專利名稱：發(fā)光二極管結構及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種二極管，且特別是有關于一種發(fā)光二極管結構。
背景技術：
由于發(fā)光二極管具有壽命長、體積小、高耐震性、發(fā)熱度小以及耗電量低等優(yōu)點， 發(fā)光二極管已被廣泛地應用于家電產(chǎn)品以及各式儀器的指示燈或光源。一般來說，高亮度垂直型發(fā)光二極管通常會有電流分布不均的問題外，且其所提供的光線的指向性非常強，其中所謂指向性是指光線的光場分布非常集中。舉例來說，正視發(fā)光二極管的中央方向其光場強度會最強，而稍偏離正向方向時，則光場強度便會快速減弱。此部分尤其在使用分布式布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector,DBR)更為明顯。另外，傳統(tǒng)的垂直型發(fā)光二極管其在制作上通常會需要兩次轉移基板制程，才可完成其制作，因此其制作步驟會較為復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管結構，其具有較佳的光學表現(xiàn)及電性表現(xiàn)。本發(fā)明另提供一種發(fā)光二極管結構的制作方法，其可制作出上述的發(fā)光二極管結構外，并具有較為簡易的制程步驟。本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管結構，其包括一發(fā)光元件層、一圖案化介電層、一第一歐姆接觸層、一導電基板、一第一電極層及一第二電極層。發(fā)光元件層具有一第一表面與一第二表面。圖案化介電層配置于第一表面上并具有多個開口以暴露出部分發(fā)光元件層。第一歐姆接觸層配置于圖案化介電層上，且第一歐姆接觸層透過這些開口而與發(fā)光元件層連接。導電基板配置于第一歐姆接觸層上而與第一歐姆接觸層連接。第一電極層配置于第二表面上并覆蓋部分發(fā)光元件層。第二電極層配置于導電基板上，且導電基板位于第一歐姆接觸層與第二電極層之間。在本發(fā)明的一實施例中，第一歐姆接觸層與圖案化介電層共形。在本發(fā)明的一實施例中，導電基板透過這些開口而與第一歐姆接觸層連接。在本發(fā)明的一實施例中，發(fā)光二極管結構更包括一第二歐姆接觸層，覆蓋于第一歐姆接觸層并位于第一歐姆接觸層與導電基板之間。在本發(fā)明的一實施例中，第二歐姆接觸層適于填滿這些開口，且第二歐姆接觸層為一平坦層。在本發(fā)明的一實施例中，第一歐姆接觸層適于填滿這些開口，且第一歐姆接觸層為一平坦層。在本發(fā)明的一實施例中，圖案化介電層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉿、氧化鋁或光阻材質(zhì)。在本發(fā)明的一實施例中，第一歐姆接觸層的材質(zhì)包括金屬材料、透明導電氧化物或半導體材料。
在本發(fā)明的一實施例中，第一歐姆接觸層為單層結構或多層結構。在本發(fā)明的一實施例中，這些開口于圖案化介電層上所構成的形狀包括有凸出或凹陷的對稱花紋、不對稱花紋、梯形或圓錐形的結構。本發(fā)明另提出一種發(fā)光二極管結構的制作方法，其包括至少下列步驟。首先，提供一基板。接著，于基板上形成一發(fā)光元件層，其中發(fā)光元件層具有一第一表面與一相對第一表面的第二表面，且第二表面與基板接觸。而后，于發(fā)光元件層的第一表面上形成一介電層。接著，圖案化介電層以形成一具有多個開口的圖案化介電層，其中這些開口暴露出部分發(fā)光元件層。然后，于圖案化介電層上覆蓋一第一歐姆接觸層，其中第一歐姆接觸層透過這些開口與部分發(fā)光元件層連接。接著，形成一導電基板于第一歐姆接觸層上。之后，移除基板以暴露出發(fā)光元件層的第二表面。接著，形成一第一電極層于第二表面上以覆蓋部分發(fā)光元件層，以及形成一第二電極層于導電基板上。在本發(fā)明的一實施例中，形成第一歐姆接觸層的方法包括電鍍法、蒸鍍法、濺鍍法或沉積法。在本發(fā)明的一實施例中，在形成導電基板于第一歐姆接觸層之前，上述方法更包括覆蓋一第二歐姆接觸層于第一歐姆接觸層上，且部分第二歐姆接觸層適于填滿這些開口而與這些開口內(nèi)的部分第一歐姆接觸層連接。在本發(fā)明的一實施例中，形成導電基板于第一歐姆接觸層的方式包括接合法 (bonding)或電鍍法(electroplate)。在本發(fā)明的一實施例中，當導電基板以電鍍法形成于第一歐姆接觸層時，導電基板適于填滿這些開口而與第一歐姆接觸層連接。在本發(fā)明的一實施例中，移除基板以暴露出發(fā)光元件層的第二表面的方式包括使用激光剝離法(laser lift off)。本發(fā)明又提出一種發(fā)光二極管結構，其包括一發(fā)光元件層、一歐姆接觸層、一導電基板、一第一電極層以及一第二電極層。發(fā)光元件層具有一第一表面、一第二表面、多個凸起部與多個凹陷部，其中這些凸起部與這些凹陷部位于第一表面上。歐姆接觸層覆蓋于第一表面上，且歐姆接觸層填入這些凹陷部內(nèi)而與部分發(fā)光元件層連接。導電基板配置于歐姆接觸層上而與歐姆接觸層連接。第一電極層配置于第二表面上并覆蓋部分發(fā)光元件層。 第二電極層配置于導電基板上，且導電基板位于歐姆接觸層與第二電極層之間。在本發(fā)明的一實施例中，歐姆接觸層共形于這些凸起部與這些凹陷部。在本發(fā)明的一實施例中，導電基板填入這些凹陷部內(nèi)而與歐姆接觸層連接。在本發(fā)明的一實施例中，發(fā)光二極管結構更包括多個介電層，分別配置于這些凸起部上，且每一這些介電層位于發(fā)光元件層與導電基板之間。