磊晶基板的制造方法、发光二极体及其制造方法.pdf

上传人:1** 文档编号:4336614 上传时间:2018-09-14 格式:PDF 页数:16 大小:764.27KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201110165804.3

申请日:

2011.06.11

公开号:

CN102820386A

公开日:

2012.12.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 33/00申请日:20110611|||公开

IPC分类号:

H01L33/00(2010.01)I; H01L21/02; H01L33/22(2010.01)I; H01L33/10(2010.01)I

主分类号:

H01L33/00

申请人:

昆山中辰矽晶有限公司

发明人:

魏政宏; 林博文; 彭俊彦; 郭浩中; 徐文庆

地址:

215316 江苏省昆山市城北汉浦路303号

优先权:

专利代理机构:

上海翼胜专利商标事务所(普通合伙) 31218

代理人:

翟羽

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明公开了一种磊晶基板的制作方法,其步骤包含:①在一基材表面形成一屏蔽层,并配合使用一光罩对该屏蔽层进行微影制程,令该屏蔽层形成复数个彼此间隔设置的第一图案;②以步骤①形成的第一图案为屏蔽蚀刻,令该基材形成复数个预设图案,每一个预设图案具有一个外围部、一个由该外围部界定出的凹槽,以及至少一个位于该凹槽的凸块,最后,移除该第一图案,完成磊晶基板的制作。此外,本发明还提供具有该磊晶基板的发光二极体及其制造方法。

权利要求书

1: 一种磊晶基板的制造方法, 其特征在于, 按下述步骤进行 : ①、 在一基材表面形成一屏蔽层, 并配合使用一光罩, 将该屏蔽层预定部分移除, 令该 屏蔽层残留部分形成复数个彼此间隔设置的第一图案, 该每一个第一图案具有至少一个由 该屏蔽层材料构成的一个第一非蚀刻区、 一个第二非蚀刻区以及复数个由移除该屏蔽层材 料所形成的蚀刻区, 且该第二非蚀刻区为环围该蚀刻区及第一非蚀刻区 ; ②、 以步骤①形成的第一图案为屏蔽, 自该基材表面向下进行蚀刻, 令该基材同时形成 复数个预设图案, 完成该磊晶基板的制作, 其中, 该每一个预设图案具有一个外围部、 一个 由外围部界定出的凹槽, 以及至少一个位于该凹槽的凸块。2: 如权利要求 1 所述的磊晶基板的制造方法, 其特征在于, 所述步骤①所形成的每一 个预设图案具有复数个第一图案, 所述步骤②所形成的每一个预设图案具有复数个凸块。3: 如权利要求 2 所述的磊晶基板的制造方法, 其特征在于, 所述复数个凸块彼此不相 连接。4: 如权利要求 1 所述的磊晶基板的制造方法, 其特征在于, 所述外围部具有一个自该 本体表面向上延伸的高度, 且该凹槽的深度与该高度实质相同。5: 如权利要求 1 所述的磊晶基板的制造方法, 其特征在于, 所述步骤②是利用高密度 电浆蚀刻、 反应式离子蚀刻方式进行。6: 一种发光二极体, 其特征在于, 包含以下构成部分 : 一磊晶基板, 具有一本体, 以及由该本体表面向上凸起、 且彼此间隔设置的预设图案, 该每一预设图案具有一个外围部、 一个由该外围部界定出的凹槽、 以及至少一个位于该凹 槽的凸块 ; 一半导体发光元件, 设置在该磊晶基板具有预设图案的表面, 在提供电能时以光电效 应发光, 而当发光时, 向该磊晶基板方向行进的光子碰到每一个预设图案时会被反射而实 质向外射出。7: 如权利要求 6 所述的发光二极体, 其特征在于, 所述每一个预设图案具有复数个凸 块。8: 如权利要求 6 所述的发光二极体, 其特征在于, 所述凹槽是由该外围部与该本体表 面共同界定, 且所述凸块彼此不相连接。9: 如权利要求 6 所述的发光二极体, 其特征在于, 所述半导体发光元件具有一形成于 所述预设图案表面的第一型半导体层, 且该第一型半导体与所述预设图案共同界定出至少 一个封闭孔。10: 如权利要求 6 所述的发光二极体, 其特征在于, 所述半导体发光元件具有一形成于 所述预设图案表面的第一型半导体层, 且该第一型半导体层与该每一预设图案共同界定出 至少一个封闭孔。11: 如权利要求 6 所述的发光二极体, 其特征在于, 所述磊晶基板选自蓝宝石、 硅、 氧化 物、 或碳化硅。12: 如权利要求 6 所述的发光二极体, 其特征在于, 所述磊晶基板具有一披覆层。13: 如权利要求 12 所述的发光二极体, 其特征在于, 所述披覆层是氧化物、 氮化物、 硅 或硅化物。14: 如权利要求 12 所述的发光二极体, 其特征在于, 所述披覆层选自金属、 金属合金。 215: 一种发光二极体的制作方法, 其特征在于, 按下述步骤进行 : ①、 在一基材表面形成一屏蔽层, 并配合使用一光罩将该屏蔽层预定部分移除, 令该屏 蔽层残留部分形成复数个彼此间隔设置的第一图案, 该每一个第一图案具有至少一个由该 屏蔽层材料构成的一个第一非蚀刻区、 一个第二非蚀刻区, 及复数个经由移除该屏蔽层材 料所形成的蚀刻区, 且该第二非蚀刻区为环围该蚀刻区及第一非蚀刻区 ; ②、 以步骤①形成的第一图案为屏蔽自该基材表面向下进行蚀刻, 令该基材同时形成 复数个预设图案, 该每一个预设图案具有一个外围部、 一个由该外围部界定出的凹槽, 及至 少一个位于该凹槽的凸块, 之后, 移除该第一图案, 形成一磊晶基板 ; ③、 在步骤②形成的磊晶基板表面形成一在接收外施加电能时会以光电效应发光的半 导体发光元件, 完成该发光二极体的制作。16: 如权利要求 15 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 所述步骤①形成的每 一预设图案具有复数个第一图案, 所述步骤②形成的每一个预设图案具有复数个凸块。17: 如权利要求 16 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 所述凸块彼此不相连 接。18: 如权利要求 15 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 所述外围部具有一个 自该基材露出的表面向上延伸的高度, 且该凹槽的深度与该高度实质相同。19: 如权利要求 15 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 所述半导体发光元件 具有一以横向磊晶方式形成于该磊晶基板表面的一层第一型半导体层, 且该第一型半导体 层与所述预设图案共同界定出至少一个封闭孔。20: 如权利要求 15 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 所述半导体发光元件 具有一以横向磊晶方式形成于该磊晶基板表面的一层第一型半导体层, 且该第一型半导体 层于所述每一个预设图案共同界定出至少一个封闭孔。21: 如权利要求 15 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 所述步骤②是利用高 密度电浆蚀刻、 反应式离子蚀刻方式进行。22: 如权利要求 15 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 在所述步骤③之前于 该磊晶基板上形成一披覆层。23: 如权利要求 22 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 所述披覆层是氧化物、 氮化物、 硅、 或硅化物。24: 如权利要求 22 所述的发光二极体的制作方法, 其特征在于, 所述披覆层是选自金 属、 合金金属。

