CN101103438B - 垂直发光二极管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了半导体垂直发光二极管(Vertical Light EmittingDiode，VLED)器件的制造方法，所述器件在其n型掺杂层与p型掺杂层之间设有活化层；以及在所述VLED器件的n型掺杂层表面其上固定有多个球体。

Description

垂直发光二极管的制造方法

技术领域

本发明涉及发光二极管(Light Emitting Diodes，LED)，更确切地说，涉及用以增强其光提取效率的新型LED结构。

背景技术

在转换电能成为光能的固态器件中，发光二极管(LED)为重要类别。典型的LED在两相异掺杂层之间设有半导体材料的活化层。当偏压横跨施加于该掺杂层时，空穴及电子便注入活化层，它们在那里重新结合并产生光。由活化层所产生的光朝向四面八方发射，且光线经由所有外露表面而逸出半导体芯片。

随着半导体材料的改进，半导体器件的效率亦随之提升。如今，新型LED是由例如氮化铟铝镓(InAlGaN)之类的材料所制成，其可在紫外及黄绿光谱上提供更佳的发光效率。较之公知光源，许多新型的LED在将电能转换成光能方面更有效率且更可靠。而随着LED不断地改进，它们也被期待在未来能够在许多应用上取代公知光源，例如：交通信号标志，室外及室内显示器，汽车前照灯及后照灯，公知室内照明等。

公知的LED效率主要受限于无法发出其活化层所产生之所有光。当LED被供给能量后，由其活化层所发射出的光(朝所有方向)以各种不同角度到达LED的发光表面。较之环境大气(n＝1.0)或是封装用的环氧树脂(n≈1.5)，典型的半导体材料具有更高的折射率(n≈2.2-3.8)。依照斯涅耳定律，光在低于某一临界角(相对于表面法线方向)内由高折射率区域到达低折射率区域时，会穿越较低折射率的区域。然而到达表面的光若其入射角大于临界角，那么它不但无法穿越还会遭受到内部全反射(total internal reflection，TIR)。在LED的情况中，其TIR光可持续在LED内部进行反射直到被吸收为止。由于此现象，公知LED所产生的光大部分皆无法发射到外部，因此降低其效率。

减少TIR光比例的一种方法为以随机蚀纹(random texturing)的形式在LED表面上建立光散射中心。随机蚀纹通过在反应性离子蚀刻期间在LED表面上使用亚微米直径的聚苯乙烯球体作为掩模而在表面上加以图案化。由于随机干涉效应之故，该蚀纹表面具有光波长量级的特征部，其反射以及折射光线皆不按照斯涅耳定律的预测。已证明此方法能提升9％至30％的发光效率。

如美国专利第6,821,804号中所论述：表面蚀纹的一项缺点在于其会阻碍有效电流在LED中散布，如此会造成蚀纹电极层(例如：p型氮化镓(GaN))的导电性不佳。在较小型器件或是具有良好导电性的器件中，来自p型层及n型层接点(面)的电流将遍布各层；但就较大型器件或是由具有不良导电性的材料所制成的器件而言，电流无法从接点(面)遍布于各层。因此，部分活化层将不会有电流通过，因而无法发光。为建立二极管区域各处的均匀电流注入，可将由导电材料制成的散布层沉积在表面上。然而，此扩散层通常必须为光学透明，以使光可穿透该层。然而在将随机表面结构设于LED表面上时，并无法轻易地沉积实际上为薄的且光学上为透明的电流散布层。

从LED中提升光提取效率的另一方法为包括发光表面或内部接口的周期性图案化，此举可将光由内部限困角重新导向至由该表面的形状及周期所决定的定义模式，详见Krames等人的美国专利第5,779,924号。该技术为随机蚀纹表面的一项特例，其中干涉效应不再是随机毫无规则可循并且其表面可以将光导引至特定模式或方向上。然而该方法的一项缺点是：由于表面形状及图案必须均匀且极微小，其尺度为LED光源的单一波长的量级，因此不易制造该结构。而在图案上沉积如上所述的光学透明电流散布层时亦呈现困难。

提升光提取效率也已通过将LED的发光表面塑造成在其中心处具有发光层的半球形来实现。尽管这种构造可以增加发光量，但却不易制造。Scifres及Burnham等人的美国专利第3,954,534号公开了一种LED阵列的形成方法，其在每一LED上方形成一个半球。这种半球形成于衬底中，而二极管阵列就生长于其上。接着将二极管以及透镜结构由衬底以蚀刻方式去除。此方法的一项缺点在于：衬底界面处的结构的形成受到限制，且将该结构自衬底剥除会提高制造成本。此外，每一半球上方还设有发光层，这需运用到精确制造技术。

