[发明专利]半导体发光装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可提高光萃取效率的半导体发光装置及其制造方法。

背景技术

半导体发光装置，例如发光二极管(light-emitting diode，LED)芯片，是一种半导体光源。依其结构，可分为水平式、垂直式发光二极管芯片等等。

图1显示一种水平式发光二极管芯片100，其包括基材102、磊晶结构104，以及电极单元106。磊晶结构104是利用磊晶工艺从基材102上形成，电极单元106则提供磊晶结构104所需电能。基材102的材质可以是蓝宝石(sapphire)或碳化硅(SiC)，以便在其表面成长III族-氮化物，例如氮化镓基(GaN-based)、氮化铟镓基(indium gallium nitride-based，InGaN-based)等化合物。此处“氮化镓基(based)”是指主要成分为氮化镓，但可再包含其它成分；本文中的其它类似表示亦同。

磊晶结构104是利用磊晶工艺，从基材102上成长氮化镓基或氮化铟镓基化合物，以形成N型层108、P型层110、发光层112。当电能提供给磊晶结构104，位于N型层108与P型层110接口的发光层112会产生电子电洞结合，造成能阶被降低，并以光子形式释放能量而发光。发光层112可以是用于限制电子电洞移动的多重量子井(multiple quantum well，MQW)，藉由增加电子电洞碰撞机率，因而增加了电子电洞结合率与发光效率。

电极单元106包括第一电极114与第二电极116，分别与N型层108与P型层110欧姆接触(ohmic contact)。当分别提供电压于第一电极114与第二电极116时，电流从第二电极116通过基材102流向第一电极114，并且横向分布于磊晶结构104中，使其发生光电效应而产生光子。

水平式发光二极管的工艺简单，但具有电流拥挤(current crowding)、发光不均、热累积等问题。为了解决这些问题，垂直式发光二极管被开发出来。

图2显示一种垂直式发光二极管芯片200，其包括磊晶结构204与电极单元206。与水平式发光二极管芯片100相似，磊晶结构204是利用磊晶工艺，从一基材(未图示)上成长氮化铟镓基或氮化镓基化合物，以形成N型层208、发光层212、P型层210。接着，脱去该基材，并在磊晶结构204上形成电极单元206。电极单元206包括第一电极214与第二单元216，分别与N型层208及P型层210欧姆接触。此外，散热基材202可附着于第二电极216下方，以增加散热效率。

当分别提供电压予第一电极214与第二电极216时，电流是以垂直方向流动；因此，可有效改善电流拥挤、发光不佳、散热不佳等问题。然而，垂直式发光二极管芯片200仍有电极遮蔽效应，导致发光效率下降。此外，工艺繁复也是待改善的问题。

由于天然基材缺乏，因此通常将氮化镓与类似化合物沉积于蓝宝石晶圆上。传统发光二极管，例如前述的水平式或垂直式发光二极管芯片，因为光子以全方向发射，导致发光效率不佳；大量的光被蓝宝石基材限制，无法输出利用。此外，蓝宝石基材的散热效率不佳。

为了更好的发光效率，或取代蓝宝石基材，P型朝上(p-side up)与N型朝上(n-side up)发光二极管芯片被发展出来；然而，发光效率仍有需要改善的空间。因此，如何提升半导体发光装置的发光亮度与散热效率、简化工艺、降低成本，是本领域的重要课题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可提高光萃取效率的半导体发光装置与其制造方法。

本发明一实施例提供一种半导体发光装置，包括一基材，位于该基材的一顶面的一磊晶结构，以及一反射层。该磊晶结构包括一第一型掺杂层、一发光层、一第二型掺杂层，该反射层覆盖该基材的侧壁的至少一部分表面。

本发明另一实施例提供一种半导体发光装置的制造方法，包括下列步骤：提供一具有一磊晶结构的基材，其中该磊晶结构位于该基材的顶面且包括一第一型掺杂层、一发光层、一第二型掺杂层；藉由一遮蔽材料覆盖该磊晶结构；在该基材的侧壁的至少部分表面，镀上一反射层；以及移除该遮蔽材料。

本发明实施例的半导体发光装置，藉由在基材的侧壁镀上反射层，如此可降低发光装置发出的光被其它组件反射回基材侧壁的光吸收率、提高光萃取效率。

附图说明

图1显示一种现有的水平式发光二极管芯片。

图2显示一种现有的垂直式发光二极管芯片。

图3A与图3B显示根据本发明一实施例的P型朝上发光二极管芯片。