TWI816191B - 發光元件 - Google Patents
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Abstract
一種發光元件,包含基板,包含一上表面;一半導體疊層,位於上表面,包含一第一半導體層與一第二半導體層 ,第二半導體層位於第一半導體層上;一第一溝槽,位於半導體疊層中,包含一第一底部,第一底部包含部分的上表面,部分的上表面沒有被半導體疊層覆蓋;一第一電極 ,包含一第一電極墊及複數第一延伸電極,位於第一半導體層上並與其電性連接;以及一第二電極 ,包含一第二電極墊及複數第二延伸電極,位於第二半導體層上並與其電性連接;其中,所述複數第一延伸電極分別位在第一溝槽與所述複數第二延伸電極之間。
Description
本申請案係關於一種發光元件,尤其是一種具有溝槽的發光元件。
發光二極體(light-emitting diode, LED)為p型半導體與n型半導體所組成之光電元件,透過p-n接面上載子的結合放出光線。其優點為功耗低,產生的熱能低,工作壽命長,防震,體積小,反應速度快和具有良好的光電特性,例如穩定的發光波長。因此發光二極體被廣泛地使用於顯示裝置、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝置與醫療器材等。
一種發光元件,包含一基板,包含一上表面;一半導體疊層,位於上表面,包含一第一半導體層與一第二半導體層 ,第二半導體層位於第一半導體層上;一第一溝槽,位於半導體疊層中,包含一第一底部,第一底部包含部分的上表面,部分的上表面沒有被半導體疊層覆蓋;一第一電極 ,包含一第一電極墊及複數第一延伸電極,位於第一半導體層上並與其電性連接;以及一第二電極 ,包含一第二電極墊及複數第二延伸電極,位於第二半導體層上並與其電性連接;其中,所述複數第一延伸電極分別位在第一溝槽與所述複數第二延伸電極之間。
以下實施例將伴隨著圖式說明本申請案之概念,在圖式或說明中,相似或相同之部分係使用相同之標號,並且在圖式中,元件之形狀、厚度或高度在合理範圍內可擴大或縮小。本申請案所列舉之各實施例僅用以說明本申請案,並非用以限制本申請案之範圍。對本申請案所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本申請案之精神與範圍。
此外,在以下實施例中可以併入其他層/結構或步驟。 例如,”在第一層/結構上形成第二層/結構”的描述可以包含第一層/結構直接接觸第二層/結構的實施例,或者包含第一層/結構間接接觸第二層/結構,亦即有其他層/結構存在於第一個層/結構和第二個層/結構之間。 此外,第一層/結構和第二層/結構間的空間相對關係可以根據裝置的操作或使用而改變。另一方面,本申請案中的不同實施例可以具有重複的符號。 重複是為了簡化和清楚,而不是為了表示不同實施例之間的關係。
請參照圖1A、圖1B與圖1C,圖1A係本申請案一實施例中所揭示之一發光元件1的上視示意圖。圖1B係圖1A中之切線1B-1B’剖面的剖面示意圖。圖1C係圖1A中之切線1C-1C’剖面的剖面示意圖。如圖1A、圖1B與圖1C所示,發光元件1具有基板11、半導體疊層12、第一溝槽13、第一電極14與第二電極15。
參照圖1B,基板11包含上表面111。基板11可以是一成長基板,包括用於生長磷化鎵銦(AlGaInP)的砷化鎵(GaAs)基板、及磷化鎵(GaP)基板,或用於生長氮化銦鎵(InGaN)或氮化鋁鎵(AlGaN)的藍寶石(Al
2O
3)基板,氮化鎵(GaN)基板,碳化矽(SiC)基板、及氮化鋁(AlN)基板。於一實施例中,基板11對半導體疊層12發出的光是可以穿透的一透明基板。於一實施例中在基板11的上表面111上具有一圖案化結構(未繪示)。於一實施例中,圖案化結構係藉由機械研磨、乾式蝕刻或濕式蝕刻等方式,在部分蝕刻基板11後形成。於另一實施例中,圖案化結構包含自基板11的上表面111向基板11外延伸的凸出結構,圖案化結構的材料包含不同於基板11的材料。其形成方式係藉由在基板11的上表面111上,形成一不同於基板11的材料層,再將此材料層圖案化所形成。圖案化結構可包含:具有三角形(或多角形)底面之平台結構或角錐狀結構、半球形結構、圓錐狀結構或多角形結構(polygonal structure)等。從半導體疊層12發射的光可以被基板11的圖案化結構所折射,從而提高發光元件的亮度。此外,圖案化結構減緩或抑制了基板11與半導體疊層12之間因晶格不匹配而導致的錯位,從而改善半導體疊層12的磊晶品質。