CN117133845A - 发光元件及发光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件领域，特别是提供一种发光元件及发光模块。发光元件，包括：半导体结构，其包括依序堆叠的第一半导体层、有源层和第二半导体层；环绕部，环绕半导体结构，裸露半导体结构的第一半导体层的第一表面；第一绝缘层，位于半导体结构上；连接电极，位于第一绝缘层上，部分形成于环绕部上并与第一表面接触；其中，发光元件包括第一边、第二边以及连接第一边和第二边之间的第一角落，连接电极的一部分与位于邻近第一边或第二边的第一表面接触并具有第一水平宽度，连接电极的另一部分与位于邻近第一角落的第一表面接触并具有第二水平宽度，第一水平宽度小于第二水平宽度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件造技术领域，特别涉及一种发光元件及发光模块。
背景技术
发光二极管(英文Light Emitting Diode，简称LED)包含有不同的发光材料及发光部件，是一种固态半导体发光元件。它因成本低、功耗低、光效高、体积小、节能环保、具有良好的光电特性等优点而被广泛应用于照明、可见光通信及发光显示等各种场景。
近几年随着GaN材料制备技术的提升，GaN基LED逐渐应用于生活的各个领域。在车用、背光、大功率照明等领域，基于驱动电流大、散热要求高、芯片内阻要求低等需求，对于LED可靠性的要求也越来越高，例如采用倒装LED结构。当前，在该类芯片中，N型半导体层的电流传导层会外扩至芯片发光区域的外部并在发光区外围形成一圈或者局部的N型半导体层的接触区。其中，局部的N型半导体层的接触区结构中芯片不同各层级结构需要同步内缩，使得P/N电极共金区的面积，增加了制程和芯片结构的复杂程度。
发明内容
为达本发明中的至少一个优点或其他优点，本发明的一实施例提出一种发光元件，包括：半导体结构，其包括依序堆叠的第一半导体层、有源层和第二半导体层；环绕部，环绕半导体结构，裸露半导体结构的第一半导体层的第一表面；第一绝缘层，位于半导体结构上；连接电极，位于第一绝缘层上，部分形成于环绕部上并与第一表面接触；其中，发光元件包括第一边、第二边以及连接第一边和第二边之间的第一角落，连接电极的一部分与位于邻近第一边或第二边的第一表面接触并具有第一水平宽度，连接电极的另一部分与位于邻近第一角落的第一表面接触并具有第二水平宽度，第一水平宽度小于第二水平宽度。
在一些实施例中，第一水平宽度为4微米至12微米，第二水平宽度介于0微米与4微米之间。
在一些实施例中，环绕部包括与第一表面连接的第一外侧壁和第二外侧壁，第二外侧壁的一端连接第一表面，第二外侧壁的另一端连接第二半导体层的表面。
在一些实施例中，第一绝缘层至少覆盖第二外侧壁和第一表面的部分。
在一些实施例中，邻近第一边或者第二边的第一表面的第一外侧壁和第二外侧壁之间具有第一距离，邻近第一角落的第一表面的第一外侧壁和第二外侧壁之间具有第二距离，第一距离小于第二距离。
为达本发明中的至少一个优点或其他优点，本发明的一实施例提出一种发光元件，包括：半导体结构，其包括依序堆叠的第一半导体层、有源层和第二半导体层；环绕部，环绕半导体结构，裸露半导体结构的第一半导体层的第一表面；连接电极，部分形成于环绕部上并与第一表面接触；其中，发光元件包括第一边、第二边以及连接第一边和第二边之间的第一角落，连接电极与第一表面接触的面积自第一边或第二边向第一角落逐渐增大。进一步地，发光元件还可包括第一绝缘层，位于半导体结构上。连接电极位于第一绝缘层上，部分形成于环绕部上并与第一表面接触。
在一些实施例中，第一绝缘层在半导体结构具有导电开孔。
在一些实施例中，发光元件还包括：第二绝缘层，位于连接电极上，并且覆盖第一绝缘层和连接电极的部分表面；以及焊盘电极，位于第二绝缘层上，包括相互分离的第一焊盘电极和第二焊盘电极，第一焊盘电极通过连接电极和第一半导体层电性连接，第二焊盘电极穿过连接电极和第二半导体层电性连接。
