專利名稱：垂直發(fā)光二極管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(Light Emitting Diodes, LED),更確切 地說，涉及用以增強(qiáng)其光提取效率的新型LED結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在轉(zhuǎn)換電能成為光能的固態(tài)器件中，發(fā)光二極管(LED)為重要類 別。典型的LED在兩相異摻雜層之間設(shè)有半導(dǎo)體材料的活化層。當(dāng)偏 壓橫跨施加于該摻雜層時(shí)，空穴及電子便注入活化層，它們在那里重 新結(jié)合并產(chǎn)生光。由活化層所產(chǎn)生的光朝向四面八方發(fā)射，且光線經(jīng) 由所有外露表面而逸出半導(dǎo)體晶片。
隨著半導(dǎo)體材料的改進(jìn)，半導(dǎo)體器件的效率亦隨之提升。如今， 新型LED是由例如氮化銦鋁鎵(InAlGaN)之類的材料所制成，其可在
紫外及黃綠光譜上提供更佳的發(fā)光效率。較之公知光源，許多新型的 LED在將電能轉(zhuǎn)換成光能方面更有效率且更可靠。而隨著LED不斷地 改進(jìn)，它們也被期待在未來能夠在許多應(yīng)用上取代公知光源，例如 交通信號標(biāo)志，室外及室內(nèi)顯示器，汽車前照燈及后照燈，公知室內(nèi) 照明等。
公知的LED效率主要受限于無法發(fā)出其活化層所產(chǎn)生之所有光。 當(dāng)LED被供給能量后，由其活化層所發(fā)射出的光(朝所有方向)以各種 不同角度到達(dá)LED的發(fā)光表面。較之環(huán)境大氣(11=1. O)或是封裝用的 環(huán)氧樹脂(n 1.5)，典型的半導(dǎo)體材料具有更高的折射率(n 2.2-3.8)。依照斯涅耳定律，光在低于某一臨界角(相對于表面法線 方向)內(nèi)由高折射率區(qū)域到達(dá)低折射率區(qū)域時(shí)，會(huì)穿越較低折射率的 區(qū)域。然而到達(dá)表面的光若其入射角大于臨界角，那么它不但無法穿 越還會(huì)遭受到內(nèi)部全反射(total internal reflection, TIR)。在 LED的情況中，其TIR光可持續(xù)在LED內(nèi)部進(jìn)行反射直到被吸收為止。
由于此現(xiàn)象，公知LED所產(chǎn)生的光大部分皆無法發(fā)射到外部，因此降 低其效率。
減少TIR光比例的一種方法為以隨機(jī)蝕紋(random texturing) 的形式在LED表面上建立光散射中心。隨機(jī)蝕紋通過在反應(yīng)性離子蝕 刻期間在LED表面上使用亞微米直徑的聚苯乙烯球體作為掩模而在 表面上加以圖案化。由于隨機(jī)干涉效應(yīng)之故，該蝕紋表面具有光波長 量級的特征部，其反射以及折射光線皆不按照斯涅耳定律的預(yù)測。已 證明此方法能提升9%至30%的發(fā)光效率。
如美國專利第6， 821， 804號中所論述表面蝕紋的一項(xiàng)缺點(diǎn)在于 其會(huì)阻礙有效電流在LED中散布，如此會(huì)造成蝕紋電極層(例如p 型氮化鎵(GaN))的導(dǎo)電性不佳。在較小型器件或是具有良好導(dǎo)電性 的器件中，來自p型層及n型層接點(diǎn)(面)的電流將遍布各層；但就 較大型器件或是由具有不良導(dǎo)電性的材料所制成的器件而言，電流無 法從接點(diǎn)(面)遍布于各層。因此，部分活化層將不會(huì)有電流通過， 因而無法發(fā)光。為建立二極管區(qū)域各處的均勻電流注入，可將由導(dǎo)電 材料制成的散布層沉積在表面上。然而，此擴(kuò)散層通常必須為光學(xué)透 明，以使光可穿透該層。然而在將隨機(jī)表面結(jié)構(gòu)設(shè)于LED表面上時(shí)，
并無法輕易地沉積實(shí)際上為薄的且光學(xué)上為透明的電流散布層。
