发光二极管结构及其制造方法技术

一种发光二极体的结构及其制造方法，运用高反射率的布拉格反射结构来增加发光二极体的亮度，以避免发出的光被基板吸收掉。是在垂直堆叠的发光二极体晶粒结构中的基板上方提供高铝含量砷化铝镓／磷化铝镓铟层或高铝含量砷化铝镓／低铝含量砷化铝镓层来形成高反射率布拉格反射结构，用以反射发光二极体所产生的光，且反射的波长可以涵盖很宽波长范围。其所制造的发光二极体，其发光的亮度可以很显著的被提升。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种发光二极体(Light Emitting Diode；LED)晶粒结构及其制造方法，特别是一种有关利用高反射性的布拉格反射层来增加发光二极体的亮度的发光二极体的结构及其制造方法。常用的磷化铝镓铟发光二极体具有一双异质结构(DoublHeterostructure；DH)，其构造如附图说明图1所示，是在一n型砷化镓(GaAs)基板(Substrate)上成长一铝含量在70-100％的n型(AlxGa1-x)0.5ln0.5P下包覆层4，一(AlxGa1-x)0.5ln0.5P活性层5、一铝含量在70-100％的P型(AlxGa1-x)0.5ln0.5P上包覆层6，以及一P型高能隙高载子(Carrier)浓度的磷化铝镓铟，磷砷化镓或砷化铝镓电流分散层(Current Spreading Layer)7，利用改变活性层的组成，便可以改变发光二极体发光波长，使其产生从650nm红色至555nm纯绿色的波长。但此一常用的发光二极体有一缺点，就是活性层产生的光，往下入射至砷化镓基板时，由于砷化镓基板的能隙较小，因此入射至砷化镓基板的光将会被吸收掉，而无法产生高效率的发光二极体。为了避免基板的吸光，有一些文献揭露出提升发光二极体亮度的技术，然而这些技术都有其缺点以及限制。例如Sugawara等人发表于《Appl，Phys Lett，Vol，61，1775-1777.(1992)》更揭示了一种利用加入布拉格反射结构(Distributed Bragg Reflector；DBR)于砷化镓基板上，借以反射入射向砷化镓基板的光，并减少砷化镓基板吸收，然而此种DBR反射结构只对于较接近垂直入射于砷化镓基板的光能有效的反射，且反射率只有80％，并且反射光的波长范围很小，因此效果并不大。Kish等人发表于《Appl，Phys Lett.Vol，64，No.21，2839，(1994)》的文献，名称为<Verv high-efficiencysemiconductor wafer-bondedtransparent-substrate(AlxGa1-x)0.5ln0.5P/GaP>》揭示一种粘接晶圆(Waferbonding)的透明式基板(Transparent-Substrate；TS)(AlxGa1-x)0.5ln0.5P/GaP发光二极体。这种TS AlGalnP LED是利用气相磊晶法(VPE)而形成厚度相当厚(约50μm)的p型磷化镓(GaP)窗户(Window)层，然后再以习知的化学蚀刻法选择性地移除n型砷化镓(GaAs)基板。随后将此暴露出的n型下包覆层粘接至厚度约为8-10mil的n型磷化镓基板上。由于此种晶圆粘接的技术是将二种III-V族化合物半导体直接接合在一起，因此，要在高温加热加压一段时间才能完成。就发光亮度而言，这种方式所获得的TS AlGalnPLED比常用的吸收式基板(Absorbing，Substrate i AS)AlGalnP LED大两倍以上。然而，这种TS AlGalnP LED的缺点就是制造过程太过繁杂。因此，无法获得高生产优良率，且难以降低制造成本。另一种常用技术，例如Horng等人发表于(Appl phys.Lett.Vol，75，No.20，3054(1999)文献，名称为<AlGalnP light-e mitting diodes with mirrorsubstrates fabricated by wafer bonding>。Horng等人揭示一种利用晶片融合技术以形成镜面基板(Mirror-Substrate；MS)磷化铝镓铟/金属/二氧化硅/硅发光二极体。其使用AuBe/Au作为粘着材料，借以接合硅基板与发光二极体磊晶层。