專利名稱：導(dǎo)光型發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管領(lǐng)域，特別是涉及一種導(dǎo)光型發(fā)光二極管；本發(fā)明還涉及 所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED Light Emitting Diode)是由半導(dǎo)體材料所制成的發(fā)光組件。該 組件具有兩個(gè)電極端子，在兩個(gè)電極端子間施加電壓，通入極小的電流，經(jīng)由電子電洞的結(jié) 合可將剩余能量以光的形式激發(fā)釋出，此即發(fā)光二極管的基本發(fā)光原理。發(fā)光二極管不同 于一般的白熾燈泡，發(fā)光二極管系屬冷發(fā)光，具有耗電量低、組件壽命長(zhǎng)、無(wú)須暖燈時(shí)間及 反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，再加上其體積小、耐震動(dòng)、適合量產(chǎn)，容易配合應(yīng)用上的需求制成極小 或陣列式的組件。目前發(fā)光二極管已普遍使用于信息、通訊及消費(fèi)性電子產(chǎn)品的指示器與 顯示裝置上，成為日常生活中不可或缺的重要組件。發(fā)光二極管依發(fā)光波長(zhǎng)分為可見(jiàn)光發(fā)光二極管(波長(zhǎng)450 680nm)與不可見(jiàn)光 發(fā)光二極管(波長(zhǎng)850 1550nm)兩大類。若以其使用的磊晶層材料可進(jìn)一步分為二元化 合物(如 GaAs、GaSb、GaN 等)、三元化合物(如 AlxGal-xAs、AlxGal-xP、Inl-xGaxAs 等)、 四元化合物(如AlInGaP、InAlGaAs、AlxGal-xAsyPl-y等)及GaN系化合物四大類。以亮 度區(qū)分，發(fā)光二極管可分為高亮度發(fā)光二極管及一般亮度發(fā)光二極管兩大類。不過(guò)由于發(fā) 光二極管具有指向性，各廠商衡量標(biāo)準(zhǔn)也不一致，直接衡量發(fā)光二極管光度并無(wú)法正確區(qū) 分出高亮度發(fā)光二極管及一般亮度發(fā)光二極管。再加上發(fā)光二極管發(fā)光亮度、發(fā)光效率與 磊晶層材料直接相關(guān)，因此以使用磊晶層材料種類作為區(qū)分高亮度發(fā)光二極管的標(biāo)準(zhǔn)，所 述高亮度發(fā)光二極管是指以四元化合物及GaN系化合物所制成的發(fā)光二極管，一般亮度發(fā) 光二極管是指以GaN系以外二元化合物及三元化合物所制成的發(fā)光二極管。參見(jiàn)圖1所示，現(xiàn)有的發(fā)光二極管1’包含一基板10’、一 N型半導(dǎo)體層11’、一發(fā) 光層12’、一 P型半導(dǎo)體層14’、一透明導(dǎo)電層15’、一 N型電極16’及一 P型電極17’。所 述N型半導(dǎo)體層11’設(shè)置于所述基板10’，所述發(fā)光層12’設(shè)置于所述N型半導(dǎo)體層11’， 所述P型半導(dǎo)體層14’設(shè)置于部分的發(fā)光層12’，所述透明導(dǎo)電層15’設(shè)置于所述P型半 導(dǎo)體層14’，所述N型電極16’設(shè)置于所述發(fā)光層12’，所述P型電極17’設(shè)置于所述透明 導(dǎo)電層15’。從圖1可知，所述P型半導(dǎo)體層17’未完全覆蓋所述發(fā)光層，因此發(fā)光二極管 1’的發(fā)光區(qū)域只限于被P型半導(dǎo)體層17’覆蓋的區(qū)域，所以發(fā)光二極管1’的發(fā)光面積小， 其操作時(shí)的電壓偏高。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種增加發(fā)光面積的發(fā)光二極管，有效提升所述 發(fā)光二極管的發(fā)光效率，以符合未來(lái)市場(chǎng)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種導(dǎo)光型發(fā)光二極管，能夠有效增加發(fā)光面 積，提升發(fā)光效率，降低操作時(shí)的電壓；為此，本發(fā)明還要提供一種所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管采用的技術(shù)方案之一為，所述 導(dǎo)光型發(fā)光二極管包括一基板；一第一半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述基板上；一外延出光層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層上，并包含一孔洞，所述孔洞的側(cè)壁的截 面為一斜面；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于所述外延出光層上；一第一電極，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層上，且位于所述孔洞中；以及一第二電極，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層上。本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管采用的技術(shù)方案之二為，所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管包 括一基板；一第一光子晶體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述基板上；一第一半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述光子晶體結(jié)構(gòu)之上；一外延出光層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層上并包含一孔洞；以及一透明導(dǎo)電層，設(shè) 置于所述外延出光層上；一第一電極，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層且位于所述孔洞中；以及一第二電極，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層上。 本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管制造方法采用的技術(shù)方案之一為，取一基板；形成一第一半導(dǎo)體層于所述基板上；形成一外延出光層于所述第一半導(dǎo)體層上，并蝕刻所述外延出光層形成一孔洞， 所述孔洞的側(cè)壁的截面為一斜面；形成一透明導(dǎo)電層于所述外延出光層上；形成一第一電極于所述孔洞內(nèi)，并位于所述第一半導(dǎo)體層上；以及形成一第二電極，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層上。