TW201813135A - 半導體發光元件 - Google Patents

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Abstract

一種半導體發光元件，包含一半導體堆疊，具有一第一半導體層，一第二半導體層以及一主動層；複數個第一溝渠穿過第二半導體層及主動層以露出第一半導體層；一第二溝渠穿過第二半導體層及主動層以露出第一半導體層，其中第二溝渠係靠近主動層的一最外側，並環繞主動層及複數個第一溝渠；一圖案化金屬層位在第二半導體層上，及複數個第一溝渠之一內或第二溝渠內；以及一第一焊接部和一第二焊接部位在第二半導體層上，並分別電連接至第二半導體層和第一半導體層。

Description

半導體發光元件
本發明係關於一種半導體發光元件的結構。
發光二極體（Light-emitting Diode；LED）目前已經廣泛地使用在光學顯示裝置、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝置與醫療器材上。如第2圖所示，習知之LED具有一n型半導體層1104、一主動層1106與一p型半導體層1108依序形成於一基板1102之上，部分p型半導體層1108與主動層1106被移除以曝露部分n型半導體層1104，一p型電極a1與一n型電極a2分別形成於p型半導體層1108與n型半導體層1104之上。因為n型電極a2需要足夠的面積以利後續製程進行，例如打線，所以大部分的主動層1106被移除，導致發光效率降低。
此外，上述之LED更可以進一步地與其他元件組合連接以形成一發光裝置(light-emitting apparatus)。第1圖為習知之發光裝置結構示意圖，如第1圖所示，一發光裝置1200包含一具有至少一電路1204之次載體(sub-mount)1202；至少一銲料1206(solder)位於上述次載體1202上，藉由此銲料1206將上述LED 1210黏結固定於次載體1202上並使LED 1210之基板1212與次載體1202上之電路1204形成電連接；以及，一電性連接結構1208，以電性連接LED 1210之電極1214與次載體1202上之電路1204；其中，上述之次載體1202 可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)，以便發光裝置之電路規劃並提高其散熱效果。
一種半導體發光元件，包含一半導體堆疊，具有一第一半導體層，一第二半導體層以及一主動層位於第一半導體層與第二半導體層之間，其中第一半導體層包含一周圍表面以環繞主動層；複數個通孔穿過半導體堆疊以露出第一半導體層；一圖案化金屬層位於複數個通孔上，並覆蓋第一半導體層的周圍表面；一第一銲接部位於半導體堆疊上，並電連接至第一半導體層；以及一第二銲接部位於半導體堆疊上，並電連接至第二半導體層。
一種半導體發光元件，包含一外周圍及一半導體堆疊，具有一第一半導體層，一第二半導體層以及一主動層位於第一半導體層與第二半導體層之間，其中第一半導體層包含一周圍表面沿著半導體發光元件之外周圍；複數個通孔穿過半導體堆疊以露出第一半導體層；以及一圖案化金屬層位於複數個通孔上，並覆蓋第一半導體層的周圍表面，其中圖案化金屬層包含一面積大於主動層之一面積。
一種半導體發光元件，包含一半導體堆疊，具有一第一半導體層，一第二半導體層以及一主動層位於第一半導體層與第二半導體層之間；複數個第一溝渠穿過第二半導體層及主動層以露出第一半導體層；一第二溝渠穿過第二半導體層及主動層以露出第一半導體層，其中第二溝渠係靠近主動層的最外側，並環繞主動層及複數個第一溝渠；一圖案化金屬層位在第二半導體層上，及複數個第一溝渠之一內或第二溝渠內；一第一焊接部位在第二半導體層上，並電連接至第二半導體層；以及一第二焊接部位在第二半導體層上，並電連接至第一半導體層。
一種半導體發光元件，包含一半導體堆疊，具有一第一半導體層，一第二半導體層以及一主動層位於第一半導體層與第二半導體層之間，其中第一半導體層包含一周圍側表面以環繞主動層，且周圍側表面連接至第一半導體層的一上表面；複數個溝渠穿過主動層及第二半導體層以露出第一半導體層的上表面，其中複數個溝渠係靠近第一半導體層的周圍側表面；以及一圖案化金屬層位在第二半導體層上，具有一第一金屬區域及一第二金屬區域，其中第二金屬區域位於複數個溝渠之一上，並覆蓋第一半導體層的周圍側表面。
一種半導體發光元件，包含一半導體堆疊，具有一第一半導體層，一第二半導體層以及一主動層位於第一半導體層與第二半導體層之間；一凹部穿過第二半導體層的一表面以露出第一半導體層的一表面，其中凹部包含一走道以環繞半導體堆疊之一外周圍，一縱向走道及一橫向走道，其中走道、縱向走道及橫向走道係彼此相連接；一第一接觸結構包含一周圍位於第二半導體層上；以及一第二接觸結構環繞第一接觸結構的周圍。
第3A~10B圖係為本發明一實施例之半導體發光元件Ⅴ之製造方法。第3A、4A、5A、6A、7A、8A、9A及10A圖為平面圖。第3B、4B、5B、6B、7B、8B、9B、10B圖係分別為第3A、4A、5A、6A、7A、8A、9A及10A圖沿著X-X’之剖面圖。
如第3A圖及第3B圖所示，一半導體堆疊100形成在成長基板110上。成長基板110可以是藍寶石基板，但不限於此。半導體堆疊100包括第一半導體層101，第二半導體層102，以及一主動層103形成在第一半導體層101和第二半導體層102之間。第一半導體層101和第二半導體層102之每一個可以由單層或多層組成。此外，主動層103可以具有單量子井結構或多重量子井結構。半導體堆疊100可以藉由金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或分子束磊晶(MBE)在成長基板110上由III族氮化物半導體形成。一緩衝層(圖未示)形成於半導體堆疊之前，可緩解成長基板110和半導體堆疊100之間的晶格錯位，並且可以由III族氮化物系列的材料所構成，例如氮化鎵、氮化鋁鎵，或氮化鋁。半導體堆疊100包含一外周圍。藉由移除部分的第一半導體層101，第二半導體層102和主動層103以形成複數個通孔120，其裸露第一半導體層101的表面1012S。並形成一環繞區域1200以裸露第一半導體層101的周圍表面1011S以及一或複數個半導體結構1000為環繞區域1200所圍繞。半導體堆疊100可藉由光微影和蝕刻以進行圖案化。複數個半導體結構1000藉由第一半導體層101彼此相連接。半導體結構1000包括一上部和一下部，其中下部於一剖面圖中包含一寬度大於上部的寬度。複數個通孔120於一平面圖包括圓形，及/或環繞區域1200在平面圖中包括矩形形狀，但不限於此。一個或複數個半導體結構1000包括一斜側壁1021。第二半導體層102和主動層103裸露於環繞區域1200和複數個通孔120。半導體構造1000的上部藉由斜側壁1021和第一半導體層101的表面1011S相連接。
