TWI412158B - 半導體發光二極體及其製造方法 - Google Patents

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Description

半導體發光二極體及其製造方法 [相關申請案之交互參照]
本案主張於2010年7月1日向韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2010-0063525號之優先權，其中所揭示之內容併入本案以資參照。發明背景
本發明係有關於一種半導體發光二極體(LED)及該LED之製造方法，尤其係有關於一種具有改良結晶性(crystallinity)及在提取外部光之功效的半導體發光二極體，以及該半導體發光二極體的製造方法。
一般而言，發光二極體為一種用於傳輸藉由將電能轉換成紅外線(infrared rays)、可見光、或光之形式，且根據使用化合物半導體之特性而得到之信號的元件。該發光二極體產生一種電致發光(electroluminescence)，且目前使用III-V族化合物半導體的發光二極體已實際使用(或已商業化)。III族氮化物基化合物半導體為直接轉變型半導體，且由於相較於在高溫下使用不同半導體的元件可得到穩定的操作，通常施加該III族氮化物基化合物半導體至發光元件，像是發光二極體、雷射二極體(laser diode，LD)等等。
大體而言，該III族氮化物基化合物半導體形成在藍寶石(sapphire)基板上。然而，如藍寶石基板之絕緣基板的使用大大地限定電極的配置。亦即，在傳統氮化物半導體發光二極體中，由於電極通常以水平方向配置，使電流流動變得狹窄。該狹窄電流增加該發光二極體的操作電壓Vf、降低電流效率、且該發光二極體因而容易靜電放電(electrostatic discharge)。因此，為了解決此問題，研究出一種以垂直方向配置電極之半導體發光二極體。
具有此種垂直電極結構之半導體發光二極體的研究正持續進行著，藉由在該發光二極體之光提取(light extraction)面積上形成凸出(prominence)及凹陷(depression)結構，以改善該半導體發光二極體之發光體(luminous)效率，亦即光提取效率。由於材料層有著不同的各自的折射率，限制在材料層之介面中的光通道。在平滑介面的情況下，當光由具大折射率(n>1)的半導體層朝具小折射率(n=1)的空氣層移動時，該光必定以某角度(臨界角度)以下或更小角度入射至該平滑介面。其原因是因為若該光以某角度或更大角度入射的話，光將完全地由該平滑介面反射，能顯著地減少光提取效率。因此，為了解決此問題，已嘗試一種在介面上採用凸出及凹陷結構之方法。
對於在介面上採用凸出及凹陷結構的方法之一，係在具有凸出及凹陷的藍寶石基板上堆疊氮化物半導體層，且藉由移除用來作為光提取表面之藍寶石基板以暴露凸出及凹陷。然而，在此方法中，當形成半導體層在如該藍寶石基板之生長基板上時，由於在該基板及該半導體層之間晶體常數(crystal constant)的差異，使該半導體層可能很容易變得有缺陷，且當在該半導體層上形成額外的凸出及凹陷部分時，在其上形成的凸出及凹陷圖樣是用濕蝕刻、蝕刻劑(或蝕刻溶液)等，勢必流向有缺陷的部分，將降低該半導體層的品質，且產生有缺陷的產品。
本發明之一態樣係提供一種製造半導體發光二極體之方法，其可避免在形成凸出及凹陷表面程序中蝕刻劑滲漏進入半導體層之內部中的缺陷部分，因而改善半導體發光二極體的品質，且在提取外部光中係藉由形成雙重圖樣使得半導體發光二極體具有最大化效率。
根據本發明之態樣，提供一種用於製造半導體發光二極體之方法，係包括：形成包括第一導電半導體層、主動層、以及在具有凸出及凹陷之基板上的光發射結構之第二導電半導體層；由該光發射結構移除該基板以暴露與該凸出及凹陷相對應之第一凹凸(concavoconvex)部分；在該第一凹凸部分上形成保護層；移除部分該保護層以暴露該第一凹凸部分之凸出部分；以及在該第一凹凸部分之凸出部分上形成第二凹凸部分。
該方法可復包括：在該保護層之表面上覆蓋阻層(photoresist)以平坦化該表面。
部分該保護層之移除可移除該阻層及部分該保護層，以暴露該第一凹凸部分之凸出部分。
可藉由濕蝕刻執行移除該阻層及部分該保護層。
