專利名稱：發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光組件，且特別是有關(guān)于一種發(fā)光二極管(LED)及其制造 方法。
背景技術(shù)：
目前，為了增加發(fā)光二極管的光取出效率，而發(fā)展出一種發(fā)光二極管制造技術(shù)，其是在半導(dǎo)體層的磊晶成長過程中，透過調(diào)整磊晶參數(shù)，來使所生成的半導(dǎo)體層具有粗糙表 面，借此增加發(fā)光二極管的光取出效率。請(qǐng)參照?qǐng)D1，其是繪示一種傳統(tǒng)發(fā)光二極管的剖面圖。發(fā)光二極管200包含 基板202、η型半導(dǎo)體層204、發(fā)光層206、ρ型半導(dǎo)體層208、透明導(dǎo)電層(Transparent Conductive Layer) 212、ρ型電極216與η型電極220。其中，η型半導(dǎo)體層204堆疊在基 板202上，發(fā)光層206、ρ型半導(dǎo)體層208與透明導(dǎo)電層212則依序堆疊在部分的η型半導(dǎo) 體層204上，ρ型電極216位于部分的透明導(dǎo)電層212上，而η型電極220則位于η型半導(dǎo) 體層204的暴露部分上。在發(fā)光二極管200中，為了增加發(fā)光二極管200的光取出效率，而 在P型半導(dǎo)體層208的磊晶過程中，調(diào)整磊晶參數(shù)以使ρ型半導(dǎo)體層208具有粗糙的表面 210。如此一來，覆蓋在ρ型半導(dǎo)體層208的表面210上的透明導(dǎo)電層212也具有粗糙的表 面214。此外，定義發(fā)光二極管200的發(fā)光區(qū)后，而暴露出的η型半導(dǎo)體層204的表面222 亦具有與上方P型半導(dǎo)體層208的表面210相似的地形，因此η型半導(dǎo)體層204的暴露表 面222也呈粗糙狀。而且，粗糙的ρ型半導(dǎo)體層208表面210導(dǎo)致形成于其上的ρ型電極 216具有粗糙的表面224，且粗糙的η型半導(dǎo)體層204表面222也導(dǎo)致形成于其上的η型電 極220具有粗糙的表面226。如圖1所示，由于粗糙的ρ型半導(dǎo)體層208的表面210會(huì)導(dǎo)致后續(xù)沉積于此粗糙表 面210上的透明導(dǎo)電層的階梯覆蓋性(st印coverage)產(chǎn)生問題，而致使電流于透明導(dǎo)電 層212中傳導(dǎo)產(chǎn)生斷點(diǎn)。此種現(xiàn)象導(dǎo)致透明導(dǎo)電層212的電流散布(current spreading) 能力下降，而造成操作電壓Vf上升與電流密度不均，進(jìn)而影響組件操作的穩(wěn)定性及壽命。并 且，由于透明導(dǎo)電層212沉積后的表面214的孔洞的深寬比變大，更不利于后續(xù)沉積的ρ型 電極216的覆蓋性，導(dǎo)致兩者界面形成縫隙(void) 218。這些縫隙218中可能殘存的空氣、 化學(xué)藥品或光阻都會(huì)影響組件操作的可靠度。接下來，后續(xù)的基板202研磨與組件切割制 程的殘蠟或化學(xué)殘留物容易填入P型電極216的粗糙表面224而無法去除干凈，使得封裝 制程的打線接合(Wire Bonding)產(chǎn)生附著力不佳的問題，而降低打線接合的可靠度與良 率，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)光二極管的可靠度與穩(wěn)定度下降。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的在于提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，其ρ型電極與η型 電極下方的電極區(qū)表面平整，而可使P型電極與η型電極的上表面保持平整，且電極區(qū)以外 的區(qū)域保持表面粗糙，故不僅可增加發(fā)光二極管的光取出能力，更可同時(shí)增加打線接合的穩(wěn)定性。本發(fā)明的又一目的在于提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，其具有表面平坦的n 型與P型電極，因此可降低n型與P型電極色差，有利封裝打線機(jī)臺(tái)對(duì)電極辨識(shí)的精準(zhǔn)度， 而可提高打線位置的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的再一目的在于提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，其可移除p型電極下 方的P+型半導(dǎo)體摻雜層，因此可在P型電極下方提供電流阻障(Current Blocking)效果， 而可避免電流由P型電極下方直接注入發(fā)光層，避免造成電流擁塞效應(yīng)，進(jìn)而可增加發(fā)光 二極管的發(fā)光效率。