[發明專利]具凹槽電極與光提取結構的發光二極管晶粒及其制作方法

無效

• 申請號: 201210342451.4
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN103325907A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 段忠;朱俊宜
• 申請（專利權）人: 旭明光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/38
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明是關于光電元件技術，特別是關于一種發光二極管晶粒及制作所述發光二極管晶粒的方法。

背景技術

發光二極管(light?emitting?diode，簡稱LED)晶粒可包含一多層的半導體基板，其組成為復合物半導體材料，例如氮化鎵(GaN)。舉例而言，所述半導體基板可包含一具有p型摻雜物的p型限制層、一具有n型摻雜物的n型限制層、以及一位于所述多個限制層之間的多重量子井(multiple?quantum?well，簡稱MQW)層，用以發射電磁輻射。所述發光二極管晶粒亦包含一n電極及一p電極，由此連接至外部電路。對于垂直式發光二極管(vertical?light?emitting?diode，簡稱VLED)晶粒，所述半導體基板是位于所述n電極與所述p電極之間，且所述n電極與所述p電極彼此上下垂直分開。而對于水平式發光二極管晶粒，所述n電極與所述p電極是彼此左右水平分開于所述半導體基板之上，但兩者大致位于同一平面上。

對于這兩種類型的晶粒，所述n電極及所述p電極中至少有一個可能會遮擋及吸收所述多重量子井層所發出的電磁輻射，因而減少了其所展現的光照強度。例如，對于垂直式發光二極管(VLED)晶粒，所述n電極可能在所述n型限制層上，且直接位于所述多重量子井層的電磁輻射的發射路徑上。由于此遮擋或吸收，使得所述n電極的表面積必須愈小愈好；然而，垂直式發光二極管(VLED)晶粒本身的結構與型態卻需有尺寸較大的n電極。有些垂直式發光二極管(VLED)晶粒則包含光提取結構，例如，在所述n型限制層上形成被粗糙化的元素。

所述n電極被形成于所述多個粗糙化光提取結構的鄰近處，則亦會增加遮光面積，因而減弱了光提取結構的功效；此類情況可參考圖1所示。一現有技術的垂直式發光二極管(VLED)晶粒10包含一電性連接至n電極14的n型限制層12、一用以發射電磁輻射的多重量子井(MQW)層16、以及一電性連接至p電極20的p型限制/反射層18。此外，所述n型限制層12亦包含多面元素形式的光提取結構24，以造成光的散射。然而，如同圖1的圈框區域22所示，所述n電極14的表面積仍因所述多個光提取結構24上的金屬沉積、而導致其表面積增加。

此外，在所述n電極14的制作過程中，亦會發生負載效應(loading?effect)所導致的所述多個光提取結構24粗糙度及功效性減少的問題。例如，請參考圖2，在所述垂直式發光二極管(VLED)晶粒10的制作過程中，一遮罩26可用以保護所述n電極14(如圖1)的金屬將要進行沉積的區域；然而，如同圖2的圈框區域28所示，所述遮罩26可具有負載效應，使得所述多個光提取結構24沿著所述遮罩26邊緣的粗糙度受到減弱。更進者，受到微影蝕刻工藝的容忍度限制，難以使所述n電極14的制作不致負面地影響到所述多個光提取結構24。

為了解決此類問題，有人提出將所述n電極14直接形成于所述多個光提取結構24上。然而，直接將所述n電極14沉積于所述多個光提取結構24上、可能會造成所述n電極14具有粗糙的表面，這將導致被沉積電極及導體的電阻增高。此外，所述n電極14的粗糙化表面可能導致其與外部電路連接處(例如，導線焊接)的高接觸電阻。所述n電極14與所述n型限制層12之間的接觸電阻亦可能因所述n型限制層12摻雜濃度的減低而增高；然而，在制作所述n電極14的金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)法中，又必須以低摻雜濃度來減少薄膜發生缺陷的機率。

本發明主要針對一種具有光提取結構與至少一個小表面積電極的發光二極管晶粒，用以使電磁輻射的吸收達到最小，而又能保有高導電性、低接觸電阻、及平面的型態。此外亦提供制作所述發光二極管晶粒及含有所述晶粒的發光二極管系統的方法。

發明內容

根據本發明的一方面，一實施例提供一種發光二極管晶粒，其包含：一多層的半導體基板，包含一n型限制層；一多重量子井層，電性連接所述n型限制層，用以發射電磁輻射；及一p型限制層，電性連接所述多重量子井層；多個光提取結構，位于所述n型限制層上，用以散射所述電磁輻射；以及一電極，位于一嵌入所述n型限制層的凹槽內、接近所述多個光提取結構、且電性連接所述n型限制層，所述凹槽具有多個邊墻及一底面，所述電極保形地形成于所述凹槽的邊墻及底面上。