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      發(fā)光二極管元件、其制造方法及覆晶式發(fā)光二極管元件的制作方法

      文檔序號(hào):7244021閱讀:247來(lái)源:國(guó)知局
      發(fā)光二極管元件、其制造方法及覆晶式發(fā)光二極管元件的制作方法
      【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管元件、其制造方法及覆晶式發(fā)光二極管元件。所述方法包括:提供基板,基板具有相對(duì)的第一表面與第二表面。在基板的第一表面上形成未摻雜半導(dǎo)體層。在未摻雜半導(dǎo)體層上形成第一型摻雜半導(dǎo)體層。在第一型摻雜半導(dǎo)體層上形成發(fā)光層。在發(fā)光層上形成第二型摻雜半導(dǎo)體層。分別在第一型摻雜半導(dǎo)體層上及第二型摻雜半導(dǎo)體層上形成第一電極與第二電極。圖案化基板的第二表面,以形成多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu),其中這些光學(xué)微結(jié)構(gòu)間設(shè)有多個(gè)空隙。另外,一種發(fā)光二極管元件與一種覆晶式發(fā)光二極管元件亦被提出。
      【專利說(shuō)明】發(fā)光二極管元件、其制造方法及覆晶式發(fā)光二極管元件
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種光電元件及其制造方法,且特別是有關(guān)于一種發(fā)光二極管元件、其制造方法及覆晶式發(fā)光二極管元件。
      【背景技術(shù)】
      [0002]自托馬斯?愛迪生發(fā)明白熾燈(incandescent lamp)起,世界已廣泛使用電力進(jìn)行照明,迄今還發(fā)展出高亮度且耐用的照明裝置,如熒光燈(fluorescent lamp)。相較于白熾燈泡,熒光燈具有高效率與低工作溫度的優(yōu)點(diǎn)。然而,熒光燈中含有重金屬(汞),在廢棄時(shí)易對(duì)環(huán)境造成傷害。隨著照明技術(shù)的發(fā)展,一種更為節(jié)能環(huán)保的光源,即發(fā)光二極管(light emitting diode),已被開發(fā)出來(lái)。發(fā)光二極管通過(guò)在P-N接面中重組電子與空穴來(lái)發(fā)光。相較于白熾燈或突光燈,發(fā)光二極管具有低消耗功率(power consumption)及長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。此外,發(fā)光二極管不需使用汞而更為環(huán)保。
      [0003]發(fā)光二極管元件的基本結(jié)構(gòu)包含P型半導(dǎo)體外延層、N型半導(dǎo)體外延層及其間的發(fā)光層。發(fā)光二極管元件的發(fā)光效率高低是取決于發(fā)光層的量子效率以及發(fā)光二極管元件的光提取效率(light extraction efficiency)。增加量子效率的方法主要是改善發(fā)光層的外延品質(zhì)及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而增加光取出效率的關(guān)鍵則在于減少發(fā)光層所發(fā)出的光在發(fā)光二極管元件內(nèi)部反射所造成的能量損失。為了提升發(fā)光二極管元件的發(fā)光效率,曾有現(xiàn)有技術(shù)在發(fā)光二極管元件中制作光學(xué)微結(jié)構(gòu),并希望通過(guò)此光學(xué)微結(jié)構(gòu)增加發(fā)光二極管元件的光取出效率。這樣的結(jié)構(gòu)雖能增加光的擴(kuò)散效果,但其仍然不能達(dá)到良好的抗反射效果。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明提供一 種發(fā)光二極管元件,其具有高光提取效率(light extractionefficiency)。
      [0005]本發(fā)明提供一種覆晶式發(fā)光二極管元件,其亦具有高光提取效率。
      [0006]本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管元件的制造方法,其可制造出具有高光提取效率的發(fā)光二極管元件。
      [0007]本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種發(fā)光二極管元件,包括基板、未摻雜半導(dǎo)體層、第一型摻雜半導(dǎo)體層、第二型摻雜半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第一電極以及第二電極?;寰哂邢鄬?duì)的第一表面與第二表面且包括多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)。這些光學(xué)微結(jié)構(gòu)間設(shè)有多個(gè)空隙,且這些光學(xué)微結(jié)構(gòu)配置在第二表面。未摻雜半導(dǎo)體層配置在基板的第一表面上。第一型摻雜半導(dǎo)體層配置在未摻雜半導(dǎo)體層上。第二型摻雜半導(dǎo)體層配置在第一型摻雜半導(dǎo)體層上。發(fā)光層配置在第一型摻雜半導(dǎo)體層與第二型摻雜半導(dǎo)體層之間。第一電極配置在第一型摻雜半導(dǎo)體層上,且與第一型摻雜半導(dǎo)體層電性連接。第二電極配置在第二型摻雜半導(dǎo)體層上且與第二型摻雜半導(dǎo)體層電性連接。各光學(xué)微結(jié)構(gòu)的高度h滿足下式:
      【權(quán)利要求】
      1.一種發(fā)光二極管元件,其特征在于,包括: 基板,具有相對(duì)的第一表面與第二表面,且包括多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu),其中所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)間設(shè)有多個(gè)空隙,且所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)配置在所述第二表面; 未摻雜半導(dǎo)體層,配置在所述基板的所述第一表面上; 第一型摻雜半導(dǎo)體層,配置在所述未摻雜半導(dǎo)體層上; 第二型摻雜半導(dǎo)體層,配置在所述第一型摻雜半導(dǎo)體層上; 發(fā)光層,配置在所述第一型摻雜半導(dǎo)體層與所述第二型摻雜半導(dǎo)體層之間; 第一電極,配置在所述第一型摻雜半導(dǎo)體層上,且與所述第一型摻雜半導(dǎo)體層電性連接;以及 第二電極,配置在所述第二型摻雜半導(dǎo)體層上,且與所述第二型摻雜半導(dǎo)體層電性連接,其中各所述光學(xué)微結(jié)構(gòu)的高度h滿足下式:
