TWI632692B - 半導體發光元件 - Google Patents

半導體發光元件 Download PDF

Info

Publication number
TWI632692B
TWI632692B TW102141996A TW102141996A TWI632692B TW I632692 B TWI632692 B TW I632692B TW 102141996 A TW102141996 A TW 102141996A TW 102141996 A TW102141996 A TW 102141996A TW I632692 B TWI632692 B TW I632692B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
semiconductor
layer
emitting device
semiconductor light
electrode
Prior art date
Application number
TW102141996A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201521224A (zh
Inventor
陳怡名
楊宗憲
Original Assignee
晶元光電股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 晶元光電股份有限公司 filed Critical 晶元光電股份有限公司
Priority to TW102141996A priority Critical patent/TWI632692B/zh
Priority to US14/546,571 priority patent/US9887321B2/en
Publication of TW201521224A publication Critical patent/TW201521224A/zh
Priority to US15/857,092 priority patent/US20180145222A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI632692B publication Critical patent/TWI632692B/zh
Priority to US16/161,966 priority patent/US10998468B2/en
Priority to US17/218,906 priority patent/US20210217930A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/382—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/42—Transparent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

一種半導體發光元件，係包含：一半導體疊層具有一第一表面，其中第一表面包含複數個突出部與複數個凹部；一第一電極位於第一表面上與半導體疊層電連接；一第二電極位於第一表面上與半導體疊層電連接；一透明導電層共形地覆蓋第一表面，且位於第一電極與半導體疊層之間，其中第一電極包含一第一銲接部與一第一延伸部，第一延伸部位於第一銲接部與透明導電層之間，且共形地覆蓋透明導電層。

Description

半導體發光元件
本發明係關於一種半導體發光元件的結構。
發光二極體(Light-emitting Diode；LED)目前已經廣泛地使用在光學顯示裝置、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝置與醫療器材上。如第5圖所示，LED具有一n型半導體層1104、一主動層1106與一p型半導體層1108依序形成於一基板1102之上，部分p型半導體層1108與主動層1106被移除以曝露部分n型半導體層1104，一p型電極a1與一n型電極a2分別形成於p型半導體層1108與n型半導體層1104之上。因為n型電極a2需要足夠的面積以利後續製程進行，例如打線，所以相當分量的主動層1106被移除，導致發光效率降低。
此外，上述之LED更可以進一步地與其他元件組合連接以形成一發光裝置(light-emitting apparatus)。第6圖為習知之發光裝置結構示意圖，如第6圖所示，一發光裝置1200包含一具有至少一電路1204之次載體(sub-mount)1202；至少一銲料1206(solder)位於上述次載體1202上，藉由此銲料1206將上述LED 1210黏結固定於次載體1202上並使 LED 1210之基板1212與次載體1202上之電路1204形成電連接；以及，一電性連接結構1208，以電性連接LED 1210之電極1214與次載體1202上之電路1204；其中，上述之次載體1202可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)，以便發光裝置之電路規劃並提高其散熱效果。
