TW201334231A - 半導體發光裝置及形成其之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種半導體發光裝置，其具有一第一主表面、形成在與該第一主表面相對之一側上之一第二主表面及一發光層。該第二主表面上之一p電極在該發光層之區域中且圍繞一n電極。該半導體層之側上之一絕緣層圍繞該p電極及該n電極。一p金屬柱形成該p電極之一電連接且一n金屬柱形成該n電極之一電連接。一樹脂層圍繞該p金屬柱及該n金屬柱之端部且亦覆蓋該半導體層之側表面、該第二主表面、該p電極、該n電極、該絕緣層、該p金屬柱及該n金屬柱。
Description
本文所述之實施例係關於半導體發光裝置。
本申請案係基於且主張2011年12月7日申請之日本專利申請案第2011-268321號及2012年9月28日申請之日本專利申請案第2012-218783號的優先權利；該兩個申請案的完整內容以引用的方式併入本文中。
眾所周知存在一種結構，其中p電極及n電極在含有發光層之半導體層之一主側上。在此結構中，電極不阻礙來自發光表面之輸出，允許可變電極形狀及佈局。但是，應存在其等之更佳、最佳設計，因為電極形狀及佈局影響電特性及發光效率。
本揭示內容之實施例之目的係提供具有更高光度之半導體發光裝置。
通常，根據一實施例，半導體發光裝置具有諸層，其等包含：半導體層，其具有第一主表面、形成在與第一主表面相對之側上之第二主表面及發光層；p電極，其配置在發光層之區域中之第二主表面上以圍繞配置在第二主表面上之n電極；及絕緣層，其配置在半導體層之側表面上及半導體層之第二主表面上以圍繞p電極及n電極。p金屬柱形成p電極之電連接且n金屬柱形成n電極之電連接。樹脂層圍繞p金屬柱及n金屬柱之端部且亦覆蓋半導體層之側表
面、第二主表面、p電極、n電極、絕緣層、p金屬柱及n金屬柱。獲得具有較高光度之半導體發光裝置。
將參考圖式說明實施例，其等在下列圖式中參考相同參考數字。在圖解說明操作步驟之圖式中，展示晶圓狀態之一部分。
圖1係圖解說明根據本揭示內容之第一實施例之半導體發光裝置100之示意截面圖。圖2A係圖解說明第一實施例之半導體發光裝置100中之p電極(第一電極)16及n電極(第二電極)之形狀及佈局之實例之示意平面圖。圖2B係圖解說明第一實施例之半導體發光裝置100中之p配線層21、n配線層22、p金屬柱23及n金屬柱24之形狀及佈局之實例之示意平面圖。
第一實施例之半導體發光裝置100具有半導體層15。半導體層15具有第一主表面15a及形成在與第一主表面相對之側上之第二主表面15b。在第二主表面15b之側上，形成電極、配線層、金屬柱及樹脂層。光主要從第一主表面15a輸出。
半導體層15具有第一半導體層11、發光層(作用層)12及第二半導體層13。第一半導體層11係作為側向方向上之電流路徑之n-GaN層。但是，第一半導體層11之導電類型可為n型或p型。發光層12配置為夾置於第一半導體層11與作為p-GaN層之第二半導體層13之間。但是，第一半導體層
11之導電類型可為p型或n型。
半導體層15之第二主表面15b之側被壓製。突出至與第一主表面15a相對之側之區域含有發光層12。相對於突出區域降至第一主表面15a之側之內凹區域不含發光層12及第二半導體層13。
p電極16係突出區域中之第二半導體層13上之第一電極(即，p電極16在具有發光層12之發光區域上)。n電極17係內凹區域之第一半導體層11上之第二電極。
雖然p電極16及n電極17幾乎佔據第二主表面之整體，但是p電極16之面積大於n電極17之面積。較佳設計涉及n電極17之面積為p電極16之面積之25%或小於p電極16之面積。藉由此組態，p電極16之發光區域之面積大於n電極17之非發光區域之面積，其允許增大光度之可能性。
p電極16及n電極17可由銅(Cu)、銀(Ag)或與高電導率相關之任意金屬。但是，由於從發光層12發射之光亦在p電極16及n電極17上反射，故此等電極由與高反射率相關之材料製成亦較佳。使用此組合物，從第一主表面15a輸出之光之效率可增大，藉此增大光度。
如圖2A所示，n電極17被p電極16圍繞，且其具有第一部分(襯墊部分)17a及第二部分(分支部分)17b。
第一部分17a係連接至第二開口18b之區域，其中形成圖1所示之n配線層22。在本實施例中，第一部分17a為四邊形形狀；但是，第一部分之形狀不限於四邊形形狀。可採用任意適當形狀。
第二部分17b係與第一部分17a連續之區域。在本實施例中，其為矩形且n電極17之佈局係使得矩形形狀之縱向側沿著矩形形狀之半導體發光裝置100之縱向方向設定。雖然在本實施例中半導體發光裝置100為矩形形狀，但是亦可使用半導體發光裝置具有正方形形狀之方案。
