[发明专利]发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，特别是涉及一种形成于基板凹陷区的发光二极管。

背景技术

发光二极管的制作包括形成有源区于一基板上与沉积不同导电层及半导体层于基板上。电子-空穴对的辐射性再结合可通过pn结的电流产生电磁辐射(光)。在一由直接能隙材料例如砷化镓或氮化镓制作的正偏压pn结中，射入耗尽区的电子-空穴对再结合致放射出电磁辐射。电磁辐射可在可见光区或非可见光区。利用不同能隙的材料可制作出不同颜色的发光二极管。此外，放射非可见光区电磁辐射的发光二极管可使非可见光朝向磷光镜或类似材料。当磷光粉吸收非可见光后，即放射出可见光。

由于蓝宝石基板的晶格方向允许氮化第三族化合物外延成长于蓝宝石基板上，遂发光二极管通常制作在蓝宝石基板上作为氮化第三族化合物发光二极管结构。然而，蓝宝石基板较硅基板昂贵，且由于蓝宝石的低热导度，致蓝宝石基板经常产生热累积的现象。

此外，发光二极管通常形成于一平面基板上，即一平面型发光二极管结构。平面型发光二极管结构限制了可置于特定尺寸基板上发光材料的量，结果限制了特定尺寸大小发光二极管的发光效率。

因此，开发一种低成本同时增加特定尺寸发光二极管发光效率的发光二极管元件结构及其制造方法是必要的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种形成于基板凹陷区的发光二极管。

本发明提供的发光二极管元件，包括：一基板，该基板为一硅基板；凹陷区，形成于该基板中；发光二极管结构，形成于该凹陷区内，该发光二极管结构延伸覆盖该凹陷区侧壁；以及一分离区，形成于该凹陷区底部。

本发明提供的另一发光二极管元件，包括：一基板；凹陷区，形成于该基板中；一分离层，形成于该凹陷区底部；一第一接合层，覆盖该凹陷区侧壁，该第一接合层具有一平面，且该第一接合层于相邻凹陷区间为一连续层；一有源层，覆盖该第一接合层；以及一第二接合层，覆盖该有源层。

本发明的一实施例，提供一种发光二极管的制造方法，包括形成凹陷区于一基板中以及形成发光二极管结构于该凹陷区内。该发光二极管结构具有一覆盖该凹陷区侧壁的下接合层。该发光二极管结构包括该下接合层、一有源层(多重量子阱)与一上接合层。在一实施例中，选择性地形成一缓冲层，以利该下接合层成长于该基板上。再者，形成该发光二极管结构于邻近该凹陷区的该基板上表面。

本发明的一实施例，提供一种发光二极管元件。该发光二极管元件包括发光二极管结构，形成于一基板的凹陷区内，并覆盖该凹陷区侧壁。该发光二极管结构坦覆性地形成于该凹陷区侧壁，并选择性地形成于邻近该凹陷区的该基板上表面。

本发明的一实施例，提供一种发光二极管元件。该发光二极管元件包括发光二极管结构。该发光二极管结构具有一非坦覆性的下接合层，较佳为一平面。于该下接合层上，坦覆性地形成一有源层与一上接合层。

本发明允许集成具有发光二极管结构的硅半导体元件的能力同时通过使用例如一主体硅基板以降低成本。使用的硅基板进一步允许对发光二极管元件进行选择性外延成长及降低发光二极管元件的残余应力。使用的凹陷基板也允许增加发光二极管结构的表面积，以借此增加发光面积与发光效率。使用非坦覆性或平面接合与有源层的实施例允许一立方体结构的氮化第三族层，其表现出较高的外部量子效率。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1a～图1f为根据本发明的一实施例，一种发光二极管结构制造方法的剖面示意图。

图2a～图2c为根据本发明的一实施例，一种发光二极管结构制造方法的剖面示意图。

图3为根据本发明的一实施例，一种发光二极管结构制造方法的剖面示意图。

图4～图5为本发明实施例所使用图案的平面图。

上述附图中的附图标记说明如下：

102～基板；

104～第一掩模；

105～开口；

106～图案化第一掩模；

108～凹陷区；

110、202～分离层；

112、204～分离区；

114、206～发光二极管结构；

120、312～第一接合层；

122、314～有源层；

124、316～第二接合层；

310～平面型发光二极管结构。

具体实施方式

本发明提供一种新的发光二极管结构及其制造方法。