发光元件的制作方法

发光元件
1.本技术是中国发明专利申请(申请号：201810077979.0，申请日：2018年01月26日，发明名称：发光元件)的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种发光元件的一结构，且特别是涉及一种包含一半导体结构及一焊垫位于半导体结构上的发光元件。


背景技术：

3.发光二极管(light-emitting diode,led)为固态半导体发光元件，其优点为功耗低，产生的热能低，工作寿命长，防震，体积小，反应速度快和具有良好的光电特性，例如稳定的发光波长。因此发光二极管被广泛应用于家用电器，设备指示灯，及光电产品等。


技术实现要素：

4.本发明提供一种发光元件，包含一半导体结构，包含一第一半导体层，一第二半导体层，及一活性层位于第一半导体层和第二半导体层之间；一环绕部，围绕半导体结构，且露出第一半导体层的一第一表面；一透明导电层形成于第二半导体层的一表面上；一绝缘结构，包含一布拉格反射镜(dbr)结构，形成于第一半导体层的第一表面并覆盖第二半导体层的表面，包含一第一开口以及一第二开口；一第一电极，形成在环绕部上及第二半导体层上；以及一第二电极，形成在第二半导体层上；其中第一电极和第二电极分别包括铂(pt)的一打线层以与焊料相接触，第一电极和第二电极相隔一距离小于50微米。
5.本发明还提供一种发光元件包含一半导体结构，其包含一第一半导体层，一第二半导体层，及一活性层位于第一半导体层和第二半导体层之间；一通孔，露出第一半导体层；一第一接合垫，形成在第一半导体层上；以及一第二接合垫，形成在第二半导体层上；其中第一接合垫和第二接合垫分别包括铂(pt)或金(au)以与一金属凸块相接触，第一接合垫和第二接合垫实质上具有相同的厚度，金属凸块包含至少一种选自由锡、铜、银、铋、铟、锌和锑所组成群组中的材料。
6.本发明还提供一种发光元件，包含一半导体结构，其包含一第一半导体层，一第二半导体层，及一活性层位于第一半导体层和第二半导体层之间；一通孔，露出第一半导体层；一第一接合垫，形成在第一半导体层上；以及一第二接合垫，形成在第二半导体层上；其中第一接合垫和第二接合垫为金属多层结构，分别包括ni层直接接触一金属凸块，第一接合垫和第二接合垫实质上具有相同的厚度，金属凸块包含至少一种选自由锡、铜、银、铋、铟、锌和锑所组成群组中的材料。
7.本发明另提供一种发光元件，包含一半导体结构，其包含一第一半导体层，一第二半导体层，及一活性层位于第一半导体层和第二半导体层之间；一环绕部，围绕半导体结构，且露出第一半导体层的一第一表面；一透明导电层形成于第二半导体层的表面上；一第一电极，形成在环绕部上且接触该第一半导体层；一第二电极，形成在第二半导体层上，第
一电极及/或第二电极包含一最靠近第一半导体层或第二半导体的一粘接层，粘接层的材料包括铬(cr)，钛(ti)或铑(rh)；一绝缘结构，覆盖第一电极及第二电极，包含一第一开口以露出第一电极及一第二开口以露出第二电极，且包含具有不同折射率的两种以上的材料交替堆叠以形成一布拉格反射镜(dbr)结构；一第一薄焊垫，形成在绝缘结构的第一开口和第一电极上，且包含一厚度小于绝缘结构的一厚度；以及一第二薄焊垫，形成在绝缘结构的第二开口和第二电极上，且包含一厚度小于绝缘结构的一厚度，其中第一薄焊垫和第二薄焊垫分别包含一上表面低于绝缘结构的一上表面，第一薄焊垫和第二薄焊垫形成于第一开口和第二开口之内，并延伸覆盖于绝缘结构的上表面上，其中第一电极和第二电极分别包括铂(pt)的一打线层以与绝缘结构相接触。
8.本发明再提供一种发光元件，包含一半导体结构，其包含一第一半导体层，一第二半导体层，及一活性层位于第一半导体层和第二半导体层之间；一通孔，穿过第二半导体层和活性层以露出第一半导体层的一表面；一第一绝缘结构，形成于半导体结构上，包含一第一绝缘第二开口以露出第二半导体层；一透明导电层，形成在第一绝缘第二开口内且向上延伸覆盖第一绝缘结构；一反射层，形成在透明导电层上；一第二绝缘结构，形成于第一绝缘结构上，包含一第二绝缘第二开口于反射层上，其中，第二绝缘结构包含一部分形成于第二绝缘第二开口中，第二绝缘第二开口包含一沟槽以围绕第二绝缘结构的一部分；一第一电极，形成在通孔中；一第二电极，形成在第二绝缘结构的部分上且延伸至第二绝缘第二开口中以接触反射层；以及一第三绝缘结构，覆盖第一电极、第二电极和半导体结构，其中第一电极和第二电极分别包括一金属层以与第三绝缘结构相接触，金属层包括一材料具有大于1500达因/厘米(dyne/cm)的表面张力值和大于0.3伏(v)的标准还原电位。
附图说明
9.图1为本发明的一实施例中所揭示的发光元件1，1a的上视图；
10.图2为本发明的一实施例中所揭示的发光元件1的剖视图；
11.图3为本发明的一实施例中所揭示的发光元件1a的剖视图；
12.图4a为本发明的一实施例中所揭示的一发光元件2的上视图；
13.图4b为本发明的一实施例中的一发光封装体1p的立体示意图；
14.图4c为本发明的一实施例中的一发光封装体1p的下视图；
15.图4d为图4cx-x线段的剖视图；
16.图5为本发明的一实施例的一发光装置3的示意图；
17.图6为本发明的一实施例的一发光装置4的示意图。
18.符号说明：
19.1，1a，2 发光元件
20.1p 发光封装体