於另一實施例中,圖案化結構為自基板11的上表面111向基板內延伸的凹陷結構(圖未示),凹陷結構的圖案可為角錐狀、半球形、圓錐狀或多角形等。圖案化結構的材料可與基板11相同或不同。於一實施例中,圖案化結構包含與基板11不同的材料,例如半導體材料、絕緣材料或導電材料,半導體材料包含化合物半導體材料,例如III-V半導體材料、II-VI半導體材料、或SiC。絕緣材料包含氧化物、氮化物、或氮氧化物。氧化物包含氧化矽、氧化鋅、氧化鋁或氧化鈦。氮化物包含氮化矽、氮化鋁或氮化鈦。氮氧化物包含氮氧化鋁。導電材料包含氧化銦錫。圖案化結構的材料可選擇折射率介於基板11和半導體疊層12折射率之間的材料,以提升發光元件1的光摘出效率。
半導體疊層12位於基板11上。半導體疊層12可藉由例如有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)、氫化物氣相沉積法(HVPE)或離子電鍍等方法,形成於基板11的上表面111上。於本申請案之一實施例中,在形成半導體疊層12之前,可在基板11上先形成一緩衝結構(圖未示)。緩衝結構可減緩基板11與半導體疊層12之間晶格常數的不匹配,以改善磊晶品質。
半導體疊層12包含第一半導體層121與第二半導體層122。第二半導體層122位於第一半導體層121之上。第一半導體層121與第二半導體層122之間可更設置有主動層123圖1A。第一半導體層121與第二半導體層122具有不同之摻質以分別提供電子與電洞。第一半導體層121與第二半導體層122提供的電子與電洞可於主動層123中複合以產生光線。
主動層123可以是不摻雜摻質(i型)、摻雜p型摻質或摻雜n型摻質。主動層123可以包含單異質結構(single heterostructure,SH )、雙異質結構(double heterostructure,DH)或是雙側雙異質結構( double-side double heterostructure,DDH)、或是主動層123可以具有多重量子井(multi-quantum well,MQW)的結構。可藉由改變主動層123中一個或多個層別的物理特性和化學組成,來調整發光元件1或半導體疊層12所發出的光之波長。於一實施例中,第一半導體層121為具有n型摻質,且導電型態為n型半導體層,第二半導體層122為具有p型摻質,且導電型態為p型半導體層,所屬技術領域具有通常知識者當可根據本申請案之各實施例與實際所需而調整第一半導體層121與第二半導體層122的導電型態,例如第一半導體層121為p型半導體層,第二半導體層122為n型半導體層,並對應調整相應的結構。
半導體疊層120之材料包含III-V族材料,例如包含至少一種III族元素選自於由鋁(Al)、鎵(Ga)、及銦(In)所構成之群組,以及包含至少一種V族元素選自於由氮(N)、磷(P)、及砷(As)所構成之群組,例如為AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等半導體化合物。舉例來說,半導體疊層120之材料係例如為Al
xIn
yGa
( 1-x-y )N或Al
xIn
yGa
( 1-x-y )P,其中0≦x,y≦1; 0≦(x+y)≦1。
延續前例,如果半導體疊層120,例如主動層123的材料為AlInGaP系列的材料,當電子與電洞於主動層123中複合時,主動層123可發出波長介於610nm及650nm之間的紅光或波長介於550nm及570nm之間的黃光。當半導體疊層120,例如主動層123的材料為InGaN系列的材料時,主動層123可發出波長介於400nm及490nm之間的藍光,波長介於490 nm及500 nm之間的青色光,或波長介於500 nm及570 nm之間的黃、綠光。當半導體疊層120,例如主動層123的材料為AlGaN系列、AlGaInN系列材料時,主動層123可發出波長介於250 nm及400 nm之間的的藍紫光或不可見光的紫外光。半導體疊層120的材料選擇不在此限,亦可選擇上述以外的材料產生其他波段的非可見光,例如紅外光或遠紅外光。
緩衝結構順應地形成在基板11的上表面111上或是基板11的圖案化結構與上表面111上。於一實施例中,緩衝結構的厚度大於5 nm,於另一實施例中,緩衝結構的厚度大於5 nm,不超過50 nm;較佳的,緩衝結構的厚度可介於10 nm至30 nm之間(兩者皆含)。緩衝結構可減小上述的晶格不匹配並抑制錯位,從而改善磊晶品質。緩衝結構的材料包括GaN、AlGaN或AlN。在一實施例中,緩衝結構包括多個子層(圖未示)。子層包括相同材料或不同材料。在一實施例中,緩衝結構包括兩個子層,其中第一子層的生長方式為濺鍍,第二子層的生長方式為MOCVD。在一實施例中,緩衝結構另包含第三子層。其中第三子層的生長方式為MOCVD,第二子層的生長溫度高於或低於第三子層的生長溫度。於一實施例中,第一、第二及第三子層包括相同的材料,例如AlN。
