背景技术
发光二极管(LED；Light-Emitting Diode)由于具备有寿命长、体积小、
发热量低、耗电量少、反应速度快、无幅射及单色性发光的特性及优点，因此
被广泛应用于指示灯、广告看板、交通号志灯、汽车车灯、显示器面板、通讯
器具、消费电子等各项产品中。
现有的发光二极管，例如具有四元外延(epitaxy)层的发光二极管，如
图1所示，其发光组件10主要是在一半导体基板11(如GaAs基板)上形成一外
延层13，该外延层13至少由一第一材料层131、发光层132及一第二材料层133
所组合而成。接续，在第二材料层133的上表面固设有一第一电极17，而在半
导体基板11的下表面则固设有一第二电极15。
当第一电极17与第二电极15作用时，发光层132将产生一投射光源，例如
正面光L1、L2。由于GaAs基板11具有吸收光源而不透光的特性，对于发光二极
管的输出光通量及发光亮度影响很大，因此，亦可在GaAs基板11及第一材料层
131之间设有一反光层19(亦可称为一分散布拉格反射层DBR)，借此可将发光
层132所产生的背面光L3反射至正面出光处，如虚线所示。
上述现有的发光二极管虽然可产生投射光源，但其正面光L2还是会被第一
电极17所吸收而无法投射于外界。
为此，业界开发出多种四元外延层的发光二极管改良结构，例如图2所示，
其主要是在第二材料层133的上表面首先借助一粘合层22或直接外延方式形成
有一透光基板21，如GaP基板(被称为一window layer或thick transparent
layer)，再将不透光的GaAs基板11予以去除。接续，以一般半导体制造过程将
部分外延层235予以去除，以形成有一第一沟槽23，并裸露出第二材料层133
的部分下表面。之后，再于第一材料层131下表面依序设有一导电层29及第二
电极25，且于裸露的第二材料层133下表面固设有一第一电极27。如此，当发
光层132作用而产生光源时，其背面光L4将可通过透光基板21投射于外界，而
不会受到第一电极27的吸收影响，借此以有效提高发光亮度。另外，利用第二
种现有构造，还可以方便以成为一倒装芯片发光二极管(Flip-Chip LED；例
如本发明图10所示构造)。
虽然，现有第二种发光二极管可以获得较佳的发光导出效率及发光亮度，
但其却存在有下列缺点：
为了第一电极27的安置而必须移除部分外延层235，相对将损失部分发光
作用区域及降低发光亮度。
为了第一电极27的安置而必须移除部分外延层235，如此将造成第一电极
27及第二电极25不在同一水平位置，相对也提高后续制作上的困难。
由于部分发光层132将被移除，相对其发光作用区域将受到挤压，如此工
作高温将容易集中于某个区域范围内，相对降低其发光组件的使用寿命。
由于不同材质的透明基板是直接外延或借助一粘合层而固设于一外延层
上，不仅制造过程繁琐，且亦将降低其生产合格率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新颖的四元外延层发光二极管，不
仅可有效均匀分布工作电流密度，以提高发光导出效率及发光亮度，且第一电
极及第二电极又可自然位于同一水平高度位置，而有利于后续的制作方便。
本发明的主要目的，在于提供一种发光二极管，可有效地解决上述现有发
光二极管所面临的技术困难点。
本发明的次要目的，在于提供一种发光二极管，在无需大面积移除部分外
延层的情况下，即可让第一电极获得适当的固设位置，借此以有效提高发光作
用区域及输出光通量。
本发明的又一目的，在于提供一种发光二极管，第一电极可与第二电极位
于近似同一水平位置，因此可有利于后续制作的进行。
本发明的又一目的，在于提供一种发光二极管，借助较大面积的发光作用
区域，致使作用电流分布较为均匀，因此可有效提高发光组件的使用寿命。
本发明的又一目的，在于提供一种发光二极管，可将四元外延层固设于一
供电基板上，不仅可避免吸光基板或导线的吸光作用，且亦可相对提高生产合
格率。
为达上述目的，本发明提供了一种发光二极管，其至少包括有：一外延层，
包括有一第一材料层及一第二材料层，其中第二材料层系固设于第一材料层的
上表面；一透光基板，固设于第二材料层之上表面；一第一电极，固设于第一
材料层的部分下表面；一第二电极，固设于第一材料层的其它部分下表面；至
少一延伸凹槽，可贯穿第一材料层，并延伸至第二材料层的部分体积，而在延
伸凹槽内设有一可与第一电极电性连接的延伸电极；及至少一隔离凹槽，设于
第一电极与第二电极之间，可贯穿第一材料层，并延伸至第二材料层的部分体
