CN104638084B

CN104638084B - 发光元件

Info

Publication number: CN104638084B
Application number: CN201310557241.1A
Authority: CN
Inventors: 林植南; 沈建赋; 杨于铮
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: CN104638084A

Abstract

本发明公开一发光元件，包含发光叠层，包含上表面以及侧表面，上表面包含第一平坦部，发光叠层包含：第一半导体层；第二半导体层，位于第一半导体层上；主动层，位于第一半导体层与第二半导体层之间；保护层包含电流阻挡部位于第一平坦部之上；覆盖部位于上表面以及侧表面之上，第一开口介于覆盖部及电流阻挡部之间，电流阻挡部与覆盖部以第一开口在空间上相互隔离；及第二开口与第三开口，分别暴露第一半导体层；第一电极包覆电流阻挡部；及第二电极，位于覆盖部上，包含第二打线部与第二延伸部，第二延伸部自第二打线部延伸；第二打线部填入第二开口；以及第二延伸部的第一部份位于上表面上的覆盖部上，以及第二延伸部的第二部分填入第三开口。

Description

发光元件

技术领域

本发明涉及一种发光元件，特别是涉及一种具有高制造合格率的发光元件。

背景技术

光电元件，例如发光二极管(Light-emitting Diode；LED)，目前已经广泛地使用在光学显示装置、交通号志、数据存储装置、通讯装置、照明装置与医疗器材上。此外，上述的LED可与其他元件组合连接以形成一发光装置。图1为现有的发光装置结构示意图，如图1所示，一发光装置1包含一具有一电路14的次载体(submount)12；一焊料16(solder)位于上述次载体12上，通过此焊料16将LED 11固定于次载体12上并使LED 11与次载体12上的电路14形成电连接；以及一电连接结构18，以电连接LED 11的电极15与次载体12上的电路14；其中，上述的次载体12可以是导线架(lead frame)或大尺寸镶嵌基底(mountingsubstrate)。

发明内容

本发明提供一发光元件，包含一发光叠层，包含一上表面以及侧表面，其中上表面包含一第一平坦部，其中发光叠层包含：第一半导体层；第二半导体层，位于第一半导体层上；主动层，位于第一半导体层与第二半导体层之间；一保护层包含一电流阻挡部位于第一平坦部之上；一覆盖部位于上表面以及侧表面之上；一第一开口介于覆盖部及电流阻挡部之间，其中电流阻挡部与覆盖部以第一开口在空间上相互隔离；以及第二开口与第三开口，分别暴露第一半导体层；一第一电极包覆电流阻挡部；以及一第二电极，位于覆盖部上，包含第二打线部与第二延伸部，第二延伸部自第二打线部延伸；其中第二打线部填入第二开口；以及第二延伸部的一第一部份位于上表面上的覆盖部上，以及第二延伸部的一第二部分填入第三开口。

