專利名稱：發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，更具體而言，是涉及一種具有多個(gè)凹槽的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
固態(tài)發(fā)光元件中的發(fā)光二極管元件(Light Emitting Diode ;LED)具有低耗電量、低發(fā)熱量、操作壽命長(zhǎng)、耐撞擊、體積小、反應(yīng)速度快、以及可發(fā)出穩(wěn)定波長(zhǎng)的色光等良好光電特性，因此常應(yīng)用于家電、儀表的指示燈及光電產(chǎn)品等領(lǐng)域。然而，如何去改善發(fā)光元件的發(fā)光效率在此領(lǐng)域中仍是一項(xiàng)很重要的議題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置，其包含一基板；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于基板上；一半導(dǎo)體窗戶層，形成于透明導(dǎo)電層上且具有一平坦表面及多個(gè)凹槽，其中每一凹槽具有一側(cè)壁表面；及一發(fā)光疊層，形成于半導(dǎo)體窗戶層上且包含一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層、一位于第一和第二半導(dǎo)體之間的活性層。此些凹槽中的至少其中一個(gè)的側(cè)壁表面相對(duì)于平坦表面傾斜，且平坦表面與透明導(dǎo)電層之間的接觸電阻小于側(cè)壁表面與透明導(dǎo)電層之間的接觸電阻。本發(fā)明另提供一種發(fā)光裝置，其包含一基板；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于基板上；一半導(dǎo)體窗戶層，形成于透明導(dǎo)電層上且具有一平坦表面及多個(gè)凹槽，其中每一凹槽具有一側(cè)壁表面；一歐姆接觸層，形成于半導(dǎo)體窗戶層與透明導(dǎo)電層之間；及一發(fā)光疊層，形成于半導(dǎo)體窗戶層上且包含一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層、一位于第一和第二半導(dǎo)體之間的活性層。半導(dǎo)體窗戶層與歐姆接觸層包含相同材料。


圖I為本發(fā)明第一實(shí)施例的一發(fā)光裝置的一剖視圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的一發(fā)光裝置的一剖視圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例的一發(fā)光裝置的一剖視圖4A-圖4C顯示本發(fā)明凹槽的俯視圖5A-圖5G為本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光裝置的制造方法剖視圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
100、200、300 :發(fā)光裝置
10:基板
11:反射層
12:透明導(dǎo)電層
13:歐姆接觸層
14:半導(dǎo)體窗戶層
141 :平坦表面
142:凹槽1421 :側(cè)壁表面1422:凹槽表面15 :發(fā)光疊層151 p型半導(dǎo)體層152 :活性層153 n型半導(dǎo)體層16:n 側(cè)電極160、160'、160":打線墊161、161'、161":延伸部17:p 側(cè)電極18 :連結(jié)層
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例將伴隨著

本發(fā)明的概念，在附圖或說(shuō)明中，相似或相同的部分使用相同的標(biāo)號(hào)，并且在附圖中，元件的形狀或厚度可擴(kuò)大或縮小。需特別注意的是，圖中未繪示或描述的元件，可以是熟悉此技術(shù)的人士所知的形式。圖I為本發(fā)明第一實(shí)施例的一發(fā)光裝置100的示意圖。發(fā)光裝置100包含一永久基板10、一連結(jié)層18、一反射層11、一透明導(dǎo)電層12、一歐姆接觸層13、一半導(dǎo)體窗戶層14 及一發(fā)光疊層15。發(fā)光疊層15包含一 P型半導(dǎo)體層151、一 η型半導(dǎo)體層153及一位于ρ 型半導(dǎo)體層151與η型半導(dǎo)體層153之間的活性層152。半導(dǎo)體窗戶層14具有一平坦表面 141及多個(gè)凹槽142。