於移除部分該保護層中，可僅暴露該第一凹凸部分之凸出部分。
該第二凹凸部分之圖樣尺寸可小於該第一凹凸部分之圖樣尺寸。
可藉由化學機械拋光(CMP)、濕蝕刻、以及乾蝕刻之一者執行移除部分該保護層。
可藉由濕蝕刻執行形成該第二凹凸部分。
可藉由使用氫氧化鉀(KOH)溶液執行濕蝕刻。
該方法可復包括：於形成該第二凹凸部分之後，移除在該第一凹凸部分之凹陷部分內剩餘的保護層。
可藉由使用氫氟酸(HF)溶液之濕蝕刻執行移除在該第一凹凸部分之凹陷部分內剩餘的保護層。
可藉由雷射剝離程序執行移除該基板。
該保護層可包括矽氧化物及矽氮化物之至少一者。
可藉由濺鍍及沈積程序之至少一者執行形成該保護層。
根據本發明之另一態樣，提供一種半導體發光二極體，係包括：光發射結構，其係包括第一導電型半導體層、主動層及第二導電型半導體層；形成於該光發射結構上之第一凹凸部分，且在其凸出部分具有第二凹凸部分；以及保護層，係填滿該第一凹凸部分之凹陷部分。
該第一凹凸部分可形成於該第一及第二導電型半導體層之至少一者的表面上。
該保護層可包括矽氧化物及矽氮化物之至少一者。
該第一凹凸部分可具有週期性圖樣，且該第二凹凸部分可具有非週期性圖樣。
該第二凹凸部分之圖樣尺寸可小於該第一凹凸部分之圖樣尺寸。
該第一及第二導電型半導體層可分別地為n及p型，且該第一凹凸部分可形成於該n型半導體層上。
請參照所附圖式詳細說明本發明之例示性實施例。
然而，本發明可以許多不同的形式實施，並且將不受本文中所提出之實施例所限制。而是，提供該等實施例使得此揭示之內容將是完整及徹底的，並且將完全表達本發明之範圍於熟悉此項技術者。於各圖式中，為了清楚起見，形狀及尺寸可以誇大，以及相同的元件符號將使用於各圖式中以指示相同或者相似的組件。
第1至8圖係根據本發明之例示性實施例顯示一種製造半導體發光二極體之方法。
如第1圖所示，準備形成在具有凸出及凹陷結構上之基板10。該基板10可由如藍寶石、碳化矽(SiC)、鋁酸鎂(MgAl2 O4 )、氧化鎂(MgO)、鋁酸鋰(LiAlO2 )、鎵酸鋰(LiGaO2 )、或氮化鎵(GaN)等等之材料所製造。在此情況下，藍寶石為菱形六面R3c(Hexa-Rhombo R3c)，係具有分別地沿著c軸之晶格常數13,001及沿著a軸之晶格常數4,758，並具有C(0001)面、A(1120)面、及R(1102)面等。在此情況中，該C面允許氮化物薄膜相對地容易生長且於高溫下穩定，因此其主要用於生長基板。為了減少該生長基板10的晶格缺陷，並且在該生長基板10上形成氮化物半導體層，可在該生長基板10上形成緩衝層(未圖示)。為了減少生長其上之光發射結構的晶格缺陷，該緩衝層可使用作為由氮化物等所製造之未摻雜半導體層。
藉由使用阻層圖樣作為蝕刻遮罩，可藉由選擇性地蝕刻部份該基板10，以形成該基板10的凸出及凹陷結構，從而形成具有規則或不規則週期的凸出及凹陷圖樣。詳細而言，在藉由該遮罩蝕刻部分該基板中，可利用使用緩衝氧化物蝕刻(BOE)溶液作為蝕刻劑之濕蝕刻方法，或者是利用反應式離子蝕刻(RIE)之乾蝕刻方法。在用於形成該圖樣的濕蝕刻程序中，可使用鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3 )、氫氟酸(HF)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、硫酸(H2 SO4 )、磷酸(H3 PO4 )及4磷酸+4醋酸+硝酸+氫(4H3 PO4 +4CH3 COOH+HNO3 +H2 )、或者任何該些組合之混合溶液之一者作為蝕刻劑。在此情況中，在以100℃或更高溫度之加熱狀態中可使用該蝕刻劑。同時，藉由使用在三氯化硼(BCL3 )、氯(Cl2 )、溴化氫(HBr)及氬(Ar)之至少一者中的蝕刻氣體來執行該乾蝕刻，且在該基板10蝕刻時，可共同執行乾蝕刻及濕蝕刻。
