激光元件及其装置的制作方法

本发明涉及一种激光元件及其装置，特别是涉及一种包含发光阵列的激光元件及其装置。

背景技术：

一般而言，垂直腔表面发光激光(verticalcavitysurfaceemittinglasers,vcsel)具有多个出光口。当信号处理器在分析来自感测元件所提取的影像时，便能依据多个光点之间的距离变化演算出待测物件表面的高低起伏信息，以实现影像识别，特别是立体影像识别。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明部分实施例提供一种激光元件及其装置，适于影像识别。

本发明一实施例的激光元件包含至少一发光阵列。发光阵列包含规则排列的多个激光单元，具有几何结构相异的至少一第一激光单元以及至少一第二激光单元，且多个激光单元包含一外延叠层及一导电结构设于外延叠层上。其中导电结构包含一第一开口以及一第二开口。

本发明另一实施例的激光装置包含一激光元件以及一光学阵列。激光元件包含至少一发光阵列。发光阵列包含规则排列的多个激光单元，具有几何结构相异的至少一第一激光单元以及至少一第二激光单元，且多个激光单元包含一外延叠层及一导电结构设于外延叠层上。其中导电结构包含一第一开口以及一第二开口。光学阵列设于激光元件上，且光学阵列包含多个光学结构。

以下通过具体实施例配合所附的附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明一实施例的激光元件的一上视示意图；

图2a为本发明一实施例的激光元件的一剖视示意图；

图2b为本发明一实施例的激光元件的一部分上视示意图；

图3a为本发明一实施例的激光元件的一剖视示意图；

图3b为本发明一实施例的激光元件的一部分上视示意图；

图4为本发明一实施例的激光元件的一部分上视示意图；

图5a～图5j分别为本发明一实施例的激光元件的一部分上视示意图；图6a～图6b分别为本发明一实施例的激光元件的一部分上视示意图；图7a～图7b分别为本发明一实施例的激光元件的一部分上视示意图；

图8为本发明一实施例的发光阵列的一示意图；

图9为本发明一实施例的发光阵列的一示意图；

图10为本发明一实施例的发光阵列的一示意图；

图11为本发明一实施例的发光阵列的一示意图；

图12为本发明一实施例的发光阵列的一示意图；

图13为本发明一实施例的发光阵列的一示意图；

图14a为本发明一实施例的激光元件的一部分示意图；

图14b为本发明一实施例的激光元件的一示意图；

图15为本发明一实施例的激光装置的一示意图。

符号说明

1、2、3、4激光元件

81光学阵列

811光学结构

10发光阵列

10a、10b、10c、10d横排

101基板

102第一半导体结构

103发光结构

104电流局限层

104a第一电流局限层

104a1第一内轮廓

104b第二电流局限层

104b1第二内轮廓

105第二半导体结构

106保护层

20导电结构

20a第一侧壁

20b第二侧壁

201第一上表面

202第二上表面

30背导电结构

81光学阵列

811光学结构

82聚焦镜

83电路载板

831第一电极垫

832第二电极垫

84金属线

85第一垫高件

86第二垫高件

9支架

aa’剖面线

c1、c1’、c2”第一激光单元

c2第二激光单元

d1第一开口

d2第二开口

e外延叠层

e1第一电流导通区域

e2第二电流导通区域

t凹槽

具体实施方式

以下将详述本发明的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细说明之外，本发明也可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以申请专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求附图的简洁。

请参照图1～图2b，本发明的一实施例的激光元件1包含发光阵列10。举例而言，激光元件1为半导体芯片。

发光阵列10包含规则排列(regulararrangement)的多个激光单元。所谓规则排列是指多个激光单元之间具有特定的空间关系，并以固定的、具重复性的方式排列。在一些规则排列的发光阵列中，相邻的激光单元之间的间距大致相同；在另一些规则排列的发光阵列中，多个激光单元是沿着一特定方向排列，上述特定方向可以为图1的x轴或y轴的延伸方向。相较于非规则排列(randomarrangement)的多个激光单元，包含规则排列的多个激光单元的发光阵列可以具有较高的布局利用率，可提高单位表面积的激光单元的数量，更可缩减激光元件的体积，实现微型化设计及封装应用，同时降低生产成本。在一实施例中，多个激光单元的布局样式为最密堆积排列，但不以此为限。上述的「最密堆积排列」为一个激光单元的几何中心点与相邻的二个激光单元的几何中心点之间具有大致相同距离的一种排列方式，使上述三个激光单元的几何中心点的连线实质上形成一正三角形，上述所谓「大致相同距离」，所指为距离相差10％以内。

虽然规则排列的多个激光单元可具有较高的布局利用率，但在后续的感测取像以及影像识别处理中，由于该些激光单元彼此之间具有大致相同间距及大致相同的形状，所输出的多道光的形状及亮度大致相同，因此较难识别及定位由不同激光单元输出的每道光的位置。本实施例是利用多个激光单元之间的几何结构(例如：形状(shape)或/及尺寸(dimension，例如：宽度、长度或面积))差异，输出不同的光形或/及亮度(例如：光通量(w)或辐照度(w/m²))，以利后续的影像识别。

