[發明專利]發光二極管裝置及從一發光二極管增加光萃取的方法

無效

• 申請號: 201310015591.5
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103258922A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 陳長安
• 申請（專利權）人: 旭明光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/20;H01L33/02
• 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

本發明是關于發光二極管(LED)技術，特別是關于一種伴隨增加光萃取的一種發光二極管結構。

背景技術

發光二極管的發光效率(luminous?efficiency)是可由一光源的總視在功率(apparent?power)對其實際總輸入功率所界定(光通量除以輸入功率)。具有每瓦(per?watt)的光通量(lumens)的單位，發光效率是測量有用于發光的功率分率(fraction?of?power)。如同一種光源，發光二極管是在過去數十年已設計并已發展來改善發光效率并增加對于這些固態元件(solid?state?devices)的可能的運用。

如圖1所示，是開始于一傳統發光二極管結構，其是可以看到為何這些元件的發光效率是相對地差(poor)。一傳統發光二極管100是形成在一基板104上，此基板104是根據發光二極管層的成分沉積，例如藍寶石(sapphire)、碳化硅(silicon?carbide)、硅(silicon)、鍺(germanium)、氧化鋅(ZnO)或者是砷化鎵(gallium?arsenide)。一n摻雜層102是設置在基板104上，且此n摻雜層102是可包括n摻雜氮化鎵(n-doped?GaN)。氮化鎵是可在一藍寶石基板上成長，以發射出綠光到紫外光的波長。一多層量子井(MQW)主動層103是沉積在n摻雜層112(應為102)之上，且其是位在當二極管適當偏壓時發生光子產生處。一p摻雜層106是生長在如圖1中的主動層103上。在移除部分的p摻雜層106及主動層103以使部分的n摻雜層102暴露之后，電極108與110是分別地形成在p摻雜層及n摻雜層，以對發光二極管順向偏壓(forward?biasing)。

為了改善針對傳統發光二極管的發光效率的某些設計限制，是已創作出垂直結構發光二極管(vertical?LED)的結構。獲得垂直結構發光二極管的名稱是因為電流垂直地從p電極流向n電極，且一典型的垂直結構發光二極管200是如圖2所示。偉了創作出垂直結構發光二極管200一n摻雜層102是沉積在一基板(圖未示)上，且此是可包括任何用于發射出所欲光線波長的適當的半導體材料，例如n-GaN或是未摻雜的GaN與n-GaN的結合。發射出光子的一多量子井層(MQW)主動層103是生長在n摻雜層102上。一p摻雜層106是沉積在如圖2的主動層103上。一金屬層202是可沉積在p參雜層106之上，用以電傳導及將熱能散逸出垂直結構發光二極管。

在組成發光二極管的一或多層的生長期間，多余的缺陷(unwanted?dislocations)112是可形成在一發光二極管中。在傳統的發光二極管中，因為電流是沿著非常遠離基板104與n摻雜層102的界面的表面流過，所以在電流上的缺陷的影響是不明顯。多余的缺陷細亦可發生在垂直結構發光二極管中，且因為在垂直結構發光二極管中的缺陷是在降低漏電流上可具有一更顯著的影響。如文中所定義的漏電流(leakage?current)一般是表示當逆向偏壓(reversed?bias)的-5V提供給發光二極管電極時所量測的電流。

于是，所需要的是具有降低缺陷密度與增加發光效率的一發光固態元件。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種從一發光二極管增加光萃取的方法及發光二極管裝置，以解決上述現有技術所存在的問題。

本發明的一實施例是提供一種從一發光二極管裝置增加光萃取(light?extraction)的一方法。本方法是一般包括將一第一n摻雜層沉積在一載具基板上；將一Si_xN_y光罩沉積在該第一n摻雜層上，其中，該Si_xN_y光罩是具有多個開孔，是使該第一n摻雜層部分暴露；將一第二n摻雜層沉積在該Si_xN_y光罩上，以便該第二摻雜層是亦沉積在該多個開孔；將用于發光的一主動層沉積在該第二摻雜層上；以及將一p摻雜層沉積在該主動層上，以便該Si_xN_y光罩是降低在以下至少其一中的缺陷(dislocations)：該第二n摻雜層、該主動層以及該p摻雜層。

其中，沉積該Si_xN_y光罩包括臨場沉積法。

其中，沉積該Si_XN_y光罩包括有機金屬化學氣相沉積法，是使用Si_nH_2n+2結合NH₃的一衍生物。