发光二极管和其应用_4

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Θ I)并且θ2/2小于90°,所以建立以下等式(4)。
[0132](等式4)
[0133]tan ( Θ ^2) < tan ( θ z/2)
[0134]因此,如果等式(2)和等式(3)中dl = d2,那么建立以下等式(5)。
[0135](等式5)
[0136]p2 > pi (当 dl = d2 时)
[0137]也就是说,当图19(a)和(b)中所示的发光二极管模块(300a,300b)与液晶显示面板(400)分隔相同距离(dl = d2)并照射液晶显示面板(400)的相同区域时,根据本发明的发光二极管模块(300b)允许发光二极管(100)以比典型发光二极管模块(300a)更宽的间隔配置。因此,可以减少发光二极管模块(300b)中发光二极管(100)的数目。
[0138]另一方面,如图19(a)和(C)中所示,当典型发光二极管模块(300a)的发光二极管(10)的间距(Pl)与根据本发明的发光二极管模块的发光二极管(100)的间距(P3)相同时,建立以下等式(6)。
[0139](等式6)
[0140]d3 < dl (当 pi = p3 时)
[0141]也就是说,当发光二极管模块(300,300c)包括相同数目的发光二极管时,根据本发明的发光二极管模块(300c)可以比发光二极管模块(300a)放置得更接近液晶显示面板(400),由此实现了背光单元和液晶显示器的厚度的减少。
[0142]本文中,虽然发光二极管模块(300a,300b,300c)展示为用于背光单元中,但发光二极管模块(300a,300b,300c)还可以用作照明设备的照明模块。在此情况下,照明模块(300a, 300b, 300c)可以照射照明设备的漫射板(相当于400),并且如上所述,根据本发明的发光模块可以使用较少数目的发光二极管照射漫射板的相同区域,或允许发光二极管比典型发光模块放置得更接近漫射板。
[0143]然后,将描述一种制造发光二极管的方法以帮助理解根据本发明的另一个实施例的倒装芯片型发光二极管的结构。
[0144]图20到图24为说明制造根据本发明的一个实施例的发光二极管的方法的图,其中(a)展示平面图并且(b)展示沿着线A-A获取的截面图。
[0145]首先,参看图20,第一导电型半导体层(123)形成于衬底(121)上,并且作用层
(125)和第二导电型半导体层(127)置于第一导电型半导体层(123)上。衬底(121)是用于氮化镓类半导体层生长的衬底并且可以是例如蓝宝石衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底。具体地说,衬底(121)可以是蓝宝石衬底。虽然衬底可以呈能够提供多个发光二极管的大的晶片形式提供,但图20展示个别分离的最终发光二极管之一的衬底的一部分。在最终发光二极管中,衬底(121)可以具有含有锐角的平行四边形形状,例如菱形形状,但不限于此。或者,衬底可以具有含有锐角的多种多边形形状任一个,例如三角形形状、五边形形状等等。
[0146]第一导电型半导体层(123)可以是掺杂有η型杂质的氮化物类半导体层。在一个实施例中,第一导电型半导体层(123)可以是掺杂有Si的InxAlyGa1 x yN层(O彡x彡1,O^ y ^ 1,0^ x+y ^ I)。举例来说,第一导电型半导体层(123)可以是掺杂Si的GaN层。第二导电型半导体层(127)可以是掺杂有P型杂质的氮化物类半导体层。在一个实施例中,第二导电型半导体层(127)可以是掺杂有Mg或Zn的InxAlyGa1 x yN层(O彡x彡1,
O^ y ^ 1,0 ^ x+y ( I)。举例来说,第二导电型半导体层(27)可以是掺杂Mg的GaN层。作用层(125)可以包含InxAlyGalxyN (O彡X彡1,O彡y彡1,O彡x+y彡I)的阱层并且可以具有单量子阱结构或多量子阱结构。在一个实施例中,作用层(125)可以具有InGaN、GaN或AlGaN层的单量子阱结构或InGaN/GaN层、GaN/AlGaN层或AlGaN/AlGaN层的多量子阱结构。
