TWM460409U - 發光元件 - Google Patents

Description

發光元件

本創作是提供一種發光元件，主要是對用在發光元件組體中，將絕緣層從透明導電層及反射層延伸至少到達N形氮化鎵層，以確保點膠過程中，避免銀(Ag)膠連通P-N，減少短路的危機，並可藉其間的N電極與P電極為呈同側排列，以簡化發光元件在製作上的相關部件結合實施、及覆晶封裝，且對發光元件的有效透光區域能確實提升，及藉其間N型氮化鎵層的非等向蝕刻以增加絕緣層的附著度、而達所須厚度，以防止短路的發生，使得發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的良率提高。

依既有形態的氮化鎵(GaN)發光二極體(Light Emitting Diode,LED)組成〔如第一圖〕，該發光二極體60是含括在：一基板10上結合一N型氮化鎵層(N-GaN)20，及在N型氮化鎵層(N-GaN)20上結合以多層量子井(MQWS)30，繼在最上層的量子井(MQWS)30上結合一P型氮化鎵層(P-GaN)40，之後，在該P型氮化鎵層(P-GaN)40上結合一透明發光層50，而其中的N型氮化鎵層(N-GaN)20與P型氮化鎵層(P-GaN)40是為藉蝕刻取掉部分，以致暴露部分的N型氮化鎵層(N-GaN)20，在該暴露的N型氮化鎵層(N-GaN)20上是設以負電極201，另在P型氮化鎵層(P-GaN)40及透明導電層50之間則設以正電極401，而該正電極401和透明導電層50之間、與N型氮化鎵層(N-GaN)20和負電極201之間是各結合一保護層402、202。

對上述組成的發光二極體60其間的基板10是為藉藍寶石(Sapphire)製成，以致無法導電，因此正、負電極401、201必須設在發光二極體(Light Emitting Diode,LED)60的作用正面〔即正電極401設在P型氮化鎵層(P-GaN)40的正面，負電極201設在N型氮化鎵 層(N-GaN)20的正面〕；該種形態的組成，使得發光二極體(Light Emitting Diode,LED)60其間該P型氮化鎵層(P-GaN)40的表面是藉以蝕刻至N型氮化鎵層(N-GaN)20，且該透過蝕刻的溝槽必須要有足夠的寬度，才能藉打線方式在N型氮化鎵層(N-GaN)20的表面設以負電極201。因此，造成其間的多層量子井(MQWS)30預設的發光區域部分被蝕刻掉，以致影響到發光二極體60的發光區域。另對藍寶石製成的基板10因導熱性差，因此亦降低發光二極體(Light Emitting Diode,LED)60的性能。

本創作即是依既有的發光二極體在使用上所存有的缺失來作具體改善，以期使該發光元件組體中將絕緣層從透明導電層及反射層延伸至少到達N形氮化鎵層，以確保點膠過程中，避免銀(Ag)膠連通P-N，減少短路的危機，並可藉其間的N電極與P電極是呈同側排列，以簡化發光元件在製作上的相關部件結合實施、及覆晶封裝，且對發光元件的有效發光區域能確實提升，及藉其間N型氮化鎵層的非等向蝕刻以增加絕緣層的附著度、而達所須厚度，以防止短路的發生，使得發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的良率提高。

本創作之主要目的，是對發光元件組體中為含括：在一基板上結合以兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)及N型氮化鎵層(N-GaN)，並在N型氮化鎵層(N-GaN)的預設段落結合以多層量子井(MQWS)，在該多層量子井(MQWS)上方另結合一P型氮化鎵層(P-GaN)，而在P型氮化鎵層(P-GaN)上為結合以透明導電層及反射層，在藉一預設厚度的絕緣層覆設在透明導電層及反射層、並至少延伸至N型氮化鎵層(N-GaN)，或者延伸至U型氮化鎵層(U-GaN)與基板的交界處更佳，而將P型氮化鎵層(P-GaN)及多層量子井(MQWS)與N型氮化鎵層(N-GaN)作包覆絕緣，以確保點膠過程中，避免銀(Ag)膠連通P-N，減少短路的危機，另在該絕緣層的兩旁預設部位是各形成複數透孔，可使用鉻(Cr)、鋁(Al)等材料以導通絕緣層上方的N電極和P電極、做為後續加工點膠、支架用；及N電極在經相應透孔以和N型氮化鎵層(N-GaN)形成一N接觸電極，而P電極在經相應透孔以透明導電層及反射層、P型氮化鎵層 (P-GaN)形成一P接觸電極，而藉N型氮化鎵層(N-GaN)與P型氮化鎵層(P-GaN)在和多層量子井(MQWS)的接觸電導通後，以將多層量子井(MQWS)產生的光經由反射層之反射，藉由折射原理透過四面八方由各處發射而出。