在本發(fā)明的一實施例中，這些介電層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉿、氧化鋁或光阻材質(zhì)。在本發(fā)明的一實施例中，歐姆接觸層適于填滿這些開口，且歐姆接觸層為一平坦層。在本發(fā)明的一實施例中，歐姆接觸層的材質(zhì)包括金屬材料、透明導電氧化物或半導體材料。在本發(fā)明的一實施例中，歐姆接觸層為單層結構或多層結構。在本發(fā)明的一實施例中，這些凸起部與這些凹陷部于第一表面上所構成的形狀包括有凸出或凹陷的對稱花紋、不對稱花紋、梯形或圓錐形的結構。在本發(fā)明的一實施例中，上述的發(fā)光元件層的材質(zhì)包括氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化鋁銦鎵、磷化鋁銦鎵、砷化鋁鎵、砷化銦鎵或上述組合。在本發(fā)明的一實施例中，上述的發(fā)光元件層包括一第一型半導體層、一發(fā)光層及一第二型半導體層，發(fā)光層位于第一型半導體層與第二型半導體層之間。本發(fā)明再提出一種發(fā)光二極管結構的制作方法，其包括至少下列步驟。首先，提供一基板。接著，于基板上形成一發(fā)光元件層，其中發(fā)光元件層具有一第一表面與一相對第一表面的第二表面，且第二表面與基板接觸。然后，于發(fā)光元件層的第一表面上形成一介電層。接著，圖案化介電層以形成一具有多個開口的圖案化介電層，其中這些開口暴露出部分發(fā)光元件層。之后，以圖案化介電層為罩幕，移除這些開口所暴露出的部分發(fā)光元件層并于第一表面上形成多個凹陷部與多個相對這些凹陷部的凸起部，其中圖案化介電層位于這些凸起部上。然后，于第一表面上覆蓋一歐姆接觸層，其中歐姆接觸層適于填入這些凹陷部而與部分發(fā)光元件層連接。接著，形成一導電基板于歐姆接觸層上。而后，移除基板以暴露出發(fā)光元件層的第二表面。接著，形成一第一電極層于第二表面上以覆蓋部分發(fā)光元件層，以及形成一第二電極層于導電基板上。在本發(fā)明的一實施例中，形成歐姆接觸層的方法包括電鍍法、蒸鍍法、濺鍍法或沉積法。在本發(fā)明的一實施例中，形成導電基板于歐姆接觸層的方式包括接合法 (bonding)或電鍍法(electroplate)。在本發(fā)明的一實施例中，當導電基板以電鍍法形成于歐姆接觸層時，導電基板適于填滿這些凹陷部而與歐姆接觸層連接。在本發(fā)明的一實施例中，于第一表面上覆蓋歐姆接觸層時，上述方法更包括將歐姆接觸層填滿這些凹陷部而與發(fā)光元件層連接。在本發(fā)明的一實施例中，在覆蓋歐姆接觸層于第一表面之前，上述方法更包括移除位于這些凸起部上的圖案化介電層。在本發(fā)明的一實施例中，移除基板以暴露出發(fā)光元件層的第二表面的方式包括使用激光剝離法(laser lift off)。本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管結構可透過圖案化介電層與歐姆接觸層所構成的反光結構，使發(fā)光元件層所產(chǎn)生光束在傳遞至圖案化介電層時，可被歐姆接觸層所反射，且被反射的光束在出射于第二表面時，其出光的角度是呈現(xiàn)偏向全方位的光場分布，意即發(fā)光二極管結構所提供的出光角度較大。另外，若歐姆接觸層為透明導電氧化物與反射性金屬堆迭層時，將可有效提升發(fā)光二極管結構整體的電性表現(xiàn)及發(fā)光效益。再者，也可借由將發(fā)光元件層的表面上設計有凸起部與凹陷部，且歐姆接觸層直接地覆蓋于凸起部與凹陷部上，因此歐姆接觸層與發(fā)光元件層的接觸面積便會提高，如此一來，除了可使發(fā)光二極管結構具有較佳的光學表現(xiàn)外， 其電性表現(xiàn)亦可獲得提升。另外，本發(fā)明所提供的制作方法亦可僅使用一次轉移基板的制程而制作出具有前述優(yōu)點的發(fā)光二極管結構，從而具有制程步驟較簡易的優(yōu)點。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明，其中
圖1為本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管結構的局部剖示圖。圖2A為圖1的局部放大圖。圖2B為圖1的另一實施形態(tài)的局部放大圖。圖3A 圖3F為第一實施例的發(fā)光二極管結構的制作流程剖示圖。圖4為本發(fā)明第一實施例的另一實施形態(tài)的發(fā)光二極管結構的局部剖示圖。圖5為本發(fā)明第二實施例的發(fā)光二極管結構的局部剖示圖。圖6A 圖6D為第二實施例的發(fā)光二極管結構的制作流程剖示圖。圖7為本發(fā)明第二實施例的另一實施形態(tài)的發(fā)光二極管結構的局部剖示圖。圖8為本發(fā)明第二實施例的又一實施形態(tài)的發(fā)光二極管結構的局部剖示圖。主要元件符號說明100、300、400、600、700 發(fā)光二極管結構110、210、410、510 發(fā)光元件層112、412 第一型半導體層114、414:發(fā)光層116、416 第二型半導體層120:圖案化介電層130、130a、230 第一歐姆接觸層140、M0、430、M0 導電基板150、440 第一電極層160、450 第二電極層170 第二歐姆接觸層212 :N型半導體層214:發(fā)光層216 =P型半導體層220、460:介電層222:圖案化介電層410a、510a 凸起部410b、510b 凹陷部Bl 基板Sl 第一表面S2 第二表面Pl:開口Ll 光束Ql、Q2、420、420a、530 歐姆接觸層
