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TWI431814B - 半導體發光元件 - Google Patents

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TWI431814B
TWI431814B TW100105112A TW100105112A TWI431814B TW I431814 B TWI431814 B TW I431814B TW 100105112 A TW100105112 A TW 100105112A TW 100105112 A TW100105112 A TW 100105112A TW I431814 B TWI431814 B TW I431814B
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Taiwan
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electrode
region
light
layer
adhesive
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TW100105112A
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English (en)
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TW201143142A (en
Inventor
Kosuke Yahata
Takashi Mizobuchi
Takahiro Mori
Masashi Deguchi
Shingo Totani
Original Assignee
Toyoda Gosei Kk
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Publication date
Application filed by Toyoda Gosei Kk filed Critical Toyoda Gosei Kk
Publication of TW201143142A publication Critical patent/TW201143142A/zh
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Description

半導體發光元件
本發明係關於設有配線黏合用電極之半導體發光元件。
已知習知之半導體發光元件，係將緩衝層、n型層、發光層及p型層依序形成於由藍寶石所形成之基板上(參見例如JP-A-2000-77717)。p型層及發光層藉由蝕刻加以部分移除，n電極形成於n型層之曝露表面上，且透光性p電極形成於p型層上。絕緣膜形成於p型層上，p電極之表面係藉由打開一部分絕緣膜而曝露出來，且墊片電極形成於曝露p電極上。
同時，在JP-A-2000-77717所述之半導體發光元件中，需要選擇與p電極形成歐姆接觸之材料作為墊片電極之材料，且除了選取對於由發光層所發出之光線具有低反射之材料，並無其他選擇。此外，必須形成墊片電極，以便在黏合配線之連接上具有相對大區域。此舉引發墊片電極之光吸收量巨大，而導致元件之光取出效率減少的問題。
因此，本發明之一目的為改良設有配線黏合用電極之半導體發光元件之光取出效率。
(1)　根據本發明之一實施例，半導體發光元件包含：半導體疊層結構，其包含包夾於第一及第二導電型層之間的發光層，該第一及第二導電型層係用以自第二導電型層之一側上之發光層取出發射光；透明電極，與該第二導電型層形成歐姆接觸；絕緣層，形成於該透明電極上；上電極，用於配線黏合，其形成於該絕緣層上；下電極，穿透該絕緣層，與該透明電極及該上電極形成歐姆接觸，且其在俯視圖上之面積小於該上電極之面積；及反射部，用以將透射通過該透明電極而未與該下電極接觸之區域之光線反射至少一部分。
在本發明之上述實施例中，可進行下列修改及變化。
(i)將反射部形成於絕緣層中，以便對於由發光層所發出之光線具有比對於上電極更高之反射率，且不與透明電極、上電極、及下電極接觸。
(ii)上電極與下電極係一體成形。
(iii)下電極為與透明電極形成歐姆接觸之墊片電極。
(iv)上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線與延伸自黏合區域之直線延伸區域，且將反射部形成於黏合區域及延伸區域下方。
