高亮度发光装置制造方法及图纸

一种发光装置包括基底、发光层、电流限制层、电流散布层、定义一暴露区域的介电层、顶欧姆接触金属层、以及位于基底以下的底欧姆欧接触金属层。电流散布层具有粗糙的顶表面；电流限制层包括允许电流流通的传导层、以及位于传导层外侧的绝缘层；绝缘层禁止电流于沿着该顶与底欧姆接触金属层之间的路径流动时，流通经过其本身。基底的底部形成一孔洞以避免基底对于光的吸收。藉由粗糙顶表面、基底的部分移除、电流限制层、及顶和底欧姆接触金属层和传导层的最佳配置，可得到高亮度发光装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光装置，更具体而言，涉及例如一发光二极管的一高亮度发光装置。具有高外部量子效率(external quantum effciency)的发光二极管是节省能源装置，并且具有于不久的将来完全取代白热灯(incandescent lamp)，例如交通标志以及汽车照明设备的应用的潜力。发光二极管(light emitting diode，LED)的外部量子效率是内部量子效率(internal quantum efficiency)以及抽出效率(extraction effciency)的乘积。内部量子效率是由材料特性与品质所决定。直接能带间隙(direct bandgap)III-V族半导体发光二极管，其可以形成良好的载流子限制双多层结构(carrierconfinement double heterostructure)，通常具有高内部量子效率，然而，其外部量子效率却是低的，主要是由于吸收以及内部反射。抽出效率是指能够逃离发光二极管到周遭空气或封装环氧树脂的光线，占所产生的光线的比例；通常发光二极管晶片，相较于空气的1.0以及环氧树脂的大约1.5，具有较高的折射率，典型为3.4，因为内部反射(internal reflection)的临界角度是由史奈尔定律(Snell′s law)所决定，导致对于空气的临界角度为17度，以及对于环氧树脂为26度。因此，只有放射角度小于临界角度的部分光线能够逃离发光二极管晶片。对于大部分的半导体发光二极管而言，临界角度都是非常的小，大部分产生在P/N结(P/N junction)处的光线会被完全反射回去，并且最后被发光二极管晶片内部所吸收。已经有许多尝试用以降低总内部反射以及后续的吸收，藉由外延起飞(epitaxy lifoff)技术将光学薄双多层结构从基底分离开来、将多层结构装置于一高反射比镜之上、以及将薄膜表面纹理化(texturing)，如下列中所述(1)“超高自发放射量子效率，99.7％内部以及72％外部，从AlGaAs/GaAs/AlGaAs双多层结构(Ultrahigh spontaneous emission quantumefficiency，99.7％internally and 72％externally，from AlGaAs/GaAs/AlGaAsdouble heterostructures)”，I.Schnitzer，E.Yablonovitch，C.Caneau以及T.J.Gmitter等著，Appl.Phys.Lett.62(2)，1993年1月11日，第131-133页；(2)“从表面被纹理化、薄膜发光二极管30％外部量子效率(30％EXternalquantum effciency from surface textured，thin-film light emitting diodes)”I.Schnitzer and E.Yablonovitch，C.Caneau，T.J.Gmitter以及A.Scherer等著，Appl.Phys.Lett.63(16)，1993年10月18日，第2174-2176页；以及(3)“藉由外连接侧面波引导模式的具有31％外部量子效率的发光二极管(Lightemitting diodes with 31％ external quanturm effciency by outcoupling of lateralwaveguide modes)”，R.Windisch，P.Heremans，A.Knobloch，P.Kiesel，G.H.Dohler，B.Dutta以及G.Borghs等著，Appl.Phys.Lett.74(16)，1999年4月19日，第2256-2258页。虽然抽出效率有提升，但是，由于难以处理这样的薄膜发光二极管结构，外延起飞技术并不适合于低成本大量制造；由于厚度只有数微米，薄膜结构容易于发光二极管晶片制造过程中断裂变成许多小片。美国专利号码第4,038,580号揭示一GaAsP电发光二极管，具有由一包括有发光接合区域的削薄区域所定义的一发光表面，此区域只占有一部分发光表面。虽然这个发光二极管结构比较坚固，但是，制造这个GaAsP发光二极管并不容易达到高成品率以及可靠性，原因在于首先，流过发射结(emitting junctions)处的电流密度高，使得发光二极管的可靠性容易被降低；于削薄区域上的区域4与5的大部分被移除，以便避免从发射结处产生的光线于通过区域5时被吸收，因此，发射结的面积受到相当限制，以致于导致高电流密度。