TW202501857A

TW202501857A - 發光元件

Info

Publication number: TW202501857A
Application number: TW112122985A
Authority: TW
Inventors: 洪孟祥; 陳詠揚; 卓亨穎; 陳昭興; 歐震
Original assignee: 晶元光電股份有限公司
Priority date: 2023-06-19
Filing date: 2023-06-19
Publication date: 2025-01-01

Abstract

一發光元件包含一基板包含一上表面；一第一半導體層位於基板上，並包含一第一斜面與基板相接；一半導體平台位於第一半導體層上，包含一活性層以及一第二半導體層，且包含一第二斜面與第一半導體層相接；一第一絕緣結構包含一第一絕緣結構第一開口露出第一半導體層；一第一金屬反射層覆蓋第一絕緣結構第一開口，包含一金屬端部披覆於第一絕緣結構之上，金屬端部沿遠離於基板之上表面的一方向上延伸，且金屬端部包含一厚度往第一斜面之一方向上漸減；以及一第二絕緣結構覆蓋第一絕緣結構第一開口及第一金屬反射層，其中第一金屬反射層之金屬端部係位於第一絕緣結構與第二絕緣結構之間。

Description

發光元件

本發明係關於一種發光元件，且特別係關於一種包含金屬反射層及反射結構的覆晶式發光元件。

發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)為固態半導體發光元件，其優點為功耗低，產生的熱能低，工作壽命長，防震，體積小，反應速度快和具有良好的光電特性，例如穩定的發光波長。因此發光二極體被廣泛應用於家用電器，設備指示燈，及光電產品等。

以下的揭露內容提供許多不同的實施例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露實施例敘述了一第一特徵部件形成於一第二特徵部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵部件與上述第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部件與第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。

應理解的是，額外的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，部分的操作步驟可被取代或省略。

此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「在…上方」、「上方」、「較高的」及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵部件與另一個(些)元件或特徵部件之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉45度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸之情形，或者，其間亦可能間隔有一或更多其它材料層之情形，在此情形中，第一材料層與第二材料層之間可能不直接接觸。在本揭露一些實施例中，關於接合、連接之用語例如「連接」、「互連」等，除非特別定義，否則可指兩個結構係直接接觸，或者亦可指兩個結構並非直接接觸，其中有其它結構設於此兩個結構之間。且此關於接合、連接之用語亦可包括兩個結構都可移動，或者兩個結構都固定之情況。

在說明書中，「約」、「大約」、「大抵」、「大致」、「實質上」、「相同」、「相似」之用語通常表示一特徵值在一給定值的正負15%之內，或正負10%之內，或正負5%之內，或正負3%之內，或正負2%之內，或正負1%之內，或正負0.5%之內的範圍。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「大抵」、「大致」、「實質上」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「大抵」、「大致」、「實質上」之含義。

應當理解的是，雖然本文使用術語「第一」、「第二」、「第三」等來描述不同的元件、部件、區域、層及/或區段，這些元件、部件、區域、層及/或區段不應當被這些術語所限制。這些術語可以僅被用於將一個元件、部件、區域、層或區段與另一元件、部件、區域、層或區段區分開來。因此，在不脫離本揭露的技術的前提下，以下討論的第一元件、部件、區域、層或區段可以被稱為第二元件、部件、區域、層或區段。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。

第1圖係本發明一實施例所揭示之一發光元件1的俯視圖。第2圖係沿著第1圖之切線L-L’的剖面圖。第3圖係第1圖用虛線表示之區域A的部分放大圖。第4圖係沿著第3圖之切線X-X’的剖面圖。

參考第1圖、第2圖、第3圖以及第4圖，根據一實施例的發光元件1包含一基板10具有一上表面10s、一第一半導體層21位於基板10之上表面10s上並包含一第一斜面S1與基板10相接、以及一半導體平台M位於第一半導體層21上。半導體平台M包含一活性層22和一第二半導體層23，以及一第二斜面S2與第一半導體層21相接。

發光元件1更包含一第二接觸電極30位於第二半導體層23上。一反射結構40位於第二接觸電極30上，並包含複數個反射結構開口400以露出第二接觸電極30。一連接層51覆蓋反射結構40並填入複數個反射結構開口400。一第二金屬反射層52位於連接層51上並填入複數個反射結構開口400中。

發光元件1更包含一第一絕緣結構60位於半導體平台M之上，覆蓋連接層51、第二金屬反射層52及反射結構40，並包含一第一絕緣結構第一開口601位於第一半導體層21上以及一第一絕緣結構第二開口602位於第二金屬反射層52上。

發光元件1更包含一第一延伸電極71，其包含一第一金屬反射層711覆蓋半導體平台M並透過第一絕緣結構第一開口601與第一半導體層21形成電連結。一第二延伸電極72覆蓋半導體平台M並覆蓋第一絕緣結構第二開口602，其透過反射結構開口400與第二半導體層23形成電連結。一第二絕緣結構80覆蓋第一延伸電極71以及第二延伸電極72，且包含一第二絕緣結構第一開口801位於第一延伸電極71上以及一第二絕緣結構第二開口802位於第二延伸電極72上。一第一電極墊91覆蓋第二絕緣結構第一開口801並通過第一延伸電極71與第一半導體層21形成電連接。一第二電極墊92覆蓋第二絕緣結構第二開口802並通過第二延伸電極72與第二半導體層23形成電連接。

基板10可以為一成長基板以磊晶成長一半導體結構20。於一實施例中，半導體結構20包含第一半導體層21、活性層22和第二半導體層23。基板10包括用以磊晶成長磷化鋁鎵銦(AlGaInP)之砷化鎵(GaAs)晶圓，或用以成長氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、或氮化鋁鎵(AlGaN)之藍寶石(Al ₂O ₃)晶圓、氮化鎵(GaN)晶圓、碳化矽(SiC)晶圓、或氮化鋁(AlN)晶圓。

