专利名称：发光元件的制作方法
技术领域：
本发明关于一种发光元件，尤其关于一种可缩短p/n电极距离，增加光 取出效率的发光二极管结构。
背景技术：
发光二极管包含以能够放射出特定波长的光线的p-n接面组成如同质 结构(Homostructure)、单异质结构(Single Heterostructure; SH)、双异质结构 (Double Heterostructure; DH)、或是多重量子阱(Multiple Quantum Well; MQW) 等结构所堆叠而成的外延结构。由于发光二极管具有低耗电量、低散热量、 操作寿命长、耐撞击、体积小、反应速度快、以及可发出稳定波长的色光 等良好光电特性，因此常应用于家电、仪表的指示灯、光电产品的应用光 源、以及光电通讯领域等。
目前发光二极管的p/n电极分别形成于不同平面上，以达到电流扩散的 效果。另外，为了提升发光效率，可利用表面粗化技术将发光效率提升30% 以上。
发明内容
本发明的一目的在于缩短p/n电极间的距离，减少为增加欧姆接触面积 而延伸的金属电极所造成的遮光区域，亦增加电流扩散的效果。
本发明的另一目的在于将管芯尺寸缩小，同时在遮光金属电极下方形 成反射层，增加光一次反射而出光的几率，提升光取出效率。此外，因管 芯尺寸缩小，可增加每单位外延片管芯产出量，降低生产成本。
根据本发明的实施例， 一发光二极管至少包含一永久基板、 一绝缘层、 一接合层、 一外延结构、 一第一反射层、 一第二反射层、 一第一电极及一 第二电极。其中，该永久基板可为一导热性基板、导电性基板，或透光性 基板。该接合层位于永久基板之上。该绝缘层位于永久基板和接合层之间， 可进一步包含一单层或多层材料组合。该外延结构包含一第一电性半导体
3层、 一有源层及一第二电性半导体层。第一电极形成于第一电性半导体层 之上，且有一第一反射层位于二者之间；第二电极形成于第二电性半导体 层之上，且有一第二反射层位于二者之间。 一保护层覆盖于外延结构上未 被第 一 电极及第二电极覆盖的区域。
本发明的优选实施例将于具体实施方式
的说明文字中辅以下列图形做
更详细的it明
图1至图4示出根据现有的发光二极管的工艺示意图5示出根据本发明的实施例一的发光二极管的结构侧视图6、 7示出根据本发明的实施例二的发光二极管的结构侧视图。
附图标记说明
10:外延结构
100、 200、 300:发光二极管
101:成长基板
102:第一电性接触层
103:第一电性半导体层
104:有源层
105:第二电性半导体层
106:第二电性接触层
107:反射层
108:接合层
109:绝缘层
110:永久基板
112、 112a:第一电极 112b:第一反射层
113、 113a:第二电极 113b:第二反射层 114:保护层
116:隔绝道
A:外延结构第一区域
4B:外延结构第二区域
a、 b:发光二极管侧边平台
具体实施例方式
本发明揭露一种p/n金属电极位于同 一平面上，缩短p/n电极间的距离， 减少为增加欧姆接触面积而导致金属电极所造成的遮光区域，也可帮助电 流扩散。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可配合图1至图7的图示， 参照下列描述。
图1至4为现有发光元件的结构侧视图。请参照图1,现有发光元件， 例如一发光二极管100,包含一成长基板101，其材料可为砷化镓(GaAs)、 硅、碳化硅(SiC)、蓝宝石、磷化铟或磷化镓。接着，于成长基板101上形 成外延结构10。外延结构IO藉由一外延工艺所形成，例如有机金属气相沉 积外延法(MOCVD)、液相外延法(LPE)或分子束外延法(MBE)等外延工艺。 此外延结构10至少包含一第一电性半导体层103，例如为一n型磷化铝镓 铟(AlxGa,-x)。.5ln。.5P层； 一有源层104，例如为磷化铝镓铟(AlxGa,-x)。.sIno.5P 所形成的多重量子阱结构；以及一第二电性半导体层105,例如为一p型磷 化铝镓铟(AlxGa^)。.5ln。.5P层。另外，本实施例的有源层104可由例如同质 结构、单异质结构、双异质结构、或是多重量子阱结构所堆叠而成。
请参照图2。接着，于外延结构IO上形成一第二电性接触层106及一 反射层107。第二电性接触层106的材料可为氧化铟锡(Indium Tin Oxide)、 氧化铟(Indium Oxide)、氧化锡(Tin Oxide)、氧化镉锡(Cadmium Tin Oxide)、 氧化锌(Zinc Oxide)、氧化镁(Magnesium Oxide)或氮化钬(Titanium Nitride)。 反射层107可为金属材料，例如铝、金、柏、锌、银、镍、锗、铟、锡或 其合金；也可由金属和氧化物组合而成，例如氧化铟锡/银(ITO/Ag)、氧化 铟锡/氧化铝/银(ITO/AlCVAg)、氧化铟锡/氧化钛/氧化硅(ITO/TiOx/SiOx)、氧 化钛/氧化硅/铅(TiOx/Si(VAl)、氧化铟锡/氮化硅/钻(ITO/SiNx/Al)、氧化铟锡 /氮化硅/银(ITO/SilVAg)、氧化铟锡/氮化硅/氧化铝/紹(ITO/SiNx/Al2CVAl)、 或氧化铟锡/氮化硅/氧化铝/银(ITO/SiNx/Al203/Ag)。