说明书


磊晶基板的制造方法、 发光二极体及其制造方法

    一、 技术领域
     本发明涉及一种磊晶基板的制造方法、 一种发光二极体及其制造方法, 具体地说 是涉及一种图案化磊晶基板的制造方法、 一种具有该图案化之磊晶基板的发光二极体及其 制造方法。 二、 背景技术
     参阅图 1, 一般发光二极体 ( 以下简称 LED) 结构具有一磊晶基板 11, 及一形成于 该磊晶基板上 11 上的半导体发光元件 12。该半导体发光元件 12 具有一与该磊晶基板 11 连接的第一型半导体 121、 一形成于该第一型半导体 121 上的发光层 122、 一形成于该发光 层 122 上的第二型半导体 123, 以及分别形成于该第一、 第二型半导体层 121、 123 上的第一、 第二电极 124、 125。当外界经由该第一、 第二电极 124、 125 配合提供电能时, 该发光层 122 可在接收电能时以光电效应发光。
     而以目前 LED 组件发光层 122 常用的氮化镓 (GaN) 类半导体材料为例而言, 氮化 镓的折射率约为 2.5, 而空气折射率为 1, 因此, 当自发光层 122 产生的光行进到发光层 122 与空气的界面时, 容易因为该发光层 122 与空气的的折射率差而产生全反射, 因此大多数 的光会直接反射而实质回到发光层 122, 从而在磊晶基板 11 与半导体发光元件 12 中往复行 进, 因此降低了发光二极体的光取出率。因此, 业者为了解决发光层 122 与空气之间全反射 的问题, 纷纷提出将平面型磊晶基板 11 改成表面具有不同粗化结构的基板, 例如将基板表 面形成不规则粗化结构、 或是令基板表面形成具有规则排列的凸粒结构等, 利用让光线在 接触到该基板的粗化结构后改变反射后行进路径, 进而减少光在发光层 122 与空气的界面 的全反射机率, 从而提升 LED 的光取出率。
     参阅图 2, 美国专利 US2010059789 公开号 ( 以下简称 789 专利 ) 揭示一种 LED 组 件的制作方法, 是利用表面具有多数凹、 凸结构的磊晶基板 2 而制得一具有高光取出率的 LED, 该磊晶基板 2 的制作方法为 : (1) 在一基材 21 上形成一层由光阻材料构成的光阻层, 配合使用一光罩, 经由微影制程后于该基材 21 上形成一具有预定图案的屏蔽 101, 并以第 一蚀刻制程蚀刻该基材 21 未被屏蔽 101 覆盖的部分, 而于该基材 21 上形成多数图案 102, (2) 以热处理方式加热前述该形成复数图案 102 的基材 21, 令该对应覆盖在多数图案 102 上的屏蔽 101 于加热过程中变形, 从而形成不同厚度, (3) 接着进行第二次蚀刻, 将该屏蔽 101 与基材 21 一起蚀刻, 在图案 102 上形成凹槽 103 及凸块 104, 而得到表面具有多数凹、 凸结构的磊晶基板 2, 籍由形成多数图案 102 且每一图案 102 均具有凹、 凸结构的磊晶基板 2, 以改善后续磊晶品质并提升取得的 LED 的光取出率。
     由前述说明可知, 由于该 789 专利的磊晶基板 2 形成的凹、 凸结构是籍由将光阻加 热, 利用材料受热产生的形变而令覆盖在图案 102 上的屏蔽 101 转变成具有不同厚度的结 构, 之后再利用具有不同厚度的屏蔽 101, 籍由蚀刻参数的控制, 而将该图案 102 蚀刻成具 有凹、 凸结构的图样, 因此可知, 该磊晶基板 2 的每一个图案 102 的凹、 凸结构会受限于光阻 受热产生的形变所控制, 因此, 也仅能得到概似碗状的结构, 而无法有更多的结构设计, 此外, 由于制程不易控制, 因此该些图案彼此的均匀性也较难控制。 三、 发明内容
     为了克服上述缺陷, 本发明提供一种制程简便、 容易控制, 且图案均匀性佳的图案 化磊晶基板的制造方法。
     另外, 本发明提供一种可提升光取出率的发光二极体。
     此外, 本发明还提供一种可提升光取出率的发光二极体的制造方法。
     本发明磊晶基板的制作方法按下述步骤进行 :
     (1) 在一基材表面形成一层屏蔽层, 并配合使用一个光罩, 将该屏蔽层预定部分移 除, 使该屏蔽层残留部分形成复数个彼此间隔设置的第一图案, 该每一个第一图案具有至 少一个由该屏蔽层材料构成的一个第一非蚀刻区、 一个第二非蚀刻区, 及复数个经由移除 该屏蔽层材料所形成的蚀刻区, 且该第二非蚀刻区环围该蚀刻区及该第一非蚀刻区。
     (2) 以步骤 (1) 得到的第一图案为屏蔽自该基材表面向下进行蚀刻, 使该基材同 时形成复数个预设图案, 之后, 移除该第一图案, 完成该磊晶基板的制作。 其中, 每一个预设 图案具有一个外围部, 一个由该外围部界定出的凹槽, 以及至少一个位于该凹槽的凸块。 本发明的发光二极体, 包含如下组成部分 :
     ①一个磊晶基板, 具有一本体, 以及复数个由该本体表面向上凸起且彼此间隔设 置的预设图案, 该每一个预设图案具有一个外围部、 一个由该外围部界定出的凹槽, 以及至 少一个位于该凹槽的凸块。
     ②一个半导体发光元件, 设置在该磊晶基板具有预设图案的表面, 在提供电能时 以光电效应发光, 发光时, 向该磊晶基板方向行进的光子碰到预设图案时会被反射而实质 向外射出。
     本发明的发光二极体的制作方法按下述步骤进行 :
     (1) 在一基材表面形成一屏蔽层, 并配合使用一光罩将该屏蔽层预定部分移除至 该基材表面表面露出, 令该屏蔽层残留部分形成复数个彼此间隔设置的第一图案, 该每一 个第一图案具有至少一由该屏蔽层材料构成的一个第一非蚀刻区、 一个第二非蚀刻区, 及 复数个经由移除该屏蔽材料所形成的蚀刻区, 且该第二非蚀刻区环围该些蚀刻区及第一非 蚀刻区。
     (2) 以步骤 (1) 得到的第一图案为屏蔽自该基材表面向下进行蚀刻, 使该基材形 成复数个预设图案, 其中, 每一个预设图案具有一个外围部、 一个由该外围部界定出的凹 槽, 及至少一个位于该凹槽的凸块, 之后, 移除这些第一图案, 形成一磊晶基板。
     (3) 在该磊晶基板具有预设图案的表面形成一个在接收外加电能时会以光电效应 发光的半导体发光元件。