於本發明之一實施例中，發光元件1可以不具有基板10。例如，基板10可為用於生長半導體結構20的成長基板，然後，可通過雷射剝離(laser lift off)或化學剝離等方法將基板10與半導體結構20分離。

於本發明之一實施例中，藉由金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)、氫化物氣相沉積法(HVPE)、物理氣相沉積法(PVD)、或離子電鍍方法以於基板10上形成具有光電特性之半導體結構20，例如發光(light-emitting)疊層，其中物理氣象沉積法包含濺鍍 (Sputtering)或蒸鍍(Evaporation)法。

藉由改變半導體結構20中一層或多層的物理及化學組成以調整發光元件1發出光線的波長。半導體結構20包含第一半導體層21、活性層22、以及第二半導體層23。半導體結構20之材料包含Ⅲ-Ⅴ族半導體材料，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。當半導體結構20之材料為AlInGaP系列材料時，可發出波長介於610 nm及650 nm之間的紅光。當半導體結構20之材料為InGaN系列材料時，可發出波長介於400 nm及490 nm之間的藍光，或波長介於530 nm及570 nm之間的綠光。當半導體結構20之材料為AlGaN系列或AlInGaN系列材料時，可發出波長介於250 nm及400 nm之間的紫外光。

第一半導體層21和第二半導體層23可為包覆層(cladding layer)或侷限層(confinement layer)，兩者具有不同的導電型態、電性、極性，或依摻雜的元素以提供電子或電洞，例如第一半導體層21為n型電性的半導體，第二半導體層23為p型電性的半導體。活性層22形成在第一半導體層21和第二半導體層23之間，電子與電洞於一電流驅動下在活性層22複合，將電能轉換成光能，以發出一光線。活性層22可為單異質結構(single heterostructure, SH)，雙異質結構(double heterostructure, DH)，雙側雙異質結構(double-side double heterostructure, DDH)，或是多層量子井結構(multi-quantum well, MQW)。活性層22之材料可為中性、p型或n型電性的半導體。第一半導體層21、活性層22、或第二半導體層23可為一單層或包含複數子層的結構。

於本發明之一實施例中，半導體結構20還可包含一緩衝層(圖未示)位於第一半導體層21和基板10之間，用以釋放基板10和半導體結構20之間因材料晶格不匹配而產生的應力，以減少差排及晶格缺陷，進而提升磊晶品質。緩衝層可為一單層或包含複數子層的結構。於一實施例中，可選用PVD氮化鋁(AlN)做為緩衝層，形成於半導體結構20及基板10之間，用以改善半導體結構20的磊晶品質。在一實施例中，用以形成PVD氮化鋁(AlN)的靶材係由氮化鋁所組成。在另一實施例中，可使用由鋁組成的靶材，於氮源的環境下與鋁靶材反應性地形成氮化鋁。

如第2圖及第4圖所示，半導體結構20包含一第一凹陷區域E1、一第二凹陷區域E2、以及為第一凹陷區域E1所圍繞之半導體平台M。在一實施例中，可通過蝕刻移除第二半導體層23、活性層22和第一半導體層21的一部分以形成第一凹陷區域E1及第二凹陷區域E2。換言之，第一凹陷區域E1及第二凹陷區域E2露出第一半導體層21的上表面21t。在發光元件1之一俯視圖中，如第1圖所示，第一凹陷區域E1位於半導體平台M的至少一邊，第二凹陷區域E2位於半導體平台M的內側且為半導體平台M所圍繞。在第2圖中，標記“B1”表示第一凹陷區域E1和半導體平台M之間的第一邊界B1，在第4圖及第5圖中，標記“B2”表示第二凹陷區域E2和半導體平台M之間的第二邊界B2。半導體平台M的上表面20t (第二半導體層23的上表面23t)可以高於第一凹陷區域E1的上表面20b(第一半導體層21的上表面21t)和第二凹陷區域E2的上表面20b’(第一半導體層21的上表面21t)。在一實施例中，半導體平台M可以朝向其頂部變窄。因此，半導體平台M的側表面可以是斜面，例如第2圖例示之第二斜面S2。

在一實施例中，如第2圖所示，第一凹陷區域E1的上表面20b的一部分可以為一第一接觸第一區域CT1。如第4圖所示，第二凹陷區域E2的上表面20b’的一部分可以為一第一接觸第二區域CT1’。在一實施例中，半導體平台M的上表面20t的至少一部分定義為一第二接觸區域CT2。第一絕緣結構60包含複數個第一絕緣結構第一開口601以露出第一接觸第一區域CT1和第一接觸第二區域CT1’。反射結構40包含複數個反射結構開口400位於第二接觸區域CT2上並露出第二接觸電極30。在一實施例中，複數個第一接觸第二區域CT1’之一第一總面積A1與複數個第一接觸第一區域CT1之一第二總面積A2之間具有一比值(A1/A2)介於1~2之間以改善發光元件1之電流分布。如果比值(A1/A2)小於1，發光元件1之亮度會下降；如果比值(A1/A2)大於2，發光元件1之電壓(Vf)會上升。

如第1圖所示，基板10包含第一邊11、第二邊12、第三邊13和第四邊14，半導體平台M可以與第一邊11至第四邊14間隔開，並且第一凹陷區域E1可以分佈設置在半導體平台M與第一邊11至第四邊14的任一邊或任多邊之間。例如，第一凹陷區域E1可以設置在半導體平台M與第一邊11之間以及半導體平台M與第二邊12之間，或是設置在半導體平台M與第三邊13之間以及半導體平台M與第四邊14之間。第一邊11和第二邊12可彼此相對，並且第三邊13和第四邊14可彼此相對。在一實施例中，具有長條型、矩形、圓形或橢圓形形狀並且彼此間隔開的多個第二凹陷區域E2可以佈置在半導體平台M的內部。

