发光二极管结构的制作方法

1.本发明是关于一种发光二极管结构。


背景技术：

2.发光二极管(light emitting diode,led)是半导体材料制成的发光元件，可将电能转换成光，其具有体积小、能量转换效率高、寿命长、省电等优点，因此广泛应用于各式电子装置的光源。
3.具有金属反射层的发光二极管常因结构因素而无法达成较佳的出光效率。有鉴于此，供应商需要各种解决方案以提升金属反射层的光反射效率。


技术实现要素：

4.本发明提出一种创新的二极管封装结构及其制造方法，解决先前技术的问题。
5.于本发明的一些实施例中，一种发光二极管结构包含金属反射层、第一透明导电层、介电层、多个第二透明导电层、第一半导体层、主动层及第二半导体层。金属反射层具有多个第一凹陷区，且每一第一凹陷区内具有一凸块。第一透明导电层共形地形成于金属反射层的这些第一凹陷区及凸块上。介电层形成于第一透明导电层上且具有多个第二凹陷区，每一第二凹陷区具有一通孔用以裸露第一透明导电层对准凸块的区域。多个第二透明导电层分别位这些第二凹陷区内，且透过通孔连接第一透明导电层。第一半导体层、主动层及第二半导体层依序形成于介电层与这些第二透明导电层上。
6.于本发明的一些实施例中，这些第二透明导电层较该第一透明导电层具有较大的晶粒尺寸。
7.于本发明的一些实施例中，这些第二透明导电层的总面积小于该第一透明导电层面积的三分之一。
8.于本发明的一些实施例中，第二凹陷区小于第一凹陷区。
9.于本发明的一些实施例中，每一第二透明导电层小于第一凹陷区。
10.于本发明的一些实施例中，通孔的尺寸小于或等于每一第二透明导电层的面积。
11.于本发明的一些实施例中，这些第二透明导电层的晶粒尺寸为该第一透明导电层的晶粒尺寸的2～5倍。
12.于本发明的一些实施例中，一种发光二极管结构包含金属反射层、第一透明导电层、介电层、多个第二透明导电层、第一半导体层、主动层及第二半导体层。金属反射层具有多个第一凹陷区。第一透明导电层共形地形成于金属反射层的这些第一凹陷区上。介电层形成于第一透明导电层上且具有多个通孔用以裸露第一透明导电层。多个第二透明导电层形成于介电层上，且透过通孔连接第一透明导电层，其中每一第二透明导电层与第一透明导电层连接的局部于每一第一凹陷区内构成一t形剖面。第一半导体层、主动层及第二半导体层依序形成于介电层与这些第二透明导电层上。
13.于本发明的一些实施例中，这些第二透明导电层较该第一透明导电层具有较大的
晶粒尺寸。
14.于本发明的一些实施例中，这些第二透明导电层的总面积小于该第一透明导电层面积的三分之一。
15.于本发明的一些实施例中，每一第一凹陷区内具有一凸块，凸块对准对应的通孔。
16.于本发明的一些实施例中，每一第一凹陷区内具有一凸块，凸块连接t形剖面。
17.综上所述，本发明的发光二极管结构，缩小较粗糙的透明导电层的面积，使其仍能执行其欧姆接触功能，同时覆盖较厚的介电层减少粗糙面。另一表面较细滑的透明导电层覆盖于介电层上，并透过介电层上的通孔连接较粗糙的透明导电层，使得后续形成的金属反射层具有较大的平坦区，藉以增加光反射效率使出光效率提升。
18.以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
19.为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
20.图1是绘示依照本发明一些实施例的一种发光二极管结构的剖面图；以及
21.图2～9是绘示依照本发明一些实施例的一种发光二极管结构的制造方法的剖面图。
22.【符号说明】
23.为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：
24.100:发光二极管结构
25.102:基板
26.102a:背面金属层
27.104:导电接合层
28.106:金属反射层
29.106a:凹陷区
30.106b:凸块
31.108:透明导电层
32.108a:凸起区域
33.110:介电层
34.110a:凹陷区
35.110b:通孔
36.112:透明导电层
37.114:半导体层
38.116:主动层
39.118:半导体层
40.118a:粗糙表面
41.120a:金属电极层
42.120b:金属电极层
43.120c:金属电极层
44.122:原生基板
具体实施方式
45.为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。
46.于实施方式与权利要求书中，涉及“电性连接”的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接电气耦合至另一元件，或是一元件无须透过其他元件而直接电连结至另一元件。
47.于实施方式与权利要求书中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。
48.请参照图1，其绘示依照本发明一些实施例的一种发光二极管结构的剖面图。发光二极管结构100包含一基板102、金属反射层106、透明导电层108、介电层110、透明导电层112、半导体层114、主动层116及半导体层118。在本发明的一些实施例中，金属反射层106的材质可包括铜(cu)、铝(al)、铟(in)、钌(ru)、锡(sn)、金(au)、铂(pt)、锌(zn)、银(ag)、钛(ti)、铅(pb)、镍(ni)、铬(cr)、镁(mg)、钯(pd)或其组合，但不限于此。在本发明的一些实施例中，金属反射层106具有多个凹陷区106a，且每一凹陷区106a内具有一凸块106b。在本发明的一些实施例中，透明导电层108共形地形成于金属反射层106的这些凹陷区106a及凸块106b上。透明导电层108的材质可包括透明导电氧化物(tco)或薄层金属，举例而言，透明导电氧化物可包括氧化铟(in2o3)、氧化铟锡(ito)、氧化锡(sno2)、氧化锌(zno)、氧化铝锌(azo)或氧化铟锌(izo)，但不限于此。薄层金属可包括铜(cu)、铝(al)、铟(in)、钌(ru)、锡(sn)、金(au)、铂(pt)、锌(zn)、银(ag)、钛(ti)、铅(pb)、镍(ni)、铬(cr)、镁(mg)、钯(pd)或其组合，但不限于此。
