TWI619266B - 半導體發光元件 - Google Patents

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TWI619266B
TWI619266B TW103101342A TW103101342A TWI619266B TW I619266 B TWI619266 B TW I619266B TW 103101342 A TW103101342 A TW 103101342A TW 103101342 A TW103101342 A TW 103101342A TW I619266 B TWI619266 B TW I619266B
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黃彥傑
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晶元光電股份有限公司
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Abstract

本揭露之半導體發光元件之一實施例包含一基板、設置於該基板上方之一第一導電型半導體層、設置於該第一導電型半導體層上方之一發光結構、以及設置於該發光結構上方之一第二導電型半導體層。在本揭露之一實施例中，該基板包含一上表面以及複數個以週期方式設置於該上表面之凸塊；該第一導電型半導體層包含複數個第一突出部，朝向該凸塊間之基板。在本揭露之一實施例中，該第一突出部係以環狀方式設置於該第一導電型半導體層之外緣區，且該第一突出部與該凸塊分隔。

Description

半導體發光元件
本揭露係關於一種半導體發光元件，特別係關於 一種半導體發光元件，其藉由在基板上形成複數個凸塊及在基板上方之第一導電半導體層之外緣區以環狀方式形成複數個突出部(朝向凸塊間之基板且與凸塊分隔)，俾便以不同角度散射/繞射發光結構產生之光束進而提昇取光效率。
半導體發光元件(例如發光二極體)，已經被廣泛 地應用在各種交通號誌、車用電子、液晶顯示器背光模組以及一般照明等。發光二極體基本上係在基板上依序形成n型半導體層、發光區域、p型半導體層，並採用在p型半導體層及n型半導體層上形成電極，藉由自半導體層注入之電洞與電子再結合，在發光區域上產生光束，其經由p型半導體層上之透光性電極或基板射出發光二極體。用於製造可見光發光二極體的常用材料包括各種III-V族化合物，包括用於製造綠、黃、橙或紅光發光二極體的磷化鋁鎵銦(AlGaInP)以及用於製造藍光或紫外光發光二極體的氮化鎵(GaN)，其中氮化鎵發光二 極體是成長在藍寶石基板上。
如何將發光層所產生的光束取出至發光元件外 部，乃目前半導體發光元件之重要的改善問題。在習知技術中，研發人員使用透明電極，俾便發光層朝向上方發出之光束不致於在傳播至外界的路徑上受到阻礙物阻擋，或對發光層朝向下方發出之光束，設置反射層俾便將光束反射至上方。然而，除了向上及向下光束之外，發光層亦向其它方向發射光束，部分的光束因發生全反射而在發光元件之內部重複進行反射，最終被發光層本身吸收而衰減消滅，無法傳播至發光元件之外界。
台灣專利公告第561632揭示一種發光元件，其在 基板之表面部分形成使發光區域產生之光散射或繞射之至少一個凹部及/或凸塊。凹部及/凸塊形成半導體層上不產生結晶缺陷的形狀。另，台灣專利公告第536841揭示一種發光元件，其係藉由第一層(基板)施行凹凸加工，並使具有與第一層不同折射率之第二層埋藏於該凹凸而成長(或在成為成長基礎的結晶層上，使第一結晶成長為凹凸狀，然後再成長具有與第一結晶不同折射率的第二結晶)。
本揭露提供一種半導體發光元件，其藉由在基板上形成複數個凸塊及在基板上方之第一導電半導體層之外緣區以環狀方式形成複數個突出部(朝向凸塊間之基板且與凸 塊分隔)，俾便以不同角度散射/繞射發光結構產生之光束進而提昇取光效率。
本揭露之半導體發光元件之一實施例包含一基 板、設置於該基板上方之一第一導電型半導體層、設置於該第一導電型半導體層上方之一發光結構、以及設置於該發光結構上方之一第二導電型半導體層。在本揭露之一實施例中，該基板包含一上表面以及複數個以週期方式設置於該上表面之凸塊；該第一導電型半導體層包含複數個第一突出部，朝向該凸塊間之基板。在本揭露之一實施例中，該第一突出部係以環狀方式設置於該第一導電型半導體層之外緣區，且該第一突出部與該凸塊分隔。
