具改良式电极结构的发光元件的制作方法

专利名称：具改良式电极结构的发光元件的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种发光元件；特别是有关于一种具改良式电极结构的发 光元件，通过其改良式电极结构可提升电流分布(cmrentspreading)特性，以增 加该发光元件的发光效率及发光亮度。
背景技术：
'发光二极管是现今重要的固态发光元件之一，其将电流转换为光。发光 二极管主要包含一发光层介于一 P型半导体层与一N型半导体层之间。驱动 电流是施予在分别电气连接于该P型半导体层与该N型半导体层的一 P型电 气接触与一 N型电气接触，藉以使得该P型半导体层与该N型半导体层分别 射出电洞及电子至该发光层，而电洞与电子在该发光层结合后放光从该发光 层四面八方发出，并经该发光二极管表面离开。增加发光二极管尺寸大小及 其发光面积是提高该发光二极管发光效率及发光亮度的作法。但是以传统氮 化物发光二极管而言，由于考虑电流无法从电气接触有效地匀均分布至该发 光层，使得该氮化物发光二极管大小的制作受到限制。例如，P型氮化物半导 体层具有相对较低的导电性，使得施予在P型电气接触的电流将仅会分布至 位于该P型电气接触下方该P型氮化物半导体层的有限面积内，而电流不会 侧向分布至整个P型氮化物半导体层，并且该发光二极管会因此产生局部发 热，使得电气接触周围元件材质提早劣化。至于N型氮化物半导体层虽然具 有较佳的导电性，但其对于电流侧向分布仍具有一些电阻性。随着发光二极 管元件尺寸大小的增加，从N型电气接触均匀分布电流至该N型氮化物半导 体层的能力会逐渐降低。因此，传统氮化物发光二极管大小的制作会受限于该P型氮化物半导体层与该N型氮化物半导体层的电流侧向分布特性的影响。 据此，如何改善传统发光二极管元件的电流侧向分布能力，以提高传统 发光二极管元件的发光效率及发光亮度，是现今发光二极管产业的一重要课 题。发明内容本发明的目的是提供一种具改良式电极结构的发光元件，通过该改良式电极结构的设计可提高该发光元件的P型半导体层及N型半导体层的电流分 布特性，以增加该发光元件的输出功率及光通量，进而提高其发光强度。本发明提供的具改良式电极结构的发光元件，包括一具第一导电性电极 图案于一具第一导电性半导体层上及一具第二导电性电极图案于一具第二导 电性半导体层部份曝露面积上。该具第一导电性电极图案包含至少一个第一 次电极图案，该具第二导电性电极图案包含至少一个第二次电极图案。该至 少一第一次电极图案是从相对于一该第二次电极图案的一部份呈封闭形状部 份延伸至被该第二次电极图案的另一部份包围而呈被封闭形状部份，并且该 具第一导电性电极图案每一部份与该具第二导电性电极图案对应部份之间的 距离大致上相同，进而促进该具第一导电性半导体层与该具第二导电性半导 体层的电流分布特性。再者，本发明该具第一导电性电极图案及该具第二导 电性电极图案的次电极图案设计可在几何形状上不具有任何尖锐曲度(sharp curvature),因此可避免发光元件在电极的尖锐曲度部份附近产生高电场点 (high field point),进一步可提高本发明发光元件的发光均匀度。本发明改良式电极结构的设计适合于一般标准大小的发光元件制作或较 大发光元件的制作。在本发明一具体实施例中，该发光元件包括一具第一导电性半导体层、一具第二导电性半导体层、 一发光层介于该具第一导电性半导体层及该具第 二导电性半导体层之间、 一基底位于该具第二导电性半导体层下方、 一具第一导电性电极图案形成于该具第一导电性半导体层上方，及一具第二导电性 电极图案形成于该具第二导电性半导体层的部份曝露面积上。该具第一导电 性电极图案包含至少一个第一次电极图案，及该具第二导电性电极图案包含 至少一个第二次电极图案。该具第一导电性电极图案的至少一该第一次电极 图案是从相对于一该第二次电极图案的一部份呈封闭形状部份延伸至被该第 二次电极图案的另一部份包围而呈被封闭形状部份，并且该具第一导电性电 极图案每一部份与该具第二导电性电极图案对应部份之间的距离大致上相 同。除了提升发光元件电流分布特性外，本发明为增加发光层面积，进一步 在另一具体实施例中提供一种具改良式电极结构的发光元件，其包括 一具 第一导电性半导体层； 一发光层形成于该具第一导电性半导体层下方； 一具第二导电性半导体层形成于该发光层下方； 一基底，位于该具第二导电性半导体层下方； 一具第一导电性电极图案，形成于该具第一导电性半导体层上 方并与其电性接触，该具第一导电性电极图案包含至少一个第一次电极图案； 一具第二导电性电极图案，形成于该具第一导电性半导体层上方，该具第二 导电性电极图案包含至少一个第二次电极图案，该具第二导电性电极图案具 有复数个通孔分布于其下方朝下延伸至该具第二导龟性半导体层，其中该具 第一导电性电极图案的至少一该第一次电极图案是从相对于一该第二次电极 图案的一部份呈封闭形状部份延伸至被该第二次电极图案的另一部份包围而 呈被封闭形状部份；及复数个具第二导电性接触形成于所述的通孔中，且每 一该具第二导电性接触仅电性连接该具第二导电性电极图案与该具第二导电 性半导体层。在此一具体实施例中，该发光元件仅有对应所述的通孔的部份该具第一 导电性半导体层与部份该发光层被刻蚀至该具第二导电性半导体层，故可使 该发光元件的发光面积进一步增加，而进一步提高发光强度。


图1为本发明具改良式电极结构的发光元件的第一具体实施例的立体示 意图；图2为本发明具改良式电极结构的发光元件的第一具体实施例的平视示 意图；图3为本发明具改良式电极结构的发光元件的第二具体实施例的立体示 意图；图4为本发明具改良式电极结构的发光元件的第二具体实施例的平视示 意图；图5为本发明具改良式电极结构的发光元件的第三具体实施例的立体示 意图；图6为本发明具改良式电极结构的发光元件的第三具体实施例的平视示 意图；图7为本发明具改良式电极结构的发光元件的第四具体实施例的立体示 意图；图8为本发明具改良式电极结构的发光元件的第四具体实施例的平视示 意图；图9为本发明具改良式电极结构的发光元件第四具体实施例的一变化例 的平视示意图；图10为本发明具改良式电极结构的发光元件的第五具体实施例的立体示 意图；图11为本发明具改良式电极结构的发光元件的第五具体实施例的平视示 意图；图12为本发明具改良式电极结构的发光元件的第六具体实施例的立体示 意图；图13为本发明具改良式电极结构的发光元件的第六具体实施例的平冬见示意图；图14为本发明具改良式电极结构的发光元件的第一具体实施例的一z变4七 例的立体示意图；及图15A至图15C为本发明反射器结构的各种变化例。 