專利名稱：發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種能改善電流聚集的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light emitting diode,以下皆簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED)具有高亮度、體積小、重量輕、不易破損、低耗電量和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛地應(yīng)用各式顯示產(chǎn)品中，其發(fā)光原理為，當(dāng)施予二極管順向偏壓時(shí)，P型區(qū)的多數(shù)載子電洞會(huì)往η型區(qū)移動(dòng)，而η型區(qū)的多數(shù)載子電子則往P型區(qū)移動(dòng)，最后電子與電洞兩載子會(huì)在P-η接面的空乏區(qū)復(fù)合，此時(shí)因電子由傳導(dǎo)帶移轉(zhuǎn)至價(jià)帶后喪失能階，同時(shí)以光子的模式釋放出能量而產(chǎn)生光。
在傳統(tǒng)的水平式LED裝置中，接觸電極設(shè)計(jì)為水平位向，容易產(chǎn)生電流聚集的問(wèn)題。例如，電子在η型外延層和P型外延層中橫向流動(dòng)不等的距離，而導(dǎo)致LED的發(fā)光不均。 此外，LED的接觸電極勢(shì)必要覆蓋在發(fā)光面上，損失了發(fā)光面積，僅有約65%的發(fā)光面積可被利用。
使用垂直式LED裝置可改善水平式LED裝置所遭遇的上述問(wèn)題。在垂直式LED結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)電極分別位于LED的η型外延層和P型外延層的兩側(cè)，由于全部的P型外延層皆可作第二電極，使得電流幾乎全部垂直流過(guò)LED外延層，極少橫向流動(dòng)的電流，可以改善平面結(jié)構(gòu)的電流分布問(wèn)題，提高發(fā)光效率，同時(shí)也可解決P型接觸電極的遮光問(wèn)題，提升LED 結(jié)構(gòu)的發(fā)光面積。
一般的垂直式LED結(jié)構(gòu)的η型接觸電極設(shè)置于LED芯片的上表面上。一般而言， 越多的金屬接觸電 極設(shè)置于LED芯片表面上，可讓LED芯片的電流分布更均勻。然而，設(shè)置于垂直式LED結(jié)構(gòu)的芯片表面上的金屬接觸電極會(huì)有吸光及阻擋光萃取的問(wèn)題。再者，由于電子載子及電洞載子會(huì)相互吸引的關(guān)系，亦容易在η型接觸電極附近發(fā)生電流聚集，導(dǎo)致LED芯片發(fā)光不均。
基于上述，為克服上述問(wèn)題，業(yè)界亟需一種創(chuàng)新的發(fā)光二極管制程與結(jié)構(gòu)來(lái)解決上述問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括一基板，其上具有一第一半導(dǎo)體層、一發(fā)光層及一第二半導(dǎo)體層，其中此發(fā)光層及此第一半導(dǎo)體層依序堆棧于此第二半導(dǎo)體層上，且此第一及此第二半導(dǎo)體層具有相反的導(dǎo)電型態(tài)；一第一接觸電極，位于第一半導(dǎo)體層與此基板之間，并具有一突出部分延伸至此第二半導(dǎo)體層中；一阻障層，順應(yīng)性覆蓋于第一接觸電極上，且暴露出此突出部分的頂部；一電流阻擋組件，位于此阻障層上，并圍繞此突出部分的至少一部分的側(cè)壁；以及一第二接觸電極，位于此第一半導(dǎo)體層及此第一接觸電極之間，與第一半導(dǎo)體層直接接觸，且藉由此阻障層與此第一接觸電極電性隔離。
本發(fā)明實(shí)施例亦提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供一第一基板，其上具有一第一半導(dǎo)體層；形成一第一開(kāi)口于此第一半導(dǎo)體層中；形成一塊狀元件于此第一開(kāi)口中；依序形成一發(fā)光層及一第二半導(dǎo)體層于此第一半導(dǎo)體上，其中此第二半導(dǎo)體層具有與此第一半導(dǎo)體層相反的摻雜型態(tài)；形成一電流阻擋組件，其中形成此電流阻擋組件的步驟中包含移除至少一部分的此塊狀元件，以形成一暴露出此第一半導(dǎo)體層的第二開(kāi)口， 且其中至少一部分的此第二開(kāi)口被此電流阻擋組件所圍繞；形成一第一接觸電極于此第二半導(dǎo)體層的上表面上；形成一阻障層順應(yīng)性覆蓋此第一接觸電極及此第二開(kāi)口 ；形成一第二接觸電極覆蓋此第一接觸電極及此第二開(kāi)口 ；以及形成一第二基板于此第二接觸電極上，并移除此第一基板。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下