如第4A圖及第4B圖所示，第一絕緣層6000覆蓋複數個通孔120中的第一半導體層101的表面1012S和半導體結構1000的斜側壁1021。換句話說，第一絕緣層6000包括對應於複數個通孔120的第一群組第一絕緣區域6001以及分別形成在一個或複數個半導體結構1000的上部以暴露第二半導體層102的第二群組第一絕緣開口6002。第一絕緣層6000之材料包含氧化矽或氮化矽。 於另一實施例中，複數個第一絕緣層6000形成一分佈式布拉格反射鏡，其藉由交替堆疊具有不同折射率的絕緣層而形成。 例如，藉由交替堆疊SiOx /TiOx 來形成第一絕緣層6000。
如第5A圖和第圖5B所示，除了第一群組第一絕緣區域6001之外，透明導電結構300形成在第二半導體層102上。換句話說，透明導電結構300僅形成在第二群組第一絕緣開口6002中，並直接接觸第二半導體層102。透明導電結構300的周圍3001不與第一絕緣層6000相接觸。透明導電結構300包括透明導電氧化物，例如氧化銦錫(ITO)或薄金屬膜，如銀(Ag)或鋁(Al)。透明導電結構300可以配置為與第二半導體層102形成歐姆接觸。透明導電結構300包括單層或多層。
如第6A圖及第6B圖所示，除了第一群組第一絕緣區域6001之外，反射層310形成在第二半導體層102上，並且除了第一群組第一絕緣區域6001之外，阻擋層320形成在反射層310上。換言之，反射層310和阻擋層320僅形成在第二群組第一絕緣開口6002中。反射層310的外圍3101可以與透明導電結構300的外圍3001對準或形成在透明導電結構300的外圍3001以外。阻擋層320的外圍3201可以與反射層310的外圍邊3101對準，或者形成在反射層310的外圍3101的外側。當阻擋層320的外圍3201形成在反射層310的外圍3101以外時，反射層310為阻擋層320所覆蓋，並且阻擋層320接觸第二半導體層102。阻擋層320的外圍3201和反射層310的外圍3101係與第一絕緣層6000分離。反射層310的材料包括銀(Ag)，金(Au)，鋁(Al)，鈦(T)，鉻(Cr)，銅(Cu)，鎳(Ni)，鉑(Pt)或其合金。阻擋層320的材料包括鉻(Cr)，鉑(Pt)，鈦(Ti)，鈦鎢(TiW)，鎢(W)或鋅(Zn)。複數個阻擋層320藉由第一阻擋層(圖未示)和第二阻擋層(圖未示)交替堆疊而形成，例如Cr/Pt，Cr/Ti，Cr/TW，Cr/W，Cr/Zn，Ti/Pt，Ti/W，Ti/TiW， Ti/Zn，Pt/TiW，Pt/W，Pt/Zn，TiW/W，TiW/Zn，或W/Zn。
如第7A圖及第7B圖所示，一第二絕緣層700連續地覆蓋一或複數個半導體結構1000的上部和斜側壁1021。第二絕緣層700包括分別對應於複數個通孔120的第一群組第二絕緣開口7001，其中於形成第一群組第二絕緣開口7001中，複數個通孔120中的第一絕緣層6000的第一群組第一絕緣區域6001被部分蝕刻移除，形成複數個第一絕緣開口6003，以及第一群組第二絕緣開口7001和複數個第一絕緣開口6003以裸露第一半導體層101的表面1012S。第二絕緣層700還包括第二群組第二絕緣開口7002形成在複數個半導體結構1000的一部分的上部上以裸露出阻擋層32 0和/或反射層310。第二絕緣層700包括氧化矽或氮化矽。於另一實施例中，複數個第二絕緣層700形成一分佈式布拉格反射鏡，其藉由具有不同折射率的絕緣層交替堆疊而形成。例如，可以藉由交替堆疊SiOx /TiOx 來形成。
如第8A圖及第8B圖所示，除了對應於第二群組第二絕緣開口7002的區域之外，金屬層200覆蓋一或複數個半導體結構1000和複數個通孔120。具體而言，金屬層200連續地覆蓋一或複數個半導體結構1000的上部和斜側壁1021，複數個通孔120和第一半導體層101的周圍表面1011S。圖案化金屬層200作為先前實施例的接觸結構，並且包括一或複數個開口2002以暴露反射層310及/或阻擋層320，其中一或複數個開口2002的位置係對應於第二群組第二絕緣開口7002的位置。
如第9A圖及第9B圖所示，第三絕緣層800係連續地覆蓋一個或複數個半導體結構1000的上部和斜側壁1021，以及複數個通孔120。第三絕緣層800包括一或一第一群組第三絕緣開口8001形成在第一金屬層200上，其係對應於複數個通孔120的一部分，其中一或第一群組第三絕緣開口8001裸露露第一金屬層200。換言之，一或第一群組第三絕緣開口8001和複數個通孔120的一部分係重疊。於另一實施例中，一或第一群組第三絕緣開口8001形成在對應於複數個通孔120的區域之外的第一金屬層200上。換言之，如第9A圖所示，一或第一群組第三絕緣開口8001'和複數個通孔120係不重疊。第三絕緣層800還包括分別一或第二群組第三絕緣開口8002以分別對應於一或第二群組第二絕緣開口7002，其中一或第二群組第三絕緣開口8002裸露出阻擋層320和/或反射層310。第三絕緣層800包括氧化矽或氮化矽。於另一實施例中，複數個第三絕緣層800可藉由具有不同折射率的絕緣層交替堆疊以形成一分佈式布拉格反射鏡。例如，可以藉由SiOx /TiOx 交替堆疊來形成。
如第10A圖和第10B圖所示，第一焊接部400和第二焊接部500形成在第三絕緣層800上。第一焊接部400與第二焊接部500以大於30μm之最小距離D彼此分離，優選地，第一焊接部400和第二焊接部500之間距在50μm和250μm之間。 第一焊接部400藉由一或第一群組第三絕緣開口8001連接到第一金屬層200，並且第二焊接部500藉由一個或第二群組第三絕緣開口8002以連接到反射層310及/或阻擋層320 。
第11圖係為本發明另一實施例之半導體發光元件V之上視圖，第12圖係為第11圖沿著C-C'之半導體發光元件V之剖面圖，第13圖係為第11圖沿著D-D'之半導體發光元件V之剖面圖。半導體發光元件V為一覆晶式發光元件。如第12圖及第13圖所示，半導體發光元件V包括基板110，半導體堆疊100形成在基板110上。半導體堆疊100包括第一半導體層101，第二半導體層102 ，以及位在第一半導體層101和第二半導體層102之間的主動層103。於本實施例中，基板110可以是半導體堆疊100的成長基板，並且基板110的材料包括半導體材料，例如砷化鎵(GaAs)，磷化鎵(GaP)，氮化鎵(GaN)，碳化矽(SiC)或氮化鋁(AlN)，或絕緣材料，例如鑽石，玻璃，石英或藍寶石。於另一實施例中，基板110可以是支撐基板，其藉由黏接材料以接合到半導體堆疊100，包括有機材料，例如Su8，苯並環丁烯(BCB)，全氟環丁烷(PFCB)，環氧樹脂，丙烯酸樹脂，環烯烴共聚物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，聚醯亞胺(PI)，聚碳酸酯(PC)，聚醚醯亞胺或氟碳聚合物，或無機材料，例如矽膠，玻璃，氧化鋁(Al2 O3 )，氮化矽(SiNx )，氧化矽(SiOx )，二氧化鈦(TiO2 )，或氟化物(MgFx )。第一半導體層101和第二半導體層102，例如包覆層，包括不同的導電性，電性，極性或摻雜元素以提供電子和電洞。主動層103形成在第一半導體層101和第二半導體層102之間。在電流注入下，電子和電洞在主動層103中複合以將電能轉換成光能以發射一光線。藉由改變半導體堆疊100中的一層或多層的物理和化學成分來調節光線的主波長。半導體堆疊100的材料包括III-Ⅴ族半導體材料，例如Alx Iny Ga(1-x-y) N或Alx Iny Ga(1-x-y) P，其中0≤x，y≤1; (x + y)≤1。根據主動層103的材料，半導體堆疊100可以發射主波長在610 nm與650 nm之間的紅色光， 主波長在530 nm至570 nm之間的綠光，主波長在 450 nm至490 nm之間的藍光或主波長在230 nm至400 nm之間的的紫外光。主動層103包括單異質結構(SH)，雙異質結構(DH)，雙面雙異質結構(DDH)或多量子井(MQW)結構。主動層t103的材料包括中性，p型摻雜或n型摻雜半導體。