(v)　上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線與延伸自黏合區域之直線延伸區域，且將反射部形成於延伸區域下方。
(vi)上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線與延伸自黏合區域之直線延伸區域，且將反射部形成於黏合區域下方。
(vii)上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線與延伸自黏合區域之直線延伸區域，且反射部在延伸區域下方之區域為直線區域，該直線區域係沿著延伸區域之長度方向而形成，以便具有小於延伸區域之寬度之230%的寬度。
(viii)形成反射部以作為上電極之下部分或整個部分，俾使對於由發光層所發出之光線之反射率高於下電極。
(ix)上電極對絕緣層之黏著性大於下電極。
(x)第一及第二導電型層分別為n型及p型半導體層，第一及第二導電型層及發光層包含氮化物化合物半導體，透明電極包含導電性氧化物，且下電極具有與透明電極形成歐姆接觸之下墊片電極、以及與下墊片電極形成歐姆接觸之上墊片電極。
(xi)半導體發光元件更包含：n電極，其包含與第一導電型層形成歐姆接觸之下n電極以及與下n電極形成歐姆接觸之上n電極。
(xii)上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線及延伸自黏合區域之直線延伸區域，且將反射部形成於延伸區域下方及上方。
(xiii)上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線及延伸自黏合區域之直線延伸區域，且將反射部形成於黏合區域下方與延伸區域下方及上方。
本發明之特點
根據本發明之實施例，發光元件係如此建構：將絕緣層形成於p電極上，且與配線黏合用之上p墊片電極分開，形成與p電極形成歐姆接觸之下p墊片電極。藉此，可減少被墊片電極所吸收之光線量且有效地反設光線，俾能增加發光元件之光取出效率。
 第一實施例
圖1及2顯示本發明之第一實施例，圖1為半導體發光元件之橫截面示意圖。
如圖1所示，發光元件1具有半導體疊層結構，其包含：藍寶石基板10；緩衝層20，設置於藍寶石基板10上；n型接觸層22，設置於緩衝層20上；n型ESD層23，設置於n型接觸層22上；n型外覆層24，形成於n型ESD層23上；發光層25，設置於n型外覆層24上；p型外覆層26，設置於發光層25上；及p型接觸層27，設置於p型外覆層26上。
此處，緩衝層20、n型接觸層22、n型ESD層23、n型外覆層24、發光層25、p型外覆層26及p型接觸層27各由III族氮化物化合物半導體所形成。就III族氮化物化合物半導體而言，可使用例如由Alx Gay In1-x-y N(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)所代表之III族氮化物化合物半導體。
在本實施例中，緩衝層20係由AlN所形成；同時，n型接觸層22、n型ESD層23、及n型外覆層24各形成於掺雜著個別預定量之n型掺質(如Si)之n-GaN上。接著，發光層25具有包含複數井層及複數阻障層之多重量子井結構，井層係由例如GaN形成，而阻障層係由例如InGaN或AlGaN等形成。此外，p型外覆層26及p型接觸層27各由掺雜著個別預定量之p型掺質(如Mg)之p-GaN所形成。
設置於藍寶石基板10上之各層，由緩衝層20至p型接觸層27，可藉由例如金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)、或鹵化物氣相磊晶法(HVPE)等加以形成。由AlN所形成之緩衝層20在此係作為範例；然而，緩衝層20可由GaN形成。發光層25之量子井結構或可為單一量子井結構或應變(strained)量子井結構，以代替多重量子井結構。
此外，發光元件1包含設置於p型接觸層27上之p電極30及形成於p電極30及半導體疊層結構上之絕緣層40；又，發光元件1包含下p墊片電極50及下n電極60，前者穿過絕緣層40且與p電極30形成歐姆接觸，後者穿過絕緣層40且與n型接觸層22形成歐姆接觸。
p電極30係由發射自發光層25之光線可穿透之導電性氧化物所形成，在本實施例中為ITO(氧化銦錫)。p電極30係藉由利用例如真空沉積法加以形成；或者，p電極30係藉由濺鍍法或CVD法等形成。在本實施例中，p電極30在下述上p墊片電極70下方具有非形成區域32，非形成區域32可藉由蝕刻等形成。