圖1A IP顯示為依照本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法于各種中間制程的剖面圖。
圖2A 2D顯示為依照本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法于各種中間制程的剖面圖。
圖3A 3C顯示為依照本發(fā)明又一實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法于各種中間制程的剖面圖。
附圖標(biāo)記
102:成長(zhǎng)基板104:緩沖層
106:第一半導(dǎo)體層108:開(kāi)口
110:塊狀元件112:電流阻擋組件
114:發(fā)光層116:第二半導(dǎo)體層
118:圖案化光阻層120:開(kāi)口
122:填充材料124:接觸電極
126:阻障層128:接觸電極
130:金屬結(jié)合層140:承載基板
144:導(dǎo)電墊205:開(kāi)口
212:電流阻擋組件312:電流阻擋組件
320:開(kāi)口具體實(shí)施方式
本發(fā)明接下來(lái)將會(huì)提供許多不同的實(shí)施例以實(shí)施本發(fā)明中不同的特征。各特定實(shí)施例中的組成及配置將會(huì)在以下作描述以簡(jiǎn)化本發(fā)明。這些為實(shí)施例并非用于限定本發(fā)明。此外，在本說(shuō)明書(shū)的各種例子中可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的組件符號(hào)以便簡(jiǎn)化描述，但這不代表在各個(gè)實(shí)施例和/或圖示之間有何特定的關(guān)聯(lián)。此外，一第一組件形成于一第二組件“上方”、“之上”、“之下”或“上”可包含實(shí)施例中的該第一組件與第二組件直接接觸，或也可包含該第一組件與第二組件之間還有其它額外組件使該第一組件與第二組件無(wú)直接接觸。
本發(fā)明實(shí)施例是提供高發(fā)光效率的LED結(jié)構(gòu)及其制造方法。在此LED結(jié)構(gòu)中的LED芯片，可有效改善電流聚集的問(wèn)題，且避免接觸電極設(shè)置于LED芯片表面上來(lái)吸光或阻擋光萃取。
參見(jiàn)圖1A 1P，其顯示依照本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法于各種中間制程的剖面圖。
參見(jiàn)圖1A，首先為提供一成長(zhǎng)基板102，其可為任何適合一發(fā)光二極管半導(dǎo)體層成長(zhǎng)的基板，例如氧化鋁基板(藍(lán)寶石基板)、碳化硅基板、或砷化鎵基板等。成長(zhǎng)基板 102上配置有緩沖層104及第一半導(dǎo)體層。緩沖層104的材質(zhì)可為GaN、AlN、AlGaN或前述的組合，其可提供于其上形成的第一半導(dǎo)體層106在成長(zhǎng)時(shí)具有良好的緩沖效果而不易破裂。第一半導(dǎo)體層106可例如為η型摻雜的外延層，例如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、GaP、 GaAsP、GaInP、AlGaInP、AlGaAs或前述的組合。緩沖層104及第一半導(dǎo)體層106可由任意的外延成長(zhǎng) 方法形成，例如化學(xué)氣相外延法(chemical vapor deposition, CVD)、有機(jī)金屬化學(xué)氣相外延法(metal organic chemical vapor deposition,M0CVD)、離子增強(qiáng)化學(xué)氣相外延法(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)、(molecular beam epitaxy) 分子束外延法、氫化物氣相外延法(hydride vapor phase epitaxy)、或派鍍法(sputter)。 在一實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層106的厚度可為約0.1 5. O μ m。