遠離半導體堆疊100之外圍1011的主動層103和第二半導體層102被部分移除，形成複數個通孔120。複數個通孔120穿過半導體堆疊100以裸露出第一半導體層101的表面1012S。靠近半導體堆疊100之外圍1011的主動層103和第二半導體層102被移除，形成第一半導體層101的環狀裸露周圍表面1011S，其中環狀裸露周圍表面11011S沿著半導體發光元件Ⅴ的外圍。換言之，環狀裸露周圍表面1011S圍繞主動層103和第二半導體層102。於本實施例中，複數個通孔120被佈置成複數行。設置在相鄰兩行上的複數個通孔120可以對齊或交錯。複數個通孔120中的每一個在半導體發光元件Ⅴ的上視圖中包括一形狀，例如圓形，橢圓形或長條形。用於形成複數個通孔120的方法包括濕蝕刻或乾蝕刻。
第一絕緣層6000形成在半導體堆疊100上以圍繞主動層103並保護主動層103的磊晶品質不被後續製程所損壞。第一絕緣層6000藉由光微影技術以圖案化半導體堆疊100，形成複數個第一絕緣開口6002，6003。如第12圖所示，第一絕緣層6000的複數個第一絕緣開口6002，603分別裸露第二半導體層102和第一半導體層101。
透明導電結構300位在第二半導體層102上的第一絕緣開口6002上。於電流注入時，透明導電結構300與半導體堆疊100形成電連接。透明導電結構300的材料包括對主動層103發射的光為透明的透明材料。透明導電結構t300可以是單層或多層的結構。
反射層310形成在第二半導體層102上以提高半導體發光元件Ⅴ的光取出效率，並且阻擋層320形成在反射層310上，用於保護反射層310並防止反射層的金屬元素310向外擴散。於一實施例中，反射層310直接接觸第二半導體層102。在本實施例中，反射層310直接接觸透明導電結構300。阻擋層320的側壁可對齊於反射層310的側壁或延伸到反射層310的側壁以外。當阻擋層320的側壁形成在反射層310的側壁以外時，反射層310被阻擋層320覆蓋，並且阻擋層320的一部分直接接觸第二半導體層102或透明導電結構300。一或複數個反射層310的材料包括具有高反射率的金屬材料，例如銀(Ag)，金(Au)，鋁(Al)，鈦(Ti)，鉻(Cr)，銅(Cu)，鎳(Ni)，鉑(Pt)或其合金。一或複數個阻擋層320的材料包括Cr，Pt，Ti，TiW，W或Zn。複數個阻擋層320可藉由第一阻擋層(圖未示)和第二阻擋層(圖未示)交替堆疊形成，例如Cr/Pt，Cr/Ti，Cr/TiW，Cr/W，Cr/Zn，Ti/Pt，Ti/W，Ti/TiW，Ti/W，Ti/Zn，Pt/TiW，Pt/W，Pt/Zn，TiW/W，TiW/Zn，或W/Zn。
第二絕緣層700形成在半導體堆疊100上以圍繞主動層103。第二絕緣層700藉由光微影技術以圖案化，在半導體堆疊100上形成第一群組第二絕緣開口7001和第二群組第二絕緣開口7002。如第12圖及第13圖所示，第二絕緣層700的第一群組第二絕緣開口7001裸露第一半導體層101，並且第二絕緣層700的第二群組第二絕緣開口7002裸露阻擋層320。於一實施例中，第一群組第二絕緣開口7001包含一寬度與第二群組第二絕緣開口7002的寬度不同。於另一實施例中，第一群組第二絕緣開口7001的數目與第二群組第二絕緣開口7001的數目不同。於另一實施例中，於半導體發光元件Ⅴ的上視圖上，第二群組第二絕緣開口7002形成在半導體堆疊100的一側。於另一實施例中，第一群組第二絕緣開口7001的位置分別對應於複數個通孔120的位置。
除了對應於第二群組第二絕緣開口7002的區域和半導體發光元件Ⅴ之外圍1011的側壁，圖案化金屬層200覆蓋第二半導體層102的一部分，複數個通孔120和環狀裸露周圍表面1011S，其中環狀裸露表面1011S係沿著半導體發光元件Ⅴ的外圍1011形成。 具體而言，從半導體發光元件Ⅴ的上視圖觀之，圖案化金屬層200的面積大於主動層103的面積。如第12圖及第13圖所示，圖案化金屬層200的一部分形成在透明導電結構300，反射層310或阻擋層320上。圖案化金屬層200包括一或複數個開口2002以裸露反射層310及/或 阻擋層320。
於另一個實施例中，圖案化金屬層200覆蓋第二半導體層102的一部分，複數個通孔120，裸露的環狀周圍表面1011S，並延伸到半導體發光元件Ⅴ之外圍1011的側壁，外圍1011的側壁為第一半導體層101的側壁。在另一實施例中，與上述實施例類似，圖案化金屬層200可以延伸到未被第一半導體層101覆蓋的基板110的表面。圖案化金屬層200的材料包括金屬，例如Al，Cr，Pt，Ti，TiW，W或Zn。
第三絕緣層800.形成在半導體堆疊100上。第三絕緣層800藉由光微影技術以圖案化，在半導體堆疊100上形成第一群組第三絕緣開口8001和第二群組第三絕緣開口8002。如第12圖及第13圖所示，第三絕緣層800的第一群組第三絕緣開口8001裸露出圖案化金屬層200。第三絕緣層800的第二群組第三絕緣開口8002裸露出透明導電結構300，反射層310或阻擋層320。於一實施例中，在半導體發光元件Ⅴ的上視圖上，第一群組第三絕緣開口8001和第二組第三絕緣開口8002形成在半導體堆疊100的兩側。於另一實施例中，第一群組第三絕緣開口8001的數目與第二群組第三絕緣開口8002的數目不同。
第一絕緣層6000，第二絕緣層700和第三絕緣層800的材料包括非導電材料，例如有機材料，包括Su8，苯並環丁烯(BCB)，全氟環丁烷(PFCB)，環氧樹脂，丙烯酸樹脂，環烯烴共聚物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，聚醯亞胺(PI)，聚碳酸酯(PC)，聚醚醯亞胺或氟碳聚合物，或無機材料，例如矽膠，玻璃，氧化鋁(Al2 O3 )，氮化矽(SiNx )，氧化矽(SiOx )，二氧化鈦(TiO2 )，或氟化物(MgFx )。第一絕緣層6000，第二絕緣層700和第三絕緣層800可以藉由網印，蒸鍍或濺鍍形成。
第一焊接部400覆蓋複數個通孔120的一部分並電連接到第一半導體層101。第二焊接部500覆蓋複數個通孔120的另一部分並電連接到第二半導體層102。第一焊接部400藉由第三絕緣層800的第一群組第三絕緣開口8001以電連接至第一半導體層101，第二焊接部500藉由第三絕緣層800的第二群組第三絕緣開口8002和圖案化金屬層200的開口2002以電連接至第二半導體層102。第一焊接部400和第二焊接部500的材料包括鈦(Ti)，鉑(Pt)，鎳(Ni)，錫(Sn)，金(Au)或其合金。 第一焊接部400的面積可以與第二焊接部500的面積相同或不同。
