專利名稱：發(fā)光器件封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光器件封裝及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是一種將電流轉(zhuǎn)換成光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。從發(fā)光二極管發(fā)射的光的波長(zhǎng)是根據(jù)用于制造發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料而確定 的。這是因?yàn)樗l(fā)射的光的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體材料的帶隙，帶隙被定義為價(jià)帶中的電子與 導(dǎo)帶中的電子之間的能量差。近來(lái)，隨著LED的亮度的增加，LED被用作顯示設(shè)備、交通工具和照明設(shè)備的光源。 基于具有多種顏色的LED的組合或者磷光體的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)具有優(yōu)良的照明效率的發(fā)射 白色光的LED。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題實(shí)施例提供了一種具有新型結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件封裝及其制造方法。實(shí)施例提供了一種具有改進(jìn)的電學(xué)穩(wěn)定性的發(fā)光器件封裝及其制造方法。技術(shù)方案在實(shí)施例中，一種發(fā)光器件封裝包括基板；基板上的發(fā)光器件；齊納二極管，包 括第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)，第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)被放置在基板 中，兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)被分離地放置在第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)的兩個(gè)區(qū)域中；以及第 一電極層和第二電極層，它們中的每一個(gè)均電連接到第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和發(fā)光器件。在實(shí)施例中，一種發(fā)光器件封裝包括基板；基板上的發(fā)光器件；齊納二極管，包 括基板中的第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)，兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)被 分離地放置在兩個(gè)區(qū)域中；第一電極層和第二電極層，它們中的每一個(gè)均電連接到第二傳 導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和發(fā)光器件；以及在基板與電極層中的至少一個(gè)電極層之間的絕緣層。在實(shí)施例中，一種用于制造發(fā)光器件封裝的方法包括形成齊納二極管，包括在 基板中形成第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)，以及形成分離地放置在第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)的兩個(gè)區(qū)域 中的兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)；在基板上安裝發(fā)光器件；以及形成第一電極層和第二電極 層，它們中的每一個(gè)均電連接到發(fā)光器件和齊納二極管。有益效果實(shí)施例能夠提供一種具有新型結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件封裝及其制造方法。實(shí)施例能夠提供一種具有改進(jìn)的電學(xué)穩(wěn)定性的發(fā)光器件封裝及其制造方法。


圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的橫截面視圖。圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的等效電路視圖。
圖3至圖8是示出用于制造根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的方法的橫截面視 圖。圖9是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝中的基板中的多個(gè)發(fā)光器件的平面 視圖。圖10是示出在圖9的基板底部的多個(gè)齊納二極管的后視圖。圖11是示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的橫截面視圖。圖12是示出根據(jù)第三實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的橫截面視圖。圖13是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝中的齊納二極管的電壓_電流特性 的曲線圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，現(xiàn)在將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光器件封裝及其制造方法進(jìn) 行描述。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明顯的是，在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的前提下，可 以在本發(fā)明中進(jìn)行各種修改和變化。因此，本發(fā)明意在涵蓋所附權(quán)利要求及其等同物的范 圍內(nèi)的本發(fā)明的修改和變化。附圖中的相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且因此將省略它們的描述。在附圖 中，為清楚起見放大了層和區(qū)的厚度。在以下描述中，將理解，當(dāng)層(或膜)被稱作在另一層或基板“上”或“下”時(shí)，它 可以直接在另一層或基板“上”或“下”，或者還可以存在中間層。進(jìn)一步地，將理解，當(dāng)諸如 表面的組成元件被稱作“內(nèi)部的”時(shí)，這意味著該表面比其它組成元件距器件的外側(cè)更遠(yuǎn)。將進(jìn)一步理解，附圖中的組成元件的取向不限于此。另外，在提到詞“直接地”時(shí)， 意指不存在中間的組成元件。詞“和/或”意指一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)組成元件或者其組合是 可能的。圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的橫截面視圖，而圖2是示出根據(jù)第 一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的等效電路視圖。