CN106067505B - 发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光二极管，包括第一型半导体层、发光层、第二型半导体层、第一电极、第二电极、布拉格反射结构、导电层以及多个绝缘图案。发光层位于第一型半导体层与第二型半导体层之间。第一电极电性连接第一型半导体层。第二电极电性连接第二型半导体层。第一电极与第二电极皆位于布拉格反射结构的相同一侧。导电层配置在布拉格反射结构与第二型半导体层之间。绝缘图案配置在导电层与第二型半导体层之间，且导电层在绝缘图案以外的面积接触第二型半导体层。本发明技术方案中，配置在布拉格反射结构上的膜层可良好地披覆在布拉格反射结构上，而有助于发光二极管的性能提升。
Description
技术领域
本发明是有关于一种适用于在发光二极管，且特别是一种具有布拉格反射结构的发光二极管。
背景技术
近年来发光二极管(Light emitting diode，LED)的发光效率不断提升。另一方面，相较于传统灯泡，发光二极管具有以下的优势：例如体积小、寿命长、低电压/电流驱动、不易破裂、不含水银(没有污染问题)以及发光效率佳(省电)等特性。由于上述这些优点以及发光二极管的发光效率于近年来快速的发展使得发光二极管已渐渐取代传统灯泡，因此发光二极管在照明领域及显示领域中受到极大的重视。
提升发光二极管的发光效率正是发光二极管可以应用在不同的领域的关键。一般来说，会在发光二极管的一侧制作分布式布拉格反射结构(Distributed BraggReflector，DBR)，以将发光二极管的发光层所发出的部分光线经过反射而朝向预定的发光方向发射出去以提升出光效率(Light Extraction Efficiency)。
发明内容
本发明提供一种发光二极管，其性能佳。
本发明提供一种发光二极管，包括第一型半导体层、发光层、第二型半导体层、第一电极、第二电极、布拉格反射结构、导电层以及多个绝缘图案。发光层位于第一型半导体层与第二型半导体层之间。第一电极电性连接第一型半导体层。第二电极电性连接第二型半导体层。第一电极与第二电极皆位于布拉格反射结构的相同一侧。导电层配置在布拉格反射结构与第二型半导体层之间。绝缘图案配置在导电层与第二型半导体层之间，且导电层在绝缘图案以外的面积接触第二型半导体层。各绝缘图案具有面向第二型半导体层的一第一表面、背向第二型半导体层的一第二表面以及一斜面。斜面连接于第一表面与第二表面之间且相对于第一表面与第二表面倾斜。
在本发明的一实施例中，上述的斜面与第一表面在绝缘图案的材质内夹有一锐角θ1。
在本发明的一实施例中，10°≦θ1≦80°。
在本发明的一实施例中，上述的30°≦θ1≦50°。
在本发明的一实施例中，上述的各绝缘图案包括多个第一子层及多个第二子层。第一子层与第二子层交替堆叠。
在本发明的一实施例中，上述的第一子层的材质与第二子层的材质相异。
在本发明的一实施例中，上述的第一子层的材质与第二子层的材质相同，而第一子层的密度与第二子层的密度相异。
在本发明的一实施例中，上述的各第一子层的材料包括五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化锆(ZrO2)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铪(HfO2)、二氧化钛(TiO2)或上述之组合。
在本发明的一实施例中，上述的各第二子层的材料包括二氧化硅(SiO2)之组合。
在本发明的一实施例中，上述的各第一子层的材质与各第二子层的材质相同，而各第一子层的密度与各第二子层的密度相异。
在本发明的一实施例中，上述的布拉格反射结构在至少涵盖0.8X nm至1.8X nm的反射波长范围的反射率为95％以上。发光层用以发出光束，光束在发光波长范围具有峰值波长，而X为发光波长范围的峰值波长。
在本发明的一实施例中，上述的第一型半导体层具有第一部份以及第二部分。发光层叠置在第一部分上，第二部分由第一部分向外延伸而凸出于发光层的面积以与第一电极电性连接。第一电极、发光层、第二型半导体层与第二电极位于第一型半导体层的第一侧。
在本发明的一实施例中，上述的布拉格反射结构位于第一型半导体层的第一侧。布拉格反射结构至少位于第二电极与第二型半导体层之间。布拉格反射结构具有多个贯穿开口。第二电极填入贯穿开口，以电性连接第二型半导体层。
在本发明的一实施例中，绝缘图案对应于贯穿开口。
本发明提供一种发光二极管，包括第一型半导体层、发光层、第二型半导体层、第一电极、第二电极、布拉格反射结构、导电层以及多个绝缘图案。发光层位于第一型半导体层与第二型半导体层之间。第一电极电性连接第一型半导体层。第二电极电性连接第二型半导体层。第一电极与第二电极皆位于布拉格反射结构的相同一侧。导电层配置在布拉格反射结构与第二型半导体层之间。绝缘图案配置在导电层与第二型半导体层之间，且导电层在绝缘图案以外的面积接触第二型半导体层。各绝缘图案包括多个第一子层及多个第二子层，且第一子层与第二子层交替堆叠。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管还包括成长基板。第一型半导体层、发光层、第二型半导体层与布拉格反射结构依序叠置在成长基板的第一表面。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管还包括第一绝缘层与第二绝缘层。布拉格反射结构位于第一绝缘层与第二绝缘层之间。第一绝缘层位于布拉格反射结构与第二型半导体层之间。第二绝缘层位于布拉格反射结构与第二电极之间。
在本发明的一实施例中，上述的第一子层的材质与第二子层的材质相异。
在本发明的一实施例中，上述的第一子层的材质与第二子层的材质相同，而第一子层的密度与第二子层的密度相异。
在本发明的一实施例中，上述的各第一子层的材料包括五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化锆(ZrO2)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铪(HfO2)、二氧化钛(TiO2)或上述之组合。
在本发明的一实施例中，上述的各第二子层的材料包括二氧化硅(SiO2)之组合。
在本发明的一实施例中，上述的各第一子层的材质与各第二子层的材质相同，而各第一子层的密度与各第二子层的密度相异。
在本发明的一实施例中，上述的布拉格反射结构在至少涵盖0.8X nm至1.8X nm的反射波长范围的反射率为95％以上。发光层用以发出光束，光束在发光波长范围具有峰值波长，而X为发光波长范围的峰值波长。
在本发明的一实施例中，上述的第一型半导体层具有第一部份以及第二部分。发光层叠置在第一部分上，第二部分由第一部分向外延伸而凸出于发光层的面积以与第一电极电性连接。第一电极、发光层、第二型半导体层与第二电极位于第一型半导体层的第一侧。
在本发明的一实施例中，上述的布拉格反射结构位于第一型半导体层的第一侧。布拉格反射结构至少位于第二电极与第二型半导体层之间。布拉格反射结构具有多个贯穿开口。第二电极填入贯穿开口，以电性连接第二型半导体层。
在本发明的一实施例中，绝缘图案对应于贯穿开口。
基于上述，在本发明一实施例的发光二极管中，布拉格反射结构的侧壁为一斜面，因此配置在布拉格反射结构上的膜层可良好地披覆在布拉格反射结构上，而有助于发光二极管的性能提升。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1A示出为本发明一实施例的发光二极管的剖面图；
图1B为本发明一实施例的布拉格反射结构的反射频谱图；
图1C为本发明一实施例的布拉格反射结构的反射频谱图；
图2示出为本发明另一实施例的发光二极管的剖面图；
图3示出为本发明的另一实施例的发光二极管的剖面图；
图4示出为本发明的再一实施例的发光二极管的剖面图；
图5示出为本发明的又一实施例的发光二极管的剖面图；
图6为本发明一实施例的金属层的剖面示意图；
图7为本发明一实施例的发光二极管的上视示意图；
图8为对应于图7的线A-B的剖面示意图；
图9为对应于图7的线B-C的剖面示意图；
图10为对应于图7的线C-D的剖面示意图；
图11为对应于图7的线E-F的剖面示意图；
图12为对应于图7的线G-H的剖面示意图；
图13为本发明一实施例的布拉格反射结构的剖面示意图；
图14为本发明另一实施例的布拉格反射结构的剖面示意图；
图15为本发明再一实施例的布拉格反射结构的剖面示意图；
图16为本发明又一实施例的布拉格反射结构的剖面示意图；
图17为本发明一实施例的发光二极管的剖面图；
图18A为本发明一实施例的绝缘图案与导电层的放大示意图；
图18B为比较例的绝缘图案与导电层的放大示意图；
图19A为本发明一实施例的绝缘图案的示意图；
图19B为本发明另一实施例的绝缘图案的示意图；
图20为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图；
图21为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图；
图22为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图；
图23为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图；
