專利名稱：發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法
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)及其制造方法。
背景技術(shù)：
請參照圖1，其繪示一種傳統(tǒng)水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。此水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)100包括基板102、外延結(jié)構(gòu)110、電流擴散層112、η型電極114、以及ρ型電極116。其中，外延結(jié)構(gòu)110包括依序堆疊在基板102上的η型半導(dǎo)體層104、有源層106與ρ型半導(dǎo)體層108。電流擴散層112設(shè)于ρ型半導(dǎo)體層108上，而ρ型電極116則設(shè) 于電流擴散層112上。η型電極114設(shè)于η型半導(dǎo)體層104的暴露部分上。目前的水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率主要是由內(nèi)部量子效率與外部量子效率所控制。內(nèi)部量子效率主要是由例如外延材料等外延參數(shù)所決定。而外部量子效率則受限于半導(dǎo)體材料，例如氮化銦鋁鎵(InAlGaN)系列半導(dǎo)體材料的高折射率，造成全反射而使得光取出率不佳，進而導(dǎo)致外部量子效率差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的示例就是在提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法，其在外延結(jié)構(gòu)的平臺側(cè)壁上設(shè)置金屬共振結(jié)構(gòu)層。通過此金屬共振結(jié)構(gòu)層在接收有源層發(fā)出的光子所傳遞的熱量后可產(chǎn)生電磁場的效果，可反向激發(fā)有源層，而使有源層發(fā)出更多的光，進而可提高發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率。本發(fā)明的另一示例是在提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法，其共振金屬結(jié)構(gòu)層鄰設(shè)于有源層的外側(cè)面，因此共振金屬結(jié)構(gòu)層所產(chǎn)生的局部電磁場可有效激發(fā)有源層。本發(fā)明的又一示例是在提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法，由于共振金屬結(jié)構(gòu)層設(shè)置在平臺的側(cè)壁上，因此可避免共振金屬結(jié)構(gòu)層遮住發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的正向出光，而可提高發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的光取出率。本發(fā)明的再一示例是在提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法，其共振金屬結(jié)構(gòu)層可由數(shù)個納米金屬粒子所構(gòu)成，這樣的共振金屬結(jié)構(gòu)不僅可降低吸光率，且這些納米金屬粒子更可幫助光的散射，因此有利于發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的側(cè)光取出。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)。此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括基板、外延結(jié)構(gòu)、金屬共振結(jié)構(gòu)層、第一電極以及第二電極。外延結(jié)構(gòu)包括依序堆疊在基板上的第一電性半導(dǎo)體層、有源層與第二電性半導(dǎo)體層。其中，外延結(jié)構(gòu)包括平臺位于第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上。前述的第一電性半導(dǎo)體層與第二電性半導(dǎo)體層的電性不同。金屬共振結(jié)構(gòu)層至少位于前述平臺的側(cè)壁的一部分上。第一電極設(shè)于第一電性半導(dǎo)體層的第二部分上。第二電極設(shè)于第二電性半導(dǎo)體層上。依據(jù)本發(fā)明的實施例，上述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)還包括電流擴散層介于第二電性半導(dǎo)體層與第二電極之間。
