TWI459592B - 奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法 - Google Patents
奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI459592B TWI459592B TW100114489A TW100114489A TWI459592B TW I459592 B TWI459592 B TW I459592B TW 100114489 A TW100114489 A TW 100114489A TW 100114489 A TW100114489 A TW 100114489A TW I459592 B TWI459592 B TW I459592B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- nano
- scale
- emitting diode
- layer
- epitaxial
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 78
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 42
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 13
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 5
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 239000002061 nanopillar Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015096 spirit Nutrition 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
本發明係有關一種薄膜發光二極體及其製作方法，特別是指一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法。
利用雷射剝離法所製作的氮化鎵發光二極體(Thin-GaN LED)有效增加了發光二極體在晶片階段的散熱，也減緩了LED熱效應所產生的效率下降(droop)，另一方面也提升了發光面積，成為目前高功率LED的趨勢。但在Yewchung Sermon Wu,Ji-Hao Cheng,and Wei Chih Peng所發表之“Effects of laser sources on the reverse-bias leakages of laser lift-off GaN-based light-emitting diodes,”APPLIED PHYSICS LETTERS 90,251110(2007)文獻中中提到，經由實驗發現，經過雷射剝離法後所造成的應力釋放將會增加錯位缺陷現象，而不僅使發光效率變差，也影響元件在長時間的操作下的壽命時間。此專利雖然教示增加氮化鎵之磊晶品質與增加光萃取效率的方式，但其所教示之製程繁雜不易實現。在D. S. Wuu,W. K. Wang,W. C. Shih,R. H. Horng,C. E. Lee,W. Y. Lin,and J. S. Fang所發表之“Enhanced Output Power of Near-Ultraviolet,”IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL. 17,NO. 2,FEBRUARY 2005文獻與Y. J. Lee,J. M. Hwang,T. C. Hsu,M. H. Hsieh,M. J. Jou,B. J. Lee,T. C. Lu,H. C. Kuo,Member,IEEE,and S. C. Wang,Senior Member,IEEE所發表之“Enhancing the Output Power of GaN-Based LEDs Grown on Wet-Etched Patterned Sapphire Substrates,”IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL. 18,NO. 10,MAY 15,2006文獻中提到圖形化藍寶石基板製作發光二極體，除了能增加光萃取效率外，也能減少磊晶時的錯位缺陷密度。在Haiyong Gao,a_Fawang Yan,Yang Zhang,Jinmin Li,Yiping Zeng,and Guohong Wang所發表之Enhancement of the light output power of InGaN GaN light emitting diodes grown on pyramidal patterned sapphire substrates in the micro and nanoscale,”JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 103,014314_2008_文獻中提到利用奈米圖形化藍寶石基板級製作發光二極體更能增加磊晶時氮化鎵的品質，但製程中必須使用黃光微影製作蝕刻圖形，不僅增加製程複雜度也提高製作成本。
有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法，以有效克服上述之該等問題。
本發明之主要目的在提供一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法，其在具有奈米級圖形化氧化矽層之磊晶基板上使用側向磊晶成長技術製作出半導體結構，以有效抑止磊晶成長半導體結構時的疊層缺陷，降低線差排密度，提高發光半導體層的結晶品質。