本發(fā)明的再一目的在于提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，其亦可使預(yù)設(shè)區(qū)域的 第二半導(dǎo)體層平坦化，因此在平坦化區(qū)域上的透明導(dǎo)電層厚度可均勻一致，與粗糙表面相 比，阻值較低，可作為電流均勻散布的路徑，而可增加發(fā)光二極管的電流散布能力，進(jìn)一步 增加發(fā)光二極管的發(fā)光效率。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提出一種發(fā)光二極管，至少包含一基板；一第一半導(dǎo)體 層位于基板上；一發(fā)光層位于n型半導(dǎo)體層上；一第二半導(dǎo)體層位于發(fā)光層上，其中第二半 導(dǎo)體層的一表面包含第一粗糙區(qū)以及第一平坦區(qū)，且第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層具有不 同的電性；一透明導(dǎo)電層覆蓋在前述第二半導(dǎo)體層的表面上；一第一電極位于第一平坦區(qū) 上方的透明導(dǎo)電層上；以及一第二電極與第一半導(dǎo)體層電性連接。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，上述的第二半導(dǎo)體層包含一 P型半導(dǎo)體層位于發(fā)光層上； 以及一 P+型半導(dǎo)體摻雜層位于P型半導(dǎo)體層上。依據(jù)本發(fā)明的一示范實(shí)施例，前述的P+型 半導(dǎo)體摻雜層位子P型半導(dǎo)體層的第一粗糙區(qū)中的P型半導(dǎo)體層上。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，另提出一種發(fā)光二極管，至少包含一基板；一第一半導(dǎo) 體層位于基板上；一發(fā)光層位于第一半導(dǎo)體層上；一第二半導(dǎo)體層位于發(fā)光層上，其中第 二半導(dǎo)體層的一表面包含第一平坦區(qū)以及第一粗糙區(qū)，且第一平坦區(qū)低于第一粗糙區(qū)，且 第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層具有不同的電性；一透明導(dǎo)電層覆蓋在前述第二半導(dǎo)體層的 表面上；一第一電極位于第一平坦區(qū)上方的透明導(dǎo)電層上；以及一第二電極與第一半導(dǎo)體 層電性連接。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，上述的發(fā)光二極管還至少包含一反射層位于第一平坦區(qū) 上，且介于透明導(dǎo)電層與第二半導(dǎo)體層之間。根據(jù)本發(fā)明的上述目的，又提出一種發(fā)光二極管的制造方法，至少包含提供一基 板，其中基板的一表面依序堆疊有一 n型半導(dǎo)體層、一發(fā)光層以及一 p型半導(dǎo)體層，p型半 導(dǎo)體層包含粗糙的一表面；形成一第一掩膜層覆蓋在前述P型半導(dǎo)體層的表面的第一區(qū)域 上，并暴露出前述表面的第二區(qū)域與第三區(qū)域；形成一第二掩膜層覆蓋在第一掩膜層、第二 區(qū)域與第三區(qū)域上，第二掩膜層與P型半導(dǎo)體層具有相近或?qū)嵸|(zhì)相同的蝕刻速率，且第一 掩膜層的蝕刻速率小于第二掩膜層與P型半導(dǎo)體層的蝕刻速率；進(jìn)行一蝕刻步驟，以使前 述P型半導(dǎo)體層的表面的第二區(qū)域與第三區(qū)域分別形成第一平坦區(qū)與第二平坦區(qū)；移除部 分的P型半導(dǎo)體層與部分的發(fā)光層，而暴露出n型半導(dǎo)體層的部分，并在n型半導(dǎo)體層的前 述部分形成一第三平坦區(qū)；形成一透明導(dǎo)電層覆蓋在前述P型半導(dǎo)體層的表面與第一平坦 區(qū)上；以及形成一 n型電極于該三平坦區(qū)上、以及一 p型電極于第一平坦區(qū)上方的透明導(dǎo)電 層上。
