[發明專利]半導體發光裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201210181065.1
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102891233A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 洪瑞華;劉恒;盧怡安
• 申請（專利權）人: 華夏光股份有限公司;財團法人成大研究發展基金會
• 主分類號: H01L33/36
• 分類號: H01L33/36;H01L33/10;H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;常大軍

技術領域

本發明涉及一種半導體發光元件，且特別涉及一種發光二極管(LED)陣列及其制造方法。

背景技術

圖1繪示一種傳統水平式發光二極管(horizontal?light?emitting?diode)的示意圖。請參照圖1，水平式發光二極管100包括外延（磊晶）基板102。外延結構104通過一外延成長工藝(epitaxial?growth?process)自外延基板102長成。電極單元106形成于外延結構上，用以提供電能。外延基板102以例如藍寶石(sapphire)或碳化硅等材質制成，如此一來能夠將第三族氮化物(例如是氮化鎵系(GaN-based)或氮化銦鎵系(InGaN-based)半導體材料)外延成長于外延基板102上。

外延結構104通常以氮化鎵系半導體材料或氮化銦鎵系半導體材料制成。在外延成長工藝中，氮化鎵系半導體材料或氮化銦鎵系半導體材料以外延方式自外延基板102長成，以形成n型摻雜層108和p型摻雜層110。當施加電能于外延結構108上時，位于n型摻雜層108和p型摻雜層110的交界處的發光部112產生電子空穴捕捉現象(electron-hole?capture?phenomenon)。如此一來，發光部112中的電子會掉入一較低的能階且以光子模式放出能量。舉例來說，發光部112是一個多重量子阱(multiple?quantum?well，MQW)結構，能夠局限電子和空穴在空間中的移動。因此，電子和空穴碰撞的機率提高，使得電子空穴捕捉現象較容易發生，進而提高發光效率。

電極單元106包括第一電極114和第二電極116。第一電極114和第二電極116是分別地與n型摻雜層108和p型摻雜層110歐姆性接觸(ohmic?contact)。上述電極用以提供電能至外延結構104。當施加電壓在第一電極114和第二電極116之間，電流會從第二電極116經由外延基板102流向第一電極114且水平分布在外延結構104中。于是，許多光子由外延結構104里的光電效應(photoelectric?effect)而產生。水平式發光二極管100因為電流水平分布在外延結構104中而發光。

水平式發光二極管100的工藝簡單。然而，水平式發光二極管100會造成一些問題，例如電流群聚(current?crowding)問題、發光不均勻(non-uniformitylight?emitting)的問題、以及蓄熱(thermal?accumulation)問題等等，但不限于此。這些問題會造成水平式發光二極管100的發光效率下降以及/或水平式發光二極管100的損壞。

為了克服上述的問題而發展了垂直式發光二極管(vertical?light?emitting?diode)。圖2繪示一種傳統垂直式發光二極管的示意圖。垂直式發光二極管200包含外延結構204以及電極單元206，電極單元206設置于外延結構上用以提供電能。類似于圖1所示的水平式發光二極管100，外延結構204可以由氮化鎵系半導體材料或氮化銦鎵系半導體材料經由一外延成長工藝而制成。在外延成長工藝中，氮化鎵系半導體材料和氮化銦鎵系半導體材料以外延方式自外延基板(未繪示)長成，以形成n型摻雜層208、發光結構212、和p型摻雜層210。接著，剝除(stripping)外延基板之后，電極單元206連接至外延結構204。電極單元206包括第一電極214與第二電極216。第一電極214及第二電極216是分別地與n型摻雜層208及p型摻雜層210歐姆性接觸。此外，第二電極216可黏貼至散熱基板(heat?dissipating?substrate)202，以增加散熱效率。當施加一電壓于第一電極214與第二電極216之間時，電流是垂直地流通。因此垂直式發光二極管200可以有效地改善水平式發光二極管100的電流群聚問題、發光不均勻問題及蓄熱問題。然而，如圖2繪示的傳統垂直式發光二極管具有電極遮蔽效應(shading?effect)的問題。此外，形成垂直式發光二極管200的工藝可能較為復雜。舉例而言，外延結構204可能因第二電極216黏貼至散熱基板202的高熱(high?heat)而損壞。