發(fā)光元件及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件及其制作方法，該發(fā)光元件包括：一基板；一U型氮化鎵層（U-GaN），位于基板上；一N型氮化鎵層（N-GaN），位于U型氮化鎵層（U-GaN）上；多層量子井（MQWS），位于N型氮化鎵層（N-GaN）上方；P型氮化鎵層（(P-GaN），位于多層量子井（MQWS）上方，再依序結(jié)合透明導(dǎo)電層及反射層，由絕緣層將透明導(dǎo)電層及反射層、P型氮化鎵層（P-GaN）、多層量子井（MQWS）包覆并至少延伸到N型氮化鎵層（N-GaN），并在絕緣層的兩旁各設(shè)置多個透孔，以與P型氮化鎵層（P-GaN）形成P接觸電極，與N型氮化鎵層（N-GaN）形成N接觸電極。使該矩形延伸的發(fā)光元件能提高其發(fā)光面積，及提升其散熱效果，并使芯片的切割達(dá)到最佳的利用效能。
【專利說明】發(fā)光元件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件及其制作方法，特別是指一種用在發(fā)光元件組體中，將絕緣層從透明導(dǎo)電層及反射層延伸至少到達(dá)N形氮化鎵層，以確保點(diǎn)膠過程中，避免銀膠連通P-N，減少短路的危機(jī)，并可通過發(fā)光元件組體中的N電極與P電極呈同側(cè)排列，來簡化發(fā)光元件在制作時相關(guān)部件的結(jié)合實施、及覆晶封裝，并能確實提升發(fā)光元件的有效透光區(qū)域，及利用發(fā)光元件組體中的N型氮化鎵層的非等向蝕刻來增加絕緣層的附著度，從而達(dá)到所需厚度，以防止短路的發(fā)生，使得發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED)的合格率提聞。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有形態(tài)的氮化鎵(GaN)發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED)的組成如圖1所示，發(fā)光二極管60包括:一基板10上結(jié)合一 N型氮化鎵層(N-GaN) 20，并在N型氮化鎵層(N-GaN) 20上結(jié)合有多層量子井(MQWS) 30，再在最上層的量子井(MQWS) 30上結(jié)合一P型氮化鎵層(P-GaN) 40,之后，在P型氮化鎵層(P-GaN) 40上結(jié)合一透明發(fā)光層50，而其中的N型氮化鎵層(N-GaN) 20與P型氮化鎵層(P-GaN) 40通過蝕刻取掉部分，以暴露部分的N型氮化鎵層(N-GaN) 20，在該暴露的N型氮化鎵層(N-GaN) 20上設(shè)置負(fù)電極201，另在P型氮化鎵層(P-GaN) 40及透明導(dǎo)電層50之間設(shè)置正電極401，正電極401和透明導(dǎo)電層50之間與N型氮化鎵層(N-GaN) 20和負(fù)電極201之間各結(jié)合一保護(hù)層402、202。
[0003]采用上述組成的發(fā)光二極管60的基板10是采用藍(lán)寶石(Sapphire)制成，以致無法導(dǎo)電，因此正、負(fù)電極401、201必須設(shè)在發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED) 60的作用正面〔即正電極401設(shè)在P型氮化鎵層(P-GaN)40的正面，負(fù)電極201設(shè)在N型氮化鎵層(N-GaN) 20的正面〕。這種組成形態(tài),使得發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED) 60中的P型氮化鎵層(P-GaN) 40的表面是通過蝕刻至N型氮化鎵層(N-GaN) 20，且該蝕刻形成的溝槽必須要有足夠的寬度，才能以打線方式在N型氮化鎵層(N-GaN) 20的表面設(shè)置負(fù)電極201。因此，造成其中的多層量子井(MQWS) 30預(yù)設(shè)的發(fā)光區(qū)域部分被蝕刻掉，以致影響到發(fā)光二極管60的發(fā)光區(qū)域。另外，由于藍(lán)寶石制成的基板10的導(dǎo)熱性差，因此也降低發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED) 60 的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種發(fā)光元件及其制作方法，其能確實提升發(fā)光元件的有效發(fā)光區(qū)域，并通過其中N型氮化鎵層的非等向蝕刻來增加絕緣層的附著度，而達(dá)到所需厚度，以防止短路的發(fā)生，使得發(fā)光二極管(Light EmittingD1de，LED)的合格率提高。