第14A~14B圖及第15A~21C圖係為本發明之一實施例之半導體發光元件T之製造方法。第14A、15A、16A、17A、18A、19A、20A及21A圖為平面圖。第14B、15B、16B、17B、18B、19B、20B、21B圖係分別為第14A、15A、16A、17A、18A、19A、20A及21A圖沿著α-α’之剖面圖。第18C、19C、20C、21C圖係分別為第18A、19A、20A及21A圖沿著β-β’之剖面圖。
如第14A圖及第14B圖所示，半導體發光元件T之製造方法包含形成一半導體堆疊t100於一成長基板t110上。成長基板t110可以是藍寶石基板，但不限於此。於一實施例中，成長基板t110包括一圖案化表面。圖案化表面包含複數個圖案。圖案的形狀包括圓錐形，角錐形或半球形。半導體堆疊t100包括一具有一周圍側表面t1011S的第一半導體層t101，一第二半導體層t102，以及形成在第一半導體層t101和第二半導體層t102之間的一主動層t103。於一實施例中，半導體堆疊t100包括一或複數個第一半導體層t101和一或複數個第二半導體層t102。此外，主動層t103可以具有單量子井結構或多重量子井結構。半導體堆疊t100可以藉由金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或分子束磊晶(MBE)在成長基板t110上由III族氮化物半導體形成。一緩衝層(圖未示)形成於半導體堆疊t100之前，可緩解成長基板t110和半導體堆疊t100之間的晶格錯位，並由III族氮化物系列的材料所構成，例如氮化鎵，氮化鋁鎵，或氮化鋁。於一實施例中，半導體堆疊t100包括一或複數個緩衝層。緩衝層可以藉由金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)，分子束磊晶(MBE)或物理氣相沉積(PVD)形成。物理氣相沉積(PVD)包括濺鍍法，例如反應性濺鍍法，或蒸鍍法，例如電子束蒸鍍法和熱蒸鍍法。於一實施例中，緩衝層包括氮化鋁(AlN)緩衝層並係藉由濺鍍法形成。氮化鋁(AlN)緩衝層形成在具有圖案化表面的成長基板上。濺鍍法可形成具有高均勻性的緻密緩衝層，因此氮化鋁(AlN)緩衝層可以順應地沉積在成長基板的圖案化表面上。
於形成半導體堆疊t100之後，藉由光微影和蝕刻對半導體堆疊t100進行圖案化，以在半導體堆疊t100中形成複數個第一溝渠t120a和一第二溝渠t120b，進而定義出複數個半導體結構t1000。 具體而言，藉由移除部分的第一半導體層t101，第二半導體層t102和主動層t103以形成複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b，並裸露出第一半導體層t101的表面t1012S及形成複數個半導體結構t1000。 於此，第一半導體層t101的周圍側表面t1011S連接至第一半導體層t101的表面t1012S。
複數個半導體結構t1000藉由位於第一溝渠t120a和第二溝渠t120b內的第一半導體層t101的一部分彼此相連接。 此外，每一個複數個半導體結構t1000包含一斜側壁t1021S。半導體結構t1000的上表面t1000uS和第一半導體層t101的表面t1012S藉由斜側壁t1021S相連接。
於本實施例中，複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b穿過第二半導體層t102和主動層t103。第二溝渠t120b露出第一半導體層t101的周圍區域。第二溝渠t120b設置在半導體堆疊t100的最外側，並且鄰近主動層t103的最外側。換言之，第二溝渠t120b設置在成長基板t110的一周圍。複數個第一溝渠t120a中的每一個位在半導體結構t1000之間，並且複數個第一溝渠t120a為第二溝渠t120b所圍繞。複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b圍繞主動層t103和第二半導體層t102。於此，複數個第一溝渠t120a之一包含一寬度W1 大於第二溝渠t120b的一寬度W2 ，例如W1 = 2W2 。複數個第一溝渠t120a係彼此平行，並且複數個第一溝渠t120a中的每一個的兩端係連接到第二溝渠t120b。於一上視圖中，複數個第一溝渠t120a中的一個的形狀包括條狀，第二溝渠t120b的形狀包括一幾何形狀，例如環形。第二溝渠t120b圍繞主動層t103和第二半導體層t102，並且設置在第一半導體層t101的周圍側表面t1011S附近。複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b構成複數個封閉的幾何形狀，例如矩形。於本實施例中，第二溝渠t120b的數量為一個。於一上視圖中，主動層t103和第二半導體層t102b為第二溝渠t120b所圍繞，但是本發明不限於此。
如第14C圖及第14D圖所示，第14C圖例示了本發明一實施例位於基板t110上的半導體堆疊t100'中的溝渠的上視圖，第14D圖例示了本發明一實施例的位於基板t110上的半導體堆疊t100”中的溝渠的上視圖。半導體堆疊t100'，t100”的結構與半導體堆疊t100的結構相同。如第14C圖所示，不同之處在於第14C圖例示之複數個第一溝渠t120a'和複數個第二溝渠t120b'，其中複數個第二溝渠t120b'係彼此分離並圍繞主動層。具體而言，第14C圖例示了四個第一溝渠t120a'，兩個第一溝渠t120a'從複數個第二溝渠t120b'中的兩個分支出去。此外，第14D圖例示複數個第一溝渠t120a”和複數個第二溝渠t120b”。複數個第二溝渠t120b”圍繞主動層(圖未示)並且設置在基板t110的周圍。複數個第二溝渠t120b”構成一矩形虛線環。
如第15A圖及第15B圖所示，一透明導電結構t300於後續步驟中形成在第二半導體層t102上。於一實施例中，透明導電結構t300直接接觸第二半導體層t102以擴散電流並將電流注入到第二半導體層t102。透明導電結構t300不與第一半導體層t101接觸。透明導電結構t300包括透明導電氧化層，例如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)。透明導電結構t300可配置為與第二半導體層t102形成低電阻接觸，例如歐姆接觸。透明導電結構t300包括單層或複數層。例如，透明導電結構t300具有複數層，透明導電結構t300可為分佈式布拉格反射鏡(DBR)，其包括複數層，其中一層具有一折射率不同於於相鄰之層的折射率。具體而言，透明導電結構t300藉由具有不同折射率的不同材料的兩層交替堆疊而形成分佈式布拉格反射鏡(DBR)。
