發(fā)光元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件及其制造方法；特別是涉及一種具有孔洞的發(fā)光元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de, LED)具有耗能低、低發(fā)熱、操作壽命長(zhǎng)、防震、體積小、以及反應(yīng)速度快等良好特性，因此適用于各種照明及顯示用途。由于發(fā)光二極管的發(fā)光效率為其內(nèi)部量子效率(internal quantum efficiency)及光取出效率(extract1n efficiency)的乘積,故在提升發(fā)光二極管的亮度時(shí),除了可從內(nèi)部量子效率著手外，改善發(fā)光二極管的光取出效率也是另一個(gè)提升發(fā)光二極管亮度的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光元件及其制造方法，以解決上述問(wèn)題。
[0004]為達(dá)上述目的，本發(fā)明公開一種發(fā)光元件，其包含:一發(fā)光疊層；以及一半導(dǎo)體層具有一第一表面鄰接上述發(fā)光疊層、一第二表面相對(duì)于上述第一表面，以及一孔洞，上述孔洞包含一底部接近上述第一表面及一開口位于上述第二表面，其中上述孔洞的底部具有一寬度大于上述開口的寬度。本發(fā)明公開一發(fā)光元件的制造方法，包含:提供一基板；形成一發(fā)光疊層于上述基板上；形成一半導(dǎo)體層于上述發(fā)光疊層上，上述半導(dǎo)體層具有一第一表面鄰接上述發(fā)光疊層以及一第二表面相對(duì)于上述第一表面；以及形成一孔洞于上述半導(dǎo)體層中，上述孔洞包含一底部接近上述第一表面及一開口位于上述第二表面，其中上述孔洞的底部具有一寬度大于上述開口的寬度。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1a至圖1g所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光元件及其制造方法；
[0006]圖2用以說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件及其制造方法；
[0007]圖3用以說(shuō)明本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件及其制造方法。
[0008]符號(hào)說(shuō)明
[0009]101 基板
[0010]102發(fā)光疊層
[0011]102a第一電性半導(dǎo)體層
[0012]102b 發(fā)光層
[0013]102c第二電性半導(dǎo)體層
[0014]103半導(dǎo)體層
[0015]103a第一半導(dǎo)體層
[0016]103b第二半導(dǎo)體層
[0017]103al第一含招層
[0018]103a2第二含鋁層
[0019]103a3第三含鋁層
[0020]103alce 底部凹洞
[0021]103a2o 穿透部
[0022]103bo 開口孔洞
[0023]103boe 開口
[0024]103v 孔洞
[0025]103v’ 孔洞
[0026]104透明導(dǎo)電層
[0027]105金屬層
[0028]106接合結(jié)構(gòu)
[0029]106al第一接合層
[0030]106a2第二接合層
[0031]107永久基板
[0032]108保護(hù)層
[0033]109 電極
[0034]dl開口孔洞103bo的孔洞直徑
[0035]d2穿透部103a2o的孔洞直徑
[0036]d3凹洞103alce的孔洞直徑
[0037]L 光線
[0038]SI第一表面
[0039]S2第二表面
【具體實(shí)施方式】
[0040]圖la-g為本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光元件及其制造方法，如圖1a所示，首先提供一基板101，并于其上形成一發(fā)光疊層102，發(fā)光疊層102包括一半導(dǎo)體疊層，由下而上依序包括一第一電性半導(dǎo)體層102a 發(fā)光層102b位于第一電性半導(dǎo)體層102a之上；以及一第二電性半導(dǎo)體層102c位于發(fā)光層102b之上。第一電性半導(dǎo)體層102a和第二電性半導(dǎo)體層102c電性相異，例如第一電性半導(dǎo)體層102a是η型半導(dǎo)體層，而第二電性半導(dǎo)體層102c是P型半導(dǎo)體層。第一電性半導(dǎo)體層102a、發(fā)光層102b、及第二電性半導(dǎo)體層102c為II1-V族材料所形成，例如為磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列材料。
