本發(fā)明涉及發(fā)光元件及其制造方法，更具體地講，涉及如下的發(fā)光元件及其制造方法：通過(guò)相反梯度蝕刻法蝕刻而在與基板相鄰的預(yù)定的導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)形成具有低折射率的空心圖案(voidpattern)，從而提高光提取效率，并且有助于使在基板與半導(dǎo)體層之間由于晶體非共格和熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力最小化。

背景技術(shù)：

發(fā)光元件(lightemittingdevice)是將電能轉(zhuǎn)換為光能的特性的元件，例如能夠通過(guò)對(duì)化合物半導(dǎo)體的組成比進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種顏色。

關(guān)于發(fā)光元件，在施加正向電壓時(shí)，n型的電子與p型的空穴(hole)結(jié)合而發(fā)出相當(dāng)于導(dǎo)帶(conductionband)與價(jià)帶(valanceband)的能隙的能量，該能量主要以熱或光的形式釋放，而當(dāng)以光的形式發(fā)散時(shí)成為發(fā)光元件。

例如，氮化物半導(dǎo)體由于具有高的熱穩(wěn)定性和寬的帶隙能量，從而在光元件和高輸出電子元件開發(fā)領(lǐng)域中得到很大的關(guān)注。特別是，利用了氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)色發(fā)光元件、綠色發(fā)光元件、紫外線(uv)發(fā)光元件等已被商用化而被廣泛使用。

圖1是以往的發(fā)光元件的剖視圖，圖2是放大圖1的a部分的圖。

以往的發(fā)光元件包括：基板10，由藍(lán)寶石(sapphire；氧化鋁膜)或碳化硅(sic)形成，具有多個(gè)反射圖案12；第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20，由在基板10上摻入n型摻雜物的氮化鎵類化合物半導(dǎo)體形成；活性層30，作為發(fā)光層來(lái)發(fā)揮作用；第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40，由在活性層30上摻入p型摻雜物的氮化鎵類化合物半導(dǎo)體膜形成；以及第1電極50、第2電極52，分別形成在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20、第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層40上。

構(gòu)成基板10的藍(lán)寶石的折射率為約1.7，構(gòu)成第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20的氮化鎵類化合物半導(dǎo)體膜的折射率為約2.1至2.4。在活性層20中發(fā)散的光以各種角度和方向的路徑移動(dòng)并向外部射出，但是透射第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20而朝向基板10的光根據(jù)入射到基板10的入射角而被基板10吸收，從而光有可能不會(huì)射出到外部。

具體地講，如光的路徑(p1)那樣，在光相對(duì)于多個(gè)反射圖案12之間的基板10的表面的入射角超過(guò)42度時(shí)，光相對(duì)于基板100的表面進(jìn)行全反射而能夠向外部發(fā)散，但是如光的路徑(p4)那樣，在光相對(duì)于基板10的表面的入射角為42度以下時(shí)，光入射到基板10的表面而向基板10移動(dòng)，從而光不會(huì)發(fā)出到外部。

為了提高發(fā)光效率，基板10具備朝向第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20突出的多個(gè)反射圖案12，從而如光的路徑(p2)那樣，即使在朝向基板10的光的入射角為42度以下時(shí)，通過(guò)使光在多個(gè)反射圖案12上進(jìn)行全反射而能夠發(fā)出到外部。但是，藍(lán)寶石與氮化鎵類化合物半導(dǎo)體膜之間的折射率的差異不大，如光的路徑(p3)那樣，具有非常小的入射角的光在多個(gè)反射圖案12上也不會(huì)進(jìn)行全反射而被基板10吸收。

由此，以往的發(fā)光元件的光提取效率降低。

另外，為了提高光提取效率，多個(gè)反射圖案12通過(guò)干式或濕式蝕刻形成，但是由藍(lán)寶石形成的基板10的蝕刻并不容易，工序復(fù)雜，且多個(gè)反射圖案12不會(huì)以均勻的形態(tài)形成。

另一方面，第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20通過(guò)外延(epitaxy)、化學(xué)性或者物理性沉積來(lái)形成于基板10的整個(gè)表面。此時(shí)，第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20和基板10具有彼此不同的晶格常數(shù)，因此不僅在界面引發(fā)晶體的不良的非共格面，而且如圖2所示，在基板10上生長(zhǎng)的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20具有由晶格缺陷引起的錯(cuò)位(dislocation)。這種錯(cuò)位會(huì)作為吸收光的位點(diǎn)(site)發(fā)揮作用，從而進(jìn)一步降低光提取效率。

此外，在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20通過(guò)上述的工序形成時(shí)，會(huì)伴隨大量的熱，由于基板10與第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20之間的熱膨脹系數(shù)的差異，會(huì)引發(fā)第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層20向基板10側(cè)彎曲的熱應(yīng)力，不僅使之后層積的多個(gè)層的圖案化工序變得不良，而且成為降低光提取效率的原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)課題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)課題在于，提供如下的發(fā)光元件及其制造方法：在通過(guò)相反梯度蝕刻法進(jìn)行蝕刻而在與基板相鄰的預(yù)定的導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)形成具有低折射率的空心圖案，并且減少與基板之間的接觸面積，抑制導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的錯(cuò)位，從而提高光提取效率，使在基板與半導(dǎo)體層之間由于晶體非共格和熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力最小化。

本發(fā)明的目的不限于以上所述的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠從以下的記載明確地理解未提及的其他目的。

用于解決課題的技術(shù)手段

根據(jù)作為用于實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)課題的本發(fā)明的一方式的發(fā)光元件，包含：基板；第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，配置在上述基板上，具有第1導(dǎo)電型(conductivitytype)下部半導(dǎo)體層和形成在上述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層上的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層，所述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層具備多個(gè)空心圖案(voidpattern)；活性層，配置在上述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上；第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，配置在上述活性層上；以及第1電極和第2電極，分別位于上述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和上述第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，在從垂直方向的截面觀察時(shí)，與上述空心圖案相鄰的上述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層的側(cè)壁形成為直線形態(tài)，并且上述側(cè)壁通過(guò)作為相反梯度蝕刻法的利用了等離子蝕刻裝置的蝕刻法來(lái)蝕刻而形成，使得上述側(cè)壁相對(duì)于與上述空心圖案重疊的上述基板的表面所構(gòu)成的外側(cè)傾斜角具有銳角，與上述第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層相鄰的上述空心圖案的上部區(qū)域形成為具有在水平方向上平坦的面，上述空心圖案被蝕刻而形成為，具有隨著從上述上部區(qū)域朝向與上述基板相鄰的上述空心圖案的下部區(qū)域逐漸增加的寬度，上述空心圖案和上述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層形成為，具有3μm以下的高度，上述空心圖案的上部區(qū)域形成為，具有0.5μm以上的寬度，在上述空心圖案的高度和上部區(qū)域的寬度分別為b、a時(shí)，上述空心圖案被蝕刻而形成為滿足a＜1.7b。

在另一實(shí)施例中，上述空心圖案的上部區(qū)域可形成為，具有5μm以下的寬度。

在又一實(shí)施例中，上述空心圖案可形成為，具有1μm以上的高度。

在又一實(shí)施例中，上述外側(cè)傾斜角形成為45度以上且75度以下。

在又一實(shí)施例中，上述基板可由氧化鋁膜、硅以及碳化硅(sic)中的任意一個(gè)形成，上述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層和上述第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層可由氮化鎵(gan)類化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。

在又一實(shí)施例中，上述相反梯度蝕刻法可以是利用具備托盤(tray)和位于所述托盤的下部的卡盤的等離子蝕刻裝置進(jìn)行的蝕刻法，該托盤具備磁性單元(magneticunit)，該磁性單元是通過(guò)在至少與具備用于形成所述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜的所述基板的下部重疊的部分，將彼此不分開而相鄰排列的不同磁極(magenticpole)的磁性部件(magneticmember)交替地(alternatelyandrepeatedly)排列而成的，在通過(guò)所述相反梯度蝕刻法，對(duì)通過(guò)掩膜圖案露出的所述第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻的期間，由等離子激發(fā)的自由基離子和電子向所述掩膜圖案的下部彎曲，從而以所述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層的外側(cè)傾斜角具有銳角的方式進(jìn)行蝕刻而形成。

在又一實(shí)施例中，上述第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層由通過(guò)外延生長(zhǎng)法(epitaxialgrowth)形成的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。