21.3 发光装置
22.4 发光装置
23.10a 半导体叠层
24.11a 基板
25.11s 裸露面
26.20a 第一绝缘结构
27.30a 透明导电层
28.40a 反射层
29.41a 阻障层
30.50a 第二绝缘结构
31.51 封装基板
32.53 绝缘部
33.54 反射结构
34.60a 接触层
35.70a 第三绝缘结构
36.80a 第一薄焊垫
37.90a 第二薄焊垫
38.100a 通孔
39.101a 第一半导体层
40.102a 第二半导体层
41.102s 表面
42.103a 活性层
43.111a 环绕部
44.201a第一绝缘第一开口
45.202a第一绝缘第二开口
46.301a 外侧
47.401a 外侧
48.500a 第二绝缘结构的部分
49.501a 第二绝缘第一开口
50.502a 第二绝缘第二开口
51.511 第一垫片
52.512 第二垫片
53.602 灯罩
54.604 反射镜
55.606 承载部
56.608 发光单元
57.610 发光模块
58.612 灯座
59.614 散热片
60.616 连接部
61.618 电连接元件
62.600a 顶针区
63.601a 第一接触部(第一电极)
64.601a 第一电极
65.602a 第二接触部(第二电极)
66.602a 第二电极
67.701a 第一开口
68.702a 第二开口
69.1000a 半导体结构
70.1001a 第二外侧壁
71.1002a 内侧壁
72.1003a 第一外侧壁
73.1011a 第一表面
74.1012a 第二表面
75.6010 第一接合垫
76.6011 第一延伸电极
77.6020 第二接合垫
78.6021 第二延伸电极
79.900 透光体
80.901 反射体
81.902a、902b 金属凸块
具体实施方式
82.为了使本发明的叙述更加详尽与完备，请参照下列实施例的描述并配合相关图示。但是，以下所示的实施例是用于例示本发明的发光元件，并非将本发明限定于以下的实施例。又，本说明书记载于实施例中的构成零件的尺寸、材质、形状、相对配置等在没有限定的记载下，本发明的范围并非限定于此，而仅是单纯的说明而已。且各图示所示构件的大小或位置关系等，会由于为了明确说明有加以夸大的情形。更且，在以下的描述中，为了适切省略详细说明，对于同一或同性质的构件用同一名称、符号显示。
83.图1为本发明的第一、第二实施例中所揭示的发光元件1，1a的上视图。图2为本发明的第一实施例中沿着图1的线a-a'所示的发光元件1的剖视图。图3为本发明的第二实施例中沿着图1的线a-a'所示的发光元件1a的剖视图。实施例中所揭露的发光元件1，1a为倒装结构的发光二极管。发光元件1，1a包含相同或相似的部件，其中相同或相似的部件将在图1～图3中以相同的标号于下描述。发光元件1，1a包含一基板11a；一或多个半导体结构1000a位于基板11a上；以及一环绕部111a环绕一或多个半导体结构1000a。一或多个半导体结构1000a各包含一半导体叠层10a，其包含一第一半导体层101a，一第二半导体层102a，及一活性层103a位于第一半导体层101a和第二半导体层102a之间。如图1、图2及图3所示，围绕一或多个半导体结构1000a的一外围的第二半导体层102a及活性层103a被部分移除，并露出第一半导体层101a的一第一表面1011a。在一实施例中，第一半导体层101a的一部分可进一步被移除以露出裸露面11s。第一表面1011a是沿着一或多个半导体结构1000a的外围而配置。换言之，环绕部111a包含部分半导体结构1000a的第一半导体层101a的第一表面1011a及/或基板11a的裸露面11s，因此环绕部111a位于及/或环绕半导体结构1000a的外围。
84.发光元件1，1a包含一或多个开口，例如通孔100a，以穿过第二半导体层102a和活性层103a以露出第一半导体层101a的一或多个第二表面1012a。发光元件1，1a包含一接触层60a，其包含一第一接触部601a及一第二接触部602a。第一接触部601a位于第一半导体层101a的第一表面1011a上，环绕活性层103a并位于半导体结构1000a的外围。第一接触部601a接触第一半导体层101a并与其形成电连接。第一接触部601a并位于第一半导体层101a的一或多个第二表面1012a上，覆盖一或多个通孔100a，且接触第一半导体层101a并与其形成电连接。在本发明的一实施例中，自发光元件1，1a的上视观之，接触层60a包含一总表面积大于活性层103a的一总表面积，及/或接触层60a包含一外围周长大于活性层103a的一外围周长。在本发明的一实施例中，接触层60a还包含一顶针区600a，并将于下描述。在本发明的一实施例中，开口包含沟槽。在一实施例中，多个半导体结构1000a为一或多个开口所分离，例如沟槽，或通过第一半导体层101a以彼此相连接。在一实施例中，多个半导体结构1000a通过一或多个开口以相隔一距离，多个半导体结构1000a之间没有第一半导体层101a来连接，且所述一或多个开口露出基板11a。
85.在本发明的一实施例中，基板11a为一成长基板，用以外延成长半导体叠层10a，包括用以成长磷化铝镓铟(algainp)的砷化镓(gaas)晶片，或用以成长氮化铝镓铟(algainn)的蓝宝石(al2o3)晶片、氮化镓(gan)晶片或碳化硅(sic)晶片。