參見(jiàn)圖1B，于第一半導(dǎo)體層106中形成至少一開(kāi)口 108。在一實(shí)施例中，開(kāi)口 108 可為方形、三角形、圓形、橢圓形、多邊形或其它任意形狀，其半徑可為約50 150μπι。
接著，參見(jiàn)圖1C，于開(kāi)口 108中形成塊狀元件110。在一實(shí)施例中，塊狀元件110 可突出第一半導(dǎo)體層106外或甚至塊狀元件110的頂部可高于或?qū)R于隨后形成于第一半導(dǎo)體層106上的第二半導(dǎo)體層116 (參見(jiàn)圖1Ε)的上表面。在此實(shí)施例中，塊狀元件110可具有約1. O 10. Ομπι的高度。在另一實(shí)施例中，塊狀元件110的頂部可不超過(guò)第一半導(dǎo)體層106的上表面(未顯示)。塊狀元件110可由沉積制程(例如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、蒸鍍、濺鍍)沉積后，再經(jīng)微影蝕刻制程形成。塊狀元件110的材質(zhì)可包含各種具有高阻值的材料，例如氧化硅、氮化硅、氧化鋅或前述的組合。塊狀元件110可為梯形柱體、方形柱體、圓柱體、角錐形柱體或其它任意立體形狀。
參見(jiàn)圖1D，以塊狀元件110為罩幕對(duì)第一半導(dǎo)體層106進(jìn)行布植程序，形成電流阻擋組件112。布植程序可包含摻雜娃及鎂等摻質(zhì)使第一半導(dǎo)體層106中被布植的區(qū)域成為具有高阻值的區(qū)塊，此布植程序可包含例如離子轟擊法。此外，在此布植程序中，除硅及鎂外，亦可布植例如氬或氧等元素至第一半導(dǎo)體中。
參見(jiàn)圖1Ε，依序形成發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116于第一半導(dǎo)體層106上。發(fā)光層114可為半導(dǎo)體發(fā)光層,且可包含有多重量子講(multiple quantum weIl7MQff)結(jié)構(gòu)。 發(fā)光層114的材質(zhì)可選自II1-V族的化學(xué)元素、I1-VI族的化學(xué)元素、IV族的化學(xué)元素、 IV-1V族的化學(xué)元素。第二半導(dǎo)體層116可具有與第一半導(dǎo)體層106相反的導(dǎo)電型態(tài)。例如，第二半導(dǎo)體層116可為P型外延層。第二半導(dǎo)體層116的材質(zhì)亦可選自II1-V族的化學(xué)元素、I1-VI族的化學(xué)元素、IV族的化學(xué)元素、IV-1V族的化學(xué)元素或前述的組合，例如 GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, GaP, GaAsP, GaInP, AlGaInP, AlGaAs 或前述的組合。發(fā)光層 114及第二半導(dǎo)體層116皆可由任意的外延成長(zhǎng)方法形成，例如化學(xué)氣相外延法、有機(jī)金屬化學(xué)氣相外延法、離子增強(qiáng)化學(xué)氣相外延法、分子束外延法、氫化物氣相外延法、或?yàn)R鍍法。 第二半導(dǎo)體層116的厚度可為0.1 5. Ομπι。值得注意的是，第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型態(tài)亦可交換。例如第一半導(dǎo)體層106為η型外延層，第二半導(dǎo)體層116為P型外延層。
在塊狀元件110突出于第一半導(dǎo)體層106外的實(shí)施例中，第二半導(dǎo)體層116可外延成長(zhǎng)至其上表面高于或?qū)R于塊狀兀件Iio的頂部。如第二半導(dǎo)體層116的上表面高于塊狀元件110的頂部，可以例如化學(xué)機(jī)械研磨移除過(guò)剩的第二半導(dǎo)體層116，以達(dá)到所欲的第二半導(dǎo)體層116的厚度并暴露出塊狀元件110。
在塊狀元件110的頂部不超過(guò)第一半導(dǎo)體106的上表面的實(shí)施例中，由于在塊狀元件110上的外延品質(zhì)會(huì)明顯劣于在第一半導(dǎo)體層106上的外延品質(zhì)，在發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116外延形成之后，塊狀元件110上僅會(huì)具有一極薄且外延品質(zhì)不佳的外延層， 或甚至塊狀元件110仍有部分暴露于外。因此，此極薄且品質(zhì)不佳的外延層將不會(huì)妨礙隨后用以移除塊狀元件110的蝕刻制程，并可于此蝕刻制程中一并被移除。
