CN102479902B

CN102479902B - 发光组件

Info

Publication number: CN102479902B
Application number: CN201010559529.9A
Authority: CN
Inventors: 陈泽澎
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2030-11-23
Also published as: CN102479902A

Abstract

本发明公开一种发光组件，其包括一载体、一半导体发光薄膜、与一电极结构。所述的电极结构电连接至所述的半导体发光薄膜，具有一主要电极，围绕所述的半导体发光薄膜、一延伸电极，自所述的主要电极延伸至所述的半导体发光薄膜上、以及一电极垫，与所述的主要电极相连接。

Description

发光组件

技术领域

本发明涉及一种半导体发光组件。

背景技术

目前发光二极管普遍有电流分散不佳的问题。就一般发光二极管而言，发光层结构上设有电极垫以导入电流。一般增进电流分散的方式多于发光层结构上形成电流扩散层，再在电流分散层上设置电极垫。电极垫一般为金属材质，因此会遮蔽发光层结构，造成光取出效率不佳。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种发光组件，其包括一载体，具有第一侧及第二侧；一半导体发光薄膜位于所述的载体的第一侧上，依序包括一第一导电型半导体层、一活性层、以及一第二导电型半导体层；一第一电极结构电连接至所述的第二导电型半导体层，包括一主要电极，围绕所述的半导体发光薄膜、一延伸电极，自所述的主要电极延伸至所述的第二导电型半导体层上、以及一电极垫，与所述的主要电极相连接。

附图说明

图1A为符合本发明的第一实施例的发光组件上视图；

图1B为图1A中A-A’线段的结构剖视图；

图1C为图1A中B-B’线段的结构剖视图；

图2A为符合本发明的第二实施例的发光组件上视图；

图2B为图2A中A-A’线段的结构剖视图；

图3A为符合本发明的第三实施例的发光组件上视图；

图3B为图3A中A-A’线段的结构剖视图；

图4A为符合本发明的第四实施例的发光组件上视图；

图4B为图4A中A-A’线段的结构剖视图；

图4C为符合本发明的第五实施例的发光组件剖视图；以及

图4D为符合本发明的第六实施例的发光组件剖视图。

主要组件符号说明

10～半导体发光薄膜；10A～第一导电型半导体层；10B～活性层；10C～第二导电型半导体层；12～载体；12A～载体的一侧；12B～载体的另一侧；14～接合层；16～绝缘结构；18A～电极垫；18B～主要电极；18C～延伸电极；18D～辅助电极；19～反射层；21～第二电极结构；25～波长转换结构；27～保护结构；100、200、300、400、400’～发光组件。

具体实施方式

图1A为本发明一实施例的发光组件100的上视图，其中A-A’方向的剖视图如图1B所示，而其B-B’方向的剖视图如图1C所示。首先，在一成长基板(未图示)上形成半导体发光薄膜10，包括第二导电型半导体层10C、活性层10B、及第一导电型半导体层10A。半导体发光薄膜10可为磊晶成长的GaN材料系列为主的叠层结构、AlInGaP材料系列为主的叠层结构、或其它适用的半导体材料系列的叠层结构。在本发明一实施例中，半导体发光薄膜10的面积约介于0.25mm²至25mm²之间，或较佳地介于1mm²至25mm²之间。上述的第一导电型与第二导电型为相异的导电型。举例来说，当第一导电型半导体层10A为p型半导体层时，第二导电型半导体层10C即为n型半导体层；反之亦然。接着，形成一反射层19在第一导电型半导体层10A上，并将反射层19藉由一接合层14贴合至载体12的一侧12A上。之后，移除成长基板以露出第二导电型半导体层10C。其中，接合层14可先形成于反射层19上再贴合至载体12；或先形成于载体12上再与反射层19贴合；也可分别形成于反射层19及载体12上再互相接合。载体12可具有导电性，其材料包含金属，如包含至少一种材料选自于铜、铝、镍、钼、及钨所组成的群组，或包含半导体材质，如硅或碳化硅等材质。接合层14的材料包含金属或金属合金，如包含至少一种材料选自于金、银、铝、铟、锡、铅、及其合金所组成的群组、或包含金属氧化物，如氧化铟锡等导电材质。接着蚀刻部分的半导体发光薄膜10以露出部分的反射层19，并形成绝缘结构16于半导体发光薄膜10的侧壁及反射层19上。在本发明一实施例中，绝缘结构16覆盖载体12的一侧12A及半导体发光薄膜10的侧壁，但露出半导体发光薄膜10的第二导电型半导体层10C。绝缘结构16可包含二氧化硅、氮化硅、或氧化铝等材料。

