发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种发光二极管及其制造方法，该方法包括：在基板上形成多个磊晶材料层，该多个磊晶材料层依序包括缓冲层、n型半导体层、发光层、及p型半导体层；在该p型半导体层的上表面形成透明导电层；对于该透明导电层以自氧化蚀刻技术进行粗糙化处理，使该透明导电层具有粗糙表面；及形成多个电极；通过前述粗糙化处理，可降低光全内反射与提升发光二极管发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管装置及其制造方法，更涉及一种包括自氧化蚀刻技术粗糙化处理的发光二极管装置的制造方法。
技术介绍
发光二极管(light emitting diode,简称LED)目前已广泛应用于照明装置及显示装置，公知制造方法包括:在基板上磊晶、蚀刻磊晶层、设置导电层、及设置电极等步骤。近年来，提升发光二极管装置的发光效率为本
持续研究及发展的目标之一。由于发光二极管内部会有复杂的载子复合与全内反射(total internal reflection,TIR)机制，降低外部光输出效率影响发光二极管亮度。因此，针对光输出亮度的问题，降低光在发光二极管内部全反射率，主要以透明导电层的表面粗糙化处理(surfaceroughness)、改变几何形状(shaping)等技术进行改善，或以大面积组件(large areachip)、覆晶式组件(flip-chip)、光子晶体(photonic crystal)、共振腔(resonantcavity)发光二极管等特殊结构来提升发光效率。针对透明导电层制程的技术，公知制程多针对设置透明导电层的方法，皆无涉于氧化铟锡(Sn:ln203，ΙΤ0)表面处理方法，例如，以等离子体或是离子束预先处理基板后，再以晶种(seed)或是块材(bulk)的溅镀方式形成氧化铟锡层于基板上，使氧化铟锡层具有不同晶格面向。另外，针对氧化铟锡表面处理，现有技术所教导的是形成具有较低粗糙度的氧化铟锡层的方法。在公知制程中均未提及表面粗糙化，则光易被氧化铟锡的平滑表面反射，造成组件发光效率降低的缺点。另外，针对导电层的表面粗糙化处理步骤，在公知制程中，系于导电层表面覆盖光阻层作为光罩(mask)进行蚀刻，以在导电层表面产生所需图案或所需结构，例如，在透明导电层形成具有特定形状的多孔穴结构、或形成预定图案等，均必须通过特定图案的屏蔽方可达成。公知屏蔽材料为例如偶氮化合物(azide compounds)、酹树脂(phenol resin)、酹醒树脂(novolak resin)、聚甲基丙酰酸甲酯(PMMA)、聚甲基丁基酮(PMIBK)等。就公知发光二极管的制程而言，使用特定图案化的光罩进行蚀刻处理，必须进行光罩覆盖步骤及图案定义步骤，且在蚀刻完成后必须移除光罩，就制程步骤而言仍属繁琐，且增加制程控管的困难度。因此，对于发光二极管制程的改良仍有其需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种发光二极管的制造方法，包括:在基板上形成多个磊晶材料层，该多个磊晶材料层依序包括缓冲层、η型半导体层、发光层、和P型半导体层；在该P型半导体层的上表面形成透明导电层；对于该透明导电层表面以自氧化蚀刻技术进行粗糙化处理，使该透明导电层具有粗糙表面；及形成多个电极。另外，本专利技术亦提供一种发光二极管，包括:多个磊晶材料层，该多个磊晶材料层依序包括缓冲层、η型半导体层、 发光层、和P型半导体层；与该P型半导体层接触的透明导电层，其中该透明导电层具有粗糙化表面；及多个电极。附图说明图1绘示依据本专利技术制成方法的一实施例在基板上形成多个磊晶层结构的示意图。图2绘示依据本专利技术制成方法的一实施例于多个磊晶层上形成透明导电层的示意图。图3绘示依据本专利技术制成方法的一实施例对透明导电层“直接”进行表面粗化处理的示意图。图4绘示依据本专利技术制成方法的一实施例完成对透明导电层的表面粗化处理的示意图。图5绘示依据本专利技术一实施例所提供的发光二极管的示意图。图6说明表面粗化处理时间与发光二极管的发光效率的关系。图7绘示未经粗糙化处理的透明导电层的剖面示意图。图8绘示经自氧化蚀刻技术处理的透明导电层的剖面示意图。主要组件符号说明I 发光二极管11 基板12 缓冲层13 η型半导体层14 发光层15 P型半导体层16 透明导电层I上表面II 粗糙表面17、18 电极具体实施例方式以下以实施例详细描述本专利技术，该等实施例为例示性说明，而非用以限制本专利技术。本专利技术的方法包括在基板上形成多个磊晶材料层，该多个磊晶材料层可为η型与P型接面结构(p-n junction),依序包括缓冲层、η型半导体层、发光层、及P型半导体层。接着，在该P型半导体层的上表面形成透明导电层，并“直接”以自氧化蚀刻技术对该透明导电层进行粗糙化处理，以使该透明导电层具有凹凸不平的粗糙表面。