本發明之另一目的在提供一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法，其半導體結構之出光面無須再次表面粗化，即可提升外部量子效率。
本發明之再一目的在提供一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法，其製作過程無須使用黃光微影蝕刻圖形，可大幅度降低製程複雜度並降低製作成本。
為達上述之目的，本發明提供一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體，其包含有一基板；一位於基板上的接合金屬層；一位於接合金屬層上的第一電極；一第一電極上的半導體結構，其係側向磊晶形成；以及一位於半導體結構上的第二電極，上述之半導體結構未被第二電極所附蓋的上表面形成有一奈米級粗糙化結構。
本發明尚提出一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的製作方法，其步驟包含有：提供一磊晶基板，其上形成有一奈米級圖形化氧化矽層；於奈米級圖形化氧化矽層上側向磊晶形成一半導體結構，半導體結構底表面形成有一奈米級粗糙化結構，其係對應於奈米級圖形化氧化矽層之圖案；於半導體結構上形成一第一電極；提供一第二基板，第二基板上形成有一接合金屬層；將第一電極接合於接合金屬層上，隨後移除磊晶基板，顯露出半導體結構之奈米級粗糙化結構；以及於半導體結構上形成一第二電極。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
請參閱第1圖，其係本發明之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的結構示意圖。如圖所示，本發明之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體10包含有一基板12；一位於基板12上的接合金屬層14；一位於接合金屬層14上的第一電極16；一位於第一電極16上的半導體結構18；以及一位於半導體結構18上的第二電極20，其中半導體結構18未被第二電極20所附蓋的上表面形成有一奈米級粗糙化結構22。
上述之接合金屬層14為二層結構，其由下而上依序可以為一鈦層與一金層。上述之第一電極16可以為三層結構，其由下而上依序為一金層、一鉑層以及一鉻層。因此，接合金屬層14之金層接觸於第一電極16之金層。上述之第二電極20可以為二層結構，其由下而上依序為一金層與一鉻層。基板12則是採用散熱性較佳之矽基板或金屬基板。
上述之半導體結構18可受電激發而發出光線，半導體結構18包含有一p型三五族半導體層24；一n型三五族半導體層26，其表面形成有上述之奈米級粗糙化結構22；以及一發光半導體層28，其係位於p型三五族半導體層24與n型三五族半導體層26間，該發光半導體層28具有多重量子井(multi-quantum well)結構。此外，此處所述之三五族半導體層之材料可以為氮化鎵或者磷化鎵。
上述之奈米級粗糙化結構22為規則或不規則的奈米尺寸幾何圖形。當奈米級粗糙化結構22為規則時，其幾何圖形可以是奈米尺寸圓形、橢圓形或者多邊形，且結構週期或結構大小為0.01～0.9奈米。
由於本發明之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體10在n型三五族半導體層26之表面形成有奈米級粗糙化結構22，使得整體發光二極體之光引出效率(light extraction efficiency)更為加強，所發出的光線也可大致位於一設定之峰值波長範圍。
接續，請參閱第2(a)～2(f)圖，其係製作上述本發明之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的各步驟剖面示意圖。首先，提供一磊晶基板30，於磊晶基板表面蒸鍍上厚度為200奈米之二氧化矽層32，然後在二氧化矽層32上又蒸鍍上厚度為50奈米的鎳層34，如第2(a)圖所示。
隨後，經過一分鐘850℃熱退火製程使鎳層之鎳粒子自聚集形成一奈米級遮罩(mask)。以此奈米級遮罩為罩幕對氧化矽層進行蝕刻，舉例來說，以反應離子蝕刻系統蝕刻3分鐘，隨後使用硝酸洗除此奈米級遮罩，以形成一奈米級圖形化氧化矽層36，如第2(b)圖所示，其中奈米級圖形化氧化矽層36之圖形部分的直徑約為100奈米～150奈米。
利用有機金屬化學氣相沈積法於奈米級圖形化氧化矽層36上依序磊晶成長一n型三五族半導體層26；沈積一具有多重量子井結構之發光半導體層28；以及沈積一p型三五族半導體層24，以形成上述之半導體結構18，如第2(c)圖所示。而此n型三五族半導體層26之底表面將形成有上述之奈米級粗糙化結構22，其係對應於奈米級圖形化氧化矽層36之圖案。磊晶基板30之材質為藍寶石等晶格常數與半導體結構之晶格常數相近似之基板材質。
此外，更為順利磊晶成長上述之半導體結構18，於半導體結構18形成前，可先於磊晶基板30上形成一厚度約50奈米的氮化鎵緩衝層(圖中未示)。
上述之半導體結構18是於奈米級圖形化氧化矽層36上經側向磊晶成長所形成，因此能有效抑止在磊晶成長過程時所產生的疊層缺陷(stacking fault)，以降低線差排密度(threading dislocation density)，提升發光半導體層28之結晶品質而降低漏電流。再者，本發明之半導體結構18之n型三五族半導體層26之出光面已有表面粗化結構，因此無須再次粗化亦能提升外部量子效率。
接續，如第2(d)圖所示，於半導體結構18上形成上述之第一電極16，其形成方法可以以物理或化學氣相沈積法為之。