[0147]第一导电型半导体层(123)、作用层(125)和第二导电型半导体层(127)可以通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延法(MBE)形成。
[0148]凸台可以形成于第一导电型半导体层(123)上并且第一导电型半导体层(123)的一些区域沿着凸台的边缘暴露。如图20所示,第一导电型半导体层(123)的上表面可以沿着最终发光二极管的衬底(121)的边缘暴露,并且作用层(125)和第二导电型半导体层
(127)可以限制性地置于第一导电型半导体层(123)的上部区域内。
[0149]凸台可以通过利用金属有机化学气相沉积等使包含第一导电型半导体层(123)、作用层(125)和第二导电型半导体层(127)的半导体堆叠结构(126)在衬底(121)的第一表面上生长,随后将第二导电型半导体层(127)和作用层(125)图案化从而暴露第一导电型半导体层(123)来形成。凸台可以使用光阻回流技术形成以具有倾斜的侧表面。凸台的侧表面的倾斜型态提高了在作用层(125)中产生的光的提取效率。此外,凸台具有在平面图中类似于衬底(121)的形状的形状。举例来说,凸台具有在平面图中类似于衬底(121)的至少一个锐角。在平面图中凸台可以具有包含一对彼此面对的钝角和一对彼此面对的锐角的四边形形状。钝角可以具有相同的值并且锐角可以具有相同的值。凸台的此类平面形状可以是菱形形状或菱形形状。
[0150]凸台的一个侧表面可以垂直于衬底(121)的平坦区域。在一个实施例中,当衬底(121)是蓝宝石衬底时,凸台的一个侧表面可以对准在m-型平面上。半导体堆叠结构(126)的平面形状也可以类似于凸台的平面形状。
[0151]另一方面,反射电极(130)形成于第二导电型半导体层(127)上。反射电极(130)可以在形成凸台之后形成于凸台上,但不限于此。或者,反射电极可以在形成凸台之前在第二导电型半导体层(127)生长之后形成于第二导电型半导体层(127)上。反射电极(130)覆盖第二导电型半导体层的上表面的大部分区域并且在平面图中具有实质上与凸台的形状相同的形状。
[0152]反射电极(130)包含反射层(128)并且可以还包含阻挡层(129)。阻挡层(129)可以覆盖反射层(128)的上表面和侧表面。举例来说,阻挡层(129)可以通过形成反射层
(128)的图案,接着在其上形成阻挡层(129)来形成以覆盖反射层(128)的上表面和侧表面。举例来说,反射层(128)可以通过Ag、Ag合金、Ni/Ag、NiZn/Ag或T1/Ag层的沉积和图案化来形成。另一方面,阻挡层(129)可以由N1、Cr、T1、Pt或其组合形成并防止金属材料在反射层(128)中扩散或污染。
[0153]在形成凸台之后,第一导电型半导体层(123)的边缘还可以经蚀刻以暴露衬底
(121)的上表面。此处,第一导电型半导体层(123)还可以经形成以具有倾斜的侧表面。
[0154]参看图21,下部绝缘层(131)经形成以覆盖第一导电型半导体层(123)和反射电极(130)。下部绝缘层(131)包含开口(131a,131b)以允许在穿过其的特定区域中电连接到第一导电型半导体层(123)和第二导电型半导体层(127)。举例来说,下部绝缘层(131)可以包含使第一导电型半导体层(123)暴露的开口(131a)和使反射电极(130)暴露的开口 (131b)0
[0155]开口(131a)可以在反射电极(130)周围靠近衬底(121)的边缘放置,并且可以具有沿着衬底(121)的边缘延伸的细长形状。如图21中所示,与钝角部分相比,开口(131a)在锐角部分彼此分隔更远。在此结构下,可以防止在锐角部分附近电流集聚。在一个实施例中,靠近锐角部分的开口(131a)之间的距离可以大于或等于电流扩展长度,并且靠近钝角部分的开口(131a)之间的距离小于或等于电流扩展长度(current spreading length)。电流扩展长度意谓从P型电极的边缘到在施加驱动电流时电流密度减少到Ι/e的位置的长度。
[0156]另一方面,开口(131b)限制性地置于反射电极(130)的上部区域中并且可以偏向衬底(121)的锐角部分。在一个实施例中,开口(131b)可以具有三角形形状或梯形形状。
