TWI785328B - 雷射元件 - Google Patents

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Abstract

一種雷射元件包括：基板；形成於基板上的第一發光單元與第二發光單元。第一發光單元具有二個以上發光區。第二發光單元包含：磊晶疊層，形成於基板上，且包含半導體結構、第一凹槽區及鄰近於第一凹槽區之第二凹槽區：以及形成於半導體結構中並位於第一凹槽區和第二凹槽區之間的第一導通孔。自通過第一凹槽區和第二凹槽區的剖面圖觀之，第一導通孔與第一凹槽區和第二凹槽區分別相隔第一距離和第二距離，第二距離大於第一距離。第一發光單元的至少二個發光區具有之活性結構係彼此相連。

Description

雷射元件
本揭露是關於一種雷射元件，特別是關於一種垂直共振腔面射型雷射元件(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)。
有鑑於消費性電子產品中臉部辨識功能或支付功能的普及、以及雷射元件於三維(3D)感測應用之趨勢的增長，半導體雷射作為光源的使用勢必將有爆炸性的成長。
在垂直共振腔面射型雷射元件(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)於3D感測元件之應用中，係以具有隨機分佈之發光孔的VCSEL配合光學繞射元件(Diffractive Optical Element，DOE)的規則圖型來形成數以萬計的隨機分佈光點，光點的重複性和規則性越低，即愈有助於相應演算法提高其區別性和辨識性。
鑑於前述，本揭露提出一種垂直共振腔面射型雷射元件(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)之設計，其提供彈性的光點 分佈設計，利用形狀相同或不同、大小相同或不同的複數個發光孔分別組合為規則分佈的發光單元，提高雷射元件出光光點的複雜性。
本揭露提供一種雷射元件，基板；形成於基板上的第一發光單元與第二發光單元。第一發光單元具有二個以上發光區。第二發光單元包含：磊晶疊層，形成於基板上，且包含半導體結構、第一凹槽區及鄰近於第一凹槽區之第二凹槽區：以及形成於半導體結構中並位於第一凹槽區和第二凹槽區之間的第一導通孔。自通過第一凹槽區和第二凹槽區的剖面圖觀之，第一導通孔與第一凹槽區和第二凹槽區分別相隔第一距離和第二距離，第二距離大於第一距離。第一發光單元的至少二個發光區具有之活性結構係彼此相連。
11~14、21、31~34、41~44、51:發光單元
11A、14A、21A、31A、34A、41A、44A、51A:第一區
11B、14B、21B、31B、34B、41B、44B、51B:第二區
11C、14C、21C、31C、34C、41C、44C、51C:第三區
C1、C2:子單元
100、200、300、400、500:雷射元件
110、210、310、410、510:基板
111:凹槽結構
111A:第一凹槽區
111B:第二凹槽區
120、220、320、420、520:磊晶疊層
122、222、322、422、522:第一半導體結構
124、224、324、424、524:活性結構
125、225、325、425:第一電流侷限結構
125A、225A、325A、425A、525A:電流限制區
125B1~125B3、225B1~225B3、325B1~325B3、425B1~425B3、525B、525B1~525B3:導通孔
126、226、326、426、526:第二半導體結構
127、227、327、527:接觸層
228、328:第二電流侷限結構
130、230、330、430、530:絕緣層
130A、130B、230A、230B、330A、330B、430A、530A、530B:開口
140、240、340、440、540:第一電極層
140A、140B、240A、240B、340C、440C、540A、540B:開口
150、250、350、450、550:第二電極層
411A~411H、411’A~411’H:凹槽區
545:中間層
600、600’、600”、700、700’:發光單元陣列
61~64、61’~64’、61”~64”、71~74、71’~74’:發光單元
61A、61A’、61A”~64A”、71A2、71A3、72A1、72A3、73A1、73A2、74A1、71A1’、71A2’:非發光區
61B、61B’、61B”~64B”、71B1、72B2、73B3、74B2、74B3、71B3’:發光區
800:發光單元陣列
801、801’:第一發光單元集合
802、802’:第二發光單元集合
811、812、811’、812’:電極集合
為能更進一步瞭解本揭露之特徵與技術內容，請參閱下述有關本揭露實施例之詳細說明及如附圖式。惟所揭詳細揭露及如附圖式係僅提供參考與說明之用，並非用以對本揭露加以限制；其中：第1A圖至第1C圖示意說明根據本揭露之一實施例的雷射元件，其中第1A圖與第1B圖分別為雷射元件及發光單元的上視示意圖，第1C圖為沿著第1A圖中E-E線所示之雷射元件的截面示意圖；第2A圖至第2C圖為截面示意圖，其說明了根據本揭露實施例之發光單元的部分剖面結構；第3A圖與第3B圖分別為一上視示意圖與一截面示意圖，用以說明根據本揭露另一實施例的雷射元件，其中第3B圖為沿著第3A圖中E-E線所示之雷射元件的剖面結構； 第4A圖與第4B圖分別為一上視示意圖與一截面示意圖，用以說明根據本揭露另一實施例的雷射元件，其中第4B圖為沿著第4A圖中E-E線所示之雷射元件的剖面結構；第4C圖與第4D圖係上視示意圖，顯示了根據本揭露另一實施例之雷射元件的發光單元陣列的一部分，其中第4D圖為第4C圖的部分放大圖；第5A圖和第5B圖為截面示意圖，其說明了根據本揭露另一實施例之雷射元件發光單元的剖面結構；第6A圖至第6C圖係上視示意圖，用以說明根據本揭露各實施例之雷射元件發光圖樣；第7A圖和第7B圖係上視示意圖，用以說明根據本揭露各實施例之雷射元件發光圖樣；以及第8A圖和第8B圖係上視示意圖，用以說明根據本揭露實施例之雷射元件的發光單元集合。
下文係參照圖式、並且以示例實施例說明本揭露之概念，在圖式或說明中，相似或相同的部分係使用相同的元件符號；再者，圖式係為利於理解而繪製，圖式中各層之厚度與形狀並非元件之實際尺寸或成比例關係。需特別注意的是，圖式中未繪示、或說明書中未描述之元件，可為熟習揭露所屬領域技藝之人士所知之形式。
