本公開的示例性實施例涉及一種發光裝置,并且更具體地涉及一種具有高電流擴散效率以在發光效率和可靠性方面提供良好性質的發光裝置。
背景技術:
通常,諸如發光二極管的發光裝置包括供應電子的n型半導體層、供應空穴的p型半導體層以及插置在n型半導體層與p型半導體層之間的活性層。n型和p型電極分別形成在n型半導體層和p型半導體層上,以接收來自外部電源的電功率。
另一方面,基于氮化物半導體的p型半導體層相比n型半導體層具有較低的導電率。因此,電流不會在p型半導體層中有效地擴散,由此導致半導體層的某個區域中產生電流擁擠。當半導體層中發生電流擁擠時,發光二極管變得容易進行靜電放電并且可遭遇漏電和效率降低。為了實現有效的電流擴散,諸如氧化銦錫(ITO)電極的透明電極形成在p型半導體層上且p型電極形成在ITO層上。
技術實現要素:
【技術問題】
本公開的示例性實施例提供了一種配置成實現水平方向上的均勻電流擴散的發光裝置。
本公開的示例性實施例提供了一種發光裝置,其包括第二電極、透明電極以及相關地連接至彼此以改進結構和電穩定性的電流阻擋層。
本公開的示例性實施例提供了一種改進引線鍵合的可結合性的發光裝置。
【技術方案】
根據本發明的一個方面,發光裝置包括:第一導電型半導體層;臺面,其設置在第一導電型半導體層上并且包括活性層以及設置在活性層上的第二導電型半導體層;電流阻擋層,其部分地設置在臺面上;透明電極,其設置在臺面上并且至少部分地覆蓋電流阻擋層;第一電極,其與第二導電型半導體層絕緣并且包括第一電極墊和從第一電極墊延伸的第一電極延伸部分;第二電極,其設置在電流阻擋層上以電連接至透明電極并且包括第二電極墊和從第二電極墊延伸的第二電極延伸部分;以及絕緣層,其部分地設置在第一電極下方的區域中,其中臺面包括至少一個溝槽,該溝槽形成在臺面的側表面上使得第一導電型半導體層通過該溝槽而部分地露出;該絕緣層包括至少部分地露出所露出的第一導電型半導體層的開口;該第一電極延伸部分包括至少一個延伸接觸部分,其穿過開口接觸第一導電型半導體層;以及第二電極延伸部分包括遠端,該遠端所具有的寬度不同于第二電極延伸部分的平均寬度。
第二電極延伸部分的遠端的寬度可以大于第二電極延伸部分的平均寬度。
第二電極延伸部分的遠端可以具有圓形形狀,其直徑大于第二電極延伸部分的寬度。
第二電極延伸部分可以包括從第二電極延伸部分的延伸方向彎曲的附加延伸部分,且該附加延伸部分可以遠離第一電極延伸部分彎曲。
附加延伸部分可以形成為具有預定曲率的弧形形狀。
該附加延伸部分可以朝發光裝置的一個角部彎曲。
第一電極墊和第二電極墊可以設置在穿過發光結構的中心的縱向線上;第一電極墊可以設置成鄰近于發光裝置的第一側表面;以及第二電極墊可以設置成鄰近于發光裝置的與其第一側表面相對的第三側表面。
第一電極延伸部分可以沿著發光裝置的第二側表面朝向第一側表面延伸,該第二側表面設置在發光裝置的第一側表面與第三側表面之間;以及第二電極延伸部分可以設置成比發光裝置的第二側表面更靠近發光裝置的與發光裝置的第二側表面相對的第四側表面并且可以朝向其第三側表面延伸。
從第二電極墊至發光裝置的第四側表面的最短距離可以與從第二電極延伸部分的遠端至發光裝置的第四側表面的最短距離相同。
絕緣層的開口可以包括沿著第二側表面形成的多個開口,多個開口以恒定間隔設置。
從第一電極延伸部分至第二電極延伸部分的最短距離可以大于從第二電極延伸部分的遠端至第一電極墊的距離。
絕緣層的開口之間的距離可以為絕緣層的露出溝槽開口的寬度的三倍或三倍以上。
電流阻擋層可以包括設置在第二電極墊下方的墊-電流阻擋層以及設置在第二電極延伸部分下方的延伸部分-電流阻擋層。
透明電極可以包括設置在墊-電流阻擋層上的第一開口;第二電極墊可以設置在墊-電流阻擋層上以填充第一開口并同時部分地覆蓋設置在墊-電流阻擋層上的透明電極;以及第二電極墊的上表面可以具有對應于墊-電流阻擋層的上表面和設置在電流阻擋層上的透明電極的上表面的表面輪廓。
墊-電流阻擋層可以包括露出第二導電型半導體層的第二開口;第二電極可以穿過第二開口接觸第二導電型半導體層;第二開口可以設置在第一開口的區域中;以及第二電極的上表面可以包括設置成對應于第一開口的第一凹陷部以及設置成對應于第二開口的第二凹陷部。
電流阻擋層可以包括由第二開口圍繞的第一區域以及圍繞第二開口的第二區域;以及第二電極的上表面可以設置在電流阻擋層的第一區域中并且可以包括從第二凹陷部的下表面突出的突出部。
絕緣層可以設置在臺面上;該臺面可以包括形成在其側表面上的至少一個溝槽使得第一導電型半導體層通過該溝槽部分地露出;以及絕緣層的開口可以至少部分地露出通過該溝槽露出的第一導電型半導體層。
第一電極墊和第一電極延伸部分可以設置在臺面上,且延伸部分-接觸部分可以與通過該溝槽露出的第一導電型半導體層形成為歐姆接觸。
絕緣層可以設置在第一導電型半導體層上,且延伸部分-接觸部分可以包括第一延伸部分-接觸部分和第二延伸部分-接觸部分,其中第一延伸部分-接觸部分可以設置為沿著臺面的一個側表面且第二延伸部分-接觸部分可以設置成鄰近于臺面的一個角部以便鄰近于第一電極墊。
該基板可以包括形成在其至少一個側表面上并且具有在其水平方向上延伸的帶狀物形狀的多個改型區域,且該基板的最下層改型區域與下表面之間的距離可以小于該基板的最上層改型區域與上表面之間的距離。
【有利效果】
根據示例性實施例,發光裝置包括第一電極墊,第一電極墊沿發光結構的縱向方向設置在該發光結構的中心區域中,由此改進電極形成工藝、封裝工藝等的效率。
另外,根據示例性實施例,發光裝置包括第一電極延伸部分,第一電極延伸部分通過接觸點接觸第一導電型半導體層,由此最小化橫向光損耗并同時改進電流擴散效率。
