TW201432942A - 發光二極體 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體，其包括半導體堆疊結構、基板、第一電極、第二電極與第三電極。半導體堆疊結構包括第一半導體層、第二半導體層與發光層。第一半導體層具有相對的第一表面與第二表面且具有第一區域以及第二區域。第二半導體層配置於第二表面上且位於第一區域中。發光層位於第一半導體層與第二半導體層之間。基板與半導體堆疊結構相對配置且具有第一線路層與第二線路層。第一電極位於第二半導體層與第一線路層之間。第二電極位於第一表面上。第三電極位於第二區域與第二線路層之間且電性連接第二電極。

Description

發光二極體
本揭露是有關於一種發光二極體。
發光二極體是一種半導體元件，其主要是由III-V族元素化合物半導體材料所構成。因為這種半導體材料具有將電能轉換為光的特性，所以對這種半導體材料施加電流時，其內部之電子會與電洞結合，並將過剩的能量以光的形式釋出，而達成發光的效果。
垂直型發光二極體裝置為一種常見的發光二極體裝置。在垂直(vertical)型發光二極體裝置中，發光二極體晶片由矽基板與配置於矽基板上的發光層所構成，且矽基板配置於承載板上，並藉由打線(bonding wire)使發光二極體晶片與承載板電性連接。垂直型發光二極體裝置相對於習知朝面(face-up)型發光二極體裝置來說，具有散熱佳以及較低之電流擁塞(current crowding)現象的優點。
然而，由於垂直型發光二極體裝置中的打線與封膠的膨脹係數不同，因此容易產生斷裂的問題而導致裝置失效。此外，封膠中的螢光粉也會因為本身的自然沉降現象再加上打線以及發光二極體晶片的厚度過厚而產生螢光粉分佈不均的問題。另外，由於發光二極體晶片是藉由打線與承載板電性連接，因此使得垂直型發光二極體裝置中的發光二極體晶片的密集度無法進一步地降低，因而對於需 要多晶片的投射型光源來說，無法有效地在進一步提高單位面積的發光強度。
本揭露提供一種發光二極體，其具有良好的元件可靠度。
本揭露實施例提出一種發光二極體，包括半導體堆疊結構、第一電極、第二電極以及第三電極。半導體堆疊結構包括第一半導體層、第二半導體層以及發光層。第一半導體層具有彼此相對的第一表面與第二表面，且第一半導體層具有第一區域以及第二區域。第二半導體層配置於第二表面上且位於第一區域中。發光層配置於第一半導體層與第二半導體層之間。基板與半導體堆疊結構相對配置且朝向第二表面，其中基板上具有第一線路層與第二線路層。第一電極配置於第二半導體層與第一線路層之間。第二電極配置於第一表面上。第三電極配置於第二區域與第二線路層之間且與第二電極電性連接。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第二區域具有自第二表面往第一表面延伸的開口，開口的底部為第三表面，其中第三電極配置於第三表面上。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第二區域位於第二表面之邊緣。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第二區域完全被第一區域環繞。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第一半導體層例如為N型半導體層，第二半導體層例如為P型半導體層。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括第四電極。第四電極配置於第一半導體層中且連接第二電極與第三電極。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括保護層。保護層配置於第一半導體與第四電極之間。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括第四電極。第四電極配置於第一半導體層的側壁上且連接第二電極與第三電極。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括保護層。保護層配置於第一半導體與第四電極之間。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第三表面的面積例如為小於或等於第二表面與第三表面的總面積的13%。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第一電極與第一線路層之間的接觸面積例如為大於或等於第二表面的面積的30%。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括保護層。保護層配置於開口的側壁與開口周圍的第二半導體層上。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括無摻雜半導體層。無摻雜半導體層配置於第一表面的邊緣上 且圍繞第一表面，且第二電極配置於無摻雜半導體層與第一表面上。