发光元件及其制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种发光元件及其制作方法，该发光元件包括：一基板；一U型氮化镓层（U-GaN），位于基板上；一N型氮化镓层（N-GaN），位于U型氮化镓层（U-GaN）上；多层量子井（MQWS），位于N型氮化镓层（N-GaN）上方；P型氮化镓层（(P-GaN），位于多层量子井（MQWS）上方，再依序结合透明导电层及反射层，由绝缘层将透明导电层及反射层、P型氮化镓层（P-GaN）、多层量子井（MQWS）包覆并至少延伸到N型氮化镓层（N-GaN），并在绝缘层的两旁各设置多个透孔，以与P型氮化镓层（P-GaN）形成P接触电极，与N型氮化镓层（N-GaN）形成N接触电极。使该矩形延伸的发光元件能提高其发光面积，及提升其散热效果，并使芯片的切割达到最佳的利用效能。
【专利说明】发光元件及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光元件及其制作方法，特别是指一种用在发光元件组体中，将绝缘层从透明导电层及反射层延伸至少到达N形氮化镓层，以确保点胶过程中，避免银胶连通P-N，减少短路的危机，并可通过发光元件组体中的N电极与P电极呈同侧排列，来简化发光元件在制作时相关部件的结合实施、及覆晶封装，并能确实提升发光元件的有效透光区域，及利用发光元件组体中的N型氮化镓层的非等向蚀刻来增加绝缘层的附着度，从而达到所需厚度，以防止短路的发生，使得发光二极管(Light Emitting D1de, LED)的合格率提闻。
【背景技术】
[0002]现有形态的氮化镓(GaN)发光二极管(Light Emitting D1de, LED)的组成如图1所示，发光二极管60包括:一基板10上结合一 N型氮化镓层(N-GaN) 20，并在N型氮化镓层(N-GaN) 20上结合有多层量子井(MQWS) 30，再在最上层的量子井(MQWS) 30上结合一P型氮化镓层(P-GaN) 40,之后，在P型氮化镓层(P-GaN) 40上结合一透明发光层50，而其中的N型氮化镓层(N-GaN) 20与P型氮化镓层(P-GaN) 40通过蚀刻取掉部分，以暴露部分的N型氮化镓层(N-GaN) 20，在该暴露的N型氮化镓层(N-GaN) 20上设置负电极201，另在P型氮化镓层(P-GaN) 40及透明导电层50之间设置正电极401，正电极401和透明导电层50之间与N型氮化镓层(N-GaN) 20和负电极201之间各结合一保护层402、202。
[0003]采用上述组成的发光二极管60的基板10是采用蓝宝石(Sapphire)制成，以致无法导电，因此正、负电极401、201必须设在发光二极管(Light Emitting D1de, LED) 60的作用正面〔即正电极401设在P型氮化镓层(P-GaN)40的正面，负电极201设在N型氮化镓层(N-GaN) 20的正面〕。这种组成形态,使得发光二极管(Light Emitting D1de, LED) 60中的P型氮化镓层(P-GaN) 40的表面是通过蚀刻至N型氮化镓层(N-GaN) 20，且该蚀刻形成的沟槽必须要有足够的宽度，才能以打线方式在N型氮化镓层(N-GaN) 20的表面设置负电极201。因此，造成其中的多层量子井(MQWS) 30预设的发光区域部分被蚀刻掉，以致影响到发光二极管60的发光区域。另外，由于蓝宝石制成的基板10的导热性差，因此也降低发光二极管(Light Emitting D1de, LED) 60 的性能。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种发光元件及其制作方法，其能确实提升发光元件的有效发光区域，并通过其中N型氮化镓层的非等向蚀刻来增加绝缘层的附着度，而达到所需厚度，以防止短路的发生，使得发光二极管(Light EmittingD1de，LED)的合格率提高。
[0005]为达到上述目的，本发明所提供的一种发光元件，其包括:一基板，所述基板上结合有两旁呈倾斜而上的U型氮化镓层(U-GaN)及N型氮化镓层(N-GaN)，并在所述N型氮化镓层(N-GaN)的预设段落结合有多层量子井(MQWS)，在所述多层量子井(MQWS)上方另结合一 P型氮化镓层(P-GaN)，在所述P型氮化镓层(P-GaN)上结合有透明导电层及反射层；其特征在于:一预设厚度的绝缘层覆设在所述透明导电层及反射层上，并延伸至N型氮化镓层(N-GaN)处；所述绝缘层将所述P型氮化镓层(P-GaN)及所述多层量子井(MQWS)作包覆，在所述绝缘层的两旁预设部位各形成多个透孔，在所述绝缘层的上方两旁则各结合有N电极和P电极，并将相应部位的多个所述透孔利用导电金属材料导通N电极和P电极，并通过所述透孔数量的多寡来调整电流；所述N电极经过相应的多个所述透孔和所述N型氮化镓层(N-GaN)形成一 N接触电极，所述P电极经过相应的所述透孔和所述透明导电层及反射层、所述P型氮化镓层(P-GaN)形成一 P接触电极。
