[发明专利]半导体发光元件制造方法与半导体发光元件

说明书

技术领域

本发明是关于一种半导体发光元件制造方法与半导体发光元件，且特别是关于应用于发光二极管制作上的一种半导体发光元件制造方法与半导体发光元件。

背景技术

请参考图1A，图1A是水平式发光二极管的构造示意图，水平式发光二极管1包括磊晶基板11，自磊晶基板11向上磊晶成长的磊晶结构12，以及设置在磊晶结构12上，用以提供电能的电极单元13。磊晶基板11由易于供氮化镓系半导体材料磊晶成长的材料，例如蓝宝石（sapphire）或碳化硅构成。

磊晶结构12通常是选自氮化镓系半导体材料自磊晶基板11向上磊晶形成n型掺杂层121及p型掺杂层122，提供电能时n型掺杂层121及p型掺杂层122接面处所构成的发光区123将产生电子-电洞复合现象，导致电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量。目前发光区123是以多量子井（Multiple Quantum Well，简称MQW）结构来形成，用以在空间上限制电子电洞的运动，使得电子和电洞有较高的机率相碰而复合，进而增强发光效率。

而上述电极单元13包括第一电极131和第二电极132，分别与n型掺杂层121和p型掺杂层122形成欧姆接触，进而对磊晶结构12提供电能。当对第一、二电极131、132施加电压时，电流自第二电极132向磊晶基板11方向向下行进后再于磊晶结构12中水平分散流通，而使磊晶结构12以光电效应产生光子，进而向外发光，这也是水平式发光二极管的命名由来。

水平式发光二极管的优势在于制作过程简单，然而，目前氮化镓水平式发光二极管的基板，仍以不具导电性的蓝宝石基板（sapphire substrate）为主，因此元件的正、负电极必须制作在同一侧（共平面电极），这种电极配置形式势必存在电流均匀性的问题，严重的会发生电流壅塞现象（current crowding），以及所造成的非均匀出光及热堆积（thermal accumulation）等问题，导致发光二极管的发光效效率低，甚至造成元件的损坏。

一般来说，要减缓电流壅塞现象可以通过改善电极配置或改变其几何形状来实现，例如使用延展P 及N 电极的长度，以增加电流由P 电极到N电极路径，避免单一路径过度拥挤。目前常用的技术有指叉式 （finger）电极以改善电流的均匀性（参考图1B所示），虽然较多的指叉状结构可以得到较均匀的电流分布，但过多的指叉状结构会因为遮光效应使得光输出面积减少。因此，另一种改善上述缺失的垂直式结构发光二极管便被发展出来。

请参考图2，图2是垂直式发光二极管的构造示意图，垂直式发光二极管2包括磊晶结构22以及设置在磊晶结构22上，用以提供电能的电极单元23。磊晶结构22同样可选自氮化镓系半导体材料自磊晶基板（图未示）向上磊晶形成n型掺杂层221、多量子井（MQW）结构223及p型掺杂层222。然后再将磊晶基板剥除后接合上电极单元23，电极单元23包括第一电极231和第二电极232，分别与n型掺杂层221和p型掺杂层222形成欧姆接触，而第二电极232还可贴合到散热基板24，增加散热效率。当对第一、二电极231、232施加电压时，电流呈垂直方向流通。于是，发展出的垂直式发光二极管（vertical LED）虽然有效改善了传统的水平式发光二极管的电流聚积、非均匀出光，与热堆积的问题，但是仍然有电极遮光效应，减少发光面积，而且，无可避免地，制程步骤将较为繁复，而且以贴合方式形成的第二电极232与散热基板24，容易因贴合制程的高热而破坏磊晶结构22。由上述说明可知，目前无论是传统的水平式发光二极管，或是为了改善水平式发光二极管所发展出的垂直式发光二极管，都各有优缺点存在而难以周全，故本发明再提出关于发光二极管的新制造方法与结构，用以改善现有技术的缺失。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种半导体发光元件制造方法及半导体发光元件，可有效简化现有技术手段过于复杂的制程步骤。

本发明的半导体发光元件制造方法，包括：提供基板；在基板上形成磊晶结构，磊晶结构包括第一型掺杂层、发光区以及第二型掺杂层，该磊晶结构通过第一表面接触该基板；进行电极形成步骤，以在第一型掺杂层的第二表面上形成第一电极；进行功能结构形成步骤，通过原位形成方法在第一电极的上方形成功能结构；进行移除步骤，移除基板而暴露出磊晶结构，以形成暴露的磊晶结构；以及对于该暴露的磊晶结构进行蚀刻步骤，以便于进一步暴露出第一电极的至少部分表面。

在本发明的一个实施例中，前述的第一表面是第一型掺杂层接触基板的接触面，并且第一表面与第二表面相对。