CN113948621A - 发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光元件，包括：基板；第一导电型半导体层，布置于基板；台面，布置于第一导电型半导体层，包含第二导电型半导体层及活性层；第一接触电极，与暴露于台面周围的第一导电型半导体层接触；第二接触电极，在台面上接触第二导电型半导体层；钝化层，覆盖第一接触电极、台面及第二接触电极，具有开口部；第一凸起电极及第二凸起电极，通过钝化层的开口部电连接于第一接触电极及第二接触电极，其中，台面在从上部观察时具有多个凹陷部，第一接触电极以预定间隔与台面隔开，形成为包围台面，在多个凹陷部内接触于第一导电型半导体层，第一凸起电极及第二凸起电极分别覆盖钝化层的开口部，还覆盖钝化层的一部分。

Description

发光元件
本申请是申请日为2017年1月11日、申请号为201780006654.7、题为“紫外线发光元件”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种发光元件，尤其涉及一种能够提高光提取效率的发光元件。
背景技术
最近，为了改善发光效率并解决散热问题，对倒装芯片形态的发光元件的关注正在增加。
倒装芯片结构的发光元件与现有的发光元件相比散热效率高，并且几乎没有遮光，因此与现有的发光元件相比具有光效率提高了50％以上的效果。但是，即使有这样的优点，倒装芯片结构的发光元件也可能存在如下缺点。
N型半导体层，尤其是在紫外线发光元件中使用的N型半导体层与金属相比导电率非常低。因此，N型半导体层、活性层及P型半导体层之间的电流可能发生沿着电阻低的特定路径密集的现象。例如，电流可以沿着N型半导体层内的具有较低的电阻的特定路径而形成于活性层及P型半导体层之间。
若发生这样的现象，则贯穿活性层的整个面积而不发光，因此可能导致发光效率低下且可靠性低下。为了克服这一问题，可能发生需要提高工作电压的问题以及为了增加光量而需要额外的技术的问题。
发明内容
技术问题
本发明要解决的课题在于，提供一种能够消除在半导体层内部电流流动密集的现象并提高电流扩散(current spreading)程度(degree)的发光元件，尤其是紫外线发光元件。
本发明的目的并不限制于上述内容，未提及的本发明的其他目的及优点可以通过下面的说明得到理解。
技术方案
根据本发明的一实施例的发光元件包括：基板；第一导电型半导体层，布置于所述基板上；台面，布置于所述第一导电型半导体层上，并包含第二导电型半导体层及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；第一接触电极，与暴露于所述台面周围的第一导电型半导体层接触；第二接触电极，在所述台面上接触于所述第二导电型半导体层上；钝化层，覆盖所述第一接触电极、所述台面及所述第二接触电极，并具有布置于所述第一接触电极及所述第二接触电极上部的开口部；以及第一凸起电极及第二凸起电极，通过所述钝化层的开口部分别电连接于所述第一接触电极及第二接触电极，其中，所述第二接触电极包括主分支以及从所述主分支延伸的多个副分支，使得在从上部观察时在所述多个副分支之间形成多个凹陷部，所述第一接触电极包围所述第二接触电极，所述第一凸起电极及所述第二凸起电极分别覆盖所述钝化层的开口部，并且还覆盖所述钝化层的一部分。
根据本发明的一实施例的紫外线发光元件包括：基板；第一导电型半导体层，布置于所述基板上；台面，布置于所述第一导电型半导体层上，并包含第二导电型半导体层及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；第一接触电极，与暴露于所述台面周围的第一导电型半导体层接触；第二接触电极，在所述台面上接触于所述第二导电型半导体层上；钝化层，覆盖所述第一接触电极、所述台面及所述第二接触电极，并具有布置于所述第一接触电极及所述第二接触电极上部的开口部；以及第一凸起电极及第二凸起电极，通过所述钝化层的开口部分别电连接于所述第一接触电极及第二接触电极，其中，所述台面在从上部观察时具有多个凹陷部，所述第一凸起电极及所述第二凸起电极分别覆盖所述钝化层的开口部，并且还覆盖所述钝化层的一部分。
进而，所述第一接触电极至少可以在所述台面的凹陷部内接触于所述第一导电型半导体层。
所述紫外线发光元件还可以包括：第一焊盘电极，布置于所述第一接触电极上；以及第二焊盘电极，布置于所述第二接触电极上，其中，所述钝化层的开口部使所述第一焊盘电极及所述第二焊盘电极暴露，所述第一凸起电极及第二凸起电极分别通过所述开口部连接于所述第一焊盘电极及所述第二焊盘电极。
进而，所述第一焊盘电极及所述第二焊盘电极可以利用彼此相同的金属材质形成。
并且，所述紫外线发光元件还可以包括：阶梯防止层，布置于所述第一接触电极与所述第一焊盘电极之间。
所述紫外线发光元件还可以包括：阶梯差防止图案，布置于所述第一焊盘电极及第二焊盘电极上。
另外，使所述第一接触电极暴露的所述钝化层的开口部可以与所述台面隔开而布置，使所述第二接触电极暴露的所述钝化层的开口部可以限定于所述台面上部而布置。
并且，所述第一接触电极可以包围所述台面。
所述凹陷部可以具有沿相同的方向伸长的形状。
所述基板可以是硅(Si)基板、氧化锌(ZnO)基板、氮化镓(GaN)基板、碳化硅(SiC)基板、氮化铝(AlN)基板及蓝宝石基板中的任意一种。
并且，所述台面可以具有镜面对称结构。
并且，所述台面可以具有主分支以及从所述主分支延伸的多个副分支。
在若干实施例中，所述第一凸起电极的一部分可以以与所述台面重叠的方式位于所述台面上部，且所述第一凸起电极通过所述钝化层与所述台面隔开。
位于所述第一接触电极上部的所述钝化层的开口部的局部可以位于所述凹陷部内。
并且，所述第一凸起电极可以将所述第二凸起电极置于中间而在其两侧对称地布置。进而，所述第一凸起电极可以彼此连接。