如第2圖及第4圖所示，第二接觸電極30可以直接設置在第二半導體層23上，第二接觸電極30與第二半導體層23相接觸的區域構成第二接觸區域CT2，並電連接到第二半導體層23。第二接觸電極30用於將從外部注入的電流分散後再經由半導體平台M的上表面20t(第二半導體層23的上表面23t) 注入到第二半導體層23。

在一實施例中，反射結構40包含複數個反射結構開口400設置在半導體平台M上。如第1圖及第3圖所示，於發光元件1之一俯視圖中，反射結構開口400包含圓形、半圓形、橢圓形、三角形、矩形、多邊形、弧形或環形。複數個反射結構開口400可以以六邊形最密排列的格子圖案佈置在半導體平台M上，但不限於此。在另一實施例中，複數個反射結構開口400可以以各種圖案佈置。例如，矩形格子圖案。如第2圖及第4圖所示，反射結構40位於第二接觸電極30之上並覆蓋半導體平台M之第二斜面S2，且覆蓋第一半導體層21的一部分和第二半導體層23的一部分，例如，反射結構40可以覆蓋第一半導體層21的上表面21t的一部分和第二半導體層23的上表面23t的一部分。

於發明之一實施例中，反射結構40包含一第一絕緣反射鏡41及/或一絕緣層42。反射結構開口400包含一第一反射結構開口410露出第二接觸電極30，且第一反射結構開口410 穿過第一絕緣反射鏡41。如第4圖及第5圖所示，反射結構40之第一絕緣反射鏡41包含一反射端部41e覆蓋半導體平台M之第二斜面S2以反射來自活性層22之一光線並增加發光元件1之光取出效率。

於發明之一實施例中，反射結構40之絕緣層42位於第二接觸電極30與第一絕緣反射鏡41之間。反射結構開口400包含一第二反射結構開口420露出第二接觸電極30，且第二反射結構開口420穿過絕緣層42。如第3圖所示，於發光元件1之俯視圖中，第一反射結構開口410與第二反射結構開口420構成一同心圓的圖案。於一實施例中，如第3圖所示，第一反射結構開口410包含一第一開口寬度W1大於第二反射結構開口420所包含之一第二開口寬度W2。於發光元件1之一側視圖中，第一開口寬度W1係介於9微米~15微米之間，第二開口寬度W2係介於3微米~9微米之間。為使第一絕緣反射鏡41可以平整地披覆於半導體平台M之第二斜面S2上，反射端部41e可以夾置於絕緣層42與第一絕緣結構60之間。

於發明之一實施例中，為了增加發光元件1之光取出效率，第一絕緣結構60包含一第一分散式布拉格反射器(DBR)結構，係由複數個非金屬氧化層和複數個金屬氧化層交替地堆疊所形成。非金屬氧化層的材料包含SiO ₂、SiN、SiO _xN _y、或Si ₃N ₄。金屬氧化層的材料包含TiO ₂、Al ₂O ₃、TiN、AlN、ZrO ₂、TiAlN、TiSiN、HfO、TaO ₂、Nb ₂O ₅、Al ₂O ₃、或MgF ₂。例如，可通過SiO ₂/TiO ₂或SiO ₂/Nb ₂O ₅等層疊。為了改善第一絕緣結構60與第一金屬反射層711、第二金屬反射層52之間的附著性，第二金屬反射層52可藉由銀(Ag)以外之金屬，例如鉑(Pt)，與第一絕緣結構60之非金屬氧化層相接，例如SiO ₂，且第一絕緣結構60藉由金屬氧化層與第一金屬反射層711相接，例如TiO ₂或Nb ₂O ₅。

如第1圖及第3圖所示，連接層51覆蓋反射結構40並填入第一反射結構開口410以與第二接觸電極30相接觸。連接層51包含氧化鋁(Al ₂O ₃)、氧化銦錫 (ITO)、鋅摻雜氧化銦錫(ZITO)、氧化鋅銦(ZIO)、氧化鎵銦(GIO)、氧化鋅錫(ZTO)、氟摻雜氧化錫(FTO)、鋁摻雜氧化鋅(AZO)、鎵摻雜的氧化鋅(GZO)、或氧化鋅鎂(Zn _(1-x)Mg _xO，0≤x ≤1)。第二接觸電極30包含氧化銦錫 (ITO)、鋅摻雜氧化銦錫(ZITO)、氧化鋅銦(ZIO)、氧化鎵銦(GIO)、氧化鋅錫(ZTO)、氟摻雜氧化錫(FTO)、鋁摻雜氧化鋅(AZO)、鎵摻雜的氧化鋅(GZO)、或氧化鋅鎂(Zn _(1-x)Mg _xO，0≤x ≤1)。於發明之一實施例中，連接層51包含一厚度小於第二接觸電極30所包含之一厚度，例如，連接層51包含一厚度介於10埃(Å)~60埃之間，第二接觸電極30包含一厚度介於100埃~400埃之間。於發明之一實施例中，第二接觸電極30與連接層51包含相同的材料，例如第二接觸電極30與連接層51包含氧化銦錫 (ITO)。於發明之一實施例中，第二接觸電極30與連接層51包含不相同的材料，例如第二接觸電極30包含氧化銦錫 (ITO)，連接層51包含氧化鋁。

第二金屬反射層52通過連接層51填入反射結構40之反射結構開口400，其中連接層51可以提高反射結構40與第二金屬反射層52之間的黏合性。於發光元件1之側視圖中，於一實施例中，第二金屬反射層52可以設置在連接層51上且與連接層51共形。例如，第二金屬反射層52和連接層51可以彼此完全重疊或部分重疊。

