TWI394300B - 光電元件之封裝結構及其製造方法 - Google Patents

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Description

光電元件之封裝結構及其製造方法
本發明係關於一種光電元件之封裝結構及其製造方法，尤係關於使用矽基板於發光二極體(LED)的封裝結構及其製造方法。
由於光電元件中發光二極體(light emitting diode；LED)有體積小、發光效率高及壽命長等優點，因此被認為是次世代綠色節能照明的最佳光源。另外液晶顯示器的快速發展及全彩螢幕的流行趨勢，使白光系發光二極體除了應用於指示燈及大型顯示幕等用途外，更切入廣大之消費性電子產品，例如：手機及個人數位助理(PDA)。
目前有關發光二極體之研發重點是在於光的取出效益以及散熱的速度。在光的取出效益中，可以在磊晶階段、晶粒製造階段或是在封裝階段分別進行改善。而關於散熱方面目前主要是在封裝階段予以改良，藉由封裝結構或材料之改善而增進散熱效率。
發光二極體的封裝目前有許多的方式，其中使用反射杯的發光二極體元件可藉由提升反射率，以有效增加元件之發光效率。同時，如果反射杯有較佳的設計，同時也能有效提升發光二極體元件的散熱效率。目前朝這方面改善的技術有美國專利第6,562,643號、第6,268,660號以及美國專利公開號2004/0218390。另外，一種先前技術如美國專利第6,531,328號所揭露，主要是使用矽基板80做為封裝的基材。在矽基板80上使用微機電(MEMS) 的製程製造反射杯81，其結構如圖1所示。一絕緣層82以及一金屬層83依序包覆矽基板80，其中金屬層83同時作為電極831及832。發光二極體84以打線方式電性連接於反射杯81內，並且使用環氧樹脂85覆蓋並保護於反射杯81內之發光二極體84。於各反射杯81兩側有兩個半穿孔(semi-through holes)86，然該篇美國專利並未敘明該半穿孔86之用途為何。
形成如圖1所示之結構之製程步驟，如圖2中標號S91~S96所示，包含先提供一矽基板，然後以濕式蝕刻的方式在矽基板上形成反射腔。接著，在矽基板的另一面以乾式蝕刻的方式形成電極的介層孔。之後，以熱氧化法或是氮化方式形成一層氧化矽層或是氮化矽層包覆該矽基板。然後，以電鍍的方式形成一導體層包覆該矽基板。最後，以雷射處理的方式在反射腔上形成金屬反射層而在另一面形成電極。
然而，這樣的設計有一些缺點。首先，反射層金屬與電極是屬於同一個材料，目前沒有一種金屬可以同時滿足良好的反射率以及可適用於後續的焊接製程。再者，對於不同波長的發光二極體，不同的金屬會有不同的反射率，這表示電極的材料也會因著改變。較佳的電極的材料是以焊錫為主，但焊錫並不適用於可見光的反光材料。好的反射材料，例如：金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)，並不適用作為電極之材料。
另外，底部介層孔的蝕刻採用乾蝕刻，其蝕刻後的輪廓(profile)的後續製程之彈性空間較低。再者，需要使用雷射處理反射金屬層，因此製程成本較高。
申請人於早先提出之發明專利申請案(申請號：096105415)中，已改善前述先前技術之大部份問題。然該申請案所使用之矽基材係阻率需大於800Ω．cm，否則將因溢出電極之焊錫攀爬至矽基材之側面而造成短路。高阻率矽基材之成本遠大於低阻率矽基材之成本，但該申請案主張之封裝結構卻 無法應用至低阻率矽基材。
綜上所述，市場上亟需要一種可靠且製程簡易之的高功率光電元件或發光二極體元件，俾能改善上述習知發光二極體元件之各種缺點。
本發明係提供一種光電元件之封裝結構及其製造方法，可使用矽基板做為封裝的基板以增加散熱效率，及可使用成熟之微機電製程完成。
本發明係提供一種光電元件之封裝結構及其製造方法，於各個光電元件之電極外側設有凹槽，該凹槽覆蓋有絕緣層可以避免焊錫溢出電極而攀爬至側面之矽基材，因此不會有短路發生。
本發明係提供一種低材料成本之光電元件的封裝結構及其製造方法，可使用成本低廉之低阻率矽基材完成封裝結構，亦即此種光電元件之製造成本會因此大幅降低。
本發明係提供一種對於反射金屬層與電極可選擇不同的材質之光電元件，其中反射金屬層可以針對特定光線的波長進行選擇而不會影響電極材質的選擇，因而可以各自選擇最佳化材料。
本發明可使用濕蝕刻形成底部的電極介層孔，對於後續的製程空間(process window)較為充裕。
本發明係提供一種以絕緣層保護反射金屬層之光電元件，避免金屬層產生氧化、硫化或是與其他化學物質產生反應。且該絕緣層的厚度可以調整為對特定光線進行建設性干涉。