[0006]上述本发明的技术方案中，所述发光元件中的N电极和P电极结合在所述绝缘层上方的两旁，能延伸至所述N型氮化镓层(N-GaN)或所述基板，其延伸面积越大越有利于固晶时的黏着度。
[0007]本发明还提供了另一技术方案:一种发光兀件，其包括:一基板，所述基板上结合有两旁呈倾斜而上的U型氮化镓层(U-GaN)及N型氮化镓层(N-GaN)，并在所述N型氮化镓层(N-GaN)的预设段落结合有多层量子井(MQWS)，在所述多层量子井(MQWS)上方另结合一P型氮化镓层(P-GaN)，而在所述P型氮化镓层(P-GaN)上结合有透明导电层及反射层；其特征在于:一预设厚度的绝缘层覆设在所述透明导电层及反射层上，并延伸至U型氮化镓层(U-GaN)处；所述绝缘层将所述P型氮化镓层(P-GaN)及所述多层量子井(MQWS)包覆，在所述绝缘层的两旁预设部位各形成多个透孔，而在所述绝缘层的上方两旁则各结合有N电极和P电极，并将相应部位的多个所述透孔利用导电金属材料导通N电极和P电极，及利用所述透孔数量的多寡来调整电流；所述N电极通过相应的多个所述透孔和所述N型氮化镓层(N-GaN)形成一 N接触电极，所述P电极通过相应的所述透孔和所述透明导电层及反射层、所述P型氮化镓层(P-GaN)形成一 P接触电极。
[0008]其中，所述发光元件中的N电极和P电极结合在所述绝缘层上方的两旁，能延伸至所述N型氮化镓层(N-GaN)或所述基板，其延伸面积越大越有利于固晶时的黏着度。
[0009]本发明还提供了一种发光元件的制作方法，其特征在于:采用蚀刻方式形成结合在基板上方的N型氮化镓层(N-GaN)，以形成一倾斜而上的两旁层面，并在所述N型氮化镓层(N-GaN)的预设段落依序结合有略倾斜而上的多层量子井(MQWS)、P型氮化镓层(P-GaN)与透明导电层及反射层，之后，沿着所述透明导电层及反射层的作用层面、和所述P型氮化镓层(P-GaN)与所述多层量子井(MQWS)的两旁覆设一预设厚度的绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层(N-GaN)与所述基板的交界处，所述绝缘层能通过所述N型氮化镓层(N-GaN)形成的两旁倾斜而上的层面获得足够的覆设力，达到所需的厚度，在所述绝缘层的两旁预设部位各预留有多个透孔，并利用导电金属材料导通N电极和P电极，使所述N电极经相应透孔和所述N型氮化镓层(N-GaN)形成一 N接触电极，所述P电极经相应透孔与所述透明导电层及反射层和所述P型氮化镓层(P-GaN)形成一 P接触电极，所述透孔数量的多寡用来调整电流；所述N型氮化镓层(N-GaN)与所述P型氮化镓层(P-GaN)在和所述多层量子井(MQffS)接触电导通后，将所述多层量子井(MQWS)产生的光经所述反射层的反射，根据折射原理通过四面八方由各处发射而出。
[0010]以上所述本发明的技术方案中，所述导电金属材料为铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、金(Au)。[0011]采用上述技术方案，在本发明的发光元件组体中将绝缘层从透明导电层及反射层延伸至少到达N形氮化镓层，以确保点胶过程中，避免银(Ag)胶连通P-N，减少短路的危机，并可由其中的N电极与P电极呈同侧排列的结构，来简化发光元件在制作上的相关部件结合实施及覆晶封装的作业，并能确实提升发光元件的有效发光区域，及由其中的N型氮化镓层的非等向蚀刻来增加绝缘层的附着度，以达到所需厚度，防止短路的发生，使得发光二极管(Light Emitting D1de, LED)的合格率提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是现有发光元件的截面示意图；
[0013]图2是本发明发光元件的俯视示意图；
[0014]图3是图2的A — A截面示意图(绝缘层达N-GAN层，N电极与P电极延伸至N-GAN层)；
[0015]图4是本发明发光元件未结合以N电极和P电极的俯视示意图；
[0016]图5是本发明发光元件的另一较佳实施截面图(绝缘层延伸达U-GAN层)；
[0017]图6a是本发明发光元件的N电极与P电极的实施状态(一)；
[0018]图6b是本发明发光元件的N电极与P电极的实施状态(二)；