再参照图3,于一永久基板110上形成一绝缘层109及一接合层108。 其中永久基板110其材料可为硅(Si)、铜(Cu)、铅(A1)、钼(Mo)、金(Au)、银 (Ag)等导电材料。绝缘层109由一单层或多层的绝缘材料所组成，其材料可
5为氧化铝(AlOx)、氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、类金刚石薄膜、碳化硅(SiC) 或氮化铝(A1N)等，其厚度约为l-30jim。接合层108的材料可以是如银、金、 铝、铟等金属材料，或为自发性导电高分子，或高分子中掺杂如铝、金、 柏、锌、银、镍、锗、铟、锡、钛、铅、铜、钯或其合金所组成的导电材料。
参照图4,接着，将如图2所示具有反射层107的外延结构接合于如图 3所示的接合层108之上，再藉由激光剥离技术、蚀刻工艺或化学机械研磨 工艺等方式移除成长基板(图未示)。成长基板101移除后，棵露出外延结构 10的第一电性半导体层103的表面，再于其上形成第一电性接触层102。 第一电性接触层102的材料可为氧化铟锡(IndiumTin Oxide)、氧化铟(Indium Oxide)、氧化锡(Tin Oxide)、氧化镉锡(Cadmium Tin Oxide)、氧化锌(Zinc Oxide)、氧化镁(Magnesium Oxide)、氮化钬(Titanium Nitride)、锗金(Ge/Au) 或锗金镍(Ge/Au/Ni)所形成的薄膜，并可选择性地于该薄膜上以蚀刻工艺形 成特定图案。
如图4所示，将外延结构10自第一电性接触层102、第一电性半导体 层103、有源层104、第二电性半导体层105由上而下蚀刻至露出第二电性 接触层106上表面以形成隔绝道116及发光二极管侧边平台a、 b，并将外 延结构区域分成第 一 区域A及第二区域B 二部分。再将第 一 区域A的第一 电性接触层102上表面及/或下表面蚀刻成粗糙面。在一优选实施例中，第 一区域A的第一电性接触层102上表面及/或下表面亦可不为粗糙面。
接着，利用热蒸镀(Thermal Evaporation),电子束蒸镀(E-beam)或离子 賊镀(Sputtering)等方法，于第一区域A的第一电性接触层102上形成一第 一电极112,并于第二区域B的第一电性接触层102上形成一第二电极113。 第二电极113也可覆盖第二区域B的外延结构侧边。最后，再以一保护层 114覆盖于元件100部分第一电性接触层102上表面及第一区域A的外延结 构侧边，即完成现有的发光二极管100。 -
以下仅就本发明实施例与现有发光二极管的差异处进行说明，相似处 在此则不再赘述。如图5所示，将发光二极管周边区域从第一电性接触层 102、第一电性半导体层103、有源层104、第二电性半导体层105由上而 下蚀刻至露出第二电性接触层106上表面。再将第一电性接触层102上表 面及/或下表面蚀刻成粗糙面。第一电性接触层102上表面及/或下表面亦可不为相4造面。
接着，利用热蒸镀(Thermal Evaporation),电子束蒸镀(E-beam)或离子 賊镀(Sputtering)等方法，于第一电性接触层102上形成一第一反射层112b 及一第二反射层113b后，以一保护层114覆盖于元件200部分上表面及外 延结构侧边区域。再分别于第一反射层112b及第二反射层113b上形成一第 一电极112a及一第二电极113a。第二电极113a沿着外延结构侧边区域和 第二电性接触层106电连接，即完成本实施例一的发光二极管200。
图7绘示根据本发明的第二实施例的倒装式发光二极管的结构侧视图。 先参照图6,于外延结构10上形成一第二电性接触层106，其材料可为氧 化铟锡(Indium Tin Oxide)、氧化铟(Indium Oxide)、氧化锡(Tin Oxide)、氧化 镉锡(Cadmium Tin Oxide)、氧化锌(Zinc Oxide)、氧化镁(Magnesium Oxide) 或氮化钛(Titanium Nitride)。再于一永久基板上形成一绝缘层及一接合层(图 未示)。其中永久基板其材料可为蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)、玻璃、石 英、氮化铝(A1N)等透光性材料。绝缘层由一单层或多层的绝缘材料所组成， 其材料可为氧化铝(AlOx)、氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、类金刚石薄膜、碳 化硅(SiC)或氮化铝(AlN)等，其厚度约为l-30pm。接合层的材料可以是如自 发性导电高分子，或高分子中掺杂如铝、金、钼、锌、银、镍、锗、铟、 锡、钛、铅、铜、钯或其合金所组成的导电材料。若透光性永久基板为绝 缘物质所组成时，绝缘层可省略。
