TW202443933A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本申請案係有關於一種發光元件,且特別有關於一種半導體發光元件及其製造方法。The present application relates to a light-emitting element, and more particularly to a semiconductor light-emitting element and a method for manufacturing the same.
發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)為固態半導體發光元件,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。發光二極體被廣泛應用於家用電器,設備指示燈,及光電產品等。如何提出一種新的半導體發光元件,其可有效提升半導體發光元件之產品良率,實為研發人員研發的重點之一。Light-Emitting Diode (LED) is a solid-state semiconductor light-emitting element. Its advantages are low power consumption, low heat generation, long service life, shock resistance, small size, fast response speed and good photoelectric properties, such as stable luminous wavelength. Light-emitting diodes are widely used in household appliances, equipment indicator lights, and optoelectronic products. How to come up with a new semiconductor light-emitting element that can effectively improve the product yield of semiconductor light-emitting elements is one of the key research and development issues for researchers.
根據本申請案之一實施例,發光元件包含支撐基板、半導體疊層、絕緣層、第一電極以及第二電極。支撐基板具有第一側及相對於第一側的第二側。半導體疊層位於第一側,半導體疊層包含第一半導體層、第二半導體層位於第一半導體層上、及主動區域位於第一半導體層與第二半導體層之間。絕緣層位於第二半導體層上。於一剖面觀之,絕緣層包含一或多個第一開口沿著第一方向設置於第二半導體層上。第一電極位於一或多個第一開口上,並藉由一或多個第一開口電性連接第二半導體層。第二電極位於第二側。第一電極包含外框部,外框部包含一或多個缺口。According to one embodiment of the present application, the light-emitting element includes a supporting substrate, a semiconductor stack, an insulating layer, a first electrode and a second electrode. The supporting substrate has a first side and a second side opposite to the first side. The semiconductor stack is located on the first side, the semiconductor stack includes a first semiconductor layer, a second semiconductor layer is located on the first semiconductor layer, and an active region is located between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. The insulating layer is located on the second semiconductor layer. In a cross-sectional view, the insulating layer includes one or more first openings arranged on the second semiconductor layer along a first direction. The first electrode is located on one or more first openings and electrically connected to the second semiconductor layer through the one or more first openings. The second electrode is located on the second side. The first electrode includes an outer frame portion, and the outer frame portion includes one or more notches.
為了對本申請案之上述及其他方面有更佳的瞭解,下文特舉實施例,並配合所附圖式詳細說明如下:In order to better understand the above and other aspects of this application, the following is a detailed description of the embodiments with the accompanying drawings as follows:
本申請案中所使用的序數例如「第一」、「第二」、「第三」等用詞,是用以修飾元件,其本身並不意含及代表此元件有任何之前的序數,也不代表某一元件與另一元件的順序,或是製造方法上的順序,這些序數的使用僅用來使具有相同命名的元件能做出清楚區分。另外,以下實施例將伴隨著圖式說明,圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製。在圖式中,元件之形狀或厚度可擴大或縮小。需特別注意的是,圖中未繪示或說明書未描述之元件,可以是本技術領域習知技藝者所知之形式。並且,在一些圖式中可能省略部分元件和/或符號。在圖式中,以類似的符號來指示類似的元件。下述內容和所附圖式只是提供用於說明,並不意欲造成限制。可以預期的是,一實施例中的元件和特徵,能夠被有利地納入於另一實施例中,無須進一步的闡述。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/結構的實施例,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,第一層/結構本身不限於單一層或單一結構,第一層中可包含複數子層,第一結構可包含複數子結構。The ordinal numbers used in this application, such as "first", "second", "third", etc., are used to modify the elements. They themselves do not imply or represent any previous ordinal number of the element, nor do they represent the order of one element to another element, or the order of the manufacturing method. The use of these ordinal numbers is only used to make the elements with the same name clearly distinguishable. In addition, the following embodiments will be accompanied by drawings, and the size ratios in the drawings are not drawn in proportion to the actual product. In the drawings, the shape or thickness of the elements may be enlarged or reduced. It should be noted that the elements not shown in the drawings or described in the instructions may be in a form known to those skilled in the art in this technical field. In addition, some elements and/or symbols may be omitted in some drawings. In the drawings, similar symbols are used to indicate similar elements. The following content and the attached drawings are provided for illustration only and are not intended to be limiting. It is contemplated that elements and features of one embodiment can be advantageously incorporated into another embodiment without further elaboration. In addition, other layers/structures or steps may be incorporated in the following embodiments. For example, the description of "forming a second layer/structure on a first layer/structure" may include embodiments in which the first layer/structure directly contacts the second layer/structure, or embodiments in which the first layer/structure indirectly contacts the second layer/structure, i.e., other layers/structures are present between the first layer/structure and the second layer/structure. In addition, the spatial relative relationship between the first layer/structure and the second layer/structure may change according to the operation or use of the device. The first layer/structure itself is not limited to a single layer or a single structure. The first layer may include multiple sublayers, and the first structure may include multiple substructures.
另外,針對本申請案中所提及的空間相關的敘述詞彙,例如:「在...之下」、「低」、「下」、「上方」、「之上」、「頂」、「底」和類似詞彙時,為便於敘述,其用法均在於描述圖式中一個元件或特徵與另一個元件或特徵的相對關係。除了圖式中所顯示的擺向外,這些空間相關詞彙也用來描述發光元件在使用中以及操作時的可能擺向。隨著半導體元件的擺向的不同(旋轉90度或其它方位),用以描述其擺向的空間相關敘述亦應透過類似的方式予以解釋。In addition, for the spatially related descriptive terms mentioned in this application, such as "under", "low", "down", "above", "upper", "top", "bottom" and similar terms, for the convenience of description, their usage is to describe the relative relationship between one element or feature and another element or feature in the drawings. In addition to the orientation shown in the drawings, these spatially related terms are also used to describe the possible orientations of the light-emitting element during use and operation. As the orientation of the semiconductor element is different (rotated 90 degrees or other orientations), the spatially related descriptions used to describe its orientation should also be interpreted in a similar manner.
在本申請案中,如果沒有特別的說明,通式AlGaN系列代表Al aGa (1-a)N,其中0≤a≤1;通式InGaN系列代表In bGa (1–b)N,其中0≤b≤1;通式AlInGaN系列代表Al cIn dGa (1-c-d)N,其中0≤c≤1,0≤d≤1。調整元素的含量可以達到不同的目的,例如但不限於,調整能階或是調整發光元件的主發光波長。 In this application, if there is no special explanation, the general formula AlGaN series represents Al a Ga (1-a) N, where 0≤a≤1; the general formula InGaN series represents In b Ga (1–b) N, where 0≤b≤1; the general formula AlInGaN series represents Al c In d Ga (1-cd) N, where 0≤c≤1, 0≤d≤1. Adjusting the content of the elements can achieve different purposes, such as but not limited to adjusting the energy level or adjusting the main emission wavelength of the light-emitting element.
本申請案所揭露的發光元件所包含的每一層之組成以及摻雜物可用任何適合的方式分析,例如二次離子質譜儀(secondary ion mass spectrometer, SIMS)。The composition and doping of each layer included in the light-emitting element disclosed in this application can be analyzed by any suitable method, such as secondary ion mass spectrometer (SIMS).
本申請案所揭露的發光元件所包含的每一層之厚度可用任何適合的方式分析,例如穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscopy, TEM)或是掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM),藉以配合例如於SIMS圖譜上的各層深度位置。The thickness of each layer included in the light-emitting element disclosed in this application can be analyzed by any suitable method, such as transmission electron microscopy (TEM) or scanning electron microscope (SEM), so as to match the depth position of each layer on the SIMS spectrum, for example.
