TWI491074B - Nitride-based semiconductor light-emitting element - Google Patents

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TWI491074B TW097137795A TW97137795A TWI491074B TW I491074 B TWI491074 B TW I491074B TW 097137795 A TW097137795 A TW 097137795A TW 97137795 A TW97137795 A TW 97137795A TW I491074 B TWI491074 B TW I491074B
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Description

氮化物系半導體發光元件
本發明係有關於一種發光元件，尤指一種氮化物系半導體發光元件。
按，發光二極體(Light Emitting DiodeLED)是由半導體材料所製成之發光元件，元件具有兩個電極端子，在端子間施加電壓，通入極小的電流，經由電子電洞之結合可將剩餘能量以光的形式激發釋出，此即發光二極體之基本發光原理。發光二極體不同於一般白熾燈泡，發光二極體係屬冷發光，具有耗電量低、元件壽命長、無須暖燈時間及反應速度快等優點，再加上其體積小、耐震動、適合量產，容易配合應用上的需求製成極小或陣列式的元件，目前發光二極體已普遍使用於資訊、通訊及消費性電子產品的指示器與顯示裝置上，成為日常生活中不可或缺的重要元件。
目前為了增加發光二極體之發光面積，透過特殊的電極圖案設計，以增加發光二極體之發光面積。因習知發光二極體之P型電極覆蓋P型半導體層大部分之面積，導致發光二極體之發光效率不佳之問題。
有鑑於上述問題，本發明提供一種氮化物系半導體發光元件，透過特殊的電極圖案設計，以增加發光二極體之發光面積，進而提升發光二極體之發光效率。
本發明之主要目的，係在於提供一種氮化物系半導體發光元件，N型電極設於P型電極內，N型電極的面積較小，以增加該發光元件之發光面積。
為了達到上述之目的，本發明係提供一種氮化物系半導體發光元件，該發光元件包含一發光磊晶層、一P型電極及一N型電極，該P型電極及該N型電極設於該發光磊晶層，該N型電極位於該P型電極之內側，該P 型電極從該發光磊晶層之邊緣向該N型電極呈輻射狀延伸，該N型電極沿著該P型電極之內側向內呈輻射狀延伸。
茲為使　貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：請參閱第一及二圖，係本發明之一較佳實例之俯視示意圖及本發明之一較佳實施例之第一局部剖面示意圖。如圖所示，本實施例提供一種氮化物系半導體發光元件，第二圖為第一圖之俯視示意圖中A-A'之剖面示意圖，該發光元件1包含一發光磊晶層10、一P型電極12及一N型電極14，該發光磊晶層10包含一N型半導體層101、一發光層103及一P型半導體層105，該發光層103設於該N型半導體層101，該P型半導體層105設於該發光層103。該P型電極12設於該P型半導體層105，並與該發光層103相對。該M型電極14設於該M型半導體層101，並位於該發光層103及該N型半導體層101之一側。
由該發光元件1之俯視示意圖觀之，該P型電極12包含二凸狀結構121，該二凸狀結構121設置於對稱位置，並沿著該發光磊晶層10之邊緣向該N型電極14呈輻射狀延伸形成一條狀結構122。於本實施例之該P型電極12為一封閉結構，而該N型電極14設於該P型電極12之內側。該N型電極14亦包含二凸狀結構141，該二凸狀結構141亦設置於對稱位置，並沿著該P型電極12向內呈輻射狀延伸形成一條狀結構142，如此該N型電極14包含一第一區域143及一第二區域145，該第二區域145位於該第一區域143之一側，該P型電極12包含一第一分支123及一第二分支125，該第一分支123延伸至該N型電極14之該第一區域143，該第二分支125延伸至該N型電極14之該第二區域145。
從第二圖觀之，該P型電極12的截面寬度(w1)與其截面高度(h1)之比值係介於0.3與10之間，而該P型電極12的截面寬度(w1)與其截面高度 (h1)之最佳比值係介於0.5與5之間。該N型電極14的截面寬度(w2)與其截面高度(h2)之比值係介於0.3與10之間，該N型電極14的截面寬度(w2)與其截面高度(h2)之最佳比值係介於0.5與5之間。該P型電極12之截面積係大於該N型電極14之截面積。
另從該俯視圖觀之，該P型電極12之周長係大於該N型電極14之周長，而該P型電極12及該N型電極14的總面積係小於該發光磊晶層10之面積之百分之十五。該P型電極12外側之邊緣與該發光磊晶層10之邊緣間之距離係介於2μm與300μm之間，而該P型電極12外側之邊緣與該發光磊晶層10之邊緣間之最佳距離係介於50μm與150μm之間。該P型電極12外側之邊緣與該發光磊晶層10之邊緣間之距離不大於該P型電極12內側之邊緣與該N型電極14外側之邊緣間之距離，該P型電極12內側之邊緣與該N型電極14外側之邊緣間之距離不為一固定值，經由上述條件所得到之電極圖案，有效增加該發光元件1之發光面積。而本實施例所提供之電極圖案僅為本發明多個實施例之一。
請一併參閱第三圖，係本發明之一較佳實施例之第二剖面示意圖。如圖所示，第三圖為第一圖中B-B'之剖面示意圖，該N型電極14之凸狀結構141靠近該P型半導體層105及該發光層103之一邊與該P型半導體層105間之距離係介於0.1μm與100μm之間，而N型電極14之凸狀結構141靠近該P型半導體層105及該發光層103之一邊與該P型半導體層105間之最佳距離係小於20μm。而本實施例之該N型電極14之凸狀結構141靠近該P型半導體層105及該發光層103之一邊與該P型半導體層105間之距離係大於該第二圖之該N型電極14之條狀結構142靠近該P型半導體層105及該發光層103之一邊與該P型半導體層105間之距離，以防止打線偏移。