從LED中提升光提取效率的另一方法為包括發(fā)光表面或內(nèi)部介 面的周期性圖案化，此舉可將光由內(nèi)部限困角重新導(dǎo)向至由該表面的 形狀及周期所決定的定義模式，詳見Krames等人的美國專利第 5， 779, 924號。該技術(shù)為隨機(jī)蝕紋表面的一項(xiàng)特例，其中干涉效應(yīng)不 再是隨機(jī)毫無規(guī)則可循并且其表面可以將光導(dǎo)引至特定模式或方向 上。然而該方法的一項(xiàng)缺點(diǎn)是由于表面形狀及圖案必須均勻且極微 小，其尺度為LED光源的單一波長的量級，因此不易制造該結(jié)構(gòu)。而 在圖案上沉積如上所述的光學(xué)透明電流散布層時(shí)亦呈現(xiàn)困難。
提升光提取效率也已通過將LED的發(fā)光表面塑造成在其中心處 具有發(fā)光層的半球形來實(shí)現(xiàn)。盡管這種構(gòu)造可以增加發(fā)光量，但卻不 易制造。Scifres及Burnham等人的美國專利第3, 954， 534號公開了 一種LED陣列的形成方法，其在每一 LED上方形成一個(gè)半球。這種半
球形成于襯底中，而二極管陣列就生長于其上。接著將二極管以及透 鏡結(jié)構(gòu)由襯底以蝕刻方式去除。此方法的一項(xiàng)缺點(diǎn)在于襯底介面處 的結(jié)構(gòu)的形成受到限制，且將該結(jié)構(gòu)自襯底剝除會(huì)提高制造成本。此 外，每一半球上方還設(shè)有發(fā)光層，這需運(yùn)用到精確制造技術(shù)。
美國專利第5， 793， 062號公開了一種增強(qiáng)LED光提取量的結(jié)構(gòu)， 其通過包括光學(xué)非吸收層而使光改向離開例如接點(diǎn)(面) 一類的吸收 區(qū)，并且將光重新導(dǎo)向LED表面。此結(jié)構(gòu)其中一項(xiàng)缺點(diǎn)是該非吸收 層需要形成底切峽角(strait angle)層，其在許多材料系統(tǒng)中均難 以制造。
美國專利第6, 821， 804號也討論到另一種增強(qiáng)光提取的方法。該 方法為在LED發(fā)光表面上的薄膜金屬層內(nèi)將光子耦合成表面等離子 體(surface plasmon)模式，光子再發(fā)射回輻射模式。這種結(jié)構(gòu)依 賴于在該金屬層中將由半導(dǎo)體發(fā)射出的光子耦合成表面等離子體，該 表面等離子體更進(jìn)一步耦合成最后被提取的光子。該器件其中一項(xiàng)缺 點(diǎn)是由于周期性結(jié)構(gòu)具有淺溝槽深度(〈0.1 ^m)的一維刻線光柵， 因此其不易制造。再者，可能是由于光子轉(zhuǎn)換成表面等離子體以及表 面等離子體轉(zhuǎn)換至周圍光子的轉(zhuǎn)換機(jī)制缺乏效率，總的內(nèi)部量子效率 非常地低(1.4-1.5%)。此結(jié)構(gòu)也在沉積上述電流層時(shí)，面臨到相同的 難題。
如美國專利第6, 821, 804號更進(jìn)一步提到的那樣可通過使LED 側(cè)面形成斜角以產(chǎn)生倒截形金字塔的方式來改良其光提取效率。該斜 角表面為陷困在襯底材料內(nèi)部的TIR光提供發(fā)光面，且已顯示利用該 方法可使磷化銦鎵鋁(InGaAlP)材料系統(tǒng)的外部量子效率提升達(dá)35% 至50%。此方法對于其中有非常大量的光陷困于襯底中的器件極為有 效。對于生長在藍(lán)寶石襯底上的氮化鎵(GaN)器件而言，許多光陷困 在氮化鎵膜中，以至于使LED晶粒的側(cè)面形成斜角的方式并無法提供 所期望的效率增加。另外還有一種提升光提取效率的方法稱為光子循 環(huán)。此方法依賴于具有高效率活化層的LED，其極容易將電子與空穴 轉(zhuǎn)換成光，反之亦然。TIR光反射離開LED表面并撞擊活化層，在該 處其轉(zhuǎn)換成電子空穴對。由于活化層的效率非常高，所以電子空穴對
幾乎立刻再轉(zhuǎn)換成光，且光再度以任意方向發(fā)射。 一部份的循環(huán)光線
會(huì)在低于臨界角內(nèi)撞擊LED發(fā)光面其中之一，接著逸出，而反射回活 化層的光則再次地經(jīng)歷相同過程。
