CN103489965A - 具反射镜保护层的发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具反射镜保护层的发光二极管，其包含依序堆叠的一N型电极、一N型半导体层、一发光层与一P型半导体层、一金属反射层、一保护层、一缓冲层、一结合层、一永久基板与一P型电极，其中该保护层为金属氧化物，且形成为一裸空的框架图案，并该框架图案覆盖或支持该金属反射层的边缘，据此通过该保护层的环绕遮蔽可以保护该金属反射层，避免该金属反射层于后续制程中氧化，可让该金属反射层维持应有的反射率，而增加发光二极管的出光效率及电性稳定性。
Description
技术领域
本发明有关发光二极管，特别有关于增加发光二极管出光效率的结构。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode；LED)主要由半导体材料多重磊晶堆叠而成，以蓝光发光二极管为例，其主要是氮化镓基(GaN-based)磊晶薄膜组成。
请参阅图1所示，为一种现有垂直式发光二极管，其包含组成三明治结构的一N型半导体层1、一发光层2与一P型半导体层3，该P型半导体层3之下依序设置一反射层4、一缓冲层5(Buffer layer)、一结合层6、一硅基板7与一P型电极8，而该N型半导体层1的表面可以粗化处理以增加光出射率，并供设置一N型电极9，据此于该N型电极9与该P型电极8施予电压后，该N型半导体层1提供电子，而该P型半导体层3提供电洞，该电子与该电洞于该发光层2结合后即可产生光。
现有技术中，为了增加发光二极管的出光效率，一般为通过该反射层4来反射该发光层2所发出的光，因此该反射层4为选用具有高反射效率的银/钛钨/铂合金镀膜，银/钛/铂合金镀膜，银/钛钨/镍合金镀膜或是银/镍合金镀膜等等，以通过其具有高反射效率及高热稳定性的特质，最大幅度地反射光以增加出光效率并具稳定的电性。
然而，发光二极管在该P型半导体层3之下形成该反射层4之后，还必须继续于该反射层4下形成该缓冲层5与该结合层6等等，且需要再经过多道半导体制程才能完成，因而该反射层4中的银容易因为后续制程而氧化，其会导致该反射层4的反射效率降低，而降低该发光二极管的出光效率。
发明内容
本发明的主要目的在于公开一种具反射镜保护层的发光二极管，以增加发光二极管的出光效率。
经由以上可知，为达上述目的，本发明为一种具反射镜保护层的发光二极管，其包含一N型电极、一N型半导体层、一发光层、一P型半导体层、一金属反射层、一保护层、一缓冲层、一结合层、一永久基板与一P型电极，其中该N型电极形成于该N型半导体层的一侧，该发光层形成于该N型半导体层远离该N型电极的一侧，该P型半导体层形成于该发光层远离该N型半导体层的一侧，该金属反射层形成于该P型半导体层远离该发光层的一侧。
而该保护层形成于该金属反射层远离该P型半导体层的一侧，该保护层为金属氧化物且具有一裸空的框架图案，并该框架图案遮蔽该金属反射层的边缘，该缓冲层形成于该保护层远离该金属反射层的一侧并穿过该框架图案与该金属反射层接触，该结合层形成于该缓冲层远离该保护层的一侧，该永久基板形成于该结合层远离该保护层的一侧，该P型电极形成于该永久基板远离该结合层的一侧。
或是该保护层形成于该金属反射层与该P型半导体层之间，且该保护层为金属氧化物，且具有一裸空的框架图案，并该框架图案支持该金属反射层的边缘，该缓冲层形成于该金属反射层远离该保护层的一侧并与该金属反射层接触，且于该金属反射层的边缘与该保护层共同包覆该金属反射层，该结合层形成于该缓冲层远离该保护层的一侧，该永久基板形成于该结合层远离该保护层的一侧，该P型电极形成于该永久基板远离该结合层的一侧。
据此，本发明的优点在于透过该保护层环绕遮蔽该金属反射层或与缓冲层共同遮蔽该金属反射层，以保护该金属反射层，可避免该金属反射层于后续制程中氧化及于高电流操作时反射层金属析出，因而可以维持该金属反射层的反射率，亦即该发光层所产生的光可以被充分反射，而增加发光二极管的出光效率及电性稳定。
附图说明
图1为现有发光二极管结构图。
图2为本发明发光二极管结构图。
图3为本发明另一发光二极管结构图。
图4为本发明金属反射层的图案图。
图5为本发明保护层的图案图。
图6为本发明发光二极管设置传导层结构图。
图7为本发明另一发光二极管设置传导层结构图。
具体实施方式
兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明。
请再参阅图2与图3所示，本发明为一种具反射镜保护层的发光二极管，其包含一N型电极10、一N型半导体层20、一发光层30、一P型半导体层40、一金属反射层50、一保护层60、一缓冲层70、一结合层80、一永久基板85与一P型电极90。
其中该N型电极10形成于该N型半导体层20的一侧，该发光层30形成于该N型半导体层20远离该N型电极10的一侧，该P型半导体层40形成于该发光层30远离该N型半导体层20的一侧，该N型半导体层20、该发光层30与该P型半导体层40所形成的三明治结构，即为发光二极管的主体结构。
