TWI771664B

TWI771664B - 發光元件

Info

Publication number: TWI771664B
Application number: TW109109088A
Authority: TW
Inventors: 林俊宇; 李俊毅; 邱毅揚; 陳怡名; 李世昌; 王种皓; 張峻瑋
Original assignee: 晶元光電股份有限公司
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2022-07-21
Also published as: TW202341525A; TW202036932A; CN213752741U; TWI809953B; TW202240934A; CN211980634U

Abstract

本揭露內容提供一種發光元件，包含發光疊層、上電極、電流通道區及接觸層。發光疊層具有一出光面且包含複數個半導體層。上電極位於出光面上且包含電極部、第一延伸部與第二延伸部彼此電連接。第一延伸部具有第一寬度，第二延伸部具有第二寬度，第一寬度大於第二寬度。電流通道區位於第一延伸部及第二延伸部之間。接觸層位於第二延伸部與發光疊層之間，且具有第三寬度小於或等於第二寬度。電流通道區與第一延伸部之間具有第一距離，電流通道區與第二延伸部之間具有第二距離，且第一距離大於第二距離。

Description

發光元件

本發明關於一種發光元件，特別是關於一種具有良好電流散佈效果的發光元件。

光電元件，例如發光二極體(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。目前，發光二極體仍具有電流散佈不均的問題，進而造成發光效率低落。

本揭露內容提供一種發光元件，包含發光疊層、上電極、電流通道區及接觸層。發光疊層具有一出光面。發光疊層包含複數個半導體層。上電極位於出光面上且包含電極部、第一延伸部與第二延伸部彼此電連接。第一延伸部具有第一寬度，第二延伸部具有第二寬度。第一寬度大於第二寬度。電流通道區位於第一延伸部及第二延伸部之間。接觸層位於第二延伸部與發光疊層之間，且具有第三寬度小於或等於第二寬度。電流通道區與第一延伸部之間具有第一距離，電流通道區與第二延伸部之間具有第二距離，且第一距離大於第二距離。

100~800:發光元件

1S:出光面

1031:第一側

1032:第二側

1033:第三側

1034:第四側

103:基板

111:第一窗口層

112:第二窗口層

120:發光疊層

121:第一半導體層

122:主動層

123:第二半導體層

130:接觸結構

13:延伸電極

131:第一延伸部

1311~1313:線段

132:第二延伸部

132’:第一端

132”:第二端

140:第一接觸層

140b:電流通道區

140b1~140b3:電流通道區

140c:電流通道

140c’:區域

140c”:區域

140e:孔洞

145:絕緣層

150:反射層

160:導電黏著層

170:電流散佈層

171:電極部

171a:第一電極部

171b:第二電極部

172:背面電極

180:保護層

190:第二接觸層

190a’:側表面

190e:端部

I、II、III、IV:區域

X、Y:方向

b1:第一區域

b2:第二區域

b3:第三區域

b4:第四區域

D₁~D₇:距離

b61:上底

b62:下底

b6’、b6”:腰

P₁₁、P₁₂:端點

P₂₁、P₂₂:端點

W₀~W₄:寬度

H1:距離

60:半導體元件

61:封裝基板

62:通孔

63:載體

63a、190a:第一部分

63b、190b:第二部分

65:接合線

66:接觸結構

66a:第一接觸墊

66b:第二接觸墊

68:封裝材料層

4b:光電系統

49:底板

40’:畫素

49’:控制模組

40b:發光元件

d、d’:距離

L₁~L₄:邊長

s1~s3:距離

C₁、C₂:區域

第1A圖繪示一實施例之發光元件的上視圖；第1B圖繪示第1A圖中發光元件的放大圖；第1C~1H圖繪示電流通道之上視圖；第2圖繪示第1B圖中沿著A-A’線的發光元件剖面圖；第3圖繪示發光元件之內部電流散佈示意圖；第4圖繪示根據一實施例之發光元件之上視圖；第5A圖繪示根據另一實施例之發光元件之上視圖；第5B圖繪示第5A圖中發光元件的放大圖；第6A圖繪示根據一實施例之發光元件之上視圖；第6B圖繪示第5A圖中發光元件的局部放大圖；第7圖繪示根據一實施例之發光元件之上視圖；第8圖繪示根據一實施例之發光元件之上視圖；第9A圖繪示根據一實施例之發光元件之上視圖；第9B圖繪示第9A圖中發光元件的局部放大圖；第9C圖繪示第9B圖中沿B-B’線的發光元件一實施例之剖面圖；第9D圖繪示第9B圖中沿C-C’線的發光元件一實施例之剖面圖；第9E圖繪示另一實施例的發光元件的局部放大圖；第9F圖繪示另一實施例的發光元件的局部放大圖；第9G圖繪示根據另一實施例之發光元件之上視圖；第10圖繪示半導體元件的封裝結構示意圖；第11圖繪示光電系統示意圖。

