专利名称：半导体发光结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光结构，且特别是涉及一种具有电流扩散格栅(Currentspreading grating)的半导体发光结构。
背景技术：
发光二极管(Light-Emitting Diode, LED)主要是通过电能转化为光能的方式发光。发光二极管的主要的组成材料是半导体，其中含有带正电的空穴比率较高的称为P型半导体，含有带负电的电子比率较高的称为N型半导体。P型半导体与N型半导体相接处形成PN接面。在发光二极管的正极及负极两端施加电压时，电子将与空穴结合。电子与空穴结合后便以光的形式发出。由于发光二极管具有寿命长、温度低、能源利用率高等优点，近年来发光二极管已 广泛应用于背光模块、台灯、交通号志灯、车用煞车灯等。传统光源已逐渐被发光二极管所取代。此外,发光二极管的亮度与外加电流密度(current density)有关。一般而言，电流密度增加，亮度则会增大。因此，如何使电流密布均匀分布，以增加发光二极管的内部量子效率，实为业界发展的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体发光结构，通过电流扩散格栅来增加电极接触面积，以改善电流拥挤或电流密度不均匀的现象。根据本发明的一方面，提出一种半导体发光结构。此半导体发光结构包括一基板、一第二型电极层、一反射层、一绝缘层、一第一型电极层、一第一型半导体层、一活化层、一第二型半导体层以及一第一接触垫。基板包括有一发光区及一非发光区。第二型电极层形成于该基板上，且在该发光区形成一由多数个导电柱以及多数个导电墙交错连接所形成的电流扩散格栅。每一个导电柱和导电墙分别具有一平行于该基板的第一顶表面与第二顶表面。反射层及绝缘层依序形成于第二型电极层上，且覆盖各个导电柱及各个导电墙，并使各个第一顶表面与第二顶表面裸露出来。第一型电极层、第一型半导体层及活化层依序形成于发光区中的绝缘层上。第二型半导体层形成于活化层上，并且覆盖各个导电柱及各个导电墙。第一接触垫形成于基板的非发光区的第一型电极层上。为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
图I为本发明一实施例的半导体发光结构的示意图；图2为本发明一实施例的半导体发光结构的剖面示意图；图3A 图3D分别为本发明一实施例的半导体发光结构的电流扩散格栅的示意图；图4A 图4D分别为本发明一实施例的半导体发光结构的电流扩散格栅的示意图。主要元件符号说明100 :半导体发光结构110:基板112、212:发光区114:非发光区120:电流扩散格栅 122:导电柱124:导电墙123 :第一顶表面125 :第二顶表面126:第二型电极层128 :第二接触垫130 :反射层132 :绝缘层136:第一型电极层138 :第一接触垫140 :发光二极管142 :第一型半导体层144 :活化层146 :第二型半导体层220a 220h 电流扩散格栅222a 222e、222a， 222c，导电柱224a 224e、224a， 224c’ 导电墙
具体实施例方式本实施例的半导体发光结构，通过电流扩散格栅(Current spreading grating)来增加电极接触面积。电流扩散格栅由多数个导电柱以及多数个导电墙交错连接所形成的立体结构，请参考图1，其绘示依照本发明一实施例的半导体发光结构的示意图。每一个导电柱122和导电墙124分别具有一平行于基板110的第一顶表面123及第二顶表面125。每一个导电柱122的第一顶表面123与每一个导电墙124的第二顶表面125彼此相连以形成一格栅图案。在一实施例中，电流扩散格栅120由多个多边形基本结构所构成，多边形基本结构可包括三角形、正方形、长方形、菱形、梯形或其组合。本发明对于格栅图案不加以限制，以下提出各种实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。请同时参照图I及图2，其中图2以图I中沿着I-I剖面线的半导体发光结构的剖面示意图绘示而成。半导体发光结构100由下而上依序包括一基板110、一第二型电极层126、一反射层130、一绝缘层132、一第一型电极层136、一第一型半导体层142、一活化层144以及一第二型半导体层146。