第二部分17b在側向方向上之長度E1(Eavg)(即第二部分17b之寬度)的平均值由下列公式(1)表示，其中S表示第二部分17b之面積，E2表示從與第一部分17a連接之邊緣至與第一部分17a相對之側之端部之長度且P表示第一部分17a之一邊緣之長度(或當形狀為曲面時之直徑)。
另一方面，第二部分17b在側向方向上之長度E1之最大長度(Emax)由下列公式(2)表示。
因此，當第二部分17b經形成使得第二部分17b在側向方向上之平均長度Eavg為第一部分17a之邊緣之長度或直徑之30%或更大時，可將第一部分17a之周邊上之電流密度分佈擴散至第二部分17b。此組態亦可減少熱產生。因此，可達成更高電流且可發射具有高光度之發射光。
此外，第二部分17b經形成使得其在側向方向上之最大長度Emax為第一部分17a之邊緣之長度或直徑之60%或更大。此組態允許第一部分17a之密度分佈擴散至第二部分17b之可能且可減少熱生成。因此，可具有更高電流且因此可發射更高光度之光。
圖11係圖解說明當第二部分17b在側向方向上之平均長度Eavg分別為第一部分17a之邊緣之長度或直徑的20%、30%及40%時，光之電流密度與輸出功率之間之關係之模擬中獲得之結果。
當第二部分17b在側向方向上之平均長度Eavg為第一部分17a之邊緣之長度或直徑之20%時，光之輸出功率低於當平均長度為第一部分之邊緣之長度或直徑之30%及40%時達成之光之輸出功率。此外，當電流密度增大時，光之輸出功率之差異變得更大，即當比率分別為20%、30%及40%時光之輸出功率之差異變得更大。
在此，可見藉由採用30%或更大作為平均長度，可實現抑制n電極17之第一部分17a之周邊上之電流密度分佈之增大之效果。因此，至第二部分17b之電流密度分佈可擴散，藉此減少熱產生。因此，負載電流可增大以獲得較高之光輸出功率。即，藉由採用平均長度為30%或更大，可發射高光度的光。
圖12係圖解說明當第二部分17b在側向方向上之最大長度Emax分別為第一部分17a之邊緣之長度或直徑的40%、60%、80%及100%時，光之電流密度與輸出功率之間之關係之模擬中獲得之結果。
當第二部分17b經形成使得第二部分17b在側向方向上之其最大長度Emax為第一部分17a之邊緣之長度或直徑之40%時，可見光之輸出功率低於在比率為60%、80%及100%時達成之光之輸出功率。此外，當電流密度增大
時，40%比率下與60%、80%及100%比率下之間之光之輸出功率之差異變得更大。
當比率為60%、80%或100%時，光之輸出功率之差異不太大。因此，可以說藉由選擇比率為60%或更大，n電極17之第一部分17a之周邊上之電流密度分佈可被抑制。此外，至第二部分17b之電流密度分佈可擴散，其減少熱產生。此允許負載更大電流、達成更高光輸出功率及發射具有更高光度之光。
絕緣層14配置在n電極17與p電極16之間。階部形成在p電極16的發光區域與n電極17的非發光區域之間。此階部被絕緣層14覆蓋。
絕緣層14施加在半導體層15之側表面上及第二主表面上以圍繞p電極16及n電極17。雖然絕緣層14可由氧化矽製成。但是，其材料不限於氧化矽。其亦可由具有絕緣性質之其他材料製成。
第一樹脂層18配置為覆蓋絕緣層14、p電極16及n電極17之一部分。在第一樹脂層18上，第一開口18a經形成以在p電極16與p配線層21之間產生電連接。根據本實施例，複數個第一開口18a形成；但是，若至少一第一開口形成，則過程可進展。但是，由具有發光層12之發光區域上之p電極16所產生之熱量大於由不含發光層12之非發光區域上之n電極17所產生之熱量。根據本實施例，複數個第一開口18a經形成以保證從p電極16至p配線層21之熱消散路徑。因此，熱消散性質極好且可改良可靠性及耐用性。
在第一樹脂層18上，形成用於將n電極17與n配線層22彼此連接之第二開口18b。在本實施例中，形成單個第二開口，但是亦可形成複數個開口。但是，由於n電極17所產生之熱量小於p電極16所產生之熱量，故一個第二開口係足夠的。
因此，經由第一開口18a在p電極16與p配線層21之間連接之區域可配置為大於經由第二開口18b將n電極17與n配線層22彼此連接之區域。
具有p電極16之發光區域從n電極17之部分突出。因此，p電極16與p配線層21之間之間隔小於n電極17與n配線層22之間之間隔。換言之，第一開口18a之深度(從第一樹脂層18之外表面18c至p電極16)淺於第二開口18b之深度(從第一樹脂層18之外表面18c至n電極17)。因此，與經由第二開口18b之n型熱消散路徑及熱消散效率相比，經由第一開口18a之p型熱消散路徑較短且熱消散效率較高。
此允許第一樹脂層18之材料為聚醯亞胺或具有針對細微開口之良好圖案化性質之類似樹脂。此外，可使用任意絕緣材料，諸如氧化矽。
p配線層21形成在第一樹脂層18上作為第一配線層且n配線層22形成在第一樹脂層18上作為第二配線層，即，在與配置半導體層15之側相對的側上之外表面18c。