     本发明的有益效果是 : 利用光罩设计并配合蚀刻制程, 可以以一次蚀刻的方式同 时形成复数个具有预设图案的磊晶基板, 不仅制程简便、 容易控制, 且可提升这些预设图案 的均一性 ; 此外, 还可籍由屏蔽图案的设计而简便地改变这些凸块的几何形状。
     四、 附图说明
     图 1 为本先前技术的发光二极体结构示意图 ;图 2 为先前技术之具有多数凹、 凸结构的磊晶基板的制作流程示意图 ; 图 3 为本发明的较佳实施例所制得的发光二极体示意图 ; 图 4 为辅助说明图 3 的预设图案的局部示意图 ; 图 5 为本发明的较佳实施例的流程图 ; 图 6 为辅助说明图 5 的流程示意图 ; 图 7 为说明本发明光罩的态样的示意图 ; 图 8 为说明本发明另一光罩的态样的示意图 ; 图 9 为本发明较佳实施例制得的 CPSS 与习知的 Plannar 的 L-I-V 图。 图 10-12 为说明本发明披覆层形成位置的示意图。五、 具体实施方式
     实施例 : 本发明发光二极体的制作方法, 如图 3 所示, 该发光二极体包含一个磊晶 基板 3, 以及一个半导体发光元件 4。
     配合参阅图 4, 所述磊晶基板 3 可选自蓝宝石、 硅、 氧化物、 碳化硅等材料构成, 具 有一个本体 31, 及复数个由本体 31 表面向上凸起且彼此间隔设置的预设图案 32, 该每一预 设图案 32 具有一个界定出一个凹槽 323 的外围部 321, 及复数个位于该凹槽 323 并都呈锥 状的凸块 322, 且该每个凸块 322 不相连接, 其中, 该每一个外围部 321 具有一个自本体 31 向上延伸的高度 H, 该凹槽 323 具有深度 D, 且该深度 D 与该高度 H 实质相同。
     该半导体发光元件 4 具有一个与该本体 31 及这些预设图案 32 表面连接的第一 型半导体层 41、 一层形成于该第一型半导体层 41 上的发光层 42、 一层形成于发光层 42 上 的第二型半导体层 43, 以及分别形成于该第一、 第二型半导体层 41、 43 上的第一、 第二电极 44、 45, 当外界经由该第一、 第二电极 44、 45 配合提供电能时, 该发光层 42 可在接收电能后 以光电效应发光。
     具体地说, 所述第一、 第二型半导体层 41、 43 是由电性彼此相反的 III-V 族系半导 体材料构成, 例如可选自氮化镓系半导体材料。所述发光层 42 是选自接收电能后可以以光 电效应发光材料构成, 例如硫化锌、 硫化镉、 磷化镓、 砷铝镓、 或氮化镓等。 所述第一、 第二电 极 44、 45 选自镍、 铅、 钴、 铁、 钛、 铜、 铑、 金、 钌、 钨、 锆、 钼、 钽、 铂、 银等的氧化物或氮化物, 或 其中一种或几种的组合的材料所构成。本实施例中磊晶基板 3 由蓝宝石构成, 发光层 42 由 氮化镓构成, 第一、 第二电 44、 45 由铂构成。
     由于该磊晶基板 3 使用了具有多数均匀区隔分离的预设图案 32 的设计, 自发光层 42 发出、 朝向磊晶基板 3 行进的光在接触预设图案 32 的凸块及凹槽 322、 323 后改变反射后 的光行进路线, 减少光在第二型半导体 43 与空气界面间的全反射机率, 而得以进一步提升 该发光二极体的光取出率。
     本发明发光二极体的制作方法的具体实施例, 如图 5 和图 6, 包含以下三个步骤 :
     (1) 进行步骤 51, 在一基材 200 表面形成复数个第一图案 202。
     具体地讲, 该步骤 51 是先在一基材 200 表面形成一层屏蔽层 201, 然后配合使用 一个具有复数个屏蔽图案 301 的光罩 300, 将该屏蔽层 201 预定部分移除, 令残余的屏蔽层 201 形成复数个于这些屏蔽图案 301 相对应的第一图案 202。该屏蔽层 201 可以由氧化硅、 氮化硅或光阻材料构成, 这些屏蔽图案 301 为依据该预定形成的预设图案 32 及所使用的光阻材料的选择而加以设计改变。例如, 当预定形成具有复数个凸块 322 的预设图案 32 时, 这些屏蔽图案 301 可以设计成具有如图 7 所示具有复数个呈圆形、 彼此呈预定间隔设置且 为最密堆积排列的屏蔽图案 301, 该每一个屏蔽图案 301 具有复数个都成方形且彼此错位 排列的透光区 302、 一个圈围这些透光区 302 的第一非透光区 303、 及复数个由这些透光区 302 共同界定的第二非透光区 304, 经由这些屏蔽图案 301 的设计, 令该屏蔽层 201 于该基 材 200 表面形成与这些屏蔽图案 301 对应的第一图案 202 ; 而当预定形成具有一个凸块 322 的预设图案 32 时, 则该每一个屏蔽图案可设计成如图 8 所示具有一个位于该屏蔽图案 301 中央并都成方形的第一非透光区 303、 一个圈围该第一非透光区 303 的透光区 302, 及一个 环围该透光区 302 的第二非透光区 304 的图案。
     需要说明的是, 这些第一、 第二非蚀刻区的形状可依需求而具有例如方形、 圆形、 多边形等不同的形状设计, 而得到具有不同几何形状的凸块 322。
     还需要说明的是, 当屏蔽层 201 是由氧化硅或氮化硅构成时, 可利用具有预定屏 蔽图案 301 的光罩 300 为屏蔽直接对该屏蔽层 201 进行蚀刻, 而使该屏蔽层 201 形成与这 些屏蔽图案 301 相对应的第一图案 202 ; 而当该屏蔽层 201 是由光阻材料构成时, 则可利用 具有预定屏蔽图案 301 的光罩 300 为屏蔽对该屏蔽层 201 进行微影制程, 而使该屏蔽层 201 形成与这些屏蔽图案 301 相对应的第一图案 202。 于本实施例中, 该屏蔽材料 201 是由正型 光阻材料构成, 且该光罩 300 是以具有如图 7 所示的屏蔽图案 301 为例进行说明。 详细地说, 该步骤 51 是先在该基材 200 上形成一层由正型光阻材料构成的屏蔽层 201 后, 再使用该具有预定屏蔽图案 301 的光罩 300 对该屏蔽层 201 进行微影制程, 将该屏 蔽层 201 预定部分移除至基材 200 表面露出, 使残留的屏蔽层 201 形成复数个与这些屏蔽 图案 301 相对应的第一图案 202, 该每一个第一图案 202 具有复数个由该光阻材料构成的第 一非蚀刻区 203、 一个第二非蚀刻区 204, 及复数个经由移除该光阻材料后所形成的蚀刻区 205, 这些蚀刻区 205 共同环围界定出这些第一蚀刻区 203, 并使这些第一非蚀刻区 203 彼此 间隔, 且该第二蚀刻区 204 环围这些蚀刻区 205。