參照?qǐng)D1，在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝中，在基板10中形成空腔11，并且在 基板10的表面上形成絕緣層20。發(fā)光器件30安裝在基板10的空腔11中并通過(guò)導(dǎo)線40電連接到第一電極層51 和第二電極層52。在基板10的底部放置第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61，并且兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62 在第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61中彼此分隔。第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62分別電連接到第一電極層 51和第二電極層52。第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61和第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62形成了齊納二極管60。因此，如圖2中所示，發(fā)光器件30和齊納二極管60并聯(lián)連接在一起。更詳細(xì)地，基板10可以是硅晶片，并且通過(guò)利用濕法蝕刻或干法蝕刻方法對(duì)硅晶 片進(jìn)行蝕刻，可以形成基板10中的空腔11。絕緣層20可以是通過(guò)硅晶片的氧化而形成的氧化硅層。絕緣層20允許基板10、 第一電極層51和/或第二電極層52彼此電分離。
發(fā)光器件30可以是發(fā)光二極管(LED)。在圖1中，示出了作為示例的橫向型LED， 但也可以使用垂直型LED。另外，在圖1中，發(fā)光器件30通過(guò)導(dǎo)線40電連接到第一和第二電極層51和52。 但是發(fā)光器件也可以與電極層直接電接觸，或者根據(jù)LED類型通過(guò)凸起電連接到第一和第 二電極層51和52。第一電極層51和第二電極層52可以由金屬層形成。即，它們可以由諸如Al、Ag 或Au的具有高反射率的金屬中的至少一種金屬形成?；蛘?，它們可以通過(guò)在包括Cu、Ti、 Cr或Ni中至少之一的金屬層的表面上涂覆Al、Ag和Au中至少之一而形成。由于第一電極層51和第二電極層52從基板10的頂表面延伸到底表面，所以當(dāng)根 據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝被裝配在其中形成了電路圖案的電路基板上時(shí)，可以通過(guò)第 一和第二電極層51和52向發(fā)光器件30供電。通過(guò)將雜質(zhì)注入到基板10中形成了齊納二極管60。此外，齊納二極管60可以被 放置在基板10的頂部、底部或側(cè)部。在本實(shí)施例中，齊納二極管60被放置在基板10的底部。齊納二極管60可以被放 置在基板10中的面對(duì)發(fā)光器件30的區(qū)中。即，齊納二極管60和發(fā)光器件30可以在垂直
方向上重疊。齊納二極管60的擊穿電壓被設(shè)計(jì)成高于施加到發(fā)光器件30的電壓并且低于發(fā)光 器件30的耐電壓。因此，當(dāng)過(guò)電壓被施加到第一電極層51和第二電極層52時(shí)，電流流過(guò)齊納二極管 60，從而使齊納二極管60保護(hù)發(fā)光器件30抵御過(guò)電壓?？梢酝ㄟ^(guò)注入ρ型雜質(zhì)形成第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61，并且可以通過(guò)注入η型雜質(zhì) 形成第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62。在這一點(diǎn)上，可以將η型雜質(zhì)注入到基板10中。相反地，可以通過(guò)注入η型雜質(zhì)形成第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61，并且可以通過(guò)注入ρ 型雜質(zhì)形成第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62。在這一點(diǎn)上，可以將ρ型雜質(zhì)注入到基板10中。圖13是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝中的齊納二極管的電壓_電流特性 的曲線圖。如圖13中所示，當(dāng)施加均勻電壓，例如，約+7V或者約-7V的電壓時(shí)，齊納二極管 60中出現(xiàn)擊穿，導(dǎo)致電流急劇增加。因此，可以防止因過(guò)電壓引起的發(fā)光器件30的損壞。在這一點(diǎn)上，η型和ρ型雜質(zhì)的注入濃度可以取決于齊納二極管60的設(shè)計(jì)擊穿電壓。圖3至圖8是示出用于制造根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的方法的橫截面視 圖。參照?qǐng)D3和圖4，在基板10上形成第一掩模層12并有選擇地將其移除以便于形成 第一掩模圖案12a。接下來(lái)，通過(guò)濕法蝕刻或干法蝕刻方法，將第一掩模圖案12a用作掩模 對(duì)基板10進(jìn)行蝕刻。從而形成空腔11。在這一點(diǎn)上，對(duì)于基板10，可以使用含有第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)的硅晶片，并且第一掩 模層12可以由氮化硅或氧化硅形成。參照?qǐng)D5和圖6，在移除第一掩模圖案12a之后，在基板10的表面上形成第二掩模 層21。隨后，有選擇地移除第二掩模層21以使基板10的底部暴露，由此形成第二掩模圖案
621a。在這一點(diǎn)上，第二掩模層21可以是氮化硅層或氧化硅層。此后，通過(guò)將第二掩模圖案21a用作掩模在基板10的底部形成第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì) 區(qū)61。參照?qǐng)D7，移除第二掩模圖案21a并在基板10的表面上形成絕緣層20。隨后，有 選擇地移除放置在第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61上的絕緣層20以在兩個(gè)區(qū)域中使第一傳導(dǎo)類型 雜質(zhì)區(qū)61暴露。之后，將第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)注入到第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61的暴露區(qū)域中，由此形 成第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62。第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61和第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62形成了齊納二極管60。