附图标号10、30、 50、 70、,80、90—-发光元件101、301、502、702、謝—--P型半导体层102、303、504、704、803—--N型半导体层103、302、503、703、802—-发光层104、304、505、705、804—--基底105、305、506、706、805—-P型电极图案画、306、507、707、806—--N型电极图案105a、 506b-…扭曲S型电极图案 105b、 506b——扭曲倒置S型电极图案 1050、 1052、 5060、 5062——指状电极107、 307、 510、 710——第一接触垫108、 308、 512、 712——第二接触垫109、 309、 513、 713——位置对齐标记 110—-反射器 111——金属层112--透光介电层 113--布拉格反射器113a， 113b--透光介电层305a、 305b、 706a、 706b——弧状电极305c、 706c——倒置Y型分支电极501、 701——第一绝缘层508、 708——第二绝缘层509、 709——N型接触5070、 7070——通孔805a----扭曲E型电极图案805b-—-扭曲倒置E型电极图案8051、 8052…-L型分支电极807——第一接触垫 808-—第二接触垫901——第一绝缘层 902--P型半导体层903--发光层 904--N型半导体层905——基底 906——P型电极图案907—-N型电极图案 908--—通孔909-—第二绝缘层 910-—N型接触906a-—-扭曲E型电极图案906b--扭曲倒置E型电极图案911——第一接触垫 912-—第二接触垫9061、 9062…-L型分支电极具体实施方式
本发明具改良式电极结构的发光元件通过以下具体实施例配合附图将予 以详细说明如下。图1及图2为本发明具改良式电极结构的发光元件的一第一具体实施例 的立体示意图及平视示意图。在第一具体实施例中，本发明具改良式电极结 构的发光元件10包括一P型半导体层101、 一N型半导体层102、 一发光层 103、 一基底104、 一 P型电极图案105及一 N型电极图案106。该发光层103 介于该P型半导体层101及该N型半导体层102之间，而该基底104位于该 N型半导体层102下方。该P型电极图案105形成于该P型半导体层101上 方，该P型电极图案105包含一扭曲S型电极图案105a与一扭曲倒置S型电极图案105b，而一对指状电极1050、 1052分别从该S型电极图案105a与该 倒置S型电极图案105b的一端沿着该P型半导体层101周缘朝向该N型电极 图案106延伸。该S型电极图案105a与该倒置S型电极图案105b呈对映关 系且彼此电性连接。该N型电极图案106形成于该N型半导体层102的部份 曝露面积上，而该N型电极图案106与该P型电极图案105呈匹配关系，以 使该P型电极图案105每一部份与该N型电极图案106对应部份之间的距离 大致上相同。 一对第一接触垫107分别形成于该S型电极图案105a与该倒置 S型电极图案105b靠近该发光元件10周缘的一部份，该对第一接触垫107 用以使该P型电极图案105与外界产生电气接触。 一对第二接触垫108分别 形成于该N型电极图案106靠近该发光元件10周缘的一部份，该对第二接触 垫108用以使该N型电极图案106与外界产生电气接触。该对第一接触垫107 及该对第二接触垫108的位置以离发光区域愈远为佳。换言之，该对第一接 触垫107及第二接触垫108较佳形成于靠近该发光元件晶粒边缘的对应电极 外缘部份，以利于后续的打线工艺(wire bonding process),进而防止焊接至前 述第一接触垫107及第二接触垫108的焊线阻挡到该发光元件晶粒顶面的出 射光。在考虑该P型半导体层101 —般具有较高电阻率的情况下，本发明可 在该P型半导体层101上方先形成一透光的电流分布层(current spreading layer)(未示出)，而通过该电流分布层使该P型电极图案105的电流能更均匀 地分布于该P型半导体层101。该电流分布层可是一氮化钛(TiN)层或一透光 的金属氧化物层，例如氧化铟锡(Indium Tin Oxides (ITO))层、铬钛氧化物 (Chromium Titanium Oxide, CTO)、 二氧化锡:锑(Sn02:Sb)、三氧化二镓锡 (Ga203:Sn)、氧化镍(NiO)、氧化铟:锌(Iri203:Zn)、氧化银铟锡(Agln02:Sn)、 氧化铜铝(CuA102)、镧铜氧硫(LaCuOS)、氧化铜镓(CuGa02)、氧化锶铜 (SrCu202)、氧化锰(MnO)、氧化铜(CuO)、氧化锡(SnO)或氮化镓(GaN)。本发明发光元件可选自下列任一者发光二极管、发光异质接面(light emitting heterojunctions)、发光量子井结构及其它发光固态元件。本发明发光元件可采用任何适当的材料系统，包括例如n-vi材料系统及m-v材料系统，如第III族氮化物(m-nitride)系统、第III族磷化物(III-phosphide)系统及第III 族砷化物(m-arsenide)系统。该P型电极图案105及该N型电极图案106以具 有低电阻率及低光吸收度的材质为佳。例如就第III族氮化物系统的发光元件 而言，该P型电极图案105的材质可以是银、铝、金、铑或铂，而该N型电 极图案106的材质可以是铝或银。就第III族磷化物系统的发光元件而言，该 P型电极图案105的材质可以是金/锌合金、金/铍合金、铝、铂、钯、铑或银， 而该N型电极图案106的材质可以是金/締合金、金/锡合金、金/锗合金、银、 铝、铂、铑或钯。再者，本发明中可以刻蚀方式在该基底104周缘适当位置形成复数个位 置对齐标记(alignment key)109，做为该发光元件10进行图案辨识(pattem recognition)的参考位置。例如，在该发光元件10后段封装工艺中前述位置对 齐标记109较佳形成于该发光元件10的高光反射区域，以相对第一接触垫107 及第二接触垫108建立一参考位置，以利于该发光元件晶粒焊接及打线工艺 的进行。换句话说，本发明利用前述位置对齐标记109做为参考位置，可在 该发光元件IO上进行快速且精准的图案办识，以加速后段涉及晶粒焊接及打 线的封装工艺，进而提高该发光元件10的产率。就该发光元件IO而言，该P 型半导体层101及该N型半导体层102的相对位置可以互换，而该P型电极 图案105及该N型电极图案106的导电性也随之互换。