专利名称：具有织状结构的垂直式发光二极管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管，特别涉及一种具有织状结构的垂直式发光二极管及 其制造方法。
背景技术：
现今发光二极管的制程技术越来越成熟，为了减少发光二极管的体积，所以发展 了表面黏着型发光二极管，更进一步发展出了覆晶式发光二极管，然而一般横向电极结构 的发光二极管于发光层上需要注意均勻发光的问题，因此发展出了垂直式发光二极管，以 改善发光层发光不平均的问题，然而垂直式发光二极管的最上层表面为光滑表面，当垂直 式发光二极管的部分光线通过光滑平面时，将导致光线通过光滑平面的入射角度差异而形 成光线全反射，如此将造成垂直式发光二极管的发光效能降低，所以更进一步发展出了形 成织状结构避免全反射，其是设置于垂直式发光二极管的最上层，以提升垂直式发光二极 管的发光效能。以下为常见发光二极管的结构。图1是传统发光二极管的结构示意图，如图所示， 传统发光二极管10包含一蓝宝石基板12、一 N型半导体层14、一发光层16、一 P型半导体 层18、一透明导电层20、一第一电极22与一第二电极24，其中N型半导体层14设置于蓝 宝石基板12之上，发光层16设置于部分N型半导体层14之上，P型半导体层18设置于发 光层16之上，透明导电层20设置于部分P型半导体层18之上，第一电极22设置于部份透 明导电层20与部分P型半导体层18之上，第二电极24设置于N型半导体层14之上。偏 压电压从第一电极22进入，通过透明导电层20、P型半导体层18、发光层16、N型半导体层 14，以传导至第二电极24而导出，如此传统发光二极管10即藉由达到工作电压的偏压电压 衍生工作电流，以驱使发光层16发光。但是工作电流会发生不均勻通过发光层16，因而导致发光层16不均勻发光，因此 降低传统发光二极管10的发光效能。对于改善发光层的不均勻发光，发光二极管藉由发展 出垂直结构，以改善工作电流可均勻通过发光层，以提高发光二极管的发光效能。图2是常 见垂直式发光二极管的结构示意图，如图所示，常见垂直式发光二极管40包含一第一电极 42、一第一基板44、一 P型半导体层46、一发光层48、一 N型半导体层50与一第二电极54， 其中第一基板44设置于第一电极42之上，P型半导体层46设置于第一基板44之上，发光 层48设置于P型半导体层46之上，N型半导体层50设置于发光层48之上，第二电极54设 置于N型半导体层50之上。常见垂直式发光二极管的结构的最上层是平面，因此会有全反射问题，为了改善 这一问题，请一并参阅图3至图10，图3至图10是常见粗化垂直式发光二极管的制造方法 实施的示意图，其所示是常见垂直式发光二极管40于制造时的结构变化。如图3所示，先 提供一层蓝宝石基板56 ；如图4所示，一层N型半导体层50形成于蓝宝石基板56之上；如 图5所示，一层发光层48形成于N型半导体层50之上；如图6所示，一层P型半导体层46 形成于发光层48之上；如图7所示，将P型半导体层46设置于第一基板44 ；如图8所示，利用激光剥离(laser lift-off)将蓝宝石基板56移除，以裸露N型半导体层50 ；如图9所示，其结构是利用光刻制程与刻蚀制程，以形成织状结构于N型半导体层50 ；最后如图10 所示，图9所示的结构设置第一电极42于第一基板44之下，设置第二电极54于N型半导 体层50之上。因此，垂直式发光二极管藉由电极为垂直方向设置，以让工作电流可均勻通过发 光层而使发光层均勻发光；且因N型半导体层设置有一层织状结构，以避免发光层的光线 因为最上层的光滑平面而导致全反射。但常见垂直式发光二极管是利用光刻制程配合刻蚀 制程的方式，以形成织状结构于N型半导体层，且形成织状结构于N型半导体层的步骤是执 行于形成第一电极与第二电极的步骤前，对于半导体制程难免有误差而言，将不可避免于 光刻制程与刻蚀制程下使垂直式发光二极管的结构受到损伤，如此会降低垂直式发光二极 管的生产良率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有织状结构的垂直式发光二极管，不仅可 避免形成织状结构时造成垂直式发光二极管结构受损，还可减少成本。为此，还需提供该种 具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法。为解决上述技术问题，本发明提供的一种具有织状结构的垂直式发光二极管，其 包含有一第一电极、一第一基板、一第一半导体层、一发光层、一第二半导体层与一第二电 极，其中第一电极为基底，接续依序将第一基板、第一半导体层、发光层、第二半导体层与第 二电极设置于第一电极之上，且第二半导体层具有一织状结构。为解决上述技术问题，本发明提供的一种具有织状结构的垂直式发光二极管的制 造方法，先提供一第二基板，接着形成一织状结构于第二基板之上，以形成第二半导体层于 第二基板之上，并让第二半导体层具有相对形状的织状结构，接续，将发光层、第一半导体 层形成于第二半导体层之上，之后将第一半导体层接合一第一基板，然后移除第二基板，最 后设置第一电极与第二电极。