TW535300B - Light emitting diode with enhanced light extraction, method for growing the same and method for manufacturing the same - Google Patents

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535300 A7 五、發明說明（2) 3.8)。根據Snell’s法則，光線是由一具有高折射係數的區 域傳到一具有低折射係數的區域，其是在某個關鍵角度之 内（相對於該表面的垂直方向），將會穿到該較低係數的區 域。在該關鍵角度之外到達該表面的光線將不會穿過，但 將經歷整體内部反射（TIR)。在一個發光二極體的例子 中，孩T I R光線可持續在該發光二極體中反射，直到其被 吸收為止。由於此現象，許多由習用發光二極體所產生的 光線即不會發射，而降低其效率。 一種降低T I R光線的百分比的方法是要在該發光二極體 的表面上產生隨機結構型式的光線散射中心。（由shnitzer 等人提出，，!1〇% External Quantum Efficiency Fr〇m Surface Textured, Thin Film Li^ht Emitting』]^;，，Applied Physics Letters 63 ’ 2174-2176頁（1993))。該隨機結構係在反應離子 蚀刻期間，藉由使用次微米直徑聚苯乙烯顆粒在該發光二 極體表面上做為一遮罩而成型於該表面上。該結構化的表 面的特徵在於該光線波長的層級可使光線的折射及反射的 方式並典法由S n e 11法則來預測’由於隨機干擾效應。此方 法已可改善發射效率由9到3 0 %。 表面結構的缺點是其可防止發光二極體中的有效電流展 開’其具有較差的該特徵化的電極層的電氣導電性，例如 P -型GaN。在具有良好電氣導電性的裝置，來自該p及η 型接觸窗可展開於整個個別的疊層中。而對於以較差電氣 導電性製成的較大裝置，電流即無法由該接觸窗展開到整 個疊層。因此，部份該活動層即不能經歷到該電流，故不 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂---------"^丨 ----*------ 535300 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（3 能發射光線。爲了要在整個二極體區域產生均勻的電流發 射，導電材料的一展開層可已沉積在該表面上。然而，此 展開層通常需要是光學上透明的，所以光線能夠傳送通過 該疊層。當一隨機表面結構被加入到該發光二極體表面， 一足夠薄，及光學上透明的電流展開器即不能輕易地沉 積。 另一個增加來自一發光二極體的光線凝聚的方法係包含 該發射表面的一周期性的樣式，或是内部介面，其可重新 導向該光線由其内部補捉角到由該表面的形狀與期間所決 足的足義模式。請參考Krames等人所提出的美國專利編號 5,779,924。此技術爲一隨機結構表面的一特殊例，其中該 干擾政應即不再隨機，而該表面即可將光線搞合到特殊的 模式或方向。此方法的一個缺點是該結構很難製造，係因 爲該表面形狀及樣式必須是均勻的，並且非常小，大約是 在該發光二極體光線的單一波長的程度。此樣式也會造成 沉積一光學上透明的電流展開層的困難，如前所述。 增加光凝聚也可利用將該發光二極體的放射表面做成半 球形，而在中心具有一放射層。當此結構增加放射光的量 時’其卻很難製造。由Scifres及Burnham所提出的美國專 利編虎3，9 5 4，5 3 4中，揭示的形成一種發光二極體的陣列， 在每個發光二極體之上個別有一半球形。該半球形係形成 於一基板中，而二極體陣列即成長於其上。然後，該二極 體及鏡片結構即由該基板上蚀刻掉。此方法的缺點是其限 於將該結構形成在該基板表面，而由該基板移除該結構會 --------訂i I I ! Μ* _------- -------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 -