图1仅用以示意包含第一激光单元c1及第二激光单元c2的一激光元件1，为清楚表示，有些层或构件被省略而仅示出部分层或构件，并未涵盖激光元件1的所有结构。请参照图1所示，多个激光单元包含至少一第一激光单元c1以及至少一第二激光单元c2，第一激光单元c1与第二射单元c2各自发出与彼此相异光形且亮度实质上相同的光。举例而言，在本实施例中，发光阵列10包含规则排列的多个个激光单元，第一激光单元c1输出的光的光形为三角形，而第二激光单元c2输出的光的光形为圆形，因此，在影像识别阶段，第一激光单元c1所输出的光投射到物体上的位置可视为参考位置，以做后续演算法中的识别点。第一激光单元c1可以选择位于发光阵列10的任一位置，例如靠近发光阵列10的边缘或中心，在此并不设限。

在本案的实施例中，决定或影响第一激光单元c1以及第二激光单元c2所输出的光形的方式有许多种，例如本发明图2a～图2b所示的实施例是通过形状相异的第一开口d1及第二开口d2；图3a～图3b所示的实施例是通过形状相异的一第一电流导通区域e1及一第二电流导通区域e2；图4所示的实施例则是通过第一激光单元c1及第二激光单元c2的上表面的形状不同而达成上述目的。在其他实施例中，也可以结合上述方式，由此改变第一激光单元c1及第二激光单元c2输出光的形状。以下例示将详细说明本发明实施例的激光元件如何输出不同的光形，以利于影像识别。

图2a显示图1中激光元件1沿aa’剖面线的剖视示意图。在一实施例中，发光阵列10包含一外延叠层e以及选择性设置的一保护层106依序形成于基板101上。外延叠层e依序包含一第一半导体结构102、一发光结构103、一电流局限层104及一第二半导体结构105。在一实施例中，电流局限层104也可选择设置于发光结构103与第一半导体结构102之间。此外，一导电结构20设于外延叠层e上。在本实施例中，激光元件1还包含一背导电结构30，使外延叠层e位于导电结构20及背导电结构30之间，以形成一垂直式(verticaltype)激光元件1。在另一实施例中，激光元件1为一水平式(horizontaltype)结构，导电结构20及另一导电结构(图未示)是设在发光结构103的同一侧。在部分实施例中，导电结构20为正极，且背导电结构30为负极；导电结构20或背导电结构30的材料包含金属，例如但不限于金、铜、镍、钛、铂、铝、锡等金属或上述金属的合金。第一半导体结构102的导电型态为n型，第二半导体结构105的导电型态为p型，且发光结构103为多个量子阱层(multiplequantumwells)，但不以此为限。此外，第一激光单元c1的外延叠层e具有第一上表面201远离基板101，且第二激光元件c2的外延叠层e具有第二上表面202远离基板101。

在本实施例中，第一半导体结构102与第二半导体结构105包含多个不同折射率的膜层交互周期性的堆叠，以形成分散式布拉格反射镜(distributedbraggreflector，dbr)，使得由发光结构103发射的光可以在两个反射镜中反射以形成同调光后，朝向第二半导体结构105的方向射出。第一半导体结构102、第二半导体结构105及发光结构103的材料包含三五族化合物半导体，例如可以为algainas系列、algainp系列、alingan系列、alassb系列、ingaasp系列、ingaasn系列、algaasp系列等，例如algainp、gaas、ingaas、algaas、gaasp、gap、ingap、alinp、gan、ingan、algan等化合物。在本揭露内容的实施例中，若无特别说明，上述化学表示式包含「符合化学剂量的化合物」及「非符合化学剂量的化合物」，其中，「符合化学剂量的化合物」例如为三族元素的总元素剂量与五族元素的总元素剂量相同，反之，「非符合化学剂量的化合物」例如为三族元素的总元素剂量与五族元素的总元素剂量不同。举例而言，化学表示式为algainas系列即代表包含三族元素铝(al)及/或镓(ga)及/或铟(in)，以及包含五族元素砷(as)，其中三族元素(铝及/或镓及/或铟)的总元素剂量可以与五族元素(砷)的总元素剂量相同或相异。另外，若上述由化学表示式表示的各化合物为符合化学剂量的化合物时，algainas系列即代表(aly1ga(1-y1))1-x1inx1as其中，0≤x1≤1，0≤y1≤1；algainp系列即代表(aly2ga(1-y2))1-x2inx2p，其中，0≤x2≤1，0≤y2≤1；alingan系列即代表(aly3ga(1-y3))1-x3inx3n，其中，0≤x3≤1，0≤y3≤1；alassb系列即代表alasx4sb(1-x4)，其中，0≤x4≤1；ingaasp系列即代表inx5ga1-x5as1-y4py4，其中，0≤x5≤1，0≤y4≤1；ingaasn系列即代表inx6ga1-x6as1-y5ny5，其中，0≤x6≤1，0≤y5≤1；algaasp系列即代表alx7ga1-x7as1-y6py6，其中，0≤x7≤1，0≤y6≤1。

