TWI497756B - Led晶片製造方法 - Google Patents
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Description
本發明設計一種LED晶片製造方法。
LED(Light-emitting diode，發光二極體)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，因此被認為是新世代綠色節能照明的最佳光源。採取倒截頂錐形狀的外形，可提高LED晶片的出光角度，進而增加出光量。目前製成倒截頂錐形狀外形的LED晶片一般在生成方形LED晶片之後通過蝕刻的方法(例如濕式蝕刻法等蝕刻方法)將LED晶片的四周腐蝕成倒截頂錐形狀。然而，濕式蝕刻法蝕刻的角度只能限定為晶格方向，所以LED晶片的側面只會形成特定角度的斜面。因此，現有的濕式蝕刻法無法根據具體需求設計LED晶片側面的傾斜角度。
有鑒於此，有必要提供一種可製作出不同傾斜角度的側面的LED晶片製造方法。
一種LED晶片製造方法，該製造方法包括步驟：提供基底；在基底上形成緩衝層以及第一半導體層；於該第一半導體層上形成光阻以及圍繞該光阻的阻擋層，該阻擋層朝向該光阻的內側面與該
第一半導體層所夾設的內角呈角度θ；移除該光阻，該阻擋層圍設成磊晶區域；於該磊晶區域內生成發光結構，該發光結構包括發光層與第二半導體層；去除該阻擋層，外露出該發光結構的外側面以及未被該發光結構遮擋的部分該第一半導體層；及於該外露的第一半導體層與該發光結構的第二半導體層上分別形成二電極。
上述步驟製造完成的LED晶片由於其發光結構的側面為一斜面，故可有效提高LED晶片的出光量以及出光角度。並且該發光結構的側面的傾斜角度不受晶格的影響，故可在製程中調整，因此可以根據不同需求製造出具有不同傾斜角度的斜面的發光結構。
10‧‧‧基板
20‧‧‧緩衝層
31‧‧‧第一N型層
32‧‧‧第二N型層
40‧‧‧發光層
50‧‧‧P型層
60‧‧‧導電層
71、72‧‧‧電極
80‧‧‧阻擋層
81‧‧‧磊晶區域
90‧‧‧光阻
100‧‧‧LED晶片
200‧‧‧發光結構
圖1是本發明LED晶片製造方法的第一步驟。
圖2是本發明LED晶片製造方法的第二步驟。
圖3是本發明LED晶片製造方法的第三步驟。
圖4是本發明LED晶片製造方法的第四步驟。
圖5是本發明LED晶片製造方法的第五步驟。
圖6是本發明LED晶片製造方法的第六步驟。
圖7是本發明LED晶片製造方法的第七步驟。
請參閱圖1-7，示出了本發明LED晶片100製造方法，其主要包括如下各個步驟：
步驟一：請參閱圖1，提供一基底10，為形成各個半導體層做支
撐。該基板10作為生長其他半導體結構的基板10，其由矽、碳化矽、藍寶石、陶瓷、或其他合適的材料製成。該基板10也可為一膠帶或其他具有黏性的軟性材料，使得該基板10可在後續過程中去除。
步驟二：請參閱圖2，在該基板10上表面依次向上外延生長緩衝層20以及第一N型層31。該緩衝層20為未摻雜的氮化鎵(GaN)層，該第一N型層31為N型氮化鎵層。可以理解地，該緩衝層20基於基板10去除的情況下也可以在後續過程中去除。該緩衝層20完全覆蓋該基板10且比基板10薄。該緩衝層20用於減少該第一N型層31的晶格錯位，使該第一N型層31具有較佳的生長品質。
步驟三：請參閱圖3，於該第一N型層31表面使用黃光製程塗布光阻90，並以化學氣相沉積法沉積阻擋層80。該阻擋層80由二氧化矽材料製成。該光阻90塗布於該第一N型層31的中間位置，該阻擋層80圍繞該光阻90設置。該光阻90剖面呈一上底長於下底的等腰梯形狀，其腰與下底之間呈一大於90度的夾角。在本實施方式中，該阻擋層80的剖面也呈二梯形狀設置於光阻90的左右兩側。該阻擋層80的剖面的每一梯形為上底短於下底的梯形，其腰與下底之間呈一小於90度的夾角θ。該阻擋層80的腰與下底之間的夾角θ可通過控制黃光製程中的相關參數或化學氣相沉積的各種條件來確定。可以理解地，該阻擋層80的剖面不一定呈梯形，也可以根據實際需求進行變換。調整形成該光阻90的黃光製程的條件以及形成該阻擋層80的氣相沉積法的條件，即可調整該阻擋層80的側面與底面的角度θ，從而適應不同的需求。優選地，該角度θ的取值範圍為大於0度小於90度。該阻擋層80的高度小於光阻
90的高度。
步驟四：請參閱圖4，移除該光阻90，該阻擋層80圍設形成一中空的磊晶區域81。該阻擋層80朝向該磊晶區域81的側面與該第一N型層31形成所述角度θ。
