專利名稱：一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(Light-Emitting Diodes，LEDs)的制造技術(shù)，特別涉及可以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率的技術(shù)。
背景技術(shù)：
一般發(fā)光二極管所使用的半導(dǎo)體的折射率(折射系數(shù)為2.3)大于空氣的折射率(折射系數(shù)為1)，所以造成發(fā)光二極管內(nèi)的活性層(亦稱為發(fā)光層)所產(chǎn)生的光線大部份都被半導(dǎo)體與空氣間的界面全反射回到半導(dǎo)體內(nèi)部，而全反射的光線則被內(nèi)部的活性層、電極及基板吸收。因此，現(xiàn)有的發(fā)光二極管普遍具有較低的發(fā)光效率的缺點(diǎn)。
為了提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率，目前經(jīng)研究證實(shí)，若將半導(dǎo)體的表面予以粗化，可使得光線自發(fā)光層出來(lái)后經(jīng)過(guò)粗化的界面，產(chǎn)生散射現(xiàn)象，因而改變?cè)瓉?lái)入射光的路徑，再經(jīng)過(guò)全反射后，光線出去的機(jī)率便會(huì)明顯增加，此相關(guān)技術(shù)已在文獻(xiàn)IEEE Transcations on ElectronDevices，47(7)，1492，2000中揭示，而且該文獻(xiàn)指出發(fā)光二極管經(jīng)粗化過(guò)后，其外在發(fā)光效率可明顯增加至40％。
現(xiàn)有技術(shù)如美國(guó)專利5040044、5429954、5898192等，是以蝕刻方式于外延表面達(dá)到粗化的目的，即利用化學(xué)蝕刻法來(lái)粗化發(fā)光組件的表面，以達(dá)成增加發(fā)光效率的效果。然而，上述已有技術(shù)現(xiàn)階段只能應(yīng)用于紅光LED的材料，并不能適用于可產(chǎn)生藍(lán)光、綠光的氮化物材料上，其原因是紅光LED的材料加工特性簡(jiǎn)單，而氮化物材料具有很強(qiáng)的耐酸堿特性所致。雖然干式蝕刻法可以克服濕式蝕刻的問(wèn)題，但卻容易造成外延層的損傷，導(dǎo)致半導(dǎo)體層的電阻值升高。另外，半導(dǎo)體層為一單晶薄膜，若直接對(duì)其粗化，則可能破壞內(nèi)部的活性層，發(fā)光面積便因而減少，同時(shí)也可能會(huì)破壞外部的透明電極，而造成透明電極的不連續(xù)，以致于對(duì)電流分散造成影響，種種情形將導(dǎo)致整體的發(fā)光效率降低。
由上可知，現(xiàn)有技術(shù)的適用范圍為相當(dāng)狹隘的，而且其所使用來(lái)提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率的工藝技術(shù)仍未達(dá)到成熟階段。因此，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法廣泛被業(yè)界所使用而不具有產(chǎn)業(yè)利用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法有效提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率的問(wèn)題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，至少包括一基板；一網(wǎng)格層，其位于該基板的上方，且其具有一網(wǎng)格圖案；一第一型態(tài)半導(dǎo)體層，其位于該網(wǎng)格層的上方；一第二型態(tài)半導(dǎo)體層，其位于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層的上方。另外，本發(fā)明還提供一種制造該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的方法。
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的目的、特征及功效，現(xiàn)通過(guò)下述具體實(shí)施例，并配合附圖，對(duì)本發(fā)明詳加說(shuō)明如后


圖1顯示一具有網(wǎng)格層的基本型發(fā)光二極管組件的剖面圖。
圖2是本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第一具體實(shí)施例的剖面圖。
圖3是本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第二具體實(shí)施例的剖面圖。
圖4是本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第三具體實(shí)施例的剖面圖。
圖中10發(fā)光二極管組件 100基板102網(wǎng)格層 104n型半導(dǎo)體層106p-n接面 108p型半導(dǎo)體層110光 200基板202緩沖層204氮化鎵層206網(wǎng)格層208第一型態(tài)半導(dǎo)體層210活性層212第二型態(tài)半導(dǎo)體層214第一電極216第二電極300基板302緩沖層304氮化鎵層306粗化層 308 網(wǎng)格層310第一型態(tài)半導(dǎo)體層312活性層314第二型態(tài)半導(dǎo)體層316第一電極
318第二電極 400基板 402緩沖層404氮化鎵層 406量子點(diǎn)粗化層408網(wǎng)格層410第一型態(tài)半導(dǎo)體層412活性層414第二型態(tài)半導(dǎo)體層416第一電極 418第二電極具體實(shí)施方式
