專利名稱：具有高散熱效率的半導體發(fā)光組件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體發(fā)光組件(semiconductor light-emitting device),特
別涉及一種具有高散熱效率的半導體發(fā)光組件。
現今半導體發(fā)光組件(例如，發(fā)光二極管)的應用領域已甚為廣泛，例如 按鍵系統、手機屏幕背光模塊、車輛照明系統、裝飾用燈飾及遙控領域等產 品，皆見到半導體發(fā)光組件被廣泛地應用。
發(fā)光二極管若以發(fā)射光源的顏色來區(qū)分大致可分為藍色光、綠色光發(fā)光 二極管及紅色光、黃色光發(fā)光二極管。藍色光、綠色光發(fā)光二極管的電極設 置在發(fā)光二極管的同一邊，而紅色光、黃色光發(fā)光二極管的電極設置在發(fā)光 二極管的兩邊(即四元結構的發(fā)光二極管)。依功能性及成本考慮，四元結構 的發(fā)光二極管的發(fā)展已成為一種趨勢。
請參閱圖1A，圖1A是一現有的四元結構的發(fā)光二極管。如圖1A所示， 發(fā)光二極管包含一砷化鎵(GaAs)基板l、 一多層反射器2、 一N型半導體層 3、 一多重量子井作用層4、 一P型半導體層5、 一窗戶(windows)層6、 一正 電極7及一負電極8。此發(fā)光二極管的優(yōu)點在在制造成本低，但卻存在散熱 差的缺點。
請參閱圖1B。圖1B是另一現有的四元結構的發(fā)光二極管。如圖1B所 示，發(fā)光二極管包含一硅(Si)基板11、 一多層反射器12、 一 P型半導體層13、 一多重量子井作用層14、 一N型半導體層15、 一正電極16及一負電極17。 相較在圖1A中的發(fā)光二極管，此發(fā)光二極管的優(yōu)點在在散熱較佳，但其制 造成本較高。
隨著技術的演進，在發(fā)光二極管的發(fā)光亮度越來越高的同時，亦造成發(fā) 熱量增加的情形，因而影響發(fā)光二極管的可靠度及使用壽命。因此，如何將 熱能以有效率的方式自發(fā)光二極管內部傳導到外部，為一亟需重視的課題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的一目的在于提供一種半導體發(fā)光組件及其制造方法，以解決上 述問題。
本發(fā)明提供的一種半導體發(fā)光組件包含一基板(substrate)、 一多層結構 (multi-layer structure)、 一第一電極結構(electrode structure)以及一第二電極結 構。
所述基板具有一上表面及一下表面。所述基板其中包含至少一個通孔 (formed-throughhole)，其中所述至少一個通孔以一導熱性材料填滿。所述多 層結構形成在所述基板的所述上表面上并且包含一發(fā)光區(qū)(light-emitting region)。所述第一電極結構形成在所述多層結構上。所述第二電極結構形成 在所述基板的所述下表面上。特別地，所述半導體發(fā)光組件在運作時所引發(fā) 的一熱能傳導至所述導熱性材料并由所述導熱性材料發(fā)散出去。 本發(fā)明還提供一種制造一半導體發(fā)光組件的方法。 所述方法首先制備一基板，所述基板具有一上表面及一下表面。 接著，所述方法形成一多層結構在所述基板的所述上表面上，所述多層 結構包含一發(fā)光區(qū)。然后，所述方法形成一第一電極結構在所述多層結構上。 接著，所述方法形成至少一個通孔在所述基板之中。然后，所述方法以一導 熱性材料填滿所述至少一個通孔。最后，所述方法形成一第二電極結構在所 述基板的所述下表面上。
特別地，所述半導體發(fā)光組件在運作時所引發(fā)的一熱能傳導至所述導熱 性材料并由所述導熱性材料發(fā)散出去。
相較于現有技術，本發(fā)明的半導體發(fā)光組件在運作時所引發(fā)的熱能可通 過所述導熱性材料，以有效率的方式自所述半導體發(fā)光組件內部傳導到外
界，因此所述半導體發(fā)光組件的可靠度及使用壽命可以獲得改善。根據導熱 性材料的性質，所述半導體發(fā)光組件的發(fā)光效率亦能獲得提升。此外，本發(fā) 明的半導體發(fā)光組件并且具有制造成本低的優(yōu)點。
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下面將結 合附圖對本發(fā)明的較佳實施例詳細說明
圖1A是一現有的四元結構的發(fā)光二極管。
圖1B是另一現有的四元結構的發(fā)光二極管。
圖2是本發(fā)明的一較佳實施例的半導體發(fā)光組件的截面視圖。 圖3是本發(fā)明的半導體發(fā)光組件在通電后的電流流向的示意圖。 圖4A至圖4F是描述本發(fā)明的另一較佳實施例的一種制造一半導體發(fā)光 組件的方法的截面視圖。