請同時參照第1A-1E圖。第1A圖係繪示根據本申請案一實施例之發光元件1的上視示意圖。第1B圖係為沿著第1A圖所示之剖面線B-B’繪示的發光元件1的剖面示意圖。第1C圖係為沿著第1A圖所示之剖面線C-C’繪示的發光元件1的剖面示意圖。第1D圖係為第1A圖所示之區域D繪示的發光元件1的放大示意圖。第1E圖係為第1A圖所示之區域D繪示的絕緣層18的放大示意圖。參考第1B圖所示,發光元件1可包含第二電極11、支撐基板12、半導體疊層17、絕緣層18及第一電極19。支撐基板12具有第一側121、及相對於第一側121的第二側122。第一側121和第二側122可以是指支撐基板12的兩個相對方向的位置。於一實施例中,支撐基板12包含一頂面和一底面。第一側121和第二側122可以是指支撐基板12的頂面和底面。半導體疊層17、絕緣層18及第一電極19位於支撐基板12的第一側121。亦即半導體疊層17、絕緣層18及第一電極19位於支撐基板12的頂面上。第二電極11位於支撐基板12的第二側122。換言之,第二電極11位於支撐基板12的底面下方。於一實施例中,半導體疊層17可包含第一半導體層171、第二半導體層172位於第一半導體層171上、及形成於第一半導體層171與第二半導體層172之間的主動區域173。第一半導體層171、主動區域173及第二半導體層172可沿著垂直於支撐基板12的底面至頂面的方向(例如第三方向Z)於支撐基板12的第一側121依序堆疊。第一電極19位於第二半導體層172上且電性連接第二半導體層172。Please refer to Figures 1A-1E at the same time. Figure 1A is a top view schematic diagram of a light-emitting element 1 according to an embodiment of the present application. Figure 1B is a cross-sectional schematic diagram of the light-emitting element 1 along the section line B-B’ shown in Figure 1A. Figure 1C is a cross-sectional schematic diagram of the light-emitting element 1 along the section line C-C’ shown in Figure 1A. Figure 1D is an enlarged schematic diagram of the light-emitting element 1 shown in area D shown in Figure 1A. Figure 1E is an enlarged schematic diagram of the
請參照第1A圖,第一電極19可包含外框部190。於一實施例中,外框部190為第一電極19最外圍接近發光元件1周圍的部分。外框部190包含複數個導電部,於一實施例中,導電部的數量可對應半導體疊層17之側邊數量決定,但不限於此。於一實施例中,導電部可不對應半導體疊層17之側邊數量,例如半導體疊層17可為一多邊形,外框部190可為不同於半導體疊層17的多邊形的另一多邊形。於另一實施例中,外框部190可具有一圓型不可區分段的導電部。於本實施例中,外框部190具有對應半導體疊層17之側邊數量的複數個導電部。半導體疊層17具有4個側邊,外框部190具有4個靠近半導體疊層17之4個側邊的導電部。於一實施例中,外框部190可包含第一導電部190a1、相對於第一導電部190a1的第二導電部190a2、連接第一導電部190a1與第二導電部190a2的第三導電部190a3、及相對於第三導電部190a3的第四導電部190a4。在垂直於第一方向X的第二方向Y上,第一導電部190a1可具有和第二導電部190a2相同或不同的寬度。於本實施例中,第一導電部190a1和第二導電部190a2具有相同寬度。在第一方向X上,第三導電部190a3可具有和第四導電部190a4相同或不同的寬度。於本實施例中,第三導電部190a3和第四導電部190a4具有相同寬度。Referring to FIG. 1A , the first electrode 19 may include an outer frame portion 190. In one embodiment, the outer frame portion 190 is the outermost portion of the first electrode 19 close to the periphery of the light-emitting element 1. The outer frame portion 190 includes a plurality of conductive portions. In one embodiment, the number of conductive portions may be determined corresponding to the number of sides of the
請參照第1A圖,第一電極19可更包含一或複數個延伸部被外框部190圍繞。於本實施例中,第一電極19包含第一延伸部191及第二延伸部192。第一延伸部191及第二延伸部192被外框部190圍繞,且分別在第二方向Y上延伸。第一延伸部191包含第一端191b1及第二端191b2,第二延伸部192包含第一端192b1及第二端192b2。第一延伸部191的第一端191b1及第二端191b2任一端,以及第二延伸部192的第一端192b1及第二端192b2任一端可與外框部190相連接,第一延伸部191的第一端191b1及第二端191b2中另一端,以及第二延伸部192的第一端192b1及第二端192b2中另一端可以和外框部190相連接或不相連接。於一實施例中,第一延伸部191的第一端191b1與外框部190連接,第二端191b2不與外框部190連接。第二延伸部192的兩端皆與外框部190連接。於另一實施例中,第一延伸部191及第二延伸部192中的任一端分別與外框部190連接,另一端不與外框部190連接。在不造成斷路下,延伸部任一端點與外框部190連接即可。Referring to FIG. 1A , the first electrode 19 may further include one or more extensions surrounded by the outer frame 190. In this embodiment, the first electrode 19 includes a first extension 191 and a second extension 192. The first extension 191 and the second extension 192 are surrounded by the outer frame 190 and extend in the second direction Y, respectively. The first extension 191 includes a first end 191b1 and a second end 191b2, and the second extension 192 includes a first end 192b1 and a second end 192b2. Either the first end 191b1 and the second end 191b2 of the first extension portion 191, or either the first end 192b1 and the second end 192b2 of the second extension portion 192 may be connected to the outer frame portion 190, and the other of the first end 191b1 and the second end 191b2 of the first extension portion 191, or the other of the first end 192b1 and the second end 192b2 of the second extension portion 192 may be connected to or not connected to the outer frame portion 190. In one embodiment, the first end 191b1 of the first extension portion 191 is connected to the outer frame portion 190, and the second end 191b2 is not connected to the outer frame portion 190. Both ends of the second extension portion 192 are connected to the outer frame portion 190. In another embodiment, either one of the first extension portion 191 and the second extension portion 192 is connected to the outer frame portion 190, and the other end is not connected to the outer frame portion 190. Any end of the extension portion can be connected to the outer frame portion 190 without causing a circuit break.