本發(fā)明的精神是在發(fā)光二極管組件之外延過(guò)程中成長(zhǎng)一網(wǎng)格層，該網(wǎng)格層可使得朝發(fā)光二極管組件內(nèi)部放射的光線能夠反射回去且朝外界的方向行進(jìn)，因而不會(huì)使所有光線一直在發(fā)光二極管組件內(nèi)部行進(jìn)，以至于被內(nèi)部的活性層、電極及基板等所吸收，由此提高發(fā)光二極管組件的發(fā)光效率。如圖1所示，是具有一網(wǎng)格層102的基本型發(fā)光二極管組件10。圖中p-n接面106所產(chǎn)生的一光束110，在發(fā)光二極管組件10與空氣間的界面發(fā)生全反射而回到發(fā)光二極管組件10內(nèi)部，當(dāng)光束110達(dá)網(wǎng)格層102時(shí)，則受到網(wǎng)格層102上的圖案的影響而再反射回去，且朝外界的方向行進(jìn)，因而使得光束110不至于被基板100所吸收。
圖2是本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第二具體實(shí)施例的剖面圖。圖2中各層是利用有機(jī)金屬氣相外延法(MOCVD)的工藝進(jìn)行沉積。形成圖2的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法包含以下步驟首先，提供一基板200，而基板200的材料可以是藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、偏鋁酸鋰、鎵酸鋰以及氮化鋁的其中之一。
接著于500～600(℃)下成長(zhǎng)一層厚度為20～50nm的氮化鎵材料的緩沖層202。
隨后再于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層204；接著形成一網(wǎng)格層206于氮化鎵層204上，其中之一做法可利用黃光微影工藝于氮化鎵層204的表面制作出具有多個(gè)網(wǎng)格的網(wǎng)狀圖形，然后再以干式蝕刻或濕式蝕刻制作網(wǎng)格的形狀，而另一做法是直接以刀具或雷射進(jìn)行切割所需的網(wǎng)格，以上做法皆可使得網(wǎng)格層206具有一網(wǎng)格圖案，且該網(wǎng)格圖案可以至少是由條狀、矩形、圓形以及三角形所組成的組中的任何一種所構(gòu)成。
接著再成長(zhǎng)一第一型態(tài)半導(dǎo)體層208于網(wǎng)格層206上，第一型態(tài)半導(dǎo)體層208是一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層，所以第一型態(tài)半導(dǎo)體層208是一n型氮化鎵半導(dǎo)體層。
接著降低溫度至700～900℃，以成長(zhǎng)一活性層210于第一型態(tài)半導(dǎo)體層208上，活性層210可為下列任一種結(jié)構(gòu)p-n接面、雙異質(zhì)接面(DH)、單層量子井(SQW)以及InGaN/GaN多層量子井(MQW)。
之后再升高溫度至1000～1200℃，以成長(zhǎng)一第二型態(tài)半導(dǎo)體層212于活性層210上，第二型態(tài)半導(dǎo)體層212是一層厚度為0.1～0.2μm且摻雜Mg的氮化鎵層，所以第二型態(tài)半導(dǎo)體層212是一p型氮化鎵半導(dǎo)體層，如此便制作完成發(fā)光二極管外延芯片。
最后，蝕刻第二型態(tài)半導(dǎo)體層212及活性層210，以暴露出第一型態(tài)半導(dǎo)體層208的部分表面；再將Ti/Al金屬制作于第一型態(tài)半導(dǎo)體層208所暴露的部分表面而形成一第一電極214，因此第一電極214是為一n型電極；將Ni/Au金屬制作于第二型態(tài)半導(dǎo)體層212的表面而形成一第二電極216，因此第二電極216則為一p型電極。經(jīng)由實(shí)施以上步驟，可得到如第2圖所示的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
上述實(shí)施例中的氮化鎵層204除了可直接利用有機(jī)金屬氣相外延法(MOCVD)進(jìn)行沉積，亦可通過(guò)氫化物氣相沉積法(HVPE)、化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor deposition，CVD)或?yàn)R鍍法(sputter)等方式成長(zhǎng)。
本發(fā)明除了通過(guò)成長(zhǎng)一網(wǎng)格層來(lái)提高發(fā)光二極管組件的發(fā)光效率外，還可以再加入一混合層來(lái)進(jìn)一步增進(jìn)發(fā)光二極管組件的發(fā)光效率，其中該混合層至少具有一層可用以擴(kuò)散射入光線的材料，亦即粗化層，因而使混合層具有讓光線散射的功用，而粗化層的生成則可以通過(guò)下列二種方式其一，利用成長(zhǎng)溫度與氣氛的控制而讓一界面層(如SiN、AlN等)具有微細(xì)孔洞；其二，通過(guò)植入量子點(diǎn)的方式而形成一薄膜。上述二種方式將分別實(shí)施于圖3及圖4的實(shí)施例中。
圖3是本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第二具體實(shí)施例的剖面圖。圖3中各層是利用有機(jī)金屬氣相外延法(MOCVD)的工藝進(jìn)行沉積，而形成第3圖的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法包含以下步驟首先，提供一基板300，而基板300的材料可以是藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、偏鋁酸鋰、鎵酸鋰以及氮化鋁的其中之一。