本發明之實施例會被詳細地描述，並且繪製於圖式中，相同或類似的部分會以相同的號碼在各圖式以及說明出現。

第1A圖繪示一實施例之發光元件100的上視圖，第1B圖繪示第1A圖中區域I的放大圖，第2圖繪示第1B圖中沿著A-A’線的發光元件100剖面圖。於第1A圖中，區域140c’係表示電流通道140c的對應位置，相關描述可參考後面段落。

如第1A圖所示，發光元件100包含一出光面1S及複數個側壁，複數個側壁包含一第一側1031、一第二側1032相對於第一側1031、一第三側1033位於第一側1031及第二側1032之間以及一第四側1034相對於第三側1033且位於第一側1031及第二側1032之間。第一側1031、第二側1032、第三側1033及第四側1034圍繞出光面1S，第一側1031、第二側1032、第三側1033及第四側1034分別具有邊長L₁、邊長L₂、邊長L₃以及邊長_L4。在本實施例中，發光元件100包含一上電極位於出光面1S上。上電極包含兩個電極部171及延伸電極13。電極部171及延伸電極13的材料可包含單層或多層(圖未示)的金屬或合金。金屬例如鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、銻(Sb)、鈷(Co)、鍺(Ge)、鈀(Pd)。合金為包含上述金屬之合金。電極部171用以導入外部電流，複數條延伸電極13連接電極部171用以將電流散佈到電極部171以外的區域。兩個電極部171靠近第一側1031，延伸電極13包含一第一延伸部131及複數條第二延伸部132。相較於第二側1032，第一延伸部131較靠近第一側1031且實質上與第一側1031平行。此外，第一延伸部131具有一第一區連接兩個電極部171及兩第二區係分別從兩個電極部171向第三側1033及第四側 1034延伸。複數條第二延伸部132與兩個電極部171及第一延伸部131連接並向第一側1031及第二側1032延伸。

如第1B圖所示，在本實施例中，第一延伸部131與第二延伸部132實質上係垂直設置，且第一延伸部131具有一寬度W1，第二延伸部具有一寬度W2，寬度W1為寬度W2的1.5~3倍。由於電極部171一開始引入的電流密度較大，具有較大的寬度W1的第一延伸部131可有效率地將電流往第三側1033及第四側1034散開，接著再藉複數條第二延伸部132將電流往第一側1031及第二側1032散佈，使得電流可以均勻地在出光面1S分散開。

接著，參考第2圖繪示的發光元件100剖面圖，發光元件100包含一基板103、一背面電極172位於基板103之下、一導電黏著層160位於基板103之上、一反射層150位於導電黏著層160之上、一電流散佈層170位於反射層150之上、一絕緣層145位於反射層150之上、一第一接觸層140位於絕緣層145及電流散佈層170之間、一第一窗口層111位於絕緣層145之上、一發光疊層120位於第一窗口層111之上、一第二窗口層112位於發光疊層120之上、一保護層180位於第二窗口層112之上，一第二接觸層190位於第二窗口層112之上以及第二延伸部132位於第二接觸層190之上。

在本實施例中，發光疊層120包含一第一半導體層121，一主動層122位於第一半導體層121上，一第二半導體層123位於主動層122上，第一半導體層121與第二半導體層123包含摻雜物以增加導電性且具有相異的導電型態，用以分別提供電子及電洞在主動層122中複合(recombination)以發射光線。當第一半導體層121包含p型III-V族半導體材料時，第二半導體層123包含n型III-V族半導體材料；當第二半導體層123包含p型III-V族半導體材料時，第一半導體層121包含n型III-V族半導體材料。第一半導體層121或第二半導體層123具有摻雜物為鋅(Zn)、碳(C)或鎂(Mg)，以形成p型III-V族半導體材料。第一半導體層121或第二半導體層123具有摻雜物為矽(Si)或碲(Te)，以形成n型III-V族半導體材料。摻雜物的摻雜濃度介於5x10¹⁶cm^-3到5x10¹⁹cm^-3之間。主動層122包含複數個彼此交錯堆疊的井層(well layers)及阻障層(barrier layers)，井層與阻障層包含III-V族半導體材料。依據井層材料組成，主動層122可發出可發出峰值波長(peak wavelength)介於700nm及1700nm的紅外光、峰值波長介於610nm及700nm之間的紅光、峰值波長介於530nm及570nm之間的黃光、峰值波長介於490nm及550nm之間的綠光、峰值波長介於400nm及490nm之間的藍光或深藍光、或是峰值波長介於250nm及400nm之間的紫外光。