隨後，提供一表面上形成有上述之接合金屬層14之基板12。將第一電極16經過高溫高壓一段時間接合於接合金屬層14上，形成如第2(e)圖所示。
利用雷射剝離法(laser lift-off)將磊晶基板30與其上之奈米級圖形化氧化矽層36自半導體結構18上移除。舉例來說，此雷射剝離法是使用準分子雷射，其波長為248奈米，脈衝寬度為25ns，此準分子雷射是照射並破壞緩衝層，以將磊晶基板與其上之奈米級圖形化氧化矽層和半導體結構分離，達到移除之目的。
然後，可依序以硫酸等酸液以及電漿對半導體結構18表面上所殘留之氮化鎵緩衝層進行蝕刻清除。移除部分奈米級粗糙化結構22，並於其上形成一第二電極20，如第2(f)圖所示，即完成本發明之發光二極體。
再者，半導體結構上形成第二電極之步驟前更可包含有利用一電感耦合式電漿(inductive coupled plasma)自半導體結構表面向下蝕刻至第一電極，以區隔形成數個發光二極體晶粒。
請參閱第3圖，其係本發明所形成之奈米級圖形化氧化矽層的掃瞄式電子顯微鏡剖面影像圖。如圖所示，奈米級圖形化氧化矽層是呈現直徑約為100奈米~150奈米的奈米柱圖形。
請一併參閱第4(a)圖與第4(b)圖，第4(a)圖是傳統薄膜發光二極體的穿透式電子顯微鏡剖面影像圖，第4(b)圖是本發明之薄膜發光二極體的穿透式電子顯微鏡剖面影像圖，將兩者比較可發現傳統薄膜發光二極體具有比較高的線差排密度(threading dislocation density)。
請一併參閱第5(a)圖與第5(b)圖，第5(a)圖是本發明之薄膜發
光二極體的接觸模式的導電原子力顯微鏡影像圖，第5(b)圖傳統薄膜發光二極體的接觸模式的導電原子力顯微鏡影像圖，將兩者比較可發現傳統薄膜發光二極體的漏電流範圍比本發明多很多。
請參閱第6圖，其係本發明之薄膜發光二極體與傳統薄膜發光二極體的電流與光輸出強度之圖表。由此圖可發現，在施加任何電流值之情況下，在光輸出功率方面可看出本發明之奈米級側像成長磊晶之薄膜發光二極體優於傳統薄膜之發光二極體。
綜上所述，本發明提供一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法，其在具有奈米級圖形化氧化矽層之磊晶基板上使用側向磊晶成長技術製作出半導體結構，以有效抑止磊晶成長半導體結構時的疊層缺陷，降低線差排密度，提高發光半導體層的結晶品質。再者，在本發明之製程下半導體結構之出光面無須再次表面粗化，即可提升外部量子效率。
本發明之整體結構也有利於使用雷射剝離的薄膜發光二極體，提高製程的良率。
此外，本發明整個製作過程無須使用黃光微影蝕刻圖形，可大幅度降低製程複雜度並降低製作成本。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體
12‧‧‧基板
14‧‧‧接合金屬層
16‧‧‧第一電極
18‧‧‧半導體結構
20‧‧‧第二電極
22‧‧‧奈米級粗糙化結構
24‧‧‧p型三五族半導體層
26‧‧‧n型三五族半導體層
28‧‧‧發光半導體層
30‧‧‧磊晶基板
32‧‧‧二氧化矽層
34‧‧‧鎳層
36‧‧‧奈米級圖形化氧化矽層
第1圖為本發明之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的結構示意圖。
第2(a)~2(f)圖為製作本發明之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極
體的各步驟剖面示意圖。
第3圖為本發明所形成之奈米級圖形化氧化矽層的掃瞄式電子顯微鏡剖面影像圖。
第4(a)圖為傳統薄膜發光二極體的穿透式電子顯微鏡剖面影像圖。
第4(b)圖為本發明之薄膜發光二極體的穿透式電子顯微鏡剖面影像圖。
第5(a)圖為本發明之薄膜發光二極體的接觸模式的導電原子力顯微鏡影像圖。
第5(b)圖傳統薄膜發光二極體的接觸模式的導電原子力顯微鏡影像圖。
第6圖為本發明之薄膜發光二極體與傳統薄膜發光二極體的電流與光輸出強度之圖表。
10．．．奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體
12．．．基板
14．．．接合金屬層
16．．．第一電極
18．．．半導體結構
20．．．第二電極
22．．．奈米級粗糙化結構
24．．．p型三五族半導體層
26．．．n型三五族半導體層
28．．．發光半導體層
Claims (12)
- 一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體，其包含有：一基板；一接合金屬層，其係位於該基板上；一第一電極，其係位於該接合金屬層上；一半導體結構，其位於該第一電極上，該半導體結構是側向磊晶形成；以及一第二電極，其係位於該半導體結構上，該半導體結構未被該第二電極所附蓋的上表面形成有一奈米級粗糙化結構，其中該半導體結構是於一具奈米級圖形化氧化矽層之磊晶基板上側向磊晶成長後剝離所形成，該奈米級粗糙化結構係形成於該半導體結構之底表面，且該奈米級粗糙化結構係對應於該磊晶基板上之該奈米級圖形化氧化矽層之圖案。
- 如請求項1所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體，其中該半導體結構包含有：一p型三五族半導體層；一n型三五族半導體層；以及一發光半導體層，其係位於該p型三五族半導體層與該n型三五族半導體層間，該發光半導體層具有多重量子井結構。
- 如請求項1所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體，其中該奈米級粗糙化結構為規則或不規則的奈米尺寸幾何圖形。
- 如請求項1所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體，該奈米級粗 糙化結構為規則的奈米尺寸圓形、橢圓形或者多邊形。
