TW200532938A - Light emitting diode and fabrication method thereof - Google Patents
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Description
五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係有關於一種發光二極體及其製造方法，且特 別有關於一種特殊結構之發光二極體及其製造方法，以楛 南其發光效率。 【先前技術】 發，二極體（light emitting diode，簡稱LED)為 一種固癌兀件，可產生在光譜中特定波長區域的光，常用 來作為指示燈、照明設備與顯示器。 *第1圖為一常見之發光二極體結構，包括基材10、發 光二極體晶粒20、η型歐姆接觸電極“與卩型歐姆接觸電極 4〇，其中發光二極體晶粒2〇包括η型半導體層21、活化声 22與ρ型半導體層23，型歐姆接觸電極3()與？型歐姆▲ =電極40分別與n型半導體層21與？型半導體層^電性連 接，而出光面為發光二極體晶粒2〇之上表自，但如幻圖 =示，η型歐姆接觸電極“與㈣歐姆接觸電極4〇皆位於發 20 : Ϊ Ϊ晶粒2〇之上表面，此結構會使得發光二極體晶粒 的光被η型歐姆接觸電極3 0與ρ型歐姆接觸電極4〇 _使付發光一極體之整體發光效率下降。此外，如第 2圖所示’ η型歐姆接觸電極3〇可&於基材ι〇之下表面此 J 2 :材1 G必須為導電材料才可使η型半導體層21與η型歐 電性接觸’但發光二極體晶粒2。所發出的光 -：二？ 姆接觸電極4 0遮住，同樣地也會使使發光 一極體之整體發光效率下降。 而上述之問題可藉由覆晶⑴ip chip)技術解決，
200532938 五、發明說明（2) ' " " 如第3圖所不，就是將第丨圖中之發光二極體之結構上下顛 倒，使η型歐姆接觸電極3 〇與p型歐姆接觸電極4 〇位於最下 方，2為發光面的基材10位於最上方，由於基材本身為透 明材質且其上表面並無遮光物質存在，並且有ρ型反射層 可將往下的光反射向上，故可提高發光二極體之整體發光 效率。 此外，由於發光二極體的折射率通常大於外界（如空 氣）的折射率，且習知發光二極體的形狀主要為立方體， 因此’當發光二極體所產生的光到達與空氣之界面時，大 於臨界角的光就會全反射到發光二極體内部，且發光二極 體又為界面皆相互平行的立方體，使得大於臨界角的光線 只能一直在内部全反射而無法向外發射出，導致發光二極 體之整體發光效率下降。 為解決上述問題，惠普（HP )公司發展出一種截頭倒 置 i合型發光二極體（truncated inverted pyramid LED， 簡稱TIP LED )，利用直接切割的方式將發光二極體晶粒 側面加工成倒金字塔型，使其側面不再是相互平行的面， 以使光線可有效地引出晶粒外進而以提高發光效率。此 TIP LED之相關文獻及專利如下：m. R. Krames et al.，
Appli· Phys· Lett· 75(16)，236 5， 1 999、美國專利第 6, 2 2 9，1 6 0號與美國專利第6，3 2 3，0 6 3號。但此方式只能用在 容易加工（如切割）的材料上，如A1GaInP/GaP，但常見 之白光發光二極體通常為氮化鎵發光二極體，其基板大多 為藍寶石（sapphire )基板，而藍寶石基板相當堅硬不易
0338-A20289TWF(Nl);08-920110；i ce.ptd 第7頁 200532938 五、發明說明（3) 加工，故無法利用此方式來改善發光效率。 此外’ CREE利用較易加工的碳化矽（s i c )基板取代 氣化鎵發光二極體的藍寶石基板，也成功地將氮化鎵發光 一極體做成TIP形狀（Compound Semiconductor，7(1)， 7，2 0 0 1 ) ’但氮化鎵與碳化矽之晶格並不匹配且碳化矽 在短波長範圍其對光的吸收係數會增大，反而會使發光效 率減低。 除利用倒金字塔型之發光二極體外，還有利用表面紋 理（surface texture)結構的設計來改變出光角度以提 南發光效率。 美國專利第6, 133, 589號提出在藍寶石基板或氮化鋁 鎵銦層上形成表面紋理後再繼續成長磊晶，當光到達此表 面紋理時，此表面紋理可改變光的方向使出光率增加。但 藍寶石基板的硬度相當高，要形成表面紋理相當困難；^ 氮化鋁鎵銦層上雖可形成表面紋理，但卻會導致磊晶品 不佳的問題。 、 另外，在美國專利第6, 258, 6 1 8號中是直接將表面紋 理做在p型半導體層上，但這會使得p型半導體層不再是一 平坦表面而導致電阻升高，而且因為？型半導體層並不 厚，所以在p型半導體層上製作表面紋理時常會挖穿口型 導體層，造成發光層發光區域減少或電子電動表面結合 (surface recombination)的現象，影響整體發光二極 的效能。 € 此外在C〇mpound Semic〇nduct〇r January 2〇〇2.
