CN111490140A

CN111490140A - 发光元件

Info

Publication number: CN111490140A
Application number: CN201910073989.1A
Authority: CN
Inventors: 蒋宗勋; 赵欣; 邱柏顺; 纪喨胜
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-08-04
Also published as: TW202029521A; TWI766821B; TW202209703A; TWI750550B; TWI789293B; TW202232784A

Abstract

本发明公开一种发光元件，其包含一基板包含一侧壁；一发光叠层位于基板上，发光叠层包含一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层；一半导体结构位于基板上，通过第一半导体层与发光叠层相隔一距离并环绕发光叠层；以及一布拉格反射镜覆盖发光叠层及半导体结构，其中，半导体结构包含一侧表面与基板的侧壁直接连接，以及一上表面与侧表面直接相接，上表面包含第二半导体层的一上表面，布拉格反射镜包含一第一侧面与半导体结构的侧表面直接连接及一第二侧面与半导体结构的侧表面隔一距离以露出半导体结构的上表面。

Description

发光元件

技术领域

本发明涉及一种发光元件，且特别是涉及一种发光元件，其包含一发光叠层，一半导体结构环绕发光叠层及一反射结构位于发光叠层及半导体结构上。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)为固态半导体发光元件，其优点为功耗低，产生的热能低，工作寿命长，防震，体积小，反应速度快和具有良好的光电特性，例如稳定的发光波长。因此发光二极管被广泛应用于家用电器，设备指示灯，及光电产品等。

发明内容

本发明公开一种发光元件，其包含一基板包含一侧壁；一发光叠层包含多个外侧壁位于基板上，发光叠层包含一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层；一半导体结构位于基板上，通过第一半导体层与发光叠层相隔一距离并环绕发光叠层的多个外侧壁；以及一布拉格反射镜覆盖发光叠层及半导体结构，其中，半导体结构包含一侧表面与基板的侧壁直接相接，以及一上表面与半导体结构的侧表面直接相接，上表面包含第二半导体层的一表面，布拉格反射镜包含一第一侧面与半导体结构的侧表面直接相连及一第二侧面与半导体结构的侧表面相隔一距离以露出半导体结构的上表面。

本发明公开一种发光元件，其包含一基板包含一侧壁；一发光叠层包含多个外侧壁位于基板上，发光叠层包含一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层；一半导体结构位于基板上，通过第一半导体层与发光叠层相隔一距离并环绕发光叠层的多个外侧壁；一第一沟槽位于基板上，露出第一半导体层，且位于发光叠层及半导体结构之间，通过第一沟槽露出的第一半导体层将半导体结构与发光叠层分相隔一距离，并且半导体结构环绕发光叠层；一第二沟槽位于第一半导体层上，通过半导体结构与第一沟槽相隔一距离并环绕半导体结构的多个侧面；以及一布拉格反射镜覆盖发光叠层及半导体结构，其中，半导体结构包含一侧表面与基板的侧壁相隔一距离，以及一与半导体结构的侧表面直接相接的上表面，上表面包含第二半导体层的一表面，布拉格反射镜包含一第一侧面与半导体结构的侧表面直接连接或相隔一距离。

附图说明

图1为本发明一实施例中所揭示的一发光元件1的上视图；

图2为图1的左下部分放大图；

图3为图2的扫描电子显微镜(SEM)立体图；

图4为沿着图1的切线A-A’的剖视图；

图5为沿着图1的切线B-B’的剖视图；

图6为本发明一实施例中所揭示的一发光元件2的上视图；

图7为沿着图6的切线C-C’的剖视图；

图8为本发明一实施例的发光装置3的示意图；

图9为本发明一实施例的发光装置4的示意图。

符号说明

1 发光元件

2 发光元件

3 发光装置

4 发光装置

10 基板

10s 侧壁

11 发光叠层

110 第一沟槽

1101 第二沟槽

111 第一半导体层

111s 第一半导体层的侧面

111t 第一半导体层的表面

112 第二半导体层

112t 第二半导体层的表面

113 活性层

12 半导体结构

12t 上表面

12s 侧表面

12ns 内侧表面

120 凹槽

13 第一电流阻挡层

14 电流阻挡层

16 透明导电层

18 第一接触电极

18a 第一接触电极垫

18b 第一接触电极延伸部

19 第二接触电极

19a 第二接触电极垫

19b 第二接触电极延伸部

20 布拉格反射镜(DBR)

201 第一开口

201s 第一侧面

202 第二开口

202s 第二侧面

21 第一电极垫

22 第二电极垫

D 最小宽度

D1 最小宽度

S 破裂面

S1 外侧壁

S2 内侧壁

T1 第一厚度

T2 第二厚度

51 封装基板

511 第一垫片

512 第二垫片

53 绝缘部

54 反射结构

602 灯罩

604 反射镜

606 承载部

608 发光单元

610 发光模块

612 灯座

614 散热片

616 连接部

618 电连接元件

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，请参照下列实施例的描述并配合相关图示。以下所示的实施例是用于例示本发明的发光元件，并非将本发明限定于以下的实施例。又，本说明书记载于实施例中的构成零件的尺寸、材质、形状、相对配置等在没有限定的记载下，本发明的范围并非限定于此，而仅是单纯的说明而已。且各图示所示构件的大小或位置关系等，会由于为了明确说明有加以夸大的情形。更且，在以下的描述中，为了适切省略详细说明，对于同一或同性质的构件用同一名称、符号显示。

