CN105280665B - 光电元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光电元件及其制造方法，该光电元件包含：一基板，具有一第一侧及一第二侧相对第一侧，及一第一外边界；一发光二极管单元形成在第一侧；一第一电极电连接发光二极管单元；一第二电极电连接发光二极管单元；以及一散热垫形成在第一电极与第二电极之间，并与发光二极管单元电性隔绝。

Description

光电元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种光电元件，尤其是涉及一种具有散热垫的光电元件。
背景技术
发光二极管(light-emitting diode,LED)的发光原理是利用电子在n型半导体与p型半导体间移动的能量差，以光的形式将能量释放，这样的发光原理有别于白炽灯发热的发光原理，因此发光二极管被称为冷光源。此外，发光二极管具有高耐久性、寿命长、轻巧、耗电量低等优点，因此现今的照明市场对于发光二极管寄予厚望，将其视为新一代的照明工具，已逐渐取代传统光源，并且应用于各种领域，如交通号志、背光模块、路灯照明、医疗设备等。
图1是现有的发光元件结构示意图，如图1所示，现有的发光元件100，包含有一透明基板10、一位于透明基板10上的半导体叠层12，以及至少一电极14位于上述半导体叠层12上，其中上述的半导体叠层12由上而下至少包含一第一导电型半导体层120、一活性层122，以及一第二导电型半导体层124。
此外，上述的发光元件100还可以进一步地与其他元件组合连接以形成一发光装置(light-emitting apparatus)。图2为现有的发光装置结构示意图，如图2所示，一发光装置200包含一具有至少一电路202的次载体(sub-mount)20；至少一焊料(solder)22位于上述次载体20上，通过此焊料22将上述发光元件100黏结固定于次载体20上并使发光元件100的基板10与次载体20上的电路202形成电连接；以及，一电连接结构24，以电连接发光元件100的电极14与次载体20上的电路202；其中，上述的次载体20可以是导线架(lead frame)或大尺寸镶嵌基底(mounting substrate)，以方便发光装置200的电路规划并提高其散热效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供的一种光电元件，包含：一基板，具有一第一侧及一第二侧相对第一侧，及一第一外边界；一发光二极管单元形成在第一侧；一第一电极电连接发光二极管单元；一第二电极电连接发光二极管单元；以及一散热垫形成在第一电极与第二电极之间，并与发光二极管单元电性隔绝。
附图说明
图1为现有光电元件侧视结构图；
图2为现有发光装置结构示意图；
图3A为本发明一实施例的光电元件单元上视结构图；
图3B-图3C为本发明一实施例的光电元件单元侧视结构图；
图4A-图4E为本发明另一些实施例的光电元件单元上视结构图；
图5A为本发明另一实施例的光电元件单元上视结构图；
图5B为本发明一实施例的光电元件单元侧视结构图；
图5C-图5D为本发明一实施例的光电元件单元上视结构图；
图5E-图5F为本发明一实施例的光电元件单元侧视结构图；
图6A为本发明一实施例的光电元件单元上视结构图；
图6B为本发明一实施例的光电元件单元侧视结构图；
图6C为本发明一实施例的光电元件单元上视结构图；
图6D为本发明一实施例的光电元件单元侧视结构图；
图6E为本发明一实施例的光电元件单元上视结构图；
图6F为本发明一实施例的光电元件单元侧视结构图；
图7A-图7D为本发明另一实施例的光电元件单元上视结构图；
图8A-图8C为一发光模块示意图；
图9A-图9B为一光源产生装置示意图；及
图10为一灯泡示意图。
符号说明
发光元件100、200、300、300’、400、500
透明基板10
半导体叠层12
电极14、E1、E2
基板30
光电元件单元U
第一接触光电元件单元U1
第二接触光电元件单元U2
第一半导体层321
活性层322
第二半导体层323
沟槽S
第一绝缘层361
导电配线结构362
第二绝缘层363
第一电极341
第二电极342
第三电极381
第四电极382
第一散热垫383
载板或电路元件P
第五电极40
第六电极42
支撑元件44
光学层46
开口461
第二散热垫48
第二散热垫第一部分482
第二散热垫第二部分481
发光模块600
下载体501
载体502
上载体503
透镜504、506、508、510
电源供应终端512、514
通孔515
反射层519
胶材521
外壳540
光源产生装置700
灯泡800
外壳921
透镜922
照明模块924
支架925
散热器926
串接部927
电串接器928
具体实施方式
本发明公开一种发光元件及其制造方法，为了使本发明的叙述更加详尽与完备，请参照下列描述并配合图3A至图10的附图。
