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TW200527722A - Semiconductor light emitting device, lighting module, lighting apparatus, display element, and manufacturing method for semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor light emitting device, lighting module, lighting apparatus, display element, and manufacturing method for semiconductor light emitting device Download PDF

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TW200527722A
TW200527722A TW093140014A TW93140014A TW200527722A TW 200527722 A TW200527722 A TW 200527722A TW 093140014 A TW093140014 A TW 093140014A TW 93140014 A TW93140014 A TW 93140014A TW 200527722 A TW200527722 A TW 200527722A
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TW
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light emitting
substrate
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light
semiconductor
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TW093140014A
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English (en)
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TWI360900B (en
Inventor
Hideo Nagai
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Ind Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Ind Co Ltd
Publication of TW200527722A publication Critical patent/TW200527722A/zh
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Description

200527722 九、發明說明： L考务明所屬^_技冬好領3 發明領域 本發明係有關一種半導體光發射元件(諸如，發光二極 5體(led)晶片）、半導體光發射元件之製造方法，以及一種 使用半導體光發射元件之發光模組、一種使用半導體光發 射元件之發光裝置與一種使用半導體光發射元件之顯示構 件。本發明更有關一^重半導體光發射元件，其包括^一碟光 體，以產生理想顏色之可見光。 10 【4^冬好】 發明背景 於LED之領域中，依據具有較高發光性之白色led的 發展，近年之有力的研究係已進行使用白色LED，以用於 發光用途。由於具有點光源之特性，LED係被預期以取代 15 _素燈等（其傳統上已使用以作為商店、博物館、陳列室等 之聚光燈）。 至今，一主流白色LED包括一LED裸晶片（其發射藍光) 與一磷光體(其被藍光所激發，以發射黃光)之組合。藍光與 黃光混合以產生白光。一般而言，為形成此白色LED，裸 20晶片係先被安裝於一引線框、印刷電路板等上。於後，一 含有磷光體顆粒之樹脂係滴至裸晶片上，其於細曰u、 、休日日月上及 周圍形成磷光體（見日本專利No. 2998696)。 於此，雖然此一白色LED比從前所使用之白色具 有較高之發光性，但一單一 LED裸晶片僅可產生少量的= 200527722
線。因此，多數LED裸晶片係被安I 1V . ^ 文衣於一印刷電路板上， 以產生可用於一發光裝置之足量 ^ ^ °九線。再者，為了有效 〜由口 LED稞日日日片所發射之光線，—貼附有—反射板 ^刷電路板(於後稱為—具妓射板切刷電路板)或一 包括一形成於一絕緣層中之反射膜 .a ^ 勝的印刷電路板（於後稱 為二、有反射膜之印刷電路板)係使W作為—安裝基板。 该反射板係為一鋁板等類似物，〜 夕 ^ 錐形孔係依據印刷 10 15 =板上之位置而提供於其中，於各位置處缝安裝各 肪稞晶片。反射板係使用_膠黏劑而黏附至印刷電路 板。另-方面’具有一反射膜之印刷電路板係由例如二絕 緣層所構成。於上絕緣層中係提供—錐形孔，且一鋁反射 膜係形成於該錐形孔之-射。於此例子中，各哪裸晶 片係安裝在下絕緣層上之-位置中，該位置係、相當於錐形 孔的中心。該設置於反射板中之錐形孔以及其壁（設置於上 絕緣層中）上具有鋁反射膜之錐形孔於後係統稱為一反射 孔 假若一LED裸晶片係安裝於前述二種不同印刷電路板 之其一上時，該由LED裸晶片之側面所發射之光線係被反 射孔之壁向前反射。因此，源自側面之光線係在與源自LED 20 裸晶片前表面之光線相同的方向下被發射。因此，該由led 裸晶片所發射之光線可被有效地使用。於此，理想上，使 LED裸晶片與反射孔之壁間的距離盡可能地小，以最小化 發光裝置等之尺寸並最大化光線聚集效率。換言之，較佳 係使反射孔之直徑盡可能地小。 200527722 於此，當一含有磷光體顆粒之樹脂被滴至LED裸晶片 (其已被安裝於前述印刷電路板之一上）上時，於一白色led 之安裝製程中，該樹脂係填充反射孔。即，一磷光體係形 成以與反射孔之壁相接觸。此意謂著，反射孔之壁係無法 5適當地反射由LED裸晶片之側面朝前發射之光線。因此， 無法達成一理想之光線聚集效率。 美國專利No· 6,650,044揭示一種以一磷光體覆蓋一裸 晶片之技術，其方法與一含磷光體顆粒之樹脂被滴至一裸 晶片上之方法不同。該技術係參照第丨及2圖而描述於下。 10 如第1圖所示，多數個裸晶片900 (例如，六個裸晶片 900A至900F)係以倒裝片方式安裝於一印刷電路板9〇2上。 於後，一印刷模板904係以下列方式舖蓋於該印刷電路板 902上。於此，印刷模板904係為一不銹鋼片，其具有一略 大於裸晶片900之厚度。於印刷模板9〇4中，提供穿孔9〇6a 15至9〇6F(其等尺寸係略大於裸晶片900)，以對應於裸晶片 900印刷模板904係與印刷電路板9〇2對齊，故裸晶片9〇〇a 至900F係分別裝入穿孔906八至9〇6]?中，而後被舖蓋。 第2A圖說明一其上舖設有印刷模板9〇4之印刷電路板 9〇2的杈截面圖。於後，穿孔9〇6係以一含有磷光體顆粒之 2〇材料908填充（如第2B圖所示）。隨後，印刷模板904係被移 除(如第2C圖所示），並硬化材料9〇8。於此方式中，一包括 磷光體(908)之白色LED可被安裝於印刷電路板9〇2上。再 者，磷光體(908)係以實質均勻之厚度而沈積於各裸晶片9〇〇 上及其周圍處。 200527722 此技術係訂財式被施用，而將—mled安裝至 -具有反射板之印刷電路板上，該方式即為，—白色咖 先被安裝於一印刷電路板，而 而後一反射板再黏附至該印刷
