TWI622190B - 發光元件 - Google Patents

Abstract

一種發光元件，包括一基板、一電極連接層、一磊晶結構及多個接墊。基板具有一上表面、一下表面及多個導電通孔。電極連接層配置於基板的上表面上且具有至少一第一電極、至少一第二電極以及一具有至少一緩衝區的連接層。磊晶結構配置於電極連接層上並與電極連接層電性連接。接墊配置於基板的下表面且連接導電通孔。

Description

發光元件

本發明是有關於一種半導體元件，且特別是有關於一種發光元件。

一般來說，發光晶片是由磊晶結構、N型電極以及P型電極所組成，其中N型電極與P型電極會分別接觸N型半導體層與P型半導體層。為了增加發光晶片的應用，通常會將製作好的發光晶片配置於一載體上，且透過封裝膠體來封裝發光晶片而形成一發光元件。一般來說，是利用升溫的方式產生金屬接合，藉此將發光晶片固定於載體上。由於發光晶片和載體二者之間的材料熱膨脹係數不匹配(mismatch)，其所產生的熱應力(thermal stress)與翹曲(warpage)的現象也日漸嚴重，而此結果將導致發光元件的可靠度(reliability)下降。

本發明提供一種發光元件，其具有較佳的元件可靠度。

本發明的發光元件，其包括一基板、一電極連接層、一 磊晶結構以及多個接墊。基板具有彼此相對的一上表面與一下表面以及多個貫穿基板且連接上表面與下表面的導電通孔。電極連接層配置於基板的上表面且電性連接導電通孔，其中電極連接層具有至少一第一電極、至少一第二電極以及一配置於基板與第一電極之間和基板與第二電極之間的連接層，其中連接層具有至少一暴露出基板的上表面的緩衝區。磊晶結構配置於電極連接層上並與電極連接層電性連接。接墊配置於基板的下表面且連接導電通孔。

在本發明的一實施例中，上述的緩衝區的中央寬度小於邊緣寬度。

在本發明的一實施例中，上述的接墊之間具有一距離，且緩衝區的寬度介於接墊之間距離的0.1~1倍。

在本發明的一實施例中，上述的緩衝區為一空隙，且空隙的寬度介於接墊之間距離的0.3~0.7倍。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一絕緣層，配置於電極連接層上且絕緣第一電極與第二電極，其中至少一緩衝區位於絕緣層、連接層以及基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的磊晶結構包括一第一型半導體層、一發光層以及一第二型半導體層。第一型半導體層配置於絕緣層上，其中第一電極穿過絕緣層而與第一型半導體層電性連接。發光層配置於第一型半導體層上。第二型半導體層配置於發光層上，其中第二電極穿過絕緣層、第一型半導體層以及發 光層而與第二型半導體層電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一歐姆接觸層，配置於第一型半導體層與絕緣層之間。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一反射層，配置於歐姆接觸層與絕緣層之間。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一絕緣保護層，覆蓋第一型半導體層的邊緣、發光層的邊緣及第二型半導體層的邊緣，其中絕緣保護層的邊緣與絕緣層的邊緣切齊。

在本發明的一實施例中，上述的電極連接層的邊緣與基板的邊緣切齊。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一片狀波長轉換層，配置於磊晶結構層上，其中片狀波長轉換層的邊緣與基板的邊緣切齊。

在本發明的一實施例中，上述的磊晶結構具有一粗糙表面，且粗糙表面與片狀波長轉換層之間具有微米級的空洞。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一光耦合層，配置於片狀波長轉換層與磊晶結構之間。

在本發明的一實施例中，上述的光耦合層具有一粗糙表面，且粗糙表面與片狀波長轉換層或磊晶結構之間具有微米級的空洞。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一色彩混合層，配置於片狀波長轉換層上，其中色彩混合層的邊緣與片 狀波長轉換層的邊緣切齊。

在本發明的一實施例中，上述的每一導電通孔與電極連接層之間具有至少一空間。

在本發明的一實施例中，上述的空間貫穿基板且連接上表面與下表面。

在本發明的一實施例中，上述的空間由上表面往下表面的方向延伸且具有一底面。

在本發明的一實施例中，上述的空間位於導電通孔內。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第一電極為多個第一電極，至少一第二電極為多個第二電極，每一第一電極的俯視輪廓為點狀，而每一第二電極的俯視輪廓為點狀與線狀的組合。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括多個電極墊，配置於基板的上表面上且連接導電通孔與電極連接層，其中電極墊於基板上的正投影與連接層於基板上的正投影完全重疊且投影面積相同。

