TWI226138B - GaN-based LED vertical device structure and the manufacturing method thereof - Google Patents

Description

1226138 玖、發明說明 八 t ^ ^ ^ ^ ^ β (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、內容、實施方式及圖式簡 ’ 單說明） · 【發明所屬之技術領域】 本發明爲一種「氮化鎵基發光二極體之垂直元件結構 及其製造方法」，尤指一種適用於氮化鎵基（GaN-based ) 一 ΙΠ-V族材料之發光二極體者（light-emitting diode，簡稱LED . )，主要係利用一具有光罩（mask )之基板單元，接續嘉晶 沈積一多層磊晶結構，.基板單元與多層磊晶結構置入治具 後’即可藉由施力作用（例如：剪力作用），使得基板單元擊 與多層磊晶結構可由光罩處分離，以取出多層磊晶結構； 其中，該多層晶晶結構，在取出後，可於底部設置一金屬 反射層，且藉由金屬反射層可黏合一導電基板，並可將P . 型電極設置於多層磊晶結構之上表面，及N型電極設置於導 電基板底部；藉此，以構成LED之垂直元件結構。 【先前技術】 · 有關習有「氮化鎵基LED發光裝置」之結構，茲以第1 . 5圖所示者爲例，臚列其構成及技術手段如后，謹請參考胃 一般GaN磊晶沈積層可成長在GaN基板或藍寶石（ sapphire)基板上，然而，由於GaN基板之價格昂貴，所以 ，習式「氮化鎵基LED發光裝置」之基板90，大多爲藍寶 石（sapphire)基板，且在基板90上依序成長緩衝層91、η-GaN , 層92、活性層93、p-GaN層94，以蝕刻法（Etching)使n-GaN 層92具有一露出面92a，以設置η型電極96,並於p-GaN層94 [□續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 5 1226138 發明說明續頁 上設置P型電極95，而構成一 LED之發光裝置。 惟，前述之習式者，雖採用價格較爲便宜之藍寶石（ sapphire)基板，然而在進行封裝時卻需各別對P型電極95 及η型電極96打線而實施兩次打線，因此，對於後續製程之 封裝成本較高，且亦造成不良率增高之可能性。 再者，前述之習式者，係屬橫向元件結構而非垂直元 件結構，需施以蝕刻法（Etching)，將GaN磊晶沈積層除去 一部份，以設置η型電極96，因此，必減損有效發光之面積 ，而未盡理想。 · 另外，前述之習式者，係採用藍寶石（sapphire)基板 ，由於藍寶石（sapphire)之切割較不容易，因此，在晶粒 製程中，困難度較高。 【發明內容】 基於上述緣由，本發明者認爲：若能先採用價格較爲 便宜之藍寶石（sapphire)基板，順利成長GaN磊晶沈積層 後，適當地剝離不導電且較不易切割之藍寶石（sapphire)i 基板，再貼上可導電之基板，將可製成氮化鎵基LED發光 裝置之垂直元件結構，並大幅改進上述「先前技術」未盡 理想之處及增益實用功效。 所以，本發明之主要目的，即爲提供一種「氮化鎵基 LED之垂直元件結構及其製造方法」，且明顯具備下列優點 、特徵及目的： 01、本發明之最終基板並非藍寶石（sapphire)基板， 故，在晶粒製程中，本發明較易於切割。 6 1226138 02、 本發明對於後續製程而言，製造難易度較低，亦 即，在晶粒製程中，本發明無需施以蝕刻法（Etchmg)。 03、 本發明因無需施以蝕刻法（Etching)，所以有效發 光之面積並未減損。 04、 本發明因有效發光面積並未減損，故，在相同之’ 有效發光面積下，本發明之晶粒可較習式者小，經濟效益 -更高。 05、 本發明係爲垂直元件結構，在進行封裝時只需實 施一次打線，因此，對於後續製程之封裝成本可較習式者· 低，且亦降低造成不良率之可能性。 06、 本發明之導電基板，可爲矽（SU材質，導熱係 數較高，約爲藍寶石（sapphire)基板之六倍，故，可適用 · 於高功率元件。 _ 【實施方式】 本發明最主要之創意精神在於提供一種藉由一具有光 ’ 罩12之基板單元1，接續磊晶沈積一具有活性層之多層磊晶& _ 結構2，使得基板單元1與多層磊晶結構2之間，因具有光罩 12而形成結構上之脆弱點，以利取出多層磊晶結構2，在多 層磊晶結構2取出後，即可設置導電基板33及P/N電極，而 構成一氮化鎵基（GaN-based)發光二極體之垂直元件結構 ;其結構特徵及所構成之空間型態實爲本發明創意之精華 所在。 ▲ 爲能進一步瞭解本發明之特徵、技術手段以及所達成 - 之具體功能、目的，茲列舉本發明之較具體實施例，繼以 7 1226138 圖式、圖號詳細說明如後。 請參閱第1至3圖所示，本發明方法可包含以下之步 驟： 步驟1，係爲「成長一緩衝層」之步驟，即在藍寶石（ sapphire)基板10之上表面l〇a形成一緩衝層11 ; Λ 步驟2，係爲「形成數道光罩」之步驟，接續步驟1， · 在緩衝層11上可形成數道光罩12 (材質可爲：Si〇2、或SiN 、或SiNx等），以預先製成一基板卓元1 ; 步驟3，係爲「成長多層磊晶結構」之步驟，接續步驟0 2，在基板單元1上接續磊晶沈積一具有活性層之多層磊晶 結構2， 步驟4，係爲「取出多層磊晶結構」之步驟，接續步驟 -3，將基板單元1與多層磊晶結構2置於治具80中，且多層磊 _ 晶結構2之上表面2 0黏固於治具8 0之上固定板81 ’基板10之 下表面10b黏固於治具80之下固定板82，由於光罩12與多層 _ 磊晶結構2間並不具有黏合力，因此，基板單元1與多層磊#· 晶結構2間之數道光罩12已成爲結構上之脆弱點，當兩固定 板81，82對基板單元1與多層磊晶結構2施力作用時（例如： 剪力作用），即可順利剝離基板單元1，而單獨取出多層磊 晶結構2，如第2圖所示； 步驟5，係爲「設置金屬反射層」之步驟，接續步驟4 ，多層磊晶結構2之底部2a可由「蝕刻液」清除殘餘之光罩 · 12，並將多層磊晶結構2之底部2a硏磨呈鏡面，以鍍上一金 -屬反射層31 ; 8 1226138 步驟6，係爲「設置導電基板」之步驟，接續步驟5， 導電基板33之頂部鍍有一金屬薄膜32，經由加熱加壓，即 可使金屬薄膜32與金屬反射層31相黏合，而固設導電基板 33，如第3圖所示；. 步驟7，係爲「設置P/ N電極」之步驟，接續步驟6， ^ 經由加熱去膠（或添加溶解液去膠），多層磊晶結構2之上 · 表面20可與上固定板81分離，且多層磊晶結構2之上表面20 及導電基板33之底部33a可各別設ΪΡ/Ν電極； 藉此，以構成一氮化鎵基（GaN-based) LED之垂直元’ 件結構。 此間應予以說明者，乃在於：當光罩12之材質爲Si〇2 時，本發明方法之步驟3與步驟4間，可進一步包括步驟4a · 「以氟化氫（HF)蝕刻一部份」之步驟；亦即，接續步驟3 - ，可先將基板單元1與多層磊晶結構2,以氟化氫（HF)溶 劑或B.O.E ( buffer oxide etchant)蝕刻劑，對 Si〇2光罩 12蝕 刻一部份，使結構更爲脆弱，以利後續在執行步驟4時，更A _ 容易取出多層磊晶結構2。 此間應再予以說明者，乃在於：該金屬薄膜32之作用 ，係在於經由加熱加壓，使金屬薄膜32與金屬反射層31相 黏合，而固設導電基板33 ;故，該金屬薄膜32可爲與金屬 反射層31相同之材質，或者與金屬反射層31不同，然而可 與金屬反射層31—同加熱加壓黏合之材質。 ’ 此間應再予以說明者，乃在於：該金屬反射層31，可 爲Ag/Al材質（即先鍍上銀，再於鍍上鋁，使銀不致外露） 9 1226138 ，或爲Ag材質，或任何金屬材質。 此間擬再予提出說明者，乃在於：本發明方法之步驟5 中，若金屬反射層31之厚度足夠時（至少在1 // m以上），在 步驟6中，該金屬薄膜32即可進一步予以省略；亦即，該金 屬反射層31與導電基板33，可直接經由加熱加壓，而相黏 ， 合，此亦爲導電基板33之另一固設方式。 ， 請參閱第4圖所示，在較佳實施例中，本發明之基板 單兀1可由一基板10、一緩衝層11、及數道光罩12所構成； 其中： 拳 該基板10，可爲藍寶石（sapphire)材質，且厚度在300 至500 #m之間，以利磊晶成長一多層磊晶結構2; 該緩衝層11，可爲GaN緩衝層，且成長在基板10之上表 、 面10a上； _ 該光罩12，可爲Si〇2、或SiN、或SiNx等材質，且形成 在緩衝層11上。 ' 復請參閱第4圖所示，在較佳實施例中，本發明之多g -層晶晶結構2可由一^n-GaN層21、一多量子井（Multi-Quantum Well，簡稱MQW)活性層22、一接觸層27等所依序磊晶成 長而成；其中： 該η-GaN層21，可爲有摻雜之η - GaN半導體層（例如： 摻雜Si，以達到導電之目的），厚度可在2至6 // m ; 該MQW活性層22，可爲InGaN / GaN之MQW，且通電後 ‘ 爲由「電產生光」之光產生層（light generating layer)，波 . 長（λ )可在380nm至600nm之間； 10 1226138 該接觸層 27，係爲 p-GaN系（p + -GaN-based，例如：p-GaN 、p-InGaN、p-AlInGaN)之半導體層，厚度可在0.2至0.5/z m ° 請參閱第5圖所不，根據本發明方法，本發明之「垂 直兀件結構」在較佳實施例中，包括一多層嘉晶結構2、一 金屬反射層31、一導電基板33、一 p型金屬電極（p-type metal contact) 40、及一 η 型金屬電極（n-type metal contact) 5〇 等構成；其中： " 該多層磊晶結構2，係可由一η - GaN之半導體層21、一― InGaN / GaN 之 MQW 22、及一 p + - GaN-based 之半導體層 27 等 所依序磊晶成長而成； 該金屬反射層31，係以電鍍或濺鍍之方式鍍於η - GaN 之半導體層21底部，並用以黏合導電基板33，反射率可在 90%以上； 該導電基板33，可爲Si-n型基板，且可摻雜有磷（P) 、砷（As)等V族元素，或Ge-n型基板，或GaAs-n型基板_ ，或InP-n型基板，或GaP-n型基板等，厚度可在100至300 // m之間； 該P型金屬電極40，係設置於多層磊晶結構2之上表面 20，即p + - GaN-based之半導體層27上； 該η型金屬電極50，係設置於導電基板33之底部33a ; 且金屬反射層31可反射多層磊晶結構2所產生之光，以 避免受Si-n型基板所吸收而減損； 藉此，以構成一氮化鎵基（GaN-based)發光二極體之 11 1226138 垂直元件結構。 i靑參閱第6圖所不’在第二實施例中，該多層嘉晶結 構2可在較佳實施例之基礎上，進一步於p + - GaN-based之半 導體層27上，以磊晶之方式成長一適當厚度且可透光之金 屬氧化層28,而作爲窗口層；其中： 該金屬氧化層28，可爲Zn〇材質之金屬氧化層，或Zn〇 摻雜鋁（A1)之金屬氧化層；或可爲IiuZn^O、SiuZn^O、 InxSnyZiiny〇等材質所構成之金屬氧化層者，且XS 1， 且 OSYg 1，且OSX+YS 1;或可爲折射率（refractive index )至少在1.5之金屬氧化層者；或可爲η型傳導（n-type conduction)或p型傳導（p-type conduction)之金屬氧化層 者；或可爲摻雜有稀土元素（rare earth-doped)之金屬氧化 層者，厚度可在50A至50//m; 且該P型金屬電極40，係設置於多層磊晶結構2之上表 面20，即金屬氧化層28上。 請參閱第7圖所示，在第三實施例中，該多層磊晶結# 構2可在較佳實施例之基礎上，進一步於InGaN / GaN之 MQW 22及p + - GaN-based之半導體層27間，包括一 p-型布拉 格反射鏡（Distributed Bragg Reflector，簡稱 DBR) 26 ;其 中： 該P-型DBR 26，可爲p - AlGaN / GaN之DBR，反射率（ Reflective Index)可在 50% 至 80%之間； 藉此，不僅可構成一氮化鎵基（GaN-based)發光二極 體之垂直元件結構，且可由金屬反射層31與p-型DBR 26構 12 1226138 成一共振腔。. 請梦閱第8圖所不，在第四實施例中，該多層聶晶結 構2可在第三實施例之基礎上，進一步於p+-GaN-based之半 導體層27上，以磊晶之方式成長一適當厚度且可透光之金 屬氧化層28，而作爲窗口層；其中： 該金屬氧化層28，可爲Zn〇材質之金屬氧化層，或Zn〇 摻雜鋁（A1)之金屬氧化層；或可爲IiuZimO、SnxZnux〇、 IruSnyZni + y〇等材質所構成之金_氧化層者，且OS XS 1， 且 OSY^l，且 Ο^Χ+YSl;或可爲折射率（refractive index— )至少在1.5之金屬氧化層者；或可爲η型傳導（n-type conduction)或p型傳導（p-type conduction)之金屬氧化層 者；或可爲摻雜有稀土元素（rare earth-doped)之金屬氧化 層者，厚度可在50A至50/zm; 且該P型金屬電極40，係設置於多層嘉晶結構2之上表 面20，即金屬氧化層28上。 