发光二极管结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种发光二极管结构及其制造方法。此发光二极管结构包括基板、外延结构、金属共振结构层、第一电极以及第二电极。外延结构包括依序堆叠在基板上的第一电性半导体层、有源层与第二电性半导体层。外延结构包括平台位于第一电性半导体层的第一部分上。第一电性半导体层与第二电性半导体层的电性不同。金属共振结构层至少位于平台的侧壁的一部分上。第一电极设于第一电性半导体层的第二部分上。第二电极设于第二电性半导体层上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光结构，且特别是涉及一种发光二极管(LED)结构及其制造方法。
技术介绍
请参照图1，其绘示一种传统水平导通型发光二极管结构的剖面图。此水平导通型发光二极管结构100包括基板102、外延结构110、电流扩散层112、η型电极114、以及ρ型电极116。其中，外延结构110包括依序堆叠在基板102上的η型半导体层104、有源层106与ρ型半导体层108。电流扩散层112设于ρ型半导体层108上，而ρ型电极116则设 于电流扩散层112上。η型电极114设于η型半导体层104的暴露部分上。目前的水平导通型发光二极管结构的发光效率主要是由内部量子效率与外部量子效率所控制。内部量子效率主要是由例如外延材料等外延参数所决定。而外部量子效率则受限于半导体材料，例如氮化铟铝镓(InAlGaN)系列半导体材料的高折射率，造成全反射而使得光取出率不佳，进而导致外部量子效率差。
技术实现思路
因此，本专利技术的示例就是在提供一种，其在外延结构的平台侧壁上设置金属共振结构层。通过此金属共振结构层在接收有源层发出的光子所传递的热量后可产生电磁场的效果，可反向激发有源层，而使有源层发出更多的光，进而可提高发光二极管结构的发光效率。本专利技术的另一示例是在提供一种，其共振金属结构层邻设于有源层的外侧面，因此共振金属结构层所产生的局部电磁场可有效激发有源层。本专利技术的又一示例是在提供一种，由于共振金属结构层设置在平台的侧壁上，因此可避免共振金属结构层遮住发光二极管结构的正向出光，而可提高发光二极管结构的光取出率。本专利技术的再一示例是在提供一种，其共振金属结构层可由数个纳米金属粒子所构成，这样的共振金属结构不仅可降低吸光率，且这些纳米金属粒子更可帮助光的散射，因此有利于发光二极管结构的侧光取出。根据本专利技术的上述目的，提出一种发光二极管结构。此发光二极管结构包括基板、外延结构、金属共振结构层、第一电极以及第二电极。外延结构包括依序堆叠在基板上的第一电性半导体层、有源层与第二电性半导体层。其中，外延结构包括平台位于第一电性半导体层的第一部分上。前述的第一电性半导体层与第二电性半导体层的电性不同。金属共振结构层至少位于前述平台的侧壁的一部分上。第一电极设于第一电性半导体层的第二部分上。第二电极设于第二电性半导体层上。依据本专利技术的实施例，上述的发光二极管结构还包括电流扩散层介于第二电性半导体层与第二电极之间。依据本专利技术的另ー实施例，上述的发光二极管结构还包包括绝缘层介于平台的侧壁与金属共振结构层之间，以电性隔离金属共振结构层与平台。依据本专利技术的又ー实施例，上述的金属共振结构层为纳米金属连续层。依据本专利技术的再ー实施例，上述的金属共振结构层包括多个纳米金属粒子散布在平台的侧壁上。依据本专利技术的再ー实施例，上述的金属共振结构层的材料包括银、金、铝、钛、或上述金属的组合。依据本专利技术的再ー实施例，上述的金属共振结构层至少位于有源层的外侧面上。根据本专利技术的上述目的，另提出一种发光二极管结构的制造方法，其包括下列步骤。形成外延结构于基板上。其中，此外延结构包括依序堆叠在基板上的第一电性半导体层、有源层与第二电性半导体层。而且，此外延结构包括平台位于第一电性半导体层的第一 部分上。第一电性半导体层与第二电性半导体层的电性不同。形成第一电极与第二电极分别位于第一电性半导体层的第二部分与第二电性半导体层上。形成金属共振结构层至少位于平台的侧壁的一部分上。依据本专利技术的实施例，在形成外延结构的步骤和形成第一电极与该第二电极的步骤之间，上述发光二极管结构的制造方法还包括形成电流扩散层于第二电性半导体层上。