如圖1A至圖1C所示,發光元件1包含第二溝槽16形成於半導體疊層12中。如圖1B所示,第二溝槽16包含第二底部161。第二底部161包含第一半導體層的一上表面1211。第二溝槽16的側壁為半導體疊層12的側壁,於一實施例中,第二溝槽16的側壁包含第二半導體層122及主動層123的側壁。發光元件1更包含第一溝槽13位於半導體疊層12中。如圖1A至圖1C所示,第一溝槽13包含第一部份132與第二部份133,分別包含第一底部131。第一底部131由基板11的上表面111構成,包含部分的上表面111。此部分的上表面111沒有被半導體疊層12覆蓋。第一溝槽13的第一部份132的側壁由第一半導體層121的側壁構成,第二部份133的側壁由半導體疊層12的側壁構成,亦即第一半導體層121、主動層123及第二半導體層122的側壁構成。於一實施例中,第二溝槽16的寬度大於第一溝槽13的寬度。
如圖1A所示,第二溝槽16的側邊將第一溝槽13區分為第一部份132與第二部份133。第一部份132連通第二部份133。如圖1B所示,第一溝槽13的第一部份132自第二底部161(第一半導體層121的上表面1211的部分)往基板11延伸。從另一個角度來說,第一溝槽13的第一部分132相當於切穿第一半導體層121。如圖1C所示,第一溝槽13的第二部份133自第二半導體層122的上表面1221往基板11延伸。
第一溝槽13及第二溝槽16的形成方式係藉由第一製程移除部份的半導體疊層12,露出第一半導體層121的部份的上表面,形成第二溝槽16,再藉由第二製程移除部份的第一半導體層121,以及移除部份的半導體疊層12以露出基板11的部份的上表面111,分別形成第一溝槽13的第一部份132及第二部份133。於另一實施例中,第一溝槽13的第一部份132藉由第二製程形成,更包含以一第三製程形成第一溝槽13的第二部份133。形成第二溝槽16、第一溝槽13的第一、第二及第三製程是藉由黃光顯影蝕刻方式,例如乾蝕刻製程形成,乾蝕刻製程例如為感應耦合式電漿(Inductively Coupled Plasma, ICP)蝕刻。於一實施例中,第一溝槽13的第一底部131由緩衝結構的部份上表面構成,以上述蝕刻方式分別自第一半導體層121之表面及第二半導體層122的上表面1221向下蝕刻至緩衝結構,暴露出緩衝結構的部份上表面(未繪示)。
於另一實施一中,第一溝槽13、第二溝槽16例如是藉由濕式蝕刻形成,蝕刻溶液包括硫酸、磷酸、鹽酸、氫氟酸或其組合形成。
第一電極 14,包含第一電極墊141及複數第一延伸電極,位於第一半導體層121上並與其電性連接。在此實施例中,係藉第一電極14具有第一延伸電極142a、142b為例進行說明,然實際上第一延伸電極的數量並不以此為限。第一延伸電極142a、142b連接第一電極墊141,自第一電極墊141分別延伸至第一溝槽13的兩側。於另一實施例中,第一電極 14包含一第一分支,自第一電極墊141向外延伸,第一延伸電極142a、142b連接第一分支,自第一分支分別延伸至第一溝槽13的兩側。在一實施例中,第一延伸電極142a、142b實質上平行第一溝槽13。在一實施例中,第一延伸電極142a、142b實質上對稱於第一溝槽13。第一電極墊141用以打線或銲接,使發光元件1和外部電源或外部電子元件電性連接。
在此實施例中,第一電極14係直接接觸第一半導體層121,並與第一半導體層121形成歐姆接觸(ohmic contact)。第一電極14的材料包含金屬,例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、銠(Rh)或鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金或疊層。