200532938
(Schmid et al·，Windisch et ai.)中也曾報導藉由曰 片接合（wafer bonding )的方式將電極放在承载層曰曰曰 (carrier layer)與半導體層間，並藉由剝落法曰 (lift-off )形成無電極出光面，再於此出光面上 面紋理以增加出光效率。但此方式雖可以解決卩型導表 層不再是一平坦表面而導致電阻升高的問題，但 面層的可能性，響整體發光 一和體的效此，此外，由於此技術還需要多製作一 層，所以也會使製程更加複雜。 θ m 一種可以解決上述問題的發光 效率。 二極 所以業界亟需提出 體與其製法來提高發光 【發明内容】 奸恭ί發明的目的之一就是提供-種發光二極 體’以長：咼其發光效率。 為達上述目的，本發明提供一種發光二極體， 光二極體晶粒包括1型半導體層、—活化層盘一括型 1導體層；^n型歐姆接觸電極與上述η型半導體層電性連 接，一Ρ型歐姆接觸電極與上述1)型半導體層電性 及-氮化錢鎵厚膜位於上述發光三極體晶’ 化銘銦鎵厚膜具有一斜側面與一紋理化的上表面。此鼠 本發明之發光二極體具有下列優點： 1.由於本發明之發光二極體為覆晶結構，且以氮 銦鎵厚膜為出光面，故在氮化鋁钿餿度描^ +見以虱化鋁 觸電極專其匕非透光物將光遮住，故可提高發光二極體的
200532938 五、發明說明（5) 整體發光效率。 2 ·由於作為出光面的氮化鋁銦鎵厚膜的侧面具有斜 度，可降低全反射而使發光二極體的整體發光效率提高。 3·由於作為出光面的氮化鋁銦鎵厚膜其上表面具有表 面紋理（surface texture)，以提高發光二極體 發光效率。 ^ 4·由於氮化鋁銦鎵厚膜的厚度遠大於一般氮化鎵層的 厚度故可減低製作表面紋理時表面紋理深過此層的機 率〇 此外，本發明的另一目的就是提供一種發光二極體的 衣造方法，以更容易製造出高發光效率的發光二極體。 、為達上述目的，本發明尚提供一種發光二極體的製造 方法’包括.提供一基板；形成一第一圖案於上述基板 上2利用磊晶法形成一具有斜侧面的氮化鋁銦鎵厚膜於上 述第一圖案上，且此氮化鋁銦鎵厚膜具有一第一平△表 :丄形成一發光二極體晶粒於上述氮化鋁銦鎵厚膜:第一 、’σ表面上且此發光一極體晶粒包括一 η型半導體声 :活化層與一ρ型半導體層；形成1型歐姆接觸電極曰盘上 述=導體層電性連接；形成一ρ型歐姆接觸電極盥： Ρ型半導體層電性連接；將上述結構上下錯置； 上 基板以露出上述氮化鋁銦鎵厚膜之一第_ *上迷 紋理化（texture)上述第二平台表面弟以一表面；以及 表面。 4币一卞口表面以形成一紋理化的 本發明之發光二極體具有下列優點·， 0338-A20289TWF(Nl);08-920110;i ce.ptd 第10頁 200532938 五、發明說明（6) 習知之氮化鎵發光二極體基板硬度高，要利用切割方 式形成斜側面相當不胃；而由於本發明之氮化铭姻嫁厚膜 形成後自然就具有斜側面，並不需額外加工（如切割），、 故可簡化製程、提升良率與降低製作成本。 【實施方式】 *為使本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下。此外，本實施方式會在許多例子中重複使用相 同的符號與/或名稱，這是為了簡化與清楚描述，並不是 表示這些組成之間有關係。 本發明之發光二極體的結構 第4圖為本發明發光二極體1〇〇之結構剖面圖，包括氮 化鋁銦鎵厚膜11 〇與發光二極體晶粒丨2 0。其中發光二極體 晶粒120包括η型半導體層121、活化層122與P型半導體層 123，且η型歐姆接觸電極130與η型半導體層121電性連 接，Ρ型歐姆接觸電極140與ρ型半導體層電性連接123，此 外，位於發光二極體晶粒1 2 〇上的氮化鋁銦鎵厚膜11 ο具有 斜側面1 1 1與紋理化的上表面丨丨2。其中具有斜側面丨丨1與 紋理化的上表面1 1 2的氮化鋁銦鎵厚膜；[丨〇為本發明最重要 的特徵。 氮化鋁銦鎵厚膜1 1 〇所具之斜側面丨丨1有下列特徵··氮 化銘銦鎵厚膜110的成分為氮化鋁銦鎵ΙηγΝ， 0 SX，Υ < 1，0 gX + γ < 1 )，其中氮化鋁銦鎵之鋁、銦、 鎵各金屬比例並非固定值，所以此層非由單一化合物所組 0338-A20289TWF(Nl);08-920110;ice.ptd 第11頁 200532938 五、發明說明（7) " ------ 成，故稱為氮化鋁銦鎵厚膜。氮化鋁銦鎵厚膜丨丨〇的厚度 大，2 0 //m，且較佳為2〇 1〇〇 ，比一般發光二極體 之氮化鎵層來得厚，故稱為厚膜，此較厚之厚度是為了防 止表面紋理過深而穿過此層，並增加出光視窗大小。