如第16A圖及第16B圖所示，一第一絕緣層t600覆蓋第一半導體層t101的周圍側表面t1011S，第一半導體層t101的表面t1012S和斜側壁t1021S。換言之，第一絕緣層t600包括一第一群組第一絕緣區域t600a形成在半導體結構t1000的表面t1012S和斜側壁t1021S上，第一群組第一絕緣區域t600a對應於複數個第一溝渠t120a；以及一第二群組第一絕緣區域t600b形成在第一半導體層t101的周圍側表面t1011S和表面t1012S上，以及對應於第二溝渠t120b的斜側壁t1021S上。第一絕緣層t600的材料可以是非導電材料。非導電性材料包括有機材料，例如Su8，苯並環丁烯(BCB)，全氟環丁烷(PFCB)，環氧樹脂，丙烯酸樹脂，環烯烴共聚物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)， 聚醯亞胺(PI)，聚碳酸酯(PC)，聚醚醯亞胺或氟碳聚合物，或無機材料，例如矽膠，玻璃，氧化鋁(Al2 O3 )，氮化矽(SiNx )，氧化矽(SiOx )，二氧化鈦(TiO2 )，或氟化物(MgFx )。第一絕緣層t600包括單層或多層。複數個第一絕緣層t600可形成一分佈式布拉格反射鏡(DBR)，並且其中一層的折射率與相鄰之層的折射率不同。具體而言，藉由SiOx 和TiOx 交替堆疊來形成分佈式布拉格反射鏡(DBR)。藉由相鄰兩層之高折射率和低折射率的差異，分佈式布拉格反射鏡對特定波長或特定波長範圍提供一高反射率。相鄰兩層的厚度可以不同。或是，相鄰兩層具有相同材料，但其厚度不同。
如第17A圖和第17B圖所示，一反射層t310形成在透明導電結構t300上，並對準於透明導電結構t300。反射層t310的形狀對應於透明導電結構t300的形狀。於本實施例中，反射層t310的形狀接近於矩形，反射層t310的角落為弧形。本發明之一實施例可以包括一或複數個反射層t310，並且反射層t310的材料包括對主動層t103發射的光具有高反射率的金屬材料，例如銀(Ag)，金(Au)，鋁(Al)，鈦(Ti)，鉻(Cr)，銅(Cu)，鎳(Ni)，鉑(Pt)或其合金。一阻擋層(圖未示)形成並覆蓋在反射層t310上，阻擋層可以防止反射層t310中的金屬元素遷移，擴散或氧化。本發明之一實施例包括一或複數個阻擋層，並且阻擋層的材料包括鉻(Cr)，鉑(Pt)，鈦(Ti)，鎢(W)或鋅(Zn)。複數個阻擋層可藉由第一阻擋層(圖未示)和第二阻擋層(圖未示)交替堆疊而形成，例如Cr/Pt，Cr/Ti，Cr/TiW，Cr/W，Cr/Zn，Ti/Pt，Ti/W，Ti/TiW， Ti/Zn，Pt/TiW，Pt/W，Pt/Zn，TiW/W，TiW/Zn，或W/Zn。
如第18A-18C圖所示，第18B圖及第18C圖為第18A圖沿著α-α’之剖面圖和沿著β-β’之剖面圖。於形成反射層t310之後，一絕緣層形成在複數個半導體結構t1000上並覆蓋反射層t310，第一群組第一絕緣區域t600a和第二群組第一絕緣區域t600b。接續地，藉由光微影和蝕刻製程移除部分絕緣層，裸露出反射層t310，周圍側表面t1011S和表面t1012S，以形成一第二絕緣層t700。需注意的是，於同一步驟中的光微影和蝕刻製程中，第一群組第一絕緣區域t600a的一部分被移除而露出表面t1012S。在本實施例中，第二絕緣層t700包括一群組的第二絕緣開口t7001並裸露出反射層t310。裸露出來的反射層t310其形狀對應於一群組的第二絕緣開口t7001的形狀。第二絕緣層t700的材料可以是非導電材料。於此，非導電性材料包括有機材料，例如Su8，苯並環丁烯(BCB)，全氟環丁烷(PFCB)，環氧樹脂，丙烯酸樹脂，環烯烴共聚物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)， 聚醯亞胺(PI)，聚碳酸酯(PC)，聚醚醯亞胺或氟碳聚合物，或無機材料，例如矽膠，玻璃，氧化鋁(Al2 O3 )，氮化矽(SiNx )，氧化矽(SiOx )，二氧化鈦(TiO2 )，或氟化物(MgFx )。本發明之一實施例包括一或複數個第二絕緣層t700。複數個第二絕緣層t700可形成一分佈式布拉格反射鏡(DBR)，並且其中一層的折射率與相鄰之層的折射率不同。具體而言，藉由SiOx 和TiOx 交替堆疊來形成分佈式布拉格反射鏡(DBR)。藉由相鄰兩層之高折射率和低折射率的差異，分佈式布拉格反射鏡對特定波長或特定波長範圍提供一高反射率。相鄰兩層的厚度可以不同。相鄰兩層具有相同材料，但厚度不同。
如第19A-19C圖所示， 第19A圖為上視圖， 第19B圖及第19C圖為第19A圖沿α-α'和β-β'之剖面圖。於第二絕緣層t700形成之後，一圖案化金屬層t200形成在第二半導體層t102，第二絕緣層t700和反射層t310上。如第19A-19C圖所示，圖案化金屬層t200包括一第一金屬區域t200a，一第二金屬區域t200b和複數個環狀開口t2001。第一金屬區域t200a和第二金屬區域t200b之每一個可以是連續的，也可以分成多個部分。於本實施例中，第一金屬區域t200a被環狀開口t2001分成一群組的次區域t200a1，t200a2，t200a3。圖案化金屬層t200中的第二金屬區域t200b係連續地形成在第二半導體層t102上，並且填入複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b且覆蓋複數個半導體結構t1000。於一上視圖中，一群組的次區域t200a1，t200a2，t200a3包括複數個矩形圖案，為第二金屬區域t200b所包圍。由於複數個環狀開口t2001分別圍繞一群組的次區域t200a1，t200a2，t200a3，第一金屬區域t200a與第二金屬區域t200b電隔離。於本實施例中，圖案化金屬層t200的輪廓大致為矩形。一群組的次區域t200a1，t200a2，t200a3覆蓋對應於一群組的第二絕緣開口t7001的反射層t310的露出部分，並藉由反射層t310和透明導電結構t300電連接到第二半導體層t102。此外，第二金屬區域t200b係連續地形成在第二絕緣層t700上，填入複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b中，並且覆蓋第一半導體層t101的周圍側表面t1011S，斜側壁t1021S和表面t1012S，與第一半導體層t101的周圍側表面t1011S及表面t1012S相接觸。因此，第二金屬區域t200b電連接到第一半導體層t101。第一金屬區域t200a和第二金屬區域t200b的功能類似於先前實施例之接觸結構的功能。
