发光二极管及其制造方法

文档序号:8909318
发光二极管及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种发光二极管及其制造方法,且特别是有关于一种包含多个经由单一基板上的内连线(interconnect1n)互相连接的发光单元(light emitting cell)的发光二极管,及其制造方法。
【背景技术】
[0002]氮化镓(GaN)型发光二极管(LED)已经使用于包括全彩发光二极管显示器(fullcolor LED display)、发光二极管交通号志板、白光发光二极管等等的广泛应用。近年来,发光效率(luminous efficacy)高于现有的萤光灯(fluorescent lamp)的白光发光二极管预期将在通用照明领域超越现有的萤光灯。
[0003]发光二极管可藉由正向电流(forward current)驱动来发光且需要直流电的供应。因此,当发光二极管直接连接到交流电(alternating current,AC)源时,发光二极管将根据电流的方向重复开/关(on/off)操作,因而无法连续发光且可能容易被反向电流(reverse current)损坏。
[0004]为了解决发光二极管的此种问题,由酒井(Sakai)等人所提出的W02004/023568 (Al)(名为“具有发光元件的发光装置(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVINGLIGHT-EMITTING ELEMENTS)”)揭露一种可透过直接连接到高电压交流电源来使用的发光二极管。
[0005]上述W02004/023568(A1)的交流电发光二极管包括多个经由交流电源所驱动的空气桥内连线Oair bridge interconnect1n)所互相连接的发光元件。这样的空气桥内连线可能会很容易被外力打断,并且可能由于受外力变形而造成短路。
[0006]为了解决空气桥内连线的此种缺点,例如第10-069023号及第10-1186684号的韩国专利中公开一种交流电发光二极管。
[0007]图1是一种包含多个发光单元的典型发光二极管的示意平面图,而图2及图3是沿着图1的线A-A所截取的剖面图。
[0008]参照图1及图2,发光二极管包括基板21、包含S1、S2的多个发光单元26、透明电极层31、绝缘层33、及内连线35。此外,每一个发光单元26包括下半导体层25、主动层27及上半导体层29,且缓冲层23可插置于基板21与发光单元26之间。
[0009]发光单元26藉由图案化在基板21上成长的下半导体层25、主动层27及上半导体层29而形成,且透明电极层31形成于每一个发光单元S1、S2上。在每一个发光单元26中,藉由部分移除主动层27及上半导体层29而部分曝露下半导体层25的上表面,以连接到内连线35。
[0010]接着,绝缘层33经形成以覆盖发光单元26。绝缘层33包括覆盖发光单元26的侧表面的侧绝缘层33a及覆盖透明电极层31的绝缘保护层33b。绝缘层33经形成而具有藉以曝露部分的透明电极层31的开口(opening)及藉以曝露下半导体层25的开口。然后,内连线35形成于绝缘层33上,其中内连线35的第一连接部(connect1n sect1n) 35p经由绝缘层33的开口连接到一个发光单元SI的透明电极层31,且内连线35的第二连接部35η经由绝缘层33的其他开口连接到与发光单元SI相邻的另一个发光单元S2的下半导体层25。第二连接部35η连接到藉由部分移除主动层27及上半导体层29而曝露的下半导体层25的上表面。
[0011]在现有技术中,内连线35形成于绝缘层33上,因此可避免受到外力而变形。此外,因为内连线35藉由侧绝缘层33a与发光单元26分开,所以能够避免发光单元26因内连线35而短路。
[0012]然而,这样的现有发光二极管对于发光单元26区域中的电流散布可能有其限制。尤其,电流可能集中在连接到透明电极层31的内连线35的一端的下方,而非均匀散布在发光单元26的区域中。电流聚集(current crowding)可能随着电流密度逐渐增加而变得严重。
[0013]此外,这样的现有发光二极管可能具有主动层27中所产生的一部分的光可能被内连线35吸收及损耗的问题,且可能需要增加绝缘层33的厚度以避免形成诸如针孔(pin-holes)之类的缺陷。
[0014]此外,由于为了第二连接部35η的电性连接而曝露下半导体层25的上表面的一部分,所以主动层27及上半导体层29被部分移除,且因而可能减少有效发光区域。
[0015]为了避免电流聚集,可在透明电极层31与发光单元26之间配置电流阻挡层30以避免内连线35的连接端下方的电流聚集。
[0016]图3是相关技术中的一种包含电流阻挡层30的发光二极管的剖面图。
[0017]参照图1及图3,电流阻挡层30配置在内连线35的连接端下方,因而可避免内连线35的连接端下方的电流聚集。此外,电流阻挡层30可经形成为例如分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector)的反射器,因而可避免主动层27中所产生的光被吸入内连线35的连接端。
[0018]然而,当额外形成如图3所示的电流阻挡层30时,将增加用于形成电流阻挡层30的光刻制程(photolithography process),因而可能增加制造成本。
[0019]此外,如同图2的发光二极管,图3的发光二极管也可能有同样的问题,例如因内连线35吸收主动层27中所产生的光而导致光损耗、有效发光区域的减少、以及增加绝缘层33的厚度以避免例如绝缘层33中的针孔的缺陷。