第二電極 15,包含第二電極墊151與複數第二延伸電極,位於第二半導體層122上並與其電性連接。在此實施例中,係以第二電極15具有第二延伸電極152a、152b為例進行說明,然實際上第二延伸電極的數量並不以此為限。第二延伸電極152a、152b連接第一電極墊151。第二延伸電極152a、152b連接第二電極墊151,自第二電極墊151分別延伸至第一溝槽13的兩側。於另一實施例中,第二電極15包含一第二分支,自第二電極墊151向外延伸,第二延伸電極152a、152b連接第二分支,自第二分支分別延伸至第一溝槽13的兩側。第二延伸電極152a、152b自第二電極墊151分別延伸至第一溝槽13的兩側。第一延伸電極142a位在第一溝槽13與第二延伸電極152a之間,第一延伸電極142b位在第一溝槽13與第二延伸電極152b之間。第二電極墊151用以打線或銲接,使發光元件1和外部電源或外部電子元件電性連接。
在圖1A所示的實施例中,第二延伸電極152a、152b與第一溝槽13的延伸軸向分別夾有一銳角夾角(未繪示),此二銳角夾角不大於20度,最小可以為0度。在一實施例中,第二延伸電極152a、152b更延伸至第一電極墊141的兩側,至少部分的第一電極墊141位於第二延伸電極152a、152b之間。在一實施例中,,第二延伸電極152a與第一延伸電極142a及/或第二延伸電極152b與第一延伸電極142b之間的距離自第二電極墊151朝向第一電極墊之方向遞增。
參照如各圖式,在此係以第一延伸電極142a、142b對稱於第一溝槽13且第二延伸電極152a、152b對稱於第一溝槽13為例進行說明,然於本申請案各實施例所揭示的概念之下,第一延伸電極142a、142b也可不對稱於第一溝槽13或是第二延伸電極152a、152b也可不對稱於第一溝槽13。
在此實施例中,發光元件1更包含透明導電層17,位於第二半導體層122與第二電極15之間,並分別接觸第二半導體層122與第二電極15。在此實施例中,第二電極15係經由透明導電層17電性連接第二半導體層122,以降低與第二半導體層122之間的接觸電阻。第二電極15的材料包含金屬,例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、銠(Rh)或鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金或疊層。
透明導電層17圍繞第一溝槽13與第一電極14。由圖1A的視角觀察,透明導電層17的面積大於第二電極15的面積,以提升電流擴散(current spreading)的程度。透明導電層17可以是金屬或是透明導電材料,其中金屬可選自具有透光性的薄金屬層,透明導電材料對於主動層123所發出的光線為透明,包含銦錫氧化物(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鎵鋅(GZO)、或銦鋅氧化物(IZO)等材料。於一實施例中,透明導電層17具有一開口對應於第二電極墊151的位置,使第二電極墊151經由開口接觸第二半導體層122。
在一實施例中,發光元件1更包含電流阻擋層(未繪示)位於第二半導體層122與第二電極15之間,電流阻擋層沿著第二電極15延伸。在發光元件1包含透明導電層17的實施例中,電流阻擋層可位於透明導電層17與第二半導體層122之間。於另一實施例中,發光元件1包含另一電流阻擋層,此電流阻擋層位於第一半導體層與第一電極14之間,並沿著第一電極14延伸。所述的一或多個電流阻擋層可以是連續延伸或者是分散成多個島狀,在此並不加以限制。
在一實施例中,發光元件1更包含保護層(未繪示)。保護層覆蓋發光元件1的表面,半導體疊層12外。保護層包含開口以露出第一電極墊141與第二電極墊151以供打線焊接。在一實施例中,保護層的厚度約為500~5000Å,其材料可選自氧化矽、氮化矽或其組合。保護層可以通過化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積法(atomic layer deposition, ALD)或旋塗(spin-coating)法形成。在一實施例中,保護層為單層或多層結構,當保護層為多層結構時,保護層為一布拉格反射結構(Distributed Bragg Reflector,DBR), 包含至少兩種以上折射率不同之可透光材料堆疊而成。當發光元件1以覆晶(flip chip)形式封裝自基板11出光時,藉由DBR將光反射至基板11側出光。於一實施例中當發光元件1為正向自半導體疊層12側出光時,保護層的多層結構可作為一濾光結構,濾光結構由一對或複數對不同折射率的材料層交互堆疊所形成,對特定波長範圍的光線提供過濾功能。當發光元件1發出單一顏色光時,可藉由濾光結構過濾特定波長範圍的光線,將發光元件1所發出的單一顏色光純化。於一實施例中,濾光結構對特定角度範圍的光線提供過濾功能,也就是僅有特定角度範圍的光可以穿透濾光結構。半導體疊層12發出的光線入射到濾光結構,濾光結構可讓大部分小角度入射光穿透,並反射大部分大角度入射光,如此一來,濾光結構可使發光元件所發出光線的出光角度收斂,來達到收斂出光角度的效果。