具體實施例方式第一實施例圖1為本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管結構的局部剖示圖，而圖2A為圖1的局部放大圖。請同時參考圖1與圖2A，本實施例的發(fā)光二極管結構100，包括一發(fā)光元件層110、
8一圖案化介電層120、一第一歐姆接觸層130、一導電基板140、一第一電極層150及一第二電極層160。發(fā)光元件層110具有一第一表面Sl與一第二表面S2。在本實施例中，發(fā)光元件層110包括一第一型半導體層112、一發(fā)光層114及一第二型半導體層116，其中發(fā)光層 114位于第一型半導體層112與第二型半導體層116之間。詳細而言，第一型半導體層112 例如是一 N型半導體層，第二型半導體層116例如是一 P型半導體層，而發(fā)光層114可以是多重量子井層。反之，第一型亦可以P型，而第二型可以N型，此部分僅依使用者而定。在本實施例中，第一型半導體層112與第二型半導體層116分別是以N型半導體層與P型半導體層為舉例說明。另外，發(fā)光元件層110的材質(zhì)可以是采用氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化鋁銦鎵、磷化鋁銦鎵、砷化鋁鎵、砷化銦鎵或上述組合，其中本實施例是以氮化鎵為舉例說明，但不限于此。請繼續(xù)參考圖1與圖2A，圖案化介電層120配置于于發(fā)光元件層110上，圖案化介電層120暴露出發(fā)光元件層110。在本實施例中，圖案化介電層120的材質(zhì)可以是采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉿與氧化鋁之類絕緣物質(zhì)，或者是光阻材質(zhì)，其中本實施例是以光阻材質(zhì)作為舉例說明，但不限于此。另外，根據(jù)使用者所設計的光罩圖案可以將圖案化介電層設計成具有多樣化的結構。舉例而言，依據(jù)不同光罩圖樣的設計，上述的圖案化介電層120上所構成的形狀可以是凸出或凹陷的對稱花紋、不對稱花紋、梯形或圓錐形的結構。值得一提的是，本實施例的圖案化介電層120為可透光的材質(zhì)。另外，第一歐姆接觸層130配置于圖案化介電層120上，并透過圖案化介電層110 而與發(fā)光元件層110連接，如圖1與圖2A所示。在本實施例中，第一歐姆接觸層130與圖案化介電層120共形(conform)，且第一歐姆接觸層130若是以單層結構為舉例時，其材料可以是采用反射性較佳的金屬，如銀或鋁。詳細而言，由于圖案化介電層120的材質(zhì)為可透光，因此當發(fā)光二極管結構100被驅(qū)動時而使發(fā)光元件層110激發(fā)出多道光束Ll時，部分光束Ll在傳遞至圖案化介電層120后會被覆蓋于圖案化介電層120上的第一歐姆接觸層 130所反射，其中因圖案化介電層120是采用上述的凸出或凹陷的對稱花紋、不對稱花紋、 梯形或圓錐形的結構，因此光束Ll在被第一歐姆接觸層130反射而出射于第二表面S2時， 其出射的光場分布便可較偏向全方位的光場分布，即發(fā)光二極管結構100所提供的光場分布會均勻。要說明的是，為使發(fā)光元件層110所發(fā)射出的光線可以充分地繞射或散射，圖案化介電層110的凸出或凹陷結構的階差或深度至少須為λ/4以上，因此當凸出或凹陷結構的深度或階差為λ/4η時(η為半導體層的折射率)，即可獲得繞射效果。為使光線能充分繞射及散射，而凸出或凹陷結構彼此之間的間距在IOOym以下，為了具有較佳的繞射結果，凸出或凹陷結構之間的間距最好是在20 μ m以下，其可以有效地減少全反射的現(xiàn)象產(chǎn)生。在另一實施形態(tài)中，第一歐姆接觸層130除了可以是前述的單層結構外，其亦可以是采用如圖2B所繪示的具有多層結構Ql、Q2的第一歐姆接觸層130a。在圖2B的第一歐姆接觸層130a中，歐姆接觸層Ql可采用透明導電氧化物(如銦錫氧化物，ΙΤ0)或鎳的類的金屬材質(zhì)，而歐姆接觸層Q2則可以是采用前述的反射性較佳的金屬，如銀或鋁。詳細而言，若發(fā)光二極管結構100采用如圖2B中的第一歐姆接觸層130a，且歐姆接觸層Ql是采用透明導電氧化物時，除了達到上述圖2A所提及的優(yōu)點外，亦可有效提升發(fā)光二極管結構 100整體的電性表現(xiàn)及發(fā)光效益。另外，導電基板140配置于第一歐姆接觸層130上而與第一歐姆接觸層130、130a 連接，如圖1與圖2A所示。在本實施例中，導電基板140可以是一金屬材料的基板，其與第一歐姆接觸層130的連接方式可以是采用貼合、粘合(bonding)或電鍍的方式，此部分可依使用者的需求而定。在本實施例中，導電基板140與第一歐姆接觸層130連接方式較佳地可采用電鍍的方式。值得一提的是，在一未繪示的實施例中，若第一歐姆接觸層130為一平坦層時，導電基板140則可以是采用貼合的方式與第一歐姆接觸層130進行連接，但亦可采用電鍍法。請繼續(xù)參考圖1與圖2A，第一電極層150配置于第二表面S2上并覆蓋部分發(fā)光元件層110，而第二電極層160配置于導電基板140上，且導電基板140位于第一歐姆接觸層130與第二電極層160之間。在本實施例中，第一電極層150為第一型半導體層112的 N型電極，而第二電極層160則可為第二型半導體116的P型電極。詳細而言，若對第一電極層150與第二電極層160施加一驅(qū)動電壓時，則發(fā)光元件層110便會被激發(fā)而產(chǎn)生上述的多道光束Li。基于上述可知，本實施例的發(fā)光二極管結構100可透過圖案化介電層120與覆蓋圖案化介電層120上的第一歐姆接觸層130、130a所構成的結構，使得發(fā)光元件層110所產(chǎn)生多道光束Ll在傳遞至圖案化介電層120時，可被第一歐姆接觸層130、130a所反射，其中因第一歐姆接觸層130、130a與圖案化介電層120所接觸的表面為不規(guī)則的表面，因此被反射的光束Ll在出射于第二表面S2時，其出光的角度便會是呈現(xiàn)偏向全方位的光場分布，意即發(fā)光二極管結構100所提供的出光角度便會較大。