每一凹槽142具有一側(cè)壁表面1421，相對(duì)于平坦表面141傾斜且與之夾一大于90°而小于180°的角度(Θ)。較佳地,角度(Θ )介于110°到160°之間。在本實(shí)施例中，凹槽142的剖面為三角形。歐姆接觸層13形成于半導(dǎo)體窗戶層14與透明導(dǎo)電層12間，且對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體窗戶層14的平坦表面141的位置上。歐姆接觸層13的表面積與半導(dǎo)體窗戶層14的表面積的面積比介于10%至90%。凹槽142具有一深度(H)且凹槽 142的深度與半導(dǎo)體窗戶層14的厚度(T)的一深度比介于20%至80%。根據(jù)圖1，發(fā)光裝置100還包含一形成于發(fā)光疊層15上的η側(cè)電極16、一形成于永久基板10上的P側(cè)電極17。η側(cè)電極16包含一打線墊160及一自打線墊延伸的延伸部 161形成于發(fā)光疊層15并對(duì)應(yīng)于凹槽142的位置上。本實(shí)施例中，歐姆接觸層13實(shí)質(zhì)上與半導(dǎo)體窗戶層14為同一材料。此外，歐姆接觸層13還包含摻雜物，以與透明導(dǎo)電層12形成歐姆接觸。因此，平坦表面141與透明導(dǎo)電層12之間的接觸電阻(contact resistance) 小于側(cè)壁表面1421與透明導(dǎo)電層12之間的接觸電阻，由此，當(dāng)一電源供應(yīng)器連結(jié)至η側(cè)電極16與ρ側(cè)電極17時(shí)，大部分的電流流經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體窗戶層14的平坦表面141，而在側(cè)壁表面1421與透明導(dǎo)電層12之間形成一電流阻擋(current blocking)的效應(yīng)。更者,發(fā)自發(fā)光疊層15的光會(huì)于側(cè)壁表面1421反射且直接脫離發(fā)光疊層15的一發(fā)光表面，以增加光取出效率(light extraxtion efficiency)。半導(dǎo)體窗戶層14的材料包含磷化鎵(GaP)、磷化鎵銦(InGaP)、砷化鎵(GaAs)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、及其組合。摻雜物包含鎂、鈹、鋅、碳、 及其組合。
4
圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的一發(fā)光裝置200的示意圖。第二實(shí)施例的發(fā)光裝置200 與第一實(shí)施例的發(fā)光裝置100具有相似的結(jié)構(gòu)，除了凹槽142的剖面為梯形且每一凹槽142 還具有一凹槽表面1422。每一凹槽142的凹槽表面1422實(shí)質(zhì)上與平坦表面141平行。打線墊16(V及延伸部16Γ形成在對(duì)應(yīng)于凹槽表面1422與側(cè)壁表面1421的位置上。選擇性地，η側(cè)電極16可僅形成在對(duì)應(yīng)于凹槽表面1422的位置上(圖未示)。凹槽表面1422 與透明導(dǎo)電層12之間的接觸電阻(contact resistance)實(shí)質(zhì)上等于側(cè)壁表面1421與透明導(dǎo)電層12之間的接觸電阻。應(yīng)注意的是，凹槽142的剖面至少包含一選自下列圖形三角形、梯形、及其組合。圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例的一發(fā)光裝置300的示意圖。第三實(shí)施例的發(fā)光裝置 300與第一實(shí)施例的發(fā)光裝置100具有相似的結(jié)構(gòu)，除了部分凹槽142的側(cè)壁表面1421并非相對(duì)于平坦表面141傾斜。在本實(shí)施例中，形成于打線墊160"下方的凹槽142具有實(shí)質(zhì)上垂直于平坦表面141的側(cè)壁表面1421 ;形成于延伸部161"下方的凹槽142具有傾斜于平坦表面141的側(cè)壁表面1421。圖4A及圖4B為η側(cè)電極16與凹槽142的俯視圖。顯示于圖4Β的凹槽142具有一第一圖案，其幾何圖形與顯示于圖4Α的η側(cè)電極16相似且形成于η側(cè)電極16的下方。圖 4C為另一實(shí)施例中的凹槽142的俯視圖。在此實(shí)施例中，凹槽142還具有一第二圖案。第二圖案為六角形的鑲嵌結(jié)構(gòu)(tesslation of hexagons)。選擇性地,于俯視圖,第二圖案可為圓形；三角形、長(zhǎng)方形、或五角形的鑲嵌結(jié)構(gòu)(a tessellation of triangle,rectangle, or pentagon)。