在本實施例中，係使用SiO2 作為絕緣層40；或者，可使用其他材料作為絕緣層40，且絕緣層40可由例如除了SiN以外之金屬氧化物(如TiO2 、Al2 O3 、或Ta2 O5 )或具有電絕緣性質之樹脂材料(聚醯亞胺)所形成。絕緣層40係由例如真空沉積法加以形成，或者可由化學氣相沉積(CVD)法加以形成。在p電極上方30及n型接觸層22上方之絕緣層40係藉由利用光微影技術及蝕刻技術而進行部分移除，以形成下p墊片電極50及下n電極60。
下p墊片電極50包含與p電極30接觸之第一金屬層52及形成於第一金屬層52上之第二金屬層54。第一金屬層52係由與ITO形成歐姆接觸之金屬所形成，例如Ni、Rh、Ti、及Cr，在此實施例中，係使用Ni作為第一金屬層52，且使用Au作為第二金屬層54。此外，下n電極60包含與n型接觸層22接觸之第一金屬層62及形成於第一金屬層62之第二金屬層64。第二金屬層64係由與n型接觸層22形成歐姆接觸之金屬所形成，例如Ni、Rh、Ti、V、Pt、及Cr，在此實施例中，第一金屬層62及第二金屬層64由分別與下p墊片電極50之第一金屬層52及第二金屬層54相同之材料所形成。
下p墊片電極50及下n電極60係由例如真空沉積法加以形成，在本實施例中，形成下p墊片電極50之材料與形成下n電極60之材料相同，且電極50及60各藉由同時對電極材料進行氣相沉積而形成。下p墊片電極50可由不同於下n電極60之材料所形成，且在此例中，下p墊片電極50及下n電極60並非同時形成，而是分開形成。或者，下p墊片電極50及下n電極60可藉由濺鍍法加以形成。
此外，發光元件1設有上p墊片電極70，其形成於絕緣層40上且與下p墊片電極50形成歐姆接觸。在平面圖中，所形成之上p墊片電極70大於下p墊片電極50。上p墊片電極70包含與絕緣層40及下p墊片電極50接觸之第一金屬層72、及形成於第一金屬層72上並在安裝時連接至黏合配線(未圖示)之第二金屬層74。第一金屬層72係由對於自發光層25發出之光線之反射率高於第二金屬層74之金屬所形成，同時，選擇適合用於連接至黏合配線之金屬作為第二金屬層74。在此實施例中，係使用A1作為第一金屬層72，並使用Au作為第二金屬層74；或者，可使用除了A1之外的材料作為第一金屬層72，且可由例如Ag或主要由A1或Ag組成之合金形成。
此外，發光元件1設有上n電極80，其形成於絕緣層40上且與下n電極60形成歐姆接觸。在平面圖中，所形成之上電極80大於下n電極50。上n電極80包含與絕緣層40及下n電極60接觸之第一金屬層82、及形成於第一金屬層82上並在安裝時連接至黏合配線(未圖示)之第二金屬層84。第一金屬層82係由對於自發光層25發出之光線之反射率高於第二金屬層84之金屬所形成，同時，選擇適合用於連接至黏合配線之金屬作為第二金屬層84。在本實施例中，第一金屬層82及第二金屬層84由分別與上p墊片電極70之第一金屬層72及第二金屬層74相同之材料所形成。
上p墊片電極70及上n電極80具有對應至黏合配線之球直徑之面積，且所形成之面積大於下p墊片電極50及下n電極60；換言之，由於下p墊片電極50及下n電極60之主要目的為與p電極30及n型接觸層22形成歐姆接觸，故其所形成之面積小於上p墊片電極70及上n電極80。在本實施例中，上p墊片電極70及上n電極80之直徑為60-90 μm，而下p墊片電極50及下n電極60之直徑為5-30 μm。
同時，選擇對於絕緣層40之黏著性高於下p墊片電極50及下n電極60之第一金屬層52及62之材料，作為上p墊片電極70及上n電極80之第一金屬層72及82。再者，使用對於p電極30及n型接觸層22之歐姆電阻小於上p墊片電極70及上n電極80之第一金屬層72及82之材料，作為下p墊片電極50及下n電極60之第一金屬層52及62。另外，使用反射率高於下p墊片電極50及下n電極60之第一金屬層52及62之材料，作為上p墊片電極70及上n電極80之第一金屬層72及82。
上p墊片電極70及上n電極80係藉由例如真空沉積法加以形成。在本實施例中，形成上p墊片電極70之材料與形成上n電極80之材料相同，且電極70及80各自藉由同時對電極材料進行氣相沉積而形成。上p墊片電極70可由不同於上n電極80之材料所形成，且在此例中，上p墊片電極70與上n電極80並非同時形成，而是分開形成。或者，上p墊片電極70及上n電極80可藉由濺鍍法加以形成。可在下p墊片電極50與上p墊片電極70之間形成阻障層，然此並未特別顯示於圖式中。