535300 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -----— ___B7 五、發明說明（4) 造成製造成本的增加。同時，每個半球皆有一放射層直接 地位於其上，其需要非常精密的製造。 美國專利編號5,793,062揭示一種結構，其用於加強來自 一發光二極體的光萃取，藉由包含光學性的非吸收層來將 重新導向光線離開吸收區域，例如接觸窗，也重新導向光 線朝向該發光二極體的表面。此結構的一個缺點是，該非 吸收層需要形成下部切除的狹角層，對許多材料系統而言 非常難以製造。 ^ 、另一個万法來加強光凝聚的是將光子耦合到表面電漿模 式，而在該發光二極體的放射表面上的一薄膜金屬層之 内，其會放射回到輻射模式。[Kn〇ck等人所提出， Strongly DirectionaL_Emission Jxoiil AlGaAs/Gn Aq j ^ht

Emmmg Diodes, Applied Physics Letter 57，2327-2329 頁， (1990)]。這些結構依賴將由該半導體發射回來的光子隸合 到該金屬層中的表面電漿，其另耦合到最終凝聚的光子: 此裝置的一個缺點是，其很難製造，因為該週期性結構為 單一方向架構的格柵，溝槽間距很窄（<〇1微米）。同時， 整體外部量子效率很低（1.4丄5%)，其大部份是由於光子 到表面電漿，及表面的電漿鲁週遭光子轉換機制的效率 低。此結構也會造成對一電流展開層同樣的困難，如上 述。 光凝聚也可藉由使發光二極體片的侧表面有一角度，來 產生-反向截短的三角錐的方式來改善。該角度化的表面 提供了以一放射面來將TIR光線補捉在該基板材料中 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) d—0----rll.llk 訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 535300 A7 B7 五、發明說明（5) [Krames 等人提出 ，High Power Truncated Inverted PyramidfAL.Ga! x)0 5In0 5P/GaP Light Emitting Diodes Exhibiting >50% External Qauntum Efficiency, Applied Physics Letters 75 (1999)]。藉由此方法，外部量子效率對 於InGaAlP材料系統顯示增加了 3 5 %到5 0 %。此方法對於 將大量光線補捉在該基板中的裝置是可行的。對於在藍寶 石基板上成長的GaN裝置，許多光線被補捉在GaN膜 中，所以將發光二極體片的侧表面角度化的方式並不能達 到所需要的改善。 另有一種加強光凝聚的方法是光子循環利用[Shnitzer等 人提出 ， "Ultrahigh Spontaneous Emission Quantum Efficiency, 99.7% Internally and 72% Externally. From AlGaAs/GaAs/AlGaAs Double Hetero structures". Applied Physics Letters 62，131-133頁，（1993)]。此方法根據發光二 極體具有一高效率的活動層，可立即轉換電子及孔洞成為 光線，反之亦然。T I R光線由該發光二極體表面反射出 來，並撞擊到該活動層，而轉換回到一電子-孔洞配對。 由於該活動層的高效率，該電子-孔洞配對可幾乎立即地 重新轉換為光線，並再次放射到任意的方向。一百分比的 該循環利用的光線將會撞擊到在該關键角度内的發光二極 體放射表面之一，而逃出。反射回到該活動層的光線即再 次經過同樣的過程。 此方法的一個缺點是其僅能夠用於以非常低光學損失的 材料製成的發光二極體，且不能夠用於在其表面上具有一 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） l· 卜 — !·--------訂---------線— #----ίί II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 535300 A7 '^ --------B7__ —_ 五、發明說明（7 ) 施例:，該陣列係由一種比發光二極體包裝材料的折射係 數要高的材料所形成。該LEE可使用許多不同的方法來成 形，並提供許多不同表面來讓補捉的光線能夠逃出。 另外，該新發光二極體也可將該LEE陣列放置在該發光 二極體本身之内，該内部LEE陣列也形成來提供一在空間 上改交的折射係數。該L E E陣列在該發光二極體成長過程 期間形成，一旦形成了該陣列，該發光二極體結構剩餘的 疊層即由一磊晶沉積技術成長於該陣列上，來將該lee陣 列包含於該發光二極體之内。光束將會被補捉在該磊晶層 或基板之中，其可與該LEE陣列作用，而可折射及/或反 射到可逃出該發光二極體的光束。 該新發光二極體的另一具體實施例包含在該發光二極體 的暴露表面上的一分散器層，而該疊層係以一具有高於該 發光二極體包裝材料之折射係數的材料來製作。