請參閱第1A圖至第1C圖，係示意說明根據本揭露之一實施例的雷射元件100。第1A圖和第1B圖係雷射元件100的上視示意圖，第1A圖之上視示意圖係顯示了雷射元件100的發光單元陣列的一部分且有些層並未繪製。第1B圖係 第1A圖之放大圖且示意說明了發光單元陣列的其中一個發光單元11。第1C圖為沿著第1A圖中E-E線所示之雷射元件100的截面示意圖且顯示雷射元件100的部分剖面結構。
本揭露之雷射元件100為一垂直共振腔面射型雷射元件(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)。如第1A圖和第1C圖所示，本揭露之雷射元件100包括一基板110、凹槽結構111及形成於基板110上的發光單元陣列。發光單元陣列包含規則排列的複數個發光單元(第1A圖中僅繪示其中四個發光單元11~14)。複數個發光單元彼此相隔一距離，詳言之，複數個發光單元的活性結構彼此相隔開且不相連。
如第1A圖所示，於上視示意圖觀之，每一發光單元11~14具有相同或相似的形狀，且每一發光單元11~14可分別包括0、1、或2個(含兩個以上)的發光區。舉例而言，發光單元13包括0個發光區、發光單元11、12分別包括1個發光區(通電後將顯示一個亮點)，發光單元14包括2個發光區(通電後將顯示兩個亮點)。在本揭露中，發光區係對應可出光的導通孔；換言之，發光區係定義為光可射出發光單元外的區域，其於雷射元件100導電後係顯現為亮點。
第1B圖為第1A圖所示發光單元陣列中的一個發光單元(例如，發光單元11)的放大示意圖。如第1B圖所示，發光單元11包含一第一區11A、一第二區11B、及位於第一區11A與第二區11B之間的一第三區11C，其分別具有相應的第一寬度、第二寬度及第三寬度。第一區11A之第一寬度的最大值為W1(下稱「第一最大寬度W1」)，第二區11B之第二寬度的最大值為W2(下稱「第二最大寬度W2」)，第三區11C之第三寬度的最大值為W3(下稱「第三最大寬度W3」)，第三最大寬度W3小於第一最大寬度W1及第二最大寬度W2。
詳言之，如第1B圖所示，雷射元件的每一發光單元11係至少包含兩個子單元C1、C2彼此重疊，重疊的區域即定義為該發光單元之第三區(例如發光單元11的第三區11C)，且兩個子單元C1、C2中之非重疊區域即分別定義為第一區及第二區(例如發光單元11的第一區11A及第二區11B)。在本揭露中，此兩個子單元C1、C2的形狀可以相同或不同，且/或其面積亦可以相同或不同。另外，於本揭露中，所述「兩個子單元彼此重疊」意指此兩個子單元可重疊於一點(例如兩個圓形子單元相切)、一線(直線或曲線)、或一面，亦即重疊區域(第三區)的形態可為點狀、線狀或面狀。藉此，發光單元具有一實質上非圓形之形狀。舉例來說，如第1B圖所示，每一發光單元(例如發光單元11)係具有由兩個面積相同的圓形子單元C1、C2彼此重疊而構成似8字型之輪廓，第三區11C即為兩個圓形子單元C1、C2重疊形成的面狀區域(斜線標示處)，第一區11A及第二區11B則分別為兩個圓形子單元C1、C2分別扣除重疊之面狀區域(第三區11C)的部分(似弦月形)。
在本實施例中，發光區係依雷射元件的磊晶疊層設計(下文說明)而可分別位於第一區11A或/且第二區11B(如第1A圖所示之發光單元11、12及14)，而不位於第三區11C。在本實施例中，併參第1A圖可知，發光單元11的發光區僅位於第一區11A，發光單元12的發光區係僅位於其第二區(對應於第1B圖所示發光單元11的第二區11B的位置)，發光單元14的發光區係位於其第一區和第二區(即對應於第1B圖所示發光單元11的第一區11A和第二區11B的位置)，而發光單元13則不含發光區。
或者，每一發光單元包含彼此重疊且相接於兩點A、B的兩個子單元C1、C2，點A與點B的直線連線為線L。如前述說明，在本揭露中，兩個子單元的形狀可以相同或不同，兩個子單元的面積可以相同或不同。在本揭露中，每一發光單元的發光區係不限於一個，且可位於線L的一側或兩側，換言之，在本 揭露之發光元件的一垂直方向(如第1C圖所示的Y方向)上，線L不與發光區垂疊。舉例來說，如第1A圖所示，發光單元11及/或發光單元12係僅包括一個發光區，且此發光區係位於線L之兩側中的其中一側；發光單元14包括兩個發光區，此二發光區係分別位於線L的相對兩側。於本實施例中，第三區11C之第三最大寬度W3等於線L的長度(即點A與點B的直線距離)。
如第1A和1C圖所示，在本揭露中，雷射元件100的發光單元陣列中的每一發光單元係彼此被凹槽結構111而隔開，且包括依序位於基板110的一側上的磊晶疊層120、絕緣層130、第一電極層140、以及位於基板110的背側表面上的第二電極層150。磊晶疊層120依序包括位於基板110上的第一半導體結構122、位於第一半導體結構122上的活性結構124、位於活性結構124上的第二半導體結構126及一接觸層127。第一半導體結構122之導電型態為p型及第二半導體結構126之導電型態為n型，或者第一半導體結構122之導電型態為n型及第二半導體結構126之導電型態為p型。接觸層127具有與第二半導體結構126相同的導電形態。第一半導體結構122、第二半導體結構126及/或接觸層127具有摻質以具有p型或n型之導電形態。摻質包含碳、鎂、鋅、矽、碲、或鈹。
於發光單元11中，絕緣層130位於磊晶疊層120上且係經圖案化而形成開口130A。第一電極層140位於絕緣層130上且經圖案化而形成兩個開口140A、140B。第一電極層140係通過開口130A而接觸接觸層127。接觸層127中的摻質的濃度大於等於5*1018，藉此以與第一電極層140形成歐姆接觸。此外，絕緣層130係通過第一電極層140之開口140A、140B而暴露。於一上視示意圖中(圖未示)，開口130A之形狀為環形，開口140A、140B之形狀實質上為圓形且導通孔125B1、125B2、125B3之形狀實質上為圓形。
本實施例之雷射元件100選擇性地包括第一電流侷限結構125，且第一電流侷限結構125可選擇設置於活性結構124與第一半導體結構122之間、或 者設置於活性結構124與第二半導體結構126之間。如第1C圖所示，第一電流侷限結構125係位於活性結構124與第二半導體結構126之間，且第一電流侷限結構125包含一電流限制區125A、以及由電流限制區125A所圍繞界定之導通孔125B1、125B2、125B3。電流限制結構125A係用以阻隔電流通過，導通孔125B1、125B2、125B3則供注入之電流通過。導通孔125B1的位置係與第一電極層140的開口140A相對應，導通孔125B2的位置係與第一電極層140的開口140B相對應。導通孔125B1、125B2的大小係等於或小於所對應之開口140A、140B。再者，第一電流侷限結構125之電流限制結構125A所圍繞界定之導通孔125B1係位於第一區11A，導通孔125B3係位於第三區11C，且導通孔125B2係位於第二區11B。