图3A与图3B所示为本发明第一实施例的光电元件300的侧视图与上视图。光电元件300具有一个基板30。基板30并不限定为单一材料，也可以是由多种不同材料组合而成的复合式基板。例如：基板30可以包含两个相互接合的第一基板与第二基板(图未示)。
接着，在基板30上形成多个延伸排列的阵列式光电元件单元U、一个第一接触光电元件单元U1及一个第二接触光电元件单元U2。阵列式光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的制作方式，例如下面所述：
首先，以传统的外延成长制作工艺，在一基板30上形成一外延叠层，包含第一半导体层321，一活性层322，以及一第二半导体层323。
接着，如图3B所示，以黄光光刻制作工艺技术选择性移除部分外延叠层以在成长基板上形成分开排列的多个光电元件单元U、一个第一接触光电元件单元U1及一个第二接触光电元件单元U2并形成至少一个沟槽S。在一实施例中，此沟槽S可以包含以黄光光刻制作工艺技术蚀刻使每一个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的第一半导体层321具有一暴露区域，以做为后续导电配线结构的形成平台。
在另一实施例中，为了增加元件整体的出光效率，也可以通过转移外延叠层或基板接合的技术，将光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的外延叠层设置于基板30之上。光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的外延叠层可以以加热或加压的方式与基板30直接接合，或是通过透明黏着层(图未示)将光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的外延叠层与基板30黏着接合。其中，透明黏着层可以是一有机高分子透明胶材，例如聚酰亚胺(polyimide)、苯并环丁烷(benzocyclobutane,BCB)、过氟环丁烷(prefluorocyclobutane,PFCB)、环氧类树脂(Epoxy)、压克力类树脂(Acrylic Resin)、聚脂类树脂(PET)、聚碳酸酯类树脂(PC)等材料或其组合；或一透明导电氧化金属层，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡氟(FTO)、锑锡氧化物(ATO)、镉锡氧化物(CTO)、氧化锌铝(AZO)、氧化锌镓(GZO)等材料或其组合；或一无机绝缘层，例如氧化铝(Al2O3)、氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二钽(TantalumPentoxide,Ta2O5)等材料或其组合。在一实施例中，上述基板30可具有一波长转换材料。
实际上，将光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的外延叠层设置于基板30上的方法不限于此，在本技术领域中具有通常知识的人应可以理解。此外，在一实施例中，根据基板30转移次数的不同，可以形成第二半导体层323与基板30相邻，第一半导体层321在第二半导体层323上，中间夹有活性层322的结构。
接着，在第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的外延叠层的部分表面及相邻光电元件单元U的外延叠层间以化学气相沉积方式(CVD)、物理气相沉积方式(PVD)、溅镀(sputtering)等技术沉积形成第一绝缘层361，作为外延叠层的保护与相邻光电元件单元U间的电性绝缘。之后，以蒸镀或溅镀的方式在两个相邻的光电元件单元U的第一半导体层321表面上与第二半导体层323表面上分别形成多个彼此完全分离的导电配线结构362。这些彼此完全分离的多个导电配线结构362，一端以单一方向分布的方式配置在第一半导体层321上，并通过第一半导体层321使导电配线结构362彼此电性连结。这些在空间上彼此分离的导电配线结构362继续延伸至另一个相邻的光电元件单元U的第二半导体层323上，另一端与光电元件单元U的第二半导体层323电性相连，使两个相邻的光电元件单元U形成电性串联。
将相邻的光电元件单元U进行电性连结的方法不限于此，在本技术领域中具有通常知识的人应可以理解，通过将导电配线结构两端分别配置于不同光电元件单元的相同或不同导电极性的半导体层上，可以使光电元件单元间形成并联或串联的电性连结结构。