图24为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图。
附图标记说明：
12、22、162、B12、B22：第一折射层；
14、24、164、B14、B24：第二折射层；
100、100’、100A、200’、200A、300’、300A、400’、400A、500、500A：发光二极管；
101：导电层；
103、103A、103A’、103A1、103A2：绝缘图案；
103f：第一表面；
103g：第二表面；
103h：斜面；
105：绝缘层；
105a、I1：第一绝缘层；
105b、I2：第二绝缘层；
107：电极垫；
110：第一型半导体层；
111：第一侧；
112：第二侧；
120：发光层；
130：第二型半导体层；
140：第一电极；
150：第二电极；
160、160’、260’、360’、560’、DBR1、DBR2、DBR3、DBR4：布拉格反射结构；
103d：侧壁；
103e：底面；
103f、：第一表面；
103g：第二表面；
103h：斜面；
166、167、O1：贯穿开口；
170：成长基板；
171：第一表面；
172：第二表面；
180：第一金属层；
180a、190a：焊部；
180b、190b：指部；
190：第二金属层；
B1、B2：主堆叠层；
C1：过渡堆叠层；
C12：第三折射层；
C14：第四折射层；
D1、D2、D3、D4：修补堆叠层；
D12、D22：第五折射层；
D14、D24：第六折射层；
L、L1、L2、L2’：光束；
M：金属层；
MT：顶表面；
MB：底表面；
MS：侧表面；
N140、N150：缺口；
P1：第一部分；
P2：第二部分；
S140、S150：侧边；
SL1、SL3：第一子层；
SL2、SL4：第二子层；
T1：第一厚度；
T2：第二厚度；
T3：第三厚度；
θ：夹角；
θ1：锐角；
θ1’：角度。
具体实施方式
图1A示出为本发明的一实施例的发光二极管的剖面图。请参照图1A，具体而言，图1A所示出的是水平式发光二极管，且是一种可以应用于打线封装的发光二极管。发光二极管100包括第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、第一电极140、第二电极150以及布拉格反射结构160。在本实施例中的第一型半导体层110与第二型半导体层130的其中一者为N型半导体层(例如为n-GaN)，另一者为P型半导体层(例如为p-GaN)。发光层120位于第一型半导体层110与第二型半导体层130之间，且发光层120用以发出一光束L，其中光束L的发光波长范围具有至少一峰值波长。第一电极140电性连接第一型半导体层110。第二电极150电性连接第二型半导体层130。第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130皆位于布拉格反射结构160的相同一侧。布拉格反射结构160在至少涵盖0.8X nm至1.8X nm的一反射波长范围的反射率为90％以上，其中在至少涵盖0.9X nm至1.6X nm的一反射波长范围的反射率为95％以上，其中X为发光波长范围的峰值波长。
在一实施例中，发光层120可以为量子井结构(Quantum Well,QW)。在其他实施例中，发光层120可以为多重量子井结构(Multiple Quantum Well,MQW)，其中多重量子井结构包括以重复的方式交替设置的多个量子井层(Well)和多个量子阻障层(Barrier)。此外，发光层120的组成材料包括能够发出的峰值波长落在320nm至430nm中(紫外光)、430nm至500nm中(蓝光)、或是500nm至550nm中(绿光)等发光波长范围的光束L的化合物半导体组成，发光层120的组成变化或是结构设计可以改变光束L的发光波长范围，本发明并不以此为限。
详细来说，在本实施例中，第一型半导体层110具有一第一部分P1以及一第二部分P2。发光层120叠置在第一部分P1上。第二部分P2由第一部分P1向外延伸而凸出于发光层120的面积之外以与第一电极140电性连接。第一型半导体层110具有一第一侧111以及相对于第一侧111的一第二侧112。发光层120、第二型半导体层130、第一电极140与第二电极150都位于第一型半导体层110的第一侧111。布拉格反射结构160则位于第一型半导体层110的第二侧112。
具体而言，本实施例的发光二极管100还包括一成长基板170。成长基板170具有一第一表面171以及相对于第一表面171的一第二表面172，其中成长基板170的材质例如是C-Plane、R-Plane或A-Plane之蓝宝石基板(Sapphire)或其它的透明材质。此外，晶格常数接近于第一型半导体层110的单晶化合物也适于做为成长基板170的材质。本实施例的第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130依序成长且叠置在成长基板170的第一表面171。布拉格反射结构160则配置在成长基板170的第二表面172。在其他的实施例中，发光二极管100可以不具有成长基板170，而布拉格反射结构160可以配置在第一型半导体层110的第二侧112。
一般而言，发光层120所发出的光束L会朝各种方向发出，例如光束L1与光束L2由发光层120朝向不同方向发出。不过，发光二极管100的设计为以光束L1的发光方向为主要发光方向时，光束L2可能无法被利用到而限制的发光效率。因此，在本实施例中，布拉格反射结构160是用以将朝下方前进的光束L2反射，并将光束L2导引往成长基板170的上方射出，也就是构成反射光束L2’。如此，发光层120所发出的光线，可以有效地朝向预定的发光方向发出而具有良好的发光效率。
具体而言，布拉格反射结构160主要由至少一主堆叠层区、至少一过渡堆叠层区以及至少一修补堆叠层区所组合而成，其中主堆叠层区,过渡堆叠层区以及修补堆叠层区各别包括多个第一折射层162以及多个第二折射层164，这些第一折射层162与这些第二折射层164交替堆叠。各第一折射层162的折射率异于各第二折射层164的折射率。其中过渡堆叠层区可位于相邻二主堆叠层区之间，以增加相邻二主堆叠层区的反射率，修补堆叠层区至少位于主堆叠层区的一侧，以增加于主堆叠层区的反射率，另外进一步增加布拉格反射结构的反射率的结构，其中过渡堆叠层区可位于相邻二修补堆叠层区之间，且主堆叠层区可位于二修补堆叠层区之间，以进一步增加于相邻二主堆叠层区的反射率。以换言之，布拉格反射结构160是由这些第一折射层162以及第二折射层164交替排列组成周期结构、部分周期结构、渐变增加结构或渐变减少结构，也就是说，布拉格反射结构160中至少一相邻的两个层会是有一者为第一折射层162另一者为第二折射层164。在一实施例中，这些第一折射层162以及第二折射层164各自的厚度与材质可布拉格反射结构160的反射波长范围有关。其中这些主堆叠层区、过渡堆叠层区或修补堆叠层区的结构由第一折射层162以及第二折射层164交替排列组成，可具有相同周期结构、不同周期性结构、渐变增加结构或渐变减少结构组成，主堆叠层区的周期结构、部分周期结构、渐变增加结构或渐变减少结构的组层数大于过渡堆叠层区或修补堆叠层区的周期结构、部分周期结构、渐变增加结构或渐变减少结构的组层数，过渡堆叠层区至少包含相邻二主堆叠层区所包含的一材质，其材质可为一相同材料或相同折射材料。另外，这些第一折射层162以及这些第二折射层164的厚度可以彼此相同或是不同。
本实施例的第一折射层162的材料包括五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化锆(ZrO2)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铪(HfO2)、二氧化钛(TiO2)或上述之组合。另一方面，第二折射层164的材料包括二氧化硅(SiO2)。通过选择第一折射层162以及第二折射层164的材料，可使光束L2被第一折射层162以及第二折射层164吸收的机率下降，以增加光束L2被反射的机率，因而可以提高发光二极管100的发光效率及亮度。特别的是，在本实施例中，布拉格反射结构160对于不同反射波长范围具有良好的反射率(95％以上)，使得发光二极管100合适于应用在需要发出不同发光波长范围的发光装置中。具体来说，若将彼此紧邻的一层第一折射层162与一层第二折射层164视为一个堆叠层组时，应用于发光二极管100的布拉格反射结构160可以包括4个以上至100个以下或更多的堆叠层组。并且，叠层组的数量可以依据所需要的反射性质而调整，本发明并不以此为限，举例来说，可以采用30至50个堆叠层组来构成布拉格反射结构160。
若发光二极管100提供的光束L为紫外光，则发光波长范围的峰值波长可以落在320nm至430nm中。此时，布拉格反射结构160中的第一折射层162的材料可选择含有钽(Ta)元素的材料如五氧化二钽(Ta2O5)，而第二折射层164的材料可选择二氧化硅(SiO2)，但不以此为限。举例而言，当发光波长范围的峰值波长为400nm，本实施例可以通过折射层的材质、厚度与叠层组数目的调整使得布拉格反射结构160在至少涵盖320nm(0.8倍的峰值波长)至720nm(1.8倍的峰值波长)的反射波长范围中都可以提供90％以上的反射率。此外，在其他较佳实施例中，当发光波长范围的峰值波长为400nm，其中布拉格反射结构160在至少涵盖360nm(0.9倍的峰值波长)至560nm(1.4倍的峰值波长)的反射波长范围中都可以提供95％以上的反射率。