86.在本发明的一实施例中，基板11a包含一粗化面位于半导体结构1000a和基板11a之间，其可提高发光元件的光取出效率。基板11a的裸露面11s包含一粗化面(图未示)。粗化面可为各种粗化形貌，例如不规则粗化，微透镜、微阵列，散射区域或其他种光学区域。例如，粗化面包括多个凸部，各凸部包含一高度位于0.5～2.5μm之间，一宽度位于1～3.5μm之间，多个凸部之间包含一间距(pitch)位于1～3.5μm之间。
87.在本发明的一实施例中，基板11a包含一侧壁，其包含一平坦表面和/或一粗糙表面，以提高发光元件的光取出效率。在本发明的一实施例中，基板11a的侧壁是倾斜于基板11a与半导体结构1000a邻接的一表面，以调整发光元件的光场分布。
88.在本发明的一实施例中，半导体叠层10a包括光学特性，例如发光角度或波长分布，以及电学特性，例如正向电压或反向电流。半导体叠层10a通过有机金属化学气相沉积法(mocvd)、分子束外延(mbe)、氢化物气相沉积法(hvpe)、物理气相沉积法(pvd)或离子电镀方法，以形成于基板11上，其中物理气象沉积法包含溅镀(sputtering)或蒸镀(evoaporation)法。
89.在本发明的一实施例中，第一半导体层101a和第二半导体层102a，可为包覆层(cladding layer)，两者具有不同的导电型态、电性、极性，或依掺杂的元素以提供电子或空穴。例如，第一半导体层101a为n型电性的半导体层，第二半导体层102a为p型电性的半导体层。活性层103a形成在第一半导体层101a和第二半导体层102a之间，电子与空穴于一电流驱动下在活性层103a内复合，并将电能转换成光能，而后一光线发射自活性层103a。通过改变半导体叠层10a的一层或多层的物理及化学组成以调整发光元件1或发光元件1a所发出光线的波长。半导体叠层10a的材料包含
ⅲ‑ⅴ
族半导体材料，例如al
x
inyga
(1-x-y)
n或al
x
inyga
(1-x-y)
p，其中0≤x，y≤1；(x+y)≤1。依据活性层103a的材料，当半导体叠层10a的材料为alingap系列时，活性层103a可发出波长介于610nm及650nm之间的红光，或是波长介于530nm及570nm之间的黄光。当半导体叠层10a的材料为ingan系列时，活性层103a可发出波
长介于400nm及490nm之间的蓝光、深蓝光，或是波长介于490nm及550nm之间的绿光。当半导体叠层10a的材料为algan系列时，活性层103a可发出波长介于250nm及400nm之间的紫外光。活性层103a可为单异质结构(single heterostructure,sh)，双异质结构(double heterostructure,dh)，双侧双异质结构(double-side double heterostructure,ddh)，或多层量子阱结构(multi-quantum well,mqw)。活性层103a的材料可为中性、p型或n型电性的半导体。
90.在本发明的一实施例中，还包含一缓冲层(图未示)，形成于半导体叠层10a及基板11a之间，用以改善半导体叠层的外延品质。本发明的一实施例是以氮化铝(aln)做为缓冲层。在一实施例中，用以形成氮化铝(aln)的方式为pvd，其靶材是由氮化铝所组成。在另一实施例中，是使用由铝组成的靶材，以pvd方式，在氮源的环境下与铝靶材反应性形成氮化铝。
91.在本发明的一实施例中，半导体叠层10a包含一第一外侧壁1003a以及一第二外侧壁1001a，其中第一表面1011a的一端连接到第一外侧壁1003a，第一表面1011a的另一端连接到第二外侧壁1001a。如图2～图3所示，第一外侧壁1003a和第二外侧壁1001a倾斜于第一表面1011a。在另一实施例中，第一外侧壁1003a大致垂直于第一表面1011a，且第二外侧壁1001a倾斜于第一表面1011a。在一实施例中，第一外侧壁1003a倾斜于基板11a的裸露面11s。第一外侧壁1003a与裸露面11s之间包含一锐角。在一实施例中，第一外侧壁1003a与裸露面11s之间包含一钝角。
92.在本发明的一实施例中，如图2～图3所示，通孔100a是由一内侧壁1002a及第二表面1012a所构成，其中内侧壁1002a裸露出第二半导体层102a及活性层103a，以及第二表面1012a裸露出第一半导体层101a。内侧壁1002a的一端连接至第一半导体层101a的第二表面1012a，且内侧壁1002a的另一端连接至第二半导体层102a的一表面102s。