布拉格反射結構、濾光結構可為絕緣材料或導電材料,絕緣材料包含但不限於聚亞醯胺(PI)、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、氧化鎂(MgO)、Su8、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)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化矽(SiOx)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉭(Ta2O5)、氮化矽(SiNx)、旋塗玻璃(SOG)或四乙氧基矽烷(TEOS)。導電材料包含但不限於氧化銦錫(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)、氧化鎂(MgO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)或氧化銦鋅(IZO)。
如圖1B與圖1C所示,一反射結構20可選擇性地位於基板11之下表面S2,以反射來自半導體疊層120之光,增進發光元件1之出光效率。反射結構20之材料可為金屬材料,包含但不限於銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鉛(Pb)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鎢(W)、銠(Rh)或上述材料之合金等;或者,反射結構20也可以是布拉格反射結構。。反射結構20也可以是由上述可透光材料層與金屬層所形成之全方向反射鏡(omnidirectional reflector, ODR)。
如圖1A所示,第一電極墊141與第二電極墊151係分別位於第一溝槽13的兩端。在此實施例中,當施加正電壓於第二電極15 並施加負電壓於第一電極14,且正負電壓的電位差足夠大時,電流係由第二電極15經半導體疊層12流向第一電極14。理想上,電流係由第二電極15的各個部位沿各種可能的方向離開第二電極15,然後依序經過第二半導體層123、主動層123與第一半導體層121後,傳導至第一電極14。在此並不討論其他的非理想電流路徑。
請一併參照圖2,圖2係重新標示符號的圖1A。為避免圖面紊亂,係於圖2中標示出圖1A未標示出的符號。圖2標示有電流路徑CP1~CP14舉例說明,但實際的電流路徑並不以此為限。電流路徑CP1、CP2用以代表路徑起點較靠近第二電極墊151的電流路徑,電流路徑CP3~CP14用以代表路徑起點較遠離第二電極墊151的電流路徑。藉由在半導體疊層12中形成第一溝槽13,避免電流集中流經類似電流路徑CP1、CP2,並讓電流更平均地分散流經類似電流路徑CP3~CP14。藉此,可提高電流在半導體疊層12中的擴散程度。
另一方面,第一溝槽13的側壁會暴露出部分的第一半導體層121、主動層123或第二半導體層122,也能增加發光元件1的出光面積。此外,藉由第一溝槽13減少主動層123發出的光被第一半導體層121內部引導(internal guiding)的比例,進而提升出光效率。在此實施例中,係藉由乾式蝕刻形成第一溝槽13。於另一實施例,在乾式蝕刻後,可再進行濕式蝕刻移除第一溝槽13暴露出的部分的第一半導體層121,以進一步提升出光效率。以圖1B與圖1C來說,經所述的濕式蝕刻進一步處理的第一溝槽13的側壁(對應於第一半導體層121的部分)與上表面111的夾角會大於未經濕式蝕刻處理的第一溝槽13的側壁(對應於第一半導體層121的部分)與上表面111的夾角;或者,第一溝槽13的側壁(對應於第一半導體層121的部分)經所述的濕式蝕刻進一步處理後可形成底切(undercut)結構。於另一實施例,在濕式蝕刻移除第一溝槽13暴露出的部分的第一半導體層121步驟同時移除發光元件1邊緣暴露出的部分的第一半導體層121形成底切結構,以進一步提升出光效率。
