TW200302613A - Semiconductor light emitting device and its manufacturing method - Google Patents

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(1) (1)200302613 玖、發明說明 ‘ 【發明衔禱之技術傾域】 龙發明係關於最光二極管（LED)或半導體雷射（LD)等 之生：導體光元椅’及其製造方法。 ’ 【先前技術】 以往，高亮度發光二極管乃是在半導體基板上形成 雙層多祠權逢辨成發光·顏，再於其上形成電流擴散層所搆 成。旦證鏡發光二極管以樹脂包裝時：爲保護元件.在電流 擴散層上·^以覆蓋透明樹脂。 、 在該構造p電流擴散層（拆射率：3 . i.〜3 . 5 )與透明樹 脂（折射率：1, 5左右）間之臨界角爲25〜29度。於是入射 角較大之元節全_反射，以致被放出發光元：件外部之機率 顯著地降低t因]it y現況卻呈實際發生之光的取岀率及 20%左右。 又$以粗糙化電流鐘散層表面之方法，已知有將晶片 表靣ί鹽酸、硫酸、氧化氫，或該等之混合液處理予以 粗糙化之方法（特闘2000 — 299494號，特開不4- 35 43 8 2 號公· h惟:‘該等方法受到基板之結晶件影釋，有時由 於露出固方位竟無法耝糙化。因此：不--定經常能粗糙化 晶片表®，對於光取出率；? ΐ提升有所限，高亮度化頗爲 困難。 (2) (2)200302613 向射入於界面之光全反射，以致光取出率降低之問題。又 ，該問題並不限於發光二極管，對於面發光型半導體雷射 亦可同樣言之。 【發明內容】 發明之簡單槪要 本發明有關之半導體發光元件一實施形態，係含有 一基板，具第一面及第二面：與 一半導體疊層，被形成於上述基板之上述第一面且具 發光層及電流擴散層；而 其光取出面具有微小凹凸，上述微小凹凸之90%以上 爲凹部高lOOnm以上、低邊長10〜500 nm之錐體形狀。 本發明有關之半導體發光元件製造方法一實施形態’ 係 在具有第一面及第二面之基板第一面上予以形成含有 發光層及電流擴散層之半導體疊層，且 在將光取出外部所需之光取出面形成含有嵌段共聚物 之聚合物膜， 對上述聚合物膜施加退火處理，促使上述嵌段共聚物 相分離， 將上述相分離之嵌段共聚物一方相予以除去，而形成 具有殘餘相所成圖形之掩蔽材料層，以及 將上述掩蔽材料層之圖形複製於上述光取出面，並在 上述光取出面形成微小凹凸。 -8- (3) (3)200302613 發明之詳述 以下，參照圖示說明本發明實施形態。 【實施方式】 (第一實施形態） 本發明一實施形態有關之LED元件構造剖面顯示圖 〇 如圖示，係在η型之GaP基板10表面形成含有由η 型ΙηΑΙΡ覆蓋層11、InGaAlP活性層12、及Ρ型ΙηΑΙΡ覆 蓋層1 3所成之多相構造部1 4，與P型GaP電流擴散層1 5 的半導體疊層。電流擴散層1 5上一部份則形成ρ側電極（ 上邰電極）1 6，剩餘部分以露出狀態原樣被予以殘留。另 ，基板1 0背面形成有η側電極（下部電極）1 7。活性層1 2 之發光乃自電流擴散層1 5之露出面取出。即，電流擴散 層15之露出面成爲光取出面。 電流擴散層1 5之露出面卻形成有微小凹凸1 8。該微 小凹凸1 8係使用後述之嵌段共聚物所形成，呈如圖2 Α所 示形狀。在圖2A，h爲表示微小凹凸18之凸部高，d表 示凸部底邊長度（寬幅）。 凸部之剖面呈三角錐狀，被發覺凸部寬幅d爲10〜 500 nm、高h爲100 nm以上、頂角在25〜80度範圍時， 具有能充分提升光取出效率之效果。形狀之元件內的參差 不齊，則在寬幅100土 50 nm、高200± 1〇〇 nm範圍（元件內 寬幅分佈土 50%、高度分佈土 50%)。 (4) (4)200302613 又’微小凹凸1 8之至少一個，如圖2 B所示凸部突端 具有微小透明部亦可。或如圖2C所示凸部突端呈平坦亦 可°更如圖2D所示凸部突端被加工爲平坦且其部分殘留 微小透明部亦可。 茲參照圖3A至3D說明本實施形態之LED製造工程 〇 首先’如圖3A所示，在n — GaP基板10上外延成長 多相構造部1 4及電流擴散層1 5。且在電流擴散層1 5上 一部分形成p側電極1 6，並在基板丨〇背面側形成n側電 極17 〇 將聚苯乙烯（PS)與聚甲基丙烯酸甲酯（ΡΜΜΑ)爲1 : 2.5 (惟’在1 ·· 2〜3範圍即可）之嵌段共聚物溶解於溶劑之 乙基溶纖劑醋酸鹽（ECA)，而準備共聚物溶液。 又’在此，替代乙基溶纖劑醋酸鹽（ECA)，使用丙二 醇甲基乙醚醋酸鹽（PGMEA)或乙基乳酸酯（EL)等亦無妨。 將該溶液，藉旋轉塗抹以轉數2500 rpm塗抹於電流 擴散層1 5及p側電極1 6上而形成塗膜。復，藉在1 1 0°C 進行90秒鐘之預烘烤促使溶劑揮發，以形成圖3B所示聚 合物層31。然後，在21(TC之氮氣氛中進行四小時退火， 俾使嵌段共聚物中之PS與PMMA相分離。

將含相分離之嵌段共聚物的聚合物層，利用CF4(30 seem)以壓力1.33pa及功率l〇〇w之條件由RIE(反應離子 腐蝕）加以蝕刻。且由於PS與PMMA之蝕刻速度差選擇性 地除去PMMA，如圖3所示，而殘留PS之圖形32。該PS -10 - (5) (5)200302613 圖形32即被使用爲掩蔽材料層。具體是，將PS之圖形 32藉使用BC13(23 seem)及N2(7 seem)之RIE予以複製於 電流擴散層15表面。條件爲壓力0.2pa及功率500w進行 約100秒鐘。其結果，如圖3D所示，在電流擴散層15表 面形成細微之凹凸圖形。使用BC13(8 seem)及C12(5 seem) 以及Ar(37 seem)以相同條件進行RIE亦可。將殘留PS圖 形藉02〇〇〇予以除去，則可獲得圖1所示構造。 在本實施形態，係藉使用如上述嵌段共聚物之處理， 可在構成光取出面之電流擴散層15露出面均勻地形成三 角錐狀之微小凹凸。凹凸之凸部，其底邊長度爲100± 50 nm左右，其高度爲200± 100 nm左右。又，凸部之頂角爲 2〇〜40度。由於存在有如此微小凹凸，成光取出面之入 射角雖變大，亦能將光取出外部。且，以透明樹脂密封時 ，亦能謀求光取出效率之提升。 又，亦確認光取出效率之提升對應於微小凹凸之凸部 问度。具體爲’凹凸之凸部局度h=100nni時，效率約提 高1.3倍，h = 200 nm時，可獲得約1.5倍之光取出效率 。光取出效率提升之效果，在凸部高度h爲100 nm以上 時發現有效差（一成以上之提升）。高度超過200 nm時， 自1.5倍提升至1.6倍，再升高卻幾乎無變化。又，凸部 寬幅d只要在1〇〜500 nm範圍，就能充分地確認到光取 出效率之提升。 電流擴散層1 5表面所形成之微小凹凸9 0 %以上如滿 足上述條件，即能獲得充分之效果。如此微小凹凸，乃藉 -11 - (6) (6)200302613 使用嵌段共聚物之處理才能獲得的，習知之粗糙加工或蝕 刻加工卻不管如何亦不能得到。使用如EB (電子束）之細 微化平版印刷術雖亦能形成同樣之微小凹凸，惟會關連到 大幅度之成本提升。藉本實施形態之方法，係能廉價且簡 便地形成微小凹凸。 以含有乾鈾刻速度差較大之鏈型聚合物的嵌段共聚物 ，可舉將自乙烯基萘、苯乙烯、及該等之衍生物所選擇至 少一種單體加以聚合所合成之鏈型聚合物。以丙烯基系鏈 型聚合物，卻可舉例如將自丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸 、及該等之衍生物所選擇至少一種單體加以聚合所合成之 鏈型聚合物。