在一些实施例中，第一绝缘层至少包括SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO2、TaO2和MgF2中的一种或其组合，第二绝缘层至少包括SiO2、SiNx、Al2O3、TiO2中的一种或其组合。
在一些实施例中，第一绝缘层的厚度介于300nm与1500nm之间，第二绝缘层的厚度介于300nm与1500nm之间。
在一些实施例中，第二绝缘层为绝缘性反射层，其由具有不同的高折射率的介质膜和不同的低折射率的介质膜交替堆叠而成。
在一些实施例中，第二绝缘层包括开口部，其贯穿第二绝缘层，至少裸露出连接电极的部分上表面；第一焊盘电极位于开口部内且通过连接电极和第一半导体层电性连接。
在一些实施例中，发光元件还包括：透明导电层，位于第二半导体层上；以及反射电极层和电极包覆层，依序堆叠于第一绝缘层上或透明导电层上；其中，第一绝缘层位于电极包覆层上，至少覆盖半导体结构的边缘区域、侧壁及电极包覆层的侧壁和部分上表面。
在一些实施例中，电极包覆层包覆反射电极层。反射电极层在半导体结构上的投影位于电极包覆层在半导体结构上的投影的范围内。
在一些实施例中，发光元件还包括第三绝缘层，位于透明导电层与反射电极层之间，且包覆透明导电层，第三绝缘层与反射电极层形成DBR结构。
在一些实施例中，反射电极层包括由下至上依次堆叠的金属反射层以及至少一层扩散阻挡层，反射电极层包括Ag和Al中的至少一种，扩散阻挡层包括Ni、Ti、W、Pt中的一种或它们中的任意组合的合金或它们中的任意组合的叠层。
在一些实施例中，电极包覆层包括Cr、Al、Ti、Pt、Au、Ni、W中的一种或它们中的任意组合的合金或它们中的任意组合的叠层。
为达本发明中的至少一个优点或其他优点，本发明的一实施例提出一种发光模块，该发光模块包括如前所述的发光元件。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
图1为本发明中发光元件一实施例的俯视结构示意图；
图2为沿图1中截取线X-X剖切的一实施例的剖面结构示意图；
图3至图7为图2所示发光元件制程过程中不同阶段的剖面结构示意图；
图8为图2所示发光元件一变形实施例的剖面结构示意图。
附图标记：1-发光元件；10-衬底；20-半导体结构；21-第一半导体层；22-有源层；23-第二半导体层；30-第一绝缘层；31-导电开孔；40-透明导电层；50-反射电极层；60-电极包覆层；70-连接电极；80-第二绝缘层；82-开口部；90-焊盘电极；91-第一焊盘电极；92-第二焊盘电极；100-第三绝缘层；101-环状开口；30a-环绕部；21a-第一表面；21b-第二表面；23a-表面；310a-第一外侧壁；310b-第二外侧壁；20a-第一边；20b-第二边；20c-第一角落；D1-第一水平宽度；D2-第二水平宽度；L1-第一距离；L2-第二距离。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
请参阅图1和图2，图1为本发明中发光元件一实施例的俯视结构示意图，图2为沿图1中截取线X-X剖切的一实施例的剖面结构示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提出一种发光元件1(或称发光二极管、芯片)，其至少可包括衬底10、半导体结构20、环绕部30a、第一绝缘层30、连接电极70、第二绝缘层80和焊盘电极90。半导体结构20形成于衬底10的一侧，其它层级结构依序形成于半导体结构20上。半导体结构20包括沿堆叠方向依序堆叠于衬底10上的第一半导体层21、有源层22(或称发光层22、活性层22)和第二半导体层23。
衬底10可以是绝缘衬底，优选可以是透明材料或者半透明材料或者非透明材料所制成。在图示实施例中，衬底10为蓝宝石(Al2O3)衬底。在一些实施例中，衬底10可以是图形化的蓝宝石衬底，但不限于此。衬底10也可以是导电或者半导体材料所制成的。例如，衬底10可以是碳化硅(SiC)、硅(Si)、镁铝氧化物(MgAl2O4)、氧化镁(MgO)、锂铝氧化物(LiAlO2)、铝镓氧化物(LiGaO2)及氮化镓(GaN)中的至少一种。衬底10可以让半导体结构20发出的光线穿透。衬底10可以作为半导体结构20生长的生长衬底或者生长基板。