於一實施例中，第二金屬反射層52包含銀(Ag)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、銠(Rh)、釕(Ru)或前述材料之組合。

於一實施例中，發光元件1更包含設置在第二金屬反射層52上的阻障層(圖未示)。阻障層具有多層結構，例如，Ti和Ni交替堆疊的多層結構。

反射結構40、連接層51和第二金屬反射層52可以配置成全向反射器(Omni-Directional reflector, ODR)。全向反射器可以增加從活性層22發射的光的反射率，從而提高發光元件1之光摘出效率。

於一實施例中，反射結構40之絕緣層42係作為絕緣膜並具有一單層結構，包含氧化物或氮化物，例如選自由矽(Si)、或鈦(Ti)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鋁(Al)等金屬構成的組中的至少一種氧化物或氮化物。於另一實施例中，絕緣層42亦可以為多層結構，例如由上述任兩種或兩種以上之氧化物或氮化物構成之疊層，例如SiO ₂、TiO ₂及Al ₂O ₃構成的多層結構。

於一實施例中，參考第1圖、第2圖、第3圖及第4圖，第一絕緣反射鏡41可以由折射率低於第二半導體層23的折射率的材料形成。第一絕緣反射鏡41的材料包含SiO ₂、SiN、SiO _xN _y、TiO ₂、Si ₃N ₄、Al ₂O ₃、TiN、AlN、ZrO ₂、TiAlN、TiSiN、HfO、TaO ₂、Nb ₂O ₅、或MgF ₂。在一實施例中，第一絕緣反射鏡41具有不同折射率的絕緣子層交替地堆疊的多層膜結構，例如第二分布式布拉格反射鏡(DBR)。第二分散式布拉格反射器(DBR)結構係由具有一第一折射率之複數個第一子層和具有一第二折射率之複數個第二子層交替地堆疊所形成，且第一折射率係小於第二折射率。例如，可通過SiO ₂/TiO ₂或SiO ₂/Nb ₂O ₅等層疊。

於發明之一實施例中，當第一絕緣反射鏡41包含具有層疊SiO ₂/TiO ₂或SiO ₂/Nb ₂O ₅之第二分布式布拉格反射鏡(DBR)結構時，絕緣層42具有一厚度大於第一絕緣反射鏡41所包含之各子層之一厚度。於發明之一實施例中，絕緣層42之厚度係介於3000埃~7000埃之間。

第一絕緣反射鏡41的最底層或最頂層可使用選自由矽(Si)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鋁(Al)構成的群組中的至少一種氧化物或氮化物。於一實施例中，第一絕緣反射鏡41的最底層和最頂層包含不同於位於兩者之間的中間層的材料及/或不同於中間層的的厚度及/或不同於中間層的形成工藝。

於一實施例中，絕緣層42可包括與第一絕緣反射鏡41之複數個第一子層相同的材料。例如，當第一絕緣反射鏡41由包括SiO ₂/TiO ₂或SiO ₂/Nb ₂O ₅的DBR形成時，絕緣層42可由SiO ₂形成。雖然絕緣層42由與第一絕緣反射鏡41的至少一部分相同的材料形成，但是不要求具有諸如DBR的絕緣膜那樣的高膜品質，因此，可通過不同工藝形成第一絕緣反射鏡41和絕緣層42。可在視覺上（例如，SEM照片或TEM照片）區分絕緣層42與第一絕緣反射鏡41之間的介面。於一實施例中，當絕緣層42可由SiO ₂形成且第一絕緣反射鏡41之複數個第一子層包含SiO ₂時，複數個第一子層所包含之一總厚度小於絕緣層42所包含之一總厚度。

第3圖係第1圖用虛線表示之區域A內的反射結構開口400與第二凹陷區域E2的俯視圖。第4圖係沿著第3圖之切線X-X’的剖面圖。

如第3圖所示，複數個反射結構開口400沿著第二凹陷區域E2和半導體平台M之間的第二邊界B2排列成一環形。複數個反射結構開口400彼此以第一最短距離D1均勻地間隔以使注入於發光元件1之電流可以均勻地分布。於一實施例中，反射結構開口400和第二邊界B2以第二最短距離D2間隔，其中第一最短距離D1可以大於第二最短距離D2。於一實施例中，第一最短距離D1及/或第二最短距離D2可以小於第二凹陷區域E2所包含之一最小寬度w。第一最短距離D1及/或第二最短距離D2可以大於第一開口寬度W1及第二開口寬度W2。

如第2圖、第4圖及第5圖所示，第一絕緣結構60包含第一絕緣結構第一開口601位於第一凹陷區域E1以及第二凹陷區域E2上。第一絕緣結構60可以露出反射結構40之一側壁40s。於另一實施例中(圖未示)，第一絕緣結構60可以包覆反射結構40之側壁40s，第一絕緣結構第一開口601之一第一側壁601s與第一半導體層21的上表面21t相接並與半導體平台M之第二斜面S2之間具有一最小距離Smax大於10微米以確保第一絕緣結構60包含一厚度以包覆反射結構40之第一絕緣反射鏡41的反射端部41e，避免蝕刻移除第一絕緣結構60以形成第一絕緣結構第一開口601時損傷反射端部41e、降低反射結構40之反射率。第一延伸電極71通過第一絕緣結構第一開口601與露出於第一凹陷區域E1以及第二凹陷區域E2的第一半導體層21相接。

第6圖係沿著第1圖之切線P-P’的剖面圖。如第6圖所示，第一延伸電極71所包含之第一金屬反射層711覆蓋第一絕緣結構第一開口601，包含一金屬端部711e披覆於第一絕緣結構60之上，金屬端部711e沿遠離於基板10之上表面10s的一方向上延伸，且金屬端部711e包含一厚度往第一斜面S1之一方向上漸減。第二絕緣結構80覆蓋第一絕緣結構第一開口601及第一金屬反射層711，使得第一金屬反射層711之金屬端部711e係位於第一絕緣結構60與第二絕緣結構80之間。