本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管制造方法采用的技術(shù)方案之二為，取一基板；形成一第一光子晶體結(jié)構(gòu)于所述基板上；形成一第一半導(dǎo)體層于所述光子晶體結(jié)構(gòu)上；形成一外延出光層于所述第一半導(dǎo)體層上，并蝕刻所述外延出光層形成一孔洞；形成一透明導(dǎo)電層于所述外延出光層上；形成一第一電極于所述孔洞內(nèi)，并位于所述第一半導(dǎo)體層上；以及形成一第二電極于所述透明導(dǎo)電層上。采用本發(fā)明提供的導(dǎo)光型發(fā)光二極管及其制造方法后，所述外延出光層設(shè)有孔 洞，能夠暴露部分第一半導(dǎo)體層(相當(dāng)于現(xiàn)有的N型半導(dǎo)體層)，所述孔洞中設(shè)置第一電極，使第一電極被外延出光層包覆，可有效增加所述導(dǎo)光 型發(fā)光二極管的發(fā)光面積，降低所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管操作時(shí)的電壓，有效提升所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管的發(fā)光效率。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1是現(xiàn)有的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B是圖2A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖3是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5B是圖5A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖6A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6B是圖6A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖7A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例六的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7B是圖7A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖8A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例七的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8B是圖8A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖9A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例八的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9B是圖9A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖10A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例九的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10B是圖10A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖11A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例十的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11B是圖11A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖12A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例十一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12B是圖12A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖13是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例十二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例十三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例十四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15B是圖15A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖15C是圖15A中第一光子晶體結(jié)構(gòu)示意圖；圖15D是圖15A中另一第一光子晶體結(jié)構(gòu)示意圖；圖16A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例十五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16B是圖16A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖17A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例十六的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17B是圖17A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖18A是本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管實(shí)施例十七的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18B圖18A所示的導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造流程示意圖；圖19是本發(fā)明中微結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一剖面示意圖；圖20是本發(fā)明中微結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二剖面示意圖。


圖中符號(hào)說(shuō)明 1’為發(fā)光二極管； 12’為發(fā)光層； 16，為N型電極； 10為基板； 120為孔洞； 122為第一織狀結(jié)構(gòu) 125為凹槽； 15為透明導(dǎo)電層；16為第 19為第二電流阻斷層； 20為第二光子晶體結(jié)構(gòu)；
10，為基板；
14’為P型半導(dǎo)體層； 17，為P型電極； 11為第一半導(dǎo)體層； 1201為斜面； 123為第二半導(dǎo)體層
11’為N型半導(dǎo)體層； 15’為透明導(dǎo)電層； 1為導(dǎo)光型發(fā)光二極管 12為外延出光層； 121為發(fā)光層； 124為第二織狀結(jié)構(gòu)；
