發(fā)光二極管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光二極管及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種包含多個經(jīng)由單一基板上的內(nèi)連線(interconnect1n)互相連接的發(fā)光單元(light emitting cell)的發(fā)光二極管，及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化鎵(GaN)型發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)使用于包括全彩發(fā)光二極管顯示器(fullcolor LED display)、發(fā)光二極管交通號志板、白光發(fā)光二極管等等的廣泛應(yīng)用。近年來，發(fā)光效率(luminous efficacy)高于現(xiàn)有的螢光燈(fluorescent lamp)的白光發(fā)光二極管預(yù)期將在通用照明領(lǐng)域超越現(xiàn)有的螢光燈。
[0003]發(fā)光二極管可藉由正向電流(forward current)驅(qū)動來發(fā)光且需要直流電的供應(yīng)。因此，當發(fā)光二極管直接連接到交流電(alternating current，AC)源時，發(fā)光二極管將根據(jù)電流的方向重復(fù)開/關(guān)(on/off)操作，因而無法連續(xù)發(fā)光且可能容易被反向電流(reverse current)損壞。
[0004]為了解決發(fā)光二極管的此種問題，由酒井(Sakai)等人所提出的W02004/023568 (Al)(名為“具有發(fā)光元件的發(fā)光裝置(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVINGLIGHT-EMITTING ELEMENTS)”)揭露一種可透過直接連接到高電壓交流電源來使用的發(fā)光二極管。
[0005]上述W02004/023568(A1)的交流電發(fā)光二極管包括多個經(jīng)由交流電源所驅(qū)動的空氣橋內(nèi)連線Oair bridge interconnect1n)所互相連接的發(fā)光元件。這樣的空氣橋內(nèi)連線可能會很容易被外力打斷，并且可能由于受外力變形而造成短路。
[0006]為了解決空氣橋內(nèi)連線的此種缺點，例如第10-069023號及第10-1186684號的韓國專利中公開一種交流電發(fā)光二極管。
[0007]圖1是一種包含多個發(fā)光單元的典型發(fā)光二極管的示意平面圖，而圖2及圖3是沿著圖1的線A-A所截取的剖面圖。
[0008]參照圖1及圖2，發(fā)光二極管包括基板21、包含S1、S2的多個發(fā)光單元26、透明電極層31、絕緣層33、及內(nèi)連線35。此外，每一個發(fā)光單元26包括下半導體層25、主動層27及上半導體層29，且緩沖層23可插置于基板21與發(fā)光單元26之間。
[0009]發(fā)光單元26藉由圖案化在基板21上成長的下半導體層25、主動層27及上半導體層29而形成，且透明電極層31形成于每一個發(fā)光單元S1、S2上。在每一個發(fā)光單元26中，藉由部分移除主動層27及上半導體層29而部分曝露下半導體層25的上表面，以連接到內(nèi)連線35。
[0010]接著，絕緣層33經(jīng)形成以覆蓋發(fā)光單元26。絕緣層33包括覆蓋發(fā)光單元26的側(cè)表面的側(cè)絕緣層33a及覆蓋透明電極層31的絕緣保護層33b。絕緣層33經(jīng)形成而具有藉以曝露部分的透明電極層31的開口(opening)及藉以曝露下半導體層25的開口。然后，內(nèi)連線35形成于絕緣層33上，其中內(nèi)連線35的第一連接部(connect1n sect1n) 35p經(jīng)由絕緣層33的開口連接到一個發(fā)光單元SI的透明電極層31，且內(nèi)連線35的第二連接部35η經(jīng)由絕緣層33的其他開口連接到與發(fā)光單元SI相鄰的另一個發(fā)光單元S2的下半導體層25。第二連接部35η連接到藉由部分移除主動層27及上半導體層29而曝露的下半導體層25的上表面。
