CN104347773A - 发光二极管结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发光二极管结构，包括基板、半导体磊晶层以及反射导电结构层。半导体磊晶层配置于基板上且暴露出基板的一部分。反射导电结构层覆盖部分半导体磊晶层以及被半导体磊晶层所暴露出的基板的部分。

Description

发光二极管结构

技术领域

本发明是有关于一种半导体结构，且特别是有关于一种发光二极管结构。

背景技术

一般而言，制作发光二极管晶圆时，通常是先提供基板，利用磊晶成长方式，于基板上形成磊晶结构，接着在磊晶结构上配置电极以提供电能，便可利用光电效应而发光。之后，利用微影蚀刻技术在磊晶结构中形成多个纵横交错的切割道。其中，每相邻的二纵向的切割道与相邻的二横向的切割道共同定义出发光二极管晶粒。之后，进行后段的研磨与切割制程，将发光二极管晶圆分成许多的发光二极管晶粒，进而完成发光二极管的制作。

为了增加发光二极管的出光效率，现有技术会在磊晶结构上依序增设欧姆接触层、反射层以及阻障层，其中欧姆接触层、反射层以及阻障层都只覆盖于部分磊晶结构上。虽然上述的方式可增加发光二极管的出光效率，但其出光效率无法满足现今追求高出光效率的要求。因此，如何充分提高发光二极管的出光效率仍然是亟待克服的问题。

发明内容

本发明提供一种发光二极管结构，其具有良好的出光效率（light-emittingefficiency）。

本发明的发光二极管结构，其包括基板、半导体磊晶层以及反射导电结构层。半导体磊晶层配置于基板上，且暴露出基板的一部分。反射导电结构层覆盖部分半导体磊晶层以及被半导体磊晶层所暴露出的基板的部分。

在本发明的一实施例中，上述的半导体磊晶层包括依序配置于基板上的第一型半导体层、发光层以及第二型半导体层。

在本发明的一实施例中，上述的反射导电结构层包括依序配置的透明导电层、反射层以及阻障层。

在本发明的一实施例中，上述的阻障层的边缘切齐于基板的边缘。

在本发明的一实施例中，上述的基板具有上表面以及连接上表面的环状倾斜面，而阻障层从上表面延伸覆盖于环状倾斜面上。

在本发明的一实施例中，上述的基板具有上表面以及连接上表面的环状倾斜面。透明导电层、反射层以及阻障层从上表面延伸覆盖于环状倾斜面上。透明导电层的边缘、反射层的边缘以及阻障层的边缘切齐于基板的边缘。

在本发明的一实施例中，上述的基板具有上表面以及连接上表面的环状倾斜面。透明导电层、反射层以及阻障层从上表面延伸覆盖于环状倾斜面上且收敛至同一位置。

在本发明的一实施例中，上述的透明导电层的材料选自铟锡氧化物、掺铝氧化锌、铟锌氧化物及上述此等所组成的族群其中之一。

在本发明的一实施例中，上述的反射层的材料选自银、铬、镍、铝及上述此等所组成的族群其中之一。

在本发明的一实施例中，上述的反射层为布拉格反射镜。

在本发明的一实施例中，上述的阻障层的材料选自钛钨合金、钛、钨、氮化钛、钽、铬、铬铜合金、氮化钽及上述此等所组成的族群其中之一。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管结构还包括绝缘层。绝缘层配置于基板与反射导电结构层之间以及半导体磊晶层与反射导电结构层之间。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管结构还包括第一电极、第二电极以及连接层。半导体磊晶层具有一凹陷区域，且凹陷区域将半导体磊晶层区分为第一半导体区块与第二半导体区块。第一电极配置于第一半导体区块上。第二电极配置于第二半导体区块上。连接层配置于凹陷区域内且电性连接第一电极与半导体磊晶层。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管结构还包括电性绝缘层。电性绝缘层至少配置于第一电极与反射导电结构层之间以及连接层与反射导电结构层之间。

