TW202339311A - 發光元件 - Google Patents

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陳昭興
王佳琨
曾咨耀
胡柏均
蔣宗勳
莊文宏
李冠億
林昱伶
沈建賦
柯淙凱
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晶元光電股份有限公司
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Abstract

一發光元件包含一半導體疊層具有一第一半導體層,一第二半導體層,以及一活性層位於第一半導體層及第二半導體層之間;一第一銲墊位於半導體疊層上;一第二銲墊位於半導體疊層上,與第一銲墊相隔一距離,並於半導體疊層上定義出一區域位於第一銲墊與第二銲墊之間;以及多個孔部穿過活性層以裸露第一半導體層,其中於發光元件之上視圖上,第一銲墊及第二銲墊係形成於多個孔部以外的區域。

Description

發光元件
本發明係關於一種發光元件,且特別係關於一種發光元件,其包含一半導體疊層及一銲墊位於半導體疊層上。
發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)為固態半導體發光元件,其優點為功耗低,產生的熱能低,工作壽命長,防震,體積小,反應速度快和具有良好的光電特性,例如穩定的發光波長。因此發光二極體被廣泛應用於家用電器,設備指示燈,及光電產品等。
一發光元件包含一半導體疊層具有一第一半導體層,一第二半導體層,以及一活性層位於第一半導體層及第二半導體層之間;一第一銲墊位於半導體疊層上;一第二銲墊位於半導體疊層上,其中第一銲墊與第二銲墊相隔一距離,並於半導體疊層上定義出一區域位於第一銲墊與第二銲墊之間;以及多個孔部穿過活性層以裸露第一半導體層,其中於發光元件之上視圖上,第一銲墊及第二銲墊係形成於多個孔部位置以外的區域。
一發光元件包含一半導體疊層具有一第一半導體層,一第二半導體層,以及一活性層位於第一半導體層及第二半導體層之間;一第一接觸層位於第二半導體層之上,包圍第二半導體層之一側壁,並與第一半導體層相連接;一第二接觸層位於第二半導體層之上,並與第二半導體層相連接;一第一銲墊位於半導體疊層上並與第一接觸層相連接;一第二銲墊位於半導體疊層上並與第二接觸層相連接,其中第一銲墊與第二銲墊相隔一距離,並於半導體疊層上定義出一區域位於第一銲墊與第二銲墊之間,其中於發光元件之上視圖上,位於第二半導體層之上的第一接觸層環繞第二接觸層。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備,請參照下列實施例之描述並配合相關圖示。惟,以下所示之實施例係用於例示本發明之發光元件,並非將本發明限定於以下之實施例。又,本說明書記載於實施例中的構成零件之尺寸、材質、形狀、相對配置等在沒有限定之記載下,本發明之範圍並非限定於此,而僅是單純之說明而已。且各圖示所示構件之大小或位置關係等,會由於為了明確說明有加以誇大之情形。更且,於以下之描述中,為了適切省略詳細說明,對於同一或同性質之構件用同一名稱、符號顯示。
第1A~11B圖係本發明一實施例中所揭示之一發光元件1或一發光元件2的製造方法。
如第1A圖之上視圖及第1B圖沿第1A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件1或發光元件2的製造方法包含一平台形成步驟,其包含提供一基板11a;以及形成一半導體疊層10a於基板11a上,其中半導體疊層10a包含一第一半導體層101a,一第二半導體層102a,以及一活性層103a位於第一半導體層101a及第二半導體層102a之間。半導體疊層10a可藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化以移除部分的第二半導體層102a及活性層103a,形成一或多個半導體結構1000a;以及一環繞部111a環繞一或多個半導體結構1000a。環繞部111a裸露出第一半導體層101a之一第一表面1011a。一或多個半導體結構1000a各包含複數個第一外側壁1003a,第二外側壁1001a,及複數個內側壁1002a,其中第一外側壁1003a為第一半導體層101a之側壁,第二外側壁1001a為活性層103a及/或第二半導體層102a之側壁,第二外側壁1001a之一端與第二半導體層102a之一表面102s相連,第二外側壁1001a之另一端與第一半導體層101a之第一表面1011a相連;內側壁1002a之一端與第二半導體層102a之表面102s相連,內側壁1002a之另一端與第一半導體層101a之第二表面1012a相連;多個半導體結構1000a藉由第一半導體層101a彼此相連。由第1B圖觀之,半導體結構1000a的內側壁1002a與第一半導體層101a的第二表面1012a之間具有一鈍角,半導體結構1000a的第一外側壁1003a與基板11a的表面11s之間具有一鈍角或一直角,半導體結構1000a的第二外側壁1001a與第一半導體層101a的第一表面1011a之間具有一鈍角。環繞部111a環繞半導體結構1000a之周圍,環繞部111a於發光元件1或發光元件2之上視圖上為一矩形或多邊形。
於本發明之一實施例中,發光元件1或發光元件2包含一邊長小於30 mil。當一外部電流注入發光元件1或發光元件2時,藉由環繞部111a環繞半導體結構1000a之周圍,可使發光元件1或發光元件2的光場分佈均勻化,並可降低發光元件的正向電壓。
於本發明之一實施例中,發光元件1或發光元件2包含一邊長大於30 mil。半導體疊層10a可藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化以移除部分的第二半導體層102a及活性層103a,形成一或多個孔部100a穿過第二半導體層102a及活性層103a,其中一或多個孔部100a裸露出第一半導體層101a之一或多個第二表面1012a。當一外部電流注入發光元件1或發光元件2時,藉由環繞部111a及多個孔部100a的分散配置,可使發光元件1或發光元件2的光場分佈均勻化,並可降低發光元件的正向電壓。
於本發明之一實施例中,發光元件1或發光元件2包含一邊長小於30 mil,發光元件1或發光元件2可不包含一或多個孔部100a。
於本發明之一實施例中,一或多個孔部100a的開口形狀包含圓形、橢圓形、矩形、多邊形、或是任意形狀。多個孔部100a可排列成複數列,相鄰兩列上的孔部100a可彼此對齊或是錯開。
於本發明之一實施例中,基板11a可為一成長基板,包括用以成長磷化鋁鎵銦(AlGaInP)之砷化鎵(GaAs)晶圓,或用以成長氮化銦鎵(InGaN)之藍寶石(Al 2O 3)晶圓、氮化鎵(GaN)晶圓或碳化矽(SiC)晶圓。於此基板11a上可利用有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)、氫化物氣相沉積法(HVPE)、蒸鍍法或離子電鍍方法形成具有光電特性之半導體疊層10a,例如發光(light-emitting)疊層。
於本發明之一實施例中,第一半導體層101a和第二半導體層102a,例如為包覆層(cladding layer)或限制層(confinement layer),兩者具有不同的導電型態、電性、極性,或可依摻雜的元素以提供電子或電洞,例如第一半導體層101a為n型電性的半導體,第二半導體層102a為p型電性的半導體。活性層103a形成在第一半導體層101a和第二半導體層102a之間,電子與電洞於一電流驅動下在活性層103a複合,將電能轉換成光能,以發出一光線。藉由改變半導體疊層10a中一層或多層的物理及化學組成以調整發光元件1或發光元件2發出光線的波長。半導體疊層10a之材料包含Ⅲ-Ⅴ族半導體材料,例如Al xIn yGa (1-x-y)N或Al xIn yGa (1-x-y)P,其中0≦x,y≦1;(x+y)≦1。依據活性層103a之材料,當半導體疊層10a材料為AlInGaP系列材料時,可發出波長介於610 nm及650 nm之間的紅光,波長介於530 nm及570 nm之間的綠光,當半導體疊層10a材料為InGaN系列材料時,可發出波長介於450 nm及490 nm之間的藍光,或是當半導體疊層10a材料為AlGaN系列材料時,可發出波長介於400 nm及250 nm之間的紫外光。活性層103a可為單異質結構(single heterostructure, SH ),雙異質結構(double heterostructure, DH ),雙側雙異質結構( double-side double heterostructure, DDH ),多層量子井結構(multi-quantum well, MQW ) 。活性層103a之材料可為中性、p型或n型電性的半導體。
接續平台形成步驟,如第2A圖之上視圖及第2B圖係為沿著第2A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件1或發光元件2的製造方法包含一第一絕緣層形成步驟。一第一絕緣層20a可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於半導體結構1000a上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,以覆蓋上述環繞部111a之第一表面1011a及孔部100a之第二表面1012a,並包覆半導體結構1000a之第二半導體層102a、活性層103a之第二外側壁1001a及內側壁1002a,其中第一絕緣層20a包含一第一絕緣層環繞區200a以覆蓋上述環繞部111a,使得位於環繞部111a的第一半導體層101a之第一表面1011a為第一絕緣層環繞區200a所覆蓋;一第一群組的第一絕緣層覆蓋區201a以覆蓋孔部100a,使得位於孔部100a的第一半導體層101a之第二表面1012a為第一群組的第一絕緣層覆蓋區201a所覆蓋;以及一第二群組的第一絕緣層開口202a以裸露出第二半導體層102a之表面102s。第一群組的第一絕緣層覆蓋區201a係彼此分離且分別對應多個孔部100a。第一絕緣層20a可為單層或多層之構造。當第一絕緣層20a為單層膜時,第一絕緣層20a可保護半導體結構1000a之側壁以避免活性層103a被後續製程所破壞。當第一絕緣層20a為多層膜時,第一絕緣層20a可包含不同折射率的兩種以上之材料交替堆疊以形成一布拉格反射鏡(DBR)結構,選擇性地反射特定波長之光。第一絕緣層20a係為非導電材料所形成,包含有機材料,例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer),或是無機材料,例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass),或是介電材料,例如氧化鋁(Al 2O 3)、氮化矽(SiN x)、氧化矽(SiO x)、氧化鈦(TiO x),或氟化鎂(MgF x)。