另一方面，该P型电 极图案105及该N型电极图案106的形状也可互换。图3及图4为本发明具改良式电极结构的发光元件的一第二具体实施例 的立体示意图及平视示意图。在第二具体实施例中，本发明具改良式电极结 构的发光元件30包括一P型半导体层301、 一发光层302、 一N型半导体层 303、 一基底304、 一 P型电极图案305及一 N型电极图案306。该发光层302 介于该P型半导体层301与该N型半导体层303之间，而该基底304位于该 N型半导体层303下方。该P型电极图案305形成于该P型半导体层301上方，该P型电极图案305包含彼此电性连接的一对弧状电极305a及305b及 由该对弧状电极305a及305b中间朝发光面延伸的一倒置Y型分支电极305c， 并且该倒置Y型分支电极305c的二分支具有弧度。该N型电极图案306形成 于该N型半导体层303的部份曝露面积上。该N型电极图案306形状与该P 型电极图案305形状呈匹配关系，以縮短该P型电极图案305与该N型电极 图案306之间的距离，并使该P型电极图案305每一部份与该N型电极图案 306对应部份之间的距离大致上相同。 一第一接触垫307形成于该对弧状电极 305a及305b中间靠近该发光元件30的周缘，用以使该P型电极图案305与 外界产生电气接触。 一第二接触垫308形成于该N型电极图案306的一对称 位置并且靠近该发光元件30的周缘，用以使该N型电极图案306与外界产生 电气接触。该第一接触垫307及该第二接触垫308的位置以距发光区域愈远 为佳。换言之，该对第一接触垫307及第二接触垫308较佳形成于靠近该发 光元件晶粒边缘的对应电极部份，以利于后续的打线工艺(wire bonding process),进而防止悍接至前述第一接触垫307及第二接触垫308的焊线阻挡 到该发光元件晶粒顶面的出射光。相同于前述第一具体实施例，可加入一透 光电流分布层(未示出)于该P型半导体层301上，藉以促进该P型电极图案 305电流的侧向分布能力，进而提升该P型半导体层301的电流分布均匀性。在第二具体实施例中，本发明可以刻蚀方式在该基底304的二角落分别 形成一位置对齐标记(alignment key) 309，以做为该发光元件30进行图案辨识 (pattern recognition)的参考位置。就该发光元件30而言，该P型半导体层301 及该N型半导体层303的相对位置可以互换，而该P型电极图案305及该N 型电极图案306的导电性也随之互换。该P型电极图案305及该N型电极图 案306的形状也可互换。第二具体实施例与第一具体实施例的发光元件结构最大不同处在于两者 的P型电极图案与N型电极图案具有不同的形状设计，因而所搭配与外界产 生电气接触的接触垫位置及数量随之做调整，并且供图案辨识作用的位置对齐标记在基底上的位置也做调整。第二具体实施例的该发光元件30的各层材质与第一具体实施例的该发光元件io相同，在此不再重述。
本发明具改良式电极结构的发光元件通过P型电极图案与N型电极图案分别具有复数个曲线形分支电极并且使二者的形状互相匹配的设计概念，提供该发光元件以下的优点(l)使P型半导体层及N型半导体层具有更佳的电 流侧向分布能力，以提高该两层的电流分布均匀性，以增进该发光层的发光效率及发光亮度；(2)使P型电极图案与N型电极图案两者间的距离大致上保持一致，以增加发光层的电流密度均匀性，以提高该发光层的发光均匀度；及(3)避免因电极具有尖锐曲度(sharpcurves)所产生的高电场作用。
另一方面，本发明以下其它具体实施例除了可提高发光元件的电流分布 特性外，同时可增加发光层面积。
图5及图6为本发明具改良式电极结构的发光元件的第三具体实施例的 立体示意图及平视示意图。在第三具体实施例中，本发明具改良式电极结构 的发光元件50包括一第一绝缘层501、 一P型半导体层502、 一发光层503、 一N型半导体层504、 一基底505、 一P型电极图案506、 一 N型电极图案 507、 一第二绝缘层508及复数个N型接触509。该P型半导体层502形成于 该第一绝缘层501下方，该发光层503形成于该P型半导体层502下方，而 该N型半导体层504形成于该发光层503下方，该基底505位于该N型半导 体层504下方。该P型电极图案506形成于该第一绝缘层501中并与该P型 半导体层502电性接触，该P型电极图案506包含一扭曲S型电极图案506a 与一扭曲倒置S型电极图案506b，其中该S型电极图案506a与该倒置S型电 极图案506b呈对映关系且彼此电性连接，而一对指状电极5060、 5062分别 从该S型电极图案506a与该倒置S型电极图案506b的一端沿着该第一绝缘 层501周缘朝向该N型电极图案507延伸。该N型电极图案507形成于该第 一绝缘层501上方，该N型电极图案507与该P型电极图案506呈匹配关系， 以縮短该P型电极图案506与该N型电极图案507之间的距离，并使该P型电极图案506每一部份与该N型电极图案507对应部份之间的距离大致上相 同，而该N型电极图案507具有复数个通孔5070沿着其图案形状分布于其下 方并且从该第一绝缘层501向下延伸至该N型半导体层504。前述通孔5070 的截面形状除了圆形之外，仍可以是楕圆形、正方形或矩形。该第二绝缘层 508形成于每一该通孔5070的内周壁，并且该第二绝缘层508可选自下列任 一介电材质二氧化硅、玻璃(glass)及旋转涂布玻璃(Spin on Glass)。所述的N 型接触509形成于所述的通孔5070中，以电性连接该N型电极图案507与该 N型半导体层504。此外，该第一绝缘层501形成于该P型半导体层502上方 的同时也可以形成于每一该通孔5070的内周壁，也即该第二绝缘层508与该 第一绝缘层501为同一层。另一方面，该第一绝缘层501及第二绝缘层508也可以是空气，在此情 况下，该P型电极图案506直接形成于该P型半导体层502上，而该N型电 极图案507通过所述的N型接触509与该N型半导体层504电性接触，并且 该N型电极图案507通过空气做为绝缘材质而与该P型半导体层502电性隔 离，所述的N型接触509周缘也由空气做电性隔离。该P型电极图案506包含一对第一接触垫510分别连接该S型电极图案 506a与该倒置S型电极图案506b并且靠近该第一绝缘层501的周缘，以提供 该P型电极图案506与外界的电气接触。该对第一接触垫510的位置以距发 光区域愈远并为高光反射区为佳。