電路板的方式。然而，此技術係難以使用於將-白色LED 5女裝於一具有反射膜之印刷電路板上。 於此，基於下列理由，一具有反射板之印刷電路板係 不如-具有反射膜之印刷電路板更佳。首先，其難以形成 -將反射板細至-印刷電路板之均勾厚度的黏附層。因 此，該提供於反射板中之各反射孔與一相對之白色咖之 1〇在光發射方向上的相對位置係不一致。因此，各反射孔之 光線聚集效率係不均勻。二者，反射孔與_裸晶片（一白色 LED晶片）間之預定相對位置係不可能達成。此係因為一裸 晶片未精確地安裝於印刷電路板上之一設定的位置上，且 一反射板無法完全地與印刷電路板對齊。此係降低光線聚 15集效率。第二，當使用一具有反射板之印刷電路板時，需 要一額外之步驟，以將反射板（其已分開製造)黏附至該印刷 電路板。假若使用一具有反射膜之印刷電路板(其具有形成 以作為印刷電路板之部份之反射孔），則不會發生此等問 題。 20 因此，具有反射膜之印刷電路板係比具有反射板之印 刷電路板更適於作為一包括一白色LED之發光模組等之組 成。 必須注意的是，前述問題並非特別針對一白色led， 而是常見於任何半導體光發射元件（包括一LED裸晶片與一 200527722 用以產生所欲顏色之光線之碟光體的組合）中。 有4a於七述問過，本發明之目的係在提供一種半導體 光舍射兀件及其製造方法，以及一種包括該半導體光發射 元件之毛光模組、一種包括該半導體光發射元件之發光裝 5置與-種包括該半導體光發射元件之顯示構件，半導體光 兔射兀件可使用一發射元件之鱗光體不與印刷電路板中之 反射孔的壁接觸的方式，安裝於一具有反射膜之印刷電路 板上。 t 明内2 忒目的可藉一半導體光發射元件而達成，該半導體光 發射兀件包含··一基板；一形成於該基板之第一主要表面 上之半導體多層結構，該半導體多層結構包括一光發射 層；形成於該半導體多層結構上之一第一電極與一第二電 極，電力係經該第一電極與第二電極而供應至該半導體多 15 曰結構’以造成該光發射層發射光線；一填光體膜，其覆 盍該半導體多層結構之至少一主要表面，該主要表面係面 遠離該基板之第一主要表面；形成於該基板之一第二主要 表面上之一第一端子與一第二端子；一第一傳導組件，其 將該第一電極電氣連接至該第一端子；以及一第二傳導組 2 0 件’其將該第二電極電氣連接至該第二端子。 依據此構造’該半導體光發射元件包括填光體膜（其覆 蓋該遠離基板之第一主要表面之半導體多層結構的表面） 以及位於該基板之第二主要表面上之第一與第二電力供應 端子。因此，該半導體光發射元件可直接安裝於〜反射孔 200527722 (其提供於一安裝基板中）之底部。再者，該磷光體膜係不與 反射孔之壁或其類似物相接觸。 此目的亦可藉一於安裝基板上包括前述之半導體光發 射元件的發光模組或發光裝置而達成。於此，一具有反射 5膜之印刷電路板可作為該安裝基板。因此，該由半導體光 發射元件所發射之光線係可被有效地聚集，以朝一標地物 放射。 此目的亦可藉一半導體光發射元件之製造方法而達 成，其係達成前述效果。 10 圖式簡單說明 弟1圖係說明一習知技術。 弟2A至2C圖係說明該習知技術。 第3A圖係為說明第一具體實施例之LED陣列晶片的透 視圖，且第3B圖係為說明第一具體實施例之lED陣列晶片 15 的平面圖。 第4A與4B圖包括橫截面圖，各橫截面圖係說明第一具 體實施例之LED陣列晶片的部位。 第5A圖係為說明一包括於第一具體實施例之led陣列 晶片中之一 LED的平面圖，第5B圖說明第一具體實施例之 20 LED如何連接於LED陣列晶片中，且第5C圖係為說明第一 具體實施例之LED陣列晶片的底平面圖。 第6圖係用以說明第一具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第7圖係用以說明第一具體實施例之lEd陣列晶片的 10 200527722 製造方法。 第8圖係用以說明第一具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第9圖係用以說明第一具體實施例之LED陣列晶片的 5 製造方法。 第10圖係為一說明第二具體實施例之L E D陣列晶片的 透視圖。 第11A與11B圖包括橫截面圖，各橫截面圖係說明第二 具體實施例之LED陣列晶片的部位。 10 第12圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第13圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第14圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 15 製造方法。 第15圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第16圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 20 第17A圖係為一說明第三具體實施例之LED陣列晶片 的平面圖，且第17B圖係為一說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的底平面圖。 第18A與18B圖包括橫截面圖，各橫截面圖係說明第三 具體實施例之LED陣列晶片的部位。 200527722 第19A與19B圖係用以說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的製造方法。 第20A與20B圖係用以說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的製造方法。 5 第21A至21C圖係用以說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的製造方法。 第22A至22C圖係用以說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的製造方法。 第23圖係為一說明LED模組的透視圖。 10 第24A圖係為一說明該LED模組的平面圖，第24B圖係 說明沿第24A圖所示之線CC之橫截面圖，且第24C圖係為說 明第24B圖之部位D的放大圖。 第25A圖說明一透鏡移除後之LED模組，且第25B圖說 明一形成於一陶瓷基板上之墊圖案，其為LED模組之一組 15 成。 第26A圖係為一說明一發光裝置之透視圖，且第26B圖 係為一說明該發光裝置之底平面圖。 第27圖係為一說明該發光裝置之分解透視圖。 第28圖說明用於該發光裝置之放射光譜。 20 第29A圖係為說明一表面安裝元件（SMD)LED的平面 圖，且第29B圖說明沿第29A圖所示之線HH的橫截面圖。 I：實施方式3 實施本發明之最佳態樣 以下係參照所附隨之圖式而說明本發明之具體實施 12 200527722 例。 (第一具體實施例） 第3A圖係為說明一白色led陣列晶片2之構造的外透 視圖，該白色LED陣列晶片2係為一種半導體光發射元件(於 5後簡稱為LED陣列晶片2)。第3B圖係為說明該LED陣列晶 片2之平面圖。第3A圖主要欲顯示LED 6(於後說明）如何被 配置，且因此不顯示LED 6之表面上的微小凹陷及突出物。 第3B圖不顯示一磷光體膜48(於後說明）。必須注意的是， 在任何圖式（包括第3A與3B圖）中，各組成之縮小比率係不 10 相同。 如第3A與3B圖所示，：LED陣列晶片2係以下列方式形 成，即，LED 6係以N列與Μ行之陣列形式(於第一具體實施 例中為7列與5行之陣列形式，總共35個led 6)，配置於一 未摻雜（高抵抗性)之SiC基板4上，該SiC基板4係為一半導體 15基板(於後簡稱為SiC基板4)。各LED ό為一包括一半導體多 層結構之光發射構件，該半導體多層結構包括一光發射 層。於此’ LED 6係藉晶膜成長方式而形成於該SiC基板4 之一主要表面上，並沿該主要表面之邊緣維持一具有5〇 μιη 之寬度W4的周邊部位。該周邊部位係為siC基板4之主要表 20面的一部份’其中係不形成該半導體多層結構(35個LED 6) ’且於後係指稱為一暴露部位7。換言之，暴露部位7係 形成以圍繞該半導體多層結構。 各LED6之尺寸LlxWl為285 μιηχ 400 μιη。其中形成 有LED 6之區域的尺寸[2 X W2為2 mm X 2 mm。LED陣列晶 13 200527722 片 2之尺寸L3 x W3 為 2.1 mm x 2.1 mm。 以下將參照橫截面圖而更詳細描述LED陣列晶片2的 構造。 第4A圖說明一沿第3B圖所示之線AA之橫截面圖，而 5 第4B圖說明一沿第3B圖所示之線BB之橫截面圖。為了明 確，第4A圖顯示第一列第一行之LED 6a與第一列第二行之 LED 6b，而第4B圖顯示第七列第四行之LED 6c以及第七列 第五行之LED 6d。 各LED 6係藉一半導體多層結構而形成，該半導體多層 10 結構包括一n-AlGaN緩衝層8 (具有30 nm之厚度）、一分散 式布拉格反射器（DBR)層1〇(具有3 μιη之厚度，其由30個 n-AlGaN/GaN之循環所構成）、一n_GaN鍍層12 (具有3χ1018 cm·3之Si-摻雜量與200 nm之厚度）、一InGaN/GaN複合量子 井（MQW)光發射層14，其由六個inGaN (具有2 nm之厚 15度)/GaN (具有8 nm之厚度）之循環所構成、一p-GaN鍍層16 (具有lxlO19 cm·3之Mg-摻雜量與200 nm之厚度）、以及一 p-GaN接觸層18 (具有3xl019 cm-3之Mg-摻雜量與200 nm 之厚度）。此等層8、10、12、14、16與18係以所述順序形 成於該SiC基板4上。換言之，LED 6具有一基本構造，其中 20 一光發射層（該MQW光發射層14)係夾置於一靠近該Sic基 板4之傳導層（該n_GaN鍍層12)與一靠近一光射出表面之傳 導層（該p-GaN接觸層18與該p-〇aN艘層16)之間。 