13為第一光子晶體結(jié)構(gòu)；14為光子晶體結(jié)構(gòu)； 電極；17為第二電極；18為第一電流阻斷層 201為微結(jié)構(gòu)； 2011為第一水平線；
2013為第二水平線；2015為直線；2017為弧線 22為保護(hù)層； 2為水平面；3為夾角。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一。參見(jiàn)圖2A，本發(fā)明的導(dǎo)光型發(fā)光二極管1包含一基板10、一第一半導(dǎo)體 層11、一外延出光層12、一透明導(dǎo)電層15、一第一電極16及一第二電極17。所述第一半導(dǎo) 體層11設(shè)置于基板10上，所述外延出光層12設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層11上，所述外延出 光層12包含一孔洞120，所述孔洞120的直徑大于第一電極16的直徑。所述第一電極16 設(shè)置于第一半導(dǎo)層11上，并位于所述孔洞120內(nèi)。所述透明導(dǎo)電層15設(shè)置于所述外延出 光層12，所述第二電極17設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層15上，所述外延出光層12包含一發(fā)光層 121及一第二半導(dǎo)體層123。所述發(fā)光層121設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層11上，所述第二半 導(dǎo)體123設(shè)置于所述發(fā)光層121上。由圖2A與圖1比較可知，本發(fā)明中所述第二半導(dǎo)體層 123相當(dāng)于現(xiàn)有的P型半導(dǎo)體層15’，其面積較P型半導(dǎo)體層15’的面積大，因此增加了所 述導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的發(fā)光面積，降低了操作時(shí)的電壓，能有效提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管1 的發(fā)光效率。參見(jiàn)圖2B，實(shí)施例一的導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的制造方法是先執(zhí)行步驟S10，取所述基板10 ；接著執(zhí)行步驟S11，形成第一半導(dǎo)體層11于所述 基板10上；再執(zhí)行步驟S12，形成所述外延出光層12于第一半導(dǎo)體層11上；接著執(zhí)行步驟 S14，蝕刻所述外延出光層12，于所述外延出光層12形成孔洞120，使所述第一半導(dǎo)體層11 部分暴露，而所述孔洞120的直徑大于第一電極16的直徑；執(zhí)行步驟S16，形成第一電極16 于所述外延出光層12的孔洞120內(nèi)；再執(zhí)行步驟S17，形成透明導(dǎo)電層15于經(jīng)蝕刻的所述 外延出光層12上；最后執(zhí)行步驟S18，形成第二電極17于所述透明導(dǎo)電層15上。其中，執(zhí) 行步驟S12時(shí)，先執(zhí)行步驟S121，形成發(fā)光層121于所述第一半導(dǎo)體層11上，再執(zhí)行步驟 S123，形成第二半導(dǎo)體層123于所述發(fā)光層121上。實(shí)施例二。如圖3所示，本實(shí)施例與圖2A的實(shí)施例不同之處在于，所述孔洞120的 側(cè)壁的截面為一斜面1201，所述斜面1201與一水平面2的夾角3介于35度與160度之間， 這樣可使導(dǎo)光型發(fā)光二極管1所發(fā)出的光線易于傳導(dǎo)至外部，有效提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管 1的光取出效率。
9
實(shí)施例三。如圖4所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述孔洞120的 側(cè)壁上設(shè)置一保護(hù)層22，以防止所述第一電極16與外延出光層12接觸，發(fā)生短路現(xiàn)象。實(shí)施例四。如圖5A所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述第一半導(dǎo) 體層11的周圍設(shè)置一第一織狀結(jié)構(gòu)122，這樣可控制導(dǎo)光型發(fā)光二極管1所發(fā)出的光線的 方向。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖5B)與圖2B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處 在于，當(dāng)執(zhí)行步驟S14后，執(zhí)行步驟S151，形成第一織狀結(jié)構(gòu)122于第一半導(dǎo)體層11的周 圍。實(shí)施例五。如圖6A所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述外延出光 層12的周圍設(shè)置一第一織狀結(jié)構(gòu)122，這樣可控制所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管1所發(fā)出的光線 的方向。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖6B)與圖2B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之 處在于，當(dāng)執(zhí)行步驟S14后，執(zhí)行步驟S152，形成第一織狀結(jié)構(gòu)122于外延出光層12的周圍。實(shí)施例六。如圖7A所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述外延出光 層12表面設(shè)置一第二織狀結(jié)構(gòu)124，這樣可控制所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管1所發(fā)出的光線的 方向。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖7B)與圖2B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處 在于，當(dāng)執(zhí)行步驟S14后，執(zhí)行步驟S153，于外延出光層12的表面形成第二織狀結(jié)構(gòu)124。實(shí)施例七。如圖8A所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述第一半導(dǎo) 體層11及所述外延出光層12的周圍設(shè)有一第一電流阻斷層18，所述第一電流阻斷層18位 于所述基板上，這樣能防止導(dǎo)光型發(fā)光二極管1漏電。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖8B) 與圖2B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處在于，執(zhí)行步驟S18后，執(zhí)行步驟S19，形成所 述第一電流阻斷層18于第一半導(dǎo)體層11及外延出光層12的周圍。