该N型电极图案507包含一对第二接触垫 512靠近该第一绝缘层501的二角落，以提供该N型电极图案507与外界的 电气接触。同样地，该对第一接触垫510及第二接触垫512较佳形成于靠近 该发光元件晶粒边缘的对应电极外缘部份，以利于后续的打线工艺(wire bonding process),进而防止焊接至前述第一接触垫510及第二接触垫512的焊 线阻挡到该发光元件晶粒顶面的出射光。相同于前述具体实施例，可加入一 透光电流分布层(未示出)于该P型半导体层502上，使该P型电极图案506与 .该透光电流分布层电气接触，藉以促进该P型电极图案506电流的侧向分布能力，进而提升该P型半导体层502的电流分布均匀性。在第三具体实施例中，本发明可以刻蚀方式在该基底505的二角落分别 形成一位置对齐标记(alignment key) 513，做为该发光元件50进行图案辨识 (pattern recognition)的参考位置。就该发光元件50而言，该P型半导体层502 及该N型半导体层504的相对位置可以互换，而该P型电极图案506及该N 型电极图案507的导电性也随之互换。该P型电极图案506及该N型电极图 案507的形状也可互换。请参考图2及图6，第三具体实施例的发光元件50与第一具体实施例的 发光元件10不同处在于第三具体实施例的发光元件50的该P型电极图案506 形成在该第一绝缘层501中，而该N型电极图案507形成在该第一绝缘层501 上方，该第一绝缘层501对应该P型电极图案506的部份是经刻蚀至该P型 半导体层502，以使该P型电极图案506电气接触该P型半导体层502。该第 一绝缘层501、该P型半导体层502及该发光层503仅有对应该N型电极图 案507的所述的通孔5070的部份被刻蚀移除至该N型半导体层504，并通过 前述N型接触509形成于所述的通孔5070中，以电气连接该N型电极图案 507与该N型半导体层504。至于在第一具体实施例中，该发光元件10的该 P型电极图案105及该N型电极图案106分别形成在该P型半导体层101上 及被曝露的部份该N型半导体层102上。也就是说，该P型半导体层101及 该发光层103对应该N型电极图案106及所述的第二接触垫108的部份被刻 蚀移除至该N型半导体层102，以使该N型电极图案106及所述的第二接触 垫108电气接触该N型半导体层102。所以第三具体实施例的发光元件30相 较于第一具体实施例的发光元件10，其发光面积会相对地增加，而更进一步 提高该发光元件30的发光效率及发光强度。图7及图8为本发明具改良式电极结构的发光元件的第四具体实施例的 立体示意图及平视示意图。在第四具体实施例中，本发明具改良式电极结构 的发光元件70包括一第一绝缘层701、 一P型半导体层702、 一发光层703、一N型半导体层704、 一基底705、 一P型电极图案706、 一 N型电极图案 707、 一第二绝缘层708及复数个N型接触709。该P型半导体层702形成于 该第一绝缘层701下方，该发光层703形成于该P型半导体层702下方，而 该N型半导体层704形成于该发光层703下方，该基底705位于该N型半导 体层704下方。该P型电极图案706形成于该第一绝缘层701中并且与该P 型半导体层702电性接触。也就是说，该第一绝缘层701对应该P型电极图 案706的部份经刻蚀移除至该P型半导体层702，以使该P型电极图案706 电气接触该P型半导体层702。该P型电极图案706包含彼此电性连接的一对 弧状电极706a及706b及由该对弧状电极706a及706b中间朝发光面延伸的一 倒置Y型分支电极706c，而该倒置Y型分支电极706c的二分支呈弧状。该 N型电极图案707形成于该第一绝缘层701上方，该N型电极图案707与该 P型电极图案706呈匹配关系，以縮短该P型电极图案706与该N型电极图 案707之间的距离，并使该P型电极图案706每一部份与该N型电极图案707 对应部份之间的距离大致上相同。该N型电极图案707具有复数个通孔7070 沿其图案形状分布于其下方并且从该第一绝缘层701向下延伸至该N型半导 体层704。前述通孔7070的截面形状除了圆形之外，仍可以是楕圆形、正方 形或矩形。该第二绝缘层708形成于每一该通孔7070的内周壁，并且该第二 绝缘层708可以是选自下列任一介电材质二氧化硅、玻璃(glass)及旋转涂布 玻璃(Spin on Glass)。而所述的N型接触709形成于所述的通孔7070中，以 电性连接该N型电极图案707与该N型半导体层704。此外，该第一绝缘层 701形成于该P型半导体层702上方的同时也可以形成于每一该通孔7070的 内周壁，也即该第二绝缘层708与该第一绝缘层701为同一层。另一方面， 该第一绝缘层701及第二绝缘层708也可以是空气，在此情况下，该P型电 极图案706直接形成于该P型半导体层702上，而该N型电极图案707通过 所述的N型接触709与该N型半导体层704电性接触，并且该N型电极图案 707通过空气做为绝缘材质而与该P型半导体层702电性隔离，所述的N型接触709周缘也由空气做电性隔离。 一第一接触垫710形成于该对弧状电极 706a及706b中间靠近该发光元件70的周缘，用以使该P型电极图案706与 外界产生电气接触。 一第二接触垫712形成于该N型电极图案707的一对称 位置并且靠近该发光元件70的周缘，用以使该N型电极图案707与外界产生 电气接触。该第一接触垫710及该第二接触垫712的位置以距发光区域愈远 并位于高反光区域为佳。换言之，该对第一接触垫710及第二接触垫712较 佳形成于靠近该发光元件晶粒边缘的对应电极部份，以利于后续的打线工艺 (wire bonding process),进而防止焊接至前述第一接触垫710及第二接触垫712 的焊线阻挡到该发光元件晶粒顶面的出射光。相同于前述第二具体实施例， 可加入一透光电流分布层(未示出)于该P型半导体层702上，使该P型电极图 案706电气接触该透光电流分布层，藉以促进该P型电极图案706电流的侧 向分布能力，进而提升该P型半导体层702的电流分布均匀性。在第四具体实施例中，本发明可以刻蚀方式在该基底705的二角落分别 形成一位置对齐标记(alignment key) 713，做为该发光元件70进行图案辨识 (pattern recognition)的参考位置。就该发光元件70而言，该P型半导体层702 及该N型半导体层704的相对位置可以互换，而该P型电极图案706及该N 型电极图案707的导电性也随之互换。