基於上述，由於本發明的電極連接層具有緩衝區，因此可做為電極連接層與其他具有不同於電極連接層的熱膨脹係數的元件層在不同溫度操作下的緩衝，可提高本發明的發光元件的可靠度。

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。

100a、100b1、100b2、100c1、100c2、100c3、100d、100e、100f、100g1、100g2、100g3、100h、100i、100j、100k、100l‧‧‧發光元件

110a、110g‧‧‧基板

111‧‧‧邊緣

112‧‧‧上表面

114‧‧‧下表面

116a、116g‧‧‧導電通孔

117g1、117g2、117g3‧‧‧空間

118‧‧‧底面

120a、120h‧‧‧電極連接層

121‧‧‧邊緣

122a、122h‧‧‧第一電極

124a、124h‧‧‧第二電極

126a‧‧‧連接層

130‧‧‧絕緣層

140‧‧‧第一型半導體層

150‧‧‧發光層

160‧‧‧第二型半導體層

170‧‧‧接墊

172‧‧‧電極墊

180a、180e、180f‧‧‧片狀波長轉換層

181‧‧‧邊緣

182e、182f‧‧‧第一片狀波長轉換單元層

184e、184f‧‧‧第二片狀波長轉換單元層

186e、186f‧‧‧第三片狀波長轉換單元層

190c1、190c3、190d‧‧‧光耦合層

191‧‧‧粗糙表面

210‧‧‧歐姆接觸層

220‧‧‧反射層

230‧‧‧絕緣保護層

231‧‧‧邊緣

240‧‧‧色彩混合層

B‧‧‧空洞

CS‧‧‧中央寬度

ES‧‧‧邊緣寬度

E‧‧‧磊晶結構

E1‧‧‧粗糙表面

S‧‧‧緩衝區

S1、S2‧‧‧平坦表面

O‧‧‧開口

圖1A繪示為本發明的一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖1B繪示為本發明的一實施例的一種發光元件的連接層的俯視示意圖。

圖2A以及圖2B繪示為本發明的另二實施例的發光元件的剖面示意圖。

圖3A、圖3B以及圖3C繪示為本發明的另三實施例的發光元件的剖面示意圖。

圖4繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖5繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖6繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖7A-7C繪示為本發明的多個實施例的發光元件的剖面示意圖。

圖8繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的電極連接層的俯視示意圖。

圖9繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖10繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖11繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖12繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖1A繪示為本發明的一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請參考圖1A，在本實施例中，發光元件100a包括一基板110a、一電極連接層120a、一絕緣層130、一磊晶結構E以及多個接墊170。詳細來說，基板110a具有彼此相對的一上表面112與一下表面114以及多個貫穿基板110a且連接上表面112與下表面114的導電通孔116a。電極連接層120a配置於基板110a的上表面112上且電性連接導電通孔116a，其中電極連接層120a包括至少一第一電極122a、至少一第二電極124a、一配置於基板110a與第一電極122a之間以及基板110a與第二電極124a之間的連接層126a。其中，連接層126a具有至少一暴露出基板110a的上表面112的緩衝區S。磊晶結構E配置於電極連接層120a上並與電極連接層120a電性連接。接墊170配置於基板110a的下表面114上且連接導電通孔116a。

更具體來說，本實施例的發光元件100a更包括一絕緣層 130，配置於電極連接層120a上且絕緣第一電極122a與第二電極124a，其中緩衝區S位於絕緣層130、連接層126a以及基板110a之間。再者，本實施例的磊晶結構E包括一第一型半導體層140、一發光層150以及一第二型半導體層160。第一型半導體層140配置於絕緣層130上，其中第一電極122a穿過絕緣層130而與第一型半導體層140電性連接。發光層150配置於第一型半導體層140上。第二型半導體層160配置於發光層150上，其中第二電極124a穿過絕緣層130、第一型半導體層140以及發光層150而與第二型半導體層160電性連接。

