发光二极管装置的制作方法

专利名称：发光二极管装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管(LED)装置，特别是涉及一种可提高光取出 效率，亦可藉由透光层控制电流分散达到电流分布最佳化结果，另还可避 免注入电流流经金属电极下方活性层进一步提高发光效能的发光二极管装 置。
背景技术：
请参阅图1所示，是一般现有的发光二极管的剖面示意图。在一般发光 二极管100中，基板102的表面上依序堆叠有缓冲层104、未掺杂氮化镓层 106、第一导电型氮化镓层108、活性层110、第二导电型氮化镓层112、以 及透光导电氧化物薄膜116,其中，透光导电氧化物薄膜116、第二导电型氮 化镓层112及活性层110的堆叠结构的一部分遭蚀刻移除，而暴露出此堆 叠结构遭移除部分下方的第一导电型氮化镓层108，如图l所示的结构。然 后，第一导电型接触电极118与第二导电型接触电极120分别设置在第一导 电型氮化镓层108的暴露部分的一部分与部分的透光导电氧化物薄膜116 上。
在此发光二极管100的结构中，第二导电型氮化镓层112上所设置的 单层透光导电氧化物薄膜116具有高穿透率低阻值的优点，且透光导电氧 化物薄膜116常用的材料例如为氧化铟锡(ITO)与氧化锌(ZnO)等。然而使 用单层透光导电氧化物薄膜无法解决材料间折射系数差异造成光被局限的 效应，亦无法避免电流直接由金属电极注入电极下方活性层，造成光被电 极吸收的的效果。
在发光二极管的发展趋势中，高发光效率的发光二极管一直是人们追 求的方向。然而，在发光二极管的结构中，受到材料层本身对光的吸收、不 同材料层界面之间的光反射效应、以及材料层界面之间光的全反射临界角 损失等现象的影响，而导致发光二极管的发光效率大幅下降。因此，在追求 高发光效率的发光二极管的趋势下，此一传统发光二极管结构的光取出效 率尚有相当大的改善空间。
由此可见，上述现有的发光二极管在结构与使用上，显然仍存在有不 便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商 莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完 成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急
8欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的发光二极管装置，实属当前 重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的发光二极管存在的缺陷，本发明人基于从事此类产 品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加 以研究创新，以期创设一种新型结构的发光二极管装置，能够改进一般现 有的发光二极管，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复 试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容
本发明的目的在于，克服现有的发光二极管存在的缺陷，而提供一种 新型结构的发光二极管装置，所要解决的技术问题是使其利用折射系数渐 变式的多层透光氮氧化物结构来取代传统的单层透光导电氧化物薄膜，如 此一来，可以降低不同材料界面间的光反射效应以及不同材料界面间光的
全反射临界角损失等现象，而可增加发光二极管装置的光取出效率；另外亦 可藉由这些透光层控制电流分散，达到电流分布最佳化的结果，非常适于 实用。
本发明的另一目的在于，提供一种发光二极管装置，所要解决的技术 问题是使其折射系数渐变式的多层透光结构中的较高阻值氮化物层设有至 少一接触洞，因此不仅可降低氮化物层对发光二极管装置的电特性影响，更 可适当调整金属电极下氮化物层的阻抗大小及布局来达到电流阻障 (Current Blocking)的效果，如此可以避免注入电流流经金属电极下方活 性层，进一步提高发光二极管装置的发光效能，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是釆用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的一种发光二极管装置，其至少包括 一基板，其中该基板的 一表面上设有依序堆叠的 一緩冲层以及一未掺杂氮化铟铝镓层； 一第 一导 电型氮化铟铝镓层，设于该未掺杂氮化铟铝镓层上； 一活性层，设于该第 一导电型氮化铟铝镓层的一表面的一部分上，并暴露出该第 一导电型氮化 铟铝镓层的该表面的另一部分； 一第二导电型氮化铟铝镓层，设于该活性 层上； 一透光氮氧化物结构，具有相对的一第一表面与一第二表面，且该 第一表面接合于该第二导电型氮化铟铝镓层的一表面上，其中该透光氮氧 化物结构为一折射系数渐变式结构，且该透光氮氧化物结构的折射系数从 该第一表面朝该第二表面的方向递减； 一第一导电型接触电极，设于该第 一导电型氮化铟铝镓层的暴露部分的一部分上；以及一第二导电型接触电 极，设于该透光氮氧化物结构的该第二表面的一部分上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透
9光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜是由具不同折射系数的不同材料所组 成。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜是由具不同折射系数的相同材料所组 成。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜的折射系数小于第二导电型接触层。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，该些透光薄膜包括至少一氮化物薄膜以及复数个氧化 物薄膜。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜的材料是选自于由氮 化硅与氮化钛所组成的一族群，并且该些氧化物薄膜的材料是选自于由掺 杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧 化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、以及掺氧 化钇的氧化锌镓所组成的 一族群。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜叠设在该第二导电型 氮化铟铝镓层的该表面上，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该 第二导电型氮化铟铝镓层的该表面的一部分。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜夹设在该些氧化物薄 膜中之一者与另 一者之间，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该 些氧化物薄膜中位于该氮化物薄膜下方的该者的 一部分。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠 在该第二导电型氮化铟铝镓层的该表面上的一氮化硅薄膜、 一掺杂铟的氧 化锌薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠 在该第二导电型氮化铟铝镓层的该表面上的 一掺杂铟的氧化锌薄膜、 一 氮 化硅薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依
