[发明专利]发光二极管的具有介电材料层的半导体层及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的具有介电材料层的半导体层及其制作方法，尤其是一种能降低全反射并提升外部量子效率的发光二极管。

背景技术

氮化镓(GaN)系发光二极管，由于可以借着控制材料的组成来制作出各种色光的发光二极管，其相关技术因此成为近年来业界与学界积极研发的焦点。学界与业界对氮化镓系发光二极管的研究重点之一在于了解氮化镓系发光二极管的发光特性，进而提出提升其发光效率与亮度的做法。这种高效率与高亮度的氮化镓系发光二极管，未来将可以有效应用于户外显示广告牌、车用照明等领域。

氮化镓系发光二极管的发光效率，主要和氮化镓系发光二极管的内部量子效率以及外部量子效率有关。前者和氮化镓系发光二极管主动层里电子电洞结合进而释放出光子的机率有关。电子电洞愈容易复合，光子愈容易产生，内部量子效率就愈高，氮化镓系发光二极管的发光效率通常也就愈高。后者则和光子不受氮化镓系发光二极管本身的吸收与影响、成功脱离氮化镓系发光二极管的机率有关。愈多光子能释放到氮化镓系发光二极管之外，外部量子效率就愈高，氮化镓系发光二极管的发光效率通常也就愈高。

氮化镓系发光二极管的外部量子效率主要取决于其顶端表层的型态与其折射率。现有技术的氮化镓系发光二极管与空气的折射率分别是2.5与1。因为现有技术的氮化镓系发光二极管的折射率较高，很容易形成内部全反射。所产生出来的光子，由于内部全反射的缘故，很不容易释放到氮化镓系发光二极管之外。氮化镓系发光二极管的外部量子效率因而通常受到相当大的限制，因此需要一种能提升外部量子效率的发光二极管结构。

再者，现今在磊晶基材表面上进行粗化图案的作法，是在蓝宝石基材表面上涂布光阻，并利用微影制程图案化后，再利用干式或湿式的蚀刻方式去除未受光阻覆盖的区域，进而在磊晶基材表面上形成规则化的图案形状。

然而现有技术的缺点在于粗化的方式上受限于需要利用微影制程来进行，这使得粗化图案的形状仅受限于所谓的圆形、方形、长条形等规则化的图案，导致光粹取的效益受到限制，因此必须构思并实现一种不须透过微影制程，即能制作出具有高分布密度并使光子散射效应最大化的一种发光二极管。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种有效提升外部量子效率的发光二极管，其中发光二极管的半导体层内具有介电材料层，利用介电材料层作为光子散射的界面，藉以提升光子射出于发光二极管的机率，藉以达成提升外部量子效率的目的。

为达上述目的，本发明的具体技术手段包含有一半导体层，其中该半导体层内部包含有一具有多个间隔区的粗化层，每一间隔区中具有至少一介电材料层，该至少一介电材料层呈倒金字塔型，且该至少一介电材料层的部分露出于该粗化层之外。

本发明的另一目的在于提供一种发光二极管的具有介电材料层的半导体层，其中在粗化层的间隔区中直接形成高密度散布的介电材料层，如此可省去如微影制程的步骤，节省制造时间及成本，且由于高密度散布的介电材料层，可将光散射效应最大最佳化。

为达上述目的，本发明的具体技术手段包含在一基材上成长一半导体层的一部分，该半导体层的表层为一粗化层，该粗化层具有多个间隔区；在该粗化层上沉积至少一介电材料层；将该介电材料层降减至使部分的该粗化层能够外露的程度；以及在该粗化层与该介电材料层上完成该半导体层的另一部分的长成。

因此本发明可解决现有技术的缺失，减少全反射的发生，并增加外部量子效率。

附图说明

图1为本发明的发光二极管的具有介电材料层的半导体层的结构示意图；

图2为本发明的发光二极管的具有介电材料层的半导体层的较佳实施例示意图；

图3为本发明的发光二极管的具有介电材料层的半导体层的制作方法示意图；

图4为本发明的发光二极管的具有介电材料层的半导体层的制作方法示意图；

图5为本发明的发光二极管的具有介电材料层的半导体层的制作方法示意图；以及

图6为本发明的发光二极管的具有介电材料层的半导体层的制作方法示意图。

主要组件符号说明

1半导体层

3粗化层

5介电薄膜层

6基材

7发光层

8第一半导体层

31间隔区

具体实施方式

以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。