自图3A-图3B观之，光电元件300在电路设计上为一串串联阵列排列。在光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的第一半导体层321上形成第一电极341，并在第二半导体层323上形成第二电极342。其中，形成第一电极341及第二电极342的制作工艺，可以与导电配线结构362于同一形成制作工艺中进行，也可以由多次制作工艺所完成。而形成第一电极341及第二电极342的材质，可以分别与形成导电配线结构362的材质相同或不同。在一实施例中，第二电极342可为一多层结构，及/或包含一金属反射层(图未示)，且反射率大于80％。在一实施例中，导电配线结构362可为一金属反射层，且反射率大于80％。
之后，如图3B所示，可形成一第二绝缘层363于上述多个导电配线结构362、部分第一绝缘层361、及部分外延叠层侧壁之上。在一实施例中，上述第一绝缘层361、第二绝缘层363可为一透明绝缘层。且上述第一绝缘层361、第二绝缘层363的材质可以是氧化物、氮化物、或聚合物(polymer)，氧化物可包含氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二钽(Tantalum Pentoxide,Ta2O5)或氧化铝(AlOx)；氮化物可包含氮化铝(AlN)、氮化硅(SiNx)；聚合物可包含聚酰亚胺(polyimide)或苯并环丁烷(benzocyclobutane,BCB)等材料或为上述的复合组合。在一实施例中，第二绝缘层363可为一布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector)结构。在一实施例中，第二绝缘层363的厚度大于第一绝缘层361的厚度。
最后，形成一第三电极381于上述第一电极341之上，一第四电极382于上述第二电极342之上；及至少一第一散热垫383于光电元件单元U的第二半导体层323之上，其中上述第一散热垫383通过第二绝缘层363与光电元件单元U的第二半导体层323电性绝缘。在一实施例中，第一散热垫383于垂直基板30表面上的投影，不形成于第一绝缘层361之上。在一实施例中，第一散热垫383形成于一平坦表面之上。如图3A所示，在一实施例中，光电元件300中的每一个光电元件单元U的第二半导体层323都具一第一散热垫383，且此第一散热垫383通过第二绝缘层363与光电元件单元U的第二半导体层323电性绝缘。
在一实施例中，上述第三电极381、第四电极382及第一散热垫383可于同一制作工艺中一起形成或于不同制作工艺中分开形成。在一实施例中，上述第三电极381、第四电极382及第一散热垫383可具有相同的叠层结构。为了达到一定的导电度，第一电极341、第二电极342、导电配线结构362、第三电极381、第四电极382及第一散热垫383的材料可以是金属，例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铬(Cr)、铝(Al)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、锡(Sn)等，或其合金或其叠层组合。
在一实施例中，第二半导体层323具有一上表面及一第一表面积，且第一散热垫383具有一第二表面积，且此第二面积与第一面积的比值介于80～100％。在一实施例中，任意两个第一散热垫383的边界可具有一最短距离D，及/或D大于100μm。
在一实施例中，如图3C所示，可提供一载板或一电路元件P，通过打线或焊锡等方式于载板或电路元件P上形成一第一载板电极E1、及一第二载板电极E2。此第一载板电极E1、及第二载板电极E2可与光电元件300的第三电极381及第四电极382，形成一倒装式结构。
在一实施例中，此第一载板电极E1、可与光电元件300的第三电极381及一第一散热垫383电连接，以及第二载板电极E2、可与第四电极382及另一第一散热垫383电连接，形成一倒装式结构。在此实施例中，此上述第一散热垫383因为与与第一载板电极E1及第二载板电极E2形成电性连结而可以帮助散热。在此实施例中，因为串联阵列排列的光电元件300中的每个光电元件单元U在作动时会具有一电压差，通过第一散热垫383与光电元件单元U的电性绝缘可以避免作动时上述电压差造成各别光电元件单元U间的击穿或漏电。此外，第一散热垫383于垂直基板30表面上的投影不形成于第一绝缘层361之上也可避免制作工艺上因为沟槽S的高低差而造成的断线，或避免因为第一绝缘层361绝缘不完全造成的漏电或短路。
图4A-图4E为一结构图，显示依据本发明另一些实施例的光电元件单元上视结构图。图4A至图4E显示本发明第一实施例的光电元件的可能变化例，其制作方法、使用材料及标号等与上述第一实施例相同，在此不再赘述。
