CN113555486A - 具有高效率反射结构的发光元件 - Google Patents

具有高效率反射结构的发光元件 Download PDF

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CN113555486A
CN113555486A CN202110702888.3A CN202110702888A CN113555486A CN 113555486 A CN113555486 A CN 113555486A CN 202110702888 A CN202110702888 A CN 202110702888A CN 113555486 A CN113555486 A CN 113555486A
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CN202110702888.3A
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谢明勋
廖文禄
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Epistar Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector

Abstract

本发明公开一种发光元件，其包含:发光叠层；反射层，于该发光叠层上；导电层，位于该反射层上；第一介電层，位于该反射层和该第一导电层之间以电隔离该反射层和该第一导电层；以及第一透明层，位于该发光叠层和该反射层之间且具有多个凸出部。

Description

具有高效率反射结构的发光元件
本申请是中国发明专利申请(申请号：201610081356.1，申请日：2016年02月05日，发明名称：具有高效率反射结构的发光元件)的分案申请。
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效率反射结构的发光元件。
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
本发明提供一种发光元件，其包含:发光叠层；反射层，于该发光叠层上；导电层，位于该反射层上；第一介电层，位于该反射层和该第一导电层之间以电隔离该反射层和该第一导电层；以及第一透明层，位于该发光叠层和该反射层之间且具有多个凸出部。
附图说明
图1为现有的发光装置结构示意图；
图2为本发明案一实施例的发光元件的剖面示意图；
图3为本发明案另一实施例的发光元件的剖面示意图；
图4为图3的实施例的第二透光层的材料沉积方向示意图；
图5为本发明案另一实施例的发光元件的剖面示意图；
图6为本发明案一实施例的灯泡分解示意图；
图7A至图7G为本发明案另一实施例的发光元件的制造方法；
图8A至图8E为本发明案另一实施例的发光元件的制造方法，图8E绘示发光元件沿着如图8F中所示的DD剖面线的剖面示意图；
图8F为发光元件的上视图；
图9A至图9E为本发明案另一实施例的发光元件及其制造方法，图9E为发光元件沿着如图9F中所示的HIJK剖面线的剖面示意图；以及
图9F为发光元件的上视图。
符号说明
1：发光装置 11：LED
12：次载体 13、20、50：基板
14：电路 15、56：电极
16：焊料 18：电连接结构
2、3、40、5：发光元件 21：第一电极
22：粘结层 23：第二电极
24、54：反射结构 241、543：凸部
242、544：反射层 243、545：凹部
244、542：第一透光层 245、30、547：孔洞
246：第二透光层 247：第一下表面
248、540：窗户层 26：发光叠层
261、541：粗化上表面 262、522：第一半导体层
263：粗化下表面 264、524：有源层
265：平坦部 266、526：第二半导体层
32：导电部 41：灯罩
42：透镜 43：载体
44：照明模块 45：灯座
46：散热槽 47：连结部
48：电连结器 51：第一接触层
53：第二接触层 546：第一绝缘层
548：第三透光层 549：通道
562：第一导电层 564：第二导电层
h：高度 t：厚度
701：成长基板 90E2：第二电极垫
76：发光叠层 762：第一半导体层
764：活性层 766：第二半导体层
744：第一透明层 746：第二透明层
745：孔穴 745b：晶界
745w：第一部分 745n：第二部分
744c：凸出部 744cB1：底基体
744cB2：顶基体 745a：底表面
742：反射层 72a：第一粘结层
70：基板 72b：第二粘结层
72：粘着层 70E1：第一电极垫
70E1’：延伸电极 70E2：第二电极垫
70R：粗化表面 77：保护层
80：基板 86：发光叠层