氮化 鋁銦鎵厚膜110的内徑大於15〇 ，且較佳為2〇〇 1〇〇〇 ^ m底4的形狀為多邊形（如四邊形或六邊形）、圓形 或橢圓形’底部與斜側面U1之夾角為43〜62。。 此外’氮化銘銦鎵厚膜1 1 0所具有的紋理化的上表面 11 2有下列特徵：紋理化的上表面丨丨2為凸狀結構或凹狀結 構，且此凸狀結構或凹狀結構的形狀為多邊形、圓形或橢 圓形’如第5 A〜5 D圖所示之氮化鋁銦鎵厚膜丨丨〇之紋理化 的上表面11 2依序為三角形凸狀結構、三角形凹狀結構、 圓形凸狀結構與圓形凹狀結構，且此形狀的尺寸小於發光 二極體晶粒120的尺寸且約為lnm〜5〇〇 //m。此外，凸狀結 構或凹狀結構的側面與底部呈垂直或傾斜，如第6 A〜6 Η圖 所示’其中第6Α圖為氮化鋁銦鎵厚膜丨丨〇之紋理化的上表 面112之凸狀結構與底部垂直之剖面圖、第6B〜6D圖為氮 化銘銦鎵厚膜11 〇之紋理化的上表面丨丨2之凸狀結構與底部 傾斜之剖面圖、第6 E圖為氮化鋁銦鎵厚膜1 1 〇之紋理化的 上表面112之凹狀結構與底部垂直之剖面圖、第6F〜6H圖 為氮化鋁銦鎵厚膜11 〇之紋理化的上表面丨丨2之凹狀結構與 底部傾斜之剖面圖。此外，此凸狀結構或凹狀結構重覆出 現’而重覆出現之週期小於該發光二極體晶粒的尺寸，此 週期為約1 nm〜5 0 0 // m。此外，此凸狀結構或凹狀結構之
200532938 五、發明說明（8) 高度差小於氮化鋁銦鎵厚膜1 1 0之厚度，否則會挖穿氮化 紹銦鎵厚膜11 〇使此元件受損，且此凸狀結構或凹狀結構 之高度差為lnm至氮化鋁銦鎵厚膜之厚度。 本發明之發光二極體的製造方法 第7A〜7F圖為一系列剖面圖，用以說明本發明發光二 極體的製造方法。首先提供基板丨〇5，接著在基板1〇5上形 成第一圖案，如第7A圖所示，再利用磊晶法形成具有斜側 面111的氮化铭銦鎵厚膜110於第一圖案上，且此氮化鋁銦 鎵厚膜110具有第一平台表面113，如第7β圖所示。接著形 成發光二極體晶粒1 2 0於氮化鋁銦鎵厚膜1 1 〇之第一平台表 面113上，此發光二極體晶粒12〇包括n型半導體層121 :活 化層122與p型半導體層123，再形成n型歐姆接觸電極13〇 與η型半導體層121電性連接以及形成ρ型歐姆接觸電極14〇 與Ρ型半導體層123電性連接，如第7C圖所示。接著提供下 底板（submount ) 150，在下底板15〇上具有第一凸塊 (bump ) 151與第二凸塊152，再將上述本發明之發光二極 體結構上下錯置，將n型歐姆接觸電極13〇與第一凸塊 (bump ) 151電性連接且將ρ型歐姆接觸電極14〇與第二凸 塊（bump) 152電性連接，如第7D圖所示。接著將基板1〇5 移除，以露出氮化鋁銦鎵厚膜11〇之第二平台表面114，如 第7E圖所不。再紋理化（texture )所露出的氮化铭銦鎵 厚膜110之第二平台表面114，以形成一紋理化的表面 112 ’如第7F圖所示。 如上所述其中之基板可為藍寳石（ΜρρΗπ) ΪΗ 0338-A20289TW(Nl);08-920110；ice.ptd 第13頁 200532938 五、發明說明（9) 基板、碳化矽（SiC )基板、矽（Si )基板、砷化鎵 (GaAs)基板或氮化紹（ain)基板等。而在基板上所 形成的第一圖案可為多邊形、圓形或橢圓形等圖形，且其 中之多邊形可為四邊形或六邊形，且圖案的内徑大於15〇 // m，且較佳為2 〇 〇 // m- 1 〇〇〇 v m，此圖案將決定之後形成 之氮化鋁銦鎵厚膜110的底部圖案。 此外，此氮化鋁銦鎵厚膜11 〇為氮化鋁銦鎵厚膜 (A lxGa (1_χ_γ )ΙηγΝ ’0$Χ，γ<1，〇$χ + γ<ι)，是由蠢晶 法所l成的’如氮化物氣相蠢晶法（hydride vapor
Phase epitaxy，簡稱HVPE)等，藉由控制HVPE磊晶成長 的各式參數來形成斜側面11 1，使此氮化鎵混成厚膜丨丨〇在 形成後自然具有斜側面111。由於此氮化鋁銦鎵厚膜i丨〇是 形成於基板105之第一圖案上，所以若此第一圖案為四邊 形，所形成的氮化鋁銦鎵厚膜11 〇就如倒金字塔型；若此 第一圖案為六邊形，所形成的氮化鋁銦鎵厚膜110就如第8 圖所示之圖形。由於氮化鋁銦鎵厚膜丨1〇的厚度大於2〇 # m，且較佳為zO/zDi-ioOvm，比一般氮化鎵發光二極體之 厚度還厚，利於之後之表面紋理化（surface texture) 步驟。而此氮化鋁銦鎵厚膜11〇的内徑大於15〇 ，且較 佳為200//111- 1000/^，且其底部與斜側面ιη之夾角為43 〜62。，此夾角是在磊晶時所自然形成的，且此夾角與氮 化鋁銦鎵厚膜11 〇晶格排列相關。 此外，發光二極體晶粒1 2 0是利用習知的發光二極體 晶粒形成方法所形成，如金屬有機化學氣相沉積法
