TW201530816A - 發光二極體結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體結構，包括一發光多層結構、一第一透明導電層以及一第二透明導電層。發光多層結構包括一第一導電型半導體層、一主動層及一第二導電型半導體層。主動層形成於部分第一導電型半導體層上，並且裸露部分第一導電型半導體層。第二導電型半導體層形成於主動層上。第一透明導電層設置於部分第二導電型半導體層上。第二透明導電層覆蓋第一透明導電層以及表面無第一透明導電層的第二導電型半導體層上。第一透明導電層之電阻小於第二透明導電層之電阻。

Description

發光二極體結構及其製造方法

本發明是有關於一種發光二極體結構與製造方法，且特別是有關於一種具有雙層透明導電層的發光二極體結構與製造方法。

隨著科技的進步，發光二極體已被廣泛地運用於一般照明裝置上。目前發展的發光二極體係具有單層透明導電層，此單層透明導電層與半導體層的接觸電阻(Contact-Resistance,Rc)在各部位皆相同，加上為了減少透明導電層的吸光現象，透明導電層係朝向越薄之方向製作。但這樣的設計卻讓電流無法均勻地擴散，容易產生電流壅塞(Current Crowding)的現象，造成發光二極體的電流過於集中，無法均勻發光。

本發明係有關於一種具有雙層透明導電層的發光二 極體結構與製造方法，利用將一透明導電層經快速退火(Rapid Thermal Annealing,RTA)來降低接觸電阻的方式，控制電流分布位置，能有效控制電流擴散，進而提高產品生產的亮度。

根據本發明，提出一種發光二極體結構，包括一發光多層結構、一第一透明導電層以及一第二透明導電層。發光多層結構包括一第一導電型半導體層、一主動層及一第二導電型半導體層。主動層形成於部分第一導電型半導體層上，並且裸露部分第一導電型半導體層。第二導電型半導體層形成於主動層上。第一透明導電層設置於部分第二導電型半導體層上。第二透明導電層覆蓋第一透明導電層以及表面無第一透明導電層的第二導電型半導體層上。第一透明導電層之電阻小於第二透明導電層之電阻。

根據本發明，提出一種發光二極體結構的製造方法，包括以下步驟：提供一基板，依序於基板上形成一第一導電型半導體層、一主動層及一第二導電型半導體層後，再執行一圖案化製程，以裸露部分第一導電型半導體層，接著於部分第二導電型半導體層上形成一第一透明導電圖案，並執行一熱處理製程，使第一透明導電圖案轉變成一第一透明導電層，接著再形成一第二透明導電層，此第二透明導電層同時覆蓋第一透明導電層及表面無第一透明導電層的第二導電型半導體層，且第一透明導電層之電阻小於第二透明導電層之電阻。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下 文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

1、2‧‧‧發光二極體結構

10‧‧‧發光多層結構

101‧‧‧第一導電型半導體層

102‧‧‧第二導電型半導體層

103‧‧‧主動層

20‧‧‧第一透明導電材料層

20’‧‧‧第一透明導電圖案

21‧‧‧第一透明導電層

22‧‧‧第二透明導電層

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧第二電極

50‧‧‧基板

A‧‧‧部分區域

D1、D2‧‧‧電流方向

第1A圖繪示依照本發明一實施例之發光二極體結構的部分剖面示意圖。

第1B圖繪示第1A圖之A區域的放大示意圖。

第2圖繪示依照本發明另一實施例之發光二極體結構的部分剖面示意圖。

第3A~3F圖繪示依照本發明一實施例之發光二極體結構的製造方法。

以下係參照所附圖式詳細敘述本發明之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製，因此並非作為限縮本發明保護範圍之用。

第1A圖繪示依照本發明一實施例之發光二極體結構1的部分剖面示意圖。如第1A圖所示，本發明實施例之發光二極體結構1包括一發光多層結構10、一第一透明導電層21以及一第二透明導電層22。發光多層結構10包括一第一導電型半導體層101、一主動層103及一第二導電型半導體層102。主動層103形成於部分第一導電型半導體層101上，並且裸露部分第一導電型半導體層101。第二導電型半導體層102形成於主動層 103上。第一透明導電層21設置於部分第二導電型半導體層102上。第二透明導電層22覆蓋第一透明導電層21以及表面無第一透明導電層21的第二導電型半導體層上。第一透明導電層21之電阻小於第二透明導電層22之電阻。

