[發(fā)明專利]固態(tài)發(fā)光元件及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710002903.3
• 申請日: 2007-01-26
• 公開（公告）號: CN101232060A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡宗良
• 申請（專利權(quán)）人: 廣鎵光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/20
• 代理公司: 中國商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 萬學(xué)堂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固態(tài)發(fā)光元件(solid-state?light-emitting?device)，特別是指一種固態(tài)發(fā)光元件及其制作方法。

背景技術(shù)

目前影響發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光效率值的因素，分別有內(nèi)部量子效率(internalquantum?efficiency)及外部(external)量子效率，其中，構(gòu)成低內(nèi)部量子效率的主要原因，則是形成于磊晶膜中的差排量。舉例來說，藍(lán)寶石(sapphire，化學(xué)式為Al₂O₃)基板與氮化鎵(GaN)系材料兩者間存在有晶格不匹配度(lattice?mismatch)的問題，因此，在磊晶過程中也同時(shí)地構(gòu)成了大量的貫穿式差排(threading?dislocation)。

一般而言，于sapphire或碳化硅(SiC)基板上磊制III-V族氮化物(如：GaN...等)磊晶膜時(shí)，多半因?yàn)閟apphire與其上方磊晶膜之間的晶格常數(shù)差異(lattice?constantdifference，簡稱Δa)過大，及兩者間的原子耦合(atomic?coupling)相當(dāng)?shù)匚⑷醯仍颍虼耍趕apphire基板上成長磊晶膜期間，III-V族氮化物的晶體方位(crystal?orientation)無法正確地向上延續(xù)，并使得III-V族氮化物中存在有起伏的晶體方位[也就是，所謂的馬賽克晶體(mosaic?crystal)]；其中，晶體方位圍繞著垂直于基板表面的主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向而起伏變化的扭轉(zhuǎn)式(twist)馬賽克晶體，以及晶體方位自一垂直方向的軸向起伏變化的傾斜式(tilt)馬賽克晶體，最終則成為III-V族氮化物的磊晶膜中的貫穿式差排。

以現(xiàn)有的技術(shù)觀看，大多數(shù)是對sapphire基板施予凹凸化處理藉以使差排產(chǎn)生彎折并降低形成于磊晶膜中的貫穿式差排。

參閱圖1，一種固態(tài)發(fā)光元件1，包括：一圖案化(patterned)藍(lán)寶石基板11及一層磊制于該圖案化藍(lán)寶石基板11上磊晶膜12，其中，該磊晶膜12是由以GaN為主的材料所構(gòu)成。該圖案化藍(lán)寶石基板11具有多數(shù)個(gè)相間隔地形成于其一表面且深度是介于0.5μm～5μm之間的等深凹槽111，其中，該磊晶膜12與每一等深凹槽111之間共同界定多數(shù)個(gè)封閉孔13。所述等深凹槽111是利用干式蝕刻法(dry?etching)所構(gòu)成。

形成于該圖案化藍(lán)寶石基板11的磊晶膜12主要是藉由降低其與該圖案化藍(lán)寶石基板11的接觸面積，進(jìn)而使得位于所述封閉孔13上方的磊晶膜12未產(chǎn)生有差排。該圖案化藍(lán)寶石基板11雖可降低該磊晶膜12內(nèi)的差排13量，然而，其表面所形成的等深凹槽111不只尺寸過大，且深度皆相同，因此，可降低該磊晶膜12中的差排13量的貢獻(xiàn)度有限。

另，參閱圖2，一種固態(tài)半導(dǎo)體裝置用的磊晶基板2，包括：一個(gè)板本體21、一層形成于該板本體21上的緩沖膜22及多數(shù)層疊置于該緩沖膜22上的磊晶膜23。

在該磊晶基板2的制作過程中，于完成第一層磊晶膜23之后，第一層磊晶膜23的一表面主要是利用濕式蝕刻法(wet?etching)施予蝕刻處理，進(jìn)而于第一層磊晶膜23的表面形成多數(shù)個(gè)深度約200nm～500nm之間的非等深凹槽231。藉所述非等深凹槽231以降低形成于第一層磊晶膜23上的第二層磊晶膜23內(nèi)的差排量。

依此類推地，于完成第二層磊晶膜23之后，同樣地，對第二層磊晶膜23的一表面施予蝕刻處理以于第二層磊晶膜23上形成多數(shù)個(gè)非等深凹槽231，藉以進(jìn)一步地降低形成于第二層磊晶膜23上的第三層磊晶膜23的差排量。因此，當(dāng)磊晶膜23的層數(shù)越多，最上方的磊晶膜23內(nèi)的差排量越低。該磊晶基板2雖然可解決差排問題，但是其所形成的非等深凹槽231對所述磊晶膜23的差排產(chǎn)生彎折的貢獻(xiàn)度也有限，此外，諸多蝕刻及磊晶等繁復(fù)的制程，也不符制造成本。