[发明专利]发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的技术，且特别涉及一种用以改善发光二极管制造的良率的制造程序以及用此制造程序所产生不同结构的发光二极管。

背景技术

由于人类生活文明的进步，照明装置已成为日常生活中不可或缺的用品。在早先，照明装置一般是白炽灯泡（钨丝灯泡），因此，以往若要对照明装置进行调光，只需要额外在插头与灯具之间设置一可变电阻旋扭，通过调整可变电阻即可进行调光。然而，白炽灯泡具有发热、寿命短、发光效率低、以及功率消耗大的缺点，目前几乎已经全然淘汰。

发光二极管（Light Emitting Diode,简称LED）是一种固态发光元件，主要由P型与N型的半导体材料组成，它能产生在紫外线、可见光以及红外线区域内的自幅射光。一般可见光的发光二极管大部分应用在电子仪器设备的指示器或是照明，而红外线的发光二极管则应用于光纤通信方面。

由于LED（发光二极管）具有发光效率高、使用寿命长、不易损坏、耗电量少、环保及体积小等优点，近来在环保与节能低碳的趋势下，LED的应用愈来愈广泛，例如交通信号、路灯、手电筒、液晶显示的背光模块或是譬如LED灯泡的各式照明装置等。

分散式布拉格层（Distributed Bragg Reflector；DBR）常用于氮化物基LED（Nitride base LED）的结构中，用来提高发光二极管的出光效率。氮化镓(GaN)与氮化镓铝(AlGaN)因为具有很大的折射率差异，因此很常见用于制作氮化镓元件的分散式布拉格反射层。不过，这两种材料的结合也会带来很大的晶格不匹配与热膨胀系数等差异，如此一来很容易会导致外延层产生裂痕或缺陷。

利用外延制作DBR所产生的应力问题会影响整体LED的晶格品质，造成结构缺陷。特别的是，成长DBR结构会伴随较大的拉伸应力(tensile strain)，因此常会使后续的外延层无法有效释放应力，而形成裂痕。另外，在硅基板成长LED结构一直有晶圆应力(wafer strain)的问题存在，使得裂痕产生，因此要利用外延的方式来成长DBR结构，晶圆势必要承受更大的拉伸应变，容易形成裂痕。

发明内容

本发明的目的是提供一种发光二极管的结构，在制作DBR之前加入氮化镓铟铝(AlInGaN)作为应力释放层，以避免制作DBR时产生薄膜裂痕(film crack)。另外，本发明调整外延工艺的顺序，最后才成长DBR，可以在不影响其他外延层的情况下，调变DBR的成长条件以提升DBR的外延品质。

为了达成本发明的上述目的及其他目的，本发明提出一种发光二极管。此发光二极管包括：一金属反射层、一载板、一分散布拉格反射层、一缓冲层以及一发光二极管外延结构。上述载板位于金属反射层之下。上述分散布拉格反射层位在该金属反射层上。上述缓冲层位于分散布拉格反射层之上。上述发光二极管外延结构位于缓冲层之上。

依照本发明较佳实施例所述的发光二极管，此发光二极管还包括一接合层，位在载板与金属反射层之间。又，进一步的实施例中，此接合层的材料选自由银胶、自发性导电高分子或高分子中掺杂导电材质所形成的粘合材料。另外，此分散布拉格反射层直接形成在金属反射层与缓冲层之间。进一步的实施例中，分散布拉格反射层由氮化铝与氮化镓以堆叠方式形成。另外，上述发光二极管外延结构包括一第一型半导体层、一有源层、一第二型半导体层、一第一电极以及、一第二电极。第一型半导体层位于缓冲层之上。有源层位于第一型半导体层之上。第二型半导体层位于有源层之上。第一电极位于第一型半导体层之上。第二电极位于第二型半导体层之上。

依照本发明较佳实施例所述的发光二极管，上述第一型半导体层为N型半导体层而第二型半导体层为P型半导体层。另一实施例中，第一型半导体层为P型半导体层而第二型半导体层为N型半导体层。又，进一步实施例中，上述缓冲层的晶格常数介于氮化镓（GaN）的晶格常数与氮化铝（AlN）的晶格常数之间。在更进一步实施例中，上述缓冲层的材质包括氮化镓铟铝（AlInGaN）。

依照本发明较佳实施例所述的发光二极管，上述金属反射层的材料选自由In、Al、Ti、Au、W、InSn、TiN、WSi、PtIn2、Nd/Al、Ni/Si、Pd/Al、Ta/Al、Ti/Ag、Ta/Ag、Ti/Al、Ti/Au、Ti/TiN、Zr/ZrN、Au/Ge/Ni、Cr/Ni/Au、Ni/Cr/Au、Ti/Pd/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Ni/Au、Au/Si/Ti/Au/Si、Au/Ni/Ti/Si/Ti或其合金所组成的一族群。