TWI473292B - 發光二極體晶片 - Google Patents

Description

發光二極體晶片

本發明是有關於一種發光二極體晶片，且特別是有關於一種電流分佈可調整的發光二極體晶片。

隨著半導體科技的進步，現今的發光二極體已具備了高亮度的輸出，加上發光二極體具有省電、體積小、低電壓驅動以及不含汞等優點，因此發光二極體已廣泛地應用在顯示器與照明等領域。一般而言，發光二極體晶片的發光效率與發光二極體晶片的內部量子效率(即光取出率)相關。當發光層所發出的光線有更多比率可以穿透出發光二極體晶片時，代表著發光二極體晶片的發光效率較佳。

發光二極體晶片的電極通常是由金屬材質所製造，由於金屬材質的不透光性，發光二極體晶片上被電極覆蓋的區域所發出的光線無法射出。如此一來，會造成能量上的浪費。因此，習知發展出一種在電極與半導體元件層之間形成一電流阻隔層的技術。

圖1A為習知具有電流阻隔層之發光二極體晶片的上視圖。圖1B為圖1A中沿著I-I’線的剖面圖。請同時參照圖1A及圖1B，發光二極體晶片100包括一基板110、一半導體元件層120、一電流阻隔層130、一電流分散層140、一第一電極150以及一第二電極152。半導體元件層120包括一第一半導體層122、一發光層124以及一第二半導體層126。

如圖1A及圖1B所示，第二電極152配置於第一半導體層122上。第一電極150配置於第二半導體層126上，而電流阻隔層130配置於第一電極150與第二半導體層126之間。另外，電流分散層140配置於第一電極150以及第二半導體層126之間，並且覆蓋全部的電流阻隔層130。其中，電流阻隔層130的形狀與第一電極150相似，但其面積略大於第一電極150的面積。電流阻隔層130的作用在於阻止電流通過其所覆蓋之區域，若發光二極體晶片100中不具有電流阻隔層130，則第一電極150下方之發光層124所發出的光線將會被第一電極150所遮蔽住，如此設計將造成發光二極體晶片100之整體發光效能不彰。若發光二極體晶片100中具有電流阻隔層130，位於電流阻隔層130下方的發光層124便不會發光或僅發出極微弱的光線，而位於電流阻隔層130下方以外的區域的發光層124便可在不被第一電極150遮蔽的情況下發出光線。因此，電流阻隔層130可以解決第一電極150下方區域光能浪費的問題。

本發明提供一種發光二極體晶片，其具有能夠調整發光二極體晶片中之電流分佈情況的電流阻隔層。

本發明提出一種發光二極體晶片包括一基板、一半導體元件層、一電流阻隔層、一電流分散層、一第一電極以及一第二電極。半導體元件層配置於基板上。電流阻隔層配置於部分半導體元件層上，其中電流阻隔層包括電流阻隔區塊以及電流分佈調整區塊。另外，電流分散層配置於部分半導體元件層上以覆蓋電流阻隔層。第一電極配置於電流分散層上，其中電流阻隔區塊的部分區域與第一電極重疊，電流阻隔區塊的外輪廓與第一電極的外輪廓互為相似形，而第一電極的外輪廓位於電流阻隔區塊的外輪廓內，且電流分佈調整區塊不與第一電極重疊。除此之外，第二電極配置於半導體元件層上。

