发光元件的制作方法

1.本发明涉及一种发光元件，且特别是涉及一种发光元件，其包含一图案层位于半导体层上。


背景技术：

2.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：

3.本发明的一目的为提供一种发光元件及其制造方法以提高发光元件的光取出效率。
4.本发明的一目的为提供一种发光元件及其制造方法以改善发光元件的半导体叠层的量子效率。
5.本发明的一目的为提供一种发光元件及其制造方法以降低发光元件的操作电压和减少漏电流。
6.为达成上述至少一目的，根据本发明其中一实施例揭露一发光元件，包含一基板；一第一半导体层位于基板上；一第一图案层位于第一半导体层上；以及一第二半导体层位于第一半导体层上，其中第二半导体层包含一包含ⅲ族或过渡金属材料的核层沿着第一图案层而形成。
7.为达成上述至少一目的，根据本发明其中一实施例揭露一种发光元件的制造方法，一发光元件，包含提供一基板；成长一第一半导体层于基板上；形成一第一图案层于第一半导体层上；以及成长一第二半导体层于第一半导体层上，其中一包含ⅲ族或过渡金属材料的核层沿着第一图案层而形成。
8.根据发明的一实施例，核层为一不连续且包含ⅲ族或过渡金属材料的膜层。
9.根据发明的另一实施例，核层为一连续且包含ⅲ族或过渡金属材料的膜层。
附图说明
10.图1为本发明一实施例所揭示的一发光元件1的侧视图；
11.图2a为图1所揭示的第一图案层的部分放大图；
12.图2b为图1所揭示的第一图案层的部分放大图；
13.图3为本发明一实施例所揭示的一发光元件2的侧视图；
14.图4a为图3所揭示的第一图案层的部分放大图；
15.图4b为图3所揭示的第一图案层的部分放大图；
16.图5a为本发明一实施例所揭示的第一图案层及基板的上视图；
17.图5b为本发明一实施例所揭示的第一图案层及基板的上视图；
18.图5c为本发明一实施例所揭示的第一图案层及基板的上视图；
19.图6a～图6c为本发明一实施例所揭示的第一图案层的制造方法的示意图；
20.图7a为本发明一实施例所揭示的发光元件3a，3b及3c的制造方法的示意图；
21.图7b为本发明一实施例所揭示的一发光元件3a的侧视图；
22.图7c为本发明一实施例所揭示的一发光元件3b的侧视图；
23.图7d为本发明一实施例所揭示的一发光元件3c的侧视图；
24.图8a为本发明一实施例所揭示的一发光元件4的制造方法的示意图；
25.图8b为本发明一实施例所揭示的一发光元件4的侧视图；
26.图9为本发明一实施例的发光装置5的示意图；
27.图10为本发明一实施例的发光装置6的示意图；
28.图11为本发明一实施例的背光模块7的示意图；
29.图12为本发明一实施例的显示器8的示意图。
30.符号说明
31.1，2，3a，3b，3c，4：发光元件
32.5，6：发光装置
33.7：背光模块
34.8：显示器
35.10：基板
36.10s：上表面
37.11：缓冲层
38.12：掩模
39.20：第一图案层
40.21：第一半导体层
41.22：第二半导体层
42.30：活性层
43.40：第三半导体层
44.50：导电层
45.51：封装基板
46.53：绝缘部
47.54：反射单元
48.60：第一电极
49.70：第二电极
50.80：承载基板
51.81：永久基板
52.85：反射结构
53.90：电极
54.91：电极
55.100：凸部
56.101：第一框架
57.200：第一凸部
58.201：第一材料层
59.202：液晶显示屏
60.203：凹穴
61.210：第一平台
62.211：第一上表面
63.212：第二上表面
64.251：核层
65.300：增亮膜
66.400：光学模块
67.500：发光模块组件
68.511：第一垫片
69.512：第二垫片
70.600：波长转换结构
71.602灯罩
72.604：反射镜
73.606：承载部
74.608：发光单元
75.610：发光模块
76.612：灯座
77.614：散热片
78.616：连接部
79.618：电连接元件
80.700：第二框架
81.1000：led发光板
