TWI721340B

TWI721340B - 發光二極體及其製作方法

Info

Publication number: TWI721340B
Application number: TW107143521A
Authority: TW
Inventors: 洪梓健; 凃博閔; 陳學龍; 沈佳輝
Original assignee: 榮創能源科技股份有限公司
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2021-03-11
Also published as: TW202023064A

Abstract

本發明提供一種發光二極體，包括：一基板；一外延結構，其包括依次形成在所述基板上的n型半導體層、活性層及p型半導體層，所述外延結構設有第一凹陷部與第二凹陷部，其中所述第一凹陷部延伸至所述n型半導體層；一吸光材料，其設於所述第二凹陷部中；一n型電極，其設於所述第一凹陷部並與所述n型半導體層形成歐姆接觸；一p型電極，其與所述p型半導體層形成歐姆接觸；所述p型電極、所述吸光材料及所述n型電極依次間隔設置。本發明的發光二極體出光均勻。本發明還提供一種發光二極體製作方法。

Description

發光二極體及其製作方法

本發明涉及發光二極體及其製作方法。

現如今，發光二極體（light emitting diode，LED）光源被廣泛應用於背光模組中。由於現有的發光二極體元件光型為集中形，會產生區域亮點，這需要增厚光學擴散板或是增加發光二極體元件密度來解決。而這並不利於平面光源模組薄型化且會提高製作成本。

有鑑於此，本發明提供一種發光二極體以解決以上問題。

另，還有必要提供一種上述發光二極體的製作方法。

本發明較佳實施方式提供一種發光二極體，包括：一基板；一外延結構，其包括依次形成在所述基板上的n型半導體層、活性層及p型半導體層，所述外延結構設有第一凹陷部與第二凹陷部，其中所述第一凹陷部延伸至所述n型半導體層；一吸光材料，其設於所述第二凹陷部中；一n型電極，其設於所述第一凹陷部並與所述n型半導體層形成歐姆接觸；一p型電極，其與所述p型半導體層形成歐姆接觸；所述p型電極、所述吸光材料及所述n型電極依次間隔設置。

本發明較佳實施方式還提供一種發光二極體製作方法，包括：提供一基板，並在所述基板上形成外延結構，所述外延結構包括依次形成在基板上的n型半導體層、活性層及p型半導體層；蝕刻所述外延結構以形成第一凹陷部與第二凹陷部，所述第一凹陷部露出所述n型半導體層；在所述第二凹陷部中填充吸光材料；在所述第一凹陷部中形成n型電極，所述n型電極與所述n型半導體層電性連接，在所述p型半導體層上形成p型電極，所述p型電極與所述p型半導體層電性連接，其中，所述p型電極、所述吸光材料及所述n型電極依次間隔設置。

本發明的發光二極體在n型電極與p型電極之間設置第二凹陷部。並在第二凹陷部中填入吸光材料。第二凹陷部形成一中心暗區，吸光材料能夠吸收光線以降低反射，達到蝠翼型光場。本發明的發光二極體具備出光均勻的優點。

本發明一較佳實施方式提供一種發光二極體100，包括一基板10，形成在所述基板10上的一外延結構20，形成在所述外延結構20上的n型電極81與p型電極82，以及形成在所述n型電極81與p型電極82之間的吸光材料251。

所述基板10通常為藍寶石(Sapphire)、碳化矽(SiC)、矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、偏鋁酸鋰(LiAlO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、或氮化銦(InN)等單晶基板。

所述外延結構20包括依次形成在基板10上的n型半導體層21、活性層22及p型半導體層23。

所述n型半導體層21、活性層22及p型半導體層23可為單層或多層結構，其選用III族氮化物半導體材料。其中，III族元素可為Al、Ga、In等元素。典型的，所述n型半導體層21、活性層22及p型半導體層23可分別為n型氮化鎵、氮化鎵銦(InGaN)及p型氮化鎵。

所述外延結構20設有第一凹陷部24與第二凹陷部25，其中所述第一凹陷部24延伸至所述n型半導體層21。

在本實施例中，所述第二凹陷部25的深度為1微米，但不限於此。

所述吸光材料251埋設於所述第二凹陷部25中。所述吸光材料251可以為鉻（Cr）等吸光金屬、暗色光阻（黑膠）或其他吸光物質。

所述吸光材料251的厚度優選為100nm至500nm。

所述n型電極81設於所述第一凹陷部24並與所述n型半導體層21形成歐姆接觸。

所述p型電極82與所述p型半導體層23形成歐姆接觸。所述p型電極82、所述吸光材料251及所述n型電極81依次間隔設置。

在本實施例中，所述發光二極體100進一步包括一絕緣層30。所述絕緣層30設置在所述p型電極82朝向所述基板10的一側。所述絕緣層30用於阻隔電流朝向p型電極82的下方擴散，以避免發出的光被p型電極82遮擋。所述絕緣層30可由二氧化矽（SiO2）、氮化鋁(AlN)、氮矽化合物（SixNy）等材料的其中一種製成。本實施例中優選為二氧化矽。

