TWI466323B - 發光二極體 - Google Patents

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TWI466323B
TWI466323B TW100140563A TW100140563A TWI466323B TW I466323 B TWI466323 B TW I466323B TW 100140563 A TW100140563 A TW 100140563A TW 100140563 A TW100140563 A TW 100140563A TW I466323 B TWI466323 B TW I466323B
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Description

發光二極體
本發明是有關於一種發光二極體(light emitting diode，簡稱LED)及其製造方法，且特別是有關於一種可提升光粹取率(light extraction efficiency)的發光二極體及其製造方法。
發光二極體是一種半導體元件，主要是由III-Ⅴ族元素化合物半導體材料所構成。因為這種半導體材料具有將電能轉換為光的特性，所以對這種半導體材料施加電流時，其內部之電子會與電洞結合，並將過剩的能量以光的形式釋出，而達成發光的效果。
一般而言，發光二極體通常是使用藍寶石(Sapphire)為磊晶基板。由於藍寶石為透明材料，使得發光二極體出光光線四散發射，無法集中利用而形成耗損。同時，四散的光線會被內部各個半導體層吸收而蓄熱，所以會降低氮化鎵發光二極體的出光亮度與效率。
此外，由於發光二極體中作為磊晶層材料的氮化鎵的晶格常數與藍寶石基板的晶格常數之間存在不匹配的問題，其晶格常數不匹配的程度約為16%，致使大量的缺陷產生於晶格成長的接面，進而導致發光強度大幅衰減。再者，傳統發光二極體所使用的藍寶石基板，其散熱係數小於氮化鎵基板，容易因蓄積熱而造成發光強度的下降。
另外，發光二極體中產生的光容易因氮化鎵與空氣之間的折射率差而使得僅有約4.54%的光可順利地從氮化鎵表面出射至空氣中。如此一來，低光粹取率(light extraction efficiency)將使得發光二極體的外部量子效率大幅降低，因此業界亟待開發一種高光粹取率的發光二極體。
本發明提供一種發光二極體，其可改變光的全反射角度以提升光粹取率。
本發明提供一種發光二極體，其包括一氮化鎵基板、一第一型半導體層、一發光層、一第二型半導體層以及一第一電極與一第二電極。氮化鎵基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面與第二表面位於氮化鎵基板的兩側，且第二表面具有多個突起，突起的高度為h μm，且在第二表面上的分佈密度為d cm-2 ，其中h2 d≧9.87×107 ，且h≦1.8。第一型半導體層配置於氮化鎵基板的第一表面上。發光層配置於第一型半導體層的部分區域上，發光層所發出之光波長的範圍為375 nm至415 nm。第二型半導體層配置於發光層上。第一電極配置於第一型半導體層的部分區域上，第二電極配置於第二型半導體層的部分區域上。
本發明另提供一種發光二極體，其包括一氮化鎵基板、一第一型半導體層、一發光層、一第二型半導體層以及一第一電極與一第二電極。氮化鎵基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面與第二表面位於氮化鎵基板的兩側，且第二表面具有多個突起，突起的高度為h μm，突起在第二表面上的分佈密度為d cm-2 ，其中h2 d≧9.87×107 ，且d≧8x108 。第一型半導體層配置於氮化鎵基板的第一表面上。發光層配置於第一型半導體層的部分區域上，發光層所發出之光波長的範圍為375 nm至415 nm。第二型半導體層配置於發光層上。第一電極配置於第一型半導體層的部分區域上，第二電極配置於第二型半導體層的部分區域上。
本發明再提供一種發光二極體，其包括一氮化鎵基板、一第一型半導體層、一發光層、一第二型半導體層以及一第一電極與一第二電極。氮化鎵基板包含一第一表面以及一第二表面，其中第一表面與第二表面位於氮化鎵基板的兩側，且第二表面具有多個突起，突起的高度為h μm，且突起在第二表面上的分佈密度為d cm-2 ，其中3≦h≦6，且1.5x106 ≦d≦7.5x106 。第一型半導體層配置於氮化鎵基板的第一表面上。發光層配置於第一型半導體層的部分區域上，發光層所發出之光波長的範圍為375 nm至415 nm。第二型半導體層配置於發光層上。第一電極配置於第一型半導體層的部分區域上，第二電極配置於第二型半導體層的部分區域上。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A與圖1B分別為本發明之一實施例中一種發光二極體的剖面示意圖。
