[发明专利]发光二极管装置及其形成方法

说明书

本申请是2009年11月02日提交的优先权日为2009年08月25日的申请号为200910209233.1的名称为“发光二极管装置及其形成方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别涉及结晶III-V族发光二极管。

背景技术

一般而言，发光二极管(light-emittingdiode；LED)是由第一导电型的第一导电层、有源层与第二导电型的第二导电层所构成，并且在正偏压(forward-biased)下会产生光线。不同颜色的发光二极管可使用不同能隙(bandgap)的材料形成。典型的有源层会从发光层的两侧射出光线，且光线会往所有的方向传播。然而，由于从两侧并往所有方向射出的光线中，会有部分的光能被损失掉，因此在实际的应用上，常仅需要光线从单一侧并沿着特定的方向射出。

在一种提升光线从发光二极管装置单一侧的射出量的方法中，是在基板与发光二极管结构之间形成反射层。反射层包括金属反射材料，其会使从基板侧上的发光二极管装置射出的光线反射回向发光二极管的发光面，借此提升发光二极管装置的光效率(lightefficiency)。

虽然反射金属层能帮助光线从发光二极管装置的单一侧射出，然而射出的光线一般仍会朝向超过180°的范围的所有方向传播。往所有方向传播的光线在某些需要光线沿着特定方向射出的应用中，例如透镜组或类似的装置，是不期望的。

在另一种强化发光二极管装置的光线输出量的方法中，是将发光表面粗糙化。具有平滑表面的发光二极管装置会有较高程度的全内反射(totalinternalreflection)，其中光线会倾向反射回有源层，而不是被射出。为了降低全内反射的程度，可将发光二极管装置的表面粗糙化。表面粗糙度一般是在形成发光二极管装置时，通过金属有机化学气相沉积工艺控制，或者是在形成发光二极管装置之后，通过蚀刻工艺控制。虽然表面粗糙化会提升光线的输出量，然而要在粗糙表面上形成良好的欧姆接触有困难度。

又另一种强化发光二极管装置的光线输出量的方法包括形成纳米柱。在此方法中，发光二极管装置包括许多个从基板垂直地向上延伸的纳米级发光柱。然而，由于纳米柱产生的大部分光线，会以大于临界角度的角度入射于纳米柱的侧壁上，因此从纳米柱结构输出的光线仍会由于全内反射的因素而减少。

根据上述，因此有需要光效率提升的发光二极管装置。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种发光二极管装置，包括：一基板；一发光二极管结构，形成在该基板上，该发光二极管结构具有一下方发光二极管层、一有源层与一第一上方发光二极管层；以及多个嵌入元件，至少延伸穿过部分该发光二极管结构的该第一上方发光二极管层，所述多个嵌入元件由上方观看是被该发光二极管结构所围绕，所述多个嵌入元件的折射系数不同于该第一上方发光二极管层。

本发明也提供一种发光二极管装置，包括：一基板；以及一发光二极管结构，位于该基板上，该发光二极管结构具有至少位于一第一导电层中的多个嵌入元件，所述多个嵌入元件的折射系数不同于嵌入所述多个嵌入元件的该发光二极管结构的一薄膜。

本发明还提供一种形成发光二极管装置的方法，该方法包括：提供一基板；在该基板上形成一发光二极管结构，该发光二极管结构包括一下方发光二极管层、一有源层与一第一上方发光二极管层；以及形成多个嵌入元件，其由上方观看是被该发光二极管结构围绕，所述多个嵌入元件的折射系数不同于该发光二极管结构。

本发明可有效提升发光二极管的光效率。

附图说明

图1至图4显示本发明一实施例形成发光二极管装置的各种工艺步骤。

图5及图6显示本发明另一实施例形成发光二极管装置的各种工艺步骤。

图7及图8显示本发明另一实施例形成发光二极管装置的各种工艺步骤。

图9至图11显示本发明另一实施例形成发光二极管装置的各种工艺步骤。

图12至图14显示各种具有圆形嵌入元件的发光二极管的平面图。

上述附图中的附图标记说明如下：

100～发光二极管装置；

102～基板；

104～发光二极管结构；

106～下方发光二极管层；

108～发光层(或有源层)；

110～第一上方发光二极管层；

120～图案化掩模；

200～发光二极管装置；

202～开口；

300～发光二极管装置；