美国专利第5,793,062号公开了一种增强LED光提取量的结构，其通过包括光学非吸收层而使光改向离开例如接点(面)一类的吸收区，并且将光重新导向LED表面。此结构其中一项缺点是：该非吸收层需要形成底切峡角(strait angle)层，其在许多材料系统中均难以制造。

美国专利第6,821,804号也讨论到另一种增强光提取的方法。该方法为在LED发光表面上的薄膜金属层内将光子耦合成表面等离子体(surface plasmon)模式，光子再发射回辐射模式。这种结构依赖于在该金属层中将由半导体发射出的光子耦合成表面等离子体，该表面等离子体更进一步耦合成最后被提取的光子。该器件其中一项缺点是：由于周期性结构具有浅沟槽深度(＜0.1μm)的一维刻线光栅，因此其不易制造。再者，可能是由于光子转换成表面等离子体以及表面等离子体转换至周围光子的转换机制缺乏效率，总的内部量子效率非常地低(1.4-1.5％)。此结构也在沉积上述电流层时，面临到相同的难题。

如美国专利第6,821,804号更进一步提到的那样：可通过使LED侧面形成斜角以产生倒截形金字塔的方式来改良其光提取效率。该斜角表面为陷困在衬底材料内部的TIR光提供发光面，且已显示利用该方法可使磷化铟镓铝(InGaAlP)材料系统的外部量子效率提升达35％至50％。此方法对于其中有非常大量的光陷困于衬底中的器件极为有效。对于生长在蓝宝石衬底上的氮化镓(GaN)器件而言，许多光陷困在氮化镓膜中，以至于使LED晶粒的侧面形成斜角的方式并无法提供所期望的效率增加。另外还有一种提升光提取效率的方法称为光子循环。此方法依赖于具有高效率活化层的LED，其极容易将电子与空穴转换成光，反之亦然。TIR光反射离开LED表面并撞击活化层，在该处其转换成电子空穴对。由于活化层的效率非常高，所以电子空穴对几乎立刻再转换成光，且光再度以任意方向发射。一部份的循环光线会在低于临界角内撞击LED发光面其中之一，接着逸出，而反射回活化层的光则再次地经历相同过程。

美国专利第6,821,804号公开了一种LED，其在该LED上或内部设有可增进其发光效率的光提取结构。该新型光提取结构提供了用以将光反射并折射进入更有利于光逃逸后进入封装的方向的表面，该结构可以是光提取组件阵列或是具有比LED封装材料更高折射率的色散层。光提取组件以及光色散层两者可以具有多种不同的形状，并且设置在电流散布层上、磊晶层内或导电衬底下方，以增加LED的效率，使其优于公知LED。

发明内容

在一个方面中，我们公开了半导体发光二极管(LED)器件的制造系统及方法，其通过：形成n型氮化镓(n-GaN)层；在该氮化镓(GaN)层的表面上形成多个球体；以及将这种球体固定在该氮化镓(GaN)层的该表面上。

根据本发明的一方面，提供了一种半导体垂直发光二极管(Vertical Light Emitting Diode，VLED)器件的制造方法，包括步骤：形成所述VLED器件的多重层磊晶结构，所述多重层磊晶结构包括p型氮化镓(p-GaN)层、活化层、及n型氮化镓(n-GaN)层，其中所述活化层位于所述p型氮化镓层与所述n型氮化镓层之间；形成金属载体层，以使所述p型氮化镓层位于所述活化层与所述金属载体层之间；以及在所述VLED器件的所述n型氮化镓层的表面上设置多个球体，其中通过所述球体的设置而使所述n型氮化镓层的所述表面粗糙化，来自所述VLED器件内部的光由所述n型氮化镓层放射出来，并透过所述球体而散射至所述VLED器件的外部，并且其中所述n型氮化镓层的厚度是介于2-6微米之间，而所述p型氮化镓层的厚度是介于0.05-0.5微米之间。

