[发明专利]高光取出率发光二极管,及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，及其制作方法，特别是涉及一种具有高光取出率的发光二极管，及其制作方法。 

背景技术

参阅图1，发光二极管具有一磊晶基板11、一发光单元12，及一电极单元13。该发光单元12具有一形成于该磊晶基板11上的一第一型半导体层121、一形成于该第一型半导体层121部分表面的发光层122，及一形成于该发光层122表面的第二型半导体层123，该电极单元13具有一与该第一型半导体层121连接的第一电极131，及一与该第二型半导体层123连接的第二电极132。当外界经由该第一电极131、第二电极132配合提供电能至该发光单元12时，该发光层122会以光电效应发光。 

一般发光二极管的光电效率是以外部量子效率表示，而外部量子效率又为内部量子效率与光取出率的乘积；其中，光取出率则为该发光层122产生的光子与成功离开半导体光电组件内部的光子量的比值。然而以目前发光层122常用的GaN类半导体材料为例，GaN的折射率(n)约为2.5，空气为1，因此由该发光层122产生的光在接触该发光层122与空气的界面时，大部分的光会因为全反射而无法向外发出，使得该发光二极管实际的光取出率只有4％，而无法有效提升发光二极管的光电效率。 

目前常用来提升发光二极管光取出率的方法，大都是以蚀刻方式在发光二极管的磊晶基板11表面形成规则或不规则形状的粗化结构，或借由改变发光单元12出光面的结构，减少光的全反射作用，以提升发光二极管的光取出效率。然而，以蚀刻方式对发光单元12进行粗化后制得的发光二极管组件，在电性表现方面有显著的不良影响；而以蚀刻磊晶基板11形成粗化结构的方式，则因目前用于发光二极管的磊晶基板11大多是由硅、碳化硅、氧化铝等材料构成，因此，以蚀刻该磊晶基板11形成粗化结构的方式，不仅需耗费较多的制程 时间，且所形成的粗化结构精度也不易控制，而容易有亮度不均匀的问题产生。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高光取出率的发光二极管。 

此外，本发明的另一目的在于提供一种制程简便且具有高光取出率的发光二极管制作方法。 

本发明高光取出率的发光二极管，包含一磊晶基板、一发光单元，及一用以提供电能至该发光单元的电极单元；该磊晶基板具有一基材，及多个第一透光锥，该基材具有一平坦的表面，所述第一透光锥概呈锥状，是由与该基材不同且折射率低于该基材的材料构成而形成于该表面，且任两相邻的第一透光锥彼此不连接，该发光单元设置在该磊晶基板具有所述第一透光锥的表面，在接收电能时以光电效应发光，具有依序自该基材及所述第一透光锥的表面向上形成的一第一型半导体层、一发光层，及一电性与该第一型半导体层相反的第二型半导体层，该第一型半导体层具有一与该基材及所述第一透光锥连接的底膜、多个形成于该底膜表面的第二透光锥，及一形成于该底膜及所述第二透光锥表面的顶膜，所述第二透光锥概呈锥状，由折射率与该顶膜及底膜不同的材料构成，且任两相邻的第二透光锥彼此不连接。 

本发明高光取出率的发光二极管，其中该每一个第一透光锥概呈圆锥状，具有一与该表面连接的第一底面，及一由该第一底面至该第一透光锥顶部的第一高度，该底面的最大宽度为第一宽度，所述第一透光锥的第一高度与第一宽度的比值介于0.25～1.0之间，且任两相邻的第一透光锥的间距不大于1μm。 

本发明高光取出率的发光二极管，其中该第一型半导体层的底膜与所述第一透光锥的表面共同界定出至少一个气穴。 

本发明高光取出率的发光二极管，其中该每一个第二透光锥概呈圆锥状，具有一与该底膜连接的第二底面，及一由该第二底面至该第二透光锥顶部的第二高度，该第二底面的最大宽度为第二宽度，所述第二透光锥的第二高度与第二宽度比值介于0.25～1.0之间，且任两相邻的第二透光锥的间距不大于1μm。 

本发明高光取出率的发光二极管，其中该基材的构成材料包括氧 化铝、碳化硅、硅，或氮化铝。

本发明高光取出率的发光二极管，其中所述第一透光锥的构成材料选自氧化硅、氮氧化硅，及氟化镁。 

本发明高光取出率的发光二极管，其中所述第二透光锥的构成材料选自氧化硅、氮氧化硅，及氟化镁。 

此外，本发明高光取出率发光二极管的制作方法，包含以下步骤。 

(a)自一基材表面依序形成一第一蚀刻层及一第一光阻层，其中，该第一蚀刻层是由与该基材不同且折射率低于该基材的材料构成，接着，以微影制程令该第一光阻层形成一第一屏蔽图案。