[發(fā)明專利]發(fā)光二極管陣列及其形成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210174881.X
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN103178074A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳嘉南;盧怡安
• 申請（專利權(quán)）人: 華夏光股份有限公司
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/10;H01L21/8252
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，且特別是關(guān)于一種發(fā)光二極管(LED)陣列及制造此種LED陣列的方法。

背景技術(shù)

圖1為一傳統(tǒng)的水平式發(fā)光二極管(horizontal?light?emitting?diode)的示意圖。請參照圖1，水平式發(fā)光二極管100包含磊晶基板102。磊晶結(jié)構(gòu)104藉由一磊晶成長制程而自磊晶基板長成。電極單元106形成于磊晶結(jié)構(gòu)上以提供電能(electrical?energy)。磊晶基板102由藍(lán)寶石(sapphire)或碳化硅(SiC)等材料制成，因此能夠在磊晶基板102上進行三族氮化物(例如氮化鎵系(GaN-based)或氮化銦鎵系(InGaN-based)半導(dǎo)體材料)的磊晶成長。

磊晶結(jié)構(gòu)104通常由氮化鎵系半導(dǎo)體材料或氮化銦鎵系半導(dǎo)體材料制成。在磊晶成長制程中，氮化鎵系半導(dǎo)體材料或氮化銦鎵系半導(dǎo)體材料自磊晶基板102磊晶成長，以形成n型摻雜層108與p型摻雜層110。當(dāng)電能被施加至磊晶結(jié)構(gòu)104時，位于n型摻雜層108與p型摻雜層110交界處的發(fā)光部(light?emitting?portion)112產(chǎn)生電子電洞捕捉現(xiàn)象(electron-hole?capture?phenomenon)。發(fā)光部112的電子因而落下至一較低能階，并以光子的模式放出能量。舉例而言，發(fā)光部112為一單一量子井(single?quantum?well，SQW)或一多重量子井(multiple?quantum?well，MQW)結(jié)構(gòu)，而可限制電子及電洞在空間中的運動。如此一來，電子與電洞彼此碰撞的可能性增加，而使得電子電洞捕捉現(xiàn)象更容易發(fā)生，從而改善發(fā)光效率。

電極單元106包含第一電極114與第二電極116。第一電極114及第二電極116分別地與n型摻雜層108及p型摻雜層110歐姆接觸(ohmic?contact)。電極提供磊晶結(jié)構(gòu)104電能。當(dāng)施加一電壓于第一電極114與第二電極116之間時，一電流自第二電極116流出，通過磊晶結(jié)構(gòu)104并水平地分布于磊晶結(jié)構(gòu)104中，再流向第一電極114。如此一來，一些光子由發(fā)生于磊晶結(jié)構(gòu)104內(nèi)的光電效應(yīng)產(chǎn)生。由于前述水平分布的電流，水平式發(fā)光二極管100自磊晶結(jié)構(gòu)104發(fā)出光線。

水平式發(fā)光二極管100的制程簡單。然而，水平式發(fā)光二極管可能導(dǎo)致數(shù)種問題的發(fā)生，例如電流擁擠(current?crowding)問題、發(fā)光不均(non-uniformity?light?emitting)問題及熱堆積(thermal?accumulation)問題，但不限于此。這些問題可能造成水平式發(fā)光二極管發(fā)光效率的下降和/或水平式發(fā)光二極管的毀損。

為克服一部分的上述問題，垂直式發(fā)光二極管(vertical?light?emitting?diode)被發(fā)展出來。圖2為一傳統(tǒng)的垂直式發(fā)光二極管的示意圖。垂直式發(fā)光二極管200包含磊晶結(jié)構(gòu)204以及配置于磊晶結(jié)構(gòu)上以提供電能的電極單元206。類似于圖1所示的水平式發(fā)光二極管100，可藉由一磊晶成長制程而以氮化鎵系半導(dǎo)體材料或氮化銦鎵系半導(dǎo)體材料制成磊晶結(jié)構(gòu)204。在磊晶成長制程中，氮化鎵系半導(dǎo)體材料和氮化銦鎵系半導(dǎo)體材料自磊晶基板(未示于圖中)磊晶成長，以形成n型摻雜層208、發(fā)光結(jié)構(gòu)(light?emitting?structure)212與p型摻雜層210。接著，在剝除(stripping)磊晶基板之后，將電極單元206接合(bond)至磊晶結(jié)構(gòu)204。電極單元206包含第一電極214與第二電極216。第一電極214及第二電極216分別地與n型摻雜層208及p型摻雜層210歐姆接觸。此外，可將第二電極216黏貼至散熱基板(heat?dissipating?substrate)202，以增加散熱效率。當(dāng)施加一電壓于第一電極214與第二電極216之間時，電流垂直地流通。因此垂直式發(fā)光二極管200可以有效地改善水平式發(fā)光二極管100的電流擁擠問題、發(fā)光不均問題及熱堆積問題。然而，在描繪于圖2的傳統(tǒng)垂直式發(fā)光二極管中，有著電極遮蔽效應(yīng)(shading?effect)的問題。此外，形成垂直式發(fā)光二極管200的制程可能較為復(fù)雜。舉例而言，在將第二電極216黏貼至散熱基板202時，磊晶結(jié)構(gòu)204可能因高熱量(high?heat)而毀損。