一ITO透明電極22係形成於該p-GaN接觸層18上，其間 具有一Ni/Au薄膜20。一Ti/Au電極24(其為一心電極，即， 14 200527722 一陰極）係形成於η-GaN鍍層12上。 當經該ITO透明電極22與該Ti/Au電極24供廉電力至 LED 6時，該光發射層14發射具有460 nm波長之藍光。於第 一具體實施例中，一用於LED 6之p-電極（一陽極）係藉Ni/Au 5溥膜2〇與ITO透明電極22而形成，以改良由光發射層μ所發 射之光線的傳播性。 該P-電極之一主要表面（為光射出表面）係呈規律之不 均勻形式，以增加光射出效率。第5A圖係為一說明LED 6 之平面圖。如第5A圖所示，於第一具體實施例中，環狀凹 1〇卩曰25係形成以具有1 μιη之間距(d) ’以使p-電極之主要表面 不均勻。於此，當由上方觀看時，凹陷25可具有四邊形或 六角形的形狀，而非環形。再者，p-電極之主要表面可以 下列方式而變不均勻，即，以一預定間距形成線形溝槽。 同樣地，該主要表面可藉不規則粗糙化該表面而變不均勻。 15 具有前述結構之35個LED 6係以串聯方式連接於Sic基 板4上。 第4A與4B圖係用以解釋LED 6如何連接在一起。 如第4A圖所示，相鄰之1^〇如與61)係藉一分割溝槽26 而彼此分隔，該分割溝槽26之深度係足以到達該sic基板 4。相同形式係施用至各對相鄰之LED 6，包括該對LED 6c 與6d。 一絕緣膜28(Si3N4膜)係被形成，以覆蓋各LED 6與分割 溝槽26一者之側面。一橋接佈線3〇係形成於絕緣膜28上， 以連接LED 6a之一p-電極（一Ni/Au薄膜2〇與一IT〇透明電 200527722 極22)以及LED 6b之一η-電極（一Ti/Au電極24)。相似的，一 橋接佈線30係連接LED 6c之一p-電極至該led 6d之一n-電 極。於相同的方式下，自第一列第三行之LED &至第七列 第二行之LED 6f的LED係藉一橋接佈線3〇而連接在一起。 5因此，所有的35個LED ό係以第5B圖所示之串聯方式連 接。在低電位端處之LED 6a的一 Ti/Au電極24係構成LED陣 列晶片2之陰極32，且在高電位端處之LED 6d之一 Ni/Al^^ 膜20與一 ITO透明電極22係構成LED陣列晶片2之一陽極 34 〇 〇 第5C圖說明LED陣列晶片2之背面。如第5C圖所示，二 電力供應端子36與38係形成於SiC基板4的背面上，該背面 係逖離1^0 6。電力供應端子36與38係各藉一Ti/pt/Au膜而 形成。 如第4A圖所示，LED陣列晶片2之陰極32係藉一橋接佈 線4〇與一電鍍-穿孔42(設置於SiC基板4中）而連接至電力供 應端子36。同樣地，如第46圖所示，lED陣列晶片2之陽極 34係藉一橋接佈線44與一電鍍-穿孔牝(設置於^汇基板*中） 而連接至電力供應端子38。該電鍍-穿孔42與46係各藉以鉑 (Pt)填充一開口（其具有30 _之直徑，且設置於SiC基板4 2〇中）而形成。當50❿八之電流經電力供應端子36與38而被施 加至該35個LED 6時(被破保有熱消散），觀測到-120 V之 操作電壓。 X碟光體膜48係形成，以覆蓋LED 6與整個暴露部位7。 為％光體膜48係由光屬送樹脂(諸如，石夕氧烧)所製造，其 16 200527722 中黃磷光體（Sr，Ba)7SiD .ρ 2+Λ , t 1八埼士 4· U之顆粒^Si〇2之超微顆粒係
被刀政於其中。石粦光體膜4S 月且胰48具有50/zm之厚度τ (顯示於 4Α圖中）。該光-傳送樹 τ月曰了為％乳树脂或一聚醯亞胺 脂，而非矽氧烷。 5石离光體膜48中之碟光體係將由咖6之光發射層14所 發射之部份藍光轉變成黃光。由LED6所發射之藍光與源自 麟光體膜48之黃光係混合在—起，以產生自光。於此，咖 層10(為光反射層）係形成於光發射層Μ與基板4之 間。因此’該由光發射層14朝沉基板4發射之超過99%的 10監光係朝光射出表面而反射回來。此係改良LED 6之光射出 效率。於此敘述中，藍光係指具有不低K4〇〇nm且低於5〇〇 nm波長之光線，而黃光係指具有不低於55〇 nm且低於600 nm波長之光線。於此，依據前述敘述，由lED 6所發射之 監光具有460 nm之高峰發射波長。然而，LED 6可被設計成 15發射具有在前述範圍中之不同高峰發射波長的藍光。 接下來參照第6至9圖說明此LED陣列晶片2之製造方 法0 於第6至9圖中，用於形成LED陣列晶片2之各組成的材 料係藉三位數的數值（其第一個數字為1}來識別。三位數之 20 數值的最後二個數字表示一參考數字，其識別LED陣列晶 片2之相對組成。 首先，如第6圖所示，一 n-AlGaN緩衝層108、一 DBR 層110(由30個循環之n-AlGaN/GaN所組成）、一 n-GaN鍍層 112、一InGaN/GaN MQW 光發射層 114、一p-GaN鍍層 116 17 200527722 與一 ρ-GaN接觸層118係使用金屬有機化學蒸汽沈積 (MOCVD)法(步驟A1)，依所述順序，而形成於一非換雜之
SiC基板104上。於此，該非摻雜之Sic基板1〇4具有2吋之直 徑與300 μηι之厚度。 5 而後，一罩幕5〇係形成於由層118、116、114、U2、 110與108所組成之層壓物上，以遮罩_區域，該區域係略 大於欲形成各LED 6之Ni/Au薄膜2〇(與ΙΤ〇透明電極22)之 區域。層壓物之-未遮罩區域係藉姓刻而移除至約心㈣ 錄層112之一半厚度的深度（步驟B1)。因此，形成一用以連 10接Ti/Au電極24之表面52( — η-電極形成表面）。罩幕5〇係在 下一步驟前移除。 隨後，除了欲形成暴露部位7與分割溝槽26之區域外， 於步驟m後所得之表面上形成—罩幕54。層壓物之未遮罩 區域（由殘餘層112與層110及觸所組成)係藉姓刻而移除至 15暴露出S i C基板10 4的深度，以產生該暴露部位7與該分割溝 槽26(步驟C1)。換言之，暴露部位7係藉移除半導體多層結 構（由層108至118所構成）之對應部位而產生。於完成^刻 後，在下一步驟前移除罩幕54。 一ShN4膜128(為一絕緣膜)係藉濺鍍法等而形成，以作 20 為絕緣與表面保護之功能（步驟D1)。 而後，形成-罩幕56，以遮罩除了欲形成各LED 6之 Ni/Au薄膜20(與ITO透明電極22)之區域外的&3队膜128。 SisN4膜128之一未遮罩區域係藉蝕刻而移除，而後，藉沈積 法形成Ni/Au薄膜120。因此，形成Ni/Au薄膜2〇(步驟E1)。 18 200527722 一部份之Ni/Αιι薄膜120(其形成於罩幕56(未顯示於第7圖中） 上)係在下一步驟前與罩幕56—起被移除。 進行與步驟E1相同之製程，以形$Ti/Au電極24。詳$ 之，一罩幕58係形成於步驟幻後所得之表面上，但於 5膜128上之用於形成各LED 6之Ti/Au電極24的區域除外。於 猎蝕刻移除ShN4膜128之一未遮罩區域後，藉沈積法而塗數 一 TVAu膜124(其為一薄金屬膜）。因此，形成Ti/Au電栋 24(步驟F1)。一部份之卩/八11膜124(其形成於罩幕58(未顯示 於第7圖中）上)係在下一步驟前與罩幕％ 一起被移除。 1〇 於後，一罩幕6〇係形成於於步驟F1後所得之表面上， 但排除該欲形成電鍍-穿孔42與46之區域。蝕刻該所得表面 之未遮罩區域，以形成具有2〇〇 μηι深度之開口 61。而後， 藉無電鍍沈積法等，以Pt填充該開口 61(步驟G1)。罩幕6〇 係在下一步驟前移除。 15 隨後，一罩幕62係形成，以遮罩步驟<31後所得之表面， 但排除欲形成凹陷25之區域。所得表面之未遮罩區域係藉 蝕刻而移除至暴露ρ-GaN接觸層18的深度，以形成凹陷 25(步驟H1)。在下一步驟前移除罩幕幻。 而後，形成一罩幕64，以遮罩步驟所得之表面， 20但排除欲形成IT0透明電極22之區域。而後，藉濺錄法塗敷 一ΙΤΟ膜122’以形成ΙΤΟ透明電極22(步驟η)。一部份之汀〇 膜122(其形成於罩幕64(未顯示於第$圖中）上）係在下一步 驟前與罩幕64—起被移除。 形成一罩幕66，以遮罩步驟η後所得之表面，但排除 19 200527722 欲形成橋接佈線30、4〇與44之區域。而後，藉沈積法塗敷 - TVPt/A順（其為一薄金屬膜），以形成該蕾临橋接佈線 30、40與44(步驟川。一部份之Ti/pt/Au膜（其形成於罩幕 66(未顯示於第9圖中）上）係在下—步驟前與罩幕的一起被 5 移除。 而後，研磨SiC基板104之背面，故Sic基板1〇4之厚度 變成150 ’。因此，該電鑛-穿孔们與46係暴露於該SiC基 板104之背面上（步驟κι)。 隨後，形成一罩幕（未顯示於第9圖中），以遮罩該Sic 10基板104之月面，但排除該欲形成電力供應端子36與38之區 域。而後，藉沈積法塗敷一·t/A峨（其為一金屬薄膜）。 因此，形成Ti/Pt/Au電力供應端子36與38(步驟L1)。一部份 之Ti/Pt/Αιι膜（其形成於罩幕（未顯示於第9圖中）上）係在下 一步驟前與罩幕一起被移除。 15 而後，矽氧烷（黃磷光體（Sr，Ba)2Si〇4:Eu2+之顆粒與