82.2000：支架
具体实施方式
83.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。以下所示的实施例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。
84.图1是本发明一实施例所揭示的一发光元件1的侧视图。如图1所示，一发光元件1，包含一基板10；一第一半导体层21位于基板10上；一第一图案层20位于第一半导体层21上；一第二半导体层22位于第一半导体层21上并覆盖第一图案层20；一活性层30位于第二半导体层22上；一第三半导体层40位于活性层30上；一第一电极60位于第二半导体层22上；以及一第二电极70位于第三半导体层40上。
85.基板10可以为一成长基板以外延成长第一半导体层21，包括用以外延成长磷化铝镓铟(algainp)的砷化镓(gaas)晶片，或用以成长氮化镓(gan)、氮化铟镓(ingan)或氮化铝镓(algan)的蓝宝石(al2o3)晶片、氮化镓(gan)晶片、碳化硅(sic)晶片或氮化铝(aln)晶片。
86.在本发明的一实施例中，基板10与第一半导体层21相接的上表面10s可以为平坦或粗糙化的表面。粗糙化的表面包含具有不规则形态的表面或具有规则形态的表面。具体而言，相对于上表面10s，基板10包含一或多个凸部100凸出于上表面10s，或是包含一或多个凹部(图未示)凹陷于上表面10s，凸部100或凹部可以为半球形、圆锥体或者多边锥体。自一上视图观之，凸部100或凹部可以为圆形或者多边形。自一侧视图观之，凸部100或凹部可以为半圆型、三角形或者多边形。
87.在本发明的一实施例中，发光元件1还可包含一缓冲层11位于第一半导体层21和基板10之间，用以释放基板10和第一半导体层21之间因材料晶格不匹配而产生的应力，以减少差排及晶格缺陷，进而提升外延品质。缓冲层11可为一单层或包含多层的结构。在成长包含氮化镓材料的半导体层时，缓冲层11的材料包含氮化硅(sin
x
)，氮化镓(gan)，氮化铝(aln)，氮化铝镓(algan)，氮化铟镓(ingan)，氮化铝铟(alinn)，氮化铟(inn)，氮化铝镓铟(alingan)或上述材料的组合。例如，可选用pvd氮化铝(aln)作为缓冲层，形成于第一半导体层21及基板10之间，用以改善第一半导体层21、第二半导体层22、活性层30及第三半导体层40的外延品质。在一实施例中，用以形成pvd氮化铝(aln)的靶材由氮化铝所组成。在另一实施例中，使用由铝组成的靶材，在氮源的环境下与铝靶材反应性地形成氮化铝。在成长包含砷化镓材料的半导体层时，缓冲层11的材料包含砷化镓(gaas)，砷化铝镓(algaas)，砷化铝镓铟(algainas)，砷化铟镓(ingaas)，磷化铟镓(ingap)，磷砷化铟镓(ingaasp)，磷化镓(gap)，磷化铟(inp)或上述材料的组合。
88.在本发明的一实施例中，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)或离子电镀方法以于基板10上形成第一半导体层21、第二半导体层22、第三半导体层40、以及具有光电特性的活性层30，例如发光(light-emitting)叠层，其中物理气象沉积法包含溅镀(sputtering)或蒸镀(evaporation)法。
89.第一半导体层21、第二半导体层22、第三半导体层40以及活性层30的材料包含
ⅲ-ⅴ
族半导体材料，例如a
lx
in
y
ga
(1-x-y)
n或al
x
in
y
ga
(1-x-y)
p，其中0≤x，y≤1；(x y)≤1。通过改变活性层30的物理及化学组成以调整发光元件1发出光线的波长。当活性层30的材料为alingap系列材料时，可发出波长介于610nm及650nm之间的红光，或波长介于550nm及570nm之间的绿光。当活性层30的材料为ingan系列材料时，可发出波长介于400nm及490nm之间的蓝光或深蓝光，或波长介于490nm和550nm之间的绿光。当活性层30的材料为algan系列或alingan系列材料时，可发出波长介于250nm及400nm之间的紫外光。
