專利名稱：發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光結(jié)構(gòu)，且特別是涉及一種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
請參照圖1，其繪示一種傳統(tǒng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu) 124包含基板100、緩沖層102、η型半導(dǎo)體層104、發(fā)光層106、ρ型半導(dǎo)體層108、ρ型歐姆接觸層112、反射層114、η型歐姆接觸層116、η型電極118、ρ型電極120與鈍化層122。在此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)124中，緩沖層102設(shè)置在基板100上。η型半導(dǎo)體層104設(shè)置在緩沖層102上。發(fā)光層106設(shè)置在部分的η型半導(dǎo)體層104上，而使η型半導(dǎo)體層104 具有暴露部分110。ρ型半導(dǎo)體層108設(shè)置在發(fā)光層106上。ρ型歐姆接觸層112與反射層 114依序疊設(shè)在ρ型半導(dǎo)體層108上。ρ型電極120設(shè)置在部分的反射層114上。另外，η 型歐姆接觸層116與η型電極118則依序疊設(shè)在η型半導(dǎo)體層104的暴露部分110上。鈍化層122覆蓋在ρ型電極120、反射層114、ρ型歐姆接觸層112、ρ型半導(dǎo)體層108、發(fā)光層 106、η型半導(dǎo)體層104、η型歐姆接觸層116與η型電極118上，且暴露出部分的ρ型電極 120與部分的η型電極118。在傳統(tǒng)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)124中，ρ型歐姆接觸層112與反射層114直接與ρ型半導(dǎo)體層108接觸。當(dāng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)IM長時間在大電流下操作時，發(fā)光層106所產(chǎn)生的熱很容易使反射層114劣化，如此一來，不僅會造成元件的功率衰退，更可能影響元件的發(fā)光效率。此外，倒裝工藝需要較大面積的η型電極118與ρ型電極120。然，傳統(tǒng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)1 的η型電極118直接設(shè)置在η型歐姆接觸層116上，因此η型半導(dǎo)體層104定義時，遭移除的部分的面積需較大，方能使η型半導(dǎo)體層104的暴露部分110具有較大面積， 來供較大面積的η型歐姆接觸層116與η型電極118設(shè)置。然而，如圖1所示，增加η型歐姆接觸層116與η型電極118的面積，會使發(fā)光層108的發(fā)光面積相對縮小，如此將降低發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)124的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制作方法，其利用透明絕緣層來分開反射層與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，故可降低大功率操作時，發(fā)光外延結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的熱對反射層的穩(wěn)定性所造成的影響。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制作方法，其二電性電極均可設(shè)置在透明絕緣層上，因此可縮小接觸電極的面積，而可增加整體的發(fā)光面積，進(jìn)而可提升發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率。本發(fā)明的又一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制作方法，其可在透明絕緣層上制作至少一圖案結(jié)構(gòu)，來控制發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的出光方向角度，因此可提升光取出率。
本發(fā)明的再一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制作方法，其二電性電極具有延伸至接觸層的接觸插塞(Plug)，這些接觸插塞可做為發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的熱流途徑，如此可降低操作時所產(chǎn)生的熱對發(fā)光二極結(jié)構(gòu)的影響。本發(fā)明的再一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制作方法，其二電性電極可抬升而設(shè)置在透明絕緣層上，因此不但可加大電極的面積，亦可使此二電性電極設(shè)置在同一平面上，而可大幅降低倒裝(Flip-Chip)的難度，進(jìn)而可增加倒裝工藝的可靠度。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提出一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其包含基板、發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、 第一電性接觸層、第二電性接觸層、透明絕緣層、第一反射層、第二反射層、第一阻障層、第二阻障層、第一電性電極以及第二電性電極。發(fā)光外延結(jié)構(gòu)包含第一電性半導(dǎo)體層位于基板上；發(fā)光層位于第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上，且暴露出第一電性半導(dǎo)體層的第二部分；以及第二電性半導(dǎo)體層位于發(fā)光層上，且與第一電性半導(dǎo)體層具有不同電性。