請參照第1A圖、第1C圖及第1D圖,外框部190的任一導電部可包含一或複數個第一端190b1及一或複數個第二端190b2,任一第一端190b1及與其相鄰的第二端190b2定義出缺口21。換言之,缺口21位於任一導電部上,將導電部分成兩部份,導電部包含藉由缺口21分開的第一端190b1與第二端190b2。於一實施例中,在不造成斷路下,外框部190可包含一或複數個缺口21位於第一導電部190a1、第二導電部190a2、第三導電部190a3及第四導電部190a4任一或多個上。參考第1A、1D圖,於一實施例中,若將第一端190b1與第二端190b2以一虛擬連線22相連,外框部190和虛擬連線22可形成封閉圖案。封閉圖案可對應為外框部的形狀。於本實施例中,封閉圖案可為矩形,但不限於此。於其他未繪示的實施例中,封閉圖案也可以是其他多邊形,例如三角形、梯形、平行四邊形、或五邊形,或者可為圓形或橢圓形。於一實施例中,在不造成斷路下,任一延伸部不與導電部相連接的任一端係經由缺口21與導電部斷開。參照第1A圖,第一延伸部191的第二端191b2和外框部190的第二導電部190a2不相連接,第二端191b2和第二導電部190a2之間具有缺口21。換言之,第二導電部190a2包含不相連接的第一端190b1及第二端190b2,第一延伸部191具有和第二導電部190a2不相連接的第二端191b2,第二導電部190a2的第一端190b1、第二端190b2及第一延伸部191的第二端191b2定義出缺口21。第一延伸部191的第二端191b2和外框部190的第一端190b1與第二端190b2藉由缺口21彼此間隔開。缺口21位於外框部190的第一端190b1、第二端190b2與第一延伸部191的第二端191b2之間。類似的,各缺口21可被第一延伸部191的第二端191b2、外框部190的第一端190b1及第二端190b2所定義。於本申請另一實施例中,第一電極19可不包含任一延伸部,缺口21僅位於外框部190上,外框部190之任一導電部的第一端190b1及相鄰第二端190b2定義出缺口21。於本申請另一實施例中,第一電極19中的任一延伸部的不與導電部相連接的任一端皆不對應缺口21設置,缺口21僅位於任一導電部上,但不位於任一延伸部和導電部之間。例如,第一延伸部191不與導電部連接的第二端191b2係對應於第二導電部190a2的第一端190b1及第二端190b2以外的部分設置(圖未示)。無論缺口21是被外框部190的兩端所定義,或者缺口21是被延伸部的一端、及外框部190的兩端所定義,皆可提升後續製程的良率,以提升發光元件1的可靠度,細節將於後詳述之。Please refer to FIG. 1A, FIG. 1C and FIG. 1D, any conductive portion of the outer frame portion 190 may include one or more first ends 190b1 and one or more second ends 190b2, and any first end 190b1 and the second end 190b2 adjacent thereto define a
於一實施例中,在第1A圖的第一方向X上,第一延伸部191具有一寬度可以與第二延伸部192的寬度相同或不同。於本實施例中,第一延伸部191與第二延伸部192具有相同的寬度。於一實施例中,在第1A圖的第二方向Y上,外框部190的第一導電部190a1、第二導電部190a2分別具有一寬度,在第1A圖的第一方向X上,第三導電部190a3及/或第四導電部190a4分別具有一寬度。各導電部的寬度可與第一延伸部191及/或第二延伸部192相同或不同。於另一實施例中,第一導電部190a1、第二導電部190a2、第三導電部190a3及/或第四導電部190a4的寬度大於第一延伸部191及/或第二延伸部192的寬度。於一實施例中,第一延伸部191的寬度介於3微米( )至25微米( )、10微米( )至25微米( )、或15微米( )至20微米( )。於一實施例中,第二延伸部192的寬度介於3微米( )至25微米( )、10微米( )至25微米( )、或15微米( )至20微米( )。 In one embodiment, in the first direction X of FIG. 1A, the first extension portion 191 has a width that may be the same as or different from the width of the second extension portion 192. In this embodiment, the first extension portion 191 and the second extension portion 192 have the same width. In one embodiment, in the second direction Y of FIG. 1A, the first conductive portion 190a1 and the second conductive portion 190a2 of the outer frame portion 190 respectively have a width, and in the first direction X of FIG. 1A, the third conductive portion 190a3 and/or the fourth conductive portion 190a4 respectively have a width. The width of each conductive portion may be the same as or different from the first extension portion 191 and/or the second extension portion 192. In another embodiment, the width of the first conductive portion 190a1, the second conductive portion 190a2, the third conductive portion 190a3 and/or the fourth conductive portion 190a4 is greater than the width of the first extension portion 191 and/or the second extension portion 192. In one embodiment, the width of the first extension portion 191 is between 3 micrometers ( ) to 25 microns ( ), 10 microns ( ) to 25 microns ( ), or 15 microns ( ) to 20 microns ( In one embodiment, the width of the second extension portion 192 is between 3 microns ( ) to 25 microns ( ), 10 microns ( ) to 25 microns ( ), or 15 microns ( ) to 20 microns ( ).
參照第1A圖,缺口21的數量可為一或多個,其可視發光元件1的尺寸決定,例如在發光元件1的面積較大時,可依發光元件1的面積增加而增加第一電極19的延伸部數量以確保電流分散。相對應的可增加缺口21的數量。或者當發光元件1的邊長增加時,延伸部的數量也可對應增加,進而於邊長增加的邊上增加缺口21的數量。於本實施例中,缺口21的數量係舉例為2個,但不限於此。缺口21的位置可依外框部190及/或延伸部位置配置來設置。於一實施例中,缺口21可位於兩導電部相交的角落,例如位於第二導電部190a2與第三導電部190a3之間的角落、或位於第二導電部190a2與第四導電部190a4之間的角落。參照第1A、1D圖,以第二導電部190a2為例,在第二導電部190a2的延伸方向(第一方向X)上,第一端190b1與第二端190b2之間具有第一間距D1。換言之,缺口21具有一缺口寬度與第一間距D1相同。於一實施例中,第一間距(缺口寬度)D1小於第二導電部190a2在第一方向X上的長度L1。於一實施例中,第二導電部190a2的第一端190b1與第二端190b2之間的第一間距D1與第二導電部190a2在第一方向X上的長度L1的比例介於1:15~1:25,於另一實施例中,比例介於1:16~1:20。當第二導電部190a2的第一端190b1與第二端190b2之間的第一間距D1與第二導電部190a2的長度L1的比例介於前述範圍時,可確保後續製程的良率,以提升發光元件1的可靠度,將於後詳述之。如果第一間距D1與第二導電部190a2在第一方向X上的長度L1的比例大於1:15~1:25,將因為缺口21所占的比例過大,造成第一電極19的外框部190的導電部及延伸部的面積減少,使得第二半導體層172電流擴散不均勻影響發光元件1的發光效率。如果第一間距D1與第二導電部190a2在第一方向X上的長度L1的比例小於1:15~1:25,則因缺口21太小,影響後續製程良率,造成發光元件1的可靠度下降。於一實施例中,第二導電部190a2的第一端190b1與第二端190b2之間的第一間距D1大於第一延伸部191及/或第二延伸部192在第一方向X上的寬度。Referring to FIG. 1A , the number of the
請參照第1A圖及第1B圖,第一電極19可更包含電極墊20。電極墊20可設置於外框部190上。於一實施例中,電極墊20可設置於外框部190的角落,亦即外框部190的兩個導電部之間,或者設置於外框部190的任一導電部上。電極墊20的數量可包含一或複數個,電極墊20的數量可依據發光元件1(半導體疊層17)面積、或操作電流大小來調整。於本實施例中,電極墊20的數量有兩個且分別設置於第一導電部190a1與第三導電部190a3之間、及第一導電部190a1與第四導電部190a4之間。於另一實施例中,電極墊20可設置於外框部190與第一延伸部191之間,或外框部190與第二延伸部192之間。Referring to FIG. 1A and FIG. 1B , the first electrode 19 may further include an electrode pad 20. The electrode pad 20 may be disposed on the outer frame 190. In one embodiment, the electrode pad 20 may be disposed at a corner of the outer frame 190, that is, between two conductive portions of the outer frame 190, or disposed on any conductive portion of the outer frame 190. The number of the electrode pad 20 may include one or more, and the number of the electrode pad 20 may be adjusted according to the area of the light-emitting element 1 (semiconductor stack 17) or the size of the operating current. In this embodiment, there are two electrode pads 20, which are respectively disposed between the first conductive portion 190a1 and the third conductive portion 190a3, and between the first conductive portion 190a1 and the fourth conductive portion 190a4. In another embodiment, the electrode pad 20 may be disposed between the outer frame 190 and the first extension portion 191, or between the outer frame 190 and the second extension portion 192.