根据本发明的另一方面，提供了一种VLED器件的制造方法，包括步骤：形成垂直发光二极管器件，其在n型氮化镓层以及p型氮化镓层之间设有MQW活化层；形成金属载体层，以使所述p型氮化镓层位于所述MQW活化层与所述金属载体层之间；以及固定多个球体于所述VLED器件的所述n型氮化镓层的表面上，其中通过所述球体的设置而使所述n型氮化镓层的所述表面粗糙化，来自所述VLED器件内部的光由所述n型氮化镓层放射出来，并透过所述球体而散射至所述VLED器件的外部，并且其中所述n型氮化镓层的厚度是介于2-6微米之间，而所述p型氮化镓层的厚度是介于0.05-0.5微米之间。

根据本发明的再另一方面，提供了一种VLED器件的制造方法，包括：形成MQW活化层，所述活化层位于垂直发光二极管的n型氮化镓层以及p型氮化镓层之间；形成金属载体层，以使所述p型氮化镓层位于所述活化层与所述金属载体层之间；在所述n型氮化镓层的表面上固定多个球体；以及形成分别与所述n型氮化镓层以及所述p型氮化镓层导通的对向电极，其中通过所述球体的设置而使所述n型氮化镓层的所述表面粗糙化，来自所述VLED器件内部的光由所述n型氮化镓层放射出来，并透过所述球体而散射至所述VLED器件的外部，并且其中所述n型氮化镓层的厚度是介于2-6微米之间，而所述p型氮化镓层的厚度是介于0.05-0.5微米之间。

实施例可包括下列其中之一以上。球体7位于LED的氧化铟锡(ITO)层及p型氮化镓(p-GaN)层之间。球体7在氮化镓上构成了有效的粗糙表面，以便从内部提取更多的光出来。在一个实施例中，球体7为半径约为10nm～2um的亚微米球体。须选择球体的尺寸，以便在约1/2λ下进行最佳光散射。在另一实施例中，球体7的折射率约为2.4。适合制作该球体的材料包括例如：二氧化钛(TiO)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、氧化锆(ZrO)、氧化锌(ZnO)、二氧化铪(HfO₂)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、硒化锌(ZnSe)以及氮氧化硅(SiO_xN_y)。可利用各式各样的涂布方法将球体散布在氮化镓(GaN)表面42上，我们可利用有机溶液来控制涂布的球体密度，也就是利用有机溶液调整所施用的含球体溶液的粘度来控制球体的密度，这种粘度可通过改变所施用的含球体溶液中的球体数量与密度来进行调整。并且所施用的含球体溶液包括下列一项或多项：酒精成分、接口活性剂以及粘着材料。球体密度可就亮度与电性间的取舍而加以控制及最优化。通过涂上镀膜9，球体7可以被固定在位置上。我们可通过施用溶胶-凝胶来固定这些球体。镀膜9则可通过例如：CVD、PVD、电子束蒸镀、旋转涂布或喷涂等各种技术来施以保角或非保角沉积。镀膜9须对于LED的波长具有80％以上的透明度，并且示例性镀膜9可以是ITO或镍(Ni)/金(Au)等材料。

就相同的芯片尺寸/功率消耗而言，该LED可以输出更多的光；或假设在相同的光输出需求下，该LED可以制造得更小，且此类较小尺寸消耗较少功率及空间，如此可节省成本。该LED可应用标准加工技术制造，使其较之标准LED具有高度成本竞争力。

附图说明

图1示出出具有光提取球体的垂直LED实施例；

图2A示出光提取球体的更详细示图；

图2A-1以及图2A-2示出光提取球体的更详细示图；

图2B示出透过镀膜方法散布于GaN表面上的光提取球体的200倍光学照片；

图3示出设有光提取球体的第三LED实施例；

图4示出光提取LED的扫描式电子显微镜(SEM)图像。

具体实施方式

如图1所显示，垂直的LED具有衬底10(典型上为铜、铜钨合金、钼、铜钼合金、硅、砷化镓或锗)。在衬底10上面，依序形成过渡金属多重层12、p型氮化镓(p-GaN)层14、多重量子阱(MQW)层16、n型氮化镓(n-GaN)层18。n型电极20以及p型电极22接着形成在选定作为电极的区域上。球体7可以设置在n型氮化镓层18上方，使平坦的n型氮化镓(n-GaN)表面在不需复杂的n-GaN表面的化学蚀刻处理下便能实际上变得粗糙，以期提取更多的光。

