增益出光的发光装置和其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种增益发光装置出光的方法，其步骤包含在发光装置上提供布设层，在布设层上设置保护层，形成一数组的孔隙穿透保护层和布设层，以及在布设层上生成氧化层。氧化层具有许多柱体。柱体的形状可借由调整气氛的Ｎ２／Ｈ２浓度比、反应温度和时间来控制，如此可改变柱体的形状和光脱逃角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提升发光装置出光的方法，尤其涉及一种借由在发光装置上形成 可控制粗化(roughness)氧化层(如氧化锌层)的方法，以增益发光装置的出光。
技术介绍
自从集成电路(IC)的发展至纳米级(nano-scale)，纳米组件的应用渐为盛行， 其中尤以短波长的发光装置，如雷射二极管(Laser Diodes, LDs)和发光二极管(Light Emitting Diodes, LEDs)，俨然已成为主流。在短波长发光装置的发展方面，III-V族化合 物半导体是为制造LED最常用的材料。然而，由于新系统材料的发展，II-VI族化合物半导 体又重获重视。实际上，氧化锌(SiO)除了具有低成本和易于合成的优点外，其能隙与结晶 结构也与氮化镓相似，所以SiO的研究遂成为热门主题，特别是SiO纳米柱的开发与应用。ZnO的直接能隙(direct band-gap)为3. 37eV,高于其它高直接能隙半导体材料。 此外，ZnO具有较高的激发结合能(氮化镓的激发结合能约为20meV，而SiO的激发结合能 约60meV，远高于氮化镓)。因此在室温下，其发光效率高于其它材料。近几年来，许多SiO 的研究报告指出其良好发光效率可应用在短波长组件和雷射二极管。既然数据读取可由紫 外线(UV)雷射来改良，ZnO应用于UV雷射源极具潜力。ZnO的另一主要发展方向为一维(one-dimensional)纳米柱(纳米线)。科学家 可成功生成高度对正的纳米柱数组。借由光激发荧光(photoluminescence)，可自纳米柱激 发出UV雷射。UV雷射虽可多方商业化，但如何提升出光以及控制纳米柱光脱逃角(light escape angle)尚有两个问题待解决。否则，发光效率将大受影响。有鉴于上述问题，本专利技术遂提出解决之道，以增益发光装置的出光。
技术实现思路
有鉴于先前技艺受限于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种借由在发光装置上 形成可控制粗化(roughness)氧化层(如氧化锌层)的方法，以增益发光装置的出光。根据本专利技术的观点，一种提升发光装置出光的方法，包括以下步骤a)在发光装 置上提供布设层；b)在布设层上设置保护层；c)形成一数组的孔隙穿透保护层和布设层； 以及d)在布设层上生成氧化层，具有复数个柱体，各自形成于其中一孔隙。柱体的形状可 借由调整气氛的队/吐浓度比、反应温度和时间来控制，如此可改变柱体的形状和光脱逃角 (light escape angle)。根据本专利技术的构想，氧化层包括氧化锌(SiO)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2) 或氧化铝(Al2O3)。根据本专利技术的构想，氧化层借由水热处理、溶胶凝胶法、电镀、热蒸镀法、化学气相 沉积法(CVD)、或分子束磊晶法(MBE)所形成。根据本专利技术的构想，布设层包括氧化铟锡(ΙΤ0)、镍/金(Ni/Au)、氧化镍/金 (Ni0/Au)、P型氧化锌(ρ-aiO)、或氧化锌(SiO)。根据本专利技术的构想，保护层包括光阻材料或介电材料。根据本专利技术的构想，气氛温度高于200°C。根据本专利技术的构想，气氛包括氮、氢、或其混合。根据本专利技术的构想，柱体具有纳米结构或微米结构。根据本专利技术的构想，柱体为六角锥状或截头六角锥状。根据本专利技术的构想，柱体下表面的直径介于IOOnm(纳米)与数ym(微米)之间。根据本专利技术的构想，孔隙是由湿蚀刻制程、干蚀刻制程、光蚀刻法和曝光显影制 程、雷射切割制程、或电子束写入制程所形成。依照本专利技术的另一观点，一种具有增益出光的发光装置包括有发光基板；提供于 发光基板上的布设层；形成于布设层的一数组的孔隙；设置于具有露出孔隙的布设层上的 保护层；以及形成于布设层上的氧化层，具有复数个柱体，各自形成于其中一孔隙。