在本實施例中，發光二極體結構1更包括一第一電極31及一第二電極32。第一電極31設置於裸露的第一導電型半導體層101上。第二電極32設置於第二透明導電層22上。此外，本發明實施例之發光二極體結構1更可包括一基板50，發光多層結構10係設置於基板50上，且第一型半導體層101與基板50之表面接觸。

在本發明實施例中，第一透明導電層21與第二透明導電層22的材料可例如是銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)、鋁鋅氧化物(Aluminum doped Zinc Oxide,AZO)或鋅氧化物。第一導電型半導體層101例如是N型半導體層，第二導電型半導體層102例如是P型半導體層。

第一透明導電層21與第二透明導電層22之差異，係在於第一透明導電層21經過一熱處理製程，例如是退火(Thermal Annealing)或快速退火製程(Rapid Thermal Annealing,RTA)。

發光二極體結構1之發光區的電流分布是由第一透明導電層21與第二透明導電層22所傳導，電流主要流經區域為第二電極32、第一透明導電層21或第二透明導電層22、第一透明導電層21或第二透明導電層22與第二導電型半導體層102的接觸介面。

當電流流經第一透明導電層21或第二透明導電層22時，影響電流分布的主要因素為第一透明導電層21或第二透明導電層22的片電 阻(Sheet Resistance,Rs)。當電流流經第一透明導電層21或第二透明導電層22與第二導電型半導體層102的接觸介面時，影響電流分布的主要因素為第一透明導電層21/第二透明導電層22與第二導電型半導體層102的接觸電阻。

傳統只具有單層透明導電層之發光二極體結構，由於透明導電層與半導體層整面的接觸電阻皆相同，所以電流無法均勻的流向離第二電極32較遠之區域。

第1B圖繪示第1A圖之A區域的放大示意圖。由於第一透明導電層21經過熱處理製程，使得第一透明導電層21與第二導電型半導體層102的接觸電阻降低，因此，電流係朝D1所示之方向流動。在本實施例中，第一透明導電層21與第二導電型半導體層102的接觸電阻例如是3.28 x 10^-2Ω，第二透明導電層22與第二導電型半導體層102的接觸電阻例如是2.84 x 10^-1Ω。

本發明實施例係將第一透明導電層21設置於電流分布不平均(即電流較無法到達)之區域，利用將第一透明導電層21進行熱處理製程，使第一透明導電層21與第二導電型半導體層102的接觸電阻降低，有效控制電流擴散，進而提高發光二極體結構1整體的亮度。

雖然本發明實施例之發光二極體結構1係為一側向式發光二極體結構，但本發明並未限定於此。

第2圖繪示依照本發明另一實施例之發光二極體結構2的部分剖面示意圖。類似於發光二極體結構1，本發明實施例之發光二極體結構2包括一發光多層結構10、一第一透明導電層21以及一第二透明導電層 22。發光多層結構10包括一第一導電型半導體層101、一主動層103及一第二導電型半導體層102。第一透明導電層21經過一熱處理製程，例如是退火或快速退火製程，使得第一透明導電層21之電阻小於第二透明導電層22之電阻。發光二極體結構2更可包括一第一電極31及一第二電極32。

在本實施例中，發光二極體結構2例如是一垂直式發光二極體結構。類似地，由於第一透明導電層21經過熱處理製程，使得第一透明導電層21與第二導電型半導體層102的接觸電阻降低，因此如第2圖所示，發光二極體結構2中的電流係朝D2所示之方向流動。

以下係以發光二極體結構1為例，描述依照本發明實施例之發光二極體結構1的製造方法。第3A~3F圖繪示依照本發明一實施例之發光二極體結構1的製造方法。發光二極體結構1的製造方法係包括以下步驟。

首先，提供一基板50。接著，依序形成一第一導電型半導體層101、一主動層103及一第二導電型半導體層102於基板50上。執行一圖案化製程，使主動層103及第二導電型半導體層102被圖案化，以裸露部分第一導電型半導體層101。第一導電型半導體層101、第二導電型半導體層102與主動層103係形成一發光多層結構10。也就是說，前述之發光多層結構10係與基板50形成如第3A圖所繪示之結構。