另外，所述第二凸起电极的端部可以是圆弧形态。
进而，所述第二凸起电极可以包括多个单位电极，且各个单位电极通过连接部相互连接。
所述紫外线发光元件可以发出波长为360nm以下的深紫外线。
根据本发明的又一实施例的紫外线发光元件包括：基板；第一导电型半导体层，布置于所述基板上；台面，布置于所述第一导电型半导体层上，并包括第二导电型半导体层及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；第一接触电极，与暴露于所述台面周围的第一导电型半导体层接触；第二接触电极，在所述台面上接触于所述第二导电型半导体层上；钝化层，覆盖所述第一接触电极、所述台面及所述第二接触电极，并具有布置于所述第一接触电极及所述第二接触电极上部的开口部；以及第一凸起电极及第二凸起电极，通过所述钝化层的开口部分别电连接于所述第一接触电极及第二接触电极，其中，所述台面在从上部观察时具有多个凹陷部，所述钝化层的开口部中的一部分布置于所述台面及凹陷部的外部。
在若干实施例中，所述钝化层还可以包括位于所述凹陷部内部的开口部，并且位于所述凹陷部内部的开口部通过布置于所述凹陷部外部的开口部相互连接。
在另一实施例中，所述钝化层还可以包括位于所述凹陷部内部的开口部，并且位于所述凹陷部内部的开口部相互隔开。
有益效果
根据本发明的实施例，将邻近于第一凸起电极的第二凸起电极形成为多个，并形成为第二凸起电极的端部相对于第一凸起电极的间隔距离逐渐增大或减小的形态，从而具有恒定电流扩展长度(current spreading length)的电荷能够扩展到更宽的区域。并且，通过将第一接触电极布置成包围台面M，从而能够将从第一接触电极跨过第一导电型半导体层到达第二导电型半导体层的电流路径(path)控制为更加均匀。进而，减小在第一导电型半导体层内的电阻，从而能够减小发光元件的工作电压(Forward Voltage)。
进而，通过在台面形成凹陷部，能够减小通过第一导电型半导体层的电流路径，从而能够防止电流密集。并且，使第一凸起电极及第二凸起电极局部地覆盖钝化层，从而能够增加第一凸起电极及第二凸起电极的尺寸。
本发明的效果并不限定于上述的效果，应该理解为包括从本发明的详细说明及权利要求书所记载的发明的构成中可推论出的全部效果。
附图说明
图1是图示根据本发明的一实施例的发光元件的平面图。
图2及图3分别是图示根据本发明的一实施例的发光元件的剖面图，其中，图2是沿图1的截取线A-A'截取的剖面图，图3是沿图1的截取线B-B'截取的剖面图。
图4至图9是依次示出根据本发明的一实施例的发光元件的制造方法的剖面图。图4至图9以沿图1的截取线B-B'截取的剖面为基准进行图示。
图10至图12分别是图示根据本发明的多种实施例的紫外线发光元件的平面图。
图13是图示利用根据本发明的实施例的发光元件制造的发光元件封装件的立体图。
图14是用于说明根据本发明的又一实施例的发光元件的平面图。
图15的(a)及图15的(b)是沿图14的截取线C-C'及D-D'截取的剖面图。
图16至图19是用于说明制造图14的发光元件的方法的剖面图。
图20至图23是用于说明根据本发明的又一实施例的发光元件的平面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行说明。然而，本发明可以体现为多种不同形态，因此并不限定于此处所公开的实施例。并且附图中为了对本发明进行明确的说明，省略与说明无关的部分，并且在整个说明书中对相似部分标示了相似的附图标号。
在整个说明书中，当提到某构成要素与其他构成要素“连接”时，不仅包括这些构成要素“直接连接”的情形，而且还包括将其他构成要素置于中间而“间接连接”的情形。另外，所谓的“包括”某构成要素，除非另有特别相反的记载，否则并不排除其他构成要素，而是意味着还可以包括其他构成要素。
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。
图1是图示根据本发明的一实施例的发光元件的平面图，图2及图3分别是沿图1的截取线A-A'及B-B'截取的剖面图。
参照图1、图2及图3，根据本发明的一实施例的发光元件100可以包括第一基板110。
第一基板110用于使半导体单结晶生长，可以具有第一面110a以及与第一面110a相面对的第二面110b。第一面110a是半导体单结晶生长的上部面，第二面110b是下部面。
第一基板110可以利用氧化锌(ZnO)基板、氮化镓(GaN)基板、碳化硅(SiC)基板、氮化铝(AlN)基板及蓝宝石基板等。例如，第一基板110可以主要利用方位精度高且通过精密的抛光而没有瑕疵或划痕的包括蓝宝石(sapphire)的透明材质。第一基板110的第一面110a及第二面110b可以大致构成为四边形。
根据一实施例的发光元件可以包括形成于第一基板110的第一面110a的第一凸起电极151及第二凸起电极152，第一凸起电极151及第二凸起电极152可以具有彼此相反的导电型的极性。例如，第一凸起电极151可以是N型凸起电极，第二凸起电极152可以是P型凸起电极。
第一凸起电极151在第一基板110的第一面110a上可以具有第一方向的轴方向，第二凸起电极152可以具有第二方向的轴方向。第一方向可以是与第一基板110的第一面110a的一侧边平行布置的方向，第二方向可以是与第一方向垂直的方向。例如，第一方向可以是X轴方向，第二方向可以是Y轴方向。
第二凸起电极152包括多个单位电极部153，从而可以形成多个电流路径(currentpath)而改善电流扩散(current spreading)。各个单位电极部153可以具有预定的长度及宽度，且相互之间平行地布置。各个单位电极部153可以以中央部位的连接部154为媒介而与相邻的单位电极部相互连接。因此，各个单位电极部153可以是以形成于中央的连接部154为基准相互对称的结构。由于连接部154形成为与各个单位电极部153垂直，因此第一凸起电极与连接部154可以相互平行地布置。