据本发明提出的一种发光二极管装置，至少包括 一基板，具有相对的一第 一表面以及一第二表面，其中该基板的该第一表面上设有依序堆叠的一緩 沖层以及一分散式布拉格反射结构； 一第一导电型磷化铟铝镓层，设于该分 散式布拉格反射结构上； 一活性层，设于该第一导电型磷化铟铝镓层上；一 第二导电型磷化铟铝镓层，设于该活性层上； 一光取出层，设于该第二导 电型磷化铟铝镓层上，且是由磷化铟铝镓所组成； 一透光氮氧化物结构，具 有相对的一第一表面与一第二表面，且该透光氮氧化物结构的该第一表面 面对并接合于该光取出层的一表面上，其中该透光氮氧化物结构是一折射系数渐变式结构，且该透光氮氧化物结构的折射系数从该第 一表面朝该第
二表面的方向递减； 一第一导电型接触电极，设于该基板的该第二表面；以 及一第二导电型接触电极，设于该透光氮氧化物结构的该第二表面的一部分上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透
光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜是由具不同折射系数的不同材料所组成。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜是由具不同折射系数的相同材料所组 成。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜的折射系数小于光取出层。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，该些透光薄膜包括至少一氮化物薄膜以及复数个氧化 物薄膜。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜的材料是选自于由氮 化硅与氮化钛所组成的一族群，并且该些氧化物薄膜的材料是选自于由掺 杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟4家、氧化铟铈、氧化 锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、以及掺氧化 钇的氧化锌镓所组成的 一族群。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜叠设在该光取出层的 该表面上，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该光取出层的该表 面的一部分。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜夹设在该些氧化物薄 膜中之一者与另 一者之间，且该氮化物薄膜设有至少一接触孔而暴露出该 些氧化物薄膜中位于该氮化物薄膜下方的该者的 一部分。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠 在该光取出层的该表面上的 一 氮化硅薄膜、 一掺杂铟的氧化锌薄膜以及一 氧化铟锡薄膜所构成。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠 在该光取出层的该表面上的一掺杂铟的氧化锌薄膜、 一氮化硅薄膜以及一 氧化铟锡薄膜所构成。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本 发明提出的一种发光二极管装置，其至少包括 一基板，具有相对的一第 一表面以及一第二表面； 一黏结层，设于该基板的该第一表面上； 一反射
ii层，设于该粘结层上； 一欧姆接触层，设于该反射层上； 一第二导电型半导 体层，设于该欧姆接触层上； 一活性层，设于该第二导电型半导体层上；一第 一导电型半导体层，设于该活性层上； 一透光氮氧化物结构，具有相对的 一第一表面与一第二表面，且该透光氮氧化物结构的该第一表面面对并接 合于该第一导电型半导体层的一表面上，其中该透光氮氧化物结构是一折 射系数渐变式结构，且该透光氮氧化物结构的折射系数从该第一表面朝该 第二表面的方向递减； 一第一导电型接触电极，设于该透光氮氧化物结构的 该第二表面的一部分上；以及一第二导电型接触电极，设于该基板的该第
二表面0
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的发光二极管装置，其中所述的基板是一键合基板，且该基板的材 料为金属、陶瓷、砷化镓、碳化硅、氮化铝、氧化锌、或硅，该粘结层的 材料为金属或高分子聚合材料。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜具不同折射系数。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜的折射系数小于第一导电型半导体层。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，该些透光薄膜包括至少一氮化物薄膜以及复数个氧化 物薄膜。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜的材料是选自于由氮 化硅与氮化钛所组成的一族群，并且该些氧化物薄膜的材料是选自于由掺 杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟^^家、氧化铟铈、氧化 锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、以及掺氧化 钇的氧化锌镓所组成的 一族群。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜叠设在该第一导电型 半导体层的该表面上，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该第一 导电型半导体层的该表面的一部分。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜夹设在该些氧化物薄 膜中之一者与另 一者之间，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该 些氧化物薄膜中位于该氮化物薄膜下方的该者的一部分。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠 在该第一导电型半导体层的该表面上的一氮化硅薄膜、 一掺杂铟的氧化锌 薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠 在该第 一导电型半导体层的该表面上的 一掺杂铟的氧化锌薄膜、 一氮化硅薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依
据本发明提出的一种发光二极管装置，其至少包括 一基板； 一粘结层，设 于该基板的一表面上； 一欧姆接触层，设于该粘结层上； 一第二导电型半 导体层，设于该欧姆接触层上； 一活性层，设于该第二导电型半导体层的 一表面的一部分上，并且暴露出该第二导电型半导体层的该表面的另一部 分;一第一导电型半导体层，设于该活性层上； 一透光氮氧化物结构，具有 相对的一第一表面与一第二表面，且该透光氮氧化物结构的该第一表面面 对并接合于该第一导电型半导体层的一表面上，其中该透光氮氧化物结构 是一折射系数渐变式结构，且该透光氮氧化物结构的折射系数从该第一表 面朝该第二表面的方向递减； 一第一导电型接触电极，设于该透光氮氧化物
