专利名称：氮化镓系发光二极管的构造的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种氮化镓系发光二极管的构造，特指一种发光二极管构造，以增加其光的萃取效率。
背景技术：
如图所示，为传统的氮化镓系发光二极管元件的构造，传统发光二极管1′的外延构造包含一蓝宝石基板10′、一氮化镓缓冲层15′、一n型氮化镓接触层20′、一氮化铟镓发光层30′、一p型氮化镓层40′、一p型氮化镓接触层42′，接着，除去部份的n型氮化镓接触层20′、氮化铟镓发光层30′、p型氮化镓层40′及p型氮化镓接触层42′，而露出部份的n型氮化镓接触层20′的表面，此道制程步骤一般称为MESA制程，接着形成一Ni/Au金属所形成的透明导电层(transparent conductive layer)50′于该p型氮化镓接触层42′之上；另外，一p型金属电极70′位于该透明导电层50′之上，而一n型金属电极60′则位于该n型氮化镓接触层20′的表面上，而形成所谓的横向电极构造。
再者，以元件尺寸长宽各为350μm为例，如图2所示，其中，该p型金属电极70′及该n型金属电极60′约占元件总面积约20％，而露出的该n型氮化镓接触层20′的表面部份约占元件总面积约35％，当施加驱动电流于该p型金属电极70′及该n型金属电极60′，而使得氮化铟镓发光层30′发出光，此射出光线的行经路径将如图3所示，部份光线将直接射出如路径A，且部份光线将经由构造内部多次反射而射出如路径B，其中，正向取出的光线除了部份被该p型金属电极70′及该n型金属电极60′所遮蔽，亦部份被该透明导电层50′所吸收，况且由于氮化镓系多层外延构造的折射系数n＝2.4，该蓝宝石基板的折射系数n＝1.77，而封装用的树脂封盖材料的折射系数n＝1.5的分布，而形成光导效应(waveguide effect)，此效应将导致发光层所发出的光部分被蓝宝石基板及树脂封盖材料的界面所反射，而被多层氮化镓外延构造再吸收，因而萃取(light extracting)效率降低。
根据传统的技术，为了增加此传统的发光二极管构造光的萃取(lightextracting)效率，可增加透明导电层(transparent conductive layer)的透光性，亦可于发光层的下方形成一布拉格反射层(DBR)，但此两种方法只能增加光射向垂直方向的萃取效率，并无法中断光导效应，而为了更进一步中断光导效应，可于发光二极管表面形成织状纹路(texturing)构造，或粗化(rough)构造，以减少不同折射系数界面的反射机率，而为了形成织状纹路(texturing)构造或粗化(rough)构造，可以于外延成长过程中加刻意控制，而成此表面状态，已描述于本申请人申请的中国台湾专利申请案第92132987号中。
而为了进一步增加光的萃取(light extracting)效率及降低工作电压，本申请人申请的中国台湾专利申请案93105169中已揭示一构造，是将传统的Ni/Au形成的透明导电层置换成一透明导电氧化物层，此透明导电氧化物层本身具有优于Ni/Au的透光性，并且可与织状纹路欧姆接触层形成良好的欧姆接触，进而降低工作电压。其主要缺陷在于经过本发明人的深入研究，由于露出的n型氮化镓接触层表面部份，其相当于折射系数n＝2.4与树脂封盖材料的折射系数n＝1.5的分布，此分布将造成临界角(critical angle)约为38度，而只有在此临界角的内的光线才能逃脱射出，而入射角大于此临界角的光线均被反射，而造成萃取效率无法提升，又，若露出蓝宝石基板的构造亦同样有此缺点。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种氮化镓系发光二极管的构造，通过进一步将传统的n型氮化镓接触层表面或蓝宝石基板表面加以织状化或粗化，能抑制此临界角所造成的全反射，达到增加其光的萃取效率的目的。
本实用新型的第二目的是提供一种氮化镓系发光二极管的构造，利用一n型氮化镓系层具表面织状化的欧姆接触区域，以抑制此临界角所造成的全反射，达到增加其光的萃取效率的目的。