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括至少一島狀結構。島狀結構配置於第二區域中。島狀結構的頂面與第二半導體層的頂面共平面，且第三電極配置於島狀結構與第二區域之間，其中島狀結構由第一半導體層、發光層與第二半導體層構成。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第一電極包括鏡面層、阻障層以及接合層。鏡面層配置於第二半導體層上。阻障層覆蓋鏡面層。接合層配置於阻障層上。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括保護層。保護層配置於開口的側壁、開口周圍的第二半導體層與阻障層上，且部分第三電極位於保護層上。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第一半導體層的側壁例如為斜面。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其更包括環狀電極，其中第二區域環繞發光層，環狀電極配置於第二區域中。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中第二電極包括多個第一子電極，第三電極包括多個第二子電極，各第二子電極連接於對應的第一子電極與第二線路層之間。
依照本揭露實施例所述之發光二極體，其中半導體堆疊結構的厚度小於20 μm。
基於上述，本揭露之半導體堆疊結構透過利用覆晶 (flip chip)方式接合至基板上的線路層，因此不易有封膠中的螢光粉分佈不均以及因為打線斷裂而導致發光二極體失效的問題產生。據此，本揭露之發光二極體具有良好的元件可靠度。此外，本揭露的發光二極體於N型第一半導體層的第二表面上具有開口以配置第三電極，且第三電極與發光層之間具有間隙，因此第三電極與發光層之間可不設置用以電性隔離第三電極與發光層的絕緣層。
為讓本揭露實施例之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1E為本揭露第一實施例之發光二極體的製造流程剖面示意圖。首先，請參照圖1A，於承載基板200上依序形成第一半導體材料層210、發光材料層220以及第二半導體材料層230，在成長210之前可先成長一無摻雜半導體層來減少磊晶缺陷的數量。承載基板200例如是藍寶石基板或是矽基板。在本實施例中，第一半導體材料層210、發光材料層220以及第二半導體材料層230是以磊晶製程形成。當然本揭露不限於此。上述材料層也可以其他適當的製程形成，且形成方法為本領域具有通常知識者所熟知，故不再贅述。
接著，請參照圖1B，移除部分的第一半導體材料層210、發光材料層220以及第二半導體材料層230以形成第一半導體層110、發光層120以及第二半導體層130。第一 半導體層110、發光層120以及第二半導體層130構成半導體堆疊結構100。在本實施例中，半導體堆疊結構100的厚度可以是小於20 μm。第一半導體層110例如是N型半導體層，第二半導體層130例如是P型半導體層。當然，本揭露不限於此。在其他實施例中，第一半導體層110例如是P型半導體層，第二半導體層130例如是N型半導體層。
圖19為圖1B的上視示意圖，其中圖19並未繪示第二半導體層130以及發光層120，以清楚呈現第一半導體層110的輪廓。請同時參照圖1B以及圖19，第一半導體層110具有彼此相對的第一表面112以及第二表面114。第一半導體層110具有第一區域110a以及第二區域110b。第二半導體層120配置於第一區域110a上。第二區域110b具有自第二表面114往第一表面112延伸的開口H。開口H的底部為第三表面116。開口H的底部位於第一半體層110中。由於開口H是經由移除部分的第一半導體材料層210、發光材料層220以及第二半導體材料層230而形成，因此開口H的大小影響發光層120的面積。
在本實施例中，第二區域110b位於第二表面114之邊緣。當然，本揭露不限於此。在其他實施例中，第二區域110b也可以不位於第二表面114之邊緣。換言之，第二區域110b(未繪示)也可是完全被第一區域110a所環繞，且第二區域110b可以位於任意位置。值得一提的是，當第二區域110b位於第二表面114之邊緣時，將有利於簡化製 程。第三表面116的面積小於或等於第二表面114與第三表面116的總面積的13%。在其他實施例中，第三表面116的面積小於或等於第二表面114與第三表面116的總面積的10%。更佳的是，第三表面116的面積可以小於或等於第二表面114與第三表面116的總面積的3%。須說明的是，本揭露並不限定開口H的大小，只要第三表面116的面積小於或等於第二表面114與第三表面116的總面積的13%即可。