圖2為顯示半導體發光元件之平面示意圖。如圖2所示，以自上方觀之為實質上正方形之形式形成發光元件1，發光元件1之平面尺寸為例如在長度及寬度上約350 μm。在本實施例中，係將上p墊片電極70與上n電極80設置於相對側上；此外，未形成p電極30之非形成區域32存在於上p墊片電極70下方。當順向電壓約為3 V且順向電流約為20 mA時，發光元件1發射出例如波峰波長約為455 nm之光線。
在如上述般建構之發光元件1中，係將黏合配線連接至上p墊片電極70及上n電極80；接著，當對上p墊片電極70及上n電極80施加順向電壓時，波長在藍光區域之光線即由發光層25發射出來。
在由發光層25發出之光線中，入射於下p墊片電極50上之光線，相當大部分地被與p電極30形成歐姆接觸之第一金屬層52所吸收；然而，在本實施例之發光元件1中，由於所形成之下p墊片電極50小於具有黏合配線所需之區域的上p墊片電極70，故入射於第一金屬層52上之光線量相當少。此外，入射於上p墊片電極70上之大部分光線被形成於絕緣層40上之高反射性第一金屬層72所反射，且不會到達光線會被相當大量吸收之第二金屬層74。
由於絕緣層40形成於p電極30上，且與p電極30形成歐姆接觸之下p墊片電極50係與配線黏合用之上p墊片電極70分開形成，故可減少墊片電極所吸收之光線量，並有效地反射光線，藉以增加發光元件1之光取出量。
再者，可選擇對於絕緣層40之黏著性高之材料，作為與絕緣層40形成歐姆接觸之上p墊片電極70及上n電極80之第一金屬層72及82，且如此可抑制例如墊片電極之剝落等的缺陷，因此，對於實際使用極有助益。
此外，由於將未形成p電極30之非形成區域32設置於上p墊片電極70下方，故僅有相當少量的電流在上p墊片電極70下方之發光層25之區域中流動，藉此抑制光線發射。如上所述，上p墊片電極70附近之光線發射受到抑制，因此可減少被上p墊片電極70所吸收之光線量。再者，自發光層25發出之一部分光線通過非形成區域32，且光線並未在由導電性氧化物所形成之p電極30處被吸收，因此可提升發光元件1之光取出效率。
此外，由於在p側及n側上之電極皆使用相同材料，故可同時在p側及n側上形成電極，因而減少製造成本。
在上述實施例中，雖然已將平面圖上呈實質上正方形之發光元件1作為範例，但其當然可具有實質上矩形之形狀，例如如圖3及4所示。在圖3及4之發光元件101及201中，上p墊片電極70及上n電極80具有黏合配線連接部70a及80a及延伸自連接部70a及80a之延伸部70b及80b，且下p墊片電極50及下n電極60連接至延伸部70b及80b。注意：延伸部70b及80b僅由圖3及4中之第二金屬層74及84所組成。
在圖3之發光元件101中，上p墊片電極70及上n電極80之延伸部70b及80b係沿著發光元件101之側邊而延伸，當由頂部觀之時，兩者彼此相對。在圖4之發光元件201中，延伸部80b係在發光元件201之中段以一預定方向由一側延伸，且兩延伸部70b由另一側沿著上述側邊延伸，俾使來自該一側之延伸部80b位於其間。圖3之發光元件101及圖4之發光元件201兩者皆具有複數下p墊片電極50及下n電極60，其連接至延伸部70b及80b以有效地擴散電流。
同時，雖然設置於相對側上之上p墊片電極70及上n電極80已說明於上述實施例中，但電極之佈局為非必須者。例如，可將一電極設置於中段，而將另一電極設置於外邊緣側上；或者，可將上p墊片電極70及上n電極80設置於相對角落處，如同圖5中所示之發光元件301。
此外，雖然位於不同高度之上p墊片電極70及上n電極80已說明於上述實施例中，但可藉由例如增厚上n電極80側上之絕緣層40而將兩者設置於相同高度處，如圖6所示。在此例中，由於配線形成處之高度相同，就安裝發光元件401而言極為有利。
此外，雖然設有非形成區域32之p電極30已說明於上述實施例中，但明顯地可不設置非形成區域32。在此例中，為了設置非形成區域32，可免除蝕刻等程序。
此外，雖然將本發明之電極使用於n側及p側兩者上之發光 元件已說明於上述實施例中，但當然可將其使用於單一側上；再者，雖然已說明發光元件1係波峰波長在藍光區域之LED，但當然其可為波峰波長在紫外或綠光等區域之LED。
此外，雖然使用氮化鎵系化合物半導體之發光元件1已說明於上述實施例中，但在不背離本發明之要旨下，亦可將本發明應用至使用例如GaAlAs、GaP、GaAsP及InGaAlP等化合物半導體之發光元件上。