根據(jù)作為用于實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)課題的本發(fā)明的另一方式的發(fā)光元件的制造方法，包括：在基板上形成第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜(firstconductivelowersemiconductorlayer)的步驟；利用作為相反梯度蝕刻法的利用了等離子蝕刻裝置的蝕刻法，對(duì)所述第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻，形成具備多個(gè)空心圖案的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜的步驟；在所述第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜上依次形成第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜(firstconductiveuppersemiconductorlayer)、活化膜(activationlayer)以及第2導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜(secondconductivesemiconductorlayer)的步驟；依次對(duì)所述第2導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜、所述活化膜以及所述第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜的一部分進(jìn)行蝕刻來(lái)去除，從而形成第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層以及第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的步驟，該第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具備上表面一部分露出的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層和具有所述空心圖案的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層；以及在所述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和所述第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上分別形成第1電極和第2電極的步驟，在從垂直方向的截面觀察時(shí)，與所述空心圖案相鄰的所述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜的側(cè)壁形成為直線形態(tài)，并且所述側(cè)壁被蝕刻而形成為，所述側(cè)壁相對(duì)于與所述空心圖案重疊的所述基板的表面所構(gòu)成的外側(cè)傾斜角具有銳角，與所述第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層相鄰的所述空心圖案的上部區(qū)域形成為，具有在水平方向上平坦的面，所述空心圖案被蝕刻而形成為，具有隨著從所述上部區(qū)域朝向與所述基板相鄰的所述空心圖案的下部區(qū)域逐漸增加的寬度，所述第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜形成為3μm以下的高度，所述空心圖案形成為具有3μm以下的高度，所述空心圖案的上部區(qū)域形成為具有0.5μm以上的寬度，在所述空心圖案的高度和上部區(qū)域的寬度分別為b、a時(shí)，所述空心圖案被蝕刻而形成為滿足a＜1.7b。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，在通過(guò)相反梯度蝕刻法蝕刻而在與基板相鄰的預(yù)定的導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)形成具有低折射率且具有幾μm的均勻尺寸的多個(gè)空心圖案，從而多個(gè)空心圖案分別確保良好的光的全反射，從而能夠提高光提取效率。

另外，形成具備多個(gè)空心圖案的導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該多個(gè)空心圖案具有幾μm的均勻的尺寸，從而減少基板與導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間的接觸面積，因此抑制導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的錯(cuò)位、凹陷(pit)、裂縫(crack)等缺陷，能夠提高光提取效率。

此外，基板與導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間的接觸面積減少，從而能夠使基板與導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間的由晶體非共格和熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力最小化。

附圖說(shuō)明

圖1是以往的發(fā)光元件的剖視圖。

圖2是放大圖1的a部分的圖。

圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例的發(fā)光元件的剖視圖。

圖4是沿著圖3的b-b′線截?cái)嗟牡?導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層的俯視圖。

圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)光元件的光路徑的圖。

圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光元件的剖視圖。

圖7至圖10是示出本發(fā)明的又一實(shí)施例的發(fā)光元件的制造方法的剖視圖。

圖11是實(shí)現(xiàn)相反梯度蝕刻法的等離子蝕刻裝置的概要圖。

圖12是在等離子蝕刻裝置中使用的托盤的俯視圖。

圖13和圖14是示出本發(fā)明的又一實(shí)施例的發(fā)光元件的制造方法的剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖和后述的內(nèi)容詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明并不限定于此處說(shuō)明的多個(gè)實(shí)施例，能夠以其他方式實(shí)現(xiàn)。相反，此處公開的多個(gè)實(shí)施例是為了能夠使所公開的內(nèi)容全面且完整、并且能夠向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地轉(zhuǎn)達(dá)本發(fā)明的思想而提供的。在整個(gè)說(shuō)明書中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的構(gòu)成要素。

另一方面，在本說(shuō)明書中使用的用語(yǔ)是用于說(shuō)明實(shí)施例的，而不是用于限定本發(fā)明。在本說(shuō)明書中，在單數(shù)形語(yǔ)句中，只要沒(méi)有特別提及則還包含復(fù)數(shù)形。另外，在說(shuō)明書中使用的位置關(guān)系的描述，例如上部、下部、左側(cè)、右側(cè)等是為了便于說(shuō)明而記載的，并且在參考附圖時(shí)，也能夠反過(guò)來(lái)解釋說(shuō)明書中記載的位置關(guān)系。

關(guān)于說(shuō)明書中使用的″包括(comprises)″及/或″包含(comprising)″，所提及的構(gòu)成要素、步驟、動(dòng)作及/或元件不排斥一個(gè)以上的其他構(gòu)成要素、步驟、動(dòng)作及/或元件的存在或者增加。

另外，附圖中的各層的厚度或者大小是為了便于說(shuō)明及明確性而夸張或省略或者示意性地示出的。并且各構(gòu)成要素的大小不完全反映實(shí)際的大小。

以下，參照?qǐng)D3至圖5，對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例的發(fā)光元件進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例的發(fā)光元件的剖視圖，圖4是沿著圖3的b-b′線截?cái)嗟牡?導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層的俯視圖。圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)光元件的光路徑的圖。

發(fā)光元件包含利用了多個(gè)化合物半導(dǎo)體層、例如第3族-第5族元素的化合物半導(dǎo)體層的led，led可以是發(fā)出如藍(lán)色、綠色或者紅色等光的彩色led或者紫外線led。關(guān)于發(fā)光元件發(fā)出的光，能夠利用各種半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限定于此。

發(fā)光元件可以包括：基板100；第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110，具有第1導(dǎo)電型(conductivitytype)下部半導(dǎo)體層112和第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116，該第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112和第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116在內(nèi)部具備通過(guò)相反梯度蝕刻法蝕刻而形成的多個(gè)空心圖案(voidpatterns)114；第1中間層120；活性層130；第2中間層140；第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150；透明電極160；以及第1、第2電極170、172。

首先，基板100能夠通過(guò)包含氧成分的金屬氧化物或者硅含有物等形成。例如，基板10能夠包含藍(lán)寶石(氧化鋁)、硅、碳化硅、氧化鋅或砷化鎵(gaas)、氮化鎵(gan)、磷化鎵(gap)、銦磷(inp)或者鍺(ge)等。

雖然未圖示，但可以在基板100上增加緩沖層(未圖示)。緩沖層可以由第3族-第5族化合物半導(dǎo)體形成，例如除了aln以外，能夠由alas、gan、inn、ingan、algan、inalgan、alinn中的至少一個(gè)來(lái)形成。這種緩沖層能夠緩和基板與第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110之間的晶格失配和熱膨脹系數(shù)的差異。在通過(guò)藍(lán)寶石等來(lái)形成基板100，在基板100上配置包含gan或algan的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110時(shí)，gan或algan與藍(lán)寶石之間的晶格失配(latticemismatch)非常嚴(yán)重且它們之間的熱膨脹系數(shù)的差異也非常大，因此能夠產(chǎn)生使晶體性惡化的錯(cuò)位(dislocation)、回熔(melt-back)、裂縫(crack)、凹陷(pit)、表面形貌(surfacemorphology)不良等，從而作為緩沖層能夠使用aln。

在緩沖層上可以設(shè)置第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110，第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110包含第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112和第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116，該第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112和第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116具備由空氣圖案構(gòu)成的多個(gè)空心圖案114。

第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112能夠由半導(dǎo)體化合物形成。第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112能夠由第3族-第5族、第2族-第6族等化合物半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)，能夠摻入第1導(dǎo)電型摻雜物。例如，第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112能夠由具有inxalygazn(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)的化學(xué)式的半導(dǎo)體物質(zhì)、gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn類化合物半導(dǎo)體中的任意一個(gè)以上來(lái)形成。在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112為n型半導(dǎo)體層時(shí)，第1導(dǎo)電型摻雜物可以包含如si、ge、sn、se、te等的n型摻雜物。第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112可以形成為單層或者多層，對(duì)此沒(méi)有限定。

另外，在從如圖3那樣的垂直方向的截面觀察時(shí)，與空心圖案114相鄰的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁實(shí)際上以直線形態(tài)形成，并且第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁通過(guò)相反梯度蝕刻法被蝕刻而形成為，相對(duì)于與空心圖案114重疊的基板100的表面構(gòu)成的上述側(cè)壁的外側(cè)傾斜角d為銳角。在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁上形成的實(shí)際上的直線形態(tài)不僅包含完美的直線，還包含通過(guò)可作為相反梯度蝕刻法的一例利用的圖11和圖12所圖示的等離子蝕刻裝置200而不可避免地形成的具有一部分非常小的曲線或者槽的直線，由此上述側(cè)壁能夠形成為實(shí)質(zhì)上平坦的面。雖然之后會(huì)詳細(xì)說(shuō)明，但是相反梯度蝕刻法是利用了圖11和圖12的等離子蝕刻裝置200的方法，可以是利用了具備托盤(tray)216和托盤216下部的卡盤206的等離子蝕刻裝置200的蝕刻法，該托盤(tray)216具備在至少與具有用于形成第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜的基板100的下部重疊的部分上，將彼此相鄰排列的不同磁極(magenticpole)的磁性部件(magneticmember)交替反復(fù)地(alternatelyandrepeatedly)排列的磁性單元(magneticunit)220。