以典型者，乃能舉聚苯乙烯與聚曱基丙烯酸 甲酯爲1 : 2.5 (惟，在1 : 2〜3範圍即可）之嵌段共聚物， 本實施形態即使用該嵌段共聚物。 依據本實施形態，由於能在光取出面均勻地形成微小 凹凸，故能防止光之全部反射所影響而起因的光取出效率 減低。其結果，可謀求光取出效率之提升，並可提高LED 之亮度。異於使用鹽酸、硫酸、過氧化氫，或該等之混合 液以處理基板表面之粗糙化。藉本發明之實施形態，不管 基板之面方位等如何，皆能有效形成微小凹凸。 況且，藉形成於光取出面之微小凹凸，連習知之由於 內部多重反射致被活性層再吸收之光亦能予以取出外部， 故可進行更高溫（〜100 °C以上）之動作。 (第二實施形態） -12- (7) (7)200302613 在本實施形態，除了將CF4變更爲02以外，係以與 上述相同條件由RIE形成PS圖形。 如同第一實施形態，在電流擴散層1 5上形成含嵌段 共聚物之聚合物層3 1，以進行嵌段共聚物之相分離。且 使用〇2(30 seem)以壓力13.3 Pa、功率100 w之條件由 RIE予以蝕刻聚合物層31。使用〇2時，異於CF4時雖無 法切削到基體基板，惟由於比較忠實地切削PS - PMMA嵌 段之PMMA，而可形成PS圖形。 將所獲得PS圖形，除了使用C12(5〜40 seem)以外藉 與上述同樣條件之RIE予以複製於電流擴散層1 5。並由 〇2〇〇〇除去殘留之PS圖形。 其結果，在構成光取出面之電流擴散層1 5露出面， 如同第一實施形態，以寬幅100± 50 nm左右分佈，可形 成高度200± 100 nm左右之凹凸圖形。因此，能得到與第 一實施形態相同之效果。 (第三實施形態） 在本實施形態，係利用電子射線照射之主鏈切斷以$ 成PS圖形。

與第一實施形態同樣，在電流擴散層1 5上形成含嵌 段共聚物之聚合物層3 1，而進行嵌段共聚物之相分離° 並將電子射線總括照射於聚合物層3 1全面，予以切斷 PMMA之主鏈。此時，將電子射線之照射條件設於2 MeV 。接著，以顯像液（例如MI BK=甲基異丁基甲酮’與IPA (8) (8)200302613 二異丙醇之混合液）施予顯示。更藉IP A或乙醇等予以漂 洗，以選擇性溶解除去PMMA，而使PS圖形32殘留。 將所獲得P S圖形’除了使用C12 ( 5〜4 0 s c c m)以外藉 與上述同樣條件之RIE予以複製於電流擴散層丨5。並由 〇2〇〇〇除去殘留之PS圖形。 其結果，在成爲光取出面之電流擴散層15露出面， 如同第一實施形態，以寬幅1 0 0 ± 5 0 n m左右分佈，形成 高度200± 100 nm左右之凹凸圖形。因此，能得到與第一 實施形態相同之效果。 (第四實施形態） 在本實施形態，係以嵌段共聚物使用具有含芳香環鏈 型聚合物與脂肪族雙鍵鏈型聚合物之材料。 脂肪族雙鍵鏈型聚合物，則是在聚合物主鏈中含有雙 鍵之聚合物，藉臭氧等之氧氣可切斷該雙鍵。因此，對於 具有含芳香環鏈型聚合物與脂肪族雙鍵鏈型聚合物之嵌段 共聚物’能選擇性地除去脂肪族雙鍵鏈型聚合物。以脂肪 族雙鍵聚合物，卻具體地可舉聚二烯系聚合物及其衍生物 等。以具有含芳香環鏈型聚合物與脂肪族雙鍵鏈型聚合物 之嵌段共聚物，亦具體地能舉聚苯乙烯與聚丁二烯之嵌段 共聚物、聚苯乙烯與聚異戊二烯之嵌段共聚物等。 本實施形態，乃使用聚苯乙烯（PS) -聚異戊二烯爲1 :2.5(惟，在1: 2〜3範圍即可）之嵌段共聚物，以與第一 實施形態相同之手法在電流擴散層1 5上形成聚合物層， -14- (9) 200302613 而使嵌段共聚物相分離。然後，藉放置於臭氣 鐘左右予以除去聚異戊二烯，以形成pS圖形 以與第一實施形態相同之手法，將PS圖形複) 散層1 5表面。 