此外，若發(fā)光二極管結構100若是采用如圖2B中的第一歐姆接觸層130a，且歐姆接觸層Ql為透明導電氧化物，而歐姆接觸層 Q2為反射性金屬時，將可有效提升發(fā)光二極管結構100整體的電性表現(xiàn)及發(fā)光效益。需要說明的是，若第一歐姆接觸層130僅為透明導電氧化物時，則光束Ll可透過導電基板140進行光束Ll的反射。另外，本實施例亦提供一種制作上述發(fā)光二極管結構100的方法，其說明如下。圖3A 圖3F為第一實施例的發(fā)光二極管結構的制作流程剖示圖。請先參考圖3A， 首先，提供一基板Bi，其中基板Bl為一成長基板，其例如是單晶硅基板(Single crystal silicon substrate)、娃覆絕緣基板(SOI)或藍寶石基板(sapphire substrate,Al2O3)。本實施例是以藍寶石基板作為舉例說明，但不限于此。接著，于基板Bl上形成一發(fā)光元件層 210，其中發(fā)光元件層210具有一第一表面Sl與一相對第一表面Sl的第二表面S2，且第二表面S2與基板Bl接觸，如圖3A所示。在本實施例中，發(fā)光元件層210的材質(zhì)是以氮化鎵作為舉例說明，且發(fā)光元件層210具有一 N型半導體層212、一發(fā)光層214及一 P型半導體層216，如圖3A所示。而后，于發(fā)光元件層210的第一表面Sl上形成一介電層220，如圖所示。在本實施例中，此介電層220可以是采用前述圖案化介電層120所提及的材料，而本實施例以光阻材料為舉例說明。接著，圖案化介電層220以形成一具有多個開口 Pl的圖案化介電層222，這些多個開口 Pl使得圖案化介電層120具有多個凸出或凹陷結構，如圖3C所示，其中這些開口 Pl暴露出部分發(fā)光元件層210。在本實施例中，圖案化介電層220的方式例如是采用傳統(tǒng)的微影蝕刻制程。然后，于圖案化介電層222上覆蓋一第一歐姆接觸層230，其中第一歐姆接觸層 230透過這些開口 Pl與部分發(fā)光元件層210連接，如圖3D所示。在本實施例中，形成第一歐姆接觸層230的方法可以是電鍍法、蒸鍍法、濺鍍法或沉積法。另外，第一歐姆接觸230 共形地形成圖案化介電層222上，且第一歐姆接觸層230可以是設計成如圖2A與圖2B所繪示的第一歐姆接觸層130、130a的結構。接著，形成一導電基板240于第一歐姆接觸層230上，如圖3E所示。在本實施例中，形成導電基板240于第一歐姆接觸層230的方式可以是采用接合法(bonding)或電鍍法(electroplate)，其中本實施例是以電鍍法作為舉例說明，但不限于此。舉例而言，若第一歐姆接觸層230是以共形方式形成于圖案化介電層220上時，則導電基板240可以采用電鍍法形成于第一歐姆接觸層230，并且與第一歐姆接觸層230連接。之后，移除基板Bl以暴露出發(fā)光元件層210的第二表面S2，如圖3F所示。在本實施例中，移除基板Bl以暴露出發(fā)光元件層210的第二表面S2的方式例如是采用激光剝離法(laser lift off)。接著，形成一第一電極層150于第二表面S2上以覆蓋部分發(fā)光元件層210，以及形成一第二電極層160于導電基板240上，至此可形成如圖1所繪示的發(fā)光二極管結構100。 在本實施例中，形成第一電極層150與第二電極層160的方式可以是采用電鍍法、蒸鍍法、 濺鍍法或沉積法。基于上述的步驟可知，本實施例所提供的制作方法除了可制作出上述的發(fā)光二極管結構100外，其亦可僅使用一次轉移基板的制程而制作出如圖1所繪示的發(fā)光二極管結構100，從而具有制程步驟較簡易的優(yōu)點。在另一實施形態(tài)中，發(fā)光二極管結構100更包括有一第二歐姆接觸層170而形成如圖4所繪示的發(fā)光二極管結構300，其中第二歐姆接觸層170覆蓋于第一歐姆接觸層 130，并且第一歐姆接觸層170位于第一歐姆接觸層130與導電基板140之間。在發(fā)光二極管結構300中，第二歐姆接觸層170適于覆蓋第一歐姆接觸層130并且填滿圖案化介電層 120的開口 P1，且第二歐姆接觸層170可以是一平坦層，如圖4所示。在本實施例中，第一歐姆接觸層130的材質(zhì)可以是采用透明導電氧化物(如銦錫氧化物，ΙΤ0)或是金屬材料(如鎳)，而第二歐姆接觸層170可以是光反射性較佳的金屬， 如如銀或鋁之類的材質(zhì)。由于發(fā)光二極管結構300與發(fā)光二極管結構100在結構上略有不同，因此其制作方法亦略有差異。其主要差異在于，在形成導電基板140于第一歐姆接觸層130之前，更包括覆蓋一第二歐姆接觸層170于第一歐姆接觸層130上，且部分第二歐姆接觸層170適于覆蓋第一歐姆接觸層130并且填滿圖案化介電層220，并與第一歐姆接觸層130連接。在本實施例中，由于發(fā)光二極管結構300與發(fā)光二極管結構100在結構與制作方法上僅略有不同，因此發(fā)光二極管結構300及其制作方法同樣具有上述的發(fā)光二極管結構 100及其制作方法所提及的優(yōu)點。第二實施例圖5為本發(fā)明第二實施例的發(fā)光二極管結構的局部剖示圖。請參考圖5，本實施例的發(fā)光二極管結構400包括一發(fā)光元件層410、一歐姆接觸層420、一導電基板430、一第一電極層440以及一第二電極層450。發(fā)光元件層410具有一第一表面Si、一第二表面S2、 連續(xù)設置的多個凸起部410a與多個凹陷部410b，其中這些凸起部410a與這些凹陷部410b 位于第一表面Sl上。