- 如請求項1所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體，其中該奈米級粗糙化結構為規則的奈米尺寸幾何圖形，該奈米級粗糙化結構之結構週期或結構大小為0.01~0.9奈米。
- 一種奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的製作方法，其包含有下列步驟：提供一磊晶基板，其上形成有一奈米級圖形化氧化矽層；於該奈米級圖形化氧化矽層上側向磊晶形成一半導體結構，該半導體結構底表面形成有一奈米級粗糙化結構，其係對應於該奈米級圖形化氧化矽層之圖案；於該半導體結構上形成一第一電極；提供一第二基板，該第二基板上形成有一接合金屬層；將該第一電極接合於該接合金屬層上，隨後移除該磊晶基板，顯露出該半導體結構之該奈米級粗糙化結構；以及於該半導體結構上形成一第二電極。
- 如請求項6所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的製作方法，其中該奈米級圖形化氧化矽層的製作步驟包含有：於該磊晶基板上依序形成一氧化矽層與一奈米級金屬層；對該磊晶基板進行一熱退火製程，以使該奈米級金屬層的金屬粒子自聚集形成一奈米級遮罩；以及以該奈米級遮罩為罩幕對該氧化矽層進行蝕刻，隨後移除該奈米級遮罩，以形成該奈米級圖形化氧化矽層。
- 如請求項6所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的製作方法，其中沈積形成該半導體結構之步驟包含有：沈積一n型三五族半導體層；沈積一發光半導體層，該發光半導體層具有多重量子井結構；以及沈積一p型三五族半導體層。
- 如請求項6所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的製作方法，其中該移除該磊晶基板的步驟是利用一雷射剝離法所達成。
- 如請求項6所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的製作方法，其中該奈米級粗糙化結構為規則或不規則的奈米尺寸幾何圖形。
- 如請求項6所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的製作方法，該奈米級粗糙化結構為規則的奈米尺寸圓形、橢圓形或者多邊形。
- 如請求項6所述之奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體的製作方法，其中該奈米級粗糙化結構為規則的奈米尺寸幾何圖形，該奈米級粗糙化結構之結構週期或結構大小為0.01~0.9奈米。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100114489A TWI459592B (zh) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | 奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法 |
| CN2011101532596A CN102214750B (zh) | 2011-04-26 | 2011-06-07 | 纳米级侧向成长磊晶的薄膜发光二极体的制作方法 |
| US13/167,406 US20120273752A1 (en) | 2011-04-26 | 2011-06-23 | Lateral-epitaxial-overgrowth thin-film led with nanoscale-roughened structure and method for fabricating the same |
| JP2011158943A JP2012231104A (ja) | 2011-04-26 | 2011-07-20 | ナノスケール横方向エピタキシャル成長の薄膜発光ダイオード及びその製造方法 |
| US14/460,922 US20140356995A1 (en) | 2011-04-26 | 2014-08-15 | Method for fabricating a lateral-epitaxial-overgrowth thin-film light-emitting diode with nanoscale-roughened structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100114489A TWI459592B (zh) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | 奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201244157A TW201244157A (en) | 2012-11-01 |
| TWI459592B true TWI459592B (zh) | 2014-11-01 |
Family
ID=44745972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100114489A TWI459592B (zh) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | 奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20120273752A1 (zh) |
| JP (1) | JP2012231104A (zh) |
| CN (1) | CN102214750B (zh) |
