CN104701433B - 发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发光装置，包含:一发光叠层包含一第一表面；一图案化介电层形成于发光叠层的第一表面上，包含一第一部分及及一第二部分大致环绕第一部分且与第一部分的厚度相同；一第一反射电极覆盖图案化介电层的第一部分；以及一阻障层覆盖第一反射电极及图案化介电层的第二部分。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及一种发光装置，特别是涉及一种发光叠层位于一导电基板上的发光装置。

背景技术

发光二极管(LED)的发光原理是因电子移动于n型半导体与p型半导体间而释放出能量。由于发光二极管的发光原理不同于加热灯丝的白炽灯，所以发光二极管又称作冷光源。再者，发光二极管具有较佳的环境耐受度、更长的使用寿命、更轻及便携性、以及较低的耗能让它被视为照明应用中光源的另一选择。发光二极管被应用于如交通号志、背光模块、街灯、以及医疗设备等不同领域，且已逐渐地取代传统的光源。

发光二极管具有的发光叠层是外延成长于一导电基板上或一绝缘基板上。具有导电基板的发光二极管可在发光叠层顶部形成一电极，一般称为垂直式发光二极管。具有绝缘基板的发光二极管则须通过蚀刻制作工艺暴露出两不同极性的半导体层，并分别在两半导体层上形成电极，一般称为水平式发光二极管。垂直式发光二极管的优点在于电极遮光面积少、散热效果好、且无额外的蚀刻外延制作工艺，但目前用来成长外延的导电基板却有容易吸收光线的问题，因而影响发光二极管的发光效率。水平式发光二极管的优点在于绝缘基板通常也是透明基板，光可从发光二极管的各方向射出，然而也有散热不佳、电极遮光面积多、外延蚀刻制作工艺损失发光面积等缺点。

上述发光二极管可更进一步地连接于其他元件以形成一发光装置。发光二极管可通过具有基板的那一侧连接于一次载体上，或以焊料或胶材形成于次载体与发光二极管间，以形成一发光装置。此外，次载体可还包含一电路其通过例如为一金属线的导电结构电连接于发光二极管的电极。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开一种发光装置，包含:一发光叠层包含一第一表面；一图案化介电层形成于发光叠层的第一表面上，包含一第一部分及及一第二部分大致环绕第一部分且与第一部分的厚度相同；一第一反射电极覆盖图案化介电层的第一部分；以及一阻障层覆盖第一反射电极及图案化介电层的第二部分。