請參照圖1A，發光二極體200包括一氮化鎵基板210、一第一型半導體層220、一發光層230、一第二型半導體層240以及一第一電極250與一第二電極260。氮化鎵基板210具有第一表面210A以及第二表面210B，且在本實施例中，第二表面210B例如是氮化鎵基板210的氮面。第一型半導體層220、發光層230與第二型半導體層240依序疊層於氮化鎵基板210的第一表面210A上。第一型半導體層220配置於氮化鎵基板210的第一表面210A上，發光層230則配置於第一型半導體層220的部分區域上。第二型半導體層240配置於發光層230上。此外，第一電極250配置於第一型半導體層220的部分區域上以電性連接第一型半導體層220，而第二電極260配置於第二型半導體層240的部分區域上以電性連接第二型半導體層240。當然，上述膜層的堆疊型態亦可以如圖1B所示，將第一電極250與第二電極260分別設置於第二型半導體層240、發光層230、第一型半導體層220以及氮化鎵基板210所構成之疊層的相反兩側，且第一電極250位於氮化鎵基板210的第二表面210B上，本發明並不以此為限。
在本實施例中，第一型半導體層220例如為N型半導體層，其可包含依序位於氮化鎵基板210上的未摻雜氮化鎵層220a、第一N型摻雜氮化鎵層220b以及第二N型摻雜氮化鎵層220c的疊層，其中第一N型摻雜氮化鎵層220b與第二N型摻雜氮化鎵層220c之間的差異可為厚度不同或是摻雜濃度不同。另一方面，第二型半導體層240可為P型半導體層，其可包含依序位於發光層230上的第一P型摻雜氮化鎵層240a以及第二P型摻雜氮化鎵層240b的疊層，其中第一P型摻雜氮化鎵層240a的厚度或摻雜濃度不同於第二P型摻雜氮化鎵層240b。
此外，在本實施例中，發光層230可為單一量子井發光層230或是多重量子井發光層230。詳細而言，如圖2A與圖2B所示，圖2A為本發明一實施例之發光二極體中一種單一量子井發光層的剖面示意圖，而圖2B為本發明一實施例之發光二極體中一種多重量子井發光層的剖面示意圖。如圖2A所示，單一量子井發光層230可由量子阻障層230a與量子井230b所構成，如量子阻障層230a/量子井230b/量子阻障層230a。以近紫外光發光二極體200為例，量子井230b之材料例如是Alx Iny Ga1-x-y N，其中0x1,且0y1，在所屬領域的技術人員可依實際需求來選擇所成長之x,y含量，本發明並不以此為限。另外，如圖2B所示，多重量子井發光層230可由量子阻障層230a與量子井230b的至少兩對疊層所構成，以圖2B中所繪示為例，例如為量子阻障層230a/量子井230b重覆的疊層。
特別的是，請參照圖1A與圖1B，本發明之發光二極體200中，氮化鎵基板210的厚度為70微米至120微米之間，且氮化鎵基板210的第二表面210B上具有多個突起P而形成一粗糙表面。藉此，不但可以減低光線通過氮化鎵基板210時的光吸收效率，亦可以有效地降低光線通過氮化鎵基板210時在第二表面210B產生的全反射效應，有助於提升光輸出功率。值得注意的是，利用在氮化鎵基板210上形成多個突起P的第二表面210B特別有助於提升特定波長的光粹取效率。具體來說，特別是對於發光層230所發出之波長範圍為375 nm至415 nm的光線具有顯著的提升效果。
詳細來說，以下將以圖1A所示之發光二極體200結構為例，具體地提出具有前述氮化鎵基板210結構的發光二極體200的製造流程示意圖，以及可實現前述特性之氮化鎵基板的實驗結果，不過以下的實施方式並非用以限定本發明。
圖3A至圖3E為本發明一實施例中一種發光二極體的製造流程剖面示意圖。請參照第3A，提供一氮化鎵基板210，其中氮化鎵基板210的鎵面(Ga-face)作為預定形成元件的第一表面210A，而氮化鎵基板210的氮面(N-face)第二表面210B則作為光線的出射面(繪示於圖3D)。之後，請參照圖3B，在氮化鎵基板210的第一表面210A上依序形成包括未摻雜氮化鎵層220a、第二N型摻雜氮化鎵層220c的第一型半導體層220、發光層230以及第二型半導體層240等膜層。接著，請參照圖3C，利用晶片製程，於氮化鎵基板210的第一表面210A上形成多個如圖1所示之發光二極體200，其中每一發光二極體200包括氮化鎵基板210、第一型半導體層220、發光層230、包含第一P型摻雜氮化鎵層240a與第二P型摻雜氮化鎵層240b的第二型半導體層240以及第一電極250與第二電極260。
特別的是，利用製程技術來薄化氮化鎵基板210的厚度，使得氮化鎵基板210的厚度D1縮減至厚度D2，其中薄化後氮化鎵基板210的厚度D2介於70~120um左右。薄化厚度的方法例如為機械研磨或蝕刻方式。藉此，可初步降低發光層230所發出的光因行經氮化鎵基板210時所被吸收的效應，提升光粹取效率。