200532938 五、發明說明（10) (metal organic chemical vapor deposition ，簡稱 MOCVD )等。接下來，為要將氮化鋁銦鎵厚膜1 i〇之表面紋 理化，故必須將基板1 〇 5移除以使被紋理化的表面露出， 此移除基板1 05的步驟可利用雷射剝離法、乾式蝕刻法或 濕式#刻法等方式進行，以將氮化鋁銦鎵厚膜丨丨〇之第二 平台表面114露出，以進行之後的表面紋理化（surface texture )步驟 ° 最後對所露出的氮化鋁銦鎵厚膜11〇之第二平台表面 114進行表面紋理化（surface texture)步驟，此步驟包 括先在此第二平台表面114形成第二圖案（未顯示），如 利用光罩製程、電子束微影術、干涉式微影術等，此第二 圖案為多邊形、圓形或橢圓形，且圖案的尺寸小於該發光 二極體晶粒的尺寸，如約為lnm〜5〇〇 ;接著再立體化 上述第二圖案，如利用蝕刻或切割的方式立體化上述第二 圖案，使氮化鋁銦鎵厚膜110的第二平台表面114形成一: :化的=112，此紋理化的表面為凸狀結構或凹狀結、 ,二：第5A〜5D圖所示，且此凸狀結構或凹狀結構的侧面 與底邓呈垂直或傾斜狀，如第6A〜6H圖所示，且 小於氮化鋁銦鎵厚膜1 i 0之厚度，、冋又 厚削，此高度差約為 外’此凸狀結構或該凹狀結構重覆出現， ： 期小於該發光二極體晶粒的尺寸，其 =之週 50 0 /zm 〇 马 lnm 〜 而第9圖所示即為在氮化鎵膜 上製作凹凸狀結構的電
200532938 五、發明說明（11) 子片，此一試片是先以干涉式微影技術在光阻上 形成週』為約330 nm ’尺寸為約3〇〇nm的凹凸狀圖案，再 經由反應式離子蝕刻等相關製程所得到之凹凸狀結構，置 1低f為約200·左右。由此結果可知，在氮化鎵系列材、 料上製作凹凸狀結構是實際可行的。 而第1G圖為藉由上述之雷射剝離法，將氮化㈣嫁厚 膜110之第三平台表面114露出，所得到之np型晶粒的⑽ 照^ ，此圖顯示藉由雷射剝離法的確可將氮化紹銦錄厚膜 與氧化鋁基板分開，露出氮化鋁銦鎵厚膜11〇之第二平么、 表面114，以進行之後的表面紋理化（surface te^ 口 步驟。 ； 最後再經過切割上底板（subm〇unt)之步驟（未顯示 )即可直接得到在上底板（subm〇unt)上封裝好之分離 一，顆表面紋理化之出光面之ΤΙρ型覆晶晶粒，這樣不但 可簡化晶粒切割步驟、增加良率與降低生產成本的效益， 還:直接彳寸到覆晶型式晶粒，使得晶粒散熱及出光等問題 獲知更佳的改善效果，提升發光二極體整體的發光效率。 雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以阳 ^本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神^ 範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之^護二 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 乾
200532938 圖式簡單說明 第1圖為一剖面圖，用以說明習知發光 構 二極體之結 結構 第2圖為一剖面圖，用以說明習知另一發光二 極體之 結構 構 第3圖為面圖，用以說明習知發光二極體之覆晶 〇 第4圖為一剖面圖，用以說明本發明發光二極體之結 第5A〜5D圖為一系列側視圖，用以說明本發明 極體之氮化鋁銦鎵厚膜之紋理化的上表面特徵。 第6A〜6H圖為一系列剖面圖，用以說明本發明發光二 極體之氮化鋁銦鎵厚膜之紋理化的上表面特徵。 第7:〜7F圖為一系列剖面圖，用以說本 極體的製造方法。 、％ 〒8圖為一上視圖’用以說明本發明發光二極體之六 邊形氮化鋁銦鎵厚膜結構。 第9圖為一電子顯微鏡照片，用以說明本發明發光 極體之凹凸狀結構的氮化鎵膜。 之 第1 0圖為'一 S Ε Μ昭片，用Μ …、月用以說明本發明發光二極體 TIP型晶粒結構。 ％ 4 @ 【符號說明】 10、110〜基材 2 0、1 2 0〜發光二極體晶粒 21、121〜η型半導體層
200532938 圖式簡單說明
11、 122 活 化層 23 > 123 P型半導體層 30 ^ 130 η型歐姆接觸電極 40、 140 ρ型歐姆接觸電極 100 〜發 光 二 極體 105 〜基 板 111 〜斜 側 面 112 〜紋 理 化 的上表面 113 〜第 一 平 台表面 114 〜第 二 平 台表面 150 底 板 (submount ) 151 〜第 一 凸 塊（bump) 152 〜第 二 凸 塊（b u m ρ ) 0338-A20289TWF(Nl);08-920110;ice.ptd 第18頁