接著于500～600℃下成長(zhǎng)一層厚度為20～50nm的氮化鎵材料的緩沖層302。
隨后再于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層304，緊接著來(lái)成長(zhǎng)一層厚度為1～100nm的粗化層306，其中粗化層306的材料至少含有選自于氮化硅、氮化鋁及氮化鈦所組成的組中的一種材料，因此氮化鎵層304與粗化層306便形成一混合層；接著形成一網(wǎng)格層308于粗化層306上，其中之一的做法可利用黃光微影工藝于粗化層306的表面制作出具有多個(gè)網(wǎng)格的網(wǎng)狀圖形，然后再以干式蝕刻或濕式蝕刻制作網(wǎng)格的形狀，而另一做法是直接以刀具或雷射進(jìn)行切割所需的網(wǎng)格，以上做法皆可使得網(wǎng)格層308具有一網(wǎng)格圖案，且該網(wǎng)格圖案可以至少由條狀、矩形、圓形以及三角形所組成的組中的任何一個(gè)所構(gòu)成。
接著再成長(zhǎng)一第一型態(tài)半導(dǎo)體層310于網(wǎng)格層308上，第一型態(tài)半導(dǎo)體層310是一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層，所以第一型態(tài)半導(dǎo)體層310是一n型氮化鎵半導(dǎo)體層。
接著降低溫度至700～900℃，以成長(zhǎng)一活性層312于第一型態(tài)半導(dǎo)體層310上，活性層312可為下列任一種結(jié)構(gòu)p-n接面、雙異質(zhì)接面(DH)、單層量子井(SQW)以及InGaN/GaN多層量子井(MQW)。
之后再升高溫度至1000～1200℃，以成長(zhǎng)一第二型態(tài)半導(dǎo)體層314于活性層312上，第二型態(tài)半導(dǎo)體層314系一層厚度為0.1～0.2μm且摻雜Mg的氮化鎵層，所以第二型態(tài)半導(dǎo)體層314是一p型氮化鎵半導(dǎo)體層，如此便制作完成發(fā)光二極管外延芯片。
最后，蝕刻第二型態(tài)半導(dǎo)體層314及活性層312，以暴露出第一型態(tài)半導(dǎo)體層310的部分表面；再將Ti/Al金屬制作于第一型態(tài)半導(dǎo)體層310所暴露的部分表面而形成一第一電極316，因此第一電極316為一n型電極；將Ni/Au金屬制作于第二型態(tài)半導(dǎo)體層314的表面而形成一第二電極318，因此第二電極318則為一p型電極。經(jīng)由實(shí)施以上步驟，可得到如圖3所示的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
上述實(shí)施例中的粗化層306除了可直接利用有機(jī)金屬氣相外延法(MOCVD)進(jìn)行沉積，亦可通過(guò)多層膜蒸鍍法(如E-gun多層膜蒸鍍法等)、化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor deposition，CVD)或?yàn)R鍍法(sputter)等方式成長(zhǎng)。
圖4是本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第三具體實(shí)施例的剖面圖。圖4中各層同樣是利用有機(jī)金屬氣相外延法(MOCVD)的工藝進(jìn)行沉積，而形成圖4的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法包含以下步驟首先，提供一基板400，而基板400的材料可以是藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、偏鋁酸鋰、鎵酸鋰以及氮化鋁其中之一。
接著于500～600℃下成長(zhǎng)一層厚度為1～100nm的氮化鎵材料的緩沖層402。
隨后于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層404，緊接著成長(zhǎng)一層厚度為1～100nm且具有AluGa(1-u-v)InvN量子點(diǎn)的粗化層406，其中u、v參數(shù)之范圍0≤u、v＜1且0≤u+v＜1，因此氮化鎵層404與粗化層406便形成一混合層；接著形成一網(wǎng)格層408于粗化層406上，其中之一做法可利用黃光微影工藝于粗化層406的表面制作出具有多個(gè)網(wǎng)格的網(wǎng)狀圖形，然后再以干式蝕刻或濕式蝕刻制作網(wǎng)格的形狀，而另一做法是直接以刀具或雷射進(jìn)行切割所需的網(wǎng)格，以上做法皆可使得網(wǎng)格層408具有一網(wǎng)格圖案，且該網(wǎng)格圖案可以至少由條狀、矩形、圓形以及三角形所組成的組中的任何一種所構(gòu)成。
接著再成長(zhǎng)一第一型態(tài)半導(dǎo)體層410于網(wǎng)格層408上，第一型態(tài)半導(dǎo)體層410是一層厚度為3μm且摻雜Si的氮化鎵層，所以第一型態(tài)半導(dǎo)體層410是一n型氮化鎵半導(dǎo)體層。