各个单位电极部153的端部153a可以与第一凸起电极151相邻地布置，尤其各个单位电极部153的端部153a可以形成为与平行于第一凸起电极151的轴方向的虚拟轴X之间的间隔距离逐渐增大或减小。例如，各个单位电极部153的端部153a形成为朝向第一凸起电极151凸出的圆弧形态，从而能够将电流在第一凸起电极151与第二凸起电极152之间的密集程度最小化。
另外，第一凸起电极151以第二凸起电极152为基准在两侧对称地形成为一对，从而能够通过一对第一凸起电极151注入电流，以进一步提高效率。即，可以与第一基板110的第一面110a的另一侧边平行地进一步形成第一凸起电极151。第二凸起电极152可以夹设于一对第一凸起电极151之间，且第二凸起电极152的两侧端部153a可以分别与一对第一凸起电极151相邻地布置。
参照图2及图3，所述发光元件100可以是能够发出紫外线区域的光的紫外线发光元件。例如，根据一实施例的紫外线发光元件能够发出360nm以下的深(Deep)紫外线光。
发光元件100可以包括第一基板110以及位于第一基板110上的半导体层叠结构的发光二极管120。
在第一基板110的第一面110a还可以配备用于缓解第一基板110与第一导电型半导体层121之间的晶格失配的缓冲层(省略图示)。缓冲层可以构成为单层或多层，在构成为多层的情况下，可以由低温缓冲层及高温缓冲层构成。
发光二极管(半导体层叠体)120是将通过电子与空穴的复合而产生的能量转换为光的发光结构体，可以通过湿式或干式工序处理第一基板110的表面，并利用半导体薄膜生长装置而在其上部形成。
发光二极管120可以包括依次层叠于第一基板110的第一面110a的第一导电型半导体层121、活性层122及第二导电型半导体层123。
第一导电型半导体层121可以配备于第一基板110的第一面110a，如图2所示，可以配备成其一部分暴露的形态，可以通过对活性层122及第二导电半导体层123的一部分进行台面蚀刻而使其暴露。当进行台面蚀刻时，第一导电型半导体层121的一部分也可能被蚀刻。进而，在第一导电型半导体层121上形成包括活性层122及第二导电半导体层123的台面。如图2及图3所示，第二凸起电极152位于台面上部，第一凸起电极151从台面隔开。台面具有与第二凸起电极152相似的形状，因此在单位电极部153之间具有凹陷部。台面例如可以包括主分支(Main branch)以及副分支(Sub-branch)，其中，所述住台面位于连接部154下部；所述副分支是向连接部154的两侧凸出且为单位电极部153部分。
第一导电型半导体层121可以由掺杂有第一导电型杂质，例如N型杂质的InxAlyGa1-x-yN(0≤X≤1,0≤Y≤1,0≤X+y≤1)系列的III族-V族化合物半导体形成，并且可以构成为单层或多层。N型导电性杂质可以使用Si、Ge、Sn等。尤其，第一导电型半导体层121具有相对较高的带隙，使得从活性层122生成的紫外线能够透射。
活性层122可以配备于第一导电型半导体层121上，并且活性层122通过从第一导电型半导体层121及第二导电型半导体层123提供的电子-空穴的结合产生光。根据一实施例，为了提高电子-空穴的结合效率，活性层122可以具有多量子阱(Multple quantumwell)结构。活性层122的组成元素及组成比可以以如下方式确定：能够发出具有要求的波长的光，例如，具有200nm～360nm的峰值波长的紫外线光。
第二导电型半导体层123可以配备于活性层122上，且第二导电型半导体层123可以由掺杂有第二导电型杂质，例如P型杂质的InxAlyGa1-x-yN(0≤X≤1,0≤Y≤1,0≤X+y≤1)系列的化合物半导体形成。第二导电型半导体层123可以构成为单层或多层。
在第一导电型半导体层121及第二导电型半导体层123上可以分别配备第一焊盘电极131及第二焊盘电极132。第一焊盘电极131及第二焊盘电极132可以包括Ni、Cr、Ti、Al、Ag或Au等。第一焊盘电极131可以与第一导电型半导体层121的暴露部分电连接，第二焊盘电极132可以与第二导电型半导体层123的暴露部分电连接。
在第一导电型半导体层121与第一焊盘电极131之间还可以包括阶梯差防止层133。阶梯差防止层133补偿阶梯，使得第一焊盘电极131的相位对应于第二焊盘电极132的相位。即，由于第一导电型半导体层121的台面蚀刻，第一焊盘电极131可能相比于第二焊盘电极132而形成于较低的位置，然而以形成于第一焊盘电极131的下侧的阶梯差防止层133为媒介，第一焊盘电极131与第二焊盘电极132的相位可以相同。阶梯差防止层133例如可以包括Ti、Au。
并且，在第一导电型半导体层121与阶梯差防止层133之间以及第二导电型半导体层123与第二焊盘电极132之间还可以包括用于形成欧姆接触特性的第一接触电极141及第二接触电极142。第一接触电极141例如可以包括Cr、Ti、Al、Au，第二接触电极142例如可以包括Ni、Au。
在此，第一接触电极141是用于形成与第一导电型半导体层之间的欧姆接触特性的电极，为了改善紫外线发光元件的电流分散，位于除了台面(MESA)部分之外的第一导电型半导体层的暴露区域。第一接触电极141可以包围台面，并且还可以形成于台面的凹陷部内。第一接触电极141可以包括反射物质。
反射物质起到使从第一基板110反射至第一接触电极141侧的紫外线光再次反射至第一基板110侧的作用，从而能够提高光提取效率。
反射物质可以由导电性优秀的金属物质形成。反射物质例如可以包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf。尤其，在本发明的一实施例中，反射物质可以使用在紫外线波长带域中反射率较高的Al，并且反射物质不仅可以形成为平面结构，而且还可以形成为岛状矩阵结构、多条线或网状结构。