如图4A所示，各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2呈一直线排列。在此实施例中，在各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的第一电极341或第二电极342可具有一延伸电极3421，以增加各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的电流散布，在本技术领域中具有通常知识的人应可以理解，此延伸电极的形状可依产品的设计需要而调整，而不局限于目前附图的形状。此外，形成于光电元件单元U的第一散热垫383也会因应此延伸电极的形状而作调整，使之不直接接触上述导电配线结构362、第一电极341或第二电极342，且与之电性绝缘。
图4B显示本发明另一可能变化例，在此实施例中，各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2之间不似前述实施例呈直线排列，而呈一环形连接，其中第一接触光电元件单元U1的至少一侧壁与第二接触光电元件单元U2的侧壁相连接。此外，形成于光电元件单元U的第一散热垫383也会因应此延伸电极的形状而作调整，使之不直接接触上述导电配线结构362、第一电极341或第二电极342，且与之电性绝缘。
图4C显示本发明另一可能变化例，在此实施例中，各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2可为一环形连接。除第一接触光电元件单元U1外，各个光电元件单元U及第二接触光电元件单元U2的第一电极341的宽度较导电配线结构362细并进一步往各单元内部延伸，以增加电流散布。此外，形成于光电元件单元U的第一散热垫383也会因应此导电配线结构362、第一电极341或第二电极342的形状而作调整，使之不直接接触上述导电配线结构362、第一电极341或第二电极342，且与之电性绝缘。
图4D显示本发明另一可能变化例，在此实施例中，各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2可为一环形连接，且各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的形状可依设计需要变化，而非完全相同。在此实施例中，包含三个形状不同的光电元件单元U，在本技术领域中具有通常知识的人应可以理解，光电元件单元U的数量、形状、大小或排列方式可以配合产品需要的驱动电压数而调整设计。此外，形成于光电元件单元U的第一散热垫383也会因应此导电配线结构362、第一电极341或第二电极342的形状而作调整，使之不直接接触上述导电配线结构362、第一电极341或第二电极342，且与之电性绝缘。
图4E显示本发明另一可能变化例，在此实施例中，各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2可为一W形连接，即相邻两行的光电元件单元U的连接方向相异，且形成一具有四行四列的矩阵排列。在本技术领域中具有通常知识的人应可以理解，光电元件单元U的数量、或排列方式可以配合产品需要的驱动电压数而调整设计。在本实施例中，通过上述螺旋形排列，第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2可形成在同一列上，因为第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的位置需配合后续与外部电路的连接，因此在另一实施例中，也可通过调整光电元件单元U的排列方式，使第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2位于矩阵的对角线两端。此外，形成于光电元件单元U的第一散热垫383也会因应此导电配线结构362、第一电极341或第二电极342的形状而作调整，使之不直接接触上述导电配线结构362、第一电极341或第二电极342，且与之电性绝缘。
图5A至图5E显示本发明第二实施例的光电元件制造流程的侧视图与上视图。光电元件300’为上述第一实施例的改变例。其中图5A-图5B是接续上述图3A-图3B之后制作，其制作方法、使用材料及标号等与上述第一实施例相同，在此不再赘述。在此实施例的上视图中，为了明显显示出与上述第一实施例的差异，省略绘制部分元件，以保持图面的简洁，在本技术领域中具有通常知识的人应可以对照前述实施例而充分理解本实施例的说明。
如图5A-图5B所示，可形成一支撑元件44于基板30之上并包覆基板30的侧壁。在一实施例中，此支撑元件44可为透明，材料可为硅胶树脂、环氧树脂或其他材料。在一实施例中，还可形成一导光元件(图未示)于上述支撑元件44之上，在一实施例中，此导光元件的材料可为玻璃。
接着，可形成一光学层46于上述光学元件的第二绝缘层363之上且包覆各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2。光学层46的材料可包含一基质及高反射率物质的混合物，其中基质可为硅胶树脂、环氧树脂或其他材料，高反射率物质可为TiO2。
