发光二极管元件、背光模块以及照明设备制造技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管元件、背光模块以及照明设备。该发光二极管元件包括：基板、第一电性半导体层、有源层、第二电性半导体层、透明导电氧化物堆叠结构、第一电极以及第二电极。其中，第一电性半导体层位于基板上，且具有第一部分和第二部分。有源层位于第一部分上。第二电性半导体层位于有源层上。透明导电氧化物堆叠结构位于第二电性半导体层上，且透明导电氧化物堆叠结构具有至少二个阻值界面。第一电极位于第二部分上；第二电极位于透明导电氧化物堆叠结构上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管元件及其制造方法，且特别涉及一种具有透明导电氧化物(Transparent Conducting Oxide; TCO)堆叠结构的发光二极管元 件及其制造方法。
技术介绍
固态发光元件中的发光二极管元件(Light Emitting diode; LED)具有低耗 电量、低发热量、操作寿命长、耐撞击、体积小、反应速度快、以及可发出 具有稳定波长的色光等良好光电特性，因此常应用于家电、仪表的指示灯、 光电产品的领域。随着光电科技的进步，发光二极管元件在提升发光效率、 使用寿命以及亮度等方面已有长足的进步，俨然成为未来发光元件的主流。请参照图l，为根据已知方法所示的发光二极管元件IOO的结构剖面图。 已知发光二极管元件，包括基板101、外延生长于基板101上的n型半导体 层102、有源层103和p型半导体层104以及正向电极105和背面电极106。其中，正向电极105位于发光二极管元件IOO的发光面上，背面电极106 则位于基板101未生长外延结构的另一面上。电流经由正向电极105导入p 型半导体层104,并通过包含有双异质结构或多量子阱结构的有源层103而 发光。 一般而言，为了增加发光二极管元件100的发光效率，必须将正面电 极105的电流有效分散到二极管元件100的边缘，以促使有源层103能均匀 地产生光线。由于发光二极管元件100的半导体层与金属电极的接触电阻通常太高，' 无法将电流Rl有效M至有源层103中，电流Rl容易就最短路径直接穿 过有源层103，流向背面电极106，而产生电流拥塞(Currentcrowding)的现象； 且使有源层103的发光区域仅局限于有源层103对应正向电极105的部分， 而大幅影响有源层103的发光效率。已知技术提出 一种利用透明电极热退火所产生的原生导电氧化物 (Native Conductive Oxide)，来形成电流阻隔层，或在发光二极管的p型外延5结构最外层与透明电极之间，形成p型金属氧化物(例如LixNi^O)或p型氮 化物(例如ZrAlN)薄膜与透明电极复合，使得自透明电极流出发光二极管的 电流可均匀散布，藉以提高有源层103的发光效率。然而，无论是采用原生导电氧化物或p型金属氧化物(例如14Ni"0)或 p型氮化物(例如ZrAlN)与所形成的复合透明电极，都存在与发光二极管外 延结构接触电阻过高的问题，而为了有效降低接触电阻，必须选择能隙较小 的半导体材料来形成外延结构，不仅限制了材料的选择弹性，操作偏压过高也间接影响发光二极管的发光效率。因此有需要一种工艺简单具较低接触电阻且可有效分散电流以增进发 光效率的发光二极管元件。
技术实现思路
本专利技术的一实施例提供一种发光二极管元件，包括基板、第一电性半 导体层、有源层、第二电性半导体层、透明导电氧化物(Transparent Conducting Oxide; TCO)堆叠结构、第一电极以及第二电极。其中，第一电性半导体层 位于基板上，且具有第一部分和第二部分。有源层位于第一部分上。第二电 性半导体层位于有源层上。透明导电氧化物堆叠结构位于第二电性半导体层 上，且具有至少二个阻值界面。第一电极位于第二部分上；第二电极位于透 明导电氧化物堆叠结构上。本专利技术的另 一 实施例提供一种发光二极管元件的制造方法，包括下述步骤首先提供外延基板，再于外延基板上形成第一电性半导体层；于第一电 性半导体层上形成有源层；于有源层上形成第二电性半导体层。接着，移除 一部分的第二电性半导体层以及一部分的有源层，以暴露出一部分的第一电 性半导体层。