| TW (1) | TWI459592B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013200509A1 (de) | 2013-01-15 | 2014-07-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer Halbleiterchip |
| CN103872208A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 南昌大学 | 一种具有高反射率反射镜的垂直结构发光二极管 |
| CN105633222B (zh) * | 2014-11-06 | 2018-05-15 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 垂直式发光二极管的制造方法 |
| US10431624B2 (en) * | 2015-07-08 | 2019-10-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing image sensor including nanostructure color filter |
| US11038088B2 (en) | 2019-10-14 | 2021-06-15 | Lextar Electronics Corporation | Light emitting diode package |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070190676A1 (en) * | 2005-01-11 | 2007-08-16 | Chen-Fu Chu | Light emitting diodes (leds) with improved light extraction by roughening |
| US20090278233A1 (en) * | 2007-07-26 | 2009-11-12 | Pinnington Thomas Henry | Bonded intermediate substrate and method of making same |
| TW201030837A (en) * | 2008-11-19 | 2010-08-16 | Agency Science Tech & Res | Method of at least partially releasing an epitaxial layer |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050186757A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-08-25 | National Chiao Tung University | Method for lift off GaN pseudomask epitaxy layer using wafer bonding way |
| US7476910B2 (en) * | 2004-09-10 | 2009-01-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| KR100682872B1 (ko) * | 2004-12-08 | 2007-02-15 | 삼성전기주식회사 | 고효율 반도체 발광 소자 및 그 제조방법 |
| KR100531073B1 (ko) * | 2004-12-08 | 2005-11-29 | 럭스피아 주식회사 | 나노 바늘을 가지는 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| KR20060131327A (ko) * | 2005-06-16 | 2006-12-20 | 엘지전자 주식회사 | 발광 다이오드의 제조 방법 |
| KR100717276B1 (ko) * | 2005-10-29 | 2007-05-15 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자용 구조체, 이를 이용한 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| KR20070063731A (ko) * | 2005-12-15 | 2007-06-20 | 엘지전자 주식회사 | 나노 패턴이 형성된 기판의 제조방법 및 그 기판을 이용한발광소자 |
| GB0702560D0 (en) * | 2007-02-09 | 2007-03-21 | Univ Bath | Production of Semiconductor devices |
| CN101159307A (zh) * | 2007-11-16 | 2008-04-09 | 北京工业大学 | 一种纳米结构出光面半导体发光二极管及其制备方法 |
| TWI412157B (zh) * | 2010-09-16 | 2013-10-11 | Univ Nat Taiwan | 發光元件之製作方法 |
-
2011
- 2011-04-26 TW TW100114489A patent/TWI459592B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-06-07 CN CN2011101532596A patent/CN102214750B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-06-23 US US13/167,406 patent/US20120273752A1/en not_active Abandoned