p配線層21在形成在第一樹脂層18上之第一開口18a中以達到並電連接至p電極16，且其電連接至p電極16。另一方面，n配線層22在形成在第一樹脂層18上之第二開口18b中
以到達n電極17且其電連接至n電極17。
作為第一金屬柱，p金屬柱23配置在p配線層21上。作為第二金屬柱，n金屬柱24配置在n配線層22上。即，第一半導體層11處於其經由n電極17及n配線層22電連接至n金屬柱24之狀態。隨後，第二半導體層13處於其經由p電極16及p配線層21電連接至p金屬柱23之狀態。
p金屬柱23及n金屬柱24具有經處理以具有用於防止銹蝕或類似物之形成之表面處理膜(諸如Ni、Au或其他無電電鍍膜、預塗佈焊料或類似物)之其端部。舉例而言，可採用下列方案：經由由焊料或其他金屬材料製成之球狀或凸塊狀外部端子，執行至形成在組裝基板或配線板上之配線之接合。因此，電力可饋送至半導體發光裝置。
p金屬柱23及n金屬柱24之厚度(即，分別從p配線層21及n配線層22之上側至p金屬柱23及n金屬柱24之端部之厚度)厚於下列項目之厚度：含半導體層15；n電極17；p電極16；絕緣層14及18；n配線層22；及p配線層21之層壓層(即，從與p金屬柱23及n金屬柱24接觸之p配線層21及n配線層22之表面至半導體層15之第一主表面之厚度)。
在厚度關係下，即使當半導體層15係薄時，仍可藉由增大p金屬柱23、n金屬柱24及第二樹脂層25之厚度而保證機械強度。此外，當基板組裝時，經由半導體層15上之外部端子施加之應力可釋放，因為應力被n金屬柱24及p金屬柱23吸收。
根據本實施例，選擇p金屬柱23及n金屬柱24之厚度為厚
於下列項目之厚度：含半導體層15；n電極17；p電極16；絕緣層14及18；n配線層22及p配線層21之層壓層。但是，本揭示內容不限於此方案；其亦可經設計具有較薄組件。
n配線層22與n金屬柱24之間之接觸面積設計為大於n配線層22與n電極17之間之接觸面積。因此，當由較大發光層12發射較高輸出功率之光時，可形成經由n配線層22從配置有用於不含發光層12之半導體層15之部分之小面積之n電極17引出之較大電極。因此，半導體發光裝置100可容易地組裝且可高效消散半導體層15所產生之熱。
p配線層21與p金屬柱23之間之接觸面積設計為大於p配線層21與p電極16之間之接觸面積。但是，本揭示內容不限於本方案。一者亦可採用作為方案，其中p配線層21與p金屬柱23之間之接觸面積小於p配線層21與p電極16之間之接觸面積。
用於製作p配線層21、n配線層22、p金屬柱23及n金屬柱24之材料包含銅、金、鎳、銀等。其中，銅較佳，因為其具有高遷移阻力及與絕緣材料之良好黏合性。
第二樹脂層25配置在第一樹脂層18上且圍繞p金屬柱23及n金屬柱24之端部。其配置為覆蓋p配線層21及n配線層22。即，p金屬柱23及n金屬柱24之端部(如圖1所示之上表面)從第二樹脂層25暴露。
第二樹脂層25可形成為厚且以低成本形成。在此，較佳設計需要第二樹脂層由適於增強n金屬柱24及p金屬柱23之樹脂製成。舉例而言，可採用環氧樹脂、聚矽氧樹脂、氟
樹脂等。但是，第二樹脂層25可由與第一樹脂層18相同之材料製成。
磷光體層28在半導體層15之第一主表面15a上。磷光體層28可吸收來自發光層12之光並發射具有經轉換波長之光。因此，可反射混合光，包含來自發光層12之光及來自磷光體層28之波長經轉換光。舉例而言，當發光層12由氮化物型材料製成時，歸因於來自發光層12之藍光與磷光體層28所獲得之黃色波長經轉換光之混合而獲得白光或白熾光燈泡色光。除黃色磷光體外，磷光體層28可具有含複數種磷光體(諸如紅色磷光體及綠色磷光體)之組成物。
可用作磷光體層28之磷光體層之實例包含下列紅色磷光體層、黃色磷光體層、綠色磷光體層及藍色磷光體層。
紅色磷光體層之實例包含含氮化物型磷光體(CaAlSiN3：Eu)及塞隆(sialon)型磷光體(矽鋁氮氧化物)之紅色磷光體層。
特定言之，在使用塞隆磷光體(矽鋁氮氧化物)的情況下，下列類型較佳：(M1-x,Rx)a1AlSib1Oc1Nd1
(其中，M表示不含Si及Al之至少一種類型之金屬元素或較佳Ca及Sr之至少一者；R表示發光中心元素或較佳Eu；x、a1、b1、c1、d1滿足下列關係：0<x1；0.6<a1 0.95；2<b1 3.9；0.25<c1 0.45；4<d1 5.7)。
藉由使用由化學式(1)表示之塞隆型磷光體(矽鋁氮氧化物)，波長轉換效率之溫度特性之改良可達成且可進一步
增大高電流密度區域之效率。
舉例而言，黃色磷光體層可含有矽酸鹽型磷光體(Sr、Ca、Ba)2SiO4：Eu。
舉例而言，綠色磷光體層可含有鹵磷酸鹽型磷光體(Ba、Ca、Mg)10(PO4)6C12：Eu或塞隆型磷光體(矽鋁氮氧化物)。