接著，請參照圖3D，透過濕蝕刻技術對氮化鎵基板210的氮面(即第二表面210B的預定形成面210b)進行蝕刻，以於氮化鎵基板210的氮面上形成多個突起P，藉此，可利用第二表面210B上的多個突起P來降低光線自氮化鎵基板210界面出射時的全反射效應，再度提升光粹取效率。關於第二表面210B上所形成之多個突起P的詳細構造將於後進行說明。接著，請參照圖3E，再將氮化鎵基板210進行分割，以形成多個具有高光粹取效率的發光二極體200。當然，在另一實施例中，也可以先行分割氮化鎵基板210以形成多個發光二極體200之後，再對已分割的氮化鎵基板210進行濕蝕刻技術以薄化氮化鎵基板210的厚度來形成多個本發明之發光二極體，本發明並不限定發光二極體的製作流程。
值得一提的是，發光二極體200的光粹取效率與發光強度可藉由調變氮化鎵基板210第二表面210B上的多個突起P的結構而有效地被提升。詳細來說，在本實施例中，例如使用濃度為2M的氫氧化鉀(KOH)溶液對氮化鎵基板210的氮面進行蝕刻，蝕刻後氮化鎵基板210的第二表面210B上形成例如是鋸齒狀的角錐(pyramid)的多個突起P。當然，所屬領域的技術人員亦可以選擇硫酸等其他蝕刻液來進行濕蝕刻製程，亦可藉由調整所選用蝕刻液的種類、濃度以及蝕刻時間等來控制第二表面210B上之多個突起P的高度、分佈密度。具體而言，本發明之發光二極體的氮化鎵基板中，當第二表面上的多個突起P的高度與分佈密度在一條件下，可有效改變發光二極體出射光的全反射角，具有優異的光粹取效率。
詳細來說，請參閱圖4A與圖4B。圖4A為氮化鎵基板之氮面經蝕刻後所形成的一種如角錐P(pyramid)狀的突起，依據氮化鎵基板的晶格排列型態，所形成的各角錐實質上呈現六角錐的型態，且角錐頂點與底面之間夾有58度的特性角。
如圖4B所示，角錐頂點與底面之間的夾角可由氮化鎵基板氮面的晶格排列型態得知為58度，因此當突起的高度為h μm時，構成底面之一的三角形的高為：h×cot58°×sin60°，此外，構成底面之一的三角形的底為：(h×cot58°)×cos60°×2。據此，可計算出角錐底面的面積為六個上述三角形的面積和：6×1/2×(h×cot58°×sin60°)×(2×cos60°)×(h×cot58°)，亦即角錐底面積為：6×h2 ×cot2 58°×sin60°cos60°。
在1 cm2 的單位面積中，角錐的分佈密度d cm-2 可由單位面積除以角錐底面積的商得知，亦即可藉由下式計算得出突起在單位面積上的分佈密度d=(104 ×104 )/(6×h2 ×cot2 58°×sin60°cos60°)。易言之，依據理論計算突起的高度h與突起在第二表面上分佈密度d之間的關係為h2 d=(104 ×104 )/(6×cot2 58°×sin60°cos60°)。
值得一提的是，上述的計算是基於角錐在單位面積中呈最疏排列時的理論計算值。因此，前述第二表面中突起的高度h與突起在第二表面上的分佈密度d應滿足條件：9.87×107 ≦h2 d。
表1中記載本發明一實施例中於氮化鎵基板210上形成具有多個突起P之第二表面210B的多個實驗例，其蝕刻時間與蝕刻後所形成之多個突起P的垂直高度及分佈密度關係如下表1所示，而各實驗例中相對應的掃描式電子顯微鏡(SEM)量測圖如圖5A至圖5F所示。
由表1與圖5A至圖5F可知，多個突起P在氮化鎵基板上的分佈密度隨著蝕刻時間的增加而變疏，且多個突起P在氮化鎵基板上的高度隨著蝕刻時間的增加而增加。
圖6A至圖6C分別繪示本發明之發光二極體經不同蝕刻時間所形成具有不同型態突起時的光學遠場角(far-field angle)模擬圖，其中圖6A為依據前述表1中蝕刻1分鐘(1 min)具有如圖5B之突起的發光二極體的光學遠場角，圖6B為依據前述表1中蝕刻10分鐘(10 min)具有如圖5D之突起的發光二極體的光學遠場角，而圖6C為依據前述表1中蝕刻30分鐘(30 min)具有如圖5E之突起的發光二極體的光學遠場角。由圖6A至圖6C中可知，本發明之發光二極體分別經1分鐘、10分鐘以及30分鐘後分別具有高達66.7%、62.8%以及51.5%的光粹取效率(power extraction)本發明之發光二極體具有優異的光粹取效率，且出光率(光粹取效率)隨著角錐高度減少與分佈密度的增加而增加。
此外，當於氮化鎵基板的光出射面上形成具有上述多個突起的第二表面時，可以提升發光二極體整體的光粹取效率，特別是針對波長約為405奈米的光線而言，具有較佳的光粹取效率。圖7為本發明一實施例中採用不同蝕刻時間形成具有不同型態之多個突起的第二表面時，蝕刻時間對於發光二極體之注入電流與發光強度之間的關係，其中橫軸表示為不同的注入電流(單位：安培)，縱軸為發光強度(單位：瓦特)，而不同的線段代表進行不同的蝕刻時間。在蝕刻條件中，是使用濃度為2M的KOH溶液，溫度至少為55℃，例如是80℃，而蝕刻時間分別為1分鐘、10分鐘和30分鐘。將其結果統整於下表2中。