為達上述目的，本發明揭示一種光電元件之封裝結構，其係包含具有一第一表面與一第二表面之矽基材。該第一表面與該第二表面相對，又該第一 表面具有一反射腔，該第二表面具有至少兩個與該反射腔相連通之電極介層孔，並於該電極介層孔外側各設有一凹槽。一第一絕緣層包覆該矽基材之該第一表面、該第二表面與該凹槽。又一反射層設於該反射腔表面，及一第二絕緣層覆蓋該反射層。一第一導電層設於該第二絕緣層及該第一絕緣層表面，及一第二導電層係設於該第二表面並與該第一導電層相連接。一晶粒固定於該反射腔內，並電性連接於該第一導電層。
該第一絕緣層較佳地係氧化矽，又該第二絕緣層較佳地係二氧化矽、氮化矽或氮氧化矽。
該反射層較佳地係鋁、銀、金、錫、銅或鉑，其厚度介於300 Å至20,000 Å之間。
該第一導電層較佳地係延伸至該第一絕緣層，並與該第二導電層相連接，且二者為可焊接的材料，例如：銀、鎳/金、鈦/金、鈦/鎳/金、鈦/銅/鎳/金、鈦鎢/銅/鎳/金或鉻/銅/鎳/金。
本發明另包含一填入該反射腔內之封膠層。
該晶粒藉由複數個凸塊與該第一導電層電性連接，或藉由複數個金屬導線與該第一導電層電性連接。
本發明另揭示一種光電元件之封裝結構，其係包含具有一第一表面與一第二表面之矽基材。該第一表面與該第二表面相對，又該第一表面具有一反射腔，該第二表面具有至少兩個與該反射腔相連通之電極介層孔，並於該電極介層孔外側各形成有一凹槽。一第一絕緣層包覆該矽基材之該第一表面、該第二表面與該凹槽。又一金屬層設於該反射腔內，並包括一反射區及導電區，及一第二絕緣層覆蓋該反射區。一電極層係設於該第二表面，並與該金屬層之導電區相連接。一晶粒固定於該反射腔內，並電性連接於 該導電區。
該金屬層較佳地係鋁、銀、金、錫、銅或鉑。該電極層與該金屬層中該導電區相連接，且各為可焊接的材料，例如：銀、鎳/金、鈦/金、鈦/鎳/金、鈦/銅/鎳/金、鈦鎢/銅/鎳/金或鉻/銅/鎳/金。
本發明亦提供一種光電元件之製造方法，提供一矽基材，並於該矽基材之一第一表面形成至少一反射腔。之後，於該矽基材之一第二表面形成複數個電極介層孔並穿透該矽基板至該反射腔，並於該電極介層孔外側各設有一凹槽，其中該第二表面相對於該第一表面。再形成一第一絕緣層以包覆該矽基材與該凹槽。接著，覆蓋一反射層於該反射腔上，以及在該反射層上形成一第二絕緣層。再者，形成一第一導電層於該第二絕緣層上，以及形成一第二導電層於該第二表面下以及位於該兩電極介層孔內，其中該第二導電層與該第一導電層相連接。固定一晶粒於該反射腔內，並電性連接於該第一導電層。
該第一絕緣層較佳地係由熱氧化法所形成之氧化矽層，又該第二絕緣層較佳地係由氣相沉積所形成之二氧化矽、氮化矽或氮氧化矽層。
該第一導電層與該第二導電層較佳地係藉由電鍍、蒸鍍或是化鍍所形成，且該第一導電層與該第二導電層相連接。
該晶粒較佳地係以覆晶方式固定於該反射腔內，或藉由打線方式與該第一導電層電性連接。
本發明另包含填封膠層於該反射腔及該電極介層孔內之步驟。
本發明亦提供一種光電元件之製造方法，提供一矽基材，並於該矽基材之一第一表面形成至少一反射腔。之後，於該矽基材之一第二表面形成複數個電極介層孔並穿透該矽基板至該反射腔，並於該電極介層孔外側各設有 一凹槽，其中該第二表面相對於該第一表面。再形成一第一絕緣層以包覆該矽基材與該凹槽。接著，覆蓋一金屬層於該反射腔上，其中該金屬層包括反射區及導電區，以及在該反射區上形成一第二絕緣層。再者，形成一電極層於該第二表面下以及位於該兩電極介層孔內，其中該電極層與該導電區相連接。固定一晶粒於該反射腔內，並電性連接於該導電區。
該金屬層與該電極層較佳地係藉由電鍍、蒸鍍或是化鍍所形成。
本發明另提供一種本發明提供一種固態發光元件之封裝結構，包含一具有一第一表面與一第二表面之矽基材，一包覆該矽基材之第一絕緣層、一反射層、一位於該反射層上之第二絕緣層，一作為兩個電極墊並且與該反射層電性地隔離之第一導電層，以及一第二導電層。該第一表面與該第二表面相對，而該第一表面具有一反射腔於其上，該第二表面具有兩個電極介層洞於其上且透過至該反射腔。該反射層位於該反射腔上。該第一導電層位於該兩電極介層洞上，且該第一導電層作為兩個電極墊並且與該反射層電性地隔離。該第二導電層位於該第二表面下以及位於該兩電極介層洞內。
該第一導電層與該第二導電層為可焊接的材料。又該第二導電層與該第一導電層電性地聯接。
該第一導電層與該第二導電層係使用圖案轉移以蝕刻法或是掀起法形成。
11、71‧‧‧矽基材
12、13‧‧‧介電材料層
14、15‧‧‧光阻層
16、76‧‧‧反射腔
17、18、77、78‧‧‧電極介層孔
19、19’、79‧‧‧凹槽
32、32’‧‧‧封膠層
34‧‧‧凸塊
35‧‧‧金屬導線
39‧‧‧膠帶
80‧‧‧矽基板
81‧‧‧反射杯
82‧‧‧絕緣層
83‧‧‧金屬層
84‧‧‧發光二級體
85‧‧‧環氧樹脂
86‧‧‧半穿孔
11A‧‧‧杯座部
11B‧‧‧基部
21A、21B、721‧‧‧第一絕緣層
22A、22B、22A’‧‧‧反射層
23A、23B、723‧‧‧第二絕緣層
31A、31B‧‧‧晶粒
33A、33B‧‧‧光電元件
111、711‧‧‧第一表面
112、712‧‧‧第二表面