     (2) 进行步骤 52, 以步骤 (1) 形成的第一图案 202 围屏蔽, 自该基材 200 表面向下 进行蚀刻, 制得一磊晶基板 3。
     具体地讲, 步骤 52 是以第一图案 202 为屏蔽, 利用干式蚀刻, 例如高密度电浆蚀 刻、 反应式离子蚀刻, 或湿式蚀刻方式, 例如使用磷酸、 硫磷酸或氢氧化钾等蚀刻液, 自基材 200 表面向下蚀刻, 使基材 200 同时形成多数个预设图案 32, 每一个预设图案 32 具有一个 自该基材 200 露出的表面向上延伸且高度为 H 的外围部 321、 一个由该外围部 321 界定出的 凹槽 323, 及复数个位于该凹槽 323 且彼此不向连接的凹块 322, 其中, 该凹槽 323 的深度地 籍由蚀刻的参数控制而使其小于或等于该外围部的高度 H。于本实施例中, 步骤 52 是以干 式蚀刻方式进行蚀刻, 使该凹槽的深度 D 与该外围部 321 的高度 H 相同。之后, 将这些第一 图案 202 移除, 即可制得该具有复数个如图 3 所示的预设图案 32 的磊晶基板 3。
     (3) 进行步骤 53, 在步骤 (2) 形成的磊晶基板 3 表面形成一半导体发光元件 4。
     具体地讲, 步骤 53 是先于该磊晶基板 3 具有预设图案 32 的表面形成该第一型半 导体层 41, 再由该第一型半导体层 41 的部分表面向上磊晶形成发光层 42, 然后, 再于该发 光层 42 表面形成该第二型半导体层 43, 最后, 分别在该第一、 第二型半导体层 41、 43 表面形 成该第一、 第二电极 44、 45, 即可制得如图 2 所示的发光二极体。
     本发明籍由光罩 300 的图案设计, 先在基材 200 上形成预定的第一图案 202, 再搭 配一次蚀刻制程, 使该基材 200 同时形成复数个具预定凹槽 323 及凸块 322 的预设图案 32, 而得到该图案化磊晶基板 3, 不仅可有效提升利用该磊晶基板 3 制得的发光二极体的光取 出率, 且与习知利用光阻经由热处理后产生的厚度差异, 再利用该厚度差, 经蚀刻后而于基 材表面产生凹、 凸结构图案的方法相比较, 本案不仅制程容易控制, 且更可提升预设图案 32 彼此之间的均匀性 ; 此外, 由于该预定图案 32 会使该磊晶基板 3 表面形成凹、 凸态样的微结 构, 与习知具平面态样的磊晶基板相比, 由于该凹、 凸样态可微结构可增加该第一型半导体 层与该磊晶基板的接触面积, 因此还可进一步提升磊晶品质, 降低磊晶过程的缺陷产生。
     参阅图 9, 图 9 是本发明具体实施例制得的发光二极体 ( 以下简称 CPSS) 与利用 平面态样的磊晶基板制得的发光二极体 ( 以下简称 Planar), 在输入电流为 20mA 条件下的 光 - 电流 - 电压 ( 以下简称 L-I-V) 量测结果。由图 9 可知, 以本发明具有均匀分布的预设 图案 32 的磊晶基板 3 所制得的发光二极体 (CPSS) 与由平面态样的磊晶基板制得的发光二 极体 (Planar) 的光取出效率相较, 可大幅提升约 25%。
     需要说明的是, 在进行步骤 53, 形成第一型半导导 41 时, 可以以横向磊晶方式, 籍 由制程控制, 使该第一型半导体 41 不完全覆盖凹槽 323, 而与该每一个预设图案 32 共同界 定出至少一个封闭孔 33, 籍由这些封闭孔 33 的形成可让该磊晶基板 3 具有不同的折射率, 增加光线在接触该磊晶基板 3 时的反射及折射效果, 从而进一步提升该发光二极体的光取 出率。 还需要说明的是, 该发光二极体的制作方法更包含一实施于该步骤 53 之前的披 覆层形成步骤。 参阅图 10 ~ 12, 该步骤是先在该磊晶基板 3 上形成一由折射率与该磊晶基 板 3 不同的材料构成的披覆层 34, 例如可于该凹槽 323 中, 或是该本体 31 的部分而表面形 成氧化物、 氮化物、 硅、 或硅化物构成的披覆层 34, 或是具有高反射性, 例如金属、 合金金属 等材料构成的披覆层 34, 让该磊晶基板 3 籍由该披覆层的材料选择而具有不同的折射率或 反射能力, 而得以增加光线于接触该磊晶基板 3 时的折射及反射效果, 以更进一步提升该 发光二极体的光取出率。 该披覆层的位置设置可经由制程的设计而加以控制, 例如, 该披覆 层 34 可形成于该本体 31 无形成预设图案 32 的部分表面, 或是可形成于该预设图案 32 上 ; 参阅图 10 ~ 12, 图 10 ~ 12 是以该披覆层 34 为形成于该预设图案 32 做说明, 该披覆层 34 可形成于该预设图案 32 之外围部 321 圈围的基材 200 表面, 或是凸块 322 的周面与外围部 321 邻近凸块 322 的表面, 或是同时行成于这些凸块 322 的周面, 该外围部 321 邻近该些凸 块 322 的表面与该些由该外围部 321 圈围的基材 200 表面。籍由该披覆层 34 的设置, 也可 减低后续以横向磊晶形成第一型半导体 41 与磊晶基板 3 之间晶格不匹配所形成的差排问 题。
     综上所述, 本发明籍由光罩的图案设计, 先于该基材上形成预定的第一图案, 再搭 配一次蚀刻制程, 直接于该基材上同时形成多数个预定的凹、 凸结构之预设图案, 不仅制程 简单, 容易控制, 且更可有效提升利用该图案化后的磊晶基板制得的发光二极体的光取出 率; 此外, 由于预设图案令该磊晶基板表面形成凹、 凸态样的微结构而可增加该第一型半导 体于这些磊晶基板的接触面积, 因此还可提升磊晶品质, 降低磊晶过程的缺陷产生, 故确实 能达成本发明的目的。
    

