發(fā)光元件的制作方法
【專利摘要】一種發(fā)光元件，包含一發(fā)光迭層，包含一主動層；以及一非氧化物絕緣層，位于發(fā)光迭層之下，其中非氧化物絕緣層的折射率小于1.4。
【專利說明】發(fā)光元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種發(fā)光元件，特別是關(guān)于一種具有高反射率的發(fā)光元件。

【背景技術(shù)】
[0002]光電元件,例如發(fā)光二極管(Light-emitting D1de ;LED),目前已經(jīng)廣泛地使用在光學顯示裝置、交通號志、數(shù)據(jù)儲存裝置、通訊裝置、照明裝置與醫(yī)療器材上。此外，上述的LED可與其它元件組合連接以形成一發(fā)光裝置。圖1為已知的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，一發(fā)光裝置I包含一具有一電路14的次載體12 ;—焊料16位于上述次載體12上，藉由此焊料16將LEDll固定于次載體12上并使LEDll與次載體12上的電路14形成電連接；以及一電性連接結(jié)構(gòu)18，以電性連接LEDll的電極15與次載體12上的電路14 ;其中，上述的次載體12可以是導線架或大尺寸鑲嵌基底。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種發(fā)光元件，包含一發(fā)光迭層，包含一主動層；以及一非氧化物絕緣層，位于發(fā)光迭層之下，其中非氧化物絕緣層的折射率小于1.4。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1繪示已知的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0005]圖2A繪示本發(fā)明一實施例的發(fā)光元件的上視圖。
[0006]圖2B繪示圖2A沿剖面線AA’的剖面圖。
[0007]圖3繪不第一接觸上表面表面積相對于第一接觸上表面和第二接觸上表面的表面積總和的百分比對功率的示意圖。
[0008]圖4繪示本發(fā)明一實施例的燈泡分解示意圖。
[0009][標號說明]
[0010]I 發(fā)光裝置 11LED
[0011]12 次載體13、20基板
[0012]14 電路 15電極
[0013]16 焊料 18電性連接結(jié)構(gòu)
[0014]2、40發(fā)光元件 21導電黏結(jié)層
[0015]22 反射結(jié)構(gòu) 220歐姆接觸層
[0016]222 阻障層 224反射黏結(jié)層
[0017]226 反射層 23透明導電結(jié)構(gòu)
[0018]230 第一導電氧化層 231第一接觸上表面
[0019]232 第二導電氧化層 24非氧化物絕緣層
[0020]241 第二接觸上表面 242孔隙
[0021]25 發(fā)光迭層 251第一半導體層
[0022]252發(fā)光層253第二半導體層
[0023]254出光上表面26電接觸層
[0024]27第一電極271電流注入部
[0025]272延伸部273突出部
[0026]2721第一支線2722 第二支線
[0027]28第二電極29窗戶層
[0028]4燈泡41燈罩
[0029]42透鏡43載體
[0030]44照明模塊45燈座
[0031]46散熱槽47連結(jié)部
[0032]48電連結(jié)器

【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明的實施例會被詳細地描述，并且繪制于圖式中，相同或類似的部分會以相同的號碼在各圖式以及說明出現(xiàn)。
[0034]圖2A為本發(fā)明一實施例的發(fā)光元件上視圖，圖2B繪示圖2A沿剖面線AA’的剖面圖。如圖2B所不,一發(fā)光兀件2具有一基板20 ;—導電黏結(jié)層21,位于基板20之上；一反射結(jié)構(gòu)22,位于導電黏結(jié)層20之上；一透明導電結(jié)構(gòu)23,位于反射結(jié)構(gòu)22之上；一窗戶層29，位于透明導電結(jié)構(gòu)23之上；一非氧化物絕緣層24，位于透明導電結(jié)構(gòu)23與窗戶層29之間；一發(fā)光迭層25,位于窗戶層29之上；一電接觸層26,位于發(fā)光迭層25之上,一第一電極27,位于發(fā)光迭層25與電接觸層26之上；以及一第二電極28,位于基板20之下。發(fā)光迭層25具有一第一半導體層251,位于窗戶層29與第一電極27之間；一主動層252,位于第一半導體層251與第一電極27之間；以及一第二半導體層253,位于主動層252與第一電極27之間。
[0035]第一電極27及/或第二電極28用以接受外部電壓，可由透明導電材料或金屬材料所構(gòu)成。透明導電材料包含但不限于氧化銦錫(Ι--)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ΑΤ0)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化鋅(ZnO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、氧化銦鋅(IZO)或類鉆碳薄膜(DLC)。金屬材料包含但不限于鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、銻(Sb)、鈷(Co)或上述材料的合金等。第一電極27具有一電流注入部271與一延伸部272。如圖2Α所示，電流注入部271大致位于第二半導體層253的中心之上，延伸部272具有一第一支線2721自電流注入部271向發(fā)光元件2的邊界延伸，以及一第二支線2722自第一支線2721延伸，以提升電流擴散。如圖2Β所示，延伸部272包含一突部273，位于電接觸層26之上，包覆電接觸層26至少一表面，增加與電接觸層26形成歐姆接觸的面積，降低發(fā)光元件2的電阻，其中突部273高于電流注入部271。
