TWI572054B - 高亮度發光二極體結構與其製造方法 - Google Patents

高亮度發光二極體結構與其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI572054B
TWI572054B TW101136456A TW101136456A TWI572054B TW I572054 B TWI572054 B TW I572054B TW 101136456 A TW101136456 A TW 101136456A TW 101136456 A TW101136456 A TW 101136456A TW I572054 B TWI572054 B TW I572054B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
layer
light emitting
semiconductor
emitting diode
Prior art date
Application number
TW101136456A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201340369A (zh
Inventor
許嘉良
歐震
塗均祥
郭得山
柯丁嘉
邱柏順
Original Assignee
晶元光電股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 晶元光電股份有限公司 filed Critical 晶元光電股份有限公司
Priority to TW101136456A priority Critical patent/TWI572054B/zh
Priority to US13/836,681 priority patent/US9112117B2/en
Publication of TW201340369A publication Critical patent/TW201340369A/zh
Priority to US14/825,899 priority patent/US9640731B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI572054B publication Critical patent/TWI572054B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/405—Reflective materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/42—Transparent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

高亮度發光二極體結構與其製造方法
本發明係關於一種高亮度發光二極體結構與其製造方法。
發光二極體(LED)之發光原理和結構與傳統光源並不相同，具有耗電量低、元件壽命長、無須暖燈時間、反應速度快等優點，再加上其體積小、耐震動、適合量產，容易配合應用需求製成極小或陣列式的元件，在市場上的應用頗為廣泛。例如，光學顯示裝置、雷射二極體、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝置、以及醫療裝置等。
常見的陣列式發光二極體，如第1圖所示，包含一基板8、複數個發光疊層2置於基板8上，包含一第二半導體層26、一發光層24、以及一第一半導體層22。如採用不導電的基板8，複數個發光疊層2之間由蝕刻形成溝渠18後可使各發光疊層2彼此絕緣，另外再藉由部分蝕刻複數個發光疊層2至第二半導體層26，分別於第二半導體層26暴露區域以及第一半導體層22上形成一第一電極4以及一第二電極6。再藉由金屬導線19選擇性連接複數個發光疊層2之第一電極4及第二電極6，使得複數個發光疊層2之間形成串聯或並聯之電路。
以上發光二極體可進一步結合一次載體(sub-mount)而形成一發光裝置，所述發光裝置包含一具有至少一電路之次載體；至少一焊料(solder)位於上述次載體上，藉由此焊料將上述發光二極體固定於次載體上並使發光二極體之基板與次載體上之電路形成電連接；以及，一電性連接結 構，以電性連接發光二極體之電極墊與次載體上之電路；其中，上述之次載體可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)，以方便發光裝置之電路規劃並提高其散熱效果。
但目前發光二極體之內部量子效率約為50%至80%左右，約有20%至50%之輸入功率無法被轉換成光。當發光二極體進行封裝後，部分發光二極體產生的光在封裝體內反射或漫射，最後被發光二極體的電極所吸收，導致光的損失。此外，由於設置在發光二極體上的電極阻擋出光路徑，部份發光二極體產生之光線無法有效被取出，導致亮度無法提升。
一發光二極體結構，包含一基板，一個或複數個半導體發光疊層位於基板上，其中半導體發光疊層包含一第一半導體層，一第二半導體層與第一半導體層電性相異，及一發光層介於第一半導體層及第二半導體層之間，一第一電極在基板上，與半導體發光疊層分離，且與第一半導體層電性相連；及一第二電極在基板上，與半導體發光疊層分離，且與第二半導體層電性相連，其中，第一電極與第二電極的高度不超過半導體發光疊層的高度。一發光二極體結構的製造方法，包含提供一基板，提供複數個半導體 發光疊層於基板之上，其中複數個半導體發光疊層與基板之間具有一第二導電層相連，形成一第二電極在複數個半導體發光疊層之間，且與第二導電層電性連結，形成一電性絕緣層覆蓋第二導電層及第二電極，形成一第一電極在複數個半導體發光疊層之間，且與複數個半導體發光疊層電性連結。
