CN101859829A - 具有多方向性光散射的发光二极管的结构及其制造方法 - Google Patents

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黄政国
潘锡明
李允立
曾焕哲
简奉任
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Abstract

本发明公开了一种具有多方向性光散射的发光二极管的结构及其制造方法，其将一金属氧化物设置于一第二半导体层的上方，且所述金属氧化物是为不规则设置，并利用蚀刻将金属氧化物去除并将部分第二半导体层或部分发光层或部分第一半导体层去除，以成为一散射层，在所述第二半导体层的上方设置一透明导电层，再于所述透明导电层的上设置一第二电极，且于所述散射曾设置一第一电极，藉此以将发光二极管的出光效应变成多方向性的散射。

Description

具有多方向性光散射的发光二极管的结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管结构及其制造方法，特别是涉及一种具有多方向性光散射的发光二极管结构及其制造方法。
背景技术
目前，Ⅲ-Ⅴ族氮化物发光二极管系列自1995年发表以来，制造良率以及效益随着近年的技术不断地改善，然而发光二极管的出光方向虽为无四面八方进行，但其出光方向还是非为多方向性。
如TW专利公告编号第546452号，专利名称：使用发光二极管的照明装置其所揭示的一种照明装置，其特征为：于球状绝缘体的表面安装多个发光二极管晶片，将前述发光二极管晶片串联连接，于两端导体部设置引线，以覆盖前述发光二极管晶片及前述引线的一部份，而形成球状的透明或半透明树脂体，于前述透明成半透明树脂体中混入Al、Au、W、Ti、Mo等粉末或线状的光散射物质。于封装的半透明树脂体中加入光散射物质。
请参阅图1，其为公知技术提高发光效率的发光二极管的结构示意图；如图所示，TW专利证号第229949号，专利名称：发光二极管制程及其产品其所揭示的一种发光二极管，其包含一基板11、N型半导体层12、发光层13、P型半导体层14、透明导电层15、N型电极16以及P型电极17，于所述透明导电层15具有多个自一相反于所述磊晶层单元的表面向所述磊晶层单元方向凹陷形成的凹孔，所述多凹孔使得当光线通过时产生散射，而使所述发光二极管亮度提升。
再者，请参阅图2，其为公知技术提高发光效率的发光二极管的结构示意图；如图所示，所述发光二极管结构及其制造方法其所揭示一种发光二极管结构，至少包括一基板11；一混合层18，形成于所述基板11上，所述混合层18至少具有一粗化层用以扩散射入的光线；一N型半导体层12，形成于所述混合层上18；一发光层13，形成于所述N型半导体层12上；一P型半导体层14，形成于所述发光层13上。藉所述混合层18以扩散射入的光线。
由上所述可知发光二极管的单一方向性的出光效率，实为一重大需解决的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种具有多方向性光散射的发光二极管的结构，以将一发光层的出光成为多方向散射。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：一基板；一第一半导体层，其设置于所述基板之上；一发光层，其设置于所述第一半导体层之上；一第二半导体层，其设置于所述发光层之上；一透明导电层，其部分设置于所述第二半导体层之上；一散射层，其设置于所述第一半导体层之上，所述散射层具有散射表面；一第一电极，其设置于所述散射层之上；一第二电极，其部分设置于所述第二半导体层与部份透明导电层之上。
本发明的有益效果在于：将发光二极管的出光效应变成多方向性的散射，可以提高发光二极管的出光效率。
本发明所述的具有多方向性光散射的发光二极管的制造方法，包含：形成一基板；形成一第一半导体层于所述基板之上；形成一发光层于所述半导体层之上；形成一第二半导体层于所述发光层之上；形成一金属氧化物层于所述第二半导体层之上，且所述金属氧化物层成不规则设置；进行蚀刻，以将所述金属氧化物层蚀刻，并于部分所述第一半导体层之上形成一散射层；形成一透明导电层，使其部份覆盖于所述第二半导体层之上；形成一第一电极于所述散射层之上；形成一第二电极于部分所述第二半导体层与所述透明导电层之上。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是公知技术提高发光效率的发光二极管的结构示意图；
图2是公知技术提高发光效率的发光二极管的结构示意图；
图3A至图3D是本发明实施例的制造流程的结构示意图；
图4是本发明实施例的散射层的放大结构示意图；
图5A至图5B是本发明实施例的制造流程的结构示意图。
图中附图标记说明：
11’为基板，        12’为N型半导体层，13’为发光层，
14’为P型半导体层， 15’为透明导电层， 16’为N型电极，
17’为P型电极，     18’为混合层，     10为基板，
11为第一半导体层，  12为发光层，       13为第二半导体层，
14为金属氧化层，    15为散射层，       16为透明导电层，
17为第一电极，      18为第二电极，     20为折射层，
L1、L2、L3均为深度。
具体实施方式
公知技术的发光二极管为解决单一方向性的出光效应，其是揭示于封装体内掺杂散射材料或于基板之上设置一混光层，本发明于一第一半导体层之上设置一散射层，以达上述的目的。