磊晶基板的制造方法、发光二极体及其制造方法.pdf_第1页
第1页 / 共16页
磊晶基板的制造方法、发光二极体及其制造方法.pdf_第2页
第2页 / 共16页
磊晶基板的制造方法、发光二极体及其制造方法.pdf_第3页
第3页 / 共16页
点击查看更多>>
资源描述

《磊晶基板的制造方法、发光二极体及其制造方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《磊晶基板的制造方法、发光二极体及其制造方法.pdf(16页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102820386 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 2 0 3 8 6 A *CN102820386A* (21)申请号 201110165804.3 (22)申请日 2011.06.11 H01L 33/00(2010.01) H01L 21/02(2006.01) H01L 33/22(2010.01) H01L 33/10(2010.01) (71)申请人昆山中辰矽晶有限公司 地址 215316 江苏省昆山市城北汉浦路303 号 (72)发明人魏政宏 林博文 彭俊彦 郭浩中 徐文庆 (74)专利代理机构上海翼胜专利商标事务所。

2、 (普通合伙) 31218 代理人翟羽 (54) 发明名称 磊晶基板的制造方法、发光二极体及其制造 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种磊晶基板的制作方法,其 步骤包含:在一基材表面形成一屏蔽层,并配 合使用一光罩对该屏蔽层进行微影制程,令该屏 蔽层形成复数个彼此间隔设置的第一图案;以 步骤形成的第一图案为屏蔽蚀刻,令该基材形 成复数个预设图案,每一个预设图案具有一个外 围部、一个由该外围部界定出的凹槽,以及至少一 个位于该凹槽的凸块,最后,移除该第一图案,完 成磊晶基板的制作。此外,本发明还提供具有该磊 晶基板的发光二极体及其制造方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 。

3、附图8页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 8 页 1/2页 2 1.一种磊晶基板的制造方法,其特征在于,按下述步骤进行: 、在一基材表面形成一屏蔽层,并配合使用一光罩,将该屏蔽层预定部分移除,令该 屏蔽层残留部分形成复数个彼此间隔设置的第一图案,该每一个第一图案具有至少一个由 该屏蔽层材料构成的一个第一非蚀刻区、一个第二非蚀刻区以及复数个由移除该屏蔽层材 料所形成的蚀刻区,且该第二非蚀刻区为环围该蚀刻区及第一非蚀刻区; 、以步骤形成的第一图案为屏蔽,自该基材表面向下进行蚀刻,令该基材同时形成 复数个预设图案,完成该磊晶基板的。

4、制作,其中,该每一个预设图案具有一个外围部、一个 由外围部界定出的凹槽,以及至少一个位于该凹槽的凸块。 2.如权利要求1所述的磊晶基板的制造方法,其特征在于,所述步骤所形成的每一 个预设图案具有复数个第一图案,所述步骤所形成的每一个预设图案具有复数个凸块。 3.如权利要求2所述的磊晶基板的制造方法,其特征在于,所述复数个凸块彼此不相 连接。 4.如权利要求1所述的磊晶基板的制造方法,其特征在于,所述外围部具有一个自该 本体表面向上延伸的高度,且该凹槽的深度与该高度实质相同。 5.如权利要求1所述的磊晶基板的制造方法,其特征在于,所述步骤是利用高密度 电浆蚀刻、反应式离子蚀刻方式进行。 6.一种。

5、发光二极体,其特征在于,包含以下构成部分: 一磊晶基板,具有一本体,以及由该本体表面向上凸起、且彼此间隔设置的预设图案, 该每一预设图案具有一个外围部、一个由该外围部界定出的凹槽、以及至少一个位于该凹 槽的凸块; 一半导体发光元件,设置在该磊晶基板具有预设图案的表面,在提供电能时以光电效 应发光,而当发光时,向该磊晶基板方向行进的光子碰到每一个预设图案时会被反射而实 质向外射出。 7.如权利要求6所述的发光二极体,其特征在于,所述每一个预设图案具有复数个凸 块。 8.如权利要求6所述的发光二极体,其特征在于,所述凹槽是由该外围部与该本体表 面共同界定,且所述凸块彼此不相连接。 9.如权利要求6。

6、所述的发光二极体,其特征在于,所述半导体发光元件具有一形成于 所述预设图案表面的第一型半导体层,且该第一型半导体与所述预设图案共同界定出至少 一个封闭孔。 10.如权利要求6所述的发光二极体,其特征在于,所述半导体发光元件具有一形成于 所述预设图案表面的第一型半导体层,且该第一型半导体层与该每一预设图案共同界定出 至少一个封闭孔。 11.如权利要求6所述的发光二极体,其特征在于,所述磊晶基板选自蓝宝石、硅、氧化 物、或碳化硅。 12.如权利要求6所述的发光二极体,其特征在于,所述磊晶基板具有一披覆层。 13.如权利要求12所述的发光二极体,其特征在于,所述披覆层是氧化物、氮化物、硅 或硅化物。。

7、 14.如权利要求12所述的发光二极体,其特征在于,所述披覆层选自金属、金属合金。 权 利 要 求 书CN 102820386 A 2/2页 3 15.一种发光二极体的制作方法,其特征在于,按下述步骤进行: 、在一基材表面形成一屏蔽层,并配合使用一光罩将该屏蔽层预定部分移除,令该屏 蔽层残留部分形成复数个彼此间隔设置的第一图案,该每一个第一图案具有至少一个由该 屏蔽层材料构成的一个第一非蚀刻区、一个第二非蚀刻区,及复数个经由移除该屏蔽层材 料所形成的蚀刻区,且该第二非蚀刻区为环围该蚀刻区及第一非蚀刻区; 、以步骤形成的第一图案为屏蔽自该基材表面向下进行蚀刻,令该基材同时形成 复数个预设图案,该。

8、每一个预设图案具有一个外围部、一个由该外围部界定出的凹槽,及至 少一个位于该凹槽的凸块,之后,移除该第一图案,形成一磊晶基板; 、在步骤形成的磊晶基板表面形成一在接收外施加电能时会以光电效应发光的半 导体发光元件,完成该发光二极体的制作。 16.如权利要求15所述的发光二极体的制作方法,其特征在于,所述步骤形成的每 一预设图案具有复数个第一图案,所述步骤形成的每一个预设图案具有复数个凸块。 17.如权利要求16所述的发光二极体的制作方法,其特征在于,所述凸块彼此不相连 接。 18.如权利要求15所述的发光二极体的制作方法,其特征在于,所述外围部具有一个 自该基材露出的表面向上延伸的高度,且该凹。

