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TW201409777A - 發光二極體元件 - Google Patents

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TW201409777A
TW201409777A TW101130560A TW101130560A TW201409777A TW 201409777 A TW201409777 A TW 201409777A TW 101130560 A TW101130560 A TW 101130560A TW 101130560 A TW101130560 A TW 101130560A TW 201409777 A TW201409777 A TW 201409777A
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李學旻
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李學旻
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Abstract

一種發光二極體元件包含：一發光二極體晶片，該發光二極體晶片包括一藍寶石基材、一位於該基材上的第一型半導體層、一位於該第一型半導體層上的第二型半導體層、一貫穿該藍寶石基材和該第一型半導體層的第一導電孔、一貫穿該藍寶石基材的第二導電孔、及一形成於該第一導電孔之孔壁上的絕緣層；一由導體製成的透明導電層，該透明導電層是形成在該第二型半導體層上；一形成於該透明導電層上的覆蓋層；形成於每個導電孔內的導電體，於第一導電孔內的導電體是與該第二型半導體層電氣連接，而於第二導電孔內的導電體是與該第一型半導體層電氣連接；及兩個形成在該藍寶石基材之與該等半導體層相對之表面上的外部電路連接體。

Description

發光二極體元件
本發明係有關於一種發光二極體元件。
在照明領域中，發光二極體(LED)已成為節能減碳的代名詞。然而，目前之發光二極體的結構皆存在有P極和N極遮光的問題，導致發光二極體發射的光線無法有效利用，進而影響發光效率。也因此之故，。
本案是提供一種完全與日亞化學之白光LED之結構不同且能夠克服其之缺點的白光LED結構。
根據本發明之一特徵，一種發光二極體元件被提供，該發光二極體元件包含：一發光二極體晶片，該發光二極體晶片包括一藍寶石基材、一位於該基材上的第一型半導體層、一位於該第一型半導體層上的第二型半導體層、一貫穿該藍寶石基材和該第一型半導體層的第一導電孔、一貫穿該藍寶石基材的第二導電孔、及一形成於該第一導電孔之孔壁上的絕緣層；一由導體製成的透明導電層，該透明導電層是形成在該第二型半導體層上；一形成於該透明導電層上的覆蓋層；形成於每個導電孔內的導電體，於第一導電孔內的導電體是與該第二型半導體層電氣連接，而於第二導電孔內的導電體是與該第一型半導體層電氣連接；及兩個形成在該藍寶石基材之與該等半導體層相對之表面上的外部電路連接體。
在後面之本發明之較佳實施例的詳細說明中，相同或類似的元件是由相同的標號標示，而且它們的詳細描述將會被省略。此外，為了清楚揭示本發明的特徵，於圖式中之元件並非按實際比例描繪。
第一圖是為本發明之第一較佳實施例之發光二極體元件 的示意剖視圖。
請配合參閱第一圖所示，本發明之第一實施例的發光二極體元件包括一個發光二極體晶片1。該發光二極體晶片1包括一個藍寶石基材10、一個位於該基材10上的第一型半導體層11、及一個位於該第一型半導體層11上的第二型半導體層12。在本實施例中，該第一型半導體層11是為N型半導體層而該第二型半導體層12是為P型半導體層。藉著利用感應耦合電漿(ICP)的乾蝕刻製程或者雷射穿孔製程，每個發光二極體元件1是形成有一個貫穿藍寶石基材10、N型半導體層11和P型半導體層12的第一導電孔13和一個貫穿藍寶石基材10的第二導電孔14。於該第一導電孔13的孔壁上是形成有一個絕緣層130。該絕緣層130可以是由二氧化矽或者聚醯亞胺製成。當然，該絕緣層130也可以是由其他適合的材料形成。
在本實施例中，該藍寶石基材10的厚度是在10μm到50μm之間為較佳。當然，該藍寶石基材10的厚度也可以是在以上所述的範圍之外。
一個由導電ITO製成的透明導電層16是形成在該P型半導體層12上。一個以像是二氧化矽(SiO2)形成的覆蓋層17是形成於該透明導電層16上以防止該透明導電層16氧化。當然，導電層16與覆蓋層17也可以由其他適合的材料形成。
在每個導電孔13,14內是形成有一個導電體15。於該導電孔13內的導電體15是與在該P型半導體層12上的透明導電層16電氣連接，而於導電孔14內的導電體15是與該N型半導體層11電氣連接。