請參閱第9圖所示，在第五實施例中，本發明之「垂 直元件結構」包括一多層晶晶結構2、一金屬反射層3 1、一 導電基板33、一 p型金屬電極40、及一η型金屬電極50等構 成；且該多麗磊晶結構2可由一n-GaN層21、第二“〇界活性 層 23、第二n-GaN 層 24、第一 MQW活性層 25、一 p-型 DBR 26 、一接觸層27等所依序磊晶成長而成；其中： 該n-GaN層21，可爲有摻雜之n - GaN半導體層（例如： 摻雜Si，以達到導電之目的），厚度可在2至6 // m ; 該第二MQW活性層23，可爲InGaN / GaN之2nd-MQW， 13 1226138 且通電後爲由「光產生光」之第二光產生層（light generating layer)，波長（λ )可在550nm至650nm之間； 該第二n-GaN層24，可爲有摻雜之η - GaN半導體層（例 如：摻雜Si，以達到導電之目的），厚度可在2至6 // m ; 該第一MQW活性層25，可爲InGaN / GaN之lst-MQW， 且通電後爲由「電產生光」之第一光產生層，波長（λ ) 可在450nm至510nm之間； 該卜型DBR 26，可爲p - AlGaN / GaN之DBR，反射率（ Reflective Index)可在 50% 至 80% 之間； 1 該接觸層 27，係爲 p-GaN系（p+-GaN-based，例如：p-GaN 、p-InGaN、p-AlInGaN)之半導體層，厚度可在0.2至0.5// m ; 該金屬反射層31，係以電鍍或濺鍍之方式鍍於η - GaN 之半導體層21底部，並用以黏合導電基板33，反射率可在 90%以上； 該導電基板33，可爲Si-n型基板，且可摻雜有磷（P) > 、石申（As)等V族元素，或Ge-n型基板，或GaAs-n型基板 ，或InP-n型基板，或GaP-n型基板等，厚度可在100至300 // m之間； 該P型金屬電極40,係設置於多層磊晶結構2之上表面 20，即P、GaN-based之半導體層27上； 且該η型金屬電極50，係設置於導電基板33之底部33a ， 藉此，不僅可構成一氮化鎵基（GaN-based)發光二極 14 1226138 體之垂直元件結構，且可由金屬反射層31與p-型DBR 26構 成一共振腔，兩MQW活性層23,25之混光過程，並可由共振 腔所完成。

此間應予以說明者，乃在於：在第五實施例中，當第 -MQW活性層25所產生光之波長（λ )約爲480nm，而第 二MQW活性層23所產生光之波長（λ )約爲580nm，則根 據色品圖（Chromaticitydiagram)之混光原理，由p-型DBR 26所逸出之光可爲自然白光，且有助於發光效率之提昇； 響 此爲本發明第五實施例之一特例者。 請參閱第1 0圖所示，在第六實施例中，該多層磊晶 結構2可在第五實施例之基礎上，進一步於p+- GaN-based之 半導體層27上，以磊晶之方式成長一適當厚度且可透光之 金屬氧化層28，而作爲窗口層；其中： 該金屬氧化層28，可爲Zn〇材質之金屬氧化層，或Zn〇 摻雜鋁（A1)之金屬氧化層；或可爲iruZru-xO、SnxZm-x〇、 InxSnyZnmO等材質所構成之金屬氧化層者，且〇$ 1，_ 且 O^YSl，且 0SX+Y€1;或可爲折射率（refractlve index )至少在1.5之金屬氧化層者；或可爲n型傳導（n-type conduction )—或 p型傳導 者；或可爲摻雜有稀土元素（rare earth-doped)之金屬氧化 層者，厚度可在50A至50//m; 且該P型金屬電極40，係設置於多層磊晶結構2之上表 面20，即金屬氧化層28上。 此間擬提出說明者，乃在於：本發明之金屬氧化層28 15 1226138 ，進一步可於裸露表面（即金屬氧化層28表面不含與p型金 屬電極40接觸之部份）施予表面處理，而具有粗糙表面或 壓花紋路，以增益光之逃脫放出。 