TWI688116B - 發光二極體 - Google Patents

發光二極體 Download PDF

Info

Publication number
TWI688116B
TWI688116B TW105104575A TW105104575A TWI688116B TW I688116 B TWI688116 B TW I688116B TW 105104575 A TW105104575 A TW 105104575A TW 105104575 A TW105104575 A TW 105104575A TW I688116 B TWI688116 B TW I688116B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
light
refractive
type semiconductor
emitting diode
Prior art date
Application number
TW105104575A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201703281A (zh
Inventor
黃逸儒
莊東霖
蘭彥廷
許聖宗
沈志銘
黃靖恩
賴騰憲
麥宏全
黃冠傑
丁紹瀅
Original Assignee
新世紀光電股份有限公司
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 新世紀光電股份有限公司 filed Critical 新世紀光電股份有限公司
Publication of TW201703281A publication Critical patent/TW201703281A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI688116B publication Critical patent/TWI688116B/zh

Links

Images

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
    • H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • 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

Landscapes

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

Abstract

一種發光二極體，包括第一型半導體層、發光層、第二型半導體層、第一電極、第二電極以及布拉格反射結構。發光層用以發出一光束，且位於第一型半導體層與第二型半導體層之間，其中光束在發光波長範圍具有一峰值波長。第一型半導體層、發光層與第二型半導體層皆位於布拉格反射結構的相同一側，且布拉格反射結構在至少涵蓋0.8X nm至1.8X nm一反射波長範圍的反射率為95%以上，且X為發光波長範圍的峰值波長。