實(shí)施例八。如圖9A所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述外延出光 層12設(shè)有一凹槽125，并于所述凹槽125內(nèi)設(shè)有一第二電流阻斷層19，這樣能防止導(dǎo)光型 發(fā)光二極管1漏電。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖9B)與圖2B的實(shí)施例所提供的制造 方法不同之處在于，執(zhí)行步驟S141，蝕刻所述外延出光層12，除了于所述外延出光層12形 成孔洞120外，還形成凹槽125于所述外延出光層12上，并形成所述第二電流阻斷層19于 所述凹槽125中。實(shí)施例九。如圖10A所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述第一半導(dǎo) 體層11與外延出光層12的周圍設(shè)有一光子晶體結(jié)構(gòu)14，所述光子晶體結(jié)構(gòu)14位于所述 基板10上，能夠提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的光取出效率。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖 10B)與圖2B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處在于，執(zhí)行步驟S18后，執(zhí)行步驟S20，形 成所述光子晶體結(jié)構(gòu)14于第一半導(dǎo)體層11及外延出光層12的周圍，并位于所述基板10 上。實(shí)施例十。如圖11A所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述外延出光 層12的周圍設(shè)有一光子晶體結(jié)構(gòu)14，所述光子晶體結(jié)構(gòu)14位于所述第一半導(dǎo)體層11上， 能夠提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的光取出效率。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖11B)與圖 2B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處在于，執(zhí)行步驟S18后，執(zhí)行步驟S21，形成所述光 子晶體結(jié)構(gòu)14于所述外延出光層12的周圍，并位于所述第一半導(dǎo)體層11上。實(shí)施例十一。如圖12A所示，本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例不同之處在于，所述第一半導(dǎo)體層11的周圍設(shè)有一光子晶體結(jié)構(gòu)14，所述光子晶體結(jié)構(gòu)14位于所述基板10上，能夠 提升所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的光取出效率。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖12B)與圖2B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之 處在于，執(zhí)行步驟S18后，執(zhí)行步驟S22，形成所述光子晶體結(jié)構(gòu)14于所述第一半導(dǎo)體層11 的周圍，并位于所述基板10上。實(shí)施例十二。如圖13所示，本實(shí)施例將圖8A所示的第一電流阻斷層18及圖7A 所示的第二織狀結(jié)構(gòu)124結(jié)合在一起。所述外延出光層12的表面設(shè)置第二織狀結(jié)構(gòu)124， 并于所述外延出光層12及第一半導(dǎo)體層11的周圍設(shè)置第一電流阻斷層18。實(shí)施例十三。如圖14所示，本實(shí)施例將圖8A所示的第一電流阻斷層18、圖7A所示 的第二織狀結(jié)構(gòu)124及圖3所示的孔洞120的側(cè)壁的截面(為斜面1201)結(jié)合在一起。所 述外延出光層12的表面設(shè)置第二織狀結(jié)構(gòu)124，并蝕刻外延出光層12形成孔洞120，而所 述孔洞120的側(cè)壁的截面為斜面1201。所述斜面1201與水平面2的夾角介于35度與160 度之間，且于所述外延出光層12及第一半導(dǎo)體層11的周圍設(shè)置第一電流阻斷層18。由本 實(shí)施例可知，可將圖4所示的于所述孔洞120的側(cè)壁上設(shè)置的保護(hù)層22、圖5A所示的設(shè)置 于第一半導(dǎo)體層11的周圍的第一織狀結(jié)構(gòu)122、圖6A所示的設(shè)置于外延出光層12的周圍 的第一織狀結(jié)構(gòu)122、圖7A所示的設(shè)置于外延出光層12的表面的第二織狀結(jié)構(gòu)124、圖8A 所示的第一電流阻斷層18、圖9A所示的第二電流阻斷層19或圖10A、圖11A及圖12A所示 的光子晶體結(jié)構(gòu)14應(yīng)用至圖3所示實(shí)施例的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，形成一新的導(dǎo)光型發(fā)光二 極管1，并具有良好的光取出效率的特性，上述應(yīng)用方式在此不再贅述。實(shí)施例十四。如圖15A所示，本實(shí)施例的導(dǎo)光型發(fā)光二極管1包含一基板10、一第 一光子晶體結(jié)構(gòu)13、一第一半導(dǎo)體層11、一外延出光層12、一透明導(dǎo)電層15、一第一電極16 及一第二電極17。所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)13設(shè)置于所述基板10上，所述第一半導(dǎo)體層11 設(shè)置于所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)13上，所述外延出光層12設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層11上。 所述外延出光層12包含一孔洞120，所述孔洞120的直徑大于第一電極16的直徑。所述第 一電極16設(shè)置于第一半導(dǎo)層11上，并位于所述孔洞120內(nèi)。所述透明導(dǎo)電層15設(shè)置于外 延出光層12上，所述第二電極17設(shè)置于透明導(dǎo)電層15上。所述外延出光層12包含一發(fā) 光層121及一第二半導(dǎo)體層123，所述發(fā)光層121設(shè)置于第一半導(dǎo)體層11上，所述第二半導(dǎo) 體123設(shè)置于發(fā)光層121上。所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)為柱狀。