然後，請參照圖1C，於承載基板200上形成第一電極140、第三電極160以及第四電極170，上述電極例如是透過電鍍所形成。第一電極140位於第二半導體層110上。第三電極160配置於第二區域110b上。進一步而言，第三電極160位於開口H中且位於第三表面116上。第四電極170位於第一半導體層110的側壁118上且與第三電極160連接。
再來，請參照圖1D，將圖1C所示的結構接合至基板300。基板300例如為印刷線路板。在本實施例中，基板300的表面具有第一線路層310以及第二線路層320。第一電極140以及第三電極160分別連接至第一線路層310以及第二線路層320上。詳細地說，在本實施例中，第一電極140位於第二半導體層130與第一線路層310之間，第三電極160位於第一半導體層110與第二線路層320之間，第四電極170位於第一半導體層110的側壁118以及第三電極160的側壁上。在本實施例中，半導體堆疊結構 100是以覆晶的方式接合至基板300上。據此，半導體堆疊結構100不需使用打線的方式就可與基板300上的線路層(如第一線路層310以及第二線路層320)電性連接。如此一來，可以減少在後續製程中封膠中的螢光粉產生分佈不均的問題產生。
圖20為圖1C的上視示意圖。請同時參照圖1C、圖1D以及圖20，在圖1D中，第一電極140用以與第一線路層310電性連接，其中第一電極140是以表面140s與第一線路層310連接。第一電極140與第一線路層310之間的接觸面積(即表面140s的面積)大於或等於第二表面114的面積的30%，因此可以提升散熱效果。較佳地是，第一電極140與第一線路層310之間的接觸面積可以大於或等於第二表面114的面積的50%，以進一步地提升散熱效果。
此外，當發光二極體包括多個半導體堆疊結構100時，由於半導體堆疊結構100與基板300的線路層之間不需藉由打線來電性連接，因此可以提升這些半導體堆疊結構100的密集度，並有效地提高發光強度。
之後，請參照圖1E，將承載基板200移除。值得一提的是，當承載基板200欲脫離第一半導體層110時，由於第四電極170與第三電極160連接，且第三電極160位於第三表面116上，因此第四電極170不易隨著承載基板200的脫離而脫落。接著，於第一半導體層110的第一表面112上形成第二電極150，以製成發光二極體100a，其中第二電極150與第四電極170連接。第二電極150的材質例如 是金屬。
在本實施例中，第一半導體層110自第二表面114的邊緣內縮以形成一個容置空間(即開口H)。此容置空間可用以配置第三電極160，且第三電極160藉由第四電極170而與第一表面112上的第二電極150電性連接。第三電極160取代習知垂直發光二極體之金屬打線，其將第二電極150的電流傳導至基板300的第二線路層320上以形成無打線(wire-less)的垂直型發光二極體結構。由於第三電極160與發光層120之間具有間隙，因此第三電極160與發光層120之間可以不用另外設置絕緣層就具有電性隔離的效果。據此，本實施例之發光二極體100a具有良好的元件可靠度。
以下將列舉多個實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。
圖2為本揭露第二實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖2，第二實施例之發光二極體100b與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100b的第一半導體層110的側壁118為斜面。在本實施例中，由於第一半導體層110之側壁118為斜面，因此可使第四電極170更易於形成於側壁118上。
圖3為本揭露第三實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖3，第三實施例之發光二極體100c與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發 光二極體100c不具有如圖1所示的第四電極170。詳細地說，第二電極150與第三電極160分別位於第一半導體層110的相對兩側且部分重疊。可對第三電極160施加電壓以使第二電極150與第三電極160電性導通。此外，可以選擇性地於第二電極150與第一半導體層110之間以及於第三電極160與第一半導體層110之間形成歐姆接觸層(未繪示)，以減少第二電極150與第一半導體層110之間以及第三電極160與第一半導體層110之間的接觸阻抗。如此一來，第二電極150即可與第三電極160以電性連接，以使發光二極體100c運作。
圖4為本揭露第四實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖4，第四實施例之發光二極體100d與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100d的第四電極170位於第一半導體層110中，且連接第二電極150與第三電極160。