能夠通過(guò)這種相反梯度蝕刻法形成的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的外側(cè)傾斜角d為銳角，可以形成為45度以上、75度以下。

另外，通過(guò)第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的相反梯度蝕刻法蝕刻的結(jié)果，多個(gè)空心圖案114分別形成為與第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116相鄰的上部區(qū)域具有在水平方向上平坦的面，多個(gè)空心圖案114能夠分別以寬度從上部區(qū)域朝向與基板100相鄰的空心圖案114的下部區(qū)域逐漸增加的方式被蝕刻而形成。如圖4所示，多個(gè)空心圖案114可形成為在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112內(nèi)具有規(guī)則的排列，當(dāng)然也可以不規(guī)則地排列。關(guān)于空心圖案114的截面，不僅是圖4所示的圓形，也可以形成為多角形。

多個(gè)空心圖案114的各上部區(qū)域可形成為具有0.5μm以上、5μm以下的寬度a。在相反梯度蝕刻法的工序之后執(zhí)行的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116的形成過(guò)程中，為了使在與空心圖案114重疊的基板100上形成的第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜的垂直生長(zhǎng)最小化，空心圖案114的上部區(qū)域的寬度越小越有利。但是，在空心圖案114的上部區(qū)域的寬度a小于0.5μm時(shí)，通過(guò)相反梯度蝕刻法形成的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁的外側(cè)傾斜角d不會(huì)被蝕刻為銳角。當(dāng)上部區(qū)域的寬度a超過(guò)5μm時(shí)，在第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116的形成過(guò)程中，在基板100的表面上的第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜的垂直生長(zhǎng)在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的上部區(qū)域中比第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜的水平生長(zhǎng)(lateralgrowth)更快速地生長(zhǎng)，從而基于水平生長(zhǎng)的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116會(huì)包含很多缺陷而形成。由此，空心圖案114不會(huì)形成為期望的形狀，從活性層130以低入射角發(fā)散的光不會(huì)良好地在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁上進(jìn)行全反射，第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116由于錯(cuò)位、凹陷、裂縫等缺陷而具有如漏電流這樣的低的電特性。

另外，多個(gè)空心圖案114可分別形成為具有1μm以上、3μm以下的高度b。只有在空心圖案114的高度b形成為1μm以上時(shí)，在相反梯度蝕刻法的工序之后執(zhí)行的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116的形成過(guò)程中，即使第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜在與空心圖案114重疊的基板100的表面上垂直生長(zhǎng)，也能夠維持期望的空心圖案114的形狀，從而能夠提高光反射效率。另外，僅在空心圖案114的高度b形成為3μm以下時(shí)，能夠在用于構(gòu)成第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜的層積過(guò)程中抑制基板100的彎曲，從而能夠均勻地形成幾μm單位的多個(gè)空心圖案114。如果，第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112和多個(gè)空心圖案114形成為比3μm大的高度，則多個(gè)空心圖案114不均勻地形成，使得與多個(gè)空心圖案114相鄰的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的各側(cè)壁的反射率變得不同，從而光反射效率降低。

另外，當(dāng)?shù)?導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112形成為比3μm大的高度時(shí)，基于等離子蝕刻裝置的相反梯度蝕刻法中的自由基離子和電子的彎曲(bending)無(wú)法順利地達(dá)到第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的底部，多個(gè)空心圖案114的側(cè)壁輪廓不會(huì)反向傾斜而形成得不良。

如上所述，在空心圖案114的上部區(qū)域的寬度a為0.5μm以上、5μm以下，空心圖案114的高度b為1μm以上、3μm以下，外側(cè)傾斜角d為45度至75度時(shí)，空心圖案114能夠通過(guò)相反梯度蝕刻法而被蝕刻為滿足a＜1.7b的條件。在滿足這種條件時(shí)，多個(gè)空心圖案114的各下部區(qū)域的寬度c需要被調(diào)節(jié)為1μm以上、11μm以下。在下部區(qū)域的寬度c形成為1μm以上時(shí)，與空心圖案114相鄰的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層112的側(cè)壁以期望的外側(cè)傾斜角d形成，從而能夠?qū)⒖招膱D案114制作為期望的形狀。另外，當(dāng)下部區(qū)域的寬度c形成為11μm以下時(shí)，相鄰的多個(gè)空心圖案114在下部區(qū)域中不會(huì)彼此連接，從而多個(gè)空心圖案114和第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112能夠形成為期望的圖案?？招膱D案114通過(guò)相反梯度蝕刻法被蝕刻為滿足a＜1.7b的條件，從而下部區(qū)域的寬度c能夠被調(diào)節(jié)為1μm以上、11μm以下，能夠?qū)崿F(xiàn)上述的事項(xiàng)。當(dāng)空心圖案114的寬度a形成為超過(guò)空心圖案114(或第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112)的高度b和空心圖案114的上部區(qū)域的寬度a之間的寬高比(aspectratio)的上限時(shí)，自由基離子r1+、r2+和電子e-不會(huì)對(duì)彎曲產(chǎn)生貢獻(xiàn)。由此，空心圖案114的寬度a形成為不超過(guò)上述寬高比，從而使自由基離子r1+、r2+等直線前進(jìn)的現(xiàn)象最小化，能夠良好地形成第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的各側(cè)壁中的反向傾斜輪廓(profile)。

在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112上配置有第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116。第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116與第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112同樣，可包含n型摻雜物，可以通過(guò)具有inxalygazn(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)的化學(xué)式的半導(dǎo)體物質(zhì)、gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn類化合物半導(dǎo)體中的任意一個(gè)以上形成。第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116能夠由與第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112相同的化合物半導(dǎo)體形成，并且能夠通過(guò)外延生長(zhǎng)法(epitaxialgrowth)來(lái)形成。當(dāng)然，不限定于這種方法。

如上所述，通過(guò)形成具備尺寸為幾μm的均勻的多個(gè)空心圖案的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112，從而不僅能夠抑制第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112內(nèi)的缺陷，而且減少基板100與第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112之間的接觸面積，從而在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112上通過(guò)外延法生長(zhǎng)的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116形成為不存在錯(cuò)位、凹陷(pit)、裂縫(crack)等缺陷，因此能夠提高第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110整體的光提取效率。

能夠在第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116上層積第1中間層(firstinterlayer)120。

第1中間層120例如為導(dǎo)電型包覆層(cladlayer)，能夠通過(guò)具有比活性層130的勢(shì)壘層的帶隙更寬的帶隙的半導(dǎo)體形成。第1中間層120可包含gan、algan、inalgan或者超晶格結(jié)構(gòu)等，能夠以n型摻入。

作為另一實(shí)施例，雖然未圖示，第1中間層120能夠通過(guò)電流擴(kuò)散層和其上部的電子注入層構(gòu)成。電流擴(kuò)散層可以是未摻雜的氮化鎵層(undopedganlayer)，但是并不限定于此。電流擴(kuò)散層的厚度可以是50nm至200nm的厚度，但是并不限定于此。電子注入層可以是注入了n型摻雜元素的氮化鎵層。電子注入層雖然能夠以約以下的厚度形成，但是并不限定于此。另外，在另一實(shí)施例中，能夠在電子注入層上附加形成應(yīng)變控制層(未圖示)。例如，能夠在電子注入層上形成由inyalxga(1-x-y)n(0≤x≤1，0≤y≤1)/gan等構(gòu)成的應(yīng)變控制層。應(yīng)變控制層能夠有效地緩和導(dǎo)致第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110與活性層130之間的晶格失配的應(yīng)力。另外，應(yīng)變控制層是具有第1inx1gan和第2inx2gan等的組成的物質(zhì)至少以6周期反復(fù)層積，從而使更多的電子向活性層130的低能量級(jí)移動(dòng)，其結(jié)果電子與空穴的再結(jié)合概率增加，從而能夠提高發(fā)光效率。