具體實施例方式
請參閱圖2，圖2是本發(fā)明的一較佳實施例的半導體發(fā)光組件3的截面 視圖。在此較佳實施例中，所述半導體發(fā)光組件3以一發(fā)光二極管為例，但 不以此為限。
所述半導體發(fā)光組件3包含一基板30、 一多層結構32、 一第一電極結 構34以及一第二電極結構36。
在實際應用中，所述基板30可以是玻璃(Si02)、硅(Si)、鍺(Ge)、氮化 鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、氮化鋁(A1N)、藍寶石(sapphire)、 尖晶石(spinnel)、三氧化二鋁(^203)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂 (MgO)、 二氧化鋰鋁(LiA102)、 二氧化鋰鎵(LiGa02)或四氧化鎂二鋁 (MgAl204)。
所述基板30具有一上表面300及一下表面302。所述基板30其中包含 至少一個通孔304，所述至少一個通孔304可以一導熱性材料38填滿。在實
際應用中，通孔304的數量及位置可依實際需求而設計。在此實施例中，所 述基板30包含一個通孔304，但不以此為限。
在一較佳實施例中，所述至少一個通孔304可以通過一干蝕刻制程或一 濕蝕刻制程形成。
在實際應用中，所述導熱性材料38可以是導電或不導電的材料。舉例 而言，所述導熱性材料38可以是一金屬、 一陶瓷、 一導熱性黏膠或一導熱 膏，但不以此為限。
所述導熱性材料38的功效在在所述半導體發(fā)光組件3運作時所引發(fā)的 一熱能可以傳導至所述導熱性材料38并由所述導熱性材料38發(fā)散出去。由 于所述熱能可通過所述導熱性材料38,以有效率的方式自所述半導體發(fā)光組 件3內部傳導到外界，因此所述半導體發(fā)光組件3的可靠度及使用壽命可以 獲得改善。
所述多層結構32形成在所述基板30的所述上表面300上并且包含一發(fā) 光區(qū)320。所述第一電極結構34形成在所述多層結構32上。所述第二電極 結構36形成在所述基板30的所述下表面302上。
所述多層結構32的一最底層(bottom-most layer)322可以是一多層反射 層。在一較佳實施例中，所述多層反射層是一分布式布拉格反射器 (Distributed Bragg Reflector, DBR)。
在一較佳實施例中，若所述導熱性材料38為一不導電的材料(例如，陶 瓷)，則請參閱圖3。圖3是本發(fā)明的半導體發(fā)光組件3在通電后的電流流向 的示意圖。
所述半導體發(fā)光組件3在通電后，電流將集中在所述半導體發(fā)光組件3 的兩側傳輸，致使所述發(fā)光區(qū)320亦集中在兩側發(fā)光，以提高所述半導體發(fā) 光組件3的發(fā)光效率。簡而言之，上述電流的流向可以提升電流阻絕效應 (current blocking effect)以改善所述半導體發(fā)光組件3的發(fā)光效率。因此，若 所述導熱性材料38為一不導電的材料，不但可以增進所述半導體發(fā)光組件3 的散熱效率，亦可以提高所述半導體發(fā)光組件3的發(fā)光效率。
請配合參閱圖2及圖4A至圖4F。圖4A至圖4F是描述本發(fā)明的另一 較佳實施例的一種制造一半導體發(fā)光組件3的方法的截面視圖。
首先，如圖4A所示，所述方法制備一基板30，所述基板30具有一上 表面300及一下表面302。
接著，如圖4B所示，所述方法形成一多層結構32在所述基板30的所 述上表面300上
然后，如圖4C所示，所述方法形成一第一電極結構34在所述多層結構 32上。
接著，如圖4D所示，所述方法形成一第二電極結構36在所述基板30 的所述下表面302上。
然后，如圖4E所示，所述方法形成至少一個通孔304在所述基板30之中。
最后，如圖4F所示，所述方法以一導熱性材料38填滿所述至少一個通 孔304。所述導熱性材料38的功效在在所述半導體發(fā)光組件3運作時所引發(fā) 的一熱能可以傳導至所述導熱性材料38并由所述導熱性材料38發(fā)散出去。
在實際應用中，所述導熱性材料38可以是導電或不導電的材料。舉例 而言，所述導熱性材料38可以是一金屬、 一陶瓷、 一導熱性黏膠或一導熱 膏，但不以此為限。
相較于現有技術，本發(fā)明的半導體發(fā)光組件在運作時所引發(fā)的熱能可通 過所述導熱性材料，以有效率的方式自所述半導體發(fā)光組件內部傳導到外 界，因此所述半導體發(fā)光組件的可靠度及使用壽命可以獲得改善。根據導熱 性材料的性質，所述半導體發(fā)光組件的發(fā)光效率亦能獲得提升。此外，根據 本發(fā)明的半導體發(fā)光組件并且具有制造成本低的優(yōu)點。