862：第一半导体层 864：活性层
866：第二半导体层 86E、86E’：裸露区域
D1：第一介电层 844：第一透明层
846：第二透明层 845：孔穴
844c：凸出部 842：反射层
D2：第二介电层 D2E、D2E’：裸露区域
M1：导电层 D3：第三介电层
M2E：区域 80E1：第一电极垫
80E2：第二电极垫 90：基板
96：发光叠层 962：第一半导体层
964：活性层 966：第二半导体层
96E、96E’：裸露区域 90CB：电流阻挡层
944：第一透明层 946：第二透明层
945：孔穴 944c：凸出部
MF1、MF1E：中间导电层 MF1’、MF1’E：中间导电层
96E：裸露区域 942：反射层
942：布拉格反射镜结构 942E：裸露区域
M2E：区域 90E1：第一电极垫
W1、W2、W3、W4：宽度
具体实施方式
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，并配合所附附图作详细说明如下。在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或描述的元件，可以是熟习此技术的人士所知的形式。
图2为本发明案一实施例的发光元件的剖视图。如图2所示，一发光元件2具有一基板20；一粘结层22，位于基板20之上；一反射结构24，位于粘结层22之上；一发光叠层26，位于反射结构24之上；一第一电极21，位于基板20之下；以及一第二电极23，位于发光叠层26之上。发光叠层26具有一第一半导体层262，位于反射结构24之上；一有源层264，位于第一半导体层262之上；以及一第二半导体层266，位于有源层264之上。
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)、氧化锌(ZnO)、磷化镓(GaP)、氧化铟锌(IZO)、类钻碳薄膜(DLC)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓铝锌(GAZO)或上述材料的化合物。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)、钴(Co)或上述材料的合金等。
发光叠层26具有一粗化上表面261与一粗化下表面263，可降低全反射的机率，提高出光效率。粗化上表面具有一平坦部265，第二电极23可位于平坦部265之上，提升第二电极23与发光叠层26之间的粘着性，降低第二电极23因后续制作工艺，例如打线，而自发光叠层26上剥离的机率。发光叠层26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262与第二半导体层266的电性相异，用以产生电子或空穴。有源层124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、多层量子阱或量子点。
反射结构24自粘结层22往发光叠层26的方向具有一反射层242、一第一透光层244与一窗户层248。窗户层248具有一粗化下表面，粗化下表面具有多个凸部241与凹部243。其中，粗化下表面更具有一平坦部位于第二电极23的正下方，用以与第一透光层244形成欧姆接触。至少一孔洞245形成于第一透光层244之中，孔洞245可自窗户层248的粗化下表面向下延伸至反射层242。另一实施例中，孔洞245可自凸部241向下延伸至反射层242。其中，孔洞245的折射率小于窗户层248与第一透光层244的折射率。由于孔洞245的折射率小于窗户层248与第一透光层244的折射率，窗户层248与孔洞245间的界面其临界角小于窗户层248与第一透光层244间的界面的临界角，所以发光叠层26所发的光射向孔洞245后，在窗户层248与孔洞245之间的界面形成全反射的机率增加。此外，原本在窗户层248与第一透光层244界面未形成全反射而进入第一透光层244之光，在第一透光层244与孔洞245之间的界面也会形成全反射，因而提升发光元件2的出光效率。孔洞245由剖视图观之可以为上宽下窄的漏斗状。反射结构24可还包含一第二透光层246，第二透光层246位于部分第一透光层244与窗户层248之间，以增加第一透光层244与窗户层248之间的欧姆接触。另一实施例中，第二透光层246可具有孔洞245，其中孔洞245的折射率小于窗户层248与第二透光层246的折射率。由于孔洞245的折射率小于窗户层248与第二透光层246的折射率，第二透光层246与孔洞245间的界面的临界角小于窗户层248与第二透光层246间的界面的临界角，所以发光叠层26所发的光射向孔洞245后，在第二透光层246与孔洞245之间的界面形成全反射的机率增加。又一实施例中，反射结构24可不具有窗户层248，第一透光层244形成于发光叠层26之下。此时，发光叠层26的粗化下表面263具有多个凸部与凹部，利于孔洞245的形成。