在本发明的一实施例中，上述的第一电极与连接层的材料不同。

基于上述，由于本发明的发光二极管结构具有反射导电结构层，且此反射导电结构层覆盖部分半导体磊晶层以及被半导体磊晶层所暴露出的基板的部分。因此，反射导电结构层可有效反射来自半导体磊晶层的光线，且被半导体磊晶层所暴露出的基板的部分也具有反射的功效。如此一来，反射导电结构层的设置可有效增加反射面积，进而可有效提高整体发光二极管结构的出光效率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一实施例的一种发光二极管结构的剖面示意图；

图2为本发明的另一实施例的一种发光二极管结构的剖面示意图；

图3为本发明的另一实施例的一种发光二极管结构的剖面示意图；

图4为本发明的另一实施例的一种发光二极管结构的剖面示意图。

附图标记说明：

100a、100b、100c、100d：发光二极管结构；

110a、110b：基板；

112a、112b：上表面；

114b：环状倾斜面；

120a：半导体磊晶层；

122a：第一型半导体层；

124a：发光层；

126a：第二型半导体层；

130a、130b、130c、130d：反射导电结构层；

132a、132b、132c、132d：透明导电层；

134a、134b、134c、134d：反射层；

136a、136b、136c、136d：阻障层；

140a、140d：绝缘层；

145a、145d：电性绝缘层；

150a：第一电极；

160a：第二电极；

170a：连接层；

A：虚圆；

C：凹陷区域；

S1：第一半导体区块；

S2：第二半导体区块。

具体实施方式

图1为本发明的一实施例的一种发光二极管结构的剖面示意图。请参考图1，在本实施例中，发光二极管结构100a包括基板110a、半导体磊晶层120a以及反射导电结构层130a。半导体磊晶层120a配置于基板110a上，且暴露出基板110a的一部分（图1中的虚圆A处）。反射导电结构层130a配置于半导体磊晶层120a上，其中反射导电结构层130a覆盖部分半导体磊晶层120a以及被半导体磊晶层120a所暴露出的基板110a的部分。

更具体来说，在本实施例中，基板110a例如是蓝宝石基板，但并不以此为限，其中基板110a具有上表面112a。半导体磊晶层120a包括依序配置于基板110a上的第一型半导体层122a、发光层124a以及第二型半导体层126a。此处，第一型半导体层122a例如为N型半导体层，而第二型半导体层126a例如为P型半导体层，但并不以此为限。如图1所示，半导体磊晶层120a并未完全覆盖基板110a的上表面112a，而是暴露出基板110a的部分上表面112a。

特别是，本实施例的反射导电结构层130a是由依序配置的透明导电层132a、反射层134a以及阻障层136a所组成。透明导电层132a可视为欧姆接触层，其目的在于可以增加电流传导且使电流能均匀散布，其中透明导电层132a配置于半导体磊晶层120a上且覆盖基板110a被半导体磊晶层120a所曝露出的上表面112a上。此处，透明导电层132a的材料选自铟锡氧化物、掺铝氧化锌、铟锌氧化物及上述此等所组成的族群其中之一。于本实例中的透明导电层132a由铟锡氧化物所构成。反射层134a配置于透明导电层132a上。反射层134a可将来自半导体磊晶层120a的光线反射至基板110a，当本发明的发光二极管结构100a应用于例如是覆晶式发光二极管时，可使出光效率更佳。此处，反射层134a的材料例如是选自银、铬、镍、铝及上述此等所组成的族群其中之一；或者是，反射层134a例如是布拉格反射镜。于本实例中的反射层134a是由银所构成。阻障层136a配置于反射层134a上且覆盖基板110a被半导体磊晶层120a所曝露出的上表面112a上，其中阻障层136a除了也具有反射功能外，也可以保护反射层134a的结构，避免反射层134a中的金属扩散。此处，阻障层136a的边缘切齐于基板110a的边缘，且阻障层136a的材料例如选自是钛钨合金、钛、钨、氮化钛、钽、铬、铬铜合金、氮化钽及上述此等所组成的族群其中之一，于本实施例中，阻障层136a由钛、钨及钛钨合金所构成。

