台湾专利TW201314949A 發光二極體之分散式電流阻擋結構

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专利摘要:
本發明揭示一種LED元件，其包括一帶狀電極、一帶狀電流阻擋結構以及複數個分散式電流阻擋結構。該等電流阻擋結構由絕緣材料形成，例如二氧化矽。該帶狀電流阻擋結構直接位於該帶狀電極底下。該等電流阻擋結構可為碟型部分，位於與該帶狀電流阻擋結構相鄰的列內。該等電流阻擋結構之分布是為避免電流集中在該電極相鄰區域內，藉此幫助均勻的電流進入該主動層，並且幫助在該電極未覆蓋區域內發出均勻的光線。在其他態樣中，利用損壞一p-GaN層的區域來形成電阻性區域，以建立電流阻擋結構。在其他態樣中，利用蝕刻掉高摻雜接觸區域來在導電層之間形成電阻性接觸區域，以建立電流阻擋結構。
公开号:TW201314949A
申请号:TW101120367
申请日:2012-06-07
公开日:2013-04-01
发明作者:Chih-Wei Chuang；Chao-Kun Lin
申请人:Bridgelux Inc；
IPC主号:H01L33-00

专利说明:
發光二極體之分散式電流阻擋結構
本人特此證明，本對應文件於2011年8月4日，透過EFS WEB以電子形式傳送給美國專利商標局。/T.LESTER WALLACE/(註冊編號：34,748)
本發明一般係關於半導體發光元件，尤其係關於在半導體發光元件內有效率產生光線。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)是一種可將電能轉換成光線的固態元件。施加電壓通過相面對的摻雜層時，光線從夾在該等摻雜層之間的半導體材料主動層發出。LED結構將能量轉換成光線的效率，決定該LED是否適用於特定應用。例如，應用於照明的LED需要高效率、可靠並且低成本。半導體材料的進步以及LED構造的改善造成效率改善。
Watanabe提出的第6,121,635號美國專利揭示一種定位在頂端電極底下，用於增加該LED發光效率的一電流阻擋層。因為該電流阻擋層位於該頂端電極之下、透光並且延伸超過該頂端電極的周邊，該電流阻擋層避免在一LED區域內有高電流密度，在上述LED區域所發出的任何光線都會遭到該不透明頂端電極阻擋。Watanabe揭示的內容顯示，利用避免該不透明電極底下的光線發出，達到提高效率的成果。該電流被引導至其他位置，如此結果產生的光線可逸出該元件。Koneko提出的第7,247,985號美國專利同樣建議藉由在一LED內提供兩電流阻擋結構，來改善電能量轉換。一第一電流阻擋結構直接位於中央區域內的該頂端電極底下，一第二電流阻擋結構位於圍繞中央區域的外側區域內。該第二區域用於定義該發光區域的形狀，並且Koneko聲稱達到改善的發光效能。如這些專利當中所揭示，使用一個電流阻擋結構或一對電流阻擋結構可對效率有些提升，但是這些先前技術結構也有限制。
第一圖(先前技術)為傳統橫向LED元件1的剖面側視圖。橫向LED元件1包括一焊線2、p電極3、銦錫氧化物(「ITO」)透明導電層4、電流阻擋層5、p++GaN層6、p-GaN層7、主動層8、n-GaN層9、成長基板層10、n電極11以及不一致光產生區域12。P電極3和n電極11為不透明金屬層。在橫向LED元件1的運作期間，一電壓跨過橫向LED元件1的p電極3和n電極11，導致電流從p電極3流向n電極11。此電流導致在主動層8內產生光線。電流阻擋層5為透明絕緣層，並且位於p電極3與發光主動層8之間，避免不透明金屬p電極3底下發出光線。如此，電流阻擋層5避免電流流入一部分主動層8內並發出光線，在此其上的金屬p電極3阻礙發出的光線。電流因此被導向主動層8的其他部分，如此增加元件的發光效率。因為ITO層4和p-GaN層7的阻抗高於n-GaN層9，則從p電極3流過n-GaN層9的電流傾向集中在最靠近p電極3的電流阻擋層5之邊緣。遠離p電極3的電流密度較低，並且此不均勻導致不一致的光線產生區域12、電流集中造成局部加熱以及可能損壞橫向LED元件1。