更具體來說，本實施例的基板110a可具有較佳的散熱效果，其熱傳導係數大於10W/m-K的基板，且基板110a也可為一電阻率大於10¹⁰Ω．m的絕緣基板。此處，基板110a例如是陶瓷基板或藍寶石基板。較佳地，基板110a為散熱、絕緣效果兼具的陶瓷基板。基板110a的厚度例如是介於100微米至700微米之間，較佳地，介於100微米至300微米之間。如圖1A所示，本實施例的導電通孔116a是於基板110a的貫孔中填入導電材料所形成，例如是銅、金等金屬材料。基板110a的導電通孔116a的相對兩端分別電性連接至電極連接層120a與接墊170，其中導電通孔116a的剖面輪廓可依據其製作方式而有不同的形狀。舉例來說，若採用機械鑽孔法，則所呈現的導電通孔的剖面輪廓為長方形(未繪示)；若採用雷射鑽孔法，則所呈現在的導電通孔116a的剖面輪廓則呈現梯形，如圖1A所示。而，若採用雷射鑽孔法，雷射光燒 蝕的方向也會影響導電通孔的剖面輪廓。舉例來說，若是由基板110a的上表面112來照射雷射光，則導電通孔的剖面輪廓會呈現上寬下窄的倒梯形(未繪示)；若是由基板110a的下表面114來照射雷射光，則導電通孔116a的剖面輪廓會呈現上窄下寬的正梯形，如圖1A所示。上述所述的導電通孔的剖面輪廓皆屬於本發明所欲保護之範圍，並不以本實施例所繪示的導電通孔116a的剖面輪廓為限。

再者，本實施例的電極連接層120a的第一電極122a例如是一P型電極，而第二電極124a例如是一N型電極，但並不以此為限。此處，第一電極122a與第二電極124a的材料可選自鉻、鉑、金、上述材料的合金及上述材料的組合。而，連接層126a配置於基板110a與第一電極122a之間和基板110a與第二電極124a之間，其中連接層126a的材料可選自鈦、金、銦、錫、鉻、鉑、上述材料的合金及上述材料的組合。需說明的是，第一電極122a、第二電極124a及連接層126a可為同一材料，亦可為不同材料，可一體成型製作，亦可分開製作，於此並不加以限制。如圖1A所示，本實施例的與第二電極124a連接的部分連接層126a於基板110a上的正投影面積大於與第一電極122a連接的部分連接層126a於基板110a上的正投影面積。也就是說，本實施例的與第二電極124a連接的部分連接層126a的面積大於與第一電極122a連接的部分連接層126a的面積。特別是，本實施例的第一電極122a與第二電極124a是位於同一側，即皆位於第一型半導體層140的一 側上。

於本實施例中，緩衝區S是位於連接層126a、基板110a與絕緣層130之間。圖1B繪示為本發明的一實施例的發光元件的連接層的俯視示意圖，請參考圖1B，緩衝區S的寬度具體化為與第一電極122a連接的部分連接層126a以及與第二電極124a連接的部分連接層126a兩者之間的距離，透過緩衝區S於發光元件100a的中央寬度CS小於緩衝區S於發光元件100a的邊緣寬度ES，即靠近發光元件100a邊緣的緩衝區域面積大於發光元件100a中央的緩衝區域面積，故基板110a和連接層126a之間的應力較容易往發光元件110a的邊緣釋放而不會蓄積於發光元件110a的內部。

請再次請參考圖1A，接墊170之間具有一距離，且緩衝區S的寬度介於接墊170之間距離的0.1~1倍。較佳地，緩衝區S具體為一空隙，且空隙的寬度介於接墊170之間距離的0.3~0.7倍。由於緩衝區S的寬度小於接墊170間的距離，連接層126a的面積較大，可提供連接層126a與基板110a之間更佳的連接，也可較快速地將磊晶結構E所產生的熱能向基板傳遞，以避免高溫而降低磊晶結構E的發光效率。於發光元件100a的製作過程中會經歷不同的環境溫度，緩衝區S可作為電極連接層120a與其他具有不同於電極連接層120a的熱膨脹係數的元件層之間的緩衝，其中元件層例如是基板110a、導電通孔116a或絕緣層130藉此降低電極連接層120a與其他元件層之間的對位差，可提高本實施例的 發光元件100a可靠度。特別說明的是，緩衝區S與連接層126a於基板110a上的正投影面積等於基板110a的上表面112的面積。