上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。
10‧‧‧半導體發光元件
12‧‧‧基板
12A‧‧‧上表面
14‧‧‧N型半導體層
16‧‧‧發光結構
18‧‧‧P型半導體層
20‧‧‧接觸層
22‧‧‧導電透明層
24‧‧‧第一電極
26‧‧‧第二電極
30‧‧‧凸部
32‧‧‧頂面
34‧‧‧壁面
36‧‧‧斜面
38‧‧‧底面
40‧‧‧外緣區
42‧‧‧第二突出部
44‧‧‧第一突出部
44'‧‧‧第一突出部
46‧‧‧間隙
46'‧‧‧間隙
60‧‧‧半導體發光元件
62‧‧‧基板
62A‧‧‧上表面
64‧‧‧N型半導體層
66‧‧‧發光結構
68‧‧‧P型半導體層
70‧‧‧接觸層
72‧‧‧導電透明層
74‧‧‧第一電極
76‧‧‧第二電極
78‧‧‧結晶層
78A‧‧‧凸部
80‧‧‧凸部
82‧‧‧頂面
84‧‧‧壁面
86‧‧‧斜面
88‧‧‧底面
90‧‧‧外緣區
92‧‧‧第二突出部
94‧‧‧第一突出部
94'‧‧‧第一突出部
96‧‧‧間隙
96'‧‧‧間隙
110‧‧‧半導體發光元件
112‧‧‧基板
112A‧‧‧上表面
114‧‧‧N型半導體層
116‧‧‧發光結構
118‧‧‧P型半導體層
120‧‧‧接觸層
122‧‧‧導電透明層
124‧‧‧第一電極
126‧‧‧第二電極
128‧‧‧結晶層
128A‧‧‧凹部
130‧‧‧凸部
132‧‧‧頂面
134‧‧‧壁面
136‧‧‧斜面
138‧‧‧底面
140‧‧‧脊部
142‧‧‧分支
150‧‧‧外緣區
152‧‧‧第二突出部
154‧‧‧第一突出部
154'‧‧‧第一突出部
156‧‧‧間隙
156'‧‧‧間隙
藉由參照前述說明及下列圖式，本揭露之技術特徵及優點得以獲得完全瞭解。
圖1例示本揭露第一實施例之半導體發光元件之俯視圖。
圖2係沿圖1之剖面線1-1之剖示圖。
圖3例示本揭露第一實施例之基板之俯視圖。
圖4例示本揭露第一實施例之基板之掃瞄式電子影像。
圖5係沿圖1之剖面線1-1之剖示放大圖。
圖6係沿圖1之剖面線2-2之剖示放大圖。
圖7係本揭露第一實施列之放大區域的掃瞄式電子影像。
圖8係本揭露另一實施例沿圖1之剖面線1-1之剖示放大圖。
圖9係本揭露另一實施例沿圖1之剖面線2-2之剖示放大圖。
圖10例示本揭露第二實施例之半導體發光元件之俯視圖。
圖11係沿圖10之剖面線3-3之剖示圖。
圖12例示本揭露第二實施例之基板之全視圖。
圖13係沿圖10之剖面線3-3之剖示放大圖。
圖14係沿圖10之剖面線4-4之剖示放大圖。
圖15係本揭露另一實施例沿圖10之剖面線3-3之剖示放大圖。
圖16係本揭露另一實施例沿圖10之剖面線4-4之剖示放大圖。
圖17例示本揭露第三實施例之半導體發光元件之俯視圖。
圖18係沿圖17之剖面線5-5之剖示圖。
圖19例示本揭露第三實施例之基板之全視圖。
圖20本揭露第三實施例之基板之掃瞄式電子影像。
圖21係沿圖17之剖面線5-5之剖示放大圖。
圖22係沿圖17之剖面線6-6之剖示放大圖。
圖23係本揭露另一實施例沿圖17之剖面線5-5之剖示放大圖。
圖24係本揭露另一實施例沿圖17之剖面線6-6之剖示放大圖。
以下實施例將伴隨著圖式說明本發明之概念，在圖式或說明中，相似或相同之部分係使用相同之標號，並且在圖式中，元件之形狀或厚度可擴大或縮小。需特別注意的是，圖中未繪示或描述之元件，可以是熟習此技藝之人士所知之形式。
圖1例示本揭露第一實施例之半導體發光元件10之俯視圖，圖2係沿圖1之剖面線1-1之剖示圖。在本揭露之一實施例中，該半導體發光元件10包含一基板12、設置於該基 板12上方之一N型半導體層14、設置於該N型半導體層14上方之一發光結構16、設置於該發光結構16上方之一P型半導體層18、設置於該P型半導體層18上方之一接觸層20、設置於該接觸層20上方之一導電透明層22、設置於該N型半導體層14上之一第一電極24、以及設置於該導電透明層22上方之一第二電極26。