【发明内容】

[0020]发明所要解决的问题
[0021]本发明的示范实施例提供一种可采用电流阻挡层同时避免增加光刻制程的数目的发光二极管及其制造方法。
[0022]本发明的示范实施例也提供一种能够减少内连线的光吸收的发光二极管及其制造方法。
[0023]本发明的示范实施例也提供一种包含各自具有增大的有效发光区域的多个发光单元的发光二极管及其制造方法。
[0024]本发明的其他特点将在下列说明中予以陈述,其中有一部分经由说明将显而易见,或可藉由实施本发明而明瞭。
[0025]解决问题的技术手段
[0026]本发明的一示范实施例提供一种发光二极管,所述发光二极管包括:第一发光单元和第二发光单元,配置在基板上且彼此隔开;第一透明电极层,配置在第一发光单元上且电性连接到第一发光单元;电流阻挡层,配置在第一发光单元的一部分与第一透明电极层之间;内连线,用以电性连接第一发光单元与第二发光单元;以及绝缘层,配置在内连线与第一发光单元的侧表面之间。电流阻挡层与绝缘层互相连接。
[0027]因此,分隔内连线与发光单元的侧表面的绝缘层可藉由相同的制程连同电流阻挡层一起形成。因为绝缘层连同电流阻挡层一起形成,所以不需要像相关技术一样连同绝缘保护层一起形成绝缘层,因而容许使用相同的掩模(mask)来形成绝缘保护层及内连线。
[0028]此外,电流阻挡层及绝缘层可包括分布式布拉格反射器。因此,发光二极管可显著减少内连线所吸收的光量。并且,绝缘层可经形成为多层形式的分布式布拉格反射器,藉以有效地避免形成例如针孔的缺陷。
[0029]并且,电流阻挡层和绝缘层可在第一发光单元与内连线之间的整个重叠区域上配置于第一发光单元与内连线之间。
[0030]并且,绝缘层可配置在内连线与第二发光单元的侧表面之间。
[0031]发光二极管可还包括配置在第一发光单元和第二发光单元上的绝缘保护层。绝缘保护层配置在用以形成内连线的区域之外。此外,绝缘保护层的侧表面可面向在共平面表面上内连线的侧表面。绝缘保护层的侧表面可接触内连线的侧表面。绝缘保护层的侧表面可与内连线的侧表面隔开。
[0032]在一些实施例中,发光二极管可还包括配置在绝缘层与内连线之间的第一透明导电层(transparent conductive layer)。此外,第一透明导电层可连接到第一透明电极层。并且,第一透明导电层的构成材料可与第一透明电极层的构成材料相同。
[0033]第一发光单元及第二发光单元的每一个可包括下半导体层、上半导体层、以及配置在下半导体层与上半导体层之间的主动层。第一透明电极层电性连接到上半导体层,而内连线的一端电性连接到第一透明电极层且其另一端电性连接到第二发光单元的下半导体层。在此,下半导体层、主动层及上半导体层的每一个可包括氮化镓型半导体层。下半导体层和上半导体层可以分别是η型和P型半导体层,反之亦然。
[0034]内连线可在整个其间的重叠区域上直接连接到第一透明电极层。因此,相较于相关技术中的技术,根据本发明的发光二极管可增加内连线与第一透明电极层之间的连接区域,或可减少配置在第一透明电极层上的内连线的区域。
[0035]电流阻挡层可至少配置在第一透明电极层与内连线之间的连接区域的下方。因此,能够避免内连线的连接区域下方的电流聚集。
[0036]此外,第一发光单元和第二发光单元可具有相同的结构。
[0037]本发明的一示范实施例提供一种发光二极管,所述发光二极管包括:第一发光单元和第二发光单元,配置在基板上且彼此隔开;第一透明电极层,配置在第一发光单元上且电性连接到第一发光单元;电流阻挡层,配置在第一发光单元的一部分与第一透明电极层之间;内连线,用以电性连接第一发光单元与第二发光单元;以及绝缘层,用以隔开内连线与第一发光单元的侧表面。电流阻挡层和绝缘层包括其结构及构成材料皆相同的分布式布拉格反射器。因此,电流阻挡层和绝缘层可藉由相同的制程同时形成。
[0038]此外,内连线可在整个其间的重叠区域上直接连接到第一透明电极层。
[0039]分布式布拉格反射器可在整个内连线区域上配置于内连线的下方。
[0040]发光二极管可还包括配置在用以形成内连线的区域以外的绝缘保护层。
[0041]在一些实施例中,发光二极管可还包括配置在绝缘层与内连线之间的第一透明导电层。此外,第一透明导电层可连接到第一透明电极层。并且,第一透明导电层可电性连接第一透明电极层与第二发光单元。
[0042]本发明的一示范实施例提供一种发光二极管的制造方法,所述方法包括:在基板上形成彼此隔开的第一发光单元和第二发光单元;同时形成覆盖第一发光单元的上部的部分区域的电流阻挡层和覆盖第一发光单元的侧表面的部分区域的绝缘层;形成电性连接到第一发光单元的第一透明电极层使得第一透明电极层的一部分形成于电流阻挡层上;以及形成用以电性连接第一发光单元与第二发光单元的
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