第一窗口層111的材料係包含至少一元素選自於鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、砷(As)、磷(P)及氮(N)所構成之群組，例如為GaN、AlGaInP、AlInP、AlGaAs、GaP等之半導體化合物。第一窗口層111和第一半導體層121包含摻雜物且具有相同的導電型態，例如，p型導電型態。第一窗口層111的摻雜濃度大於第一半導體層121的摻雜濃度，因此第一窗口層111具有較高的導電率。第一窗口層111的厚度介於0.5μm~10μm以提供電流橫向擴散的功能，避免電流侷限在發光元件100的局部區域，並且可協助光線從發光元件100的複數個側壁射出。

第二窗口層112的材料包含至少一個元素鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、砷(As)、磷(P)及氮(N)所構成之群組，例如為GaN、AlGaInP、AlInP、AlGaAs、GaP等之半導體化合物。第二窗口層112包括至少一種材料不同於第二半導體層 123。較佳地，第二窗口層112包含摻雜物且具有和第二半導體層123相同的導電型態，例如n型導電型態。發光元件100之出光面1S係為第二窗口層112之一表面且可為一粗化(roughened)表面以降低全反射，提升發光元件100之發光效率。保護層180共形地覆蓋於第二窗口層112的粗化表面上。於一些實施例中，保護層180的材料包含矽(Si)之氮化物或氧化物，例如SiO₂、SiN_x。在本實施例中，第二窗口層112的厚度大於第一窗口層111的厚度，第二窗口層112的厚度1μm~20μm之間，用以提供電流橫向擴散的功能並提高發光元件100出光效率。

參照第1A~1H圖及第2圖，第二接觸層190位於第二窗口層112與延伸電極13之間，第二接觸層190與延伸電極13之間的接觸電阻小於10^-2Ω-cm²，較佳的是小於10^-4Ω-cm²，用以將電流從延伸電極13導入第二窗口層112。在本實施例中，第二接觸層190僅位於延伸電極13之下未形成於電極部171之下。從上視觀之，第二接觸層190與延伸電極13具有相同的圖形。第二接觸層190的材料包含III-V族半導體材料，例如GaAs、AlGaAs或InGaP。第二接觸層190包含摻雜物並與第二窗口層112具有相同的導電型態，例如n型導電型態。第二接觸層190具有一摻雜濃度大於10¹⁸/cm³，較佳的是介於10¹⁹/cm³~5*10²⁰/cm³之間。

基板103包括金屬，例如鉬，或半導體材料，例如鍺及矽。背面電極172與基板103連接且用以將電流導入發光元件100。背面電極172包含單層或多層(圖未示)的金屬或合金。金屬例如鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、銻(Sb)、鈷(Co)、鍺(Ge)、鈀(Pd)。合金為包含上述金屬之合金。導電黏著層160用以將反射層150及基板103黏合並提供良好的導電路徑，導電黏著層160的材料包含金、錫、鉛、銦或其合金。

反射層150的材料包括一對於峰值波長(Wp,peak wavelength)介於600nm~2000nm之光線的反射率大於90%的金屬元素，例如銀或金，用以反射發光疊層120發射出的光線。電流散佈層170與反射層150電連接。電流散佈層170包含金屬氧化物，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)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)或氧化銦鎢(IWO)。本實施例中，電流散佈層170為氧化銦鋅(IZO)。絕緣層145的材料包含絕緣材料，例如氮化矽(SiNx)、氧化鋁(AlOx)、氧化矽(SiOx)或氟化鎂(MgFx)。絕緣層145的折射率小於第一窗口層111至少1以上，藉此提高從發光疊層120發射出的光線反射的百分比。

如第2圖所示，絕緣層145包含複數個孔洞140e露出部分的第一窗口層111，第一接觸層140共型地覆蓋在絕緣層145相對於第一窗口層111的另一側，並填入複數個孔洞140e且與露出於孔洞140e的第一窗口層111部分電連結以形成複數個電流通道140c讓電流通過。第一接觸層140的材料選自金屬氧化物材料，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)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)或氧化銦鎢(IWO)。在本實施例中，第一接觸層140的材料選自能夠與第一窗口層111形成低接觸電阻的氧化銦錫(ITO)。

