專利名稱：具電磁波雕刻刻痕基板的半導(dǎo)體發(fā)光組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基板，特別涉及一種具有提高一半導(dǎo)體發(fā)光組件的光取出率的基板。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)光組件(例如，發(fā)光二極管)已被廣泛地應(yīng)用在許多領(lǐng)域， 例如照明以及遙控領(lǐng)域等。為了確保半導(dǎo)體發(fā)光組件盡可能有較高的功能可 靠性以及較低的能源消耗，對(duì)于半導(dǎo)體發(fā)光組件皆須要求其本身的外部量子效率(external quantum efficiency)。原則上，半導(dǎo)體發(fā)光組件的外部量子效率取決于其本身的內(nèi)部量子效率 (internal quantum efficiency)以及釋放效率(extraction efficiency)。所謂的內(nèi)部 量子效率由材料特性及品質(zhì)所決定。至于釋放效率則是指從組件內(nèi)部發(fā)出至 周圍空氣或是封裝的環(huán)氧樹脂內(nèi)的輻射比例。釋放效率取決于當(dāng)輻射離開組 件內(nèi)部時(shí)所發(fā)生的損耗。若光線由半導(dǎo)體發(fā)光組件射出時(shí)發(fā)生全反射，則光 線將在半導(dǎo)體發(fā)光組件內(nèi)部不斷反射并且最后被吸收掉，造成外部量子效率 下降。在現(xiàn)有技術(shù)中，半導(dǎo)體發(fā)光組件的基板的表面可以經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)以呈現(xiàn)一-特 殊的表面形態(tài)，用以散射由半導(dǎo)體發(fā)光組件射出的光線以降低全反射，進(jìn)一 步提升半導(dǎo)體發(fā)光組件的外部量子效率。然而，上述基板的表面形態(tài)通常通 過(guò)干式蝕刻或濕式蝕刻而形成，在制程上不僅耗費(fèi)時(shí)間且成本高昂。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種供一半導(dǎo)體發(fā)光組件磊晶的基板及其制造方 法。該基板能夠提高半導(dǎo)體發(fā)光組件的光取出效率。在本發(fā)明中，該基板的一上表面具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕，其中該半 導(dǎo)體發(fā)光組件的磊晶執(zhí)行于該基板的該上表面上。本發(fā)明還提供一種制造一基板的方法。通過(guò)使用一電磁波，該制造方法 雕刻該半導(dǎo)體基板的一上表面，致使該上表面具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕， 其中 一半導(dǎo)體發(fā)光組件的磊晶執(zhí)行于該基板的該上表面上。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的基板通過(guò)使用電磁波于基板的表面上進(jìn)行雕 刻以形成一表面形態(tài)，致使半導(dǎo)體基板能夠?qū)⒂砂雽?dǎo)體發(fā)光組件射出的光線 散射以降低全反射，進(jìn)一步提升半導(dǎo)體發(fā)光組件的外部量子效率及光取出效 率。而且，在形成該表面形態(tài)的過(guò)程中不需進(jìn)行傳統(tǒng)的黃光微影制程(即不 需要使用光罩)，因此本發(fā)明的基板在制程上不僅縮短許多時(shí)間且節(jié)省成本。


為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面將結(jié) 合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明圖1A及圖1B是本發(fā)明一實(shí)施例的一基板的示意圖； 圖2A至圖2C是本發(fā)明的基板的俯視圖；圖3A及圖3B分別是本發(fā)明一實(shí)施例的基板的熔融的側(cè)壁在移除前后 的示意圖；圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的一基板的示意圖； 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的一半導(dǎo)體發(fā)光組件的示意圖；以及 圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的一半導(dǎo)體發(fā)光組件的示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1A及圖1B，圖1A及圖1B是本發(fā)明一實(shí)施例的一基板1的示意圖。該基板l可以供一半導(dǎo)體發(fā)光組件磊晶之用。在實(shí)際應(yīng)用中，該基板1可以是硅(Si)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(A1N)、 藍(lán)寶石(Sapphire)、尖晶石(Spinnel)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、三氧化二 鋁(八1203)、 二氧化鋰鎵(LiGa02)、 二氧化鋰鋁(LiA102)或四氧化鎂二鋁 (MgAl204)。