90.一未掺杂的半导体层(图未示)及/或一n型掺杂的半导体层(图未示)可形成在第一半导体层21和缓冲层11之间，或是形成在第二半导体层22和活性层30之间。未掺杂的半导体层及n型掺杂的半导体层的材料包含氮化镓(gan)，氮化铝(aln)，氮化铝镓(algan)，氮化铟镓(ingan)，氮化铝铟(alinn)，氮化铟(inn)或氮化铝镓铟(alingan)。
91.第一半导体层21可以为掺杂或未掺杂的半导体层。第二半导体层22和第三半导体层40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。当第一半导体层21及/或第二半导体层22为掺杂的半导体层时，第一半导体层21及/或第二半导体层22的材料为包含第一导电型掺杂剂的半导体，例如n型电性的半导体。第一导电型掺杂剂包含硅(si)、锗(ge)、锡(sn)、硒(se)或锑(sb)。第三半导体层40的材料为包含第二导电型掺杂剂的半导体，例如p型电性的半导体。活性层30形成在第二半导体层22和第三半导体层40之间，电子与空穴于一电流驱动下在活性层30复合，将电能转换成光能，以发出一光线。活性层30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)，或是多层量子阱结构(multi-quantum well,mqw)。活性层30的材料可为中性、p型或n型电性的半导体。第一半导体层21、第二半导体层22、第三半导体层40以及活性层30可为一单层或包含多层的结构。
92.第一半导体层21、第二半导体层22和第三半导体层40可由相同或不相同的材料形成。例如，第一半导体层21可由氮化镓(gan)，氮化铝(aln)，氮化铝镓(algan)，氮化铟镓(ingan)，氮化铝铟(alinn)，氮化铟(inn)和氮化铝镓铟(alingan)中的一种形成。第二半导体层22和第三半导体层40可由氮化镓(gan)，氮化铝(aln)，氮化铝镓(algan)，氮化铟镓(ingan)，氮化铝铟(alinn)，氮化铟(inn)，氮化铝镓铟(alingan)，砷化镓(gaas)，砷化铝镓(algaas)，砷化铝镓铟(algainas)，砷化铟镓(ingaas)，磷化铟镓(ingap)，磷砷化铟镓(ingaasp)，磷化镓(gap)，磷化铟(inp)中的一种形成。在一实施例中，发光元件1的第一半导体层21由上述的iii族氮化物形成，而第二半导体层22、活性层30和第三半导体层40由上述的iii族磷化物或iii族砷化物形成。
93.在一实施例中，第二半导体层22包含铝，而第一半导体层21不包含铝。例如，第二半导体层22可由氮化铝镓(algan)形成，第一半导体层21可由氮化镓(gan)形成。作为本发明的一变化例，第一半导体层21及第二半导体层22可以都包含铝，其中第二半导体层22包含的铝含量等于、大于或小于第一半导体层21的铝含量。
94.如果第一半导体层21包含氮化镓(gan)，则第一半导体层21的一生长条件包含提供三甲基镓(tmga)或三乙基镓(tega)以作为镓(ga)源气体，以及提供氨(nh3)、一甲基胺(mmh)或二甲基胺(dmh)以作为氮(n)源气体。如果第一半导体层21及/或第二半导体层22包含氮化铝镓(algan)，则第一半导体层21及/或第二半导体层22的一生长条件包含提供三甲基铝(tmal)或三乙基铝(teal)以作为铝(al)源气体，提供三甲基镓(tmga)或三乙基镓(tega)以作为镓(ga)源气体，以及提供氨(nh3)、一甲基胺(mmh)或二甲基胺(dmh)以作为氮(n)源气体。如果第二半导体层22包含砷化镓(gaas)，则第二半导体层22的一生长条件包含提供三甲基镓(tmga)或三乙基镓(tega)以作为镓(ga)源气体，以及提供砷化氢(ash3)以作为砷(as)源气体。
95.如图1所示，第一电极60及第二电极70形成于基板10的同一侧。发光元件1可依下游不同封装应用设计为倒装芯片(flip chip)结构或是正装水平芯片(lateral chip)结构。