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的一種發(fā)光元件，其包括:一基板，所述基板上結(jié)合有兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)及N型氮化鎵層(N-GaN)，并在所述N型氮化鎵層(N-GaN)的預(yù)設(shè)段落結(jié)合有多層量子井(MQWS)，在所述多層量子井(MQWS)上方另結(jié)合一 P型氮化鎵層(P-GaN)，在所述P型氮化鎵層(P-GaN)上結(jié)合有透明導(dǎo)電層及反射層；其特征在于:一預(yù)設(shè)厚度的絕緣層覆設(shè)在所述透明導(dǎo)電層及反射層上，并延伸至N型氮化鎵層(N-GaN)處；所述絕緣層將所述P型氮化鎵層(P-GaN)及所述多層量子井(MQWS)作包覆，在所述絕緣層的兩旁預(yù)設(shè)部位各形成多個透孔，在所述絕緣層的上方兩旁則各結(jié)合有N電極和P電極，并將相應(yīng)部位的多個所述透孔利用導(dǎo)電金屬材料導(dǎo)通N電極和P電極，并通過所述透孔數(shù)量的多寡來調(diào)整電流；所述N電極經(jīng)過相應(yīng)的多個所述透孔和所述N型氮化鎵層(N-GaN)形成一 N接觸電極，所述P電極經(jīng)過相應(yīng)的所述透孔和所述透明導(dǎo)電層及反射層、所述P型氮化鎵層(P-GaN)形成一 P接觸電極。
[0006]上述本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述發(fā)光元件中的N電極和P電極結(jié)合在所述絕緣層上方的兩旁，能延伸至所述N型氮化鎵層(N-GaN)或所述基板，其延伸面積越大越有利于固晶時的黏著度。
[0007]本發(fā)明還提供了另一技術(shù)方案:一種發(fā)光兀件，其包括:一基板，所述基板上結(jié)合有兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)及N型氮化鎵層(N-GaN)，并在所述N型氮化鎵層(N-GaN)的預(yù)設(shè)段落結(jié)合有多層量子井(MQWS)，在所述多層量子井(MQWS)上方另結(jié)合一P型氮化鎵層(P-GaN)，而在所述P型氮化鎵層(P-GaN)上結(jié)合有透明導(dǎo)電層及反射層；其特征在于:一預(yù)設(shè)厚度的絕緣層覆設(shè)在所述透明導(dǎo)電層及反射層上，并延伸至U型氮化鎵層(U-GaN)處；所述絕緣層將所述P型氮化鎵層(P-GaN)及所述多層量子井(MQWS)包覆，在所述絕緣層的兩旁預(yù)設(shè)部位各形成多個透孔，而在所述絕緣層的上方兩旁則各結(jié)合有N電極和P電極，并將相應(yīng)部位的多個所述透孔利用導(dǎo)電金屬材料導(dǎo)通N電極和P電極，及利用所述透孔數(shù)量的多寡來調(diào)整電流；所述N電極通過相應(yīng)的多個所述透孔和所述N型氮化鎵層(N-GaN)形成一 N接觸電極，所述P電極通過相應(yīng)的所述透孔和所述透明導(dǎo)電層及反射層、所述P型氮化鎵層(P-GaN)形成一 P接觸電極。
[0008]其中，所述發(fā)光元件中的N電極和P電極結(jié)合在所述絕緣層上方的兩旁，能延伸至所述N型氮化鎵層(N-GaN)或所述基板，其延伸面積越大越有利于固晶時的黏著度。
[0009]本發(fā)明還提供了一種發(fā)光元件的制作方法，其特征在于:采用蝕刻方式形成結(jié)合在基板上方的N型氮化鎵層(N-GaN)，以形成一傾斜而上的兩旁層面，并在所述N型氮化鎵層(N-GaN)的預(yù)設(shè)段落依序結(jié)合有略傾斜而上的多層量子井(MQWS)、P型氮化鎵層(P-GaN)與透明導(dǎo)電層及反射層，之后，沿著所述透明導(dǎo)電層及反射層的作用層面、和所述P型氮化鎵層(P-GaN)與所述多層量子井(MQWS)的兩旁覆設(shè)一預(yù)設(shè)厚度的絕緣層并延伸至所述N型氮化鎵層(N-GaN)與所述基板的交界處，所述絕緣層能通過所述N型氮化鎵層(N-GaN)形成的兩旁傾斜而上的層面獲得足夠的覆設(shè)力，達(dá)到所需的厚度，在所述絕緣層的兩旁預(yù)設(shè)部位各預(yù)留有多個透孔，并利用導(dǎo)電金屬材料導(dǎo)通N電極和P電極，使所述N電極經(jīng)相應(yīng)透孔和所述N型氮化鎵層(N-GaN)形成一 N接觸電極，所述P電極經(jīng)相應(yīng)透孔與所述透明導(dǎo)電層及反射層和所述P型氮化鎵層(P-GaN)形成一 P接觸電極，所述透孔數(shù)量的多寡用來調(diào)整電流；所述N型氮化鎵層(N-GaN)與所述P型氮化鎵層(P-GaN)在和所述多層量子井(MQffS)接觸電導(dǎo)通后，將所述多層量子井(MQWS)產(chǎn)生的光經(jīng)所述反射層的反射，根據(jù)折射原理通過四面八方由各處發(fā)射而出。
