[发明专利]设有粗糙表面的发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管装置及其制造方法，更具体地涉及一种以自我掩模方式表面处理外延层的发光二极管装置及其制造方法。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，简称LED)目前已广泛应用于照明装置及显示装置，提升发光二极管装置的发光效率为本技术领域持续研究及发展的目标之一。由于发光二极管内部会有复杂的内部吸收路径，发光二极管送至外界的光线会小于发光二极管内部产生光线，因此，针对光输出亮度的问题，主要以导电层的表面粗糙化处理(surface roughness)、改变几何形状(shaping)等手段进行改善，或以大面积元件(large area chip)、覆晶式元件(flip-chip)、光子晶体(photonic crystal)、共振腔(resonant cavity)发光二极管等手段来提升发光效率。例如，先前技术揭露在平坦的p型氮化铝铟镓外延层(p-AlInGaN epitaxial layer)上另行设置一p型氮化铝铟镓粗糙层(p-AlInGaN rough layer)以改善发光效率。

现有的制造发光二极管的方法包括：在基板上外延、光刻(lithography)、蚀刻、设置导电层及电极等步骤。在现有的制程中，在外延层表面覆盖光阻层，并以曝光显影制程定义图案，再以该光阻层作为掩模(mask)进行蚀刻，以在外延层表面产生所需的图案或所需的结构。该掩模材料为例如偶氮化合物(azide compounds)、酚树脂(phenol resin)、酚醛树脂(novolak resin)、聚甲基丙酰酸甲酯(PMMA)、聚甲基丁基酮(PMIBK)等。

就现有的发光二极管的制程而言，多在外延层与导电层形成具有特定形状的图案(例如多孔穴结构)，均必须使用特定图案化的掩模进行蚀刻处理，必须进行掩模覆盖步骤及图案定义步骤，且在蚀刻完成后必须移除掩模，就制程步骤而言仍属繁琐，且增加制程控管的困难度。另一方面，现有的发光二极管的制程中，少有在多个外延层的直接进行表面处理者，就本技术领域而言，对于发光二极管制程的改良仍有其需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发光二极管及其制造方法。依据本发明实施例，该发光二极管的制造方法包括：在基板上形成多个外延材料层，该多个外延材料层依次包括缓冲层、n型半导体层、发光层、及p型半导体层；在该p型半导体层的上表面形成本生氧化层(native oxide layer)；对于该本生氧化层进行蚀刻处理，从而形成该p型半导体层的粗糙表面；在该p型半导体层的该粗糙表面上形成透明导电保护层，使该透明导电保护层与该粗糙表面相接触；以及形成多个电极。

依据本发明实施例，该本生氧化层由p型半导体层表面的氧化作用形成。该本生氧化层的厚度为非均匀厚度，其中该本生氧化层的厚度介于约10及约1000纳米(nm)之间，且构成该本生氧化层的化合物可为氧化铟(In₂O₃)、氧化镓(Ga₂O₃)或氧化铝(Al₂O₃)。

另外，该透明导电保护层选自氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)、铬(Cr)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、铱(Ir)或钛(Ti)。

该蚀刻处理以干蚀刻或湿蚀刻的方式进行，其中该干蚀刻包括等离子体、激光、溅镀、离子束、反应性离子蚀刻或感应耦合等离子体离子蚀刻。该湿蚀刻则以酸溶液或碱溶液作为蚀刻剂。