活性層130能夠位于第1中間層120上?；钚詫?30是如下的層：通過(guò)第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110注入的電子與通過(guò)第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150注入的空穴相遇，從而發(fā)出具有通過(guò)活性層(發(fā)光層)物質(zhì)固有的能帶確定的能量的光。活性層130可以包含單阱結(jié)構(gòu)(doubleheterostructure)、多阱結(jié)構(gòu)、單量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱結(jié)構(gòu)(mqw：multiquantumwell)結(jié)構(gòu)、量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)或者量子線結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)。活性層130能夠利用第3族-第5族元素的化合物半導(dǎo)體材料而形成為阱層與勢(shì)壘層例如ingan/gan、ingan/ingan、gan/algan、inalgan/gan、gaas(ingaas)/algaas、gap(ingap)/algap中的任意一個(gè)以上的成對(duì)(pair)結(jié)構(gòu)，但是并不限定于此。阱層能夠通過(guò)具有比勢(shì)壘層的帶隙小的帶隙的物質(zhì)形成。

能夠在活性層130上配置第2中間層(secondinterlayer)140。第2中間層140例如可以是與第1中間層120實(shí)質(zhì)上相同的導(dǎo)電型包覆層。

具體地講，第2中間層140起到電子阻擋(electronblocking)和活性層的包覆(mqwcladding)作用，從而能夠改善發(fā)光效率。例如，第2中間層140能夠由alxinyga(1-x-y)n(0≤x≤1，0≤y≤1)類半導(dǎo)體形成，可以具有比活性層130的能帶隙高的能帶隙，雖然能夠以約～約的厚度形成，但是并不限定于此。另外，第2中間層140雖然能夠以alzga(1-z)n/gan(0≤z≤1)超晶格(superlattice)形成，但是并不限定于此。第2中間層140以p型離子注入，從而有效地阻斷溢出的電子，能夠增大空穴的注入效率。

能夠在第2中間層140上設(shè)置第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150。第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150能夠通過(guò)半導(dǎo)體化合物形成。第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150能夠通過(guò)第3族-第5族、第2族-第6族等化合物半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)，能夠摻入第2導(dǎo)電型摻雜物。例如，能夠通過(guò)具有inxalyga(1-x-y)n(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的化學(xué)式的半導(dǎo)體物質(zhì)或者gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn中的任意一個(gè)以上形成。在第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150為p型半導(dǎo)體層時(shí)，第2導(dǎo)電型摻雜物可以是如mg、zn、ca、sr、ba等的p型摻雜物。第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150能夠以單層或多層形成，對(duì)此沒(méi)有限定。

可以在第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150上設(shè)置透明電極160。透明電極160為透光性歐姆層，能夠?qū)谓饘倩蛘呓饘俸辖?、金屬氧化物等多重層積來(lái)形成，以便能夠有效地注入空穴。例如，透明電極160可以包含ito(indiumtinoxide)、izo(indiumzincoxide)、izto(indiumzinctinoxide)、iazo(indiumaluminumzincoxide)、igzo(indiumgalliumzincoxide)、igto(indiumgalliumtinoxide)、azo(aluminumzincoxide)、ato(antimonytinoxide)、gzo(galliumzincoxide)、izon(izonitride)、agzo(al-gazno)、igzo(in-gazno)、zno、irox、ruox、nio、ruox/ito、ni/irox/au以及ni/irox/au/ito、ag、ni、cr、ti、al、rh、pd、ir、ru、mg、zn、pt、au、hf中的至少任意一個(gè)來(lái)形成，且并不限定于這些材料。

能夠在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的露出的表面和透明電極160上分別配置第1、第2電極170、172。第1電極170和第2電極172可以通過(guò)導(dǎo)電性物質(zhì)、例如金屬形成，更詳細(xì)地講，能夠通過(guò)ag、ni、al、rh、pd、ir、ru、mg、zn、pt、au、hf以及它們的選擇性的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以以單層或者多層結(jié)構(gòu)形成。

根據(jù)作為本發(fā)明的發(fā)光元件的一實(shí)施例，多個(gè)空心圖案114通過(guò)采用相反梯度蝕刻法進(jìn)行蝕刻而形成，使得第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁能夠形成為具有45度至75度的外側(cè)傾斜角d，并且能夠以上部區(qū)域和下部區(qū)域均勻地具有幾μm的寬度a、c的方式形成多個(gè)空心圖案114。如果，通過(guò)對(duì)外延等沉積法的工序條件進(jìn)行調(diào)節(jié)而在基板100上形成多個(gè)空心圖案114，而不是通過(guò)相反梯度蝕刻法來(lái)形成，則不僅工序條件的控制非常困難，而且多個(gè)空心圖案114形成為幾nm水平的尺寸且形成得不均勻。

在多個(gè)空心圖案114不通過(guò)基于圖11和圖12所示的等離子蝕刻裝置的相反梯度蝕刻法形成，而通過(guò)以往的等離子干式蝕刻法或濕式蝕刻法來(lái)形成時(shí)，第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的各側(cè)壁以相對(duì)于基板100呈鈍角的外側(cè)傾斜角形成，或者不會(huì)以如圖3中的垂直截面中觀察到的良好的直線形態(tài)形成。根據(jù)圖11和圖12所示的沒(méi)有托盤216等的以往的等離子干式蝕刻法，自由基離子r1+、r2+和電子e-不會(huì)以期望的角度拐彎，因此第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的各側(cè)壁只是以一般的鈍角的外側(cè)傾斜角形成。另外，在由gan類、aln類、inn類物質(zhì)膜等構(gòu)成的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112上適用以往的濕式蝕刻法時(shí)，該濕式蝕刻法與針對(duì)硅類物質(zhì)膜等的低溫濕式蝕刻不同，為了順利地進(jìn)行蝕刻，在攝氏200度以上進(jìn)行。當(dāng)以這種高溫度進(jìn)行時(shí)，蝕刻液的反應(yīng)以非常快的速度進(jìn)行，從而反應(yīng)控制變得不容易，在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的晶格中先從脆弱的缺陷(defect)部分開始蝕刻，因此多個(gè)空心圖案114的反向傾斜的側(cè)壁輪廓構(gòu)成有凹凸的線(不平坦的面)，而不是直線(平坦的面)?；谝酝臐袷轿g刻法的局限，如圖3所示，第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的各側(cè)壁不構(gòu)成直線。此外，在以往的濕式蝕刻法的情況下，蝕刻到掩膜圖案118的正下部的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112為止，從而多個(gè)空心圖案114的上部也比期望的形狀大而形成得完全不同，因此后續(xù)形成的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116無(wú)法完全蓋住多個(gè)空心圖案114。這會(huì)降低多個(gè)空心圖案114的形狀、尺寸的均勻性，成為光反射效率不良的原因。因此，多個(gè)空心圖案114通過(guò)基于如圖11和圖12那樣的等離子蝕刻裝置的相反梯度蝕刻法形成，從而第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的各側(cè)壁能夠形成為，具有良好的直線形態(tài)且具有均勻的銳角的外側(cè)傾斜角。

在多個(gè)空心圖案114形成為幾nm尺寸時(shí)，多個(gè)空心圖案114的尺寸過(guò)小，從而多個(gè)空心圖案114無(wú)法對(duì)從活性層130射出的光的全反射做出貢獻(xiàn)。如果多個(gè)空心圖案114形成得不均勻，則多個(gè)空心圖案114的各自的反射率不同，會(huì)降低光反射效率。

因此，如果通過(guò)相反梯度蝕刻法進(jìn)行蝕刻，從而以均勻的幾μm的寬度a、c和期望的外側(cè)傾斜角d形成多個(gè)空心圖案114，則在由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110、由藍(lán)寶石形成的基板100以及空心圖案114的折射率分別為約2.4、1.7以及1時(shí)，從活性層130射出的光如圖5所示的光的路徑p5、p6那樣，即使以比42度(在基板100的表面上進(jìn)行全反射的臨界角度)小的角度入射到基板100的表面，光也會(huì)在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁上進(jìn)行全反射。當(dāng)側(cè)壁的外側(cè)傾斜壁形成為約65度時(shí)，則即使以最大24度的入射角入射到基板100的表面，也能夠進(jìn)行全反射。其原因在于，多個(gè)空心圖案114是以與第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的差異相對(duì)較大的折射率形成的空氣圖案，這些圖案是以幾μm的尺寸均勻地形成，其結(jié)果，光提取效率提高。

此外，形成具備多個(gè)空心圖案114的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112，從而減少基板100與第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112之間的接觸面積，使由它們之間的晶體非共格和熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力針對(duì)第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116的影響最小化，從而減少在第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116上產(chǎn)生錯(cuò)位、凹陷、裂縫等缺陷，消除由缺陷引起的光吸收位點(diǎn)(site)，從而能夠提高光提取效率。