值得注意的是，在一實(shí)施例中，圖1C中所示的布植程序，亦可待發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116再進(jìn)行。在此實(shí)施例中，此布植程序可僅施予至第一半導(dǎo)體層106 ;或施予至第一半導(dǎo)體層106及發(fā)光層114 ;或同時(shí)施予至第一半導(dǎo)體層106、發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116 ;亦或僅施予至第二半導(dǎo)體層116。因此，所形成的電流阻擋組件112除了類(lèi)似于圖1D中所不,僅形成于第一半導(dǎo)體層106中；亦可同時(shí)形成于第一半導(dǎo)體層106及發(fā)光層 114中(未顯不)；或同時(shí)形成于第一半導(dǎo)體層106、發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116中(未顯示)；亦或僅形成于第二半導(dǎo)體層中116 (未顯示)。
參見(jiàn)圖1F，形成圖案化光阻層118于第二半導(dǎo)體層116上。圖案化光阻層118蓋整個(gè)第二半導(dǎo)體層116，僅暴露出塊狀元件110。接著，參見(jiàn)圖1G，以蝕刻制程移除塊狀元件110，形成開(kāi)口 120。開(kāi)口 120可具有對(duì)應(yīng)于塊狀元件110的形狀。蝕刻制程可包含濕蝕刻制程或干蝕刻制程。在一實(shí)施例中，由于濕蝕刻制程會(huì)有側(cè)蝕(undercut)的現(xiàn)象產(chǎn)生， 可能在移除塊狀元件110的同時(shí)，亦對(duì)開(kāi)口 120頂部附近的第二半導(dǎo)體層116有部分 蝕刻， 進(jìn)而擴(kuò)大開(kāi)口 120的頂部，如此亦有利于在隨后于開(kāi)口 120中沉積阻障層126及接觸電極 128時(shí)減少氣泡或缺陷產(chǎn)生。接著，參見(jiàn)圖1H，移除圖案化光阻層118。
接著，參見(jiàn)圖1I，于開(kāi)口 120中形成凸出于第二半導(dǎo)體層116外的填充材料122。 在一實(shí)施例中，填充材料122可與塊狀元件110由相同或類(lèi)似的材質(zhì)及方法形成。填充材料122的頂部與第二半導(dǎo)體層116的上表面之間可具有約O. 001 O. 5 μ m的高度差，此高度差系可決定隨后形成的接觸電極124的厚度。
例如，參見(jiàn)圖1J，接觸電極124形成于第二半導(dǎo)體層116上。接觸電極124可包含奧姆接觸材料(例如鈀、鉬、鎳、金、銀、或其組合)、透明導(dǎo)電材料(例如氧化鎳、氧化銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅鋁、或氧化鋅錫)、反射層或前述的組合。例如，接觸電極 124可為奧姆接觸材料與反射層的結(jié)合，以反射由發(fā)光層114所發(fā)出來(lái)的光,增加光萃取效率。在一實(shí)施例中，接觸電極124尚可包含一絕緣保護(hù)層(未顯示)，此絕緣保護(hù)層可由氮化硅、氧化硅、其它介電材料或前述的組合。再者，在一實(shí)施例中，接觸電極124與開(kāi)口 120 的頂部具有至少5 μ m的水平間隔，或例如5 20 μ m，較佳為約10 μ m。亦即，接觸電極124 自開(kāi)口 120的位置內(nèi)縮了至少5 μ m。如此，可有效減少電子載子及電洞載子在接觸電極124 附近結(jié)合的機(jī)率。
接著，參見(jiàn)圖1K，形成阻障層126順應(yīng)性地覆蓋開(kāi)口 120的側(cè)壁、接觸電極124及第二半導(dǎo)體層116的表面。阻障層126可包含氮化娃、氧化娃、其它介電材料或前述的組合。阻障層126的厚度可為O. 01 O. 5 μπι。阻障層126可在由化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積等沉積方法順應(yīng)性形成于開(kāi)口 120的底部及側(cè)壁上后，再經(jīng)由微影蝕刻制程移除阻障層126的位于開(kāi)口 120底部的部分。