如第3B圖所示，形成一第一透明導電材料層20於第二導電型半導體層102與第一導電型半導體層101裸露的部分。在一實施例中，例如是以蒸鍍或濺鍍製程形成一第一透明導電材料層20。

如第3C圖所示，利用微影、蝕刻製程，圖案化第一透明導 電材料層20，並形成一第一透明導電圖案20’於部分第二導電型半導體層102上。

如第3D圖所示，執行一熱處理製程(例如是退火或快速退火製程)，使第一透明導電圖案20’轉變成一第一透明導電層21。

如第3E圖所示，形成一第二透明導電層22覆蓋第一透明導電層21及表面無第一透明導電層21的第二導電型半導體層102。在本實施例中，同樣可執行蒸鍍或濺鍍製程，並配合微影、蝕刻製程形成第二透明導電層22。由於第二透明導電層22並未如同第一透明導電層21執行一熱處理製程，因此，第一透明導電層21之電阻小於第二透明導電層22之電阻。

如第3F圖所示，形成一第一電極31於裸露的部分第一導電型半導體層101上，以及形成一第二電極32於第二透明導電層22上。

承上述說明，本發明實施例之發光二極體結構具有第一透明導電層與第二透明導電層，利用將第一透明導電層經過例如是快速熱退火之熱製程後，可降低第一透明導電層與半導體層的接觸電阻，讓電流經過第一透明導電層與第二透明導電層進行擴散時，因第一透明導電層與半導體層之接觸電阻和第二透明導電層與半導體層之接觸電阻的差異，使電流可流到距離電極較遠之區域，進而增加電流擴散均勻性，以提高產品生產的亮度。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視 後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧發光二極體結構

10‧‧‧發光多層結構

101‧‧‧第一導電型半導體層

102‧‧‧第二導電型半導體層

103‧‧‧主動層

21‧‧‧第一透明導電層

22‧‧‧第二透明導電層

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧第二電極

50‧‧‧基板

A‧‧‧部分區域

Claims (10)

1. 一種發光二極體結構，包括：一發光多層結構，包括：一第一導電型半導體層；一主動層，形成於部分該第一導電型半導體層上，並且裸露部分該第一導電型半導體層；及一第二導電型半導體層，形成於該主動層上；一第一透明導電層，設置於部分該第二導電型半導體層上；以及一第二透明導電層，覆蓋該第一透明導電層以及表面無該第一透明導電層的該第二導電型半導體層上；其中，該第一透明導電層之電阻小於該第二透明導電層之電阻。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，更包括：一第一電極，設置於裸露的該第一導電型半導體層上；以及一第二電極，設置於該第二透明導電層上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，其中該第一導電型半導體層為N型，該第二導電型半導體層為P型。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，更包括：一基板，其中該發光多層結構設置於該基板上，且該第一型半導體層與該基板表面接觸。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，其中該第 一透明導電層與該第二透明導電層的材料為銦錫氧化物、鋁鋅氧化物或鋅氧化物。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，其中該第一透明導電層係經過一熱處理製程。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體結構，其中熱處理製程為退火或快速退火製程。
8. 一種發光二極體結構的製造方法，包括：提供一基板；依序形成一第一導電型半導體層、一主動層及一第二導電型半導體層於該基板上；執行一圖案化製程，以裸露部分該第一導電型半導體層；形成一第一透明導電圖案於部分該第二導電型半導體層上；執行一熱處理製程，使該第一透明導電圖案轉變成一第一透明導電層；以及形成一第二透明導電層覆蓋該第一透明導電層及表面無該第一透明導電層的第二導電型半導體層；其中，該第一透明導電層之電阻小於該第二透明導電層之電阻。
9. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，更包括：形成一第一電極於裸露的部分該第一導電型半導體層上；以及形成一第二電極於該第二透明導電層上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中形成該第一透明導電層的步驟，包括：以蒸鍍或濺鍍製程形成一第一透明導電材料層於該第二導電型半導體層上；以及利用微影、蝕刻製程，圖案化該第一透明導電材料層，並形成該第一透明導電圖案。