Description

發光二極體
本發明是有關於一種適用於在發光二極體，且特別是一種具有布拉格反射結構的發光二極體。
近年來發光二極體(Light emitting diode，LED)的發光效率不斷提升。另一方面，相較於傳統燈泡，發光二極體具有以下的優勢：例如體積小、壽命長、低電壓/電流驅動、不易破裂、不含水銀(沒有污染問題)以及發光效率佳(省電)等特性。由於上述這些優點以及發光二極體的發光效率於近年來快速的發展使得發光二極體已漸漸取代傳統燈泡，因此發光二極體在照明領域及顯示領域中受到極大的重視。
提升發光二極體的發光效率正是發光二極體可以應用在不同的領域的關鍵。一般來說，會在發光二極體的一側製作分布式布拉格反射結構(Distributed Bragg Reflector，DBR)，以將發光二極體的發光層所發出的部分光線經過反射而朝向預定的發光方向發射出去以提升出光效率(Light Extraction Efficiency)。傳統上反射結構的材料包括金(Au)-銀(Ag)-錫(Sn)合金。不過， 傳統的反射結構無法在各種波長範圍都提供良好的反射率。於是提升發光二極體在各種波長範圍的發光效率為目前研發人員亟欲解決的問題之一。
本發明提供一種發光二極體，其具有良好的發光效率。
本發明提供一種發光二極體，包括第一型半導體層、發光層、第二型半導體層、第一電極、第二電極以及布拉格反射結構。發光層用以發出一光束，光束在發光波長範圍具有一峰值波長，且發光層位於第一型半導體層與第二型半導體層之間。第一電極電性連接第一型半導體層。第二電極電性連接第二型半導體層。第一型半導體層、發光層與第二型半導體層皆位於布拉格反射結構的相同一側。布拉格反射結構在至少涵蓋0.8X nm至1.8X nm的一反射波長範圍的反射率為90%以上，其中在至少涵蓋0.9X nm至1.6X nm的一反射波長範圍的反射率為95%以上，且X為發光波長範圍的峰值波長。
在本發明的一實施例中，上述的布拉格反射結構包括多個第一折射層以及多個第二折射層，第一折射層與第二折射層交替堆疊，且各第一折射層的折射率異於各第二折射層的折射率。
在本發明的一實施例中，上述的第一折射層的材料包括五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鋯(ZrO2)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化鉿(HfO2)、二氧化鈦(TiO2)或上述之組合。
在本發明的一實施例中，上述的第二折射層的材料包括二氧化矽(SiO2)。
在本發明的一實施例中，上述的第一折射層的厚度與第二折射層的厚度由布拉格反射結構的一側朝另一側逐漸改變。
在本發明的一實施例中，上述的第一型半導體層具有一第一部份以及一第二部分。發光層疊置於第一部分上。第二部分由第一部分向外延伸而凸出於發光層的面積以與第一電極電性連接。第一電極、發光層、第二型半導體層與第二電極位於第一型半導體層的一第一側。
在本發明的一實施例中，上述的布拉格反射結構位於第一型半導體層的一第二側，且第一側與第二側彼此相對。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體更包括一成長基板。第一型半導體層、發光層與第二型半導體層依序疊置於成長基板的一第一表面。布拉格反射結構配置於成長基板的一第二表面，且第一表面與第二表面彼此相對。
在本發明的一實施例中，上述的布拉格反射結構位於第一型半導體層的第一側，且布拉格反射結構位於第二電極與第二型半導體層之間。其中，布拉格反射結構具有多個貫穿開口，第二電極填入這些貫穿開口以電性連接第二型半導體層。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體更包括一導電層。導電層配置於布拉格反射結構與第二型半導體層之間。第 二電極透過填入這些貫穿開口而電性接觸導電層。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體更包括多個絕緣圖案。這些絕緣圖案配置於導電層與第二型半導體層之間。這些絕緣圖案對應於這些貫穿開口，使導電層在這些絕緣圖案以外的面積接觸第二型半導體層。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體更包括一成長基板。第一型半導體層、發光層與第二型半導體層與布拉格反射結構依序疊置於成長基板的一第一表面。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體更包括一第一絕緣層與一第二絕緣層。布拉格反射結構位於第一絕緣層與第二絕緣層之間，第一絕緣層位於布拉格反射結構與第二型半導體層之間，且第二絕緣層位於布拉格反射結構與第二電極之間。
在本發明的一實施例中，上述的布拉格反射結構包括多個主堆疊層以及至少一過渡堆疊層，且過渡堆疊層位於主堆疊層的相鄰兩者之間。
在本發明的一實施例中，上述的主堆疊層各自包括多個第一折射層以及多個第二折射層。第一折射層與第二折射層交替堆疊，各第一折射層的折射率異於各第二折射層的折射率，而同一個主堆疊層中的第一折射層具有相同厚度且同一個主堆疊層中的第二折射層具有相同厚度。
在本發明的一實施例中，上述的過渡堆疊層包括多個第 三折射層以及多個第四折射層。第三折射層與第四折射層交替堆疊，各第三折射層的折射率異於各第四折射層的折射率，而第三折射層的厚度與第四折射層的厚度不同於第一折射層的厚度與第二折射層的厚度。
在本發明的一實施例中，上述的第三折射層的材質相同於第一折射層的材質，且第四折射層的材質相同於第二折射層的材質。
在本發明的一實施例中，上述的布拉格反射結構包括更包括至少一修補堆疊層。修補堆疊層鄰接主堆疊層以及至少一過渡堆疊層的一者。
在本發明的一實施例中，上述的光束的發光波長範圍完全落在布拉格反射結構的反射波長範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的峰值波長落在320nm至420nm中。
在本發明的一實施例中，上述的峰值波長落在420nm至650nm中。
在本發明的一實施例中，上述的峰值波長落在500nm至550nm中。
基於上述，本發明實施例的發光二極體中，布拉格反射結構在反射波長範圍達到90%以上，且反射波長範圍對應於發光層的發光波長範圍的峰值波長，因此本發明實施例的布拉格反射 結構針對不同波長範圍都具有良好的反射率，可提高發光二極體的發光效率。
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。
12、22、162、B12、B22:第一折射層
14、24、164、B14、B24:第二折射層
100、100’、200’、300’、400’、500:發光二極體
101:導電層
103:絕緣圖案
105:絕緣層
105a、I1:第一絕緣層
105b、I2:第二絕緣層
107:電極墊
110:第一型半導體層
111:第一側
112:第二側
120:發光層
130:第二型半導體層
140:第一電極
150:第二電極
160、160’、260’、360’、560’、DBR1、DBR2、DBR3、DBR4:布拉格反射結構
166、167、O1:貫穿開口
170:成長基板
171:第一表面
172:第二表面
180:第一金屬層
180a、190a:焊部
180b、190b:指部
190:第二金屬層
B1、B2:主堆疊層
C1:過渡堆疊層
C12:第三折射層
C14:第四折射層
D1、D2、D3、D4:修補堆疊層
D12、D22:第五折射層
D14、D24:第六折射層
L、L1、L2、L2’:光束
M:金屬層
MT:頂表面
MB:底表面
MS:側表面
N140、N150:缺口
P1:第一部分
P2:第二部分
S140、S150:側邊
T1:第一厚度
T2:第二厚度
T3:第三厚度
θ:夾角
圖1A繪示為本發明一實施例的發光二極體的剖面圖。
圖1B為本發明一實施例的布拉格反射結構的反射頻譜圖。
圖1C為本發明一實施例的布拉格反射結構的反射頻譜圖。
圖2繪示為本發明另一實施例的發光二極體的剖面圖。
圖3繪示為本發明的另一實施例的發光二極體的剖面圖。
圖4繪示為本發明的再一實施例的發光二極體的剖面圖。
圖5繪示為本發明的又一實施例的發光二極體的剖面圖。
圖6為本發明一實施例的金屬層的剖面示意圖。
圖7為本發明一實施例的發光二極體的上視示意圖。
圖8為對應於圖7的線A-B的剖面示意圖。
圖9為對應於圖7的線B-C的剖面示意圖。
圖10為對應於圖7的線C-D的剖面示意圖。
圖11為對應於圖7的線E-F的剖面示意圖。
圖12為對應於圖7的線G-H的剖面示意圖。
圖13為本發明一實施例的布拉格反射結構的剖面示意圖。
圖14為本發明另一實施例的布拉格反射結構的剖面示意圖。
圖15為本發明再一實施例的布拉格反射結構的剖面示意圖。
圖16為本發明又一實施例的布拉格反射結構的剖面示意圖。
圖1A繪示為本發明的一實施例的發光二極體的剖面圖。請參照圖1A，具體而言，圖1A所繪示的是水平式發光二極體，且是一種可以應用於打線封裝的發光二極體。發光二極體100包括第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130、第一電極140、第二電極150以及布拉格反射結構160。在本實施例中的第一型半導體層110與第二型半導體層130的其中一者為N型半導體層(例如為n-GaN)，另一者為P型半導體層(例如為p-GaN)。發光層120位於第一型半導體層110與第二型半導體層130之間，且發光層120用以發出一光束L，其中光束L的發光波長範圍具有至少一峰值波長。第一電極140電性連接第一型半導體層110。第二電極150電性連接第二型半導體層130。第一型半導體層110、發光層120與第二型半導體層130皆位於布拉格反射結構160的相同一側。布拉格反射結構160在至少涵蓋0.8X nm至1.8X nm的一反射波長範圍的反射率為90%以上，其中在至少涵蓋09X nm至1.6X nm的一反射波長範圍的反射率為95%以上，其中X為發光波長範圍的峰值波長。