接著降低溫度至700～900℃，以成長(zhǎng)一活性層412于第一型態(tài)半導(dǎo)體層410上，活性層412可為下列任一種結(jié)構(gòu)p-n接面、雙異質(zhì)接面(DH)、單層量子井(SQW)以及InGaN/GaN多層量子井(MQW)；然后再升高溫度至1000～1200℃，以成長(zhǎng)一第二型態(tài)半導(dǎo)體層414于活性層412上，第二型態(tài)半導(dǎo)體層414是一層厚度為0.1～0.2μm且摻雜Mg的氮化鎵層，所以第二型態(tài)半導(dǎo)體層414是一p型氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體層，如此便制作完成發(fā)光二極管磊芯片。最后，蝕刻第二型態(tài)半導(dǎo)體層414及活性層412，以暴露出第一型態(tài)半導(dǎo)體層410的部分表面；再將Ti/Al金屬制作于第一型態(tài)半導(dǎo)體層410所暴露的部分表面而形成一第一電極416，因此第一電極416為一n型電極；將Ni/Au金屬制作于第二型態(tài)半導(dǎo)體層414的表面而形成一第二電極418，因此第二電極418則為一p型電極。經(jīng)由實(shí)施以上步驟，可得到如圖4所示的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
由以上之諸實(shí)施例可理解，由于本發(fā)明主要是在發(fā)光二極管組件外延的過(guò)程中成長(zhǎng)一網(wǎng)格層，另外亦可進(jìn)一步成長(zhǎng)一具有粗化層的混合層，而相較于現(xiàn)有技術(shù)是在外延完成后再進(jìn)行后續(xù)的粗化處理，可理解本發(fā)明所使用的工藝較為方便且能夠有效簡(jiǎn)化工藝步驟，因此具有進(jìn)步性及產(chǎn)業(yè)利用性。
雖然本發(fā)明已以至少一具體實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)所作的各種變化與修改，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，至少包括一基板；一網(wǎng)格層，其位于該基板的上方，且具有一網(wǎng)格圖案；一第一型態(tài)半導(dǎo)體層，其位于該網(wǎng)格層的上方；一第二型態(tài)半導(dǎo)體層，其位于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述網(wǎng)格圖案至少由條狀、矩形、圓形以及三角形所組成的組中的任一者構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，進(jìn)一步包括一活性層，其位于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層及該第二型態(tài)半導(dǎo)體層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板的材料可為下列任一藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、偏鋁酸鋰、鎵酸鋰以及氮化鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一型態(tài)半導(dǎo)體層是一n型氮化鎵半導(dǎo)體層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二型態(tài)半導(dǎo)體層是一p型氮化鎵半導(dǎo)體層。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述活性層系可為下列任一種結(jié)構(gòu)p-n接面、雙異質(zhì)接面(DH)、單層量子井(SQW)以及多層量子井(MQW)。
8.一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，至少包括一基板；一混合層，其位于該基板之上方，該混合層至少具有一粗化層用以擴(kuò)散射入光線；一網(wǎng)格層，其位于該混合層的上方，且具有一網(wǎng)格圖案；一第一型態(tài)半導(dǎo)體層，其位于該網(wǎng)格層的上方；一第二型態(tài)半導(dǎo)體層，其位于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層的上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述網(wǎng)格圖案至少由條狀、矩形、圓形以及三角形所組成的組中的任一者所構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，進(jìn)一步包括一活性層，其位于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層及該第二型態(tài)半導(dǎo)體層之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板的材料可為下列任一藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、偏鋁酸鋰、鎵酸鋰以及氮化鋁。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粗化層的材料至少含有選自于氮化硅、氮化鋁及氮化鈦所組成的組中的一種材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粗化層具有AluGa(1-u-v)InvN量子點(diǎn)，而u、v參數(shù)的范圍為0≤u、v＜1，且0≤u+v＜1。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一型態(tài)半導(dǎo)體層是一n型氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體層。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二型態(tài)半導(dǎo)體層是一p型氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體層。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述活性層可為下列任一種結(jié)構(gòu)p-n接面、雙異質(zhì)接面(DH)、單層量子井(SQW)以及多層量子井(MQW)。