在本實施例中，絕緣層145的厚度介於500Å~5000Å之間，較佳的是介於1000Å~2000Å之間；第一接觸層140的厚度介於20Å~200Å之間；電流散佈層170的厚度介於1000Å~5000Å之間，較佳的是介於1500Å~3500Å之間。絕緣層145、第一接觸層140、電流散佈層170以及反射層150形成一全方位反射鏡(omnidirectional reflector,ODR)，可提高射向全方位反射鏡的光線的反射率，使其反射率超過95%。

第一接觸層140與第一窗口層111直接接觸的部分形成電流通道140c。電流通道140c具有一寬度W3介於1μm~100μm之間，較佳的介於5μm~30μm之間。於第2圖的剖面圖中，電流通道140c在一垂直於發光疊層120的方向(X)上，與延伸電極13及電極部171不重疊。此外，電流通道140c對應在出光面1S的相對位置定義為區域140c’，因此，複數個區域140c’係顯示於第1A圖中且彼此錯開(意即於X方向上不重疊)。再者，區域140c’與延伸電極13及電極部171之間也彼此錯開，亦即，區域140c’與延伸電極13及電極部171在X方向不重疊(參考第2圖)。複數個區域140c’於上視圖中可呈一點狀陣列。在本實施例中，各電流通道140c之上視圖為一圓形，因此，區域140c’亦為圓形。在其他實施例，如第1C~1F圖所示，電流通道140c(或區域140c’)之上視圖包含但不限於長方形、三角形、菱形或其組合。

如第1A圖所示，在任兩條相鄰的第二延伸部132與第一延伸部131之間具有一電流通道區140b，電流通道區140b係為複數個最靠近延伸電極13之區域140c’的共同切線所界定的範圍，且在電流通道區140b與延伸電極13之間不具有區域140c’。換言之，在兩條相鄰的第二延伸部132與第一延伸部131之間，電流通道區140b為一圍繞所有區域140c’之多邊形，且電流通道區140b之每一邊皆至少與二個區域140c’相切。在第1A圖中，電流通道區140b係為一四邊形(例如：長方形)且僅畫出一個作為例示，發光元件可包含複數個電流通道區。

如第1C~1G圖所示，當區域140c’為其他形狀時，電流通道區140b係由複數個最靠近延伸電極13之區域140c’的頂點(如第1D或1F圖)、邊(如第1C或1E圖)或以上至少兩者共同(如第1G圖)所界定的範圍。在第1C或1E圖中，區域140c’為方形，且電流通道區140b為一四邊形；在第1D或1F圖中，區域140c’分別為三角型及菱形，且電流通道區140b為一四邊形；在第1G圖中，區域140c’包含至少兩種不同形狀，且電流通道區140b為一四邊形。如第1B和1H圖所示，電流通道區140b具有相同的形狀，皆為六邊形。第1B圖中，除了界定電流通道區140b的區域140c’外，仍有其他區域140c’被圍繞於其中，意即有些區域140c’未被用來界定電流通道區140b。在第1H圖中，電流通道區140b係由所有的區域140c’所界定。

如第1B圖所示，電流通道區140b與第一延伸部131之間有一個最短的距離D₁，以及與第二延伸部132之間有一個最短的距離D₂，距離D₁大於距離D₂。由於第一延伸部131的寬度W₁為第二延伸部132的寬度W₂的1.5~3倍，且第一延伸部131與電極部171直接連接，第二延伸部132再與第一延伸部131直接連接，因此當發光元件100於正常操作下，流經第一延伸部131的電流大於流經第二延伸部132的電流，如第3圖所示。第3圖為發光元件100之內部電流散佈示意圖。圖中電流9的方向僅為示意，根據發光疊層120的電性設計，電流9的方向亦可相反。電流9在電流通道140c與第一延伸部131及第二延伸部132之間，會流經第一窗口層111、發光疊層120及第二窗口層112。由於流經第一延伸部131的電流大於流經第二延伸部132的電流，因此當電流9流經電流通道140c與第一延伸部131及第二延伸部132之間的區域時，電流9中較多的部分會流經電流通道140c與第一延伸部131之間的區域C₂，電流9中較少的部分會流經電流通道140c與第二延伸部132之間的區域C₁到第二延伸部132。此外，由於把電流通道區140b與第一延伸部131之間的距離設計大於與第二延伸部132之間的距離(D₁>D₂)，因此在區域C₂中的電流較分散，在區域C₁中的電流較集中；由於在區域C₂中的電流較多但是較分散，在區域C₁中的電流較少但是較集中，使得通過區域C₁中的主動層122的電流密度接近通過區域C₂的主動層122的電流密度，達到均勻分散電流的目的。