本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。
第一實施例
第2A與2B圖顯示根據本發明第一實施例之高亮度發光二極體結構，其中第2B圖顯示第2A圖中AA’虛線的橫切面圖。第2A圖為第一實施例之高亮度發光二極體結構之上視圖，複數個半導體發光疊層2位於基板8上，第二電極5及第一電極7分別位於位於基板8之上的第一側E1及第二側E2，第一電極延伸部6及第二電極延伸部4分別連接第一電極7及第二電極5並延伸至每一個半導體發光疊層2之兩側，且不與半導體發光疊層2直接歐姆接觸。
如第2B圖所示，基板8上具有一第二導電層電10，基板8選自絕緣材料，例如矽橡膠、玻璃、石英、陶瓷或氮化鋁，第二導電層電10的材料包含但不限於具有反射率較高的金屬材料，例如銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)等金屬材料及其合金，或具有透明特性的導電材料，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)或上述材料之組合。
複數個半導體發光疊層2、第二電極5及第二電極延伸部4位於第二導電層電10上與第二導電層電10歐姆接觸，其中，第二電極5位於第一側E1。每兩個半導體發光疊層2之間形成一溝渠18，第二電極延伸部4位於溝渠18中，且第二電極延伸部4的高度低於半導體發光疊層2的高度。每一個半導體發光疊層2具有第一半導體層22、發光層24及第二半導體層26，半導體發光疊層2藉由第二半導體層26與第二導電層電10歐姆接觸。因此，每一個半導體發光疊層2的第二半導體層26、第二電極延伸部4以及第二電極5藉由第二導電層電10形成電性相連。當第一半導體層22為p型半導體，第二半導體層26可為相異電性的n型半導體，反之，當第一半導體層22為n型半導體，第二半導體層26可為相異電性的p型半導體。發光層24於第一半導體層22及第二半導體層26之間，可為帶中性 電性的半導體。施以電流通過半導體發光疊層2時，發光層24會發光。當發光層24以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材料時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光，當以氮化鎵(GaN)為基礎的材料時，會發出藍或綠光。第二電極5包含但不限於鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構。第二電極延伸部4包含但不限於導電性佳且反射率高的金屬，用以反射半導體發光疊層外部的光線，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金的單層或多層金屬結構；第二電極延伸部4亦可由導電率佳的金屬，例如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構，外面再包覆一層反射率較高的反射層，用以反射半導體發光疊層外部的光線，反射層的材料包含金屬，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金，反射層也可以由布拉格反射鏡(DBR)結構形成。
在複數個半導體發光疊層2、第二電極延伸部4及第二導電層電10上覆蓋一層圖形化的透明絕緣層12，露出第一半導體層22的第一表面221且未覆蓋第二電極5。透明絕緣層12的材料包括但不限定有機材料，例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚 合物(Fluorocarbon Polymer)，無機材料，例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)，介電材料，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)，或上述材料之組合。
一第一導電層14覆蓋在透明絕緣層12上，第一導電層14與每一個半導體發光疊層2的第一表面221歐姆接觸，且不與第二電極5歐姆接觸。第一導電層14包含可讓光線通的透明導電層，透明導電層的材料包括但不限定於氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)或上述材料之組合。
位於基板8上第二側E2的第一電極7，以及位於溝渠18的第一電極延伸部6皆位於第一導電層14之上，與第一導電層14歐姆接觸，使得第一電極7以及第一電極延伸部6與每一個半導體發光疊層2的第一表面221電性相連，且第一電極延伸部6的高度低於半導體發光疊層2的高度。其中，第一電極7包含但不限於鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構，第一電極延伸部6包含但不限於導電性佳且反射率高的金屬，用以反射半導體發光疊層外部的光線，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金的單層或多層金屬結構；第一電極延伸部6亦可由導電率佳的金屬，例如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、 金(Au)之單層或多層金屬結構，外面再包覆一層反射率較高的反射層，用以反射半導體發光疊層外部的光線，反射層的材料包含金屬，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金，反射層也可以由布拉格反射鏡(DBR)結構形成。
