CN102339920A

CN102339920A - 发光元件

Info

Publication number: CN102339920A
Application number: CN2010102345605A
Authority: CN
Inventors: 张利铭; 沈建赋; 柯淙凯
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: CN102339920B

Abstract

本发明公开一种发光元件，包括有一基板、一第一半导体层、一发光层、一第二半导体层、及一金属电极，其中第二半导体层表面形成有至少一凹部，金属电极则形成于第二半导体层上且具有至少一第一延伸电极，其中第一延伸电极顺应凹部表面形成。

Description

发光元件

技术领域

本发明涉及一种发光元件，尤其是涉及一种具有可增进电性效能的电极结构的发光元件。

背景技术

目前发光二极管普遍有电流扩散不佳的问题，就p型半导体层在上的发光二极管而言，发光层上形成有一p型半导体层，而p型半导体层上可设有一电极垫以导入电流。目前增进电流扩散的方式多为在p型半导体层上形成一例如以金属氧化物或磷化镓为材料的电流扩散层，再在电流扩散层上设置电极垫，而进一步地可再由电极垫延伸出一或多个的延伸电极以更增进电流的分布。

然而设置延伸电极将会对于发光二极管的出光造成不良的影响。由于延伸电极为金属材质，会产生吸光或遮光的现象。反之，若延伸电极与半导体层的接触面积不够，顺向电压(forward voltage，V_f)将会升高，而使得发光二极管的效能降低。

以上发光二极管可进一步结合一次载体(sub-mount)而形成一发光装置，所述发光装置包含一具有至少一电路的次载体；至少一焊料(solder)位于上述次载体上，通过此焊料将上述发光二极管粘结固定于次载体上并使发光二极管的基板与次载体上的电路形成电连接；以及，一电连接结构，以电连接发光二极管的电极垫与次载体上的电路；其中，上述的次载体可以是导线架(lead frame)或大尺寸镶嵌基底(mounting substrate)，以方便发光装置的电路规划并提高其散热效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光元件，其具有可分散电流并促进出光效率的电极结构。

本发明的发光元件包括：一基板；一第一半导体层形成于基板上；一发光层形成于第一半导体层上；一第二半导体层形成于发光层上，其中第二半导体层表面形成有至少一凹部；以及一金属电极，形成于第二半导体层上且具有一主电极、及由主电极延伸而出的至少一第一延伸电极，其中第一延伸电极顺应凹部的表面形成。

依据本发明的一实施例，凹部可包括一沟槽或多条平行并列的沟槽，而每一沟槽具有一底侧及两侧壁。

依据本发明的一实施例，第一延伸电极与所述沟槽垂直相交。

依据本发明的一实施例，第一延伸电极可在所述沟槽的侧壁上复延伸出第二延伸电极。

依据本发明的一实施例，凹部可包括一或多个间隔形成的凹洞，每一凹洞具有一底侧及呈环绕状的侧壁。

附图说明

图1A为本发明发光元件的第一实施例侧视剖面示意图；

图1B及图1C分别为本发明发光元件的第一实施例不同凹部形式的上视图；

图2A及图2B为本发明发光元件的第二实施例侧视剖面示意图；

图3为本发明发光元件的第三实施例侧视剖面示意图；

图4A及图4B为本发明发光元件的第四实施例上视图；以及

图5为本发明发光元件的第五实施例侧视剖面示意图。

主要元件符号说明

发光元件100，200，300，400，500；

基板102，202，302；

第一半导体层104，204，304；

发光层106，206，306；

第二半导体层108，208，308，408；

凹部101，201，301，401，501；

金属电极105，205，305，405，505，112，212，312，412，512；

主电极110，210，310，410，510；

底侧101a，201a，301a，401a；

侧壁101b，201b，301b，401b；

第一延伸电极109，209，309，409，509；

第二延伸电极411；

透明导电层203

具体实施方式

请参阅图1A，本发明的第一实施例揭示一发光元件100，包括：一基板102；一第一半导体层104形成于基板102上，且第一半导体层104裸露的表面上形成有一金属电极112；一发光层106形成于第一半导体层104上；一第二半导体层108形成于发光层106上，且第二半导体层108表面形成有一凹部101；以及一金属电极105，形成于第二半导体层108上，包括一主电极110及至少由主电极110延伸而出的一第一延伸电极109，其中第一延伸电极109顺应凹部101的表面形成，增加了第一延伸电极109与第二半导体层108接触的面积。