請參閱第四圖，係本發明之另一較佳實施例之剖面示意圖。如圖所示，承第二圖，該發光元件1包含該發光磊晶層10、該P型電極12及該N型電極14，該發光磊晶層10包含該N型半導體層101、該發光層103及該P型半導體層105，該發光層103設於該N型半導體層101，該P型半導體層105 設於該發光層103，該P型電極12設於該P型半導體層105，該N型電極14設於該N型半導體層101，並位於該N型半導體層101及該發光層103之一側。而本實施例之發光元件1係於該P型電極12與該P型半導體層105間更設有一透明導電層16。
請參閱第五圖，係本發明之另一較佳實施例之剖面示意圖。如圖所示，承第二圖，該發光元件1包含該發光磊晶層10、該P型電極12及該N型電極14，該P型電極12及該N型電極14設於該發光磊晶層10。而本實施例之發光元件1係於該發光磊晶層10更設有一基板18，該基板18與該P型電極12及該N型電極14相對。
由上述可知，本發明係提供一種氮化物系半導體發光元件，本發明之特徵在於該N型電極設於該P型電極內側，該P型電極沿著該發光磊晶層之邊緣向該N型電極呈輻射狀延伸，該N型電極沿著該P型電極之內側向內呈輻射狀延伸。如此該N型電極因於該P型電極之內側，該N型電極所佔之面積較小，所以可增加該發光元件之發光面積。
綜上所述，本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈　鈞局早日賜准利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
1‧‧‧發光元件
10‧‧‧發光磊晶層
101‧‧‧第一半導體層
103‧‧‧發光層
105‧‧‧第二半導體層
12‧‧‧第一電極
121‧‧‧凸狀結構
122‧‧‧條狀結構
123‧‧‧第一分支
125‧‧‧第二分支
14‧‧‧第二電極
141‧‧‧凸狀結構
142‧‧‧條狀結構
143‧‧‧第一區域
145‧‧‧第二區域
16‧‧‧透明導電層
18‧‧‧基板
第一圖：本發明之一較佳實施例之俯視示意圖；第二圖：本發明之一較佳實施例之第一剖面示意圖；第三圖：本發明之一較佳實施例之第二部剖面示意圖；第四圖：本發明之另一較佳實施例之剖面示意圖；及第五圖：本發明之另一較佳實施例之剖面示意圖。
1‧‧‧發光元件
10‧‧‧發光磊晶層
12‧‧‧P型電極
121‧‧‧凸狀結構
122‧‧‧條狀結構
123‧‧‧第一分支
125‧‧‧第二分支
14‧‧‧N型電極
141‧‧‧凸狀結構
142‧‧‧條狀結構
143‧‧‧第一區域
145‧‧‧第二區域

Claims (35)

  1. 一種氮化物系半導體發光元件，係包含：一發光磊晶層，其更包含：一N型半導體層；一發光層，設於該N型半導體層；以及一P型半導體層，設於該發光層；一P型電極，設於該發光磊晶層之該P型半導體層上，且該P型電極包圍出一區域；以及一N型電極，設於該發光磊晶層之該N型半導體層上，並位於該區域內；其中，該N型電極包含至少兩個凸狀結構，且該等凸狀結構分別靠近於該區域之一側，且該P型電極及該N型電極的總面積係小於該發光磊晶層的面積之百分之十五。
  2. 一種氮化物系半導體發光元件，係包含：一發光磊晶層，其更包含：一N型半導體層；一發光層，設於該N型半導體層；以及一P型半導體層，設於該發光層；一P型電極，設於該發光磊晶層之該P型半導體層上，且該P型電極包圍出一區域；以及一N型電極，設於該發光磊晶層之該N型半導體層上，並位於該區域內；其中，該N型電極包含至少兩個凸狀結構，且該等凸狀結構分別靠近於該區域之一側，且該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之距離係介於2μm與300μm之間。
  3. 一種氮化物系半導體發光元件，係包含：一發光磊晶層，其更包含： 一N型半導體層；一發光層，設於該N型半導體層；以及一P型半導體層，設於該發光層；一P型電極，設於該發光磊晶層之該P型半導體層上，且該P型電極包圍出一區域；以及一N型電極，設於該發光磊晶層之該N型半導體層上，並位於該區域內；其中，該N型電極包含至少兩個凸狀結構，且該等凸狀結構分別靠近於該區域之一側，且該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之距離不大於該P型電極內側之邊緣與該N型電極外側之邊緣間之距離。
  4. 一種氮化物系半導體發光元件，係包含：一發光磊晶層，其更包含：一N型半導體層；一發光層，設於該N型半導體層；以及一P型半導體層，設於該發光層；一P型電極，設於該發光磊晶層之該P型半導體層上，且該P型電極為一封閉結構而包圍出一區域；以及一N型電極，設於該發光磊晶層之該N型半導體層上，並位於該區域內；其中，該N型電極包含至少兩個凸狀結構，且該等凸狀結構分別靠近於該區域之一側。
  5. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，更包含：一透明導電層，設於該P型半導體層及該P型電極之間。
  6. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極之面積大於該N型電極之面積。
  7. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極之周長大於該N型電極之周長。
  8. 如申請專利範圍第2至4項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極及該N型電極的總面積係小於該發光磊晶層的面積之百分之十五。