另外,在根據示例性實施例的發光裝置中,第二電極延伸部分具有形成為弧形形狀的附加延伸部分,并且因此可形成得盡可能長,并同時維持第二電極延伸部分與第一電極墊之間的距離,由此防止第二電極延伸部分的遠端處產生電流擁擠。
另外,在根據示例性實施例的發光裝置中,第二電極墊設置在具有開口的透明電極上,且透明電極的部分插置在電流阻擋層與第二電極墊之間,由此改進第二電極的結構和電可靠性。
另外,發光裝置改進引線鍵合至發光裝置的第二電極時的結合的導線可結合性,由此提供具有良好可靠性的發光裝置封裝。
附圖說明
圖1和圖1b是根據本公開的一個示例性實施例的發光裝置的平面圖。
圖2(a)至圖2(c)是根據本公開的示例性實施例的發光裝置的截面圖。
圖3至圖6是根據本公開的示例性實施例的發光裝置的第二電極、電流阻擋層和透明電極的各種改型的放大平面圖和放大截面圖。
圖7和圖8是根據本公開的示例性實施例的發光裝置的第一電極、透明電極和絕緣層的各種改型的放大平面圖。
圖9(a)和圖9(b)是根據本公開的示例性實施例的發光裝置的第一電極延伸部分和第二電極延伸部分的各種改型的平面圖。
圖10是根據本公開的其它示例性實施例的發光裝置的截面圖。
圖11是根據本公開的其它示例性實施例的發光裝置的平面圖。
圖12是根據本公開的其它示例性實施例的發光裝置的平面圖。
圖13是根據本公開的其它示例性實施例的發光裝置封裝的截面圖。
圖14是描繪實例中的電流阻擋層、透明電極和第二電極的結構的效果的圖形。
具體實施方式
在下文中,將參考附圖詳細地描述本公開的示例性實施例。通過實例提供以下實施例以便向本公開所涉及領域的技術人員全面傳達本公開的精神。因此,本公開不限于本文所公開的實施例并且還可以不同形式實施。在附圖中,為了清楚和描述目的,可夸大元件的寬度、長度、厚度等。當元件稱為“設置在另一個元件上方”或“設置在另一個元件上”時,其可直接“設置在另一個元件上方”或直接“設置在另一個元件上”,或可存在介入元件。在整個說明書中,相同的元件符號表示具有相同或類似功能的相同元件。
在下文中,將參考圖1a至圖9描述根據本公開的示例性實施例的發光裝置。
圖1a和圖1b是根據本公開的一個示例性實施例的發光裝置的平面圖,其中圖1a示出了放大區域(α)、線A-A'、線B-B'、線C-C'和線D-D'的位置,且圖1b示出了部件之間的寬度或距離A1、A2、A3、A4、D1和D2。圖2(a)至圖2(c)分別是沿著線A-A'、B-B'和C-C'截取的截面圖。圖3示出了根據本公開的示例性實施例的發光裝置的第二電極的放大平面圖和放大截面圖,且圖4至圖6是根據本公開的示例性實施例的發光裝置的第二電極的各種改型的放大平面圖和放大截面圖。圖7是根據本公開的示例性實施例的發光裝置的第一電極的截面圖,且圖8是根據本公開的示例性實施例的發光裝置的第一電極的改型的截面圖。圖9(a)和圖9(b)是根據本公開的示例性實施例的發光裝置的第一電極延伸部分和第二電極延伸部分的平面圖。
參考圖1a至圖9,發光裝置包括發光結構120、電流阻擋層130、透明電極140、第一電極150和第二電極160。發光裝置可以進一步包括基板110和絕緣層170。另外,發光裝置可以包括第一至第四側表面101、102、103、104。發光裝置可以具有帶有不同的縱向和橫向長度的矩形形狀,但不限于此。
基板110可以是絕緣或導電基板。另外,基板110可以是用于發光結構120的生長的生長基板,并且可以包括藍寶石基板、碳化硅基板、硅基板、氮化鎵基板、氮化鋁基板等。在其它示例性實施例中,基板110可以為用于支撐發光結構120的輔助基板。例如,基板110可以是藍寶石基板,特別是圖案化藍寶石基板(PSS),其上表面具有預定圖案,且在此情況中,基板110可以包括其上表面上的多個突出部110p。
另外,基板110可以包括沿其水平方向從基板110的至少一個側表面延伸的至少一個改型區域111。改型區域111可以形成在分割基板110的過程中以個性化地處理發光裝置。例如,可以通過使用隱形激光對基板110進行內部處理而形成改型區域111。在此,從基板110的最下層改型區域111至下表面的距離可以小于從基板110的最上層改型區域111至上表面的距離。考慮通過發光裝置的側表面發射的光,可以通過激光處理在基板110的相對下部處形成改型區域111,由此進一步改進產生在發光結構120中的光的提取效率。
在此示例性實施例中,第一導電型半導體層121將被說明為設置在基板110上。然而,當基板110是用于半導體層121、123、125的生長的生長基板時,可以在生長半導體層121、123、125之后通過物理和/或化學工藝去除基板100。
發光結構120可以包括第一導電型半導體層121、設置在第一導電型半導體層121上的第二導電型半導體層125以及設置在第一導電型半導體層121與第二導電型半導體層125之間的活性層123。另外,發光結構120可以包括設置在第一導電型半導體層121上并且包括活性層123和第二導電型半導體層125的臺面120m。
第一導電型半導體層121、活性層123和第二導電型半導體層125可以通過本領域中已知的典型方法(諸如MOCVD)在腔室中生長。另外,第一導電型半導體層121、活性層123以及第二導電型半導體層125可以包括III-V族氮化物半導體材料,例如,諸如(Al、Ga、In)N的氮化物半導體材料。第一導電型半導體層121可以包括n型摻雜劑(例如,Si、Ge和Sn),且第二導電型半導體層125可以包括p型摻雜劑(例如,Mg、Sr和Ba),或反之亦然。活性層123可以包括多量子井(MQW)結構,且活性層的組成比可以調節為理想波長帶中的光。具體地,在此示例性實施例中,第二導電型半導體層125可以是p型半導體層。
