专利名称：高亮度发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管，特别涉及一种高亮度的发光二极管。
背景技术：
随着科技的日新月异，对于生活上的照明装置人们也有着越来越多的选择，从传统的钨丝灯泡到日光灯，照明装置不断地推陈出新。近年来发光二极管(Light EmittingDiode, LED)迅速发展，因其具有耗电量低、元件寿命长、无须暖灯时间及反应速度快等优点，故其应用领域愈来愈广泛。然而，一般发光二极管的亮度确实不比公知的钨丝灯泡或日光灯高，因此若发光二极管所发射出的光线的大部分朝侧面发散而又无法被有效率地利用，此实是更暴露出发光二极管的缺点。因此，此产业的供应商无不期盼将朝侧面发散的光线大致上朝单一方向反射以集中利用，借以提高光通量及光线利用的效能。因此，提供一种具有高亮度的发光二极管，使其更能广泛地应用于各式电器，乃为此业界目前所亟待努力的目标。
发明内容
为了解决现有存在的上述问题，本发明提供一种高亮度发光二极管，包含基板、导体层、第一半导体层、发光层、第二半导体层、第一电极、第二电极以及绝缘结构。导体层、第一半导体层、发光层及第二半导体层自基板的上镀化层，依序向上叠设。第一电极与导体层电性连接，而第二电极穿越导体层、第一半导体层及发光层使上镀化层与第二半导体层电性连接。绝缘结构包含至少二保护层，其环周式地裹覆第二电极，使第二电极与导体层、第一半导体层及发光层电性绝缘，且各保护层的厚度值分别实质上相等于反射频谱中心波长数值除以各保护层的四倍折射率数值所得的商数数值，使至少二保护层共同形成为高反射率的反射层。本发明提供另一种高亮度发光二极管，包含基板、导体层、第一半导体层、发光层、第二半导体层、第一电极、第二电极以及绝缘结构。导体层、第一半导体层、发光层及第二半导体层自基板的上镀化层，依序向上叠设。第一电极与导体层电性连接，而第二电极穿越导体层、第一半导体层及发光层使上镀化层与第二半导体层电性连接。绝缘结构包含反射层及保护层，反射层直接裹覆第二电极，而保护层裹覆反射层，使第二电极与导体层、第一半导体层及发光层电性绝缘，保护层的厚度值实质上相等于反射频谱中心波长数值除以保护层的四倍折射率数值所得的商数数值。本发明具有以下有益的效果本发明利用裹覆于第二电极的绝缘结构以作为反射镜，借以将朝侧面散射的光线大致上朝单一方向集中利用，借此大幅提高发光二极管的亮度。为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为本发明高亮度发光二二极管的第--实施例的立体透视图2为本发明高亮度发光二二极管的第--实施例的剖面示意图(一)；
图3为本发明高亮度发光二二极管的第--实施例的剖面示意图(二)；
图4为本发明高亮度发光二二极管的第--实施例绝缘结构的剖面示意图5为本发明高亮度发光二二极管的第二二实施例的立体透视图6为本发明高亮度发光二二极管的第二二实施例的剖面示意图(一)；
图7为本发明高亮度发光二二极管的第二二实施例的剖面示意图(二)；以及
图8为本发明高亮度发光二二极管的第二二实施例绝缘结构的剖面示意图。
上述附图中的附图标记说明如下
1发光二极管 11基板
111上镀化层 112下镀化层
12导体层 13第一半导体层
14发光层 15第二半导体层
16第一电极 17第二电极
171端部 19绝缘结构
190保护层 194反射层
195保护层
