TWI332718B - Light emitting diode (4) - Google Patents

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Chiyan Luo
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Description

1332718 _案號93109471_年月曰 修正___ .五、發明說明（2)
【發明所屬之技術領域J 本發明有關於一種發光裝置及其相關元件、系統及方 法。 I先前技術】 相較於白熾燈或電燈（incandescent light source) 及/或螢光燈（fluorescent light source)而言，發光二 極體（light emitting diode，LED)所提供之光線係可具 有較高的效能。此外’由於LEDs之相關設備係可提供相當 高的電力效率（power efficiency)，藉此已於各式各樣的 照明設施之中取代了傳統的光源dight sources)。例 如：LEDs係用以做為交通用燈（traffic 1 ights)之使用、 用以對於電話鍵盤（cell phone keypads)與顯示器 :(displays)等進行照明。 而s ’.LED係由複數層結構（multi.pie layers)所 形成’其中，於複數層結構中之至少部分的層結構係由不 同的材料所製成’並且藉由這些層結構之材質、厚度決定 了 LED所發出光線之波長（wavei ength)。另一方面，經由 對於這些層結構之化學成份（chemical c〇mp〇sii：i〇n)的選 -擇作用下’如此係可以對於其光動力（〇ptical p〇wer)進 行相當有效能的收縮，並且對於所射出之電載子 (electrical charge carriers)進行隔離，如此以避免其 -進入某些特定區域（regi〇ns)(一般稱之為量子井（quantum wells))通常’於量子井所生成位置之接面（juncti〇n)
1332718
修正 之一侧邊的層結構上係掺雜了給予體原子（d〇nor atoms)，藉此以導致高電子濃度（electr〇I1 concentratiorOC通常稱這些層結構為n塑層結構（n〜type 1 ay ers ))的產生；另外’於其相對側邊之層結構上係摻雜 了受體原子（acceptor atoms)，藉此以導致相當高的電洞 濃度（hoi e concentrati on)(通常稱這些層結構為j)型層結 構（p-type layers))。 以下將針對LED之製作方式提出說明。於晶圓（wafer) 之製作過程中係形成了複數材料層。一般而言，這些層結 構係藉由蟲晶沉積技術（epitaxial deposition technique)所形成’例如：金屬有機化學氣相沉積 (metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) * 於其成長基底（growth subs trate)之上係已預先形成了沉 積層結構。隨後，藉由各種蝕刻及金屬化技術（etching and metallization techniques)對於這些外露的層結構 進行電流注入用之接觸墊（contact)之製作，隨後便可對 於晶圓進行切割以製作出個別LED晶片（LED chips)。通 常’經切割後之個別LED晶片係利用封裝技術加以包覆。 當進行LED之操作時，一般係將電能（electrical energy)注入於LED之中，此電能隨後便可轉換為電磁輻射 (electromagnetic radi at i on)(光線），部分的電磁輻射 或光線便可經由LED而被引出。
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第7頁 1332718 _案號93109471_年月 日 搞 π：_ -五、發明說明（4) 有鑑於此，本發明之目的就在於提供一種發光裝置及 其相關元件、系統及方法。 於一實施例中’本發明發光裝置之特徵在於其包括一 -多重雄疊材料層（multi-layer stack of material)，其 中’多重堆疊材料層包括一光產生區域 (light generating region)及 第 層（first layer)， 第一層係由光產生區域所支承。第一層包括一表面 ，（surface)，由光產生區域所產生之光線便可經由第一層 之表面而自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函數 (dielectric function) ’介電函數係根據一圖樣 (pattern)而進行空間上的改變，並且圖樣係具有理想晶 格常數（lattice constant)及大於零之調變參數 • (detuning parameter)。 : 於另一實施例中，本發明發光裝置之特徵在於其包括 一多重堆疊材料層’其中，多重堆疊材料層包括一光產生 區域與一第一層’第一層係由光產生區域所支承。第一層 包括一表面’由光產生區域所產生之光線便可經由第一層 之表面而自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函數， 介電函數係根據一非周期性圖樣（nonper i 〇d i c pat terns) 而進行空間上的改變。 於又一實施例中，本發明發光裝置之特徵在於其包括 一多重堆疊材料層’其t，多重堆疊材科層包括一光產生 -區域與一第一層，第一層係由光產生區域所支承。第一層 包括一表面’由光產生區域所產生之光線便可經由第一層
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第8頁 1332718 ___案號 93109471_年月日_fvi_ 五、發明說明（5) 之表面而自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函數， 介電函數係根據一複雜周期性圖樣（complex periodic patterns)而進行空間上的改變〇 於又一實施例中，本發明發光裝置之特徵在於其包括 一多重堆疊材料層，其中，多重堆疊材料層包括一η摻雜 材料層（a layer of n-doped material)、一ρ 摻雜材料層 (a layer of p-doped material)及一光產生區域。發光 裝置另外包括一反射材料層（a layer of a reflective material)，由光產生區域所產生、且撞擊在具有反射材 料層上之至少約50%之光線（light)係會被反射材料層之反 射材料所反射。在η摻雜材料層之表面之作用下，由光產 生區域所產生之光線便可經由η摻雜材料層之表面而自發 光裝置發出。η摻雜材料層之表面係具有一介電函數，此 介電函數係根據一圖樣而進行空間上的改變，並且於Ρ換 雜材料層與反射材料層之間的距離係小於η摻雜材料層^ 反射材料層之間的距離。 於又一實施例中’本發明發光裝置之特徵在於其包括 一多重堆疊材料層，其中，多重堆疊材料層包括一光產生 區域與一第一層，第一層係由光產生區域所支承。第一声 包括一表面，由光產生區域所產生之光線便可經由第—^ 之表面而自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函數: 介電函數係根據一圖樣而進行空間上的改變。發光裝置另 外包括一反射材料層’光產生區域所產生、且揸擊在具 反射材料層上之光線的至少約50%係會被反射材料層之、反
1332718 _宏號 93109471
五 '發明說明（6) 射材料所反射。光產生區域係位於反射材料層與第一層 間，並且圖樣係不會延伸超過了第一層。 之 包括 光產 第~ 射率 於第 於另一實施例中’本發明發光裝置之特徵在於其 一多重堆疊材斜層，其中’多重堆疊材料層係包括一 生區域與一第一層’第一層係由光產生區域所支承。 層包括一表面’由光產生區域所產生之光線便可經由 層之表面而自發光裝置發出。發光裝置另外包括了折 (index of refraction)小於1.5之材料，藉此以接觸 一層之表面。發光裝置係經由封裝方式而加以包覆。 於又一實施例中，本發明發光裝置之特徵在於其勹 一多重堆疊材料層’其中，多重堆疊材料層包括一光^括 區域與一第一層’第一層係由光產生區域所支承。第〜生 包括一表面’由光產生區域所產生之光線便可經由第〜層 之表面而自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函數層 介電函數係根據一圖樣而進行空間上的改變。發光裝 外包括一磷材料（phosphor material)，此磷材料係由另 一層之表面所支承。發光裝置之側壁（sidewall)於實第 係完全不具有碌材料。 上 於又一實施例中，本發明之特徵在於提供了製作晶圓 之方法，此方法係包括了將一磷材料設置於晶圓之表面 上，於此晶圓之中係包括了複數發光裝置，各發光裝置包 括一多重堆疊材料層，其中，多重堆疊材料層包括一光產 -生區域與一第一層，第一層係由光產生區域所支承。第一 層包括一表面，由光產生區域所產生之光線便可經由第一
1332718
__案號93109471_年月 日 篠;p____ 五、發明說明^ ^ 層之表面而自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函 數’介電函數係根據一圖樣而進行空間上的改變。 於又一實施例中，本發明發光裝置之特徵在於其包括 一多重堆疊材料層，其中’多重堆疊材料層包括一光產生 區域與一第一層’第一層係由光產生區域所支承。第一層 包括一表面，由光產生區域所產生之光線便可經由第一層 之表面而自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函數， 介電函數係根據一圖樣而進行空間上的改變。發光裝置另 外包括一碌材料’由光產生區域所產生之光線便可經由第 一層之表面發出，並且與填材料之間產生交互作用，使得 經由磷層（phosphor layer)所發出之光線於實質上係為白 光（white light)。發光裝置之高度（height)與其面積 (area)之間的比值（rati 〇)係小到足以允許白光可以任何 方向進行延伸。 於一實施例中’本發明發光裝置之特徵在於其包括一 多重堆疊材料層，其中，多重堆疊材料層包括一光產生區 域與一第一層，第一層係由光產生區域所支承。第一層包 括一表面’由光產生區域所產生之光線便可經由第一層之 表面而自發光裝置發出。發光裝置另外包括一第一薄片 (first sheet)與一第二薄片（sec〇n(j sheet)，其中，第 薄片之材質於實質上係為透明（transparent)，藉此係 可讓光線自發光裝置而發出；第二薄片係包括了磷材料，-並且第二薄片係鄰接於第一薄片。發光裝置係經由封裝方 式而加以包覆’並且第一薄片、第二薄片係共同構成了用 第11頁 1024-6265X1-PFl(N2).ptc 1332718 r -*r 案號 93109471 五、發明說明（8) 以對於發光裝置進行包覆之封裝（package)的一部分„ 於另一實施例中’本發明發光裝置之特徵在於其包 一多重堆疊材料層，其中’多重堆疊材料層包括一光^括 區域與一第一層’第一層係由光產生區域所支承。第〜生 包括一表面，由光產生區域所產生之光線便可經由第—層 之表面而自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函 層 介電函數係根據一圖樣而進行空間上的改變。在圖樣教’ 用下’由光產生區域所產生、且自發光裝置之第一層之作 面所發出光線之光線分佈的相互平行性係比光線之技之表 斯分佈（1 ambert ian di s tr i but i on)為佳。 普拍· 於又一實施例中，本發明之特徵在於晶圓包括了 發光裝置’其中，至少一部分之發光裝置係包括—多數 疊材料層’其中，多重堆疊材料層包括一光產生區域堆 第一層，第一層係由光產生區域所支承。第一層包括 面，由光產生區域所產生之光線便可經由第一層之 表 自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函數，介面而 係根據一圖樣而進行空間上的改變。在圖樣之作用下函數 光產生區域所產生、且自發光裝置之第一層之表面發由 光線之光線分佈的相互平行性係比光線之拉普拉斯八發出 佳。於每平方公分之晶圓包括了至少5個（例如：至^佈為 個、至少5 0個）發光裝置。 夕2 5 於一實施例中，本發明之特徵在於晶圓包括了 •光裝置’其中’至少一部分之發光裝置係包括一多 發 材料層，其中，多重堆疊材科層包括一光產生區域與j疊 、 第
1024-6265X1 -PF1(N2) .ptc 第12頁 1332718 _案號 9310(U71_年月日____ 五、發明說明（9) 一層’第一層係由光產生區域所支承。第一層包括一表 面，由光產生區域所產生之光線便可經由第一層之表面而 自發光裝置發出。於此表面係具有一介電函數，介電函教 係根據一圖樣而進行空間上的改變，並且由光產生區域所 產生、且由發光裝置所發出之光總量之至少約為4 5 % (例 如：至少約為50%、至少約為60%、至少約為70%)係會經由 發光裝置之上表面而發出。 於另一實施例中，本發明之特徵在於發光裝置係包栝 一多重堆疊材料層，其中，多重堆疊材料層包括一光產生 區域與一第一層，第一層係由光產生區域所支承。第一層 包括一表面’由光產生區域所產生之光線便可經由第一層 之表面而自發光裝置發出。發光裝置係具有一邊緣 (edge)，此一邊緣的長度係可至少約為丨公釐 (111丨11111^16〇(例如：至少約為1.5111111、至少约為2111111、 至少約為2. 5 mm )’·此外，在適當之設計下，發光裝置之 引出效率（extract ion efficiency)於實質上係與邊緣的 長度無關。 之表面而自發光裝置發出。發光裝置係具有一邊緣，此〆 邊緣的長度係可至少約為1 mm(例如：至少约為15 mnl、