而该金属反射层50形成于该P型半导体层40远离该发光层30的一侧，该金属反射层50可以为银/钛钨/铂合金镀膜，且其较佳实施值，银的厚度为100~300纳米、钛钨的厚度为200~300纳米、铂的厚度为小于500纳米。或者该金属反射层50亦可为银/钛/铂合金镀膜，同样的其较佳实施值，银的厚度为200~300纳米、钛的厚度为200~300纳米、铂的厚度为小于500纳米。或者该金属反射层50亦可为银/钛/镍合金镀膜，同样的其较佳实施值，银的厚度为200~300纳米、钛的厚度为200~300纳米、镍的厚度为小于500纳米。又或者该金属反射层50亦可为银/镍合金镀膜，同样的其较佳实施值，银的厚度为200~300纳米、镍的厚度为小于500纳米。
又请一并参阅图4与图5所示，该保护层60形成于该金属反射层50远离该P型半导体层40的一侧(如图2所示)或形成于该金属反射层50与该P型半导体层40之间(图3所示)，且该保护层60为金属氧化物，且具有一裸空的框架图案601，并该框架图案601遮蔽该金属反射层50的边缘，且该保护层60可以为选自二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝与氧化铟锡所组成的群组，其具有稳定、不易改变物性等特性，且该保护层60的厚度较佳值为200纳米。
该缓冲层70形成于该保护层60远离该金属反射层50的一侧并穿过该框架图案601与该金属反射层50接触(如图2所示)或是该缓冲层70形成于该金属反射层50远离该保护层60的一侧并与该金属反射层50接触(如图3所示)，且该缓冲层70于金属反射层50的边缘与保护层60共同包覆金属反射层50，该缓冲层70为选自具导电性及且稳定性良好的金属材料，且热膨胀系数介于氮化镓及硅之间作为硅基板与氮化镓磊晶层间的缓冲层，如钛、铂、钛钨、镍等等。若该保护层60形成于该金属反射层50远离该P型半导体层40的一侧(如图2所示)，并且由于该框架图案601为裸空状，因此该缓冲层70会穿过该框架图案601而与该金属反射层50接触，或是该保护层60形成于该金属反射层50与该P型半导体层40之间(如图3所示)，并且由于该框架图案601为裸空状，因此该缓冲层70会覆盖于该金属反射层50与该框架图案601的保护层60，且在金属反射层50边缘处，保护层60与缓冲层70结合共同保护该金属反射层50。
此外，请参阅图6与图7所示，该保护层60与该缓冲层70之间亦可设置一传导层65，如金、铬等等，该传导层65具有良好的导电性，且该传导层65可以穿过该框架图案601与该金属反射层50接触，以避免接触阻抗过高。
该结合层80为形成于该缓冲层70远离该保护层60的一侧，该永久基板85形成于该结合层80远离该保护层60的一侧，该P型电极90形成于该永久基板85远离该结合层80的一侧，其中该结合层80为粘结该永久基板85与该缓冲层70，而该永久基板85一般为采用具导电性的硅基板。
Claims (24)
1.一种具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，包含：
一N型电极；
一N型半导体层，该N型电极形成于该N型半导体层的一侧；
一发光层，该发光层形成于该N型半导体层远离该N型电极的一侧；
一P型半导体层，该P型半导体层形成于该发光层远离该N型半导体层的一侧；
一金属反射层，该金属反射层形成于该P型半导体层远离该发光层的一侧；
一保护层，该保护层形成于该金属反射层远离该P型半导体层的一侧，且该保护层为金属氧化物，且具有一裸空的框架图案，并该框架图案遮蔽该金属反射层的边缘；
一缓冲层，该缓冲层形成于该保护层远离该金属反射层的一侧并穿过该框架图案与该金属反射层接触；
一结合层，该结合层形成于该缓冲层远离该保护层的一侧；
一永久基板，该永久基板形成于该结合层远离该保护层的一侧；以及
一P型电极，该P型电极形成于该永久基板远离该结合层的一侧。
2.根据权利要求1所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该金属反射层为银/钛钨/铂合金镀膜。
3.根据权利要求2所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，银的厚度为100~300纳米、钛钨的厚度为200~300纳米、铂的厚度为小于500纳米。
4.根据权利要求1所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该金属反射层为银/钛/铂合金镀膜。
5.根据权利要求4所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，银的厚度为200~300纳米、钛的厚度为200~300纳米、铂的厚度为小于500纳米。