在本實施例中，位于第一表面上的凸起部410a與凹陷部410b主要是根據(jù)光罩圖樣的設計而進行圖案化(即蝕刻制程)。其中這些凸起部410a與這些凹陷部 410b位于第一表面Sl上所構成的形狀可以是凸出或凹陷的對稱花紋、不對稱花紋、梯形或圓錐形的結構。為使發(fā)光元件層410所發(fā)射的光線能充分地產(chǎn)生繞射或散射，因此凸起部 410a與凹陷部410b的階差或深度至少須為λ /4以上，當凸起部410a與凹陷部410b的深度或階差為λ/4η時(η為發(fā)光元件層的折射率)，即可獲得繞射效果。為了使光線能充分地產(chǎn)生繞射及散射，凸起部410a與凹陷部410b彼此之間的間距最好是在100 μ m以下，在 20 μ m以下則能達到最好的繞射狀態(tài)，有效減少全反射的現(xiàn)象產(chǎn)生。由于發(fā)光元件層410具有多個連續(xù)設置的凸起部410a與凹陷部410b的結構，因此增加了散熱的面積，也借此提高傳送發(fā)光元件層410所產(chǎn)生熱能的能力。在本實施例中，發(fā)光元件層410包括一第一型半導體層412、一發(fā)光層414及一第二型半導體層416，其中發(fā)光層414位于第一型半導體層412與第二型半導體層416之間。 詳細而言，第一型半導體層412例如是一 N型半導體層，第二型半導體層416例如是一 P型半導體層，而發(fā)光層414可以是多重量子井層。反之，第一型亦可以P型，而第二型可以N 型，此部分僅依使用者而定。在本實施例中，第一型半導體層412與第二型半導體層416分別是以N型半導體層與P型半導體層為舉例說明。另外，發(fā)光元件層410的材質(zhì)可以是采用氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化鋁銦鎵、磷化鋁銦鎵、砷化鋁鎵、砷化銦鎵或上述組合，其中本實施例是以氮化鎵為舉例說明，但不限于此。請參考圖5，歐姆接觸層420覆蓋于第一表面Sl上，且與發(fā)光元件層410連接。在本實施例中，歐姆接觸層420共形于上述的凸起部410a及凹陷部410b，且歐姆接觸層420 若是以單層結構為舉例時，而其材料可以是采用反射性較佳的金屬，如銀或鋁。詳細而言， 當發(fā)光二極管結構400被驅(qū)動時而使發(fā)光元件層410激發(fā)出多道光束Ll時，部分光束Ll在傳遞歐姆接觸層420時會被歐姆接觸層420所反射，其中因歐姆接觸層420是共形于凸起部410a及凹陷部410b，因此光束Ll在被歐姆接觸層420反射而出射于第二表面S2時，其出射的光場分布便可較偏向全方位的光場分布，即發(fā)光二極管結構400所提供的光場分布會均勻。在另一未繪示的實施形態(tài)中，歐姆接觸層420除了可以是單層結構外，其亦可以是采用前述所提及的多層結構的設計，此部分可參考圖2A與圖2B的說明，在此便不再贅述。值得一提的是，由于發(fā)光元件層410具有凸起部410a與凹陷部410b，且歐姆接觸層420直接地覆蓋于凸起部410a與凹陷部410b上，因此本實施例的歐姆接觸層420與發(fā)光元件層410的接觸面積便會提高，如此一來，除了可使發(fā)光二極管結構400具有較佳的光學表現(xiàn)外，其電性表現(xiàn)亦可獲得提升。另外，導電基板430配置于歐姆接觸層420上而與歐姆接觸層420連接，如圖5所示。在本實施例中，導電基板430可以是一金屬材料的基板，其與歐姆接觸層420的連接方式可以是采用貼合、粘合(bonding)或電鍍的方式，此部分可依使用者的需求而定。在本實施例中，導電基板430與歐姆接觸層420連接方式較佳地可采用電鍍的方式。
12
值得一提的是，在一未繪示的實施例中，若歐姆接觸層420為一平坦層時，導電基板430則可以是采用貼合的方式與歐姆接觸層420進行連接，但亦可采用電鍍法。要說明的是，在另一實施例中，發(fā)光二極管結構400更包括有多個介電層460分別位于發(fā)光元件層410的凸起部410a上而形成如圖7所繪示的發(fā)光二極管結構600，這些介電層460分別位于歐姆接觸層420與發(fā)光元件層410之間。在發(fā)光二極管結構600中，這些介電層460的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉿、氧化鋁或光阻材質(zhì)， 其中本實施例是以光阻為舉例說明，但不限于此，其亦可以是絕緣物質(zhì)。另外，在本實施例中，歐姆接觸層420可以是光反射性較佳的金屬，如如銀或鋁之類的材質(zhì)。值得注意的是， 發(fā)光元件層410的凸起部410a與凹陷部410b的階差或深度至少須為λ /4以上，當凸起部 410a與凹陷部410b的深度或階差為λ/ 時(n為半導體層的折射率)，可獲得繞射效果。 為使光線能充分繞射及散射，而凸起部410a與凹陷部410b彼此之間的間距最好在100 μ m 以下，在20 μ m以下則能達到最好的繞射狀態(tài)，且有效減少全反射的現(xiàn)象產(chǎn)生。由于發(fā)光二極管結構600與發(fā)光二極管結構300在結構上略有不同，因此其制作方法亦略有差異。其主要差異在于，發(fā)光二極管結構600在圖;3B所述步驟中，進行圖案化時，同時針對介電層460和P型半導體層416進行圖案化，而形成凸起部410a與這些凹陷部410b位于第一表面Sl上所構成的形狀可以是凸出或凹陷的對稱花紋、不對稱花紋、梯形或圓錐形的結構。在本實施例中，由于發(fā)光二極管結構600與發(fā)光二極管結構300在結構與制作方法上僅略有不同，因此發(fā)光二極管結構600及其制作方法同樣具有上述的發(fā)光二極管結構 300及其制作方法所提及的優(yōu)點。