发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术揭露一种制造发光二极管的方法，此方法包括以下步骤。提供一基材；形成一光学层于此基材上；施加约１０００℃至约１５００℃的热处理，使光学层的一表面产生多数不规则孔洞；形成一第一半导体层于光学层上，其中第一半导体层材料的折射率大于光学层材料的折射率；形成一活性层于第一半导体层上；以及形成一第二半导体层于活性层上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种发光装置及其制造方法，且特别是有关于一种发光二极管芯片及其制造方法。
技术介绍
发光二极管(LED)可广泛地应用于不同的产品中，例如可应用于平面显示装置、 交通号志、照明设备等等。发光二极管芯片中活性层所发出的光线，可能因为发光二极管芯 片中的光学路径不佳，导致所产生的光线无法有效地传递至外界，因此而降低光的取出率 及发光效率。所以，如何提高发光二极管芯片中光线的取出率或发光效率，一直是发光二极 管领域的重要技术议题。M. Hao等人曾揭露一种利用高温蚀刻氮化镓(GaN)及蓝宝石基材(phys. stat. sol. (c) 1，No. 10，pp. 2397 2400(2004))，以形成一粗糙面的技术。其中使用的技术是先 形成一氮化镓(GaN)层于蓝宝石基材上，然后在高温(1180°C )下导入氢气使GaN受热分 解，并同时诱发GaN蚀刻蓝宝石基材，而在蓝宝石基材表面上形成高密度的纳米等级的陨 石坑(nano-craters)。但上述方法必需额外成长一 GaN层，且进行蚀刻蓝宝石基材所需的 时间较长，并不经济。Ru-Chin Tu等人曾揭露使用一层薄的SiN中间层(interlayer)于n_GaN中的技 术(Applied Physics Express 1，pp. 101101-1 3 (2003))，以提升磊晶质量与光取出率。 但此一中间层厚度仅约为50nm至lOOnm，相较于近微米尺度的粗糙表面而言，其光散射效 果并不显著。Yasuo Ohba等人公开一种使用高质量氮化铝(AlN)为底材，以制造高效能紫外光 LED 的技术(Appl. Phys. Lett.，Vol. 83，No. 17，pp. 3608 3610(2008))。但平滑的 GaN/ AlN接口并无法有效提高LED芯片的光取出率。中国台湾专利公开号200627668揭露一种发光组件，其包含一具有漫射面的半导 体发光叠层以及一透明粘接层。在此发光组件中，漫射面是利用磊晶制程成长或以蚀刻方 式形成，且透明粘接层的主要成分是由高分子材料所组成，用以将发光叠层与透光基板粘 接在一起。在上述制程方式中，因为必须粘接两片基材，所以制造过程繁锁。此外，透明粘 接层的主要成分为高分子材料，容易受热而劣化，所以发光组件的可靠度不易控制。因此，目前仍须一种可提升光取出率，并兼具制造程序简单的发光二极管及制造 方法。
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供一种发光二极管，以能增加光取出率以及改善磊晶质量， 而提升发光二极管的光学及电性效能。本专利技术的另一目的是提供一种制造上述发光二极管 的方法，其至少具有制程方式简单的优点。本专利技术的一实施方式是提供一种制造发光二极管的方法，此方法包括以下步骤。提供一基材；形成一光学层于此基材上；施加约1000°c至约1500°c的热处理，使光学层的 一外侧表面产生多数不规则孔洞；形成一第一半导体层于光学层上，其中第一半导体层材 料的折射率大于光学层材料的折射率；形成一活性层于第一半导体层上；以及形成一第二 半导体层于活性层上。本专利技术的另一实施方式是提供一种发光二极管，此发光二极管包括一基材、一光 散射层、一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层。光散射层配置于基材上，且光散 射层的上表面具有多数个不规则孔洞，而形成一不规则粗糙面。第一半导体层配置于光散 射层上，且第一半导体层材料的折射率大于光散射层材料的折射率。活性层位在第一半导 体层上，且第二半导体层配置在活性层上。本专利技术的发光二极管能增加光取出率以及改善磊晶质量，而提升发光二极管的光 学及电性效能。本专利技术的制造上述发光二极管的方法，其至少具有制程方式简单的优点。附图说明图1至图5为专利技术一实施方式的制造过程图；图6为本专利技术一实施方式的发光二极管的剖面示意图。主要组件符号说明100 基材200光学层210 孔洞300第一半导体层400活性层500第二半导体层600发光二极管610 基材620光散射层622 孔洞630第一半导体层640活性层650第二半导体层具体实施例方式图1至图5绘示本专利技术一实施方式的制造方法的制造过程图。请参照图1，其为一 剖面示意图。首先提供一基材100，基材100的材料可为蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌、氧化镁 或砷化镓，但可适用于本专利技术的基材100不限于上述材料。