第一電性接觸層位于第一電性半導(dǎo)體層的第二部分上。第二電性接觸層位于第二電性半導(dǎo)體層。透明絕緣層覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、第一電性接觸層與第二電性接觸層上，且具有表面，其中此透明絕緣層包含第一接觸窗與第二接觸窗分別暴露出部分的第一電性接觸層與部分的第二電性接觸層。第一反射層延伸覆蓋在第一接觸窗與透明絕緣層的表面的一部分上。第二反射層延伸覆蓋在第二接觸窗與透明絕緣層的表面的另一部分上。第一阻障層與第二阻障層分別覆蓋在第一反射層與第二反射層上。第一電性電極位于第一阻障層上且填滿第一接觸窗。第二電性電極位于第二阻障層上且填滿第二接觸窗。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，另提出一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其包含基板、發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、第一電性接觸層、第二電性接觸層、第一反射層、第二反射層、透明絕緣層、第一阻障層、 第二阻障層、第一電性電極以及第二電性電極。發(fā)光外延結(jié)構(gòu)包含第一電性半導(dǎo)體層位于基板上；發(fā)光層位于第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上，且暴露出第一電性半導(dǎo)體層的第二部分；以及第二電性半導(dǎo)體層位于發(fā)光層上，且與第一電性半導(dǎo)體層具有不同電性。第一電性接觸層位于第一電性半導(dǎo)體層的第二部分上。第二電性接觸層位于第二電性半導(dǎo)體層上。第一反射層疊設(shè)在第一電性接觸層上。第二反射層疊設(shè)在第二電性接觸層上。透明絕緣層覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、第一反射層與第二反射層上，且具有表面，其中透明絕緣層包含第一接觸窗與第二接觸窗分別暴露出部分的第一反射層與部分的第二反射層。第一阻障層延伸覆蓋在第一接觸窗與透明絕緣層的表面的一部分上。第二阻障層延伸覆蓋在第二接觸窗與透明絕緣層的表面的另一部分上。第一電性電極位于第一阻障層上且填滿第一接觸窗。第二電性電極位于第二阻障層上且填滿第二接觸窗。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，上述的第一電性電極與第二電性電極位于同一平面上。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，上述的第一接觸窗的側(cè)壁與第二接觸窗的側(cè)壁均相對于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)傾斜。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，亦提出一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，包含下列步驟。 形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)于基板上。其中，此發(fā)光外延結(jié)構(gòu)包含第一電性半導(dǎo)體層位于基板上； 發(fā)光層位于第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上，且暴露出第一電性半導(dǎo)體層的第二部分；以及第二電性半導(dǎo)體層位于發(fā)光層上，且與第一電性半導(dǎo)體層具有不同電性。形成第一電性接觸層于第一電性半導(dǎo)體層的第二部分上。形成第二電性接觸層于第二電性半導(dǎo)體層上。 形成透明絕緣層覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、第一電性接觸層與第二電性接觸層上。形成第一接觸窗與第二接觸窗于透明絕緣層中，其中第一接觸窗與第二接觸窗分別暴露出部分的第一電性接觸層與部分的第二電性接觸層。形成第一反射層延伸覆蓋在第一接觸窗與透明絕緣層的表面的一部分上。形成第二反射層延伸覆蓋在第二接觸窗與透明絕緣層的表面的另一部分上。形成第一阻障層與第二阻障層分別覆蓋在第一反射層與第二反射層上。形成第一電性電極于第一阻障層上且填滿第一接觸窗。形成第二電性電極于第二阻障層上且填滿第二接觸窗。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，還提出一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，包含下列步驟。 形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)于基板上。其中，此發(fā)光外延結(jié)構(gòu)包含第一電性半導(dǎo)體層位于基板上； 發(fā)光層位于第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上，且暴露出第一電性半導(dǎo)體層的第二部分；以及第二電性半導(dǎo)體層位于發(fā)光層上，且與第一電性半導(dǎo)體層具有不同電性。形成第一電性接觸層于第一電性半導(dǎo)體層的第二部分上。形成第二電性接觸層于第二電性半導(dǎo)體層上。 形成第一反射層于第一電性接觸層上。形成第二反射層于第二電性接觸層上。形成透明絕緣層覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、第一反射層與第二反射層上。形成第一接觸窗與第二接觸窗于透明絕緣層中，其中第一接觸窗與第二接觸窗分別暴露出部分的第一反射層與部分的第二反射層。形成第一阻障層延伸覆蓋在第一接觸窗與透明絕緣層的表面的一部分上。形成第二阻障層延伸覆蓋在第二接觸窗與透明絕緣層的表面的另一部分上。形成第一電性電極于第一阻障層上且填滿第一接觸窗。