而P型半導體層為具有高電阻的特性，因此，在發(fā)光二極管結構600中，圖案化P型半導體層416后可以使得歐姆接觸層420能夠更接近發(fā)光層414， 進而降低高電阻值對發(fā)光二極管結構600的影響。在又一實施形態(tài)中，發(fā)光二極管結構700的歐姆接觸層420a亦可以采用如圖8所繪示的填滿凹陷部410a的實施形態(tài)，此時歐姆接觸層420a可以視為一種平坦層的形態(tài)。因此，導電基板430形成于歐姆接觸層420a上的方式較佳地可以采用貼合的方式，但電鍍亦可。請繼續(xù)參考圖5，第一電極層440配置于第二表面S2上并覆蓋部分發(fā)光元件層 410，而第二電極層450配置于導電基板430上，且導電基板430位于歐姆接觸層420與第二電極層450之間。在本實施例中，第一電極層440為第一型半導體層412的N型電極，而第二電極層450則可為第二型半導體416的P型電極。詳細而言，若對第一電極層440與第二電極層450施加一驅(qū)動電壓時，則發(fā)光元件層410便會被激發(fā)而產(chǎn)生上述的多道光束 Li?；谏鲜隹芍?，本實施例的發(fā)光二極管結構400可透過將歐姆接觸層420覆蓋于發(fā)光元件層410上的凸起部410a與凹陷部410b，從而使得發(fā)光元件層410所產(chǎn)生多道光束 Ll在傳遞至歐姆接觸層420時，被歐姆接觸層420所反射，其中因歐姆接觸層420與發(fā)光元件層410所接觸的表面為不規(guī)則的表面Si，因此被反射的光束Ll在出射于第二表面S2時， 其出光的角度便會是呈現(xiàn)偏向全方位的光場分布，意即發(fā)光二極管結構400所提供的出光角度便會較大。此外，若發(fā)光二極管結構400若是將歐姆接觸層420采用如圖2B中的雙層結構設計，亦可有效提升發(fā)光二極管結構400整體的電性表現(xiàn)及發(fā)光效益。
需要說明的是，若歐姆接觸層420僅為透明導電氧化物時，則光束L 1亦可透過導電基板430進行光束Ll的反射。另外，本實施例亦可提供一種制作上述發(fā)光二極管結構400的方法，其中發(fā)光二極管結構400與發(fā)光二極管結構100的制作方式于圖3A 圖3C的步驟皆相同，而于圖3C 之后的制作步驟則不同于發(fā)光二極管結構100的方法，其說明如下。在發(fā)光二極管結構400的制作方法中，首先，先完成前述圖3A 圖3C的步驟。接著，以圖案化介電層為罩幕，移除這些開口 Pl所暴露出的部分發(fā)光元件層510而于第一表面Sl上同時形成多個凸起部510a與多個相對這些凸起部510a的凹陷部510b，其中圖案化介電層位于這些凸起部510a上。接著，移除圖案化介電層，以暴露出發(fā)光元件層510的凸起部510a，如圖6A所示。在本實施例中，移除部分發(fā)光元件層510以形成凸起部510a與凹陷部510b的方式可以是采用干式蝕刻或是濕式蝕刻。此外，移除圖案化介電層的方式例如是采用干式蝕刻、濕式蝕刻或是使用移除光阻的溶液移除之。本實施例是以圖案化介電層為光阻，因此，移除圖案化介電層的方式可以是采用有機溶劑移除之。然后，于第一表面Sl上覆蓋一歐姆接觸層530，并與圖案化的發(fā)光元件層510連接，如圖6B所示。在本實施例中，形成歐姆接觸層530的方法可以是電鍍法、蒸鍍法、濺鍍法或沉積法。另外，歐姆接觸530共形于凸起部510a與凹陷部510b，且歐姆接觸層530可以是設計成如圖2A與圖2B所繪示的單層或多層結構。接著，形成一導電基板540于歐姆接觸層530上，如圖6C所示。在本實施例中，形成導電基板540于歐姆接觸層530的方式可以是采用接合法(bonding)或電鍍法 (electroplate)，其中本實施例是以電鍍法作為舉例說明，即導電基板540適于填滿凹陷部510b而與歐姆接觸層530連接，但不限于此。舉例而言，若歐姆接觸層530是以填滿于凹陷部510b并覆蓋凸起部510a而形成一種平坦層時，則導電基板540則可以采用接合法形成于歐姆接觸層530上。之后，移除基板B 1以暴露出發(fā)光元件層510的第二表面S2，如圖6D所示。在本實施例中，移除基板B 1以暴露出發(fā)光元件層510的第二表面S2的方式例如是采用激光剝離法(laser lift off)。接著，形成一第一電極層440于第二表面S2上以覆蓋部分發(fā)光元件層510，以及形成一第二電極層450于導電基板540上，至此可形成如圖5所繪示的發(fā)光二極管結構400。 在本實施例中，形成第一電極層440與第二電極層450的方式可以是采用電鍍法、蒸鍍法、 濺鍍法或沉積法?；谏鲜龅牟襟E可知，本實施例所提供的制作方法除了可制作出上述的發(fā)光二極管結構400外，其亦可僅使用一次轉移基板的制程而制作出如圖5所繪示的發(fā)光二極管結構400，從而具有制程步驟較簡易的優(yōu)點。 綜上所述，本發(fā)明的發(fā)光二極管結構及其制作方法至少具有下列優(yōu)點。首先，透過圖案化介電層與第一歐姆接觸層所構成的反光結構，可使發(fā)光元件層所產(chǎn)生光束在傳遞至圖案化介電層時，可被第一歐姆接觸層所反射，且被反射的光束在出射于第二表面時，其出光的角度是呈現(xiàn)偏向全方位的光場分布，意即發(fā)光二極管結構所提供的出光角度較大。此外，若第一歐姆接觸層為透明導電氧化物與反射性金屬堆迭層時，將可有效提升發(fā)光二極管結構整體的電性表現(xiàn)及發(fā)光效益。再者，也可借由將發(fā)光元件層的表面上設計有凸起部與凹陷部，且歐姆接觸層直接地覆蓋于凸起部與凹陷部上，因此歐姆接觸層與發(fā)光元件層的接觸面積便會提高，如此一來，除了可使發(fā)光二極管結構具有較佳的光學表現(xiàn)外，其電性表現(xiàn)亦可獲得提升。