本发明的具有织状结构的垂直式发光二极管及其制造方法，可藉由光刻制程与刻 蚀制程形成织状结构于第二基板，再利用第二基板的织状结构以直接形成具有相对织状结 构的第二半导体层，因此避免光刻制程与刻蚀制程形成织状结构于第二半导体层时导致垂 直式发光二极管受损，且因第二半导体层利用第二基板的织状结构而塑型，所以垂直式发 光二极管于制造上可减少一层用于形成织状结构，从而可减少制造上的成本。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明进行进一步详细说明。图1是传统发光二极管的结构示意图；图2是常见垂直式发光二极管的结构示意图；图3是常见垂直式发光二极管的部分制造步骤实施的示意图；图4是常见垂直式发光二极管的部分制造步骤实施的示意图；图5是常见垂直式发光二极管的部分制造步骤实施的示意图；图6是常见垂直式发光二极管的部分制造步骤实施的示意图7是常见垂直式发光二极管的部分制造步骤实施的示意图；图8是常见垂直式发光二极管的部分制造步骤实施的示意图；图9是常见垂直式发光二极管的部分制造步骤实施的示意图；
图10是常见垂直式发光二极管的部分制造步骤实施的示意图；图11是本发明的具有织状结构的垂直式发光二极管一较佳实施例的结构示意 图；图12是本发明的一较佳实施例的部份制造步骤实施的示意图；图13是本发明的一较佳实施例的部份制造步骤实施的示意图；图14是本发明的一较佳实施例的部份制造步骤实施的示意图；图15是本发明的一较佳实施例的部份制造步骤实施的示意图；图16是本发明的一较佳实施例的部份制造步骤实施的示意图；图17是本发明的一较佳实施例的部份制造步骤实施的示意图；图18是本发明的一较佳实施例的部份制造步骤实施的示意图；图19是本发明的一较佳实施例的部份制造步骤实施的示意图。
具体实施例方式首先，请参阅图11，图11是本发明的具有织状结构的垂直式发光二极管一较佳实 施例的结构示意图；如图所示，该具有织状结构的垂直式发光二极管100包含一第一电极 102、一第一基板104、一第一半导体层106、一发光层108、一第二半导体层110与一第二电 极112，其中第一电极102为基底，接着依照第一基板104、第一半导体层106、发光层108与 第二半导体层110所述的顺序设置于第一电极102之上，若第一半导体层106为N型氮化镓 系半导体，则第二半导体层110为包含P型氮化镓系半导体，若第一半导体层106为P型氮 化镓系半导体，则第二半导体层110为包含N型氮化镓系半导体，且第二半导体层具有对称 型、非对称型或上述的组合的织状结构。另外发光层108的材料为氮化镓系半导体，且结构 为多重量子阱(Multiple Quantun Well，MQff)结构。第一基板104的材料为选自于金属、 合金、导体、半导体或上述的组合的其中之一。请一并参阅图12至图19，图12至图19是本发明的一较佳实施例的实施制造步 骤的示意图。图12至图19所示，是图11所示的垂直式发光二极管100于制造过程的结构 变化。如图12所示，一第二基板114提供为一基底，用于形成垂直式发光二极管的半导体 层，其包含第一半导体层106、发光层108与第二半导体层110，如图11所示的结构；其中第 二基板114的材料为选自于蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓、氧化锌或上述的组合的其中之一。 如图13所示，第二基板114经由光刻制程与刻蚀制程而形成一层织状结构，其中第二基板 114的织状结构为任意几何形状的对称型结构、非对称型结构或上述的组合，以用于让第二 半导体层110形成一层相对几何形状的织状结构。接续，如图14所示，一层第二半导体层110形成于第二基板114之上，其中第二半 导体层Iio可为利用化学气相淀积(Chemical Vapor Deposition, CVD)、金属有机化学气 相淀积(Metal Organic Chemical Vapor D印osition，M0CVD)、等离子增强化学气相淀积 (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)或減身寸(Sputter),以形成于第二 基板114之上。接续，如图15所示，一层发光层108形成于第二半导体层110之上；如图16所示，一层第一半导体层106形成于发光层108之上；如图17所示，第一半导体层106与第 一基板104接合，其是使用直接接合、间接接合或电镀基板的方式，以进行接合。如图18所示，第二基板114从图17所示的结构中移除，以使第二半导体层110 裸露出来，其中第二基板114的移除方式为激光剥离(laser lift-off)、干法刻蚀(dry etch)、湿法刻蚀(wet etch)或研磨(lapping)。最后如图19所示，一第一电极102设置 于第一基板104的底部，且一第二电极112设置于第二半导体层110之上。其中，第一半导 体层106与第二半导体层110可经由半导体材料的掺杂而分别为不同型态的氮化镓系半导 体，若第一半导体层106为N型掺杂的氮化镓系半导体，则第二半导体层110为包含P型掺 杂的氮化镓系半导体，若第一半导体层106为P型掺杂的氮化镓系半导体，则第二半导体层 110为包含N型掺杂的氮化镓系半导体。藉由以上所述可知，本发明的具有织状结构的垂直式发光二极管及其制造方法， 其可藉由光刻制程与刻蚀制程形成织状结构于第二基板114上，再利用第二基板114的织 状结构以直接形成具有相对织状结构的第二半导体层110，因此避免光刻制程与刻蚀制程 形成织状结构于第二半导体层110时导致垂直式发光二极管100受损，且因第二半导体层 110利用第二基板114的织状结构而塑型，所以垂直式发光二极管100于制造上可减少一层 用于形成织状结构，如此即可减少制造上的成本。以上通过实施例，对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。 在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视 为本发明的保护范围。