Si〇2之微顆粒係分散於其中）係藉印刷法而提供，以覆蓋該 暴露部位7與LED 6。而後，加熱石夕氧烧以硬化，以形成一 石η光體膜148。隨後，研磨該磷光體膜148，故磷光體膜148 之厚度係變成50 _ (步驟Μ1)。於此，必須注意的是，該 20由LED陣列晶片2所發射之白光的顏色係藉源自光發射層 14之藍光與源自磷光體48之黃光間的比例而決定。此比例 可藉改變該包括於矽氧烷樹脂中之磷光體顆粒的百分比與 石粦光體膜48之厚度而調整。詳言之，當鱗光體顆粒的百分 比較高時，或者磷光體膜48之厚度較大時，黃光的比例係 20 200527722 變高。於此，高比例之黃光意謂著白光具有_低的顏色溫 度。依據第-具體實施例，該含有碟光體顆粒之石夕氧烧樹 脂係先被塗敷至-大於所設計之碟光體膜48厚度的厚度。 於加熱以硬化後，研磨所塗敷之樹月旨，以達到所欲之厚度。 5於此方式中，可形成均句厚度之碟光體膜似。此可降低顏 色的不均句，且可能確實地產生具有一預定顏色溫度之白 光。 最後，藉切割而獲得各別之LED陣列晶片。因此，完 成LED陣列晶片2 (顯示於第3a與3B圖中）。 1〇 於此，磷光體膜佔可藉在傳統晶圓製造製程中之平台 蝕刻（mesa etching)步驟後但在切割步驟之前，施用一包括 磷光體之樹脂而形成。然而，一藉傳統平台蝕刻所產生之 溝槽具有一覓度，而僅一或二個磷光體顆粒可被排列在橫 向方向。於此例子中，在一大程度上，由各LED62光發射 15層14之側表面所發射之藍光係在不激發磷光體下，經過磷 光體膜48。因此，由側表面所發射之藍光係變得值得注意， 其造成顏色的不均勻。然而，依據第一具體實施例該包括 磷光體之樹脂係被塗敷至光發射層14側表面（於圍 繞 LED 6 之暴露部位7中）’該樹脂具有與暴露部位7之寬度(W4)同等 20長度的厚度。於此，暴露部位7之寬度(W4)係充分地大於磷 光體顆粒之直徑。因此，由光發射層丨4側表面所發射之藍 光可適度地激發磷光體轉變成黃光。此降低顏色之不均勻 現象。 一般相信顏色的不均勻僅發生於白色led(其使用具 21 200527722 有在380 nm與780 nm範圍間之波長（紫至紅)之光譜組成作 為激發光源的可見光）中。換言之，顏色的不均勻不會發生 於以具有近紫外光作為激發光源的白色LED中。然而，具 有370 nm之高峰發射波長的紫外光亦具有不低於38〇 nm 5 (可見光）之波長的光譜組成。此意謂著使用近-紫外光作為 激發光源之白色LED可具有顏色不均的問題。因此，第一 具體實施例係被應用至一具有光發射層之LED，該光發射 層係發射近-紫外光，以達到降低顏色不均之相同效果。換 言之，本發明之第一具體實施例係被應用至一含有光發射 10層之LED，該光發射層係發射具有一至少在380⑴^與冗^ nm範圍間之波長之光譜組成的光線，以降低顏色的不均勻 現象。第一具體實施例係不僅應用至一含有一光發射層（其 發射具有前述之460 nm之高峰發射波長的藍光)之LED。 (弟二具體實施例） 15 第10圖係為一說明第二具體實施例之LED陣列晶片 302之結構的外部透視圖，該LED陣列晶片302係為一種型 式之半導體光發射元件。 除了各LED之不均勻光射出表面結構（用以增強一光 射出效率）與一SiC基板結構外，第二具體實施例之LED陣列 20晶片302基本上具有與第一具體實施例之LED陣列晶片2(顯 示於第3至5圖中）相同的結構。LED陣列晶片302之一般組成 係以與第一具體實施例中相同之參考數字來表示。以下敘 述包括此等一般組成的簡介或不提及該等一般組成，且主 要著重於LED陣列晶片2與302間之不同結構處。 22 200527722 如第10圖所示’部份移除一非摻雜（高耐抗性）之SiC基 板304(其構成LED陣列晶片302，於後簡稱為一 SiC基板 304)。詳言之，移除呈三角柱形之部位，以包括SiC基板304 之背面的各邊緣（邊緣係彼此平行）。該藉移除部位304a與 5 304b所達之效果係描述於後。 一用以說明磷光體膜48移除後之LED陣列晶片302的 平面圖實質上係與第3B圖所示之用以說明LED陣列晶片2 的平面圖相同。第11A與11B圖分別說明沿一相當於第3B圖 所示之線AA之LED陣列晶片302的橫截面圖，以及沿一相 10 當於第3B圖所示之線BB之LED陣列晶片302的橫截面圖。 換言之，第11A圖顯示第一列第一行之LED 306a以及第一 列第二行之LED 306b，而第11B圖顯示第七列第四行之LED 306c與第七列第五行之LED 306d。 依據第一具體實施例，該形成於SiC基板104上之半導 15 體多層結構中之P-GaN接觸層118(見第6A圖）係部份被移除 (見第8圖之步驟H1)，以使光射出表面呈現不均勻（見第4A 圖中所示之p-GaN接觸層18)。然而，依據第二具體實施例， 一 p-GaN接觸層318係不經處理，如第第ha與11B圖所示。 相反地，部份移除一形成於該ρ-GaN接觸層318上之氧化钽 20 (Ta2〇5)膜321，以使各LED 306之一光射出表面不均勻。一 ITO透明電極323係形成，以作為一p-電極（一陽極），以沿不 均勻Ta2〇5膜321行進。在一較高電位端處之LED 306d的一 ITO透明電極323係構成LED陣列晶片302之陽極334。再 者’在一較低電位端處之LED 306a的Ti/Au電極24係構成 23 200527722 LED陣列晶片302之陰極32。 该移除部位304a與3〇4b係形成於SiC基板304之背面 (其面退離一半導體多層結構)上。於此，該形成於sic基板 304月面上之電力供應端子336與亦分別形成於該移除 5部位30知與3〇仆(其為傾斜面）上。 移除部位304a係形成於Sic基板3〇4之一欲形成一電鍍 -穿孔342的區域中。該電鍍-穿孔342係電氣連接該電力供應 端子336與該橋接佈線4〇(其連接至該led陣列晶片302之陰 極32)。另一方面，該移除部位304b係形成於SiC基板304之 10 一欲形成電鍍-穿孔346之區域中。該電鍍-穿孔346係電氣連 接該電力供應端子338與該橋接佈線44(其連接至該LED陣 列晶片302之陽極334)。該移除部位3〇4a與304b係被提供以 降低SiC基板304之欲形成電鍍-穿孔342與346之區域的厚 度（與其他之SiC基板304相較）。因此，形成具有較小深度之 15開口 3〇61 (顯示於第14圖中），以於晶圓製造製程期間形成 電鍍-穿孔342與346。此使其可能縮短形成電鍍-穿孔342與 346步驟所需之時間。 以下部份係參照第12至16圖以描述此LED陣列晶片 302之製造方法。於此，製造方法包括與第一具體實施例之 20 LED陣列晶片2之製造方法（第6至9圖）相同的步驟，且僅簡 單提及該等相同的步驟。於第12至16圖中，一用於形成led 陣列晶片302之各組成的材料係以四位數之數值表示，該第 一數字係為3。四位數之數值的最後3個數字係表示確認 LED陣列晶片302之相對組成的參考數字。 24 200527722 首先，如第12圖所示，一n-AlGaN緩衝層3008、一DBR 層3010(由30個n-AlGaN/GaN之循環所構成）、一n-GaN鍍層 3012、一InGaN/GaN MQW 光發射層 3014、一P-GaN鍍層 3016、以及一p-GaN接觸層3318係使用MOCVD法，依所述 5 順序而形成於一非摻雜之SiC基板3304上（步驟A2)。於此， 該非#雜之SiC基板3304具有2忖之直徑以及300 μηι之厚 度’即，與第一具體實施例之非摻雜之SiC基板104相同。
於後，藉濺鍍或溶膠-凝膠法，於該p-GaN接觸層3318 上形成一Ta2〇5膜3321。接下來，一光阻係形成該1^205膜 10 3321上’並藉步進曝光而部份移除。因此，形成一光阻罩 幕3050(步驟B2)。 隨後，藉蝕刻移除該未被光阻罩幕3050覆蓋之Ta205膜 3321的部位（步驟C2)，而後，移除光阻罩幕3〇5〇(步驟〇2)。 於後，藉濺鍍法形成一ITO膜3323，以沿該不均勻Ta205膜 15 3321進行。因此，形成一不均勻光射出表面，以改良光線 射出效率（步驟E2)。