於又一實施例中，本發明之特徵在於發光裝置係包拮 一多重堆疊材料層，其中，多重堆疊材料層包括一光產生 區域與一第一層，第一層係由光產生區域所支承。第一層 包括一表面，由光產生區域所產生之光線便可經由第一層 1332718 --案號 93109471 ^ g B 倏正__ -五、發明說明（10) 下’發光裝置之電光轉換效率（wall Plug efficiency)於 實質上係與邊緣的長度無關。
S 於一實施例中’本發明之特徵在於發光裝置係包括一 -多重堆疊材料層，其中，多重堆疊材料層包括一光產生區 域與一第一層’第一層係由光產生區域所支承。第一層包 括一表面’由光產生區域所產生之光線便可經由第一層之 表面而自發光裝置發出。發光裝置係具有一邊緣，此一邊 .緣的長度係可至少約為1 mm(例如：至少約為1. 5 mm、至 少約為2 mm、至少約為2 . 5 mm);另外，在適當地對於發 光裝置進行設計下，其量子效率（quantum efficiency)於 實質上係與邊緣的長度無關。 於另一實施例中，本發明之特徵在於製作發光裝置之 方法’其係將具有一反射材料層結合至一p摻雜材料層， :其中’發光裝置包括一多重材料堆疊層，多重材料堆疊層 包括ρ摻雜材料層、一光產生區域與一第一層。第一層包 括一表面’表面係具有一介電函數，介電函數係根據一圖 樣（pa 11 ern)而進行空間上的改變，由光產生區域所產 生、且撞擊在具有反射材料層上之光線中的至少約50%係 會被反射材料層之反射材料所反射。 於又一實施例中’本發明之特徵在於製作發光裝置之 方法’其係對於與一第一層結合之一基底進行剝離 (disbonding)。於第一層係形成了一多重材料堆疊層之一 女’多重材料堆疊層包括一光產生區域，並且於其所形 成之發光裝置中之第一層之一表面具有一介電函數’介電 IHil ΙΗ1 第14頁 1024-6265X1-PFl(N2).ptc 1332718 修正 月 曰 五、發明說明（11) 函數係根據一圓樣而進行空間上的改變。 以下將藉由本發明之各實施例說明其所具有之各項優 點。 一多重材料堆疊層係可由一多重半導體材料堆疊層 (multi-layej· stack of semiconductor material)所製 成。第一層係可為一 n摻雜半導體材料層（&1&761_(^11-doped semiconductor material)，並且多重堆疊材料層 係更可包括一 p摻雜半導體材料層（a layer 〇f p-doped semiconductor material)。光產生區域係可位於n摻雜半 導體材料層、ρ摻雜半導體材料層之間。 發光裝置更可包括一支承構件（support )，藉此以支 承多重堆疊材料層。 發光裝置另外包括一反射材料層，光產生區域所產 生、且撞擊在具有反射材料層上之光線的至少約50%係會 被反射枋料層之反射材料所反射。反射材料層係可位於支 承構件、多重雄疊材料層之間。於卩摻雜材料層與反射材 料層之間的距離係小於η摻雜材料層與反射材料層之間的 距離。發光裝置更可包括一 Ρ型歐姆式接觸（p-type ohmic contact)，其中，p型歐姆式接觸係位於p摻雜材料層與反 射材料層之間。 發光裝置更可包括一電流散佈層（current-spreading 1 ay er)，其中，電流散佈層係位於第一層、光產生區域之 間。 多重材料堆疊層係可由半導體材料所製成，例如：
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第15頁 1332718 _ 案號93109471_年月日 修正__ 五、發明說明（12) III-V族半導體材料（iii-v semiconductor materials)、 有機半導體材料（organic semiconductor materials)、 石夕（s i 1 i c on ) 〇 於部分實施例中，圖樣係可不必延伸至光產生區域之 中 〇 於部分實施例中，圖樣係可不必延伸至第一層之上。 發光裝置更可包括了複數電接觸墊（electrical contact pad)，經由這些電接觸墊的設計下係可將電流注 入於發光裝置。電接觸墊係可設計成可將電流以垂直注入 於發光裝置。 圖樣係可局部地選自於以下各種構成方式 (component)或其相互間的組合，例如：於第一層之表面 上形成了孔洞（holes)、於第一層之中形成有柱體結構 (pi 1 lars)、於第一層之十形成有連續脈紋（veins)。 於部分實施例中，圖樣之樣式係選自於三角圖樣 (triangular pattern)、方型圖樣（S(luare pattern)及格 柵狀圖樣（grating pattern)。 於部分實施例中’圖樣之樣式係選自於非周期性圖樣 (aperiodic patterns)、準晶圖樣（quasicrysta 11ine patterns)、羅賓遜圖樣（Robinson pattern)及安曼圖樣 (Amman patterns)。於部分實施例中，圖樣係為一彭羅斯 圖樣（Penrose pattern) ° • 於部分實施例中’圖樣之樣式係選自於蜂巢狀圖樣 (honeycomb patterns)、阿基米得圖樣（Archimidean
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第16頁 S) 1332718 _案號93109471_年月日 修正 五、發明說明（13) patterns) »在特定實施例中，不同直徑之孔洞係可形成 於圖樣（例如：蜂巢狀圖樣）之上。 於部分實施例中，圖樣係可虫局部形成於第一層之表 面上的孔洞所構成。 舉例而言，調變參數係可至少約為晶格常數之1%及/ 或2 5 %。於部分實施例中，圖樣係可對應於經實質上任意 調變之一理想圖樣（ideal paUern)。 在對於圖樣進行適當的設計下，由第一層之表面所發 出之光線係具有輻射模態（radiation modes)之光譜 (spectrum) ’並且此輻射模態之光譜於實質上係相同於光 產生區域之一特徵發射（characteristic emission spectrum)。 舉例而言’發光裝置係可為一發光二極體（丨ight emitting diode)、雷射（laser)或一光放大器（optical amplif iers)。發光裝置係由複數有機發光二極體 (organic light-emitting devices, OLEDs)、複數面射 型發光二極體（flat surface-emitting LEDs)、複數高亮 度發光二極體（HBLEDs)。 ^ 於部分實施例中，第一層之表面係可具有尺寸約小於 λ/5之特徵，其中，久係為可被第一層所發射之光線的波 於特定實施例中，發光裝置係經由封裝方式而加以包 覆（例如：以封裝晶粒（packaged die)之型態呈現）。於都 分實施例中’經封裝之發光裝置係可以不必採用封膠材料
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第17頁 1332718 索號 93109471 年 月 五、發明說明（14) 層（encapsu1 ant material) ° 於部分實施例中’與第一層之表面相接觸之材料係為 一氣體（gas)(例如：空氣（air)) ’並且此氣體所具有之壓 力係略小於10 0托（Torr)。 於特定實施例中，與第一層之表面相接觸之材料所具 有之折射率至少約為1。 於部分實施例中’封裝LED係包括一蓋板（cover)，於 蓋板中包括了磷材料。在適當設計蓋板之下’光產生區域 所產生之光線便可經由第一層之表面發出且可與磷材料之 間產生交互作用，並且經由第一層之表面發出且可與鱗材 料之間產生交互作用下，其經由蓋板所發出之光線於實質 上係為白光。 於特定實施例中，發光裝置更可包括一第一薄片與一 第二薄片。第一薄片之材質於實質上係為透明，藉此係邛 讓光線自發光裝置而發出。於第二薄月中係包括了磷材 料，第二薄片係鄰接於第一薄片並且於第一薄片、第/ 層之表面之間係可設置了具有折射率至少約為2. 5之一材 質（mater ial )。在第一薄月與第二薄片之設計下，光產生 區域所產生之光線便可經由第一層之表面發出且可與磷讨 料之間產生交互作用，並且經由第一声之表面發出且玎與 磷材料之間產生交互作用下，其 ^ 片所發出之光 線於實質上係為白光。 ®乐 磷材料係可設置於第一層之表面上。 於晶圓之製作方法中，包括了利用磷材料之設置而讦
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第18頁 1332718 —___亲號93109471_车月曰 -修正_____ 五、發明說明（15) 形成了厚度的變化約小於2 0 %之層結構’並且包括了可辦 於碟材料層進行平坦化，如此使得碟材料層之厚度的變化 約小於20%。另外，此方法亦包括了可對於已設置於第〜 層之表面之磷材料進行平坦化。舉例而言，磷材料係可採 用旋轉塗佈（spin-coating)的方式而形成於晶圓之表面 上。此方法包括了由晶圓形成了複數發光裝置，並且對於 至少一部分的發光裝置之間進行相互之間的分離。 ' 於部分實施例中，當光產生區域所產生之光線經由第 —層之表面而自發光裝置發出時，則由第一層之表面所$ 出至少40%的光線係以正交於第一層之表面、且角度至多 約3 0 °的方式傳送。 於特定實施例中，發光裝置之填充因子（f i Π ing factor)係至少約為ι〇%及/或至多約為75%。 在將具有反射材料層結合至p摻雜材料層之前，製作 發光裝置之方法更包括了將第一層結合至一基底 (substrate)、且結合至位於基底與反射材科層之間的多 重材料堆疊層。此外1製作發光裝置之方法亦可包括了將 一結合層（bonding layer)形成於第一層與基底之間。此 外’製作發光裝置之方法亦可包括了移除基底。此外， 移除了基底之後’製作發光裝置之方法更包括了研磨 (lappi ng)步驟與拋光（p〇iishing)步驟。在將反射材料層 結合至第一層之後，進而移除基底。對基底進行移除的過 程中係包括了對於第一層、基底之間的一結合層“如以叫 layer)進行加熱。對結合層進行加熱係對於結合層之至少
1332718 案號 9jl09471 年月日 修正 -五、發明說明（16) 一部分（port ion)進行分解（decompose)。對結合層進行加 熱的過程中係包括了讓結合層於一雷射光（laSer)所發射 之輻射（radiation )之下進行曝光。對基底進行移除的過 程中係包括了藉由一雷射掀去製程（laser process)對於基底進行曝光。對基底進行移除之後係造成 了第一層之表面於實質上呈現出平坦狀（flat)。在將圖掾 形成於第一層之表面中之前，其更包括了在將第一層移除 之後、對於第一層之表面進行平坦化處理 (planarizing)。對於第一層之表面進行平坦化處理中係 包括了對於第一層之表面進行化學機械研磨 (chemical-mechanical polishing)。對於第一層之表面 進行平坦化處理係以略大於λ/5的程度、降低了第一層之 表面之粗糙度（roughness)，其中，λ係為經由第一層所 :發射之光線的波長。製作發光裝置之方法更包括了在第〆 層之表面中形成了圖樣。於形成圖樣的過程中係包括了採 用奈米微影（nanol ithography)。圖樣係包括了複數外貌 (features) ’這些外貌之尺寸係略大於；1 /5，其中，λ孫 為經由第一層所發射之光線的波長。製作發光裝置之方法 更包括了將一基底設置於反射材料層之上^此外，製作發 . 光裝置之方法更包括了將一電流散佈層 (current-spreading layer )設置於第—層與光產生區威 之間。 、 以下將藉由本發明之各實施例說明其所具有之各項優 點。
1332718 __案號93109471 年月日 俗正_ 五'發明說明（17) 於特定實施例中’一LED及/或一相對大型LED晶片係 可相對地發出高光引出量（light extraction)。 於部分實施例中，一LED及/或一相對大型LED晶片係 可相對地發出高表面亮度（surface brightness)、平均表 面亮度（average surface brightness)、低散熱（heat dissipation)之需求或具有南散熱率、低音域（etendue) 及/或高電力效率（power efficiency)。 於特定實施例中，一LED及/或一相對大型LED晶片係 可在適當的設計下，由LED/LED晶片所發出之相對少量光 線係可被封裝所吸收。 於部分實施例中，一封裝LE D (例如：相對大型封裝 LED)係可不必藉由封膠材料以進行封裝製作，如此係可避 免採用特定封膠材科時所可能產生的特定問題，例如：降 低的性能（reduced performance)及/或隨著時間之函數 (function of time)上的不相容性能（inconsisten 1; performance)。在相對長時期的操作下，藉此所提供之一 封裝LED係可達到相對理想及/或可靠的性能。 於特定實施例中，一 LED (例如：一封裝LED，此封裝 LED係可為相對大型封裝led )係可包括了均句的磷材料塗 層。 於部分實施例中，經設計後之一LED(例如：一封裝 LED ’此封裝LED係可在一特定角度範圍（particular angular range)内提供所需之光線輸出（desired light output )(例如：與led表面正向（surface norma 1)有關之