图1B为本发明另一实施例的布拉格反射结构的反射频谱图，其中图1B的横轴为波长而纵轴为比反射率，且比反射率是指布拉格反射结构的反射率相较于铝金属层的反射率。在一实施例中，具有图1B的反射频谱的布拉格反射结构是由Ta2O5作为第一折射层而SiO2作为第二反射层。并且，布拉格反射结构中第一折射层与第二折射层各自都为30层，且第一折射层与第二折射层重复的交替堆叠而构成布拉格反射结构。由图1B可知，相较于铝金属层而言，布拉格反射结构在大约350nm至450nm的波长范围都具有高于100％的比反射率。如此一来，具有这种布拉格反射结构的发光芯片可应用于紫外光发光装置，而提升紫外光发光装置的光取出效率。
继续参照图1A，若发光二极管100提供的光束L为蓝光，则发光波长范围的峰值波长可以落在420nm至500nm中。此时，布拉格反射结构160中的第一折射层162的材料可选择含有钛(Ti)元素的材料如二氧化钛(TiO2)，而第二折射层164的材料可选择二氧化硅(SiO2)，但不以此为限。举例而言，当发光波长范围的峰值波长为450nm，本实施例可以通过折射层的材质、厚度与叠层组数目的调整使得布拉格反射结构160在至少涵盖360nm(0.8倍的峰值波长)至810nm(1.8倍的峰值波长)的反射波长范围中都可以提供90％以上的反射率。此外，在其他实施例中，当发光波长范围的峰值波长为450nm，布拉格反射结构160在涵盖405nm(约0.9倍峰值波长)至720nm(约1.6倍峰值波长)的反射波长范围中都可以提供95％以上的反射率。
若发光二极管100提供的光束L为蓝光，并通过不同的封装型式中含有波长转换结构如荧光粉，则发光二极管100提供的光束L为蓝光通过波长转换结构激发出另一激发波长的峰值波长，其另一激发波长的峰值波长大于发光二极管100提供的光束L的峰值波长，使得光束至少包含一个以上的峰值波长，且发光波长及激发波长范围的峰值波长可以落在400nm至700nm中。此时，布拉格反射结构160中的第一折射层162的材料可选择含有钛(Ti)元素的材料如二氧化钛(TiO2)，而第二折射层164的材料可选择二氧化硅(SiO2)，但不以此为限。
举例而言，当至少一发光波长范围的峰值波长为445nm及激发波长的峰值波长为580nm，或另可包含一激发波长的峰值波长为620nm，本实施例可以通过折射层的材质、厚度与叠层组数目的调整使得布拉格反射结构160在至少涵盖356nm(0.8倍发光波长的峰值波长)至801nm(1.8倍发光波长的峰值波长)的反射波长范围中都可以提供90％以上的反射率。此外，在其他实施例中，当发光波长范围的峰值波长为445nm，布拉格反射结构160在涵盖400.5nm(约0.9倍发光波长的峰值波长)至712nm(约1.6倍发光波长的峰值波长)的反射波长范围中都可以提供95％以上的反射率。
若发光二极管100提供的光束L为绿光，则发光波长范围的峰值波长可以落在500nm至550nm中。此时，布拉格反射结构160中的第一折射层162的材料可选择含有钛(Ti)元素的材料如二氧化钛(TiO2)，而第二折射层164的材料可选择二氧化硅(SiO2)，但不以此为限。举例而言，当发光波长范围的峰值波长为525nm，本实施例可以通过折射层的材质、厚度与叠层组数目的调整使得布拉格反射结构160在至少涵盖420nm(0.8倍的峰值波长)至997.5nm(1.9倍的峰值波长)的反射波长范围中都可以提供90％以上的反射率。此外，在其他实施例中，当发光波长范围的峰值波长为525nm，布拉格反射结构160在涵盖472.5nm(约0.9倍峰值波长)至840nm(约1.6倍峰值波长)的反射波长范围中都可以提供95％以上的反射率。
图1C为本发明另一实施例的布拉格反射结构的反射频谱图，其中图1C的横轴为波长而纵轴为反射率。在一实施例中，具有图1C的反射频谱的布拉格反射结构是由TiO2作为第一折射层而SiO2作为第二反射层。并且，布拉格反射结构中第一折射层与第二折射层各自都为24层，且第一折射层与第二折射层重复的交替堆叠而构成布拉格反射结构。由图1C可知，这种布拉格反射结构的反射频谱中，400nm至700nm的波长范围都具有约90％以上的反射率，甚至在400nm到600nm的波长范围都维持在接近100％。由于布拉格反射结构的反射频谱在较广的波长范围都维持有高反射率，这样的布拉格反射结构，在较大的视角下也可提供较广的波长范围的反射效果。
布拉格反射结构的反射频谱在略低于400nm且接近400nm的波长范围仍具有高反射率，并且布拉格反射结构的反射频谱在略高于700nm的波长范围仍具有高反射率，甚至大致在接近800nm的波长范围仍具有不错的反射率。如此一来，具有这种布拉格反射结构的发光芯片可应用于可见光发光装置，而提升可见发光装置的光取出效率。此外，由图1C可知，布拉格反射结构在较长的波长范围，例如800nm到900nm，甚至900nm以上，都具有低于40％的反射率。如此，具有布拉格反射结构的发光芯片在雷射切割与批片的可制程性都可以获得提升。
在此实施例中，当具有上述布拉格反射结构的发光芯片应用于发光装置时，发光芯片中发光层的发光波长可以仅涵盖可见光波长范围的一部份。另外，发光装置中可以还包括有荧光粉，而荧光粉的激发光波长可以涵盖可见光波长范围的另一部份。举例来说，发光层的发光波长可以是蓝光或是绿光，而荧光粉的激发光波长可以是黄光、绿光或是红光等。如此，发光装置通过发光芯片与荧光粉的配置可以发出白光，并且发光芯片中的布拉格反射结构可以有效率地反射白光所涵盖的波长范围。换言之，发光芯片中，发光层的发光波长与布拉格反射结构的反射波长可以仅有部分重叠，不需要彼此一致。当然，发光芯片中，发光层的发光波长与布拉格反射结构的反射波长也可设计成彼此对应，例如都是落在蓝光波长范围、都落在绿光波长范围或是都落在红光波长范围。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2示出为本发明的另一实施例的发光二极管的剖面图。请参照图2，图2所示出的发光二极管100’是一种可以应用于覆晶式封装的发光二极管。本实施例的发光二极管100’类似于图1A的发光二极管芯片100，其主要的差异例如是在于：布拉格反射结构160’位于第二电极150与第二型半导体层130之间，且布拉格反射结构160’具有多个贯穿开口166。换言之，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130以及布拉格反射结构160’在本实施例中是依序叠置在成长基板170的第一表面171。并且，第二电极150填入这些贯穿开口166以电性连接第二型半导体层130。
具体而言，在本实施例中，发光二极管100’还包括一导电层101以及多个绝缘图案103，其中绝缘图案103还可彼此不相连接。导电层101配置在布拉格反射结构160’以及第二型半导体层130之间，且填入这些贯穿开口166的第二电极150可以接触导电层101而通过导电层101电性连接于第二型半导体层130。导电层101的材料例如是氧化铟锡(indium tinoxide,ITO)或是其他具有电流分散作用且可允许光线穿过的材料。
另一方面，这些绝缘图案103配置在导电层101以及第二型半导体层130之间，且部分绝缘图案103对应配置在这些贯穿开口166而使得导电层101在绝缘图案103的面积之外接触于第二型半导体层130。进一步来说，这些绝缘图案103的材料例如是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2)或是其他具有电流阻挡作用的材料。导电层101与绝缘图案103的设置用以使传递于发光层130中的电流均匀分散，可避免电流集中于发光层120的某些部位，这使得发光层120的发光区域较为均匀的分布。因此，上述的配置使得发光二极管100’的发光均匀度较佳。
在本实施例中，由于发光二极管100’是为覆晶式发光二极管，因此在第二电极150上可进一步配置一绝缘层105以及一电极垫107。绝缘层105具有一贯穿开口O1，且电极垫107填入贯穿开口O1以使电极垫107电性连接第二电极150。为了在覆晶接合过程中与外部的基板电性连接与物理性连接，电极垫107以及第一电极140的材料例如是金(Au)、金/锡合金(Au/Sn)或是其他可以应用于共晶接合的导电材料。在此，第一电极140可以直接用于共晶接合，不过本发明不以此为限。在其他的实施例中，第一电极140与第二电极150可以由相同的材料构成，而且第一电极140上方可以额外设置有用以共晶接合的电极垫。
在本实施例中，布拉格反射结构160’的具体设计与材质可以相同于前述实施例的布拉格反射结构160。因此，布拉格反射结构160’在短波长范围的反射率具有良好的表现，而使得发光二极管100’同样的也合适于应用在需要发出短波长范围的发光装置中。
图3示出为本发明的另一实施例的发光二极管的剖面图。请参照图3，图3所示出的是另一种可以应用于覆晶式封装的发光二极管。本实施例的发光二极管200’类似于图2的发光二极管100’，其主要的差异例如是在于：布拉格反射结构260’位于第二电极150与第二型半导体层130之间，且布拉格反射结构260’具有位于第二电极150与第二型半导体层130之间的多个贯穿开口166以及位于第一电极140与第一型半导体层110之间的多个贯穿开口167。换言之，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130以及布拉格反射结构260’在本实施例中是依序叠置在成长基板170的第一表面171。并且，第二电极150填入这些贯穿开口166以电性连接第二型半导体层130以及第一电极140填入这些贯穿开口167以电性连接第一型半导体层110。图3中虽仅示出一个贯穿开口167，但在具体实施时，贯穿开口167的数量可以依据实际设计而调整。