依據(jù)本發(fā)明的另ー實施例，上述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)還包包括絕緣層介于平臺的側(cè)壁與金屬共振結(jié)構(gòu)層之間，以電性隔離金屬共振結(jié)構(gòu)層與平臺。依據(jù)本發(fā)明的又ー實施例，上述的金屬共振結(jié)構(gòu)層為納米金屬連續(xù)層。依據(jù)本發(fā)明的再ー實施例，上述的金屬共振結(jié)構(gòu)層包括多個納米金屬粒子散布在平臺的側(cè)壁上。依據(jù)本發(fā)明的再ー實施例，上述的金屬共振結(jié)構(gòu)層的材料包括銀、金、鋁、鈦、或上述金屬的組合。依據(jù)本發(fā)明的再ー實施例，上述的金屬共振結(jié)構(gòu)層至少位于有源層的外側(cè)面上。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)的制造方法，其包括下列步驟。形成外延結(jié)構(gòu)于基板上。其中，此外延結(jié)構(gòu)包括依序堆疊在基板上的第一電性半導(dǎo)體層、有源層與第二電性半導(dǎo)體層。而且，此外延結(jié)構(gòu)包括平臺位于第一電性半導(dǎo)體層的第一 部分上。第一電性半導(dǎo)體層與第二電性半導(dǎo)體層的電性不同。形成第一電極與第二電極分別位于第一電性半導(dǎo)體層的第二部分與第二電性半導(dǎo)體層上。形成金屬共振結(jié)構(gòu)層至少位于平臺的側(cè)壁的一部分上。依據(jù)本發(fā)明的實施例，在形成外延結(jié)構(gòu)的步驟和形成第一電極與該第二電極的步驟之間，上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法還包括形成電流擴散層于第二電性半導(dǎo)體層上。依據(jù)本發(fā)明的另ー實施例，在形成第一電極與第二電極的步驟和形成金屬共振結(jié)構(gòu)層的步驟之間，上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法還包括形成絕緣層覆蓋在平臺的側(cè)壁上。依據(jù)本發(fā)明的又ー實施例，上述的金屬共振結(jié)構(gòu)層包括多個納米金屬粒子散布在平臺的側(cè)壁上。在實施例中，上述形成金屬共振結(jié)構(gòu)層的步驟包括形成金屬薄膜于平臺的側(cè)壁上；以及對金屬薄膜進行回火步驟，以使金屬薄膜轉(zhuǎn)變成納米金屬粒子。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，附圖的說明如下圖I繪示ー種傳統(tǒng)水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2繪示ー種水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖3繪示依照本發(fā)明的實施方式的ー種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4繪示依照本發(fā)明的另ー實施方式的ー種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖5繪示依照本發(fā)明的又ー實施方式的ー種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖6A至圖6F繪示依照本發(fā)明的另ー實施方式的ー種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的エ藝剖面圖。附圖標記說明100 :發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)102 :基板104 n型半導(dǎo)體層106 :有源層108 p型半導(dǎo)體層110 :外延結(jié)構(gòu)112:電流擴散層114 :n型電極116 p型電極200 :發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)
202 :基板204:第一電性半導(dǎo)體層206 :有源層208:第二電性半導(dǎo)體層210 :外延結(jié)構(gòu)212 :共振金屬層214:第一電性電極216:第二電性電極300a :發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300b :發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300c :發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)302 :基板304:第一電性半導(dǎo)體層306 :有源層
308:第二電性半導(dǎo)體層310 :外延結(jié)構(gòu)312:電流擴散層314a:金屬共振結(jié)構(gòu)層314b:金屬共振結(jié)構(gòu)層316 :納米金屬粒子318:第一電極320:第二電極322 :部分324 :部分326 :平臺328 :側(cè)壁330 :絕緣層