图1为本发明一实施例中所揭示的一发光元件1的上视图。图2为图1的左下部分放大图。图3为图2的扫描电子显微镜(SEM)立体图。图4为沿着图1的切线A-A’的剖视图。图5为沿着图1的切线B-B’的剖视图。实施例中所揭露的发光元件1为一倒装结构的发光二极管。

如图1的上视图及图4的剖视图所示，发光元件1包含一基板10包含一侧壁10s；一发光叠层11包含多个外侧壁S1位于基板10上，发光叠层11包含一第一半导体层111，一第二半导体层112，及一活性层113位于第一半导体层111及第二半导体层112之间；一半导体结构12位于基板10上，通过第一半导体层111与发光叠层11相隔一距离，并环绕发光叠层11的多个外侧壁S1；以及一布拉格反射镜20覆盖发光叠层11及半导体结构12，其中，半导体结构12包含一侧表面12s与基板10的侧壁10s直接相接，一与侧表面12s相对的内侧表面12ns，以及一与侧表面12s及内侧表面12ns直接连接的上表面12t，布拉格反射镜20包含一第一侧面201s与半导体结构12的侧表面12s直接连接，及一第二侧面202s与半导体结构12的侧表面12s相隔一距离以露出半导体结构的上表面12t。

如图1的上视图所示，发光元件1可以具有矩形或正方形的外形，并如图4～图5的侧视图所示，发光元件1的基板10包含多个侧壁10s位于发光元件1的一周围以构成矩形或正方形的外形。由上视图观之，发光元件1的尺寸例如可以是300μm×1000μm的矩形形状或700μm×700μm的正方形形状，但不特别限定于此。

基板10可以为一成长基板，包括用以外延成长磷化铝镓铟(AlGaInP)的砷化镓(GaAs)晶片，或用以成长氮化铟镓(InGaN)的蓝宝石(Al₂O₃)晶片、氮化镓(GaN)晶片或碳化硅(SiC)晶片。

在本发明的一实施例中，通过有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相沉积法(HVPE)、物理气相沉积法(PVD)或离子电镀方法以于基板10上形成具有光电特性的发光叠层11，其中物理气象沉积法包含溅镀(Sputtering)或蒸镀(Evoaporation)法。

如图4～图5所示，发光叠层11包含第一半导体层111，第二半导体层112，以及活性层113位于第一半导体层111及第二半导体层112之间。通过改变发光叠层11中一层或多层的物理及化学组成以调整发光元件1发出光线的波长。发光叠层11的材料包含Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，例如Al_xIn_yGa_(1-x-y)N或Al_xIn_yGa_(1-x-y)P，其中0≤x，y≤1；(x+y)≤1。当发光叠层11的材料为AlInGaP系列材料时，可发出波长介于610nm及650nm之间的红光。当发光叠层11的材料为AlInGaP系列或InGaN系列材料时，可发出波长介于500nm及570nm之间的绿光。当发光叠层11的材料为InGaN系列材料时，可发出波长介于400nm及490nm之间的蓝光。当发光叠层11的材料为AlGaN系列或AlInGaN系列材料时，可发出波长介于400nm及250nm之间的紫外光。

第一半导体层111和第二半导体层112可为包覆层(cladding layer)，两者具有不同的导电型态、电性、极性，或依掺杂的元素以提供电子或空穴，例如第一半导体层111为n型电性的半导体，第二半导体层112为p型电性的半导体。活性层113形成在第一半导体层111和第二半导体层112之间，电子与空穴于一电流驱动下在活性层113复合，将电能转换成光能，以发出一光线。活性层113可为单异质结构(single heterostructure,SH)，双异质结构(double heterostructure,DH)，双侧双异质结构(double-side doubleheterostructure,DDH)，或是多层量子阱结构(multi-quantum well,MQW)。活性层113的材料可为中性、p型或n型电性的半导体。第一半导体层111、第二半导体层112、或活性层113可为单层或包含多个子层的结构。

发光叠层11包含一上表面及一下表面，活性层113包含一第一上表面及一第二下表面，其中发光叠层11的上表面和活性层113的第一上表面之间包含一第一距离，发光叠层11的下表面和活性层113的第二下表面之间包含一第二距离，且第二距离大于第一距离。

在本发明的一实施例中，发光叠层11还可包含一缓冲层(图未示)位于第一半导体层111和基板10之间，用以释放基板10和发光叠层11之间因材料晶格不匹配而产生的应力，以减少差排及晶格缺陷，进而提升外延品质。缓冲层可为一单层或包含多个子层的结构。在一实施例中，可选用PVD氮化铝(AlN)作为缓冲层，形成于发光叠层11及基板10之间，用以改善发光叠层11的外延品质。在一实施例中，用以形成PVD氮化铝(AlN)的靶材是由氮化铝所组成。在另一实施例中，是使用由铝组成的靶材，在氮源的环境下与铝靶材反应性地形成氮化铝。