於一實施例中，第一金屬反射層711可以與第二金屬反射層52包含相同的材料，例如銀(Ag)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、銠(Rh)、釕(Ru)或前述材料之組合。

於一實施例中，第一金屬反射層711所包含之一厚度為第一延伸電極71之一總厚度的60%，70%或80%以上以提高第一延伸電極71之反射率並提升發光元件之出光效率。例如，當第一金屬反射層711包含銀(Ag)時，於靠近第一絕緣結構60之一側，第一延伸電極71藉由第一金屬反射層711與第4圖例示之一接合層32相接，於遠離第一絕緣結構60之一側，第一延伸電極71包含銀(Ag)以外之金屬材料，例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金。銀(Ag)的厚度可以是第一延伸電極71之一總厚度的60%，70%或80%以上，且小於或等於100%。當銀(Ag)的厚度是第一延伸電極71之總厚度的60%以上且小於100%時，銀(Ag)的厚度大於第一延伸電極71中的其他金屬層的厚度。於其他實施例中，當第一金屬反射層711可包含鋁(Al)以作為反射對鋁有較高反射率的特定光線，例如紫外光。

第4圖係本發明一實施例所揭示之沿著第3圖之切線X-X’的剖面圖。為了改善第一金屬反射層711與第一半導體層21之間的接觸電阻特性以及第一金屬反射層711與第一絕緣結構60之間的附著性，發光元件1包含接合層32覆蓋於半導體平台M之上，位於第一半導體層21與第一金屬反射層711之間及/或位於第一金屬反射層711與第一絕緣結構60之間，其中接合層32包含氧化銦錫 (ITO)、鋅摻雜氧化銦錫(ZITO)、氧化鋅銦(ZIO)、氧化鎵銦(GIO)、氧化鋅錫(ZTO)、氟摻雜氧化錫(FTO)、鋁摻雜氧化鋅(AZO)、鎵摻雜的氧化鋅(GZO)、或氧化鋅鎂(Zn _(1-x)Mg _xO，0≤x ≤1)等導電金屬氧化物。於另一實施例中，接合層32由包括以下各項中的至少一項的材料形成：鋁(Al)、金(Au)、鎢(W)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉻(Cr)和上述材料之合金。於本實施例中，接合層32包含一厚度介於10埃~60埃之間。

第5圖係本發明一實施例所揭示之沿著第3圖之切線X-X’的剖面圖。為了改善第一金屬反射層711與第一半導體層21之間的接觸電阻特性以及第一金屬反射層711與第一絕緣結構60之間的附著性，發光元件1包含一接觸電極31與第一半導體層21相接，以及接合層32位於接觸電極31與第一金屬反射層711之間。接合層32覆蓋半導體平台M及第一絕緣結構60並填入第一絕緣結構第一開口601以與第一接觸電極31相接觸，其中第一接觸電極31包含氧化銦錫 (ITO)、鋅摻雜氧化銦錫(ZITO)、氧化鋅銦(ZIO)、氧化鎵銦(GIO)、氧化鋅錫(ZTO)、氟摻雜氧化錫(FTO)、鋁摻雜氧化鋅(AZO)、鎵摻雜的氧化鋅(GZO)、或氧化鋅鎂(Zn _(1-x)Mg _xO，0≤x ≤1)等導電金屬氧化物。於另一實施例中，第一接觸電極31由包括以下各項中的至少一項的材料形成：鋁(Al)、金(Au)、鎢(W)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉻(Cr)和上述材料之合金。於本實施例中，第一接觸電極31包含一厚度大於接合層32所包含之一厚度。於發明之一實施例中，接合層32與第一接觸電極31包含相同之材料，及/或接合層32包含一厚度小於第一接觸電極31所包含之一厚度。於發明之一實施例中，接合層32與第一接觸電極31包含不相同之材料。例如，第一接觸電極31包含氧化銦錫 (ITO)，接合層32包含氧化鋁(Al ₂O ₃)。於發明之一實施例中，接合層32包含一厚度介於10埃~60埃之間，第一接觸電極31包含一厚度介於100埃~400埃之間。

於發明之一實施例中，第一接觸電極31可以與第二接觸電極30包含相同之材料及/或厚度。例如，第一接觸電極31與第二接觸電極30包含氧化銦錫 (ITO)。第一接觸電極31與第二接觸電極30包含一厚度介於100埃~400埃之間。

如第2圖所示，第一絕緣結構60連續地覆蓋第二金屬反射層52及連接層51的所有暴露的表面以保護第二金屬反射層52，例如第二金屬反射層52及連接層51的上表面和側表面。第二金屬反射層52及連接層51可以被封裝在第一絕緣結構60和反射結構40之間。於發明之一實施例中，通過形成第一絕緣結構60，可以避免第二金屬反射層52的反射率因為後續製程而劣化，並且可以抑制第二金屬反射層52中所包含的金屬元素的遷移。

如第2圖、第4圖及第5圖所示，第一絕緣結構60包含第一絕緣結構第一開口601和第一絕緣結構第二開口602。第一絕緣結構第一開口601穿過反射結構40以暴露第一接觸第一區域CT1和第一接觸第二區域CT1’的第一半導體層21。第一絕緣結構第一開口601可以設置在第一凹陷區域 E1以及第二凹陷區域E2上，並且第一絕緣結構第二開口602位於第二接觸區域CT2的第二金屬反射層52之上。