其結果，在成爲光取出面之電流擴散層1 以寬幅100± 50 nm左右分佈，形成高度200土 之凹凸圖形。因此，能得到與第一實施形態相 以嵌段共聚物使用苯乙烯-聚丁二烯之共聚物 同樣方法形成同樣程度之凹凸。 (第五實施形態） 圖4A至4D爲本發明第五實施形態有關之 工程的剖面顯示圖。且，與圖3A至3D相同音丨 相同符號，而省略其詳細說明。 在本實施形態，乃在形成於電流擴散層上 面予以形成微小凹凸。 首先，形成與圖3 A同樣之構造後’如圖 在電流擴散層1 5上形成透明膜41。透明膜41 Si〇2、SiN2、或Ti〇2等，而由噴鍍法、CVD、] 予以形成。 接著，使用與第一實施形態相冋之共聚物 同之手法如圖4 B所示在透明膜4 1上形成聚合 復在2 1 (TC之氮氣氛中進行四小時之退火’促 物發生相分離。 氣氛中五分 。之後，又 製於電流擴 5露出面， 100 nm左右 同之效果。 時，亦能以 :LED製造 5分即付予 之透明層表 4A所示， 可使用如 或塗抹法等 溶液，以相 物層3 1。 使嵌段共聚 -15 - (10) (10)200302613 將含有已相分離之嵌段共聚物的聚合物層藉RIE加以 蝕刻，而形成PS之圖形32同時’如圖4C所示將PS之圖 形32複製於透明膜41。RIE卻可使用CF4、CHF3、C4F8、 SF6等瓦斯，以壓力5〜10Pa、功率1〇〇〜1000w之條件進 行。 再將殘留PS圖形藉02〇〇〇予以除去，如圖4D所 示在透明膜4 1表面可形成微小凹凸。該微小凹凸乃與第 一實施形態同樣，寬幅爲100± 50 nm左右、高度爲200土 1 0 0 n m左右之均勻性良好者。 得到圖4D所示之構造後，將透明膜4 1所形成微小凹 凸複製於電流擴散層15，以HF、NH4F等藥液除去透明膜 4 1亦可。此時，與第一實施形態一樣能在電流擴散層1 5 表面形成微小凹凸。 如是依據本實施形態，由於能在作爲光取出面之透明 膜4 1或電流擴散層1 5表面以良好的均勻性形成微小凹凸 ’致可防止光全反射之影響所起因的光取出效率之降低。 因此’能獲得與第一實施形相同之效果。 (第六實施形態） 圖5A至5B爲本發明第六實施形態有關之LED元件 構造的剖面顯示圖。 圖5A所示LED，則是自與基板50相反側之面取出光 之方式（Junction Up型式）者，在n型GaN基板50上依序 形成η型GaN緩衝層51、η型GaN覆蓋層52、InGaN/ -16 - (11) (11)200302613

GaN所成MQW活性層53、ρ型AlGaN頭蓋層54、及ρ型 GaN接觸層55。其中，接觸層55上之一部份被形成P側 電極56，其餘部分以露出原樣殘留著。另，基板50背面 卻形成有η側電極5 7。接觸層5 5之露出面藉已說明之手 法形成有微小凹凸55a。該微小凹凸55a予以形成於接觸 層5 5之露出面配置的衍生物膜亦可。 由於光取出面之表面以良好的均勻性形成著微小凹凸 5 5a，故能謀圖光取出率之提升。 圖5B所示LED，乃是自基板50側取出光之方式 (Junction Down型式）者，與圖5A同樣，在η型GaN基板 50上依序形成著各層51〜55。且在接觸層55上形成p側 電極57，並在基板50背面形成已圖形化之η側電極58。 基板50背面之剩餘部分以露出原樣殘留著，藉已說明之 手法形成有微小凹凸50a。 由於光取出面之基板50背面以良好的均勻性形成著 微小凹凸50a，致能謀圖光取出率之提升。 在圖5B所示LED，由MQW活性層53放出之光即在 各端面反射，可自上面之微小凹凸50a取出，故能減低晶 片側面之光密度。因此可防止晶片側面之樹脂劣化，長時 間動作亦能防止樹脂變色。 (第七實施形態） 圖6A至6B爲本發明第七實施形態有關之LED元件 構造的剖面顯示圖。 »17- (12) (12)200302613 圖6A所示LED，則是自與基板50相反側之面取出光 之方式（Junction Up型式）者，在藍寶石基板60上依序形 成有A1 GaN緩衝層61、η型GaN接觸層62、InGaN / GaN 所成MQW活性層63、p型AlGaN頭蓋層64、及p型GaN 接觸層65 ’及IT0等透明電極66。自透明電極66至η型 接觸層62之途中，卻一部分被蝕刻予以除去。 透明電極66上之一部分形成有ρ側電極67，剩餘部 分以露出原樣殘留。且在露出之接觸層62表面形成η側 電極68。透明電極66之露出面藉已說明之手法形成著微 小凹凸66a。 由於光取出面之透明電極66表面以良好的均勻性形 成微小凹凸66a，致能謀圖光取出率之提升。 圖6B所示LED，乃是自基板60側取出光之方式 (Junction Down型式）者，與圖6A同樣，在藍寶石基板60 上依序形成各層61〜65。自ρ型接觸層65至η型接觸層 62之途中，卻一部分被鈾刻予以除去，在ρ型接觸層65 上形成Ρ側電極67，且在η型接觸層62之露出面形成著 η側電極68。基板60背面全體以已說明之手法形成有微 小凹凸60a。 由於光取出面之基板60背面均勻地形成有微小凹凸 60a，致能謀圖光取出率之提升。 (第八實施形態） 圖7爲本發明第八實施形態有關之LED元件構造剖 -18- (13) (13)200302613 面顯示圖。 圖示之LED，係在p型GaP基板70上，依序形成有 P型GaP緩衝層71、P型InGaP粘著層72、p型ΙηΑΙΡ覆 蓋層73、InGaAlP活性層74、η型ΙηΑΙΡ覆蓋層75、及η 型InGaAlP電流擴散層76。 電流擴散層76表面之中央部，則形成有η型GaAs接 觸層77、i型ΙηΑΙΡ成塊層78、i型GaAs成塊護罩層79、 及η側電極8 1。電流擴散層7 6表面之周邊部卻形成有η 型GaAs接觸層77、及η側電極81。另，基板70背面亦 形成有經過圖形化之ρ側電極82。又電流擴散層76之露 出面藉已說明之手法形成有微小凹凸83。 茲參照圖8Α至8C以說明本實施形態之LED製造方 法。 首先，如圖8A所示，在η型GaAs基板90上，依序 形成η型GaAs緩衝層91(0.5 A m厚：載體濃度4x 1017 cm— 3)、i 型 InGaP 触刻阻擋層 92(0.2// m 厚）、i 型 GaAs 成 塊護罩層79、i型ΙηΑΙΡ成塊層78(0.2//m厚）、η型GaAs 接觸層77(0.1//m厚：載體濃度lx l〇18cm_3)、η型 InGaAlP電流擴散層76(1.5# m厚：載體濃度4x 1017cnT3) 、11型 ΙηΑΙΡ 覆蓋層 75(0.6# m 厚：載體濃度 4x 1017cm— 3) 、：[nGaAlP— MQW 活性層 74(0.72// m 厚：波長 621 nm)、 ρ 型 ΙηΑΙΡ 覆蓋層 73(1.0// m 厚：載體濃度 4x 1017cm—3)、 ρ型InGaP粘著層72(0.05#瓜厚：載體濃度3x 10iScm— 3) 、及η型ΙηΑΙΡ護罩層95(〇.l5#m厚：載體濃度2x ° 19 ^ (14) (14)200302613 1015cm— 3)。 接著，除去護罩層95促使粘著層72露出。另在150 //m厚之p型GaP基板70上予以成長P型GaP層71(0.2 // m厚：載體濃度3x 1018cm_ 3)，以製成支承基板。且將 其粘貼於粘著層72。繼之，藉鈾刻除去GaAs基板90、緩 衝層91、蝕刻阻擋層92，而獲得圖8B所示構造。 其次，如圖8C所示，將成塊護罩層79、成塊層78、 接觸層7 7触刻爲電極圖形。此時^在中央部形成爲圓狀 之圖形，在周邊部形成爲細長線狀圖形同時，並除去成塊 護罩層79及成塊層78。