1332718 案號 93109471 五、發明說明（18) 一特定角度範圍）。 於部分實施例中’一LED及/或一相對大型LED晶片係 可以一相對便宜之製程以進行製作。 於特定實施例中，一：LED及/或一相對大型led晶片係 可在不增加成本之下、經由一工業規模（c〇mmercial scale)之方式而進行相關的製作，並且不會造成經濟上之 不可實行。 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作 詳細說明如下： 【實施方式】 第】圖係表示以封裝晶粒（packaged die)型態呈現之 一發光二極體（LED)IOO的側視圖。LED 100包括一多重堆 疊層（multi - layer stack) 1 22，其中，多重雄疊層122係 設置在一載具（submouni: ) 1 2 0之上。多重堆曼層1 22中係包 括了：厚度為320 nm之一矽晶摻雜（η-摻雜）氮化鎵層 (silicon dO：ped，（n-doped) GaN layer)_134，於石夕晶推 雜（n-摻雜）ft化鎵層134之上表面（upper surface)】10形 成了複數開孔（openings )1 5 0之圖樣；一結合層（bondi ng layer)124 ;厚度為100 nm 之一銀層（silver layer)126 ; 厚度為40 nm之一鎮摻雜（p-摻雜）氮化鎵層（magnesium doped, (p-doped) GaN layer)128 ;厚度為120 nm之一光 產生區域（1丨居111；~忌6116131；11^[6忌1〇11)130，於光產生區域
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第22頁 1332718 __案號93109471_年月日 铬_;l__ 五、發明說明（19) 130上係形成有多重氮化銦鎵/氮化鎵量子井（multiple I n GaN/GaN quantum wells);以及一氮化銘鎵層（AlGaN layer)132。一n 邊接觸墊（n-side contact pad)136 係設 置於矽晶摻雜（n-摻雜）氮化鎵層134之上，並且一 p邊接觸 墊（p-side contact pad)138係設置於銀層126之上。封膠 材料層（encapsulant material )(具有折射率（i ndex of refraction)為1.5之環氧樹脂（epoxy ))144係位於石夕晶摻 雜（η-.#雜）氮化鎵層134、一蓋玻片（cover slip)140與複 數支承構件（supports) 142之間。封膠材料層144並沒有延 伸至各開孔1 5 0之中。 以下將針對LE D 100所產生之光線（light)提出說明。 相對於η邊接觸墊136，p邊接觸墊138係處於正電位 (positive potential)，如此將導至電流（eiectrical cur rent)輪入至LED 100之中。當電流通過了光產生區域 130時’由石夕晶摻雜（η -摻雜）氮化鎵層134所發出的電子 (electrons)與來自鎂摻雜（Ρ-摻雜）氮化鎵層128之孔洞 (holes)便共同在光產生區域130之上結合，如此便可在光 產生區域130產生了光線。此外，於光產生區域13〇中包含 了大置的點偶極.輕射源（point dipole radiation sources) ’在點偶極輻射源之作用下，由光產生區域】3〇 所產生之光線（例如：等向性（is〇tr〇p；[ca；[iy))便可具備 有光產生區域130之製成材料之光線波長之光譜 (spectrum)的特性。在inGaN/GaN量子井的作用下，如此 便可經由光產生區域130而產生出具有約445奈米
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第23頁 1332718 案號 93109471 五、發明說明（20) (namomewters (nm))之尖峰波長（peak wavelength)、約 30 nm之半高全寬（full Width at half maximumMFWHM) 之光線波長的光譜。 值得注意的是’在相較於矽晶摻灕（n_摻雜）氮化鎵層 134中之載子（charge carriers)之下，鎂摻雜（P-摻雜）氮 化鎵層128係相對地具有較低的載子移動率（m〇bi丨ity)。 如此一來，藉由將銀層126(為導電的）以沿著鎂摻雜-摻 雜）氮化鎵層128之表面進行設置的作用下，由p邊接觸墊 138至鎂摻雜（ρ-摻雜）氮化鎵層128、光產生區域130之電 % ’主入（charge injection)的均勻度（uniformity)是可以 有效地被提高的’同時亦可減少LED 100之電阻 (electrical resistance)及 / 或提高 led 100 之注入效率 (injection efficiency)。此外，由於矽晶摻雜（n-摻雜） 氮化鎵層134具有較高之載子移動率（carrier mob i 1 i t y)，則電子便可自n邊接觸墊〗3 6而快速通過氮化 鋁鎵層1 3 2、矽晶#雜（η -摻雜）氮化鎵層丨3 4，於實質上便 可使得在產生區域130之中、且通過產生區域丨3〇之任何位 置上的電流密度（current density)處於均句狀態。再 者’由於銀層126具有相對較高的導熱K(thermal conductivity)，如此便可藉由銀層126做為LED 100之熱 沈（heat sink)(將熱量經由多重堆疊層122、以垂直的方 式而傳遞至載具12 0)。 由光產生區域1 30所產生之至少一部分的光線係可被 導引至銀層1 26之上。隨後，經由銀層〗26所反射的光線係
1332718 -93109471 年月 曰 膝^ 五'發明說明（21) " 可經由石夕晶摻雜（η-摻雜）氮化鎵層1 34之上表面11〇、朝向 LED 100之外部發出’或是銀層126所反射之光線係可經由 LED 100 中之半導體材料（semic〇nduct〇r material)吸收 而形成了一孔洞對（electr〇n_h〇le pair)，並且在孔洞對 於光產生區域130之中進行結合的作用下，則於光產生區 域130中便可產生光線。同樣地，由光產生區域13〇所產生 之部分的光線係可被導引至η邊接觸墊136，並且藉由n邊 接觸墊136之底側（underside)的製成材料（mate rial)(例 如•敛（Ti) /鋁（A1)/錄（Ni) /金（Au))係對於光產生區域 130所產生之至少一部分的光線造行反射。因此，被導引 至π邊接觸墊136的光線係可經邊接觸墊136進行反射， 並且經反射後的光線係可經由矽晶摻雜（n_摻雜）氮化鎵層
134之上表面11〇(例如：來自於銀層126所反射）、朝向LED 100之外部發出，或是被導引至η邊接觸墊136、且由n邊接 觸墊136所反射之光線係可經由LED 100中之半導體材料吸 收而形成了一孔洞對，並且在孔洞對於光產生區域〗3〇之 中進行結合的作用下，則於光產生區域1 3 〇中便可產生光 線（例如：藉由或不必藉由銀層1 2 6所反射）。 如第1、2圓所示，LED 100之表面110並非平坦狀，於 此表面110上包括了由複數開孔150所構成之修正三角形圖 樣（modified triangular pattern) 〇 —般而言，開孑li5〇 之深度（depth)可為任意值，並且開孔150之直徑、相鄰開 孔1 50之最近間隔（neare st spac i ng )是可以任意改變的。 除非可由其它方式加以註解，否則以下便採用數值計算
1024-6265Xl-H7l(N2).ptc 第 25 頁 1332718 _案號 93109471_年月 g_^___^-- 五、發明說明（22) (numerical calculations)之結果而對於各圖式進行清楚 說明：開孔150的深度146約為280 nm ;非零直徑 (non-zero diameter)約為1 60 nm ;相鄰開孔1 5 0之最近間 隔约為220 ητπ ;以及折射率為1 · 〇。由於三角形圖樣係經 過了調變處理，於相鄰圖樣150之最近中心間距 (center-to-center distance)的大小係介於（a- Aa)與 (a+ △ a)之間’其中’ "a”係表示三角形圖樣之晶格常數 (lattice constant) ’"Aa"係表示具有長度之尺度 (dimensions of 1 ength)的調變參數（de t un i ng parameter)，於此之調變係可根據任意方向（randolD directions)而得。為有效提高LED 100所發出之光引出量 (lighi: extraction)(請參閱以下說明），調變參數係 約為理想晶格常數a之至少1 % (〇ne peree.nt)(例如：至少 約為2%、至少約為3%、至少約為4%、至少約為5%)，並且/ 或最多約為理想晶格常數之25%(例如：最多為20%、.最多 為1 5 %、最多為1 〇 % )。於部分實施例中，相鄰圖樣1 5 〇之最 近中心間距係可採用介於（a - A a )與（a+ △ a )之間的任意 值’於實質上便可對於圖樣1 50進行任意的調變》 基於複數開孔1 5 0所構成之修正三角形圖樣可知，藉 由非零調變參數係可提高LED 100之引出效率。請參閱第3 圖’基於上述之關於LED .100的說明可知，當調變參數 由零（zero)增加至〇. 1 5a左右時，於LED 1 00中之電磁場 (electromagnetic fields)之數學模型（numerical model ing)(將於下文中提出說明）中所示之發光裝置的引
1024-6265Xl-PFl(N2).ptc 第26頁 1332718 _案號93109471__年月曰 修正__ 五、發明說明（23) 出效率係由0. 60增加至0. 70。 於第3圖中，引出效率係經由三維有限差分時域 (FDTD)法（1;hree-dimensional finite-difference time-domain (FDTD) method)以估算 ilj 在馬克士 威方程 (Maxwe 1 1 ’ s equat i ons )下之LED 1 0 0之内部光線、外側光 線之大小。舉例而言：K. S. Kunz and R. J. Luebbers，
The Finite-Diiference Time-Domain Methods (CRC, Boca Raton, FL, 1993) 、A. Taflove, Computational
Electrodynamics : The Finite-Difference T i me-Domain Method (Artech House, London, 1 995)等已在本發明中 參考併入。為了呈現出具有特定圖樣150之LED 100的光學 行為（optical behaviour)，於FDTD計算中之輸入參數 (input parameters)包括了中心頻率（center frecjuency)、於光產生區域130中之點偶極輻射源所發射 之光線的頻寬（bandwidth)、於多重堆疊層122中之各層結 構之尺寸與介電特性（dimension and dielectric properties)，以及位於圖樣150 .中之各開孔之間的直徑、 深度、最近相鄰距離（NND)(neares"t neighbor distances (NND))。 於特定的實施例中，LED 1 0 0所使用之引出效率資料 (extraction efficiency data)係採用 了如下所示之FDTD 法而加以計算。FDTD法係用以解決全向量時間依賴馬克士 威方程（full-vector time-dependent Maxwell’s equations)：
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 1332718 修正 索號 93109471 五、發明說明（24) dH ~ΕΓ
_ · VxH V^E=-μ dE OPε-~δΓ+1Γ 其中，經由可極化性（polar izabi lit y)戶=戶戶2++戶， 係可捕捉光產生區域130之$子井區域（quantum wells region)、p-接觸層（P-contact lay er)126、於 LED 100 中 之其它層結構的依頻響應（frequency-dependent response)。4項目係為根據材料之各種可極化性之不同 提供（different contributions)所進行實證推導 (empirically)而得之數值（例如：用於束缚電子振盈 (bound electron 〇sc i 1 1 at i ons )之極化響應 (polarization response)、用於自由電子振盈（free electron oscillations)之極 匕響應）。特另(j 的是， ε{ω)Ε +n dt 其中，極化（P〇iarizati〇n)係相當於一介電常數 (dielectric constant) 為了方便數值上的計算，於，卜版 ^ 於此僅考量了封膠材料層 144、銀層126、以及位於封膠好粗 .« #二膠材枓層144與銀層126之間的 各層結構。由於此一估算係假設鉍 且右S鈎Μ 、Mm 封膠材料層144、銀層126 具有足夠的厚度，如此LED 1 〇〇之弁風 performance )將不會受到環境層（予此〇P ica 層（surrounding layers)之