窗户层248对于发光叠层26所发的光为透明，用以提升出光效率，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)、磷化镓(GaP)、氧化铟铈(ICO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟钛(ITiO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓铝锌(GAZO)或上述材料的组合。粗化下表面的凹部243与凸部241之间的高度差h约为窗户层厚度t的1/3至2/3，利于孔洞245的形成。
第一透光层244及/或第二透光层246的材料对于发光叠层26所发的光为透明，以增加窗户层248与反射层242之间的欧姆接触以及电流传导与扩散，并与反射层242形成全方位反射镜(Omni-Directional Reflector，ODR)。其材料可为透明导电材料，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)、氧化锌(ZnO)、磷化镓(GaP)、氧化铟铈(ICO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟钛(ITiO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓铝锌(GAZO)或上述材料的组合。其中第一透光层244的材料较佳为氧化铝锌(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化镓锌(GZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)或上述材料的组合。形成第一透光层244及/或第二透光层246的方法包含物理气相沉积法，例如电子束蒸镀或溅镀。反射层242可反射来自发光叠层26之光，其材料可为金属材料，包含但不限于铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、金(Au)、银(Ag)、铅(Pb)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、钨(W)或上述材料的合金等。
粘结层22可连接基板20与反射结构24，可具有多个从属层(未显示)。粘结层22的材料可为透明导电材料或金属材料，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)、氧化锌(ZnO)、磷化镓(GaP)、氧化铟铈(ICO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟钛(ITiO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓铝锌(GAZO)或上述材料的组合。金属材料包含但不限于铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、金(Au)、银(Ag)、铅(Pb)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、钨(W)或上述材料的合金等。
基板20可用以支持位于其上的发光叠层26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)、氧化铝(Al2O3)、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(CarbonFiber)、金属基复合材料(Metal Matrix Composite；MMC)、陶瓷基复合材料(CeramicMatrix 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)。
图3为本发明案另一实施例的发光元件的剖视图。一发光元件3具有上述发光元件2类似的结构，但反射结构24的第二透光层246具有多个孔洞30，以致第二透光层246的折射率小于1.4，较佳为1.35。如图4所示，孔洞30的形成是将晶片4固定，以特定的方向，例如与垂直于晶片的法线夹角θ的方向D，以物理气相法沉积第二透光层246的材料于晶片上。因为沉积方向D的调整使材料无法沉积到部分区域而形成孔洞30。其中，夹角θ约为60度。有孔洞30形成的第二透光层246的折射率较不具有孔洞的透光层的折射率低，可增加第二透光层246与其他层界面间的产生全反射的机率，提升发光元件3的出光效率。第一透光层244可用物理气相法或化学气相法形成于第二透光层246之下，其厚度大于第二透光层246的厚度，可防止反射层242的材料扩散至第二透光层246。第一透光层244不具有孔洞，可避免反射层242的材料扩散至孔洞之中，破坏反射层242的结构，导致反射层242的反射率降低。第一透光层244具有一第一下表面247，第一下表面247可用化学机械研磨法(ChemicalMechanical Polishing，CMP)研磨，使其中心线平均粗糙度(Ra)约为1nm～40nm。当反射层242形成于第一下表面247之下时，反射层242可形成一中心线平均粗糙度较低的表面，因而提高反射层242的反射率。
