TW201917915A - 發光二極體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體，其包括發光二極體晶粒及封裝層，所述發光二極體晶粒包括第一電極、第二電極及依次堆疊設置的N型半導體層、發光活性層及P型半導體層，所述第一電極設置於所述P型半導體層，所述第二電極設置於所述N型半導體層，所述封裝層包覆所述發光二極體晶粒並露出所述N型半導體層、所述第一電極及所述第二電極，所述封裝層上開設一與所述發光二極體晶粒的周緣間隔設置的貫穿孔，所述發光二極體還包括導電結構及第一導電層，所述導電結構填滿所述貫穿孔，所述第一導電層形成於所述導電結構靠近所述第一電極的一端，並電連接所述第一電極及所述導電結構。

Description

發光二極體及其製造方法
本發明涉及一種發光二極體及其製造方法。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)係一種可將電流轉換成特定波長範圍的光電半導體組件。發光二極體以其亮度高、工作電壓低、功耗小、易與積體電路匹配、驅動簡單、壽命長等優點，從而可作為光源而廣泛應用於照明領域。
然，發光二極體在裝設於其他電子組件如電路板上時，往往需要擺正所述發光二級管使得其帶有電極的表面與所述電路板電連接，從而使得安裝耗時較長且耗費人力。
有鑑於此，本發明提供一種便於安裝的發光二極體。
本發明還提供一種上述發光二極體的製造方法。
一種發光二極體，其包括發光二極體晶粒及封裝層，所述發光二極體晶粒包括半導體結構、設置於所述半導體結構上的第一電極及第二電極，所述半導體結構包括依次堆疊設置的N型半導體層、發光活性層及P型半導體層，所述第一電極設置於所述P型半導體層，所述第二電極設置於所述N型半導體層，所述封裝層包覆所述發光二極體晶粒並露出所述N型半導體層、所述第一電極及所述第二電極，所述封裝層沿所述半導體結構的堆疊方向開設與與所述發光二極體晶粒的周緣間隔設置的貫穿孔，所述發光二極體還包括導電結構及第一導電層，所述導電結構填滿所述貫穿孔，所述第一導電層形成於所述導電結構靠近所述第一電極的一端，並電連接所述第一電極及所述導電結構。
一種發光二極體的製造方法，其包括以下步驟：
提供一設置於藍寶石基板上的發光二極體晶粒，且所述發光二極體晶粒未覆蓋所述藍寶石基板的周緣區域，所述發光二極體晶粒包括半導體結構、設置於所述半導體結構上的第一電極及第二電極，所述半導體結構包括依次堆疊設置的N型半導體層、發光活性層及P型半導體層，所述第一電極設置於所述P型半導體層，所述第二電極設置於所述N型半導體層；
形成一包覆所述發光二極體晶粒的封裝層，並使所述第一電極及第二電極露出；
在所述封裝層對應所述藍寶石基板的周緣區域沿所述發光二極體晶粒的堆疊方向形成貫穿孔；
對應所述貫穿孔形成填滿所述貫穿孔的導電結構；
在所述導電結構遠離所述藍寶石基板的一端形成電連接所述第一電極的第一導電層；及 去除所述藍寶石基板。
本發明的發光二極體，其包括沿所述發光二極體晶粒的堆疊方向貫穿所述發光二極體相對的正面及反面的導電結構，且所述導電結構一端與所述第一電極電連接，另所述N型半導體層未被所述封裝層覆蓋，從而使得所述發光二極體的正面及反面均可與其他電子組件（如電路板）電連接進而發光，使得所述發光二極體的安裝更加便捷快速。
下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅係本發明一部分實施方式，而不係全部的實施方式。
基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，均屬於本發明保護的範圍。
本文中所使用的方位詞“第一”、“第二”均係以使用時依據具體組件的位置定義，而並不限定。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術及科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只係為了描述具體的實施方式的目的，不係旨在於限制本發明。
請參閱圖1至圖10，本發明較佳實施方式提供一種發光二極體100的製造方法，其包括如下步驟：
步驟S1，請參閱圖1，提供一層疊結構1。