於一實施例中，如第1圖所示，第一絕緣結構第二開口602與複數個反射結構開口400錯位設置，亦即第一絕緣結構第二開口602不與複數個反射結構開口400重疊。為了維持複數個反射結構開口400等間距排列的圖案，第一絕緣結構第二開口602包含一不規則的環形，複數個反射結構開口400為環形所包圍，其中第一絕緣結構第二開口602不與複數個反射結構開口400重疊。於另一實施例中，如第8A圖所示，第一絕緣結構第二開口602包含一矩形，複數個反射結構開口400為矩形所包圍，其中第一絕緣結構第二開口602係與複數個反射結構開口400重疊。於另一實施例中，如第8B圖所示，第一絕緣結構第二開口602包含一矩形，複數個反射結構開口400位於矩形以外的區域，其中第一絕緣結構第二開口602不與複數個反射結構開口400重疊。於另一實施例中，第8A圖及第8B圖例示之矩形可以變化為圓形、三角形、或規則或不規則的多邊形。

於一實施例中，如第1圖所示，第一絕緣結構第二開口602包含一網絡開口，具有一封閉曲線外輪廓，複數個反射結構開口400包含一第一部分4001位於封閉曲線外輪廓內以及一第二部分4002位於封閉曲線外輪廓外，其中第一部分4001及第二部分4002以六邊形排列的格子圖案佈置在半導體平台M上。於另一實施例中，如第8C圖所示，第一絕緣結構第二開口602包含一封閉曲線外輪廓，複數個反射結構開口400位於封閉曲線外輪廓外，且以六邊形排列的格子圖案佈置在半導體平台M上。

如第2圖及第4圖所示，第一延伸電極71可以設置在第一絕緣結構60上，並通過第一絕緣結構第一開口601延伸到第一接觸第一區域CT1和第一接觸第二區域CT1’的第一半導體層21上而接觸並電連接到第一半導體層21。第二延伸電極72可以設置在第一絕緣結構60上，並且通過第一絕緣結構第二開口602延伸到第二金屬反射層52上而電連接第二半導體層23。

於一實施例中，第一延伸電極71和第二延伸電極72可以設置在第一絕緣結構60上，由不同的材料形成，並且彼此間隔開。例如，第一延伸電極71和第二延伸電極72可以由包括以下各項中的至少一項的材料形成：鋁(Al)、金(Au)、鎢(W)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉻(Cr)和上述材料之合金。

第二絕緣結構80包含位於第一延伸電極71上的第二絕緣結構第一開口801和位於第二延伸電極72上的第二絕緣結構第二開口802。第二絕緣結構第一開口801可以暴露第一延伸電極71，第二絕緣結構第二開口802可以暴露第二延伸電極71。

第一電極墊91可以通過第二絕緣結構第一開口801設置在第一延伸電極71上，第二電極墊92可以通過第二絕緣結構第二開口802設置在第二延伸電極72上。第一焊墊(圖未示)可以設置在第一電極墊91上，第二焊墊(圖未示)可以設置在第二電極墊92上。第一焊墊和第二焊墊可以由導電材料(例如，Sn或AuSn)形成。如第1圖所示，在俯視圖中，第一電極墊91可以與第一邊11相鄰，第二電極墊92可以與第二邊12相鄰。

第一電極墊91，及第二電極墊92包含金屬材料，例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銀(Ag)等金屬或上述材料之合金。第一電極墊91及第二電極墊92可由單個層或是多個層所組成。例如，第一電極墊91，或第二電極墊92可包括Ti/Au層、Ti/Pt/Au層、Cr/Au層、Cr/Pt/Au層、Ni/Au層、Ni/Pt/Au層、Cr/Al/Cr/Ni/Au層、或Ag/NiTi/TiW/Pt層。第一電極墊91及第二電極墊92可做為外部電源供電至第一半導體層21及第二半導體層23之電流路徑。於一實施例中，第一電極墊91及第二電極墊92各包含一厚度介於0.5微米~5微米之間。

於一實施例中，絕緣層42、第一絕緣結構60及第二絕緣結構80設置在半導體結構20上，是作為發光元件1的保護膜及防靜電的層間絕緣膜。於一實施例中，作為絕緣膜，絕緣層42、第一絕緣結構60及第二絕緣結構80可以為一單層結構，包含金屬氧化物或金屬氮化物，例如可優選使用選自由矽(Si)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鋁(Al)構成的組中的至少一種氧化物或氮化物。於另一實施例中，絕緣層42、第一絕緣結構60及第二絕緣結構80包含不同折射率的兩種以上之材料交替堆疊以形成一分布式布拉格反射鏡(DBR)結構，選擇性地反射特定波長之光。例如，可通過SiO ₂、TiO ₂、Nb ₂O ₅或Al ₂O ₃等兩種或三種材料絕緣層堆疊來形成高反射率的反射結構。例如以SiO ₂/TiO ₂或SiO ₂/Nb ₂O ₅等子層堆疊形成分布式布拉格反射鏡(DBR)結構時，分布式布拉格反射鏡結構的每一個子層被設計成活性層22發出的光的波長的四分之一的光學厚度的一或整數倍。分布式布拉格反射鏡(DBR)結構的每一個子層的光學厚度在λ/4的一或整數倍的基礎上可具有±30%的偏差。由於分布式布拉格反射鏡結構的每一個子層的光學厚度改變會影響到反射率，因此基於分布式布拉格反射鏡結構的光學厚度得到的絕緣層42、第一絕緣結構60及第二絕緣結構80中的每一個子層的物理厚度可利用電子束蒸鍍(E-beam evaporation)來形成，以穩定的控制絕緣層42、第一絕緣結構60及第二絕緣結構80中每一個子層的厚度。