结构的该第二表面的一部分上；以及一第二导电型接触电极，设于该第二导 电型半导体层的该表面的该暴露部分的 一部分上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的发光二极管装置，其中所述的基板是一键合基板，并且该基板的 材料为氧化铝、砷化镓、氮化铝、氧化锌、玻璃或硅，该粘结层的材料为 金属或高分子聚合材料。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜具有不同折射系数。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜的折射系数小于第一导电型半导体层。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，该些透光薄膜包括至少一氮化物薄膜以及复数个氧化 物薄膜。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜的材料是选自于由氮 化硅与氮化钛所组成的一族群，并且该些氧化物薄膜的材料是选自于由掺 杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟4家、氧化铟铈、氧化 锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、以及掺氧化 钇的氧化锌镓所组成的 一族群。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜叠设在该第一导电型 半导体层的该表面上，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该第一 导电型半导体层的该表面的一部分。
前述的发光二极管装置，其中所述的氮化物薄膜夹设在该些氧化物薄 膜中之一者与另 一者之间，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该 些氧化物薄膜中位于该氮化物薄膜下方的该者的 一部分。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该第 一导电型半导体层的该表面上的 一氮化硅层、 一掺杂铟的氧化锌层 以及氧化铟锡所构成。
前述的发光二极管装置，其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠 在该第 一导电型半导体层的该表面上的 一掺杂铟的氧化锌层、 一氮化硅层 以及氧化铟锡所构成。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案
可知，本发明的主要技术内容如下
根据本发明的上述目的，提出一种发光二极管装置，至少包括 一基 板，其中基板一表面上设有依序堆叠的一缓沖层以及一未掺杂氮化铟铝镓 (InAlGaN)层； 一第一导电型氮化铟铝镓层设于未掺杂氮化铟铝镓层上；一 活性层设于第一导电型氮化铟铝镓层的一表面的一部分上，并暴露出第一 导电型氮化铟铝镓层的此表面的另 一部分； 一第二导电型氮化铟铝镓层设 于活性层上； 一透光氮氧化物结构具有相对的一第一表面与一第二表面，且 此透光氮氧化物结构的第一表面面对并接合于一第二导电型氮化铟铝镓层 的一表面上，其中透光氮氧化物结构是一折射系数渐变式结构，且透光氮 氧化物结构的折射系数从第一表面朝第二表面的方向递减； 一第一导电型 接触电极设于第一导电型氮化铟铝镓层的表面的暴露部分的一部分上；以 及一第二导电型接触电极设于透光氮氧化物结构的第二表面的一部分上。
依照本发明一较佳实施例，上述透光氮氧化物结构是由复数个透光薄 膜所堆叠而成，且这些透光薄膜是由具不同折射系数的不同材料或具有不 同折射系数的相同材料所组成。
根据本发明的目的，另提出一种发光二极管装置，至少包括 一基板，具 有相对的第一表面以及第二表面，其中基板的第一表面上设有依序堆叠的 一緩冲层以及一分散式布拉格反射(Distributed Bragg Reflector; DBR) 结构； 一第一导电型磷化铟铝镓层设于分散式布拉格反射结构上； 一活性 层设于第一导电型磷化铟铝镓层上； 一第二导电型磷化铟铝镓层设于活性 层上； 一光取出层设于第二导电型磷化铟铝镓层上，且是由磷化铟铝镓所 组成； 一透光氮氧化物结构具有相对的第一表面与第二表面，且透光氮氧化 物结构的第一表面面对并接合于光取出层的一表面上，其中透光氮氧化物 结构是一折射系数渐变式结构，且透光氮氧化物结构的折射系数从第一表 面朝第二表面的方向递减； 一第一导电型接触电极设于基板的第二表面；以 及一第二导电型接触电极设于透光氮氧化物结构的第二表面的一部分上。
依照本发明一较佳实施例，上述的透光氮氧化物结构是由复数个透光 薄膜所堆叠而成，且这些透光薄膜包括至少一氮化物薄膜以及复数个氧化 物薄膜。
根据本发明的另 一 目的，还提出 一种发光二极管装置，至少包括 一基
14板具有相对的第一表面以及第二表面； 一粘结层设于基板的第一表面上；一 反射层设于粘结层上； 一欧姆接触层设于反射层上； 一第二导电型半导体 层设于欧姆接触层上； 一活性层设于第二导电型半导体层上； 一第一导电 型半导体层设于活性层上； 一透光氮氧化物结构具有相对的第一表面与第 二表面，且透光氮氧化物结构的第一表面面对并接合于第一导电型半导体 层的一表面上，其中此透光氮氧化物结构是一折射系^t渐变式结构，且透光 氮氧化物结构的折射系数从第一表面朝第二表面的方向递减； 一第一导电 型接触电极设于透光氮氧化物结构的第二表面的一部分上；以及一第二导 电型接触电极设于基板的第二表面。
依照本发明一较佳实施例，上述的基板是一键合基板，且此基板的材 料可为金属、陶瓷、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氮化铝(A1N)、氧化锌 (Zn0)、或硅(Si)。
根据本发明的又一目的，再提出一种发光二极管装置，至少包括 一基 板；一粘结层设于基板的一表面上； 一欧姆接触层设于粘结层上； 一第二导 电型半导体层设于欧姆接触层上； 一活性层设于第二导电型半导体层的一
表面的一部分上，并暴露出第二导电型半导体层的此表面的另 一部分； 一第 一导电型半导体层设于活性层上； 一透光氮氧化物结构具有相对的第一表 面与第二表面，且透光氮氧化物结构的第一表面面对并接合于第一导电型
半导体层的 一表面上，其中透光氮氧化物结构是一折射系数渐变式结构，且 此透光氮氧化物结构的折射系数从第一表面朝第二表面的方向递减； 一第 一导电型接触电极设于透光氮氧化物结构的第二表面的一部分上；以及一 第二导电型接触电极设于第二导电型半导体层的表面的暴露部分的一部分 上。
依照本发明的一较佳实施例，上述的透光氮氧化物结构是由复数个透 光薄膜所堆叠而成，并且这些透光薄膜包括至少一氮化物薄膜以及复数个 氧化物薄膜。在一些实施例中，此氮化物薄膜的材料可以为氮化硅或氮化 钛，并且前述的氧化物薄膜的材料可以为掺杂铟的氧化锌(IZ0)、 氧化铟 锡、氧化铟(InA)、氧化锡(SnO)、氧化铟镓(IG0)、氧化铟铈(IC0)、氧化 锌铝(AZ0)、氧化锌(Zn0)、氧化钛铟(ITiO)、氧化锌镓(GZ0)、掺氧化钇(Y203) 的氧化锌铝(AZ0Y)、或掺氧化钇的氧化锌镓(GZ0Y)。
借由上述技术方案，本发明发光二极管装置至少具有下列优点及有益 效果
1、本发明的发光二极管装置，利用折射系数渐变式的多层透光氮氧化 物结构来取代传统的单层透光导电氧化物薄膜，而可以降低不同材料界面 间的光反射效应以及不同材料界面间光的全反射临界角损失等现象，进而 能够增加发光二极管装置的光取出效率，非常适于实用。
152、 另外，本发明亦可藉由这些透光层控制电流分散，能够达到电流分布 最佳化的结果。
3、 本发明藉由其折射系数渐变式的多层透光结构中的较高阻值氮化物 层设有至少一接触洞，因此不仅可以降低氮化物层对发光二极管装置的电 特性影响，更可适当调整金属电极下氮化物层的阻抗大小及布局来达到电 流阻障(Current Blocking)的效果，如此可以有效的避免注入电流流经金 属电极下方活性层，进一步提高了发光二极管装置的发光效能，从而更加 适于实用。
综上所述，本发明是有关一种发光二极管装置，至少包括依序堆叠在 基板上的緩沖层、未掺杂氮化铟铝镓(InAlGaN)层、第一导电型氮化铟铝镓 层、活性层、第二导电型氮化铟铝镓层、以及透光氮氧化物结构。透光氮 氧化物结构具有相对的第一表面与第二表面，且透光氮氧化物结构的第一 表面面对并接合于第二导电型氮化铟铝镓层的表面上，其中透光氮氧化物 结构是一折射系数渐变式结构，且透光氮氧化物结构的折射系数从第一表 面朝第二表面的方向递减。本发明可有效的提高发光二极管装置的光取出
