CN101308887B - 高亮度发光二极管及其制作方法 - Google Patents

高亮度发光二极管及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高亮度发光二极管及其制作方法。该高亮度发光二极管包括一发光结构及一透光导电层，该发光结构包括一第一型束缚层、一第二型束缚层及设置在该第一型束缚层与第二型束缚层之间的发光活性层，该透光导电层设置在该第一型束缚层上，该透光导电层上设置有一第一电极，该第二型束缚层上设置有一第二电极，该透光导电层为由金属掺杂的金属氧化物制成的透光导电厚膜，该透光导电厚膜的靠近第一型束缚层的一侧的掺杂金属的浓度高于透光导电厚膜的远离第一型束缚层的一侧的掺杂金属的浓度。该第一型束缚层的靠近透光导电厚膜的一侧掺杂有透光导电厚膜中的掺杂金属，从而该透光导电厚膜与该第一型束缚层之间可以形成良好的欧姆接触。

Description

高亮度发光二极管及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种高亮度发光二极管及其制作方法。
背景技术
一般的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)包括发光结构及正负电极，该发光结构包括：一n型束缚层(Cladding layer)，一p型束缚层及一设置在该n型束缚层与p型束缚层之间的未掺杂的活性层(Active layer)，该正电极设置在该p型束缚层上，该负电极设置在该n型束缚层上。这种发光二极管的发光效率，除了取决于活性层中的电子和空穴的结合效率外，上述束缚层能否有效的分散电流也是一个重要因素，如果束缚层的电阻太高，则电流将直接从正电极流向负电极，而造成电流拥塞(currentcrowding)现象的发生，使得发光二极管的发光效率降低，即亮度不高。为了使上述正电极流出的电流能均匀扩散分布，可在该p型束缚层与正电极之间成长一电阻系数低、导电性佳且能隙大于活性层的透明薄膜，若该p型束缚层为p型磷化铝镓铟(AlGaInP)，则该透明薄膜的材料可以为磷砷化镓(GaAsP)，磷化镓(GaP)或砷化铝镓(AlGaAs)，该透明薄膜厚度一般均在五至数十微米之间。然而，这种透明薄膜一般不易与p型束缚层形成好的欧姆接触(Ohmic Contact)，所以需要用二次磊晶的方式在透明薄膜与p型束缚层之间成长一P型欧姆接触层，这样使得发光二极管LED的结构及制造工艺较为复杂且成本高。
发明内容
有鉴于此，提供一种结构较为简单且成本低的高亮度发光二极管及制造工艺较为简单且成本低的高亮度发光二极管制作方法实为必要。
下面将以实施例说明一种结构较为简单且成本低的高亮度发光二极管及制造工艺较为简单且成本低的高亮度发光二极管制作方法。
一种高亮度发光二极管，其包括一发光结构及一透光导电层，该发光结构包括一第一型束缚层、一第二型束缚层及设置在该第一型束缚层与第二型束缚层之间的发光活性层，该透光导电层设置在该第一型束缚层上，该透光导电层上设置有一第一电极，该第二型束缚层上设置有一第二电极，该透光导电层为由金属掺杂的金属氧化物制成的透光导电厚膜。该透光导电厚膜的靠近该第一型束缚层的一侧的掺杂金属的浓度高于该透光导电厚膜的远离该第一型束缚层的一侧的掺杂金属的浓度。该第一型束缚层的靠近该透光导电厚膜的一侧掺杂有该透光导电厚膜中的掺杂金属。
一种高亮度发光二极管的制作方法，其包括步骤：在一半导体基底上依序磊晶成长一第一型束缚层，一发光活性层，一第二型束缚层；在该第二型束缚层上形成一金属薄膜；将一透光导电层贴合在该金属薄膜上，该透光导电层是由金属掺杂的金属氧化物制成的透光导电厚膜，该金属薄膜所用材料为该透光导电厚膜中的金属掺杂物；将该半导体基底从该第一型束缚层上去除；在该透光导电厚膜上形成第一电极；及在该第一型束缚层上形成第二电极。
相对于现有技术，所述高亮度发光二极管及其制作方法中的透光导电厚膜是由金属掺杂的金属氧化物制成的，则该透光导电厚膜中将会有较多的掺杂金属成份扩散进入该第一型束缚层使该透光导电厚膜与该第一型束缚层之间形成良好的欧姆接触。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的高亮度发光二极管的剖面图。
图2是图1中高亮度发光二极管所包括的第二电极包括多个点状电极的剖面图。
图3至图6是本发明第二实施例提供的高亮度发光二极管的制作方法的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参见图1，本发明第一实施例提供的高亮度发光二极管10，其依序包括：一第一电极11，一透光导电厚膜12，一p型束缚层13，一发光活性层14，一n型束缚层15及一第二电极16。该p型束缚层13，发光活性层14及n型束缚层15组成一发光结构。