當施以一電流注入第二電極5，經由第二電極延伸部4傳導至每一個半導體發光疊層2的兩側，電流再經由第二導電層電10的傳導，同時通過每一個半導體發光疊層2，再經由第一導電層14以及第一電極延伸部6的傳導，由第一電極7流出。由於第二電極延伸部4以及第一電極延伸部6具有反射光線的功能，且透明絕緣層12及第一導電層14能夠讓光線透過，使得每一個半導體發光疊層2的發光層24發出的光不會被阻擋，以提升出光效率。
第二實施例
第3A與3B圖顯示根據本發明第二實施例之高亮度發光二極體結構，其中第3B圖顯示第3A圖中AA’虛線的橫切面圖。第二實施例與第一實施例的差異，在於位於溝渠18的第一電極延伸部6位於第二電極延伸部4之上，與第二電極延伸部4相疊，且第一電極延伸部6與第二電極延伸部4堆疊後的高度低於相鄰半導體發光疊層2的高度。
第三實施例
第4A與4B圖顯示根據本發明第三實施例之高亮度發光二極體結構，其中第4A圖為第三實施例之高亮度發光二極體結構之上視圖，第4B圖顯示第4A圖中AA’虛線的橫切面圖。複數個半導體發光疊層2置於基板8上，分成第一區域201及第二區域202，其中第一區域201中的複數個半導體發光疊層2為並聯，藉由串聯電極61與第二區域202中的半導體發光疊層2串聯，其中，串聯電極61設置於半導體發光疊層2之周圍，不與半導體發光疊層2直接歐姆接觸。第二電極5及第一電極7分別位於位於基板8之上的第一側E1及第二側E2，第一電極延伸部6及第二電極延伸部4分別連接第一電極7及第二電極5並延伸至每一個半導體發光疊層2之兩側，不與半導體發光疊層2直接歐姆接觸，並與串聯電極61電性絕緣。
如第4B圖所示，基板8上具有一第一部分導電層101、一第二部分導電層102以及分隔絕緣層16，第一部分導電層101藉由分隔絕緣層16與第二部分導電層102電性絕緣。基板8選自絕緣材料，例如矽橡膠、玻璃、石英、陶瓷或氮化鋁。第一部分導電層101及第二部分導電層102的材料包含但不限於具有反射率較高的金屬材料，例如銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)等金屬材料及其合金，或具有透明特性的導電材料，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫 (ATO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)或上述材料之組合。分隔絕緣層16包含但不限於旋塗玻璃、矽樹脂、苯并環丁烯(BCB)、環氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺(Polyimide)、或過氟環丁烷(PFCB)。
第一區域201中的複數個半導體發光疊層2、第二電極5及第二電極延伸部4位於第一部分導電層101上與第一部分導電層101歐姆接觸。第二區域202中的半導體發光疊層2位於第二部分導電層102上與第二部分導電層102歐姆接觸。
其中，每兩個半導體發光疊層2之間具有一溝渠18，第二電極延伸部4位於溝渠18中，且第二電極延伸部4高度低於半導體發光疊層2。每一個半導體發光疊層2皆具有第一半導體層22、發光層24及第二半導體層26，第一區域201中的半導體發光疊層2藉由第二半導體層26與第一部分導電層101歐姆接觸，第二區域202中的半導體發光疊層2藉由第二半導體層26與第二部分導電層102歐姆接觸。因此，第一區域201中半導體發光疊層2的第二半導體層26、第二電極延伸部4以及第二電極5藉由第一部分導電層101形成電性相連。
當第一半導體層22為p型半導體，第二半導體層26可為相異電性的n型半導體，反之，當第一半導體層22為n型半導體，第二半導體層26可為相異電性的p型半導體。 發光層24於第一半導體層22及第二半導體層26之間，為帶中性電性的半導體。施以電流通過半導體發光疊層2時，發光層24會發光。當發光層24以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材料時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光，當以氮化鎵(GaN)為基礎的材料時，會發出藍或綠光。第二電極5包含但不限於鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構。第二電極延伸部4包含但不限於導電性佳且反射率高的金屬，用以反射半導體發光疊層外部的光線，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金的單層或多層金屬結構；第二電極延伸部4亦可由導電率佳的金屬，例如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構，外面再包覆一層反射率較高的反射層，用以反射半導體發光疊層外部的光線，反射層的材料包含金屬，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金，反射層也可以由布拉格反射鏡(DBR)結構形成。
在複數個半導體發光疊層2、第二電極延伸部4、第一部分導電層101及第二部分導電層102上，覆蓋一層圖形化的透明絕緣層12，第一半導體層22的第一表面221、第二部分導電層102的部分區域1021以及第二電極5未被透明絕緣層12覆蓋。透明絕緣層12的材料包括但不限定有機材料，例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、 環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)，無機材料，例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)，介電材料，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)，或上述材料之組合。