附图说明

图1是显示本发明发光装置的一第一实施例；

图2是显示本发明发光装置的一第二实施例；

图3A及图3B是显示本发明发光装置的一第三实施例。

符号说明

100、200、300发光装置

102、202、302发光叠层

202a、202a、302a第一表面

102b、202b、302b第二表面

104、204、304第一半导体层

106、206、306发光层

108、208、308第二半导体层

110、210、310图案化介电层

110a、210a、310a第一部分

110b、210b、310b第二部分

112、212、312第一反射电极

114、214、314保护层

214a、314a第一保护层

214b、314b第二保护层

116、216、316第二电极结构

316a电极垫

316b延伸枝状电极

118、218、318第一阻障层

120、220、320第二阻障层

122、222、322阻障层

124、224、324连接层

126、226、326永久基板

具体实施方式

请参阅图1，是显示本发明发光装置的一第一实施例。发光装置100是包含：一永久基板126；一发光叠层102形成于永久基板126上且包含一第一表面102a朝向永久基板126及一第二表面102b相对第一表面102a；一图案化介电层110形成于第一表面102a上，包含一第一部分110a及一第二部分110b大致环绕第一部分110a，其中第一部分110a包含一第一厚度，第二部分110b包含一第二厚度相同于第一厚度；一具反射性的第一反射电极112覆盖图案化介电层110的第一部分110a，其中第一反射电极112的材料可包含银(Ag)、铝(Al)或其他具有高反射性的金属，或前述金属的叠层或合金；以及一阻障层122覆盖第一反射电极及图案化介电层110的第二部分110a。发光叠层102的第二表面102b上可包含一第二电极结构116具有对应图案化介电层110的第一部分110a的图案。第一反射电极112是欧姆接触发光叠层102的第一表面102a，第二电极结构116是欧姆接触发光叠层102的第二表面102b，且于一垂直方向第二电极结构116与第一反射电极112接触发光叠层102的区域是彼此不重叠。阻障层122的一断面宽度可略宽于发光叠层102，图案化介电层110的第二部分110b的外缘可大致对齐于阻障层122的侧壁而侧向突出于发光叠层102的侧壁。一保护层114可顺应发光叠层102的形状覆盖于发光叠层102的第二表面102b不具有第二电极结构116的区域，并覆盖发光叠层102的侧壁，保护层114的下端是与图案化介电层110的第二部分110b相接。图案化介电层110的材料可包含一绝缘氧化物、氮化物、硅氧化合物、氧化钛、氧化铝、氟化镁或氮化硅。保护层114的材料可包含氮化硅或氧化硅。图案化介电层110的材料可不同于保护层114的材料。在本实施例中，图案化介电层110的材料可为二氧化钛(TiO₂)，保护层114的材料可为二氧化硅(SiO₂)或氮化硅(SiN_x或Si₃N₄)。若无图案化介电层110的第二部分110b，阻障层110是直接接着于保护层114的下端及部分的第一表面102a，然而阻障层110的材料通常为金属，与保护层114间的接着力不佳，因而可能使保护层114的下端与阻障层110间产生空隙，此时湿气或其他外界干扰可由保护层114与阻障层110之间的空隙进一步地影响阻障层110与第一表面102a的接着，一旦阻障层110脱落于第一表面102a，第一反射电极112便有可能自发光叠层102侧壁溢出，增加发光装置100电性异常或失效的风险。在本实施例中，第一反射电极112也覆盖图案化介电层110的第二部分110b的局部，而使阻障层122不接触于第一表面102a。

发光叠层102是事先外延成长自一晶片级的成长基板(图未示)，接着于第一表面102a上依序形成图案化介电层110、第一反射电极112及阻障层122后，图案化介电层110的第一部分110a与第二部分110b是在相同制作工艺下同时被完成，因而具有相同的厚度及材料。接着可通过一连接层124将永久基板126接着于发光叠层102，阻障层122可介于连接层124与第一反射电极112之间，而连接层124可介于阻障层122与永久基板126之间。而在永久基板126接着于发光叠层102后，可将成长基板移除而暴露出第二表面102b，并进一步地利用例如干蚀刻方式使第二表面102b成为一粗化表面。接着可蚀刻发光叠层102形成沟槽以形成多个彼此绝缘的单元，再沿着沟槽切割晶片即可获得多个发光装置100。第二部分110b外侧在切割晶片的过程中也会因一同被切割而变薄，而第二部分110b与第一表面102a接触的区段可大致保持前述的第二厚度。

发光叠层102可包含一第一半导体层104、一第二半导体层108及形成于第一半导体层104与第二半导体层108间的发光层102，其中第一半导体层104可为p型且具有第一表面102a，第二半导体层108可为n型且具有第二表面102b。阻障层122可包含一第一阻障层118及一第二阻障层120的双层结构，而阻障层122的材料可包含例如钛(Ti)、钨(W)、铂(Pt)、钛钨合金(TiW)或其组合。发光叠层102的结构可包含单异质结构（singleheterostructure；SH）、双异质结构（double heterostructure；DH）、双侧双异质结构（double-side double heterostructure；DDH）、或多重量子井结构（multi-quantum well；MQW）。发光叠层102可为一氮化物发光叠层，材料可选自铝(Al)、铟(In)、镓(Ga)、氮(N)所构成群组的组合，成长基板可为一透明绝缘基板例如蓝宝石(sapphire)基板，或导电基板例如硅(Si)或碳化硅(SiC)基板。发光叠层102的材料也可选自铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、磷(P)、砷(As)所构成群组的组合，成长基板则可为砷化镓(GaAs)。