具體實施例方式請參照圖2，其繪示另一種傳統(tǒng)水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200主要包括基板202、外延結(jié)構(gòu)210、共振金屬層212、第一電性電極214、以及第二電性電極216。其中，第一電性與第二電性為不同電性。在發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200中，外延結(jié)構(gòu)210包括依序堆疊在基板202上的第一電性半導(dǎo)體層204、有源層206與第二電性半導(dǎo)體層208。共振金屬層212設(shè)于第二電性半導(dǎo)體層208上。第二電性電極216設(shè)于第二電性半導(dǎo)體層208上方的共振金屬層212上。第一電性電極214設(shè)于第一電性半導(dǎo)體層204的暴露部分上。在發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200中，有源層206發(fā)出的光子可將其能量傳遞至第二電性半導(dǎo)體層208上的共振金屬層212。共振金屬層212吸收光子所傳遞的能量后，會以光子模態(tài)或表面等離子體子(surface plasmon)模態(tài)呈現(xiàn),并產(chǎn)生電磁場。共振金屬層212所產(chǎn)生的電磁場反過來激發(fā)有源層206，如此可使有源層206發(fā)出更多的光子，進而可提升發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200的發(fā)光效率。然而，本案發(fā)明人發(fā)現(xiàn)設(shè)于第二電性半導(dǎo)體層208上的共振金屬層212會有遮光效果，而造成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200的正向出光減少，進而導(dǎo)致發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200的光取出效率下降。此外，發(fā)明人更發(fā)現(xiàn)在發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200中，由于共振金屬層212設(shè)于第二電性半導(dǎo)體層208上，共振金屬層212距有源層206仍有一段距離，因此共振金屬層212所產(chǎn)生的電磁場對有源層206的激發(fā)效果有限。有鑒于此，本案發(fā)明人提出一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法，不僅可避免影響發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的正向出光，并可更有效地提高有源層的發(fā)光效率。請參照圖3，其繪示依照本發(fā)明的實施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。在本實施方式中，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300a為水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300a可例如包括基板302、外延結(jié)構(gòu)310、金屬共振結(jié)構(gòu)層314a、第一電極318與第二電極320?；?02可用以供外延結(jié)構(gòu)310成長于其上。在一些例子中，基板302的材料可例如包括藍寶石、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)或硅(Si)。基板302的表面可選擇性地包括規(guī)則狀結(jié)構(gòu)或不規(guī)則狀結(jié)構(gòu)，以幫助光散射，進而可提高光取出率。在實施例中，外延結(jié)構(gòu)310可包括依序堆疊在基板302上的第一電性半導(dǎo)體層304、有源層306與第二電性半導(dǎo)體層308。在本發(fā)明中，第一電性與第二電性為不同的電性。例如，第一電性與第二電性的其中ー者為n型，另ー者則為p型。在本示范實施例中，第一電性為n型，第二電性為p型。在一些例子中，外延結(jié)構(gòu)310的材料可例如包括氮化鎵系列材料，例如氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵及氮化銦鋁鎵等材料。外延結(jié)構(gòu)310包括平臺(mesa) 326。如圖3所示，平臺326可由第二電性半導(dǎo)體層308、有源層306與部分的第一電性半導(dǎo)體層304所構(gòu)成。因此，平臺326位于第一電性半導(dǎo)體層304的部分322上,而第一電性半導(dǎo)體層304的另一部分324則暴露出。金屬共振結(jié)構(gòu)層314a至少位于平臺326的側(cè)壁328的一部分上。在實施例中，金 振結(jié)構(gòu)層314a延伸在平臺326的整個側(cè)壁328上，金屬共振結(jié)構(gòu)層314a亦即延伸在平臺326的第一電性半導(dǎo)體層304、有源層306與第二電性半導(dǎo)體層308的外側(cè)面上。在其他實施例中，金屬共振結(jié)構(gòu)層314a亦可設(shè)置在平臺的第二電性半導(dǎo)體層的外側(cè)面、第一電性半導(dǎo)體層的外側(cè)面、及/或有源層的外側(cè)面。金屬共振結(jié)構(gòu)層314a的材料可例如包括銀、金、鋁、鈦、或上述金屬的任意組合。舉例而言，金屬共振結(jié)構(gòu)層314a的材料為銀時,其可與藍光產(chǎn)生共振；金屬共振結(jié)構(gòu)層314a的材料為金時，其可與綠光產(chǎn)生共振；而金屬共振結(jié)構(gòu)層314a的材料為鋁時，其可與紫外光產(chǎn)生共振。