圖5A為本揭露第五實施例之發光二極體的剖面示意圖。圖5B為圖5A的上視示意圖，其中圖5A為沿圖5B中剖線A-A’的剖面示意圖。請同時參照圖5A以及圖5B，第五實施例之發光二極體100e與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100e更包括無摻雜半導體層180。無摻雜半導體層180位於第一表面112的邊緣上且圍繞第一表面112，如圖5B所示。在本實施例中，第二電極150配置於無雜摻半導體層180以及第一半導體層110的第一表面112上。
請同時參照圖5A以及圖1A，在本實施例中，在形成第一半導體材料層210之前，先於承載基板200上形成無摻雜半導體層180，然後再依序形成第一半導體材料層210、發光層220以及第二半導體材料層230。無摻雜半導體層180作為緩衝層，以減緩承載基板200與第一半導體材料層210之間的特性差異，以利第一半導體材料層210形成於承載基板200上。然後，進行如圖1B以及圖1C所示的步驟。接著，請同時參照圖5A以及圖1D，移除承載基板200以暴露出無雜摻半導體層180。再來，請同時參照圖5A以及圖1E，進行圖案化製程以移除部分無摻雜半導體層180，其中位於第一表面112的邊緣上的部分無摻雜半導體層180會被保留下來，因此可避免第四電極170在部分移除無摻雜半導體層180的過程中受到損害。之後，形成第二電極層150，以形成如圖5B所示的圖案。無摻雜半導體層180的材質為未摻雜的半導體材料層，其例如是氮化鎵或其他適當的半導體材料。
圖6為本揭露第六實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖6，第六實施例之發光二極體100f與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100f更包括位於開口H的保護層190a，其中保護層190a位於開口H的側壁上以及開口H的周圍的部分第二半導體層130上。保護層190a的材質例如是絕緣材料。保護層190a可進一步減少第三電極160與發光層120接觸的可能性。詳細地說，將半導體堆疊結構100接合至 基板300上時，第三電極160可能會在接合的過程中受到擠壓而變形，進而導致第三電極160與發光層120接觸，保護層190a的設置可減少上述接觸情形的發生。
圖7為本揭露第七實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖7，第七實施例之發光二極體100g與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100a僅在半導體堆疊結構100的一側設置第三電極160以及第四電極170，而發光二極體100g是在半導體堆疊結構100的相對兩側分別設置第三電極160、162以及第四電極170、172。
圖8為本揭露第八實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖8，第八實施例之發光二極體100h與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100h更包括至少一島狀結構102。島狀結構102位於第三表面116上，且島狀結構102例如是由第一半導體層110、發光層120以及第二半導體層130構成。在本實施例中，發光二極體100h是以兩個島狀結構102為例說明。然而，本揭露不限於此。在其他實施例中，可以僅配置一個或兩個島狀結構102或是配置三個以上的島狀結構102。
請同時參照圖8以及圖1B，島狀結構102的形成方式例如是在形成開口H時同時形成。島狀結構102位於開口H中，且島狀結構102的頂面與第二半導體層130的頂面共平面。接著，請同時參照圖8以及圖1C，在製作第三電 極160時，第三電極160會填入相鄰的島狀結構102之間。值得一提的是，由於本實施例的開口H中有島狀結構102，因此所形成的第三電極160的頂面可以更容易地與第一電極160的頂面共平面。如此一來，在後續的覆晶接合製程中，可進一步確保第三電極160與第一電極140順利地與基板300上的線路層接合，以減少失效的機率。
圖9為本揭露第九實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖9，第九實施例之發光二極體100i與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100i更包括位於開口H的保護層190b，而且第一電極140a包括鏡面層142、阻障層144以及接合層146。
鏡面層142位於第二半導體層130上，阻障層144覆蓋鏡面層142，接合層146位於阻障層144上，其中鏡面層142、阻障層144以及接合層146皆為導電材料。鏡面層142例如是具有高反射率的導電材料，例如為銀。當發光層120所發射出的光線傳遞至鏡面層142時，鏡面層142可反射光線以使光線往第一半導體層110的表面112出射。如此一來，可以提高發光二極體100i的發光效率。阻障層144的作用主要是減少鏡面層142在高溫下發生原子聚集或是遷移的現象，以減少鏡面層142之反射率下降的機率，並且進一步延長鏡面層142保持高反射率的時間。接合層146用以與第一線路層310連接。