所述層疊結構1包括依次層疊設置的藍寶石基板11、N型半導體層12、發光活性層13及P型半導體層14。
步驟S2，請參閱圖2，自上而下蝕刻所述N型半導體層12、發光活性層13及P型半導體層14以形成一呈“凹”字型的半導體結構10，且使得所述層疊結構1周緣區域的藍寶石基板11裸露。所述半導體結構10中的N型半導體層12包括裸露的第一部分121及連接於所述第一部分121的周緣且被層疊的發光活性層13及P型半導體層14覆蓋的第二部分123。
步驟S3，請參閱圖3，在所述半導體結構10的P型半導體層14遠離所述發光活性層13的表面形成一第一導電結合層20。
步驟S4，請參閱圖4，在所述第一導電結合層20遠離所述第一導電結合層20的表面形成於第一電極31，在所述第一部分121遠離所述藍寶石基板11的表面形成第二電極35，且所述第一電極31與所述第二電極35間隔設置。所述半導體結構10、所述第一導電結合層20、所述第一電極31及所述第二電極35共同形成發光二極體晶粒40。
本實施方式中，所述第一電極31遠離所述藍寶石基板11的一端與所述第二電極35遠離所述藍寶石基板11的一端齊平。
步驟S5，請參閱圖5，形成一包覆所述發光二極體晶粒40的封裝層50，並使所述第一電極31及第二電極35露出。
本實施方式中，所述封裝層50包括一與所述藍寶石基板11連接的第一表面501及一與所述第一表面501相對的第二表面503。所述第二表面503與所述第一電極31遠離所述藍寶石基板11的一端及所述第二電極35遠離所述藍寶石基板11的一端齊平。
步驟S6，請參閱圖6，在所述封裝層50對應所述藍寶石基板11未被所述發光二極體晶粒40覆蓋的區域沿所述發光二極體晶粒40與所述藍寶石基板11的層疊方向形成貫穿孔51。
步驟S7，請參閱圖7，在所述貫穿孔51內形成填滿所述貫穿孔51的導電結構60。
本實施方式中，所述導電結構60為銅導電結構。
步驟S8，請參閱圖8，在所述第二表面503形成電連接所述導電結構60與所述第一電極31的第一導電層71，並對應所述第二電極35遠離所述藍寶石基板11的一端形成第二導電層73。
本實施方式中，所述第一導電層71及所述第二導電層73的材料為錫。所述第一導電層71遠離所述第二表面503的表面與所述第二導電層73遠離所述第二表面503的表面齊平。
在其他實施方式中，所述第一導電層71及所述第二導電層73可由其他導電材料製得。
步驟S9，請參閱圖9，去除所述藍寶石基板11以露出所述N型半導體層12及所述導電結構60，並在所述N型半導體層12上形成一第二導電結合層80。
步驟S10，請參閱圖10，在所述第一表面501形成與所述導電結構60對應的第三導電層75，並在所述第二導電結合層80遠離所述N型半導體層12的表面形成第四導電層77。
本實施方式中，所述第三導電層75及所述第四導電層77的材料為錫。所述第三導電層75遠離所述導電結構60的表面與所述第四導電層77遠離所述第二導電結合層80的表面齊平。
在其他實施方式中，所述第三導電層75及所述第四導電層77可由其他導電材料製得。
請參閱圖10及圖11，本發明較佳實施方式還提供一種發光二極體100，其俯視圖呈圓形。在其他實施方式中，所述發光二極體100的俯視圖還可為矩形、方形、多邊形、橢圓形及三角形等其他形狀。
所述發光二極體100包括發光二極體晶粒40、封裝層50、導電結構60及第一導電層71。
所述發光二極體晶粒40包括一半導體結構10、第一電極31及第二電極35。所述半導體結構10包括依次堆疊設置的N型半導體層12、發光活性層13及P型半導體層14。所述第一電極31設置於所述P型半導體層14上，所述第二電極35設置於所述N型半導體層12。
所述封裝層50包覆所述發光二極體晶粒40，並露出所述N型半導體層12、第一電極31及第二電極35。所述封裝層50沿所述半導體結構10的堆疊方向開設與所述發光二極體晶粒40的周緣間隔設置的貫穿孔51。
所述導電結構60填滿所述貫穿孔51。所述第一導電層71形成於所述導電結構60靠近所述第一電極31的一端，並電連接所述第一電極31及所述導電結構60。
進一步地，所述半導體結構10大致呈“凹”字型，其中，所述N型半導體層12包括裸露的第一部分121及連接於所述第一部分121的周緣且被層疊的發光活性層13及P型半導體層14覆蓋的第二部分123。所述第二電極35設置於所述第一部分121。