該基板1的該上表面10具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕100。該半導(dǎo)體發(fā)光 組件的磊晶執(zhí)行于該基板1的該上表面10上。在實(shí)際應(yīng)用中，該電磁波可以是可見光、微波、紅外線、紫外光、激光或其它可在該基板1的該上表面IO形成刻痕IOO的能量源。如圖1A所示，在一實(shí)施例中，該電磁波可以是一激光束12。借此，該 基板1可以通過(guò)該激光束12在該基板1的一上表面10上雕刻，以形成該數(shù) 個(gè)刻痕100(如圖1B所示)。請(qǐng)參閱圖2A至圖2C，圖2A至圖2C是本發(fā)明的基板1的俯視圖。通 過(guò)激光透鏡14(如圖1A所示)調(diào)整激光束12的聚焦及輪廓，激光束12可以 在基板1的該上表面10形成具有特殊形狀的刻痕100。如圖2A至圖2C所 示，舉例而言，該數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕100可以呈現(xiàn)一圓形、 一四邊形或 一軌跡。在實(shí)際應(yīng)用中，該數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕100可以呈現(xiàn)各種幾何或非幾 何的圖形(即不以上述的圓形、四邊形或軌跡為限)并且可以具有特殊的弧度或曲度。該數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕ioo不僅可以提升半導(dǎo)體發(fā)光組件的光取出效率，還可以增進(jìn)半導(dǎo)體發(fā)光組件的磊晶品質(zhì)以提高其光電效應(yīng)。在一實(shí)施例中，利用功率25mW及波長(zhǎng)248nm或193nm的激光束12 為能量源，以光學(xué)鏡頭聚焦至5um，可在直徑2英吋的藍(lán)寶石基板1的表面 上形成直徑5um和間距2um的刻痕100。請(qǐng)參閱圖3A。值得注意的是，在激光束12在該基板1的該上表面10 上進(jìn)行雕刻后，該數(shù)個(gè)刻痕100具有熔融的側(cè)壁102。由于熔融的側(cè)壁102呈現(xiàn)焦黑狀態(tài)因而不具透光性。因此，熔融的側(cè)壁102可以被移除以使該數(shù) 個(gè)刻痕100的側(cè)壁具有透光性。請(qǐng)參閱圖3A及圖3B，圖3A及圖3B分別是本發(fā)明一實(shí)施例的基板1 的熔融的側(cè)壁102在移除前后的示意圖。在實(shí)際應(yīng)用中，該熔融的側(cè)壁102 可以通過(guò)一干蝕刻制程或一濕蝕刻制程移除。如圖3B所示，在熔融的側(cè)壁 102被移除后，該數(shù)個(gè)刻痕100的側(cè)壁102可以呈現(xiàn)粗糙的形態(tài)。借此，粗 糙的側(cè)壁102可以增加半導(dǎo)體發(fā)光組件的光取出效率。在熔融的側(cè)壁102移除后，將該基板1置入MOCVD的設(shè)備中以磊晶形 成發(fā)光二極管。在一實(shí)施例中，以TMGa及NH3為原料，可成長(zhǎng)厚度lum 的GaN磊晶層于該基板1的該上表面10上。接著，加入SiH4為n型摻雜物， 可成長(zhǎng)厚度2um的n型GaN。然后，在n型GaN磊晶層上成長(zhǎng)以InGaN/GaN 為材料所形成的多重量子井發(fā)光層。最后，在發(fā)光層上成長(zhǎng)以Cp2Mg為P 型摻雜物的P型GaN層以制造完成發(fā)光二極管。本發(fā)明的基板1上磊晶所形成的發(fā)光二極管，其光輸出功率可達(dá)19mW， 與一般基板所制成的發(fā)光二極管的光輸功率15mW相比，光輸出功率增加約 26.7% o請(qǐng)參閱圖4，圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的一基板2的示意圖，其特征在 于該基板2的一上表面20具有數(shù)個(gè)刻痕200，其中每一刻痕200的側(cè)壁202 的平均粗糙度(Ra)可以等于或大于lnm。借此，刻痕200及其粗糙的側(cè)壁202 可以增加半導(dǎo)體發(fā)光組件的光取出效率。在一實(shí)施例中，該等刻痕200可以利用一電磁波而形成。該電磁波可以 是可見光、微波、紅外線、紫外光、激光或其它可在該基板2的該上表面20 形成刻痕200的能量源。請(qǐng)參閱圖5,圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的一半導(dǎo)體發(fā)光組件3的示意圖。 如圖5所示，該半導(dǎo)體發(fā)光組件3包含一基板30、 一多層結(jié)構(gòu)32(multi-layer structure)及一歐姆電極結(jié)構(gòu)34(ohmic electrode structure)。該基板30的一上表面300具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕3000。