TW201015751A - Polychromatic wavelengths LED and manufacturing method thereof - Google Patents
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201015751
« I 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種發光二極體及其製造方法，特別是有關於 • 種多波長發光二極體及其製造方法。 • 【先前技術】
目前的發光二極體技術’商品化的白光發光二極體有同時使 用紅色、綠色與藍色等三原色的發光二極體混色成喊。但是這 種方式有-缺點，在於三色發光二極體的混光不易。應用在液晶 顯示器的背絲的時候，還可以伽擴散板以及增亮膜等技術: 各色光均勻的混色。但是，當在照餐時候，就不容易提供 一均勻混色的白光。同時，由於三個發光二極體的壽命一般是不、 相同的’如果其中-個色光的發光二極體失效或是損毁的時候， 對於使用者而言色彩的不胸會是相當刺眼的。 現今主流的方式是將發光二鋪錢絲混色,如使用氮 2物的發光二極體產生藍光，然後制黃色的螢光粉與藍光混色 k種方式還疋有一些缺點’例如螢光粉也是有壽 尤其是螢光粉在高熱的發光二極體^，光轉換效率的 降低疋超乎職的。另外，螢光粉的光轉換效率 ==的無峨粉，光轉換效率更是較有機螢光粉為低。 因此’許讀研究投人在無縣粉之單_白光發光：極體或是多 201015751 S 1 波長的發光二極體。 一種方式是將用氧化矽作為條狀遮罩，InGaN/GaN量子井 微結構是在未被氧切遮罩覆蓋處蟲晶成長的，請參閱 ^Monolithic Polychromatic Light-Emitting Diodes Based on InGaN Microfacet Quantum Wells toward Tailor-Made Solid-State Lighting » Applied Physics Express 1 (2008) 011106 ° ^^ ❹件與氧化石夕遮罩的幾何圖形的改變，因而各種波長的光束可以發 射出來並且混光後可以形成白光。另一種方式是在有機金屬化學 氣相沉積的磊晶過程中對於富含銦的InGaN層調整鋁的流量以 及反應室的壓力而形成3D結構的島狀結構，請參閱“你 and Optical Properties of In-Rich InAlGaN/InGaN Heterostructures for White Light Emission" » Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 47, No. 6, 2008, pp. 4413-4416。由於铭原子的低表面移動率 ，以及畐含錮的相分離’可以觀察到綠光到紅光的寬頻譜。加上藍 光的InGaN主動層可以混合成白色光源。 另一後方式，讀參間“Phosphor-free white light-emitting diode with laterally distributed multiple quantum wells^ > APPLIED PHYSICS LETTERS 92, 091110 (2008)，是將磊晶完成且可發藍光 的InGaN多重量子井結構钱刻一部分’被餘刻的部分重新為晶可 發出綠光的InGaN多重量子井結構。因此，這樣的蠢晶結構可以 同時發射藍光與綠光。另一種方式，是在多重量子井結構中，不 201015751