在本专利技术中，所提及的“自氧化蚀刻技术”定义为，不需要额外使用屏蔽(mask)覆盖于该透明导电层上以形成特定图案，而是透过直接广泛面积蚀刻的方式，去除透明导电层表面厚度极薄的分子层(monolayer),进而达到粗糙化该透明导电层本身的材料(例如金属氧化物)的目的；其中，该分子层由该透明导电层本身经氧化或是其它化学反应而形成在透明导电层表面，厚度可以是微米(Pm)或是纳米(nm)尺寸。最后，设置多个电极，包括与η型半导体层接触的电极及与部分该透明导电层接触的 电极，而形成该发光二极管的主要结构。以下称“第三族氮化合物”指包含氮(N)及化学元素周期表中归于第三族元素(例如铝(Al)、镓(Ga)、铟(In))的化合物、以及其氮化铝铟镓(AlxInyGai_x_yN，其中O彡x彡1，O彡y彡1，O彡x+y彡I)化合物。请参照图1至图5，其绘示依据本专利技术一实施例制成发光二极管的流程示意图。参照图1，首先将基板11置入磊晶沉积系统，其中该基板11的上表面可经图案化(图未示)。该基板11材料选自蓝宝石(Al2O3)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)或其它适合的材料。在该基板11的上表面以磊晶沉积(例如有机金属化学气相沉积(MOCVD)或溅镀(sputter))形成以第三族氮化合物(例如氮化镓、氮化铟、氮化铝)和/或氧化合物(例如氧化锌)组成的多个层磊晶结构，依序包括缓冲层12、η型半导体层13、发光层14及P型半导体层15。该发光层14可为多重量子井(Multiple Quantum Well7MQff)所组成。依设计需求，该多层磊晶结构也可包含其它材料层，也可以多个组半导体层或多个主动层的更复杂的结构应用于该发光层。参照图2，在该P型半导体层15的上表面形成透明导电层16，其中该透明导电层16具有上表面I。选择该透明导电层16可由宽能隙(high energy band, Eg(eV))金属氧化物、或其它适合金属具备高功函数(high work function, C>m(eV))薄膜材料组成。以金属氧化物为例，该透明导电层16可选自能隙介于3.2电子伏特到4.9电子伏特之间的薄膜材料，包括:氧化镓(Ga2O3)、氧化铝(Al2O3)、氧化铟锡、氧化锡(SnO2)、氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)、掺杂的氧化锌(doped ZnO)。该透明导电层16亦可选自功函数大于5.0电子伏特的材料，包括:镍(Ni)、金(Au)、钯(Pd)、钼(Pt)、钌(Ru)、铱(Ir)、铬(Cr)等金属薄膜材料。在一实施例中，该透明导电层16可由氧化锌构成，其可以溅镀沉积在该P型半导体层15的上表面。该氧化锌可为未经掺杂的氧化锌(ZnO)、或经硼原子掺杂的氧化锌(Bdoped,ΒΖ0)、镓原子掺杂的氧化锌(Ga doped,GZ0)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，包括：在基板上形成多个磊晶材料层，该多个磊晶材料层依序包括缓冲层、n型半导体层、发光层、和p型半导体层；在该p型半导体层的上表面形成透明导电层；对于该透明导电层以自氧化蚀刻技术进行粗糙化处理，使该透明导电层具有粗糙表面；和形成多个电极。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的制造方法，包括: 在基板上形成多个磊晶材料层，该多个磊晶材料层依序包括缓冲层、η型半导体层、发光层、和P型半导体层； 在该P型半导体层的上表面形成透明导电层； 对于该透明导电层以自氧化蚀刻技术进行粗糙化处理，使该透明导电层具有粗糙表面；和 形成多个电极。2.如权利要求1所述的方法，其中该多个磊晶材料层由氮化铝铟镓AlxInyGa1^N化合物组成，其中I, O ^ y ^ 1,0^ x+y ^ I。3.如权利要求1所述的方法，其中该透明导电层选自氧化镓、氧化铝、氧化铟锡、氧化锡、氧化铟、未掺杂的氧化锌、掺杂的氧化锌。4.如权利要求1所述的方法，其中该透明导电层选自镍、金、钯、钼、钌、铱、铬或它们的合金的薄膜。5.如权利要求1所述的方法，其中该自氧化蚀刻技术是以直接以干蚀刻或湿蚀刻方式，去除透明导电层表面分子层。6.如权利要求5所述的方法，其中该分子层是透明导电层表面经氧化或其它化学反应而形成。7.如权利要求5所述的方法，其中该干蚀刻包括等离子体蚀刻、激光蚀刻、离子束蚀亥IJ、溅镀蚀刻、反应性离子蚀刻或感应耦合等离子体离子蚀刻等方式。8.如权利要求5所述的方法，其中该湿蚀刻是以酸溶液或碱溶液作为蚀刻剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家铭，叶念慈，张翔思，吕坤圃，陈晋毅，
申请(专利权)人：泰谷光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：