兩個外部電路連接體18是形成在該藍寶石基材10之與該等半導體層11,12相對的表面上。該等外部電路連接體18是與對應的導電體15電氣連接而且是各包括一個位於該藍寶石基材10之表面上且是與一對應之導電體15電氣連接的第一導電層180、一個形成於該第一導電層180上的導電反射層181、一個形成於該反射層181上的第二導電層182、及一個形成於 該第二導電層182上的第三導電層183。
在本實施例中，該第一導電層180可以是由ITO製成，該反射層181可以是由任何適合的導電材料製成，該第二導電層182可以是為一個鎳/金層，而該第三導電層183可以是為一個凸塊。當然，該外部電路連接體18的結構以及形成該等導電層180,181,182,183的材料不被限定如此，只要能夠使導電體15與外部電路(圖中未示)電氣連接即可。
應要注意的是，當藍寶石基材10的厚度縮減時是會造成容易裂片的問題，然而，在外部電路連接體18的設置下，整個發光二極體元件的結構強度得以保持，不會發生裂片造成開路或短路。另一方面，藍寶石基材10的厚度越薄且外部電路連接體18的厚度越厚也能增加散熱效果以進一步解決發光二極體元件既有之因積熱而光衰的問題。
應要注意的是，該發光二極體元件更可以包括一個形成在該覆蓋層17上的多層透明導光層19。該多層透明導光層19使光導出只有一個方向，故能夠因集中而提升射出光線的亮度。該多層透明導光層19形成光通道如第二圖所示。
該多層透明導光層19的多層折射率可以是如2.2~2.3/2.3~2.4/2.2~2.3/2.3~2.4，與GAN或GAAS折射率2.4~2.5相似，使藍光單向折射，以免造成二次反射。
此外，該等半導體層11,12的邊緣以及該藍寶石基材10之與該等半導體層11,12相對之表面的邊緣是被成形成一鑽石導光邊，可增加20%以上的出光率。而且，如此之發光二極體元件會形成360°無金屬遮閉完全導出該等半導體層11和12的光線，達90%以上的導出率。
在第一較佳實施例中，該等外部電路連接體18是形成在藍寶石基材10之與該等半導體層11,12相對的表面上，而該透明導電層16、該覆蓋層17和該多層透明導光層19是依序形成於該P型半導體層12上。然而，該等外部電路連接體18與該透明導電層16、該覆蓋層17和該多層透明導光層19的 位置是可對調的。
應要注意的是，在第一實施例中所揭示的特徵皆是可全部或部份地應用到後面的實施例。
第三圖是為一個顯示本發明之第二實施例之發光二極體元件的示意圖。
與第一實施例不同的地方是在於，該第一導電孔13是僅貫穿該藍寶石基材10和該第一半導體層11以致於在該導電孔13內的導電體15是與該P型半導體層12電氣連接。
第四至七圖是為用於描繪本發明之發光二極體元件之製造方法的示意流程圖。
請參閱第四圖所示，首先，一個發光二極體晶圓W是被提供(在圖式中僅顯示該發光二極體晶圓W的一部份)。該發光二極體晶圓W具有數個發光二極體晶片1。相鄰的發光二極體晶片1是由切割線L分隔。每個發光二極體晶片1是如上所述包括一個藍寶石基材10、一個位於該基材10上的N型半導體層11、一個位於該N型半導體層11上的P型半導體層12。
接著，如在第五圖中所示，藉著利用感應耦合電漿(ICP)的乾蝕刻製程或者雷射穿孔製程，每個發光二極體晶片1是形成有一個貫穿藍寶石基材10、N型半導體層11和P型半導體層12(第一實施例)或貫穿藍寶石基材10和N型半導體層11(第二實施例)的第一導電孔13和一個貫穿藍寶石基材10的第二導電孔14。另一方面，在形成導電孔13,14的同時，於該晶圓W之兩相對表面上是形成有沿著切割線L延伸的大致V形凹槽L0。此凹槽L0在把晶圓W切割成個別之發光二極體晶片1時致使該等發光二極體晶片1的邊緣成一鑽石導光邊，可增加20%以上的出光率。而且，經過切割來得到的發光二極體晶片1會形成360°無金屬遮閉完全導出該等半導體層11和12的光線，達90%以上的導出率。此將是得到每瓦160流明以上之發光二極體元件的極重要手段。
然後，如在第六圖中所示，於該第一導電孔13的孔壁上 是形成有一個絕緣層130。該絕緣層130可以是由二氧化矽或者聚醯亞胺製成。
在形成絕緣層130之後，於每個導電孔13,14內是形成有一個導電體15。在本實施例中，於該導電孔13內的導電體15是與在該P型半導體層12上的透明導電層16(見第七圖)電氣連接，而於導電孔14內的導電體15是與該N型半導體層11電氣連接。
請配合參閱第七圖所示，一個由導電ITO製成的透明導電層16是形成在該P型半導體層12上。一個覆蓋層17是形成於該透明導電層16上以防止該透明導電層16氧化。一個多層導光層19是形成在該覆蓋層17上。
另一方面，數個外部電路連接體18是對應於導電體15來形成在該藍寶石基材10之與該等半導體層11,12相對的表面上。該等外部電路連接體18是與對應的導電體15電氣連接而且是各包括一個位於該藍寶石基材10之表面上且是與一對應之導電體15電氣連接的第一導電層180、一個形成於該第一導電層180上的反射層181、一個形成於該反射層181上的第二導電層182、及一個形成於該第二導電層182上的第三導電層183。
最後，該晶圓W是沿著切割線L被切割以致於如數個如在第一圖中所示的發光二極體元件被得到。
