TW201318206A - 發光二極體晶粒 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體晶粒，包括基板和形成於基板上的磊晶層，該基板包括上表面，該磊晶層包括靠近基板的第一半導體層、遠離基板的第二半導體層、夾設在第一半導體層與第二半導體層之間的有源層，所述磊晶層遠離基板的頂部的邊緣為圓弧角或傾斜的倒角，從而利於磊晶層側面的光線的出射，提高發光二極體晶粒的出光效率。

Description

發光二極體晶粒
本發明涉及半導體結構，尤其涉及一種發光二極體晶粒。
習知的發光二極體(Light Emitting Diode, LED)晶粒包括基板、在基板上生長的磊晶層結構以及電極。磊晶層結構通常包括N型半導體層、有源層、P型半導體層，依次自基板向上生長形成。為使得電流均勻分佈以提升晶粒的發光效率，業界通常在P型半導體層和電極之間增設透明電極。
然而依次生長於基板上的磊晶層結構遠離基板的頂部邊緣通常為垂直的尖角，請參閱圖1，自有源層3發出的一些光線，如與有源層3之間夾角為γ的光線A射向磊晶層側面2的入射角α較大，從而易於全反射，不利於磊晶層結構的側面的出光，進而影響整個發光二極體晶粒的出光效率。
有鑒於此，有必要提供一種出光效率高的發光二極體晶粒。
一種發光二極體晶粒，包括基板和形成於基板上的磊晶層，該基板包括上表面，該磊晶層包括靠近基板的第一半導體層、遠離基板的第二半導體層、夾設在第一半導體層與第二半導體層之間的有源層，所述磊晶層遠離基板的頂部的邊緣為圓弧角或傾斜的倒角。
上述發光二極體晶粒中，將磊晶層的頂部邊緣做成圓弧角或倒角，該圓弧角或倒角可減小光線射向磊晶層側面的入射角，從而減少全反射的幾率，利於磊晶層側面的出光，提高發光二極體晶粒整體的發光效率。
下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
請參閱圖2和圖3，本發明實施方式提供的發光二極體晶粒100包括基板10、生長於基板10上的磊晶層20以及電極30。
所述基板10為圖案化基板，其包括一形成有微結構的上表面11。該基板10的材料可以為藍寶石（Al2O3）、碳化矽（SiC）、矽（Si）、氮化鎵（GaN）或氧化鋅（ZnO）中的一種，根據所需要達到的物理性能和光學特性以及成本預算而定。該基板10的形狀並不限定，可以為矩形、圓形等，在本實施方式中，該基板10為一具有四個邊的矩形。
所述磊晶層20形成於基板10的上表面11，該磊晶層20覆蓋部分基板10。具體的，基板10的上表面11裸露於空氣中並環繞磊晶層20的部分形成切割道12。該切割道12上同樣形成有微結構，且該微結構裸露於空氣中。基板10一端的切割道12朝向磊晶層20延伸形成另一裸露於空氣中的區域為電極區13，用於形成電極30。基板10的上表面11除切割道12和電極區13以外的其他部分均被磊晶層20覆蓋。該切割道12和電極區13通常是採用幹式或濕蝕刻方式將形成於切割道12和電極區13上的磊晶層去除，使基板10上的微結構裸露於空氣中形成。
該切割道12的面積佔基板10的總表面積的5%至25%，以滿足刀具切割基板10以形成多個晶粒所需要的空間，且能夠使確定尺寸的基板10上形成的磊晶層20的密度增加，從而有效的提高基板10的利用率。
該磊晶層20自基板10向遠離基板10的方向依次包括第一半導體層21、有源層22、第二半導體層23和透明導電層24。所述第一半導體層21與第二半導體層23為不同摻雜型半導體層，本實施方式中，第一半導體層21為N型半導體層，第二半導體層23為P型半導體層。在其他實施方式中，第一半導體層21也可以為P型半導體層，第二半導體層23為N型半導體層。該磊晶層20遠離基板10的頂部的邊緣形成有圓弧角25，請同時參閱圖4，自有源層22發出的與有源層22之間夾角為γ的光線A射向磊晶層20的側面的圓弧角25處，圓弧角25使入射角β小於現有技術中的入射角α，從而避免由於入射角過大而在磊晶層20平滑的側面形成全反射，而阻礙光線B出射到磊晶層20的外部的缺失，使光線A容易藉由折射出射到磊晶層20的外部，增加發光二極體晶粒100的出光效率。在其他實施例中，於磊晶層20的頂部邊緣還可以形成傾斜的倒角來代替圓弧角25，由於避免了磊晶層20頂面和側面的垂直相接，使兩者連接之間形成傾斜的過渡，從而同樣能減小入射角，降低全反射的作用。