图2A示出光提取球体7的更详细示图。球体7设置于LED的ITO层与p型氮化镓(p-GaN)层之间的界面上。该球体7在氮化镓(GaN)上建立有效粗糙表面，以由内部提取更多光。在一项实施例中，球体7为半径约30nm～1um的亚微米球体。须选择球体的尺寸，以便在约1/2λ下进行最佳光散射。该球体也可以是聚合物球，与目前使用在SEM设备中作为校准用的球体类似。在另外一项实施例中，球体7的折射率约在2.0～3之间。适合制作该球体的材料包括例如：二氧化钛(TiO₂)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、氧化锆(ZrO)、氧化锌(ZnO)、二氧化铪(HfO₂)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、硒化锌(ZnSe)以及氮氧化硅(SiO_xN_y)。有许多种方法可用以将球体散布于氮化镓(GaN)表面。球体密度可就其亮度(Iv)以及电性(Vf)间进行取舍而加以控制及最优化。例如：当镀膜密度增加时，LED亮度(Iv)与Vf也会增加。利用该球体7，光输出可较之公知的LED结构增加达30％以上。

该多个球体7形成内部光提取组件(LEE)阵列。所形成的内部LEE阵列也提供呈现空间性变化的折射率。LEE阵列是在LED生长工艺期间形成的，当阵列形成后，LED结构中剩余的层便透过磊晶沉积技术生长在该阵列之上，以便将LEE阵列埋置在LED内部。这样，其余那些陷困在磊晶层或是衬底内部的光线就可以透过与LEE阵列的交互作用形成散射并逸至LED外部。

图2A-1示出晶圆上沉积了球体后的光反射效应。当光经由透明的或是半透明的镀膜9离开氮化镓(GaN)层后，光在净空区域处经历全反射，且当光遇到折射率匹配的球体时便被散射。图2A-2示出即使在没有镀膜9时，也会呈现出相同效应。

如图2B所示，将该多个球体7透过例如旋转涂布镀膜或是喷涂镀膜的湿式法(其中球体粉末预先溶解并分散于有机或水溶液内)而直接地将其涂布在p型或n型氮化镓的顶层上，并整合成磊晶晶圆的一部份。另外一种方法是使用干式工艺，例如：静电粉末镀膜或者是其它透过空气或气体作为传媒的方法。此外，可视需要在反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching，RIE)过程中决定是否添加这种球体作为掩模，该掩模能促使GaN形成更加粗糙的表面并进一步提升光提取效率。

图3示出在载座上形成的示例性InGaN LED的多重层磊晶结构，在一项实施例中载座可以是蓝宝石衬底。蓝宝石衬底上形成的多重层磊晶结构包括n型氮化镓基层(n-GaN based layer)42、多重量子阱(Multi-Quantum Well，MQW)活化层44以及接触层46。该n型氮化镓基底层可以是受过掺杂的n型氮化镓基底层，以厚度约介于2-6微米间的n型氮化镓基底层为例：在其掺杂硅后，可提升导电性。

MQW活化层44可以是氮化铟镓(InGaN)/氮化镓(GaN)MQW活化层。一旦电能在n型氮化镓基底层42及接触层46之间馈入，MQW层便接着激发产生光。产生的光，其波长介于250nm至600nm之间。p型层可以是p⁺型氮化镓基底层，例如：p⁺型氮化镓层、p⁺型氮化铟镓或是p⁺氮化铝铟镓层，其厚度约介于0.05-0.5微米之间。台面定义工艺实施后，接着在接触层46之上形成的是反射接点(面)48。反射接点(面)48可以是银、铝、ITO/银、ITO、铝、铑、钯、镍/铜或其它种材料。球体7则是设置于n型氮化镓(n-GaN)层42上。接着透过沉积例如：ITO或是镍/铜等材质的透明接触层40，将球体7覆盖以得到良好的电流散布及光提取率。

沉积钝化层50且施行粘附金属沉积，以在钝化层50上方所蚀刻出的视窗中形成反射与粘附金属52(例如钛以及铬等)。钝化层50属非导电性的。粘附金属53则形成接触表面，且金属载体层60覆盖于其上。将金属薄层(铬、铬/金、镍/金或其它种类)则透过电镀工艺覆盖于该结构上，以作为在电镀工艺中的电极使用。然而，若是以无电工艺、溅镀或是磁溅镀工艺来取代电镀工艺，则镀膜操作是不必要的。多重层磊晶结构使用透过诸如电镀或无电镀等技术而被镀上金属载体层60。透过无电电镀，蓝宝石衬底以聚亚酰胺层、或是容易移除掉又不会造成蓝宝石损坏的镀层或者是相当厚的无电镀金属(例如镍或铜等)加以保护。接下来，移除蓝宝石衬底。在n型氮化镓(n-GaN)层42的上形成n型电极70的图案后，该垂直的LED便告完成。