接着形成一第一电极结构电连接至第二导电型半导体层10C。所述的第一电极结构主要由电极垫18A、主要电极18B、与延伸电极18C组成。如图1A所示，主要电极18B围绕半导体发光薄膜10并连接至电极垫18A，具体而言，电极垫18A及/或主要电极18B系形成于载体12未被半导体发光薄膜10覆盖的区域上。在本发明一实施例中，主要电极18B与半导体发光薄膜10或第二导电型半导体层10C并不直接接触，两者之间以一间隙隔开。由图1A可知，主要电极18B实质上位于半导体发光薄膜10以外区域且位于的绝缘结构16之上，因此并不会覆盖至第二导电型半导体层10C。主要电极18B不位于半导体发光薄膜10的出光面上，因此可消除电极遮光问题。因此为传导电极垫的电流，主要电极18B的尺寸设计符合电流传导及电流分散要求即可，而不用受限于遮光问题的考虑。主要电极18B的其宽度可等同于或小于电极垫18A的宽度，使具有良好的电流传导效果而且不影响发光组件的电性，如串联电阻或顺向电压等。在本发明一实施例中，主要电极18B的宽度可介于5μm至100μm之间，或较佳为21μm至100μm之间以应用于高功率发光组件，或为51μm至100μm之间以应用于更高功率的发光组件。

如图1A所示，延伸电极18C自主要电极18B延伸至第二导电型半导体层10C并与第二导电型半导体层10C形成奥姆接触，并将电流自主要电极18B均匀传导及分散至第二导电型半导体层10C。于本发明的一实施例，延伸电极18C自第二导电型半导体层10C的各边延伸至第二导电型半导体层10C上并与之形成奥姆接触；于本发明的另一实施例，延伸电极18C自第二导电型半导体层10C的二个相对角落延伸至第二导电型半导体层10C上并与之形成奥姆接触；于本发明的另一实施例，延伸电极18C自第二导电型半导体层10C的二个相对边延伸至第二导电型半导体层10C上并与之形成奥姆接触；于本发明的另一实施例，延伸电极18C沿第二导电型半导体层10C的周边，以一实质上相等的间距延伸至第二导电型半导体层10C上并与之形成奥姆接触。于本发明的另一实施例，延伸电极18C大约朝向第二导电型半导体层10C的中心方向延伸。延伸电极18C的宽度小于主要电极18B的宽度以减少遮光面积，例如延伸电极18C的宽度约介于1μm至30μm之间，或较佳地介于1μm至10μm。若延伸电极18C的宽度过宽，将增加遮光面积而降低光取出效率。若延伸电极18C的宽度过窄，将无法有效达到传导及分散电流的效果。

在本发明其它实施例中，第一电极结构可视情况进一步包含辅助电极18D由延伸电极18C延伸至未被延伸电极18C覆盖的第二导电型半导体层10C上。辅助电极18D可进一步将电流更均匀的分散至第二导电型半导体层10C。辅助电极18D的宽度小于延伸电极18C的宽度以减少遮光面积，例如辅助电极18D的宽度约介于0.5μm至5μm之间，或较佳地介于0.5μm至3μm之间。过宽的辅助电极18D将增加遮光面积而降低光取出效率，而过窄的辅助电极18D将无法有效达到分散电流的效果。为因应电流传导及光取出效率等因素考虑，第一电极结构中的电极垫18A、主要电极18B、延伸电极18C、及辅助电极18D可分别具有不同厚度，或由单一制作工艺同时形成的相同厚度。第一电极结构的材质包含金属、金属合金、或透明导电材料，如包含至少一种材料选自于金、银、铜、铝、钛、铬、钼、铑、铂、及其合金所组成的群组。在本发明的实施例中，金属反射层19选择性地形成于载体12与第一导电型半导体层10A之间以增加光取出效率。如图1B所示，在载体12的另一侧12B上设有第二电极结构21，经由导电路径如载体12、接合层14、与反射层19以电连接于第一导电型半导体层10A。至此，完成图1A至图1C所示的发光组件100。

