TWI831599B - 發光二極體結構 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種發光二極體結構，包括基板、半導體發光結構及電極。半導體發光結構位於基板上，半導體發光結構包括發光面及複數側壁，且於發光面形成表面粗化區域；電極位於發光面上。其中表面粗化區域位於電極及複數側壁之間，且發光面於表面粗化區域及複數側壁之間形成第一平坦部。
Description
本發明係關於一種發光二極體結構，尤指一種兼具抗靜電放電能力及提升發光效率效果之發光二極體結構。
近年來，發光二極體廣泛地應用在照明、醫療及3C產品上。發光二極體晶片主要以不同之半導體材料製成，藉由電流通過二種半導體材料之連接面，產生電致發光效應以將電能轉化為光能，使得發光二極體晶片不但能發出高亮度之光線，更具節能省電功效。
部分發光二極體晶片在結構設計上，會在發光區域之表面執行粗化製程，以藉由粗化後之表面達到發光效率提升之效果。目前針對前述粗化製程大多採用濕蝕刻製程，然而濕蝕刻製程並無法控制表面粗化之形狀，特別是針對靠近晶片邊緣處也會形成不規則之粗化表面，如此將會導致發光二極體晶片本身對靜電放電（electrostatic discharge，簡稱ESD）之抵抗能力呈現不穩定狀態，使得發光二極體晶片受到靜電放電影響之可能性增加。
因此，如何設計出能改善前述問題之發光二極體結構，實為一個值得研究之課題。
本發明之目的在於提供一種兼具抗靜電放電能力及提升發光效率效果之發光二極體結構。
為達上述目的，本發明之發光二極體結構包括基板、半導體發光結構及電極。半導體發光結構位於基板上，半導體發光結構包括發光面及複數側壁，且於發光面形成表面粗化區域；電極位於發光面上。其中表面粗化區域位於電極及複數側壁之間，且發光面於表面粗化區域及複數側壁之間形成第一平坦部。
在本發明之一實施例中，第一平坦部之寬度不小於1微米。
在本發明之一實施例中，表面粗化區域不高於第一平坦部。
在本發明之一實施例中，發光面於表面粗化區域及電極之間形成第二平坦部。
在本發明之一實施例中，表面粗化區域不高於第二平坦部。
在本發明之一實施例中，電極包括一焊墊部及至少一延伸部，各延伸部之一端連接焊墊部，且第二平坦部位於焊墊部及各延伸部之外周緣。
在本發明之一實施例中，發光二極體結構更包括透明導電層，透明導電層覆蓋電極之至少一部分、第二平坦部及表面粗化區域。
在本發明之一實施例中，發光二極體結構更包括透明導電層，透明導電層至少覆蓋表面粗化區域。
在本發明之一實施例中，透明導電層係以氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化銦鎵鋅所構成。
在本發明之一實施例中，各側壁為垂直於發光面之平整面。
在本發明之一實施例中，基板係採用矽基板、氮化鋁基板、藍寶石基板、銅鎢基板或鉬基板。
在本發明之一實施例中，於基板及半導體發光結構之間更包括緩衝層，且緩衝層係採用二氧化矽、氧化鋁、金、銦、錫、鉑、鋅、鈦、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化銦鎵鋅或氧化鋅製成。
據此，本發明之發光二極體結構藉由設置發光面之第一平坦部，使得表面粗化區域不會延伸至發光面與側壁接觸之邊緣部位，進而提升半導體發光結構之抗靜電放電能力且能保持發光效率。此外，藉由第一平坦部之設置也能提供對半導體發光結構之各側壁之保護，避免蝕刻製程影響各側壁之平整度。
由於各種態樣與實施例僅為例示性且非限制性，故在閱讀本說明書後，具有通常知識者在不偏離本發明之範疇下，亦可能有其他態樣與實施例。根據下述之詳細說明與申請專利範圍，將可使該等實施例之特徵及優點更加彰顯。
於本文中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個或至少一個，且單數也同時包括複數。
於本文中，用語「第一」或「第二」等類似序數詞主要是用以區分或指涉相同或類似的元件或結構，且不必然隱含此等元件或結構在空間或時間上的順序。應了解的是，在某些情形或組態下，序數詞可以交換使用而不影響本創作之實施。
於本文中，用語「包括」、「具有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性之包括物。舉例而言，含有複數要件的元件或結構不僅限於本文所列出之此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件或結構通常固有之其他要件。