9、槽的深度与该高度实质相同。 19.如权利要求15所述的发光二极体的制作方法,其特征在于,所述半导体发光元件 具有一以横向磊晶方式形成于该磊晶基板表面的一层第一型半导体层,且该第一型半导体 层与所述预设图案共同界定出至少一个封闭孔。 20.如权利要求15所述的发光二极体的制作方法,其特征在于,所述半导体发光元件 具有一以横向磊晶方式形成于该磊晶基板表面的一层第一型半导体层,且该第一型半导体 层于所述每一个预设图案共同界定出至少一个封闭孔。 21.如权利要求15所述的发光二极体的制作方法,其特征在于,所述步骤是利用高 密度电浆蚀刻、反应式离子蚀刻方式进行。 22.如权利要求15所述的发光二极体的制。

10、作方法,其特征在于,在所述步骤之前于 该磊晶基板上形成一披覆层。 23.如权利要求22所述的发光二极体的制作方法,其特征在于,所述披覆层是氧化物、 氮化物、硅、或硅化物。 24.如权利要求22所述的发光二极体的制作方法,其特征在于,所述披覆层是选自金 属、合金金属。 权 利 要 求 书CN 102820386 A 1/5页 4 磊晶基板的制造方法、 发光二极体及其制造方法 一、 技术领域 0001 本发明涉及一种磊晶基板的制造方法、一种发光二极体及其制造方法,具体地说 是涉及一种图案化磊晶基板的制造方法、一种具有该图案化之磊晶基板的发光二极体及其 制造方法。 二、 背景技术 0002 参阅图1。

11、,一般发光二极体(以下简称LED)结构具有一磊晶基板11,及一形成于 该磊晶基板上11上的半导体发光元件12。该半导体发光元件12具有一与该磊晶基板11 连接的第一型半导体121、一形成于该第一型半导体121上的发光层122、一形成于该发光 层122上的第二型半导体123,以及分别形成于该第一、第二型半导体层121、123上的第一、 第二电极124、125。当外界经由该第一、第二电极124、125配合提供电能时,该发光层122 可在接收电能时以光电效应发光。 0003 而以目前LED组件发光层122常用的氮化镓(GaN)类半导体材料为例而言,氮化 镓的折射率约为2.5,而空气折射率为1,因此,。

12、当自发光层122产生的光行进到发光层122 与空气的界面时,容易因为该发光层122与空气的的折射率差而产生全反射,因此大多数 的光会直接反射而实质回到发光层122,从而在磊晶基板11与半导体发光元件12中往复行 进,因此降低了发光二极体的光取出率。因此,业者为了解决发光层122与空气之间全反射 的问题,纷纷提出将平面型磊晶基板11改成表面具有不同粗化结构的基板,例如将基板表 面形成不规则粗化结构、或是令基板表面形成具有规则排列的凸粒结构等,利用让光线在 接触到该基板的粗化结构后改变反射后行进路径,进而减少光在发光层122与空气的界面 的全反射机率,从而提升LED的光取出率。 0004 参阅图2。

13、,美国专利US2010059789公开号(以下简称789专利)揭示一种LED组 件的制作方法,是利用表面具有多数凹、凸结构的磊晶基板2而制得一具有高光取出率的 LED,该磊晶基板2的制作方法为:(1)在一基材21上形成一层由光阻材料构成的光阻层, 配合使用一光罩,经由微影制程后于该基材21上形成一具有预定图案的屏蔽101,并以第 一蚀刻制程蚀刻该基材21未被屏蔽101覆盖的部分,而于该基材21上形成多数图案102, (2)以热处理方式加热前述该形成复数图案102的基材21,令该对应覆盖在多数图案102 上的屏蔽101于加热过程中变形,从而形成不同厚度,(3)接着进行第二次蚀刻,将该屏蔽 101。

14、与基材21一起蚀刻,在图案102上形成凹槽103及凸块104,而得到表面具有多数凹、 凸结构的磊晶基板2,籍由形成多数图案102且每一图案102均具有凹、凸结构的磊晶基板 2,以改善后续磊晶品质并提升取得的LED的光取出率。 0005 由前述说明可知,由于该789专利的磊晶基板2形成的凹、凸结构是籍由将光阻加 热,利用材料受热产生的形变而令覆盖在图案102上的屏蔽101转变成具有不同厚度的结 构,之后再利用具有不同厚度的屏蔽101,籍由蚀刻参数的控制,而将该图案102蚀刻成具 有凹、凸结构的图样,因此可知,该磊晶基板2的每一个图案102的凹、凸结构会受限于光阻 受热产生的形变所控制,因此,也仅。

15、能得到概似碗状的结构,而无法有更多的结构设计,此 说 明 书CN 102820386 A 2/5页 5 外,由于制程不易控制,因此该些图案彼此的均匀性也较难控制。 三、 发明内容 0006 为了克服上述缺陷,本发明提供一种制程简便、容易控制,且图案均匀性佳的图案 化磊晶基板的制造方法。 0007 另外,本发明提供一种可提升光取出率的发光二极体。 0008 此外,本发明还提供一种可提升光取出率的发光二极体的制造方法。 0009 本发明磊晶基板的制作方法按下述步骤进行: 0010 (1)在一基材表面形成一层屏蔽层,并配合使用一个光罩,将该屏蔽层预定部分移 除,使该屏蔽层残留部分形成复数个彼此间隔设。

16、置的第一图案,该每一个第一图案具有至 少一个由该屏蔽层材料构成的一个第一非蚀刻区、一个第二非蚀刻区,及复数个经由移除 该屏蔽层材料所形成的蚀刻区,且该第二非蚀刻区环围该蚀刻区及该第一非蚀刻区。 0011 (2)以步骤(1)得到的第一图案为屏蔽自该基材表面向下进行蚀刻,使该基材同 时形成复数个预设图案,之后,移除该第一图案,完成该磊晶基板的制作。其中,每一个预设 图案具有一个外围部,一个由该外围部界定出的凹槽,以及至少一个位于该凹槽的凸块。 0012 本发明的发光二极体,包含如下组成部分: 0013 一个磊晶基板,具有一本体,以及复数个由该本体表面向上凸起且彼此间隔设 置的预设图案,该每一个预设。

17、图案具有一个外围部、一个由该外围部界定出的凹槽,以及至 少一个位于该凹槽的凸块。 0014 一个半导体发光元件,设置在该磊晶基板具有预设图案的表面,在提供电能时 以光电效应发光,发光时,向该磊晶基板方向行进的光子碰到预设图案时会被反射而实质 向外射出。 0015 本发明的发光二极体的制作方法按下述步骤进行: 0016 (1)在一基材表面形成一屏蔽层,并配合使用一光罩将该屏蔽层预定部分移除至 该基材表面表面露出,令该屏蔽层残留部分形成复数个彼此间隔设置的第一图案,该每一 个第一图案具有至少一由该屏蔽层材料构成的一个第一非蚀刻区、一个第二非蚀刻区,及 复数个经由移除该屏蔽材料所形成的蚀刻区,且该第。