在本发明的一实施例中，发光元件100还可以包括：钝化层160，起到使发光元件100下侧的发光二极管120免受外部环境的影响的作用。
钝化层160可以由包括氧化硅膜或氮化硅膜的绝缘膜形成。如图2及图3所示，钝化层160覆盖第一焊盘电极131、第二焊盘电极132及台面。但是，钝化层160可以配备为第一焊盘电极131的表面及第二焊盘电极132的表面中的一部分暴露的形态，以电连接第一凸起电极151及第二凸起电极152。即，钝化层160具有使第一焊盘电极131及第二焊盘电极132的表面暴露的开口部。钝化层160可以通过包括氧化物或氮化物的绝缘体形成，尤其，可以通过硅氧化物形成。
并且，发光元件100可以以倒装芯片形态贴装于第二基板200(参照图8及图9)，在这种情况下，可以包括第一凸起电极151及第二凸起电极152，以能够与第二基板200电连接。
第一凸起电极151可以配备于第一焊盘电极131上，第二凸起电极152可以配备于第二焊盘电极132上。第一凸起电极151及第二凸起电极152例如可以包括Ti、Au、Cr。
第二基板200可以在一侧表面配备第一电极部210及第二电极部220，并且在第一电极部210及第二电极部220分别电连接并物理连接发光元件100的第一凸起电极151及第二凸起电极152。
此时，凸起电极151、152可以形成为覆盖焊盘电极131、132的表面以及钝化层160的一部分表面。即，凸起电极151、152可以覆盖钝化层160的开口部，进而以局部地重叠于钝化层160的方式位于钝化层160上。为了接合的可靠性，钝化层160的一部分夹设于焊盘电极131、132与凸起电极151、152之间，凸起电极151、152形成为覆盖焊盘电极131、132的暴露的部分以及钝化层160的一部分表面。
另外，在焊盘电极131、132与凸起电极151、152之间可以夹设有阶梯差防止图案161、162。阶梯差防止图案161、162例如可以位于钝化层160的开口部内。
图4至图9是依次示出制造根据本发明的一实施例的发光元件的工序的剖面图。此时，图4至图9是以沿图1的截取线B-B'截取的剖面为基准图示的图。
参照图4，在第一基板110上形成第一导电型半导体层121、活性层122以及第二导电型半导体层123。
此时，第一导电型半导体层121、活性层122及第二导电型半导体层123可以通过如下方式形成：在利用金属有机化学气相沉积(MOCVD：Metal Organic Chemical VaporDeposition)法、分子束生长法、外延生长法等公知的半导体形成方法形成各个半导体层之后，蚀刻第二导电型半导体层123及活性层122的一部分，以使第一导电型半导体层121的一部分表面暴露。进而，形成包括活性层122及第二导电型半导体层123的台面。
参照图5，在第一导电型半导体层121上形成第一焊盘电极131，并且在第二导电型半导体层123上形成第二焊盘电极132。
焊盘电极131、132可以由Ti/Au形成。在形成焊盘电极131、132之前可以首先形成接触电极141、142。接触电极141形成于第一导电型半导体层121上，并且接触电极142形成于第二导电型半导体层123上。接触电极141例如可以由Ti/Au层形成，并且接触电极142可以由Ni/Au层形成。
进而，在焊盘电极131上可以形成阶梯差防止层133。阶梯差防止层133补偿由于台面造成的阶梯，从而有助于使焊盘电极131的上表面与焊盘电极132的上表面位于大致相同的高度。
参照图6，在形成第一导电型半导体层121、活性层122、第二导电型半导体层123的第一基板110的表面上形成绝缘膜之后，以使焊盘电极131、132的一部分表面开放(open)的方式蚀刻预定区域而形成钝化层160，。
即，钝化层160在第一基板110的全表面形成绝缘膜之后仅使焊盘电极131、132的预定区域暴露，从而起到覆盖并保护通过蚀刻暴露的第二导电型半导体层123及活性层122的侧面与在形成焊盘电极131、132之后暴露的第一导电型半导体层121及第二导电型半导体层123的表面的作用。
通过上述的过程，在第一基板110上可以形成包括半导体层121、122、123、焊盘电极131、132及钝化层160的发光元件100。
参照图7，在发光元件100的焊盘电极131、132上形成第一凸起电极151及第二凸起电极152。
此时，凸起电极151、152可以形成为覆盖焊盘电极131、132的表面及钝化层160的一部分表面。即，为了接合的可靠性，钝化层160的一部分160a夹设于焊盘电极131、132与凸起电极151、152之间，凸起电极151、152形成为覆盖焊盘电极131、132的暴露的部分及钝化层160的一部分表面。进而，在覆盖钝化层160的一部分表面的凸起电极151、152的上端外廓可以形成有向上侧凸出的凸出部151a、152a。若这样形成凸出部151a、152a，则凸起电极151、152的上表面整体构成为形成阶梯状，从而之后在将发光元件100贴装到第二基板200时可能会发生无法实现凸起电极151、152与电极部210、220之间的稳定的键合的问题。
因此，在第一焊盘电极131及第二焊盘电极132上分别还可以形成第一阶梯差防止图案161及第二阶梯差防止图案162，由于阶梯差防止图案161、162，当形成凸起电极时，在凸起电极151、152的上端的中央处以与形成于外廓的凸出部151a、152a对应的高度形成阶梯差防止部151b、152b，从而能够最小化凸起电极的上表面整体形成阶梯状，并形成平面形态。
阶梯差防止图案161、162可以是与钝化层160相同的硅氧化物(SiO2)图案。即，阶梯差防止图案161、162可以通过如下方式形成：在形成钝化层160之后进行用于使焊盘暴露的蚀刻时，在焊盘上留置一部分钝化层160并进行蚀刻而形成。
