專利名稱：具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光二極管芯片及其制造方法，尤指一種將溫度感測組件整合于發(fā) 光二極管中的發(fā)光二極管芯片及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)能力不斷向上提升，半導(dǎo)體芯片的功能日益強(qiáng)大，而電子組件體積 愈來愈小，單位體積的熱量急速增加，為避免組件因熱量聚集而失效，故必須了解電子構(gòu)裝 的散熱能力，因此通常會應(yīng)用溫度敏感參數(shù)原理來校正與量測相關(guān)的電壓降(Voltage Drop), 再轉(zhuǎn)換為組件實際的熱阻，以評估其散熱的能力。
例如在發(fā)光二極管(LED)的產(chǎn)業(yè)中，熱阻的定義為在熱平衡的條件下，沿?zé)醾鲗?dǎo)信道 上的溫度差與信道上所消耗的功率的比值，并利用熱阻表示待測發(fā)光二極管的散熱能力。而 傳統(tǒng)上會使用外部的工具間接估算上述的溫度差，步驟如下(A)先量測電流所對應(yīng)的順向 電壓與二極管接口溫度的斜率關(guān)系，通常稱為K是數(shù)(K factor); (B)階段性施加初始電流 及穩(wěn)定電流于二極管，并量測其中的電壓差，再通過步驟(A)所求出的K是數(shù)與電壓差可 間接求取二極管在通過初始電流與穩(wěn)定電流時的溫度差。而進(jìn)行上述步驟求取溫度差會有以 下缺點
(1) 溫度差值并非真實暈測所得，而是經(jīng)過多個步驟的運算、轉(zhuǎn)換才估算出來，故數(shù)值的可 靠度與可信度無法加以評估；且上述方法也無法實時的量測發(fā)光二極管的接口溫度。
(2) 由于上述步驟需要施加不同的電流于發(fā)光二極管上，而在進(jìn)行電流切換時會受到機(jī)臺的 量測速度所影響，亦即不同量測速度的機(jī)臺會造成讀取數(shù)值的差異性。
(3) 電壓在轉(zhuǎn)換的過程中會因為外部龜路的不同，如串、并聯(lián)電路的設(shè)計而因此產(chǎn)生誤差。
(4) 蟲于發(fā)光二極管粗略可分為大電流、小電流的種類，故上述初始電流的選定也會造成不 同種類的發(fā)光二極管量測結(jié)果的誤差。
除了以上的方法，更有文獻(xiàn)將發(fā)光二極管與外部的感溫組件整合一顆發(fā)光二極管的封裝 內(nèi)部，例如美國公開專利號US2006/0239314揭露一種發(fā)光二極管單元，其中同時包含有獨立 的兩個組件發(fā)光二極管組件及感溫組件，所述技術(shù)是利用熱傳導(dǎo)性佳的接合材料將兩者接 合在一起，但利用此方式所量測到發(fā)光二極管接口溫度亦非相當(dāng)準(zhǔn)確，因為感溫組件是為一 獨立組件，感溫組件與所述發(fā)光二極管組件的PN接口之間也存在有相當(dāng)?shù)木嚯x，或是所述接合材料可能因為制程條件的差異或是材料本身的特性造成熱傳導(dǎo)路徑的改變，上述多種因 素均會造成量測結(jié)果并非真實的PN接口溫度。
另外，也有現(xiàn)有技術(shù)利用紅外線量測的方式進(jìn)行發(fā)光二極管的溫度量測，但此方法只適 用于未封裝前的發(fā)光二極管，故其并不適合在一般生產(chǎn)的應(yīng)用面。
因此，提出一種設(shè)計合理且有效改善上述缺陷的本發(fā)明。
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片及其制造方法，所 述發(fā)光二極管芯片的結(jié)構(gòu)中具有一溫度感測組件，故所述溫度感測組件可以較正確的感測發(fā) 光二極管的實際溫度(即半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)的接口溫度)，同時可以具有實時監(jiān)測溫度的功 能。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明是提供一種具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，包括一 基板； 一溫度感測組件，其形成于所述基板上面； 一絕緣層，其覆蓋于所述溫度感測組件， 以及一半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)，形成于所述基板以及所述溫度感測組件之上。
在本發(fā)明的一個較佳實施例中，所述發(fā)光二極管芯片更進(jìn)一步具有一設(shè)置于所述基板與 所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的絕緣層，所述絕緣層具有一平整面，以利上述半導(dǎo)體堆疊發(fā) 光結(jié)構(gòu)的制作。
本發(fā)明亦提供一種具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片的制造方法，包括以下步驟(a) 提供一基板；(b)制作一半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)于該基板上；以及(c)制作一溫度感測組件于 該半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)上或下。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的效果本發(fā)明提出的制造方法是將溫度感測組 件制作與發(fā)光二極管的制作加以整合，使生產(chǎn)出的發(fā)光二極管內(nèi)部即"內(nèi)建"有溫度感測組件, 讓使用者可以實時且準(zhǔn)確的測知發(fā)光二極管的溫度，而上述的溫度數(shù)據(jù)可以直接用以計算熱 阻，不必再經(jīng)過多層的數(shù)值運算，故本制造方式所制作的發(fā)光二極管能提供更佳的溫度感知 結(jié)果，更能提供較有效的熱阻計算基準(zhǔn)。