效率。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上 皆有较大改进，在技术上有显著的进步，且较现有的发光二极管具有增进的 突出多项功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细说明如下。


图l是一般现有的发光二极管的剖面示意图。
图2A是依照本发明一较佳实施例的一种透光氮氧化物结构的剖面示意图。
图2B是依照本发明另 一较佳实施例的一种透光氮氧化物结构的剖面示 意图。
图3是依照本发明第一较佳实施例的一种发光二极管装置的剖面示意图。
图4是依照本发明第二较佳实施例的一种发光二极管装置的剖面示意图。
图5是依照本发明第三较佳实施例的一种发光二极管装置的剖面示意图。
图6是依照本发明第四较佳实施例的一种发光二极管装置的剖面示意100发光二极管102基板
104緩沖层106未掺杂氮化镓层
108第一导电型氮化镓层110活性层
112第二导电型氮化镓层116透光导电氧化物薄膜
118第一导电型接触电极120第二导电型接触电极
200a:透光氮氧化物结构200b:透光氮氧化物结构202透光薄膜204:透光薄膜
206透光薄膜208:透光薄膜
210透光薄膜212:透光薄膜
214:接触洞216:接触洞
300:发光二极管装置302:基板
304:緩冲层306:未掺杂氮化铟铝镓层
308:第一导电型氮化铟铝镓层310:活性层
312:第二导电型氮化铟铝镓层316:透光薄膜
318:透光薄膜320:透光薄膜
322:透光氮氧化物结构324:表面部分
326:第一导电型接触电极328:第二导电型接触电极
330.表面332:表面
334表面336接触洞
400发光二极管装置402基板
404表面406表面
408緩冲层410分散式布拉格反射结构
412第一导电型磷化铟铝镓层414活性层
416第二导电型磷化铟铝镓层418光取出层
422透光薄膜424透光薄膜
426透光薄膜428透光氮氧化物结构
430.第二导电型接触电极432.第一导电型接触电极
434:表面436:表面
438:表面440:接触洞500:发光二极管装置502:基板
504:表面506:表面
508:粘结层510:反射层
512:欧姆接触层514:第二导电型半导体层
516:活性层518:第一导电型半导体层
522:透光薄膜524:透光薄膜
17526:透光薄膜528:透光氮氧化物结构
5 30:第一导电型接触电极532:第二导电型接触电极
534:表面536:表面
538:表面540:接触洞
600:发光二极管装置602:基板
604:粘结层606:欧姆接触层
608:第二导电型半导体层610:活性层
612:第一导电型半导体层616:透光薄膜
618:透光薄膜620:透光薄膜
622:透光氮氧化物结构624:表面部分
626:第二导电型接触电极628:第一导电型接触电极
630:表面632:表面
634:表面636:接触洞
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的发光二极管装置其具 体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图 式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当
;了解，'然而所附图式仅是提:参考与说明之用，并非用来对本发明加以 限制。
本发明揭露一种发光二极管装置。为了使本发明的叙述更加详尽与完
备，可参阅下列描述并配合图2A至图6的图式。
本发明的示范实施例主要是以折射系数渐变式的透光氮氧化物结构来 取代现有传统的单一透光导电氧化层。在实施例中，透光氮氧化物结构是 由数层透光薄膜所堆叠而成，较佳的是例如由三层以上的透光薄膜所叠设 而成，其中这些透光薄膜中可有一些导电薄膜而另一些为不导电薄膜，且这 些透光薄膜较佳是具有不同折射率。举例而言，请参阅图2A所示，是依照 本发明一较佳实施例的一种透光氮氧化物结构的剖面示意图。在此示范实 施例中，折射系数渐变式的透光氮氧化物结构200a，主要包括依序堆叠的 透光薄膜202、 204及206，其中
该透光薄膜202,其折射系数大于透光薄膜204的折射系数； 该透光薄膜204，其折射系数大于透光薄膜206的折射系数。 该透光薄膜202、 204与206，是由具有不同折射系数的相同材料或不
18同材料所组成。透光薄膜202、 204与206可利用例如蒸镀、溅镀或化学气 相沉积方式来加以制作。透光薄膜202、 204与206是由具有不同折射系数 的相同材料所构成时，可藉由改变蒸镀参数，例如气体流量、制程温度、压 力与薄膜厚度等，来调整透光薄膜202、 204与206各层的折射系数。在一 实施例中，透光薄膜202可为氮化物薄膜，例如氮化硅(SiN)及其相关材料 与氮化钛(TiN)及其相关材料等，而透光薄膜204与206则可以为氧化物薄 膜，例如掺杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟 铈、氧化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、掺 氧化钇的氧化锌镓及上述材料的相关材料等。
当透光薄膜202是由高阻值的氮化物薄膜所构成，而透光薄膜204与 透光薄膜206是由可导电的氧化物薄膜所构成时，可以利用例如蚀刻方式 图案化透光薄膜202，藉以使透光薄膜202中设有贯穿透光薄膜202的至少 一接触洞214。因此，叠设在透光薄膜202上的透光薄膜204亦填充于透光 薄膜202的接触洞214中，以使透光氮氧化物结构200a在纵向上呈现可电 性导通的状态。另外，藉由部分高阻值的透光薄膜202更可提供电流阻障 的效果，可以-使电流更为分散地通过透光氮氧化物结构200a。
请参阅图2B所示，是依照本发明另一较佳实施例的一种透光氮氧化物 结构的剖面示意图。在此示范实施例中，折射系数渐变式的透光氮氧化物 结构200b,则主要包括依序堆叠的透光薄膜208、 210及212,其中 该透光薄膜208，其折射系数大于透光薄膜210的折射系数； 该透光薄膜210,其折射系数大于透光薄膜212的折射系数。 该透光薄膜208、 210与212，是由具有不同折射系数的相同材料或不 同材料所组成。可以利用例如蒸镀、溅镀或化学气相沉积方式来制作透光 薄膜208、 210及212。同样地，透光薄膜208、 210及212是由具有不同折 射系数的相同材料所构成时，可藉由改变蒸镀参数，例如气体流量、制程 温度、压力与薄膜厚度等，来调整透光薄膜208、 210及212各层的折射系 数。在一实施例中，透光薄膜210可以为氮化物薄膜，例如氮化硅及其相 关材料与氮化钛及其相关材料等，而透光薄膜208与212则可为氧化物薄 膜，例如掺杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟 铈、氧化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、掺 氧化钇的氧化锌镓及上述材料的相关材料等。
当透光薄膜208与透光薄膜212是由可导电的氧化物薄膜所构成，而夹 设在透光薄膜208与212之间的透光薄膜210是由高阻值的氮化物薄膜所 构成时，可利用例如蚀刻方式图案化透光薄膜210，藉以使透光薄膜210中 设有贯穿透光薄膜210的至少一接触洞216。因此，透光薄膜210中的接触 洞216暴露出下方的透光薄膜208表面的一部分，而叠设在透光薄膜210上的透光薄膜212亦填充于透光薄膜210的接触洞216中，而使透光薄膜 208与212能接触而导通，进而使透光氮氧化物结构200b在纵向上呈现可 电性导通的状态。同样地，藉由部分高阻值的透光薄膜210更可提供电流 阻障的效果，可以使电流更为分散地通过透光氮氧化物结构200b。
请参阅图3所示，是依照本发明第一较佳实施例的一种发光二极管装 置的剖面示意图。该发光二极管装置300，主要包括基板302以及依序堆叠 在基板302表面上的緩沖层304、未掺杂氮化铟铝镓层306、第一导电型氮 化铟铝镓层308、活性层310、第二导电型氮化铟铝镓层312以及透光氮氧 化物结构322;其中
