专利名称：具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构的制作方法
技术领域：
本创作是有关于一种发光二极体，其尤指一种多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，藉此以提升其光取出效率。
背景技术：
按，III-V族氮化物发光二极体系列自1995年发表以来，制造良率以及效益随着近年的技术不断地改善，并且发展了发光二极体在可见光频谱上缺少三原色中的蓝色，更进而衍生混色白光发光二极体，其中蓝光发光二极体更是现今白光发光二极体中不可或缺的重要元件，不论是蓝光加黄光的拟似白光，或是以红光加绿光及蓝光所混合而成的白光，都是III-V族氮化物发光二极体的重要应用。
请参阅图1A以及图1B所示，一般发光二极体晶片包含一蓝宝石基板11’、N型氮化镓层12’、氮化铟镓多重量子井13’、P型氮化镓层14’、N型电极15’以及P型电极16’，再封装一封装层17’，当光由氮化铟镓多重量子井13’发射出时，光并无一定方向传播，发光方向为四面八方，故只有一部分经由上方射出，即一般正面取光结构造成发光取出效率低，所以习知发光二极体约只能从表面发出不到一半的光，其中还有一部份会受到P型电极的不透光或吸收而损失，且，由于目前白光是由蓝、绿、红光发光层所组合，或者掺杂萤光粉以达白光的发光，然，目前只有单一封装层封装白光发光二极体，由于蓝、绿、红光对于不同折射率的封装层其穿透率不同，习知技术因为使用单一封装层因此降低蓝、绿、红光的混光强度。
再者，TW专利证号229954，专利名称具有多层膜光反射层的III-V族氮化物发光二极体覆晶结构及其制造方法，申请日期中华民国93年06月29日，其所揭示的一种具有多层膜光反射层的III-V族氮化物发光二极体覆晶结构，其是利用一多层膜光反射层，以两种不同折射率系数的材质连续交错沉积及被覆在该N型氮化镓下包覆层和该透明导电膜的上方，与该P型电极的一部分接触，并与该N型电极和该N型欧姆接触层的一部分接触。其将多层膜光反射层应用于覆晶结构，且为反射光线所用。
故，一种发光二极体当其混合R、G、B三原色发出白光时，由于三种波长的光线相对于封装层的穿透率也不同，所以当发光二极体发光复数种光线时，如何增加光的取出效率实为一重大课题。
创作内容本创作的主要目的，在于提供一种具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，其利用至少一第一透明被覆层与至少一第二透明被覆层，且该第一透明被覆层具有低折射率，该第二透明被覆层具有高折射率，以增加发光二极体的光取出效率。
本创作的次要目的，在于提供一种具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，利用至少一第一透明被覆层与至少一第二透明被覆层，可使发光二极体的光线完全透射，并可微调光色。
本创作的又一目的，在于提供一种具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，至少一第一透明被覆层与至少一第二透明被覆层其是交互沉积在发光二极体晶片的外侧，其所构成的表面平整，并具有良好的耐环境稳定性，不易受大气中的水与氧的影响。
本创作的再一目的，在于提供一种具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，第一透明被覆层与至少一第二透明被覆层其是交互沉积在发光二极体晶片的外侧，层与层之间以及第一透明被覆层分别与基板与电极的附着力强，不会产生脱离的现象。
图1A其为习知技术的发光二极体晶片的结构示意图；图1B其为习知技术的发光二极体封装的结构示意图；图1C其为习知技术的发光二极体R、G、B光线的穿透率的曲先图；图2其为本创作的一较佳实施例的第一透明被覆层与第二透明被覆层与发光二极体晶片结合的结构示意图；图3其为本创作的另一较佳实施例的第一透明被覆层与第二透明被覆层与发光二极体晶片结合的结构示意图；
图3A其为本创作的另一较佳实施例的第一透明被覆层与第二透明被覆层与发光二极体晶片结合的结构示意图；图3B其为本创作的另一较佳实施例的第一透明被覆层与第二透明被覆层与发光二极体晶片结合的结构示意图；图4其为本创作的一较佳实施例的蓝光于第一透明被覆层与第二透明被覆层交互沉积五层的穿透率的曲线图；图5其为本创作的一较佳实施例的绿光于第一透明被覆层与第二透明被覆层交互沉积五层的穿透率的曲线图；图6其为本创作的一较佳实施例的红光于第一透明被覆层与第二透明被覆层交互沉积五层的穿透率的曲线图。