同的單一量子井結構層可以對應的發射出藍色波長與綠色波長 的先象，艾歡讀參骑 “Phosphor-Free GaN-Based Transverse Junction Light Emitting Diodes for the Generation of White Light”， IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 18, NO. 24, ‘ DECEMBER 15, 2006，專利請參閱 US 7279717、US 7042017、 US 6163038、US 7361937、US 7294865、US 7279716、US 2006/0043385，其中美國專利US7279716提到需要加入紅光螢光 ®粉混合成自光。 另外不同的幾種方式包含在可發出藍光的主動層上磊晶量 子點的光激發層，請參閱US 7217959;以磊晶的方式形成孔洞 發光層，可以發射多波長的光束，請參閱US 7271417以及；以 磊晶的方式分別形成III-V化合物半導體層與IV〗化合物半導體 層’請參閱 US 2002/0041148。 ❹ 社所有列舉之先前技術均將第二波長之發域料放置於 η』導電層與p型導電層之間，這種技術容纽變p_n接面 分佈，進瞒損元件的縣概或魏躲。而部份 前案仍需於封裝_加$光粉，然而此紅色$光粉目前之轉換效 率爐。再者，雜需於兩妓晶製程中加人—黃光微· 刻製程’步驟繁瑣且有製程良率之疑慮。 【發明内容】 鑒於上述之發明背景中’為了符合產業利益之需求，本發明 201015751
1 J 提L種夕波長之固態發光元件，主要是在固態發光元件上至少 放置-個波長轉換材料’其中波長轉換材料係半導體材料。 本务明之-目的係、提供—種任何所需CIE座標之固離發光 元件。 本發明之另—目观得_色雖a)佳之白光光源。 【實施方式】 ⑩ 本發明在此所探討的方向為-種發光二極體及其製程。為了 能徹底地瞭解本發明嘴在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組 成。顯然地，本發_施行並未限定於發光二極體及其製程之技 藝者所熟習的⑽細節。另—方面’眾所周知餘成或步驟並未 描述於細節中’以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳 實施例會詳細描述如下，然而除了這·細描述之外，本發明還 可以廣泛地施行在其他的實施射，且本發明的綱不受限定， ® 其以讀的專難目鱗。 本發明利用成長至少一個波長轉換材料於發光元件表面，將 部份來自發光元件的光職為至少—種不誠長的光，再與來自 發光元件但未經轉換的光進行混光的過程，最終得到所需的 座標之光源。 本發明提供一種多波長發光二極體，包含一基板、—化合物 半導體複合層位於該基板上以及一第一波長轉換層位於該化合 201015751 物半導體複合層上。前述之化合物半導體複合層包含—N型導電 之半導體層、-p型導電之半導體層以及—主動層位於n型導 電之半導體層與P型導電之半導體㉟之間，且主動層可激發出一 第-波長之激發光。前述之第-半導體波長轉換層吸收部^之主 動層的第-波長之激發光而放射出—第二波長之激發光，而第二 波長大於第一波長。 一 e β本發明同時提供—種製造多波長發光二極體的方法，包含先 提供-遙晶基板，之後形成—化合物半導體複合層位於蠢晶基板 上’然後形成-第-波長轉換層位於該化合物半導體複合層上。 其中之化合物半導體複合層包含—Ν型導電之半導體層、一 ρ 型導電之半導體層以及—主動層位於ν型導電之轉體層與ρ 型導電之半導體層之間，且絲層可激發出—第—波長:激發 先。其中之第-半導體波長轉換層吸收部份之主動層的第一波長 =激發光而放㈣-第二波長之激發光，而第二波長大於第一波、 長0 削L 第—波長轉縣的材料可祕ν族化合物半 =1 11姻化樹_料，地财族化合物 =科可物族氮化合物、m她合物或是m騎化 物。亚且，上述之第一波長轉換層之表面可為粗化表面。 上，並本中包含—第二波長轉換層位於第—波長轉炎 導電之半導體波長轉換層吸收部份主動層的第-《 201015751