如图1的上视图所示，发光元件1包含半导体结构12位于发光元件1的一周围以环绕发光叠层11的多个外侧壁S1。如图4～图5的剖视图所示，半导体结构12位于基板10上，且半导体结构12通过第一沟槽110以与发光叠层11相隔离。第一沟槽110包含一最小宽度D介于1μm～30μm之间，较佳介于2μm～14μm之间，更佳介于5μm～10μm之间。第一沟槽110是通过移除部分的第二半导体层112及活性层113而形成，且第一沟槽110露出部分第一半导体层111的表面111t。第一沟槽110的上视形状包含矩形环状、多边形环状、圆形环状、椭圆形环状或不规则环状，其中矩形或多边形的各角落可以圆弧化。

在发明的一实施例中，半导体结构12包含与发光叠层11相同的结构。例如，半导体结构12包含第一半导体层111、第二半导体层112及活性层113。半导体结构12的上表面12t包含第二半导体层112的一表面。

发光元件1包含一或多个凹槽120为第二半导体层112及/或活性层113所环绕。一或多个凹槽120是通过移除部分的第二半导体层112及活性层113，以露出第一半导体层111的表面111t。一或多个凹槽120位于发光叠层11中，且各为第二半导体层112及活性层113所环绕。一或多个凹槽120的上视形状各包含圆形、椭圆形、矩形、多边形、或是任意形状。多个凹槽120可包含相同或不相同的上视形状。多个凹槽120可排列成多列，任相邻两列或每相邻两列上的凹槽120可彼此对齐或是错开。多个凹槽120的数目并不特别限定。如图1的上视图所示，多个凹槽120可以按照固定间隔呈固定图案的方式配置，使电流可沿水平方向均匀地分散。

发光叠层11包含多个外侧壁S1及多个内侧壁S2，其中外侧壁S1及内侧壁S2分别包含第半导体层111、第二半导体层112及活性层113的一侧壁。外侧壁S1的一端与第二半导体层12的一表面112t相连接，外侧壁S1的另一端与第一半导体层111的一表面111t相连接。内侧壁S2的一端与第二半导体层112的表面112t相连接，内侧壁S2的另一端与第一半导体层11的表面111t相连接。多个内侧壁S2构成凹槽120的一周围。多个外侧壁S1构成发光叠层11的一周围。如图4及图5所示，外侧壁S1与第一半导体层111的表面111t之间具有一第一角度，内侧壁S2与第一半导体层111的表面111t之间具有一第二角度，其中第一角度与第二角度之间的角度差异小于20度，较佳小于14度，更佳小于10度。在一实施例中，第一角度包含钝角、锐角或直角，第二角度包含钝角、锐角或直角。

发光元件1包含一或多个电流阻挡层14位于第二半导体层112上。电流阻挡层14为非导电材料所形成，包含氧化铝(Al₂O₃)、氮化硅(SiN_x)、氧化硅(SiO_x)、氧化钛(TiO_x)，或氟化镁(MgF_x)。电流阻挡层14可以包括分布式布拉格反射器(DBR)，其中分布式布拉格反射器具有不同折射率的绝缘材料彼此堆叠。电流阻挡层14对于活性层113所发出的光线具有80％以上的透光率或80％以上的光反射率。如图4及图5所示，电流阻挡层14具有一倾斜的侧表面以降低自第二半导体层112剥离的风险，并增加后续叠层的覆盖性。

发光元件1包含一透明导电层16位于第二半导体层112及电流阻挡层14上，且透明导电层16覆盖电流阻挡层14的一侧壁。覆盖于电流阻挡层14之上的透明导电层16的表面轮廓对应于电流阻挡层14的轮廓。透明导电层16自剖面观的呈阶梯状轮廓，而不是平坦的轮廓。透明导电层16的材料包含对于活性层113所发出的光线为透明的材料，例如，氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。由于透明导电层16形成于第二半导体层112的大致整个面，并与第二半导体层112形成低电阻接触，例如欧姆接触，因此电流可以通过透明导电层16以均匀地扩散通过第二半导体层112。在一实施例中，透明导电层16包含一最外侧，其与发光叠层11的外侧壁S1或内侧壁S2相隔一距离小于20μm，较佳小于10μm，更佳小于5μm。

透明导电层16的厚度可在0.1nm至100nm的范围内。若透明导电层16的厚度小于0.1nm，则由于厚度太薄而不能有效地与第二半导体层112形成欧姆接触。并且，若透明导电层16的厚度大于100nm，则由于厚度太厚而部分吸收活性层113所发出光线，从而导致发光元件1的亮度减少的问题。

发光元件1包含一或多个第一接触电极18位于第一半导体层111上以电连接至第一半导体层111，及一或多个第二接触电极19位于第二半导体层112上以电连接至第二半导体层112。如图1所示，自发光元件1的一上视图观之，第一接触电极18包含一第一接触电极垫18a及/或一第一接触电极延伸部18b。在本实施例中，第一接触电极垫18a的上视形状包含圆形或椭圆形，第一接触电极延伸部18b的上视形状包含条型、矩形或多边形。第一接触电极垫18a及第一接触电极延伸部18b包含相同的叠层结构与厚度。

如图1所示，自发光元件1的一上视图观之，第二接触电极19包含一第二接触电极垫19a及/或一第二接触电极延伸部19b。在本实施例中，第二接触电极垫19a的上视形状包含圆形或椭圆形，第二接触电极延伸部19b的上视的上视形状包含条型、矩形或多边形。第二接触电极垫19a及第二接触电极延伸部19b包含相同的叠层结构与厚度。