在本實施例中，保護層190b例如是在形成第三電極160之前填入開口H中，而且保護層190b更覆蓋開口H 的側壁、位於開口H周圍的第二半導體層130以及部分阻障層144。接著，再形成第三電極160。因此，部分第三電極160位於保護層190b上。保護層190b的材質例如是絕緣材料。保護層190b可進一步減少第三電極160與發光層120接觸的可能性。詳細地說，將半導體堆疊結構100接合至基板300上時，第三電極160可能會在接合的過程中受到擠壓而變形，進而導致第三電極160與發光層120接觸，保護層190b的設置可減少上述情形的發生。
圖10為本揭露第十實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖10，第十實施例之發光二極體100j與第一實施例之發光二極體100a的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100j更包括保護層190c。保護層190c配置於第一半導體層110與第四電極170之間延伸覆蓋開口H的第三表面116，以使第三電極160以及第四電極170不會直接與第一半導體層110接觸。如此一來，電流不會從第三電極160以及第四電極170直接傳導至第一半導體層110內，以減少發生電流擁塞的機率。
圖11為本揭露第十一實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖11，第十一實施例之發光二極體100k與第四實施例之發光二極體100d的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100j更包括保護層190d。保護層190d配置於第一半導體層110與第四電極170之間且延伸覆蓋開口H的第三表面116，以使第三電極160以及第四電極170不會直接與第一半導體層110接觸。如此一來，電流不會 從第三電極160以及第四電極170直接傳導至第一半導體層110內，以進一步減少發生電流擁塞的機率。
圖12A為本揭露第十二實施例之發光二極體的剖面示意圖。圖12B為圖12A之發光二極體100l的下視示意圖，其中圖12B省略繪示基板300、第一線路層310以及第二線路層320。請參照圖12A以及圖12B，第十二實施例之發光二極體100l與第六實施例之發光二極體100f的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100l更包括環狀電極160a。詳細而言，本實施例之開口H位於第二表面114的邊緣，且開口H環繞發光層120。環狀電極160a配置於開口H的第三表面116上，因此環狀電極160a例如是環繞發光層120配置。環狀電極160a與第三電極160電性連接，因此可以進一步減少電流擁塞發生的機率。
圖13A為本揭露第十二實施例之發光二極體的剖面示意圖。圖13B為圖13A之發光二極體100m的上視示意圖，其中圖13B省略繪示基板300，且圖13A為沿圖13B中剖線B-B’的剖面示意圖。圖13C為圖13A之發光二極體100m的下視示意圖，其中圖13C省略繪示基板300、第一線路層310以及第二線路層320。請參照圖13A、圖13B以及圖13C，第十二實施例之發光二極體100m與第五實施例之發光二極體100e的結構相似，其不同之處在於，發光二極體100l的第二電極例如是多個第一子電極152，第三電極例如是多個第二子電極162。每一個第二子電極162連接對應的第一子電極152以及第二線路層320。本實施例 包括四個第一子電極152，其例如是配置於第一表面112上的四個角落，而且第二子電極162對應第一子電極152配置。如此一來，可以透過位於四個角落的第二子電極162將電流傳導至第一子電極152，進而減少電流擁塞發生的機率。
由於一般發光二極體於雷射剝離製程以移除承載基板200時容易在第一半導體層110的角落有裂損的現象發生，因此當本實施例將第二子電極162配置於角落時，由於有第二子電極162的支撐，因此可以降低第一半導體層110發光裂損的機率。如此一來，可以提升發光二極體100m的製作良率。本實施例是以方型的發光二極體100m並以位於其角落的四個第一子電極152以及四個第二子電極162為例說明。然而，本揭露不限於此。本領域具有通常知識者可依其需求設計出不同形狀的發光二極體，並且於對應的邊緣或角落配置多個第一子電極以及第二子電極，上述的設計皆屬本揭露所欲保護的範圍。
