TW201308667A - Led磊晶粗化製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種LED粗化製造方法，其包括以下的步驟；首先，提供一磊晶片，在該磊晶片上形成一導電層，接著，形成一圖形化光阻層，在該導電層的表層，然後，濕式蝕刻該導電層，在該導電層的側面形成粗糙面，再形成一N型氮化鎵平台，乾式蝕刻該磊晶片，並在該N型氮化鎵平台側面形成粗糙面，最後，在該N型氮化鎵平台以及該導電層上製造電極襯墊。本發明並提供該LED磊晶結構。
Description
本發明涉及一種LED磊晶粗化製造方法，尤其涉及一種磊晶側面粗化的LED磊晶粗化製造方法。
LED產業是近幾年最受矚目的產業之一，發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期時間長、且不含汞、具有環保效益等優點。然而由於LED的結構是以磊晶方式生長在藍寶石基板上，磊晶與藍寶石基板的晶格常數以及熱膨脹係數差異極大，所以會產生高密度線差排(Thread Dislocation)，此種高密度線差排會限制LED的發光效率。此外，在LED的結構中，除了發光層(Active Layer)及其它磊晶層會吸收光以外，其半導體的高折射係數也會使得LED產生的光受到侷限，且常產生全內反射使大部分從發光層發出的光線，被侷限在半導體內部，這種被侷限的光有可能被較厚的基板吸收。所以如何從半導體的發光層萃取光源，進而增加光萃取效率，是目前LED產業努力的課題。磊晶表面的粗化已被證實具有改善出光的效率，但對於磊晶側面的粗化，需要以特殊的製造方法如光輔助化學濕蝕刻法(Photo-enhance Chemical wet etching method, PEC )，並使用氫氧化鉀溶液(KOH)為蝕刻液進行，從而使得製造時間、人力以及成本都提高，且粗糙化程度並不明顯。
有鑒於此，有必要提供一種良好的LED磊晶粗化製造方法。
一種LED磊晶粗化製造方法，其包括以下的步驟，
提供一磊晶片，在該磊晶片上形成一導電層，
形成一圖形化光阻層，在該導電層的表層，
濕式蝕刻該導電層，在該導電層的側面形成粗糙面，
形成一N型氮化鎵平台，乾式蝕刻該磊晶片，並在該N型氮化鎵平台側面形成粗糙面，及
在該N型氮化鎵平台以及該導電層上製造電極襯墊。
上述的LED磊晶粗化製造方法中，由於該導電層側面形成的粗糙面由濕式蝕刻造成，相較於特殊的光輔助化學濕蝕刻法對該磊晶片的蝕刻，可以提升粗糙面的粗糙度等級，而且該N型氮化鎵平台的成型是以對該導電層沒有影響的乾式蝕刻進行，從而該導電層側面的粗糙面可以直接被轉印到該N型氮化鎵平台的側面，相較於目前磊晶側面粗化的製造方法，具有製造成本低以及出光效果更佳的競爭上優勢。
下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。
請參閱圖1，所示為本發明LED磊晶粗化製造方法的步驟流程圖，其包括以下的步驟；
S11提供一磊晶片，在該磊晶片上形成一導電層，
S12形成一圖形化光阻層，在該導電層的表層，
S13濕式蝕刻該導電層，在該導電層的側面形成粗糙面，
S14形成一N型氮化鎵平台，乾式蝕刻該磊晶片，並在該N型氮化鎵平台側面形成粗糙面，及
S15在該N型氮化鎵平台以及該導電層上製造電極襯墊。
該步驟S11提供一磊晶片12，在該磊晶片12上形成一導電層14(如圖2所示)，該磊晶片12包括一基板、一N型磊晶層、一發光層以及一P型磊晶層(圖中未標示) 。該導電層14是以蒸鍍方式形成在該磊晶片12的P型磊晶層上。該導電層14為透明的銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, ITO) 導電層。
該步驟S12形成一圖形化光阻層16，在該導電層14的表層，該圖形化光阻層16設置，用以預留步驟S14該N型氮化鎵平台122的設置位置，同時保留該磊晶片12 的P型磊晶層上的該導電層14 。