接着，如图5C所示，在光学层46上形成多个开口461，此多个开口乃相对应于第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的第三电极381及第四电极382的位置，并裸露出部分的第三电极381及第四电极382。在一实施例中，上述开口461也对应于各个光电元件单元U的第一散热垫383的位置，并裸露出部分的第一散热垫383。
接着，如图5D-图5E所示，形成一第五电极40及一第六电极42分别与第三电极381及第四电极382电连接。在一实施例中，上述第五电极40及一第六电极42也可选择性地分别与至少一第一散热垫383电连接，以帮助后续散热。在一实施例中，第五电极40或第六电极42包含一金属反射层。在一实施例中，光学层46介于第三电极381与第五电极40之间以及第四电极382与第六电极42之间。在一实施例中，光学层46的外边界大于基板30的外边界。
最后，如图5F所示，可提供一载板或一电路元件P，通过打线或焊锡等方式于载板或电路元件P上形成一第一载板电极E1、及一第二载板电极E2。此第一载板电极E1、及第二载板电极E2可与光电元件300’的第五电极40及第六电极42，形成一倒装式结构。在一实施例中，上述第五电极40及一第六电极42超出基板30的外边界。在一实施例中，第五电极40及第六电极42于垂直基板30表面的投影面积大于基板30面积。在此实施例中，通过加大第五电极40及第六电极42的面积，可以使得后续与载板或电路元件P的连结更为方便，而可减少对位的困扰。
图6A至图6F显示本发明第三实施例的光电元件制造流程的侧视图与上视图。光电元件400为上述第二实施例的改变例。其中图6A-图6B是接续上述图5A-图5B之后制作，其制作方法、使用材料及标号等与上述第一实施例相同，在此不再赘述。在此实施例的上视图中，为了明显显示出与上述实施例的差异，省略绘制部分元件，以保持图面的简洁，在本技术领域中具有通常知识的人应可以对照前述实施例而充分理解本实施例的说明。
如图6A-图6B所示，本实施例包含一支撑元件44形成于上述光电元件的基板30上，并包覆基板30的侧壁。接着，形成一第二散热垫48于上述光电元件及支撑元件44之上。在一实施例中，此第二散热垫48可与第一散热垫383在同一制作工艺中同时形成或于不同制作工艺中分开形成。在一实施例中，此第二散热垫48可与第一散热垫383具有相同的材料。在一实施例中，此第二散热垫48的材料可为具有导热系数>50W/mk的材料或绝缘材料，例如金属或类碳钻(diamond-like carbon)等。
在本实施例中，此第二散热垫48包含两个第一部分482形成于支撑元件44之上及一第二部分481形成于上述光电元件之上且于此第二部分482的两端连接上述两第一部分481，而形成一哑铃形。在一实施例中，上述第一部分482具有一宽度大于此第二部分481的一宽度。
在一实施例中，此第二散热垫48形成于两个光电元件单元U之间，且不直接接触上述第一散热垫383，也不与第一散热垫383电性相连。在一实施例中，此第二散热垫48形成于两个光电元件单元U之间的第二绝缘层363之上。
接着，如图6C-图6D所示，可形成一光学层46于上述光学元件的第二绝缘层363之上且包覆各个光电元件单元U、第一接触光电元件单元U1、第二接触光电元件单元U2及上述第二散热垫48。光学层46的材料可包含一基质及高反射率物质的混合物，其中基质可为硅胶树脂、环氧树脂或其他材料，高反射率物质可为TiO2。
接着，在光学层46上形成多个开口461，此多个开口乃相对应于第一接触光电元件单元U1及第二接触光电元件单元U2的第三电极381及第四电极382的位置，并裸露出部分的第三电极381及第四电极382。在一实施例中，上述开口461也对应于各个光电元件单元U的第一散热垫383的位置，并裸露出部分的第一散热垫383。
接着，如图6E-图6F所示，形成一第五电极40及一第六电极42分别与第三电极381及第四电极382电连接。在一实施例中，上述第五电极40及一第六电极42也可选择性地分别与至少一第一散热垫383及第二散热垫48连接，以帮助后续散热，而完成本实施例的光电元件400的制作。在一实施例中，第五电极40或第六电极42包含一金属反射层。在一实施例中，光学层46介于第三电极381与第五电极40之间以及第四电极382与第六电极42之间。在一实施例中，光学层46的外边界大于基板30的外边界。
在一实施例中，可提供一载板或一电路元件(图未示)，通过打线或焊锡等方式于载板或电路元件上形成一第一载板电极(图未示)、及一第二载板电极(图未示)。此第一载板电极、及第二载板电极可与光电元件400的第五电极40及第六电极42，形成一倒装式结构。在一实施例中，上述第五电极40及一第六电极42超出基板30的外边界。在一实施例中，第五电极40及第六电极42于垂直基板30表面的投影面积大于基板30面积。在此实施例中，通过加大第五电极40及第六电极42的面积，可以使得后续与载板或电路元件的连结更为方便，而可减少对位的困扰。