[0011]在現(xiàn)有技術(shù)中，內(nèi)連線35形成于絕緣層33上，因此可避免受到外力而變形。此外，因為內(nèi)連線35藉由側(cè)絕緣層33a與發(fā)光單元26分開，所以能夠避免發(fā)光單元26因內(nèi)連線35而短路。
[0012]然而，這樣的現(xiàn)有發(fā)光二極管對于發(fā)光單元26區(qū)域中的電流散布可能有其限制。尤其，電流可能集中在連接到透明電極層31的內(nèi)連線35的一端的下方，而非均勻散布在發(fā)光單元26的區(qū)域中。電流聚集(current crowding)可能隨著電流密度逐漸增加而變得嚴重。
[0013]此外，這樣的現(xiàn)有發(fā)光二極管可能具有主動層27中所產(chǎn)生的一部分的光可能被內(nèi)連線35吸收及損耗的問題，且可能需要增加絕緣層33的厚度以避免形成諸如針孔(pin-holes)之類的缺陷。
[0014]此外，由于為了第二連接部35η的電性連接而曝露下半導體層25的上表面的一部分，所以主動層27及上半導體層29被部分移除，且因而可能減少有效發(fā)光區(qū)域。
[0015]為了避免電流聚集，可在透明電極層31與發(fā)光單元26之間配置電流阻擋層30以避免內(nèi)連線35的連接端下方的電流聚集。
[0016]圖3是相關(guān)技術(shù)中的一種包含電流阻擋層30的發(fā)光二極管的剖面圖。
[0017]參照圖1及圖3，電流阻擋層30配置在內(nèi)連線35的連接端下方，因而可避免內(nèi)連線35的連接端下方的電流聚集。此外，電流阻擋層30可經(jīng)形成為例如分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector)的反射器，因而可避免主動層27中所產(chǎn)生的光被吸入內(nèi)連線35的連接端。
[0018]然而，當額外形成如圖3所示的電流阻擋層30時，將增加用于形成電流阻擋層30的光刻制程(photolithography process)，因而可能增加制造成本。
[0019]此外，如同圖2的發(fā)光二極管，圖3的發(fā)光二極管也可能有同樣的問題，例如因內(nèi)連線35吸收主動層27中所產(chǎn)生的光而導致光損耗、有效發(fā)光區(qū)域的減少、以及增加絕緣層33的厚度以避免例如絕緣層33中的針孔的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]發(fā)明所要解決的問題
[0021]本發(fā)明的示范實施例提供一種可采用電流阻擋層同時避免增加光刻制程的數(shù)目的發(fā)光二極管及其制造方法。
[0022]本發(fā)明的示范實施例也提供一種能夠減少內(nèi)連線的光吸收的發(fā)光二極管及其制造方法。
[0023]本發(fā)明的示范實施例也提供一種包含各自具有增大的有效發(fā)光區(qū)域的多個發(fā)光單元的發(fā)光二極管及其制造方法。
[0024]本發(fā)明的其他特點將在下列說明中予以陳述，其中有一部分經(jīng)由說明將顯而易見，或可藉由實施本發(fā)明而明瞭。
[0025]解決問題的技術(shù)手段
[0026]本發(fā)明的一示范實施例提供一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括:第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元，配置在基板上且彼此隔開；第一透明電極層，配置在第一發(fā)光單元上且電性連接到第一發(fā)光單元；電流阻擋層，配置在第一發(fā)光單元的一部分與第一透明電極層之間；內(nèi)連線，用以電性連接第一發(fā)光單元與第二發(fā)光單元；以及絕緣層，配置在內(nèi)連線與第一發(fā)光單元的側(cè)表面之間。電流阻擋層與絕緣層互相連接。
[0027]因此，分隔內(nèi)連線與發(fā)光單元的側(cè)表面的絕緣層可藉由相同的制程連同電流阻擋層一起形成。因為絕緣層連同電流阻擋層一起形成，所以不需要像相關(guān)技術(shù)一樣連同絕緣保護層一起形成絕緣層，因而容許使用相同的掩模(mask)來形成絕緣保護層及內(nèi)連線。
[0028]此外，電流阻擋層及絕緣層可包括分布式布拉格反射器。因此，發(fā)光二極管可顯著減少內(nèi)連線所吸收的光量。并且，絕緣層可經(jīng)形成為多層形式的分布式布拉格反射器，藉以有效地避免形成例如針孔的缺陷。