應要注意的是，該等外部電路連接體18也可以是由ITO製成俾可達到360°完全出光之目的。
另一方面，該等導電體15也可以是由ITO製成，以致於不會造成金屬遮閉導光，造成光線折損。
第八圖是為一個顯示本發明之第三實施例之發光二極體元件的示意圖。
請參閱第八圖所示，在本實施例中，該發光二極體元件包括一個第一發光二極體晶片2、一個第二發光二極體晶片3和一個第三發光二極體晶片4。該等發光二極體晶片2,3,4能夠 發出不同顏色的光線。在本實施例中，該第一發光二極體晶片2在運作時能夠發出藍色光線，該第二發光二極體晶片3在運作時能夠發出紅色光線，而該第三發光二極體晶片4在運作時能夠發出綠色光線。
該第一發光二極體晶片2具有與第一實施例之發光二極體晶片1大致相同的結構，不同的地方是在於在第一圖中所示的多層導光層19被省略，取而代之的是三個電氣地隔離的導電島20，以及是在於形成有一個連通該導電層16與一對應之導電島20的通孔21和一個連通該N型半導體層11與一對應之導電島20的貫孔22。於該通孔21和該貫孔22的孔壁皆形成有一絕緣層210,220。導電材料23是填充在該通孔21和該貫孔22內以致於三個導電島20中之一個導電島20是與導電層16電氣連接而三個導電島20中之另一個導電島20是與該第一發光二極體晶片2的N型半導體層11電氣連接。
該第二發光二極體晶片3具有與第一實施例之發光二極體晶片1相同的結構。或者，該第二發光二極體晶片3可以是為一般的發光二極體晶片。該第二發光二極體晶片3是以覆晶晶片方式安裝在該覆蓋層17上以致於該第二發光二極體晶片3的P型半導體層32是電氣連接到與導電層16電氣連接的導電島20及以致於該第二發光二極體晶片3的N型半導體層31是電氣連接到該三個導電島20中之未與導電層16或第一發光二極體晶片2之N型半導體層11電氣連接的導電島20。
該第三發光二極體晶片4具有與第一實施例之發光二極體晶片1相同的結構。或者，該第三發光二極體晶片4可以是為一般的發光二極體晶片。該第三發光二極體晶片4也是以覆晶晶片方式安裝在該覆蓋層17上以致於該第三發光二極體晶片4的P型半導體層32是電氣連接到與第二發光二極體晶片3之N型半導體層31所連接之相同的導電島20及以致於該第三發光二極體晶片4的N型半導體層41是電氣連接到與第一發光二極體晶片2之N型半導體層11電氣連接的導電島20。
藉由如上之構造，該發光二極體元件在不需要任何螢光粉下即可發出白光。
第九圖是為一個顯示本發明之第四實施例之發光二極體元件的示意圖。
如在第九圖中所示，本實施例的發光二極體元件包括一第一發光二極體晶片2、一第二發光二極體晶片3、一第三發光二極體晶片4、及一基板5。
在本實施例中，該基板5是為一玻璃基板而且具有一第一安裝表面50和一與該第一安裝表面50相對的第二安裝表面51。數個由最好是ITO形成的導電軌跡52是形成在該第一安裝表面50上。在本實施例中，部份的導電軌跡52是從該第一安裝表面50延伸到該第二表面51。
該第一發光二極體晶片2是安裝在該基板5上而且是具有一置於該基板5之第一安裝表面50上的藍寶石基材20、在該藍寶石基材20上的N型半導體層21、和在該N型半導體層21上的P型半導體層22、以及用於與外部電路(圖中未示)電氣連接之分別與N型半導體的N型和P型電極210和220。
該第二發光二極體晶片3具有與第一發光二極體晶片2相同的結構而且是以覆晶晶片方式安裝於該基板5的第一安裝表面50上以致於該第二發光二極體晶片3的P型電極320是電氣連接到其中一個從第一安裝表面50延伸到第二安裝表面51的導電軌跡52，而該第二發光二極體晶片3的N型電極310是電氣連接到一未延伸到該第二安裝表面51的導電軌跡52。
該第三發光二極體晶片4具有與第一發光二極體晶片2相同的結構而且是以覆晶晶片方式安裝於該基板5的第一安裝表面50上以致於該第三發光二極體晶片4的P型電極420是電氣連接到與該第二發光二極體晶片3之N型電極310所連接之相同的導電軌跡52，而該第三發光二極體晶片4的N型電極410是連接到另一個從該第一安裝表面50延伸到第二安裝表面51的導電軌跡52。
於該第一發光二極體晶片2的N型和P型電極210和220以及該等導電軌跡52之延伸到該基板5之第二安裝表面51的軌跡部份上是形成有用於與外部電路(圖中未示)電氣連接的外部連接導電體6。
第十圖是為一個顯示本發明之第五實施例之發光二極體元件的示意圖。
如在第十圖中所示，本實施例的發光二極體元件包括一第一發光二極體晶片2、一第二發光二極體晶片3、及一第三發光二極體晶片4。
該第一發光二極體晶片2具有一藍寶石基材20、在該藍寶石基材20上的N型半導體層21、和在該N型半導體層21上的P型半導體層22、以及用於與外部電路(圖中未示)電氣連接之分別與N型半導體層21和P型半導體層22電氣連接的N型和P型電極210和220。
在本實施例中，該第一發光二極體晶片2是形成有兩個貫穿基材20p和該等半導體層21,22的貫孔24。於每個貫孔24的孔壁上是形成有一絕緣層240。數個由最好是ITO形成的導電軌跡25是形成在該基材20之與該等半導體層21,22相對的表面上。在本實施例中，部份的導電軌跡25是延伸到貫孔24內並突伸到該第一發光二極體晶片2外部。