93.在本发明的一实施例中，发光元件1或1a包含一第一绝缘结构20a，其通过溅镀或蒸镀法形成于半导体结构1000a上。第一绝缘结构20a形成于环绕部111a的第一表面1011a上，沿着第二外侧壁1001a延伸并覆盖于第二半导体层102a的表面102s上。第一绝缘结构20a并形成于通孔100a的第二表面1012a上，沿着内侧壁1002a延伸并覆盖于第二半导体层102a的表面102s上。在一实施例中，第一绝缘结构20a包含一层或多层。第一绝缘结构20a保护半导体结构1000a的侧壁，防止活性层103a为后续制作工艺所破坏。当第一绝缘结构20a包含多层时，第一绝缘结构20a包含具有不同折射率的两种以上的材料交替堆叠以形成一布拉格反射镜(dbr)结构。布拉格反射镜(dbr)结构可保护半导体结构1000a的侧壁，并可同时选择性地反射活性层103a所发出的特定波长的光至发光元件1或1a的外部以提高亮度。第一绝缘结构20a为非导电材料所形成，包含有机材料，无机材料或是介电材料。有机材料包含su8、苯并环丁烯(bcb)、过氟环丁烷(pfcb)、环氧树脂(epoxy)、丙烯酸树脂(acrylic resin)、环烯烃聚合物(coc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚碳酸酯(pc)、聚醚酰亚胺(polyetherimide)或氟碳聚合物(fluorocarbon polymer)。无机材料包含硅胶(silicone)或玻璃(glass)。介电材料包含氧化铝(al2o3)、氮化硅(sin
x
)、氧化硅(sio
x
)、氧化钛(tio
x
)，或氟化镁(mgf
x
)。
94.第一绝缘结构20a包含一或多个第一绝缘第一开口201a以露出第一半导体层101a，以及一或多个第一绝缘第二开口202a以露出第二半导体层102a。
95.在本发明的一实施例中，发光元件1或1a包含一透明导电层30a形成于第二半导体层102a的表面102s上。透明导电层30a的一外侧301a与第一绝缘结构20a相隔一距离以露出第二半导体层102a的表面102s。换言之，第一绝缘结构20a的第一绝缘第二开口202a裸露出第二半导体层102a，且透明导电层30a形成于第一绝缘第二开口202a中以接触第二半导体层102a。由于透明导电层30a大致形成在第二半导体层102a的整个表面上以接触第二半导体层102a，所以电流可以通通过透明导电层30a均匀地扩散于第二半导体层102a的整体。透明导电层30a包括对从活性层103a所发射的光线为透明的材料，例如铟锡氧化物(ito)或铟锌氧化物(izo)。
96.在本发明的一实施例中，发光元件1或1a包含一反射结构形成于透明导电层30a上。反射结构包含一反射层40a，一阻障层41a或上述层的组合。反射层40a的一外侧401a可位于透明导电层30a的外侧301a以内或以外，或与透明导电层30a的外侧301a重叠或齐平。阻障层41a的一外侧(图未示)可位于反射层40a的外侧401a以内或以外，或与反射层40a的外侧401a重叠或齐平。
97.在本发明的一实施例中，透明导电层30a的外侧301a与第一绝缘结构20a重叠。即，第一绝缘结构20a的第一绝缘第二开口202a露出第二半导体层102a，透明导电层30a形成在第一绝缘第二开口202a中以接触第二半导体层102a，并且自第一绝缘第二开口202a内的部分向上延伸覆盖第一绝缘结构20a。反射层40a的外侧401a可以设置在透明导电层30a的外侧301a的内侧或外侧。反射层40a与第一绝缘结构20a重叠。
98.在本发明的一实施例中，发光元件1或1a不包含透明导电层30a，且反射结构直接形成于第二半导体层102a的表面102s上。
99.在本发明的一实施例中，反射层40a包含一或多层，例如布拉格反射镜(dbr)。
100.在本发明的一实施例中，反射层40a包含具有高反射率的金属材料，例如银(ag)，铝(al)，铑(rh)，或上述材料的合金。所述高反射率是指对发光元件1或1a所发出的光线的波长具有80％或以上的反射率。
101.在本发明的一实施例中，阻障层41a覆盖反射层40a，防止反射层40a的表面被氧化，从而恶化反射层40a的反射率。阻障层41a包含金属材料，例如钛(ti)，钨(w)，铝(al)，铟(in)，锡(sn)，镍(ni)，铂(pt)或者上述材料的合金。阻障层41a包含一或多个次层，例如钛(ti)/铝(al)和/或钛(ti)/钨(w)。在本发明的一实施例中，阻障层41a包括钛(ti)/铝(al)位在阻障层41a远离反射层40a的一侧上，以及钛(ti)/钨(w)位在阻障层41a与反射层40a相邻的另一侧上。在本发明的一实施例中，反射层40a和阻障层41a的材料优选地包含金(au)及/或铜(cu)之外的金属材料。
102.在本发明的一实施例中，发光元件1包含一第二绝缘结构50a，其通过溅镀或蒸镀法形成于半导体结构1000a上。第二绝缘结构50a包含一或多个第二绝缘第一开口501a以露出第一半导体层101a，以及一或多个第二绝缘第二开口502a以露出反射层40a、阻障层41a及/或透明导电层30a。
103.在本发明的一实施例中，一部分的透明导电层30a，反射层40a，阻障层41a和/或第一绝缘结构20a被第二绝缘结构50a所部分覆盖。透明导电层30a，反射层40a，阻障层41a和/或第一绝缘结构20a的另一部分被第二绝缘结构50a完全覆盖。
104.在本发明的一实施例中，第二绝缘结构50a的一部分形成在第一绝缘第二开口
202a中，并直接接触第二半导体层102a的表面102s。
105.在本发明的一实施例中，第二绝缘第一开口501a及第二绝缘第二开口502a包含不同的宽度或数目。第二绝缘第一开口501a及第二绝缘第二开口502a的开口形状包含圆形、椭圆形、矩形、多边形或任意形状。一或多个第二绝缘第一开口501a的位置对应于通孔100a的位置。
106.在本发明的一实施例中，自发光元件1的一上视图观之，第二绝缘第二开口502a为一沟槽以围绕第二绝缘结构50a的一部分500a。