本实用新型的目的是这样实现的一种氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它的主要构造包括有一基板、一n型氮化镓系层、一发光层、一p型氮化镓系层、一织状纹路层、一p型氮化镓系层、一导电透光氧化层、一第一电极及一第二电极；该n型氮化镓系层是位于该基板的上方，且具有表面织状化的欧姆接触区域；该发光层是位于该n型氮化镓系层的上方；该p型氮化镓系层是位于该发光层的上方；该织状纹路层是位于该p型氮化镓系层的上方；该导电透光氧化层是位于该织状纹路层的上方，并与该织状纹路层形成欧姆接触；该第一电极是与该n型氮化镓系层具表面织状化的欧姆接触区域电性耦合；该第二电极是与该导电透光氧化层电性耦合。
该织状纹路层是在外延过程中形成。该n型氮化镓系层具有表面织状化的欧姆接触区域是于制作晶粒过程中蚀刻部份该织状纹路层、p型氮化镓系层、发光层及n型氮化镓系层而形成。该基板更进一步包含有一织状纹路的区域。该织状纹路的区域是于制作晶粒过程中蚀刻部份该织状纹路层、p型氮化镓系层、发光层及n型氮化镓系层而形成。该导电透光氧化层是选自下列化合物的至少一种氧化铟、氧化锡、氧化铟钼、氧化铟铈、氧化锌、氧化铟锌、氧化镁锌、氧化锡镉或氧化铟锡。
另一种氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它的主要构造包括有一基板、一n型氮化镓系层、一发光层及一p型氮化镓系层；该n型氮化镓系层是位于该基板的上方，且具有表面织状化的欧姆接触区域；该发光层是位于该n型氮化镓系层的上方；该p型氮化镓系层是位于该发光层的上方。
该p型氮化镓系层的上方更进一步包含有一织状纹路层。该织状纹路层的上方更进一步包含有一导电透光氧化层。它更进一步包含一第一电极，该第一电极是与该n型氮化镓系层具有表面织状化的欧姆接触区域电性耦合。它更进一步包含有一第二电极，该第二电极是与该导电透光氧化层电性耦合。
该n型氮化镓系层具有表面织状化的欧姆接触区域是于制作晶粒过程中蚀刻部份该织状纹路层、p型氮化镓系层、发光层及n型氮化镓系层而形成。
再一种氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它的主要构造包括有一基板、一n型氮化镓系层、一发光层及一p型氮化镓系层；该基板的上方具表面织状化的区域；该n型氮化镓系层是位于该基板的上方；该发光层是位于该n是型氮化镓系层的上方；该p型氮化镓系层是位于该发光层的上方。
本实用新型的主要优点是通过进一步将传统的n型氮化镓接触层表面或蓝宝石基板表面加以织状化或粗化，能抑制临界角所造成的全反射，具有增加其光的萃取效率的功效；同时利用一n型氮化镓系层具表面织状化的欧姆接触区域，以抑制临界角所造成的全反射，具有增加其光的萃取效率的功效下面结合较佳的实施例配合附图详细说明。
图1为传统技术的氮化镓系发光二极管的构造示意图。
图2为传统技术的氮化镓系发光二极管的俯视示意图。
图3为传统技术的发光层的光线行径示意图。
图4为本实用新型实施例1的氮化镓系发光二极管的构造示意图。
图5为本实用新型的氮化镓系发光二极管的织状纹路构造制造流程示意图。
图6为本实用新型实施例2的氮化镓系发光二极管的构造示意图。
具体实施方式
实施例1参阅图4所示，为本实用新型的较佳氮化镓系发光二极管构造示意图，本实用新型的氮化镓系发光二极管1的构造包含一基板10、一第一型欧姆接触层20、一发光层30、一第二型氮化镓系披覆层40、一第二型氮化镓系接触层42、一欧姆接触层44、一窗户层50、第一电极60以及第二电极70，其中该基板10上方更包含有一缓冲层15。
该基板10可为一蓝宝石、氧化锌或碳化硅基材。该第一型欧姆接触层20为一n型掺杂的氮化镓、氮化铝铟镓或氮化铟镓层。该第二型氮化镓系披覆层40为一p型掺杂的氮化镓、氮化铝铟镓或氮化铟镓层。该发光层30为一含铟的氮化镓系化合物半导体。该窗户层50为一导电透光氧化层，可为一氧化铟、氧化锡、氧化铟钼、氧化铟铈、氧化锌、氧化铟锌、氧化镁锌、氧化锡镉或氧化铟锡。该第一型欧姆接触层20与该第二欧姆接触层44的均成表面织状纹路或称粗化状态。
参阅图5所示，为本实用新型的较佳实施例1的外延过程及晶粒制作流程图，第一型欧姆接触层20与第二欧姆接触层44的表面织状纹路或称粗化状态的形成方法，如图5所示，其主要步骤包含有步骤S100，提供一基板；步骤S110，形成一第一欧姆接触层在该基板之上；步骤S120，形成一发光层于该第一欧姆接触层之上；