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依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，上述的p型半導(dǎo)體層包含一第一p型半導(dǎo)體層位于發(fā)光層 上；以及一 P+型半導(dǎo)體摻雜層位于第一 P型半導(dǎo)體層上。在一示范實(shí)施例中，上述的第一 掩膜層更暴露出前述P型半導(dǎo)體層的表面的第四區(qū)域，并利用蝕刻步驟使第四區(qū)域形成一 第四平坦區(qū)。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)樵诒景l(fā)明的發(fā)光二極管 及其制造方法中，P型電極與n型電極下方的電極區(qū)表面平整，而可使p型電極與n型電極 的上表面保持平整，且電極區(qū)以外的區(qū)域保持表面粗糙，因此不僅可增加發(fā)光二極管的光 取出能力，更可同時(shí)增加打線接合的穩(wěn)定性。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管 的電極區(qū)表面平坦，可提高電極與下方半導(dǎo)體層的附著力，進(jìn)而可提高發(fā)光二極管的電性 穩(wěn)定度。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管 具有表面平坦的n型與p型電極，因此可降低n型與p型電極色差，有利封裝打線機(jī)臺(tái)對(duì)電 極辨識(shí)的精準(zhǔn)度，而可提高打線位置的準(zhǔn)確性。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)樵诒景l(fā)明的發(fā)光二極 管及其制造方法中，可移除P型電極下方的P+型半導(dǎo)體摻雜層，因此可在P型電極下方提 供電流阻障效果，而可避免電流由P型電極下方直接注入發(fā)光層，避免造成電流擁塞效應(yīng)， 進(jìn)而可增加發(fā)光二極管的發(fā)光效率。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)樵诒景l(fā)明的發(fā)光二 極管及其制造方法中，亦可使部分預(yù)設(shè)發(fā)光區(qū)域平坦化，因此在平坦化區(qū)域上的透明導(dǎo)電 層厚度可均勻一致，與粗糙表面相比，其透明導(dǎo)電層的阻值較低，可作為電流均勻擴(kuò)散的路 徑，而可增加發(fā)光二極管的電流散布能力，進(jìn)一步增加發(fā)光二極管的發(fā)光效率。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的說 明如下圖1是繪示一種傳統(tǒng)發(fā)光二極管的剖面圖；圖2A至圖2D是繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管的制程剖面圖；圖3是繪示依照本發(fā)明的另一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管的剖面圖；圖4A是繪示依照本發(fā)明又一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管的上視圖；圖4B是繪示沿著圖4A的發(fā)光二極管的A_A’剖面線所獲得的局部剖面圖。主要組件符號(hào)說明100基板102第一半導(dǎo)體層
104發(fā)光層106=P型半導(dǎo)體層
108:P+型半導(dǎo)體摻雜層110第二半導(dǎo)體層
112表面114表面
116區(qū)域118區(qū)域
120區(qū)域122掩膜層
124掩膜層126平坦區(qū)
128 平坦區(qū)132:透明導(dǎo)電層136 :n 型電極140 部分144a 發(fā)光二極管144c 發(fā)光二極管
130 平坦區(qū) 134 :p型電極 138 部分 142 粗糙區(qū) 144b 發(fā)光二極管 146 反射層 150 表面 154 平坦區(qū) 200 發(fā)光二極管 204 :n型半導(dǎo)體層 208 :p型半導(dǎo)體層 212:透明導(dǎo)電層 216 :p型電極 220 :n型電極 224 表面148 表面152:鈍化層 156 平坦區(qū)202 基板206 發(fā)光層210 表面214 表面218 縫隙222 表面226 表面