在本發明之一實施例中，半導體元件層包括一第一型半導體層、一發光層以及一第二型半導體。其中發光層位於第一型半導體層的部分區域上，而第二型半導體層則位於發光層上。

在本發明之一實施例中，電流阻隔層配置於部分第二型半導體層上。

在本發明之一實施例中，電流分散層配置於電流阻隔層以及部分第二型半導體層上。

在本發明之一實施例中，電流阻隔區塊與電流分佈調整區塊相連接。

在本發明之一實施例中，電流分佈調整區塊從電流阻隔區塊的邊緣往半導體元件層的邊緣延伸。

在本發明之一實施例中，電流分佈調整區塊具有多個開口或缺口，而電流分散層透過開口或缺口與半導體元件層電性連接。

在本發明之一實施例中，電流分佈調整區塊之開口或缺口為條狀的狹縫。

在本發明之一實施例中，電流阻隔區塊與電流分佈調整區塊分離。

在本發明之一實施例中，電流阻隔區塊分佈於第二電極的兩側。

在本發明之一實施例中，電流阻隔層之材質包括一碳化矽基礎材料(SiC-based materials)。

在本發明之一實施例中，電流阻隔層中碳化矽基礎材料包括SiO_x C_y ：H、SiC、SiC_x N_y 或SiO_x C_y N_z 。

在本發明之一實施例中，電流阻隔層之材質包括氧化矽、氮化矽或氮氧化矽。

基於上述，本發明之發光二極體晶片具有電流阻隔層，且電流阻隔層包括電流阻隔區塊以及電流分佈調整區塊，因此，本發明可透過電流分佈調整區塊的分佈狀態來對發光二極體晶片中電流分佈進行更為靈活之調整。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2為本發明之實施例之發光二極體晶片的立體圖。請參照圖2，本實施例之發光極體晶片200a包括一基板210、一半導體元件層220、一電流阻隔層230a、一電流分散層240、一第一電極250a以及一第二電極252a。半導體元件層220配置於基板210上。電流阻隔層230a配置於部分半導體元件層220上，其中電流阻隔層230a包括電流阻隔區塊232a以及電流分佈調整區塊234a。另外，電流分散層240配置於部分半導體元件層220上以覆蓋電流阻隔層230a。第一電極250a配置於電流分散層240上，其中電流阻隔區塊232a的部分區域與第一電極250a重疊，電流阻隔區塊232a的外輪廓與第一電極250a的外輪廓互為相似形，而第一電極250a的外輪廓位於電流阻隔區塊232a的外輪廓內，且電流分佈調整區塊234a不與第一電極250a重疊。除此之外，第二電極252a配置於半導體元件層220上。

在本實施例中，半導體元件層220包括一第一型半導體層222、一發光層224以及一第二型半導體226。其中發光層224位於第一型半導體層222的部分區域上，而第二型半導體層226則位於發光層224上。

由圖2可清楚得知，第一電極250a與第二電極252a並非是位在同一平面上。其中，第一電極位250a於第二半導體層226上，第二電極252a則位於第一半導體層222。也就是說，第二電極252a的位置實際上低於第一電極250a所在的位置。

如圖2所示，本實施例之電流阻隔層230a配置於部分第二型半導體層226上。電流分散層240則配置於電流阻隔層230a以及部分第二型半導體層226上。值得注意的是，本實施例之電流阻隔區塊232a與電流分佈調整區塊234a相互分離的。特別的是，電流分佈調整區塊234a分佈於第二電極252a的兩側。然而，在其他的實施例中，電流阻隔區塊232a與電流分佈調整區塊234a是可以相連接的。

電流阻隔層230a之材質包括一碳化矽基礎材料(SiC-based materials)。詳言之，在較佳的實施例中，電流阻隔層230a中上述碳化矽基礎材料包括SiO_x C_y ：H、SiC、SiC_x N_y 或SiO_x C_y N_z 。在其他的實施例中，電流阻隔層230a之材質包括氧化矽、氮化矽或氮氧化矽。

本實施例中，電流阻隔層230a除了配置於第一電極250a的下方以外，電流阻隔層230a中的電流分佈調整區塊234a亦配置於第二半導體層226上且位於第二電極252a的兩側。如此一來，電流將無法通過電流阻隔層230a所配置的區域。因此，發光二極體晶片200a中未配置電流阻隔層230a的中央區域其電流密度提昇。換句話說，在相同的驅動電流下，發光二極體晶片200中未配置電流阻隔層230a的中央區域其發光亮度將可以獲得提昇。

在上述的實施例中，透過電流阻隔層230a中電流阻隔區塊232a以及電流分佈調整區塊234a的配置，發光二極體晶片200a的電流可被調控到特定的區域。在接下來的實施例當中，將以圖示詳細介紹關於其他種電流阻隔層的實施方式。

圖3為本發明另一實施例之發光二極體晶片的上視圖。請參照圖3，本實施例之發光二極體晶片200b與上述之發光二極體晶片200a在結構上相類似，惟最大的不同在於第一電極250b、第二電極252b、電流阻隔層230b的形狀及分布位置。

如圖3所示，第一電極250b與第二電極252b均呈U型的形狀，且兩者交錯排列。需要特別注意的是，第一電極250b與第二電極252b並非是位在同一平面上。其中，第一電極位250b於第二半導體層226上，第二電極252b則位於第一半導體層222。也就是說，第二電極252b的位置實際上低於第一電極250b所在的位置。

本實施例中，電流分佈調整區塊234b從電流阻隔區塊232b的邊緣往半導體元件層220的邊緣延伸。因此，在靠近半導體元件層220邊緣的區域電流將無法通過。換句話說，將可控制電流僅流往發光二極體晶片200b上沒有電流阻隔層230b分佈的區域。