具体实施例方式请参阅图1至图4，为本发明的高亮度发光二极管1的第一实施例。本发明的高亮度发光二极管1包含基板11、导体层12、第一半导体层13、发光层14、第二半导体层15、第一电极16、第二电极17以及绝缘结构19。基板11上形成有上镀化层111，依序地，导体层12设置于上镀化层111上，第一半导体层13设置于导体层12上，发光层14为多重量子阱(MultipleQuantum Well，MQff)结构，设置于第一半导体层13上，而第二半导体层15设置于发光层14上，以向上堆叠的排列构成垂直式发光二极管1。其中，若第一半导体层13为N型半导体，则第二半导体层15为P型半导体；若第一半导体层13为P型半导体，则第二半导体层15为N型半导体，可随制造者的需求而相对地改变配置。并且，第一电极16与导体层12电性连接，而第一电极16较佳的位置为设置于导体层12上，第二电极17具有相对的两端部171，第二电极17穿越导体层12、第一半导体层13及发光层14，并以两端部171分别与上镀化层111及第二半导体层15电性连接。再者，绝缘结构19包含至少二保护层190环周式地裹覆第二电极17，使第二电极17得受绝缘结构19保护，以与导体层12、第一半导体层13及发光层14电性绝缘。于第一实施例中，发光二极管1利用分布式布拉格反射镜(Distributed BraggReflection,DBR)的原理，使各保护层190可作为高反射率的反射镜。所谓DBR的技术，为保护层190的厚度值分别实质上相等于反射频谱中心波长数值除以保护层190的四倍折射率数值所得的商数数值，而在此需注意的，绝缘结构19为包含偶数倍数的保护层190，换句话说，至少二保护层190可共同作为高反射率的至少一反射镜，而若增加保护层190的数量，则绝缘结构19的反射率可越加提高。详细而言，若以两保护层190为例，但不作一限制，两保护层190的材料可分别为TW2及Si02、Ta205及Si02、SiNx及SW2的组合，通过将两保护层190依DBR原理设置为特定的厚度，使绝缘结构19具有反射光线的益处。举例而言，若发光二极管1设置为发射出蓝光，则DBR反射频谱中心波长可设定为450nm(为蓝光的波长范围中)，又TW2的折射率为2. 5，SiO2的折射率为1. 47，因此，将第一实施例的两保护层190分别设置为45nm及76. 5nm,即可使两保护层190共同作为高反射率的反射镜，进而将往发光二极管1朝侧面发散的光线大致上朝单一方向反射利用。请继续参考图3，与图2中所示出的发光二极管1作一比较，其差异为于图3中第二电极17的截面为自上镀化层111朝第二半导体层15渐缩而呈一尖锥状。由于保护层190裹覆呈尖锥状的第二电极17，而与第一半导体层13、发光层14及第二半导体层15形成有一角度。故依DBR原理作为反射镜的保护层190，得进一步将发光二极管1朝侧面发散的光线大致上朝单一方向集中。再者，发光二极管1结构更包含下镀化层112，下镀化层112相对于上镀化层111设置于基板11的底面，用以固接于一导线架上。请参阅图5至图8，为本发明的高亮度发光二极管1的第二实施例。第二实施例的基板11、导体层12、第一半导体层13、发光层14、第二半导体层15、第一电极16、第二电极17的设置都类似于第一实施例，在此不再作一赘述。其异于第一实施例的，乃为本实施例中的绝缘结构19包含反射层194及保护层195，反射层194直接裹覆第二电极17，而保护层195裹覆反射层194，借此设置，使第二电极17得受绝缘结构19保护，以与导体层12、第一半导体层13及发光层14电性绝缘。于第二实施例中，发光二极管1利用全方向反射镜(OmnidirectionalReflector,0DR)的原理，使保护层195的厚度值实质上相等于反射频谱中心波长数值除以保护层195的四倍折射率数值所得的商数数值，而反射层194选用高反射率材料制成，例如银、铝等。借此设置，本实施例的发光二极管1向侧面发散的光线，得被绝缘结构19作为反射镜地使光线大致上朝单一方向被集中利用。其中，保护层195的材料可为Ti02、Ta205、SiNx及SiO2，但仅为一例举，在此不对使用材料作一限制。综上所述，本发明所提供的高亮度的发光二极管，利用DBR及ODR的技术形成高反射率的绝缘结构，并配合将第二电极设计为尖锥状，与第一半导体层、发光层及第二半导体层形成一角度，而裹覆于第二电极外的绝缘结构同样地具有一角度。借此，使发光二极管朝侧面散射的光能够大致上被结缘结构反射，而朝单一方向集中利用，以提高光线的使用率，达到提高发光二极管的亮度的好处。以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理都包含于本发明的权利保护范围内。