請參照第1A圖、第1B圖、第1C圖、第1D圖及第1E圖。其中,第1E圖僅繪示絕緣層18,搭配其他圖示,以清楚表示絕緣層18和外框部190、第一延伸部191的上下位置關係。絕緣層18可設置於第二半導體層172的上表面172s上。絕緣層18可覆蓋第二半導體層172的上表面172s的一部份,亦可延伸覆蓋半導體疊層17的側表面。於一實施例中,第二半導體層172的上表面172s可以是一粗糙上表面。藉由第二半導體層172的粗糙上表面172s,由主動區域173發出的光能夠有較大的機率被取出至外界,進而提高光取出率。關於第二半導體層172的粗糙上表面172s的形成方式,將於後詳述之。絕緣層18可順應覆蓋第二半導體層172的上表面172s,故絕緣層18之上表面可包含凹凸圖案。參考第1A圖及第1B圖,絕緣層18包含對應第一電極19的第一開口18a。絕緣層18可包含對應導電部和延伸部的一或多個第一開口18a。如第1B圖之剖面示意圖所示,第一開口18a的數量對應第三導電部190a3、第四導電部190a4、第一延伸部191、第二延伸部192設置具有5個開口,但不限於此。具體而言,絕緣層18包含對應第一電極19的外框部190、第一延伸部191、第二延伸部192及電極墊20的第一開口18a。於一實施例中,第一開口18a對應第一電極19的外框部190、第一延伸部191、第二延伸部192及電極墊20而設置於第二半導體層172的上表面172s及第一電極19之間。如第1B圖及第1C圖所示,第一電極19可穿過第一開口18a而電性連接半導體疊層17的第二半導體層172。於一實施例中,第一電極19的導電部和延伸部的一部分分別經由第一開口18a與第二半導體層172接觸,另一部分分別延伸至第一開口18a外且覆蓋在絕緣層18上。換言之,第一延伸部191、第二延伸部192、第一導電部190a1、第二導電部190a2、第三導電部190a3、第四導電部190a4及電極墊20的一部分分別經由第一開口18a與第二半導體層172接觸,另一部分分別延伸至第一開口18a外且覆蓋在絕緣層18上。第一電極19的外框部190、第一延伸部191及第二延伸部192在垂直於支撐基板12的頂面的第三方向Z上重疊絕緣層18及第一開口18a。參考第1B圖,於本實施例中,第一電極19的第一延伸部191、第二延伸部192、第三導電部190a3及第四導電部190a4在第一方向X上的寬度大於絕緣層18的第一開口18a在第一方向X上的寬度W2。於一實施例中,外框部190的第一端190b1與第二端190b2之間的第一間距D1大於第一開口18a在第一方向X上的寬度W2。於一實施例中,寬度W2可介於2微米(
)至10微米(
),或可介於3微米(
)至5微米(
)。藉由設計第一開口18a的寬度W2介於前述範圍內,可提升第一電極19的外框部190、第一延伸部191、第二延伸部192和半導體疊層17的第二半導體層172的接觸面積,進而降低發光元件1的正向電壓(Vf),使發光元件1具有更穩定的電性特性。類似地,第一電極19的電極墊20下方的絕緣層18可以有第一開口18a,以類似導電部和延伸部的方式填入第一開口18a中並延伸覆蓋於絕緣層18上。於另一實施例中,電極墊20下方的絕緣層18沒有第一開口18a,電極墊20直接形成於絕緣層18上方不與第二半導體層172接觸。藉由將第一電極19覆蓋第一開口18a周圍的絕緣層18,可避免水氣透過第一電極19與絕緣層18之間可能的空隙滲入半導體疊層17中。但並不僅限於此,於另一實施例中,第一電極19僅位於絕緣層18的第一開口18a內,不延伸覆蓋絕緣層18。第一電極19的寬度實質上相同於絕緣層18的第一開口18a的寬度。
Please refer to FIG. 1A, FIG. 1B, FIG. 1C, FIG. 1D and FIG. 1E. Among them, FIG. 1E only shows the insulating
參考第1D圖及第1E圖,絕緣層18的第一開口18a於對應外框部190的任一導電部的缺口21處,可於此導電部下具有一或複數個第一端點18a1與一或複數個第二端點18a2。於延伸部下的絕緣層18的第一開口18a對應缺口21處具有一第三端點。絕緣層18的第一開口18a的第一端點18a1和第二端點18a2於對應外框部190的任一導電部的缺口21處可具有一第二間距D2。於本實施例中,絕緣層18的第一開口18a於對應外框部190的第二導電部190a2的缺口21處,可於第二導電部190a2下具有第一端點18a1與第二端點18a2。絕緣層18的第一開口18a於對應第一延伸部191的第二端191b2具有一第三端點18a3。絕緣層18的第一開口18a的第一端點18a1和第二端點18a2於對應外框部190的第二導電部190a2的缺口21處具有第二間距D2。於一實施例中,第二間距D2介於50微米(
)與80微米(
)、或60微米(
)與70微米(
)。於本實施例中,絕緣層18的第一開口18a的第一端點18a1與第二端點18a2之間的第二間距D2大於外框部190的第一端190b1與第二端190b2之間的第一間距D1。藉由第二間距D2大於第一間距D1的設計,使得第一電極19,亦即外框部190,能完整覆蓋於絕緣層18的第一開口18a上,使得第一電極19透過第一開口18a與第二半導體層172的接觸面積最大化以提升元件特性。此外,第一開口18a與第一端190b1或與第二端190b2之間具有一間距,以確保後續製程的良率,以提升發光元件的可靠度,將於後詳述之。延伸部與第一開口18a之第三端點18a3之間的相對關係也類似上述之說明不再贅述。絕緣層18可包含絕緣材料;絕緣材料包含但不限於氧化矽(SiO
2)、氮化矽(SiN
x或Si
3N
4)、氧化鋁(Al
2O
3)、氧化鈦(TiO
2)或上述材料之組合。
Referring to FIG. 1D and FIG. 1E , the
第一電極19與第二電極11可包含導電材料。第一電極19與第二電極11可包含相同或不同的導電材料。第一電極19與第二電極11的導電材料可包含金屬材料或透明導電材料;例如,金屬材料可包含但不限於鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、銻(Sb)、鈷(Co)、銠(Rh)或上述材料之合金等;透明導電材料可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)、氧化銦鎢(IWO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)、氮化鈦(TiN)、類鑽碳薄膜(DLC)或石墨烯。於一實施例中,第一電極19與第二電極11係分別包含單層或多層結構。第一電極19與第二電極11分別設置於支撐基板12的第一側121與第二側122,以形成垂直式的發光元件。具體而言,第一電極19的電極墊20與第二電極11可分別電性連接於外部電源,電流經由電極墊20注入後,再通過外框部190和第一延伸部191、第二延伸部192將電流橫向擴散後注入半導體疊層17。The first electrode 19 and the
如第1B圖與第1C圖所示,發光元件1可更包含電流阻擋層16。電流阻擋層16可設置於第一半導體層171之表面171s上。電流阻擋層16位於第一半導體層171與支撐基板12之間。於一實施例中,電流阻擋層16可直接接觸第一半導體層171。於一實施例中,電流阻擋層16的一部份被絕緣層18所覆蓋。於一實施例中,電流阻擋層16可對應第一電極19之結構而設置,在第三方向Z上重疊於第一電極19。由於電流阻擋層16對應第一電極19設置,電流阻擋層16亦對應第一開口18a的位置設置,可在第三方向Z上重疊於第一開口18a。第一電極19在XY平面上的面積可小於電流阻擋層16在XY平面上的面積,以避免過多的第一電極19的面積遮蔽主動區域173發出的光。此外,於本實施例中,第一半導體層171為p型半導體層,第二半導體層172為n型半導體層,電子在第二半導體層172的橫向擴散速度大於電洞在第一半導體層171的橫向擴散速度,因此自第二電極11注入的電流(電洞)藉由較大的電流阻擋層16能夠和橫向擴散較快的電子匹配,使得主動區域173中的發光區域可盡量避開第一電極19所在的遮蔽光線區域,集中在主動區域173中遮蔽光線區域以外處複合發光,以進一步減少第一電極19遮光的影響。電流阻擋層16在第三方向Z上可重疊或不重疊缺口21。於一實施例中,電流阻擋層16之圖形係對應第一電極19之圖形,從而在第三方向Z上與缺口21位置不重疊,或電流阻擋層16僅和部分缺口21的位置重疊。於另一實施例中,電流阻擋層16之圖形可對應第一電極19及缺口21而形成一連續之圖形,從而在第三方向Z上與整個缺口21位置重疊。電流阻擋層16可包含對光低吸收率的材料,例如二氧化矽(SiO
2)、二氧化鈦(TiO
2)或五氧化二鈮(Nb
2O
5)等。電流阻擋層16的材料選擇可根據主動區域173發出的光的波長進行選擇調整。
As shown in FIG. 1B and FIG. 1C , the light-emitting element 1 may further include a