第一半导体层104、第二半导体108、及发光层106所构成的发光叠层其材料包含至少一种元素选自于由铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、氮(N)、磷(P)及砷(As)所构成的群组，例如为AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等的半导体化合物。而所述发光叠层的结构可为单异质结构(singleheterostructure；SH)、双异质结构(double heterostructure；DH)、双侧双异质结构(double-side double heterostructure；DDH)、或多层量子井(multi-quantum well；MQW)。

凹部101具有一底侧101a及侧壁101b，其中底侧101a与侧壁101b的夹角为θ，0°＜θ＜180°。相比较于为平整结构的半导体层，本实施例增加了侧壁101b与第一延伸电极109所接触的面积，有助于降低发光元件100的顺向电压。此外，由于所增加的接触面积在侧壁101b上，因此并未增加太多的遮光面积。其中较佳地使侧壁101b垂直或接近垂直于底侧101a，可更进一步地降低遮光面积。如图1B所示，凹部101可为一沟槽，具有一呈长条状的底侧101a及两相对侧壁101b。在本实施例中，第一延伸电极109较佳地是与沟槽形式的凹部101垂直相交，以进一步地减少遮光面积。如图1C所示，凹部101可为一凹洞，具有一底侧101a及呈环绕状的侧壁101b。

请参阅图2A，本发明的第二实施例揭示一发光元件200，包括：一基板202；一第一半导体层204形成于基板202上，且第一半导体层204裸露的表面上形成有一金属电极212；一发光层206形成于第一半导体层204上；一第二半导体层208，形成于发光层206上且表面形成有一凹部201；以及一金属电极205，形成于第二半导体层208上且具有一主电极210及由其延伸而出的至少一第一延伸电极209，其中第一延伸电极209顺应凹部201的表面形成，因此增加第一延伸电极209接触第二半导体层208的面积。与第一实施例相同地，凹部201为一沟槽时，具有呈长条状的一底侧201a及相对的两侧壁201b；凹部201为一凹洞时，具有一底侧201a及呈环绕状的侧壁201b。

本实施例相似于第一实施例，不同之处在于本实施例的第二半导体层208与主电极210、及第一延伸电极209间形成有用以促进电流扩散的一透明导电层203。透明导电层203的材质包含金属氧化物诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化锌铝(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化锌(ZnO)；或半导体化合物诸如砷镓化铝(AlGaAs)、磷化镓(，GaP)或其他可促进电流扩散的半导体化合物。另外，如图2B所示，透明导电层203也可形成于除凹部201以外的第二半导体层208上，以使第一延伸电极209可直接与凹部201的底侧201a及侧壁201b接触。

请参阅图3，本发明第三实施例的发光元件300包括：一基板302；一第一半导体层304形成于基板302上，且第一半导体层304裸露的表面上形成有一金属电极312；一发光层306形成于第一半导体层304上；一第二半导体层308形成于发光层306上，第二半导体层308的表面形成有一凹部301；以及一金属电极305，形成于第二半导体层308上，具有一主电极310、及由主电极310延伸而出的至少一第一延伸电极309，其中第一延伸电极309顺应凹部301的表面形成，其中凹部301可包括多条平行并列的沟槽，各沟槽具有呈长条形的一底侧301a及彼此相对的两侧壁301b；或多个间隔形成的凹洞，各凹洞具有一底侧301a及呈环绕状的侧壁301b。无论凹部301为沟槽或凹洞，侧壁301b皆可垂直于底侧301a。本实施例相似于前述任一实施例，通过具多条沟槽或多个凹洞的凹部301，可进一步地增加第一延伸电极309与第二半导体层308接触的面积。