权利要求
1.ー种高亮度发光二极管，其特征在于包含 一基板，该基板上形成有一上镀化层；一导体层，设置于该上镀化层上方； 一第一半导体层，设置于该导体层上； ー发光层，设置于该第一半导体层上； 一第二半导体层，设置于该发光层上； 一第一电极，与该导体层电性连接；一第二电极，具有相対的ニ端部，该第二电极穿越该导体层、该第一半导体层及该发光层，并以ニ该端部分别与该上镀化层及该第二半导体层电性连接；以及ー绝缘结构，包含至少ニ保护层，该至少ニ保护层环周式地裹覆该第二电极，使该第二电极与该导体层、该第一半导体层及该发光层电性绝缘，各该保护层的厚度值分别相等于反射频谱中心波长数值除以各该保护层的四倍折射率数值所得的商数数值。
2.如权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于该第一半导体层为N型半导体， 该第二半导体层为P型半导体；或该第一半导体层为P型半导体，该第二半导体层为N型半导体。
3.如权利要求2所述的高亮度发光二极管，其特征在于该第二电极的截面为自该镀化层朝第二半导体层渐缩而呈ー尖锥状。
4.如权利要求3所述的高亮度发光二极管，其特征在于更包含一下镀化层，该下镀化层相对于该上镀化层设置于基板的一底面，且固接于ー导线架。
5.如权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于该发光层为多重量子阱结构。
6.ー种高亮度发光二极管，其特征在于包含 一基板，该基板上形成有一上镀化层；一导体层，设置于该上镀化层上方； 一第一半导体层，设置于该导体层上； ー发光层，设置于该第一半导体层上； 一第二半导体层，设置于该发光层上； 一第一电极，与该导体层电性连接；一第二电极，具有相対的ニ端部，该第二电极穿越该导体层、该第一半导体层及该发光层，并以ニ该端部分别与该上镀化层及该第二半导体层电性连接；以及ー绝缘结构，包含一反射层及一保护层，该反射层直接裹覆该第二电极，而该保护层裹覆该反射层，使该第二电极与该导体层、该第一半导体层及该发光层电性绝缘，该保护层的厚度值相等于反射频谱中心波长数值除以该保护层的四倍折射率数值所得的商数数值。
7.如权利要求6所述的高亮度发光二极管，其特征在于该第一半导体层为N型半导体， 该第二半导体层为P型半导体；或该第一半导体层为P型半导体，该第二半导体层为N型半导体。
8.如权利要求7所述的高亮度发光二极管，其特征在于该反射层的材料选自银、铝及其組合所組成的群組。
9.如权利要求8所述的高亮度发光二极管，其特征在于该第二电极的截面为自该镀化层朝第二半导体层渐缩而呈ー尖锥状。
10.如权利要求9所述的高亮度发光二极管，其特征在于更包含一下镀化层，该下镀化层相对于该上镀化层设置于基板的一底面，且固接于一导线架。
全文摘要
一种高亮度发光二极管，包含基板、导体层、第一半导体层、发光层、第二半导体层、第一电极、第二电极以及绝缘结构。导体层、第一半导体层、发光层及第二半导体层自基板的上镀化层，依序向上叠设。第一电极与导体层电性连接，而第二电极穿越导体层、第一半导体层及发光层使上镀化层与第二半导体层电性连接。绝缘结构包含至少二保护层，其环周式地裹覆第二电极，且至少二保护层的各个厚度符合分布式布拉格反射镜的厚度，以共同作为高反射率的反射镜。本发明利用裹覆于第二电极的绝缘结构以作为反射镜，借以将朝侧面散射的光线大致上朝单一方向集中利用，借此大幅提高发光二极管的亮度。
文档编号H01L33/00GK102569572SQ20111021943
公开日2012年7月11日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年12月29日
发明者张峻荣, 方国龙, 赵志伟, 郭奇文, 陈俊荣, 黄坤富 申请人:隆达电子股份有限公司