另外，本發(fā)明所提供的制作方法亦可僅使用一次轉移基板的制程而制作出具有前述優(yōu)點的發(fā)光二極管結構，從而具有制程步驟較簡易的優(yōu)點。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管結構，包括一發(fā)光元件層，具有一第一表面與一相對于該第一表面設置的第二表面； 一圖案化介電層，配置于該第一表面上；一第一歐姆接觸層，配置于該圖案化介電層上，且該第一歐姆接觸層透過該第一歐姆接觸層與該發(fā)光元件層耦接；一導電基板，配置于該第一歐姆接觸層上而與該第一歐姆接觸層耦接； 一第一電極，配置于該第二表面上；以及一第二電極，配置于一該導電基板的下表面。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該第一歐姆接觸層與該圖案化介電層共形。
3.如權利要求2所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該導電基板透過該圖案化介電層而與該第一歐姆接觸層耦接。
4.如權利要求2所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，更包括一第二歐姆接觸層，形成于該第一歐姆接觸層并位于該第一歐姆接觸層與該導電基板之間。
5.如權利要求4所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該第二歐姆接觸層為一平坦層。
6.如權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該發(fā)光元件層的材質(zhì)包括氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化鋁銦鎵、磷化鋁銦鎵、砷化鋁鎵、砷化銦鎵或上述組合。
7.如權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該發(fā)光元件層包括一第一型半導體層、一發(fā)光層及一第二型半導體層，該發(fā)光層位于該第一型半導體層與該第二型半導體層之間。
8.如權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該圖案化介電層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉿、氧化鋁或光阻材質(zhì)。
9.如權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該第一歐姆接觸層的材質(zhì)包括金屬材料、透明導電氧化物或半導體材料。
10.如權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該第一歐姆接觸層為單層結構或多層結構。
11.如權利要求1所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該圖案化介電層上所構成的形狀包括有凸出或凹陷的對稱花紋、不對稱花紋、梯形或圓錐形的結構。
12.一種發(fā)光二極管結構的制作方法，包括 提供一基板；于該基板上形成一發(fā)光元件層，其中該發(fā)光元件層具有一第一表面與一相對該第一表面的第二表面；于該發(fā)光元件層的該第一表面上形成一介電層；圖案化該介電層以形成一具有多個開口的圖案化介電層，其中該些開口暴露出該發(fā)光元件層；于該圖案化介電層上形成一第一歐姆接觸層，其中該第一歐姆接觸層透過該些開口與該發(fā)光元件層耦接；形成一導電基板于該第一歐姆接觸層上；以及移除該基板以暴露出該發(fā)光元件層的該第二表面。
13.如權利要求12所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，形成該第一歐姆接觸層的方法包括電鍍法、蒸鍍法、濺鍍法或沉積法。
14.如權利要求12所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，在形成該導電基板于該第一歐姆接觸層之前，更包括形成一第二歐姆接觸層于該第一歐姆接觸層上。
15.如權利要求14所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，部分該第二歐姆接觸層適于填滿該些開口而與該第一歐姆接觸層耦接。
16.如權利要求12所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，形成該導電基板于該第一歐姆接觸層的方式包括接合法(bonding)或電鍍法(electroplate)。
17.如權利要求15所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，當該導電基板以電鍍法形成于該第一歐姆接觸層時，該導電基板適于填滿該些開口而與該第一歐姆接觸層華禹接。
18.如權利要求12所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，移除該基板以暴露出該發(fā)光元件層的該第二表面的方式包括使用激光剝離法(laserlift off)。
19.如權利要求12所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，更包括形成一第一電極于該第二表面上以及形成一第二電極于該導電基板的下表面。
