專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實施方案涉及發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)可使用化合物半導(dǎo)體材料如GaAs基材料、AlGaAs基材料、GaN 基材料、InGaN基材料和InGaAlP基材料構(gòu)成發(fā)光源。這種發(fā)光器件是封裝的，并因此正被用作發(fā)射各種顏色光的發(fā)光設(shè)備。該發(fā)光設(shè) 備正在各種領(lǐng)域中用作光源，例如照明顯示器、字符顯示器和圖像顯示器。

發(fā)明內(nèi)容
實施方案提供一種發(fā)光器件，其中恒流電路與封裝主體集成。實施方案提供一種發(fā)光器件，其中用于保護發(fā)光二極管的電路與諸如硅的導(dǎo)電封 裝主體集成。在一個實施方案中，一種發(fā)光器件包括封裝主體；在封裝主體的表面上的絕緣 層；在絕緣層上的第一和第二電極層，第一和第二電極層彼此間隔開；設(shè)置在封裝主體上 并與第一和第二電極層電連接的發(fā)光二極管；與第一電極層連接的電阻器層；在封裝主體 內(nèi)部的第一摻雜區(qū)中的第一元件部，第一元件部與電阻器層連接以將從電阻器層輸入的電 源輸出；在封裝主體內(nèi)部的第二摻雜區(qū)中的第二元件部，第二元件部與發(fā)光二極管連接以 將從電阻器層輸入的電源輸出；以及與第一元件部和第二元件部連接的第三電極層，第三 電極層的電位低于第一電極層和第二電極層的電位。在另一個實施方案中，一種發(fā)光器件包括封裝主體；在封裝主體的表面上的絕 緣層；在絕緣層上的第一和第二電極層，第一和第二電極層彼此間隔開；在封裝主體內(nèi)部 的摻雜區(qū)中的元件部，所述元件部與第一電極層或第二電極層中的至少其一連接；以及設(shè) 置在封裝主體上并與第一電極層或第二電極層中的至少其一連接的發(fā)光二極管，其中所述 元件部包括第二導(dǎo)電型第一阱以及第一導(dǎo)電型第二阱和第一導(dǎo)電型第三阱，所述第二阱和 第三阱在所述第一阱內(nèi)部彼此電隔離。一個或多個實施方案的細節(jié)在附圖和以下描述中進行闡述。根據(jù)說明書和附圖以 及根據(jù)權(quán)利要求將知曉其它特征。


圖1是根據(jù)第一實施方案的發(fā)光器件驅(qū)動電路的視圖。圖2是根據(jù)第二實施方案的發(fā)光器件的截面圖。圖3是示出根據(jù)第三實施方案的發(fā)光器件的恒流電路的視圖。圖4是其中集成有圖3的恒流電路的發(fā)光器件的截面圖。圖5是圖4的封裝主體的示意底視圖。圖6是示出根據(jù)第四實施方案的發(fā)光器件的恒流電路的視圖。
圖7是其中集成有圖6的恒流電路的發(fā)光器件的截面圖。圖8是示出根據(jù)第五實施方案的發(fā)光器件的恒流電路的視圖。圖9是示出其中集成有圖8的恒流電路的發(fā)光器件的截面圖。圖10 19是示出根據(jù)第六實施方案的發(fā)光器件的制造工藝的視圖。圖20是根據(jù)一個實施方案的顯示單元的視圖。圖21是示出根據(jù)一個實施方案的顯示單元的另一實例的視圖。圖22是根據(jù)一個實施方案的照明單元的視圖。
具體實施例方式在實施方案的描述中，應(yīng)理解當層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被稱為在另一層(或 膜)、區(qū)域、墊或圖案‘上’時，術(shù)語‘上’和‘下’包括‘直接地’和‘間接地’的兩種含義。此 外，關(guān)于各層的‘上’和‘下’的描述將參考附圖。以下將參考附圖更全面地描述示例性實施 方案。在附圖中，為了說明方便和清楚，各層的厚度或尺寸被放大、省略或示意地說明。并 且，各元件的尺寸并不完全反映其實際尺寸。以下，將參考附圖描述實施方案。圖1是根據(jù)第一實施方案的發(fā)光器件驅(qū)動電路的視圖。參考圖1，發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動電路101包括電源102、AC/DC轉(zhuǎn)換器103、平滑 電路104、DC/DC轉(zhuǎn)換器105和發(fā)光器件106。電源102為AC/DC轉(zhuǎn)換器103供給交流電(AC)，AC/DC轉(zhuǎn)換器103將交流電轉(zhuǎn)換 為直流電(DC)，以輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換的直流電。AC/DC轉(zhuǎn)換器103可包括橋式整流器，但是不限于 此。在AC/DC轉(zhuǎn)換器103的輸入端子處可設(shè)置用于阻擋過壓的過壓保護器電路(未顯 示)或/和用于阻斷電磁波(例如電磁干擾)的電磁干擾(EMI)濾波器，但是不限于此。平滑電路104消除從AC/DC轉(zhuǎn)換器103輸出的直流電的波動，而DC/DC轉(zhuǎn)換器105 將從平滑電路104輸出的直流電轉(zhuǎn)換為具有負載所需水平的直流電。發(fā)光器件106包括發(fā)光二極管(LED) 107和恒流電路108。通過DC/DC轉(zhuǎn)換器105 的直流電升壓或者降壓來打開/關(guān)閉發(fā)光二極管107。恒流電路108調(diào)節(jié)輸入發(fā)光二極管 107的電流。發(fā)光二極管107包括使用化合物半導(dǎo)體的彩色LED芯片，例如藍色LED芯片、綠色 LED芯片和紅色LED芯片或者UV LED芯片。多個LED芯片可彼此并聯(lián)或串聯(lián)連接。利用發(fā)光器件106的摻雜區(qū)來設(shè)置恒流電路108，以有規(guī)律地調(diào)節(jié)供入發(fā)光二極 管107的電流。恒流電路108有規(guī)律地控制對發(fā)光二極管107施加的電流以保護發(fā)光二極 管 107。由于恒流電路108集成在發(fā)光器件106內(nèi)部，所以其可防止輸入電壓變化。恒流 電路108可防止發(fā)光二極管107的亮度隨輸入電流而變化并防止發(fā)光二極管107的光強度 隨輸入電壓的變化而變化。而且，恒流電路108可減小因負載波動所導(dǎo)致的發(fā)光二極管107 發(fā)射的光的光強度偏差。此外，恒流電路108可保護發(fā)光二極管107免受過電流。恒流電路108包括電路裝置，例如電流調(diào)節(jié)二極管、場效應(yīng)晶體管(FET)恒流電 源、級聯(lián)電源(cascade current source)等。