進一步地，所述第一電極31與所述P型半導體層14之間設有一第一導電結合層20，用以提高所述第一電極31與所述P型半導體層14之間的結合力。
進一步地，所述第一電極31遠離所述N型半導體層12的一端與所述第二電極35遠離所述N型半導體層12的一端齊平。
進一步地，所述封裝層50包括相對設置的第一表面501與第二表面503，所述第一表面501與所述N型半導體層12背離所述發光活性層13的表面齊平，所述第二表面503與所述第一電極31及第二電極35齊平。
進一步地，所述發光二極體100還包括設置於所述第二電極35遠離所述N型半導體層12一端的第二導電層73。
進一步地，所述發光二極體100還包括設置於所述導電結構60遠離所述第一導電層71的一端的第三導電層75，及設置於所述N型半導體層12背離所述第二電極35的表面上的第四導電層77。
進一步地，所述第四導電層77與所述N型半導體層12之間還設有一第二導電結合層80，用以提高所述第四導電層77與所述N型半導體層12之間的結合力。
本實施方式中，所述第一導電層71、所述第二導電層73、所述第三導電層75及所述第四導電層77的材料為錫。
本實施方式中，所述第一導電層71遠離所述封裝層50的一端與所述第二導電層73遠離所述封裝層50的一端齊平，所述第三導電層75遠離所述封裝層50的一端與所述第四導電層77遠離所述封裝層50的一端齊平。
本發明的發光二極體100，其包括沿所述發光二極體晶粒40的堆疊方向貫穿所述發光二極體100相對的正面及反面的導電結構60，且所述導電結構60一端與所述第一電極31電連接，另所述N型半導體層12未被所述封裝層50覆蓋，從而使得所述發光二極體100的正面及反面均可與其他電子組件（如電路板）電連接進而發光，使得所述發光二極體100的安裝更加便捷快速。
另，對於本領域的普通技術人員來說，可根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有該等改變與變形均應屬於本發明申請專利範圍的保護範圍。
100‧‧‧發光二極體
1‧‧‧層疊結構
11‧‧‧藍寶石基板
12‧‧‧N型半導體層
13‧‧‧發光活性層
14‧‧‧P型半導體層
10‧‧‧半導體結構
121‧‧‧第一部分
123‧‧‧第二部分
20‧‧‧第一導電結合層
31‧‧‧第一電極
35‧‧‧第二電極
40‧‧‧發光二極體晶粒
50‧‧‧封裝層
501‧‧‧第一表面
503‧‧‧第二表面
51‧‧‧貫穿孔
60‧‧‧導電結構
71‧‧‧第一導電層
73‧‧‧第二導電層
80‧‧‧第二導電結合層
75‧‧‧第三導電層
77‧‧‧第四導電層
圖1為本發明較佳實施方式中的層疊結構的剖視圖。
圖2為蝕刻圖1所示的層疊結構形成半導體結構的剖視圖。
圖3為在圖2所示的半導體結構上形成第一導電結合層的剖視圖。
圖4為在圖3所示的半導體結構上形成第一電極及第二電極以形成發光二極體晶粒的剖視圖。
圖5為形成一包覆圖4所示的發光二極體晶粒的封裝層的剖視圖。
圖6為在圖5所示的封裝層上形成貫穿孔的剖視圖。
圖7為在圖6所示的貫穿孔中形成導電結構的剖視圖。
圖8為對應圖7所示的導電結構及第一電極形成第一導電層並對應第二電極形成第二導電層的剖視圖。
圖9為將圖8中的藍寶石基板去除並形成第二導電結合層的剖視圖。
圖10為在圖9上形成第三導電層及第四導電層的剖視圖。
圖11為本發明較佳實施方式的發光二極體的俯視圖。
無

Claims (10)

  1. 一種發光二極體，其包括發光二極體晶粒及封裝層，所述發光二極體晶粒包括半導體結構、設置於所述半導體結構上的第一電極及第二電極，所述半導體結構包括依次堆疊設置的N型半導體層、發光活性層及P型半導體層，所述第一電極設置於所述P型半導體層，所述第二電極設置於所述N型半導體層，所述封裝層包覆所述發光二極體晶粒並露出所述N型半導體層、所述第一電極及所述第二電極，其改良在於，所述封裝層沿所述半導體結構的堆疊方向開設與所述發光二極體晶粒的周緣間隔設置的貫穿孔，所述發光二極體還包括導電結構及第一導電層，所述導電結構填滿所述貫穿孔，所述第一導電層形成於所述導電結構靠近所述第一電極的一端，並電連接所述第一電極及所述導電結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中，所述半導體結構呈“凹”字型，所述N型半導體層包括未被層疊的發光活性層及P型半導體層覆蓋的第一部分，及連接於所述第一部分周緣且被層疊的發光活性層及P型半導體層覆蓋的第二部分，所述第二電極設置於所述第一部分。