請再參照圖3,圖3係重新標示符號的圖1A。為避免圖面紊亂,係於圖3中標示出圖1A未標示出的符號。如圖3所示,第一延伸電極142a、142b之間間隔有一距離d1;第二延伸電極152a、152b之間間隔有一距離d2;第一延伸電極142a與第一溝槽13間隔有一距離d3;第二延伸電極152a與第一溝槽13的第一部分132間隔有一距離d4,且與第一溝槽13的第二部分133間隔有一距離d5;第一延伸電極142a與第二延伸電極152a之間間隔有一距離d6;第一溝槽13的第二部分133與第二電極墊151之間具有一距離d7。其中,距離d1小於距離d2,距離d3小於距離d4,距離d6大於距離d1與距離d3。距離d7不大於40 微米,不小於20微米。在此實施例中,距離d4大於距離d5。上述部分說明係以第一延伸電極142a與第二延伸電極152a為例,然所屬技術領域具有通常知識者當可合理推知第一延伸電極142b與第二延伸電極152b也可以具有相仿的性質。上述係以距離d6與距離d3舉例說明,而在一實施例中,第一延伸電極142a(142b)與第二延伸電極152a(152b)之間的一最短距離大於第一延伸電極142a(142b)與第一溝槽13之間的一最短距離。上述係以距離d6與距離d1舉例說明,而在一實施例中,第一延伸電極142a(142b)與第二延伸電極152a(152b)之間的一最短距離大於第一延伸電極142a與第一延伸電極142b之間的一最短距離。
請參照圖1A與圖3,在此實施例中,透明導電層17未封閉地圍繞第一溝槽13與第二溝槽16。透明導電層17包含一第一區段171與一第二區段172。第一區段171位於第二溝槽16兩側且位於第一溝槽13的第一部分132的兩側。第二區段172位於第一溝槽13的第二部分133的兩側。第二區段172位於第一區段171與第二電極墊151之間。第二區段172較第一區段171靠近第一溝槽13。第一區段171具有一間距d8,第二區段172具有一間距d9。第一間距d8大於第二間距d9。藉此,透明導電層17可以配合第一溝槽13與第二溝槽16引導電流,提升電流擴散程度。
請再參照圖4,圖4係重新標示符號的圖1A。為避免圖面紊亂,係於圖4中標示出圖1A未標示出的符號。如圖4所示,第一延伸電極142a具有一長度L1;第二延伸電極152a具有一長度L2;第一溝槽13具有一長度L3;發光元件1具有一長度L4;第一溝槽13的第一部分132具有一長度L5;第一溝槽13的第二部分133具有一長度L6。在此實施例中,長度L1小於長度L2與長度L3。長度L3不小於長度L4的一半。長度L6不大於長度L5。在一實施例中,第二延伸電極152a、152b更往發光元件1的邊緣延伸,至少部分的第一電極墊141位於第二延伸電極152a、152b之間,以提升電流擴散程度。上述部分說明係以第一延伸電極142a與第二延伸電極152a為例,然所屬技術領域具有通常知識者當可合理推知第一延伸電極142b與第二延伸電極152b也可以具有相仿的性質。
請參照圖5A、圖5B、圖5C、圖6A、圖6B與圖6C。圖5A係圖1A中的區域R1於本申請案另一實施例中的上視示意圖,圖5B係圖5A中之切線5B-5B’剖面的剖面示意圖,圖5C係圖5B所示結構於另一實施態樣的剖面示意圖,圖6A係圖1A中的區域R2於本申請案又一實施例中的上視示意圖,圖6B係圖6A中之切線6B-6B’剖面的剖面示意圖,圖6C係圖6B所示結構於另一實施態樣的剖面示意圖。
圖5A的實施例相彷於圖1A的實施例,相關細節不再於此重複贅述。在圖1A的實施例中,第一溝槽13位於第一電極墊141與第二電極墊151之間。相較於圖1A的實施例,在圖5A與圖6A的實施例中,第一溝槽13(未標示於圖5A)係相仿於前述實施例,惟在圖5A與圖6A的實施例中,差異在於第一部分132’係更往發光元件1的邊緣延伸。如圖5A所示,第一溝槽13 的第一部分132’係延伸至第一電極墊141下。如6A圖所示,第一溝槽13 的第二部分133’係延伸至第二電極墊151下。
以圖5A來說,第一溝槽13之第一部分132’的端點可以位在第一電極墊141之下;或者第一溝槽13 之第一部分132’的端點可以位於第一電極墊141與發光元件1 的短邊邊緣SD1之間;或者第一溝槽13 之第一部分132’的端點可以重疊於發光元件1 的短邊邊緣SD1。藉此,可以藉由第一溝槽13、第一電極14與第二電極15的配置,調整電流擴散程度。
如圖5B所示,第一溝槽13的第一部份132’將第一半導體層121的上表面1211的部分區分為第一區域1211a與第二區域1211b。第一區域1211a與第二區域1211b分別位於第一溝槽13的兩側。第一延伸電極142a、142b分別位於第一區域1211a與第二區域1211b,並分別經由第一區域1211a與第二區域1211b電性連接第一半導體層121。第一電極墊141的一部份位於第一區域1211a上並經由第一區域1211a電性連接第一半導體層121;第一電極墊141的另一部分位於第二區域1211b上並經由第二區域1211b電性連接第一半導體層121;第一電極墊141的又另一部份連接前述二部分並位於第一溝槽13的第一部份132’中。