121、122、121’、122’‧‧‧導電層
131、132、131’、132’、831、832‧‧‧電極
722‧‧‧反射層
741、742‧‧‧正面電極
751、752‧‧‧背面電極
圖1係習知之發光二極體之封裝結構示意圖；圖2顯示形成如圖1之結構的製程流程圖；圖3(a)~3(n)係本發明光電元件之製造方法之步驟示意圖； 圖4(a)~4(c)係本發明另一實施例光電元件之製造方法之步驟示意圖；圖5係本發明另一實施例光電元件之封裝結構之示意圖；圖6係本發明另一實施例光電元件之封裝結構之示意圖；圖7(a)~7(i)係本發明另一實施例光電元件之製造方法之步驟示意圖；以及圖8係本發明另一實施例光電元件之封裝結構之示意圖。
圖3(a)~3(0)係本發明光電元件之製造方法之步驟示意圖。如圖3(a)所示，一矽基材11具有一第一表面111與一第二表面112，在圖中第一表面111是上表面，而第二表面112是下表面。矽基材11可以是五吋、六吋、八吋或是十二吋等高阻率之矽晶圓，其阻率小於200Ω．cm，並可使用<100>的結晶表面(crystal orientation surface)之矽晶圓。另外，矽原子依據不同的結晶方式，又可區分成單晶矽、多晶矽及非晶矽。使用矽基板11的優點就是散熱佳，以及可以進行成熟的半導體製程或微機電製程。
如圖3(b)所示，於矽基板11上覆上介電材料層(dielectric layer(12及13(或絕緣層)，此步驟可以利用電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)的方式進行沉積。介電材料層12及13的選擇可為抗矽非等向性蝕刻劑的介電材料即可，抗矽非等向性蝕刻劑為強鹼，例如：氫氧化鉀(KOH；Potassium hydroxide(、TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide(、EDP(Ethylenediamine pyrocatochol(、或N2H4等。介電材料層12及13可使用氮化矽(silicon nitride；Si3N4)、二氧化矽及氮氧化矽等。在本實施例中，介電材料層12及13係使用氮化矽。接著實施如圖3(c)所示之下一步驟，在介電材料層12及13上分別覆上圖案化之光阻(photoresist) 層14及15。
如圖3(d)所示，將沒有覆蓋光阻層14及15之處的介電材料層12及13以蝕刻方式去除，然後再移除光阻層14及15。如此就能將沒有覆蓋介電材料層12的第一表面111以蝕刻方式形成反射腔(reflective opening(16及至凹槽19，如圖3(e)所示。並再將沒有覆蓋介電材料層13的第二表面112以蝕刻方式形成電極介層孔17及18，以及形成凹槽19。
如圖3(e)~3(f)所示，移去剩餘之介電材料層12及13，而原本的矽基板11又可分為基部11B及杯座部11A。若介電材料層12及13為氮化矽，則可以使用經加熱的磷酸(phosphoric acid(來進行剝除。在基部11B及杯座部11A周圍分別形成第一絕緣層21A及21B，在本實施例中係選擇使用二氧化矽(SiO2)作為第一絕緣層21A及21B。將基部11B及杯座部11A暴露在高溫且含氧的環境裡一段時間後，可以在基部11B、杯座部11A及凹槽19之矽材料的表面長成一層與矽附著性良好，且介電性質符合要求的第二絕緣體21A及21B，例如：二氧化矽。
以下二化學反應式描述矽在氧或水蒸氣中的氧化反應：乾式氧化(dry oxidation(Si(固體)+O2(氣體) → SiO2(固體)
溼式氧化(wet oxidation(Si(固體)+2H2O(氣體) → SiO2(固體)+2H2(氣體)
在本實施例中，第一絕緣體21A及21B係以溼式氧化的方式來長成之熱氧化物，反應的製程溫度介於900℃至1100℃。因所需反應之時間較短，所形成的厚度介於30A(至10,000A(之間。
如圖3(h)~3(i)所示，在第一絕緣體21A及21B的表面分別披覆上反射層22A及22B，此步驟可以利用物理氣相沉積技術(PVD(進行沉積。然後在反射層22A及22B的上方覆蓋第二絕緣層23A及23B，可以利用電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)的方式沉積一被動層(passivation(以作為該第二絕緣層23A及23B，例如：二氧化矽、氮化矽或氮氧化矽(Silicon-Oxy-Nitride；SiOxNy(，其主要的功能是形成或保護層，可防止反射層22A及22B中的金屬被氧化。
氮氧化矽是一種性質介於二氧化矽與氮化矽之間的一種介電材料，其特性是應力的大小較氮化矽為緩和，且對水氣及雜質的阻擋能力較二氧化矽為理想，所以是常見的保護層材料。雖然氧化矽可以以低壓化學氣相沉積(LPCVD)的方式沉積，並在溫度高於850℃以上的環境形成。但是為了使做為防護層用的氮氧化矽的製程溫度能夠低於400℃(以避免影響已在矽基材上的金屬層(，在現有氮氧化矽的沉積製程中，都是以電漿輔助化學氣相沉積的方式來進行。