积。
为进一步了解与认识本发明的结构特征及所达成的功效，下面结合附图详
细说明本发明的较佳实施例。
具体实施方式
请参阅图3A至图3C，分别为本发明发光二极管一较佳实施例在各个制
作步骤的构造截面图；如图所示，本发明的制作主要包括有下列步骤：
首先，提供一半导体基板31，例如GaAs基板(吸光基板)，并于GaAs基板
31上表面依序成长有一第一材料层331(如N型或P型包覆层)、发光层332及第
二材料层333(如P型或N型包覆层)，如此以构成一四元外延层33，如图3 A
所示。
其中，该发光层332可为一PN界面，且可选择是为一三元或四元化合物所
制成，例如砷镓化铝(AlGaAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)或磷化铝镓铟的同
质结构、单异质结构、双异质结构、量子阱结构。
再者，在第二材料层333的上表面借助一粘合层42或直接外延方式形成有
一透光基板41，例如磷化镓(GaP)、玻璃(Glass)、蓝宝石(Sapphire)、
碳化硅(SiC)、磷砷化镓(GaAsP)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、硒
硫化锌(ZnSSe)或石英等，并将不透光且会吸收投射光源的GaAs基板31予以
去除。又，在第一材料层331下表面的部分位置凿设有至少一隔离凹槽376及至
少一第一延伸凹槽371，每一个隔离凹槽376及第一延伸凹槽371皆可穿透其垂
直延伸方向的第一材料层331、发光层332及部分第二材料层333体积，如图3
B所示。
当然，在本发明另一实施例中，其可在第二材料层333形成后，继续成长
一不掺杂浓度但与第二材料层333相同材质所制成的厚透光层41，例如四元材
质AlGaInP，以取代上述实施例所形成的GaP基板，借助厚透光层41与第二材料
层333具有相同材质的特性，不仅可有效解决非欧姆接触而造成的高电阻困扰，
且亦可简化制作流程及提高生产合格率，因此，可适用于各种平面型发光二极
管。
又，在隔离凹槽376内可借助空间隔离或填充其它绝缘物质以成为一隔离
层377，而第一延伸凹槽371内则设有一具有导电功能的第一延伸电极375，第
一延伸电极375将与第二材料层333电性连接，并借助隔离凹槽376或隔离层377
的阻隔，而与第一材料层331电性隔离。又，在第一延伸电极375的上表面及第
一材料层331的部分下表面可固设有一第一电极37，第一电极37可与第一延伸
电极375电性连接。而隔着隔离层376在第一材料层331的其它部分下表面则依
序可固设有一导电层39及第二电极35。如此，当第一电极37与第二电极35导电
作用时，其作用电流即可借助第一延伸电极375而穿过发光层332以产生一投射
光源，如背面光L4，如图3C及图4所示。
又，为了让作用电流可更均匀分布，致使可扩大其作用发光面积、降低其
工作温度及有效延长组件使用寿命，因此隔离凹槽376可设计为接近外延层33
的周缘位置，而延着隔离凹槽376外围再设有至少一第二延伸凹槽372及第二延
伸电极378，每一第二延伸电极378皆可以与第一电极37及第二材料层333电性
连接，并与第一材料层331电性隔离。而第一延伸电极375与第二延伸电极378
则可选择为一点状、长条状、环形、半环形、圆形、矩形、直形等各种形式。
由于，本发明发光二极管在无需去除大面积外延层235的情况下，即可固
设第一电极37及第二电极35，因此，第一电极37及第二电极35具有近似同一水
平的位置，而有利于后续制作流程。
当然，为了可顺利导引PN界面所产生的正面光，而不被第二电极35所吸收，
因此，该导电层39亦可为一具有反光特性的材质所制成。
另外，请参阅图5A及图5B，分别为本发明又一实施例的构造截面图及
仰视图；如图所示，在此实施例中，其主要是在发光二极管50的第一材料层333
部分下表面固设有一大面积的第二电极350，借助第二电极350的导电及反射功
能，以取代上述实施例的导电层39，如此，不仅可让作用电流更均匀分布外，
亦可直接反射正面光源以成为一反射光源L5，借此以相对提高其输出光通量。
接续，请参阅图6A及图6B，分别为本发明又一实施例的构造截面图及
仰视图；如图所示，本发明发光组件60主要是在一第一材料层331的适当位置
上凿设有至少一可贯穿第一材料层331、发光层332及部分第二材料层333的第
一延伸凹槽671，并于第一延伸凹槽671内表面及第一电极37预设位置上个别设
