[發明專利]發光二極管裝置及其形成方法

無效

• 申請號: 200910209233.1
• 申請日: 2009-11-02
• 公開（公告）號: CN101997019A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 陳鼎元;邱文智;余振華
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/00;H01L21/782
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

技術領域

本發明涉及半導體裝置，特別涉及結晶III-V族發光二極管。

背景技術

一般而言，發光二極管(light-emitting?diode；LED)是由第一導電型的第一導電層、有源層與第二導電型的第二導電層所構成，并且在正偏壓(forward-biased)下會產生光線。不同顏色的發光二極管可使用不同能隙(bandgap)的材料形成。典型的有源層會從發光層的兩側射出光線，且光線會往所有的方向傳播。然而，由于從兩側并往所有方向射出的光線中，會有部分的光能被損失掉，因此在實際的應用上，常僅需要光線從單一側并沿著特定的方向射出。

在一種提升光線從發光二極管裝置單一側的射出量的方法中，是在基板與發光二極管結構之間形成反射層。反射層包括金屬反射材料，其會使從基板側上的發光二極管裝置射出的光線反射回向發光二極管的發光面，借此提升發光二極管裝置的光效率(light?efficiency)。

雖然反射金屬層能幫助光線從發光二極管裝置的單一側射出，然而射出的光線一般仍會朝向超過180°的范圍的所有方向傳播。往所有方向傳播的光線在某些需要光線沿著特定方向射出的應用中，例如透鏡組或類似的裝置，是不期望的。

在另一種強化發光二極管裝置的光線輸出量的方法中，是將發光表面粗糙化。具有平滑表面的發光二極管裝置會有較高程度的全內反射(totalinternal?reflection)，其中光線會傾向反射回有源層，而不是被射出。為了降低全內反射的程度，可將發光二極管裝置的表面粗糙化。表面粗糙度一般是在形成發光二極管裝置時，通過金屬有機化學氣相沉積工藝控制，或者是在形成發光二極管裝置之后，通過蝕刻工藝控制。雖然表面粗糙化會提升光線的輸出量，然而要在粗糙表面上形成良好的歐姆接觸有困難度。

又另一種強化發光二極管裝置的光線輸出量的方法包括形成納米柱。在此方法中，發光二極管裝置包括許多個從基板垂直地向上延伸的納米級發光柱。然而，由于納米柱產生的大部分光線，會以大于臨界角度的角度入射于納米柱的側壁上，因此從納米柱結構輸出的光線仍會由于全內反射的因素而減少。

根據上述，因此有需要光效率提升的發光二極管裝置。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種發光二極管裝置，包括：一基板；一發光二極管結構，形成在該基板上，該發光二極管結構具有一下方發光二極管層、一有源層與一第一上方發光二極管層；以及多個嵌入元件，至少延伸穿過部分該發光二極管結構的該第一上方發光二極管層，所述多個嵌入元件由上方觀看是被該發光二極管結構所圍繞，所述多個嵌入元件的折射系數不同于該第一上方發光二極管層。

本發明也提供一種發光二極管裝置，包括：一基板；以及一發光二極管結構，位于該基板上，該發光二極管結構具有至少位于一第一導電層中的多個嵌入元件，所述多個嵌入元件的折射系數不同于嵌入所述多個嵌入元件的該發光二極管結構的一薄膜。

本發明還提供一種形成發光二極管裝置的方法，該方法包括：提供一基板；在該基板上形成一發光二極管結構，該發光二極管結構包括一下方發光二極管層、一有源層與一第一上方發光二極管層；以及形成多個嵌入元件，其由上方觀看是被該發光二極管結構圍繞，所述多個嵌入元件的折射系數不同于該發光二極管結構。

本發明可有效提升發光二極管的光效率。

附圖說明

圖1至圖4顯示本發明一實施例形成發光二極管裝置的各種工藝步驟。

圖5及圖6顯示本發明另一實施例形成發光二極管裝置的各種工藝步驟。

圖7及圖8顯示本發明另一實施例形成發光二極管裝置的各種工藝步驟。

圖9至圖11顯示本發明另一實施例形成發光二極管裝置的各種工藝步驟。

圖12至圖14顯示各種具有圓形嵌入元件的發光二極管的平面圖。

上述附圖中的附圖標記說明如下：

100～發光二極管裝置；

102～基板；

104～發光二極管結構；

106～下方發光二極管層；

108～發光層(或有源層)；

110～第一上方發光二極管層；

120～圖案化掩模；

200～發光二極管裝置；

202～開口；

300～發光二極管裝置；

302～嵌入元件；

400～發光二極管裝置；

410～第二上方發光二極管層；

502～開口；

602～嵌入元件；

610～第二上方發光二極管層；