发光元件3还具有至少一导电部32位于发光叠层26与反射层242之间。另一实施例中，导电部32可位于窗户层248与反射层242之间。导电部32用以传导电流，其材料可为透明导电材料或金属材料，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)、氧化锌(ZnO)、磷化镓(GaP)、氧化铟铈(ICO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟钛(ITiO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓铝锌(GAZO)或上述材料的组合。金属材料包含但不限于铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、金(Au)、银(Ag)、铅(Pb)、钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、钨(W)、锗(Ge)或上述材料的合金等。
此实施例中，第一透光层244及/或第二透光层246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(FluorocarbonPolymer)、玻璃(Glass)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiOx)、氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)、氮化硅(SiNx)、氟化镁(MgF2)、旋涂玻璃(SOG)或四乙氧基硅烷(TEOS)。
图5为本发明案另一实施例的发光元件的剖视图。如图5所示，一发光元件5具有一基板50；一发光叠层52，位于基板50之上；一反射结构54，位于发光叠层52之上；以及一电极56，位于反射结构54之上。发光叠层52具有一第一半导体层522，位于基板50之上；一有源层524，位于第一半导体层522之上；以及一第二半导体层526，位于有源层524之上，其中部分第二半导体层526与有源层524被移除以裸露第一半导体层522。
反射结构54具有一窗户层540，位于发光叠层52之上；一第一透光层542，位于窗户层540之上；一反射层544，位于第一透光层542之上；以及一第一绝缘层546，位于反射层544之上。窗户层540具有一粗化上表面541，粗化上表面具有多个凸部543与凹部545。至少一孔洞547形成于第一透光层542之中，且位于粗化上表面541之上，孔洞547的折射率小于窗户层540与第一透光层542的折射率。另一实施例中，孔洞547可自凹部545向上延伸。由于孔洞547的折射率小于窗户层540与第一透光层542的折射率，在窗户层540与孔洞547间的界面的临界角小于窗户层540与第一透光层542间的界面的临界角，所以发光叠层52所发的光射向孔洞547后，在窗户层540与孔洞547之间的界面形成全反射的机率增加。此外，原本在窗户层540与第一透光层542界面未形成全反射而进入第一透光层542之光，在第一透光层542与孔洞547之间的界面也会形成全反射，因而提升发光元件5的出光效率，孔洞547由剖视图观之可以为下宽上窄的倒漏斗状。因为发光叠层52所发的光在窗户层540与孔洞547之间的界面和第一透光层542与孔洞547之间的界面形成全反射的机率增加，降低光到达电极56而被电极56吸收的机率，提升发光元件5的发光效率。第一绝缘层546可包覆反射层544以使反射层544不与电极56直接接触，避免反射层544的材料扩散至电极56，降低反射层544的反射率。反射结构54还包含多个通道549形成于第一透光层542与第一绝缘层546之中，电极56可经由通道549与发光叠层52电连结。反射结构54可还包含一第二透光层548，第二透光层548位于部分第一透光层542与反射层544之间，第二透光层548不具有孔洞，可避免反射层544的材料扩散至孔洞之中，破坏反射层544的结构，导致反射层544的反射率降低。