請參照第2圖，光發射結構20包括第一導電型半導體層21、主動層22、第二導電型半導體層23，可形成於具有該凸出及凹陷圖樣之基板10上。構成該光發射結構20之第一及第二導電型半導體層21、23可分別地為n型及p型半導體層，且由氮化物半導體所形成。因此，在本例示性實施例中，可理解為該第一及第二導電型半導體層21、23分別地表示為n型及p型半導體層。該第一及第二導電型半導體層21、23可具有實驗式Alx Iny Ga(1-x-y) N(於此，0x1,0y1,0x+y1)，且由舉例像是氮化鎵、氮化鋁鎵、或氮化銦鎵等之材料製造。根據電子及電洞的再結合，形成於該第一及第二導電型半導體層21、23之間的主動層22可發射具有某些種類能量的光，並具有多重量子井(multi-quantum well，MQW)結構，例如，氮化銦鎵/氮化鎵結構，其中量子井層及量子阻礙層交替地堆疊。同時，可藉由使用如該技術領域所熟知的有機金屬化學汽相沈積法(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)及氫化物汽相磊晶法(HVPE)等等之半導體層生成程序，來形成該第一及第二導電型半導體層21、23及該主動層22。
接著，如第3圖所示，可移除具有該凸出及凹陷圖樣之基板10。儘管未圖示，可結合導電基板至該光發射結構20之上表面，具體而言，其係至該第二導電型半導體層12之上表面，且在結合該導電基板後，可藉由使用雷射剝離(laser lift-off)程序等移除該生成基板10。當執行該剝離程序等以移除該生成基板10時，該導電基板(未圖示)可作為支撐該光發射結構20的支撐件，並可由如矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、或砷化銦(InAs)等之任一半導體基板材料，導電氧化物層如氧化銦錫(ITO，Indium Tin Oxide)、硼化鋯(ZrB)、或氧化鋅(ZnO)等，以及金屬基板如鎢銅(CuW)、鉬(Mo)、鋁(Al)、或金(Au)等所形成。在本例示性實施例中，該導電基板可藉由導電接合層為中介接合至該光發射結構20，且在此情況下，該導電接合層可由如錫金(AuSn)的共晶金屬材料所製造。再者，該導電基板可藉由電鍍(electroplating)、無電鍍(electroless plating)、熱蒸鍍(thermal evaporator)、電子束蒸鍍(e-beam evaporator)、濺鍍(sputter)及化學汽相沉積(CVD)等形成。
在本例示性實施例中，該生長基板10可藉由如雷射剝離或化學剝離等程序來移除，藉由使用該導電基板為支撐件，且該導電基板可作為該第二導電型半導體層23的電極。在該導電基板及該第二導電型半導體層23之間可插入反射電極層(未圖示)。該反射電極層有助於反射光，由該光發射結構20之主動層22，朝向該光發射結構20之上部分發射反射光，亦即朝向該第一導電型半導體層21。該反射電極層可與該第一導電型半導體層21歐姆接觸(ohmic-contact)，在考量此功能，該反射金屬層可包括如Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au等之材料。
儘管未圖示，該反射金屬層可使用具有雙層或更多層的結構以改善其反射效率。舉例來說，該反射金屬層可由如Ni/Ag、Zn/Ag、Ni/Al、Zn/Al、Pd/Ag、Pd/Al、Ir/Ag、Ir/Au、Pt/Ag、Pt/Al及Ni/Ag/Pt等形成。然而，對於本例示性實施例，該反射金屬層並非必要的，因而可不包括在內。
在移除該生長基板10及該緩衝層(未圖示)的步驟中，可使用鹽酸、硝酸、氫氟酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硫酸、磷酸及4磷酸+4醋酸+硝酸+氫、或者任何該些組合之混合溶液之一者的濕蝕刻方法、化學機械拋光及感應耦合電漿/反應式離子蝕刻(ICP/RIE)之乾蝕刻方法中至少任何一者。另外，濕蝕刻方法及乾蝕刻方法可一起使用，濕蝕刻方法用於蝕刻該生長基板10，且乾蝕刻方法用於蝕刻該緩衝層。
第3圖係顯示從移除該生長基板10後的狀態之光發射結構20。該光發射結構20包括具有第一凹凸部分211的第一導電型半導體層21、主動層22、以及第二導電型半導體層23，該第一導電型半導體層21包括具有作為與該基板10之凸出及凹陷圖樣接合之形狀的第一凹凸部分211，該第一凹凸部分211包括凸出部分211a及凹陷部分211b。