為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附 圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。


圖1是本發(fā)明的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片的制造方法的流程圖； 圖2是本發(fā)明的溫度感測組件成型于基板上的示意5圖3是本發(fā)明的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片的第一實施例的示意圖3A是圖3中3A-3A的剖視圖3B是蛇型布線的溫度感測組件的示意圖4是本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片經(jīng)封裝后的示意圖5是本發(fā)明的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片的第二實施例的示意圖； 圖6是圖5的剖視圖7是本發(fā)明的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片的第三實施例的示意圖；以及 圖8是本發(fā)明的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片的覆晶封裝示意圖。
脈雄討
請參考圖l至圖4，本發(fā)明提出一種具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片1，所述發(fā)光二極 管芯片1的特征在于在所述芯片結(jié)構(gòu)中加入一溫度感測的單元，使所述發(fā)光二極管芯片1本 身可進(jìn)行發(fā)光溫度的量測、檢測的動作，而不需外接溫度感測裝置，更解決外接溫度感測裝 置無法實時且準(zhǔn)確的量測到發(fā)光二極管溫度的問題。
圖2與圖3是為本發(fā)明的第一實施例的示意圖，其顯示一種水平形式的發(fā)光二極管芯片 l，所述發(fā)光二極管芯片1是包括一基板10、一溫度感測組件12及一半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14。 其中所述基板10主要為發(fā)光二極管基板，其可為不導(dǎo)電型基板。
在所述基板10上是成型有一溫度感測組件12，所述溫度感測組件12即為本發(fā)明的主要 特征，亦即本發(fā)明直接以磊晶或是其它半導(dǎo)體制程的方法將溫度感測組件12制作于所述基板 IO上方，接著再制作一半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14,例如磊晶方法加熱蒸鍍物使其蒸發(fā)的分子 以極高的熱速率在超高真空的環(huán)境下到達(dá)基板以進(jìn)行磊晶成長，并精準(zhǔn)控制奈米等級的異質(zhì) 結(jié)構(gòu)的成分、厚度及層數(shù)等，而成型上述的半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14，使得最終成型的發(fā)光二 極管芯片1就包括有上述的溫度感測組件12。所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14是包括一 n型半 導(dǎo)體層141與一 p型半導(dǎo)體層143，以及一設(shè)于所述n型半導(dǎo)體層141與所述p型半導(dǎo)體層 143之間的半導(dǎo)體活性層145;而n型半導(dǎo)體層141上方更具有一n型層電極142,所述p型 半導(dǎo)體層143則具有一 p型層電極144。但本發(fā)明并不以此為限，而可在半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié) 構(gòu)14的一側(cè)至少有一溫度感測組件12。在后述的具體實施例中，是將溫度感測組件12直接 采用磊晶的制作方式，進(jìn)而將基板10與半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14整合在一起， 一方面可直接 測得半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的實際溫度，另一方面更可將溫度感測組件12搭配外部其它的
6檢測模塊讓后續(xù)量測發(fā)光二極管的接口溫度(junctiontempemture)的作業(yè)更為準(zhǔn)確且實時。 所述溫度感測組件12的兩端是延伸形成有兩端電極121，所述溫度感測組件12與所述兩端 電極121之間具有引線122，所述兩端電極121主要是輸出溫度感測的訊號，以讓使用者實 時而準(zhǔn)確的檢測到所述發(fā)光二極管芯片1的實際溫度。而所述溫度感測組件12可為蛇型或矩 陣形式布線，因而增加溫度感測的敏感度，如圖3B所示。
另一方面，所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14即為組件中的主要發(fā)光區(qū)域，即指接受電壓激發(fā) 后，上述的半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14即可發(fā)出光線。而所述溫度感測組件12即可以相當(dāng)靠近 所述PN接口的位置上量測到所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)的PN接口的溫度，亦即所述發(fā)光二極 管芯片1的實際溫度。所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14亦包括正電極及負(fù)電極(即n型層電極 142與p型層電極144),所述正負(fù)兩電極是為連接外部電源，以施加電壓而驅(qū)動所述發(fā)光二 極管芯片l。