[0019]图6c是本发明发光元件的N电极与P电极的实施状态(三)。
【具体实施方式】
[0020]现举以下实施例并结合附图对本发明的结构及功效进行详细说明。
[0021]本发明所提供的发光元件如图2?图6所示，如图3所示，发光元件9包括:一基板1，在基板I上结合有两旁呈倾斜而上的U型氮化镓层(U-GaN)21与N型氮化镓层(N_GaN)2，并在N型氮化镓层(N-GaN)2的预设段落结合有多层量子井(MQWS)3，在多层量子井(MQWS)3上方另结合一 P型氮化镓层(P_GaN)4，而在P型氮化镓层(P_GaN)4上结合有透明导电层(所使用的材料如:ΙΤ0 (铟锡氧化物)、GZO (氧化锌镓)等)及反射层5 (所使用的材料如:铝(Al)、银(Ag)、DBR (布拉格反射镜)等)，再将一预设厚度的绝缘层6 (所使用的材料如:二氧化硅等)覆设透明导电层及反射层5，并至少延伸至N型氮化镓层(N-GaN)2 (如图3所示)，或延伸至U型氮化镓层(U-GaN)与基板I的交界处更佳(如图5所示)，以将P型氮化镓层(P-GaN)4及多层量子井(MQWS)3包覆，在绝缘层6的两旁预设部位各形成多个透孔61、62，而在绝缘层6的上方两旁则各结合以N电极7和P电极8，并将相应部位的多个透孔61、62利用铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、金(Au)等导电金属材料导通N电极7和P电极8，使N电极7经过相应透孔61和N型氮化镓层(N-GaN) 2形成一 N接触电极71，P电极8经过相应透孔62和透明导电层及反射层5、P型氮化镓层(P-GaN)4形成一 P接触电极81，通过N型氮化镓层(N-GaN) 2与P型氮化镓层(P-GaN) 4和多层量子井(MQWS) 3的接触电导通后，将多层量子井(MQWS) 3产生的光经由反射层的反射，利用折射原理通过四面八方由各处发射而出(大多是由基板方向射出)。
[0022]如图2、图3、图5及图6a?图6c所示，本发明的发光元件9的制作方法是:采用蚀刻方式形成结合在基板I上方的U型氮化镓层(U-GaN) 21与N型氮化镓层(N-GaN) 2，以形成一倾斜而上的两旁层面，并在N型氮化镓层(N-GaN) 2的预设段落依序结合有略倾斜而上的多层量子井(MQWS) 3、P型氮化镓层(P-GaN) 4与一透明导电层及反射层5，之后，再沿着透明导电层及反射层5的作用层面、和P型氮化镓层(P-GaN)4与多层量子井(MQWS)3的两旁覆设一预设厚度的绝缘层6并至少延伸至N型氮化镓层(N-GaN)2 (如图3所示),或延伸至U型氮化镓层(U-GaN) 21与基板I的交界处更佳(如图5所示)，使绝缘层6能通过N型氮化镓层(N-GaN) 2形成的两旁倾斜而上的层面而获得足够的覆设力，易达到所需的厚度。在绝缘层6的两旁预设部位各预留有多个透孔61、62，以利用铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、金(Au)等导电金属材料导通N电极7和P电极8，且N电极7和P电极8之间必须保持一段非接触区域91。而达到预设厚度的绝缘层6可避免N型氮化镓层(N-GaN) 2与P型氮化镓层(P-GaN)4发生接触，及因点胶过程中的银(Ag)胶导通所导致的短路，因而将降低生产中的不合格率。
[0023]采用上述组成的发光元件在实施上具有如下优点:
[0024]1.发光元件采用长条形态延伸，有利于将N电极和P电极设在绝缘层的两旁，易形成一段非接触区域。
[0025]2.发光元件中的N型氮化镓层(N-GaN)及P型氮化镓层(P-GaN)保持在一受到绝缘层确切区隔的空间，以避免因点胶过程中的银(Ag)胶同时接触，造成低合格率。
[0026]3.发光元件组体由于其中的N电极与P电极呈同侧排列，因此可以简化发光元件在制作上的相关部件结合实施及覆晶封装作业。
[0027]4.发光元件组体可通过预留的多个透孔利用铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、金(Au)等材料导通N电极和P电极，并通过透孔数量的多寡来调整电流。
[0028]5.发光元件组体可通过N电极和P电极延伸长度的面积有利于固晶时黏着度的导通，以增加支架的固定度，有助于LED的导热亮度及合格率的提升。
【权利要求】
