高光摘出效率的发光元件制造技术

一种具有高光摘出效率的发光元件，包括一基板、形成于该基板上的一第一半导体层、形成于该第一半导体层上的一发光层、形成于该发光层上的一第二半导体层、形成于该第二半导体层上的一氧化物透明导电层，其中，该氧化物透明导电层相对于该第二半导体层的表面处具有多孔穴结构、形成于该氧化物透明导电层上的一金属反射层，以及形成于该金属反射层上的一电极。该金属反射层与该氧化物透明导电层之间的附着力通过氧化物透明导电层的孔穴结构获得极佳的改善，如此即可克服传统金属反射层与发光二极管的结产生剥离的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光元件，特别是涉及一种具有高光摘出效率(light-extracting efficiency)的发光元件。
技术介绍
发光二极管的应用颇为广泛，例如，可应用于光学显示装置、交通标志、数据储存装置、通讯装置、照明装置、以及医疗装置。目前技术人员重要课题之一为提高发光二极管的亮度。一种先前技术发光二极管的表面利用一金属层(一般为Ti/Au，Cr/Au系列材料)作为电极。然而因金属多具有遮旋光性，会吸收发光二极管所产生的部分光线，故造成发光二极管的发光效率偏低。美国专利公开第2005/0072968号揭露一种发光二极管结构，其表面与一金属电极之间有一反射层，用以避免发光二极管所发出的光线被金属电极吸收，因而能够提高发光二极管的发光效率。然而大部分反射率佳的金属材料与半导体材料层之间的附着皆不佳，因此金属反射层与半导体材料层的结合不牢固，造成二者的界面在后续工艺中容易产生剥离，而影响产品的可靠性。本案专利技术人为解决金属反射层与发光二极管间的界面产生剥离的问题，以提高产品的可靠性时，乃提供一高光摘出效率的发光元件，包括一发光叠层，于该发光叠层表面形成一氧化物透明导电层，该氧化物透明导电层具有一第一主要表面与一第二主要表面，该第一主要表面朝向该发光叠层，该第二主要表面上形成一第一多孔穴结构；于该第一多孔穴结构上形成一第一金属反射层，该金属反射层与该氧化物透明导电层之间的附着力通过氧化物透明导电层的孔穴结构获得极佳的改善，如此即可克服传统金属反射层与发光二极管的结产生剥离的问题。再者，通过该孔穴结构，不仅可增加整体的出光面积，降低全反射效应所造成的出光损失，并且能减少发光叠层上侧的半导体叠层的吸光效应，大幅提高发光元件的整体光摘出效率。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种具有高光摘出效率的发光元件，包括一发光叠层，形成于该半导体发光叠层上的一第一氧化物透明导电层，其中，该第一氧化物透明导电层具有一第一主要表面与一第二主要表面，该第一主要表面朝向该发光叠层，该第二主要表面上形成一第一多孔穴结构；以及形成于该第一多孔穴结构上的一第一金属反射层。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该发光叠层该发光叠层具有一第三主要表面，该第三主要表面邻接该第一氧化物透明导电层的该第一主要表面，且该第三主要表面上形成一第二多孔穴结构。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第二多孔穴结构基本上位于该第一氧化物透明导电层表面的第一多孔穴结构下方。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第一氧化物透明导电层表面的第一多孔穴结构向下延伸至第二多孔穴结构。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，于该第一金属反射层之上可形成一第一电极。前述的发光叠层包括一第一半导体层、形成于该第一半导体层上的一发光层、以及形成于该发光层上的一第二半导体层。所述的高光摘出效率的发光元件中，还包括一基板位于该发光叠层下方。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第一氧化物透明导电层表面的第一多孔穴结构以蚀刻的方式形成。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该半导体发光叠层表面的第二多孔穴结构以蚀刻的方式形成。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该半导体发光叠层表面的第二多孔穴结构以外延成长的方式形成。亦可以外延成长方式再配合蚀刻方式所形成。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第一金属反射层的面积基本上等于该第一电极的面积。当第一金属反射层的面积略大于第一电极的面积时，射向第一电极的光线可几乎完全被反射，避免第一电极的吸收，然而第一金属反射层的面积太大时，将造成出光面积减少，相对的影响光摘出效率。设计者可调整第一金属反射层面积及光摘出面积的间的比例，达到理想的光摘出效率。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第一半导体层包括一上表面，于该上表面上还包括一第二氧化物透明导电层，该第二氧化物透明导电层具有一第四主要表面与一第五主要表面，该第四主要表面朝向该第一半导体层，该第五主要表面上形成一第三多孔穴结构。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第一半导体层具有一第六主要表面，该第六主要表面邻接该第二氧化物透明导电层的该第四主要表面，且该第六主要表面上形成一第四多孔穴结构。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第四多孔穴结构位于该第三多孔穴结构下方。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第二氧化物透明导电层表面处的第三多孔穴结构向下延伸至第四多孔穴结构。前述的高光摘出效率的发光元件，其中，该第二氧化物透明导电层上还包括一第二金属反射层。于该第二金属反射层上还包括一第二电极。前述的高光摘出效率的发光元件中，于该半导体发光叠层及该基板之间还包括一粘结层。该粘结层可为聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)或金属。该半导体发光叠层及该粘结层之间还可包括一第三氧化物透明导电层。前述的高光摘出效率的发光元件中，该第一半导体层表面的第三多孔穴结构以蚀刻方式形成。前述的高光摘出效率的发光元件中，该第二氧化物透明导电层表面第四多孔穴结构以蚀刻方式形成。前述的高光摘出效率的发光元件中，第一氧化物透明导电层、第二氧化物透明导电层、及该第三氧化物透明导电层包括选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化铟锌、氧化锌铝及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料或其它替代性材料。