TW201415659A - 具良好電性接觸反射鏡的發光二極體 - Google Patents

Abstract

本發明為一種具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，應用於一發光二極體，該發光二極體包含依序堆疊的一N型電極、一N型半導體層、一發光層與一P型半導體層、一反射鏡、一緩衝層、一結合層、一永久基板與一P型電極，其中該P型半導體層與該反射鏡之間設置一本質半導體層，且該本質半導體層擴散有該P型半導體層的摻雜元素與該反射鏡的材料元素，據此本發明藉由擴散有該P型半導體層的摻雜元素與該反射鏡的材料元素的該本質半導體層可以形成歐姆接觸，讓該反射鏡與該P型半導體層之間具良好電性接觸，以提升發光效率而滿足使用上的需求。

Description

具良好電性接觸反射鏡的發光二極體

本發明係有關發光二極體，特別是指具良好電性接觸反射鏡的發光二極體。

發光二極體(Light Emitting Diode；LED)，具有輕薄短小、省電等特性，已廣泛的應用於照明、交通號誌、廣告招牌等等，其主要由半導體材料多重磊晶堆疊而成，以藍光發光二極體為例，其主要是氮化鎵基(GaN-based)磊晶薄膜組成。

請參閱「圖1」所示，為一種習知垂直式發光二極體，其包含組成三明治結構的一N型半導體層1、一發光層2與一P型半導體層3，該P型半導體層3之下依序設置一反射鏡4(Mirror layer)、一緩衝層5(buffer layer )、一結合層6、一矽基板7與一P型電極8，而該N型半導體層1的表面可以粗化處理以增加光出射率，並供設置一N型電極9，據此於該N型電極9與該P型電極8施予電壓後，該N型半導體層1提供電子，而該P型半導體層3提供電洞，該電子與該電洞於該發光層2結合後即可產生光。

且為了增加光取出率，可以讓該N型半導體層1的表面粗化處理而形成一不規則表面1A，而該N型電極9為直接形成於該不規則表面1A上，據此即可避免全反射的產生。

又習知發光層2所產生的激發光，是沒有方向性的，因此為了增加亮度，需導引激發光朝同一方向射出，習知反射鏡4的設置即可達成此一目標，然而習知藉由設置反射鏡4的雖可達到導引激發光的目標，然而習知反射鏡4的材質為銀所製成，銀與該P型半導體層3的電性接觸不佳，會導致接觸阻抗升高，而降低發光效率，且習之技術於製作反射鏡層時使用濺鍍的方式，而濺鍍使用高能電漿的方式將預鍍金屬游離並沾附到目標物上，此時使用的高能電漿會破壞氮化鎵與鎂的鍵結因而導致接觸阻抗升高，而降低發光效率。

請再一併參閱「圖2」所示，習知為了解決此一問題，會於該反射鏡4與該P型半導體層3之間設置一層薄薄的鎳層3A，其可以形成歐姆接觸，而解決接觸阻抗升高的問題，然而鎳層3A具有吸光的特性，其會直接吸收激發光，而導致亮度降低，同樣會導致降低發光效率。

本發明之主要目的在於揭露一種具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，以降低接觸抵抗，提高發光效率。

本發明為一種具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，應用於一發光二極體，該發光二極體含依序堆疊的一N型電極、一N型半導體層、一發光層、一P型半導體層、一反射鏡、一緩衝層、一結合層、一永久基板與一P型電極，且該P型半導體層與該反射鏡之間設置一本質半導體層，且該本質半導體層擴散有該P型半導體層的摻雜元素與該反射鏡的材料元素。

據此，藉由擴散有該P型半導體層的摻雜元素與該反射鏡的材料元素的該本質半導體層可以於該P型半導體層與該反射鏡之間形成歐姆接觸，亦即可以讓該反射鏡與該P型半導體層之間具良好電性接觸，其可以提升發光效率，而滿足使用上的需求。

茲有關本發明的詳細內容及技術說明，現以實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

請參閱「圖3」所示，為本發明的實施例，本發明為一種具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，應用於一發光二極體100，該發光二極體100包含依序堆疊的一N型電極10、一N型半導體層20、一發光層30、一P型半導體層40、一反射鏡50、一緩衝層60、一結合層70、一永久基板80與一P型電極90。

請再一併參閱「圖4A」與「圖4B」所示，其中該P型半導體層40與該反射鏡50之間設置一本質半導體層45，且該本質半導體層45擴散有該P型半導體層40的摻雜元素41與該反射鏡50的材料元素51，其中該本質半導體層45可以選用氮化銦鎵(InGaN)，而該P型半導體層40的摻雜元素41可以選用鎂(Mg)，該反射鏡50的材料元素51則可以選用銀(Ag)。

且該P型半導體層40可以為氮化鎵(GaN)摻雜鎂(Mg)，且包含一第一P型半導體層401與一第二P型半導體層402，並該第一P型半導體層401摻雜鎂元素的原子數目為1E18；而該第二P型半導體層402摻雜鎂元素的原子數目為1E20。