一圖形化的第一導電層14覆蓋在透明絕緣層12上，且第一區域201中的第一導電層14與第二區域202中的第一導電層14不相連。在第一區域201中，第一導電層14與每一個半導體發光疊層2的第一表面221歐姆接觸，且不與第二電極5歐姆接觸。在第二區域202中，第一導電層14與半導體發光疊層2的第一表面221歐姆接觸，且半導體發光疊層2藉由第一導電層14與位於基板8上第二側E2的第一電極7以及第一電極延伸部6電性連接。第一導電層14為可讓光通過的透明導電層，透明導電層的材料包括但不限定於氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)或上述材料之組合。第一電極7包含但不限於鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構。
位於溝渠18的串聯電極61，與第一區域201中第一導電層14以及第二部分導電層102歐姆接觸，使得串聯電極61與第二區域202中半導體發光疊層2的第二半導體層26 電性相連，其中，串聯電極61不與第二電極延伸部4相疊，且串聯電極61與第二電極延伸部4的高度皆低於相鄰半導體發光疊層2的高度。第一電極延伸部6、第二電極延伸部4以及串聯電極61包含但不限於導電性佳且反射率高的金屬，用以反射半導體發光疊層外部的光線，形成第一電極延伸部6、第二電極延伸部4以及串聯電極61的材料包括鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金的單層或多層金屬結構，亦可由導電率佳的金屬，例如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構，外面再包覆一層反射率較高的反射層，用以反射半導體發光疊層外部的光線，反射層的材料包含金屬，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金，反射層也可以由布拉格反射鏡(DBR)結構形成。
當施以一電流注入第二電極5，經由第二電極延伸部4傳導至第一區域201中每一個半導體發光疊層2的兩側，電流再經由第一部分導電層101的傳導，同時通過第一區域201中每一個半導體發光疊層2，再經由第一區域201中的第一導電層14以及串聯電極61將電流傳導至第二部分導電層102，電流通過第二區域202中的半導體發光疊層2後，經由第二區域202中的第一導電層14傳導至第一電極延伸部6及第一電極7流出，由於第二電極延伸部4、串聯電極61以及第一電極延伸部6具有反射光線的功能，且 透明絕緣層12及第一導電層14能夠讓光線透過，使得每一個半導體發光疊層2的發光層24發出的光不會被阻擋且能夠被第二電極延伸部4、串聯電極61以及第一電極延伸部6反射出光，以提升出光效率。
第四實施例
第5A與5B圖顯示根據本發明第四實施例之高亮度發光二極體結構，其中第5A圖為第四實施例之高亮度發光二極體結構之上視圖，第5B圖顯示第5A圖中AA’虛線的橫切面圖。第四實施例與第三實施例的差異，在於位於溝渠18的串聯電極61位於與第二電極延伸部4之上，與第二電極延伸部4相疊，且串聯電極61與第二電極延伸部4相疊後的高度低於相鄰半導體發光疊層2的高度。在本實施例中，藉由串聯電極61與第一導電層14歐姆接觸，以及第一導電層14與第二部分導電層102歐姆接觸，串聯電極61與第二區域202中半導體發光疊層2的第二半導體層26電性連接。
第五實施例
第7A到7E圖根據本發明第五實施例之高亮度發光二極體結構，其中第7B到7E圖顯示第7A圖中BB’虛線的切面圖。第7A圖為第五實施例之高亮度發光二極體結構 之上視圖，第一電極7及第二電極5分別位於第一半導體層22及第二半導體層26上，第一電極延伸部6及第二電極延伸部4分別電性連接第一電極7及第二電極5，延伸至第一半導體層22及第二半導體層26其他的區域，以增加電流散佈的面積，其中，第一電極延伸部6及第二電極延伸部4分別為第一反射層62及第二反射層42所覆蓋。當將高亮度發光二極結構封裝在封裝體內部後，第一反射層62及第二反射層42可將在封裝體內反射或漫射的光線反射出去，避免被第一電極延伸部6及第二電極延伸部4所吸收。
如第7B圖所示，位於基板8上方的半導體發光疊層2包含發光層24位於第一半導體層22及第二半導體層26之間，當第一半導體層22為p型半導體，第二半導體層26可為相異電性的n型半導體，反之，當第一半導體層22為n型半導體，第二半導體層26可為相異電性的p型半導體。發光層24可為帶中性電性的半導體。施以電流通過半導體發光疊層2時，發光層24會發光。當發光層24以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材料時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光，當以氮化鎵(GaN)為基礎的材料時，會發出藍或綠光。第一導電層14形成在第一半導體層22上，第一導電層14包含可讓光線通的透明導電層，透明導電層的材料包括但不限定於氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化 錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)或上述材料之組合。第二電極5以及第二電極延伸部(未顯示)形成在第二半導體層26上，與第二半導體層26歐姆接觸。第一電極7以及第一電極延伸部6形成在第一導電層14上，與第一導電層14歐姆接觸。