具体而言，在本实施例中，发光二极管200’还包括一导电层101以及多个绝缘图案103，其中绝缘图案103可彼此不相连接。导电层101配置在布拉格反射结构260’以及第二型半导体层130之间，且填入这些贯穿开口166的第二电极150可以接触导电层101而通过导电层101电性连接于第二型半导体层130。导电层101的材料例如是氧化铟锡(indium tinoxide,ITO)或是其他具有电流分散作用且可允许光线穿过的材料。
另一方面，这些绝缘图案103配置在导电层101以及第二型半导体层130之间，且部分绝缘图案103对应配置在这些贯穿开口166所在位置而使得导电层101在绝缘图案103的面积之外接触于第二型半导体层130。进一步来说，这些绝缘图案103的材料例如是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2)或是其他具有电流阻挡作用的材料。导电层101与绝缘图案103的设置用以使传递于发光层130中的电流均匀分散，可避免电流集中于发光层120的某些部位，这使得发光层120的发光区域较为均匀的分布。因此，上述的配置使得发光二极管200’的发光均匀度较佳。
另外，在本实施例中，发光二极管200’还包括位于第一电极140与第一型半导体层110之间的至少一第一金属层180以及位于第二电极150与第二型半导体层130之间的至少一第二金属层190，且部分布拉格反射结构260’位于第一金属层180或第二金属层190上。换言之，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130以及布拉格反射结构260’在本实施例中是依序叠置在成长基板170的第一表面171。并且，第一电极140填入这些贯穿开口167，并通过第一金属层180电性连接第一型半导体层110；第二电极150填入这些贯穿开口166，并通过第二金属层190电性连接第二型半导体层130。
在本实施例中，另一方面，发光二极管200’还包括一第一绝缘层105a以及一第二绝缘层105b。第一绝缘层105a配置在第一型半导体层110上、第二型半导体层130上以及第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130的侧壁上，且第一绝缘层105a还可配置在部分第一金属层180上、部分第二金属层190上以及导电层101上，其中至少部分布拉格反射结构260’位于第一绝缘层105a以及第二绝缘层105b之间。再者，第二绝缘层105b可配置在布拉格反射结构260’上。换言之，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130以及布拉格反射结构260’在本实施例中是依序叠置在成长基板170的第一表面171，并且，这些贯穿开口166贯穿第二绝缘层105b、布拉格反射结构260’以及第一绝缘层105a以供第二电极150填入这些贯穿开口166且电性连接第二金属层190及第二型半导体层130。相似地，这些贯穿开口167贯穿第二绝缘层105b、布拉格反射结构260’以及第一绝缘层105a以供第一电极140填入这些贯穿开口167且电性连接第一金属层180及第一型半导体层110。第一绝缘层105a与第二绝缘层105b的材料例如是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2)或其材质可为一相同材料或相同折射材料。另外，第一绝缘层105a与第二绝缘层105b的材料还可包含布拉格反射结构260’所包含的一材质。
在本实施例中，为了在覆晶接合过程中与外部的基板电性连接与物理性连接，第一电极140与第二电极150的材料例如是金/锡合金(Au/Sn)或是其他可以应用于共晶接合的导电材料。在此，第一电极140与第二电极150可以直接用于共晶接合，不过本发明不以此为限。在其他的实施例中，第一电极140与第二电极150可以由相同的材料构成。
图4示出为本发明的再一实施例的发光二极管的剖面图。请参照图4，图4所示出是再一种可以应用于覆晶式封装的发光二极管。本实施例的发光二极管300’类似于图3的发光二极管200’，其主要的差异例如是在于：发光二极管300’还包括一第一绝缘层105a以及一第二绝缘层105b且布拉格反射结构360’配置在第一绝缘层105a与第二绝缘层105b之间，其中第一绝缘层105a以及第二绝缘层105b可部分重叠且彼此相接触。第一绝缘层105a配置在第一型半导体层110上、第二型半导体层130上以及第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130的侧壁上，且第一绝缘层105a还可配置在部分第一金属层180上、部分第二金属层190上以及导电层101上，其中布拉格反射结构360’位于第一绝缘层105a以及一第二绝缘层105b之间。再者，第二绝缘层105b可配置在布拉格反射结构360’上、第一绝缘层105a上、部分第一金属层180上以及部分第二金属层190上，其中第二绝缘层105b还可包覆布拉格反射结构360’。换言之，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130以及布拉格反射结构360’在本实施例中是依序叠置在成长基板170的第一表面171。并且，这些贯穿开口166贯穿第二绝缘层105b以及第一绝缘层105a以供第二电极150填入这些贯穿开口166且电性连接第二金属层190及第二型半导体层130。相似地，这些贯穿开口167贯穿第二绝缘层105b以及第一绝缘层105a以供第一电极140填入这些贯穿开口167且电性连接第一金属层180及第一型半导体层110。第一绝缘层105a与第二绝缘层105b的材料例如是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2)或其材质可为一相同材料或相同折射材料。另外，第一绝缘层105a或第二绝缘层105b的材料还可包含布拉格反射结构360’所包含的一材质。
图5示出为本发明的又一实施例的发光二极管的剖面图。请参照图5，图5所示出是又一种可以应用于覆晶式封装的发光二极管。本实施例的发光二极管400’类似于图4的发光二极管芯片300’，其主要的差异例如是在于：第一金属层180包括一焊部180a与一指部180b，并且第二金属层190包括一焊部190a与一指部190b，其中第一绝缘层105a以及一第二绝缘层105b可部分重叠并且彼此接触。第一绝缘层105a配置在第一型半导体层110上、第二型半导体层130上以及第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130的侧壁上。另外，第一绝缘层105a配置在部分第一金属层180上、部分第二金属层190上以及导电层101上，且第一绝缘层105配置在部分第一金属层180的焊部180a上以及第一金属层180的指部180b上。部分布拉格反射结构360’位于第一绝缘层105a以及一第二绝缘层105b之间。再者，第二绝缘层105b可配置在布拉格反射结构360’上、第一绝缘层105a上、部分第一金属层180上以及部分第二金属层190上，其中第二绝缘层105b还可包覆布拉格反射结构360’且第二绝缘层105b配置在部分第一金属层180的焊部180a上以及第一金属层180的指部180b上。换言之，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130以及布拉格反射结构360’在本实施例中是依序叠置在成长基板170的第一表面171，并且，这些贯穿开口166贯穿第二绝缘层105b以及第一绝缘层105a以供第二电极150填入这些贯穿开口166且电性连接第二金属层190的焊部190a及第二型半导体层130。这些贯穿开口167贯穿第二绝缘层105b以及第一绝缘层105a以供第一电极140填入这些贯穿开口167且电性连接第一金属层180的焊部180a及第一型半导体层110。第一绝缘层105a与第二绝缘层105b的材料例如是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2)或其材质可为一相同材料或相同折射材料。另外，第一绝缘层105a或第二绝缘层105b的材料还可包含布拉格反射结构360’所包含的一材质。
图6为本发明一实施例的金属层的剖面示意图。请参照图6，金属层M具有顶表面MT、底表面MB与侧表面MS，其中侧表面MS与底表面MB构成一夹角θ，且夹角θ可以小于60度，或是小于45度。举例而言，夹角θ可以为30度至45度。金属层M可以应用于前述实施例的第一金属层180与第二金属层190至少一者当中。
具体来说，金属层M应用于图3的第一金属层180时，贯穿开口167的面积可以设置为落在顶表面MT的面积上，而侧表面MS可以至少局部地被第一绝缘层105a覆盖。此时，因为侧表面MS与底表面MB构成的夹角θ可以小于60度，第一绝缘层105a可以确实地覆盖在侧表面MS上。换言之，第一绝缘层105a覆盖部分金属层M的批覆效果良好。相似地，金属层M应用于图3的第二金属层190或是应用于图4至图5的第一金属层180与第二金属层190至少一者时也可提供类似的效果。
