专利名称：固态发光元件及其利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种固态发光元fKsolid-state light《mitting device),特别是指一种固 态发光元件及其利记博彩app。
背景技术：
目前影响发光二极管(LED)的发光效率值的因素，分别有内部量子效率(intemal quantum efficiency)及外部(extemal)量子效率，其中，构成低内部量子效率的主要原因， 则是形成于磊晶膜中的差排量。举例来说，蓝宝石(sapphire，化学式为^203)基板与 氮化镓(GaN)系材料两者间存在有晶格不匹配度(latticemismatch)的问题，因此，在磊 晶过程中也同时地构成了大量的贯穿式差浙threadingdislocation)。一般而言，于sapphire或碳化硅(:SiC，上磊制III-V族氮化物(如GaN…等)磊 晶膜时，多半因为sapphire与其上方磊晶膜之间的晶格常数差异(lattice constant difference,简称厶a)过大，及两者间的原子耦合(atomiccoupling)相当地微弱等原因， 因此，在sapphire^l反上成綠晶膜期间，III-V族氮化物的晶体方位(ciystal orientation)无法正确地向上延续，并使得in-v族氮化物中存在有起伏的晶体方位[也就是，所谓的马赛克晶浙mosaiccrystal)];其中，晶体方位围绕着垂直于繊表面的主轴的转动 方向而起伏变化的扭转式(twist)马赛克晶体，以及晶体方位自一垂直方向的轴向起伏 变化的倾斜式(tilt)马赛克晶体，最终则成为III-V族氮化物的磊晶膜中的贯穿式差排。以现有的技术观看，大多数^^sapphire基板施予凹凸化处理藉以使差排产生弯 折并降低形成于磊晶膜中的贯穿式差排。参阅图l， 一种固态发光元件l，包括 一图案化(pattemed)蓝宝石基板ll及一层 磊制于该图案化蓝宝石基板11上磊晶膜12，其中，该磊晶膜12是由以GaN为主的材 料戶万构成。该图案化蓝宝石基板ll具有多数个相间隔地形成于其一表面且深度是介 于0.5,~5,之间的等深凹槽111,,其中，该磊晶膜12与每一等深凹槽111之间共同 界定多数个封闭孔13。所述等深凹槽lll是利用干式蚀刻銜dry etching)所构成。形成于该图案化蓝宝石基板l 1的磊晶膜12主要是藉由降低其与该图案化蓝宝石 鎌ll的接触面积，进而使得位于所述封断L13上方的磊晶膜12未产生有差排。该图案化蓝宝石基板11虽可降低该磊晶膜12内的差排13量，然而，其表面所形成的等 深凹槽U1不只尺寸过大，且深度皆相同，因此，可降低该磊晶膜12中的差排13量的 贡献度有限。另，参阅图2， 一种固态半导体装置用的磊晶 2，包括 一个板本体21、 --层形成于该板本体21上的缓冲膜22及多数层叠置于该缓冲膜22上的磊晶膜23。在该磊晶 2的制作过程中，于完成第一层磊晶膜23之后，第一层磊晶膜23的 一表面主要是利用湿式蚀刻銜wet etching)施予蚀刻处理，进而于第一层磊晶膜23的 表面形成多数个深度约200 nm 500 nm之间的非等深凹槽231 。藉所述非等深凹槽 231以降低形成于第一层磊晶膜23上的第二层磊晶膜23内的差排量。依此类推地，于完成第二层磊晶膜23之后，同样地，对第二层磊晶膜23的一表 面施予蚀刻处理以于第二层磊晶膜23上形成多数个非等深凹槽231 ，藉以进一步地降 低形成于第二层磊晶膜23上的第三层磊晶膜23的差排量。因此，当磊晶膜23的层数 越多，最上方的磊晶膜23内的差排量越低。该磊晶 2虽然可解决差排问题，但是 其所形成的非等深凹槽231对所述磊晶膜23的差排产生弯折的贡献度也有限，此外， 诸多蚀刻及磊晶等繁复的制程，也不符制造成本。