此外，本實施例的磊晶結構E中，第一型半導體層140例如是一P型半導體層，而第二型半導體層160例如是一N型半導體層，但並不以為限。此磊晶結構E的邊緣可小於或等於基板110a的邊緣，較佳地，磊晶結構E於基板110a的投影面積為基板110a的上表面112的面積的0.8倍至1倍之間。而，磊晶結構E的厚度介於3微米至15微米之間，較佳地，厚度介於4微米至8微米之間。另外，由於本實施例的接墊170是位於基板110a的下表面114上，因此發光元件100a可透過這些接墊170與外部電路(未繪示)電性連接，並可透過這些接墊170來將發光元件100a所產生的熱快速地傳遞至外界。另外，如圖1A所示，本實施例的電極連接層120a的邊緣121可與基板110a的邊緣111切齊，因此本實施例的發光元件100a的整體寬度較小，可具有較小的體積。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖2A繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖1A與圖2A，本實施例的發光元件100b1與圖1A中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100b1更包括一片狀波長轉換層180a，其中片 狀波長轉換層180a配置於磊晶結構E上，且片狀波長轉換層180a的邊緣181與基板110a的邊緣111實質上切齊。此處，片狀波長轉換層180a的延伸方向與基板110a的延伸方向實質上相同。如圖2A所示，本實施例的片狀波長轉換層180a的延伸方向與基板110a的延伸方向皆為橫向延伸，且此處片狀波長轉換層180a具有二彼此相對的平坦表面S1、S2。也就是說，本實施例的片狀波長轉換層180a實質上為一平面結構。再者，本實施例的片狀波長轉換層180a的厚度例如是介於5微米至80微米之間，較佳地，介於20微米至60微米之間，其中片狀波長轉換層180a的厚度加上磊晶結構E的厚度，較佳地，小於100微米。相較於習知發光元件光是磊晶結構就具有上百微米的厚度，本實施例的發光元件100b1可具有較小的體積。

由於本實施例的片狀波長轉換層180a具體化為一平面結構，且片狀波長轉換層180a的邊緣181與基板110a的邊緣111實質上切齊。因此，相較於習知透過封裝膠體來封裝發光晶片，而形成具有弧狀外形的封裝膠體的發光元件而言，本實施例的發光元件100b1可具有較小的體積。再者，為了提高整體發光元件100b1的發光效率，亦可透過於片狀波長轉換層180a內添加擴散粒子或是反射粒子，來使得光線產生散射與反射的效果，此仍屬於本發明所欲保護之範圍。此外，由於本實施例的片狀波長轉換層180a具體化為一平面結構，因此整體發光元件100b1的發光角度例如是小於140度，能具有較佳的光源準直性，於後續光學設 計的應用上可具有較佳的彈性。

圖2B繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖2A與圖2B，本實施例的發光元件100b2與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100b2的磊晶結構E具有一粗糙表面E1，且粗糙表面E1與片狀波長轉換層180a之間具有微米級的空洞。意即，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a所接觸的表面並非平整表面，磊晶結構E所發出的光透過微米級的空洞會產生散射效果，會使光線更均勻的進入片狀波長轉換層180a，因此透過此結構設計可使得磊晶結構E所產生的光產生散射效果，可有效提高整體發光元件100b2的出光均勻性。此外，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間的微米級的空洞可做為兩者之間的緩衝，且可增加磊晶結構E與片狀波長轉換層180a的接合效果，提高發光元件100b2的可靠性。更值得一提，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間的空洞，若小於微米等級，如小於0.1微米，則空洞太小，散射效果不佳，若大於微米等級，如大於10微米，則空洞太大，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a的接合效果不佳。

圖3A繪示為本發明的另一實施例的一種發光的剖面示意圖。請同時參考圖2A與圖3A，本實施例的發光元件100c1與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100c1更包括一光耦合層190c1，其中光耦合層190c1配置於片狀波長轉換層180a與磊晶結構E的第二型半導體 層160之間，用以增加發光元件100c1的出光效率。此處，光耦合層190c1的厚度小於10微米，可做為磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間的緩衝，且可使得磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間具有較佳的接合效果。此處，光耦合層190c1的邊緣與磊晶結構E的第二型半導體層160的邊緣切齊。