第二圖(先前技術)為傳統垂直LED元件20的剖面側視圖。垂直LED元件20包括：n電極21、n-GaN層22、主動層23、p-GaN層24、p++-GaN層25、電流阻擋層26、高反射性層27、包覆層28、阻障金屬29、貼合金屬層30、黏貼層31、導電載體32、p電極34以及不一致光線產生區域35。在該垂直LED元件20的運作期間，電壓通過該元件，如此電流從金屬p電極34流至金屬n電極21。隨著電流流過主動層23，則產生光線。電流阻擋層26位於p電極34與主動層23之間，避免電流以及光線從不透明金屬n電極21底下發出。高反射性層27的導電度極高，如此整個p++GaN區域25到右邊電流阻擋層26基本上都等電位。不過，上方的n-GaN層22為電阻性並且限制電流擴散。因此，靠近n電極21區域內的電流密度大於遠離n電極21區域內的電流密度。此電流密度懸殊的情況導致在垂直LED元件20內有不一致光線產生35。再者，最靠近n電極21的該高電流密度可能導致局部加熱並且損壞LED元件20。因此需要一種具有改善發光效率以及一致光線產生的LED元件。
在第一創新態樣中，一LED元件包括一帶狀電極、一帶狀電流阻擋結構、複數個電流阻擋結構以及一發光主動層。該等電流阻擋結構的分布方式是為避免流入/出該帶狀電極之電流，集中於一緊鄰該帶狀電流阻擋結構之區域或帶狀電極下方之區域。取代的是，該等電流阻擋結構經過放置與分布，如此該發光主動層內的電流，在該主動層內未直接位於該帶狀電極下方的部分，大致均勻。
在第二創新態樣中，一LED元件包括一帶狀電極、一帶狀電流阻擋結構、複數個電流阻擋結構、一高反射性金屬層、一p-GaN層以及一p++GaN層。利用蝕刻該p++GaN層的選取部分，在該高反射性金屬層與該p-GaN層之間建立相對低導電性非歐姆接點，來形成該帶狀電流阻擋層與該等電流阻擋結構。這種蝕刻該p++GaN層一部分由標準半導體處理技術來執行，例如反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)或任何其他合適的處理方法。在從該p-GaN表面蝕刻掉該p++GaN的區域內，電流遭到阻礙或阻擋。
在第三創新態樣中，一LED元件包括一帶狀電極、一帶狀電流阻擋結構、複數個分散的電流阻擋結構以及一p-GaN層。藉由損壞該p-GaN層的選取部分，以便在該p-GaN層內建立相對高阻抗部分，來形成該帶狀電流阻擋結構與該等分散的電流阻擋結構。利用局部加熱該p-GaN層的選取部分，高密度電漿可用於形成相對高阻抗部分。施加電場時，受損p-GaN部分的區域阻礙或阻擋電流，如此通過該電流阻擋層的電流就會分散並擴散。流過並非直接在該帶狀電極底下的該部分主動層之電流大體上均勻，而該帶狀電流阻擋結構有效阻擋電流流過直接在該帶狀電極底下的該部分主動層。因為在此方式中流過該主動層的該電流大體上均勻，在該帶狀電極底下區域外面的該主動層內產生大體上均勻的光線。
該整個電流阻擋層可一體考量，其中該層的每一單位區域都具有多孔性(不受任何電流阻擋結構所覆蓋或阻擋的面積與總面積之比較量)。在該層中此多孔性隨通過該層而變，使得流過該LED主動層的電流在該主動層所有區域內大體上一致，除該主動層直接位於不透明物體(例如金屬電極)底下大體上無電流流過之處的區域除外。
底下的詳細說明當中描述進一步細節以及具體實施例和技術。本發明摘要並不用於定義本發明。本發明由該等申請專利範圍所定義。
在此將詳細參考本發明的某些具體實施例，附圖內將說明其範例。在底下的描述以及申請專利範圍當中，一第一層稱為已經沉積在一第二層「之上」時，吾人了解到該第一層可直接位於該第二層上，或一個或多個介入層可存在於該第一和第二層之間。本說明書內使用例如「之上」、「之下」、「底下」、「上方」、「下方」、「頂端」、「底部」、「往上」、「往下」、「垂直」以及「橫向」這些詞來描述所描述LED不同零件之間的相對方位，並且吾人了解，所描述的該整體LED元件可排列於立體空間內任何方向。
第三圖為LED元件40的俯視圖。LED元件40包括一帶狀電極41、一帶狀電流阻擋結構42以及複數個電流阻擋結構43。複數個電流阻擋結構43包括多列碟型電流阻擋結構，「碟子」放置在電極41橫向的每一側邊上。帶狀電流阻擋結構42和複數個電流阻擋結構43都放置在LED元件40中金屬電極層41下方的層內。第三圖所示的剖面線A-A從電極41的帶狀部分垂直往外延伸。第三圖也顯示剖面線B-B，並且線B-B垂直剖開電極41的其他帶狀部分。