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D2A至圖2D，其是繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管的制程 剖面圖。在本實(shí)施方式中，制作發(fā)光二極管時(shí)，首先提供基板100，再利用例如磊晶成長方 式在基板100的表面148上依序堆疊形成第一半導(dǎo)體層102、發(fā)光層104與第二半導(dǎo)體層 110，其中第一半導(dǎo)體層10與第二半導(dǎo)體層110具有不同的電性。在一實(shí)施例中，第一半導(dǎo) 體層102為n型，第二半導(dǎo)體層為p型，且第二半導(dǎo)體層110可例如包含p型半導(dǎo)體層106 與P+型半導(dǎo)體摻雜層108的雙層結(jié)構(gòu)，其中p型半導(dǎo)體層106疊設(shè)在發(fā)光層104上，而p+ 型半導(dǎo)體摻雜層108則是疊設(shè)在p型半導(dǎo)體層106上。在一示范實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層 102、發(fā)光層104與第二半導(dǎo)體層110的材料可例如選自氮化鎵系列(GaN-based)材料。在本實(shí)施方式中，為了提高發(fā)光二極管的光取出效率，在磊晶成長第二半導(dǎo)體層 110的p型半導(dǎo)體層106時(shí)，可例如透過調(diào)整磊晶參數(shù)的方式，使所生成的p型半導(dǎo)體層106 具有粗糙的表面112。當(dāng)后續(xù)成長的p+型半導(dǎo)體摻雜層108覆蓋在p型半導(dǎo)體層106的粗 糙表面112上后，所形成的第二半導(dǎo)體層110同樣具有粗糙的表面114。接著，利用例如化學(xué)氣相沉積(CVD)或物理氣相沉積(PVD)或旋涂(Spin-On Coating)等一般沉積方式，形成掩膜層122覆蓋在第二半導(dǎo)體層110的表面114上。再利 用例如光刻與蝕刻等圖案定義技術(shù)定義掩膜層122，而移除部分的掩膜層122，以使掩膜層 122覆蓋在第二半導(dǎo)體層110的表面114的區(qū)域116上，并暴露出第二半導(dǎo)體層110的表面 114的區(qū)域118與120，如圖2A所示。在一示范實(shí)施例中，掩膜層122的材料可例如為二氧 化硅(Si02)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)、磷硼玻璃(BPSG)、旋涂玻璃(S0G)、聚亞酰 胺(polyimide)等。接下來，如圖2B所示，利用例如旋轉(zhuǎn)涂布(Spin Coating)的方式形成另一掩膜層 124覆蓋在掩膜層122、以及第二半導(dǎo)體層110的表面114遭暴露出的區(qū)域118與120上，以使第二半導(dǎo)體層110的表面114的區(qū)域118與120上的掩膜層124部分具有平坦表面。 掩膜層124的材料可選用在后續(xù)的蝕刻步驟中與第二半導(dǎo)體層110具有相近或?qū)嵸|(zhì)相同的 蝕刻速率的材料；而第一個(gè)掩膜層122的材料則可選用在后續(xù)的蝕刻步驟中蝕刻速率小于 第二個(gè)掩膜層124和第二半導(dǎo)體層110的蝕刻速率的材料。在一示范實(shí)施例中，掩膜層124 的材料可例如為光阻或旋轉(zhuǎn)涂布玻璃(Spin-on Glass ；S0G)材料等高粘滯性材料。接著，進(jìn)行蝕刻步驟，以移除部分的掩膜層124、以及位于區(qū)域118與120中的部分 第二半導(dǎo)體層110。在此蝕刻步驟中，由于掩膜層124的材料可選用與第二半導(dǎo)體層110具 有相近或?qū)嵸|(zhì)相同的蝕刻速率的材料，而第一個(gè)掩膜層122的材料則可選用蝕刻速率小于 第二個(gè)掩膜層124和第二半導(dǎo)體層110的蝕刻速率的材料，再加上第二半導(dǎo)體層110的區(qū) 域118與120上的掩膜層124部分具有平坦表面，故此蝕刻步驟對(duì)掩膜層124與第二半導(dǎo) 體層110的蝕刻速率相近或?qū)嵸|(zhì)相同，而可將區(qū)域118與120上的掩膜層124的平坦地形 轉(zhuǎn)移至第二半導(dǎo)體層110中，進(jìn)而使第二半導(dǎo)體層110的表面114的區(qū)域118與120分別 形成平坦區(qū)126與128，如圖2C所示。平坦區(qū)126為后續(xù)供p型電極134 (請(qǐng)先參照?qǐng)D2D) 設(shè)置的區(qū)域，故又可稱為電極區(qū)。在本實(shí)施方式中，此蝕刻步驟可采用干蝕刻方式。