107.在本发明的一实施例中，第二绝缘结构50a包含一层或多层。第二绝缘结构50a保护半导体结构1000a的侧壁，防止活性层103a为后续制作工艺所破坏。当第二绝缘结构50a包含多层时，第二绝缘结构50a包含具有不同折射率的两种以上的材料交替堆叠以形成一布拉格反射镜(dbr)结构。布拉格反射镜(dbr)结构保护半导体结构1000a的侧壁，并选择性地反射活性层103a所发出的特定波长的光至发光元件1或1a的外部以提高亮度。第二绝缘结构50a为非导电材料所形成，包含有机材料，无机材料或是介电材料。有机材料包含su8、苯并环丁烯(bcb)、过氟环丁烷(pfcb)、环氧树脂(epoxy)、丙烯酸树脂(acrylic resin)、环烯烃聚合物(coc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚碳酸酯(pc)、聚醚酰亚胺(polyetherimide)或氟碳聚合物(fluorocarbon polymer)。无机材料包含硅胶(silicone)或玻璃(glass)。介电材料包含氧化铝(al2o3)、氮化硅(sin
x
)、氧化硅(sio
x
)、氧化钛(tio
x
)，或氟化镁(mgf
x
)。布拉格反射镜(dbr)结构包括一低折射率层和一高折射率层，高折射率层的材料选自tio2，znse，si3n4，nb2o5或ta2o5，低折射率材料层选自sio2，mgf2或caf2。
108.在本发明的一实施例中，第一绝缘结构20a包含与第二绝缘结构50a不同的材料。例如，第一绝缘结构20a包含si3n4，第二绝缘结构50a包含sio2。因为si3n4具有比sio2更高的蚀刻选择性，所以包含si3n4的第一绝缘结构20a可作为用于形成一个或多个半导体结构1000a的罩幕。由于sio2具有比si3n4更好的阶梯覆盖率，因此包含sio2的第二绝缘结构50a作为覆盖第二半导体层102a和活性层103a的侧表面的保护层。
109.在本发明的一实施例中，接触层60a通过溅射或蒸镀形成在第一半导体层101a和第二半导体层102a上。在一实施例中，接触层60a的第一接触部601a可为一第一电极，第二接触部602a可为一第二电极。第一电极601a和第二电极602a用于打线或焊料接合(solder)以连接至外部电源。第一电极601a形成在通孔100a中，沿着内侧壁1002a延伸并覆盖至第二绝缘结构50a的一表面上。形成在通孔100a和第二绝缘第一开口501a内的第一电极601a接触第一半导体层101a，并与第一半导体层101a形成电连接。第二电极602a形成在半导体结构1000a上，且第二绝缘结构50a的部分500a形成于其间。第二电极602a自部分500a的上延伸至第二绝缘第二开口502a中以接触反射层40a、阻障层41a或透明导电层30a。第二电极602a通过反射层40a、阻障层41a或透明导电层30a以电连接至第二半导体层102a。
110.在本发明的一实施例中，发光元件1包含一第三绝缘结构70a，其可通过溅镀或蒸镀法形成以覆盖第一电极601a，第二电极602a及半导体叠层10a。第三绝缘结构70a包含一第一开口701a以露出第一电极601a及一第二开口702a以露出第二电极602a。第三绝缘结构70a包含一层或多层。第三绝缘结构70a可保护半导体结构1000a的侧壁，防止活性层103a为后续制作工艺所破坏。当第三绝缘结构70a包含多层时，第三绝缘结构70a包含具有不同折
射率的两种以上的材料交替堆叠以形成一布拉格反射镜(dbr)结构。布拉格反射镜(dbr)结构保护半导体结构1000a的侧壁，并反射活性层103a所发出的特定波长的光至发光元件1或1a的外部以提高亮度。第三绝缘结构70a为非导电材料所形成，包含有机材料，无机材料或是介电材料。有机材料包含su8、苯并环丁烯(bcb)、过氟环丁烷(pfcb)、环氧树脂(epoxy)、丙烯酸树脂(acrylic resin)、环烯烃聚合物(coc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚碳酸酯(pc)、聚醚酰亚胺(polyetherimide)或氟碳聚合物(fluorocarbon polymer)。无机材料包含硅胶(silicone)或玻璃(glass)。介电材料包含氧化铝(al2o3)、氮化硅(sin
x
)、氧化硅(sio
x
)、氧化钛(tio
x
)，或氟化镁(mgf
x
)。
111.在本发明的一实施例中，接触层60a还包含被第三绝缘结构70a包围并覆盖的顶针区600a。在一实施例中，顶针区600a包含与第一电极601a和第二电极602a相同的材料。顶针区600a通过第二绝缘结构50a和第三绝缘结构70a以与半导体叠层10a电性绝缘。顶针区600a通过第三绝缘结构70a以与第一电极601a和第二电极602a相隔一距离。自发光元件1的上视图观之，发光元件1包含一具有四个角落的矩形形状。顶针区600a位于矩形形状的两个对角线的交点处或其附近。