圖2是根據(jù)第二實施方案的發(fā)光器件的截面圖。參考圖2，發(fā)光器件110包括封裝主體111、恒流電路112、絕緣層113、多個電極 層114和115、發(fā)光二極管117和樹脂材料118。封裝主體111可為N型襯底，所述襯底可由硅材料形成。例如，襯底可通過擴散V 族元素或者注入V族離子而制造為N型襯底。另一方面，襯底可為P型襯底。例如，襯底可 通過擴散III族元素或者注入III族離子而形成為P型襯底。封裝主體111的上表面和下表面可進行平坦化，并且封裝主體111的外表面可相 對于下表面垂直或者傾斜。絕緣層113可設(shè)置在封裝主體111的表面上，絕緣層113可包括Si02、Si3N4、Al2O3 和TiO2中的至少一種。絕緣層113可防止封裝主體111和其它層之間的短路。多個電極層114和115可設(shè)置在絕緣層113上。所述多個電極層114和115可從 封裝主體111的上表面延伸至封裝主體111的下表面。恒流電路112的元件可集成至封裝主體111的摻雜區(qū)中，并且可與所述多個電極 層114和115選擇性地連接。恒流電路112的元件可包括集成至封裝主體111中的晶體管
或/和二極管。恒流電路112的元件設(shè)置在封裝主體111的摻雜區(qū)中，并且每個摻雜區(qū)均包括導(dǎo) 電阱。摻雜區(qū)的阱可集成為諸如P-N結(jié)型二極管、N-P結(jié)型二極管、N-P-N結(jié)型晶體管和 P-N-P結(jié)型晶體管的阱。摻雜區(qū)的接地端子可與電極114和115選擇性地連接。發(fā)光二極管117可設(shè)置在封裝主體111上，并且可通過導(dǎo)線116與電極層114 和115連接。發(fā)光二極管117包括組成式為InxAlyGai_x_yN(其中0彡χ彡1，0彡y彡1， 0 ^ x+y ^ 1)的半導(dǎo)體材料。發(fā)光二極管127包括橫向芯片結(jié)構(gòu)或者垂直芯片結(jié)構(gòu)。橫向 芯片結(jié)構(gòu)是其中不同電極彼此相鄰設(shè)置的芯片結(jié)構(gòu)，垂直芯片結(jié)構(gòu)是其中不同電極沿彼此 相反方向設(shè)置的芯片結(jié)構(gòu)。發(fā)光二極管117可與電極114和115電連接，例如，發(fā)光二極管117可附著在第 一電極層114上并且通過導(dǎo)線116與第一和第二電極層114和115連接。發(fā)光二極管117 可以采取另一方案連接，例如，發(fā)光二極管117可使用一根導(dǎo)線、倒裝方案或者芯片接合方案。封裝主體111的摻雜區(qū)可設(shè)置在與設(shè)置有發(fā)光二極管117的表面相反的表面上。樹脂材料118設(shè)置在發(fā)光二極管117上。樹脂材料118可由透明絕緣材料例如環(huán) 氧樹脂或硅樹脂形成，并且其也可形成為特定的透鏡形狀。可在樹脂材料118中添加磷光體。所述磷光體吸收從發(fā)光二極管117發(fā)射的部分 光并且發(fā)射具有另一波長的光。所述磷光體例如可包括藍色熒光體、綠色磷光體、紅色磷光 體或黃色磷光體中的任一種，但是不限于此。樹脂材料118的形狀包括半球形或多角形，但是不限于此。光反射材料可接觸樹 脂材料118的特定部分。在發(fā)光器件110中，恒流電路112控制輸入至發(fā)光二極管117的電源，并且可減小 發(fā)光二極管117的光強度偏差或亮度變化。此外，恒流電路112可抑制發(fā)光二極管117運 行特性的變化。恒流電路112集成在發(fā)光器件110中，并因此可使得光源模塊小型化。恒壓器件例如齊納二極管可集成在發(fā)光器件110的另一摻雜區(qū)中，并因此可節(jié)省光源模塊的成本并 且可減少PCB安裝部件的數(shù)目。圖3 5示出第三實施方案。圖3是示出發(fā)光二極管的恒流電路的視圖。圖4是 示出其中集成有圖3電路的發(fā)光器件的側(cè)視截面圖。圖5是示意性示出圖4的后表面的視 圖。參考圖3，恒流電路120A可與發(fā)光二極管127的兩端連接，并且可用作電流鏡像電 路。恒流電路120A控制輸入電源Vcc并且因此允許恒定電流流入發(fā)光二極管127中。輸入至恒流電路120A的第一電流Il和第二電流12在相同水平流動。第一電流 Il通過第一電阻器Rl流至第一晶體管Tl，第二電流12通過發(fā)光二極管127流至第二晶體 管T2。第一和第二電流Il和12通過電流鏡像電路在相同水平流動。因此，通過電阻器Rl 和第二晶體管Tl，在發(fā)光二極管127中流動差不多水平的電流12。電阻器Rl的值可與橫跨發(fā)光二極管127兩端施加的值基本相同。例如電阻器Rl 可實現(xiàn)為其材料可由電阻體或者金屬氮化物(例如TaN)形成，但是不限于此。多晶硅電阻 器可通過諸如雜質(zhì)擴散量的條件來控制電阻值。第一和第二晶體管Tl和T2可實現(xiàn)為NPN FET，并且該FET可實現(xiàn)為結(jié)型 FET(JFET)和金屬氧化物半導(dǎo)體FET (MOSFET)。