[0036]電接觸層26位于第二支線2722與發(fā)光迭層25之間，用以形成第二支線2722與發(fā)光迭層25之間的歐姆接觸。電接觸層26與第二支線2722之間的電阻值以及電接觸層26與發(fā)光迭層25之間的電阻值分別小于第一電極27與發(fā)光迭層25之間的電阻值。電接觸層26的材料可為半導體材料，包含一種以上的元素，此元素可選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)與硒(Se)所構(gòu)成的群組，其電性可與第二半導體層253相同。
[0037]發(fā)光迭層25的材料可為半導體材料，包含一種以上的元素，此元素可選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)與硒(Se)所構(gòu)成的群組。第一半導體層251與第二半導體層253的電性相異，用以產(chǎn)生電子或電洞。第二半導體層253之一出光上表面254可為一粗糙表面以降低全反射,提升光電兀件2的發(fā)光效率。主動層252可發(fā)出一種或多種色光，可為可見光或不可見光，其結(jié)構(gòu)可為單異質(zhì)結(jié)構(gòu)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、雙側(cè)雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、多層量子井或量子點。窗戶層29的電性可與第一半導體層251的電性相同，可用作光摘出層以提升發(fā)光兀件2的發(fā)光效率。窗戶層29對于主動層252所發(fā)的光為透明，其材料可為透明導電材料，包含但不限于氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)或氧化銦鋅(IZO)。
[0038]透明導電結(jié)構(gòu)23對于發(fā)光迭層25所發(fā)的光為透明，用以增加窗戶層251與反射結(jié)構(gòu)22之間的歐姆接觸以及電流傳導與擴散，并可與反射結(jié)構(gòu)22形成全方位反射鏡(Omn1-Direct1nal Reflector, 0DR)。其材料可為透明導電材料，包含但不限于氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ΑΤ0)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)、氧化銦鈰(IC0)、氧化銦鎢(IWO)、氧化銦鈦(IT1)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵(IGO)、氧化鎵鋁鋅(GAZO)或上述材料的組合。透明導電結(jié)構(gòu)23具有一第一導電氧化層230，位于非氧化物絕緣層24之下，以及一第二導電氧化層232,位于發(fā)光迭層25與第一導電氧化層230之間。其中，第一導電氧化層230與第二導電氧化層232材料不同。另一實施例中，第一導電氧化層230與第二導電氧化層232的材料相較至少一組成元素相異，例如第一導電氧化層230的材料為氧化銦鋅(IZO)，第二導電氧化層232的材料為氧化銦錫(ITO)。第二導電氧化層232可與非氧化絕緣層24及/或窗戶層29直接接觸，且覆蓋非氧化絕緣層24至少一表面。
[0039]非氧化物絕緣層24對于發(fā)光迭層25所發(fā)的光的穿透率大于90%，折射率小于1.4，較佳為介于1.3與1.4之間。非氧化物絕緣層24的材料可為非氧化物絕緣材料，例如為苯并環(huán)丁烯(BCB)、環(huán)烯烴聚合物(COC)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、氮化娃(SiNx)、氟化鈣(CaF2)或氟化鎂(MgF2)。另一實施例中，非氧化物絕緣層24的材料可包含鹵化物或IIA族及VII族的化合物，例如氟化鈣(CaF2)或氟化鎂(MgF2)。非氧化物絕緣層24的折射率小于窗戶層29與透明導電結(jié)構(gòu)23的折射率。由于非氧化物絕緣層24的折射率小于窗戶層29與透明導電結(jié)構(gòu)23的折射率，窗戶層29與非氧化物絕緣層24間接口的臨界角小于窗戶層29與透明導電結(jié)構(gòu)23間接口的臨界角，所以發(fā)光迭層25所發(fā)的光射向非氧化物絕緣層24后，在窗戶層29與非氧化物絕緣層24之間的接口形成全反射的機率增力口。此外，原本在窗戶層29與透明導電結(jié)構(gòu)23之間的接口未形成全反射而進入透明導電結(jié)構(gòu)23的光，在透明導電結(jié)構(gòu)23與非氧化物絕緣層24之間的接口亦會形成全反射，因而提升發(fā)光兀件2的出光效率。透明導電結(jié)構(gòu)23具有一第一接觸上表面231與窗戶層29接觸，非氧化物絕緣層24具有一第二接觸上表面241與窗戶層29接觸，第一接觸上表面231與第二接觸上表面241大致位于同一水平面，即第一接觸上表面231與出光上表面254的距離大致和第二接觸上表面241與出光上表面254的距離相等。圖3繪示第一接觸上表面231表面積相對于第一接觸上表面231和第二接觸上表面241的表面積總和的百分比對發(fā)光兀件2的功率的不意圖。