接著，參見(jiàn)圖1L，形成接觸電極128于開(kāi)口 120中。在一實(shí)施例中，接觸電極128 可完全覆蓋接觸電極124及第二半導(dǎo)體層116。如此，接觸電極128可包形成于開(kāi)口 120中的突出部分及覆蓋于第二半導(dǎo)體層116及接觸電極124上的水平部分。接觸電極128的突出部分藉由阻障層126與第二半導(dǎo)體層116及發(fā)光層114電性隔離，僅經(jīng)由開(kāi)口 120底部與第一半導(dǎo)體層106電性接觸。接觸電極128的水平部分藉由阻障層126與接觸電極124 電性隔離。接觸電極128可包含奧姆接觸材料(例如鈀、鉬、鎳、金、銀、或其組合)、透明導(dǎo)電材料(例如氧化鎳、氧化銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅鋁、或氧化鋅錫)或前述的組合。
接著，參見(jiàn)圖1Μ，形成金屬結(jié)合層130于接觸電極128上。金屬結(jié)合層130可包含 Au、Sn、In、前述的合金或前述的組合。金屬結(jié)合層130的厚度可為O. 5 10 μ m。接著，參見(jiàn)圖1N，結(jié)合承載基板140于金屬結(jié)合層130上。承載基板140可為一封裝基板，其上具有已配置好的電路，以使接觸電極128電性連結(jié)至外部電路。
接著，參見(jiàn)圖10，將成長(zhǎng)基板102移除。在一 實(shí)施實(shí)施例中，可以激光剝離制程將成長(zhǎng)基板102剝離(lift-off)。在另一實(shí)施例中，可以濕蝕刻制程將成長(zhǎng)基板102移除。 緩沖層104亦可在移除成長(zhǎng)基板102時(shí)一并予以移除。
最后，參見(jiàn)圖1P，于承載基板140上的靠近側(cè)邊的位置移除部分的第一半導(dǎo)體層106、發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116以形成一缺口。此缺口暴露出部分的接觸電極128，于暴露的接觸電極124上形成導(dǎo)電墊144，形成如本發(fā)明實(shí)施例所提供的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
在此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，第二半導(dǎo)體層116、發(fā)光層114及第一半導(dǎo)體層106依序堆棧于承載基板140上。接觸電極128包含延伸至第一半導(dǎo)體層106中的突出部分及位于第二半導(dǎo)體層116及承載基板140之間的水平部分。阻障層126順應(yīng)性覆蓋于接觸電極 124上，但暴露出接觸電極128的突出部分的頂部。電流阻擋組件112位于阻障層126上， 并圍繞接觸電極128的突出部分至少一部分的側(cè)壁，阻擋接觸電極128附近的電流直接向垂直方向流動(dòng)，而更多的電流為橫向移動(dòng)，進(jìn)而降低電流在接觸電極128附近聚集的現(xiàn)象。 接觸電極124位于接觸電極128及第二半導(dǎo)體層116之間，與第二半導(dǎo)體層116直接接觸， 且藉由阻障層126與接觸電極128電性隔離。接觸電極124藉由導(dǎo)電墊144與外部電路電性連接，接觸電極128則藉由金屬結(jié)合層130及承載基板140中的電路與外部電路電性連接。
參見(jiàn)圖2A 2C，其顯示依照本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法于各種中間制程的剖面圖。在本實(shí)施例中，相同的標(biāo)號(hào)代表與前述實(shí)施例由相同或類(lèi)似的材料形成。
首先，參見(jiàn)圖2A，依照如圖1A至IC的步驟形成于類(lèi)似于圖1C的結(jié)構(gòu)，成長(zhǎng)基板 102上具有緩沖層104及第一半導(dǎo)體層106，第一半導(dǎo)體層106中具有塊狀元件110，其突出于第一半導(dǎo)體層106外或不超過(guò)第一半導(dǎo)體層106的上表面。本實(shí)施例與前述實(shí)施例不同的是，未進(jìn)行離子布植程序，而是直接以塊狀元件110為罩幕，以微影蝕刻制程移除塊狀元件Iio附近的區(qū)域，形成開(kāi)口 205，如圖2B所示。在本實(shí)施例中，開(kāi)口 205即為電流阻擋組件212預(yù)定形成的區(qū)域。
