专利名称：Led磊晶结构及制程的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种LED磊晶结构及制程，尤其涉及ー种具有较佳出光效率的LED磊晶结构及制程。
背景技术：
LED产业是近几年最受瞩目的产业之一，发展至今，LED产品已具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期时间长、且不含汞、具有环保效益等优点。然而由于LED的结构是以磊晶方式生长在蓝宝石基板上，磊晶与蓝宝石基板的晶格常数以及热膨胀系数差异极大，所以会产生高密度线差排(ThreadDislocation)，此种高密度线差排会限制LED的发光效率。此外，在LED的结构中，除了发光层(Active Layer)及其它磊晶层会吸收光以外，其半导体的高折射系数也会使得LED产生的光受到局限，且常产生全内反射使大部分从发光 从半导体的发光层萃取光源，进而增加光萃取效率，是目前LED产业努力的课题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种光萃取效率良好的LED磊晶结构及制程。ー种LED磊晶结构，包括ー个基板、一个缓冲层以及ー个磊晶层。所述缓冲层成长在所述基板的顶面，所述磊晶层成长在所述缓冲层的表面。所述磊晶层具有ー个第一 N型磊晶层以及ー个第二 N型磊晶层。所述第一 N型磊晶层形成在所述缓冲层与所述第二 N型磊晶层之间，所述第一 N型磊晶层具有多数不规则空气孔洞。ー种LED磊晶制程，其包括以下的步骤，提供一个基板，在所述基板上生长嘉晶层；成长ー个缓冲层，在所述基板的顶面；成长ー个第一 N型磊晶层，以有掺杂成长在所述缓冲层的表面；浸蚀所述第一 N型磊晶层，以湿式蚀刻方式在所述第一 N型磊晶层内形成多数不规则孔洞 '及依序在所述第一 N型磊晶层的表面成长ー个第二 N型磊晶层，一个发光层以及一个P型嘉晶层。上述的LED磊晶结构及制程中，由于所述第一 N型磊晶层以湿式蚀刻方式形成多数不规则孔洞，所述多数不规则孔洞内具有空气介质存在，使所述第一 N型磊晶层内会因折射率的差异具有对光的反射作用，因此所述发光层在所述磊晶层内部发射的光线，可藉由所述第一 N型磊晶层的光反射作用，从而有效提高LED磊晶的光取出效率。
图I是本发明LED磊晶结构实施方式的剖视图。图2是本发明LED磊晶结构制程的步骤流程图。
图3是对应图2基板嘉晶层生长第一 N型嘉晶层步骤的首I]视图。图4是对应图2浸蚀所述第一 N型磊晶层步骤的剖视图。图5是对应图2浸蚀所述第一 N型磊晶层步骤的俯视图。主要元件符号说明磊晶结构10基板12顶面122底面124
缓冲层14磊晶层16第一 N型磊晶层162不规则孔洞1622第二 N型磊晶层164发光层166P型磊晶层168
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作一具体介绍。请參阅图I,所示为本发明LED嘉晶结构实施方式的剖视图,所述嘉晶结构10,包括ー个基板12、ー个缓冲层14以及ー个磊晶层16。所述基板12包含有一个顶面122以及ー个底面124。所述顶面122上成长所述缓冲层14，所述缓冲层14的表面成长所述磊晶层16。所述基板12为蓝宝石基板。所述磊晶层16具有ー个第一 N型磊晶层162、ー个第二 N型嘉晶层164、ー个发光层166以及ー个P型嘉晶层168。所述第一 N型嘉晶层162形成在所述缓冲层14与所述第二 N型磊晶层164之间，并在所述第一 N型磊晶层162具有多数不规则孔洞1622。所述不规则孔洞1622具有不同的孔径大小、不同的形状以及不同的分布位置。