一種半導體發光元件，係包含：一半導體疊層具有一第一表面，其中第一表面包含複數個突出部與複數個凹部；一第一電極位於第一表面上與半導體疊層電連接；一第二電極位於第一表面上與半導體疊層電連接；一透明導電層共形地覆蓋第一表面，且位於第一電極與半導體疊層之間，其中第一電極包含一第一銲接部與一第一延伸部，第一延伸部位於第一銲接部與透明導電層之間，且共形地覆蓋透明導電層。
1‧‧‧半導體疊層
10‧‧‧主動層
11‧‧‧第一半導體層
12‧‧‧第二半導體層
13‧‧‧第一表面
131‧‧‧突出部
1312‧‧‧斜邊
1313‧‧‧平台
132‧‧‧凹部
14‧‧‧第二表面
53‧‧‧第二銲接部
54‧‧‧接觸結構
61‧‧‧第一絕緣層
7‧‧‧縫隙
8‧‧‧基板
81‧‧‧成長基板
9‧‧‧黏結層
91‧‧‧第一黏結層
92‧‧‧第二黏結層
600‧‧‧球泡燈
141‧‧‧凹槽
15‧‧‧第一側邊
16‧‧‧第二側邊
161‧‧‧空缺
17‧‧‧側邊
18‧‧‧角落
19‧‧‧角落
2‧‧‧接觸結構
3‧‧‧透明導電層
31‧‧‧透明層
4‧‧‧第一電極
41‧‧‧第一延伸部
410‧‧‧凹凸表面
411‧‧‧凹凸表面
42‧‧‧第一連接部
43‧‧‧第一銲接部
5‧‧‧第二電極
51‧‧‧第二延伸部
511‧‧‧第一延伸電極
512‧‧‧第二延伸電極
52‧‧‧第二連接部
602‧‧‧燈罩
604‧‧‧透鏡
606‧‧‧承載部
608‧‧‧半導體發光元件
610‧‧‧發光模組
612‧‧‧燈座
614‧‧‧散熱片
616‧‧‧連接部
H‧‧‧垂直方向
1102‧‧‧基板
1104‧‧‧n型半導體層
1106‧‧‧主動層
1108‧‧‧p型半導體層
a1‧‧‧p型電極
a2‧‧‧n型電極
1200‧‧‧發光裝置
1202‧‧‧次載體
1204‧‧‧電路
1206‧‧‧銲料
1208‧‧‧電性連接結構
1210‧‧‧LED
第1A圖係為依本發明第一實施例之半導體發光元件結構I示意圖；第1B圖係為依本發明第一實施例之半導體發光元件結構I上視圖；第2圖係為依本發明第二實施例之半導體發光元件結構II示意圖； 第3圖係為依本發明第三實施例之半導體發光元件結構III示意圖；第4A至4D圖係為本發明之半導體發光元件的製程示意圖；第5圖為習知之LED之剖面圖；第6圖為習知之發光裝置結構示意圖；第7圖係為依本發明另一實施例之結構示意圖；第8A圖係為依本發明第一實施例之半導體發光元件結構IV示意圖；第8B圖係為依本發明第一實施例之半導體發光元件結構IV上視圖。
第一實施例
第1A圖係為依本發明第一實施例之半導體發光元件結構I示意圖。根據本發明實施例所揭露的半導體發光元件為一具有凹槽反射鏡的覆晶式發光二極體元件。半導體發光元件包含一半導體疊層1具有一第一表面13及一第二表面14相對於第一表面13。半導體疊層1包含一第一半導體層11，一第二半導體層12及一主動層10位於第一半導體層11及第二半導體層12之間，其中第一表面13為第一半導體層11的表面，第二表面14為第二半導體層12的表面。第一半導體層11和第二半導體層12具有不同的導電型態、電性、極性或依摻雜的元素的不同以提供電子或電洞；主動層10形成在第一半導體層11和第二半導體層12之間，主動層10係將電能轉換成光能。藉由改變半導 體疊層1其中一層或多層的物理及化學組成可調整發出的光波長。形成半導體疊層1常用的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(aluminum gallium indium nitride,AlGaInN)系列、氧化鋅系列(zinc oxide,ZnO)。主動層10可為單異質結構(single heterostructure,SH)，雙異質結構(double heterostructure,DH)，雙側雙異質結(double-side double heterostructure,DDH)，多層量子井(multi-quantum well,MWQ)。具體來說，主動層10可為中性、p型或n型電性的半導體。施以電流通過半導體疊層1時，主動層10會發光。當主動層10的材料為磷化鋁銦鎵(AlGaInP)系列時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光；當為氮化鋁鎵銦(AlGaInN)系列時，會發出藍或綠光。本實施例中，半導體疊層1的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列。
在半導體疊層1的第一表面13上具有複數個突出部131與複數個凹部132交互排列，每一個複數個突出部131皆包含一平台1313與至少一斜邊1312，斜邊1312相對於凹部132的平面具有一傾斜角度θ介於15度到75度之間，突出部131相對於凹部132平面的高度介於500nm~5000nm之間。在每一個平台1313上設置至少一接觸結構2與第一半導體層11歐姆接觸，本實施例中，接觸結構2的材料包含鍺(Ge)、鈹(Be)、金(Au)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鋅(Zn)或其合金。