图2A为本发明一实施例的发光组件200的上视图，其A-A’方向的剖视图如图2B所示。发光组件200与发光组件100结构相近的部分在此不赘述。其中，发光组件200的绝缘结构16上表面与半导体发光薄膜10上表面实质上等高，因此可避免图1C中所示的延伸电极18C因高度差而造成转角处覆盖不良的问题。絶缘结构16包含至少一种材料选自于二氧化硅、氮化硅、氧化铝、及旋涂玻璃(spin-on-glass)所组成的群组。

图3A为本发明一实施例的发光组件300的上视图，其A-A’方向的剖视图如图3B所示。与前述的发光组件100与200不同，发光组件300为水平式发光组件而非垂直式发光组件。在发光组件300中，有部分的绝缘结构16被移除而露出部分的导电金属反射层19，并于露出的金属反射层19上形成第二电极结构21，以使第二电极结构21与金属反射层19形成奥姆接触并电连接至第一导电型半导体层10A。在本发明另一实施例中，图3B中的接合层14包含为一绝缘材料以与载体12电性隔絶，接合层14的材料包含氧化物、氮化物、或有机物质，其中氧化物材料例如包含氧化硅、氧化铝、或氧化钛；氮化物材料例如包含氮化硅或氮氧化硅；有机物质例如包含环氧树脂、硅胶、苯并环丁烯、或过氟环丁琓等。在本发明又一实施例中，载体12包含高导热率的材料，例如包含至少一材料选自于氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、碳化硅、类钻碳(diamond-like carbon；DLC)、及CVD钻石所组成的群组。载体12也可为一电性绝缘体，使得半导体发光薄膜10可直接以具导电性的接合层14贴合至载体12上，并可设置金属反射层19于接合层14与第二导电性半导体层10A之间。接合层14的材料包含金属或金属合金，如包含至少一种材料选自于金、银、铝、铟、锡、铅、及其合金所组成的群组、或包含金属氧化物，如氧化铟锡等导电材质。

图4A为本发明一实施例的发光组件400的上视图，其A-A’方向的剖视图如图4B所示。发光组件400与发光组件100结构相近的部分在此不赘述。其中发光组件400的主要电极18B上表面高于半导体发光薄膜10的上表面，以定义一凹陷区域。一波长转换结构25填入上述凹陷区域，波长转换结构25用以将半导体发光薄膜10所发出的光线转换成具有相异光谱特性的光线。举例来说，GaN系列的半导体发光薄膜10所发的光具有峰波长约介于440nm至470nm的蓝光，此蓝光可激发波长转换结构25中所含有的各色荧光粉。在本发明一实施例中，波长转换结构25包含红色荧光粉与绿色荧光粉，部分的半导体发光薄膜10发出的蓝光可同时激发波长转换结构25中的红色荧光粉与绿色荧光粉以转换发出峰波长约介于600nm至650nm的红光与峰波长约介于500nm至560nm的绿光，进而当蓝光、红光、与绿光混合后，可形成白光。在本发明另一实施例中，波长转换结构25包含黄色荧光粉，部分的半导体发光薄膜10发出的蓝光可激发波长转换结构25以转换发出峰波长约介于570nm至595nm的黄光，当蓝光与黄光混合后，可形成色温约5000～7000K的白光。在本发明又一实施例中，波长转换结构25包含红色荧光粉与黄色荧光粉，部分的半导体发光薄膜10发出的蓝光可同时激发波长转换结构25中的红色荧光粉与黄色荧光粉，以转换发出峰波长约介于600nm至650nm的红光与峰波长约介于570nm至595nm的黄光，并且当蓝光、红光、与黄光混合后，可形成色温约2700～5000K的暖白光。在另一实施例中，波长转换结构25包含能隙小于活性层10B的纳米粒子或量子点(quantum dot)，所述的纳米粒子为具有纳米级尺寸的粒子，例如约介于10～1000纳米的粒子；所述的量子点为具有约介于1～50纳米的粒子；所述的纳米粒子或量子点的材料包含能隙小于活性层10B的II-VI族半导体、III-V族半导体、有机荧光粉、或无机荧光粉材料等。主要电极18B与半导体发光薄膜10的高度差取决于荧光粉覆盖于半导体发光薄膜10的量，所述的高度差约介于5μm至100μm以调控波长转换结构25覆盖的体积或重量，进而调控所述的白光或暖白光的色温。波长转换结构25的形成方法可为先混合及分散荧光粉于胶体中，再将含有荧光粉的胶体形成于凹陷区域中以形成一荧光粉层；此外，也可先以沉降法将荧光粉形成于凹陷区域中，再以胶体层覆盖于荧光粉层上以固着荧光粉层，其中，所述的荧光粉实质上不含有胶体，以及胶体层实质上不含有荧光粉，以形成多层状的波长转换结构25。波长转换结构25可如图4B所示，仅形成于主要电极18B所定义的凹陷区域内，也可超出一高度于主要电极18B外使具有一外凸的表面；其中，主要电极18B不覆盖半导体发光薄膜10，并以一间隙与半导体发光薄膜10相隔，使波长转换结构25得以覆盖于半导体发光薄膜10的侧壁上。半导体发光薄膜10除了GaN材料系列结构以外，也可为AlInGaP材料系列结构或类似结构。半导体发光薄膜10除了发出蓝光以外，也可因活性层材料不同而发出其它颜色的可见光、红外线、近紫外线、或紫外线。