美國專利第6， 821, 804號公開了一種LED，其在該LED上或內(nèi)部 設(shè)有可增進(jìn)其發(fā)光效率的光提取結(jié)構(gòu)。該新型光提取結(jié)構(gòu)提供了用以 將光反射并折射進(jìn)入更有利于光逃逸后進(jìn)入封裝的方向的表面，該結(jié) 構(gòu)可以是光提取元件陣列或是具有比LED封裝材料更高折射率的色 散層。光提取元件以及光色散層兩者可以具有多種不同的形狀，并且 設(shè)置在電流散布層上、磊晶層內(nèi)或?qū)щ娨r底下方，以增加LED的效率， 使其優(yōu)于公知LED。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，我們公開了半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)器件的制 造系統(tǒng)及方法，其通過形成n型氮化鎵(n-GaN)層；在該氮化鎵(GaN) 層的表面上形成多個(gè)球體；以及將這種球體固定在該氮化鎵(GaN)層 的該表面上。
實(shí)施例可包括下列其中之一以上。球體7位于LED的氧化銦錫 (IT0)層及p型氮化鎵(p-GaN)層之間。球體7在氮化鎵上構(gòu)成了有效 的粗糙表面，以便從內(nèi)部提取更多的光出來。在一個(gè)實(shí)施例中，球體 7為半徑約為10nnT2um的亞微米球體。須選擇球體的尺寸，以便在 約1/2X下進(jìn)行最佳光散射。在另一實(shí)施例中，球體7的折射率約為 2.4。適合制作該球體的材料包括例如二氧化鈦(TiO)、五氧化二鉭 (Ta205)、氧化鋯(ZrO)、氧化鋅(ZnO) 、 二氧化鉿(Hf02)、氮化鎵(GaN)、 氮化鋁(A1N)、硒化鋅(ZnSe)以及氮氧化硅(SiO凡)?？衫酶魇礁鳂?的涂布方法將球體散布在氮化鎵(GaN)表面42上，我們可利用有機(jī)溶 液來控制涂布的球體密度。球體密度可就亮度與電性間的取舍而加以 控制及最優(yōu)化。通過涂上鍍膜9，球體7可以被固定在位置上。鍍膜 9則可通過例如CVD、 PVD、電子束蒸鍍、旋轉(zhuǎn)涂布或噴涂等各種技 術(shù)來施以保角或非保角沉積。鍍膜9須對于LED的波長具有80%以上 的透明度，并且示例性鍍膜9可以是IT0或鎳(Ni) /金(Au)等材料。
就相同的晶片尺寸/功率消耗而言，該LED可以輸出更多的光； 或假設(shè)在相同的光輸出需求下，該LED可以制造得更小，且此類較小 尺寸消耗較少功率及空間，如此可節(jié)省成本。該LED可應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)加工 技術(shù)制造，使其較之標(biāo)準(zhǔn)LED具有高度成本競爭力。


圖1示出出具有光提取球體的垂直LED實(shí)施例； 圖2A示出光提取球體的更詳細(xì)示圖； 圖2A-1以及圖2A-2示出光提取球體的更詳細(xì)示圖； 圖2B示出透過鍍膜方法散布于GaN表面上的光提取球體的200 倍光學(xué)照片；
圖3示出設(shè)有光提取球體的第三LED實(shí)施例；
圖4示出光提取LED的掃描式電子顯微鏡(SEM)圖像。
具體實(shí)施例方式
如圖1所顯示，垂直的LED具有襯底10(典型上為銅、銅鎢合金、 鉬、銅鉬合金、硅、砷化鎵或鍺)。在襯底10上面，依序形成過渡金 屬多重層12、 p型氮化鎵(p-GaN)層14、多重量子阱(MQW)層16、 n 型氮化鎵(n-GaN)層18。 n型電極20以及p型電極22接著形成在選 定作為電極的區(qū)域上。球體7可以設(shè)置在n型氮化鎵層18上方，使 平坦的n型氮化鎵(n-GaN)表面在不需復(fù)雜的n-GaN表面的化學(xué)蝕刻
處理下便能實(shí)際上變得粗糙，以期提取更多的光。
圖2A示出光提取球體7的更詳細(xì)示圖。球體7設(shè)置于LED的ITO 層與p型氮化鎵(P-GaN)層之間的介面上。該球體7在氮化鎵(GaN) 上建立有效粗糙表面，以由內(nèi)部提取更多光。在一項(xiàng)實(shí)施例中，球體 7為半徑約30nm lum的亞微米球體。須選擇球體的尺寸，以便在約 1/2X下進(jìn)行最佳光散射。該球體也可以是聚合物球，與目前使用在 SEM設(shè)備中作為校準(zhǔn)用的球體類似。在另外一項(xiàng)實(shí)施例中，球體7的 折射率約在2.0 3之間。適合制作該球體的材料包括例如二氧化 鈦(Ti02)、五氧化二鉭(Ta205)、氧化鋯(ZrO)、氧化鋅(ZnO) 、 二氧