• I 長之激發光及第一波長轉換材料的苐二波長之激發光而放射出 弟二波長之A舍光，而弟二波長大於第二波長。上述之第二波 長轉換層可為III無氮化合物、辽[族鱗化合物或是hi族坤化合物。 上述之II-VI族化合物半導體材料可為π族氧化合物、Ή族 硫化合物或是Π族>6西化合物。 上述之基板可為藍寶石(Al2〇3)基板、碳化矽(SiQ基板、鋁 ❹酸鋰基板(A1Li〇2)、鎵酸鋰基板(LiGa〇2)、矽(Si)基板、氮化鎵 (GaN)基板，氧化鋅(ZnO)基板、氧化鋁鋅基板(AIZn〇)、砷化鎵 (GaAs)基板、磷化鎵(Gap)基板、銻化鎵基板(GaSb)、填化姻(inp) 基板、砷化銦(InAs)基板、硒化鋅(ZnSe)基板或是金屬基板。本 發明同時包含一緩衝層位於上述基板與化合物半導體複合層之 間。本發明同時包含一 p型導電之電子阻擔層位於主動層與p型 導電之半導體層之間。再者’本發明同時包含一透明導電層位於 _ 上述第-或第二波長轉換層上，且與第一或第二波長轉換層歐姆 接觸。 上述之磊晶基板可為藍寶石基板、碳化矽基板、鋁酸鋰基 板、鎵酸鐘基板、石夕基板、氮化鎵基板、氧化鋅基板、氧化銘 鋅基板彳化鎵基板、f粦化鎵基板、銻化鎵基板、填化銦基板、 砂化銦基板或是则t鋅基板。本發明同時包含形成—緩衝層位於 蟲晶基板與化合物半導體複合層之間。本發關時包含形成一 P 型導電之電子輯層位於絲層與P型導電之半導體層之間。再 201015751 者，本發明同時包含形成 3導电層位於該第一波長轉換層 上且與可導電之波長轉換層歐姆接觸。 本發明同時包含形成一歐姆 _導^位於該第-波長轉換層 •刪包含形成— =屬基板於歐姆導電層上。本發明同時包含移除·基板之步 0 上述的實施内容，將會搭配圖示與各步驟的結構示意圖以詳 細介紹本發_結難形射搞各步驟。 、請參照第一圖’首先提供一蟲晶基板1〇,其中遙晶基板10 可以使用下順種，藍寶石基板、碳化％基板、嫌絲板、録 -夂鐘基板$基板、氮化鎵基板、氧化鋅基板、氧化㉟辞基板、 砷化鎵基板、磷化鎵基板、録化鎵基板、麟化鋼基板、神化鋼基 板或是魏鋅基板等。紹基板的選擇，主要在於^的材料的 ❹選擇。舉例來說，-般Π_νι半導體化合物會使用石西化鋅基板或 是氧化鋅基板做為磊晶基材；ΠΙ-砷化物或是磷化物通常是使用 中化嫁基板、鱗化鎵基板、碟化銦基板或是神化銦基板；而瓜_ 氮化物在商業上通常會使用藍寶石基板或是碳化矽基板，目前實 驗階段有使用鋁酸鋰基板、鎵酸鋰基板、矽基板或是氧化鋁鋅 基板夺。另外，晶格結構與晶格常數是另一項選擇蟲晶基板的重 要依據。晶格常數差異過大，往往需要先形成一緩衝層才可以得 到較佳的磊晶品質。在本實施例中，使用的磊晶材料為m_氮化 201015751 物’特別是使賴化鎵，而搭配使用触晶基板是目前商業上常 見的藍寳石基板或是碳化石夕基板。然而，任何習知本項技藝者應 能理解’本發明的蟲晶材料的選擇並不限定於ιπ_氮化物，或甚 至是氮化鎵等的材料。任何m_v半導體化合物或是π_νι半導體 化舍物皆可應用在本發明中。 -種改吾後縣晶品質的方式’是在蟲晶基板1G上先形成 ❹.随’使得之後的過程巾’缺陷密度不會順著H的方向向 上成長，最後通駐麟。不同的贿設計，會對朗各種不同 的蟲晶條件餘晶品質。有關於具有圖案之蠢晶基板的蠢晶技 術，可以參閱先進開發光電之前的專利申請提案，台灣專利 申請號 096150701。 由於使用藍寶石基板或是碳化矽基板，在磊晶冚—氮化物之 前需要先形成一緩衝層12，這是因為藍寶石基板與氮化鎵之間的 Ο 晶格常數的不匹配高達14〇/°，而使用碳化矽基板也有達到3.5% 的晶格常數的不匹配。