第二實施例
在本發明之第二實施例中，係使用與黏合電極分開之反射膜，作為由對發射自發光層25之光線具有高反射率之金屬所形成之反射部，而非使用第一實施例中之第一金屬層72。在此將省略或簡化說明與第一實施例中相同之部分。
圖7為顯示在本發明第二實施例中之發光元件之2平面示意圖；圖8A及為沿著圖7之A-A線截開之發光元件2之直立橫截面圖；且圖8B為沿著圖7之B-B線截開之發光元件2之直立橫截面圖。
類似於第一實施例中之發光元件1，發光元件2具有半導體疊層結構，其包含：藍寶石基板10；緩衝層20，設置於藍寶石基板10上；n型接觸層22，設置於緩衝層20上；n型ESD層23，設置於n型接觸層22上；n型外覆層24，形成於n型ESD層23上；發光層25，設置於n型外覆層24上；p型外覆層26，設置於發光層25上；及p型接觸層27，設置於p型外覆層26上。此外，藉由蝕刻移除自p型接觸層27至n型接觸層22之一部分，因而部分地露出n型接觸層22。半導體疊層結構之各部分之材料及製造方法則與第一實施例中之發光元件1相同。
此外，發光元件2包含設置於p型接觸層27上之p電極30及形成於p電極30上之絕緣層40。p電極30及絕緣層40之材料及製造方法與第一實施例中之發光元件1相同。
再者，發光元件2設有黏合p電極90及黏合n電極94。前者透過墊片電極91與p電極30形成歐姆接觸，後者透過墊片電極95與n型接觸層22形成歐姆接觸。
黏合p電極90及黏合n電極94不包含相當於第一金屬層72及82之反射部，該第一金屬層72及82係由第一實施例中之高反射性金屬所形成。
接著，黏合p電極90對應於第一實施例中之上p墊片電極70，而墊片電極91對應於第一實施例中之下p墊片電極50。
同時，黏合n電極94對應於第一實施例中之上n電極80，而墊片電極95對應於第一實施例中之下n電極60。
在平面圖上，所形成之黏合p電極90及黏合n電極94分別大於墊片電極91及95；換言之，黏合p電極90及黏合n電極94之面積分別大於墊片電極91及95之面積。
此外，黏合p電極90具有黏合區域903，用以連接黏合配線(未圖示)與延伸自黏合區域903之直線延伸區域904。墊片電極91被設置於延伸區域904下方。藉由將複數個墊片電極91設置於延伸區域904下方，可有效地使電流擴散進入p電極30。
此外，黏合n電極94具有黏合區域943，用以連接黏合配線與延伸自黏合區域943之直線延伸區域944。墊片電極95被設置於延伸區域944下方。藉由將複數個墊片電極95設置於延伸區域944下方，可有效地使電流擴散進入n型接觸層22。
將適合用於連接黏合配線之金屬(例如Au)，作為黏合p電極90及黏合n電極94之材料；黏合p電極90之材料可與黏合n電極94相同。
黏合p電極90及黏合n電極94係藉由例如真空沉積法或濺鍍法加以形成。當使用相同材料作為黏合p電極90及黏合n電極94時，可同時形成黏合p電極90及黏合n電極94。
當順向電壓被施加至黏合p電極90及黏合n電極94時，波長在藍光區域之光線由發光層25發出。當順向電壓約為3V且順向電流約為20 mA時，發光元件2發出例如波峰波長約為455 nm之光線。
反射膜92係由對於自發光層25發出之光線之反射率高於黏合p電極90及黏合n電極94之金屬所形成，例如Al、Ag、或主要由Al及Ag所組成之合金。
黏合p電極90及黏合n電極94對於自發光層25發出之光線具有相當地之反射率，且易於吸收光線。然而，在本實施例之發光元件2中，大部分朝向黏合p電極90及黏合n電極94行進之光線被絕緣層40中之反射膜92所反射，且並未到達黏合p電極90及黏合n電極94。如上所述，藉由反射在反射膜92處之光線，可提升來自發光元件2之光取出量。
至少將反射膜92形成於黏合p電極90之下方，以便具有對應於黏合p電極90之形狀。因此，可將透射通過p電極30未與黏合p電極90接觸之區域之光線的一部分予以反射。
較佳地，將反射膜92形成於黏合p電極90及黏合n電極94之下方，以便具有與其對應之形狀。因此，可提升來自發光元件2之光取出量。
將反射膜92形成為對應於黏合p電極90及黏合n電極94之形狀，俾能反射由發光層25朝向黏合p電極90及黏合n電極94行進之光線，且將沿其他方向行進之光線直接取出至外界。
例如，在黏合p電極90之直線延伸區域904下方之反射膜92區域，較佳為沿著延伸區域904之長度方向之直線區域，且具有儘可能接近延伸區域904寬度W1之寬度W2。反射膜92之直線區域之長度方向中心線存在於延伸區域904下方之區域中。