圖3例示本揭露第一實施例之基板12之俯視圖，圖4例示本揭露第一實施例之基板12的掃瞄式電子影像。在本揭露之一實施例中，該基板12包含一上表面12A以及複數個以週期方式設置於該上表面12A之凸塊30，該凸塊30係排列成複數個奇數列及複數個偶數列，且在偶數列之各凸塊30係位於鄰近奇數列之二個凸塊30之間。在本揭露之一實施例中，該凸塊30之高度係介於0.5至5微米之間，間隔係介於0.5至10微米之間，寬度係介於0.5至5微米之間。
在本揭露之一實施例中，該凸塊30包含一頂面32、三個壁面34以及三個斜面36，其中該斜面36係夾置於該頂面32與該壁面34之間。在本揭露之一實施例中，該壁面34與該斜面36之傾斜度不同(即與該基板12之上表面12A的夾角不同)，兩者相連且夾角係介於90至180度之間。該凸塊30包含一底面38，具有三個轉角，且該轉角之連線係呈弧狀，亦即該壁面34係呈弧狀。
圖5係沿圖1之剖面線1-1之剖示放大圖，圖6係沿 圖1之剖面線2-2之剖示放大圖，圖7係本揭露第一實施列之放大區域的掃瞄式電子影像。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層14包含複數個第一突出部44，朝向該凸塊30間之基板12。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層14另包含複數個第二突出部42，各朝向該凸塊30之頂面32。在本揭露之一實施例中，該第一突出部44係以環狀方式設置於該第一導電型半導體層14之外緣區40，且該外緣區40之寬度係介於5至10微米，如圖1所示。
在本揭露之一實施例中，該第一突出部44與該凸塊30係藉由一間隙(例如空氣間隙)46彼此分隔，且該間隙46係呈連續狀。該第一突出部44、該第二突出部42、該間隙46、該頂面32、該壁面34及該斜面36係經配置以將來自該發光結構16之各種角度的光束予以散射/繞射至該發光元件10之外部。如此，即可大幅地降低該發光結構16產生之光束在該半導體發光元件10之內部重複進行反射(即內全反射)，因而得以避免該光束被該發光結構16本身吸收而衰減消滅，進而提昇取光效率。
圖8係本揭露另一實施例沿圖1之剖面線1-1之剖示放大圖，圖9係本揭露另一實施例沿圖1之剖面線2-2之剖示放大圖。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層14包含複數個第一突出部44'，朝向該凸塊30間之基板12的上表面12A，該第一突出部44係以環狀方式設置於該第一導電型 半導體層14之外緣區40，且該外緣區40之寬度係介於5至10微米，如圖1所示。
在本揭露之一實施例中，該第一突出部44'接觸該凸塊30間之基板12，且與該凸塊30係藉由一間隙(例如空氣間隙)46'彼此分隔，且該間隙46'係呈不連續狀。該第一突出部44'、該間隙46'、該頂面32、該壁面34及該斜面36係經配置以將來自該發光結構16之各種角度的光束予以散射/繞射至該半導體發光元件10之外部。如此，即可大幅地降低該發光結構16產生之光束在該半導體發光元件10之內部重複進行反射(即內全反射)，因而得以避免該光束被該發光結構16本身吸收而衰減消滅，進而提昇取光效率。
在本揭露之一實施例中，在該第一導電型半導體層14之磊晶程序後，可藉由一濕蝕刻製程形成該間隙46、46'，其蝕刻液可包含氫氟酸、硝酸、磷酸、鹼溶液或醇類與鹼之混合物，其可沿著該基板12之凸塊30與該第一導電型半導體層14之界面蝕刻該第一導電型半導體層14。在本揭露之一實施例中，該第二突出部42可藉由該濕蝕刻製程予以去除，使得該第一導電型半導體層14僅具有該第一突出部44、44'朝向該基板12，如圖8所示。