由上表2可知，在氮化鎵基板的光出射面執行1分鐘的蝕刻製程後，可將發光二極體中光波長為405奈米時的原發光強度13.1 mW提升至兩倍左右的27.2 mW。若由其結構來看，當突起P之高度介於250奈米至350奈米、而分佈密度介於8x109 至9x109 cm-2 時會具有特佳的發光強度。
圖8A與圖8B為本發明表2中採用不同蝕刻時間所形成具有不同型態之多個突起的第二表面時，蝕刻時間對於發光二極體之遠場角的光學表現圖，其中圖8A橫軸表示為不同的視角(單位：度)，縱軸為發光強度(單位：a.u.)，而不同的線段A(矩形表示)、B(圓形表示)、C(三角形表示)、D(星形表示)分別代表未蝕刻、蝕刻1分鐘、蝕刻10分鐘以及蝕刻30分鐘，此外，圖8B中縱軸表示為正規化(normalized)的發光強度，而圖8B中以不同型態的點所表示的圈A(矩形表示)、B(圓形表示)、C(三角形表示)、D(星形表示)則分別代表未蝕刻、蝕刻1分鐘、蝕刻10分鐘以及蝕刻30分鐘。由圖8A和8B可發現氮化鎵基板經過蝕刻後，在不同視角的光強度均會提升，尤其在蝕刻1分鐘者有著最強的光強度，其效果與圖七一致。
表3中記載了本發明之一實施例中使用氮化鎵作為基板的發光二極體在不同蝕刻時間下的發光效率，以及記載了使用傳統藍寶石作為基板的發光二極體的發光效率作為比較例。在蝕刻條件中，是使用濃度為2M的KOH溶液，蝕刻時間為10分鐘和未蝕刻。將其結果統整於下表3中。
由上表3可知，當發光二極體使用氮化鎵基板時，發光二極體所發出之波長為405奈米的發光強度在蝕刻之後可從13.2mW躍升至25.6mW，而對於波長為450奈米的光而言，其發光強度可從18.6mW提升至24.0mW。因此，相較於使用藍寶石基板的發光二極體而言，本發明之發光二極體具有優於傳統使用藍寶石基板之發光二極體的發光效率。因此，透過製作多個突起P於氮化鎵基板氮面，在多個突起P的高度與分佈密度滿足如前述的條件下，可有效地改變光全反射角進而提升光粹取效率。
再者，由於氮化鎵基板的吸光效應高於藍寶石基板，因此由上表可知，在未進行蝕刻製程形成多個突起P前，使用氮化鎵基板之發光二極體的光粹取效率低於使用藍寶石基板之發光二極體的光粹取效率。然而，在經由蝕刻製程之製作多個突起P後，可讓使用氮化鎵基板之發光二極體的光粹取效率優於使用藍寶石基板之發光二極體的光粹取效率，特別是對於光波長為405奈米的光粹取效率更具有顯著的提升效果。
圖9A與圖9B分別為本發明一實施例之一種發光二極體中氮化鎵基板對於光波長與穿透率之間的關係圖，其中圖9A為發光二極體中的氮化鎵基板尚未蝕刻時的光波長與穿透率的關係圖，而圖9B為發光二極體中的氮化鎵基板是經蝕刻後的光波長與穿透率的關係圖。請先參照圖9A，對於未經過蝕刻之具有氮化鎵基板的發光二極體而言，氮化鎵基板在405奈米波段之穿透率小於在450奈米波段之穿透率，具體來說，在405奈米波段之穿透率比在450奈米波段之穿透率約低19%左右，換言之，波長為405奈米波段之發光強度小於波長為450奈米波段之發光強度，如此造成發光層所發出之405奈米的光行經氮化鎵基板後會被其吸收導致發光強度下降。
請再參照圖9B，透過前述的蝕刻製程而於氮化鎵基板表面形成多個突起P於第二表面後，比較圖9A與圖9B在蝕刻前後的穿透率可明顯地看出，透過濕蝕刻製程可提升波長375奈米至415奈米波段的穿透率，尤其對於波長約為405奈米之穿透率而言，從原本與450奈米相比較約低19%躍升至與450奈米相比較約高6.5%左右，因此可使得具有氮化鎵基板的發光二極體在蝕刻之後在405奈米之發光強度(25.6mW)大於在450奈米之發光強度(24.0 mW)。
綜上所述，本發明藉由在氮化鎵基板的氮面上形成多個突起，在滿足前述的條件時，可有效改變發光二極體出射光的全反射角，以提升光粹取效率。
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，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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。
200．．．發光二極體
210．．．氮化鎵基板
210A．．．第一表面
210B．．．第二表面
210b．．．第二表面的預定形成面
220．．．第一型半導體層
220a．．．未摻雜氮化鎵層
220b．．．第一N型摻雜氮化鎵層
220c．．．第二N型摻雜氮化鎵層
230．．．發光層
230a．．．量子阻障層
230b．．．量子井
240．．．第二型半導體層
240a．．．第一P型摻雜氮化鎵層
240b．．．第二P型摻雜氮化鎵層
250．．．第一電極
260．．．第二電極
D1、D2．．．厚度
P．．．突起
圖1A與1B分別為本發明之一實施例中一種發光二極體的剖面示意圖。
圖2A為本發明一實施例之發光二極體中一種單一量子井發光層的剖面示意圖。
圖2B為本發明一實施例之發光二極體中一種多重量子井發光層的剖面示意圖。