該多層結(jié) 構(gòu)32形成于該基板30上并且包含一發(fā)光區(qū)320(light-emitting region)。該歐 姆電極結(jié)構(gòu)34形成于該多層結(jié)構(gòu)32上。在實(shí)際應(yīng)用中，該電磁波可以是可見光、微波、紅外線、紫外光、激光 或其它可在該基板30的該上表面300形成刻痕的能量源。請(qǐng)參閱圖6，圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的一半導(dǎo)體發(fā)光組件4的示意圖。 如圖6所示，該半導(dǎo)體發(fā)光組件4包含一基板40、 一多層結(jié)構(gòu)42及一歐姆 電極結(jié)構(gòu)44。該基板40的一上表面400具有數(shù)個(gè)刻痕4000，其中每一刻痕4000的側(cè) 壁4002的平均粗糙度可以等于或大于lnm。該多層結(jié)構(gòu)42形成于該基板40 上并且包含一發(fā)光區(qū)420。該歐姆電極結(jié)構(gòu)44形成于該多層結(jié)構(gòu)42上。在一實(shí)施例中，該等刻痕4000可以利用一電磁波而形成。請(qǐng)配合參閱圖1A及圖1B。本發(fā)明另一實(shí)施例為一種制造一基板1的方 法。通過(guò)使用一電磁波，該制造方法雕刻該基板1的一上表面10，致使該上 表面10具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕100。之后， 一半導(dǎo)體發(fā)光組件的磊晶執(zhí) 行于該基板1的該上表面10上。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的基板通過(guò)使用電磁波于基板的表面上進(jìn)行雕 刻以形成一表面形態(tài)，致使基板能夠?qū)⒂砂雽?dǎo)體發(fā)光組件射出的光線散射以 降低全反射，進(jìn)一步提升半導(dǎo)體發(fā)光組件的外部量子效率及光取出效率。而 且，在形成該表面形態(tài)的過(guò)程中不需進(jìn)行傳統(tǒng)的黃光微影制程(即不需要使 用光罩)，因此本發(fā)明的基板在制程上不僅縮短許多時(shí)間且節(jié)省成本。以上已對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于所述 實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種 的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限 定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種供一半導(dǎo)體發(fā)光組件磊晶用的基板，其特征在于所述基板的一上表面具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕，所述半導(dǎo)體發(fā)光組件的磊晶執(zhí)行于所述基板的所述上表面上。
2. 如權(quán)利要求1所述的基板，其特征在于所述數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻 痕利用一激光束而形成。
3. 如權(quán)利要求2所述的基板，其特征在于每一個(gè)電磁波雕刻的刻痕 具有熔融的側(cè)壁。
4. 如權(quán)利要求3所述的基板，其特征在于每一個(gè)電磁波雕刻的刻痕 的熔融的側(cè)壁進(jìn)一步通過(guò)一干蝕刻制程或一濕蝕刻制程移除。
5. 如權(quán)利要求2所述的基板，其特征在于每一個(gè)電磁波雕刻的刻痕 的俯視圖呈現(xiàn)一圓形、 一不規(guī)則四邊形或一長(zhǎng)條痕跡。
6. 如權(quán)利要求2所述的基板，其特征在于所述基板由選自由硅、氮 化鎵、氮化鋁、藍(lán)寶石、尖晶石、碳化硅、砷化鎵、三氧化二鋁、二氧化鋰 鎵、二氧化鋰鋁以及四氧化鎂二鋁所組成的一群組中的其一所形成。
7. —種處理一基板的方法，其特征在于，所述方法包含下列步驟 利用一電磁波，雕刻所述基板的一上表面，致使所述上表面具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕，其中一半導(dǎo)體發(fā)光組件的磊晶執(zhí)行于所述基板的所述上表 面上。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述電磁波是一激光束。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于每一個(gè)電磁波雕刻的刻痕 具有熔融的側(cè)壁。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含下列步驟-通過(guò)一干蝕刻制程或一濕蝕刻制程，移除每一個(gè)電磁波雕刻的刻痕的熔融的側(cè)壁。
11. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于每一個(gè)電磁波雕刻的刻痕 的俯視圖呈現(xiàn)一圓形、 一不規(guī)則四邊形或一長(zhǎng)條痕跡。
12. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述基板由選自由硅、氮 化鎵、氮化鋁、藍(lán)寶石、尖晶石、碳化硅、砷化鎵、三氧化二鋁、二氧化鋰 鎵、二氧化鋰鋁以及四氧化鎂二鋁所組成的一群組中的其一所形成。
13. —種供一半導(dǎo)體發(fā)光組件磊晶用之基板，其特征在于所述基板的 一上表面具有數(shù)個(gè)刻痕，其中每一刻痕的側(cè)壁的平均粗糙度等于或大于 lnmo
14. 如權(quán)利要求13所述的基板，其特征在于所述等刻痕利用一電磁 波而形成。
15. 如權(quán)利要求14所述的基板，其特征在于所述電磁波是一激光束。
16. 如權(quán)利要求14所述的基板，其特征在于每一個(gè)刻痕的俯視圖呈 現(xiàn)一圓形、 一不規(guī)則四邊形或一長(zhǎng)條痕跡。
17. 如權(quán)利要求13所述的基板，其特征在于所述基板由選自由硅、 氮化鎵、氮化鋁、藍(lán)寶石、尖晶石、碳化硅、砷化鎵、三氧化二鋁、二氧化 鋰鎵、二氧化鋰鋁以及四氧化鎂二鋁所組成的一群組中的其一所形成。
18. —種半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于，包含一基板，所述基板的一上表面具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕； 一多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)形成于所述基板上并且包含一發(fā)光區(qū)；以及 一歐姆電極結(jié)構(gòu)，所述歐姆電極結(jié)構(gòu)形成于所述多層結(jié)構(gòu)上。
19. 如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述數(shù)個(gè)電 磁波雕刻的刻痕利用一激光束而形成。
20. 如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于每一個(gè)電磁 波雕刻的刻痕具有熔融的側(cè)壁。
21. 如權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于每一個(gè)電磁波雕刻的刻痕的熔融的側(cè)壁進(jìn)一步通過(guò)一干蝕刻制程或一濕蝕刻制程移除。
22. 如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于每一個(gè)電磁波雕刻的刻痕的俯視圖呈現(xiàn)一圓形、 一不規(guī)則四邊形或一長(zhǎng)條痕跡。
23. 如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述基板由選自由硅、氮化鎵、氮化鋁、藍(lán)寶石、尖晶石、碳化硅、砷化鎵、三氧化二 鋁、二氧化鋰鎵、二氧化鋰鋁以及四氧化鎂二鋁所組成的一群組中的其一所 形成。
24. —種半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于，包含一基板，所述基板的一上表面具有數(shù)個(gè)刻痕，其中每一刻痕的側(cè)壁的平均粗糙度等于或大于lnm;一多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)形成于所述基板上并且包含一發(fā)光區(qū)；以及 一歐姆電極結(jié)構(gòu)，所述歐姆電極結(jié)構(gòu)形成于所述多層結(jié)構(gòu)上。
25. 如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述等刻痕 利用一電磁波而形成。
26. 如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述電磁波 是一激光束。
27. 如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于每一個(gè)刻痕 的俯視圖呈現(xiàn)一圓形、 一不規(guī)則四邊形或一長(zhǎng)條痕跡。
28. 如權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述基板由 選自由硅、氮化鎵、氮化鋁、藍(lán)寶石、尖晶石、碳化硅、砷化鎵、三氧化二 鋁、二氧化鋰鎵、二氧化鋰鋁以及四氧化鎂二鋁所組成的一群組中的其一所 形成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種供一半導(dǎo)體發(fā)光組件磊晶的基板及其制造方法。本發(fā)明的基板的一上表面具有數(shù)個(gè)電磁波雕刻的刻痕，其中該半導(dǎo)體發(fā)光組件的磊晶執(zhí)行于該基板的該上表面上。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101335317SQ200710129020
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者蔡宗良, 蔡炯棋 申請(qǐng)人:廣鎵光電股份有限公司