如图1所示，自发光元件1的一上视图观之，一或多个第一接触电极18分别位于一或多个凹槽120内与第一半导体层111相接触。多个第一接触电极18彼此分离，且第一接触电极18与凹槽120具有相同的形状。为让电流均匀地扩散通过第二半导体层112，第二接触电极19的位置重叠于电流阻挡层14的位置。在发明的一实施例中，第二接触电极19位于电流阻挡层14及透明导电层16之上，且与透明导电层16接触。在发明的一实施例中，透明导电层16具有一开口(图未示)对应于第二接触电极垫19a，且第二接触电极垫19a通过此开口与电流阻挡层14及第二半导体层112接触。在发明的一实施例中，第二接触电极19与电流阻挡层14具有相似的形状；在发明的另一实施例中，第二接触电极19与电流阻挡层14具有不相似的形状。在发明的一实施例中，如图1所示，自发光元件1的一上视观之，电流阻挡层14包含一面积大于第二接触电极19的一面积。在另一实施例中，第二接触电极垫19a与其下方对应的电流阻挡层14具有不相似的形状，例如第二接触电极垫19a为圆形，其下方的电流阻挡层14为矩形。在另一实施例中，第二接触电极垫19a与其下方对应的电流阻挡层14具有相似的形状，例如第二接触电极垫19a及其下方的电流阻挡层14为圆形，但是第二接触电极垫19a的圆心与其下方的电流阻挡层14的圆心互不重叠。或是，第二接触电极垫19a为圆形，其下方的电流阻挡层14为矩形，第二接触电极垫19a周围与其下方的电流阻挡层14周围之间的距离为非等距。在另一实施例中，位于第二接触电极垫19a下方的电流阻挡层14包含多个彼此分离的电流阻挡区域，且透明导电层16于第二接触电极垫19a下方的位置有一开口，使得部分第二接触电极垫19a通过开口及彼此分离的电流阻挡区域之间的间隙直接接触第二半导体层112；当然在一实施例中，透明导电层16于第二接触电极垫19a下方的位置可以不具有开口，第二接触电极垫19a直接接触透明导电层16。

在发明的另一实施例中，如图1所示，发光元件1包含一或多个第一电流阻挡层13位于第一半导体层111及第一接触电极18之间。多个第一电流阻挡层13以一距离彼此相隔离，其中上述距离可为一固定值。较靠近于第一接触电极垫18a的两相邻的多个第一电流阻挡层13之间的距离较远离于第一接触电极垫18a的两相邻的多个第一电流阻挡层13之间的距离长或短。多个第一电流阻挡层13的数目可随着第一接触电极18的长度增长而增加。当第一电流阻挡层13为非导电材料所形成，包含氧化铝(Al₂O₃)、氮化硅(SiN_x)、氧化硅(SiO_x)、氧化钛(TiO_x)，或氟化镁(MgF_x)。第一电流阻挡层13可以包括分布式布拉格反射器(DBR)，其中分布式布拉格反射器具有不同折射率的绝缘材料彼此堆叠。第一电流阻挡层13对于活性层113所发出的光线具有80％以上的透光率或80％以上的光反射率。第一电流阻挡层13具有一倾斜的侧表面以降低自第一半导体层111剥离的风险，并增加后续叠层的覆盖性。在发明的一实施例中，多个第一电流阻挡层13的宽度大于第一接触电极18的宽度。在发明的一实施例中，位于第一接触电极垫18a下方的第一电流阻挡层13的面积大于或小于第一接触电极垫18a的面积。在发明的一实施例中，第一接触电极18与于第一半导体层111之间没有第一电流阻挡层13。在发明的一实施例中，第一接触电极18与第一半导体层111或第一电流阻挡层13之间可包含一透明导电层(图未示)。

如图4及图5所示，透明导电层16包含一部分位于电流阻挡层14及第二接触电极19之间；以及另一部分直接接触第二半导体层12。当电流通过第二接触电极19时，因电流阻挡层14位于第二接触电极19下方，电流无法透过电流阻挡层14，自第二接触电极直接向下传导至第二半导体层12，所以电流会被迫流到透明导电层16后，通过透明导电层16在水平方向上进行电流扩散，并将电流传导至第二半导体层112。

第一接触电极18及第二接触电极19分别具有一倾斜的侧表面以降低自透明导电层16或第一半导体层111剥离的风险，并增加后续叠层的覆盖性。在一实施例中，第一接触电极18的倾斜的侧表面与第一半导体层111的表面之间具有一内夹角介于30度及75度之间。第二接触电极19的倾斜的侧表面与透明导电层16的表面之间具有一内夹角介于30度及75度之间。

如图1所示，自发光元件1的一上视图观之，第二接触电极19位于第一接触电极18的左右两侧。

如图1所示，在一实施例中，自发光元件1的一上视图观之，第一接触电极垫18a及第二接触电极垫19a包含不相同的直径以作为不同电性的鉴别。

第一接触电极18及第二接触电极19包含金属材料，例如铬(Cr)、钛(Ti)、钨(W)、金(Au)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、镍(Ni)或铂(Pt)等金属或上述材料的合金。第一接触电极18及第二接触电极19可由单个层或是多个层所组成。例如，第一接触电极18或第二接触电极19可包括Ti/Au层、Ti/Pt/Au层、Cr/Au层、Cr/Pt/Au层、Ni/Au层、Ni/Pt/Au层或Cr/Al/Cr/Ni/Au层。

