專利名稱：具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，尤其涉及具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
參照圖1所示，其為傳統(tǒng)藍光發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，其為在一藍寶石基板1上依次成長一 N型氮化鎵層2、一活化層3與一 P型氮化鎵層4，并在該N型氮化鎵層與該P型氮化鎵層上鍍上一 N型電極5與一 P型電極6后，即形成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)使用的藍寶石基板1與氮化鎵系列的N型氮化鎵層2與P型氮化鎵層4，有先天物理上晶格不匹配的問題存在，其導(dǎo)致在磊晶的過程中，成長于藍寶石基板1上的N型氮化鎵層2會有高密度缺陷，進而導(dǎo)致發(fā)光二極管組件的光電特性會變差甚至劣化，因而容易會有光電效率不足與壽命短的問題產(chǎn)生，難以滿足使用上的需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種低密度缺陷的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，以增加光電效率與壽命。本發(fā)明的次要目的在于提供一種具有高反射的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，以大幅提升光的淬取效率?；谏鲜瞿康模景l(fā)明提供一種具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其包含一藍寶石基板、一具有圖案花紋的介電層與一發(fā)光層，其中該介電層埋設(shè)于該藍寶石基板的表面，且該介電層為兩種不同折射率的材料交互疊置而成，并且該發(fā)光層成長于該藍寶石基板上。據(jù)此，本發(fā)明的優(yōu)點在于該發(fā)光層成長于該藍寶石基板上時，可大幅減少材料磊晶成長后的缺陷密度，提高組件光電效率與壽命，且該介電層交互排列兩種不同折射率的材料，可提供作為高反射率的區(qū)域，以反射該發(fā)光層所產(chǎn)生的光，使得朝下射出的光再一次反射而由表面或側(cè)邊出光，以大幅提升光的淬取效率。


圖1為已知發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2為本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖3為本發(fā)明的介電層的分布示意圖。圖4A 4D為本發(fā)明于介電層上的磊晶過程的連續(xù)示意圖。
具體實施例方式因此，有關(guān)本發(fā)明的詳細內(nèi)容及技術(shù)說明，現(xiàn)以實施例來作進一步說明，但應(yīng)了解的是，該實施例僅用于例示說明，而不應(yīng)被解釋為本發(fā)明實施的限制。
參照圖2所示，本發(fā)明為一種具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其包含一藍寶石基板10、一具有圖案花紋的介電層20與一發(fā)光層30，該介電層20埋設(shè)于該藍寶石基板10的表面，并且該發(fā)光層30成長于該藍寶石基板10上。另外，該發(fā)光層30包含一 N型半導(dǎo)體層31、一活化層32與一 P型半導(dǎo)體層33，其中該N型半導(dǎo)體層31與該P型半導(dǎo)體層33上分別鍍有一 N型電極34與一 P型電極35，并且該N型半導(dǎo)體層31與該P型半導(dǎo)體層33由氮化鎵系列的材料制成，如氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁銦鎵(AlInGaN)與氮化鋁(AlN)等等，而該活化層32包含一氮化鋁銦鎵的周期結(jié)構(gòu)形成的多層量子井(MQWs)。參照圖3所示，該介電層20的圖案花紋為周期性圖案，其圖案可以選自圓柱、多邊形柱與條狀中的任一種，而如圖3所示，為繪制圓柱加以列示，且該介電層20為兩種不同折射率的材料交互疊置而成，如圖3所示，該介電層20可以包含兩個低折射率層21與兩個高折射率層22，其中該介電層20的折射率較高者(高折射率層22)的折射率為高于 1.7，如可以選自五氧二鉭(Ta2O5)(折射率為2. 2)、二氧化鉿(HfO2)(折射率為1.95)、二氧化鈦(TiO2)(折射率為2. 5)、五氧二鈮(Nb2O5)(折射率為2. 4)、二氧化鈰(CeO2)(折射率為2. 36)、三氧化鋰鈮(LiNbO3)(折射率為2. 38)、氧化鋅(ZnO)(折射率為2. 1)、氧化銦錫 (ITO)(折射率為2. 12)與二氧化鋯(ZrO2)(折射率為2. 19)中的任一種，而折射率較低者 (低折射率層21)的折射率為低于1.7，如可以選自二氧化硅(Si02)(折射率為1.46)。