同樣地，在黏合n電極94之直線延伸區域904下方之反射膜92區域，較佳為沿著延伸區域944之長度方向之直線區域，且具有儘可能接近延伸區域944寬度之寬度。反射膜92之直線區域之長度方向中心線存在於延伸區域944下方之區域中。
此處，將利用圖9說明在延伸區域904及944下方之反射膜92寬度相對於延伸區域904及944寬度與來自發光元件2之光取出量之間的關係範例。在此例中，黏合p電極90及黏合n電極94由Au形成，而反射膜92由Al形成。延伸區域904及944之寬度各為10 μm。
圖9為橫軸表示反射膜92寬度對延伸區域904及944寬度之比率、縱軸表示光取出量之相對值[%]之圖式。相對值[%]為當吾人將未形成反射膜92下之數值定義為100%時，光取出量之相對值。
如由圖9所瞭解者，光取出量在延伸區域904及944之寬度等於反射膜92之寬度時最大，且隨著寬度差變大而減少。為了獲得增加光取出量之效應，亦即為獲得100%或更大之光取出量之相對值，反射膜92之寬度對延伸區域904及944之寬度的比率必須大於0%且小於約230%。再者，為了取出更多光，反射膜92之寬度對延伸區域904及944之寬度的比率較佳為約25%-200%，且40%-160%尤佳。
同時，反射膜92被形成於絕緣層40中，以便不接觸p電極30及黏合p電極90。一般而言，電遷移可能發生於許多高反射性金屬中，因此，當使用高反射性金屬作為連接至其他導電性構件之構件(例如第一實施例中之第一金屬層72及82)時，便產生問題，因為有若干材料可供選擇。然而，由於本實施例之反射膜92完全被絕緣層40所覆蓋，且並未接觸其他導電性構件，故即使發生電遷移，亦不可能損害發光元件2之電特性。因此，黏合p電極90之材料選擇比第一金屬層72及82等更多；換言之，使用黏合p電極90可為對於自發光層25發出之光線具有高反射率之反射部之材料提供更多選擇。
墊片電極91係由與ITO形成歐姆接觸之金屬所形成，例如Ni、Rh、Ti及Cr；墊片電極95係由與n型接觸層22形成歐姆接觸之金屬所形成，例如Ni、Rh、Ti、V、Pt及Cr。墊片電極91之材料可與墊片電極95相同。
墊片電極91及95係藉由例如真空沉積法或濺鍍法而形成。當墊片電極91及95使用相同材料時，可同時形成墊片電極91及95。
圖10為顯示發光元件2之黏合區域903附近之局部放大圖。如圖10所示，黏合p電極90可具有多層結構900，此多層結構900係藉由使例如由Ti形成之第一層900a、由Ni形成之第二層900b、由Au形成之第三層900c、及由Al形成之第四層900d依序地疊層而形成。在此一多層結構中，黏合配線及黏合p電極90之間的接觸電阻，可藉由曝露黏合區域903中之低電阻Au層並將其連接至黏合配線加以減少。此外，對於由SiO2 等形成之絕緣層40之黏著性，可藉由設置Ti層作為最下層而予以改善；或者，可以與黏合p電極90相同之方式，使黏合n電極94具有此一多層結構。
圖11A-11C顯示發光元件3之直立橫截面圖，發光元件3為本實施例之發光元件2之變化。發光元件3相較於發光元件2之不同處在於未形成墊片電極91及95。
發光元件3之黏合p電極905具有對應於墊片電極91之下電極901及對應於黏合p電極90之上電極902；同時，發光元件3之黏合n電極945具有對應於墊片電極95之下電極941及對應於黏合n電極94之上電極942。下電極901與上電極902一體形成，且下電極941與上電極942一體形成。
如上所述，當黏合p電極(具有多層結構中之最下層)係由可適當地與p電極30相接觸之材料形成時，可省略形成墊片電極91；同時，當黏合n電極(具有多層結構中之最下層)係由可適當地與n型接觸層22相接觸之材料形成時，可省略形成墊片電極95。
此外，如圖11C所示，可更將反射膜92A形成於黏合p電極905之延伸區域904上方，俾使其形成於絕緣層40中，以便不接觸黏合p電極905，且與形成於延伸區域904上之絕緣層40之頂部表面平行。雖未圖示，但可以類似方式，將反射膜92A形成於黏合n電極945之延伸區域944上方。藉此，在發光元件3(亦即絕緣層40)與外部媒介(如空氣)之間重複地反射之雜散光(stray light)，可藉由在反射膜92A上進行反射(例如由圖11C之箭號所示)而自發光元件3中取出，俾可提升整個發光元件3之光取出效率。
第三實施例
第三實施例與第二實施例之不同處在於：將對於由發光層25所發出之光線具有高反射率之反射部，設置為黏合p電極及黏合n電極(多層結構之最下層)之下部分，而非設置反射膜92。在此省略或簡化對於與第二實施例相同部分之解說。
