族的化学元素、IV-IV族的化学元素、非晶体半导体、非结晶体半导体及上述的任意组合的其中之一,所述透明基板52的材料为选自于III-V族的化学元素、非晶体半导体、非结晶体半导体及上述的任意组合的其中之一,绝缘层58的材料为选自于二氧化硅、一氧化硅、四氮化硅、氮化物、非晶体半导体及非结晶体半导体的其中之一。
第一发光单元54由上而下包含一第一半导体层542、一第一发光层544与一第二半导体层546;且第一发光单元54更进一步包含第一电极548与第二电极550,第一电极548设置于第一半导体层542上,第二电极550设置于第二半导体层546上;第二发光单元56由上而下包含一第三半导体层562、一第二发光层564、一第四半导体层566,且第二发光单元56更进一步包含一第三电极568与一第四电极570,第三电极568设置于第三半导体层562上,第四电极570设置于第四半导体层566上,第二发光单元56由上而下具有阶梯状结构的外观,以用于设置绝缘层58于第一发光单元54与第二发光单元56之间。另外,本实施例的第一接点462与第二电极550之间更设有一第一凸块534,导电连接点464上设有一导电层536,第一电极548与第四电极570连接导电层536,且所述导电层536亦与所述绝缘层58相接,第二接点466与第三电极568之间更设有一第二凸块538。
本发明的具有绝缘层的固晶发光装置40,藉由第二发光单元56具有阶梯状结构的外观,提高绝缘层58与所述第一发光单元54之间的披覆性,以避免绝缘层58于芯片组44翻转设置于承接基板42时导致所述第一发光单元54与所述第二发光单元56之间漏电。
此外,复数第一发光单元54与复数第二发光单元56更可串、并或串并联电气连接形成一桥式整流电路或一桥式交流发光装置或一全波交流发光装置,以设置于透明基板52上。
上述实施例二的制造流程如图5A至图5J所示。首先如图5A所示,提供透明基板52,其中透明基板52的材料为选自于III-V族的化学元素、非晶体半导体、非结晶体半导体及上述的任意组合的其中之一;如图5B所示,形成第一半导体层542与第三半导体层562于所述透明基板52上;如图5C所示,形成第一发光层544于第一半导体层542上,同时一并形成第二发光层564于第三半导体层562上;如图5D所示,形成第二半导体层546于第一发光层544,同时一并形成一第四半导体层566于第二发光层564上;如图5E所示,形成第一电极548于第一半导体层542上,形成第二电极550于第二半导体层546上,形成第三电极568于第三半导体层562上,形成第四电极570于第四半导体层566上,以形成第一发光单元54与第二发光单元56,且第二发光单元56具有阶梯状结构的外观;如图5F所示,形成绝缘层58于所述第一发光单元54与所述第二发光单元56之间;如图5G所示,提供承接基板42,其中承接基板42的材料为选自于III-V族的化学元素、II-VI族的化学元素、IV族的化学元素、IV-IV族的化学元素、非晶体半导体、非结晶体半导体及上述的任意组合的其中之一;如图5H所示,形成第一接点462、导电连接点464与第二接点466于所述承接基板42上;如图5I所示,形成第一凸块534于所述第一接点462上,形成导电层536于导电连接点464上,形成第二凸块538于第二接点466上;如图5J所示,翻转芯片组44,此时绝缘层58的上方为非水平面,并藉由第二电极550连接第一凸块534,第一电极548与第四电极570以及绝缘层58连接导电层536,以及第三电极568连接第二凸块538,以设置芯片组44于承接基板42上。由于绝缘层58的上方为非水平面,所以芯片组44设置于承接基板42上时不会使绝缘层58导致导电层536形成断路。绝缘层58的材料为选自于二氧化硅、一氧化硅、四氮化硅、氮化物、非晶体半导体及非结晶体半导体的其中之一。如此绝缘层58可藉由第二发光单元56所具有的阶梯状结构的外观提高披覆性,进而提高绝缘效果。
此外,于图5A至图5J所示的步骤中,更可形成复数第一发光单元54与复数第二发光单元56串、并或串并联电气连接形成一桥式整流电路或一桥式交流发光装置或全波交流发光装置,以设置于透明基板52上。
综上所述,本发明是有关于一种具有绝缘层的固晶发光装置及其制造方法,其利用第二发光单元具有阶梯状结构的外观,绝缘层设置于第一发光单元与第二发光单元之间时,可提高披覆性,进而提高绝缘层的绝缘效果,以避免发光单元之间漏电。此外,绝缘层之上方为非水平面,可避免导电层于形成于绝缘层上时因边角或垂直侧壁而产生断路。
以上通过实施例,对本发明进行了详细的说明,但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员还可做出许多变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围。