发光元件结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光元件结构及其制作方法，且特别涉及一种发光效率较佳的发光元件结构及其制作方法。
【背景技术】
[0002]近年来，由于发光二极管的发光效率不断提升，使得发光二极管在某些领域已渐渐取代日光灯与白热灯泡，例如需要高速反应的扫描器灯源、液晶显示器的背光源或前光源汽车的仪表板照明、交通号志灯，以及一般的照明装置等。一般常见的发光二极管使用氮化物的半导体材料来形成，大多数如上所述的发光二极管以磊晶方式形成于蓝宝石基板上。
[0003]传统的发光二极管结构通常会包含一基板、一 N型下局限层(N type claddinglayer)、一多重量子井结构(multiple quantum well structure)、一P型上局限层、一N型电极及一 P型电极。N型下局限层、多重量子井结构与P型上局限层依序配置于基板上，而N型电极及P型电极分别电性连接N型下局限层与P型上局限层，其中施加驱动电压于N型电极及P型电极，便可驱动发光二极管结构发光。
[0004]一般来说，发光二极管结构被驱动而发光时，由于基板与N型下局限层的折射率相近，因此光线可被基板所反射的角度与程度亦会有限，如此一来将会造成发光二极管结构的光取出效率无法获得提升。因此，如何在不增加成本与改变材料的情况下，而可藉由结构上的设计，进而可有效地提升发光二极管结构的光取出效率，实为一项重要的课题。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种发光元件结构，其具有较佳的发光效率。
[0006]本发明另提供一种发光元件结构的制作方法，其可形成上述的发光元件结构。
[0007]本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭示的技术特征中得到进一步的了解。
[0008]为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种发光元件结构，其包括基板以及磊晶体。基板具有表面与数个间隔排列且凸起表面的弧形凸起部。这些弧形凸起部分别具有弧形曲面，其中这些弧形曲面与表面连接，且各弧形曲面相对于表面的斜率绝对值随着靠近基板的方向上递增。磊晶体配置于基板的表面与这些弧形凸起部上。磊晶体与这些弧形凸起部相配合而界定出数个环形间隙，其中各环形间隙环绕各弧形凸起部。
[0009]在本发明的一实施例中，磊晶体实体连接这些弧形凸起部的局部区域，而磊晶体与各弧形凸起部未实体连接并保持空隙的部分构成这些环形间隙。
[0010]在本发明的一实施例中，这些环形间隙占据各弧形曲面的表面积的比例实质上落在20%至80%之间。
[0011]在本发明的一实施例中，任二相邻的这些弧形凸起部的顶部的距离实质上落在1.5μηι 至 6μηι 之间。
[0012]在本发明的一实施例中，各弧形凸起部的宽度与高度的比例实质上落在75%至200%之间。
[0013]在本发明的一实施例中，各弧形凸起部的高度实质上落在1.4μπι至1.6 μπι之间。
[0014]在本发明的一实施例中，基板包括一蓝宝石(sapphire)基板、一碳化娃(SiC)基板或一硅(Si)基板。
[0015]在本发明的一实施例中，磊晶体自基板向远离基板的方向上依序具有第一型半导体层、局部覆盖第一型半导体层的发光层及覆盖发光层的第二型半导体层。
[0016]在本发明的一实施例中，磊晶体的材质包括III族及V族元素的半导体化合物。
[0017]在本发明的一实施例中，第一型半导体层是η型半导体层，而第二型半导体层是P型半导体层。
[0018]在本发明的一实施例中，发光元件结构还包含有第一电极及第二电极，其中第一电极形成在第一型半导体层上，而第二电极形成在第二型半导体层上。
[0019]本发明的另一实施例提出一种发光元件结构的制作方法，其至少包括下列步骤。首先，提供基板，其中基板具有表面与数个间隔排列且凸起表面的弧形凸起部，而这些弧形凸起部分别具有与表面连接的弧形曲面，且各弧形曲面相对于表面的斜率绝对值随着靠近基板的方向上递增。接着，形成磊晶体于基板的表面与这些弧形凸起部上，其中磊晶体与这些弧形凸起部相配合而界定出数个环形间隙，且各环形间隙环绕各弧形凸起部。
[0020]在本发明的一实施例中，形成磊晶体于基板的方法包括下列步骤。首先，形成第一型半导体层于基板上。之后，形成发光层于第一型半导体层上。接着，形成第二型半导体层于发光层上。
[0021]在本发明的一实施例中，形成第一型半导体层于基板的方法包括依序于第一时间内及第二时间内将第一型半导体层磊晶于基板上，以使第一型半导体层与这些弧形凸起部相配合而界定出这些环形间隙，其中于第一时间内，纵向的磊晶速度大于横向的磊晶速度，而于第二时间内，横向的磊晶速度大于纵向的磊晶速度。
[0022]在本发明的一实施例中，发光元件结构的制作方法还包括形成第一电极于第一型半导体层上，以及形成第二电极形成在第二型半导体层上。
[0023]基于上述，本发明的发光元件结构藉由将磊晶体形成于图案化基板上，其中图案化基板具有数个间隔排列且凸起表面的弧形凸起部，因此便可藉由控制磊晶过程中的横向磊晶速度与纵向磊晶速度，使磊晶体实体连接这些弧形凸起部的局部区域，而未实体连接并保持空隙的部分则形成环绕弧形凸起部的环形间隙。如此，当发光元件结构被驱动而于内部产生光时，便很容易会被环形间隙所反射，而可提高发光元件结构的光取出率。
[0024]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0025]图1A为本发明一实施例的发光元件结构的局部剖示图。
[0026]图1B为图1所示的发光元件结构的局部上视图。
[0027]图2为本发明另一实施例的发光元件结构的局部剖示图。
[0028]图3Α?图3F为本发明一实施例的发光元件结构的制作流程图。
[0029]主要元件符号说明:
[0030]100:发光元件结构
[0031]110:基板
[0032]112:表面
[0033]114:弧形凸起部
[0034]114b:顶部
[0035]120:嘉晶体
[0036]122:第一型半导体层
[0037]124:发光层
[0038]126:第二型半导体层
[0039]200:发光元件结构
[0040]IlOa:基板
[0041]114a:弧形凸起部
[0042]S1:弧形曲面
[0043]dl:距离
[0044]d2:宽度
[0045]Hl:高度
[0046]130:环形间隙
[0047]El:第一电极
[0048]E2:第二电极
[0049]L1:光
[0050]S2:弧形曲面
【具体实施方式】
[0051]有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
[0052]图1A为本发明一实施例的发光元件结构的局部剖示图，图1B为图1A所示的发光元件结构的局部上视图，其中为了方便说明，图1B仅显示出基板及位