112.在本发明的一实施例中，第一电极601a及/或第二电极602a包含一层或多层。在一实施例中，为了提高反射结构与接触层60a之间的附着力，第一电极601a及/或第二电极602a包含一最靠近第一半导体层101a或第二半导体层102a的粘接层。粘接层的材料包括铬(cr)，钛(ti)或铑(rh)。在一实施例中，为了提高接触层60a的反射率，第一电极601a及/或第二电极602a包含一反射层位于粘接层上方。反射层的材料包括铝(al)或银(ag)。第一电极601a及/或第二电极602a包括一打线层以提高接触层60a和焊料(图未示)之间的接合强度，及/或接触层60a和第三绝缘结构70a之间的接合强度。打线层包含一金属材料具有大于1500达因/厘米(dyne/cm)的表面张力值和大于0.3伏(v)的标准还原电位。例如，打线层包括铂(pt)。标准还原电位的测量是相对于标准氢电极在298.15k(25℃)和101.325kpa(1大气压，1atm)压力下，所测量到的伏特(v)数值。在一实施例中，打线层包含一金属材料包含一金属元素，其在还原反应下，具有一相对于标准氢电极为正值的标准还原电位。表面张力值的测量是在金属材料的熔点下，测量每单位长度的力值。
113.在本发明的一实施例中，当接触层60a与一封装载体接合时，为了避免接合时的应力所产生的裂缝自接触层60a延伸进入半导体结构1000a内，优选地，打线层包含一刚度以足够承受接合时的应力。在一实施例中，打线层包含一金属材料具有一杨氏模量值(young's modulus)大于100gpa。例如，打线层包含铂(pt)。
114.在本发明的一实施例中，为了增加接触层60a的反射率以改善发光元件1的光取出效率，第一电极601a和第二电极602a占据发光元件1的发光面积的40％或以上。第一电极601a和第二电极602a相隔一距离小于50微米(μm)；在一实施例中，第一电极601a和第二电极602a相隔一距离小于30微米(μm)；在一实施例中，第一电极601a和第二电极602a相隔一距离小于10微米(μm)。自发光元件1的上视图观之，第二电极602a包含一表面积小于第一电极601a的一表面积。第二电极602a为第一电极601a所包围。形成在环绕部111a上的部分第一电极601a包围半导体结构1000a。
115.在本发明的一实施例中，第一电极601a形成在环绕部111a上，自第一半导体层101a的第一表面1011a，沿着第二外侧壁1001a延伸并覆盖至第二半导体层102a的表面102s
上。
116.在本发明的一实施例中，第一电极601a形成在环绕部111a上，自基板11a的裸露面11s，沿着第一半导体层101a的第一表面1011a和第二外侧壁1001a延伸并覆盖至第二半导体的表面102s上。
117.在本发明的一实施例中，为了提高接触层60a和焊料(图未示)之间的接合强度，第一电极601a及/或第二电极602a包括一厚度介于1μm和3μm之间。
118.在本发明的一实施例中，如图3所示，发光元件1a具有与发光元件1相似的结构。发光元件1a还包含一第一薄焊垫80a形成在第三绝缘结构70a的第一开口701a中和第一电极601a上；以及一第二薄焊垫90a形成在第三绝缘结构70a的第二开口702a中和第二电极602a上。第一薄焊垫80a包含一厚度小于第三绝缘结构70a的一厚度。第二薄焊垫90a包含一厚度小于第三绝缘结构70a的一厚度。例如，第一薄焊垫80a及/或第二薄焊垫90a包含一厚度介于0.1μm和1μm之间，第三绝缘结构70a包含一厚度介于0.5μm和2.5μm之间。
119.在本发明的一实施例中，为了减少第一电极601a和第二电极602a之间的高度差，第二绝缘结构50a还包含部分500a形成在第二电极602a下方。第二绝缘结构50a的部分500a包含多个侧壁为第二电极602a所覆盖。
120.在本发明的一实施例中，为了防止第一电极601a与第二电极602a之间的电性短路，第三绝缘结构70a的第二开口702a比第二绝缘结构50a的第二绝缘第二开口502a窄，并且第二绝缘结构50a的第二绝缘第二开口502a比第一绝缘结构20a的第一绝缘第二开口202a窄。具体而言，第三绝缘结构70a的一部分形成在第二绝缘结构50a的第二绝缘第二开口502a中。第三绝缘结构70a延伸至第二电极602a之上。第三绝缘结构70a的第二开口702a形成在第二电极602a的一上表面上。
121.在本发明的一实施例中，为了增加第二电极602a可用以倒装接合的裸露面，例如共金接合或焊料接合的面积，第三绝缘结构70a的第二开口702a比第二绝缘结构50a的第二绝缘第二开口502a宽，并且第二绝缘结构50a的第二绝缘第二开口502a比第一绝缘结构20a的第一绝缘第二开口202a窄或宽。
122.在本发明的一实施例中，如图3所示，第一薄焊垫80a或第二薄焊垫90a包含一上表面低于第三绝缘结构70a的一上表面。第一薄焊垫80a或第二薄焊垫90a的一整体是形成于第一开口701a或第二开口702a之内。
123.在本发明的一实施例中，第一薄焊垫80a或第二薄焊垫90a包含一上表面高于第三绝缘结构70a的一上表面。第一薄焊垫80a或第二薄焊垫90a是形成于第一开口701a或第二开口702a之内，并延伸覆盖于第三绝缘结构70a的上表面上。。
124.在本发明的一实施例中，延伸覆盖至第三绝缘结构70a的上表面上的第一薄焊垫80a或第二薄焊垫90a包含一厚度小于第三绝缘结构70a的一厚度。
125.在本发明的一实施例中，第一薄焊垫80a包含一投影面积于基板11a上，其小于第一接触部601a于基板11a上的一投影面积。第二薄焊垫90a包含一投影面积于基板11a上，其小于或大于第二接触部602a于基板11a上的一投影面积。