接著，參見(jiàn)圖2C，形成電流阻擋組件212于開(kāi)口 205中，電流阻擋組件212可由沉積制程(例如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、蒸鍍、濺鍍)沉積后，再經(jīng)微影蝕刻制程形成。 電流阻擋組件212的材質(zhì)可包含各種具有高阻值的氧化物的材料，例如介電常數(shù)例如氧化硅、氮化硅、氧化鋅或前述的組合。電流阻擋組件212可為梯形柱體、方形柱體、圓柱體、角錐形柱體或其它任意立體形狀。
隨后，繼續(xù)進(jìn)行與圖1E至圖1P相同的步驟，形成完整的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，如圖2D 所示。在此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，電流阻擋組件212系形成在與前述實(shí)施例中的電流阻擋組件112類(lèi)似的位置，但系由不同材質(zhì)形成。此外，電流阻擋組件212系僅形成于第一半導(dǎo)體層106中。
參見(jiàn)圖3A 3C，其顯示依照本發(fā)明又一實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法于各種中間制程的剖面圖。在本實(shí)施例中，相同的標(biāo)號(hào)代表與前述實(shí)施例由相同或類(lèi)似的材料形成。
首先，參見(jiàn)圖3A，依照如圖1A至IC的步驟形成于類(lèi)似于圖1C的結(jié)構(gòu)，成長(zhǎng)基板 102上具有緩沖層104及第一半導(dǎo)體層106，第一半導(dǎo)體層106中具有塊狀元件110，其突出于第一半導(dǎo)體層106外或不超過(guò)第一半導(dǎo)體層106的上表面。本實(shí)施例與前述實(shí)施例不同的是，未進(jìn)行離子布植程序，而是直接以非等向性蝕刻移除塊狀元件110的中央部分，形成開(kāi)口 320，且剩余的塊狀元件即可用于作為電流阻擋組件312。如圖3B所示，開(kāi)口 320被剩余的塊狀元件312 (即電流阻擋組件)所圍繞，且其底部系暴露出第一半導(dǎo)體層106。塊狀元件110的材質(zhì)可包含各種具有高阻值的材料，例如氧化硅、氮化硅、氧化鋅或前述的組八口 ο
接著,外延成長(zhǎng)發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116于第一半導(dǎo)體層106上，并繼續(xù)進(jìn)行如圖1I至圖1P相同的步驟，形成如圖3C所示的完整的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。值得注意的是，移除塊狀元件110的中央部分的步驟可如同前述實(shí)施例所述的布植程序，在形成發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116后才進(jìn)行。依照蝕刻條件的不同，可控制電流阻擋組件的大小及形狀。例如，在本實(shí)施例中所形成的電流阻擋組件312可為梯形柱體、方形柱體、圓柱體、角錐形柱體或其它任意立體形狀，且其僅可形成于第一半導(dǎo)體層106中，或同時(shí)形成于第一半導(dǎo)體層106及發(fā)光層114中(未顯不),亦或同·時(shí)形成于第一半導(dǎo)體層106、發(fā)光層 114及第二半導(dǎo)體層116中(未顯示)。
在此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，電流阻擋組件212形成在與前述實(shí)施例中的電流阻擋組件112類(lèi)似的位置，但是由不同材質(zhì)形成。此外，電流阻擋組件312可僅形成于第一半導(dǎo)體層106中，或同時(shí)形成于第一半導(dǎo)體層106及發(fā)光層114中(未顯不),亦或同時(shí)形成于第一半導(dǎo)體層106、發(fā)光層114及第二半導(dǎo)體層116中(未顯示)。此外，值得注意的是，在本實(shí)施例中，填充材料122較佳使用與電流阻擋組件312具有不同蝕刻選擇比的材料，以在移除填充材料122時(shí)，不會(huì)損傷到電流阻擋組件312。