該第二發光二極體晶片3具有與第一發光二極體晶片2相同的結構而且是以覆晶晶片方式安裝於該第一發光二極體晶片2之基材20之佈設有該等導電軌跡25的表面上以致於該第二發光二極體晶片3的P型電極320是電氣連接到其中一個延伸到貫孔24內的導電軌跡25，而該第二發光二極體晶片3的N型電極310是電氣連接到一未延伸到貫孔24內的導電軌跡25。
該第三發光二極體晶片4具有與第一發光二極體晶片2相同的結構而且是以覆晶晶片方式安裝於該第一發光二極體晶片2之基材20之佈設有該等導電軌跡25的表面上以致於該第 三發光二極體晶片4的P型電極420是電氣連接到與該第二發光二極體晶片3之N型電極310所連接之相同的導電軌跡25，而該第三發光二極體晶片4的N型電極410是連接到另一個延伸到貫孔24內的導電軌跡25。
於該第一發光二極體晶片2的N型和P型電極210和220以及該等導電軌跡25之延伸到貫孔24內並突伸到該第一發光二極體晶片2外部的部份上是形成有用於與外部電路(圖中未示)電氣連接的外部連接導電體6。
第十一圖是為本發明之第六實施例之發光二極體元件的示意圖。
請參閱第十一圖所示，本實施例的發光二極體元件包括一第一發光二極體晶片2、一第二發光二極體晶片3、一第三發光二極體晶片4、和數個導體25。
該第一發光二極體晶片2具有一藍寶石基材20、在該藍寶石基材20上的N型半導體層21、在該N型半導體層21上的P型半導體層22、用於與外部電路(圖中未示)電氣連接的N型和P型電極210和220、及兩個貫穿該藍寶石基材20、該N型半導體層21與該P型半導體層22的貫孔24。於每個貫孔24的內壁面上是形成有一絕緣層240。
該第二發光二極體晶片3具有一置於該第一發光二極體晶片2之藍寶石基材20之與該第一發光二極體晶片2之N型半導體層21相對之表面上的藍寶石基材30、在該藍寶石基材30上的N型半導體層31、及在該N型半導體層31上的P型半導體層32。於該N型半導體層31與該P型半導體層32上是分別形成有一N型電極310和一P型電極320。
該第三發光二極體晶片4是與該第二發光二極體晶片3並排地設置於該第一發光二極體晶片2之藍寶石基材20之與該第一發光二極體晶片2之N型半導體層21相對的表面上。該第三發光二極體晶片4具有一置於該第一發光二極體晶片2之基材20上的藍寶石基材40、在該藍寶石基材40上的N型半 導體層41、及在該N型半導體層41上的P型半導體層42。於該N型半導體層41與該P型半導體層42上是分別形成有一N型電極410和一P型電極420。
其中一個導體25是從該第二發光二極體晶片3的N型電極310延伸到貫孔24內並突伸到該第一發光二極體晶片2外部。另一個導體25是從該第三發光二極體晶片4的P型電極420延伸到貫孔24內並突伸到該第一發光二極體晶片2外部。而另一個導體25是從該第二發光二極體晶片3的P型電極320延伸到該第三發光二極體4的N型電極410。
於該第一發光二極體晶片2的N型和P型電極210和220以及該等導電軌跡25之延伸到貫孔24內並突伸到該第一發光二極體晶片2外部的部份上是形成有用於與外部電路(圖中未示)電氣連接的外部連接導電體6。
第十二圖是為本發明之第七實施例之發光二極體元件的示意圖。
請參閱第十二圖所示，本實施例的發光二極體元件包括一第一發光二極體晶片2、一第二發光二極體晶片3、一第三發光二極體晶片4、一第一安裝基板7和一第二安裝基板8。
該第一安裝基板7具有一第一表面70和數個佈設在該第一表面70上之預定的電路軌跡71。
該第一發光二極體晶片2具有一藍寶石基材20、在該藍寶石基材20上的N型半導體層21、在該N型半導體層21上的P型半導體層22、及用於與外部電路(圖中未示)電氣連接的N型和P型電極210和220。於該等電極210,220中之每一者上是形成有外部連接導電體6。該第一發光二極體晶片2是藉著外部連接導電體6與該第一安裝基板7之對應的電路軌跡71電氣連接來以覆晶方式安裝在該第一安裝基板7上。
該第二發光二極體晶片3可以具有與該第一發光二極體晶片2相同或不相同的結構。在本實施例中，該第二發光二極體晶片3具有一置於該第一發光二極體晶片2之藍寶石基材20 之與該第一發光二極體晶片2之N型半導體層21相對之表面上的藍寶石基材30、在該藍寶石基材30上的N型半導體層31、及在該N型半導體層31上的P型半導體層32。於該N型半導體層31與該P型半導體層32上是分別形成有一N型電極310和一P型電極320。
該第三發光二極體晶片4可以具有與該第一和第二發光二極體晶片2和3相同或不相同的結構。在本實施例中，該第三發光二極體晶片4是與該第二發光二極體晶片3並排地設置於該第一發光二極體晶片2之藍寶石基材20之與該第一發光二極體晶片2之N型半導體層21相對的表面上。該第三發光二極體晶片4具有一置於該第一發光二極體晶片2之基材20上的藍寶石基材40、在該藍寶石基材40上的N型半導體層41、及在該N型半導體層41上的P型半導體層42。於該N型半導體層41與該P型半導體層42上是分別形成有一N型電極410和一P型電極420。。