化鉿(HfO》、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(A1N)、硒化鋅(ZnSe)以及氮氧化 硅(SiO,Ny)。有許多種方法可用以將球體散布于氮化鎵(GaN)表面。球 體密度可就其亮度(Iv)以及電性(Vf)間進(jìn)行取舍而加以控制及最優(yōu) 化。例如當(dāng)鍍膜密度增加時(shí)，LED亮度(Iv)與Vf也會(huì)增加。禾擁 該球體7，光輸出可較之公知的LED結(jié)構(gòu)增加達(dá)30%以上。
該多個(gè)球體7形成內(nèi)部光提取元件(LEE)陣列。所形成的內(nèi)部LEE 陣列也提供呈現(xiàn)空間性變化的折射率。LEE陣列是在LED生長工藝期 間形成的，當(dāng)陣列形成后，LED結(jié)構(gòu)中剩余的層便透過磊晶沉積技術(shù) 生長在該陣列之上，以便將LEE陣列埋置在LED內(nèi)部。這樣，其余那 些陷困在磊晶層或是襯底內(nèi)部的光線就可以透過與LEE陣列的交互 作用形成散射并逸至LED外部。
圖2A-1示出晶圓上沉積了球體后的光反射效應(yīng)。當(dāng)光經(jīng)由透明 的或是半透明的鍍膜9離開氮化鎵(GaN)層后，光在凈空區(qū)域處經(jīng)歷 全反射，且當(dāng)光遇到折射率匹配的球體時(shí)便被散射。圖2A-2示出即 使在沒有鍍膜9時(shí)，也會(huì)呈現(xiàn)出相同效應(yīng)。
如圖2B所示，將該多個(gè)球體7透過例如旋轉(zhuǎn)涂布鍍膜或是噴涂 鍍膜的濕式法(其中球體粉末預(yù)先溶解并分散于有機(jī)或水溶液內(nèi))而 直接地將其涂布在P型或n型氮化鎵的頂層上，并整合成磊晶晶圓的 一部份。另外一種方法是使用千式工藝，例如靜電粉末鍍膜或者是 其他透過空氣或氣體作為傳媒的方法。此外，可視需要在反應(yīng)性離子 蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE)過程中決定是否添加這種球體作 為掩模，該掩模能促使GaN形成更加粗糙的表面并進(jìn)一步提升光提取 效率。
圖3示出在載座上形成的示例性InGaN LED的多重層磊晶結(jié)構(gòu)， 在一項(xiàng)實(shí)施例中載座可以是藍(lán)寶石襯底。藍(lán)寶石襯底上形成的多重層 磊晶結(jié)構(gòu)包括n型氮化鎵基層(n-GaN based layer)42、多重量子阱 (Multi-Quantum Well, MQW)活化層44以及接觸層46。該n型氮化 鎵基底層可以是受過摻雜的n型氮化鎵基底層，以厚度約介于2-6微 米間的n型氮化鎵基底層為例在其摻雜硅后，可提升導(dǎo)電性。
MQW活化層44可以是氮化銦鎵(InGaN) /氮化鎵(GaN) MQW活化
層。 一旦電能在n型氮化鎵基底層42及接觸層46之間饋入，MQW層 便接著激發(fā)產(chǎn)生光。產(chǎn)生的光，其波長介于250nm至600mn之間。p 型層可以是p+型氮化鎵基底層，例如p+型氮化鎵層、p+型氮化銦鎵 或是P+氮化鋁銦鎵層，其厚度約介于0.05-0. 5微米之間。臺面定義 工藝實(shí)施后，接著在接觸層46之上形成的是反射接點(diǎn)(面)48。反 射接點(diǎn)(面)48可以是銀、鋁、ITO/銀、ITO、鋁、銠、鈀、鎳/ 銅或其他種材料。球體7則是設(shè)置于n型氮化鎵(n-GaN)層42上。接 著透過沉積例如IT0或是鎳/銅等材質(zhì)的透明接觸層40，將球體7 覆蓋以得到良好的電流散布及光提取率。
沉積鈍化層50且施行粘附金屬沉積，以在鈍化層50上方所蝕刻 出的視窗中形成反射與粘附金屬52 (例如鈦以及鉻等)。鈍化層50 屬非導(dǎo)電性的。粘附金屬53則形成接觸表面，且金屬載體層60覆蓋 于其上。將金屬薄層(鉻、鉻/金、鎳/金或其他種類)則透過電鍍工 藝覆蓋于該結(jié)構(gòu)上，以作為在電鍍工藝中的電極使用。然而，若是以 無電工藝、濺鍍或是磁濺鍍工藝來取代電鍍工藝，則鍍膜操作是不必 要的。多重層磊晶結(jié)構(gòu)使用透過諸如電鍍或無電鍍等技術(shù)而被鍍上金 屬載體層60。透過無電電鍍，藍(lán)寶石襯底以聚亞酰胺層、或是容易 移除掉又不會(huì)造成藍(lán)寶石損壞的鍍層或者是相當(dāng)厚的無電鍍金屬(例 如鎳或銅等)加以保護(hù)。接下來，移除藍(lán)寶石襯底。在n型氮化鎵 (n-GaN)層42的上形成n型電極70的圖案后，該垂直的LED便告完 成。