撞擊到發 光二極體上的該分散器層的光線有較高的機率來散射到一 逃出方向。利用一表面材料來形成該光線分散器層，將粗 糙度樣式化到半導體表面的問題即可消除，而比Schnitzer 的方法具有更佳的優點。 另外，該新發光二極體可將分散器層沉積在該發光二極 體本身之中。該分散器層能夠在該發光二極體的磊晶成長 之前形成在該基板中，或在其上，或是在該發光二極體磊 晶結構本身之中。該分散器層係以一種材料製成，.其折射 係數與該基板及/或蟲晶材料不同，所以能夠發生光線散 射0 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） M#-------訂---------線 ___1! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -——I I I I I I I ^ I · 535300 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8) 大多數上述的具體實施例，也可使用拋式晶片安裝技 術’而該基板即成爲該發光二極體主要發射表面。 本發明的這些及另外其它的特徵及好處對於本技藝的那 些專業人士將可由以下的詳細説明，並配合所附圖面而更 加瞭解，其中·· 星·式之簡單説明 圖1所示爲一新發光二極體的L E E陣列在該第二分散器 層之上的剖面圖； 圖2所示爲一新發光二極體的LEE陣列在該基板表面上 的剖面圖； 圖3所示爲L E E的基本形狀的剖面圖，其可形成於陣列 中而與該新發光二極體整合； 圖4所示爲一具有内部Lee陣列的新發光二極體的剖面 圖’其形成在該基板與該第一分散器層之間的介面； 圖5所示爲一 LEE陣列形成在該第一分散器層之内的一 新發光二極體的剖面圖； 圖6所示爲一形成有空洞的lee陣列的新發光二極體的 剖面圖； 圖7所tf爲一 LEE陣列形成在與該第一分散器層之介面 處的該基板之内的一新發光二極體的剖面圖； 圖8所示爲一表面分散器層形成在該第二分散器層上的 一新發光二極體的剖面圖； 圖9所示爲一表面分散器層形成在該基板上的一新發光 二極體的剖面圖； -11 - 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） - --------------# am— .1 n ·ϋ ϋ ϋ ϋ V mMmg mmmmm ϋ 1« ·ϋ 1 I 線！ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ϋ - 535300 五、發明說明（9 ) 圖1 0所7F爲-内邵分散器層形成在與該基板介面處的該 第一分散器之内的一新發光二極體的剖面圖； 圖1 1所示爲一内部分散器層形成在該第一分 的一新發光二極體的剖面圖； 曰 其是在該磊晶成 其是在該磊晶成 圖12所示爲一新發光二極體的剖面圖 長期間在原處形成的該内部分散器層； 圖1 3也顯示爲新發光二極體的剖面圖 長期間在原處形成的該内部分散器層； 圖14所示爲一新拋式晶片安裝發光二極體的剖面圖，其 具有一LEE陣列在該基板的表面上；及 圖15所示爲一新拋式晶片安裝發光二極體的剖面圖，立 具有一表面分散器層形成在該發光二極體層之— 發明詳細説明 口 1一具體f施例 圖1所示爲根據本發明所建構的該新發光二極體1〇的一 具體實施例。該新發光二極體具有—發光二極體二構， 包含一活動層13爽在兩個相反摻雜層14，1<:、 、、 丄）間。在+ 衾 較佳的發光二極體結構12中，該上層M ' ，馬p型，該底層15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲η型，雖然疊層14，15中相對的摻雜 '二曰 本一 赚曰士 # 17 J貫現。茲新發 先一極體具有一第一分散層16，其由一導哈 卜 ’電材料製成，其 可由一第一接觸墊丨8展開電流到該發光- ’、 、、的^ 元一接體結構的底層 1 5。茲罘一接觸墊丨8也可視爲該η型接鳊 ：«：，勢，因爲在該 開 佳具體實施例中該底層15爲η型。一導泰& " τ包何料的第二展 由 層2 0也可包含在該發光二極體結構的 一 』上層1 4上，用來 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297一公釐） 535300 A7