96.在本实施例中，通过移除部分的第二半导体层22、第三半导体层40以及活性层30以露出第二半导体层22。第一电极60形成于第二半导体层22上，并和第二半导体层22形成电连接。第二电极70形成于第三半导体层40上，并和第三半导体层40形成电连接。
97.第一电极60及第二电极70包含金属材料，例如铬(cr)、钛(ti)、钨(w)、金(au)、铝
(al)、铟(in)、锡(sn)、镍(ni)、铂(pt)等金属或上述材料的合金。第一电极60及第二电极70可由单个层或是多个层所组成。例如，第一电极60或第二电极70可包括ti/au层、ti/pt/au层、cr/au层、cr/pt/au层、ni/au层、ni/pt/au层或cr/al/cr/ni/au层。第一电极60及第二电极70可作为外部电源供电至第二半导体层22及第三半导体层40的电流路径。第一电极60及第二电极70包含一厚度介于1～100μm之间，较佳为1.2～60μm之间，更佳为1.5～6μm之间。
98.在本发明的一实施例中，为了减少接触电阻并提高电流扩散的效率，发光元件1包含一导电层50位于第三半导体层40和第二电极70之间。导电层50的材料包含对于活性层30所发出的光线为透明的材料，例如金属材料或透明导电氧化物。透明导电氧化物包含氧化铟锡(ito)或氧化铟锌(izo)。
99.在本发明的一实施例中，发光元件1包含一或多个电流局限层(图未示)位于第三半导体层40与导电层50之间，并位于第二电极70的下方。电流局限层为非导电材料所形成，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
)。电流局限层可以包括分布式布拉格反射镜(dbr)，其中分布式布拉格反射镜具有不同折射率的绝缘材料彼此堆叠。电流局限层对于活性层30所发出的光线具有80％以上的透光率或80％以上的光反射率。
100.为了增加发光元件1的出光效率，在本发明的一实施例中，发光元件1包含一反射结构85，位于基板10的下方，以反射来自活性层30的光。反射结构85包含金属或绝缘材料。例如，可通过层叠sio2/tio2或sio2/nb2o5等层来形成高反射率的绝缘反射结构。当sio2/tio2或sio2/nb2o5形成分布式布拉格反射镜(dbr)结构时，分布式布拉格反射镜(dbr)结构的每一个层被设计成活性层30发出的光的波长的四分之一的光学厚度的一或整数倍。分布式布拉格反射镜(dbr)结构的每一个层的厚度在λ/4的一或整数倍的基础上可具有
±
30％的偏差。在另一实施例中，反射结构85可通过一绝缘层或绝缘层叠搭配一金属层构成全方位反射结构(omnidirectional reflector，odr)。
101.图6a～图6b是本发明一实施例所揭示的第一图案层20的制造方法。在本实施例中，第一图案层20的制造方法包含在第一半导体层21形成一第一材料层201，以及通过一图案化的掩模12及蚀刻制作工艺将第一材料层201图案化为第一图案层20，其中第一图案层20包含多个第一凸部200。第一材料层201包含
ⅴ
族元素或
ⅵ
族元素的绝缘材料，例如tio
x
、al
x
n
y
、al
x
o
y
、sio
x
或sin
x
。第一材料层201的成膜方式包含溅镀(sputtering)或蒸镀(evaporation)法。然而，本发明不限于此。
102.蚀刻制作工艺包含干蚀刻制作工艺或湿蚀刻制作工艺。干蚀刻制作工艺例如为电子回旋共振(electron cyclotron resonance，ecr)、感应耦合式等离子体(inductively coupled plasma，icp)或反应离子蚀刻(reactive ion etch，rie)。然而，本发明并不限于此。此外，湿蚀刻制作工艺可通过使用硫酸及/或磷酸来实施。
103.如图1及图6b所示，第一图案层20包含
ⅴ
族元素或
ⅵ
族元素的绝缘材料，例如tio
x
、al
x
n
y
、al
x
o
y
、sio
x
或si
nx