在基材100上方形成光学层200。光学层200可为一无机材料所制成，例如金属氮 化物。在一实施例中，光学层200为单晶氮化铝(AlN)。光学层200的厚度并无特殊限制， 在一实施例中，光学层200的厚度为约0. 5μπι至约2μπι，可依材料种类以及后续制程的需 要调整光学层200的厚度。在另一实施例中，使用有机金属化学气相沉积(Metalorganic Chemical Vapor Deposition, M0CVD)技术，在约一大气压下形成光学层200。在使用MOCVD形成氮化铝(AlN)光学层200的实施例中，可使用三甲基铝(TMA1，trimethylaluminum) 为有机金属反应源(precursor)和NH3气体反应而得到氮化铝(AlN)。上述实施方式虽以 MOCVD为例说明，但其它的物理或化学气相沉积技术也可适用于本专利技术。在光学层200为氮 化铝的实施例中，氮化铝的折射率为约为2. 1。对光学层200进行约1000°C至约1500°C的热处理，使光学层200的外侧表面产生 多数不规则孔洞210，如图2A及2B所示。图2A为剖面示意图，图2B为图2A的上视示意 图。在一实施例中，将形成有光学层200的基材100置入约1000°C至约1500°C的腔室中， 使光学层200的外侧表面产生不规则孔洞210。腔室温度可例如为约1100°C、约1200°C、 约1300°C或约1400°C。光学层200在高温环境中，因受热分解而形成类似陨石坑(crater) 的不规则孔洞210，如图2B所示。在一特定实施例中，具有光学层200的基材100停留在 腔室中的时间少于约10分钟，以避免光学层200过度或不适当的分解。在另一实施例中， 孔洞210的开口大致为椭圆形或圆形，孔洞210的深度为约0. 2 μ m至约0. 8 μ m，例如约 为0. 5μπι。在另一实施例中，进行热处理的腔室的温度为约1100°C至约1300°C，例如为约 1150°C，且在热处理过程中，通入例如氢气的载气(carrier gas)进入腔室中，以移除腔室 中因光学层200受热分解而产生的物质。光学层200表面所形成的多数不规则孔洞210，可 使光学层200形成一光学散射面。此光学散射面可造成光学散射效果，并能改变发光二极 管芯片中的光学路径，而达成提升光取出率的效果。上述形成光学层200以及热处理步骤可以在同一腔室中完成。举例而言，在MOCVD 的设备中，以氢气为载气导入TMAl有机金属反应源进入反应腔室，同时导入氨气(NH3)为 反应气体，在温度为约1050°C下形成氮化铝(AlN)之光学层200。氮化铝(AlN)沉积完成 后，停止供给有机金属反应源以及反应气体进入腔室，而仅通入氢气进入反应腔室中。同 时，将腔室温度提高到约1150°C以对氮化铝层进行热处理，而在氮化铝层的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的制造方法，其特征在于，包括：提供一基材；形成一光学层于该基材上；施加热处理，使该光学层的一表面产生多数不规则孔洞；形成一第一半导体层于该光学层上，其中该第一半导体层材料的折射率大于该光学层材料的折射率；形成一活性层于该第一半导体层上；以及形成一第二半导体层于该活性层上。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的制造方法，其特征在于，包括 提供一基材；形成一光学层于该基材上；施加热处理，使该光学层的一表面产生多数不规则孔洞；形成一第一半导体层于该光学层上，其中该第一半导体层材料的折射率大于该光学层 材料的折射率；形成一活性层于该第一半导体层上；以及 形成一第二半导体层于该活性层上。2.根据权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，形成该光学层以及该 热处理步骤是在同一腔室中进行。3.根据权利要求2所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，该光学层由氮化铝所 制成。4.根据权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，该热处理步骤还包括 将具有该光学层的基材置入约1000°C至约1500°C的腔室中，且该基材停留在该腔室的时间少于10分钟。5.根据权利要求4所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，将具有该光学层的基 材置入约1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文禹，黄世晟，凃博闵，吴芃逸，
申请(专利权)人：展晶科技深圳有限公司，荣创能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94