在本揭露之一實施例中，該基板12包含絕緣透光材料，例如藍寶石(Sapphire)、矽或碳化矽；該N型半導體層14、該發光結構16及該P型半導體層18包含III-V族材料，例如 氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁鎵銦、磷化鎵或磷砷化鎵；該接觸層20包含III-V族材料，例如氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁鎵銦、磷化鎵或磷砷化鎵；該導電透明層22包含氧化銦、氧化錫或氧化銦錫；該發光結構16可以是量子井(quantum well)或是多重量子井(multi-quantum well)，夾置於P型披覆層與N型披覆層之間。此外，該N型半導體層14、該發光結構16及該P型半導體層18之材料亦可II-VI，其可選自硒化鋅鎘(ZnCdSe)、硒化鋅鎂(ZnMgSe)、硒化鋅鋇(ZnBaSe)、硒化鋅鈹(ZnBeSe)、硒化鋅鈣(ZnCaSe)、硒化鋅鍶(ZnSrSe)、硒硫化鋅鎘(ZnCdSSe)、硒硫化鋅鎂(ZnMgSSe)、碲化鋅鎘(ZnCdTe)、碲化鋅鎂(ZnMgTe)、碲化鋅鋇(ZnBaTe)、碲化鋅鈹ZnBeTe、碲化鋅鈣(ZnCaTe)、碲化鋅鍶(ZnSrTe)、鍗硫化鋅鎘(ZnCdSTe)及鍗硫化鋅鎂(ZnMgSTe)組成之群。特而言之，該基板12上之膜層可採用磊晶機台予以製備。
圖10例示本揭露第二實施例之半導體發光元件60之俯視圖，圖11係沿圖10之剖面線3-3之剖示圖。在本揭露之一實施例中，該半導體發光元件60包含一基板62、設置於該基板62上方之一N型半導體層64、設置於該N型半導體層64上方之一發光結構66、設置於該發光結構66上方之一P型半導體層68、設置於該P型半導體層68上方之一接觸層70、設置於該接觸層70上方之一結晶層78、設置於該結晶層78之一導電透明層72、設置於該N型半導體層64上之一第一電極74、以及 設置於該導電透明層72上方之一第二電極76。在本揭露之一實施例中，該結晶層78包含複數個凸塊78A，俾便增加由該發光結構66所產生的光束亮度，增加該半導體發光元件60之發光效率。
圖12例示本揭露第二實施例之基板62之全視圖。在本揭露之一實施例中，該基板62包含一上表面62A以及複數個以週期方式設置於該上表面62A之凸塊80，該凸塊80係排列成複數個奇數列及複數個偶數列，且在偶數列之各凸塊80係位於鄰近奇數列之二個凸塊80之間。在本揭露之一實施例中，該凸塊80之高度係介於0.5至5微米之間，間隔係介於0.5至60微米之間，寬度係介於0.5至5微米之間。
在本揭露之一實施例中，該凸塊80包含一頂面82、五個壁面84以及三個斜面86，其中該斜面86係夾置於該頂面82與該壁面84之間。該壁面84與該斜面86之傾斜度不同(即與該基板62之上表面62A的夾角不同)，兩者相連且夾角係介於90至180度之間。該凸塊80包含一底面88，具有五個轉角，且該轉角之連線係呈弧狀，亦即該壁面84係呈弧狀。
圖13係沿圖10之剖面線3-3之剖示放大圖，圖14係沿圖10之剖面線4-4之剖示放大圖。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層64包含複數個第一突出部94，朝向該凸塊80間之基板62。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層64另包含複數個第二突出部92，各朝向該凸塊 80之頂面82。在本揭露之一實施例中，該第一突出部94係以環狀方式設置於該第一導電型半導體層64之外緣區90，且該外緣區90之寬度係介於5至10微米，如圖10所示。
在本揭露之一實施例中，該第一突出部94與該凸塊80係藉由一間隙(例如空氣間隙)96彼此分隔。該第一突出部94、該第二突出部92、該間隙96、該頂面82、該壁面84及該斜面86係經配置以將來自該發光結構66之各種角度的光束予以散射/繞射至該半導體發光元件60之外部。如此，即可大幅地降低該發光結構66產生之光束在該半導體發光元件60之內部重複進行反射(即內全反射)，因而得以避免該光束被該發光結構66本身吸收而衰減消滅，進而提昇取光效率。
圖15係本揭露另一實施例沿圖10之剖面線3-3之剖示放大圖，圖16係本揭露另一實施例沿圖10之剖面線4-4之剖示放大圖。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層64包含複數個第一突出部94'，朝向該凸塊80間之基板62的上表面62A，該第一突出部94係以環狀方式設置於該第一導電型半導體層64之外緣區90，且該外緣區90之寬度係介於5至10微米，如圖10所示。