參照?qǐng)D8，在絕緣層20和基板10上形成金屬層并且隨后有選擇地將其移除以形成 第一和第二電極層51和52。第一和第二電極層51和52彼此分隔并且分別電連接到第二傳導(dǎo)類型區(qū)62，沿基 板10的側(cè)部向空腔11延伸。此后，發(fā)光器件30被放置在空腔11中并且通過(guò)導(dǎo)線40電連接到第一和第二電極 層51禾口 52。因此，制造了如圖1中所示的發(fā)光器件封裝。在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝中，形成了齊納二極管60，同時(shí)第一傳導(dǎo)類型 雜質(zhì)區(qū)61具有阱結(jié)構(gòu)，并且第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62被放置在該阱結(jié)構(gòu)中。因此，當(dāng)在發(fā)光器件封裝中安裝多個(gè)發(fā)光器件30并且因此，形成多個(gè)齊納二極管 60時(shí)，可以防止相鄰的齊納二極管之間的串?dāng)_。圖9和圖10是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件封裝中的多個(gè)發(fā)光器件的視圖。圖9是示出基板中的多個(gè)發(fā)光器件的平面視圖，而圖10是示出在基板底部的多個(gè) 齊納二極管的后視圖。參照?qǐng)D9和圖10，在基板10中形成空腔11并且在空腔11中放置多個(gè)發(fā)光器件 30。在該實(shí)施例中，作為示例放置了四個(gè)發(fā)光器件30，并且在圖9和圖10中省略了圖1中 示出的絕緣層20。此后，在基板10上形成與發(fā)光器件30相對(duì)應(yīng)的第一電極層51和第二電極層52。 另外，第一和第二電極層51和52通過(guò)導(dǎo)線40電連接到發(fā)光器件30。在基板10的底部形成數(shù)量與發(fā)光器件30相對(duì)應(yīng)的多個(gè)齊納二極管60。在該實(shí)施 例中，作為示例形成了四個(gè)齊納二極管60，并且在圖9和圖10中省略了圖1中示出的第一 和第二電極層51和52。第一和第二電極層51和52分別電連接到第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61中的第二傳導(dǎo) 類型雜質(zhì)區(qū)62。第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)62可以被放置為接近基板10的兩個(gè)相鄰側(cè)部，并且 可以沿基板10的側(cè)部形成第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)61。圖11是示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的橫截面視圖。在第二實(shí)施例的描述中，將省略與第一實(shí)施例重復(fù)的描述。參照?qǐng)D11，在基板110的頂部形成多個(gè)第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)161，并且在第一傳導(dǎo) 類型雜質(zhì)區(qū)161中分別形成第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)162。
第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)162在第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)161的兩個(gè)區(qū)域中彼此分隔，并 且第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)162和第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)161形成了齊納二極管160。在基板110的頂表面上形成絕緣層120并有選擇地將其移除以形成第一電極層 151和第二電極層152。絕緣層120上的第一和第二電極層151和152分別電連接到第二 傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)162。接下來(lái)，在第一和第二電極層151和152上安裝發(fā)光器件。發(fā)光器件130通過(guò)凸 起131電連接到第一和第二電極層151和152。發(fā)光器件130可以是分別發(fā)射紅色、綠色和藍(lán)色光的發(fā)光二極管。包括第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)161和第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)162的齊納二極管160并聯(lián) 連接到發(fā)光器件130。因此，當(dāng)過(guò)電壓被施加到發(fā)光器件130時(shí)，電流流過(guò)齊納二極管160，從而能夠保 護(hù)發(fā)光器件130抵御過(guò)電壓。圖12是示出根據(jù)第三實(shí)施例的發(fā)光器件封裝的橫截面視圖。在第三實(shí)施例的描述中，將省略與第一實(shí)施例重復(fù)的描述。參照?qǐng)D12，在基板210中形成空腔211并在空腔211中安裝發(fā)光器件230。之后， 在基板210的底部形成第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)261，并且在第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)261的兩個(gè)分 離區(qū)域中形成第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)262。第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)261和第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)262形成了齊納二極管260。在基板210的底表面上形成絕緣層220并有選擇地將其移除以形成第一電極層 251和第二電極層252。絕緣層220上的第一和第二電極層251和252分別電連接到第二 傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)262。第一和第二電極層251和252延伸到基板210的頂表面并穿過(guò)基板210。因此，第 一和第二電極層251和252通過(guò)導(dǎo)線240電連接到空腔211中的發(fā)光器件230。包括第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)261和第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)262的齊納二極管260并聯(lián) 連接到發(fā)光器件230。因此，當(dāng)過(guò)電壓被施加到發(fā)光器件230時(shí)，電流流過(guò)齊納二極管260，從而能夠保 護(hù)發(fā)光器件230抵御過(guò)電壓。雖然已參照其許多說(shuō)明性實(shí)施例對(duì)實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)許多其它的修改和實(shí)施例，這些修改和實(shí)施例將會(huì)落入本公開內(nèi)容的原 理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開內(nèi)容、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，所述組合配 置的構(gòu)成部件和/或配置的各種變化和修改是可能的。除了構(gòu)成部件和/或配置的變化和 修改之外，替選的使用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將是明顯的。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光器件封裝能夠被用作照明設(shè)備以及多種電學(xué)裝置的光 源。