根據本揭露，第1B圖所示的每一發光單元之第一區11A、第二區11B及第三區11C皆係基於共同的磊晶疊層120(如第1C圖所示)而形成，惟注入雷射元件100的電流係僅可通過其中部分的磊晶疊層120，使得發光單元的該部分磊晶疊層出光而形成發光區。換言之，於單一發光單元中，第一區11A、第二區11B及第三區11C的磊晶疊層120彼此是共通相連的，意即第二半導體結構126、活性結構124以及第一半導體結構122在第一區11A、第二區11B及第三區11C間是彼此結構上相連接。然而，每一個發光單元(例如發光單元11~14)與另一發光單元彼此之間的磊晶疊層則非共通相連且被凹槽結構110所隔開；亦即不同的發光單元之間，其磊晶疊層係部分相連而部分不相連。舉例來說，如第1C圖所示，凹槽結構111具有一第一凹槽區111A及一第二凹槽區111B，第二凹槽區111B位於發光單元11與發光單元14之間，因此發光單元11與發光單元14中的第二半導體結構126、活性結構124以及一部份的第一半導體結構122彼此不相連，而部分的第一半導體結構122則彼此相連。如第1A圖所示，第一凹槽區111A及一第二凹槽區111B彼此相連通。
當發光單元係設計為僅具有一個發光區(例如發光單元11、12)時，可藉由絕緣層130的圖案化，使得絕緣層130的開口130A係僅位於第一區11A。因此，當第一電極層140和第二電極層150連接至外部電源而使電流由開口130A流入磊晶疊層120時，由於電流流經導通孔125B2、125B3的電流路徑大於流經導通孔125B1的電流路徑，大部分的電流、或是全部的電流會流經導通孔125B1，因而發光單元11所發出的光大部分或全部係經由開口140A射出而形成亮點；亦即，發光單元11實質上具有一個發光區，且此發光區係對應於導通孔125B1的位置或是位於第一區11A。再者，縱有少部份電流流經導通孔125B3而使磊晶疊層發光，惟因第一電極層140並未於對應於導通孔125B3上的位置形成開口，因此光會被第一電極層140吸收或阻擋而無法射出發光單元11，因此不會於該處形成發光區；亦即，第三區11C不顯現亮點。然，第一電極層140之開口140B對應導通孔125B2，因此第二區11B可能會有少數的光射出發光單元11，亦可成為發光區。於一遠場繞射圖(Far-Field Diffraction pattern)中，發光單元11之第二區11B的光強度與第一區11A光強度的比值小於0.1。
如第1A圖和第1C圖所示，發光單元14係設計為包含兩個發光區，分別位於其第一區11A及第二區11B中。發光單元14之絕緣層130位於磊晶疊層120上且係經圖案化而形成開口130A、130B。第一電極層140位於絕緣層130上且經圖案化而形成兩個開口140A、140B。第一電極層140係通過開口130A、130B而接觸接觸層127，與接觸層127形成歐姆接觸。此外，一部分的絕緣層130係通過第一電極層140之開口140A、140B而暴露。
如前述說明，發光單元14選擇性地包括第一電流侷限結構125，第一電流侷限結構125包含一電流限制區125A、及由電流限制區125A所圍繞界定之導通孔125B1、125B2、125B3。在本實施例中，導通孔125B1的位置係與第一電極層140的開口140A相對應，導通孔125B2的位置係與第一電極層140的開口 140B相對應。導通孔125B1、125B2的大小係等於或小於所對應之開口140A、140B。於一上視示意圖中(圖未示)，開口130A、130B之形狀為環形，開口140A、140B之形狀實質上為圓形且導通孔125B1、125B2、125B3之形狀實質上為圓形。
在本實施例中，第一電極層140係於相應位置處覆蓋於絕緣層130上，因此，當第一電極層140和第二電極層150連接至外部電源而使電流由開口130A、130B流入磊晶疊層120時，因電流流經導通孔125B1、125B2，故發光單元14所發出的光係經由開口140A、140B射出而顯現出兩個亮點，此兩個亮點分別位於其第一區14A和第二區14B中。再者，縱有少部份電流流經導通孔125B3而使磊晶疊層發光，惟因第一電極層140並未於對應於導通孔125B3上的位置形成開口，因此光會被第一電極層140吸收或阻擋而無法射出發光單元14，因此不會形成發光區；亦即，第三區14C不顯現亮點。於一遠場繞射圖(Far-Field Diffraction pattern)中，發光單元14之第二區11B的光強度實質上係等於第一區11A光強度，且其比值在0.9~1.1之範圍。
如前述之發光單元11，為使電流不流經導通孔125B3、125B2，可進一步形成第二電流侷限結構，用以阻絕橫向電流的傳遞，其相關描述將於後續說明。
第2A圖至第2C圖說明了雷射元件200(即如同第1A圖所示雷射元件100)之發光單元21(即如同第1A圖所示發光單元11)的剖面結構，係透過磊晶疊層或製程調整的結果皆可使得發光單元21的發光區位於其第一區21A中、而不位於其第二區21B中。類似地，在第2A圖至第2C圖所示之雷射元件200導電時，發光單元係於第一區21A中顯現為亮點。
第2A圖至第2C圖所示雷射元件200具有與第1C圖所示實施例相應的結構，並以對應的元件符號來描述相對應的構成部分，例如雷射元件(100、 200)、絕緣層開口(130A、230A)、第一電極層(140、240)、第二電極層(150、250)等；惟其差異在於描述如下。
如第2A圖所示，同樣設計發光單元21為僅具有一個發光區(例如發光單元11、12)時，為了使電流完全地不流經導通孔225B2、225B3，可進一步於第二區21B或/且第三區21C的磊晶疊層中形成第二電流侷限結構228，用以阻絕橫向電流的傳遞。詳言之，第二電流侷限結構228形成於第一電流侷限結構225與絕緣層230之間的磊晶疊層220中，意即，第二電流侷限結構228形成於第二區21B或/且第三區21C的第二半導體結構226或/且接觸層227中。發明所屬領域之技術人士可知此第二電流侷限結構228的形成僅為示例，其形成位置並不限於此。於其他實施例中，第二電流侷限結構228亦可進一步地形成於第一半導體結構222或/和活性結構224中。又當第一半導體結構222、活性結構224及第二半導體結構226為多層結構時，第二電流侷限結構228可形成於此多層結構的全部或一部分中。在本揭露中，第一電流侷限結構225可利用氧化製程(oxidation)或是離子佈植(ion implant)製程而形成。同樣地，第二電流侷限結構228亦可利用氧化製程或是離子佈植製程而形成。較佳地，第一電流侷限結構225由氧化製程而形成且第二電流侷限結構228由離子佈植製程而形成。由於製程因素，第二電流侷限結構228亦可形成於第一區21A中。