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第28頁 1332718 _案號 93109471 ___年月日_修正______ 五、發明說明（25) 影響。於LED 100中，銀層丨26、光產生區域130等相關結 構（relevant structure)係假設具有一依頻介電常數 (frequency dependent dielectric constant)，而其它 的結構則不假設具有依頻介電常數。值得注意的是，於部 分實施例中之LED 100之封膠材料層144、銀層1 26之間係 包括了複數附加金屬層（additional metal layers)，其 中，各附加金屬層係分別具有其所對應之依頻介電常數β 另一值得注意的是，銀層126(以及LED 1 00中之任何其它 金屬層）係同時對於束缚電子（bound electron)、自由電 子（free electron)而具有一依頻項（freqUenCy dependent term) ’但是光產生區域130卻僅對於束缚電子 而具有依頻項、但卻對於自由電子卻不具有依頻項。於其 它的實施例中’當進行介電常數之依頻的模型計算時，其 它例如電聲子相互作用（electron-phonon interactions)、原子極化（atomic polarizations)、離 子極化（ionic polarizations)及/ 或分子極化（molecular polari zat ions)等項亦可同時列入考量〇 藉由將若干個處於任意位置、固定電流 (randomly-placed, constant-curr ent )之雙極聲源 (dipol e sources)合併於光產生區域130，如此便可完成 了對於光產生區域130之量子井區域所發出之光線的模型 化處理’於光譜幅寬（spectral width)之各射出短高斯脈 衝（emitting short Gaussian pulses)係相等於真實量子 井（actual quantum well)之射出短高斯脈衝，並且各射
1024-6265Xl-PFl(N2).ptc 第 29 頁 1332718 ___案號93109471_年月日__ -五、發明說明（26) 出短高斯脈衝係具有任意初始相位（random initial phase)、開始時間（start-time)。 為了處理LED 100之上表面110中之各開孔150所構成 • 之圖樣，於侧向（lateral direction)上係採用了 一較大 超級單體（supercell)，並且於超級單體中係同時搭配了 周期性邊界條件（periodic boundary conditions)之使 用。在上述方式作用下，除了可以協助大型（例如：邊緣 • (edge)大於0.01 mm)裝置之尺寸上的模擬之外，當所有偶 極源（dipole sources)之能量完全發出、且直到系統内完 全不具任何能量之時，全演算方程（full evolution equati ons)仍可及時完成相關的運算。在模擬過程中，總 能量（total energy)之發出、經由上表面110所引出之能 -量流（energy flux)、由量子井與η摻雜層所吸收之能量均 ，被監控。在藉由傅立葉之時間（t ime )與空間（space )的轉 換之後，除了可以得到引出能量流之頻率、角度解析資料 (frequency and angel resolved data)之夕卜，同時可對 於角度、頻率解析引：出效率（a n g 1 e - an d frequency-resolved ex traction e f f i c i ency )進行計 •算。藉由光產生區域130所發出之總能量（total energy emitted)、光產生區域130之實驗所得發光 (experimentally knovm luminescence)的相互酉己合下， 如此便可得到了用於給定電性輸入（given electrical .input )之單位亮度（lumen/per)、單位晶片面積之立體角 度（solid angle/per chip area)之絕對角度解析引出
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第30頁 1332718 --案號 93in?u7i_年月日_修正__ 五、發明說明（27) (absolute angle-resolved extraction)。 可以確信的是，經由調變後之圖樣（detuned patter η) 150的作用下，光產生區域13〇所產生、且經由 LED 1〇〇之上表面所發出之光線的引出效率是可以被提 高’同時由於各開孔150可以根據圖樣型態而建立一介電 函數（dielectric function)，藉此介電函數係可以在矽 晶摻雜（η-摻雜）氮化鎵層1 3 4之中進行空間上的改變。基 於上述可知，實際結果並不等同於根據理論（the〇ry)下之 計算結果。再者，根據上述之結果亦會改變了輻射模態 (radiation modes)(亦即，由上表面11〇所發出的發光模 式（light modes))、導引模態（guided modes)(亦即’限 制於多重堆疊層122之中的發光模式）之密度。另外，在不 具有圖樣1 50之作用、且經由上述之輻射模態與導引模態 的改變下，於LED 100中之部分光線係以散射方式（例如： 布拉格散射（Bragg scattered))射入於導引模態之中，同 時运些散射模式亦可能渗漏至輕射模態之中。於特定的實 施例中，圖樣1 5 0係可消除所有位於led 1 0 0之中的導引模 態。 、 可以確信的是’晶格（lattice)的調變效應（effect of detuning)係可藉由具有點散射部位（p〇int scattering sites)之水晶（crystal)的布拉格敎射（Bragg scattering off)方式而加以了解。以距相互間隔之複 數晶格平面（lattice planes)中之完美晶格（perfect lattice)*^ ，波長 λ 之單色光（monochromati c 1 ight)
1332718 ___案號 93109471 _年月日_修正_ -五、發明說明（28) 係根據布拉格條件（Bragg conditioiOnAJdsine、而採 用一角度（angle) 6>進行散射，其中，n係表示散射之階數 (order )，於此之η為一整數（integer)。然而，就具有光 譜幅寬△ λ / λ、且以一立體角度射入△€>之光源而言， 在藉由調變參數（detuning parameter) Aa對於晶格部位 (lattice sites)之間隔（spacing)進行調變作用下，布拉 格條件係可以變得較為寬鬆。因此，在藉由光譜幅寬、空 •間發射源輪廓（spatial emission profile)的作用下，晶 格的調變係可提高圓樣之散射有效性（scattering effectiveness)、接受角度（angular acceptance)。 基於上述說明可知，除了可藉由具有非零調變參數 (non-zero detuning pa ram e ter ) Aa 之修正三角形圖樣 •150以提高LED 100所發出的光引出量之外，其它的阖樣亦 可提高LED 1 0 0所發出的光引出量。當決定是否藉由所給 定圖樣（given pattern)以提高LED 1 00所發ib之光引出量 及/或採用那何種開孔圖樣是可以提高LED 1 00所發出之光 引出量時，於進行相關的數值計算之前係必須先以物理圖 像（physical in si gh-t)的方式估算出一基本圖樣（basic pattern) ’藉由基本圖樣以提高LED 100所發出之光引出 量。 此外，由於介電函數係可根據圖樣1 5 〇而進行空間上 的改變，如此便可藉由介電函數之傅立葉轉換（F〇Urier • transformation)之考量方式以對於LED 100的引出效率進 行了解。第4圖係表示針對一理想三角形晶格（i d e a j
1024-6265X1-PFl(N2).ptc Φ 1332718 _案號93109471_年月 曰 In： 五、發明說明（29) triangular latt ice)之傅立葉轉換提出說明。沿著平面 内波向量（in_plane wavevector)k之特定方向 (particular direction)進入之光線的引出係與沿著平面 内波向量k’（亦即’平行於圖樣150)進入所有輕射模鮮、 (radiation modes )之發射源（source em i s s i cm ) Sk 有相互 的關連性，其中，平面内波向量k係可經由平面内波向量 k’加上（addition)或扣除（subtraction) 了倒晶格向量 (reciprocal lattice veci:or)G 而得，亦即，k = k，+G 〇 引出效率係正比於其所相對之介電函數eG之傅立葉分量 (Fourier component)Fk，其關係式為
Fk = ciL£GSk-^ £^ί <r)e^rdr 6 此外，材料層之中的光線傳播係可以滿足方程式 k2(平面内（in-plane) )+k2 (法向（normal ))=ε(ω/(：)2，其 中，經實際所考量下所得到之倒晶格向量G的最大值 (maximum)係固定受限於光產生區域130所發出之光線頻率 (ω)、光產生區域130之介電常數。如第4圖所示，逆格子 空間群（reciprocal space)之環变}(ring)係通常稱之為光 食b階（1 i g*h t line)。由於光產生區域130所具有的是有限 頻寬（iinite bandwidth)，其所形成之光能階則將是環狀 結構（annulus)，並且為了便於說明，於此係以單色光源 (monochromatic source)之光能階提出介紹。同樣地，光 線於封膠材料層中的傳播係受限於光能階（於第4圖中之内
1024-6265X1-PF1 (N2) .ptc 第33頁 1332718 修正 案號 93109471 五、發明說明（30) 圓（iniiei· circle))。因此，在增加了介電函數^之傅立 葉分量Fk的同時，於封膠材料層内之光能階上、各平面内 波向量k之方向上的引出效率便可以提高，其中，於封膠 材料層中的光能階係等於封踢材料層中之倒晶格向量G點 (G points)的增量、對於封膠材料層内之光能階上之甸晶 格向置G點之散射強度（scattering strength)(介電函數） eG的增量之總和。當所選擇的圖樣可以提高引出效率時， 則便可採用物理圖像來進行估算。 舉例而言，第5圖係表示在增加了一理想三角形圖樣 (ideal triangular pattern)之晶格常數的效應 (effect)。值得注意的是，於第5圖中之資料係經由第】圖 中所給定參數之計算下而得，但這些參數並不包括：具有 450 nm之尖峰波長的射出光線，以及以最近相鄰距離"a" 為比例下之1 · 27a、0. 72a、1. 27a-40 nm時之開孔1 50之深 度、開孔1 50之直徑、與相鄰開孔ι50之矽晶摻雜（n -摻雜） 氮化鎵層134的厚度。在晶格常數的增加下，於封膠材科 層内、光能階中之倒晶格向量G點的數量亦可同時被增加 的，並且可輕易藉由具有最近相鄰距離（NND)之引出效率 的趨勢（trend)而看出。可以確信的是，當最近相鄰距離 (NND)近似於在真空中之光線波長時，則於此一最近相鄭 距離（NND)下係具有最大引出效率，其理由在於：由於材 料所具有之均勻度提高，當最近相鄰距離（NND)遠大於光 -線波長時’則散射效應（scattering effect)便可降低。 舉例而言，第6圖係表示藉由增加開孔尺寸（ho 1 e
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第34頁 1332718 __案號93109471_年月日 修正 __ 玉、發明說明（31) size)或填充因子（filling factor)時之效應。三角形圖 樣（modified triangular pattern)之填充因子的表示式 為（2冗//~3)*(1~/3)2，其中，1'係為開孔之半徑（[3(11115)。 藉由第1圖中之LED 1 00之所使用參數的計算下以得到了第 6圖所示之資料，但於這些參數中並不包括了根據X軸 (a-axi s)上之填充因子的數值而變化之開孔直徑。當散射 強度（eG)增量下，引出效率係隨著填充因子而増加。當處 於〜48%之填充因子時，則此特定系統係具有最大值。於特 定實施例中，LED 1 0 0所具有之填充因子係至少約為 10%(例如：至少約為15%、至少約為20%)及/或至多約為 90%(例如：至多約為80%、至多約為70%、至多約為60%)。 由上述所提出之修正三角形圖樣可知，於理想三角晶 格（triangular lattice)的各位置之上、圖樣中之開孔的 定位係與調變參數之間有關連性；此外，在將圖樣中心保 持在理想三角圖樣（ideal triangular pattern)的各位置 上時’則藉由對於理想三角圖樣中之開孔進行修改的作用 下係仍可以得到此一修正（調變（detuned))三角形圖樣， 於第7圖中之實施例所示即為此一修正（調變）三角形圖 樣。於此實施例中，就光引出量中之增量 (enhancement)、用以進行相對數值計算（c〇rrespond i ng numerical calculations) ^ ϋ ^(methodology) > 以及對 於具有第7圖之圖樣之發光二極體中所提高之引出效率的 物理解釋（physical explanation)而言，均與上述方式相 同。於特定的實施例中，修正（調變）圖樣中之開孔係可經
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第35頁 1332718 案號 93109471 年 月 曰 修正 五、發明說明（32) 由理想位置而進行倒置（displaced)，並且位於理想位置 之開孔係具有直徑上的變化。 於其它實施例中，藉由不同型式的圖樣係有助於發光 二極體之光引出量的提昇，這些型式的圖樣包括了複雜周 期性圖樣與非周期性圖樣（complex periodic patterns and nonperiodic patterns)。於複雜周期性圖樣之中， 其每一單體（unit cell)係具有超過了一個以上的特徵 (feature)，並且此單體係以周期性樣態（periodic fashion)進行重覆。舉例而言，複雜周期性圖樣包括了蜂 巢狀圖樣（honeycomb patterns)、蜂巢基底圖樣 (honeycomb base patterns) 、 2x2基底阃樣（2x2)(base patterns)、環狀圖樣（ring patter ns)及阿基米得圖樣 (Archimidean patterns) °以下之實施例中，於複雜周期 性圖樣中之部分開孔係可具有單一直徑，而其它的開孔則 可具有較小直徑。另外，非周期性圖樣係為單體之上不具 有平移對稱性（translational symmetry)之圖樣，其中， 此單體之長度係至少為光產生區域1 30所產生之尖峰波長 的5 0倍。舉例而言，非周期性圖樣包括了非周期性圖樣 (aperiodic patterns)、準晶圖樣（quasicrysi:alline patterns)、羅賓遊圖樣（Robinson pattern)及安曼圖樣 (Amman patterns)。 第8圖係表示針對LE D 1 0 0、兩種不同的非周期性圖樣 -之數值計算資料，其中，於非周期性圖樣中之部分開孔係 具有特定直徑（particular diameter)，而於非周期性圖
