發(fā)光元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件，尤其是涉及一種具有較佳附著力的電極的發(fā)光元件。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管為省電以及高效率的光源。根據(jù)不同波長(zhǎng)的發(fā)射光，發(fā)光二極管可以應(yīng)用至照明、顯示器的背光以及交通信號(hào)燈等。由于發(fā)光二極管的應(yīng)用范圍廣泛，對(duì)于發(fā)光二極管的性價(jià)比以及每區(qū)域單位的亮度的要求也越來(lái)越高。
[0003]現(xiàn)有的發(fā)光二極管包含基板、位于基板上的發(fā)光疊層、位于發(fā)光疊層上以及與發(fā)光疊層電連接的第一電極、以及位于基板的相對(duì)于第一電極的一表面上的第二電極，且第二電極電連接發(fā)光疊層。第一電極包含有一接近發(fā)光疊層的第一層以及一位于第一層上的第二層，其中第二層包含一包含鈦或鉻的黏著層，黏著層可增加第一層和第二層之間的黏著力。然而，由于環(huán)境中的濕氣，鈦或鉻容易氧化而形成金屬氧化物，導(dǎo)致黏著層的劣化，使第一層與第二層之間容易剝離。
[0004]上述的發(fā)光二極管還可進(jìn)一步地與次載體(sub-mount)組合連接以形成發(fā)光裝置(lighting device)。發(fā)光裝置包含具有電路的次載體；焊料(solder)位于上述次載體上，通過此焊料將上述發(fā)光二極管黏結(jié)固定于次載體上并使二極管的基板與次載體上的電路形成電連接；以及，一電連接結(jié)構(gòu)，以電連接二極管的電極與次載體上的電路；其中，上述的次載體可以是導(dǎo)線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)，以方便發(fā)光裝置的電路規(guī)劃并提高其散熱效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種發(fā)光元件，其包含:一發(fā)光疊層；以及一位于發(fā)光疊層上的電極，電極包含一主要材料以及一不同于主要材料的接觸材料，接觸材料能夠與半導(dǎo)體材料形成歐姆接觸；其中接觸材料分布于發(fā)光元件的一部分且在電極處具有一最大濃度。
[0006]本發(fā)明提供一種制造發(fā)光元件的方法，其包括步驟:提供一發(fā)光疊層；在發(fā)光疊層之上形成一第一層，其中第一層包含一第一合金子層；以及于第一層上形成一第二層，其中第二層包含一第二合金子層；其中第一合金子層以及第二合金子層都包含一能夠與半導(dǎo)體材料形成歐姆接觸的接觸材料，且第二層的厚度大于第一層的厚度。
[0007]底下通過具體實(shí)施例配合所附的附圖詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的其中一實(shí)施例的發(fā)光元件的俯視圖；
[0009]圖2為圖1的發(fā)光元件沿著A-A’線的剖視圖；
[0010]圖3至圖8為本發(fā)明的其中一實(shí)施例的制造流程結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0011]圖9為圖8中區(qū)域I以掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)放大的影像圖；
[0012]圖10為本發(fā)明的其中一實(shí)施例的發(fā)光元件的第一金屬子層、第二金屬子層以及第一層的第一合金子層的穿透式電子顯微鏡(transmiss1n electron microscopy, TEM)影像圖；
[0013]圖11為本發(fā)明的其中一實(shí)施例的發(fā)光元件的第一層的穿透式電子顯微鏡影像圖；
[0014]圖12為本發(fā)明的其中一實(shí)施例的發(fā)光元件的第一層的穿透式電子顯微鏡影像圖；
[0015]圖13為元素的強(qiáng)度與電極以及部分窗戶層的深度的關(guān)系圖；以及
[0016]圖14為圖13中1000納米至6000納米之間的區(qū)域放大圖。
[0017]符號(hào)說明
[0018]I發(fā)光元件 10發(fā)光疊層
[0019]20窗戶層 30電極
[0020]31表面34接觸層
[0021]35阻障層 36電流注入結(jié)構(gòu)