在另一實施例中，如第2B圖所示且參考第1A、1B圖，發光單元的導通孔係具有一第四寬度，其最大值為W4(下稱「第四最大寬度W4」)。當發光單元係設計為僅具有一個發光區(例如發光單元11、12)、且0<W3≦(W1-W4)時，則第三區21C中並不形成導通孔225B3。舉例來說，當第一電流侷限結構225係由氧化製程所形成時且設定氧化深度(可參考第4C圖中所示之X與-X方向)為 (W1-W4)/2時，因0<W3≦(W1-W4)，第三區21C中的第一電流侷限結構225全部會被氧化形成電流侷限區225A且不會形成導通孔225B3。因此，第二電流侷限結構228可僅形成於第二區21B的磊晶疊層中以減少製程成本，且同樣可達到阻擋電流流經導通孔225B2，僅使發光單元於第一區21A中顯現單一亮點之結果。
在另一實施例中，如第2C圖所示，由於電流是從發光單元21的第一區21A、流經第三區21C、再流至第二區21B，故亦可選擇僅於第三區21C中形成第二電流侷限結構228，即可達到阻擋電流流入第二區21B之效果，進以減少製程成本。此外，亦可選擇不形成導通孔225B3、225B2，即可直接阻絕電流的通過，使發光單元21的第二區21B及第三區21C皆不顯現亮點。
如上所述並參考第1A圖之上視圖，發光單元11、21雖與發光單元14具有實質上相同的外觀(例如皆呈現似8字形之輪廓)，然可藉由絕緣層130、230的圖案化以及第一電流侷限結構125、225或/及第二電流侷限結構228的設置與調整，使得發光單元11、21與發光單元14可具有不同數目的發光區(通電後顯現為亮點)；藉此，雷射元件100、200即可於整體上顯現不規則的發光圖樣。同樣地，亦可藉由絕緣層130、230的圖案化以及第一電流侷限結構125、225或/及第二電流侷限結構228的設置與調整使得發光單元11、21與發光單元12可具有相同數目但不同位置的發光區，而達到雷射元件100、200於整體上顯現不規則的發光圖樣。
再者，如第1A~1C圖所示，由於每一發光單元係設計具有實質上相同的外觀而具有相同或不同數目的發光區，因此導通孔(或發光區)不位於發光單元的中心位置。詳言之，於上視圖中(如第1B圖所示)，發光單元11具有一幾何中心N1，導通孔125B1具有一幾何中心N2，其中N1及N2彼此不重疊，且N1與N2的最短距離大於2.5um、3um、4um或5um。
換言之，於第1C圖之剖面圖中，導通孔125B與第一凹槽區110A相隔一第一距離D1且與第二凹槽區110B相隔一第二距離D2，第二距離D2大於該第一距離D1。第一距離D1與第二距離D2的差值(D2-D1)大於導通孔125B1之第四最大寬度W4。
第3A圖係說明根據本揭露另一實施例之雷射元件300之上視圖且且有些層並未繪製。第3B圖為第3A圖沿著E-E線之剖面示意圖。雷射元件300與雷射元件200具有類似的結構，並以對應的相似符號描述對應的相同元件或構成部分，且這些元件的材料及特性如前所述，故不再贅述，例如雷射元件(100、200、300)、絕緣層開口(130A、230A、330A、130B、230B、330B)、第一電極層(140、240、340)、第二電極層(150、250、350)等。惟本實施例與前揭實施例的差異在於，在此實施例中，雷射元件300之第一電極層340包含一個開口340C，且開口340C之形狀實質上與第二半導體結構326或活性結構324相同，例如8字形。因此，發光單元亦可由第一電極層340之開口340C所定義。此外，於上視圖中，第一電極層340之開口340C之面積小於第二半導體結構326或活性結構324之面積。
詳言之，如第3A圖所示，第一電極層340具有複數個開口340C以定義複數個發光單元之位置(第3A圖中僅繪示四個開口，亦表示四個發光單元31~34)。複數個開口340C係以規則排列的方式所設計，因此複數個發光單元亦為規則排列。類似地，每一開口340C具有兩個子單元C1、C2彼此重疊，且具有第一區31A、第二區31B和第三區31C。此述之子單元、第一區、第二區、與第三區的相關定義如同第1A-1C圖所述，故不再贅述。
如第3B圖所示，第一區31A、第二區31B、第三區31C係被第一電極層340之開口340C所定義。發光單元31具有第二電流侷限結構328形成於第二 區31B及第三區31C的磊晶疊層320中(部分或全部的第二半導體層326)以避免電流流入導通孔325B2、325B3，而使發光單元31僅具有一發光區。發光單元34具有第二電流侷限結構328形成於第三區34C以避免電流流入導通孔325B3，而使發光單元34具有兩發光區。
於另一實施例中，類似第2B圖所示，可不形成導通孔325B2於發光單元中，且選擇性形成第二電流侷限結構328於第一區或/且第二區中，使得發光單元可具有2(不形成第二電流侷限結構328)、1(形成第二電流侷限結構328於第一區或第二區)或0個(形成第二電流侷限結構328於第一區且第二區)之發光區。
請參閱第4A圖與第4B圖，係說明根據本揭露另一實施例之雷射元件400，第4A圖之上視示意圖係顯示了所述雷射元件400的發光單元陣列的一部分且有些層並未繪製，第4B圖之截面示意圖係顯示了沿著第4A圖中E-E線所示之雷射元件400的剖面結構。又第4C圖與第4D圖係上視示意圖，顯示了根據本揭露另一實施例之雷射元件的發光單元陣列的一部分，第4D圖為第4C圖的部分放大圖。同樣地，圖式中係以對應的相似元件符號描述各實施例中相對應的元件與構成。
類似第3A-3B圖所示，在本實施例之發光單元係由第一電極層440之開口440C所定義。第一電極層440具有複數個開口440C以定義複數個發光單元之位置(第4A圖中僅繪示四個開口，亦表示四個發光單元41~44)。複數個開口440C係以規則排列的方式所設計，因此複數個發光單元亦為規則排列。類似於第3A圖所示實施例，每一個發光單元具有相同或相似的形狀，且可分別包括0、1或2個(含兩個以上)的發光區。舉例而言，如第4A圖所示，發光單元43包括0個發光區、發光單元41、42分別包括1個發光區，而發光單元44則包括2個發光區，其中發光區在雷射元件400通電後將顯現出亮點。