然而，為了使所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14與溫度感測組件12之間的磊晶缺陷較少，所 述發(fā)光二極管芯片1更進(jìn)一步包括一形成于所述基板10與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14之間 的絕緣層13，所述絕緣層13是設(shè)置于所述溫度感測組件12之上，且所述絕緣層13具有一 平整的上表面，以成型較佳晶格匹配的半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14，也使得整個發(fā)光二極管芯片 l形成結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)的組件。而所述絕緣層13的組成可根據(jù)不同的二極管應(yīng)用而加以調(diào)整，例 如所述絕緣層13可為氮化鋯(ZrN)或/及氮化鋁(A1N)所形成的絕緣層體，且利用所述絕 緣層13的填補(bǔ)作用以形成一平整的上表面，進(jìn)而使在所述絕緣層13之上的半導(dǎo)體堆疊發(fā)光 結(jié)構(gòu)14具有更佳的特性。
以下將說明制作上述所述發(fā)光二極管芯片1的步驟。
步驟(a )提供一基板10，以藍(lán)寶石基板(Sapphire)為例，所述基板10上方可進(jìn)一步 含有一緩沖材料層以利上方材料堆疊。
步驟(b )制作一溫度感測組件12于所述基板10上。值得注意的是，若所述基板10本 身為一導(dǎo)電型的材質(zhì)，則必須先于所述基板10上制作一輔助性質(zhì)的絕緣層，以避免所述溫度 感測組件12與所述基板10電性導(dǎo)通。
在本具體實施例中，所述溫度感測組件12是為一電阻溫度計(resistance temperature detector, RTD),其主要為金屬薄膜，利用金屬薄膜的電阻值隨溫度變化改變的特性來達(dá)到 溫度量測目的，故以下將以電阻溫度計的制作流程作一說明。首先在所述基板10上制作一氮 化鋁(A1N)層，再利用蒸鍍(evaporating)先后形成鉻(Cr)層或鎳層(Ni)及金(Au)層于所述氮化鋁層之上；再進(jìn)行黃光步驟接著進(jìn)行鉻層或鎳層(Ni)與金層的蝕刻步驟； 最后再沈積一氮化鋁層以包覆所述鉻層或鎳層(Ni)與金層，即可形成一種典型的電阻溫度 計層；再利用黃光微影、蝕刻等技術(shù)形成有特定圖案的線路于所述基板10的表面，以及與外 部線路電性連接的兩端電極121(導(dǎo)接墊)，而形成所述溫度感測組件12而使所述溫度感測組 件12形成兩端電極121于所述溫度感測組件12的兩側(cè)。而在本具體實施例中，是沈積約0.2 wm厚的金(Au)層或鎳層(Ni),并圖案化上述的金屬薄膜以建構(gòu)成所述溫度感測組件12， 亦即利用圖案化的步驟，于所述金屬薄膜上形成蛇型或矩陣形式布線以建構(gòu)成所述溫度感測 組件12,使得所述溫度感測組件12可以為矩陣或蛇型數(shù)組形式布線，而所述溫度感測組件 12的布線線寬必須遠(yuǎn)小于引線122的線寬，以提高感測組件精確性。上述有關(guān)溫度感測組件 12的制程說明僅為舉例，并非用以限制本發(fā)明。
步驟(c ),堆疊形成一絕緣層13于所述溫度感測組件12的上方。此步驟主要目的是利 用所述絕緣層13分離所述溫度感測組件12與后續(xù)的半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14間的電性關(guān)系， 也就是說，避免二者間的電性相互影響，并通過所述絕緣層13填平所述溫度感測組件12所 形成的高低差及填補(bǔ)結(jié)構(gòu)上的孔隙，以形成一平整的表面，以使后續(xù)的半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu) 14的磊晶作業(yè)得以順利進(jìn)行。在本具體實施例中，是利用0.35um厚的氮化鋁(A1N)層作 為上述的絕緣層13,且所述絕緣層13的寬度會略小于所述溫度感測組件12的寬度，以使所 述溫度感測組件12的兩端電極121得以裸露，使其可以將溫度感測訊號傳送至所述發(fā)光二極 管芯片1以外的讀取模塊。在一具體實施方式
中，可在形成所述絕緣層13的步驟前，先以一 屏蔽(mask)遮文件于所述溫度感測組件12的兩端電極121上，使得在形成所述絕緣層13的 步驟后，所述溫度感測組件12的兩端電極121可裸露于外，以形成與外部電性連接的端點。 或者，在形成所述絕緣層的13步驟后，利用一微影顯影制程，定義出所述溫度感測組件12 與外部電性連接的兩端電極121。