更具體來說，本實施例的光耦合層190c1的材料為氮化物材料，例如是氮化鎵；或者是，光耦合層190c1的材料與第二型半導體層160的材質實質上相同，將可具有較佳的接合效果，但於此並不加以限制。此外，為了提高整體發光元件100c1的發光效率，光耦合層190c1可使用與第二型半導體層160具相近折射率的材質，並透過於光耦合層190c1內添加擴散粒子、反射粒子、散射粒子或上述至少其中之二，來使磊晶結構E所產生的光線可產生散射、反射及擴散的效果，亦可改變光耦合層190c1的折射率，使光耦合層190c1的折射率小於第二型半導體層160的折射率，且大於片狀波長轉換層180a的折射率，以增加出光效率，此仍屬於本發明所欲保護之範圍。

圖3B繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖3A與圖3B，本實施例的發光元件100c2與圖3A中的發光元件100c1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100c2的磊晶結構層E具有一粗糙表面E1，且粗糙表面E1與光耦合層190c1之間具有微米級的空洞。意即，磊晶結構E與光耦合層190c1所接觸的表面並非平整表面。由於磊 晶結構E所發出的光透過微米級的空洞會產生散射效果，會使光線更均勻的進入光耦合層190c1，透過此結構設計可使磊晶結構E所產生的光產生更佳的散射效果，可有效提高整體發光元件100c2的出光均勻性。此外，磊晶結構E與光耦合層190c1之間的空洞亦可作為此兩元件層之間的緩衝區，可使得磊晶結構E與光耦合層190c1之間具有較佳的接合效果。更值得一提，磊晶結構E與光耦合層190c1之間的空洞，若小於微米等級，如小於0.1微米，則空洞太小，散射效果不佳，若大於微米等級，如大於10微米，則空洞太大，磊晶結構E與光耦合層190c1的接合效果不佳。

圖3C繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖3C與圖3A，本實施例的發光元件100c3與圖3A中的發光元件100c1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100c3的光耦合層190c3具有一粗糙表面191，且粗糙表面191與片狀波長轉換層180a或磊晶結構E之間具有微米級空洞。此處是粗糙表面191與片狀波長轉換層180a之間具有微米級空洞。意即，光耦合層190c3與片狀波長轉換層180a所接觸的表面並非平整表面，透過此元件設計可使磊晶結構E所產生的光產生更佳的散射效果，可有效提高整體發光元件100c3的出光均勻性。此外，光耦合層190c3與片狀波長轉換層180a之間的微米級空洞亦可作為此兩不同元件層之間的緩衝空間，且可使得光耦合層190c3與片狀波長轉換層180a之間具有較佳的接合效果，以提高發光元件100c的可靠性。特別說明的是，光耦合層190c3 可具有兩粗糙表面，亦即同時與片狀波長轉換層180a和磊晶結構E之間皆具有微米級空洞(圖未示)，可使得光耦合層190c3與片狀波長轉換層180a和光耦合層190c3磊晶結構E之間與皆具有較佳的接合效果，以提高發光元件1003c的可靠性，於此並不加以限制。

圖4繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖4與圖2A，本實施例的發光元件100d與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100d更包括一光耦合層190d，其中光耦合層190d配置於片狀波長轉換層180a與磊晶結構E的第二型半導體層160之間且具有一圖案化粗糙表面191，光耦合層190d與片狀波長轉換層180a之間具有至少一空洞B。如圖4所示，本實施例的光耦合層190d具有一剖面圖案為週期性的三角形圖案所構成的結構，且相鄰兩三角形圖案之間即存在間隙B；當然，於其他未繪示的實施例中，光耦合層的剖面圖案亦可為其他圖形且亦可為非週期性的排列，此仍屬於本發明所欲保護的範圍。由於本實施例的光耦合層190d與片狀波長轉換層180a之間為非平整接觸，透過此元件設計可使磊晶結構E所產生的光產生更佳的散射效果，可有效提高整體發光元件100d的出光均勻性。此外，光耦合層190d與片狀波長轉換層180a之間的空洞亦可作為此兩不同元件層之間的緩衝空間，且可使得磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間具有較佳的接合效果，以提高發光元件100d的可靠性。