步驟五：請參閱圖5，在磊晶區域81內暴露出的的第一N型層31上依次向上外延生長第二N型層32、發光層40以及P型層50，形成發光結構200。該第二N型層32、發光層40以及P型層50均利用金屬有機化合物化學氣相沉淀生成。該第二N型層32與該第一N型層31由相同材料製成。該P型層50為P型氮化鎵層。該發光結構200的各層均由氮化鎵材料製成。該發光結構200沿該磊晶區域81的輪廓生成，也即是沿著該阻擋層80圍成該磊晶區域81的側面生成，並填滿該磊晶區域81。
步驟六：請參閱圖6，移除該阻擋層80。利用氫氟酸(BOE)將該阻擋層80全部蝕刻。未被該發光結構200覆蓋的部分第一N型層31外露出一平臺。由該第二N型層32、發光層40以及P型層50共同形成的發光結構200的側面外露，並共同形成一上底長於下底的梯形的截面。該發光結構200的側面為一斜面，其與該第一N型層31形成的外角為一銳角θ，該角度θ與阻擋層80朝向該磊晶區域81的側面與該第一N型層31形成的角度θ相同。由於該阻擋層80朝向該磊晶區域81的側面與該第一N型層31形成的角度θ可在步驟三中通過調整光阻90的黃光製程的條件以及形成該阻擋層80的氣相沉積法的條件改變，因此可間接地改變發光層200側面的傾斜角度θ。
步驟七：請參閱圖7，在該P型層50上表面形成一導電層60。該導
電層60由例如氧化銦錫等透明導電材料製成。於該導電層60上設置一電極71。於外露的第一N型層31表面設置一電極72。由此，LED晶片100製造完成。當二電極71、72外接正向電壓時，該發光層40發光。
上述步驟製造完成的LED晶片100由於其發光結構200的側面為一從上至下朝內逐漸傾斜的斜面，故可有效提高LED晶片100的出光量以及出光角度。並且該發光結構200的側面的傾斜角度θ可在製程中靈活調整，因此可以根據不同需求製造出具有不同傾斜角度的斜面的發光結構200，而不會受限於半導體材料的晶格方向。又由於該發光結構200的側面是通過蝕刻阻擋層80外露的，因此可以省略晶粒臺面蝕刻(mesa)製程中的電感耦合等離子體反應器(ICP)蝕刻外露該第一N型層31的平臺的步驟。
當然，該發光結構200也可不包括該第二N型層32，而直接在該第一N型層31上形成發光層40。可以理解地，在該緩衝層20上形成的半導體層也可定義為第一半導體層，在該發光層40上形成的半導體層也可定義為第二半導體層。該第一半導體層不僅限制為N型層，其也可以為P型層，對應的，該第二半導體層也可以為N型層。
10‧‧‧基板
20‧‧‧緩衝層
31‧‧‧第一N型層
32‧‧‧第二N型層
40‧‧‧發光層
50‧‧‧P型層
80‧‧‧阻擋層
200‧‧‧發光結構
Claims (10)
- 一種LED晶片製造方法，該製造方法包括步驟：提供基底；在基底上形成緩衝層以及第一半導體層；於該第一半導體層上形成光阻以及圍繞該光阻的阻擋層，該阻擋層朝向該光阻的內側面與該第一半導體層所夾設的內角呈角度θ；移除該光阻，該阻擋層圍設成磊晶區域；於該磊晶區域內生成發光結構，該發光結構包括發光層與第二半導體層；去除該阻擋層，外露出該發光結構的外側面以及未被該發光結構遮擋的部分該第一半導體層；及於該外露的第一半導體層與該發光結構的第二半導體層上分別形成二電極。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED晶片製造方法，其中：該光阻通過黃光製程塗布，該阻擋層通過氣相沉積法形成。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED晶片製造方法，其中：該光阻的剖面呈一上底長於下底的梯形。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED晶片製造方法，其中：θ的取值範圍為大於0度並小於90度。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED晶片製造方法，其中：該第二半導體層上還包括導電層，其中一電極設置於該第二半導體層上。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED晶片製造方法，其中：該阻擋層由二氧化矽材料製成，該阻擋層通過氫氟酸蝕刻去除。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED晶片製造方法，其中：該第一半導體層為N型層，該第二半導體層位P型層。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED晶片製造方法，其中：該發光結構還包括另一第一半導體層。
- 如申請專利範圍第8項所述的LED晶片製造方法，其中：該兩第一半導體層由相同材質製成。
- 如申請專利範圍第1項所述的LED晶片製造方法，其中：該發光結構通過金屬有機化合物化學氣相沉淀生成。
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