步驟(d)制作所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14。在本具體實施例中，是以磊晶的方式制作 上述的半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14于所述絕緣層13的平整表面上，其中包括形成一 n型半導(dǎo)體 層141、 一p型半導(dǎo)體層143、 一介于n型半導(dǎo)體層141與p型半導(dǎo)體層143之間的半導(dǎo)體活 性層145以及一 ii型層電極142與一 p型層電極144,此一 PN結(jié)構(gòu)即可受電壓的驅(qū)動而發(fā)光。 此外，在形成所述n型層電極142與所述p型層電極144前，更包含一微影顯影制程，使得 部份所述n型半導(dǎo)體層141與所述溫度感測組件12與外部電性連接的兩端電極121裸露出。 所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的n型層電極142與p型層電極144則可于后續(xù)制程同時形成于所述二半導(dǎo)體層上，而得以與外部電源形成電性連接。另外，上述ii型半導(dǎo)體層141與p型 半導(dǎo)體層143的制作步驟可以根據(jù)實際的制程加以調(diào)整。故在本步驟中所述發(fā)光二極管芯片 1已被制作完成，且所述芯片中更具有一可感測PN接口溫度的溫度感測組件12，所述溫度 感測組件12是鄰接于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14,故所述溫度感測組件12所量測的溫度可 較無誤差地對應(yīng)所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的溫度，且此一直接量測的方式具有較佳的穩(wěn)定 度。另一方面，所述溫度感測組件12的位置與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14位于不同平面， 且所述溫度感測組件12位于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14下方，故所述溫度感測組件12并不 會影響到所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的有效發(fā)光面積，亦即所述溫度感測組件12與所述半 導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)位于不同平面上，所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的出光面積的出光率并不會 受到影響。
接著在上述步驟之后，所述發(fā)光二極管芯片1經(jīng)由封裝處理形成一發(fā)光二極管組件之中， 例如圖4所示，所述發(fā)光二極管芯片1容置于一發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)20之中，且其上包覆 有一封裝樹脂22,以達(dá)光學(xué)及保護(hù)的作用，其中，所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的n型層電 極142及p型層電極144分別通過導(dǎo)線(第一組導(dǎo)線)與外部電源連接；另外，所述溫度感 測組件12的兩端電極121亦通過另一組導(dǎo)線(第二組導(dǎo)線)輸出溫度感測訊號，故所述半導(dǎo) 體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)與所述溫度感測組件12的導(dǎo)線是獨立不互相干涉。值得注意的是，圖4中所 述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14與所述溫度感測組件12的導(dǎo)線均連接至所述發(fā)光二極管的封裝結(jié) 構(gòu)20;實際上，上述導(dǎo)線的連接位置可根據(jù)外部電源的正負(fù)端及接收溫度訊號模塊的端子位 置而進(jìn)行調(diào)整，以使在所述發(fā)光二極管芯片1發(fā)光的同時，可量測到所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié) 構(gòu)14的接口溫度。
請參考圖5及圖6，其為本發(fā)明的第二實施例，顯示一種垂直式的發(fā)光二極管芯片l,其 制作流程如下提供一基板10;制作一半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14于所述基板10上，在此制程 中是依序制作一n型半導(dǎo)體層141、 一半導(dǎo)體活性層l45、及一p型半導(dǎo)體層143;制作一溫 度感測組件12與一第一電極(即為第一實施例中的p型層電極144)于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光 結(jié)構(gòu)14上，此步驟是利用成長的方式或是安裝的方式將所述第電極電性連接于所述半導(dǎo)體 堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的p型半導(dǎo)體層143，且所述溫度感測組件12是設(shè)置于所述第一電極之中。 另外，上述方法更包括制作一輔助絕緣層123于所述溫度感測組件12與所述第一電極之間的 步驟；另外，在所述第一電極形成之后，更包括一移除所述基板10的步驟，且將移除所述基 板10后的結(jié)構(gòu)予以反轉(zhuǎn)；接著，制作一第二電極(即為第一實施例中的n型層電極142)于
9所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14與被移除的基板IO相接的表面(即上述結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)后的上表面)。