形成第二電性電極于第二阻障層上且填滿第二接觸窗。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述形成該第一接觸窗與第二接觸窗的步驟還包含使第一接觸窗的側(cè)壁與第二接觸窗的側(cè)壁均相對于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)傾斜。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在形成第一接觸層與第二接觸層的步驟、以及形成第一阻障層的步驟之間，上述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法還包含形成至少一圖案結(jié)構(gòu)于透明絕緣層的表面中。本發(fā)明的實(shí)施例利用透明絕緣層來分開反射層與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，可有效降低在大功率操作時所產(chǎn)生的熱對發(fā)光二極管元件的影響。此外，由于二電性電極均可抬升而設(shè)置在透明絕緣層上，因此可增加整體發(fā)光面積，且可擴(kuò)大電極的面積，還可使二電性電極位于同一平面上，有利于降低倒裝工藝的困難度，進(jìn)而可提高倒裝工藝的可靠度。另外，可在透明絕緣層上設(shè)置至少一圖案結(jié)構(gòu)，來控制發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的發(fā)光方向，進(jìn)而可提升元件的光取出率。而且，二電性電極具有延伸至接觸層的接觸插塞，由于這些接觸插塞可做為發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的熱流途徑，因此可降低操作時所產(chǎn)生的熱對發(fā)光二極結(jié)構(gòu)的影響。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，附圖的說明如下圖1繪示一種傳統(tǒng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖2A至圖2E繪示依照本發(fā)明實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的工藝剖面圖。圖2F繪示依照本發(fā)明實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第一電性接觸層、第二電性接觸層、以及對應(yīng)的接觸窗的分布示意圖。圖2G繪示依照本發(fā)明實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
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圖3繪示依照本發(fā)明的另--實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
閱圖4Α至圖4Ε繪示依照本發(fā)明的又一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的工藝剖面 。
附圖標(biāo)記說明
100基板102緩沖層
104η型半導(dǎo)體層106發(fā)光層
108P型半導(dǎo)體層110暴露部分
112P型歐姆接觸層114反射層
116η型歐姆接觸層118:η型電極
120P型電極122鈍化層
124發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200基板
202緩沖層204第--電性半導(dǎo)體層
206第一部分208Α-Λ;— 弟一部分
210發(fā)光層212Α-Λ;— 弟一電性半導(dǎo)體層
214第一電性接觸層216Α-Λ;— 弟一電性接觸層
218透明絕緣層220表西
222接觸窗222ε接觸窗預(yù)設(shè)區(qū)
224接觸窗224ε接觸窗預(yù)設(shè)區(qū)
226反射層228阻障層
230反射層232阻障層
234第一電性電極236第二電性電極
238接觸插塞240接觸插塞
242發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)244接觸窗
246側(cè)壁248接觸窗
250側(cè)壁252發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)
254焊接凸塊256焊接凸塊
258封裝基板300基板
302緩沖層304第一電性半導(dǎo)體
306第一部分308第二部分
310發(fā)光層312第二電性半導(dǎo)體層
314第一電性接觸層316反射層
318第二電性接觸層320反射層
322透明絕緣層324表面
326接觸窗328接觸窗
330阻障層332阻障層
334第一電性電極336第二電性電極
338接觸插塞340接觸插塞
342發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)
具體實(shí)施例方式請參照圖2A至圖2E，其繪示依照本發(fā)明實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的工藝剖面圖。在本實(shí)施方式中，首先，提供透明的基板200?；?00的材料可例如為藍(lán)寶石。 接著，利用外延方式，例如有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方式，選擇性地形成緩沖層202 于基板200上。緩沖層202的材料可為未摻雜(imdoped)半導(dǎo)體，例如未摻雜的氮化鎵系列材料。接下來，利用外延方式，例如有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積方式，在緩沖層202上生長發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，發(fā)光外延結(jié)構(gòu)可包含依序堆疊在緩沖層202上的第一電性半導(dǎo)體層204、發(fā)光層210與第二電性半導(dǎo)體層212。