本實施例中，第一延伸部131的寬度W₁介於3μm~50μm之間，較佳的是介於10μm~20μm之間，第二延伸部132的寬度W₂介於2μm~33μm之間，較佳的是介於5μm~10μm；距離D₁與寬度W₁之間具有一個比值R1(=D₁/W₁)，距離D₂與寬度W₂之間具有一個比值R2(=D₂/W₂)，R1與R2的範圍分別為2≦R1≦3.5，2≦R2≦3.5，因此距離D₁的較佳的範圍介於20μm~70μm之間，距離D₂的較佳的範圍介於10μm~35μm之間。當第一延伸部131的寬度是漸變時，係以最大寬度定義為W1且計算上述之比值R1。

第4圖繪示根據另一實施例揭露之發光元件200之上視圖，發光元件200類似發光元件100，且相同或相似的結構可參考前述，於此將不再撰述。發光元件200與發光元件100差異在於電流通道區140b中區域140c’分佈不同，亦即發光元件200的電流通道140c與發光元件100的電流通道140c分佈不同。在發光元件200中，電流通道區140b的密度係從第一側1031往第二側1032的方向漸增。詳言之，發光元件200的電流通道區140b包含一第一區域b1與第二區域b2，第一區域b1比第二區域b2較靠近電極部171，第一區域b1中的單位面積中的區域140c’數量小於第二區域b2中的單位面積中的區域140c’數量。換句話說，第一區域b1中的區域140c’的密度(數量/面積)小於第二區域b2中的區域140c’的密度，也就是第一區域b1中電流通道140c的密度小於第二區域b2中電流通道140c的密度，因此相同的面積下，第一區域b1中第一接觸層140與第一窗口層111接觸的總和面積小於第二區域b2中第一接觸層140與第一窗口層111接觸的總和面積，如此，電流通過第二區域b2中第一接觸層140與第一窗口層111介面的總接觸電阻小於通過第一區域b1中第一接觸層140與第一窗口層111介面的總接觸電阻，亦即電流較容易通過第二區域b2中第一接觸層140與第一窗口層111介面，藉此驅使原本要通過第一區域b1中電流通道140c的電流往第二區域b2中電流通道140c流動，以使發光元件200中的電流散佈更均勻。

第5A圖繪示根據另一實施例之發光元件300之上視圖，第5B圖繪示第5A圖中區域II的放大圖。發光元件300類似發光元件100，且相同或相似的結構可參考前述，於此將不再撰述。發光元件300與發光元件100的差異在於電流通道區140b與第一延伸部131之間最短的距離不同，亦即發光元件300中電流通道140c與第一延伸部131之間最短的距離不同於發光元件100的電流通道140c與第一延伸部131之間的最短距離。詳敘如下。如第5B圖所示，發光元件300的包含複數個電流通道區140b1、140b2、140b3。電流通道區140b1、電流通道區140b2以及電流通道區140b3分別與第一延伸部131之線段1311、線段1312及線段1313間最近的距離分別為一距離D₃、一距離D₄及一距離D₅，距離D₃大於距離D₄，距離D₄大於距離D₅。在本實施例中，線段1311離電極部171最近，線段1312次之，線段1313離電極部171最遠。在第一延伸部131上，離電極部171越近電流密度越高，離電極部171越遠電流密度越低，因此線段1311的電流密度最高，線段1312次之，線段1313最低。類似第3圖，藉由距離D₃大於距離D₄，距離D₄大於距離D₅的設計，可以使得在線段1311跟電流通道區140b1之間、線段1312跟電流通道區140b2之間以及線段1313跟電流通道140b3之間的電流密度接近，達到均勻分散電流的目的。距離D₃較佳的範圍介於80μm~130μm之間，距離D₄較佳的範圍介於50μm~100μm之間，距離D₅較佳的範圍介於20μm~70μm之間。

第6A圖繪示根據另一實施例之發光元件400之上視圖，第6B圖繪示第6A圖中區域III的放大圖。發光元件400類似發光元件200，相同或相似的結構可參考前述，於此將不再撰述。發光元件400與發光元件200的差異在於電流通道區140b中區域140c’分佈不同，亦即發光元件400的電流通道140c與發光元件200的電流通道140c分佈不同。此外，電流通道區140b為非長方形為一六邊形。詳言之，發光元件400的電流通道區140b包含第二區域b2與第三區域b3，第二區域b2可參考前面段落之描述，且第三區域b3描述如下。

