本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，屬于照明技術領域。

背景技術：

發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，簡稱LED）是一種半導體材料制成的固態(tài)發(fā)光組件，其普遍是使用磷化鎵、砷化鎵或氮化鎵等III-V族化學元素的組合，通過將此化合物半導體施加電壓，使電洞和電子在電極電壓作用下在主動層大量相遇而產(chǎn)生復合，此時電子會跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放，讓電能轉換為光，達成發(fā)光的效果。

在傳統(tǒng)發(fā)光二極管的結構中，其電極可能會吸收主動層所發(fā)出的光線，如此會降低原本發(fā)光二極管應該有的發(fā)光效能，且光線被電極吸收后會轉成熱能，導致電極溫度會逐漸升高，甚至發(fā)生過熱的情況，有進行改良的動機存在。

為了減少電極吸收由主動層所發(fā)射出的光線，傳統(tǒng)解決方法之一是在發(fā)光二極管的電極底層制作反射層，如此可避免由主動層所發(fā)射出的光線于接觸電極時被吸收。此外，考慮到主動層側邊亦會發(fā)出光線，還可將反射層進一步制作成特別的外型結構使反射層剖面呈梯型或L型，使得光線得以經(jīng)由反射層進行多重反射，以提高發(fā)光二極管的出光效率。

然而，習知技術需要于發(fā)光二極管電極處額外制作反射層，以阻擋主動層所發(fā)出光線與電極接觸，并且在發(fā)光二極管的正負電極需根據(jù)受光情形不同制作不同結構的反射層，增加制程上的困難，因此仍有作進一步改良的必要。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種出光效率高的發(fā)光二極管，其可有效解決在不增加制程難度的同時還可防止電極溫度過高的問題。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一實施方式提供了一種發(fā)光二極管，包含：

堆棧半導體層結構，包含第一型半導體層、主動層與第二型半導體層，所述主動層設置于所述第一型半導體層與所述第二型半導體層之間；以及

第一電極及第二電極，設置于所述堆棧半導體層結構的同一側，且所述第一電極設置于所述第一型半導體層上，所述第二電極設置于所述第二型半導體層上；

其中，所述第一電極包含單一反射金屬層與焊墊層，所述焊墊層設置于所述單一反射金屬層上，所述單一反射金屬層的厚度大于所述主動層，且所述單一反射金屬層的下端低于所述主動層的下端，而所述單一反射金屬層的上端高于所述主動層的上端，使得從所述主動層所發(fā)出的至少部分光線被所述單一反射金屬層反射。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述發(fā)光二極管還包含透明導電層，所述透明導電層設置于所述第二型半導體層與所述第二電極之間。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述單一反射金屬層的上端不低于所述透明導電層的上端。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一電極與所述主動層間具有介于7~8微米的間隙。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一電極的材料為鉻、鋁、鉑、金、鈦、鉭、釕、銠、銀、鎳、鉛以及銅的任一種或多種的組合。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述單一反射金屬層的材料為鋁、鉑、鈦、鉭、釕、銠、銀、鎳以及鉛的任一種或多種的組合。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述單一反射金屬層的厚度不小于1微米。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述焊墊層的材料包含金。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述焊墊層的厚度不小于0.8微米。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述焊墊層的厚度不小于0.8微米。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的發(fā)光二極管，無需對電極的形狀做額外的變化或是另外制作反射層，而是使其所具有的電極包含了在厚度上較一般電極當中的鋁膜更厚的單一反射金屬層，使主動層所發(fā)出的部分光線得以被此單一反射金屬層的側面反射，增加了光反射路徑，使整體出光效率有所提升；同時，設置于單一反射金屬層上的焊墊層也可以維持電極的電性表現(xiàn)，使其在兼顧到可行性并降低制作成本的同時，提升了發(fā)光二極管的亮度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一較佳實施例的剖面結構示意圖；