以下請一併參考圖1及圖2有關本發明之發光二極體結構之第一實施例之相關圖式，其中圖2為沿圖1之線段A-A´之剖視圖。如圖1及圖2所示，本發明之發光二極體結構1包括基板10、半導體發光結構20及電極30。基板10為發光二極體結構1之基礎結構件，且基板10可採用矽（Si）基板、氮化鋁（AlN）基板、藍寶石（sapphire）基板、銅鎢（CuW）基板或鉬（Mo）基板，但本發明不以此為限。
半導體發光結構20位於基板10上，且半導體發光結構20用以產生電致發光效應而射出光線。半導體發光結構20包括發光面21及複數側壁22。發光面21為面向基板10一側之相對另一面，且發光面21之邊緣連接複數側壁22。舉例來說，發光面21約呈矩形面，而矩形面之每一側邊之邊緣各連接一側壁22。各側壁22為垂直於發光面21之平整面。
在本發明之一實施例中，半導體發光結構20更可包括第一半導體層201及第二半導體層202。第一半導體層201鄰接於基板10。在以下各實施例中，第一半導體層201係採用磷化鎵（GaP）為例加以說明，但本發明不以此為限，第一半導體層201也可採用其他半導體材料製成。第一半導體層201可藉由摻雜不同金屬而形成N型半導體或P型半導體。
第二半導體層202位於第一半導體層201上。在以下各實施例中，第二半導體層202係採用磷化銦鎵鋁（AlGaInP）為例加以說明，但本發明不以此為限，第二半導體層202也可採用其他半導體材料製成。第二半導體層202同樣可藉由摻雜不同金屬而形成N型半導體或P型半導體。其中當第一半導體層201為N型半導體時，則第二半導體層202為P型半導體；反之，當第一半導體層201為P型半導體時，則第二半導體層202為N型半導體。第一半導體層201及第二半導體層202之間（即第一半導體層201及第二半導體層202之交接面）會形成發光層203，此處發光層203係為多量子井（Multiple Quantum Well，MQW）層。
此外，於基板10及半導體發光結構20之間更可包括緩衝層40。藉由緩衝層40可處理基材10表面之應力，以利於將半導體發光結構20形成於基材10上。緩衝層40可採用二氧化矽（SiO2）、氧化鋁（Al2O3）、金（Au）、銦（In）、錫（Sn）、鉑（Pt）、鋅（Zn）、鈦（Ti）、氧化銦錫（ITO）、氧化銦鋅（IZO）、氧化銦鎵鋅（IGZO）或氧化鋅（ZnO）製成。
電極30位於半導體發光結構20之發光面21上，且電極30可連接供電源，藉由對電極30供電以產生流經發光層23之電流而發光。在本發明中，電極30至少包括焊墊部31及至少一延伸部32。各延伸部32之一端連接焊墊部31，且各延伸部32之另一端朝遠離焊墊部31之方向延伸。焊墊部31可供焊接與其他電子元件電性連接之線路，而各延伸部32可作為供電延伸路徑以增加發光面積及均勻度，但本發明不以此為限。
在本發明中，半導體發光結構20於發光面21形成表面粗化區域211及第一平坦部212。表面粗化區域211位於電極30及複數側壁22之間，且第一平坦部212位於表面粗化區域211及複數側壁22之間。也就是說，於發光面21之表面粗化區域211與發光面21之邊緣之間會隔著第一平坦部212，使得表面粗化區域211不會延伸至發光面21之邊緣處。第一平坦部212可形成環繞發光面21之邊緣處之結構。
表面粗化區域211係使用化學蝕刻液以濕蝕刻製程所形成，由於第一平坦部212之設計，使得在前述濕蝕刻製程中需要針對第一平坦部212及複數側壁22執行相應保護措施，以降低化學蝕刻液影響第一平坦部212及複數側壁22之表面平整度之可能性。從結構外觀上，也可藉由辨識發光面21上之第一平坦部212之存在與否，來判斷複數側壁22是否保持表面平整。
因應前述需求，本發明在結構設計上，第一平坦部212之寬度不小於1微米（μm）。經執行濕蝕刻製程後之表面粗化區域211不高於第一平坦部212。表面粗化區域211可形成不規則之凹凸結構。
此外，在本發明之一實施例中，半導體發光結構20於發光面21更形成第二平坦部213。第二平坦部213位於表面粗化區域211及電極30之間。舉例來說，電極30包括焊墊部31及至少一延伸部32，而第二平坦部213可位於焊墊部31及各延伸部32之外周緣。也就是說，第二平坦部213可形成環繞焊墊部31及各延伸部32之結構。經執行濕蝕刻製程後之表面粗化區域211不高於第二平坦部213。藉由第二平坦部213之設置可確保電極30與半導體發光結構20之發光面21之間具有足夠之接觸面積，以利於兩者間歐姆接觸之形成。