圖4示出典型的包括光提取球體的LED圖片。透過覆蓋能提供折 射率匹配的粒子，例如二氧化鈦(Ti02)球體，可以有效地將氮化鎵 表面加以粗化因而可以更有效地將光提取。效率之所以提升是由于折 射率能獲得更優(yōu)匹配的緣故，其中氮化鎵(GaN)約2. 4而Ti02則為約 2.5。
盡管本發(fā)明己經(jīng)參照某些優(yōu)選的實(shí)施例作了相當(dāng)具體且詳細(xì)的 描述，然而還是可能存在有其他的變化形式。在另一項(xiàng)實(shí)施例中，氮 化鎵(GaN)層的表面則是透過球體/圓球或濕式/干式蝕刻技術(shù)來使 表面加以粗化。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，也不難想象得到可利用該
LEE陣列來形成其他可能的LED結(jié)構(gòu)形態(tài)。透過LEE陣列和散布層所 形成的各種組合，該新型的LED可以呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)。LEE則 可具有不同的形狀、尺寸、毗鄰間距，并且可置于不同位置。同樣地， 該散布層可利用不同材料制造并置于不同位置。因此，隨附的權(quán)利要 求書的精神以及范圍不該只局限于上述的優(yōu)選實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管(Vertical Light Emitting Diode，VLED)器件的制造方法，包括步驟形成所述VLED器件的多重層磊晶結(jié)構(gòu)，其包括n型氮化鎵(n-GaN)層、活化層、及p型氮化鎵(p-GaN)層；以及在所述VLED器件的所述n型氮化鎵層的表面上設(shè)置多個(gè)球體。
2、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法， 還包括利用旋轉(zhuǎn)涂布或是噴涂其中一種方法，將所述球體設(shè)置在所述 VLED器件的所述n型氮化鎵層上。
3、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法， 還包括通過調(diào)整所施用的含球體溶液的粘度來控制所述球體的密度。
4、 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法， 其中所述粘度通過改變所施用的所述含球體溶液中的球體數(shù)量與密 度來進(jìn)行調(diào)整。
5、 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法， 其中所述所施用的含球體溶液包括下列一項(xiàng)或多項(xiàng)酒精成分、介面 活性劑以及粘著材料。
6、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法， 還包括將所述球體固定在所述VLED器件的所述氮化鎵層的所述表面 上。
7、 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法， 還包括步驟在所述球體上施用半透明鍍膜。
8、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法，還包括步驟在所述球體上形成導(dǎo)電半透明鍍膜。
9、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法，其中所述球體平鋪于所述VLED器件的所述n型氮化鎵層上。
10、 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述鍍膜對于所述VLED器件所發(fā)射的波長具有大于80%的 透明度。
11、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中固定所述球體的所述步驟包括施用透明鍍膜固定所述球體。
12、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中固定所述球體的所述步驟包括-施用導(dǎo)電性鍍膜固定所述球體。