请参阅图4A及图4B，是显示本发明的第四实施例，其中图4A是显示凹部401为沟槽形式的上视图，图4B是显示凹部401为凹洞形式的上视图。本实施例可由前述任一实施例变化而成，主要不同之处在于发光元件400可复包括由第一延伸电极409延伸出、且形成于侧壁403b表面的至少一第二延伸电极411。如图4A及图4B所示，黑色区域代表主电极410、第一延伸电极409、及第二延伸电极411。通过第二延伸电极411的形成可进一步地增加金属电极405与第二半导体层408间的欧姆接触面积。由于侧壁403B可垂直于底侧403a，因此对于发光层406产生的光线的遮光面积甚小。如图4B所示，当凹部401为凹洞时，第二延伸电极411可形成于整个或部分的侧壁401b表面。

请参阅图5，本发明第五实施例的发光元件500包括：一基板502；一第一半导体层504形成于基板502上，且第一半导体层504裸露的表面上形成有一金属电极512；一发光层506形成于第一半导体层504上；一第二半导体层508形成于发光层506上，第二半导体层508表面形成有一凹部501；以及一金属电极505，形成于第二半导体层508上，包括一主电极510形成于第二半导体层508上、及由主电极510延伸而出的至少一第一延伸电极509，其中第一延伸电极509顺应凹部501的表面形成。本实施例可相似于以上实施例，不同之处在于主电极510也可形成于凹部501上，而使得主电极510的材料填充于凹部501中。

应注意的是，以上各实施例并未依照实际制品的比例绘制。

本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。

Claims

1.一种发光元件，包括：

基板；

第一半导体层，形成于该基板上；

发光层，形成于该第一半导体层上；

第二半导体层，形成于该发光层上，该第二半导体层表面形成一凹部；以及

金属电极，形成于该第二半导体层上，包括一主电极及延伸于该主电极的至少一第一延伸电极；

其中该第一延伸电极顺应该凹部的表面形成。

2.如权利要求1所述的发光元件，其中该凹部包括形成于该第二半导体层上的沟槽及/或凹洞。

3.如权利要求2所述的发光元件，其中该凹部为该沟槽时，具有呈长条状的底侧及两相对侧壁；该凹部为该凹洞时，具有底侧及环绕的侧壁。

4.如权利要求3所述的发光元件，其中该第一延伸电极还包含第二延伸电极形成于该两相对侧壁至少其中之一的表面上。

5.如权利要求2或3所述的发光元件，其中该沟槽的两侧壁垂直于该底侧，及/或该凹洞的该侧壁垂直于该底侧。

6.如权利要求1所述的发光元件，包括透明导电层，形成于该第二半导体层与该金属电极间。

7.如权利要求6所述的发光元件，该透明导电层形成于除凹部以外的第二半导体层上，而该第一延伸电极直接与凹部的底侧及侧壁接触。

8.如权利要求6所述的发光元件，其中该透明导电层包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化锌铝(AZO)、氧化锌锡(ZTO)或氧化锌(ZnO)的金属氧化物，或砷镓化铝(AlGaAs)或磷化镓(GaP)的半导体化合物。

9.如权利要求1所述的发光元件，该主电极也形成于该凹部上，而令该凹部被该主电极的材料所填充。

10.如权利要求1所述的发光元件，其中该第一半导体层、第二半导体、及发光层所构成的发光叠层的半导体化合物包含至少一种元素选自于由铝(A1)、镓(Ga)、铟(In)、氮(N)、磷(P)及砷(As)所构成的群组。

11.如权利要求1所述的发光元件，其中该凹部包括多条平行并列的沟槽及/或多个间隔形成的凹洞。

12.如权利要求1或11所述的发光元件，其中该延伸电极与该凹部垂直相交。