第36頁 1024-6265X1-PFl(N2).ptc 1332718 _案號93109471__生月日 ___ 五、發明說明（33) 樣t之其它的開孔則可具有較小直徑。於第8圖中之數值 計算資料係表示了具有較小直徑之開孔（dR)、其直徑由〇 nm變化至95 nm時之引出效率（直徑為8〇 之較大開孔） 的表現（behavior)。第1圖中之LEI) 1〇〇之所使用參數的計 算下以得到了第6圖所示之資料，但這些參數並不包括了 根據圖形令之X轴上之填充因子之數值而變化的開孔直 徑。為了不受到理論上的限制，在多孔尺寸（multiple hole sizes)的作用下係可允許由圖樣中之多重周期性 (multiple periodicities)而產生散射，藉此以增加圖樣 之接受角度、光譜有效性（spectral effectiveness)。於 此實施例中’就光引出量中之增量、用以進行相對數值計 算的方法、以及對於具有第8圖之圖樣之發光二極體中所 提高之引出效率的物理解釋等等而言，均與上述方式相 同。 第9圓係表示對於LED 100之數值計算資料，其包括了 不同的環型圖樣（Ting pat tern)(複雜周期性圖樣）。圍繞 於中心開孔（central hole)之第一環型（firs1; ring)的開 孔數目係不同於（6、8或1 0個）其它不同環型圖樣的開孔數 目。藉由第1圖中之LED 1 00之所使用參數的計算下以得到 了第9圖所示之資料，但於這些參數中並不包括了具有450 nm之尖峰波長的射出光線。於第9圖中，其數值計算係表 示了每單位單體之環型圖樣數量由2至4時之LED 1〇〇的引 出效率’其中’環型圖樣數量係以重覆方式通過了單體。 於此實施例中，就光引出量中之增量、用以進行相對數值
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第37頁 1332718 案號 931M471 月 修正 五、發明說明（34) 計算的方法、以及對於具有第9圖之圖樣之發光二極體中 所提高之引出效率的物理解釋等等而言，均與上述方式相 同。 第10圖係表示具有阿基米得圖樣A7之LED 100的數值 計算資料。阿基米得圖樣A7係由具有相同間隔之7個開孔 (e q u a 1 1 y - s p a c e d h ο 1 e s )之六角單體（h e X a g ο n a 1 u i n t cells)230所構成，其相互之間隔為最近相鄭距離 (NND)a。於六角單體230之中，其6個開孔係以正六角形 (regul ar hexagon)之形狀進行排列，並且第7個開孔係位 於六角型之中心位置上。隨後，將這些六角單體2 3 〇以中 心至中心間距（center-to-center spacing)為 a’=a*(l+j)、且沿著其邊緣相互配合的方式而共同構成 了LED的所有圖樣表面。此一方式即為所熟悉之A7貼圖（A7 1111 ng )’其利用了 7開孔以構成了單體。同樣地，阿基米 得貼圖（Archimidean tiling)A19係由具有最近相鄰距離 (NND)a、相同間隔之！9個開孔所構成，其中，6個開孔係 以内六角（inner hexagon)的方式進行排列，12個開孔係 以外六角（outer hexagon)的方式進行排列，並且將一中 心開孔設置於内六角之中。隨德 u ^ 隨便’將這些六角單體230以 中心至中心間距為a’ =a木（3 +忑）、 ^ ^ ^ ) 且沿著其邊緣相互配合 的方式而共同構成了 LED的所有圖崧生 ,方181樣表面。於此實施例 中’就光引出量中之增量、用以谁 仃相對數值計算的方 法、以及對於具有第1 0圖之圖樣之 闽m之發光二極體中所提高之
1024-6265Xl-PFl(N2).ptc 第38頁 1332718 蜜號.9310947】 年 月
B 五、發明說明（35) 引出效率的物理解釋等等而言’均與上述方式相同。於第 1 0圖中，A7、A1 9貼圖之引出效率約為77%，並且藉由第1 圖中之LED 1 〇 〇之所使用參數的計算下以得到了第丨〇圖所 示之資斜’除了於遠些參數中不包括了具有45〇 nm之尖峰 波長的射出光線之外，同時這些參數亦不包括了以最近相 鄰距離（NND)所定義之開孔的個別單體。 第11圖係表示具有準晶圖樣之LED 100的數值計算資 料。舉例而言’於M. Senechal, Quasicrystals and Geometry (Cambridge University Press, Cambridge, England 1 99 6 )係揭露了相關準晶圓樣之技術，於此亦將 其併入說明。於此係以數值計算說明了當8重級基準周期 結構（class of 8-f〇ld based qusi- periodic structure)之變化時之引出效率的表現。可以確信的是， 由於準晶圖樣結構係可允許高度之平面内迴轉對稱性（due to high degree of in-plane rotational symmetries al lowed by such structure)，如此便可藉由準晶圖樣以 呈現出相當高的引出效率。於此賁施例中，就光引出量中 之增量、用以進行相對數值計算的方法、以及對於具有第 Π圊之圖樣之發光二極體中所提高之引出效率的物理解釋 等等而言，均與上述方式相同。由第^圖所示之三維有 差分時域（FDTD)法之計算資料可知，其準晶圖樣結構所 到之引出效率約為82%。藉由第j圖中之LED 100之所使用 參數的計算下以得到了第u圖所示之資料，除了於這些泉 數中不包括了具有45 0 nm之尖峰波長的射出光線之外
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第39頁 1332718 案號 93109471
JL 月 曰 修玉 五、發明說明（36) 時這些參數亦不包括了以最近相鄰距離（NND)所定義之開 孔的個別單體。 基於上述所提出之各種圖樣可知，凡是滿足上述所提 出之基本原則（basic principles)下的圖樣均可.以提高於 LED 1〇〇之引出效率。可以確信的是，藉由增加了準晶圖 樣結構或複雜周期性圓樣之調變（detuning)下’引出效率 是可以有效地被提高。 在部分實施例中，由LED 1 0 0所發出、且於光產生區 域130所產生之總光線強度（total amount of light)的至 少約為45%(例如：至少約為50%、至少約為55%、至少約為 6 0 %、至少約為7 0 %、至少約為8 0 %、至少約為9 0 %、至少約 為95%)係會經由上表面1 10而發出。 於部分的實施例中，LED 1 〇 〇係可相對地具有較大的 剖面積’藉此仍可經由LED 1 00以呈現出有效能之光引出 量（1 i ght extract i on)。舉例而言，於led 1 00中之至少 或更多的邊緣係可至少.釣為1公髮(例 如：至少約為1. 5 mm、至少約為2 mm、至少約為2 5 mm、 至少約為3 mm)，並且由LED 1〇〇所發出、且於光產生區域 130所產生之光總量的至少約為45%(例如：至少約為5〇%、 至少約為55%、至少約為60%、至少約為7〇%、至少約為 80%、至少約為90%、至少約為95%)係會經由上表面11'〇而 發出《如此一來，LED便可相對地具有較大的剖面積（例 如：至少約為1. 5 mm X至少約為1 R m ^ 理想功率轉換效率（power conversion . eiriciency) °
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1332718 __案號93109471_年月日 修正__ 五、發明說明（37) 於部分的實施例中’具有LED 1 00設計之LED的引出效 率於實質上係與LED的邊緣的長度無關連性。舉例而言， 相較於具有LED 100之設計且其至少一或更多邊緣約為 0. 2 5 ππη之LED的引出效率、具有LED 100之設計且其至少 一或更多邊緣約為1 mm之LE D的引出效率而言，兩者之間 的差別變化係約小於10%(例如：約小於8%、約小於5%、約 小於3%)。LED之引出效率係為LED所發出的光線、發光裝 置所產生之光線強度之間的比率（於此係可採用"能量 (energy)"或"光子（photons)"來量測）。如此一來，led 便可相對地具有較大的剖面積（例如：至少約為1 m m X至 少約為1 mm)，藉此以呈現出理想功率轉換效率。 於部分的實施例中’具有LED 1 00設計之LED的量子效 率（quantum efficiency )於實質上係與LED的邊緣的長度 無關連性。舉例而言，相較於具有LED 100之設計且其至 少一或更多邊緣約為0. 2 5 mm之LED的量子效率、具有L£D 100之設計且其至少一或更多邊緣約為1 mm之LED的量子效 率而言’兩者之間的差別變化係約小於1 〇%(例如：約小於 8%、約小於5%、約小於3%)。於此所提出之LED的量子效率 係為：LED所產生的光子數量、於LED中所發生之孔洞再結 合（el ectron-ho 1 e recomb i nat i ons )的數量之間的比率 〇 如此一來，LED便可相對地具有較大的剖面積（例如：至 少約為1 mm X至少約為1 mm)，藉此以呈現出良好的性 能。 於部分的實施例中，具有LED 1〇〇設計之LED的電光轉
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換效率（wall plug efficiency)於 的，度無關。舉例而言，相較於具有UD1〇〇之設計且其 K 一或更多邊緣約為0.25 mm之LED的電光轉換效率、具 D 100之設計且其至少一或更多邊緣約為1㈣之LED& 電光轉換效率而言，兩者之間的差別變化係約小於1〇% (例 如·約小於8%、約小於5%、約小於3%)。於此所提出之LED 的電光轉換效率係為：LED之注入效率（注入於發光裝置中 之载子數目、發光裝置之光產生區域中所再結合之載子數 目之兩者之間的比率）、LED之輻射效率 ef f ici ency)(孔洞再結合所導致之一輻射結果（radiat ive event)、孔洞再結合之總數目之兩者之間的比率）、以及 LED之引出效率（由LED所引出之光子的數目、所形成之光 子的.i«數目之兩者之間的比率）之乘積（p r 〇 d u c t)。如此一 來，LED便可相對地具有較大的剖面積（例如：至少約為玉 顏X至少約為1 mm)，藉此以呈現出良好的性能。 於部分的實施例中，由LED 1 〇 〇所發出之光的角度分 佈（angular distr ibution)係可經由上表面110而受到巧 妙的控制。為了提高進入於一給定立體角度（g i ven s〇 1丄d angle)(例如：進入了圍繞在上表面11〇之法線方向的一立 體角度）之引出效率，於此係對於可根據圖樣15〇(如上所 述）進行空間上的變化之介電函數的傅立葉轉換進行檢 查。第12圖係表示具有不同晶格常數之兩理想三角形晶格 之傅_立葉轉換結構（Fourier transformation con st ruction)。為了提高引出效率，於此係增加了封膠
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光能階（encapsulant light line)中之倒晶格向量(j點 數目、材料光能階（material light line)中之倒晶格. 量G點的散射強度（ε(；) ’此一方式係暗示了藉由最近相° 距離（NND)之增加係可達到如第5圖中所提出之效果。然 於此係特別留意進入了立體角度之引出效率的增加' 量’此立體角度係以置中對準於上表面11〇之法線方9向。 因此’在希望同時藉由減少封膠光能階之半徑以達到了 制倒晶格向量G點的引入（i n t r 〇 d u c t i ο η)之下，倒晶格 量G之大小係會大於（0(nj)/c，亦即，G>( ω (ne))/c。 此可知’藉由減少封膠（最低需求（b a r e m i n i m u m )係為將 所有封膠均一起移除）之折射率的作用下係可得到較大的 最近相鄰距離（NND)，因而增加了在材料光能階中之倒晶 格向量G點的數目’並且藉由材料光能階係可造成了於法 線方向（Fk = 〇)上的引出，同時可避免於封膠之中繞射 (diffraction)成了較高階數（傾斜角度（〇biique angl es))。於第13圖中係表示了上述說明之趨勢、以及進 入立體角度（由圖形中之集合半角（collection hal f-angle)所給定）之引出效率。 藉由第1圖中之LED 1 0 〇之所使用參數的計算下以得到 了第13圖所示之資料，但於這些參數中並不包括：具有 530 nm之尖峰波長的射出光線及34 ηιη的頻寬、封膠之折 射率為1.0、p摻雜材料層之厚度為16〇 nm、光產生區域 (1 ight-generating layer)之厚度為30 nm、如第1 3 圖所 示之對於三曲線之最近相鄰距離（NND) ，以及以"a"為