13、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中固定所述球體的所述步驟包括施用溶膠-凝膠固定所述球體。
14、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法，其中固定所述球體的所述步驟包括對所述球體進(jìn)行噴涂鍍膜或是旋轉(zhuǎn)涂布鍍膜處理。
15、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述球體散布在有機(jī)溶液中。
16、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法，其中固定所述球體的所述步驟包括 施用干粉鍍膜。
17、 如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法，還包括步驟施用靜電鍍膜以固定所述球體。
18、 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述鍍膜包括下列之一氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)、 鎳、金。
19、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，還包括將所述VLED器件的所述n型氮化鎵層的所述表面粗糙化， 以散射并提取來自內(nèi)部的光，而使光由所述n型氮化鎵層放射出來。
20、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述球體包括亞微米球體。
21、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述球體的半徑介于約lOnm與約2微米之間。
22、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中須選擇所述球體的尺寸，以期在約1/2X下進(jìn)行最優(yōu)光散射。
23、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述球體的折射率約介于約2.0與3.0之間。
24、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述球體的折射率大于約2.3。
25、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述球體的折射率約等于所述n型氮化鎵層的折射率。
26、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述球體包括下列之一二氧化鈦(Ti02)，五氧化二鉭 (TaA)，氧化鋯(ZrO)，氧化鋅(ZnO) ， 二氧化鉿(Hf02)，氮化鎵(GaN)， 氮化鋁(A1N)，硒化鋅(ZnSe)，以及氮氧化硅(SiO凡)。
27、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述球體利用鍍膜法而散布在所述VLED器件的所述n型氮 化鎵層表面。
28、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中形成所述VLED器件的所述多重層磊晶結(jié)構(gòu)的所述步驟使得 由所述VLED器件所發(fā)射出的光通過所述n型氮化鎵層。
29、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中經(jīng)固定的所述球體形成用于所述n型氮化鎵層干式蝕刻的掩 模。
30、 如權(quán)利要求29的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方法， 其中所述VLED器件的所述蝕刻的n型氮化鎵層增加VLED表面粗糙 度，以由其內(nèi)部提取更多的光。
31、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，其中所述活化層為多重量子阱(Multi-Quantum Well, MQW)活化層。
