发光元件的制作方法

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本申请案是发明名称为“发光元件”，申请号为201210574681.3的发明专利申请案的分案申请,原申请案的申请日是2012年12日26日。

本发明是有关于一种发光元件，且特别是有关于一种可增加出光效率(light-emittingefficiency)的发光元件。

背景技术：

一般而言，在制作发光二极管晶圆时，通常是先提供一基板，利用磊晶成长方式，在基板上形成一磊晶结构，接着在磊晶结构上配置电极以提供电能，便可利用光电效应而发光。之后，利用微影蚀刻技术在磊晶结构中形成多个纵横交错的切割道。其中，每相邻的二纵向的切割道与相邻的二横向的切割道共同定义出一发光二极管晶粒。之后，进行后段的研磨与切割制程，将发光二极管晶圆分成许多的发光二极管晶粒，进而完成发光二极管的制作。

由于利用现有的切割技术所获得的发光二极管的侧壁为平面状，加上发光二极管的材料与空气的折射率差异，因此从发光二极管所发出的光只有少数可从其侧面出射，大部分的光会在发光二极管侧面处产生全反射，而无法进一步利用由侧面出射的光，影响发光二极管的侧面的出光效率，进而降低发光二极管的发光亮度。因此，如何改善发光二极管侧面出光量来提升整体的出光效率便成为了目前亟需解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明提供一种发光元件，具有形成在基板的环状侧表面上的粗糙结构，可有效提升整体的出光效率。

本发明提供一种发光元件，其包括一基板、一光电结构以及一粗糙结构。基板具有彼此相对的一上表面与一下表面以及一连接上表面与下表面的环状侧表面，光电结构配置在基板的上表面上，粗糙结构形成在基板的环状侧表面上。基板的厚度与粗糙结构的厚度的比值大于1且小于20。

在本发明的一实施例中，上述的基板的厚度与粗糙结构的厚度的比值大于等于3且小于等于10。

在本发明的一实施例中，上述的粗糙结构的厚度大于等于10微米且小于等于50微米。

在本发明的一实施例中，上述的粗糙结构相对邻近基板的上表面的一侧至基板的上表面的距离大于等于10微米且小于等于150微米。

在本发明的一实施例中，上述的粗糙结构相对邻近基板的下表面的一侧至基板的下表面的距离大于等于0微米且小于等于100微米。

在本发明的一实施例中，上述的粗糙结构包括一环状粗糙结构。

在本发明的一实施例中，上述的环状粗糙结构包括一环状连续粗糙结构。

在本发明的一实施例中，上述的粗糙结构包括多个环状粗糙结构。

在本发明的一实施例中，上述的环状粗糙结构是以不等间距形成在基板的环状侧表面上。

在本发明的一实施例中，上述的环状粗糙结构之间部分重叠。

在本发明的一实施例中，上述的粗糙结构是由一非周期性图案所组成。

在本发明的一实施例中，上述的发光元件为一覆晶式发光元件。

在本发明的一实施例中，上述的光电结构包括一第一电极、一第二电极、一第一型半导体层、一第二型半导体层以及一发光层。发光层位于第一型半导体层与第二型半导体层之间，且第一电极与第二电极分别配置在第一型半导体层与第二型半导体层上。

基于上述，由于本发明的发光元件具有粗糙结构，因此当光电结构发出光线时，可通过此粗糙结构来增加光的散射，可避免射至发光元件的侧面的光产生全反射，进而可提升整体发光元件的出光效率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所示附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出为本发明的一实施例的一种发光元件的示意图；

图2a示出为本发明的另一实施例的一种发光元件的示意图；

图2b示出为本发明的一实施例的基板与粗糙结构相对位置的示意图；

图3示出为本发明的又一实施例的一种发光元件的示意图；

图4示出为本发明的再一实施例的一种发光元件的示意图；

图5示出为本发明的一种发光元件覆晶结合于一承载板的示意图。

附图标记说明：

100a、100b、100c、100d、100e：发光元件；

110：基板；

112：上表面；

114：下表面；

116：环状侧表面；

120a、120b：光电结构；

121a、121b：第一电极；

123a、123b：第二电极；

125a、125b：第一型半导体层；

127a、127b：第二型半导体层；

129a、129b：发光层；

130a、130b1、130b2：粗糙结构；

130c、130d：环状粗糙结构；

200：承载板；

d1、d2：距离；

t：厚度；

t：厚度。

具体实施方式

图1示出为本发明的一实施例的一种发光元件的示意图。请参考图1，在本实施例中，发光元件100a包括一基板110、一光电结构120a以及一粗糙结构130a。基板110具有彼此相对的一上表面112与一下表面114以及一连接上表面112与下表面114的环状侧表面116，光电结构120a配置在基板110的上表面112上，粗糙结构130a形成在基板110的环状侧表面116上。特别是，基板110的厚度t与粗糙结构130a的厚度t的比值例如是大于1且小于20。

