TW201301552A - Led磊晶結構 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種LED磊晶結構，包括一基板、一緩衝層以及一磊晶層。該緩衝層成長在該基板的頂面，該磊晶層成長在該緩衝層的頂面。該磊晶層包括一第一N型磊晶層以及一第二N型磊晶層，該第一、二N型磊晶層之間形成一阻擋層，該阻擋層具有圖型化溝槽設置，使該第一、二N型磊晶層通過該溝槽接觸連接。該第二N型磊晶層上依序成長一發光層、一P型磊晶層以及一導電層。本發明並提供所述LED磊晶結構的製造方法。
Description
本發明涉及一種LED磊晶結構，尤其涉及一種具有較佳出光效率的LED磊晶結構。
LED產業是近幾年最受矚目的產業之一，發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期時間長、且不含汞、具有環保效益等優點。然而由於LED的結構中電極是設置在左右兩側，因此電流由P電極流向N電極前會在N型磊晶層處彙集。電流的彙集是會造成電流擁擠效應，即在電流擁擠處溫度就愈來愈高，此高溫將影響LED的使用壽命以及發光效率。目前改善電流擁擠效應的方式，為延長P電極以及N電極的長度，以減緩電流擁擠在某一區域，通過延展電極的長度增加電流由P電極流向N電極的路徑，以避免單一路徑過度擁擠的效應產生。雖然延長電極可以降低電流擁擠的現象，但是延長的電極也縮減了LED結構的發光面積，尤其是以蝕刻制程在出光面上的電極製作，減少了很多的發光面積。所以如何使電流分佈均勻，又能增加發光面積，是目前LED產業努力的課題。
有鑒於此，有必要提供一種光萃取效率良好的LED磊晶結構。
一種LED磊晶結構，包括一基板、一緩衝層以及一磊晶層。該緩衝層成長在該基板的頂面，該磊晶層成長在該緩衝層的頂面。該磊晶層包括一第一N型磊晶層以及一第二N型磊晶層，該第一、二N型磊晶層之間形成一阻擋層，該阻擋層具有圖型化溝槽設置，使該第一、二N型磊晶層通過該溝槽接觸連接。該第二N型磊晶層上依序成長一發光層、一P型磊晶層以及一導電層。
一種LED磊晶製造方法，其包括以下的步驟，
提供一基板，在該基板上生長一緩衝層，並在該緩衝層的頂面成長一第一N型磊晶層；
成長一阻擋層，以無摻雜或低摻雜成長在該第一N型磊晶層的頂面；
蝕刻阻擋層，在該阻擋層形成圖型化溝槽，並使該溝槽到達該第一N型磊晶層；
成長一第二N型磊晶層，在該阻擋層的頂面，並通過該溝槽與該第一N型磊晶層接觸；
依序成長磊晶層，在該第二N型磊晶層的頂面，成長一發光層、一P型磊晶層以及一導電層；及
設置電極，在該磊晶層蝕刻至該阻擋層或該第一N型磊晶層，設置一N型電極，及在該導電層設置一P型電極。
上述的LED磊晶結構，由於該第一、二N型磊晶層之間形成該阻擋層，該阻擋層具有圖型化溝槽設置，構成圖型化電子阻擋層，該圖型化電子阻擋層能導引磊晶層內電流流向的均勻分佈，避免電流擁擠的現象。同時，該磊晶層的表面不必以蝕刻方式延長該N型電極，從而可以有效增加發光面積提高LED磊晶的發光效率。
下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。
請參閱圖1及圖2，所示為本發明LED磊晶結構實施例的示意圖，該磊晶結構10，包括一基板12、一緩衝層14以及一磊晶層16。該基板12包含有一頂面122以及一底面124。該頂面122上成長該緩衝層14，該緩衝層14的頂面成長該磊晶層16。該基板12為藍寶石基板。該磊晶層16在該緩衝層14的頂面上包括一第一N型磊晶層162以及一第二N型磊晶層164，該第一、二N型磊晶層162、164之間具有一阻擋層160。該阻擋層160具有圖型化溝槽1602設置，該溝槽1602貫穿該阻擋層160，使該第一、二N型磊晶層162、164通過該溝槽1602接觸連接。該第二N型磊晶層164上再依序包括有一發光層166、一P型磊晶層167以及一導電層168。該導電層168的頂面上具有一P型電極17設置，該P型電極17包括打線端172以及延長端174，其中該打線端172位於該導電層168的一側邊上，該延長端174以圖型化設置在該導電層168的頂面。該延長端174與該溝槽1602圖型化(如圖2中虛線所標示)相對應，並在該磊晶層16的頂面與內部交錯設置。該P型電極17的相對側具有N型電極18設置，該N型電極18設置於該阻擋層160上，並通過該溝槽1602接觸該第一N型磊晶層162。該N型電極18也可以直接設置於該第一N型磊晶層162上。