[0041]接著，如圖1b所示，形成一半導(dǎo)體層103于發(fā)光疊層102之上。半導(dǎo)體層103包含一含有鋁的半導(dǎo)體層，例如包含砷化鋁(AlAs)及/或砷化鋁鎵(AlGaAs)，其厚度約為I μ m至10 μ m。半導(dǎo)體層103具有兩相對(duì)的表面,第一表面SI鄰接發(fā)光疊層102,而第二表面S2則相對(duì)于第一表面SI。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體層103包含一第一半導(dǎo)體層103a于發(fā)光疊層102上及一第二半導(dǎo)體層103b于第一半導(dǎo)體層103a上,且第一半導(dǎo)體層103a的招含量大于第二半導(dǎo)體層103b的鋁含量。例如第一半導(dǎo)體層103a包含砷化鋁(AlAs)及/或砷化鋁鎵(AlxGai_xAs)，在一實(shí)施例中，0.5寫x〈l，厚度約為3 μ m ;而第二半導(dǎo)體層103b不含鋁，例如包含磷化鎵(GaP)，厚度約為50nm。此外，在本實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層103a為兩層結(jié)構(gòu)，即第一半導(dǎo)體層103a包含第一含鋁層103al及第二含鋁層103a2，兩層中鋁含量不同。在本實(shí)施例中，第一含鋁層103al的鋁含量高于第二含鋁層103a2的鋁含量，例如第一含鋁層103al為砷化鋁(AlAs)，第二含鋁層103a2為砷化鋁鎵(AlyGai_yAs，其中0.5蘭y〈l)。第一含鋁層103al及第二含鋁層103a2的厚度各約為1.5 μ m。
[0042]接著，進(jìn)行一孔洞(void)形成步驟，如圖1c所示，以一黃光及蝕刻制作工藝在第二半導(dǎo)體層103b中蝕刻出開口孔洞103bo，此開口孔洞103bo作為后續(xù)形成的整個(gè)孔洞的開口端并提供一開口 103boe于第二表面S2上。接著，如圖1d所示，以一濕蝕刻制作工藝蝕刻第一半導(dǎo)體層103a。在本實(shí)施例中，采用一酸性溶液進(jìn)行濕蝕刻制作工藝，例如采用檸檬酸(Citric Acid)或氫氟酸(HF)。此酸性溶液蝕刻并穿透第二含鋁層103a2，形成穿透部103a2o，此穿透部103a2o為最后形成的整個(gè)孔洞103v的中間部分。酸性溶液繼續(xù)蝕刻第一含鋁層103al，并在第一含鋁層103al中蝕刻出底部凹洞103alce，此凹洞103alce為整個(gè)孔洞103v的底部。
[0043]值得注意的是，如前所述，因?yàn)榈谝缓X層103al和第二含鋁層103a2的鋁含量不同，故酸性溶液對(duì)兩層的蝕刻速率不同，鋁含量較高則蝕刻速率較高，故鋁含量較低的第二含鋁層103a2的穿透部103a2o的孔洞直徑d2小于鋁含量較高的第一含鋁層103al的凹洞103alce的孔洞直徑d3。此外，穿透部103a2o酸性溶液經(jīng)由其上方的第二半導(dǎo)體層103b的開口孔洞103bo滲入并蝕刻，故穿透部103a2o的孔洞直徑d2大致等于或略大于第二半導(dǎo)體層103b的開口孔洞103bo的孔洞直徑dl。在本實(shí)施例中，開口孔洞103bo的孔洞直徑dl及穿透部103a2o的孔洞直徑d2大小約為0.1 μ m蘭dl (或d2) ^ 20 μ m,而底部凹洞103alce的孔洞直徑d3大小約為1.2*dl ^ d3 ^ 10*dl。因而，在孔洞(void)形成步驟完成后，孔洞103v形成于半導(dǎo)體層103中，孔洞103v包含一底部(例如底部凹洞103alce)接近第一表面SI及一開口(例如開口 103boe)位于第二表面S2，且孔洞103v的底部具有一寬度(d3)大于開口的寬度(dl)。
[0044]由上述實(shí)施例的教示，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人士應(yīng)當(dāng)了解，通過(guò)控制半導(dǎo)體層103在其形成方向上的鋁含量不同，可以調(diào)整孔洞的剖面形狀，例如上例中通過(guò)第一含鋁層103al的鋁含量高于第二含鋁層103a2的鋁含量，而蝕刻出底部寬度大于開口寬度的孔洞。故在一變化的實(shí)施例中，可以不形成第二含鋁層103a2，而其余則和上述實(shí)施例方法相同。而在