如第6B圖所示，第三區域b3的形狀為一等腰梯型具有上底b61，下底b62，及兩個具有相同長度的腰b6’及b6”連接上底b61及下底b62。離第一延伸部131最近的等腰梯型的端點P₁₁、P₁₂與鄰近第二延伸部132之間具有一距離D₆；離第一延伸部131最遠的等腰梯型的端點P₂₁、P₂₂與相鄰的第二延伸部132之間具有一距離D₇，距離D₆大於距離D₇。區域140c’與其最靠近之第二延伸部132彼此間的距離係從下底b62至上底b61的方向漸減。詳言之，從鄰近下底b62處至鄰近上底b61處，腰部b6’或腰部b6”與第二延伸部132之間的距離從距離D₆漸減至距離D₇。距離D₇較佳的範圍介於10μm~35μm之間，距離D₆較佳的範圍介於35μm~100μm之間。第二延伸部132上離第一延伸部131越近的部分電流密度越高，亦即第二延伸部132上靠近下底b62處的電流密度高於靠近上底b61處的電流密度。類似第3圖，藉由距離D₆漸減至距離D₇的設計，可以使得第三區域b3中從端點P₁₁到端點P₂₁跟鄰近(最靠近)的第二延伸部132之間的電流密度接近，或者從端點P₁₂到端點P₂₂跟鄰近的第二延伸部132之間的電流密度接近，達到均勻分散電流的目的。

第7圖繪示根據另一實施例之發光元件500之上視圖。發光元件500類似發光元件200，相同或相似的結構可參考前述，於此將不再撰述。發光元件500與發光元件200差異在於第二延伸部132的寬度漸變。詳言之，第二延伸部132具有一第一端132’靠近第一側1031及一第二端132”靠近第二側1032。第一端132’較第二端132”靠近第一延伸部131，且第二延伸部132的寬度係從第一端132’往第二端132”的方向漸減。第二端132”是第二延伸部132的末端，電流從第一端132’散佈到第二端132”時，電流會逐漸降低，因此靠近第二端132”的電流不需要與靠近第一端132’的電流流過相同寬度的電極，即可維持相同的電流密度而不會產生電流聚集的現象，此外，如前所述，由於第二區域b2的密度大於第一區域b1，電流被驅使往第二區域b2流動，進而更使電流均勻分散。

在另一實施例中，發光元件500的第二延伸部132的寬度係從第一端132’往第二端132”的方向漸增(圖未示)，使第二延伸部132上電流更容易從第一端132’往第二端132”擴散，達到均勻分散電流的目的。

第8圖繪示根據另一實施例之發光元件600之上視圖。發光元件600類似發光元件200，相同或相似的結構可參考前述，於此將不再撰述。發光元件600包含一第一區域b1和第四區域b4。第一區域b1可參考前面段落之描述。第一區域b1與第四區域b4之差異在於區域140c’(140c”)的面積，且第四區域b4中的每一個區域140c”的面積大於第一區域b1中的每一個區域140c’的面積以增加電流散佈之均勻性。詳言之，在相同的面積以及第一區域b1與第四區域b4中的區域(140c’、140c”)數目於此相同面積下的是相同之條件下，當區域140c”的面積大於區域140c’(意即區域140c’彼此間的距離大於區域140c”彼此間的距離)時“‘，第四區域b4中第一接觸層140與第一窗口層111接觸的總和面積會大於第一區域b1下方中第一接觸層140與第一窗口層111接觸的總和面積，使得第四區域b4與第一區域b1中，對應下方的電流通過第四區域b4中第一接觸層140與第一窗口層111介面的總接觸電阻小於通過第一區域b1中第一接觸層140與第一窗口層111介面的總接觸電阻，藉此驅使原本要通過第一區域b1中電流通道140c的電流往第四區域b4中電流通道140c流動，以使發光元件600中的電流散佈更均勻。

在另一實施例中，發光元件(圖未示)與前述發光元件100、200、300、400、500、600差異處在於連接兩個電極部171的第一延伸部131的寬度W1(參考第1B圖)是漸變的。詳言之，第一延伸部131的寬度W1自電極部171往第三側1033或第四側1034方向漸減。在另一實施例，第一延伸部131的寬度W1自電極部171往第三側1033或第四側1034方向漸增。

第9A圖繪示根據另一實施例之發光元件700之上視圖，第9B圖繪示第9A圖中發光元件700的區域IV之局部放大圖。發光元件700類似發光元件100其相同或相似的結構可參考前述，於此將不再撰述。