圖4A為本發明又一實施例之發光二極體晶片的上視圖，而圖4B為圖4A中沿著Π-Π’線的剖面圖。請同時參照圖4A及圖4B，本實施例之發光二極體晶片200c與上述之發光二極體晶片200a相類似，惟最大的不同在於，本實施例之電流分佈調整區塊234c具有多個開口235，而電流分散層240透過開口235與半導體元件層220電性連接。值得注意的是，本實施例之電流阻隔區塊232c與電流分佈調整區塊234c是相連接的。

在本實施例中，開口235為條狀的狹縫，而在其他的實施例當中，開口235可延伸至半導體元件層220的邊緣而形成缺口。

綜上所述，本發明之發光二極體晶片具有電流阻隔層，並且電流阻隔層包括電流阻隔區塊以及電流分佈調整區塊。其中，電流阻隔區塊配置於第一電極的下方，因此該區域電流無法通過，進而轉向發光而發光二極體晶片的其他區域。另外，電流分佈調整層的配置位置可以根據實施情況加以調整，以使發光二極體晶片的整體發光效率提升。

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，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100、200a、200b、200c．．．發光二極體晶片

110、210．．．基板

120、220．．．半導體元件層

122、222．．．第一型半導體層

124、224．．．發光層

126、226．．．第二型半導體層

130、230a、230b、230c．．．電流阻隔層

140、240．．．電流分散層

150、250a、250b、250c．．．第一電極

152、252a、252b、252c．．．第二電極

232a、232b、232c．．．電流阻隔區塊

234a、234b、234c．．．電流分佈調整區塊

235．．．缺口

圖1A為習知具有電流阻隔層之發光二極體晶片的上視圖。

圖1B為圖1A中沿著I-I’線的剖面圖。

圖2為本發明一實施例之發光二極體晶片的立體圖。

圖3為本發明另一實施例之發光二極體晶片的上視圖。

圖4A為本發明又一實施例之發光二極體晶片的上視圖。

圖4B為圖4A中沿著Π-Π’線的剖面圖。

200a．．．發光二極體晶片

210．．．基板

220．．．半導體元件層

222．．．第一半導體層

224．．．發光層

226．．．第二半導體

230a．．．電流阻隔層

232a．．．電流阻隔區塊

234a．．．電流分佈調整區塊

240．．．電流分散層

250a．．．第一電極

252a．．．第二電極

Claims (12)

1. 一種發光二極體晶片，包括：一基板；一半導體元件層，配置於該基板上；一電流阻隔層，配置於部分該半導體元件層上，該電流阻隔層包括：一電流阻隔區塊；一電流分佈調整區塊；一電流分散層，配置於部分該半導體元件層上以覆蓋該電流阻隔層；一第一電極，配置於該電流分散層上，其中該電流阻隔區塊的部分區域與該第一電極重疊，該電流阻隔區塊的外輪廓與該第一電極的外輪廓互為相似形，而該第一電極的外輪廓位於電流阻隔區塊的外輪廓內，且該電流分佈調整區塊不與該第一電極重疊；以及一第二電極，配置於該半導體元件層上，其中該電流分佈調整區塊分佈於該第二電極的兩側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片，其中該半導體元件層包括：一第一型半導體層；一發光層；以及一第二型半導體，其中該發光層位於該第一型半導體層的部分區域上，而該第二型半導體層則位於該發光層上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體晶片，其 中該電流阻隔層配置於部分該第二型半導體層上。
4. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體晶片，其中該電流分散層配置於該電流阻隔層以及部分該第二型半導體層上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片，其中該電流阻隔區塊與該電流分佈調整區塊相連接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片，其中該電流分佈調整區塊從該電流阻隔區塊的邊緣往該半導體元件層的邊緣延伸。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片，其中該電流分佈調整區塊具有多個開口或缺口，而該電流分散層透過該些開口或缺口與該半導體元件層電性連接。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體晶片，其中該些開口或缺口為條狀的狹縫。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片，其中該電流阻隔區塊與該電流分佈調整區塊分離。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片，其中該電流阻隔層之材質包括一碳化矽基礎材料(SiC-based materials)。
11. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體晶片，其中該電流阻隔層該碳化矽基礎材料包括SiO_x C_y ：H、SiC、SiC_x N_y 或SiO_x C_y N_z 。
12. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體晶片，其中該電流阻隔層之材質包括氧化矽、氮氧化矽或氮化矽。