在一示 范實(shí)施例中，此干蝕刻方式例如為感應(yīng)耦合等離子(Inductively Coupled Plasma ； I CP)蝕 刻法或一反應(yīng)式離子蝕刻(Reactive IonEtch ；RIE)法。在一示范實(shí)施例中，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2B與圖2C，上述的蝕刻步驟完全移除第二半導(dǎo) 體層110的區(qū)域118與120中的p+型半導(dǎo)體摻雜層108，以作為后續(xù)的電流阻障的設(shè)計(jì)，其 中此時(shí)的P+型半導(dǎo)體摻雜層108僅位于第二半導(dǎo)體層110的區(qū)域116中。完成蝕刻步驟 后，即可去除剩余的掩膜層124與122，而暴露出第二半導(dǎo)體層110的區(qū)域116中的粗糙表 面 114。接下來，進(jìn)行可形成透明導(dǎo)電層132與進(jìn)行發(fā)光區(qū)域的定義，其中此二步驟的先 后順序可依制程需求而調(diào)整。在一示范實(shí)施例中，先進(jìn)行發(fā)光區(qū)域的定義，而利用例如光刻 與蝕刻等圖案定義技術(shù)，移除部分的第二半導(dǎo)體層110與發(fā)光層106，直至暴露出下方的第 一半導(dǎo)體層102的部分138，此時(shí)發(fā)光層104與第二半導(dǎo)體層110位于第一半導(dǎo)體層102的 另一部分140上，如圖2D所示。進(jìn)行發(fā)光區(qū)域的定義后，原位于第二半導(dǎo)體層110的表面 114的地形會(huì)轉(zhuǎn)移至第一半導(dǎo)體層102所暴露出的部分138，因此第一半導(dǎo)體層102的暴露 部分包含平坦區(qū)130與粗糙區(qū)142，其中平坦區(qū)130是轉(zhuǎn)移自圖2C所示的第二半導(dǎo)體層110 的平坦區(qū)128，而粗糙區(qū)142是轉(zhuǎn)移自上方對(duì)應(yīng)的第二半導(dǎo)體層110的粗糙表面114。平坦 區(qū)130為后續(xù)供n型電極136，因此平坦區(qū)130又可稱為電極區(qū)。此時(shí)，剩下的第二半導(dǎo)體 層110的表面114包含粗糙的區(qū)域116與平坦區(qū)126。在一示范實(shí)施例中，如圖2D所示，在 第一半導(dǎo)體層102所暴露出的部分138中，由平坦區(qū)130所構(gòu)成的電極區(qū)的高度低于粗糙 區(qū)142的高度；同樣地，在第二半導(dǎo)體層110的表面114中，由平坦區(qū)126所構(gòu)成的電極區(qū) 的高度低于粗糙的區(qū)域116的高度。接下來，利用例如蒸鍍沉積方式形成透明導(dǎo)電層132覆蓋在第二半導(dǎo)體層110的 表面114的粗糙區(qū)域116與平坦區(qū)126上，其中覆蓋在平坦區(qū)126上方的透明導(dǎo)電層132 的部分亦具有平坦的表面150，如圖2D所示。透明導(dǎo)電層132的材料可例如為氧化銦錫 (IT0)。接著，可利用例如蒸鍍沉積方式形成p型電極134于部分的平坦區(qū)126上方的透明 導(dǎo)電層132上，以及形成n型電極136于第一半導(dǎo)體層102的平坦區(qū)130的一部分上。隨后，可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求，而選擇性地形成鈍化層152覆蓋在第一半導(dǎo)體層102的暴露部分 138與透明導(dǎo)電層132上，來保護(hù)下方的半導(dǎo)體層，而大致完成發(fā)光二極管144a的制作，如 圖2D所示。請(qǐng)?jiān)俅螀⒄請(qǐng)D2D，在發(fā)光二極管144a中，由于p型電極134下方的p+型半導(dǎo)體 摻雜層108已遭移除，因此p型電極134下方的平坦區(qū)126中的第二半導(dǎo)體層110與透明 導(dǎo)電層132呈蕭特基接觸(Schottky Contact)，而可在p型電極134下方產(chǎn)生電流阻障效 果，如可一來可避免電流由p型電極134下方直接注入發(fā)光層104，進(jìn)而可增加發(fā)光二極管 144a的發(fā)光效率。請(qǐng)參照?qǐng)D3，其是繪示依照本發(fā)明的另一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極管的剖面圖。在 本實(shí)施方式中，發(fā)光二極管144b的架構(gòu)與發(fā)光二極管144a的架構(gòu)大致相同，二者的差異主 要在于發(fā)光二極管144b還包含反射層146。