另，應提出說明者，乃在於：本發明之磊晶結構，係 可由濺鍍自我組織（self-texturing by sputtering )法所形成 ，或可由物理氣相沈積（physical vapor deposition)法所形 成，或可由離子電鍍（ion plating)法所形成，或可由脈衝 雷射蒸鍍（pulsed laser evaporation)法所形成，或可由化 m 學氣相沈積（chemical vapor deposition)法所形成，或可由 分子束聶晶成長（molecular beam epitaxy)法所形成。 請參閱第1 1至1 4圖所示，本發明之基板單元1，其 較佳之實施方式，如下： 如第1 1圖所示，係於藍寶石（sapphire)基板10上形 成一GaN緩衝層11，且於GaN緩衝層11上，沿著GaN結晶方 向(crystal orientation ) <110〉，以 PECVD ( plasma enhance chemical vapour deposition)方式成長一 Si 〇 2層 120，厚度可 $ 在3至5// m，並在SiCh層120上塗佈一層光阻液（PR) 121。 如第1 2圖所示，該緩衝層11，可爲LT-GaN / HT-GaN 之緩衝層，LT-GaN係爲先成長在基板10上之低溫緩衝層， 厚度可在30至500A，ΗΤ-GaN係爲成長在LT-GaN上之高溫緩 衝層，厚度可在0.5至6//m。 如第1 3圖所示，可藉由網板曝光之方式，使得光阻 液（PR)層121形成數道未曝光之遮罩123，且光阻液（PR )層121已曝光之部份，可經由鈾刻液予以清除，Si〇2層120 16 1226138 未受遮罩123保護之部份，可經由蝕刻液一併去除，而形成 數道光罩1 2。 ^ 如第1 4圖所示，清除遮罩123即可預先製成本發明所 欲達成之基板單元1' 綜上所述，本發明不僅可增益實用功效，更未見有相 同結構特徵之產品公開販售，顯見實已符合發明專利之成 立要件，爰依法提出專利之申請，懇請早日賜准本案專利 ' 3以彰顯專利法獎勵國人創作之立法精神，是所至盼。 【圖式簡單說明】 圖式說明如下： 第1圖係爲本發明方法較佳實施例之步驟示意圖； ， 第2及3圖係爲本發明方法之實施狀態示意圖； 第4圖係爲本發明成長多層慕晶結構之示意圖； 第5圖係爲本發明結構較佳實施例之剖面圖； 第6圖係爲本發明結構第二實施例之剖面圖； 第7圖係爲本發明結構第三實施例之剖面圖； 第8圖係爲本發明結構第四實施例之剖面圖； 第9圖係爲本發明結構第五實施例之剖面圖； 第1 0圖係爲本發明結構第六實施例之剖面圖： 築i 1至1 4圖係爲本發明基板單元之實施示意圖" ， 第1 5圖係爲習有「氮化鎵基LED發光裝置」之示意 圖。 ^ •圖號說明如下： 基板單元丨 金屬氧化餍28 基板金屬反射層31 , 上表面Ida 金屬薄膜32 17 1226138 下表面10b 導電基板33 緩衝層11 P型金屬電極40 光罩12 η型金屬電極50 Si〇^120 治具80 光阻液層121 上固定板81 遮罩123 下固定板82 多層磊晶結構2 基板9〇 n-GaN層21 緩衝層91 MQW活性層22 n-GaN層 92 第二MQW活性層23 露出面92a 第二 n-GaN 層 24 活性層93 第一 MQW活性層25 p-GaN層 94 P-型 DBR 26 P型電極95 接觸層27 η型電極96 (« 18

Claims (1)

1226138 拾、申請專利範圍 1.一種「氮化鎵基LED垂直元件結構之製造方法」，係可包 含以下之步驟： (a) 成長一緩衝層之步驟，係在藍寶石（sapphire)基板 上形成一緩衝層； (b) 形成數道光罩之步驟’接續步驟（a) ’在緩衝層上形 成數道光罩，以預先製成一基板單元； (c) 成長多層磊晶結構之步驟，接續步驟（b)，在基板單 # 元上接續磊晶沈積一具有活性層之多層磊晶結構； (d) 取出多層磊晶結構之步驟，接續步驟（c)，將基板單 元與多層磊晶結構置於治具中，且多層磊晶結構之上表面 黏固於治具之上固定板，基板之下表面黏固於治具之下固 定板，當兩固定板對基板單元與多層磊晶結構施力作用時 ，基板單元可因數道光罩所形成之結構脆弱點而被順利剝 離，並單獨取出多層磊晶結構； (e) 設置金屬反射層之步驟，接續步驟（d)，清除多層磊· 