且對任何圖形，均在最上層予以 形成η側電極81。基板70背面則形成p側電極82。雖圖 示未明確顯示，爲提高未形成η側電極8 1部分直下之發 光效率，除了中央部外乃以圓狀之圖形被形成於四個部位 。Ρ側電極82有時亦可形成於基板70背面之全面。 之後，藉以與上述同樣手法使用嵌段共聚物在電流擴 散層7 6形成微小凹凸，而可獲得圖7所示構造。 由於在成爲光取出面之電流擴散層76的未形成電極 8 1之面以良好地均勻性予以形成微小凹凸83，致能謀圖 光取出率之提升。因此，可獲得與第一實施形態相同之效 果。 (第九實施形態） 參照圖9Α至9C，以說明將Si02、SiN等之氧化膜或 氮化膜使用爲掩蔽而加工下方膜之方法。 -20- (15) (15)200302613 首先，如圖9A所示，在圖7構造之InGaAlP電流擴 散層76上，藉旋轉塗抹法予以形成Ο.Ι/zm厚之Si02模 的SOG膜91。且在其上由與第一實施形態相同手法形成 含嵌段共聚物之聚合物膜，並促使發生相分離。然後。使 用〇2(3 0 seem)以壓力13.3 Pa、功率100 w之條件進行約 30秒鐘之RIE，予以形成聚合物圖形92。 將該聚合物圖形92作爲掩蔽，使用CF4 (30 seem)， 以壓力1.3 Pa、功率100 w之條件進行約100秒鐘之RIE ，如圖9B所示形成SOG圖形。 接著，使用 BC13 (8 seem)、C12 (5 seem)、及 Ar (37 seem)，以壓力0.2 Pa、功率500 w之條件進行約100秒鐘 之RIE。藉此，如圖9C所示，在InGaAlP電流擴散層76 表面予以形成寬幅50〜300// m、高度100〜500// m之細 微三角錐狀的微小凹凸83。此時，微小凹凸之頂點就算 殘留S0G膜（氧化膜）91亦無問題。 如此，可在InGaAlP電流擴散層76表面，將微小凹 凸之凸部，形成爲寬幅100±50//m、高度200± 100//m之 三角錐狀。將顯示該微小凹凸之電子顯微鏡照片例示於圖 10。 (第十實施形態） 參照圖1 1 A至1 1 C，以說明適用多層抗鈾劑方式而加 工下方基板之方法。 首先，如圖11A所示，在InGaAlP電流擴散層76上 -21 - (16) (16)200302613 形成1.0// m厚之下層用抗蝕膜（正型酚醛抗蝕劑）95。在 此所用之抗蝕劑未含有感光劑亦無妨。且在下層抗蝕膜 95上，藉上述同樣手法予以形成SOG膜91及聚合物膜。 對聚合物膜所含嵌段共聚物進行相分離後，使用〇2(30 seem)以壓力13 Pa、功率100 w之條件進行約30秒鐘之 RIE，而形成聚合物圖形92。 繼之’將聚合物圖形92使用爲掩蔽對SOG膜91進 行RIE，藉使用〇2(8 seem)及N2(80 seem)，以壓力2 Pa、 功率300 w之條件將下層抗蝕膜95加以RIE，如圖1 IB 所示能形成抗鈾圖形95a。 接著，以與第九實施形態同樣條件對InGaAlP電流擴 散層76進行RIE後，藉02〇〇〇予以剝離抗蝕圖形95a ，即如圖11C所示，可在InGaAlP電流擴散層76表面形 成細微三角錐狀凹凸83。所得凹凸之凸部爲寬幅50〜200 //m、高度 100 〜500// m。 如是，能將具有寬幅100±50//m、高度300± 150//m 之三角錐狀凸部的微小凹凸，均勻地形成於InGaAlP電流 擴散層76表面。 依據本發明實施形態，由於如上述規定之微小凹凸被 形成於光取出面，致能防止光全反射所起因之光取出效率 減低。其結果，可圖提升光取出效率。又，可減低半導體 內部之多重反射所引起的內部吸收損失，故能實現溫度上 升極微之發光元件。