第一電極7及第二電極5包含但不限於鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構。第一電極延伸部6及第二電極延伸部(未顯示)包含導電率佳的金屬，例如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構。第一電極延伸部6及第二電極延伸部(未顯示)的上表面分別為反射層62及第二反射層(未顯示)覆蓋，用以反射半導體發光疊層外部的光線，第一反射層62及第二反射層(未顯示)的反射率高於第一電極7、第二電極5、第一電極延伸部6及第二電極延伸部(未顯示)。於一實施例中，第一反射層62及第二反射層(未顯示)包含金屬材料及布拉格反射鏡(DBR)，其中，金屬材料包含鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金，布拉格反射鏡(DBR)包含的材料則可選自有機材料以及無機材料，其中有機材料包含聚醯亞胺(polyimide)、苯并環丁烯(BCB)，過氟環丁烷(PFCB)、Su8、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、 聚醚醯亞胺(Polyetherimide)及氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)，無機材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化鎂(MgO)、矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)、氮化矽(SiNx)、旋塗玻璃(SOG)。如第7B圖所示，第一電極7以及第一電極延伸部6於不同製程步驟形成，因此第一電極7的厚度可以大於第一電極延伸部6加上第一反射層62的厚度。
如第7C圖所示，於另一實施例中，第一電極7與第一電極延伸部6於同一製程步驟完成，接著第一反射層62再覆蓋在第一電極延伸部6上，且露出第一電極7的表面以供打線使用，因此，第一反射層62的高度高於第一電極7。
如第7D圖所示，第一反射層62直接形成在第一導電層14上，用以取代第一電極延伸部6。第二反射層42直接形成在第二半導體層26上，用以取代第二電極延伸部4。接著第一電極7及第二電極5分別形成在第一反射層62及第二反射層42上，分別與第一反射層62及第二反射層42電性連接，以供打線使用。第一反射層62及第二反射層42的材料包含金屬，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金。
如第7E圖所示，在半導體發光疊層2上形成一透明絕緣層12，覆蓋第一導電層14、第一電極延伸部6及第二電極延伸部(未顯示)，露出第一電極7及第二電極5以供打 線使用。透明絕緣層12的材料包括但不限定有機材料，例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)，無機材料，例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)，介電材料，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)，或上述材料之組合。接著在透明絕緣層12上，相對於第一電極延伸部6及第二電極延伸部4上方的區域，分別形成第一反射層62及第二反射層(未顯示)，第一反射層62及第二反射層(未顯示)包括布拉格反射鏡(DBR)，布拉格反射鏡(DBR)的材料可選自有機材料以及無機材料，其中有機材料包含聚醯亞胺(polyimide)、苯并環丁烯(BCB)，過氟環丁烷(PFCB)、Su8、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)及氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)，無機材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化鎂(MgO)、矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)、氮化矽(SiNx)、旋塗玻璃(SOG)。
製程實施例
第6A到6E圖根據本發明一實施例之高亮度發光二極體結構之製程方法。如第6A圖所示，提供一基板8上具有一第二導電層電10，複數個半導體發光疊層2位於第二導電層電10上，與第二導電層電10歐姆接觸，每一個半導體發光疊層2之間具有一溝渠18。其中，基板8選自絕緣材料，例如矽橡膠、玻璃、石英、陶瓷或氮化鋁。第二導電層電10的材料包含但不限於具有反射率較高的金屬材料，例如銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)等金屬材料及其合金，或具有透明特性的導電材料，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)或上述材料之組合。每一個半導體發光疊層2具有第一半導體層22、發光層24及第二半導體層26，半導體發光疊層2藉由第二半導體層26與第二導電層電10歐姆接觸。