晶結構底部所殘餘之光罩，並將多層磊晶結構之底部硏磨 呈鏡面，以鍍上一金屬反射層； (f) 設置導電基板之步驟，接續步驟（e)，將導電基板與 金屬反射層加熱加壓，使導電基板與金屬反射層相黏合， 而固設導電基板； (g)設置P/N電極之步驟，接續步驟（f)，分離治具後，多 層磊晶結構之上表面可設置P型電極，且導電基板之底部可 設置N型電極； ]續次頁（申請專利範圍頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 19 1226138 申請專利範圍糸買頁 藉此，以構成一氮化鎵基（GaN-based) LED之垂直兀件 結構。 2.如申請專利範圍第1項之「氮化鎵基LED垂直元件結構之製 造方法」，其中，該光罩可爲Si〇2、或SiN、或SiN)(等材質；

且該方法在步驟（c)與步驟（d)間，可進一步包括以氟化氫（ HF)蝕刻一部份之步驟，即接續步驟（c)，可先以氟化氫（ HF)溶劑或B.O.E蝕刻劑，對光罩蝕刻一部份，使結構更爲 脆弱，以利後續在執行步驟（d)時，更易於取出多層磊晶結 構。 3. 如申請專利範圍第1項之「氮化鎵基LED垂直元件結構之製 造方法」，其中，該導電基板，進一步可於頂部鍍有一金屬 薄膜，經由加熱加壓，金屬薄膜即可與金屬反射層相黏合 ，而固設導電基板。 4. 如申請專利範圍第3項之「氮化鎵基LED垂直元件結構之製 造方法」，其中，該金屬薄膜，可爲與金屬反射層相同之材 質。 5·如申請專利範圍第3項之「氮化鎵基LED垂直元件結構之製 造方法」，其中，該金屬薄膜，可爲與金屬反射層不同，且 可與金屬反射層一同加熱加壓黏合之材質。 6·—種「氮化鎵基LED之垂直元件結構」，包括一多層磊晶 結構、一金屬反射層、一導電基板、一 p型金屬電極、及 一 η型金屬電極等構成；其中： 該多層聶晶結構，係可由η - GaN層、MQW活性層、及 接觸層等所依序晶晶成長而成； 20 1226138 該金屬反射層，係以電鍍或濺鍍之方式鍍於η - GaN半 導體層之底部，可反射多層磊晶結構所產生之光； 該導電基板，可爲Si-n型基板，且經由加熱加壓，而固 設於金屬反射層之底部； 該P型金屬電極，係設置於多層磊晶結構之上表面； 且該η型金屬電極，係設置於導電基板之底部； 藉此，以構成一氮化鎵基（GaN-based)發光二極體之 垂直元ίΐ結構。 ^ 7.如申請專利範圍第6項之「氮化鎵基LED之垂直元件結_ 構」，其中，該金屬反射層，可爲先鍍上銀再鍍上鋁之Ag/Al 材質，或爲Ag材質，或任何金屬材質’反射率可在90% 以上； 該η-GaN層，可爲有摻雜之η - GaN半導體層（例如： 摻雜Si)，厚度可在2至6//m; 該MQW活性層，可爲InGaN / GaN之MQW，且通電後爲 由「電產生光」之光產生層，波長（λ )可在380nm至600nm曝 之間； 該接觸層’係爲p+-GaN-based之半導體層’例如： p-GaN、p-InGaN、p-AlInGaN之磊晶沈積層’厚度可在0.2 至 0.5 // m 〇 8·如申請專利範圍第6項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該導.電基板，可摻雜有磷（P)、砷（As)等V 族元素，厚度可在100至300 // m之間。 9.如申請專利範圍第6項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 21 1226138 構」，其中，該導電基板，可爲Ge-n型基板，或GaAs-n型 基板，或InP-n型基板，或GaP-n型基板等。 10.如申請專利範圍第6項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該多層磊晶結構，可進一步於接觸層上，以磊 晶方式成長一適當厚度且可透光之金屬氧化層；且該P型 金屬電極，係設置於多層磊晶結構之上表面，即金屬氧化 層上。 11·如申請專利範圍第10項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該金屬氧化層，可爲Zn〇材質之金屬氧化層，# 或Zn〇摻雜鋁（A1)之金屬氧化層，或InxZm-xO、SruZm-xO、 InxSnyZni-x-y〇等材質之金屬氧化層，且0$X$1，且OSY $1，且0SX+Y$1，厚度可在50人至50//111。 