根據(jù)實(shí)際需求，η側(cè)電極16的圖案可變化,因此凹槽142的第一圖案也隨著η側(cè)電極16的圖案而變化。根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，圖5Α至圖5G揭露發(fā)光裝置200的制造方法。根據(jù)圖5Α， η型半導(dǎo)體層153、活性層152、ρ型半導(dǎo)體層151、半導(dǎo)體窗戶層14依序成長(zhǎng)于一成長(zhǎng)基板 20上。根據(jù)圖5Β，歐姆接觸層13成長(zhǎng)于半導(dǎo)體窗戶層14上。半導(dǎo)體窗戶層14具有一介于Iym至IOym的厚度，歐姆接觸層13具有一小于2000 A的厚度。另，半導(dǎo)體窗戶層14 可施行一摻雜處理以形成歐姆接觸層13。根據(jù)圖5C，實(shí)行一蝕刻步驟以移除部分歐姆接觸層13，且進(jìn)一步移除部分半導(dǎo)體窗戶層14，由此，形成凹槽142于半導(dǎo)體窗戶層14內(nèi)。根據(jù)圖通過(guò)蒸鍍或?yàn)R鍍方法，透明導(dǎo)電層12形成并順應(yīng)(conformal)于歐姆接觸層13與半導(dǎo)體窗戶層14上。因此，透明導(dǎo)電層12與歐姆接觸層13及半導(dǎo)體窗戶層14互相接觸。 需注意的是，當(dāng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布法(spin coating)形成透明導(dǎo)電層12時(shí)，凹槽142內(nèi)會(huì)填滿透明導(dǎo)電層12。根據(jù)圖5E，反射層11形成于透明導(dǎo)電層12上。根據(jù)圖5F，永久基板10通過(guò)連接層18接合于反射層11上。根據(jù)圖5G，通過(guò)蝕刻將成長(zhǎng)基板20與η型半導(dǎo)體層153 分離。接著，η側(cè)電極16與ρ側(cè)電極17分別形成于η型半導(dǎo)體層153與永久基板10上。 連接層18包含金屬或膠材。金屬包含金、銦、錫、及其組合。膠材包含苯環(huán)丁烯(BCB)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅膠(SiOx)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氮化硅(SiNx)、及其組合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)一發(fā)光裝置具有一顯示于圖2的結(jié)構(gòu)。AlInP的η型半導(dǎo)體層153、AlGaInP的活性層152及AlInP的ρ型半導(dǎo)體層154依序地成長(zhǎng)于GaAs的成長(zhǎng)基板20上。GaP的半導(dǎo)體窗戶層14具有一 10 μ m的厚度且成長(zhǎng)于P型半導(dǎo)體層154上。碳摻雜(carbon-doping)的 GaP的歐姆接觸層13通過(guò)有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)成長(zhǎng)于半導(dǎo)體窗戶層14上。 進(jìn)行濕式蝕刻以移除部分的歐姆接觸層13與半導(dǎo)體窗戶層14，由此形成凹槽142。凹槽 142的深度⑶約為2 μ m，且凹槽142的深度與半導(dǎo)體窗戶層14的厚度⑴的一深度比例約為20%。ITO的透明導(dǎo)電層12通過(guò)蒸鍍方法形成于半導(dǎo)體窗戶層14上。反射層11為 Ag/Ti/Pt/Au的多層結(jié)構(gòu)且形成于透明導(dǎo)電層12上。硅(Si)永久基板通過(guò)金屬接合方法接合至反射層11，之后移除GaAs的成長(zhǎng)基板20。接著，η側(cè)電極16形成于η型半導(dǎo)體層 153且對(duì)應(yīng)于凹槽142的位置上，并具有一實(shí)質(zhì)上相等于凹槽142的第一圖案的圖案(參考圖4Α)。歐姆接觸層13的表面積與半導(dǎo)體窗戶層14的表面積的比例約為85%，亦即，凹槽的表面積約為半導(dǎo)體窗戶層14的總表面積的15%。實(shí)駘二實(shí)驗(yàn)二的發(fā)光裝置與實(shí)驗(yàn)一的發(fā)光裝置具有相似的結(jié)構(gòu)，除了凹槽還具有六角形的第二圖案，而η側(cè)電極16并未形成于第二圖案的上方(參考圖4C)。因此，歐姆接觸層 13的表面積與半導(dǎo)體窗戶層14的表面積的比例約為80%,亦即，凹槽的表面積約為半導(dǎo)體窗戶層14的總表面積的20%。實(shí)駘三實(shí)驗(yàn)三的發(fā)光裝置與實(shí)驗(yàn)一的發(fā)光裝置具有相似的結(jié)構(gòu)，除了半導(dǎo)體窗