該第二安裝基板8具有一第一表面80和數個佈設在該第一表面80上之預定的電路軌跡81。該第二安裝基板8是在其之第一表面80與該第一安裝基板7之第一表面70相對的狀態下設置以致於該第二發光二極體晶片3的N型電極310是經由一外部連接導電體6來連接到該第二安裝基板8之一預定的電路軌跡81、該第二發光二極體晶片3的P型電極320和該第三發光二極體晶片4的N型電極410是經由外部連接導電體6來連接到該第二安裝基板8之一預定的電路軌跡81、及該第三發光二極體晶片4的P型電極420是經由一外部連接導電體6來連接到該第二安裝基板8之一預定的電路軌跡81。
該第一安裝基板7與該第二安裝基板8之對應的電路軌跡71,81是由導電體6電氣連接。
第十三圖是為本發明之第八實施例之發光二極體元件的示意圖。
請參閱第十三圖所示，本實施例的發光二極體元件包括一 第一發光二極體晶片2、一第二發光二極體晶片3、一第三發光二極體晶片4、和一安裝基板5。
在本實施例中，該基板5具有一安裝表面50、一凹陷部53、和數個形成在該安裝表面50上與該凹陷部53之底面530上的導電軌跡52。
該第一發光二極體晶片2是安裝在該基板5上而且是具有一藍寶石基材20、在該藍寶石基材20上的N型半導體層21、和在該N型半導體層21上的P型半導體層22、以及用於與外部電路(圖中未示)電氣連接之分別與N型半導體的N型和P型電極210和220。該第一發光二極體晶片2是以覆晶晶片方式藉著外部連接導電體6來安裝於該基板5的安裝表面50上。
該第二發光二極體晶片3可以具有與第一發光二極體晶片2相同的結構而且是以覆晶晶片方式藉著外部連接導電體6來安裝於該基板5之凹陷部53的底面530上。
該第三發光二極體晶片4可以具有與第二發光二極體晶片3相同的結構而且是以覆晶晶片方式藉著外部連接導電體6來安裝於該基板5之凹陷部53的底面530上以致於該第三發光二極體晶片4的P型電極420是與該第二發光二極體晶片3之N型電極310電氣連接。
第十四圖是為本發明之第九實施例之發光二極體元件的示意圖。
請參閱第十四圖所示，本實施例的發光二極體元件包括一第一發光二極體晶片2、一第二發光二極體晶片3、一第三發光二極體晶片4、和一安裝基板5。
該安裝基板5具有一安裝表面50以及佈設於該安裝表面50上之預定的電路軌跡52。
該第一發光二極體晶片2具有與第九實施例之第一發光二極體晶片2相同的結構而且是以覆晶晶片方式藉著外部連接導電體6來安裝於該基板5的安裝表面50上。
該第二發光二極體晶片3具有與第九實施例之第二發光二 極體晶片3相同的結構而且是置於該第一發光二極體晶片2之基材20之與半導體層21,22相對的表面上。
該第三發光二極體晶片4具有與第九實施例之第三發光二極體晶片4相同的結構而且是與該第二發光二極體晶片3並列地置於該第一發光二極體晶片2之基材20之與半導體層21,22相對的表面上。
該第二發光二極體晶片3的N型電極310和該第三發光二極體晶片4的P型電極420是分別經由導線6’來電氣連接到對應的電路軌跡52，而該第二發光二極體晶片3的P型電極320與該第三發光二極體晶片4的N型電極410是經由導線6’來電氣連接。
綜上所述，本發明之『發光二極體元件』，確能藉上述所揭露之構造、裝置，達到預期之目的與功效，且申請前未見於刊物亦未公開使用，符合發明專利之新穎、進步等要件。
惟，上述所揭之圖式及說明，僅為本發明之實施例而已，非為限定本發明之實施例；大凡熟悉該項技藝之人仕，其所依本發明之特徵範疇，所作之其他等效變化或修飾，皆應涵蓋在以下本案之申請專利範圍內。
1‧‧‧發光二極體晶元
2‧‧‧第一發光二極體晶元
3‧‧‧第二發光二極體晶元
4‧‧‧第三發光二極體晶元
5‧‧‧基板
6‧‧‧外部連接導電體
6’‧‧‧導線
7‧‧‧安裝基板
70‧‧‧第一表面
71‧‧‧電路軌跡
8‧‧‧第二安裝基板
80‧‧‧第一表面
81‧‧‧電路軌跡
10‧‧‧藍寶石基材
11‧‧‧第一型半導體層
12‧‧‧第二型半導體層
13‧‧‧第一導電孔
130‧‧‧絕緣層
14‧‧‧第二導電孔
15‧‧‧導電層
16‧‧‧透明導電層
17‧‧‧覆蓋層
18‧‧‧外部電路連接體
180‧‧‧第一導電層
181‧‧‧導電反射層
182‧‧‧第二導電層
183‧‧‧第三導電層
19‧‧‧導光層
20‧‧‧導電島
21‧‧‧通孔
210‧‧‧絕緣層
220‧‧‧絕緣層
22‧‧‧貫孔
23‧‧‧導電材料
24‧‧‧貫孔
240‧‧‧絕緣層
25‧‧‧導電軌跡
31‧‧‧N型半導體層
310‧‧‧N型電極
32‧‧‧P型半導體層
320‧‧‧P型電極
41‧‧‧N型半導體層
410‧‧‧N型電極
42‧‧‧P型半導體層
420‧‧‧P型電極
50‧‧‧第一安裝表面
51‧‧‧第二表面
52‧‧‧導電軌跡
W‧‧‧發光二極體晶圓
L‧‧‧切割線
L0‧‧‧凹槽