图7A至图7D显示本发明第四实施例的光电元件的制造流程图。如图7A所示，本实施例包含一基板(图未示)。基板并不限定为单一材料，也可以是由多种不同材料组合而成的复合式基板。例如：基板可以包含两个相互接合的第一基板与第二基板(图未示)。
接着，在基板以传统的外延成长制作工艺，形成一外延叠层，包含第一半导体层321，一活性层(图未示)，以及一第二半导体层323。之后，形成一沟槽S以裸露出部分第一半导体层321，并形成一第一绝缘层361于上述沟槽的侧壁以与活性层，及第二半导体层323电性隔绝。在一实施例中，可形成一金属层于此沟槽S中以形成一第一延伸电极(图未示)。接着，形成一第一电极341于上述第一延伸电极之上及一第二电极342于第二半导体层323之上。在一实施例中，第一电极341或第二电极342可为一多层结构，及/或包含一金属反射层(图未示)，且反射率大于80％。
接着，如图7B所示，可形成一支撑元件44于基板之上并包覆基板的侧壁。在一实施例中，此支撑元件44可为透明，材料可为硅胶树脂、环氧树脂或其他材料。在一实施例中，还可形成一导光元件(图未示)于上述支撑元件44之上，在一实施例中，此导光元件的材料可为玻璃。接着，形成一第二散热垫48于上述光电元件及支撑元件44之上。在一实施例中，此第二散热垫48的材料可为具有导热系数>50W/mk的材料，例如金属；第二散热垫48的材料也可为一绝缘材料例如类碳钻(diamond-like carbon)、钻石(diamond)等。
在本实施例中，此第二散热垫48包含两个第一部分482形成于支撑元件44之上及一第二部分481形成于上述光电元件之上且于此第二部分482的两端连接上述两第一部分481，而形成一哑铃形。在一实施例中，上述第一部分482具有一宽度大于此第二部分481的一宽度。
在一实施例中，此第二散热垫48形成于第一电极341及第二电极342之间，且不直接接触上述第一电极341或第二电极342，也不与上述第一电极341或第二电极342电性相连。
接着，可形成一光学层46于上述光学元件之上且覆盖上述第二散热垫48、第一电极341及第二电极342。光学层46的材料可包含一基质及高反射率物质的混合物，其中基质可为硅胶树脂、环氧树脂或其他材料，高反射率物质可为TiO2。
接着，在光学层46上形成多个开口461，此多个开口乃相对应于第一电极341及第二电极342的位置，并裸露出部分的第一电极341及第二电极342。
接着，如图7D所示，形成一第五电极40及一第六电极42分别与第一电极341及第二电极342电连接，以完成本实施例光电元件500的制作。在一实施例中，上述第五电极40及一第六电极42也可选择性的与第二散热垫48连接，以帮助后续散热。在一实施例中，第五电极40或第六电极42包含一金属反射层。在一实施例中，光学层46介于第一电极341与第五电极40之间以及第二电极342与第六电极42之间。在一实施例中，光学层46的外边界大于基板的外边界。
在一实施例中，可提供一载板或一电路元件(图未示)，通过打线或焊锡等方式于载板或电路元件上形成一第一载板电极(图未示)、及一第二载板电极(图未示)。此第一载板电极、及第二载板电极可与光电元件500的第五电极40及第六电极42，形成一倒装式结构。在一实施例中，上述第五电极40及一第六电极42超出基板的外边界。在一实施例中，第五电极40及第六电极42于垂直基板表面的投影面积大于基板面积。在此实施例中，通过加大第五电极40及第六电极42的面积，可以使得后续与载板或电路元件的连结更为方便，而可减少对位的困扰。
图8A至图8C绘示出一发光模块示意图，图8A显示一发光模块外部透视图，一发光模块600可包含一载体502，一光电元件(未显示)，多个透镜504、506、508及510，及两电源供应终端512及514。此发光模块500可连接于之后描述的发光单元540。
图8B-图8C显示一发光模块600的剖视图，其中图8C图8B的E区的放大图。载体502可包含一上载体503及下载体501，其中下载体501的一表面可与上载体503接触。透镜504及508形成在上载体503之上。上载体503可形成至少一通孔515，而依本发明实施例形成的光电元件300或其他实施例的光电元件(图未示)可形成在上述通孔515中并与下载体501接触，且被胶材521包围。胶材521之上具有一透镜508，其中胶材521的材料可为硅胶树脂、环氧树脂或其他材料。在一实施例中，通孔515的两侧壁之上可形成一反射层519以增加出光效率；下载体501的下表面可形成一金属层517以增进散热效率。
图9A-图9B绘示出一光源产生装置示意图700，一光源产生装置700可包含一发光模块600、一发光单元540、一电源供应系统(未显示)以供应发光模块600一电流、以及一控制元件(未显示)，用以控制电源供应系统(未显示)。光源产生装置700可以是一照明装置，例如路灯、车灯或室内照明光源，也可以是交通号志或一平面显示器中背光模块的一背光光源。
