具有多方向性光散射的發光二極體的結構及其製造方法
2023-05-02 16:44:56 1
專利名稱：具有多方向性光散射的發光二極體的結構及其製造方法
技術領域：
本發明是有關於一種發光二極體結構，其尤指一種具有多方向性光散射的發光二極體結構及其製造方法，其是利用一散射層以將出光效應成為多方向性的散射。
背景技術：
按，III-V族氮化物發光二極體系列自1995年發表以來，製造良率以及效益隨著近年的技術不斷地改善，然，發光二極體的出光方向雖為無四面八方進行，但其出光方向還是非為多方向性。
如TW專利公告編號第546452號，申請日期中華民國90年05月03日，專利名稱使用發光二極體的照明裝置其所揭示的一種照明裝置，其特徵為於球狀絕緣體的表面安裝複數個發光二極體晶片，將前述發光二極體晶片串聯連接，於兩端導體部設置引線，以覆蓋前述發光二極體晶片及前述引線的一部份，而形成球狀的透明或半透明樹脂體，於前述透明成半透明樹脂體中混入Al、Au、W、Ti、Mo等粉末或線狀的光散射物質。於封裝的半透明樹脂體中加入光散射物質。
請參閱圖1，其為習知技術提高發光效率的發光二極體的結構示意圖；如圖所示，申請日期中華民國93年01月19日，TW專利證號第229949號，專利名稱發光二極體製程及其產品其所揭示的一種發光二極體，其包含一基板11』、N型半導體層12』、發光層13』、P型半導體層14』、透明導電層15』、N型電極16』以及P型電極17』，於該透明導電層15』具有複數個自一相反於該磊晶層單元的表面向該磊晶層單元方向凹陷形成的凹孔，該複數凹孔使得當光線通過時產生散射，而使該發光二極體亮度提升。
再者，請參閱圖2，其為習知技術提高發光效率的發光二極體的結構示意圖；如圖所示，申請日期中華民國92年06月26日，TW專利證號第221036號，專利名稱發光二極體結構及其製造方法其所揭示一種發光二極體結構，至少包括一基板11』；一混合層18』，形成於該基板11』上，該混合層18』至少具有一粗化層用以擴散射入的光線；一N型半導體層12』，形成於該混合層上18』；一發光層13』，形成於該N型半導體層12』上；一P型半導體層14』，形成於該發光層13』上。藉該混合層18』以擴散射入的光線。
由上所述可知發光二極體的單一方向性的出光效率，實為一重大需解決的課題。
發明內容
本發明的主要目的，在於提供一種具有多方向性光散射的發光二極體的結構及其製造方法，其是利用一散射層設置於一第一半導體層之上，該散射層依據蝕刻的深度其材質可為第一半導體層或發光層或第二半導體層或其任意組合，由於該散射層是利用金屬氧化物，且該金屬氧化物是呈不規則設置，使該散射層呈現針狀或柱狀結構，透過此種結構以將一發光層的出光成為多方向散射。
本發明的次要目的，在於提供一種具有多方向性光散射的發光二極體的結構及其製造方法，其是利用一折射層設置於一第二半導體層之上，且該折射層是為一金屬氧化物，於該第二半導體層之上時是呈不規則設置，藉此以將發光層的出光成為多方向散射。
為達上述所指稱的各目的與功效，本發明提供一種具有多方向性光散射的發光二極體的結構及其製造方法，其是揭示將一金屬氧化物設置於一第二半導體層的上方，且該金屬氧化物是為不規則設置，並利用蝕刻將金屬氧化物去除並將部份第二半導體層或部份發光層或部份第一半導體層與以去除，以成為一散射層，在於該第二半導體層的上方設置一透明導電層，再於該透明導電層之上設置一第二電極，且於該散射曾設置一第一電極，藉此以將發光二極體的出光效應變成多方向性的散射。
再者，可於該第二半導體層與該透明導電層之間不規則設置一折射層，以提高發光二極體的出光效應變成多方向性的散射。
圖1為習知技術提高發光效率的發光二極體的結構示意圖；圖2為習知技術提高發光效率的發光二極體的結構示意圖；圖3A至圖3D為本發明的一較佳實施例的製造流程的結構示意圖；圖4為本發明的一較佳實施例的散射層的放大結構示意圖；圖5A為本發明的一較佳實施例的散射層的SEM圖；圖5B為本發明的一較佳實施例的散射層的SEM圖；圖6A至圖6B，為本發明的另一較佳實施例的製造流程的結構示意圖。
圖號說明11』 基板 12』 N型半導體層13』 發光層14』 P型半導體層 15』 透明導電層 16』 N型電極17』 P型電極 18』 混合層 10基板11第一半導體層 12發光層 13第二半導體層14金屬氧化層15散射層 16透明導電層17第一電極 18第二電極 20折射層L1深度 L2深度 L3深度實施方式茲為使審查員對本發明的結構特徵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及配合詳細的說明，說明如後習知技術的發光二極體為解決單一方向性的出光效應，其是揭示於封裝體內摻雜散射材料或於基板之上設置一混光層，本發明是於一第一半導體層之上設置一散射層，以達上述的目的。
請參閱圖3A至圖3D，其為本發明的一較佳實施例的製造流程的結構示意圖；如圖所示，本發明是揭示於一基板10上形成一第一半導體層11，於該第一半導體層11之上形成一發光層12，於該發光層12上形成一第二半導體層13，在於該第二半導體層13上形成一金屬氧化層14，該金屬氧化層14本實施例以一二氧化鈦(Ti02)做一說明，二氧化鈦是成不規則設置於該第二半導體層14之上，此時利用感應耦合式電漿蝕刻機(ICP Etcher)進行蝕刻，由於Ti02的不規則設置於蝕刻時產生蝕刻程度不一的效果(請參閱圖3B所示)，以形成一散射層15於部分該第一半導體層11之上，再於部份該第二半導體層13上形成一透明導電層16，在於部分該透明導電層16與部份該第二半導體層13上形成一第二電極18，並於該散射層15之上形成一第一電極17。
其中，該基板10可為絕緣基板或為一藍寶石基板、碳化矽(SiC)基板、矽(Si)基板、砷化鎵(GaAs)基板、偏鋁酸鋰(LiAl02)基板、鎵酸鋰(LiGa02)基板或氮化鋁(AlN)基板。
請參閱圖4，其為本發明的一較佳實施例的散射層的放大結構示意圖；如圖所示，本發明所揭示的散射層15由於二氧化鈦的不規則設置設造成蝕刻程度不一，所以該散射層15可為L1或L2或L3或其任意組合成的結構，其結構的控制在於二氧化鈦的分布與蝕刻的時間，所以該散射層15可為L1的材質單純為該第一半導體層，也可為L1加上L2表示為該第一半導體層與發光層的材質，也可為L1加上L2再加上L3表示為該第一半導體層與發光層與第二半導體層的材質。