特定言之，在使用塞隆型磷光體(矽鋁氮氧化物)的情況下，下列類型較佳：(M1-x,Rx)a2AlSib2Oc2Nd2
(其中，M表示不含Si及Al之至少一種類型之金屬元素或較佳Ca及Sr之至少一者；R表示發光中心元素或較佳Eu；x、a2、b2、c2、d2滿足下列關係：0<x1；0.93<a2 1.3；4.0<b2 5.8；0.6<c2 1；6<d2 11)。
藉由使用由化學式(2)表示之塞隆型磷光體(矽鋁氮氧化物)，可改良波長轉換效率之溫度特性且高電流密度區域之效率之進一步增大可達成。
舉例而言，藍色磷光體層可包含氧化物型磷光體：BaMgAl10O17：Eu。
從發光層12發射之光在被向外發射前主要經過第一半導體層11、第一主表面15a及磷光體層28。
由於電極在第一主表面15a上作為發光表面，故光發射不受電極阻礙且可獲得高光度。p電極16及n電極17在與第一主表面15a相對之側上之第一主表面上。由於p電極16及n電極17未配置在發光表面上，故可高度自由地選擇其等
之形狀及佈局。
在實施例中，電極設計為具有較高發光效率及較大光度。如圖2A所示，對於n電極17，第一部分17a及第二部分17b被p電極16圍繞。隨後，第二部分17b沿著p電極16之縱向方向(半導體發光裝置100之縱向方向)放置且第二部分17b在側向方向上之平均長度Eavg形成為第一部分17a之邊緣之長度或直徑之30%或大於第一部分17a之邊緣之長度或直徑。因此，可將第一部分17a之周邊上之電流密度分佈擴散至第二部分17b。此佈局允許n電極17之第一部分17a之周邊上之電流密度分佈至第二部分17b之擴散。因此，可在電流密度在發光層12之表面方向上減小的情況下實現高效半導體發光裝置。
此外，第二部分17b在側向方向上之最大長度Emax形成為第一部分17a之邊緣之長度或直徑之60%或大於第一部分17a之邊緣之長度或直徑；此允許第一部分17a之周邊上之密度分佈進一步擴散至第二部分17b，其可減少熱產生。
下文中，將參考圖3A至圖6C說明有關實施例之半導體發光裝置之製造方法。
首先，如圖3A所示，第一半導體層11形成在基板10(例如，記憶體單元陣列)之主表面上且第二半導體層13及發光層12形成在第一半導體層上。當組成半導體層15之此等半導體層由氮化物型半導體製成時，舉例而言，其等可藉由藍寶石基板或矽基板上之晶體生長而形成。
接下來，圖3B描繪分離溝渠9如何形成穿過半導體層15
以到達基板10(例如，經由使用圖中未展示之抗蝕劑之RIE(反應離子蝕刻)法)。分離溝渠9形成為基板10上之晶格組態而基板10處於晶圓狀態以將半導體層15分為複數個部分。
隨後，用使用圖中未展示之抗蝕劑之RIE法，第二半導體層13及發光層12之一部分被移除使得第一半導體層11之一部分暴露。因此，在半導體層15之第二主表面15b之側上，形成如從基板10觀看位於上區段中之發光區域及位於與發光區域相比更靠近基板10之下區段中之非發光區域。發光區域含有發光層12且非發光區域不含發光層12。
圖3C展示下一步驟，即基板10之主表面、半導體層15之側表面及半導體層15之第二主表面15b如何被絕緣層14覆蓋。此絕緣層14隨後選擇性地被移除以允許p電極16形成在發光區域之表面(即，第二半導體層13之表面)上且n電極17形成在非發光區域之表面(即，第一半導體層11之表面)上。p電極16或n電極17任一者可先形成；或者，p電極16及n電極17可同時使用相同材料形成。
如圖4A所示，下一步驟涉及藉由第一樹脂層18覆蓋基板10上暴露之部分之整體。第一樹脂層18亦填充分離溝渠9。
隨後，如圖4B所示，第一樹脂層18之圖案例如藉由濕蝕刻形成以在第一樹脂層18中選擇性地形成第一開口18a及第二開口18b。複數個第一開口18a形成為到達p電極16。第二開口18b形成為到達n電極17。從第二開口18b之第一
樹脂層18之外表面18c之深度大於第一開口18a之深度。
在製程之下一步驟中，種子金屬19(圖4B中虛線所示)連續形成在第一樹脂層18之外表面18c及第一開口18a及第二開口18b之內表面上。此外，抗蝕劑選擇性地形成在種子金屬19上。
隨後，以種子金屬19作為電流路徑執行Cu電鍍。因此，如圖4C所示，在第一樹脂層18之外表面18c上，選擇性地形成p配線層21及n配線層22。p配線層21形成在第一開口18a內側且其連接至p電極16。n配線層22形成在第二開口18b中且其連接至n電極17。p配線層21及n配線層22同時使用Cu電鍍法形成。但是，無需同時形成p配線層21及n配線層22；其等之任一者可先形成。
在n配線層22上，與n電極17相對之側上之表面大於接觸n電極17之表面且其在第一樹脂層18之外表面18c上形成為襯墊形狀。類似地，在p配線層21上，與p電極16相對之側上之表面大於接觸p電極16之表面且其在第一樹脂層18之外表面18c上形成為襯墊形狀。