Claims (1)
- 2005329381 · 一種發光二極體，包括： 毛光一極體晶粒包括_n型半導體声 p型半導體層； θ 活化層與 及 一η型歐姆接觸電極與上述1^ 一Ρ型歐姆接觸電極與上述ρ 型半導體層電性連接； 型半導體層電性連接；以 二虱化氮化鋁銦鎵厚膜位於上述發光二極體晶粒上， 且此氮化链銦鎵厚膜具有一斜側面與一紋理化的上表面。 ^ 2 ·如申晴專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該 亂化銘銦鎵厚膜為氣化㈣鎵厚㈣（ Ν X，γ <1，0 d )。 3 ·如申请專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該 氮化鋁銦鎵厚膜之厚度大於20 。 4 ·如申晴專利範圍第3項所述之發光二極體，其中該 氮化銘銦鎵厚膜之厚度較佳為20/zm〜100从m。 ^ 5 ·如申睛專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該 氮化鋁銦鎵厚膜的内徑大於1 5 G // m。 ^ 6 ·如申請專利範圍第5項所述之發光二極體，其中該 氮化鋁銦鎵厚膜的内徑較佳為200 //m〜1000 /zm。 ^ 7·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該 氣化銘姻嫁厚膜之底部的形狀為多邊形、圓形或橢圓形。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之發光二極體，其中該 多邊形為四邊形或六邊形。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該200532938 六、申請專利範圍 氮化铭姻鎵厚膜的底部與斜侧面之夾角為43〜62。。 I 0 ·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體，其中該 氮化銘姻鎵厚膜的紋理化的上表面為一凸狀結構或一凹狀 結構。 II ·如申請專利範圍第丨〇項所述之發光二極體，其中 該凸狀結構或該凹狀結構的形狀為多邊形、圓形或橢圓 形。1 2 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之發光二極體，其中 該凸狀結構或該凹狀結構的形狀的尺寸小於該發光二極體 晶粒的尺寸。 1 3 ·如申請專利範圍第i 2項所述之發光二極體，其中 該形狀的尺寸為1 ηιη〜5 〇 〇 # m。 14 ·如申請專利範圍第丨〇項所述之發光二極體，其中 該凸狀結構或該凹狀結構的側面與底部呈垂直或傾斜。 1 5 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之發光二極體，其中 該凸狀結構或該凹狀結構為一陣列。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之發光二極體，其中 該陣列之週期小於該發光二極體晶粒的尺寸。1 7 ·如申請專利範圍第丨6項所述之發光二極體，其中 5亥週期為Ιηπι〜500 //in。 1 8·如申請專利範圍第1 〇項所述之發^光二極體，其中 該凸狀結構或該凹狀結構之高度羞小於氮化鋁銦鎵厚膜之 厚度。0338-A20289TW(Nl)；〇8.92〇H〇；ice.ptd 第20貢 200532938 六、申請專利範圍 該凸狀結構或該凹狀結構之高产 膜之厚度。 稱之问度差為1⑽至氮化鋁銦鎵厚 法，包括： 2 0. —種發光二 提供一基板； 形成一第一圖案於上述基板上； 利用蠢晶法形成一且右^ ^ 上 风/、有斜側面的氮化鋁銦鎵厚膜於 述第一圖案上，且此虱化鋁銦鎵厚臈具有一第一平台表 面； 、，形成一發光一極體晶粒於上述氮化鎵混成厚膜的第一 平台表面上，且此發光二極體晶粒包括一 n型半導體層、 一活化層與一 p型半導體層； 9 接； 形成一η型歐姆接觸電極與上述^型半導體層電性連 接； 幵> 成一Ρ型歐姆接觸電極與上述ρ型半導體層電性連 將上述結構上下錯置； 移除上述基板以露出上述氮化鋁銦鎵厚膜之一第二平 台表面，以及 紋理化（texture )上述第二平台表面以形成一紋理 化的表面。 2 1 ·如申請專利範圍第2 〇項所述之發光二極體的製造 方法，其中該基板為藍寶石基板、碳化矽基板、矽基板、 砷化鎵基板或氮化鋁基板。 22·如申請專利範圍第2〇項所述之發光二極體的製造 0338-A20289TWF(Nl);08-920110；ice.ptd 第21頁 200532938 六、申請專利範圍 方法，其中該第一圖案為多邊形、圓形或橢圓形。