五、發明說明（n) 上，其較佳的方法是蒸發或濺鍍。該第一展開器1 6較佳地 是以η型AlInGaN製成，並可由反應離子蝕刻來暴露接觸 窗。其可使用 Ni，Al/Ni/Au，Al/Ti/Au，或 Al/Pt/Au做爲 n 型 接觸窗18或28到該基板24或第一展開器16。 藍寶石，AIN，SiC或GaN可以做爲該基板24，其SiC及 GaN爲導電性，而A1N及藍寶石即爲絕緣。SiC具有一更 密集的晶格來符合第三族氮化物，例如G aN，並產生高品 質的第三族氮化物薄膜。碳化矽也可具有一非常高的熱導 電性，所以在碳化矽上的第三族氮化物裝置的整體輸出功 率並非限於該基板的熱消散（如在一些裝置形成在藍寶石 上的狀況）。SiC基板可由美國North Carolina, Durham的 Cree Research公司生產，而其製造方法則可見於美國專利 參考編號Re· 34,861 ; 4,946,547及5,200,022中的科學文獻。 較佳地是，該LEE 26使用以下的方法來形成在該裝置 上。該L E E材料係由蒸發，化學氣相沉積（CVD)或濺鍍法 來沉積在該表面。該較佳的LEE材料爲SiC，SiNx，A1N， SiOxNy，Si3N4 ’ ZnSe ’ Ti02 ’ Ta205，GaN，或 Si〇，其中 最佳的是ZnSe，Ti02，SiNx，AIN及GaN。該較佳的LEE 厚度的範圍是100 nm到10 m。在該L E E材料沉積之後， 一光感聚合物，像是光阻，係先被暴露出來，並發展成爲 一遮罩0 然後該LEEs 26可以兩種方式形成在LEE材料.上。首 先，該L E E材料可用一濕式化學蝕刻由該遮罩中蝕刻除 去。此蚀刻可切除該遮罩層底部來形成該L E E結構。第 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------詩丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 FH ϋ .1 ϋ · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 535300 A7 _ - B7 五、發明說明（14 ) 極體裝置的一陣列中，較佳地是在該基板6 6及第—展開器 6 4之間的介面處。該L E E材料必須爲一不同的折射係數 η 2，與該第二展開器材料的η丨不同，藉以提供反射及折 射，而通常能將補捉到的光線重新導引到一個允許該光線 由該發光二極體60逃出的方向。 該LEEs 74較佳地是使用一光阻罩及該lee材料的濕式 化學蚀刻來形成。爲了形成該内部L e E陣列，該磊晶材料 即必須重新成長於該LEEs。此最好是由金屬有機化學氣 相沉積（MOCVD)法，氣相磊晶（VPE)，或分子束磊晶（mbe) 來元成’而以MOCVD爲最佳。該較佳的遮罩材料爲Μα。， SiN2，Si3N4，Ti02，A1N及SiO。該LEE遮罩材料的較佳厚 度爲0·1 β m到10 " m之間，LEE之間的較佳距離爲1 a 50 Am之間。此外，該内部發光二極體可以放置在該發光 二極體結構内不同的位置。 第四及第五具體實施例 圖5所示爲根據本發明建構的該新發光二極體7 〇的一第 四具體實施例。其具有與上述具體實施例相同的發光二極 體結構72，展開層75，76，基板78及接觸窗80，82。 然而，在此具體實施例中，一磊晶材料層8 4係在形成 LEEs 86之前成長在該基板上。該磊晶層8 4係由M〇c vD， VPE或MBE成長，然後該LEEs 86即成長在該磊晶層的表面 上的陣列中，而該第二展開器7 5的剩餘部份即形成在該 LEEs 86之上。此具體實施例可用於在該LEE陣列上重新 成長該發光二極體的結構76，但需要一額外的磊晶成長步 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） • 1- !| I — I — I 1 ί I I J « — — — — — I— ^ « — — — — — — I— I ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫、本頁) -H ϋ n n · 535300