其中，第一電性半導(dǎo)體層204與第二電性半導(dǎo)體層212具有不同的電性。例如，第一電性半導(dǎo)體層204與第二電性半導(dǎo)體層212 的其中之一者為η型，另一者則為ρ型。發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的材料可例如為氮化鎵系列材料。發(fā)光層210可例如為多重量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。如圖2Α所示，完成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的生長后，利用例如光刻與蝕刻方式，對發(fā)光外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，以移除部分的第二電性半導(dǎo)體層212、部分的發(fā)光層210與部分的第一電性半導(dǎo)體層204，而形成平臺(mesa)。經(jīng)平臺定義后，第一電性半導(dǎo)體層204具有第一部分 206與第二部分208，其中第二電性半導(dǎo)體層212與發(fā)光層210位于第一電性半導(dǎo)體層204 的第一部分206上，第二部分208則遭暴露出。接著，利用例如蒸鍍方式，形成第一電性接觸層214與第二電性接觸層216。如圖 2B所示，第一電性接觸層214與第二電性接觸層216分別位于第一電性半導(dǎo)體層204的第二部分208與部分的第二電性半導(dǎo)體層212上。第一電性接觸層214與第二電性接觸層 216可為歐姆接觸層。當(dāng)?shù)谝浑娦詾棣切蜁r，第一電性接觸層214的材料可例如為氧化銦錫(ITO)、鈦鋁合金(TiAl)、鉻/鉬/金(Cr/Pt/Au)疊層、或鉻/金疊層。而當(dāng)?shù)诙娦詾镻型時，第二電性接觸層216可為透明氧化結(jié)構(gòu)，例如氧化銦錫、氧化鋅(SiO)、氧化鋅鋁 (AZO)、氧化鋅鎵(GZO)、氧化銦(In2O3)與氧化錫(SnO2)的單層或多層結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施例中，第二電性接觸層216的材料可為鎳/金(Ni/Au)或鎳/銀(Ni/Ag)。接下來，如圖2C所示，利用沉積或涂布方式，例如旋轉(zhuǎn)涂布方式，形成透明絕緣層 218覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的第一電性半導(dǎo)體層204、發(fā)光層210與第二電性半導(dǎo)體層212， 以及第一電性接觸層214與第二電性接觸層216上。透明絕緣層218優(yōu)選具有平坦的表面 220，表面220位于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的相對側(cè)。在例子中，透明絕緣層218的材料可例如為旋涂玻璃(SOG)、高分子聚合物、二氧化硅、或二氧化鈦。透明絕緣層218的厚度優(yōu)選可介于 0. 5 μ m與100 μ m之間。在實(shí)施例中，可利用旋轉(zhuǎn)涂布方式形成透明氧化層來做為透明絕緣層 218。接著，利用例如蝕刻方式，移除部分的透明絕緣層218，以在透明絕緣層218中形成接觸窗222與224。如圖2D所示，接觸窗222與2 分別暴露出部分的第一電性接觸層 214與部分的第二電性接觸層216。發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)可包含至少一個第一電性接觸層214與至少一個第二電性接觸層216，亦即第一電性接觸層214與第二電性接觸層216的數(shù)量可分別為一個或一個以上。 請先參照圖2F，其繪示依照本發(fā)明實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第一電性接觸層、第二電性接觸層、以及對應(yīng)的接觸窗的分布俯視示意圖。每一個第一電性接觸層214上規(guī)劃有接觸窗預(yù)設(shè)區(qū)22 ，且每一個第二電性接觸層216上也規(guī)劃有接觸窗預(yù)設(shè)區(qū)22如。接觸窗222形成在第一電性接觸層214的接觸窗預(yù)設(shè)區(qū)22 上方，接觸窗2M則形成在第二電性接觸層216的接觸窗預(yù)設(shè)區(qū)22 上方。請參考圖2E，接著，形成反射層2 與230。反射層2 延伸覆蓋在接觸窗222與透明絕緣層218的表面220的一部分上；而反射層230延伸覆蓋在接觸窗224與透明絕緣層218的表面220的另一部分上。其中，反射層2 與230彼此并不接觸。在實(shí)施例中，反射層2 與230優(yōu)選具有至少雙層結(jié)構(gòu)，亦即先形成至少一層附著薄膜，再于附著薄膜上形成反射薄膜。其中，附著薄膜的材料可例如為鈦、鎳或鈦鎢(TiW)合金，反射薄膜的材料可例如為鋁或銀。接著，選擇性形成阻障層2 與232分別覆蓋在反射層2 與230上。其中，阻障層2 與232彼此并不接觸。阻障層2 與232的材料可例如為鈦、鈦鎢合金、鎢、鉬、鎳或上述材料的任意組合。阻障層2 與232可分別防止反射層2 和后續(xù)形成的第一電性電極234之間、與反射層230和后續(xù)形成的第二電性電極236之間的擴(kuò)散。接下來，利用例如蒸鍍、濺鍍、電鍍或化鍍等方式，形成第一電性電極234與第二電性電極236，而完成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)242的制作。其中，第一電性電極234位于阻障層2 上，且填滿接觸窗222 ；而第二電性電極236則位于阻障層232上，且填滿接觸窗224。第一電性電極234位于接觸窗222的部分可稱為接觸插塞238，第二電性電極236位于接觸窗 224的部分可稱為接觸插塞M0。在實(shí)施例中，第一電性電極234與第二電性電極236可包含多層結(jié)構(gòu)，例如金或鎳、且上方有金錫(AuSn)或銀錫銅(AgSnCu)等共金金屬。