第一接触电极18或第二接触电极19的厚度优选为0.5μm至2.5μm。在一实施例中，第一接触电极18的一上表面低于第二半导体层112的表面112t，换言之，第一接触电极18的厚度小于凹槽120的深度。在另一实施例中，第一接触电极18的一上表面凸出于第二半导体层112的表面112t，换言之，第一接触电极18的厚度大于凹槽120的深度。若第一接触电极18或第二接触电极19的厚度小于0.5μm，则无法有效地传导电流。并且，若第一接触电极18或第二接触电极19的厚度大于2.5μm，则因过多的生产制造时间而导致制造上的损失。

发光元件1包含一布拉格反射镜(DBR)20覆盖于发光叠层11、透明导电层16、第一接触电极18及第二接触电极19之上。布拉格反射镜(DBR)20包含一或多个第一开口201位于第一接触电极垫18a上，并露出第一接触电极垫18a的一表面，其中第一接触电极延伸部18b为布拉格反射镜(DBR)20完全覆盖。布拉格反射镜(DBR)20还包含一或多个第二开口202位于第二接触电极19的第二接触电极垫19a上，并露出第二接触电极垫19a的一表面，其中第二接触电极延伸部19b为布拉格反射镜(DBR)20完全覆盖。

在发明的一实施例中，如图1的上视图所示，布拉格反射镜(DBR)20的第一开口201包含一第一开口直径小于第一接触电极垫18a的一直径。布拉格反射镜(DBR)20的第二开口202包含一第二开口直径小于第二接触电极垫19a的一直径。

在发明的一实施例中，如图1的上视图所示，布拉格反射镜(DBR)20的多个第一开口201的一数目小于布拉格反射镜(DBR)20的多个第二开口202的一数目。

如图4～图5的侧视图所示，布拉格反射镜(DBR)20覆盖发光叠层11及半导体结构12，将来自发光叠层11的活性层113的光反射到基板10的一方向上。布拉格反射镜20包含不同折射率的两种以上的介电材料交替堆叠。介电材料包含氧化铝(Al₂O₃)、氮化硅(SiN_x)、氧化硅(SiO_x)、氧化钛(TiO_x)，或氟化镁(MgF_x)。例如，可通过层叠SiO₂/TiO₂或SiO₂/Nb₂O₅等层来形成高反射率的绝缘反射层。当发光元件1所发射的光的波长为λ时，布拉格反射镜20的光学厚度可被设定为λ/4的整数倍。布拉格反射镜20的光学厚度在λ/4的整数倍的基础上可具有±30％的偏差。在一实施例中，布拉格反射镜20包含一或多个模堆，每一模堆中包含多介电层对，每一介电层对中，包含第一介电层和第二介电层。其中，第一介电层的第一光学厚度及第二介电层的第二光学厚度相对于可见光波段(400nm～700nm)的中心波长λ’，例如550nm，的比值可大于1/4、小于1/4或一层大于1/4，另一层小于1/4。

布拉格反射镜20包含非导电材料，可通过物理蒸镀法(PVD；Physical VaporDeposition)、电子束蒸镀法(E-Beam Evaporation)、溅射法(Sputtering)或热蒸镀法(Thermal Evaporation)而形成。在形成布拉格反射镜20之前，优选地形成具备一定的厚度的介质层(图未示)，从而能够稳定地形成布拉格反射镜20，也有利于光的反射。介质层(图未示)的材质优选为SiO2，关于其厚度，例如可以是

布拉格反射镜20的整体厚度可以是

在发明的一实施例中，在形成布拉格反射镜20之后，可形成具备一定的厚度的另一介质层(图未示)，有利于光的摘出。

在发明的一实施例中，如图3的扫描电子显微镜(SEM)图及图5的剖视图所示，布拉格反射镜20包含一第一厚度T1位于第二半导体层12的表面112t之上及一第二厚度T2位于第二半导体层12的表面112t之下，其中第一厚度T1大于第二厚度T2。例如，第一厚度T1大于2μm，较佳大于3μm，更佳大于4μm，且第二厚度T2小于2μm。

如图1的上视图、图4及图5的剖视图所示，因为布拉格反射镜(DBR)20下方为叠层结构，例如，发光叠层11、电流阻挡层14、透明导电层16、第一接触电极18或第二接触电极19等结构，因此当发光元件1经过切割、劈裂制作工艺时，布拉格反射镜(DBR)20容易因这些具有高度差的结构，而在发光元件1的周围形成破裂面S。当破裂面S延伸至发光叠层11，露出发光叠层11，布拉格反射镜(DBR)20即丧失保护发光元件1的效果，水气容易通过破裂面S进入至发光叠层11的内部。在本发明的一实施例中，为了避免破裂面S延伸至发光叠层11，发光元件1包含半导体结构12位于基板10上，且半导体结构12与发光叠层11之间具有第一半导体层111，通过第一半导体层111将半导体结构12与发光叠层11分隔一距离，并且半导体结构12环绕发光叠层11。如图5所示，因为布拉格反射镜(DBR)20的成膜特性，即使发光元件1的周围有破裂面S，破裂面S会如布拉格反射镜(DBR)20的第二侧面202s所示，停止于半导体结构12或第一沟槽110的转角处。