在第一表面13上，一透明導電層3共形地覆蓋第一表面13並與接觸結構2電性接觸。透明導電層3的材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅 鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)或磷化鎵(GaP)。
一第一電極4形成在第一表面13上，第一電極4包含一第一延伸部41、一第一銲接部43以及一第一連接部42，第一連接部42形成在半導體疊層1的第一側邊15上連接第一延伸部41及第一銲接部43，其中第一延伸部41共形地覆蓋透明導電層3並與透明導電層3歐姆接觸，由於第一延伸部41共形地覆蓋透明導電層3，因此具有一凹凸表面410，第一延伸部41為具有高反射率金屬所形成，用以反射主動層10所發出的光，使光從第二表面14射出，同時凹凸表面410可將反射的光更集中朝向垂直方向H。一第一絕緣層61形成在第一延伸部41及第一銲接部43之間，覆蓋第一延伸部41並延伸覆蓋到半導體疊層1的第二側邊16。因為第一延伸部41共型於第一表面13所形成的凹凸表面411，被第一絕緣層61所填平。第一銲接部43以及第一連接部42的材料與第一延伸部41的材料不同，第一銲接部43與第一連接部42的材料包含鈦(Ti)、鎢(W)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、錫(Sn)、金(Au)或其合金；第一延伸部41的材料包含反射率較高的金屬材料，例如銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、錫(Sn)、銅(Cu)、鈦(Ti)或鉑(Pt)等金屬材料的疊層或合金；第一絕緣層61的材料包含但不限定有機材料，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)；無機材料，例如矽膠(Siliconc)、玻璃(Glass)，或介電材料，例如氧化鋁(Al2O3)、 氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)，或氟化鎂(MgF2)。
一第二電極5包含一第二延伸部51位於半導體疊層1的第二表面14上、一第二銲接部53位於半導體疊層1的第一表面13上，以及一第二連接部52形成在半導體疊層1的第二側邊16上連接第二延伸部51及第二銲接部53。半導體疊層1的第二表面14具有複數個凹槽141，複數個凹槽141在垂直方向H上對應於第一表面13的凹部132，第二延伸部51設置在複數個凹槽141中與第二半導體層12歐姆接觸，第二銲接部53位於第一表面13上，藉由第一絕緣層61與第一延伸部41及透明導電層3隔開，第二銲接部53與第一銲接部43之間具有一縫隙7用以將第二銲接部53與第一銲接部43分隔，縫隙7的寬度介於70μm~250μm之間。當半導體發光元件的形狀為一邊長12mil的方形的時候，第一銲接部43與第二銲接部53的面積總和約為半導體發光元件的面積15%~80%之間；當半導體發光元件的形狀為一邊長28mil的方形的時候，第一銲接部43與第二銲接部53的面積總和約為半導體發光元件的面積的面積60%~92%之間；當半導體發光元件的形狀為一邊長40mil的方形的時候，第一銲接部43與第二銲接部53的面積總和約為半導體發光元件的面積75%~95%之間。第二連接部52形成在半導體疊層1的第二側邊16，第二連接部52與半導體疊層1的第二側邊16之間以第一絕緣層61隔開。如圖1B所示本發明第一實施例之半導體發光元件結構I上視圖，第二延伸部51包含複數個互相平行的第一延伸電極511及至少一個第二延伸電極512，第二延伸電極512與複數個第一延伸電極511垂直相交，且與設置在半導體疊層1之角落18及 角落19的第二連接部52電連接，第二延伸電極512靠近且平行於半導體疊層1的一側邊17，第二延伸電極512與複數個第一延伸電極511在垂直方向H上不與所有的接觸結構2重疊。第二延伸部51的材料包含金屬，例如金(Au)、鍺(Ge)、鈹(Be)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鋅(Zn)或其合金，或透明氧化物，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)或氧化鋅(ZnO)；第二銲接部53與第二連接部52的材料包含鈦(Ti)、鎢(W)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、錫(Sn)、金(Au)或其合金。