在本揭露之一實施例中，該第一突出部94'接觸該凸塊80間之基板62，且與該凸塊80係藉由一間隙(例如空氣間隙)96'彼此分隔。該第一突出部94'、該間隙96'、該頂面82、該壁面84及該斜面86係經配置以將來自該發光結構66之各種 角度的光束予以散射/繞射至該半導體發光元件60之外部。如此，即可大幅地降低該發光結構66產生之光束在該半導體發光元件60之內部重複進行反射(即內全反射)，因而得以避免該光束被該發光結構66本身吸收而衰減消滅，進而提昇取光效率。
在本揭露之一實施例中，在該第一導電型半導體層64之磊晶程序後，可藉由一濕蝕刻製程形成該間隙96、96'，其蝕刻液可包含氫氟酸、硝酸、磷酸、鹼溶液或醇類與鹼之混合物，其可沿著該基板62之凸塊80與該第一導電型半導體層64之界面蝕刻該第一導電型半導體層64。在本揭露之一實施例中，該第二突出部92可藉由該濕蝕刻製程予以去除，使得該第一導電型半導體層64僅具有該第一突出部94、94'朝向該基板62。
在本揭露之一實施例中，該基板62包含絕緣透光材料，例如藍寶石(Sapphire)、矽或碳化矽；該N型半導體層64、該發光結構66及該P型半導體層68包含III-V族材料，例如氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁鎵銦、磷化鎵或磷砷化鎵；該接觸層70包含III-V族材料，例如氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁鎵銦、磷化鎵或磷砷化鎵；該導電透明層72包含氧化銦、氧化錫或氧化銦錫；該發光結構66可以是量子井(quantum well)或是多重量子井(multi-quantum well)，夾置於P型披覆層與N型披覆層之間。此外，該N型半導體層64、 該發光結構66及該P型半導體層68之材料亦可II-VI，其可選自硒化鋅鎘(ZnCdSe)、硒化鋅鎂(ZnMgSe)、硒化鋅鋇(ZnBaSe)、硒化鋅鈹(ZnBeSe)、硒化鋅鈣(ZnCaSe)、硒化鋅鍶(ZnSrSe)、硒硫化鋅鎘(ZnCdSSe)、硒硫化鋅鎂(ZnMgSSe)、碲化鋅鎘(ZnCdTe)、碲化鋅鎂(ZnMgTe)、碲化鋅鋇(ZnBaTe)、碲化鋅鈹ZnBeTe、碲化鋅鈣(ZnCaTe)、碲化鋅鍶(ZnSrTe)、鍗硫化鋅鎘(ZnCdSTe)及鍗硫化鋅鎂(ZnMgSTe)組成之群。特而言之，該基板62上之膜層可採用磊晶機台予以製備。
在本揭露之一實施例中，該頂面82係C面(0,0,1)，實質上平行於該基板62之上表面62A。該凸塊80之製程主要包含：形成一遮罩，其具有局部覆蓋該基板之圖案；進行蝕刻製程以局部去除未被該圖案覆蓋之基板，而形成該凸塊80於該圖案下方。在本揭露之一實施例中，該蝕刻製程為一濕蝕刻製程，其蝕刻液包含磷酸。
圖17例示本揭露第三實施例之半導體發光元件110之俯視圖，圖18係沿圖17之剖面線5-5之剖示圖。在本揭露之一實施例中，該半導體發光元件110包含一基板112、設置於該基板112上方之一N型半導體層114、設置於該N型半導體層114上方之一發光結構116、設置於該發光結構116上方之一P型半導體層118、設置於該P型半導體層118上方之一接觸層120、設置於該接觸層120上方之一結晶層128、設置於該結晶層128之一導電透明層122、設置於該N型半導體層114上之 一第一電極124、以及設置於該導電透明層122上方之一第二電極126。在本揭露之一實施例中，該結晶層128包含複數個凹部128A，俾便增加由發光結構116所產生的光束亮度，增加該半導體發光元件110之發光效率。
圖19例示本揭露第三實施例之基板112之全視圖，圖20本揭露第三實施例之基板112之掃瞄式電子影像。在本揭露之一實施例中，該基板112包含一上表面112A以及複數個以週期方式設置於該上表面112A之凸塊130，該凸塊130係排列成複數個奇數列及複數個偶數列，且在偶數列之各凸塊130係位於鄰近奇數列之二個凸塊130之間。在本揭露之一實施例中，該凸塊130之高度係介於0.5至5微米之間，間隔係介於0.5至110微米之間，寬度係介於0.5至5微米之間。