17.一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，至少包括一基板；一緩沖層，其形成于該基板上；一混合層，其形成于該緩沖層上，該混合層至少具有一粗化層用以擴(kuò)散射入之光線；一網(wǎng)格層，其形成于該混合層上，且具有一網(wǎng)格圖案；一第一型態(tài)半導(dǎo)體層，其形成于該網(wǎng)格層上；一活性層，其形成于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層上；一第二型態(tài)半導(dǎo)體層，其形成于該活性層上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述網(wǎng)格圖案至少由條狀、矩形、圓形以及三角形所組成的組中的任一者所構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板的材料可為下列任一藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、偏鋁酸鋰、鎵酸鋰以及氮化鋁。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述緩沖層的材料為氮化鎵。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粗化層的材料至少含有選自于氮化硅、氮化鋁及氮化鈦所組成的組中的任一材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粗化層具有AluGa(1-u-v)InvN量子點(diǎn)，而u、v參數(shù)的范圍為0≤u、v＜1且0≤u+v＜1。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一型態(tài)半導(dǎo)體層是一n型氮化鎵半導(dǎo)體層。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二型態(tài)半導(dǎo)體層是一p型氮化鎵半導(dǎo)體層。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述活性層可為下列任一種結(jié)構(gòu)p-n接面、雙異質(zhì)接面(DH)、單層量子井(SQW)以及多層量子井(MQW)。
26.一種發(fā)光二極管的制造方法，包括下列步驟(a)提供一基板；(b)于該基板上形成一緩沖層；(c)于該緩沖層上形成一氮化鎵層；(d)于該氮化鎵層上形成一網(wǎng)格層；(e)于該網(wǎng)格層上形成一第一型態(tài)半導(dǎo)體層；(f)于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層上形成一活性層；(g)于該活性層上形成一第二型態(tài)半導(dǎo)體層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，進(jìn)一步包含下列步驟(h)蝕刻該第二型態(tài)半導(dǎo)體層及該活性層，以暴露出該第一型態(tài)半導(dǎo)體層的部分表面；(i)于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層所暴露的部分表面形成一第一電極；(j)于該第二型態(tài)半導(dǎo)體層的表面形成一第二電極。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述第一電極是一n型電極。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述第二電極是一p型電極。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(b)是于500～600℃下成長(zhǎng)一層厚度為20～50nm的氮化鎵材料的緩沖層。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(c)是于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(d)是利用黃光微影工藝于該氮化鎵層的表面制作出具有多個(gè)網(wǎng)格的網(wǎng)狀圖形，然后再以干式蝕刻或濕式蝕刻制作網(wǎng)格的形狀。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(d)是直接以刀具或雷射對(duì)該氮化鎵層進(jìn)行切割所需的網(wǎng)格。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(e)是于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(f)是于700～900℃下成長(zhǎng)該活性層。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(g)是于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為0.1～0.2μm且摻雜Mg的氮化鎵層。
37.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述氮化鎵層的成長(zhǎng)可以利用下列任一方式氫化物氣相沉積法(HVPE)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、濺鍍法(sputter)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積法是有機(jī)金屬氣相外延法(MOCVD)。