然而，在20mA操作电流下，这种MS AlGalnP发光二极体的发光强度仅约为90mcd，仍然比TS AlGalnP发光二极的发光强度少至少百分的四十，所以其发光强度无法令人满意。此外，因为p型电极舆n型电极都是形成在同一侧，因此尺寸无法缩减，所以会造成这种晶粒比常用p型电极与n型电极位在不同侧的发光二极体晶粒的尺寸还要大。因此，这种类型的发光二极体晶粒无法满足封装尺寸越趋微小的趋势。本专利技术的目的在于提供一种发光二极体的结构及其制造方法，本专利技术运用了一种高反射率的布拉格反射结构来增加发光二极体的亮度，以避免发出的光被基板吸收掉。本专利技术的第二目的在于提供一种发光二极体的结构及其制造方法，是在垂直堆叠的发光二极体晶粒结构中的基板上方提供高铝含量砷化铝镓/磷化铝镓铟层或高铝含量砷化铝镓/低铝含量砷化铝镓层来形成高反射率布拉格反射结构，用以反射发光二极体所产生的光，且由于高铝含量砷化铝镓层容易氧化的特性，并且氧化后的高铝含量砷化铝镓层其折射率变小，所形成的布拉格反射层不只反射率提升，且反射的波长可以涵盖很宽波长范围。本专利技术的第三目的在于提供一种发光二极体的结构及其制造方法，由于氧化后的砷化铝镓层为绝缘体，所以电流会流经未被氧化的砷化铝镓层区域，亦即，电流会被局限在特定的区域中。本专利技术的第四目的在于提供一种发光二极体的结构及其制造方法，其所制造的发光二极体，相较于习知的发光二极体，其发光的亮度可以很显著的被提升。本专利技术的目的是这样实现的一种发光二极体的结构，至少包括基板二侧具有第一与第二表面，其特征在于该第一表面上具有第一电极；发光二极体磊晶结构形成于基板的第二表面上，该发光二极体磊晶结构是由多层III-V族化合物半导体磊晶层所组成，其中包含一发光的活性层及一布拉格反射层位于基板舆发光的活性层之间，且该布拉格反射层有部分区域被氧化；第二电极形成于该发光二极体磊晶结构上。该布拉格反射层是由数对可氧化的半导体层与不容易氧化的半导体层堆叠所形成。该布拉格反射层里的不容易氧化半导体层是磷化铝镓铟层。该布拉格反射层里的不容易氧化半导体层是砷化铝镓层。该布拉格反射层里的可氧化半导体层是为高铝含量砷化铝镓层。该可氧化半导体层部分区域被氧化而形成电流无法通过的绝缘层。该高铝含量的砷化铝镓层，其铝含量在80～100％之间。该高铝含量的砷化铝镓层是在300～800℃的温度范围氧化成绝缘层。一种发光二极体的制造方法，其特征在于它包括下列步骤提供一基板；成长发光二极体磊晶层结构于该基板上，该发光二极体结构由多层III-V族化合物半导体磊晶层所组成，其中包含一发光的活性层及一布拉格反射层，该布拉格反射层位于基板与活性层之间；接着进行氧化处理，将部分布拉格反射层区域氧化，使其具有高的反射率，并且无法导通电流；然后形成第一电极于该基板的第一表面；形成第二电极于该发光二极体磊晶结构上。更包括蚀刻该发光二极体磊晶结构至该布拉格反射层，并暴露可氧化的高铝含量砷化铝镓层。该布拉格反射层是由数对可氧化的半导体层与不容易氧化的半导体层堆叠所形成。该布拉格反射层里的不容易氧化半导体层为磷化铝镓铟层。该布拉格反射层里的不容易氧化半导体层为砷化铝镓层。该布拉格反射层里的可氧化层为高铝含量的砷化铝镓层。该可氧化半导体层部分区域被氧化而形成电流无法通过的绝缘层。该高铝含量砷化铝镓层，其铝含量在80～100％之间。该高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极体的结构，至少包括基板二侧具有第一与第二表面，其特征在于：该第一表面上具有第一电极；发光二极体磊晶结构形成于基板的第二表面上，该发光二极体磊晶结构是由多层Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体磊晶层所组成，其中包含一发光的活性层及一布拉格反射层位于基板舆发光的活性层之间，且该布拉格反射层有部分区域被氧化；第二电极形成于该发光二极体磊晶结构上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽澎，张智松，张豪麟，邱舒伟，
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]