参阅图3， US6，504，183揭示一种氮化物半导体的磊晶成长。US 6,504,183主要是 于一个蓝宝石 31上形成一个高度约介于1 nm ~ 10 nm之间的多重核种(multiple nudeuses)321、 322。进一步地，依序于该多重核种321、 322上形成一层差排抑制层 33及一层形成于该差排抑制层33的磊晶层34。该多重核种321、 322主要是分别由不 同材质所构成。藉由不同材质的核种的晶格常数及该多重核种32K 322与蓝宝石基1间的高度差以调整差排35的形成速度及方向，并抑制因晶格常数差所致的应力。 差排35则是被限制地沿着该多重核种321、 322的侧边成长并产生弯折，因此，降低 延伸至该磊晶层34中的差排35量。US 6，504，183所揭示的内容虽可降低磊晶层34内的差排35量，但是由于该多重核 种321、 322与蓝宝石基船1间的高度差异变化量不足，因此，差排量过高的问题仍 具改善的空间。参阅图4， US 6，936，851揭示一种半导体发光装置的利记博彩app。其主要是利用湿 式蚀刻法于一个 41的一表面施予湿式蚀刻以于该基板41形成多数个由多数个微 型晶面(microfacet)所构成的沟槽。进一步地，依序于该基板41上形成一层倾斜层42 及一个上层区43。该Sfe41的沟槽(也就是，微型晶面廣供利于优先成核的位置，因此，该倾斜层42主要是自相邻微型晶面的接合处显露出来并于所述沟槽处结合。另，该上层区43于成长过程中的倾斜成长(inclined growth)已趋于缓慢，因此，该上层区 43的一表面已呈现平坦化的状态。于US6,936,851所揭示的内容中，其差排主要是朝向沟槽的中心并向上传播，其 中，呈反向延伸的相近的差排于相遇后合并且朝上延伸。虽然US6,936,85l所揭示的 内容可减少磊晶膜内的差排量，但feit匕等微型晶面于表面的变化量仍嫌不足，因此， 对于降低磊晶膜内的差排量的贡献度也有限。参阅图5， US 7,033，854揭露一种于蓝宝石基板上对III-V族氮化物结晶化 (ciystamzing)的方法。其主要是于一化面蓝宝石SI反51上形成多数个深度大于10 nm 的等深凹槽511，并于该C面蓝宝石;1^反51上磊制一层磊晶膜52。该磊晶膜52具有多 数个分别填置于所述等深凹槽511内的AM3a^N晶体521 、 一层覆盖所自xGa^N晶 体521及C面蓝宝石基板51的缓冲层522及一层覆盖该缓冲层522的无掺杂 (undoped)GaN层。US 7,033，854主要是利用所述等深凹槽511以增加该C面蓝宝石基板(也就是， Al203)51与该磊晶膜52两者间原子交互作用的接触面积，进而使得该C面蓝宝石繊 51中的A1原子可因表面积增加而提升其向上扩散的机率，并使得上方的AIxG^N晶 体521是含A1量较高的晶体；另，由于AlxGaLxN/sapphire间的晶格常数差(Aa)是明显 地小于GaN/sapphire间的晶格常数差，因此，在晶格不匹配度降低的情况下，所述 AlxGa^N晶体521的马赛克晶体含量较低且晶体方位较为均匀化；又，该C面蓝宝石 51上方的晶体方位，可受到构月^f述等深凹槽511的多数个倾斜表面所作用的横 向约束力(lateral constrain force)所限制，因此，藉戶舰等深凹槽511以控制晶体方位， 进而降低产生马赛克晶体的机率；此外，于完成该缓冲层522之后，对该缓冲层522 连续升温并施予退火处理，且利用最终的退火温度于该缓冲层522上形成该无掺杂 GaN层523 ，藉由此种分段成长(intemiption of growth)而使得该缓冲层522及该无掺杂 GaN层523的晶体方位更为一致。经前述几篇先前技术的说明可知，目前大致上是使用凹凸化基板的技术手段以 解决磊晶膜中差排量过高的问题。