图10绘示一灯泡示意图。灯泡800包括一个外壳921，一透镜922，一照明模块924，一支架925，一散热器926，一串接部927及一电串接器928。其中照明模块924包括一载体923，并在载体923上包含至少一个上述实施例中的光电元件300或其他实施例的光电元件(图未示)。
具体而言，基板30为一成长及/或承载基础。候选材料可包含导电基板或不导电基板、透光基板或不透光基板。其中导电基板材料其一可为锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、铟化磷(InP)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、铝酸锂(LiAlO2)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、金属。透光基板材料其一可为蓝宝石(Sapphire)、铝酸锂(LiAlO2)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、玻璃、钻石、CVD钻石、与类钻碳(Diamond-Like Carbon；DLC)、尖晶石(spinel,MgAl2O4)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiOX)及镓酸锂(LiGaO2)。
外延叠层(图未示)，包含第一半导体层321，一活性层322，以及一第二半导体层323。第一半导体层321及第二半导体层323例如为包覆层(cladding layer)或限制层(confinement layer)，单层或多层结构。上述第一半导体层331与第二半导体层323是电性、极性或掺杂物相异，其电性选择可以为p型、n型、及i型中至少任意二者的组合，可分别提供电子、空穴，使电子、空穴于活性层322中结合以发光。第一半导体层321、活性层322，以及第二半导体层323的材料可包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，例如AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P，其中0≦x,y≦1；(x+y)≦1。依据活性层322的材料，外延叠层可发出波长介于610nm及650nm之间的红光，波长介于530nm及570nm之间的绿光，波长介于450nm及490nm之间的蓝光，或是波长小于400nm的紫外光。
在本发明的另一实施例中，光电元件300、300’、400、500可为一外延原件或一发光二极管，其发光频谱可以通过改变半导体单层或多层的物理或化学要素进行调整。此单层或多层的半导体材料可选自铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、磷(P)、氮(N)、锌(Zn)以及氧(O)所构成群组。活性层322的结构如：单异质结构(single heterostructure；SH)、双异质结构(double heterostructure；DH)、双侧双异质结构(double-side doubleheterostructure；DDH)、或多层量子阱(multi-quantum well；MQW)结构。再者，调整活性层322量子阱的对数也可以改变发光波长。
在本发明的一实施例中，第一半导体层321与基板30间尚可选择性地包含一缓冲层(buffer layer，未显示)。此缓冲层介于二种材料系统之间，使基板30的材料系统“过渡”至第一半导体层321的材料系统。对发光二极管的结构而言，一方面，缓冲层用以降低二种材料间晶格不匹配的材料层。另一方面，缓冲层也可以是用以结合二种材料或二个分离结构的单层、多层或结构，其可选用的材料如：有机材料、无机材料、金属、及半导体等；其可选用的结构如：反射层、导热层、导电层、欧姆接触(ohmic contact)层、抗形变层、应力释放(stress release)层、应力调整(stress adjustment)层、接合(bonding)层、波长转换层、及机械固定构造等。在一实施例中，此缓冲层的材料可选自氮化铝或氮化镓，且此缓冲层可由溅镀或原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)的方式形成。