臺面120m放置在第一導電型半導體層121的某個區域中使得第一導電型半導體層121可在其中未形成臺面120m的區域中露出。臺面120m可以通過部分地蝕刻第二導電型半導體層125和活性層123而形成。雖然臺面120m可以具有例如不受限制的任何形狀,但是臺面120m可以沿著第一導電型半導體層121的側表面形成,如附圖中所示。臺面120m可以具有傾斜側表面或垂直于第一導電型半導體層121的上表面的側表面。在此示例性實施例中,臺面120m可以包括在其側表面上凹陷的至少一個溝槽120g。溝槽120g可以沿著發光裝置的至少一個側表面形成。例如,多個溝槽120g可以沿著發光裝置的第二側表面102形成,如圖1a中所示。多個溝槽120g可以基本上恒定間隔設置。
臺面120m可以進一步包括形成在其側表面上的粗糙圖案(未示出)。另外,第一導電型半導體層121和基板110還可以進一步包括形成在其側表面上的粗糙圖案(未示出)。粗糙圖案可以通過諸如干式蝕刻和/或濕式蝕刻的各種圖案化方法而形成。另外,粗糙圖案可以隔離工藝形成,通過隔離工藝將晶片分割為單獨的發光裝置。運用此結構,發光裝置可改進光提取效率。應理解的是,其它實施方案也是可能的。對于具有其它結構(例如,垂直結構)代替橫向結構的發光裝置,可以不露出第一導電型半導體層121的上表面。
電流阻擋層130至少部分地設置在第二導電型半導體層125上。電流阻擋層130可以設置成對應于第二導電型半導體層125上的第二電極160。電流阻擋層130可以包括墊-電流阻擋層131和延伸部分-電流阻擋層133。墊-電流阻擋層131和延伸部分-電流阻擋層133可以設置成對應于第二電極墊161和第二電極延伸部分163。在此結構中,墊-電流阻擋層131可以設置成鄰近于發光裝置的第一側表面101,且延伸部分-電流阻擋層133可以設置成從第一側表面101延伸朝向第三側表面103,如附圖中所示。
電流阻擋層130可防止通過將從第二電極160供應的電流直接傳遞至半導體層引起的電流擁擠。因此,電流阻擋層130可以展現出絕緣性質并且可以包括絕緣材料且由單層或多層構成。例如,電流阻擋層130可以包括SiOx或SiNx,或可以包括分布式布拉格反射器,其中具有不同折射率的絕緣材料堆疊在彼此上方。電流阻擋層130可以具有透光率或光反射率,或可以具有選擇性光發射率。
另外,電流阻擋層130可以具有大于形成在電流阻擋層130上的第二電極160的面積。運用此結構,第二電極160可以設置在其中形成電流阻擋層130的區域中。另外,電流阻擋層130可以具有傾斜側表面,由此可降低剝離或電動斷開電流阻擋層130的角部(即,傾斜部分)處的透明電極140的風險。
透明電極140可以設置在第二導電型半導體層125上并且覆蓋第二導電型半導體層125的上表面的部分和電流阻擋層130的部分。透明電極140可以包括部分地露出墊-電流阻擋層131的開口140a。開口140a可以設置在墊-電流阻擋層131上且透明電極140可以部分地覆蓋墊-電流阻擋層131。另外,開口140a的側表面可以通常沿著墊-電流阻擋層131的側表面形成。
透明電極140可以包括可透光且導電材料,諸如導電氧化物或可透光金屬層。另外,透明電極140可以包括ITO(氧化銦錫)、ZnO(氧化鋅)、ZITO(氧化鋅銦錫)、ZIO(氧化鋅銦)、ZTO(氧化鋅錫)、GITO(鎵銦錫氧化物)、GIO(氧化鎵銦)、GZO(氧化鎵鋅)、AZO(摻鋁氧化鋅)、FTO(氟錫氧化物)和Ni/Au堆疊結構中的至少一種。另外,透明電極140可以與第二導電型半導體層125形成歐姆接觸。在此示例性實施例中,因為第二電極160不直接接觸第二導電型半導體層125,所以電流可更有效地擴散通過透明電極140。下文將參考圖3更詳細地描述透明電極140。
透明電極140可以包括形成在臺面120m的溝槽120g周圍的凹陷部。如圖1a的放大圓中所示,透明電極140的凹陷部可以沿著臺面120m的溝槽120g形成。運用其中透明電極140包括凹陷部的結構,透明電極140的邊線還可以沿著臺面120m的邊線形成。運用其中凹陷部形成在透明電極140上的結構,可防止歸因于在制造發光裝置時在溝槽120g的側表面上形成透明電極140而產生的電短路。
第二電極160設置在第二導電型半導體層125上,使得第二電極160的至少一部分設置在電流阻擋層130所放置的區域中。第二電極160可包括第二電極墊161和第二電極延伸部分163,其可分別設置在墊-電流阻擋層131和延伸部分-電流阻擋層133上。因此,透明電極140的一部分可插置于第二電極160與電流阻擋層130之間。第二電極墊161可設置在透明電極140的開口140a上。第二電極墊161可鄰接透明電極140,且透明電極140的開口140a的側表面可至少部分地鄰接第二電極墊161。第二電極墊161可設置成通過高效地擴散電流來允許光發射穿過發光裝置的活性層的整個表面,而不會限制于此。例如,如附圖所示,第二電極墊161可被設置成鄰近與第三表面103相對的第一側表面101,其中第一電極墊151鄰近該第三表面。
第二電極延伸部分163從第二電極墊161延伸出來。在該示例性實施例中,第二電極延伸部分163可從第二電極墊161朝向第三側表面103延伸。此外,第二電極延伸部分163的延伸方向可根據第二電極延伸部分163的延伸而改變。例如,第二電極延伸部分163的遠端可彎曲以被導向至發光裝置的第三側表面103與第四側表面104之間的空間。通過將第一電極墊151與第二電極延伸部分163之間的距離考慮在內,可以以各種方式對該結構進行設計。透明電極140插置于第二電極延伸部分163的至少一部分與延伸部分-電流阻擋層133之間,由此使得第二電極延伸部分163與透明電極140相接觸以電連接至該透明電極。