6.根据权利要求1所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该金属反射层为银/钛/镍合金镀膜。
7.根据权利要求6所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，银的厚度为200~300纳米、钛的厚度为200~300纳米、镍的厚度为小于500纳米。
8.根据权利要求1所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该金属反射层为银/镍合金镀膜。
9.根据权利要求8所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，银的厚度为200~300纳米、镍的厚度为小于500纳米。
10.根据权利要求1所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该保护层为选自氧化铟锡、二氧化钛、二氧化硅与三氧化二铝所组成的群组。
11.根据权利要求10所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该保护层的厚度为200纳米。
12.根据权利要求1所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该保护层与该缓冲层之间还设置一传导层，该传导层穿过该框架图案与该金属反射层接触。
13.一种具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，包含：
一N型电极；
一N型半导体层，该N型电极形成于该N型半导体层的一侧；
一发光层，该发光层形成于该N型半导体层远离该N型电极的一侧；
一P型半导体层，该P型半导体层形成于该发光层远离该N型半导体层的一侧；
一金属反射层，该金属反射层形成于该P型半导体层远离该发光层的一侧；
一保护层，该保护层形成于该金属反射层与该P型半导体层之间，且该保护层为金属氧化物，且具有一裸空的框架图案，并该框架图案遮蔽该金属反射层的边缘；
一缓冲层，该缓冲层形成于该金属反射层远离该保护层的一侧并与该金属反射层接触，且该缓冲层于金属反射层的边缘与该保护层共同包覆该金属反射层；
一结合层，该结合层形成于该缓冲层远离该保护层的一侧；
一永久基板，该永久基板形成于该结合层远离该保护层的一侧；以及
一P型电极，该P型电极形成于该永久基板远离该结合层的一侧。
14.根据权利要求13所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该金属反射层为银/钛钨/铂合金镀膜。
15.根据权利要求14所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，银的厚度为100~300纳米、钛钨的厚度为200~300纳米、铂的厚度为小于500纳米。
16.根据权利要求13所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该金属反射层为银/钛/铂合金镀膜。
17.根据权利要求16所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，银的厚度为200~300纳米、钛的厚度为200~300纳米、铂的厚度为小于500纳米。
18.根据权利要求13所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该金属反射层为银/钛/镍合金镀膜。
19.根据权利要求18所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，银的厚度为200~300纳米、钛的厚度为200~300纳米、镍的厚度为小于500纳米。
20.根据权利要求13所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该金属反射层为银/镍合金镀膜。
21.根据权利要求20所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，银的厚度为200~300纳米、镍的厚度为小于500纳米。
22.根据权利要求13所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该保护层为选自氧化铟锡、二氧化钛、二氧化硅与三氧化二铝所组成的群组。
23.根据权利要求22所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该保护层的厚度为200纳米。
24.根据权利要求13所述的具反射镜保护层的发光二极管，其特征在于，该保护层与该缓冲层之间还设置一传导层，该传导层穿过该框架图案与该金属反射层接触。
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