参照图8及图9，根据本发明的一实施例的发光元件100可以利用热压缩法(T/C法：Thermo-Compression method)等方式而以倒装芯片键合(flip chip bonding)于第二基板200上的形态配备。第二基板200可以是贴装发光二极管120的基座(submount)。
第二基板200在一侧表面上包含第一电极部210及第二电极部220，并且第一电极部210及第二电极部220可分别连接发光元件100的第一凸起电极151及第二凸起电极152。例如，第一电极部可以是N-电极部，第二电极部可以是P-电极部。
此时，为了补偿凸起电极151、152的高度差异，第一电极部210及第二电极部220可以分别以不同的厚度配备。例如，第一电极部210可以形成为比第二电极部220更厚，从而能够补偿由于凸起电极151、152的高度差异产生的阶梯。
为了实现与凸起电极151、152进行倒装键合时的容易性、导电性和导热性，电极部210、220可以构成为包括金或包含金的金化合物(例如AuSn)。
为了将发光元件贴装到第二基板，以凸起电极151、152及电极部210、220为基准将发光元件与第二基板200彼此对应地排列，并将凸起电极151、152加热至设定温度。
向第一基板110或第二基板200施加贴装压力并逐渐升高凸起电极151、152的温度。在使温度升高的状态下维持预设的时间，之后解除压力并冷却至室温，从而使凸起电极151、152倒装键合于电极部210、220，进而可以完成将配备凸起电极151、152的发光元件贴装到配备电极部210、220的第二基板200。
此时，在凸起电极151、152的表面以相同的高度凸出形成凸出部151a、152a及阶梯差防止部151b、152b，以整体最小化形成阶梯状的部分，从而能够提高与电极部210、220之间的键合可靠性。
图10至图12分别是图示根据本发明的多种实施例的紫外线发光元件的平面图。
对于根据图10的发光元件而言，在大致构成为四边形的基板的一侧边角部分，以轴方向为斜线方向的方式布置有第一凸起电极10，多个第二凸起电极20形成为其轴方向与第一凸起电极10的轴方向垂直。多个第二凸起电极20可以布置于具有凹陷部的台面上，且可以相互连接。通过将第一凸起电极10形成于一侧边角部分，并将基板大部分布置在第二凸起电极20，从而增加发光面积。但是，根据本实施例的发光元件由于第一凸起电极10偏向于一侧边角地布置，从而可能会因电流密度(Current Density)的减小而造成光度的减小。
对于根据图11的发光元件而言，在大致构成为四边形的基板的一侧及另一侧边分别布置有一对第一凸起电极30，并且在一对第一凸起电极30之间以与第一凸起电极30平行的方式布置有多个第二凸起电极40。各个第二凸起电极40可以通过连接部41相互连接。但是，由于将第一凸起电极30及第二凸起电极40相互平行地布置，可能导致电流(Current)的集中所造成的工作电压的上升。
对于根据图12的发光元件而言，在基板的一侧及另一侧边分别布置一对第一凸起电极50，并在一对第一凸起电极50之间，具有不均匀的宽度的多个第二凸起电极60以轴方向与第一凸起电极50垂直的方式布置。第一凸起电极50的轴方向与第二凸起电极60的轴方向可以以彼此垂直的形态布置，并且与第一凸起电极50相邻的第二凸起电极60可以形成为具有不同的宽度。并且，多个第二凸起电极60中的至少一个第二凸起电极60的长度可以扩展到基板的边角部分。但是，在扩展的第二凸起电极部分电流扩散(Current Spreading)可能会降低。
图13是图示利用根据本发明的实施例的发光元件制造的发光元件封装件的立体图。
参照图13，根据本发明的实施例的发光元件封装件1000可以包括封装件主体1100以及贴装于封装件主体1100的发光元件100。
在封装件主体1100的一侧表面可以以在发光元件100周围形成倾斜面1111的方式向下侧凹陷地形成空腔1110。倾斜面1111能够提高发光元件封装件的光提取效率。
封装件主体1100可以通过绝缘部1400划分为第一电极部1200及第二电极部1300并彼此电分离。
封装件主体1100可以包括硅材料、合成树脂材料或金属材料形成，例如，在发光元件100发出紫外线光的情况下，为了提高散热特性，封装件主体1100可以利用铝材料构成。因此，第一电极部1200及第二电极部1300将从发光元件100产生的光反射，从而能够提高光效率，并能够起到向外部排出从发光元件100产生的热的作用。
发光元件100可以以金属线等连接部件1600为媒介电连接于第一电极部1200及第二电极部1300，从而被提供电源。
发光元件100可以在贴装于第二基板的状态下搭载于封装件主体1100的空腔1110，并且通过金属线电连接于第一电极部1200及第二电极部1300。附图符号1500是齐纳二极管(Zener diode)，表示恒压二极管。
图14是用于说明根据本发明的又一实施例的发光元件300的平面图，图15的(a)及图15的(b)是沿图14的截取线C-C'及D-D'截取的剖面图。
参照图14、图15的(a)及图15的(b)，发光元件300包括基板310、半导体叠层(发光二极管)320、第一接触电极341、第二接触电极342、第一焊盘电极331、第二焊盘电极332、钝化层360、第一凸起电极351、第二凸起电极352及反射防止层370。
由于基板310、第一导电型半导体层321、活性层322及第二导电型半导体层323与参照上文图1、图2及图3描述的内容相似，因此省略其详细说明。
同上所述，半导体叠层320包括第一导电型半导体层321以及布置于第一导电型半导体层321上的台面M，台面M包括活性层322及第二导电型半导体层323。台面M还可以局部包括第一导电型半导体层321。