黏結層9覆蓋在第二表面14、第二延伸部51及第二連接部52上，基板8藉由與黏結層9貼合形成在第二表面14上，主動層10所發出的光皆可穿透黏結層9與基板8。黏結層9的材料包含對於主動層10所發出的光為透明的材料，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)；無機材料，例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)，介電材料，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)，或氟化鎂(MgF2)。基板8的材料包含對於主動層10所發出的光為透明的材料，例如砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN)、藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)或氮化鋁(AlN)等。
在另一實施例中，在黏結層9與第二表面14之間設置一透 明導電層(未顯示於圖式中)與第二半導體層12以及第二延伸部51電連接，用以協助橫向傳導電流，可減少第二延伸部51的面積，甚至取代第二延伸部51，以減少第二延伸部51遮光面積，增加出光比率。透明導電層的材料包含但不限於材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)或磷化鎵(GaP)。
第二實施例
第2圖係為依本發明第二實施例之半導體發光元件結構II示意圖。第二實施例所揭露之半導體發光元件結構II與第一實施例之半導體發光元件結構I的差異，在於半導體發光元件結構II增加一透明層31形成在透明導電層3與第一表面13之間，透明層31共形地覆蓋第一表面13並露出接觸結構2，使接觸結構2與透明導電層3直接接觸。透明層31的折射率小於透明導電層3，較佳的是折射率小於1.5，用以增加對於主動層所發出光的反射率。透明層31的材料包含但不限於透明無機材料，例如氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、氟化鎂(MgF2)，或透明有機材料，例如矽樹脂、環氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺(Polyimide)、或過氟環丁烷(PFCB)。
第三實施例
第3圖係為依本發明第三實施例之半導體發光元件結構III示意圖。第三實施例所揭露之半導體發光元件結構III與第一實施例之半導體發光元件結構I的差異在於半導體發光元件結構III中，位於第一延伸部41與第一表面13之間為一露出接觸結構2之透明層31，使 接觸結構2與第一延伸部41連結，讓流經半導體疊層1的電流經過接觸結構2進入第一延伸部41。透明層31的材料如前述第二實施例所記載，包含但不限於透明無機材料，例如氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx)、氟化鎂(MgF2)，或透明有機材料，例如矽樹脂、苯并環丁烯(BCB)、環氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺(Polyimide)、或過氟環丁烷(PFCB)。
製程實施例
第4A至4D圖係為本發明之半導體發光元件的製程示意圖。如第4A圖所示，提供一成長基板81，形成一半導體疊層1包含第一半導體層11、主動層10和第二半導體層12在成長基板81上，其中第一半導體層11、主動層10和第二半導體層12包含的材料與第一實施例中記載相同，成長基板81的材料包含藍寶石(Sapphire)、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、或磷化鎵(GaP)。在第二半導體層12的第二表面14以圖形化蝕刻的方式形成複數個凹槽141，蝕刻的方式包含乾蝕刻或濕蝕刻，其中，複數個凹槽141在第二表面14上是互相連通的。接續在複數個凹槽141中以蒸鍍的方式形成第二延伸部51，第二延伸部51的材料包含金(Au)、鍺(Ge)、鈹(Be)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鋅(Zn)或其合金。
如第4B圖所示，提供一基板8以一黏結層9與半導體疊層1的第二表面14黏合，例如使用對位黏合的技術，將黏結層9與半導體疊層1的第二表面14對齊後，藉由加溫及加壓的方式，使黏結層9與第二表面14黏結。接著，將成長基板81與半導體疊層1分離並露出半導體疊層1之第一表面13。分離成長基板81的方法包括利用光照 法，使用雷射光穿透成長基板81照射成長基板81與半導體疊層1之間的界面，來達到分離半導體疊層1與成長基板81的目的。另外，也可以利用濕式蝕刻法直接移除成長基板81，或移除成長基板81與半導體疊層1之間的介面層(未顯示)，進而分離成長基板81與半導體疊層1。除此之外，還可以於高溫下利用蒸氣蝕刻直接移除成長基板81與半導體疊層1之間的介面層(未顯示)，達到成長基板81與半導體疊層1分離之目的。