本創作之第二目的，是對發光元件其製作方法是採在：位於基板上方結合的U型氮化鎵層(U-GaN)與N型氮化鎵層(N-GaN)是為藉非等向蝕刻方式以形成一傾斜而上的兩旁層面，並在N型氮化鎵層(N-GaN)的預設段落依序結合以略傾斜而上的多層量子井(MQWS)、P型氮化鎵層(P-GaN)、與透明導電層及反射層，之後，在沿著透明導電層及反射層的作用層面、和P型氮化鎵層(P-GaN)與多層量子井(MQWS)的兩旁並至少延伸至N型氮化鎵層(N-GaN)，或延伸至U型氮化鎵層(U-GaN)與基板的交界處更佳為覆設一預設厚度的絕緣層，使該絕緣層能藉N型氮化鎵層(N-GaN)形成的兩旁傾斜而上該層面而獲以覆設力足夠、易達到所須的厚度。

本創作之第三目的，是對發光元件的絕緣層上方之N電極和P電極，可藉其間的N電極與P電極是呈同側排列，以簡化發光元件在製作上的相關部件結合實施、及覆晶封裝，使得發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的良率提高，另N電極與P電極之面積延伸而有利於固晶封裝之黏著度。

〔習知〕

10‧‧‧基板

20‧‧‧N型氮化鎵層

201‧‧‧負電極

202、402‧‧‧保護層

30‧‧‧量子井

40‧‧‧P型氮化鎵層

401‧‧‧正電極

50‧‧‧氧化銦錫層

60‧‧‧發光二極體

〔本創作〕

1‧‧‧基板

2‧‧‧N型氮化鎵層

21‧‧‧U型氮化鎵層

3‧‧‧量子井

4‧‧‧P型氮化鎵層

5‧‧‧透明導電層及反射層

6‧‧‧絕緣層

61、62‧‧‧透孔

7‧‧‧N電極

71‧‧‧N接觸電極

8‧‧‧P電極

81‧‧‧P接觸電極

9‧‧‧發光元件

91‧‧‧非接觸區域

第一圖：既有發光元件的截面示意圖。

第二圖：本創作發光元件的俯視示意圖。

第三圖：第二圖的A-A截面示意圖(絕緣層達N-GAN層，N電極與P電極延伸至N-GAN層)。

第四圖：本創作發光元件未結合以N電極和P電極的俯視示意圖。

第五圖：本創作發光元件的另一較佳實施截面圖(絕緣層延伸達U-GAN層)。

第六圖(a)：本創作發光元件的N電極與P電極的實施狀態(一)。

第六圖(b)：本創作發光元件的N電極與P電極的實施狀態(二)。

第六圖(c)：本創作發光元件的N電極與P電極的實施狀態(三)。

本創作設計的發光元件〔如第二~六圖〕，是對發光元件9為含括：在一基板1上結合以兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)21與N型氮化鎵層(N-GaN)2，並在N型氮化鎵層(N-GaN)2的預設段落結合以多層量子井(MQWS)3，在該多層量子井(MQWS)3上方另結合一P型氮化鎵層(P-GaN)4，而在P型氮化鎵層(P-GaN)4上為結合以透明導電層〔所使用的材料如：ITO、GZO等〕及反射層5〔所使用的材料如：Al、Ag、DBR等〕，在藉一預設厚度的絕緣層6〔所使用的材料如：二氧化矽等〕覆設在透明導電層及反射層5、並至少延伸至N型氮化鎵層(N-GaN)2〔如第三圖〕，或延伸至U型氮化鎵層(U-GaN)與基板的交界處更佳〔如第五圖〕，而將P型氮化鎵層(P-GaN)4及多層量子井(MQWS)3作包覆，在該絕緣層6的兩旁預設部位是各形成複數透孔61、62，而在絕緣層6的上方兩旁則各結合以N電極7和P電極8、並將相應部位的複數透孔61、62利用鉻(Cr)、鋁(Al)等材料導通N電極7和P電極8，作為N電極7在經相應透孔61以和N型氮化鎵層(N-GaN)2形成一N接觸電極71，而P電極8在經相應透孔62以和透明導電層及反射層5、P型氮化鎵層(P-GaN)4形成一P接觸電極81，而藉N型氮化鎵層(N-GaN)2與P型氮化鎵層(P-GaN)4在和多層量子井(MQWS)3的接觸電導通後，以將多層量子井(MQWS)3產生的光經由反射層之反射，藉由折射原理透過四面八方由各處發射而出〔大多是由基板方向射出〕。