步骤S130，依序形成一p型披覆层、一p型过渡层及一第二欧姆接触层于该发光层之上，其中该第二欧姆接触层的表面具有织状纹路或粗化状态；步骤S140，形成一掩模于该第二欧姆接触层之上；步骤S150，以干蚀刻(Dry Etching)技术(例如RIE或ICP)将部份第二欧姆接触层、P型过渡层、P型披覆层、发光层及第一型欧姆接触层移除，于此制程中加以控制，使得垂直方向的蚀刻速率远大于横向，如此可将该第二欧姆接触层的表面具有织状纹路或粗化状态加以复制于该第一型欧姆接触层的表面上；步骤S160，分别形成一导电透光氧化层于该第二欧姆接触层之上及一n型欧姆接触电极局部覆盖于该第一型欧姆接触层之上，并加以合金；步骤S170，形成一p型电极衬垫于该第二欧姆接触层及导电透光氧化层之上及一n型电极衬垫于该n型欧姆接触电极之上；步骤S180，将基板研磨、抛光并切割成晶粒尺寸约为350μm的正方而完成。
于步骤S130之后，可将织状纹路或粗化状态复制于该蓝宝石基板之上。
首先，以第一道掩模将部份该第二欧姆接触层、该p型过渡层、该p型披覆层、发光层、该第一型欧姆接触层及该蓝宝石基板移除，其方法同步骤S150所述，结果可将织状纹路或粗化状态复制于蓝宝石基板的表面上；接着，以第二道掩模接续于实施例所述的步骤S140-S180而完成。
该第二欧姆接触层44，其表面状态(surface state)的织状纹路层46是于外延成长过程中可加以刻意控制，其已描述于与本申请人的中国台湾专利中请案第092132987号中，于生成一p型披覆层及一p型过渡层时，控制其延伸(tension)及压缩(compression)的应变量，再形成一p型欧姆接触层于该p型过渡层之上，通过此种外延成长过程中的控制方法与其构造，即可使该P型半导体层表面具有纹路构造，藉此降低该窗户层50与该p型导电的氮化镓系层间的接触电阻，而成为一优异欧姆接触层，并降低该二极管的工作电压。
再参阅图3所示，此外，该织状纹路层46亦可为n型、p型掺杂或双掺杂型的氮化镓系层。当该第一型欧姆接触层20具有表面织状纹路或粗化状态的构造时，此时光线路径C会因为该构造具有抑制临界角所造成的全反射，进而可增加其光的萃取效率。
实施例2参阅图6所示，为本实用新型的较佳实施例2的氮化镓系发光二极管的构造示意图。本实用新型的实施例2的发光二级管1的构造包含一基板10、一第一型欧姆接触层20、一发光层30、一第二型氮化镓系披覆层40、一第二型氮化镓系接触层42、一欧姆接触层44、一窗户层50、第一电极60以及第二电极70，其中该基板10上方更可包含一缓冲层15。该第一型欧姆接触层20与该第二欧姆接触层44的表面织状纹路或粗化状态的形成方法，参阅图5所示。
综上所述，本实用新型为一中具有新颖性、创造性及实用性的创新结构。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的保护范围，凡依本实用新型所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它的主要构造包括有一基板、一n型氮化镓系层、一发光层、一p型氮化镓系层、一织状纹路层、一p型氮化镓系层、一导电透光氧化层、一第一电极及一第二电极；该n型氮化镓系层是位于该基板的上方，且具有表面织状化的欧姆接触区域；该发光层是位于该n型氮化镓系层的上方；该p型氮化镓系层是位于该发光层的上方；该织状纹路层是位于该p型氮化镓系层的上方；该导电透光氧化层是位于该织状纹路层的上方，并与该织状纹路层形成欧姆接触；该第一电极是与该n型氮化镓系层具有表面织状化的欧姆接触区域电性耦合；该第二电极是与该导电透光氧化层电性耦合。
2.根据权利要求1所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该基板更进一步包含有一织状纹路的区域。
3.根据权利要求1所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该导电透光氧化层是选自下列化合物的至少一种氧化铟、氧化锡、氧化铟钼、氧化铟铈、氧化锌、氧化铟锌、氧化镁锌、氧化锡镉或氧化铟锡。