图4示出典型的包括光提取球体的LED图片。透过覆盖能提供折射率匹配的粒子，例如：二氧化钛(TiO₂)球体，可以有效地将氮化镓表面加以粗化因而可以更有效地将光提取。效率之所以提升是由于折射率能获得更优匹配的缘故，其中氮化镓(GaN)约2.4而TiO₂则为约2.5。

尽管本发明已经参照某些优选的实施例作了相当具体且详细的描述，然而还是可能存在有其它的变化形式。在另一项实施例中，氮化镓(GaN)层的表面则是透过球体/圆球或湿式/干式蚀刻技术来使表面加以粗化。对本领域技术人员而言，也不难想象得到可利用该LEE阵列来形成其它可能的LED结构形态。透过LEE阵列和散布层所形成的各种组合，该新型的LED可以呈现出不同的结构形态。LEE则可具有不同的形状、尺寸、毗邻间距，并且可置于不同位置。同样地，该散布层可利用不同材料制造并置于不同位置。因此，随附的权利要求书的精神以及范围不该只局限于上述的优选实施例。

Claims (38)

1.一种半导体垂直发光二极管(VLED)器件的制造方法，包括步骤：

形成所述VLED器件的多重层磊晶结构，所述多重层磊晶结构包括p型氮化镓(p-GaN)层、活化层、及n型氮化镓(n-GaN)层，其中所述活化层位于所述p型氮化镓层与所述n型氮化镓层之间；

形成金属载体层，以使所述p型氮化镓层位于所述活化层与所述金属载体层之间；以及

在所述VLED器件的所述n型氮化镓层的表面上设置多个球体，

其中通过所述球体的设置而使所述n型氮化镓层的所述表面粗糙化，来自所述VLED器件内部的光由所述n型氮化镓层放射出来，并透过所述球体而散射至所述VLED器件的外部，并且其中所述n型氮化镓层的厚度是介于2-6微米之间，而所述p型氮化镓层的厚度是介于0.05-0.5微米之间。

2.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，还包括利用旋转涂布或是喷涂其中一种方法，将所述球体设置在所述VLED器件的所述n型氮化镓层上。

3.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，还包括通过调整所施用的含球体溶液的粘度来控制所述球体的密度。

4.如权利要求3所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述粘度通过改变所施用的所述含球体溶液中的球体数量与密度来进行调整。

5.如权利要求3所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述所施用的含球体溶液包括下列一项或多项：酒精成分、接口活性剂以及粘着材料。

6.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，还包括将所述球体固定在所述VLED器件的所述n型氮化镓层的所述表面上。

7.如权利要求2所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，还包括步骤：

在所述球体上施用半透明镀膜。

8.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，还包括步骤：

在所述球体上形成导电半透明镀膜。

9.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体平铺于所述VLED器件的所述n型氮化镓层上。

10.如权利要求8所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述镀膜对于所述VLED器件所发射的波长具有大于80％的透明度。

11.如权利要求6所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中固定所述球体的所述步骤包括：

施用透明镀膜固定所述球体。

12.如权利要求6所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中固定所述球体的所述步骤包括：

施用导电性镀膜固定所述球体。

13.如权利要求6所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中固定所述球体的所述步骤包括：

施用溶胶-凝胶固定所述球体。

14.如权利要求6所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中固定所述球体的所述步骤包括：

对所述球体进行喷涂镀膜或是旋转涂布镀膜处理。

15.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体散布在有机溶液中。

16.如权利要求6所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中固定所述球体的所述步骤包括：

施用干粉镀膜。

17.如权利要求16所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，还包括步骤：

施用静电镀膜以固定所述球体。

18.如权利要求8所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述镀膜包括下列之一：氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、镍、金。

19.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体包括亚微米球体。

20.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体的半径介于10nm与2微米之间。

21.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中须选择所述球体的尺寸，以期在1/2λ下进行最优光散射。