另外，由於將基板10的切割道12和電極區13裸露於空氣中，並於切割道12和電極區13的表面形成有微結構，有源層22發出的光向外射在基板10的切割道12和電極區13上時，會直接藉由微結構的折射和反射作用進而出射到發光二極體晶粒100外部，避免了切割道12和電極區13上因覆蓋部分磊晶層，且由於磊晶層的折射係數較高，從而導致射入該部分的光線難於出射的缺陷。
本發明在磊晶層20的頂面與四個側面的連接處形成圓角或倒角，避免了垂直尖角阻礙側面出光的缺失，提高側面出光效率，進而增加整個發光二極體晶粒的出光效率。並於基板10的四周形成佔基板10總面積5%至25%的切割道12，使該切割道12裸露於空氣中，不但提高基板10的利用率、在基板10上盡可能多的形成磊晶層20從而增加出光效率，而且由於切割道12上無多餘磊晶層20的覆蓋，從而使射向切割道12的光線易於反射和折射，進一步增加出光效率。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
1、100．．．發光二極體晶粒
2．．．磊晶層側面
A、B．．．光線
α、β．．．入射角
10．．．基板
11．．．上表面
12．．．切割道
13．．．電極區
20．．．磊晶層
21．．．第一半導體層
3、22．．．有源層
23．．．第二半導體層
24．．．透明導電層
25．．．圓弧角
30．．．電極
圖1係習知技藝的發光二極體晶粒的光線出射示意圖。
圖2係本發明一實施方式提供的一種發光二極體晶粒的俯視示意圖。
圖3係圖2中的發光二極體晶粒沿II-II方向的剖視圖。
圖4係本發明實施方式提供的發光二極體晶粒的光線出射示意圖。
100．．．發光二極體晶粒
10．．．基板
11．．．上表面
12．．．切割道
20．．．磊晶層
21．．．第一半導體層
22．．．有源層
23．．．第二半導體層
24．．．透明導電層
25．．．圓弧角
30．．．電極

Claims (9)

  1. 一種發光二極體晶粒，包括基板和形成於基板上的磊晶層，該基板包括上表面，該磊晶層包括靠近基板的第一半導體層、遠離基板的第二半導體層、夾設在第一半導體層與第二半導體層之間的有源層，其改良在於：所述磊晶層遠離基板的頂部的邊緣為圓弧角或傾斜的倒角。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述圓弧角或傾斜的倒角形成在第二半導體層的邊緣上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，該磊晶層還包括形成在第二半導體層上的透明導電層，所述圓弧角形成在透明導電層與第二半導體層上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述磊晶層覆蓋部分基板的上表面，於基板的邊緣形成切割道。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體晶粒，其中，所述切割道的面積佔基板面積的5%至25%。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體晶粒，其中，所述切割道上形成有微結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體晶粒，其中，所述切割道上的微結構裸露於空氣中。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體晶粒，其中，所述基板一端的切割道朝向磊晶層延伸形成電極區。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶粒，其中，所述第一半導體層為N型氮化鎵半導體層，第二半導體層為P型氮化鎵半導體層。
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