專利名稱：可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是有關(guān)于一種發(fā)光二極管，特別是一種可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管。
雖然，上述習(xí)用構(gòu)造可藉由電流擴散層18、電流阻隔層100及反射層13而有效達成增加發(fā)光亮度的功效。但是，其還是存在有下列缺點1、LED磊晶層于一基板上成長時，將于其底側(cè)接近基板表面處自然形成一高載子摻雜層155，該高載子摻雜層155將大量吸收所投射進來的光子數(shù)量，因此對LED磊晶層的發(fā)光亮度功效將造成莫大的損害，而上述構(gòu)造并無法有效克服。
2、LED磊晶層受限于其材料的選擇，必須搭配與其晶格常數(shù)匹配的基板表面成長，但有些基板的材質(zhì)特性并不適宜用來當(dāng)基板使用，例如GaAs基板會吸收光線，將降低元件發(fā)光亮度，而GaP基板本身呈現(xiàn)橙色，將存在發(fā)光色度問題；及3、電流阻隔層100于制作上頗為復(fù)雜，且其必須對準于對向電極101的底端，在設(shè)計上不具彈性，在制程上亦太過麻煩。
為此，針對上述弊端，業(yè)界又發(fā)展出藉由一永久基板以取代暫時基板的概念，如美國專利第5,258,699號，由Visual Photonics Epitaxy Co.，Ltd.，所揭露的[LIGHT EMITTING DIODE WITH A PERMANENTSUBSTRATE OF TRANSPARENT GLASS OR QUARTZ AND THEMETHOD FOR MANUFACTURING THE SAME]，或美國申請案第09/384，053號，由本申請人所申請的[LIGHT EMITTING DIODE WITH ENHANCEDBRIGHTNESS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME]中皆對此提出各種不同的解決技術(shù)。
請參閱圖2，是為美國專利第5,258,599號所揭露的主要構(gòu)造，其主要是先將平面型LED磊晶層(發(fā)光區(qū))26形成于一GaAs或InP所制成的暫時基板上，之后再將暫時基板剝離移除；并選擇一透明的玻璃或石英充當(dāng)一永久基板21，于該永久基板21頂層形成一金屬黏著劑24以黏合于該平面型LED磊晶層26的底層；又于永久基板21的底層設(shè)有一金屬反射層23，如此當(dāng)平面型LED磊晶層26平面上的二電極201、202通電而作用發(fā)光時，PN界面所往下投射的光源將可穿透透明的玻璃或石英而被金屬反射層23所反射，并藉此達到提升發(fā)光亮度的功效。
但是，上述發(fā)光二極管構(gòu)造中，還是存在有下列缺憾I、LED磊晶層于底側(cè)的高載子摻雜層265還是無法有效解決，對整個LED元件的發(fā)亮度而言有莫大的影響。
2、其反射光源尚需穿透玻璃或石英的永久基板，反射光源所需行走的光程太長，不利于發(fā)光亮度的提升。
3、其反射層設(shè)于基板的底側(cè)，如此永久基板將必是一可透光的材質(zhì)所制成，將無形限制材料的使用及產(chǎn)品的設(shè)計范圍。
4、LED磊晶層工作所產(chǎn)生的高溫?zé)o法有效予以排除，不僅有損于元件的使用可靠性，更對其使用壽命產(chǎn)生不小的威脅。
本實用新型的上述技術(shù)問題是由如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
一種可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是包括有一至少包括有一發(fā)光活性層的LED磊晶層，于其底側(cè)鑿設(shè)有多個空隔區(qū)；至少一導(dǎo)電接觸層，設(shè)于該LED磊晶層未被鑿設(shè)為空隔區(qū)的底側(cè)表面；空隔區(qū)內(nèi)設(shè)有一透光物質(zhì)層；一黏合層設(shè)于該透光物質(zhì)層與一永久基板之間；及一下部電極設(shè)于該永久基板的底側(cè)，而一對向電極則設(shè)于該LED磊晶層的頂側(cè)部分位置。
除上述必要技術(shù)特征外，在具體實施過程中，還可補充如下技術(shù)內(nèi)容尚包括有一反射層，設(shè)于該透光物質(zhì)層與黏合層之間。
其中該反射層是與黏合層為同一材質(zhì)所制成。
尚包括有一電流擴散層，設(shè)于該LED磊晶層與對向電極之間。
其中該黏合層為一下部電極。
其中該透光物質(zhì)層可選擇具有導(dǎo)電特性的氧化銦錫、氧化鋅、氧化銦、氧化錫及其組合式的其中之一所制成。
其中該透光物質(zhì)層可選擇具有不導(dǎo)電特性的聚合物、石英、玻璃及其組合式的其中之一所制成。
其中該永久基板可選用具有良好導(dǎo)熱特性的材質(zhì)所制成。
其中該永久基板可選用硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈦及其組合式的其中之一所制成。