基板110包括有一发光区112及一非发光区114。第二型电极层126形成于基板110上，且在发光区112形成一由多数个导电柱122以及多数个导电墙124交错连接所形成的电流扩散格栅120。每一个导电柱122和导电墙124分别具有一平行于基板110的第一顶表面123与第二顶表面125。在一实施例中，此些导电柱122和此些导电墙124均匀地分布在发光区112内，用于增加电极接触面积，并使电流均匀分布，以增加发光二极管140的发光效率。此外，反射层130及绝缘层132依序形成于第二型电极层126上，且覆盖各个导电柱122及各个导电墙124，并使各个第一顶表面与第二顶表面裸露出来。反射层130例如是由低阻抗的金属层或布拉格反射层130 (Bragg reflecting layer)所构成。因此，由活化层144产生的光线除了直接向外射出之外，更可通过反射层130反射，以增加出光量。另外，第一型电极层136、第一型半导体层142及活化层144依序形成于发光区112中的绝缘层132上。第二型半导体层146形成于活化层144上，并且覆盖各个导电柱 122及各个导电墙124。在一实施例中，第一型电极层136为P型电极，第二型电极层126为N型电极。第一型半导体层142为P型半导体层，并与P型电极电性导通。第二型半导体层146为N型半导体层，并通过各个导电柱122与各个导电墙124与N型电极电性导通，以使N型半导体层中带负电的电子能均匀地扩散，并与P型半导体层中带正电的空穴于活化层144(P-N接面)中结合。结合后电子与空穴便以光的形式发出，以做为发光二极管140的光源。在另一实施例中，第一型电极层136为N型电极,第二型电极层126为P型电极。第一型半导体层142为N型半导体层，并与N型电极电性导通。第二型半导体层146为P型半导体层，并通过各个导电柱122与各个导电墙124与P型电极电性导通，以使P型半导体层中带正电的空穴能均匀地扩散，并与N型半导体层中带负电的电子于活化层144 (P-N接面)中结合。结合后的电子与空穴便以光的形式发出，以做为发光二极管140的光源。因此，本实施例可通过均匀地分布在发光区112内的导电柱122和导电墙124，增加电极接触面积，并使电流均匀分布，以增加发光二极管140的发光效率。请参照图2，半导体发光结构还包括一第一接触垫138。第一接触垫138形成于基板110的非发光区114的第一型电极层136上。此外,各个导电柱122的第一顶表面形成一第二接触垫128。第一型电极层136可选用与第一型半导体层142之间接触电阻小的合金，例如镍金合金或铟锡氧化物。另外，第二接触垫128可选用与第二型半导体层146之间接触电阻小的合金，例如镍金合金或铟锡氧化物。当接触电阻小时，电流密度较均匀，并能减少第一型半导体层142与第二型半导体层146之间的顺向电压，以提高活化层144的发光效率。此外，基板110可为导电基板110或散热基板110,常见的有娃基板110或铜基板110，用以支撑发光二极管140，并将发光二极管140所产生热快速地传导至外界，以避免热集中在发光二极管140内。在本实施例中，发光二极管140所产生的热也可经由各个导电柱122以及各个导电墙124向下传导至基板110，进一步增加半导体发光结构100的散热效率。以下将介绍数种具有不同格栅图案的电流扩散格栅。各个实施例之间并非相互独立的，因此可通过适当的修改、组合而变化成不同的实施例。例如,在图3A中，由多个正方形结构所构成的电流扩散格栅220a也可修改为由多个长方形结构、菱形结构及/或梯形结构所组成。请参照图3A 图3D，其分别绘示依照本发明一实施例的半导体发光结构的电流扩散格栅的示意图。在图3A中，位于发光区212的电流扩散格栅220a由多个正方形结构所构成，每个正方形结构包括交错连接的四个导电柱222a 222d以及四个导电墙224a 224d，以形成一阶梯状格栅图案。在图3B中，位于发光区212的电流扩散格栅220b由多个直角三角形结构所构成，每个直角三角形结构包括交错连接的三个导电柱222a 222c以及三个导电墙224a 224d，以形成一正方形格栅图案。在图3C中，位于发光区212的电流扩散格栅220c由多个梯形结构所构成，每个梯形结构包括交错连接的五个导电柱222a 222e以及五个导电墙224a 224e，以形成一六角形格栅图案。