在一實施例中，發光層120可以為量子井結構(Quantum Well,QW)。在其他實施例中，發光層120可以為多重量子井結構(Multiple Quantum Well,MQW)，其中多重量子井結構包括以重複的方式交替設置的多個量子井層(Well)和多個量子阻障層(Barrier)。此外，發光層120的組成材料包括能夠發出的峰值波長落在320nm至430nm中(紫外光)、430nm至500nm中(藍光)、或是500nm至550nm中(綠光)等發光波長範圍的光束L的化合物半導體組成，發光層120的組成變化或是結構設計可以改變光束L的發光波長範圍，本發明並不以此為限。
詳細來說，在本實施例中，第一型半導體層110具有一第一部分P1以及一第二部分P2。發光層120疊置於第一部分P1上。第二部分P2由第一部分P1向外延伸而凸出於發光層120的面積之外以與第一電極140電性連接。第一型半導體層110具有一第一側111以及相對於第一側111的一第二側112。發光層120、第二型半導體層130、第一電極140與第二電極150都位於第一型半導體層110的第一側111。布拉格反射結構160則位於第一型半導體層110的第二側112。
具體而言，本實施例的發光二極體100更包括一成長基板170。成長基板170具有一第一表面171以及相對於第一表面171的一第二表面172，其中成長基板170的材質例如是C-Plane、R-Plane或A-Plane之藍寶石基板(Sapphire)或其它的透明材質。此外，晶格常數接近於第一型半導體層110之單晶化合物亦適於 做為成長基板170之材質。本實施例的第一型半導體層110、發光層120與第二型半導體層130依序成長且疊置於成長基板170的第一表面171。布拉格反射結構160則配置於成長基板170的第二表面172。在其他的實施例中，發光二極體100可以不具有成長基板170，而布拉格反射結構160可以配置於第一型半導體層110的第二側112。
一般而言，發光層120所發出的光束L會朝各種方向發出，例如光束L1與光束L2由發光層120朝向不同方向發出。不過，發光二極體100的設計為以光束L1的發光方向為主要發光方向時，光束L2可能無法被利用到而限制的發光效率。因此，在本實施例中，布拉格反射結構160係用以將朝下方前進的光束L2反射，並將光束L2導引往成長基板170的上方射出，也就是構成反射光束L2’。如此，發光層120所發出的光線，可以有效地朝向預定的發光方向發出而具有良好的發光效率。
具體而言，布拉格反射結構160主要由至少一主堆疊層區、至少一過渡堆疊層區以及至少一修補堆疊層區所組合而成，其中主堆疊層區，過渡堆疊層區以及修補堆疊層區各別包括多個第一折射層162以及多個第二折射層164，這些第一折射層162與這些第二折射層164交替堆疊。各第一折射層162的折射率異於各第二折射層164的折射率。其中過渡堆疊層區可位於相鄰二主堆疊層區之間，以增加相鄰二主堆疊層區之反射率，修補堆疊 層區至少位於主堆疊層區之一側，以增加於主堆疊層區之反射率，另外進一步增加布拉格反射結構之反射率之結構，其中過渡堆疊層區可位於相鄰二修補堆疊層區之間，且主堆疊層區位於補堆疊層區以及相鄰二修補堆疊層區位於過渡堆疊層區之二側之間，以進一步增加於相鄰二主堆疊層區之反射率。以換言之，布拉格反射結構160係由這些第一折射層162以及第二折射層164交替排列組成週期結構、部分週期結構、漸變增加結構或漸變減少結構，也就是說，布拉格反射結構160中至少一相鄰的兩個層會是有一者為第一折射層162另一者為第二折射層164。在一實施例中，這些第一折射層162以及第二折射層164各自的厚度與材質可布拉格反射結構160的反射波長範圍有關。其中這些主堆疊層區、過渡堆疊層區或修補堆疊層區之結構由第一折射層162以及第二折射層164交替排列組成，可具有相同週期結構、不同週期性結構、漸變增加結構或漸變減少結構組成，主堆疊層區之週期結構、部分週期結構、漸變增加結構或漸變減少結構之組層數大於過渡堆疊層區或修補堆疊層區之週期結構、部分週期結構、漸變增加結構或漸變減少結構之組層數，過渡堆疊層區至少包含相鄰二主堆疊層區所包含的一材質，其材質可為一相同材料或相同折射材料。另外，這些第一折射層162以及這些第二折射層164的厚度可以彼此相同或是不同。
本實施例的第一折射層162的材料包括五氧化二鉭 (Ta2O5)、二氧化鋯(ZrO2)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化鉿(HfO2)、二氧化鈦(TiO2)或上述之組合。另一方面，第二折射層164的材料包括二氧化矽(SiO2)。通過選擇第一折射層162以及第二折射層164的材料，可使光束L2被第一折射層162以及第二折射層164吸收的機率下降，以增加光束L2被反射的機率，因而可以提高發光二極體100的發光效率及亮度。特別的是，在本實施例中，布拉格反射結構160對於不同反射波長範圍具有良好的反射率(95%以上)，使得發光二極體100合適於應用在需要發出不同發光波長範圍的發光裝置中。具體來說，若將彼此緊鄰的一層第一折射層162與一層第二折射層164視為一個堆疊層組時，應用於發光二極體100的布拉格反射結構160可以包括4個以上至100個以下或更多的堆疊層組。並且，疊層組的數量可以依據所需要的反射性質而調整，本發明並不以此為限，舉例來說，可以採用30至50個堆疊層組來構成布拉格反射結構160。
若發光二極體100提供的光束L為紫外光，則發光波長範圍的峰值波長可以落在320nm至430nm中。此時，布拉格反射結構160中的第一折射層162的材料可選擇含有鉭(Ta)元素的材料如五氧化二鉭(Ta2O5)，而第二折射層164的材料可選擇二氧化矽(SiO2)，但不以此為限。舉例而言，當發光波長範圍的峰值波長為400nm，本實施例可以藉由折射層的材質、厚度與疊層組數目的調整使得布拉格反射結構160在至少涵蓋320nm(0.8倍 的峰值波長)至720nm(1.8倍的峰值波長)的反射波長範圍中都可以提供90%以上的反射率。此外，在其他較佳實施例中，當發光波長範圍的峰值波長為400nm，其中布拉格反射結構160在至少涵蓋360nm(0.9倍的峰值波長)至560nm(1.4倍的峰值波長)的反射波長範圍中都可以提供95%以上的反射率。
圖1B為本發明另一實施例的布拉格反射結構的反射頻譜圖，其中圖1B的橫軸為波長而縱軸為比反射率，且比反射率是指布拉格反射結構的反射率相較於鋁金屬層的反射率。在一實施例中，具有圖1B的反射頻譜的布拉格反射結構是由Ta2O5作為第一折射層而SiO2作為第二反射層。並且，布拉格反射結構中第一折射層與第二折射層各自都為30層，且第一折射層與第二折射層重複的交替堆疊而構成布拉格反射結構。由圖1B可知，相較於鋁金屬層而言，布拉格反射結構在大約350nm至450nm的波長範圍都具有高於100%的比反射率。如此一來，具有這種布拉格反射結構的發光晶片可應用於紫外光發光裝置，而提升紫外光發光裝置的光取出效率。
繼續參照圖1A，若發光二極體100提供的光束L為藍光，則發光波長範圍的峰值波長可以落在420nm至500nm中。此時，布拉格反射結構160中的第一折射層162的材料可選擇含有鈦(Ti)元素的材料如二氧化鈦(TiO2)，而第二折射層164的材料可選擇二氧化矽(SiO2)，但不以此為限。舉例而言，當發光波長 範圍的峰值波長為450nm，本實施例可以藉由折射層的材質、厚度與疊層組數目的調整使得布拉格反射結構160在至少涵蓋360nm(0.8倍的峰值波長)至810nm(1.8倍的峰值波長)的反射波長範圍中都可以提供90%以上的反射率。此外，在其他實施例中，當發光波長範圍的峰值波長為450nm，布拉格反射結構160在涵蓋405nm(約0.9倍峰值波長)至720nm(約1.6倍峰值波長)的反射波長範圍中都可以提供95%以上的反射率。
若發光二極體100提供的光束L為藍光，並藉由不同的封裝型式中含有波長轉換結構如螢光粉，則發光二極體100提供的光束L為藍光經由波長轉換結構激發出另一激發波長的峰值波長，其另一激發波長的峰值波長大於發光二極體100提供的光束L的峰值波長，使得光束至少包含一個以上的峰值波長，且發光波長及激發波長範圍的峰值波長可以落在400nm至700nm中。此時，布拉格反射結構160中的第一折射層162的材料可選擇含有鈦(Ti)元素的材料如二氧化鈦(TiO2)，而第二折射層164的材料可選擇二氧化矽(SiO2)，但不以此為限。
舉例而言，當至少一發光波長範圍的峰值波長為445nm及激發波長的峰值波長為580nm，或另可包含一激發波長的峰值波長為620nm，本實施例可以藉由折射層的材質、厚度與疊層組數目的調整使得布拉格反射結構160在至少涵蓋356nm(0.8倍發光波長的峰值波長)至801nm(1.8倍發光波長的峰值波長)的反射 波長範圍中都可以提供90%以上的反射率。此外，在其他實施例中，當發光波長範圍的峰值波長為445nm，布拉格反射結構160在涵蓋400.5nm(約0.9倍發光波長的峰值波長)至712nm(約1.6倍發光波長的峰值波長)的反射波長範圍中都可以提供95%以上的反射率。
若發光二極體100提供的光束L為綠光，則發光波長範圍的峰值波長可以落在500nm至550nm中。此時，布拉格反射結構160中的第一折射層162的材料可選擇含有鈦(Ti)元素的材料如二氧化鈦(TiO2)，而第二折射層164的材料可選擇二氧化矽(SiO2)，但不以此為限。舉例而言，當發光波長範圍的峰值波長為525nm，本實施例可以藉由折射層的材質、厚度與疊層組數目的調整使得布拉格反射結構160在至少涵蓋420nm(0.8倍的峰值波長)至997.5nm(1.9倍的峰值波長)的反射波長範圍中都可以提供90%以上的反射率。此外，在其他實施例中，當發光波長範圍的峰值波長為525nm，布拉格反射結構160在涵蓋472.5nm(約0.9倍峰值波長)至840nm(約1.6倍峰值波長)的反射波長範圍中都可以提供95%以上的反射率。
