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3. 发明专利

TWI322519B 具有ＩＴＯ層的發光二極體以及其製造方法 LIGHT EMITTING DIODE WITH ITO LAYER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME 有权
简体标题：具有ＩＴＯ层的发光二极管以及其制造方法 LIGHT EMITTING DIODE WITH ITO LAYER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME
公开(公告)号：TWI322519B
公开(公告)日：2010-03-21
申请号：TW095148926
申请日：2006-12-26
申请人：首爾OPTO儀器股份有限公司
发明人：金大原 , 尹麗鎮 , 吳德煥 , 金種煥
IPC分类号： H01L
CPC分类号： H01L33/42 , H01L27/153 , H01L33/62 , H01L2924/0002 , H01L2924/00
摘要：本發明關於一種歸因於電流擴散至ITO層之效率增加而具有增強之亮度及發光效能的發光二極體，以及一種製造發光二極體之方法。根據本發明，製造包括在基板上之N型半導體層、主動層及P型半導體層的至少一發光單元。本發明之方法包含以下步驟：(a)形成具有形成於P型半導體層之頂面上之ITO層的至少一發光單元；(b)經由乾式蝕刻在ITO層中形成用於線路連接之接觸槽；以及(c)以由導電材料製成之接觸連接部分來填充接觸槽以用於線路連接。 The present invention relates to a light emitting diode with enhanced luminance and light emitting performance due to increase in efficiency of current diffusion into an ITO layer, and a method of fabricating the light emitting diode. According to the present invention, there is manufactured at least one light emitting cell including an N-type semiconductor layer, an active layer and a P-type semiconductor layer on a substrate. The method of the present invention comprises the steps of (a) forming at least one light emitting cell with an ITO layer formd on a top surface of the P-type semiconductor layer; (b) forming a contact groove for wiring connection in the ITO layer through dry etching; and (c) filling the contact groove with a contact connection portion made of a conductive material for the wiring connection. 【創作特點】在前述發光二極體中，應深入考慮對形成於每一發光單元之發光表面上之透明電極層的光透射率及電流特性之改良。因此，本發明建議一種發光二極體，其中使用具有卓越光透射率之ITO層作為透明電極層，但認為是ITO層之問題的電流特性得以增強。
因此，本發明之一目標在於提供一種歸因於電流擴散至P型半導體層上之ITO層的效率增加而具有顯著增強之亮度及發光效能的發光二極體，以及一種製造發光二極體之方法。
根據本發明之態樣，提供一種製造發光二極體之方法，此發光二極體形成有包括在基板上之N型半導體層、主動層以及P型半導體層的至少一發光單元。製造發光二極體之方法包含以下步驟：(a)形成具有形成於P型半導體層之頂面上之ITO層的至少一發光單元；(b)經由乾式蝕刻在ITO層中形成用於線路連接之接觸槽(contact groove)；以及(c)以導電材料製成之接觸連接部分來填充接觸槽以用於線路連接。
較佳地，步驟(b)包含藉由使惰性氣體碰撞ITO層來蝕刻ITO層之部分的乾式蝕刻製程，經由蝕刻製程，P型半導體層之表面暴露在外且在惰性氣體碰撞之P型半導體層之表面上形成電流阻擋層(current blocking layer)。
本發明之方法可在步驟(c)之前更包含以下步驟：暴露N型半導體層之部分作為接觸區域且接著在接觸區域上形成N型接觸襯墊。
在步驟(c)中填入接觸槽中之接觸連接部分可為P型接觸襯墊，此P型接觸襯墊之下部與接觸槽內部之ITO層的內部圓周表面接觸且上部與接觸槽外部之ITO層的頂面接觸。
至少一發光單元可為彼此隔開之多個發光單元，且步驟(a)可更包含以下步驟：暴露發光單元中之每一者的N型半導體層之部分作為形成N型接觸襯墊所在之接觸區域。