如第1B圖與第1C圖所示,發光元件1可更包含反射層15。於一實施例中,反射層15接觸電流阻擋層16。反射層15可設置於第一半導體層171之表面171s上。於一實施例中,反射層15可直接接觸第一半導體層171,以形成歐姆接觸。於一實施例中,反射層15與第一半導體層171之間可包含例如氧化銦錫(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)、氧化銦鎢(IWO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)、氮化鈦(TiN)、類鑽碳薄膜(DLC)或石墨烯等材料構成的透明導電層(圖未示),透明導電層可直接接觸第一半導體層171,以形成歐姆接觸。反射層15位於電流阻擋層16及支撐基板12之間。於一實施例中,反射層15可圖案化形成於兩相鄰的電流阻擋層16之間、或形成於兩相鄰的電流阻擋層16之間且延伸至部份電流阻擋層16上。反射層15可包含金屬材料,例如銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、釕(Ru)、鎢(W)、銠(Rh)或上述材料之合金或疊層。於一實施例中,反射層15可包含多層結構(圖未示),例如,反射層15可包含堆疊的多層結構,堆疊的多層結構可沿著垂直於支撐基板12的頂面至底面的方向(相反於第三方向Z)依序堆疊。反射層15的材料選擇可根據主動區域173發出的光的波長進行選擇調整。例如當主動區域173發出的光為UV波段的光線時,可藉由選擇對UV波段的光線有較高反射率的金屬作為反射層15的材料,例如鋁(Al)。於另一實施例中,當主動區域173發出的光為藍光或綠光波段的光線時,可選擇第一金屬層包含銀(Ag)的材料。於另一實施例中,當反射層15與第一半導體層171之間包含透明導電層時,反射層15與透明導電層之間可包含一金屬氮化物層。金屬氮化物層包含氮化鈦(TiN)的材料。As shown in FIG. 1B and FIG. 1C , the light emitting element 1 may further include a
發光元件1可更包含阻障層14,位於反射層15及支撐基板12之間。阻障層14可接觸反射層15與電流阻擋層16的一部份。於一實施例中,阻障層14可包含第一阻障層141及第二阻障層142。第一阻障層141可設置於電流阻擋層16與反射層15上。第一阻障層141與半導體疊層17分別設置於電流阻擋層16及/或反射層15的相反側。第一阻障層141可覆蓋電流阻擋層16與反射層15。第一阻障層141可用以避免反射層15之材料於製程中擴散而破壞發光元件1之電性。The light emitting device 1 may further include a
第一阻障層141可包含金屬材料,例如鋁(Al)、鉻(Cr)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋅(Zn)、銠(Rh)或上述材料之合金或疊層。於一實施例中,第一阻障層141可包含多層結構(圖未示),例如,第一阻障層141可包含堆疊的第一金屬層、第二金屬層與第三金屬層之多層結構,第一金屬層、第二金屬層與第三金屬層可沿著相反於第三方向Z依序堆疊。第一阻障層141的金屬層堆疊方式及材料選擇可根據主動區域173發出的光的波長進行選擇調整。例如當主動區域173發出的光為UV波段的光線時,可藉由選擇對UV波段的光線有較高反射率的金屬作為第一阻障層141的材料,例如第一金屬層可包含鋁(Al),藉由第一阻障層141輔助反射層15反射主動區域173發出的光。第二金屬層可包含鈦鎢(TiW),第三金屬層可包含鉑(Pt)。於另一實施例中,第一阻障層141可包含堆疊的第一金屬層與第二金屬層之多層結構,第一金屬層與第二金屬層可沿著相反於第三方向Z依序堆疊,第一金屬層可包含鈦鎢(TiW),第二金屬層可包含鉑(Pt)。第一阻障層141的第一金屬層與第二金屬層的對數可以為一或多對。The
第二阻障層142可包含金屬材料,例如鉻(Cr)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋅(Zn)或上述材料之合金或疊層。於一實施例中,當第二阻障層142為金屬疊層時,第二阻障層142可包含由兩層或兩層以上的金屬交替堆疊形成的結構,例如Cr/Pt、Cr/Ti、Cr/TiW、Cr/W、Cr/Zn、Ti/Pt、Ti/W、Ti/TiW、Ti/Zn、TiW/Pt、Pt/W、Pt/Zn、TiW/W、TiW/Zn、或W/Zn等。The
發光元件1可更包含接合層13。第二阻障層142與接合層13可沿著相反於第三方向Z依序設置於第一阻障層141上。第二阻障層142可用以避免接合層13之材料於製程中擴散而至第一阻障層141及/或反射層15,而影響反射層15及/或第一阻障層141之反射率及導電特性。接合層13可用以接合支撐基板12、半導體疊層17及形成於其上的上述層疊結構。接合層13可包含透明導電材料或金屬材料;透明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)、磷化鎵(GaP)、氧化銦鈰(ICO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化銦鈦(ITiO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵(IGO)、氧化鎵鋁鋅(GAZO)、石墨烯或上述材料之組合;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)、銦(In)或上述材料之合金或疊層等。The light emitting element 1 may further include a
於一實施例中,支撐基板12包含導電材料或半導體材料。支撐基板12可包含透光或不透光的材料。支撐基板12可包含導電及透光兼具的材料包含但不限於透明導電氧化物(TCO),例如氧化鋅(ZnO);導電但不透光的材料包含但不限於金屬材料,例如鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鍺(Ge)或鎢(W)等元素或上述材料之合金或疊層;半導體材料包含矽(Si)、碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、硒化鋅(ZnSe)、硒化鋅(ZnSe)或磷化銦(InP)。於一實施例中,支撐基板12可包含絕緣材料,例如藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、或環氧樹脂(Epoxy resin)。In one embodiment, the
於一實施例中,半導體疊層17為發光疊層,第一半導體層171與第二半導體層172可用作侷限層、載子供應層、或接觸層。第一半導體層171與第二半導體層172可包含不同摻雜類型的半導體材料以供應載子,例如第二半導體層172包含n型半導體層,第一半導體層171包含p型半導體層,以分別提供電子與電洞;或者第二半導體層172包含p型半導體層,第一半導體層171包含n型半導體層,以分別提供電洞與電子。於本實施例中,第一半導體層171包含p型半導體層,第二半導體層172包含n型半導體層。主動區域173可用作發光結構。主動區域173形成在第一半導體層171和第二半導體層172之間,電子與電洞於一電流驅動下在主動區域173複合,將電能轉換成光能,以發出一光線。第一半導體層171、主動區域173與第二半導體層172可包含相同系列之III-V族化合物半導體材料,例如AlInGaAs系列、AlGaInP系列、InGaAsP系列或AlInGaN系列。其中,AlInGaAs系列可表示為(Al
x1In
(1-x1))
1-x2Ga
x2As,AlInGaP系列可表示為(Al
x1In
(1-x1))
1-x2Ga
x2P,AlInGaN系列可表示為(Al
x1In
(1-x1))
1-x2Ga
x2N,InGaAsP系列可表示In
x1Ga
1-x1As
x2P
1-x2,其中,0
x1
1,0
x2
1。發光元件1例如為一發光二極體,其所發出之光線的波長取決於主動區域173之材料組成。具體來說,主動區域173之材料可包含AlInGaAs系列、InGaAsP系列、AlGaInP系列、InGaN系列或AlGaN系列。當主動區域173之材料為AlInGaP系列材料時,可發出波長介於610 nm及650 nm之間的紅光、或波長介於530 nm及570 nm之間的綠光。當主動區域173之材料為InGaN系列材料時,可發出波長介於400 nm及490 nm之間的藍光、波長介於490 nm及530 nm之間的青色光(Cyan)、或波長介於530 nm及570 nm之間的綠光。當主動區域173之材料為AlGaN系列或AlInGaN系列材料時,可發出波長介於400 nm及250 nm之間的紫外光。於一實施例中,主動區域173可包含單異質結構(single heterostructure)、雙異質結構(double heterostructure)或多重量子井結構(multiple quantum wells)。於一實施例中,主動區域173包含多重量子井結構,主動區域173包含在沿著垂直於支撐基板12的底面至頂面的方向(第三方向Z)上一次或多次交替堆疊的一或複數個量子井層(quantum well layer)與一或複數個障蔽層(barrier layer),且障蔽層的能障大於量子井層以限制載子分布,此外,複數個量子井層彼此之間可以具有相同或不同的材料組成及能障,本申請案對此不加以限制。於一實施例中,主動區域173之材料可以是i型、p型或n型半導體。
In one embodiment, the
以下係搭配第2A-2F圖示例性描述根據本申請案一實施例之發光元件1的製造過程,但本申請案不以此為限。第2A-2F圖所例示之製造過程是以單一個發光元件1說明,此製造過程亦可獲得複數個發光元件1。The following is an exemplary description of the manufacturing process of the light emitting element 1 according to an embodiment of the present application with reference to FIGS. 2A-2F, but the present application is not limited thereto. The manufacturing process illustrated in FIGS. 2A-2F is based on a single light emitting element 1, and the manufacturing process can also be used to obtain a plurality of light emitting elements 1.
