TW202044619A - 發光二極體及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種發光二極體，包含：一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層；一透明導電層，形成於該半導體疊層上，電性連接該第二半導體層；一絕緣層，形成於該透明導電層上，圖案化而具有包含一第一開口；以及一電極層，形成於該絕緣層上，包含一焊墊區以及一延伸區；其中，該延伸區透過該第一開口接觸該透明導電層，且該延伸區完全包圍該第一開口。
Description
本說明書係關於發光二極體，尤指具有提升亮度及/或增進電流分佈的發光二極體，以及其相關之製造方法。
發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）具有耗能低、低發熱、操作壽命長、防震、體積小、以及反應速度快等良好特性，因此適用於各種照明及顯示用途。
傳統的LED，採用化合物半導體材料，利用P型半導體層中的電洞跟N型半導體層中的電子，兩者復合（recombination）後所產生的光子（photon）來產生光線。其中一種習知LED製作流程上使用五道光罩，分別用來定義半導體疊層之高台（mesa）、電流阻擋層（current blocking layer）、透明導電層、電極、以及絕緣保護層。光罩使用的越少，可以降低成本，提高良率。
本發明實施例提供一種發光二極體，包含有一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層；一透明導電層，形成於半導體疊層上，電性連接第二半導體層；一絕緣層，形成於透明導電層上，圖案化而具有包含一第一開口；以及一電極層，形成於絕緣層上，包含一焊墊區以及一延伸區；其中，延伸區透過第一開口接觸透明導電層，且延伸區完全包圍第一開口。
本發明實施例提供另一種發光二極體，包含有一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層；一穿井，位於半導體疊層中，包含一側壁以及一底部，其中穿井曝露第二半導體層、發光層以及第一半導體層之一部份；一透明導電層，形成於半導體疊層上，電性連接至第二半導體層；一絕緣層，形成於透明導電層上，圖案化而具有至少一開口；以及一電極層，形成於絕緣層上，包含一焊墊區以及一延伸區；其中，延伸區透過開口接觸透明導電層，且延伸區與穿井重疊，延伸區不透過穿井與第一半導體層電性接觸。
本發明實施例提供另一種發光二極體，包含有一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層；一透明導電層，形成於半導體疊層上，電性連接第二半導體層；一絕緣層，形成於透明導電層上，包含一單一開口以及複數個阻擋島位於單一開口中；以及一電極層，形成於絕緣層上，包含一焊墊區以及一延伸區；其中，延伸區至少部分與阻擋島重疊，且延伸區透過單一開口，接觸透明導電層。
本發明實施例提供另一種發光二極體，包含有一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層；一透明導電層，形成於半導體疊層上，接觸第二半導體層；一第一穿井，位於半導體疊層中，包含一側壁以及一底部，其中穿井曝露第二半導體層、發光層以及第一半導體層之一部份； 一絕緣層，形成於透明導電層上，包含一第一開口；以及一電極層，形成於絕緣層上，包含一第一焊墊區、一延伸區、以及一第二焊墊區；其中，第一焊墊區連接延伸區，延伸區透過第一開口接觸透明導電層，以及，第二焊墊區透過第一穿井，接觸第一半導體層。
下文中，將參照圖示詳細地描述本發明之示例性實施例，已使得本發明領域技術人員能夠充分地理解本發明之精神。本發明並不限於以下之實施例，而是可以以其他形式實施。在本說明書中，有一些相同的符號，其表示具有相同或是類似之結構、功能、原理的元件，且為業界具有一般知識能力者可以依據本說明書之教導而推知。為說明書之簡潔度考量，相同之符號的元件將不再重述。
實施例一
第1A圖至第1D圖顯示依據本申請案實施例製作發光二極體100所實施的光罩圖案，分別標示為光罩圖案102、光罩圖案104、光罩圖案106、以及光罩圖案108。第2圖顯示依據上述光罩圖案所製作之發光二極體100之一上視圖。第3圖顯示發光二極體100沿第2圖中III-III線段之一剖面圖。
如同第3圖所示，發光二極體100包含有半導體疊層110形成於一基板(圖未示)上、透明導電層118、絕緣層120以及電極層122。
