TW461124B - Light emitting diode device with high light transmittance - Google Patents

Description

46 t1 24 五、發明說明（1) '—----- 一 士發明係有關於一種發光二極體元件，特別是有關於 一種高透光效率之發光二極體元件，藉由改變透明電極的 結構而增加光穿透率。 、 .使用化合物半導體來製作發光二極體（丨i ght emitting di〇de ; LED)元件時，為了使整個元件能夠均勻 的發光γ必須要使電流能夠均勻的由電極流入p型薄膜，一 口此故知1用透明電極（transparent contact)。此—^明 電極门時兼具有電流分散（current spreading)與透光的 功用。 、.的 、以往使用氮化物製作而得之發光二極體，所採用的方 式係利.用蒸鍍機在整個p型薄膜的表面鍍滿整面的薄金 、:鎳/金：一至數層）作為透明電極，然後在上面覆 ^ ° s ，但是由於薄金屬的存在使光的穿透率無法提 第1圖顯示傳統發光二極體元件之剖面結構示意圖； 二:（G if氧化^(δ8ΡΡΜΓ6)基板，12為經n型捧雜之氮 a ， 3為經P型摻雜之氮化鎵，14為N型接觸電極 A錄奸 15為P型接觸電極，16為絕緣物質，17a i活、性1声（j 2 ί金（Au)，19為二氧化石夕作為保護膜，20 ί/7二么t錐。需注意的是，在此透明電極17係由 鎳1 7a和金1 7b雙層結構所構成。 入，= f件動作時，電流由p型接觸電極15注 電極17 (鎳17a和金17b)而將電流分散，# 流㈣型氮化嫁13、活性層2。、則型氮：二；

461124 五、發明說明（2) 到達N型接觸電極1 4。而發光二極體元件所發出之光線則 穿透上述透明電極層1 7、及二氡化矽保護膜1 9而顯現出來 (如第1圖箭頭符號所示）。 第2圖顯示第1圖所示之發光二極體元件之俯視簡圖； 其中，第2圖沿A-A’方向之剖面圖即為第1圖。 參照第1、2圖，由於透明電極17除了在接觸電極15之 底部部份區域之外，係為全面覆蓋在p型氮化鎵1 3之上。 f明電極17主要係由鎳17a和金17b所構成，雖然為透明但 是對於光而言’並不具最佳之穿透效率（光線仍會在鎳l7a ，金17b中有損耗之情形），因此會減少發光二極體之發光 政率’而使其亮度降低。 朵一有鑑於此，本發明之目的為提出一種高透光效率之發 =一極體7L件’藉由在透明電極結構上設計複數個大小不 二的孔洞，藉以讓更多的光能從這些孔洞射出，以增加發 九一極體元件的亮度。 為了達成上述目的 +贫明提出之高 二極體元件，至少包括如下單元。 成.仓丨ΐ被覆層’由經第一型摻雜之化合物半導體所構 成，由Ν型摻雜之三族金屬氣化物所形成。 所構成型由換？二型摻雜之第^化合物半導體 -活性層，設置=雜:三一族金屬敗化物所形成。-第二型摻雜之第二化合物；導-、第二被覆層之間’由經 雜之三族金屬I化物所^導肢所構成；例如，由Ρ型推

461124 五、發明說明（3) 以及’ 一透明電極層，設置於上述第二被覆層之上； 其中’上述透明電極層中形成有複數個孔洞，^ 二 第二被覆層。 @露出上述 圖式之簡單說明： 第1圖顯示傳統發光二極體元件之剖面結構示立 第2圖顯示第1圖所示之發光二極體元 ;=沾 構）之俯視簡圖； 干（透明電極結 第3圖係顯示本發明發光二極體元件 剖面結構示意圖； 弟—貫靶例之 第4圖係顯示本發明發光二極體元件之每 剖面結構示意圖；以及 一只知例之 第5圖顯示上述第3、4圖中發光二極體 極結構之俯視簡圖。 干 及其電 符號說明： 11〜氧化铭基板；1 2 ~ N型摻雜之氮化镗.]Q 雜之氮化鎵；14〜N型接觸電極；15~p型 電.、，·里型摻 緣物質；Π〜透明電極；17a〜錄層；以巧， 石夕保護膜；20〜活性層；3卜氧化紹基板；32曰〜第=〜一氧化 層，33〜第二被覆層；34〜N型接觸電極；35〜ρ ^ :;3:'絕緣物質；37~透明電極層 1觸電 一層;5。〜透明物 件，光效率之發光二極體元