第二半导体层323上还可选择性地形成一接触层(未显示)。接触层设置于第二半导体层323远离活性层322的一侧。具体而言，接触层可以为光学层、电学层、或其二者的组合。光学层可以改变来自于或进入活性层的电磁辐射或光线。在此所称的「改变」是指改变电磁辐射或光的至少一种光学特性，前述特性包含但不限于频率、波长、强度、通量、效率、色温、演色性(rendering index)、光场(light field)、及可视角(angle of view)。电学层可以使得接触层的任一组相对侧间的电压、电阻、电流、电容中至少其一的数值、密度、分布发生变化或有发生变化的趋势。接触层的构成材料包含氧化物、导电氧化物、透明氧化物、具有50％或以上穿透率的氧化物、金属、相对透光金属、具有50％或以上穿透率的金属、有机质、无机质、荧光物、磷光物、陶瓷、半导体、掺杂的半导体、及无掺杂的半导体中至少其一。在某些应用中，接触层的材料为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化铟锌、氧化锌铝、与氧化锌锡中至少其一。若为相对透光金属，其厚度优选地约为0.005μm～0.6μm。
以上各附图与说明虽仅分别对应特定实施例，然而，各个实施例中所说明或公开的元件、实施方式、设计准则、及技术原理除在彼此显相冲突、矛盾、或难以共同实施之外，吾人当可依其所需任意参照、交换、搭配、协调、或合并。虽然本发明已说明如上，然而其并非用以限制本发明的范围、实施顺序、或使用的材料与制作工艺方法。对于本发明所作的各种修饰与变更，都不脱离本发明的精神与范围。

Claims (21)

1.一种光电元件，包含：
基板，具有第一侧及第二侧相对该第一侧，及第一外边界；
第一接触光电元件单元，位于该基板之该第一侧；
第二接触光电元件单元，位于该基板之该第一侧；
多个第三光电元件单元，位于该基板之该第一侧，且与该第一接触光电元件单元及该第二接触光电元件单元串联联接；
多个第二电极，分别形成在该第一接触光电元件单元，该第二接触光电元件单元及该多个第三光电元件单元之上；
多个金属叠层结构，分别形成在该多个第三光电元件单元之上，其中于该光电元件之一剖视图中，该多个金属叠层结构与形成在该多个第三光电元件单元之上的该多个第二电极重叠；
多个导电配线结构，电连接该第一接触光电元件单元，该第二接触光电元件单元及该多个第三光电元件单元；
第五电极，覆盖该第一接触光电元件单元并覆盖该多个第三光电元件单元中的一个；以及
第六电极覆盖该第二接触光电元件单元并覆盖该多个第三光电元件单元中的另一个。
2.如权利要求1所述的光电元件，还包括多个第一电极，分别形成在该第一接触光电元件单元，该第二接触光电元件单元及该多个第三光电元件单元之上。
3.如权利要求1或2所述的光电元件，其中于该光电元件之一上视图中，该多个金属叠层结构具有不同形状。
4.如权利要求1所述的光电元件，其中各该些光电元件单元包含：第一半导体层；第二半导体层；以及活性层形成在该第一半导体层与该第二半导体层之间。
5.如权利要求1所述的光电元件，其中该些导电配线结构彼此完全分离，且任一该些导电配线结构电连接两相邻的该些光电元件单元及/或还包含一第一绝缘层介于该些导电配线结构及该些光电元件单元之间，及/或一第二绝缘层形成于该导电配线结构之上。
6.如权利要求4所述的光电元件，其中该第二半导体层具有第一表面积，各该多个金属叠层结构形成于该第二半导体层之上且具有第二表面积，且其中该第二表面积与该第一表面积的比值介于80～100％。
7.如权利要求5所述的光电元件，其中第二绝缘层的厚度大于该第一绝缘层的厚度。
8.如权利要求1所述的光电元件，还包含支撑元件，形成于该基板的该第二侧并包覆该基板的侧壁。
9.如权利要求2所述的光电元件，还包含第三电极，形成于该第一接触光电元件单元之上并与之电连接，及第四电极，形成于该第二接触光电元件单元的该第二电极之上并与之电连接。
10.如权利要求5所述的光电元件，还包含光学层，形成于该第二绝缘层之上，其中该光学层具有第二外边界，且该基板的该第一外边界形成于该第二外边界之内。
11.如权利要求10所述的光电元件，其中该光学层的材料包含基质及高反射率物质的混合物。
12.如权利要求11所述的光电元件，其中该基质包含硅胶树脂或环氧树脂。
13.如权利要求11所述的光电元件，其中该高反射率物质包含TiO2。
14.如权利要求1所述的光电元件，其中该多个金属叠层结构与该多个第三光电元件单元电性绝缘。
15.如权利要求1所述的光电元件，其中该第一接触光电元件单元，该第二接触光电元件单元及该多个第三光电元件单元呈直线排列。
16.如权利要求1所述的光电元件，其中该第一接触光电元件单元，该第二接触光电元件单元及该多个第三光电元件单元呈环形连接。
17.如权利要求1所述的光电元件，其中该第一接触光电元件单元，该第二接触光电元件单元及该多个第三光电元件单元为W形连接。
18.如权利要求1所述的光电元件，其中该第一接触光电元件单元，该第二接触光电元件单元及该多个第三光电元件单元为一矩阵排列。
19.如权利要求1所述的光电元件，其中该多个金属叠层结构不直接接触该多个导电配线结构。
20.如权利要求1所述的光电元件，还包括沟槽位于两相邻之该第一接触光电元件单元，该第二接触光电元件单元及该多个第三光电元件单元之间。
21.如权利要求20所述的光电元件，其中该多个金属叠层结构之任一个不位于该沟槽上。
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