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（15) 驟。 在以GaN為王的發光二極體中，其具有LEEs在其疊層之 中’在咸LEE材料上的重新成長可在一 m〇cvD成長系統 中由侧向累積過成長（LE0)來達成。此可提供標準平面成 長中優良的材料品質，而導致另外增加的發光二極體放 射’成為該光凝聚的額外好處。 此外’該發光二極體處理提供了根據本發明所建構的該 發光二極體9 0的另一具體實施例，其示於圖6。在此具體 貫施例中，該L E 0成長狀況可調整來在該遮罩材料9 4上 產生LEE空洞92。該空洞92係做為線性（或曲線 的）LEEs ’而存在於該第一展開器層9 6。該空洞及該LEEs 即重新導向該内部補捉的光線來增強光凝聚。在半導體材 料中空洞的形成係由Fini提出。（請參考Fini等人所提， Hi.sh Quality Coalescence of Laterally Overgrown GaN Stripes on, GaN/Sapphire Seed Lavers Applied Physics Letters 75? 12 .，1706-1708 頁，（1999))。 笫六具體f施例 圖7所示為該新發光二極體丨〇 〇的一第六具體實施例， 其具有與前述發光二極體相同的疊層。在此具體實施例 中’该LEEs 102係位在該基板1〇4及該第一展開器1〇6之 間的介面處的一陣列中，但是是在該基板1 〇 4中。該lEEs 102係直接形成於該基板1 〇 4中，其係藉由濕式化學或乾 式蚀刻技術來姓刻該基板穿過一遮罩。然後該LEEs即成 長於該蚀刻的區域中，該發光二極體的剩餘疊層即由 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------_線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 535300 A7 17 五、發明說明（ 料即覆蓋在該表面上，該較佳遮罩材料爲矽石或聚苯乙烯 微球粒，或是像是一旋塗光阻的一薄聚合物層。該遮罩材 料係做爲一遮罩，其用於該分散器材料的濕式化學蝕刻， 或做爲乾式蝕刻的一奪格遮罩，例如尺1£。在該樣式被轉 移到孩分散器材料之後，所剩餘的遮罩材料即被移除，而 留下一分散器在該發光二極體表面上。 此處的具體實施例爲一種由Schnitzer等人提出的發光二 極體的改吾。其提供了不需要蝕刻該分散器層到該半導體 材料的優點。由此可使得分散器技術可輕易地應用在以 GaN爲主的材料系統，其中該第一展開器材料基本上爲一 非常薄的金屬層，其並不能輕易地中斷。 第八具體實施例 圖9所示爲一新的發光二極體12〇，其爲圖8中該發光二 極體1 1 0的變化。發光二極體丨2 〇具有相同的發光二極體 疊層，但在此具體實施例中，該分散器層122係應用到該 基板1 2 4的底面上。此方法可特別地應用到發光二極體， 其中该基板的折射係數係類似於該發光二極體磊晶層，例 如在S i C上的AlInGaN磊晶層。 第九及第十具體實施例 圖1 0及1 1所示爲新發光二極體丨3 〇及丨4 〇，其個別的分 散器層134，144係位於其第一展開器層132，142之 中。對於這些具體實施例，該分散器層係數，n2，.必須不 同於该第一分散器層的折射係數，η 1，所以會發生光線的 散射。對於此分散益層的較佳材料爲碎石，或Ti〇2微球 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -----------------------— It — I----1 "Ί "^1^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 535300 A7 -----B7 五、發明說明（18) 粒0 對於圖1 0中的發光二極體丨3 0，該分散器層1 3 4係沉積 在該基板1 3 6及該第一展開器丨3 2之間的介面處。然後該 發光二極體層即由MOCVD，VPE或MBE成長在該分散器層 之上。對於圖1 1中的發光二極體1 4 〇，該分散器層1 4 4係 位在該第一展開器層1 4 2之内。該第一展開器的一疊層會 先成長，然後即形成分散器層丨4 4。然後該第一展開器及 該發光二極體層的剩餘部份即成長於該分散器層之上。 該分散器層也可形成在該發光二極體丨3 〇，1 4 〇的其它 疊層之内，包含該發光二極體結構及該基板的疊層。該分 散器也可由其它方法及其它材料來形成。因此，本發明並 不會受限於如所示的該分散器層的配置。 第十一具體實施例 分散器層也可使用原處技術來形成在發光二極體中，當 MOCVD被用做爲該磊晶成長工具。此技術係特別適用於 以GaN爲主的發光二極體。圖12及13顯示兩個具有分散 器層152，162的發光二極體15〇及160，其形成在該第 一展開器層154，164的原處。在發光二極體15〇中，其 基板155即以SiC或藍寶石製成，而該第一展開器154即 形成由AlxInyGamN，Ousl，的製成的未接合島。 在该第一展開器成長的初始階段，即形成島丨5 6。在接合 孩島1 5 6 I前，即停止成長，而一較低折射係數材料的疊 層152，例如AlGaN，si%或SiN，其即沉積在，及/或在該 島之間，其產生該所需要的内部係數的不連續性。然後其 ----------r I ! ---1----^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -21 -