图7为本发明一实施例的发光二极管的上视示意图。图8为对应于图7的线A-B的剖面示意图。图9为对应于图7的线B-C的剖面示意图。图10为对应于图7的线C-D的剖面示意图。图11为对应于图7的线E-F的剖面示意图。图12为对应于图7的线G-H的剖面示意图。在本实施例中，发光二极管500大致上包括导电层101、绝缘图案103、第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、第一电极140、第二电极150、布拉格反射结构560’、成长基板170、第一金属层180与第二金属层190。这些构件有一部份在图7中未示出出来，而是呈现于线A-B、B-C、C-D、E-F或G-H所对应的剖面图中。
由图7可知，发光二极管500的第一电极140与第二电极150彼此相对设置，且彼此分离。第一电极140大致为矩形且第一电极140在面向第二电极150的侧边S140具有多个缺口N140。缺口N140由侧边S140向第一电极140内部延伸，但不贯穿第一电极140。第二电极150大致也为矩形，且第二电极150在面向第一电极140的侧边S150具有多个缺口N150。缺口N150由侧边S150向第二电极150内部延伸，但不贯穿第二电极150。第一电极140与第二电极150的材料例如是金(Au)、金/锡合金(Au/Sn)或是其他可以应用于共晶接合的导电材料。在其他的实施例中，第一电极140与第二电极150可以由相同的材料构成，而且第一电极140与第二电极150上方可以额外设置有用以共晶接合的电极垫。
在本实施例中，第一金属层180的焊部180a重叠于第一电极140，且第一金属层180的指部180b由焊部180a朝向第二电极190延伸并具体地延伸到第二电极150的缺口N150中。由图7可知，指部180b与第二电极150在布局面积上彼此互不重叠。第二金属层190的焊部190a重叠于第二电极150，且第二金属层190的指部190b由焊部190a朝向第一电极180延伸并具体地延伸到第一电极140的缺口N140中。
由图7可知，指部190b与第一电极140在布局面积上彼此互不重叠。导电层101的轮廓围绕第一金属层180而不与第一金属层180重叠。绝缘图案103则对应于第二金属层190设置，且绝缘图案103的轮廓大致与第二金属层190的轮廓相仿。另外，布拉格反射结构560’的轮廓则对应地暴露出第一金属层180的焊部180a与第二金属层190的焊部190a。也就是说，第一金属层180的焊部180a与第二金属层190的焊部190a不与布拉格反射结构560’重叠，这可供第一金属层180的焊部180a实体上与电性上连接第一电极140且供第二金属层190的焊部190a实体上与电性上连接第二电极150。不过，第一金属层180的指部180b与第二金属层190的指部190b可与布拉格反射结构560’重叠。
由图7与图8可知，发光二极管500中，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、导电层101、布拉格反射结构560’与第二电极150依序堆叠在成长基板170上。第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130的堆叠结构中，发光层120与第二型半导体层130会局部被移除且导电层101也对应地在此区域断开而使得第一型半导体层110露出。第一金属层180则配置在露出的第一型半导体层110上。在图8中所示出的第一金属层180为指部180b，并且指部180b对应地位在第二电极150的缺口N150中因而不与第二电极150重叠。此外，布拉格反射结构560’重叠在指部180b。
由图7与图9可知，在第一电极140的侧边S140与第二电极150的侧边S150之间，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、导电层101与布拉格反射结构560’都连续地分布，且这些构件依序堆叠在成长基板170上。
由图7与图10可知，在第一电极140的缺口N140处，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、绝缘图案103、导电层101、第二金属层190与布拉格反射结构560’依序堆叠在成长基板170上。绝缘图案103的轮廓对应于第二金属层190的轮廓且两者彼此重叠。具体来说，图10中的第二金属层190为第二金属层190的指部190b，并且指部190b对应地位在第一电极140的缺口N140中因而不与第一电极140重叠。此外，布拉格反射结构560’重叠在指部190b。
由图7与图11可知，发光二极管500中，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、导电层101、布拉格反射结构560’与第二电极150依序堆叠在成长基板170上。第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130的堆叠结构中，发光层120与第二型半导体层130会局部被移除且导电层101与布拉格反射结构560’也对应地在此区域断开而使得第一型半导体层110露出。第一金属层180则配置在露出的第一型半导体层110上，且第一电极140填入导电层101与布拉格反射结构560’的断开出而实体上与电性上连接第一金属层180。在图11中呈现出第一金属层180的焊部180a。因此，由图8与图11可知，第一金属层180的焊部180a直接接触且电性连接第一电极，而第一金属层180的指部180b则重叠在布拉格反射结构560’并且不予任何电极重叠。
由图7与图12可知，在第二电极150所在面积中，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、绝缘图案103、导电层101、第二金属层190与布拉格反射结构560’依序堆叠在成长基板170上。绝缘图案103的轮廓对应于第二金属层190的轮廓且两者彼此重叠。具体来说，在图12中，第二金属层190的焊部190a重叠在第二电极150并且布拉格反射结构560’在对应于焊部190a的区域断开，使得第二金属层190的焊部190a实体上与电性上连接第二电极150。也就是说，第二金属层190的焊部190a不与布拉格反射结构560’重叠。相较之下，在图10中，第二金属层190的指部190b则会与布拉格反射结构560’重叠，不过第二金属层190的指部190b并不重叠在任何电极。
由图7至图12可知，第一金属层180与第二金属层190中都包括重叠在布拉格反射结构560’的一部分以及未重叠在布拉格反射结构560’的另一部分。重叠在布拉格反射结构560’的部分金属层(180或190)都不会重叠在电极。如此一来，发光二极管500可以具有较为均匀的厚度，而有助于提高将发光二极管500接合至其他构件时的良率。另外，在图7至图12中，布拉格反射结构560’的上下两侧可以额外设置有如图4或5中的第一绝缘层105a与第二绝缘层105b，而不需限定为布拉格反射结构560’直接接触导电层101、第一电极140、第二电极150、第一金属层180(指部180b)与第二金属层190(指部190b)。此外，第一金属层180与第二金属层190的剖面结构可以如图6所示而具有倾斜的侧壁MS。
图13为本发明一实施例的布拉格反射结构的剖面示意图。请参照图13，布拉格反射结构DBR1设置在第一绝缘层I1与第二绝缘层I2之间。布拉格反射结构DBR1包括多个第一折射层12以及多个第二折射层14，且第一折射层12与这些第二折射层14交替堆叠。各第一折射层12的折射率异于各第二折射层14的折射率。在本实施例中，越接近第二绝缘层I2，第一折射层12与第二折射层14的厚度越小。也就是说，第一折射层12与第二折射层14堆叠密度呈现为越接近第二绝缘层I2越密，而越接近第一绝缘层I1越疏。如此一来，布拉格反射结构DBR1为折射层密度由第一绝缘层I1向第二绝缘层I2渐变增加的结构。
本实施例的第一折射层12的材料包括五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化锆(ZrO2)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铪(HfO2)、二氧化钛(TiO2)或上述之组合。另一方面，第二折射层14的材料包括二氧化硅(SiO2)。在本实施例中，第一绝缘层I1与第二绝缘层I2的材料也可以为二氧化硅，不过第二折射层14、第一绝缘层I1与第二绝缘层I2的材料都是二氧化硅时，第二折射层14的结晶度与致密性相较于小于第一绝缘层I1与第二绝缘层I2。第一折射层12与第二折射层14的材质以及厚度都可以调整布拉格反射结构DBR1的反射波长范围。因此，本实施例的布拉格反射结构DBR1采用厚度上梯度变化的第一折射层12与第二折射层14，可让布拉格反射结构DBR1具有较广的反射波长范围而合适应用于需要广波长范围的发光效果的终端产品中。
