[发明专利]垂直式发光二极管结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光元件及其制作方法，且特别涉及一种垂直式发光二极管(VLED，vertical light-emitting diode)结构及其制作方法。

背景技术

近年来，由于发光二极管的发光效率不断提升，使得发光二极管在某些领域已渐渐取代日光灯与白热灯泡，例如需要高速反应的扫描器灯源、液晶显示器的背光源或前光源汽车的仪表板照明、交通号志灯，以及一般的照明装置等。一般常见的发光二极管是使用氮化物的半导体材料来形成，大多数如上所述的发光二极管是以磊晶方式形成于蓝宝石基板上。但由于蓝宝石基板为电绝缘体，便不能直接在蓝宝石基板上形成电极以驱动电流通过发光二极管。因此，电极分别直接接触p型半导体层与n型半导体层，以便完成发光二极管装置的制造。然而，此种电极结构与非导电性蓝宝石基板的本质却表示相当重大的装置运作限制，例如，必须在p层上形成一半透明接点(面)，以将电流自p电极散布至n电极。此半透明接点(面)因内部反射与吸收而减少了自装置发射的光强度；而且，p与n电极阻碍了光波并减少了来自装置的发光面积。

此外，蓝宝石基板是热量绝缘体(或热绝缘体)，且在装置运作期间所产生的热能并不能有效地散去，因此限制了装置可靠度。

为解决上述问题，已发展出垂直式发光二极管晶片，垂直式发光二极管晶片的两个电极分别在发光二极管外延层的两侧，由于图形化电极和全部的p型半导体层作为第二电极，使得电流几乎全部垂直流过发光二极管外延层，极少横向流动的电流，可以改善平面结构的电流分布问题，提高发光效率，也可以解决P极的遮光问题，提升发光二极管的发光面积。

然而，垂直式发光二极管的结构通常包括一反射层，然而，若未对反射层设置阻障层进行阻障时，反射层的金属原子便较容易地迁移至其他膜层中，造成元件寿命的降低，而影响发光二极管的电性表现。

发明内容

本发明提供一种垂直式发光二极管结构，其具有较佳的光电表现。

本发明另提供一种垂直式发光二极管结构的制作方法，其可制作出上述的垂直式发光二极管结构。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭示的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种垂直式发光二极管结构，包括半导体堆叠层、绝缘阻障层以及金属堆叠层。半导体堆叠层包括第一型半导体层、主动层与第二型半导体层，且主动层位于第一型半导体层与第二型半导体层的间。绝缘阻障层覆盖半导体堆叠层并具有开口，且开口暴露出半导体堆叠层。金属堆叠层堆叠于绝缘阻障层的开口内而与第二型半导体层实管连接。金属堆叠层包括欧姆接触层、反射层与导电阻障层，其中反射层位于欧姆接触层与导电阻障层之间，且欧姆接触层与第二型半导体层实体连接。

在本发明的一实施例中，金属堆叠层的厚度大于绝缘阻障层于半导体堆叠层上的厚度，且反射层与欧姆接触层的厚度总和小于等于绝缘阻障层于半导体堆叠层上的厚度。

在本发明的一实施例中，绝缘阻障层于半导体堆叠层上的厚度大于等于0.3μm。

在本发明的一实施例中，反射层的厚度实质上介于0.15μm至0.5μm。

在本发明的一实施例中，导电阻障层的厚度实质上大于等于1μm。

在本发明的一实施例中，垂直式发光二极管结构还包括粘着层，设置于绝缘阻障层上。

在本发明的一实施例中，粘着层为导电粘着层，且导电粘着层为单层或多层。

在本发明的一实施例中，垂直式发光二极管结构还包括导电基板，覆盖于金属堆叠层上并与导电阻障层及粘着层实体连接。

本发明的一实施例另提出一种垂直式发光二极管结构的制作方法，其至少包括下列步骤。首先，形成未掺杂半导体层、第一型半导体层、主动层与第二型半导体层于基板上。接着，形成绝缘阻障层于基板上，以覆盖未掺杂半导体层、第一型半导体层、主动层与第二型半导体层。之后，形成图案化粘着层于第二型半导体层上方的部分绝缘阻障层上。接着，图案化绝缘阻障层，以形成暴露出第二型半导体层的开口。而后，形成金属堆叠层于开口所暴露的第二型半导体层上。接着，覆盖导电基板于金属堆叠层上，且导电基板与导电阻障层及粘着层实体连接。然后，移除基板、未掺杂半导体层以及部分绝缘阻障层，以暴露出第一型半导体层。接着，形成电极层于第一型半导体层上。

在本发明的一实施例中，形成金属堆叠层的方法包括依序堆叠欧姆接触层、反射层与导电阻障层于开口所暴露的第二型半导体层上。