當需要強電流驅(qū)動時，JFET可利用高功率 來驅(qū)動發(fā)光二極管127，M0SFET可利用弱電流來驅(qū)動發(fā)光二極管127。作為替代方案，第一 和第二晶體管Tl和T2可實現(xiàn)為PNP型晶體管，但是不限于此。第一和第二晶體管Tl和T2的柵極與電阻器Rl連接，并且第一和第二晶體管Tl 和T2的源極與接地端子連接。包括第一和第二晶體管Tl和T2的電流鏡像電路允許在負載(即127)中流動的 電流和流過電阻器Rl的電流具有相同值。通過供給至發(fā)光二極管127的恒定電流，可減小 發(fā)光二極管127發(fā)射的光的亮度變化和光強度偏差。參考圖4和5，發(fā)光器件120包括具有腔121A的封裝主體121、絕緣層123、第一 摻雜區(qū)130、第二摻雜區(qū)140、多個電極層124和125、發(fā)光二極管127和樹脂材料128。封裝主體121可由硅材料形成，并且所述硅材料可為第一導(dǎo)電型襯底。當?shù)谝粚?dǎo) 電型是N型時，封裝主體121可為N型硅襯底。為了便于說明，假定第一導(dǎo)電型是N型，第 二導(dǎo)電型是P型。腔121A可定義為在封裝主體121的上部中具有預(yù)定深度的開口區(qū)，并且可為圓形 或多邊形。腔121A的周邊可相對于腔121A的下表面傾斜，但是不限于此。腔121A的下表 面和周邊可隨光提取效率而變化。絕緣層123設(shè)置在封裝主體121的表面上，并且絕緣層123可由Si02、Si3N4、A1N、 Al2O3或者TiO2形成，但是不限于此。多個電極層124和125設(shè)置在絕緣層123上。所述多個電極層124和125彼此電 隔離。所述多個電極層124和125可選擇性地由Cr、Ta、Ti、Cu、Ni和Au形成，并且可形成 為單層或者多層。發(fā)光二極管127附著于第一電極層124，并且發(fā)光二極管127通過導(dǎo)線126與所述 多個電極層124和125電連接?？墒褂闷渌B接方法例如導(dǎo)線方法、倒裝方法或者芯片接 合(die junction)方法中的至少一種，使得發(fā)光二極管127與所述多個電極層124和125電連接，但是不限于此。在腔121A中可設(shè)置至少一個發(fā)光二極管127，但是不限于此。第一摻雜區(qū)130和第二摻雜區(qū)140可集成在封裝主體121中。作為晶體管區(qū)域的 第一和第二摻雜區(qū)130和140可設(shè)置為在封裝主體121中彼此間隔開。參考圖3和4，第一摻雜區(qū)130和第二摻雜區(qū)140可集成在封裝主體121中。第一摻雜區(qū)130包括第二導(dǎo)電型第一阱131、在第二導(dǎo)電型第一阱131中的第一 導(dǎo)電型第二阱132、以及第一導(dǎo)電型第三阱133。第二導(dǎo)電型第一阱131中的第一導(dǎo)電型第 二阱132與第一導(dǎo)電型第三阱133間隔開。第一導(dǎo)電型是P型區(qū)域，第二導(dǎo)電型是N型區(qū) 域。第二摻雜區(qū)域140包括第二導(dǎo)電型第一阱141、在第一阱141中的第一導(dǎo)電型第 二阱142、以及在第一阱141中的第一導(dǎo)電型第三阱143。第二導(dǎo)電型第一阱141中的第一 導(dǎo)電型第二阱142與第一導(dǎo)電型第三阱143間隔開。第一導(dǎo)電型是P型區(qū)域，第二導(dǎo)電型 是N型區(qū)域。在封裝主體121中使用V族摻雜劑將第一導(dǎo)電型阱132、133、142和143變成N型 擴散區(qū)或注入?yún)^(qū)。使用III族摻雜劑將第二導(dǎo)電型阱131和141變成P型擴散區(qū)或注入?yún)^(qū)。 III族摻雜劑可利用P型摻雜劑實現(xiàn)，V族摻雜劑可利用N型摻雜劑實現(xiàn)。電阻器層145設(shè)置在第一電極層124的部分124A上，并且電阻器層145可由絕緣 層123上的金屬氮化物或多晶硅電阻器形成。電阻值可隨電阻器層145的長度而變化，但 是不限于此。電阻器層145可暴露于外部，如圖5所示，但是不限于此。第一摻雜區(qū)130的第一和第二阱131和132與電阻器層145的輸出端子連接，第 二阱133與第三電極層135連接。第一摻雜區(qū)130的第一至第三阱131至133利用第一元 件部例如NPN型的第一晶體管(例如JFET)實現(xiàn)。第三電極層135可設(shè)置在封裝主體121下，并且可具有低于第一電極層124或者 第二電極層125的電位。例如，第三電極層135可用作接地端子。此處，接地端子GND可使 用分離的端子設(shè)置在封裝主體121的后表面處，或者可連接至分離的PCB。第二摻雜區(qū)140的第一阱141與電阻器層145的輸出端子連接，并且第二阱142 與發(fā)光二極管127的陰極連接。第三阱143與第三電極層135連接。第二摻雜區(qū)140的第 一至第三阱141至143利用第二元件部例如NPN型的第二晶體管(例如JFET)實現(xiàn)。導(dǎo)電圖案136可將電阻器層145的輸出端子、第一導(dǎo)電區(qū)130的第一和第二阱131 和132、以及第二摻雜區(qū)140的第一阱141彼此連接。絕緣層123可覆蓋第一和第二摻雜區(qū)130和140的下表面，并防止在第三電極層 135的圖案和導(dǎo)電圖案136之間不必要的接觸。而且，在第二摻雜區(qū)140的第一阱141和第一摻雜區(qū)130的第一阱131的表面上 可設(shè)置氧化物(未顯示)。氧化物層可形成P型阱和溝道。如圖5所示，第三電極層135可設(shè)置在封裝主體下，但是不限于此。而且，第一和 第二摻雜區(qū)130和140可設(shè)置為彼此相鄰，但是不限于此。在上述實施方案中，已經(jīng)使用NPN FET作為實例描述了第一和第二摻雜區(qū)130和 140的阱，但是也可使用PNP FET實現(xiàn)。
發(fā)光器件120可通過對封裝主體121實施擴散工藝、絕緣工藝、電極形成工藝和電 阻器形成工藝實現(xiàn)。發(fā)光器件的制造工藝可包括微機電系統(tǒng)(MEMS)工藝或者硅加工。圖6和7對應(yīng)于第四實施方案。在第四實施方案的描述中，為了簡明起見，將省略 與第三實施方案重復(fù)的描述。第四實施方案是圖3的第一晶體管的變化方案。圖6是示出根據(jù)第四實施方案的發(fā)光二極管的恒流電路的視圖，圖7是其中集成 有圖6的恒流電路的發(fā)光器件的截面圖。參考圖6，恒流電路150A可與發(fā)光二極管(LED) 157的兩端連接以作為電流鏡像電 路。恒流電路150A控制輸入電源電壓Vcc以使得恒定電流12流過發(fā)光二極管127。恒流電路150A包括電阻器R2、二極管Dl和第三晶體管T3。在工作時，第一電流 Il通過電阻器R2供給至二極管Dl和第三晶體管T3，第二電流12通過發(fā)光二極管157供 給至第三晶體管T3的漏極端子。亦即，與流過電阻器R2的第一電流Il相同大小的第二電 流12由于電流鏡像特性而流過發(fā)光二極管127。第二電阻器R2的電阻可根據(jù)流過發(fā)光二極管157的電流來設(shè)定。第二電阻器R2 可由多晶硅電阻器或者金屬氧化物層形成。如果第二電阻器R2由多晶硅電阻器形成，則 其電阻可通過諸如雜質(zhì)擴散量的條件來控制。而且，第二電阻器R2可形成為帶線(strip line)形。電流I分成第一電流Il和第二電流12的路徑。第一電流Il通過第二電阻器R2 和二極管Dl流至接地端子。二極管Dl可使用PN結(jié)型二極管實現(xiàn)。第二電流12通過發(fā)光 二極管157和第三晶體管T3流至接地端子GND。第三晶體管T3可使用NPN FET實現(xiàn)。此 處，電阻器R2的輸出端子與第三晶體管T3的柵極端子連接，第三晶體管T3由通過第一電 流Il的路徑施加的電源電壓驅(qū)動，由此打開發(fā)光二極管157。通過預(yù)定電壓或者更高電壓打開二極管D1。甚至在對第三晶體管T3施加預(yù)定電 壓或者更高電壓時，恒定電流流過第三晶體管T3的漏極端子。因此，通過第三晶體管T3，恒 定電流流過發(fā)光二極管157。第三晶體管T3可使用NPN或者PNP型FET實現(xiàn)。FET可不僅使用結(jié)型FET (JFET) 而且使用金屬氧化物半導(dǎo)體FET (MOSFET)實現(xiàn)。此處，JFET可驅(qū)動用于大電流運行的高功 率LED，MOSFET可驅(qū)動小電流LED。具有第三晶體管T3的電流鏡像電路控制流過負載(即LED)的第二電流12和流 過第二電阻器R2的第一電流II。因此，恒流電路150A控制恒定電流流過發(fā)光二極管157， 由此減小發(fā)光二極管157的亮度變化和光強度偏差。參考圖7，發(fā)光器件150具有其中圖4的發(fā)光封裝變成不同形狀的結(jié)構(gòu)。即，在封 裝主體151內(nèi)部提供通孔結(jié)構(gòu)。封裝主體151包括腔151A。第一絕緣層153設(shè)置在封裝主體151的上表面上。第 二絕緣層153A設(shè)置在封裝主體151的下表面上。第一電極層154和第二電極層155設(shè)置 在第一絕緣層153上。發(fā)光二極管157附著至第一電極層154。發(fā)光二極管157可使用導(dǎo)線156與第一 和第二電極層154和155電連接。在腔151A中填入透光樹脂材料158。樹脂材料158可包括硅樹脂或環(huán)氧樹脂?？?對樹脂材料158添加磷光體。透鏡(未顯示)可設(shè)置在樹脂材料158上或者附著于樹脂材料 158。第二絕緣層153A設(shè)置在封裝主體151下，第四和第五電極層154A和155A設(shè)置在 第二絕緣層153A下。封裝主體151包括多個通孔161和163。第一通孔161具有與第一電極層154和第 四電極層154A各自連接的兩端。第二通孔163具有與第二電極層155和第五電極層155A 各自連接的兩端。第一和第二通孔161和163可通過絕緣層與封裝主體151的內(nèi)部隔離。第二導(dǎo)電型第四阱171設(shè)置在封裝主體151下。第四阱171通過限定在第二絕緣 層153A中的孔172與第一電極層154A連接并實現(xiàn)為P型摻雜劑的摻雜區(qū)。第二導(dǎo)電型第 四阱171和封裝主體151是元件部。例如，第二導(dǎo)電型第四阱171和封裝主體151可實現(xiàn) 為PN結(jié)型二極管。PN結(jié)型二極管可通過形成P型阱和P型阱內(nèi)部的N型阱來實現(xiàn)，但是不 限于此。封裝主體151包括在其下部中的不同摻雜區(qū)。第二導(dǎo)電型第一阱、第一導(dǎo)電型第 二阱174和第一導(dǎo)電型第三阱175設(shè)置在摻雜區(qū)中。第一阱173、第二阱174和第三阱175 是元件部。例如，第一阱173、第二阱174和第三阱175可實現(xiàn)為NPN型第三晶體管(例如 JFET)。PN結(jié)型二極管的陰極和NPN型晶體管的源極接地。此處，第三電極層可設(shè)置在封 裝主體的下部上，并且第三電極層可與封裝主體和第三阱175連接。而且，第三電極層可用 作接地端子。在第四電極層154A與第二導(dǎo)電型的第四和第一阱171和173之間可設(shè)置電阻器 層，并且這種技術(shù)性能可參考圖4。在第四實施方案中，其中PN結(jié)型二極管和NPN結(jié)型晶體管與封裝主體151集成的 恒流電路可實現(xiàn)為有規(guī)律地控制供入發(fā)光二極管157中的電流。而且，在圖7的封裝上可 形成電路圖，但是不限于此。圖8和9示出第五實施方案。圖8是示出根據(jù)第五實施方案的發(fā)光器件的恒流電 路的視圖，圖9是示出其中集成有圖8的恒流電路的發(fā)光器件的截面圖。在第五實施方案 的描述中，與第三實施方案相同的部分可參考第三實施方案，因此將省略其重復(fù)描述。參考圖8，恒流電路具有其中第四晶體管T4的源極與發(fā)光二極管187的陽極連接 的結(jié)構(gòu)。第四晶體管T4的漏極與電源VDS連接并與其柵極連接。發(fā)光二極管187的陽極 與第四晶體管T4的源極連接。接地端子GND與發(fā)光二極管187的陰極連接。第四晶體管 T4可實現(xiàn)為NPN型JEET或者M0SFET。或者，第四晶體管T4可實現(xiàn)為PNP型。第四晶體管T4通過輸入漏極和柵極的電源VDS打開，以將電流I流入發(fā)光二極管 187 中。參考圖9，發(fā)光器件180包括其中不提供腔的封裝主體171。在封裝主體171上安 裝發(fā)光二極管187，并且模制樹脂材料188。樹脂材料188為半球形或者多邊形。在封裝主體181的下部中限定摻雜區(qū)。在摻雜區(qū)中設(shè)置第二導(dǎo)電型第一阱194。在 第二導(dǎo)電型第一阱194內(nèi)部設(shè)置第一導(dǎo)電型第二阱195和第三阱196。第一阱194、第二阱 195和第三阱196可實現(xiàn)為NPN型第四晶體管。第一導(dǎo)電型第三阱196與第二電極層185 的部分185A連接，第二電極層185與發(fā)光二極管187的陰極電連接。在封裝主體181上可 實現(xiàn)分離的接地端子，但是不限于此。
因此，在封裝主體181中，在電流經(jīng)其供入發(fā)光二極管187的路徑上集成NPN FET0 在實施方案的技術(shù)范圍內(nèi)，所述實施方案的各個特征適用于其它實施方案，但是不限于此。 例如，晶體管可實現(xiàn)為PNP型JJFET或者M0SFET。圖10 19是示出根據(jù)第六實施方案的發(fā)光器件的制造方法的視圖。參考圖10和11，可使用硅襯底作為封裝主體221。在硅襯底上和下形成掩模層 201和203。實施第一蝕刻工藝以形成掩模圖案201A和203A。例如，掩模層201和203可 由氮化硅形成。可使用干蝕刻工藝作為第一蝕刻工藝。參考圖11和12，除了掩模圖案201A和203A之外，對封裝主體221實施第二蝕刻 工藝。對封裝主體221實施第二蝕刻工藝以在封裝主體221的上表面中形成具有預(yù)定深度 的腔221A。而且，封裝主體221的周邊可傾斜成多梯級(multi-stage)。封裝主體221可具有相對于其上表面向下傾斜的結(jié)構(gòu)和相對于其下表面向上傾 斜的結(jié)構(gòu)?？墒褂脻裎g刻或/和干蝕刻工藝作為第二蝕刻工藝，但是不限于此。例如，可使用 各向異性濕蝕刻溶液例如KOH溶液、TMAH或者EDP作為濕蝕刻溶液。腔221A可具有基管(base tube)形凹槽、多邊形凹槽或者圓形凹槽中的任意一 種，但是不限于此。參考圖12和13，在封裝主體221的表面上形成絕緣層223?？蓪Ψ庋b主體221 的下表面實施蝕刻工藝以移除一部分絕緣層223，由此打開摻雜區(qū)。或者，可不形成絕緣層 223。參考圖13和14，在封裝主體221的下部中限定多個摻雜區(qū)230和240。在各個摻 雜區(qū)230和240中使用III族摻雜劑形成第一阱231和241。可使用III族摻雜劑實施擴 散工藝或離子注入工藝以形成第一阱231和241。多個第一阱231和241彼此間隔開。第 一阱231和241可使用極性與封裝主體221的半導(dǎo)體極性相反的摻雜劑形成。參考圖14和15，在第一摻雜區(qū)230的第一阱231內(nèi)部形成第二導(dǎo)電型第二阱232 和第二導(dǎo)電型第三阱233。第二阱232和第三阱233彼此間隔開。在第二摻雜區(qū)240的第 一阱241內(nèi)部形成第二導(dǎo)電型第二阱242和第二導(dǎo)電型第三阱243。第二阱242和第三阱 243彼此間隔開。第二阱232和242與第三阱233和243可通過離子注入或者V族摻雜劑 擴散形成。實施兩次擴散工藝以形成阱區(qū)。實施第一擴散工藝以形成極性與封裝主體221的 極性相反的第一阱231和241，實施第二擴散工藝以在第一阱231和241內(nèi)部形成第二阱 232和242與第三阱233和243。雖然在本實施方案中在封裝主體221中限定兩個摻雜區(qū) 230和240，但是本公開不限于此。例如，在封裝主體121中可限定兩個以上的摻雜區(qū)，但是 不限于此。參考圖15和16，在封裝主體221的下表面上可形成電阻器層250。電阻器層250 可在封裝主體221的下表面上或者絕緣層223上形成。電阻器層250可實現(xiàn)為半導(dǎo)體薄膜電阻器。電阻器層250可由金屬氮化物(例如 TaN)、多晶硅或者其它半導(dǎo)體電阻器形成。電阻器形成工藝可在形成電極層之后實施，但是 不限于此。參考圖16和17，在封裝主體221的絕緣層223上形成第一電極層224和第二電極層225。第一和第二電極層224和225可由Cr、Ta、Ti、Cu、Ni或Au形成。而且，第一和第 二電極層224和225可形成為單層或多層。第一電極層224和第二電極層225可彼此電隔離。在第一和第二電極層224和225的一部分上可設(shè)置高反射金屬。例如，腔區(qū)域的 電極層224和225可由高反射金屬或合金例如金屬形成。所述高 反射金屬可改善腔區(qū)域中的光反射效率。而且，可在其中將安裝發(fā)光二極管的區(qū)域中形成 金屬例如Au或Cu。而且，考慮到與封裝工藝中形成的硅材料的粘合力，可在腔區(qū)域中沉積
金屬設(shè)置在封裝主體221的下部上的第一電極層224和第二電極層225可包含與在表 面安裝技術(shù)工藝中形成在PCB (印刷電路板)上的金屬線電連接/機械連接的金屬，例如Au 或Cu。亦即，在第一電極層224和第二電極層225的一部分上可形成糊狀釬料、粘合劑或者 具有優(yōu)異粘合力的其它金屬。在電極層224和225的形成中，第一摻雜區(qū)230的阱231、232和233，第二摻雜區(qū) 240的阱241、242、243，以及電阻器層250可彼此連接為圖3的電路圖。此處，導(dǎo)電圖案Ll 和L2可將所述部件彼此連接或者用作接地端子。而且，在電極層224和225的形成之前或者之后，可附加實施絕緣層形成工藝，但 是不限于此。參考圖17和18，將發(fā)光二極管227附著于封裝主體221的腔221A中的第一電極 層224的上表面。此處，發(fā)光二極管227可通過導(dǎo)線226與多個電極層224和225連接，或 者使用至少一根導(dǎo)線、倒裝方案或者芯片接合方案與多個電極層224和225電連接。參考圖18和19，在封裝主體221的腔221A中形成樹脂材料228?？墒褂猛腹獾?環(huán)氧或含硅材料作為樹脂材料228。在樹脂材料228中可添加至少一種磷光體。在樹脂材 料228上可還形成透鏡。發(fā)光器件200在多個摻雜區(qū)中實現(xiàn)晶體管并且形成薄膜形的電阻器層。因此，發(fā) 光器件200可包括用于保護發(fā)光二極管的恒流電路。根據(jù)實施方案的發(fā)光器件的制造方法包括在第一導(dǎo)電型封裝主體上形成絕緣 層；在封裝主體中形成至少一個第二導(dǎo)電型第一阱；在第二導(dǎo)電型第一阱內(nèi)部形成第一導(dǎo) 電型第二阱和第一導(dǎo)電型第三阱；在封裝主體下形成電阻器層；在絕緣層上形成多個電極 層；將所述多個電極層、第一導(dǎo)電型第一阱、第二導(dǎo)電型第二阱和第二導(dǎo)電型第三阱、以及 電阻器層選擇性地彼此連接；以及將發(fā)光二極管與所述多個電極層電連接。圖20是根據(jù)一個實施方案的顯示單元的視圖。參考圖20，顯示單元1000可包括導(dǎo)光板1041、為導(dǎo)光板1041提供光的發(fā)光模塊 1031、在導(dǎo)光板1041下的反射元件1022、在導(dǎo)光板1041上的光學(xué)板1051、在光學(xué)板1051 上的顯示面板1061、以及容納導(dǎo)光板1031、發(fā)光模塊1031和反射元件1022的底蓋1011，但 是不限于此。底蓋1011、反射元件1022、導(dǎo)光板1041可定義為照明單元1050。導(dǎo)光板1041散射光以提供表面光。導(dǎo)光板1041可由透明材料形成。例如，導(dǎo)光板 1041可由丙烯酸樹脂類材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) 樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、環(huán)烯烴共聚物(COC)樹脂和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂中的一種形成。發(fā)光模塊1031為導(dǎo)光板1041的至少一個表面提供光。因此，發(fā)光模塊1031可用 作顯示器件的光源?？商峁┲辽僖粋€發(fā)光模塊1031以在導(dǎo)光板1041的側(cè)表面上直接或者間接地提供 光。根據(jù)實施方案，發(fā)光模塊1031可包括板1033和發(fā)光器件120。發(fā)光器件120可在板 1033上以預(yù)定距離形成陣列。板1033可為包括電路圖形(未顯示)的PCB。然而，板1033可包括金屬芯PCB或 者柔性PCB以及PCB，但是不限于此。當在散熱板或者底蓋1011的側(cè)表面上安裝發(fā)光器件 120時，可移除板1033。此處，散熱板的一部分可接觸底蓋1011的上表面?？砂惭b多個發(fā)光器件120，以允許光通過其發(fā)射到板1033上的發(fā)光表面與導(dǎo)光板 1041間隔開預(yù)定距離，但是不限于此。發(fā)光器件120可為作為導(dǎo)光板1041側(cè)面的光入射表 面直接或者間接地提供光，但是不限于此。在導(dǎo)光板1041下可設(shè)置反射元件1022。反射元件1022將入射到導(dǎo)光板1041的下 表面上的光反射，從而沿向上的方向傳播，由此改善背光單元的亮度。例如，反射元件1022 可由PET、PC和PVC中的一種形成，但是不限于此。反射元件1022可為底蓋1011的上表 面，但是不限于此。底蓋1011可容納導(dǎo)光板1041、發(fā)光模塊1031和反射元件1022。為此，底蓋1011 可包括具有開口上側(cè)的盒形的容納部1012，但是不限于此。底蓋1011可與頂蓋相連，但是 不限于此。底蓋1011可由金屬材料或者樹脂材料形成。而且，底蓋1011可使用壓制成形工 藝或者擠出成形工藝制造。底蓋1011可由金屬或者具有優(yōu)異熱導(dǎo)率的非金屬形成，但是不 限于此。例如，顯示面板1061可為液晶顯示(IXD)面板，并且包括由透明材料形成的第一 和第二襯底、以及在第一和第二襯底之間的液晶層。在顯示面板1061的至少一個表面可附 著偏振板。本公開對偏振板的附屬結(jié)構(gòu)沒有限制。顯示面板1061利用穿過光學(xué)板1051的 光顯示信息。顯示單元1000可應(yīng)用于各種便攜式終端、用于筆記本式電腦的監(jiān)視器、用于 膝上型計算機的監(jiān)視器、電視等。光學(xué)板1051設(shè)置在顯示面板1061和導(dǎo)光板1041之間并且包括至少一個透射板。 例如，光學(xué)板1051可包括散射板、水平或者垂直棱鏡板、增亮板等中的至少一種。散射板將 入射光散射，水平或/和垂直棱鏡板將入射光集中在顯示區(qū)域中。增亮板將損失的光再次 利用以改善亮度。而且，在顯示面板1061上可設(shè)置保護片，但是不限于此。此處，在發(fā)光模塊1031的光程上可設(shè)置光學(xué)元件例如導(dǎo)光板1041和光學(xué)板1051， 但是不限于此。