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第6頁 461124 五、發明說明（4) 經 一第一被覆層32形成於一氧化鋁基板31 N型摻雜之三族氮化物所構成；在此實施例中，上’係由 被覆層3 2係為N型氮化鎵。 上述第一 一第二被覆層3 3，係由經p型摻雜之三族 成；在此實施例中，上述第二被覆層33係為匕物構 一活性層（或稱發光層）4〇，設置於上虱化鎵。 32和第二被覆層33之間’係由三族金屬氮-破覆層 此實施例中，上述活性層係為InGaN/GaN量子井構成，在 -透明電極層37 ’設置於上述第二被覆層32二 ，.+ 中，上述透明電極層中形成有複數個孔丄、 70)，而露出上述第二被覆層33。 第5圖所不之 極層=上：保護膜39，形成於部分或全部之上述透明電 需注意的是，上述透明電極層37，係由鎳（Ni)、鉻 (=、金㈤、鈦（Ti)、#(Pt)、銘（c〇)、把⑻）、銀 (Ag)、銅（Cu)之金屬中，至少選擇其一所形成。此外，上 述透明電極層37，亦可以由鎳（Ni)、鉻（Cr)、金（Au)、鈦 αυ、鉑（Ρΐ)、鈷（co)、鈀（Pd)、銀（Ag)、銅（cu)、鎢 (W)、翻（Mo)、銦（In)、鎂（Mg)、鋁（A1)…等之氧化物 中，至少選擇其一所形成。在此實施例中，係先分別鍍上 鎳37a和金37b，以形成具有雙層薄金屬電極結構後，再形 成所需之孔洞’而得到上述透明電極層3 7。 此外， 料係可選擇 上述保護膜3 9 ’係由絕緣介電質所形成；其材 自：SiOx、Ti02、SiNx、A 12 03、zr〇2、Ta2 05、

461124 五、發明說明（5) HF〇2、polyimide (聚醯亞胺）等透明材料。在此實施例 中，上述保護膜3 9，係以電漿促進化學氣相沈積法 (plasma enhancement chemical deposition ; PECVD) 長Si02《Si3N4而得。 第5圖顯示上述第3圖中發光二極體元件、及其電極結 構之俯視簡圖；亦即第3圖係第5圖沿b-B，切線之剖面結構 圖。由第5圖相較於第2圖清楚可知，本發明主要係藉由在 透明電極層37上形成複數個孔洞7〇，以增加發光二極體元 =亮度。在此實施例中，上述孔洞7〇為圓形，其直徑大 小為〇] 1 ' 50 /zm。（上述孔洞亦可為不規則形。） 入(豆田中毛t (Γ矣極-體凡件動作時’電流由p型接觸電極3 5注 辟：“表示絕緣體），藉由透明電極37而將電流分 散，電流流過第二祜涛麻,电抓刀 (InGaN/GaN量子井）、/笛一1'、虱化鎵）33、活性層40 到達N型接觸電極34骖：被f層(N型氮化鎵)32，最後 穿透上述透明電極声%先一極體元件所發出之光線則 述透明電極層及保護膜39而顯現出來。由於上 率，進而提i發光U孔洞70 ’故可提高光線之穿透 實施例二：先-極體元件之亮度。 第4圖係顯干士益^ 剖面結構示意圖.x明發光二極體元件之第二實施例之 號代表。圖’其與第3圖中相同之單元，均以相同符 第4圖和第3圖 461124 五、發明說明（6) 於部分或全部之透明電極層37之上。 上述透明物層5 0係選擇自：具導電性之氧化物、蕭特 基金屬、及絕緣介電質其中之一而形成。而上述具導電性 之氧化物係可選擇自·· ITO、IZO、ΑΤΟ、AZO ' Sn02其中之 一。在此實施例中，上述透明物層5 0係為I TO層。 最後’保蔓膜3 9 ’再形成於部分或全部之上述透明物 層3 7上，結果如第4圖所示之結構。 第4圖亦係表示第5圖沿B-B，切線之剖面結構圖。同 理，由第4圖相較於第2圖清楚可知，本發明主要传葬由在 透明電娜上形成複數個孔洞7。，以增力:發== ::二度。而在此實施例中’上述孔洞7〇為圓形（亦可為 不規則形），其直徑大小為〇.卜5〇 。 由於上述透明電極層上形 峻之穿、希鱼，、隹；坦a二 成有孔洞70 ’故可提高光 線之穿透率’進而提兩發光二極 於孔洞及透明物層50的存在 冗度。另外，由 增加更多的光由元件之透明=電流分散更均勾，並 雖然本發明已以兩個較：層37之表面射出。 用以限定本發明，任何孰朵霄靶例揭露如上，然其並非 之精神和範圍内，當可做些 α孜勢者，在不脫離本發明 之保護範圍當視後附之争& °之更動和潤飾’因此本發明 甲5月專利範圍所界定者為準。

