CN1983650A - 具有多方向性光散射的发光二极体的结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种具有多方向性光散射的发光二极体的结构及其制造方法，其是揭示将一金属氧化物设置于一第二半导体层的上方，且该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份第二半导体层或部份发光层或部份第一半导体层与以去除，以成为一散射层，在该第二半导体层的上方设置一透明导电层，再于该透明导电层的上方设置一第二电极，且于该散射曾设置一第一电极，藉此以将发光二极体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体的结构及其制造方法

技术领域：

本发明是有关于一种发光二极体结构，其尤指一种具有多方向性光散射的发光二极体结构及其制造方法，其是利用一散射层以将出光效应成为多方向性的散射。

背景技术：

按，III-V族氮化物发光二极体系列自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，发光二极体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，申请日期：中华民国90年05月03日，专利名称：使用发光二极体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复数个发光二极体晶片，将前述发光二极体晶片串联连接，于两端导体部设置引线，以覆盖前述发光二极体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，其为习知技术提高发光效率的发光二极体的结构示意图；如图所示，申请日期：中华民国93年01月19日，TW专利证号第229949号，专利名称：发光二极体制程及其产品其所揭示的一种发光二极体，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’，于该透明导电层15’具有复数个自一相反于该磊晶层单元的表面向该磊晶层单元方向凹陷形成的凹孔，该复数凹孔使得当光线通过时产生散射，而使该发光二极体亮度提升。

再者，请参阅图2，其为习知技术提高发光效率的发光二极体的结构示意图；如图所示，申请日期：中华民国92年06月26日，TW专利证号第221036号，专利名称：发光二极体结构及其制造方法其所揭示一种发光二极体结构，至少包括一基板11’；一混合层18’，形成于该基板11’上，该混合层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’，形成于该混合层上18’；一发光层13’，形成于该N型半导体层12’上；一P型半导体层14’，形成于该发光层13’上。藉该混合层18’以扩散射入的光线。

由上所述可知发光二极体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：

本发明的主要目的，在于提供一种具有多方向性光散射的发光二极体的结构及其制造方法，其是利用一散射层设置于一第一半导体层之上，该散射层依据蚀刻的深度其材质可为第一半导体层或发光层或第二半导体层或其任意组合，由于该散射层是利用金属氧化物，且该金属氧化物是呈不规则设置，使该散射层呈现针状或柱状结构，透过此种结构以将一发光层的出光成为多方向散射。

本发明的次要目的，在于提供一种具有多方向性光散射的发光二极体的结构及其制造方法，其是利用一折射层设置于一第二半导体层之上，且该折射层是为一金属氧化物，于该第二半导体层之上时是呈不规则设置，藉此以将发光层的出光成为多方向散射。

为达上述所指称的各目的与功效，本发明提供一种具有多方向性光散射的发光二极体的结构及其制造方法，其是揭示将一金属氧化物设置于一第二半导体层的上方，且该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份第二半导体层或部份发光层或部份第一半导体层与以去除，以成为一散射层，在于该第二半导体层的上方设置一透明导电层，再于该透明导电层之上设置一第二电极，且于该散射曾设置一第一电极，藉此以将发光二极体的出光效应变成多方向性的散射。