圖12A及12B為顯示在第三實施例中之發光元件4之直立橫截面圖。黏合p電極及黏合n電極之布局與第二實施例中之發光元件2相同。
黏合p電極110具有作為反射部之下層膜111及其上之上層膜112，適合用於連接至黏合配線(例如Au)之金屬被用作上層膜112之材料。下層膜111係由對發光層25所發出之光線之反射率高於上層膜112之金屬所形成，例如Al、Ag、或主要由Al及Ag至少其中一者所組成之合金。
或者，可將其配置成：下層膜111為Ni膜、而上層膜112為Au膜及Al膜之疊層膜。
黏合n電極113具有作為反射部之下層膜114及其上之上層膜115，適合用於連接至黏合配線(例如Au)之金屬被用作上層膜115之材料。下層膜114係由對發光層25所發出之光線之反射率高於上層膜115之金屬所形成，例如Al、Ag、或主要由Al及Ag至少其中一者所組成之合金。
由發光層25所發出且朝向上層膜112及115行進之光線可被下層膜111及114反射，藉此可增加來自發光元件4之光取出量。
雖然已說明本發明之實施例，但根據申請專利範圍之本發明並不限於上述實施例；再者，請注意：並非說明於實施例中之特徵之所有組合，皆為解決本發明之問題所必須。
舉例而言，在上述實施例中，半導體疊層結構中之n型層及p型層可以反向配置。換言之，可形成p型半導體層，以代替由n型接觸層22、n型ESD層23、及n型外覆層24所組成之n型半導體層；且可形成n型半導體層，以代替由p型外覆層26及p型接觸層27所組成之p型半導體層。
儘管本發明已關於特定實施例進行完整且清楚的揭露，隨附之申請專利範圍因此並非為限制性，而是應解釋為體現熟悉此項技藝者所能思及之公正地落入此處提出之基本教示內的全部變化例及替代結構。
1~4．．．發光元件
10．．．藍寶石基板
20．．．緩衝層
22．．．n型接觸層
23．．．n型ESD層
24．．．n型外覆層
25．．．發光層
26．．．p型外覆層
27．．．p型接觸層
30．．．p電極
32．．．非形成區域
40．．．絕緣層
50．．．下p墊片電極
52．．．第一金屬層
54．．．第二金屬層
60．．．下n電極
62．．．第一金屬層
64．．．第二金屬層
70．．．上p墊片電極
72．．．第一金屬層
74．．．第二金屬層
80．．．上n電極
82．．．第一金屬層
84．．．第二金屬層
90．．．黏合p電極
91．．．墊片電極
92．．．反射膜
92A．．．反射膜
94．．．黏合n電極
95．．．墊片電極
110．．．黏合p電極
111．．．下層膜
112．．．上層膜
113．．．黏合n電極
900．．．多層結構
900a．．．第一層
900b．．．第二層
900c．．．第三層
900d．．．第四層
901．．．下電極
902．．．上電極
903．．．黏合區域
904．．．延伸區域
905．．．黏合p電極
941．．．下電極
942．．．上電極
943．．．黏合區域
944．．．延伸區域
945．．．黏合n電極
接著，將結合附圖而更詳細地說明本發明，其中：
圖1為顯示本發明第一實施例中之半導體發光元件之橫截面示意圖；
圖2為顯示半導體發光元件之平面示意圖；
圖3為顯示在第一實施例之變化中之半導體發光元件之平面示意圖；
圖4為顯示在第一實施例之變化中之半導體發光元件之平面示意圖；
圖5為顯示在第一實施例之變化中之半導體發光元件之平面示意圖；
圖6為顯示在第一實施例之變化中之半導體發光元件之橫截面示意圖；
圖7為顯示在第二實施例之變化中之半導體發光元件之平面示意圖；
圖8A及8B為顯示圖7之半導體發光元件之直立橫截面圖；
圖9為橫軸表示反射膜寬度對延伸區域寬度之比率、縱軸表示光取出量之圖式；
圖10為第二實施例之局部放大圖，其顯示發光元件之黏合區域之附近；
圖11A-11C為顯示在第二實施例之變化中之半導體發光元件之直立橫截面圖；及
圖12A及12B為顯示在第三實施例之變化中之半導體發光元件之直立橫截面圖。
1．．．發光元件
10．．．藍寶石基板
20．．．緩衝層
22．．．n型接觸層
23．．．n型ESD層
24．．．n型外覆層
25．．．發光層
26．．．p型外覆層
27．．．p型接觸層
30．．．p電極
32．．．非形成區域
40．．．絕緣層
50．．．下p墊片電極
52．．．第一金屬層
54．．．第二金屬層
60．．．下n電極
62．．．第一金屬層
64．．．第二金屬層
70．．．上p墊片電極
72．．．第一金屬層
74．．．第二金屬層
80．．．上n電極
82．．．第一金屬層