再者，本实施例的发光二极管结构100a还包括绝缘层140a，其中绝缘层140a配置于基板110a与反射导电结构层130a之间以及半导体磊晶层120a与反射导电结构层130a之间，以有效电性绝缘于半导体磊晶层120a与反射导电结构层130a。如图1所示，本实施例的绝缘层140a是直接配置于半导体磊晶层120a上，且沿着半导体磊晶层120a的侧壁延伸配置于基板110a被半导体磊晶层120a所暴露出的上表面112a上。透明导电层132a与其上的反射层134a并未完全覆盖绝缘层140a，而阻障层136a沿着透明导电层132a与反射层134a侧壁延伸覆盖至绝缘层140a上。此处，绝缘层140a边缘也切齐于阻障层136a的边缘以及基板110a的边缘。

此外，本实施例的发光二极管结构100a还包括第一电极150a、第二电极160a以及连接层170a。半导体磊晶层120a具有凹陷区域C，且凹陷区域C将半导体磊晶层120a区分为第一半导体区块S1与第二半导体区块S2。第一电极150a配置于第一半导体区块S1上，而第二电极160a配置于第二半导体区块S2上，其中第一电极150a与第二电极160a具有电性可提供电能。连接层170a配置于凹陷区域C内且电性连接第一电极150a与半导体磊晶层120a。此处，第一电极150a与连接层170a的材料可相同或不同，较佳是为不同材料。第一电极150a的材料选自金、锡、金锡合金及上述此等所组成的族群其中之一。连接层170a的材料选自铬、铂、金、铝、上述材料的合金及上述此等所组成的族群其中之一。材料不同使得第一电极150a与连接层170a有更佳的电性连接，但于此并不加以限制。此处，第一电极150a通过连接层170a与半导体磊晶层120a的第一型半导体层122a电性连接，第二电极160a通过反射导电结构层130a与半导体磊晶层120a的第二型半导体层126a电性连接，通过第一电极150a和第二电极160a提供电能，使发光二极管结构100a发光。

另外，发光二极管结构100a可还包括电性绝缘层145a，其中电性绝缘层145a至少配置于第一电极150a与反射导电结构层130a之间以及连接层170a与反射导电结构层130a之间，用以电性绝缘反射导电结构层130a、连接层170a与第一电极150a。此处，电性绝缘层145a的边缘也与阻障层136a的边缘、绝缘层140的边缘以及基板110a的边缘切齐。

由于本实施例的发光二极管结构100a具有反射导电结构层130a，且此反射导电结构层130a覆盖部分半导体磊晶层120a以及被半导体磊晶层120a所暴露出的基板110a的部分。因此，反射导电结构层130a可有效反射来自半导体磊晶层120a的光线，且使被半导体磊晶层120a所暴露出的基板110a的部分也具有反射的功效。如此一来，当发光二极管结构100a应用于例如覆晶式的设计上时，反射导电结构层130a的设置可有效增加反射面积，进而可有效提高整体发光二极管结构100a的出光效率。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2为本发明的另一实施例的一种发光二极管结构的剖面示意图。请参考图2，本实施例的发光二极管结构100b与图1的发光二极管结构100a相似，两者主要差异之处在于：本实施例的基板110b具有上表面112b以及连接上表面112b的环状倾斜面114b，其中绝缘层140b与阻障层136b从上表面112b延伸覆盖于环状倾斜面114b上。如图2所示，反射导电结构层130b的透明导电层132b与反射层134b并未延伸覆盖于环状倾斜面114b上。

图3为本发明的另一实施例的一种发光二极管结构的剖面示意图。请参考图3，本实施例的发光二极管结构100c与图2的发光二极管结构100b相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的反射导电结构层130c的透明导电层132c、反射层134c以及阻障层136c从上表面112b延伸覆盖于环状倾斜面114b上，且透明导电层132c的边缘、反射层134c的边缘以及阻障层136c的边缘皆切齐于基板110b的边缘。此种设计使得反射导电层130c不只配置于基板110b的上表面，还可延伸覆盖于环状倾斜面114b上，增加反射面积。