电极56具有一第一导电层562与一第二导电层564，其中第一导电层562与第二导电层564彼此不直接接触。第一导电层562经由通道549与第一半导体层522连接，第二导电层564经由通道549与窗户层540连接。另一实施例中，发光元件5还包含一第一接触层51位于第一导电层562与第一半导体层522之间，增加第一导电层562与第一半导体层522之间的欧姆接触；一第二接触层53位于第二导电层564与窗户层540之间，增加第二导电层564与窗户层540之间的欧姆接触，降低发光元件5的操作电压，以提升效率。其中，第一接触层51与第二接触层53的材料和上述电极的材料相同。
图6是绘示出一灯泡分解示意图，一灯泡6具有一灯罩61；一透镜62，置于灯罩61之中；一照明模块64，位于透镜62之下；一灯座65，具有一散热槽66，用以承载照明模块64；一连结部67；以及一电连结器68，其中连结部67连结灯座65与电连接器68。照明模块66具有一载体63；以及多个前述任一实施例的发光元件60，位于载体63之上。
图7A至图7G为本发明案另一实施例的发光元件的制造方法。请参阅图7A，本实施例的发光元件的制造方法包括提供一个成长基板701以及于成长基板701上形成一发光叠层76。发光叠层76依序包含一第一半导体层762、一活性层764以及一第二半导体层766于成长基板701上。第一半导体层762以及第二半导体层766具有不同的导电型态。例如，第一半导体层762为p型半导体层，第二半导体层766为n型半导体层。第一半导体层762、活性层764以及第二半导体层766包含三五族化合物材料，例如AlgInhGa(1-g-h)P(0￡g￡1，0￡h￡1，0￡g+h￡1)。接着，于发光叠层76上形成一第一透明层744。于第一透明层744形成之前，可以选择性地形成一第二透明层746。于一实施例中，第二透明层746与发光叠层76形成一欧姆接触。于另一实施例中，第二透明层746增加第一透明层744以及发光叠层76之间的粘着力或是电流扩散的能力。第一透明层744以及第二透明层746的材料可让发光叠层76发出的光穿透。第一透明层744以及第二透明层746的材料包含一透明导电材料，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)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化锌共掺杂镓铝(GAZO)或其等的组合。第一透明层744以及第二透明层746的材料还可包含磷化镓或类钻碳(DLC)。于本实施例中，第一透明层744包含氧化铟锡(ITO)，第二透明层746包含磷化镓(GaP)。于另一实施例中，第一透明层744包含一第一透明导电氧化物，第二透明层746包含一不同于第一透明导电氧化物的第二透明导电氧化物。
接着，请参阅图7B，本方法还包括于第一透明层744中形成多个孔穴745。于本实施例中，多个孔穴745是通过一蚀刻方式形成。蚀刻方式包含例如使用化学溶液沿着第一透明层744的管芯界面745b蚀刻。化学溶液包含一酸的溶液，例如包含草酸((COOH)2·2H2O)、盐酸(HCl)、或是硫酸(H2SO)以及氢氟酸(HF)的混和。根据蚀刻步骤的控制，例如蚀刻时间或是蚀刻溶液的组成，孔穴745的剖面形状实质上为三角形或是梯形。一小开孔形成于孔穴745的上方的周围。于其中一情况，孔穴745较靠近发光叠层76的第一部分745w的宽度W3大于孔穴745较远离发光叠层76的第二部分745n的宽度W4。为了清楚表示，请参阅图7B的左下图，多个孔穴745彼此之间是相通的。第一透明层744包含多个实质上彼此分离但紧密排列的凸出部744c，且如图7B所示，各凸出部744c被多个孔穴745围绕。多个孔穴745以及多个凸出部744c形成一多孔结构。凸出部744c的形状为一倒置的截顶圆锥或倒置的角锥。各凸出部744c的剖面形状实质上为一倒置的梯形。同样地，凸出部744c的剖面形状可以通过控制蚀刻步骤，例如蚀刻时间或是蚀刻溶液的组成而调整。图7B的右下的放大图是为了清楚说明凸出部744c，如图所示，从剖视图可得知，其中一凸出部744c的底基体744cB1的宽度W1大于凸出部744c的顶基体744cB2的宽度W2的1/3倍，用于维持机械强度。于一实施例中，当凸出部744c为截顶的圆锥，且凸出部744c的剖面形状包含具有底基体744cB1的宽度W1大于1/3倍的顶基体744cB2的宽度W2的梯形时，多个孔穴745的总底面积，亦即，全部的多个孔穴745的底表面745a的总面积是介于发光叠层76的面积的50％以及90％之间。也就是说，所有的多个孔穴745在发光叠层76上的投影面积是介于发光叠层76的一表面的面积的50％以及90％之间。于蚀刻步骤之后，可以使用去离子水将化学溶液自第一透明层744冲洗掉。在蚀刻第一透明层744以形成多个孔穴745之后，本方法可选择性地包含对第一透明层744进行热处理以降低第一透明层744的片电阻。