較佳地，步驟(c)更包含以下步驟：經由電鍍或氣相沈積方法形成由導電材料層製成之線路以用於相鄰發光單元之間的電連接，且接觸連接部分由導電材料層之部分形成。此時，步驟(b)包含以下步驟：(b－1)形成透明絕緣層，其完全覆蓋在步驟(a)中形成於基板上的發光單元；以及(b－2)圖案化並蝕刻透明絕緣層以暴露連接線路所經由之部分，且同時形成ITO層之接觸槽。
更佳地，步驟(c)包含以下步驟：(c1)經由電鍍或氣相沈積方法形成導電材料層以完全覆蓋具有形成於其上之透明絕緣層的發光單元及基板；以及(c2)蝕刻並移除導電材料層之除自發光單元之接觸槽延伸至相鄰發光單元之N型接觸襯墊以外的部分，而使導電材料層之另一部分充當線路。
根據本發明之另一態樣，提供一種具有ITO層之發光二極體，其包含：基板；至少一發光單元，其在基板上依序形成有N型半導體層、主動層及P型半導體層，且包括形成於P型半導體層之頂面上之ITO層；接觸槽，其形成於ITO層中以用於線路連接；以及接觸連接部分，其填入線路一端處之接觸槽中。[有利效應]
根據一結構，其中接觸連接部分(亦即，線路一端或線路一端處之P型接觸襯墊)接觸形成於ITO層中之接觸槽的內部圓周表面，可使電流擴散至P型半導體層上之ITO層的效率得以增強而不減小ITO層之發光面積。因此，可實施具有顯著改良之亮度及發光效能的發光二極體。
在根據本發明之實施例包括P型接觸襯墊作為接觸連接部分的發光二極體中，P型接觸襯墊可同時接觸ITO層之頂面以及ITO層之內部圓周表面。因此，進一步增加ITO層與P型接觸襯墊之間的接觸面積使得可增強電流擴散至ITO層的效率。
舉例而言，在類似於藉由AC電源來操作之AC發光二極體的根據本發明之另一實施例之包括多個發光單元的發光二極體中，線路可包含經由電鍍或氣相沈積製程形成之導電材料層以使得可防止線路斷接等。此時，由於由導電材料層之部分形成的接觸連接部分與ITO層之接觸槽的內部圓周表面接觸，因此可增強電流擴散至ITO層之效率。
此外，根據本發明之實施例，在乾式蝕刻製程期間歸因於P型半導體層之部分的電流特性改變而形成的電流阻擋層可形成於P型半導體層與接觸連接部分接觸的位置。因此，電流阻擋層可完全阻擋電流直接流入P型半導體層中以有助於增強電流擴散至ITO層的效率。
简体摘要：本发明关于一种归因于电流扩散至ITO层之效率增加而具有增强之亮度及发光性能的发光二极管，以及一种制造发光二极管之方法。根据本发明，制造包括在基板上之N型半导体层、主动层及P型半导体层的至少一发光单元。本发明之方法包含以下步骤：(a)形成具有形成于P型半导体层之顶面上之ITO层的至少一发光单元；(b)经由干式蚀刻在ITO层中形成用于线路连接之接触槽；以及(c)以由导电材料制成之接触连接部分来填充接触槽以用于线路连接。 The present invention relates to a light emitting diode with enhanced luminance and light emitting performance due to increase in efficiency of current diffusion into an ITO layer, and a method of fabricating the light emitting diode. According to the present invention, there is manufactured at least one light emitting cell including an N-type semiconductor layer, an active layer and a P-type semiconductor layer on a substrate. The method of the present invention comprises the steps of (a) forming at least one light emitting cell with an ITO layer formd on a top surface of the P-type semiconductor layer; (b) forming a contact groove for wiring connection in the ITO layer through dry etching; and (c) filling the contact groove with a contact connection portion made of a conductive material for the wiring connection. 【创作特点】在前述发光二极管中，应深入考虑对形成于每一发光单元之发光表面上之透明电极层的光透射率及电流特性之改良。因此，本发明建议一种发光二极管，其中使用具有卓越光透射率之ITO层作为透明电极层，但认为是ITO层之问题的电流特性得以增强。因此，本发明之一目标在于提供一种归因于电流扩散至P型半导体层上之ITO层的效率增加而具有显着增强之亮度及发光性能的发光二极管，以及一种制造发光二极管之方法。根据本发明之态样，提供一种制造发光二极管之方法，此发光二极管形成有包括在基板上之N型半导体层、主动层以及P型半导体层的至少一发光单元。制造发光二极管之方法包含以下步骤：(a)形成具有形成于P型半导体层之顶面上之ITO层的至少一发光单元；(b)经由干式蚀刻在ITO层中形成用于线路连接之接触槽(contact groove)；以及(c)以导电材料制成之接触连接部分来填充接触槽以用于线路连接。