第四圖為一般LED元件的簡化概念剖面圖。此LED元件可為垂直LED元件或橫向LED元件。在第四圖中LED為垂直LED元件的案例中，電流44從所顯示該結構底下的p電極(未顯示)往上通過電流阻擋層45，然後通過一p-GaN層(未顯示)、一光產生活性主動層(未顯示)、一n-GaN層(未顯示)，然後到帶狀電極41。在第四圖中LED為橫向LED元件的案例中，電流44從帶狀電極41橫向通過一透明導電層(未顯示)，然後垂直往下通過該電流阻擋層45，然後通過一p-GaN層(未顯示)、一活性主動層(未顯示)、一n-GaN層(未顯示)，然後到n電極(未顯示)。在兩案例中，該電流阻擋層45包括帶狀電流阻擋結構42以及複數個電流阻擋結構43。第四圖的剖面圖內例示複數個電流阻擋結構當中的四個(46、50、54、58)。帶狀電流阻擋結構42直接位於該金屬帶狀電極41底下，但是比該帶狀電極41稍微寬一點。該帶狀電流阻擋結構42阻擋電流流過直接在該帶狀電極41底下的該活性主動層部分(未顯示)。因此大體上並無光線從直接在該帶狀電極41底下的活性主動層部分發出。
第五圖為第四圖中一般LED元件的俯視圖。該帶狀電極41和該帶狀電流阻擋結構42往第一方向62縱向延伸。第五圖也例示三個方型區域：區域A63、區域B64和區域C65。這三個方型區域A、B和C彼此相鄰，並且排成一列從該帶狀電流阻擋結構42的右緣66往外延伸。這三個方型區域向圖右方排成一列，其排列以一與第一方向62垂直的第二方向67。該帶狀電流阻擋結構42和複數個電流阻擋結構46-61為由一層絕緣材料形成的分離部件。如例示，該等電流阻擋結構46-61以一二維陣列方式置放。在一個範例中，該分離部件為200nm厚二氧化矽分離部件。在另一個具體實施例中，該帶狀電流阻擋結構42和該等電流阻擋結構46-61為氮化矽分離部件。該等帶狀電流阻擋結構46-61也可由其他絕緣材料製成。
在例示的範例中，該等電流阻擋結構46-61為直徑大約五微米的碟片。如例示，碟片46-49對齊成一第一列，其延伸方向與第一方向62平行。如例示，碟片50-53對齊成一第二列，其延伸方向與該第一列平行。如例示，碟片54-57對齊成一第三列，其延伸方向與該第一列和該第二列平行。如例示，碟片58-61對齊與第一列、第二列和第三列的每一列平行延伸之第四列。該等第一列碟片往第二方向67與該帶狀電流阻擋結構42的右緣66相隔第一距離D1。該等第二列碟片往第二方向67與該等第一列碟片相隔第二距離D2。該等第三列碟片往第二方向67與該等第二列碟片相隔第三距離D3。該等第四列碟片往第二方向67與該等第三列碟片相隔第四距離D4。在一個具體實施例內，D4大於D3、D3大於D2並且D2大於D1。
區域A 63、區域B 64和區域C 65都為方型區域。在特定例示的具體實施例內，每一這些區域都為大小四百平方微米的方型區域。該等電流阻擋結構43的至少一第一個，覆蓋區域A之一部分(覆蓋區域A的X百分比)。該等電流阻擋結構43的至少一第二個，覆蓋區域B之一部分(覆蓋區域B的Y百分比)。該等電流阻擋結構43的至少一第三個，覆蓋區域C之一部分(覆蓋區域C的Z百分比)。在例示的案例中，X百分比大於Y百分比，並且Y百分比大於Z百分比。
第六圖為例示區域A 63、區域B 64以及區域C 65的阻抗之簡化概念圖。在此圖例中，這三個區域A、B和C的每一個都內含兩個電阻。每一區域內該第一電阻1R之值代表通過位於該等電流阻擋結構平面之上(電流阻擋結構頂端平面與該帶狀導體底部平面之間)的一或多導電層之橫向阻抗。在一般元件為垂直LED元件的範例中，該等電流阻擋結構的層45之上的該等導電層包括一p++GaN層、一p-GaN層、一主動層以及一n-GaN層。在一般元件為橫向LED元件的範例中，該等電流阻擋結構的層之上的該等導電層包括一透明導體層(例如銦錫氧化物)。
每一區域內的該第二電阻代表隨著電流垂直流過電流阻擋層45的部件之間，電流將通過的垂直阻抗。因為區域A包括電流阻擋碟片的最高百分比區域，X百分比，在此例示中區域A的垂直百分比為3R。3R這個值大於區域B的垂直阻抗2R，並且區域C的垂直阻抗為1R。考量該橫向方位阻抗1R搭配該垂直方位阻抗3R、2R和1R時，則該帶狀電極41通過任何三個區域A、B和C之間的總阻抗等於4R。因此，來自或流入任何這三個區域而流過該LED元件的該主動發光區的電流量大體上相同。第六圖的該等阻抗值1R、2R和3R並非測量值，只是為了概念例示目的而呈現在圖中的值。