該步驟S13濕式蝕刻該導電層14，在該導電層14的側面形成粗糙面142(如圖3所示)，是以一般濕式蝕刻方式對該導電層14進行，以去除由該光阻層16保留以外的多餘該導電層14。一般濕式蝕刻是利用薄膜與特定溶液之間的化學反應，來去除未被該光阻層16覆蓋的薄膜，例如以KOH氫氧化鉀、HCL鹽酸或是H3PO4磷酸等等濕式化學蝕刻進行，它的優點是製程單純、設備簡單、成本低且量產速度快。由於濕式蝕刻方式是利用化學反應去除薄膜，而此化學反應沒有特定的方向性，是屬於等向性的蝕刻，從而會有側向蝕刻現象。該側向蝕刻現象會產生在該光阻層16邊緣下方的該導電層14的側面，所以該導電層14的側面會因該濕式蝕刻方式而在其側面形成該粗糙面142。該粗糙面142在該導電層14的邊緣形成鋸齒狀。另外，因為該磊晶片12的氮化鎵材料，具備半導體材料中鍵結最強的離子性，其化學穩定性相當高，濕式蝕刻方式對該磊晶片12不會有影響。
該步驟S14形成一N型氮化鎵平台122，乾式蝕刻該磊晶片12，並在該N型氮化鎵平台122側面形成粗糙面124(如圖4所示)，該乾式蝕刻例如活性離子蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE) 、高密度電漿蝕刻(High Density Plasma, HDP)等。本實施例中是以感應耦合式電漿(Inductively Coupled Plasma, ICP)蝕刻進行。該乾式蝕刻方式相較於該濕式蝕刻方式是屬於非等向性的蝕刻，具有薄膜蝕刻輪廓控制的優點，因此在蝕刻該磊晶片12形成一N型氮化鎵平台122時，不會影響該導電層14側面形成的該粗糙面142。但是，由於該粗糙面142位於該磊晶片12的表層，該乾式蝕刻方式可依循著該粗糙面142鋸齒狀的邊緣向下進行該N型氮化鎵平台122的蝕刻運作，而同時就可以將該粗糙面142直接轉印到該N型氮化鎵平台122的側面，使該N型氮化鎵平台122側面形成具有鋸齒狀邊緣的該粗糙面124。該粗糙面124因為由乾式蝕刻直接轉印，因此該粗糙面124的表面粗糙度將相同於該導電層14側面的粗糙面142。該導電層14的側面粗糙面142是由濕式蝕刻方式形成，其表面粗糙度可達微米(micrometer, nm)等級，從而該粗糙面124也具有相同的微米等級表面粗糙度。該磊晶片12能藉由該粗糙面124達到提高出光效能的目的。
該步驟S15在所述N型氮化鎵平台122以及所述導電層14上製造電極襯墊18 (如圖5所示) 。首先去除該導電層14上的該光阻層16，然後於該導電層14上塗布光阻定義圖形，用以預留該電極襯墊18設置的位置，接著在該預留位置上蒸鍍金屬襯墊，並去除該光阻定義圖形後形成該電極襯墊18。該N型氮化鎵平台122上的電極襯墊18為N極電極，該導電層14上的電極襯墊18為P極電極。該電極襯墊18材料可以是鉻/金(Cr/Au)等。
該LED磊晶粗化製造方法製造的LED磊晶結構10，包含一磊晶片12、一導電層14以及二電極襯墊18。該磊晶片12的一側邊上具有一N型氮化鎵平台122設置，該N型氮化鎵平台122上設置一電極襯墊18，該導電層14上設置另一電極襯墊18。該N型氮化鎵平台122凹陷於該磊晶片12內，該N型氮化鎵平台122的側面是為一粗糙面124，該粗糙面124位於該磊晶片12凹陷區域的內緣面。該磊晶片12通過該粗糙面124可以更增加其出光效能，
綜上，本發明LED磊晶粗化製造方法，該磊晶片12側面的粗化，可以通過對該導電層14的濕式蝕刻以及對該磊晶片12的乾式蝕刻直接形成，具有製程簡單、成本低、光萃取的效能良好、可以有效提升磊晶片發光效率。
應該指出，上述實施例僅為本發明的較佳實施方式，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化。這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
10．．．LED磊晶結構
12．．．磊晶片