如圖3(j)~3(k)所示，再形成導電層121及122，其中導電層121及122分別設於第二絕緣層層23A及23B之表面，或延伸至第一絕緣層層22A及22B之表面。導電層121及122材料可以選擇為可焊接的材料，並視後續封裝製程不同而選擇適合的材料，例如：銀(Ag)、鎳/金(Ni/Au)、鈦/金(Ti/Au)、鈦/鎳/金(Ti/Ni/Ag)、鈦/銅/鎳/金(Ti/Cu/Ni/Au)、鈦鎢/銅/鎳/金(TiW/Cu/Ni/Au)或鉻/銅/鎳/金(Cr/Cu/Ni/Au)等。導電層121及122的圖案轉移可利用光學微影製程(即圖案轉移以蝕刻方式形成(或是掀起(lift-off)製程的方式來形成，而導電層121及122的形成方式可以使用電鍍、蒸鍍或是化鍍。
反射層22A及22B的目的主要是用來增加光電元件的亮度。反射層22A及22B 的材料可以選擇和導電層121及122相同或不同的材料，若反射層22A及22B選擇和導電層121及122相同的材料，可以使用Al/Ni/Au。反之如果反射層22A及22B選擇和導電層121及122不同的材料，則可以以用鋁(Al(、銀(Ag)、金(Au)、錫(Sn)、銅(Cu(或鉑(Pt(等金屬，依光線波長的不同而選擇所需的材料，又反射層22A及22B的厚度介於300A(至20,000A(之間。
於下半部之第一絕緣層層21A及21B上形成背部電極131及132，其中電極131電性連接著導電層121，並電極132電性連接著導電層122，此電極131及132的材料可以選擇為可焊接的材料，或是一般導電性佳的材料皆可，例如：Ag、Ni/Au、Ti/Au、Ti/Ni/Ag、Ti/Cu/Ni/Au、TiW/Cu/Ni/Au、Cr/Cu/Ni/Au等，電極131及132的圖案轉移可利用光學微影製程(即圖案轉移以蝕刻方式形成(或是掀起製程的方式來形成，而電極131及132的形成方式可以使用電鍍、蒸鍍或是化鍍。
如圖3(1)所示，光電半導體之晶粒31A固定於該反射腔16內之導電層122，並藉由打線接合(wire bonding)的方式電性連接於導電層121及122，亦即藉由金屬導線35和導電層121及122電性相連。
如圖3(m)~3(n)所示，可先用膠帶39將電極介層孔17及18黏住，於反射腔16、電極介層孔17及18內形成封膠層32。待封膠層32固化後，再將膠帶39移除。除了使用膠帶39外，也可以使用其他封膠阻擋材料以避免封膠層32自電極介層孔17中漏出，例如：薄板材或模具等。最後，切割基部11B以形成獨立單體之光電元件33A。該光電元件33A之兩側有至少一個凹槽19，又凹槽19分別位於電極介層孔17及18之外側。當光電元件33A欲焊接固定至一電路板時，該覆蓋有第一絕緣層21A之凹槽19可以避免焊錫溢出而攀爬至杯座部11A(矽基材)之側面，因此不會有短路發生。亦即，凹槽19可容納多餘之焊錫，從而焊錫不會攀爬至未覆蓋有絕緣層之杯座部11A側 面。尤其是使用低電阻率之矽基材為基部11B及杯座部11A之材料時，溢出銲錫造成光電元件33A短路之問題最為嚴重，本發明可完全解決此一短路之問題。
圖1所示之習知技術，半穿孔86之外側仍有矽基材外露，因此溢出之焊錫未完全於半穿孔86內，則仍將直接攀爬至未覆蓋有絕緣層之矽基材而造成短路。相較於本發明，因為凹槽19可容納多餘之焊錫，從而不會攀爬至未覆蓋有絕緣層之杯座部11A側面。另外，兩者之結構亦相差甚多，本發明實具有可專利性。
除了打線接合的方式，尚可採覆晶接合(flip-chip)的方式使晶粒31B固定並與導電層121及122電性連接，如圖4(a)所示。圖中位於電極介層孔17及18之外側凹槽19'為複數個。接著，如圖4(b)~4(c)所示，先用膠帶39將電極介層孔17及18黏住，於反射腔16、電極介層孔17及18內形成封膠層32。待封膠層32固化後，再將膠帶39移除。最後，切割基部11B以形成獨立單體之光電元件33B，其中晶粒31B係藉由凸塊34與導電層121及122電性連接。
前述實施例係將導電層121、122與反射層22A、22B於不同步驟時沉積附著，然而可以於同一沉積步驟中形成，如圖5及圖6所示，其中圖5係顯示打線接合型式之封裝結構，又圖6係顯示覆晶接合型式之封裝結構。圖5及圖6中導電層121'、122'與反射層22A'係於同一沉積步驟中形成，亦即所選用之材料亦相同。
本發明另提供一種本發明提供一種固態發光元件之封裝結構及其製造方法，如圖7(a)~7(i)所示。一矽基材71具有一第一表面711與一第二表面712，在圖中第一表面711是上表面而第二表面712是下表面。矽基材71可以是五吋、六吋、八吋或是十二吋等的晶圓。矽基材71可使用<100>的結晶表 面(crystal orientation surface)。使用矽基板的幾個重要的優點就是散熱佳，以及可以進行成熟的微機電製程。