在制作此發(fā)光二極管144b時(shí)，完成發(fā)光區(qū)域的 定義而形成第一半導(dǎo)體層102的平坦區(qū)130與粗糙區(qū)142后，且在形成透明導(dǎo)電層132之 前，先形成反射層146于第二半導(dǎo)體層110的平坦區(qū)126上，而后再形成透明導(dǎo)電層132覆 蓋在第二半導(dǎo)體層110的表面114與反射層146上。因此，在發(fā)光二極管144b中，反射層 146是位于第二半導(dǎo)體層110的平坦區(qū)126上，且此反射層146介于第二半導(dǎo)體層110與透 明導(dǎo)電層132之間，如圖3所示。反射層146可為單一層結(jié)構(gòu)或多層堆疊結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，反射層146可例 如為絕緣材料層、金屬層、或絕緣材料層/金屬層的堆疊結(jié)構(gòu)，其中金屬層的材料可例如為 鋁、銀或鉬等高反射率金屬，絕緣材料層的材料可例如為二氧化硅、二氧化鈦(Ti02)、氧化 鉭(Ta205)、氮化硅或氧化鋁(A1203)。在一示范實(shí)施例中，反射層146可為多層絕緣層堆疊 而成的分布式布拉格反射(DBR)結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參照?qǐng)D4A與圖4B，其中圖4A是繪示依照本發(fā)明又一實(shí)施方式的一種發(fā)光二極 管的上視圖，而圖4B則是繪示沿著圖4A的發(fā)光二極管的A-A’剖面線所獲得的局部剖面圖。 在本實(shí)施方式中，發(fā)光二極管144c的架構(gòu)與發(fā)光二極管144a的架構(gòu)大致相同，二者的差異 主要在于發(fā)光二極管144c的第二半導(dǎo)體層110的表面114包含額外設(shè)置的平坦區(qū)154與 156，如圖4B所示。這些平坦區(qū)154與156可自p型電極134而延伸向外，如圖4A所示。在制作此發(fā)光二極管144c時(shí)，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2B、圖2C與圖4B，除了區(qū)域118與 120外，可依產(chǎn)品實(shí)際需求，使掩膜層122額外暴露出第二半導(dǎo)體層110的表面114的另一 些預(yù)設(shè)區(qū)域(未繪示)，而進(jìn)行蝕刻步驟，以移除部分的掩膜層124以及部分的第二半導(dǎo)體 層110時(shí)，使得第二半導(dǎo)體層110的區(qū)域118與120以及額外暴露出的預(yù)設(shè)區(qū)域的表面平 坦化，而如圖4B所示般在第二半導(dǎo)體層110的表面114上額外形成平坦區(qū)154與156。因此，平坦區(qū)154與156上方的透明導(dǎo)電層132的厚度可以均勻一致，與粗糙表面 相比，這些平坦區(qū)154與156上的透明導(dǎo)電層132的阻值較低，可作為電流均勻擴(kuò)散的路 徑，故可大幅增加發(fā)光二極管144c的電流散布能力，更有效地提升發(fā)光二極管144c的發(fā)光 效率。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)額外形成平坦區(qū)154與156的透明導(dǎo)電層132上方， 也可以選擇性的形成延伸電極(未繪示)，以更進(jìn)一步增加電流分布的均勻性。并且，在此 狀況下，亦可以選擇性地在對(duì)應(yīng)額外形成的平坦區(qū)154、156與透明導(dǎo)電層132之間，形成類 似圖3所示的反射層146。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)樵诒景l(fā)明的發(fā)光二極管
9及其制造方法中，P型電極與n型電極下方的電極區(qū)表面平整，而可使p型電極與n型電極 的上表面保持平整，且電極區(qū)以外的區(qū)域保持表面粗糙，因此不僅可增加發(fā)光二極管的光 取出能力，更可同時(shí)增加打線接合的穩(wěn)定性。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管 的電極區(qū)表面平坦，可提高電極與下方半導(dǎo)體層的附著力，進(jìn)而可提高發(fā)光二極管的電性 穩(wěn)定度。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光二極管 具有表面平坦的n型與p型電極，因此可降低n型與p型電極色差，有利封裝打線機(jī)臺(tái)對(duì)電 極辨識(shí)的精準(zhǔn)度，而可提高打線位置的準(zhǔn)確性。