[發明專利]設有粗糙表面的發光二極管及其制造方法

無效

• 申請號: 201210015086.6
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN103219432A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 李家銘;葉念慈;張翔思;呂坤圃;張昭仁
• 申請（專利權）人: 泰谷光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/38;H01L33/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;韓宏

技術領域

本發明涉及一種發光二極管裝置及其制造方法，更具體地涉及一種以自我掩模方式表面處理外延層的發光二極管裝置及其制造方法。

背景技術

發光二極管(light?emitting?diode，簡稱LED)目前已廣泛應用于照明裝置及顯示裝置，提升發光二極管裝置的發光效率為本技術領域持續研究及發展的目標之一。由于發光二極管內部會有復雜的內部吸收路徑，發光二極管送至外界的光線會小于發光二極管內部產生光線，因此，針對光輸出亮度的問題，主要以導電層的表面粗糙化處理(surface?roughness)、改變幾何形狀(shaping)等手段進行改善，或以大面積元件(large?area?chip)、覆晶式元件(flip-chip)、光子晶體(photonic?crystal)、共振腔(resonant?cavity)發光二極管等手段來提升發光效率。例如，先前技術揭露在平坦的p型氮化鋁銦鎵外延層(p-AlInGaN?epitaxial?layer)上另行設置一p型氮化鋁銦鎵粗糙層(p-AlInGaN?rough?layer)以改善發光效率。

現有的制造發光二極管的方法包括：在基板上外延、光刻(lithography)、蝕刻、設置導電層及電極等步驟。在現有的制程中，在外延層表面覆蓋光阻層，并以曝光顯影制程定義圖案，再以該光阻層作為掩模(mask)進行蝕刻，以在外延層表面產生所需的圖案或所需的結構。該掩模材料為例如偶氮化合物(azide?compounds)、酚樹脂(phenol?resin)、酚醛樹脂(novolak?resin)、聚甲基丙酰酸甲酯(PMMA)、聚甲基丁基酮(PMIBK)等。

就現有的發光二極管的制程而言，多在外延層與導電層形成具有特定形狀的圖案(例如多孔穴結構)，均必須使用特定圖案化的掩模進行蝕刻處理，必須進行掩模覆蓋步驟及圖案定義步驟，且在蝕刻完成后必須移除掩模，就制程步驟而言仍屬繁瑣，且增加制程控管的困難度。另一方面，現有的發光二極管的制程中，少有在多個外延層的直接進行表面處理者，就本技術領域而言，對于發光二極管制程的改良仍有其需求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種發光二極管及其制造方法。依據本發明實施例，該發光二極管的制造方法包括：在基板上形成多個外延材料層，該多個外延材料層依次包括緩沖層、n型半導體層、發光層、及p型半導體層；在該p型半導體層的上表面形成本生氧化層(native?oxide?layer)；對于該本生氧化層進行蝕刻處理，從而形成該p型半導體層的粗糙表面；在該p型半導體層的該粗糙表面上形成透明導電保護層，使該透明導電保護層與該粗糙表面相接觸；以及形成多個電極。

依據本發明實施例，該本生氧化層由p型半導體層表面的氧化作用形成。該本生氧化層的厚度為非均勻厚度，其中該本生氧化層的厚度介于約10及約1000納米(nm)之間，且構成該本生氧化層的化合物可為氧化銦(In₂O₃)、氧化鎵(Ga₂O₃)或氧化鋁(Al₂O₃)。

另外，該透明導電保護層選自氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、鎳(Ni)、金(Au)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、釕(Ru)、銥(Ir)或鈦(Ti)。

該蝕刻處理以干蝕刻或濕蝕刻的方式進行，其中該干蝕刻包括等離子體、激光、濺鍍、離子束、反應性離子蝕刻或感應耦合等離子體離子蝕刻。該濕蝕刻則以酸溶液或堿溶液作為蝕刻劑。