发光二极管装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种发光二极管装置及其制造方法，此发光二极管装置包括：一半导体基板；凸起区域，形成在上述半导体基板上，上述凸起区域包括一半导体材料；一第一接触层，位于上述凸起区域上，上述第一接触层具有一非平坦表面；一非平坦的活性层，位于上述第一接触层上；以及一第二接触层，位于上述非平坦的活性层上，上述第二接触层具有一平坦表面。本发明专利技术第一接触层与活性层的非平坦表面外形会增加暴露表面的面积，以此增加发光二极管装置的发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种具有平坦 表面的发光二极管装置。
技术介绍
发光二极管(LED)是借由在基板上形成活性区域以及在基板上沉积各种 导电层及半导体层来制造。借由p-n结的电流，空穴对的辐射重组可用来产 生电磁辐射。由例如GaAs或GaN的直接能隙材料制造的顺向偏压p-n结中， 注入耗尽区的空穴对重组，造成电磁辐射的发射。此电磁辐射可能落在可见 光区或是非可见光区的范围。LED的不同颜色可使用不同能隙材料来形成。 再者，在非可见光区发射电磁辐射的LED，可使非可见光导向磷光透镜或类 似的材料。当非可见光被透镜吸收时，此磷光会发出可见光。LED通常在蓝宝石基板(A1203)上制造，形成III族-N化合物的LED结 构，因为蓝宝石基板的结晶方位使III族-N化合物可以外延成长于此蓝宝石 基板上。然而，蓝宝石基板较硅基板贵，而且蓝宝石的低热导性，使得蓝宝 石基板典型特征为热累积。再者，LED通常在平坦的基板上形成，因此会形成平坦的LED结构。 平坦的LED结构会限制设置于既定尺寸的基板上的发光材料的量。而且平 坦表面能够使光线被导向及捕捉于装置中，导致取出效率(extracticm efficiency)降低(Journal of The Electrochemical Society, 153 2 G105-G107 2006)。因此，既定尺寸的LED的发光效率会受到限制。有人已尝试制造非平坦表面的LED以增加既定尺寸基板上的发光区域 量，并破坏波导(waveguide)现象。这样会造成LED结构的顶部基板也成为 非平坦结构。因此，如果在顶部III族-N层上形成电性接触，则不能形成具 有平坦表面的LED装置。 4LED装置。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供具有平坦表面的发光二极管(LED)，可减少、解决 或避免上述的问题，并达到技术上的优势。本专利技术的一专利技术方面，提供一发光二极管(LED)装置。此LED装置包括 一半导体基板；凸起区域，形成于上述半导体基板上，上述凸起区域包括一 半导体材料； 一第一接触层，位于上述凸起区域上，上述第一接触层具有一 非平坦表面； 一非平坦的活性层，位于上述第一接触层上；以及一第二接触 层，位于上述非平坦的活性层上，上述第二接触层具有一平坦表面。本专利技术的另一专利技术方面，提供一制造发光二极管(LED)装置的方法。此 方法包括提供一基板；在上述基板上形成凸起区域；在上述凸起区域上形成 一第一接触层；在上述第一接触层上形成一活性层，上述活性层具有一非平 坦表面；以及在上述活性层上形成一第二接触层，上述第二接触层具有一平 坦表面。本专利技术的另一专利技术方面，提供一制造发光二极管(LED)装置的方法。此 方法包括提供一基板，在上述基板上形成介电层。上述介电层经过图案化形 成图案掩模，此图案掩模定义开口，在此开口内暴露出上述基板。之后，在 上述开口内的上述暴露基板上，形成凸起区域的步骤，以及在上述凸起区域 上形成LED结构的步骤，因此上述LED结构的顶接触层为一平坦表面，而 底接触层为一非平坦表面。本专利技术第一接触层与活性层的非平坦表面外形会增加暴露表面的面积， 以此增加发光二极管装置的发光效率。附图说明图la-图5b显示本专利技术实施例的制造发光二极管装置的多个中间工艺步并且，上述附图中的附图标记说明如下-100 晶片102~基板104~掩模层206 图案化掩模208~开口302-凸起区域402~第一接触层404 活性层502~第二接触层具体实施例方式本专利技术的优选实施例的制造与使用皆详细说明于下。