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)樵诒景l(fā)明的發(fā)光二極 管及其制造方法中，可移除P型電極下方的P+型半導(dǎo)體摻雜層，因此可在P型電極下方提 供電流阻障效果，而可避免電流由P型電極下方直接注入發(fā)光層，避免造成電流擁塞效應(yīng)， 進(jìn)而可增加發(fā)光二極管的發(fā)光效率。由上述本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)就是因?yàn)樵诒景l(fā)明的發(fā)光二 極管及其制造方法中，亦可使部分預(yù)設(shè)發(fā)光區(qū)域平坦化，因此在平坦化區(qū)域上的透明導(dǎo)電 層厚度可均勻一致，與粗糙表面相比，其透明導(dǎo)電層的阻值較低，可作為電流均勻擴(kuò)散的路 徑，而可增加發(fā)光二極管的電流散布能力，進(jìn)一步增加發(fā)光二極管的發(fā)光效率。本發(fā)明實(shí)施例雖以水平電極式發(fā)光二極管作為說明，然已知技術(shù)者當(dāng)知，本發(fā)明 技術(shù)亦可以應(yīng)用于垂直電極式發(fā)光二極管。例如，只要運(yùn)用本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻技術(shù)對(duì)第 二半導(dǎo)體層110上的預(yù)設(shè)區(qū)域118進(jìn)行蝕刻，形成一平坦區(qū)域，而不特別對(duì)垂直電極式發(fā)光 二極管的第一半導(dǎo)體層102進(jìn)行預(yù)設(shè)區(qū)域的平坦化，即可應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)完成一垂直電極 式發(fā)光二極管。雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何在此技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種發(fā)光二極管，其特征在于，至少包含一基板；一第一半導(dǎo)體層，位于該基板上；一發(fā)光層，位于該第一半導(dǎo)體層上；一第二半導(dǎo)體層，位于該發(fā)光層上，其中該第二半導(dǎo)體層的一表面包含一第一粗糙區(qū)以及一第一平坦區(qū)，且該第二半導(dǎo)體層與該第一半導(dǎo)體層具有不同的電性；一透明導(dǎo)電層，覆蓋在該第二半導(dǎo)體層的該表面上；一第一電極，位于該第一平坦區(qū)上方的該透明導(dǎo)電層上；以及一第二電極，與該第一半導(dǎo)體層電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該第一半導(dǎo)體層包含一第一部分 與一第二部分，且該第二部分包含一第二粗糙區(qū)與一第二平坦區(qū)，其中該發(fā)光層位于該第 一半導(dǎo)體層的該第一部分上，且該第二電極位于該第二平坦區(qū)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該第二半導(dǎo)體層包含 一 P型半導(dǎo)體層，位于該發(fā)光層上；以及一 P+型半導(dǎo)體摻雜層，位于該P(yáng)型半導(dǎo)體層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該p+型半導(dǎo)體摻雜層位于該第二 半導(dǎo)體層的該第一粗糙區(qū)中的該P(yáng)型半導(dǎo)體層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該第一平坦區(qū)中的該第二半導(dǎo)體 層與該透明導(dǎo)電層之間為蕭特基接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該第二半導(dǎo)體層還包含一第三平 坦區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，還至少包含一反射層位于該第三 平坦區(qū)上，且介于該透明導(dǎo)電層與該第二半導(dǎo)體層之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，還至少包含一反射層位于該第一 平坦區(qū)上，且介于該透明導(dǎo)電層與該第二半導(dǎo)體層之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該第一平坦區(qū)低于該第一粗糙區(qū)。