以上已對本發(fā)明的較佳實施例進行了具體說明，但本發(fā)明并不限于所述 實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種 的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限 定的范圍內。
權利要求
1、一種半導體發(fā)光組件，其特征在于，包含一基板，所述基板具有一上表面及一下表面，所述基板其中包含至少一個通孔，其中所述至少一個通孔以一導熱性材料填滿；一多層結構，所述多層結構形成在所述基板的所述上表面上并且包含一發(fā)光區(qū)；一第一電極結構，所述第一電極結構形成在所述多層結構上；以及一第二電極結構，所述第二電極結構形成在所述基板的所述下表面上；其中所述半導體發(fā)光組件在運作時所引發(fā)的一熱能傳導至所述導熱性材料并由所述導熱性材料發(fā)散出去。
2、 如權利要求1所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于所述導熱性材 料導電或不導電。
3、 如權利要求2所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于所述導熱性材料選自由一金屬、 一陶瓷、 一導熱性黏膠以及一導熱膏所組成的一群組中的 其中一個。
4、 如權利要求1所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于所述至少一個 通孔是通過一干蝕刻制程或一濕蝕刻制程形成。
5、 如權利要求1所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于所述多層結構 的一最底層是一多層反射層。
6、 如權利要求5所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于所述多層反射 層是一分布式布拉格反射器。
7、 如權利要求1所述的半導體發(fā)光組件，其特征在于所述基板由選 自由玻璃、硅、鍺、氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、氮化鋁、藍寶石、尖晶石、 三氧化二鋁、碳化硅、氧化鋅、氧化鎂、二氧化鋰鋁、二氧化鋰鎵以及四氧 化鎂二鋁所組成的一群組中的其中一個所形成。
8、 一種制造一半導體發(fā)光組件的方法，其特征在于，所述方法包含下列步驟制備一基板，所述基板具有一上表面及一下表面；形成一多層結構在所述基板的所述上表面上，所述多層結構包含一發(fā)光區(qū)；形成一第一電極結構)在所述多層結構上； 形成一第二電極結構在所述基板的所述下表面上； 形成至少一個通孔在所述基板的中；以及 以一導熱性材料填滿所述至少一個通孔；其中所述半導體發(fā)光組件在運作時所引發(fā)的一熱能傳導至所述導熱性 材料并由所述導熱性材料發(fā)散出去。
9、 如權利要求8所述的方法，其特征在于所述導熱性材料導電或不 導電。
10、 如權利要求9所述的方法，其特征在于所述導熱性材料選自由一 金屬、 一陶瓷、 一導熱性黏膠以及一導熱膏所組成的一群組中的其中一個。
11、 如權利要求8所述的方法，其特征在于所述至少一個通孔是通過 一干蝕刻制程或一濕蝕刻制程形成。
12、 如權利要求8所述的方法，其特征在于所述多層結構的一最底層 是一多層反射層。
13、如權利要求12所述的方法，其特征在于所述多層反射層是一分 布式布拉格反射器。
14、如權利要求8所述的方法，其特征在于所述基板由選自由玻璃、 硅、鍺、氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、氮化鋁、藍寶石、尖晶石、三氧化二鋁、 碳化硅、氧化鋅、氧化鎂、二氧化鋰鋁、二氧化鋰鎵以及四氧化鎂二鋁所組 成的一群組中的其中一個所形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導體發(fā)光組件及其制造方法。本發(fā)明的半導體發(fā)光組件包含一基板、一多層結構、一第一電極結構以及一第二電極結構。所述基板具有一上表面及一下表面。所述基板其中包含至少一個通孔，并且所述至少一個通孔以一導熱性材料填滿。所述多層結構形成在所述基板的所述上表面上并且包含一發(fā)光區(qū)。所述第一電極結構形成在所述多層結構上。所述第二電極結構形成在所述基板的所述下表面上。特別地，所述半導體發(fā)光組件在運作時所引發(fā)的一熱能傳導至所述導熱性材料，并由所述導熱性材料發(fā)散出去。
文檔編號H01L33/00GK101388428SQ20071015395
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權日2007年9月14日
發(fā)明者邱舒?zhèn)?申請人:廣鎵光電股份有限公司