接著以濕蝕刻或乾蝕刻的方式移除半導體疊層1部份的第二側邊16，形成一空缺161，露出部分的第二延伸部51，以及圖形化蝕刻第一表面13，使第一表面13上具有複數個突出部131與複數個凹部132交互排列，每一個複數個突出部131皆包含一平台1313與至少一斜邊1312，斜邊1312相對於凹部132的平面具有一傾斜角度θ介於15度到60度之間。接著，在每一個平台1313上形成至少一接觸結構2與第一半導體層11歐姆接觸，本實施例中，接觸結構2的材料包含鍺(Ge)、鈹(Be)、金(Au)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鋅(Zn)或其合金。
接續如第4C圖所示，在第一表面13上依序共形地覆蓋一透明導電層3與第一延伸部41，其中透明導電層3的材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)或磷化鎵(GaP)，第一延伸部41的材料包含反射率較高的金屬材料，例如銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、銅(Cu)等金屬材料或其合金。接著在第一延伸部41上披覆一第一絕緣層61，第一絕緣層61形成在第 一延伸部41上，覆蓋第一延伸部41並延伸覆蓋到半導體疊層1的第二側邊16，露出在半導體疊層1的第一側邊15上方的部分第一延伸部41，第一延伸部41因為共型於第一表面13所形成的凹凸表面411，被第一絕緣層61所填平。
接續如第4D圖所示，形成一第一連接部42、一第一銲接部43、一第二連接部52及一第二銲接部53，第一銲接部43以及第二銲接部53形成在第一絕緣層61上，第一連接部42形成在半導體疊層1的第一側邊15上連接第一延伸部41及第一銲接部43，第二連接部52形成在空缺161上，連接第二銲接部53以及露出的第二延伸部51。第一連接部42、第一銲接部43、第二連接部52及第二銲接部53的材料例如為鈦(Ti)、鎢(W)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、錫(Sn)、金(Au)或其合金。
第四實施例
第8A圖係為依本發明第四實施例之半導體發光元件結構IV示意圖。根據本發明實施例所揭露的半導體發光元件為一具有反射鏡的覆晶式發光二極體元件。半導體發光元件包含一半導體疊層1具有一第一表面13及一第二表面14相對於第一表面13。半導體疊層1包含一第一半導體層11，一第二半導體層12及一主動層10位於第一半導體層11及第二半導體層12之間，其中第一表面13為第一半導體層11的表面，第二表面14為第二半導體層12的表面。第一半導體層11和第二半導體層12具有不同的導電型態、電性、極性或依摻雜的元素的不同以提供電子或電洞；主動層10形成在第一半導體層11和第二半導體層12之間，主動層10係將電能轉換成光能。藉由改變半導體 疊層1其中一層或多層的物理及化學組成，調整發出的光波長。形成半導體疊層1常用的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(aluminum gallium indium nitride,AlGaInN)系列、氧化鋅系列(zinc oxide,ZnO)。主動層10可為單異質結構(single heterostructure,SH)，雙異質結構(double heterostructure,DH)，雙側雙異質結(double-side double heterostructure,DDH)，多層量子井(multi-quantum well,MWQ)。具體來說，主動層10可為中性、p型或n型電性的半導體。施以電流通過半導體疊層1時，主動層10會發光。當主動層10的材料為磷化鋁銦鎵(AlGaInP)系列時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光；當為氮化鋁鎵銦(AlGaInN)系列材料時，會發出藍或綠光。本實施例中，半導體疊層1的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列。
在第一半導體層11的第一表面13上，形成一透明導電層3覆蓋第一表面13。透明導電層3的材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)或磷化鎵(GaP)。
一第一電極4形成在第一表面13上，第一電極4包含一第一延伸部41、一第一銲接部43以及一第一連接部42，第一連接部42形成在半導體疊層1的第一側邊15連接第一延伸部41及第一銲接部43，其中第一延伸部41覆蓋透明導電層3並與透明導電層3歐姆接觸，第一延伸部41為具有高反射率金屬，用以反射主動層10所發出的光，使光從第二半導體層12的第二表面14射出。一第一絕緣層61形成在 第一延伸部41上，覆蓋部分的第一延伸部41並延伸覆蓋到半導體疊層1的第二側邊16。第一連接部42形成在第一延伸部41上未被第一絕緣層61覆蓋的區域，與第一延伸部41直接接觸，第一銲接部43位於第一連接部42上。本實施例中，第一銲接部43的面積小於第一連接部42。