圖5繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖5與圖2A，本實施例的發光元件100e與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100e的片狀波長轉換層180e包括至少兩片狀波長轉換單元層，這些片狀波長轉換單元層的主要發光波長朝遠離磊晶結構E的方向漸減。於本實施例中，至少兩片狀波長轉換單元層為三個片狀波長轉換單元層，這些片狀波長轉換單元包括依序堆疊於第二型半導體層160上的一第一片狀波長轉換單元層182e、一第二片狀波長轉換單元層184e以及一第三片狀波長轉換單元層186e。其中，第一片狀波長轉換單元層182e的主要發光波長大於第二片狀波長轉換單元層184e的主要發光波長，且第二片狀波長轉換單元層184e的主要發光波長大於第三片狀波長轉換單元186e的主要發光波長。此種排列可使得經具有較長的主要發光波長的第一片狀波長轉換單元層182e轉換後的光，不會被具有較短的主要發光波長的第二、三片狀波長轉換單元層184e、186e所吸收，以此類推。舉例來說，當磊晶結構E發出藍光時，第一片狀波長轉換單元層182e可例如是紅光片狀波長轉換單元層，而第二片狀波長轉換單元層184e可例如是黃光片狀波長轉換單元層，且第三片狀波長轉換單元層186e可例如是綠光片狀波長轉換單元層，可有效提高整體發光元件100e的發光均勻度與演色性。當然，於其他實施例中，第一片狀波長轉換單元層182e、第二片狀波長轉換單元層184e以及第三片狀波長轉換單元層186e也可以是其 他顏色的片狀波長轉換單元層，於此並不加以限制其顏色。特別是，第一片狀波長轉換單元層182e、第二片狀波長轉換單元層184e以及第三片狀波長轉換單元層186e的延伸方向與基板110a的延伸方向相同，此處，第一片狀波長轉換單元層182e、第二片狀波長轉換單元層184e以及第三片狀波長轉換單元層186e與基板110a皆是橫向延伸的平面結構，因此可使得整體發光元件100e具有較小的體積。

圖6繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖6與圖5，本實施例的發光元件100f與圖5中的發光元件100e相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的片狀波長轉換層180f的第一片狀波長轉換單元層182f的厚度、第二片狀波長轉換單元層184f的厚度以及第三片狀波長轉換單元層186f的厚度皆不相同。較佳地，這些片狀波長轉換單元層的厚度朝遠離磊晶結構E的方向漸增。此種排列可使得經具有較長的主要發光波長的第一片狀波長轉換單元層182f轉換後的光，不會被具有較短的主要發光波長的第二、三片狀波長轉換單元層184f、186f所吸收，因此不需每層都要有相同厚度就可以得到高演色性與出光均勻的效果。舉例來說，當第一片狀波長轉換單元層182e為紅光片狀波長轉換單元層，而第二片狀波長轉換單元層184e為綠光片狀波長轉換單元層，其中第一片狀波長轉換單元層182f的厚度可為第二片狀波長轉換單元層184f的厚度的0.2倍至0.4倍時，因此能減少成本較高的紅色螢光粉的用量，可有效降低 整體發光元件100f的製作成本。

圖7A繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖7A與圖2A，本實施例的發光元件100g1與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的基板110g的每一導電通孔116g具有至少一空間117g1(圖7中示意的繪示兩個)，其中空間117g1可作為導電通孔116g與電極連接層120a之間以及導電通孔116g與接墊170之間在不同溫度變化製作過程中，兩不同熱膨脹係數的元件層間的緩衝。此處，圖7A中的空間117g1可靠近或連接基板110g的上表面112或下表面114，但並不以此為限。

圖7B繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖7B與圖7A，本實施例的發光元件100g2與圖7A中的發光元件100g1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的每一導電通孔116g的空間117g2，由基板110g的上表面112往下表面114方向延伸且具有一底面118。也就是說，每一個導電通孔116g的空間117g2具有一面向上表面112的開口O。此處，開口O連接導電通孔116g與電極連接層120a，可作為導電通孔116g與電極連接層120a之間在不同溫度變化製作過程中，兩不同熱膨脹係數的元件層間的緩衝。

圖7C繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖7C與圖7A，本實施例的發光元件100g3與圖7A中的發光元件100g1相似，惟二者主要差異之處在於：本 實施例的每一導電通孔116g的空間117g3為貫穿基板110g且連接上表面112與下表面114的貫孔。於其他未繪示的實施例中，空間117g1、117g2、117g3亦可內埋存在於導電通孔116g之中而不接觸電極連接層120a或是接墊170，只要能使導電通孔116a與電極連接層120a或是接墊170間存在空間以做為緩衝，皆為本案所欲保護的範圍。