本實(shí)施例與圖2A的實(shí)施例 不同之處在于，所述基板10設(shè)有第一光子晶體結(jié)構(gòu)13，所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)13包含復(fù)數(shù) 柱狀結(jié)構(gòu)(如圖15C所示，其中斜線部分為實(shí)心部分)，或者所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)13為一 多孔結(jié)構(gòu)(如圖15D所示，其中斜線部分為實(shí)心部分)。所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)13具有一 光能隙，在所述光能隙范圍內(nèi)的光子能穿透第一光子晶體結(jié)構(gòu)13，在所述光能隙范圍外的 光子將被第一光子晶體結(jié)構(gòu)13反射傳出，以提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的光取出效率。而本 實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖15B)與圖2B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處在于，執(zhí)行 步驟S10后，執(zhí)行步驟S13，形成所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)13于所述基板10上。另外可將圖 3所述的所示孔洞120的側(cè)壁為斜面1201、圖4所示的于所述孔洞120的側(cè)壁上設(shè)置保護(hù) 層22、圖5A所示的設(shè)置于第一半導(dǎo)體層11的周圍的第一織狀結(jié)構(gòu)122、圖6A所示的設(shè)置 于外延出光層12的周圍的第一織狀結(jié)構(gòu)122、圖7A所示的設(shè)置于外延出光層12的表面的 第二織狀結(jié)構(gòu)124、圖8A所示的第一電流阻斷層18、圖9A所示的第二電流阻斷層19或圖10A、圖11A與圖12A所示的光子晶體結(jié)構(gòu)14應(yīng)用于本實(shí)施例中，形成一新的導(dǎo)光型發(fā)光二 極管1，并具有良好的光取出效率的特性，其應(yīng)用方式在此不再贅述。實(shí)施例十五。如圖16A所示，本實(shí)施例與圖15A的實(shí)施例不同之處在于，所述第一 半導(dǎo)體層11與外延出光層12的周圍設(shè)有一第二光子晶體結(jié)構(gòu)20，所述第二光子晶體結(jié)構(gòu) 20位于第一光子晶體結(jié)構(gòu)13上，能夠提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的光取出效率。而本實(shí)施 例的制造方法(參見(jiàn)圖16B)與圖15B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處在于，執(zhí)行步驟 S18后，執(zhí)行步驟S20，形成第二光子晶體結(jié)構(gòu)20于第一半導(dǎo)體層11及外延出光層12的周 圍，并位于所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)13上。實(shí)施例十六。如圖17A所示，本實(shí)施例與圖15A的實(shí)施例不同之處在于，所述外延 出光層12的周圍設(shè)有一第二光子晶體結(jié)構(gòu)20，所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)20位于第一半導(dǎo)體 層11上，能夠提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的光取出效率。而本實(shí)施例的制造方法(參見(jiàn)圖 17B)與圖15B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處在于，執(zhí)行步驟S18后，執(zhí)行步驟S21， 形成所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)20于外延出光層12的周圍，并位于所述第一半導(dǎo)體層11上。實(shí)施例十七。如圖18A所示，本實(shí)施例與圖15A的實(shí)施例不同之處在于，所述第一 半導(dǎo)體層11的周圍設(shè)有一第二光子晶體結(jié)構(gòu)20，所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)20位于第一光子 晶體結(jié)構(gòu)13上，能夠提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管1的光取出效率。而本實(shí)施例的制造方法(參 見(jiàn)圖18B)與圖15B的實(shí)施例所提供的制造方法不同之處在于，執(zhí)行步驟S18后，執(zhí)行步驟 S22，形成所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)20于第一半導(dǎo)體層11的周圍，并位于所述第一光子晶體 結(jié)構(gòu)13上。參見(jiàn)圖19，本發(fā)明的微結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的剖面示意圖。如圖所示，圖10A、圖11A及 圖12A所示的光子晶體結(jié)構(gòu)14，與圖16A、圖17A及圖18A所示的第二光子晶體結(jié)構(gòu)20分 別包含復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)201。每一微結(jié)構(gòu)201的截面包含一第一水平線2011及一第二水平線 2013。所述第一水平線2011的一端與對(duì)應(yīng)的所述第二水平線2013的一端以一直線2015 相連。所述直線2015與第二水平線2013的夾角介于35度與160度之間，這樣每一微結(jié)構(gòu) 201的截面可為矩形、梯形、倒梯形或三角形。其中，每一微結(jié)構(gòu)201的截面可為矩形。所述 微結(jié)構(gòu)201為一柱狀結(jié)構(gòu)，而所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)20亦與所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)13相 同，所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)20包含復(fù)數(shù)柱狀結(jié)構(gòu)。再參見(jiàn)圖20，本發(fā)明的微結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的剖面示意圖。如圖所示，圖10A、圖11A 及圖12A所示的光子晶體結(jié)構(gòu)14，與圖16A、圖17A及圖18A所示的第二光子晶體結(jié)構(gòu)20 分別包含復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)201。每一微結(jié)構(gòu)201的截面包含一第一水平線2011及一第二水平線 2013。所述第一水平線2011的一端與對(duì)應(yīng)的所述第二水平線2013的一端以一弧線2017 相連。所述弧線與所述第二水平線2013的夾角介于35度與160度之間。