TW201327902A - 發光二極體晶片及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體晶片，包括基板、設於該基板上的緩衝層、及設於該緩衝層上的磊晶結構。所述磊晶結構包括依次形成在所述緩衝層上的n型半導體層、發光層以及p型半導體層。該基板具有一與所述緩衝層接觸的第一表面，該第一表面上形成有圖案化結構，該n型半導體層具有一遠離所述緩衝層的頂面，該頂面與該緩衝層的第一表面的距離為0.5-2.5μm。本發明還涉及一種發光二極體晶片的製造方法。

Description

發光二極體晶片及其製造方法

本發明涉及一種半導體，特別是指一種發光二極體晶片及其製造方法。

發光二極體晶片做為第三代光源，具有體積小、節能環保等優點，得到越來越廣泛的應用。而發光二極體晶片的發光效率一直是人們努力改善和提高的熱點問題。近年來，除了在磊晶結構部分不斷改善內部量子效率的研究之外，在晶粒制程方面也進行了較多的研究，通過嘗試不同的物理結構以增進出光效率。但是目前的物理結構對於出光效率的提升仍有限，發光二極體晶片的出光效率仍然較低。

有鑒於此，有必要提供一種具有較高出光效率的發光二極體晶片及其製造方法。

一種發光二極體晶片，包括基板、設於該基板上的緩衝層、及設於該緩衝層上的磊晶結構。所述磊晶結構包括依次形成在所述緩衝層上的n型半導體層、發光層以及p型半導體層。該基板具有一與所述緩衝層接觸的第一表面，該第一表面上形成有圖案化結構，該n型半導體層具有一遠離所述緩衝層的頂面，該頂面與該緩衝層的第一表面的距離為0.5-2.5μm。

一種發光二極體晶片的製造方法，包括以下步驟：提供一基板，該基板具有一形成有圖案化結構的第一表面；在所述基板的第一表面上形成一緩衝層；在該緩衝層上形成一n型半導體層，該n型半導體層遠離緩衝層的頂面與所述第一表面的距離為0.5-2.5μm；在該n型半導體層上依次形成發光層和p型半導體層。

該發光二極體晶片，由於所述基板的第一表面與n型半導體層的頂面之間的距離為0.5-2.5μm之間，導致發光二極體晶片的發光層發出的光線射向基板的第一表面時，光線角度被第一表面改變較大，從而提升該發光二極體晶片的出光效率。

以下將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本發明實施方式提供的一種發光二極體晶片10，包括基板11、緩衝層12及磊晶結構13。

基板11為一藍寶石基板，用以承載所述緩衝層12及磊晶結構13。所述基板11包括與所述緩衝層12接觸的第一表面111。所述第一表面111上蝕刻形成圖案化結構，該圖案化結構由多個凸起112及縫隙113所構成。所述凸起112呈圓弧狀，直徑為3μm。所述縫隙113形成於凸起112之間，寬度為2μm。該圖案化結構的形成為後續磊晶結構13的生長提供了人工的成核中心，有利於該磊晶結構13的生長。可以理解的，所述基板11各邊的長度可以相同或不同，進一步的，所述基板11的形狀並不限於矩形，其形狀還可以為圓形等。

緩衝層12形成於所述基板11的第一表面111上，並填滿所述縫隙113。該緩衝層12增強後續生長的所述磊晶結構13的晶格匹配，從而減少所述磊晶結構13的位元錯，提高該發光二極體晶片10的出光性能。

磊晶結構13形成於所述緩衝層12上。所述磊晶結構13包括沿遠離該緩衝層12的方向上依次形成的n型半導體層132、發光層133以及p型半導體層134。該n型半導體層132遠離所述緩衝層12的表面為頂面131。如圖2所示，該圖中的發光效率是將所述第一表面111與所述頂面131的距離為3μm時的發光效率設定為1，而後得到的其他距離的發光效率與距離為3μm時的發光效率的百分比。從圖2可看出，該頂面131距離所述基板11的第一表面111的距離為0.5-2.5μm時，發光二極體晶片10發光效率可提升10%以上。優選的，所述第一表面111與所述頂面131的距離為0.5-1.8μm時，該發光二極體晶片10發光效率可提升15%以上。當所述第一表面111與所述頂面131的距離小於0.5μm時，由於n型半導體層132太薄，而導致電流分佈不均，從而影響發光效率，反而會造成發光效率快速下降。

請參閱圖3至圖7，本發明實施方式提供的發光二極體晶片的製造方法包括以下步驟。

如圖3所示，首先，提供一藍寶石基板11，所述基板11包括一形成有圖案化結構的第一表面111，該圖案化結構由多個凸起112及縫隙113所構成。所述凸起112呈圓弧狀，直徑為3μm。所述縫隙113形成於凸起112之間，寬度為2μm。可以理解的，所述基板11各邊的長度可以相同或不同，進一步的，所述基板11的形狀並不限於矩形，其形狀還可以為圓形等。

