[发明专利]具有氮化铝氧化物薄膜的发光二极管及其制作方法

说明书

本发明为一种具有氮化铝氧化物薄膜的发光二极管，主要包括一基板、一氮化铝缓冲层、一氮化铝氧化物薄膜及一发光二极管磊晶结构。氮化铝缓冲层位于基板的一图案化表面上，其中图案化表面包括复数个凸起部及至少一底部。氮化铝氧化物薄膜位于凸起部的氮化铝缓冲层上，而设置在底部的氮化铝缓冲层上则未设置氮化铝氧化物薄膜。发光二极管磊晶结构包括至少一氮化镓化合物结晶，位于氮化铝氧化物薄膜及未设置氮化铝氧化物薄膜的氮化铝缓冲层上，可大幅减少氮化镓化合物结晶的缺陷密度，并有利于提高发光二极管的亮度。

技术领域

本发明有关于一种具有氮化铝氧化物薄膜的发光二极管，可大幅减少氮化镓化合物结晶的缺陷密度，并有利于提高发光二极管的亮度。

背景技术

发光二极管具有转换效率高、使用寿命长、体积小及安全性高等优点，已经成为新一代的照明光源。此外发光二极管亦取代传统的冷阴极管成为显示面板的背光源，特别适用于体积较小的可携式电子装置，例如笔记本电脑、手机及平板计算机等。

液晶显示器并非自发光，并存在效率不佳的问题，即使液晶显示器显示白色，背光源发射的光通常只有不到10％会穿过面板，增加可携式电子装置的耗电量。液晶显示器除了背光源外，还需要搭配偏光器、液晶及彩色滤光片等装置，造成液晶显示器的尺寸无法进一步缩小。

相较下，有机发光二极管具有自发光、广视角、高对比度、低耗电、高反应速率及具可绕性等优点，已逐渐取代液晶显示器成为新一代可携式电子装置的显示器。但有机发光二极管仍存在烙印、寿命较短、色衰退及PWM调光等问题，而各大厂商亦开始发展下一代的显示面板。

目前来说，微发光二极管显示器(Micro LED Display)很可能成为下一代的显示面板。微发光二极管显示器与有机发光二极管显示器一样是自发光，还具有高色彩饱和度、反应时间短及使用寿命长等优点。

目前微发光二极管在商业化上，仍存在许多成本与技术瓶颈需要克服。在发光二极管的制程中，主要是通过有机金属化学气相沉积(MOCVD)在蓝宝石基板上成长磊晶材料以形成发光二极管磊晶结构。蓝宝石基板的材料为三氧化二铝，发光二极管磊晶结构的材料为氮化镓，两者的晶格大小差异很大，因此在蓝宝石基板上形成氮化镓时，很容易因为错位(Mismatch)而产生大量的差排缺陷 (Dislocation)，进而进低发光二极管的发光亮度。由于微发光二极管的发光面积远小于传统的发光二极管，使得上述的现象在微发光二极管上可能更为明显。

发明内容

为了解决上述先前技术的问题，本发明提出一种具有氮化铝氧化物薄膜的发光二极管，主要于基板的表面上形成一氮化铝缓冲层，并于氮化铝缓冲层的部分表面上存在氮化铝氧化物薄膜，以减少在形成氮化镓化合物结晶的过程中发生的差排缺陷，并有利于提高发光二极管的发光亮度及发光效率。

本发明的一目的，在于提供一种具有氮化铝氧化物薄膜的发光二极管，主要于基板的一图案化表面形成一氮化铝缓冲层，其中图案化表面包括一底部及复数个凸出部，而氮化铝缓冲层则覆盖在图案化表面的底部及凸出部。氮化铝氧化物薄膜设置在位于凸出部的氮化铝缓冲层上，而位于底部的氮化铝缓冲层上则未设置氮化铝氧化物薄膜。

本发明主要依据基板的图案化表面的构造，控制氮化铝氧化物薄膜的设置位置，以利于在氮化铝缓冲层及氮化铝氧化物薄膜上形成至少一氮化镓化合物结晶，并可有效减少在基板上形成发光二极管磊晶结构时产生的差排缺陷。

本发明的一目的，在于提供一种具有氮化铝氧化物薄膜的发光二极管的制作方法，主要通过物理气相沉积制程在基板的一图案化表面形成一氮化铝缓冲层，而后将基板传送至一真空冷却腔体冷却。通过真空腔体的真空度、温度及/ 或冷却时间，控制形成在氮化铝缓冲层表面的一氮化铝氧化物薄膜的厚度，例如大于0.5nm并小于4.5nm。