在本實施方式中，金屬共振結(jié)構(gòu)層314a包括數(shù)個納米金屬粒子316，這些納米金屬粒子316散布在平臺326的側(cè)壁328上。這些納米金屬粒子316的分布愈密集，所能提供的共振效果愈佳。但這些納米金屬粒子316之間優(yōu)選避免彼此接觸，以避免p型、n型電性導(dǎo)通而引起短路。這些納米金屬粒子316可呈周期性的規(guī)則狀排列、或者可呈隨機性排列。納米金屬粒子316的粒徑的范圍可例如從50nm至500nm,優(yōu)選可例如從50nm至300nm。通過將共振金屬結(jié)構(gòu)層314a設(shè)置在外延結(jié)構(gòu)310的平臺326的側(cè)壁328上，可使共振金屬結(jié)構(gòu)層314a接合或鄰近于有源層306。如此ー來，金屬共振結(jié)構(gòu)層314a獲得有源層306發(fā)出的光子所傳遞的能量后，所產(chǎn)生的局部電磁場可更有效地激發(fā)有源層306。因此，有源層306可發(fā)出更多的光，進而可提高發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率。此外，共振金屬結(jié)構(gòu)層314a設(shè)置在平臺326的側(cè)壁328上，因此共振金屬結(jié)構(gòu)層314a不會遮住發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300的正向出光，進而可提高發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300的光取出率。另外，由于共振金屬結(jié)構(gòu)層314a是由數(shù)個納米金屬粒子316所構(gòu)成，因此不僅可降低吸光率，且這些納米金屬粒子316更可幫助光的散射，有利于發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300的側(cè)光取出。第一電極318設(shè)于第一電性半導(dǎo)體層304的部分324的暴露表面上。第二電極320則設(shè)于第二電性半導(dǎo)體層308上。在實施例中，如圖3所示，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300a還可選擇性地包括電流擴散層312，其中電流擴散層312設(shè)于第二電性半導(dǎo)體層308上，且介于第二電極320與第二電性半導(dǎo)體層308之間。電流擴散層312優(yōu)選可與第二電性半導(dǎo)體層308形成歐姆接觸，且具有高穿透率。電流擴散層312可將第二電極320傳送的電流予以擴散，避免電流壅塞現(xiàn)象，進而可提升發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300的電性品質(zhì)。電流擴散層312可為單一材料層結(jié)構(gòu)、或多層材料堆疊而成的結(jié)構(gòu)。在實施例中，電流擴散層312的材料可包括鎳/金(Ni/Au)、鎳/銀(Ni/Ag)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋅鎵(GZO)、氧化鋅鋁(AZO)或氧化銦(In2O3)。請參照圖4，其繪示依照本發(fā)明的另一實施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。本實施方式的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300b同樣也是一種水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。本實施方式的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300b的結(jié)構(gòu)與上述實施方式的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300a的結(jié)構(gòu)大致相同，二者的差異僅在于發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300b還包括絕緣層330。
絕緣層330至少覆蓋在平臺326的側(cè)壁328上，且介于平臺326的側(cè)壁328與金屬共振結(jié)構(gòu)層314a之間，以電性隔離金屬共振結(jié)構(gòu)層314a與外延結(jié)構(gòu)310的平臺326。于本實施例中，絕緣層330覆蓋于平臺326上方的電流擴散層312上、部分的第二電極320上、平臺326的側(cè)壁328、第一電性半導(dǎo)體層304的暴露部分324上以及部分的第一電極318上。絕緣層330的材料優(yōu)選是選用透明性材料。在實施例中，絕緣層330的材料可包括二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、旋涂玻璃(SOG)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋁(Ai2O3)、或上述材料的任意組合。絕緣層330的厚度僅需確?？捎行щ娦愿綦x金屬共振結(jié)構(gòu)層314a與外延結(jié)構(gòu)310的平臺326即可。