更具体来说，光电结构120a例如是由一第一电极121a、一第二电极123a、一第一型半导体层125a、一第二型半导体层127a以及一发光层129a所组成，用以产生光线。此处，第一型半导体层125a、发光层129a以及第二型半导体层127a例如是通过磊晶成长的方式依序形成在基板110的上表面112上。第一型半导体层125a、第二型半导体层127a以及发光层129a的材料例如是选自磷化铝镓铟(algainp)、氮化铝(aln)、氮化镓(gan)、氮化铝镓(algan)、氮化铟镓(ingan)与氮化铝铟镓(alingan)及其组合所组成的族群。第一电极121a与第二电极123a的材质例如是金属或金属合金等导体材料所构成，其中第一电极121a与第二电极123a分别配置在第一型半导体层125a与第二型半导体层127a上。为了增加光取出效率，必须避免光电结构120a的发光层129a所发出的光线被基板110吸收，因此本实施例的基板110的材质例如是一透明材料，其中透明材料选自于蓝宝石(sapphire)、碳化硅(sic)、硅(si)、砷化镓(gaas)、氧化锌(zno)以及具有六方体系结晶材料所构成群组中的一种材料而形成。特别是，粗糙结构130a例如是通过一隐形雷射法(stealthdicing)的切割技术形成在基板110的环状侧表面116上，用以散射来自于发光层129a的光线。较佳地，基板110的厚度t与粗糙结构130a的厚度t的比值大于等于3且小于等于10。此处，粗糙结构130a的厚度t例如是大于等于10微米且小于等于50微米，粗糙结构130a相对邻近基板110的上表面112的一侧至基板110的上表面112的距离d1例如是大于等于10微米且小于等于150微米，粗糙结构130a相对邻近基板110的下表面114的一侧至基板110的下表面114的距离d2例如是大于等于0微米且小于等于100微米。

再者，本实施例的粗糙结构130a例如是一环状粗糙结构，其中此环状粗糙结构可为一环状连续粗糙结构。当然，在其他实施例中，粗糙结构也可为其他型态的结构类型。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

请参考图2a示出为本发明的另一实施例的一种发光元件的示意图，发光元件100b的粗糙结构130b1也可为一环状非连续粗糙结构。或者是，请参考图2b，其中图2b示出为本发明的一实施例的基板与粗糙结构相对位置的示意图。为了方便说明起见，图2b的基板110是以立体结构来表示，其中粗糙结构130b2为一在不同水平面的环状非连续粗糙结构。特别是，粗糙结构130a、130b1、130b2例如是由一非周期性图案所组成，而此非周期性图案例如是条状图案。当然，在其他未示出的实施例中，粗糙结构130a、130b1、130b2也可由一周期性图案所组成，而此周期性图案例如是弦波图案、锯齿图案或方波图案。

此外，请参考图3示出为本发明的又一实施例的一种发光元件的示意图，发光元件100c的粗糙结构也可为多个环状粗糙结构130c，其中这些环状粗糙结构130c由非周期性图案所组成，且是环状连续粗糙结构，当然，在其他未示出的实施例中，该些环状粗糙结构130c也可是环状非连续粗糙结构。再者，此处这些环状粗糙结构130c是以等间距形成在基板110的环状侧表面116上，也就是说这些环状粗糙结构130c彼此之间不重叠。需说明的是，虽然在图3中标示每一环状粗糙结构130c的厚度皆为t，但实质上厚度t为一具有特定范围的数值(即大于等于10微米且小于等于50微米)，因此相邻两环状粗糙结构130c的厚度t不一定相同。

或者是，请参考图4示出为本发明的再一实施例的一种发光元件的示意图，发光元件100d的这些环状粗糙结构130d也可以不等间距形成在基板110的环状侧表面116上，因此这些环状粗糙结构130d彼此之间可完全重叠、部分重叠或不重叠。如图4所示，在此这些环状粗糙结构130d之间有部分重叠及完全不重叠，且相邻两环状粗糙结构130d的厚度t不一定相同。

此外，在其他未示出的实施例中，本领域的技术人员当可参照前述实施例的说明，依据实际需求调整或改变粗糙结构的结构设计，以达到所需的技术效果，此处不再逐一赘述。

由于本实施例在基板110的环状侧表面116上形成有粗糙结构130a、130b1、130b2或这些环状粗糙结构130c、130d，因此当光电结构120a的发光层129a发出光线时，可通过此粗糙结构130a、130b1、130b2或这些环状粗糙结构130c、130d来增加光的散射，可有效提升整体发光元件100a、100b、100c、100d的出光效率。此外，本实施例的粗糙结构130a、130b1、130b2或这些环状粗糙结构130c、130d是形成在基板110的环状侧表面116上，因此并不会影响到光电结构120a的发光面积。

图5示出为本发明的一种发光元件覆晶结合于一承载板的示意图。请参考图5，本实施例的发光元件100e与图1的发光元件100a相似，其不同之处在于：发光元件100e的光电结构120b的第一型半导体层125b、发光层129b、第二型半导体层127b是依序配置在基板110的上表面112上，且第一电极121b与第二电极123b分别配置在第一型半导体层125b与第二型半导体层127b上。特别是，本实施例的发光元件100e是以覆晶接合的方式配置在一承载板200上，因此本实施例适用于高功率的发光元件的封装。由于本实施例发光层129b发出的正向光线会通过基板110，因此，可通过形成在基板110的环状侧表面116上的粗糙结构130a来造成光的散射，以增加发光元件100e的正向与侧向出光。

综上所述，由于本发明在基板的环状侧表面上形成有粗糙结构，因此当光电结构的发光层发出光线时，可通过此粗糙结构使光线散射而增加出光的机率，以增加整体发光元件的出光量，进而有效提升整体发光元件的出光效率。此外，由于本发明的粗糙结构是形成在基板的环状侧表面上，因此并不会影响到光电结构的发光面积。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。