請參照第2A圖。半導體疊層203可成長於成長基板晶圓201上,例如是透過有機金屬化學氣相沉積法(metal-organic chemical vapor deposition; MOCVD)、分子束磊晶法(molecular beam epitaxy; MBE)、氫化物氣相磊晶法(hydride vapor phase epitaxy; HVPE)或如濺鍍或蒸鍍等離子鍍法,以在成長基板晶圓201上依序成長緩衝層2034、第二半導體材料層2032、主動材料層2033與第一半導體材料層2031。第二半導體材料層2032介於緩衝層2034和主動材料層2033之間。主動材料層2033介於第一半導體材料層2031和第二半導體材料層2032之間。Please refer to FIG. 2A. The
請參照第2B-2C圖。在第一半導體材料層2031之表面2031s上形成絕緣材料層205。接著,對絕緣材料層205進行圖案化,例如是透過溼式蝕刻、乾式蝕刻或掀離(Lift-off)製程來移除部分的絕緣材料層205,以形成電流阻擋層16,並使部分的表面2031s暴露(如第2C圖所示)。Please refer to Figures 2B-2C. An insulating material layer 205 is formed on the
接著,如第2D圖所示,以黃光顯影蝕刻等製程於暴露的表面2031s上以及電流阻擋層16上形成反射層15,使反射層15和第一半導體材料層2031形成電性連接。在一實施例中,反射層15可直接接觸第一半導體材料層2031,以形成歐姆接觸。在一實施例中,反射層15與第一半導體材料層2031之間更包含一透明導電層(圖未示),透明導電層直接接觸第一半導體材料層2031,以形成歐姆接觸。Next, as shown in FIG. 2D , a
接著,如第2E圖所示,在電流阻擋層16與反射層15上依序形成第一阻障層141和第二阻障層142,例如是透過沉積、濺鍍或蒸鍍等方法來形成。接著在第二阻障層142上形成接合層13,藉由接合層13將第二阻障層142和支撐基板12接合。在一實施例中,接合層13可形成於支撐基板12上,再使支撐基板12透過接合層13和第二阻障層142接合。於另一實施例中,接合層13也可部份形成於第二阻障層142上、部分形成於支撐基板12上,再使此兩部分的接合層13相互接合以使支撐基板12藉由接合層13和第二阻障層142接合。在一實施例中,第二阻障層142、接合層13和支撐基板12之接合例如是透過熱壓製程。接著,可透過沉積、濺鍍或蒸鍍等方法,於支撐基板12上形成第二電極11。Next, as shown in FIG. 2E , a
接著,如第2F圖所示,移除第二半導體材料層2032上的成長基板晶圓201。移除方式例如可透過雷射掀離(Laser Lift off)方式或蝕刻方式移除成長基板晶圓201。於一實施例中,可再選擇性對緩衝層2034進行前蝕刻處理,以移除緩衝層2034並暴露出第二半導體材料層2032。前蝕刻處理的方式可以是乾式蝕刻或溼式蝕刻。在一實施例中,用以移除緩衝層2034的前蝕刻處理係為乾式蝕刻,例如可使用感應耦合電漿(inductively coupled plasma; ICP)蝕刻法。於一實施例中,於移除緩衝層2034後,可對第二半導體材料層2032表面進行粗化。例如對第二半導體材料層2032以蝕刻處理以形成粗糙上表面172s。蝕刻處理的方式可以是乾式蝕刻或溼式蝕刻。接著,可對第一半導體材料層2031、主動材料層2033及第二半導體材料層2032進行圖案化,移除部份的第一半導體材料層2031、部分的主動材料層2033及部份的第二半導體材料層2032以形成第一半導體層171、主動區域173及第二半導體層172,並暴露出部分的電流阻擋層16,形成晶片分離區域207。晶片分離區域207定義出發光元件1之周圍。對第一半導體材料層2031、主動材料層2033及第二半導體材料層2032進行圖案化的方式可包含乾式蝕刻或溼式蝕刻。Next, as shown in FIG. 2F , the
接著,參考第1B圖,可透過沉積、濺鍍或蒸鍍等方法,在第二半導體層172的上表面172s與側壁、主動區域173的側壁、第一半導體層171的側壁、以及電流阻擋層16暴露的上表面上形成保護材料層(圖未示),再透過溼式蝕刻、乾式蝕刻或掀離製程來移除部分的保護材料層以暴露出第二半導體層172的部份上表面172s以形成絕緣層18。接著,可透過沉積、濺鍍或蒸鍍等方法在絕緣層18上形成一金屬膜層,再透過溼式蝕刻、乾式蝕刻或掀離(Lift-off)製程來移除第一電極19以外的金屬膜層,以形成如第1B圖所示之第一電極19。最後,可沿著晶片分離區域207切割晶片分離區域207之下的支撐基板12及其上之疊層,分割成多個獨立的發光元件1。Next, referring to FIG. 1B , a protective material layer (not shown) can be formed on the
第3A圖繪示根據本申請案一實施例之發光元件3的上視示意圖。第3B圖係為沿著第3A圖所示之剖面線E-E’繪示的發光元件3的剖面示意圖。發光元件3之製程及結構和發光元件1類似,相同之符號的元件之相關敘述、類似的製程及結構請參考發光元件1之說明及圖式,不再贅述,後續將針對差異處說明。FIG. 3A is a schematic top view of a light emitting element 3 according to an embodiment of the present application. FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the light emitting element 3 along the section line E-E' shown in FIG. 3A. The manufacturing process and structure of the light emitting element 3 are similar to those of the light emitting element 1. For the related description of the elements with the same symbols, similar manufacturing processes and structures, please refer to the description and drawings of the light emitting element 1. No further description will be given. The differences will be described later.