依據本申請案實施例一中發光二極體100之製造方法，首先，在基板上形成半導體疊層110。基板可以是一成長基板，包括用於生長磷化鎵銦(AlGaInP)的砷化鎵(GaAs)基板、及磷化鎵(GaP)基板，或用於生長氮化銦鎵(InGaN)或氮化鋁鎵(AlGaN)的藍寶石(Al2
O3
)基板，氮化鎵(GaN)基板，碳化矽(SiC)基板、及氮化鋁(AlN)基板。基板可以是一圖案化基板，即，基板在其上表面上具有圖案化結構。從半導體疊層110發射的光可以被圖案化結構所折射，從而提高發光二極體的亮度。此外，圖案化結構減緩或抑制了基板與半導體疊層110之間因晶格不匹配而導致的錯位，從而改善半導體疊層110的磊晶品質。
在本申請案的一實施例中，可以藉由有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)、氫化物氣相磊晶(HVPE)或離子鍍，例如濺鍍或蒸鍍等方式，在基板上形成半導體疊層110。
半導體疊層110包括依序形成在基板上的一緩衝結構(圖未示)、一第一半導體層112、一發光層114和一第二半導體層116。緩衝結構可減小上述的晶格不匹配並抑制錯位，從而改善磊晶品質。緩衝層的材料包括GaN、AlGaN或AlN。在一實施例中，緩衝結構包括多個子層(圖未示)。子層包括相同材料或不同材料。在一實施例中，緩衝結構包括兩個子層，其中第一子層的生長方式為濺鍍，第二子層的生長方式為MOCVD。在一實施例中，緩衝層另包含第三子層。其中第三子層的生長方式為MOCVD，第二子層的生長溫度高於或低於第三子層的生長溫度。於一實施例中，第一、第二及第三子層包括相同的材料，例如AlN。在本申請案的一實施例中，第一半導體層112和第二半導體層116，例如為包覆層(cladding layer)或侷限層(confinement layer)，具有不同的導電型態、電性、極性或用於提供電子或電洞的摻雜元素。例如，第一半導體層112是n型半導體，以及第二半導體層116是p型半導體。發光層114形成於第一半導體層112與第二半導體層116之間。電子與電洞在電流驅動下在發光層114中結合，將電能轉換成光能以發光。可藉由改變半導體疊層110中一個或多個層別的物理特性和化學組成，來調整發光二極體100或半導體疊層110所發出的光之波長。
半導體疊層110的材料包括Alx
Iny
Ga(1-x-y)
N或Alx
Iny
Ga(1-x-y)
P的III-V族半導體材料，其中0≤x，y≤1；x+y≤1。根據發光層的材料，當半導體疊層110的材料是AlInGaP系列時，可以發出波長介於610nm和650nm之間的紅光或波長介於550nm和570nm之間的黃光。當半導體疊層110的材料是InGaN系列時，可以發出波長介於400nm和490nm之間的藍光或深藍光或波長介於490nm和550nm之間的綠光。當半導體疊層110的材料是AlGaN系列時，可以發出波長介於400nm和250nm之間的UV光。發光層114可以是單異質結構(single heterostructure; SH)、雙異質結構(double heterostructure; DH)、雙面雙異質結構(double-side double heterostructure; DDH)、多重量子井(multi-quantum well; MQW)。發光層114的材料可以是i型、p型或n型半導體。
接著，以第1A圖的光罩圖案102，圖案化半導體疊層110。在第1A圖中，空白區102b對應的是半導體疊層110中，要去除第二半導體層116、發光層114與部分之第一半導體層112的蝕刻區域；保留區102p對應的是半導體疊層110不被蝕刻去除的保留區域。在蝕刻區域，例如以乾式蝕刻由第二半導體層116之上表面往下蝕刻，直到暴露出第一半導體層112的一上表面。因此，依第1A至1D圖之光罩圖案所完成的發光二極體100中，如第3圖所示，光罩圖案102之保留區102p對應產生了高台區124，半導體疊層110中的蝕刻區域對應產生了暴露區125，暴露區125曝露了部分第二半導體層116的側壁、部分發光層114的側壁、部分第一半導體層112的側壁以及部分第一半導體層112的上表面。第2圖也顯示了光罩圖案102所對應產生的高台邊緣102e，其中高台邊緣102e以外的區域為暴露區125，且暴露區125更包含穿井102h。