在實(shí)施例中，除了接觸插塞238與240外，第一電性電極234與第二電性電極236 優(yōu)選位于同一平面上，如圖2E所示。完成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)M2的制作后，即可進(jìn)行發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)242的封裝程序。在本實(shí)施方式中，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)242適合倒裝封裝工藝。進(jìn)行發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)M2的倒裝封裝工藝時，可先在第一電性電極234與第二電性電極236上分別形成焊接凸塊2M與256。同時，提供封裝基板258。接著，如圖2G所示，將發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)242倒轉(zhuǎn)而覆置在封裝基板258的預(yù)設(shè)區(qū)域上，而大致完成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)M2的倒裝封裝。其中，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)M2的第一電性電極234與第二電性電極236分別透過焊接凸塊2M與256而與封裝基板258上的預(yù)設(shè)電路電性連接。由于第一電性電極234與第二電性電極236位于同一平面上，可大幅降低發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)M2的倒裝的難度，進(jìn)而可增加倒裝工藝的可靠度。在本發(fā)明中，亦可在發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的透明絕緣層上制作圖案結(jié)構(gòu)，來控制發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的出光方向。請參照圖3，其繪示依照本發(fā)明的另一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)252的架構(gòu)大致上與上述實(shí)施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)242 的架構(gòu)相同，二者的差異在于，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)242的二接觸窗222與2M的側(cè)壁與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)呈實(shí)質(zhì)垂直，而發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)252的二接觸窗M4的側(cè)壁246與接觸窗M8的側(cè)壁250均相對于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)傾斜。在本實(shí)施方式中，通過在透明絕緣層218中形成接觸窗244與M8時，使接觸窗 244的側(cè)壁246與接觸窗248的側(cè)壁250相對于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)呈傾斜狀，可改變射向反射層 226與230的光的反射方向，進(jìn)而可控制發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)252的出光方向與角度。在其他實(shí)施例中，除了上述改變接觸窗的側(cè)壁相對于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的傾斜角度外，還可對透明絕緣層218的表面220進(jìn)行圖案化處理，而使透明絕緣層218的表面220具有一個或多個圖案結(jié)構(gòu)，例如規(guī)則狀圖案結(jié)構(gòu)或不規(guī)則狀圖案結(jié)構(gòu)。通過在透明絕緣層218 中形成接觸窗222與224、或接觸窗244與M8的步驟，以及形成反射層2 與230的步驟之間，在透明絕緣層218的表面220設(shè)置至少一圖案結(jié)構(gòu)的方式，可控制發(fā)光二極管結(jié)構(gòu) 242或252的出光方向與角度。請參照圖4A至圖4E，其繪示依照本發(fā)明的又一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的工藝剖面圖。在本實(shí)施方式中，先提供透明的基板300，其中基板300的材料可例如為藍(lán)寶石。再利用外延方式，例如有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積方式，在基板300上選擇性地生長一層緩沖層302。緩沖層302的材料可為未摻雜半導(dǎo)體，例如未摻雜的氮化鎵系列材料。接著，利用外延方式，例如有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積方式，生長發(fā)光外延結(jié)構(gòu)于緩沖層302上。在本實(shí)施方式中，發(fā)光外延結(jié)構(gòu)可包含依序堆疊在緩沖層302上的第一電性半導(dǎo)體層304、發(fā)光層310與第二電性半導(dǎo)體層312。第一電性半導(dǎo)體層304與第二電性半導(dǎo)體層312具有不同的電性。例如，第一電性半導(dǎo)體層304與第二電性半導(dǎo)體層312的其中一者為η型，另一者則為ρ型。發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的材料可例如為氮化鎵系列材料。