高功率發光裝置的製作方法

2023-04-28 12:31:51 2

專利名稱：高功率發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高功率發光裝置，尤其涉及一種具有周期結構的高功率 發光裝置。
背景技術：
發光二極體(Light Emitting Diode; LED)為一種固態物理半導體元件， 其至少包含p-n結(p-n junction )，此p-n結形成於p型與n型半導體層之間。 當於p-n結上施加一定程度的偏壓時，p型半導體層中的空穴與n型半導體 層中的電子將會結合而釋放出光。此光產生的區域一般又稱為發光區(active region )。
LED為了特定的目的會轉換基板，例如使用散熱佳的銅基板或可增加出 光效率的透明基板，如藍寶石基板，並且在LED的上表面形成規則的圖案 以提高光摘出效率。 一般而言，轉換基板後，原本外延生長工藝裡的生長基 板與未摻雜的緩衝層會被移除而棵露出摻雜的外延層，例如p型半導體或n 形半導體，接著於棵露的外延層上形成窗戶層或介電層，例如ITO,再形成 規則圖案於窗戶層或介電層上，工藝較為繁複。

發明內容
高功率發光裝置包含支持基板；接合層，位於支持基板之上；反射層， 位於接合層之上；導電接觸層，位於反射層之上；發光疊層，位於導電接觸 層之上；以及未摻雜半導體層，位於發光疊層之上。發光疊層包含第一摻雜 型半導體層，位於導電接觸層之上；發光層，位於第一摻雜型半導體層之上； 第二摻雜型半導體層，位於發光層與未摻雜半導體層之間。未摻雜型半導體 層具有開口以棵露部分第二摻雜型半導體層。於開口之中形成第一電極，並 與第二摻雜型半導體層接觸；第二電極，位於支持基板之下。
高功率發光裝置包含支持基板；接合層，位於支持基板之上；反射層， 位於接合層之上；導電接觸層，位於反射層之上；發光疊層，位於導電接觸
4層之上；以及未摻雜半導體層，位於發光疊層之上。發光疊層包含第一摻雜 型半導體層，位於導電接觸層之上；發光層，位於第一摻雜型半導體層之上； 第二摻雜型半導體層，位於發光層與未摻雜半導體層之間。未摻雜型半導體 層具有開口以棵露部分第二摻雜型半導體層。於開口之中形成第一電極，並 與第二摻雜型半導體層接觸；第二電極，位於導電接觸層棵露的部分。


圖1至圖5為顯示依據本發明一實施例的高功率發光裝置的製造流程剖 面圖。
圖6為顯示依據本發明另 一實施例的高功率發光裝置的剖面圖。 的示意圖。
圖8為示意圖，顯示利用本發明實施例的發光元件組成的背光模塊的示 意圖。
附圖標記說明 1發光裝置10, 2高功率發光裝置
100 生長基板101， 201支持基板
110, 210未摻雜型半導體層112, 212周期結構
114， 214開口120, 220發光疊層
122， 222第二摻雜型半導體層124， 224發光層
126， 226第一摻雜型半導體層130導電4妄觸層
140反射層150接合層
160， 260第一電極170， 270第二電才及
3光源產生裝置31光源
32電源供應系統33控制元件
4背光模塊41光學元件
具體實施例方式
如圖1所示，發光裝置1包含生長基板100;未摻雜型半導體層110， 位於生長基板100之上；發光疊層120，位於未摻雜型半導體層IIO之上； 導電接觸層130，位於發光疊層120之上；以及反射層140，位於導電接觸層130之上。發光疊層120包含第二摻雜型半導體層122，位於未摻雜型半 導體層110之上；發光層124,位於第二摻雜型半導體層122之上；第一摻 雜型半導體層126,位於發光層124與導電接觸層130之間。未摻雜型半導 體層110可以為緩沖層，或是包含緩沖層，用以減少後續外延工藝所形成的 晶格缺陷。未摻雜型半導體層110其材料包含但不限於AlxGayIni.x.yN, 0$x$l ， OSySl， O^x+y^l,或AlaGabln"a陽bP， O^a^l, O^b^l, O^a+b^l,且未^皮人為 地或刻意地摻雜任何摻雜物。
第二摻雜型半導體層122的材料包含但不限於AlxGayIn|.x.yN， 0^cSl， OSySl， O^x+y^l,或AlaGabIn,.a國bP， O^a^l, O^b^l, O^a+b^l,可以為n型 或p型半導體。第一摻雜型半導體層126的材料包含但不限於AlxGayIni_x.yN, O^x^l, OSy蘭l， 0Sx+y三l，或AlaGabInia.bP， O^a^l ， O^b^l ， 0^a+b<l，但 與第二摻雜型半導體層122的電性相異。發光層124的材料包含但不限於 II-VI族半導體、III-V族半導體、AlGalnP、 A1N、 GaN、 AlGaN、 InGaN、 AlInGaN或CdZnSe。