於後，一罩幕3052係形成於ΓΓΟ膜3323上，以覆蓋一欲 形成ITO透明電極323(顯示於第11A與11B圖中）之區域。一 由層與膜3008、3010、3012、3014、3016、3318、3321 與 20 3323構成之層壓物的未遮罩區域係藉蝕刻而移除至約 n-GaN鍍層3012之一半厚度的深度（步驟F2)。因此，形成一 連接該Ti/Au電極24之表面3054( — η-電極形成表面）與ITO 透明電極323。罩幕3052係在下一步驟前移除。 於後，除了欲形成暴露部位7與分割溝槽26之區域外， 25 200527722 於步驟F2後所得之表面上形成一罩幕3〇56。層壓物之未遮 罩區域（由層3012、301〇與3008所組成）係藉蝕刻而移除至暴 露出SiC基板3304的深度。因此，產生該暴露部位7與該分 割溝槽26(步驟G2)。於完成蝕刻後，在下一步驟前移除罩 5 幕3056 。 隨後，於一罩幕3057形成於該ΓΓΟ透明電極323上後， 藉濺鍍等方法，形成一 SisN4膜3028(其為一絕緣膜），以用 於絕緣及表面保護之功能（步驟H2)。形成於罩幕3〇57(未顯 示於第13圖中）上之一部份义办4膜3〇28係在下一步驟前與 10 罩幕3057—起被移除。 一罩幕3058係形成於步驟H2後所得之表面上，但於欲 形成Ti/Au電極24的區域除外，且藉蝕刻移除&3队 膜 3028 之一未遮罩區域（步驟12)。 於後，藉沈積法，形成一Ti/Au膜3024(其為一薄金屬 15膜）’以形成该Ti/Au電極24(步驟J2)。一部份之Ti/Au膜 3024(其形成於罩幕3058(未顯示於第14圖中）上）係在下一 步驟前與罩幕3058—起被移除。 一罩幕3062係形成於於步驟了2後所得之表面上，但排 除該欲形成電鍍-穿孔342與電鍍_穿孔346之區域。於後，於 20 一未遮罩區域中進行蝕刻，以產生具有100 μπι深度之開口 3061。而後，藉無電鍍沈積法等，以Pt填充該開口 3061(步 驟K2)。罩幕3062係在下一步驟前移除。如前述，開口 3〇61 具有比第一具體實施例中之開口61(見第8圖）更小的深度。 因此，細知:用於蝕刻步驟的時間（步驟K2)。 26 200527722 一罩幕3064係形成於步驟K2後所得之表面上，但排除 欲形成橋接佈線30、4〇與44之區域。於後，藉沈積法形成 Ti/Pt/Au膜(其為一薄金屬膜）。因而形成Ti/Pt/Au橋接佈線 30、40與44 (該橋接佈線44係未顯示於第14圖中）（步驟 5 L2)。一部份2Ti/pt/Aii膜（其形成於罩幕3064(未顯示於第14 圖中）上)係在下一步驟前與罩幕3〇64 一起被移除。 研磨SiC基板3304之背面，故SiC基板3304之厚度變成 150 μιη (步驟M2)。 於後，矽氧烷（黃磷光體（Sr，Ba)2Si04:Eu2+之顆粒與 10 Sl〇2之微顆粒係分散於其中）係藉印刷法而提供，以覆蓋該 暴露部位7與LED 306。而後，加熱矽氧烷以硬化，以形成 一磷光體膜3048。隨後，研磨該磷光體膜148，故磷光體膜 148之厚度係變成50 //in (步驟N2)。該研磨係達到與第一 具體實施例中相同之效果。 15 隨後，一切割片3066(其為一巨分子膜)係黏附至該礙光 體膜3048 (步驟02)。
SiC基板3304之背面係藉一 V-形刀片（未顯示於第16圖 中）而部份移除’故形成具有V-形橫截面之溝槽。因此，產 生移除部位304a (304b)(步驟P2)，且暴露電鍍-穿孔342 20 (346)。 一罩幕(未顯示於弟16圖中）係形成於SiC基板3304之背 面上，以不覆蓋欲形成電力供應端子336與338之區域。於 後’藉沈積法’於SiC基板3304之背面上形成一Ti/Pt/Au膜 (其為一薄金屬膜）。因此，形成Ti/Pt/Αιι電力供應端子336 200527722 與338。一部份之Ti/Pt/Au膜（其形成於罩幕（未顯示於第16 圖中）上)係與罩幕一起被移除。最後，藉切割而獲得各別之 LED陣列晶片（步驟Q2)。於此方式下，完成LED陣列晶片 302(顯示於第1〇圖中）。 5 (第三具體實施例）
依據弟一與弟一具體貫施例，LED陣列晶片（2與302) 之陽極(34與334)與陰極(32)係藉傳導組件（包括提供於SK： 基板(4與304)中之電鍵-穿孔(42與46、342與346))，電氣連 接至位於SiC基板背面（4與304)上之電力供應端子（36與 10 38，336與338)。然而，依據第三具體實施例，此傳導組件
包括該形成於SiC基板之側表面上的傳導膜，而非電鏡__穿 孔(42與46，342與346)。除了傳導膜係提供以取代電鍍-穿 孑L(42與46，342與346)以及不產生移除部位304a與304b外， 第三具體實施例之一LED陣列晶片402基本上具有與第二 15 具體實施例之LED陣列晶片302相同的結構。LED陣列晶片 402之一般組成係以與第一具體實施例中相同之參考數字 來表示。以下敘述包括此等一般組成的簡介或不提及該等 一般組成，且主要著重於不同於LED陣列晶片302之處。 第17A圖係為一說明LED陣列晶片402之平面圖，且第 20 17B圖係為一說明LED陣列晶片402之底平面圖。與第3B圖 相同，第17A圖係未顯示磷光體膜48。 如第第17A圖所示，LED 306係以與第一及第二具體實 施例相同之方式，呈陣列形式而排列於SiC基板404之前表 面上。 28 200527722 如第17B圖所*，電力供應端子436與438係形成於SiC 基板404之一背表面上。 第18A圖說明沿第ι7Α圖之線EEiLED陣列晶片4〇2的 橫截面圖，而第18B圖說明沿第17A圖之線FF2LED陣列晶 5 片402的橫截面圖。 如第18A圖所示’一連接至LED陣列晶片402之陰極32 的橋接佈線440係延伸以到達Sic基板4〇4之一邊緣4〇如。相 同地，如第18B圖所示，一連接至]lED陣列晶片4〇2之陽極
334的橋接佈線444係延伸以到達Sic基板4〇4之一邊緣 10 404b 。 如第18A圖所示，該橋接佈線44〇係藉一佈線441(其形 成於SiC基板404之一側表面上）而電氣連接至該電力供應 端子436。該佈線441係為一由Au電錢之傳導膜。相同地， 如第18B圖所示，橋接佈線444係藉一佈線445(其形成於SiC 15基板404之一側表面上）而電氣連接至該電力供應端子
438。該佈線445係為一由Au電艘之傳導膜。佈線441與445 係各自延伸’以欲形成於SiC基板404之前表面上。此係強 化佈線441與橋接佈線440間之電氣連接，以及佈線445與橋 接佈線444間之電氣連接。 20 電力可經電力供應端子4 3 6與43 8而供應至該呈串聯連 接之35個LED 306。 以下部份係參照第19至22圖說明此LED陣列晶片402 之製造方法。 LED陣列晶片402之製造方法（製程）的前15個步驟係與 29 200527722 LED陣列晶片302之製造方法的步驟A2至步驟02的步驟相 同，除了（i)不提供電鍍-穿孔(342與346)，（ii)該分別連接至 LED陣列晶片402之陽極334與陰極32之橋接佈線440與444 係具有與橋接佈線40與44不同的結構，以及(iii)磷光體膜48 5 不形成於SiC基板404上之欲形成佈線441與445的部位處。 以下部份係說明相當於步驟02之步驟完成後所進行之步 驟。
第19A圖係為一說明當完成相當於步驟〇2之步驟時所 觀察之部份晶圓4050(顯示於第21A圖中）的橫截面圖。 10 於此製造方法的階段中，一用於SiC基板4404之主要表 面之一（如，一半導體多層結構形成表面）之晶圓製造製程係 已完成。換言之，各別LED陣列晶片（此後稱為晶片構件） 係呈陣列形式形成。第一切割片3066係黏附至該磷光體膜 3048。 15 第21A圖說明自SiC基板4404之前表面側所視之晶圓
4050。必須注意的是，第21A圖並未顯示第一切割片3066(其 顯示於第19A圖中）。如第21A圖之虛線所示，晶片構件4052 係呈陣列形式排列。 各排晶片構件4052(如第21B圖所示）係使用切割刀（DB) 20而自晶圓4050切下，即如第19圖所示之一般切割步驟。 第21C圖顯示一排晶片構件4〇52(於後稱一晶片構件排 4054)。於該帶形晶片構件排4〇54中，晶片構件4〇52係以下 列方式排列，即，各橋接佈線44〇與橋接佈線444 (顯示於第 17A圖中）之一端係配置於該晶片構件排4〇54之較長的邊緣 30 200527722 处換〇之’日日片構件排4054係自晶圓4050切下，故，晶 片構件4〇52係以此方式排列於晶片構件排觀中。 ;移除苐切剎片3066後，晶片構件排4054係以下列 方式黏附至—不同之切割片彻6(-第二切割片），即，該石粦 5光體膜3048與第二切割片4〇56接觸之方式，如第㈣圖所 示。於此，第22B圖說明沿第22A圖（其係為晶片構件排4〇54 之放大圖）所示之線GG之概要橫截面圖。