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項所述之發光二極體的製造 方法，其中該多邊形為四邊形或六邊形。 24·如申請專利範圍第20項所述之發光二極體的製造 方法，其中該第一圖案的内徑大於150//m。 25·如申請專利範圍第24項所述之發光二極體的製造 方法，其中該第一圖案的内徑較佳為200#m〜1000//m。26·如申請專利範圍第20項所述之發光二極體的製造 方法，其中該蠢晶法為氫化物氣相蟲晶法（h y d r i d e vapor phase epitaxy ，簡稱HVPE ) 0 27·如申請專利範圍第20項所述之發光二極體的製造 方法，其中該氮化鋁銦鎵厚膜為氮化鋁銦鎵厚膜（A1XG a 0_χ_γ) InYN，0 gX，Y < 1，〇 $χ + γ < 1 ) 〇 28·如申請專利範圍第20項所述之發光二極體的製造 方法，其中該氮化鋁銦鎵厚膜之厚度大於20 //m。 29·如申請專利範圍第28項所述之發光二極體的製造 方法，其中該氮化鋁銦鎵厚膜之厚度較佳為2 0 // m〜1 0 0 // m °3 0 ·如申請專利範圍第2 0項所述之發光二極體的製造 方法，其中該氮化鋁銦鎵厚膜的内徑大於1 5 0 // m。 3 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述之發光二極體的製造 方法，其中該氮化鋁銦鎵厚膜的内徑較佳為2 0 0 // m〜1 0 0 0 β m 〇 32·如申請專利範圍第20項所述之發光二極體的製造0338-A20289TWF(Nl);08-920110;ice.ptd 第22頁 200532938 六、申請專利範圍 方法，其中該氮化鋁銦鎵厚膜的底部與斜側面之夾角為4 3 〜62。 。 3 3 ·如申請專利範圍第2 〇項所述之發光二極體的製造 方法，其中該形成發光二極體晶粒的方法為金屬有機化學 氣相沉積法（metal organic chemical vapor deposition，簡稱MOCVD ) ° 34.如申請專利範圍第2〇項所述之發光二極體的製造 方法，其中該移除基板的方法為雷射剝離法、乾式蝕刻法 或濕式蝕刻法。 / 3 5 ·如申請專利範圍第2 〇項所述之發光二極體的製造 方法，其中該紋理化（texture )第二平台表面的步驟包 括： 疋義出一第《一圖案於該第二平台表面上；以及 立體化上述第二圖案。 3 6 ·如申請專利範圍第3 5項所述之發光二極體的製造 方法，其中該在第二平台表面上定義出第二圖案的方法為 光罩製程、電子束微影術或干涉式微影術。 37·如申請專利範圍第35項所述之發光二極體的製造 方法，其中該立體化第二圖案的方法為蝕刻或切割。 3 8 ·如申請專利範圍第3 5項所述之發光二極體的製造 方法，其中該第二圖案為多邊形、圓形或橢圓形。 3 9 ·如申請專利範圍第3 5項所述之發光二極體的製造 方法，其中該第二圖案的尺寸小於該發光二極體晶粒的尺0338-A20289TWF(Nl);08-920110;ice.ptd 第23頁 200532938 六、申請專利範圍 4 0 ·如申請專利範圍第3 9項所述之發光二極體的製造 方法，其中該第二圖案的尺寸為lnm〜500//m。 4 1.如申請專利範圍第2 0項所述之發光二極體的製造 方法，其中該紋理化的表面為一凸狀結構或一凹狀結構。 4 2.如申請專利範圍第41項所述之發光二極體的製造 方法，其中該凸狀結構或該凹狀結構的側面與底部呈垂直 或傾斜。 4 3.如申請專利範圍第41項所述之發光二極體的製造 方法，其中該凸狀結構或該凹狀結構為一陣列。 44.如申請專利範圍第43項所述之發光二極體的製造 方法，其中該陣列之週期小於該發光二極體晶粒的尺寸。 4 5.如申請專利範圍第44項所述之發光二極體的製造 方法，其中該陣列之週期為1 n m〜5 0 0 // m。 4 6.如申請專利範圍第4 1項所述之發光二極體的製造 方法，其中該凸狀結構或該凹狀結構之高度差小於氮化鋁 銦鎵厚膜之厚度。 4 7.如申請專利範圍第46項所述之發光二極體的製造 方法，其中該凸狀結構或該凹狀結構之高度差為1 nm至氮 化鋁銦鎵厚膜之厚度。0338-A20289TWF(Nl);08-920110;i ce.ptd 第24頁
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185069A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-09-14 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 具多重环带结构分布图形的衬底及其制法与应用 |