图号说明11’蓝宝石基板12’N型氮化镓层13’氮化铟镓多重量子井14’P型氮化镓层15’N型电极16’P型电极17’封装层10发光二极体晶片 11基板 12第一半导体层13复数层活性层 14第二半导体层 15透明导电层16第一电极 17第二电极 20第一透明被覆层30第二透明被覆层 40封装体 50萤光粉实施方式兹为使贵审查员对本创作的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后习知技术是利用一透明薄膜以作为封装发光二极体晶片之用，惟，当发光二极体发出具有两种以上的波长光线时，由于单一层的透明薄膜对于不同波长的穿透不尽相同，所以产生当其具有可发射出复数波长的发光二极体晶片时，无法得到较佳的发光强度，故本创作是提供一种发光二极体结构以提升其光取出效率，其是利用不同折射率的材料交互堆叠而成，例如AlN(n＝1.9-2.2)、Al2O3(n＝1.63)、BaF2(n＝1.48)、BeO(n＝1.82)、CeO2(n＝2.0-2.4)、In2O3(n＝2.0)、TiO2(n＝2.2-2.5)、ZnO(n＝2)、ZrO2(n＝2.05)、ZnO(n＝2)、SnO2(n＝2.0)、SrF2(n＝1.44)。
请参阅图2，其为本创作的一较佳实施例的结构示意图；如图所示，本创作是揭示一种具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，其包含一发光二极体晶片10、至少一第一透明被覆层20以及至少一第二透明被覆层30；本创作可应用于横式电极或是垂直电极式的发光二极体结构，本实施例是以横式电极作一说明。
其中，该发光二极体晶片10包含一基板11、一第一半导体层12、复数层活性层13、一第二半导体层14、一透明导电层15、一第一电极16以及一第二电极17；其中该透明导电层为一氧化铟锡(ITO)，该第一半导体层可为N型半导体层，该第二半导体层可为P型半导体层。
该第一半导体层12设置于该基板11之上，该活性层13设置于该第一半导体层12之上，该第二半导体层14设置于该活性层13之上，该透明导电层15设置于部分该第二半导体层14之上，该第一电极16设置于该第一半导体层12之上，该第二电极17设置于部分第二半导体层14与部份该透明导电层15之上。
再者，于该发光二极体晶片10的外侧包覆至少一第一透明被覆层20，且至少一第二透明被覆层30包覆于该第一透明被覆层20之上，其中该第一电极16与第二电极17并未受到包覆，以作为电性连接；其中该第一透明被覆层20为一低折率的非晶氮化硅，该第二透明被覆层30为一高折率的非晶氧化硅，且透过CVD制程将第一透明被覆层20与第二透明被覆层30交互沉积于该发光二极体晶片10的外侧。
又，请参阅图3，其为本创作的另一较佳实施例的结构示意图；如图所示，于该发光二极体晶片的外侧可先利用一封装体40与以封装，此时该封装体40与至少一第一透明被覆层的材质相同，并将至少一第二透明被覆层30包覆于该封装体40之上；再者，请参阅图3A，该发光二极体晶片10为发射出单一波长光线时，在于其外侧包覆该封装体40，并于该封装体40掺杂至少一萤光粉，使发光二极体可以发射出二种以上波长的光线，此时再包覆该第一透明被覆层与该第二透明被覆层。
又，请参阅图3B，当活性层为发出单一或双波长光线时，可于该第一透明被覆层或第二透明被覆层中或两者掺杂至少一萤光粉50。
以下以一实验作一说明将一发光二极体晶片以三层低折射率的第一透明被覆层与二层高折射率的第二透明被覆层进行包覆时，其相对于蓝光的相关条件如下表所示(Reference Wavelength460nm，总厚度为283.14nm)
将一发光二极体晶片以三层低折射率的第一透明被覆层与二层高折射率的第二透明被覆层进行包覆时，其相对于绿光的相关条件如下表所示(Reference Wavelength520nm，总厚度为323.86nm)
将一发光二极体晶片以三层低折射率的第一透明被覆层与二层高折射率的第二透明被覆层进行包覆时，其相对于红光的相关条件如下表所示(Reference Wavelength640nm，总厚度为404.07nm)
请参阅图4、图5、图6所示，其为蓝、绿、红光对于三层低折率的第一透明被覆层与二层高折率的第二透明被覆层的穿透率的曲线图，由曲线图可知本创作所揭示的结构可提高不同波长的穿透率。
以上所述，仅为本创作的较佳实施例而已，并非用来限定本创作实施的范围，凡依本创作申请专利范围所述的形状、构造、特征及原理的等变化与修饰，均应包含于本创作的申请专利范围内。