在本實施例中，所述發光二極體100進一步包括一透明電流擴散層40。所述透明電流擴散層40覆蓋所述p型半導體層23，用於加強電流擴散，從而提高出光效率。並且，由於所述透明電流擴散層40為透明，因此，其不會遮擋所述發光二極體100的出光。

在本實施例中，所述發光二極體100進一步包括一鈍化層50。所述鈍化層50覆蓋於所述n型半導體層21及透明電流擴散層40的外側。所述鈍化層50保護發光區域不受到外界污染或干擾而導致受損。所述鈍化層50的材料可為二氧化矽(SiO2)或氮化矽(Si3N4)。

在本實施例中，所述發光二極體100進一步包括一反射層60。所述反射層60覆蓋於所述鈍化層50外側。所述反射層60用於反射該發光二極體發出的且照射至所述反射層60上的光線，從而減少了二極體的側面出光，以提高出光效率。

在本實施例中，所述發光二極體100的發光面的面積為130微米*250微米；所述n型電極81/p型電極82的橫截面面積為50微米*90微米；所述第二凹陷部25的橫截面積為25微米*25微米；所述基板10的厚度為90微米，但不限於此，在其他實施例中，上述參數可以按照需要設置。

本發明的發光二極體100在n型電極81與p型電極82之間設置第二凹陷部25。並在第二凹陷部25中填入吸光材料251。第二凹陷部25形成一中心暗區，吸光材料251能夠吸收光線以降低反射，達到蝠翼型光場。本發明的發光二極體100具備出光均勻的優點。

圖5示意出本發明一較佳實施方式還提供一種發光二極體100的製作方法的流程圖，其包括如下步驟：

步驟一：提供一基板10，並在所述基板10上形成外延結構20，所述外延結構20包括依次形成在基板10上的n型半導體層21、活性層22及p型半導體層23。

步驟二：蝕刻所述外延結構20以形成第一凹陷部24與第二凹陷部25，所述第一凹陷部24露出所述n型半導體層21。

步驟三：在所述p型半導體層23的部分表面形成一絕緣層30，所述絕緣層30、所述第二凹陷部25及所述第一凹陷部24依次間隔設置。

所述絕緣層30可由二氧化矽（SiO2）、氮化鋁(AlN)、氮矽化合物（SixNy）等材料的其中一種製成。本實施例中優選為二氧化矽。

可以理解，在其他實施例中，可以省略本步驟。

步驟四：在所述絕緣層30及所述p型半導體層23上形成一層透明電流擴散層40。

所述透明電流擴散層40以蒸鍍，濺鍍等物理氣相沉積法形成，其材料可為銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅銦(IZO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅鎵(GZO)、氧化銦鎵(GIO)、氧化鋅鎵銦(IGZO)。

可以理解，在其他實施例中，可以省略本步驟。

步驟五：在所述透明電流擴散層40、第一凹陷部24與第二凹陷部25上形成一層鈍化層50。

所述鈍化層50可利用二氧化矽（SiO2）或氮化矽（SiN）並採用化學氣相沉積法形成，以保護發光二極體晶粒性質的穩定、隔絕外界對發光二極體晶粒的電性或物理干擾。

可以理解，在其他實施例中，可以省略本步驟。

步驟六：在所述第二凹陷部25中填充吸光材料251。

所述吸光材料251可以是鉻（Cr）等吸光金屬、暗色光阻材料（黑膠）等。所述吸光材料251的厚度優選為100納米至500納米。

步驟七：在所述吸光材料251及所述鈍化層50上形成反射層60。

在本實施例中，所述反射層60通過蒸鍍形成。所述反射層60由銀或鋁等金屬材料製成。所述反射層60用於反射該發光二極體發出的且照射至所述反射層60上的光線，從而減少了二極體的側面出光，以提高出光效率。

可以理解，在其他實施中，還可以先執行步驟七，再執行步驟六。

可以理解，在其他實施例中，可以省略本步驟。

步驟八：蝕刻所述第一凹陷部24及所述絕緣層30所對應區域的反射層60及鈍化層50以分別得到第一盲孔71與第二盲孔72。

所述第一盲孔71延伸至所述n型半導體層21，所述第二盲孔72延伸至所述透明電流擴散層40。

步驟九：在所述第一盲孔71中及上方區域形成一n型電極81，所述n型電極81電性連接於所述n型半導體層21上；在所述第二盲孔72中及上方區域形成一p型電極82，所述p型電極82電性連接於所述透明電流擴散層40上。

所述n型電極81的材料可為鈦/鋁/鈦/金 (Ti/Al/Ti/Au)、鉻金合金(Cr/Au)或鉛/金(Pd/Au)。所述p型電極82的材料可為鎳金合金(Ni/Au)、鉑金合金(Pt/Au)、鎢(W)、鉻金合金(Cr/Au)或鈀(Pd)。

