[發明專利]設有光提取點狀物陣列的發光二極管及其制造過程

無效

• 申請號: 200610165917.2
• 申請日: 2006-12-11
• 公開（公告）號: CN101097975A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 綦振瀛;李家銘;張瑞正;陳宗良;陳世玲
• 申請（專利權）人: 泰谷光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 林錦輝

技術領域

本發明涉及半導體發光二極管的制造過程，尤其涉及具有改善光提取效率的發光二極管。

背景技術

已知發光二極管為由多層結構所組成，此多層結構包括夾于n型半導體層與p型半導體層間的發光層。此發光層可以是由活性氮化物半導體化合物所組成的單層或多層結構。施加于發光二極管電極之間的電偏壓產生電子和/或空穴的注入，電子和/或空穴流過n型半導體層與p型半導體層，并穿越發光層，在此發光層中電子/或空穴再結合以產生光。自發光層所生成的光在各方向上傳播，且經由每一個顯露表面而離開此發光二極管。為有效地實現其發光目的，通常需要引導此光自發光二極管沿預定的發射方向射出。

一般而言，發光二極管的發光效率可由多種參數予以表達，其中之一即為光提取效率，也就是射出發光二極管的光量與發光二極管產生的光量的比值。實際上，由于經由組成發光二極管的不同層的各種內部吸收的原因，射出發光二極管的光量少于發光二極管所產生的光量。為了增加光提取效率，已知方法之一是在發光二極管的多層結構內設置反射層，以沿可用的方向再引導光射出。

為解決上述問題，已知方法為在發光二極管的p型層上形成銀(Ag)p型電極，此技術已被美國專利No.6,194,743所公開。銀的高反射性有益于形成能夠再引導光至襯底的反射p型電極，因此能避免p型電極的光吸收。

另一種已知方法為將光學層置入多層結構中，以促使光沿可用光路徑傳播，此技術已被美國專利No.6,657,236所公開。光學層形成以陣列式排列的光提取元件，以散射自發光層所發出的光。

美國專利No.No.6,870,191還揭露另一種技術，其中發光二極管具有被蝕刻以形成凹部與凸部的藍寶石襯底。因此，自發光區域產生的光可以通過凹部與凸部被散射或繞射，進而改善光提取率。此襯底的蝕刻一般需要使用金屬掩膜，其會形成金屬殘余物，此金屬殘余物將污染后續的長晶步驟，故此方法并不經濟且產生非預期的污染物。

前述的現有技術公開了各種技術方法，這些技術方法可能需要更進一步的改善以提高發光二極管的光強度。

發明內容

本發明所述的發光二極管及其制造過程可改善發光二極管的光提取效率。

根據實施例，發光二極管包括：以氮化物半導體組成的多層結構，此多層結構堆疊在襯底上且包括發光層；多個電極，其提供驅動電流以點亮發光二極管；以及整合至多層結構的光學層，其形成以陣列排列的基本上等距離的多個光提取點狀物。

根據實施例，光提取點狀物陣列包括并置的六角形圖案。在一些例子中，光學層組成包括SiO_x、SiN_x、Si₃N₄、SiC、SiO_xN_y、ZnSe、TiO₂或Ta₂O₅等材料。在一些實施例中，光學層的厚度為小于800，且優選地為約500。在另一些實施例中，光提取點狀物具有六邊形的表面區域。在一些變換中，發光二極管具有高于150mcd的光強度。

本案還公開了形成發光二極管的制造工藝。根據實施例，此制造過程包括：形成具有至少一個發光層的多層結構；形成用以提供驅動電流流經多層結構的電極；以及形成整合至多層結構的光學層，且該光學層包括以陣列排列的基本上等距離的多個光提取點狀物。

在一些實施例中，該制造過程包括在多層結構的兩層之間的界面上形成光學層。在一些應用的例子中，光學層形成在襯底的表面上；接著圖案化該光學層以形成基本上等距離的光提取點狀物陣列；以及在該光學層上堆疊包括發光層在內的多個層。

在一些變化中，該制造過程還包括形成覆蓋該光學層的緩沖層，以及在此緩沖層上形成多個氮化半導體層。

在一些例子中，圖案化該光學層以形成基本上等距離的光提取點狀物陣列的步驟中，包括執行光刻過程以形成光阻圖案，再經由光阻圖案進行蝕刻。

上述的描述為本發明的簡示，且不應被用來限制權利要求的范圍，在此公開的方法與結構可被應用于許多方式中，且在不違背本發明與其廣泛觀點下，可進行改變與修飾。如同權利要求所定義的，其它的觀點、創造性的特征與本發明的優點將在下列的非限制性的詳細描述中敘述。

附圖說明

圖1A至圖1H為根據本發明的實施例，形成發光二極管的制造過程的示意圖；

圖2為根據本發明的實施例，以陣列圖案所設置的光提取點狀物的示意圖；

圖3為顯示發光二極管的特性參數根據本發明而分布的光提取點狀物陣列圖案的厚度而變化的數據圖表；以及