附图说明

图1绘示现有的发光装置结构示意图；

图2A～图2D绘示本申请案一实施例的发光元件的制造流程图；

图2E绘示本申请案图2D的发光元件的上视图；

图3本申请案一实施例的灯泡分解示意图。

符号说明

1 发光装置

11 LED

12 次载体

13、20 基板

14 电路

15 电极

16 焊料

18 电连接结构

2 发光元件

200 图案化上表面

21 第一电极

210 第一打线部

212 第一延伸部

22 发光叠层

221 第一粗化上表面

222 第一半导体层

223 第一平坦部

224 主动层

225 第一侧边

226 第二半导体层

23 第二电极

231 第二打线部

233 第二延伸部

235 第三延伸部

24 透明导电氧化层

241 第二粗化上表面

243 第二平坦部

245 第二侧边

25 第一边

26 保护层

261 第一开口

260 电流阻挡部

263 第二开口

262 覆盖部

265 电流阻挡部上表面

264 第一阶部

267 覆盖部上表面

266 第三开口

268 第四开口

27 第二边

31 灯罩

32 透镜

33 载体

34 照明模块

35 灯座

36 散热槽

37 连结部

38 电连结器

具体实施方式

本发明的实施例会被详细地描述，并且绘制于附图中，相同或类似的部分会以相同的号码在各附图以及说明出现

图2A～图2D绘示本申请案一实施例的发光元件的制造流程图。如图2A所示，一发光叠层22位于一基板20之上。发光叠层22具有一第一半导体层222、一主动层224与一第二半导体层226依序形成于基板20之上，其中第二半导体层226具有一第一粗化上表面221。如图2B所示，一第一平坦部223形成于第一粗化上表面221之上，一透明导电氧化层24形成于第二半导体层226之上，其中透明导电氧化层24具有一第二粗化上表面241以及一第二平坦部243形成于第二粗化上表面241之上，其中第二平坦部243的表面粗糙度与第一平坦部223大致相同。如图2C所示，移除部分透明导电氧化层24与发光叠层22以曝露部分第一半导体层222与第一粗化上表面221。形成保护层26于发光叠层22与透明导电氧化层24之上，覆盖发光叠层22的一第一侧边225与透明导电氧化层24的一第二侧边245。由于第一粗化上表面221与第二粗化上表面241的高度差，保护层26形成于第二侧边245时会形成一第一阶部264位于第一粗化上表面221之上。移除部分保护层26形成一第一开口261以曝露第二粗化上表面241与第二平坦部243；一第二开口263曝露第一半导体层222；一电流阻挡部260于第二平坦部243之上；以及一覆盖部262于第二粗化上表面241之上，其中电流阻挡部上表面265与主动层224之间的距离与覆盖部上表面267与主动层224之间的距离大致相等。如图2D所示，形成一第一电极21于第一开口261与保护层26之上，覆盖电流阻挡部260；以及形成一第二电极23于第二开口263与保护层26之上，其中部分第二电极23位于第二半导体层226与透明导电氧化层24之上，覆盖于第一阶部264之上以形成一第二阶部230。图2E绘示发光元件2的上视图，图2D绘示自图2E剖面线AA’所视的剖面图。如图2E所示，第一电极21具有一第一打线部210与一第一延伸部212自第一打线部210延伸；第二电极23具有一第二打线部231以及一第二延伸部233与一第三延伸部235自第二打线部231延伸。发光元件2具有一第一边25以及与第一边25相邻的一第二边27，移除部分保护层26与发光叠层22以形成一第三开口266与一第四开口268，曝露第一半导体层222，其中第三开口266位于第一边25，第四开口268位于第二边27。第二延伸部233延伸至第三开口266，且与曝露的第一半导体层222接触，第三延伸部235延伸至第四开口268，且与曝露的第一半导体层222接触，以增加电流扩散，提升发光元件2的效率。第二延伸部233和第三延伸部235下方的保护层26与发光叠层22未完全移除，避免减少发光面积，降低发光元件2的发光效率。

第一电极21及/或第二电极23用以接受外部电压，可由透明导电材料或金属材料所构成。透明导电材料包含但不限于氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化镓锌(GZO)、氧化铟钨(IWO)、氧化锌(ZnO)、砷化铝镓(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)、氧化铟锌(IZO)或类钻碳薄膜(DLC)。金属材料包含但不限于铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、锑(Sb)、铑(Rh)、银(Ag)、镁(Mg)或上述材料的合金等。部分第二电极23形成于透明导电氧化层24之上，增加第二电极23的面积，以利后续制作工艺，例如打线。第一电极21覆盖电流阻挡部260至少一侧面以增加与电流阻挡部260的接触面积，提升第一电极21与电流阻挡部260之间的接合强度，避免后续制作工艺，例如为打线，造成第一电极21与电流阻挡部260剥离，降低发光元件2的合格率。

保护层26用以保护发光叠层22，增加结构强度。另外，保护层26也用以电绝缘部分第二电极23与发光叠层22，避免短路。保护层26的厚度约为1微米至3微米，保护层26的厚度若低于1微米会导致漏电流，若厚度高于3微米会导致第一电极21无法包覆电流阻挡部260，增加剥离的机率。电流阻挡部260是经由移除部分保护层26而形成，电流阻挡部260与覆盖部262空间上分离，无直接接触。另一实施例中，电流阻挡部260也可与覆盖部262相连。电流阻挡部260用以减少通过发光叠层22位于第一电极21正下方的区域的电流，降低发光叠层22所发的光被第一电极21吸收的机率，避免降低发光元件2的发光效率。此外，电流阻挡部260也用以连接第一电极21与透明导电氧化层24，降低第一电极21剥离的机率，提升合格率。保护层26的材料可为绝缘材料，例如为聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、氧化镁(MgO)、Su8、环氧树脂(Epoxy)、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、环烯烃聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、玻璃(Glass)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO_x)、氧化钛(TiO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氮化硅(SiN_x)、旋涂玻璃(SOG)、四乙氧基硅烷(TEOS)、氟化镁(MgF2)、钻石(Diamond)或上述材料的组合。

发光叠层22的材料可为半导体材料，包含一种以上的元素，此元素可选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)、镉(Cd)与硒(Se)所构成的群组。第一半导体层222与第二半导体层226的电性相异，用以产生电子或空穴。第二半导体层226具有第一粗化上表面221，用以降低全反射，提升光电元件2的发光效率。主动层224可发出一种或多种色光，可为可见光或不可见光，其结构可为单异质结构、双异质结构、双侧双异质结构、多层量子井或量子点。如图2D所示，第一平坦部223大致形成于第一电极21之下，第一平坦部223的宽度W1及/或第二平坦部243的宽度W2大于第一打线部210的宽度W3，增加全反射，避免主动层224所发的光射向第一打线部210而被吸收，以提升发光元件2的出光效率。另一实施例中，第一平坦部223及/或第二平坦部243更可大致形成于第一延伸部212之下，增加全反射，避免主动层224所发的光射向第一延伸部212而被吸收，以提升发光元件2的出光效率。又一实施例中，第一打线部210可覆盖于部分第二粗化上表面241，增加第一打线部210与透明导电氧化层24的接触面积，降低第一电极21剥离的机率，提升合格率。透明导电氧化层24对于主动层224所发的光为透明，增加第一电极21与发光叠层22之间的欧姆接触以及电流传导与扩散。其材料可为导电材料，包含但不限于氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化镓锌(GZO)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、砷化铝镓(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、石墨烯(graphene)或氧化铟锌(IZO)。