[0022]32電極墊 33延伸部
[0023]341第一層3411第一金屬子層
[0024]3412第二金屬子層 3413第一合金子層
[0025]342第二層3421第三金屬子層
[0026]3422第四金屬子層 3423第二合金子層
[0027]11第一型半導(dǎo)體層 12第二型半導(dǎo)體層
[0028]13發(fā)光層40歐姆接觸層
[0029]50反射層60透明導(dǎo)電層
[0030]90載板70金屬子層
[0031]80障礙層100背電極
【具體實(shí)施方式】
[0032]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附的附圖作詳細(xì)說明如下。在附圖或說明中，相似或相同的部分使用相同的標(biāo)號(hào)，并且在附圖中，元件的形狀或厚度可擴(kuò)大或縮小。需特別注意的是，圖中未繪示或描述的元件，可以是熟習(xí)此技藝的人士所知的形式。
[0033]以上各附圖與說明雖僅分別對(duì)應(yīng)特定實(shí)施例，然而，各個(gè)實(shí)施例中所說明或揭露的元件、實(shí)施方式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、及技術(shù)原理除在彼此顯相沖突、矛盾、或難以共同實(shí)施之外，吾人當(dāng)可依其所需任意參照、交換、搭配、協(xié)調(diào)、或合并。
[0034]雖然本發(fā)明已說明如上，然而其并非用以限制本發(fā)明的范圍、實(shí)施順序、或使用的材料與制作工藝方法。對(duì)于本發(fā)明所作的各種修飾與變更，都不脫本發(fā)明的精神與范圍。
[0035]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光元件的俯視圖。圖2為圖1的發(fā)光元件沿著A-A’線的剖視圖。如圖2所示，發(fā)光元件I包含一發(fā)光疊層10、一位于發(fā)光疊層10上的窗戶層20以及一位于窗戶層20上的電極30，其中電極30包含一接近發(fā)光疊層10的表面31。電極30包含一位于窗戶層20上的接觸層34，一位于接觸層34上的阻障層35以及一位于阻障層35上的電流注入結(jié)構(gòu)36。具體而言，表面31是窗戶層20以及接觸層34之間的界面。如圖1以及圖2所示，電流注入結(jié)構(gòu)36包含一電極墊32以及多個(gè)延伸部33，其中各延伸部33自電極墊32朝外延伸。接觸層34位于電極墊32以及多個(gè)延伸部33的正下方。阻障層35置于電極墊32與接觸層34之間以及多個(gè)延伸部33與接觸層34之間。接觸層34使窗戶層20以及電流注入結(jié)構(gòu)36之間形成歐姆接觸以達(dá)成所需要的電性。
[0036]請(qǐng)參閱圖3至圖8，制造發(fā)光元件的方法包含下述步驟:提供一發(fā)光疊層10 ;形成一窗戶層20于發(fā)光疊層10之上；形成一第一層341于窗戶層20之上，其中第一層341包含一第一金屬子層3411、一第二金屬子層3412以及一位于第一金屬子層3411以及第二金屬子層3412之間的第一合金子層3413 ;退火處理第一層341 ;在第一層341之上形成一第二層342，其中第二層342包含一第三金屬子層3421、一第四金屬子層3422以及一位于第三金屬子層3421以及第四金屬子層3422之間的第二合金子層3423 ;在第二層342上形成一阻障層35 ;在阻障層35上形成一電流注入結(jié)構(gòu)36 ;退火處理上述結(jié)構(gòu)藉以將第一層341以及第二層342形成接觸層34。
[0037]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，發(fā)光疊層10包含一第一型半導(dǎo)體層11、一第二型半導(dǎo)體層12以及一位于第一型半導(dǎo)體層11以及一第二型半導(dǎo)體層12之間的發(fā)光層13。在本實(shí)施例中，第一型半導(dǎo)體層11為提供電子的η型半導(dǎo)體，第二型半導(dǎo)體層12為提供電洞的P型半導(dǎo)體，其中第一型半導(dǎo)體層11的導(dǎo)電性、電性、極性和/或摻雜物不同于第二型半導(dǎo)體層12。第一型半導(dǎo)體層11和第二型半導(dǎo)體層12包含三五族半導(dǎo)體材料。發(fā)光層13可以為本質(zhì)、η型或P型半導(dǎo)體。