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比例下之1. 27a、0. 72a ' 1. 27a+40 nm時之深度、開孔直 徑及η摻雜材料層之厚度。當晶格常數增加時，則在狹角 (narrow angles)之引出效率、進入所有角度之總引出效 率便均可增加。然而，就較大晶格常數而言，即使進入所 有角f之總引出效率是增加的，但在封膠之+戶斤繞射形成 之較南階數模式係會對於狹角之引出效率造成了限制。就 晶格常數為460 nm之計算結果可知，其所進入於集合半角 之引出效率係大於25%。換言之，僅在大約134%之立體角 度之上半球（upper hemisphere)中之近半數的引出光線是 被收集的，藉此以呈現出此圖樣之準直性效應 (collimat ion effect)。可以確信的是，就任何可以增加 材料光能階内之倒晶格向量G點之數目、但限制了於平面 内波向量k = 0時之封膠光能階内之倒晶格向量G點之數目的 圖樣而言，藉由這些圖樣係可提高了進入於立體角度之引 出效率，其中，此立體角度係以置中對準於上表面11()之 法線方向。 值的注意的是，上述方式係特別可以有效降低源音域 (source etendue)，此一源音域係通常正比於〆，其中，n 係表示周圍材料（surrounding material)(例如：封膠）之 折射率。因此’藉由降低了 LED〗〇〇中之封膠材料層之折 射率的作用下，如此將會造成了更多的相互平行之發射 (col 1 imated emi ssion)、較少的源音域及較高的表面亮 -度（surface brightness)(於此係將其定義為引入了來源 音域之總亮度）。於部分實施例中，由空氣所形成之封膠
1332718 ---案號 93109471__年月日_修.正 五、發明說明（41) 係可減少源音域’但因而卻增加了進入於一給定集角 (col lection angle)、以置中對準於上表面110之法線方 向0 於部分實施例中，當光產生區域130所產生之光線經 由上表面110而自LED 100發出時，其光線分佈之相互平行 性係比拉普拉斯分佈（lambertiaT1 distribution)為佳。 舉例而言，當光產生區域13〇所產生之光線經由上表面n〇 而自LED 100發.出時’由介電層（dielectric layer)表面 所發出之光線中’其至少約為4 〇 % (例如：至少約為5 0 %、 至少約為7 0 %、至少約為9 〇 % )係以至多約3 〇。（例如：至多 約25。、至多約20。、至多約15。）的範圍内發出，而此一 | 度係正交於上表面11〇。 由此可知’就可在一指定角度（desired angle)下、 相對引出高比例光線之能力，或是同時具有了相對高光線 引出量之能力而言’藉此能力係可製作出具有相對高密度 的LED，如此以提供作為一給定晶圓（given waf er)之使 用。舉例而言’於每平方公分（per SqUare centimeter) 之晶圓中係至少具有&個LEDs。 此外’在相對於光產生區域130所產生之光線的波長 而言’於部分f施例中係可針對封裝LED 1 00所發出之光 線的波長進行修正。於第14圖所示之例子中，一 led 300 係具有一含磷材料層（layer containing a phosphor material)180，此含磷材料層180係設置於上表面11()，藉 由磷材料係可與光產生區域130所產生之具有既定波長之
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第45頁 1332718 ----案號 93109471_____年月日_修正_ 玉、發明說明（42) 光線之間達到交互作用’如此以產生出所需之指定波長。 於部分實施例中，由封裝LED 1 〇〇所發出的光線於實質上 是可以為白光（whi te 1 i ght )的。此外，於特定之實施例 中’含磷材料層180中之磷材料係可由（Y，Gd)(Al，Ga)G: Ce或紀銘石摇石填光體（"YAG"(yttrium，aluminum, garent))所製成。當經由光產生區域13〇發出之藍光（blue 1 i ght)所激發時’則便可對於含磷材科層丨8 〇中之磷材料 進行活化，同時藉由磷材料係可發出了具有寬光譜、置中 對準於黃光波長（yellow wavelengths)之光線（例如：等 向性）。經由封裝LED 100所發出之總光譜（t〇tai light spectrum)之觀察器（Viewer)係可看出黃光磷材料寬發射 光譜（yellow phosphor broad emission spectrum)、藍 光氮化銦嫁窄發射光譜（blue InGaN narTow emission spectrum)，此通常係為兩光譜（spectra)與感受白光 (perceive white)之混合 ° 於部分實施例中’含磷材料層1 8 0於實質上係可以均 勻方式設置於上表面11 0之上。舉例而言，於圖樣1 5 0之頂 部（top ) 1 5 1、含磷材料層1 8 0之頂部1 81之間的距離係可以 通過上表面1 1 〇且略少於2 0 % (例如：略少於1 〇 %、略少於 5%、略少於2%)的方式進行變更》 相較於LED 100之表面110之剖面尺寸，含填材料層 180係通常具有較小的厚度’其大小約為1 mm X 1 mm。此 -外’含磷材料層1 8 0於實質上係以均勻方式沉積於表面丨i 〇 之上’於含鱗材料層180中之碟材料於實質上係可均勻地
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1332718 _案號93inQ471_年月日 修正__ 五、發明說明（43) 經由表面110所發出之光線所泵送。在相較於LE]) 1〇0之表 面110之剖面尺寸可知，由於含磷材料層18〇之厚度相當的 薄，由光產生區域130所發出之光線便可在LED 100之整個 表面110上、以幾近均勻地的方式而在含磷材料層18〇之中 被轉換成了較低波長光線。因此，藉由相對薄且均勻之含 磷材料層180之作用下，如此便可經由LED 1〇〇發射出具有 均勻光譜之白光，藉此以做為表面11〇上之位置的函數。 一般而言’LED 100係可根據不同需求而進行製作。 LED 100之製作通常包括了各種的沉積（deposit ion)、雷 射製程（laser processing)、微影微微影技術 (1 i thography )、蝕刻（etching)等步驟。 請參閱第15圖’於一發光二極體晶圓（LED wafer) 500 之中 ’LED材料堆疊層（LED layer stack of material)係 沉積於一藍寶石基底（sapphire substra1:e)502之上，此 LED晶圓5 0 0係可由經銷商（commerc i a.l vendor)購買後直 接使用。於藍寶石基底502之上係依序設置了緩衝層 (buiier layer) 504、一 η-摻雜矽：氮化鎵層（n-doped Si :GaN layer )506、氮化鋁鎵/氮化鎵異質接面 (AlGaN/GaN heterojunction)或超晶袼（superlattcie)， 其中，氮化鋁鎵/氮化鎵異質接面或超晶格係包括一電流 散佈層（current-spreading layer) 508、氮化銦鎵 / 氮化 蘇多置子井光產生區域（InGaN/GaN multi-quantuni well ligh*t_generating region)510、一p-摻雜鎂：氮化鎵層 (p-doped Mg :GaN layer)512。就一般商業上所使用之
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第 47 頁 1332718 索號 93109471 五、發明說明（44) LED晶圓之直徑係約為2-3吋’並且當晶圓完成製程處理之 後，藉由切割晶圓係可形成了複數個LED晶粒（ led dice)，這些LED晶粒係可用以製作個別的裝置。在進行晶 圓之晶粒切割作業之前，藉由數個晶圓尺度製程步驟 (wafer scale processing steps)將鎂摻雜（p-摻雜）氮化 鎵層128定位在與光產生區域130所在位置之同一側，藉此 以做為鏡面層（mirror layer)126。 請參閱第16圖，一相對薄鎳層（relative ly thin n i c ke 1 1 ay e r ) 5 2 0係於沉積（例如：利用電子束蒸鐘 (electron-beam evaporat i on))於 p-摻雜鎂：氮化鎵層 512之上，如此便可對於p-摻雜鎂：氮化鎵層512進行p塑 歐姆式接觸（p-type ohmic contact)。一銀層522係沉積 (例如：利用電子束蒸銀）於錄層5 2 0之上。一相對厚鎳層 (relatively thick nickel layer)524 係於沉積（例如： 利用電子束蒸鍍）於銀層52 2之上。鎳層524係可用以做為 擴散阻層（di f if u si on bar.r i er)，如此以減少污染物 (contaminants)擴散進入銀層522之中。一金層（gold layer ) 526係於沉積（例如：利用電子束蒸鍍）於鎳層52 4之 上。隨後’於氮氣、氫氣、空氣或成型氣體（formiT1g gas)之中對於led晶圓50 0進行了介於溫度400-6 00 °C (Celsius)之間、3〇與3〇〇秒之間的退火處理，如此以達到 了歐姆式接觸。 *月參閱第17圖，一載具晶圓（submount wafer)600係 藉由將一結接觸層（a 1 u m i n u m c ο n t a c t 1 a y e r ) 6 0 4依序地
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沉積（例如：利用電子束蒸鍍）於p一摻雜矽晶圓（p_d〇ped silicon wafer) 602之上。一金層608係沉積於鋁接觸層 604之上，並且一金錫結合層（Ausn bonding layer)610係 沉積（例如：利用電子束蒸鍍）於金層6〇8之上。隨後，載 具晶圓600係於氮氣、氫氣、空氣或成型氣體之中、以介 於溫度350-5 00 T：之間、30與300秒之間進行退火處理，如 此以達到了歐姆式接觸。 於壓力介於0至〇· 5 MPa '溫度2 00-4 00 °c之間的作用 下’藉由將LED晶圓500之金層526接觸於載具晶圓6〇〇之金 鍚結合層610時’如此便可達到LED晶圓500、載具晶圓600 之間的結合（例如：利用熱壓機械（thermal_mechanical press))。氮化銦鎵/氮化鎵多量子井光產生區域、金 錄結合層610係形成了共晶結合（eutectic b〇nd)。隨後， 對於相互結合之晶圓夹層（wafer sandwich)進行冷卻，並 且將熱壓機（press)之上的相互結合之夾層（saiidwich)進 行移除。 在完成了結合作業之後，藍寶石基底5〇 2便可藉由雷 射掀去製程（laser liftoff process)雨自相互結合之晶 圓結構進行移除。舉例而言，美國專利第6,42〇,242、 6，07.1,795案中係揭露了相關雷射掀去製程之技術，於此 係將此兩案參照併入於本案之中。於部分實施例中，一 24 8 nm之雷射光束係以照射通過了藍寶石基底5 、且接 近於η-摻雜矽：氮化鎵層50 6與藍寶石基底5〇2之介面的方 式而對於η-摻雜矽：氮化鎵層50 6進行局部加熱，藉此以
1332718 案號 93109471 年月日 修正 -五、發明說明（46) 對於η-摻雜矽：氮化鎵層50 6之子層（sublayer)進行解離 (decomposing)處理。隨後，將晶圓夾層加熱至超過了鎵 (gallium)之溶點（meiting point)之上的溫度，此時便可 藉由一橫向力（lateral force)將藍寶石基底50 2自晶圓夾 層之中進行移除（例如：採用棉花棒（c〇tt〇n swab))。隨 後’對於外露的Ga N表面進行清潔處理（例如··採用氫氯酸 浴（hydrochloric acid bath))，藉此方式以移除表面之 ’ 液態鎵（lUuid gallium)。通常，當氮化鎵磊晶堆疊層 (GaN epitaxial layer stack)之上的藍寶石基底502被移 除之後’存在於氮化鎵磊晶堆疊層之中的應力 (train)(例如：由於藍寶石基底502與氮化鎵磊晶堆疊層 之間的晶格差異（lattice mismatch))係可同時被移除。 此外’由於結合至藍寶石基底5 0.2之氮化鎵磊晶堆疊層係 --可能持續形成了輕曲或彎曲，在上述方式作用下係可使得 氮化鎵磊晶堆疊層自翹曲或彎曲而達到鬆馳的效果，並且 可假設在η-摻雜矽：氮化鎵層50 6之外露表面上具有相對 平坦形狀（relatively flat shape)。當藉由載具 (submount)1.20以防止在雷射掀去製程中產生裂痕時，則 熱膨脹係數（coefficient of thermal expansi〇n)係必須 加以考量。此外’在步驟中進行電磁場之實質重疊、重覆 製程的作用下’於雷射掀去製程中之裂痕的數量係可被減 少 〇 請參閱第18圖’藉由對於η-摻雜石夕：氮化鎵層506之 外露表面進行钱刻作用下’其所形成之具有既定厚度