| TWI387136B (zh) * | 2009-04-10 | 2013-02-21 | Everlight Electronics Co Ltd | 半導體及其形成方法與覆晶式發光二極體封裝結構 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3705791B2 (ja) * | 2002-03-14 | 2005-10-12 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子および半導体発光装置 |
| US8269236B2 (en) * | 2006-02-08 | 2012-09-18 | Showa Denko K.K. | Light-emitting diode and fabrication method thereof |
| JP5091233B2 (ja) | 2006-06-23 | 2012-12-05 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 垂直型発光素子及びその製造方法 |
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| JP2008182069A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| US9634191B2 (en) * | 2007-11-14 | 2017-04-25 | Cree, Inc. | Wire bond free wafer level LED |
| US8536614B2 (en) | 2008-01-11 | 2013-09-17 | Industrial Technology Research Institute | Nitride semiconductor light emitting device with magnetic film |
| US7906786B2 (en) * | 2008-01-11 | 2011-03-15 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting device |
| TWI398020B (zh) * | 2008-12-01 | 2013-06-01 | Ind Tech Res Inst | 發光裝置 |
| CN103311418B (zh) * | 2012-03-06 | 2017-05-24 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管模组 |
| US10096742B2 (en) * | 2012-03-28 | 2018-10-09 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Light emitting device substrate with inclined sidewalls |
| US9276170B2 (en) * | 2012-10-23 | 2016-03-01 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element and method of manufacturing semiconductor light emitting element |
| WO2014203123A1 (en) | 2013-06-19 | 2014-12-24 | Koninklijke Philips N.V. | Led with patterned surface features based on emission field patterns |
| JP6608352B2 (ja) * | 2016-12-20 | 2019-11-20 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US11592166B2 (en) | 2020-05-12 | 2023-02-28 | Feit Electric Company, Inc. | Light emitting device having improved illumination and manufacturing flexibility |