而對本創作設計的發光元件9〔如第二、三、五、六圖〕其在製作是採以：位於基板1上方結合的U型氮化鎵層(U-GaN)21與N型氮化鎵層(N-GaN)2是為藉蝕刻方式以形成一傾斜而上的兩旁層面，並在N型氮化鎵層(N-GaN)2的預設段落依序結合以略傾斜而上的多層量子井(MQWS)3、P型氮化鎵層(P-GaN)4、與一透明導電層及反射層5，之後，在沿著透明導電層及反射層5的作用層面、和P型氮化鎵層 (P-GaN)4與多層量子井(MQWS)3的兩旁並至少延伸至N型氮化鎵層(N-GaN)2〔如第三圖〕，或延伸至U型氮化鎵層(U-GaN)與基板的交界處更佳〔如第五圖〕，為覆設一預設厚度的絕緣層6，使該絕緣層6能藉N型氮化鎵層(N-GaN)2形成的兩旁傾斜而上該層面而獲以覆設力足夠、易達到所須的厚度，在該絕緣層6的兩旁預設部位為各預留複數透孔61、62利用鉻(Cr)、鋁(Al)等材料導通N電極7和P電極8，且該N電極7和P電極8之間必須保持一段非接觸區域91，而達到預設厚度的絕緣層6是可避免N型氮化鎵層(N-GaN)2與P型氮化鎵層(P-GaN)4發生接觸，及因點膠過程中的銀(Ag)膠導通，導致短路，因而將低生產的良率。

對上述組成的發光元件在實施上是存有如下優點：

1.發光元件是採長條形態延伸，以利能將N電極和P電極設在絕緣層的兩旁，易形成一段非接觸區域。

2.發光元件其間的N型氮化鎵層(N-GaN)及P型氮化鎵層(P-GaN)是保持在一受到絕緣層確切區隔的空間，以避免因點膠過程中的銀(Ag)膠同時接觸，造成低良率。

3.發光元件組體可藉其間的N電極與P電極是呈同側排列，以簡化發光元件在製作上的相關部件結合實施、及覆晶封裝。

4.發光元件組體可藉預留的複數透孔利用鉻(Cr)、鋁(Al)等材料導通N電極和P電極，及藉透孔數量的多寡以用來調整電流。

5.發光元件組體可藉N電極和P電極延伸長度的面積有利於固晶時黏著度之導通，以增加支架的固定度，有助於LED的導熱亮度及良率的提升。

1‧‧‧基板

2‧‧‧N型氮化鎵層

21‧‧‧U型氮化鎵層

3‧‧‧量子井

4‧‧‧P型氮化鎵層

5‧‧‧透明導電層及反射層

6‧‧‧絕緣層

61、62‧‧‧透孔

7‧‧‧N電極

71‧‧‧N接觸電極

8‧‧‧P電極

81‧‧‧P接觸電極

9‧‧‧發光元件

91‧‧‧非接觸區域

Claims (4)

1. 一種發光元件，是含括：在一基板上結合以兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)及N型氮化鎵層(N-GaN)，並在N型氮化鎵層(N-GaN)的預設段落結合以多層量子井(MQWS)，在該多層量子井(MQWS)上方另結合一P型氮化鎵層(P-GaN)，而在P型氮化鎵層(P-GaN)上為結合以透明導電層及反射層；其特徵在於：藉一預設厚度的絕緣層覆設在透明導電層及反射層上、並延伸至N型氮化鎵層(N-GaN)處；以將P型氮化鎵層(P-GaN)及多層量子井(MQWS)作包覆，在該絕緣層的兩旁預設部位是各形成複數透孔，而在絕緣層的上方兩旁則各結合以N電極和P電極、並將相應部位的複數透孔可利用鉻(Cr)、鋁(Al)等材料導通N電極和P電極，及藉透孔數量的多寡以用來調整電流；及藉相應的複數透孔以和N型氮化鎵層(N-GaN)形成一N接觸電極，而P電極在經相應透孔以和透明導電層及反射層、P型氮化鎵層(P-GaN)形成一P接觸電極。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該組成的發光元件其間的N電極和P電極是結合在絕緣層上方的兩旁，可延伸至周圍或N型氮化鎵層(N-GaN)或基板，其延伸面積越大越有利於固晶時的黏著度。
3. 一種發光元件，是含括：在一基板上結合以兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)及N型氮化鎵層(N-GaN)，並在N型氮化鎵層(N-GaN)的預設段落結合以多層量子井(MQWS)，在該多層量子井(MQWS)上方另結合一P型氮化鎵層(P-GaN)，而在P型氮化鎵層(P-GaN)上為結合以透明導電層及反射層；其特徵在於：藉一預設厚度的絕緣層覆設在透明導電層及反射層上、並延伸至U型氮化鎵層(U-GaN)處；以將P型氮化鎵層(P-GaN)及多層量子井(MQWS)作包覆，在該絕緣層的兩旁預設部位是各形成複數透孔，而在絕緣層的上方兩旁則各結合以N電極和P電極、並將相應部位的複數透孔可利用鉻(Cr)、鋁(Al)等材料導通N電極和P電極，及藉透孔數量的多寡以用來調整電流；及藉相 應的複數透孔以和N型氮化鎵層(N-GaN)形成一N接觸電極，而P電極在經相應透孔以和透明導電層及反射層、P型氮化鎵層(P-GaN)形成一P接觸電極。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光元件，其中該組成的發光元件其間的N電極和P電極結合在絕緣層上方的兩旁，可延伸至周圍或N型氮化鎵層(N-GaN)或基板，其延伸面積越大越有利於固晶時的黏著度。