圖2為本發(fā)明另一較佳實施例的立體結構示意圖；

圖3為本發(fā)明另一較佳實施例的剖面結構示意圖；

圖4為本發(fā)明一較佳實施例的光反射路徑示意圖；

圖5A為本發(fā)明在制作不同厚度的單一反射金屬層時，其電性與一般發(fā)光二極管的比較實驗結果；

圖5B為本發(fā)明在制作不同厚度的單一反射金屬層時，其亮度與一般發(fā)光二極管的比較實驗結果；

圖6A~6D為本發(fā)明在制作不同厚度的單一反射金屬層及不同厚度的焊墊層的組合時，其電性與一般發(fā)光二極管的比較實驗結果。

具體實施方式

以下將結合附圖所示的具體實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員根據(jù)這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的組合或變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內。參考圖1，本發(fā)明所揭示的發(fā)光二極管具有堆棧半導體層結構，所述堆棧半導體層結構設置于基板10上，所述堆棧半導體層結構由下至上包含第一型半導體層20、主動層30與第二型半導體層40；其中，主動層30設置于第一型半導體層20與第二型半導體層40之間。第二型半導體層40以及主動層30并沒有完全覆蓋第一型半導體層20，而是暴露出部分的第一型半導體層20用于設置電極。第一型半導體層20以及第二型半導體層40可分別為N型或P型的氮化鎵系半導體，主動層30則可為多重量子井層，其通過電極提供適當?shù)钠珘弘妷?，使主動?0發(fā)出光線。本發(fā)明并不限制這些半導體材料的類型。

本發(fā)明中發(fā)光二極管的堆棧半導體層結構的同一側設置有第一電極21以及第二電極41，其中第一電極21設置于第一型半導體層20上，第二電極41則設置于第二型半導體層40上。在第一電極21結構中包含了單一反射金屬層212與焊墊層213，焊墊層213設置于單一反射金屬層212上。單一反射金屬層212的材料包含鋁或鋁合金，其厚度不小于1微米。單一反射金屬層212并不是習知發(fā)光二極管所使用的厚度極小而可忽略其結構特征的鋁薄膜，而是在厚度上有額外提升，特別是其厚度大于主動層30的厚度，使其結構對于發(fā)光二極管的出光效果產(chǎn)生具有實際意義的提升功效，具體描述請參看圖5A~5B、圖6A~6D的比較實驗結果。

如圖1所示的一較佳實施例，單一反射金屬層212的下端2121低于主動層30的下端301，而單一反射金屬層212的上端2122則高于主動層30的上端302，使得從主動層30側面所發(fā)出的至少部分光線會被單一反射金屬層212反射，其光路徑可參考圖4所示。換句話說，本發(fā)明是針對第一電極21的結構進行改良而賦予其具有導電以外的功效，第一電極21結構當中的單一反射金屬層212基于其較大的厚度而使其側邊得以作為反射面2120，并且因其在空間上的位置在主動層30的一側方向上，兩者相距間隙D，因此得以將主動層30發(fā)出的部分光線反射，使整體發(fā)光二極管通過光反射的路徑增加而有較好的出光效率。所述間隙D的值介于7~8微米。

第一電極21的材料可包含鉻、鋁、鉑、金、鈦、鉭、釕、銠、銀、鎳、鉛或銅等元素的任一種或多種的組合（合金）。上述材料中的鋁具有高反射性與較佳的結構穩(wěn)定性，因此優(yōu)選地，所述第一電極使用鋁或鋁合金作為單一反射金屬層，并增加其厚度（即形成一厚鋁層）而于其側面形成反射面，這樣則無需額外在第一電極21的側面或底面制作反射層。單一反射金屬層212的材料也可以是鉑、鈦、鉭、釕、銠、銀、鎳或鉛等高反射性金屬的任一種或多種的組合（合金）取代，從而制作成厚鉑層、厚鈦層、厚鉭層、厚釕層、厚銀層、厚鎳層以及厚鉛層等，并不限制僅得以鋁質制作。只是單考慮成本，使用鋁或鋁合金作為單一反射金屬層為較佳的實施方式。