Ik後，一罩幕4〇58係形成於SiC基板4404的背面上，以 不復盍该欲形成電力供應端子436與438(顯示於第18A與 10 18B圖中）的區域。換言之，罩幕4058係形成以類似一帶形， 以在晶片構件排4054之長度方向上延伸，並維持一沿各較 長邊緣之具有一預定寬度的區域。此外，在晶圓4050被 切割成晶片構件排4054之前，罩幕4058可在晶圓4050背面 上之一預定區域中呈帶狀形成。 15 於形成罩幕4058後，藉電子束蒸發等方法，將一Ti/Au 薄膜底漆(未顯示於第2〇圖中）施用於Sic基板4404之暴露表 面的區域(其未被罩幕4058所覆蓋）中，而後，藉沈積法形成 _Au電鍍膜。因此，形成電力供應端子4436與4438以及佈 線4441與4445，如第20A與20B圖所示。 20 該沈積於罩幕4058(未顯示於第20圖中）上之部份的Au 電鍍膜係與罩幕4058 —起移除。於後，使用切割刀（未顯示 於第22C圖中）以獲得如第22C圖所示之各別的LED陣列晶 片。因此，完成LED陣列晶片402(顯示於第17圖中）。 (第四具體實施例） 31 200527722 第23圖係為一說明白色LED模組200之外部透視圖，其 係為一種型式之發光模組，其包括該第一具體實施例之 LED陣列晶片2(於後簡稱為LED模組200)。可使用第二具體 實施例之LED陣列晶片302(顯示於第10圖等中）或第三具體 5 實施例之LED陣列晶片402(顯示於第17圖等中），以取代 LED陣列晶片2。LED模組200係被貼附至一發光單元240(於 後敘述並顯示於第26圖中）。
LED模組200包括一陶瓷基板202(其呈具有5 cm直徑之 環形，且由氮化鋁(A1N)所製得）以及三個由玻璃所製造之透 10 鏡204、206與208。一使用以將LED模組200貼附至發光單 元240的引導凹陷210以及用以自發光單元240接收電力供 應之端子212與214係提供於陶瓷基板202中。 第24A圖係為一說明LED模組200之平面圖，第24B圖 說明沿弟24A圖所示之線CC的橫截面圖，且第24C圖係為一 說明第24B圖所示之部位D的放大圖。
如第24A與24B圖所示，一引導孔（一穿孔口 16係提供於 陶瓷基板202之中心，以將LED模組200貼附至發光單元 240。如第24C圖所示，一金鍍層217係塗敷於陶瓷基板2〇2 之背面，以改良熱消散性。 20 LED陣列晶片2係安裝於陶瓷基板202上之相對於各透 鏡204、206與208(具有如第24A圖所示之環狀外形）之中心 的位置處。總言之，三個LED陣列晶片2係安裝於陶瓷基板 202 上。 於此’陶瓷基板202係由二陶瓷基板201與203所構成， 32 200527722 各陶瓷基板具有0.5 mm之厚度且主要係由AIN所製成。除了 A1N外’陶瓷基板201與203可能由A1203、BN、MgO、ZnO、 SiC與鑽石所製成。 LED陣列晶片2係以下列方式安裝於下陶瓷基板2〇1的 5前表面上’即，電力供應端子36與38(顯示於第4A、4B與5C 圖中）係面向該陶瓷基板201。錐形穿孔215係提供於上陶瓷 基板203中，以產生用於安裝led陣列晶片2之空間。換言 之，陶瓷基板202具有凹陷，各凹陷之直徑係朝一開口端而 增加。LED陣列晶片2係安裝於凹陷的底表面上。於此，陶 10瓷基板202中之凹陷可具有一半球狀外形，而非錐形。 一铭反射膜219係以實質均勻之厚度形成於各穿孔 215(提供於上陶瓷基板2〇3中）之一斜面（壁）上以及陶瓷基 板203之前表面上。因此，形成一反射鏡（孔）。該穿孔215 係經設計，以使得該由LED陣列晶片2之一側面所發射之白 15光在一實質垂直陶瓷基板203之一主要表面的方向上，被鋁 反射膜219(形成於穿孔215之壁上)所反射。 一陰極墊218與一陽極墊220(顯示於第25B圖中）係提 供於陶瓷基板201之前表面上之欲安裝各LED陣列晶片2的 位置處。各陰極墊218與陽極墊220係由鎳(Ni)鍍層與塗敷於 20 銅(Cu)上之金(An)鍍層所製成。該LED陣列晶片2係以下列 方式安裝於陶瓷基板201上，即，SiC基板4係面向下朝陶瓷 基板201。於此，電力供應端子36與38係使用銲料而分別連 接至該陰極墊218與陽極墊220。除了焊料外，可使用金凸 塊或銀糊狀物。 33 200527722
於此，在傳統白色led的例子中，一磷光體膜係在一 裸晶片安裝至一安裝基板上後，形成於該裸晶片上及其周 圍。另一方面’ 5亥LED陣列晶片2具有碟光體膜48。因此， LED陣列晶片2可以下列方式而安裝於該已形成之反射孔 5 中，該方式即磷光體膜48不與反射孔之壁接觸的方式。因 此，可使用一具有一反射膜之印刷電路板，故一半導體光 發射元件係實質準確地安裝在一相對於一反射孔之經設計 的位置處。再者，反射孔之直徑可儘可能小。因此，改良 一光線聚集效率，且最小化發光模組200之尺寸。 10 於被安裝於陶瓷基板201上之前，係已測試該LED陣列 晶片2之光學性能，諸如，顏色不均，且其已通過該測試。 LED陣列晶片2可在安裝前測試其光學性能，此乃因為第一 具體實施例之LED陣列晶片2包括填光體膜48，且本身可發 射白光。因此，其可防止該包括有LED陣列晶片2之LED模
15組2〇〇因陣列晶片2之粗劣的光學性能而遭拒絕。因 此’被接受之終產品（LED模組200)對所有終產品的比例係 增加。 透鏡204、206與208係使用一膠黏劑221而黏附至陶瓷 基板203。該膠黏劑221可為矽氧烷樹脂、一環氧樹脂等。 20 二個LEE)陣列晶片2係以平行方式，藉一佈線圖案（形 成於陶瓷基板201之前表面上）而連接。 第25A圖係為一說明透鏡2〇4、206與208移除後之LED 模組200的平面圖。於第25A圖中，三個led陣列晶片2係藉 加註A、B與C而彼此區分。 34 200527722 如前述，陽極墊220與陰極墊218(第25B圖）係提供於陶 瓷基板201上之欲安裝各LED陣列晶片2A、2B與2C之位置 處。
該分別連接至LED陣列晶片2A、2B與2C之陽極墊220 5係藉一佈線圖案236而彼此電氣連接。該佈線圖案236係藉 一電鍍-穿孔237而連接至正端子212之一端。該分別連接至 LED陣列晶片2A、2B與2C之陰極墊218係藉一佈線圖案238 而彼此電氣連接。佈線圖案238係藉一電鍍-穿孔239而連接 至負端子214的一端。換言之，LED陣列晶片2A、2B與2C 10 係藉佈線圖案236與238而平行連接。 前述之LED模組200係貼附至發光單元240。LED模組 200與發光單元240係構成一發光裝置242。 第26A圖係為一說明發光裝置242之概要透視圖，而第 26B圖係為一說明該發光裝置242之底平面圖。 15 舉例言之，發光單元240係固定至一室之天花板上。該
發光單元240包括一電力供應電路(未顯示於第26A與26B圖 中）’该電力供應電路係將由一供工業用電源所供應之交流 私電力（如，100 V、50/6〇Hz)轉變成驅動LED模組200所需 之直流電電力。 20 以下部份係參照第2 7圖以說明一將L E D模組2 〇 〇貼附 至發光單元240的結構。 °亥發光單兀240具有一環狀凹陷244，該LED模組200係 欲固定於其中。環狀凹陷244的底表面係為平坦。一内螺紋 (未-員不於第27圖中）係產生於鄰近環狀凹陷Μ4之開口端處 35 200527722 之環狀凹陷244的内壁上。豆强性之带士如 ” 5早『生之包力供應端子246與248 以及一引導性突出物230係自環狀凹陷244之内壁凸出，且 位於内螺紋與環狀凹陷244之底表面之間。電力供應端子 246與⑽係分別為正型與負型。一引導栓252係提供於環狀 5 凹陷244之底表面之中心中。 -由石夕膠所製造之Q_型環254與—環螺釘攻係使用以 將LED模組200貼附至發光單元24〇。該卿釘咖具有一環 狀外形，其具有-實質上矩形之橫截面。—外職(未齡 於第27圖）係產生於環螺釘256之外表面上’且一凹陷258係 !〇 提供於環螺釘256中。 以下部份係描述將LED模組200貼附至發光單元24〇的 程序。 首先，LED模組200係以下列方式固定於環狀凹陷244 中。LED模組200之陶瓷基板2〇2係安置於環狀凹陷244之底 15表面與電力供應端子246與248之間。引導栓252係固定於引 &孔216中，以將LED模組200之中心對齊環狀凹陷244之中 心。再者，引導性突出物230係固定於引導凹陷21〇中，以 使正及負端子212與214分別對齊電力供應端子246與248。 於LED模組200固定於環狀凹陷244後，環螺釘256(0-20型環254係已貼附於其上）係旋入環狀凹陷244並固定。因 此，正及負端子212與214係分別連接至電力供應端子246與 248 ’故端子212與214係可信地電氣連接至端子246與248。 此外’陶莞基板202之幾乎整個背面係連接至環狀凹陷244 的平坦底表面。此可使LED模組200中所產生之熱能有效地 36 200527722 被引至發光單元240，藉此改良LED模組2〇〇之冷卻效果。 於此，矽氧烷潤滑脂可施用至陶瓷基板2〇2之背面以及環狀 凹陷244之底面，以進一步改良lEd模組2〇〇至發光單元24〇 的熱傳導效率。 當自一工業用電源供應電力至此發光裝置242時，各 LED陣列晶片2中之LED 6係發射藍光。於此，部份藍光係 藉鱗光體膜48内之碟光體而轉換成黃光。藍光與黃光係混 合在一起，以產生白光。白光係經透鏡2〇4、2〇6與2〇8而發 射0 10 當一 15〇 mA之電流被供應至LED模組200時，可觀察到 800 lm之總發光通量、一 15〇〇 cd之同軸發光強度、以及一 第28圖所示之放射光譜。 (第五具體實施例）