圖1C為本發明另一實施例的布拉格反射結構的反射頻譜圖，其中圖1C的橫軸為波長而縱軸為反射率。在一實施例中，具有圖1C的反射頻譜的布拉格反射結構是由TiO2作為第一折射層而SiO2作為第二反射層。並且，布拉格反射結構中第一折射層 與第二折射層各自都為24層，且第一折射層與第二折射層重複的交替堆疊而構成布拉格反射結構。由圖1C可知，這種布拉格反射結構的反射頻譜中，400nm至700nm的波長範圍都具有約90%以上的反射率，甚至在400nm到600nm的波長範圍都維持在接近100%。由於布拉格反射結構的反射頻譜在較廣的波長範圍都維持有高反射率，這樣的布拉格反射結構，在較大的視角下也可提供較廣的波長範圍的反射效果。
布拉格反射結構的反射頻譜在略低於400nm且接近400nm的波長範圍仍具有高反射率，並且布拉格反射結構的反射頻譜在略高於700nm的波長範圍仍具有高反射率，甚至大致在接近800nm的波長範圍仍具有不錯的反射率。如此一來，具有這種布拉格反射結構的發光晶片可應用於可見光發光裝置，而提升可見發光裝置的光取出效率。此外，由圖1C可知，布拉格反射結構在較長的波長範圍，例如800nm到900nm，甚至900nm以上，都具有低於40%的反射率。如此，具有布拉格反射結構的發光晶片在雷射切割與批片的可製程性都可以獲得提升。
在此實施例中，當具有上述布拉格反射結構的發光晶片應用於發光裝置時，發光晶片中發光層的發光波長可以僅涵蓋可見光波長範圍的一部份。另外，發光裝置中可以更包括有螢光粉，而螢光粉的激發光波長可以涵蓋可見光波長範圍的另一部份。舉例來說，發光層的發光波長可以是藍光或是綠光，而螢光粉的激 發光波長可以是黃光、綠光或是紅光等。如此，發光裝置藉由發光晶片與螢光粉的配置可以發出白光，並且發光晶片中的布拉格反射結構可以有效率地反射白光所涵蓋的波長範圍。換言之，發光晶片中，發光層的發光波長與布拉格反射結構的反射波長可以僅有部分重疊，不需要彼此一致。當然，發光晶片中，發光層的發光波長與布拉格反射結構的反射波長也可設計成彼此對應，例如都是落在藍光波長範圍、都落在綠光波長範圍或是都落在紅光波長範圍。
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2繪示為本發明的另一實施例的發光二極體的剖面圖。請參照圖2，圖2所繪示的發光二極體100’是一種可以應用於覆晶式封裝的發光二極體。本實施例的發光二極體100’類似於圖1A的發光二極體100，其主要的差異例如是在於：布拉格反射結構160’位於第二電極150與第二型半導體層130之間，且布拉格反射結構160’具有多個貫穿開口166。換言之，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130以及布拉格反射結構160’在本實施例中是依序疊置於成長基板170的第一表面171。並且，第二電極150填入這些貫穿開口166以電性連接第二型半 導體層130。
具體而言，在本實施例中，發光二極體100’更包括一導電層101以及多個絕緣圖案103，其中絕緣圖案103更可彼此不相連接。導電層101配置於布拉格反射結構160’以及第二型半導體層130之間，且填入這些貫穿開口166的第二電極150可以接觸導電層101而藉由導電層101電性連接於第二型半導體層130。導電層101的材料例如是氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)或是其他具有電流分散作用且可允許光線穿過的材料。
另一方面，這些絕緣圖案103配置於導電層101以及第二型半導體層130之間，且部分絕緣圖案103對應配置於這些貫穿開口166而使得導電層101在絕緣圖案103的面積之外接觸於第二型半導體層130。進一步來說，這些絕緣圖案103的材料例如是二氧化矽(silicon dioxide,SiO2)或是其他具有電流阻擋作用的材料。導電層101與絕緣圖案103的設置用以使傳遞於發光層130中的電流均勻分散，可避免電流集中於發光層120的某些部位，這使得發光層120的發光區域較為均勻的分布。因此，上述的配置使得發光二極體100’的發光均勻度較佳。
在本實施例中，由於發光二極體100’係為覆晶式發光二極體，因此在第二電極150上可進一步配置一絕緣層105以及一電極墊107。絕緣層105具有一貫穿開口O1，且電極墊107填入貫穿開口O1以使電極墊107電性連接第二電極150。為了在覆晶 接合過程中與外部的基板電性連接與物理性連接，電極墊107以及第一電極140的材料例如是金(Au)、金/錫合金(Au/Sn)或是其他可以應用於共晶接合的導電材料。在此，第一電極140可以直接用於共晶接合，不過本發明不以此為限。在其他的實施例中，第一電極140與第二電極150可以由相同的材料構成，而且第一電極140上方可以額外設置有用以共晶接合的電極墊。
在本實施例中，布拉格反射結構160’的具體設計與材質可以相同於前述實施例的布拉格反射結構160’。因此，布拉格反射結構160’在短波長範圍的反射率具有良好的表現，而使得發光二極體100’同樣的也合適於應用在需要發出短波長範圍的發光裝置中。
圖3繪示為本發明的另一實施例的發光二極體的剖面圖。請參照圖3，圖3所繪示的是另一種可以應用於覆晶式封裝的發光二極體。本實施例的發光二極體200’類似於圖2的發光二極體100’，其主要的差異例如是在於：布拉格反射結構260’位於第二電極150與第二型半導體層130之間，且布拉格反射結構260’具有位於第二電極150與第二型半導體層130之間的多個貫穿開口166以及位於第一電極140與第一型半導體層110之間的多個貫穿開口167。換言之，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130以及布拉格反射結構260’在本實施例中是依序疊置於成長基板170的第一表面171。並且，第二電極150 填入這些貫穿開口166以電性連接第二型半導體層130以及第一電極140填入這些貫穿開口167以電性連接第一型半導體層110。圖3中雖僅繪示一個貫穿開口167，但在具體實施時，貫穿開口167的數量可以依據實際設計而調整。
具體而言，在本實施例中，發光二極體200’更包括一導電層101以及多個絕緣圖案103，其中絕緣圖案103可彼此不相連接。導電層101配置於布拉格反射結構260’以及第二型半導體層130之間，且填入這些貫穿開口166的第二電極150可以接觸導電層101而藉由導電層101電性連接於第二型半導體層130。導電層101的材料例如是氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)或是其他具有電流分散作用且可允許光線穿過的材料。
另一方面，這些絕緣圖案103配置於導電層101以及第二型半導體層130之間，且部分絕緣圖案103對應配置於這些貫穿開口166所在位置而使得導電層101在絕緣圖案103的面積之外接觸於第二型半導體層130。進一步來說，這些絕緣圖案103的材料例如是二氧化矽(silicon dioxide,SiO2)或是其他具有電流阻擋作用的材料。導電層101與絕緣圖案103的設置用以使傳遞於發光層130中的電流均勻分散，可避免電流集中於發光層120的某些部位，這使得發光層120的發光區域較為均勻的分布。因此，上述的配置使得發光二極體200’的發光均勻度較佳。
另外，在本實施例中，發光二極體200’更包括位於第一 電極140與第一型半導體層110之間的至少一第一金屬層180以及位於第二電極150與第二型半導體層130之間的至少一第二金屬層190，且部分布拉格反射結構260’位於第一金屬層180或第二金屬層190上。換言之，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130以及布拉格反射結構260’在本實施例中是依序疊置於成長基板170的第一表面171。並且，第一電極140填入這些貫穿開口167以電性連接第一金屬層180及第一型半導體層110以及第二電極150填入這些貫穿開口166以電性連接第二金屬層190及第二型半導體層130。
在本實施例中，另一方面，發光二極體200’更包括一第一絕緣層105a以及一第二絕緣層105b。第一絕緣層105a配置於第一型半導體層110上、第二型半導體層130上以及第一型半導體層110、發光層120與第二型半導體層130的側壁上，且第一絕緣層105a更可配置於部分第一金屬層180上、部分第二金屬層190上以及導電層101上，其中至少部分布拉格反射結構260’位於第一絕緣層105a以及第二絕緣層105b之間。再者，第二絕緣層105b可配置於布拉格反射結構260’上。換言之，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130以及布拉格反射結構260’在本實施例中是依序疊置於成長基板170的第一表面171，並且，這些貫穿開口166貫穿第二絕緣層105b、布拉格反射結構260’以及第一絕緣層105a以供第二電極150填入這些貫穿開口166且電性 連接第二金屬層190及第二型半導體層130。相似地，這些貫穿開口167貫穿第二絕緣層105b、布拉格反射結構260’以及第一絕緣層105a以供第一電極140填入這些貫穿開口167且電性連接第一金屬層180及第一型半導體層110。第一絕緣層105a與第二絕緣層105b的材料例如是二氧化矽(silicon dioxide,SiO2)或其材質可為一相同材料或相同折射材料。另外，第一絕緣層105a與第二絕緣層105b的材料更可包含布拉格反射結構260’所包含的一材質。
在本實施例中，為了在覆晶接合過程中與外部的基板電性連接與物理性連接，第一電極140與第二電極150的材料例如是金/錫合金(Au/Sn)或是其他可以應用於共晶接合的導電材料。在此，第一電極140與第二電極150可以直接用於共晶接合，不過本發明不以此為限。在其他的實施例中，第一電極140與第二電極150可以由相同的材料構成。