在一實施例中,發光元件1更具有絕緣層18。絕緣層18設置至少位於第一部份132’的側壁上。在此實施例中,絕緣層18更延伸至第一半導體層121的上表面1211上。第一電極墊141的至少部份位於絕緣層18上。絕緣層18可用來遮蓋第三溝槽13中缺陷較多的表面,避免第一電極墊141因為第三溝槽13中的表面缺陷而影響電流傳導。絕緣層18的材料例如為可選自氧化矽、氮化矽或其組合。
在圖5B所示的實施態樣中,第一電極墊141係位於絕緣層18之上,且完全覆蓋絕緣層18。而在圖5C所示的實施態樣中,第一電極墊141位於絕緣層18之上,且未完全覆蓋絕緣層18。
以圖6A來說,第一溝槽13之第二部分133’的端點可以位在第二電極墊151之下;或者第一溝槽13 之第二部分133’的端點可以位於第二電極墊151與發光元件1 的短邊邊緣SD2之間;或者第一溝槽13 之第二部分133’的端點可以重疊於發光元件1 的短邊邊緣SD2。
如圖6A與圖6B所示,第一溝槽13的第二部份133’將第二半導體層122的上表面1221區分為第三區域1221a與第四區域1221b。第三區域1221a與第四區域1221b分別位於第一溝槽13的兩側。第二延伸電極152a、152b分別位於第三區域1221a與第四區域1221b上,並分別經由第三區域1221a與第四區域1221b電性連接第二半導體層122。第二電極墊151的一部份位於第三區域1221a上,並經由第三區域1221a電性連接第二半導體層122;第二電極墊151的另一部分位於第四區域1221b上,並經由第四區域1221b電性連接第二半導體層122;第二電極墊151的又另一部份連接前述二部分133’,並位於第一溝槽13的第二部份133’中。
在一實施例中,發光元件1更具有絕緣層19。絕緣層19至少位於第二部份133’的側壁上。在此實施例中,絕緣層19更延伸至第二半導體層122的上表面1221。第二電極墊151的至少部份位於絕緣層19上。絕緣層19可用來遮蓋第三溝槽13中缺陷較多的表面,避免第二電極墊151因為第三溝槽13中的表面缺陷而影響電流傳導。另一方面,絕緣層19覆蓋第二部分133’之至少部分側壁,避免第二電極墊151接觸暴露於第二部分133的第一半導體層121、第二半導體層122與主動層123而造成短路。絕緣層19的材料例如為可選自氧化矽、氮化矽或其組合。絕緣層18與絕緣層19可以是由同一道製程或是不同道製程設置於第一溝槽13中。
在圖6B所示的實施態樣中,位於上表面1221上的第二電極墊151完全覆蓋絕緣層19,並覆蓋部分的透明導電層17。於一實施例中,透明導電層17可以是切齊、覆蓋或不覆蓋絕緣層19。於另一實施例中,透明導電層17的一部份是被絕緣層19覆蓋。對應於透明導電層17的態樣,第二電極墊151可以覆蓋或是不覆蓋透明導電層17。而在圖6C所示的實施態樣中,第二電極墊151則未完全覆蓋絕緣層19而位於絕緣層19之上。於一實施例中,透明導電層17可以是切齊、覆蓋或不覆蓋絕緣層19。於另一實施例中,透明導電層17的一部份是被絕緣層19覆蓋。對應於透明導電層17的態樣,第二電極墊151可以覆蓋或是不覆蓋透明導電層17。
第7圖係為依本發明另一實施例之一封裝結構600之結構示意圖。載體10上設有一發光元件101,發光元件101包含p型電極104及n型電極105。發光元件101例如為前述的發光元件1 ,p型電極104例如為前述的第二電極15,n型電極105例如為前述的第一電極14。透過焊線103使p型電極104電性連接於載體10上之導電電極107,透過焊線102使n型電極105電性連接於載體10上之導電電極106。
以上所述之實施例僅是為說明本申請案之技術思想及特點,其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本申請案之內容並據以實施,當不能以此限定本申請案之專利範圍,即大凡依本申請案所揭示之精神所作之均等變化或修飾,仍應涵蓋在本申請案之專利範圍內。
1、101:發光元件
10:載體
102、103:焊線
104:p型電極
105:n型電極
106、107:導電電極
11:基板
111:上表面
112:下表面
12:半導體疊層