- 2011-07-20 JP JP2011158943A patent/JP2012231104A/ja active Pending
-
2014
- 2014-08-15 US US14/460,922 patent/US20140356995A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070190676A1 (en) * | 2005-01-11 | 2007-08-16 | Chen-Fu Chu | Light emitting diodes (leds) with improved light extraction by roughening |
| US20090278233A1 (en) * | 2007-07-26 | 2009-11-12 | Pinnington Thomas Henry | Bonded intermediate substrate and method of making same |
| TW201030837A (en) * | 2008-11-19 | 2010-08-16 | Agency Science Tech & Res | Method of at least partially releasing an epitaxial layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102214750A (zh) | 2011-10-12 |
| TW201244157A (en) | 2012-11-01 |
| JP2012231104A (ja) | 2012-11-22 |
| CN102214750B (zh) | 2013-07-31 |
| US20120273752A1 (en) | 2012-11-01 |
| US20140356995A1 (en) | 2014-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7439091B2 (en) | Light-emitting diode and method for manufacturing the same | |
| US9018665B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same | |
| TWI469185B (zh) | 分離基板的半導體結構及其製造方法 | |
| US7781242B1 (en) | Method of forming vertical structure light emitting diode with heat exhaustion structure | |
| TWI491073B (zh) | 發光二極體的製備方法 | |
| US9647183B2 (en) | Vertical light emitting diode with photonic nanostructures and method of fabrication thereof | |
| JP2007305999A (ja) | 垂直構造窒化ガリウム系ｌｅｄ素子の製造方法 | |
| TWI398022B (zh) | Separation method of epitaxial substrate of photovoltaic element | |
| JP2006332383A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| TWI459592B (zh) | 奈米級側向成長磊晶之薄膜發光二極體及其製作方法 | |
| KR20120003119A (ko) | 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법 | |
| TWI474507B (zh) | 固態發光元件之製作方法 | |
| WO2005043633A1 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| KR101008268B1 (ko) | 외부양자효율 개선을 위한 수직구조 발광다이오드 및 그 제조방법 | |
| KR100714626B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 제조방법 | |
| KR101009744B1 (ko) | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| TWI446571B (zh) | 發光二極體晶片及其製作方法 | |
| KR101239852B1 (ko) | ＧａＮ계 화합물 반도체 발광 소자 | |
| KR101018280B1 (ko) | 수직구조 발광다이오드 및 그 제조방법 | |
| TWI288492B (en) | Light emitting diode and the method for manufacturing the same | |
| JP2014060255A (ja) | 窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法 | |
| KR101775123B1 (ko) | 질화물계 발광 소자 | |
| TW202310444A (zh) | 發光元件及其製造方法 | |
| TWI506809B (zh) | 發光二極體晶粒及其製作方法 | |
| JP2013168493A (ja) | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |