(57)【要約】【課題】本発明は温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップとその製作方法を提供する。【解決手段】本発明は基板と、前記基板上に成型した半導体構造と、前記半導体構造に隣接した絶縁層と、前記絶縁層に隣接した温度センサパターンとを備えている。その内、半導体構造はｎ型半導体層、半導体活性層及びｐ型半導体層で構成される。従って、該温度センサパターンは発光ダイオードチップの構造内に直接形成され、一層正確でリアルタイムな温度検知データを提供することができる。【選択図】図４
2010192871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設置された半導体構造と、
前記半導体構造に隣接された絶縁層と、
前記絶縁層に隣接された温度センサパターンとを含み、
その内、前記半導体構造は、ｎ型半導体層、半導体活性層及びｐ型半導体層で構成されるものを含むことを特徴とする温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ。
【請求項２】
前記絶縁層は前記温度センサパターンの上方に設置され、しかも前記絶縁層は平坦な上表面を有することを特徴とする請求項１記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ。
【請求項３】
前記基板上に成形した二つの端子電極を更に含み、その内、前記二つの端子電極は前記温度センサパターンに電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ。
【請求項４】
前記温度センサパターンは、前記二つの端子電極によって温度制御機能を有する電子処理ユニットに電気的に接続され、処理された信号によってその他の放熱装置を直接制御することを特徴とする請求項３記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ。
【請求項５】
前記二つの端子電極の一部分は前記半導体構造から露出することを特徴とする請求項４記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ。
【請求項６】
前記温度センサパターンは屈曲状、波形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ）、Ｚ字形状（ｚｉｇｚａｇ）又はマトリクス状の配線であることを特徴とする請求項１記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ。
【請求項７】
前記温度センサパターンはリード線と前記２つの端子電極とによってそれぞれ接続され、前記温度センサパターンの配線の幅は前記リード線の幅より小さいことを特徴とする請求項３記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ。
【請求項８】
前記温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップはパッケージ構造上に設置され、且つ前記温度センサパターンと前記パッケージ構造の接続面との間の距離は、前記半導体構造の前記半導体活性層と前記パッケージ構造の接続面との間の距離より小さいことを特徴とする請求項１記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ。
【請求項９】
基板を提供する工程と、
前記基板上に半導体構造を製作する工程と、
前記半導体構造に隣接させて絶縁層を製作する工程と、
前記絶縁層に隣接させて温度センサパターンを製作する工程とを含むことを特徴とする温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１０】
絶縁層を製作する工程は、温度センサパターンを製作する工程の後にすることを特徴とする請求項９記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁層は平らな表面を有し、且つ前記半導体構造は前記平らな上表面上に成型することを特徴とする請求項１０記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１２】
前記絶縁層を形成させる工程の前に、
マスク（ｍａｓｋ）を前記温度センサパターンの二つの端子電極上に提供することで、前記絶縁層を形成させる工程の後、前記温度センサパターンの二つの端子電極の一部分を前記絶縁層から露出させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１０記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁層を形成させる工程の後に、
リソグラフィー工程により、前記温度センサパターンと外部に電気的に接続する二つの端子電極を定義する工程を更に含むことを特徴とする請求項１０記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１４】
温度センサパターンを製作する工程において、金属薄膜を形成させることを特徴とする請求項９記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１５】
前記金属薄膜は、蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ）により形成されることを特徴とする請求項１４記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１６】
前記金属薄膜をパターン化することにより前記温度センサパターンを構成させることを特徴とする請求項１４記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１７】
パターン化する工程は、前記金属薄膜上に屈曲状、波形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ）、Ｚ字形状（ｚｉｇｚａｇ）又はマトリクス状の配線を形成させて前記温度センサパターンを構成させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１６記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１８】
半導体構造体を製作する工程においては、
ｎ型半導体層を製作する工程と、
前記ｎ型半導体層上に位置する半導体活性層を製作する工程と、
前記半導体活性層上に位置するｐ型半導体層を製作する工程とを更に含むことを特徴とする請求項９記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項１９】
前記ｐ型半導体層上に位置するｐ型接触電極を製作する工程と、
前記ｎ型半導体層上に位置するｎ型接触電極を製作する工程とを更に含むことを特徴とする請求項１８記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項２０】
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層を製作する工程と、
蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ）の前後に、クロム（Ｃｒ）層あるいはニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を前記窒化アルミニウムの上に形成させる工程と、
窒化アルミニウム層を沈殿させ、前記クロム層あるいはニッケル層及び金層を覆わせる工程とを更に含むことを特徴とする請求項９記載の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップとその製造方法であり、特に温度センサパターンを発光ダイオード内に統合させた発光ダイオードチップとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス技術のたゆまぬ技術進歩につれ、半導体チップの機能は日を増すごとに強化され、電子部材も縮小化し、単位体積あたりの発熱量も急速に増加している。部材が熱量の集中によりその効果を失うのを避けるため、電子構造の放熱能力について理解しなければならない。通常は温度感知パラメーター原理を用いて、測定と関連する電圧低下（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｄｒｏｐ）を補正し、更に部材の実際の熱抵抗に転換することで、その放熱能力を評価する。
【０００３】
例として発光ダイオード（ＬＥＤ）産業では、熱抵抗の定義は熱均衡の条件下で熱伝導チャンネル上の各点における温度差と消費効率の比率であり、熱抵抗を利用し測定する発光ダイオードの放熱能力を表示する。従来は外部の道具を使い上記の温度差を予測している。
【０００４】
上記の方法の以外にも、更に、発光ダイオードと外部の温度センサ素子を一つの発光ダイオードのパッケージ内部に統合する方法を記載した引用文献がある。例として米国特許第ＵＳ２００６／０２３９３１４号には、発光ダイオードユニットが開示されている。それによると同時に独立した二つの素子、即ち発光ダイオード素子及び温度センサ素子を含む。前記技術は熱伝導性が良好な接合材料により前記二つの部材を相互に接合する。しかし前記方式を用いて発光ダイオードの接合温度を測量するのは決して正確とはいえない。なぜならば温度センサ素子は独立した一つの素子であり、温度センサ素子と前記発光ダイオード素子のＰＮ接合の間にも相当の距離が存在する。又、前記接合材料は製造工程の条件の差異または材料自体の特性により熱伝導経路の変化をもたらす可能性がある。上記で述べた複数の要素のいずれも、測量した結果が実際のＰＮ接合温度と一致しない状況をもたらす。
【０００５】
また、赤外線測量の方法により発光ダイオードの温度を測量する従来技術がある。しかし前記方式はパッケージする前の発光ダイオードのみ適用され、一般生産での応用には決して適合しない。
【０００６】
そこで、本発明者は、上述の欠点を改善並びに解決するために、上述の欠点を改善するのに合理的で有効な設計である本発明を提出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第２００６／０２３９３１４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ及びその製造方法を提供することにある。前記発光ダイオードチップの構造内は、温度センサパターンを有しているため温度センサパターンにより発光ダイオードの実際の温度（即ち、半導体構造の接合温度）を計測でき、同時に、即時に温度観測ができる機能も有している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明が提供する温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップは、基板と、前記基板上に成形する半導体構造と、前記半導体構造に隣接する絶縁層及び前記絶縁層に隣接する前記温度センサパターンとを含む。
【００１０】
また、本発明は温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法も提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は以下の有益な効果を有する。本発明が提示する製造方法は、温度センサパターンの製作と発光ダイオードの製作を統合させ、それにより製作された発光ダイオードは温度センサパターンを内蔵し、使用者が即時かつ的確に発光ダイオードの温度を測量できるようになる。上記の温度データは直接、熱抵抗計算に用いることができ、複数の数値計算を経る必要が無くなるため、本発明の製造方法によって製作される発光ダイオードはより良好な温度感知結果を提供できるようになり、更に、より有効な熱抵抗計算レベルを提供することができる。
【００１２】
より本発明の特徴及び技術内容を理解するため、以下に本発明に関連する詳細説明と図面を参照しながら、説明を行なう。添付された図面はあくまで参考と説明用にすぎず、本発明に制限を課すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップのもう一つの製造方法のフローチャートである。
【図３】本発明の温度センサパターンが基板上に成形された時の概略図である。
【図４】本発明の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの実施例１の概略図である。
【図５】図４における３Ａ−３Ａの断面図である。
【図６】屈曲状配線の温度センサパターンの概略図である。
【図７】本発明の発光ダイオードチップがパッケージされた後の概略図である。
【図８】本発明の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの実施例２の概略図である。
【図９】図８の断面図である。
【図１０】本発明の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップの実施例３の概略図である。
【図１１】本発明の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップのフリップチップパッケージの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１、図２及び図７は、本発明に係る温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ１を示す。前記温度センサパターンは、前記発光ダイオードチップ１内に成形する回路にすることができる。言い換えると、前記発光ダイオードチップ１の特徴は、チップ構造内に温度センサのユニットを内蔵させて、それにより前記発光ダイオードチップ自体に正確な発光温度の測量、測定動作を行わせることを可能にし、更には外接温度センサシステムが即時かつ正確に発光ダイオードの温度を測量できないという問題も解決している、という点にある。
【００１５】
（実施例１）
図３と図４は本発明の実施例１の概略図である。それは水平形式の発光ダイオードチップ１を示しており、前記発光ダイオードチップは基板１０、温度センサパターン１２及び半導体構造１４を含む。前記基板１０は主に発光ダイオード基板であるが、非導電型の基板でもよい。また前記半導体構造１４は多積層の発光可能な構造である。
【００１６】
前記基板１０の上には温度センサパターン１２を形成し、前記温度センサパターン１２が本発明の主要な特徴である。即ち、本発明は直接に物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）あるいは他の半導体製造工程（例えばフォトリソグラフィー）の組合せを用い温度センサパターン１２を基板１０の上方に製作し、続けて半導体構造１４を製作する。例えばエピタキシー法では、蒸着物を加熱し、その蒸発した反応分子を超高真空の環境下で極高の熱速度により基板に到達させてエピタキシャル成長を行い、さらにナノメートルレベルの異質構造の成分、厚さおよび層数などを正確に制御し、上記半導体構造１４を形成させる。それにより、最後に形成された発光ダイオードチップ１内は上記の温度センサパターン１２を含む。例を挙げると、前記半導体構造１４は多積層構造であり、それはｎ型半導体層１４１、ｐ型半導体層１４３及び前記ｎ型半導体層１４１と前記ｐ型半導体層１４３の間に設置される半導体活性層１４５を含む。ｎ型半導体層１４１上方には更にはｎ型接触電極１４２を有し、前記ｐ型半導体層１４３はｐ型接触電極１４４を有し、前記半導体活性層１４５は多重量子井戸（ｍｕｌｔｉ−ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ，ＭＱＷ）構造であり、それは発光することができる。しかし本発明はこれに限定されず、半導体構造１４の一側面には少なくとも温度センサパターン１２を備えることができる。言い換えると、本発明は、温度センサパターン１２に直接エピタキシーの製作方式を採用し、基板１０と半導体構造１４を統合させることで、前記温度センサパターン１２は、半導体構造１４の実際温度（即ち光励起の温度）を直接に測ることができ、もう一方では更に温度センサパターン１２と外部の電子温度制御モジュールを組み合わせ、前記温度センサパターン１２が測量した実際の発光温度に基づいて制御信号を出力し、放熱モジュールの動作を制御することができる。前記温度センサパターン１２の両端は延びて前記基板１０の両側に位置する二つの端子電極１２１を形成し、前記温度センサパターン１２と前記二つの端子電極１２１の間にはそれぞれリード１２２を有し、前記二つの端子電極１２１の一部分は半導体構造１４から露出していて、主にリアルタイム且つ実際の温度センサの信号を上述の電子温度制御モジュールに出力する。図４に示すように、前記温度センサパターン１２は屈曲状、波形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ）、Ｚ字形状（ｚｉｇｚａｇ）又はマトリクス状の配線であり、このため温度センサの感知度が向上している。
【００１７】
もう一方で、前記半導体構造１４は部材中の主要発光領域であり、電圧励起後、上記の半導体構造１４は光線を発することができる。前記温度センサパターン１２は前記ＰＮ接合位置上に相当接近し前記半導体構造のＰＮ接合の温度、即ち発光ダイオードチップ１の実際の発光温度を測量することができる。前記半導体構造１４は正電極及び負電極（即ちｎ型接触電極１４２とｐ型接触電極１４４）を含み、前記正負両電極は外部電源に接続され、電圧を加えて前記発光ダイオードチップを駆動させる。
【００１８】
また、温度センサパターン１２と前記半導体構造１４との電気的接触を隔てるため、両者の間には絶縁層１３を更に設置する。絶縁層１３は、半導体構造１４と温度センサパターン１２の間のエピタキシーの欠陥を少なくして、発光の不均等性を減少させる。絶縁層１３は温度センサパターン１２と半導体構造１４の間に位置する以外に、更に温度センサパターン１２上に成形することができる。前記絶縁層１３はおおよそ平坦な上表面を有し、それにより、より優れた結晶格子マッチングの半導体構造１４を形成し、発光ダイオードチップ１全体が構造性のより強固な部材を形成する。前記絶縁層１３の構成は異なるダイオードの応用に基づいて調整することもできる。例として、前記絶縁層１３は窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）あるいは／及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）によって形成される絶縁層体にすることができる。又、温度センサパターン１２と絶縁層１３の構造を利用して平坦な上表面を形成し、ひいては半導体構造１４の特性を向上させる。
【００１９】
上述したように、前記発光ダイオードチップ１は、基板１０、基板１０上に成形する半導体構造１４、前記半導体構造１４に隣接する絶縁層１３及び絶縁層１３に隣接する温度センサパターン１２を備える。
【００２０】
以下に上記した水平形式の発光ダイオードチップ１の製作工程を説明する。
【００２１】
工程（ａ）は基板１０を提供する。サファイア基板（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を例とすると、前記基板１０上方に更に緩衝材料層を含み、上方に材料を積層することができる。
【００２２】
工程（ｂ）では温度センサパターン１２を前記基板１０の上に製作する。注意しなければならないのは、前記基板１０自体が導電型の材質である場合、前記温度センサパターン１２と前記基板１０が通電するのをさけるために前記基板１０の上に補助性質を有する絶縁層を予め製作しなければならない、ということである。その他、前記基板１０がケイ素の基板である場合、前記温度センサパターン１２は、イオン注入によって前記ケイ素の基板内に定義／成形される。
【００２３】
本発明の具体的な実施例において、前記温度センサパターンは測温抵抗体（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ，ＲＴＤ）である。それは主に金属薄膜であり、金属薄膜の温度変化による電気抵抗値の変化を利用し温度測量の目的を達成する。よって、以下に測温抵抗体の製作フローを説明する。まず前記基板１０の上に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層を製作し、そして蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ）の前後にクロム（Ｃｒ）あるいはニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）層を前記窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の上に形成させ（言い換えると、クロム−ニッケル層又はニッケル−金層を前記基板１０上に成形させる）、さらにリソグラフィーを行い、続けてクロム層あるいはニッケル層及び金層のエッチング工程を行い、最後に別の窒化アルミニウム層を沈殿させ前記クロム層あるいはニッケル層及び金層を覆わせる。するとすぐに典型的な測温抵抗体層が形成される。これ以外に、リソグラフィー、エッチングなどの技術により、二つの端子電極１２１とリード線１２２を前記基板１０上に形成させる。本発明の具体的な実施例においては、約０．２μｍの厚さの金（Ａｕ）層及び／あるいはニッケル層（Ｎｉ）を沈殿させ、ならびに上記した金属薄膜をパターン化し温度センサパターン１２を構成する。即ちパターン化の工程により、前記金属薄膜上に屈曲状、波形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ）、Ｚ字形状（ｚｉｇｚａｇ）又はマトリクス状の配線を形成させて温度センサパターン１２を構成し、それにより前記温度センサパターン１２は屈曲状、波形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ）、Ｚ字形状（ｚｉｇｚａｇ）又はマトリクス状の配線にすることができ、前記温度センサパターン１２の配線幅をリード線１２２の幅よりも小さくすることで、センサ部材の正確性を向上させる。上記の温度センサパターン１２に関する製造工程説明は例を挙げるのに用いたにすぎず、本発明に制限を課すものではない。
【００２４】
工程（ｃ）では、前記温度センサパターン１２の上方において絶縁層１３を積層して形成する。前記工程の主な目的は前記絶縁層１３を利用し温度センサパターン１２と後に続く半導体構造１４の間の電気的関係を分離隔絶することである。言い換えると、二者間の電気的な相互影響を避けるため、前記絶縁層１３で前記温度センサパターン１２のあらゆる高低差を埋めて平らにし並びに構造上の隙間を埋め、これをもって平らな表面を形成し、後に続く半導体構造１４のエピタキシー工程をスムーズに行えるようにする。本発明の具体的実施例において、０．３５μｍ厚の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を上記絶縁層１３として用い、前記絶縁層１３の幅は温度センサパターン１２の幅よりもわずかに小さく、それにより基板１０の両側に位置する前記温度センサパターン１２の二つの端子電極１２１を露出させ、それが温度センサ信号を発光ダイオードチップ１以外の電子温度制御モジュール又はその他の電子モジュールに送ることを可能としている。以下に、絶縁層１３を製作する二種類の方法を提供する。一つ目の具体的な実施方法では、まず、マスク（ｍａｓｋ）で前記温度センサパターン１２の二つの端子電極１２１上を遮り、更に、絶縁層１３を上述の構造上（温度センサパターン１２、二つの端子電極１２１、リード線１２２及び基板１０を含む）に成型させ、前記絶縁層１３を形成する工程後に前記マスクを取り除き、それにより前記温度センサパターン１２の二つの端子電極１２１を外に露出させることができ、外部と電気的な接続をすることができる端点を形成することができる。又、もう一つの具体的な実施方法では、絶縁層１３を温度センサパターン１２、二つの端子電極１２１、リード線１２２及び基板１０上に成型し、前記絶縁層１３を成型する工程の後、続いてリソグラフィー工程とエッチング工程により、露出する位置を定義し、それにより、前記温度センサパターン１２と外部に電気的に接続する二つの端子電極１２１を露出させることができる。これ以外に、更に平坦化工程（例えばＣＭＰ）、リソグラフィー工程などの方法で絶縁層１３におおよそ平らな上表面を備えさせることができる。
【００２５】
工程（ｄ）は前記半導体構造１４を製作する。本発明の具体的実施例において、エピタキシー方式で上記の半導体構造１４を前記絶縁層１３の平らな表面上に製作し、それはｎ型半導体層１４１の形成、ｐ型半導体層１４３、ｎ型半導体層１４１とｐ型半導体層１４３との間の半導体活性層１４５及びｎ型接触電極１４２とｐ型接触電極１４４の形成を含む。前記ＰＮ構造は電圧の駆動で発光する。これ以外には、前記ｎ型接触電極１４２と前記ｐ型接触電極１４４の形成前に、更にリソグラフィー工程を含み、前記ｎ型半導体層１４１、前記温度センサパターン１２、外部電源に接続する二つの電極１２１の一部を露出させる。前記半導体構造１４のｎ型接触電極１４２とｐ型接触電極１４４とは、後に続く製造工程において前記ｎ型半導体層１４１とｐ型半導体層１４３上に同時形成することができ、それによりｎ型接触電極１４２とｐ型接触電極１４４は外部電源と電気的に接続することができる。
【００２６】
その他、上述した温度センサパターン１２の二つの端子電極１２１は、ｎ型接触電極１４２及びｐ型接触電極１４４と同じ製作工程内で完成させることができる。言い換えると、工程（ｂ）内では温度センサパターン１２及びリード線１２２だけを成形する。ｎ型接触電極１４２とｐ型接触電極１４４を成形する前に、まずリソグラフィー工程で、前記ｎ型半導体層１４１の一部分及び前記基板１０の所定位置を露出させ、又前記基板１０の所定位置に前記二つの端子電極１２１を成形させることができる。これにより、ｎ型接触電極１４２、ｐ型接触電極１４４と前記二つの端子電極１２１は、ｎ型半導体層１４１、ｐ型半導体層１４３と基板１０上にそれぞれ成形することができ、且つ前記二つの端子電極１２１はリード線１２２に接続することにより、温度センサパターン１２に導通させることができる。その他、前記リード線１２２は、前記基板１０の所定位置まで延ばすことにより、リード線１２２と端子電極１２１との接続強度を強化することができる。
【００２７】
その他、絶縁層１３を成形した後に前記二つの端子電極１２１を露出させる工程は、本発明において選択的な製作工程である。言い換えると、前記二つの端子電極１２１を露出させる工程は、半導体構造１４の製作工程と結合することができる。例えば、マスク（前記二つの端子電極１２１と前記基板１０の所定位置とを遮っている）を取り除く工程は、ｎ型半導体層１４１、半導体活性層１４５とｐ型半導体層１４３を成形する工程の後に調整することができる。或いは、前記ｎ型半導体層１４１の一部分及び前記基板１０の所定位置を露出させる工程において、絶縁層１３をエッチングする工程を加える。
【００２８】
このため、本工程において前記発光ダイオードチップ１はすでに製作完成され、且つ前記チップ内に更にＰＮ接合温度を測定できる温度センサパターン１２を有し、前記温度センサパターン１２は前記半導体構造１４に隣接するため、前記温度センサパターン１２が測量するすべての温度は比較的誤差無く前記半導体構造１４の温度を測量することができる。かつ前記直接測量の方式はよりすぐれた安定度と精度を有する。もう一方では、前記温度センサパターン１２と前記半導体構造１４は同じ平面に位置してはおらず、且つ前記温度センサパターン１２は前記半導体構造１４の下方に位置しているため、前記温度センサパターン１２は半導体構造１４の有効発光面積に影響を与えず、又、温度センサパターン１２と前記半導体構造１４は同じ平面に位置してはいないことにより、前記半導体構造１４の光射出面積の光射出効率も影響を受けない。
【００２９】
次は、上記工程の後、前記発光ダイオードチップ１がパッケージ処理を経過し発光ダイオード素子の中に形成される。例えば図７に示すように、前記発光ダイオードチップは発光ダイオードのパッケージ構造２０の中に収納され、その上をパッケージ樹脂２２が覆うことで、これにより光学的効果及び保護作用を達成している。
【００３０】
前記パッケージ構造２０は、第一導電構造及び第二導電構造（図示せず）を備え、各導電構造はいずれも少なくとも二つの導電ユニットを備え、それにより正電極と負電極を構成する。その内、前記半導体構造１４のｎ型接触電極１４２及びｐ型接触電極１４４は、導線（第一セット導線）及び第一導電構造によって外部電源の正極と負極にそれぞれ接続される。その他、前記温度センサパターン１２の二つの端子電極１２１は、もう一組の導線（第二セット導線）と第二導電構造によって上述の電子温度制御モジュールに接続されるため、前記半導体構造１４と前記温度センサパターン１２の対外接続導線は独立していて相互に干渉しない。注意する必要があるのは、図７内には、前記半導体構造１４と前記温度センサパターン１２の導線は、いずれも前記発光ダイオードのパッケージ構造２０に接続されるが、それは例を示しただけにすぎず、実際上は、上述の導線の接続位置は、外部電源の正負端及び温度信号を受信するモジュールの端子位置に基づいて調整を行い、前記発光ダイオードチップ１が発光すると同時に、前記半導体構造１４の接合温度を測定することができるようになる。
【００３１】
次に、温度センサパターン１２とパッケージ構造２０の接続面との間の距離は、半導体構造１４の半導体活性層１４５とパッケージ構造２０の接続面との間の距離より小さい。言い換えると、前記温度センサパターン１２は前記半導体構造１４（又は半導体活性層１４５）の下方に位置するため、、半導体構造１４の有効な発光面積は温度センサパターン１２の影響を受けず、又、前記温度センサパターン１２の設置とその位置は、半導体構造１４の光射出面積、光射出効率及び光射出強度に影響しない。
【００３２】
上述したことをまとめると、本発明の温度センサパターンを備えた発光ダイオードチップ１の製作方法は、以下の工程を有する。基板１０を提供する工程、半導体構造１４を前記基板１０上に製作する工程、絶縁層１３を半導体構造１４に隣接させて製作する工程、温度センサパターン１２を絶縁層１３に隣接させて製作する工程。
【００３３】
（実施例２）
図８と図９は本発明の実施例２の垂直式の発光ダイオードチップ１を示している。前記発光ダイオードチップ１内には、温度センサパターン１２を有する。前記垂直式の発光ダイオードチップ１の製作フローを以下に示す。工程１：基板１０を提供する工程。工程２：半導体構造１４を前記基板１０の上に製作する工程。前記製作工程は順番にｎ型半導体層１４１、半導体活性層１４５、及びｐ型半導体層１４３を製作する。工程３：温度センサパターン１２と第一電極（実施例１におけるｐ型接触電極１４４）を前記半導体構造１４のｐ型半導体層１４３の上に製作する工程。前記工程は成型する方式あるいはマウントの方式を利用し、前記第一電極を前記半導体構造１４のｐ型半導体層１４３に電気的に接続させ、かつ前記温度センサパターン１２を前記第一電極の中に設置する。その他に、上記工程は更に補助絶縁層１２３を温度センサパターン１２と前記第一電極の間に製作する工程を含む。その他に、前記第一電極を形成した後、更に前記基板１０を除去する工程を含み、かつ前記基板１０を除去した後の構造を反転し、続けて、第二電極（実施例１におけるｎ型接触電極１４２）を前記半導体構造１４と除去された基板１０が相接する表面（上記構造を反転後の上表面）に製作する。
【００３４】
続いて、実施例１の説明を参照する。本実施例において、同様にリソグラフィー等の工程を利用し、前記温度センサパターン１２、二つの端子電極１２１及びリード線１２２を定義する工程である。言い換えると、金属薄膜（例えば実施例１で述べた金層やニッケル層）上に、屈曲状、波形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ）、Ｚ字形状（ｚｉｇｚａｇ）又はマトリクス状の配線を形成させることにより、前記温度センサパターン１２を構成することができる。実施例１と同様に、絶縁層１３を半導体構造１４に隣接させて製作し、前記温度センサパターン１２を絶縁層１３に隣接させて製作する。言い換えると、前記絶縁層１３は、上述の構造（温度センサパターン１２、二つの端子電極１２１、リード線１２２を含む）と半導体構造１４との間に設置され、それにより温度センサパターン１２は半導体構造１４と電気的に隔絶される。
【００３５】
又、前記二つの端子電極１２１は、以下の工程によって露出させることができる。マスク或いは光抵抗構造を前記絶縁層１３の所定位置に提供することで、前記所定位置に前記二つの端子電極１２１を成形させる。続いて、温度センサパターン１２、二つの端子電極１２１、リード線１２２を上述構造上に成形させる。成型する方式あるいはマウントの方式で第一電極を半導体構造１４のｐ型半導体層１４３上に製作し、続いて前記二つの端子電極１２１は基板１０を取り除く工程内で外に露出させ、又は、リフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）工程によって、前記二つの端子電極１２１を外に露出させる。
【００３６】
実施例１と同様に、上述温度センサパターン１２の二つの端子電極１２１は、ｎ型接触電極１４２と同じ製作工程内で完成させることができる。言い換えると、工程（ｂ）内では温度センサパターン１２及びリード線１２２だけを成形させる。ｎ型接触電極１４２を成型させる前に、まずリソグラフィー工程によって順番にｎ型半導体層１４１、半導体活性層１４５、ｐ型半導体層１４３と絶縁層１３とをエッチングし、且つ前記補助絶縁層１２３の所定位置を露出させ、前記所定位置に前記二つの端子電極１２１を成形させる。これにより、ｎ型接触電極１４２と前記二つの端子電極１２１は、それぞれ前記ｎ型半導体層１４１上と前記補助絶縁層１２３上に成形することができるようになり、且つ前記二つの端子電極１２１はリード線１２２と接続され温度センサパターン１２に導通される。その他、前記リード線１２２は、前記基板１０の所定位置まで延ばされることにより、リード線１２２と端子電極１２１との接続強度が強化される。
【００３７】
図８に示すように、絶縁層１３と補助絶縁層１２３が形成する絶縁構造によって囲繞された温度センサパターン１２は、導電基板１０’が成型する空間内に設置される。前記導電基板１０’は、実施例１におけるｐ型接触電極１４４によって形成される。更に前記温度センサパターン１２と上述の絶縁構造は、前記導電基板１０’内に設置され、且つ前記導電基板１０’は前記半導体構造１４に直接接触する。従って、前記導電基板１０’と前記補助絶縁層１２３は前記半導体構造１４の中央部位に平らな表面を形成し、且つ前記第一電極はおおよそ平らな表面を形成することにより、後に続くパッケージ作業を行うことができる。
【００３８】
本発明の温度センサパターン１２を有する発光ダイオードチップ１は、図７に示すような発光ユニットにパッケージ成型することができる。前記発光ダイオードチップ１は、パッケージ構造２０内に固定され、且つ発光ダイオードチップ１上をパッケージ樹脂２２で覆うことで、光学的効果及び保護作用を達成することができる。
【００３９】
同様に、温度センサパターン１２とパッケージ構造２０の接続面との間の距離は、半導体構造１４の半導体活性層１４５とパッケージ構造２０の接続面との間の距離より小さい。言い換えると、前記温度センサパターン１２は、前記半導体構造１４（又は半導体活性層１４５）の下方に位置するため、半導体構造１４の有効発光面積は温度センサパターン１２の影響を受けず、又前記温度センサパターン１２の設置とその位置も半導体構造１４の光射出面積、光射出効率及び光射出強度に影響しない。
【００４０】
前記パッケージ構造２０は、第一導電構造及び第二導電構造（図示せず）を有する。又、各導電構造は、いずれも少なくとも二つの導電ユニットを備え、正電極と負電極を構成する。その内、前記半導体構造１４のｎ型接触電極１４２及びｐ型接触電極１４４（即ち導電基板１０’）は、導線（第一セット導線）及び第一導電構造によって、外部電源の正極と負極に接続される。その他、前記温度センサパターン１２の二つの端子電極１２１は、別の導線（第二セット導線）と第二導電構造によって上述の電子温度制御モジュールに接続される。このため、前記半導体構造１４と前記温度センサパターン１２の対外接続導線は独立していて相互に干渉しない。注意しなければならないのは、図７においては、前記半導体構造１４と前記温度センサパターン１２の導線は、いずれも前記発光ダイオードチップ１のパッケージ構造２０に接続されるが、これは例を挙げるために示したにすぎず、実際上は、上述導線の接続位置は、外部電源の正負端及び温度信号を受信するモジュールの端子位置に基づいて調整を行い、前記発光ダイオードチップ１が発光すると同時に、前記半導体構造１４の接合温度を測定できるようになる。
【００４１】
図１０及び図１１は本発明の発光ダイオードチップ１のフリップチップ式（ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ  ｔｙｐｅ）のパッケージ態樣においての応用である。実施例１、２と異なるのは、前記発光ダイオードチップ１はフリップチップ式パッケージを採用している点である。図１１は前記発光ダイオードチップ１が倒置されパッケージが行われているのを示している。且つ前記ｎ型接触電極１４２及びｐ型接触電極１４４は直接前記パッケージ構造２０上に対応する導電構造（或いは回路）と電気的に接続し、リードによる接続の必要を無くしかつ前記半導体構造１４の発光面積を遮らないために、前記温度センサパターン１２は半導体構造１４の上方に成形し、このため、発光ダイオードチップ１が倒置された後は、前記温度センサパターン１２は前記半導体構造１４の発光効率に影響を与えない。
【００４２】
前記フリップチップ式発光ダイオードチップ１は以下の工程（実施例２の製作フローチャートを参照する）による製造が可能である。基板１０を提供する工程、半導体構造１４を前記基板１０の上に製作する工程、温度センサパターン１２と第一電極（実施例１においてのｐ型接触電極１４４）を前記半導体構造１４の上に製作する工程、その内、前記温度センサパターン１２と前記第一電極とは同一の現像エッチング工程によって定義する。又、第二電極（ｎ型接触電極１４２）は前記半導体構造１４のｎ型半導体層１４１上に成型する工程、その内、前記第二電極の高さは前記第一電極の高さと近く、好ましいのは同一水平高さである。上記製作工程はさらに絶縁層１３を前記温度センサパターン１２と前記半導体構造１４との間に製作する工程を含む。また、前記温度センサパターン１２は屈曲状、波形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ）、Ｚ字形状（ｚｉｇｚａｇ）又はマトリクス状の配線である。
【００４３】