第一圖是為一描繪本發明之第一較佳實施例之發光二極體元件的示意剖視圖；第二圖是為一描繪由在該第一實施例中所使用之多層透明導光層所形成之光通道的示意圖；第三圖是為是為一描繪本發明之第二較佳實施例之發光二極體元件的示意剖視圖；第四至七圖是為描繪本發明之發光二極體元件之製造流程的示意流程圖；第八圖是為是為一描繪本發明之第三較佳實施例之發光二極體元件的示意剖視圖；第九圖是為是為一描繪本發明之第四較佳實施例之發光 二極體元件的示意剖視圖；第十圖是為是為一描繪本發明之第五較佳實施例之發光二極體元件的示意剖視圖；第十一圖是為一描繪本發明之第六較佳實施例之發光二極體元件的示意剖視圖；第十二圖是為一描繪本發明之第七較佳實施例之發光二極體元件的示意剖視圖；第十三圖是為一描繪本發明之第八較佳實施例之發光二極體元件的示意剖視圖；及第十四圖是為一描繪本發明之第九較佳實施例之發光二極體元件的示意剖視圖。
1‧‧‧發光二極體晶片
10‧‧‧藍寶石基材
11‧‧‧第一型半導體層
12‧‧‧第二型半導體層
13‧‧‧第一導電孔
14‧‧‧第二導電孔
15‧‧‧導電體
16‧‧‧導電層
17‧‧‧覆蓋層
18‧‧‧外部電路連接體
19‧‧‧導光層
130‧‧‧絕緣層
180‧‧‧第一導電層
181‧‧‧導電反射層
182‧‧‧第二導電層
183‧‧‧第三導電層

Claims (16)

  1. 一種發光二極體元件，包含：一發光二極體晶片，該發光二極體晶片包括一藍寶石基材、一位於該基材上的第一型半導體層、一位於該第一型半導體層上的第二型半導體層、一貫穿該藍寶石基材和該第一型半導體層的第一導電孔、一貫穿該藍寶石基材的第二導電孔、及一形成於該第一導電孔之孔壁上的絕緣層；一由導體製成的透明導電層，該透明導電層是形成在該第二型半導體層上；一形成於該透明導電層上的覆蓋層；形成於每個導電孔內的導電體，於第一導電孔內的導電體是與該第二型半導體層電氣連接，而於第二導電孔內的導電體是與該第一型半導體層電氣連接；及兩個形成在該藍寶石基材之與該等半導體層相對之表面上的外部電路連接體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中，該等外部電路連接體是與對應的導電體電氣連接而且是各包括一個位於該藍寶石基材之表面上且是與一對應之導電體電氣連接的第一導電層、一個形成於該第一導電層上的導電反射層、一個形成於該反射層上的第二導電層、及一個形成於該第二導電層上的第三導電層。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體元件，其中，每個外部電路連接體的第一導電層可以是由ITO製成，該反射層可以是由任何適合的導電材料製成，該第二導電層可以是為一個鎳/金層，而該第三導電層可以是為一個凸塊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中，該透明導電層是由導電ITO製成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，更包含一個形成在該覆蓋層上的多層透明導光層，該多層透明導光層使光導出只有一個方向，故能夠因集中而提升射出光線的亮度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體元件，其中，該多層透明導光層的多層折射率可以是如2.2~2.3/2.3~2.4/2.2~2.3/2.3~2.4，與GAN或GAAS折射率2.4~2.5相似，使藍光單向折射，以免造成二次反射。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中，該等半導體層的邊緣以及該藍寶石基材之與該等半導體層相對之表面的邊緣是被成形成一鑽石導光邊俾可增加至少20%以上的出光率。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中，該第一導電孔是更貫穿該第二型半導體層以致於在該導電孔內的導電體是與在該第二型半導體層上的透明導電層電氣連接。
  9. 一種發光二極體元件的製造方法，包含如下之步驟：提供一發光二極體晶圓，該發光二極體晶圓具有數個相鄰的發光二極體晶片，相鄰的發光二極體晶片是由切割線分隔，每個發光二極體晶片包括一藍寶石基材、一位於該基材上的第一型半導體層、一位於該第一型半導體層上的第二型半導體層；形成一貫穿該藍寶石基材、該第一型半導體層的第一導電孔和一貫穿該藍寶石基材的第二導電孔；於該第一導電孔的孔壁上是形成有一個絕緣層；於每個導電孔內形成一導電體以致於在第一導電孔內的導電體是與該第二型半導體層電氣連接，而在第二導電孔內的導電體是與該第一型半導體層電氣連接；形成一透明導電層在該第二型半導體層上；形成一覆蓋層於該透明導電層上；及形成一多層導光層在該覆蓋層上。