第七圖為垂直LED元件100一部分的剖面圖。舉例而言，第七圖的剖面圖可代表第三圖結構的剖面B-B。垂直LED元件100包括金屬n電極101、n-GaN層102、主動層103、p-GaN層104、p++GaN層105、高反射性層106、包覆層107、阻障金屬層108、貼合金屬層109、黏貼層110、載體基板111、p電極112、帶狀電流阻擋結構113以及複數個分散式電流阻擋結構114-121。n-GaN層102的厚度大約5000nm，並且與n電極101接觸。主動層103的厚度大約130nm，並且位於n-GaN層102與厚度300nm的p-GaN層104之間。p-GaN層104直接位於厚度20nm的p++GaN層105之上。電流阻擋結構113-121位於p++GaN層105與高反射性層106之間，並且利用將厚度200nm的二氧化矽絕緣層或氮化矽絕緣層沉積在該p++GaN層上，然後使用標準處理技術，例如RIE，製作圖案及蝕刻該絕緣層來製造。
蝕刻該絕緣層形成該等電流阻擋結構之後，在該等電流阻擋結構之上形成厚度200nm的高反射性層106。然後在該高反射性層106之上形成厚度100nm的包覆層107。然後加入阻障金屬層108。該阻障金屬層108為厚度超過50nm的單一鈦層。此時提供貼合金屬層109，將該貼合金屬層109之上的結構貼合至該貼合金屬層底下的結構。該貼合金屬層109底下的該結構包括黏貼層110、載體基板111以及p電極112。該黏貼層110的厚度為200nm。該載體基板111的厚度為150,000nm。如例示，該金屬p電極112覆蓋該載體基板111的整個底部表面，並且厚度大約200nm。
第七圖的垂直LED元件100發出光線時，則該等金屬電極112與101之間存在電壓。電流來自該金屬p電極112，往上通過該載體基板111，通過該黏貼層110、該貼合金屬層109、該阻障礙金屬層108、該包覆層107、該高反射性層106、該p++GaN 105以及該p-GaN層104，進入該發光活性主動層103。該帶狀電流阻擋結構113阻擋電流流入活性該主動層106位於n電極101底下的部分。因此，直接在該n電極101底下的該活性主動層部分不會產生光線。在活性該主動層103的所有其他部分內，發出大體上均勻的光線量。靠近該帶狀電流阻擋結構113的該等電流阻擋結構114-121彼此相當靠近，並且相鄰電流阻擋結構之間的空隙隨著橫向遠離該帶狀電流阻擋結構113的方向而增加。請注意，例如該電流阻擋結構118非常靠近該帶狀電流阻擋結構113的右緣，而該電流阻擋結構121相對遠離該電流阻擋結構120的右緣。電流阻擋結構113-121所在的層距離活性該主動層103只有320nm，而該活性主動層103距離該n電極101大約5000nm。橫向電流主要通過厚n-GaN層102。
第八圖為其中由破壞p++GaN和p-GaN材料形成該等電流阻擋結構的一垂直LED元件130之具體實施例剖面圖。例如，在已經形成n-GaN層132、主動層133、p-GaN層134以及p++GaN層135之後，可運用高密度電漿在所要位置內局部加熱p++GaN 135和p-GaN 134層。這導致所要位置內p++GaN和p-GaN層受損，並且增加這些所要位置內該p++GaN和p-GaN材料的電阻係數。在剩餘的LED製程中，在p++GaN層135之上形成高反射性層136。然後在該高反射性層之上形成包覆層137，並且在該包覆層之上形成阻障金屬層138，以形成一元件晶圓結構。然後載體141透過貼合金屬139以晶圓貼合至該元件晶圓結構。然後移除其上成長132-135等層的原始基板，並且加入電極142和131。
第八圖的該等p++GaN和p-GaN層已受損部分標示為參考編號144-152。該已受損部分比起該等p-GaN和p++GaN層的其他未受損部分相對較不導電。由於這些較不導電部分144-152的橫向放置以及間隔，在該電流垂直流入主動層133的位置，電流在橫向的分布是均勻的，除了直接在電極131底下的該主動層部分，在此無電流流過該主動層。因此光產生大體上在該主動層的所有區域內都均勻，不過電極131底下的區域除外。