圖21是示出根據(jù)一個實施方案的顯示單元的另一實例的視圖。參考圖21，顯示單元1100包括底蓋1152、其上排列有如上所述發(fā)光器件120的 板1120、光學(xué)元件1154和顯示面板1155。底蓋1152、至少一個發(fā)光模塊1060和光學(xué)元件1154可定義為照明單元。底蓋1152可包括容納部1153，但是不限于此。此處，光學(xué)元件1154可包括透鏡、導(dǎo)光板、散射板、水平和垂直棱鏡片、以及增亮板中的至少一種。導(dǎo)光板可由PC材料或者PMMA材料形成。在這種情況下，可移除導(dǎo)光板。 散射板將入射光散射，水平和垂直棱鏡板將入射光集中在顯示區(qū)域中。增亮板將損失的光 再次利用以改善亮度。光學(xué)構(gòu)件1154設(shè)置在發(fā)光模塊1060上，以利用從發(fā)光模塊1060發(fā)射的光產(chǎn)生平 面光或者將從發(fā)光模塊1060發(fā)射的光散射和集中。圖22是根據(jù)一個實施方案的照明單元的透視圖。參考圖22，照明單元1500可包括外殼1510、在外殼1510中的發(fā)光模塊1530、以 及設(shè)置在外殼1510中用以接收來自外部電源的電力的接線端子1520。外殼1510可優(yōu)選由具有良好熱屏蔽特性的材料例如金屬材料或者樹脂材料形 成。發(fā)光元件模塊1530可包括板1532和安裝在板1532上的發(fā)光器件120。發(fā)光器件 120可提供為多個，并且所述多個發(fā)光器件120可排列為矩陣形或者彼此間隔開預(yù)定距離。板1532可為其上印刷有電路圖案的絕緣體襯底。例如，所述板可包括一般的印刷 電路板(PCB)、金屬芯PCB、柔性PCB、陶瓷PCB等。而且，板1532可由有效反射光的材料形成，并且其表面可形成為能夠有效反射光 的顏色，例如白色或者銀色。在板1532上可安裝至少一個發(fā)光器件120。各發(fā)光器件120均可包括至少一個發(fā) 光二極管(LED)芯片。所述LED芯片可包括發(fā)射紅光、綠光、藍光或者白光的彩色LED以及 發(fā)射紫外(UV)線的UV LED。發(fā)光模塊1530可具有數(shù)個發(fā)光器件封裝的組合以獲得期望的顏色和亮度。例如， 發(fā)光模塊1530可具有白色LED、紅色LED和綠色LED的組合以獲得高的顯色指數(shù)(CRI)。接線端子1520可與發(fā)光模塊1530電連接以供電。接線端子1520可以采取插口 型旋入并與外部電源連接，但是不限于此。例如，接線端子1520可制成管腳型并插入外部 電源中，或者可通過導(dǎo)線與外部電源連接。實施方案將恒流電路與封裝主體集成以提供具有恒流電路的封裝并使得LED模 塊小型化。而且，在根據(jù)實施方案的發(fā)光器件中，因為可為LED芯片提供恒定電流，所以可 降低光源模塊的價格。實施方案可減少待安裝于光源模塊上的部件的數(shù)目。根據(jù)實施方案的封裝可用作光源用于顯示器、指示裝置、通訊裝置、終端和照明領(lǐng) 域。如上所述的特性、結(jié)構(gòu)和效果包含于至少一個實施方案中而不限于僅僅一個實施 方案。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解其中可進行各種形式和細節(jié)上的變化而沒有脫離如以 下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。在本說明書中對〃 一個實施方案〃、‘‘實施方案〃、‘‘示例性實施方案〃等的任 何引用，表示結(jié)合所述實施方案描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個 實施方案中。在說明書不同地方出現(xiàn)的這些措詞不必都涉及相同的實施方案。此外，當結(jié) 合任何實施方案描述具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性時，認為將這種特征、結(jié)構(gòu)或特性與實施方案 的其它特征、結(jié)構(gòu)或者特性進行關(guān)聯(lián)在本領(lǐng)域技術(shù)人員的范圍之內(nèi)。盡管已經(jīng)參考其若干說明性的實施方案描述了一些實施方案，但是應(yīng)理解本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以設(shè)計出很多的其它改變和實施方案，這些也落入本公開的原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開、附圖和所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，在本發(fā)明的組合排列的構(gòu)件和/ 或結(jié)構(gòu)中可能具有各種的變化和改變。