一般的緩衝層12的材料可以是氮化鎵、 氮化銘鎵(AlGaN)、氣化紹(A1N)、或是inGaN/InGaN超晶格結 構。有關於形成InGaN/InGaN超晶格結構的技術，可以參閱先進 開發光電之前的專利申請提案，台灣專利申請號 096104378。形成緩衝層12的方式是在磊晶機台，例如有機金 屬化學氣相沉積（MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition)機台或是分子束蟲晶(MBE; Molecular Beam Epitaxy) 201015751 溫 機台中’糾目對於後續正常以溫度較低的環境長晶。例如氮化 叙鎵銦的-般長晶溫度約在8〇〇_! 4〇〇χ：之間，而緩衝層的長晶^ 度約在250-70(TC之間。當使用有機金屬化學氣相沉積機台時， 氮的先驅物可以是nh3或是N2，鎵的先驅物可以是三甲基鎵或 是三乙基鎵’祕的先驅物可以是三甲基喊是三乙基銘。反應 室的壓力可以是低壓或是常壓。 ❹ 之後形成n #導通的氮化鎵層或是氮化銘鎵層，而這一層的 作用是提供發光二極體的n型導通的包覆層(cladding laye^。n 型導通的氮化鎵層或是氮化鋁鎵層的形成方式 學氣_細妙班繼卜在職2= 時捧雜四族的原子，在本實施例中是獅子，㈣醜驅物在有 機金屬化學氣相沉積機台中可以是石夕甲烧或是石夕乙烧。在這一層 的下方可以在_層上先雜續職未參_氮化騎(未在圖 ❹示帽示)以及n型導通的接婦(未在·中顯示），*這兩層的 形成步驟是非必需的(opti〇nal)。形成未轉的氮化嫁層是提升η 型導通的包覆層触晶品質，而_導通的接觸層是高捧雜的氮 化鎵層或是氮化紹鎵層，可以提供肖η型電極之間較佳的導 果。 接著疋形成一主動層16在η型導通的包覆層14上，其中主 ^層16是發光二極體元件的發光層，可以是單異質結構、雙異 貝、°構單里子井層或是多重量子井層結構。目前多採用多重量 201015751 . >· 子井層結構，也就是多重量子井層/阻障層的結構。量子井層可 以使用氮化銦鎵，而轉層可以使赌化__三元結構。另 外也可以採用四兀結構，也就是使用氮化轉鋼(A讲抑-满 同時作為量子井層以及轉層，其巾調整㉝與__使得氮化 !呂鎵錮曰曰格的能階可以分別成為高能階的阻障層與低能階的量 子井層。主動層的形成方式，基本上接近前述的形成η型導通的 ❹。覆層的方式’其巾銦的先輸可以是三▼基銦或是三乙基姻。 主動層可以摻雜η型或是ρ型的摻雜子(d叩㈣，可以是同時推 _η型與p型的摻雜子，也可以完全不推雜。並且，可以是量子 井層t雜而轉層不摻雜、量子井層不摻雜而阻障層摻雜、量子 ^層與阻障層都摻雜或是量子井層與阻障層都不摻雜。再者，亦 可以在里子井層的部份區域進行高濃度的摻雜(触&此切皆 之後在主動層上可以形成一 P型導通的電子阻擋層18, ❹這個步驟可以是非必需的(〇pti㈣卜 p型導通的電子阻擋層18 可包括第一種三五埃半導體層，以及第二種三五族半導體 層。兑兩種二五族半導體層，能隙不同，且係具有週期性 地重複沉積在上逑主動發光層上，以作為一能障較高的電 子阻擋層（能障高於主動發光層的能障），用以阻擔過多電 子(e_)溢流主動發光層。關於p型導通的電子阻擋層18詳細 的内容與形成方式，可以參閱先進開發光電之前的專利申 凊提案，台灣專利申請號〇97128〇65。 14 201015751 —;成p型導通的氮化鎵層或是氣化叙鎵層，而這一 、 疋&供發光二極體的p蜜導通的包覆層（ciacjding layer)2〇Dp科通喊化鎵層或是祕减層的形成方式，是在 有機金屬化學氣相沉賴台或是分子衫晶機台中，在形成氮化 物層N· g時摻雜二族的原子，在本實施例中是鎮原子，而鎮的 先驅物在有機金屬化學氣相沉積機台中4以是CPWg。