发光二极管装置制造方法及图纸

一种发光二极管装置包含一第一半导体层、一第二半导体层、一发光层、一导电层以及一高介电系数绝缘层。发光层位于第一半导体层与第二半导体层之间。导电层位于第二半导体层上。高介电系数绝缘层均匀的铺设于第二半导体层与导电层之间。本发光二极管装置可通过全平面电子形成穿隧电流进入半导体层以激发出光，以解决电流扩散发光局域性问题，更可减少图形设计上光受到电极遮蔽等问题。

LED device

【技术实现步骤摘要】
发光二极管装置
本专利技术是关于一种出光面能均匀发光的发光二极管装置。
技术介绍
目前发光二极管产品上，铟锡氧化物透明导电薄膜常使用作为电流扩散层。铟锡氧化物薄膜的平面传导电阻(sheetresistance,Rs)相对较高，导致电流于晶片表面扩散困难，而发光区域受到局限，因此发光二极管仍无法均匀的整面发光。为了使发光二极管更均匀的整面发光，目前在铟锡氧化物薄膜上设计金属电极使电子流均匀分散于整面发光二极管晶片。金属电极设计于晶面上确实能有效改善电子流在二极管中较均匀分散，但不透光的金属电极却也造成了大量的遮光问题以及可靠度的问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种创新的发光二极管装置，解决先前技术的问题。于本专利技术的一实施例中，一种发光二极管装置包含一第一半导体层、一第二半导体层、一发光层、一导电层以及一高介电系数绝缘层。发光层位于第一半导体层与第二半导体层之间。导电层位于第二半导体层上。高介电系数绝缘层均匀的铺设于第二半导体层与导电层之间。于本专利技术的一实施例中，高介电系数绝缘层的介电系数大于或等于4。于本专利技术的一实施例中，高介电系数绝缘层包含该高介电系数绝缘层包含氧化铝(Al2O3)、钛酸钡(BaTiO3)、二氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化镧(La2O3)或氧化镨(Pr2O3)。于本专利技术的一实施例中，发光二极管装置还包含一金属电极，其接触导电层，且金属电极与导电层接触的对应区域内不具有电流阻挡层。于本专利技术的一实施例中，当导电层被施加一电压且电压小于发光二极管装置的一点亮电压时，导电层、高介电系数绝缘层以及第二半导体层形成一电容。于本专利技术的一实施例中，发光二极管装置还包含一金属电极，其接触导电层，当发光二极管装置于发光状态时，施加于金属电极的电流与电压为一非线性关系。于本专利技术的一实施例中，发光二极管装置还包含一金属电极，其接触导电层，当发光二极管装置于发光状态时，施加于金属电极的电流与电压为一曲线关系。于本专利技术的一实施例中，发光二极管装置于导电层的出光强度除金属电极的阻光区外的最大差值在30％的范围内。于本专利技术的一实施例中，高介电系数绝缘层的厚度小于15纳米。于本专利技术的一实施例中，高介电系数绝缘层的厚度范围介于3～8纳米。综上所述，本专利技术发光二极管装置的电子穿隧方式达成的电流传导方式，低偏压时(例如电压小于发光二极管的点亮电压)堆积电荷形成表面等电位，高偏压时(例如电压大于发光二极管的点亮电压)全平面电子形成穿隧电流进入半导体层以激发出光。此方式可解决电流扩散发光局域性问题，更可减少图形设计上光受到电极遮蔽等问题。此传导机制更可运用于不同尺寸晶粒，晶粒大小只需要改变位能障状况。以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本专利技术的技术方案提供更进一步的解释。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：图1是绘示依照本专利技术一实施例的一种发光二极管装置的剖面示意图；图2是绘示图1的发光二极管装置于低偏压时的运作原理示意图；图3是绘示图1的发光二极管装置于高偏压时的运作原理示意图；图4是绘示图1的发光二极管装置于高偏压时的电流-电压关系图；图5是绘示一种已知的发光二极管装置的电极示意图；图6是绘示依照本专利技术一实施例的一种发光二极管装置的电极示意图；以及图7是绘示沿图5、6的线段7-7’的发光二极管装置的发光强度分布图。具体实施方式为了使本专利技术的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本专利技术造成不必要的限制。发光二极管发展至今始终存在着电子经电场分布流至发光区的分布不均问题，因此在发光二极管电极设计上始终无法达成电流在晶片上为均匀扩散的状况。本专利技术即提出一种发光二极管装置使电流在晶片上的扩散更为均匀。请参照图1，其绘示依照本专利技术一实施例的一种发光二极管装置的剖面示意图。本案的发光二极管装置100包含一第一半导体层102与一第二半导体层106。