圖4繪示為本發明的再一實施例的發光二極體的剖面圖。請參照圖4，圖4所繪示是再一種可以應用於覆晶式封裝的發光二極體。本實施例的發光二極體300’類似於圖3的發光二極體200’，其主要的差異例如是在於：發光二極體300’更包括一第一絕緣層105a以及一第二絕緣層105b且布拉格反射結構360’配置於第一絕緣層105a與第二絕緣層105b之間，其中第一絕緣層105a以及第二絕緣層105b可部分重疊且彼此相接觸。第一絕緣層 105a配置於第一型半導體層110上、第二型半導體層130上以及第一型半導體層110、發光層120與第二型半導體層130的側壁上，且第一絕緣層105a更可配置於部分第一金屬層180上、部分第二金屬層190上以及導電層101上，其中布拉格反射結構360’位於第一絕緣層105a以及一第二絕緣層105b之間。再者，第二絕緣層105b可配置於布拉格反射結構360’上、第一絕緣層105a上、部分第一金屬層180上以及部分第二金屬層190上，其中第二絕緣層105b更可包覆布拉格反射結構360’。換言之，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130以及布拉格反射結構360’在本實施例中是依序疊置於成長基板170的第一表面171。並且，這些貫穿開口166貫穿第二絕緣層105b以及第一絕緣層105a以供第二電極150填入這些貫穿開口166且電性連接第二金屬層190及第二型半導體層130。相似地，這些貫穿開口167貫穿第二絕緣層105b以及第一絕緣層105a以供第一電極140填入這些貫穿開口167且電性連接第一金屬層180及第一型半導體層110。第一絕緣層105a與第二絕緣層105b的材料例如是二氧化矽(silicon dioxide,SiO2)或其材質可為一相同材料或相同折射材料。另外，第一絕緣層105a或第二絕緣層105b的材料更可包含布拉格反射結構360’所包含的一材質。
圖5繪示為本發明的又一實施例的發光二極體的剖面圖。請參照圖5，圖5所繪示是又一種可以應用於覆晶式封裝的發 光二極體。本實施例的發光二極體400’類似於圖4的發光二極體300’，其主要的差異例如是在於：第一金屬層180包括一焊部180a與一指部180b，並且第二金屬層190包括一焊部190a與一指部190b，其中第一絕緣層105a以及一第二絕緣層105b可部分重疊並且彼此接觸。第一絕緣層105a配置於第一型半導體層110上、第二型半導體層130上以及第一型半導體層110、發光層120與第二型半導體層130的側壁上。另外，第一絕緣層105a配置於部分第一金屬層180上、部分第二金屬層190上以及導電層101上，且第一絕緣層105配置於部分第一金屬層180之焊部180a上以及第一金屬層180之指部180a上。部分布拉格反射結構360’位於第一絕緣層105a以及一第二絕緣層105b之間。再者，第二絕緣層105b可配置於布拉格反射結構360’上、第一絕緣層105a上、部分第一金屬層180上以及部分第二金屬層190上，其中第二絕緣層105b更可包覆布拉格反射結構360’且第二絕緣層105b配置於部分第一金屬層180之焊部180a上以及第一金屬層180之指部180a上。換言之，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130以及布拉格反射結構360’在本實施例中是依序疊置於成長基板170的第一表面171，並且，這些貫穿開口166貫穿第二絕緣層105b以及第一絕緣層105a以供第二電極150填入這些貫穿開口166且電性連接第二金屬層190之焊部190a及第二型半導體層130。這些貫穿開口167貫穿第二絕緣層105b以及第一絕緣 層105a以供第一電極140填入這些貫穿開口167且電性連接第一金屬層180之焊部180a及第一型半導體層110。第一絕緣層105a與第二絕緣層105b的材料例如是二氧化矽(silicon dioxide,SiO2)或其材質可為一相同材料或相同折射材料。另外，第一絕緣層105a或第二絕緣層105b的材料更可包含布拉格反射結構360’所包含的一材質。
圖6為本發明一實施例的金屬層的剖面示意圖。請參照圖6，金屬層M具有頂表面MT、底表面MB與側表面MS，其中側表面MS與底表面MB構成一夾角θ，且夾角θ可以小於60度，或是小於45度。舉例而言，夾角θ可以為30度至45度。金屬層M可以應用於前述實施例的第一金屬層180與第二金屬層190至少一者當中。
具體來說，金屬層M應用於圖3的第一金屬層180時，貫穿開口166的面積可以設置為落在頂表面MT的面積上，而側表面MS可以至少局部地被第一絕緣層105a覆蓋。此時，因為側表面MS與底表面MB構成的夾角θ可以小於60度，第一絕緣層105a可以確實地覆蓋在側表面MS上。換言之，第一絕緣層105a覆蓋部分金屬層M的批覆效果良好。相似地，金屬層M應用於圖3的第二金屬層190或是應用於圖4至圖5的第一金屬層180與第二金屬層190至少一者時也可提供類似的效果。
圖7為本發明一實施例的發光二極體的上視示意圖。圖8 為對應於圖7的線A-B的剖面示意圖。圖9為對應於圖7的線B-C的剖面示意圖。圖10為對應於圖7的線C-D的剖面示意圖。圖11為對應於圖7的線E-F的剖面示意圖。圖12為對應於圖7的線G-H的剖面示意圖。在本實施例中，發光二極體500大致上包括導電層101、絕緣圖案103、第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130、第一電極140、第二電極150、布拉格反射結構560’、成長基板170、第一金屬層180與第二金屬層190。這些構件有一部份在圖7中未繪示出來，而是呈現於線A-B、B-C、C-D、E-F或G-H所對應的剖面圖中。
由圖7可知，發光二極體500的第一電極140與第二電極150彼此相對設置，且彼此分離。第一電極140大致為矩形且第一電極140在面向第二電極150之側邊S140具有多個缺口N140。缺口N140由側邊S140向第一電極140內部延伸，但不貫穿第一電極140。第二電極150大致也為矩形，且第二電極150在面向第一電極140之側邊S150具有多個缺口N150。缺口N150由側邊S150向第二電極150內部延伸，但不貫穿第二電極150。第一電極140與第二電極150的材料例如是金(Au)、金/錫合金(Au/Sn)或是其他可以應用於共晶接合的導電材料。在其他的實施例中，第一電極140與第二電極150可以由相同的材料構成，而且第一電極140與第二電極150上方可以額外設置有用以共晶接合的電極墊。
在本實施例中，第一金屬層180的焊部180a重疊於第一電極140，且第一金屬層180的指部180b由焊部180a朝向第二電極190延伸並具體地延伸到第二電極150的缺口N150中。由圖7可知，指部180b與第二電極150在布局面積上彼此互不重疊。第二金屬層190的焊部190a重疊於第二電極150，且第二金屬層190的指部190b由焊部190a朝向第一電極180延伸並具體地延伸到第一電極140的缺口N140中。
由圖7可知，指部190b與第一電極140在布局面積上彼此互不重疊。導電層101的輪廓圍繞第一金屬層180而不與第一金屬層180重疊。絕緣圖案103則對應於第二金屬層190設置，且絕緣圖案103的輪廓大致與第二金屬層190的輪廓相仿。另外，布拉格反射結構560’的輪廓則對應地暴露出第一金屬層180的焊部180a與第二金屬層190的焊部190a。也就是說，第一金屬層180的焊部180a與第二金屬層190的焊部190a不與布拉格反射結構560’重疊，這可供第一金屬層180的焊部180a實體上與電性上連接第一電極140且供第二金屬層190的焊部190a實體上與電性上連接第二電極150。不過，第一金屬層180的指部180b與第二金屬層190的指部190b可與布拉格反射結構560’重疊。
由圖7與圖8可知，發光二極體500中，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130、導電層101、布拉格反射結構560’與第二電極150依序堆疊於成長基板170上。第一 型半導體層110、發光層120與第二型半導體層130的堆疊結構中，發光層120與第二型半導體層130會局部被移除且導電層101也對應地在此區域斷開而使得第一型半導體層110露出。第一金屬層180則配置於露出的第一型半導體層110上。在圖8中所繪示的第一金屬層180為指部180b，並且指部180b對應地位在第二電極150的缺口N150中因而不與第二電極150重疊。此外，布拉格反射結構560’重疊於指部180b。
由圖7與圖9可知，在第一電極140的側邊S140與第二電極150的側邊S150之間，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130、導電層101與布拉格反射結構560’都連續地分布，且這些構件依序堆疊於成長基板170上。
由圖7與圖10可知，在第一電極140的缺口N140處，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130、絕緣圖案103、導電層101、第二金屬層190與布拉格反射結構560’依序堆疊於成長基板170上。絕緣圖案103的輪廓對應於第二金屬層190的輪廓且兩者彼此重疊。具體來說，圖10中的第二金屬層190為第二金屬層190的指部190b，並且指部190b對應地位在第一電極140的缺口N140中因而不與第一電極140重疊。此外，布拉格反射結構560’重疊於指部190b。
由圖7與圖11可知，發光二極體500中，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130、導電層101、布拉格 反射結構560’與第二電極150依序堆疊於成長基板170上。第一型半導體層110、發光層120與第二型半導體層130的堆疊結構中，發光層120與第二型半導體層130會局部被移除且導電層101與布拉格反射結構560’也對應地在此區域斷開而使得第一型半導體層110露出。第一金屬層180則配置於露出的第一型半導體層110上，且第一電極140填入導電層101與布拉格反射結構560’的斷開出而實體上與電性上連接第一金屬層180。在圖11中呈現出第一金屬層180的焊部180a。因此，由圖8與圖11可知，第一金屬層180的焊部180a直接接觸且電性連接第一電極，而第一金屬層180的指部180b則重疊於布拉格反射結構560’並且不予任何電極重疊。