接著，形成透明導電層118於半導體疊層110上，如同第2圖與第3圖所示。舉例而言，可以先在半導體疊層110上沉積形成透明導電層118，與第二半導體層116電性接觸，用以橫向分散電流。透明導電層118可以是金屬或是透明導電材料，其中金屬可選自具有透光性的薄電極層，透明導電材料對於發光層114所發出的光線為透明，包含銦錫氧化物(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鎵鋅(GZO)、或銦鋅氧化物(IZO)等材料。接著以一微影製程以及一蝕刻製程，採用第1B圖中的光罩圖案104，圖案化透明導電層118。光罩圖案104中，保留區104p所對應的透明導電層118被保留，而空白區104b所對應的透明導電層118被去除，得到如第2圖以及第3圖所示的結果。第2圖顯示了留下來的透明導電層邊緣104e，透明導電層118位於高台區124上，且不覆蓋暴露區125。於一實施例中，透明導電層118具有開口，暴露其下方的第二半導體層116。於一實施例中，如第1B圖及第2圖所示，透明導電層118具有一開口118a。於一實施例中，如第1B圖及第2圖所示，透明導電層118具有開口118b暴露出穿井102h、穿井102h週圍及兩相鄰穿井102h之間的第二半導體層116，使相鄰穿井102h之間的第二半導體層116不被透明半導體層118所覆蓋。
接著，形成絕緣層120於透明導電層118上，絕緣層120具有開口120h、120g、120j以及120r。舉例來說，先在透明導電層118上沉積形成一絕緣材料，例如氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、氧化鈦、氧化鋁或上述材料的組合或疊層。絕緣材料可以是單層或是複數層所形成的堆疊。接著以一微影製程以及一蝕刻製程，採用第1C圖中的光罩圖案106，圖案化絕緣材料以形成絕緣層120。第1C圖中的光罩圖案106中，保留區106p所對應的絕緣材料被保留，而空白區106b所對應的絕緣材料被去除，得到如第2圖以及第3圖所示的結果。第2圖舉例顯示絕緣層120具有開口120h、120g、120j、120r，以及絕緣層邊緣106e。如第2圖及第3圖所示，開口120g對應設置於透明導電層118之開口118a的位置，且開口120g的寬度大於透明導電層開口118a的寬度，暴露出透明導電層118及第二半導體層116。開口120h曝露了其下方的透明導電層118。開口120j對應設置於穿井102h並暴露穿井102h內的第一半導體層112。開口120r暴露出暴露區125內的第一半導體層112。
接著，形成電極層122於絕緣層120上，其中電極層122具有焊墊區PDn與PDp以及延伸區EXTn與EXTp。舉例來說，在絕緣層120上沉積形成一導電材料。採用第1D圖中的光罩圖案108，將導電材料圖案化以形成電極層122。導電材料包含金屬，例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、銠(Rh)或鉑(Pt)等金屬或上述材料之合金或疊層。光罩圖案108中，保留區108p所對應的導電材料被保留，空白區108b所對應的導電材料被去除，而得到如第2圖以及第3圖所示的結果。第2圖顯示了電極層邊緣108e。如同第2圖所示，每一焊墊區PDn與PDp在後續製程可以用以承受焊接線（bonding wire）。兩個延伸區EXTp延伸自焊墊區PDp。延伸區EXTn延伸自焊墊區PDn，且位於兩個延伸區EXTp之間並往焊墊區PDp延伸。本申請案發光二極體之電極層之設置並不限於此，例如，焊墊區及延伸區之數量、位置、面積等可依發光二極體的發光面積及操作電流等而調整。
於一實施例中，如同第2圖所示，延伸區EXTp中對應於開口120h的部位，具有比開口120h還寬的寬度，使得延伸區EXTp完全覆蓋開口120h。在第3圖中，延伸區EXTp透過開口120h接觸了其中的透明導電層118，與其電性連接。
於本實施例中，焊墊區PDp與延伸區EXTp作為發光二極體100的陽極。如同第2圖及3圖所示，焊墊區PDp透過絕緣層開口120g與透明導電層開口118a，接觸第二半導體層116並與其電性連接。延伸區EXTp經過間隔設置的開口120h，間隔地與透明導電層118接觸，可以使得流經第二半導體層116的電流均勻散佈，以增加發光二極體100的發光效率。
此外，焊墊區PDp透過絕緣層開口120g與透明導電層開口118a直接接觸第二半導體層116，可以增加電極層122與第二半導體層116之間的粘著性，避免後續形成焊接線的過程中，焊墊區PDp之電極層122被焊接線的應力拉扯所剝離。
焊墊區PDn與延伸區EXTn作為發光二極體100的陰極，透過絕緣層開口120j與120r及穿井102h，接觸第一半導體層112，與其電性連接。延伸區EXTn經過間隔設置的開口120j及穿井102h，間隔地與第一半導體層112接觸，可以使得流經第一半導體層112的電流均勻散佈，以增加發光二極體100的發光效率。