| US11876042B2 (en) | 2020-08-03 | 2024-01-16 | Feit Electric Company, Inc. | Omnidirectional flexible light emitting device |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5779924A (en) * | 1996-03-22 | 1998-07-14 | Hewlett-Packard Company | Ordered interface texturing for a light emitting device |
| US6229160B1 (en) * | 1997-06-03 | 2001-05-08 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Light extraction from a semiconductor light-emitting device via chip shaping |
| US6291839B1 (en) * | 1998-09-11 | 2001-09-18 | Lulileds Lighting, U.S. Llc | Light emitting device having a finely-patterned reflective contact |
| US6133589A (en) * | 1999-06-08 | 2000-10-17 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | AlGaInN-based LED having thick epitaxial layer for improved light extraction |
| US6987613B2 (en) * | 2001-03-30 | 2006-01-17 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Forming an optical element on the surface of a light emitting device for improved light extraction |
| TW565957B (en) * | 2002-12-13 | 2003-12-11 | Ind Tech Res Inst | Light-emitting diode and the manufacturing method thereof |
-
2004
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- 2004-03-31 JP JP2004106580A patent/JP2005268734A/ja active Pending
-
2005
- 2005-03-02 US US11/069,567 patent/US7358537B2/en active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI387136B (zh) * | 2009-04-10 | 2013-02-21 | Everlight Electronics Co Ltd | 半導體及其形成方法與覆晶式發光二極體封裝結構 |
| CN102185069A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-09-14 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 具多重环带结构分布图形的衬底及其制法与应用 |
| CN102185069B (zh) * | 2011-04-02 | 2013-02-13 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 具有多重环带结构分布图形的衬底及其制法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP2005268734A (ja) | 2005-09-29 |
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| US7358537B2 (en) | 2008-04-15 |
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