该P型电极图案706及该N型电极图 案707的形状也可互换。请参考图4及图8，第四具体实施例的发光元件70与第二具体实施例的 发光元件30不同处在于第四具体实施例的发光元件70的该P型电极图案706 形成在该第一绝缘层701中，而该N型电极图案707形成在该第一绝缘层701 上方，该第一绝缘层701对应该P型电极图案706的部份经刻蚀至该P型半 导体层702，以使该P型电极图案706电气接触该P型半导体层702。该第一 绝缘层701、该P型半导体层702及该发光层703仅有对应该N型电极图案 707的所述的通孔7070的部份被刻蚀移除至该N型半导体层704，并通过前 述N型接触709形成于所述的通孔7070中，以电气连接该N型电极图案707与该N型半导体层704。至于在第二具体实施例中，该发光元件30的该P型 电极图案305及该N型电极图案306分别形成在该P型半导体层301上及被 曝露的部份该N型半导体层303上。也就是说，该P型半导体层301及该发 光层302对应该N型电极图案306及该第二接触垫308的部份被刻蚀移除至 该n型半导体层303，以使该n型电极图案306及该第二接触垫308电气接 触该N型半导体层303。所以第四具体实施例的发光元件70相较于第二具体 实施例的发光元件30，其发光面积会相对地增加，而更进一步提高发光元件 70的发光效率及发光强度。图9为第四具体实施例的一个变化例的平视示意图，其中所述的通孔7070 沿着该N型电极图案707轮廓走向的洞径大小随着远离前述第二接触垫712 而逐渐加大，以利于电流更均匀分布在该N型半导体层704上。同样地，第 三具体实施例的发光元件50的所述的通孔5070沿着该N型电极图案507轮 廓走向的洞径大小可随着远离前述第二接触垫512而逐渐加大，以利于电流 更均匀分布在该N型半导体层504上。图IO及第图11为本发明具改良式电极结构的发光元件的第五具体实施 例的立体示意图及平视示意图。在第五具体实施例中，本发明具改良式电极 结构的发光元件80包括一P型半导体层801、 一N型半导体层803、 一发光 层802、 一基底804、 一P型电极图案805及一N型电极图案806。该发光层 802介于该P型半导体层801及该N型半导体层803之间，而该基底804位 于该N型半导体层803下方。该P型电极图案805形成于该P型半导体层801 上方，该P型电极图案805包含一扭曲E型电极图案805a及一 L型分支电极 8051从该E型电极图案805a的一端向下延伸及一扭曲倒置E型电极图案805b 与一 L型分支电极8052从该扭曲倒置E型电极图案805b的一端向下延伸。 该E型电极图案805a及该扭曲倒置E型电极图案805b彼此呈对映关系且彼 此电性连接。该N型电极图案806形成于该N型半导体层803的部份曝露面 积上，而该N型电极图案806与该P型电极图案805呈匹配关系，以使该P型电极图案805每一部份与该N型电极图案806对应部份之间的距离大致上 相同。 一对第一接触垫807分别形成于该E型电极图案805a与该扭曲倒置E 型电极图案805b靠近该发光元件80周缘的一部份，该对第一接触垫807用 以使该P型电极图案805与外界产生电气接触。 一对第二接触垫808分别形 成于该N型电极图案806靠近该发光元件80周缘的一部份，该对第二接触垫 808用以使该N型电极图案806与外界产生电气接触。该对第一接触垫807 及该对第二接触垫808的位置以离发光区域愈远为佳。换言之，该对第一接 触垫807及第二接触垫808较佳形成于靠近该发光元件晶粒边缘的对应电极 部份，以利于后续的打线工艺(wire bonding process),进而防止焊接至前述第 一接触垫807及第二接触垫808的焊线阻挡到该发光元件晶粒顶面的出射光。 在考虑该P型半导体层801 —般具有较高电阻率的情况下，本发明可在该P 型半导体层801上方先形成一透光的电流分布层(current spreading layer)(未示 出)，而通过该电流分布层使该P型电极图案805的电流能更均匀地分布于该 P型半导体层801 。该电流分布层可是一氮化钛(TiN)层或一透光的金属氧化物 层，例如氧化铟锡(Indium Tin Oxides (ITO))层、铬钛氧化物(Chromium Titanium Oxide， CTO)、 二氧化锡:锑(Sn02:Sb)、三氧化二镓锡(Ga203:Sn)、氧化镍(NiO)、 氧化铟锌(Iri203:Zn)、氧化银铟锡(Agln02:Sn)、氧化铜铝(CuA102)、镧铜 氧硫(LaCuOS)、氧化铜镓(CuGa02)、氧化锶铜(SrQi202)、氧化锰(MnO)、氧 化铜(CuO)、氧化锡(SnO)或氮化镓(GaN)。就该发光元件80而言，该P型半导体层801及该N型半导体层803的相 对位置可以互换，而该P型电极图案805及该N型电极图案806的导电性也 随之互换。该P型电极图案805及该N型电极图案806的形状也可互换。图12及图13为本发明具改良式电极结构的发光元件的第六具体实施例 的立体示意图及平视示意图。在第六具体实施例中，本发明具改良式电极结 构的发光元件90包括一第一绝缘层901、 一 P型半导体层902、一发光层903、 一N型半导体层904、 一基底905、 一P型电极图案906、 一 N型电极图案907、 一第二绝缘层909及复数个N型接触910。该P型半导体层902形成于 该第一绝缘层901下方，该发光层903形成于该P型半导体层902下方，而 该N型半导体层904形成于该发光层903下方，该基底905位于该N型半导 体层卯4下方。该P型电极图案906形成于该第一绝缘层901中并与该P型 半导体层902电性接触，该P型电极图案906包含一扭曲E型电极图案906a 及一 L型分支电极9061从该E型电极图案906a的一端向下延伸及一扭曲倒 置E型电极图案906b与一L型分支电极9062从该扭曲倒置E型电极图案906b 的一端向下延伸。前述扭曲E型电极图案906a及L型分支电极9061与前述 扭曲倒置E型电极图案906b及L型分支电极9062呈对映关系且彼此电性连 接。该N型电极图案907形成于该第一绝缘层901上方而与该P型电极图案 906呈匹配关系，以使该P型电极图案906每一部份与该N型电极图案907 对应部份之间的距离大致上相同。该N型电极图案907具有复数个通孔908 沿着其图案形状分布于其下方并且从该第一绝缘层901向下延伸至该N型半 导体层904。前述通孔908的截面形状除了圆形之外，仍可以是楕圆形、正方 形或矩形。