如第6B圖所示，形成一第二電極5位於基板8的第一側E1，且在第二導電層電10上與第二導電層電10歐姆接觸，以及在溝渠18中形成第二電極延伸部4與第二導電層電10歐姆接觸，其中第二電極5與第二電極延伸部4電性連接。第二電極5包含但不限於鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構。第二電極延伸部4包含但不限於導電性佳且反射率高的金屬，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、 銀(Ag)、銠(Rh)及其合金的單層或多層金屬結構；第二電極延伸部4亦可由導電率佳的金屬，例如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構，外面再包覆一層反射率高的材料構成，反射率高的材料包含但不限於金屬，例如鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金。
如第6C圖所示，形成一透明絕緣層12覆蓋第二導電層電10、複數個半導體發光疊層2與第二電極延伸部4，露出半導體發光疊層2的第一表面221。透明絕緣層12的材料包括但不限定有機材料，例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)，無機材料，例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)，介電材料，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiO2)、氧化鈦(TiO2)，或上述材料之組合。
如第6D圖所示，在透明絕緣層12上形成一第一導電層14，第一導電層14與每一個半導體發光疊層2的第一表面221歐姆接觸。第一導電層14包含可讓光通過的透明導電層，透明導電層的材料包含但不限定於氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)或上述材料之組合。
如第6E圖所示，形成一第一電極7與第一電極延伸部6在第一導電層14上且與第一導電層14歐姆接觸，其中第一電極7與第一電極延伸部6電性相連，第一電極7位於基板8上的第二側E2，第一電極延伸部6位於溝渠18中。第一電極7包含但不限於鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構，第一電極延伸部6包含但不限於導電性佳且反射率高的金屬，例如鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金的單層或多層金屬結構；第二電極延伸部4亦可由導電率佳的金屬，例如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、金(Au)之單層或多層金屬結構，外面再包覆一層反射率高的材料構成，反射率高的材料包含但不限於金屬，例如鉑(Pt)、銀(Ag)、銠(Rh)及其合金。
2‧‧‧半導體發光疊層
201‧‧‧第一區域
202‧‧‧第二區域
22‧‧‧第一半導體層
221‧‧‧第一表面
24‧‧‧發光層
26‧‧‧第二半導體層
4‧‧‧第二電極延伸部
42‧‧‧第二反射層
5‧‧‧第二電極
6‧‧‧第一電極延伸部
61‧‧‧串聯電極
62‧‧‧第一反射層
7‧‧‧第一電極
8‧‧‧基板
E1‧‧‧第一側
E2‧‧‧第二側
18‧‧‧溝渠
10‧‧‧第二導電層
101‧‧‧第一部分導電層
102‧‧‧第二部分導電層
1021‧‧‧部分區域
12‧‧‧透明絕緣層
14‧‧‧第一導電層
16‧‧‧分隔絕緣層
第1圖顯示常見的陣列式發光二極體結構；第2A與2B圖顯示根據本發明第一實施例之高亮度發光二極體結構；第3A與3B圖顯示根據本發明第二實施例之高亮度發光二極體結構；第4A與4B圖顯示根據本發明第三實施例之高亮度發光二極體結構；第5A與5B圖顯示根據本發明第四實施例之高亮度發 光二極體結構；第6A到6E圖根據本發明一實施例之高亮度發光二極體結構之製程方法；第7A到7E圖顯示根據本發明第五實施例之高亮度發光二極體結構。
2‧‧‧半導體發光疊層
4‧‧‧第二電極延伸部
5‧‧‧第二電極
6‧‧‧第一電極延伸部
7‧‧‧第一電極
8‧‧‧基板
E1‧‧‧第一側
E2‧‧‧第二側

Claims (10)

  1. 一發光二極體結構，包含：一第一半導體層；一第二半導體層與該第一半導體層電性相異；一發光層介於該第一半導體層及該第二半導體層之間；一電極結構位於該第一半導體層上；及一反射層覆蓋該電極結構，該反射層具有一表面用以接收並反射該發光二極體結構外部的光線；其中該反射層的反射率高於該電極結構的反射率，該電極結構包含一電極及一電極延伸部，該電極及該電極延伸部具有相同的厚度。
  2. 如申請專利第1項的該發光二極體結構，更包含一第一導電層位於該第一半導體層上以及位於該電極結構之下。
  3. 如申請專利第1項的該發光二極體結構，更包含一基板位於該第二半導體層之下。
  4. 如申請專利第1項的該發光二極體結構，其中該反射層的高度高於該電極結構。
  5. 如申請專利第1項的該發光二極體結構，其中該反射層包含金屬材料或布拉格反射鏡(DBR)。
  6. 如申請專利第1項的該發光二極體結構，其中該電極及該電極延伸部於同一製程步驟完成。
  7. 如申請專利第6項的該發光二極體結構，其中該反射層僅位於該電極延伸部上。
  8. 一發光二極體結構，包含：一第一半導體層；一第二半導體層與該第一半導體層電性相異；一發光層介於該第一半導體層及該第二半導體層之間；一電極位於該第一半導體層上；一電極延伸部連接該電極；及一反射層覆蓋該電極延伸部露出該電極，該反射層具有一表面用以接收並反射該發光二極體結構外部的光線；其中該反射層的反射率高於該電極的反射率，該電極及該電極延伸部具有相同的厚度。
  9. 如申請專利第8項的該發光二極體結構，更包含一第一導電層 位於該第一半導體層上以及位於該電極及該電極延伸部之下。