然而，此等凹凸化表面所形成的等深凹槽多呈规 则性排列，因此，单位面积内所产生的表面起伏的变化性并不显著，所能减少的差 排量也有限。纵算是呈不规则性排列的非等深凹槽所构成的凹凸化表面，其表面起 伏的变化性也不够明显。因此，磊晶膜中的差排量过高的问题，仍有许多改善的空间。发明内容本发明的目的在于提供一种固态发光元件。本发明的另一目的，在于提供一种固态发光元件的利记博彩app。 本发明固态发光元件，包括 一个具有一个外轮廓面的基材，及一层覆盖该基 材的外轮廓面的半导体化合物磊晶膜。该外轮廓面具有多数个相间隔地向一实质上 垂直于该基材的第一方向凸伸的突出区。每两相邻的突出区共同定义出一个向一相 反于该第一方向的第二方向凹陷的凹穴区。该基材的外轮廓面的部分突出区分别具 有多数个相间隔地向该第一方向凸伸而出的峰部。每两相邻的峰部共同定义出一个 向该第二方向凹陷的谷部。另，本发明固态发光元件的利记博彩app，包括以下步骤(a) 于一个基材上形成一层预定成形膜；(b) 对该预定成形膜施予粗化(roughen)处理以使该预定成形膜形成一个粗化 表面；(c) 对该粗化表面施予蚀刻处理以移除该预定成形膜并使该基材根据该粗化 表面形成一个外轮廓面；及(d) 于该外轮廓面磊制一层半导体化合物磊晶膜。本发明的功效在于，藉由前述基材的突出区的峰部、谷部及凹陷区所定义的外 轮廓面，以增加差排产生弯折的机率，进而降低磊晶膜内的差排密度并增加固态发 光元件整体的内部量子效率。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明 图l是一局部剖视示意图，说明现有一种固态发光元件。 图2是一局部剖视示意图，说明现有一种固态半导体装置用的磊晶基板。 图3是一制作流程示意图，说明US6,504，183的氮化物半导体的磊晶成长。 图4是一制作流程示意图，说明US6,936，851的半导体发光装置。 图5是一局部剖视示意图，说明US 7，033，854所揭示啦II-V族氮化物的结晶化处理的膜层结构。图6是一正视示意图，说明本发明固态发光元件的--较佳实施例的局部放大结构。图7是该较佳实施例的正视示意图。图8是一制作流程示意图，说明本发明固态发光元件的利记博彩app的一较佳实施例。图9是一制作流程示意图，说明本发明固态发光元件的利记博彩app的另一较佳实施例。图10是一AFM表面形貌图，说明由本发明的利记博彩app的一实施例一所审幌的基 材的表面形貌。
具体实施方式
参阅图6及图7，本发明固态发光元件的一较佳实施例，包括 一个具有一个外 轮廓面61的^t拓，及一层覆盖该基付6的外轮廓面61的半导体化合物磊晶膜7。该外 轮廓面61具有多数个相间隔地向一实质上垂直于该基材6的第一方向Y,凸伸的突出 区611，每两相邻的突出区611共同定义出一个向一相反于该第一方向Y,的第二方向 丫2凹陷的凹穴区612。该基材6的外轮廓面61的部分突出区611分别具有多数个相间隔 地向该第一方向Y,凸伸而出的峰部613。每两相邻的峰部613共同定义出一个向该第 二方向Y2凹陷的谷部614。为增加差排产生弯折的机率，主要是经由增加单位面积内表面起伏的变化量。 因此，较佳地，该S^6的外轮廓面61的部分凹穴区612分别具有多数个相间隔地向 该第一方向Y,凸伸而出的峰部615，每两相邻的峰部615共同定义出一个向该第二方 向Y2凹陷的谷部616。值得一提的是，当该外轮廓面61的平均粗糙度(Ra)过大时，将使得该半导体化合 物磊晶膜7因未能覆盖该外轮廓鹏1而无法劍莫，另，当该外轮廓面61的平均粗糙度 过小时，则无法致使差排产生弯折。因此，更佳地，所述突出区611及凹穴区612的 峰部613、 615及谷部614、 616共同界定出该外轮廓面61的平均粗糙度(Ra)是介于0.5 nm 1000nm之间。