第7A圖~第7D圖係本發明一實施例所揭示之製造發光元件1之反射結構開口400的方法的剖視圖。

如第7A圖所示，首先形成可與第二半導體層23形成歐姆接觸的第二接觸電極30，在第二接觸電極30上形成絕緣層42，並且在絕緣層42上形成第一絕緣反射鏡41。參考第2圖及第4圖，當第一絕緣反射鏡41覆蓋於半導體平台M之第二斜面S2上，第二斜面S2端點的角度會影響第一絕緣反射鏡41的鍍膜品質。例如，當第一絕緣反射鏡41覆蓋於半導體平台M上時，一斷裂面(圖未示)容易形成於半導體平台M的第二斜面2與第一半導體層21之上表面21t的相接處或半導體平台M的第二斜面S2與第二半導體層23之上表面23t的相接處。外部水氣易沿著斷裂面侵入半導體結構20而降低發光元件1的可靠性。為了改善上述斷裂面的問題，於本實施例中，於形成第一絕緣反射鏡41之前，先形成絕緣層42。絕緣層42具有較第一絕緣反射鏡41緻密的膜質，及/或披覆較均勻的膜層厚度。當第一絕緣反射鏡41由多個子層構成時，絕緣層42的膜厚較第一絕緣反射鏡41的子層來得厚。絕緣層42可選用和第一絕緣反射鏡41相同或不同的形成方法。於一實施例中，可利用化學氣相沉積(CVD)或電漿輔助化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)方法形成具有較佳披覆性的鍍膜特性的絕緣層42。於一實施例中，可利用原子層沉積(Atomic layer deposition, ALD)之高階梯覆蓋率的特性來形成厚度均勻的第一絕緣反射鏡41或絕緣層42。當第一絕緣反射鏡41包含分布式布拉格反射鏡(DBR)結構時，分布式布拉格反射鏡(DBR)結構的每一個子層的厚度會影響到第一絕緣反射鏡41的反射率，於本實施例中，可以通過電子束蒸鍍(E-beam evaporation)來形成第一絕緣反射鏡41以穩定的控制分布式布拉格反射鏡(DBR)結構的每一個子層的厚度。

如第7B圖所示，藉由旋塗、曝光、顯影等步驟在第一絕緣反射鏡41上形成罩幕層900。

如第7C圖所示，通過第一蝕刻移除未被罩幕層900覆蓋的第一絕緣反射鏡41，其中移除第一絕緣反射鏡41的方法包含乾蝕刻或濕蝕刻。於一實施例中，可以具有第一直徑之開孔的罩幕層900進行第一絕緣反射鏡41的乾蝕刻以形成第一反射結構開口410。絕緣層42可以作為乾蝕刻的防護層或停止層，避免乾蝕刻過程中的電漿離子源損傷發光元件1的第二接觸電極30與第二半導體層23。為防止第一絕緣反射鏡41殘餘，可以於第一蝕刻來執行過度蝕刻5%至30%絕緣層42以形成第一反射結構開口410並露出絕緣層上表面42s，確保沒有殘餘的第一絕緣反射鏡41。於另一實施例中，於形成第一反射結構開口410製程中，可以通過第一蝕刻來蝕刻整個絕緣層42深度直到露出第二接觸電極30之一上表面30t，使第二反射結構開口420之一側壁與第一反射結構開口410之一側壁位於同一斜面上。

如第7D圖所示，可通過第二蝕刻來移除絕緣層42直至露出第二接觸電極30。於一實施例中，可以具有第二直徑之開孔的罩幕層(圖未示) 進行絕緣層42的移除以形成第二反射結構開口420，於第二蝕刻中移除絕緣層42的方法可以和第一蝕刻移除絕緣反射鏡41相同或不同。於本實施例中，第一蝕刻是以乾蝕刻執行，第二蝕刻是以與第一蝕刻前述不同方法之濕蝕刻執行。於一實施例中，第二蝕刻過程中之罩幕層的第二直徑可以小於或等於第一蝕刻過程中之罩幕層的第一直徑。罩幕層900優選為易於被去除的材料，例如聚醯亞胺或光阻。當罩幕層900的材料為聚醯亞胺或光阻時，可採用電漿蝕刻的方法去除。於一實施例中，在造成較小物理損壞的條件下，可以通過調整蝕刻氣體或液體來進行第二蝕刻以減少第二蝕刻對第二接觸電極30的損壞。於另一實施例中，可以通過減少蝕刻時間來減少第二蝕刻對第二接觸電極30的損壞。

第10圖係本發明一實施例之發光裝置2之示意圖。將前述實施例中的發光元件1以倒裝晶片之形式安裝於封裝基板50之第一墊片501及第二墊片502上。第一墊片501及第二墊片502之間藉由一包含絕緣材料之絕緣部53做電性絕緣。倒裝晶片安裝係將與電極墊形成面相對之成長基板側向上設為主要的光取出面，例如發光元件1之基板10的出光面10t係為發光元件1之主要的光取出面。為了增加發光裝置2之光取出效率，可於發光元件1之周圍設置一反射結構54。

第11圖係本發明一實施例之發光裝置3之示意圖。發光裝置3為一球泡燈，包括一燈罩612、一反射鏡604、一發光模組600、一燈座611、一散熱片614、一連接部616以及一電連接元件618。發光模組600包含一承載部606，以及複數個發光單元608位於承載部606上，其中複數個發光單元608可為前述實施例中的發光元件1或發光裝置2。

第12圖係本發明一實施例之背光模組4的示意圖。背光模組4包括第一框架201、液晶顯示面板202、增亮膜310、光學模組430、發光模組組件500、以及第二框架700。發光模組組件500包括複數個前述實施例中的發光元件1或發光裝置2，以側光式(edge type)或直下式(direct type)的出光方式配置於發光模組組件500中。於一實施例中，背光模組4更包括波長轉換結構610，設置於發光模組組件500上。

