发光半导体的图案化基材及其制造方法与发光半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭露一种发光半导体的图案化基材，该图案化基材的上表面设有多个凸出体，每一凸出体具有一平坦的顶面及多个弧形凸出侧壁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种发光半导体的图案化基材及其制造方法，且特别是有关于一种发光二极管的图案化基材及其制造方法。
技术介绍
发光二极管用于照明必须提升其发光效率，而提高发光效率最常见的作法之一，就是将磊晶片表面上做粗化，以减少从主动区所发射的光线在到达半导体与周围空气的界面时发生全反射现象。因为如果光的入射角大于逃逸角锥(Escape Cone)的临界角(Critical Angle)时，会产生内部全反射(Total Internal Reflection)现象，对于高折射系数的半导体而言，其临界角都非常小，所以大部分从主动区所发射的光线，将被局限(Trapped)于半导体内部，这种被局限的光有可能会被较厚的基板所吸收。另一种作法是将蓝宝石基板进行图案化(Patterned Sapphire Substrate ；PSS)制程，图案化蓝宝石基材是采用平面蓝宝石基材，透过半导体制程先定义出规则排列的图案，再利用干或湿蚀刻制程，制作成有规则的图案化蓝宝石基材，透过图案化蓝宝石基材借以控制发光二极管的发光形式，可以减少差排密度、改善晶体的品质，来提升发光二极管的内部量子效率。图案化蓝宝石基材的凹凸结构也可以散射光线(Scattering Light),增加光萃取效率(Extraction Efficiency)，因此能够增加发光二极管的发光效率。然而，图案化蓝宝石基材的设计于各厂家设计不同，也产生不同的光萃取效率或功能，在光萃取效率还是有提升的空间。
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的是在提供一种改良的发光半导体的图案化基材及其制造方法与发光半导体装置。 根据上述本专利技术的目的，提出一种发光半导体的图案化基材，图案化基材的上表面设有多个凸出体，每一凸出体具有一大致平坦的顶面及多个弧形凸出侧壁。依据本专利技术另一实施例，凸出体的顶面轮廓的边数等于或少于该些弧形凸出侧壁的数目。依据本专利技术另一实施例，凸出体的顶面轮廓的边数等于或少于凸出体的一横切面轮廓的边数，顶面与横切面大致平行。依据本专利技术另一实施例，图案化基材为蓝宝石基材或含硅基材。根据上述本专利技术的目的，提出一种发光半导体装置，其包含一图案化基材、一第一型半导体层、一主动发光层以及一第二型半导体层。图案化基材的上表面设有多个凸出体，每一凸出体具有一大致平坦的顶面及多个弧形凸出侧壁。第一型半导体层位于图案化基材之上。主动发光层位于第一型半导体层之上。第二型半导体层位于主动发光层之上。依据本专利技术另一实施例，凸出体的顶面轮廓的边数等于或少于该些弧形凸出侧壁的数目。依据本专利技术另一实施例，凸出体的顶面轮廓的边数等于或少于凸出体的一横切面轮廓的边数，顶面与横切面大致平行。依据本专利技术另一实施例，图案化基材为蓝宝石基材或含硅基材。依据本专利技术另一实施例，第一型半导体层为N型半导体层而第二型半导体层为P型半导体层，或第一型半导体层为P型半导体层而第二型半导体层为N型半导体层。根据上述本专利技术的目的，提出一种制造发光半导体的图案化基材的方法，其包含以下步骤。提供一发光半导体基材；形成一蚀刻阻挡层于发光半导体基材上；形成一光阻层于蚀刻阻挡层上；使用一纳米/微米压印模具或微影制程图案化光阻层，使光阻层形成多个多边形的光阻图案；使用该些图案化后的光阻图案层为遮罩，对蚀刻阻挡层及发光半导体基材进行一干蚀刻，而形成多个多边形凸出体于该发光半导体基材表面上；移除位于该些多边形凸出体的顶面的光阻层及蚀刻阻挡层；微影制程需再针对该些多边形凸出体的侧面进行一湿蚀刻，使每一多边形凸出体具有多个弧形凸出侧壁。依据本专利技术另一实施例，干蚀刻为等离子蚀刻、离子轰击蚀刻或反应离子蚀刻(RIE)制程。