又更佳地，该外轮廓面61的平均粗糙度是介于0.5 nm 500nm之 间。较佳地，该半导体化合物磊晶膜7具有一层覆盖该外轮廓面61的成核层71及一层覆盖该成核层71的磊晶层72。更佳地，该成核层71的成膜温度是不高于1000。C;该 磊晶层72的成膜温度是不低于650t:。又更佳地，该成核层71的成膜温度是介于450 °C 100(TC之间；该磊晶层72的成膜 显度是介于650"C 130(TC之间。较佳地，该半导体化合物磊晶膜7是由III-V族化合物所构成；该磊晶层72具有 一层覆盖该成核层71的第一导电型半导体721 、 一层局部覆盖该第一导电型半导体 721的多重量子井722及一层覆盖该多重量子井722的第二导电型半导体723;且本发 明固态发光元件还包括两个分别设置于该第一导电型半导体721及第二导电型半导 体723的接触电极8。适用于本发明的III族元素魏自B、 Al、 Ga、 In、 Ti，或此等的一组合；适用于 本发明的V族元素魏自N、 P、 As、 Sb、 Bi，或此等的一组合；另，适用于本发明 的基材6可以是呈单晶结构且晶格常数与GaN系材料相近的蓝宝石、碳化硅(SiC)、硅 (Si)、氧化辨ZnO)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)，或呈尖晶石(spind)结构的铝酸镁 (MgAl204)。参阅图8，本发明固态发光元件的利记博彩app的一较佳实施例，包括以下步骤(a) 于一个基材6，上形成一层预定成形膜9;(b) 对该预定成形膜9施予粗化处理以使该预定成形膜9形成一个粗化表面91;(c) 对该粗化表面91施予蚀刻处理以移除该预定成形膜9并使该基材6，根据该 粗化表面91形成一个外轮廓面61';及(d) 于该外轮廓面61'磊制一层半导体化合物磊晶膜7'。较佳地，该步骤(b)的粗化处理j謎自退火处理(annealing treatment),湿式蚀刻、 机械研磨(mechanical lapping),或喷砂处理(bead blasting);该步骤(d)的半导体化合物 磊晶膜7'是依序于该基，才6'上磊制一层覆盖该外轮廓面61 '的成核层71'并于该成核层 71'上磊制一层覆盖该成核层71'的磊晶层72';该步骤(d)的磊晶层72'具有一层覆盖该 成核层71'的第一导电型半导体、 一层局部覆盖该第一导电型半导体的多重量子井及 一层覆盖该多重量子井的第二导电型半导俠图8未示)；且，于该步骤(d)之后还包括 一个于该第一导电型半导体及第二导电型半导体上分别形成一个接触电极的步骤 (e)(图8未示)；更佳地，该步骤(d)的成核层71'及磊晶层72'的成膜温度分别是不高于 100(TC及不低于650。C;又更佳地，该步骤(d)的成核层7r的成纟穀显度是介于45(TC ~ IOO(TC之间，该步5戮d)的磊晶层72'的成膜温度是介于65(TC 130(TC之间。在一实施例中，该步骤(b)的粗化处理是退火处理，且该步骤(a)的预定成形膜9于退火处理后是呈压应力及张应力其中一者；较佳地，该步il(a)的预定成形膜9于退 火处理后是呈压应力；更佳地，该步骤(a)的预定成形膜9是选自一光阻(photo resistor) 材料或一金属材料；又更佳地，该步骤(a)的预定成形膜9是一金属材料；适用于本发 明的金属材料是选自Ni、 Ag、 Al、 Au、 Pt、 Pd、 Zn、 Cd、 Cu，或此等的一组合； 且在该实施例中，该金属材料是Ni。値得一提的是，在该实施例中，当该预定成形膜9的厚度过大时，于实施退火处 理时该预定成形膜9则不易见有压应力的作用，相反地，当该预定成形膜9的厚度不 足时，该预定成形膜9于退火处理时虽可因材料本身压应力的作用而见有粗化现象， 但是，也将因厚度不足而导致该粗化表面61无法取得充分的起伏变化量；因此，较 佳地，该步戮a)的预定成形膜9的厚度是介于50 nm 2000 nm之间。