129125ft twf.doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種發光二極體（Light Emitting Diode，LED)結構，且特別是有關於一種具有較佳之發光 效率的發光二極體結構。 【先前技術】 由III-V族元素化合物半導體材料所構成的發光二極 體是一種寬能隙（wide bandgap)的發光元件，其可發出 之光線從紅外光一直到紫外光，而幾乎涵蓋所有可見光的 波段。發光二極體元件的發光效率高低主要取決於發光層 的内部量子效率(Internal quantum efficiency)以及元件的光 取出效率（light extraction efficiency)，即外部量子效率 (External quantum efficiency )。其中，增加内部量子效率 的方法主要是改善發光層的長晶品質及其結構設計，而增 加光取出效率的關鍵則在於減少發光層所發出的光在 LED内部全反射所造成的能量損失。 % 圖1緣示為習知之發光二極體晶片的立體示意圖。請 參照圖1，習知的發光二極體晶片1〇〇是由一基材u〇、一 N型半導體層120、一發光層130、一 P型半導體層140、 一 N型接觸墊150以及一 p型接觸墊160所構成。其中， N型半導體層120位於基材no上，而發光層13〇位於N 型半導體層120上，且p型半導體層14〇係位於發光層13〇 上。此外，N型半導體層120之部分區域上未覆蓋有發光 層130與P型半導體層14〇。此外，上述之n型接觸墊150 ftwf.doc/g 係位於未被發光層130與P型半導體層140所覆蓋之N型 半導體層120上，而P型接觸墊160則係位於P型半導體 層140上。
然而，在上述之發光二極體晶片100中，由於發光層 130是一個僅具有單一發光區域之膜層，因此，其發光效率 仍有改善的空間。此外，上述之發光二極體晶片1〇〇常會 產生藍光偏移效應(blue shift effect)。所以，如何藉由改變 發光層之結構，以提升發光二極體之内部量子效率，並且 避免藍光偏移效應的發生，實為亟待解決之一大難題。 【發明内容】 本發明的目的就是在提供一種發光二極體結構 有較佳的發光效率，且可避免產生藍光偏移效應。
。為達上述或其他目的，本發明提出一種發光二極體結 構，其包括：一基板、一第一型掺雜半導體層、一絕緣層、 多個發光層、一第二型掺雜半導體層、一第一接墊以及一 第二接塾。其巾’第-型掺雜半導體層位於基板上。絕緣 層位於第一型掺雜半導體層上’且其具有多個開孔 (叩enings)，以《出部分的第一型掺雜半導體層。多個發 光層分別配置於絕緣層巾所對應的開仙。第二型捧雜^ ^體層位於絕緣層及發光層上。第—缝位於第—型捧雜 =導體層上，且與第—型掺雜半導體層電性連接。第 雜:導體層上’且與第二型掺雜半導體層 2連接。此外，亦可藉由空氣間隙(air gap)使發光層相互 ’如此-來’即不需藉由上述具有多個開孔之絕緣層， 7 doc/g 1291251. 而使各發光層相互獨立。 在本發明之一較佳實施例中，基板之材質包括矽、破 璃、砷化鎵、氮化鎵、砷化鋁鎵、磷化鎵、碳化矽、磷化 銦、氮化硼、氧化鋁或氮化鋁其中之一。 在本發明之一較佳實施例中，第一型掺雜半導體層為 一η型半導體層，而第二型掺雜半導體層為一p型半導 層0 在本發明之一較佳實施例中，第一型掺雜半導體層包 括··一緩衝層、一第一接觸層與一第一束縛層。其中，緩 衝層位於基板上。第一接觸層位於緩衝層上。而第—束轉 層位於第一接觸層上。 ί 在本發明之一較佳實施例中，絕緣層之材料包括二 化矽。 一乳 在本發明之一較佳實施例中，上述開孔之形狀為多邊 形0 圓形 在本發明之一較佳實施例中，上述開孔之形狀為 或橢圓形。 · 在本發明之一較佳實施例中，此發光層包括一多 子井結構。 里 在本發明之一較佳實施例中，第二型掺雜半導體層包 括：一第二束缚層以及一第二接觸層。其中，第二 位於絕緣層及發光層上，且第二接觸層位於第二束缚層上曰。 综上所述，本發明之發光二極體結構是利用具有多個 開孔之絕緣層將發光層分割為多個不連續的島狀纟士 ,doc/g (enutting island)，或是藉由空氣間隙使發光層相互隔離， 以增加發光二極體結構之内部量子效率，進而提升發光二 極體結構的發光效率。此外，本發明之發光二極體結構亦 可藉由具有不連續結構的發光層，以避免藍光偏移效應之 產生。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 圖2繪示為本發明之發光二極體結構的剖面圖。請參 考圖2,發光二極體結構2〇〇主要包括：一基板21〇、一第 一型掺雜半導體層220、一絕緣層230、多個發光層240、 一第二型掺雜半導體層250、一第一接墊260以及一第二 接墊270。其中，第一型掺雜半導體層22〇是位於基板21〇 上。而絕緣層230是位於第一型掺雜半導體層22〇上，且 絕緣層230具有多個開孔232，以曝露出部分的第一型掺 雜半導體層220。多個發光層240分別配置於絕緣層23〇 中對應的開孔232内。第二型掺雜半導體層25〇是位於絕 緣層230及發光層240上。第一接墊260是位於第一型掺 雜半導體層220上，且與第一型掺雜半導體層22〇電性連 接。第二接墊270是位於第二型掺雜半導體層250上，且 與第二型掺雜半導體層250電性連接。