參閱第4B圖，在本實施例中，雷射元件400的發光單元陣列中的每一發光單元(例如發光單元41、44)係各包括依序位於基板410的一側上的磊晶疊層420、絕緣層430、第一電極層440、以及位於基板410的背側表面上的第二電極層450。在本實施例與第3A圖所示實施例的差異在於，第4A圖與第4B圖所示實施例之凹槽結構之凹槽區411A~411H彼此不相連，詳下述說明。
在本實施例中，如第4B圖所示，雷射元件400包括形成於磊晶疊層320內的複數個凹槽區411A、411E、441A、441E(即第4A圖中所示之凹槽區411A~411H)；亦即，凹槽區411A、411E、441A、441E係形成於第一半導體結構422、活性結構424和第二半導體結構426內。詳言之，於本實施例中，凹槽區411A、411E、441A、441E係形成於第一半導體結構422、活性結構424和第二半導體結構426中，以暴露出第二半導體結構426。在另一實施例中，凹槽區411A~411H貫穿第一半導體結構422、活性結構424以及第二半導體結構426，以暴露出基板410。
本實施例之雷射元件400選擇性地包括第一電流侷限結構425。第一電流侷限結構425包含一電流限制區425A、以及由電流限制區425A所圍繞界定之導通孔425B1、425B2及425B3。第一電流侷限結構425可利用氧化製程或是離子佈植製程而形成。在本揭露中，當第一電流侷限結構425係藉由氧化製程所形成時，氧氣可透過凹槽區411A、411E、441A、441E而與磊晶疊層420反應(下文說明)，以於磊晶疊層420中形成電流限制區425A(氧化區)及導通孔425B1、425B2及425B3(非氧化區)。
併參第4A圖所示，在本實施例中，雷射元件的每一發光單元(例如第4A圖中之發光單元41、44)係各具有圍繞在周圍的八個凹槽區(例如凹槽區411A~411H、441A~441H)。凹槽區411A~411H係形成為不同的大小以控制氧化製程的氧化速率，以控制氧化區和非氧化區的位置。換言之，在本實施例 中，係利用凹槽區411A~411H的大小差異來控制雷射元件400中電流侷限區425A和導通孔425B1、425B2、425B3的位置，從而控制雷射元件400的發光單元41、44中之發光區的數量和位置。
舉例而言，如第4B圖之截面示意圖所示，於發光單元41中，相較於凹槽區411E，凹槽區411A之寬度較窄，因此在凹槽區411A處之氧化速率小於在凹槽區411E處之氧化速率。詳言之，當進行氧化製程時，氧氣透過凹槽區411A及凹槽區411E與磊晶疊層中鋁含量大之層(於後說明)反應，由於凹槽區411A處之氧化速率較小，氧氣與靠近凹槽區411A處之鋁含量大之層的反應速率較慢，因此，靠近凹槽區411A處的氧化深度(圖中所示之-X方向)較靠近凹槽區411E處的氧化深度(圖中所示之X方向)較短，因而於第一區41A中形成導通孔425B1且第二區41B及第三區41C中未形成導通孔，藉此，注入雷射元件400之電流可通過導通孔425B1且於發光單元41中形成發光區。換言之，在電流導通下，發光單元41的第一區41A係顯現出亮點。
類似地，如第4B圖之截面示意圖所示，於發光單元44中，因凹槽區411’A~411’H的寬度皆相同，因此於凹槽區411’A~411’H處的氧化速率皆相同，使得氧化深度(±X方向)皆相同，因而於第一區44A及第二區中44B中分別形成導通孔425B1及導通孔425B2。藉此，注入雷射元件400之電流可通過導通孔425B1、425B2且於發光單元44中形成發光區。換言之，在電流導通下，發光單元44的第一區44A及第二區44B係顯現出亮點。
如前所述，如第4A圖所示，由於每一發光單元係設計具有實質上相同的外觀而具有相同或不同數目的發光區，因此導通孔(或發光區)不位於發光單元(或第一電極層之開口)的中心位置。詳言之，於上視圖中(如第4A圖所示)，發光單元41具有一幾何中心N1’，導通孔425B1具有一幾何中心N2’，N1’及N2’彼此不重疊，且N1’與N2’的最短距離大於2.5um、3um、4um或5um。
換言之，於第4B圖之剖面圖中，導通孔425B1與第一凹槽區411A相隔一第一距離D3且與第二凹槽區411E相隔一第二距離D4，第二距離D4大於第一距離D3。第一距離D4與第二距離D3的差值(D4-D3)大於該導通孔425B1之第四最大寬度W4。
第4C圖和第4D圖係說明根據本揭露另一實施例之雷射元件400’。第4C圖之上視示意圖係顯示了所述雷射元件400’的發光單元陣列的一部分，第4D圖為第4C圖之部分放大圖。雷射元件400’係設計凹槽區的位置以控制電流限制區和導通孔的位置。於本實施例中，發光單元11周圍的八個凹槽區具有相同的尺寸，其差別在於每一凹槽區與第一電極層之開口(或欲形成導通孔)之間的距離不同。
詳言之，凹槽區411’A~411’C及411’G~411’H係各與第一電極層440之開口440C(或欲形成導通孔425B1)距離相等，且呈一最短距離D5；凹槽區411’D~411’F係各與第一電極層440之開口440C(或欲形成導通孔425B2(以虛線圓表示))的距離相等，即一最短距離D6，其中D6<D5。當進行氧化製程時，因凹槽區411’A~411’H的大小相同，使得該於凹槽區411’A~411’H處的氧化速率皆相同，因此，於相同氧化時間下，因凹槽區411’D~411’F較靠近第一電極層440之開口440C，造成其區域的氧化深度較深(如第4B圖的X方向)，進而不會形成導通孔425B2，藉此，注入雷射元件400’之電流通過導通孔425B1且於發光單元41’中形成發光區。換言之，在電流導通下，發光單元41’的第一區41’A係顯現出亮點。
除前述實施例外，本揭露亦可藉由調整雷射元件中其他相應層結構設計來控制發光單元的發光區位置及數量。請參閱第5A圖及第5B圖，其說明了根據本揭露各實施例之雷射元件中用以控制發光區的相應層結構設計。同樣地，圖式中係以對應的相似元件符號描述各實施例中相對應的元件與構成。
為求圖面及說明清晰易於瞭解，第5A圖僅繪製對應第1A圖發光單元11之第二區11B之結構。
如第5A圖所示，在所揭實施例中，第二半導體結構526未包含接觸層(如第1B圖)，當第一電極層540係透過開口530A接觸第二半導體結構526且不會與第二半導體結構526形成歐姆接觸，藉此增加此處的電阻值，因此當注入電流於雷射元件500時，電流並不會流入導通孔525B2，進而無法形成發光區。或者，第二半導體結構526包含接觸層(第5A圖未示)，且接觸層具有一摻質濃度小於5*1018的摻質，藉此第一電極層540不會與接觸層形成歐姆接觸。