請同時參照第3A-3B圖。發光元件3之絕緣層18具有第一開口18a及第二開口18b,第二開口18b曝露出第二半導體層172的部份的上表面172s。第二開口18b位於第二半導體層172上,且未被第一電極19覆蓋。於本實施例中,絕緣層18被第二開口18b圖案化成對應第一電極19之結構而設置的圖案化絕緣層。可分別對應第一電極19的外框部190的導電部190a1、190a2、190a3、190a4、延伸部191、192、與電極墊20設置,使絕緣層18具有類似第一電極19部分或全部的圖案。第二開口18b可依絕緣層18的設置被定義出封閉之開口。於一實施例中,如第3A圖之上視示意圖所示,延伸部191、192下方的絕緣層18不與外框部190下方的絕緣層18相連接,定義出非封閉式的第二開口18b。如第3B圖所示,任兩相鄰的第二開口18b之間設置有絕緣層18。於另一實施例中,任一延伸部191、192下方的絕緣層18與外框部190下方的絕緣層18相連接定義出封閉式的第二開口18b。於本申請案之發光元件具有缺口21存在,因此依本實施例設置的絕緣層18中的第二開口18b至少有一個為非封閉式的第二開口18b,其他可依發光元件之條件應用,可包含一或多個封閉式的第二開口18b。於一實施例中,如第3B圖之剖面示意圖所示,第一開口18a與第二開口18b沿著第一方向X上設置。於一實施例中,第一開口18a與第二開口18b可沿著第一方向X上交錯設置。第一開口18a在第一方向X上具有一寬度W2。於一實施例中,寬度W2介於2微米(μm)至10微米(μm)、或3微米(μm)至5微米(μm)。多個第二開口18b的寬度可以彼此相同或不同。第二開口18b在第一方向X上具有一寬度W3。於一實施例中,寬度W3介於180微米(
)至250微米(
)、或200微米(
)至220微米(
)。第二開口18b在第一方向X上的寬度W3大於第一開口18a在第一方向X上的寬度W2。第一開口18a在第一方向X上的寬度W2與第二開口18b在第一方向X上的寬度W3之比例介於1:45~1:60、或1:50~1:55。
Please refer to Figures 3A-3B at the same time. The insulating
請參照第3A圖及第3B圖,多個電流阻擋層16於垂直於支撐基板12之頂面的方向(第三方向Z)上可以部份重疊或不重疊絕緣層18的第二開口18b。於一實施例中,多個電流阻擋層16於第三方向Z上並未重疊絕緣層18的第二開口18b。3A and 3B, the plurality of current blocking layers 16 may partially overlap or not overlap the second opening 18b of the insulating
本實施例之發光元件3與上述實施例之發光元件1的製程差異主要在於絕緣層18的形成步驟。請參照第2F圖,可透過沉積、濺鍍或蒸鍍等方法,在第二半導體層172的上表面172s與側壁、主動區域173的側壁、第一半導體層171的側壁、以及電流阻擋層16暴露的上表面上形成保護材料層(圖未示)。接著,可以黃光顯影製程,搭配溼式蝕刻、乾式蝕刻或掀離製程來去除預定開口以外的保護材料層。最後,可使用反應劑,例如光阻剝離劑,來移除光阻,以形成具有第一開口18a與第二開口18b的絕緣層18。The difference in the manufacturing process between the light emitting element 3 of this embodiment and the light emitting element 1 of the above embodiment mainly lies in the step of forming the insulating
根據本實施例,由於絕緣層18具有第二開口18b以曝露出第二半導體層172的部份的上表面172s,第二半導體層172的上表面172s被絕緣層18所覆蓋的面積可被減少,可降低絕緣層18的吸光,進而提升發光元件3的光摘出效率。According to this embodiment, since the insulating
於上述各實施例中,在形成第一電極19的製程中,可以黃光顯影製程形成光阻,再搭配溼式蝕刻、乾式蝕刻或掀離(Lift-off)等方式來移除第一電極19以外的金屬膜層。於一實施例中,在光阻搭配掀離製程形成第一電極19的步驟中,首先在預定形成第一電極19位置以外的絕緣層18或第二半導體層172的區域上設置光阻,並在光阻與未被光阻覆蓋的絕緣層18上蒸鍍金屬膜層。接著可以掀離方式去除位於光阻上方的金屬膜層,接著再去除光阻,以形成第一電極19。於另一實施例中,於光阻搭配蝕刻製程形成第一電極19的步驟中,首先在絕緣層18和第二半導體層172上形成整面的金屬膜層,接著在預定形成第一電極19位置的金屬膜層上設置光阻,再以濕蝕刻或乾蝕刻方式去除沒有被光阻覆蓋的金屬膜層,最後去除金屬膜層上的光阻,露出遺留的金屬膜層形成第一電極19。In the above-mentioned embodiments, in the process of forming the first electrode 19, a photoresist can be formed by a yellow light development process, and then the metal film layer outside the first electrode 19 can be removed by wet etching, dry etching or lift-off. In one embodiment, in the step of forming the first electrode 19 by the photoresist and lift-off process, a photoresist is firstly set on the insulating
然而於上述掀離方式去除位於光阻上方的金屬膜層時,部分金屬膜層會殘留在發光元件1的光阻表面上去除不乾淨。在後續移除光阻製程後,原先殘留在光阻上的金屬膜層,在光阻去除後會殘留在發光元件1的發光區(絕緣層18或第二半導體層172的表面)上,造成金屬遮光的問題,影響發光元件1的發光效率。類似的,在以蝕刻方式去除沒有光阻覆蓋的金屬膜層時,容易有與蝕刻劑反應不完全無法去除的金屬膜層殘留,造成殘留金屬遮光的問題。為避免金屬膜層殘留在發光元件1造成遮光的問題,如何將待去除的金屬膜層去除乾淨是首要解決的課題。However, when the metal film layer located above the photoresist is removed by the above lift-off method, part of the metal film layer will remain on the photoresist surface of the light-emitting element 1 and will not be removed cleanly. After the subsequent photoresist removal process, the metal film layer originally remaining on the photoresist will remain on the light-emitting area (the surface of the insulating
於一實施例中,在以濕蝕方式移除沒有光阻覆蓋的金屬膜層時,藉由在第一電極19的外框部190設置缺口21,因此其上對應的光阻也有一缺口對應形成在外圍區域,因此蝕刻劑可經由缺口與外框部190內外有較佳的循環反應以增加其蝕刻效率,使得外框部190內、外待去除的金屬膜層去除乾淨。In one embodiment, when removing the metal film layer not covered by the photoresist by wet etching, a
於另一實施例中,在以掀離方式移除光阻上方的金屬膜層時,藉由在第一電極19的外框部190設置缺口21,使得外框部190內、外光阻上待去除的金屬膜層可藉由缺口21處有一個連接外框部190內外金屬膜層的相連接的區域,當以黏性膜,例如藍膜,掀離金屬膜層時,光阻上待去除的金屬膜層於缺口21處相連接,使得藍膜在黏貼掀離時,和內外金屬膜層整體的接觸面積增加,進而使位於發光元件1的外框部190內外待去除的金屬膜層可一併掀離且被完全去除。此外,於第一電極19之外框部190設置缺口21,在金屬膜層去除後,於移除光阻的製程中,去除光阻的反應劑,例如光阻剝離劑,可以從缺口21的位置內外擴散,使得反應劑和待移除的光阻能充分反應,進而將光阻完全去除,提升發光元件1製程良率及發光元件1的信賴性。In another embodiment, when the metal film layer above the photoresist is removed by lifting off, a
第4圖繪示根據本申請案一實施例之發光元件4的上視示意圖。發光元件4之製程及結構和發光元件1、3類似,相同之符號的元件之相關敘述、類似的製程及結構請參考發光元件1、3之說明及圖式,不再贅述,後續將針對差異處說明。FIG. 4 is a top view schematic diagram of a light emitting element 4 according to an embodiment of the present application. The manufacturing process and structure of the light emitting element 4 are similar to those of the light emitting elements 1 and 3. For the related descriptions of the elements with the same symbols, similar manufacturing processes and structures, please refer to the descriptions and drawings of the light emitting elements 1 and 3. The descriptions will not be repeated here. The differences will be described later.