在這—層 ^ 的上方可以形成P型導通的接觸層(未在圖示中顯示），而這層的 形成步驟是非必需的(optional)。p型導通的接觸層是高摻雜的氮 化鎵層或是氮化鋁鎵層，可以提供與p型電極之間較佳的導電效 果。 然後’形成一波長轉換材料層4〇在p型導通的包覆層2〇 或是P型導通的接觸層上。波長轉換材料層40可以是ΠΙ—ν族化 合物半導體材料或是Π_νι族化合物半導:體材料，例如 _ AlInGaAs、GaAs、InAs、AlAs、InGaAs、AlGaAs、InAlAs，
AlInGaP、GaP、lnp、A1P、InGaP、AlGaP、InAlP、AUnGaN、 GaN、InN、AIN、InGaN、AlGaN、InAIN、ZnSe、ZnMgBeSSe、 ZnCdSe、ZnMgSe、ZnSSe、ZrAgSSe、ZnMgSSe、 ZnCdSe/ZnMgSSe 或是 ZnMgBeSe/ZnCdSe/ZpMgBeSe。波長轉換 材料的形成方式，無論是ΠΙ-V族化合物半導體材料或是n_vi 族化合物半導體材料，都可以使用有機金屬化學氣相沉積法，分 子束轰晶法，或是使用晶圓接合(wafer bonding)法，其中晶圓接 201015751 通的成好的波長轉換材制直接黏接在P型導 通的包覆層或是型 錄Pi導 層可以_層。在本發财，波長轉換材料 曰』由摻雜而具有、 在電性上_抗。 碰可崎健錄換材料層 激發_ 的t騎會由電子電涵結合而激發第— θ =礼的第一激發輕射光會激發光轉換材料層而 籲:二激發輻射光。調整主動層的能階與光轉換材料層的能階 =任何所需CIE座標之_發光元件或是可以得到演色 生(如)仏之白光光源。 在本發明中，波長轉換材料可以是一層或是一層以上。並且 可以根據材料的不同進行不同的組合與搭配。例如，一層波長轉 換材料是财族化合物半導體材料而另一層是請族化合物半 導體材料，或疋兩層都是m—v族化合物半導體材料或是II-VI 知化合物半導體材料。另外，波長轉換層之表面可為粗化表面。 在本發明的一實施例中，主動層是InGaN/AlGaN多重量子 =層，並且可以發射出紫外光或是近紫外光，其波長約在365-420 奈米之間，請參閱第七圖。波長轉換材料可以有三層，第一波長 轉換材料層是InGaN，可以發射出藍光，波長約在_彻奈米 =間，第二波長轉換㈣層是InGaN’可以發射出綠光或是黃綠 光’波長約在480-570奈米之間；第三波長轉換材料層是可以 GaP、GaAs、或是議，可以發射出黃光或是紅光，波長約在 16 201015751 580-650奈米之間。 在本1明的另—實施例中，主動層是InGaN/AlGaN多重量 子井層二亚且可以發射出藍光，其波長約在物-偏奈米之間， :參閱第人圖。波長轉換材料可以有兩層，第—波長轉換材料層 疋InGaN '以發射出綠光或是黃綠光，波長約在伽奈米 之間；第二波長轉換材料層可以是⑽、GaAs或是腿，可以 發射出黃光或是紅光，波長約在·65〇奈米之間。 在本發明的另—實施例中，主動層是InGaN/AlGaN多重量 :井層’並且可以發射出藍光，其波長約在4.460奈米之間，
:九圖波長轉換材料有—層，波長轉換材料層可以是 GaP、GaAs 或早 Tm7vT 520-650奈米^。h 1發射出黃光或是紅光，波長約在 八m、 這個實施辦’在最後的封舒自可以混 ❹ 明參閱第二圖’當波長轉換材 將透明導電岸马不V電日可，必須 θ型導通的包覆層20或是ρ型導 層直接接觸，產生電 …、疋Ρ㈣通的接觸 除一部份叹翔以”、關早的对，是以朗的方式移 利用蟲料條件直42 ’或是在錢金狀相沉積中 中，_可~^= 覆蓋的波長轉換材料層42。其 _錢糊或是乾式蝕刻。 17 201015751 參閱=來的製程是屬於發光二極體的晶粒切割製程。首先，請 i透明;，形成一透明導電層6°在波長轉換材料層上，： 層6。必須與波長轉換材料層4。之間形 : ==層的的材質可以是職u、IT〇、iz〇、iw〇^iG〇 ㈣的^晴崎料。透明導電 成方式’可以疋热鍍，賴等物理氣相沉積法。