126.在本发明的一实施例中，第一薄焊垫80a和第二薄焊垫90a相隔一距离大于50微米(μm)。顶针区600a位于第一薄焊垫80a和第二薄焊垫90a之间，以及位于第一接触部601a和第二接触部602a之间。换言之，顶针区600a未被第一薄焊垫80a和第二薄焊垫90a所覆盖，并
与第一接触部601a和第二接触部602a相隔一距离。
127.图4a为本发明一实施例中所揭示的一发光元件2的上视图。为清楚表示，每一层都以实线绘制而不论其材料为非透明、透明或半透明。
128.发光元件2包含基板(图未示)，半导体结构1000a，一第一电极601a和一第二电极602a，以及一第三绝缘结构70a。发光元件2的基板及半导体结构1000a和第三绝缘结构70a与发光元件1，1a的基板11a、半导体结构1000a和第三绝缘结构70a类似。为了改善发光元件2的光取出效率和电流扩散，发光元件2包含第一电极601a和第二电极602a，其中第一电极601a和第二电极602a占据发光元件2的发光面积约10～20％。第一电极601a包含一第一接合垫6010以及一或多个第一延伸电极6011延伸自第一接合垫6010。第二电极602a包含一第二接合垫6020以及一或多个第二延伸电极6021延伸自第二接合垫6020。多个第一延伸电极6011和多个第二延伸电极6021是互不重叠。
129.第三绝缘结构70a覆盖半导体结构1000a的上表面以及多个侧表面。在本实施例中，第一电极601a具有两个第一延伸电极6011且第二电极602a具有两个延伸电极6021。第三绝缘结构70a覆盖第一延伸电极6011和第二延伸电极6021，并通过第一开口701a、第二开口702a分别露出第一接合垫6010以及第二接合垫6020的部分表面(斜线区域)。于一实施例中，第一半导体层101a为n型电性的半导体层，第二半导体层102a为p型电性的半导体层，第三绝缘结构70a覆盖n型电性的半导体层和p型电性的半导体层(参考图3)。
130.在一实施例中，第一接合垫6010及第二接合垫6020为一金属多层结构，例如：cr/al/cr/al/ni/pt、cr/al/cr/al/ni/au、cr/al/cr/al/ni/pt/au或ti/al/ti/al/ni/pt/au。pt层或au层直接接触第三绝缘结构70a和金属凸块902a、902b(显示于图4c或图4d)。因为pt层或au层会与金属凸块(例如：焊锡)反应而形成金属互化物(intermetallic compounds；imcs)，因此，使用扫描式电子显微镜(sem)分析时，可能无法分析到pt层或au层或者分析到金属互化物层。在一实施例中，当使用sem分析时，金属互化物层并不会被分析到且ni层直接接触金属凸块。在一实施例中，pt层或au层不会完全地与金属凸块反应且可通过sem而被分析到。
131.图4b显示发光封装体1p的立体示意图。图4c显示发光封装体1p的下视图。图4d显示图4cx-x线段的剖视图。发光封装体1p包含发光装置1a、一透光体900、一反射体901及金属凸块902a、902b。为了清楚表示，图4b中显示暴露出的第一接合垫6010、暴露出的第二接合垫6020及基板11a。实际产品中，仅反射体901及金属凸块902a、902b可以从下视图视得。金属凸块902a具有一第一面积，金属凸块902a具有一第二面积，且发光封装体1p具有一第三面积。第一面积所占据第三面积的比例为0.5～3％(例如：1.15％、1.75％、2％或3％)。第二面积所占据第三面积的比例为0.5～3％(例如：1.15％、1.75％、2％或3％)。因此，金属凸块902a、902b的面积总共占据发光封装体1p的第三面积的比例为1～6％(例如：2.3％、3.5％、4％或6％)。
132.举例来说，发光封装体1p实质上为一矩形并具有一长度(l)及宽度(w)。第三面积的测量值算法为长(l)
×
宽(w)。金属凸块实质上为一椭圆形并具有一最大长度(l)及最大宽度(w)，且是从下视图中测量。换言之，最大长度及最大宽度，其是从图4d的最下表面所测量到。第一面积的测量值算法为长度(l1)
×
宽度(w1)。第二面积的测量值算法为长度(l2)
×
宽度(w2)。
133.为了简洁，基板11a和半导体叠层10a显示于图4d中，且其他结构(例如绝缘结构20a、50a、70a)未显示于图4d中，相关描述可参考图2或图3及其相关段落。此外，第一接合垫6010和第二接合垫6020实质上具有相同的厚度或者第二接合垫6020具有一大于第一接合垫6010的厚度。金属凸块902b具有一大于金属凸块902a的厚度或者等于金属凸块902a的厚度。
134.如图4d所示，透光体900覆盖基板11a的侧表面11a1。金属凸块902a、902b分别形成于第一接合垫6010及第二接合垫6020。详言之，金属凸块902a直接接触第一接合垫6010侧壁的一部分及第一接合垫6010的底表面。金属凸块902b直接接触第二接合垫6020侧壁的一部分及第二接合垫6020的底表面。反射体901覆盖金属凸块902a、902b侧壁的一部分。反射体901也覆盖第一接合垫6010和第二接合垫6020侧壁的一部分，且该些部分未被金属凸块902a、902b所覆盖。