在優(yōu)選實施例中，絕緣層330的厚度可例如小于200nm，以獲得優(yōu)選金屬共振結(jié)構(gòu)層314a所產(chǎn)生的電磁場激發(fā)有源層306的效果。請參照圖5，其繪示依照本發(fā)明的又一實施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。本實施方式的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300c同樣也是一種水平導(dǎo)通型發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。本實施方式的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300c的結(jié)構(gòu)與上述實施方式的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300b的結(jié)構(gòu)大致相同，二者的差異僅在于發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300c的金屬共振結(jié)構(gòu)層314b為納米金屬薄膜，而非不連續(xù)的納米金屬粒子。金屬共振結(jié)構(gòu)層314b的厚度可例如小于200nm,優(yōu)選小于50nm。金屬共振結(jié)構(gòu)層314b至少位于平臺326的側(cè)壁328的一部分上。在實施例中，金屬共振結(jié)構(gòu)層314b優(yōu)選至少位于有源層306的外側(cè)面上。在圖5所示的實施例中，金屬共振結(jié)構(gòu)層314b延伸在平臺326的整個側(cè)壁328上，亦即延伸在平臺326的第一電性半導(dǎo)體層304、有源層306與第二電性半導(dǎo)體層308的外側(cè)面上，并通過絕緣層330避免電性短路。在其他實施例中，金屬共振結(jié)構(gòu)層314b亦可設(shè)置在平臺的第二電性半導(dǎo)體層的外側(cè)面、第一電性半導(dǎo)體層的外側(cè)面、及/或有源層的外側(cè)面。金屬共振結(jié)構(gòu)層314b的材料可例如包括銀、金、鋁、鈦、或上述金屬的任意組合。請參照圖6A至圖6F，其繪示依照本發(fā)明的另一實施方式的一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的工藝剖面圖。制作如圖4所示的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300b時，可先提供外延基板302。接著，如圖6A所不,可利用例如有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)方式,依序在基板302上外延成長第一電性半導(dǎo)體層302、有源層306與第二電性半導(dǎo)體層308，由此形成外延結(jié)構(gòu)310。有源層306可例如為多重量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。接下來，如圖6B所示，利用例如蝕刻與光刻技術(shù)，來進行外延結(jié)構(gòu)310的平臺定義。在此平臺定義步驟中，通過移除部分的第二電性半導(dǎo)體層308與有源層306，或者進一步移除有源層306下方的部分第一電性半導(dǎo)體層304，而在第一電性半導(dǎo)體層304的部分322上形成平臺326。其中，平臺326具有側(cè)壁328。經(jīng)平臺定義步驟后，第一電性半導(dǎo)體層304的另一部分324的上表面被暴露出。
接著，如圖6C所示，可利用例如化學氣相沉積技術(shù)或物理氣相沉積(PVD)技術(shù)，選擇性地于第二電性半導(dǎo)體層308上形成電流擴散層312。隨后，利用例如蒸鍍(evaporation)方式,形成第一電極318與第二電極320分別位于第一電性半導(dǎo)體層304的部分324的暴露表面、與第二電性半導(dǎo)體層308上方的電流擴散層312上,如圖6D所不。在本實施方式中，如圖6E所不,利用例如化學氣相沉積或物理氣相沉積方式,形成絕緣層330覆蓋在平臺326的側(cè)壁328上。其中，此絕緣層330可選擇性地延伸覆蓋在電流擴散層312、部分的第一電極318、部分的第二電極320以及第一電性半導(dǎo)體層304的暴露部分324上,并暴露出第一電極318與第二電極320的上表面，以利第一電極318與第ニ電極320和外部電源連接。絕緣層330的厚度可例如控制在小于200nm。當然，制作圖3所示的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300a時，可省略此絕緣層330的制作步驟。接著，制作金屬共振結(jié)構(gòu)層314a，使此金屬共振結(jié)構(gòu)層314a位于平臺326的側(cè)壁328的至少一部分上。在第一實施方式與本實施方式中，制作金屬共振結(jié)構(gòu)層314a時，可先利用例如蒸鍍或派鍍(sputtering)方式,形成ー層金屬薄膜覆蓋在平臺326的側(cè)壁328的至少一部分上。其中，此金屬薄膜的厚度的范圍可例如從5nm至30nm,優(yōu)選則可從 5nm至15nm。