其中該LED磊晶層可選擇為一直立型LED元件及平面型LED元件的其中之一。
本實用新型的優(yōu)點在于1、移除LED磊晶層底側(cè)的高載子摻雜層部分體積，并以一透光物質(zhì)層以填塞被移除的高載子摻雜層位置，不僅可有效解決高載子摻雜層所引起的諸多遺憾，又可有效大幅提升元件發(fā)光亮度。
2、利用一永久基板以取代可供LED磊晶層成長的暫時基板，因此可因應(yīng)實際需要而選擇適當(dāng)具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱或變換色光的材質(zhì)為LED元件的永久基板，不僅適用范圍擴大，亦可有效提升元件的工作可靠性及使用壽命。
3、利用金屬接觸點的設(shè)立位置，有效規(guī)劃工作電流的流動路徑及密度，不僅可有效解決電流擁塞問題，又可有效大幅提升發(fā)光亮度功效。
4、利用簡易的制程變化即可有效解決LED磊晶層底側(cè)的高載子摻雜層所引起的諸多弊端，不僅制程簡單以有利于大量制作，亦可有效提升產(chǎn)品合格率及降低成本支出。
茲為對本實用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，謹佐以較佳的實施例并結(jié)合附圖
詳細說明如后
圖2是另一種習(xí)用發(fā)光二極管的構(gòu)造截面圖。
圖3A至第圖3G是本實用新型一較佳實施例在各制程步驟時的構(gòu)造截面圖。
圖4是本實用新型又一實施例的構(gòu)造截面圖。
圖5是本實用新型又一實施例的構(gòu)造截面圖。
于電流擴散層33的頂側(cè)部分表面設(shè)有一對向電極39，并且剝離暫時基板31，如圖3B所示。
于高載子摻雜層355的底側(cè)位置設(shè)有多個可為金屬、合金或其它具有導(dǎo)電特性的材質(zhì)所制成的導(dǎo)電接觸層41，每一個導(dǎo)電接觸層41將是LED元件的工作電流導(dǎo)電路徑，因此其可以體積小但數(shù)量大廣泛設(shè)置的方式形成于高載子摻雜層355底側(cè)，以達到規(guī)劃工作電流流動路徑及解決電流擁塞問題的目的，如圖3C所示。
利用蝕刻等各種習(xí)用技術(shù)，將未被導(dǎo)電接觸層41所接觸而裸露于外的高載子摻雜層355部分體積進行鑿設(shè)工程并將此體積移除，致使其成為一空隔區(qū)42，如圖3D所示。
于被移除的高載子摻雜層355部分體積所形成的空隔區(qū)42內(nèi)形成一透光物質(zhì)層43，該透光物質(zhì)層是可選擇為具有導(dǎo)電特性的氧化銦錫(ITO)、氧化鋅、氧化銦、氧化錫，或不具有導(dǎo)電特性的聚合物、石英、玻璃等所制成，其除了可取代會大量吸收光子數(shù)量的高載子摻雜層355以大幅提升發(fā)光亮度外，亦同時具有支撐LED磊晶層的功效，如圖3E所示。
于透光物質(zhì)層43的底端形成一具有反射光源特性的反射層45，并將準備一于頂側(cè)設(shè)有黏合層46、而底側(cè)設(shè)有下部電極49的永久基板47與上述元件相對，如圖3F所示。及將永久基板47的黏合層與LED磊晶層底端的反射層45相互黏合，以完成LED元件的制作，如圖3G所示。
由于本實用新型是利用以永久基板47取代暫時基板31的方式進行，因此除了可方便移除大部分的高載子摻雜層355以大幅提升發(fā)光亮度外，其永久基板47亦可為了配合實際需求而設(shè)計選擇欲使用的材質(zhì)，例如具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、或變化色彩顏色的功能材質(zhì)，使用或設(shè)計范圍將無形被提高。
在此實施例中，本實用新型的永久基板47是可選擇內(nèi)含硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、或二氧化鈦的材質(zhì)制成，有效及適時將LED元件工作所產(chǎn)生的高熱適時排除于元件外，不但可確保元件的工作可靠性，且亦可維持元件的使用壽命。
當(dāng)然，反射層45及黏合層46亦可為同一材質(zhì)所制成，或兩者可合為一體的黏合反射層，同樣可達到結(jié)合兩構(gòu)件的目的。且，為了達到元件散熱的目的，其反射層45及黏合層46亦可選擇具有良好導(dǎo)熱特性的材質(zhì)所制成。
又，其下部電極49及對向電極39亦不盡然一定需要在結(jié)合之初即予以完成，在不同實施例中，其亦可于LED磊晶層與永久基板47完成黏合后，再分別予永久基板47的底端及電流擴散層33的頂端個別形成相對應(yīng)的下部電極49及對向電極39。
再者，煩請參閱圖4，是本實用新型的又一實施例構(gòu)造截面圖；如圖所示，在此實施中主要是舍棄一般的基板構(gòu)造47，或把上述的反射層45直接選用具有導(dǎo)電特性的材質(zhì)所制成，并且就直接以作為一下部電極59使用。當(dāng)然，該下部電極59亦具有導(dǎo)熱以確保元件工作可靠性的功效。