第5B圖所示雷射元件500具有與第1C圖所示實施例相應的結構，差異在於如在第5B圖中，雷射元件500之發光單元51之第一區51A更包含一中間層545形成於絕緣層530的開口530A且未形成於開口530B中。第一電極層540係位於圖案化之絕緣層530和中間層545上。於發光單元51之第二區51B中，第一電極層540係位於開口530B中而與接觸層527直接接觸。在此實施例中，係藉由適當選擇第一電極層540與中間層545之材質，可選擇性地使發光單元51中的第一區51A或第二區51B成為發光區。舉例而言，當選擇第一電極層540為例如鈦(Ti)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、氧化銦錫(ITO，Indium Tin Oxide)透明電極、鈹金(BeAu)、鋅金(ZnAu)、銀(Ag)、鍺金(GeAu)、鍺金鎳(GeAuNi)等可與接觸層527形成歐姆接觸之材質，中間層545為例如Ni、Au、Pt之材質，則中間層545雖與接觸層527接觸，卻不與接觸層527形成歐姆接觸，故該處之電阻值較高。藉此，當注入電流於雷射元件500中時，大部分或全部的電流會流入導通孔525B2，此時第二區51B會發光成為發光區，而第一區51A不成為發光區。相反地，當選擇中間層545為例如鈦(Ti)、Pd、Cr、ITO、BeAu、ZnAu、Ag、GeAu、GeAuNi等可與接觸層527形成歐姆接觸之材質，第一電極層540為例如鎳(Ni)、金(Au)、鉑(Pt)之材質，第一電極層540雖與接觸層527接觸，卻不與接觸層527形成歐 姆接觸，故該處之電阻值較高。藉此，當注入電流於雷射元件500中時，大部分或全部的電流會流入導通孔525B1，此時第一區51A會發光成為發光區，而第二區51B不成為發光區。請參閱第6A圖至第6B圖，係說明根據本揭露各實施例之雷射元件發光圖樣之上視示意圖。雷射元件之發光單元陣列中的每一發光單元可由形狀、大小相同或不同的子單元重疊建構而成，進而增加雷射元件之發光圖樣的隨機度和複雜度。
例如第6A圖至第6C圖所示，發光單元陣列600、600’、600”。係包含規則排列的複數個發光單元(第6A圖至第6C圖中僅分別繪示其中四個發光單元61~64、61’~64’、61”~64”)。每一發光單元可各包括0、1、2、或3個以上發光區。參考本揭露之前述說明，係可調整發光單元的結構設計而改變發光區的位置與數量。
請參閱第6A圖，在本實施例中，構成雷射元件發光單元陣列600的每一個發光單元61~64係各由三個大小相同、形狀皆概呈圓形之子單元重疊而構成。第一發光單元61係設計為具有一個非發光區61A及兩個發光區61B(通電後顯現為亮點)，第二發光單元62係設計為所具有的三個子單元皆為非發光區62A，第三發光單元63係設計為其所具有的三個子單元皆為發光區63B(即通電後全顯現為亮點)，而第四發光單元64則設計為具有兩個非發光區64A及一個發光區64B。由於經設計及結構調整的每一個發光單元61~64在發光區(亮點)的個數、位置方面皆具有不同的組合，故使得呈現規則排列的發光單元陣列600在受激發電流注入下可顯現出隨機分佈的出光光點及發光圖樣。
在本揭露中，藉由前述層體的結構或材質調整，亦可進一步增加各發光單元中之子單元個數，以形成分佈隨機性更高的發光圖樣。舉例而言，如第6B圖所示，構成雷射元件發光單元陣列600’的每一個發光單元61’~64’都各由四個大小相同、形狀皆概呈圓形之子單元重疊而構成。第一發光單元61’係設計 為具有兩個非發光區61A’及兩個發光區61B’(亮點)，第二發光單元62’係設計為具有一個非發光區62A’及三個可出光的發光區62B’(亮點)，第三發光單元63’係設計為具有四個出光的發光區63B’(即全為亮點)，而第四發光單元64’係設計為則具有三個非發光區64A’及一個出光的發光區64B’(亮點)。在本實施例中，由於增加了每一個發光單元61’~64’所包含的子單元個數，因此也提高了每一個發光單元61’~64’在出光的發光區的個數、位置方面的組合複雜度，故使得呈現規則排列的發光單元陣列600’在受激發電流注入下可顯現出更隨機的出光光點分佈及發光圖樣。
在本揭露中，各發光單元中之子單元的形狀亦可加以調整。舉例而言，如第6C圖所示，構成雷射元件發光單元陣列600”的每一個發光單元61”~64”係各由三個大小相同、形狀皆概呈正六邊形之子單元重疊而構成。如前述說明，透過每一個發光單元61”~64”中的不出光結構(例如非發光區61A”、62A”、63A”、64A”)以及出光結構(例如發光區或亮點61B”、62B”、63B”、64B”)的各別個數組合，即可使得呈現規則排列的發光單元陣列600”在受激發電流注入下可顯現出隨機分佈的出光光點及發光圖樣。
在本揭露中，各發光單元中的各個子單元亦可藉由雷射元件中各層結構的製程調整而形成為具有不同的形狀和大小，從而形成不同形狀及不同大小的發光區。請參閱第7A圖及第7B圖，係說明根據本揭露各實施例之雷射元件發光圖樣的上視示意圖。舉例而言，如第7A圖所示，雷射元件之發光單元陣列700包括四個發光單元71~74，各發光單元71~74係分別由三個大小不同、皆概呈圓形之子單元重疊而構成，透過本揭露之各層結構的製程控制(如前述關於第1A圖至第1C圖、第2A圖至第2C圖、以及第3A圖與第3B之說明)，即可分別控制每一個發光單元71~74中出光的發光區位置(即亮點位置)；例如發光單元71具有發光區(亮點)71B1、以及不出光的非發光區71A2和71A3，發光單元72中 具有發光區(亮點)72B2、以及不出光的非發光區72A1和72A3，發光單元73係於較大的子單元中形成發光區73B3、於較小的子單元中形成不出光的非發光區73A1和73A2，而在發光單元74中，則包括有一個小的發光區74B2和一個大的發光區74B3，且於較小的子單元中係形成非發光區74A1。
又如第7B圖所示，亦可進一步使雷射元件發光單元陣列700’中的每一個發光單元71’~74’都各由不同形狀、不同大小的子單元重疊建構而成。以發光單元71’為例，其不出光的非發光區71A1’和71A2’係由較小的圓形子單元所形成，而出光的發光區71B3’則形成於較大的橢圓形子單元中。如上述說明，透過對每一個發光單元中所包含之子單元的個數和形狀進行調整，即可進一步提高雷射元件之發光圖樣的隨機度和複雜度。