在发明的一实施例中，如图3的扫描电子显微镜(SEM)图及图5的剖视图所示，布拉格反射镜(DBR)20的第二侧面202s与半导体结构12的内侧表面12ns之间包含一钝角介于95度～140度之间，较佳介于100度～130度之间，更佳介于100度～120度之间。

在发明的一实施例中，如图3的扫描电子显微镜(SEM)图、图4及图5的剖视图所示，发光叠层11的外侧壁S1与第一半导体层111的表面111t之间具有第一角度，半导体结构12的内侧表面12ns与第一半导体层111的表面111t之间具有一第三角度，且第一角度大于第三角度以避免布拉格反射镜(DBR)20膜层的破裂，其中第一角度与第三角度之间的角度差异小于30度，较佳小于20度，更佳小于10度。

发光元件1包含一第一电极垫21以覆盖布拉格反射镜(DBR)20之一或多个第一开口201，并通过一或多个第一开口201以接触第一接触电极垫18a。发光元件1包含一第二电极垫22以覆盖一或多个布拉格反射镜(DBR)20之一或多个第二开口202，并通过一或多个第二开口202以接触第二接触电极垫19a。第一接触电极垫18a及第二接触电极垫19a分别通过第一接触电极延伸部18b及第二接触电极延伸部19b分别电连接至第一半导体层111及第二半导体层112。

第一电极垫21或第二电极垫22的上表面可以为非平面。具体而言，第一电极垫21或第二电极垫22的上表面具有与第一接触电极18的上表面和第二接触电极19的上表面的表面轮廓相对应的表面轮廓。换言之，第一电极垫21或第二电极垫22设置在第一接触电极18和第二接触电极19上，其中第一接触电极18和第二接触电极19具有非平坦表面轮廓，因此具有长条形、圆形或阶梯形表面。如图4及图5所示，第一电极垫21或第二电极垫22的上表面可包括至少一个凹陷部及至少一个凸出部，其分别设置于第一接触电极18和第二接触电极19所放置的区域中。因此，第一电极垫21或第二电极垫22的上表面可具有阶梯形表面。

自发光元件1的一上视图观之，如图1所示，一或多个第一接触电极垫18a仅为第一电极垫21所覆盖，且一或多个第二接触电极垫19a仅为第二电极垫22所覆盖。一或多个第一接触电极延伸部18b为第二电极垫22所覆盖，且一或多个第二接触电极延伸部19b为第一电极垫21及/或第二电极垫22所覆盖。在一实施例中，一或多个第一接触电极延伸部18b为第一电极垫21及第二电极垫22所覆盖。在一实施例中，一或多个第一接触电极垫18a不被第一电极垫21所覆盖，亦即第一电极垫21避开第一接触电极垫18a设置。在一实施例中，一或多个第一接触电极延伸部18b不被第一电极垫21及/或第二电极垫22所覆盖，亦即第一电极垫21及/或第二电极垫22避开第一接触电极延伸部18b设置。在一实施例中，一或多个第二接触电极垫19a不被第二电极垫22所覆盖，亦即第二电极垫22避开第二接触电极垫19a设置。在一实施例中，一或多个第二接触电极延伸部19b不被第一电极垫21及/或第二电极垫22所覆盖，亦即第一电极垫21及/或第二电极垫22避开第二接触电极延伸部19b设置。

第一电极垫21及第二电极垫22包含金属材料，例如铬(Cr)、钛(Ti)、钨(W)、金(Au)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、镍(Ni)、铂(Pt)等金属或上述材料的合金。第一电极垫21及第二电极垫22可由单个层或是多个层所组成。例如，第一电极垫21或第二电极垫22可包括Ti/Au层、Ti/Pt/Au层、Cr/Au层、Cr/Pt/Au层、Ni/Au层、Ni/Pt/Au层或Cr/Al/Cr/Ni/Au层。第一电极垫21及第二电极垫22可作为外电源供电至第一半导体层111及第二半导体层112的电流路径。

在本发明的一实施例中，第一电极垫21包含一尺寸与第二电极垫22的一尺寸相同或不同，此尺寸可为宽度或面积。例如，第一电极垫21或第二电极垫22的上视面积可为第一电极垫21及第二电极垫22的上视面积相加所得的值的0.8倍以上且小于1倍的大小。

第一电极垫21或第二电极垫22分别包含一倾斜侧面，因此第一电极垫21或第二电极垫22的侧视剖面面积可沿厚度方向发生变化。例如，第一电极垫21或第二电极垫22的侧视剖面面积可随着远离发光叠层11的上表面的方向逐渐变小。

第一电极垫21与第二电极垫22之间包含一间隔，间隔包含一最短距离约为10μm以上，及一最长距离约为250μm以下。在上述范围内，通过缩小第一电极垫21与第二电极垫22之间的间隔可以增大第一电极垫21与第二电极垫22的上视面积，从而可提高发光元件l的散热效率，且避免第一电极垫21与第二电极垫22之间的短路。

