[发明专利]发光二极管装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，特别涉及一种堆栈发光二极管装置及其制造方法。

背景技术

为了提升发光二极管（LED）的发光效率，方法之一是使用隧道结（tunnel junction）将二个或多个发光二极管迭加起来。迭加发光二极管较单一发光二极管放射更多的光线，因而提高亮度。使用隧道结还可强化电流的分散（spreading），使得主动层内更多的载子可进行再结合（recombination）。此外，迭加发光二极管较同样数目之单一发光二极管具有较少的电极接触，不但可节省空间，且可降低所造成的电致迁移（electromigration）问题。

传统形成隧道结的方法之一是使用重掺杂技术，如美国专利第6,822,991号，题为“含有隧道结的发光装置（Light Emitting Devices Including Tunnel Junctions）”，其隧道结使用氮化铟镓（InGaN）。一般而言，氮化铟镓（InGaN）若要具有好的质量，其成长厚度不能超过2纳米（nm）。在上述专利中，其隧道结所包含的p++重掺杂氮化铟镓（InGaN）层厚度高达15纳米。实际操作中，要达到这样的厚度且要保持相当的质量是几乎不可能的。因此，如何降低氮化铟镓（InGaN）厚度且能达到隧穿效果，是目前研究发展的重要方向。

传统形成隧道结的另一方法是使用极化（polarization）技术，如美国专利第6,878,975号，题为“极化场增强之隧穿结构（Polarization Field Enhanced Tunnel Structures）”。通过极化以制作隧穿结构（例如单层氮化铟镓）时，铟（In）的浓度要相当高（例如大于20%），且厚度要厚（例如至少10纳米），所形成的隧穿结构具有吸光的缺点，而且应力会集中于接口（例如GaN/InGaN接口），使得堆栈发光二极管当中上方的发光二极管之成长温度不能太高，否则应力会随着温度增加而导致隧穿失效。

因此，亟需提出一种新颖的发光二极管结构，用以解决上述传统隧道结的问题。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种堆栈发光二极管装置及其制造方法，其形成并接发光二极管单元，因而省略隧道结的制造，以避免传统隧道结的制造问题。此外，本实施例之发光二极管装置可增进其量子阱质量，因而提高整体的发光效率。

根据本发明实施例之一，发光二极管装置包含至少一发光二极管单元，其具有基板、电性耦合层、中间层及并接型磊晶结构。其中，电性耦合层位于基板上，电性耦合层材质系为III族氮化物(III-nitride)，并接型磊晶结构位于电性耦合层上，且中间层位于电性耦合层与并接型磊晶结构之间。

其中所述电性耦合层的掺杂电性为n型。

其中所述并接型磊晶结构包含：

一第一p型掺杂层，位于所述中间层上；

一第一量子阱层，位于所述第一p型掺杂层上；

一n型掺杂层，位于所述第一量子阱层上；

一第二量子阱层，位于所述n型掺杂层上；及

一第二p型掺杂层，位于所述第二量子阱层上；

其中所述中间层使得所述电性耦合层与所述第一p型掺杂层之间的压降趋近于零。

其中，所述之发光二极管装置，还包含：

一超晶格结构，形成于所述第一p型掺杂层与所述第一量子阱层之间。

其中，所述之发光二极管装置，还包含：

一第一电极，形成于所述电性耦合层的一暴露表面；

一第二电极，形成于所述第二p型掺杂层的一表面；及

一第三电极，形成于所述n型掺杂层的一暴露表面。

其中所述中间层包含一隧穿层或一奥姆接触层。

其中所述至少一发光二极管单元包含多个所述发光二极管单元，以阵列型式排列，且包含：

一第一联机组件，用以电性连接所述发光二极管单元之所述第一电极与所述第二电极；及

一第二连接组件，用以电性连接所述发光二极管单元之所述第三电极与相邻发光二极管单元之所述第一电极或所述第二电极。

其中所述第一联机组件与所述第二连接组件独立选自以下组中之一：内联机与焊线。

根据本发明另一实施例，发光二极管装置包含至少一发光二极管单元，其具有导电层、并接型磊晶结构、中间层及电性耦合层。其中，并接型磊晶结构位于导电层上，电性耦合层位于并接型磊晶结构上，且中间层位于并接型磊晶结构与电性耦合层之间。

其中所述并接型磊晶结构包含：

一第二p型掺杂层，位于所述导电层上；