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中，所述發光二極體還包括第二導電層、第三導電層及第四導電層，所述第二導電層形成於所述第二電極遠離所述N型半導體層的一端，所述第三導電層形成於所述導電結構遠離所述第一導電層的一端，所述第四導電層形成於所述N型半導體層背離所述第二電極的一側。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體，其中，所述第一導電層遠離所述導電結構的一端與所述第二導電層遠離所述第二電極的一端齊平，所述第三導電層遠離所述導電結構的一端與所述第四導電層遠離所述N型半導體層的一端齊平。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體，其中，所述第一電極與所述P型半導體層之間設有一第一導電結合層，所述第四導電層與所述N型半導體層之間還設有一第二導電結合層。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體，其中，所述第一導電層、所述第二導電層、所述第三導電層及所述第四導電層的材料為錫。
  7. 一種發光二極體的製造方法，其包括以下步驟： 提供一設置於藍寶石基板上的發光二極體晶粒，且所述發光二極體晶粒未覆蓋所述藍寶石基板的周緣區域，所述發光二極體晶粒包括半導體結構、設置於所述半導體結構上的第一電極及第二電極，所述半導體結構包括依次堆疊設置的N型半導體層、發光活性層及P型半導體層，所述第一電極設置於所述P型半導體層，所述第二電極設置於所述N型半導體層； 形成一包覆所述發光二極體晶粒的封裝層，並使所述第一電極及第二電極露出； 在所述封裝層對應所述藍寶石基板的周緣區域沿所述發光二極體晶粒的堆疊方向形成貫穿孔； 對應所述貫穿孔形成填滿所述貫穿孔的導電結構； 在所述導電結構遠離所述藍寶石基板的一端形成電連接所述第一電極的第一導電層；及 去除所述藍寶石基板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體的製造方法，其中，步驟“提供一設置於藍寶石基板上的發光二極體晶粒，且所述發光二極體晶粒未覆蓋所述藍寶石基板的周緣區域，所述發光二極體晶粒包括半導體結構、設置於所述半導體結構上的第一電極及第二電極，所述半導體結構包括依次堆疊設置的N型半導體層、發光活性層及P型半導體層，所述第一電極設置於所述P型半導體層，所述第二電極設置於所述N型半導體層”具體包括： 提供一層疊結構，包括依次層疊設置的藍寶石基板、N型半導體層、發光活性層及P型半導體層； 自上而下蝕刻所述N型半導體層、所述發光活性層及所述P型半導體層以形成一呈“凹”字型的半導體結構，且使得所述層疊結構周緣區域的藍寶石基板裸露，所述半導體結構中所述N型半導體層包括裸露的第一部分及連接於所述第一部分的周緣且被層疊的發光活性層及P型半導體層覆蓋的第二部分；及 在所述P型半導體層上形成第一電極，在所述第一部分形成第二電極。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體的製造方法，其中，在步驟“在所述導電結構遠離所述藍寶石基板的一端形成電連接所述第一電極的第一導電層”後及步驟“去除所述藍寶石基板”前還包括在所述第二電極遠離所述藍寶石基板的一端形成第二導電層的步驟，且在步驟“去除所述藍寶石基板”後還包括在所述導電結構遠離所述第一導電層的一端形成第三導電層，並在所述N型半導體層遠離所述第二電極的表面形成第四導電層的步驟。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體的製造方法，其中，所述第一導電層遠離所述導電結構的一端與所述第二導電層遠離所述第二電極的一端齊平，所述第三導電層遠離所述導電結構的一端與所述第四導電層遠離所述N型半導體層的一端齊平。
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