较佳地，步骤(b)包含借由使惰性气体碰撞ITO层来蚀刻ITO层之部分的干式蚀刻制程，经由蚀刻制程，P型半导体层之表面暴露在外且在惰性气体碰撞之P型半导体层之表面上形成电流阻挡层(current blocking layer)。本发明之方法可在步骤(c)之前更包含以下步骤：暴露N型半导体层之部分作为接触区域且接着在接触区域上形成N型接触衬垫。在步骤(c)中填入接触槽中之接触连接部分可为P型接触衬垫，此P型接触衬垫之下部与接触槽内部之ITO层的内部圆周表面接触且上部与接触槽外部之ITO层的顶面接触。至少一发光单元可为彼此隔开之多个发光单元，且步骤(a)可更包含以下步骤：暴露发光单元中之每一者的N型半导体层之部分作为形成N型接触衬垫所在之接触区域。较佳地，步骤(c)更包含以下步骤：经由电镀或气相沉积方法形成由导电材料层制成之线路以用于相邻发光单元之间的电连接，且接触连接部分由导电材料层之部分形成。此时，步骤(b)包含以下步骤：(b－1)形成透明绝缘层，其完全覆盖在步骤(a)中形成于基板上的发光单元；以及(b－2)图案化并蚀刻透明绝缘层以暴露连接线路所经由之部分，且同时形成ITO层之接触槽。更佳地，步骤(c)包含以下步骤：(c1)经由电镀或气相沉积方法形成导电材料层以完全覆盖具有形成于其上之透明绝缘层的发光单元及基板；以及(c2)蚀刻并移除导电材料层之除自发光单元之接触槽延伸至相邻发光单元之N型接触衬垫以外的部分，而使导电材料层之另一部分充当线路。根据本发明之另一态样，提供一种具有ITO层之发光二极管，其包含：基板；至少一发光单元，其在基板上依序形成有N型半导体层、主动层及P型半导体层，且包括形成于P型半导体层之顶面上之ITO层；接触槽，其形成于ITO层中以用于线路连接；以及接触连接部分，其填入线路一端处之接触槽中。[有利效应] 根据一结构，其中接触连接部分(亦即，线路一端或线路一端处之P型接触衬垫)接触形成于ITO层中之接触槽的内部圆周表面，可使电流扩散至P型半导体层上之ITO层的效率得以增强而不减小ITO层之发光面积。因此，可实施具有显着改良之亮度及发光性能的发光二极管。在根据本发明之实施例包括P型接触衬垫作为接触连接部分的发光二极管中，P型接触衬垫可同时接触ITO层之顶面以及ITO层之内部圆周表面。因此，进一步增加ITO层与P型接触衬垫之间的接触面积使得可增强电流扩散至ITO层的效率。举例而言，在类似于借由AC电源来操作之AC发光二极管的根据本发明之另一实施例之包括多个发光单元的发光二极管中，线路可包含经由电镀或气相沉积制程形成之导电材料层以使得可防止线路断接等。此时，由于由导电材料层之部分形成的接触连接部分与ITO层之接触槽的内部圆周表面接触，因此可增强电流扩散至ITO层之效率。此外，根据本发明之实施例，在干式蚀刻制程期间归因于P型半导体层之部分的电流特性改变而形成的电流阻挡层可形成于P型半导体层与接触连接部分接触的位置。因此，电流阻挡层可完全阻挡电流直接流入P型半导体层中以有助于增强电流扩散至ITO层的效率。

6. 发明专利

TWI322516B 具有光結晶結構的ＡＣ發光元件以及其製造方法 AC LIGHT EMITTING DEVICE HAVING PHOTONIC CRYSTAL STRUCTURE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME 有权
简体标题：具有光结晶结构的ＡＣ发光组件以及其制造方法 AC LIGHT EMITTING DEVICE HAVING PHOTONIC CRYSTAL STRUCTURE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME
公开(公告)号：TWI322516B
公开(公告)日：2010-03-21
申请号：TW095137667
申请日：2006-10-13
申请人：首爾OPTO儀器股份有限公司
发明人：李在皓 , 尹麗鎮 , 黃義鎮 , 金鍾奎 , 李俊熙
IPC分类号： H01L
CPC分类号： H01L25/0753 , H01L33/007 , H01L33/20 , H01L2224/48137 , H01L2224/49107 , H01L2224/73265
摘要：一種具有光結晶結構的AC發光元件以及其製造方法。發光元件包括多個發光單元與電性連接各發光單元的金屬線。此外，各發光單元包括一第一傳導類型半導體層、配置於第一傳導類型半導體層之一區上的一第二傳導類型半導體層以及配置於第一與第二傳導類型半導體層之間的一主動層。此外，一光結晶結構被形成在第二傳導類型半導體層。光結晶結構避免從主動層發出之光線藉由一週期性陣列而側向傳播，使得發光元件之出光效率可被改善。另外，金屬線使多個發光單元互相電性連接而可提供一AC發光元件。 