圖3A至圖3E為本發明一實施例中一種發光二極體的製造流程剖面示意圖。
圖4A為氮化鎵基板之氮面經蝕刻後所形成的一種突起圖。
圖4B計算氮化鎵基板之氮面上突起高度與突起在第二表面上分佈密度的輔助說明圖。
圖5A至圖5F分別為本發明一實施例中於氮化鎵基板上形成具有不同型態之突起的實驗例。
圖6A至圖6C分別繪示本發明之發光二極體經不同蝕刻時間所形成具有不同型態突起時的光學遠場角(far-field angle)模擬圖。
圖7為本發明一實施例中採用不同蝕刻時間形成具有不同型態之突起的第二表面時，蝕刻時間對於發光二極體之注入電流與發光強度之間的關係。
圖8A與圖8B為本發明表2中採用不同蝕刻時間所形成具有不同型態之突起的第二表面時，蝕刻時間對於發光二極體之遠場角的光學表現圖。
圖9A與圖9B分別為本發明一實施例之一種發光二極體中氮化鎵基板對於光波長與穿透率之間的關係圖。
200．．．發光二極體
210．．．氮化鎵基板
210A．．．第一表面
210B．．．第二表面
220．．．第一型半導體層
220a．．．未摻雜氮化鎵層
220b．．．第一N型摻雜氮化鎵層
220c．．．第二N型摻雜氮化鎵層
230．．．發光層
240．．．第二型半導體層
240a．．．第一P型摻雜氮化鎵層
240b．．．第二P型摻雜氮化鎵層
250．．．第一電極
260．．．第二電極
P．．．突起

Claims (13)

  1. 一種發光二極體，包括：一氮化鎵基板，包含一第一表面以及一第二表面，分別位於該氮化鎵基板的兩側，該第二表面具有多個突起，該些突起之高度為h μm，且在該第二表面上的分佈密度為d cm-2 ，其中h2 d≧9.87×107 ，且h≦1.8；一第一型半導體層，配置於該氮化鎵基板的該第一表面上；一發光層，配置於該第一型半導體層的部分區域上，該發光層所發出之光波長的範圍為375 nm至415 nm；一第二型半導體層，配置於該發光層上；以及一第一電極以及一第二電極，其中該第一電極配置於該第一型半導體層的部分區域上，該第二電極配置於該第二型半導體層的部分區域上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該氮化鎵基板的厚度介於70 μm至120 μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中0.025≦h≦1.8。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中8×108 ≦d≦9×109 。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該第二表面為該氮化鎵基板的氮面。
  6. 一種發光二極體，包括：一氮化鎵基板，包含一第一表面以及一第二表面，其中該第一表面與該第二表面位於該氮化鎵基板的兩側，且該第二表面具有多個突起，該些突起之高度為h μm且在該第二表面上的分佈密度為d cm-2 ，其中h2 d≧9.87×107 ，且d≧8x108 ；一第一型半導體層，配置於該氮化鎵基板的該第一表面上；一發光層，配置於該第一型半導體層的部分區域上，該發光層所發出之光波長的範圍為375 nm至415 nm；一第二型半導體層，配置於該發光層上；以及一第一電極以及一第二電極，其中該第一電極配置於該第一型半導體層的部分區域上，該第二電極配置於該第二型半導體層的部分區域上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體，其中該氮化鎵基板的厚度介於70 μm至120 μm。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體，其中0.025≦h≦1.8。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體，其中8x108 ≦d≦9x109 。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體，其中該第二表面為該氮化鎵基板的氮面。
  11. 一種發光二極體，包括：一氮化鎵基板，包含一第一表面以及一第二表面，其中該第一表面與該第二表面位於該氮化鎵基板的兩側，且該第二表面具有多個突起，該些突起的高度為h μm且在該第二表面上的分佈密度為d cm-2 ，其中3≦h≦6，且1.5x106 ≦d≦7.5x106 ；一第一型半導體層，配置於該氮化鎵基板的該第一表面上；一發光層，配置於該第一型半導體層的部分區域上，該發光層所發出之光波長的範圍為375 nm至415 nm；一第二型半導體層，配置於該發光層上；以及一第一電極以及一第二電極，其中該第一電極配置於該第一型半導體層的部分區域上，該第二電極配置於該第二型半導體層的部分區域上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體，其中該氮化鎵基板的厚度介於70 μm至120 μm。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體，其中該第二表面為該氮化鎵基板的氮面。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9404197B2 (en) 2008-07-07 2016-08-02 Soraa, Inc. Large area, low-defect gallium-containing nitride crystals, method of making, and method of use