此外,第二電極延伸部分163可包括附加延伸部分163a,其沿著與第二電極延伸部分163的延伸方向不同的方向進行彎曲。在此,附加延伸部分163a可遠離第一電極延伸部分153彎曲。此外,附加延伸部分163a可朝向發光裝置的一個角部進行彎曲,例如,朝向第三側表面103與第四側表面104之間的角部進行彎曲。如圖1a所示,第二電極延伸部分163的附加延伸部分163a可具有弧形形狀,其具有預定的曲率半徑。雖然較長的第二電極延伸部分163可提供進一步改善的電流擴散效率,但是從第二電極延伸部分163的遠端163e至第一電極墊151的過短的距離可能會在第二電極延伸部分163的遠端163e處引起電流擁擠。根據該示例性實施例,第二電極延伸部分163彎曲,且附加延伸部分163a形成為具有預定曲率半徑的弧形形狀,由此使得第二電極延伸部分163與第一電極墊151之間的距離保持在預定值或以上。通過該結構,發光裝置可防止在第二電極延伸部分163的遠端163e處發生電流擁擠。
此外,第二電極延伸部分163的遠端163e可包括寬度大于第二電極延伸部分163的平均寬度的部分。例如,如圖9(b)所示,第二電極延伸部分163的遠端163e可形成為圓形形狀,其直徑大于第二電極延伸部分163的寬度。在該實施例中,遠端163e的直徑可比第二電極延伸部分163的寬度大約0.5μm至5μm。然而,應理解的是,其他實施方式也是可能的,且第二電極延伸部分163的遠端163e的形狀可變型為各種形狀,包括多邊形形狀、橢圓形形狀、圓弧形形狀等。
采用第二電極延伸部分163的遠端163e具有相對較大寬度的結構,可以改善圍繞第二電極延伸部分163的遠端163e擴散的電流。此外,第二電極延伸部分163的遠端163e具有增大面積,由此使得在防止第二電極延伸部分163的遠端163e處的接觸電阻增加的同時,有效地防止發光裝置由于第二電極延伸部分163在第二電極延伸部分163的遠端163e處與透明電極140相分離而發生故障。由于第二電極160通常通過光蝕刻形成,因此存在有問題,原因在于無法繞著第二電極160的遠端163e進行高效的顯影。然而,在第二電極延伸部分163的遠端163e具有相對較大面積的結構中,可在光蝕刻時進一步提供工藝余量,由此防止在形成第二電極160的過程中發生故障。因此,發光裝置可具有進一步改善的可靠性。
第二電極160的布置并不限于此,且其可根據發光裝置的形狀以各種方式進行變型和改變。
第二電極160可包括金屬材料(例如,Ti、Pt、Au、Cr、Ni、Al等),并可由單個層或多個層組成。例如,第二電極160可包括Ti/Au層、Ti/Pt/Au層、Cr/Au層、Cr/Pt/Au層、Ni/Au層、Ni/Pt/Au層和Cr/Al/Cr/Ni/Au層的金屬堆疊結構中的至少一個。
接下來,參照圖3,將對墊-電流阻擋層131、透明電極140和第二電極墊161之間的互連關系進行更詳細的描述。
如圖3(a)和圖3(b)所示,墊-電流阻擋層131在平面圖上通常可具有圓形形狀。替代地,墊-電流阻擋層131可形成為各種形狀,包括多邊形形狀,并可形成為在平面圖上與第二電極墊161相對應的類似形狀。透明電極140可覆蓋墊-電流阻擋層131的側表面及其上表面的一部分,特別地,該部分為繞著墊-電流阻擋層131的外邊緣的部分。在透明電極140部分地覆蓋墊-電流阻擋層131的結構中,由透明電極140的上表面和墊-電流阻擋層131的上表面組成的表面輪廓可能會變成圓形或階梯形輪廓,而不是平坦輪廓。
透明電極140的開口140a的至少一部分可設置在墊-電流阻擋層131上,而且,在該示例性實施例中,開口140a的形狀可與電流阻擋層130的外邊緣的形狀相對應。例如,如圖3所示,在墊-電流阻擋層131具有圓形形狀的結構中,透明電極140覆蓋圍繞其圓形邊緣的區域,使得開口140a可形成為圓形形狀。開口140a形成為與墊-電流阻擋層131的外邊緣的形狀相對應的形狀,由此防止透明電極140剝離電流阻擋層130。應理解的是,開口140a并不限于此,且可具有各種形狀。此外,開口140a可設置為多個。
第二電極墊161與第二導電型半導體層125之間的接觸電阻高于透明電極140與第二導電型半導體層125之間的接觸電阻。因此,當通過第二電極墊161供應電流時,該電流可能會流向具有低電阻的透明電極140,并可由透明電極140在水平方向上進行有效的擴散。此外,在該示例性實施例中,第二電極墊161并不與第二導電型半導體層125直接相接觸,由此實現更有效的電流擴散。
第二電極160可填充第一開口140a以與電流阻擋層130相接觸,并可進一步部分地覆蓋設置在電流阻擋層130上的透明電極140。相應地,第二電極160,特別是第二電極墊161,與透明電極140相接觸。在此,第二電極墊161的水平面積可大于透明電極140的開口140a的面積,由此使得開口140a可被第二電極墊161覆蓋。如圖3所示,第二電極墊161可形成為具有半徑R1的圓形形狀,而透明電極140的開口140a可形成為具有半徑R2的圓形形狀。R1大于R2。R1和R2的大小可被調整以為充分的引線鍵合提供區域,以及防止第二電極墊161與透明電極140相分離。R1可比R2大約5μm至15μm。例如,第二電極墊161可具有約為35μm的半徑R1,而透明電極140的開口140a可具有約為25μm的半徑R2。