於本發明之一實施例中,接續第一絕緣層形成步驟,如第3A圖之上視圖及第3B圖係為沿著第3A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件1或發光元件2的製造方法包含一透明導電層形成步驟。一透明導電層30a可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於第二群組的第一絕緣層開口202a中,其中透明導電層30a的外緣301a與第一絕緣層20a相隔一距離以露出第二半導體層102a之表面102s。由於透明導電層30a形成於第二半導體層102a之大致整個面,並與第二半導體層102a相接觸,因此,透明導電層30a能使電流均勻擴散於第二半導體層102a之整體。透明導電層30a之材料包含對於活性層103a所發出的光線為透明的材料,例如氧化銦錫(ITO)、或氧化銦鋅(IZO)。
於本發明之另一實施例中,於平台形成步驟之後,可先進行透明導電層形成步驟,再進行第一絕緣層形成步驟。
於本發明之另一實施例中,於平台形成步驟之後,可省略第一絕緣層之形成步驟,直接進行透明導電層形成步驟。
於本發明之一實施例中,接續透明導電層形成步驟,如第4A圖之上視圖及第4B係為沿著第4A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件1或發光元件2的製造方法包含一反射結構形成步驟。反射結構包含一反射層40a及/或一阻障層41a,可藉由蒸鍍或沉積等方式直接形成於透明導電層30a上,其中反射層40a位於透明導電層30a及阻障層41a之間。於發光元件1或發光元件2的上視圖上,反射層40a的外緣401a可設置於透明導電層30a的外緣301a之內側、外側、或者設置成與透明導電層30a的外緣301a重合對齊,阻障層41a的外緣411a可設置於反射層40a的外緣401a之內側、外側、或者設置成與反射層40a的外緣401a重合對齊。
於本發明之另一實施例中,可省略透明導電層之形成步驟,於平台形成步驟或是第一絕緣層形成步驟之後,直接進行反射結構形成步驟,例如反射層40a及/或阻障層41a直接形成於第二半導體層102a上,反射層40a位於第二半導體層102a及阻障層41a之間。
反射層40a可為一或多層之結構,多層之結構例如一布拉格反射結構。反射層40a之材料包含反射率較高的金屬材料,例如銀(Ag)、鋁(Al)、或銠(Rh)等金屬或上述材料之合金。在此所述具有較高的反射率係指對於發光元件1或發光元件2發出光線的波長具有80%以上的反射率。於本發明之一實施例中,阻障層41a包覆反射層40a以避免反射層40a表面氧化而使反射層40a之反射率劣化。阻障層41a之材料包含金屬材料,例如鈦(Ti)、鎢(W)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金。阻障層41a可為一或多層之結構,多層結構例如為鈦(Ti)/鋁(Al),及/或鈦(Ti)/ 鎢(W)。於本發明之一實施例中,阻障層41a包含鈦(Ti)/鋁(Al)之疊層結構於遠離反射層40a之一側,及鈦(Ti)/ 鎢(W) 之疊層結構於靠近反射層40a之一側。於本發明之一實施例中,反射層40a及阻障層41a之材料優選地包含金(Au)、或銅(Cu)以外之金屬材料。
於本發明之一實施例中,接續反射結構形成步驟,如第5A之上視圖、第5B係為第5A圖沿著A-A’之剖面圖及第5C圖係為沿著第5A圖線段B-B’之剖面圖所示,發光元件1或發光元件2的製造方法包含一第二絕緣層形成步驟。一第二絕緣層50a可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於半導體結構1000a上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,以形成一第一群組的第二絕緣層開口501a以裸露出第一半導體層101a,以及一第二群組的第二絕緣層開口502a以裸露出反射層40a或阻障層41a,其中在圖案化第二絕緣層50a的過程中,於前述第一絕緣層形成步驟中覆蓋於環繞部111a的第一絕緣層環繞區200a及孔部100a內的第一群組的第一絕緣層覆蓋區201a被部分蝕刻移除以裸露出第一半導體層101a;於孔部100a內形成第一群組的第一絕緣層開口203a以裸露出第一半導體層101a。於本實施例中,於發光元件1或發光元件2之剖面圖上,如第5B圖所示,第一群組的第二絕緣層開口501a及第二群組的第二絕緣層開口502a具有不同的寬度、數目。第一群組的第二絕緣層開口501a及第二群組的第二絕緣層開口502a的開口形狀包含圓形、橢圓形、矩形、多邊形、或是任意形狀。於本實施例中,如第5A圖所示,第一群組的第二絕緣層開口501a彼此分離,排列成複數列,且分別對應多個孔部100a及第一群組的第一絕緣層開口203a,第二群組的第二絕緣層開口502a係皆靠近基板11a之一側,例如基板11a中心線之左側或右側,第二群組的第二絕緣層開口502a係彼此分離且位於相鄰兩列的第一群組的第二絕緣層開口501a之間。第二絕緣層50a可為單層或多層之構造。當第二絕緣層50a為單層膜時,第二絕緣層50a可保護半導體結構1000a之側壁以避免活性層103a被後續製程所破壞。當第二絕緣層50a為多層膜時,第二絕緣層50a可包含不同折射率的兩種以上之材料交替堆疊以形成一布拉格反射鏡(DBR)結構,選擇性地反射特定波長之光。第二絕緣層50a係為非導電材料所形成,包含有機材料,例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer),或是無機材料,例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass),或是介電材料,例如氧化鋁(Al 2O 3)、氮化矽(SiN x)、氧化矽(SiO x)、氧化鈦(TiO x),或氟化鎂(MgF x)。
接續第二絕緣層形成步驟,於本發明之一實施例中,如第6A圖之上視圖、第6B圖係為沿著第6A圖線段A-A’之剖面圖及第6C圖係為沿著第6A圖線段B-B’之剖面圖所示,發光元件1或發光元件2的製造方法包含一接觸層形成步驟。一接觸層60a可藉由蒸鍍或沉積等方式於第一半導體層101a及第二半導體層102a上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,於第二群組的第二絕緣層開口502a上形成一或多個接觸層開口602a以露出反射層40a或阻障層41a,並於發光元件1或發光元件2的幾何中心處定義出一頂針區600a。於發光元件1或發光元件2之剖面圖上,接觸層開口602a包含一寬度大於任一個第二群組的第二絕緣層開口502a的寬度。於發光元件1或發光元件2之上視圖上,多個接觸層開口602a係皆靠近基板11a之一側,例如基板11a中心線之左側或右側。接觸層60a可為一或多層之結構。為了降低與第一半導體層101a相接觸的電阻,接觸層60a之材料包含金屬材料,例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金。於本發明之一實施例中,接觸層60a之材料優選地包含金(Au)、銅(Cu)以外之金屬材料。於本發明之一實施例中,接觸層60a之材料優選地包含具有高反射率之金屬,例如鋁(Al)、鉑(Pt)。於本發明之一實施例中,接觸層60a與第一半導體層101a相接觸之一側優選地包含鉻(Cr)或鈦(Ti)以增加與第一半導體層101a的接合強度。
於本發明之一實施例中,接觸層60a覆蓋所有孔部100a,並延伸覆蓋於第二半導體層102a上,其中接觸層60a透過第二絕緣層50a與第二半導體層102a相絕緣,接觸層60a透過孔部100a與第一半導體層101a相接觸。當一外部電流注入發光元件1或發光元件2時,電流係藉由多個孔部100a傳導至第一半導體層101a。於本實施例中,位於同一列上的兩相鄰孔部100a之間包含一第一最短距離,鄰近發光元件邊緣之任一孔部100a與第一半導體層101a之第一外側壁1003a之間包含一第二最短距離,其中第一最短距離大於第二最短距離。
於本發明之另一實施例中,接觸層60a覆蓋環繞部111a及孔部100a,並延伸覆蓋於第二半導體層102a上,其中接觸層60a透過第二絕緣層50a與第二半導體層102a相絕緣,接觸層60a藉由環繞部111a及孔部100a以與第一半導體層101a相接觸。當一外部電流注入發光元件1或發光元件2時,部分電流藉由環繞部111a傳導至第一半導體層101a,另一部分電流藉由多個孔部100a傳導至第一半導體層101a。於本實施例中,位於同一列上的兩相鄰孔部100a之間包含一第一最短距離,鄰近發光元件邊緣之任一孔部100a與第一半導體層101a之第一外側壁1003a之間包含一第二最短距離,其中第一最短距離小於或等於第二最短距離。
於本發明之另一實施例中,多個孔部100a可排列成一第一列與一第二列,位於同一列上的兩相鄰孔部100a之間包含一第一最短距離,位於第一列上的孔部100a與位於第二列上的孔部100a之間包含一第二最短距離,其中第一最短距離大於或小於第二最短距離。
於本發明之一實施例中,多個孔部100a可排列成一第一列,一第二列與一第三列,位於第一列上的孔部100a與位於第二列上的孔部100a之間包含一第一最短距離,位於第二列上的孔部100a與位於第三列上的孔部100a之間包含一第二最短距離,其中第一最短距離小於第二最短距離。