本發明即是藉由絕 緣層230中之開孔232，將發光層240分割為多個不連續 的主動區域(discrete active region)，如此一來，即可改變發 9 doc/g 12912 氣 ，二極體結構綱内之電流分佈，以增加其内部量子效 率，進而提高發光二極體結構2〇〇之發光效率。 對上述構件之詳細結構進行描述，但以下的 “述僅作絲舰明之用，並_以限定 項技術之人士在參照本發明之揭露内容後，.當 可作的更動與濁飾，惟其仍應屬於本發明之範轉。 砷仆：ί 2二之材質例如是矽、玻璃、砷化鎵、氮化鎵、 Πϊ主ΐ轉 '碳_，化细、氮化石朋、氧化銘或 220 lUf或非半導體之材質。第—型掺雜半導體層 掺雜半導體層220可例如是一 n型半導體層。J中弟t =緣層230是位於第一型掺雜半導體層上，且其 220 232 ’以曝露出部分的第一型換雜半導體層 W ^ 實施例中，絕緣層230可由絕緣材料所 ^成例如.二氣化石夕。此外，上述之開孔232可具有夂 3Α不如多邊形、圓形、橢圓形或其他形狀。‘ 者圄有不R開孔形狀之絕緣層的立體示意圖。請表 =A所不’絕緣層23〇中具有多個彼此相互平行的佟 ^孔232a，ϋ 3B巾所示之絕緣層23〇具有多個呈矩 排列之矩形開孔232b ;而圖3C中所示之絕緣層 二广：多個呈矩陣形式排列之橢圓形: 中之開孔议的形狀、數目及其排列 目及其排列方式不作任何限制。 开遗數 12912氣 f.doc/g 發光層240是分別配置於絕緣層23〇中對應的開孔 232内，藉由絕緣層230中之開孔232而將其分割為多個 彼此分離的小區域，以使得發光層24〇形成一不連續的結 構，進而增加發光二極體結構2〇〇之内部量子效率。在本 發明之一實施例中，發光層240可例如是一 GaNAnGaN的 多置子井結構(Multiple Quantum Well，MQW)。此外，第 一型掺雜半導體層220之部分區域上未覆蓋有絕緣層23〇 與發光層240。第二型掺雜半導體層25〇是位於絕緣層23〇 及發光層240上，在本發明之一實施例中，第二型掺雜半 導體層240可例如是一 p型半導體層。 圖4繪示為本發明之發光二極體晶片中的第一型掺雜 半導體層、發光層與第二型掺雜半導體層的局部剖面圖。 請麥考圖4所示，在本發明之一實施例中，第一型掺雜半 導體層220例如是包括一緩衝層222、一第一接觸層 (contact layer)224與一第一束缚層226。緩衝層222是位二 基板210上；第一接觸層224是位於緩衝層222上；而第 一束缚層226是位於第一接觸層224上，且其可由N型掺 雜的氮化鎵(GaN)所組成。絕緣層230及發光層230是位 於第一束缚層226之上。而第二型掺雜半導體層25〇包括 一第一束缚層252與一第二接觸層254。第二束缚層252 是位於絕緣層230及發光層230之上，且其可由p型掺雜 的氮化鎵(GaN)所組成。第二接觸層254是位於第二束缚 層252之上，且其可由P型掺雜的氮化鎵(GaN)所組成。 請再繼續參考圖2，第一接墊260是位於未被絕緣層 f.doc/g =:第，之材f ;=== J:: 括N型透明導電氧化層以 2: t材枓包 型透明導電氧化層之材質為銦錫氧==層，f中， 電氧化層之材質為c,等锡魏物_収P型透明導 剖：㈣之發光二極體結構其第二實施例的 =‘考:=二：;構2°:大致亡是 第各，層24。之間存在有空氣間:’，在:； 而此叫貫施例中是利用空氣來隔絕各發光層240， „可用以提升發光二極體的發光效率。 半導=2=結構Γ之製作方式，可先於第-型掺雜 來，將i光屛夕個相互獨立的間隔物(SP·)。接下 物移广\ ^•冑人於各間隔物之間。最後，再將間隔 可利ΐ其:;=Γ5Τ蜀立的發光層24〇。此外’亦 擇性石曰/成圖中所示之發光層，例如：選 式不：；二=明對_5中所示之發光層施的形成方 開孔：ΐΞΪ，本發明之發光二極體結構是利用具有多個 办氨而將發光層分割為多個島狀結構，或是藉由 二乳間隙料光層相互隔離，以增加發光二極體結構之内 1291观 wf.doc/g 部量子效率，進而提升發光二極體結構的發光效率。此外 本發明之發光二極體結構亦可藉由具有不連續結構的 層’以避免藍光偏移效應之產生。 & 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之籽 $當可:些許之更動與潤錦’因此本發明之:護 耗圍§視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1緣示為習知之發光二極體晶片的立體示意圖。 圖2! 會示為本發明之發光二極體結構其第—實施例的 圖。 圖3A〜3C為具有不同開孔形狀之絕緣層的立體示意 圖4綠示為本發明之發光二極體晶片中的第一型捧雜 +導體層、發光層與第二型掺雜半導體層的局部剖面圖。 圖5繪示為本發明之發光二極體結 剖面圖。 只丨 【主要元件符號說明】 1〇〇 :發光二極體晶片 110:基材 120 : N型半導體層 130 :發光層 140 : P型半導體層 150 : N型接觸墊 13 doc/g 160 : P型接觸墊 200 :發光二極體結構 200 ’ ：發光二極體結構 210 :基板 220 :第一型掺雜半導體層 222 :緩衝層 224 :第一接觸層 226 :第一束缚層 230 :絕緣層 232 :開孔 232a :條狀開孔 232b :矩形開孔 232c :橢圓形開孔 240 :發光層 250 :第一型掺雜半導體層 252 :第二束缚層 254 :第二接觸層 260 :第一接墊 270 :第二接墊 14