本發明之一實施例與上述實施例類似，如圖14C所示，第二金屬區域t200b係連續地覆蓋在半導體堆疊t100'和上述其他層上，並延伸填入複數個第一溝渠t120a'和複數個第二溝渠t120b'。第二金屬區域t200b覆蓋周圍側表面t1011S和斜側壁t1021S，與第一溝渠t120a'和第二溝渠t120b'中的第一半導體層t101的表面t1012S不連續地接觸，並電連接至第一半導體層t101。具體而言，對應於第19A圖所示之位於第一溝渠t120a和第二溝渠t120b中的第二金屬區域t200b，第一溝渠t120a'和第二溝渠t120b'係不連續，第二金屬區域t200b經由複數個第一溝渠t120a'和複數個第二溝渠t120b'直接接觸第一半導體層t101的表面t1012S。從上視的觀點中，與第一半導體層t101的表面t1012S直接接觸的第二金屬區域t200b包含一形狀對應於複數個第一溝渠t120a'及複數個第二溝渠t120b'所構成的形狀。在與上述實施例類似的另一個實施例中，如第14D圖所示，第二金屬區域t200b係連續地覆蓋半導體堆疊t100”和其他層上，並且延伸填入於複數個第一溝渠t120a”和複數個第二溝渠t120b”中。第二金屬區域t200b覆蓋周圍側表面t1011S和斜側壁t1021S，並且不連續地接觸第一溝渠t120a'和第二溝渠t120b'中的第一半導體層t101的表面t1012S，從而電連接至第一半導體層t101。對應於第19A圖所示的位於第一溝渠t120a和第二溝渠t120b中的第二金屬區域t200b，第一溝渠t120a'和第二溝渠t120b”是不連續的。部分第二金屬區域t200b藉由複數個第一溝渠t120a”和複數個第二溝渠t120b”以直接接觸第一半導體層t101的表面t1012S，並且從上視的觀點，第二金屬區域t200b直接接觸第一半導體層t101的表面t1012S的位置對應於由複數個第一溝渠t120a”和複數個第二溝渠t120b”的位置。需注意的是，在各實施例中使用相同的附圖標記來表示實施例的相同或相似的元件，並且省略其冗餘細節。
如第20A-20C圖所示，第20A圖為上視圖， 第20B圖及第20C圖為第20A圖沿線α-α'和β-β'之剖面圖。於圖案化金屬層t200形成之後，一第三絕緣層t800連續地覆蓋複數個半導體結構t1000與複數個半導體結構t1000的斜側壁t1021S，並填入複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b內。從上視的觀點，第三絕緣層t800包括一第一絕緣區域t800a，一第一群組第三絕緣開口t8001和一第二群組第三絕緣開口t8002，其中第一群組第三絕緣開口t8001包括一或多個開口，且第二群組第三絕緣開口t8002包括一或多個開口。第一群組第三絕緣開口t8001分別裸露出一群組的次區域t200a1，t200a2，t200a3，第二群組第三絕緣開口t8002裸露出第二金屬區域t200b。第三絕緣層t800的材料包含非導電材料。於此，非導電性材料包括有機材料，例如Su8，苯並環丁烯(BCB)，全氟環丁烷(PFCB)，環氧樹脂，丙烯酸樹脂，環烯烴共聚物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)， 聚醯亞胺(PI)，聚碳酸酯(PC)，聚醚醯亞胺或氟碳聚合物，或無機材料，例如矽膠，玻璃，氧化鋁(Al2 O3 )，氮化矽(SiNx )，氧化矽(SiOx )，二氧化鈦(TiO2 )，或氟化物(MgFx )。本發明之一實施例包括一或複數個第三絕緣層t800。複數個第三絕緣層t800可形成一分佈式布拉格反射鏡(DBR)，並且其中一層的折射率與相鄰之層的折射率不同。具體而言，藉由SiOx 和TiOx 交替堆疊來形成分佈式布拉格反射鏡(DBR)。藉由相鄰兩層之高折射率和低折射率的差異，分佈式布拉格反射鏡可為特定波長或特定波長範圍提供一高反射率。相鄰兩層的厚度可以不同，例如，相鄰兩層具有相同材料，但厚度不同。
如第21A圖，第21B圖，第21C圖所示， 依據本發明之一實施例，第21A圖為完成製造方法時的半導體發光元件T之一上視圖，第21B圖及第21C圖為第21A圖延著α-α'線和β-β'線之剖面圖。半導體發光元件T的製造方法還包括於形成第三絕緣層t800之後，形成複數個第一焊接部t400和複數個第二焊接部t500。於此，複數個第一焊接部t400形成在第三絕緣層t800上，並藉由第一群組第三絕緣層開口t8001分別與包含一群組的次區域t200a1，t200a2，t200a3的第一金屬區域t200a相接觸，使得複數個第一焊接部t400電連接到第二半導體層t102。同時，複數個第二焊接部t500形成在第三絕緣層t800上，並藉由第二群組第三絕緣開口t8002以接觸圖案化金屬層t200的第二金屬區域t200b，使得第二焊接部t500電連接到第一半導體層t101。此外，複數個第一焊接部t400與複數個第二焊接部t500相分離。此外，複數個第一焊接部t400彼此分離，並配置成一排以與複數個第二焊接部t500對齊。
如第21A-21C圖所示，半導體發光元件T包括基板t110，半導體堆疊t100形成在基板t110上。半導體堆疊t100包括具有周圍側表面t1011S的第一半導體層t101，第二半導體層t102 ，以及位在第一半導體層t101和第二半導體層t102之間的主動層t103。於本實施例中，基板t110可以是半導體堆疊t100的成長基板，並且基板t110的材料包括半導體材料，例如砷化鎵(GaAs)，磷化鎵(GaP)，氮化鎵(GaN)，碳化矽(SiC)或氮化鋁(AlN)，或絕緣材料，例如鑽石，玻璃，石英或藍寶石。於另一實施例中，基板t110可以是支撐基板，藉由黏接材料接合到半導體堆疊t100，黏接材料包括有機材料，例如Su8，苯並環丁烯(BCB)，全氟環丁烷(PFCB)，環氧樹脂，丙烯酸樹脂，環烯烴共聚物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)， 聚醯亞胺(PI)，聚碳酸酯(PC)，聚醚醯亞胺或氟碳聚合物，或無機材料，例如矽膠，玻璃，氧化鋁(Al2 O3 )，氮化矽(SiNx )，氧化矽(SiOx )，二氧化鈦(TiO2 )，或氟化物(MgFx )。第一半導體層t101和第二半導體層t102，例如包覆層，包括不同的導電性，電性，極性或摻雜元素以提供電子和電洞。主動層t103形成在第一半導體層t101和第二半導體層t102之間。在電流注入下，電子和電洞在主動層t103中複合以將電能轉換成光能後發射一光線。藉由改變半導體堆疊t100中的一層或多層的物理和化學成分來調節光線的主波長。半導體堆疊t100的材料包括III-Ⅴ族半導體材料，例如Alx Iny Ga(1-x-y) N或Alx Iny Ga(1-x-y) P，其中0≤x，y≤1; (x + y)≤1。根據主動層t103的材料，半導體堆疊t100可以發射主波長在610 nm與650 nm之間的紅光， 主波長在530 nm至570 nm之間的綠光，主波長在450 nm至490 nm之間的藍光或主波長在230 nm至400 nm之間的的紫外光。主動層t103包括單異質結構(SH)，雙異質結構(DH)，雙面雙異質結構(DDH)或多量子井(MQW)結構。主動層t103的摻雜方式包括非特意摻雜，p型摻雜或n型摻雜。