18、二非蚀刻区环围该些蚀刻区及第一非 蚀刻区。 0017 (2)以步骤(1)得到的第一图案为屏蔽自该基材表面向下进行蚀刻,使该基材形 成复数个预设图案,其中,每一个预设图案具有一个外围部、一个由该外围部界定出的凹 槽,及至少一个位于该凹槽的凸块,之后,移除这些第一图案,形成一磊晶基板。 0018 (3)在该磊晶基板具有预设图案的表面形成一个在接收外加电能时会以光电效应 发光的半导体发光元件。 0019 本发明的有益效果是:利用光罩设计并配合蚀刻制程,可以以一次蚀刻的方式同 时形成复数个具有预设图案的磊晶基板,不仅制程简便、容易控制,且可提升这些预设图案 的均一性;此外,还可籍由屏蔽图案的设计而简便。

19、地改变这些凸块的几何形状。 四、 附图说明 0020 图1为本先前技术的发光二极体结构示意图; 说 明 书CN 102820386 A 3/5页 6 0021 图2为先前技术之具有多数凹、凸结构的磊晶基板的制作流程示意图; 0022 图3为本发明的较佳实施例所制得的发光二极体示意图; 0023 图4为辅助说明图3的预设图案的局部示意图; 0024 图5为本发明的较佳实施例的流程图; 0025 图6为辅助说明图5的流程示意图; 0026 图7为说明本发明光罩的态样的示意图; 0027 图8为说明本发明另一光罩的态样的示意图; 0028 图9为本发明较佳实施例制得的CPSS与习知的Plannar的。

20、L-I-V图。 0029 图10-12为说明本发明披覆层形成位置的示意图。 五、 具体实施方式 0030 实施例:本发明发光二极体的制作方法,如图3所示,该发光二极体包含一个磊晶 基板3,以及一个半导体发光元件4。 0031 配合参阅图4,所述磊晶基板3可选自蓝宝石、硅、氧化物、碳化硅等材料构成,具 有一个本体31,及复数个由本体31表面向上凸起且彼此间隔设置的预设图案32,该每一预 设图案32具有一个界定出一个凹槽323的外围部321,及复数个位于该凹槽323并都呈锥 状的凸块322,且该每个凸块322不相连接,其中,该每一个外围部321具有一个自本体31 向上延伸的高度H,该凹槽323具有。

21、深度D,且该深度D与该高度H实质相同。 0032 该半导体发光元件4具有一个与该本体31及这些预设图案32表面连接的第一 型半导体层41、一层形成于该第一型半导体层41上的发光层42、一层形成于发光层42上 的第二型半导体层43,以及分别形成于该第一、第二型半导体层41、43上的第一、第二电极 44、45,当外界经由该第一、第二电极44、45配合提供电能时,该发光层42可在接收电能后 以光电效应发光。 0033 具体地说,所述第一、第二型半导体层41、43是由电性彼此相反的III-V族系半导 体材料构成,例如可选自氮化镓系半导体材料。所述发光层42是选自接收电能后可以以光 电效应发光材料构成,。

22、例如硫化锌、硫化镉、磷化镓、砷铝镓、或氮化镓等。所述第一、第二电 极44、45选自镍、铅、钴、铁、钛、铜、铑、金、钌、钨、锆、钼、钽、铂、银等的氧化物或氮化物,或 其中一种或几种的组合的材料所构成。本实施例中磊晶基板3由蓝宝石构成,发光层42由 氮化镓构成,第一、第二电44、45由铂构成。 0034 由于该磊晶基板3使用了具有多数均匀区隔分离的预设图案32的设计,自发光层 42发出、朝向磊晶基板3行进的光在接触预设图案32的凸块及凹槽322、323后改变反射后 的光行进路线,减少光在第二型半导体43与空气界面间的全反射机率,而得以进一步提升 该发光二极体的光取出率。 0035 本发明发光二极体。

23、的制作方法的具体实施例,如图5和图6,包含以下三个步骤: 0036 (1)进行步骤51,在一基材200表面形成复数个第一图案202。 0037 具体地讲,该步骤51是先在一基材200表面形成一层屏蔽层201,然后配合使用 一个具有复数个屏蔽图案301的光罩300,将该屏蔽层201预定部分移除,令残余的屏蔽层 201形成复数个于这些屏蔽图案301相对应的第一图案202。该屏蔽层201可以由氧化硅、 氮化硅或光阻材料构成,这些屏蔽图案301为依据该预定形成的预设图案32及所使用的光 说 明 书CN 102820386 A 4/5页 7 阻材料的选择而加以设计改变。例如,当预定形成具有复数个凸块32。

24、2的预设图案32时, 这些屏蔽图案301可以设计成具有如图7所示具有复数个呈圆形、彼此呈预定间隔设置且 为最密堆积排列的屏蔽图案301,该每一个屏蔽图案301具有复数个都成方形且彼此错位 排列的透光区302、一个圈围这些透光区302的第一非透光区303、及复数个由这些透光区 302共同界定的第二非透光区304,经由这些屏蔽图案301的设计,令该屏蔽层201于该基 材200表面形成与这些屏蔽图案301对应的第一图案202;而当预定形成具有一个凸块322 的预设图案32时,则该每一个屏蔽图案可设计成如图8所示具有一个位于该屏蔽图案301 中央并都成方形的第一非透光区303、一个圈围该第一非透光区3。

25、03的透光区302,及一个 环围该透光区302的第二非透光区304的图案。 0038 需要说明的是,这些第一、第二非蚀刻区的形状可依需求而具有例如方形、圆形、 多边形等不同的形状设计,而得到具有不同几何形状的凸块322。 0039 还需要说明的是,当屏蔽层201是由氧化硅或氮化硅构成时,可利用具有预定屏 蔽图案301的光罩300为屏蔽直接对该屏蔽层201进行蚀刻,而使该屏蔽层201形成与这 些屏蔽图案301相对应的第一图案202;而当该屏蔽层201是由光阻材料构成时,则可利用 具有预定屏蔽图案301的光罩300为屏蔽对该屏蔽层201进行微影制程,而使该屏蔽层201 形成与这些屏蔽图案301相对。

