光電元件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種光電元件及其制造方法，該制造方法包括下列步驟：提供一基板，具有一第一表面及一與第一表面相對(duì)的第二表面；形成一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、一活性層及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層于基板的第一表面之上，其中第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有至少四個(gè)邊界，且以四個(gè)邊界可界定出一幾何中心；及形成多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)于第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)，其中多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)自第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的邊界形成至第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的幾何中心，且多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)使第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有一孔隙度。
【專利說明】光電元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種于半導(dǎo)體疊層中具有多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)的光電元件。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(light-emitting diode, LED)的發(fā)光原理是利用電子在η型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體間移動(dòng)的能量差，以光的形式將能量釋放，這樣的發(fā)光原理有別于白熾燈發(fā)熱的發(fā)光原理，因此發(fā)光二極管被稱為冷光源。此外，發(fā)光二極管具有高耐久性、壽命長(zhǎng)、輕巧、耗電量低等優(yōu)點(diǎn)，因此現(xiàn)今的照明市場(chǎng)對(duì)于發(fā)光二極管寄予厚望，將其視為新一代的照明工具，已逐漸取代傳統(tǒng)光源，并且應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如交通號(hào)志、背光模塊、路燈照明、醫(yī)療設(shè)備等。
[0003]圖1為已知的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，已知的發(fā)光元件100，包括有一透明基板10、一位于透明基板10上的半導(dǎo)體疊層12，以及至少一電極14位于上述半導(dǎo)體疊層12上，其中上述的半導(dǎo)體疊層12由上而下至少包括一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層120、一活性層122，以及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層124。
[0004]此外，上述的發(fā)光元件100更可以進(jìn)一步地與其他元件組合連接以形成一發(fā)光裝置(light-emitting apparatus)。圖2為已知的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示,一發(fā)光裝置200包括一具有至少一電路202的次載體(sub-mount) 20 ;至少一焊料(solder) 22位于上述次載體20上，通過此焊料22將上述發(fā)光元件100粘結(jié)固定于次載體20上并使發(fā)光元件100的基板10與次載體20上的電路202形成電連接；以及，一電性連接結(jié)構(gòu)24，以電性連接發(fā)光元件100的電極14與次載體20上的電路202 ;其中，上述的次載體20可以是導(dǎo)線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate),以方便發(fā)光裝置200的電路規(guī)劃并提高其散熱效果。
[0005]然而，如圖1所示，在已知的發(fā)光元件100中，由于透明基板10的表面是一平整表面，且透明基板10的折射率與外部環(huán)境的折射率不同，因此活性層122所發(fā)出的光線A由基板進(jìn)入外部環(huán)境時(shí)，容易形成全反射(Total Internal Reflection, TIR),降低發(fā)光元件100的光摘出效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種制造一光電元件的方法，包括下列步驟:提供一基板，具有一第一表面及一與第一表面相對(duì)的第二表面；形成一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、一活性層及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層于基板的第一表面之上，其中第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有至少四個(gè)邊界，且以四個(gè)邊界可界定出一幾何中心；及形成多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)于第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)，其中多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)自第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的邊界形成至第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的幾何中心，且多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)使第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有一孔隙度。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1為已知的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為已知的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3A至圖3E為本發(fā)明第一實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3F-1至圖3F-4為本發(fā)明第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的光學(xué)顯微鏡圖；
[0011]圖3F-5為本發(fā)明第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上表面示意圖；
[0012]圖3F-6為本發(fā)明第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層立體剖面示意圖；
[0013]圖3F-7至圖3F-8為本發(fā)明第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的掃描式電子顯微鏡(ScanningElectron Microscopy, SEM)圖；
[0014]圖4A至圖4B為本發(fā)明第二實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5A至第5B為本發(fā)明第二實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6A-6C為一發(fā)光模塊不意圖；
[0017]圖7A-7B為一光源產(chǎn)生裝置示意圖；
[0018]圖8為一燈泡示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明
[0020]
100, 300、400、400’發(fā)光元件 10透明基板12、34、48半導(dǎo)體外延疊層14、344、345, 484, 485電極120、34丨、44第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層122、342、482活性層124、343、481第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層200發(fā)光裝置[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種制造光電元件的方法，包括下列步驟: 提供一基板，具有第一表面及與該第一表面相對(duì)的第二表面； 形成一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、一活性層及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層于該基板的第一表面之上，其中該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有至少四個(gè)邊界，且以該四個(gè)邊界可界定出一幾何中心；及 形成多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)，其中該多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)自該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的邊界形成至該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的該幾何中心，且該多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)使該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有一孔隙度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中這些孔洞結(jié)構(gòu)于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)以該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的該幾何中心呈一對(duì)稱圖形。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層中形成該多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)的步驟包括進(jìn)行一側(cè)向電化學(xué)蝕刻，且該電化學(xué)蝕刻包括施加一偏壓于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，且該施加偏壓大小與這些孔洞結(jié)構(gòu)形成于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)的孔隙度成正比。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層中形成該多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)的步驟包括于一蝕刻液中進(jìn)行該電化學(xué)蝕刻，其中該蝕刻液包括草酸、氫氧化鉀、磷酸、硫酸、氫氟酸或上述溶液的混合溶液。
5.一種光電元件,包括: 基板； 第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層及第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成于該基板之上，其中該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有四個(gè)邊界，以該四個(gè)邊界可界定該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有一幾何中心及四個(gè)角落；及 多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)，于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)，其中該多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)形成于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)，自該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的邊界形成至該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的該幾何中心，且該多個(gè)孔洞結(jié)構(gòu)使該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有一孔隙度。
6.如權(quán)利要求5所述的光電元件，其中這些孔洞結(jié)構(gòu)于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)以該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的該幾何中心呈一對(duì)稱圖形。
7.如權(quán)利要求6所述的光電元件，其中該對(duì)稱圖形可為一第一星狀圖形，其中該第一星狀圖形的星芒尖端指向該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的該四個(gè)角落，且該星狀圖形的對(duì)稱點(diǎn)指向該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的該幾何中心。
8.如權(quán)利要求5所述的光電元件，還包括一過渡層，形成于該基板與該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之間，其中該過渡層為一非故意摻雜層(unintentional doped layer)或一未摻雜層(undoped layer);該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有一第一雜質(zhì)濃度,且該過渡層具有一第二雜質(zhì)濃度，該過渡層與該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層具有相同的導(dǎo)電性，且該第二雜質(zhì)濃度低于該第一雜質(zhì)濃度。
9.如權(quán)利要求5所述的光電元件，其中這些孔洞結(jié)構(gòu)相互連結(jié)形成一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)狀孔洞結(jié)構(gòu)，且這些孔洞結(jié)構(gòu)形成于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層內(nèi)的孔隙度介于10%-65%或?yàn)橹辽倏删S持該基板與該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層呈一接合狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求5所述的光電元件，還包括第三導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成于該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層與該活性層之間，且該第三導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的摻雜電性與該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層相同。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK103872202SQ201310693715
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】柯淙凱, 吳欣顯, 林予堯, 陳彥志, 曾建元, 游俊達(dá), 顏政雄, 凌碩均, 郭得山 申請(qǐng)人:晶元光電股份有限公司