所述不规则孔洞1622的孔径在邻近所述缓冲层14位置处较大，而在邻近所述第二 N型磊晶层164位置处较小。所述不规则孔洞1622是以湿式蚀刻的方式形成，并在所述不规则孔洞1622内部具有空气存在，从而所述不规则孔洞1622是为空气孔洞。所述第一 N型磊晶层162通过所述第二 N型磊晶层164在其表面上形成，用以封闭所述多数不规则孔洞1622的开ロ，从而使所述孔洞1622内的空气被封存于所述第一 N型磊晶层162内部。所述第一 N型磊晶层162的多数所述不规则孔洞1622内空气，由于所述空气与所述第一 N型磊晶层162在折射率上的差异，使所述第一 N型磊晶层162具有对光的反射作用。本实施方式中，所述磊晶层16的所述第二 N型磊晶层164表面，依序成长所述发光层166以及所述P型磊晶层168。所述发光层166除了对外部发射光线外，对所述磊晶结构10的内部也会发射光线。所述发光层166对内部发射的光线在所述第一 N型磊晶层162对光的反射作用下，使所述对内部发射的光线反射对外部发射，从而可以提高所述磊晶结构10的发光率。请再參阅图2，所示为本发明LED磊晶结构制程的步骤流程图，其包括以下的步骤Sll提供一个基板，在所述基板上生长嘉晶层；
S12成长ー个缓冲层，在所述基板的顶面；S13成长ー个第一 N型磊晶层，以有掺杂成长在所述缓冲层的表面；S14浸蚀所述第一 N型磊晶层，以湿式蚀刻方式在所述第一 N型磊晶层内形成多数不规则孔洞 '及S15依序在所述第一 N型磊晶层的表面成长ー个第二 N型磊晶层，一个发光层以及一个P型嘉晶层。所述步骤Sll提供ー个基板12，用以在所述基板12上生长所述磊晶层16，所述基板12为蓝宝石基板。所述磊晶层16生长于所述基板12上，但是在生长前先进行所述步骤S12成长ー个缓冲层14，在所述基板12的顶面122，使所述缓冲层14形成在所述基板12与所述磊晶层16之间。所述缓冲层14可调整所述磊晶层16的缺陷密度。所述磊晶层16包括所述第一 N型磊晶层162、所述第二 N型磊晶层164、所述发光层166以及所述P型磊晶层168。所述缓冲层14形成后接着进行所述步骤S13成长ー个第一 N型磊晶层162，以有掺杂成长在所述缓冲层14的表面(如图3所示)，而所述有掺杂是由高掺杂浓度逐渐減少至低掺杂浓度，例如由掺杂浓度IO19逐渐減少至掺杂浓度1018。然后进行所述步骤S14浸蚀所述第一 N型磊晶层162，以湿式蚀刻方式在所述第一 N型磊晶层162内形成多数不规则孔洞1622(如图4所示)，本实施方式中，所述湿式蚀刻是ー种偏压辅助湿式蚀刻，将依所述步骤S13成长具有所述第一 N型磊晶层162的芯片浸入草酸(Oxalic acid)溶剂中，并在所述草酸溶剂中加上偏压产生电场，用以加速草酸溶剂对所述第一 N型磊晶层162的侵蚀，从而在所述第一 N型磊晶层162内形成多数不规则孔洞1622。所述草酸溶剂的浸蚀过程中，參杂浓度高的部份会因为偏压辅助下，造成较大的电场而吸引较多离子，因此蚀刻速率，密度，尺度分布会与低參杂浓度的部份不同，从而形成所述不规则孔洞1622的孔径大小不同。所述不规则孔洞1622的孔径在所述第一 N型磊晶层162的内部，也就是邻近所述缓冲层14的位置形成的不规则孔洞1622的孔径较大(因此处的掺杂浓度高)。相反的，所述第一 N型磊晶层162的外部，也就是邻近所述第二 N型磊晶层164的位置形成的所述不规则孔洞1622的孔径较小(因此处的掺杂浓度低)。所述孔径较小的不规则孔洞1622位在所述第一 N型磊晶层162的外部，使所述第一 N型磊晶层162的表面较为密实(如图5所示)，将有助于后续所述磊晶层16的成长。最后，所述步骤S15依序在所述第一 N型磊晶层162的表面成长ー个第二 N型嘉晶层164, —个发光层166以及ー个P型嘉晶层168。