Disclosed is an AC light emitting device having photonic crystal structures and a method of fabricating the same. The light emitting device includes a plurality of light emitting cells and metallic wirings electrically connecting the light emitting cells with one another. Further, each of the light emitting cells includes a first conductive type semiconductor layer, a second conductive type semiconductor layer disposed on one region of the first conductive type semiconductor layer, and an active layer interposed between the first and second conductive type semiconductor layers. In addition, a photonic crystal structure is formed in the second conductive type semiconductor layer. The photonic crystal structure prevents light emitted from the active layer from laterally propagating by means of a periodic array, such that light extraction efficiency of the light emitting device can be improved. Furthermore, the metallic wirings electrically connect a plurality of light emitting cells with one another such that an AC light emitting device can be provided. 【創作特點】本發明是設想以解決習知技術中的前述問題。本發明之目的是提供一種發光元件，其藉由使用一光結晶結構且可直接使用AC電源驅動而不需A/D轉換器以改善出光效率。
根據本發明的一方面以達成目的，提供一種具有光結晶結構的AC發光元件。發光元件包括多個發光單元與金屬線以電性連接各發光單元。此外，各發光單元包括第一傳導類型半導體層、配置於第一傳導類型半導體層上之一區的第二傳導類型半導體層以及配置於第一與第二傳導類型半導體層之間的主動層。此外，光結晶結構被形成在第二傳導類型半導體層。光結晶結構避免由主動層發出的光側向傳播，使得發光元件之出光效率可被改善。另外，金屬線使多個發光單元互相電性連接，而可提供AC操作的發光元件。
光結晶結構可具有各種形狀且可以二維方式規則排列。舉例而言，光結晶結構可包括洞之晶格，其形成在第二傳導類型半導體層且以二維配置。或者，光結晶結構可包括藉由部分地蝕刻第二傳導類型半導體層而形成的週期性不均勻或藉由蝕刻第二傳導類型半導體層而形成的第二傳導類型半導體條之晶格。光結晶結構被週期性地安排以創造光子能帶間隙並預防光側向傳播。所以，藉由光結晶結構而使從主動層發出的光不會側向傳播，並藉此被向外射出。因此，發光元件之出光效率可被改善。
另外，第一電極墊可被形成在第一傳導類型半導體層之另一區。此外，透明電極覆蓋第二傳導類型半導體層。此外，第二電極墊可被配置於透明電極上。此例中，各金屬線連接相鄰發光單元的第一與第二電極墊。
根據本發明的另一方面以達成目的，提供一種製造具有光結晶結構的AC發光元件的方法。本發明之方法包括形成第一傳導類型半導體層、主動層與第二傳導類型半導體層於基板上。第二傳導類型半導體層、主動層與第一傳導類型半導體層被圖案化以形成多個發光單元。各發光單元包括被隔離的第一傳導類型半導體層、配置於被隔離的第一傳導類型半導體層之一區上的第二傳導類型半導體層、配置於被隔離的第一傳導類型半導體層與第二傳導類型半導體層之間的主動層以及形成在第二傳導類型半導體層的光結晶結構。用於電性連接具有光結晶結構之發光單元的金屬線接著被形成。根據本發明，既然光結晶結構被形成在第二傳導類型半導體層，則製程可簡化。此外，既然主動層與第一傳導類型半導體層不需被蝕刻，則可縮短蝕刻時間。因此，可減少可能發生在第一傳導類型半導體層、主動層以及第二傳導類型半導體層的蝕刻損毀。此外，既然金屬線使發光單元互相電性連接，則可提供AC操作的發光元件。
光結晶結構可藉由使用微影與蝕刻製程蝕刻第二傳導類型半導體層而形成，且可使用電子束平版印刷(e－beam lithography)或全像術。
此外，透明電極被形成於具有光結晶結構之第二傳導類型半導體層上。此外，第一電極墊可被形成於第一傳導類型半導體層之另一區上，而第二電極墊可被形成於透明電極上。各金屬線連接相鄰發光單元之第一與第二電極墊。優點
根據本發明，可提供具有光結晶結構的AC發光元件，其出光效率可明顯增加。