又，当该步骤(b)的退火处理翻g过高时，将使得该预定成形膜9产生汽化或导致 其材料产生z顿的问题，相反地，当该步骤(b)的退火处理温度过低时，该预定成形 膜9的原子将因无法取得足够的热能以产生原子迁移而导致该粗化表面91的起伏变 化量不足；因此，较佳地，该步,b)的退火处理纟驢是介于40(TC ~ IOO(TC之间； 更佳地，该步骤(b)的退火处激，是介于5(KrC 80(TC之间；又更佳地，该步戮b) 的退火处理温度是介于60(TC 75(TC之间。虽然本发明在该实施例中是使用于退火处理时呈压应力的金属材料来做为该预 定成形膜9。而値得一提的是，适用于本发明的呈压应力的光阻材料，可以是选自 SU-8、 BCB、聚,JK(polyimide)、 EPG-516、 AZ-5214， ^iDNR-L300-Dl等光阻材 料。举例来说，本发明也可于该基材61，上直接依序地形成一层氧化硅(Si02)层及一 层EPG-516光阻层以作为一层预定成形膜(图8未示)，并使用蚀刻法移除该预定成形 膜以于该S^6'表面形成该外轮廓面61'。在另一实施例中，该步骤(b)的粗化处理是喷砂处理，且该步骤(a)的预定成形膜9 是金属材料;较佳地，该步骤(b)的喷砂处理所使用的砂粒(bead)是选自氧化執Al203)、 碳化硅(SiC)、金冈lj砂(blackalumina)、钢浙steel shot)、铜珠(bronze alloy shots)、陶瓷 砂(ceramic bead)、铝砂(alumina)、钢石乐(stainless shot)、塑半4^(plastic bead)、核桃 砂(walnutpowder)、 二氧化硅(Si02)、碳化硼(640，或此等的一组合，该步骤(a)的预 定成形膜9的厚度是介于50 nm 5)nm之间，且该步鄉)的砂粒的粒径尺寸是介于0.05 , 500^m之间；此外，适用于该另一实施例的步骤(b)的金属材料是选自Ni、 Cu、 Ti、 Au、 Pt，或此等的一组合；更佳地，该另一具体的步骤(b)的砂粒的粒径尺寸是介于3 fim 10fim之间。值得一提的是，当该步骤(b)的喷砂处理所实施的压力过大时，将破损该预定成 形膜9，相反地，当该步骤(b)的喷砂处理所实施的压力不足时，也将无法达到所欲的 粗化效果。因此，更佳地，该步卿b)所使用的压力是介于5g/cmLl0kg/(W之间。另，该预定成形膜9与该步骤(b)的一喷砂装置的喷嘴(nozzle，图8未示)的间距是 介于20 cm 30 cm之间。值得一提的是，该步鄉)的喷砂装置的喷嘴与该预定成形 膜9的间距大小，只决定作用于该预定成形膜9的面积大小，对于该预定成形膜9的粗 化表面91的平均粗糙度影响不大。因此，重点在于，该喷嘴与预定成形膜9的间距所 构成的喷砂作用面积是可覆盖该预定成形膜9，就可以构成本发明的利记博彩app的该另 一实施例。又，値得一提的是，该步歟d)的夕卜轮廓面6r是依据该粗化表面91所构成，为使 得该步戮d)的半导体化合物磊晶膜7'得以均匀地成膜，并使其差排适度地弯折以降 低向图6所示的第一方向Y,延伸的贯穿式差排密度。因此，较佳地，该步骤(b)的粗化 表面91的平均粗糙度是介于0.5 nm ~ 1000 nm之间，且该步骤(c)是使用非等向性 (anisotropic)蚀刻法；更佳地，该步l鄉)的粗化表面91的平均粗糙度是介于0.5 nm ~ 500 nm之间；且，适用于本发明的非等向性蚀刻法可以是现有技术中的任何一种干 式蚀刻法。另，适用于本发明该步骤(d)的半导体化合物磊晶膜7'的材质已说明于前述内容 中，于此不再多加描述。