一接著’妓晶基板是藍寶石基板或是科_基板時，备在 开面、形成η電極與p電極的同面電極的結構，如第三C ❹ 在I们lu王步驟中，首先需要將„部分的透明導電層如、波 長轉換材料層4G、p型導通的接觸層(如果有形成）、p型導通的 包覆層20、主動層16、n型導通的包覆層Μ以及η型導通的接 觸層(如果有形成)移除，以形成—凹陷區域7Q，請娜三叫 移除的方式可贿賊式细妓_侧的方式。織，紗 閱第三C圖’分別在賴導電層6G上形成p _ 9q，在露出的 η型導通的包覆層Μ或是n型導通的接觸層(如果有形成)上形成 η電極8〇。η電極8〇與p電極9㈣形成的方式可以使用蒸鑛或 是雜等的物理氣相沉積法。上述n電極⑽與p電極9G的製程 可以透過光學微雜職是_(脉哪方式形成圖案。 形成電極之後，會對蟲晶基板進行研磨的步驟，將藍寶石基 板的厚度降低。基本上這個㈣是非必需的(QptiQnai)，主要的目 的是可以提升元件的發光亮度。 18 201015751 當磊晶基板是碳化矽或是其他的導電基板時，可 部分的透綱層、波長轉換侧、_通的接麵(如= 形成）、P型導通的包覆層、絲層、n型導通的包覆層以及_ 導通的接觸層(如果有形成)移除以露出n型導通的包覆 型導通的接觸層(如果有形成）。請參閱第四圖，n電極J可= 接形成在i晶基板10的底部，而ρ電極92會形成在透明導電声 60上接近中央的區域。 ^
另外，當蠢晶基板是藍寶石基板時，亦可以使用基板剝離 (substrate Hft-off)技術，將藍寶石基板給完全移除，請參閱第五
圖。這時’需要在另-面形成另—個可支撐晶圓應力的金屬基板 11 ’才能將藍寶石基板移除，如第五A圖所示。#使用基板剝離 技術#’在波長轉換材料層之後形成的歐姆接觸層6〇,可以不需 要是透明的。基板讎技射錢时_分_技術，或是使 用化學侧的技術將磊晶基板10與缓衝層12移除，如第五B圖 所示。之後，如第五C圖所示，整個晶圓會反置使得n型導通的 包覆層14會朝上。在金屬基板η下形成ρ電極94，在η型導通 的包覆層14上形成η電極84。不論是使用導電的蟲晶基板或是 使用基板剝離技術，都可形成雙面的η電極與叩電極。 之後，就會對整片的晶圓進行切割形成晶粒。晶圓切割的方 式可以使用切割刀或是使用雷射將整個晶圓切割成一個個小塊 的晶粒(chip)或是晶方(die)。切割下來的晶粒或是晶方都會黏在 201015751 藍膜上供下—階段的封裝製_ 丄 ㈣可以應用到覆晶(％>-cMp)封裝的型態，請參閱第 θ在阳粒切#彳賴程巾，就只能形朗面電極的結構。秋後 封裝的製程中，直接將_電極結構的晶粒或是晶方的電極 與Ρ電極直接㈣到封裝基板⑽上。 本發明利用成長至少—個波長轉換材料層於發光元件表面 的手段’達成可以直接發以域是纽長㈣光㈣效，並中 波長轉換材料為半導體，可任意改變所需要的波長。而且，在封 褒=¾抓&可以不f要添加螢絲就可以發射出白光，或是可 以提供高演色性的白光。 從本發明手段與具有的功效中，可以得到本發明具有諸多的 優2。百先’形成長轉騎梅的全製料以綠晶反應器 Φ 内完成，不需額外之黃光微影製程，減少蟲晶片受污染之機合。 另外，她於諸多的先前技術中，發光树的p_n接面位置不日會 改變，可《麟統件之發光效率。再者，波聽換材料為化 &物+導體’可根據機的能·意改變所需要毅長。同時， 可對波長轉撕彻職具錄化的細，因啊加元件 出效率。 顯然地’依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多祕 加以理解， 20 201015751 除了上述相的描述外，本發