再于剩余的第二电性半导体层上形成透明导电氧化物堆叠结 构，并使透明导电氧化物堆叠结构具有至少二个阻值界面。然后，于第一电 性半导体层暴露于外的部分上形成第一电极；并于透明导电氧化物堆叠结构上形成第二电极。本专利技术的再一 实施例提供一种发光二极管的制造方法，包括下述步骤 首先提供外延基板。再于外延基板上形成第一电性半导体层；于第一电性半 导体层上形成一有源层；于有源层上形成第二电性半导体层。接着，于第二电性半导体层上形成反射层；并将永久基板贴合于反射层上。之后，移除外 延基板，并于第一电性半导体层上形成透明导电氧化物堆叠结构，并使透明 导电氧化物堆叠结构具有至少二个阻值界面。然后，于透明导电氧化物堆叠 结构上形成第一电极；以及于永久基板相对于贴合面的表面上形成第二电 极。本专利技术的又一实施例提供一种发光二极管的制造方法，包括下述步骤 首先提供外延基板，再于外延基板上形成第一电性半导体层；于第一电性半 导体层上形成有源层；于有源层上形成第二电性半导体层。接着，于第二电 性半导体层上形成透明导电氧化物堆叠结构，并使透明导电氧化物堆叠结构 具有至少二个阻值界面。再于透明导电氧化物堆叠结构上形成反射层，并将永久基板贴合于反射层上。之后移除外延基板；并于第一电性半导体层上形 成第一电极；以及于永久基板相对于贴合面的表面上形成第二电极。根据上述实施例，例如采用蒸镀技术，在发光二极管元件的外延结构与 电极之间，提供一个至少具有二个阻值界面的透明导电氧化物堆叠结构，可 有效将电极所导入的电流平均地分散至发光二极管元件的有源层之中，以解 决已知发光二极管元件，电流壅塞的问题；并且改善已知电流阻隔层操作偏 压过高的问题。因此运用本专利技术技术特征，具有工艺简单，操作偏压低且增 进发光二极管元件的发光效率的优点。附图说明根据以上所述的优选实施例，并配合附图说明，读者当能对本专利技术的目 的、特征、和优点有更深入的理解。但值得注意的是，为了清楚描述起见， 本说明书所附的图式并未按照比例尺加以绘示。图式简单说明如下图1为才艮据已知方法所示的发光二极管管芯100的结构剖面图。图2A至图2E为依照本专利技术第一优选实施例所示的一种发光二极管元 件200的工艺结构剖面图。图3A至图3E为依照本专利技术第二优选实施例所示的一种发光二极管元 件300的工艺结构剖面图。图4A至图4E为依照本专利技术第三优选实施例所示的一种发光二极管元 件400的工艺结构剖面图。图5A至图5F为依照本专利技术第四优选实施例所示的一种发光二极管元件 500的工艺结构剖面图。图6为根据本专利技术的照明设备。图7A为根据本专利技术的背光模块装置。图7B为根据本专利技术的另一背光模块装置。附图标记说明100:发光二极管元件101基板102:n型半导体层103有源层104: p型半导体层105正向电核_106:背面电极200发光二极管元件201:外延基板202第一电性半导体层202a:第一电性半导体层的第一-部分202b:第一电性半导体层的第二-部分203:有源层204:第二电性半导体层205:外延结构206透明导电氧化物堆叠结构207:第一透明导电氧化物层208第二透明导电氧化物层209:第三透明导电氧化物层210第一阻值界面211:第二阻值界面212第一电极213:第二电极300发光二极管元件301:外延基板302第一电性半导体层303:有源层304:第二电性半导体层305:外延结构306:接合层307:永久基板307a:永久基板上表面307b:永久基纟反下表面308接触层309:透明导电氧化物堆叠结构310,第一透明导电氧化物层311:第二透明导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管元件，包括：　基板；　第一电性半导体层位于该基板上，具有第一部分和第二部分；　有源层，位于该第一部分上；　第二电性半导体层，位于该有源层上；　透明导电氧化物堆叠结构，位于该第二电性半导体层上，且该 透明导电氧化物堆叠结构具有至少二个阻值界面，其中至少一阻值界面两侧的两透明导电氧化物层，属于同一材料；以及　电极，位于该透明导电氧化物堆叠结构上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余国辉，杨於铮，郭政达，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]