依据本专利技术的另ー实施例，在形成第一电极与第二电极的步骤和形成金属共振结构层的步骤之间，上述发光二极管结构的制造方法还包括形成绝缘层覆盖在平台的侧壁上。依据本专利技术的又ー实施例，上述的金属共振结构层包括多个纳米金属粒子散布在平台的侧壁上。在实施例中，上述形成金属共振结构层的步骤包括形成金属薄膜于平台的侧壁上；以及对金属薄膜进行回火步骤，以使金属薄膜转变成纳米金属粒子。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的说明如下图I绘示ー种传统水平导通型发光二极管结构的剖面图。图2绘示ー种水平导通型发光二极管结构的剖面图。图3绘示依照本专利技术的实施方式的ー种发光二极管结构的剖面图。图4绘示依照本专利技术的另ー实施方式的ー种发光二极管结构的剖面图。图5绘示依照本专利技术的又ー实施方式的ー种发光二极管结构的剖面图。图6A至图6F绘示依照本专利技术的另ー实施方式的ー种发光二极管结构的エ艺剖面图。附图标记说明100 :发光二极管结构102 :基板104 n型半导体层106 :有源层108 p型半导体层110 :外延结构112:电流扩散层114 :n型电极116 p型电极200 :发光二极管结构202 :基板204:第一电性半导体层206 :有源层208:第二电性半导体层210 :外延结构212 :共振金属层214:第一电性电极216:第二电性电极300a :发光二极管结构300b :发光二极管结构300c :发光二极管结构302 :基板304:第一电性半导体层306 :有源层 308:第二电性半导体层310 :外延结构312:电流扩散层314a:金属共振结构层314b:金属共振结构层316 :纳米金属粒子318:第一电极320:第二电极322 :部分324 :部分326 :平台328 :侧壁330 :绝缘层具体实施例方式请参照图2，其绘示另一种传统水平导通型发光二极管结构的剖面图。水平导通型发光二极管结构200主要包括基板202、外延结构210、共振金属层212、第一电性电极214、以及第二电性电极216。其中，第一电性与第二电性为不同电性。在发光二极管结构200中，外延结构210包括依序堆叠在基板202上的第一电性半导体层204、有源层206与第二电性半导体层208。共振金属层212设于第二电性半导体层208上。第二电性电极216设于第二电性半导体层208上方的共振金属层212上。第一电性电极214设于第一电性半导体层204的暴露部分上。在发光二极管结构200中，有源层206发出的光子可将其能量传递至第二电性半导体层208上的共振金属层212。共振金属层212吸收光子所传递的能量后，会以光子模态或表面等离子体子(surface plasmon)模态呈现,并产生电磁场。共振金属层212所产生的电磁场反过来激发有源层206，如此可使有源层206发出更多的光子，进而可提升发光二极管结构200的发光效率。然而，本案专利技术人发现设于第二电性半导体层208上的共振金属层212会有遮光效果，而造成发光二极管结构200的正向出光减少，进而导致发光二极管结构200的光取出效率下降。此外，专利技术人更发现在发光二极管结构200中，由于共振金属层212设于第二电性半导体层208上，共振金属层212距有源层206仍有一段距离，因此共振金属层212所产生的电磁场对有源层206的激发效果有限。有鉴于此，本案专利技术人提出一种，不仅可避免影响发光二极管结构的正向出光，并可更有效地提高有源层的发光效率。请参照图3，其绘示依照本专利技术的实施方式的一种发光二极管结构的剖面图。在本实施方式中，发光二极管结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管结构，包括：基板；外延结构，包括依序堆叠在该基板上的第一电性半导体层、有源层与第二电性半导体层，其中该外延结构包括位于该第一电性半导体层的第一部分上的平台，该第一电性半导体层与该第二电性半导体层的电性不同；金属共振结构层，至少位于该平台的侧壁的一部分上；第一电极，设于该第一电性半导体层的第二部分上；以及第二电极，设于该第二电性半导体层上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱长信，蔡明记，庄文宏，
申请(专利权)人：奇力光电科技股份有限公司，佛山市奇明光电有限公司，
类型：发明
国别省市：