[发明专利]发光二极管阵列及其形成方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种半导体发光元件，且特别是关于一种发光二极管(LED)阵列及制造此种LED阵列的方法。

背景技术

图1为一传统的水平式发光二极管(horizontal light emitting diode)的示意图。请参照图1，水平式发光二极管100包含磊晶基板102。磊晶结构104藉由一磊晶成长制程而自磊晶基板长成。电极单元106形成于磊晶结构上以提供电能(electrical energy)。磊晶基板102由蓝宝石(sapphire)或碳化硅(SiC)等材料制成，因此能够在磊晶基板102上进行三族氮化物(例如氮化镓系(GaN-based)或氮化铟镓系(InGaN-based)半导体材料)的磊晶成长。

磊晶结构104通常由氮化镓系半导体材料或氮化铟镓系半导体材料制成。在磊晶成长制程中，氮化镓系半导体材料或氮化铟镓系半导体材料自磊晶基板102磊晶成长，以形成n型掺杂层108与p型掺杂层110。当电能被施加至磊晶结构104时，位于n型掺杂层108与p型掺杂层110交界处的发光部(light emitting portion)112产生电子电洞捕捉现象(electron-hole capture phenomenon)。发光部112的电子因而落下至一较低能阶，并以光子的模式放出能量。举例而言，发光部112为一单一量子井(single quantum well，SQW)或一多重量子井(multiple quantum well，MQW)结构，而可限制电子及电洞在空间中的运动。如此一来，电子与电洞彼此碰撞的可能性增加，而使得电子电洞捕捉现象更容易发生，从而改善发光效率。

电极单元106包含第一电极114与第二电极116。第一电极114及第二电极116分别地与n型掺杂层108及p型掺杂层110欧姆接触(ohmic contact)。电极提供磊晶结构104电能。当施加一电压于第一电极114与第二电极116之间时，一电流自第二电极116流出，通过磊晶结构104并水平地分布于磊晶结构104中，再流向第一电极114。如此一来，一些光子由发生于磊晶结构104内的光电效应产生。由于前述水平分布的电流，水平式发光二极管100自磊晶结构104发出光线。

水平式发光二极管100的制程简单。然而，水平式发光二极管可能导致数种问题的发生，例如电流拥挤(current crowding)问题、发光不均(non-uniformity light emitting)问题及热堆积(thermal accumulation)问题，但不限于此。这些问题可能造成水平式发光二极管发光效率的下降和/或水平式发光二极管的毁损。

为克服一部分的上述问题，垂直式发光二极管(vertical light emitting diode)被发展出来。图2为一传统的垂直式发光二极管的示意图。垂直式发光二极管200包含磊晶结构204以及配置于磊晶结构上以提供电能的电极单元206。类似于图1所示的水平式发光二极管100，可藉由一磊晶成长制程而以氮化镓系半导体材料或氮化铟镓系半导体材料制成磊晶结构204。在磊晶成长制程中，氮化镓系半导体材料和氮化铟镓系半导体材料自磊晶基板(未示于图中)磊晶成长，以形成n型掺杂层208、发光结构(light emitting structure)212与p型掺杂层210。接着，在剥除(stripping)磊晶基板之后，将电极单元206接合(bond)至磊晶结构204。电极单元206包含第一电极214与第二电极216。第一电极214及第二电极216分别地与n型掺杂层208及p型掺杂层210欧姆接触。此外，可将第二电极216黏贴至散热基板(heat dissipating substrate)202，以增加散热效率。当施加一电压于第一电极214与第二电极216之间时，电流垂直地流通。因此垂直式发光二极管200可以有效地改善水平式发光二极管100的电流拥挤问题、发光不均问题及热堆积问题。然而，在描绘于图2的传统垂直式发光二极管中，有着电极遮蔽效应(shading effect)的问题。此外，形成垂直式发光二极管200的制程可能较为复杂。举例而言，在将第二电极216黏贴至散热基板202时，磊晶结构204可能因高热量(high heat)而毁损。