於一實施例中，如第2圖及第3圖所示，開口120r由上視觀之呈一環型，即，焊盤區PDn下方有部分的絕緣層120被保留，形成一電流阻擋區。焊盤區PDn僅藉由環狀的開口120r與第一半導體層112接觸。如此一來，可以迫使電流往延伸區EXTn擴散，避免大部分的電流由焊盤區PDn直接向下流進半導體疊層110，而造成電流擁塞的現象。
於一實施例中，延伸區EXTp完全覆蓋了開口120h，如此可以容許在製程中當光罩圖案108與光罩圖案106有所偏移時，依然確保延伸區EXTp可以接觸到透明導電層118。
此外，如第3圖所示，開口120h的側壁由側視觀之，為一傾斜面。絕緣層120的底面與開口120h的側壁之內夾角為一銳角，其角度可介於20-70度。如此一來，當延伸區EXTp設置於開口120h上方時，可以適形地覆蓋在絕緣層120上，避免延伸區EXTp因絕緣層120的厚度而上下起伏，進而容易產生絕緣層120與底層剝落或接著性不佳等問題。同樣地，開口120g、120j、120r的側壁以及本申請案各實施例中的絕緣層開口側壁由側視觀之，為一傾斜面。
相較於習知技術，依據本申請案實施例一發光二極體100的製造方法以及製作發光二極體100的光罩圖案，可簡化製程且比較節省成本。
實施例二
第4A圖至第4D圖顯示依據本申請案實施例二製作發光二極體200所實施的光罩圖案202、光罩圖案204、光罩圖案206、以及光罩圖案208。如同實施例一，光罩圖案202、204、206以及208分別用以定義高台區、透明導電層、絕緣層、以及電極層。第5圖顯示依據上述光罩圖案所製作之發光二極體200之一上視圖。第6圖顯示發光二極體200沿第5圖中VI-VI線段之一剖面圖。
實施例二中與實施例一相似或相同之處，可以透過先前實施例一之相關教導而了解，不再重述。
類似實施例一，第6圖之發光二極體200包含有半導體疊層210、透明導電層218、絕緣層220以及電極層222。半導體疊層210其依序疊有第一半導體層212、發光層214、以及第二半導體層216。
如第4A-4D圖、第5圖及第6圖所示，光罩圖案202中，空白區202b對應的是半導體疊層210上， 要被去除的第二半導體層216、發光層214與部分之第一半導體層212的蝕刻區域；保留區202p對應的是不去除的保留區域，以形成高台區224和暴露區225。光罩圖案204中，保留區204p所對應的透明導電層218被保留，而空白區204b所對應的透明導電層218被去除。光罩圖案206中，保留區206p所對應的絕緣層220被保留，而空白區206b所對應的絕緣層220被去除。光罩圖案208中，保留區208p所對應的電極層222被保留，而空白區208b所對應的電極層222被去除。
第5圖顯示了高台邊緣202e、透明導電層邊緣204e、絕緣層邊緣206e、以及電極層邊緣208e。兩個延伸區EXTp連接到焊墊區PDp之兩側，延伸區EXTn延伸自焊墊區PDn。
第5圖與第6圖顯示有由光罩圖案202所定義的穿井202h。與第一實施例不同的地方是，延伸區EXTp的下方更包含複數個穿井202k。各穿井202h及202k有側壁264以及底部262。側壁264曝露第二半導體層216、發光層214以及部分的第一半導體層212。底部262曝露第一半導體層212。
依光罩圖案204所形成的透明導電層218，如第5圖以及第6圖所示。第5圖顯示了留下來的透明導電層邊緣204e，透明導電層218位於高台區224上，且不覆蓋暴露區225。於一實施例中，透明導電層218具有開口。於一實施例中，如第4B圖及第5圖所示，透明導電層218具有一開口218a，暴露其下方的第二半導體層216。於一實施例中，如第4B圖及第5圖所示，透明導電層218具有開口218b暴露出穿井202h、穿井102h週圍及兩相鄰穿井202h之間的第二半導體層216，使相鄰穿井202h之間的第二半導體層216不被透明半導體層218所覆蓋。與實施例一不同的地方是，透明導電層218更具有開口218j暴露出穿井202k。
依光罩圖案206所形成的絕緣層220，如第5圖以及第6圖所示。絕緣層220具有開口220h、220g、220j、220r，以及絕緣層邊緣206e。如同實施例一之發光二極體100，開口220g對應設置於透明導電層218之開口218a的位置，且開口220g的寬度大於透明導電層開口218a的寬度，暴露出透明導電層218及第二半導體層216。開口220h對應設置於穿井202k的位置，並曝露了其下方的透明導電層218。開口220j對應設置於穿井202h並暴露穿井202h內的第一半導體層212。開口220r暴露出暴露區225內的第一半導體層212。