藉將使用嵌段共聚物之粗糙化處理施 加於光取出面，即不必依存於基體之結晶方位，可均勻地 -22- (17) (17)200302613 形成微小凹凸。 本發明並非限定於上述各實施形態。以形成聚合物層 所需之材料，可使用以相分離狀態能選擇性除去一方之任 何嵌段共聚物。微小凹凸只要位於光取出最上層，則可形 成於能將相分離之聚合物層作爲掩蔽進行蝕刻加工之任意 的層。 又，微小凹凸之凸部，如成錐體形狀即能獲得如上述 效果。且，在電極部以外之晶片各面（表面、側面）由本發 明實施形態有關之方法予以形成微小凹凸之錐體形狀亦可 。在電極形成前之光取出面形成微小凹凸再形成電極，其 效果亦不會有任何變化。其他，在不脫逸本發明主旨之範 圍，可作種種變形加以實施。 依據如上詳述之本發明，係能提供一種能防止光取出 面之光全反射所影響的光取出效率減低’而提升光取出效 率之半導體元件。 【圖式簡單說明】 圖1爲本發明一實施形態有關之LED元件構造剖面 顯示圖。 圖2 A至2 D爲本發明一實施形態之微小凹凸狀態剖 面顯示圖。 圖3A至3D爲本發明一實施形態有關之LED製造工 程剖面顯示圖。 圖4A至4D爲本發明另一實施形態有關之LED製造 (18) (18)200302613 工程剖面顯示圖。 圖5A至5B爲本發明另一實施形態有關之LED元件 構造剖面顯示圖。 圖6A至6B爲本發明另一實施形態有關之LED元件 構造剖面顯示圖。 圖7爲本發明另一實施形態有關之LED兀件構造剖 面顯示圖。 圖8A至8C爲本發明另一實施形態有關之LED製造 工程剖面顯示圖。 圖9A至9C爲本發明一實施形態有關之LED製造工 程剖面顯示圖。 圖1 0爲顯示本發明另一實施形態之表面凹凸模樣的 顯微鏡照片。 圖11A〜圖11C爲本發明另一實施形態有關之LED製 造工程剖面顯示圖。 主要元件對照表 iO，50，60，70，90 基板 U，13，52，73 ’75 殻層 1 2 ^ 53 j 6 3 5 74 活性層 14 多相構造部 15，76 電流擴散層 1 6，6 7，6 8 p側電極 17，57，58，68，81 η 側電極 -24- (19) 200302613 83 微小凹凸 18， 55a， 60a， 66a， 3 1 聚合物層 32 PS圖形 41 透明膜 66 透明電極 78 成塊層 緩衝層 79 成塊護罩層 51 ， 61 ， 71 ， 91 54，64 頭蓋層 -25 ™

Claims (1)

1. (1) (1)200302613 拾、申請專利範圍 1. 一種半導體發光元件，係含有 一基板，具第一面及第二面：與 一半導體疊層，被形成於上述基板之上述第一面且具 發光層及電流擴散層；而 其光取出面具有微小凹凸，上述微小凹凸之90%以上 爲凹部高100 nm以上、低邊長10〜500 nm之錐體形狀。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中 ，上述光取出面係位於上述基板之上述第二面。 3. 如申請專利範圍第2項之半導體發光元件，其中 ’上述基板係爲透明基板。 4·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中 ’ i述光取出面係爲上述半導體疊層之最外表面 5.如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中 ’上述凸部至少之一係呈頂角爲20〜80度之三角錐狀 6·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中 ’1_凸部至少之一係在頂部具有與上述光取出面之材料 年目胃材料所成微小透明部。 7 ·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中 ’上述凸部至少之一係具有平坦的頂部。 