22.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体的折射率约介于2.0与3.0之间。

23.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体的折射率大于2.3。

24.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体的折射率约等于所述n型氮化镓层的折射率。

25.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体包括下列之一：二氧化钛(TiO₂)，五氧化二钽(Ta₂O₅)，氧化锆(ZrO)，氧化锌(ZnO)，二氧化铪(HfO₂)，氮化镓(GaN)，氮化铝(AlN)，硒化锌(ZnSe)，以及氮氧化硅(SiO_xN_y)。

26.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述球体利用镀膜法而散布在所述VLED器件的所述n型氮化镓层表面。

27.如权利要求6所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中经固定的所述球体形成用于所述n型氮化镓层干式蚀刻的掩模。

28.如权利要求27的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述VLED器件的所述蚀刻的n型氮化镓层增加VLED表面粗糙度，以由其内部提取更多的光。

29.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，其中所述活化层为多重量子阱(Multi-Quantum Well，MQW)活化层。

30.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，还包括利用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)及电子束蒸镀其中一项方法而于所述球体上沉积ITO层。

31.如权利要求1所述的半导体垂直发光二极管器件的制造方法，还包括利用PVD、CVD、或电子束蒸镀其中一项方法而于所述球体上沉积透明镀膜。

32.一种VLED器件的制造方法，包括步骤：

形成垂直发光二极管器件，其在n型氮化镓层以及p型氮化镓层之间设有MQW活化层；

形成金属载体层，以使所述p型氮化镓层位于所述MQW活化层与所述金属载体层之间；以及

固定多个球体于所述VLED器件的所述n型氮化镓层的表面上，

其中通过所述球体的设置而使所述n型氮化镓层的所述表面粗糙化，来自所述VLED器件内部的光由所述n型氮化镓层放射出来，并透过所述球体而散射至所述VLED器件的外部，并且其中所述n型氮化镓层的厚度是介于2-6微米之间，而所述p型氮化镓层的厚度是介于0.05-0.5微米之间。

33.如权利要求32所述的VLED器件的制造方法，其中固定多个球体于所述VLED器件的所述n型氮化镓层的表面上的所述步骤是选自下列组群中的一步骤：

在所述球体上旋转涂布镀膜；

在所述球体上喷涂镀膜；

在所述球体上施用透明镀膜；

在所述球体上施用半透明镀膜；

在所述球体上形成导电性半透明镀膜；

在所述球体上施用镀膜，所述镀膜对所述VLED器件所放射的波长具有大于80％的透明性；

在所述球体上施用导电性镀膜；

在所述球体上施用溶胶-凝胶；

在所述球体上施用干粉镀膜；

在所述球体上施用静电镀膜；

在所述球体上施用镀膜，所述镀膜包括下列之一：ITO，镍，金；以及

利用PVD，CVD，以及电子束蒸镀其中一项方法，施用透明镀膜。

34.如权利要求32所述的VLED器件的制造方法，其中所述粗糙化包括利用所述固定的球体作为掩模以对所述n型氮化镓层进行干式蚀刻。

35.如权利要求32所述的VLED器件的制造方法，其中每一所述球体包括折射率约等于所述n型氮化镓层的折射率的亚微米球体。

36.如权利要求32所述的VLED器件的制造方法，其中所述球体包括下列之一：二氧化钛(TiO₂)，五氧化二钽(Ta₂O₅)，氧化锆(ZrO)，氧化锌(ZnO)，二氧化铪(HfO₂)，氮化镓(GaN)，氮化铝(AlN)，硒化锌(ZnSe)，以及氮氧化硅(SiO_xN_y)。

37.如权利要求32所述的VLED器件的制造方法，还包括：

形成电极，与所述n型氮化镓层电连接；以及

形成电极，与所述p型氮化镓层电连接。

38.一种VLED器件的制造方法，包括：

形成MQW活化层，所述活化层位于垂直发光二极管的n型氮化镓层以及p型氮化镓层之间；

形成金属载体层，以使所述p型氮化镓层位于所述活化层与所述金属载体层之间；

在所述n型氮化镓层的表面上固定多个球体；以及

形成分别与所述n型氮化镓层以及所述p型氮化镓层导通的对向电极，

其中通过所述球体的设置而使所述n型氮化镓层的所述表面粗糙化，来自所述VLED器件内部的光由所述n型氮化镓层放射出来，并透过所述球体而散射至所述VLED器件的外部，并且其中所述n型氮化镓层的厚度是介于2-6微米之间，而所述p型氮化镓层的厚度是介于0.05-0.5微米之间。

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