又要讓該P型半導體層40的摻雜元素41與該反射鏡50的材料元素51擴散至該本質半導體層45的技術手段，其中之一可以選用高溫回火的方式，其讓該本質半導體層45與該反射鏡50依序堆疊至該P型半導體層40後，藉由加熱升溫至500℃~800℃，並持續60分鐘(min)，如此，該P型半導體層40的摻雜元素41與該反射鏡50的材料元素51即會慢慢擴散至該本質半導體層45，而讓該本質半導體層45擴散有該P型半導體層40的摻雜元素41與該反射鏡50的材料元素51(如「圖4B」所示)。

又該N型半導體層20可以包含一第一N型半導體層21與一第二N型半導體層22，該第一N型半導體層21與該第二N型半導體層22具不同的摻雜濃度，以減少長晶過程中所產生的缺陷。且其中該緩衝層60可以為選自鈦、鎢、鉑、鎳、鋁與鉻所組成的群組製成，而具相當的緻密性，可用於高溫製程時，阻擋離子擴散而可避免離子擴散破壞其他薄膜結構，同時可做為應力緩衝而釋放應力。

該結合層70可以為選自金錫合金、金銦合金與金鉛合金的任一種製成，用於黏結該緩衝層60與該永久基板80。該永久基板80可以為選自矽基板、銅基板、銅鎢基板、氮化鋁基板與氮化鈦基板的任一種製成，其選擇散熱良好且不吸光的材質，而可降低發光時的溫度，並提供光取出效率。

如上所述，本發明透過讓該本質半導體層45擴散有該P型半導體層40的摻雜元素41與該反射鏡50的材料元素51之技術手段，可讓該本質半導體層45於該P型半導體層40與該反射鏡50之間形成歐姆接觸，因而可大幅降低其接觸阻抗，亦即可以讓該反射鏡50與該P型半導體層40之間具良好電性接觸，其可以提升發光效率而滿足使用上的需求。

惟上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

習知

1．．．N型半導體層

1A．．．不規則表面

2．．．發光層

3．．．P型半導體層

3A．．．鎳層

4．．．反射鏡

5．．．緩衝層

6．．．結合層

7．．．矽基板

8．．．P型電極

9．．．N型電極

本發明

100．．．發光二極體

10．．．N型電極

20．．．N型半導體層

21．．．第一N型半導體層

22．．．第二N型半導體層

30．．．發光層

40．．．P型半導體層

401．．．第一P型半導體層

402．．．第二P型半導體層

41．．．摻雜元素

45．．．本質半導體層

50．．．反射鏡

51．．．材料元素

60．．．緩衝層

70．．．結合層

80．．．永久基板

90．．．P型電極

圖1，為習知發光二極體結構圖。
圖2，為習知另一發光二極體結構圖。
圖3，為本發明二極體結構圖。
圖4A，為本發明本質半導體層擴散前示意圖。
圖4B，為本發明本質半導體層擴散後示意圖。

100．．．發光二極體

10．．．N型電極

20．．．N型半導體層

21．．．第一N型半導體層

22．．．第二N型半導體層

30．．．發光層

40．．．P型半導體層

401．．．第一P型半導體層

402．．．第二P型半導體層

45．．．本質半導體層

50．．．反射鏡

60．．．緩衝層

70．．．結合層

80．．．永久基板

90．．．P型電極

Claims (9)

1.  一種具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，應用於一發光二極體，該發光二極體包含依序堆疊的一N型電極、一N型半導體層、一發光層、一P型半導體層、一反射鏡、一緩衝層、一結合層、一永久基板與一P型電極，其特徵在於：
   該P型半導體層與該反射鏡之間設置一本質半導體層，且該本質半導體層擴散有該P型半導體層的摻雜元素與該反射鏡的材料元素。
2. 如申請專利範圍第1項之具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，其中該P型半導體層為氮化鎵摻雜鎂，且該P型半導體層包含一第一P型半導體層與一第二P型半導體層。
3. 如申請專利範圍第2項之具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，其中該第一P型半導體層摻雜鎂元素的原子數目為1E18，而該第二P型半導體層摻雜鎂元素的原子數目為1E20。
4. 如申請專利範圍第1項之具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，其中該反射鏡使用銀。
5. 如申請專利範圍第1項之具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，其中該N型半導體層包含一第一N型半導體層與一第二N型半導體層。
6. 如申請專利範圍第1項之具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，其中該緩衝層為選自鈦、鎢、鉑、鎳、鋁與鉻所組成的群組製成。
7. 如申請專利範圍第1項之具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，其中該結合層為選自金錫合金、金銦合金與金鉛合金的任一種製成。
8. 如申請專利範圍第1項之具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，其中該永久基板為選自矽基板、銅基板、銅鎢基板、氮化鋁基板與氮化鈦基板的任一種製成。
9. 如申請專利範圍第1項之具良好電性接觸反射鏡的發光二極體，其中該本質半導體層為氮化銦鎵，該P型半導體層的摻雜元素為鎂，而該反射鏡的材料元素為銀。