第一銲接部43與第一連接部42的材料與第一延伸部41的材料不同，第一銲接部43與第一連接部42的材料例如為鈦(Ti)、鎢(W)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、錫(Sn)、金(Au)或其合金；第一延伸部41的材料包含反射率較高的金屬材料，例如銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、錫(Sn)、銅(Cu)、鈦(Ti)或鉑(Pt)等金屬材料的疊層或其合金；第一絕緣層61的材料包含但不限定有機材料，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)；無機材料，例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)，或介電材料，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)，或氟化鎂(MgF2)。
複數個接觸結構54位於半導體疊層1的第二表面14上與第二半導體層12歐姆接觸，一黏結層9位於第二表面14覆蓋所有的接觸結構54，黏結層9包含一第一黏結層91與一第二黏結層92，第一黏結層91與接觸結構54以及第二表面14直接接觸，並突出於半導體疊層1的第一側邊15或第二側邊16，第二黏結層92設置於第一黏結層91上與第一黏結層91相互黏結。複數個接觸結構54的材料包含金(Au)、 鍺(Ge)、鈹(Be)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鋅(Zn)或其合金。第一黏結層91係為透明且導電性良好的材料所構成，包含但不限於氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)或磷化鎵(GaP)。第二黏結層92包含黏性佳且對於主動層10所發出的光為透明的材料，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)；無機材料，例如矽膠(Silicone)。
一第二電極5包含一第二連接部52以及一第二銲接部53，第二連接部52覆蓋在第一絕緣層61上從部分的第一表面13上延伸覆蓋至第二側邊16，與第一黏結層91直接接觸，其中第二連接部52藉由第一絕緣層61避免與第一延伸部41、透明導電層3以及半導體疊層1直接接觸；第二銲接部53設置在第一表面13上與第二連接部52直接接觸，第二連接部52及第二銲接部53的材料包含鈦(Ti)、鎢(W)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、錫(Sn)、金(Au)或其合金。第一銲接部43與第二銲接部53用於將外部電流導入使主動層10發光，當第一半導體層11為p型半導體以及第二半導體層12為n型半導體，電流從第一銲接部43注入，經過第一連接部42、第一延伸部41以及透明導電層3傳導、散佈後，均勻地進入半導體疊層1，接著經由接觸結構54以及第一黏結層91將電流傳導至第二連接部52及第二銲接部53，從第二銲接部53流 出。
在較佳的實施例中，第二銲接部53的表面531與第一銲接部43的表面431位於同一個水平面上。第二銲接部53與第一銲接部43之間具有一縫隙7用以將第二銲接部53與第一銲接部43分隔，縫隙7的寬度介於70μm~250μm之間。當半導體發光元件的形狀為一邊長12mil的方形的時候，第一銲接部43與第二銲接部53的面積總和約為半導體發光元件的面積15%~80%之間；當半導體發光元件的形狀為一邊長28mil的方形的時候，第一銲接部43與第二銲接部53的面積總和約為半導體發光元件的面積的面積60%~92%之間；當半導體發光元件的形狀為一邊長40mil的方形的時候，第一銲接部43與第二銲接部53的面積總和約為半導體發光元件的面積75%~95%之間。
基板8藉由與黏結層9貼合形成在第二表面14上，主動層10所發出的光皆可穿透黏結層9與基板8。基板8的材料包含對於主動層10所發出的光為透明的材料，例如砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN)、藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)或氮化鋁(AlN)等。在本實施例中，第一黏結層91為氧化銦鋅(IZO)(折射率約為2.1)，第二黏結層92為苯并環丁烯(BCB)(折射率約為1.5)，基板8為玻璃(Glass)(折射率小於1.5)，當主動層10所發出的光依序通過第一黏結層91、第二黏結層92以及基板8時，由於折射率依序下降，可減少全反射的狀況產生。
第8B圖係為依本發明第一實施例之半導體發光元件結構III上視圖。半導體疊層1的範圍小於基板8，複數個接觸結構54成陣列 狀地排列在半導體疊層1的第二表面14上，複數個接觸結構54彼此之間獨立不接觸。
第7圖係為依本發明另一實施例之結構示意圖。一球泡燈600包括一燈罩602、一透鏡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。發光模組610包含一承載部606，以及複數個前述實施例中的半導體發光元件608在承載部606上。