請參閱第8A圖及第8B圖，係說明根據本揭露各實施例之雷射元件發光圖樣之上視示意圖。在本揭露中，可進一步對雷射元件中的各發光單元進行區域性的獨立控制，在使用時依雷射元件的使用情境而進行分區控制通電，進以節省電力消耗。舉例而言，如第8A圖所示，雷射元件之發光單元陣列800係可分為並列的第一發光單元集合801和第二發光單元集合802，第一和第二發光單元集合801、802分別由不同的電極集合811、812予以控制。藉此方式，可依據不同的使用情境(例如做照明用、支付辨識用、或供人臉辨識用)來控制出光的發光孔的個數(意即出光的亮點多寡)，進以提高演算法的精準度而增加辨識度，同時亦可節省操作電力。又如第8B圖所示，雷射元件之發光單元陣列800’中的發光單元係區分為共中心(共光軸)排列的第一發光單元集合801’和第二發光單元集合802’，其中第一發光單元集合801’圍繞位於中心的第二發光單元集合802’，且兩個發光單元集合801’、802’係分別由不同的電極集合811’、812’予以獨立控制；此一配置特別有利於照明之應用，可依一般性照明或高解析度照明之不同使用情境而令兩發光單元集合獨立操作以節省操作電力。
在本揭露中，第一半導體結構和第二半導體結構分別包含複數個不同折射率的膜層交互週期性的堆疊(例如，高鋁含量的AlGaAs層及低鋁含量的AlGaAs層之交互週期性堆疊)，以形成分散式布拉格反射鏡(Distributed Bragg Reflector，DBR)，使得自活性結構發射的光可以在兩個反射鏡中反射以形成同調光。第二半導體結構的反射率低於第一半導體結構的反射率，藉此使同調光朝向第一電極層的方向射出(即出光面)。第一半導體結構、第二半導體結構及活性結構之材料包含三五族化合物半導體，例如可以為AlGaInAs系列、AlGaInP系列、AlInGaN系列、AlAsSb系列、InGaAsP系列、InGaAsN系列、AlGaAsP系列等，例如AlGaInP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaAsP、GaP、InGaP、AlInP、GaN、InGaN、AlGaN等化合物。在本揭露內容之實施例中，若無特別說明，上述化學表示式包含「符合化學劑量之化合物」及「非符合化學劑量之化合物」，其中，「符合化學劑量之化合物」例如為三族元素的總元素劑量與五族元素的總元素劑量相同；反之，「非符合化學劑量之化合物」例如為三族元素的總元素劑量與五族元素的總元素劑量不同。舉例而言，化學表示式為AlGaInAs系列即代表包含三族元素鋁(Al)及/或鎵(Ga)及/或銦(In)，以及包含五族元素砷(As)，其中三族元素(鋁及/或鎵及/或銦)的總元素劑量可以與五族元素(砷)的總元素劑量相同或相異。另外，若上述由化學表示式表示的各化合物為符合化學劑量之化合物時，AlGaInAs系列即代表(Aly1Ga(1-y1))1-x1Inx1As，其中，0≦x1≦1，0≦y1≦1；AlGaInP系列即代表(Aly2Ga(1-y2))1-x2Inx2P，其中，0≦x2≦1，0≦y2≦1；AlInGaN系列即代表(Aly3Ga(1-y3))1-x3Inx3N，其中，0≦x3≦1，0≦y3≦1；AlAsSb系列即代表AlAsx4Sb(1-x4)，其中，0≦x4≦1；InGaAsP系列即代表Inx5Ga1-x5As1-y4Py4，其中，0≦x5≦1，0≦y4≦1；InGaAsN系列即代表Inx6Ga1-x6As1-y5Ny5，其中， 0≦x6≦1，0≦y5≦1；AlGaAsP系列即代表Alx7Ga1-x7As1-y6Py6，其中，0≦x7≦1，0≦y6≦1。如上所述，當第二半導體結構和第一半導體結構包含多層膜層且皆包含鋁時，可使得第二半導體結構中之其中一層或多層之鋁含量大於97%(定義為電流侷限結構)且大於活性結構、第二半導體結構之其他膜層及第一半導體結構的鋁含量，藉此，在進行氧化製程後，具有鋁含量大於97%之該層之部分會被氧化以形成氧化區(電流限制區)(例如：氧化鋁)，未被氧化之部分則為未氧化區(導通孔)。詳言之，當第一半導體結構、活性結構及第二半導體結構的側壁被凹槽結構所曝露出，且當雷射元件設置於一含氧的環境時，氧氣會和第一半導體結構、活性結構或第二半導體結構發生化學反應進而形成氧化區(電流侷限結構)。
基板包含半導體材料，例如，包含一個三五族半導體材料或是四族半導體材料。於一實施例中，基板包含一具有n型、p型或i型的三五族半導體材料。於本揭露中，三五族半導體材料包含n型或i型的砷化鎵(GaAs)，n型摻質為矽(Si)。絕緣層包含氧化物(例如：SiO2)或氮化物(例如：Si3N4)。第一電極層、第二電極層和中間層可包含金屬、合金、或是導電氧化材料，例如Ti、Pt、Cu、Au、Ni、Cr、Pd、Ag、BeAu、ZnAu、GeAu、GeAuNi、ITO。
本揭露之雷射元件係一垂直共振腔面射型雷射元件(VCSEL)，自其外部觀之，本揭露之雷射元件的發光單元陣列係包含規則排列的複數個發光單元，其中每一個發光單元係各由複數個子單元重疊建構而成，且包括有不同個數的發光區(例如：0個、1個、2個、或2個以上)；根據本揭露，藉由對雷射元件中各相應層的前述結構設計，雷射元件之發光單元陣列係形成為可使得注入雷射元件中的激發電流選擇性地通過各發光單元中的導通孔而使該導通孔出 光形成發光區，且其餘導通孔則因無激發電流通過、或因磊晶疊層產生的光被第一電極層反射或吸收而不發出，從而令本揭露之雷射元件可顯現出不規則的發光圖樣。
根據本揭露，雷射元件的發光單元係由複數個形狀相同或不同、大小相同或不同的子單元構成而形成為具有不同形狀、大小的發光區，且各發光單元中的導通孔係可全部出光、全部不出光、或是部分出光且部分不出光，使得雷射元件的發光區(亮點)的數量、形狀和大小可隨不同的發光單元結構設計而變動。又根據本揭露，藉由控制雷射元件中各層結構的相關製程，例如濕式氧化製程、離子佈植製程、電流侷限層的設計、第一電極層及接觸層的材料選擇等，隨著製程的各別或組合設計，可有效提高本揭露之雷射元件發光圖樣的複雜性。
根據本揭露，可利用雷射元件中既定配置的發光單元陣列作為公版，透過雷射元件各相應層之製程上的簡單調整，可依據客戶使用需求、以單一晶片即可提供能夠顯現出高度隨機性發光圖樣的雷射元件。
根據本揭露，雷射元件的各發光單元中的發光區可形成為具有相同或不同之大小、相同或不同之形狀，配合前揭導通孔的出光和不出光之組合，可進一步提高雷射元件之發光圖樣的複雜性與隨機性，進而提升雷射元件亮點演算法的精準度和辨識精確度。
根據本揭露，可進一步對複數個發光單元進行分區獨立控制，依據不同的使用情境(例如辨識用、一般性照明用、高解析度照明用...等)，控制出光的導通孔個數(即發光區或亮點的多寡)，提高演算法的精準度、同時可節省電力。