[0010]以上所述本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述導(dǎo)電金屬材料為鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)。[0011]采用上述技術(shù)方案，在本發(fā)明的發(fā)光元件組體中將絕緣層從透明導(dǎo)電層及反射層延伸至少到達(dá)N形氮化鎵層，以確保點(diǎn)膠過程中，避免銀(Ag)膠連通P-N，減少短路的危機(jī)，并可由其中的N電極與P電極呈同側(cè)排列的結(jié)構(gòu)，來簡化發(fā)光元件在制作上的相關(guān)部件結(jié)合實施及覆晶封裝的作業(yè)，并能確實提升發(fā)光元件的有效發(fā)光區(qū)域，及由其中的N型氮化鎵層的非等向蝕刻來增加絕緣層的附著度，以達(dá)到所需厚度，防止短路的發(fā)生，使得發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED)的合格率提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有發(fā)光元件的截面示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明發(fā)光元件的俯視示意圖；
[0014]圖3是圖2的A — A截面示意圖(絕緣層達(dá)N-GAN層，N電極與P電極延伸至N-GAN層)；
[0015]圖4是本發(fā)明發(fā)光元件未結(jié)合以N電極和P電極的俯視示意圖；
[0016]圖5是本發(fā)明發(fā)光元件的另一較佳實施截面圖(絕緣層延伸達(dá)U-GAN層)；
[0017]圖6a是本發(fā)明發(fā)光元件的N電極與P電極的實施狀態(tài)(一)；
[0018]圖6b是本發(fā)明發(fā)光元件的N電極與P電極的實施狀態(tài)(二)；
[0019]圖6c是本發(fā)明發(fā)光元件的N電極與P電極的實施狀態(tài)(三)。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)舉以下實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及功效進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]本發(fā)明所提供的發(fā)光元件如圖2?圖6所示，如圖3所示，發(fā)光元件9包括:一基板1，在基板I上結(jié)合有兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)21與N型氮化鎵層(N_GaN)2，并在N型氮化鎵層(N-GaN)2的預(yù)設(shè)段落結(jié)合有多層量子井(MQWS)3，在多層量子井(MQWS)3上方另結(jié)合一 P型氮化鎵層(P_GaN)4，而在P型氮化鎵層(P_GaN)4上結(jié)合有透明導(dǎo)電層(所使用的材料如:ΙΤ0 (銦錫氧化物)、GZO (氧化鋅鎵)等)及反射層5 (所使用的材料如:鋁(Al)、銀(Ag)、DBR (布拉格反射鏡)等)，再將一預(yù)設(shè)厚度的絕緣層6 (所使用的材料如:二氧化硅等)覆設(shè)透明導(dǎo)電層及反射層5，并至少延伸至N型氮化鎵層(N-GaN)2 (如圖3所示)，或延伸至U型氮化鎵層(U-GaN)與基板I的交界處更佳(如圖5所示)，以將P型氮化鎵層(P-GaN)4及多層量子井(MQWS)3包覆，在絕緣層6的兩旁預(yù)設(shè)部位各形成多個透孔61、62，而在絕緣層6的上方兩旁則各結(jié)合以N電極7和P電極8，并將相應(yīng)部位的多個透孔61、62利用鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)等導(dǎo)電金屬材料導(dǎo)通N電極7和P電極8，使N電極7經(jīng)過相應(yīng)透孔61和N型氮化鎵層(N-GaN) 2形成一 N接觸電極71，P電極8經(jīng)過相應(yīng)透孔62和透明導(dǎo)電層及反射層5、P型氮化鎵層(P-GaN)4形成一 P接觸電極81，通過N型氮化鎵層(N-GaN) 2與P型氮化鎵層(P-GaN) 4和多層量子井(MQWS) 3的接觸電導(dǎo)通后，將多層量子井(MQWS) 3產(chǎn)生的光經(jīng)由反射層的反射，利用折射原理通過四面八方由各處發(fā)射而出(大多是由基板方向射出)。