發(fā)光層13的結(jié)構(gòu)如:單異質(zhì)結(jié)構(gòu)(single heterostructure ；SH)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(double heterostructure ;DH)、雙側(cè)雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(double-side doubleheterostructure ;DDH)、或多層量子講(mult1-quantum well ;MQW)。再者，調(diào)整量子講的對(duì)數(shù)可改變發(fā)光層13的發(fā)光波長(zhǎng)。發(fā)光層13的材料包含磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)系列等III族氮化物、氧化鋅(ZnO)系列等。
[0038]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，窗戶層20位于第二型半導(dǎo)體層12之上且包含一選自于由鋁、鎵、銦、砷、磷以及氮所構(gòu)成的群組，例如氮化鎵、磷化鋁鎵銦或是其他合適的材料。優(yōu)選的，窗戶層20的導(dǎo)電性與第二型半導(dǎo)體層12的導(dǎo)電性相同，例如為P型磷化鎵層。窗戶層20的上側(cè)未被電極30覆蓋的部分區(qū)域經(jīng)過粗化。此外，窗戶層20的上側(cè)在位于電極30下方包含一平臺(tái)(mesa)結(jié)構(gòu)。窗戶層20對(duì)發(fā)光層13發(fā)出的光大致上是透明的。
[0039]請(qǐng)參閱圖3，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一層341中的第一金屬子層3411、第二金屬子層3412以及第一合金子層3413包含一用于輔助電流注入的主要材料，且主要材料包含金屬。優(yōu)選的，主要材料包含金。進(jìn)一步而言，第一合金子層3413包含一不同于主要材料的接觸材料，接觸材料能夠與半導(dǎo)體材料形成歐姆接觸且能夠與主要材料形成合金。優(yōu)選的，接觸材料能夠與三五族半導(dǎo)體材料形成歐姆接觸。請(qǐng)參閱圖10，圖10為發(fā)光元件I的第一層341的第一金屬子層3411、第二金屬子層3412以及第一合金子層3413的穿透式電子顯微鏡(transmiss1n electron microscopy, TEM)影像圖。如圖10所示，一位于第一金屬子層3411以及第一合金子層3413之間的界面Il是可見的，且另一位于第一合金子層3413以及第二金屬子層3412之間的界面12也是可見的。具體而言，表面31是窗戶層20以及接觸層34之間的界面。優(yōu)選的，接觸材料的活性(reactivity)高于鉬(Pt)的活性。又更佳的，接觸材料包含鈹、砸、錫、鋅或其等的組合。在本實(shí)施例中，第一合金子層3413包含鈹，以用于與窗戶層20形成歐姆接觸的。具體的，第一合金子層3413包含鈹金合金，其中金的含量例如，但不限于，以質(zhì)量計(jì)為98%。鈹?shù)暮坷纾幌抻?，以質(zhì)量計(jì)為2%。第一層341的厚度不超過300納米，優(yōu)選的，是介于100至300納米之間。第一合金子層3413的厚度介于50至100納米之間。具體而言，第二金屬子層3412的厚度系大于第一合金子層3413的厚度。
[0040]請(qǐng)參閱圖4、圖11以及圖12，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，退火處理第一層341的步驟操作于大于450°C的溫度之下。如圖11以及圖12所示，在退火處理第一層341的步驟之后，如圖10所示的位于第一金屬子層3411以及第一合金子層3413之間的界面Il (并未顯不于圖11以及圖12)以及如圖10所不的位于第一合金子層3413以及第二金屬子層3412之間的界面12(并未顯示于圖11以及圖12)與退火處理前相比明顯地較不易辨識(shí)。因此，第一層341于退火處理后大致上為一單層。進(jìn)一步而言，在退火步驟中，第一合金子層3413的接觸材料擴(kuò)散進(jìn)入第一金屬子層3411、第二金屬子層3412以及窗戶層20，因此于退火步驟之后，接觸材料分布于第一層341以及