举例来说，以二氧化钛(TiO2)制作第一折射层12且二氧化硅(SiO2)制作第二折射层14，则折射层的厚度呈现梯度变化的布拉格反射结构DBR1可应用于可见光发光装置中。以五氧化二钽(Ta2O5)制作第一折射层12且二氧化硅(SiO2)制作第二折射层14，则折射层的厚度呈现梯度变化的布拉格反射结构DBR1可应用于紫外光发光装置中。不过，上述材质与发光装置的应用方式仅是举例说明之用，实际上布拉格反射结构DBR1采用其他材质制作时，可以依据其呈现的反射波长范围来调整应用方式。
图14为本发明另一实施例的布拉格反射结构的剖面示意图。请参照图14，布拉格反射结构DBR2设置在第一绝缘层I1与第二绝缘层I2之间。布拉格反射结构DBR1包括多个第一折射层22以及多个第二折射层24，且第一折射层22与第二折射层24交替堆叠。各第一折射层22的折射率异于各第二折射层24的折射率。在本实施例中，越接近第二绝缘层I2，第一折射层22与第二折射层24的厚度越大。也就是说，第一折射层22与第二折射层24堆叠密度呈现为越接近第二绝缘层I2越疏，而越接近第一绝缘层I1越密。如此一来，布拉格反射结构DBR2为折射层密度由第一绝缘层I1向第二绝缘层I2渐变减少的结构。
第一折射层22与第二折射层24的材质以及厚度都可以调整布拉格反射结构DBR2的反射波长范围。第一折射层22的材料包括五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化锆(ZrO2)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铪(HfO2)、二氧化钛(TiO2)或上述之组合。另一方面，第二折射层24的材料包括二氧化硅(SiO2)。
图15为本发明再一实施例的布拉格反射结构的剖面示意图。请参照图15，布拉格反射结构DBR3包括主堆叠层B1、B2、过渡堆叠层C1与修补堆叠层D1、D2。主堆叠层B1是由第一折射层B12与折射率不同于第一折射层B12的第二折射层B14反复交替堆叠而成。主堆叠层B2是由第一折射层B22与折射率不同于第一折射层B22的第二折射层B24反复交替堆叠而成。过渡堆叠层C1是由第三折射层C12与折射率不同于第三折射层C12的第四折射层C14反复交替堆叠而成。修补堆叠层D1是由第五折射层D12与折射率不同于第五折射层D12的第六折射层D14反复交替堆叠而成。修补堆叠层D2是由第五折射层D22与折射率不同于第五折射层D22的第六折射层D24反复交替堆叠而成。
在本实施例中，在同一个布拉格反射结构DBR3中的第一折射层B12与B22、第三折射层C12与第五折射层D12与D22可以是相同材料也可以为不同材料，其材料可包括五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化锆(ZrO2)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铪(HfO2)、二氧化钛(TiO2)或上述之组合。在同一个布拉格反射结构DBR3中的第二折射层B14与B24、第四折射层C14、第六折射层D14与D24可以是相同材料也可以为不同材料，其材料可包括二氧化硅。
此外，在主堆叠层B1中，各第一折射层B12具有等同的第一厚度T1且第二折射层B14具有等同的第一厚度T1。在主堆叠层B2中，各第一折射层B22具有等同的第一厚度T2且第二折射层B24具有等同的第一厚度T2。并且，第一厚度T1与第二厚度T2不同。也就是说，单一个主堆叠层B1或B2为具有等周期堆叠的折射层，但不同主堆叠层的折射层堆叠周期不同。如此一来，通过数个主堆叠层B1、B2堆叠在一起，布拉格反射结构DBR3可以提供广的反射长范围。
主堆叠层B1与主堆叠层B2之间的过渡堆叠层C1中，第三折射层C12与第四折射层C14具有第三厚度T3。第三厚度T3可以是第一厚度T1与第二厚度T2的平均值。换言之，T3＝1/2(T1+T2)。不过，第三折射层C12与第四折射层C14的厚度也可以分别介于第一厚度T1与第二厚度T2之间。
另外，修补堆叠层D1中第五折射层D12与第六折射层D14的厚度可以是越接近主堆叠层B1越接近第一厚度T1。修补堆叠层D2中第五折射层D22与第六折射层D24的厚度可以是越接近主堆叠层B2则越接近第二厚度T2。也就是说，修补堆叠层D1与修补堆叠层D2是折射层厚度渐变的堆叠结构。并且，修补堆叠层D1的组成材料可相关于主堆叠层B1而修补堆叠层D2的组成材料可相关于主堆叠层B2。
图16为本发明又一实施例的布拉格反射结构的剖面示意图。请参照图16，布拉格反射结构DBR4相似于前述的布拉格反射结构DBR3，不过布拉格反射结构DBR4还包括修补堆叠层D3与修补堆叠层D4。修补堆叠层D3位于过渡堆叠层C1与主堆叠层B1之间，而修补堆叠层D4位于过渡堆叠层C1与主堆叠层B2之间。修补堆叠层D3中折射层的厚度可以是越接近主堆叠层B1越接近第一厚度T1。修补堆叠层D4中折射层的厚度可以是越接近主堆叠层B2则越接近第二厚度T2。并且，修补堆叠层D3的组成材料可相关于主堆叠层B1而修补堆叠层D4的组成材料可相关于主堆叠层B2。
图13至图16的布拉格反射结构DBR1～DBR4可以应用至图1A、2、3、4、5、7中的发光二极管的任一者中。也就是说，前述实施例中所记载的任何一个布拉格反射结构都可以采用图13至图16的布拉格反射结构DBR1～DBR4的任一者来实现。在布拉格反射结构具有折射层厚度渐变的堆叠结构或是具有数个不同厚度的折射层堆叠的结构下，布拉格反射结构可以提供较广的反射波长范围。
图17为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图。图17的发光二极管100A与图2的发光二极管100类似，因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。发光二极管100A与发光二极管100的差异在于：发光二极管100A的绝缘图案103A与发光二极管100的绝缘图案103不同。以下主要就此差异处做说明，两者相同或相对应处，还请依图17中的标号参照前述说明，在此便不再重述。
请参照图17，发光二极管100A包括成长基板170、第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、第一电极140、第二电极150、布拉格反射结构160’、多个绝缘图案103A、导电层101、绝缘层105以及电极垫107。发光层120位于第一型半导体层110与第二型半导体层130之间。第一电极140电性连接第一型半导体层110。第二电极150电性连接第二型半导体层130。第一电极140与第二电极150皆位于布拉格反射结构160’的相同一侧。布拉格反射结构160’位于第二电极150与第二型半导体层130之间。导电层101配置在布拉格反射结构160’以及第二型半导体层130之间。绝缘图案103A配置在导电层101以及第二型半导体层130之间。导电层101在绝缘图案103A的面积之外接触于第二型半导体层130。绝缘层105具有一贯穿开口O1，且电极垫107填入贯穿开口O1以使电极垫107电性连接第二电极150。
具体来说，布拉格反射结构160’具有贯穿开口166。在本实施例中，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130以及布拉格反射结构160’可依序叠置在成长基板170的第一表面171。第二电极150填入贯穿开口166，进而电性连接第二型半导体层130。填入贯穿开口166的第二电极150可以接触导电层101，进而通过导电层101电性连接于第二型半导体层130。
请参照图17，与发光二极管芯片100不同的是，绝缘图案103A具有面向第二型半导体层130的第一表面103f以及背向第二型半导体层130的第二表面103g。特别是，绝缘图案103A更具有连接于第一表面103f与第二表面103g之间的斜面103h。斜面103h相对于第一表面103f与第二表面103g倾斜。绝缘图案103A具有电流阻挡作用。导电层101与绝缘图案103A的设置可用以分散电流，以避免电流集中于发光层120的某些部位，进而使发光层120的发光区域均匀分布。
更进一步地说，如图17所示，第一表面103f与第二型半导体层130接触而不与导电层101接触，第二表面103g及斜面103h与导电层101接触而不与第二型半导体层130接触。第一表面103f在第二型半导体层130上的正投影面积大于第二表面103g在第二型半导体层130上的正投影面积，而斜面103h连接于第一表面103f的面积边缘与第二表面103g的面积边缘之间。。斜面103h与第一表面103f在绝缘图案103A的材质内夹有一锐角θ1。在本实施例中，10°≦θ1≦80°；较佳地是，30°≦θ1≦50°，但本发明不以此为限。
图18A为本发明一实施例的绝缘图案与导电层的放大示意图。图18B为比较例的绝缘图案与导电层的放大示意图。请参照图18A与图18B，在图18B的比较例中，绝缘图案103A’的侧壁103d与底面103e夹有角度θ1’，而θ1’≧90°。在θ1’≧90°的情况下，当导电层101覆盖绝缘图案103A’时，导电层101在绝缘图案103A’的侧壁103d附近容易产生披覆性不佳的问题，可能发生断开无法连续披覆在侧壁103d进而影响发光二极管芯片的电性、光学特性及信赖性。相较之下，参照图18A，在本实施例中，绝缘图案103A具有斜面103h。斜面103h与第一表面103f在绝缘图案103A的材质内夹有一锐角θ1。在θ1小于90°的情况下，当导电层101覆盖绝缘图案103A时，导电层101在斜面103h附近的披覆性佳，进而能够提升发光二极管芯片100A的电性、光学特性及信赖性。举例而言，当导电层101在斜面103h附近的披覆性佳时，发光二极管芯片100A的驱动电压可降低、电流密度的均匀性、亮度可提升、热集中在特定区域的问题可改善。此外，当导电层101的披覆性佳时，更有助于后续形成在导电层101上的膜层的制程裕度(process window)