发光层104形成于第一半导体层102与第二半导体层106之间。一导电层110位于第二半导体层106上，并于第二半导体层106与导电层110之间均匀的铺设一高介电系数绝缘层108。导电层110上另形成金属电极112，第一半导体层102未被覆盖的部分另形成金属电极114。在本专利技术的实施例中，第一半导体层102为一N型GaN半导体层，而第二半导体层106为一P型GaN半导体层，但本专利技术的第一、二半导体层的材料并不以为限，其他已知发光二极管常用的材料亦能适用。在本专利技术的实施例中，位于第一、二半导体层之间的发光层104可以是多层结构的量子井(MultipleQuantumWell,MQW)，但本专利技术的发光层的结构并不以为限，其他已知的P-N接面发光结构亦能适用。在本专利技术的实施例中，导电层110可以是铟锡氧化物薄膜，但并不以此为限。在本专利技术的实施例中，介于第二半导体层106与导电层110之间均匀铺设的高介电系数绝缘层108可以是介电系数大于或等于4的绝缘层。在本专利技术的实施例中，高介电系数绝缘层108可以例如是氧化铝(Al2O3)、钛酸钡(BaTiO3)、二氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化镧(La2O3)或氧化镨(Pr2O3)等，但仍不以此为限。在本专利技术中，电子穿过高介电系数绝缘层108的传输机制为电子穿隧效应，因此绝缘层的位能障非常关键。结构上必须选用高绝缘值的绝缘层，表层需平坦且致密，缺陷极少的薄膜。因此，本专利技术使用例如原子层堆积(ALD)的方式制作高阻值低厚度高致密性的高介电系数绝缘层108，以达到良好穿隧效果的电子穿隧式发光二极管。在本专利技术的实施例中，使用原子层堆积(ALD)的方式制作厚度范围介于3～8纳米的高介电系数绝缘层，但高介电系数绝缘层的厚度范围并不以此为限。在本专利技术的实施例中，为达到电子穿隧效应达成的可能性，高介电系数绝缘层的厚度应小于15纳米较佳，但本专利技术的高介电系数绝缘层的厚度范围并不以此为限。相较于已知的发光二极管装置，发光二极管装置100的金属电极112与导电层110接触的对应区域内并不具有电流阻挡层，而是藉高介电系数绝缘层108达成电流在导电层110均匀扩散的目的。请参照图2，其绘示图1的发光二极管装置于低偏压时的运作原理示意图。当施加偏压于发光二极管装置100的金属电极112与金属电极114时，在还未发光前的低偏压状况(即电压小于发光二极管装置的点亮电压)，电子尚未穿过高介电系数绝缘层108(即电子穿隧效应尚未产生)，因此导电层110、高介电系数绝缘层108以及第二半导体层106形成一电容。请参照图3，其绘示图1的发光二极管装置于高偏压时的运作原理示意图。当施加偏压于发光二极管装置100的金属电极11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管装置，其特征在于，包含：/n一第一半导体层与一第二半导体层；/n一发光层，位于该第一半导体层与该第二半导体层之间；/n一导电层，位于该第二半导体层上；以及/n一高介电系数绝缘层，均匀的铺设于该第二半导体层与该导电层之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管装置，其特征在于，包含：
一第一半导体层与一第二半导体层；
一发光层，位于该第一半导体层与该第二半导体层之间；
一导电层，位于该第二半导体层上；以及
一高介电系数绝缘层，均匀的铺设于该第二半导体层与该导电层之间。


2.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于，该高介电系数绝缘层的介电系数大于或等于4。


3.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于，该高介电系数绝缘层包含氧化铝、钛酸钡、二氧化钛、二氧化铪、氧化镧或氧化镨。


4.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于，还包含一金属电极，其接触该导电层，且该金属电极与该导电层接触的对应区域内不具有电流阻挡层。


5.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于，当该导电层被施加一电压且该电压小于该发光二极管装置的一点亮电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立悰，
申请(专利权)人：隆达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71