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。

Claims (10)

  1. 一種半導體發光元件，係包含：一半導體疊層包含一第一半導體層，一第二半導體層及一主動層位於該第一半導體層及該第二半導體層之間，其中該第一半導體層具有一第一表面，該第一表面包含複數個突出部與複數個凹部，該複數個凹部僅露出該第一半導體層；一第一電極位於該第一表面上與該半導體疊層電連接；一第二電極位於該第一表面上與該半導體疊層電連接；以及一透明導電層共形地覆蓋該複數個突出部與該複數個凹部，且位於該第一電極與該半導體疊層之間並與該第一半導體層直接接觸，其中該第一電極包含一第一銲接部與一第一延伸部，該第一延伸部位於該第一銲接部與該透明導電層之間，且共形地覆蓋該透明導電層；其中每一個該些複數個突出部的高度介於500nm~5000nm之間。
  2. 如申請範圍第1項之半導體發光元件，更包含一透明層位於該第一表面與該透明導電層之間，該透明層共形地覆蓋該第一表面，該透明層的材料包含透明絕緣材料。
  3. 如申請範圍第1項之半導體發光元件，更包含一絕緣層覆蓋該第一延伸部以及該半導體疊層之一側邊，位於該第一延伸部與該第一銲接部之間。
  4. 如申請範圍第3項之半導體發光元件，其中該第一電極更包含一第一連接部穿透該絕緣層，以及電連接該第一銲接部與該第一延伸部。
  5. 如申請範圍第4項之半導體發光元件，該第一連接部位於該半導體疊層之另一側邊相對於該側邊。
  6. 如申請範圍第4項之半導體發光元件，其中該第一銲接部與該 第一連接部包含一第一材料，該第一延伸部包含一第二材料，該第一材料包含鈦(Ti)、鎢(W)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、錫(Sn)、金(Au)或其合金，該第二材料包含銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)、錫(Sn)、銅(Cu)、鈦(Ti)或鉑(Pt)之疊層或合金。
  7. 如申請範圍第1項之半導體發光元件，其中每一個該些複數個突出部包含一平台與一斜邊，且該斜邊具有一角度介於15度與75度之間。
  8. 如申請範圍第1項之半導體發光元件，其中該第一銲接部與該透明導電層之間具有一凹凸表面。
  9. 如申請範圍第1項之半導體發光元件，更包含複數個接觸結構在該些複數個突出部上，並與該半導體疊層及該透明導電層形成歐姆接觸，該複數個接觸結構包含金(Au)、鈹(Be)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鋅(Zn)或其合金。
  10. 如申請範圍第1項之半導體發光元件，更包含一透明基板位於該半導體疊層上。
TW102141996A 2013-11-18 2013-11-18 半導體發光元件 TWI632692B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102141996A TWI632692B (zh) 2013-11-18 2013-11-18 半導體發光元件
US14/546,571 US9887321B2 (en) 2013-11-18 2014-11-18 Semiconductor light-emitting device
US15/857,092 US20180145222A1 (en) 2013-11-18 2017-12-28 Semiconductor light-emitting device
US16/161,966 US10998468B2 (en) 2013-11-18 2018-10-16 Semiconductor light-emitting device
US17/218,906 US20210217930A1 (en) 2013-11-18 2021-03-31 Semiconductor light-emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102141996A TWI632692B (zh) 2013-11-18 2013-11-18 半導體發光元件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201521224A TW201521224A (zh) 2015-06-01
TWI632692B true TWI632692B (zh) 2018-08-11

Family

ID=53172390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102141996A TWI632692B (zh) 2013-11-18 2013-11-18 半導體發光元件

Country Status (2)

Country Link
US (4) US9887321B2 (zh)