。第一图案层20包含多个第一凸部200位于第一半导体层21上。至少两相邻的第一凸部200沿着发光元件1的一方向延伸。多个第一凸部200可排列成规则的图案或是不规则排列。自发光元件1的侧视图观之，多个第一凸部200包含不规则形、半球形、矩形、梯形或三角形，且多个第一凸部200各包含一高度位于0.1μm～10μm之间，较佳位于0.5μm～5μm之间，更佳位于0.6μm～2μm之间。自发光元件1的上视图观之，多个第一凸部
200包含圆形、条形或多边形，多个第一凸部200各包含一宽度位于0.1μm～10μm之间，较佳位于0.5μm～5μm之间，更佳位于0.6μm～2μm之间。多个第一凸部200可形成为彼此具有相同的形状，或是多个第一凸部200可具有不同的尺寸，例如曲率、高度、宽度或直径。
104.在本实施例中，多个第一凸部200以一第一间距彼此分离以露出第一半导体层21的表面。多个第一凸部200之间的第一间距可为0.01μm～5μm之间，较佳小于2μm，更佳小于0.2μm。
105.在本发明的一实施例中，上述的多个第一凸部200可以替换为多个第一凹部(图未示)。
106.从活性层30射向多个第一凸部200的光为多个第一凸部200反射之后，光朝向第一电极60及第二电极70的方向往外发射以增加发光元件1的出光效率。
107.在本发明的一实施例中，第二半导体层22包含一包含ⅲ族或是过渡金属材料的核层251沿着第一图案层20而形成。核层251可为一连续或一不连续的膜层。在发明的一实施例中，过渡金属可以为锌(zn)，ⅲ族材料可以为铝(al)。
108.作为本发明的一实施例，核层251包含ⅲ族材料时，核层251可通过通入有机铝反应源，例如三甲基铝((ch3)3al，tmal)，使其形成一含铝的金属层。接着通入氮源，例如nh3，与核层251反应形成含铝的第二半导体层22，例如aln。在通入氮源时，也可选择性的通入有机镓反应源，例如三甲基镓((ch3)3ga，tmga)，与核层251反应形成含铝的第二半导体层22，例如algan。
109.图2a是本发明一实施例所揭示的位置a的部分放大图，核层251可为一不连续且包含ⅲ族或是过渡金属材料的膜层，并沿着第一图案层20而形成。
110.图2b是本发明一实施例所揭示的位置a的部分放大图。作为本发明的另一实施例，核层251可为一连续且包含ⅲ族或是过渡金属材料的膜层，并沿着第一图案层20而形成。核层251包含一厚度介于之间，较佳位于之间，更佳位于之间。
111.核层251可增加不同半导体层之间的键结。具体而言，核层251中的ⅲ族元素，例如铝，可以与第一半导体层21和第二半导体层22中的
ⅴ
族元素形成键结，及/或与第一图案层20中的
ⅴ
族元素或
ⅵ
族元素形成键结。在一实施例中，核层251中的过渡金属，例如锌，可以与第一图案层20中的
ⅵ
族元素，例如氧形成zn-o键结。
112.第二半导体层22优选地包含algan，更佳包含ⅲ族元素及/或
ⅴ
族元素成分渐变的algan层，例如铝的浓度于远离基板10的方向是下降，及/或氮的浓度于远离基板10的方向是增加。因而，在跨越第二半导体层22的两侧的al
x
ga
(1-x)
n中的x值优选从0.9下降至0.1，并且更佳的从1下降至0。作为本发明的一实施例，铝含量可以线性、非线性或阶梯式的下降。通过铝含量的渐变，从而减少降低半导体层之间的晶格不匹配。
113.第一半导体层21包含一厚度以降低源自于基板10与第一半导体层21之间的晶格缺陷密度。第二半导体层22包含一厚度至少大于第一凸部200的高度，使在第一图案层20上生长的第二半导体层22可以平坦化。例如，第一半导体层21包含一厚度位于0.5μm～10μm之间，较佳位于0.5μm～8μm之间，更佳位于0.5μm～5μm之间。第二半导体层22包含一厚度位于0.01μm～20μm之间，较佳位于0.5μm～15μm之间，更佳位于0.5μm～10μm之间。
114.图3是本发明另一实施例所揭示的一发光元件2的侧视图。在图1和图3中相同的符
号用于表示相同的部分，在这里将省略相同部分的描述。在本实施例中，第一半导体层21包含一第一上表面211与一第二上表面212，且第一上表面211与第二上表面212之间包含一阶差h。阶差h包含一高度小于500nm。第一图案层20位于第一上表面211上，且相较于第二上表面212，第一上表面211较第二上表面212远离于基板10的上表面10s。