當(dāng)所述弧線2017 與所述第二水平線2013的夾角越小時(shí)，所述第一水平線2011的長(zhǎng)度越來(lái)越小，進(jìn)而所述微 結(jié)構(gòu)201為一半球狀(參見(jiàn)圖20E)；當(dāng)所述弧線2017與所述第二水平線2013夾角越大時(shí)， 所述第一水平線2011的長(zhǎng)度較第二水平線2013的長(zhǎng)度長(zhǎng)。通過(guò)以上所述可知，所述第二半導(dǎo)體層(相當(dāng)于現(xiàn)有的P型半導(dǎo)體層)布滿于所 述發(fā)光層上；外延出光層包含有孔洞，暴露部分的第一半導(dǎo)體層(相當(dāng)于現(xiàn)有的N型半導(dǎo)體 層)，而在所述孔洞中設(shè)置所述第一電極，使第一電極被外延出光層包覆。因第二半導(dǎo)體層 較傳統(tǒng)的P型半導(dǎo)體層的面積大，可有效增加所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管的發(fā)光面積，降低導(dǎo)光型發(fā)光二極管操作時(shí)的電壓，有效提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管的發(fā)光效率；另外設(shè)置織狀結(jié) 構(gòu)、外延出光層的孔洞的側(cè)壁的截面為斜面或設(shè)置光子晶體結(jié)構(gòu)，以增進(jìn)導(dǎo)光型發(fā)光二極 管的光取出效率；還設(shè)置第一電流阻斷層或第二電流阻斷層于所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管，以 防止漏電。 以上通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。 在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視 為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于，包括一基板；一第一半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述基板上；一外延出光層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層上，并包含一孔洞，所述孔洞的側(cè)壁的截面為一斜面；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于所述外延出光層上；一第一電極，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層上，且位于所述孔洞中；以及一第二電極，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層上。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一發(fā)光層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層；以及一第二半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述發(fā)光層。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一第一電流阻斷層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層及所述外延出光層的周圍，并位于所述 基板上。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 介于35度至160度之間。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 一電極的直徑。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 保護(hù)層。
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置一第二電流阻斷層。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 置于所述第一半導(dǎo)體層的周圍。
9.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 置于所述外延出光層的周圍。
10.如權(quán)利要求1、8或9所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一第二織狀 結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層及所述外延出光層之間。
11.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括一光子晶體結(jié)構(gòu)，設(shè) 置于所述第一半導(dǎo)體層及所述外延出光層的周圍，并位于所述基板上。
12.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一光子晶體結(jié)構(gòu)，設(shè) 置于所述第一半導(dǎo)體層的周圍，并位于所述基板上。
13.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一光子晶體結(jié)構(gòu)，設(shè) 置于所述外延出光層的周圍，并位于所述第一半導(dǎo)體層上。
14.如權(quán)利要求11、12或13所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于所述光子晶體結(jié) 構(gòu)包含復(fù)數(shù)柱狀結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求11、12或13所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于所述光子晶體結(jié) 構(gòu)上還包括復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)，每一微結(jié)構(gòu)的截面包含一第一水平線及一第二水平線，所述第一 水平線的一端與對(duì)應(yīng)的所述第二水平線的一端以一直線相連，所述直線與所述第二水平線2所述斜面與一水平面的夾角 所述孔洞的直徑大于所述第 所述孔洞的側(cè)壁還設(shè)置有一 所述外延出光層還包括一凹 還包括，一第一織狀結(jié)構(gòu)，設(shè) 還包括，一第一織狀結(jié)構(gòu)，設(shè)的夾角介于35度至160度之間。
16.如權(quán)利要求11、12或13所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于所述第二光子晶 體結(jié)構(gòu)上還包括復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)，每一微結(jié)構(gòu)的截面包含一第一水平線及一第二水平線，所述 第一水平線的一端與對(duì)應(yīng)的所述第二水平線的一端以一弧線相連，所述弧線與所述水平線 的夾角介于35度至160度之間。