請參照第4圖。發光元件4之第一電極19包含第一延伸部191及第二延伸部192,分別具有連接外框部190的第一端191b1、192b1,以及不與外框部190相連接的第二端191b2、192b2。其中,第一延伸部191之第二端191b2係對應缺口21設置。於一實施例中,於第二方向Y上,第一延伸部191及/或第二延伸部192可具有變化的寬度。於一實施例中,第一延伸部191及/或第二延伸部192於相反於第二方向Y上具有漸縮減的寬度。外框部190的一或多個導電部可具有變化的寬度。於一實施例中,外框部190的第三導電部190a3及/或第四導電部190a4於相反於第二方向Y上具有漸縮減的寬度。電極墊20位於外框部190的第一導電部190a1與第二延伸部192之間。於本實施例中,缺口21的數量係舉例為1個,但不限於此。如上所述,無論是於光阻搭配掀離製程形成第一電極19的步驟中,或是於光阻搭配蝕刻製程形成第一電極19的步驟中,可在外框部190設有一個缺口21,並且在被外框部190所圍繞的部分或所有延伸部191、192的第二端191b2、192b2與外框部190斷開的結構下,在如上所述之移除金屬膜層與光阻的製程中,缺口21可提供類似之功能。於本實施例中,絕緣層18與第二開口18b之間的相關敘述請參考發光元件3之說明及圖式,於此不再贅述。Please refer to Figure 4. The first electrode 19 of the light-emitting element 4 includes a first extension portion 191 and a second extension portion 192, which respectively have first ends 191b1 and 192b1 connected to the outer frame portion 190, and second ends 191b2 and 192b2 not connected to the outer frame portion 190. Among them, the second end 191b2 of the first extension portion 191 is set corresponding to the
根據不同的應用,可對發光元件1、3、4進行封裝製程。請參照第5圖,係繪示根據本申請案一實施例之發光封裝體80的剖面示意圖。根據實施例的發光封裝體80可以包含封裝牆805、封裝基板801、安裝在封裝基板801上的外部電極813和814、安裝在封裝牆805中且與外部電極813和814電連接的發光元件1、3、4以及封裝材840(可包括螢光體以圍繞發光元件1、3、4)。外部電極813和814彼此電性絕緣,並且通過導線830將電力提供給發光元件1、3、4。此外,外部電極813和814可以反射從發光元件1、3、4發射的光以提高出光效率,並且將從發光元件1、3、4發出的熱量排放到外部。發光封裝體80可以應用於背光單元、照明單元、顯示裝置、指示器、電燈、路燈、用於車輛的照明裝置、用於車輛的顯示裝置或智慧手錶,但不限於此。According to different applications, the light-emitting elements 1, 3, and 4 may be packaged. Please refer to FIG. 5, which is a cross-sectional schematic diagram of a light-emitting
第6圖係繪示根據本申請案一實施例之發光裝置90的示意圖。發光裝置90包括燈罩901、反射鏡902、發光模組905、燈座906、散熱片907、連接部908以及電連接元件909。發光模組905包含承載部903,以及位於承載部903上的複數個發光單元904。複數個發光單元904可為前述實施例中的發光元件1、3、4或發光封裝體80。FIG. 6 is a schematic diagram of a light-emitting device 90 according to an embodiment of the present application. The light-emitting device 90 includes a lampshade 901, a reflector 902, a light-emitting module 905, a lamp holder 906, a heat sink 907, a connecting portion 908, and an electrical connecting element 909. The light-emitting module 905 includes a supporting portion 903 and a plurality of light-emitting units 904 located on the supporting portion 903. The plurality of light-emitting units 904 may be the light-emitting elements 1, 3, 4 or the light-emitting
綜上所述,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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。In summary, although the present invention has been disclosed as above by the embodiments, it is not intended to limit the present invention. Those with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can make various changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention shall be subject to the scope defined by the attached patent application.
1,3,4:發光元件 11:第二電極 12:支撐基板 13:接合層 14:阻障層 15:反射層 16:電流阻擋層 17:半導體疊層 18:絕緣層 18a:第一開口 18b:第二開口 18a1:第一端點 18a2:第二端點 18a3:第三端點 19:第一電極 20:電極墊 21:缺口 22:虛擬連線 80:發光封裝體 90:發光裝置 121:第一側 122:第二側 141:第一阻障層 142:第二阻障層 171:第一半導體層 172:第二半導體層 173:主動區域 171s,172s:表面 190:外框部 190a1:第一導電部 190a2:第二導電部 190a3:第三導電部 190a4:第四導電部 190b1:第一端 190b2:第二端 191:第一延伸部 191b1:第一端 191b2:第二端 192:第二延伸部 192b1:第一端 192b2:第二端 201:成長基板晶圓 203:半導體疊層 205:絕緣材料層 2031:第一半導體層 2031s:表面 2032:第二半導體層 2033:主動區域 2034:緩衝層 207:晶片分離區域 801:封裝基板 805:封裝牆 813,814:外部電極 830:導線 840:封裝材 901:燈罩 902:反射鏡 903:承載部 904:發光單元 905:發光模組 906:燈座 907:散熱片 908:連接部 909:電連接元件 D1,D2,D3:間距 L1:長度 W1,W2,W3,W4:寬度 X:第一方向 Y:第二方向 Z:第三方向 1,3,4: light-emitting element 11: second electrode 12: supporting substrate 13: bonding layer 14: barrier layer 15: reflective layer 16: current blocking layer 17: semiconductor stack 18: insulating layer 18a: first opening 18b: second opening 18a1: first end point 18a2: second end point 18a3: third end point 19: first electrode 20: electrode pad 21: notch 22: virtual connection 80: light-emitting package 90: light-emitting device 121: first side 122: second side 141: first barrier layer 142: second barrier layer 171: first semiconductor layer 172: second semiconductor layer 173: active region 171s, 172s: surface 190: outer frame 190a1: first conductive portion 190a2: second conductive portion 190a3: third conductive portion 190a4: fourth conductive portion 190b1: first end 190b2: second end 191: first extension portion 191b1: first end 191b2: second end 192: second extension portion 192b1: first end 192b2: second end 201: growth substrate wafer 203: semiconductor stack 205: insulating material layer 2031: First semiconductor layer 2031s: Surface 2032: Second semiconductor layer 2033: Active region 2034: Buffer layer 207: Chip separation region 801: Package substrate 805: Package wall 813,814: External electrodes 830: Wires 840: Package material 901: Lampshade 902: Reflector 903: Carrier 904: Light-emitting unit 905: Light-emitting module 906: Lamp holder 907: Heat sink 908: Connector 909: Electrical connection element D1,D2,D3: Distance L1: Length W1, W2, W3, W4: width X: first direction Y: second direction Z: third direction
第1A圖係繪示根據本申請案一實施例之發光元件1的上視示意圖。
第1B圖係為沿著第1A圖所示之剖面線B-B’繪示的發光元件1的剖面示意圖。
第1C圖係為沿著第1A圖所示之剖面線C-C’繪示的發光元件1的剖面示意圖。
第1D圖係為第1A圖所示之區域D繪示的發光元件1的放大示意圖。
第1E圖係為第1A圖所示之區域D繪示的絕緣層18的放大示意圖。
第2A-2F圖係繪示根據本申請案一實施例之發光元件1的部分製造步驟的示意圖。
第3A圖繪示根據本申請案一實施例之發光元件3的上視示意圖。
第3B圖係為沿著第3A圖所示之剖面線E-E’繪示的發光元件3的剖面示意圖。
第4圖繪示根據本申請案一實施例之發光元件4的上視示意圖。
第5圖係繪示根據本申請案一實施例之發光封裝體80的剖面示意圖。
第6圖係繪示根據本申請案一實施例之發光裝置90的示意圖。
FIG. 1A is a schematic diagram showing a top view of a light-emitting element 1 according to an embodiment of the present application.
FIG. 1B is a schematic diagram showing a cross section of the light-emitting element 1 along the section line B-B' shown in FIG. 1A.
FIG. 1C is a schematic diagram showing a cross section of the light-emitting element 1 along the section line C-C' shown in FIG. 1A.
FIG. 1D is an enlarged schematic diagram showing the light-emitting element 1 shown in the region D shown in FIG. 1A.
FIG. 1E is an enlarged schematic diagram showing the insulating
1:發光元件 1: Light-emitting element
18:絕緣層 18: Insulation layer
19:第一電極 19: First electrode
190:外框部 190: Outer frame
190a1:第一導電部 190a1: First conductive part
190a2:第二導電部 190a2: Second conductive part
190a3:第三導電部 190a3: The third conductive part
190a4:第四導電部 190a4: The fourth conductive part
191:第一延伸部 191: First extension
191b1:第一端 191b1: First end
191b2:第二端 191b2: Second end
192:第二延伸部 192: Second extension
192b1:第一端 192b1: First end
192b2:第二端 192b2: Second end
20:電極墊 20:Electrode pad
21:缺口 21: Gap
L1:長度 L1: Length
X:第一方向 X: First direction
Y:第二方向 Y: Second direction
Z:第三方向 Z: Third direction
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