简体摘要：一种具有光结晶结构的AC发光组件以及其制造方法。发光组件包括多个发光单元与电性连接各发光单元的金属线。此外，各发光单元包括一第一传导类型半导体层、配置于第一传导类型半导体层之一区上的一第二传导类型半导体层以及配置于第一与第二传导类型半导体层之间的一主动层。此外，一光结晶结构被形成在第二传导类型半导体层。光结晶结构避免从主动层发出之光线借由一周期性数组而侧向传播，使得发光组件之出光效率可被改善。另外，金属线使多个发光单元互相电性连接而可提供一AC发光组件。 Disclosed is an AC light emitting device having photonic crystal structures and a method of fabricating the same. The light emitting device includes a plurality of light emitting cells and metallic wirings electrically connecting the light emitting cells with one another. Further, each of the light emitting cells includes a first conductive type semiconductor layer, a second conductive type semiconductor layer disposed on one region of the first conductive type semiconductor layer, and an active layer interposed between the first and second conductive type semiconductor layers. In addition, a photonic crystal structure is formed in the second conductive type semiconductor layer. The photonic crystal structure prevents light emitted from the active layer from laterally propagating by means of a periodic array, such that light extraction efficiency of the light emitting device can be improved. Furthermore, the metallic wirings electrically connect a plurality of light emitting cells with one another such that an AC light emitting device can be provided. 【创作特点】本发明是设想以解决习知技术中的前述问题。本发明之目的是提供一种发光组件，其借由使用一光结晶结构且可直接使用AC电源驱动而不需A/D转换器以改善出光效率。根据本发明的一方面以达成目的，提供一种具有光结晶结构的AC发光组件。发光组件包括多个发光单元与金属线以电性连接各发光单元。此外，各发光单元包括第一传导类型半导体层、配置于第一传导类型半导体层上之一区的第二传导类型半导体层以及配置于第一与第二传导类型半导体层之间的主动层。此外，光结晶结构被形成在第二传导类型半导体层。光结晶结构避免由主动层发出的光侧向传播，使得发光组件之出光效率可被改善。另外，金属线使多个发光单元互相电性连接，而可提供AC操作的发光组件。光结晶结构可具有各种形状且可以二维方式守则排列。举例而言，光结晶结构可包括洞之晶格，其形成在第二传导类型半导体层且以二维配置。或者，光结晶结构可包括借由部分地蚀刻第二传导类型半导体层而形成的周期性不均匀或借由蚀刻第二传导类型半导体层而形成的第二传导类型半导体条之晶格。光结晶结构被周期性地安排以创造光子能带间隙并预防光侧向传播。所以，借由光结晶结构而使从主动层发出的光不会侧向传播，并借此被向外射出。因此，发光组件之出光效率可被改善。另外，第一电极垫可被形成在第一传导类型半导体层之另一区。此外，透明电极覆盖第二传导类型半导体层。此外，第二电极垫可被配置于透明电极上。此例中，各金属线连接相邻发光单元的第一与第二电极垫。根据本发明的另一方面以达成目的，提供一种制造具有光结晶结构的AC发光组件的方法。本发明之方法包括形成第一传导类型半导体层、主动层与第二传导类型半导体层于基板上。第二传导类型半导体层、主动层与第一传导类型半导体层被图案化以形成多个发光单元。各发光单元包括被隔离的第一传导类型半导体层、配置于被隔离的第一传导类型半导体层之一区上的第二传导类型半导体层、配置于被隔离的第一传导类型半导体层与第二传导类型半导体层之间的主动层以及形成在第二传导类型半导体层的光结晶结构。用于电性连接具有光结晶结构之发光单元的金属线接着被形成。根据本发明，既然光结晶结构被形成在第二传导类型半导体层，则制程可简化。此外，既然主动层与第一传导类型半导体层不需被蚀刻，则可缩短蚀刻时间。因此，可减少可能发生在第一传导类型半导体层、主动层以及第二传导类型半导体层的蚀刻损毁。此外，既然金属线使发光单元互相电性连接，则可提供AC操作的发光组件。光结晶结构可借由使用微影与蚀刻制程蚀刻第二传导类型半导体层而形成，且可使用电子束平版印刷(e－beam lithography)或全像术。此外，透明电极被形成于具有光结晶结构之第二传导类型半导体层上。此外，第一电极垫可被形成于第一传导类型半导体层之另一区上，而第二电极垫可被形成于透明电极上。各金属线连接相邻发光单元之第一与第二电极垫。优点根据本发明，可提供具有光结晶结构的AC发光组件，其出光效率可明显增加。

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