在圖5A所描繪之下一步驟中，用於構造金屬柱之另一抗蝕劑(圖式中未展示)選擇性地形成在第一樹脂層18上且藉由用種子金屬19作為電流路徑之Cu電鍍，在p配線層21上形成p金屬柱23及在n配線層22上形成n金屬柱24。p金屬柱23及n金屬柱24同時使用Cu電鍍法形成。但是，無需同時形成p金屬柱23及n金屬柱24。其等之任一者可先形成。
在電鍍後，p配線層21、n配線層22、p金屬柱23及n金屬
柱24用作執行第一樹脂層18之外表面18c上暴露之種子金屬19之濕蝕刻之遮罩(如圖5B所示)。因此，p配線層21與n配線層22之間經由種子金屬19之電連接被切斷。
接下來，第二樹脂層25形成在第一樹脂層18上。第二樹脂層25覆蓋p配線層21、n配線層22、p金屬柱23及n金屬柱24。第二樹脂層25填充p金屬柱23之側表面與n金屬柱24之側表面之間之區域及p配線層21與n配線層22之間之區域。
一旦此已完成，第二樹脂層25即接地，使得p金屬柱23及n金屬柱24之上表面(即，與第一樹脂層18相對之側上之表面)透過第二樹脂層25暴露。或者，亦可採用下列方案：在形成磷光體層28(將在下文說明)後，第二樹脂層25接地且p金屬柱23及n金屬柱24之上表面暴露。
隨後，如圖6A所示，基板10藉由適當方法移除。舉例而言，基板10可使用雷射剝離法或藉由蝕刻移除。更具體言之，當基板10具光透射性時，雷射光束從基板10之內表面側朝向第一半導體層11照射。當雷射光束到達基板10與第一半導體層11之間之介面時，介面附近之第一半導體層11吸收雷射能量並被分解。當第一半導體層11由金屬氮化物(例如，GaN)製成時，其分解為鎵(Ga)及氮(N)氣。使用此分解反應，在基板10與第一半導體層11之間形成細微間隔，且使基板10與第一半導體層11彼此分離。
雷射光束之照射針對晶圓之整體執行，因為其針對各預設區域而執行複數個輪，使得基板10可被移除。藉由將基板10從第一主表面15a移除，可增大光輸出效率。
在基板10移除後，第一主表面15a被清潔且第一主表面15a隨後根據需要粗糙化以增大光輸出效率。
如圖6B所示，下一步驟涉及在半導體層15之第一主表面15a上形成磷光體層28。在一實例中，在分散磷光體粒子之液體透明樹脂(樹脂相對於從發光層12及磷光體粒子發射之光透明)使用旋塗法塗佈後，執行熱固化以形成磷光體層28。
在磷光體層28形成後，如圖6C所示，在分離溝渠9之位置上使用切割刀片D執行切割以形成個別件。半導體層15不在分離溝渠9中；因此，容易執行切割以改良產率，同時在切割期間避免對半導體層15之可能破壞。此外，在形成個別件後，結構可被保護，因為半導體層15之側表面被第一樹脂層18覆蓋。
形成為個別件之半導體發光裝置可具有含有一半導體層(晶片)15之單晶片結構或可具有含有複數個半導體層(晶片)15之多晶片結構。
在切割前執行的不同操作步驟整體以晶圓狀態執行使得無需在切割後針對個別半導體發光裝置執行電極重新配線及封裝。因此，可明顯降低製造成本。即，對於個別件，已完成電極重新配線及封裝。此外，可以晶圓級執行檢查。因此，產率可增大使得容易地削減製造成本。
晶片之平坦形狀不限於矩形形狀。其亦可為正方形形狀。此外，p金屬柱23及n金屬柱24之形狀不限於圓柱形且可為正方形柱、具有橢圓形截面之支柱等。
圖7A至圖9C、圖10A及圖10B係圖解說明p電極16及n電極17之佈局之其他實例。在此，n電極17形成為至少滿足方程式(1)之關係。
如圖7A所示，n電極17之第二部分17b形成為沿著與p電極16之縱向方向相同之方向延伸。此外，第二部分17b形成如下：從n電極17之第一部分17a之側朝向與第一部分17a相對之側之端部；及在第二部分17b之側向邊緣方向上之長度E1逐漸變窄。
如圖7B所示，n電極17之第二部分17b形成為沿著p電極16之縱向方向延伸。階部D1形成在與第一部分17a相對之端部上之第二部分17b中。在第二部分17b之側向方向上從第一部分17a朝向階部D1之長度E1逐漸變窄。接下來，在階部D1上，第二部分17b之側向方向上之長度E1接近均勻。
如圖7C所示，除圖7B所示之結構外，階部D2形成在第二部分17b上。在此結構中，第二部分17b之側向方向上從n電極17之第一部分17a朝向階部D1之長度E1逐漸變窄。從此處，第二部分形成為具有接近恆定寬度直至角隅K1；且第二部分17b之側向方向上之長度E1從角隅K1至階部D2逐漸變窄，該階部D2在與第一部分17a相對之端部上；且在階部D2上，第二部分17b之側向方向上之長度E1接近均勻。
如圖7D所示，n電極17之第二部分17b從第一部分17a側朝向與第一部分17a相對之側上之端部形成使得第二部分
17b之側向方向上之長度E1以第二部分17b之縱向邊緣各描繪具有向內曲率之弧形之方式逐漸變窄。