该第二绝缘层909形成于每一该通孔908的内周壁，其可以是选 自下列任一介电材质二氧化硅、玻璃(glass)及旋转涂布玻璃(Spin on Glass)。 所述的N型接触910形成于所述的通孔908中，以电性连接该N型电极图案 907与该N型半导体层卯4。此外，该第一绝缘层901形成于该P型半导体层 902上方的同时也可以形成于每一该通孔908的内周壁，也即该第二绝缘层 909与该第一绝缘层901为同一层。另一方面，该第一绝缘层901及第二绝缘 层908也可以是空气，在此情况下，该P型电极图案906直接形成于该P型 半导体层902上，而该N型电极图案907通过所述的N型接触909与该N型 半导体层904电性接触，并且等该N型电极图案907通过空气做为绝缘材质 而与该P型半导体层902电性隔离，所述的N型接触909周缘也通过空气做 电性隔离。该P型电极图案906包含一对第一接触垫911分别连接前述扭曲E型电极图案906a及L型分支电极9061与前述扭曲倒置E型电极图案906b与L型 分支电极9062，并且前述第一接触垫911靠近该第一绝缘层901的周缘，以 提供该P型电极图案906与外界的电气接触。该对第一接触垫911的位置以 距发光区域愈远并为高光反射区为佳。该N型电极图案907包含一对第二接 触垫912靠近该第一绝缘层901的周缘，以提供该N型电极图案907与外界 的电气接触。同样地，该对第一接触垫911及第二接触垫912较佳形成于靠 近该发光元件晶粒边缘的对应电极部份，以利于后续的打线工艺(wire bonding process),进而防止焊接至前述第一接触垫911及第二接触垫912的焊线阻挡 到该发光元件晶粒顶面的出射光。相同于前述具体实施例，可加入一透光电 流分布层(未示出)于该P型半导体层902上，使该P型电极图案906与该透光 电流分布层电气接触，藉以促进该P型电极图案906电流的侧向分布能力， 进而提升该P型半导体层902的电流分布均匀性。另外，所述的通孔908沿着该N型电极图案907轮廓走向的洞径大小也 可随着远离前述第二接触垫912而逐渐加大，以利于电流更均匀分布在该N 型半导体层904上。请参考图10及图12，第六具体实施例的发光元件90与第五具体实施例 的发光元件80不同处在于第六具体实施例的发光元件90的该P型电极图案 906形成在该第一绝缘层90r中，而该N型电极图案907形成在该第一绝缘 层901上方，该第一绝缘层901对应该P型电极图案906的部份经刻蚀至该P 型半导体层902，以使该P型电极图案卯6电气接触该P型半导体层902。该 第一绝缘层901、该P型半导体层902及该发光层903仅有对应该N型电极 图案907的所述的通孔908的部份被刻蚀移除至该N型半导体层904，并通 过前述N型接触910形成于所述的通孔908中，以电气连接该N型电极图案 907与该N型半导体层904。再者，本发明前述第三、四及第六具体实施例也可有如下变化例(未示出)， 即除了前述N型电极图案下方分布有复数个通孔外，以形成所述的N型接触外，同样地对应的P型电极图案可形成于该第一绝缘层上方，并且复数个通 孔分布于该P型电极图案下方而延伸至前述P型半导体层，其内周壁形成有 绝缘层，及形成P型接触于所述的通孔中，以与该P型半导体层产生电性导 通。前述P型电极图案对应的所述的通孔截面形状设计可与该N型电极图案 对应的所述的通孔一样。如此一来，可更进一步增加本发明发光元件发光面 积。另外，本发明前述各层绝缘层可以是选自下列任一介电材质二氧化硅、玻璃(glass)及旋转涂布玻璃(Spin on Glass)。另一方面，本发明可在前述每一发光元件的基底下方形成一反射器结构。 该反射器结构可以是一金属层，例如铝、银或银铝合金，可以是一透光介电 层与一金属层组成的迭层结构，例如二氧化硅层/铝金属层的迭层结构，而该 二氧化硅层的厚度可以从2500埃至7500埃。该透光介电层的折射系数小于 该透光基底的折射系数，使穿透前述发光元件基底的发射光可在该基底与该 透光介电层的接口产生全反射，而被导引朝向该发光元件表面发射。至于该 透光介电层下方的该金属层仍可将穿透该透光介电层的部份发射光反射回 去。前述反射器结构也可以是透光介电层/布拉格反射器/金属层的迭层结构， 其中该透光介电层的折射系数小于该发光元件的折射系数，而该金属层可以 是铝，至于该布拉格反射器可以是由复数层透光介电层组成，所述的透光介 电层两两之间的折射系数呈高低周期性变化，并且每一该透光介电层的厚度 应为该发光元件发光波长的四分之一(l/4入)。前述透光介电层/布拉格反射器/ 金属层的迭层结构可以是二氧化硅/布拉格反射器/金属层的迭层结构，其中二 氧化硅的厚度可以从2500埃至7500埃。以下以图14及图15A至图15C说明本发明发光元件加入反射器的变化例。请参考图14，本发明在前述发光元件10的该基底104下方形成一反射器 110。该反射器110的变化例如图15A至图15C所示，可以是一金属层lll、 一透光介电层112/—金属层111的迭层结构或一透光介电层112/—布拉格反 射器113/—金属层111的迭层结构。该布拉格反射器113由一透光介电层113a及一透光介电层113b交互堆栈组成。以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包 含在权利要求内。
权利要求
1.一种具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该发光元件包括一具第一导电性半导体层；一具第二导电性半导体层；一发光层介于所述的具第一导电性半导体层及所述的具第二导电性半导体层之间；一基底，位于所述的具第二导电性半导体层下方；一具第一导电性电极图案，形成于所述的具第一导电性半导体层上方，该具第一导电性电极图案包含至少一个第一次电极图案；及一具第二导电性电极图案，形成于所述的具第二导电性半导体层的部份曝露面积上，该具第二导电性电极图案包含至少一个第二次电极图案；其中，所述的具第一导电性电极图案的至少一第一次电极图案是从相对于一第二次电极图案的一部份呈封闭形状部份延伸至被该第二次电极图案的另一部份包围而呈被封闭形状部份。
2. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述 的具第一导电性电极图案与所述的具第二导电性电极图案呈匹配关系。
3. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述 的具第一导电性电极图案包含两个呈镜像关系的第一次电极图案，及所述的 具第二导电性电极图案包含两个呈镜像关系的第二次电极图案。
4. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述 的具第一导电性电极图案每一部份与所述的具第二导电性电极图案对应部份之间的距离大致上一致。
5. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述 的第一次电极图案具有一第一接触垫靠近所述的发光元件周缘，及所述的第 二次电极图案具有一第二接触垫靠近该发光元件周缘。
6. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述 的具第一导电性电极图案包含一扭曲S型电极图案与一扭曲倒置S型电极图 案，其中该S型电极图案与该倒置S型电极图案呈对映关系且彼此电性连接。
7. 如权利要求6所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述 的具第一导电性电极图案包含一对指状电极分别从所述的S型电极图案与所述的倒置S型电极图案的一端沿着所述的具第一导电性半导体层周缘朝向所 述的具第二导电性电极图案延伸。
8. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该发 光元件还包含一电流分布层形成于所述的具第一导电性电极图案与所述的具 第一导电性半导体层之间。
9. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该发 光元件还包含复数个位置对齐标记形成于所述的基底周缘的部份曝露面积 上。
10. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案包含彼此电性连接的一对弧状电极及由该对弧状 电极中间朝发光面延伸的一倒置Y型分支电极。
11. 如权利要求10所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案的所述的倒置Y型电极的二分支具有弧度。
12. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的第一导电性电极图案包含一扭曲E型电极图案及一 L型分支电极从该E 型电极图案的一端向下延伸及一扭曲倒置E型电极图案与一 L型分支电极从 该扭曲倒置E型电极图案的一端向下延伸。
13. —种具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该发光元件包括 一具第一导电性半导体层；一发光层形成于所述的具第一导电性半导体层下方； 一具第二导电性半导体层形成于所述的发光层下方；一基底，位于所述的具第二导电性半导体层下方；一具第一导电性电极图案，形成于所述的具第一导电性半导体层上方并与其电性接触，该具第一导电性电极图案包含至少一个第一次电极图案；一具第二导电性电极图案，形成于所述的具第一导电性半导体层上方， 所述的具第二导电性电极图案包含至少一个第二次电极图案，该具第二导电性电极图案具有复数个通孔分布于其下方朝下延伸至所述的具第二导电性半 导体层，其中所述的具第一导电性电极图案的至少一所述的第一次电极图案 是从相对于一所述的第二次电极图案的一部份呈封闭形状部份延伸至被该第 二次电极图案的另一部份包围而呈被封闭形状部份；及复数个具第二导电性接触形成于所述的通孔中，且每一该具第二导电性 接触仅电性连接所述的具第二导电性电极图案与具第二导电性半导体层。
14. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述的具第一导电性电极图案与所述的具第二导电性电极图案呈匹配关系。
15. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述的具第一导电性电极图案包含呈镜像关系的两个第一次电极图案，及所述 的具第二导电性电极图案包含两个呈镜像关系的第二次电极图案。
16. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案每一部份与所述的具第二导电性电极图案对应部 份之间的距离大致上一致。
17. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述的具第一导电性电极图案直接接触所述的具第一导电性半导体层。
18. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的第一导电性电极图案包含一扭曲S型电极图案与一扭曲倒置S型电极图 案，该S型电极图案与该倒置S型电极图案呈对映关系且彼此电性连接。
19. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案包含至少一个第一接触垫连接所述的第一次电极图案，及所述的具第二导电性电极图案包含至少一第二接触垫连接所述的第 二次电极图案，其中所述的第一接触垫及所述的第二接触垫靠近所述的发光 元件的周缘。
20. 如权利要求19所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的通孔沿着所述的具第二导电性电极图案分布的通孔开口大小随着愈远离 所述的第二接触垫而逐渐加大。
21. 如权利要求18所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案包含一对指状电极分别从所述的S型电极图案与 所述的倒置S型电极图案的一端沿着所述的具第一导电性半导体层周缘朝向 所述的具第二导电性电极图案延伸。
22. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该 发光元件还包含一电流分布层形成于所述的具第一导电性电极图案与所述的 具第一导电性半导体层之间，并且该具第一导电性电极图案与所述的电流分 布层电性接触。
23. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该 发光元件还包含复数个位置对齐标记形成于所述的基底周缘的部份曝露面积 上。
24. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案包含彼此电性连接的一对弧状电极及由所述的对 弧状电极中间朝发光面延伸的一倒置Y型分支电极。