再者，可于该第二半导体层与该透明导电层之间不规则设置一折射层，以提高发光二极体的出光效应变成多方向性的散射。

附图说明：

图1：为习知技术提高发光效率的发光二极体的结构示意图；

图2：为习知技术提高发光效率的发光二极体的结构示意图；

图3A至图3D：为本发明的一较佳实施例的制造流程的结构示意图；

图4：为本发明的一较佳实施例的散射层的放大结构示意图；

图5A：为本发明的一较佳实施例的散射层的SEM图；

图5B：为本发明的一较佳实施例的散射层的SEM图；

图6A至图6B，为本发明的另一较佳实施例的制造流程的结构示意图。

图号说明：

11’  基板          12’  N型半导体层    13’  发光层

14’  P型半导体层   15’  透明导电层     16’  N型电极

17’  P型电极       18’  混合层         10    基板

11    第一半导体层  12    发光层         13    第二半导体层

14    金属氧化层    15    散射层         16    透明导电层

17    第一电极      18    第二电极       20    折射层

L1    深度          L2    深度           L3    深度

实施方式：

兹为使审查员对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后：

习知技术的发光二极体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，本发明是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，于该第一半导体层11之上形成一发光层12，于该发光层12上形成一第二半导体层13，在于该第二半导体层13上形成一金属氧化层14，该金属氧化层14本实施例以一二氧化钛(Ti02)做一说明，二氧化钛是成不规则设置于该第二半导体层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Ti02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于部分该第一半导体层11之上，再于部份该第二半导体层13上形成一透明导电层16，在于部分该透明导电层16与部份该第二半导体层13上形成一第二电极18，并于该散射层15之上形成一第一电极17。

其中，该基板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(LiAl02)基板、镓酸锂(LiGa02)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，所以该散射层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，所以该散射层15可为L1的材质单纯为该第一半导体层，也可为L1加上L2表示为该第一半导体层与发光层的材质，也可为L1加上L2再加上L3表示为该第一半导体层与发光层与第二半导体层的材质。

再者，请同时参阅图5A以及图5B，其为本发明的一较佳实施例的散射层的SEM图；如图所示，可得知该散射层的高度可为L1或L2或L3或其任意组合成的结构。

又，请参阅图6A至图6B，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，于该第二半导体层之上不规则设置一折射层20，该折射层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，在于部分该折射层20上设置一透明导电层16，以及在部份该折射层20与部份该透明导电层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体的单一方向性的发光效应，变成多方向性的散射行为。

以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，举凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及原理所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (17)

1、一种具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其包括：

一基板；

一第一半导体层，其设置于该基板之上；

一发光层，其设置于该第一半导体层之上；

一第二半导体层，其设置于该发光层之上；

一透明导电层，其设置于部分该第二半导体层之上；

一散射层，其设置于该第一半导体层之上，该散射层具有散射表面；

一第一电极，其设置于该散射层之上；

一第二电极，其设置于部分该第二半导体层与部份透明导电层之上。

2、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该基板为一绝缘基板。

3、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该基板为一蓝宝石基板、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。

4、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该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、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该散射层由下而上包含一第一半导体层以及一发光层。

6、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该散射层为一第一半导体层。

7、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该第二半导体层与该透明导电层之间更进一步包含一折射层。

8、如申请专利范围第7项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该折射层为一金属氧化层。

9、如申请专利范围第8项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该金属氧化层的材质为二氧化钛(TiO2)。

10、如申请专利范围第8项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该金属氧化层于该第二半导体层的表面成不规则设置。

11、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该透明导电层的材质为一氧化铟锡(ITO)。

12、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该第一半导体层为一N型氮化镓(GaN)半导体层。

13、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该第二半导体层为一p型氮化镓(GaN)半导体层。

14、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该散射层为一柱状结构。

15、如申请专利范围第1项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的结构，其特征在于，该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体的制造方法，其主要步骤包含有：

形成一基板；

形成一第一半导体层于该基板之上；

形成一发光层于该半导体层之上；

形成一第二半导体层于该发光层之上；

形成一金属氧化物层于该第二半导体层之上，且该金属氧化物层成不规则设置；

进行蚀刻，以将该金属氧化物层蚀刻，并于部分该第一半导体层之上形成一散射层；

形成一透明导电层，使其部份覆盖于该第二半导体层之上；

形成一第一电极于该散射层之上；

形成一第二电极于部分该第二半导体层与该透明导电层之上。

17、如申请专利范围第16项所述的具有多方向性光散射的发光二极体的制造方法，于蚀刻的步骤后，更近一步包含步骤：

形成一折射层于该第二半导体层之上，且成不规则设置。

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