CN104576874B - 一种覆晶式发光二极管结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种覆晶式发光二极管结构，其包含依序堆叠的一第一型半导体层、一发光层、一第二型半导体层、一透明导电层、一反射介电层、一金属反射层、一隔离层与一电极层，且该反射介电层具有电性导通该金属反射层与该透明导电层的一导通柱，该电极层具有分隔开来的一第一电极与一第二电极，且该第一电极与该第一型半导体层导通，该第二电极与该金属反射层导通，又该反射介电层与该金属反射层所形成的复合反射结构可以达到极高的反射率，据此本发明即可有效反射该发光层的激发光，其工艺容易无需使用溅镀设备来镀银而成本低廉，且可避免银易剥离的问题，可有效降低覆晶式发光二极管的成本，满足制造上的需求。

Description

一种覆晶式发光二极管结构
技术领域
本发明涉及一种覆晶式发光二极管，特别涉及一种提升光取出率的覆晶式发光二极管结构。
背景技术
请参阅图1所示，其为美国公告第US7554126号专利，其为一覆晶式发光二极管，其主要是包含一N型半导体层1与一P型半导体层2所构成的P-N接面，该N型半导体层1与该P型半导体层2分别通过一N极电极3与一P极电极4各连接一焊垫5(solder)，且该N极电极3与该P极电极4分别通过一绝缘层6(insulation)的隔离而分开。该焊垫5为供与电路板7的固定电极8电性连接，以提供该覆晶式发光二极管所需的电压。
如上所述的结构，其让N极电极3与P极电极4设置于覆晶式发光二极管的同一面，因而可以解决金属遮蔽所造成的光耗损，有效提高光取出率，而增加发光效能。
然而，上述结构仅能有效利用单一方向(朝上)的出光，因此于P-N接面下方，一般仍会设置一金属反射层，该金属反射层一般为采用银，以利用银的高反射率(约97％)，来有效反射朝下的出光，然而要于P-N接面下方直接镀上银层，其需要使用高成本的溅镀设备，且银层易有剥落的问题，因而制造良率与成本皆不佳，难以满足使用上的需要。
发明内容
本发明的主要目的在于揭露一种低制造成本且可进一步增加光取出率，并具高良率的覆晶式发光二极管结构。
基于上述目的，本发明为一种覆晶式发光二极管结构，其包含一第一型半导体层、一发光层、一第二型半导体层、一透明导电层、一反射介电层、一金属反射层、一隔离层与一电极层，其中该发光层堆叠于该第一型半导体层上，该第二型半导体层堆叠于该发光层上，该透明导电层堆叠于该第二型半导体层上，该反射介电层堆叠于该透明导电层上，该金属反射层堆叠于该反射介电层上，且该反射介电层具有电性导通该金属反射层与该透明导电层的一导通柱。
而该隔离层堆叠于该金属反射层上，且该隔离层上形成一第一通道与一第二通道，该第一通道贯穿该隔离层、该金属反射层、该反射介电层、该透明导电层、该第二型半导体层、该发光层而接触该第一型半导体层，该第二通道贯穿该隔离层而接触该金属反射层，该电极层则堆叠于该隔离层，该电极层具有分隔开来的一第一电极与一第二电极，且该第一电极伸入该第一通道与该第一型半导体层导通，该第二电极伸入该第二通道与该金属反射层导通。
据此，本发明结合该反射介电层与该金属反射层使用，其所形成的复合反射结构最高可以达到99％的反射率，因而可有效反射该发光层的激发光，其工艺容易无需使用溅镀设备来镀银而成本低廉，且可避免银易剥离的问题，可有效降低覆晶式发光二极管的制造成本，满足制造上的需求。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1，为现有覆晶式发光二极管结构图；
图2，为本发明结构图；
图3，为本发明电极层俯视图；
图4，为本发明电极层另一实施方式俯视图；
图5，为本发明电极层又一实施方式俯视图；
图6A～图6D，为本发明光学模拟数据曲线图。
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，但应了解的是，该些实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
请再参阅图2所示，本发明包含一第一型半导体层10、一发光层20、一第二型半导体层30、一透明导电层40、一反射介电层50、一金属反射层60、一隔离层70与一电极层90，其中该发光层20堆叠于该第一型半导体层10上，该第二型半导体层30堆叠于该发光层20上，该透明导电层40堆叠于该第二型半导体层30上，该反射介电层50堆叠于该透明导电层40上，该金属反射层60堆叠于该反射介电层50上，且该反射介电层50具有电性导通该金属反射层60与该透明导电层40的一导通柱51，其中该第一型半导体层10与该第二型半导体层30分别为N型半导体层与P型半导体层。
而该隔离层70堆叠于该金属反射层60上，且该隔离层70上形成一第一通道80与一第二通道81，该第一通道80贯穿该隔离层70、该金属反射层60、该反射介电层50、该透明导电层40、该第二型半导体层30、该发光层20而接触该第一型半导体层10，该第二通道81贯穿该隔离层70而接触该金属反射层60，该电极层90则堆叠于该隔离层70，该电极层90具有分隔开来的一第一电极91与一第二电极92，且该第一电极91伸入该第一通道80与该第一型半导体层10导通，该第二电极92伸入该第二通道81与该金属反射层60导通。
请再一并参阅图3所示，为本发明的电极层90的俯视图形，其中该第一电极91的俯视图形可以为八角形，而该第二电极92的可以俯视图形为圆形，且位于该第一电极91的中心处。然而，并排排列的八角形，无法有效利用空间，请再一并参阅图4所示，本发明该第一电极91的俯视图形亦可为蜂巢状六角形，其可达最佳的效果。或者请参阅图5所示，该第一电极91的俯视图形亦可为菱形，该第二电极92的俯视图形为圆形，且位于该第一电极91的中心处。