在本發(fā)明實(shí)施例所提供的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，由于在接觸電極128與第一半導(dǎo)體層106的接面附近具有高阻值的電流阻擋組件112、212、312，可阻擋電流直接向垂直方向流動(dòng)，而更多的電流為橫向移動(dòng)，進(jìn)而降低電流在接觸電極128附近聚集的現(xiàn)象。此外，由于接觸電極128與接觸電極124的突出部分具有5 20 μ m的水平間隔，可有效減少電子載子及電洞載子在接觸電極124附近結(jié)合的機(jī)率。再者，接觸電極124配置于LED結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，亦可避免接觸電極在LED結(jié)構(gòu)表面上吸光或阻擋光萃取的問(wèn)題。如上述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)可有效改善電流聚集而發(fā)光不均 的問(wèn)題，并可提高發(fā)光效率。
雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，當(dāng)可作任意更動(dòng)與潤(rùn)飾，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，包括 一基板，其上具有一第一半導(dǎo)體層、一發(fā)光層及一第二半導(dǎo)體層，其中該發(fā)光層及該第一半導(dǎo)體層依序堆棧于該第二半導(dǎo)體層上，且該第一及該第二半導(dǎo)體層具有相反的導(dǎo)電型態(tài)； 一第一接觸電極，位于第一半導(dǎo)體層與該基板之間，并具有一突出部分延伸至該第二半導(dǎo)體層中； 一阻障層，順應(yīng)性覆蓋于該第一接觸電極上，且暴露出該突出部分的頂部； 一電流阻擋組件，位于該阻障層上，并圍繞該突出部分的至少一部分的側(cè)壁；以及一第二接觸電極，位于該第一半導(dǎo)體層及該第一接觸電極之間，與該第一半導(dǎo)體層直接接觸，且藉由該阻障層與該第一接觸電極電性隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該電流阻擋組件包含由硅、鎂或前述的組合所摻雜的第一半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該電流阻擋組件包含氬或氧離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該電流阻擋組件包含由硅、鎂或前述的組合所摻雜的第二半導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該電流阻擋組件包含氬或氧離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該電流阻擋組件包含氧化硅、氮化硅、氧化鋅或前述的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該電流阻擋組件位于該第一半導(dǎo)體層中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該電流阻擋組件位于該第一半導(dǎo)體層及該發(fā)光層中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該電流阻擋組件位于該第一半導(dǎo)體層、該發(fā)光層中及該第二半導(dǎo)體層中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其中該第一接觸電極及該第二接觸電極之間具有至少5 μ m的間隔。
11.一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，包括 提供一第一基板，其上具有一第一半導(dǎo)體層； 形成一第一開(kāi)口于該第一半導(dǎo)體層中； 形成一塊狀元件于該第一開(kāi)口中； 依序形成一發(fā)光層及一第二半導(dǎo)體層于該第一半導(dǎo)體上，其中該第二半導(dǎo)體層具有與該第一半導(dǎo)體層相反的摻雜型態(tài)； 形成一電流阻擋組件，其中形成該電流阻擋組件的步驟中包含移除至少一部分的該塊狀元件，以形成一暴露出該第一半導(dǎo)體層的第二開(kāi)口，且其中至少一部分的該第二開(kāi)口被該電流阻擋組件所圍繞； 形成一第一接觸電極于該第二半導(dǎo)體層的上表面上； 形成一阻障層順應(yīng)性覆蓋該第一接觸電極及該第二開(kāi)口 ； 形成一第二接觸電極覆蓋該第一接觸電極及該第二開(kāi)口 ；以及 形成一第二基板于該第二接觸電極上，并移除該第一基板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該電流阻擋組件包含經(jīng)一布植程序摻雜娃及鎂的第一半導(dǎo)體層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該形成該電流阻擋組件的步驟還包含 