TW201820730A - 半導體雷射元件 - Google Patents

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Abstract

一種半導體雷射元件，包括半導體磊晶結構、電極墊層以及透明導電層。半導體磊晶結構包括第一半導體層、第二半導體層以及發光層。發光層配置於第一半導體層與第二半導體層之間，且第一半導體層配置於電極墊層與發光層之間。透明導電層配置於電極墊層與第一半導體層之間。第一半導體層具有位於遠離發光層的一側的脊狀結構。電極墊層具有至少一空區，且至少一空區垂直於發光層的一方向上的垂直投影與脊狀結構在該方向上的垂直投影至少一部分重疊。

Description

半導體雷射元件
本發明是有關於一種半導體發光元件，且特別是有關於一種半導體雷射元件。
隨著半導體技術的蓬勃發展，半導體雷射技術的問世大大地改變了人們的生活。有鑑於雷射二極體（Laser diode, LD）具有能量效率高、體積小、重量輕等優點，其目前已使用於光纖通信、光碟、雷射印表機、雷射掃描器、雷射指示器等多個領域。一般而言，半導體雷射依據雷射共振腔相對於發光層平面方向的構造差異，分為邊射型雷射（Edge emitting laser, EEL）以及垂直共振腔面射型雷射（Vertical cavity surface emitting laser, VCSEL）。
在邊射型雷射的元件中，發光層兩側會設置適當折射率與能隙（Band-gap）設計的半導體層，透過半導體層與發光層適當的折射率與能隙搭配，半導體層與發光層會形成雙異質接面的結構以侷限載子。通常，發光層兩側的半導體層上會設置成電極或電極墊的形式。當半導體雷射元件與電路基板電性連接後，電子與電洞可以藉由電極或電極墊而被提供至半導體雷射元件中，並且在發光層發生復合（Recombination）而放光。接著，來自發光層的光在半導體雷射元件結構所形成具有光侷限（Optical confinement）效果的共振腔結構中形成具有較窄半高寬的雷射光線。一般而言，電極墊會設計以整面覆蓋半導體層的形式，藉以提供均勻的電流進入半導體雷射元件。然而，當來自發光層的光行經電極墊時，會有一部分的光被金屬材質的電極墊所吸收，進而造成半導體雷射元件一定程度的光損失（Optical loss）。因此，半導體雷射元件不易同時兼顧電性與光學的表現，而使其發光效率不易提升。
本發明提供一種半導體雷射元件，其可以在保有良好電性與光學表現的情況下，具有較小的光損失，而具有較佳的發光效率。
本發明實施例的半導體雷射元件包括半導體磊晶結構、電極墊層以及透明導電層。半導體磊晶結構包括第一半導體層、第二半導體層以及發光層。發光層配置於第一半導體層與第二半導體層之間，且第一半導體層配置於電極墊層與發光層之間。透明導電層配置於電極墊層與第一半導體層之間。第一半導體層具有位於遠離發光層的一側的脊狀結構。電極墊層具有至少一空區，且至少一空區在垂直於發光層的一方向上的垂直投影與脊狀結構在該方向上的垂直投影至少一部分重疊。
在本發明的一實施例中，上述的脊狀結構具有遠離發光層的頂表面，且至少一空區在頂表面上的垂直投影與頂表面的至少一部分重疊。
在本發明的一實施例中，上述的頂表面的形狀相同於至少一空區的形狀，且頂表面重合於至少一空區在頂表面上的垂直投影。
在本發明的一實施例中，上述的至少一空區為多個空區，且這些空區在頂表面上的垂直投影分別與頂表面的一部分重疊。
在本發明的一實施例中，上述的電極墊層包括第一部分以及連接於第一部分的多個第二部分。電極墊層的這些第二部分配置於頂表面上，且電極墊層的這些第二部分呈週期性間隔排列。
在本發明的一實施例中，上述的第一半導體層遠離發光層的一側具有周圍表面。脊狀結構包括側表面以及頂表面，且側表面連接頂表面與周圍表面。半導體雷射元件更包括絕緣層，配置於第一半導體層與透明導電層之間，且絕緣層覆蓋周圍表面的至少一部分。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣層覆蓋側表面以及頂表面的一部分。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣層覆蓋側表面，且絕緣層與頂表面切齊於一水平面。
在本發明的一實施例中，上述的透明導電層覆蓋絕緣層的至少一部分。透明導電層覆蓋頂表面。
在本發明的一實施例中，上述的透明導電層在垂直於發光層的方向上的垂直投影與頂表面在此方向上的垂直投影重合。