隨后,可利用例如快速熱回火(RTA)技術(shù)或爐管技術(shù),對此金屬薄膜進行回火(annealing)處理，由此使金屬薄膜轉(zhuǎn)變成數(shù)個納米金屬粒子316,而完成金屬共振結(jié)構(gòu)層314a的制作。此時，如圖6F所示，即已大致完成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300b的制作。在實施例中，利用快速熱回火技術(shù)對金屬薄膜進行回火處理，エ藝溫度的范圍可例如控制在從150°C至 IOOO0Co在上述的回火處理過程中，由于金屬薄膜覆蓋在平臺326的側(cè)壁328的至少一部分上，因此經(jīng)過回火處理后所形成的金屬共振結(jié)構(gòu)層314a位于側(cè)壁328的此至少一部分上。在優(yōu)選實施例中，金屬共振結(jié)構(gòu)層314a優(yōu)選至少位于有源層306的外側(cè)面上。當然，在其他實施例中，金屬共振結(jié)構(gòu)層314a亦可散布于平臺326的整個側(cè)壁328上。在又ー實施方式中，制作上述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)300c的連續(xù)性金屬共振結(jié)構(gòu)層314b時，可利用蒸鍍或濺鍍方式，直接在平臺326的側(cè)壁328的至少一部分上形成納米金屬薄膜來作為金屬共振結(jié)構(gòu)層314b，而此納米金屬薄膜無需經(jīng)過回火處理。在此實施方式中，作為金屬共振結(jié)構(gòu)層314b的納米金屬薄膜的厚度范圍可例如小于200nm，優(yōu)選則可小于 50nmo由上述的實施方式可知，本發(fā)明的優(yōu)點就是因為本發(fā)明在外延結(jié)構(gòu)的平臺側(cè)壁上設(shè)置金屬共振結(jié)構(gòu)層，而通過此金屬共振結(jié)構(gòu)層在接收有源層發(fā)出的光子所傳遞的熱量后可產(chǎn)生電磁場的效果，并可進ー步反向激發(fā)有源層，而使有源層發(fā)出更多的光，因此可提高發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率。由上述的實施方式可知，本發(fā)明的另ー優(yōu)點就是在因為本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，其共振金屬結(jié)構(gòu)層鄰設(shè)于有源層的外側(cè)面，因此共振金屬結(jié)構(gòu)層所產(chǎn)生的局部電磁場可更有效地激發(fā)有源層。由上述的實施方式可知，本發(fā)明的又一優(yōu)點就是因為在本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，共振金屬結(jié)構(gòu)層設(shè)置在平臺的側(cè)壁上，因此可避免共振金屬結(jié)構(gòu)層遮住發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的正向出光，而可提高發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的光取出率。由上述的實施方式可知，本發(fā)明的再一優(yōu)點就是因為在本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，共振金屬結(jié)構(gòu)層可由數(shù)個納米金屬粒子所構(gòu)成，因此不僅可降低吸光率，且這些納米金屬粒子更可幫助光的散射，進而可提高發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的側(cè)光取出率。雖然本發(fā)明已以實施例披露如上，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)，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明 的保護范圍當視權(quán)利要求所界定為準。
權(quán)利要求
1.ー種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括 基板； 外延結(jié)構(gòu)，包括依序堆疊在該基板上的第一電性半導(dǎo)體層、有源層與第二電性半導(dǎo)體層，其中該外延結(jié)構(gòu)包括位于該第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上的平臺，該第一電性半導(dǎo)體層與該第二電性半導(dǎo)體層的電性不同； 金屬共振結(jié)構(gòu)層，至少位于該平臺的側(cè)壁的一部分上； 第一電極，設(shè)于該第一電性半導(dǎo)體層的第二部分上；以及 第二電極，設(shè)于該第二電性半導(dǎo)體層上。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，還包括電流擴散層，該電流擴散層介于該第ニ電性半導(dǎo)體層與該第二電極之間。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，還包括絕緣層，該絕緣層介于該平臺的該側(cè)壁與該金屬共振結(jié)構(gòu)層之間，以電性隔離該金屬共振結(jié)構(gòu)層與該平臺。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層為納米金屬薄膜。