8 _如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中 ’上述凸部至少之一係具有平坦的頂部，且在上述頂部平 m ®具有與上述光取出面之材料相異材料所成微小透明部 -26- (2) (2)200302613 9. 如申請專利範圍第3項之半導體發光元件，其中 ，上述基板係在上述第二面具有透明氧化膜或透明氮化膜 ，而上述微小凹凸位於上述透明氧化膜或上述透明氮化膜 之表面。 10. 如申請專利範圍第4項之半導體發光元件，其中 ，上述電流擴散層係位於上述半導體疊層之最上層，上述 微小凹凸位於上述電流擴散層之露出面。 11. 如申請專利範圍第1 0項之半導體發光元件，其 中，上述電流擴散層係在上述露出面具有透明氧化膜或透 明氮化膜，上述微小凹凸爲上述透明氧化膜或上述透明氮 化膜之表面。 12. —種半導體發光元件之製造方法，係 在具有第一面及第二面之基板第一面上予以形成含有 發光層及電流擴散層之半導體疊層，且 在將光取出外部所需之光取出面形成含有嵌段共聚物 之聚合物膜， 對上述聚合物膜施加退火處理，促使上述嵌段共聚物 相分離， 將上述相分離之嵌段共聚物的一方相予以除去，而形 成具有殘餘相所成圖形之掩蔽材料層，以及 將上述掩蔽材料層之圖形複製於上述光取出面，並在 上述光取出面形成微小凹凸。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之製造方法，其中，上 述聚合物膜係被形成於上述半導體疊層最外面。 -27» (3) (3)200302613 14 ·如申請專利範圍第1 2項之製造方法，其中，上 述聚合物膜係被形成於上述基板之上述第二面。 1 5 ·如申請專利範圍第14項之製造方法，其中，上 述基板係爲透明基板。 16·如申請專利範圍第12項之製造方法，其中，係 在形成聚合物膜前之光取出面上形成由氧化物或氮化物所 成之透明模，而上述光取出面爲上述透明模之表面。 17·如申請專利範圍第12項之製造方法，其中，上 述嵌段共聚物係含有芳香環鏈型聚合物與丙烯基系鏈型聚 合物 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之製造方法，其中，上 述芳香環鏈型聚合物含有聚苯乙條，上述丙嫌基系鏈型聚 合物含有聚甲基丙烯酸甲酯，且藉退火處理將上述嵌段共 聚物予以相分離爲聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯，而上述 掩蔽材料層係藉除去上述聚甲基丙烯酸甲酯以殘留上述聚 苯乙烯之圖形所形成。 19. 如申請專利範圍第18項之製造方法，其中，上 述聚甲基丙烯酸甲酯之除去係藉將含有上述相分離後之嵌 段共聚物的上述聚合物層加以蝕刻而進行。 20. 如申請專利範圍第18項之製造方法，其中，上 述聚甲基丙烯酸甲酯之除去係藉對含有上述相分離後嵌段 共聚物之上述聚合物層予以施加電子射線之照射、顯像、 漂洗處理而進行。 2 1 ·如申請專利範圍第1 2項之製造方法，其中，上 -28。 (4) (4)200302613 述嵌段共聚物係含有芳香環鏈型聚合物與脂肪族雙鍵鏈型 聚合物。 22 ·如申請專利範圍第20項之製造方法，其中，上 述芳香環鏈型聚合物具有聚苯乙烯，上述脂肪族雙鍵鏈型 聚合物具有聚異戊二烯，且藉退火處理將上述嵌段共聚物 予以相分離爲聚苯乙烯與聚異戊二烯，而上述掩蔽材料層 係藉臭氧處理以除去上述聚異戊二烯餅殘留上述聚苯乙烯 之圖形所形成。 2 3·如申請專利範圍第12項之製造方法，其中，係 藉RIE (反應離子腐蝕）之乾蝕刻或濕蝕刻，而將上述掩蔽 材料層之圖形複製於上述光取出面。

   -29-