视其材料不同，发光结构103可发出峰值波长(peakwavelength)介于700nm及1700nm的红外光、峰值波长介于610nm及700nm之间的红光、峰值波长介于530nm及570nm之间的黄光、峰值波长介于490nm及550nm之间的绿光、峰值波长介于400nm及490nm之间的蓝光或深蓝光、或是峰值波长介于250nm及400nm之间的紫外光。保护层106可用以保护第一半导体结构102、发光结构103及第二半导体结构105，也可以作为电性隔绝之用。在本实施例中，保护层106形成于第二半导体结构105上方及第一半导体结构102、发光结构103及第二半导体结构105的侧壁。

请续参照图2a，在一实施例中，导电结构20设于外延叠层e上，且导电结构20包含一第一开口d1以及一第二开口d2。第一开口d1设于第一上表面201上，且第二开口d2设于第二上表面202上。第一开口d1与第二开口d2分别由导电结构20的一第一侧壁20a及一第二侧壁20b所定义形成。第一开口d1及第二开口d2会暴露出保护层106，且光线由第一开口d1及第二开口d2向外发射。在另一实施例中，当未形成保护层106时，第一开口d1及第二开口d2则暴露出第二半导体结构105。

本实施例的激光元件1另包含凹槽t位于第一激光单元c1以及第二激光单元c2之间，用以界定第一激光单元c1及第二激光单元c2。凹槽t暴露出第一半导体结构102，而保护层106以及导电结构20依序形成于暴露的第一半导体结构102上。本实施例是通过干式蚀刻(dryetching)或湿式蚀刻(wetetching)形成沟槽t，使多个激光单元如多个柱体设于基板101上。

形成沟槽t以界定多个激光单元后，通过氧化制作工艺以将预定形成电流局限层104的区域产生材料氧化，进而形成具有低导电率的电流局限层104，但形成电流局限层104制作工艺不以此为限。在一实施例中，通过离子注入(ionimplant)制作工艺在多个激光单元中形成低导电率的电流局限层104，并通过光掩模同时定义上述的电流导通区域(例如：e1、e2)。离子注入可以是通过在预定形成电流局限层104的区域注入氢离子(h⁺)、氦离子(he⁺)或氩离子(ar⁺)等来实现。在另一实施例中，氧化制作工艺与离子注入制作工艺可同时被用于形成发光阵列10中的多个激光单元中，例如：第一电流局限层104a是通过氧化制作工艺所形成，第二电流局限层104b是通过离子注入制作工艺所形成。

在本实施例中，电流局限层104设于发光结构103及第二半导体结构105之间，第一激光单元c1包含一第一电流局限层104a以及相对应的第一电流导通区域e1。详言之，第一电流局限层104a具有一第一内轮廓104a1，第一电流导通区域e1被第一电流局限层104a环绕，且由第一内轮廓104a1定义第一电流导通区域e1的范围；第二激光单元c2包含第二电流局限层104b以及相对应的一第二电流导通区域e2，详言之，第二电流局限层104b具有一第二内轮廓104b1，第二电流导通区域e2被第二电流局限层104b环绕，且由第二内轮廓104b1定义第二电流导通区域e2的范围。第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2的位置分别大致对应于第一开口d1及第二开口d2，使得由电能激发产生的光子能通过第一开口d1及第二开口d2而射出第一激光元件c1及第二激光元件c2外。

图2b为第一激光元件c1及第二激光元件c2的上视示意图。为清楚表示，图2b仅显示开口、电流导通区域、及上表面。如图2b所示，第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有实质上相同的形状(例如：圆形)及面积，且第一激光单元c1的第一上表面201及第二激光单元c2的第二上表面202实质上具有相同的形状(例如：圆形)及面积，因此第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一开口d1及第二开口d2的形状所决定。图2b中的网底部分为第一上表面201与第二上表面202的区域范围。

详言之，在本实施例中，由上视观之，第一开口d1完全位于第一电流导通区域e1及第一上表面201内，且第一开口d1的面积不大于第一电流导通区域e1及第一上表面201的面积，由此使第一激光元件c1所输出的光形，能够被第一开口d1的形状决定，而不受第一电流导通区域e1及第一上表面201的几何结构影响。同样地，第二开口d2完全位于第二电流导通区域e2及第二上表面202内，且第二开口d2的面积不大于第二电流导通区域e2及第二上表面202的面积，由此使第二激光元件c2所输出的光形，能够被第一开口d1及第二开口d2的形状决定，而不受第二电流导通区域e2及第二上表面202的几何结构影响。

此外，在图2b中，因第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)。再者，虽第一开口d1的形状不同于第二开口，但第一开口d1与第二开口d2具有实质上相同的面积，因此第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的光通量(w)。