如圖3所不,第一接觸上表面231的表面積相對于第一接觸上表面231和第二接觸上表面241的表面積總和的百分比約為10%?50%時，發(fā)光元件2的功率在50mW之上，相較于百分比為50之上的發(fā)光元件功率為佳。更佳為百分比約為12.5%?25%時，功率在55mW之上。換言之，非氧化物絕緣層24相對窗戶層29的表面面積與窗戶層29相對非氧化物絕緣層24的表面面積的比值約為0.5?0.9，發(fā)光元件2的功率較佳。另一實施例中，第二接觸上表面241可為一粗糙表面,散射發(fā)光迭層所發(fā)的光以提升光電元件2的出光效率。非氧化物絕緣層24可具有圖案化分布，例如大致位于電接觸層26及/或電流注入部271的正下方，增進電流的擴散。另一實施例中，非氧化物絕緣層24可以呈現(xiàn)非規(guī)則性的分布，或非位于電接觸層26及/或電流注入部271的正下方。非氧化物絕緣層24的厚度小于透明導電結(jié)構(gòu)23的一半厚度；另一實施例中，非氧化物絕緣層24的厚度小于透明導電結(jié)構(gòu)23的1/5厚度，以避免透明導電結(jié)構(gòu)23形成后的表面平坦化制程破壞非氧化物絕緣層24的結(jié)構(gòu)。非氧化物絕緣層24至少一表面被透明導電層23覆蓋，增加透明導電層23與窗戶層29之間的接合，提升結(jié)構(gòu)的機械強度。另一實施例中，非氧化物絕緣層24可與反射結(jié)構(gòu)22直接接合，避免透明導電結(jié)構(gòu)23與反射結(jié)構(gòu)22之間黏結(jié)力不足,導致剝離。非氧化物絕緣層24還包含多個孔隙242穿過非氧化物絕緣層24，其中透明導電結(jié)構(gòu)23填入多個孔隙242中，與窗戶層29形成歐姆接觸。
[0040]反射結(jié)構(gòu)22可反射來自發(fā)光迭層25的光,其材料可為金屬材料,包含但不限于銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鉛(Pb)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、鎢(W)或上述材料的合金等。反射結(jié)構(gòu)22包含一反射層226 ;—反射黏結(jié)層224位于反射層226之下；一阻障層222，位于反射黏結(jié)層224之下；以及一歐姆接觸層220，位于阻障層222之下。反射層226可反射來自發(fā)光迭層25的光，反射黏結(jié)層224黏結(jié)反射層226與阻障層222，阻障層222可防止反射層226的材料擴散至電極層220，破壞反射層226的結(jié)構(gòu)，導致反射層226的反射率降低，歐姆接觸層220與下方導電黏結(jié)層21形成歐姆接觸。導電黏結(jié)層21可連接基板20與反射結(jié)構(gòu)22，可具有多個從屬層(未顯示)。導電黏結(jié)層21的材料可為透明導電材料或金屬材料，透明導電材料包含但不限于氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)、氧化銦鈰(ICO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化銦鈦(IT1)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵(IGO)、氧化鎵鋁鋅(GAZO)或上述材料的組合。金屬材料包含但不限于銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鉛(Pb)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉬(Pt)、鎢(W)或上述材料的合金等。
[0041]基板20可用以支持位于其上的發(fā)光迭層25與其它層或結(jié)構(gòu)，其材料可為透明材料或?qū)щ姴牧?。透明材料包含但不限于藍寶石(Sapphire)、鉆石(Diamond)、玻璃(Glass)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化招(Al2O3)、氧化鋅(ZnO)或氮化鋁(AlN)等。導電材料包含但不限于銅(Cu)、鋁(Al)、鑰(Mo)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鎳(Ni)、鈷(Co)、類鉆碳薄膜(Diamond Like Carbon ;DLC)、石墨(Graphite)、碳纖維(Carbon fiber)、金屬基復合材料(Metal Matrix Composite ;MMC)、陶瓷基復合材料(Ceramic Matrix Composite ；CMC)、娃(Si)、憐化碘(IP)、硒化鋒(ZnSe)、砷化嫁(GaAs)、碳化硅(SiC)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化銦(InP)、鎵酸鋰(LiGaO2)或鋁酸鋰(LiAlO2)。
[0042]圖4是繪示出一燈泡分解示意圖，一燈泡4具有一燈罩41 ;一透鏡42，置于燈罩41之中；一照明模塊44,位于透鏡42之下；一燈座45,具有一散熱槽46,用以承載照明模塊44 ;一連結(jié)部47 ;以及一電連結(jié)器48，其中連結(jié)部47連結(jié)燈座45與電連接器48。照明模塊44具有一載體43 ；以及多個前述任一實施例的發(fā)光元件40，位于載體43之上。