第九圖為其中藉由蝕刻掉該p++GaN層的選取部分，來形成該等電流阻擋結構的一垂直LED元件130之具體實施例剖面圖。該LED的磊晶層162-165成長於一基板上，以構成如上述元件晶圓結構。形成p++GaN層165之後，利用蝕刻掉高摻雜p++GaN層145的選取部分，在金屬166與p-GaN層164之間形成非歐姆接觸區域，來形成電流阻擋結構173-181。蝕刻掉部分p++GaN層165由標準半導體處理技術來執行，例如反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)或任何其他合適的處理方法。形成該等電流阻擋結構173-181之後，在p++GaN層165之上形成高反射性層166，在該高反射性層之上形成包覆層167，並且在該包覆層167之上形成阻障層168來形成一元件晶圓結構。然後載體171透過貼合金屬層169以晶圓貼合至該元件晶圓結構。然後移除該元件晶圓結構的原始基板，並且加入電極172和161。
在已經蝕刻掉該p++GaN層的區域內，由於該高反射性層166的金屬與p-GaN層164之間接觸不良，電流將受阻擋或妨礙。相反地，電流被驅使流向高導電金屬層166與p++GaN層165有良好低阻抗接觸之處。
第十圖為根據一個創新態樣，包括分散式電流阻擋結構的橫向LED元件190一部分之剖面圖。橫向LED元件190包括金屬p電極191、一透明導體層192(例如銦錫氧化物)、p++GaN層193、p-GaN層194、主動層195、n-GaN層196、成長基板197、金屬n電極198、帶狀電流阻擋結構199以及複數個電流阻擋結構200-203。在此顯示分散電流204通過相鄰電流阻擋結構199-203之間。另外顯示光產生區域205。這些光產生區域205並未直接在p電極191之下。
為了讓第十圖的橫向LED元件190發出光線，則施加通過金屬p電極191與n電極198之間的電壓。電流來自p電極191，通過ITO層192、p++GaN層193、p-GaN層194、主動層195以及n-GaN層196至n電極198。電流阻擋結構199-203分布於p++GaN層193的平坦表面206。帶狀電流阻擋結構199直接位在金屬p電極191之下，並且避免電流從p電極191流入該帶狀電流阻擋結構199底下的主動層區域內。相反的，該電流橫向流過ITO層82，並且進入p++GaN層193電流阻擋結構未覆蓋的區域內。電流阻擋結構199-203彼此分隔，使得主動層195未直接在p電極191底下的部分內之光產生95大體上均勻，其中該主動層195直接在p電極191底下的部分大體上不產生光線。
第十一圖為根據第一創新態樣的方法200之流程圖。利用形成帶狀電流阻擋結構(步驟201)來製造一LED。該帶狀電流阻擋結構往一第一方向延伸，其中一第一方型區域A、一第二方型區域B及一第三方型區域C彼此相鄰，並且以A、B、C排列的順序成一列往與該第一方向垂直並且遠離該帶狀電流阻擋結構的第二方向延伸。每一區域A、B和C都為400平方微米的方型區域。
形成複數個電流阻擋結構(步驟202)，如此該等電流阻擋結構的至少一第一者覆蓋至少A之一部分、如此該等電流阻擋結構的至少一第二者覆蓋至少B之一部分、如此該等電流阻擋結構的至少一第三者覆蓋至少C之一部分。該等電流阻擋結構覆蓋A的X百分比、覆蓋B的Y百分比以及覆蓋C的Z百分比。在一個特定範例中，X>Z。例如請參閱第五圖內該碟型電流阻擋結構的特定分布，其中X>Y>Z。
形成一帶狀電極(步驟203)，如此該帶狀電極直接放置在該帶狀電流阻擋結構之上。流過該帶狀電極的電流導致從該LED發出光線。
在第十一圖的方法200的一個範例中，該帶狀電流阻擋結構為第五圖的帶狀電流阻擋結構42，該等電流阻擋結構為第五圖的複數個電流阻擋結構46-61，並且該帶狀電極為第五圖的帶狀電極41。該帶狀電極41比底下的該帶狀電流阻擋結構42還窄。雖然該帶狀電極在第十一圖的流程中例示成在該帶狀電流阻擋結構之後以及在該等電流阻擋結構之後形成，不過此流程僅為示範，只為了例示目的而呈現。在某些範例中，在形成該帶狀電流阻擋結構之前並且在形成該等電流阻擋結構之前，形成該帶狀電極。