由于本實用新型的導(dǎo)電接觸點41即具有分散工作電流密度及適當(dāng)規(guī)劃電流流動路徑的功效，因此，即使本實用新型不設(shè)置電流擴散層33亦不會對發(fā)光亮度的提升有明顯的影響。
最后，煩請參閱圖5，是本實用新型的又一實施例構(gòu)造截面圖；如圖所示，為了擴大本實用新型的使用范圍，所以，利用本實用新型精神，可直接將LED磊晶層35從直立式的發(fā)光二極管構(gòu)造變?yōu)槠矫嫘桶l(fā)光二極管，同樣利用反射層55或黏合層56即可將LED磊晶層36與永久基板47連合，且利用導(dǎo)電接觸點41與透光物質(zhì)層43的配合以取代部分的高載子摻雜層355，所以當(dāng)?shù)谝浑姌O501與第二電極502之間通電流時即可投射出高亮度的光源。
以上所述，僅為本實用新型的一較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍，舉凡依本實用新型申請專利范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本實用新型的申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是包括有一至少包括有一發(fā)光活性層的LED磊晶層，于其底側(cè)鑿設(shè)有多個空隔區(qū)；至少一導(dǎo)電接觸層，設(shè)于該LED磊晶層未被鑿設(shè)為空隔區(qū)的底側(cè)表面；空隔區(qū)內(nèi)設(shè)有一透光物質(zhì)層；一黏合層設(shè)于該透光物質(zhì)層與一永久基板之間；及一下部電極設(shè)于該永久基板的底側(cè)，而一對向電極則設(shè)于該LED磊晶層的頂側(cè)部分位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是尚包括有一反射層，設(shè)于該透光物質(zhì)層與黏合層之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是其中該反射層是與黏合層為同一材質(zhì)所制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是尚包括有一電流擴散層，設(shè)于該LED磊晶層與對向電極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是其中該黏合層為一下部電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是其中該透光物質(zhì)層可選擇具有導(dǎo)電特性的氧化銦錫、氧化鋅、氧化銦、氧化錫及其組合式的其中之一所制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是其中該透光物質(zhì)層可選擇具有不導(dǎo)電特性的聚合物、石英、玻璃及其組合式的其中之一所制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是其中該永久基板可選用具有良好導(dǎo)熱特性的材質(zhì)所制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是其中該永久基板可選用硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈦及其組合式的其中之一所制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管，其特征是其中該LED磊晶層可選擇為一直立型LED元件及平面型LED元件的其中之一。
專利摘要一種可提高發(fā)光亮度的發(fā)光二極管,特征是:至少包括一發(fā)光活性層的LED磊晶層,其底側(cè)鑿設(shè)多個空隔區(qū);至少一導(dǎo)電接觸層,設(shè)于該LED磊晶層未被鑿設(shè)為空隔區(qū)的底側(cè)表面;空隔區(qū)內(nèi)設(shè)有透光物質(zhì)層;一黏合層設(shè)于該透光物質(zhì)層與一永久基板之間;一下部電極設(shè)于該永久基板的底側(cè),而一對向電極則設(shè)于該LED磊晶層的頂側(cè)。通過移除在成長LED磊晶層時于底側(cè)所自然形成具有吸收光線亮度弊端的高載子摻雜層的部分體積,成為一空隔區(qū),于空隔區(qū)內(nèi)填塞透光物質(zhì)層,以利光線路徑的投射,并且于未被移除的高載子摻雜層其它部分體積上設(shè)有供導(dǎo)電及電流流向路徑規(guī)劃的導(dǎo)電接觸層,藉此以達到工作電流于LED磊晶層內(nèi)平均分布及發(fā)光,使大幅提高LED元件內(nèi)的發(fā)光亮度。
文檔編號H01L33/00GK2520569SQ01280099
公開日2002年11月13日 申請日期2001年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月30日
發(fā)明者許榮貴, 余學(xué)志, 徐嘉莨, 陸宏遠, 朱顏虎, 張垂權(quán), 王冠儒, 蔡長達, 林三寶, 黃勇強, 林明德 申請人:光磊科技股份有限公司