在本發明的一實施例中，上述的第一半導體層更包括具有第一型摻雜的第一半導體披覆層以及具有第一型摻雜的第一波導層，且第二半導體層更包括具有第二型摻雜的第二半導體披覆層以及具有第二型摻雜的第二波導層。第一波導層配置於第一半導體披覆層與發光層之間，且第二波導層配置於第二半導體披覆層與發光層之間。第一型摻雜與第二型摻雜的其中一者為P型摻雜，且第一型摻雜與第二型摻雜的其中另一者為N型摻雜。
在本發明的一實施例中，上述的第一半導體層更包括具有第一型摻雜的半導體接觸層，且半導體接觸層配置於透明導電層與第一半導體披覆層之間。半導體接觸層與透明導電層接觸。
在本發明的一實施例中，上述的半導體雷射元件為邊射型雷射。
在本發明的一實施例中，上述的電極墊層為同一電性。
基於上述，本發明實施例的半導體雷射元件中，半導體磊晶結構包括第一半導體層、第二半導體層以及發光層。發光層配置於第一半導體層與第二半導體層之間，且第一半導體層具有位於遠離發光層的一側的脊狀結構。第一半導體層配置於電極墊層與發光層之間，且透明導電層配置於電極墊層與第一半導體層之間。另外，電極墊層具有至少一空區，且至少一空區在垂直於發光層的一方向上的垂直投影與脊狀結構在該方向上的垂直投影至少一部分重疊。也就是說，電極墊層並不會完全覆蓋第一半導體層的脊狀結構，而使得電極墊層對於發光層發出的光線的吸收量較少，進而使得半導體雷射元件的光損失較少。此外，透明導電層可以分散外界提供至電極墊層的電流，使其較為均勻地進入半導體磊晶結構。因此，半導體雷射元件可以在保有良好電性與光學表現的情況下，具有較小的光損失，而具有較佳的發光效率。
為讓本發明的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繪示本發明一實施例的半導體雷射元件的剖面示意圖，請參考圖1A。需注意的是，為了能清楚說明半導體雷射元件100各層結構，圖1A的各層結構予以繪示適當的大小、厚度。本發明並不設限於圖A所繪示之半導體雷射元件100其各層結構的大小以及厚度關係。在本實施例中，半導體雷射元件100包括半導體磊晶結構SES。半導體磊晶結構SES包括第一半導體層110、第二半導體層120以及發光層130。發光層130配置於第一半導體層110與第二半導體層120之間。
具體而言，半導體雷射元件100例如是雷射二極體（Laser diode, LD），且例如是邊射型雷射（Edge emitting laser, EEL）。半導體雷射元件100的第一半導體層110包括具有第一型摻雜的第一半導體披覆層112，且第二半導體層120更包括具有第二型摻雜的第二半導體披覆層122。另外，第一半導體層110以及第二半導體層120各自包括波導層WG。詳細而言，第一半導體層110的波導層WG包括具有第一型摻雜的第一波導層114，且第二半導體層120的波導層WG包括具有第二型摻雜的第二波導層124。第一波導層114配置於第一半導體披覆層112與發光層130之間，且第二波導層124配置於第二半導體披覆層122與發光層130之間。此外，第一半導體層110更包括具有第一型摻雜的半導體接觸層116，且第二半導體層120更包括具有第二型摻雜的半導體材料層126。第一半導體披覆層112配置於半導體接觸層116與第一波導層114之間，且第二半導體披覆層122配置於第二波導層124與半導體材料層126之間。
在本實施例中，第一半導體層110與第二半導體層120具有不同的導電形態。上述的第一型摻雜與上述的第二型摻雜的其中一者為P型摻雜，且上述的第一型摻雜與上述的第二型摻雜的其中另一者為N型摻雜。此處，上述的第一型摻雜為P型摻雜，且上述的第二型摻雜為N型摻雜。也就是說，第一半導體層110的半導體披覆層112、第一波導層114以及半導體接觸層116例如為P型摻雜，且第二半導體層120的半導體披覆層122、第二波導層124以及半導體材料層126例如為N型摻雜。然而，本發明並不限於此。另外，上述的N型摻雜可以例如是透過摻雜元素矽（Si）而實現，而上述的P型摻雜可以例如是透過摻雜元素鎂（Mg）而實現，本發明亦不以此為限。