US9543392B1 (en) 2008-12-12 2017-01-10 Soraa, Inc. Transparent group III metal nitride and method of manufacture
US9589792B2 (en) 2012-11-26 2017-03-07 Soraa, Inc. High quality group-III metal nitride crystals, methods of making, and methods of use
US8247886B1 (en) 2009-03-09 2012-08-21 Soraa, Inc. Polarization direction of optical devices using selected spatial configurations
US8791499B1 (en) 2009-05-27 2014-07-29 Soraa, Inc. GaN containing optical devices and method with ESD stability
US9000466B1 (en) 2010-08-23 2015-04-07 Soraa, Inc. Methods and devices for light extraction from a group III-nitride volumetric LED using surface and sidewall roughening
US9293644B2 (en) 2009-09-18 2016-03-22 Soraa, Inc. Power light emitting diode and method with uniform current density operation
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
US8933644B2 (en) 2009-09-18 2015-01-13 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
US10147850B1 (en) 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US8905588B2 (en) 2010-02-03 2014-12-09 Sorra, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US8740413B1 (en) 2010-02-03 2014-06-03 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US9450143B2 (en) 2010-06-18 2016-09-20 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing triangular or diamond-shaped configuration for optical devices
US9564320B2 (en) 2010-06-18 2017-02-07 Soraa, Inc. Large area nitride crystal and method for making it
US8786053B2 (en) 2011-01-24 2014-07-22 Soraa, Inc. Gallium-nitride-on-handle substrate materials and devices and method of manufacture
US8912025B2 (en) 2011-11-23 2014-12-16 Soraa, Inc. Method for manufacture of bright GaN LEDs using a selective removal process
US20140361329A1 (en) * 2012-02-02 2014-12-11 Koninklijke Philips N.V. Producing light emitting devices at variable flux levels