122．．．N型氮化鎵平台
124、142．．．粗糙面
14．．．導電層
16．．．圖形化光阻層
18．．．電極襯墊
圖1是本發明LED磊晶粗化製造方法的步驟流程圖。
圖2是對應圖1形成一圖形化光阻層步驟的剖視圖。
圖3是對應圖1濕式蝕刻該導電層步驟的剖視圖。
圖4是對應圖1形成一N型氮化鎵平台步驟的剖視圖。
圖5是對應圖1製造電極襯墊步驟的剖視圖。
Claims (15)
- 一種LED磊晶粗化製造方法，其包括以下的步驟，
提供一磊晶片，在該磊晶片上形成一導電層，
形成一圖形化光阻層，在該導電層的表層，
濕式蝕刻該導電層，在該導電層的側面形成粗糙面，
形成一N型氮化鎵平台，乾式蝕刻該磊晶片，並在該N型氮化鎵平台側面形成粗糙面，及
在該N型氮化鎵平台以及該導電層上製造電極襯墊。 - 如申請專利範圍第1項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該提供一磊晶片步驟中，該磊晶片包括一基板、一N型磊晶層、一發光層以及一P型磊晶層。
- 如申請專利範圍第2項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該磊晶片的P型磊晶層上形成該導電層。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該提供一磊晶片步驟中，該導電層是以蒸鍍方式形成，該導電層的材料為透明的銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該濕式蝕刻該導電層步驟中，該導電層側面的該粗糙面是在該光阻層邊緣下方，由該濕式蝕刻方式的側向蝕刻現象形成。
- 如申請專利範圍第5項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該濕式蝕刻，是使用KOH氫氧化鉀、HCL鹽酸或是H3PO4磷酸濕式化學蝕刻。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該形成一N型氮化鎵平台步驟中，該乾式蝕刻該磊晶片，為依循著該導電層的粗糙面向下進行蝕刻運作。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該形成一N型氮化鎵平台步驟中，該N型氮化鎵平台側面的粗糙面，為直接由乾式蝕刻該導電層的粗糙面轉印形成。
- 如申請專利範圍第8項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該乾式蝕刻是以感應耦合式電漿(Inductively Coupled Plasma, ICP)蝕刻進行。
- 如申請專利範圍第8項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該N型氮化鎵平台側面的粗糙面與該導電層的粗糙面具有相同的表面粗糙度等級。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該製造電極襯墊步驟中，為去除該圖形化光阻層後，蒸鍍金屬襯墊形成該電極襯墊。
- 如申請專利範圍第11項所述的LED磊晶粗化製造方法，其中，該電極襯墊，在該N型氮化鎵平台上的電極襯墊為N極電極，在該導電層上的電極襯墊為P極電極。
- 一種LED磊晶結構，包含一磊晶片、一導電層以及二電極襯墊，該磊晶片的一側邊上具有一N型氮化鎵平台設置，該N型氮化鎵平台上設置一電極襯墊，該導電層上設置另一電極襯墊。
- 如申請專利範圍第13項所述的LED磊晶結構，其中，該N型氮化鎵平台凹陷於該磊晶片內，該N型氮化鎵平台的側面是為一粗糙面，該粗糙面位於該磊晶片凹陷區域的內緣面。
- 如申請專利範圍第14項所述的LED磊晶結構，其中，該粗糙面是邊緣具有鋸齒狀的粗糙面。
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