在本實施例中，第一半導體披覆層112以及第二半導體披覆層122的材料例如是氮化鎵（GaN）、氮化鋁銦鎵（AlInGaN）或是其他III-V族半導體化合物。另外，第一波導層114以及第二波導層124的材料例如是包括氮化銦鎵（InGaN）或氮化鎵。實際而言，可以依據發光需求而設置其他波導層WG於第一半導體層110及/或第二半導體層120之間，例如是設置未刻意摻雜的波導層WG於第一半導體層110及/或第二半導體層120之間，本發明並不以此為限。此外，在本實施例中，半導體接觸層116以及半導體材料層126的材料例如是氮化鎵或是其他III-V族半導體化合物。另外，在一些實施例中，第一半導體層110可以更包括一半導體材料層，設置於半導體接觸層116以及第一半導體披覆層112之間，且此半導體材料層的材料可相同或不相同於半導體接觸層116的材料，本發明並不以此為限。
在本實施例中，至少上述第一半導體披覆層112、半導體接觸層116、第二半導體披覆層122以及半導體材料層126可以是單層結構（Single layer structure）、多層結構（Multi-layered structures）、超晶格結構（Super lattice, SL）或者是其他形式的結構。舉例而言，第一半導體披覆層112以及第二半導體披覆層122可以例如是包括由多個氮化鋁銦鎵層以及多個氮化鎵層交替堆疊而構成的超晶格結構。此外，至少上述第一半導體披覆層112、半導體接觸層116、第二半導體披覆層122以及半導體材料層126的材料以及結構可以彼此相同或者是不相同，本發明不以此為限。另外，在本實施例中，發光層130可以包括多重量子井結構（multiple quantum well, MQW）或量子井結構（quantum well, QW）。舉例而言，發光層130可以包括多個氮化鎵層與多個氮化銦鎵層交替堆疊而成的多重量子井結構，且發光層130的多重量子井結構例如是超晶格結構，本發明並不以此為限。
請繼續參考圖1A。在本實施例中，半導體雷射元件100更包括電極墊層140以及透明導電層150。第一半導體層110配置於電極墊層140與發光層130之間，且透明導電層150配置於電極墊層140與第一半導體層110之間。透明導電層150的材料可以例如是氧化銦錫（Indium Tin Oxide, ITO）或是其他類型的透明導電材料，而電極墊層140的材料可以例如是金屬或其他類型的導電材料，本發明並不以此為限。此處，電極墊層140具有同一電性。另外，第一半導體層110具有位於遠離發光層130的一側的脊狀結構RS。具體而言，第一半導體層110具有遠離發光層130的第一側S1，且具有面對發光層130的第二側S2，而脊狀結構RS位於第一側S1。此處，脊狀結構RS包括第一半導體層110的半導體接觸層116以及部分第一半導體披覆層112，並不以此兩層為限。
在本實施例中，第一半導體層110遠離發光層130的一側，即第一側S1，具有周圍表面S_P。另外，位於第一側S1的脊狀結構RS包括側表面S_S以及頂表面S_T，且側表面S_S連接頂表面S_T與周圍表面S_P。具體而言，半導體雷射元件100更包括絕緣層160，配置於第一半導體層110與透明導電層150之間，且絕緣層160覆蓋周圍表面S_P的至少一部分。詳細而言，絕緣層160覆蓋脊狀結構RS的側表面S_S，且絕緣層160與脊狀結構RS的頂表面S_T切齊於水平面P1，可使後續做為導電用的透明導電層150能與半導體接觸層116能有最大的接觸面積以增加導電效率。另外，透明導電層150覆蓋絕緣層160的至少一部分，且透明導電層150覆蓋脊狀結構RS的S_T頂表面。特別說明的是，透明導電層150亦可只配置於頂面S_T上，在維持導電效率下可以減少製程成本，只要能使電極墊層140、透明導電層150以及半導體接觸層116具有電性連結即可。絕緣層160的材料可以例如是包括二氧化矽（Silicon dioxide）或是其他類型的絕緣材料。另外，在一些實施例中，可以依據實際發光需求，設計絕緣層160完全覆蓋周圍表面S_P，或是覆蓋周圍表面S_P的一部分。絕緣層160可以完全覆蓋側表面S_S或是覆蓋側表面S_S的一部分。此外，絕緣層160也可以覆蓋頂表面S_T的一部分，本發明並不以此為限。
在本實施例中，半導體接觸層116配置於透明導電層150與第一半導體披覆層112之間，且半導體接觸層116與透明導電層150接觸。詳細而言，半導體接觸層116用以使得半導體接觸層116與透明導電層150之間形成良好的歐姆電性接觸（Ohmic contact）。另外，透明導電層150與電極墊層140電性連接，且透明導電層150透過脊狀結構RS的頂表面S_T與第一半導體層110電性連接。