535300 五、發明說明（ 19 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 成長即按正常方式成長，而來完成該第一展開層及該發光 二極體結構。 對於該發光二極體1 6 0，除了使用島來形成該不連續 性，成長狀況即可在該第一展開器層成長的初始階段期間 被改變，而來在其表面上加入一粗糙度。對於以AlInGaN 爲王的發光二極體，該系晶層可藉由增加二矽石的流動， 改、文氨的泥動，或增加該第一層成長的速率來成長爲粗糙 的。一旦加入了粗糙度，較低折射係數A1GaN或其它介電 層162即被沉積。然後即依正常狀況成長來完成該第一展 開器及該發光二極體結構。 如上所述，該提出的分散器層可以放置在其它的疊層 中’包含該發光二極體結構的疊層及該基板，本發明並不 受限於所示的配置。 抛式晶片具體實施例 最後’在上述的所有具體實施例中，該裝置可使用拋式 晶片接合技術。圖1 4所示爲一新的發光二極體1 7 〇接合於 這樣的架構中。該發光二極體結構1 7 2係以一導電反射層 1 7 5來披覆，而一第二展開層丨8 9則由一導電黏合媒體來 固接告該反射層1 7 5。然後一次托架1 7 6即安裝在該第二 展開層189上。一ρ·接觸窗188包含於一次托架176上， 並接合於該第二展開器層1 89。施加於該p -接觸窗1 8 8的 電流即被展開到該第二展開器層，及該發光二極體結構的 上層。 一 η-接觸窗178也包含在該次托架176上，並經由一第 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） • L. I -*#I 訂·---- ——線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 535300 A7

五、發明說明（2〇 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一導電接合層182而耦合於該第一展開器層18〇。來自該 η -接觸窗1 7 8的電流通過該層1 8 2到該第一展開器丨8 〇， 並進入該發光二極體結構的底層。LEEs ! 86即形成於基板 184的底面上。 由發光二極體170發射出的光線主要穿過其基板184， 由此結構凝聚光線，其依據所使用的L E E陣列或分散器的 形式而由該習用接合結構來改善。此處，該重新導向的光 線可在該第一穿出來逃出穿過該晶片，其在重新導向之後 降低任何光線回來穿過該基板的光學損失。 圖1 5顯示一新發光二極體丨9 〇，其使用類似於發光二極 體1 7 0的拋式晶片接合。然而，除了利用LEEs，其具有一 分散器層192在該第二展開器194及該反射層196的介面 處。 雖然本發明已藉由其某些較佳具體實施例來加以説明其 細節，但也可有其它的版本。其它利用L e E陣列的發光二 極體架構，也可由本技藝的一專業人士來想像。該新發光 二極體可具有不同的LEE陣列及分散器層的組合。LEEs可 具有不同的形狀，尺寸，相鄰L E E之間的空間，並可放置 在不同的位置。類似地，該分散器層可用不同的材料製 成，並放置在不同的位置。因此，所附申請專利範圍的精 神及範圍必須不受限於以上所述的該較佳具體實施例。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公楚） ir ί··蓼--------訂---------線·锤 l· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -ϋ I n I n n ϋ n n n -

Claims (1)

1. 535300 A B c D 第08912569S號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(91年12月) 申請專辞氧圍