於本發明之一實施例中,接續如第6A圖、第6B圖及第6C圖所示之接觸層形成步驟,發光元件1或發光元件2的製造方法包含一第三絕緣層形成步驟,如第7A圖之上視圖、第7B圖係為沿著第7A圖線段A-A’之剖面圖及第7C圖係為沿著第7A圖線段B-B’之剖面圖所示,一第三絕緣層70a可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於半導體結構1000a上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,於接觸層60a上形成一第一群組的第三絕緣層開口701a以裸露第6A圖所示之接觸層60a,及於一或多個接觸層開口602a上形成一第二群組的第三絕緣層開口702a以裸露第6A圖所示之反射層40a或阻障層41a,其中位於第二半導體層102a上的接觸層60a夾置於第二絕緣層50a及第三絕緣層70a之間,第一群組的第三絕緣層開口701a與第一群組的第二絕緣層開口501a係錯開,互不重疊。上述頂針區600a為第三絕緣層所環繞及包覆。於本實施例中,如第7A圖所示,第一群組的第三絕緣層開口701a係彼此分離,且與多個孔部100a錯開。第二群組的第三絕緣層開口702a係彼此分離,且分別對應多個接觸層開口602a。於第7A圖之上視圖上,第一群組的第三絕緣層開口701a靠近基板11a之一側,例如右側,第二群組的第三絕緣層開口702a靠近基板11a之另一側,例如基板11a中心線之左側。於發光元件1或發光元件2之剖面圖上,任一個第二群組的第三絕緣層開口702a包含一寬度小於任一個接觸層開口602a的寬度,第三絕緣層70a順應接觸層開口602a填入包覆接觸層開口602a之側壁,暴露出反射層40a或阻障層41a,構成第二群組的第三絕緣層開口702a。第三絕緣層70a可為單層或多層之構造。當第三絕緣層70a為多層膜時,第三絕緣層70a可包含不同折射率的兩種以上之材料交替堆疊以形成一布拉格反射鏡(DBR)結構,選擇性地反射特定波長之光。第三絕緣層70a係為非導電材料所形成,包含有機材料,例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer),或是無機材料,例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass),或是介電材料,例如氧化鋁(Al 2O 3)、氮化矽(SiN x)、氧化矽(SiO x)、氧化鈦(TiO x),或氟化鎂(MgF x)。
接續第三絕緣層形成步驟,發光元件1或發光元件2的製造方法包含一銲墊形成步驟。如第8圖之上視圖所示,一第一銲墊80a及一第二銲墊90a可藉由電鍍、蒸鍍或沉積等方式形成於一或多個半導體結構1000a上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化。於第8圖之上視圖上,第一銲墊80a靠近基板11a中心線之一側,例如右側,第二銲墊90a靠近基板11a中心線之另一側,例如左側。第一銲墊80a覆蓋所有第一群組的第三絕緣層開口701a,以與接觸層60a相接觸,並透過接觸層60a及孔部100a與第一半導體層101a形成電連接。第二銲墊90a覆蓋所有第二群組的第三絕緣層開口702a,與反射層40a或阻障層41a相接觸,並透過反射層40a或阻障層41a以與第二半導體層102a形成電連接。第一銲墊80a具有一或多個第一銲墊開口800a;以及一第一側邊802a及複數個第一凹部804a自第一側邊802a朝遠離於第二銲墊90a之一方向延伸。第二銲墊90a具有一或多個第二銲墊開口900a;以及一第二側邊902a及複數個第二凹部904a自第二側邊902a朝遠離於第一銲墊80a之一方向延伸。第一銲墊開口800a之位置及第二銲墊開口900a之位置大致對應於孔部100a之位置,以及第一凹部804a之位置及第二凹部904a之位置大致對應於孔部100a之位置。換句話說,第一銲墊80a及第二銲墊90a未覆蓋任一孔部100a,第一銲墊80a及第二銲墊90a係繞開孔部100a,且形成於孔部100a周圍,以至於第一銲墊開口800a或第二銲墊開口900a包含一直徑大於任一孔部100a之直徑,以及第一凹部804a或第二凹部904a包含一寬度大於任一孔部100a之直徑。於本發明之一實施例中,複數個第一凹部804a於上視圖上大致對齊複數個第二凹部904a。於本發明之另一實施例中,複數個第一凹部804a於上視圖上與複數個第二凹部904a係錯置。於本發明之一實施例中,於發光元件1或發光元件2之上視圖上,第一銲墊80a的形狀與第二銲墊90a的形狀相同或不同。
第9A圖係為沿著第8圖線段A-A'之剖面圖,第9B圖係為沿著第8圖線段B-B'之剖面圖。根據本實施例所揭露的發光元件1為一覆晶式發光二極體元件。發光元件1包含基板11a;一或多個半導體結構1000a位於基板11a上;環繞部111a環繞一或多個半導體結構1000a;以及第一銲墊80a及第二銲墊90a位於半導體疊層10a上。一或多個半導體結構1000a各包含半導體疊層10a,半導體疊層10a包含第一半導體層101a,第二半導體層102a,及活性層103a位於第一半導體層101a及第二半導體層102a之間。多個半導體結構1000a藉由第一半導體層101a彼此相連。如第8圖,第9A圖及第9B圖所示,一或多個半導體結構1000a周圍的第二半導體層102a及活性層103a被移除以裸露第一半導體層101a之第一表面1011a,換句話說,環繞部111a包含第一半導體層101a之第一表面1011a以環繞半導體結構1000a之周圍。
發光元件1更包含一或多個孔部100a穿過第二半導體層102a及活性層103a以裸露第一半導體層101a之一或多個第二表面1012a;以及接觸層60a形成於第一半導體層101a之第一表面1011a上以環繞半導體結構1000a之周圍並與第一半導體層101a接觸以形成電連接,以及形成於第一半導體層101a之一或多個第二表面1012a上以覆蓋一或多個孔部100a並與第一半導體層101a接觸以形成電連接。於本實施例中,於發光元件1之上視圖上,接觸層60a包含一總表面積大於活性層103a之總表面積,或接觸層60a包含一外圍邊長大於活性層103a之外圍邊長。
於本發明之一實施例中,第一銲墊80a及/或第二銲墊90a覆蓋多個半導體結構1000a。
於本發明之一實施例中,第一銲墊80a具有一或多個第一銲墊開口800a,第二銲墊90a具有一或多個第二銲墊開口900a。第一銲墊80a及第二銲墊90a之形成位置係繞開孔部100a之形成位置,以至於第一銲墊開口800a及第二銲墊開口900a之形成位置係與孔部100a之形成位置重疊。
於本發明之一實施例中,於發光元件1之上視圖上,第一銲墊80a的形狀與第二銲墊90a的形狀相同,例如第一銲墊80a及第二銲墊90a的形狀為梳狀,如第8圖所示,第一銲墊80a之第一銲墊開口800a之一曲率半徑以及第一凹部804a之一曲率半徑分別大於孔部100a之一曲率半徑,以使第一銲墊80a形成於多個孔部100a位置以外的區域。第二銲墊90a之第二銲墊開口900a之一曲率半徑以及第二凹部904a之一曲率半徑分別大於孔部100a之一曲率半徑,以使第二銲墊90a形成於多個孔部100a位置以外的區域。
於本發明之一實施例中,於發光元件1之上視圖上,第一銲墊80a的形狀與第二銲墊90a的形狀不同,例如第一銲墊80a的形狀為矩形,第二銲墊90a的形狀為梳狀時,第一銲墊80a 包含第一銲墊開口800a,以使第一銲墊80a形成於多個孔部100a以外的區域,第二銲墊90a包含第二凹部904a或者同時包含第二凹部904a及第二銲墊開口900a,以使第二銲墊90a形成於多個孔部100a以外的區域。
於本發明之一實施例中,第一銲墊80a的尺寸與第二銲墊90a的尺寸不同,例如第一銲墊80a的面積大於第二銲墊90a的面積。第一銲墊80a及第二銲墊90a可為一或多層包含金屬材料之結構。第一銲墊80a及第二銲墊90a之材料包含金屬材料,例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金。當第一銲墊80a及第二銲墊90a為多層結構時,第一銲墊80a包含一第一上層銲墊805a及一第一下層銲墊807a,第二銲墊90a包含一第二上層銲墊905a及一第二下層銲墊907a。上層銲墊與下層銲墊分別具有不同的功能。上層銲墊的功能主要用於焊接與形成引線。藉由上層銲墊,發光元件1能夠以倒裝晶片形式,使用solder焊料或AuSn共晶接合而安裝於封裝基板上。上層銲墊的具體金屬材料包含高延展性的材料,例如鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、銅(Cu)、金(Au)、鎢(W)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)、鋨(Os)。上層銲墊可以為上述材料的單層、合金或多層膜。於本發明之一實施例中,上層銲墊之材料優選地包含鎳(Ni)及/或金(Au),且上層銲墊為一單層或多層。下層銲墊的功能係與接觸層60a、反射層40a、或阻障層41a形成穩定的界面,例如提高第一下層銲墊807a與接觸層60a的介面接合強度,或是提高第二下層銲墊907a與反射層40a或阻障層41a的介面接合強度。下層銲墊的另一功能為防止solder焊料或AuSn共晶中的錫(Sn)擴散進入到反射結構中,破壞反射結構的反射率。因此,下層銲墊優選地包含金(Au)、銅(Cu)以外之金屬材料,例如鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)、鋨(Os),下層銲墊可以為上述材料的單層、合金或多層膜。於本發明之一實施例中,下層銲墊優選地包含鈦(Ti)、鋁(Al)的多層膜,或是鉻(Cr)、鋁(Al)的多層膜。
於本發明之一實施例中,於發光元件1之剖面圖下,與第一半導體層101a相連接之接觸層60a之部分係位於第二銲墊90a下方。
於本發明之一實施例中,於發光元件1之剖面圖下,與第一半導體層101a相連接之接觸層60a之部分係位於反射層40a及/或阻障層41a上方。
於本發明之一實施例中,於發光元件1之上視圖上,孔部100a包含一最大寬度小於第一銲墊開口800a之一最大寬度;及/或孔部100a包含一最大寬度小於第二銲墊開口900a之一最大寬度。
於本發明之一實施例中,於發光元件1之上視圖下,多個孔部100a分別位於第一銲墊80a之複數個第一凹部804a及第二銲墊90a之複數個第二凹部904a中。