[0157]下部绝缘层(131)可以由例如S1^氧化物、例如SiNx等氮化物或例如MgF^绝缘材料通过化学气相沉积(CVD)等等形成。下部绝缘层(131)可以由单一层或多个层构成。此外,下部绝缘层(131)可以形成为分布式布拉格反射器(DBR),其中低折射率材料层和高折射率材料层交替堆叠在彼此之上。举例来说,具有高反射性的绝缘反射层可以通过堆叠例如Si02/Ti02层或Si02/Nb205层来形成。
[0158]在此实施例中,使第一导电型半导体层(123)暴露的开口(131a)具有细长形状并且沿着衬底(121)的边缘形成。但是,应了解本发明并不限于此。举例来说,如图25中所示,使第一导电型半导体层(123)暴露的多个孔洞(131c)可以沿着衬底(121)的边缘配置。在此情况下,多个孔洞(131c)可以被配置成在孔洞从钝角部分接近锐角部分时彼此分隔得更远,由此缓解了电流集聚。此外,锐角部分的相对侧的孔洞(131c)之间的距离可以超过钝角部分相对侧的孔洞(131c)之间的距离。在一个实施例中,锐角部分相对侧的孔洞(131c)之间的距离可以大于或等于电流扩展长度,并且钝角部分相对侧的孔洞(131c)之间的距离可以小于或等于电流扩展长度。孔洞(131c)可以具有多边形形状、圆形形状或半圆形形状。
[0159]参看图22,电流扩展层(133)形成于下部绝缘层(131)上。电流扩展层(133)覆盖反射电极(130)和第一导电型半导体层(123) ο此外,电流扩展层(133)包含开口(133a),所述开口置于反射电极(130)的上部区域中并使反射电极(130)暴露。电流扩展层(133)可以通过下部绝缘层(131)的开口(131a)与第一导电型半导体层(123)形成欧姆接触。电流扩展层(133)通过下部绝缘层(131)与反射电极(130)隔绝。
[0160]电流扩展层(133)的开口(133a)具有比下部绝缘层(131)的开口(131b)大的区域,以防止电流扩展层(133)连接到反射电极(130)。因此,开口(133a)具有置于下部绝缘层(131)上的侧壁。
[0161]除了开口(133a)外,电流扩展层(133)实质上在衬底(131)的整个上表面上形成。因此,电流可以容易地通过电流扩展层(133)扩散。电流扩展层(133)可以包含高反射金属层,例如Al层,并且高反射金属层可以形成于例如T1、Cr或Ni层等粘结层上。此外,具有N1、Cr、Au等等单一层或复合层结构的保护层可以形成于高反射金属层上。电流扩展层(133)可以具有例如Ti/Al/Ti/Ni/Au的多层结构。
[0162]参看图23,上部绝缘层(135)形成于电流扩展层(133)上。上部绝缘层(135)包含使电流扩展层(133)暴露的开口(135a)和使反射电极(130)暴露的开口(135b)。开口(135a)和开口(135b)可以彼此面对面安置,并且可以安置在衬底(121)的锐角部分附近,如图23(a)中所示。此外,开口 (135b)使反射电极(130)暴露,其是通过电流扩展层(133)的开口(133a)和下部绝缘层(131)的开口(131b)暴露。开口(135b)具有比电流扩展层(133)的开口(133a)狭窄的面积。因此,电流扩展层(133)的开口(133a)的侧壁可以被上部绝缘层(135)覆盖。另一方面,开口(135b)可以具有比下部绝缘层(131)的开口(131b)小的面积。或者,开口可以具有比下部绝缘层的开口大的面积。开口(135a)可以具有颠倒的梯形形状并且开口(135b)可以具有梯形形状。
[0163]上部绝缘层(135)可以使用氧化物绝缘层、氮化物绝缘层或例如聚酰亚胺、铁氟龙、聚对二甲苯基等聚合物形成。
[0164]参看图24,第一衬垫(137a)和第二衬垫(137b)形成于上部绝缘层(135)上。第一衬垫(137a)通过上部绝缘层(135)的开口(135a)连接到电流扩展层(133),并且第二衬垫(137b)通过上部绝缘层(135)的开口(135
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