又，该透明导电层40为具有些微吸光的特性，为了有效利用该发光层20的激发光，可以让该透明导电层40具有多个穿孔41，该多个穿孔41供置入该反射介电层50，以减少该透明导电层40的吸光，又该透明导电层40一般为使用氧化铟锡(ITO)，而其较佳的厚度为为30～200纳米，该透明导电层40主要是作为欧姆接触用，以降低电性阻抗，并有效分散电流。
而该反射介电层50亦可为多个层结构，且为选自二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)与三氧化二铝(Al2O3)的任一，交互堆积而成，其可形成布拉格(DBR)反射结构，而进一步增加反射效果，且该反射介电层50接触该金属反射层60的一层可以为三氧化二铝，该三氧化二铝具有良好的银附着性，可满足后续工艺的镀银需求。
该金属反射层60一般为选自银(Ag)与铝(Al)的任一种，唯若该反射介电层50接触该金属反射层60的一层不是三氧化二铝时，则该金属反射层60选择铝，为较佳的选择，可避免银易剥离的问题。
又请参阅图6A、图6B、图6C与图6D所示，为本发明的光学模拟结果，其中曲线A、曲线B与曲线C分别代表氮化镓(GaN)-银(Ag)、氮化镓(GaN)-布拉格(DBR)-银(Ag)与氮化镓(GaN)-布拉格(DBR)-铝(Al)等三种界面，入射光以0度、30度、60度与80度入射角入射后的反射率曲线图，由图可知在可见光区域(400-700nm)，本发明曲线B的反射率，几乎皆高于现有曲线A，而曲线C(使用铝)，其部分角度虽然不及曲线A，然而这是因为银与铝本身特性使然。
由上面的说明，可知该反射介电层50与该金属反射层60所形成的复合反射结构可以达到极高的反射率，对于氮化镓(GaN)来说，利用本发明的复合反射结构，在不同的入射角度(0TO 90)与波长(400～700纳米)之下，其反射率几乎可达99％(如曲线B)，可超过单纯使用银作为反射层的反射率(97％)
该隔离层70可以为选自二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、三氧化二铝(Al2O3)、类金刚石碳(DLC；Diamond-like carbon)与多晶钻石烧结体(PCD；Polycrystalline diamond)的任一种，其中选用多晶钻石烧结体(PCD；Polycrystalline diamond)具有较佳的散热能力，为较佳的选择。
如上所述，本发明的光反射结构为结合该反射介电层与该金属反射层使用，因而其所形成的复合反射结构最高可以达到99％的反射率，换句话说，可有效反射该发光层的激发光，且其工艺容易无需使用溅镀设备来镀银，因而成本低廉，且可避免银易剥离的问题，可有效降低覆晶式发光二极管的制造成本，满足制造上的需求。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于，包含：
一第一型半导体层；
一发光层，堆叠于该第一型半导体层上；
一第二型半导体层，堆叠于该发光层上；
一透明导电层，堆叠于该第二型半导体层上；
一反射介电层，堆叠于该透明导电层上；
一金属反射层，堆叠于该反射介电层上，且该反射介电层具有电性导通该金属反射层与该透明导电层的一导通柱；
一隔离层，该隔离层堆叠于该金属反射层上，且该隔离层上形成一第一通道与一第二通道，该第一通道贯穿该隔离层、该金属反射层、该反射介电层、该透明导电层、该第二型半导体层、该发光层而接触该第一型半导体层，该第二通道贯穿该隔离层而接触该金属反射层；以及
一电极层，该电极层堆叠于该隔离层，该电极层具有分隔开来的一第一电极与一第二电极，且该第一电极伸入该第一通道与该第一型半导体层导通，该第二电极伸入该第二通道与该金属反射层导通。
2.根据权利要求1所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于，该第一电极的俯视图形为六角形，该第二电极的俯视图形为圆形，且位于该第一电极的中心处。
3.根据权利要求2所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于，该第一电极的俯视图形为蜂巢状六角形。
4.根据权利要求1所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于，该第一电极的俯视图形为菱形，该第二电极的俯视图形为圆形，且位于该第一电极的中心处。
5.根据权利要求1所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于，该透明导电层具有多个穿孔，该多个穿孔供置入该反射介电层。
6.根据权利要求1所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于，该透明导电层为氧化铟锡，且厚度为30～200纳米。
7.根据权利要求1所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于，该反射介电层为多个层结构，且为选自二氧化钛、二氧化硅与三氧化二铝的任一，交互堆积而成。
8.根据权利要求7所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于，该反射介电层接触该金属反射层的一层为三氧化二铝。
9.根据权利要求1所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于该金属反射层为选自银与铝的任一种。
10.根据权利要求1所述的一种覆晶式发光二极管结构，其特征在于该隔离层为选自二氧化硅、氮化硅、三氧化二铝、类金刚石碳与多晶钻石烧结体的任一种。
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