第10圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件2的剖面圖。發光元件2與上述實施例中的發光元件1相比,發光元件2更包含一第一緩衝墊810a及一第二緩衝墊910a分別位於第一銲墊80a及第二銲墊90a下方,除此之外,發光元件2與發光元件1具有大致相同之結構,因此對於第10圖之發光元件2與第9圖之發光元件1具有相同名稱、標號之構造,表示為相同之結構、具有相同之材料、或具有相同之功能,在此會適當省略說明或是不再贅述。於本實施例中,發光元件2包含第一緩衝墊810a位於第一銲墊80a及半導體疊層10a之間,以及第二緩衝墊910a位於第二銲墊90a及半導體疊層10a之間,其中第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a覆蓋部分或全部的孔部100a;於本實施例中,由於銲墊80a、90a與半導體疊層10a之間包含多層絕緣層,發光元件2之銲墊80a、90a與solder焊料或AuSn共晶接合時所產生的應力會使銲墊80a、90a與絕緣層產生裂痕,因此緩衝墊810a、910a分別位於銲墊80a、90a及第三絕緣層70a之間,第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a覆蓋全部的孔部100a,第一銲墊80a及第二銲墊90a之形成位置係繞開孔部100a之形成位置,藉由選擇緩衝墊的材料,及減少厚度,以減少銲墊與絕緣層之間應力的產生。換句話說,第一銲墊80a及第二銲墊90a不覆蓋孔部100a。
於本發明之一實施例中,如第10圖所示,於發光元件2之上視圖上,緩衝墊810a,910a的形狀分別與銲墊80a,90a的形狀相同,例如第一緩衝墊810a及第一銲墊80a的形狀為梳狀。
於本發明之一實施例中,於發光元件2之上視圖上(圖未示),緩衝墊810a,910a的形狀分別與銲墊80a,90a的形狀不同,例如第一緩衝墊810a的形狀為矩形,第一銲墊80a的形狀為梳狀。
於本發明之另一實施例中,緩衝墊810a,910a的尺寸分別與銲墊80a,90a的尺寸不同,例如第一緩衝墊810a的面積大於第一銲墊80a的面積,第二緩衝墊910a的面積大於第二銲墊90a的面積。
於本發明之另一實施例中,第一銲墊80a與第二銲墊90a間之一距離大於第一緩衝墊810a與第二緩衝墊910a間之一距離。
於本發明之另一實施例中,相較於銲墊80a,90a,緩衝墊810a,910a具有較大的面積以釋放銲墊80a,90a於固晶時的壓力。於發光元件2之剖面圖下,第一緩衝墊810a包含一寬度為第一銲墊80a之一寬度的1.5~2.5倍,較佳為2倍。
於本發明之另一實施例中,相較於銲墊80a,90a,緩衝墊810a,910a具有較大的面積以釋放銲墊80a,90a於固晶時的壓力。於發光元件2之剖面圖下,第一緩衝墊810a外擴距離為其自身厚度的1倍以上,較佳為自身厚度的2倍以上。
於本發明之另一實施例中,銲墊80a,90a包含一厚度介於1~100μm之間,較佳為2~6μm之間,緩衝墊810a,910a包含一厚度大於0.5μm以釋放銲墊80a,90a於固晶時的壓力。
於本發明之另一實施例中,第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a可為一或多層包含金屬材料之結構。第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a的功能係與接觸層60a、反射層40a、或阻障層41a形成穩定的界面,例如第一緩衝墊810a與接觸層60a相接觸,第二緩衝墊910a與反射層40a或阻障層41a相接觸。緩衝墊810a,910a優選地包含金(Au)、銅(Cu)以外之金屬材料,例鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)、鋨(Os),以防止solder焊料或AuSn共晶中的錫(Sn)擴散進入到發光元件中。
於本發明之另一實施例中,第一緩衝墊810a及/或第二緩衝墊910a為包含金屬材料之多層結構,其中多層結構包含一高延展性層和一低延展性層,以防止銲墊80a、90a與solder焊料或AuSn共晶接合時所產生的應力會使銲墊80a、90a與半導體疊層10a之間的絕緣層產生裂痕。高延展性層和低延展性層包含具有不同楊氏係數(Young's modulus)的金屬。
於本發明之另一實施例中,第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a之高延展性層包含一厚度大於或等於低延展性層之一厚度。
於本發明之另一實施例中,第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a為多層包含金屬材料之結構,第一銲墊80a及第二銲墊90a為多層包含金屬材料之結構時,第一緩衝墊810a與第一銲墊80a相接之一面包含相同的金屬材料,第二緩衝墊910a與第二銲墊90a相接之一面包含相同的金屬材料,例如鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt),以提高銲墊與緩衝墊的介面接合強度。
如第11A圖及第11B圖所示,一第四絕緣層110a可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,第一銲墊80a及第二銲墊90a再藉由上述之方式分別形成於第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a上,其中第四絕緣層110a環繞第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a之側壁。第四絕緣層110a可為單層或多層之構造。當第四絕緣層110a為多層膜時,第四絕緣層110a可包含不同折射率的兩種以上之材料交替堆疊以形成一布拉格反射鏡(DBR)結構,選擇性地反射特定波長之光。第四絕緣層110a的材料為非導電材料所形成,包含有機材料,例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer),或是無機材料,例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass),或是介電材料,例如氧化鋁(Al 2O 3)、氮化矽(SiN x)、氧化矽(SiO x)、氧化鈦(TiO x),或氟化鎂(MgF x)。
於本發明之一實施例中,第一銲墊80a及第二銲墊90a製造工序可直接接續於第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a之製造工序之後。於本發明之另一實施例中,於第一緩衝墊810a及第二緩衝墊910a之製造工序之後,先進行第四絕緣層110a之形成步驟,再接續第一銲墊80a及第二銲墊90a製造工序。
第12A~22圖係本發明一實施例中所揭示之一發光元件3或一發光元件4的製造方法。
如第12A圖之上視圖及第12B圖沿第12A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件3或發光元件4的製造方法包含一平台形成步驟,其包含提供一基板11b;以及形成一半導體疊層10b於基板11b上,其中半導體疊層10b包含一第一半導體層101b,一第二半導體層102b,以及一活性層103b位於第一半導體層101b及第二半導體層102b之間。半導體疊層10b可藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化以移除部分的第二半導體層102b及活性層103b,形成一或多個半導體結構1000b;以及一環繞部111b環繞一或多個半導體結構1000b。環繞部111b裸露出第一半導體層101b之一第一表面1011b。一或多個半導體結構1000b各包含複數個第一外側壁1003b,第二外側壁1001b,及複數個內側壁1002b,其中第一外側壁1003b為第一半導體層101b之側壁,第二外側壁1001b為活性層103b及/或第二半導體層102b之側壁,第二外側壁1001b之一端與第二半導體層102b之一表面102s相連,第二外側壁1001b之另一端與第一半導體層101b之第一表面1011b相連;內側壁1002b之一端與第二半導體層102b之表面102s相連,內側壁1002b之另一端與第一半導體層101b之第二表面1012b相連;多個半導體結構1000b藉由第一半導體層101b彼此相連。由第12B圖觀之,半導體結構1000b的內側壁1002b與第一半導體層101b的第二表面1012b之間具有一鈍角,半導體結構1000b的第一外側壁1003b與基板11b的表面11s之間具有一鈍角或一直角,半導體結構1000b的第二外側壁1001b與第一半導體層101b的第一表面1011b之間具有一鈍角。環繞部111b環繞半導體結構1000b之周圍,環繞部111b於發光元件3或發光元件4之上視圖上為一矩形或多邊形。
於本發明之一實施例中,發光元件3或發光元件4包含一邊長小於30 mil。當一外部電流注入發光元件3或發光元件4時,藉由環繞部111b環繞半導體結構1000b之周圍,可使發光元件3或發光元件4的光場分佈均勻化,並可降低發光元件的正向電壓。
於本發明之一實施例中,發光元件3或發光元件4包含一邊長大於30 mil。半導體疊層10b可藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化以移除部分的第二半導體層102b及活性層103b,形成一或多個孔部100b穿過第二半導體層102b及活性層103b,其中一或多個孔部100b裸露出第一半導體層101b之一或多個第二表面1012b。當一外部電流注入發光元件3或發光元件4時,藉由環繞部111b及多個孔部100b的分散配置,可使發光元件3或發光元件4的光場分佈均勻化,並可降低發光元件的正向電壓。
於本發明之一實施例中,一或多個孔部100b的開口形狀包含圓形、橢圓形、矩形、多邊形、或是任意形狀。多個孔部100b可排列成複數列,相鄰兩列上的孔部100b可彼此對齊或是錯開。