115.图6a及图6c是本发明一实施例所揭示的第一图案层20的制造方法。在本实施例中，第一图案层20的制造方法包含在第一半导体层21上形成一第一材料层201，以及通过一图案化的掩模12及蚀刻制作工艺将第一材料层201图案化为第一图案层20，其中第一图案层20包含多个第一凸部200。第一材料层201包含
ⅴ
族元素或
ⅵ
族元素的绝缘材料，例如tio
x
、al
x
n
y
、al
x
o
y
、sio
x
或sin
x
。第一材料层201的成膜方式包含溅镀(sputtering)或蒸镀(evaporation)法。然而，本发明不限于此。
116.在通过掩模12及蚀刻制作工艺将第一材料层201图案化为第一图案层20的过程中，部分的第一半导体层21被蚀刻并形成多个第一平台210及第二上表面212，其中多个第一平台210各包含第一上表面211。
117.图4a是本发明一实施例所揭示的图3的位置a的部分放大图。第二半导体层22包含一包含ⅲ族或是过渡金属材料的核层251沿着第二上表面212、多个第一平台210及第一图案层20而形成。
118.作为本发明的一实施例，核层251包含ⅲ族材料时，核层251可通过通入有机铝反应源，例如三甲基铝((ch3)3al，tmal)，使其形成一含铝的金属层。接着通入氮源，例如nh3，与核层251反应形成含铝的第二半导体层22，例如aln。在通入氮源时，也可选择性通入有机镓反应源，例如三甲基镓((ch3)3ga，tmga)，与核层251反应形成含铝的第二半导体层22，例如algan。图4a是本发明一实施例所揭示的图3的位置a的部分放大图。如图4a所示，核层251可为一不连续且包含ⅲ族或过渡金属材料的膜层，并沿着第二上表面212、多个第一平台210及第一图案层20而形成。
119.图4b是本发明另一实施例所揭示的图3的位置a的部分放大图。核层251可为一连续且包含ⅲ族或过渡金属材料的膜层，并沿着第二上表面212、多个第一平台210及第一图案层20而形成。核层251包含一厚度介于案层20而形成。核层251包含一厚度介于之间，较佳位于之间，更佳位于之间。
120.核层251可增加不同半导体层之间的键结。具体而言，核层251中的ⅲ族元素，例如铝，可以与第一半导体层21和第二半导体层22中的
ⅴ
族元素形成键结，及/或与第一图案层20中的
ⅴ
族元素或
ⅵ
族元素形成键结。在一实施例中，核层251中的过渡金属，例如锌，可以与第一图案层20中的
ⅵ
族元素，例如氧形成zn-o键结。
121.图5a是本发明一实施例所揭示的第一图案层20及基板10的上视图。如图5a所示，第一图案层20的多个第一凸部200部分重叠于基板10的多个凸部100，且部分错置于基板10的多个凸部100。在本实施中，第一图案层20的第一凸部200与基板10的凸部100具有相同的形状。第一凸部200包含一宽度或一直径小于、等于或大于凸部100的一宽度或一直径。
122.图5b是本发明一实施例所揭示的第一图案层20及基板10的上视图。如图5b所示，第一图案层20的多个第一凸部200与基板10的多个凸部100互不重叠。在本实施中，第一图案层20的第一凸部200与基板10的凸部100具有相同的形状。第一凸部200包含一宽度或一直径小于、等于或大于凸部100的一宽度或一直径。
123.图5c是本发明一实施例所揭示的第一图案层20及基板10的上视图。如图5c所示，第一图案层20的多个第一凸部200分别对应于基板10的多个凸部100。在本实施中，第一图案层20的第一凸部200与基板10的凸部100具有相同的形状。第一凸部200包含一宽度或一直径小于、等于或大于凸部100的一宽度或一直径。
124.图7a是本发明一实施例所揭示的发光元件3a，3b及3c的制造方法。图7b、图7c及图7d是本发明一实施例所揭示的发光元件3a，3b及3c的侧视图，在图1、图3和图7a、图7b、图7c及图7d中相同的符号用于表示相同的部分，在这里将省略相同部分的描述。如图7a、图7b、图7c及图7d所示，发光元件3a，3b及3c的制造方法包含提供一基板10；成长一第一半导体层21于基板10上；形成一第一图案层20于第一半导体层21上；成长一第二半导体层22于第一半导体层21上；成长一活性层30于第二半导体层22上；成长一第三半导体层40于活性层30上；将第三半导体层40与一承载基板80贴合；移除基板10；以及形成一电极90于第一半导体层21或第二半导体层22上。