依据本专利技术另一实施例， 湿蚀刻使用的蚀刻液为加热的混合酸性溶液,其中混合酸性溶液包含如磷酸和硫酸。依据本专利技术另一实施例，其中该蚀刻阻挡层为二氧化硅及氮化硅所构成的族群。依据本专利技术另一实施例，凸出体的顶面轮廓的边数等于或少于该些弧形凸出侧壁的数目。依据本专利技术另一实施例，凸出体的顶面轮廓的边数等于或少于凸出体的一横切面轮廓的边数，顶面与横切面大致平行。依据本专利技术另一实施例，发光半导体基材为蓝宝石基材或含硅基材。由上述可知，应用本专利技术的发光半导体的图案化基材及其制造方法，使图案化基材的上表面的凸出体具有多个弧形凸出侧壁，更有助于增加发光半导体装置的光萃取效率，同时增强发光半导体装置的正向光及侧向光的光强度。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下:图1是绘示依照本专利技术一实施例的一种发光半导体装置的剖面示意图；图2A是绘示依照本专利技术一实施例的图案化基材上的凸出体的上视图；图2B是绘示图2A的凸出体的立体图；图3是绘示依照本专利技术另一实施例的图案化基材上的凸出体的上视图；图4是绘示图2B或图3的凸出体的横切面；图5是绘示依照本专利技术一实施例的一种制造发光半导体的图案化基材的方法流程图；图5A是绘示图5中使用的光罩的图案的放大图；图6是绘示依照本专利技术另一实施例的一种制造发光半导体的图案化基材的方法流程图6A是绘示图6中使用的纳米/微米压印模具的一种图案的放大图；图6B是绘示图6中使用的纳米/微米压印模具的另一图案的放大图；图7是绘示本专利技术一实施例的一种发光半导体装置的光学量测结果。主要元件符号说明100:发光半导体装置102:图案化基材IO3:凸出体103a:顶面103b:弧形凸出侧壁103c:横切面104:第一型半导体层106:主动发光层108:第二型半导体层502:发光半导体基材 5O3:凸出体504:蚀刻阻挡层504’:蚀刻阻挡层506:光阻层506’:光阻图案层508:光罩508a:光阻图案602:发光半导体基材603:凸出体604:蚀刻阻挡层604’:蚀刻阻挡层606:光阻层606’:光阻图案层608:纳米/微米压印模具608a:压印图案608b:压印图案具体实施例方式请参照图1，其绘示依照本专利技术一实施例的一种发光半导体装置的剖面示意图。发光半导体装置100基本上包含一图案化基材102、一第一型半导体层104、一主动发光层106以及一第二型半导体层108。图案化基材102的上表面设有多个凸出体103，借以增加发光半导体装置的光萃取效率。在本实施中，第一型半导体层104为N型半导体层而第二型半导体层108为P型半导体层，或第一型半导体层104为P型半导体层而第二型半导体层108为N型半导体层。此外，在本实施例中，图案化基材102为蓝宝石基材或含硅基材，但并不限制于上述材质。关于凸出体103的结构细节，请参照以下说明。请同时参照图2A、图2B，图2A是绘示依照本专利技术一实施例的图案化基材上的凸出体的上视图。图2B是绘示图2A的凸出体的立体图。凸出体103基本上为一近似布丁状的凸出体或近似锥状的凸出体，其具有一大致平坦的顶面103a及多个弧形凸出侧壁103b。在本实施例中，凸出体的顶面103a轮廓的边数少于该些弧形凸出侧壁103b的数目。请参照图3，其绘示依照本专利技术另一实施例的图案化基材上的凸出体的上视图。图3的凸出体与图2A或图2B的凸出体差异在于:图3的凸出体的顶面103a轮廓的边数等于该些弧形凸出侧壁103b的数目，而图2A或图2B的凸出体的顶面103a轮廓的边数少于该些弧形凸出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光半导体的图案化基材，其特征在于，该图案化基材的上表面设有多个凸出体，每一该凸出体具有一平坦的顶面及多个弧形凸出侧壁。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：周秀玫，陈俊荣，
申请(专利权)人：隆达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：