再者，如在第4圖中所示形成保護層30。該保護層30有助於避免蝕刻劑滲入部分該第一導電型半導體層21(錯位束(dislocation bundle))，使得在後續額外的圖樣化形成程序中產生晶體缺陷，因而製造出高品質半導體發光二極體。當在本例示性實施例中如藍寶石基板之生長基板10上形成該半導體層，由於在該基板及該半導體層之間晶體常數的差異，該半導體層可能很容易變得有缺陷。接著，當藉由濕蝕刻等而產生之具有凸出及凹陷圖樣的半導體層上形成額外的凸出及凹陷，該蝕刻劑等將流入該缺陷部分而降低該半導體層之品質，並造成有缺陷的產品。然而，根據本例示性實施例，在具有該第一凹凸部分211之第一導電型半導體層21上所形成的保護層30，可避免在該額外的凸出及凹陷形成程序中，該蝕刻劑之滲透穿過該第一導電型半導體層21之缺陷面積。
該保護層30可由具有不同於氮化鎵之物理特性的有機或無機化合物所製成。詳細而言，該保護層30可由如二氧化矽(SiO2 )之氧化矽、氮化矽(SiNx)、三氧化二鋁(Al2 O3 )、氧化鉿(HfO)、二氧化鈦(TiO2 )、氧化鋯(ZrO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦，係包括附加Mg、Ag、Xn、Sc、Hf、Wr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr及La之至少一者，藉由如該技術領域所熟知的濺鍍或沈積等等。
其後，如第5圖所示，可覆蓋阻層在該保護層30上以形成光阻層40。請參照第5圖，藉由如沈積或濺鍍等程序在該第一導電型半導體層21上形成之保護層30，於該保護層30的表面上形成與該些形成於該第一導電型半導體層21上之第一凹凸部分211相同的凸出及凹陷圖樣。因此，為了平坦化該保護層30之表面，可在該保護層30之表面上形成光阻層40。該光阻層40具有以顯影劑藉由光照射，其係光敏感部分有非分解(負型)或分解(正型)的特性，可藉由有機溶劑來分解該光阻層40的任何成分(一般而言，有機聚合物)。該光阻層40可由比該保護層30較弱黏性的材料所製成，且因此，該光阻層40填滿在該保護層30之表面上所形成凸出及凹陷的該些凹陷部分，以提供平滑(或平坦)的表面。
執行第5圖所示之步驟，以提供藉由移除該保護層30而暴露部分該第一導電型半導體層21程序中之平滑表面，且在此情況下，當藉由乾蝕刻或化學機械拋光移除部分該保護層30時，則不需要覆蓋該光阻層40之步驟。因此，根據移除該保護層30程序的形態，可省略在第5圖所示之步驟。
接著，如第6圖所示，蝕刻該光阻層40及部份該保護層30以暴露部分該第一導電型半導體層21。詳細而言，該光阻層40及該保護層30可相繼地蝕刻，直到暴露形成於該第一導電型半導體層21上之第一凹凸部分211的凸出部分211a。當未形成該光阻層40時，該保護層30之表面可藉由使用化學機械拋光(CMP)程序來平坦化，且當於該保護層30上形成該光阻層40及該表面平坦化時，可藉由使用蝕刻程序，例如該技術領域中所熟知的感應耦合電漿/反應式離子蝕刻(ICP/RIE)等來蝕刻該光阻層40。
其後，如第7圖所示，在形成於該第一導電型半導體層21上之第一凹凸部分211的凸出部分211a上形成第二凹凸部分212。該第二凹凸部分212同時形成在該第一凹凸部分211之凸出部分211a上，以增加該第一導電型半導體層21的表面面積，因而增加提取外部光之效率。該第一及第二凹凸部分211、212可具有規則或不規則的圖樣。當該第一凹凸部分211具有規則週期的圖樣及該第二凹凸部分212具有不規則週期的圖樣時，可改進該週期性第一凹凸部分211的光提取分佈以及該非週期性第二凹凸部分212為散射-反射，因而增加提取外部光之效率。該第一及第二凹凸部分211、212有助於有效地發射光子(photons)，藉由改進由該光發射結構20之主動層22所產生之光子的散射特性，以有效地發射該光子至外側。在本例示性實施例中，該側面為三角形狀，但本發明並未限制於此，而且該側面可具有許多其他形狀如半球形(hemispheric)形狀、四角形(quadrangular)形狀、或梯形(trapezoid)形狀等。
可藉由使用如氫氧化鉀(KOH)之蝕刻劑的濕蝕刻程序來形成於該第一凹凸部分211之凸出部分211a上的第二凹凸部分212。藉由使用如氫氧化鉀、或磷酸等之蝕刻劑來執行濕蝕刻程序，且藉由該程序，可在該第一凹凸部分211之凸出部分211a上形成具有不規則週期之第二凹凸部分212。然而，在此情況中，形成第二凹凸部分212之程序並非僅限制於濕蝕刻程序，且可使用利用感應耦合電漿/反應式離子蝕刻(ICP/RIE)等之乾蝕刻方法，或者可共同執行乾蝕刻及濕蝕刻。