第一电极垫21与第二电极垫22包含一厚度介于1～100μm之间，较佳为1.5～6μm之间。

图6为本发明另一实施例所揭示的一发光元件2的上视图。图7为沿着图6的切线C-C’的剖视图。实施例中所揭露的发光元件2为一倒装结构的发光二极管。发光元件2与发光元件1包含相同或相似的部件，其中相同或相似的部件将在图6～图7中以相同的标号于下描述。

如图6的上视图及图7的剖视图所示，发光元件2包含一基板10包含一侧壁10s；一发光叠层11包含多个外侧壁S1位于基板10上，发光叠层11包含一第一半导体层111，一第二半导体层112，及一活性层113位于第一半导体层111及第二半导体层112之间；一半导体结构12位于基板10上，通过第一半导体层111与发光叠层11相隔一距离并环绕发光叠层11的多个侧面；一第一沟槽110位于基板10上，露出第一半导体层111，且位于发光叠层11及半导体结构12之间；一第二沟槽1101位于基板10上，露出第一半导体层111，通过半导体结构12与第一沟槽110相隔一距离并环绕半导体结构12的多个侧面；以及一布拉格反射镜20覆盖发光叠层11及半导体结构12，其中，半导体结构12包含一侧表面12s与基板10的侧壁10s相隔一距离，一与侧表面12s相对的内侧表面12ns，以及一与侧表面12s及内侧表面12ns直接相接的上表面12t，布拉格反射镜20包含一第一侧面201s与第一半导体层111的侧面111s及一第二侧面202s与半导体结构12的侧表面12s直接连接。

在发明的一实施例中，布拉格反射镜20的第二侧面202s与半导体结构12的内侧表面12ns直接连接。

如图6的上视图所示，发光元件2包含第一沟槽110及第二沟槽1101位于第一半导体层111上，并环绕发光叠层11的多个侧面，其中半导体结构12位于第一沟槽110及第二沟槽1101之间，并环绕发光叠层11的多个侧面。如图7的剖视图所示，半导体结构12位于基板上，且半导体结构12通过第一沟槽110以与发光叠层11相隔离。第一沟槽110包含一最小宽度D介于1μm～30μm之间，较佳介于2μm～14μm之间，更佳介于5μm～10μm之间。第一沟槽110是通过移除部分的第二半导体层112及活性层113而形成，且第一沟槽110露出部分第一半导体层111。第一沟槽110的上视形状包含矩形环状或多边形环状、圆形环状、椭圆形环状或不规则环状，其中矩形或多边形的各角落可以圆弧化。

如图7的剖视图所示，第二沟槽1101包含一最小宽度D1介于1μm～80μm之间，较佳介于2μm～50μm之间，更佳介于5μm～20μm之间。第二沟槽1101是通过移除部分的第二半导体层112及活性层113而形成，且第二沟槽1101露出部分第一半导体层111。第二沟槽1101的上视形状包含矩形或多边形环状，其中矩形或多边形的各角落可以圆弧化。

如图6的上视图及图7的剖视图所示，因为布拉格反射镜(DBR)20为叠层结构，例如，发光叠层11、电流阻挡层14、透明导电层16、第一接触电极18或第二接触电极19等结构，因此当发光元件2经过切割、劈裂制作工艺时，布拉格反射镜(DBR)20容易因这些具有高度差的结构而在发光元件2的周围形成破裂面S。当破裂面S延伸至发光叠层11，露出发光叠层11，布拉格反射镜(DBR)20即丧失保护发光元件2的效果，水气容易通过破裂面S进入至发光叠层11的内部。于本发明的一实施例中，为了避免破裂面S延伸至发光叠层11，发光元件2包含半导体结构12位于基板10上，且半导体结构12与发光叠层11之间具有第一沟槽110暴露出的第一半导体层111，通过第一沟槽110暴露出的第一半导体层111将半导体结构12与发光叠层11分相隔一距离，并且半导体结构12环绕发光叠层11。如图6所示，因为布拉格反射镜(DBR)20的成膜特性，即使发光元件2的周围有破裂面S，破裂面S会如布拉格反射镜(DBR)20的第二侧面202s所示，停止于半导体结构12、第一沟槽110或第二沟槽1101的转角处。

在发明的一实施例中，如图7的剖视图所示，布拉格反射镜(DBR)20的第二侧面202s是与半导体结构12的侧表面12s直接连接。换言之，第二侧面202s与半导体结构12的上表面12t之间包含一第一锐角，侧表面12s与半导体结构12的上表面12t之间包含一第一钝角，其中第一锐角与第一钝角为互补。例如，第一锐角介于20度～85度之间，第一钝角介于95度～160度之间。

在发明的一实施例中，当布拉格反射镜20的第二侧面202s是与半导体结构12的内侧表面12ns直接连接时，布拉格反射镜(DBR)20的第二侧面202s与半导体结构12的内侧表面12ns之间包含一钝角介于95度～140度之间，较佳介于100度～130度之间，更佳介于100度～120度之间。

在本发明的一实施例中，发光元件2包含多个半导体结构12位于发光元件1的一周围以环绕发光叠层11(图未示)。多个半导体结构12通过第一沟槽110以与发光叠层11相隔离，且两相邻的多个半导体结构12通过第三沟槽(图未示)以彼此间隔。多个半导体结构12与多个第三沟槽(图未示)彼此交替排列以增加布拉格反射镜(DBR)20与发光叠层11及/或半导体结构12之间的附着力，避免布拉格反射镜(DBR)20自发光叠层11及/或半导体结构12的表面剥离。