基板20可用以支持位于其上的发光叠层22与其它层或结构，其材料可为透明材料或导电材料。透明材料包含但不限于蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、环氧树脂(Epoxy)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)或氮化铝(AlN)等。导电材料包含但不限于铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、锡(Sn)、锌(Zn)、镉(Cd)、镍(Ni)、钴(Co)、类钻碳薄膜(Diamond Like Carbon；DLC)、石墨(Graphite)、碳纤维(Carbon fiber)、金属基复合材料(Metal Matrix Composite；MMC)、陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite；CMC)、硅(Si)、磷化碘(IP)、硒化锌(ZnSe)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)、硒化锌(ZnSe)、磷化铟(InP)、镓酸锂(LiGaO₂)或铝酸锂(LiAlO₂)，其中可用以成长发光叠层的材料例如为蓝宝石、砷化镓、碳化硅或硅。基板20具有一图案化上表面200，用以改善自基板20生长的外延的品质与散射发光叠层22所发之光，提升发光元件2的发光效率。

图3是绘示出一灯泡分解示意图，一灯泡3具有一灯罩31；一透镜32，置于灯罩31之中；一照明模块34，位于透镜32之下；一灯座35，具有一散热槽36，用以承载照明模块34；一连结部37；以及一电连结器38，其中连结部37连结灯座35与电连接器38。照明模块34具有一载体33；以及多个前述任一实施例的发光元件30，位于载体33之上。

上述实施例仅为例示性说明本申请案的原理及其功效，而非用于限制本申请案。任何本申请案所属技术领域中具有通常知识者均可在不违背本申请案的技术原理及精神的情况下，对上述实施例进行修改及变化。因此本申请案的权利保护范围如所述的权利要求所列。

Claims

1.一发光元件，包含︰

发光叠层，包含上表面以及侧表面，其中该上表面包含第一平坦部，其中该发光叠层包含：第一半导体层；第二半导体层，位于该第一半导体层上；主动层，位于该第一半导体层与该第二半导体层之间；

保护层，包含:

电流阻挡部，位于该第一平坦部之上；

覆盖部，位于该上表面以及该侧表面之上；

第一开口，介于该覆盖部及该电流阻挡部之间，其中该电流阻挡部与该覆盖部以该第一开口在空间上相互隔离；以及

第二开口以及第三开口，分别暴露该第一半导体层；

第一电极，包覆该电流阻挡部；以及

第二电极，位于该覆盖部上，包含第二打线部与第二延伸部，该第二延伸部自该第二打线部延伸；

其中该第二打线部填入该第二开口；以及

该第二延伸部的一第一部份位于该上表面上的该覆盖部上，以及该第二延伸部的一第二部分填入该第三开口。

2.如权利要求1所述的发光元件，其中该第二电极位于该第一半导体层之上以及该第二半导体层的侧边，并与该第一电极分离。

3.如权利要求1所述的发光元件，其中该覆盖部与该电流阻挡部具有实质上相同的厚度及组成材料。

4.如权利要求1所述的发光元件，其中

该第二打线部的一第一部份位于该覆盖部上，以及该第二打线部的一第二部分填入该第二开口。

5.如权利要求1所述的发光元件，其中该上表面包含一粗化表面。

6.如权利要求1所述的发光元件，其中该第一电极包含第一打线部以及第一延伸部，该第一电极的该第一打线部包覆该电流阻挡部，该第一电极的该第一延伸部下方不具有该电流阻挡部。

7.如权利要求1所述的发光元件，还包含透明导电氧化层，位于该保护层该发光叠层之间，包含第二平坦部，位于该第一平坦部与该电流阻挡部之间，其中该第一平坦部的表面粗糙度与第二平坦部的表面粗糙度大致相同。

8.如权利要求1所述的发光元件，其中该第一电极包含第一打线部与第一延伸部，其中该第一延伸部位于该第一打线部与该第二电极之间。

9.如权利要求4所述的发光元件，还包含：

第一边以及第二边，该第二边相邻于该第一边，

其中该保护层还包含第四开口，暴露该第一半导体层；

其中该第二电极还包含第三延伸部，自该第二打线部延伸；

其中该第三延伸部填入该第四开口。

10.如权利要求1所述的发光元件，其中该保护层包含第一阶部，位于该发光叠层之上，该第二电极包含第二阶部，位于该第一阶部之上。

11.如权利要求9所述的发光元件，其中该第三开口位于该第一边，并且该第四开口位于该第二边。

12.如权利要求1所述的发光元件，还包含透明导电氧化层，位于该保护层与该发光叠层之间，其中，该第一电极填入该第一开口接触该透明导电氧化层。

13.如权利要求1所述的发光元件，其中该第二延伸部的该第一部份与该第二打线部相连接，以及该第二延伸部的该第二部份包含该第二延伸部的一末端。