另外，參考圖5A~5B、圖6A~6D，在不改變第一電極21中的其他材料配比情形下，使用單一反射金屬層雖可提升發(fā)光二極管的亮度，但也會對發(fā)光二極管的電性產(chǎn)生影響。所以如果在近似于習知或標準發(fā)光二極管的電性條件下，當使用由鋁或其合金所構成且厚度不小于1微米的單一反射金屬層212時，本發(fā)明的一較佳實施例的發(fā)光二極管的第一電極21包含由金所構成的焊墊層213，且焊墊層213的厚度不小于0.8微米。在一較佳實施例中，當單一反射金屬層212的厚度為1.5微米，焊墊層213的厚度在1微米時，本發(fā)明的發(fā)光二極管除在發(fā)光效率上有所提升外，電性要求上也能達到與標準發(fā)光二極管相同或近似。除此之外，為節(jié)省本發(fā)明的發(fā)光二極管的制程，第一電極21以及第二電極41優(yōu)選地在同一制程中制作，也就是上述實施例中的發(fā)光二極管的第一電極21以及第二電極41可具有相同材料與結構，并具有上述的效果。同時為了使單一反射金屬層212的側面表面被有效地用于反射，焊墊層213不得披覆于單一反射金屬層212的側面表面。在較佳的實施例中，焊墊層213的面積與單一反射金屬層212相同。

參考圖2以及圖3，本發(fā)明的發(fā)光二極管的第二電極41與第二型半導體層40之間還設置有透明導電層50。在另一較佳實施例中，第一電極21中的單一反射金屬層212的上端2122不低于所述透明導電層50的上端，且在發(fā)光二極管的基板10下方設置有反射層60，以將主動層30向下方發(fā)出的光線向上反射，而進一步提升本發(fā)明發(fā)光二極管的亮度。除此之外，第一電極21的側面或側邊反射面2120與主動層30、第二型半導體層40及透明導電層50所構成的側面平行且相距間隙D；同時，第二電極41的側面與第一電極21相對應，并平行于第一電極21的側面或側邊反射面2120；這樣，不僅使本發(fā)明的發(fā)光二極管發(fā)出更均勻的光，同時電流在本發(fā)明的發(fā)光二極管內分布更為均勻，從而提升本發(fā)明的發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

圖4為本發(fā)明一較佳實施例的光反射路徑示意圖，其中主動層30所發(fā)出的光線受第一電極21的單一反射金屬層212側邊的反射面2120反射，且單一反射金屬層212的底面也可提供反射功能，可知本發(fā)明所揭示的電極結構不必額外制作反射層。

參考圖5A~5B，圖5A~5B中揭示了本發(fā)明的發(fā)光二極管與標準發(fā)光二極管在焊墊層固定為1.8微米的金的條件下，分別使用0.5、1.0、1.5、2.0微米的鋁質單一反射金屬層的本發(fā)明發(fā)光二極管與標準發(fā)光二極管在電性與亮度的4組比較實驗結果。如圖所示，除第1組實驗結果差異不明顯之外，在第2組(鋁厚1微米)、第3組(鋁厚1.5微米)與第4組(鋁厚2微米)的情形下，此三組的發(fā)光二極管在電性上較標準發(fā)光二極管的順向偏壓(VF)明顯低10毫伏(mV)以上，在亮度(LOP)上則較標準發(fā)光二極管提升約0.01至0.04毫燭光(mcd)。通過此比較實驗結果可確認本發(fā)明利用單一反射金屬層的側邊作為反射面時，確實可提升發(fā)光二極管的亮度，幅度約為1~2%。

參考圖6A~6D，圖6A~6D則是測試各種金質焊墊層以及鋁質單一反射金屬層的厚度配比在不同采樣比例下的發(fā)光二極管的電性，并且與標準發(fā)光二極管的電性進行比較，其中圖示的采樣比例以均勻化(Normalize)方式呈現(xiàn)。如圖所示，本發(fā)明的發(fā)光二極管的第一電極在使用1.5微米厚的鋁質反射金屬層及1微米厚的金質焊墊層時，與標準發(fā)光二極管在電性上表現(xiàn)的非常相近；更確切的說，在此厚度比例下，本發(fā)明的發(fā)光二極管與一般的發(fā)光二極管有相同的電性表現(xiàn)，卻能提供額外的出光效率提升的有益效果。

綜上所述，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的發(fā)光二極管，無需對電極的形狀做額外的變化或是另外制作反射層，而使其所具有的電極結構包含了在厚度上較一般電極當中的鋁膜為厚的單一反射金屬層，使主動層所發(fā)出的部分光線得以被此單一反射金屬層的側面反射，增加了光反射路徑，使整體出光效率有所提升；同時，設置于單一反射金屬層上的焊墊層也可以維持電極的電性表現(xiàn)，使其在兼顧到可行性并降低制作成本的同時，提升了發(fā)光二極管的亮度。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，上述詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式、組合或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。