於本發明之一實施例中,基板11b可為一成長基板,包括用以成長磷化鋁鎵銦(AlGaInP)之砷化鎵(GaAs)晶圓,或用以成長氮化銦鎵(InGaN)之藍寶石(Al 2O 3)晶圓、氮化鎵(GaN)晶圓或碳化矽(SiC)晶圓。於此基板11b上可利用有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)、氫化物氣相沉積法(HVPE)、蒸鍍法或離子電鍍方法形成具有光電特性之半導體疊層10b,例如發光(light-emitting)疊層。
於本發明之一實施例中,第一半導體層101b和第二半導體層102b,例如為包覆層(cladding layer)或限制層(confinement layer),兩者具有不同的導電型態、電性、極性,或可依摻雜的元素以提供電子或電洞,例如第一半導體層101b為n型電性的半導體,第二半導體層102b為p型電性的半導體。活性層103b形成在第一半導體層101b和第二半導體層102b之間,電子與電洞於一電流驅動下在活性層103b複合,將電能轉換成光能,以發出一光線。藉由改變半導體疊層10b中一層或多層的物理及化學組成以調整發光元件3或發光元件4發出光線的波長。半導體疊層10b之材料包含Ⅲ-Ⅴ族半導體材料,例如Al xIn yGa (1-x-y)N或Al xIn yGa (1-x-y)P,其中0≦x,y≦1;(x+y)≦1。依據活性層103b之材料,當半導體疊層10b材料為AlInGaP系列材料時,可發出波長介於610 nm及650 nm之間的紅光,波長介於530 nm及570 nm之間的綠光,當半導體疊層10b材料為InGaN系列材料時,可發出波長介於450 nm及490 nm之間的藍光,或是當半導體疊層10b材料為AlGaN系列材料時,可發出波長介於400 nm及250 nm之間的紫外光。活性層103b可為單異質結構(single heterostructure, SH ),雙異質結構(double heterostructure, DH ),雙側雙異質結構( double-side double heterostructure, DDH ),多層量子井結構(multi-quantum well, MQW ) 。活性層103b之材料可為中性、p型或n型電性的半導體。
接續平台形成步驟,如第13A圖之上視圖及第13B圖係為沿著第13A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件3或發光元件4的製造方法包含一第一絕緣層形成步驟。一第一絕緣層20b可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於半導體結構1000b上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,以覆蓋上述環繞部111b之第一表面1011b及孔部100b之第二表面1012b,並包覆半導體結構1000b之第二半導體層102b、活性層103b之第二外側壁1001b及內側壁1002b,其中第一絕緣層20b包含一第一絕緣層環繞區200b以覆蓋上述環繞部111b,使得位於環繞部111b的第一半導體層101b之第一表面1011b為第一絕緣層環繞區200b所覆蓋;一第一群組的第一絕緣層覆蓋區201b以覆蓋孔部100b,使得位於孔部100b的第一半導體層101b之第二表面1012b為第一群組的第一絕緣層覆蓋區201b所覆蓋;以及一第二群組的第一絕緣層開口202b以裸露出第二半導體層102b之表面102s。第一群組的第一絕緣層覆蓋區201b係彼此分離且分別對應多個孔部100b。第一絕緣層20b可為單層或多層之構造。當第一絕緣層20b為單層膜時,第一絕緣層20b可保護半導體結構1000b之側壁以避免活性層103b被後續製程所破壞。當第一絕緣層20b為多層膜時,第一絕緣層20b可包含不同折射率的兩種以上之材料交替堆疊以形成一布拉格反射鏡(DBR) 結構,選擇性地反射特定波長之光。第一絕緣層20b係為非導電材料所形成,包含有機材料,例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer),或是無機材料,例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass),或是介電材料,例如氧化鋁(Al 2O 3)、氮化矽(SiN x)、氧化矽(SiO x)、氧化鈦(TiO x),或氟化鎂(MgF x)。
於本發明之一實施例中,接續第一絕緣層形成步驟,如第14A圖之上視圖及第14B圖係為沿著第14A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件3或發光元件4的製造方法包含一透明導電層形成步驟。一透明導電層30b可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於半導體結構1000b上,並與第二半導體層102相接觸,其中透明導電層30b未覆蓋孔部100b。於發光元件3或發光元件4的上視圖上,透明導電層30b形成於第二半導體層102b之大致整個面。具體而言,透明導電層30b可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於第二群組的第一絕緣層開口202b中,其中透明導電層30b的外緣301b與第一絕緣層20b相隔一距離以露出第二半導體層102b之表面102s。透明導電層30b包含一或多個透明導電層開口300b分別對應一或多個孔部100b及/或分別對應第一群組的第一絕緣層覆蓋區201b,其中透明導電層開口300b外緣301b與半導體結構1000b之內側壁1002b及/或孔部100b外緣相隔一距離,透明導電層開口300b外緣環繞孔部100b外緣或環繞第一群組的第一絕緣層覆蓋區201b。透明導電層30b之材料包含對於活性層103b所發出的光線為透明的材料,例如氧化銦錫(ITO)、或氧化銦鋅(IZO)。
於本發明之另一實施例中,於平台形成步驟之後,可先進行透明導電層形成步驟,再進行第一絕緣層形成步驟。
於本發明之另一實施例中,於平台形成步驟之後,可省略第一絕緣層之形成步驟,直接進行透明導電層形成步驟。
於本發明之一實施例中,接續透明導電層形成步驟,如第15A圖之上視圖及第15B係為沿著第15A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件3或發光元件4的製造方法包含一反射結構形成步驟。反射結構包含一反射層40b及/或一阻障層41b,可藉由蒸鍍或沉積等方式直接形成於透明導電層30b上,其中反射層40b位於透明導電層30b及阻障層41b之間。於發光元件3或發光元件4的上視圖上,反射層40b及/或阻障層41b形成於第二半導體層102b之大致整個面。反射層40b的外緣401b可設置於透明導電層30b的外緣301b之內側、外側、或者設置成與透明導電層30b的外緣301b重合對齊,阻障層41b的外緣411b可設置於反射層40b的外緣401b之內側、外側、或者設置成與反射層40b的外緣401b重合對齊。反射層40b包含一或多個反射層開口400b分別對應一或多個孔部100b,阻障層41b包含一或多個阻障層開口410b分別對應一或多個孔部100b。透明導電層開口300b,反射層開口400b,以及阻障層開口410b係彼此重疊。反射層開口400b外緣及/或阻障層開口410b外緣係與孔部100b外緣相隔一距離,反射層開口400b外緣及/或阻障層開口410b外緣係環繞孔部100b外緣。
於本發明之另一實施例中,可省略透明導電層之形成步驟,於平台形成步驟或是第一絕緣層形成步驟之後,直接進行反射結構形成步驟,例如反射層40b及/或阻障層41b直接形成於第二半導體層102b上,反射層40b位於第二半導體層102b及阻障層41b之間。反射層40b可為一或多層之結構,多層之結構例如一布拉格反射結構。反射層40b之材料包含反射率較高的金屬材料,例如銀(Ag)、鋁(Al)、或銠(Rh)等金屬或上述材料之合金。在此所述具有較高的反射率係指對於發光元件3發出光線的波長具有80%以上的反射率。於本發明之一實施例中,阻障層41b包覆反射層40b以避免反射層40b表面氧化而使反射層40b之反射率劣化。阻障層41b之材料包含金屬材料,例如鈦(Ti)、鎢(W)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金。阻障層41b可為一或多層之結構,多層結構例如為鈦(Ti)/鋁(Al),及/或鈦(Ti)/ 鎢(W)。於本發明之一實施例中,阻障層41b包含鈦(Ti)/鋁(Al)之疊層結構於靠近反射層40b之一側,及鈦(Ti)/ 鎢(W) 之疊層結構於遠離反射層40b之一側。於本發明之一實施例中,反射層40b及阻障層41b之材料優選地包含金(Au)、或銅(Cu)以外之金屬材料。
於本發明之一實施例中,接續反射結構形成步驟,如第16A之上視圖及第16B係為沿著第16A圖線段A-A’之剖面圖所示,發光元件3或發光元件4的製造方法包含一第二絕緣層形成步驟。一第二絕緣層50b可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於半導體疊層10b上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,以形成一第一群組的第二絕緣層開口501b以裸露出第一半導體層101b及一第二群組的第二絕緣層開口502b以裸露出反射層40b或阻障層41b,其中在圖案化第二絕緣層50b的過程中,於前述第一絕緣層形成步驟中覆蓋於環繞部111b的第一絕緣層環繞區200b及孔部100b上的第一群組的第一絕緣層覆蓋區201b被蝕刻移除以裸露出第一半導體層101b,並於孔部100b上形成第一群組的第一絕緣層開口203b以裸露出第一半導體層101b。於本發明之一實施例中,如第16A圖所示,第一群組的第二絕緣層開口501b係彼此分離且分別對應多個孔部100b,第二群組的第二絕緣層開口502b係皆靠近基板11b之一側,例如基板11b中心線之左側或右側,於一實施例中,第二群組的第二絕緣層開口502b數目包含一個或多個,於本實施例中,第二群組的第二絕緣層開口502b彼此相連以共同形成一個環狀開口5020b,此環狀開口5020b於發光元件3之上視圖上可為梳狀、矩形、橢圓形、圓形、或多邊形。於本發明之一實施例中,第二絕緣層50b可為單層或多層之構造。當第二絕緣層50b為多層膜時,第二絕緣層50b可包含不同折射率的兩種以上之材料交替堆疊以形成一布拉格反射鏡(DBR)結構,選擇性地反射特定波長之光。第二絕緣層50b係為非導電材料所形成,包含有機材料,例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer),或是無機材料,例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass),或是介電材料,例如氧化鋁(Al 2O 3)、氮化矽(SiN x)、氧化矽(SiO x)、氧化鈦(TiO x),或氟化鎂(MgF x)。