該阻擋層160具有高阻抗的特性，配合該圖型化溝槽1602設置，在該第一、二N型磊晶層162、164之間具有圖型化電子阻擋層的作用。當該P型電極17以及N型電極18分別在該導電層168及該阻擋層160或是該第一N型磊晶層162設置並導電後，該阻擋層160的該圖型化溝槽1602可以圖型化的導引該第一、二N型磊晶層162、164之間垂直流向的電流I(如圖3所示)，使該電流I流向相對應設置的該P型電極17圖型化設置的該延長端174，從而該磊晶結構10內部電流I可以均勻分佈于該發光層166，有效解決電流擁擠的現象並增加發光面積及發光效率。另外，該阻擋層160的圖型化溝槽1602位於該磊晶層16結構內，使N型電極18在配合第一、二N型磊晶層162、164進行圖型化設置時，不需再由該磊晶結構10發光面進行蝕刻破壞該發光層166後設置，因此可以維護該磊晶結構10發光面的完整、增加發光面積，提高該磊晶結構10發光的效率。
請再參閱圖4，所示為本發明LED磊晶結構製造方法的步驟流程圖，其包括以下的步驟：
S11提供一基板，在該基板上生長一緩衝層，並在該緩衝層的頂面成長一第一N型磊晶層；
S12成長一阻擋層，以無摻雜或低摻雜成長在該第一N型磊晶層的頂面；
S13蝕刻該阻擋層，在該阻擋層形成圖型化溝槽，並使該溝槽到達該第一N型磊晶層；
S14成長一第二N型磊晶層，在該阻擋層的頂面，並通過該溝槽與該第一N型磊晶層接觸；
S15依序成長磊晶層，在該第二N型磊晶層的頂面，成長一發光層、一P型磊晶層以及一導電層；及
S16設置電極，在該磊晶層蝕刻至該阻擋層或該第一N型磊晶層，設置一N型電極，及在該導電層設置一P型電極。
所述步驟S11提供一基板12，在該基板12上生長一緩衝層14，並在該緩衝層14的頂面成長一第一N型磊晶層162，該基板12為藍寶石基板。該緩衝層14為III族氮化合物半導體，形成在該基板12的頂面122上，該第一N型磊晶層162為III族氮化合物半導體接觸層，形成在該緩衝層的頂面上。
接著，該步驟S12成長一阻擋層160，以無摻雜或低摻雜成長在該第一N型磊晶層162的頂面，該阻擋層160為無摻雜(Un-doped)或低摻雜(Low-doped)III族氮化合物半導體電子阻擋層(Electron blocking layer) 。
再接著，該步驟S13蝕刻該阻擋層160 ，在該阻擋層160形成圖型化溝槽1602，並使該溝槽1602到達該第一N型磊晶層162，即該第一N型磊晶層162在該溝槽1602的位置處外露於該阻擋層160，並隨該溝槽1602外露形成圖型化構型(如圖1所示) 。
然後，該步驟S14成長一第二N型磊晶層164，在該阻擋層160的頂面，並通過該溝槽1602與該第一N型磊晶層162接觸，該第二N型磊晶層164為III族氮化合物半導體層，將會填入該圖型化溝槽1602接觸該第一N型磊晶層162。
再跟著該步驟S15依序成長磊晶層16，在該第二N型磊晶層164的頂面，成長一發光層166、一P型磊晶層167以及一導電層168，該發光層166為活性層(Active layer) ，是該磊晶結構10主要發光區域，其表面積為該磊晶結構10的發光面積。該P型磊晶層167為III族氮化合物半導體接觸層，該導電層168為透明導電層(Transparent Conductive Layer) ，有助於電流的分佈增加發光效率。
最後，該步驟S16設置電極，在該磊晶層16蝕刻至該阻擋層160或該第一N型磊晶層162，設置一N型電極18，及在該導電層168設置一P型電極17。該N型電極18的位置在該磊晶層16的一側邊上，蝕刻一打線端180大小的範圍(如圖5所示) 即可設置該N型電極18，不會再破壞該發光層166減損發光面積。該P型電極17對應該N型電極18，在該磊晶層16的另一側邊上設置(如圖2所示) ，並包括打線端172以及圖型化的延長端174，以完成該磊晶結構10。
綜上，本發明LED磊晶結構，該阻擋層160具有的該圖型化溝槽1602存在於該第一、二N型磊晶層162、164之間，在設置該N型電極18後成為該N型電極18圖型化的延伸，對應該P型電極17圖型化的延長端174，能使電極之間電流的流向分佈均勻，解決電流擁擠的問題。同時該N型電極18圖型化的延伸形成在該磊晶層16內，對於該發光層166的發光面積具有增加的作用，從而可以提升該磊晶結構10的發光效率。