在一些实施例中，衬底10的上表面可以具有图形化结构(图中未示出)，该图形化结构可以提高构成半导体结构20的外部光提取效率和结晶度。可选择地，衬底10的上表面图形化结构可以形成为各种形状，例如平台、圆锥、三角锥、六角锥、类圆锥、类三角锥或类六角锥等。另外，衬底10的上表面图形化结构可以选择性地形成在各个区域处或者可以省略。该图形化结构的材料可以与衬底10的材料相同，也可以和衬底10的材料不同。例如，图形化结构的材料选择折射率低于衬底10的材料更有利于取光，可以为SiO2等。
在一些实施例中，衬底10与半导体结构20之间设有缓冲层，以减轻衬底10与第一半导体层21之间的晶格失配，以提高半导体结构20的光电特性。在一些实施例中，缓冲层可包括非故意掺杂的GaN层(undroped GaN，简称：u-GaN)或者是非故意掺杂的AlGaN层(undroped AlGaN，简称：u-AlGaN)。所述缓冲层可以是单层或多层。
进一步说明的是，本说明书中上述上、下位置上以衬底10的位置设定为界限。假定靠近衬底10的方向为下，远离衬底10的方向为上。本说明书中的上下位置设定仅限于说明图示实施例中各部件的位置关系，不代表指示或暗示其必须具有特定的方位。
半导体结构20可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)或离子电镀方法等方式形成于衬底10上。具体地，衬底10具有相对的上表面和下表面，半导体结构20形成于衬底10的上表面。其中，第一半导体层21可以从衬底10的上表面生长，有源层22(或称发光层22、活性层22)和第二半导体层23依序堆叠地生长于第一半导体层21的上表面。在另一些实施例中，半导体结构20也可以是通过结合层形成于该衬底10上，该结合层优选为透光性材料。
半导体结构20可提供特定中心发射波长的光，例如蓝光、绿光或者红光或者紫光或者紫外光。本图示实施例中以半导体结构20提供蓝光为例进行说明。在图示实施例中，半导体结构20中第一半导体层21为N型半导体层，在电源作用下可以向有源层22提供电子。在一些实施例中，第一半导体层21中N型半导体层包括N型掺杂的氮化物层。N型掺杂的氮化物层可包括一个或多个IV族元素的N型杂质。N型杂质可以是Si、Ge、Sn中的一种或其组合。
在一些实施例中，有源层22(或称发光层22、活性层22)可以是由量子阱层与量子势垒层交替地堆叠的多量子阱(multiple quantum wells，简称：MQWs)结构。有源层22可以是单量子阱结构，或者是多量子阱结构。量子势垒层可为GaN层或AlGaN层。在一些实施例中，有源层22可包括GaN/AlGaN、InAlGaN/InAlGaN或InGaN/AlGaN的多量子阱结构。为了提高有源层22的发光效率，可通过在有源层22中改变量子阱的深度、成对的量子阱和量子势垒的层数、厚度和/或其它特征来实现。
在图示实施例中，半导体结构20中第二半导体层23为P型半导体层，在电源作用下可以向有源层22提供空穴。在一些实施例中，第二半导体层23中P型半导体层包括P型掺杂的氮化物层。P型掺杂的氮化物层可包括一个或多个II族元素的P型杂质。P型杂质可以是Mg、Zn、Be中的一种或其组合。第二半导体层23可以是单层结构，也可以是多层结构，该多层结构具有不同的组成。半导体结构20的设置不限于此，依据实际需求可以选择其它种类的半导体结构20。
在一些实施例中，半导体结构20具有多个台面(mesa)，该些台面使一部分的第二半导体层23及有源层22被移除，露出部分第一半导体层21的上表面。该台面可以作为电极台面之用。该些电极台面可以位于半导体结构20的内部，或者位于半导体结构20的边缘区域，或者同时位于半导体结构20的内部和边缘区域。进一步说明，该些台面的总面积小于第一半导体层21的面积，且该些台面可以裸露第一半导体层21的部分上表面，实现第一半导体层21的电极连接。另外，该些台面设置可以使第一半导体层21的侧面或侧壁在形成时具有一倾斜角度。