前述的高光摘出效率的发光元件中，该第一金属反射层及第二金属反射层包括选铝及银所构成材料组群中的至少一种材料或其它替代性材料。前述的高光摘出效率的发光元件中，该第一多孔穴结构、第二多孔穴结构、第三多孔穴结构及第四多孔穴结构的形状为圆锥形或多角锥形。前述的高光摘出效率的发光元件中，该第一氧化物透明导电层或第二氧化物透明导电层表面处的孔穴结构形状为圆锥形或多角锥形。附图说明图1为一示意图，显示依本专利技术一优选实施例的一种具有高光摘出效率的发光元件；图2为一示意图，显示依本专利技术一优选实施例的一种具有高光摘出效率的发光元件；图3为一示意图，显示本专利技术中内六角形多孔穴结构的第二导电类型半导体层表层的示意图；图4A显示传统四元发光元件表面的氧化铟锡层的电子显微镜图；图4B显示传统四元发光元件表面的氧化铟锡层与金属反射层的结的电子显微镜图；图5A显示传统氮化物发光元件表面的氧化铟锡层的电子显微镜图；图5B显示氮化物发光元件表面的氧化铟锡层与金属反射层的结的电子显微镜图；图6A显示本专利技术发光元件表面的氧化铟锡层的电子显微镜图；图6B显示本专利技术发光元件表面的氧化铟锡层与金属反射层的结的电子显微镜图；图7A为一示意图，显示依本专利技术一优选实施例的一种具有高光摘出效率的发光元件；图7B显示本专利技术发光元件表面的第一导电类型半导体层的孔穴结构电子显微镜图；图7C显示本专利技术发光元件表面的第二氧化物透明导电层的电子显微镜图；图8为一示意图，显示依本专利技术一优选实施例的一种具有高光摘出效率的发光元件；图9为一示意图，显示依本专利技术一优选实施例的一种具有高光摘出效率的发光元件；图10为一示意图，显示依本专利技术优选实施例的一种具有高光摘出效率的发光元件。简单符号说明 10 基板11 第一导电类型半导体层12 发光层13 第二导电类型半导体层131 第二多孔穴结构14 第一氧化物透明导电层141 第一多孔穴结构15 第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高光摘出效率的发光元件包括：一发光叠层；形成于该发光叠层上的一第一氧化物透明导电层，具有一第一主要表面与一第二主要表面，该第一主要表面朝向该发光叠层，该第二主要表面上形成一第一多孔穴结构；以及形成于该第一多孔穴结构上的一第一金属反射层。

【技术特征摘要】
1.一种具有高光摘出效率的发光元件包括一发光叠层；形成于该发光叠层上的一第一氧化物透明导电层，具有一第一主要表面与一第二主要表面，该第一主要表面朝向该发光叠层，该第二主要表面上形成一第一多孔穴结构；以及形成于该第一多孔穴结构上的一第一金属反射层。2.如权利要求1所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中该发光叠层具有一第三主要表面，该第三主要表面邻接该第一氧化物透明导电层的该第一主要表面，且该第三主要表面上形成一第二多孔穴结构。3.如权利要求2所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该第一多孔穴结构向下延伸至该第二多孔穴结构。4.如权利要求1所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该发光叠层包括一第一半导体层；形成于该第一半导体叠层上的一半导体发光层；以及形成于该发光层上的一第二半导体层。5.如权利要求1所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，还包括一基板位于该发光叠层下方。6.如权利要求1所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该第一氧化物透明导电层包括选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化铟锌、氧化锌铝及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料或其它替代性材料。7.如权利要求1所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中该第一氧化物透明导电层的厚度介于50nm至1μm。8.如权利要求6所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该基板包括选自于蓝宝石、GaN、AlN、SiC、GaAs、GaP、Si、ZnO、MgO、MgAl2O4及玻璃所构成材料组群中的至少一种材料或其它替代性材料。9.如权利要求1所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该发光叠层包括选自于AlGaInP、AlInP、InGaP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN族材料所构成材料组群中的至少一种材料或其它替代性材料。10.如权利要求1所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该第一氧化物透明导电层表面处的第一多孔穴结构以蚀刻的方式形成。11.如权利要求2所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该发光叠层的第三主要表面上的第二多孔穴结构以外延成长的方式形成。12.如权利要求2所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该发光叠层的第三主要表面上的第二多孔穴结构以蚀刻方式形成。13.如权利要求2所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该发光叠层的第三主要表面上的第二多孔穴结构以外延成长方式再配合蚀刻方式所形成。14.如权利要求1所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，于该第一金属反射层之上还包括一第一电极。15.如权利要求4所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，该第一半导体层包括一上表面，于该上表面上还包括一第二氧化物透明导电层，该第二氧化物透明导电层具有一第四主要表面与一第五主要表面，该第四主要表面朝向该第一半导体层，该第五主要表面上形成一第三多孔穴结构。16.如权利要求15所述的一种具有高光摘出效率的发光元件，其中，其中该第一半导体层具有一第六主要表面，该第六主要表面邻接该第二氧化物透明导电层的该第四主要表面，且该第六主要表面上形成一向下延伸的第四多孔穴结构。17.如权利要求15所述的一种具有高光摘出效...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐子杰，陶青山，刘美君，吴美兰，欧震，谢明勋，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]