圖14A為本揭露第十三實施例之發光二極體的剖面示意圖。圖14B為圖14A之發光二極體100m的上視示意圖，其中圖14B省略繪示基板300以及保護層190b，且圖14A為沿圖14B中剖線C-C’的剖面示意圖。圖14C為圖14A之發光二極體100n的下視示意圖，其中圖14C省略繪示基板300、第一線路層310以及第二線路層320。請參照圖14A、圖14B以及圖14C，第十三實施例之發光二極體100n與第五實施例之發光二極體100e的結構相似，其不同之處 在於，本實施例之第二區域110b不位於第二表面114之邊緣。進一步而言，本實施例之第二區域110b被第一區域110a所環繞，而且本實施例之第一半導體層110具有兩個第二區域110b。第三電極160位於第二區域110b的開口H的第三表面116上。而且，第三電極160透過位於第一半導體層110中的第四電極170與第二電極150電性連接。
在本實施例中，位於不同第二區域110b中的第三電極160連接在一起。此外，本實施例設置保護層190b以減少第三電極160與發光層120接觸的可能性。當然，本揭露不限定第二區域110b的數量，此領域具有通常知識者可依其需求自行設計第三電極160與第二電極150之間接觸位置的數量。
圖15A為本揭露第十四實施例之發光二極體的剖面示意圖。圖15B為圖15A之發光二極體100m的上視示意圖，其中圖15B省略繪示基板300，且圖15A為沿圖15B中剖線C-C’的剖面示意圖。圖15C為圖15A之發光二極體100n的下視示意圖，其中圖15C省略繪示基板300、第一線路層310以及第二線路層320。請參照圖15A、圖15B以及圖15C，第十四實施例之發光二極體100o與第十三實施例之發光二極體100n的結構相似，其不同之處在於，本實施例之第一半導體層110具有一個第二區域110b，且第二區域110b例如是位於第一半導體層110的中央。此外，保護層190a位於第三電極160與發光層120之間，且保護層190a與第三電極160之間具有空隙。
圖16為本揭露第十五實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖16，第十五實施例之發光二極體100p與第一實施例之發光二極體100a相似，其不同之處在於，本實施例之發光二極體100p的第一半導體層110之第一表面112具有粗化結構V。粗化結構V的設置可以有效地增加發光二極體100p的出光效率。
圖17為本揭露第十六實施例之發光二極體的剖面示意圖。請參照圖17，第十六實施例之發光二極體100q與第一實施例之發光二極體100a相似，其不同之處在於，本實施例之發光二極體100q的第一半導體層110之第一表面112具有光子晶體P。光子晶體P的設置可以有效地增加發光二極體100q的出光指向性。詳細而言，光子晶體P可以進一步縮小發光二極體100q的出光角度，因此相對於習知朝面型發光極體可以達到更高的光學利用率。
圖18A為本揭露第十七實施例之發光二極體的剖面示意圖。圖18B為圖18A之發光二極體的上視示意圖，其中圖18B省略繪示基板300以及保護層190b，且圖18A為沿圖18B中剖線E-E’的剖面示意圖。圖18C為圖18A之發光二極體的下視示意圖，其中圖18C省略繪示基板300、第一線路層310以及第二線路層320。請參照圖18A、圖18B以及圖18C，第十七實施例之發光二極體100r與第五實施例之發光二極體100e的結構相似，其不同之處在於，本實施例之第二電極150與第四電極170的連接之處在第一半導體層110中。
具體而言，在製作過程中，第三電極160與第四電極170例如是形成於第一半導體層110所具有的開孔(未繪示)中，且不與無摻雜半導體層180接觸。因此，在將基板200移除以脫離無摻雜半導體層180時，第四電極170不易隨著基板200的掀起(lift-off)而產生剝離的現象。然後，可進行乾蝕刻製程以移除部分的無摻雜半導體層180以及部分的第一半導體層110(未繪示)，以暴露出位於第一半導體層110中的第四電極170。接著，可於第一半導體層110之第一表面112上形成粗化結構V，以增加發光二極體100r的出光效率。再來，於第一半導體層110之第一表面112上形成第二電極150。此外，本實施例之第三電極160具有較大的表面積(如圖18C所示)，因此有利於後續製程的進行。
值得一提的是，上述各實施例的設計可以互相搭配，以設計出發光效率良好的發光二極體。舉例而言，第九實施例之第一電極140a的結構也可以設計成與第一實施例的第一電極140相同。或者是，第一實施例至第八實施例之第一電極140的結構也可以是第九實施例之第一電極140a的結構。本領域具有通常知識者可以依需求設計出符合需求的發光二極體。須說明的是，上述各實施例搭配設計而出的各種技術方案皆符合本揭露的設計精神，因此皆為本揭露所欲保護的範圍。
綜上所述，本揭露的發光二極體利用覆晶方式將半導體堆疊結構接合至基板上的線路層，因此不易有封膠中的 螢光粉分佈不均以及因為打線斷裂而導致發光二極體失效的問題產生。據此，本揭露之發光二極體具有良好的元件可靠度。
此外，本揭露的發光二極體於第一半導體層的第二表面上具有開口以配置第三電極，且第三電極與發光層之間具有間隙，因此第三電極與發光層之間不需另外設置用以電性隔離第三電極與發光層的絕緣層。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧半導體堆疊結構