除構(gòu)件和/或結(jié)構(gòu)的變化和改變之外，對本領(lǐng)域技 術(shù)人員而言，可替代的用途也會是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括封裝主體；在所述封裝主體的表面上的絕緣層；在所述絕緣層上的第一電極層和第二電極層，所述第一電極層和所述第二電極層彼此 間隔開；設(shè)置在所述封裝主體上并與所述第一電極層和所述第二電極層電連接的發(fā)光二極管；與所述第一電極層連接的電阻器層；在所述封裝主體內(nèi)部的第一摻雜區(qū)中的第一元件部，所述第一元件部與所述電阻器層 連接以將從所述電阻器層輸入的電源輸出；在所述封裝主體內(nèi)部的第二摻雜區(qū)中的第二元件部，所述第二元件部與所述發(fā)光二極 管連接以將從所述電阻器層輸入的電源輸出；以及與所述第一元件部和所述第二元件部連接的第三電極層，所述第三電極層的電位低于 所述第一電極層和所述第二電極層的電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一元件部和所述第二元件部各自包括 晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一元件部包括在所述封裝主體內(nèi)部的 所述第一摻雜區(qū)中的第二導(dǎo)電型第一阱；在所述第一阱內(nèi)部的第一導(dǎo)電型第二阱；和在所 述第一阱內(nèi)部與所述第二阱間隔開的第一導(dǎo)電型第三阱，所述第一阱和所述第二阱與所述電阻器層的輸出側(cè)連接，和所述第三阱與所述第三電極層連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一元件部包括在所述封裝主體內(nèi)部 的所述第二摻雜區(qū)中的第二導(dǎo)電型第一阱；在所述第一阱內(nèi)部的第一導(dǎo)電型第二阱；和在 所述第一阱內(nèi)部與所述第二阱間隔開的第一導(dǎo)電型第三阱，所述第一阱與所述電阻器層的輸出側(cè)連接，和所述第二阱與所述發(fā)光二極管的陰極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一元件部包括其中陽極與所述電阻器 層連接并且陰極與所述第三電極層連接的二極管，并且所述第二元件部包括晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述封裝主體包括硅襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一導(dǎo)電型是P型阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電型 是N型阱區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第三電極層包括接地端子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，還包括在所述封裝主體上具有開口上側(cè)和預(yù)定 深度的腔，其中所述發(fā)光二極管、所述第一電極層和所述第二電極層設(shè)置在所述腔的底表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，還包括在所述發(fā)光二極管上的樹脂材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中在所述樹脂材料中添加磷光體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述發(fā)光二極管設(shè)置在所述封裝主體的上 表面上，并且所述第一元件部和所述第二元件部設(shè)置在與所述封裝主體的上表面相反的表面上。
13. 一種發(fā)光器件，包括 封裝主體；在所述封裝主體的表面上的絕緣層；在所述絕緣層上的第一電極層和第二電極層，所述第一電極層和所述第二電極層彼此 間隔開；在所述封裝主體內(nèi)部的摻雜區(qū)中的元件部，所述元件部與所述第一電極層或所述第二 電極層中的至少其一連接；和設(shè)置在所述封裝主體上并與所述第一電極層或所述第二電極層中的至少其一連接的 發(fā)光二極管；其中所述元件部包括第二導(dǎo)電型第一阱以及第一導(dǎo)電型第二阱和第一導(dǎo)電型第三阱， 所述第二阱和所述第三阱在所述第一阱內(nèi)部彼此電隔離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述封裝主體包括在彼此間隔開的多個摻 雜區(qū)中的多個元件部。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光器件，其中所述元件部包括NPN型或PNP型場效應(yīng)晶 體管(FET)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，還包括在所述元件部和所述第一電極層之間的 電阻器層。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述電阻器層包括金屬氮化物層、多晶硅 電阻器、熱電阻器和帶線中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述電阻器層的電阻等于所述發(fā)光二極管 的兩端的電阻。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述第一電極層或所述第二電極層設(shè)置在 所述封裝主體的上表面上，并且第三電極層設(shè)置在所述封裝主體的下表面上。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，其中多個發(fā)光二極管在所述封裝主體上形成陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光器件。所述發(fā)光器件包括封裝主體、在封裝主體的表面上的絕緣層、在絕緣層上的第一和第二電極層、設(shè)置在封裝主體上并與第一和第二電極層電連接的發(fā)光二極管、與第一電極層連接的電阻器層、在封裝主體內(nèi)部的第一摻雜區(qū)中的第一元件部、在封裝主體內(nèi)部的第二摻雜區(qū)中的第二元件部以及與第一元件部和第二元件部連接的第三電極層。
文檔編號H01L33/48GK102005448SQ20101027257
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者金根浩 申請人:Lg伊諾特有限公司