但本专利技术提供多种 应用本专利技术概念而具体实施于大范围的特定内容。此讨论的特定实施例仅用 于说明制造及使用本专利技术的特定方法，不限制本专利技术范围。本专利技术提供一种制造发光二极管(LED)的新颖方法及所获得的LED结 构。也显示本专利技术的制造方法的优选实施例的中间步骤。本专利技术虽然显示必 要说明的步骤，但也可以进行其他步骤。本专利技术全文中的实施例说明与多种 观点，相关代号为元件符号。图la-图5b显示本专利技术一实施例中部分晶片100的多个中间工艺步骤， 图lb、图2b、图3b、图4b、及图5b分别显示晶片100的俯视图，图la、 图2a、图3a、图4a、及图5a分别显示图lb的A-A，虚线下、图2b的B-B， 虚线下、图3b的C-C，虚线下、图4b的D-D，虚线下、以及图5b的E-E， 虚线下的晶片IOO剖面图。首先请参阅图la与图lb，晶片100包括一基板102，与位于上述基板 102上方的一掩模层104。上述基板102优选为掺有第一导电型掺质的块状 半导体基板，优选具有(100)表面方位。应注意虽然本专利技术实施例叙述使用块 状硅基板，但也可以使用其他基板。例如绝缘层上覆硅(SOI)基板、蓝宝石基 板、SiC基板，或类似的基板。然而本专利技术实施例特别适合硅基板，因为硅 基板的成本低且可减少硅基板上的LED结构的残留的应力。而且，虽然优 选具有(100)表面方位的基板，也可以使用具有不同表面方位的基板，例如 (1 IO)表面方位。硅基板还可以改善取出效率并可使用选择性III族-N外延成 长步骤。上述掩模层104优选为硬掩模，其包括一个或多个介电层。本专利技术的一 实施例中，例如使用四乙氧基硅垸(tetra-ethyl-ortho-silicate; TEOS)及氧作为 前驱物，以高温氧化或化学气相沉积法(chemical vapor deposition; CVD)技术 形成二氧化硅层。或者，上述掩模层104可由其他介电材料形成。例如氮化 硅、氧氮化硅或类似化合物，经由例如化学气相沉积法(CVD)步骤形成。也 可以使用例如二氧化硅层及氮化硅层的多层硬掩模。上述掩模层104优选具 有约100A至约50，000A厚度。图2a与图2b显示，本专利技术的一实施例中，上述掩模层104(参照图la 与图lb)随后被图案化，形成图案化掩模206。此实施例中，使用公知的光刻 技术图案化上述掩模层104。通常，光刻技术包括涂布光致抗蚀剂材料以及 根据图案照射上述光致抗蚀剂材料。之后使上述光致抗蚀剂材料显影，以移 除部分的光致抗蚀剂材料。之后在例如蚀刻的工艺步骤中，留下的光致抗蚀 剂材料会保护其下方的材料。本实施例中，使用上述光致抗蚀剂材料形成图案化掩模206，此图案化 掩模206定义开口 208矩阵，此开口 208暴露出下方基板102。每一开口优 选的高度h为约100A至约50，000A，宽度w为约0.02um至约lO"m。应 注意图2b的方形开口仅用于说明而已，也可以使用任何适当的形状，例如 长方形、圆形、卵圆形、三角形、及/或类似形状。而且其他实施例在矩阵中 不一定排列成行列的矩阵，可以是图案化、交错的、或类似的排列的开口。图3a与图3b显示，本专利技术的一实施例中，在凸起区域302形成于开口 208内之后的上述晶片100。上述凸起区域302优选由硅(Si)或硅化锗(SiGe) 选择性外延成长(selective epitaxial growth; SEG)而形成。在此情形下，上述凸 起区域302的外延成长将受限于由开口 208定义的基板102上的暴露区域， 因为外延成长不会发生在例如Si02的介电材料所形成的上述图案化掩模 206上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管装置，包括：　一半导体基板；　凸起区域，形成于上述半导体基板上，上述凸起区域包括一半导体材料；　一第一接触层，位于上述凸起区域上，上述第一接触层具有一非平坦表面；　一非平坦的活性层，位于上述第一接触层上 ；以及　一第二接触层，位于上述非平坦的活性层上，上述第二接触层具有一平坦表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：余振华，邱文智，陈鼎元，余佳霖，林宏达，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[]