在本實施例中，上電極包含電極部171及延伸電極13。電極部171包含第一電極部171a以及第二電極部171b。於發光元件700的複數個側壁中，第一電極部171a最靠近第一側1031，且第二電極部171b最靠近第二側1032。延伸電極13可包含二條第一延伸部131a、131b及複數條第二延伸部132。在本實施例中，第一延伸部131a沿第一側1031延伸且與電極部171a相連接，第一延伸部131b沿第二側1032延伸且與電極部171b相連接。各第二延伸部132可與第一延伸部131a及第一延伸部131b相連接，或者與第一電極部171a及第二電極部171b相連接。各第二延伸部132實質上可與第三側1033或第四側1034平行。

如第9A圖、9B圖所示，第一電極部171a以及第二電極部171b具有一寬度W₀，第一延伸部131a及第一延伸部131b具有一寬度W₁，第二延伸部132具有一寬度W₂。在本實施例中，寬度W₁介於寬度W₀與寬度W₂之間，且寬度W₁大於寬度W₂。

如第9A~9C圖所示，第二接觸層190較佳為在垂直於發光疊層120的方向(X)上不與電流通道區140b重疊。如第9B圖之上視圖所示，第二接觸層190可具有一端部190e。於本實施例中，端部190e為第二接觸層190與第一延伸部131交接處。端部190e與電流通道區140b之間具有一個最短的距離s1，電流通道區140b與第二接觸層190之間具有一個最短的距離s2。於一實施例中，s1/s2的範圍可大於0且小於5，較佳為大於1且小於3。第一延伸部131與電流通道區140b之間具有一個最短的距離D₁，較佳為距離D₁大於距離s2。於本實施例中，第二接觸層190可具有一寬度W₄，且較佳為寬度W₄小於第二延伸部132的寬度W₂。

第9C圖繪示第9B圖中沿著B-B’線之剖面圖，第9D圖繪示第9B圖中沿著C-C’線之剖面圖。如第9C圖所示，第二延伸部132可覆蓋於第二接觸層190的側表面190a’以及上表面190s，使第二接觸層190被第二延伸部132包覆而不露出。

如第9C圖及第9D圖所示，發光元件700不具有第一窗戶層111。於本實施例中，絕緣層145鄰接於第一半導體層121，且在第一半導體層121下方進一步包含接觸結構130。如第9C圖所示，接觸結構130可鄰接於第一半導體層121，且位於絕緣層145的複數個孔洞140e中。接觸結構130的材料包含III-V族半導體材料。一實施例中，III-V族半導體材料可為二元III-V族半導體材料，例如GaAs或GaP。接觸結構130包含摻雜物如鋅(Zn)、碳(C)或鎂(Mg)等，且可與第一半導體層121具有相同的導電型態，例如為p型。一實施例中，接觸結構130的厚度大於絕緣層145的厚度。如第9C圖所示，第一接觸層140覆蓋於絕緣層145之側壁及露出於孔洞140e的接觸結構130上。於本實施例中，藉由設置接觸結構130而形成複數個電流通道140c讓電流通過。如第9C圖中所示，在垂直方向(X方向)上第二接觸層190與接觸結構130之間具有一距離H1。於一實施例中，距離s2大於距離H1，且較佳為距離s2大於距離H1的2倍(s2>2H1)。

於本實施例中，第二接觸層190僅位於第二延伸部132下方。如第9B圖及第9D圖所示，於垂直方向(X方向)上第二接觸層190不與電極部171及第一延伸部131重疊。由於第二接觸層190僅位於第二延伸部132下方，可減少主動層122所產生的光被第一延伸部131吸收的機會，提升發光效率。

第9E圖及第9F圖分別繪示了其他實施例的發光元件之局部放大圖。於一實施例中，第二接觸層190可僅位於一部份的第二延伸部132下方而不與第一延伸部131相連接。如第9E圖所示，第二接觸層190的端部190e與第一延伸部131之間還具有一距離s3。距離s3可在10μm至50μm的範圍內，例如約20μm、25μm、30μm、35μm或40μm。於一些實施例中，藉由使第二接觸層190與第一延伸部131之間隔開一距離，可進一步減少主動層122所產生的光被第一延伸部131吸收的機會，以提升發光元件之發光效率。

於另一實施例中，第二接觸層190可延伸設置於一部分的第一延伸部131下方。如第9F圖所示，第二接觸層190可具有第一部分190a及第二部分190b，第一部分190a設置於第二延伸部132下方，第二部分190b設置於第一延伸部131靠近電流通道區140b一側的邊緣下方。第二部分190b可與第一部分190a相連接。在垂直方向(X方向)上，第二部分190b與第一延伸部131實質上有重疊。詳言之，在垂直方向(X方向)上第二部分190b的一側邊與第一延伸部131靠近電流通道區140b的側邊可實質上重疊。於上視圖中，第二部分190b面積較佳為佔第一延伸部131面積的1/2以下，更佳為1/3以下。第二部分190b較佳為在垂直方向(X方向)上與電極部171不重疊。藉由將第二接觸層190延伸設置於一部分的第一延伸部131下方，有利於改善第一延伸部131與下方第二窗口層112(參考第9D圖)之間的接觸電阻，可進一步降低發光元件的順向電壓值。