32、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，還包括利用物理氣相沉積(Physical Vapor D印osition, PVD)、 化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor D印osition， CVD)及電子束蒸鍍其中 一項(xiàng)方法而于所述球體上沉積ITO層。
33、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管器件的制造方 法，還包括利用PVD、 CVD、或電子束蒸鍍其中一項(xiàng)方法而于所述球 體上沉積透明鍍膜。
34、 一種VLED器件的制造方法，包括步驟 形成垂直發(fā)光二極管器件，其在n型摻雜層以及p型摻雜層之間設(shè)有活化層；以及固定多個(gè)球體于所述VLED器件的所述n型摻雜層的表面上。
35、 如權(quán)利要求34所述的VLED器件的制造方法，其中固定多個(gè) 球體于所述VLED器件的所述n型摻雜層的表面上的所述步驟包括選 自下列組群中的步驟在所述球體上旋轉(zhuǎn)涂布鍍膜； 在所述球體上噴涂鍍膜； 在所述球體上施用透明鍍膜； 在所述球體上施用半透明鍍膜； 在所述球體上形成導(dǎo)電性半透明鍍膜；在所述球體上施用鍍膜，所述鍍膜對所述VLED器件所放射的波 長具有大于80%的透明性；在所述球體上施用導(dǎo)電性鍍膜； 在所述球體上施用溶膠-凝膠； 在所述球體上施用干粉鍍膜； 在所述球體上施用靜電鍍膜；在所述球體上施用鍍膜，所述鈹膜包括下列之一ITO，鎳，金；以及 利用PVD， CVD，以及電子束蒸鍍其中一項(xiàng)方法，施用透明鍍膜。
36、 如權(quán)利要求34所述的VLED器件的制造方法，還包括 在所述固定步驟之前，將在所述VLED器件的所述n型摻雜層上的表面粗糙化。
37、 如權(quán)利要求36所述的VLED器件的制造方法，其中所述粗糙 化包括利用所述固定的球體作為掩模以對所述n型摻雜層進(jìn)行干式 蝕刻。
38、 如權(quán)利要求34所述的VLED器件的制造方法，其中每一所述 球體包括折射率約等于所述n型摻雜層的折射率的亞微米球體。
39、如權(quán)利要求34所述的VLED器件的制造方法，其中所述球體 包括下列之一二氧化鈦(Ti02)，五氧化二鉭(Ta205)，氧化鋯(ZrO)， 氧化鋅(ZnO)， 二氧化鉿(HfO》，氮化鎵(GaN)，氮化鋁(A1N)，硒化 鋅(ZnSe)，以及氮氧化硅(SiOxNy)。
40、 如權(quán)利要求34所述的VLED器件的制造方法，其中 所述活化層包括MQW活化層；所述n型摻雜層包括n型氮化鎵層，用以由所述VLED器件發(fā)射光；以及所述p型摻雜層包括P型氮化鎵層。
41、 如權(quán)利要求34所述的VLED器件的制造方法，還包括 形成電極，與所述n型摻雜層電連接；以及 形成電極，與所述p型摻雜層電連接。
42、 一種VLED器件的制造方法，包括形成MQW活化層，所述活化層位于垂直發(fā)光二極管的n型氮化鎵 層以及P型氮化鎵層之間；在所述n型氮化鎵層固定多個(gè)球體；以及形成分別與所述n型氮化鎵層以及所述p型氮化鎵層導(dǎo)通的對向 電極。
43、 如權(quán)利要求42所述的VLED器件的制造方法，其中所述n型 氮化鎵層具有粗糙化表面，所述多個(gè)球體固定于所述粗糙化表面。
44、 如權(quán)利要求42所述的VLED器件的制造方法，其中光線由所 述VLED器件發(fā)出并通過所述n型氮化鎵層，所述n型氮化鎵層上具 有固定著所述球體的表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了半導(dǎo)體垂直發(fā)光二極管(Vertical Light Emitting Diode，VLED)器件的制造方法，所述器件在其n型摻雜層與p型摻雜層之間設(shè)有活化層；以及在所述VLED器件的n型摻雜層表面其上固定有多個(gè)球體。
文檔編號H01L21/00GK101103438SQ200680002141
公開日2008年1月9日 申請日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者忠 段, 陳長安 申請人:美商旭明國際股份有限公司