在衬底10上形成半导体结构20后，通过光刻(photolithography)和蚀刻等工艺以对半导体结构20进行图案化处理，并形成导电开孔31以及环绕部30a。结合图2参阅图3，在一些实施例中，通过蚀刻后，半导体结构20中第一半导体层21可露出第一表面21a和第二表面21b。环绕部30a环绕半导体结构20，裸露半导体结构20中的第一半导体层21的第一表面21a。
环绕部30a沿着半导体结构20的一外围而形成，位于及/或围绕一或多个半导体结构20的外围。参见图2，可以理解为，在发光元件1的剖面结构中，环绕部30a主要为衬底10的裸露面(不含半导体结构20的表面)和半导体结构20的外周侧区域。
如图所示，在一些示例中，环绕部30a包含衬底10的裸露面，第一半导体层21露出的第一表面21a，以及由第一半导体层21、有源层22和第二半导体层23露出的侧表面所构成的第一外侧壁310a和第二外侧壁310b。其中，第一表面21a的一端连接至第一外侧壁310a，第一表面21a的另一端连接至第二外侧壁310b。第二外侧壁310b的一端连接至第一表面21a，第二外侧壁310b的另一端连接至第二半导体层23的表面23a。第一外侧壁310a和第二外侧壁310b倾斜于第一表面21a。
在一实施例中，第一外侧壁310a倾斜于衬底10的裸露面(图中未示出)。第一外侧壁310a与基衬底10的裸露面之间形成的倾斜角为一锐角。在一实施例中，第一外侧壁310a与基衬底10的裸露面之间形成的倾斜角为一钝角。
配合图2和图3参阅图4，第一绝缘层30位于半导体结构20上，并沿着环绕部30a形成。第一绝缘层30覆盖第二半导体层20的表面23a的部分区域，并延伸至第二外侧壁310b，且覆盖第一表面21a的部分和第一外侧壁310a，以及衬底10裸露的部分表面。第一绝缘结构30保护半导体结构20的侧壁区域，防止有源层22为后续制作工艺所破坏，进而确保发光元件1的光电性能。第一绝缘层30可包括SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO2、TaO2和MgF2中的至少一种。第一绝缘层30的厚度介于300nm与1500nm之间，以对半导体结构20的侧壁区域形成良好的绝缘保护。
第一绝缘层30露出导电开孔31。导电开孔31穿过第一绝缘层30、第二半导体层23和有源层22以露出第一半导体层21的第二表面21b，导电开孔31的一端与第一半导体层21相连接。具体地，第一半导体层21通过导电开孔31处裸露的上表面实现电性连接。导电开孔31与第二半导体层23的上表面的边缘之间具有一定的间距，以实现较好的绝缘保护及防漏电性能。第一绝缘层30可通过蒸镀、溅镀、或旋转涂布玻璃等方式形成。
在一些实施例中，如图4所示，发光元件1还可包括：透明导电层40、反射电极层50和电极包覆层60，位于半导体结构20与第一绝缘层30之间，且依序堆叠设置于第二半导体层23上。透明导电层40与第二半导体层23电性接触，反射电极层50与透明导电层40电性接触。
透明导电层40位于半导体结构20之第二半导体层23上。第一绝缘层30至少覆盖半导体结构20的边缘区域及侧壁、电极台面的侧壁，并裸露出第一半导体层21的部分表面。
透明导电层40有利于电流扩展或扩散，可以防止电流在第二半导体层23的一个区域或多个区域内发生集中的现象，从而可使电流在第二半导体层23有效地均匀分布。透明导电层40可包括铟锡氧化物(ITO)、掺锌铟锡氧化物(ZITO)、锌铟氧化物(ZIO)、镓铟氧化物(GIO)、锌锡氧化物(ZTO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺镓氧化锌(GZO)中的至少一种。透明导电层40可以为采用蒸镀或溅镀工艺以形成的ITO(铟锡氧化物半导体透明导电膜)透明导电层，也可以选用其它材料，如ZnO、石墨烯等。
在一些实施例中，还可包括于透明导电层40表面形成图案化的粗糙结构的步骤，该图案化的粗糙结构可减少透明导电层40的吸收的光量，以进一步提高透明导电层40的出光效率。