此外，如图2b所示，第一开口d1为三角形，且第二开口d2为圆形，因此，第一激光单元c1输出的光的光形为三角形，而第二激光单元c2输出的光的光形为圆形。在另一实施例中，第一开口d1为方形且第二开口d2为圆形，因此，第一激光单元c1输出的光的光形为方形，而第二激光单元c2输出的光的光形为圆形。又一实施例中，第一开口d1为不规则形且第二开口d2为圆形，因此，第一激光单元c1输出的光的光形为不规则形，而第二激光单元c2输出的光的光形为圆形。第一开口d1及第二开口d2的形状不以上述描述为限，例如：可为椭圆形、菱形、多边形等。由于本实施例是通过第一开口d1和第二开口d2的形状来决定第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形，因此图1显示开口的上视示意图。

在一实施例中，激光元件1包含凹槽t位于第一激光单元c1以及第二激光单元c2之间，以通过凹槽t界定第一激光单元c1及第二激光单元c2。凹槽t暴露出第一半导体层第一半导体结构第一半导体结构

图3a～图3b显示一实施例激光元件2的剖视示意图及部分上视示意图。第一激光单元c1以及第二激光单元c2具有不同形状的电流导通区域，由此限制发光结构103所输出的光的形状，进而改变第一激光单元c1及第二激光单元输出光的形状。亦即，第一电流导通区域e1以及第二电流导通区域e2的形状可以用以决定或影响第一激光单元c1以及第二激光单元c2所输出的光形。

为清楚表示，图3b仅显示开口、电流导通区域、及上表面。如图3b所示，第一开口d1及第二开口d2具有实质上相同面积及形状(例如：圆形)，且第一激光单元c1的第一上表面201及第二激光单元c2的第二上表面202实质上具有相同的面积及形状(例如：圆形)，因此第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一电流导通区域e1以及第二电流导通区域e2的形状所决定。

详言之，由上视观之，第一电流导通区域e1完全位于第一开口d1及第一上表面201内，且第一电流导通区域e1的面积不大于第一开口d1及第一上表面201的面积，因此，电流流经第一电流导通区域e1后发出的光，可完全由第一开口d1射出，由此使第一激光单元c1输出的光形被第一电流导通区域e1的形状所决定，而不受第一开口d1及第一上表面201的面积或形状所影响。同样地，第二电流导通区域e2完全位于第二开口d2及第二上表面202内，且第二电流导通区域e2的面积不大于第二开口d2及第二上表面202的面积，因此电流流经第二电流导通区域e2后发出的光，可完全由第二开口d2射出，由此使第二激光单元c2输出的光形被第二电流导通区域e2的形状所决定，而不受第二开口d2及第二上表面202的几何结构所影响。

此外，在图3b中，虽第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有不同的形状，但具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)以及光通量(w)。

在本实施例中，第一电流导通区域e1的形状相异于第二电流导通区域e2的形状，例如第一电流导通区域e1的形状为三角形，且第二电流导通区域e2的形状为圆形，因此第一激光单元c1输出的光的光形为三角形，而第二激光单元c2输出的光的光形为圆形。第一电流导通区域e1的形状不以上述描述为限，例如：可为方形、菱形、三角形、椭圆形、多边形、圆形、不规则形等。第二电流导通区域e2的形状不以上述描述为限，例如：可为方形、菱形、三角形、椭圆形、多边形、三角形、不规则形等。本实施例的上视图可对应参照图1，由于本实施例是通过第一电流导通区域e1和第二电流导通区域e2的形状来决定第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形，图1为第一激光元件c1及第二激光元件c2的电流导通区域的上视示意图。

图4显示一实施例的激光元件的部分上视图且仅显示开口、电流导通区域、及上表面。在本实施例中，第一开口d1及第二开口d2具有实质上相同面积及形状(例如：圆形)，第一激光单元c1的第一上表面201及第二激光单元c2的第二上表面202的形状不同，用以决定或影响第一激光单元c1以及第二激光单元c2所输出的光形。

如上所述，电流局限层可通过氧化制作工艺或离子注入制作工艺所形成。如图4所示，当第一电流局限层104a及第二电流局限层104b是通过氧化制作工艺所形成时，第一激光单元c1的外延叠层e的形状(或是第一上表面201的形状)也会影响第一电流导通区域e1的形状，以及第二激光单元c2的外延叠层的形状(或是第二上表面202的形状)也会影响第二电流导通区域e2的形状。举例来说，当第一激光单元c1的外延叠层e为三角柱体时，由于氧气是经由沟槽t扩散进入第一激光单元c1，因此第一电流导通区域e1的形状大致呈现三角形；类似地，当第二激光单元c2的外延叠层e为圆柱体时，第二电流导通区域e2的形状大致呈现圆形。然，当第一电流局限层104a是通过离子注入或其他的方式形成时，第一激光单元c1的外延叠层e的形状与第一电流导通区域e1的形状非必然存在有上述关系，例如：第一激光单元c1的外延叠层e的形状为圆形，第一电流导通区域e1的形状为三角形。