如圖8A所示，從n電極17之第一部分17a至與第一部分17a相對之側上之端部，p電極16相對於第二部分17b之側向方向突出。即，其經形成使得第二部分17b之側向方向上從第一部分17a至角隅K1之長度E1具有接近恆定寬度且第二部分17b之側向方向上之長度E1從角隅K1至角隅K2逐漸變寬且從角隅K2朝向階部D1逐漸變窄。此外，形成從階部D1至與第一部分17a相對之側上之端部之部分使得第二部分17b之側向方向上之長度E1具有恆定寬度。
如圖8B所示，n電極17之第一部分17a形成為具有彎曲邊緣之圓形形狀。圖8C至圖9C分別描繪具有帶彎曲邊緣之圓形形狀取代圖7A至圖8A所示之四邊形形狀之n電極17。
如圖10A及圖10B所示，複數個第二部分17b可形成為與n電極17之第一部分17a接觸。圖10A描繪具有十字形狀之第二部分17b且圖10B描繪具有L形狀之第二部分17b。
雖然圖式中未展示，但是第一部分17a之形狀不限於四邊形形狀及圓形形狀；其可具有其他形狀，諸如多邊形形狀、彎曲形狀及具有角隅及彎曲兩者之形狀。
在圖7A至圖9C、圖10A及圖10B所示之所有實例中，n電極17被p電極16圍繞。因此，可擴散電流密度分佈從而容易地分散電流流動時產生之n電極17之周邊上之熱。此外，可具有高電流流動使得可獲得具有更高效率之半導體發光裝置。
將參考圖13A及圖13B說明根據本揭示內容之第二實施例之下列半導體發光裝置。第二實施例與第一實施例之不同在於存在各具有第一部分及第二部分之複數個n電極。此等n電極之各者之結構可具有如上所述之相同組態。因此，在下文中，將不再說明與第一實施例相同之特徵，且將僅說明差異。
如圖13A所示，複數個n電極30、31形成並被p電極16圍繞。雖然複數個n電極30、31具有作為連接至n配線層22之區域之第一部分30a、31a，但是區域30b、31b形成為與第一部分30a、31a連續。接下來，絕緣層14形成在n電極30、31與p電極16之間並圍繞p電極16之周邊。
第一部分30a、31a之形狀接近四邊形。但是，本揭示內容不限於四邊形形狀。可使用任意適當形狀。
第二部分30b、31b配置為接近矩形形狀。由於p電極16之佈局接近矩形，故第二部分30b、31b之縱向邊緣沿著p電極16之縱向方向延伸。在本實施例中，佈局具有接近矩形之形狀。但是，對於正方形形狀之半導體發光裝置，矩形形狀之縱向邊緣可側向延伸。
此外，複數個n電極30、31經配置使得存在分別穿過n電極30、31之第一部分30a、31a及第二部分30b、31b之中心軸且具有線性對稱(即，n電極之側向方向具有線性對稱)。中心軸配置為平行於n電極30、31之縱向方向。
複數個n電極30、31適當地形成為滿足下列公式(3)，其
中Xa表示在縱向方向上形成在與p電極16之一側表面之側上之絕緣層14之表面側相對的側上之表面側與在縱向方向上與形成在p電極16之另一側表面之側上之絕緣層14之表面側相對之表面側之間之距離；X1表示在縱向方向上與形成在p電極16之側表面之側上之絕緣層14之表面側相對的側上之表面側與n電極30之中心軸之間之距離；X2表示n電極30之中心軸與n電極31之中心軸之間之距離；及X3表示在縱向方向上與形成在p電極16之另一側表面之側上之絕緣層14之表面側相對的側上之表面側與n電極31之中心軸之間之距離。
X2=X1+X3=0.5*Xa (3)
在此關係滿足的情況下，可幾乎等距配置複數個n電極30、31，允許第一部分30a、31a之周邊上之電流密度擴散至第二部分30b、31b。因此，熱產生可減少。因此，可具有更多電流流動且可發射更高光度之光。
圖13A呈現配置兩個n電極之情況。另一方面，將參考圖13B說明配置三個n電極之情況。
n電極32配置在n電極30、31之間且設定為經由絕緣層14被p電極16圍繞。此外，n電極32平行於n電極30、31之中心軸。
在此組態中，n電極30、31、32經形成使得下列公式(4)得到滿足，其中Ya表示在縱向方向上與形成在p電極16之一側表面之側上之絕緣層14之表面側相對之側上之表面側與在縱向方向上與形成在p電極16之另一側表面之側上之
絕緣層14之表面側相對之側表面之間之距離；Y1表示在縱向方向上與形成在p電極16之一側表面之側上之絕緣側14之表面側相對之側上之表面側與n電極30之中心軸之間之距離；Y2表示n電極30之中心軸與n電極32之中心軸之間之距離；Y3表示n電極32之中心軸與n電極31之中心軸之間之距離；及Y4表示在縱向方向上與形成在p電極16之另一側表面之側上之絕緣層14之表面側相對之側上之表面側與n電極31之中心軸之間之距離。
Y2=Y3=Y1+Y4=(1/3)*Ya (4)
在本實施例中，已說明兩個及三個n電極之情況。但是，由於可能存在更多n電極且將提供一般化說明。在此等情況中，組態係使得鄰近n電極之中心軸等距配置。在縱向方向上配置在p電極16之側表面上之n電極應經配置使得在縱向方向上形成在p電極16之側表面之側上之絕緣層14之表面之側與n電極之中心軸之間之距離為鄰近n電極之中心軸之間之距離之一半。