请参阅图2，是显示本发明发光装置的一第二实施例。发光装置200是包含：一永久基板226；一发光叠层202形成于永久基板226上且包含一第一表面202a朝向永久基板226及一第二表面202b相对第一表面202a；一图案化介电层210形成于第一表面202a上，包含一第一部分210a及一第二部分210b大致环绕第一部分210a，其中第一部分210a包含一第一厚度，第二部分210b包含一第二厚度相同于第一厚度，且第一部分210a与第二部分210b的材料相同；一具反射性的第一反射电极212覆盖图案化介电层210的第一部分210a，其中第一反射电极212的材料可包含银(Ag)、铝(Al)、其他具有高反射性的金属或前述金属的叠层或合金；以及一阻障层222覆盖第一反射电极及图案化介电层210的第二部分210b。发光叠层202的第二表面202b上可包含一第二电极结构216具有对应图案化介电层210的第一部分210a的图案，于一垂直方向第二电极结构216与第一反射电极212接触发光叠层202的区域是彼此不重叠。阻障层222的一断面宽度可略宽于发光叠层202，图案化介电层210的第二部分210b的外缘可大致对齐于阻障层222的侧壁而侧向突出于发光叠层202的侧壁。一保护层214可顺应发光叠层202的形状覆盖于发光叠层202的第二表面202b不具有第二电极结构216的区域，并覆盖发光叠层202的侧壁，保护层214的下端是与图案化介电层210的第二部分210b相接。图案化介电层210的材料可包含一绝缘氧化物、氮化物、氧化硅、氧化钛、氧化铝、氟化镁或氮化硅。保护层214可具有一第一保护层214a接着于图案化介电层210的第二部分210b并至少覆盖发光叠层202的侧壁，及一第二保护层214b覆盖第一保护层214a且覆盖第二表面202b。第一保护层214a包含一氮化硅(Si₃N₄或SiN_x)，且第二保护层214b包含氧化硅(SiO₂)。在本实施例中，第一反射电极212与图案化介电层210的第二部分210b以一间隔隔开。阻障层222可包含一第一阻障层218及一第二阻障层220。一连接层224可形成于阻障层222与永久基板226之间。

请参阅图3A及图3B，是显示本发明发光装置的一第三实施例。发光装置300是包含：一永久基板326；一发光叠层302形成于永久基板326上且包含一第一表面302a朝向永久基板326及一第二表面302b相对第一表面302a；一图案化介电层310形成于第一表面302a上，包含一第一部分310a及一第二部分310b大致环绕第一部分310a，其中第一部分310a具有一第一厚度，第二部分310b具有一第二厚度相同于第一厚度，且第一部分310a与第二部分310b的材料相同；一具反射性的第一反射电极312覆盖图案化介电层310的第一部分310a，其中第一反射电极312的材料可包含银(Ag)、铝(Al)或其他具有高反射性的金属；以及一阻障层322覆盖第一反射电极及图案化介电层310的第二部分310a。发光叠层302的第二表面302b上可包含一第二电极结构316具有对应图案化介电层310的第一部分310a及第二部分310b的图案。阻障层322的一断面宽度可略宽于发光叠层302，图案化介电层310的第二部分310b的外缘可大致对齐于阻障层322的侧壁而侧向突出于发光叠层302的侧壁。一保护层314可顺应发光叠层302的形状覆盖于发光叠层302的第二表面302b不具有第二电极结构316的区域，并覆盖发光叠层302的侧壁，保护层314的下端是与图案化介电层310的第二部分310b相接。图案化介电层310的材料可包含一绝缘氧化物、氮化物、硅氧化合物、钛氧化合物或氮化硅。保护层314可具有一第一保护层314a接着于图案化介电层310的第二部分310b且至少覆盖发光叠层302的侧壁，及一第二保护层314b覆盖第一保护层310a以及第二表面302b。第一保护层314a包含一氮化硅(Si₃N₄或SiN_x)，第二保护层314b包含一硅氧化合物例如为二氧化硅(SiO₂)。在本实施例中，第一反射电极312与图案化介电层310的第二部分310b间具以一间隔隔开。阻障层322可包含一第一阻障层318及一第二阻障层320。一连接层324可形成于阻障层322与永久基板326之间。