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h、100i、100j、100k、100l、100m、100n、100o、100p、100q‧‧‧發光二極體
102‧‧‧島狀結構
110‧‧‧第一半導體層
110a‧‧‧第一區域
110b‧‧‧第二區域
112‧‧‧第一表面
114‧‧‧第二表面
116‧‧‧第三表面
118‧‧‧側壁
120‧‧‧發光層
130‧‧‧第二半導體層
140、140a‧‧‧第一電極
140s‧‧‧表面
142‧‧‧鏡面層
144‧‧‧阻障層
146‧‧‧接合層
150‧‧‧第二電極
152‧‧‧第一子電極
160‧‧‧第三電極
160a‧‧‧環狀電極
162‧‧‧第二子電極
170‧‧‧第四電極
180‧‧‧無摻雜半導體層
190a、190b、190c、190d‧‧‧保護層
200‧‧‧承載基板
210‧‧‧第一半導體材料層
220‧‧‧發光材料層
230‧‧‧第二半導體材料層
300‧‧‧基板
310‧‧‧第一線路層
320‧‧‧第二線路層
A-A’、B-B’、C-C’、D-D’、E-E’‧‧‧剖線
H‧‧‧開口
P‧‧‧光子晶體
V‧‧‧粗化結構
圖1A至圖1E為本揭露第一實施例之發光二極體的製造流程剖面示意圖。
圖2為本揭露第二實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖3為本揭露第三實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖4為本揭露第四實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖5A為本揭露第五實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖5B為圖5A之發光二極體的上視示意圖。
圖6為本揭露第六實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖7為本揭露第七實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖8為本揭露第八實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖9為本揭露第九實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖10為本揭露第十實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖11為本揭露第十一實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖12A為本揭露第十二實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖12B為圖12A的下視示意圖。
圖13A為本揭露第十二實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖13B為圖13A的上視示意圖。
圖13C為圖13A的下視示意圖。
圖14A為本揭露第十三實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖14B為圖14A之發光二極體的上視示意圖。
圖14C為圖14A之發光二極體的下視示意圖。
圖15A為本揭露第十四實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖15B為圖15A之發光二極體的上視示意圖。
圖15C為圖15A之發光二極體的下視示意圖。
圖16為本揭露第十五實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖17為本揭露第十六實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖18A為本揭露第十七實施例之發光二極體的剖面示意圖。
圖18B為圖18A之發光二極體的上視示意圖。
圖18C為圖18A之發光二極體的下視示意圖。
圖19為圖1B的上視示意圖
圖20為圖1C的上視示意圖。
100‧‧‧半導體堆疊結構
100a‧‧‧發光二極體
110‧‧‧第一半導體層
112‧‧‧第一表面
114‧‧‧第二表面
116‧‧‧第三表面
118‧‧‧側壁
120‧‧‧發光層
130‧‧‧第二半導體層
140‧‧‧第一電極
150‧‧‧第二電極
160‧‧‧第三電極
170‧‧‧第四電極
300‧‧‧基板
310‧‧‧第一線路層
320‧‧‧第二線路層
H‧‧‧開口

Claims (22)