[0029]并且，電流阻擋層和絕緣層可在第一發(fā)光單元與內(nèi)連線之間的整個重疊區(qū)域上配置于第一發(fā)光單元與內(nèi)連線之間。
[0030]并且，絕緣層可配置在內(nèi)連線與第二發(fā)光單元的側(cè)表面之間。
[0031]發(fā)光二極管可還包括配置在第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元上的絕緣保護層。絕緣保護層配置在用以形成內(nèi)連線的區(qū)域之外。此外，絕緣保護層的側(cè)表面可面向在共平面表面上內(nèi)連線的側(cè)表面。絕緣保護層的側(cè)表面可接觸內(nèi)連線的側(cè)表面。絕緣保護層的側(cè)表面可與內(nèi)連線的側(cè)表面隔開。
[0032]在一些實施例中，發(fā)光二極管可還包括配置在絕緣層與內(nèi)連線之間的第一透明導電層(transparent conductive layer)。此外，第一透明導電層可連接到第一透明電極層。并且，第一透明導電層的構(gòu)成材料可與第一透明電極層的構(gòu)成材料相同。
[0033]第一發(fā)光單元及第二發(fā)光單元的每一個可包括下半導體層、上半導體層、以及配置在下半導體層與上半導體層之間的主動層。第一透明電極層電性連接到上半導體層，而內(nèi)連線的一端電性連接到第一透明電極層且其另一端電性連接到第二發(fā)光單元的下半導體層。在此，下半導體層、主動層及上半導體層的每一個可包括氮化鎵型半導體層。下半導體層和上半導體層可以分別是η型和P型半導體層，反之亦然。
[0034]內(nèi)連線可在整個其間的重疊區(qū)域上直接連接到第一透明電極層。因此，相較于相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管可增加內(nèi)連線與第一透明電極層之間的連接區(qū)域，或可減少配置在第一透明電極層上的內(nèi)連線的區(qū)域。
[0035]電流阻擋層可至少配置在第一透明電極層與內(nèi)連線之間的連接區(qū)域的下方。因此，能夠避免內(nèi)連線的連接區(qū)域下方的電流聚集。
[0036]此外，第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元可具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0037]本發(fā)明的一示范實施例提供一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括:第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元，配置在基板上且彼此隔開；第一透明電極層，配置在第一發(fā)光單元上且電性連接到第一發(fā)光單元；電流阻擋層，配置在第一發(fā)光單元的一部分與第一透明電極層之間；內(nèi)連線，用以電性連接第一發(fā)光單元與第二發(fā)光單元；以及絕緣層，用以隔開內(nèi)連線與第一發(fā)光單元的側(cè)表面。電流阻擋層和絕緣層包括其結(jié)構(gòu)及構(gòu)成材料皆相同的分布式布拉格反射器。因此，電流阻擋層和絕緣層可藉由相同的制程同時形成。
[0038]此外，內(nèi)連線可在整個其間的重疊區(qū)域上直接連接到第一透明電極層。
[0039]分布式布拉格反射器可在整個內(nèi)連線區(qū)域上配置于內(nèi)連線的下方。
[0040]發(fā)光二極管可還包括配置在用以形成內(nèi)連線的區(qū)域以外的絕緣保護層。
[0041]在一些實施例中，發(fā)光二極管可還包括配置在絕緣層與內(nèi)連線之間的第一透明導電層。此外，第一透明導電層可連接到第一透明電極層。并且，第一透明導電層可電性連接第一透明電極層與第二發(fā)光單元。
[0042]本發(fā)明的一示范實施例提供一種發(fā)光二極管的制造方法，所述方法包括:在基板上形成彼此隔開的第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元；同時形成覆蓋第一發(fā)光單元的上部的部分區(qū)域的電流阻擋層和覆蓋第一發(fā)光單元的側(cè)表面的部分區(qū)域的絕緣層；形成電性連接到第一發(fā)光單元的第一透明電極層使得第一透明電極層的一部分形成于電流阻擋層上；以及形成用以電性連接第一發(fā)光單元與第二發(fā)光單元的