從第4C圖與第5圖可知，相較於實施例一的發光二極體100及製作發光二極體100所使用的光罩圖案，光罩圖案206可以進一步將絕緣層220圖案化，形成阻擋島220d，阻擋島220d及其外圍的絕緣層220構成環狀開口220h，鄰近穿井202k邊緣位置。阻擋島220d完全覆蓋穿井202k。 如同第5圖與第6圖所示，延伸區EXTp與穿井202k至少有部分重疊。延伸區EXTp之電極層222透過環狀開口220h接觸透明導電層218，與第二半導體層216電性接觸。因為穿井202k中並沒有透明導電層218，且被阻擋島220d所覆蓋，因此，電極層222的延伸區EXTp並不會透過穿井202k與第一半導體層212有電性接觸。
當電極層222為不透光金屬材料時，在延伸區EXTp下方區域光線，可能會被延伸區EXTp所遮蔽。因此，移除延伸區EXTp下方部分區域的第二半導體層216及發光層214以形成穿井202k，迫使電流往未被遮蔽的其他區域的半導體疊層210擴散，使得電子電洞在未被遮蔽的這些區域的半導體疊層210複合後發出的光，其被延伸區EXTp遮蔽的比例減少，提升發光二極體200的亮度。另一方面，藉由穿井202k的斜面或配合覆蓋其上的絕緣層220，可以反射部分發光層214所放射出的光線，改變光線的方向，提高發光二極體200的光萃取率。
實施例三
第7圖顯示發光二極體200a之一上視圖。第8圖顯示發光二極體200a沿第7圖中VIII-VIII線段之一剖面圖。發光二極體200a一樣採用光罩圖案202以及光罩圖案208而製作。但其所使用來定義透明導電層218的光罩圖案204與定義絕緣層220的光罩圖案206，與第4B及4C圖所示有些許的不同。
實施例三中與實施例二相似或相同之處，可以透過先前實施例一及實施例二之相關教導而了解，不再重述。
如同第7圖所示，光罩圖案204所定義的透明導電層邊緣204e，具有開口218h，而絕緣層環狀開口220h與穿井202k完全落入開口218h中。相較之下，第5圖中環狀開口220h並沒有落入開口218j中，而穿井202k則完全落入開口218j中。因此，跟第7圖一致的，第8圖中，延伸區EXTp之電極層222並沒有透過環狀開口220h接觸透明導電層218。延伸區EXTp之電極層222透過環狀開口220h直接接觸第二半導體層216。
相較於第5圖，第7圖中由光罩圖案206所定義的絕緣層邊緣206e，多了數個開口220a。開口220a中曝露有透明導電層218。因此，第8圖中，延伸區EXTp之電極層222可以透過開口220a接觸透明導電層218。
實施例四
第9A圖至第9D圖舉例顯示依據本申請案實施例四製作發光二極體300所實施的光罩圖案302、光罩圖案304、光罩圖案306、以及光罩圖案308 ，分別用以定義高台區、透明導電層、絕緣層、以及電極層。第10圖顯示依據上述光罩圖案所製作之發光二極體300之一上視圖。第11圖顯示發光二極體300沿第10圖中XI-XI線段之一剖面圖。
類似前述實施例，第10圖之發光二極體300包含有半導體疊層310、透明導電層318、絕緣層320以及電極層322。半導體疊層310其依序疊有第一半導體層312、發光層314、以及第二半導體層316。
如第9A-9D圖、第10圖及第11圖所示，光罩圖案302中，空白區302b對應的是半導體疊層310上， 要被去除的第二半導體層316、發光層314與部分之第一半導體層312的蝕刻區域；保留區302p對應的是半導體疊層310不去除的保留區域，以形成高台區324和暴露區325。光罩圖案304中，保留區304p所對應的透明導電層318被保留，而空白區304b所對應的透明導電層318被去除。光罩圖案306中，保留區306p所對應的絕緣層320被保留，而空白區306b所對應的絕緣層320被去除。光罩圖案308中，保留區308p所對應的電極層322被保留，而空白區308b所對應的電極層322被去除。
實施例四中與先前實施例相似或相同之處，可以透過先前相關教導而了解，不再重述。例如，光罩圖案302與304分別如同實施例一中的光罩圖案102與104，因此發光二極體300與發光二極體100同樣包含穿井302h及透明導電層開口318a及318b；光罩圖案308如同實施例二中的光罩圖案208。
如同第10圖所示，由光罩圖案306所定義之絕緣層邊緣306e構成了開口320h以及位於焊盤區PDn下方的開口320r。與前述實施例不同的是，在本實施例中，開口320h為單一且連續的開口，開口320h中設置複數個阻擋島320d。阻擋島320d係將絕緣層320圖案化所形成。延伸區EXTp至少部分與阻擋島320d重疊。如同第11圖所示，延伸區EXTp之電極層322可以透過開口320h接觸透明導電層318。阻擋島320d的存在，可以讓電流在透明導電層318中的分布更均勻。