接續第二絕緣層形成步驟,於本發明之一實施例中,如第17A圖之上視圖及第17B圖之剖面圖之剖面圖所示,發光元件3或發光元件4的製造方法包含一接觸層形成步驟。一接觸層60b可藉由蒸鍍或沉積等方式於半導體疊層10b上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化以形成一第一接觸層601b及一第二接觸層602b。第一接觸層601b覆蓋所有第一群組的第二絕緣層開口501b,填入於一或多個孔部100b中以與第一半導體層101b相接觸,並延伸覆蓋於第二絕緣層50b及第二半導體層102b上,其中第一接觸層601b透過第二絕緣層50b與第二半導體層102b相絕緣。第二接觸層602b形成於第二絕緣層50b的環狀開口5020b中以與反射層40b及/或阻障層41b相接觸,其中第二接觸層602b之側壁6021b與環狀開口5020b之側壁5021b相隔一距離。第一接觸層601b之側壁6011b與第二接觸層602b之側壁6021b相隔一距離,使得第一接觸層60 1b不與第二接觸層602b相接,且第一接觸層601b與第二接觸層602b藉由部分第二絕緣層50b做電性隔絕。於上視圖上,第一接觸層601b覆蓋半導體疊層10b之環繞部111b,以至於第一接觸層601b環繞第二接觸層602b。於第17A圖之上視圖上,第二接觸層602b係靠近基板11b之一側,例如基板11b中心線之左側或右側。接觸層60b並於半導體疊層10b上的幾何中心處定義出一頂針區600b。頂針區600b不與第一接觸層601b及第二接觸層602b相接,且彼此電性隔絕,頂針區600b包含與第一接觸層601b及/或第二接觸層602b相同之材料。頂針區600b係作為保護磊晶層之結構以避免磊晶層於後段製程,例如晶粒分離、測試晶粒、封裝,為探針所損害。接觸層60b可為一或多層之結構。為了降低與第一半導體層101b相接觸的電阻,接觸層60b之材料包含金屬材料,例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金。於本發明之一實施例中,接觸層60b之材料優選地包含金(Au)、銅(Cu)以外之金屬材料。於本發明之一實施例中,接觸層60b之材料優選地包含具有高反射率之金屬,例如鋁(Al)、鉑(Pt)。於本發明之一實施例中,接觸層60b與第一半導體層101b相接觸之一側優選地包含鉻(Cr)或鈦(Ti)以增加與第一半導體層101b的接合強度。
於本發明之一實施例中,接續第17A圖及第17B圖所示之接觸層形成步驟,發光元件3或發光元件4的製造方法包含一第三絕緣層形成步驟,如第18A圖之上視圖及第18B圖為沿著第18A圖線段A-A’之剖面圖所示,一第三絕緣層70b可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於半導體疊層10b上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,於第一接觸層601b上形成一第三絕緣層開口701b以裸露第17A圖所示之第一接觸層601b,及於第二接觸層602b上形成另一第三絕緣層開口702b以裸露第17A圖所示之第二接觸層602b,其中部分位於第二半導體層102b上的第一接觸層601b夾置於第二絕緣層50b及第三絕緣層70b之間。於本實施例中,如第18A圖所示,第三絕緣層開口701b及另一第三絕緣層開口702b繞開一或多個孔部100b。於本實施例中,第三絕緣層開口701b及/或另一第三絕緣層開口702b為一環狀開口,此環狀開口於上視圖上可為梳狀、矩形、橢圓形、圓形、或多邊形。於第18A圖之上視圖上,第三絕緣層開口701b靠近基板11b中心線之一側,例如右側,另一第三絕緣層開口702b靠近基板11b中心線之另一側,例如左側。於剖面圖上,第三絕緣層開口701b包含一寬度大於另一第三絕緣層開口702b的寬度。第三絕緣層70b可為單層或多層之構造。當第三絕緣層70b為多層膜時,第三絕緣層70b可包含不同折射率的兩種以上之材料交替堆疊以形成一布拉格反射鏡(DBR)結構,選擇性地反射特定波長之光。第三絕緣層70b係為非導電材料所形成,包含有機材料,例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer),或是無機材料,例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass),或是介電材料,例如氧化鋁(Al 2O 3)、氮化矽(SiN x)、氧化矽(SiO x)、氧化鈦(TiO x),或氟化鎂(MgF x)。
接續第三絕緣層形成步驟,發光元件3或發光元件4的製造方法包含一銲墊形成步驟。如第19圖之上視圖所示,一第一銲墊80b及一第二銲墊90b可藉由電鍍、蒸鍍或沉積等方式形成於半導體疊層10b上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化。於第19圖之上視圖上,第一銲墊80b靠近基板11b中心線之一側,例如右側,第二銲墊90b靠近基板11b中心線之另一側,例如左側。第一銲墊80b藉由第三絕緣層開口701b與第一接觸層601b相接觸,並透過第一接觸層601b與第一半導體層101b形成電連接。第二銲墊90b藉由另一第三絕緣層開口702b與反射層40b及/或阻障層41b相接觸,並透過反射層40b及/或阻障層41b與第二半導體層102b形成電連接。第一銲墊80b具有複數個第一凸部801b及複數個第一凹部802b彼此交替相連。第二銲墊90b具有複數個第二凸部901b及複數個第二凹部902b彼此交替相連。第一銲墊80b之第一凹部802b之位置及第二銲墊90b之第二凹部902b之位置大致對應於孔部100b之位置。換句話說,第一銲墊801b及第二銲墊802b未覆蓋任一孔部100b,第一銲墊80b之第一凹部802b及第二銲墊90b之第二凹部902b係繞開孔部100b,且形成於孔部100b周圍,以至於第一銲墊80b之第一凹部802b之寬度或第二銲墊90b之第二凹部902b之寬度大於任一孔部100b之直徑。於本發明之一實施例中,複數個第一凹部802b於上視圖上大致對齊複數個第二凹部902b。於本發明之另一實施例中,複數個第一凹部802b於上視圖上與複數個第二凹部902b係錯置。
於本發明之一實施例中,如第19圖所示,第一銲墊80b覆蓋於第三絕緣層開口701b上,第二銲墊90b覆蓋於另一第三絕緣層開口702b上,由於第三絕緣層開口701b包含一最大寬度大於另一第三絕緣層開口702b之一最大寬度,以至於第一銲墊80b包含一最大寬度大於第二銲墊90b之一最大寬度。不同大小的第一銲墊80b及第二銲墊90b可便於封裝焊接時辨識其焊墊對應連接之電性,避免焊接至錯誤電性銲墊的情形發生。
於本發明之一實施例中,於發光元件的上視圖上,第三絕緣層開口701b包含一面積大於或小於第一銲墊80b之一面積。
於本發明之另一實施例中,第一凸部801b與第二凸部901b之間的最短距離小於第一凹部802b與第二凹部902b之間的最大距離。
於本發明之另一實施例中,第一銲墊80b包含一第一平邊803b與第一凸部801b及第一凹部802b相對,第二銲墊90b包含一第二平邊903b與第二凸部901b及第二凹部902b相對。第一銲墊80b之第一平邊803b與第一凸部801b之間包含一最大距離大於第一凸部801b與第二凸部901b之間的最短距離。第二銲墊90b之第二平邊903b與第二凸部901b之間包含一最大距離大於第一凸部801b與第二凸部901b之間的最短距離。
於本發明之另一實施例中,第一銲墊80b之複數個第一凹部802b之曲率半徑不同於第一銲墊80b之複數個第一凸部801b之一曲率半徑,例如第一銲墊80b之複數個第一凹部802b之一曲率半徑大於或小於第一銲墊80b之複數個第一凸部801b之一曲率半徑。於本發明之另一實施例中,第二銲墊90b之複數個第二凹部902b之曲率半徑大於或小於第二銲墊90b之複數個第二凸部901b之一曲率半徑。
於本發明之另一實施例中,第一銲墊80b之第一凸部801b之一曲率半徑大於或小於第二銲墊90b之第二銲墊90b之第二凸部901b之一曲率半徑。
於本發明之另一實施例中,第一銲墊80b之複數個第一凹部802b與第二銲墊90b之複數個第二凹部902b相對,複數個第一凹部802b之一曲率半徑大於或小於複數個第二凹部902b之一曲率半徑。
於本發明之另一實施例中,第一銲墊80b的形狀與第二銲墊90b的形狀不同,例如第一銲墊80b的形狀為矩形,第二銲墊90b的形狀為梳狀。
於本發明之另一實施例中,第一銲墊80b的尺寸與第二銲墊90b的尺寸不同,例如第一銲墊80b的面積大於第二銲墊90b的面積。
第20圖係為第19圖沿著A-A'之剖面圖。根據本實施例所揭露的發光元件3為一覆晶式發光二極體元件。發光元件3包含一基板11b;一或多個半導體結構1000b位於基板11b上,其中半導體結構1000b包含一半導體疊層10,半導體疊層101l 包含一第一半導體層101b,一第二半導體層102b,以及一活性層103b位於第一半導體層101b及第二半導體層102b之間,多個半導體結構1000b藉由第一半導體層101b彼此相連;一環繞部111b環繞一或多個半導體結構1000b,其中環繞部111b裸露出第一半導體層101b之一第一表面1011b;以及一第一銲墊80b及一第二銲墊90b位於一或多個半導體結構1000b上。如第19圖及第20圖所示,一或多個半導體結構1000b各包含複數個外側壁1001b及複數個內側壁1002b,其中外側壁1001b之一端與第二半導體層102b之一表面102s相連,外側壁1001b之另一端與第一半導體層101b之第一表面1011b相連;內側壁1002b之一端與第二半導體層102b之表面102s相連,內側壁1002b之另一端與第一半導體層101b之第二表面1012b相連。