據此，本發明之發光二極體結構1藉由具有足夠寬度之第一平坦部212，避免發光面21之表面粗化區域211延伸至發光面21之邊緣，以消除半導體發光結構20對於抗靜電放電之不穩定因素，提升抗靜電放電之能力，同時表面粗化區域211也能提升整體發光效率。
請參考圖3有關本發明之發光二極體結構之第二實施例之剖視圖。本實施例為前述第一實施例之變化型式，如圖3所示，在本實施例中，本發明之發光二極體結構1a更包括透明導電層50。透明導電層50至少覆蓋半導體發光結構20之發光面21之表面粗化區域211。而在本發明之一實施例中，透明導電層50可覆蓋電極30之至少一部分（例如前述焊墊部之局部表面及各延伸部之整體表面）、發光面21之第二平坦部213及表面粗化區域211。透明導電層50係以氧化銦錫（ITO）、氧化銦鋅（IZO）或氧化銦鎵鋅（IGZO）所構成。藉由透明導電層50之設置，使得對電極30供電後，除了電極30本身之外，電流還可擴散至透明導電層50以進一步提升發光效率及抗靜電放電能力。其中透明導電層50未覆蓋至第一平坦部212，以確保透明導電層50不會間接或直接接觸至半導體發光結構20之各側壁22。
以上實施方式本質上僅為輔助說明，且並不欲用以限制申請標的之實施例或該等實施例的應用或用途。此外，儘管已於前述實施方式中提出至少一例示性實施例，但應瞭解本發明仍可存在大量的變化。同樣應瞭解的是，本文所述之實施例並不欲用以透過任何方式限制所請求之申請標的之範圍、用途或組態。相反的，前述實施方式將可提供本領域具有通常知識者一種簡便的指引以實施所述之一或多種實施例。再者，可對元件之功能與排列進行各種變化而不脫離申請專利範圍所界定的範疇，且申請專利範圍包含已知的均等物及在本專利申請案提出申請時的所有可預見均等物。
1、1a:發光二極體結構
10:基板
20:半導體發光結構
201:第一半導體層
202:第二半導體層
203:發光層
21:發光面
211:表面粗化區域
212:第一平坦部
213:第二平坦部
22:側壁
30:電極
31:焊墊部
32:延伸部
40:緩衝層
50:透明導電層
圖1為本發明之發光二極體結構之第一實施例之俯視圖。
圖2為本發明之發光二極體結構之第一實施例之剖視圖。
圖3為本發明之發光二極體結構之第二實施例之剖視圖。
1:發光二極體結構
10:基板
20:半導體發光結構
201:第一半導體層
202:第二半導體層
203:發光層
21:發光面
211:表面粗化區域
212:第一平坦部
213:第二平坦部
22:側壁
30:電極
40:緩衝層
Claims (12)
- 一種發光二極體結構，包括： 一基板； 一半導體發光結構，位於該基板上，該半導體發光結構包括一發光面及複數側壁，且於該發光面形成一表面粗化區域；以及 一電極，位於該發光面上； 其中該表面粗化區域位於該電極及該複數側壁之間，且該發光面於該表面粗化區域及該複數側壁之間形成一第一平坦部。
- 如請求項1所述之發光二極體結構，其中該第一平坦部之寬度不小於1微米。
- 如請求項1所述之發光二極體結構，其中該表面粗化區域不高於該第一平坦部。
- 如請求項1所述之發光二極體結構，其中該發光面於該表面粗化區域及該電極之間形成一第二平坦部。
- 如請求項4所述之發光二極體結構，其中該表面粗化區域不高於該第二平坦部。
- 如請求項4所述之發光二極體結構，其中該電極包括一焊墊部及至少一延伸部，各該延伸部之一端連接該焊墊部，且該第二平坦部位於該焊墊部及各該延伸部之外周緣。
- 如請求項4所述之發光二極體結構，更包括一透明導電層，該透明導電層覆蓋該電極之至少一部分、該第二平坦部及該表面粗化區域。
- 如請求項1所述之發光二極體結構，更包括一透明導電層，該透明導電層至少覆蓋該表面粗化區域。
- 如請求項7或8所述之發光二極體結構，其中該透明導電層係以氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化銦鎵鋅所構成。
- 如請求項1所述之發光二極體結構，其中各該側壁為垂直於該發光面之一平整面。
- 如請求項1所述之發光二極體結構，其中該基板係採用矽基板、氮化鋁基板、藍寶石基板、銅鎢基板或鉬基板。
- 如請求項1所述之發光二極體結構，其中於該基板及該半導體發光結構之間更包括一緩衝層，且該緩衝層係採用二氧化矽、氧化鋁、金、銦、錫、鉑、鋅、鈦、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化銦鎵鋅或氧化鋅製成。
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