部分主動層t103和第二半導體層t102被移除以形成複數個第一溝渠t120a，第二溝渠t120b和複數個半導體結構t1000。複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b穿過半導體堆疊t100以裸露第一半導體層t101的表面t1012S。第二溝渠t120b設置在半導體堆疊t100的最外側，並且複數個第一溝渠t120a中的每一個位在半導體結構t1000之間。複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b圍繞主動層t103和第二半導體層t102。此外，複數個第一溝渠t120a中的每一個包括兩端，兩端中的至少一端連接至第二溝渠t120b。其中，複數個第一溝渠t120a中的一個包含一寬度W1 大於第二溝渠t120b的寬度W2 ，例如W1 = 2W2 。複數個第一溝渠t120a係彼此平行，每一第一溝渠的兩端t120a係連接到第二溝渠t120b。從上視的觀點，複數個第一溝渠t120a中的一個包含一形狀，例如矩形，並且第二溝渠t120b包括一幾何形狀以圍繞主動層t103，例如環形。第二溝渠t120b的數目是一個，並且主動層t103和第二半導體層t102b於一上視的觀點係設置在第二溝渠t120b中，但是不限於此。
透明導電結構t300形成在第二半導體層t102上。 當電流注入時，透明導電結構t300與半導體堆疊t100形成電連接。透明導電結構t300的材料包括對主動層t103發射的光為透明的透明材料。透明導電結構t300的結構可以是單層或多層。
第一絕緣層t600覆蓋於複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b內的第一半導體層t101的周圍側表面t1011S和第一半導體層t101的表面t1012S上，並覆蓋在半導體堆疊t100的斜側壁t1021S上，用以保護半導體堆疊t100的磊晶品質不被後續製程所損壞。第一絕緣層t600藉由光微影以圖案化形成對應於複數個第一溝渠t120a的第一群組第一絕緣區域t600a和對應於第二溝渠t120b的第二群組第一絕緣區域t600b。
反射層t310形成在透明導電結構t300上，並對準於透明導電結構t300，以提高半導體發光元件T的光取出效率。另外，一阻擋層(圖未示)形成並覆蓋在反射層t310上，使得阻擋層可以防止反射層t310中的金屬元素遷移，擴散或氧化。於一實施例中，反射層t310直接接觸透明導電結構t300。阻擋層的側壁可對齊於反射層t310的側壁或延伸至反射層t310之一側壁以外。當阻擋層的側壁延伸至反射層t310之側壁以外時，反射層t310為阻擋層所覆蓋，並且阻擋層的一部分直接接觸第二半導體層t102或透明導電結構t300。本發明之一實施例包含一或複數個反射層t310，並且反射層t310的材料包括具有高反射率的金屬材料，例如銀(Ag)，金(Au)，鋁(Al)，鈦(Ti)，鉻(Cr)，銅(Cu)，鎳(Ni)，鉑(Pt)或其合金。本發明之一實施例包含一或複數個阻擋層，並且阻擋層的材料包括鉻(Cr)，鉑(Pt)，鈦(Ti)，鎢(W)或鋅(Zn)。複數個阻擋層可藉由第一阻擋層(圖未示)和第二阻擋層(圖未示)交替堆疊形成，例如Cr/Pt，Cr/Ti，Cr/TiW，Cr/W，Cr/Zn，Ti/Pt，Ti/W，Ti/TiW，Ti/W，Ti/Zn，Pt/TiW，Pt/W，Pt/Zn，TiW/W，TiW/Zn，或W/Zn。
第二絕緣層t700覆蓋反射層t310的一部分和複數個半導體結構t1000的斜側壁t1021S上。第二絕緣層t700藉由光微影進行圖案化，以裸露出第一半導體層t101的周圍側表面t1011S和表面t1012S，並形成第一群組第二絕緣開口t7001，其中第二絕緣層t700的第一群組第二絕緣開口t7001裸露一部分的反射層t310。
圖案化金屬層t200位在第二絕緣層t700和部分反射層t310上，並填入複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b內以覆蓋複數個半導體結構t1000。圖案化金屬層t200包括第一金屬區域t200a，第二金屬區域t200b和複數個環狀開口t2001。第一金屬區域t200a包括一群組的次區域t200a1，t200a2，t200a3。複數個環狀開口t2001分別圍繞一群組的次區域t200a1，t200a1，t200a2，t200a3。於一實施例中，一群組的次區域t200a1，t200a2，t200a3藉由反射層t310和透明導電結構t300與第二半導體層t102形成電連接。此外，第二金屬區域t200b係連續地覆蓋第二絕緣層t700，並填入複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b內以覆蓋周圍側表面t1011S，接觸第一半導體層t101的周圍側表面t1011S和表面t1012S。因此，第二金屬區域t200b電連接到第一半導體層t101。在另一實施例中，類似於上述實施例，圖案化金屬層t200可延伸到未被第一半導體層t101覆蓋的基板t110的表面。本發明之一實施例包含一或複數個圖案化金屬層t200。圖案化金屬層t200的材料包括金屬，例如鋁(Al)，鉻(Cr)，鉑(Pt)，鈦(Ti)，鎢(W)或鋅(Zn)。
第三絕緣層t800位於半導體堆疊t100上。藉由光微影以圖案化第三絕緣層t800，在半導體堆疊t100上形成第一絕緣區域t800a，第一群組第三絕緣開口t8001和第二群組第三絕緣開口t8002。第三絕緣層t800的第一群組第三絕緣開口t8001露出圖案化金屬層t200。第一群組第三絕緣開口t8001露出次區域t200a1，t200a2，t200a3的數個部分。第二群組第三絕緣開口t8002分別露出第二金屬區域t200b的複數個部分。於一個實施例中，於半導體發光元件T的上視圖上，第一群組第三絕緣開口t8001和第二群組第三絕緣開口t8002位在半導體堆疊t100的兩側。於一實施例中，第一群組第三絕緣開口t8001的數目與第二組第三絕緣開口t8002的數目不同。
第一絕緣層t600，第二絕緣層t700和第三絕緣層t800的材料包括非導電材料，例如有機材料，包括Su8，苯並環丁烯(BCB)，全氟環丁烷(PFCB)，環氧樹脂，丙烯酸樹脂，環烯烴共聚物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，聚醯亞胺(PI)，聚碳酸酯(PC)，聚醚醯亞胺或氟碳聚合物，或無機材料，例如矽膠，玻璃，氧化鋁(Al2 O3 )，氮化矽(SiNx )，氧化矽(SiOx )，二氧化鈦(TiO2 )，或氟化物(MgFx )。第一絕緣層t600，第二絕緣層t700和第三絕緣層t800可以藉由網印，蒸鍍或濺鍍形成。
複數個第一焊接部t400位在第二半導體層t102和第三絕緣層t800上，並藉由第一群組第三絕緣開口t8001以分別接觸圖案化金屬層t200之第一金屬區域t200a的次區域t200a1，t200a2，t200a3，使複數個第一焊接部t400藉由次區域t200a1，t200a2，t200a3電連接至第二半導體層t102。同時，複數個第二焊接部t500形成在第二半導體層t102和第三絕緣層t800上，並且藉由第二群組第三絕緣開口t8002接觸圖案化金屬層t200的第二金屬區域t200b，複數個第二焊接部t500電連接至第一半導體層t101。需注意的是，複數個第一焊接部t400或複數個第二焊接部t500沒有直接接觸位在複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b中的圖案化金屬層t200。此外，複數個第一焊接部t400的形狀包括複數個第一形狀，複數個第二焊接部t500的形狀包括複數個第二形狀，並且複數第一焊接部t400係彼此分離並與複數個第二焊接部t500分離。第一形狀與第二形狀可相同或不同，於一實施例中，第一形狀與第二形狀包含相同的形狀，例如矩形。另外，複數個第一焊接部t400係配置成一排，並與複數個第二焊接部t500對齊，且為複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b所包圍。如上所述，複數個第一溝渠t120a和第二溝渠t120b構成複數個矩形，並且於一上視圖中，複數個第一焊接部t400或複數個第二焊接部t500中的每一個為矩形。複數個第一焊接部t400和複數個第二焊接部t500的材料包括金屬，例如鈦(Ti)，鉑(Pt)，鎳(Ni)，錫(Sn) ，金(Au)，或其合金。複數個第一焊接部t400之一個的面積可與複數個第二焊接部t500之一個的面積相同或不同。