如圖7(b)所示，以濕蝕刻的方式形成一反射腔76於矽基材71的第一表面711上，以及於第二表面712及反射腔76外側分別形成凹槽79。矽基材71的濕蝕刻的蝕刻溶劑可為氫氧化鉀(KOH)。在這個步驟包含光學微影的製程，也就是圖案轉移以蝕刻的技術完成，包含的步驟有光阻塗佈、軟烘烤光阻、曝光、顯影、硬烘烤、蝕刻矽基材以及去光阻。以濕蝕刻的方式形成的反射腔76及凹槽79，其蝕刻的輪廓(profile)是可以調整的，這是因為濕蝕刻的等向性所造成。
如圖7(c)所示，繼續以濕蝕刻的方式形成電極介層洞77及78於矽基材71的第二表面712上。電極介層洞77及78可以是兩個，或是兩個以上，特別是使用的發光元件超過兩個以上時可能會有四個或是六個電極介層洞77及78。由於使用濕蝕刻形成電極介層洞，電極介層洞77及78的開口較大，對於後續的製程空間(process window)較為寬裕。同樣的，這個步驟包含光學微影的製程。
如圖7(d)所示，形成一包覆矽基材71的氧化矽層作為第一絕緣層721。氧化矽層形成的方式可為熱氧化法或是化學氣相沉積法，而熱氧化法較佳，因為以熱氧化法形成的氧化矽，其結構較為緻密。在本發明中，可使用乾式或是濕式熱氧化法。另外，亦可以使用氮化矽作為第一絕緣層110。
如圖7(e)所示，形成一反射層722在反射腔76內。反射層722的材質可為銀、鋁、金或是錫，其中材料的選擇取決於所使用的光線的波長。反射層722的形成方式可以使用電鍍(electroplating)，蒸鍍法(evaporating)，或是電子束磊晶法形成。由於反射層722只形成在矽基板71的第一表面711上，製程條件較簡單。另外，形成反射層722後亦可以使用另一蝕刻的製程將 反射腔76以外的反射層722部份移除，而這個步驟是可選擇的步驟。
如圖7(f)所示，形成一第二絕緣層723覆蓋反射層722。第二絕緣層723可為氧化矽或是氮化矽，可由化學氣相沉積法形成。其中氧化矽可使用電漿增益化學氣相沉積法而氮化矽可使用低壓化學氣相沉積法。沉積的厚度，可以調整為對於特定光束具有建設性干涉。反射層722是由第二絕緣層723包覆保護，可以避免反射金屬的氧化、硫化或是與其它的化學物質反應，其中特別是以選擇金屬鋁或是錫作為反射金屬，因為這兩種金屬特別容易氧化。
如圖7(g)所示，形成一第一金屬層作為正面電極741及742。正面電極741及742的材料的選擇為可焊接的材料，其選擇由後續的封裝程所決定，例如：打線封裝或是覆晶封裝，因為正面電極主要是與發光元件焊接。正面電極741及742的形成方式可使用電鍍或是蒸鍍等的方式。正面電極741及742的圖案可使用上述的圖案轉移以蝕刻法或是掀起(lift-off)製成形成。掀起製程與圖案轉移以蝕刻製程類似，但順序不同。掀起製程的步驟為先形成光阻層，然後是曝光顯影，這時金屬層才形成在光阻層上，之後在光阻層移除的時候會將位於光阻上的金屬層一起移除。掀起製程不需要針對金屬層蝕刻，減少一個步驟。不論是圖案轉移以蝕刻法或是掀起法，其成本皆較傳統的雷射製程便宜，且均為成熟的製成。
因為有一第二絕緣層723，正面電極741及742與反射層722電性的隔離。這可以避免因漏電對元件產生損害。
如圖7(h)所示，形成一第二金屬層作為背面電極751及752。背面電極751及752的材料的選擇可為可焊接的材料或是一般性的電極材料皆可。背面電極751及752的形成方式與正面電極741及742的形成方式相同，而圖案轉移的方式可與正面電極741及742的形成方式相同或是不相同。背面電極 751及752需要將電極介層洞77及78填滿與正面電極741及742電性地聯接。
如圖7(i)所示，將發光二極體之晶粒31A打線封裝後，再使用環氧樹脂之封膠層32覆蓋。封膠層32可以掺雜螢光粉，螢光粉可為釔鋁石榴石(YAG)族系或是矽酸鹽族系。該矽酸鹽族系之主體化學式為A2SiO4，其中A係選自鍶、鈣、鋇、鎂(Mg)、鋅(Zn)及鎘(Cd)中至少一者。封膠層32封入的方式可為轉模(transfer molding)或是點膠注入的方式。
如圖8所示，將發光二極體之晶粒31B覆晶封裝後使用環氧樹脂封膠層32覆蓋。同樣的，封膠層32可以掺雜螢光粉，螢光粉可為釔鋁石榴石族系或是矽酸鹽族系。而封膠層32覆蓋封入的方式可為轉模(transfer molding)或是點膠注入的方式。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
17、18‧‧‧電極介層孔
19‧‧‧凹槽
32‧‧‧封膠層
35‧‧‧金屬導線
11A‧‧‧杯座部
11B‧‧‧基部
21A、21B‧‧‧第一絕緣層
22A、22B‧‧‧反射層
23A、23B‧‧‧第二絕緣層
31A‧‧‧晶粒
131、132‧‧‧電極

Claims (65)