20.一種發(fā)光二極管結構，包括一發(fā)光元件層，具有一第一表面及一相對于該第一表面的第二表面，該第一表面具有多個凸起部與多個凹陷部；一歐姆接觸層，覆蓋于該第一表面上并與該發(fā)光元件層耦接；一導電基板，配置于該歐姆接觸層上而與該歐姆接觸層耦接；一第一電極，配置于該第二表面上；以及一第二電極，配置于一該導電基板的下表面。
21.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該歐姆接觸層共形于該些凸起部與該些凹陷部。
22.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，更包括多個介電層，分別配置于該些凸起部上，且每一該些介電層位于該發(fā)光元件層與該導電基板之間。
23.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該些介電層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉿、氧化鋁或光阻材質(zhì)。
24.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該歐姆接觸層適于填滿該些開口，且該歐姆接觸層為一平坦層。
25.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該發(fā)光元件層的材質(zhì)包括氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化鋁銦鎵、磷化鋁銦鎵、砷化鋁鎵、砷化銦鎵或上述組合。
26.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該發(fā)光元件層包括一第一型半導體層、一發(fā)光層及一第二型半導體層，該發(fā)光層位于該第一型半導體層與該第二型半導體層之間。
27.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該歐姆接觸層的材質(zhì)包括金屬材料、透明導電氧化物或半導體材料。
28.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該歐姆接觸層為單層結構或多層結構。
29.如權利要求20所述的發(fā)光二極管結構，其特征在于，該些凸起部與該些凹陷部于該第一表面上所構成的形狀包括有凸出或凹陷的對稱花紋、不對稱花紋、梯形或圓錐形的結構。
30.一種發(fā)光二極管結構的制作方法，包括提供一基板；于該基板上形成一發(fā)光元件層，其中該發(fā)光元件層具有一第一表面與一相對該第一表面的第二表面，且該第二表面與該基板接觸；于該發(fā)光元件層的該第一表面上形成一介電層；圖案化該介電層以形成一具有多個開口的圖案化介電層，其中該些開口暴露出該發(fā)光元件層；以該圖案化介電層為罩幕，移除該些開口所暴露出的部分該發(fā)光元件層以于該第一表面上形成多個凹陷部與多個相對該些凹陷部的凸起部，其中該圖案化介電層位于該些凸起部上；于該第一表面上覆蓋一歐姆接觸層，其中該歐姆接觸層適于填入該些凹陷部而與該發(fā)光元件層耦接；形成一導電基板于該歐姆接觸層上；移除該基板以暴露出該發(fā)光元件層的該第二表面；形成一第一電極層于該第二表面上以覆蓋部分該發(fā)光元件層；以及形成一第二電極層于該導電基板上。
31.如權利要求30所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，形成該歐姆接觸層的方法包括電鍍法、蒸鍍法、濺鍍法或沉積法。
32.如權利要求30所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，形成該導電基板于該歐姆接觸層的方式包括接合法(bonding)或電鍍法(electroplate)。
33.如權利要求32所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，當該導電基板以電鍍法形成于該歐姆接觸層時，該導電基板適于填滿該些凹陷部而與該歐姆接觸層連接。
34.如權利要求30所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，于該第一表面上覆蓋該歐姆接觸層時，更包括將該歐姆接觸層填滿該些凹陷部而與該發(fā)光元件層連接。
35.如權利要求30所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，在覆蓋該歐姆接觸層于該第一表面之前，更包括移除位于該些凸起部上的該圖案化介電層。
36.如權利要求30所述的發(fā)光二極管結構的制作方法，其特征在于，移除該基板以暴露出該發(fā)光元件層的該第二表面的方式包括使用激光剝離法(laserlift off)。
全文摘要
一種發(fā)光二極管結構，包括發(fā)光元件層、圖案化介電層、第一歐姆接觸層、導電基板、第一電極層及第二電極層。發(fā)光元件層具有第一表面與相對第一表面的第二表面。圖案化介電層配置于第一表面上并具有多個開口以暴露出部分發(fā)光元件層。第一歐姆接觸層配置于圖案化介電層上并透過這些開口而與發(fā)光元件層連接。導電基板配置于第一歐姆接觸層上。第一電極層配置于第二表面上并覆蓋部分發(fā)光元件層。第二電極層配置于導電基板上，且導電基板位于第一歐姆接觸層與第二電極層之間。本發(fā)明另提供該發(fā)光二極管結構的制作方法。
文檔編號H01L33/46GK102237464SQ20101016939
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月26日 優(yōu)先權日2010年4月26日
發(fā)明者唐慈淯, 林咸嘉 申請人:億光電子工業(yè)股份有限公司