125.作为本发明的一实施例，如图2a所示，第二半导体层22包含一包含ⅲ族或过渡金属材料的核层沿着第一图案层20而形成，其中核层251可为一不连续的膜层。
126.作为本发明的另一实施例，如图2b所示，核层251可为一连续且包含ⅲ族或过渡金属材料的膜层，并沿着第一图案层20而形成。核层251包含一厚度介于之间，较佳位于之间，更佳位于之间，更佳位于之间。
127.作为本发明的另一实施例，如图4a所示，第一半导体层21包含多个第一平台210及第二上表面212，其中多个第一平台210各包含第一上表面211。一包含ⅲ族或过渡金属材料的核层251沿着第二上表面212、多个第一平台210及第一图案层20而形成。核层251可为一不连续的膜层。
128.作为本发明的另一实施例，如图4b所示，第一半导体层21包含多个第一平台210及第二上表面212，其中多个第一平台210各包含第一上表面211。核层251可为一连续且包含ⅲ族或过渡金属材料的膜层，并沿着第二上表面212、多个第一平台210及第一图案层20而形成。核层251包含一厚度介于之间，较佳位于之间，更佳位于之间。
129.本发明通过物理或者化学制作工艺来移除基板10，并回收使用。避免含镓的蓝宝石基板任意丢弃并对人体与环境产生危害之外，同时也可达到其所含的有价资源永续循环的功效。
130.移除基板10的方法包含激光剥离(laser lift off)，其以发射高能量的激光于蓝宝石基板与gan层之间的界面。激光的高温可以让gan层形成液态金属ga和气态的n而被分解。
131.移除基板10的方法也可通过化学湿式蚀刻来达成。化学湿式蚀刻包含可与iii族氮化物反应的化学溶液。当化学溶液渗入iii族氮化物与蓝宝石基板的界面，即可将蓝宝石基板与半导体层分开。
132.图7b是本发明一实施例所揭示的一发光元件3a的侧视图。在图1、图3、图7a和图7b中相同的符号用于表示相同的部分，在这里将省略相同部分的描述。如图7b所示，将基板10自第一半导体层21移除之后，在第一半导体层21上形成一电极90。在本实施例中，第一半导体层21可以为掺杂的半导体层。
133.图7c是本发明一实施例所揭示的一发光元件3b的侧视图。在图1、图3、图7a和图7c中相同的符号用于表示相同的部分，在这里将省略相同部分的描述。如图7c所示，接续图7a的制造方法，进一步移除第一半导体层21，并于第二半导体层22上形成一电极90。在本实施例中，第一半导体层21可以为掺杂或未掺杂的半导体层。第二半导体层22可为包含n型电性的半导体。
134.图7d是本发明一实施例所揭示的一发光元件3c的侧视图。在图1、图3、图7a和图7d中相同的符号用于表示相同的部分，在这里将省略相同部分的描述。如图7d所示，接续图7a的制造方法，进一步移除第一半导体层21及第一图案层20，并于第二半导体层22上形成一电极90。在本实施例中，在移除第一图案层20之后，第二半导体层22的一表面包含多个凹穴203。第二半导体层22可为包含n型电性的半导体。
135.图8a是本发明一实施例所揭示的一发光元件4的制造方法。图8b是本发明一实施例所揭示的发光元件4的侧视图。接续图7a的制造方法，如图7a及图8a所示，发光元件4的制造方法包含提供一基板10；成长一第一半导体层21于基板10上；形成一第一图案层20于第一半导体层21上；成长一第二半导体层22于第一半导体层21上；成长一活性层30于第二半导体层22上；成长一第三半导体层40于活性层30上；将第三半导体层40与一承载基板80贴合；移除基板10；贴合一永久基板81于第一半导体层21上；以及移除承载基板80。
136.图8b是本发明一实施例所揭示的一发光元件4的侧视图。在图1、图3、图7a、图8a和图8b中相同的符号用于表示相同的部分，在这里将省略相同部分的描述。如图8b所示，将承载基板80移除之后，在第三半导体层40上形成一电极91。在本实施例中，第一半导体层21可以为掺杂的半导体层，第二半导体层22可为包含n型电性的半导体，且第三半导体层40可为包含p型电性的半导体。
