[发明专利]具有图形化表面的发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有图形化表面的发光元件。 

背景技术

近几年来发光二极管元件致力于亮度提升，期能最终应用于照明领域，以发挥节能省碳的功效。亮度的提升主要分两部分，一为内部量子效率(Internal Quantum Efficiency；IQE)的提升，主要透过外延品质的改善以增进电子空穴的结合效率；另一方面为光摘出效率(Light Extraction Efficiency；LEE)的提升，主要着重在使发光层发出的光线能有效穿透至元件外部，降低光线被发光二极管内部结构所吸收。 

表面粗化技术被视为有效提升亮度的方法之一。图7揭示已知的具有表面图案基板的发光二极管700，包含生长基板701、外延叠层、第一电极707以及第二电极708。生长基板701的表面701a具有多个梯形凹陷图案，以增进出光取出效率。外延叠层包含缓冲层702生长于生长基板701上、非掺杂半导体层703生长于缓冲层702上、第一掺杂型态的第一半导体层704生长于非掺杂半导体层703上、有源层705生长于第一半导体层704上、第二掺杂型态的第二半导体层706生长于有源层705上。第一电极707形成于裸露的第一半导体层704上；第二电极708形成于第二半导体层706上。由于一般基板表面701a的图案设计其图案宽度与图案间的间隔的比例约为1，故仍有大部分的表面区域平行于有源层的表面705a，自有源层705发射至该区域的光线，容易经全反射返回外延叠层，并被吸收转换为热，造成光取出效率不佳及散热问题。除此，为了弥补平行区域所造成的光损失，通常会加深图案深度，以改善图案化基板的光摘出效率，但因此形成具有高深宽比(aspectratio)的图案化表面，造成后续外延生长困难，而影响元件的外延品质。 

另外，已知的表面粗化技术为以机械研磨方法造成基板表面形成随机分布的粗糙表面，此方法无法有效控制粗化尺寸，例如：深度或宽度；况且，在此凌乱不一的表面上生长外延层，容易造成外延层品质不佳。 

发明内容

本发明提供具有图形化表面的发光元件，能兼顾外延品质及光摘出效果。 

本发明的一方面在披露发光元件，包含基板；中间层形成于所述基板上；第一掺杂半导体层形成于所述中间层之上，具有第一掺杂质；第二掺杂半导体层形成于所述第一掺杂半导体层之上，具有第二掺杂质；有源层介于所述第一掺杂半导体层及所述第二掺杂半导体层之间，具有有源层表面；以及图形化表面，为该基板的表面，具有多个周期性排列的单元图案；其中，所述图形化表面与所述有源层表面的相对应区域实质上互不平行。该单元图案具有多个斜面且所述多个斜面共同相于一中心点。 

本发明的另一方面在披露发光元件，包含基板；中间层形成于所述基板上；第一掺杂半导体层形成于所述中间层之上，具有第一掺杂质；第二掺杂半导体层形成于所述第一掺杂半导体层之上，具有第二掺杂质；有源层介于所述第一掺杂半导体层及所述第二掺杂半导体层之间，具有有源层表面；以及图形化表面，为该基板的表面，具有多个周期性排列的单元图案；其中，所述多个规则性排列的单元图案呈紧密排列，使得各所述多个单元图案与相邻的单元图案相互接触。该单元图案具有多个斜面且所述多个斜面共同相于一中心点。 

附图说明

图1为示意图，显示依本发明发光元件的第一实施例； 

图2为示意图，显示依本发明发光元件的第二实施例； 

图3为示意图，显示依本发明发光元件的第三实施例； 

图4为示意图，显示依本发明发光元件的第四实施例； 

图5为示意图，显示依本发明发光元件的第五实施例； 

图6A至图6E为示意图，显示依本发明的图形化基板的俯视图； 

图7为示意图，显示先前技艺的发光元件结构。 

附图标记说明 

100、200、300、400、500：发光元件     101：生长基板 

101a、101b、101c、101d：图形化表面    102：晶格缓冲层 

103：非掺杂半导体层                   104：第一接触层 

105：第一束缚层                       106：有源层 

106a：有源层上表面            107：第二束缚层 

108：第二接触层               108a：第二接触层上表面