[发明专利]一种镀有金属反射镜膜基板的发光二极管及其制造方法

说明书

本发明涉及一种镀有金属反射镜膜基板的发光二极管及其制造方法，其以具金属反射面基板为永久基板的发光二极管，将LED组件结构成长于一暂时性基板后，再将此LED组件黏贴至一当作永久性具反射镜的基板上，而后将先前会吸光的暂时性基板去除，使得LED组件所发射的光能不被基板吸收，同时向基板方向的光可被反射出表面以增强其发光亮度。

目前可见光发光二极管的发展趋势为发光二极管的发光亮度越来越亮，发光二极管的体积越来越小。

美国专利第5008718号及第5233204号中披露出一种具穿透窗层(transparent window layer)结构的发光二极管，此种发光二极管可以改善传统发光二极管的电流拥塞效应(crowding effect)和增加光从发光二极管射出的量，结果，使得发光二极管的发光亮度有显著的提升。

另外，美国专利第5237581号和第4570172号提出一种具有半导体多层膜反射层(multilayer reflector)，即多层反光磊晶膜DBR(Distributed Bragg Reflector)结构的发光二极管，此种发光二极管可以将射往吸光基板的光反射回来，使其射出发光二极管，而增加发光二极管的发光亮度。

图1为传统发光二极管的横截面图，发光二极管100包含一半导体基板102、一形成在半导体基板102背面的第二欧姆接触电极101、一形成在半导体基板102上的光产生区103、及一形成在光产生区103上的第一欧姆接触电极106。此种结构的发光二极管，因受限于电流拥塞效应，射出光临界角和基板吸光等因素，致使发光亮度并不是很理想，该等光产生区103可由p区域及n区域所组成，然后长在GaAs基板102上，因此，光产生区103的材料的晶格常数需大部份与砷化镓基板102的晶格常数匹配，即可见光发光二极管结构直接成长于砷化镓基板102上，然而砷化镓的能隙为1.43eV，小于可见光的能量，又二极管的光为非等向性发光，因此有一部份发光光线会进入基板，被砷化镓吸收。

美国专利第5008718号和第5233204号提出穿透窗层的结构，以增加光从发光二极管射出的量，如图2所示，发光二极管200的结构乃是将穿透窗层204成长在图1结构的发光二极管100上，该穿透窗层204适合的材料包含GaP，GaAsP和AlGaAs等能隙大于AlGaInP光产生区的材料，在此情形下，虽然可以增加射光临界角和改善电流拥塞效应，而提升发光二极管的发光亮度，但是在电性方面，因为穿透窗层204和AlGaInP光产生区的最上层材料为异质接面(hetero junction)，所以会有能带差(ΔE_c和ΔE_v)的问题产生，而使得发光二极管的顺向偏压V_f值增加(V_f的定义为：当发光二极管在通过20mA的顺向电流时，所量测到的电压值)，最后造成功率损耗增加。

至于美国专利第5237581号和第4570172号所提出的具有多层膜反射层结构的发光二极管300，此种结构示于图3，图3的结构包含一半导体基板302、一形成在半导体基板302上的下多层膜反射层305、一形成在下多层膜反射层305上的光产生区303、一形成在光产生区303上的上多层膜反射层304、一形成在上多层膜反射层304上的第一欧姆接触电极306，及一形成在半导体基板302背面的第二欧姆接触电极301，在此公知技术中，下多层膜反射层305能将光产生区射往吸光基板的光的90％反射回去，而上多层膜反射层304则可将光导往发光二极管的上表面，以改善因采用吸光基板致使光被吸光基板吸收的问题，同时也可以改善因射光临界角所产生亮度不佳的问题，但是，因为多层膜反射层会有许多的异质接面(hetero junction)，所以会使得能带差(ΔE_c和ΔE_v)的效应扩大，结果，顺向偏压V_f值大增，同样地，最后会造成功率损耗增加。

虽然，上述美国专利第5237581及第4570172号中提出的DBR结构将入射至基板方向的光以DBR结构反射回上方表面，但是DBR只对垂直入射的光(如图3中的D1)产生最高的反射率，对于某些斜向入射的光线(如图3中的D2、D3、D4)，其反射率有限，因此其对于可见光二极管亮度的改进仍有其限制，反而会因DBR结构的制作而增加薄膜磊晶成长的成本与困难度。