该基板302，可为具有光反射、穿透、折射、散射及降低磊晶缺陷等功 能的图形化透明基板。
该透光氮氧化物结构322,具有相对的表面332与334,且透光氮氧化 物结构322的表面332与第二导电型氮化铟铝镓层312的表面330面对且 互相接合。
在本发明中，第一导电型与第二导电型的电性不同，例如其一者为P 型，另一者为N型。利用例如蚀刻方式移除活性层310、第二导电型氮化铟 铝镓层312、透光氮氧化物结构322的堆叠结构的一部分，直至暴露出下方 第一导电型氮化铟铝镓层308的表面部分324，其中移除此堆叠结构的一部 分时，为了确保制程的可靠度，部分的第一导电型氮化铟铝镓层308亦遭 移除。
该发光二极管装置300，更包括第一导电型接触电极326与第二导电型 接触电极328;其中，第一导电型接触电极326设于第一导电型氮化铟铝镓 层308暴露的表面部分324的一部分上，而第二导电型接触电极328则设 于透光氮氧化物结构322的表面334的一部分上。
该緩沖层304，其材料是可以选自于由氮化铟铝^^家、氮化硅、氮化镁 (MgN)、以及上述材料的相关材料所组成的一族群。在一实施例中，緩冲层 304可为超晶格结构，其中此超晶格结构的材料可选自于由氮化铟铝镓、氮 化硅、氮化镁、上述材料的相关材料及其任意组合所组成的一族群。
该活性层310，较佳的可为多重量子井结构，其中此多重量子井结构的 井能隙小于第一导电型氮化铟铝镓层308、以及第二导电型氮化铟铝镓层 312的能隙。此多重量子井结构的材料可为氮化铟铝镓硼(InAlGaBN)或氮化 铟铝4家砷(InAlGaAsN)。
该透光氮氧化物结构322,在本示范实施例中，透光氮氧化物结构322 是一折射系数渐变式结构，如同图2A所示的透光氮氧化物结构200a。透光 氮氧化物结构322是由数个透光薄膜316、 318与320所堆叠而成，其中，透 光薄膜316的折射系数大于透光薄膜318,且透光薄膜318的折射系数大于结构322的折射系数从其表面332朝表面 334的方向递减。此外，透光薄膜316的折射系数又小于第二导电型氮化铟 铝镓层312。这些透光薄膜316、 318与320可利用例如蒸镀、溅镀或化学 气相沉积方式来制作。透光薄膜316、 318与320可由具有不同折射系数的 不同材料所组成、或者由具有不同折射系数的相同材料所组成。在一实施 例中，透光薄膜316可为氮化物薄膜，例如氮化硅及其相关材料与氮化钛及 其相关材料等，而透光薄膜318与320则可为氧化物薄膜，例如掺杂铟的氧 化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧化锌铝、氧 化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、掺氧化钇的氧化锌镓 及上述材料的相关材料等。
当透光薄膜316是由较高阻值的氮化物薄膜所构成，而透光薄膜318 与透光薄膜320是由导电的氧化物薄膜所构成时，可利用例如蚀刻方式图 案化透光薄膜316，藉以使透光薄膜316中穿设有至少一接触洞336,而暴 露出下方的第二导电型氮化铟铝镓层312的表面330的一部分。其中，蚀刻 透光薄膜316时的蚀刻比率小于1。此外，透光薄膜318不仅叠设在透光薄 膜316上且亦填充于透光薄膜316的接触洞336中，如此一来，可使导电 的透光薄膜318可与下方的第二导电型氮化铟铝镓层312接触而呈电性导 通，因而可降低对元件电性的影响。另外，藉由部分高阻值的透光薄膜316 更可提供电流阻障的效果，因而可使电流更为分散地通过透光氮氧化物结 构322。在一较佳实施例中，透光氮氧化物结构322的透光薄膜316为氮化 硅薄膜，透光薄膜318为掺杂铟的氧化锌薄膜，且透光薄膜320为氧化铟 锡薄膜。
在另一实施例中，发光二极管装置300亦可采用如图2B所示的折射系 数渐变式的透光氮氧化物结构200b来取代上述实施例的透光氮氧化物结构 322，其中透光薄膜208的折射系数同样小于第二导电型氮化铟铝镓层312 的折射系数。而在一较佳实施例中，发光二极管装置300所采用的透光氮 氧化物结构200b的透光薄膜208为掺杂铟的氧化锌薄膜，透光薄膜210为 氮化硅薄膜，且透光薄膜212为氧化铟锡薄膜。
请参阅图4所示，是依照本发明第二较佳实施例的一种发光二极管装 置的剖面示意图。该发光二极管装置400，主要包括具有相对的二个表面 404与406的基板402， 以及依序堆叠在基板402的表面404上的緩冲层 408、分散式布拉格反射结构410、第一导电型磷化铟铝镓层412、活性层 414、第二导电型磷化铟铝镓层416、由磷化铟铝镓所组成的光取出层418 以及透光氮氧化物结构428。其中，透光氮氧化物结构428具有相对的表面 436与438，且透光氮氧化物结构428的表面436与光取出层418的表面434 面对且互相接合。在本发明中，第一导电型与第二导电型的电性不同，例如
21其一者为P型，另一者为N型。
该发光二极管装置400，更包括第一导电型接触电极432与第二导电型 接触电极430,其中，第一导电型接触电极432设于基板402的表面406，而 第二导电型接触电极430则设于透光氮氧化物结构428的表面438的一部 分上。
该活性层414,较佳可为多重量子井结构，其中此多重量子井结构的井 能隙小于第一导电型磷化铟铝镓层412、第二导电型磷化铟铝镓层416、以 及光取出层418的能隙。此多重量子井结构的材料可为磷化铟铝镓砷。
在本示范实施例中，该透光氮氧化物结构428是一折射系数渐变式结 构，如同图2A所示的透光氮氧化物结构200a。透光氮氧化物结构428是由 数个透光薄膜422、 424与426所堆叠而成，其中，透光薄膜422的折射系数 大于透光薄膜424，且透光薄膜424的折射系数大于透光薄膜426，亦即透 光氮氧化物结构428的折射系数从其表面436朝表面438的方向递减。此 外，透光薄膜422的折射系数又小于光取出层418。这些透光薄膜422、 424 与426可利用例如蒸镀、溅镀或化学气相沉积方式来制作。这些透光薄膜 422、 424与426可由具有不同折射系数的不同材料所组成、或者由具有不 同折射系数的相同材料所组成。在一实施例中，透光薄膜422可为氮化物 薄膜，例如氮化硅及其相关材料与氮化钛及其相关材料等，而透光薄膜424 与426则可为氧化物薄膜，例如掺杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化 锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺 氧化钇的氧化锌铝、掺氧化钇的氧化锌及上述材料的相关材料等。
当透光薄膜422是由较高阻值的氮化物薄膜所构成，而透光薄膜424 与426是由导电的氧化物薄膜所构成时，可利用例如蚀刻方式图案化透光 薄膜422，以在透光薄膜422中穿设至少一接触洞440，而暴露出下方的光 取出层418的表面434的一部分。其中，蚀刻透光薄膜422时的蚀刻比率小 于1。此外，透光薄膜424亦填充于透光薄膜422的接触洞440中，因而使 得导电的透光薄膜424可与下方的光取出层418接触而呈电性导通，因此可 降低对元件电性的影响。此外，藉由部分高阻值的透光薄膜422更可提供电 流阻障的效果，故可使电流更为均匀地通过透光氮氧化物结构428。在一较 佳实施例中，透光氮氧化物结构428的透光薄膜422为氮化硅薄膜，透光薄 膜424为掺杂铟的氧化锌薄膜，且透光薄膜426为氧化铟锡薄膜。
在另一实施例中，发光二极管装置400亦可采用如图2B所示的折射系 数渐变式的透光氮氧化物结构200b来取代上述实施例的透光氮氧化物结构 428，其中，透光薄膜208的折射系数同样小于光取出层418的折射系数。而 在一较佳实施例中，发光二极管装置400所采用的透光氮氧化物结构200b 的透光薄膜208为掺杂铟的氧化锌薄膜，透光薄膜210为氮化硅薄膜，且透
22光薄膜212为氧化铟锡薄膜。