135.金属凸块(902a、902b)为一无铅焊锡，其包含至少一种选自由锡、铜、银、铋、铟、锌和锑所组成群组中的材料。金属凸块的高度(例如：h1)介于20～150μm之间。在一实施例中，金属凸块是通过回焊制作工艺(reflow soldering)而形成。焊锡胶放置于接合垫上，然后在一回焊炉中进行加热以熔化焊锡胶且产生接合(joint)。焊锡胶可包含锡-银-铜、锡-锑或金-锡且具有一熔点大于215℃、或大于220℃，或介于215～240℃之间(例如217℃、220℃、234℃)。此外，在回焊制作工艺中的峰值温度(峰值温度通常发生于回焊区(reflow zone)的阶段)大于250℃、或大于260℃，或介于250～270℃之间(例如255℃、265℃)。
136.反射体901为电绝缘体且包含第一基质及多个混于基质内的反射粒子(图未示)。第一基质具有硅基底的基质材料(silicone-based material)或者环氧树脂基底的基质材料(epoxy-based material)，并具有介于1.4～1.6或者1.5～1.6之间的折射率(n)。反射粒子包括二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌，或二氧化锆。在一实施例中，当半导体叠层10a发射的光线撞击到反射体901时，光线会被反射并且此反射被称为漫反射(diffuse reflection)。除了反射功能，反射体901也可以作为机械承载并承受发光封装体1p在操作期间所产生的应力。
137.透光体900包含硅基底的基质材料或者环氧树脂基底的基质材料。更者，透光体900可包含分散于其中的多个波长转换颗粒(图未示)或/及扩散粉粒子以吸收半导体叠层10a所发出的第一光而转换成与第一光不同频谱的第二光。第一光若与第二光混和会产生第三光。在本实施例中，第三光在cie1931色度图中具有一色点坐标(x、y)，其中，0.27≤x≤0.285；0.23≤y≤0.26。在另一实施例中，第一光与第二光混和会产生第三光，例如白光。可根据波长转换颗粒的重量百分浓度以及种类使发光封装体于热稳态下具有一白光，其相对色温(cct)为2200k～6500k(例如：2200k、2400k、2700k、3000k、5000k、5700k、6500k)，在cie1931色度图中具有一色点坐标(x、y)会落于七个麦克亚当椭圆(macadam ellipse)的范围，并具有一大于80或大于90的演色性(cri)。在另一实施例，第一光与第二光混合可产生紫光、琥珀光、绿光、黄光或其他非白光的色光。
138.波长转换颗粒具有10nm～100μm的颗粒尺寸且可包含一种或两种以上种类的无机的荧光粉(phosphor)、有机分子荧光色素(organic fluorescent colorant)、半导体材料(semiconductor)、或者上述材料的组合。无机的荧光粉材包含但不限于黄绿色荧光粉或红色荧光粉。黄绿色荧光粉的成分是例如铝氧化物(yag或是tag)、硅酸盐、钒酸盐、碱土金属
硒化物、或金属氮化物。红色荧光粉的成分是例如氟化物(k2tif6:mn
4+
、k2sif6:mn
4+
)、硅酸盐、钒酸盐、碱土金属硫化物(cas)、金属氮氧化物、或钨钼酸盐族混合物。波长转换颗粒于基体中的重量百分浓度(w/w)介于50～70％。半导体材料包含纳米尺寸结晶体(nano crystal)的半导体材料，例如量子点(quantum-dot)发光材料。量子点发光材料可选自于由硫化锌(zns)、硒化锌(znse)、碲化锌(znte)、氧化锌(zno)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)、碲化镉(cdte)、氮化镓(gan)、磷化镓(gap)、硒化镓(gase)、锑化镓(gasb)、砷化镓(gaas)、氮化铝(aln)、磷化铝(alp)、砷化铝(alas)、磷化铟(inp)、砷化铟(inas)、碲(te)、硫化铅(pbs)、锑化铟(insb)、碲化铅(pbte)、硒化铅(pbse)、碲化锑(sbte)、硫化锌镉硒(zncdses)、硫化铜铟(cuins)、铯氯化铅(cspbcl3)、铯溴化铅(cspbbr3)、及铯碘化铅(cspbi3)所组成的群组。
139.扩散粉包含二氧化钛、氧化锆、氧化锌或氧化铝，用以散射半导体叠层10a所发出的光。
140.图5为本发明一实施例的发光装置3的示意图。将前述实施例中的发光元件1，1a或2以倒装芯片的形式安装于封装基板51的第一垫片511、第二垫片512上。第一垫片511、第二垫片512之间通过一包含绝缘材料的绝缘部53做电性绝缘。倒装芯片安装是将与电极形成面相对的成长基板11a侧朝上设置，使成长基板侧为主要的光取出面。为了增加发光装置的光取出效率，可于发光元件1，1a的周围设置一反射结构54。
141.图6为本发明一实施例的发光装置4的示意图。发光装置4为一球泡灯包括一灯罩602、一反射镜604、一发光模块610、一灯座612、一散热片614、一连接部616以及一电连接元件618。发光模块610包含一承载部606，以及多个发光单元608位于承载部606上，其中多个发光单元608可为前述实施例中的发光元件1，1a,2或发光装置3。
142.本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。