该透光导电厚膜12可为单层结构或多层结构，该透光导电厚膜12的厚度应大于等于200纳米且小于等于100微米。
该透光导电厚膜12是由金属掺杂的金属氧化物制成的。该金属掺杂的金属氧化物的金属掺杂物为铟、锡、锌、锑、铝或其组合。该金属掺杂的金属氧化物可为铟掺杂一氧化锡(SnO:In)、锡掺杂三氧化二镓(Ga2O3:Sn)、锡掺杂银铟氧化物(AgInO2:Sn)、铟锡氧化物(In2O3:Sn，ITO)、锌掺杂三氧化二铟(In2O3:Zn)、锑掺杂二氧化锡(SnO2:Sb)、铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)等。
在本实施例中，当该由金属掺杂的金属氧化物制成的透光导电厚膜12的厚度大于等于300纳米时，该透光导电厚膜12中将会有较多的掺杂金属成份扩散进入该p型束缚层13使该透光导电厚膜12与该p型束缚层13之间形成良好的欧姆接触。
优选的，当该透光导电厚膜12的靠近该p型束缚层13的一侧的掺杂金属的浓度高于其远离该p型束缚层13的一侧的掺杂金属的浓度，则该透光导电厚膜12中将会有更多的掺杂金属成份扩散进入该p型束缚层13使该透光导电厚膜12与该p型束缚层13之间形成良好的欧姆接触。
另外，当该透光导电厚膜12的中间部分即该透光导电厚膜12的靠近该p型束缚层13一侧与远离该p型束缚层13一侧之间的部分的氧原子含量较高时，可以减少因透光导电厚膜12中的氧缺陷而产生的吸光作用。
该透光导电厚膜12是该高亮度发光二极管10的窗户层，由该发光结构发出的光线经由该透光导电厚膜12射出。可以理解的是，该透光导电厚膜12中还可含有发光波长转换物质，即将该发光结构发出的光线转换成另一种颜色的光线，例如：若该发光结构发出的光线为蓝光，该透光导电厚膜12中含有可将蓝光转换为黄光的发光波长转换物质，则通过该透光导电厚膜12的蓝光与经由该发光波长转换物质转换后的黄光，可使该高亮度发光二极管10实现发射白光。
该p型束缚层13、发光活性层14及该n型束缚层15的基材均为III-V族化合物或II-VI族化合物，例如：该p型束缚层13与该n型束缚层15的基材可为氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、磷化铝镓铟(AlGaInP)等，该发光活性层14的氮化镓铟(InGaN)、砷化铝镓(AlGaAs)等。该发光活性层14中还可掺有铊(TI)、镉硅(Cd-Si)、镉碲(Cd-Te)、锌硅(Zn-Si)、锌碲(Zn-Te)等材料，用以调整活性层的能隙。
进一步的，若该p型束缚层13的靠近该透光导电厚膜12的一侧掺杂有铟、锡、锌、锑、铝或其组合时，例如在本实施例中掺杂的是铟，则该p型束缚层13中靠近该透光导电厚膜12的一侧的铟较容易的与该透光导电厚膜12中的金属掺杂物形成好的键合力结合使该透光导电厚膜12与该p型束缚层13之间形成更好的欧姆接触。
该第一电极11及该第二电极16均至少包含金(Au)，铝(Al)，钛(Ti)/金(Au)，Ti/Al，铬(Cr)/Au，Cr/Al，镍(Ni)/Au，Ni/Al等金属材料。
该第二电极16也可为一透光导电层，其所用材料为掺杂有铟、锡、锌、锑、铝或其组合的金属氧化物，例如：铟掺杂一氧化锡、锡掺杂三氧化二镓、锡掺杂银铟氧化物、铟锡氧化物、锌掺杂三氧化二铟、锑掺杂二氧化锡、铝掺杂氧化锌等。
请参见图2，该第二电极16也可由多个分散设置的点状电极161组成，该多个点状电极161可以引导进入该n型束缚层15的电流有效的横向扩散，可使电流在该n型束缚层15中均匀分布。
该高亮度发光二极管10还可以包括一金属反射层17，该金属反射层17设置在该第二电极16的远离该n型束缚层15的一侧。该金属反射层17含有高反射率的金属，例如铝、银等。该金属反射层17可以将射入该第二电极16的光反射，从而提高该高亮度发光二极管10的亮度。可以理解的是，在该第二电极16的远离该n型束缚层15的一侧也可设置一布拉格反射层。
该第二电极16和该第一电极11用于向发光结构施加电压，使得由该p型束缚层13，发光活性层14及该n型束缚层15所构成的发光结构发光。
请参见图3至图6，本发明第二实施例提供一种高亮度发光二极管10的制作方法，该方法包括：
在一半导体基底31上依序成长n型束缚层15，发光活性层14，p型束缚层13。在此，可以利用有机金属气相磊晶法(Metal-organic Chemical Vapor Phase Epitaxy，MOVPE)、分子束磊晶法(Molecular Beam Epitaxy，MBE)、有机金属化学气相沉积法(Metal-organic Vapor Deposition，MOCVD)等方法以形成磊晶层。