藉由製作具有該關係之配置，可使複數個n電極幾乎等距設定。因此，第一部分之電流密度分佈可擴散至第二部分使得可減少熱產生。因此，可具有更高電流且因此可產生更高光度之光。
下文參考圖14說明與本揭示內容之實施例3相關之半導體發光裝置。本實施例與實施例2之不同在於n電極之配置(各僅由n電極之第一部分製成)，而構造之其餘特徵相同。
因此，下文將僅說明與實施例2之特徵不同之特徵。
如圖14所示，除複數個n電極(第一n電極)30、31以外，亦存在僅由第一部分40a、41a製成之n電極(第二n電極)40、41。n電極40、41形成在形成n電極30、31之第一部分30a、31a之側上。
雖然n電極40、41具有接近四邊形之形狀，但是可採用任意適當形狀。
在本實施例中，n電極40、41經配置使得n電極40、41之中心分別位於n電極30、31之中心軸上。在本實施例中，組態為n電極40、41之中心分別沿著n電極30、31之中心軸定位。但是，本揭示內容不限於該組態。可採用任意結構，只要中心軸彼此分離達超過一半徑，該半徑定義為在縱向方向上與形成在p電極16之側表面之側上之絕緣層14之表面側相對之側上之側表面與n電極30、31之第一部分30a、31a之中心之間之距離(例如，X1及X3)。在較佳組態中，n電極40、41在側向方向上相對於p電極16之中心軸對稱。此外，其等可配置在第二部分30b、31b之相對側上。
形成此關係允許複數個n電極幾乎等距設定。因此，第一部分之電流密度分佈可擴散至第二部分以減少熱產生。因此，更高電流可行且可產生更高光度之光。
在本實施例中，配置具有第二部分之複數個n電極，且配置各僅具有第一部分之複數個n電極。但是，亦可採用其他設計，諸如逐個配置具有第二部分之n電極及具有第一部分之n電極之方案。或者，亦可採用複數個地配置具
有第二部分之n電極或具有第一部分之n電極之方案。
雖然已描述特定實施例，但是此等實施例僅舉例而言而呈現且並不旨在限制本發明之範疇。實際上，本文所述之新穎實施例可體現為多種其他形式；此外，可進行本文所述之實施例之形式之不同省略、替代及改變而不脫離本發明之精神。隨附申請專利範圍及其等之等效物旨在涵蓋屬於本發明之範疇及精神內之此等形式或修改。
9‧‧‧分離溝渠
10‧‧‧基板
11‧‧‧第一半導體層
12‧‧‧發光層/作用層
13‧‧‧第二半導體層
14‧‧‧絕緣層
15‧‧‧半導體層
15a‧‧‧第一主表面
15b‧‧‧第二主表面
16‧‧‧p電極/第一電極
17‧‧‧n電極
17a‧‧‧第一部分/襯墊部分
17b‧‧‧第一部分/分支部分
18‧‧‧第一樹脂層
18a‧‧‧第一開口
18b‧‧‧第二開口
18c‧‧‧外表面
19‧‧‧種子金屬
21‧‧‧p配線層
22‧‧‧n配線層
23‧‧‧p金屬柱
24‧‧‧n金屬柱
25‧‧‧第二樹脂層
28‧‧‧磷光體層
30‧‧‧n電極
30a‧‧‧第一部分
30b‧‧‧區域/第二部分
31‧‧‧n電極
31a‧‧‧第一部分
31b‧‧‧區域/第二部分
32‧‧‧n電極
40‧‧‧n電極/第二n電極
40a‧‧‧第一部分
41‧‧‧n電極/第二n電極
41a‧‧‧第一部分
100‧‧‧半導體發光裝置
D‧‧‧切割刀片
D1‧‧‧階部
D2‧‧‧階部
E1‧‧‧長度
E2‧‧‧長度
K1‧‧‧角隅
K2‧‧‧角隅
P‧‧‧長度
S‧‧‧面積
X1‧‧‧距離
X2‧‧‧距離
X3‧‧‧距離
Xa‧‧‧距離
Y1‧‧‧距離
Y2‧‧‧距離
Y3‧‧‧距離
Y4‧‧‧距離
Ya‧‧‧距離
圖1係圖解說明根據第一實施例之半導體發光裝置之示意截面圖。
圖2A及圖2B係圖解說明配置在根據第一實施例之半導體發光裝置之第二主表面側上之元件之形狀及佈局之示意平面圖。
圖3A至圖3C係圖解說明根據第一實施例之半導體發光裝置之製造方法之示意截面圖。
圖4A至圖4C係圖解說明根據第一實施例之半導體發光裝置之製造方法之示意截面圖。
圖5A及圖5B係圖解說明根據第一實施例之半導體發光裝置之製造方法之示意截面圖。
圖6A至圖6C係圖解說明根據第一實施例之半導體發光裝置之製造方法之示意截面圖。
圖7A至圖7D，圖8A至圖8D、圖9A至圖9C及圖10A至圖10B係圖解說明配置在根據第一實施例之半導體發光裝置之第二主表面上之元件之形狀及佈局之不同實例之示意平
面圖。
圖11係圖解說明根據第一實施例之光之電流密度與輸出功率之間之關係之曲線圖。
圖12係圖解說明根據第一實施例之光之電流密度與輸出功率之間之關係之曲線圖。
圖13A及圖13B係圖解說明配置在根據第二實施例之半導體發光裝置之第二主表面上之元件之形狀及佈局之示意平面圖。
圖14係圖解說明配置在根據第三實施例之半導體發光裝置之第二主表面上之元件之形狀及佈局之示意平面圖。