在形成該第二開(kāi)口之前，以該塊狀元件為罩幕對(duì)該第一半導(dǎo)體層進(jìn)行該布植程序；及 在形成該發(fā)光層及該第二半導(dǎo)體層后，移除該塊狀元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該形成該電流阻擋組件的步驟還包含 在形成該第二開(kāi)口之前，以該塊狀元件為罩幕對(duì)該第一半導(dǎo)體層、該發(fā)光層及該第二半導(dǎo)體層進(jìn)行一布植程序；及 在形成該發(fā)光層及該第二半導(dǎo)體層后，移除該塊狀元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該布植程序還包含布植氧或U。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該布植程序包含離子轟擊法。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該電流阻擋組件包含經(jīng)一布植程序摻雜硅及鎂的第二半導(dǎo)體層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該形成該電流阻擋組件的步驟還包含 在形成該發(fā)光層及該第二半導(dǎo)體層后，以該塊狀元件為罩幕對(duì)該第二半導(dǎo)體層進(jìn)行一布植程序 '及 移除該塊狀元件，以形成該第二開(kāi)口。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該布植程序還包含布植氧及気。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該電流阻擋組件包含氧化硅、氮化硅、氧化鋅或前述的組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該形成該電流阻擋組件的步驟還包含 在形成該第二開(kāi)口之前，以一微影蝕刻制程于該塊狀元件附近形成一第三開(kāi)口 ；及 形成該電流阻擋組件于該第三開(kāi)口中。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該形成該電流阻擋組件的步驟包含僅移除一部分的該塊狀元件，以使剩余的該塊狀元件形成該電流阻擋組件。
23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該塊狀元件的頂部高于或?qū)R于該第一半導(dǎo)體層的上表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該塊狀元件的頂部低于該第二半導(dǎo)體層的上表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成該發(fā)光層及該第二半導(dǎo)體層時(shí)，該發(fā)光層及該第二半導(dǎo)體層實(shí)質(zhì)上不會(huì)覆蓋該塊狀元件的頂部。
26.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該第一接觸電極及該第二接觸電極之間具有至少5 μ m的間隔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括一基板，其上具有第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層及第二半導(dǎo)體層，且發(fā)光層及第一半導(dǎo)體層依序堆棧于該第二半導(dǎo)體層上；第一接觸電極，位于第一半導(dǎo)體層與該基板之間，并具有突出部延伸至第二半導(dǎo)體層中；阻障層，順應(yīng)性覆蓋于第一接觸電極上，且暴露出突出部分的頂部；電流阻擋組件，位于阻障層上，并圍繞突出部分的至少一部分的側(cè)壁；以及第二接觸電極，位于第一半導(dǎo)體層及第一接觸電極之間，藉由阻障層與第一接觸電極電性隔離。
文檔編號(hào)H01L33/00GK103000778SQ201110426948
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者朱瑞溢, 方國(guó)龍, 陳俊榮, 郭奇文 申請(qǐng)人:隆達(dá)電子股份有限公司