接着，请参阅图7C，本方法还包含在第一透明层744上形成一反射层742。因为孔穴745的开孔够小，反射层742不会填入孔穴745中，因此孔穴745中会留有空隙。反射层742包含金属材料，例如金、银或铝。于一实施例中，反射层742包含布拉格反射镜(DistributedBragg Reflector)结构。布拉格反射镜结构包含多个布拉格反射镜组，其中每一布拉格反射镜组由一高折射率层以及一低折射率层组成。反射层742、第一透明层744和/或第二透明层746共同形成一全方位反射镜(Omni-Directional Reflector(ODR)。
接着，请参阅图7D，本方法还包含在反射层742上形成一第一粘结层72a。如图7E所示，本方法还包含提供一基板70，以及在基板上形成一第二粘结层72b。基板70包含一导电基板，例如硅基板。第一粘结层72a以及第二粘结层72b包含金(Au)、铟(In)、锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铋(Bi)或其等的合金。然后，如图7F所示，第一粘结层72a与第二粘结层72b结合共同形成一粘着层72。于结合之后，如图7G所示，移除成长基板701。接着，在第二半导体层766上形成一第一电极垫70E1以及一延伸电极70E1’。在基板70上形成一第二电极垫70E2。可选择性地对第二半导体层766进行粗化制作工艺以形成一粗化表面70R，用于增加光取出效率。接着，进行光刻制作工艺以及蚀刻制作工艺以移除发光叠层76的周围以及裸露第二透明层746。可能会些许的过蚀刻第二透明层746。最后，一保护层77覆盖粗化表面70R以及发光叠层76的侧壁以保护发光元件免于大气中造成的损害。于本实施例中，为了更佳的保护，保护层77也覆盖发光叠层76的多个侧壁。
图7G绘示本发明案的发光元件的剖面示意图。发光元件7依序包含基板70、粘着层72、反射层742、第一透明层744、第二透明层746以及发光叠层76。发光叠层76依序包含第一半导体层762、活性层764以及具有粗化表面70R的第二半导体层766。第一电极垫70E1以及延伸电极70E1’在第二半导体层766上。第二电极垫70E2在基板70上。保护层77覆盖粗化表面70R以及发光叠层76的侧壁。第一透明层744包含被多个孔穴745围绕的凸出部744c。多个孔穴745以及多个凸出部744c形成一多孔结构。当发光叠层76发出的光到达第一透明层744时，通过具有空隙在其中的孔穴745以及第一透明层744之间的界面的全反射，光会被孔穴745反射或是散射，因而增加发光元件7的光取出效率。发光元件7的各结构的详细叙述已在前述图7A至图7F中详述。
图8A至图8E为本发明案另一实施例的发光元件的制造方法。图8F绘示发光元件的上视图。图8E绘示发光元件沿着如图8F中所示的DD剖面线的剖面示意图。如图8A所示，本实施例的发光元件的制造方法包括提供一个基板80，例如蓝宝石基板。发光元件的制造方法还包括于基板80上形成一发光叠层86。发光叠层86包含半导体叠层，其依序包含一第一半导体层862、一活性层864以及一第二半导体层866。第一半导体层862以及第二半导体层866具有不同的导电型态。例如，第一半导体层862为p型半导体层，第二半导体层866为n型半导体层。第一半导体层862、活性层864以及第二半导体层866包含三五族化合物材料，例如AlxInyGa(1-x-y)N(0￡x￡1，0￡y￡1，0￡x+y￡1)。接着，进行光刻制作工艺以及蚀刻制作工艺以移除位于裸露区域86E、86E’的第一半导体层862以及活性层864，用于裸露部分的第二半导体层866。经过蚀刻，可能蚀刻掉部分深度的第二半导体层866。接着，如图8B所示，一第一介电层D1实质上形成在发光叠层86的多个侧壁。接着，一第一透明层844实质上形成于第一半导体层862上。于第一透明层844形成之前，可以选择性地形成一第二透明层846。于一实施例中，第二透明层846与第一半导体层862形成欧姆接触。于另一实施例中，第二透明层846增加第一透明层844以及发光叠层86之间的粘着力或是电流扩散的能力。第一透明层844以及第二透明层846的材料可让发光叠层86发出的光穿透。第一透明层844以及第二透明层846的材料包含一透明导电材料，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)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化锌共掺杂镓铝(GAZO)或其等的组合。第一透明层844以及第二透明层846的材料还可包含磷化镓或类钻碳(DLC)。于本实施例中，第一透明层844包含氧化铟锡(ITO)，第二透明层846包含氧化铟锌(IZO)。于另一实施例中，第一透明层844包含一第一透明导电氧化物，第二透明层846包含一不同于第一透明导电氧化物的第二透明导电氧化物。