另外，在實際實施上，該介電層20的圖案表面積為0. 2平方微米至100平方微米， 且該介電層20的圖案間距為0. 5微米至10微米，并且該介電層20的高度為0. 1微米至5 微米，這為較佳的實施范圍。參照圖4A、圖4B、圖4C與圖4D所示，當該介電層20埋設(shè)于該藍寶石基板10的表面后(如圖4A所示)，在該藍寶石基板10上進行磊晶作業(yè)來成長該N型半導(dǎo)體層31 (該發(fā)光層30)時，該N型半導(dǎo)體層31會優(yōu)先成長在沒有該介電層20的區(qū)域之上(如圖4B所示)，接著繼續(xù)磊晶的過程，該N型半導(dǎo)體層31會橫向成長而逐漸覆蓋該介電層20的區(qū)域 (如圖4C所示)，最后直至完全覆蓋該介電層20為止(如圖4D所示)。根據(jù)上述磊晶過程長成的該N型半導(dǎo)體層31，由于其相當?shù)谋壤秊闄M向長成，因此其沒有晶格不匹配的先天問題，而具有良好的磊晶質(zhì)量，故其具有低缺陷密度，可大幅提高組件的光電效率與壽命。另外，該介電層20交互排列兩種不同折射率的材料，可提供作為高反射率的區(qū)域，可反射該發(fā)光層30所產(chǎn)生的光，使得朝下射出的光再一次反射由表面或側(cè)邊出光，以大幅提升光淬取效率。
權(quán)利要求
1.一種具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括一藍寶石基板(10)；一具有圖案花紋的介電層(20)，所述介電層00)埋設(shè)于所述藍寶石基板(10)的表面， 且所述介電層00)為兩種不同折射率的材料交互疊置而成；一發(fā)光層(30)，所述發(fā)光層(30)成長于所述藍寶石基板(10)與所述介電層00)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述發(fā)光層(30)包含一 N型半導(dǎo)體層(31)、一活化層(3 與一 P型半導(dǎo)體層(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述N型半導(dǎo)體層(31)與所述P型半導(dǎo)體層(3 上分別鍍有一 N型電極(34)與一 P型電極(35)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述N型半導(dǎo)體層(31)與所述P型半導(dǎo)體層(3 由氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁銦鎵與氮化鋁中的任一種制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述活化層(3 包含一氮化鋁銦鎵的周期結(jié)構(gòu)形成的多層量子井。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述介電層00)中的折射率較高者選自五氧二鉭、二氧化鉿、二氧化鈦、五氧二鈮、二氧化鈰、三氧化鋰鈮、氧化鋅、氧化銦錫和二氧化鋯中的任一種，所述介電層00)中的折射率較低者選自二氧化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述介電層(20)的圖案花紋為周期性圖案，且選自圓柱、多邊形柱和條狀中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述介電層00)的圖案的表面積為0. 2平方微米至100平方微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述介電層00)的圖案間距為0. 5微米至10微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述介電層00)的高度為0. 1微米至5微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高反射與低缺陷密度的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其于一藍寶石基板上利用蝕刻、沉積等半導(dǎo)體制程，埋設(shè)一具有圖案花紋的介電層，該介電層為兩種不同折射率的材料交互疊置而成，且在該藍寶石基板上成長包含一N型半導(dǎo)體層、一活化層與一P型半導(dǎo)體層的發(fā)光層，并在該N型半導(dǎo)體層與該P型半導(dǎo)體層上分別鍍上一N型電極與一P型電極，由此通過該介電層的存在可降低磊晶成長該發(fā)光層時的缺陷密度，且該介電層可形成高反射率區(qū)域，可反射該發(fā)光層所產(chǎn)生的光，使得朝下射出的光再一次反射而由表面或側(cè)邊出光，以大幅提升光淬取效率。
文檔編號H01L33/12GK102299225SQ20101021053
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者李逸駿, 顏良吉 申請人:聯(lián)勝光電股份有限公司