發(fā)光層310 可例如為多重量子阱結(jié)構(gòu)。接著，如圖4Α所示，利用例如光刻與蝕刻方式，對發(fā)光外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，以移除部分的第二電性半導(dǎo)體層312、部分的發(fā)光層310與部分的第一電性半導(dǎo)體層304，而形成平臺。發(fā)光外延結(jié)構(gòu)經(jīng)定義后，第一電性半導(dǎo)體層304具有第一部分306與第二部分308。 其中，第二電性半導(dǎo)體層312與發(fā)光層310位于第一電性半導(dǎo)體層304的第一部分306上， 而第二部分308則暴露出。接下來，利用例如蒸鍍方式，分別于第一電性半導(dǎo)體層304的第二部分308與部分的第二電性半導(dǎo)體層312上，形成第一電性接觸層314與第二電性接觸層318。相同地，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)可包含至少一個第一電性接觸層314與至少一個第二電性接觸層318，亦即第一電性接觸層314與第二電性接觸層318的數(shù)量均包含至少一個。第一電性接觸層314 與第二電性接觸層318優(yōu)選可例如為歐姆接觸層。當(dāng)?shù)谝浑娦詾棣切蜁r，第一電性接觸層 314的材料可例如為氧化銦錫、鈦鋁合金、鉻/鉬/金疊層、或鉻/金疊層。當(dāng)?shù)诙娦詾棣?型時，而第二電性接觸層318可為透明氧化結(jié)構(gòu)，例如氧化銦錫、氧化鋅、氧化鋅鋁、氧化鋅鎵、氧化銦與氧化錫的單層或多層結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施例中，第二電性接觸層318的材料可為鎳/金疊層或鎳/銀疊層。隨后，如圖4Β所示，分別于第一電性接觸層314與第二電性接觸層318上形成反射層316與320。在實(shí)施例中，反射層316與320優(yōu)選具有至少雙層結(jié)構(gòu)，其中每一反射層 316與320包含依序堆疊的至少一層附著薄膜以及反射薄膜。其中，附著薄膜的材料可例如為鈦、鎳或鈦鎢合金，反射薄膜的材料可例如為鋁或銀。接著，如圖4C所示，利用沉積或涂布方式，例如旋轉(zhuǎn)涂布方式，形成透明絕緣層 322覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的第一電性半導(dǎo)體層304、發(fā)光層310與第二電性半導(dǎo)體層312，以及第一電性接觸層314、第二電性接觸層318、反射層316與320上。透明絕緣層322優(yōu)選可具有平坦的表面324，其中表面3 位于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的相對側(cè)。在例子中，透明絕緣層 322的材料可為透明氧化層，例如為旋涂玻璃、高分子聚合物、二氧化硅、或二氧化鈦。透明絕緣層322的厚度優(yōu)選可介于0. 5μπι與IOOym之間。接著，如圖4D所示，利用例如蝕刻方式，移除部分的透明絕緣層322，以在透明絕
11緣層322中形成接觸窗326與328。接觸窗3 與3 分別暴露出部分的反射層316與部分的反射層320。請參考圖4E，接下來，選擇性形成阻障層330與332。阻障層330延伸覆蓋在接觸窗326與透明絕緣層322的表面324的一部分上；而阻障層332延伸覆蓋在接觸窗3 與透明絕緣層322的表面324的另一部分上。其中，阻障層330與332彼此并不接觸。阻障層330與332的材料可例如為鈦、鈦鎢合金、鎢、鉬、鎳或上述材料的任意組合。阻障層330 與332分別用以防止反射層316和后續(xù)形成的第一電性電極334之間、以及反射層320和后續(xù)形成的第二電性電極336之間的擴(kuò)散。然后，如圖4E所示，利用例如蒸鍍、濺鍍、電鍍或化鍍等方式，形成第一電性電極 334與第二電性電極336，而完成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)342的制作。第一電性電極334位于阻障層330上，且填滿接觸窗326 ；而第二電性電極336則位于阻障層332上，且填滿接觸窗 328。在發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)342中，第一電性電極334位于接觸窗326的部分亦可稱為接觸插塞338，第二電性電極336位于接觸窗328的部分亦可稱為接觸插塞340。在實(shí)施例中，第一電性電極334與第二電性電極336可包含多層結(jié)構(gòu)，此多層結(jié)構(gòu)包含例如金或鎳、以及位于金或鎳上方的金錫或銀錫銅等共金金屬。在實(shí)施例中，如圖4E所示，除了接觸插塞338與340外，第一電性電極334與第二電性電極336優(yōu)選位于同一平面上。發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)342完成后，即可進(jìn)行封裝程序。在本實(shí)施方式中，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)342適合倒裝封裝工藝。由于第一電性電極338與第二電性電極340位于同一平面上，因此可有效降低發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)342的倒裝的困難度，進(jìn)而可增加倒裝工藝的可靠度。在本實(shí)施方式中，亦可如同上述圖3所示實(shí)施例，使發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)342的二接觸窗326與328的側(cè)壁均相對于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)傾斜，由此控制發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)342的出光方向與角度。