25. 如权利要求24所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案包含一第一接触垫形成于所述的对弧状电极中 间，及所述的具第二导电性电极图案包含一第二接触垫位于所述的具第二导 电性电极图案的一对称位置。
26. 如权利要求25所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的通孔沿着所述的具第二导电性电极图案分布的通孔开口大小随着愈远离所述的第二接触垫而逐渐加大。
27. 如权利要求24所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案的所述的倒置Y型电极的二分支具有弧度。
28. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案包含一扭曲E型电极图案及一 L型分支电极从所 述的E型电极图案的一端向下延伸及一扭曲倒置E型电极图案与一 L型分支 电极从所述的扭曲倒置E型电极图案的一端向下延伸。
29. 如权利要求28所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性电极图案包含至少一第一接触垫及所述的具第二导电性电极图案包含至少一第二接触垫，其中所述的第一接触垫及第二接触垫靠近所 述的发光元件的周缘。
30. 如权利要求29所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的通孔沿着所述的具第二导电性电极图案分布的通孔开口大小随着愈远离 所述的第二接触垫而逐渐加大。
31. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该 发光元件还包含一绝缘层形成于所述的具第一导电性电极图案与所述的具第 一导电性半导体层之间，并且所述的具第一导电性电极图案下方具有复数个 具第一导电性接触贯穿所述的绝缘层直至所述的具第一导电性半导体层。
32. 如权利要求31所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的绝缘层选自下列任一材质二氧化硅、玻璃及旋转涂布玻璃。
33. 如权利要求1所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该 发光元件还包含一反射器形成于所述的基底下方。
34. 如权利要求33所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的反射器包含一金属层。
35. 如权利要求34所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的金属层包含铝、银或银铝合金。
36. 如权利要求33所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的反射器为一迭层结构，包含一透光介电层及一金属层，所述的透光介电 层形成于所述的基底下方。
37. 如权利要求36所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述的反射器包含一二氧化硅层及一铝金属层。
38. 如权利要求33所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的反射器为一迭层结构，包含一二氧化硅层、 一布拉格反射器及一金属层。
39. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该 发光元件还包含一反射器形成于所述的基底下方。
40. 如权利要求39所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述的反射器包含一金属层。
41. 如权利要求40所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述的金属层包含铝、银或银铝合金。
42. 如权利要求39所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所述的反射器为一迭层结构，包含一透光介电层及一金属层，该透光介电层形 成于所述的基底下方。
43. 如权利要求42所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的反射器包含一二氧化硅层及一铝金属层。
44. 如权利要求39所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的反射器为一迭层结构，包含一二氧化硅层、 一布拉格反射器及一金属层。
45. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的通孔的截面形状选自下列任一者圆形、楕圆形、正方形及矩形。
46. 如权利要求31所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的具第一导电性接触截面形状选自下列任一者圆形、楕圆形、正方形及 矩形。
47. 如权利要求13所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，该发光元件还包含一绝缘层形成于所述的具第二导电性电极图案与所述的具第 一导电性半导体层之间及每一所述的通孔的内周壁。
48.如权利要求47所述的具改良式电极结构的发光元件，其特征在于，所 述的绝缘层选自下列任一材质空气、二氧化硅、玻璃及旋转涂布玻璃。
全文摘要
本发明提供一种具改良式电极结构的发光元件，包括一具第一导电性电极图案及一具第二导电性电极图案。该具第一导电性电极图案包含至少一个第一次电极图案，该具第二导电性电极图案包含至少一个第二次电极图案。至少一该第一次电极图案是从相对于一该第二次电极图案的一部份呈封闭形状部份延伸至被该第二次电极图案另一部份包围而呈被封闭形状部份，并且该具第一导电性电极图案每一部份与该具第二导电性电极图案对应部份之间的距离大致上相同。
文档编号H01L33/00GK101335315SQ200710112660
公开日2008年12月31日 申请日期2007年6月26日 优先权日2007年6月26日
发明者恒 刘, 梁兆煊, 法兰克·修恩, 苏伟迈 申请人:普瑞光电股份有限公司