  10. 一種發光二極體元件，包含：。一第一發光二極體晶片，該第一發光二極體晶片包含一藍寶石基材、一位於該基材上的第一型半導體層、一位於該第一型半導體層上的第二型半導體層、一貫穿該藍寶石基材和該第一型半導體層的第一導電孔、一貫穿該藍寶石基材的第二導電孔、及一形成於該第一導電孔之孔壁上的絕緣層、一形成於該 第二型半導體層上之由導體製成的透明導電層、一形成於該透明導電層上的覆蓋層、三個形成於該覆蓋層上且是電氣地隔離的導電島、一連通該導電層與一對應之導電島的通孔、一連通該第一型半導體層與一對應之導電島的貫孔、分別形成於該通孔和該貫孔之孔壁的絕緣層、填充在該通孔和該貫孔內以致於三個導電島中之一個導電島是與導電層電氣連接而三個導電島中之另一個導電島是與該第一發光二極體晶片的第一型半導體層電氣連接的導電材料；一第二發光二極體晶片，該第二發光二極體晶片是以覆晶晶片方式安裝在該該第一發光二極體晶片的覆蓋層上以致於該第二發光二極體晶片的第二型半導體層是電氣連接到與該第一發光二極體晶片之導電層電氣連接的導電島及以致於該第二發光二極體晶片的第一型半導體層是電氣連接到該三個導電島中之未與該第一發光二極體晶片之導電層或第一發光二極體晶片之第一型半導體層電氣連接的導電島；一第三發光二極體晶片，該第三發光二極體晶片是以覆晶晶片方式安裝在該第一發光二極體晶片的覆蓋層上以致於該第三發光二極體晶片的第二型半導體層是電氣連接到與該第二發光二極體晶片之第一型半導體層所連接之相同的導電島及以致於該第三發光二極體晶片的第一型半導體層是電氣連接到與該第一發光二極體晶片之第一型半導體層電氣連接的導電島，該等發光二極體晶片能夠發出不同顏色的光線以致於該發光二極體元件能夠發出具有由該等發光二極體晶片之不同顏色之光線組合而成之合意顏色的光線。
  11. 一種發光二極體元件，包含：一基板，該基板是為一透明基板而且具有一第一安裝表面和一與該第一安裝表面相對的第二安裝表面，數個透明導電軌跡是形成在該第一安裝表面上，部份的導電軌跡是從該第一安裝表面延伸到該第二表面；一第一發光二極體晶片，該第一發光二極體晶片是安裝在 該基板上而且是具有一置於該基板之第一安裝表面上的藍寶石基材、在該藍寶石基材上的第一型半導體層、在該第一型半導體層上的第二型半導體層、以及用於與外部電路電氣連接之分別與第一型半導體層和第二型半導體層連接的第一型和第二型電極；一第二發光二極體晶片，該第二發光二極體晶片具有與第一發光二極體晶片相同的結構而且是以覆晶晶片方式安裝於該基板的第一安裝表面上以致於該第二發光二極體晶片的第二型電極是電氣連接到該基板之其中一個從第一安裝表面延伸到第二安裝表面的導電軌跡，而該第二發光二極體晶片的第一型電極是電氣連接到一未延伸到該第二安裝表面的導電軌跡；及一第三發光二極體晶片，該第三發光二極體晶片具有與第一發光二極體晶片相同的結構而且是以覆晶晶片方式安裝於該基板的第一安裝表面上以致於該第三發光二極體晶片的第二型電極是電氣連接到與該第二發光二極體晶片之第一型電極所連接之相同的導電軌跡，而該第三發光二極體晶片的第一型電極是連接到另一個從該第一安裝表面延伸到第二安裝表面的導電軌跡；及形成於該第一發光二極體晶片之第一型和第二型電極以及該等導電軌跡之延伸到該基板之第二安裝表面之軌跡部份上之用於與外部電路電氣連接的外部連接導電體。
  12. 一種發光二極體元件，包含：一第一發光二極體晶片，該第一發光二極體晶片具有一藍寶石基材、在該藍寶石基材上的第一型半導體層、和在該第一型半導體層上的第二型半導體層、以及用於與外部電路電氣連接之分別與第一型半導體層和第二型半導體層電氣連接的第一型和第二型電極，該第一發光二極體晶片是形成有兩個貫穿該基材和該等半導體層的貫孔，於每個貫孔的孔壁上是形成有一絕緣層，數個透明導電軌跡是形成在該基材之與該等半導體層相對的表面上，部份的導電軌跡是延伸到貫孔內並突伸到該第 一發光二極體晶片外部；一第二發光二極體晶片，該第二發光二極體晶片具有與第一發光二極體晶片相同的結構而且是以覆晶晶片方式安裝於該第一發光二極體晶片之基材之佈設有該等導電軌跡的表面上以致於該第二發光二極體晶片的第二型電極是電氣連接到其中一個延伸到貫孔內的導電軌跡，而該第二發光二極體晶片的第一型電極是電氣連接到一未延伸到貫孔內的導電軌跡；及一第三發光二極體晶片，該第三發光二極體晶片具有與第一發光二極體晶片相同的結構而且是以覆晶晶片方式安裝於該第一發光二極體晶片之基材之佈設有該等導電軌跡的表面上以致於該第三發光二極體晶片的第二型電極是電氣連接到與該第二發光二極體晶片之第一型電極所連接之相同的導電軌跡，而該第三發光二極體晶片的第一型電極是連接到另一個延伸到貫孔內的導電軌跡；及形成於該第一發光二極體晶片之第一型和第二型電極以及形成於該等導電軌跡之延伸到貫孔內並突伸到該第一發光二極體晶片外部之部份上的外部連接導電體。
