[发明专利]氮化物半导体发光元件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光领域，尤其是尤其是一种具较低制作成本及较高光萃取效率(Light Extraction Efficiency)力的氮化物半导体发光元件及其制作方法。

背景技术

目前，氮化镓(GaN)等氮化物(Nitride-Based)半导体发光元件因具功耗低、寿命长等特性而被广泛应用于显示器、背光模组、室外照明，车用照明等领域。随着氮化物半导体发光元件，例如GaN发光二极管的各应用领域对其发光亮度之需求越来越高，氮化物半导体发光元件的光萃取效率有待进一步提升。

参见Kao等人在文献IEEE Photonics Technology Letters.Vol.19，No.11，Page 849-851(06/2007)中的“Light-Output Enhancement of Nano-RoughenedGaN Laser Liff-Off Light-Emitting Diodes Formed by ICP Dry Etching”一文，其揭露了一种利用电感式耦合等离子体-反应离子蚀刻(Inductively CoupledPlasma-Reactive Ion Etching，ICP-RIE)对GaN发光二极管的发光区域(Light-Emitting Region)进行粗化处理之方式来提升GaN发光二极管的光萃取效率。具体的，其在c面(0001)蓝宝石(Sapphire)上形成GaN磊晶膜，然后向一真空腔体内通入强氧化气体氯气(Cl₂)和氩气(Ar)的混合气体对GaN磊晶膜的发光区域进行ICP-RIE蚀刻以使所述发光区域获得一纳米级粗糙度，进而获得一具有较高光萃取效率的GaN发光二极管。

然而，一方面，由于采用c面(0001)蓝宝石作为磊晶生长基底，形成的GaN磊晶膜均沿着GaN晶体的c轴[0001]晶向生长使得GaN磊晶膜的表面原子均为金属镓原子，该种原子排布方式使得GaN磊晶膜呈现出强烈的极性(Polarity)特性；经研究发现，在c轴[0001]晶向长成的量子井会遭受很强的量子限域斯塔克效应(Quantum-Confined Stark Effect.QCSE)的影响，使得GaN发光二极管的内部量子效率降低，进而导致其光萃取效率较低。另一方面，由于c面(0001)蓝宝石上长成的GaN磊晶膜之强烈的极性特性，其使得对GaN磊晶膜的粗化处理必须采用具有高蚀刻强度的干法反应离子蚀刻技术、例如上述的ICP-RIE蚀刻技术；而上述ICP-RIE蚀刻之进行需借用抽真空设备及电感式耦合等离子体产生器，并且毒性气体氯气的采用需采取必要的防护措施，其使得GaN发光二极管的制作成本较高；并且干法反应离子蚀刻技术无法在GaN磊晶膜的侧面进行蚀刻以粗化GaN磊晶膜的侧面，其在一定程度上也限制了GaN发光二极管的光萃取效率之进一步提升。

有鉴于此，提供一种具较低制作成本及较高光萃取效率的氮化物半导体发光元件及其制作方法实为必要。

发明内容

下面将以实施例说明一种具较低制作成本及较高光萃取效率的氮化物半导体发光元件及其制作方法。

一种氮化物半导体发光元件，其包括：一基底，以及形成在所述基底上的一多层磊晶膜结构，一第一型电极，以及一第二型电极；所述多层磊晶膜结构包括一第一型氮化物半导体层，一氮化物半导体活性层以及一与第一型氮化物半导体层之导电类型相反的第二型氮化物半导体层；所述第一型氮化物半导体层，氮化物半导体活性层及第二型氮化物半导体层沿远离所述基底的方向排列，所述多层磊晶膜结构形成有一至少包括所述第二型氮化物半导体层及氮化物半导体活性层的平台结构(Mesa Pattern)，所述平台结构具有一远离所述基底的顶面以及与所述顶面相邻的侧面，所述第一型氮化物半导体层形成有一远离所述基底的暴露面，所述侧面位于所述顶面与暴露面之间；所述第一型电极位于所述暴露面上且与所述第一型氮化物半导体层形成欧姆接触，所述第二型电极位于所述顶面上且与所述第二型氮化物半导体层形成欧姆接触。其中，所述多层磊晶膜结构的晶体生长方向与其(0001)晶向相交，且所述顶面及侧面为粗化表面。以及