本発明が提出する温度センサパターン１２を備えたフリップチップ式の発光ダイオード１は、基板１０、前記基板１０上に位置する半導体構造１４を含み、前記半導体構造１４はさらにｎ型半導体層１４１、半導体活性層１４５及びｐ型半導体層１４３及び温度センサパターン１２を含み、それは前記半導体構造１４上に設置される。また、前記発光ダイオードチップ１は更に前記温度センサパターン１２と前記半導体構造１４の間に設置される絶縁層１３を含み、第一電極（ｐ型接触電極１４４）及び第二電極（ｎ型接触電極１４２）は前記半導体構造１４の上に設置される。前記第一電極は前記ｐ型半導体層１４３に電気的に接続され、前記第二電極は前記ｎ型半導体層１４１に電気的に接続される。
【００４４】
その他、図１０に示すように、後に続くフリップチップ工程をしやすいように、基板１０の底部から計算した第一電極の高さＨ１と基板１０の底部から計算した第二電極の高さＨ２はほとんど同じであり、同じ水平面の高さの両電極を提供するということもできる。しかしながら、更に言うと、基板１０の底部から計算した前記温度センサパターン１２の高さＨ３もまた、上述の高さＨ１、高さＨ２とほとんど同じであり、同様に、三者は同じ水平面の高さとみなすことができる。
【００４５】
更に、上述のその他の実施例と同じように、前記温度センサパターン１２は、二つの端子電極１２１を有している。前記温度センサパターン１２は、リード線１２２と前記二つの端子電極１２１によって接続され、それにより前記温度センサパターン１２は、前記二つの端子電極１２１によって温度制御機能をもつ電子処理ユニットに接続される。同様に、前記温度センサパターン１２は、屈曲状、波形状（ｗａｖｅｆｏｒｍ）、Ｚ字形状（ｚｉｇｚａｇ）又はマトリクス状の配線の構造を備える。
【００４６】
図１１に示すように、前記発光ダイオードチップ１は、倒置して前記パッケージ構造２０上に固定され、又パッケージ樹脂２２は前記発光ダイオードチップ１を覆い、それにより光学的効果及び保護作用を達成することができる。その他、前記温度センサパターン１２は、前記半導体構造１４（又は半導体活性層１４５）の下方に位置するため、半導体構造１４の有効発光面積は温度センサパターン１２の影響を受けず、前記温度センサパターン１２の設置とその位置も、半導体構造１４の光射出面積、光射出効率及び光射出強度に影響を与えない。
【００４７】
これゆえ、本発明の温度センサパターン１２は多種のパッケージ態樣の発光ダイオードチップ１に応用することが可能であり、けっして上記の実施態樣に限定されない。言葉を変えれば、前記温度センサパターン１２は前記パッケージ構造２０に隣接する発光ダイオードチップ１下表面に位置する。その目的はパッケージ後に前記半導体構造１４の発光損失を起こさないためである。上記の製作工程は温度センサパターン１２によって対応する調整が可能である。その他に、どの様なパッケージ態樣であっても、前記温度センサパターン１２は信号を温度制御ができる電子処理装置に電気的に接続して、処理された信号によりファンあるいはその他の放熱装置を直接制御することができる。これによって直接前記放熱装置を制御し温度制御の機能を行うことが可能になる。
【００４８】
上記をまとめると、本発明は以下の利点を有する。
【００４９】
１、温度測量結果が比較的高い信頼度を有する。本発明は温度センサパターン１２を発光ダイオードチップ１の中に内蔵するため、温度センサパターン１２の位置を発光ダイオードチップ内のＰＮ接合に相当近づけることができ、ひいては安定度が高く且つ誤差が比較的小さい温度測量値が得られる。このため、従来の外部付設のセンサ部材を利用し測量される不正確な発光ダイオード温度の問題を解決することができる（発光ダイオードパッケージ内部に設置しても、あるいはパッケージ外部のセンサ部材を利用したとしても測量値が不正確という問題はある）。
【００５０】
２、本発明が提出する発光ダイオードチップ１自体が温度センサの機能を有しているため、使用者が即時に発光ダイオードの実際温度をモニターできるようになり、それにより発光ダイオードの信頼度を正確に把握し、本発明を直接製品上に応用できるようになり、回路設計を組み合わせることでチップ温度のモニター及び警告の目的を達成することができる。
【００５１】
３、本発明は温度センサ機能を有する金属薄膜（例えば測温抵抗体）をＰＮ発光構造の下に沈殿させるため、ＰＮ発光構造の有効出光面積に影響を与えない。その他、前記半導体構造１４の材料、構造は前記温度センサパターン１２次第で大幅調整する必要は無く、現存するパッケージ製作工程を依然として本発明の発光ダイオードチップ１に応用できるようにし、かつ本発明は各種異なる発光ダイオードパッケージ態樣に応用でき、非常に優れた実用価値を有している。
【００５２】
上記内容は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではないため、本発明で開示した趣旨を逸脱しないで完成された等価変更若しくは補正は、全て本発明における特許請求の範囲内に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５３】
１      発光ダイオードチップ
１０    基板
１０’  導電基板
１２    温度センサパターン
１２１  端子電極
１２２  リード線
１２３  補助絶縁層
１３    絶縁層
１４    半導体構造
１４１  ｎ型半導体層
１４２  ｎ型接触電極
１４３  ｐ型半導体層
１４４  ｐ型接触電極
１４５  半導体活性層
２０    パッケージ構造
２２    パッケージ樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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