12. 如申請專利範圍第10項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該金屬氧化層，可爲折射率至少在1.5之金屬 氧化層，或η型傳導之金屬氧化層，或p型傳導之金屬氧 化層，或摻雜有稀土元素之金屬氧化層者，厚度可在50Α 至50 // m。 參 13. —種「氮化鎵基LED之垂直元件結構」，包括一多層磊 晶結構、一金屬反射層、一導電基板、一 p型金屬電極、 及一 η型金屬貫極等構成丁 該多層晶晶結構，係可由η - GaN層、MQW活性層、ρ-型DBR、及接觸層等所依序磊晶成長而成； 該金屬反射層，係以電鍍或濺鍍之方式鍍於η - GaN半 導體層之底部，可反射多層磊晶結構所產生之光； 該導電基板，可爲Si-n型基板，且經由加熱加壓，而固 22 1226138 設於金屬反射層之底部； 該P型金屬電極，係設置於多層磊晶結構之上表面； 且該η型金屬電極，係設置於導電基板之底部； 藉此，以構成一氮化鎵基（GaN-based)發光二極體之 垂直元件結構，且可由金屬反射層與P-型DBR形成一共振 腔。 14. 如申請專利範菌第13項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該金屬反射.層，可爲先鑛上銀再鍍上鋁之Ag/Al 材質，或爲Ag材質，或任何金屬材質，反射率可在90% 6 以上； 該n-GaN層，可爲有摻雜之η - GaN半導體層（例如： 摻雜Si)，厚度可在2至6//m; 該MQW活性層，可爲InGaN/GaN之MQW，且通電後爲 由「電產生光」之光產生層，波長（λ )可在380nm至600nm 之間； 該P-型DBR，可爲p - AlGaN / GaN之DBR，反射率可在 瘺 50%至80%之間； 該接觸層，係爲P+-GaN-based之半導體層，例如： p-GaN、p-InGaN、p-AlInGaN之磊晶沈積層，厚度可在0.2 至 0.5 μ m 〇 15. 如申請專利範圍第13項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該導電基板，可摻雜有磷（P)、砷（As)等V 族元素，厚度可在100至300 // m之間。 16. 如申請專利範圍第13項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該導電基板，可爲Ge-n型基板，或GaAs-n型 23 1226138 基板，或InP-n型基板，或GaP-n型基板等。 如申請專利範圍第13項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」’其中，該多層嘉晶結構，可進一步於接觸層上，以嘉 晶方式成長一適當厚度且可透光之金屬氧化層；且該p型 金屬電極，係設置於多層磊晶結構之上表面，即金屬氧化 層上。 18·如申請專利範圍第17項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，’其中，該金屬氧化層，可爲Ζιι〇材質之金屬氧化層， 或Zn〇摻雜鋁（A1)之金屬氧化層，或IruZm-xO、SnxZnnO、— InxSnyZni + y〇等材質之金屬氧化層，且0SXS1，且〇$γ €1，且 0SX+Y$1，厚度可在 50Α 至 50//m。 19·如申請專利範圍第17項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該金屬氧化層，可爲折射率至少在1.5之金屬 氧化層，或η型傳導之金屬氧化層，或p型傳導之金屬氧 化層，或摻雜有稀土元素之金屬氧化層者，厚度可在50 A 至 50 // m 〇 20·—種「氮化鎵基LED之垂直元件結構」，包括一多層磊 晶結構、一金屬反射層、一導電基板、一 p型金屬電極、 及一η型金屬電極等構成；其中： S亥多層嘉晶結構，係可由n-GaN層、第二MQW活性層、 第二n-GaN層、第一 MQW活性層、p-型DBR、接觸層等所依 序嘉晶成長而成； 該金屬反射層，係以電鍍或濺鍍之方式鍍於η - GaN半 導體層之底部，可反射多層磊晶結構所產生之光； 該導電基板，可爲Si-n型基板，且經由加熱加壓，而固 24 1226138 設於金屬反射層之底部； 該P型金屬電極，係設置於多層磊晶結構之上表面； 且該η型金屬電極，係設置於導電基板之底部； 藉此，以構成一氮化鎵基（GaN-based)發光二極體之 垂直元件結構，且可由金屬反射層與P-型DBR形成一共振 腔，第一 MQW活性層及第二MQW活性層之混光過程，並 可由共振腔所完成。 -21.如申請專利範圍第20項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該金屬反射層，可爲先鍍上銀再鍍上鋁之Ag/Al 材質，或爲Ag材質，或任何金屬材質，反射率可在90% 以上； 該n-GaN層，可爲有摻雜之η - GaN半導體層（例如： 摻雜Si)，厚度可在2至6// m ; 該第二MQW活性層，可爲InGaN / GaN之2nd-MQW，且 通電後爲由「光產生光」之第二光產生層，波長（λ)可 在550nm至650nm之間； 該第二η-GaN層，可爲有摻雜之η - GaN半導體層（例如 :摻雜Si)，厚度可在2至6// m ; 該第一 MQW活性層，可爲InGaN / GaN之lst-MQW，且 通電後爲由「電產生光」之第一光產生層，波長（λ )可 在450nm至510nm之間； 該P-型DBR，可爲p - AlGaN / GaN之DBR，反射率可在 50%至80%之間； 該接觸層，係爲p + -GaN-based之半導體層，例如： 25 1226138 p-GaN、p-InGaN、p-AlInGaN之磊晶沈積層，厚度可在0.2 至 0.5 // m 〇 22·如申請專利範圍第20項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該導電基板，可摻雜有磷（P)、砷（As)等V 族元素，厚度可在1〇〇至300 // m之間。 23·如申請專利範圍第20項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該導電基板，可爲Ge-n型基板，或GaAs-n型 基板，或InP-n型基板，或GaP-n型基板等。 24·如申請專利範圍第20項之「氮化鎵基LED之垂直元件結# 構」，其中，該多層磊晶結構，可進一步於接觸層上，以磊 晶方式成長一適當厚度且可透光之金屬氧化層；且該p型 金屬電極，係設置於多層磊晶結構之上表面，即金屬氧化 層上。 25·如申請專利範圍第24項之^'氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該金屬氧化層，可爲Zn〇材質之金屬氧化層， 或Zn◦摻雜鋁（A1)之金屬氧化層，或InxZn^O、SruZn^O、 InxSnyZnmO等材質之金屬氧化層，且0SXS1，且〇$ Y_ $1，且 0SX+YS1，厚度可在 50Α 至 50/zm。 26·如申請專利範圍第24項之「氮化鎵基LED之垂直元件結 構」，其中，該金屬氧化層，可爲折射率至少在1.5之金屬 氧化層，或η型傳導之金屬氧化層，或p型傳導之金屬氧 化層，或摻雜有稀土元素之金屬氧化層者，厚度可在50Α 至 50 β m 〇 27·—種「氮化鎵基LED垂直元件結構之製造方法」，係由 一具有光罩之基板單元，接續磊晶沈積一具有活性層之多 26 1226138 層磊晶結構，使得基板單元與多層磊晶結構之間，因光罩 而形成結構上之脆弱點，以利取出多層磊晶結構，多層磊 晶結構取出後，可於多層磊晶結構底部設置導電基板，並 於多層磊晶結構之上表面及導電基板底部各別設置P/N 電極，而構成一氮化鎵基（GaN-based)發光二極體之垂直 元件結構。 28.如申請專利範圍第27項之「氮化鎵基LED垂直元件結構 之製造方法」，其中，該基板單元，係由一基板、一緩衝層、 及數道光罩所構成； 該基板，可爲藍寶石（sapphire)材質，且厚度在300 至500 // m之間，以利磊晶成長一多層磊晶結構； 該緩衝層，可爲LT-GaN / HT-GaN之緩衝層，LT-GaN係爲 先成長在基板上之低溫緩衝層，厚度可在30至500A，HT-GaN係 爲成長在LT-GaN上之高溫緩衝層，厚度可在0.5至6//m ; 該光罩，可爲Si〇2、或SiN、或SiNx等材質，且形成 在緩衝層上。 27