[0022]如圖2、圖3、圖5及圖6a?圖6c所示，本發(fā)明的發(fā)光元件9的制作方法是:采用蝕刻方式形成結(jié)合在基板I上方的U型氮化鎵層(U-GaN) 21與N型氮化鎵層(N-GaN) 2，以形成一傾斜而上的兩旁層面，并在N型氮化鎵層(N-GaN) 2的預(yù)設(shè)段落依序結(jié)合有略傾斜而上的多層量子井(MQWS) 3、P型氮化鎵層(P-GaN) 4與一透明導(dǎo)電層及反射層5，之后，再沿著透明導(dǎo)電層及反射層5的作用層面、和P型氮化鎵層(P-GaN)4與多層量子井(MQWS)3的兩旁覆設(shè)一預(yù)設(shè)厚度的絕緣層6并至少延伸至N型氮化鎵層(N-GaN)2 (如圖3所示),或延伸至U型氮化鎵層(U-GaN) 21與基板I的交界處更佳(如圖5所示)，使絕緣層6能通過N型氮化鎵層(N-GaN) 2形成的兩旁傾斜而上的層面而獲得足夠的覆設(shè)力，易達(dá)到所需的厚度。在絕緣層6的兩旁預(yù)設(shè)部位各預(yù)留有多個透孔61、62，以利用鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)等導(dǎo)電金屬材料導(dǎo)通N電極7和P電極8，且N電極7和P電極8之間必須保持一段非接觸區(qū)域91。而達(dá)到預(yù)設(shè)厚度的絕緣層6可避免N型氮化鎵層(N-GaN) 2與P型氮化鎵層(P-GaN)4發(fā)生接觸，及因點(diǎn)膠過程中的銀(Ag)膠導(dǎo)通所導(dǎo)致的短路，因而將降低生產(chǎn)中的不合格率。
[0023]采用上述組成的發(fā)光元件在實施上具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0024]1.發(fā)光元件采用長條形態(tài)延伸，有利于將N電極和P電極設(shè)在絕緣層的兩旁，易形成一段非接觸區(qū)域。
[0025]2.發(fā)光元件中的N型氮化鎵層(N-GaN)及P型氮化鎵層(P-GaN)保持在一受到絕緣層確切區(qū)隔的空間，以避免因點(diǎn)膠過程中的銀(Ag)膠同時接觸，造成低合格率。
[0026]3.發(fā)光元件組體由于其中的N電極與P電極呈同側(cè)排列，因此可以簡化發(fā)光元件在制作上的相關(guān)部件結(jié)合實施及覆晶封裝作業(yè)。
[0027]4.發(fā)光元件組體可通過預(yù)留的多個透孔利用鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)等材料導(dǎo)通N電極和P電極，并通過透孔數(shù)量的多寡來調(diào)整電流。
[0028]5.發(fā)光元件組體可通過N電極和P電極延伸長度的面積有利于固晶時黏著度的導(dǎo)通，以增加支架的固定度，有助于LED的導(dǎo)熱亮度及合格率的提升。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光元件，其包括:一基板，所述基板上結(jié)合有兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)及N型氮化鎵層(N-GaN)，并在所述N型氮化鎵層(N-GaN)的預(yù)設(shè)段落結(jié)合有多層量子井(MQWS)，在所述多層量子井(MQWS)上方另結(jié)合一 P型氮化鎵層(P-GaN)，在所述P型氮化鎵層(P-GaN)上結(jié)合有透明導(dǎo)電層及反射層； 其特征在于:一預(yù)設(shè)厚度的絕緣層覆設(shè)在所述透明導(dǎo)電層及反射層上，并延伸至所述N型氮化鎵層(N-GaN)處； 所述絕緣層將所述P型氮化鎵層(P-GaN)及所述多層量子井(MQWS)作包覆，在所述絕緣層的兩旁預(yù)設(shè)部位各形成多個透孔，在所述絕緣層的上方兩旁則各結(jié)合有N電極和P電極，并將相應(yīng)部位的多個所述透孔利用導(dǎo)電金屬材料導(dǎo)通N電極和P電極，并通過所述透孔數(shù)量的多寡來調(diào)整電流；所述N電極經(jīng)過相應(yīng)的多個所述透孔和所述N型氮化鎵層(N-GaN)形成一 N接觸電極，所述P電極經(jīng)過相應(yīng)的所述透孔和所述透明導(dǎo)電層及反射層、所述P型氮化鎵層(P-GaN)形成一 P接觸電極。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征在于:所述發(fā)光元件中的N電極和P電極結(jié)合在所述絕緣層上方的兩旁，能延伸至所述N型氮化鎵層(N-GaN)或所述基板，其延伸面積越大越有利于固晶時的黏著度。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征在于:所述導(dǎo)電金屬材料為鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)。