如图4的实施例中，电流局限层104是通过氧化制作工艺所形成，因此，第一激光单元c1及第二激光单元c2的第一、第二电流局限层e1、e2的形状基本上是通过第一、二激光单元c1、c2的外延叠层e的第一上表面201及第二上表面202的形状所控制。由于第一上表面201的形状(例如：三角形)及第二上表面202的形状(例如：圆形)不同，在氧化制作工艺后造成第一电流局限层e1的形状也与第二电流局限层e2的形状不同。此外，第一电流导通区域e1完全位于第一开口d1及第一上表面201内，第二电流导通区域e2完全位于第二开口d2及第二上表面202内，因此电流流经第一、二电流导通区域e1、e2后发出的光，可分别完全由第一、第二开口d1、d2射出，由此使第一、第二激光单元c1、c2输出的光形可以被第一上表面201及第二上表面202的形状所决定，而不受第一、第二开口d1、d2的几何结构所影响。

此外，在图4中，虽第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有不同的形状，但具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)以及光通量(w)。

第一上表面201的形状不以上述描述为限，例如：可为方形、菱形、三角形、椭圆形、多边形、圆形、不规则形等。第二上表面202的形状不以上述描述为限，例如：可为方形、菱形、三角形、椭圆形、多边形、三角形、不规则形等。本实施例的上视图可对应参照图1，由于本实施例是通过第一上表面201及第二上表面202的形状来决定第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形，图1为第一激光元件c1及第二激光元件c2的电流导通区域的上视示意图。

图5a～图5j分别为本发明激光元件的其他实施例的部分上视示意图，为了简洁描述，仅取激光元件中的一个第一激光元件c1及一个第二激光元件c2作为例式，且仅显示开口、电流导通区域、及上表面，其他相关描述，可参考前述段落。此外，上表面、开口及电流导通区域将以三角形或圆形来举例说明，然而，如其他段落所述，上述形状并不以此为限。

图5a中，第一开口d1的形状与第二开口d2的形状不同，第一电流导通区域e1的形状与第二电流导通区域e2的形状不同，及第一上表面201则与第二上表面202具有大致相同的形状(例如：圆形)。第一开口d1及第二开口d2的面积分别小于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2，且第一开口d1及第二开口d2分别完全位于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2内，因此，第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一开口d1及第二开口d2的形状所决定。同样地，虽第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有不同的形状，但具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)。再者，虽第一开口d1的形状不同于第二开口，但第一开口d1与第二开口d2具有实质上相同的面积，因此第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的光通量(w)。

图5b中，第一开口d1的形状与第二开口d2的形状不同，第一上表面201的形状与第二上表面202的形状不同，及第一电流导通区域e1则与第二电流导通区域e2具有大致相同的形状(例如：圆形)。第一开口d1及第二开口d2的面积分别小于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2，且第一开口d1及第二开口d2分别完全位于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2内，因此，第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一开口d1及第二开口d2的形状所决定。同样地，因第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)。再者，虽第一开口d1的形状不同于第二开口，但第一开口d1与第二开口d2具有实质上相同的面积，因此第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的光通量(w)。

图5c中，第一开口d1的形状与第二开口d2的形状相同(例如：圆形)，第一电流导通区域e1的形状与第二电流导通区域e2的形状不同，且第一上表面201的形状也与第二上表面202的形状不同。第一开口d1及第二开口d2的面积分别大于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2，且第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2分别完全位于第一开口d1及第二开口d2内，因此，第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2的形状所决定。同样地，虽第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有不同的形状，但具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)以及光通量(w)。

图5d中，第一开口d1的形状与第二开口d2的形状不同，第一上表面201与第二上表面202具有大致相同的形状，且第一电流导通区域e1的形状与第二电流导通区域e2的形状不同。第一开口d1及第二开口d2的面积分别大于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2，且第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2分别完全位于第一开口d1及第二开口d2内，因此，第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2的形状所决定。同样地，虽第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有不同的形状，但具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)以及光通量(w)。

在图5e中，第一开口d1的形状与第二开口d2的形状不同，第一电流导通区域e1的形状与第二电流导通区域e2的形状不同，且第一上表面201的形状与第二上表面202的形状不同。第一开口d1及第二开口d2的面积分别大于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2，且第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2分别完全位于第一开口d1及第二开口d2内，因此，第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2的形状所决定。同样地，虽第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有不同的形状，但具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)以及光通量(w)。

图5f中，第一开口d1的形状与第二开口d2的形状不同，第一电流导通区域e1的形状与第二电流导通区域e2的形状不同，且第一上表面201的形状与第二上表面202的形状不同。第一开口d1及第二开口d2的面积分别小于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2，且第一开口d1及第二开口d2分别完全位于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2内。因此，第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一开口d1及第二开口d2的形状所决定。同样地，虽第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有不同的形状，但具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)。再者，虽第一开口d1的形状不同于第二开口，但第一开口d1与第二开口d2具有实质上相同的面积，因此第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的光通量(w)。