再者，請同時參閱圖5A以及圖5B，其為本發明的一較佳實施例的散射層的SEM圖；如圖所示，可得知該散射層的高度可為L1或L2或L3或其任意組合成的結構。
又，請參閱圖6A至圖6B，其為本發明的另一較佳實施例的製造流程的結構示意圖；如圖所示，本發明可於散射層15完成後，於該第二半導體層之上不規則設置一折射層20，該折射層20的材質是為一金屬氧化物，本實施例以二氧化鈦做一說明，以增加不規則的散射效果，在於部分該折射層20上設置一透明導電層16，以及在部份該折射層20與部份該透明導電層16上設置一第二電極18。
綜上所述，本發明是利用蝕刻技術於第一半導體層上形成一散射層以將發光二極體的單一方向性的發光效應，變成多方向性的散射行為。
以上所述，僅為本發明的一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述的形狀、構造、特徵及原理所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的申請專利範圍內。
權利要求
1.一種具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其包括一基板；一第一半導體層，其設置於該基板之上；一發光層，其設置於該第一半導體層之上；一第二半導體層，其設置於該發光層之上；一透明導電層，其設置於部分該第二半導體層之上；一散射層，其設置於該第一半導體層之上，該散射層具有散射表面；一第一電極，其設置於該散射層之上；一第二電極，其設置於部分該第二半導體層與部份透明導電層之上。
2.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該基板為一絕緣基板。
3.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該基板為一藍寶石基板、碳化矽(SiC)基板、矽(Si)基板、砷化鎵(GaAs)基板、偏鋁酸鋰(LiAlO2)基板、鎵酸鋰(LiGaO2)基板或氮化鋁(AlN)基板。
4.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該散射層由下而上包含一第一半導體層、一發光層以及一第二半導體層。
5.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該散射層由下而上包含一第一半導體層以及一發光層。
6.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該散射層為一第一半導體層。
7.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該第二半導體層與該透明導電層之間更進一步包含一折射層。
8.如申請專利範圍第7項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該折射層為一金屬氧化層。
9.如申請專利範圍第8項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該金屬氧化層的材質為二氧化鈦(TiO2)。
10.如申請專利範圍第8項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該金屬氧化層於該第二半導體層的表面成不規則設置。
11.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該透明導電層的材質為一氧化銦錫(ITO)。
12.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該第一半導體層為一N型氮化鎵(GaN)半導體層。
13.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該第二半導體層為一p型氮化鎵(GaN)半導體層。
14.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該散射層為一柱狀結構。
15.如申請專利範圍第1項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的結構，其特徵在於，該散射層為一針狀結構。
16.一種具有多方向性光散射的發光二極體的製造方法，其主要步驟包含有形成一基板；形成一第一半導體層於該基板之上；形成一發光層於該半導體層之上；形成一第二半導體層於該發光層之上；形成一金屬氧化物層於該第二半導體層之上，且該金屬氧化物層成不規則設置；進行蝕刻，以將該金屬氧化物層蝕刻，並於部分該第一半導體層之上形成一散射層；形成一透明導電層，使其部份覆蓋於該第二半導體層之上；形成一第一電極於該散射層之上；形成一第二電極於部分該第二半導體層與該透明導電層之上。
17.如申請專利範圍第16項所述的具有多方向性光散射的發光二極體的製造方法，於蝕刻的步驟後，更近一步包含步驟形成一折射層於該第二半導體層之上，且成不規則設置。
全文摘要
本發明是提供一種具有多方向性光散射的發光二極體的結構及其製造方法，其是揭示將一金屬氧化物設置於一第二半導體層的上方，且該金屬氧化物是為不規則設置，並利用蝕刻將金屬氧化物去除並將部份第二半導體層或部份發光層或部份第一半導體層與以去除，以成為一散射層，在該第二半導體層的上方設置一透明導電層，再於該透明導電層的上方設置一第二電極，且於該散射曾設置一第一電極，藉此以將發光二極體的出光效應變成多方向性的散射。
文檔編號H01L33/00GK1983650SQ200510127499
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月12日 優先權日2005年12月12日
發明者黃政國, 潘錫明, 李允立, 曾煥哲, 簡奉任 申請人:璨圓光電股份有限公司