此外，亦可在透明絕緣層322中形成接觸窗3 與328的步驟、以及形成阻障層 330與332的步驟之間，在透明絕緣層322的表面3M設(shè)置至少一圖案結(jié)構(gòu)，例如規(guī)則狀圖案結(jié)構(gòu)或不規(guī)則狀圖案結(jié)構(gòu)，來改變發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)342的出光方向與角度。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就是因為本發(fā)明利用透明絕緣層來分開反射層與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，因此可降低大功率操作時，發(fā)光外延結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的熱對反射層的穩(wěn)定性所造成的影響。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)就是因為本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的二電性電極均可設(shè)置在透明絕緣層上，因此可縮小接觸電極的面積，而可增加整體的發(fā)光面積，進(jìn)而可提升發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)就是因為本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)制作方法可在透明絕緣層上制作至少一圖案結(jié)構(gòu)，來控制發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的出光方向角度，因此可提升光取出率。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)就是因為本發(fā)明的二電性電極具有延伸至接觸層的接觸插塞，這些接觸插塞可做為發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的熱流途徑，因此可降低操作時所產(chǎn)生的熱對發(fā)光二極結(jié)構(gòu)的影響。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)就是因為本發(fā)明的二電性電極可抬升而設(shè)置在透明絕緣層上，因此可加大電極的面積，亦可使此二電性電極設(shè)置在同一平面上，而可大幅降低倒裝的難度，進(jìn)而可增加倒裝工藝的可靠度。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何在此技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包含 基板；發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，包含第一電性半導(dǎo)體層，位于該基板上；發(fā)光層，位于該第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上，且暴露出該第一電性半導(dǎo)體層的第二部分；以及第二電性半導(dǎo)體層，位于該發(fā)光層上，且與該第一電性半導(dǎo)體層具有不同電性； 第一電性接觸層，位于該第一電性半導(dǎo)體層的該第二部分上； 第二電性接觸層，位于該第二電性半導(dǎo)體層上；透明絕緣層，覆蓋在該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、該第一電性接觸層與該第二電性接觸層上，且具有一表面，其中該透明絕緣層包含第一接觸窗與第二接觸窗分別暴露出部分的該第一電性接觸層與部分的該第二電性接觸層；第一反射層，延伸覆蓋在該第一接觸窗與該透明絕緣層的該表面的一部分上； 第二反射層，延伸覆蓋在該第二接觸窗與該透明絕緣層的該表面的另一部分上； 第一電性電極，位于該第一反射層上且填滿該第一接觸窗；以及第二電性電極，位于該第二反射層上且填滿該第二接觸窗。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，還包含第一阻障層，位于該第一反射層以及該第一電性電極之間，以及第二阻障層，位于該第二反射層以及該第二電性電極之間。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該第一電性電極與該第二電性電極位于同一平面上。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該透明絕緣層的材料包含旋涂玻璃、高分子聚合物、二氧化硅、或二氧化鈦。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該透明絕緣層的厚度介于0.5μπι與 100 μ m之間。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該第一接觸窗的側(cè)壁與該第二接觸窗的側(cè)壁均相對于該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)傾斜。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該透明絕緣層包含至少一圖案結(jié)構(gòu)。