请参照图5g所示，第一上表面201与第二上表面202的形状大致相同，且第一电流导通区域e1与第二电流导通区域e2的形状大致相同，第一开口d1的形状不同于第二开口d2的形状。第二电流导通区域e2的面积小于第二开口d2，且第二电流导通区域e2完全位于第二开口d2中，因此，第二激光元件c2所输出的光形由第二电流导通区域e2的形状所决定。然而，第一电流导通区域e1并未完全位于第一开口d1中，故第一激光元件c1所输出的光形为第一开口d1与第一电流导通区域e1的重叠区域(如灰色区域)，与第二激光元件c2所输出的光形不同。因此，第一激光元件c1所输出的光形由第一开口d1及第一电流导通区域e1所决定。同样地，第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2具有实质上相同的面积，因此当电流输入激光单元时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)，由此，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的辐照度(w/cm²)。

类似地，图5h～图5j的激光元件的光形的决定方式可参考图5g的描述，在此故不再多加赘述。

如前所述，除了利用光形来作为识别参考点外，也可使用亮度来作为识别参考点。以下例示将详细说明本发明实施例的激光元件如何输出不同的亮度，以利于影像识别。

类似地，图6a～图7b分别为本发明激光元件的其他实施例的部分上视示意图，为了简洁描述，仅取激光元件中的一个第一激光元件c1及一个第二激光元件c2作为例式，且仅显示开口、电流导通区域、及上表面。

图6a中，第一上表面201与第二上表面202具有大致相同的形状但面积不同，第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2的具有大致相同的形状但面积不同，且第一开口d1及第二开口d2具有大致相同的形状及面积。详言之，第一上表面201及第二上表面202的形状都为圆形，第一上表面201的面积小于第二上表面202的面积，第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2的形状都为圆形，第一电流导通区域e1的面积小于第二电流导通区域e2的面积，第一开口d1及第二开口d2的形状都为圆形且第一开口d1的面积等于第二开口d2的面积。第一开口d1及第二开口d2分别完全位于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2内，因此第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一开口d1及第二开口d2所决定，因而第一激光单元c1与第二激光单元c2输出相同形状的光形。

由于第一激光单元c1具有较小的电流导通区域，当电流输入激光元件时，第一激光单元c1会具有较第二激光单元c2高的电流密度(a/cm²)。因此，第一激光单元c1所输出的辐照度(w/cm²)较第二激光单元c2高，由此第一激光单元c1可作为识别参考点。此外，由于第一开口d1与第二开口d2具有实质上相同的面积，因此第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的光通量(w)。

图6b中，第一上表面201的形状及面积与第二上表面202的形状及面积不同，第一电流导通区域e1与第二电流导通区域e2具有不同形状及面积，且第一开口d1与第二开口d2具有大致相同的形状及面积。详言之，第一上表面201及第一电流导通区域e1的形状都为三角形，第二上表面202及第二电流导通区域e2的形状都为圆形。第一上表面201及第一电流导通区域e1的面积分别小于第二上表面201及第二电流导通区域e2的面积。因第一开口d1及第二开口d2的面积分别小于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2，且第一开口d1及第二开口d2分别完全位于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2内，第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一开口d1及第二开口d2的形状所决定，因而第一激光单元c1与第二激光单元c2输出相同形状的光形。

由于第一电流导通区域e1的面积小于第二电流导通区域e2的面积，当电流输入激光元件时，第一激光单元c1具有较第二激光单元c2高的电流密度(a/cm²)，第一激光单元c1所输出的辐照度(w/cm²)仍较第二激光单元c2高，由此第一激光单元c1可作为识别参考点。此外，第一开口d1与第二开口d2具有实质上相同的面积，因此第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的光通量(w)。

如图7a所示，第一上表面201的形状及面积与第二上表面202的形状及面积相同，第一电流导通区域e1的形状及面积与第二电流导通区域e2的形状及面积相同，且第一开口d1与第二开口d2具有实质上相同的形状(例如：圆形)与相异的面积，本实施例中的第一开口d1的面积大于第二开口d2的面积。第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2的面积分别大于第一开口d1及第二开口d2，且第一开口d1及第二开口d2分别完全位于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2内，因此第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光的形状分别由第一开口d1及第二开口d2的形状所决定，而由于第一激光单元c1的第一开口d1较第二激光单元c2的第二开口d2大，当电流输入激光元件时，第一激光单元c1会具有较第二激光单元c2高的光通量(w)，由此第一激光单元c1可作为识别参考点。此外，由于第一激光单元c1及第二激光单元c2具有相同面积的电流导通区域，当电流输入激光元件时，第一激光单元c1与第二激光单元c2具有实质上相同的电流密度(a/cm²)。因此，第一激光单元c1与第二激光单元c2所输出的辐照度(w/cm²)实质上相同。