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，包含基板；透明導(dǎo)電層，設(shè)置于該基板上；半導(dǎo)體窗戶層，形成于該透明導(dǎo)電層上且具有平坦表面及多個(gè)凹槽，其中每一凹槽具有側(cè)壁表面；及發(fā)光疊層，形成于該半導(dǎo)體窗戶層上且包含第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、位于該第一和該第二半導(dǎo)體之間的活性層；其中，該些凹槽中的至少其中一個(gè)的側(cè)壁表面相對(duì)于該平坦表面傾斜，且該平坦表面與該透明導(dǎo)電層之間的接觸電阻小于該側(cè)壁表面與該透明導(dǎo)電層之間的接觸電阻。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光裝置，還包含歐姆接觸層，形成于該半導(dǎo)體窗戶層的該平坦表面以與該透明導(dǎo)電層形成歐姆接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中該半導(dǎo)體窗戶層與該歐姆接觸層包含相同材料，且該歐姆接觸層包含摻雜物半導(dǎo)體層。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中該歐姆接觸層的表面積與該半導(dǎo)體窗戶層的表面積的比例介于10%至90%。
5.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光裝置，還包含電極，形成于該發(fā)光疊層并對(duì)應(yīng)于該凹槽的位置上，其中該電極具有圖案，且該凹槽具有幾何圖形，相似于該電極的該圖案的第一圖案。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置,其中該每一凹槽還包含凹槽表面,且該凹槽表面與該透明導(dǎo)電層之間的接觸電阻實(shí)質(zhì)上等于該側(cè)壁表面與該透明導(dǎo)電層之間的接觸電阻。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置，其中該凹槽具有第二圖案的鑲嵌結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中該歐姆接觸層具有一小于2000A的厚度，且該半導(dǎo)體窗戶層具有一介于I μ m至10 μ m的厚度。
9.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光裝置，其中該凹槽具有一深度，且該凹槽的深度與該半導(dǎo)體窗戶層的厚度的一深度比介于20%至80%。
10.一種發(fā)光裝置，包含基板；透明導(dǎo)電層，設(shè)置于該基板上；半導(dǎo)體窗戶層，形成于該透明導(dǎo)電層上且具有平坦表面及多個(gè)凹槽，其中每一凹槽具有側(cè)壁表面；歐姆接觸層，形成于該半導(dǎo)體窗戶層與該透明導(dǎo)電層之間 '及發(fā)光疊層，形成于該半導(dǎo)體窗戶層上且包含第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、位于該第一和該第二半導(dǎo)體之間的活性層；其中，該半導(dǎo)體窗戶層與該歐姆接觸層包含相同材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種發(fā)光裝置，其包含一基板；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于基板上；一半導(dǎo)體窗戶層，形成于透明導(dǎo)電層上且具有一平坦表面及多個(gè)凹槽，其中每一凹槽具有一側(cè)壁表面；及一發(fā)光疊層，形成于半導(dǎo)體窗戶層上且包含一第一半導(dǎo)體層、一第二半導(dǎo)體層、一位于第一和第二半導(dǎo)體之間的活性層。此些凹槽中的至少其中一個(gè)的側(cè)壁表面相對(duì)于平坦表面傾斜，且平坦表面與透明導(dǎo)電層之間的接觸電阻小于側(cè)壁表面與透明導(dǎo)電層之間的接觸電阻。
文檔編號(hào)H01L33/10GK102593292SQ20121000911
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者徐子杰, 王志賢, 陳世益, 陳怡名, 黃建富 申請(qǐng)人:晶元光電股份有限公司