在一個範例中，利用損害或毀壞p++GaN層與p-GaN層的選取區域，達成形成該帶狀電流阻擋結構的步驟201以及形成該等電流阻擋結構的步驟202。在另一個範例中，利用蝕刻掉p++GaN層的選取區域來形成非歐姆接點的選取區域，達成形成該帶狀電流阻擋結構的步驟201以及形成該等電流阻擋結構的步驟202。
雖然上面已經針對示範目的描述某些特定具體實施例，不過本專利文件的教示具有一般適用性，並且不受限於上述的特定具體實施例。該等電流阻擋結構可用許多方式調整大小與間隔。某些該等電流阻擋結構可為一種尺寸，而其他可為另一種尺寸。某些該等電流阻擋結構可為一種形狀，而其他可為另一種形狀。在一個範例中，利用增加該等阻擋結構的尺寸以降低一區域的電流密度，其中該等結構之間、中央到中央的距離相等。在另一個範例中，利用減少相同尺寸的相鄰電流阻擋結構間之空隙，降低一區域的電流密度。雖然第五圖中未顯示，隨著一垂直延伸列離開帶狀電流阻擋結構42的垂直延伸邊緣66越遠，該垂直延伸列的相鄰電流阻擋結構間之分隔就會增加。該列與邊緣66分隔越遠，該列的電流阻擋結構間之分隔越大。
在一個範例中，該電流阻擋層為一網狀物或其他具有孔洞的整體結構，而非複數個分離的部件。這種網狀電流阻擋層的多孔性在該LED之橫向上變化，如此流過該LED主動層的電流大體上均勻，除了該主動層直接位於一不透明金屬電極底下大體上無電流流過之處的區域以外。如此，在不悖離本發明申請專利範圍內揭示的範疇之下，許多具有所描述具體實施例諸多特徵之修改、調整以及組合可被實現。
1‧‧‧橫向LED元件
2‧‧‧焊線
3‧‧‧p電極
4‧‧‧銦錫氧化物透明導電層
5‧‧‧電流阻擋層
6‧‧‧p++GaN層
7‧‧‧p-GaN層
8‧‧‧主動層
9‧‧‧n-GaN層
10‧‧‧成長基板層
11‧‧‧n電極
12‧‧‧不一致光線產生區域
20‧‧‧垂直LED元件
21‧‧‧n電極
22‧‧‧n-GaN層
23‧‧‧主動層
24‧‧‧p-GaN層
25‧‧‧p++GaN層
26‧‧‧電流阻擋層
27‧‧‧高反射性層
28‧‧‧包覆層
29‧‧‧阻障金屬
30‧‧‧貼合金屬層
31‧‧‧黏貼層
32‧‧‧導電載體
34‧‧‧p電極
35‧‧‧不一致光線產生區域
40‧‧‧LED裝置
41‧‧‧帶狀電極
42‧‧‧帶狀電流阻擋結構
43‧‧‧複數個電流阻擋結構
44‧‧‧電流
45‧‧‧電流阻擋層
46-61‧‧‧複數個分散式電流阻擋結構
62‧‧‧第一方向
63‧‧‧區域A
64‧‧‧區域B
65‧‧‧區域C
66‧‧‧右緣
67‧‧‧第二方向
100‧‧‧垂直LED元件
101‧‧‧n電極
102‧‧‧n-GaN層
103‧‧‧主動層
104‧‧‧p-GaN層
105‧‧‧p++GaN層
106‧‧‧高反射性層
107‧‧‧包覆層
108‧‧‧阻障金屬
109‧‧‧貼合金屬層
110‧‧‧黏貼層
111‧‧‧載體基板
112‧‧‧p電極
113‧‧‧帶狀電流阻擋結構
114-121‧‧‧複數個分散式的電流阻擋結構
130‧‧‧垂直LED元件
131‧‧‧n電極
132‧‧‧n-GaN層
133‧‧‧主動層
134‧‧‧p-GaN層
135‧‧‧p++GaN層
136‧‧‧高反射性層
137‧‧‧包覆層
138‧‧‧阻障金屬層
139‧‧‧貼合金屬層
140‧‧‧黏貼層
141‧‧‧載體基板
142‧‧‧p電極
144-152‧‧‧該等p++GaN和p-GaN層已受損部分
160‧‧‧垂直LED元件
161‧‧‧n電極
162‧‧‧n-GaN層
163‧‧‧主動層
164‧‧‧p-GaN層
165‧‧‧p++-GaN層
166‧‧‧高反射性層
167‧‧‧包覆層
168‧‧‧阻障層
169‧‧‧貼合金屬層
170‧‧‧黏貼層
171‧‧‧載體基板
172‧‧‧p電極
173-181‧‧‧電流阻擋結構
190‧‧‧橫向LED元件
191‧‧‧p電極
192‧‧‧透明導體層
193‧‧‧p++GaN層
194‧‧‧p-GaN層
195‧‧‧主動層
196‧‧‧n-GaN層
197‧‧‧成長基板
198‧‧‧金屬n電極
199‧‧‧帶狀電流阻擋結構
200-203‧‧‧複數個電流阻擋結構
204‧‧‧電流
205‧‧‧光產生區域
206‧‧‧平坦表面