另外，在本實施例中，半導體雷射元件100更包括基板SUB以及電極E，且基板SUB以及電極E配置於半導體材料層126遠離發光層130的一側。具體而言，半導體材料層126具有面對發光層130的第三側S3，且具有遠離發光層130的第四側S4，而基板SUB位於第四側S4，且電極E也位於第四側S4。在本實施例中，半導體材料層126配置於第二半導體披覆層122與電極E之間，且基板SUB配置於半導體材料層126與電極E之間。另外，電極E電性連接於半導體材料層126。詳細而言，半導體雷射元件100藉由位於第一側S1的電極墊層140以及位於第四側S4的電極E與外界對應之電極電性連接，而發光層130藉由外界對應之電極所傳導的電流而發光。
在本實施例中，基板SUB的材質例如是氮化鎵或是其他可導電的材質。在一些實施例中，基板SUB的材質採用晶格常數（Lattice constant）接近於半導體材料層126的單晶化合物。此外，在一些實施例中，半導體雷射元件100可以更包括一未刻意摻雜半導體層，配置於半導體材料層126與基板SUB之間。未刻意摻雜半導體層的材料例如包括未刻意摻雜氮化鎵（Unintentionally doped GaN, u-GaN）或是其他半導體化合物。除此之外，在一些實施例中，半導體雷射元件100更可以包括一半導體緩衝層，配置於未刻意摻雜半導體層與基板SUB之間。半導體緩衝層用以提供適當應力釋放，使得半導體雷射元件100的磊晶品質得以改善。
圖1B繪示圖1A實施例的半導體雷射元件的俯視示意圖，請繼續參考圖1A以及同時參考圖1B。在本實施例中，半導體雷射元件100的電極墊層140具有至少一空區EA，且上述的至少一空區EA在垂直於發光層130的一方向上的垂直投影與脊狀結構RS在該方向上的垂直投影至少一部分重疊。具體而言，上述的至少一空區EA在頂表面S_T上的垂直投影與脊狀結構RS的頂表面S_T的至少一部分重疊。也就是說，電極墊層140並未完全覆蓋脊狀結構RS的頂表面S_T。另外，在一些實施例中，電極墊層140也可以具有多個空區EA，且這些空區EA在頂表面S_T上的垂直投影分別與頂表面S_T的一部分重疊。舉例而言，電極墊層140可以具有多個開口，且這些開口的位置分別對應於頂表面S_T的一部分，本發明並不以此為限。
在本實施例中，由於半導體雷射元件100的電極墊層140具有至少一空區EA，且上述的至少一空區EA在垂直於發光層130的一方向上的垂直投影與脊狀結構RS在該方向上的垂直投影至少一部分重疊。也就是說，電極墊層140並不會完全覆蓋半導體磊晶結構SES的第一半導體層110的脊狀結構RS，而使得電極墊層140對於發光層130發出的光線的吸收量較少，進而使得半導體雷射元件100的光損失（Optical loss）較少。此外，半導體雷射元件100的透明導電層150可以分散外界提供至電極墊層140的電流，使其較為均勻地進入半導體磊晶結構SES。因此，半導體雷射元件100可以在保有良好電性與光學表現的情況下，具有較小的光損失，而具有較佳的發光效率。
圖2繪示本發明另一實施例的半導體雷射元件的剖面示意圖，請參考圖2。圖2實施例的半導體雷射元件200類似於圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100，其構件以及相關敘述可以參考圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100，在此不再贅述。半導體雷射元件200與半導體雷射元件100的差異如下所述。在本實施例中，半導體雷射元件200的絕緣層260覆蓋脊狀結構RS的側表面S_S以及頂表面S_T的一部分。另外，透明導電層250位於電極墊層240與絕緣層260之間。透明導電層250覆蓋絕緣層260，且透明導電層250覆蓋脊狀結構RS的頂表面S_T。具體而言，本實施例的半導體雷射元件200至少可以獲致如圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100所述的功效，半導體雷射元件200可以在保有良好電性與光學表現的情況下，具有較小的光損失，而具有較佳的發光效率。