[0043]惟上述實施例僅為例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的技術(shù)原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍如所述的權(quán)利要求范圍所列。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光元件,包含: 一發(fā)光迭層，包含一主動層；以及 一非氧化物絕緣層，與該發(fā)光迭層連接； 其中該非氧化物絕緣層的折射率小于1.4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，還包含一窗戶層，位于該主動層與該非氧化物絕緣層之間，其中該窗戶層的折射率大于該非氧化物絕緣層的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，還包含一電接觸層，位于該非氧化物絕緣層的正上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光元件，其中該電接觸層包含半導體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光兀件,還包含一第一電極,位于該發(fā)光迭層之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光元件，該第一電極包含一突部位于該電接觸層之上，及/或該第一電極包含一延伸部包覆該電接觸層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中該非氧化物絕緣層的折射率介于1.3與1.4之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，還包含一反射層，位于該非氧化物絕緣層之下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光元件，其中該非氧化物絕緣層與該反射層直接連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光元件，還包含: 一反射黏結(jié)層位于該反射層之下； 一阻障層，位于該反射黏結(jié)層之下；以及 一歐姆接觸層，位于該阻障層之下。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，還包含一透明導電結(jié)構(gòu)覆蓋該非氧化物絕緣層的一表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光元件，其中該透明導電結(jié)構(gòu)包含一第一接觸上表面接觸該發(fā)光迭層，該非氧化物絕緣層包含一第二接觸上表面接觸該發(fā)光迭層，該第一接觸上表面的表面積相對于該第一接觸上表面和該第二接觸上表面的表面積總和的百分比約為10% ?50%O
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光元件，還包含多個孔隙穿過該非氧化物絕緣層；其中，該透明導電結(jié)構(gòu)填入該多個孔隙中。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光元件，其中該非氧化物絕緣層的厚度小于該透明導電結(jié)構(gòu)的一半厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光元件，其中該非氧化物絕緣層的厚度小于該透明導電結(jié)構(gòu)的1/5厚度。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光元件，其中該透明導電結(jié)構(gòu)包含: 一第一導電氧化層，位于該非氧化物絕緣層之下；以及 一第二導電氧化層，位于該發(fā)光迭層與該第一導電氧化層之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光兀件,其中該第一導電氧化層與該第二導電氧化層的材料相較至少一組成元素相異。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，還包含: 一基板，位于該非氧化物絕緣層之下；以及 一導電黏結(jié)層，位于該基板與該非氧化物絕緣層之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中該非氧化物絕緣層材料包含鹵化物。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中該非氧化物絕緣層材料包含IIA族及VIIA族的化合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中該非氧化物絕緣層相對于該活性層發(fā)出的一光線的穿透率大于90%。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，還包含: 一窗戶層，位于該非氧化物絕緣結(jié)構(gòu)與該發(fā)光迭層之間；以及 一透明導電結(jié)構(gòu)，位于該窗戶層與該非氧化物絕緣層之下， 其中該窗戶層與該非氧化物絕緣層的接口的臨界角小于窗戶層與透明導電結(jié)構(gòu)的接口的臨界角。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中該非氧化物絕緣層相對該窗戶層的表面面積與該窗戶層相對該非氧化物絕緣層的表面面積的比值約為0.5?0.9%。
【文檔編號】H01L33/10GK104300055SQ201310300955
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】廖文祿, 徐建中, 張耀儒, 陳世益, 許嘉良 申請人:晶元光電股份有限公司