附圖例示本發明的具體實施例，其中同樣的編號代表同樣的組件。
第一圖(先前技術)為橫向發光二極體(LED)中光線產生的剖面圖。
第二圖(先前技術)為垂直(LED)元件中光線產生的剖面圖。
第三圖為根據一個創新態樣的LED元件之俯視圖。
第四圖為根據一個創新態樣的一般LED元件結構之簡化概念剖面圖。
第五圖為第四圖中一般LED元件結構的俯視圖。
第六圖為例示第五圖中該一般LED元件結構中區域A、區域B以及區域C阻抗之簡化概念圖。
第七圖為具有複數個已調整大小及分布的電流阻擋結構使得通過該主動層產生一致量的光線(不透明電極底下該電流阻擋層有效避免光線產生的該主動層部分例外)之垂直LED元件剖面側視圖。
第八圖為藉由損壞該p++GaN和p-GaN層的選取部分，來形成該等分散式電流阻擋結構的一垂直LED元件剖面側視圖。
第九圖為藉由蝕刻掉該p++GaN層的選取部分，來形成該等分散式電流阻擋結構的一垂直LED元件剖面側視圖。
第十圖為具有複數個分散式電流阻擋結構的橫向LED元件之剖面圖。
第十一圖為根據第一創新態樣的一種方法之流程圖。
41‧‧‧帶狀電極
42‧‧‧帶狀電流阻擋結構
46-61‧‧‧分散的電流阻擋結構
62‧‧‧第一方向
63‧‧‧區域A
64‧‧‧區域B
65‧‧‧區域C
66‧‧‧帶狀電流阻擋結構42的右緣
67‧‧‧第二方向

权利要求:
Claims (21)
[1] 一種發光二極體(LED)，包括：一帶狀電極，其中電流流過該帶狀電極導致從該LED發出光線；一帶狀電流阻擋結構，其直接位於該帶狀電極底下，其中該帶狀電流阻擋結構往一第一方向延伸，其中一第一方型區域A、一第二方型區域B及一第三方型區域C彼此相鄰，並且以A、B、C排列的順序成一列往與該第一方向垂直並且遠離該帶狀電流阻擋結構的第二方向延伸，其中每一A、B和C都為400平方微米的方型區域；以及複數個電流阻擋結構，其中該等電流阻擋結構的至少一第一者覆蓋至少A之一部分、其中該等電流阻擋結構的至少一第二者覆蓋至少B之一部分、其中該等電流阻擋結構的至少一第三者覆蓋至少C之一部分，其中該等電流阻擋結構覆蓋A的X百分比、覆蓋B的Y百分比以及覆蓋C的Z百分比，並且其中X>Z。
[2] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中X>Y並且Y>Z。
[3] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中每一該等電流阻擋結構都為大體上同樣圓形面積的一碟片。
[4] 如申請專利範圍第3項之發光二極體(LED)，其中每一該等碟片的直徑都小於五微米。
[5] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中每一該等電流阻擋結構都為小於大約二十平方微米的一區域。
[6] 如申請專利範圍第3項之發光二極體(LED)，其中該等電流阻擋結構排成列，並且其中每一該等列都往與該第一方向平行的一方向延伸。
[7] 如申請專利範圍第6項之發光二極體(LED)，其中該等列中一第一列中相鄰的該等電流阻擋結構分隔一第一距離，並且其中該等列中一第二列中相鄰的該等電流阻擋結構分隔一第二距離，並且其中該第一距離小於該第二距離。
[8] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中一透明導體層係順形於(is conformal with)該帶狀電流阻擋結構以及該等複數個電流阻擋結構。
[9] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中一銀層係順形於(is conformal with)該帶狀電流阻擋結構以及該等複數個電流阻擋結構。
[10] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中該帶狀電流阻擋結構以及該等電流阻擋結構之材料係選自以下群組：二氧化矽以及氮化矽。
[11] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中該LED包括一層半導體材料，其具有相對導電性較佳之部分以及具有相對導電性較差之部分，並且其中該帶狀電流阻擋結構與該等電流阻擋結構一起包括該相對導電性較差之部分。