導電接觸層130與第一摻雜型半導體層126形成歐姆接觸，其材料包含 但不限於磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、砷鎵化鋁(AlGaAs)、 氮化鎵(GaN)、銦(In)、錫(Sn)、鋁(A1)、金(Au)、柏(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、 鈥(Ti)、錫(Pb)、鍺(Ge)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、 鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、 氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)等金屬氧化物或上述材料的 組合所構成的群組。反射層140用以反射光線，其材料包含但不限於銦(In)、 錫(Sn)、鋁(A1)、金(Au)、柏(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、錫(Pb)、鍺(Ge)、 銅(Cu)、鎳(Ni)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)、 上述材料的組合或布拉格反射層。
接合層150可選擇性地形成在反射層140或支持基板101之上，亦或在 兩者之上皆形成接合層150。通過接合層150黏結髮光裝置1與支持基板101, 再經翻轉的步驟形成如圖2所示的發光裝置1。接合層150的材料包含但不 限於聚醯亞胺(PI)、苯並環丁烯(BCB)、過氟環丁烯(PFCB)、環氧樹酯 (Epoxy)、其他有機黏結材料、銦(In)、錫(Sn)、鋁(A1)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅 (Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、 4巴(Pd)、鍺(Ge)、銅(Cu)、鎳(Ni)、錫化金(AuSn)、 銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)、銦化鈀(Pdln)或上述材料的組合。支持基板101的材料包含 但不限於半導體、金屬、矽(Si)、磷化碘(IP)、硒化鋅(ZnSe)、氮化鋁(A1N)、 砷化鎵(GaAs)、砷化鎵鋁(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、氧化鋰鋁(LiA102)、碳化 矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、金屬基複合材料(Metal Matrix Composite; MMC)、 磷化鎵(GaP)、鍺(Ge)、磷化銦(InP)、氮化鋁(A1N)、氧化錳(MnO)、氧化鎂 (MgO)、氧化鈣(CaO)、藍寶石(sapphire)、鑽石(diamond),玻璃(glass)或上述 材料的組合。
移除生長基板100，但是保留未摻雜型半導體層110,形成如圖3所示 的發光裝置1，移除生長基板100的方法包含雷射移除或蝕刻。如圖4所示， 利用光刻或蝕刻等工藝，在未摻雜型半導體層110的上表面形成周期性結構 112，包含多個凹部與凸部，其中每個凸部與凹部的高與寬大約為100納米 到3微米；周期性結構112可以為光子晶體。如圖5所示，利用光刻或蝕刻 等工藝在未摻雜型半導體層110形成開口 114以棵露部分第二摻雜型半導體 層122。接下來於開口 114之中形成第一電極160，並與第二摻雜型半導體 層122接觸，並於支持基板101之下形成第二電極170。此時，支持基板101、 連接層150與反射層140較佳為採用導電的材料。經由上述步驟，形成高功 率發光裝置10。
如圖6所示，高功率發光裝置2包含支持基板201;接合層250，位於 支持基板201之上；反射層240，位於接合層250之上；導電接觸層230， 位於反射層240之上；發光疊層220，位於導電接觸層230之上；以及未摻 雜型半導體層210,位於發光疊層220之上。發光疊層220包含第一摻雜型 半導體層226,位於導電接觸層230之上；發光層224,位於第一摻雜型半 導體層226之上；第二摻雜型半導體層222,位於發光層224與未摻雜型半 導體層210之間。利用光刻或蝕刻等工藝，在未摻雜型半導體層210的上表 面形成周期性結構212，包含多個凹部與凸部，其中每個凸部與凹部的高與 寬大約為IOO納米到3微米；周期性結構212可以為光子晶體。利用光刻或 蝕刻等工藝在未摻雜型半導體層210形成開口 214以棵露部分第二摻雜型半 導體層222。移除部分未摻雜型半導體210和發光疊層220以棵露部分導電 接觸層230，移除的方式包含光刻或蝕刻。接下來於開口 214之中形成第一 電極260，並與第二摻雜型半導體層222接觸，並於導電接觸層230棵露的 部分之上形成第二電極270;此時，支持基板201、連接層250或反射層240較佳為釆用非導電的材料，但不限制於此。除此之外，亦可移除部分未摻雜