實施例五
實施例一至實施例四中，都採用了四道光罩，分別用以定義高台區、透明導電層、絕緣層、以及電極層，來製作發光二極體，但本發明並不限於此。實施例五中，將用以定義高台區及透明導電層的光罩圖案整合為一。因此，實施例五只需要採用三道光罩，就可以製作發光二極體。
第12A圖至第12C圖舉例顯示依據本申請案實施例五製作發光二極體400所實施的三個光罩圖案，分別標示為光罩圖案405、光罩圖案406、以及光罩圖案408。第13圖顯示依據上述光罩圖案所製作之發光二極體400之一上視圖。第14A與14B圖分別顯示發光二極體400沿第13圖中XIVA-XIVA線段與XIVB-XIVB線段之二個剖面圖。
實施例五中與先前實施例相似或相同之處，可以透過先前相關教導而了解，不再重述。
如同第14A與14B圖所示，發光二極體400包含有半導體疊層410、透明導電層418、絕緣層420以及電極層422。半導體疊層410其依序疊有第一半導體層412、體發光層414、以及第二半導體層416。
製造流程上，如同前述實施例，可以在基板(圖未示)上依序形成半導體疊層410以及透明導電層418。接著以光罩圖案405，同時圖案化半導體疊層410與透明導電層418。在第12A圖及第14A圖中，空白區405b對應的是要去除透明導電層418、第二半導體層416、發光層414與部分之第一半導體層412的蝕刻區域；保留區405p對應的是不去除的保留區域。因此，在第14A圖中，光罩圖案405之保留區405p對應產生了高台區424，且高台區424上有透明導電層418。蝕刻區域405b對應產生了暴露區425，其中暴露區425包含穿井405h。第13圖也顯示了光罩圖案405所對應產生的高台及透明導電層邊緣405e，於一實施例中，透明導電層418因製程蝕刻條件不同，有可能過蝕刻造成其邊緣內縮，亦即透明導電層418的邊緣被高台邊緣405e包圍。於一實施例中，高台邊緣405e與透明導電層418的邊緣之間距小於3 μm。第13圖中的穿井405h也曝露了第一半導體層412。如同第14B圖所示，穿井405h具有側壁464與底部462。側壁464由被穿井405h所曝露出的透明導電層418、第二半導體層416、發光層414以及部分的第一半導體層412的側表面所構成。底部462由被穿井405h曝露出的第一半導體層412上表面所構成。
絕緣層420接著形成於透明導電層118上，並根據第12B圖的光罩圖案406進行圖案化而具有開口420h、420j、420g以及環狀開口420r。光罩圖案406中，保留區406p所對應的絕緣層420保留，而空白區406b所對應的絕緣層420去除。第13圖顯示了留下來的絕緣層邊緣406e 。第14A圖中，開口420g設置於焊盤區PDp下方，開口420h設置於延伸區EXTp下方，且開口420h及420g皆曝露了透明導電層418。如同實施例一，環狀開口420r曝露了第一半導體層412，420j設置於穿井405h的位置，暴露穿井405h內的第一半導體層412。
電極層422接著形成在絕緣層420上，並依據光罩圖案408進行圖案化而具有焊墊區PDn與PDp以及延伸區EXTp與EXTn。光罩圖案408中，保留區408p所對應的電極層422保留，而空白區408b所對應的電極層422去除。第13圖顯示了金屬邊緣408e。兩個延伸區EXTp連接到焊墊區PDp之兩側，延伸區EXTn連接到焊墊區PDn的上側。
如同第13圖所示，焊墊區PDp與開口420g重疊，延伸區EXTp與開口420h部分重疊，延伸區EXTn與開口420j部分重疊。
焊墊區PDp與延伸區EXTp中的電極層422作為發光二極體400的陽極，分別透過開口420g與420h，接觸透明導電層418，其電性連接第二半導體層116。
焊墊區PDn與延伸區EXTn中的電極層422作為發光二極體400的陰極，透過穿井405h中的開口420j與環狀開口420r，直接接觸第一半導體層412。
實施例五只需要採用三道光罩，即光罩圖案405、光罩圖案406、以及光罩圖案408，就可以製作發光二極體400，製程更為精簡，製作成本將更為節省。
在其他實施例中，第13圖中的延伸區EXTp可以完全包圍了開口420h，類似實施例一，讓延伸區EXTp可以比較確定的接觸到開口420h中的透明導電層418。光罩圖案406也可以變化，產生類似實施例二中的阻擋島220d與環狀開口220h。
實施例六