另外，為了提高光提取效率，不形成圖1所示的多個(gè)反射圖案104，從而消除在由藍(lán)寶石形成的基板100的蝕刻中產(chǎn)生的工序的復(fù)雜性，并且無(wú)需考慮由蝕刻引起的多個(gè)反射圖案104的不均勻。

參照?qǐng)D6，對(duì)本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光元件進(jìn)行說(shuō)明。圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例的發(fā)光元件的剖視圖。

在本實(shí)施例中，對(duì)于通過(guò)圖3至圖5說(shuō)明的構(gòu)成要素，標(biāo)上相同的標(biāo)號(hào)，省略對(duì)于實(shí)際上相同的內(nèi)容的說(shuō)明，以與圖3至圖5的實(shí)施例不同的結(jié)構(gòu)為主進(jìn)行說(shuō)明。

圖6所示的另一實(shí)施例的發(fā)光元件也與上述的實(shí)施例同樣，可以包含第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110、第1中間層120、活性層130、第2中間層140、第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150、透明電極160以及第1、第2電極170、172，該第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110具備第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112和第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116，該第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112和第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116在內(nèi)部具有通過(guò)相反梯度蝕刻法蝕刻而形成的多個(gè)空心圖案(voidpatterns)。

在本實(shí)施例中，除了被圖案化的基板100和空心圖案114的位置以外，其他構(gòu)成要素與一實(shí)施例實(shí)質(zhì)上相同，因此以此為主進(jìn)行說(shuō)明。

在基板100的上表面相互隔著間隔地形成多個(gè)反射圖案104。此時(shí)，多個(gè)反射圖案104與基板100可以是一體型也可以不是一體型。即，多個(gè)反射圖案104可以通過(guò)對(duì)基板100進(jìn)行蝕刻而如圖6所示形成為一體型，但是也可以通過(guò)在基板100的上表面對(duì)另外的物質(zhì)進(jìn)行圖案化來(lái)形成多個(gè)反射圖案104。另外，為了提高發(fā)光元件的光反射效率，多個(gè)反射圖案104的各側(cè)面可以不與基板100的表面垂直，而是形成為具備以預(yù)定的傾斜度傾斜的平面或具有預(yù)定的曲率的曲面。即，多個(gè)反射圖案104雖然可以包括弧形外部表面，但也可以包含三角形或四角形等多角形形狀的平坦形外部表面。另外，多個(gè)反射圖案104雖然能夠以任意的圖案規(guī)則地形成，但是并不限定于此，也可以不規(guī)則地形成。

如上所述，當(dāng)在基板100的上表面形成多個(gè)反射圖案104時(shí)，在活性層130上產(chǎn)生的光有效地進(jìn)行漫反射而能夠再次向光的射出面行進(jìn)。因此，能夠提高逃出到外部的光提取效率。

另外，如圖6所示，為了使光提取效率極大化，多個(gè)反射圖案104能夠以不與多個(gè)空心圖案114重疊的方式形成在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112內(nèi)。并不一定限定于此，多個(gè)反射圖案104也可以被配置為至少一部分與多個(gè)空心圖案114重疊。

參照?qǐng)D3、圖4以及圖7至圖12，對(duì)本發(fā)明的又一實(shí)施例的發(fā)光元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖7至圖10是示出本發(fā)明的又一實(shí)施例的發(fā)光元件的制造方法的剖視圖。圖11是實(shí)現(xiàn)相反梯度蝕刻法的等離子蝕刻裝置的概要圖，圖12是在等離子蝕刻裝置中使用的托盤的俯視圖。

參照?qǐng)D7，在基板100上層積第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜(firstconductivelowersemiconductorlayer)111，在第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111上形成寬度a為0.5μm以上、5μm以下的掩膜圖案180。此處，第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111可以形成為具有1μm以上、3μm以下的高度b。

基板100能夠由包含氧成分的金屬氧化物或硅含有物等形成。例如，基板10可以包含藍(lán)寶石(氧化鋁)、硅、碳化硅、氧化鋅、砷化鎵(gaas)、氮化鎵(gan)、磷化鎵(gap)、銦磷(inp)或鍺(ge)等。

第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111可以由半導(dǎo)體化合物來(lái)形成。第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111能夠通過(guò)第3族-第5族、第2族-第6族等化合物半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)，能夠摻入第1導(dǎo)電型摻雜物。例如，第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111能夠由具有inxalygazn(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)的化學(xué)式的半導(dǎo)體物質(zhì)、gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn類化合物半導(dǎo)體中的任意一個(gè)以上形成。在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜111為n型半導(dǎo)體層時(shí)，第1導(dǎo)電型摻雜物可以包含如si、ge、sn、se、te等的n型摻雜物。第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜111能夠以單層或多層形成，對(duì)此沒(méi)有限定。

第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111例如可以利用分子束外延法(mbe；molecularbeamepitaxy)、氫化物氣相外延法(hvpe；hydridevaporphaseepitaxy)、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(mocvd)、化學(xué)氣相沉積法(cvd；chemicalvapordeposition)以及等離子化學(xué)氣相沉積法(pecvd；plasma-enhancedchemicalvapordeposition)等方法來(lái)形成，對(duì)此沒(méi)有限定。另外，n型摻雜物能夠與上述方法的工序同時(shí)或不同時(shí)摻入到第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111。作為具體的例子，在腔中注入包含如三甲基鎵氣體(tmga)、氨氣(nh3)、氮?dú)?n2)以及硅(si)這樣的n型雜質(zhì)的硅烷氣體(sih4)，從而形成第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111。

當(dāng)這樣形成的空心圖案114的高度b形成為3μm以下時(shí)，能夠在第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的層積過(guò)程中抑制基板100的彎曲，從而在圖8中形成的幾μm單位的多個(gè)空心圖案114能夠均勻地形成。

當(dāng)?shù)?導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜111形成為比3μm大的高度時(shí)，多個(gè)空心圖案114不均勻地形成，與多個(gè)空心圖案114相鄰的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的各側(cè)壁的反射率不同，光反射效率降低。

另外，當(dāng)?shù)?導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜111以比3μm大的高度形成時(shí)，基于等離子蝕刻裝置的相反梯度蝕刻法中的自由基離子和電子的彎曲(bending)不會(huì)順利地到達(dá)第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層111的底部，從而多個(gè)空心圖案114的側(cè)壁輪廓不會(huì)反向傾斜，形成得不良。

由于在基板100上不形成圖1所示的多個(gè)反射圖案104，從而消除在由藍(lán)寶石形成的基板100的蝕刻中產(chǎn)生的工序的復(fù)雜性，并且無(wú)需考慮由蝕刻引起的多個(gè)反射圖案104的不均勻。

雖然未圖示，但是能夠在基板100上附加提供緩沖膜(未圖示)。緩沖膜能夠通過(guò)第3族-第5族化合物半導(dǎo)體形成，例如除aln以外可以由alas、gan、inn、ingan、algan、inalgan、alinn中的至少一個(gè)形成。

下面參照?qǐng)D8，利用相反梯度蝕刻法來(lái)對(duì)配置在掩膜圖案180的下部的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻，從而形成多個(gè)空心圖案114。具體地講，進(jìn)行相反梯度蝕刻法，從而在從如圖8所示的垂直方向的截面觀察時(shí)，與空心圖案114相鄰的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁實(shí)質(zhì)上形成為直線形態(tài)，并且以上述側(cè)壁相對(duì)于與空心圖案114重疊的基板100的表面構(gòu)成的外側(cè)傾斜角d成為銳角的方式對(duì)第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻。由此，上述側(cè)壁能夠形成為實(shí)質(zhì)上平坦的面。

通過(guò)這種蝕刻形成的外側(cè)傾斜角d為銳角，可形成為45度以上、75度以下。另外，在掩膜圖案180的寬度a為0.5μm以上、5μm以下，空心圖案114的高度b為1μm以上、3μm以下，外側(cè)傾斜角d為45度至75度時(shí)，相反梯度蝕刻法能夠以滿足a＜1.7b的條件的方式對(duì)第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻。在滿足這種條件時(shí)，需要通過(guò)相反梯度蝕刻法將多個(gè)空心圖案114的各下部區(qū)域的寬度c調(diào)節(jié)為1μm以上、11μm以下。

執(zhí)行相反梯度蝕刻法的裝置雖然可以是圖11和圖12所示的等離子蝕刻裝置200，但是并不限定于此。

當(dāng)對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，等離子蝕刻裝置200可以包含：腔202，提供生成等離子的空間，進(jìn)行針對(duì)基板100上的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的蝕刻工序；卡盤206，配置在腔202內(nèi)的下部而作為電極發(fā)揮作用；托盤(tray)216，以能夠輸送的方式裝載在卡盤206上，容納一個(gè)以上的基板；基板裝載腔217，使容納基板100的托盤216等候在腔202的外側(cè)并裝載到卡盤206上；感應(yīng)線圈210，位于腔202的上部并生成等離子，以感應(yīng)電場(chǎng)；絕緣板214，配置在腔202與感應(yīng)線圈210之間；動(dòng)力源212，向感應(yīng)線圈210供給源動(dòng)力(sourcepower)；以及偏置電源208，向卡盤206供給偏置電壓(biaspower)。