请参阅图5所示，是依照本发明第三较佳实施例的一种发光二极管装置 的剖面示意图。该发光二极管装置500，主要包括具有相对的二表面504与 506的基板502，以及依序堆叠在基板502的表面504上的粘结层508、反射 层510、欧姆接触层512、第二导电型半导体层514、活性层516、第一导 电型半导体层518以及透光氮氧化物结构5M。其中
该透光氮氧化物结构528，具有相对的表面536与538，且透光氮氧化 物结构528的表面536与第一导电型半导体层518的表面534面对且互相 接合。在本发明中，第一导电型与第二导电型的电性不同，例如其一者为P 型，另一者为N型。
该发光二极管装置500，更包括第二导电型接触电极532与第一导电型 接触电极530,其中，第二导电型接触电极532设于基板502的表面506，而 第一导电型接触电极530则设于透光氮氧化物结构528的表面538的一部 分上。
在本示范实施例中，基板502是一键合基板而非磊晶时的原生基板，且 基板502与蟲晶结构是利用粘结层508而键合在一起。因此，基板502的 材料可为金属、陶瓷、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氮化铝(A1N)、氧化 锌(ZnO)、或硅(Si)。此外，粘结层508的材料可选用金属或高分子聚合材 料。在一实施例中，第一导电型半导体层518与第二导电型半导体层514 的材料可为磷化铟铝镓。在另一实施例中，第一导电型半导体层518与第 二导电型半导体层514的材料可为氮化铟铝^^家。活性层516较佳的可为多 重量子井结构，其中，此多重量子井结构的井能隙小于第一导电型半导体 层518以及第二导电型半导体层514的能隙。此多重量子井结构的材料可 为氮化铟铝镓硼、氮化铟铝镓砷或磷化铟铝镓砷。
同样地，在本示范实施例中，透光氮氧化物结构528是一折射系数渐 变式结构，如同图2A所示的透光氮氧化物结构200a。透光氮氧化物结构 528是由数个透光薄膜522、 524与526所堆叠而成，其中，透光薄膜522 的折射系数大于透光薄膜524，并且该透光薄膜524的折射系数大于透光薄 膜526，亦即透光氮氧化物结构528的折射系数从其表面536朝表面538的 方向递减。而且，该透光薄膜522的折射系数又小于第一导电型半导体层 518。透光薄膜522、 524与526可利用例如蒸镀、溅镀或化学气相沉积方 式来制作，且透光薄膜522、 524与526可由具有不同折射系数的不同材料 所组成、或者由具有不同折射系数的相同材料所组成。在一实施例中，透光 薄膜522可为氮化物薄膜，例如氮化硅及其相关材料与氮化钛及其相关材 料等，而透光薄膜524与526则可为氧化物薄膜，例如掺杂铟的氧化锌、氧 化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、掺氧化钇的氧化锌镓及上述材 料的相关材料等。
当透光薄膜522是一较高阻值的氮化物薄膜，而透光薄膜524与526 是导电的氧化物薄膜时，可利用例如蚀刻方式图案化透光薄膜522,以在透 光薄膜522中穿设至少一接触洞540，而暴露出下方的第一导电型半导体层 518的表面534的一部分，其中蚀刻透光薄膜522时的蚀刻比率小于1。此 夕卜，透光薄膜524亦填充于透光薄膜522的接触洞540中，如此使得导电的 透光薄膜524可与下方的第一导电型半导体层518接触而呈电性导通，因此 可降低对元件电性的影响。藉由部分高阻值的透光薄膜522更可提供电流 阻障的效果，因此可以使电流更为分散且均匀地通过透光氮氧化物结构 528。在一较佳实施例中，透光氮氧化物结构528的透光薄膜522为氮化硅 薄膜，透光薄膜524为掺杂铟的氧化锌薄膜，且透光薄膜526为氧化铟锡 薄膜。
在另一实施例中，发光二极管装置500亦可采用如图2B所示的折射系 数渐变式的透光氮氧化物结构200b来取代上述实施例的透光氮氧化物结构 528，其中透光薄膜208的折射系数同样小于第一导电型半导体层518的折 射系数。而在一较佳实施例中，发光二极管装置500所采用的透光氮氧化 物结构200b的透光薄膜208为掺杂铟的氧化锌薄膜，透光薄膜210为氮化 硅薄膜，且透光薄膜212为氧化铟锡薄膜。
请参阅图6所示，是依照本发明第四较佳实施例的一种发光二极管装 置的剖面示意图。该发光二极管装置600，主要包括基板602以及依序堆叠 在基板602表面上的粘结层604、 欧姆接触层606、第二导电型半导体层 608、活性层610、第一导电型半导体层612以及透光氮氧化物结构622。
该透光氮氧化物结构622，具有相对的表面632与634，且透光氮氧化 物结构622的表面632与第一导电型半导体层612的表面630面对且互相 接合。在本发明中，第一导电型与第二导电型的电性不同，例如其一者为P 型，另一者为N型。利用例如蚀刻方式移除活性层610、第一导电型半导体 层612以及透光氮氧化物结构622的堆叠结构的一部分，直至暴露出下方 第二导电型半导体层608的表面部分624。通常，移除此堆叠结构的一部分 时，为确保制程可靠度，部分的第二导电型半导体层608亦遭移除。
该发光二极管装置600,更包括第一导电型接触电极628与第二导电型 接触电极626,其中，第一导电型接触电极628设于透光氮氧化物结构622 的表面634的一部分上，而第二导电型接触电极626设于第二导电型半导 体层608暴露的表面部分624的一部分上。
该基板602，在本示范实施例中，基板602是一键合基板而非蟲晶时的原 生基板，且基板602与蟲晶结构是利用粘结层604而键合在一起。因此，基
24)、氮化铝(A1N)、氧化锌(ZnO)、玻璃、砷 化镓或硅。此外，粘结层604的材料可选用金属或高分子聚合材料。在一实 施例中，第一导电型半导体层612与第二导电型半导体层608的材料可为 磷化铟铝镓。在另一实施例中，第一导电型半导体层612与第二导电型半 导体层608的材料可为氮化铟铝镓。活性层610较佳的可为多重量子井结 构，其中此多重量子井结构的井能隙小于第一导电型半导体层612以及第二 导电型半导体层608的能隙。此多重量子井结构的材料可以为氮化铟铝镓 硼、氮化铟铝镓砷或磷化铟铝镓砷。
该透光氮氧化物结构622，在本示范实施例中，透光氮氧化物结构622 是一折射系数渐变式结构，如同图2A所示的透光氮氧化物结构200a。透光 氮氧化物结构622是由数个透光薄膜616、 618与620所堆叠而成，其中
该透光薄膜616，其折射系数大于透光薄膜618,且透光薄膜618的折 射系数大于透光薄膜620,亦即透光氮氧化物结构622的折射系数从其表面 632朝表面634的方向递减。而且，透光薄膜616的折射系数又小于第一导 电型半导体层612。
这些透光薄膜616、 618与620，可利用例如蒸镀、溅镀或化学气相沉积 方式来制作，且透光薄膜616、 618与620可由具有不同折射系数的不同材 料所组成、或者由具有不同折射系数的相同材料所组成。在一实施例中，透 光薄膜616可为氮化物薄膜，例如氮化硅及其相关材料与氮化钛及其相关材 料等，而透光薄膜618与620则可为氧化物薄膜，例如掺杂铟的氧化锌、氧 化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧化锌铝、氧化锌、氧 化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、掺氧化钇的氧化锌镓及上述材 料的相关材料等。
当透光薄膜616是较高阻值的氮化物薄膜，而透光薄膜618与620是导 电的氧化物薄膜时，可利用例如蚀刻方式图案化透光薄膜616，藉以使透光 薄膜616中穿设有至少一接触洞636,而暴露出下方的第一导电型半导体层 612的表面630的一部分，其中蚀刻透光薄膜616时的蚀刻比率小于1。此 外，透光薄膜618亦填充于透光薄膜616的接触洞636中，如此一来，可使 导电的透光薄膜618可与下方的第一导电型半导体层612接触而呈电性导 通，因而可降低对元件电性的影响。藉由部分高阻值的透光薄膜616更可提 供电流阻障的效果，因而可以使电流更为分散地通过透光氮氧化物结构 622。在一较佳实施例中，透光氮氧化物结构622的透光薄膜616为氮化硅 薄膜，透光薄膜618为掺杂铟的氧化锌薄膜，且透光薄膜620为氧化铟锡 薄膜。