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1332718 ___案號93109471_年月日 修正_ 五、發明說明（47) (desired thick ness)之層結構係可用提供做為最終裝置 (final device)(第19圖）之使用。在蝕刻作業之後，於n_ 摻雜矽：氮化鎵層506之表面上便可在蝕刻作用下形成了 粗糙的表面結構（roughened surface texture)700。粗糙 的表面結構7 0 0係可經由平坦化、薄型化處理（1)131131^2：6(1 and "thinned)(例如：採用化學機械製程 (chemical-mechanical process))，如此便可使得n-摻雜 石夕··氮化鎵層506達到了一最終厚度（f inai thickness)， 並且可以使得粗糙的表面結構7〇〇之表面粗糙度（surface smoothness)之均方根（root mean square，rms)小於5 nm。另外’一非平坦化介面（n〇n_pianar interface)係可 以局部方式引入於LED 100之中，藉此方式作用下便可經 由粗糖的表面結構700.以提高LE.D 100之引出效率。相較於 顯微化之光滑表面之下，當光射線（light ray)以數次 (multiple times)方式撞擊於表面結構7〇〇之時，其最終 會以小於81^11’8定律之臨界角（(^11^(^181^1〇的角度 撞擊在表面結構7〇〇之上，而粗糙的表面結構7〇〇係可大幅 度地增加了此種情況發生的可能性。 在元成了钱刻程序之後，便可在n_摻雜石夕：氮化鎵層 之中進行一介電函數圖樣（dielectric function pattern)之製作。首先’將一材料（例如：聚合物 (polymer))之平坦化層（planarizati〇n layer)7〇2 設置於 (例如.採用旋轉塗佈（spin_c〇ating))n_摻雜矽：氮化鎵 層506之上，並且將一阻層（resist layer)7〇4設置於（例
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如：旋轉塗佈）平坦化層702之上。隨後，藉由一奈米刻印 餘刻（nanoimpri nt 1 i thography )及姓刻製程的方式便可 將用以形成LED之中的光晶格（photonic lattice)夕 樣建立於η-摻雜矽··氮化鎵層5〇 6之中。首先，用以定義 出所需圖樣之部分係被壓印在阻層7 〇4之中，並且以^段 性方式逐步地（port ion-by-port ion)形成在晶圓的所有表 面之上’除了可以印出圖樣】50之各種特徵之外，同時提 供了後續製作過程中之n接觸墊（n-con tact)之沈積用之區 域。於上述製作過程中，n-摻雜矽：氮化鎵層5〇6之表面 於實質上係呈現平坦狀為佳。舉例而言，X光微影 lithography)或深紫外光微影（deep ultraviolet l i thography )亦可用以在阻層704之中建立出相關的圖 樣。當阻層形成於晶圓之上、且於晶圓的阻層之上建立了 相關圖樣之後’一預沉積钱刻光罩（predep〇sited etch mask)便可設置於n-.摻雜矽：氮化鎵層506的表面之上。 在藉由阻層7 0 4做為一光罩之作用下，另一圖樣係可 藉由阻層704而傳送至平坦化層7〇2之中（例如：活性離子 蝕刻製程（reactive-ion etching process))。隨後，藉 由平坦化層7 0 2做為一光罩，利用平坦化層7 0 2將圖樣傳送 至η-摻雜矽：氮化鎵層506之中，並且在完成了 η -推雜 矽：氮化鎵層50 6的蝕刻製作之後，便可進行平坦化層702 之移除作業（例如：氧基活性離子蚀刻（0Xy gen- bas ed reactive-ion etching))。 當圖樣被轉移至n-推雜矽：氮化鎵層506之後，含4
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第52頁 1332718 — 案號93109471_本月 曰 攸X___ 五、發明說明（49) 材料層便以可選擇方式設置於（例如：採用旋轉塗佈）n_捧 雜矽：氮化鎵層5 0 6之圖樣表面之上。於部分實施例中， 磷係可以相當一致性的方式塗覆於圖樣表面（沿著圖樣表 面中之開孔的底部、侧壁上的塗覆層係實質上並不存在有 空孔（voids))之上。另一方面，封膠材料層係可被設置於 η-摻雜矽：氮化鎵層5 0 6之表面上（例如：藉由化學氣相沉 積（CVD)、濺鍍（sputtering)、以隨後之蒸鍍方式所形成 之液態黏結劑（liquid binder)進行懸浮（SUSpensi〇n))。 於部分實施例中，封膠材料係可包含了一種或多種碌材 料。於部分實施例中，經壓縮後之磷材料所可達到厚度均 勻性（thickness uniformity)之值係約小於雄材料之平均 厚度（average thickness)的 20%、15%、1〇%、5% 或 2%。於 部分實施例中，含磷之封膠材料層係可均勻地塗覆於@ # 表面之上。 當介電函數圖樣已經被建立在T1-摻雜矽：氮化_ $ 506之中時，則便可自晶圓開始進行個別之LED晶教的切 割。當完成了晶圓製程（wafer processing)與晶圓測試 (wafer testing)之後’個別的LED晶粒便可進行分離作 業，隨後並進行個別LED晶粒之封裝與測試。此外，仏曰 1 说曰曰 圓之切割作業之中，對於圖樣化LED之電及/或光性質之可 能潛在之損壞係可藉由側壁純化步驟（s i d e w a 11 passivation step)及/或預分離深斜角钱刻步驟 (pre-separated deep mesa etching step)以有效降低 o 個別LED晶粒之大小係可根據晶圓之尺寸而決定，但—般
1332718 五、發明說明（50) LED晶粒之形狀係採用了正方形或矩形同時其邊長係介 於0. 5 nun-5 nun。標準光微影（standard 、 photolithography)係用以定義出晶圓上之晶粒位置，藉 由所製作之晶粒以對於製作發光裝置進行激發，並且藉由 蒸鍍（例如：利用電子束蒸鍍）方式於拍定位置上形成了歐 姆式接觸。 若LED晶粒係已完成了封裝作業、且對於led晶粒進行 機械、環境之相關防護措施之後，藉此封裝方式係可加速 光接收的能力。舉例而言，當不採用封膠時，藉由一透明 蓋板（transparent cover)覆蓋於LED晶粒之上，如此便可 以對於η-摻雜矽：氮化鎵層506之表面圖樣進行保護。蓋 玻月140係藉由全熔或半熔之玻璃粉料（glassy iri t)而貼 附於支承構件1 4 2之上’此玻璃粉料係於熔爐urnace )之 中進行溶化作業。舉例而言’於複數支承構件〗42之相對 的端部之間係藉由邊蓋焊接（cap weld)或環氧樹脂而達到 相互的連接。一般而言，支承構件1 42係具有鍍鎳 (Ni-plated)層，藉此以加速其焊接至封裝之鍍金表面（Au plated surface)之上。可以確信的是，在LED 1〇〇之封裝 層的作用下’其係可以在單位面積下容許較高電力負載 (tolerable power loads)。此外，對於標準LEDs 而言， 通常係將封裝層之劣化（degradati on)視為破壞機制 (failure mechanism)，如此便可避免封裝層之使用。 由於LEDs係經由大面積之平坦化晶圓所進行切割而 得，其每單位之光輸出（light output)並不會隨著面積而
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1332718 案號 93109471 五、發明說明（51) 降低。此外’由於晶圓所切割之個別LEDs的斷面係僅略大 %LEI)之發光表面積（light-emitting surface area)，這 些個別且分離之可定aLEDs係可採用陣列方式進 行緊密的封裝。再者，若在複數LEDs中之一者失效（例 如.由於大型缺陷（〗arge defect))，但由於個別發光裝 置之間係以相當緊密的陣列方式進行排列，其效能將不會 受到明顯的影響。 由此可知’於上述實施例中所提出之特徵係同樣可以 在其它實施例中呈現。 舉例而言’雖然於上述發光裝置及其相關層結構之中 揭露了特定的厚度，然其並非用以做為限制，發光裝置及 其相關層結構亦可採用其它的厚度值來進行成型。一般而 言’發光裝置係可採用任何所需的厚度，並且於發光裝置 之中的個別層結構亦可採用任何所需的厚度。傳統上，在 所指定選用之多重堆疊層1 2 2中之層結構的厚度的作用 下’於光產生區域1 30之光學模式（optical modes)的空間 重疊（spatial overlap)係可被增加，同時係可增加光產 生區域130之光輸出量。於部分實施例中，發光裝置中之 特定層結構的厚度大小包括了：矽晶摻雜（n_摻雜）氮化鎵 層134之厚度係可至少約為1〇〇 nm(例如：至少約為200 nm、至少約為30 0 nm、至少約為400 nm、至少約為500 nm)及/或至多約為10微米（microns)(例如：至多約為5微 米、至多約為3微米、至多約為1微米）。於部分實施例 中，鎂摻雜（p -摻雜）氮化鎵層128之厚度係可至少約為1〇
1024-6265Xl-PFl(N2).ptc 第55頁 1332718 __案號93109471_年月日 倏正 _ 五、發明說明（52) n m (例如：至少約為2 5 n m、至少約為4 0 n m )及/或至多約 為1微米（例如：至多約為5 0 0 ητη、至多約為1 0 0 nm )。於 部分實施例中，銀層1 26之厚度係可至少約為1 0 nm (例 如：至少約為50 nm、至少約為1 00 nm)及/或至多約為1微 米（例如：至多約為5 0 0 nm '至多約為2 5 0 nm )。於部分實 施例中，光產生區域130之厚度係可至少約為1〇 nm(例 如：至少約為25 nm、至少約為50 nm、至少約為1〇〇 nm) 及/或至多約為5 00 nm(例如：至多約為250 nm、至多約為 1〇 0 nm) 〇 由其它例子可知，雖然於上述說明中揭露了相關於發 光二極體（light-emitting diodes)之各項特徵，然其並 非用以做為限制，其它的發光二極體亦可具有相同的特 徵，類似的裝置包括了雷射及光學放大器（lase:r and optical amplifiers) 〇 由其它例子可知，上述所提出之氮化鋁鎵層2 3 2係可 做為石夕晶摻雜（η -掺雜）氮化鎵層〗34之一分離層（separate layer);於部分實施例中’電流散佈層係可一體成型於石夕 晶摻雜（η-摻雜）氮化鎵層1 3 4之上。於部分實施例中，電 流散佈層係可為相對於相鄰層之間、相對高之矽晶播雜 (η-摻雜）氮化鎵層134或異質接面，藉此以形成二維/電子 氣體（2D electron gas)。 如另一例子可知，雖然於上述說明中揭露了相關於半 -導體材料之使用’然其並非用以做為限制，其它的半導體 材料亦可應用在各實施例之中。一般而言，任何半導體材
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第56頁 1332718 _案號 93109471_年月日 條正_ 五、發明說明（53) 料（例如：第III-V族半導體材料（III-V semiconductor τη a t e r i a 1 s)、有機半導體材料（〇 r g a n i c s e m i c ο n d u c t 〇 r materials)、矽（s i 1 i con ))係可應用在發光裝置之中，其 它的光產生材料（light-generating material)包括了 ： 銦鎵砷磷（InGaAsP)、鋁銦氮化鎵（AlInGaN)、鋁鎵砷 (AlGaAs)、銦鎵氮化鋁（inGaAlP)。有機發光材料 (organic light-emitting materials)包括了三-8-羥基 奎琳化鋁（電子轉移材料（Alq3))(al um i num tris-8-hydroxyquinoline(Alq3))之小分子、聚[2 -甲氧 基-5-(2-乙基己氧基）-1, 4 -對位苯乙二烯] 【poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-l， 4-viny lenephenyl ene]】或對苯乙炔（MEH_ppV)之共軛聚 合物（con jugated polymers )。 又如另一例子可如，雖然於上述說明中揭露了具有大 面積之LEDs，然其並非用以做為限制，小面積^]^亦同樣 可達到相同的特徵（例如：LEDs之邊緣係以3 0 0微米小於襟 準值（standard))。 又如另一例子可知，雖然於上述說明中揭露了介電函 數係可根據具有孔洞之圖樣而進行空間改變，然其並非用 以做為限制，圖樣亦可採用其它樣式來達成，例如：於適 當的層結構中，圖樣係可採用連續脈紋（veins)及/或不連 續脈紋的方式來形成。另外，在不採用孔洞或脈紋之情況 下亦可對於介電函數進行改變。例如：具有不同介電函數 之材料係可被圖樣化於一適當層結構之中。此外，藉由將
1332718 案號 93109471 五、發明說明（54)
=圖樣進行組合(COmbinati〇ns)下亦可達到介電函數 又如另一例子可知，雖然於上述說明中 來形成層結構】26，然其並非用以做為限制’層結構12^ 同樣可採用其匕材料來形成。於部分實施例中層灶構 126係由可反射光線之材料所製成’藉由此—層結構^26 對於光產生區域所產生之50%的光線進行反射，隨後被反 射之光線係衝擊在一反射材料層（a layer 〇f reflective material)之上，其中，反射材料層係位於支 承構件與一多重材料堆疊層（multi_layer stack 〇[ material)之間。此類型之材料包括：布拉格反射鏡疊層 (distributed Bragg reflector stacks)、各種金屬與合 金，例如：铭、含铭合金。 又如另一例子可知，載具1 2 0係可由各種材料所製 成’這些材料包括了銅（c〇pper)、銅鎮 (copper-tungsten)、氮化銘（aiuminum nitride)、後化 石夕（silicon carbide)、氧化鈹（beryllium-oxide)、鎮石 (diamonds) 、 TEC 、鋁 。 又如另一例子可知，雖然於上述說明中之層結構1 26 係以熱沈材料所製成，但於其它實施例中之發光裝置係可 由包括了分離層（例如：設置於層結構12 6、截具1 2 0之間） 之材料所製成，藉此以做為一熱沈。值得注意的是，此實 施例中之層結構丨2 6係可或不必經由熱沈用之材料所製 成。