如图3B所示，第二电极结构316可包含至少一电极垫316a及连接于电极垫316a的一延伸枝状电极316b，图案化介电层310的第二部分310b自上视观之是重叠于电极垫316a及延伸枝状电极316b。图案化介电层310的第二部分310b可包含环绕发光叠层的一外边界，且第二部分310b重叠于延伸枝状电极316b的区段的宽度是大于延伸枝状电极316b，且第二部分310b重叠于电极垫316a的区段是对应电极垫316a的图形。

虽然结合上述说明公开了本发明，然而其并非用以限制本发明的范围、实施顺序、或使用的材料与制作工艺方法。对于本发明所作的各种修饰与变更，皆不脱本发明的精神与范围。

Claims (15)

1.一种发光装置，包含:

发光叠层，包含第一表面、相对该第一表面的第二表面及连接该第一表面及该第二表面的侧面；

图案化介电层，形成于该发光叠层的该第一表面上，包含第一部分及第二部分环绕该第一部分，其中该第一部分具有一第一厚度，该第二部分具有一第二厚度，相同于该第一厚度；

第一反射电极，覆盖该图案化介电层的该第一部分，其中该第一反射电极与该图案化介电层的该第二部分以一间隔隔开并露出该第一表面；

第二电极结构，形成于该第二表面上；

阻障层，覆盖该第一反射电极及该图案化介电层的该第二部分，及位于该间隔中以隔开该第一反射电极及该图案化介电层的该第二部分；以及

保护层，包覆该发光叠层的该侧面及形成于该第二电极结构之外的所有该第二表面上。

2.如权利要求1所述的发光装置，其中该保护层包含第一保护层，包覆该发光叠层的该侧面及部分该第二表面，其中该图案化介电层的该第二部分突出于该发光叠层的该侧面与该第一保护层连接。

3.如权利要求2所述的发光装置，其中该图案化介电层的该第二部分介于该阻障层及于该第一保护层之间。

4.如权利要求2所述的发光装置，其中该第二电极结构具有第一图案，对应该图案化介电层的一图案，且该第一保护层接着于该第二电极结构。

5.如权利要求4所述的发光装置，其中该第二电极结构包含至少一电极垫及连接于该电极垫的一延伸枝状电极，该图案化介电层的该第二部分由该第二表面的上视观之是重叠于该电极垫及该延伸枝状电极。

6.如权利要求5所述的发光装置，其中与该延伸枝状电极重叠的该第二部分的宽度大于该延伸枝状电极的宽度。

7.如权利要求6所述的发光装置，其中与电极垫重叠的该第二部分的图形对应该电极垫的图形。

8.如权利要求2所述的发光装置，其中该保护层还包含第二保护层，覆盖该第一保护层及形成于该第二电极结构之外的所有该第二表面上。

9.如权利要求1所述的发光装置，其中该图案化介电层包含一绝缘氧化物或氮化物。

10.如权利要求1所述的发光装置，其中该第一反射电极未覆盖该第二部分，使部分该阻障层接触于该发光叠层的该第一表面。

11.如权利要求1所述的发光装置，其中该第一反射电极的材料包含银(Ag)或铝(Al)。

12.如权利要求1所述的发光装置，其中部分该阻障层形成于该间隔中。

13.如权利要求1所述的发光装置，还包含永久基板及连接层，其中该连接层形成于该阻障层及该永久基板之间。

14.如权利要求13所述的发光装置，其中该阻障层包含一断面宽度宽于该发光叠层。

15.如权利要求2所述的发光装置，还包含第二保护层，覆盖该第一保护层，其中该第一保护层包含氮化硅，该第二保护层包含硅氧化合物。