如圖4所示，在具有圖案化結構的第一表面111上形成一緩衝層12，該緩衝層12覆蓋所述基板11的第一表面111。該緩衝層12能夠增強後續生長的所述磊晶結構13的晶格匹配，從而減少所述磊晶結構13的位錯，提高該發光二極體晶片10的出光性能。

如圖5所示，在該緩衝層12上形成3μm左右厚度的n型半導體層132。該n型半導體層132通過晶體生長的方式形成。由於所述緩衝層12很薄，僅僅覆蓋整個第一表面111，因此生長該n型半導體層132時，需要生長一定的厚度才能夠形成更加連續的層面，如果生長厚度不夠，各晶體島較難連接成一個連續的層面。

如圖6所示，蝕刻該n型半導體層132，使得該n型半導體層132遠離緩衝層12的頂面131與所述第一表面111的距離為0.5-2.5μm。優選的，可蝕刻該n型半導體層132，使得所述第一表面111與所述頂面131的距離為0.5-1.8μm，能夠進一步增加出光效率。可以理解的，上述形成n型半導體層132及蝕刻該n型半導體層132的步驟也可以合併為一個步驟，即在緩衝層12上生長該n型半導體層132時控制其厚度，使得該n型半導體層132遠離緩衝層12的頂面131與所述第一表面111的距離為0.5-2.5μm。

如圖7所示，最後，在該n型半導體層132上依次生長發光層133和p型半導體層134，從而構成該發光二極體晶片10。

本發明實施方式提供的發光二極體晶片10，由於將所述基板11的第一表面111與n型半導體層132遠離所述緩衝層12的頂面131之間的距離限定在0.5-2.5μm之間，導致發光二極體晶片10的發光層133發出的光線射向基板11的第一表面111時，光線角度被第一表面111改變較大，使得該發光二極體晶片10的出光效率較通常該距離為3μm時的出光效率提升10%以上。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10．．．發光二極體晶片

11．．．基板

111．．．第一表面

112．．．凸起

113．．．縫隙

12．．．緩衝層

13．．．磊晶結構

131．．．頂面

132．．．n型半導體層

133．．．發光層

134．．．p型半導體層

圖1是本發明實施方式提供的一種發光二極體晶片結構示意圖。

圖2是基板的第一表面與磊晶結構的頂面的距離與出光效率的關係圖。

圖3-圖7為本發明實施方式提供的一種發光二極體晶片製造方法的各步驟示意圖。

10．．．發光二極體晶片

11．．．基板

111．．．第一表面

112．．．凸起

113．．．縫隙

12．．．緩衝層

13．．．磊晶結構

131．．．頂面

132．．．n型半導體層

133．．．發光層

134．．．p型半導體層

Claims (11)

1. 一種發光二極體晶片，包括基板、設於該基板上的緩衝層、及設於該緩衝層上的磊晶結構，所述磊晶結構包括依次形成在所述緩衝層上的n型半導體層、發光層以及p型半導體層，其改進在於，該基板具有一與所述緩衝層接觸的第一表面，該第一表面上形成有圖案化結構，該n型半導體層具有一遠離所述緩衝層的頂面，該頂面與該緩衝層的第一表面的距離為0.5-2.5μm。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體晶片，其中：該頂面與該第一表面的距離為0.5-1.8μm。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項任一項所述的發光二極體晶片，其中：所述圖案化結構由多個凸起所構成。
4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體晶片，其中：所述凸起呈圓弧狀，直徑為3μm。
5. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體晶片，其中：所述凸起之間的距離為2μm。
6. 一種發光二極體晶片的製造方法，包括以下步驟：
   提供一基板，該基板具有一形成有圖案化結構的第一表面；
   在所述基板的第一表面上形成一緩衝層；
   在該緩衝層上形成一n型半導體層，該n型半導體層遠離緩衝層的頂面與所述第一表面的距離為0.5-2.5μm；
   在該n型半導體層上依次形成發光層和p型半導體層。
7. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體晶片的製造方法，其中：在該緩衝層上形成一n型半導體層的步驟可分為兩步來實現：首先在該緩衝層上形成一3μm 厚的n型半導體層；然後蝕刻該n型半導體層，使得該n型半導體層遠離緩衝層的頂面與所述第一表面的距離為0.5-2.5μm。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體晶片的製造方法，其中：蝕刻該n型半導體層步驟中，蝕刻後所述第一表面與所述頂面的距離為0.5-1.8μm。
9. 如申請專利範圍第6項至第8項任一項所述的發光二極體晶片的製造方法，其中：所述圖案化結構由多個凸起所構成。
10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體晶片的製造方法，其中：所述凸起呈圓弧狀，直徑為3μm。
11. 如申請專利範圍第10項所述的發光二極體晶片的製造方法，其中：所述凸起之間的距離為2μm。