反射电极层50形成于该透明导电层40上。透明导电层40与第二半导体层23的上表面的边缘之间具有一定的间距,反射电极层50直接形成、覆盖于透明导电层40上并覆盖第二半导体层23的部分上表面。图示中，反射电极层50与第二半导体层23的部分上表面相接触，透明导电层40除了与第二半导体层23接触的部分，其它部分皆被反射电极层50所包覆。
透明导电层40到第二半导体层23上表面的边缘的距离大于反射电极层50到第二半导体层23上表面的边缘的距离。反射电极层50中至少包括Ag，鉴于反射电极层50中Ag与第二半导体层23的粘附力高于Ag与透明导电层40的粘附力，此时反射电极层50在完全包覆该透明导电层40的同时，可部分地与第二半导体层23相接触，以增加反射电极层50的粘附性，进而可防止反射电极层50在边缘发生剥落或脱落(peeling)。
在一些实施例中，反射电极层50可包含金属反射层，确保发光元件1具体较好的光电性能。在一些实施例中，反射电极层50可以包括由下至上依次堆叠的金属反射层以及至少一层扩散阻挡层。金属反射层可包括Ag和Al中的至少一种。扩散阻挡层可以是Ni、Ti、W、Pt中的一种或者是它们中的任意组合的合金或者是它们中的任意组合的叠层。
在一些实施例中，反射电极层50至少部分地与透明导电层40相接触。在一些实施例中，反射电极层50的最底层可包含有Ti、Cr,该最底层作为反射电极层50与透明导电层40之间的粘附层以加强反射电极层50与透明导电层40之间的粘附性。此时，反射电极层50为由Ti或Cr、Ag、TiWTi堆叠而成。例如，反射电极层50的最底层包含有Ti,该最底层的上方由Ag、TiWTi堆叠而成。
电极包覆层60形成于该反射电极层50上且覆盖第二半导体层23的部分上表面。在一些实施例中，在第二半导体层23的上表面，电极包覆层60的边缘与第二半导体层23的上表面的边缘之间具有一定的间距。电极包覆层60可包括Cr、Al、Ti、Pt、Au、Ni、W中的一种或它们中的任意组合的合金或它们中的任意组合的叠层。
反射电极层50在半导体结构20上的投影位于电极包覆层60在半导体结构20上的投影的范围内。此时，电极包覆层60可包覆反射电极层50的上表面及侧壁，可以对反射电极层50中的Ag进行包覆。在一些实施例中，电极包覆层60可以为金属保护层，并覆盖在反射电极层50上，用以保护反射电极层50中的Ag或Al，防止Ag或Al的迁移扩散。
在一些实施例中，电极包覆层60可作为具有电流传导作用的金属扩展层60。电极包覆层60的设置可使电流在半导体结构20中进行横向扩展，达到电流均匀分布的效果。
第一绝缘层30位于电极包覆层60上，至少覆盖半导体结构20的边缘区域、侧壁及所述电极包覆层60的侧壁和部分上表面。
如图5所示，连接电极70位于第一绝缘层30上，部分形成于环绕部30a上并与第一表面21a接触。如图所示，连接电极70覆盖第一绝缘层30所裸露的导电开孔31，进而与第一半导体层21中的第二表面21b接触，以实现电性连接。连接电极70的部分下表面可通过第一绝缘层30上的导电开孔31与第一半导体层21电性连接。如图5所示，连接电极70裸露出电极包覆层60的部分表面，该裸露的电极包覆层60的表面可作为第一半导体层21的电流传导面或者电性连接面。连接电极70可为单层或者叠层设置。连接电极70可为包含金属材料，例如Al、C、Pt、Ti、W、Zn等。
在一些实施例中，连接电极70具有高反射率，可选用高反射金属作为反射材料，如Al、Ag、Mg、Ru、Rh等，从而提升半导体结构20中发出的光穿透连接电极70时的出光反射量，提升发光元件1的光电性能。
结合图2参阅图6，第二绝缘层80位于连接电极70上，并且覆盖第一绝缘层30和连接电极70的部分表面，至少裸露出连接电极70的部分表面。如图6所示，在一些实施例中，第二绝缘层80裸露出连接电极70的部分表面。换句话说，连接电极70的部分表面未覆盖有第二绝缘层80。第二绝缘层80的厚度介于300nm与1500nm之间，以对半导体结构20的侧壁区域形成良好的绝缘保护。