於本發明之發光元件T中，位於溝渠t120a和t120b中的圖案化金屬層t200可以均勻地擴散電流。 因此可以提高發光元件T之可靠度，並降低正向電壓。
第22圖係為依本發明另一實施例之結構示意圖。一球泡燈600包括一燈罩602、一透鏡604、一發光模組610、一燈座612、一散熱片614、一連接部616以及一電連接元件。發光模組610包含一承載部606，以及複數個前述實施例中的半導體發光元件608在承載部606上。
本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。
Ⅴ，T，608‧‧‧半導體發光元件
100，t100，t100'，t100”‧‧‧半導體堆疊
101，t101‧‧‧第一半導體層
102，t102‧‧‧第二半導體層
103，t103‧‧‧主動層
110，t110‧‧‧基板
120‧‧‧通孔
t120a，t120a'，t120a”‧‧‧第一溝渠
t120b，t120b'，t120b”‧‧‧第二溝渠
200，t200‧‧‧金屬層
t200a‧‧‧第一金屬區域
t200b‧‧‧第二金屬區域
t200a1，t200a2，t200a3‧‧‧次區域
300，t300‧‧‧透明導電結構
310，t310‧‧‧反射層
320‧‧‧阻擋層
400，t400‧‧‧第一焊接部
500，t500‧‧‧第二焊接部
700，t700‧‧‧第二絕緣層
800，t800‧‧‧第三絕緣層
t800a‧‧‧第一絕緣區域
1000，t1000‧‧‧半導體結構
t1000uS‧‧‧上表面
1011‧‧‧外圍
1011S‧‧‧周圍表面
t1011S‧‧‧周圍側表面
1012S，t1012S‧‧‧表面
1021，t1021S‧‧‧斜側壁
1200‧‧‧環繞區域
t2001‧‧‧環狀開口
2002‧‧‧開口
3001‧‧‧外圍
3101‧‧‧外圍
3201‧‧‧外圍
6000，‧‧‧t600‧‧‧第一絕緣層
6001，t600a‧‧‧第一群組第一絕緣區域
t600b‧‧‧第二群組第一絕緣區域
6002‧‧‧第二群組第一絕緣開口
6003‧‧‧第一絕緣開口
7001‧‧‧第一群組第二絕緣開口
t7001‧‧‧第二絕緣開口
7002‧‧‧第二群組第二絕緣開口
8001，t8001‧‧‧第一群組第三絕緣開口
8002，t8002‧‧‧第二群組第三絕緣開口
600‧‧‧球泡燈
602‧‧‧燈罩
604‧‧‧透鏡
606‧‧‧承載部
610‧‧‧發光模組
612‧‧‧燈座
614‧‧‧散熱片
616‧‧‧連接部
第1圖為習知之發光裝置結構示意圖；
第2圖為習知之LED之剖面圖；
第3A~10B圖係為本發明一實施例之半導體發光元件V之製造方法；
第11圖係為本發明一實施例之半導體發光元件V之上視圖；
第12圖係為第11圖沿著C-C'之半導體發光元件V之剖面圖；
第13圖係為第11圖沿著D-D'之半導體發光元件V之剖面圖；
第14A~14B圖及第15A~21C圖係為本發明一實施例之半導體發光元件T之製造方法；
第14C~14D圖係為本發明另一實施例之溝渠之上視圖；以及
第22圖係為依本發明另一實施例之結構示意圖。

Claims (10)

  1. 一半導體發光元件包含： 一半導體堆疊包含一第一半導體層，一第二半導體層，以及一主動層位於該第一半導體層和該第二半導體層之間； 複數個第一溝渠穿過該第二半導體層和該主動層以裸露該第一半導體層； 一第二溝渠穿過該第二半導體層和該主動層以裸露該第一半導體層，其中該第二溝渠位於該主動層之一最外側，並環繞該主動層及該複數個第一溝渠； 一圖案化金屬層位於該第二半導體層上，並填入於該複數個第一溝渠之一個內或該第二溝渠內； 一第一焊接部位於該第二半導體層上，並電連接至該第二半導體層；以及 一第二焊接部位於該第二半導體層上，並電連接至該第一半導體層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體發光元件，其中該複數個第一溝渠之一包含一寬度大於該第二溝渠之一寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體發光元件，其中該第一焊接部對齊於該第二焊接部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的半導體發光元件，其中該圖案化金屬層包含一第一金屬區域以及一第二金屬區域電性隔離於該第一金屬區域，該第二金屬區域係形成於該複數個第一溝渠內和該第二溝渠內。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的半導體發光元件，其中於一上視圖上，該複數個第一溝渠和該第二溝渠包含複數個矩形，該第一焊接部及該第二焊接部係位於該複數個矩形內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的半導體發光元件，其中該複數個第一溝渠之每一個包含一第一端連接至該第二溝渠之一部分，及/或該複數個第一溝渠之每一個包含一第二端連接至該第二溝渠之另一部分。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的半導體發光元件，其中該複數個第一溝渠係彼此平行。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的半導體發光元件，其中填入該複數個第一溝渠之該一個內的該圖案化金屬層不與該第一焊接部及/或該第二焊接部直接接觸，或填入該第二溝渠內的該圖案化金屬層不與該第一焊接部及/或該第二焊接部直接接觸。
  9. 如申請專利範圍第4項所述的半導體發光元件，更包含複數個第一焊接部位於該第二半導體層上，並藉由該第一金屬區域以電連接至該第二半導體層；以及複數個第二焊接部位於該第二半導體層上，並藉由該第二金屬區域以電連接至該第一半導體層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的半導體發光元件，其中該複數個第一焊接部係配置成一排，及該複數個第二焊接部對齊於該複數個第一焊接部。
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