WO2013134432A1 (en) 2012-03-06 2013-09-12 Soraa, Inc. Light emitting diodes with low refractive index material layers to reduce light guiding effects
US9275912B1 (en) 2012-08-30 2016-03-01 Soraa, Inc. Method for quantification of extended defects in gallium-containing nitride crystals
US9299555B1 (en) 2012-09-28 2016-03-29 Soraa, Inc. Ultrapure mineralizers and methods for nitride crystal growth
US9978904B2 (en) 2012-10-16 2018-05-22 Soraa, Inc. Indium gallium nitride light emitting devices
US8802471B1 (en) * 2012-12-21 2014-08-12 Soraa, Inc. Contacts for an n-type gallium and nitrogen substrate for optical devices
JP2014229648A (ja) * 2013-05-20 2014-12-08 シャープ株式会社 半導体発光素子
US8994033B2 (en) 2013-07-09 2015-03-31 Soraa, Inc. Contacts for an n-type gallium and nitrogen substrate for optical devices
TW201511327A (zh) * 2013-09-06 2015-03-16 Ind Tech Res Inst 發光二極體
US9048389B2 (en) * 2013-09-23 2015-06-02 Industrial Technology Research Institute Light emitting diode
CN107316877A (zh) * 2016-04-19 2017-11-03 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 X射线探测器及其制作方法
JP6719424B2 (ja) * 2017-06-26 2020-07-08 日機装株式会社 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法
JP6863835B2 (ja) 2017-06-26 2021-04-21 日機装株式会社 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法
US11466384B2 (en) 2019-01-08 2022-10-11 Slt Technologies, Inc. Method of forming a high quality group-III metal nitride boule or wafer using a patterned substrate
JP2023513570A (ja) 2020-02-11 2023-03-31 エスエルティー テクノロジーズ インコーポレイテッド 改善されたｉｉｉ族窒化物基板、その製造方法、並びにその使用方法
US11721549B2 (en) 2020-02-11 2023-08-08 Slt Technologies, Inc. Large area group III nitride crystals and substrates, methods of making, and methods of use

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070264733A1 (en) * 2006-05-10 2007-11-15 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method of manufacturing vertical gallium nitride-based light emitting diode