权利要求
一种具有织状结构的垂直式发光二极管，其特征在于，包括一第一电极；一第一基板，设置于所述第一电极之上；一第一半导体层，设置于所述第一基板之上；一发光层，设置于所述第一半导体层之上；一第二半导体层，设置于所述发光层之上，且上表面具有一织状结构；及一第二电极，设置于所述第二半导体之上。
2.如权利要求1所述的具有织状结构的垂直式发光二极管，其特征在于，所述第一基 板的材料为金属、合金、导体、半导体或上述的组合的其中之一。
3.如权利要求1所述的具有织状结构的垂直式发光二极管，其特征在于，所述第二半 导体层的织状结构为任意几何形状的对称型结构、非对称型结构或上述的组合。
4.如权利要求1所述的具有织状结构的垂直式发光二极管，其特征在于，若所述第一 半导体层为N型氮化镓系半导体，则所述第二半导体层为包含P型氮化镓系半导体，若所述 第一半导体层为P型氮化镓系半导体，则所述第二半导体层为包含N型氮化镓系半导体。
5.如权利要求1所述的具有织状结构的垂直式发光二极管，其特征在于，所述发光层 为多重量子阱结构。
6.一种具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤提供一第二基板；形成一织状结构于所述第二基板的上表面；形成一第二半导体层于所述第二基板之上，且藉由所述织状结构形成一相对的织状结 构于所述第二半导体层的下表面；形成一发光层于所述第二半导体层之上； 形成一第一半导体层于所述发光层之上； 设置所述第一半导体层于一第一基板之上； 移除所述第二基板；及 设置一第一电极与一第二电极。
7.如权利要求6所述的具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法，其特征在于， 所述第二基板的材料为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓、氧化锌或上述的组合的其中之一。
8.如权利要求6所述的具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法，其特征在于， 设置所述第一半导体层于一第一基板之上的步骤中，是使用直接接合、间接接合或电镀基 板，以让所述第一半导体与所述第一基板接合。
9.如权利要求6所述的具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法，其特征在于， 形成一织状结构于所述第二基板的上表面的步骤，是利用光刻制程以及刻蚀制程，以形成 所述织状结构。
10.如权利要求9所述的具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法，其特征在于， 所述第二基板的织状结构为任意几何形状的对称型结构、非对称型结构或上述的组合。
11.如权利要求6所述的具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法，其特征在于， 所述第二半导体层是利用化学气相淀积、金属有机化学气相淀积、等离子体增强化学气相 淀积或溅射，以形成于所述第二基板之上。
12.如权利要求11所述的具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法，其特征在 于，所述第二半导体层的织状结构与所述第二基板的织状结构呈相对几何形状。
13.如权利要求12所述的具有织状结构的垂直式发光二极管的制造方法，其特征在 于，移除所述第二基板的步骤，是利用激光剥离、干法刻蚀、湿法刻蚀或研磨的方式，以移除 所述第二基板。全文摘要
本发明公开了一种具有织状结构的垂直式发光二极管及其制造方法。所述垂直式发光二极管包含有一第一电极、一第一基板、一第一半导体层、一发光层、一第二半导体层与一第二电极，且第二半导体层具有织状结构。其制造方法一开始的步骤是提供一第二基板，接着让第二基板之上形成织状结构，以在第二基版之上形成具有相对织状结构的第二半导体层；之后，接着依序将发光层、第一半导体层形成于第二半导体层之上，然后，将第一半导体层与第一基板接合，接续移除第二基板，以便于最后设置第一电极与第二电极。本发明可避免垂直式发光二极管的结构受损，以提高生产良率。
文档编号H01L33/00GK101859815SQ20091005702
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月7日 优先权日2009年4月7日
发明者潘锡明, 简奉任 申请人:山东璨圆光电科技有限公司