  13. 一種發光二極體元件，包含：一第一發光二極體晶片，該第一發光二極體晶片包含一藍寶石基材、在該藍寶石基材上的第一型半導體層、在該第一型半導體層上的第二型半導體層、用於與外部電路電氣連接的第一型和第二型電極、及兩個貫穿該藍寶石基材、該第一型半導體層與該第二型半導體層的貫孔，於每個貫孔的內壁面上是形成有一絕緣層；一第二發光二極體晶片，該第二發光二極體晶片具有一置於該第一發光二極體晶片之藍寶石基材之與該第一發光二極體晶片之第一型半導體層相對之表面上的藍寶石基材、在該藍寶石基材上的第一型半導體層、及在該第一型半導體層上的第二型半導體層，於該第一型半導體層與該第二型半導體層上是分別形成有一第一型電極和一第二型電極； 一第三發光二極體晶片，該第三發光二極體晶片是與該第二發光二極體晶片並排地設置於該第一發光二極體晶片之藍寶石基材之與該第一發光二極體晶片之第一型半導體層相對的表面上，該第三發光二極體晶片具有一置於該第一發光二極體晶片之基材上的藍寶石基材、在該藍寶石基材上的第一型半導體層、及在該第一型半導體層上的第二型半導體層，於該第一型半導體層與該第二型半導體層上是分別形成有一第一型電極和一第二型電極；數個導體，其中一個導體是從該第二發光二極體晶片的第一型電極延伸到貫孔內並突伸到該第一發光二極體晶片外部，另一個導體是從該第三發光二極體晶片的第二型電極延伸到貫孔內並突伸到該第一發光二極體晶片外部，而另一個導體是從該第二發光二極體晶片的第二型電極延伸到該第三發光二極體的第一型電極；及形成於該第一發光二極體晶片之第一型和第二型電極上以及形成於該等導電軌跡之延伸到貫孔內並突伸到該第一發光二極體晶片外部之部份上的外部連接導電體。
  14. 一種發光二極體元件，包含：一第一安裝基板，該第一安裝基板具有一第一表面和數個佈設在該第一表面上之預定的電路軌跡；一第一發光二極體晶片，該第一發光二極體晶片具有一藍寶石基材、在該藍寶石基材上的第一型半導體層、在該第一型半導體層上的第二型半導體層、及用於與外部電路電氣連接的第一型和第二型電極，於該等電極中之每一者上是形成有外部連接導電體，該第一發光二極體晶片是藉著外部連接導電體與該第一安裝基板之對應的電路軌跡電氣連接來以覆晶方式安裝在該第一安裝基板上；一第二發光二極體晶片，該第二發光二極體晶片具有一置於該第一發光二極體晶片之藍寶石基材之與該第一發光二極體晶片之第一型半導體層相對之表面上的藍寶石基材、在該藍寶 石基材上的第一型半導體層、及在該第一型半導體層上的第二型半導體層，於該第一型半導體層與該第二型半導體層上是分別形成有一第一型電極和一第二型電極；一第三發光二極體晶片，該第三發光二極體晶片是與該第二發光二極體晶片並排地設置於該第一發光二極體晶片之藍寶石基材之與該第一發光二極體晶片之第一型半導體層相對的表面上，該第三發光二極體晶片具有一置於該第一發光二極體晶片之基材上的藍寶石基材、在該藍寶石基材上的第一型半導體層、及在該第一型半導體層上的第二型半導體層，於該第一型半導體層與該第二型半導體層上是分別形成有一第一型電極和一第二型電極；及一第二安裝基板，該第二安裝基板具有一第一表面和數個佈設在該第一表面上之預定的電路軌跡，該第二安裝基板是在其之第一表面與該第一安裝基板之第一表面相對的狀態下設置以致於該第二發光二極體晶片的第一型電極是經由一外部連接導電體來連接到該第二安裝基板之一預定的電路軌跡、該第二發光二極體晶片的第二型電極和該第三發光二極體晶片的第一型電極是經由外部連接導電體來連接到該第二安裝基板之一預定的電路軌跡、及該第三發光二極體晶片的第二型電極是經由一外部連接導電體來連接到該第二安裝基板之一預定的電路軌跡，該第一安裝基板與該第二安裝基板之對應的電路軌跡是由導電體電氣連接。
  15. 一種發光二極體元件，包含：一安裝基板，該基板具有一安裝表面、一凹陷部、和數個形成在該安裝表面上與該凹陷部之底面上的導電軌跡；一第一發光二極體晶片，該第一發光二極體晶片是安裝在該基板上而且是具有一藍寶石基材、在該藍寶石基材上的第一型半導體層、和在該第一型半導體層上的第二型半導體層、以及用於與外部電路電氣連接之分別與第一型半導體層和第二型半導體層電氣連接的第一型和第二型電極，該第一發光二極體 晶片是以覆晶晶片方式藉著外部連接導電體來安裝於該基板的安裝表面上；一第二發光二極體晶片，該第二發光二極體晶片是以覆晶晶片方式藉著外部連接導電體來安裝於該基板之凹陷部的底面上；及一第三發光二極體晶片，該第三發光二極體晶片是以覆晶晶片方式藉著外部連接導電體來安裝於該基板之凹陷部的底面上以致於該第三發光二極體晶片的第二型電極是與該第二發光二極體晶片之第一型電極電氣連接。
  16. 一種發光二極體元件，包含：一安裝基板，該安裝基板具有一安裝表面以及佈設於該安裝表面上之預定的電路軌跡；一第一發光二極體晶片，該第一發光二極體晶片是以覆晶晶片方式藉著外部連接導電體來安裝於該基板的安裝表面上；一第二發光二極體晶片，該第二發光二極體晶片是置於該第一發光二極體晶片之基材之與半導體層相對的表面上；及一第三發光二極體晶片，該第三發光二極體晶片是與該第二發光二極體晶片並列地置於該第一發光二極體晶片之基材之與半導體層相對的表面上；該第二發光二極體晶片的第一型電極和該第三發光二極體晶片的第二型電極是分別經由導線來電氣連接到對應的電路軌跡，而該第二發光二極體晶片的第二型電極與該第三發光二極體晶片的第一型電極是經由導線來電氣連接。
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