依據弟四具體實施例，第一至第三具體實施例之任一 15的具體實施例的半導體光發射元件係使用於作為照明設備 (如，發光模組2⑻與發光裝置242)之例。然而，第一至第三 具體實施例之半導體光發射元件亦可用於顯示器，詳言 之，作為顯示構件中之光源。此一顯示構件包括一表面安 裝元件(SMD) LED，其係以下列方式形成，即，一半導體 20 光發射元件（即，一LED晶片）安裝於一陶瓷基板上且藉一透 明環氧樹脂而密封之方式。 第29A圖係為一說明第五具體實施例之smd LED 502(於後簡稱為LED 502)的平面圖，而第29B圖說明沿第 29A圖之線HH的橫截面圖。 37 200527722 第一具體實施例之LED陣列晶片2(顯示於第3至5圖中） 係用以作為LED 502之光源。除了LED陣列晶片2外，亦可 使用第二具體實施例之LED陣列晶片302或第三具體實施 例之LED陣列晶片402。 5 如第29B圖所示，LED 502包括一由二陶兗基板504與
506所製成之陶瓷基板508。一錐形穿孔510係提供於上陶竞 基板506中，以產生一用於安裝LED陣列晶片2之空間。換 言之，陶瓷基板508具有一凹陷，該凹陷之直徑係朝一開口 端而增加。LED陣列晶片2係安裝於凹陷之底表面上。於 10 此，陶瓷基板508中之凹陷可具有一半球狀外形，而非錐形。 一鋁反射膜512係以實質均勻之厚度形成於穿孔 51〇(提供於上陶瓷基板506中）之斜面（壁）上以及陶瓷基板 506之前表面上。因此，形成一反射鏡(孔）。穿孔51〇係經設 計，以使得該由LED陣列晶片2之一側面所發射之白光在一 15貝為垂直陶瓷基板5〇6之一主要表面的方向上，被穿孔51〇
之壁上的鋁反射膜512所反射。該穿孔51〇係以一環氧樹脂 填充，以形成一透鏡513，其具有密封led陣列晶片2成氣 密之角色。 陽極墊514與一陰極墊516係形成於下陶瓷基板5〇4 2〇之前表面上。電力供應端子38與36(顯示於第5c圖中）係分 別連接至陽極墊514與陰極墊516。 LED 502之端子518與520係提供於陶瓷基板5〇4之背表 面上。端子518係藉一電錢-穿孔522而電氣連接至該陽極墊 514 ’且端子52G係、藉—電錢_穿孔似而電氣連接至該陰極 38 200527722 墊 516。 當經端子518與520而供應電力至此LED 5〇2時，[ED陣 列晶片2係經透鏡513而發射白光。 注意可僅使用一單一SMD LED。於此例子中，一SMD 5 LED可安裝於一用於家電用品（諸如電視、錄影帶卡式記錄 為與一冷氣機）之遙控器上，或使用以作為此一家電用品之 主要開關燈。此外，例如，可使用結合之多個SMD LED， 以作為主點陣顯示元件方式提供之點狀物，以用於顯示一 文字、一數字、一記號等。 1〇 本發明係不限於前述之第一至第五具體實施例，且包 括下列改良。 (1) 依據前述具體實施例，暴露部位7係藉移除該構成 半導體多層結構之所有層的一相對區域而形成（第6圖之步 1驟C1)。此可改良如下。當使用第一具體實施例作為例子 5時，暴露部位7亦可藉移除最外層（p-GaN接觸層118)至傳 導層（位於光發射層114與SiC基板1〇4之，如，n_GaN鍍層112) 之等層的一相對區域而形成。於此方式下，磷光體膜佔可 以一足夠之厚度形成於最外層（p_GaN接觸層H8)與半導體 多層結構之側表面（其藉形成暴露部位7而產生）上。此可降 低顏色的不均勻現象。 (2) 依據前述具體實施例，該由n-A1GaN缓衝層（幻至 P-GaN接觸層（18與318)之層所組成之半導體多層結構係晶 膜成長於SlC基板(4、304與4〇4)上。由於具有一比銅或铭更 尚之熱傳導性，該SiC基板(4、3〇4與4〇4)可有效地將光發射 39 200527722 層（14)中所產生之熱能消散至陶瓷基板(202與508)，其為一 印刷電路板，且其上係安裝有LED陣列晶片（2、302與402)。 於此，SiC基板(4、304與404)可由A1N基板、GaN基板、BN 基板、Si基板與鑽石基板之一者所取代，其等同樣地皆具 5 有高熱傳導性。 此外，SiC基板(4、3〇4與4〇4)可藉一廣為使用之藍寶石 基板所取代，其具有一略低之熱傳導性。
(3) 依據前述具體實施例，LED陣列晶片（2、302與402) 包括35個LED(光發射構件），且為一側面約2 mm的矩形。 10然而，LED陣列晶片（2、302與402)中之LED(光發射構件） 的數目與LED陣列晶片（2、302與402)之尺寸係不限於此。 除了一LED陣列晶片外，亦可使用一由一led (光發射 構件)所構成之LED晶片，以達成本發明。舉例言之，於此 例子中，暴露部位7係被形成，以圍繞第一具體實施例之第 15 6圖之步驟C1中之各LED。再者，二電力供應端子係形成於
各LED之SiC基板104的背表面上，且二電鍍_穿孔係形成於 各LED之SiC基板104中。 (4) 依據前述具體實施例，磷光體膜佔係由一矽氧烷樹 脂所製成，磷光體顆粒係散佈於其中。除了矽氧烷樹脂外， 2〇亦可使用具有低熔點之玻璃。此外，包括磷光體顆粒之玻 璃係使用溶膠-凝膠法而產生。於此，一般而言，玻璃比樹 脂具有更佳之耐熱與耐紫外線特性。由於此原因，依據未 來技術發展，一LED(陣列）晶片（其包括一由玻璃所製成之 磷光體膜)係可能產生漸增之較高的產量，且於安裝LED(陣 40 200527722 歹1J )晶片中，可具有較高之對抗一高溫製程之耐熱性。 (5) 依據第四具體實施例，發光模組2〇〇包括白色LED 陣列晶片2、302與402之一者。除了此等白色led陣列晶片 2、302與402外，可使用揭示於日本專利N〇. 3399440中之一 5包括有矽次·安裝基板之白色LED晶片。於此白色LED晶片 中’一LED裸晶片係小於該石夕次-安裝基板，且需於一安裝 基板上形成一佈線接合塾。因此，需增加一反射孔之直徑， 此可能造成一略低之光線聚集效率以及一略低之封裝密 度。然而，儘管有此等缺點，由於此白色led晶片可被安 10裝於具有一反射膜之印刷電路板上，故亦可使用此白色 led晶片。 (6) 依據前述具體實施例，一由一；lED所構成之半導體 夕層結構係is晶膜成長於一SiC基板（其為一[ED陣列晶片 (一半導體光發射元件）之組成）上。 八二而雨述具體貫施例並不限於此。該半導體多層結 構可先晶膜成長於一不同於Sic基板之單一結晶基板（如， 一藍寶石基板)上，而後轉移至該&匚基板。 換吕之，SiC基板(其為一構成該LED陣列晶片（一半導 體光發射元件）之基本基板）可或不可為一基板（其上晶膜成 20長該半導體多層結構）。 工業應用 如前述，本發明提供一種半導體光發射元件，其可適 宜地使用於一發光裝置等中。 【圖式簡單說明】 41 200527722 第1圖係說明一習知技術。 第2A至2C圖係說明該習知技術。 第3A圖係為說明第一具體實施例之LED陣列晶片的透 視圖，且第3B圖係為說明第一具體實施例之LED陣列晶片 5 的平面圖。 第4A與4B圖包括橫截面圖，各橫截面圖係說明第一具 體實施例之LED陣列晶片的部位。
第5A圖係為說明一包括於第一具體實施例之LED陣列 晶片中之一 LED的平面圖，第5B圖說明第一具體實施例之 10 LED如何連接於LED陣列晶片中，且第5C圖係為說明第一 具體實施例之LED陣列晶片的底平面圖。 第6圖係用以說明第一具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第7圖係用以說明第一具體實施例之LED陣列晶片的 15 製造方法。
