[發明專利]具有高度光取出率的半導體發光元件

有效

• 申請號: 200710100968.1
• 申請日: 2007-04-28
• 公開（公告）號: CN101295757A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 王偉凱;林素慧;施文忠
• 申請（專利權）人: 廣鎵光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭曉東

技術領域

本發明涉及一種半導體發光元件(Semiconductor?light-emitting?device)，特別是涉及一種具有高度光取出率的半導體發光元件。

背景技術

目前半導體發光元件[例如發光二極管(LED)]的應用領域已甚為廣泛，例如照明以及遙控領域等，均見到半導體發光元件被廣泛地應用。為了讓半導體發光元件盡可能地確保較高的功能可靠性以及較低的能源消耗，因此對于半導體發光元件均須要求其本身的外部量子效率(External?quantumefficiency)。

原則上，半導體發光元件的外部量子效率取決于其本身的內部量子效率(Internal?quantum?efficiency)以及釋放效率(Extraction?efficiency)。所謂的內部量子效率由材料特性及品質所決定。至于釋放效率則是指從元件內部發出至周圍空氣或是封裝的環氧樹脂內的輻射比例。釋放效率取決于當輻射離開元件內部時所發生的損耗。造成上述損耗的主要原因之一是由于形成元件的表面層的半導體材料具有高光折射系數(Refraction?coefficient)，例如砷化鎵(GaAs)的光折射系數約為3.6。眾所周知，高的光折射系數會導致光在該材料表面產生全反射(Total?reflection)而無法發射出去。

關于半導體發光元件制造的前案，例如，美國專利案號6,277,665，公開了利用表面粗糙化的方法來提高半導體發光元件的外部量子效率。根據該專利的半導體發光元件，其最頂層的曝露部分呈現粗糙的表面形態，由此，半導體發光元件的外部量子效率被提高。

目前發光二極管的外圍輪廓均設計為直線方式。若發光二極管的外圍(即側壁)形成規則或不規則的表面形態，就能增加側邊光取出的表面積，進而增加發光二極管的光取出率，以提高外部量子效率。

因此，本發明的主要目的在于提供一種半導體發光元件，其側壁(Sidewall)呈現一表面形態(Surface?morphology)，故可增加側邊光取光的表面積，以提高半導體發光元件的光取出效率。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種半導體發光元件及其制造方法。在根據本發明的一較佳具體實施例中，該半導體發光元件包含基板(Substrate)、多層結構(Multi-layer?structure)、最頂層(Top-most?layer)以及至少一個電極。

該多層結構形成于該基板上并且包含發光區(Light-emitting?region)。該最頂層形成于該多層結構上，并且該最頂層的側壁(Sidewall)的下部分呈現第一表面形態，該第一表面形態與一第一圖案(Pattern)相關。此外，該最頂層的側壁的上部分呈現第二表面形態，該第二表面形態與一第二圖案相關。該至少一個電極形成于該最頂層上。

因此，根據本發明的半導體發光元件，其側壁呈現表面形態，因此能增加側邊光取出的表面積，以提高半導體發光元件的光取出效率以及外部量子效率。

關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。

附圖說明

圖1A至圖1D表示具有不同表面形態的側壁的發光二極管元件其局部的側壁。

圖2表示根據本發明的一較佳具體實施例的半導體發光元件的截面視圖。

圖3表示圖2中根據本發明的半導體發光元件其側壁可能的表面形態。

主要附圖符號說明

10：側壁????2：半導體發光元件

20：基板????22：多層結構

220：發光區?24：最頂層

240：下部分????242：上部分

26：電極

具體實施方式

請見表1所示，表1列出根據具有不同表面形態的側壁的發光二極管元件，對其外部輪廓、發光強度及電性表現進行測量所得的結果。請一并參閱圖1A至圖1D。圖1A至圖1D表示具有不同表面形態的側壁的發光二極管元件其局部的側壁。圖1A表示未經處理(即直線型)的側壁10。圖1B至圖1D表示具有表面形態的側壁10。