图19A为本发明一实施例的绝缘图案的示意图。请参照图19A，绝缘图案103A1包括多个第一子层SL1及多个第二子层SL2。第一子层SL1与第二子层SL2交替堆叠。第一子层SL1的材质与第二子层SL2的材质可相异。各第一子层SL1的材料包括五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化锆(ZrO2)、五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铪(HfO2)、、二氧化钛(TiO2)或上述之组合。各第二子层SL2的材料包括二氧化硅(SiO2)之组合。
当使用材质相异的第一、二子层SL1、SL2制作绝缘图案103A1时，举例而言，可选择性地采用剥除制程(lift-off process)形成具有斜面103h的绝缘图案103A1。在本实施例中，第一子层SL1的折射率异于第二子层SL2的折射率。如此一来，绝缘图案103A1可以提供布拉格反射作用。将绝缘图案103A1应用在图17的发光二极管100A时，具有布拉格反射作用的绝缘图案103A1可将由发光层120射向第二电极150的光束反射至它处，进而使发光层120发出的光束不易被遮光的第二电极150阻挡而从它处出光，以提升发光二极管芯片100A的亮度。
在其他实施例中，如图19B所示，图19B为本发明另一实施例的绝缘图案的示意图。绝缘图案103A2的第一、二子层SL3、SL4的材质可为相同，而第一子层SL3的密度(density)与第二子层SL4的密度可相异。绝缘图案103A2的材料例如是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2)或是其他具有电流阻挡作用的材料。
材质相同但密度相异的第一、二子层SL3、SL4，可通过调控制程参数(例如：温度、压力、时间等)来形成所要的密度。当使用材质相同而密度相异的第一、二子层SL3、SL4制作绝缘图案103A2时，可利用蚀刻制程(etching process)图案化出绝缘图案103A2。由于第一、二子层SL3、SL4的密度不同，因此同时蚀刻第一、二子层SL3、SL4时，密度较高的子层(SL3)所留下的面积会较大，而密度较低的子层(SL4)所留下的面积会较小，进而使绝缘图案103A2形成具有斜面103h的结构。
图20为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图。图20的发光二极管200A与图3的发光二极管200’类似，因此相同或相对应的标号以相同或相对应的标号表示。发光二极管200A与的发光二极管200’的差异在于：发光二极管200A的绝缘图案103A与发光二极管200’的绝缘图案103不同。以下主要就此差异处做说明，两者相同或相对应处，还请依图20中的标号参照前述说明，在此便不再重述。
请参照图20，发光二极管200A包括成长基板170、第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、第一电极140、第二电极150、布拉格反射结构260’、多个绝缘图案103A、导电层101、第一绝缘层105a、一第二绝缘层105b、至少一第一金属层180以及至少一第二金属层190。
发光层120位于第一型半导体层110与第二型半导体层130之间。第一电极140电性连接第一型半导体层110。第二电极150电性连接第二型半导体层130。第一电极140与第二电极150皆位于布拉格反射结构260’的相同一侧。
第一绝缘层105a配置在第一型半导体层110上、第二型半导体层130上以及第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130的侧壁上，且第一绝缘层105a还可配置在部分第一金属层180上、部分第二金属层190上以及导电层101上，其中至少部分布拉格反射结构260’位于第一绝缘层105a以及第二绝缘层105b之间。第一金属层180位于第一电极140与第一型半导体层110之间，第二金属层190位于第二电极150与第二型半导体层130之间，且部分布拉格反射结构260’位于第一金属层180或第二金属层190上。
布拉格反射结构260’具有位于第二电极150与第二型半导体层130之间的贯穿开口166以及位于第一电极140与第一型半导体层110之间的贯穿开口167。在本实施例中，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130以及布拉格反射结构260’可依序叠置在成长基板170的第一表面171。第二电极150填入贯穿开口166，以电性连接第二型半导体层130。第一电极140填入贯穿开口167，以电性连接第一型半导体层110。
与发光二极管芯片200’不同的是，绝缘图案103A具有面向第二型半导体层130的第一表面103f以及背向第二型半导体层130的第二表面103g。特别是，绝缘图案103A还具有连接于第一表面103f与第二表面103g之间的斜面103h。斜面103h相对于第一表面103f与第二表面103g倾斜。绝缘图案103A具有电流阻挡作用。导电层101与绝缘图案103A的设置可用以分散电流，以避免电流集中于发光层120的某些部位，进而使发光层120的发光区域均匀分布。更进一步地说，绝缘图案103A可以采用图19A的方式或图19B的方式来设计。
图21为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图。图21的发光二极管300A与图4的发光二极管300’类似，因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。发光二极管300A与发光二极管300’的差异在于：发光二极管300A的绝缘图案103A与发光二极管300’的绝缘图案103不同。以下主要就此差异处做说明，两者相同或相对应处，还请依图21中的标号参照前述说明，在此便不再重述。
请参照图21，发光二极管300A包括第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、第一电极140、第二电极150以及布拉格反射结构360’。发光层120位于第一型半导体层110与第二型半导体层130之间。第一电极140电性连接第一型半导体层110。第二电极150电性连接第二型半导体层130。第一电极140与第二电极150皆位于布拉格反射结构360’的相同一侧。
在本实施例中，发光二极管300A还包括绝缘图案103A。绝缘图案103A配置在第二电极150与第二型半导体层130之间。发光二极管300A还包括第一绝缘层105a以及第二绝缘层105b。布拉格反射结构360’配置在第一绝缘层105a与第二绝缘层105b之间。第一绝缘层105a与第二绝缘层105b可部分重叠且彼此相接触。第一绝缘层105a配置在第一型半导体层110及第二型半导体层130上，且覆盖第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130的侧壁。第二绝缘层105b可配置在布拉格反射结构360’上。贯穿开口166贯穿第二绝缘层105b及第一绝缘层105a。第二电极150填入贯穿开口166且电性连接第二金属层190及第二型半导体层130。贯穿开口167贯穿第二绝缘层105b以及第一绝缘层105a。第一电极140填入贯穿开口167且电性连接第一金属层180及第一型半导体层110。
与发光二极管芯片300’不同的是，绝缘图案103A具有面向第二型半导体层130的第一表面103f以及背向第二型半导体层130的第二表面103g。特别是，绝缘图案103A还具有连接于第一表面103f与第二表面103g之间的斜面103h。斜面103h相对于第一表面103f与第二表面103g倾斜。绝缘图案103A具有电流阻挡作用。导电层101与绝缘图案103A的设置可用以分散电流，以避免电流集中于发光层120的某些部位，进而使发光层120的发光区域均匀分布。更进一步地说，绝缘图案103A可以采用图19A的方式或图19B的方式来设计。
图22为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图。图22的发光二极管400A类似于图21的发光二极管芯片300A，因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。发光二极管400A与发光二极管芯片300A的主要差异如下述。在发光二极管400A中，第一金属层180包括焊部180a与指部180b。第二金属层190包括焊部190a与指部190b。第一绝缘层105a以及第二绝缘层105b可部分重叠并且彼此接触。第一绝缘层105a配置在第一型半导体层110及第二型半导体层130上，且覆盖第一型半导体层110、发光层120与第二型半导体层130的侧壁。第一绝缘层105a配置在部分第一金属层180上、部分第二金属层190上以及导电层101上。