  10. 如申請專利第8項的該發光二極體結構，其中該反射層包含金屬材料或布拉格反射鏡(DBR)。
TW101136456A 2012-03-16 2012-10-01 高亮度發光二極體結構與其製造方法 TWI572054B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101136456A TWI572054B (zh) 2012-03-16 2012-10-01 高亮度發光二極體結構與其製造方法
US13/836,681 US9112117B2 (en) 2012-03-16 2013-03-15 High brightness light emitting diode structure
US14/825,899 US9640731B2 (en) 2012-03-16 2015-08-13 Light emitting diode structure

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101109277 2012-03-16
TW101136456A TWI572054B (zh) 2012-03-16 2012-10-01 高亮度發光二極體結構與其製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201340369A TW201340369A (zh) 2013-10-01
TWI572054B true TWI572054B (zh) 2017-02-21

Family

ID=49156843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101136456A TWI572054B (zh) 2012-03-16 2012-10-01 高亮度發光二極體結構與其製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US9112117B2 (zh)
TW (1) TWI572054B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8610161B2 (en) * 2010-10-28 2013-12-17 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Light emitting diode optical emitter with transparent electrical connectors
TWI527263B (zh) 2013-07-17 2016-03-21 新世紀光電股份有限公司 發光二極體結構
US9666779B2 (en) * 2013-11-25 2017-05-30 Yangzhou Zhongke Semiconductor Lighting Co., Ltd. Semiconductor light emitting diode chip with current extension layer and graphical current extension layers
TWI641163B (zh) * 2013-12-18 2018-11-11 新世紀光電股份有限公司 發光元件
TWI589027B (zh) * 2013-12-18 2017-06-21 新世紀光電股份有限公司 發光元件
TWI667812B (zh) * 2014-05-19 2019-08-01 晶元光電股份有限公司 光電元件及其製造方法
JP6862556B2 (ja) * 2017-01-25 2021-04-21 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 半導体素子
US20190189850A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-20 Epistar Corporation Light-emitting device
WO2019222108A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-21 Trumpf Photonics, Inc. Low current, high power laser diode bar
CN110546751A (zh) * 2018-06-11 2019-12-06 厦门三安光电有限公司 发光组件
DE112020001856T5 (de) * 2019-04-09 2021-12-23 Ams Ag On-chip-integration von indiumzinoxid (ito)-schichten für ohmschen kontakt zu bond-pads

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201017930A (en) * 2008-06-16 2010-05-01 Showa Denko Kk Semiconductor light-emitting device, electrode thereof and production method, and lamp

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7166483B2 (en) * 2004-06-17 2007-01-23 Tekcore Co., Ltd. High brightness light-emitting device and manufacturing process of the light-emitting device