121:第一半導體層
1211:第一半導體層的上表面
1211a:第一區域
1211b:第二區域
122:第二半導體層
1221:第二半導體層的上表面
1221a:第三區域
1221b:第四區域
123:主動層
13:第一溝槽
131:第一溝槽的底面
132、132’:第一溝槽的第一部分
133、133’:第一溝槽的第二部分
14:第一電極
141:第一電極墊
142a、142b:第一延伸電極
15:第二電極
151:第二電極墊
152a、152b:第二延伸電極
16:第二溝槽
161:第二溝槽的底面
17:透明導電層
18、19:絕緣層
20:反射層
600:封裝結構
CP1~CP10:電流路徑
d1~d9:距離、間距
L1~L6:長度
圖1A係本申請案一實施例中所揭示之一發光元件的上視示意圖。
圖1B係圖1A中之切線1B-1B’剖面的剖面示意圖。
圖1C係圖1A中之切線1C-1C’剖面的剖面示意圖。
圖2係重新標示符號的圖1A。
圖3係重新標示符號的圖1A。
圖4係重新標示符號的圖1A。
圖5A係圖1A中的區域R1於本申請案另一實施例之一發光元件的局部上視示意圖。
圖5B係圖5A中之切線5B-5B’剖面的剖面示意圖。
圖5C係圖5A中之切線5B-5B’剖面的另一實施態樣的剖面示意圖。
圖6A係圖1A中的區域R2於本申請案又一實施例中的上視示意圖。
圖6B係圖6A中之切線6B-6B’剖面的剖面示意圖。
圖6C係圖6A中之切線6B-6B’剖面的另一實施態樣的剖面示意圖。
圖7係本申請案一實施例的發光元件封裝結構的剖面示意圖。
1:發光元件
11:基板
111:上表面
112:下表面
12:半導體疊層
121:第一半導體層
122:第二半導體層
13:第一溝槽
132:第一溝槽的第一部分
133:第一溝槽的第二部分
14:第一電極
141:第一電極墊
142a、142b:第一延伸電極
15:第二電極
151:第二電極墊
152a、152b:第二延伸電極
16:第二溝槽
17:透明導電層
R1、R2:區域
Claims (10)
- 一種發光元件,包含:一基板,包含一上表面;一半導體疊層,位於該上表面上,包含一第一半導體層與一第二半導體層,該第二半導體層位於該第一半導體層上;一第一溝槽,位於該半導體疊層中,包含一第一底部,該第一底部包含部分的該上表面,該部分的該上表面沒有被該半導體疊層覆蓋;一第一電極,包含一第一電極墊及複數第一延伸電極,位於該第一半導體層上並與其電性連接;以及一第二電極,包含一第二電極墊及複數第二延伸電極,位於該第二半導體層上並與其電性連接;其中,該些第一延伸電極分別位在該第一溝槽與該些第二延伸電極之間。
- 如請求項1所述之發光元件,其中該第一電極墊與該第二電極墊分別位於該第一溝槽的相對兩端。
- 如請求項1所述之發光元件,其中該第一溝槽的一長度不小於該發光元件的一長度的一半,及/或該第一溝槽的該長度大於該些第一延伸電極的一長度。
- 如請求項1所述之發光元件,更包含一第二溝槽形成於該半導體疊層中,該第二溝槽包含一第二底部,該第二底部包含該第一半導體層的一上表面不被該第二半導體層覆蓋,部分的該第一溝槽由該第二底部往該基板延伸,另一部分的該第一溝槽由該第二半導體層的一上表面往該基板的該上表面延伸。
- 如請求項4項所述之發光元件,其中該第一電極墊位於該第一底部及該第二底部上,且發光元件更包含一絕緣層位於該第一電極墊及該第一半導體層之間。
- 如請求項4所述之發光元件,其中該第二底部包含一第一區域與一第二區域,該第一區域與該第二區域分別位於該第一溝槽的兩側,該些第一延伸電極分別位在該第一區域之上與該第二區域之上。
- 如請求項6所述之發光元件,其中該第二底部更包含一第三區域連接該第一區域及該第二區域,該第一電極墊位在該第三區域之上。
- 如請求項1所述之發光元件,其中該些第一延伸電極實質上平行該第一溝槽,及/或其中該些第二延伸電極不平行該第一溝槽。
- 如請求項1所述之發光元件,其中該些第二延伸電極之一與該些第一延伸電極之一之間的一最短距離大於該些第一延伸電極之間的一最短距離,及/或其中該些第一延伸電極之一與該些第二延伸電極之一之間的一最短距離大於該些第一延伸電極之一與該第一溝槽之間的一最短距離。
- 如請求項1所述之發光元件,其中該些第一延伸電極分別位於該第一溝槽的兩側,該些第二延伸電極分別位於該第一溝槽的兩側,且該些第一延伸電極對稱於該第一溝槽且該些第二延伸電極對稱於該第一溝槽。
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