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件,其特征在于,0.35 < X < 0.5。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件,其特征在于,所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)形成抗反射層。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管兀件,其特征在于,各所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)的直徑小于300納米。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件,其特征在于,所述第一型摻雜半導(dǎo)體層具有相連接的平臺(tái)部與下陷部,所述平臺(tái)部的厚度大于所述下陷部的厚度,所述發(fā)光層與所述第二型摻雜半導(dǎo)體層配置在所述平臺(tái)部上,且所述第一電極配置在所述下陷部上。
      6.一種覆晶式發(fā)光二極管元件,其特征在于,包括: 封裝基板; 發(fā)光二極管元件,倒覆在所述封裝基板而與所述封裝基板電性連接,所述發(fā)光二極管元件包括: 基板,具有相對(duì)的第一表面與第二表面,且包括多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu),其中所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)間設(shè)有多個(gè)空隙,且所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)配置在所述第二表面; 未摻雜半導(dǎo)體層,配置在所述基板的所述第一表面上; 第一型摻雜半導(dǎo)體層,配置在所述未摻雜半導(dǎo)體層上; 第二型摻雜半導(dǎo)體層,配置在所述第一型摻雜半導(dǎo)體層上; 發(fā)光層,配置在所述第一型摻雜半導(dǎo)體層與所述第二型摻雜半導(dǎo)體層之間; 第一電極,配置在所述第一型摻雜半導(dǎo)體層上,且與所述第一型摻雜半導(dǎo)體層電性連接;以及 第二電極,配置在所述第二型摻雜半導(dǎo)體層上,且與所述第二型摻雜半導(dǎo)體層電性連接; 其中各所述光學(xué)微結(jié)構(gòu)的高度h滿足下式:
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的覆晶式發(fā)光二極管元件,其特征在于,0.35 < X < 0.5。
      8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的覆晶式發(fā)光二極管元件,其特征在于,所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)形成抗反射層。
      9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的覆晶式發(fā)光二極管元件,其特征在于,所述發(fā)光二極管元件是通過(guò)導(dǎo)電凸塊與所述封裝基板電性連接。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的覆晶式發(fā)光二極管元件,其特征在于,所述導(dǎo)電凸塊是為共晶材料。
      11.一種發(fā)光二極管元件的制造方法,其特征在于,包括: 提供基板,所述基板具有相對(duì)的第一表面與第二表面; 在所述基板的所述第一表面上形成未摻雜半導(dǎo)體層; 在所述未摻雜半導(dǎo)體層上形成第一型摻雜半導(dǎo)體層; 在所述第一型摻雜半導(dǎo)體層上形成發(fā)光層; 在所述發(fā)光層上形成第二型摻雜半導(dǎo)體層; 在所述第一型摻雜半導(dǎo)體層上及所述第二型摻雜半導(dǎo)體層上分別形成第一電極與第二電極;以及 圖案化所述基板的第二表面,以形成多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu),其中所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)間設(shè)有多個(gè)空隙。其中形成所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu)的方法,包括:在所述基板的所述第二表面上形成金屬層; 對(duì)所述金屬層進(jìn)行退火處理,以使所述金屬層形成多個(gè)金屬微球,其中所述多個(gè)金屬微球固定在所述基板的所述第二表面上; 以所述多個(gè)金屬微球?yàn)檎帜欢g刻所述基板的所述第二表面,以形成所述多個(gè)光學(xué)微結(jié)構(gòu);以及移除所述多個(gè)金屬微球。
      12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管元件的制造方法,其特征在于,所述金屬層的材質(zhì)包括:銀、鎳、招或金。
      13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管元件的制造方法,其特征在于,所述退火處理包括激光退火或熱退火。
      14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管元件的制造方法,其特征在于,所述退火處理的制程溫度介于200°C至600°C。
      15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管元件的制造方法,其特征在于,還包括:在圖案化所述基板的第二表面前,薄化所述基板。
      16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管元件的制造方法,其特征在于,薄化所述基板的方法包括:以機(jī)械研磨的方式研·磨所述基板的所述第二表面。
      【文檔編號(hào)】H01L33/20GK103579432SQ201210270545
      【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月1日
      【發(fā)明者】陳正言, 蔡勝杰 申請(qǐng)人:新世紀(jì)光電股份有限公司
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