4.一種發(fā)光元件，其包括:一基板，所述基板上結(jié)合有兩旁呈傾斜而上的U型氮化鎵層(U-GaN)及N型氮化鎵層(N-GaN)，并在所述N型氮化鎵層(N-GaN)的預(yù)設(shè)段落結(jié)合有多層量子井(MQWS)，在所述多層量子井(MQWS)上方另結(jié)合一 P型氮化鎵層(P-GaN)，而在所述P型氮化鎵層(P-GaN)上結(jié)合有透明導(dǎo)電層及反射層； 其特征在于:一預(yù)設(shè)厚度的絕緣層覆設(shè)在所述透明導(dǎo)電層及反射層上，并延伸至所述U型氮化鎵層(U-GaN)處； 所述絕緣層將所述P型氮化鎵層(P-GaN)及所述多層量子井(MQWS)包覆，在所述絕緣層的兩旁預(yù)設(shè)部位各形成多個透孔，而在所述絕緣層的上方兩旁則各結(jié)合有N電極和P電極，并將相應(yīng)部位的多個所述透孔利用導(dǎo)電金屬材料導(dǎo)通N電極和P電極，及利用所述透孔數(shù)量的多寡來調(diào)整電流；所述N電極通過相應(yīng)的多個所述透孔和所述N型氮化鎵層(N-GaN)形成一 N接觸電極，所述P電極通過相應(yīng)的所述透孔和所述透明導(dǎo)電層及反射層、所述P型氮化鎵層(P-GaN)形成一 P接觸電極。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光元件，其特征在于:所述發(fā)光元件中的N電極和P電極結(jié)合在所述絕緣層上方的兩旁，能延伸至所述N型氮化鎵層(N-GaN)或所述基板，其延伸面積越大越有利于固晶時的黏著度。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光元件，其特征在于:所述導(dǎo)電金屬材料為鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)。
7.一種發(fā)光元件的制作方法，其特征在于:采用蝕刻方式形成結(jié)合在基板上方的N型氮化鎵層(N-GaN)，以形成一傾斜而上的兩旁層面，并在所述N型氮化鎵層(N-GaN)的預(yù)設(shè)段落依序結(jié)合有略傾斜而上的多層量子井(MQWS)、P型氮化鎵層(P-GaN)與透明導(dǎo)電層及反射層，之后，沿著所述透明導(dǎo)電層及反射層的作用層面、和所述P型氮化鎵層(P-GaN)與所述多層量子井(MQWS)的兩旁覆設(shè)一預(yù)設(shè)厚度的絕緣層并延伸至所述N型氮化鎵層(N-GaN)與所述基板的交界處，所述絕緣層能通過所述N型氮化鎵層(N-GaN)形成的兩旁傾斜而上的層面獲得足夠的覆設(shè)力，達(dá)到所需的厚度，在所述絕緣層的兩旁預(yù)設(shè)部位各預(yù)留有多個透孔，并利用導(dǎo)電金屬材料導(dǎo)通N電極和P電極，使所述N電極經(jīng)相應(yīng)透孔和所述N型氮化鎵層(N-GaN)形成一 N接觸電極，所述P電極經(jīng)相應(yīng)透孔與所述透明導(dǎo)電層及反射層和所述P型氮化鎵層(P-GaN)形成一 P接觸電極，所述透孔數(shù)量的多寡用來調(diào)整電流； 所述N型氮化鎵層(N-GaN)與所述P型氮化鎵層(P-GaN)在和所述多層量子井(MQWS)接觸電導(dǎo)通后，將所述多層量子井(MQWS)產(chǎn)生的光經(jīng)所述反射層的反射，根據(jù)折射原理通過四面八方由各處發(fā)射而出。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件的制作方法，其特征在于:所述導(dǎo)電金屬材料為鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、金(Au)。
【文檔編號】H01L33/44GK104037296SQ201310073254
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】林立宸 申請人:百士杰企業(yè)有限公司