[发明专利]具凹槽电极与光提取结构的发光二极管晶粒及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是关于光电元件技术，特别是关于一种发光二极管晶粒及制作所述发光二极管晶粒的方法。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，简称LED)晶粒可包含一多层的半导体基板，其组成为复合物半导体材料，例如氮化镓(GaN)。举例而言，所述半导体基板可包含一具有p型掺杂物的p型限制层、一具有n型掺杂物的n型限制层、以及一位于所述多个限制层之间的多重量子井(multiple quantum well，简称MQW)层，用以发射电磁辐射。所述发光二极管晶粒亦包含一n电极及一p电极，由此连接至外部电路。对于垂直式发光二极管(vertical light emitting diode，简称VLED)晶粒，所述半导体基板是位于所述n电极与所述p电极之间，且所述n电极与所述p电极彼此上下垂直分开。而对于水平式发光二极管晶粒，所述n电极与所述p电极是彼此左右水平分开于所述半导体基板之上，但两者大致位于同一平面上。

对于这两种类型的晶粒，所述n电极及所述p电极中至少有一个可能会遮挡及吸收所述多重量子井层所发出的电磁辐射，因而减少了其所展现的光照强度。例如，对于垂直式发光二极管(VLED)晶粒，所述n电极可能在所述n型限制层上，且直接位于所述多重量子井层的电磁辐射的发射路径上。由于此遮挡或吸收，使得所述n电极的表面积必须愈小愈好；然而，垂直式发光二极管(VLED)晶粒本身的结构与型态却需有尺寸较大的n电极。有些垂直式发光二极管(VLED)晶粒则包含光提取结构，例如，在所述n型限制层上形成被粗糙化的元素。

所述n电极被形成于所述多个粗糙化光提取结构的邻近处，则亦会增加遮光面积，因而减弱了光提取结构的功效；此类情况可参考图1所示。一现有技术的垂直式发光二极管(VLED)晶粒10包含一电性连接至n电极14的n型限制层12、一用以发射电磁辐射的多重量子井(MQW)层16、以及一电性连接至p电极20的p型限制/反射层18。此外，所述n型限制层12亦包含多面元素形式的光提取结构24，以造成光的散射。然而，如同图1的圈框区域22所示，所述n电极14的表面积仍因所述多个光提取结构24上的金属沉积、而导致其表面积增加。

此外，在所述n电极14的制作过程中，亦会发生负载效应(loading effect)所导致的所述多个光提取结构24粗糙度及功效性减少的问题。例如，请参考图2，在所述垂直式发光二极管(VLED)晶粒10的制作过程中，一遮罩26可用以保护所述n电极14(如图1)的金属将要进行沉积的区域；然而，如同图2的圈框区域28所示，所述遮罩26可具有负载效应，使得所述多个光提取结构24沿着所述遮罩26边缘的粗糙度受到减弱。更进者，受到微影蚀刻工艺的容忍度限制，难以使所述n电极14的制作不致负面地影响到所述多个光提取结构24。

为了解决此类问题，有人提出将所述n电极14直接形成于所述多个光提取结构24上。然而，直接将所述n电极14沉积于所述多个光提取结构24上、可能会造成所述n电极14具有粗糙的表面，这将导致被沉积电极及导体的电阻增高。此外，所述n电极14的粗糙化表面可能导致其与外部电路连接处(例如，导线焊接)的高接触电阻。所述n电极14与所述n型限制层12之间的接触电阻亦可能因所述n型限制层12掺杂浓度的减低而增高；然而，在制作所述n电极14的金属有机化学气相沉积(MOCVD)法中，又必须以低掺杂浓度来减少薄膜发生缺陷的机率。

本发明主要针对一种具有光提取结构与至少一个小表面积电极的发光二极管晶粒，用以使电磁辐射的吸收达到最小，而又能保有高导电性、低接触电阻、及平面的型态。此外亦提供制作所述发光二极管晶粒及含有所述晶粒的发光二极管系统的方法。

发明内容

根据本发明的一方面，一实施例提供一种发光二极管晶粒，其包含：一多层的半导体基板，包含一n型限制层；一多重量子井层，电性连接所述n型限制层，用以发射电磁辐射；及一p型限制层，电性连接所述多重量子井层；多个光提取结构，位于所述n型限制层上，用以散射所述电磁辐射；以及一电极，位于一嵌入所述n型限制层的凹槽内、接近所述多个光提取结构、且电性连接所述n型限制层，所述凹槽具有多个边墙及一底面，所述电极保形地形成于所述凹槽的边墙及底面上。