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第58賓 1332718 _索號93109471_年月 q 修正__ 五、發明說明（55) 又如另一例子可知，除了上述說明中所提出之利用整 個光產生區域的方式以改變介電函數中的圖樣之外，僅藉 由延伸至梦晶摻雜（η-掺雜）氮化鎵層134之中的方式以改 變介電函數中的圖樣（於實質上係具有降低表面再結合載 子損失（surface recombination carrier losses)之可 能）。於部分實施例中，藉由延伸超過了矽晶接雜（n一摻 雜）氮化鎵層134的方式亦可改變介電函數中的圖樣（例 如：延伸進入氮化鋁鎵層132、光產生區域1 30及/或鎂摻 雜（Ρ-摻雜）氮化鎵層128)。 又如另一例子可知，雖然於上述實施例中提出了可將 空氣設置於上表面11 0、蓋破片1 4 0之間，於其它實施例中 係可將其它材料及/或空氣設置於上表面110、蓋玻片140 之間。一般而言，此顴型之材料之折射率係必須至少約為 1、至少約小於1. 5 (例如：至少約小於1. 4、至少約小於1. 3、至少約小於1. 2、至少約小於1. 1 )，其材質係包括了氮 (nitrogen) '空氣，或是其它具高導熱性（thermal conductivity)之氣體。於此實施例中，上表面110係可或 不必被圖樣化處理，例如：上表面1 1 〇係可為粗糙化處理 之非圖樣（non-pat ter ned)表面（例如：可為具有任意分 佈、各式尺寸及形狀之外貌，其波長係小於λ / 5 )。 於部分實施例中，發光裝置係可包括了磷材料層 (layer of a phosphor material layer)，此磷材料層係 塗覆於上表面110、蓋玻片140及支承構件142之上。 於部分實施例中，發光裝置中之蓋玻片140之中係可
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第 59 頁 1332718 _1 號 9310947] 五、發明說明（56)
年月 B
設置有碟材料，其上表面11〇係可或不必被圖樣化處理。 於另一種實施方式中，由光產生區域〗3〇所發出之光 線係可為UV(或紫（vi〇iet)或藍（blue))，並且於含碟材料 層180之中係包括了紅色填材料（red phosphor material) (例如：L202S :Eu3+)、綠色填材料（green phosphor material)(例如：ZnS :Cu，A.1，Μη)、蓋色碟材料（blue phosphor material)(例如：（Sr, Ca，Ba, Mg )1(](p〇4)6 Cl : Eu2+)。
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第60頁 1 1332718 _案髯93109471_年月日__ 圖式簡單說明 第1圖係表示具有圖樣表面（patterned surface)之一 發光二極艎（LED )的側視圖。 第2圖係表示根據第1圖之發光二極體（led)之圖樣表 面的上視圖。 第3圖係表示相關於具有圖樣表面之一發光二極體 (LED)之引出效率（ex tract i on efficiency)的圖形，其 中，圖樣表面係用以作為一調變參數（detuning parameter) 0 第4圓係表示一發光二極體（LED)之圖樣表面之的示 意圖（schematic representation) ° 第5圖係表示具有圖樣表面之一發光二極體（LED)之引 出效率的圖形，其中，周樣表面係用以作為一最近相鄰距 離（nearest neighbor distance)。 第6圖係表示具有圖樣表面之一發光二極體（LED)之引 出玫率的圖形，其中，圖樣表面係用以作為一填充因子 (filling factor)。 第7圖係表示一發光二極體（LED)之圖樣表面的上視 圖。 第8圖係表示具有不同圖樣表面之複數發光二極體 (LEDs)之引出效率的圓形。 第9圖係表示具有不同圖樣表面之複數發光二極體 (LEDs)之引出效率的圖形。 第10圖係表示具有不同圖樣表面之複數發光二極體 (LEDs)之引出效率的圖形。
1024-6265Xl-PFl(N2).ptc 第 61 頁 1332718 _案號93109471_年月日 修正__ -圊式簡單說明 第11圖係表示具有不同圖樣表面之複數發光二極體 (LEDs)之引出效率的圖形。 第12圖係表示具有不同圖樣表面之兩發光二極體 (LEDs)之傅立葉轉換的示意圖，其中，此不同的圖樣表面 係相比較於兩發光二極體（LEDs)之輻射發射光譜 (radiation emission spectrum)而得 。 第13圖係表示具有不同圖樣表面之複數發光二極體 (LEDs)之引出效率的圖形，其中，此不同的圖樣表面係用 以作為一角度（angle)。 第14圖係表示具有圖樣表面之一發光二極體（LED)、 且在圖樣表面上形成有一填層（phosphor layer)的側視 圖。 第15圖係表示經由遙晶層前驅物（epitaxial layer -precursor)之製作下所形成之具有圖樣表面之一發光二極 體（LED )的側視圖。 第16阖係表示經由蟲晶層前驅物之製作下所形成之具 有圖樣表面之一發光二極體（LED)的側視圖。 第1 7圖係表示經由遙晶層前驅物之製作下所形成之具 有圖樣表面之一發光二極體（LED )的側視圖。 第18圖係表示經由蟲晶層前驅物之製作下所形成之具 有圖樣表面之一發光二極體（LED )的側視圖。 第19圖係表示經由遙晶層前驅物之製作下所形成之具 •有圖樣表面之一發光二極體（ LED )的側視圖》
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 1332718 案號 93109471 曰 修正 圖式簡單說明 符號說明 100-120〜 124-126-128-130〜 134〜 136〜 140〜 14 4-150〜 180〜 230〜 50 0〜 504〜 50 8〜 510-512〜 發光二極體（LED) 110〜上表面 載具 122〜多重堆疊層 結合層 銀層（層結構、鏡面層或p-接觸層） 鎮摻雜（p -摻雜）氮化鎵層 光產生區域 132〜氮化鋁鎵層 矽晶摻雜（η-摻雜）氮化鎵層 138〜ρ邊接觸墊 142〜支承構件 1 4 6 ~深度 151〜頂部 1 81〜頂部 300〜LED 502〜藍寶石基底 506〜η-摻雜矽：氮化鎵層 接觸墊 蓋玻片 封膠材料層 開孔 含磷材料層 六角單體 發光二極體晶圓 緩衝層 電流散佈層 氮化銦鎵/氮化鎵多量子井光產生區域 Ρ-摻雜鎂：氮化鎵層 520〜鎳層 522〜銀層 524〜鎳層 5 2 6〜金層 6 0 0〜載具晶圓 60 2〜ρ -摻雜矽晶圓 604〜鋁接觸層 608〜金層 610〜金鍚結合層 700〜表面結構 702〜平坦化層
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第63頁 1332718 案號 93109471 年 月 修正 圖式簡單說明 704〜阻層 A7、A19~貼圖 a〜晶格常數（最近相鄰距離（NND)) a’〜中心至中心間距 Fk〜傅立葉分量 G〜倒晶格向量 η〜階數 △ a〜調變參數 ω〜光線頻率 k、k’~平面内波向量 Sk〜發射源 eG〜介電函數（散射強度）
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 第64頁

Claims (1)

1332m- -----1 . 1 if年4/U日修正本 μ , / -a 亲親 9almu7i_^车M月 b曰 修正&___ 六、申請專利範圍 1. 一種發光二極趙，包括： 一多重堆疊材料層，包括一光產生區域及一第一層’ 該第一層係由該光產生區域所支承， 其中，該第一層包括一半導體材料且該第一層包括一 表面，由該光產生區域所產生之光線便可經由該第一層之 該表面而自該發光二極體發出，該第一層之該表面具有一 介電函數，該介電函數係根據一圖樣而進行空間上的改 變，其中至少一部分之該圖樣由複數個非同心孔洞（co n-concentr i c holes)所構成；以及 經該圖樣之設計下’由該光產生區域所產生、且經由 該第一層之該表面而自該發光二極體所發出光線大體上為 非同調（incoherent) ’且其之光線分佈係較光線之拉普拉 斯分佈較為平行。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中， 當經由該光產生區域所產生之光線經由該第一層之該表面 而自該發光二極體發出時，由該第一層之該表面所^出至 少40%之光線係以正交於該第一層之該表面、且 約30。的方式傳送。 又夕 3.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中 該發光二極體之該填充因子係至少約為丨〇%。 ’、 4·如申請專利範圍第3項所述之發光二極體，其中 該發光二極體之該填充因子係至多約為75%。 、 5.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更 支承構件，該支承構件係用以支承該多重堆疊材料層^
1332718 --一塞號 93109471_ 主月日 修正 -六、申請專利範圍 " 6.如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，更包括 一反射材料層，由該光產生區域所產生、且揸擊在具有該 反射材料層上之至少約5 n之光線係會被該反射材料層之/ 該反射材料所反射，該反射材料層係位於該支承 盘 多重材料堆疊層之間。 Μ β 7·如申請專利範圍第6項所述之發光二極體，其中， 該反射材料層係為一熱沈材料。 • 8.如申請專利範圍第7項所述之發光二極體，其中， 在該熱沈材料之設計下，於該發光二極艎之使用過程中係 使得該熱沈材料具有一垂直熱梯度。 9.如申請專利範圍第6項所述之發光二極體， 一熱沈材料。 又匕枯 I 0 .如申請專利範圍第9項所述之發光二極體，其中， •在=熱沈材料之設計下，於該發光二極體之使用過程中係 使得該熱沈材科具有一垂直熱梯度。 II ·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括 一電流散佈層，該電流散佈層係位於該第一層、該光產生 區域之間。 12.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括 複數電接觸墊’經由該等電接觸墊之設計下係可將電流注 入於該發光二極體。 1 3 .如申請專利範圍第丨2項所述之發光二極體，其 中’經由該等電接觸墊之設計下係可將該電流垂直注入於 該發光二極體》 、
1024-6265X1-PFl(N2).ptc 1332718 案號 93109471_ 曰 修正 六、申請專利範圍 14. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體’其中， 該發光二極體係虫複數有機發光二極體、複數面射型發光 二極體、複數高亮度發光二極體及其複數組合件所構成之 群组中選出。 15. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中， 該圖樣係具有一理想晶格常數及一調變參數’該調變參數 係大於零。 16. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中， 該圖樣係不會延伸進入該光產生區域。 17. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中， 該圖樣係不會延伸超過了該第一層° 18. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體’其中， 該圖樣係延伸超過了該第一層。 19. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，更包括 一反射材料層，由該光產生區域所產生、且撞擊在具有該 反射材料層上之至少約50%之光線係會被該反射材料層之 該反射材料所反射，其中，該反射材料層係位於該支承構 件與該多重材料堆疊層之間。 2 0.如申請專利範圍第1頊所述之發光一極體，其中， 該圖樣係為一非周期性圖樣或*-複雜周期性圖樣。 21. —種晶圓，包括： 複數發光二極體，至少/部分之該等發光二極體包 括： 一多重堆疊材料層，包枯/光產生區域及一第一層，
1024-6265X1 -PF1(N2)-Ptc 第67賓 -----MM, 93109471 ，六、申請專利範圍 —丰=由該光產生區域所支承，其中，該第一層包括 ^ , 料且該第一層包括一表面，由該光產生區域所 發出，^線便可經由該第一層之該表面而自該發光二極體 ^ 該第一層之該表面具有一介電函數，該介電函數係 很據一圖樣而進行空間上的改變，其中至少一部分之該圖 樣由複數個非同心孔洞（c〇n_c〇ncentric h〇les)所構成， 以及經該圖樣之設計下’由該光產生區域所產生、且經由 該第層之該表面而自該發光二極體所發出光線大體上為 非同調（incoherent)，且其之光線分佈係較光線之拉普拉 斯分佈較為平行， 其中’該晶圓係於每平方公分之晶圓包括了約至少5 個該等發光二極體。 22.如申請專利範圍第21項所述之晶圓，其中，該晶 圓係於每平方公分之晶圓包括了約至少2 5個該等發光二極 體。 23.如申請專利範圍第21項所述之晶圓，其中，該晶 圓係於每平方公分之晶圓包括了約至少5 0個該等發光二極 24. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中， 該第一層之該表面係具有尺寸約小於又/5之特徵，其中， λ係為經由該光產生區域所產生、玉可經由該第一層之該 表面而自該發光二極體發出之光線的波長。 25. 如申請專利範圍第21項所述之晶圓，其中，該第 一層之該表面係具有尺寸約小於；I / 5之特徵，其中，；I係
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