10.一種發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，至少包含提供一基板，其中該基板的一表面依序堆疊有一 n型半導(dǎo)體層、一發(fā)光層以及一 p型半 導(dǎo)體層，該P(yáng)型半導(dǎo)體層包含粗糙的一表面；形成一第一掩膜層覆蓋在該P(yáng)型半導(dǎo)體層的該表面的一第一區(qū)域上，并暴露出該表面 的一第二區(qū)域與一第三區(qū)域；形成一第二掩膜層覆蓋在該第一掩膜層、該第二區(qū)域與該第三區(qū)域上，該第二掩膜層 與該P(yáng)型半導(dǎo)體層具有相近或?qū)嵸|(zhì)相同的蝕刻速率，且該第一掩膜層的蝕刻速率小于該第 二掩膜層與該P(yáng)型半導(dǎo)體層的蝕刻速率；進(jìn)行一蝕刻步驟，以使該表面的該第二區(qū)域與該第三區(qū)域分別形成一第一平坦區(qū)與一 第二平坦區(qū)；移除部分的該P(yáng)型半導(dǎo)體層與部分的該發(fā)光層，而暴露出該n型半導(dǎo)體層的一部分，并 在該n型半導(dǎo)體層的該部分形成一第三平坦區(qū)；形成一透明導(dǎo)電層覆蓋在該P(yáng)型半導(dǎo)體層的該表面與該第一平坦區(qū)上；以及形成一 n型電極于該第三平坦區(qū)上、以及一 p型電極于該第一平坦區(qū)上方的該透明導(dǎo) 電層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，該第一掩膜層的材 料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硼玻璃、旋涂玻璃、或聚亞酰胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，該第二掩膜層的材 料為光阻或旋轉(zhuǎn)涂布玻璃材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，該蝕刻步驟是利用 一干蝕刻法。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，該p型半導(dǎo)體層包含一第一 P型半導(dǎo)體層，位于該發(fā)光層上；以及 一 P+型半導(dǎo)體摻雜層，位于該第一 P型半導(dǎo)體層上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，該蝕刻步驟還包含 移除該第二區(qū)域與該第三區(qū)域中的該P(yáng)+型半導(dǎo)體摻雜層。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，該第一掩膜層還暴 露出該第二半導(dǎo)體層的該表面的一第四區(qū)域，并利用該蝕刻步驟使該第四區(qū)域形成一第四 平坦區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，在移除部分的該p型 半導(dǎo)體層與部分的該發(fā)光層的步驟與形成該透明導(dǎo)電層的步驟之間，還至少包含形成一反 射層位于該第一平坦區(qū)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(LED)及其制造方法。此發(fā)光二極管至少包含一基板；一第一半導(dǎo)體層位于基板上；一發(fā)光層位于第一半導(dǎo)體層上；一第二半導(dǎo)體層位于發(fā)光層上，其中第二半導(dǎo)體層的一表面包含第一粗糙區(qū)以及第一平坦區(qū)，且第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層具有不同的電性；一透明導(dǎo)電層覆蓋在第二半導(dǎo)體層的表面上；一第一電極位于第一平坦區(qū)上方的透明導(dǎo)電層上；以及一第二電極與第一半導(dǎo)體層電性連接。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101859847SQ20091013378
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者余國輝, 呂奇孟, 張玉如, 朱長信, 陳錫銘 申請(qǐng)人:奇力光電科技股份有限公司