於本發明之一實施例中,發光元件3包含一邊長大於30 mil時,發光元件3更包含一或多個孔部100b穿過第二半導體層102b及活性層103b裸露出第一半導體層101b之一或多個第二表面1012b;以及接觸層60b位於第一半導體層101b之一第一表面1011b上以環繞一或多個半導體結構1000b之周圍並與第一半導體層101b接觸以形成電連接,以及形成於第一半導體層101b之一或多個第二表面1012b上以覆蓋一或多個孔部100b並與第一半導體層101b接觸以形成電連接,其中接觸層60b包含第一接觸層601b及第二接觸層602b,第一接觸層601b位於第二半導體層之上,包圍第二半導體層之一側壁,並與第一半導體層相連接,第二接觸層位於第二半導體層之上,並與第二半導體層相連接,第二接觸層602b為第一接觸層601b所環繞,第一接觸層601b及第二接觸層602b彼此互不重疊。
於本發明之一實施例中,發光元件3包含一邊長小於30 mil時,為了取得較多的發光面積,發光元件3可不包含任何孔部100b。
於本發明之一實施例中,於發光元件3之上視圖上,接觸層60b之總表面積大於活性層103b之總表面積。
於本發明之一實施例中,於發光元件3之上視圖上,接觸層60b外圍之總邊長大於活性層103b外圍之總邊長。
於本發明之一實施例中,於發光元件3之上視圖上,第一接觸層601b包含一面積大於第二接觸層602b之一面積。
於本發明之一實施例中,第一銲墊80b及第二銲墊90b之形成位置係繞開孔部100b,以至於任一孔部100b未被第一銲墊80b或第二銲墊90b所覆蓋。
於本發明之一實施例中,於發光元件3之剖面圖下,與第一半導體層101b相連接之第一接觸層601b不位於第二銲墊90b下方。
於本發明之一實施例中,第一銲墊80b及第二銲墊90b之間之最小距離大於50μm。
於本發明之一實施例中,第一銲墊80b及第二銲墊90b之間之距離小於於300μm。
於本發明之一實施例中,第一銲墊80b及第二銲墊90b可為一或多層包含金屬材料之結構。第一銲墊80b及第二銲墊90b之材料包含金屬材料,例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金。當第一銲墊80b及第二銲墊90b為多層結構時,第一銲墊80b包含第一下層銲墊(圖未示)及第一上層銲墊(圖未示),第二銲墊90b包含第二下層銲墊(圖未示)及第二上層銲墊(圖未示)。上層銲墊與下層銲墊分別具有不同的功能。上層銲墊的功能主要用於焊接與形成引線,藉由上層銲墊,發光元件3能夠以倒裝晶片形式,使用solder焊料或AuSn共晶接合而安裝於安裝基板上。上層銲墊的具體金屬材料包含高延展性的材料,例如鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、銅(Cu)、金(Au)、鎢(W)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)、鋨(Os)。上層銲墊可以為上述材料的單層、合金或多層膜。於本發明之一實施例中,上層銲墊之材料優選地包含鎳(Ni)及/或金(Au),且上層銲墊為一單層或多層。下層銲墊的功能係與接觸層60b、反射層40b、或阻障層41b形成穩定的界面,例如提高第一下層銲墊與接觸層60b的介面的接合強度,或是提高第二下層銲墊與反射層40b及/或阻障層41b的介面的接合強度。下層銲墊的另一功能為防止solder焊料或AuSn共晶中的錫(Sn)擴散進入到反射結構中,破壞反射結構的反射率。因此,下層銲墊優選地包含金(Au)、銅(Cu)以外之金屬材料,例如鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)、鋨(Os),下層銲墊可以為上述材料的單層、合金或多層膜。於本發明之一實施例中,下層銲墊優選地包含鈦(Ti)、鋁(Al)的多層膜,或是鉻(Cr)、鋁(Al)的多層膜。
於本發明之一實施例中,當發光元件3藉由solder焊料以倒裝晶片形式而安裝於封裝基板上時,第一銲墊80b及第二銲墊90b之間可具有一高度差H。如第20圖所示,由於第一銲墊80b下方的第二絕緣層50b覆蓋反射層40b,而第二銲墊90b下方的第二絕緣層50b則包含第二絕緣層開口502b以裸露出反射層40b或阻障層41b,因此當第一銲墊80b及第二銲墊90b別形成於第三絕緣層開口701b及另一第三絕緣層開口702b中時,第一銲墊80b之最頂面80s與第二銲墊90b之最頂面90s相比,第一銲墊80b之最頂面80s高於二銲墊90b之最頂面90s。換句話說,第一銲墊80b之最頂面80s及第二銲墊90b之最頂面90s之間具有高度差H,且第一銲墊80b及第二銲墊90b之間的高度差H大致與第二絕緣層50b之厚度相同。於一實施例中,第一銲墊80b及第二銲墊90b之間的高度差可介於0.5μm~2.5μm之間,例如為1.5μm。當第一銲墊80b及第二銲墊90b別形成於第三絕緣層開口701b及另一第三絕緣層開口702b中時,第一銲墊80b藉由第三絕緣層開口701b以與第一接觸層601b相接觸時,並自第三絕緣層開口701b延伸覆蓋於第三絕緣層70b之部分表面上,而第二銲墊90b藉由另一第三絕緣層開口702b以與第二接觸層602b相接觸,並自另一第三絕緣層開口702b延伸覆蓋於第三絕緣層70b之部分表面上。
第21圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件4的上視圖。第22圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件4的剖面圖。發光元件4與上述實施例中的發光元件3相比,除了第一銲墊及第二銲墊之結構不同外,發光元件4與發光元件3具有大致相同之結構,發光元件4和發光元件3具有相同標號之元件在此不再贅述。當發光元件4藉由AuSn共晶接合以倒裝晶片形式而安裝於封裝基板上時,第一銲墊80b及第二銲墊90b之間的高度差越小越好,以增加銲墊與封裝基板之間的穩固性。如第22圖所示,第一銲墊80b下方的第二絕緣層50b覆蓋反射層40b,而第二銲墊90b下方的第二絕緣層50b則包含第二絕緣層開口502b以裸露出反射層40b或阻障層41b。於本實施例中,為了減少第一銲墊80b之最頂面80s及第二銲墊90b之最頂面90s之間的高度差,第三絕緣層開口701b包含一寬度大於另一第三絕緣層開口702b之一寬度。當第一銲墊80b及第二銲墊90b別形成於第三絕緣層開口701b及另一第三絕緣層開口702b中時,第一銲墊80b之整體形成於第三絕緣層開口701b中以與第一接觸層601b相接觸,第二銲墊90b係形成於另一第三絕緣層開口702b與反射層40b及/或阻障層41b相接觸,且第二銲墊90b自第三絕緣層開口702b延伸覆蓋於第三絕緣層70b之部分表面上。換句話說,第三絕緣層未形成於第一銲墊80b之下方,但是第三絕緣層之一部分形成於第二銲墊90b之下方。於本實施例中,第一銲墊80b及第二銲墊90b之間的高度差小於0.5μm,較佳小於0.1μm,更佳小於0.05μm。
第23圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件5的剖面圖。發光元件5與上述實施例中的發光元件3、發光元件4相比,除了第二銲墊之結構不同外,發光元件5與發光元件3、發光元件4具有大致相同之結構,發光元件5與發光元件3、發光元件4具有相同標號之元件在此不再贅述。當發光元件5藉由AuSn共晶接合以倒裝晶片形式而安裝於封裝基板上時,第一銲墊80b及第二銲墊90b之間的高度差越小越好,以增加銲墊與封裝基板之間的穩固性。如上所述,除了藉由形成部分第三絕緣層於第二銲墊90b之下方,亦可藉由於第二銲墊90b之下方形成一第二緩衝墊910b以減少第一銲墊80b之頂面及第二銲墊90b之頂面間的高度差。如第23圖所示,第一銲墊80b下方的第二絕緣層50b覆蓋反射層40b,而第二銲墊90b下方的第二絕緣層50b則包含第二絕緣層開口502b以裸露出反射層40b或阻障層41b。於本實施例中,第一銲墊80b之整體形成於第三絕緣層開口701b中以與第一接觸層601b相接觸,第二銲墊90b之整體形成於另一第三絕緣層開口702b中以與第二接觸層602b相接觸,換句話說,第三絕緣層未形成於第一銲墊80b之下方及第二銲墊90b之下方。於本實施例中,藉由位於第二銲墊90b及第二接觸層602b之間的第二緩衝墊910b,以減少第一銲墊80b之頂面及第二銲墊90b之頂面間的高度差,其中第二緩衝墊910b優選地包含金(Au)、銅(Cu)以外之金屬材料,例鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)、鋨(Os),以防止AuSn共晶中的錫(Sn)擴散進入到發光元件5中。於本實施例中,第一銲墊80b之頂面及第二銲墊90b之頂面間的高度差小於0.5μm,較佳小於0.1μm,更佳小於0.05μm。於本實施例中,第二緩衝墊910b包含一厚度大致與第二絕緣層50b之厚度相同。
第24圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件6的剖面圖。發光元件6與上述實施例中的發光元件3、發光元件4相比,除了第一銲墊80b下方之第三絕緣層70b結構不同外,發光元件6與發光元件3、發光元件4具有大致相同之結構,發光元件6與發光元件3、發光元件4具有相同標號之元件在此不再贅述。如第24圖所示,第三絕緣層70b可藉由蒸鍍或沉積等方式形成於半導體疊層10b上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化,於第一接觸層601b上形成一第三絕緣層開口701b以裸露第一接觸層601b,及於第二接觸層602b上形成另一第三絕緣層開口702b以裸露第二接觸層602b。第一銲墊80b及第二銲墊90b可藉由電鍍、蒸鍍或沉積等方式形成於半導體疊層10b上,再藉由微影、蝕刻之方式進行圖案化。第一銲墊80b藉由第三絕緣層開口701b與第一接觸層601b相接觸,並透過第一接觸層601b與第一半導體層101b形成電連接。為了避免在形成第三絕緣層開口701b之蝕刻過程中,第一銲墊80b下方的第一接觸層601b與第二絕緣層50b在蝕刻第三絕緣層70b時被過度蝕刻移除而露出反射層40b及/或阻障層41b,因此減少第一銲墊80b下方第三絕緣層70b被蝕刻形成第三絕緣層開口701b的面積,保留第一部分第三絕緣層70b位於第一銲墊80b與第一接觸層601b之間,並完全被第一銲墊80b所包覆,另一第二部分第三絕緣層70b位於第一銲墊80b之周圍,第一部分和第二部分第三絕緣層70b之間的間隙構成第三絕緣層開口701b。具體而言,為第一銲墊80b所完全包覆的第一部分第三絕緣層70b包含一寬度大於銲墊80b下方的第三絕緣層開口701b之寬度。於本實施例中,於發光元件之上視圖上,第三絕緣層開口701b為一環狀開口。