17.一種導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于包括，一基板；一第一光子晶體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述基板上；一第一半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述光子晶體結(jié)構(gòu)之上；一外延出光層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層上并包含一孔洞；以及一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于 所述外延出光層上；一第一電極，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層且位于所述孔洞中；以及一第二電極，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層上。
18.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于所述外延出光層還包括一發(fā)光層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層；及一第二半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述發(fā)光層。
19.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一第一電流阻斷 層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層與所述外延出光層的周圍，并位于所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)之 上。
20.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 一斜面，所述斜面與一水平面的夾角介于35度至160度之間。
21.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 第一電極的直徑。
22.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 保護(hù)層。
23.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置一第二電流阻斷層。
24.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層的周圍。
25.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于 設(shè)置于所述外延出光層的周圍。
26.如權(quán)利要求17、24或25所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一第二織 狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層與所述外延出光層之間。
27.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)包 含復(fù)數(shù)柱狀結(jié)構(gòu)。
28.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一第二光子晶體結(jié) 構(gòu)，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層及所述外延出光層的周圍，并位于所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)上。
29.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一第二光子晶體結(jié) 構(gòu)，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層的周圍，并位于所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)上。所述孔洞的側(cè)壁的截面為 所述孔洞的直徑大于所述 所述孔洞的側(cè)壁還設(shè)有一 所述外延出光層還包括一 還包括，一第一織狀結(jié)構(gòu)， 還包括，一第一織狀結(jié)構(gòu)，
30.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于還包括，一第二光子晶體結(jié) 構(gòu)，設(shè)置于所述外延出光層的周圍，并位于所述第一半導(dǎo)體層上。
31.如權(quán)利要求28、29或30所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于所述第二光子晶 體結(jié)構(gòu)包含復(fù)數(shù)柱狀結(jié)構(gòu)。
32.如權(quán)利要求28、29或30所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于所述第二光子晶 體結(jié)構(gòu)上還包括復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)，每一微結(jié)構(gòu)的截面包含一第一水平線及一第二水平線，所述 第一水平線的一端與對(duì)應(yīng)的所述第二水平線的一端以一直線相連，所述直線與所述第二水 平線的夾角介于35度至160度之間。
33.如權(quán)利要求28、29或30所述的導(dǎo)光型發(fā)光二極管，其特征在于所述第二光子晶 體結(jié)構(gòu)上還包括復(fù)數(shù)微結(jié)構(gòu)，每一微結(jié)構(gòu)的截面包含一第一水平線及一第二水平線，所述 第一水平線的一端與對(duì)應(yīng)的所述第二水平線的一端以一弧線相連，所述弧線與所述水平線 的夾角介于35度與160度之間。
34.一種導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于包括如下步驟，取一基板；形成一第一半導(dǎo)體層于所述基板上；形成一外延出光層于所述第一半導(dǎo)體層上，并蝕刻所述外延出光層形成一孔洞，所述 孔洞的側(cè)壁的截面為一斜面；形成一透明導(dǎo)電層于所述外延出光層上；形成一第一電極于所述孔洞內(nèi)，并位于所述第一半導(dǎo)體層上；以及形成一第二電極，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層上。
35.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于形成所述外延出光層的步驟包括形成一發(fā)光層于所述第一半導(dǎo)體層上；及形成一第二半導(dǎo)體層于所述發(fā)光層上。
36.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于還包括，形成一第一電流阻斷層于所 述第一半導(dǎo)體層與所述外延出光層的周圍。