8.一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包含 基板；發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，包含第一電性半導(dǎo)體層，位于該基板上；發(fā)光層，位于該第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上，且暴露出該第一電性半導(dǎo)體層的第二部分；以及第二電性半導(dǎo)體層，位于該發(fā)光層上，且與該第一電性半導(dǎo)體層具有不同電性； 第一電性接觸層，位于該第一電性半導(dǎo)體層的該第二部分上； 第二電性接觸層，位于該第二電性半導(dǎo)體層上； 第一反射層，疊設(shè)在該第一電性接觸層上； 第二反射層，疊設(shè)在該第二電性接觸層上；透明絕緣層，覆蓋在該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、該第一反射層與該第二反射層上，且具有一表面，其中該透明絕緣層包含第一接觸窗與第二接觸窗分別暴露出部分的該第一反射層與部分的該第二反射層；第一電性電極，位于該透明絕緣層上且填滿該第一接觸窗；以及第二電性電極，位于該透明絕緣層上且填滿該第二接觸窗。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，還包含第一阻障層，位于該第一接觸窗、該透明絕緣層的部分該表面與該第一電性電極之間；及第二阻障層，位于該第二接觸窗、該透明絕緣層的另一部分該表面與該第二電性電極之間。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該第一電性電極與該第二電性電極位于同一平面上。
11.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該透明絕緣層的材料包含旋涂玻璃、高分子聚合物、二氧化硅、或二氧化鈦。
12.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該透明絕緣層的厚度介于0.5μπι與 100 μ m之間。
13.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該第一接觸窗的側(cè)壁與該第二接觸窗的側(cè)壁均相對于該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)傾斜。
14.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該透明絕緣層包含至少一圖案結(jié)構(gòu)。
15.一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，包含形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)于基板上，其中該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)包含 第一電性半導(dǎo)體層，位于該基板上；發(fā)光層，位于該第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上，且暴露出該第一電性半導(dǎo)體層的第二部分；以及第二電性半導(dǎo)體層，位于該發(fā)光層上，且與該第一電性半導(dǎo)體層具有不同電性； 形成第一電性接觸層于該第一電性半導(dǎo)體層的該第二部分上； 形成第二電性接觸層于該第二電性半導(dǎo)體層上；形成透明絕緣層覆蓋在該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、該第一電性接觸層與該第二電性接觸層上； 形成第一接觸窗與第二接觸窗于該透明絕緣層中，其中該第一接觸窗與該第二接觸窗分別暴露出部分的該第一電性接觸層與部分的該第二電性接觸層；形成第一反射層延伸覆蓋在該第一接觸窗與該透明絕緣層的表面的一部分上； 形成第二反射層延伸覆蓋在該第二接觸窗與該透明絕緣層的該表面的另一部分上； 形成第一阻障層與第二阻障層分別覆蓋在該第一反射層與該第二反射層上； 形成第一電性電極于該第一阻障層上且填滿該第一接觸窗；以及形成第二電性電極于該第二阻障層上且填滿該第二接觸窗。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，其中該第一電性電極與該第二電性電極位于同一平面上。
17.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，其中形成該透明絕緣層的步驟包含以旋轉(zhuǎn)涂布方式形成透明氧化層來做為該透明絕緣層。
18.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，其中形成該第一接觸窗與該第二接觸窗的步驟還包含使該第一接觸窗的側(cè)壁與該第二接觸窗的側(cè)壁均相對于該發(fā)光外延結(jié)構(gòu)傾斜。
19.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，在形成該第一接觸窗與該第二接觸窗的步驟、以及形成該第一反射層的步驟之間，還包含形成至少一圖案結(jié)構(gòu)于該透明絕緣層的該表面中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制作方法。該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包含基板、發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、第一與第二電性接觸層、透明絕緣層、第一與第二反射層、第一與第二阻障層、及第一與第二電性電極。第一與第二電性接觸層分別位于發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的第一與第二電性半導(dǎo)體層上。透明絕緣層覆蓋在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、第一與第二電性接觸層上。透明絕緣層包含第一與第二接觸窗分別暴露出第一與第二電性接觸層。第一及第二反射層分別覆蓋在第一與第二接觸窗上，且延伸在透明絕緣層上。第一與第二阻障層分別覆蓋在第一與第二反射層上。第一與第二電性電極分別位于第一與第二阻障層上且填滿第一與第二接觸窗。
文檔編號H01L33/38GK102447016SQ20101050494
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者余國輝, 朱長信 申請人:佛山市奇明光電有限公司, 奇力光電科技股份有限公司