接着，请参阅图8C，本方法还包括于第一透明层844中形成多个孔穴845。同样地，第一透明层844包含多个凸出部844c，为了清楚说明，其中一凸出部844c表示在右下圆圈内的放大图中。凸出部844c被多个孔穴845围绕。形成孔穴845和凸出部844c的详细方法以及孔穴845和凸出部844c的结构实质上与前述的实施例的内容相同，在此不再赘述。形成孔穴845之后，可以使用去离子水润洗第一透明层844。本方法可选择性地包含对第一透明层844进行热处理以降低第一透明层844的片电阻。接着，在第一透明层844上形成一反射层842。因为孔穴845的开孔够小，反射层842不会填入孔穴845中，因此孔穴845中会留有空隙。于本实施例中，反射层84也包覆第一透明层844以及第二透明层846的侧壁。反射层842包含金属材料，例如金(Au)、银(Ag)或铝(Al)。反射层842、第一透明层844和/或第二透明层846共同形成一全方位反射镜(Omni-Directional Reflector(ODR)。
如图8D所示，本方法还包含于反射层842、第一介电层D1以及发光叠层86上形成一第二介电层D2。移除位于裸露区域D2E、D2E’的第二介电层D2以裸露第二半导体层866以及部分的反射层842，其中裸露区域D2E实质上对应裸露区域86E。本方法还包含于第二介电层D2以及第二半导体层866上形成一导电层M1。导电层M1与第二半导体层866接触。
接着，如图8E所示，本方法还包含于第二介电层D2上、导电层M1、反射层842以及第二半导体层866上形成一第三介电层D3。移除实质上位于裸露区域D2E’的第三介电层D3以裸露反射层842。本方法还包含于第三介电层D3、反射层842以及导电层M1上形成一第二导电层，接着再移除实质上位于区域M2E的第二导电层以形成一第一电极垫80E1以及一第二电极垫80E2。第一电极垫80E1接触导电层M1，导电层M1接触第二半导体层866。换言之，导电层M1作为一个中间导电材料且电连接至第一电极垫80E1以及第二半导体层866。一电源供应器通过第一电极垫80E1以及导电层M1提供一电流至第二半导体层866。第二电极垫80E2接触反射层842。一电源供应器通过第二电极垫80E2、反射层842以及第一透明层844提供一电流至第一半导体层862。
图9A至图9E绘示本发明案另一实施例的发光元件及其制造方法。图9F绘示发光元件的上视图。图9E绘示发光元件沿着如图9F中所示的HIJK剖面线的剖面示意图。如图9A所示，制造发光元件的方法包含提供一基板90，例如蓝宝石基板。制造发光元件的方法还包含于基板90上形成一发光叠层96。发光叠层96包含半导体叠层，其依序包含一第一半导体层962、一活性层964以及一第二半导体层966。第一半导体层962以及第二半导体层966具有不同的导电型态。例如，第一半导体层962为p型半导体层，第二半导体层966为n型半导体层。第一半导体层962、活性层964以及第二半导体层966包含三五族化合物材料，例如AlxInyGa(1-x-y)N(0￡x￡1，0￡y￡1，0￡x+y￡1)。接着，进行光刻制作工艺以及蚀刻制作工艺以移除位于裸露区域96E、96E’的第一半导体层962以及活性层964，用于裸露部分的第二半导体层966。因为裸露区域96E，96E’经过蚀刻，可能蚀刻掉部分深度的第二半导体层966。接着，如图9B所示，可以选择性地形成一电流阻挡层90CB。电流阻挡层90CB包含一介电材料以阻挡电流流过。接着，形成一第一透明层944于第一半导体层962以及电流阻挡层90CB上。于第一透明层944形成之前，可以选择性形成一第二透明层946。于一实施例中，第二透明层946与第一半导体层962形成欧姆接触。于另一实施例中，第二透明层946增加第一透明层944以及发光叠层96之间的粘着力或是电流扩散的能力。第一透明层944以及第二透明层946的材料可让发光叠层96发出的光穿透。第一透明层944以及第二透明层946的材料包含一透明导电材料，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)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化锌共掺杂镓铝(GAZO)或其等的组合。第一透明层944以及第二透明层946的材料还可包含磷化镓或类钻碳(DLC)。于本实施例中，第一透明层944包含氧化铟锡(ITO)，第二透明层946包含氧化铟锌(IZO)。于另一实施例中，第一透明层944包含一第一透明导电氧化物，第二透明层846包含一不同于第一透明导电氧化物的第二透明导电氧化物。