在本揭露之一實施例中，該凸塊130包含一頂面132、一脊部140、複數個壁面134、以及複數個斜面136。該脊部140具有複數個分支142，該壁面134係夾置於該分支142之間，該斜面136係設置於該分支142之一末端且鄰近該基板112之上表面112A。在本發明之一實施例中，該脊部140包含三個分支142，該凸塊130包含三個壁面134以及三個斜面136。該凸塊130之頂面132連接該分支142，亦即夾置於該分支142之間，且該頂面132係呈飛鏢狀。特而言之，該脊部130之高度大於該壁面134之高度。
該壁面134與該斜面136之傾斜度不同(即與該基 板112之上表面112A的夾角不同)，兩者相連且夾角係介於90至180度之間。該凸塊130包含一底面138，具有三個轉角，且該轉角之連線係呈弧狀，亦即該壁面134係呈弧狀。該脊部130、該壁面134、該斜面136及該頂面132係經配置以將來自該發光結構116之各種角度的光束予以反射至該發光元件110之外部。如此，即可大幅地降低該發光結構116產生之光束在該半導體發光元件110之內部重複進行反射(即內全反射)，因而得以避免該光束被該發光結構116本身吸收而衰減消滅，進而提昇取光效率。
圖21係沿圖17之剖面線5-5之剖示放大圖，圖22係沿圖17之剖面線6-6之剖示放大圖。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層114包含複數個第一突出部154，朝向該凸塊130間之基板112。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層114另包含複數個第二突出部152，朝向該凸塊130之頂面132。在本揭露之一實施例中，該第一突出部154係以環狀方式設置於該第一導電型半導體層114之外緣區150，且該外緣區150之寬度係介於5至10微米，如圖17所示。
在本揭露之一實施例中，該第一突出部154與該凸塊130係藉由一間隙(例如空氣間隙)156彼此分隔。該第一突出部154、該第二突出部152、該間隙156、該頂面32、該壁面34及該斜面136係經配置以將來自該發光結構116之各種角度的光束予以散射/繞射至該半導體發光元件110之外部。如 此，即可大幅地降低該發光結構116產生之光束在該半導體發光元件110之內部重複進行反射(即內全反射)，因而得以避免該光束被該發光結構116本身吸收而衰減消滅，進而提昇取光效率。
圖23係本揭露另一實施例沿圖17之剖面線5-5之剖示放大圖，圖24係本揭露另一實施例沿圖17之剖面線6-6之剖示放大圖。在本揭露之一實施例中，該第一導電型半導體層114包含複數個第一突出部154'，朝向該凸塊130間之基板112的上表面112A，該第一突出部154係以環狀方式設置於該第一導電型半導體層114之外緣區150，且該外緣區150之寬度係介於5至10微米，如圖17所示。
在本揭露之一實施例中，該第一突出部154'接觸該凸塊130間之基板112，且與該凸塊130係藉由一間隙(例如空氣間隙)15'彼此分隔。該第一突出部154'、該間隙156'、該頂面32、該壁面34及該斜面311係經配置以將來自該發光結構116之各種角度的光束予以散射/繞射至該發光元件110之外部。如此，即可大幅地降低該發光結構116產生之光束在該半導體發光元件110之內部重複進行反射(即內全反射)，因而得以避免該光束被該發光結構116本身吸收而衰減消滅，進而提昇取光效率。
在本揭露之一實施例中，在該第一導電型半導體層114之磊晶程序後，可藉由一濕蝕刻製程形成該間隙156、 156'，其蝕刻液可包含氫氟酸、硝酸、磷酸、鹼溶液或醇類與鹼之混合物，其可沿著該基板112之凸塊130與該第一導電型半導體層114之界面蝕刻該第一導電型半導體層114。在本揭露之一實施例中，該第二突出部152可藉由該濕蝕刻製程予以去除，使得該第一導電型半導體層114僅具有該第一突出部154、154'朝向該基板112。