1.一种发光元件，其包括:一基板，所述基板上结合有两旁呈倾斜而上的U型氮化镓层(U-GaN)及N型氮化镓层(N-GaN)，并在所述N型氮化镓层(N-GaN)的预设段落结合有多层量子井(MQWS)，在所述多层量子井(MQWS)上方另结合一 P型氮化镓层(P-GaN)，在所述P型氮化镓层(P-GaN)上结合有透明导电层及反射层； 其特征在于:一预设厚度的绝缘层覆设在所述透明导电层及反射层上，并延伸至所述N型氮化镓层(N-GaN)处； 所述绝缘层将所述P型氮化镓层(P-GaN)及所述多层量子井(MQWS)作包覆，在所述绝缘层的两旁预设部位各形成多个透孔，在所述绝缘层的上方两旁则各结合有N电极和P电极，并将相应部位的多个所述透孔利用导电金属材料导通N电极和P电极，并通过所述透孔数量的多寡来调整电流；所述N电极经过相应的多个所述透孔和所述N型氮化镓层(N-GaN)形成一 N接触电极，所述P电极经过相应的所述透孔和所述透明导电层及反射层、所述P型氮化镓层(P-GaN)形成一 P接触电极。
2.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于:所述发光元件中的N电极和P电极结合在所述绝缘层上方的两旁，能延伸至所述N型氮化镓层(N-GaN)或所述基板，其延伸面积越大越有利于固晶时的黏着度。
3.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于:所述导电金属材料为铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、金(Au)。
4.一种发光元件，其包括:一基板，所述基板上结合有两旁呈倾斜而上的U型氮化镓层(U-GaN)及N型氮化镓层(N-GaN)，并在所述N型氮化镓层(N-GaN)的预设段落结合有多层量子井(MQWS)，在所述多层量子井(MQWS)上方另结合一 P型氮化镓层(P-GaN)，而在所述P型氮化镓层(P-GaN)上结合有透明导电层及反射层； 其特征在于:一预设厚度的绝缘层覆设在所述透明导电层及反射层上，并延伸至所述U型氮化镓层(U-GaN)处； 所述绝缘层将所述P型氮化镓层(P-GaN)及所述多层量子井(MQWS)包覆，在所述绝缘层的两旁预设部位各形成多个透孔，而在所述绝缘层的上方两旁则各结合有N电极和P电极，并将相应部位的多个所述透孔利用导电金属材料导通N电极和P电极，及利用所述透孔数量的多寡来调整电流；所述N电极通过相应的多个所述透孔和所述N型氮化镓层(N-GaN)形成一 N接触电极，所述P电极通过相应的所述透孔和所述透明导电层及反射层、所述P型氮化镓层(P-GaN)形成一 P接触电极。
5.如权利要求4所述的发光元件，其特征在于:所述发光元件中的N电极和P电极结合在所述绝缘层上方的两旁，能延伸至所述N型氮化镓层(N-GaN)或所述基板，其延伸面积越大越有利于固晶时的黏着度。
6.如权利要求4所述的发光元件，其特征在于:所述导电金属材料为铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、金(Au)。
7.一种发光元件的制作方法，其特征在于:采用蚀刻方式形成结合在基板上方的N型氮化镓层(N-GaN)，以形成一倾斜而上的两旁层面，并在所述N型氮化镓层(N-GaN)的预设段落依序结合有略倾斜而上的多层量子井(MQWS)、P型氮化镓层(P-GaN)与透明导电层及反射层，之后，沿着所述透明导电层及反射层的作用层面、和所述P型氮化镓层(P-GaN)与所述多层量子井(MQWS)的两旁覆设一预设厚度的绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层(N-GaN)与所述基板的交界处，所述绝缘层能通过所述N型氮化镓层(N-GaN)形成的两旁倾斜而上的层面获得足够的覆设力，达到所需的厚度，在所述绝缘层的两旁预设部位各预留有多个透孔，并利用导电金属材料导通N电极和P电极，使所述N电极经相应透孔和所述N型氮化镓层(N-GaN)形成一 N接触电极，所述P电极经相应透孔与所述透明导电层及反射层和所述P型氮化镓层(P-GaN)形成一 P接触电极，所述透孔数量的多寡用来调整电流； 所述N型氮化镓层(N-GaN)与所述P型氮化镓层(P-GaN)在和所述多层量子井(MQWS)接触电导通后，将所述多层量子井(MQWS)产生的光经所述反射层的反射，根据折射原理通过四面八方由各处发射而出。
8.如权利要求7所述的发光元件的制作方法，其特征在于:所述导电金属材料为铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、金(Au)。
【文档编号】H01L33/44GK104037296SQ201310073254
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2013年3月7日
【发明者】林立宸 申请人:百士杰企业有限公司