图4为本发明的另一实施例的一种发光二极管结构的剖面示意图。请参考图4，本实施例的发光二极管结构100d与图2的发光二极管结构100b相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的反射导电结构层130d的透明导电层132d、反射层134d与阻障层136d以及绝缘层140d和电性绝缘层145d皆从上表面112b延伸配置覆盖于环状倾斜面114b上且收敛至同一位置。

综上所述，由于本发明的发光二极管结构具有反射导电结构层，且此反射导电结构层覆盖部分半导体磊晶层以及被半导体磊晶层所暴露出的基板的部分。因此，反射导电结构层可有效反射来自半导体磊晶层的光线，且被半导体磊晶层所暴露出的基板的部分也具有反射的功效。如此一来，反射导电结构层的设置可有效增加反射面积，进而可有效提高整体发光二极管结构的出光效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种发光二极管结构，其特征在于，包括：

基板；

半导体磊晶层，配置于该基板上，且暴露出该基板的一部分；以及

反射导电结构层，覆盖部分该半导体磊晶层以及被该半导体磊晶层所暴露出的该基板的该部分。

2.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，该半导体磊晶层包括依序配置于该基板上的第一型半导体层、发光层以及第二型半导体层。

3.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，该反射导电结构层包括依序配置的透明导电层、反射层以及阻障层。

4.根据权利要求3所述的发光二极管结构，其特征在于，该阻障层的边缘切齐于该基板的边缘。

5.根据权利要求4所述的发光二极管结构，其特征在于，该基板具有上表面以及连接该上表面的环状倾斜面，而该阻障层从该上表面延伸覆盖于该环状倾斜面上。

6.根据权利要求3所述的发光二极管结构，其特征在于，该基板具有上表面以及连接该上表面的环状倾斜面，而该透明导电层、该反射层以及该阻障层从该上表面延伸覆盖于该环状倾斜面上，且该透明导电层的边缘、该反射层的边缘以及该阻障层的边缘切齐于该基板的边缘。

7.根据权利要求3所述的发光二极管结构，其特征在于，该基板具有上表面以及连接该上表面的环状倾斜面，而该透明导电层、该反射层以及该阻障层从该上表面延伸覆盖于该环状倾斜面上且收敛至同一位置。

8.根据权利要求3所述的发光二极管结构，其特征在于，该透明导电层的材料选自铟锡氧化物、掺铝氧化锌、铟锌氧化物及上述该等所组成的族群其中之一。

9.根据权利要求3所述的发光二极管结构，其特征在于，该反射层的材料选自银、铬、镍、铝及上述此等所组成的族群其中之一。

10.根据权利要求3所述的发光二极管结构，其特征在于，该反射层为布拉格反射镜。

11.根据权利要求3所述的发光二极管结构，其特征在于，该阻障层的材料选自钛钨合金、钛、钨、氮化钛、钽、铬、铬铜合金、氮化钽及上述此等所组成的族群其中之一。

12.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，还包括：

绝缘层，配置于该基板与该反射导电结构层之间以及该半导体磊晶层与该反射导电结构层之间。

13.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，还包括：

第一电极，该半导体磊晶层具有凹陷区域，且该凹陷区域将该半导体磊晶层区分为第一半导体区块与第二半导体区块，该第一电极配置于该第一半导体区块上；

第二电极，配置于该第二半导体区块上；以及

连接层，配置于该凹陷区域内且电性连接该第一电极与该半导体磊晶层。

14.根据权利要求13所述的发光二极管结构，其特征在于，还包括：

电性绝缘层，至少配置于该第一电极与该反射导电结构层之间以及该连接层与该反射导电结构层之间。

15.根据权利要求13所述的发光二极管结构，其特征在于，该第一电极与该连接层的材料不同。