US20080044937A1 (en) * 2006-08-17 2008-02-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd Method of forming surface irregularities and method of manufacturing gallium nitride-based light emitting diode
US20080254562A1 (en) * 2006-08-22 2008-10-16 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method of making a light emitting element

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3882539B2 (ja) * 2000-07-18 2007-02-21 ソニー株式会社 半導体発光素子およびその製造方法、並びに画像表示装置
JP5719493B2 (ja) 2003-12-09 2015-05-20 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 表面粗化による高効率の（Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベースの発光ダイオード
JP4297084B2 (ja) 2005-06-13 2009-07-15 住友電気工業株式会社 発光装置の製造方法および発光装置
KR100735183B1 (ko) 2005-12-28 2007-07-03 엘지전자 주식회사 전기 오븐
CN100490196C (zh) * 2006-06-12 2009-05-20 武东星 高光取出率的固态发光元件
TW201448263A (zh) 2006-12-11 2014-12-16 Univ California 透明發光二極體
JP5082752B2 (ja) * 2006-12-21 2012-11-28 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子用基板の製造方法及びそれを用いた半導体発光素子
CA2678488C (en) * 2007-03-02 2012-07-10 National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology Method of producing a group iii nitride crystal
JP2010118647A (ja) * 2008-10-17 2010-05-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物系半導体発光素子、窒化物系半導体発光素子を作製する方法、及び発光装置
JP2011129718A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Showa Denko Kk 基板、テンプレート基板、半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子を用いた照明装置および電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070264733A1 (en) * 2006-05-10 2007-11-15 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method of manufacturing vertical gallium nitride-based light emitting diode
US20080044937A1 (en) * 2006-08-17 2008-02-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd Method of forming surface irregularities and method of manufacturing gallium nitride-based light emitting diode
US20080254562A1 (en) * 2006-08-22 2008-10-16 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method of making a light emitting element

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Publication number Publication date
TW201320397A (zh) 2013-05-16
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