在另一实施例中，该发光二极管装置600亦可采用如图2B所示的折射 系数渐变式的透光氮氧化物结构200b来取代上述实施例的透光氮氧化物结
25构622，其中，透光薄膜208的折射系数同样小于第一导电型半导体层612的 折射系数。在一较佳实施例中，发光二极管装置600所采用的透光氮氧化 物结构200b的透光薄膜208为掺杂铟的氧化锌薄膜，透光薄膜210为氮化 硅薄膜，且透光薄膜212为氧化铟锡薄膜。
由上述的示范实施例可知，本发明的实施例的一优点就是因为发光二 极管装置是利用多层透光氮氧化物薄膜来构成折射系数渐变式的透光结 构，而可降低不同材料界面间的光反射效应以及不同材料界面间光的全反 射临界角损失等现象，因此可有效提高发光二极管装置的光取出效率；另外 亦可藉由这些透光层控制电流分散，达到电流分布最佳化的结果。
由上述的示范实施例可知，本发明的实施例的又一优点就是因为发光 二极管装置中折射系数渐变式的透光结构中的较高阻值氮化物层设有至少 一接触洞，因此不仅可以降低氮化物层对发光二极管装置的电特性影响，更 可适当调整金属电极下氮化物层的阻抗大小及布局来达到电流阻障的效 果，如此可以避免注入电流直接流经金属电极下方活性层，进一步提高发光 二极管装置的发光效能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种发光二极管装置，其特征在于其至少包括一基板，其中该基板的一表面上设有依序堆叠的一缓冲层以及一未掺杂氮化铟铝镓层；一第一导电型氮化铟铝镓层，设于该未掺杂氮化铟铝镓层上；一活性层，设于该第一导电型氮化铟铝镓层的一表面的一部分上，并暴露出该第一导电型氮化铟铝镓层的该表面的另一部分；一第二导电型氮化铟铝镓层，设于该活性层上；一透光氮氧化物结构，具有相对的一第一表面与一第二表面，且该第一表面接合于该第二导电型氮化铟铝镓层的一表面上，其中该透光氮氧化物结构为一折射系数渐变式结构，且该透光氮氧化物结构的折射系数从该第一表面朝该第二表面的方向递减；一第一导电型接触电极，设于该第一导电型氮化铟铝镓层的暴露部分的一部分上；以及一第二导电型接触电极，设于该透光氮氧化物结构的该第二表面的一部分上。
2、 根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜是由具不同折射系数的不同材料所组成。
3、 根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜是由具不同折射系数的相同材料所组成。
4、 根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜的折射系数小于第二导电型接触层。
5、 根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，该些透光薄膜包括至少一氮化物薄膜以及复数个氧化物薄膜。
6、 根据权利要求5所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜的材料是选自于由氮化硅与氮化钛所组成的一族群，并且该些氧化物薄膜的材料是选自于由掺杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、以及掺氧化钇的氧化锌镓所组成的一族群。
7、 根据权利要求5所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜叠设在该第二导电型氮化铟铝镓层的该表面上，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该第二导电型氮化铟铝镓层的该表面的 一部分。
8、 根据权利要求5所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜夹设在该些氧化物薄膜中之一者与另 一者之间，且该氮化物薄膜设有至少一接触孔而暴露出该些氧化物薄膜中位于该氮化物薄膜下方的该者的一部分。
9、 根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该第二导电型氮化铟铝镓层的该表面上的一氮化硅薄膜、 一纟参杂铟的氧化锌薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
10、 根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该第二导电型氮化铟铝镓层的该表面上的一掺杂铟的氧化锌薄膜、 一氮化硅薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
11、 一种发光二极管装置，其特征在于其至少包括一基板，具有相对的一第一表面以及一第二表面，其中该基板的该第一表面上设有依序堆叠的 一緩冲层以及一分散式布拉格反射结构；一第 一导电型磷化铟铝镓层，设于该分散式布拉格反射结构上；一活性层，设于该第一导电型磷化铟铝镓层上；一第二导电型磷化铟铝镓层，设于该活性层上；一光取出层，设于该第二导电型磷化铟铝镓层上，且是由磷化铟铝镓所组成；一透光氮氧化物结构，具有相对的一第一表面与 一第二表面，且该透光氮氧化物结构的该第一表面面对并接合于该光取出层的一表面上，其中该透光氮氧化物结构是一折射系数渐变式结构，且该透光氮氧化物结构的折射系数从该第一表面朝该第二表面的方向递减；一第一导电型接触电极，设于该基板的该第二表面；以及一第二导电型接触电极，设于该透光氮氧化物结构的该第二表面的一部分上。
12、 根据权利要求11所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜是由具不同折射系数的不同材料所组成。
13、 根据权利要求11所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜是由具不同折射系数的相同材料所组成。
14、 根据权利要求11所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜的折射系数小于光取出层。
15、 根据权利要求11所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，该些透光薄膜包括至少 一 氮化物薄膜以及复数个氧化物薄膜。
16、 根据权利要求15所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜的材料是选自于由氮化硅与氮化钛所组成的一族群，并且该些氧化物薄膜的材料是选自于由掺杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、以及掺氧化钇的氧化锌镓所组成的一族群。
17、 根据权利要求15所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜叠设在该光取出层的该表面上，且该氮化物薄膜设有至少一接触孔而暴露出该光取出层的该表面的一部分。
18、 根据权利要求15所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜夹设在该些氧化物薄膜中之一者与另一者之间，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该些氧化物薄膜中位于该氮化物薄膜下方的该者的一部分。
19、 根据权利要求11所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该光取出层的该表面上的一氮化硅薄膜、 一掺杂铟的氧化锌薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