第8圖係用以說明第一具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第9圖係用以說明第一具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 20 第1〇圖係為一說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 透視圖。 第11A與11B圖包括橫截面圖，各橫截面圖係說明第二 具體實施例之LED陣列晶片的部位。 第12圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 42 200527722 製造方法。 第13圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第14圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 5 製造方法。 第15圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 第16圖係用以說明第二具體實施例之LED陣列晶片的 製造方法。 10 第17A圖係為一說明第三具體實施例之LED陣列晶片 的平面圖，且第17B圖係為一說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的底平面圖。 第18A與18B圖包括橫截面圖，各橫截面圖係說明第三 具體實施例之LED陣列晶片的部位。 15 第19A與19B圖係用以說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的製造方法。 第20A與20B圖係用以說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的製造方法。 第21A至21C圖係用以說明第三具體實施例之LED陣 20 列晶片的製造方法。 第22A至22C圖係用以說明第三具體實施例之LED陣 列晶片的製造方法。 第23圖係為一說明LED模組的透視圖。 第24A圖係為一說明該LED模組的平面圖，第24B圖係 43 200527722 說明沿第24A圖所示之線CC之橫截面圖，且第24C圖係為說 明第24B圖之部位D的放大圖。 第25A圖說明一透鏡移除後之LED模組，且第25B圖說 明一形成於一陶瓷基板上之墊圖案，其為LED模組之一組 5 成0 第26A圖係為一說明一發光裝置之透視圖，且第26B圖 係為一說明該發光裝置之底平面圖。
第27圖係為一說明該發光裝置之分解透視圖。 第28圖說明用於該發光裝置之放射光譜。 10 第29A圖係為說明一表面安裝元件（SMD)LED的平面 圖，且第29B圖說明沿第29A圖所示之線HH的橫截面圖。 【主要元件符號說明】 2、2A、2B、2C、302、402 LED 陣列晶片 4、104、304、404、3304、4404 SiC基板
6、6a_f、306、306a-d LED
7 暴露部位 8、108、3008 n-AlGaN緩衝層 10、110、3010 分散式布拉格反射器(DBR)層 12、112、3012 n-GaN鍍層 14、114、3014 InGaN/GaN複合量子井(MQW)光發射層 16、116、3016 p-GaN鍍層 18、118、318、3318 p-GaN 接觸層 20、120 Ni/Au薄膜 22、323 ITO透明電極 24 Ti/Au電極 25、244 環狀凹陷 26 分割溝槽 28 絕緣膜 44 200527722 3〇、40、44、440、444 橋接佈線 32 陰極 34、334 陽極 36、38、246、248、336、338、436、438、4436、4438 電力 供應端子 42、46、237、239、342、346、522、524 電鍍-穿孔 48、148、3048 磷光體膜 50、54、56、58、60、62、64、66、3050、3052、3056、3057、 3058 > 3062 ^ 3064 - 4058 罩幕
52、3054 Ti/Au電極24之表面 61、 3061 開口 122、3323 ITO膜 124 、3024 Ti/Αιι膜 128 、 3028 Si3N4 膜 200 白色LED模組 201、202、203 、504、506 、508 陶瓷基板 204、206、208 、513 透鏡 210 引導凹陷 212 正端子 214 負端子 215 、 510 錐形穿孔 216 引導孔 217 金鍍層 218、 516 陰極墊 219 、 512 鋁反射膜 220、 514 陽極塾 221 膠黏劑 230 引導性突出物 236、238 佈線圖案 240 發光單元 242 發光裝置 252 引導栓 254 α型環 256 環螺釘 258 環螺釘中之凹陷 304a 、304b 移除部位 321、3321 氧化隹(Ta205)膜 404a-b SiC基板404之邊緣 441、445、4441、4445 佈線 502 SMD LED 45 200527722 518 、 520 端子 900、 900A-F 裸晶片 902 印刷電路板 904 印刷模板 906A-F 穿孔 908 含有磷光體顆粒之材料 . 3066、4056 切割片 4050 晶圓 4052 晶片構件 4054 晶片構件排 d 間距 DB 切割刀 L 卜 L2、L3 、λ\α、W2、W3 尺寸 T 磷光體膜之厚度 W4 寬度 • 46

Claims (1)

  1. 200527722 十、申請專利範圍： 1. 一種半導體光發射元件，包含： 一基板； 一形成於該基板之一第一主要表面上之半導體 5 多層結構，該半導體多層結構包括一光發射層；
    形成於該半導體多層結構上之一第一電極與一 第二電極，電力係經該第一電極與該第二電極而供應 至該半導體多層結構，以使該光發射層發射光線； 一磷光體膜，其覆蓋該半導體多層結構之至少一 10 主要表面，該主要表面係面遠離該基板之第一主要表 面； 形成於該基板之一第二主要表面上之一第一端 子與一第二端子； 一第一傳導組件，其係將該第一電極電氣連接至 15 該第一端子；以及
    一第二傳導組件，其係將該第二電極電氣連接至 該第二端子。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體光發射元件，其中 各該第一傳導組件與該第二傳導組件之至少部 20 份係為一提供於該基板中之電鍍-穿孔。 3. 如申請專利範圍第2項之半導體光發射元件，其中 該半導體多層結構係藉一分割溝槽而被分割成 多個部位，該分割溝槽係為一深度足夠到達該基板之 溝槽，且 47 200527722 各多個部位係構成為一獨立光發射構件。 4. 如申請專利範圍第3項之半導體光發射元件，其中 該光發射構件具有一個二極體結構且包括一陽 極與一陰極， 5 多個光發射構件係以下列方式呈串聯連接，該方 式為一光發射構件之一陰極係使用一由一薄金屬膜 形成之佈線而連接至一不同光發射構件之一陽極，且
    位於較高位能端之多個光發射構件之陣列之光 發射構件的一陽極係作為該第一電極，且位於較低位 10 能端之陣列之光發射構件的一陰極係作為該第二電 極0 5. 如申請專利範圍第1項之半導體光發射元件，其中 各該第一傳導組件與該第二傳導組件之至少部 份係為一形成於該基板之一側表面上之傳導膜。 15 6. 如申請專利範圍第5項之半導體光發射元件，其中
    該半導體多層結構係藉一分割溝槽而被分割成 多個部位，該分割溝槽係為一深度足夠到達該基板之 溝槽，且 各多個部位係構成為一獨立光發射構件。 20 7. 如申請專利範圍第6項之半導體光發射元件，其中 該光發射構件具有一個二極體結構且包括一陽 極與一陰極， 多個光發射構件係以下列方式呈串聯連接，該方 式為一光發射構件之一陰極係使用一由一薄金屬膜 48 200527722 形成之佈線而連接至一不同光發射構件之一陽極，且 位於較高位能端之多個光發射構件之陣列之光 發射構件的一陽極係作為該第一電極，且位於較低位 能端之陣列之一光發射構件的一陰極係作為該第二 5 電極。 8. 一種發光模組，包含： 一安裝基板；以及
    一如申請專利範圍第1至5項中任一項所界定之 半導體光發射元件，其中 10 該半導體光發射元件係以一第一端子與一第二 端子面向該安裝基板之方式而安裝於該安裝基板上。 9. 如申請專利範圍第8項之發光模組，更包含： 一反射鏡，其圍繞該半導體光發射元件之一半導 體多層結構，以在實質垂直一基板之一第一主要表面 15 的方向上，反射由該半導體多層結構之一側表面所發
    射之光線。 10. 如申請專利範圍第9項之發光模組，其中 該安裝基板具有一凹陷，其之直徑係自底部往一 開口端增加， 20 該反射鏡係為一提供在該凹陷之一壁上的反射 膜，且 該半導體光發射元件係安裝於該凹陷之底部上。 11. 一種發光裝置，其包括一如申請專利範圍第8項所界 定之發光模組，以作為一光源。 49 200527722 12. —種顯示構件，其包括一如申請專利範圍第1至5項中 任一項所界定之半導體光發射元件，以作為一光源。 13. 一種半導體光發射元件的製造方法，包含下列步驟： 於一基板之一主要表面上，形成一包括有一光發 5 射層之半導體多層結構； 將該半導體多層結構切割成多個部份，各部份係 相當於該半導體光發射元件；
    於該各半導體多層結構之多個部份上及其周圍 處形成一磷光體膜；以及 10 切割該基板，以形成各多個該部份。
    50
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