施行。上賴林發批健魏_^料喊施= 之申晴專利制，·凡其它未脫 /限疋本U 等效改變或修飾，均應包含訂神下所完成的 【圖式簡單說明】 ^專細_。 第圖顯不利用本發明之方式在 層之結構示意圖； 發光元件上形成波長轉換 意圖； ―第二圖_在紅雜層切餘域狄簡示意圖； 弟二A B鮮在純切㈣財形成透明 導電層之結構示 弟一B圖顯示在晶粒切判剪寂由也六丨， 示意圖； 帽刻出1陷區域之結構 電極與p電極之結 參 帛—c圖顧示在晶粒切割製程中形成n 構示意圖； 第四圖顯示，當蟲晶基板 基板的底部之結_意圖； 、柯以形成在蟲晶 結構示意圖在進行^基板移除過程中形成金屬基板之 晶基板與 圖顯示在進行磊晶基板移除過程中移除磊 21 201015751 緩衝層之結構示意圖； 第五c ®顯示在軸^晶基板移除過程中形 電極之結構示意圖； 電極與
P 第六圖顯示本發明亦可以應用到覆晶封裝製程 圖，· ^、、'〇稱不,& 鬌 帛七圖顯示本發明之紫外光元件以及三層波長 光光譜圖； 轉換層之混 第八圖顯示本發明之藍光元件以及二層波長轉換層之混光 光譜圖；以及 、《此 第九圖顯示本發明之藍光元件以及一層波長轉換層之混光 光譜圖。 【主要元件符號說明】 1Q U 12 14 16 18 2〇 蠢晶基板 金屬基板 緩衝層 η型導通的包覆層 主動層 Ρ型導通的電子阻擋層 Ρ型導通的包覆層 、42波長轉換材料層 22 201015751 60 透明導電層 70 凹陷區域 80、82、84 η 電極 90、92、94 ρ 電極 100 封裝基板
Claims (1)
- 201015751 十、申請專利範圍： 1· 一種多波長發光二極體，包含： 一基板； 化合物半導體複合層位於該基板上，其中該化合物半 導體複合層包含一 N型導電之半導體層，一 p型導電之半導 體層，以及—主動層位於該N型導電之半導體層與該p型導 電之半導體層之間，該主動層可激發出一第一波長之激發光； 一第一波長轉換層位於該化合物半導體複合層上，其中 該第一波長轉換層吸收部份該絲層的第—波長之激發光而 放射出-第二波長之激發光，該第二波長大於該第一波長。 根據申請專利範圍第i項之發光二極體，其中上述之第一波長 轉換層的材料可為矣化合物半導體材料或是腿族化合 物半導體材料。 .> 3·根據申請專利範圍第2項之發光二極體，其中上述之腳族 1合物半導騎料可為III贼化合物、m族磷化合物或是m 方矢坤化合物。 4·根射請專利範圍第3項之發光二極體，更包含—第二波長轉 =位於該第-波長轉換層上，射該可導電之半導體波長轉 由層吸收部份該絲層_ —波長之激發光職射出一第三 /長之激發光财第-波鱗換㈣的第二波長之激發光，該 24 201015751 第三波長大於該第二波長。 5. 根射請專利範圍第4項之發光：極體，其中上述之第二波長 轉換層可為m族氮化合物、m族麟化合物或是m族坤綠 物。 6. 根據申請專利範圍第2項之發光二極體，其中上述之咖族 化合物半導體材料可為11族氧化合物、η族硫化合物或是π 族石西化合物。 7. 姆中請專利範圍第2項之發光二極體，其中上述之基板可為 監寶絲板、碳化石夕基板、銘酸鐘基板、鎵酸鐘基板、石夕基 板、氮化鎵基板、氡化鋅基板、氧化铭辞基板、坤化嫁基板土、 碟化鎵基板、銻化鎵基板、磷化麵基板、坤化銦基板、石西 基板或是金屬基板。 8. 根據申請專補圍第7項之發光二極體，更包含一緩衝層位於 邊基板與該化合物半導體複合層之間。 9·.根據申請專職_ 8項之魏二極體，更包含—ρ型導電 之電子阻撞層位於該絲層_ρ 電之轉體層之門。 