TW (1) TWI632692B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10217914B2 (en) 2015-05-27 2019-02-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
KR102412409B1 (ko) * 2015-10-26 2022-06-23 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
TWI703744B (zh) * 2016-04-08 2020-09-01 晶元光電股份有限公司 發光元件
KR102588170B1 (ko) 2016-11-16 2023-10-13 삼성전자주식회사 다층 구조의 반사막을 구비한 반도체 발광 소자
TWI778010B (zh) * 2017-01-26 2022-09-21 晶元光電股份有限公司 發光元件
TWI821302B (zh) 2018-11-12 2023-11-11 晶元光電股份有限公司 半導體元件及其封裝結構
TWI838392B (zh) 2019-08-08 2024-04-11 晶元光電股份有限公司 光電半導體裝置
CN113421953B (zh) * 2021-06-24 2022-12-13 马鞍山杰生半导体有限公司 深紫外发光二极管及其制作方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120074441A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005022654A2 (en) * 2003-08-28 2005-03-10 Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP4976849B2 (ja) * 2004-07-12 2012-07-18 ローム株式会社 半導体発光素子
US8158990B2 (en) * 2006-10-05 2012-04-17 Mitsubishi Chemical Corporation Light emitting device using GaN LED chip
US8008683B2 (en) * 2008-10-22 2011-08-30 Samsung Led Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
JP2011199221A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Hitachi Cable Ltd 発光ダイオード
US8592847B2 (en) * 2011-04-15 2013-11-26 Epistar Corporation Light-emitting device
TWI529963B (zh) 2011-07-25 2016-04-11 廣鎵光電股份有限公司 發光元件結構

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120074441A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20190051798A1 (en) 2019-02-14
US20180145222A1 (en) 2018-05-24
US20210217930A1 (en) 2021-07-15
US9887321B2 (en) 2018-02-06
US10998468B2 (en) 2021-05-04
TW201521224A (zh) 2015-06-01
US20150137169A1 (en) 2015-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11699776B2 (en) Light-emitting element having conductive contact layer
TWI616004B (zh) 半導體發光元件
TWI632692B (zh) 半導體發光元件
US20240154065A1 (en) Optoelectronic device and method for manufacturing the same
US9660146B2 (en) Light-emitting element
TW201737517A (zh) 發光元件
US9466775B2 (en) Light-emitting element and the light-emitting array having the same
CN107658373B (zh) 发光二极管结构与其制造方法
CN104659176B (zh) 半导体发光元件
TW201743472A (zh) 發光元件
TWI699909B (zh) 發光元件
TWI754617B (zh) 發光元件
TWI672837B (zh) 半導體發光元件