图4C为本发明一实施例的发光组件400’的剖视图。发光组件400’与发光组件100结构相近的部分在此不赘述。其中，发光组件400’更包含形成一保护结构27在主要电极18B上并且围绕半导体发光薄膜10，且保护结构27的上表面高于半导体发光薄膜10的上表面以定义一凹陷区域。保护结构于其所覆盖区域可保謢发光组件免于水气或紫外线等环境因素造成的劣化。保护结构27包含至少一种材料选自于二氧化硅、氮化硅、氧化铝、磷化镓、氟化钙、氟化镁、及氟化钡所组成的群组。保护结构27与半导体发光薄膜10的高度差取决于荧光粉覆盖半导体发光薄膜10的量，所述的高度差约介于5μm至100μm使得以调控波长转换结构25覆盖的体积或重量，进而调控所述的白光或暖白光的色温。将波长转换结构25填入上述凹陷区域，即可将半导体发光薄膜10所发出的光线转换成具有相异光谱特性的光线。关于波长转换结构25的组成及原理已详述于说明图4B的相关段落，在此不赘述。于本发明的另一实施例，如图4D所示，保护结构27也可不覆盖半导体发光薄膜10，并以一间隙与半导体发光薄膜10相隔，使波长转换结构25得以覆盖于半导体发光薄膜10的侧壁上。

必须注意的是，图4B至图4D的凹陷区域与波长转换结构25可进一步应用于本发明的其它结构。举例来说，图2B中与半导体发光薄膜10等高的绝缘结构16可结合图4B的主要电极18B或图4C的保护结构27，以定义容置波长转换结构25的凹陷区域。另一方面，上述凹陷区域与波长转换结构25并不限应用于图4A-图4D所示的垂直式发光组件，也可应用于图3A-图3B所示的水平式发光组件。

本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。

Claims

1.一种发光组件，包括：

载体，具有第一侧及第二侧；

半导体发光薄膜，位于该载体的第一侧上，该半导体发光薄膜依序包括第一导电型半导体层、活性层、以及第二导电型半导体层；

第一电极结构电连接至该第二导电型半导体层，包括主要电极，其围绕该半导体发光薄膜、延伸电极，自该主要电极延伸至该第二导电型半导体层上、辅助电极，由该延伸电极延伸至未被该延伸电极覆盖的第二导电型半导体层上、以及一电极垫，与该主要电极相连接，其中该主要电极形成于该载体未被该半导体发光薄膜覆盖的区域上，且该主要电极的上表面高于该半导体发光薄膜的上表面，以定义一凹陷结构；

绝缘结构，覆盖该载体的第一侧及该半导体发光薄膜的侧壁上，且该电极垫直接位于该绝缘结构上；以及

一波长转换结构填入该凹陷结构中，该波长转换结构未覆盖该主要电极最外围的侧壁，

其中，该主要电极具有一宽度大于该延伸电极的宽度，且该辅助电极具有一宽度小于该延伸电极的宽度。

2.如权利要求1所述的发光组件，还包括反射层，其位于该半导体发光薄膜与该载体之间；以及接合层，其接合该半导体发光薄膜至该载体的第一侧。

3.如权利要求1所述的发光组件，还包含第二电极结构电连接至该第一导电型半导体层，其中该第二电极结构位于该载体的第一侧或第二侧。

4.如权利要求1所述的发光组件，其中该半导体发光薄膜的面积介于0.25mm²至25mm²之间。

5.如权利要求1所述的发光组件，其中该电极垫形成于该载体未被该半导体发光薄膜覆盖的区域上。

6.如权利要求1所述的发光组件，其中该半导体发光薄膜不具有成长基板。