圖3繪示本發明又一實施例的半導體雷射元件的剖面示意圖，請參考圖3。圖3實施例的半導體雷射元件300類似於圖2實施例的半導體雷射元件200，其構件以及相關敘述可以參考圖2實施例的半導體雷射元件200，在此不再贅述。半導體雷射元件300與半導體雷射元件200的差異如下所述。在本實施例中，半導體雷射元件300的透明導電層350位於電極墊層340與絕緣層260之間。透明導電層350覆蓋絕緣層260的一部分，而未覆蓋絕緣層260的另一部分。另外，未覆蓋透明導電層350的絕緣層260的另一部分上並未配置電極墊層340。在本實施例中，半導體雷射元件300更包括填墊物370，配置於上述未覆蓋透明導電層350的絕緣層260的另一部分上。具體而言，填墊物370與電極墊層340例如是切齊於水平面P2。在本實施例中，半導體雷射元件300可以透過填墊物370以及電極墊層340來接合於包含電路結構的承載基板上。填墊物370除了可以用以支撐半導體雷射元件300而使其可以穩定接合於承載基板之外，填墊物370還可以包括利於散熱的材料，以提供半導體雷射元件300較佳的散熱。具體而言，本實施例的半導體雷射元件300至少可以獲致如圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100所述的功效，半導體雷射元件300可以在保有良好電性與光學表現的情況下，具有較小的光損失，而具有較佳的發光效率。
圖4繪示本發明再一實施例的半導體雷射元件的剖面示意圖，請參考圖4。圖4實施例的半導體雷射元件400類似於圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100，其構件以及相關敘述可以參考圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100，在此不再贅述。半導體雷射元件400與半導體雷射元件100的差異如下所述。在本實施例中，半導體雷射元件400的第二半導體層420的第二半導體披覆層422面對發光層130的一側（即第三側S3）具有表面，且此表面包括第一部分以及第二部分。第二波導層124配置於此表面的第一部分上，且電極E配置於此表面的第二部分上。換言之，第二半導體披覆層122與電極E配置於第二半導體披覆層422同一側的表面上，且基板SUB與半導體材料層126配置於第二半導體披覆層422另外一側（即第四側S4）的表面上。
在本實施例中，導體雷射元件400的基板SUB例如是藍寶石基板（Sapphire substrate），或是其他不導電或導電的材質。詳細而言，半導體雷射元件400例如是水平式結構的雷射二極體，而圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100、圖2實施例的半導體雷射元件200以及圖3實施例的半導體雷射元件300例如是垂直式結構的雷射二極體。然而，本發明實施例的半導體雷射元件亦可以是其他結構形式的雷射二極體，或是不同結構形式的其他類型的發光元件，本發明並不以上述結構形式為限。具體而言，本實施例的半導體雷射元件400至少可以獲致如圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100所述的功效，半導體雷射元件400可以在保有良好電性與光學表現的情況下，具有較小的光損失，而具有較佳的發光效率。
圖5A至圖5G繪示本發明一些實施例的半導體雷射元件的俯視示意圖。圖5A至圖5G實施例的這些半導體雷射元件類似於圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100，其構件以及相關敘述可以參考圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100，在此不再贅述。這些半導體雷射元件與半導體雷射元件100的差異如下所述。請先參考圖5A，在本實施例中，半導體雷射元件500A的電極墊層540A的空區EA暴露出透明導電層150，且脊狀結構RS的頂表面S_T的形狀相同於空區EA的形狀。詳細而言，為了清楚標示出電極墊層540A的邊界、空區EA以及頂表面S_T，在圖5A中，電極墊層540A的邊界、空區EA以及頂表面S_T的原應彼此相重疊的線段繪示得略為分開。然而，實際而言，頂表面S_T在垂直於發光層的方向上的垂直投影重合於空區EA在此方向上的垂直投影。此外，在其他圖式（如圖1至圖4以及圖5B至圖5G）中，為了清楚繪示出原應彼此相重疊的線段，這些線段也會以類似於圖5A的方式繪示得略為分開。
請參考圖5B，在本實施例中，半導體雷射元件500B例如是類似於圖3實施例的半導體雷射元件300。半導體雷射元件500B的透明導電層550覆蓋絕緣層160的一部分，而未覆蓋絕緣層160的另一部分。另外，未覆蓋透明導電層550的絕緣層160的另一部分上也未配置電極墊層340。具體而言，透明導電層550的開口EA例如是與透明導電層550的一部分以及絕緣層160的一部分相重疊。另外，未覆蓋透明導電層550的絕緣層160的另一部分上可以選擇性地設置填墊物（如填墊物370），本發明並不以此為限。