49.在本发明的一些实施例中，介电层110形成于透明导电层108上且具有多个凹陷区110a，每一凹陷区110a具有一通孔110b用以裸露透明导电层108对准凸块106b的凸起区域108a。在本发明的一些实施例中，多个透明导电层112分别位这些凹陷区110a内，且透过通孔110b连接透明导电层108的凸起区域108a。
50.在本发明的一些实施例中，半导体层114、主动层116及半导体层118依序形成于介电层110与这些透明导电层112上。主动层116经激发所发出的光，一部分直接通过半导体层118的上表面输出，另一部分经金属反射层106的反射，再经半导体层118的上表面输出。
51.在本发明的一些实施例中，透明导电层108具有较小晶粒尺寸，因此表面较光滑，形成与透明导电层108接触的金属反射层106亦形成较光滑的表面，有利用反射主动层116所发出的光，使发光二极管结构的出光效率更佳。
52.在本发明的一些实施例中，透明导电层112具有较大晶粒尺寸，作为与半导体层114的欧姆接触层(ohmic contact layer)。因此，透明导电层112较透明导电层108具有较大晶粒尺寸。
53.在本发明的一些实施例中，多个透明导电层112的总面积小于透明导电层108面积
的三分之一，使得具有较大晶粒尺寸透明导电层112对出光的影响能降低，但不限于此。
54.在本发明的一些实施例中，凹陷区110a的面积小于凹陷区106a的面积，但不限于此。在本发明的一些实施例中，每一透明导电层112的面积小于对应的凹陷区106a的面积，但不限于此。
55.在本发明的一些实施例中，通孔110b的尺寸小于或等于每一透明导电层112的面积。在本发明的一些实施例中，这些透明导电层112的晶粒尺寸为透明导电层108的晶粒尺寸的2～5倍，但不限于此。
56.在本发明的一些实施例中，每一透明导电层112与透明导电层108连接的局部于金属反射层106的每一凹陷区106a内构成一t形剖面。在本发明的一些实施例中，凹陷区106a内的凸块106b连接上述的t形剖面。
57.请参照图2～9，其绘示依照本发明一些实施例的一种发光二极管结构的制造方法的剖面图。在图2中，在原生基板122上，依序形成半导体层118、主动层116以及半导体层114。在本发明的一些实施例中，半导体层118可以是n型半导体层，主动层116可以是多重量子井(multiple-quantum well,mqw)，半导体层114可以是p型半导体层。
58.在图3中，在半导体层114的表面上形成透明导电膜，并图案化成多个透明导电层112，作为与半导体层114的欧姆接触层。在本发明的一些实施例中，每一透明导电层112的形状(俯视的形状)可以是圆形或任意多边形。在本发明的一些实施例中，透明导电层112的厚度为至少30埃(angstrom)以上，但不限于此。透明导电层112具有晶粒尺寸较大与表面粗糙度较大的特性，作为与半导体层114的欧姆接触层。
59.在图4中，介电层110共形地形成(comformally formed)于半导体层114与多个透明导电层112上，借以形成容纳透明导电层112的多个凹陷区110a，并于每个凹陷区110a内形成通孔110b。在本发明的一些实施例中，介电层110的厚度为至少400埃(angstrom)以上，但不限于此。较厚的介电层110使得透明导电层112的表面粗糙度较大的特性，不会在介电层110上呈现。
60.在图5中，透明导电层108共形地形成(comformally formed)于介电层110的表面上，而形成凸起区域108a，且凸起区域108a透过通孔110b连接至透明导电层112。在本发明的一些实施例中，透明导电层108的厚度为至少50埃(angstrom)以上，但不限于此。
61.在图6中，在透明导电层108的表面上形成金属反射层106，因而形成金属反射层106的多个凹陷区106a与凸块106b，凸块106b位于每一凹陷区106a内。因透明导电层108的晶粒尺寸较小且表面较光滑(相较于透明导电层112)，与其接触金属反射层106因而具有较平坦光滑的表面，用以反射光线。
62.在图7中，使用导电接合层104接合金属基材102。
63.在图8中，将图7完成的结构上下翻转，并移除原生基板122。
64.在图9中，在半导体层118上形成多金属电极层(120a、120b、120c)，并于金属基材102下形成背面金属层102a。
65.参照图1，最后于半导体层118表面上形成粗糙表面118a以增加出光效率，并完成发光二极管结构100。
66.本发明的发光二极管结构，缩小较粗糙的透明导电层的面积，使其仍能执行其欧姆接触功能，同时覆盖较厚的介电层减少粗糙度。另一表面较细滑的透明导电层覆盖于介
电层上，并透过介电层上的通孔连接较粗糙的透明导电层，使得后续形成的金属反射层具有较大的平坦区，借以增加光反射效率使出光效率提升。
67.虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，于不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。