由圖7與圖12可知，在第二電極150所在面積中，第一型半導體層110、發光層120、第二型半導體層130、絕緣圖案103、導電層101、第二金屬層190與布拉格反射結構560’依序堆疊於成長基板170上。絕緣圖案103的輪廓對應於第二金屬層190的輪廓且兩者彼此重疊。具體來說，在圖12中，第二金屬層190的焊部190a重疊於第二電極150並且布拉格反射結構560’在對應於焊部190a的區域斷開，使得第二金屬層190的焊部190a實體上與電性上連接第二電極150。也就是說，第二金屬層190的焊部190a不與布拉格反射結構560’重疊。相較之下，在圖10中，第二金屬層190的指部190b則會與布拉格反射結構560’重疊， 不過第二金屬層190的指部190b並不重疊於任何電極。
由圖7至圖12可知，第一金屬層180與第二金屬層190中都包括重疊於布拉格反射結構560’的一部分以及未重疊於布拉格反射結構560’的另一部分。重疊於布拉格反射結構560’的部分金屬層(180或190)都不會重疊於電極。如此一來，發光二極體500可以具有較為均勻的厚度，而有助於提高將發光二極體500接合至其他構件時的良率。另外，在圖7至圖12中，布拉格反射結構560’的上下兩側可以額外設置有如圖4或5中的第一絕緣層105a與第二絕緣層105b，而不需限定為布拉格反射結構560’直接接觸導電層101、第一電極140、第二電極150、第一金屬層180(指部180a)與第二金屬層190(指部190a)。此外，第一金屬層180與第二金屬層190的剖面結構可以如圖6所示而具有傾斜的側壁MS。
圖13為本發明一實施例的布拉格反射結構的剖面示意圖。請參照圖13，布拉格反射結構DBR1設置於第一絕緣層I1與第二絕緣層I2之間。布拉格反射結構DBR1包括多個第一折射層12以及多個第二折射層14，且第一折射層12與這些第二折射層14交替堆疊。各第一折射層12的折射率異於各第二折射層14的折射率。在本實施例中，越接近第二絕緣層I2，第一折射層12與第二折射層14的厚度越小。也就是說，第一折射層12與第二折射層14堆疊密度呈現為越接近第二絕緣層I2越密，而越接近第 一絕緣層I1越疏。如此一來，布拉格反射結構DBR1為折射層密度由第一絕緣層I1向第二絕緣層I2漸變增加的結構。
本實施例的第一折射層12的材料包括五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鋯(ZrO2)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化鉿(HfO2)、二氧化鈦(TiO2)或上述之組合。另一方面，第二折射層14的材料包括二氧化矽(SiO2)。在本實施例中，第一絕緣層I1與第二絕緣層I2的材料也可以為二氧化矽，不過第二折射層14、第一絕緣層I1與第二絕緣層I2的材料都是二氧化矽時，第二折射層14的結晶度與緻密性相較於小於第一絕緣層I1與第二絕緣層I2。第一折射層12與第二折射層14的材質以及厚度都可以調整布拉格反射結構DBR1的反射波長範圍。因此，本實施例的布拉格反射結構DBR1採用厚度上梯度變化的第一折射層12與第二折射層14，可讓布拉格反射結構DBR1具有較廣的反射波長範圍而合適應用於需要廣波長範圍的發光效果的終端產品中。
舉例來說，以二氧化鈦(TiO2)製作第一折射層12且二氧化矽(SiO2)製作第二折射層14，則折射層的厚度呈現梯度變化的布拉格反射結構DBR1可應用於可見光發光裝置中。以五氧化二鉭(Ta2O5)製作第一折射層12且二氧化矽(SiO2)製作第二折射層14，則折射層的厚度呈現梯度變化的布拉格反射結構DBR1可應用於紫外光發光裝置中。不過，上述材質與發光裝置的應用方式僅是舉例說明之用，實際上布拉格反射結構DBR1採用其他 材質製作時，可以依據其呈現的反射波長範圍來調整應用方式。
圖14為本發明另一實施例的布拉格反射結構的剖面示意圖。請參照圖14，布拉格反射結構DBR2設置於第一絕緣層I1與第二絕緣層I2之間。布拉格反射結構DBR1包括多個第一折射層22以及多個第二折射層24，且第一折射層22與第二折射層24交替堆疊。各第一折射層22的折射率異於各第二折射層24的折射率。在本實施例中，越接近第二絕緣層I2，第一折射層22與第二折射層24的厚度越大。也就是說，第一折射層22與第二折射層24堆疊密度呈現為越接近第二絕緣層I2越疏，而越接近第一絕緣層I1越密。如此一來，布拉格反射結構DBR2為折射層密度由第一絕緣層I1向第二絕緣層I2漸變減少的結構。
第一折射層22與第二折射層24的材質以及厚度都可以調整布拉格反射結構DBR2的反射波長範圍。第一折射層22的材料包括五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鋯(ZrO2)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化鉿(HfO2)、二氧化鈦(TiO2)或上述之組合。另一方面，第二折射層24的材料包括二氧化矽(SiO2)。
圖15為本發明再一實施例的布拉格反射結構的剖面示意圖。請參照圖15，布拉格反射結構DBR3包括主堆疊層B1、B2、過渡堆疊層C1與修補堆疊層D1、D2。主堆疊層B1是由第一折射層B12與折射率不同於第一折射層B12的第二折射層B14反覆交替堆疊而成。主堆疊層B2是由第一折射層B22與折射率不同於 第一折射層B22的第二折射層B24反覆交替堆疊而成。過渡堆疊層C1是由第三折射層C12與折射率不同於第三折射層C12的第四折射層C14反覆交替堆疊而成。修補堆疊層D1是由第五折射層D12與折射率不同於第五折射層D12的第六折射層D14反覆交替堆疊而成。修補堆疊層D2是由第五折射層D22與折射率不同於第五折射層D22的第六折射層D24反覆交替堆疊而成。
在本實施例中，在同一個布拉格反射結構DBR3中的第一折射層B12與B22、第三折射層C12與第五折射層D12與D22可以是相同材料也可以為不同材料，其材料可包括五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鋯(ZrO2)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化鉿(HfO2)、二氧化鈦(TiO2)或上述之組合。在同一個布拉格反射結構DBR3中的第二折射層B14與B24、第四折射層C14、第六折射層D14與D24可以是相同材料也可以為不同材料，其材料可包括二氧化矽。
此外，在主堆疊層B1中，各第一折射層B12具有等同的第一厚度T1且第二折射層B14具有等同的第一厚度T1。在主堆疊層B2中，各第一折射層B22具有等同的第一厚度T2且第二折射層B24具有等同的第一厚度T2。並且，第一厚度T1與第二厚度T2不同。也就是說，單一個主堆疊層B1或B2為具有等週期堆疊之折射層，但不同主堆疊層的折射層堆疊週期不同。如此一來，藉由數個主堆疊層B1、B2堆疊在一起，布拉格反射結構DBR3可以提供廣的反射長範圍。
主堆疊層B1與主堆疊層B2之間的過渡堆疊層C1中，第三折射層C12與第四折射層C14具有第三厚度T3。第三厚度T3可以是第一厚度T1與第二厚度T2的平均值。換言之，T3=1/2(T1+T2)。不過，第三折射層C12與第四折射層C14的厚度也可以分別介於第一厚度T1與第二厚度T2之間。
另外，修補堆疊層D1中第五折射層D12與第六折射層D14的厚度可以是越接近主堆疊層B1越接近第一厚度T1。修補堆疊層D2中第五折射層D22與第六折射層D24的厚度可以是越接近主堆疊層B2則越接近第二厚度T2。也就是說，修補堆疊層D1與修補堆疊層D2是折射層厚度漸變的堆疊結構。並且，修補堆疊層D1的組成材料可相關於主堆疊層B1而修補堆疊層D2的組成材料可相關於主堆疊層B2。
圖16為本發明又一實施例的布拉格反射結構的剖面示意圖。請參照圖16，布拉格反射結構DBR4相似於前述的布拉格反射結構DBR3，不過布拉格反射結構DBR4更包括修補堆疊層D3與修補堆疊層D4。修補堆疊層D3位於過渡堆疊層C1與主堆疊層B1之間，而修補堆疊層D4位於過渡堆疊層C1與主堆疊層B2之間。修補堆疊層D3中折射層的厚度可以是越接近主堆疊層B1越接近第一厚度T1。修補堆疊層D4中折射層的厚度可以是越接近主堆疊層B2則越接近第二厚度T2。並且，修補堆疊層D3的組成材料可相關於主堆疊層B1而修補堆疊層D4的組成材料可相關於 主堆疊層B2。
圖13至圖16的布拉格反射結構DBR1~DBR4可以應用至圖1、2、3、4、5、7中的發光二極體的任一者中。也就是說，前述實施例中所記載的任何一個布拉格反射結構都可以採用圖13至圖16的布拉格反射結構DBR1~DBR4的任一者來實現。在布拉格反射結構具有折射層厚度漸變的堆疊結構或是具有數個不同厚度的折射層堆疊的結構下，布拉格反射結構可以提供較廣的反射波長範圍。
綜上所述，本發明實施例的發光二極體中的布拉格反射結構所使用的第一折射層以及第二折射層的材料、厚度配置與堆疊結構，大幅地提高了在各種波長範圍的反射率，因而有助於提高發光二極體的發光效率以及亮度。特別是，本發明實施例的發光二極體在各種波長範圍的發光效率可有效地提升。另外，發光二極體所應用的發光裝置也可以具有較好的光取出效率。
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。
100‧‧‧發光二極體
110‧‧‧第一型半導體層
111‧‧‧第一側
112‧‧‧第二側
120‧‧‧發光層
130‧‧‧第二型半導體層
140‧‧‧第一電極
150‧‧‧第二電極
160‧‧‧布拉格反射結構
162‧‧‧第一折射層
164‧‧‧第二折射層
170‧‧‧成長基板
171‧‧‧第一表面
172‧‧‧第二表面
L、L1、L2、L2’‧‧‧光束
P1‧‧‧第一部分
P2‧‧‧第二部分