第二電極墊161可形成為具有非平面上表面。具體地,第二電極墊161的上表面可具有與透明電極140的上表面和墊-電流阻擋層131的上表面的表面輪廓相對應的表面輪廓。換言之,第二電極墊161可設置在透明電極140和墊-電流阻擋層131上,其中透明電極140和墊-電流阻擋層131具有非平坦表面輪廓,因此具有圓形或階梯形表面。如圖3所示,第二電極墊161的上表面可包括至少一個凹陷部161g,其設置在開口140a所放置的區域中。因此,第二電極墊161的上表面可具有階梯形表面。特別地,凹陷部161g可形成為如圖3(a)所示的圓形形狀。相應地,在第二電極墊161于其中形成為圓形形狀的結構中,第二電極墊161的外邊緣和凹陷部161g的邊緣可形成為同心圓形狀。
在第二電極墊161具有非平坦表面輪廓的結構中,導線與第二電極墊161之間的結合性可在引線鍵合第二電極墊161的上表面之后獲得改善。通過該結構,發光裝置可有效地防止導線在引線鍵合至第二電極墊161的區域中斷開。此外,第二電極墊161設置在具有非平坦表面輪廓的透明電極140和墊-電流阻擋層131上,由此防止第二電極墊161從電流阻擋層130和/或透明電極140剝離出來。換言之,由于與第二電極墊161于其中形成在平坦表面中的結構相比,第二電極墊161可更穩定地設置在第二電極墊161于其中形成在階梯形或圓形表面上的結構中,因此可防止第二電極墊161從其剝離出來。此外,由于透明電極140的一部分插置于墊-電流阻擋層131與第二電極墊161之間,因此透明電極140可更穩定地進行設置,由此防止透明電極140發生分離。相應地,第二電極160、電流阻擋層130和透明電極140之間的結構穩定性可獲得改善。
圖4至圖6是示出了根據本公開的各種示例性實施例的電流阻擋層、透明電極和第二電極的平面圖和剖視圖。在以下的示例性實施例中,組件的參考標號將使用不同的百位數進行標注。例如,在圖3中,電流阻擋層以130進行標注,而在圖4中,電流阻擋層將以230進行標注。這是為了便于描述,且各組件的物理特性與上述的相應組件的物理特性相同。
首先,參照圖4,根據該示例性實施例,透明電極240可包括第一開口240a,且墊-電流阻擋層231可包括露出第二導電型半導體層125的第二開口231a。因此,第二電極墊261通過第二開口231a與第二導電型半導體層125相接觸。
第二開口231a可設置在第一開口240a所放置的區域中,且透明電極240可覆蓋墊-電流阻擋層231的外邊緣區域。相應地,形成了階梯形表面輪廓,其由透明電極240的上表面、墊-電流阻擋層231的上表面和第二開口231a下方的第二導電型半導體層125的上表面組成。相應地,第二電極墊261的上表面可包括被設置成與第一開口240a相對應的第一凹陷部261ga和被設置成與第二開口231a相對應的第二凹陷部261gb。
在該示例性實施例中,第二電極墊261的水平面積可大于透明電極240的第一開口240a的面積,且第一開口240a的水平面積可大于第二開口231a的水平面積。因此,開口240a、231a可被第二電極墊261覆蓋。如圖4所示,第二電極墊261可形成為具有半徑R1的圓形形狀,透明電極240的第一開口240a可形成為具有半徑R2的圓形形狀,且第二開口231a可形成為具有半徑R3的圓形形狀。在此,R1大于R2,R2大于R3。R1至R3的大小可被調整以為充分的引線鍵合提供區域,以及防止第二電極墊261與透明電極240相分離。
由于墊-電流阻擋層231包括第二開口231a,因此更多的階梯形部分和彎曲部分形成在第二電極墊261的上表面上。通過該結構,第二電極墊261可更穩定地進行設置,并在引線鍵合之后允許導線更穩定地結合至其。
接下來,參照圖5,在該示例性實施例中,透明電極340包括第一開口340a,且墊-電流阻擋層331可包括露出第二導電型半導體層125的第二開口331a。此外,透明電極340可覆蓋墊-電流阻擋層331。特別地,如圖5所示,透明電極340可覆蓋墊-電流阻擋層331的第二開口331a的側表面。因此,第二電極墊361可通過第二開口331a和第一開口340a與第二導電型半導體層125相接觸。
第二電極墊361的上表面可包括凹陷部361g,其被設置成與第一開口340a相對應。根據該示例性實施例,墊-電流阻擋層331在覆蓋透明電極340的同時包括第二開口331a。因此,第二電極墊361的上表面可包括凹陷部361g,其深度大于墊-電流阻擋層331的厚度。此外,第二電極墊361的凹陷部361g比圖3所示的凹陷部深。
此外,如圖5所示,第二電極墊361可形成為具有半徑R1的圓形形狀,透明電極340的第一開口340a可形成為具有半徑R2的圓形形狀,且第二開口331a可形成為具有半徑R3的圓形形狀。在此,R1大于R2,R2大于R3。R1至R3的大小可被調整以為充分的引線鍵合提供區域,以及防止第二電極墊361與透明電極340相分離。
參照圖6,墊-電流阻擋層431可包括露出第二導電型半導體層125的第二開口431a、被第二開口431a圍繞的第一部分4311和圍繞第二開口431a的第二部分4312。透明電極440可部分地覆蓋墊-電流阻擋層431的第二部分4312的外邊緣區域。在該示例性實施例中,第二部分4312的上表面被部分地露出。相應地,形成了表面輪廓,在該表面輪廓中,透明電極440的上表面、墊-電流阻擋層431的第二部分4312的上表面、第二開口431a下方的第二導電型半導體層125的上表面和第一部分4311的上表面具有階梯。因此,第二電極墊461的上表面可包括被設置成與第一開口440a相對應的第一凹陷部461ga、被設置成與第二開口431a相對應的第二凹陷部461gb和被設置成與第一部分4311相對應的突出部461p。