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權(quán)利要求
一種發(fā)光器件封裝，包括基板；所述基板上的發(fā)光器件；齊納二極管，包括第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)，所述第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)被放置在所述基板中，所述兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)被分離地放置在所述第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)的兩個(gè)區(qū)域中；以及第一電極層和第二電極層，它們中的每一個(gè)均電連接到所述第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和所述發(fā)光器件。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件封裝，其中，所述發(fā)光器件封裝包括多個(gè)所述發(fā)光二 極管和多個(gè)所述齊納二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件封裝，其中，所述齊納二極管被放置在所述基板的底部。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件封裝，其中，所述發(fā)光器件和所述齊納二極管并聯(lián)連接在一起。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件封裝，其中，絕緣層被放置在所述基板、所述第一電極 層和所述第二電極層之間。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件封裝，其中，所述第一電極層和所述第二電極層穿過(guò) 所述基板。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件封裝，其中，空腔在所述基板中形成，以及，所述發(fā)光 器件被安裝在所述空腔中。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件封裝，其中，所述發(fā)光器件被放置在所述第一和第二 電極層上并且通過(guò)凸起與它們電連接。
9.一種發(fā)光器件封裝，包括 基板；所述基板上的發(fā)光器件；齊納二極管，包括所述基板中的第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)，所 述兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)被分離地放置在兩個(gè)區(qū)域中；第一電極層和第二電極層，它們中的每一個(gè)均電連接到所述第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和所 述發(fā)光器件；以及在所述基板和所述電極層中至少一個(gè)電極層之間的絕緣層。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件封裝，其中，所述第一電極層和所述第二電極層穿過(guò) 所述基板并且在所述基板之下電分離。
11.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件封裝，其中，所述第一電極層和所述第二電極層在所 述基板上形成，以及，所述齊納二極管在所述基板中的面對(duì)所述發(fā)光器件的區(qū)中形成。
12.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件封裝，其中，所述發(fā)光器件和所述齊納二極管具有相 同的數(shù)量。
13.一種用于制造發(fā)光器件封裝的方法，所述方法包括形成齊納二極管，包括在基板中形成第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)，以及，形成分離地放置在 所述第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)的兩個(gè)區(qū)域中的兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)；在所述基板上安裝發(fā)光器件；以及形成第一電極層和第二電極層，它們中的每一個(gè)均電連接到所述發(fā)光器件和所述齊納二極管。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，包括在形成所述發(fā)光器件、所述第一電極層和所述第 二電極層之前在所述基板上形成絕緣層。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，包括在形成所述齊納二極管之前將第二傳導(dǎo)類型雜 質(zhì)注入到所述基板中。
全文摘要
提供了一種發(fā)光器件封裝及其制造方法。該發(fā)光器件封裝包括基板；基板上的發(fā)光器件；齊納二極管，包括第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)，第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)被放置在基板中，兩個(gè)第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)被分離地放置在第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)的兩個(gè)區(qū)域中；以及第一電極層和第二電極層，它們中的每一個(gè)均電連接到第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)區(qū)和發(fā)光器件。
文檔編號(hào)H01L33/62GK101889354SQ200880119458
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者元裕鎬, 宋鏞先, 金根浩 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司