再者，請參考第一實施例的說明，本實施例中同樣利用微影顯影等制程，定義出所述溫 度感測組件12與外部電性連接的兩端電極121的步驟，亦即利用圖案化的步驟，于金屬薄膜 (如第一實施例中所述的金層或鎳層)上形成蛇型或矩陣形式布線以建構(gòu)成所述溫度感測組 件12;與制作一絕緣層13于所述溫度感測組件12與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14之間的步 驟。另一方面，本實施例中的溫度感測組件12的特征與制程均同于第一實施例，故在此不再 贅述。通過上述制程后，由于所述基板10被移除，且結(jié)構(gòu)體經(jīng)過反轉(zhuǎn)，故本實施例的垂直式 的發(fā)光二極管芯片1是以所述p型層電極144為承載體，故圖5中所示的導(dǎo)電基板10'即為p 型層電極144 (導(dǎo)電形式的金屬基板)，故在結(jié)構(gòu)上所述垂直式的發(fā)光二極管芯片1具有利用 所述p型層電極144所形成的導(dǎo)電基板IO',所述溫度感測組件12是設(shè)置于所述導(dǎo)電基板10' 中，且所述導(dǎo)電基板10'與所述溫度感測組件12之間設(shè)有一輔助絕緣層123，而所述半導(dǎo)體 堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14則位于所述導(dǎo)電基板10'上達(dá)到電性連接，而n型層電極142則設(shè)置于所述 半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14上。
此外，所述垂直式的發(fā)光二極管芯片1亦可包含一絕緣層13，所述絕緣層13位于所述 溫度感測組件12與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14之間。也就是說，位于所述導(dǎo)電基板10'與所 述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14之間的所述溫度感測組件12為絕緣層組合(輔助絕緣層123與絕緣 層13)所包圍，與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14電性絕緣，更進(jìn)一步的說，所述導(dǎo)電基板10' 是包圍所述溫度感測組件12與所述絕緣層組合，而直接接觸所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14;換 言的導(dǎo)電基板10'與輔助絕緣層123提供一平整表面于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14之間；且 所述第一電極提供一平整上表面，以利后續(xù)的封裝制程。
請參考圖7及圖8，其顯示本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片1應(yīng)用于覆晶形式(flip"cWptype) 的封裝態(tài)樣，與第一、第二實施例不同的是，所述發(fā)光二極管芯片l是采用覆晶的方式封裝， 圖8即顯示所述發(fā)光二極管芯片1被倒置以進(jìn)行封裝，且所述n型層電極142及p型層電極 144直接與所述封裝結(jié)抅20上的相對應(yīng)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(或回路)電性連接，故不需要通過導(dǎo)線的 連接；且為了不阻擋所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的發(fā)光面積，所述溫度感測組件12是成型 于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的上方，因此，在所述發(fā)光二極管芯片1被倒置之后，所述溫 度感測組件12即不會影響所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的發(fā)光效率。
而覆晶形式的發(fā)光二極管芯片1可依照以下步驟制成提供一基板10;制作一半導(dǎo)體堆 疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14于所述基板10上；制作一溫度感測組件12與一第一電極(即為第一實施例中的p型層電極144)于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14上，其中所述溫度感測組件12與所述第 一電極通過同一顯影蝕刻制程而定義出來，且所述顯影蝕刻制程更定義出一第二電極(即n 型層電極142)于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14上，其中所述第二電極的高度與所述第一電極 的高度相近，較佳的為同一水平面高。再者，上述制程中更包括制作一絕緣層13于所述溫度 感測組件12與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14之間的步驟。另一方面，由于所述溫度感測組件 12與所述第一電極通過同一顯影蝕刻制程而定義出來，因此，所述溫度感測組件12與所述 第一電極可通過第一實施例所述的圖案化一金屬薄膜的方式加以成型，且所述溫度感測組件 12是為利用圖案化步驟于所述金屬薄膜上所形成的蛇型或矩陣形式布線結(jié)構(gòu)。而在另一制程 當(dāng)中，所述顯影蝕刻制程同時定義出所述溫度感測組件12、所述第一電極以及所述第二電極， 則所述溫度感測組件12、所述第一電極以及所述第二電極可通過第一實施例所述的圖案化一 金屬薄膜的方式加以成型，且所述溫度感測組件12同樣具有蛇型或矩陣形式布線的結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明提出一種具溫度感測組件的覆晶式發(fā)光二極管芯片l，其包括 一基板10; 一位于所述基板10上的半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14,其中所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14包括一 n型半導(dǎo)體層141、半導(dǎo)體活性層143以及p型半導(dǎo)體層144;以及一溫度感測組件12,其設(shè) 置于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14上。