如图7b所示，第一上表面201的形状及面积与第二上表面202的形状及面积不同，第一电流导通区域e1与第二电流导通区域e2具有不同形状及面积，且第一开口d1与第二开口d2具有实质上相同的形状(例如：圆形)及不同的面积，本实施例中的第一开口d1的面积大于第二开口d2的面积。详言之，第一上表面201及第一电流导通区域e1的形状都为三角形，第二上表面202及第二电流导通区域e2的形状都为圆形。第一上表面201及第一电流导通区域e1的面积分别小于第二上表面201及第二电流导通区域e2的面积。因第一开口d1及第二开口d2的面积分别小于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2，且第一开口d1及第二开口d2分别完全位于第一电流导通区域e1及第二电流导通区域e2内，第一激光元件c1及第二激光元件c2所输出的光形分别由第一开口d1及第二开口d2形状所决定，因而第一激光单元c1与第二激光单元c2输出相同形状的光形。

由于第一电流导通区域e1的面积小于第二电流导通区域e2的面积，当电流输入激光元件时，第一激光单元c1具有较第二激光单元c2高的电流密度(a/cm²)，第一激光单元c1所输出的辐照度(w/cm²)仍较第二激光单元c2高。此外，第一开口d1具有较第二开口d2大的面积，因此第一激光单元c1具有较第二激光单元c2高的光通量(w)。在本实施例中，由于第一激光单元c1的辐照度(w/cm²)及光通量(w)与第二激光单元c2的不同，故第一激光单元c1可作为识别参考点。

在一实施例中，发光阵列10包含规则排列的第一激光单元c1以及多个第二激光单元c2，第一激光单元c1及第二激光单元c2具有相似或相同的形状，且具有相异的尺寸。类似的，在此所描述的形状是指开口、电流导通区域或上表面的形状，例如可以为图7a～图7b所述。本实施例的第一激光单元c1的形状以及第二激光单元c2的形状均为圆形，但第一激光单元c1的面积大于第二激光单元c2的面积，因此第一激光单元c1所输出光线的面积大于第二激光单元c2所输出光线的面积。两者较佳选择相差10％以上，以增加识别效果。换言之，通过开口、电流导通区域或上表面具有相同的形状及不同的面积，使得第一激光单元c1与第二激光单元c2所输出的光通量(w)及/或辐照度(w/cm²)不同，进而利于后续的影像识别。此外，由于第一开口d1的几何形状与第二开口d2的几何形状相同，及/或第一电流导通区域e1的几何形状与第二电流导通区域e2的几何形状相同，将有助于提高制作工艺良率。

激光单元的电流密度(a/cm²)是由电流导通区域所决定，进而决定激光单元输出的辐照度(w/cm²)。当激光单元输出的光形是由电流导通区域所决定时，激光单元的光通量(w)是由电流导通区域所决定。当激光单元输出的光形由开口所决定时，激光单元的光通量(w)是由开口所决定。因此，辐照度(w/cm²)不受开口的几何结构所影响，而光通量(w)会受开口的几何结构所影响。

综上所述，可以通过下列三种手段的至少一种，来使第一激光单元c1以及第二激光单元c2输出不同形状的光形或/及亮度以作为后续演算法的识别点：(一)调整开口的几何结构；(二)调整电流导通区域的几何结构；(三)调整外延叠层(或上表面)的几何结构。

申请案的实施例中的「形状」及「尺寸(例如：宽度、长度或面积)」指的是由激光元件的上视角度观察(例如：图1所示的观察角度)后得到的形状及尺寸(例如：宽度、长度或面积)，其可以通过肉眼、显微镜或其他器材辅助(例如红外线ccd)观察之，或结合上述两种以上的观察方式获得。

虽然本申请案的实施例中的「几何结构」所指为由上视观之的外延叠层(或上表面)、开口、电流导通区域的形状或尺寸(如：宽度、长度或面积)，但几何结构并不以上述为限，只要使两者能够输出不同形状或/且亮度的光，都在本申请案揭露范围中。或者，也可使多个激光单元间的所发出的光频率不同(例如：第一激光单元c1射出的光频率为10/s，第二激光单元c2的光频率为20/s)，来作为演算法的识别点。

请参照图8，在一实施例中，发光阵列10包含规则排列的多个第二激光单元c2、以及多个第一激光单元c1、c1’、c1”具有与第二激光单元c2不同的形状。多个第一激光单元c1、c1’、c1”也具有彼此相异的形状，例如包含但不限于椭圆形、三角形、四边形或其他多边形、菱形或不规则形，多个第二激光单元c2的形状则彼此相同，例如圆形。因此，在影像识别阶段，可将多个第一激光单元c1、c1’、c1”中至少其中之一所输出的光视为参考点，以做后续演算法中的识别点。本实施例具有三个几何形状相异的第一激光单元c1、c1’、c1”，在另一实施例中，形状相异的第一激光单元个数可以为四个、五个、六个或以上，当形状相异的第一激光单元的数量越多时，是有利于提升后续演算法处理数据以识别影像的精准度。考虑制作工艺复杂性、成本及识别精准度，第一激光单元c1与第二激光单元c2的数量比值较佳为6％至20％，在一实施例中，发光阵列10具有一个第一激光单元c1及十五个第二激光单元c2。