由于墊-電流阻擋層431包括被第二開口431a圍繞的第一部分4311,因此更多的階梯形部分和彎曲部分形成在第二電極墊461的上表面上。通過該結構,第二電極墊461可更穩定地進行設置,并在引線鍵合之后允許導線更穩定地結合至其。
另一方面,在圖4至圖6的示例性實施例中,第二電極260、360、460中的每一個都可與第二導電型半導體層125相接觸。在此,第二電極260、360、460中的每一個的下表面都可被形成使得不良歐姆接觸形成在第二電極260、360、460中的每一個與第二導電型半導體層125之間,且高接觸電阻形成在它們之間的界面處。例如,第二電極260、360、460中的每一個都可形成為多層結構,該多層結構的最下層由與第二導電型半導體層125形成不良歐姆接觸的材料形成。因此,在施加電流之后,該電流流向在其界面處具有相對較低的電阻的透明電極240、340或440,由此避免降低電流擴散效率。
雖然已在上文對根據各種示例性實施例的第二電極、透明電極和電流阻擋層的各種結構進行了描述,但是應理解的是,其他實施方式也是可能的。
再次參照圖1a至圖3,第一電極150電連接至第一導電型半導體層121。第一電極150可與第一導電型半導體層121的露出上表面形成歐姆接觸,并可電連接至該露出上表面,其中,通過部分地移除第二導電型半導體層125和活性層123,使得該第一導電型半導體層得以露出。第一電極150可包括第一電極墊151和第一電極延伸部分153。第一電極延伸部分153包括至少一個延伸部分-接觸部分153a。延伸部分-接觸部分153a可與第一導電型半導體層121形成歐姆接觸。在該示例性實施例中,第一電極墊151和第一電極延伸部分153的部分可設置在臺面120m上,且絕緣層170可插置在臺面120m與第一電極150的一部分之間。
第一電極150可作為路徑,通過該路徑,電力被從外電源供應至第一導電型半導體層121,而且該第一電極可包括金屬材料,例如,Ti、Pt、Au、Cr、Ni、Al等。此外,第一電極150可由單個層或多個層組成。
第一電極墊151可被設置成靠近發光裝置的第三側表面103,且第一電極延伸部分153可沿著第三側表面103和第二側表面102朝第一側表面101延伸。通常,在具有矩形形狀的發光裝置中,第一電極墊形成在發光裝置的角部區域中。然而,在第一電極墊形成在發光裝置的角部區域中的結構中,引線框架的一部分在球形鍵合或引線鍵合之后可能會受到損壞。因此,如在該示例性實施例中一樣,第一電極墊151形成在發光結構120的中心區域中,由此改善結合和封裝的工藝效率。
在此,為了通過在封裝之后獲得合適的工藝余量水平來改善工藝效率,第一電極墊151與發光結構120的外側表面之間的分離距離可至少為50μm或以上。然而,如果第一電極墊151與發光結構120的外側表面之間的分離距離過大,則發光裝置在發光結構120的外邊緣區域中的發光效率可能會降低。因此,第一電極墊151與發光結構120的外側表面之間的分離距離優選地在約50μm至約200μm之間。然而,應理解的是,其他實施方式也是可能的。
絕緣層170可插置于發光結構120與第一電極150之間,并可包括部分地露出第一導電型半導體層121的開口170a,該第一導電型半導體層通過臺面120m的溝槽120g露出。
如圖1a所示,絕緣層170的一部分設置在第一電極墊151的下方,以使第一電極墊151與第二導電型半導體層125電絕緣。此外,設置在第一電極墊151下方的絕緣層170可具有大于第一電極墊151的面積,并可覆蓋發光結構120的側表面。通過該結構,發光裝置可有效地防止第一電極墊151與第二導電型半導體層125之間發生短路,并可有效地防止可能會在引線鍵合至第一電極墊151之后發生的短路。
在一個示例性實施例中,如圖7A所示,設置在第一電極墊151下方的絕緣層170可與透明電極140相分離。在這種情況下,可防止絕緣層170中的缺陷引起的電流泄漏流向透明電極140。在其他示例性實施例中,如圖8所示,設置在第一電極墊151下方的絕緣層170可在部分地覆蓋透明電極140的側表面和上表面的同時鄰接透明電極140。通過該結構,可以防止短路,該短路可能會在結合材料沿著第一電極墊151的側表面流動并在結合至第一電極墊151的上表面之后與透明電極140相接觸時發生。
絕緣層170的開口170a可至少部分地露出溝槽120g。延伸部分-接觸部分153a設置在第一導電型半導體層121的通過開口170a和臺面120m的溝槽120g露出的區域中,以在其區域中電連接至第一導電型半導體層121。此外,絕緣層170部分地覆蓋溝槽120g的側表面,以防止第一電極延伸部分153與發光結構120的側表面之間的接觸引起短路。
這樣,第一電極墊151并不直接地接觸第一導電型半導體層121,且第一電極延伸部分153的延伸部分-接觸部分153a接觸第一導電型半導體層121以形成電連接,藉此在發光裝置的工作時,使得電流能在水平方向上有效地擴散。在第一電極150是n型電極的結構中,電子從第一電極150注入。在此,在第一電極延伸部分153的整體接觸第一導電型半導體層121的結構中,供給至第一導電型半導體層121的電子密度能根據距第一電極墊151的距離而改變。在該情形中,電流擴散效率會退化。相反,根據該示例性實施例中,第一電極延伸部分153通過其延伸部分-接觸部分153a接觸第一導電型半導體層121,而第一電極延伸部分153的其它部分由絕緣層170與第一導電型半導體層121絕緣。因此,電子通過延伸部分-接觸部分153a注入到發光裝置中,藉此電子注入密度能大體在多個延伸部分-接觸部分153a中保持類似。因此,電子能遠離第一電極墊151相對遠遠地通過第一電極延伸部分153的一部分有效地注入到發光裝置中,藉此改進發光裝置的電流擴散效率。
參照圖1b,第一電極延伸部分153的延伸部分-接觸部分153a和第一導電型半導體層121之間的接觸部分的寬度,也就是,絕緣層170的開口170a的寬度D1可小于絕緣層170的開口170a之間的距離D2。此外,可將開口170a之間的距離D2調節成開口170a的寬度D1的三倍或更多倍,由此進一步改進擴散通過延伸部分-接觸部分153a供給的電流的性能。
此外,第一電極延伸部分153的遠端153e可包括寬度大于第一電極延伸部分153的平均寬度的部分。例如,如圖9(a)所示,第一電極延伸部分153的遠端153e可形成為圓形形狀,該圓形形狀的直徑大于第一電極延伸部分153的寬度。在該示例性實施例中,遠端153e的直徑可比第一電極延伸部分153的寬度大約0.5μm至約5μm。然而,應理解的是,其他實施方式也是可能的,且第一電極延伸部分153的遠端153e的形狀可改型為各種形狀,包括多邊形形狀、橢圓形形狀、圓弧形形狀等。
采用第一電極延伸部分153的遠端153e具有相對較大寬度的結構,可以改進圍繞第一電極延伸部分153的遠端153e擴散的電流。此外,第一電極延伸部分153的遠端153e具有擴大面積,由此有效地防止由于第一電極延伸部分153在第一電極延伸部分153的遠端153e附近分開導致的發光裝置故障。由于第一電極150通常通過光蝕刻形成,因此存在有問題,原因在于無法圍繞第一電極150的遠端153e進行高效的顯影。然而,在第一電極延伸部分153的遠端153e具有相對較大面積的結構中,可在光蝕刻時進一步提供工藝余量,由此防止在形成第一電極150的過程中發生故障。于是,發光裝置可具有進一步改善的可靠性。
另一方面,第一電極150和第二電極160的布置并不限于此,且其可根據發光裝置的形狀以各種方式進行改型和變化。第一電極墊151和第一電極延伸部分153的布置可根據第二電極墊161和第二電極延伸部分163的布置改變。
例如,參照圖1b,從沿著發光裝置的第二側表面102延伸的第一電極延伸部分153至第二電極延伸部分163的距離A1大于從第二電極延伸部分163的遠端163e至第一電極墊151的距離A2。第二電極延伸部分163朝向第一電極墊151延伸,而同時維持從第二電極延伸部分163至沿著第二側表面102延伸的第一電極延伸部分153的恒定距離,由此改進電流擴散效率。此外,將距離A2設定為小于距離A1,由此使得在第二電極延伸部分163的遠端附近的電流密度減小,因此防止電流擴散效率的退化。
此外,從第二電極延伸部分163的遠端163e至透明電極140的外周界(沿著第四側表面104的周界)的距離A3可基本上與第二電極墊161的側表面至透明電極140的外周界(沿著第四側表面104的周界)的距離相同。在此,距離A3可以是約50μm至60μm。
此外,第二電極延伸部分163可偏置于發光裝置的第四側104而非該發光裝置的第二側表面102。如在附圖中所示,第二電極延伸部分163比第二側表面102更靠近發光裝置的第四側104,并且可與通過該發光裝置的中心的縱向中心線CL隔開距離A4。距離A4可在從約14μm至18μm的范圍內。由于第一電極延伸部分153設置成靠近第二側表面102,因而第二電極延伸部分163可設置成比第二側表面102更靠近第四側表面104,以改進電流擴散。
圖10是根據本發明的其它示例性實施例的發光裝置的截面圖。圖10中示出的發光裝置大體類似于參照圖1a至圖9描述的發光裝置,只是根據該示例性實施例的發光裝置進一步包括設置在發光結構120下方的反射層510。下文描述將聚焦在根據該示例性實施例的發光裝置的不同特征上,并且將省略對相同部件的詳細描述。
參考圖10,發光裝置包括發光結構120、電流阻擋層130、透明電極140、第一電極150、第二電極160以及反射層510。此外,發光裝置可以進一步包括基板110和絕緣層170。該發光裝置可以包括第一至第四側表面101、102、103、104。
反射層510可設置在發光結構120下方,并且在該發光裝置進一步包括基板110的結構中,該反射層可設置在基板110之下。反射層510可由反光材料形成,以反射從發光結構120發出的光。
反射層510可包括分布式布拉格反射器,其中,具有不同折射率的介電層彼此上下堆疊。在該示例性實施例中,反射層510可包括堆疊結構511,其中,具有第一折射率的第一介電層和具有第二折射率的第二介電層重復地彼此上下堆疊,并且界面層513形成在堆疊結構511的上表面上。界面層513能用作堆疊結構511可形成在其上的結合層,同時改進堆疊結構511的第一和第二介電層的界面特性。因此,界面層513可形成為比堆疊結構511的介電層的每個具有較厚的厚度。
例如,第一介電層可包括二氧化鈦(TiO2)或可由二氧化鈦形成,并且第二介電層可包括二氧化硅(SiO2)或可由二氧化硅形成。此外,界面層513可包括二氧化硅或可由二氧化硅形成。在該結構中,在堆疊結構511的各層中,鄰接界面層513的介電層可以是第一介電層。因此,當考慮反射層510的整體時,反射層510可具有不同材料層的堆疊結構。然而,應理解的是,其它實施方式也是可能的。
在反射層510設置在基板110下方的結構中,基板110的下表面可具有100nm或更低的RMS粗糙度。該結構能通過本領域已知的表面平坦化工藝來獲得。例如,基板110的下表面的RMS粗糙度可由化學機械拋光(CMP)來控制。由于基板110的下表面具有100nm或更低的RMS粗糙度,因而可防止在高溫下進行熱處理時、反射層510上由于第一介質層或者第二介質層因具有高表面粗糙度的基板110引起的失衡所導致的結合強度退化或裂紋的產生。