更进一步地说，第一绝缘层105a配置在部分第一金属层180的焊部180a上以及第一金属层180的指部180b上。部分布拉格反射结构360’位于第一绝缘层105a以及第二绝缘层105b之间。第二绝缘层105b可配置在布拉格反射结构360’上。第二绝缘层105b还可包覆布拉格反射结构360’。第二绝缘层105b配置在部分第一金属层180的焊部180a以及第一金属层180的指部180b的上方。
贯穿开口166贯穿第二绝缘层105b以及第一绝缘层105a。第二电极150填入贯穿开口166且电性连接第二金属层190的焊部190a及第二型半导体层130。贯穿开口167贯穿第二绝缘层105b及第一绝缘层105a。第一电极140填入贯穿开口167且电性连接第一金属层180的焊部180a及第一型半导体层110。发光二极管400A具有与发光二极管300A类似的功效与优点，在此便不再重述。与发光二极管芯片300’不同的是，绝缘图案103A具有面向第二型半导体层130的第一表面103f以及背向第二型半导体层130的第二表面103g。特别是，绝缘图案103A还具有连接于第一表面103f与第二表面103g之间的斜面103h。斜面103h相对于第一表面103f与第二表面103g倾斜。
图23及图24为本发明一实施例的发光二极管的剖面示意图。图23及图24的发光二极管500A的上视示意图与图7的发光二极管500的上视示意图相同。特别是，图23对应于图7的剖线C-D，图24对应于图7的剖线G-H。关于发光二极管500A的上视示意图，请参照图7，在此便不再重复示出。图23及图24的发光二极管500A与图10及图12的发光二极管500类似，因此相同或相对应的构件以相同或相对应的标号表示。
发光二极管500A与发光二极管500的差异在于：发光二极管500A的绝缘图案103A与发光二极管500的绝缘图案103不同。以下主要就此差异处做说明，两者相同或相对应处，还请依图7、图23及图24中的标号参照前述说明，在此便不再重述。
请参照图7、图23及图24，发光二极管500A包括第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、第一电极140、第二电极150以及布拉格反射结构560’。发光层120位于第一型半导体层110与第二型半导体层130之间。第一电极140电性连接第一型半导体层110。第二电极150电性连接第二型半导体层130。第一电极140与第二电极150皆位于布拉格反射结构560’的相同一侧。
如图7及图23所示，在第一电极140的缺口N140处，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、绝缘图案103A、导电层101、第二金属层190与布拉格反射结构560’依序堆叠在成长基板170上。绝缘图案103A的轮廓对应于第二金属层190的轮廓且两者彼此重叠。具体来说，如图23所示，第二金属层190包括指部190b，指部190b对应地位在第一电极140的缺口N140中而不与第一电极140重叠。此外，布拉格反射结构560’重叠在指部190b。
如图7及图24所示，在第二电极150所在的面积中，第一型半导体层110、发光层120、第二型半导体层130、绝缘图案103A、导电层101、第二金属层190与布拉格反射结构560’依序堆叠在成长基板170上。绝缘图案103A的轮廓对应于第二金属层190的轮廓且两者彼此重叠。具体来说，如图24所示，第二金属层190的焊部190a重叠在第二电极150，并且布拉格反射结构560’在对应于焊部190a的区域断开，使得第二金属层190的焊部190a实体上与电性上连接第二电极150。也就是说，第二金属层190的焊部190a不与布拉格反射结构560’重叠。
由图7、图23及图24可知，第一金属层180与第二金属层190都包括重叠在布拉格反射结构560’的一部分以及未重叠在布拉格反射结构560’的另一部分。重叠在布拉格反射结构560’的部分金属层(即部份第一金属层180或部份第二金属层190)不会重叠在第一、二电极140、150。如此一来，发光二极管500A可具有较均匀的厚度，而有助于提高将发光二极管500A接合至其他构件时的良率。
与发光二极管芯片500不同的是，绝缘图案103A具有面向第二型半导体层130的第一表面103f以及背向第二型半导体层130的第二表面103g。特别是，绝缘图案103A还具有连接于第一表面103f与第二表面103g之间的斜面103h。斜面103h相对于第一表面103f与第二表面103g倾斜。绝缘图案103A具有电流阻挡作用。导电层101与绝缘图案103A的设置可用以分散电流，以避免电流集中于发光层120的某些部位，进而使发光层120的发光区域均匀分布。更进一步地说，绝缘图案103A可以采用图19A的方式或图19B的方式来设计。
综上所述，在本发明一实施例的发光二极管中，布拉格反射结构的侧壁为一斜面，因此配置在布拉格反射结构上的膜层(例如：第二电极)可良好地披覆在布拉格反射结构上，而有助于发光二极管的性能提升。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
一半导体结构，包括：
一第一型半导体层；
一发光层；以及
一第二型半导体层，其中该发光层位于该第一型半导体层与该第二型半导体层之间；
一布拉格反射结构，覆盖该半导体结构；
一第一电极及一第二电极，皆位于该布拉格反射结构的相同一侧，并穿过该布拉格反射结构而分别电性连接该第一型半导体层及该第二型半导体层；
一导电层，配置在该布拉格反射结构与该第二型半导体层之间；
多个绝缘图案，配置在该导电层与该第二型半导体层之间，且该导电层在该些绝缘图案以外的面积接触该第二型半导体层，其中各该绝缘图案具有面向该第二型半导体层的一第一表面、背向该第二型半导体层的一第二表面以及一斜面，该斜面连接于该第一表面与该第二表面之间且相对于该第一表面与该第二表面倾斜；
一第一绝缘层以及一第二绝缘层，位于该半导体结构上，所述布拉格反射结构配置在所述第一绝缘层与第二绝缘层之间，且所述布拉格反射结构被所述第一绝缘层以及第二绝缘层完全包覆；
一第一金属层，位于所述第一电极与第一型半导体层之间；以及
一第二金属层，位于所述第二电极与第二型半导体层之间；
其中，所述布拉格反射结构分别不重叠于所述第一金属层和第二金属层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，该斜面与该第一表面在各该绝缘图案的材质内夹有一锐角。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，各该绝缘图案包括多个第一子层及多个第二子层，该些第一子层与该些第二子层交替堆叠。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，该布拉格反射结构在至少涵盖0.8Xnm至1.8X nm的一反射波长范围的反射率为95％以上，该发光层用以发出一光束，该光束在一发光波长范围具有一峰值波长，而X为该发光波长范围的该峰值波长。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，该布拉格反射结构位于该第一型半导体层的一侧，该布拉格反射结构至少位于该第二电极与该第二型半导体层之间，且该布拉格反射结构具有多个贯穿开口，该第二电极填入该些贯穿开口以电性连接该第二型半导体层。
6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，该些绝缘图案对应于该些贯穿开口。
7.一种发光二极管，其特征在于，包括：
一半导体结构，包括：
一第一型半导体层；
一发光层；以及
一第二型半导体层，其中该发光层位于该第一型半导体层与该第二型半导体层之间；
一布拉格反射结构，覆盖该半导体结构；
一第一电极及一第二电极，皆位于该布拉格反射结构的相同一侧，并穿过该布拉格反射结构而分别电性连接该第一型半导体层及该第二型半导体层；
一导电层，配置在该布拉格反射结构与该第二型半导体层之间；
多个绝缘图案，配置在该导电层与该第二型半导体层之间，且该导电层在该些绝缘图案以外的面积接触该第二型半导体层，其中各该绝缘图案包括多个第一子层及多个第二子层，该些第一子层与该些第二子层交替堆叠；
一第一绝缘层以及一第二绝缘层，位于该半导体结构上，所述布拉格反射结构配置在所述第一绝缘层与第二绝缘层之间，且所述布拉格反射结构被所述第一绝缘层以及第二绝缘层完全包覆；
一第一金属层，位于所述第一电极与第一型半导体层之间；以及
一第二金属层，位于所述第二电极与第二型半导体层之间；
其中，所述布拉格反射结构分别不重叠于所述第一金属层和第二金属层。
8.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，各该第一子层的材质与各该第二子层的材质相异。
9.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，该布拉格反射结构位于该第一型半导体层的一侧，该布拉格反射结构至少位于该第二电极与该第二型半导体层之间，且该布拉格反射结构具有多个贯穿开口，该第二电极填入该些贯穿开口以电性连接该第二型半导体层。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于，该些绝缘图案对应于该些贯穿开口。
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