26、应的第一图案202。于本实施例中,该屏蔽材料201是由正型 光阻材料构成,且该光罩300是以具有如图7所示的屏蔽图案301为例进行说明。 0040 详细地说,该步骤51是先在该基材200上形成一层由正型光阻材料构成的屏蔽层 201后,再使用该具有预定屏蔽图案301的光罩300对该屏蔽层201进行微影制程,将该屏 蔽层201预定部分移除至基材200表面露出,使残留的屏蔽层201形成复数个与这些屏蔽 图案301相对应的第一图案202,该每一个第一图案202具有复数个由该光阻材料构成的第 一非蚀刻区203、一个第二非蚀刻区204,及复数个经由移除该光阻材料后所形成的蚀刻区 205,这些蚀刻区205共。

27、同环围界定出这些第一蚀刻区203,并使这些第一非蚀刻区203彼此 间隔,且该第二蚀刻区204环围这些蚀刻区205。 0041 (2)进行步骤52,以步骤(1)形成的第一图案202围屏蔽,自该基材200表面向下 进行蚀刻,制得一磊晶基板3。 0042 具体地讲,步骤52是以第一图案202为屏蔽,利用干式蚀刻,例如高密度电浆蚀 刻、反应式离子蚀刻,或湿式蚀刻方式,例如使用磷酸、硫磷酸或氢氧化钾等蚀刻液,自基材 200表面向下蚀刻,使基材200同时形成多数个预设图案32,每一个预设图案32具有一个 自该基材200露出的表面向上延伸且高度为H的外围部321、一个由该外围部321界定出的 凹槽323,及。

28、复数个位于该凹槽323且彼此不向连接的凹块322,其中,该凹槽323的深度地 籍由蚀刻的参数控制而使其小于或等于该外围部的高度H。于本实施例中,步骤52是以干 式蚀刻方式进行蚀刻,使该凹槽的深度D与该外围部321的高度H相同。之后,将这些第一 图案202移除,即可制得该具有复数个如图3所示的预设图案32的磊晶基板3。 0043 (3)进行步骤53,在步骤(2)形成的磊晶基板3表面形成一半导体发光元件4。 0044 具体地讲,步骤53是先于该磊晶基板3具有预设图案32的表面形成该第一型半 导体层41,再由该第一型半导体层41的部分表面向上磊晶形成发光层42,然后,再于该发 光层42表面形成该第二。

29、型半导体层43,最后,分别在该第一、第二型半导体层41、43表面形 成该第一、第二电极44、45,即可制得如图2所示的发光二极体。 说 明 书CN 102820386 A 5/5页 8 0045 本发明籍由光罩300的图案设计,先在基材200上形成预定的第一图案202,再搭 配一次蚀刻制程,使该基材200同时形成复数个具预定凹槽323及凸块322的预设图案32, 而得到该图案化磊晶基板3,不仅可有效提升利用该磊晶基板3制得的发光二极体的光取 出率,且与习知利用光阻经由热处理后产生的厚度差异,再利用该厚度差,经蚀刻后而于基 材表面产生凹、凸结构图案的方法相比较,本案不仅制程容易控制,且更可提升预。

30、设图案32 彼此之间的均匀性;此外,由于该预定图案32会使该磊晶基板3表面形成凹、凸态样的微结 构,与习知具平面态样的磊晶基板相比,由于该凹、凸样态可微结构可增加该第一型半导体 层与该磊晶基板的接触面积,因此还可进一步提升磊晶品质,降低磊晶过程的缺陷产生。 0046 参阅图9,图9是本发明具体实施例制得的发光二极体(以下简称CPSS)与利用 平面态样的磊晶基板制得的发光二极体(以下简称Planar),在输入电流为20mA条件下的 光-电流-电压(以下简称L-I-V)量测结果。由图9可知,以本发明具有均匀分布的预设 图案32的磊晶基板3所制得的发光二极体(CPSS)与由平面态样的磊晶基板制得的发。

31、光二 极体(Planar)的光取出效率相较,可大幅提升约25。 0047 需要说明的是,在进行步骤53,形成第一型半导导41时,可以以横向磊晶方式,籍 由制程控制,使该第一型半导体41不完全覆盖凹槽323,而与该每一个预设图案32共同界 定出至少一个封闭孔33,籍由这些封闭孔33的形成可让该磊晶基板3具有不同的折射率, 增加光线在接触该磊晶基板3时的反射及折射效果,从而进一步提升该发光二极体的光取 出率。 0048 还需要说明的是,该发光二极体的制作方法更包含一实施于该步骤53之前的披 覆层形成步骤。参阅图1012,该步骤是先在该磊晶基板3上形成一由折射率与该磊晶基 板3不同的材料构成的披覆层。

32、34,例如可于该凹槽323中,或是该本体31的部分而表面形 成氧化物、氮化物、硅、或硅化物构成的披覆层34,或是具有高反射性,例如金属、合金金属 等材料构成的披覆层34,让该磊晶基板3籍由该披覆层的材料选择而具有不同的折射率或 反射能力,而得以增加光线于接触该磊晶基板3时的折射及反射效果,以更进一步提升该 发光二极体的光取出率。该披覆层的位置设置可经由制程的设计而加以控制,例如,该披覆 层34可形成于该本体31无形成预设图案32的部分表面,或是可形成于该预设图案32上; 参阅图1012,图1012是以该披覆层34为形成于该预设图案32做说明,该披覆层34 可形成于该预设图案32之外围部321圈。

33、围的基材200表面,或是凸块322的周面与外围部 321邻近凸块322的表面,或是同时行成于这些凸块322的周面,该外围部321邻近该些凸 块322的表面与该些由该外围部321圈围的基材200表面。籍由该披覆层34的设置,也可 减低后续以横向磊晶形成第一型半导体41与磊晶基板3之间晶格不匹配所形成的差排问 题。 0049 综上所述,本发明籍由光罩的图案设计,先于该基材上形成预定的第一图案,再搭 配一次蚀刻制程,直接于该基材上同时形成多数个预定的凹、凸结构之预设图案,不仅制程 简单,容易控制,且更可有效提升利用该图案化后的磊晶基板制得的发光二极体的光取出 率;此外,由于预设图案令该磊晶基板表面形。

34、成凹、凸态样的微结构而可增加该第一型半导 体于这些磊晶基板的接触面积,因此还可提升磊晶品质,降低磊晶过程的缺陷产生,故确实 能达成本发明的目的。 说 明 书CN 102820386 A 1/8页 9 图1 说 明 书 附 图CN 102820386 A 2/8页 10 图2 说 明 书 附 图CN 102820386 A 10 3/8页 11 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102820386 A 11 4/8页 12 图5 说 明 书 附 图CN 102820386 A 12 5/8页 13 图6 说 明 书 附 图CN 102820386 A 13 6/8页 14 图7 图8 说 明 书 附 图CN 102820386 A 14 7/8页 15 图9 图10 图11 说 明 书 附 图CN 102820386 A 15 8/8页 16 图12 说 明 书 附 图CN 102820386 A 16 。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 电学 > 基本电气元件


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1