在作為本實(shí)施例的發(fā)光元件的制造方法中使用的等離子蝕刻裝置200是對(duì)在發(fā)光元件的制作中使用的基板100執(zhí)行蝕刻工序的裝置，能夠執(zhí)行如下的蝕刻工序：使通過(guò)蝕刻形成在基板100上的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的傾斜的側(cè)壁，相對(duì)于與空心圖案114相對(duì)的基板(w)的表面形成期望的角度。

腔202具有預(yù)定的形狀，提供用于對(duì)基板100進(jìn)行等離子蝕刻的等離子的生成、反應(yīng)的空間。在腔202的側(cè)壁配置有：氣體供給口224，用于向腔202的內(nèi)部注入加工氣體；以及氣體排出口226，與真空泵連接，該真空泵用于將腔202內(nèi)部維持真空并將在反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體排出到外部。關(guān)于在本實(shí)施例的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的蝕刻中利用的加工氣體，作為主要?dú)怏w能夠利用氯氣(cl2)、三氯化硼(bcl3)、四氯化碳(ccl4)、四氟化碳(cf4)、六氟化硫(sf6)等氣體中的至少一個(gè)，作為輔助氣體，能夠使用氬氣、氧氣、氮?dú)?、溴化氫、三氯化硼等氣體中的至少一個(gè)。

在本實(shí)施例中，這種加工氣體能夠以混合氣體供給，能夠根據(jù)相對(duì)于用于蝕刻到基板100上的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁的外側(cè)傾斜角、例如期望的銳角，調(diào)節(jié)構(gòu)成混合氣體的各氣體的比例和混合氣體的壓力。例如，雖然能夠?qū)⒅饕獨(dú)怏w的加工壓力(或供給壓力)設(shè)定為1mtorr以上、50mtorr以下，但是如果加工壓力超過(guò)50mtorr，則蝕刻速度會(huì)延遲，如果加工壓力低于1mtorr，則在第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的初始蝕刻時(shí)有可能無(wú)法以期望的外側(cè)傾斜角蝕刻。

另外，主要?dú)怏w與輔助氣體的比例能夠以3：1～10：1左右構(gòu)成，并且輔助氣體也能夠由兩個(gè)以上的混合氣體構(gòu)成，以用于進(jìn)行側(cè)壁保護(hù)并除去蝕刻副產(chǎn)物。考慮待蝕刻的層積膜的蝕刻速度調(diào)節(jié)和與掩膜物質(zhì)的選擇比，能夠適用從幾mtorr至幾十mtorr的各種加工壓力。并且，氣體流量根據(jù)等離子蝕刻裝置200的尺寸而改變，氣體流量越多，蝕刻的速度越高、角度越大，在本實(shí)施例中整體的氣體流量最少為30sccm(standardcubiccentimeterperminute：每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)以上。

此外，對(duì)在本實(shí)施例中使用的動(dòng)力源212施加的rf功率可以設(shè)定為500w至5kw，施加到偏置電源208的偏置電壓可以設(shè)定為小于1kw。

通過(guò)如上所述設(shè)定加工氣體、加工壓力、氣體流量以及功率，從而能夠形成具有在本實(shí)施例中要求的45度至75度的外側(cè)傾斜角的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁。

另一方面，在腔202的側(cè)壁設(shè)置用于通過(guò)基板裝載腔217內(nèi)的輸送機(jī)器人將托盤216送入腔202內(nèi)部的槽，在形成于腔202的槽與基板裝載腔217之間，用于開閉槽的槽閥配置在槽中。另外，在腔202內(nèi)設(shè)置有將托盤216固定到卡盤(chuck)206的夾具(clamp)。

卡盤206配置在腔202內(nèi)的下部而支撐從外部輸送的托盤216。并且，卡盤206與偏置電源208電連接，以能夠使在腔202內(nèi)生成的等離子沖撞到基板100的表面，擔(dān)當(dāng)被施加偏置電壓的下部電極的作用。偏置電源208能夠?qū)?3.56mhz的高頻功率(rf功率)供給到卡盤206，以使在腔202內(nèi)生成的等離子向基板100側(cè)移動(dòng)。

托盤216容納進(jìn)行蝕刻工序的一個(gè)以上的基板100，通過(guò)基板裝載腔217進(jìn)入到腔202，以便搭載為能夠輸送到卡盤206上。托盤216是為了容納多個(gè)比卡盤206的尺寸小的基板100而使用。并且，如圖8所示，托盤216是對(duì)于與在形成于基板100上的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁相對(duì)的基板100的表面形成銳角d時(shí)利用，這種托盤216包含后述的磁性單元220。在其他的蝕刻條件，即對(duì)于在基板100上蝕刻的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁的傾斜角度形成為鈍角的條件時(shí)，不使用上述的托盤216，能夠?qū)⒉痪邆浯判詥卧?20的非磁氣用托盤(未圖示)裝載到卡盤206上。

感應(yīng)線圈210整體上為線圈形態(tài)的結(jié)構(gòu)，與動(dòng)力源212電連接。這種感應(yīng)線圈210接受從動(dòng)力源212施加的源動(dòng)力，擔(dān)當(dāng)對(duì)在腔202內(nèi)部生成等離子的電場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)的作用。關(guān)于動(dòng)力源212，能夠利用13.56mhz的高頻電源。

以下，對(duì)通過(guò)感應(yīng)線圈210生成等離子的過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。當(dāng)對(duì)感應(yīng)線圈210施加源動(dòng)力時(shí)，在感應(yīng)線圈210上流過(guò)電流，該電流在感應(yīng)線圈210周邊形成隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)。這種磁場(chǎng)在腔202內(nèi)部形成感應(yīng)電場(chǎng)，感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)電子進(jìn)行加熱，產(chǎn)生與感應(yīng)線圈210感應(yīng)結(jié)合的等離子。如上所述，等離子蝕刻裝置200利用所生成的等離子內(nèi)的電子與周邊的中性氣體粒子沖撞而生成的離子和自由基等來(lái)執(zhí)行等離子蝕刻工序。

絕緣板214配置在腔202與感應(yīng)線圈210之間，減少蓄電電場(chǎng)并將感應(yīng)電場(chǎng)更有效地傳遞到等離子。即，絕緣板214減少感應(yīng)線圈210與等離子之間的電容性(蓄電性)耦合，通過(guò)感應(yīng)性耦合將基于偏置電源208的能量更有效地傳遞到等離子。此處，絕緣板214由陶瓷等材質(zhì)的圓盤形狀構(gòu)成，還稱為“法拉第屏蔽”或“陶瓷窗”。

參照?qǐng)D12，對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例的托盤216進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如上所述，托盤216是在以外側(cè)傾斜角d形成用于在基板100上蝕刻的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁時(shí)利用，可以包括：基體(body)218，具備支撐基板100的多個(gè)容納部；磁性單元(magneticunit)220，在與基板100重疊的基體218內(nèi)交替反復(fù)地(alternatelyandrepeatedly)排列彼此不同磁極(magneticpoles)的磁性部件而成；以及絕緣層222，配置在容納部與磁性單元220之間。

基體218沿著外周緣具備槽形態(tài)的多個(gè)容納部，可以包含鋁、氧化鋁膜、碳化硅、鉬、硅等而形成。

絕緣層222以每個(gè)容納部都具有向外部露出的表面的方式配置在基體218內(nèi)，能夠通過(guò)氧化鋁膜、碳化硅(sic)、氮化硅膜以及聚酰亞胺薄膜中的任意一個(gè)形成。

如圖12所示，磁性單元220能夠以與各基板100重疊的方式配置在絕緣層222的下部。具體地講，關(guān)于磁性單元220，彼此不同磁極的多個(gè)磁性部件、例如第1磁極的磁體n和第2磁極的磁體s在第1方向x和與第1方向x不同的第2方向y上交替反復(fù)地排列。另外，對(duì)于與具有第1和第2磁極的多個(gè)磁體n、s中的任意一個(gè)相鄰的磁體，可以排列具有與該一個(gè)磁體不同的磁極的磁體。此時(shí)，具有第1和第2磁極的多個(gè)磁體n、s如圖12所示能夠鄰接配置而不分開，使得如圖8所示，由等離子激發(fā)的自由基離子r1+、r2-和電子e-有效地向掩膜圖案180的下部拐彎。圖12為了便于說(shuō)明而圖示了一個(gè)與基板100重疊的磁性單元220，但是未圖示的磁性單元220也與其他的基板100重疊而排列。另外，圖12為了便于說(shuō)明而示出了構(gòu)成磁性單元220的多個(gè)磁體n、s的一部分，但是未圖示的多個(gè)磁體n、s也與未圖示的多個(gè)晶格重疊而排列。