Claims (1)

1. 4 § 1 t 2 4 六、申請專利範圍 ^ ""一·霉 ' - 一種高透光效率之發光二極體元件，至少包括： .一第—被覆層，由經第一型摻雜之化合物半導體所 成； 第二被覆層，由經第二型摻雜之第一化合物半導 所構成； 柳千导粗 斤一，活性層，設置於上述第一、第二被覆層之間，由經 第一型雜之第二化合物半導體所構成；以及 一透明電極層，設置於上述第二被覆層之上；其中， 上述透明電極層中形成有複數個孔洞’而露出上述第二被 覆層。 ( 2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其 中’上述孔洞為圓形、或不規則形。 3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其 中，上述孔洞之直徑為0. 1 ~ 5 0 # m。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其 中’上述透明電極層，係由鎳（Ni )、鉻（Cr)、金（Au)、鈦 (Ti)、翻（Pt)、鈷（c〇)、鈀（Pd)、銀（Ag)、銅（Cu)之金屬 中，至少選擇其一所形成。 5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件’其 、 中’上述透明電極層，係由鎳（Ni)、鉻（Cr)、金（Au)、鈦 (Ti)、鉑（Pt)、鈷（Co)、鈀（Pd)、銀（Α§)、銅（Cu)、鎢 (W)、鉬（Mo)、銦（In)、鎂（Mg)、鋁（A1)之氧化物中’至 少選擇其一所形成。 6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件’更

   0626-5771TWF-ptd 461124 六、申請專利範圍 包括一透明物層’設置於部分戒全部之上述透明電極層 上。 7·如申請專利範圍第6項所述之發光二極體元件，其 中’上述透明物層係選擇自：具導電性之氧化物、蕭特基 金屬、及絕緣介電質其中之一而形成。 - 8. 如申請專利範園第7項所述之發光二極體元件，其 中，上述具導電性之氧化物係選擇自：ITO、IZO、ΑΤΟ、 ΑΖ0、Sn02 其中之一。 9. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體元件’更 , 包括一保護膜’形成於部分或全部之上述透明物層上。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之發光二極體元件，其 中，上述保護膜由絕緣介電質所形成。 11.如申請專利範圍第1 〇項所述發光二極體元件，其 中，上述絕緣介電質之材料係選擇自：Si〇x、Ti〇2、 、Al2〇3、Zr〇2、τ〜〇5、hf〇2、聚醯亞胺（p〇lyimide)。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件’其 中，f述第一被覆層為經n型摻雜之三族金屬氮化物；上 述第一被覆層為經P型摻雜之三族金屬氮化物。 ^申凊專利範圍第1項所述之發光一極體元件，其% ’上述透明電極層，係由一呈多層之透光層所構成。 1 4.如申請專利 述之發光二極體元件，更 # 括一你潍 ^4 ^ X ^ //( 膜，設置於部分或全部之上述透明電極層上。 1 1 5 .如申請專利範圍第丨4項所述之發光二極體元件， ’、中上述保護膜由絕緣介電質所形成。

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   461124 六、申請專利範圍 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述發光二極體元件，其 中，上述絕緣介電質之材料係選擇自：S i Ox、T i 02、 SiNx、Al2〇3、Zr02、Ta2 05、HF02、聚 Si 亞胺（polyimide)。

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