37.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于所述斜面與一水平面的夾角介于35 度與160度之間。
38.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于所述孔洞的直徑大于所述第一電極 的直徑。
39.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于蝕刻所述外延出光層的步驟還包括，形成一凹槽；及形成一第二電流阻斷層于所述凹槽內(nèi)。
40.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于形成所述第一半導(dǎo)體層的步驟后還 包括形成一第一織狀結(jié)構(gòu)于所述第一半導(dǎo)體層的周圍。
41.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于蝕刻所述外延出光層的步驟后還包 括形成一第一織狀結(jié)構(gòu)于所述外延出光層的周圍。
42.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于形成所述外延出光層的步驟后還包 括形成一第二織狀結(jié)構(gòu)于所述外延出光層。
43.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于還包括，形成一光子晶體結(jié)構(gòu)于所述第一半導(dǎo)體層及所述外延出光層的周圍，所述光子晶體結(jié)構(gòu)位于所述基板上。
44.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于還包括，形成一光子晶體結(jié)構(gòu)于所述 第一半導(dǎo)體層的周圍，所述光子晶體結(jié)構(gòu)位于所述基板上。
45.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于還包括，形成一光子晶體結(jié)構(gòu)于所述 外延出光層的周圍，所述光子晶體結(jié)構(gòu)位于所述第一半導(dǎo)體層上。
46.一種導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于包括如下步驟，取一基板；形成一第一光子晶體結(jié)構(gòu)于所述基板上；形成一第一半導(dǎo)體層于所述光子晶體結(jié)構(gòu)上；形成一外延出光層于所述第一半導(dǎo)體層上，并蝕刻所述外延出光層形成一孔洞；形成一透明導(dǎo)電層于所述外延出光層上；形成一第一電極于所述孔洞內(nèi)，并位于所述第一半導(dǎo)體層上；以及形成一第二電極于所述透明導(dǎo)電層上。
47.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于形成所述外延出光層的步驟還包括， 形成一發(fā)光層于所述第一半導(dǎo)體層上，及形成一第二半導(dǎo)體層于所述發(fā)光層上。
48.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于還包括，形成一第一電流阻斷層于所 述第一半導(dǎo)體層與所述外延出光層的周圍，所述第一電流阻斷層位于所述第一光子晶體結(jié) 構(gòu)上。
49.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于所述孔洞的側(cè)壁的截面為一斜面，所 述斜面與一水平面的夾角介于35度與160度之間。
50.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于所述孔洞的直徑大于所述第一電極的直徑。
51.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于形成所述外延出光層的步驟后還包 括，蝕刻所述外延出光層形成一凹槽；及形成一第二電流阻斷層于所述凹槽內(nèi)。
52.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于形成所述第一半導(dǎo)體層的步驟后還 包括，形成一第一織狀結(jié)構(gòu)于所述第一半導(dǎo)體層的周圍。
53.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于蝕刻所述外延出光層的步驟后還包 括形成一第一織狀結(jié)構(gòu)于所述外延出光層的周圍。
54.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于形成所述外延出光層的步驟后還包 括形成一第二織狀結(jié)構(gòu)于所述外延出光層。
55.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于還包括，形成一第二光子晶體結(jié)構(gòu)于 所述第一半導(dǎo)體層及所述外延出光層的周圍，所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)位于所述第一光子晶 體結(jié)構(gòu)上。
56.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于還包括，形成一第二光子晶體結(jié)構(gòu)于 所述第一半導(dǎo)體層的周圍，所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)位于所述第一光子晶體結(jié)構(gòu)上。
57.如權(quán)利要求46所述的制造方法，其特征在于還包括，形成一第二光子晶體結(jié)構(gòu)于 所述外延出光層的周圍，所述第二光子晶體結(jié)構(gòu)位于所述第一半導(dǎo)體層上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)光型發(fā)光二極管，包括一基板；一第一半導(dǎo)體層，設(shè)置于所述基板上；一外延出光層，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層上，并包含一孔洞，所述孔洞的側(cè)壁的截面為一斜面；一透明導(dǎo)電層，設(shè)置于所述外延出光層上；一第一電極，設(shè)置于所述第一半導(dǎo)體層上，且位于所述孔洞中；以及一第二電極，設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層上。本發(fā)明還公開(kāi)了一種所述導(dǎo)光型發(fā)光二極管的制造方法。本發(fā)明能夠有效增加導(dǎo)光型發(fā)光二極管的發(fā)光面積，提升導(dǎo)光型發(fā)光二極管的發(fā)光效率，降低導(dǎo)光型發(fā)光二極管的操作時(shí)的電壓。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101859836SQ20091013154
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者馮輝慶, 施乃元, 潘錫明, 鄭惟綱, 黃國(guó)欽, 黃政國(guó) 申請(qǐng)人:璨揚(yáng)投資有限公司