第二绝缘层80的材质可以包括SiO2、SiN、Al2O3等。第二绝缘层80可以为绝缘性反射层。第二绝缘层80可以为由高折射率的介质膜和低折射率的介质膜交替堆叠而成的多层膜结构，如布拉格反射层(DBR)。其中，高折射率的介质膜的材料可以为TiO2、NB2O5、TA2O5、HfO2、ZrO2等；低折射的介质膜的材料可以为SiO2、MgF2、Al2O5、SiON等。
如图7所示，焊盘电极90位于第二绝缘层80上，包括相互分离的第一焊盘电极91和第二焊盘电极92。其中，第一焊盘电极91通过连接电极70和第一半导体层21电性连接，第二焊盘电极92穿过连接电极70与第二半导体层23电性连接。在一些实施例中，第一焊盘电极91和第二焊盘电极92具有相同的形状。在另一些实施例中，第一焊盘电极91的形状或大小和第二焊盘电极92的形状或大小不同。
图示例中，第二焊盘电极92的下表面通过连接电极70与电极包覆层60的上表面电性连接，进而与半导体结构20中的第二半导体层23电性连接。如图6所示，第二绝缘层80可包括开口部82。开口部82贯穿第二绝缘层80且至少裸露出连接电极70的部分上表面。第一焊盘电极91位于开口部82内且通过连接电极70及导电开孔31与第一半导体层21电性连接。
如图2和图7所示，在一实施例中，当发光元件1运行时，外部电源分别与第一焊盘电极91和第二焊盘电极92电连接，电流被注入至发光元件1中。在发光元件1中，通过连接电极70进行电流扩展，经由连接电极70注入至半导体结构20中的第一半导体层21和第二半导体层23中。为了改善发光元件1中电流分布的均匀性，在半导体结构20的外周侧区域设有若干导电开孔31(如图2所示)，以增加半导体结构20边缘区域的出光率，提升发光元件1的发光亮度和出光均匀性。
如图1所示，自发光元件1的俯视图观之，发光元件1包括若干个相对的第一边20a和若干个相对的第二边20b，以及连接第一边20a和第二边20b的第一角落20c。从图示观之，邻近的第一边20a和第二边20b大致呈垂直设置，并通过第一角落20c进行连接。连接电极70的一部分与位于邻近第一边20a或者第二边20b的第一表面(图2中为远离第二焊盘电极92一侧的表面)接触，且该部分的连接电极70与邻近的第一边20a或者第二边20b的第一表面之间具有第一水平宽度D1。第一水平宽度D1是4微米至12微米(包含端点数值)。第一水平宽度D1最小为4微米，最大为12微米。可以理解为，连接电极70的一部分与位于邻近第一边20a的第一表面的距离和接电极70的一部分与位于邻近第二边20b的第一表面的距离相等。亦即，连接电极70的一部分与邻近的第一边20a或者第二边20b大致呈平行设置，注入至发光元件1中的电流在该区域可实现均匀扩展，不致发生电流集中而影响出光。
连接电极70的另一部分与位于邻近第一角落20c的第一表面(图2中为远离第二焊盘电极92一侧的表面)接触，且该部分的连接电极70与邻近第一角落20c的第一表面之间具有第二水平宽度D2。第二水平宽度D2介于0微米与4微米之间(不包含端点数值)。第二水平宽度D2为小于4微米。第一水平宽度D1小于第二水平宽度D2。
请再次参阅图1，连接电极70与半导体结构20中的第一半导体层21的第一表面21a相接触的面积自邻近的第一边20a或者第二边20b向邻近的第一角落20c逐渐增大。亦即，连接电极70的一部分与邻近第一角落20c的接触面积大于连接电极70的另一部分与邻近的第一边20a或者第二边20b的接触面积。邻近的第一边20a和第二边20b之间的第一角落20c可作为发光元件1中的电流传导区域，此种设置有利于邻近的第一边20a和第二边20b的拐角处(如第一角落20c)避免电流集中和膜层堆叠过于集中，导致后续封装等制程时在该区域发生应力集中，使得膜层产生分层而影响芯片的品质。
与现有的同类型的发光元件相比，本发明实施例所提供的发光元件1整体所形成的图形更为简单，制程操作较易控制，制程稳定性高。第一焊盘电极91和第二焊盘电极92在半导体结构20发光区的面积占比变大，P/N电极共晶区的面积随之增大，提升了发光元件1的可靠性。
