[发明专利]发光二极管装置及从一发光二极管增加光萃取的方法

说明书

技术领域

本发明是关于发光二极管(LED)技术，特别是关于一种伴随增加光萃取的一种发光二极管结构。

背景技术

发光二极管的发光效率(luminous efficiency)是可由一光源的总视在功率(apparent power)对其实际总输入功率所界定(光通量除以输入功率)。具有每瓦(per watt)的光通量(lumens)的单位，发光效率是测量有用于发光的功率分率(fraction of power)。如同一种光源，发光二极管是在过去数十年已设计并已发展来改善发光效率并增加对于这些固态元件(solid state devices)的可能的运用。

如图1所示，是开始于一传统发光二极管结构，其是可以看到为何这些元件的发光效率是相对地差(poor)。一传统发光二极管100是形成在一基板104上，此基板104是根据发光二极管层的成分沉积，例如蓝宝石(sapphire)、碳化硅(silicon carbide)、硅(silicon)、锗(germanium)、氧化锌(ZnO)或者是砷化镓(gallium arsenide)。一n掺杂层102是设置在基板104上，且此n掺杂层102是可包括n掺杂氮化镓(n-doped GaN)。氮化镓是可在一蓝宝石基板上成长，以发射出绿光到紫外光的波长。一多层量子井(MQW)主动层103是沉积在n掺杂层112(应为102)之上，且其是位在当二极管适当偏压时发生光子产生处。一p掺杂层106是生长在如图1中的主动层103上。在移除部分的p掺杂层106及主动层103以使部分的n掺杂层102暴露之后，电极108与110是分别地形成在p掺杂层及n掺杂层，以对发光二极管顺向偏压(forward biasing)。

为了改善针对传统发光二极管的发光效率的某些设计限制，是已创作出垂直结构发光二极管(vertical LED)的结构。获得垂直结构发光二极管的名称是因为电流垂直地从p电极流向n电极，且一典型的垂直结构发光二极管200是如图2所示。伟了创作出垂直结构发光二极管200一n掺杂层102是沉积在一基板(图未示)上，且此是可包括任何用于发射出所欲光线波长的适当的半导体材料，例如n-GaN或是未掺杂的GaN与n-GaN的结合。发射出光子的一多量子井层(MQW)主动层103是生长在n掺杂层102上。一p掺杂层106是沉积在如图2的主动层103上。一金属层202是可沉积在p参杂层106之上，用以电传导及将热能散逸出垂直结构发光二极管。

在组成发光二极管的一或多层的生长期间，多余的缺陷(unwanted dislocations)112是可形成在一发光二极管中。在传统的发光二极管中，因为电流是沿着非常远离基板104与n掺杂层102的界面的表面流过，所以在电流上的缺陷的影响是不明显。多余的缺陷细亦可发生在垂直结构发光二极管中，且因为在垂直结构发光二极管中的缺陷是在降低漏电流上可具有一更显著的影响。如文中所定义的漏电流(leakage current)一般是表示当逆向偏压(reversed bias)的-5V提供给发光二极管电极时所量测的电流。

于是，所需要的是具有降低缺陷密度与增加发光效率的一发光固态元件。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种从一发光二极管增加光萃取的方法及发光二极管装置，以解决上述现有技术所存在的问题。

本发明的一实施例是提供一种从一发光二极管装置增加光萃取(light extraction)的一方法。本方法是一般包括将一第一n掺杂层沉积在一载具基板上；将一Si_xN_y光罩沉积在该第一n掺杂层上，其中，该Si_xN_y光罩是具有多个开孔，是使该第一n掺杂层部分暴露；将一第二n掺杂层沉积在该Si_xN_y光罩上，以便该第二掺杂层是亦沉积在该多个开孔；将用于发光的一主动层沉积在该第二掺杂层上；以及将一p掺杂层沉积在该主动层上，以便该Si_xN_y光罩是降低在以下至少其一中的缺陷(dislocations)：该第二n掺杂层、该主动层以及该p掺杂层。

其中，沉积该Si_xN_y光罩包括临场沉积法。

其中，沉积该Si_XN_y光罩包括有机金属化学气相沉积法，是使用Si_nH_2n+2结合NH₃的一衍生物。