在本例示性實施例中，由於形成在該第一導電型半導體層21上之第一及第二凹凸部分211、212的存在，可將提取外部光之效率最大化。在該第一凹凸部分211之凹陷部分211b內剩餘的保護層30可由具有高光穿透率以及2.5或更低的提取光之折射率的材料製成，係由該光發射結構20之主動層22發射至外側，因而改進提取外部光之效率。
其後，如第8圖所示，在該第一凹凸部分211之凹陷部分211b內剩餘的保護層30藉由使用如氫氟酸(HF)之蝕刻劑來濕蝕刻，以允許該第一及第二凹凸部分211、212之表面完全地暴露在空氣中。然而，在第8圖所示的程序並非必要的，因為可保留在該第一凹凸部分211之凹陷部分211b內剩餘的保護層30，或可如第8圖所示選擇性移除。
第9圖係示意地顯示根據本發明之例示性實施例的半導體發光二極體之透視圖。請參照第9圖，根據本例示性實施例之半導體發光二極體，包括具有形成在導電基板50上之主動面積22的光發射結構20、具有形成在該光發射結構20上之複數個凸出部分221a的第一凹凸部分211、以及形成在該複數個凸出部分221a上的第二凹凸部分212。可藉由相繼地堆疊該第一導電型半導體層21、該主動層22、以及該第二導電型半導體層23而形成該光發射結構20。
在本例示性實施例中，構成該光發射結構20之該第一及第二導電型半導體層21、23可分別地為n型及p型半導體層，以及係由氮化物半導體所形成。因此，在本例示性實施例中，可以理解將該第一及第二導電型半導體層21、23分別地表示n型及p型半導體層。該第一及第二導電型半導體層21、23可具有實驗式Alx Iny Ga(1-x-y) N(於此，0x1,0y1,0x+y1)，且由舉例如氮化鎵、氮化鋁鎵、或氮化銦鎵等之材料製造。根據電子及電洞的再結合，形成於該第一及第二導電型半導體層21、23之間的主動層22可發射具有某些能量的光，並具有多重量子井結構，例如，氮化銦鎵/氮化鎵結構，其中量子井層及量子阻礙層係交替地堆疊。同時，可藉由使用如該技術領域所熟知的有機金屬化學汽相沈積法、分子束磊晶法及氫化物汽相磊晶法等等之半導體層生成程序，來形成該第一及第二導電型半導體層21、23及該主動層22。
當執行該剝離程序等以移除半導體生長基板(未圖示)，導電基板50可作為支撐該光發射結構20的支撐件，並可由包括Au、Ni、Al、Cu、W、Si、Se、GaAs之任一者的材料所製成。舉例來說，該導電基板50可藉由在矽基板上摻雜Al而形成。在本例示性實施例中，該導電基板可藉由導電接合層(未圖示)為中介接合至該光發射結構，且在此情況下，該導電接合層可由如錫金的共晶金屬材料所製成。
具有複數凸出部分211a及凹陷部分211b的第一凹凸部分211可形成於該第一導電型半導體層21之表面上，且具有週期性或非週期性圖樣。藉由在該第一導電型半導體層21之表面上執行蝕刻如乾蝕刻或濕蝕刻，以形成在該第一導電型半導體層21之表面上之第一凹凸部分211，或者可形成在具有該凸出及凹陷結構之生長基板上，以及移除該生長基板以形成與該生長基板之該凸出及凹陷結構接合的凸出及凹陷。並且，在該第一凹凸部分211之凸出部分211a上形成可具有非週期性圖樣之第二凹凸部分212，且如上所述，該第二凹凸部分212可藉由濕蝕刻、乾蝕刻、或同時執行濕蝕刻及乾蝕刻兩者之程序而形成。該第一及第二凹凸部分211、212可形成具有週期性或非週期性圖樣，且在此情況下，當該第一凹凸部分211具有週期性圖樣及第二凹凸部分212具有非週期性圖樣，可進一步改進該光提取效率。
電性連接至該第一導電型半導體層21之第一導電型電極(未圖示)可形成在該第一及第二凹凸部分211、212上。該第一導電型電極可在該第一及第二凹凸部分211、212任何部分形成，但為了均勻地分散電流，該第一導電型電極可形成在該第一及第二凹凸部分211、212的中心部分。並且，若形成該第一導電型電極的部分與該第一及第二凹凸部分211、212之表面上的凸出及凹陷重疊時，由於該表面凸出及凹陷使該第一導電型電極之接觸表面崎嶇不平，將減低電氣特性。即可能產生電流經由第二導電型電極導入至該第一導電型半導體層21之電阻增加的問題。因此該第一導電型電極形成在不與該凸出及凹陷重疊的部分。