结合图1、图2参见图8，图8为图2所示发光元件一变形实施例的剖面结构示意图。在一些实施例中，发光元件1还可包括第三绝缘层100，位于透明导电层40与反射电极层50之间，且包覆透明导电层40，第三绝缘层100与反射电极层50形成DBR(布拉格反射镜)结构，从而提高半导体结构20的出光反射率，提升发光元件1的亮度。第三绝缘层100的材质优选为二氧化硅(SiO2)。
请再次参阅图2和图8。发光元件1包括若干个相对的第一边20a和若干个相对的第二边20b，以及连接第一边20a和第二边20b的第一角落20c。半导体结构20包括第一外侧壁310a和第二外侧壁310b。邻近第一边20a或者所述第二边20b的第一表面21a的第一外侧壁310a和第二外侧壁310b之间具有第一距离L1，邻近第一角落20c的第一表面21a的第一外侧壁310a和第二外侧壁310b之间具有第二距离L2，所述第一距离L1小于所述第二距离L2。在发光元件1中，第一角落20c与半导体结构20中台面(mesa)之间的间距大于第一边20a或者所述第二边20b与半导体结构20中台面(mesa)之间的间距，有益于半导体结构20中台面的角落处电流的快速扩展，避免电流集中的不利影响。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的发光元件及发光模块具有良好的光电特性和产品稳定性。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如发光二极管、半导体结构、透明导电层、绝缘层、反射层、保护层、接触电极、焊盘电极等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“上表面”、“左边”、“右边”、“侧壁”、“正上方”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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。
Claims (18)
1.一种发光元件，其特征在于，包括：
半导体结构，其包括依序堆叠的第一半导体层、有源层和第二半导体层；
环绕部，环绕所述半导体结构，裸露所述半导体结构的所述第一半导体层的第一表面；
第一绝缘层，位于所述半导体结构上；
连接电极，位于所述第一绝缘层上，部分形成于所述环绕部上并与所述第一表面接触；
其中，所述发光元件包括第一边、第二边以及连接所述第一边和所述第二边之间的第一角落，所述连接电极的一部分与位于邻近所述第一边或所述第二边的第一表面接触并具有第一水平宽度，所述连接电极的另一部分与位于邻近所述第一角落的第一表面接触并具有第二水平宽度，所述第一水平宽度小于所述第二水平宽度。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于：所述第一水平宽度为4微米至12微米，所述第二水平宽度介于0微米与4微米之间。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于：所述环绕部包括与所述第一表面连接的第一外侧壁和第二外侧壁，所述第二外侧壁的一端连接所述第一表面，所述第二外侧壁的另一端连接所述第二半导体层的表面。
4.根据权利要求3所述的发光元件，其特征在于：所述第一绝缘层至少覆盖所述第二外侧壁和所述第一表面的部分。
5.根据权利要求3所述的发光元件，其特征在于：邻近所述第一边或者所述第二边的所述第一表面的第一外侧壁和第二外侧壁之间具有第一距离，邻近所述第一角落的所述第一表面的第一外侧壁和第二外侧壁之间具有第二距离，所述第一距离小于所述第二距离。
6.一种发光元件，其特征在于，包括：
半导体结构，其包括依序堆叠的第一半导体层、有源层和第二半导体层；
环绕部，环绕所述半导体结构，裸露所述半导体结构的所述第一半导体层的第一表面；
连接电极，部分形成于所述环绕部上与所述第一表面接触；