请参阅图3A至图3D，其为本发明的一较佳实施例的制造流程的结构示意图；如图所示，本发明是揭示于一基板10上形成一第一半导体层11，于所述第一半导体层11之上形成一发光层12，于所述发光层12上形成一第二半导体层13，在于所述第二半导体层13上形成一金属氧化层14，本实施例所述金属氧化层14以二氧化钛(TiO2)为例说明，二氧化钛是成不规则设置于所述第二半导体层14之上，此时利用感应耦合式电浆蚀刻机(ICP Etcher)进行蚀刻，由于TiO2的不规则设置于蚀刻时产生蚀刻程度不一的效果(请参阅图3B所示)，以形成一散射层15于部分所述第一半导体层11之上，再于部份所述第二半导体层13上形成一透明导电层16，在于部分所述透明导电层16与部份所述第二半导体层13上形成一第二电极18，并于所述散射层15之上形成一第一电极17。
其中，所述基板10可为绝缘基板或为一蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板、硅(Si)基板、砷化镓(GaAs)基板、偏铝酸锂(LiAlO2)基板、镓酸锂(LiGaO2)基板或氮化铝(AlN)基板。
请参阅图4，其为本发明的一较佳实施例的散射层的放大结构示意图；如图所示，本发明所揭示的散射层15由于二氧化钛的不规则设置设造成蚀刻程度不一，所以所述散射层15可为L1或L2或L3或其任意组合成的结构，其结构的控制在于二氧化钛的分布与蚀刻的时间，所以所述散射层15可为L1的材质单纯为所述第一半导体层，也可为L1加上L2表示为所述第一半导体层与发光层的材质，也可为L1加上L2再加上L3表示为所述第一半导体层与发光层与第二半导体层的材质。
另外，请参阅图5A至图5B，其为本发明的另一较佳实施例的制造流程的结构示意图；如图所示，本发明可于散射层15完成后，于所述第二半导体层之上不规则设置一折射层20，所述折射层20的材质是为一金属氧化物，本实施例以二氧化钛做一说明，以增加不规则的散射效果，在于部分所述折射层20上设置一透明导电层16，以及在部份所述折射层20与部份所述透明导电层16上设置一第二电极18。
综上所述，本发明是利用蚀刻技术于第一半导体层上形成一散射层以将发光二极管的单一方向性的发光效应，变成多方向性的散射行为。
以上通过实施例，对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，包括：
一基板；
一第一半导体层，其设置于所述基板之上；
一发光层，其设置于所述第一半导体层之上；
一第二半导体层，其设置于所述发光层之上；
一透明导电层，其部分设置于所述第二半导体层之上；
一散射层，其设置于所述第一半导体层之上，所述散射层具有散射表面；
一第一电极，其设置于所述散射层之上；
一第二电极，其部分设置于所述第二半导体层与部份透明导电层之上。
2.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述基板为一绝缘基板。
3.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述基板为一蓝宝石基板、碳化硅基板、硅基板、砷化镓基板、偏铝酸锂基板、镓酸锂基板或氮化铝基板。
4.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述散射层由下而上包含一第一半导体层、一发光层以及一第二半导体层。
5.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述散射层由下而上包含一第一半导体层以及一发光层。
6.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述散射层为一第一半导体层。
7.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述第二半导体层与所述透明导电层之间包含一折射层。
8.如权利要求7所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述折射层为一金属氧化层。
9.如权利要求8所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述金属氧化层为二氧化钛。
10.如权利要求8所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述金属氧化层于所述第二半导体层的表面成不规则设置。
11.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述透明导电层的材质为一氧化铟锡。
12.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述第一半导体层为一N型氮化镓半导体层。
13.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述第二半导体层为一p型氮化镓半导体层。
14.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述散射层为一柱状结构。
15.如权利要求1所述的具有多方向性光散射的发光二极管的结构，其特征在于，所述散射层为一针状结构。
16.一种具有多方向性光散射的发光二极管的制造方法，其特征在于，包含：
形成一基板；
形成一第一半导体层于所述基板之上；
形成一发光层于所述半导体层之上；
形成一第二半导体层于所述发光层之上；
形成一金属氧化物层于所述第二半导体层之上，且所述金属氧化物层成不规则设置；
进行蚀刻，以将所述金属氧化物层蚀刻，并于部分所述第一半导体层之上形成一散射层；
形成一透明导电层，使其部份覆盖于所述第二半导体层之上；
形成一第一电极于所述散射层之上；
形成一第二电极于部分所述第二半导体层与所述透明导电层之上。
17.如权利要求16所述的具有多方向性光散射的发光二极管的制造方法，于蚀刻的步骤后，更近一步包含步骤：
形成一折射层于所述第二半导体层之上，且成不规则设置。
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