請參考圖5C，在本實施例中，半導體雷射元件500C的電極墊層540C的至少一空區EA為多個空區EA，且這些空區EA分別與脊狀結構RS的頂表面S_T的一部分重疊。另外，請參考圖5D至圖5F。在圖5D的實施例中，半導體雷射元件500D的電極墊層540D的空區EA的面積例如是大於脊狀結構RS的頂表面S_T的面積。在本實施例中，電極墊層540D例如是不與脊狀結構RS的頂表面S_T重疊。此外，在圖5E的實施例中，半導體雷射元件500E的電極墊層540E的空區EA的面積例如是小於脊狀結構RS的頂表面S_T的面積。另外，在圖5F的實施例中，半導體雷射元件500F的電極墊層540F的空區EA的面積例如也是小於脊狀結構RS的頂表面S_T的面積。
另外，請參考圖5G，在本實施例中，半導體雷射元件500G的電極墊層540G包括第一部分（電極墊層的第一部分540G1）以及連接於第一部分的多個第二部分（電極墊層的第二部分540G2）。這些電極墊層的第二部分540G2配置於頂表面S_T上，且這些電極墊層的第二部分540G2呈週期性間隔排列。此處，電極墊層的第一部分540G1與這些電極墊層的第二部分540G2的交界對齊於脊狀結構RS的頂表面S_T的邊緣。具體而言，可以依據實際發光需求而設計電極墊層540G的形狀。透過至少透明導電層150、絕緣層160、脊狀結構RS以及電極墊層540G之間的結構搭配設計，均勻的電流得以進入半導體雷射元件500G的半導體磊晶結構SES中，且半導體雷射元件500G可以實現良好的光侷限（optical confinement）效果，而形成所需的光形。詳細而言，上述圖5A至圖5G的這些實施例的半導體雷射元件500A、半導體雷射元件500B、半導體雷射元件500C、半導體雷射元件500D、半導體雷射元件500E、半導體雷射元件500F以及半導體雷射元件500G至少可以獲致如圖1A以及圖1B實施例的半導體雷射元件100所述的功效，這些半導體雷射元件可以在保有良好電性與光學表現的情況下，具有較小的光損失，而具有較佳的發光效率。
綜上所述，本發明實施例的半導體雷射元件中，半導體磊晶結構包括第一半導體層、第二半導體層以及發光層。發光層配置於第一半導體層與第二半導體層之間，且第一半導體層具有位於遠離發光層的一側的脊狀結構。第一半導體層配置於電極墊層與發光層之間，且透明導電層配置於電極墊層與第一半導體層之間。另外，電極墊層具有至少一空區，且至少一空區在垂直於發光層的一方向上的垂直投影與脊狀結構在該方向上的垂直投影至少一部分重疊。也就是說，電極墊層並不會完全覆蓋第一半導體層的脊狀結構，而使得電極墊層對於發光層發出的光線的吸收量較少，進而使得半導體雷射元件的光損失較少。此外，透明導電層可以分散外界提供至電極墊層的電流，使其較為均勻地進入半導體磊晶結構。因此，半導體雷射元件可以在保有良好電性與光學表現的情況下，具有較小的光損失，而具有較佳的發光效率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400、500A、500B、500C、500D、500E、500F、500G‧‧‧半導體雷射元件
110‧‧‧第一半導體層
112‧‧‧第一半導體披覆層
114‧‧‧第一波導層
116‧‧‧半導體接觸層
120、420‧‧‧第二半導體層
122、422‧‧‧第二半導體披覆層
124‧‧‧第二波導層
126‧‧‧半導體材料層
130‧‧‧發光層
140、240、340、540A、540B、540C、540D、540E、540F、540G‧‧‧電極墊層
150、250、350、550‧‧‧透明導電層
160、260‧‧‧絕緣層
370‧‧‧填墊物
540G1‧‧‧電極墊層的第一部分
540G2‧‧‧電極墊層的第二部分
E‧‧‧電極
EA‧‧‧空區
P1、P2‧‧‧水平面
RS‧‧‧脊狀結構
S1‧‧‧第一側
S2‧‧‧第二側
S3‧‧‧第三側
S4‧‧‧第四側
S_P‧‧‧周圍表面
S_S‧‧‧側表面
S_T‧‧‧頂表面
SES‧‧‧半導體磊晶結構
SUB‧‧‧基板
WG‧‧‧波導層
圖1A繪示本發明一實施例的半導體雷射元件的剖面示意圖。 圖1B繪示圖1A實施例的半導體雷射元件的俯視示意圖。 圖2繪示本發明另一實施例的半導體雷射元件的剖面示意圖。 圖3繪示本發明又一實施例的半導體雷射元件的剖面示意圖。 圖4繪示本發明再一實施例的半導體雷射元件的剖面示意圖。 圖5A至圖5G繪示本發明一些實施例的半導體雷射元件的俯視示意圖。