可以理解，在其他實施例中，如果省略了步驟五及步驟七，則步驟八也可以省略，直接將n型電極81及p型電極82分別與n型半導體層21及透明電流擴散層40電性連接即可。

可以理解的是，以上實施例僅用來說明本發明，並非用作對本發明的限定。對於本領域的普通技術人員來說，根據本發明的技術構思做出的其它各種相應的改變與變形，都落在本發明權利要求的保護範圍之內。

100:發光二極體 10:基板 20:外延結構 21:n型半導體層 22:活性層 23:p型半導體層 24:第一凹陷部 25:第二凹陷部 251:吸光材料 30:絕緣層 40:透明電流擴散層 50:鈍化層 60:反射層 71:第一盲孔 72:第二盲孔 81:n型電極 82:p型電極

圖1a至圖1c是傳統發光二極體的光場分佈。

圖2為本發明一較佳實施方式提供的基板及外延結構的剖視圖。

圖3為圖2所示的外延結構上形成第一凹陷部與第二凹陷部的剖視圖。

圖4為圖3所示的外延結構上形成絕緣層的剖視圖。

圖5為圖4所示的外延結構上形成透明電流擴散層的剖視圖。

圖6為圖5所示的透明電流擴散層上形成鈍化層的剖視圖。

圖7為圖6所示的第二凹陷部中填充吸光材料的剖視圖。

圖8為圖7所示的鈍化層上形成反射層的剖視圖。

圖9為圖8所示結構形成第一盲孔與第二盲孔的剖視圖。

圖10為本發明實施方式制得的發光二極體的剖視圖。

圖11為本發明實施方式制得的發光二極體的光場分佈。

無

100:發光二極體

10:基板

20:外延結構

21:n型半導體層

22:活性層

23:p型半導體層

24:第一凹陷部

25:第二凹陷部

251:吸光材料

30:絕緣層

40:透明電流擴散層

50:鈍化層

60:反射層

81:n型電極

82:p型電極

Claims

一種發光二極體，包括：一基板；一外延結構，其包括依次形成在所述基板上的n型半導體層、活性層及p型半導體層，所述外延結構設有第一凹陷部與第二凹陷部，其中所述第一凹陷部延伸至所述n型半導體層；一吸光材料，其設於所述第二凹陷部中；一n型電極，其設於所述第一凹陷部並與所述n型半導體層形成歐姆接觸；一p型電極，其與所述p型半導體層形成歐姆接觸；所述p型電極、所述吸光材料及所述n型電極依次間隔設置。
如專利申請範圍第1項所述之發光二極體，其中，所述吸光材料為吸光金屬或暗色光阻。
如專利申請範圍第1項所述之發光二極體，其中，所述發光二極體包括一絕緣層，所述絕緣層設置在所述p型電極朝向所述基板的一側。
如專利申請範圍第1項所述之發光二極體，其中，所述發光二極體包括一透明電流擴散層，所述透明電流擴散層覆蓋所述p型半導體層。
如專利申請範圍第1項所述之發光二極體，其中，所述發光二極體包括一鈍化層，所述鈍化層覆蓋於所述n型半導體層及所述p型半導體層。
如專利申請範圍第1項所述之發光二極體，其中，所述發光二極體包括一反射層，所述反射層覆蓋於所述n型半導體層及所述p型半導體層。
一種發光二極體製作方法，包括：提供一基板，並在所述基板上形成外延結構，所述外延結構包括依次形成在基板上的n型半導體層、活性層及p型半導體層；蝕刻所述外延結構以形成第一凹陷部與第二凹陷部，所述第一凹陷部露出所述n型半導體層；在所述第二凹陷部中填充吸光材料；在所述第一凹陷部中形成n型電極，所述n型電極與所述n型半導體層電性連接，在所述p型半導體層上形成p型電極，所述p型電極與所述p型半導體層電性連接，其中，所述p型電極、所述吸光材料及所述n型電極依次間隔設置。
如專利申請範圍第7項所述之發光二極體製作方法，其中，在形成第一凹陷部與第二凹陷部之後及在所述第二凹陷部中填充吸光材料之前，還包括步驟：在所述p型半導體層的部分表面形成一絕緣層，所述絕緣層、所述第二凹陷部及所述第一凹陷部依次間隔設置，所述p型電極對準所述絕緣層。
如專利申請範圍第8項所述之發光二極體製作方法，其中，在形成所述絕緣層之後及在所述第二凹陷部中填充吸光材料之前，還包括步驟：在所述絕緣層及所述p型半導體層上形成一層透明電流擴散層。
如專利申請範圍第7項所述之發光二極體製作方法，其中，所述吸光材料為吸光金屬或暗色光阻材料。