其中，所述发光元件包括第一边、第二边以及连接所述第一边和第二边的第一角落，所述连接电极与所述第一表面接触的面积自所述第一边或所述第二边向所述第一角落逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的发光元件，其特征在于：所述发光元件还包括第一绝缘层，位于所述半导体结构上；所述连接电极位于所述第一绝缘层上，部分形成于所述环绕部上并与所述第一表面接触。
8.根据权利要求1或7所述的发光元件，其特征在于：所述发光元件还包括：
第二绝缘层，位于所述连接电极上，并且覆盖所述第一绝缘层和所述连接电极的部分表面；以及
焊盘电极，位于所述第二绝缘层上，包括相互分离的第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极通过所述连接电极和所述第一半导体层电性连接，所述第二焊盘电极穿过所述连接电极和所述第二半导体层电性连接。
9.根据权利要求8所述的发光元件，其特征在于：所述第一绝缘层至少包括SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN、HfO2、TaO2和MgF2中的一种或其组合，所述第二绝缘层至少包括SiO2、SiNx、Al 2O3、TiO2中的一种或其组合。
10.根据权利要求8所述的发光元件，其特征在于：所述第一绝缘层的厚度介于300nm与1500nm之间，所述第二绝缘层的厚度介于300nm与1500nm之间。
11.根据权利要求8所述的发光元件，其特征在于：所述第二绝缘层为绝缘性反射层，其由具有不同的高折射率的介质膜和不同的低折射率的介质膜交替堆叠而成。
12.根据权利要求8所述的发光元件，其特征在于：所述第二绝缘层包括开口部，贯穿所述第二绝缘层，至少裸露出所述连接电极的部分上表面；所述第一焊盘电极位于所述开口部内且通过所述连接电极和所述第一半导体层电性连接。
13.根据权利要求8所述的发光元件，其特征在于：所述发光元件还包括：
透明导电层，位于所述第二半导体层上；以及
反射电极层和电极包覆层，依序堆叠于所述第一绝缘层上或所述透明导电层上；
其中，所述第一绝缘层位于所述电极包覆层上，至少覆盖所述半导体结构的边缘区域、侧壁及所述电极包覆层的侧壁和部分上表面。
14.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于：所述电极包覆层包覆所述反射电极层，所述反射电极层在所述半导体结构上的投影位于所述电极包覆层在所述半导体结构上的投影的范围内。
15.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于：还包括第三绝缘层，位于所述透明导电层与所述反射电极层之间，且包覆所述透明导电层，所述第三绝缘层与所述反射电极层形成DBR结构。
16.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于：所述反射电极层包括由下至上依次堆叠的金属反射层以及至少一层扩散阻挡层，所述反射电极层包括Ag和Al中的至少一种，所述扩散阻挡层包括Ni、Ti、W、Pt中的一种或它们中的任意组合的合金或它们中的任意组合的叠层。
17.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于：所述电极包覆层包括Cr、Al、Ti、Pt、Au、Ni、W中的一种或它们中的任意组合的合金或它们中的任意组合的叠层。
18.一种发光模块，其特征在于：所述发光模块包括如权利要求1-17任一权利要求所述的发光元件。
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| CN202311055436.6A CN117133845A (zh) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | 发光元件及发光模块 |
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