  1. 一種光電元件之封裝結構，包含：一矽基材，具有一第一表面與一第二表面，其中該第一表面具有一反射腔，及該第二表面具有和該反射腔連通之複數個電極介層孔及於該電極介層孔外側各設有至少一凹槽；一第一絕緣層，包覆該第一表面、該第二表面與該凹槽；一反射層，設於該反射腔內；一第二絕緣層，設於該反射層上；一第一導電層，設於該第二絕緣層表面；一第二導電層，設於該第一絕緣層表面，並位於該電極介層孔內，所述凹槽係設於該第二導電層外側；以及一晶粒，固定於該反射腔內，並電性連接於該第一導電層。
  2. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該第一絕緣層之材料係氧化矽。
  3. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該第二絕緣層之材料係二氧化矽、氮化矽或氮氧化矽。
  4. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該反射層之材料係鋁(Al(、銀(Ag)、金(Au)、錫(Sn)、銅(Cu(或鉑(Pt(。
  5. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該反射層之厚度介於300 Å至20,000 Å之間。
  6. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該第一導電層係延伸至該第一絕緣層，並與該第二導電層相連接。
  7. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該第一導電層與該第二導電層 為可焊接的材料。
  8. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該第一導電層與該第二導電層之材料係銀(Ag)、鎳/金(Ni/Au)、鈦/金(Ti/Au)、鈦/鎳/金(Ti/Ni/Ag)、鈦/銅/鎳/金(Ti/Cu/Ni/Au)、鈦鎢/銅/鎳/金(TiW/Cu/Ni/Au)或鉻/銅/鎳/金(Cr/Cu/Ni/Au)。
  9. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其另包含一填入該反射腔內之封膠層。
  10. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該晶粒藉由複數個凸塊與該第一導電層電性連接。
  11. 根據請求項1之光電元件之封裝結構，其中該晶粒藉由複數個金屬導線與該第一導電層電性連接。
  12. 一種光電元件之封裝結構，包含：一矽基材，具有一第一表面與一第二表面，其中該第一表面具有一反射腔，及該第二表面具有和該反射腔連通之複數個電極介層孔及於該電極介層孔外側各設有至少一凹槽；一第一絕緣層，包覆該第一表面、該第二表面與該凹槽；一金屬層，設於該反射腔內，並包括反射區及導電區；一第二絕緣層，設於該反射區上；一電極層，設於該第一絕緣層表面，並位於該電極介層孔內，所述凹槽係設於電極層外側；以及一晶粒，固定於該反射腔內，並電性連接於該金屬層之該導電區。
  13. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其中該第一絕緣層之材料係氧化矽。
  14. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其中該第二絕緣層之材料係二氧化矽、氮化矽或氮氧化矽。
  15. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其中該反射區之材料係鋁、銀、金、錫、銅或鉑。
  16. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其中該電極層與該金屬層中該導電區相連接。
  17. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其中該電極層與該金屬層為可焊接的材料。
  18. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其中該電極層與該金屬層之材料係銀、鎳/金、鈦/金、鈦/鎳/金、鈦/銅/鎳/金、鈦鎢/銅/鎳/金或鉻/銅/鎳/金。
  19. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其另包含一填入該反射腔內之封膠層。
  20. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其中該晶粒藉由複數個凸塊與該導電區電性連接。
  21. 根據請求項12之光電元件之封裝結構，其中該晶粒藉由複數個金屬導線與該導電區電性連接。