Claims (21)

  1. 一種發光二極體，包括：一第一型半導體層；一發光層，用以發出一光束，該光束在一發光波長範圍具有一峰值波長；一第二型半導體層，其中該發光層位於該第一型半導體層與該第二型半導體層之間；一第一電極，電性連接該第一型半導體層；一第二電極，電性連接該第二型半導體層；以及一布拉格反射結構，該第一電極與該第二電極皆位於該布拉格反射結構的相同一側，且該布拉格反射結構在至少涵蓋0.8X nm至1.8X nm的一反射波長範圍的反射率為95%以上，其中X為該發光波長範圍的該峰值波長，其中該布拉格反射結構包括多個主堆疊層以及至少一過渡堆疊層，該至少一過渡堆疊層位於該些主堆疊層的相鄰兩者之間，其中該布拉格反射結構包括更包括至少一修補堆疊層，該至少一修補堆疊層鄰接該些主堆疊層以及該至少一過渡堆疊層的一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中該布拉格反射結構包括多個第一折射層以及多個第二折射層，該些第一折射層與該些第二折射層交替堆疊，且各該第一折射層的折射率異於各該第二折射層的折射率。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，其中各該第一折射層的材料包括五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鋯(ZrO2)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化鉿(HfO2)、、二氧化鈦(TiO2)或上述之組合。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，其中各該第二折射層的材料包括二氧化矽(SiO2)之組合。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，其中該些第一折射層的厚度與該些第二折射層的厚度由該布拉格反射結構的一側朝另一側逐漸改變。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中該第一型半導體層具有一第一部份以及一第二部分，該發光層疊置於該第一部分上，該第二部分由該第一部分向外延伸而凸出於該發光層的面積以與該第一電極電性連接，其中該第一電極、該發光層、該第二型半導體層與該第二電極位於該第一型半導體層的一第一側。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體，其中該布拉格反射結構位於該第一型半導體層的一第二側，且該第一側與該第二側彼此相對。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體，更包括一成長基板，該第一型半導體層、該發光層與該第二型半導體層依序疊置於該成長基板的一第一表面，而該布拉格反射結構配置於該成長基板的一第二表面，且該第一表面與該第二表面彼此相對。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體，其中該布拉格反射結構位於該第一型半導體層的該第一側，該布拉格反射結構至少位於該第二電極與該第二型半導體層之間，且該布拉格反射結構具有多個貫穿開口，該第二電極填入該些貫穿開口以電性連接該第二型半導體層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體，更包括一導電層，配置於該布拉格反射結構與該第二型半導體層之間，且該第二電極透過填入該些貫穿開口而接觸該導電層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的發光二極體，更包括多個絕緣圖案，配置於該導電層與該第二型半導體層之間，且該些絕緣圖案對應於該些貫穿開口，使該導電層在該些絕緣圖案以外的面積接觸該第二型半導體層。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體，更包括一成長基板，該第一型半導體層、該發光層與該第二型半導體層與該布拉格反射結構依序疊置於該成長基板的一第一表面。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體，更包括一第一絕緣層與一第二絕緣層，該布拉格反射結構位於該第一絕緣層與該第二絕緣層之間，該第一絕緣層位於該布拉格反射結構與該第二型半導體層之間，且該第二絕緣層位於該布拉格反射結構與該第二電極之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中該峰值波長落在320nm至420nm中。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中該峰值波長落在420nm至650nm中。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中該峰值波長落在500nm至550nm中。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中該些主堆疊層各自包括多個第一折射層以及多個第二折射層，該些第一折射層與該些第二折射層交替堆疊，各該第一折射層的折射率異於各該第二折射層的折射率，而同一個主堆疊層中的該些第一折射層具有相同厚度且同一個主堆疊層中的該些第二折射層具有相同厚度。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的發光二極體，其中該至少一過渡堆疊層包括多個第三折射層以及多個第四折射層，該些第三折射層與該些第四折射層交替堆疊，各該第三折射層的折射率異於各該第四折射層的折射率，而該第三折射層的厚度與該第四折射層的厚度不同於該第一折射層的厚度與該第二折射層的厚度。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的發光二極體，其中該第三折射層的材質相同於該第一折射層的材質，且該第四折射層的材質相同於該第二折射層的材質。
  20. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中該至少一修補堆疊層的材料組成相同於該些主堆疊層以及該至少一過渡堆疊層的該一者。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的發光二極體，其中該光束的該發光波長範圍完全落在該布拉格反射結構的該反射波長範圍內。
TW105104575A 2015-02-17 2016-02-17 發光二極體 TWI688116B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562116923P 2015-02-17 2015-02-17
US62/116,923 2015-02-17
US201562151377P 2015-04-22 2015-04-22
US62/151,377 2015-04-22
US201562168921P 2015-06-01 2015-06-01
US62/168,921 2015-06-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201703281A TW201703281A (zh) 2017-01-16
TWI688116B true TWI688116B (zh) 2020-03-11

