[发明专利]具有电极框架的垂直发光二极管晶粒及其制造方法

说明书

技术领域

概括而言，本揭露内容是关于光电元件，尤其是关于一种垂直发光二极管(VLED)晶粒(die)及其制造方法。

背景技术

一种光电系统，例如发光二极管(LED)，可包含一或多个安装在衬底上的发光二极管晶粒。一种发光二极管晶粒，称为垂直发光二极管(VLED，vertical light emitting diode)晶粒，其包含由例如GaN的化合物半导体材料所制造的多层半导体衬底。此半导体衬底可包含：p-型限制层，具有p-型掺杂物；n-型限制层，具有n-型掺杂物；以及多重量子阱(MQW)层，位于这些限制层之间并用以发光。

垂直发光二极管晶粒亦可包含：电极，位于n-型限制层上；以及镜面体，与p-型限制层接触。此电极可将电流提供至n-型限制层，以启动多重量子阱(MQW，multiple quantumwell)层发光。此镜面体可将所放出的光向外反射。伴随此种垂直发光二极管(VLED)晶粒的一个问题为：电流可能会累积在n-型限制层的特定区域(特别是靠近电极之处)上，而限制多重量子阱层的效率。此问题(有时称为“电流丛聚(current crowding)”)需要较高的正向偏压(Vf)，并且亦会增加电力消耗以及热输出。一种解决此问题的现有方法是形成具有若干接脚的电极，这些接脚可使电流散开。然而，此方法容易覆盖住大范围的多重量子阱层而限制亮度。

发明内容

本发明揭露内容是针对具有电极框架(electrode frame)的垂直发光二极管晶粒以及此垂直发光二极管晶粒的制造方法。此垂直发光二极管晶粒可用以构成具有改善的热与电特性的发光二极管。

提供一种垂直发光二极管晶粒，包含：金属基部；镜面体，位于金属基部上；p-型半导体层，位于镜面体上；多重量子阱层，位于p-型半导体层上并用以发光；以及n-型半导体层，位于多重量子阱层上。此垂直发光二极管晶粒亦包含：电极，位于n-型半导体层上；以及电极框架，位于n-型半导体层上并与电极电性接触；以及有机或无机材料，被容纳于电极框架内并具有所选择的光学特性。此电极框架具有包含在n-型半导体层的周边轮廓内的四边形相框轮廓，并用以提供高电流容量以及将电流从n-型半导体层的外周边散布到n-型半导体层的中心。此垂直发光二极管(VLED)晶粒亦可包含钝化层，此钝化层形成在金属基部上，且包围电极框架、镜面体的边缘、p-型半导体层的边缘、多重量子阱(MQW)层的边缘以及n-型半导体层的边缘并使其电性绝缘。

提供一种垂直发光二极管(VLED)晶粒的制造方法，包含下列步骤：设置金属基部，此金属基部具有：镜面体；p-型半导体层，位于镜面体上；多重量子阱(MQW)层，位于p-型半导体层上并用以发光；以及n-型半导体层，位于多重量子阱(MQW)层上。此方法亦包含下列步骤：将电极以及电极框架形成在n-型半导体层上，电极框架与电极电性接触并用以将电流从n-型半导体层的外周边散布到n-型半导体层的中心。此方法亦可包含下列步骤：形成钝化层，此钝化层用以使电极框架、镜面体的边缘、p-型半导体层的边缘、多重量子阱层的边缘以及n-型半导体层的边缘电性绝缘。此方法亦可包含下列步骤：将有机或无机材料沉积在电极框架内，此材料具有所选择的光学特性。

本发明提供垂直发光二极管晶粒可用以构成具有改善的热与电特性的发光二极管。

附图说明

示范实施例显示于附图的参考图中。此意指将在此所揭露的实施例与图视为示例而非限制。

图1是具有电极框架的垂直发光二极管晶粒的概略立体图；

图2A是沿着宽度侧的垂直发光二极管晶粒的概略侧视图；

图2B是相当于图2A的垂直发光二极管晶粒的概略侧视图，此晶粒具有钝化层；

图3A是沿着长度侧的垂直发光二极管晶粒的概略侧视图；

图3B是相当于图3A的垂直发光二极管晶粒的概略侧视图，此晶粒具有钝化层；

图4A是垂直发光二极管晶粒的平面视图，其显示电极以及电极框架；

图4B是垂直发光二极管晶粒的平面视图，其显示电极延伸跨越电极框架的一替代实施例；

图4C是垂直发光二极管晶粒的平面视图，其显示镜面体；

图5是具有钝化层以及有机或无机材料的垂直发光二极管的概略侧视图，此有机或无机材料位于电极框架内；及

图6是具有钝化层以及有机或无机材料的垂直发光二极管的概略侧视图，此钝化层设置成堤坝，而此有机或无机材料容纳在此堤坝内。

附图标号

10垂直发光二极管晶粒