第1和第2磁極的多個(gè)磁體n、s根據(jù)用于形成在第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁的外側(cè)傾斜角，能夠具有1000高斯至5000高斯(gauss)范圍內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

關(guān)于圖11和圖12所示的等離子蝕刻裝置200，例示了僅在與基板100重疊的部分配置有磁性單元220。但是，只要是彼此不同磁極能夠交替的結(jié)構(gòu)，以使自由基離子r1+、r2-和電子e-向掩膜圖案180的下部拐彎，則圖12的磁性單元220也能夠配置在托盤216的基體218的整個(gè)表面上。作為另一實(shí)施例，托盤216還能夠具備如下的磁性單元：具備從基體218內(nèi)部的中心向外周緣交替反復(fù)地排列的彼此不同磁極的多個(gè)磁性部件。作為又一實(shí)施例，托盤216具備這樣的磁性單元，該磁性單元包含在與基板100重疊的基體218內(nèi)提供有多個(gè)向預(yù)定的方向施加電流的第1區(qū)域和向與預(yù)定的方向相反的方向施加電流的第2區(qū)域的電磁部，電磁部的第1和第2區(qū)域能夠彼此相鄰并交替反復(fù)地配置。

在這種等離子蝕刻裝置200中由等離子激發(fā)的自由基離子r1+、r2-和電子e-滲透到掩膜圖案180的下部，使得第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111以反向傾斜蝕刻，從而多個(gè)空心圖案114的各上部區(qū)域能夠形成為具有0.5μm以上、5μm以下的寬度a。在相反梯度蝕刻法的工序之后執(zhí)行的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116的形成過(guò)程中，為了使在與空心圖案114重疊的基板100上形成的第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜的垂直生長(zhǎng)最小化，空心圖案114的上部區(qū)域的寬度越小越有利。但是，在空心圖案114的上部區(qū)域的寬度a小于0.5μm時(shí)，通過(guò)相反梯度蝕刻法形成的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁的外側(cè)傾斜角d不會(huì)被蝕刻為銳角，因此空心圖案114的上部區(qū)域形成為0.5μm以上。

此外，在掩膜圖案180的寬度a、空心圖案114的高度b以及外側(cè)傾斜角d被設(shè)定為上述的范圍時(shí)，相反梯度蝕刻法能夠以滿足a＜1.7b的條件的方式對(duì)第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻。在滿足這種條件時(shí)，需要通過(guò)相反梯度蝕刻法將多個(gè)空心圖案114的各下部區(qū)域的寬度c調(diào)節(jié)為1μm以上、11μm以下。當(dāng)下部區(qū)域的寬度c形成為1μm以上時(shí)，與空心圖案114相鄰的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的側(cè)壁以期望的外側(cè)傾斜角d形成，空心圖案114能夠制作為期望的形狀。當(dāng)下部區(qū)域的寬度c形成為11μm以下時(shí)，相鄰的多個(gè)空心圖案114在下部區(qū)域不會(huì)彼此連接，多個(gè)空心圖案114和第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112能夠形成為期望的圖案?？招膱D案114通過(guò)相反梯度蝕刻法而以滿足a＜1.7b的條件的方式被蝕刻，從而下部區(qū)域的寬度c能夠被調(diào)節(jié)為1μm以上、11μm以下，能夠?qū)崿F(xiàn)上述的事項(xiàng)。當(dāng)空心圖案114的寬度a形成為超過(guò)空心圖案114(或第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜111)的高度b和空心圖案114的上部區(qū)域的寬度a之間的寬高比(aspectratio)的上限時(shí)，自由基離子r1+、r2+和電子e-不會(huì)對(duì)彎曲做出貢獻(xiàn)。由此，空心圖案114的寬度a形成為不超過(guò)上述寬高比，從而自由基離子r1+、r2+等直線前進(jìn)的現(xiàn)象最小化，從而能夠良好地形成第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的各側(cè)壁上的反向傾斜輪廓。

另一方面，當(dāng)在基板100上對(duì)外延等的沉積法的工序條件進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)形成多個(gè)空心圖案114，而不是通過(guò)相反梯度蝕刻法來(lái)形成時(shí)，不僅工序條件的控制變得非常困難，而且多個(gè)空心圖案114以幾nm水平的尺寸形成，且不均勻地形成。

在多個(gè)空心圖案114以幾nm尺寸形成時(shí)，多個(gè)空心圖案114的尺寸過(guò)小，多個(gè)空心圖案114無(wú)法對(duì)在活性層130中射出的光的全反射做出貢獻(xiàn)。在多個(gè)空心圖案114不均勻地形成時(shí)，多個(gè)空心圖案114每個(gè)的反射率不同，從而光反射效率降低。因此，當(dāng)多個(gè)空心圖案114通過(guò)相反梯度蝕刻法被蝕刻為均勻的幾μm的寬度a、c和45度至75度的外側(cè)傾斜角d時(shí)，不僅能夠確保提高的光提取效率，而能夠使各個(gè)空心圖案114中的反射率均勻。

在多個(gè)空心圖案114不通過(guò)基于如圖11和圖12所示的等離子蝕刻裝置的相反梯度蝕刻法形成，而是通過(guò)以往的等離子干式蝕刻法或者濕式蝕刻法形成時(shí)，第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜111的各側(cè)壁相對(duì)于基板100以鈍角的外側(cè)傾斜角形成，或者不會(huì)以如從圖8中的垂直截面觀察時(shí)的良好的直線形態(tài)形成。詳細(xì)的說(shuō)明已在上面敘述，因此省略，多個(gè)空心圖案114通過(guò)基于作為一例例示的如圖11和圖12所示的等離子蝕刻裝置的相反梯度蝕刻法而形成，從而第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體膜111的各側(cè)壁能夠以良好的直線形態(tài)形成為具有均勻的銳角的外側(cè)傾斜角。

接著，參照?qǐng)D9，在第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111上形成第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜(firstuppersemiconductorlayer)115。

第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115與第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111同樣，能夠包含n型摻雜物，能夠由具有inxalygazn(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)的化學(xué)式的半導(dǎo)體物質(zhì)、gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn類化合物半導(dǎo)體中的任意一個(gè)以上形成。第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115能夠由與第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112相同的化合物半導(dǎo)體形成。

第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115例如能夠通過(guò)如分子束外延法(mbe)或氫化物氣相外延法(hvpe)這樣的外延生長(zhǎng)法、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(mocvd)、化學(xué)氣相沉積法(cvd)以及等離子化學(xué)氣相沉積法(pecvd)形成。當(dāng)然，不限定于這種方法。另外，n型摻雜物能夠與上述方法的工序同時(shí)或者不同時(shí)摻入到第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115。作為具體的例子，上述第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115能夠通過(guò)在腔中注入包含如三甲基鎵氣體(tmga)、氨氣(nh3)、氮?dú)?n2)以及硅(si)這樣的n型雜質(zhì)的硅烷氣體(sih4)來(lái)形成。

如圖8所示，在空心圖案114的上部區(qū)域的寬度a超過(guò)5μm時(shí)，基板100的表面中的第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115的垂直生長(zhǎng)，比第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111的上部區(qū)域中的第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜的水平生長(zhǎng)更快速地生長(zhǎng)，從而基于水平生長(zhǎng)的第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115包含很多缺陷而形成。由此，空心圖案114不會(huì)形成為期望形狀，從活性層130以低入射角發(fā)散的光不會(huì)在第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁上良好地進(jìn)行全反射，第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115由于錯(cuò)位、凹陷、裂縫等的缺陷而具有如漏電流這樣的低的電特性。因此，當(dāng)空心圖案114的上部區(qū)域的寬度a形成為5μm以下時(shí)，第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115良好地向水平方向生長(zhǎng)，從而能夠形成為不具有上述的缺陷。

另外，如圖8所示，當(dāng)空心圖案114的高度b形成為1μm以上時(shí)，即使在第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115的形成過(guò)程中，第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115在與空心圖案114重疊的基板100的表面上垂直生長(zhǎng)，也能夠維持期望的空心圖案114的形狀