[12] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中該等電流阻擋結構並未與該帶狀電流阻擋結構接觸。
[13] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中該帶狀電流阻擋結構和該等電流阻擋結構都位於一平坦表面上。
[14] 如申請專利範圍第1項之發光二極體(LED)，其中該帶狀電極和該帶狀電流阻擋結構都具有大體上相同寬度並且彼此平行延伸。
[15] 一種發光二極體(LED)，包括：一帶狀電極，其中電流流過該帶狀電極導致從該LED發出光線；一帶狀電流阻擋結構，其直接位於該帶狀電極底下，其中該帶狀電流阻擋結構往一第一方向延伸；以及一第一列複數個電流阻擋結構，其與該第一方向平行延伸；以及一第二列複數個電流阻擋結構，其與該第一列平行延伸，如此該第一列位於該第二列與該帶狀電流阻擋結構之間。
[16] 如申請專利範圍第15項之發光二極體(LED)，其中該第一列的每一該等電流阻擋結構以及該第二列的每一該等電流阻擋結構都為大體上同樣圓形面積的一碟片。
[17] 一種製造一發光二極體(LED)之方法，包括：形成一帶狀電流阻擋結構，其中該帶狀電流阻擋結構往一第一方向延伸，其中一第一方型區域A、一第二方型區域B及一第三方型區域C彼此相鄰，並且以A、B、C排列的順序成一列往與該第一方向垂直並且遠離該帶狀電流阻擋結構的第二方向延伸，其中每一A、B和C都為400平方微米的方型區域；以及形成複數個電流阻擋結構，其中該等電流阻擋結構的至少一第一者覆蓋至少A之一部分，其中該等電流阻擋結構的至少一第二者覆蓋至少B之一部分，其中該等電流阻擋結構的至少一第三者覆蓋至少C之一部分，其中該等電流阻擋結構覆蓋A的X百分比、覆蓋B的Y百分比以及覆蓋C的Z百分比，並且其中X>Z；以及形成一帶狀電極，如此該帶狀電極直接位於該帶狀電流阻擋結構之上，其中電流流過該帶狀電極導致從該LED發出光線。
[18] 一種發光二極體(LED)，包括：一帶狀電極，其中電流流過該帶狀電極導致從該LED發出光線；一帶狀電流阻擋結構，其直接位於該帶狀電極底下，其中該帶狀電流阻擋結構往一第一方向延伸，其中一第一方型區域A、一第二方型區域B及一第三方型區域C彼此相鄰，並且以A、B、C排列的順序成一列往與該第一方向垂直並且遠離該帶狀電流阻擋結構的第二方向延伸，其中每一A、B和C都為400平方微米的方型區域；以及裝置，用於阻擋電流流過A、B和C的選取區域，使得通過A的一第一電流大體上等於通過B的一第二電流，並且使得通過B的該第二電流大體上等於通過C的一第三電流。
[19] 如申請專利範圍第18項之發光二極體(LED)，其中該裝置為複數個分離部件，並且其中該等分離部件並未與該帶狀電流阻擋結構接觸。
[20] 如申請專利範圍第18項之發光二極體(LED)，其中該裝置為一絕緣材料的碟型部件的一二維陣列。
[21] 一種發光二極體(LED)，包括：一帶狀電極，其中一電流流過該帶狀電極導致從該LED發出光線；一主動層，其中一部分該主動層位於該帶狀電極之下；以及一電流阻擋層，其包括複數個部分，其中該電流阻擋層的每一部分都具有一多孔性，並且部分覆蓋一表面的對應部分，其中該電流阻擋層一部分的該多孔性為該電流阻擋層未覆蓋的表面對應部分之百分比，其中該多孔性隨著通過該電流阻擋層的部分而變，如此該電流流過該電流阻擋層並且到達該主動層，如此通過該主動層的電流在該主動層的所有部分內大體上均勻，除該主動層位於該帶狀電極底下大體上無電流之處的部分以外。

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法律状态:

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

US13/198,664|US8564010B2|2011-08-04|2011-08-04|Distributed current blocking structures for light emitting diodes|

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