所述第二 N型磊晶层164成长在所述第一 N型磊晶层162的表面，将封闭所述第一 N型磊晶层162的所述不规则孔洞1622的开ロ，可使所述不规则孔洞1622内因为具有空气而形成空气孔洞。所述不规则空气孔洞1622存在于所述第一 N型磊晶层162内，用以使所述第一 N型磊晶层162内部因介质在折射率上的差异产生具有对光的反射作用，有利于所述磊晶结构10对光的萃取。综上，本发明LED嘉晶结构及制程，使所述第一 N型嘉晶层162内部具有所述不规则空气孔洞1622存在，可以产生对光的反射作用。所述第一 N型磊晶层162形成在所述磊晶结构10的磊晶层16内，对于所述发光层166对内部发射的光线具有反射向外发射的作用，可增加额外的光萃取以提升所述磊晶结构10的发光效率。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.ー种LED磊晶结构，包括ー个基板、ー个缓冲层以及ー个磊晶层，所述缓冲层成长在所述基板的顶面，所述磊晶层成长在所述缓冲层的表面，其特征在于所述磊晶层具有ー个第一 N型磊晶层以及ー个第二 N型磊晶层，所述第一 N型磊晶层形成在所述缓冲层与所述第二 N型磊晶层之间，所述第一 N型磊晶层具有多数不规则空气孔洞。
2.如权利要求I所述的LED磊晶结构，其特征在于所述基板为蓝宝石基板。
3.如权利要求I所述的LED磊晶结构，其特征在于所述第二N型磊晶层表面，依序成长ー个发光层以及ー个P型磊晶层。
4.如权利要求I所述的LED磊晶结构，其特征在于所述不规则空气孔洞具有不同的孔径大小、不同的形状以及不同的分布位置，使所述第一 N型磊晶层具有对光的反射作用。
5.如权利要求4所述的LED磊晶结构，其特征在于所述不规则空气孔洞的孔径，在邻近所述缓冲层位置处的孔径较大，而在邻近所述第二 N型磊晶层位置处的孔径较小。
6.ー种LED磊晶制程，其包括以下的步骤 提供ー个基板，在所述基板上生长磊晶层； 成长ー个缓冲层，在所述基板的顶面； 成长ー个第一 N型磊晶层，以有掺杂成长在所述缓冲层的表面； 浸蚀所述第一 N型磊晶层，以湿式蚀刻方式在所述第一 N型磊晶层内形成多数不规则孔洞 '及 依序在所述第一 N型磊晶层的表面成长ー个第二 N型磊晶层，一个发光层以及ー个P型嘉晶层。
7.如权利要求6所述的LED磊晶制程，其特征在于所述成长ー个第一N型磊晶层步骤中，以有掺杂成长在所述缓冲层的表面，而所述有掺杂是由高掺杂浓度逐渐減少至低掺杂浓度。
8.如权利要求7所述的LED磊晶制程，其特征在于所述有掺杂的高掺杂浓度逐渐减少至低掺杂浓度步骤中，是以邻近所述缓冲层位置的掺杂浓度高。
9.如权利要求6所述的LED磊晶制程，其特征在于所述浸蚀所述第一N型磊晶层步骤中的湿式蚀刻方式，是将所述成长ー个第一 N型磊晶层步骤中成长具有所述第一 N型磊晶层的芯片浸入草酸溶剂中。
10.如权利要求9所述的LED磊晶制程，其特征在于所述湿式蚀刻方式，是偏压辅助湿式蚀刻方式，在所述草酸溶剂中加上偏压产生电场。
全文摘要
本发明提供一种LED磊晶结构及制程，包括一个基板、一个缓冲层以及一个磊晶层。所述缓冲层成长在所述基板的顶面，所述磊晶层成长在所述缓冲层的表面。所述磊晶层具有一个第一N型磊晶层以及一个第二N型磊晶层。所述第一N型磊晶层形成在所述缓冲层与所述第二N型磊晶层之间，所述第一N型磊晶层具有多数不规则空气孔洞。本发明并提供制造所述LED磊晶结构的制程。
文档编号H01L33/16GK102646766SQ20111004128
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者凃博闵, 黄世晟 申请人:展晶科技(深圳)有限公司, 荣创能源科技股份有限公司