此外，形成具備尺寸為幾μm的均勻的多個(gè)空心圖案114的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111，從而不僅抑制第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111內(nèi)的缺陷，而且基板100與第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111之間的接觸面積減少，從而通過(guò)外延法等而在第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111上生長(zhǎng)的第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115能夠形成為不具有錯(cuò)位、凹陷(pit)、裂縫(crack)等的缺陷。

接著，參照?qǐng)D10，在第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115上依次形成第1中間膜(firstmiddlelayer)122、活化膜(activationlayer)、第2中間膜(secondmiddlelayer)142、第2導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜(secondconductivesemiconductorlayer)152以及透明電極膜162。

第1中間膜122如圖3的第1中間層120那樣，能夠包含gan、algan、inalgan或超晶格結(jié)構(gòu)等，能夠通過(guò)以n型摻入的導(dǎo)電型包覆層或者電流擴(kuò)散層以及電子注入層形成。

關(guān)于活化膜132，能夠利用第3族-第5族元素的化合物半導(dǎo)體材料形成阱層與勢(shì)壘層、例如ingan/gan、ingan/ingan、gan/algan、inalgan/gan、gaas(ingaas)/algaas、gap(ingap)/algap中的任意一個(gè)以上的成對(duì)結(jié)構(gòu)，但是并不限定于此。

關(guān)于活化膜132，能夠利用有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(mocvd)、化學(xué)氣相沉積法(cvd)、等離子化學(xué)氣相沉積法(pecvd)、分子束外延法(mbe)、氫化物氣相外延法(hvpe)等方法來(lái)形成，但是并不限定于此。具體地講，例如能夠注入上述三甲基鎵氣體(tmga)、氨氣(nh3)、氮?dú)?n2)以及三甲基銦氣體(tmin)來(lái)形成多量子阱結(jié)構(gòu)。

關(guān)于第2中間膜142，例如能夠由實(shí)質(zhì)上與第1中間膜122相同的導(dǎo)電型包覆層形成。第2中間膜142能夠通過(guò)alxinyga(1-x-y)n(0≤x≤1，0≤y≤1)類半導(dǎo)體形成，可以具有比活性層130的能帶隙高的能帶隙，或者能夠通過(guò)alzga(1-z)n/gan(0≤z≤1)超晶格(superlattice)形成。

關(guān)于第2導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜152，能夠通過(guò)第3族-第5族、第2族-第6族等化合物半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)，能夠摻入第2導(dǎo)電型摻雜物。例如，能夠通過(guò)具有inxalyga(1-x-y)n(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的化學(xué)式的半導(dǎo)體物質(zhì)或者gan、aln、algan、ingan、inn、inalgan、alinn中的任意一個(gè)以上形成。在第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層56為p型半導(dǎo)體層時(shí)，第2導(dǎo)電型摻雜物可以是如mg、zn、ca、sr、ba等的p型摻雜物。第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜152能夠形成為單層或者多層。

關(guān)于第2導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜152，例如能夠利用分子束外延法(mbe)、氫化物氣相外延法(hvpe)、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(mocvd)、化學(xué)氣相沉積法(cvd)以及等離子化學(xué)氣相沉積法(pecvd)等方法來(lái)形成，但是并不限定于此。另外，p型摻雜物能夠與上述方法的工序同時(shí)或者不同時(shí)摻入到第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜152。作為具體的例子，在腔中注入包含如三甲基鎵氣體(tmga)、氨氣(nh3)、氮?dú)?n2)以及鎂(mg)這樣的p型雜質(zhì)的雙(乙基環(huán)戊二烯)鎂(etcp2mg){mg(c2h5c5h4)2}，從而能夠形成如p型gan層這樣的第2導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜152。

透明電極膜162為透光性歐姆層，能夠?qū)谓饘倩蛘呓饘俸辖?、金屬氧化物等多重層積來(lái)形成，以能夠高效地進(jìn)行空穴注入。

接著，參照?qǐng)D3，依次對(duì)透明電極膜162、第2導(dǎo)電性半導(dǎo)體膜152、第2中間膜142、活化膜132、第1中間膜122以及第1導(dǎo)電性上部半導(dǎo)體膜115進(jìn)行蝕刻來(lái)形成上表面一部分露出的第1導(dǎo)電型上部半導(dǎo)體層116，之后在第1和第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層150上分別形成第1、第2電極170、172。能夠通過(guò)導(dǎo)電性物質(zhì)、例如金屬形成第1電極170和第2電極172。

參照?qǐng)D5、圖13以及圖14，對(duì)本發(fā)明的又一實(shí)施例的發(fā)光元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖13和圖14是示出本發(fā)明的又一實(shí)施例的發(fā)光元件的制造方法的剖視圖。在本實(shí)施例中，對(duì)于通過(guò)圖3、圖4以及圖7至圖12說(shuō)明的構(gòu)成要素標(biāo)上相同的標(biāo)號(hào)，省略對(duì)于實(shí)際上相同的內(nèi)容的說(shuō)明，以與圖3、圖4以及圖7至圖12的實(shí)施例不同的結(jié)構(gòu)為主進(jìn)行說(shuō)明。

在本實(shí)施例中，除了與圖案化的基板100和空心圖案114的位置有關(guān)的步驟以外，其他步驟與制造方法的上述的實(shí)施例實(shí)際上相同，因此以此為主進(jìn)行說(shuō)明。

參照?qǐng)D13，在具備多個(gè)反射圖案104的基板100上層積第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111，在第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111上形成具有0.5μm以上、5μm以下的寬度a的掩膜圖案180。此處，第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111可形成為，具有1μm以上、3μm以下的高度b。

多個(gè)反射圖案104分別分開形成在基板100的上表面。此時(shí)，多個(gè)反射圖案104與基板100可以是一體型，也可以不是一體型。即，關(guān)于多個(gè)反射圖案104，可以如圖13所示通過(guò)對(duì)基板100進(jìn)行蝕刻而形成為一體型，也可以通過(guò)在基板100的上表面對(duì)另外的物質(zhì)進(jìn)行圖案化來(lái)形成多個(gè)反射圖案104。另外，為了提高發(fā)光元件的光反射效率，多個(gè)反射圖案104的各側(cè)面可以形成為，不與基板100的表面垂直的具有預(yù)定的傾斜度的傾斜的平面或者具有預(yù)定的曲率的曲面。另外，多個(gè)反射圖案104可以以任意的圖案規(guī)則地形成，但是并不限定于此，也可以不規(guī)則地形成。

雖然未圖示，能夠在基板100上附加提供緩沖膜(未圖示)。

接著，參照?qǐng)D14，利用相反梯度蝕刻法對(duì)配置在掩膜圖案180的下部的第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻，從而形成多個(gè)空心圖案114。例如，進(jìn)行利用了圖11、圖12所例示的等離子蝕刻裝置200的相反梯度蝕刻法，以與空心圖案114相鄰的第1導(dǎo)電型下部半導(dǎo)體層112的側(cè)壁相對(duì)于與空心圖案114重疊的基板100的表面所構(gòu)成的外側(cè)傾斜角d具有銳角的方式，對(duì)第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻。

此時(shí)，為了極大化光提取效率，以多個(gè)反射圖案104不與多個(gè)空心圖案114重疊而形成在第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111內(nèi)的方式，對(duì)第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻。但是，并不限定于此，也能夠以多個(gè)反射圖案104與多個(gè)空心圖案114至少一部分重疊配置的方式，對(duì)第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻。

通過(guò)這種蝕刻形成的外側(cè)傾斜角d為銳角，能夠形成為45度以上、75度以下。另外，在掩膜圖案180的寬度a為0.5μm以上、5μm以下，空心圖案114的高度b為1μm以上、3μm以下，外側(cè)傾斜角d為45度至75度時(shí)，相反梯度蝕刻法能夠以滿足a＜1.7b的條件的方式對(duì)第1導(dǎo)電性下部半導(dǎo)體膜111進(jìn)行蝕刻。在滿足這種條件時(shí)，需要通過(guò)相反梯度蝕刻法，將多個(gè)空心圖案114的各下部區(qū)域的寬度c調(diào)節(jié)為1μm以上、11μm以下。

以上，通過(guò)代表性的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是應(yīng)理解為，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)上述的實(shí)施例進(jìn)行各種變形。因此，本發(fā)明的權(quán)利范圍不應(yīng)局限在已說(shuō)明的實(shí)施例來(lái)定義，應(yīng)通過(guò)從與權(quán)利要求書等同概念導(dǎo)出的所有變更或變形的方式來(lái)定義，而不僅僅通過(guò)該權(quán)利要求書來(lái)定義。