型半導體210、第二摻雜型半導體層222與發光層224以棵露部分第一摻雜 型半導體層226,並形成第二電極270於第一摻雜型半導體226棵露的部分 之上。
圖7為繪示出光源產生裝置示意圖，該光源產生裝置3包含本發明任一 實施例中的高功率發光裝置。該光源產生裝置3可以是照明裝置，例如路燈、 車燈、或室內照明光源，也可以是交通信號標誌、或平面顯示器中背光模塊 的背光光源。該光源產生裝置3包含前述高功率發光裝置組成的光源31、電 源供應系統32以供應光源31 —電流、以及控制元件33,用以控制電源供應 系統32。
圖8為繪示出背光模塊剖面示意圖，該背光模塊4包含前述實施例中的 光源產生裝置3，以及光學元件41。光學元件41可將由光源產生裝置3發 出的光加以處理，以應用於平面顯示器。惟上述實施例僅為例示性說明本發 明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟於此項技藝的人士均可在 不違背本發明的技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。 因此本發明的權利保護範圍如後述的權利要求所列。
8
權利要求
1.一種發光裝置，包含支持基板；接合層，位於該支持基板之上；第一摻雜型半導體層，位於該接合層之上；發光層，位於該第一摻雜型半導體層之上；第二摻雜型半導體層，位於該發光層之上；以及未摻雜型半導體層，位於該第二摻雜型半導體層之上，其中該未摻雜型半導體層未被人為地摻雜摻雜物，而且具有周期結構位於其上表面，以及至少一開口向下延伸以裸露部分該第二摻雜型半導體層。
2. 如權利要求1所述的發光裝置，其中該未摻雜型半導體層的材料包含 AlxGayln卜x-yN, 0^1， 0^1， 0;x+y化或AlaGabIni+bP, C^a化0^1， O,bSl 。
3. 如權利要求1所述的發光裝置，其中該未摻雜型半導體層包含緩沖層。
4. 如權利要求1所述的發光裝置，還包含第一電極，位於該開口之中與該第二摻雜型半導體層之上；以及 第二電極，位於該支持基板之下。
5. 如權利要求1所述的發光裝置，還包含第一電極，位於該開口之中與該第二摻雜型半導體層之上；以及 第二電極，位於該第一摻雜型半導體層之上，並與該第一摻雜型半導體 層連接，其中該第一電極與該第二電極位於該支持基板的相同側。
6. 如權利要求1所述的發光裝置，其中還包含 反射層，位於該接合層與該第一摻雜型半導體層之間。
7. 如權利要求l所述的發光裝置，其中還包含 導電接觸層，位於該接合層與該第一摻雜型半導體層之間。
8. 如權利要求7所述的發光裝置，還包含第一電極，位於該開口之中與該第二摻雜型半導體層之上；以及 第二電極，位於該導電接觸層之上，並與該導電接觸層連接，其中該第 一電極與該第二電極位於該支持基板的相同側。
9. 如權利要求1所述的發光裝置，其中該周期結構為光子晶體。
10. —種用於製造發光裝置的方法，包含 形成發光裝置，包含提供生長基板；形成未摻雜型半導體層於該生長基板之上，其中該未摻雜型半導體 層未被人為地摻雜摻雜物；形成第二摻雜型半導體層於該未摻雜型半導體層之上；形成發光層於該第二摻雜型半導體層之上；以及形成第 一摻雜型半導體層於該發光層之上； 形成接合層於該支持基板與該第 一摻雜型半導體層之間以接合該發光 裝置與支持基板； 移除該生長基板；形成周期結構於該未摻雜型半導體層的上表面；以及 形成向下延伸的開口以棵露部分該第二摻雜型半導體層。
11. 如權利要求IO所述的製造發光裝置的方法，還包含 形成反射層於該第一摻雜型半導體層之上；以及 形成導電接觸層於該反射層與該第一摻雜型半導體層之間。
12. 如權利要求IO所述的製造發光裝置的方法，還包含 形成導電接觸層，位於該接合層與該第一摻雜型半導體層之間。
13. 如權利要求IO所述的製造發光裝置的方法，還包含 形成第一電極於該開口之中且於該第二摻雜型半導體層之上；以及 形成第二電極於該支持基板之下。
14. 如權利要求IO所述的製造發光裝置的方法,還包含 形成第一電極於該開口之中且於該第二摻雜型半導體層之上；以及形成第二電極位於該第一摻雜型半導體層之上，並與該第一摻雜型半導 體層連接，其中該第一電極與該第二電極位於該支持基板的相同側。
全文摘要
本發明公開了一種高功率發光裝置，具有未人為摻雜摻雜物的未摻雜型半導體層，未摻雜型半導體層包含周期結構。
文檔編號H01L33/00GK101593800SQ20081010880
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月26日 優先權日2008年5月26日
發明者林錦源 申請人:晶元光電股份有限公司