有一具绝缘特性的凹槽隔离层677及表面隔离层679，在凹槽隔离层677内再设
有一具有导电特性的第一延伸电极675，第一延伸电极675 可与一设于表面隔离
层679上表面的第一电极67电性连接。又，为了让工作电流可均匀分布，因此
在剩余的第一材料层331表面直接设有一第二电极65。如此，不仅同样可达到
第一电极67具有与第二电极65近似同一水平高度外，且由于发光层332被移除
的作用面积更小，而大部分发光层332的外围位置又可获得保留，因此其输出
光通量将可获得大幅提升。
又，请参阅图7A及图7B，为本发明又一实施例的构造截面图及仰视图；
如图所示，其主要是将上述实施例的第二电极65变更为作用面积较小的第二电
极75，而第一材料层331的下表面均匀散布有多个欧姆接触点77，而第二电极
75、欧姆接触点77及第一材料层331之间则设有一导电层79，借此而可将作用
电流均匀分布在外延层33的大部分作用范围内，不仅可有效提高其输出光通
量，亦可延长其使用寿命。
又，请参阅图8A及图8B，为本发明又一实施例的构造截面图及仰视图；
如图所示，其主要是将第一延伸凹槽871、凹槽隔离层877及第一延伸电极875
设于第一材料层331的临近外围位置，而第一材料层331的其它下表面位置则分
别设有多个欧姆接触点857及一导电层855。该导电层855的部分表面依序设有
一表面隔离层879及第一电极87，第一电极87同样可与每一个第一延伸电极875
电性连接，而导电层855的另外部分表面则设有一第二电极85。
当第一电极87与第二电极85之间作用时，除了先前所述实施例的背面光L4
及反射光L5外，由于第一延伸凹槽871及第一延伸电极875已移至外延层33之外
围位置，因此，第一电极87垂直延伸位置下而未被移开的发光层332即可作用
而产生投射光源，例如背面光L6及反射光L7，借此不仅第一电极87具有与第二
电极85近似相同的水平高度，且，亦可扩大发光层332的作用范围。
当然，为了有效提高发光亮度，导电层855亦可选择一具有良好反光效果
的材质所制成。
另外，请参阅图9，为本发明又一实施例的构造截面图；如图所示，其主
要是将上述实施例的发光组件80予以倒置，致使第一电极87可借助一第一导电
凸块878而与一设于一供电基板89上的第一导电线路897电性连接。同理，第二
电极85则借助一第二导电凸块858而与同样设于该供电基板89上的一第二导电
线路895电性连接，如此，即可成为一倒装芯片发光二极管90(Flip Chip LED)，
同样可产生背面光L4、L6及反射光L5、L7。
当然，其第一导电凸块878及第二导电凸块858可选择为一具有导电特性之
焊料材质、锡球、含金属物质或任何导电物质所制成，而供电基板89则可选择
为一导热性佳或热膨胀系数与外延层33近似的材质所制成，例如陶瓷、玻璃、
氮化铝、氮化硅、氧化铝、环氧树脂、尿素树脂、塑料、金刚石、氧化铍、氮
化硼、电路板、印刷电路板、PC板或覆有介电材质(如SiO2、TiO2、Si3N4等)
的碳化硅、硅、氮化镓等材料。
由于，本发明的发光组件具有近似或相同水平位置的第一电极87及第二电
极85，因此，其后续制作上所需要的第一导电凸块878及第二导电凸块858则可
设为具有相同大小体积，如此不仅可方便进行制作，又可因为第一导电凸块878
及第二导电凸块858两边作用力状况相同，而不致于发生倒装芯片发光二极管
90偏斜的状况，因此可相对提高组件的工作稳定度。
接续，请参阅图10，为本发明又一实施例的构造截面图。虽然上述各个
实施例都是以三元发光组件或四元发光组件为讨论对象，但依据本发明技术特
征，本发明亦可应用于其它化合物外延层的发光组件中，例如蓝光发光组件。
如图所示，发光组件100主要是在一LED基板(透光基板)91上直接依序成长有
一第一材料层931及第二材料层933，而第一材料层931与第二材料层933之间可
自然形成有一PN界面。环绕发光组件100外围先凿设有一可贯穿第二材料层933
及部分第一材料层931的第一延伸凹槽971，且在第二材料层933的上表面先设
有一具有导电或反光效果的透明接触层、欧姆接触层或反光层96，再于反光层
96及第二材料层933的外围设有一隔离层98，在隔离层98的适当位置凿设有一
第三延伸凹槽951，致使第二电极95可直接或通过反光层96而电性连接于第二
材料层933。环绕第二材料层931的外围且隔着隔离层98可设有一第一环侧电极
974，第一环侧电极974可电性连接于第一电极97，如此亦可达到让工作电流均