第15A圖至第15C圖舉例顯示依據本申請案實施例六製作發光二極體500所實施的三個光罩圖案，分別標示為光罩圖案505、光罩圖案506、以及光罩圖案508，分別具有空白區505b、506b、508b，以及保留區505p、506p、508p，用以定義高台區與透明導電層、絕緣層、以及電極層。 第16圖顯示依據上述光罩圖案所製作之發光二極體500之一上視圖。第17圖顯示發光二極體500沿第16中XVII-XVII線段之一剖面圖。如同實施例五，製作發光二極體500只需要三道光罩。
實施例六中與先前實施例五中相似或相同之處，可以透過先前相關教導而了解，不再重述。開口520h設置於延伸區EXTp下方，且曝露了透明導電層518。如同前述實施例一，環狀開口520r曝露了第一半導體層512，520j設置於穿井505h的位置，暴露穿井505h內的第一半導體層512。
第15A圖與第16圖顯示，發光二極體500之半導體疊層510包含依據光罩圖案505所定義的高台區524、暴露區525、高台邊緣505e以及穿井505h；此外，與實施例五不同的是，半導體疊層510更包含穿井505k位於焊盤區PDp下方。每個穿井505k與505h都有側壁564以及底部562。側壁564由被穿井505k或505h曝露的透明導電層518、第二半導體層516以及發光層514的側表面所構成。底部562由被穿井505k或505h曝露出的第一半導體層512上表面所構成。
其中，穿井505k至少部分重疊焊墊區PDp。在第15圖與第16圖中，穿井505k位於焊墊區PDp之內。與實施例五不同的是，絕緣層520覆蓋穿井505k之底部562與側壁564，以使得焊墊區PDp之電極層522不接觸穿井505k之底部562內之第一半導體層512。
穿井505k的存在，可以增大電極層522的焊墊區PDp與絕緣層520的接觸面積，增加電極層522的粘著性，避免後續形成焊接線的過程中，電極層522被焊接線的應力拉扯所剝離。在另一個實施例中，焊墊區PDp下的半導體疊層510內可以設置數個穿井505k，讓電極層522更穩固地粘著於絕緣層520上。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200、200a、300、400、500:發光二極體
102、104、106、108、202、204、206、208、302、304、306、308、405、406、408、505、506、508:光罩圖案
102b、104b、106b、108b、202b、204b、206b、208b、302b、304b、306b、308b、405b、406b、408b、505b、506b、508b:空白區
102e、202e、405e、505e:高台邊緣
102p、104p、106p、108p、202p、204p、206p、208p、302p、304p、306p、308p、405p、406p、408p、505p、506p、508p:保留區
102h、202h、202k、302h、405h、505h、505k:穿井
104e、204e:透明導電層邊緣
106e、206e、306e、406e:絕緣層邊緣
108e、208e、308e、408e:電極層邊緣
110、210、310、410、510:半導體疊層
112、212、312、412、512:第一半導體層
114、214、314、414、514:發光層
116、216、316、416、516:第二半導體層
118、218、318、418、518:透明導電層
120、220、320、420、520:絕緣層
118a、118b、218a、218b、318a、318b:透明導電層開口
120h、120g、120j、220g、220j、320h、420g、420h、420j、520h、520j:絕緣層開口
120r、220h、320r、420r、520r:絕緣層環狀開口
122、222、322、422、522:電極層
124、224、324、424、524:高台區
125、225、325、425、525:暴露區
220d、320d:阻擋島
262、462、562:底部
264、464、564:側壁
EXTp、EXTn:延伸區
PDp、PDn:焊墊區
第1A圖至第1D圖顯示依據本申請案第一實施例製作發光二極體100的光罩圖案。
第2圖顯示依據本申請案第一實施例之發光二極體100之一上視圖。
第3圖顯示發光二極體100之一剖面圖。
第4A圖至第4D圖顯示依據本發明第二實施例製作發光二極體200的光罩圖案。
第5圖顯示依據本申請案第二實施例之發光二極體200之一上視圖。
第6圖顯示發光二極體200之一剖面圖。
第7圖顯示依據本申請案第三實施例發光二極體200a之一上視圖。
第8圖顯示發光二極體200a之一剖面圖。
第9A圖至第9D圖顯示依據本申請案第四實施例製作發光二極體300的光罩圖案。