4.一种氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它的主要构造包括有一基板、一n型氮化镓系层、一发光层及一p型氮化镓系层；该n型氮化镓系层是位于该基板的上方，且具有表面织状化的欧姆接触区域；该发光层是位于该n型氮化镓系层的上方；该p型氮化镓系层是位于该发光层的上方。
5.根据权利要求4所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该p型氮化镓系层的上方更进一步包含有一织状纹路层。
6.根据权利要求5所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该织状纹路层的上方更进一步包含有一导电透光氧化层。
7.根据权利要求4所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它更进一步包含一第一电极，该第一电极是与该n型氮化镓系层具有表面织状化的欧姆接触区域电性耦合。
8.根据权利要求4所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它更进一步包含有一第二电极，该第二电极是与该导电透光氧化层电性耦合。
9.根据权利要求4所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该导电透光氧化层是选自下列化合物的至少一种氧化铟、氧化锡、氧化铟钼、氧化铟铈、氧化锌、氧化铟锌、氧化镁锌、氧化锡镉或氧化铟锡。
10.一种氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它的主要构造包括有一基板、一n型氮化镓系层、一发光层及一p型氮化镓系层；该基板的上方具有表面织状化的区域；该n型氮化镓系层是位于该基板的上方；该发光层是位于该n是型氮化镓系层的上方；该p型氮化镓系层是位于该发光层的上方。
11.根据权利要求10所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该p型氮化镓系层的上方更进一步包含有一织状纹路层。
12.根据权利要求11所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该织状纹路层的上方更进一步包含有一导电透光氧化层。
13.根据权利要求10所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该n型氮化镓系层更进一步包含具有表面织状化的欧姆接触区域电性耦合。
14.根据权利要求13所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它更进一步包含有一第一电极，该第一电极是与该n型氮化镓系层具有表面织状化的欧姆接触区域电性耦合。
15.根据权利要求12所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是它更进一步包含有一第二电极，该第二电极是与该导电透光氧化层电性耦合。
16.根据权利要求10所述的氮化镓系发光二极管的构造，其特征是该导电透光氧化层是选自下列的化合物的至少一种氧化铟、氧化锡、氧化铟钼、氧化铟铈、氧化锌、氧化铟锌、氧化镁锌、氧化锡镉或氧化铟锡。
专利摘要一种氮化镓系发光二极管的构造，它的主要构造包括有一基板、一n型氮化镓系层、一发光层、一p型氮化镓系层、一织状纹路层、一p型氮化镓系层、一导电透光氧化层、一第一电极及一第二电极；n型氮化镓系层是位于该基板的上方，且具有表面织状化的欧姆接触区域；发光层是位于该n型氮化镓系层的上方；p型氮化镓系层是位于该发光层的上方；织状纹路层是位于p型氮化镓系层的上方；导电透光氧化层是位于织状纹路层的上方，并与织状纹路层形成欧姆接触；第一电极是与n型氮化镓系层具表面织状化的欧姆接触区域电性耦合；第二电极是与导电透光氧化层电性耦合。具有增加其光的萃取效率的功效。
文档编号H01L33/00GK2783535SQ20042009259
公开日2006年5月24日 申请日期2004年9月22日 优先权日2004年9月22日
发明者赖穆人 申请人:炬鑫科技股份有限公司