  9. 如申請專利範圍第1項與第3至4項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之距離係介於2μm與300μm之間。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之最佳距離係介於50μm與150μm之間。
  11. 如申請專利範圍第1至2項與第4項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之距離不大於該P型電極內側之邊緣與該N型電極外側之邊緣間之距離。
  12. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該N型電極包含：一第一區域；以及一第二區域，位於該第一區域之一側。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極包含：一第一分支，設於該N型電極之該第一區域；以及一第二分支，設於該N型電極之該第二區域。
  14. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，更包含：一基板，設於該發光磊晶層，並與該P型電極及該N型電極相對。
  15. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極為一封閉結構。
  16. 一種氮化物系半導體發光元件，係包含：一發光磊晶層，其更包含：一N型半導體層；一發光層，設於該N型半導體層；以及一P型半導體層，設於該發光層；一P型電極，設於該發光磊晶層之該P型半導體層，並與該發光層相對；以及一N型電極，設於該發光磊晶層之該N型半導體層，並位於該P型電極之內側，該N型電極包含至少一條狀結構及至少一凸狀結構；其中，該N型電極之該條狀結構靠近該發光磊晶層之一邊與該發光磊晶層間之距離小於該N型電極之該凸狀結構靠近該發光磊晶層之一邊與該發光磊晶層間之距離。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極包含至少一條狀結構及至少一凸狀結構。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極之面積大於該N型電極之面積。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極之周長大於該N型電極之周長。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極及該N型電極的總面積係小於該發光磊晶層的面積之百分之十五。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之距離係介於2μm與300μm之間。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之最佳距離係介於50μm與150μm之間。
  23. 如申請專利範圍第16項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型 電極之外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之距離不大於該P型電極之內側之邊緣與該N型電極之外側之邊緣間之距離。
  24. 如申請專利範圍第16項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極為一封閉結構。
  25. 一種氮化物系半導體發光元件，係包含：一發光磊晶層，其更包含：一N型半導體層；一發光層，設於該N型半導體層；以及一P型半導體層，設於該發光層；一P型電極，設於該發光磊晶層之該P型半導體層，並與該發光層相對；以及一N型電極，設於該發光磊晶層之該N型半導體層，並位於該P型電極之內側；其中，該P型電極之寬度與該P型電極之高度比值係介於0.3與10之間。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該N型電極之寬度與該N型電極之高度之比值係介於0.3與10之間。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極之寬度與該P型電極之高度之最佳比值係介於0.5與5之間。
  28. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該N型電極之寬度與該N型電極之高度之最佳比值係介於0.5與5之間。
  29. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極之面積大於該N型電極之面積。
  30. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極之周長大於該N型電極之周長。
  31. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極及該N型電極的總面積係小於該發光磊晶層的面積之百分之十五。
  32. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之距離係介於2μm與300μm之間。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之最佳距離係介於50μm與150μm之間。
  34. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極外側之邊緣與該發光磊晶層之邊緣間之距離不大於該P型電極內側之邊緣與該N型電極外側之邊緣間之距離。
  35. 如申請專利範圍第25項所述之氮化物系半導體發光元件，其中該P型電極為一封閉結構。
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