Family

ID=56690542

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109103720A TWI762866B (zh) 2015-02-17 2016-02-17 發光二極體
TW105104575A TWI688116B (zh) 2015-02-17 2016-02-17 發光二極體

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109103720A TWI762866B (zh) 2015-02-17 2016-02-17 發光二極體

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10038121B2 (zh)
CN (2) CN110311024A (zh)
TW (2) TWI762866B (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI527263B (zh) 2013-07-17 2016-03-21 新世紀光電股份有限公司 發光二極體結構
US20160329461A1 (en) 2015-02-17 2016-11-10 Genesis Photonics Inc. Light emitting diode
TWI742175B (zh) * 2016-10-07 2021-10-11 新世紀光電股份有限公司 發光二極體
KR102354871B1 (ko) 2016-12-21 2022-01-21 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 발광 장치의 제조 방법
CN107068830A (zh) * 2017-01-22 2017-08-18 中山大学 一种应用于紫外led的全角度高反射率dbr结构
TWI641125B (zh) * 2017-05-03 2018-11-11 啟端光電股份有限公司 底部發光型微發光二極體顯示器及其修補方法
JP6717324B2 (ja) * 2018-02-27 2020-07-01 日亜化学工業株式会社 発光素子
KR102547689B1 (ko) * 2018-06-20 2023-06-27 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 장치 및 그 제조 방법
CN111584690A (zh) * 2019-02-15 2020-08-25 新世纪光电股份有限公司 发光二极管及其制造方法
CN111725375A (zh) 2019-03-22 2020-09-29 新世纪光电股份有限公司 红光发光二极管及其制造方法
CN111668235B (zh) * 2020-06-08 2023-10-17 Tcl华星光电技术有限公司 显示面板及其制备方法
CN112331753B (zh) * 2020-11-06 2022-11-11 业成科技（成都）有限公司 发光二极管结构
TWI762234B (zh) * 2021-03-12 2022-04-21 錼創顯示科技股份有限公司 發光元件及顯示面板
CN113036008B (zh) * 2021-03-12 2023-11-03 錼创显示科技股份有限公司 发光元件及显示面板
CN113826223B (zh) * 2021-06-25 2023-10-20 厦门三安光电有限公司 半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置
TWI816177B (zh) * 2021-08-30 2023-09-21 晶元光電股份有限公司 發光元件
US20240038936A1 (en) * 2021-10-14 2024-02-01 Huaian Aucksun Optoelectronics Technology Co., Ltd LED Chip and Preparation Method Therefor
CN116014050B (zh) * 2022-12-30 2024-02-20 淮安澳洋顺昌光电技术有限公司 一种发光元件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036295A1 (en) * 2000-09-22 2002-03-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical device, surface emitting type device and method for manufacturing the same
US20120025244A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode having distributed bragg reflector
US20140377459A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-25 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor dbr, semiconductor light-emitting device, solid-state laser, photoacoustic apparatus, image-forming apparatus, and method for manufacturing semiconductor dbr

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6888871B1 (en) 2000-07-12 2005-05-03 Princeton Optronics, Inc. VCSEL and VCSEL array having integrated microlenses for use in a semiconductor laser pumped solid state laser system
EP1298461A1 (en) * 2001-09-27 2003-04-02 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw Distributed Bragg reflector comprising GaP and a semiconductor resonant cavity device comprising such DBR
US6822995B2 (en) * 2002-02-21 2004-11-23 Finisar Corporation GaAs/AI(Ga)As distributed bragg reflector on InP
US7099075B2 (en) * 2004-09-03 2006-08-29 Finisar Corporation Tunable segmented distributed bragg reflector for linear optical amplifier
WO2007105626A1 (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Matsushita Electric Works, Ltd. 発光素子
US7839913B2 (en) * 2007-11-22 2010-11-23 Canon Kabushiki Kaisha Surface emitting laser, surface emitting laser array, and image forming apparatus including surface emitting laser
TWI531088B (zh) * 2009-11-13 2016-04-21 首爾偉傲世有限公司 具有分散式布拉格反射器的發光二極體晶片
US20150179857A1 (en) * 2010-05-12 2015-06-25 Epistar Corporation Semiconductor epitaxial structures and semiconductor optoelectronic devices comprising the same
US9520536B2 (en) 2010-11-18 2016-12-13 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode chip having electrode pad
CN105742447B (zh) 2010-11-18 2019-03-26 首尔伟傲世有限公司 具有电极焊盘的发光二极管
US20130114628A1 (en) * 2011-11-07 2013-05-09 Catherine Genevieve Caneau Multi-wavelength dbr laser
WO2014098510A1 (en) 2012-12-21 2014-06-26 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same
CN104103722B (zh) * 2013-04-15 2017-03-01 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管晶粒及其制造方法
CN104471727B (zh) 2013-04-30 2018-01-05 世迈克琉明有限公司 半导体发光器件
JP2015060886A (ja) * 2013-09-17 2015-03-30 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
US9748446B2 (en) * 2013-10-11 2017-08-29 Semicon Light Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
TWI633678B (zh) 2014-01-27 2018-08-21 Glo公司 具有布拉格反射器之ｌｅｄ裝置及單分ｌｅｄ晶圓基板為具有該裝置之晶粒之方法
CN203932092U (zh) * 2014-06-10 2014-11-05 北京太时芯光科技有限公司 一种四元发光二极管
CN204088355U (zh) * 2014-10-11 2015-01-07 厦门市三安光电科技有限公司 一种发光二极管结构
US9502615B2 (en) 2014-11-13 2016-11-22 Epistar Corporation Light-emitting diode device
KR20160141925A (ko) * 2015-06-01 2016-12-12 삼성전자주식회사 반도체 발광소자

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036295A1 (en) * 2000-09-22 2002-03-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical device, surface emitting type device and method for manufacturing the same
US20120025244A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode having distributed bragg reflector
US20140377459A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-25 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor dbr, semiconductor light-emitting device, solid-state laser, photoacoustic apparatus, image-forming apparatus, and method for manufacturing semiconductor dbr

Also Published As

Publication number Publication date
TW202021154A (zh) 2020-06-01
US20180337310A1 (en) 2018-11-22
TWI762866B (zh) 2022-05-01
CN105895775A (zh) 2016-08-24
CN110311024A (zh) 2019-10-08
CN105895775B (zh) 2019-09-17
US10038121B2 (en) 2018-07-31
US20160247974A1 (en) 2016-08-25
TW201703281A (zh) 2017-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI688116B (zh) 發光二極體
US10734551B2 (en) Light emitting diode
US10243123B2 (en) Light-emitting diode (LED), LED package and apparatus including the same
US11011680B2 (en) Light-emitting device
JP5582054B2 (ja) 半導体発光素子
US11508701B2 (en) Light emitting device
EP2546894A2 (en) Semiconductor light emitting device
US11735696B2 (en) Light-emitting diode, and light-emitting diode package, light-emitting diode module and display device including the same
JP2008210900A (ja) 半導体発光素子及びこれを備えた発光装置
TW202002325A (zh) 覆晶型發光二極體晶片以及包含其的發光元件
TW201709553A (zh) 發光二極體晶片
CN112272872A (zh) 一种半导体发光元件
TWI765450B (zh) 發光二極體
JP2014053593A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
KR20150107400A (ko) 발광 다이오드
TW202207491A (zh) 發光元件及顯示裝置
KR101778157B1 (ko) 발광소자
JP2017168864A (ja) 発光装置
CN117393683A (zh) 发光二极管及发光装置
KR20240014451A (ko) 발광 소자