其次，用以粗糙化此削薄区域底表面的喷沙工艺(sandblastingprocess)，会破坏削薄区域，因为其只有大约15至40微米厚。喷沙工艺也会降低发光二极管的可靠性性能。本专利技术的目的是提供一种高亮度发光装置，使得薄膜发光二极管的结构简化，从而降低制造成本，并且保证发光二极管的可靠性。为实现上述目的，本专利技术揭示一种高亮度发光装置，其包括一基底、位于基底上的一发光层、位于发光层上的一电流限制层、位于电流限制层上的一电流散布层、位于电流散布层上的一介电层，定义电流散布层的一暴露区域、位于暴露区域上的一顶欧姆接触金属层、以及位于基底以下的一底欧姆欧接触金属层。其中，电流散布层具有一粗糙的顶表面；电流限制层包括允许电流流通的一传导层、以及位于传导层外侧的一绝缘层；绝缘层禁止电流于沿着该顶欧姆接触金属层与该底欧姆接触层之间的路径流动时，流通经过其本身。藉由引导电流遵循从顶欧姆接触金属层到底欧姆接触金属层、且由电流限制层所限制的一路径流通，将发光装置中被遮蔽的光予以最小化。并且，藉由电流散布层的粗糙顶表面，其作为发光装置的发光面，改变光线前进的路径，可以进一步提高光线离开发光装置的几率。在一具体实施例中，发光装置还包括位于该发光层与该基底之间的一蚀刻终止层、基本上位于该基底中间的一孔洞、以及一下金属层，该孔洞定义一表面，且该下金属层形成于该表面上。藉由部分移除该基底所形成的孔洞降低基底对光的吸收。在一具体实施例中，发光装置的发光层还包括一下限制层、一上限制层、以及位于该下限制层以及该上限制层之间的一有源层。藉由导入电流散布层的粗糙顶表面、基底的部分移除、电流限制层、以及顶和底欧姆接触金属层和传导层的最佳化配置，可以得到本专利技术的一高亮度发光装置。下面结合附图来描述本专利技术的优选实施例。附图中附图说明图1A是根据本专利技术第一具体实施例的发光装置的上视图；图1B是如图1A所示的发光装置沿着A-A断面线的剖视图；图2是根据本专利技术第二具体实施例的发光装置的剖视图；图3是根据本专利技术第三具体实施例的发光装置的剖视图；图4是根据本专利技术第四具体实施例的发光装置的剖视图。附图元件符号说明1，2，3，4发光装置 11基底12发光层 12a有源层12b下限制层12c上限制层13电流限制层 13a传导层13b绝缘层 14电流散布层15，35，45顶欧姆接触金属层 16介电层17焊垫18，28，38，48底欧姆接触金属层19，29，38，49下金属层 20，40蚀刻终止层21，41孔洞请参考图1A以及1B，其分别为一发光装置1的上视图以及剖面图。发光装置1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光装置，包括： （１）一基底； （２）位于该基底上的一发光层； （３）位于该发光层上的一电流限制层，该电流限制层包括允许电流流通的一传导层，以及位于该传导层外侧的一绝缘层； （４）位于该电流限制层上的一电流散布层，该电流散布层具有一粗糙的顶表面； （５）位于该电流散布层上的一介电层，定义该电流散布层的一暴露区域； （６）位于该电流散布层的暴露区域上的一顶欧姆接触金属层；以及 （７）位于该基底以下的一底欧姆接触金属层； 其中，该绝缘层禁止电流在沿着该顶欧姆接触金属层与该底欧姆接触金属层之间的路径流动时流通经过其本身。

【技术特征摘要】
US 2000-9-28 09/675,3411.一种发光装置，包括(1)一基底；(2)位于该基底上的一发光层；(3)位于该发光层上的一电流限制层，该电流限制层包括允许电流流通的一传导层，以及位于该传导层外侧的一绝缘层；(4)位于该电流限制层上的一电流散布层，该电流散布层具有一粗糙的顶表面；(5)位于该电流散布层上的一介电层，定义该电流散布层的一暴露区域；(6)位于该电流散布层的暴露区域上的一顶欧姆接触金属层；以及(7)位于该基底以下的一底欧姆接触金属层；其中，该绝缘层禁止电流在沿着该顶欧姆接触金属层与该底欧姆接触金属层之间的路径流动时流通经过其本身。2.如权利要求1所述的发光装置，还包括位于该介电层上的一焊垫。3.如权利要求2所述的发光装置，其中该焊垫延伸过该电流散布层之上以连接该顶欧姆接触金属层。4.如权利要求1所述的发光装置，其中该传导层的大小基本上等于该电流散布层的暴露区域。5.如权利要求1所述的发光装置，还包括位于该底欧姆接触金属层以下的一下金属层。6.如权利要求1所述的发光装置，还包括位于该发光层与该基底之间的一蚀刻终止层、基本上位于该基底中央的一孔洞、以及一下金属层；其中该孔洞定义一表面，且该下金...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽澎，张智松，江志立，
申请(专利权)人：国联光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]