  1. 一種發光二極體，包括：半導體堆疊結構，包括：第一半導體層，具有彼此相對的第一表面與第二表面，且所述第一半導體層具有第一區域以及第二區域；第二半導體層，配置於所述第二表面上且位於第一區域中；以及發光層，配置於所述第一半導體層與所述第二半導體層之間；基板，與所述半導體堆疊結構相對配置且朝向所述第二表面，其中所述基板上具有第一線路層與第二線路層；第一電極，配置於所述第二半導體層與所述第一線路層之間；第二電極，配置於所述第一表面上；以及第三電極，配置於所述第二區域與所述第二線路層之間，且所述第三電極與所述第二電極電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中所述第二區域具有自所述第二表面往所述第一表面延伸的開口，且開口的底部為第三表面，其中所述第三電極配置於所述第三表面上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中所述第二區域位於所述第二表面之邊緣。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中所 述第二區域完全被所述第一區域環繞。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中所述第一半導體層為N型半導體層，所述第二半導體層為P型半導體層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括第四電極，配置於所述第一半導體層中，且連接所述第二電極與第三電極。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括保護層，配置於所述第一半導體與所述第四電極之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括第四電極，配置於所述第一半導體層的側壁上，且連接所述第二電極與第三電極。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體，更包括保護層，配置於所述第一半導體與所述第四電極之間。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體，其中所述第三表面的面積小於或等於所述第二表面與所述第三表面的總面積的13%。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中所述第一電極與所述第一線路層之間的接觸面積大於或等於所述第二表面的面積的30%。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括保護層，配置於所述開口的側壁與所述開口周圍的所述第二半導體層上。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包 括無摻雜半導體層，配置於所述第一表面的邊緣上且圍繞所述第一表面，且所述第二電極配置於所述無摻雜半導體層與所述第一表面上。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括至少一島狀結構，配置於所述第二區域中，所述島狀結構的頂面與所述第二半導體層的頂面共平面，且所述第三電極配置於所述島狀結構與所述第二區域之間，其中所述島狀結構由所述第一半導體層、所述發光層與所述第二半導體層構成。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中所述第一電極包括：鏡面層，配置於所述第二半導體層上；阻障層，覆蓋所述鏡面層；以及接合層，配置於所述阻障層上。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之發光二極體，更包括保護層，配置於所述開口的側壁、所述開口周圍的所述第二半導體層與所述阻障層上，且部分所述第三電極位於所述保護層上。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中所述第一半導體層的側壁為斜面。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括一環狀電極，其中所述第二區域環繞所述發光層，且環狀電極配置於所述第二區域中。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中 所述第二電極包括多個第一子電極，所述第三電極包括多個第二子電極，各所述第二子電極連接於對應的所述第一子電極與所述第二線路層之間。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括粗化結構，配置於所述第一表面上。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括光子晶體，配置於所述第一表面上。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中所述半導體堆疊結構的厚度小於20 μm。
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