圖8繪示為本發明的一實施例的一種發光元件的電極連接層的俯視示意圖。請參考圖8，本實施例的發光元件100h的電極連接層具有多個第一電極122h以及多個第二電極124h，其中每一第一電極122h的俯視輪廓為點狀，而每一第二電極124h的俯視輪廓為線狀與點狀的組合。此處，本實施例的第二電極124h同時具有點狀輪廓的電極以及線狀輪廓的電極，其中如圖8所示，這些電極圖案皆呈現彼此分離的狀態。由於本實施例的發光元件100h中的第二電極124h與磊晶結構E接觸的部分具有點狀與線狀輪廓的電極圖案，因此可有效使電流分佈更為均勻且可有效降低正向電壓。

圖9繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖9與圖3A，本實施例的發光元件100i與圖3A中的發光元件100c1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100i更包括一歐姆接觸層210，配置於第一型半導體層140與絕緣層130之間。此外，本實施例的發光元件100i可更包括一反射層220，配置於歐姆接觸層210與絕緣層130之間。 此處，歐姆接觸層210的設置可有效增進第一型半導體層140與反射層220之間的電性接觸，其中歐姆接觸層210的材料例如是鎳或氧化鎳。而，反射層220的材料例如是銀，可反射發光層150的發光，使出光效率更佳。特別說明的是，歐姆接觸層210亦可為一圖案化結構，例如是由一剖面圖案具體化為週期性的島形圖案所構成(圖未示)，亦即與第一型半導體層140與第一電極122a與反射層220間存在空隙，可增加歐姆接觸層210與第一型半導體層140與第一電極122a與反射層220間的電性連接與接合面積。此外，本實施例的歐姆接觸層210的厚度與反射層220的厚度例如是介於1000埃至7000埃之間，較佳地，介於1000埃至3500埃之間。

圖10繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖10與圖9，本實施例的發光元件100j與圖9中的發光元件100i相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100j更包括一絕緣保護層230，覆蓋第一型半導體層140的邊緣、發光層150的邊緣及第二型半導體層160的邊緣，其中絕緣保護層230的邊緣231與絕緣層130的邊緣實質上切齊。此處，絕緣保護層的材料可為二氧化矽、矽化氮及上述材料之組合。絕緣保護層230的設置目的在於有效保護磊晶結構E的邊緣，以避免水氣及氧氣侵襲，可有效提高整體發光元件100j的產品可靠度。特別說明的是，本實施例中的絕緣保護層230進一步覆蓋歐姆接觸層210a與反射層220的邊緣，可使發光元件100j的可靠 度更佳。

圖11繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖11與圖10，本實施例的發光元件100k與圖11中的發光元件100j相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100k更包括一色彩混合層240，配置於片狀波長轉換層180a上。在本實施例中，色彩混合層240由一透明的材料組成，例如是玻璃、藍寶石、環氧樹脂或矽，而色彩混合層240的厚度大於100微米。也就是說，色彩混合層240的厚度大於磊晶結構E的厚度加上片狀波長轉換層180a的厚度。此處，且有較厚厚度的色彩混合層240可視為一導光層，可均勻混合磊晶結構E的出光與被波長轉換層180a轉換的光，有效提高發光元件100k整體的出光均勻度。

圖12繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖12與圖1A，本實施例的發光元件100l與圖1A中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100l更包括多個電極墊172，配置於基板110a的上表面112上且連接導電通孔116a與電極連接層120a。其中，緩衝區S於基板110a上的正投影不重疊於電極墊172於基板110a上的正投影。詳細地說，電極墊172與電極連接層120a之連接層126a對應配置，電極墊172於基板110a上的正投影與連接層126a於基板110a上的正投影完全重疊且投影面積相同，且緩衝區S位於電極墊172、基板110a與連接層126a間。因此，於發光元件 100l的製作過程中，緩衝區S可做為電極連接層120a與電極墊172於不同溫度操作變化下接合的緩衝，增加發光元件100l的可靠性。其中電極墊172的材質可選自鉻、鉑、金、上述材料的合金及上述材料的組合，可與電極連接層120a具有較佳的接合效果。