前述關於發光區之形狀、個數、發光單元集合的數量等皆僅為例示說明；在本揭露的說明下，熟習本揭露所屬領域技藝之人當可理解前述關於發光區之形狀、個數、發光單元集合的數量皆可依實際使用需求而加以調整。
需注意的是，本揭露所提之前述實施例係僅用於例示說明本揭露，而非用於限制本揭露之範圍。熟習本揭露所屬領域技藝之人對本揭露所進行之諸般修飾和變化皆不脫離本揭露之精神與範疇。不同實施例中相同或相似的構件、或不同實施例中以相同元件符號表示的構件係具有相同的物理或化學特性。此外，在適當的情況下，本揭露之上述實施例係可互相組合或替換，而非僅限於上文所描述的特定實施例。在一實施例中所描述的特定構件與其他構件的連接關係亦可應用於其他實施例中，其皆落於本揭露如附申請專利範圍之範疇。
100:雷射元件
111:凹槽結構
11~14:發光單元
125B1~125B3:導通孔
11A:第一區
11B:第二區
11C:第三區

Claims (19)

  1. 一種雷射元件，包括：一基板；一第一發光單元，形成於該基板上且具有二個以上發光區；以及一第二發光單元，包含：一磊晶疊層，形成於該基板上，且包含一半導體結構、一第一凹槽區及一鄰近於該第一凹槽區之第二凹槽區：以及一第一導通孔，形成於該半導體結構中並位於該第一凹槽區和該第二凹槽區之間；其中，於一通過該第一凹槽區和該第二凹槽區的剖面圖中，該第一導通孔與該第一凹槽區相隔一第一距離且與該第二凹槽區相隔一第二距離，第二距離大於該第一距離；以及其中，於該第一發光單元之該二個以上發光區中的每一發光區具有一活性結構，該二個以上發光區中的至少二個該些活性結構彼此相連。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射元件，其中，該第二發光單元具有數目不同於該第一發光單元的發光區。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雷射元件，其中，該第一導通孔具有一最大寬度W4，且該第一距離與該第二距離的差值大於該第一導通孔之該最大寬度W4。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雷射元件，其中，該第二發光單元包含複數個子單元彼此重疊且具有一第一區、一第二區及一第三區。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之雷射元件，其中，該第二發光單元包含一電流侷限結構形成於第二區或第三區中。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之雷射元件，其中，該第二發光單元更包含一第一電極層，該第一電極層具有一開口，且該第二區係從該開口所暴露出來。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之雷射元件，其中，該第一導通孔具有一最大寬度W4，該第一區具有一最大寬度W1，第三區具有一最大寬度W3，且0<W3≦(W1-W4)。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之雷射元件，其中，該第二發光單元更包含一接觸層，形成於該第一區中而不形成於該第二區中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之雷射元件，其中，該第二發光單元更包含：一第二導通孔，形成於該半導體結構中；及一第一電極層，具有一第一開口對應該第一導通孔的位置，及一第二開口對應該第二導通孔的位置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之雷射元件，其中，於上視圖中，該第一發光單元和該第二發光單元具有相同或相似的形狀。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之雷射元件，其中，該第二發光單元更包含一第一電極層，該第一電極層具有一開口且該第一凹槽區與該開口的距離不同於該第二凹槽區與該開口的距離。
  12. 一種發光單元，包括：磊晶疊層，且包含導通孔形成於該磊晶疊層中；以及 凹槽結構，形成於該磊晶疊層的至少兩側邊；其中，該導通孔與該磊晶疊層的該至少兩側邊之一側邊的該凹槽結構相隔第一距離，且該導通孔與該磊晶疊層的該至少兩側邊之另一側邊的該凹槽結構相隔第二距離，該第二距離大於該第一距離；絕緣層，位於該磊晶疊層上及該凹槽結構中；以及第一電極層，位於該磊晶疊層上，且該第一電極層具有開口；其中，該導通孔的位置與該第一電極層的開口相對應。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之發光單元，其中，該絕緣層位於該第一電極層與該磊晶疊層之間，且該絕緣層通過該第一電極層的開口而暴露。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之發光單元，其中，該絕緣層具有開口，且該第一電極層通過該絕緣層的開口而連接至該磊晶疊層。
  15. 如申請專利範圍第12至14中任一項所述之發光單元，其中，該凹槽結構具有多個凹槽區，該多個凹槽區中的一個凹槽區為第一凹槽區，該多個凹槽區中的另一個凹槽區為第二凹槽區，該第一凹槽區與該導通孔相隔該第一距離，該第二凹槽區與該導通孔相隔該第二距離，該第二距離大於該第一距離。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之發光單元，其中，該第一凹槽區及該第二凹槽區彼此相連通。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之發光單元，其中，該磊晶疊層還包括一第一半導體結構、位於該第一半導體結構上的一活性結構、位於該活性結構上的一第二半導體結構。
  18. 一種雷射元件，包括如申請專利範圍第17項的多個所述之發光單元，且該多個發光單元中的至少兩個發光單元的該活性結構彼此相隔開且不相連。
  19. 一種雷射元件，包括：第一發光單元，該第一發光單元為如申請專利範圍第12至14中任一項所述的發光單元；以及第二發光單元，具有至少一發光區或非發光區；其中，該第一發光單元與該第二發光單元彼此被該凹槽結構而隔開。
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