   1 · 一種具看加強光凝聚結構之發光二極體（LED)，包含： 一發光二極體結構（12)，具有： 一羞晶成長p -型層（14); 一慕晶成長η -型層（15);及 一磊晶成長活動層（13)，其位在該ρ-型與η-型層 (14，15)之間； 一第一展開器層（16)，其相鄰於該發光二極體結構 (12); 一第二展開器層（2〇)，其相鄰於該發光二極體結構 (12)，並相對於該第一展開器層（16);及 與該發光二極體沉積置成一體之光凝聚結構（26)，該 光凝聚結構提供了表面來允許在該發光二極體内補捉的 光線可以分散’反射及/或折射出該發光二極體。 2.如申請專利範圍第1項之發光二極體，進一步包含一基 板（24)，其相鄰於該第一展開器層（16),並相對於該發 光二極體結構（12)。 3·如申請專利範圍第1項之發光二極體，其中該光凝聚結 構（26)包含一光凝聚元件（LEEs)的陣列。 4·如申請專利範圍第i項之發光二極體，其中該光凝聚結 構包含一分散器層（1 12, 122, 134, 144, 152, 162)。 ^ 5·如申請專利範圍第2項之發光二極體，其中該光凝聚録 構（26)係沉積在該第二展開器層（2〇)之上，相對於梦發 光二極體結構（12)，或是沉積在該基板（24)上，而相對 於該發光二極體結構（12)。

   535300 A B c D 、申清專利範圍 6 ·如申叫專利範圍第2項之發光二極體，其中該光凝聚辞 構（74)係沉積在該基板（66)及該第一展開器層（64)之間的 該介面上，該結構（74)係大致上在該第一展開器層（64) 之内。 7 · —種具有加強光凝聚之發光二極體，包含： 一 P-型層（14); 一 η-型層（15); 一位在該ρ -型及η -型層（14，15)之間的活動層（13)，其 中不是？_型（14)或η_型（15)為一上層，就是另一層為底 層； 一第一展開器層（16)，其相鄰於該底層； 一位在該上層的第二展開器層（2〇); 個別的電氣接觸窗（18,22)在該展開器層（16,20)之上， 所以施加於該接.觸窗（1 8,22)的一偏壓即會造成該活動層 (13)來發出光線； 一基板（24)’其相鄰於該第一展開器層（16);及 光凝聚結構（26)，其整合於該疊層，並平行於該疊 層，並大致上覆蓋於該發光二極體，該光凝聚結構（26) 提供了表面來允許補捉在該發光二極體之内的光線可以 分散，反射及/或折射出該發光二極體。 8· —種具有加強光凝聚結構之發光二極體（發光二極體）， 包含： 一發光二極體結構（172)，包含： 一蠢晶成長ρ -型層； -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 535300 A B c D 六、申請專利範圍 一磊晶成長η -型層；及 一磊晶成長活動層，其位在該ρ -型與η -型層之 間； 一反射層（175)，其沉積在該發光二極體結構（172)上； 一位在該反射層（175)上的第二展開器層（189); 一位在該第二展開器層（189)之上的次托架（176); 一第一展開器層（180)，其相鄰於該發光二極體結構 (172)，並相對於該反射層（174); 一施加於該第一及第二展開器層（丨89，180)上的偏壓， 使該活動層發出光鎳，該基板（184)成為該主要光線發射 表面；及 光凝聚結構（186)，其與該發光二極體構成整體，該光 凝聚結構（186)係平行於該發光二極體結構（172)，並大致 上覆蓋了該發光二極體的區域。 9· 一種成長一具有一内部分散器層的發光二極體來加強光 凝聚之方法，包含： 放置一基板（155)在一反應器中來成長半導體材料； 成長一第一半導體層（164)在該基板（155)之上，該第一 層（164)具有一粗糙表面； 停止該半導體層的成長； 成長一半導體材料分散器層（162)在該粗糙層上，該分 散器層具有與該第一層不同的折射係數； 成長一第二層在該分散器層（162)之上，該第二層具有 與該第一層（164)類似的折射係數；及 -3- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 535300 8 8 8 8 A B c D 「、申請專利範圍 成長一半導體光線發射結構（72)在該第二層之上。 10· —種用於製造具有一内部分散器層來加強光凝聚之— AlInGaN發光二極體之方法，包含： 放置一基板（155)在一反應器中用來成長半導體材料； 成長出由AlxInyGak.yN，OSxSl，OSySl製成的未接合 島（156)在該基板（155)上； 停止該島的成長（15 6); 沉積一分散器層（152)在該未接合島（156)上，該分散5| 層具有一與該向度沉積的G a N材料不同的折射係數· 在該分散器層成長出由AlJiiyGaiLyN，〇 j，〇 < $1製成的材料層（154)’該層具有一平滑表面；及 成長出一光線結構（72)在該層（154)之上。 -4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）