将透光导电厚膜12贴合在该p型束缚层13上。在此，可以利用蒸镀(Reactive Evaporation)、晶片贴合(Wafer Bonding)等方法将该透光导电厚膜12贴合在该p型束缚层13上。
当该透光导电厚膜12贴合在该p型束缚层13上后，将该基底31从该n型束缚层15上去除。在此，可以利用研磨、选择性蚀刻(Selective Etching)、激光晶片剥离(Laser lift-off)等方法实现去除工序。
在该透光导电厚膜12和该n型束缚层15上分别形成第一电极11与第二电极16，该第二电极16由多个分散设置的点状电极161组成。
在该第二电极16上形成金属反射层17。在此，可以通过溅镀、蒸镀或离子束沉积等方法将氧化铪(HfO2)/氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)/氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)/氧化硅(SiO2)等沉积在该第二电极16上形成金属反射层17。
进一步的，可在该半导体基底31上成长发光结构后且在将透光导电厚膜12贴合在该p型束缚层13上之前，在该p型束缚层13上涂覆一层金属薄膜，该金属薄膜所用材料为铟、锡、锌、锑或铝等。在本实施例中，该金属薄膜所用材料为铟，接着将透光导电厚膜12贴合在该p型束缚层13的涂覆有铟薄膜的一侧时，铟薄膜中的铟元素会在贴合所需得高温环境(例如：300～400℃)下充分扩散进该p型束缚层13中，使得该透光导电厚膜12与该p型束缚层13直接接触同时该透光导电厚膜12与该p型束缚层13之间可以形成良好的欧姆接触。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种高亮度发光二极管，其包括一发光结构及一透光导电层，该发光结构包括一第一型束缚层、一第二型束缚层及设置在该第一型束缚层与第二型束缚层之间的发光活性层，该透光导电层设置在该第一型束缚层上，该透光导电层上设置有一第一电极，该第二型束缚层上设置有一第二电极，其特征在于：该透光导电层为由金属掺杂的金属氧化物制成的透光导电厚膜，该透光导电厚膜的靠近该第一型束缚层的一侧的掺杂金属的浓度高于该透光导电厚膜的远离该第一型束缚层的一侧的掺杂金属的浓度，该第一型束缚层的靠近该透光导电厚膜的一侧掺杂有该透光导电厚膜中的掺杂金属。
2.如权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该透光导电厚膜为单层膜结构或多层膜结构。
3.如权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该透光导电厚膜的厚度大于等于200纳米且小于等于100微米。
4.如权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该金属掺杂的金属氧化物的金属掺杂物为铟、锡、锌、锑、铝或其组合。
5.如权利要求4所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该金属掺杂的金属氧化物为铟掺杂一氧化锡、锡掺杂三氧化二镓、锡掺杂银铟氧化物、铟锡氧化物、锌掺杂三氧化二铟、锑掺杂二氧化锡或铝掺杂氧化锌。
6.如权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该第一型束缚层的靠近该透光导电厚膜的一侧掺杂有铟、锡、锌、锑、铝或其组合。
7.如权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该第二电极为一第二透光导电层，其由铟掺杂一氧化锡、锡掺杂三氧化二镓、锡掺杂银铟氧化物、铟锡氧化物、锌掺杂三氧化二铟、锑掺杂二氧化锡或铝掺杂氧化锌制成。
8.如权利要求1或7所述的高亮度发光二极管，其特征在于：该第二电极的远离该第二型束缚层的一侧设置有一金属反射层。
9.如权利要求1或7所述的高亮度发光二极管，其特征在于：第二电极包括多个分散设置的点状电极。
10.一种高亮度发光二极管的制作方法，其包括步骤：
在一半导体基底上依序磊晶成长一第一型束缚层，一发光活性层，一第二型束缚层；
在该第二型束缚层上形成一金属薄膜；
将一透光导电层贴合在该金属薄膜上，该透光导电层是由金属掺杂的金属氧化物制成的透光导电厚膜，该金属薄膜所用材料为该透光导电厚膜中的金属掺杂物；
将该半导体基底从该第一型束缚层上去除；
在该透光导电厚膜上形成第一电极；及
在该第一型束缚层上形成第二电极。
11.如权利要求10所述的高亮度发光二极管的制作方法，其特征在于：该金属掺杂物为铟、锡、锌、锑或铝。
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