Claims (14)

  1. 一種半導體雷射元件，包括： 一半導體磊晶結構，包括： 一第一半導體層； 一第二半導體層；以及 一發光層，配置於該第一半導體層與該第二半導體層之間； 一電極墊層，該第一半導體層配置於該電極墊層與該發光層之間；以及 一透明導電層，配置於該電極墊層與該第一半導體層之間，其中該第一半導體層具有位於遠離該發光層的一側的一脊狀結構，該電極墊層具有至少一空區，且該至少一空區在垂直於該發光層的一方向上的垂直投影與該脊狀結構在該方向上的垂直投影至少一部分重疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體雷射元件，其中該脊狀結構具有遠離該發光層的一頂表面，且該至少一空區在該頂表面上的垂直投影與該頂表面的至少一部分重疊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的半導體雷射元件，其中該頂表面的形狀相同於該至少一空區的形狀，且該頂表面重合於該至少一空區在該頂表面上的垂直投影。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的半導體雷射元件，其中該至少一空區為多個空區，且該些空區在該頂表面上的垂直投影分別與該頂表面的一部分重疊。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的半導體雷射元件，其中該電極墊層包括一第一部分以及連接於該第一部分的多個第二部分，其中該電極墊層的該些第二部分配置於該頂表面上，且該電極墊層的該些第二部分呈週期性間隔排列。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的半導體雷射元件，該第一半導體層遠離該發光層的一側具有一周圍表面，該脊狀結構包括一側表面以及一頂表面，且該側表面連接該頂表面與該周圍表面，其中該半導體雷射元件更包括一絕緣層，配置於該第一半導體層與該透明導電層之間，且該絕緣層覆蓋該周圍表面的至少一部分。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的半導體雷射元件，其中該絕緣層覆蓋該側表面以及該頂表面的一部分。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的半導體雷射元件，其中該絕緣層覆蓋該側表面，且該絕緣層與該頂表面切齊於一水平面。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的半導體雷射元件，其中該透明導電層覆蓋該絕緣層的至少一部分，且該透明導電層覆蓋該頂表面。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的半導體雷射元件，其中該透明導電層在垂直於該發光層的一方向上的垂直投影與該頂表面在該方向上的垂直投影重合。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的半導體雷射元件，其中該第一半導體層更包括具有一第一型摻雜的一第一半導體披覆層以及具有該第一型摻雜的一第一波導層，且該第二半導體層更包括具有一第二型摻雜的一第二半導體披覆層以及具有該第二型摻雜的一第二波導層，其中該第一波導層配置於該第一半導體披覆層與該發光層之間，且該第二波導層配置於該第二半導體披覆層與該發光層之間，其中該第一型摻雜與該第二型摻雜的其中一者為P型摻雜，且該第一型摻雜與該第二型摻雜的其中另一者為N型摻雜。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的半導體雷射元件，其中該第一半導體層更包括具有該第一型摻雜的一半導體接觸層，該半導體接觸層配置於該透明導電層與該第一半導體披覆層之間，其中該半導體接觸層與該透明導電層接觸。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的半導體雷射元件，其中該半導體雷射元件為一邊射型雷射。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的半導體雷射元件，其中該電極墊層為同一電性。
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