另外，台面M布置于第一导电型半导体层321的一部分区域上。通常，在依次生长第一导电型半导体层321、活性层322及第二导电型半导体层323之后，通过台面蚀刻工序对第二导电型半导体层323及活性层322进行图案化而形成台面M。
如同参照图1进行的描述，所述台面M具有凹陷部。即，台面M可以具有包括主分支及副分支的结构，并且在副分支之间形成凹陷部。这样的结构可以描述为单位台面通过连接台面连接的结构，通过连接台面连接的的中央部分相当于主分支，从主分支向两侧延伸的单位台面部分相当于副分支。
另外，副分支的宽度可以是暴露于副分支之间的第一导电型半导体层321的宽度的两倍以下。虽然将副分支的宽度形成为相对较窄，但通过使副分支布置在基板310上的较宽的区域，，从而增加了台面M的侧面表面积。主分支的宽度可以大于副分支的宽度，然而并不局限于此，也可以等于或小于副分支的宽度。
由于台面M包括宽度相对较窄的副分支，能够减少经由电阻相对较大的第一导电型半导体层321的电流的流动路径，因此能够减少电流密集现象。
再次参照图14、图15的(a)及图15的(b)，在暴露于台面M周围的第一导电型半导体层321上布置第一接触电极341。第一接触电极341可以在沉积多个金属层之后通过快速热合金工序(RTA：rapid thermal alloy)使这些金属层合金化而形成。第一接触电极341可以包括反射物质。例如，第一接触电极341可以在依次沉积Cr/Ti/Al/Ti/Au后，通过RTA工序，例如在935℃下几秒或几十秒内完成合金化而处理。因此，第一接触电极341成为含有Cr、Ti、Al、Au的合金层。
所述第一接触电极341沿着台面M周围而包围台面M。并且，第一接触电极341还布置于副分支之间的区域，即台面M的凹陷部内。第一接触电极341可以以预定间隔与台面M隔开，并形成于第一导电型半导体层321上的大部分区域。第一接触电极341沿着台面M的侧面形成，因此，在台面M与第一接触电极341之间形成无第一接触电极341的区域。从台面M的侧面射出的光可以通过该区域再次入射至第一导电型半导体层321，并通过基板310向外部射出。第一接触电极341与台面M之间的间隔距离可以沿着台面M周长而恒定，然而并非一定局限于此。
在形成第一接触电极341之后，在台面M上形成第二接触电极342。第二接触电极342例如可以在沉积Ni/Au之后，在约590℃下进行约80秒的RTA工序而形成。第二接触电极342欧姆接触于第二导电型半导体层323，并覆盖台面M上部区域的大部分，例如80％以上。
另外，在第一接触电极341及第二接触电极342上分别形成第一焊盘电极331及第二焊盘电极332。第一焊盘电极331及第二焊盘电极332可以由相同的金属层在相同工序中一同形成。例如，作为一例，第一焊盘电极331及第二焊盘电极332可以由Ti层
Figure BDA0003310434190000151
/Au层
Figure BDA0003310434190000152
/Ti层
Figure BDA0003310434190000153
形成。
然而，本发明并不局限于此，同上所述，在第一焊盘电极331与第一接触电极341之间还可以夹设阶梯差防止层133。
另外，在图14、图15的(a)及图15的(b)中，虽然图示了第一焊盘电极331及第二焊盘电极332分别以与第一接触电极341及第二接触电极342相同的面积布置于其上的情形，然而并不局限于此。第一焊盘电极331及第二焊盘电极332可以具有小于第一接触电极341及第二接触电极342的面积而布置于其上，或者分别具有更大的面积而覆盖第一接触电极341及第二接触电极342的上表面及侧面。由于第一焊盘电极331及第二焊盘电极332不仅覆盖第一接触电极341及第二接触电极342的上表面，而且还覆盖侧面，因此，当进行焊接或AuSn键合时，能够更好地保护第一接触电极341及第二接触电极342免受焊料等的影响。
钝化层360覆盖台面M、第一焊盘电极331及第二焊盘电极332。但是，钝化层360具有使第一焊盘电极331暴露的开口部360a以及使第二焊盘电极332在台面M上部局部暴露的开口部360b。开口部360a与第一接触电极341重叠，开口部360b与第二接触电极342重叠。
如图14中的虚线所示，开口部360a可以沿基板310的边缘而布置，并且，可以布置于台面M的凹陷部内。布置于凹陷部内的开口部360a可以通过形成于基板310的边缘的开口部360a而彼此连通，然而并不局限于此，也可以相互隔开。
开口部360b可以位于台面M上，并连通为一个。然而本发明并不局限于此，多个开口部360b也可以在台面M上相互隔开而布置。
第一凸起电极351覆盖开口部360a并通过开口部360a连接于第一焊盘电极331。第一凸起电极351通过第一焊盘电极331及第一接触电极341电连接于第一导电型半导体层321。第一凸起电极351可以将第二凸起电极352置于中间并在其两侧对称地布置，且第二凸起电极352可以彼此连接。
在参照图1描述的实施例中，第一凸起电极151与台面M隔开。然而在本实施例中，第一凸起电极351局部地布置于台面M及第二焊盘电极332上部，并且通过钝化层360而与台面M及第二焊盘电极332绝缘。由于第一凸起电极351可以与台面M重叠，因此可以将第一凸起电极351相对较宽地形成，因此，并且第一凸起电极351能够与布置于台面M的凹陷部内的第一焊盘电极331直接连接。
第二凸起电极352覆盖开口部360b并通过开口部360b连接于第二焊盘电极332。第二凸起电极352通过第二焊盘电极332及第二接触电极342电连接于第二导电型半导体层323。与参照图1描述的实施例相似地，第二凸起电极352也可以具有包括单位电极部353及连接部354的结构。
第一凸起电极351及第二凸起电极352例如可以包括Ti/Au/Cr/Au。