请参照图9，发光阵列10包含规则排列的多个第二激光单元c2、以及多个第一激光单元c1、c1’、c1”具有与第二激光单元c2不同的形状，且多个激光单元以最密堆积的方式规则排列。详言之，本实施例的发光阵列10具有数个横排10a、10b、10c、10d，且相邻横排的激光单元交错排列，例如位于横排10b的第一激光单元c1设于横排10a的第一个第二激光单元c2及第二个第二激光单元c2之间，且上述三个激光单元的几何中心点连线大致形成一正三角形。在本实施例中，横排10a的激光单元与相邻的横排10b的激光单元具有不同的x坐标值，且横排10a的激光单元与不相邻的横排10c的激光单元具有相同的x坐标值。此外，第一激光单元c1、c1’、c1”可以随机散布在发光矩阵10中；或者，在其他实施例中，第一激光单元c1、c1’、c1”分别位于横排10b、10c、10d的相同相对位置，例如：第一激光单元c1、c1’、c1”分别位于横排10b、10c、10d的最左方。

图8及图9所述的激光单元的形状，是指前述的开口、电流导通区域或上表面的形状，且图8及图9仅绘出开口、电流导通区域或上表面三者其中之一的形状。详细说明可参考图2a～图5j的描述。

请一并参照图10至图13，显示本发明部分实施例的发光阵列10的设计态样，例如但不限于1行4列的阵列布局，适用于如图14a所示的布局样式，因此可形成具有多个发光阵列10的激光元件3。

请参照图10，发光阵列10具有第一激光单元c1以及多个第二激光单元c2，例如但不限于：第一激光单元c1以及第二激光单元c2的形状不同。

请参照图11，发光阵列10具有不同形状的多个第一激光单元c1、c1’、c1”以及第二激光单元c2具有相异于第一激光单元c1、c1’、c1”的形状。

请参照图12，发光阵列10具有第一激光单元c1以及多个第二激光单元c2，例如但不限于：第一激光单元c1以及第二激光单元c2的面积不同。

请参照图13，发光阵列10具有不同面积的多个第一激光单元c1、c1’、c1”以及第二激光单元c2具有相异于第一激光单元c1、c1’、c1”的面积。

请参照图14a，本发明的一实施例的激光元件3包含重复排列的多个发光阵列10，激光元件3例如可以包含图1、图8～图13所示的发光阵列10，且不限于仅具有同一种发光阵列，例如：激光单元5包含图1所示的发光阵列10及图8所示的发光阵列10，且两种发光阵列10可以规则地或不规则地、周期性地或非周期性地排列形成激光元件1，在另一实施例中，激光元件1包含三种以上不同的发光阵列10。无论多个发光阵列10彼此之间为规则排列或不规则排列，均可通过各个发光阵列10中的多个激光单元，输出具有识别性的光线。然而，在激光元件1上规则排列的多个发光阵列10将具有较高的布局利用率，可提高单位表面积的发光阵列10数量，更可缩减激光元件1的体积，实现微型化设计及封装应用，同时降低生产成本。在激光元件具有规则、周期性排列的多个发光阵列的实施例中，如图14b所示，第一激光单元c1均匀地分布于整个激光元件4中，亦即第一激光单元c1的密度在激光元件4的中心和边缘是一致的，由此使得激光元件4能产生出多个且均匀的识别点，以提高影像识别能力。在本实施例中，激光元件1包含数十个发光阵列10或数百个激光单元。

请参照图15所示，本发明一实施例的激光装置包含激光元件1、光学阵列81、聚焦镜82及电路载板83，激光元件1位于电路载板83上，且电连接于电路载板83的第一电极垫831及第二电极垫832，详言之，激光元件1的导电结构20及背导电结构30(参考图2a)可以通过金属线84及/或焊料(solder，图未示)连接至第一电极垫831及第二电极垫832。上述激光元件1、光学阵列81、聚焦镜82及电路载板83可以整合在支架9中，聚焦镜82位于激光元件1及光学阵列81之间，且电路载板83与聚焦镜82之间具有一第一垫高件85，聚焦镜82与光学阵列81之间具有一第二垫高件86，第一、第二垫高件85、86的高度可配合光学阵列81的焦距需求来设计。如上所述，光学阵列81包含多个光学结构811，多个光学结构811可以为规则排列或随机排列。在一实施例中，激光元件1搭配具有多个规则排列光学结构811的光学阵列81，以形成激光装置，激光元件1具有多个规则排列的激光单元，且激光单元中包含几何结构相异的第一激光单元c1及第二激光单元c2。在此实施例中，结构相异的激光单元c1、c2可作为参考位置，使激光装置可以达到深度识别的效果，且规则排列的多个光学结构811也可以由此降低制作光学阵列81的复杂度及成本。

综合上述，本发明的部分实施例提供一种激光元件及激光装置，具有规则排列的多个激光单元，从而有效提高单位表面积的发光点数量，缩减半导体芯片的体积，实现微型化设计及封装应用，并降低生产成本；此外，规则排列的多个激光单元包含几何结构相异的至少一第一激光单元c1及至少一第二激光单元c2，以输出不同的光形或/及亮度，有利于后续的影像识别及定位，从而实现三维感测的功效。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，不能以此限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。