如图7所示，完成的外延结构与由透光性永久基板110、绝缘层109 及接合层108所组成的单元接合，并移除成长基板后，棵露出外延结构的 第一电性半导体层103的表面。接着，于第一电性半导体层103上形成一 第一电性接触层102。将发光二极管周边区域从第一电性接触层102、第一 电性半导体层103、有源层104、第二电性半导体层105由上而下蚀刻至露 出第二电性接触层106上表面，在此实施例中，亦可将第一电性接触层102 上表面及/或下表面蚀刻成粗糙面。再于第一电性接触层102上形成一第一 反射层112b及一第二反射层113b后，以一保护层114覆盖于第一电性接触 层102未被第一反射层与第二反射层覆盖的区域。再分别于该第一反射层 U2b及该第二反射层113b形成一第一电极112a及一第二电极113a。且第 二电极113a沿着外延结构侧边和第二电性接触层106电连接，即完成本实 施例的倒装式发光二极管300。其中第一反射层112b及第二反射层113b材料可为金属材料，如铝、
金、铀、锌、银、镍、锗、铟、锡、及其合金。或金属和氧化物组合而成，
如氧化铟锡/银(ITO/Ag)、氧化铟锡/氧化铝/银(ITO/A10x/Ag)、氧化铟锡/氧 化钛/氧化硅(ITO/TiCVSiOx)、氧化钛/氧化硅/铝(TiOx/SiCVAl)、氧化铟锡/ 氮化硅/铝(ITO/SiNx/AI)、氧化铟锡/氮化硅/银(ITO/SiNx/Ag)、氧化铟锡/氮化 硅/氧化铝/铝(ITO/SiNx/A203/Al)、或氧化铟锡/氮化硅/氧化铝/银 (ITO/SiNx/Al203/Ag)。
其中第一电极112、 112a的材料可为:In、 Al、 Ti、 Au、 W、 InSn、 TiN、 WSi、 Ptln2、 Nd/A]、 Ni/Si、 Pd/Al、 Ta/Al、 Ti/Ag、 Ta/Ag、 Ti/Al、 Ti/Au、 Ti/TiN、 Zr/ZrN、 Au/Ge/Ni、 Cr/Ni/Au、 Cr/Au、 Cr/Au/Ti、 Ni/Cr/Au、 Ti/Pd/Au、 Ti/Pt/Au、 Ti/Al/Ni/Au、 Au/Si/Ti/Au/Si、 Au/Ni/Ti/Si/Ti或其合金材料。而第 二电极113、 113a的材料可为Ni/Au、 NiO/Au、 Pd/Ag/Au/Ti/Au、 Pt/Ru、 Ti/Pt/Au、 Cr/Au、 Cr/Au/Ti、 P謹、Ni/Pd/Au、 Pt/Ni/Au、 Ru/Au、 Nb/Au、 Co/Au、 Pt/Ni/Au、 Ni/Pt、 Niln 、 Pt3In7或其合金材料。保护层114的材料 选自由含硅的氧化物、氮化物及高介电有机材料所组成的组。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但是其并非用以限定本发明， 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可作各种的更 动与润饰，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求所限定的为准。
8
权利要求
1. 一种发光元件，至少包含一永久基板；一接合层，形成于该永久基板上；一外延结构，形成于该接合层上；一第一电极，形成于该外延结构的上表面；一第一反射层，形成于该外延结构与该第一电极之间；一第二电极，形成于该外延结构的上表面；一第二反射层，形成于该外延结构与该第二电极之间；且一保护层，形成于该外延结构的周围。
2. 如权利要求1所述的发光元件，其中还包含一绝缘层，形成于该永久基板上。
3. 如权利要求2所述的发光元件，其中该永久基板具有导电性。
4. 如权利要求1所述的发光元件，其中该永久基板具有透光性。
5. 如权利要求1所述的发光元件，其中该外延结构还至少包含一第二电性半导体层，形成于该接合层上，且与该第二电极电连接；一有源层，形成于该第二电性半导体层上；以及一第一电性半导体层，形成于该有源层上，且与该第一电极电连接，其中该第二电性半导体层的电性不同于该第一电性半导体层的电性。
6. 如权利要求5所述的发光元件，其中该外延结构还至少包含一第一电性接触层，位于该第一电极和该第一电性半导体层之间；以及一第二电性接触层，位于该第二电性半导体层和该接合层之间。
7. 如权利要求6所述的发光元件，其中该第一电性接触层的上表面及/或下表面为相4造面。
8. 如权利要求3所述的发光元件，其中还包含一反射层，位于该外延结构与该接合层之间。
全文摘要
本发明公开一种发光元件，至少包含一基板、一绝缘层、一接合层、一外延结构、一第一反射层、一第二反射层、一第一电极及一第二电极。其中，该第一电极及该第二电极位于该外延结构的同一平面上。
文档编号H01L33/00GK101488539SQ200810001299
公开日2009年7月22日 申请日期2008年1月17日 优先权日2008年1月17日
发明者吕志强, 洪圣峰, 骆武聪 申请人:晶元光电股份有限公司