在本揭露之一實施例中，該基板112包含絕緣透光材料，例如藍寶石(Sapphire)、矽或碳化矽；該N型半導體層114、該發光結構116及該P型半導體層118包含III-V族材料，例如氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁鎵銦、磷化鎵或磷砷化鎵；該接觸層120包含III-V族材料，例如氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁鎵銦、磷化鎵或磷砷化鎵；該導電透明層122包含氧化銦、氧化錫或氧化銦錫；該發光結構116可以是量子井(quantum well)或是多重量子井(multi-quantum well)，夾置於P型披覆層與N型披覆層之間。 此外，該N型半導體層114、該發光結構116及該P型半導體層118之材料亦可II-VI，其可選自硒化鋅鎘(ZnCdSe)、硒化鋅鎂(ZnMgSe)、硒化鋅鋇(ZnBaSe)、硒化鋅鈹(ZnBeSe)、硒化鋅鈣(ZnCaSe)、硒化鋅鍶(ZnSrSe)、硒硫化鋅鎘(ZnCdSSe)、硒硫化鋅鎂(ZnMgSSe)、碲化鋅鎘(ZnCdTe)、碲化鋅鎂(ZnMgTe)、碲化鋅鋇(ZnBaTe)、碲化鋅鈹ZnBeTe、碲化鋅鈣(ZnCaTe)、碲化鋅鍶(ZnSrTe)、鍗硫化鋅鎘(ZnCdSTe)及鍗硫化鋅鎂 (ZnMgSTe)組成之群。特而言之，該基板112上之膜層可採用磊晶機台予以製備。
在本揭露之一實施例中，該頂面132係C面(0,0,1)，實質上平行於該基板112之上表面112A。該凸塊130之製程主要包含：形成一遮罩，其具有局部覆蓋該基板之圖案；進行蝕刻製程以局部去除未被該圖案覆蓋之基板，而形成該凸塊130於該圖案下方。在本揭露之一實施例中，該蝕刻製程為一濕蝕刻製程，其蝕刻液包含磷酸。
本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以取代，或者採用上述二種方式之組合。
此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本揭露教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本揭露。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、 裝置、方法或步驟。

Claims (10)

  1. 一種半導體發光元件，包含：一基板，包含複數個凸塊以及一上表面，於一剖示圖中，該上表面與該複數個凸塊交替連續排列；以及一半導體層，包含一第一表面，該第一表面包含第一突出部以及第二突出部，其中該第一突出部相鄰於該第二突出部分別突向並對位於該些凸塊之一以及與其相鄰的該上表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該第一突出部和與其對位之該凸塊分隔設置，或者該第一突出部藉由一間隙和與其對位之該凸塊相分隔。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該第一突出部連接至和與其對位之該凸塊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該第一突出部窄於或短於該第二突出部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該第一突出部設置於該半導體層的一外緣區。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該複數個凸塊中至少其一未被該半導體層覆蓋。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該複數個凸塊以週期方式排列。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該第二突出部接觸該上表面，或者該第二突出部藉由一間隙與該上表面分隔。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該半導體發光元件更包含一間隙位於該基板的該複數個凸塊和該上表面與該第一突出部和該第二突出部之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光元件，其中該基板包含一環形區域，該環形區域未被該半導體層所覆蓋。
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