KR100703091B1 (ko) * 2005-09-08 2007-04-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
JP5115425B2 (ja) * 2008-09-24 2013-01-09 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
JPWO2011071100A1 (ja) * 2009-12-11 2013-04-22 豊田合成株式会社 半導体発光素子、半導体発光素子を用いた発光装置および電子機器
KR101654340B1 (ko) * 2009-12-28 2016-09-06 서울바이오시스 주식회사 발광 다이오드
US8616732B2 (en) * 2010-02-12 2013-12-31 Toshiba Lighting & Technology Corporation Light-emitting device and illumination device
US8618565B2 (en) * 2010-03-22 2013-12-31 Seoul Opto Device Co., Ltd. High efficiency light emitting diode
KR101666442B1 (ko) * 2010-03-25 2016-10-17 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지
WO2012015153A2 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode having distributed bragg reflector
KR101746004B1 (ko) * 2010-10-29 2017-06-27 엘지이노텍 주식회사 발광소자
CN105742447B (zh) * 2010-11-18 2019-03-26 首尔伟傲世有限公司 具有电极焊盘的发光二极管
CN102097562A (zh) 2010-12-14 2011-06-15 金木子 交流表面贴片式垂直结构半导体发光二极管
US8241932B1 (en) * 2011-03-17 2012-08-14 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Methods of fabricating light emitting diode packages

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201017930A (en) * 2008-06-16 2010-05-01 Showa Denko Kk Semiconductor light-emitting device, electrode thereof and production method, and lamp

Also Published As

Publication number Publication date
TW201340369A (zh) 2013-10-01
US9640731B2 (en) 2017-05-02
US20150349210A1 (en) 2015-12-03
US9112117B2 (en) 2015-08-18
US20130240923A1 (en) 2013-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI572054B (zh) 高亮度發光二極體結構與其製造方法
TWI616004B (zh) 半導體發光元件
JP4655029B2 (ja) 発光装置および半導体発光素子の製造方法
US8592847B2 (en) Light-emitting device
TWI539622B (zh) 發光裝置及其製造方法
TW201407818A (zh) 發光二極體結構
JP2014044971A (ja) 半導体発光素子
TWI632692B (zh) 半導體發光元件
CN204668358U (zh) 发光二极管和发光装置
CN103035812B (zh) 基板
KR101423722B1 (ko) 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법
CN107658373B (zh) 发光二极管结构与其制造方法
TWI594456B (zh) 發光元件及其發光陣列
JP2012124429A (ja) 発光素子、発光素子ユニット、発光素子パッケージおよび発光素子の製造方法
TWI623116B (zh) 發光元件
JP2019087651A (ja) 発光装置
TWI604632B (zh) 發光二極體裝置
TWM521810U (zh) 發光裝置
TWI672837B (zh) 半導體發光元件
CN113555482A (zh) 发光元件及其制造方法
TWI420713B (zh) 發光二極體封裝結構及其製造方法
TWI449210B (zh) 發光元件
KR101582333B1 (ko) 발광다이오드, 플립칩 패키지 및 그의 제조방법
KR101457205B1 (ko) 서로 이격된 반도체층들을 갖는 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법
TWI632693B (zh) 發光二極體裝置