第25圖係為依本發明一實施例之發光裝置之示意圖。將前述實施例中的半導體發光元件1、發光元件2、發光元件3、發光元件4、發光元件5或發光元件6以倒裝晶片之形式安裝於封裝基板51 之第一墊片511、第二墊片512上。第一墊片511、第二墊片512之間藉由一包含絕緣材料之絕緣部53做電性絕緣 。倒裝晶片安裝係將與電極形成面相對之成長基板11a,11b之一側設為主要的光取出面。為了增加發光裝置之光取出效率,可於半導體發光元件1、發光元件2、發光元件3、發光元件4、發光元件5或發光元件6之周圍設置一反射結構54。
第26圖係為依本發明一實施例之發光裝置之示意圖。一球泡燈600包括一燈罩602、一反射鏡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618。發光模組610包含一承載部606,以及複數個發光元件608位於承載部606上,其中複數個發光元件608可為前述實施例中的半導體發光元件1、發光元件2、發光元件3、發光元件4、發光元件5或發光元件6。
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。
1,2,3,4,5,6:發光元件
11a,11b:基板
10a,10b:半導體疊層
101a,101b:第一半導體層
102a,102b:第二半導體層
103a,103b:活性層
100a,100b:孔部
102s:表面
1011a,1011b:第一表面
1012a,1012b:第二表面
110a:第四絕緣層
111a,111b:環繞部
20a,20b:第一絕緣層
200a,200b:第一絕緣層環繞區
201a,201b:第一絕緣層覆蓋區
202a,202b:第一絕緣層開口
203a,203b:第一絕緣層開口
30a,30b:透明導電層
300b:透明導電層開口
301a,301b:透明導電層外緣
40a,40b:反射層
400b:反射層開口
401a,401b:反射層外緣
41a,41b:阻障層
410b:阻障層開口
411a,411b:阻障層外緣
50a,50b:第二絕緣層
501a,501b:第二絕緣層開口
502a,502b:第二絕緣層開口
5020b:環狀開口
5021b:側壁
60a,60b:接觸層
600a,600b:頂針區
602a:接觸層開口
601b:第一接觸層
6011b:第一接觸層側壁
602b:第二接觸層
6021b:第二接觸層側壁
70a,70b:第三絕緣層
701a,702a:第三絕緣層開口
701b,702b:第三絕緣層開口
80a,80b:第一銲墊
90a,90b:第二銲墊
800a:第一銲墊開口
801b:第一凸部
802a:第一側邊
802b:第一凹部
803b:第一平邊
804a:第一凹部
805a:第一上層銲墊
807a:第一下層銲墊
810a:第一緩衝墊
900a:第二銲墊開口
901b:第二凸部
902a:第二側邊
902b:第二凹部
903b:第二平邊
904a:第二凹部
905a:第二上層銲墊
907a:第二下層銲墊
910a,910b:第二緩衝墊
1000a,1000b:半導體結構
1001a,1001b:第二外側壁
1002a,1002b:內側壁
1003a,1003b:第一外側壁
51:封裝基板
511:第一墊片
512:第二墊片
53:絕緣部
54:反射結構
600:球泡燈
602:燈罩
604:反射鏡
606:承載部
608:發光元件
610:發光模組
612:燈座
614:散熱片
616:連接部
618:電連接元件
第1A~7C圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件1或發光元件2的製造方法。
第8圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件1的上視圖。
第9A圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件1的剖面圖。
第9B圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件1的剖面圖。
第10圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件2的上視圖。
第11A圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件2的剖面圖。
第11B圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件2的剖面圖。
第12A~18B圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件3或發光元件4的製造方法。
第19圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件3的上視圖。
第20圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件3的剖面圖。
第21圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件4的上視圖。
第22圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件4的剖面圖。
第23圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件5的剖面圖。
第24圖係本發明一實施例中所揭示之發光元件6的剖面圖。
第25圖係為依本發明一實施例之發光裝置的結構示意圖。
第26圖係為依本發明一實施例之發光裝置的結構示意圖。
1:發光元件
11a:基板
10a:半導體疊層
101a:第一半導體層
102a:第二半導體層
103a:活性層
100a:孔部
1011a:第一表面
1012a:第二表面
111a:環繞部
20a:第一絕緣層
30a:透明導電層
40a:反射層
41a:阻障層
50a:第二絕緣層
60a:接觸層
70a:第三絕緣層
80a:第一銲墊
90a:第二銲墊
600a:頂針區
800a:第一銲墊開口
900a:第二銲墊開口
805a:第一上層銲墊
807a:第一下層銲墊
905a:第二上層銲墊
907a:第二下層銲墊
1000a:半導體結構
1003a:第一外側壁
1001a:第二外側壁
1002a:內側壁

Claims (10)

  1. 一發光元件,包含: 一半導體結構具有一第一半導體層,一第二半導體層,以及一活性層位於該第一半導體層及該第二半導體層之間; 一環繞部環繞該半導體結構並裸露出該第一半導體層之一第一表面; 一孔部穿過該第二半導體層及該活性層並裸露出該第一半導體層之一第二表面; 一第一接觸層覆蓋該第一表面與該第二表面以接觸該第一半導體層,並覆蓋於該第二半導體層之上; 一第二接觸層位於該第二半導體層上; 一第一銲墊位於該半導體結構上;以及 一第二銲墊位於該半導體結構上並與該第一銲墊相隔一距離,其中該第一銲墊與該第二銲墊之一形成位置係繞開該孔部之一形成位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件,更包含一基板具有一表面,其中該半導體結構包含一第一外側壁與該基板之該表面相接以及一第二外側壁與該第一半導體層之該第一表面相接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件,更包含多個孔部穿過該第二半導體層及該活性層並裸露出該第一半導體層之該第二表面,其中該多個孔部之兩相鄰個孔部之間包含一第一最短距離,鄰近該發光元件之一邊緣之該多個孔部之任一個與該半導體結構之該第一外側壁之間包含一第二最短距離,其中該第一最短距離大於該第二最短距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件,更包含一透明導電層位於該第二半導體層上,以及一反射層包含一布拉格反射結構位於該透明導電層上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件,更包含一透明導電層位於該第二半導體層上,以及一反射層包含銀(Ag)、鋁(Al)、或銠(Rh)位於該透明導電層上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件,其中該第一接觸層環繞該第二接觸層。
  7. 如申請專利範圍第1項或第5項所述的發光元件,其中該第一接觸層包含一面積大於該第二接觸層所包含之一面積。
  8. 如申請專利範圍第1項、第5項或第6項所述的發光元件,其中該第一接觸層不位於該第二銲墊下方。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的發光元件,其中該第一接觸層與該第一焊墊相接之一側以及該第二接觸層與該第二焊墊相接之一側包含一金屬材料係選自鈦(Ti)及鉑(Pt)所構成之一群組。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件,其中該第一銲墊及該第二銲墊90b之間具有一距離小於300μm。
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