权利要求1.一种具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，其特征在于，其主要结构包括一发光二极体晶片，其结构包含有一基板；一第一半导体层，其设置于该基板之上；一活性层，其设置于该第一半导体层之上；一第二半导体层，其设置于该复数个活性层之上；一透明导电层，其设置部分于该第二半导体层之上；一第一电极，其设置于该第一半导体层之上；一第二电极，其设置部分于该第二半导体层之上与部分于该透明导电层之上；至少一第一透明被覆层，其包覆于该发光二极体晶片的外侧，且其具有低折射率；至少一第二透明被覆层，其包覆于该第一透明被覆层的外侧，且其具有高折射率。
2.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该至少一第一透明被覆层为低折射率的非晶氮化硅。
3.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该至少一第二透明被覆层为高折射率的非晶氧化硅。
4.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该活性层可发出蓝光或绿光或红光或上述的任意组合的波长光线。
5.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该活性层为多重量子井MQW的半导体层。
6.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该至少一第二透明被覆层的厚度小于该至少一第一透明被覆层的厚度。
7.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该透明导电层为氧化铟锡ITO。
8.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该第一半导体层为一N型半导体层。
9.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该第二半导体层为一P型半导体层。
10.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，该活性层可发射出单一波长的光线。
11.如权利要求1所述的发光二极体结构，其特征在于，更进一步包含一封装体，该封装体用于包覆该发光二极体晶片。
12.如权利要求11所述的发光二极体结构，其特征在于，该封装体包含至少一萤光粉。
13.如权利要求11所述的发光二极体结构，其特征在于，该封装体的外侧包覆该第一透明被覆层与该第二透明被覆层。
14.一种具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，其特征在于，其主要结构包括一发光二极体晶片，其可发出复数个波长光线；至少一第一透明被覆层，其包覆于该发光二极体晶片的外侧，且其具有低折射率；至少一第二透明被覆层，其包覆于该第一透明被覆层的外侧，且其具有高折射率。
15.如权利要求14所述的发光二极体结构，其特征在于，该至少一第一透明被覆层为低折射率的非晶氮化硅。
16.如权利要求14所述的发光二极体结构，其特征在于，该至少一第二透明被覆层为高折射率的非晶氧化硅。
17.如权利要求14所述的发光二极体结构，其特征在于，该活性层可发出蓝光或绿光或红光或上述的任意组合。
18.如权利要求14所述的发光二极体结构，其特征在于，该活性层为多重量子井MQW的半导体层。
19.如权利要求14所述的发光二极体结构，其特征在于，该至少一第二透明被覆层的厚度小于该至少一第一透明被覆层的厚度。
20.如权利要求14所述的发光二极体结构，其特征在于，该透明导电层为氧化铟锡ITO。
21.如权利要求14所述的发光二极体结构，其特征在于，该第一半导体层为一N型半导体层。
22.如权利要求14所述的发光二极体结构，其特征在于，该第二半导体层为一P型半导体层。
专利摘要本创作是有关于一种具有多层膜穿透窗被覆层的发光二极体结构，其揭示至少一第一透明被覆层与至少一第二透明被覆层包覆于一发光二极体晶片的外侧，由于该发光二极体晶片可发出二种以上波长的光线，以提升不同波长光线的穿透率，藉此以增加发光二极体的光取出率，再者，该第一透明被覆层与该第二透明被覆层是透过交互沉积于该发光二极体晶片的外侧，表面平整、层与层以及层与发光二极体晶片的接触部分附着力强。
文档编号H01L33/00GK2845178SQ200520103299
公开日2006年12月6日 申请日期2005年8月8日 优先权日2005年8月8日
发明者武良文, 蔡亚萍, 简奉任 申请人:璨圆光电股份有限公司