根據申請專利範圍第9項之發光二極體，更包含一翻_ ^位於該第-波錄換層上，且與_ — _她層歐姆接 根據申請專利範圍第利之發光二極體，更包含一第二波長 ㈣層位於該第-波長轉換層上，以及1三可導電之波長轉 25 201015751 換層位於該第二波長轉換層上。 12.根據申請專利範圍第1〗項 毛先—極體，其中上述之主動層 务射I外光，該第一波長韓拖展—… 轉換層、该弟二波長轉換層與該第三 可導電之波長轉換層可分別發射藍光、綠光與紅光。 13·—種製造多波長發光二極體的方法，包含： 提供一蟲晶基板；形成-化合物半雜複合層位於該蟲晶基板上，其中該 ^合物料财合純含—N料叙半输|，— p型導 )¾之半導體層’以及—絲層位贿N型導電之半導體層與 ”亥p型導電之半導體層H絲層可激發出—第一波長之 激發光；以及 形成-第-波長轉換層位於該化合物轉體複合層上， 其中該第-半導體波長轉換層吸㈣份該线層的第一波長 ❹ 之數發光而放射出一第二波長之»光，該第二波長大於該第 一波長。 从根據申請專利範圍第η項之製造多波長發光二極體的方 法，其中上述之第一波長轉換層的材料可為冚々族化合物半 V體材料或是Π·Λ/ι族化合物半導體材料。 15·根據申請專利範圍第14項之製造多波長發光二極體的方 法，其中上述之III-V族化合物半導體材料可為m族氮化合 物、ΙΠ族碟化合物或是ΠΙ族坤化合物。 26 201015751 根據申請專利笳圍篦 去 人祀㈣弟15項之製造多波長發光二極體的方 1更匕场成-第二波長轉換層位於該第一波長轉換層上， /、中β可W之半導體波長轉換層吸收部份該主動層的第— 波長之激發光而放㈣1三波長之激發光及該第-波長轉 換材料的第二波長之激發光，該第三波長大於該第二波長。 π.根射請專利範圍第16項之製造多波長發光二極體的方 法其中上述之第二波長轉換層可為ΠΙ族氮化合物、ΙΠ族鱗 化合物或是ΠΙ族砷化合物。 18.根據申請專利範圍帛14項之製造多波長發光二極體的方 法，其中上述之II-VI族化合物半導體材料可為族氧化合 物、11族硫化合物或是II族硒化合物。19.根據申請專利範圍第14項之製造多波長發光二極體的方 法，其中上述之磊晶基板可為藍寶石基板、碳化矽基板、鋁酸 鐘基板、鎵酸鋰基板、矽基板、氮化鎵基板、氧化鋅基板、 氧化lg鋅基板、坤化鎵基板、填化鎵基板、錄化鎵基板、墻化 銦基板、砷化銦基板或是硒化鋅基板。 20.根據申請專利範圍第19項之製造多波長發光二極體的方 法’更包含形成一緩衝層位於該蟲晶基板與該化合物半導體複 合層之間。 21.根據申請專利範圍第20項之製造多波長發光二極體的方 法’更包含形成一 P型導電之電子阻撞層位於該主動層與該p 27 201015751 型導電之半導體層之間。 22·根據φ & & τ %專利範圍第21項之製造多波長發光二極體的方 '去更包含形成一透明導電層位於該第一波長轉換層上，且與 Λ可導電之波長轉換層歐姆接觸。 才據申请專利範圍第22項之製造多波長發光二極體的方 更包含形成一歐姆導電層位於該第一波長轉換層上，且與 、—I ·| _1 ^導電之波長轉換層歐姆接觸。 .根據申請專利範圍第22項之製造多波長發光二極體的方 更包含形成—金屬基板於該歐姆導電層上。 根據申晴專利範圍第Μ項之製造多波長發光二極體的方 更匕3移除g亥遙晶基板之步驟。 、根據中料利制第25項之製造多波長發光二極體的方 去更包含-第二波長轉換層位於該第一波長轉換層上，以及第-可導電之波長轉換層位於該第二波長轉換層上。 7.根據申請專利範圍第％頂夕制.止少、由且 … >項之製造多波長發光二極體的方 —中上述之主動層發射紫外光，該第一波長轉換層、該 —/皮長轉換層與該第三° 之波長轉換層可分別發射該 先、綠光與紅光。 π 28
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