另外，在基板310的下部表面可以布置反射防止层370。反射防止层370可以通过诸如SiO2等透明绝缘层，例如形成为紫外线波长的1/4的整数倍厚度。与此不同，作为反射防止层370，还可以使用将折射率互不相同的层反复层叠的带通滤波器。
在本实施例中，由于第一凸起电极351与台面M局部重叠，因此所述第一凸起电极351的一部分覆盖台面M的侧面。因此，第一凸起电极351可以将从台面M的侧面射出的光反射而再次入射至台面M内部，从而能够减少光损失。
图16至图19是用于说明制造图14的发光元件的方法的剖面图。在各图面中，(a)表示平面图，(b)表示沿(a)的截取线C-C'截取的剖面图。
参照图16的(a)及图16的(b)，同参照图4描述的内容，在基板310上形成第一导电型半导体层321、活性层322、第二导电型半导体层323，并蚀刻第二导电型半导体层323及活性层322而形成台面M。
台面M形成为具有主分支Mb及副分支Sb的形状，并且在副分支Sb之间形成有凹陷部Cp。由于凹陷部形成于台面M，从而可以将副分支Sb的宽度形成为相对较窄。
参照图17的(a)及图17的(b)，在第一导电型半导体层321上形成有第一接触电极341，并且在第二导电型半导体层323上形成有第二接触电极342。
第一接触电极341被布置在暴露于台面M周围的第一导电型半导体层321上。第一接触电极341可以在沉积多个金属层之后通过快速热合金工序(RTA：rapid thermalalloy)使这些金属层合金化而形成。并且，第一接触电极341可以包括反射物质。例如，第一接触电极341可以在依次沉积Cr/Ti/Al/Ti/Au后，通过RTA工序，在例如935℃下几秒或几十秒内进行合金化处理。因此，第一接触电极341成为含有Cr、Ti、Al、Au的合金层。
第二接触电极342可以在形成第一接触电极341之后形成于台面M上。第二接触电极342例如可以在沉积Ni/Au之后，在约590℃下进行约80秒的RTA工序而形成。第二接触电极342欧姆接触于第二导电型半导体层323，并覆盖台面M上部区域的大部分，例如80％以上。
参照图18的(a)及图18的(b)，在第一接触电极341及第二接触电极342上分别形成第一焊盘电极331及第二焊盘电极332。第一焊盘电极331及第二焊盘电极332可以由相同的金属层在相同工序中一同形成。例如，作为一例，第一焊盘电极331及第二焊盘电极332可以由Ti层
Figure BDA0003310434190000171
/Au层
Figure BDA0003310434190000172
/Ti层
Figure BDA0003310434190000173
形成。
在形成第一焊盘电极331及第二焊盘电极332之前，还可以在第一接触电极341上追加形成阶梯差防止层(图2及图3的133)。
参照图19的(a)及图19的(b)，形成具有使第一焊盘电极331及第二焊盘电极332的表面暴露的开口部360a、360b的钝化层360。开口部360a在台面M周围暴露第一焊盘电极331，并且开口部360b在台面M上暴露第二焊盘电极332。
钝化层360可以通过如下方式形成：在基板310全表面形成绝缘膜之后进行蚀刻而使第一焊盘电极331及第二焊盘电极332暴露。
接着，在第一焊盘电极331及第二焊盘电极332上形成第一凸起电极351及第二凸起电极352，并在基板310的下部表面形成反射防止层370，之后分割为各个发光元件，从而完成图14的发光元件300。反射防止层370也可以被省略。
此时，第一凸起电极351及第二凸起电极352可以覆盖开口部360a、360b而连接于焊盘电极331、332的表面，进而可以形成为覆盖钝化层360的一部分表面。并且，如图14所示，第一凸起电极351局部地布置于台面M上部区域。进而，第一凸起电极351的一部分可以在台面M上部区域位于与第二凸起电极352相同的高度。
另外，如同上述的实施例，在开口部360a、360b内也可以形成阶梯差防止图案，然而也可以被省略。
图20至图23是用于说明根据本发明的又一实施例的发光元件300a、400、500、600的平面图。
参照图20，根据本实施例的发光元件300a与根据上文的实施例的发光元件300相似，差异在于第二凸起电极352的位置及形状。即，在上文的实施例中，第二凸起电极352限定于台面M上部区域内而布置，然而在本实施例中，第二凸起电极352大致形成为矩形形状而一部分覆盖副分支之间的凹陷部的上部区域。即，第二凸起电极352不限定于台面M上部区域，而与第一接触电极341及第一焊盘电极331重叠。但是，第二凸起电极352通过钝化层360而与第一焊盘电极331及第一接触电极341相绝缘。
根据本实施例，由于第二凸起电极352超出台面M区域，从而能够进一步增加其尺寸，因此，当键合在基座等时，能够提高接合力。
参照图21，根据本实施例的发光元件400包括基板410、半导体叠层(发光二极管)、第一接触电极441、第二接触电极442、第一焊盘电极431、第二焊盘电极432、钝化层460、第一凸起电极451及第二凸起电极452，其中所述半导体叠层包括第一导电型半导体层421、活性层及第二导电型半导体层。并且，发光元件400可以包括反射防止层。
根据本实施例的发光元件400与发光元件300大致相似，然而差异在于台面M的形状、第一凸起电极451及第二凸起电极452的位置及形状。为了避免重复，省略针对相同事项的详细说明。
发光元件400的台面M包括主分支Mb及副分支Sb。在副分支Sb之间布置有凹陷部Cp。主分支Mb沿基板410的边缘而布置，副分支Sb相对于主分支Mb倾斜预定的角度倾斜而延伸。主分支Mb可以沿着具有矩形形状的基板410的相邻的两个边缘连续地形成，并且副分支Sb可以从主分支Mb相互平行地延伸。
然而本发明并不局限于此，主分支Mb可以仅形成并布置于基板410的一侧边缘附近，并且副分支Sb可以从该主分支Mb延伸。