接着，如图9C所示，本方法还包含于第一透明层944中形成多个孔穴945。同样地，第一透明层944包含多个凸出部944c，为了清楚说明，其中一凸出部944c表示在右下圆圈内的放大图中。凸出部944c被多个孔穴945围绕。形成孔穴945和凸出部944c的详细方法以及孔穴945和凸出部944c的结构实质上与前述的实施例的内容相同，在此不再赘述。值得注意的是，于本实施例中，孔穴945并未形成在第一透明层944的位于电流阻挡层90CB上的区域中。形成孔穴945之后，可以使用去离子水润洗第一透明层944。本方法可选择性地包含对第一透明层944进行热处理以降低第一透明层944的片电阻。接着，通过使用光刻制作工艺以及蚀刻制作工艺形成以图案化导电层，用于形成中间导电层MF1、MF1E。如图9F的上视图所示，中间导电层MF1E是自形状为圆形的中间导电层MF1延伸的延伸电极。同时形成一中间导电层MF1’、MF1’E(MF1’E并未绘示于图9C中但绘示于图9F中)，如图9F所示，中间导电层MF1’E是自形状为圆形的中间导电层MF1’延伸的延伸电极。中间导电层MF1，MF1E形成在裸露区域96E以及于第二半导体层966上。中间导电层MF1，MF1E接触第二半导体层966。中间导电层MF1’，MF1’E形成在第一透明层944上且接触第一透明层944，其中中间导电层MF1是位于如前所述的电流阻挡层90CB上，而中间导电层MF1’E下并未有电流阻挡层90CB。
接着，如图9D所示，本方法还包含形成一反射层942。因为孔穴945的开孔够小，反射层942不会填入孔穴945中，因此孔穴945中会留有空隙。于本实施例中，形成一布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector)结构942以包覆前述结构裸露的部分，且通过光刻制作工艺以及蚀刻制作工艺移除位于裸露区域942E的布拉格反射镜结构942。裸露区域942E实质上对应于中间导电层MF1，MF1’的位置。布拉格反射镜结构942包含多个布拉格反射镜组，其中每一布拉格反射镜组由一具有高折射率的层以及一具有低折射率的层组成。本实施例中，各布拉格反射镜组由一氧化钛层(Titanium Oxide，TiOx)以及一氧化硅层(Silicon Oxide，SiOx)所组成。
接着，如图9E所示，本方法还包含于布拉格反射镜结构942上形成一导电层，以及移除实质上位于区域M2E的导电层以形成一第一电极垫90E1以及一第二电极垫90E2。第一电极垫90E1接触中间导电层MF1，中间导电层MF1接触第二半导体层966。换言之，中间导电层MF1作为一个中间导电媒介且电连接第一电极垫90E1以及第二半导体层966。除此之外，中间导电层MF1E作为一增加电流扩散的延伸电极。一电源供应器通过第一电极垫90E1以及中间导电层MF1、MF1E提供电流至第二半导体层966。第二电极垫90E2接触中间导电层MF1’，且中间导电层MF1’接触第一透明层944。第一透明层944电连接至第一半导体层962。除此之外，如图9F所示，中间导电层MF1’E作为增加电流扩散的延伸电极。一电源供应器通过第二电极垫90E2、中间导电层MF1’、MF1’E以及第一透明层944(以及第二透明层946，如果有形成第二透明层946)提供电流至第一半导体层962。
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揭露的元件、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。
虽然本发明揭示的内容已说明如上，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。对于本发明内容所作的各种修饰与变更，皆不脱本发明内容的精神与范围。

Claims (10)

1.一种发光元件，包含
发光叠层；
反射层，在该发光叠层上；
导电层，位于该反射层上；
第一介电层，位于该反射层和该第一导电层之间以电隔离该反射层和该第一导电层；以及
第一透明层，位于该发光叠层和该反射层之间且具有多个凸出部。
2.如权利要求1所述的发光元件，还包含第一电极垫，位于该反射层上。
3.如权利要求2所述的发光元件，其中该第一电极垫与该发光叠层电连接。
4.如权利要求3所述的发光元件，其中该第一电极垫与该第一导电层互相分离。
5.如权利要求1所述的发光元件，还包含第二透明层位于该发光叠层及该第一透明层之间。
6.如权利要求1所述的发光元件，还包含基板，该发光叠层位于该基板与该反射层之间。
7.如权利要求1所述的发光元件，其中该导电层直接触该发光叠层。
8.如权利要求1所述的发光元件，其中该发光叠层具有侧壁，且该导电层位于该侧壁上。
9.如权利要求1所述的发光元件，还包含第二介电层覆盖该导电层。
10.如权利要求1所述的发光元件，还包含第二电极垫，且该第二介电层位于该第二电极垫与该导电层之间。
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