137.在本发明的一实施例中，接续图7a的步骤，在贴合永久基板81于第一半导体层21之前，可先通过蚀刻或研磨第一半导体层21的凹凸表面使成一平坦面，再将永久基板81与第一半导体层21接合。但发明不以此为限，在发明的一实施例中，可以于贴合永久基板81于第一半导体层21之前，可先于第一半导体层21的凹凸表面上形成一粘着层(图未示)，再通过粘着层(图未示)接合第一半导体层21及永久基板81。在发明的另一实施例中，永久基板81可以电镀方式形成于第一半导体层21的凹凸表面上。
138.承载基板80、永久基板81包括金属材料，例如钼或钨，或半导体材料，例如锗及硅。一粘着层(图未示)用以接合第三半导体层40及承载基板80或用以接合第一半导体层21及永久基板81，并提供良好的导电路径，粘着层(图未示)的材料包含金、锡、铅、铟或其合金。
139.在发明的另一实施例中，一发光元件(图未示)，包含第一半导体层21、一第一图案层20、一第二半导体层22、一活性层30、一第三半导体层40，以及两电极分别位于第一半导体层21及第三半导体层40上。发光元件不包含基板10或其它承载基板，而是贴附于一暂时支撑结构，例如蓝膜上。在一实施例中，发光元件包含微发光二极管(micro led)
140.电极90，91包含金属材料，例如铬(cr)、钛(ti)、钨(w)、金(au)、铝(al)、铟(in)、锡(sn)、镍(ni)、铂(pt)等金属或上述材料的合金。电极90，91可由单个层或是多个层所组成。例如，电极90，91可包括ti/au层、ti/pt/au层、cr/au层、cr/pt/au层、ni/au层、ni/pt/au层或cr/al/cr/ni/au层。电极90，91可作为外部电源供电至发光元件的电流路径。电极90，91包含一厚度介于1～100μm之间，较佳为1.2～60μm之间，更佳为1.5～6μm之间。
141.图9为本发明一实施例的发光装置5的示意图。将前述实施例中的发光元件1、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。以倒装芯片安装于封装基板51上是将与电极垫形成面相对的成长基板侧向上设为主要的光取出面。为了增加发光装置5的光取出效率，可于发光元件1、2的周围设置一反射单元54。
142.图10为本发明一实施例的发光装置6的示意图。发光装置6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，其中多个发光体608可为前述实施例中的发光元件1、2、3a～3c、4或发光装置5。
143.图11为本发明一实施例的一背光模块7的示意图。一种背光模块7，包含一第一框架101；一液晶显示屏202；一增亮膜300；一光学模块400；一发光模块组件500；以及一第二框架700，其中发光模块组件500包含多个上述的发光元件或发光装置5的任一种，以侧光式(edge type)或直下式(directtype)出光的方式配置于发光模块组件500中。在发明的另一实施例中，背光模块7还包含一波长转换结构600位于发光模块组件500上。在发明的另一实施例中，上述的发光元件包含次毫米发光二极管(mini led)或微发光二极管(micro led)。
144.图12为本发明一实施例的一显示器8的示意图。一种显示器8，包含一led发光板1000；一电流源(图未示)；一支架2000以支撑led发光板1000，其中led发光板1000包含多颗上述的发光元件或发光装置5一种。led发光板1000中包含多个像素单元(pixel)，每一像素单元包含多颗分别发出不同颜色的发光元件或发光装置，例如每一像素单元包含三颗分别发出红光、绿光、蓝光的发光元件。在发明的另一实施例中，上述的发光元件包含次毫米发光二极管(mini led)或微发光二极管(micro led)。
145.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。