應該指出，上述實施例僅為本發明的較佳實施方式，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化。這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
10．．．磊晶結構
12．．．基板
122．．．頂面
124．．．底面
14．．．緩衝層
16．．．磊晶層
160．．．阻擋層
1602．．．溝槽
162．．．第一N型磊晶層
164．．．第二N型磊晶層
166．．．發光層
167．．．P型磊晶層
168．．．導電層
17．．．P型電極
172、180．．．打線端
174．．．延長端
18．．．N型電極
I．．．電流
圖1是本發明LED磊晶結構中阻擋層實施例的示意圖。
圖2是本發明LED磊晶結構實施例的示意圖。
圖3是本發明LED磊晶結構實施例的剖視圖。
圖4是本發明LED磊晶結構製造方法的步驟流程圖。
圖5是對應圖4設置電極步驟的蝕刻位置示意圖。
10．．．磊晶結構
12．．．基板
122．．．頂面
124．．．底面
14．．．緩衝層
16．．．磊晶層
160．．．阻擋層
1602．．．溝槽
162．．．第一N型磊晶層
164．．．第二N型磊晶層
166．．．發光層
167．．．P型磊晶層
168．．．導電層
17．．．P型電極
172、180．．．打線端
174．．．延長端
18．．．N型電極
Claims (11)
- 一種LED磊晶結構，包括一基板、一緩衝層以及一磊晶層，該緩衝層成長在該基板的頂面，該磊晶層成長在該緩衝層的頂面，其特徵在於：該磊晶層包括一第一N型磊晶層以及一第二N型磊晶層，該第一、二N型磊晶層之間形成一阻擋層，該阻擋層具有圖型化溝槽設置，使該第一、二N型磊晶層通過該溝槽接觸連接，該第二N型磊晶層上依序成長一發光層、一P型磊晶層以及一導電層。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED磊晶結構，其中，該導電層的頂面上具有一P型電極設置，該P型電極包括打線端以及延長端，該打線端位於該導電層的一側邊上，該延長端以圖型化設置。
- 如申請專利範圍第2項所述的LED磊晶結構，其中，該延長端與該溝槽圖型化相對應，並在該磊晶層的頂面與內部交錯設置。
- 如申請專利範圍第2項所述的LED磊晶結構，其中，該P型電極的相對側具有一N型電極設置，該N型電極設置於該阻擋層或是該第一N型磊晶層上。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED磊晶結構，其中，該基板為藍寶石基板。
- 一種LED磊晶製造方法，其包括以下的步驟：
提供一基板，在該基板上生長一緩衝層，並在該緩衝層的頂面成長一第一N型磊晶層；
成長一阻擋層，以無摻雜或低摻雜成長在該第一N型磊晶層的頂面；
蝕刻阻擋層，在該阻擋層形成圖型化溝槽，並使該溝槽到達該第一N型磊晶層；
成長一第二N型磊晶層，在該阻擋層的頂面，並通過該溝槽與該第一N型磊晶層接觸；
依序成長磊晶層，在該第二N型磊晶層的頂面，成長一發光層、一P型磊晶層以及一導電層；及
設置電極，在該磊晶層蝕刻至該阻擋層或該第一N型磊晶層，設置一N型電極，及在該導電層設置一P型電極。 - 如申請專利範圍第6項所述的LED磊晶製造方法，其中，該提供一基板步驟中，該緩衝層為III族氮化合物半導體，該第一N型磊晶層為III族氮化合物半導體接觸層。
- 如申請專利範圍第6項所述的LED磊晶製造方法，其中，該成長一阻擋層步驟中，該阻擋層為無摻雜或低摻雜III族氮化合物半導體電子阻擋層。
- 如申請專利範圍第6項所述的LED磊晶製造方法，其中，該成長一第二N型磊晶層步驟中，該第二N型磊晶層為III族氮化合物半導體層。
- 如申請專利範圍第6項所述的LED磊晶製造方法，其中，該依序成長磊晶層步驟中，該發光層為活性層，該P型磊晶層為III族氮化合物半導體接觸層，該導電層為透明導電層。
- 如申請專利範圍第6項所述的LED磊晶製造方法，其中，該設置電極步驟中，在該磊晶層的一側邊上，蝕刻一打線端大小的範圍設置該N型電極。
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