而所述發(fā)光二極管芯片1更包括一設(shè)置于所述溫度感測 組件12與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14之間的絕緣層13;且一第一電極(即p型層電極144) 及一第二電極(n型層電極142)設(shè)置于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14上，而所述第一電極是 電性連接于所述p型半導(dǎo)體層，所述第二電極則電性連接于所述n型半導(dǎo)體層。
此外，如圖7所示，為利后續(xù)的覆晶流程，第一電極由基板10的底部起算的高度H1與 第二電極由基板10的底部起算的高度H2近乎相同，也可以說提供同一水平面高度的兩電極； 然而更進(jìn)一步的說，所述溫度感測組件12由基板10的底部起算的高度H3亦與上述的高度 Hl、高度H2近乎相同，同理，三者可視為同一水平面高度。
再者，同于其它實施例，所述溫度感測組件12具有兩端電極121，使得所述溫度感測組 件12可通過所述兩端電極121電性耦接至具溫度控制的電子處理單元，俾使經(jīng)處理后的訊號 可直接控制其它散熱裝置且所述溫度感測組件12通過一引線122與所述兩端電極121連接， 而所述溫度感測組件12的布線線寬須小于所述引線122的線寬。另外，所述溫度感測組件 12具有蛇型或矩陣形式布線的結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明的溫度感測組件12可應(yīng)用于多種封裝態(tài)樣的發(fā)光二極管芯片1，并不限定 于上述的實施態(tài)樣，換言的，所述溫度感測組件12位于鄰近所述封裝結(jié)構(gòu)20的芯片1下表
11面，其目的在于封裝后不會造成所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的發(fā)光損失，而上述的制程步驟 可隨著溫度感測組件12的位置進(jìn)行相對應(yīng)的調(diào)整。另外，不論是何者封裝態(tài)樣，所述溫度感 測組件12可將訊號電性耦接至具溫度控制的電子處理單元，俾使經(jīng)處理后的訊號可直接控制 風(fēng)扇或其它散熱裝置，以直接控制所述散熱裝置進(jìn)行溫度控制的功能。 綜上所述，本發(fā)明具有下列諸項優(yōu)點
1. 溫度量測結(jié)果具有較高的可信度。本發(fā)明是將溫度感測組件12"內(nèi)建"于發(fā)光二極管芯 片1之中，故所述溫度感測組件12的位置相當(dāng)靠近發(fā)光二極管芯片1中的PN接口，進(jìn)而可 以得到穩(wěn)定度高且誤差較小的溫度量測值。藉此，可以解決現(xiàn)有利用外加的感測組件所量測 的不準(zhǔn)確的發(fā)光二極管溫度的問題(不論是利用設(shè)置于發(fā)光二極管封裝內(nèi)部或是封裝外部的 感測組件都會有量測值不準(zhǔn)確的問題)。
2. 本發(fā)明所提出的發(fā)光二極管芯片l本身即具有溫度感測的功能，故使用者可以實時地 監(jiān)控發(fā)光二極管的實際溫度，以精準(zhǔn)的掌握發(fā)光二極管的可靠度，故本發(fā)明可直接應(yīng)用在產(chǎn) 品上，可配合電路設(shè)計而達(dá)到芯片溫度監(jiān)控及警示的目的。
3. 本發(fā)明是將具有溫度感測功能的金屬薄膜(如電阻溫度計)沈積于PN發(fā)光結(jié)構(gòu)之下， 故不會影響到PN發(fā)光結(jié)構(gòu)的有效出光面積；另外，所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)14的材料、結(jié) 構(gòu)不因所述溫度感測組件12而需要大幅調(diào)整，故現(xiàn)有的封裝制程仍可應(yīng)用于本發(fā)明的發(fā)光二 極管芯片1，且本發(fā)明可應(yīng)用在各種不同的發(fā)光二極管封裝態(tài)樣，故具有相當(dāng)優(yōu)秀的實用價 值。
惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即 大凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說明書所記載的內(nèi)容所作出簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本 發(fā)明權(quán)利要求所涵蓋范圍的內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于包括一基板；一半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述基板上，其包括一n型半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體活性層以及p型半導(dǎo)體層所構(gòu)成者；一溫度感測組件，位于半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)任一表面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于更進(jìn)一步包括一 設(shè)置于所述溫度感測組件與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的絕緣層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于所述絕緣層位于 所述基板與所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)之間，且其中所述絕緣層具有一平整上表面者。