84．．．第二金屬層

Claims (14)

  1. 一種半導體發光元件，包含：半導體疊層結構，其包含包夾於第一及第二導電型層之間的發光層，該第一及第二導電型層係用以自該第二導電型層之一側上之該發光層取出發射光；透明電極，與該第二導電型層形成歐姆接觸；絕緣層，形成於該透明電極上；上電極，用於配線黏合，其形成於該絕緣層上；下電極，穿透該絕緣層，與該透明電極及該上電極形成歐姆接觸，且其在俯視圖上之面積小於該上電極之面積；及反射部，用以將透射通過該透明電極而未與該下電極接觸之區域之光線反射至少一部分；其中該下電極包括分別連接至延伸自該上電極之延伸部的複數下電極。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中將該反射部形成於該絕緣層中，以便對於自該發射層發出之光線具有比對於該上電極更高之反射率，且以便不接觸該透明電極、該上電極、及該下電極。
  3. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中該上電極與該下電極係一體成形。
  4. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中該下電極為與該透明電極形成歐姆接觸之墊片電極。
  5. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中該上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線與延伸自該黏合區域之直線延伸區域，且將該反射部形成於該黏合區域及該延伸區域下方。
  6. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中該上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線與延伸自該黏合區域之直線延伸區域，且將該反射部形成於該延伸區域下方。
  7. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中該上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線與延伸自該黏合區域之直線延伸區域，且將該反射部形成於該黏合區域下方。
  8. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中該上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線與延伸自該黏合區域之直線延伸區域，且該反射部在該延伸區域下方之區域為直線區域，該直線區域係沿著該延伸區域之長度方向而形成，以便具有小於該延伸區域之寬度之230%的寬度。
  9. 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中形成該反射部以作為該上電極之下部分或整個部分，俾使對於由該發光層所發出之光線之反射率高於該下電極。
  10. 如申請專利範圍第9項之半導體發光元件，其中該上電極對於該絕緣層之黏著性大於該下電極。
  11. 如申請專利範圍第10項之半導體發光元件，其中該第一及第二導電型層分別為n型及p型半導體層，該第一及第二導電型層及該發光層包含氮化物化合物半導體，該透明電極包含導電性氧化物，且該下電極具有與該透明電極形成歐姆接觸之下墊片電極、以及與該下墊片電極形成歐姆接觸之上墊片電極。
  12. 如申請專利範圍第11項之半導體發光元件，更包含：n電極，其包含與該第一導電型層形成歐姆接觸之下n電極以及與該下n電極形成歐姆接觸之上n電極。
  13. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中該上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線及延伸自該黏合區域之直線延伸區域，且將反射部形成於該延伸區域下方及上方。
  14. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中該上電極包含黏合區域，該黏合區域用以連接黏合配線及延伸自該黏合區域之直線延伸區域，且將該反射部形成於該黏合區域下方與該延伸區域下方及上方。
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