20、 根据权利要求11所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该光取出层的该表面上的一掺杂铟的氧化锌薄膜、 一氮化硅薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
21、 一种发光二极管装置，其特征在于其至少包括一基板，具有相对的一第一表面以及一第二表面；一黏结层，设于该基板的该第一表面上；一反射层，设于该粘结层上；一欧姆接触层，设于该反射层上；一第二导电型半导体层，设于该欧姆接触层上；一活性层，设于该第二导电型半导体层上；一第一导电型半导体层，设于该活性层上；一透光氮氧化物结构，具有相对的一第一表面与 一第二表面，且该透光氮氧化物结构的该第一表面面对并接合于该第一导电型半导体层的一表面上，其中该透光氮氧化物结构是一折射系数渐变式结构，且该透光氮氧化物结构的折射系数从该第 一 表面朝该第二表面的方向递减；一第一导电型接触电极，设于该透光氮氧化物结构的该第二表面的一部分上；以及一第二导电型接触电极，设于该基板的该第二表面。
22、 根据权利要求21所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的基板是一键合基板，且该基板的材料为金属、陶瓷、砷化镓、碳化硅、氮化铝、氧化锌、或硅，该粘结层的材料为金属或高分子聚合材料。
23、 根据权利要求21所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜具不同折射系数。
24、 根据权利要求21所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜的折射系数小于第一导电型半导体层。
25、 根据权利要求21所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，该些透光薄膜包括至少一氮化物薄膜以及复数个氧化物薄膜。
26、 根据权利要求25所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜的材料是选自于由氮化硅与氮化钛所组成的一族群，并且该些氧化物薄膜的材料是选自于由掺杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、以及掺氧化钇的氧化锌镓所组成的一族群。
27、 根据权利要求25所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜叠设在该第 一导电型半导体层的该表面上，且该氮化物薄膜设有至少一接触孔而暴露出该第一导电型半导体层的该表面的一部分。
28、 根据权利要求25所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜夹设在该些氧化物薄膜中之一者与另 一者之间，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该些氧化物薄膜中位于该氮化物薄膜下方的该者的一部分。1
29、 根据权利要求21所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该第一导电型半导体层的该表面上的一氮化硅薄膜、 一掺杂铟的氧化锌薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
30、 根据权利要求21所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该第一导电型半导体层的该表面上的一掺杂铟的氧化锌薄膜、 一氮化硅薄膜以及一氧化铟锡薄膜所构成。
31、 一种发光二极管装置，其特征在于其至少包括一基板；一粘结层，设于该基板的一表面上；一欧姆接触层，设于该粘结层上；一第二导电型半导体层，设于该欧姆接触层上；一活性层，设于该第二导电型半导体层的一表面的一部分上，并暴露出该第二导电型半导体层的该表面的另一部分；一第一导电型半导体层，设于该活性层上；一透光氮氧化物结构，具有相对的一第一表面与一第二表面，且该透光氮氧化物结构的该第一表面面对并接合于该第一导电型半导体层的一表面上，其中该透光氮氧化物结构是一折射系数渐变式结构，且该透光氮氧化物结构的折射系数从该第一表面朝该第二表面的方向递减；一第一导电型接触电极，设于该透光氮氧化物结构的该第二表面的一部分上；以及一第二导电型接触电极，设于该第二导电型半导体层的该表面的该暴露部分的一部分上。
32、 根据权利要求31所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的基板是一键合基板，并且该基板的材料为氧化铝、砷化镓、氮化铝、氧化锌、玻璃或硅，该粘结层的材料为金属或高分子聚合材料。
33、 根据权利要求31所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜具有不同折射系数。
34、 根据权利要求31所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，且该些透光薄膜的折射系数小于第一导电型半导体层。
35、 根据权利要求31所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由复数个透光薄膜所堆叠而成，该些透光薄膜包括至少 一 氮化物薄膜以及复数个氧化物薄膜。
36、 根据权利要求35所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜的材料是选自于由氮化硅与氮化钛所组成的一族群，并且该些氧化物薄膜的材料是选自于由掺杂铟的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟镓、氧化铟铈、氧化锌铝、氧化锌、氧化钛铟、氧化锌镓、掺氧化钇的氧化锌铝、以及掺氧化钇的氧化锌镓所组成的一族群。
37、 根据权利要求35所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜叠设在该第一导电型半导体层的该表面上，且该氮化物薄膜设有至少一接触孔而暴露出该第一导电型半导体层的该表面的一部分。
38、 根据权利要求35所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的氮化物薄膜夹设在该些氧化物薄膜中之一者与另 一者之间，且该氮化物薄膜设有至少 一接触孔而暴露出该些氧化物薄膜中位于该氮化物薄膜下方的该者的一部分。
39、 根据权利要求31所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该第一导电型半导体层的该表面上的一氮化硅层、 一掺杂铟的氧化锌层以及氧化铟锡所构成。
40、根据权利要求31所述的发光二极管装置，其特征在于其中所述的 透光氮氧化物结构是由依序堆叠在该第一导电型半导体层的该表面上的一 掺杂铟的氧化锌层、 一氮化硅层以及氧化铟锡所构成。
全文摘要
本发明是有关于一种发光二极管装置，至少包括依序堆叠在基板上的缓冲层、未掺杂氮化铟铝镓(InAlGaN)层、第一导电型氮化铟铝镓层、活性层、第二导电型氮化铟铝镓层、以及透光氮氧化物结构。透光氮氧化物结构具有相对的第一表面与第二表面，且透光氮氧化物结构的第一表面面对并接合于第二导电型氮化铟铝镓层的表面上，其中透光氮氧化物结构是一折射系数渐变式结构，且透光氮氧化物结构的折射系数从第一表面朝第二表面的方向递减。本发明可降低不同材料界面间光反射效应及光的全反射临界角损失等现象，能增加发光二极管装置光取出效率；亦可藉由这些透光层控制电流分散，达到电流分布最佳化结果；还可避免注入电流流经金属电极下方活性层，进一步提高发光效能。
文档编号H01L33/00GK101510578SQ20081000790
公开日2009年8月19日 申请日期2008年2月15日 优先权日2008年2月15日
发明者余国辉, 朱长信 申请人:奇力光电科技股份有限公司