副分支Sb可以具有互不相同的长度，并且可以平行于基板410的对角线而布置。
另外，第一凸起电极451通过钝化层460的开口部460a电连接于第一焊盘电极431，第二凸起电极452通过钝化层460的开口部460b电连接于第二焊盘电极432。第一凸起电极451覆盖而密封开口部460a，进而局部地覆盖钝化层460。并且，第二凸起电极452覆盖而密封开口部460b，进而局部地覆盖钝化层460。
第一凸起电极451及第二凸起电极452分别具有矩形形状并布置成相互面对。因此，第一凸起电极451及第二凸起电极452均与台面M局部重叠，并且与台面M的凹陷部Cp局部重叠。
参照图22，根据本实施例的发光元件500包括基板510、半导体叠层(发光二极管)、第一接触电极541、第二接触电极542、第一焊盘电极531、第二焊盘电极532、钝化层560、第一凸起电极551及第二凸起电极552，其中所述半导体叠层包括第一导电型半导体层521、活性层及第二导电型半导体层。并且，发光元件500可以包括反射防止层。
根据本实施例的发光元件500与发光元件300大致相似，然而差异在于台面M的形状、第一凸起电极551及第二凸起电极552的位置及形状、钝化层560的开口部560a、560b的位置及形状。为了避免重复，省略针对相同事项的详细说明。
发光元件500的台面M相比于发光元件300的台面M占有基板510的更宽的面积。例如，主分支Mb及副分支Sb的宽度及长度可以大于发光元件300的主分支及副分支。
另外，开口部560a可以布置于台面M的凹陷部及台面M的外部周围，并且可以相互隔开。并且，开口部560b可以布置于台面M的副分支Sb上，并且可以相互隔开。进而，在一个副分支Sb上也可以布置两个或两个以上的开口部560b。
另外，第一凸起电极551通过钝化层560的开口部560a电连接于第一焊盘电极531，第二凸起电极552通过钝化层560的开口部560b电连接于第二焊盘电极532。第一凸起电极551覆盖而密封开口部560a，进而局部覆盖钝化层460。并且，第二凸起电极552覆盖而密封开口部560b，进而局部覆盖钝化层560。
第一凸起电极551及第二凸起电极552分别具有矩形形状并布置为相互面对。因此，第一凸起电极551及第二凸起电极552均与台面M局部重叠，并且与台面M的凹陷部Cp局部重叠。
参照图23，根据本实施例的发光元件600包括基板610、半导体叠层(发光二极管)、第一接触电极641、第二接触电极642、第一焊盘电极631、第二焊盘电极632、钝化层660、第一凸起电极651及第二凸起电极652，其中所述半导体叠层包括第一导电型半导体层621、活性层及第二导电型半导体层。并且，发光元件600可以包括反射防止层。
根据本实施例的发光元件600与发光元件300大致相似，然而差异在于台面M的形状、第一凸起电极651及第二凸起电极652的位置及形状、钝化层660的开口部660a、660b的位置及形状。为了避免重复，省略针对相同事项的详细说明。
发光元件600的台面M相比于发光元件300的台面M占有基板610的更宽的面积，并分离为多个区域。并且，在所述多个区域分别形成有凹陷部Cp。
另外，开口部660a可以布置于台面M的多个区域之间及台面M的外部周围，并且可以相互隔开。并且，多个开口部660b可以布置于台面M的各个区域上，并且可以相互隔开。
另外，第一凸起电极651通过钝化层660的开口部660a电连接于第一焊盘电极631，第二凸起电极652通过钝化层660的开口部660b电连接于第二焊盘电极632。第一凸起电极651覆盖而密封开口部660a，进而局部覆盖钝化层660。并且，第二凸起电极652覆盖而密封开口部560b，进而局部覆盖钝化层660。
第一凸起电极651及第二凸起电极652分别具有矩形形状并布置成相互面对。因此，第一凸起电极651及第二凸起电极652均与台面M局部重叠，并且与台面M的凹陷部Cp局部重叠。
如同参照图13进行的说明，上文中描述的发光元件300a、400、500、600可以被制作成发光元件封装件。
上述的本发明的说明以举例说明本发明为目的，将理解的是，在本发明所属的技术领域中具备基本知识的人员能够在不改变本发明的技术思想或必要技术特征的前提下易于变型为其他具体的形态。
即，以上描述的实施例在整个说明书中应当被理解为示意性而非限定性的。例如，描述为单一的形态的各构成要素也可以分散而实施，同样，描述为分散的形态的构成要素也可以实施为结合的形态。
并且，在特定实施例中所说明的构成在本发明的技术思想范围内也可以应用于其他实施例。
因此，本发明的范围通过权利要求书的范围而确定，权利要求书的含义和范围以及来自其等同概念的全部变更或变形的形态应当被理解为属于本发明的范围。

Claims (1)

1.一种发光元件，其特征在于，包括：
基板；
第一导电型半导体层，布置于所述基板上；
台面，布置于所述第一导电型半导体层上，并包含第二导电型半导体层及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；
第一接触电极，与暴露于所述台面周围的第一导电型半导体层接触；
第二接触电极，在所述台面上接触于所述第二导电型半导体层上；
钝化层，覆盖所述第一接触电极、所述台面及所述第二接触电极，并具有布置于所述第一接触电极及所述第二接触电极上部的开口部；以及
第一凸起电极及第二凸起电极，通过所述钝化层的开口部分别电连接于所述第一接触电极及第二接触电极，
其中，所述第二接触电极包括主分支以及从所述主分支延伸的多个副分支，使得在从上部观察时在所述多个副分支之间形成多个凹陷部，
所述第一接触电极包围所述第二接触电极，
所述第一凸起电极及所述第二凸起电极分别覆盖所述钝化层的开口部，并且还覆盖所述钝化层的一部分。
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