  22. 一種光電元件封裝結構之製造方法，包含下列步驟：提供一矽基材；於該矽基材之一第一表面形成至少一反射腔；於該矽基材之一第二表面形成複數個電極介層孔及複數個凹槽，其中該電極介層孔穿透該矽基板至該反射腔，並該凹槽位於該電極介層孔外側；形成一第一絕緣層以包覆該反射腔、該複數個電極介層孔及該複數個凹槽；覆蓋一反射層於該反射腔內；在該反射層上形成一第二絕緣層； 於該第二絕緣層上形成一第一導電層；形成一第二導電層於該第二表面上及該兩電極介層孔內，所述凹槽係設於該第二導電層外側；以及固定一晶粒於該反射腔內，並電性連接該晶粒與該第一導電層。
  23. 根據請求項22之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一絕緣層係由熱氧化法所形成之氧化矽層。
  24. 根據請求項22之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第二絕緣層係由氣相沉積所形成之二氧化矽、氮化矽或氮氧化矽層。
  25. 根據請求項22之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一導電層與該第二導電層係藉由電鍍、蒸鍍或是化鍍所形成。
  26. 根據請求項22之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一導電層與該第二導電層相連接。
  27. 根據請求項22之光電元件封裝結構之製造方法，其中該晶粒係以覆晶方式固定於該反射腔內。
  28. 根據請求項22之光電元件封裝結構之製造方法，其中該晶粒係藉由打線方式與該第一導電層電性連接。
  29. 根據請求項22之光電元件封裝結構之製造方法，其另包含填封膠層於該反射腔及該電極介層孔內之步驟。
  30. 一種光電元件封裝結構之製造方法，包含下列步驟：提供一矽基材；於該矽基材之一第一表面形成至少一反射腔；於該矽基材之一第二表面形成複數個電極介層孔及複數個凹槽，其中該電極介層孔穿透該矽基板至該反射腔，並該凹槽位於該電極介層孔外側；形成一第一絕緣層以包覆該反射腔、該複數個電極介層孔及該複數個凹 槽；覆蓋一金屬層於該反射腔內，其中該金屬層包括反射區及導電區；在該反射區上形成一第二絕緣層；形成一電極層於該第二表面上及該複數個電極介層孔內，所述凹槽係設於電極層外側；以及固定一晶粒於該反射腔內，並電性連接該晶粒與該導電區。
  31. 根據請求項30之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一絕緣層係由熱氧化法所形成之氧化矽層。
  32. 根據請求項30之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第二絕緣層係由氣相沉積所形成之二氧化矽、氮化矽或氮氧化矽層。
  33. 根據請求項30之光電元件封裝結構之製造方法，其中該金屬層與該電極層係藉由電鍍、蒸鍍或是化鍍所形成。
  34. 根據請求項30之光電元件封裝結構之製造方法，其中該導電區與該電極層相連接。
  35. 根據請求項30之光電元件封裝結構之製造方法，其中該晶粒係以覆晶方式固定於該反射腔內。
  36. 根據請求項30之光電元件封裝結構之製造方法，其中該晶粒係藉由打線方式與該導電區電性連接。
  37. 根據請求項30之光電元件封裝結構之製造方法，其另包含填封膠層於該反射腔及該電極介層孔內之步驟。
  38. 一種光電元件之封裝結構，包含：一具有一第一表面與一第二表面之矽基材，而該第一表面與該第二表面相對，其中該第一表面具有一反射腔於其上，該第二表面具有至少兩個電極介層洞於其上且透過至該反射腔，又該第二表面具有位於該電極介層洞外側之至少一凹槽； 一包覆該第一表面、該第二表面與該凹槽之第一絕緣層；一位於該反射腔上之反射層；一位於該反射層上之第二絕緣層；一位於該至少兩個電極介層洞上之第一導電層，該第一導電層作為兩個電極墊並且與該反射層電性地隔離；以及一位於該第二表面下以及位於該至少兩個電極介層洞內之第二導電層，所述凹槽係設於該第二導電層外側。
  39. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該第一絕緣層係氧化矽，由熱氧化法形成。
  40. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該反射層為銀、鋁、金或是錫。
  41. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該第一導電層與該第二導電層為可焊接的材料。
  42. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該第二導電層與該第一導電層電性地聯接。
  43. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該第一導電層與該第二導電層係使用圖案轉移以蝕刻法或是掀起法形成。