第13圖係本發明一實施例之顯示器5的示意圖。顯示器5包括LED發光板3000與電流源(未圖示)。支架2000用以支撐LED發光板3000。LED發光板3000包括複數個前述實施例中的發光元件1或發光裝置2中的任一種或背光模組4。於一實施例中，LED發光板3000包括複數個畫素單元。每一畫素單元包括複數個前述實施例中的發光元件1或發光裝置2以分別發出不同顏色，例如，每一畫素單元包括三個分別發出紅光、綠光、藍光的發光元件1或發光裝置2。

第14圖係本發明一實施例之發光裝置6之示意圖。於一實施例中，發光裝置6為用於汽車的LED燈泡，可以插接固定在汽車大燈總成的後殼上的安裝通孔中。發光裝置6包括用於近光燈發光的第一LED晶片4100或遠光燈發光的第二LED晶片4200 、長柱狀的燈柱4300、驅動電源電路板4400、用於散熱的散熱鰭片(圖未示)、用於散熱的風扇(圖未示)、用於罩護所述風扇的風扇罩(圖未示)、用於與車載電池電連接的電源線(圖未示)，設置於電源線末端的插頭(圖未示)。發光裝置6中的第一LED晶片4100或第二LED晶片4200可以包含前述之發光元件1或發光裝置2之任一個或多個。

第15圖係本發明一實施例之發光裝置7之示意圖。於一實施例中，發光裝置7可以為車用照明燈5000，可以被應用在日行燈、頭燈、尾燈、或方向燈。主照明燈5100在車用照明燈5000中可以是主發光燈，例如，在車用照明燈5000被利用為車前燈的情況下，主照明燈5100可以具有照亮車輛的前方的頭燈的功能。組合照明燈5200可以具有至少兩種功能。例如，在車輛用照明燈被利用為車前燈的情況下，組合照明燈5200可以執行日間行車燈(daytime running light；DRL)及方向指示燈的功能。主照明燈5100或組合照明燈5200可以包含前述之發光元件1或發光裝置2之任一個或多個。

上述一些實施例的部件，以便在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。

整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單個實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。

再者，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露的所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，相關領域的技術人員將意識到，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露。在其他情況下，在某些實施例中可辨識附加的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。

1:發光元件

2:發光裝置

3:發光裝置

4:背光模組

5:顯示器

6:發光裝置

7:發光裝置

10:基板

10s:上表面

10t:出光面

11:第一邊

12:第二邊

13:第三邊

14:第四邊

20:半導體結構

20b:第一凹陷區域E1的上表面

20b’:第二凹陷區域E2的上表面

20t:半導體平台M的上表面

21:第一半導體層

21t:第一半導體層21的上表面

22:活性層

23:第二半導體層

23t:第二半導體層23的上表面

201:第一框架

202:液晶顯示面板

2000:支架

30:第二接觸電極

30t:上表面

31:第一接觸電極

32:接合層

310:增亮膜

3000:發光板

40:反射結構

40s:側壁

400:反射結構開口

41:第一絕緣反射鏡

41e:反射端部

410:第一反射結構開口

420:第二反射結構開口

42:絕緣層

42s:絕緣層上表面

4100:第一LED晶片

4200:第二LED晶片

430:光學模組

4300:長柱狀的燈柱

4400:驅動電源電路板

50:封裝基板

51:連接層

52:第二金屬反射層

53:絕緣部

54:反射結構

500:發光模組組件

501:第一墊片

502:第二墊片

5000:車用照明燈

5100:主照明燈

5200:組合照明燈

60:第一絕緣結構

600:發光模組

601:第一絕緣結構第一開口

602:第一絕緣結構第二開口

604:反射鏡

606:承載部

608:發光單元

610:波長轉換結構

611:燈座

612:燈罩

614:散熱片

616:連接部

618:電連接元件

71:第一延伸電極

711:第一金屬反射層

711e:金屬端部

72:第二延伸電極

700:第二框架

80:第二絕緣結構

801:第二絕緣結構第一開口

802:第二絕緣結構第二開口

900:罩幕層

91:第一電極墊

92:第二電極墊

B1:第一邊界

B2:第二邊界

CT1:第一接觸第一區域

CT1’:第一接觸第二區域

CT2:第二接觸區域

D1:第一最短距離

D2:第二最短距離

E1:第一凹陷區域

E2:第二凹陷區域

M:半導體平台

Smax:最小距離

S1:第一斜面

S2:第二斜面

W1:第一開口寬度

W2:第二開口寬度

w:最小寬度

以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例。應注意的是，各種特徵部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，元件的尺寸可能經放大或縮小，以清楚地表現出本揭露實施例的技術特徵。

第1圖係本發明一實施例所揭示之一發光元件1的俯視圖。

第2圖係沿著第1圖之切線L-L’的剖面圖。

第3圖係第1圖用虛線表示之區域A的部分放大圖。

第4圖係本發明一實施例所揭示之沿著第3圖之切線X-X’的剖面圖。

第5圖係本發明另一實施例所揭示之沿著第3圖之切線X-X’的剖面圖。

第6圖係沿著第1圖之切線P-P’的剖面圖。

第7A圖~第7D圖係本發明一實施例所揭示之製造發光元件1之反射結構開口的方法的剖視圖。

第8A圖~第8C圖係本發明一實施例所揭示之發光元件1的部分俯視圖。

第9圖係為依本發明一實施例之發光裝置2之示意圖。

第10圖係為依本發明一實施例之發光裝置3之示意圖。

第11圖係為依本發明一實施例之背光模組4之示意圖。

第12圖係為依本發明一實施例之顯示器5之示意圖。

第13圖係為依本發明一實施例之發光裝置6之示意圖。

第14圖係為依本發明一實施例之發光裝置7之示意圖。

無