11‧‧‧第一半導體層
12‧‧‧發光層/作用層
13‧‧‧第二半導體層
14‧‧‧絕緣層
15‧‧‧半導體層
15a‧‧‧第一主表面
15b‧‧‧第二主表面
16‧‧‧p電極/第一電極
17‧‧‧n電極
18‧‧‧第一樹脂層
18a‧‧‧第一開口
18b‧‧‧第二開口
18c‧‧‧外表面
21‧‧‧p配線層
22‧‧‧n配線層
23‧‧‧p金屬柱
24‧‧‧n金屬柱
25‧‧‧第二樹脂層
28‧‧‧磷光體層
100‧‧‧半導體發光裝置
Claims (18)
- 一種半導體發光裝置，其包括：一半導體層，其包括一第一主表面、形成在與該第一主表面相對之一側上之一第二主表面及一發光層；一p電極，其配置在該第二主表面上；一n電極，其配置在該第二主表面上且被該p電極圍繞；及一絕緣層，其配置在該半導體層之側表面上及該半導體層之該第二主表面上以圍繞該p電極及該n電極。
- 如請求項1之半導體發光裝置，其中：該n電極包含電連接至一n金屬柱之一第一部分及與該第一部分連續配置以分散流動穿過該n電極之電流之一第二部分。
- 如請求項2之半導體發光裝置，其中：設有複數個該等n電極；當通過該n電極之該第一部份及該第二部分之使該n電極呈線性對稱之軸被作為中心軸時，相對於該等相鄰之n電極之該等中心軸之間之部分，該n電極之該中心軸與和形成在該p電極之邊緣方向之側表面側之該絕緣層之表面側相反側之表面側之間之部分係被配置為一半。
- 如請求項2之半導體發光裝置，其中：設有偶數個該n電極；將通過該n電極之該第一部份及該第二部分之使該n電極呈線性對稱之軸作為該n電極之中心軸； 將使包圍該p電極之該絕緣層呈線性對稱之軸作為該絕緣層之中心軸；在相鄰之該等n電極之中心軸間，在相對於該絕緣層之中心軸之垂直方向上連接線段時，該線段之中點係位於該絕緣層之中心軸上。
- 如請求項2之半導體發光裝置，其中：設有奇數個該n電極；將通過該n電極之該第一部份及該第二部分之使該n電極呈線性對稱之軸作為該n電極之中心軸；將使包圍該p電極之該絕緣層呈線性對稱之軸作為該絕緣層之中心軸時；至少該等n電極之中心軸中之一者位於該絕緣層之中心軸上。
- 如請求項3之半導體發光裝置，其中：該等n電極進一步包含：一第一n電極，其具有電連接至該n金屬柱之一第一部分及配置為與該第一部分連續之一第二部分；及一第二n電極，其配置為與該第一n電極分離且具有電連接至該n金屬柱之一部分。
- 如請求項6之半導體發光裝置，其中：該第二n電極與該第一n電極藉由一圓圈分離，該圓圈具有等於從該第二n電極之一中心軸至該p電極之一縱向邊緣之一距離之一半徑。
- 如請求項2之半導體發光裝置，其中： 該第二部分具有一形狀，該形狀具有一縱向邊緣及一側向邊緣，及該側向邊緣之一平均長度為該第一部分之一邊緣之一長度或一直徑之30%或大於該第一部分之一邊緣之一長度或一直徑。
- 如請求項8之半導體發光裝置，其中：該側向邊緣之一最大長度為該第一部分之一邊緣之該長度或該直徑之60%或大於該第一部分之一邊緣之該長度或該直徑。
- 如請求項1之半導體發光裝置，其中：該p電極之一面積大於該n電極之面積。
- 一種形成一半導體發光裝置之方法，該方法包括：形成一半導體層，其包含一第一主表面、在與該第一主表面相對之一側上之一第二主表面及一發光層；在該第二主表面上形成一p電極；在該第二主表面上形成一n電極以被該p電極圍繞；在該半導體層之側表面上及該半導體層之該第二主表面上形成一絕緣層以圍繞該p電極及該n電極。
- 如請求項11之方法，其中：該n電極包含電連接至一n金屬柱之一第一部分及與該第一部分連續配置以分散流動穿過該n電極之電流之一第二部分。
- 如請求項12之方法，其中：複數個該等n電極形成在該第二主表面上；及從一最 外n電極之一中心軸至該p電極之一縱向邊緣之一距離為鄰近n電極之中心軸之間之一距離之一半。
- 如請求項13之方法，其中：該等n電極進一步包含：一第一n電極，其具有電連接至該n金屬柱之一第一部分及配置為與該第一部分連續之一第二部分；及一第二n電極，其配置為與該第一n電極分離且具有電連接至該n金屬柱之一部分。
- 如請求項14之方法，其中：該第二n電極與該第一n電極藉由一圓圈分離，該圓圈具有等於從該第二n電極之一中心軸至該p電極之一縱向邊緣之一距離之一半徑。
- 如請求項12之方法，其中：該第二部分具有一形狀，該形狀具有一縱向邊緣及一側向邊緣，及該側向邊緣之一平均長度為該第一部分之一邊緣之一長度或一直徑之30%或超過該第一部分之一邊緣之一長度或一直徑。
- 如請求項16之方法，其中：該側向邊緣之一最大長度為該第一部分之一邊緣之該長度或該直徑之60%或超過該第一部分之一邊緣之該長度或該直徑。
- 如請求項11之方法，其中：該p電極之一面積大於該n電極之面積。
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