匀分布、提高发光作用区域、及致使第一电极97与第二电极95位于同一水平高
度位置的目的。
另外，请参阅图11，为本发明又一实施例的构造截面图；如图所示，其
主要是在一吸光基板(GaAs基板)31表面依序形成有一第一材料层331、发光
层332及第二材料层333的外延层33后，并未在第二材料层333表面固设有一透
光基板(41)，而是在第二材料层333的上表面分别凿设有至少一隔离凹槽376
及至少一第一延伸凹槽371，每一个隔离凹槽376及第一延伸凹槽371皆可穿透
其垂直延伸方向的第二材料层333、发光层332及部分第一材料层331体积，第
一延伸凹槽371内设有一第一延伸电极375。又，分别于第二材料层333的适当
位置设有一第一电极37及第二电极35。接续，将外延层33连同GaAs基板31覆置
于一供电基板89(或称Sub Mount)上，外延层33的第一电极37可电性连接于
供电基板89的第一导电层897，而外延层33的第二电极35则电性连接于供电基
板89的第二导电层895。最后，再将GaAs基板31利用一半导体制造过程予以去
除，以成为一发光组件110。
借助供电基板89的厚度以方便发光组件110的后续制造过程，且，由于供
电基板89并非被设计为一出光方向，因此，其可选择为一导热性佳或与外延层
33的热膨胀系数接近的材质，以有利于发光组件110的工作品质及使用寿命。
由于本发明的发光组件具有近似或相同水平高度的第一电极37及第二电
极35，因此，在形成一倒装芯片发光二极管110(Flip-Chip LED)时，并不像
现有构造一般需借助不同高度的导电凸块来达成两电极具有相同水平高度的
目的，因此可直接将第一电极37电性连接于第一导电线路897，而第二电极85
则直接电性连接于第二导电线路895，借此以简化制造过程。
又，请参阅图1 2，为本发明又一实施例的构造截面图；如图所示，其主
要是将上述实施例的供电基板89以一抗静电保护组件890所取代。其中，抗静
电保护组件890上的ESD(静电保护)第一电极891可电性连接于外延层33的第
二电极35，而其ESD第二电极892则电性连接于外延层33的第一电极37，如此外
延层33及抗静电保护组件35即可形成为一反向并联电路，并组合成为一发光组
件120。当发光组件120在制作过程或使用过程而发生静电放电现象时，一异常
大的输入电压Vcc将形成于抗静电保护组件890的两端，而造成抗静电保护组件
890的崩溃效应(Break Down)，致使绝大数异常电流将通过抗静电保护组件
890，而不会损害外延层33。
最后，请参阅图13，为本发明又一实施例的构造截面图；如图所示，其
主要是在抗静电保护组件990上设有一可与外延层33的第一电极37电性连接的
第三供应电路997，第三供应电路997与抗静电保护组件990之间则设有一隔离
层995，VRD(电压调整)第一电极991电性连接于外延层33之第二电极35，而
VRD第二电极992则与外延层33成电性隔离态样，如此外延层33与抗静电保护组
件990即可成为一串联电路形式的发光组件130，而原本的抗静电保护组件990
亦可变成为一电压调整组件990。借助外延层33与电压调整组件990成为串联电
路的设计，不仅具有抗突波电压的功能外，亦可组合出各种驱动电压相近的发
光组件，对于组合式发光装置而言，例如RGB全彩发光装置，将有很大的益处。
前述抗静电保护组件890或电压调整组件990可选择为一齐纳二极管
(Zener Diode)、萧特基二极管(Schottky Barrier Diode)、硅基二极管、
3-5族元素所构成的二极管、静电保护电路或其它等效二极管，其材料的选择
最好是考虑发光组件所设定的崩溃电压(Breakdown Voltage)外，尚可配合
外延层33的热膨胀系数。
又，在本发明又一实施例中，抗静电保护组件890或电压调整组件990亦可
选择由多个二极管以串联或并联形式所组合而成。而一个抗静电保护组件890
或电压调整组件990亦可选择电性连接有多个外延层33，同时对多个外延层33
进行抗静电压保护或驱动电压调整功能。
综上所述，本发明涉及一种发光二极管，尤指一种可应用于四元外延层的
平面型发光二极管，不仅可方便后续制造过程的进行，又可因此增加PN界面的
发光作用区域，致使得以提高发光亮度及使用寿命。
以上所述内容，仅为本发明的一较佳实施例，并非用来限定本发明实施的
范围，凡依本发明的主要构思、技术特征及精神进行的等同变化与修饰，均应
属于本发明所要求保护的范围。