該保護層30係形成在該第一凹凸部分211之凹陷部分211b內，為了避免蝕刻劑或氣體滲入部分該第一導電型半導體層21(晶格錯位束)以形成該第二凹凸部分212，並且由於在該第一導電型半導體層21及該保護層30間之折射率差異，可提升提取外部光之效率。該剩餘保護層30可由具高光穿透率且2.5或更低於提取光之折射率的材料所製成，係由該光發射結構20之主動層22發射至外側，因而改進提取外部光之效率。
詳細而言，該保護層30可供避免蝕刻劑滲入部分該第一導電型半導體層21(錯位束)使得在後續額外的圖樣化形成程序中產生晶體缺陷。當該第二凹凸部分212形成在其上具有經濕蝕刻等所形成之第一凹凸部分211的半導體層上，該蝕刻劑等將流入該缺陷部分而降低該半導體層之品質，並造成有缺陷的產品。然而，在該第一凹凸部分211上所形成的保護層30，可避免在該額外的凸出及凹陷形成程序中，該滲透的蝕刻劑穿過該第一導電型半導體層21之缺陷面積。
該保護層30可包括具有不同於該些氮化鎵之物理特性的有機或無機化合物。詳細而言，該保護層30可由如二氧化矽之矽氧化物，如氮化矽、三氧化二鋁、氧化鉿、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅之矽氮化物，包括附加Mg、Ag、Xn、Sc、Hf、Wr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr及La之至少一者的銦氧化物，藉由如該技術領域所熟知的濺鍍、或沈積等所製成。
第11圖係沿著第9圖所示之該半導體發光二極體的線A-A’之側剖視圖。根據本例示性實施例，半導體發光二極體100包括導電基板50，以及該光發射結構20係包括相繼地形成在該導電基板50上的第二導電型半導體層23、主動層22、以及第一導電型半導體層21。該第一導電型半導體層21包括具有複數個凸出部分211a及該凹陷部分211b在其上形成之第一凹凸部分211，且該第二凹凸部分212在該第一凹凸部分211之凸出部分211a上形成。在本例示性實施例中，光係由該光發射結構20之主動層22發射，傳遞經過該週期性第一凹凸部分211及該非週期性第二凹凸部分212，因而改進提取外部光之效率。
第11圖係根據本發明之另一例示性實施例的半導體發光二極體之側剖視圖。在本例示性實施例中，不同於第10圖所述之例示性實施例，移除填滿該第一凹凸部分211之凹陷部分211b的保護層30，以得到該第一及第二凹凸部分211、212兩者皆暴露在空氣中之結構。在該第一凹凸部分211之凹陷部分211b內的保護層30可藉由使用氫氟酸(HF)或蝕刻劑等來移除。
如上述所指出，根據本發明之例示性實施例，在形成該表面凸出及凹陷之程序中，避免滲透的蝕刻劑進入該半導體層內之缺陷部分，因而改進該半導體發光二極體的品質。另外，因為形成該雙重圖樣，可改進該半導體發光二極體提取外部光之效率。
雖然本發明已經顯示及說明相關之例示性實施例，但是很顯然的，對於熟悉此項技術者而言，可以作修飾及改變而仍不偏離由所附申請專利範圍所定義之本發明之精神與範疇。
10．．．基板
20．．．光發射結構
21．．．第一導電型半導體層
22．．．主動層
23．．．第二導電型半導體層
30．．．保護層
40．．．光阻層
50．．．導電基板
100．．．半導體發光二極體
211．．．第一凹凸部分
211a．．．凸出部分
211b．．．凹陷部分
212．．．第二凹凸部分
由以上之詳細說明，配合所附圖式，將更清楚瞭解本發明之上述及其他的態樣、特徵及其他的優點，其中：
第1至8圖係根據本發明之例示性實施例顯示一種製造半導體發光二極體之方法圖示；
第9圖係根據本發明之例示性實施例示意地顯示該半導體發光二極體之透視圖；
第10圖係沿著第9圖之半導體發光二極體的線A-A’之側剖視圖；以及
第11圖係根據本發明之另一例示性實施例的半導體發光二極體之側剖視圖。
20．．．光發射結構
21．．．第一導電型半導體層
22．．．主動層
23．．．第二導電型半導體層
212．．．第二凹凸部分

Claims (20)