39.一種發(fā)光二極管的制造方法，包括下列步驟(a)提供一基板；(b)于該基板上形成一緩沖層；(c)于該緩沖層上形成一混合層；(d)于該混合層上形成一網(wǎng)格層；(e)于該混合層上形成一第一型態(tài)半導(dǎo)體層；(f)于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層上形成一活性層；(g)于該活性層上形成一第二型態(tài)半導(dǎo)體層。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，進(jìn)一步包含下列步驟(h)蝕刻該第二型態(tài)半導(dǎo)體層及該活性層，以暴露出該第一型態(tài)半導(dǎo)體層的部分表面；(i)于該第一型態(tài)半導(dǎo)體層所暴露的部分表面形成一第一電極；(j)于該第二型態(tài)半導(dǎo)體層之表面形成一第二電極。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述第一電極是一n型電極。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述第二電極是一p型電極。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(b)是于500～600℃下成長(zhǎng)一層厚度為20～50nm的氮化鎵材料的緩沖層。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(c)至少包含于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～100nm的粗化層的步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(d)s于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(e)是于700～900℃下成長(zhǎng)該活性層。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(f)是于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為0.1～0.2μm且摻雜Mg的氮化鎵層。
48.根據(jù)權(quán)利要求39所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(b)是于500～600℃下成長(zhǎng)一層厚度為1～100nm的氮化鎵材料的緩沖層。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(c)至少包含于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～100nm且具有AluGa(1-u-v)InvN量子點(diǎn)的粗化層之步驟，其中u、v參數(shù)是范圍為0≤u、v＜1且0≤u+v＜1。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(d)是于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為1～2μm且摻雜Si的氮化鎵層。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(e)是于700～900℃下成長(zhǎng)該活性層。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟(f)是于1000～1200℃成長(zhǎng)一層厚度為0.1～0.2μm且摻雜Mg的氮化鎵層。
53.根據(jù)權(quán)利要求44或49所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述粗化層的成長(zhǎng)可以利用下列任一方式多層膜蒸鍍法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)和濺鍍法。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述多層膜蒸鍍法是E-gun多層膜蒸鍍法。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積法系有機(jī)金屬氣相外延法(MOCVD)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，至少包括一基板、一網(wǎng)格層、一第一型態(tài)半導(dǎo)體層，以及一第二型態(tài)半導(dǎo)體層。其中，網(wǎng)格層具有一網(wǎng)格圖案，可使得朝發(fā)光二極管組件內(nèi)部放射的光線能夠反射回去而朝外界方向行進(jìn)，因而不會(huì)使所有光線一直在發(fā)光二極管組件內(nèi)部行進(jìn)，以至于被內(nèi)部各層所吸收。此外，本發(fā)明亦提供一種發(fā)光二極管的制造方法，其是在發(fā)光二極管組件的外延過(guò)程中成長(zhǎng)一網(wǎng)格層，而完成本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1571178SQ0315033
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者陳隆建, 簡(jiǎn)奉任 申請(qǐng)人:璨圓光電股份有限公司