4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于所述溫度感測組 件包括有二個端電極，所述兩端電極由所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)裸露出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于所述溫度感測組 件包含蛇型或矩陣形式布線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于所述溫度感測組 件包括有二個端電極，所述溫度感測組件通過一引線與所述兩端電極連接，其中所述溫度 感測組件的布線線寬小于所述引線的線寬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于所述基 板為一導(dǎo)電基板，所述溫度感測組件設(shè)置于所述導(dǎo)電基板之中，且所述導(dǎo)電基板與所述溫 度感測組件之間設(shè)有一輔助絕緣層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于所述絕緣層與所 述導(dǎo)電基板是提供一平整表面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其特征在于更進(jìn)一步包括位于所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)上的一第一電極與一第二電極，其中所述第一電極的高度與所 述第二電極的髙度相近。
10、 一種發(fā)光二極管組件，包含如權(quán)利要求1或2或3或4所述的具溫度感測組件的發(fā)光二 極管芯片，其特征在于所述具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片設(shè)置于一封裝外結(jié)構(gòu)上， 且所述溫度感測組件位于鄰近所述封裝外結(jié)構(gòu)一側(cè)，所述n型半導(dǎo)體層以及p型半導(dǎo)體層 分別通過一導(dǎo)線與所述封裝結(jié)構(gòu)電性連接。
11、 一種發(fā)光二極管組件，包含如權(quán)利要求1或2或9所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管 芯片，其特征在于所述具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片是以覆晶方式設(shè)置于一封裝結(jié) 構(gòu)上，而所述溫度感測組件位于鄰近所述封裝外結(jié)構(gòu)一側(cè)，所述n型半導(dǎo)體層以及p型半 導(dǎo)體層通過所述覆晶的方式與所述封裝結(jié)構(gòu)電性連接。
12、 一種發(fā)光二極管組件，包含如權(quán)利要求7所述的具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，其 特征在于所述具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片設(shè)置于一封裝結(jié)構(gòu)上，且所述溫度感測 組件位于鄰近所述封裝外結(jié)構(gòu)一側(cè)，所述n型半導(dǎo)體層或p型半導(dǎo)體層通過所述導(dǎo)電基板 與所述封裝結(jié)構(gòu)電性連接。
13、 —種具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于包括以下步驟提供一基板；制作一半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)于該基板上；以及制作一溫度感測組件于該半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)上或下。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具溫度感測組件的發(fā)光二極管芯片，包括一基板；一溫度感測組件，形成于所述基板上面，以及一半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)，形成于所述基板以及所述溫度感測組件之上。其中所述半導(dǎo)體堆疊發(fā)光結(jié)構(gòu)通過一n型半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體活性層以及p型半導(dǎo)體層所構(gòu)成者。所述溫度感測組件是直接形成于發(fā)光二極管芯片的結(jié)構(gòu)中，以提供更準(zhǔn)確且實時的溫度感測數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供了該發(fā)光二極管芯片的制造方法。
文檔編號H01L33/02GK101499511SQ20091003733
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者陳楨鈺 申請人:旭麗電子(廣州)有限公司;光寶科技股份有限公司