  1. 一種半導體發光二極體之製造方法，係包括：形成包括第一導電半導體層、主動層、以及第二導電半導體層在具有凸出及凹陷之基板上的光發射結構；由該光發射結構移除該基板以暴露與該凸出及凹陷相對應之第一凹凸部分；在該第一凹凸部分上形成保護層；移除部分該保護層以暴露該第一凹凸部分之凸出部分；以及在該第一凹凸部分之該凸出部分上形成第二凹凸部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，復包括：在該保護層之表面上覆蓋阻層以平坦化該表面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，部分該保護層之移除係移除該阻層及部分該保護層，以暴露該第一凹凸部分之該凸出部分。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，藉由濕蝕刻執行該阻層及部分該保護層之移除。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，於部分該保護層之移除中，僅暴露該第一凹凸部分之凸出部分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，該第二凹凸部分之圖樣尺寸小於該第一凹凸部分之圖樣尺寸。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，藉由化學機械拋光、濕蝕刻、以及乾蝕刻之一者執行部分該保護層之移除。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，藉由濕蝕刻執行該第二凹凸部分之形成。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，藉由使用氫氧化鉀溶液執行濕蝕刻。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，復包括：於形成該第二凹凸部分後，移除在該第一凹凸部分之凹陷部分內剩餘的保護層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，藉由使用氫氟酸溶液之濕蝕刻執行在該第一凹凸部分之凹陷部分內剩餘的保護層之移除。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，藉由雷射剝離程序執行該基板之移除。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，該保護層包括矽氧化物及矽氮化物之至少一者。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之半導體發光二極體之製造方法，其中，藉由濺鍍及沈積程序之至少一者執行該保護層之形成。
  15. 一種半導體發光二極體，係包括：光發射結構，係包括第一導電型半導體層、主動層、以及第二導電型半導體層；第一凹凸部分，係形成於該光發射結構上，且在該第一凹凸部分之凸出部分具有第二凹凸部分；以及保護層，係填滿該第一凹凸部分之凹陷部分。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之半導體發光二極體，其中，該第一凹凸部分形成於該第一及第二導電型半導體層之至少一者的表面上。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之半導體發光二極體，其中，該保護層包括矽氧化物及矽氮化物之至少一者。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之半導體發光二極體，其中，該第一凹凸部分具有週期性圖樣，以及該第二凹凸部分具有非週期性圖樣。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之半導體發光二極體，其中，該第二凹凸部分之圖樣尺寸小於該第一凹凸部分之圖樣尺寸。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之半導體發光二極體，其中，該第一及第二導電型半導體層分別地為n及p型半導體層，且該第一凹凸部分形成於該n型半導體層上。
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