第10圖顯示依據本申請案第四實施例之發光二極體300之一上視圖。
第11圖顯示發光二極體300之一剖面圖。
第12A圖至第12C圖顯示依據本申請案第五實施例製作發光二極體400的光罩圖案。
第13圖顯示依據本申請案第五實施例之發光二極體400之一上視圖。
第14A與14B圖顯示發光二極體400之二剖面圖。
第15A圖至第15C圖舉例顯示依據本申請案第六實施例製作發光二極體500的光罩圖案。
第16圖顯示依據本申請案第六實施例之發光二極體500之一上視圖。
第17圖顯示發光二極體500之一剖面圖。
100:發光二極體
102e:高台邊緣
102h:穿井
104e:透明導電層邊緣
106e:絕緣層邊緣
108e:電極層邊緣
118a、118b:透明導電層開口
120h、120g、120j:絕緣層開口
120r:絕緣層環狀開口
EXTp、EXTn:延伸區
PDp、PDn:焊墊區
Claims (11)
- 一種發光二極體，包含： 一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層； 一透明導電層，形成於該半導體疊層上，電性連接該第二半導體層； 一絕緣層，形成於該透明導電層上，圖案化而具有包含一第一開口；以及 一電極層，形成於該絕緣層上，包含一焊墊區以及一延伸區； 其中，該延伸區透過該第一開口接觸該透明導電層，且該延伸區完全包圍該第一開口。
- 如申請專利範圍第1項之該發光二極體，其中，該絕緣層更包含一第二開口，且該焊墊區透過該第二開口接觸該第二半導體層。
- 一種發光二極體，包含： 一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層； 一穿井，位於該半導體疊層中，包含一側壁以及一底部，其中該穿井曝露該第二半導體層、該發光層以及該第一半導體層之一部份； 一透明導電層，形成於該半導體疊層上，電性連接至該第二半導體層； 一絕緣層，形成於該透明導電層上，圖案化而具有至少一開口；以及 一電極層，形成於該絕緣層上，包含一焊墊區以及一延伸區； 其中，該延伸區透過該開口接觸該透明導電層，且該延伸區與該穿井重疊，該延伸區不透過該穿井與該第一半導體層電性接觸。
- 如申請專利範圍第3項之該發光二極體，其中，該絕緣層更包含一阻擋島被該開口所圍繞。
- 如申請專利範圍第4項之該發光二極體，其中，該阻擋島完全覆蓋該穿井。
- 如申請專利範圍第4項之該發光二極體，其中，該延伸區透過該開口，接觸該透明導電層或該第二半導體層。
- 一種發光二極體，包含有： 一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層； 一透明導電層，形成於該半導體疊層上，電性連接該第二半導體層； 一絕緣層，形成於該透明導電層上，包含一單一開口以及複數個阻擋島位於該單一開口中；以及 一電極層，形成於該絕緣層上，包含一焊墊區以及一延伸區； 其中，該延伸區至少部分與該些阻擋島重疊，且該延伸區之該電極層透過該單一開口，接觸該透明導電層。
- 如申請專利範圍第7項之該發光二極體，其中，該半導體疊層包含一穿井，其中該穿井包含一側壁以及一底部，並曝露該第二半導體層、該發光層以及該第一半導體層之一部份。
- 一種發光二極體，包含： 一半導體疊層，依序疊有一第一半導體層、一發光層、以及一第二半導體層； 一透明導電層，形成於該半導體疊層上，接觸該第二半導體層； 一第一穿井，位於該半導體疊層中，包含一側壁以及一底部，其中該穿井曝露該第二半導體層、該發光層以及該第一半導體層之一部份； 一絕緣層，形成於該透明導電層上，包含一第一開口；以及 一電極層，形成於該絕緣層上，包含一第一焊墊區、一延伸區、以及一第二焊墊區； 其中，該第一焊墊區連接該延伸區，該延伸區透過該第一開口接觸該透明導電層，以及，該第二焊墊區透過該第一穿井，接觸該第一半導體層。
- 如申請專利範圍第9項之該發光二極體，其中，該絕緣層更包含一第二開口，至少部分的該第二開口與該第一焊墊區重疊，且該第一焊墊區透過該第二開口接觸該透明導電層。
- 如申請專利範圍第9項之該發光二極體，其中，該透明導電層與該半導體疊層以一單一光罩圖案化； 該發光二極體更包含一第二穿井，位於該半導體疊層中且與該第一穿井相互分離，其中該第二穿井包含一側壁以及一底部，並曝露該第二半導體層、該發光層以及該第一半導體層之一部份；以及 該第一焊墊區至少部分重疊該第二穿井，該絕緣層形成於該第二穿井之該底部上，以使該第一焊墊區不接觸該第二穿井內之該第一半導體層。
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