柱体的 形状可由调整气氛队/吐浓度比、反应温度和时间来控制，如此可改变柱体的形状和光脱逃根据本专利技术的构想，氧化层包括氧化锌(SiO)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2) 或氧化铝(Al2O3)。根据本专利技术的构想，氧化层由水热处理、溶胶凝胶法、电镀、热蒸镀法、化学气相沉 积法(CVD)、或分子束磊晶法(MBE)所形成。根据本专利技术的构想，布设层包括I TO、Ni/Au、Ni 0/Au、P-SiO、或SiO。根据本专利技术的构想，保护层包括光阻材料或介电材料。根据本专利技术的构想，气氛温度高于200°C。根据本专利技术的构想，气氛包括氮、氢、或其混合。根据本专利技术的构想，柱体具有纳米结构或微米结构。根据本专利技术的构想，柱体为六角锥状或截头的六角锥状。根据本专利技术的构想，柱体下表面的直径介于IOOnm(纳米)与数ym(微米)之间。根据本专利技术的构想，孔隙由湿蚀刻制程、干蚀刻制程、光蚀刻法和曝光显影制程、 雷射切割制程、或电子束写入制程所形成。附图说明图1是本专利技术较佳实施例的流程图；图2是本专利技术的3D立体图；图3是图2中A-A’截面的剖面图，以绘示孔隙的形成；图4是图2中A-A’截面的剖面图，以绘示柱体的形成；图5是柱体的放大视图；图6绘示在不同环境下形成的柱体结构；图7绘示六角圆柱状柱体中的光径；图8绘示六角锥状柱体中的光径。附图标记说明S101 S106-步骤；102-发光装置；104-表层；106-布设层； 107-保护层；108-柱体；109-孔隙。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证 的目的，决不限制本专利技术的保护范围。图1为本专利技术较佳实施例的流程图，绘示增益发光装置出光的方法，是借由在发 光装置上形成具有可控制粗化程度(roughness)的氧化层。图2为本专利技术的3D立体图，绘 示本专利技术各组件的相对位置。请参照图1与图2。本专利技术提升发光装置出光的方法包含以 下步骤。首先，发光装置102提供有形成于其上表面的表层104(如步骤SlOl所示)。在本 实施例中，表层104由P型氮化镓(p-GaN)所制成。然而，本专利技术的表层104不限于p_GaN， 亦可由 p-AWaN、p-InGaN, p-GaN/InGaNSLs、p-AlGaN/GaN SLs、p-AlInGaN, p-InAlGaN/ InAlGaN SLs、n_(In)(八1)&^、11411&^、1110、？-&10、&10、附/^11、或附0/^11来制成。换句话 说，表层104不限于P型或N型导电型。本实施例中的发光装置102为氮化镓发光二极管，其能隙(energy band gap)相 当于200nm至750nm波长。随后在发光装置102的表层104上提供布设层106 (如步骤S102)。布设层106可 由氧化铟锡(ITO)、镍/金(Ni/Au)、氧化镍/金(NiO/Au)、P型氧化锌(p-ZnO)、或氧化锌 (ZnO)来制成。在布设层106上设置保护层107(如步骤S103)。请参照图3，其绘示图2中A_A， 截面的剖面图。借由湿蚀刻制程、干蚀刻制程、光蚀刻法和曝光显影制程、雷射切割制程、或 电子束写入制程，以形成一数组的孔隙109穿透保护层107和布设层106(如步骤S104)。 当使用光蚀刻制程(photolithographic processes)时，保护层107由光阻材料制成时，而 当使用蚀刻制程时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升发光装置出光的方法，其特征在于包括以下步骤：在发光装置上提供布设层；在布设层上设置保护层；形成一数组的孔隙穿透保护层和布设层；以及在布设层上生成氧化层，具有复数个柱体，各自形成于其中一孔隙；其中柱体的形状可借由调整气氛的Ｎ２／Ｈ２浓度比、反应温度和时间来控制，如此可改变柱体的形状和光脱逃角（ｌｉｇｈｔ　ｅｓｃａｐｅ　ａｎｇｌｅ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘昌吉，张简庆华，陈彰和，
申请(专利权)人：华新丽华股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]