反射層510可進一步包括由反光金屬形成的層,或者可由反光金屬而非堆疊結構511形成。在此,由反光金屬形成的層可由單層或多個層構成,并且可包括鋁(Al)、銅(Au)、鉑(Pt)等等。
圖11是根據本發明的其它示例性實施例的發光裝置的平面圖。圖11中示出的發光裝置大體類似于參照圖1a至圖9描述的發光裝置。下文描述將聚焦在根據該示例性實施例的發光裝置的不同特征上,并且將省略對相同部件的詳細描述。
根據該示例性實施例的發光裝置包括發光結構120、電流阻擋層130、透明電極140、第一電極150以及第二電極160。此外,發光裝置可以進一步包括基板110、絕緣層170以及反射層510。該發光裝置可以包括第一至第四側表面101、102、103、104。發光裝置可以具有帶有不同的縱向和橫向長度的矩形形狀,但不限于此。
根據該示例性實施例,該發光裝置包括臺面120m,該臺面包括在平面視圖上具有圓弧形形狀的溝槽120g’。溝槽120g’比圖1a中示出的溝槽120g從臺面120m的側表面凹陷得更多。因此,從延伸部分-接觸部分153a至透明電極140的距離可大于在圖1a至圖9中示出的發光裝置的情形。因此,根據該示例性實施例的發光裝置能有效地防止在延伸部分-接觸部分153a附近可能發生的短路。此外,延伸部分-接觸部分153a和第一導電型半導體層121之間的接觸部分的寬度可大于在圖1a至圖9中示出的發光裝置的情形。
此外,從第二電極延伸部分163的遠端163e至第一電極墊151的距離A2’可大于圖1a至圖9中示出的發光裝置的情形,并且從第二電極延伸部分163的遠端163e至透明電極140的外周界(沿著第四側表面104的周界)的距離A3’可小于圖1a至圖9中示出的發光裝置的情形。
也就是說,在該示例性實施例中,臺面120m的溝槽120g’的形狀和尺寸,以及第一和第二電極150、160的布置可根據發光裝置的驅動電流變型,以進一步改進電流擴散效率。
圖12是根據本發明的其它示例性實施例的發光裝置的平面圖。圖12中示出的發光裝置大體類似于參照圖1a至圖9描述的發光裝置。下文描述將聚焦在根據該示例性實施例的發光裝置的不同特征上,并且將省略對相同部件的詳細描述。
根據該示例性實施例的發光裝置包括發光結構120、電流阻擋層130、透明電極140、第一電極150以及第二電極160。此外,發光裝置可以進一步包括基板110、絕緣層170以及反射層510。該發光裝置可以包括第一至第四側表面101、102、103、104。發光裝置可以具有帶有不同的縱向和橫向長度的矩形形狀,但不限于此。
根據該示例性實施例,第一電極150設置在第一導電型半導體層121上。也就是說,第一電極150可鄰近于臺面120m的側表面設置而非設置在臺面120m上。絕緣層170可部分地插置于第一電極150和第一導電型半導體層121之間。此外,絕緣層170可包括兩個或更多個開口170a,以露出第一導電型半導體層121的一部分。在該示例性實施例中,第一電極延伸部分第一電極延伸部分153包括第一延伸部分-接觸部分153a和第二延伸部分-接觸部分延伸部分-接觸部分153b。第一延伸部分-接觸部分153a可通過沿著臺面120m的長邊表面形成的開口170a接觸第一導電型半導體層121。第二延伸部分-接觸部分153b可鄰近于第一電極墊151設置并且可與露出于臺面120的側表面的第一導電型半導體層121形成歐姆接觸。在該示例性實施例中,第二延伸部分-接觸部分153b可設置在臺面120m的角部附近。于是,除了第一延伸部分-接觸部分153a以外,第二延伸部分-接觸部分153b形成為接觸第一導電型半導體層121,由此進一步改進在第一電極墊151附近區域中的電流擴散。
圖13是根據本發明的其它示例性實施例的發光裝置封裝的截面圖。
參照圖13,發光裝置封裝600包括發光裝置100、電連接于發光裝置100的第一引線631和第二引線633以及導線611、613。此外,發光裝置封裝600可進一步包括基部620和反射器623。
發光裝置100可安裝在基部620上,尤其是安裝在第二引線633或第一引線631上。在該示例性實施例中,發光裝置100可由沿著基部620的側表面形成的反射器623圍繞,并且反射器623具有傾斜表面來反射光,由此改進發光裝置封裝的照明效率。
發光裝置100可以是參照圖1a至圖12描述的示例性實施例的發光裝置的一個或者通過這些示例性實施例的變形獲得的發光裝置。如上所述,發光裝置100的第二電極墊161具有非平坦的表面輪廓,并且具體地說包括對應于開口140a的凹陷部161g。第二電極墊161通過第二導線613電連接于第二引線633。
在該示例性實施例中,第二導線613可通過球形鍵合電連接于第二電極墊161。如圖13中所示,在將第二導線613球形鍵合至第二電極墊161時,第二導線613能由形成在第二電極墊161的表面上的凹陷部161g穩固地結合于第二電極墊161。因此,可通過防止在發光裝置的封裝時發生導線接觸故障且同時甚至在發光裝置封裝的制造之后防止由于內部/外部因素引起的導線斷開來改進該發光裝置的可靠性。
此外,該發光裝置具有良好的電流擴散效率,由此甚至在較高的電流驅動狀況下確保良好的效率。因此,包括該發光裝置的發光裝置封裝也能用于較高的電流驅動應用。
雖然上文已描述了一些示例性實施例,但應理解的是,僅僅借助示例來給出這些實施例,并且能在不偏離本發明的精神和范圍的情況下進行各種變型、修改以及替代。