在图3D中，位于发光区212的电流扩散格栅220d由多个等边三角形结构所构成，每个等边三角形结构包括交错连接的三个导电柱222a 222c以及三个导电墙224a 224c，以形成一六角形格栅图案。上述的格栅图案仅做为范例说明，并非用以限制本发明。 请参照图4A 图4D，其分别绘示依照本发明一实施例的半导体发光结构的电流扩散格栅的示意图。在图4A中，电流扩散格栅220e由多个长方形结构所构成，每个长方形结构包括交错连接的四个导电柱222a 222d以及四个导电墙224a 224d，以形成一条状格栅图案。在图4B中，电流扩散格栅220f由多个长方形结构以及多个直角三角形结构所构成，每个长方形结构包括交错连接的四个导电柱222a 222d以及四个导电墙224a 224d，而每个直角三角形结构包括交错连接的三个导电柱222a’ 222c’以及三个导电墙224a’ 224c’，以形成十字形格栅图案。在图4C中，电流扩散格栅220g由多个正方形结构以及多个直角三角形结构所构成，每个正方形结构包括交错连接的四个导电柱以及四个导电墙，而每个直角三角形结构包括交错连接的三个导电柱以及三个导电墙，以形成一八角形格栅图案。在图4D中，电流扩散格栅220h由多个等边三角形结构以及多个菱形结构所构成，每个等边三角形结构包括交错连接的三个导电柱以及三个导电墙，而每个菱形结构包括交错连接的四个导电柱以及四个导电墙，以形成一六角形格栅图案。上述的格栅图案仅做为范例说明，并非用以限制本发明。本发明上述实施例所揭露的半导体发光结构，通过电流扩散格栅(Currentspreading grating)来增加电极接触面积。电流扩散格栅由多数个导电柱以及多数个导电墙交错连接所形成的立体结构，因此电流不会集中在导电柱上，而是经由导电柱周围的导电墙向外扩散到周围区域，以改善电流拥挤或电流密度不均匀的现象。由于发光区内电流分布更均匀，故能增加发光二极管的内部量子效率，进而提高发光二极管的亮度。综上所述，虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种半导体发光结构,包括 基板，包括有发光区及非发光区； 第二型电极层形成于该基板上，且在该发光区形成一由多个导电柱以及多个导电墙交错连接所形成的电流扩散格栅(grating)，其中每一该些导电柱和该些导电墙分别具有一平行于该基板的第一顶表面及第二顶表面； 反射层及绝缘层依序形成于该第二型电极层上，覆盖该些导电柱及该些导电墙，并使该第一及第二顶表面裸露出来； 第一型电极层、第一型半导体层、活化层依序形成于该发光区中的该绝缘层上； 第二型半导体层形成于该活化层上，并且覆盖该些导电柱及该些导电墙；以及 第一接触垫，形成于该非发光区的该第一型电极上。
2.如权利要求I所述的半导体发光结构，其中该第一型为P型，该第二型为N型。
3.如权利要求I所述的半导体发光结构，其中该第一型为N型，该第二型为P型。
4.如权利要求I 3其中的一项所述的半导体发光结构，其中该反射层是由金属层或布拉格反射层所构成。
5.如权利要求4所述的半导体发光结构，其中该电流扩散格栅是由该些导电柱和该导电墙所构成的多边形基本结构所构成。
6.如权利要求5所述的半导体发光结构，其中该多边形基本结构包括三角形、正方形、长方形、菱形、梯形或其组合。
7.如权利要求6所述的半导体发光结构，还包括在每一个该些导电柱的第一顶表面形成一第二接触垫。
8.如权利要求I所述的半导体发光结构，其中该基板为导电基板或散热基板。
全文摘要
本发明公开一种半导体发光结构，其包括一基板、一第二型电极层、一反射层、一绝缘层、一第一型电极层、一第一型半导体层、一活化层以及一第二型半导体层。第二型电极层形成于该基板上，且形成一由多数个导电柱以及多数个导电墙交错连接所形成的电流扩散格栅。反射层及绝缘层依序形成于第二型电极层上，且覆盖各个导电柱及各个导电墙。第一型电极层、第一型半导体层及活化层依序形成于绝缘层上。第二型半导体层形成于活化层上，并且覆盖各个导电柱及各个导电墙。
文档编号H01L33/36GK102779916SQ201110157149
公开日2012年11月14日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年5月10日
发明者叶昭呈, 方国龙, 李佳恩 申请人:隆达电子股份有限公司