第9G圖繪示根據另一實施例之發光元件800之上視圖。發光元件800與發光元件700之間主要差異在於電極部171的配置方式，其他相同或相似的結構可參考前述，於此將不再撰述。如第9G圖所示，於本實施例中，電極部171的第一電極部171a以及第二電極部171b在水平方向(Y方向)上不重疊。此外，於本實施例中，第一電極部171a及第二電極部171b分別與不同條第二延伸部132相連接，但不限於此。於另一實施例中，第一電極部171a及第二電極部171b也可與同一條第二延伸部132相連接，同時在水平方向(Y方向)上不重疊。於一些實施例中，藉由使第一電極部171a及第二電極部171b在水平方向(Y方向)上不重疊，可使電流分佈更均勻，有利於元件發光均勻性的改善。

第10圖為本揭露內容一實施例之半導體元件的封裝結構示意圖。封裝結構包含半導體元件60、封裝基板61、載體63、接合線65、接觸結構66以及封裝材料層68。封裝基板61可包含陶瓷或玻璃材料。封裝基板61中具有多個通孔62。通孔62中可填充有導電性材料如金屬等而有助於導電或/且散熱。載體63位於封裝基板61一側的表面上，且亦包含導電性材料，如金屬。接觸結構66位於封裝基板61另一側的表面上。在本實施例中，接觸結構66包含第一接觸墊66a以及第二接觸墊66b，且第一接觸墊66a以及第二接觸墊66b可藉由通孔62而與載體63電性連接。在一實施例中，接觸結構66可進一步包含散熱墊(thermal pad)(未繪示)，例如位於第一接觸墊66a與第二接觸墊66b之間。半導體元件60位於載體63上，且可為本揭露內容任一實施例所述的發光元件。在本實施例中，載體63包含第一部分63a及第二部分63b，半導體元件60藉由接合線65而與載體63的第二部分63b電性連接。接合線65的材質可包含金屬，例如金、銀、銅、鋁或至少包含上述任一元素之合金。封裝材料層68覆蓋於半導體元件60上，具有保護半導體元件60之效果。具體來說，封裝材料層68可包含樹脂材料如環氧樹脂(epoxy)、矽氧烷樹脂(silicone)等。封裝材料層68更可包含複數個波長轉換粒子(圖未示)以轉換半導體元件60所發出的第一光為一第二光。第二光的波長大於第一光的波長。

本揭露之發光元件或封裝結構可應用於照明、醫療、顯示、通訊、感測、電源系統等領域的產品，例如燈具、監視器、手機、平板電腦、車用儀表板、電視、電腦、穿戴設備(如手錶、手環、項鍊等)、交通號誌、戶外顯示器、醫療器材等。

第11圖繪示一光電系統4b示意圖。光電系統4b包含一底板49、複數個畫素40’、以及控制模組49’。複數個畫素40’位於底板49上且與底板49電性連接。一控制模組49’電性連接底板49以控制複數個畫素40’。複數個畫素40’之一包含一個或多個發光元件40b，發光元件40b係包含前述任一實施例所揭露之發光元件100、200、300、400、500、600、700、800，且每一個發光元件40b可被控制模組49’單獨控制。在一實施例中，每一個畫素40’之中包含一用以發出紅光的發光單元、一用以發出藍光的發光單元以及一用以發出綠光的發光單元，且至少上述之一發光單元包含發光元件40b。在一實施例中，底板49上的多個發光元件40b可被放置成一具有行/列之矩陣，或具有非對稱的多邊形的外圍輪廓。在一實施例中，較佳地，兩鄰近之畫素40’之間的距離d在100μm~5mm之間，或兩鄰近之發光元件40b之間的距離d’在100μm~500μm之間。

應當注意，上述提出的各種實施例是用於說明本發明，但並不限制本發明的範圍。各實施例中類似或相同的元件或在不同實施例中具有相同圖式符號的元件可具有相同的化學或物理特性。此外，不同實施例所示的元件可以在適當的情況下彼此組合或替換，在一個實施例的元件連接關係也可應用於另一個實施例中。上述各實施例可進行任何可能的修改而不脫離本發明的技術原理與精神，且均為本發明所涵蓋，並為後述之申請專利範圍所保護。

100:發光元件