第一沟槽110及第三沟槽各包含最小宽度D介于1μm～30μm之间，较佳介于2μm～14μm之间，更佳介于5μm～10μm之间。第一沟槽110及第三沟槽是通过移除部分的第二半导体层112及活性层113而形成，且第一沟槽110及第三沟槽露出部分第一半导体层111。第一沟槽110及第三沟槽的上视形状包含矩形或多边形环状，其中矩形或多边形的各角落可以圆弧化。

在本发明的一实施例中，发光元件2还包含第二沟槽1101位于发光元件2的一最***以环绕发光叠层11、多个半导体结构12及位于多个半导体结构12之间的第三沟槽(图未示)。

用以分隔多个半导体结构12的多个第三沟槽(图未示)包含相同或不同的最小宽度D。在发明的一实施例中，第三沟槽的最小宽度D是自发光叠层11往半导体结构12的方向上逐渐变大。在发明的另一实施例中，第三沟槽的最小宽度D是自发光叠层11往半导体结构12的方向上逐渐变小。

在发明的一实施例中，发光元件1或发光元件2还包含一切割道(图未示)位于发光元件1或发光元件2的最外侧。自发光元件1或发光元件2的一上视观之，切割道围绕发光叠层11、半导体结构12及第一沟槽110。切割道是通过移除第一半导体层11、第二半导体层12及活性层13，以露出基板10的一上表面。切割道的上视形状包含矩形或多边形环状。在一实施例中，所述切割道露出基板10的上表面为一粗糙面。粗糙面可以为具有不规则形态的表面或具有规则形态的表面，例如具有多个半球形状的面，具有多个圆锥形状的面，或者具有多个多边锥形状的面。

图8为依本发明一实施例的发光装置3的示意图。将前述实施例中的发光元件1或发光元件2以倒装芯片的形式安装于封装基板51的第一垫片511、第二垫片512上。第一垫片511、第二垫片512之间通过一包含绝缘材料的绝缘部53做电性绝缘。倒装芯片安装是将与电极垫形成面相对的成长基板侧向上设为主要的光取出面。为了增加发光装置3的光取出效率，可于发光元件1或发光元件2的周围设置一反射结构54。

图9为依本发明一实施例的发光装置4的示意图。发光装置4为一球泡灯包括一灯罩602、一反射镜604、一发光模块610、一灯座612、一散热片614、一连接部616以及一电连接元件618。发光模块610包含一承载部606，以及多个发光单元608位于承载部606上，其中多个发光单元608可为前述实施例中的发光元件1、发光元件2或发光装置3。

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都不脱离本发明的精神与范围。

Claims

1.一种发光元件，其特征在于，包含：

基板，包含侧壁；

发光叠层，包含多个外侧壁位于该基板上，该发光叠层包含第一半导体层，第二半导体层，及活性层位于该第一半导体层及该第二半导体层之间；

半导体结构，位于该基板上，通过该第一半导体层与该发光叠层相隔一距离并环绕该发光叠层的该多个外侧壁；以及

布拉格反射镜，覆盖该发光叠层及该半导体结构，其中，该半导体结构包含一侧表面与该基板的该侧壁直接相接，与该侧表面相对的内侧表面，以及与该侧表面及该内侧表面直接连接的上表面，该布拉格反射镜包含第一侧面与该半导体结构的该侧表面直接连接及第二侧面与该半导体结构的该侧表面隔一距离以露出该半导体结构的该上表面。

2.如权利要求1所述的发光元件，其中该半导体结构包含该第一半导体层，该第二半导体层，及该活性层位于该第一半导体层及该第二半导体层之间，该上表面包含该第二半导体层的表面。

3.如权利要求1所述的发光元件，包含第一沟槽位于该半导体结构及该发光叠层之间，其中该第一沟槽包含一最小宽度D介于1μm～30μm之间。

4.如权利要求3所述的发光元件，包含第二沟槽位于该基板上，通过该半导体结构与该第一沟槽相隔一距离。

5.如权利要求4所述的发光元件，包含切割道露出该基板的上表面，其中该上表面为粗糙面。

6.如权利要求2所述的发光元件，其中该布拉格反射镜包含第一厚度位于该第二半导体层的该表面之上及第二厚度位于该第二半导体层的该表面之下。

7.如权利要求1所述的发光元件，其中该布拉格反射镜的该第二侧面与该半导体结构的该内侧表面之间包含一钝角。

8.如权利要求7所述的发光元件，其中该钝角介于95度～140度之间。

9.如权利要求1所述的发光元件，包含第一接触电极及第二接触电极位于该发光叠层的该第一半导体层及该第二半导体层上，其中该第一接触电极包含第一接触电极垫及第一接触电极延伸部，且该第二接触电极包含第二接触电极垫及第二接触电极延伸部。

10.如权利要求1所述的发光元件，其中该布拉格反射镜包含第一开口露出该第一接触电极垫及第二开口露出该第二接触电极垫，且该第一接触电极延伸部及该第二接触电极延伸部为该布拉格反射镜所覆盖。