5.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層的厚度小于200nm，且該絕緣層的厚度小于200nm。
6.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層包括多個納米金屬粒子，該多個納米金屬粒子散布在該平臺的該側(cè)壁上。
7.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該平臺是由該第二電性半導(dǎo)體層、該有源層與部分的該第一電性半導(dǎo)體層所構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層包括多個納米金屬粒子，該多個納米金屬粒子散布在該平臺的該側(cè)壁上。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中每一所述多個納米金屬粒子的粒徑范圍從 50nm 至 500nm。
10.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層的材料包括銀、金、招、鈦、或其組合。
11.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層至少位于該有源層的外側(cè)面上。
12.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層延伸在該平臺的整個該側(cè)壁上。
13.ー種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，包括 形成外延結(jié)構(gòu)于基板上，其中該外延結(jié)構(gòu)包括依序堆疊在該基板上的第一電性半導(dǎo)體層、有源層與第二電性半導(dǎo)體層，且該外延結(jié)構(gòu)包括位于該第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上的平臺，該第一電性半導(dǎo)體層與該第二電性半導(dǎo)體層的電性不同； 形成第一電極與第二電極分別位于該第一電性半導(dǎo)體層的第二部分與該第二電性半導(dǎo)體層上；以及 形成金屬共振結(jié)構(gòu)層至少位于該平臺的側(cè)壁的一部分上。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，在形成該外延結(jié)構(gòu)的步驟和形成該第一電極與該第二電極的步驟之間，還包括形成電流擴散層于該第二電性半導(dǎo)體層上。
15.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，在形成該第一電極與該第二電極的步驟和形成該金屬共振結(jié)構(gòu)層的步驟之間，還包括形成絕緣層覆蓋在該平臺的該側(cè)壁上。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層為納米金屬薄膜。
17.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層包括多個納米金屬粒子隨機散布在該平臺的該側(cè)壁上。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成該金屬共振結(jié)構(gòu)層的步驟包括 形成金屬薄膜于該平臺的該側(cè)壁上；以及 對該金屬薄膜進行回火步驟，以使該金屬薄膜轉(zhuǎn)變成所述多個納米金屬粒子。
19.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該金屬共振結(jié)構(gòu)層的材料包括銀、金、招、鈦、或其組合。
20.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成該金屬共振結(jié)構(gòu)層的步驟包括使該金屬共振結(jié)構(gòu)層至少位于該有源層的外側(cè)面上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法。此發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括基板、外延結(jié)構(gòu)、金屬共振結(jié)構(gòu)層、第一電極以及第二電極。外延結(jié)構(gòu)包括依序堆疊在基板上的第一電性半導(dǎo)體層、有源層與第二電性半導(dǎo)體層。外延結(jié)構(gòu)包括平臺位于第一電性半導(dǎo)體層的第一部分上。第一電性半導(dǎo)體層與第二電性半導(dǎo)體層的電性不同。金屬共振結(jié)構(gòu)層至少位于平臺的側(cè)壁的一部分上。第一電極設(shè)于第一電性半導(dǎo)體層的第二部分上。第二電極設(shè)于第二電性半導(dǎo)體層上。
文檔編號H01L33/00GK102820390SQ20111019034
公開日2012年12月12日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者朱長信, 蔡明記, 莊文宏 申請人:奇力光電科技股份有限公司, 佛山市奇明光電有限公司