需說明的是，於其他未繪示的實施例中，亦可選用於如前述實施例所提及的導電通孔116g的空間117g1、117g2、117g3、光耦合層190c1、190c3、190d、片狀波長轉換層180a、180e、180f、基板110g、電極連接層120h、歐姆接觸層210、反射層220、絕緣保護層230、色彩混合層240以及電極墊172，本領域的技術人員當可參照前述實施例的說明，依據實際需求，而選用前述構件，以達到所需的技術效果。

綜上所述，由於本發明的電極連接層具有緩衝區，因此可做為電極連接層與其他具有不同於電極連接層的熱膨脹係數的元件層在不同溫度操作下的緩衝，可提高本發明的發光元件的可靠度。

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。

Claims (21)

1. 一種發光元件，包括：一基板，具有彼此相對的一上表面與一下表面以及多個貫穿該基板且連接該上表面與該下表面的導電通孔；一電極連接層，配置於該基板的該上表面上且電性連接該些導電通孔，其中該電極連接層具有至少一第一電極、至少一第二電極以及一配置於該基板與該第一電極之間和該基板與該第二電極之間的連接層，其中該連接層具有至少一暴露出該基板的該上表面的緩衝區；一磊晶結構，配置於該電極連接層上並與該電極連接層電性連接；以及多個接墊，配置於該基板的該下表面上且連接該些導電通孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該緩衝區的中央寬度小於邊緣寬度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該些接墊之間具有一距離，且該緩衝區的寬度介於該些接墊之間距離的0.1~1倍。
4. 如申請專利範圍第3項所述的發光元件，其中該緩衝區為一空隙，該空隙的寬度介於該些接墊之間距離的0.3~0.7倍。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括：一絕緣層，配置於該電極連接層上且絕緣該第一電極與該第二電極，其中該至少一緩衝區位於該絕緣層、該連接層以及該基 板之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述的發光元件，其中該磊晶結構包括：一第一型半導體層，配置於該絕緣層上，其中該第一電極穿過該絕緣層而與該第一型半導體層電性連接；一發光層，配置於該第一型半導體層上；以及一第二型半導體層，配置於該發光層上，其中該第二電極穿過該絕緣層、該第一型半導體層以及該發光層而與該第二型半導體層電性連接。
7. 如申請專利範圍第6項所述的發光元件，更包括：一歐姆接觸層，配置於該第一型半導體層與該絕緣層之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光元件，更包括：一反射層，配置於該歐姆接觸層與該絕緣層之間。
9. 如申請專利範圍第6項所述的發光元件，更包括：一絕緣保護層，覆蓋該第一型半導體層的邊緣、該發光層的邊緣及該第二型半導體層的邊緣，其中該絕緣保護層的邊緣與該絕緣層的邊緣切齊。
10. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該電極連接層的邊緣與該基板的邊緣切齊。
11. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括：一片狀波長轉換層，配置於該磊晶結構上，其中該片狀波長轉換層的邊緣與該基板的邊緣切齊。
12. 如申請專利範圍第11項所述的發光元件，其中該磊晶結構具有一粗糙表面，且該粗糙表面與該片狀波長轉換層之間具有微米級的空洞。
13. 如申請專利範圍第11項所述的發光元件，更包括：一光耦合層，配置於該片狀波長轉換層與該磊晶結構之間。
14. 如申請專利範圍第12項所述的發光元件，其中該光耦合層具有一粗糙表面，且該粗糙表面與該片狀波長轉換層或該磊晶結構之間具有微米級的空洞。
15. 如申請專利範圍第11項所述的發光元件，更包括：一色彩混合層，配置於該片狀波長轉換層上，其中該色彩混合層的邊緣與該片狀波長轉換層的邊緣切齊。
16. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中各該導電通孔與該電極連接層之間具有至少一空間。
17. 如申請專利範圍第16項所述的發光元件，其中該空間貫穿該基板且連接該上表面與該下表面。
18. 如申請專利範圍第16項所述的發光元件，其中該空間由該上表面往該下表面的方向延伸且具有一底面。
19. 如申請專利範圍第16項所述的發光元件，其中該空間位於該導電通孔內。
20. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該至少一第一電極為多個第一電極，該至少一第二電極為多個第二電極，各該第一電極的俯視輪廓為點狀，而各該第二電極的俯視輪廓為 點狀與線狀的組合。
21. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括：多個電極墊，配置於該基板的該上表面上且連接該些導電通孔與該電極連接層，其中該些電極墊於該基板上的正投影與該連接層於該基板上的正投影完全重疊且投影面積相同。