  44. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該第二絕緣層係氧化矽，由化學氣相沉積法形成。
  45. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，其中該至少兩個電極介層洞是由濕蝕刻法形成。
  46. 根據請求項38之光電元件之封裝結構，更包含兩個電極介層洞於該第二表面上且透過至該反射腔。
  47. 根據請求項46之光電元件之封裝結構，其中該第一導電層作為四個電極墊，而該第二導電層位於該至少四個電極介層洞內且與該第一導電層電 性地聯接。
  48. 一種光電元件封裝結構之製造方法，包含：提供一矽基材；蝕刻該矽基材之一第一表面以形成一反射腔於其上；蝕刻該矽基材之一第二表面以形成二電極介層洞於其上並穿透該矽基板到該反射腔，及形成複數個凹槽於其上，其中該第二表面相對於該第一表面，並該凹槽位於該電極介層洞外側；形成一第一絕緣層包覆該反射腔、該複數個電極介層洞及該複數個凹槽；形成一反射層於該反射腔上；在該反射層上形成一第二絕緣層；形成一第一導電層於該兩電極介層洞上，該第一導電層作為兩個電極墊並且與該反射層電性地隔離；以及形成一第二導電層於該第二表面下以及位於該兩電極介層洞內，所述凹槽係設於該第二導電層外側。
  49. 根據請求項48之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一絕緣層係氧化矽，由熱氧化法形成。
  50. 根據請求項48之光電元件封裝結構之製造方法，其中該反射層為銀、鋁、金或是錫。
  51. 根據請求項48之光電元件封裝結構之製造方法，其中該形成該反射層之步驟係以電鍍法、蒸鍍法或是電子束磊晶法形成。
  52. 根據請求項48之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一導電層與該第二導電層為可焊接的材料。
  53. 根據請求項48之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一導電層與該第二導電層係使用圖案轉移以蝕刻法或是掀起法形成。
  54. 根據請求項48之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第二絕緣層係氧化矽，由化學氣相沉積法形成。
  55. 根據請求項48之光電元件封裝結構之製造方法，其中該濕式蝕刻該第二面之步驟以形成四個電極介層洞，並穿透該矽基板到該反射腔。
  56. 根據請求項55之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一導電層作為四個電極墊，而該第二導電層位於該四個電極介層洞內且與該第一導電層電性地聯接。
  57. 一種光電元件封裝結構之製造方法，包含下列步驟：提供一矽基材；於該矽基材之一第一表面形成至少一反射腔；於該矽基材之一第二表面形成複數個電極介層孔及複數個凹槽，其中該電極介層孔穿透該矽基板至該反射腔，並該凹槽位於該電極介層孔外側；固定一晶粒於該反射腔內；以封膠阻擋材料封閉該複數個電極介層孔之開口；以及於該反射腔、該複數個電極介層孔內形成封膠層；形成一第一絕緣層以包覆該反射腔、該複數個電極介層孔及該複數個凹槽；覆蓋一反射層於該反射腔內；在該反射層上形成一第二絕緣層；於該第二絕緣層上形成一第一導電層；以及形成一第二導電層於該第二表面上及該複數個電極介層孔內，所述凹槽係設於第二導電層外側。
  58. 根據請求項57之光電元件封裝結構之製造方法，其另包含於該封膠層固化後移除該封膠阻擋材料之步驟。
  59. 根據請求項57之光電元件封裝結構之製造方法，其中該封膠阻擋材料係 一膠帶。
  60. 根據請求項57之光電元件封裝結構之製造方法，其另包含電性連接該晶粒與該第一導電層之步驟。
  61. 根據請求項57之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一絕緣層係由熱氧化法所形成之氧化矽層。
  62. 根據請求項57之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第二絕緣層係由氣相沉積所形成之二氧化矽、氮化矽或氮氧化矽層。
  63. 根據請求項57之光電元件封裝結構之製造方法，其中該第一導電層與該第二導電層相連接。
  64. 根據請求項57之光電元件封裝結構之製造方法，其中該晶粒係以覆晶方式固定於該反射腔內。
  65. 根據請求項57之光電元件封裝結構之製造方法，其中該晶粒係藉由打線方式與該第一導電層電性連接。
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