参阅图9，本发明固态发光元件的利记博彩app的另一较佳实施例，包括以下步骤(A) 对一个基材6"施予粗化处理以于该基材6"的一个表面形成一个外轮廓面61"，粗化处理是选自喷砂处ms:机械研磨其中一者；及(B) 于该外轮廓面61"磊制一层半导体化合物磊晶膜7"。在又一实施例中，该步骤(A)的粗化处理是喷砂处理；较佳地，该步戮A)的喷砂 处理所i顿的砂粒，以及该步戮A)的^t拟'与一喷砂装置的喷斷2的间距，是相同 于前述的该另一实施例的步骤(b)。值得一提的是，在该又一实施例中，是直接对硬度较高的基材(如s卿hire)6" 施予喷砂处理，当该步歟A)的砂粒的粒径尺寸过小时，该基材6"将无法取得足够的 撞击力已产生适当的粗化效果；另，当该步骤(A)的喷砂处理所实施的压力过高或过 低吋，该外轮廓面61"的平均粗糙度将不适用于本发明；因此，较佳地，该步骤(A)的砂粒的粒径尺寸是介于l ~ 500 ^m之间，该步骤(A)所使用的压力是介于50 g/cm2 ~ 50 kg/cW之间，且该步骤(A)的外轮廓面61"的平均粗糙度是介于0.5 ran ~ 1000nm之间；又更佳地，该步骤(A)的外轮廓面61"的平均粗糙度是介于0.5nm 500 nm之间o另，该步,)的半导体化合物磊晶膜7"是依序于该^^6"上磊帝i」一层覆盖该外 轮廓面6r的成核层71"并于该^l亥层71"上磊制一层覆盖该成核层7r的磊晶层72"; 又，该步g妙)的成核层71"及磊晶层72"的^Mjg、该步骤(B)的半导体化合物磊晶 膜7"的材质、该步,)的磊晶层72"的膜层结构皆相同于前，于此不再多加描述。此 外，本发明该又一实施例于该步戮B)之后，还包括一个于该第一导电型半导体及第 二导电型半导体上分别形成一个接t虫电+及的步骤(C)(图9未示)。有关本发明之前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的三个 实施例的详细说明中，将可清楚的呈5见。 <实施例一>本发明固态发光元件的利记博彩app的一实施例是简单地说明于下。 首先，利用电子束蒸發 封e-beam evaporation)以60(TC的工作温度于一个蓝宝石 St才上镀制一层厚度约300 nm的Ni鹏；进一步地，对镀制都i锢莫的蓝宝石S^ 施予600 r且持温10分钟的退火处理，以使Nif鹏透过原子迁移的作用而产生表面 粗化。于完成退火处理后，禾俩反应式离子蚀刻銜reactive ion etching,简称RIE)对Ni 镀膜施予蚀刻处理以移除N顿膜，并使该蓝宝石基材根据^N傲膜的粗化表面形成 如图8所示的外轮廓面61'。参阅图10，是本发明于完j^RIE蚀刻处理后利用原子力显 微镜(atomic force microscope,简称AFM)所取得的表面形貌，且^AFM所取得的Ra 值约等于10nm。后续，于一MOCVD系统中引入NH/IMG[(CH3)3Ga]的流量比等于500的反应源， 并于500 mToir的工作压力及至54(TC的^M^下形成一层GaN成核层；进一步地， 于i^MOCVD系统中引ANH/IMG等于2500的反应源，并于200 mTorr的工作压力及 105(rC的i^^Jt下形成一层以GaN为主的磊晶层。最后，对该实施例的磊晶层施予元件制程及接触电极等制作流程，进而制得如 图7所示的固态发光元件。在本发明该实施例一中，成核层、磊晶层、元件制程、接 触电极并非本发明的技术特征，因此，与成核层、磊晶层、元件制程、接触电极等相关的细节技术，于此不再多加描述。 <实施例二>本发明固态发光元件及其利记博彩app的一实施例二，大致上是相同于该实施例一，其不同处在于，于该蓝宝石基材上是形成一层500 nm厚的Ni镀膜，并对该实施例二 的Ni镀膜施予喷砂处理。为使得本发明该实施例二的蓝宝石基材在完成喷砂处理^R正蚀刻处理后的外 轮廓面得以如图6所示(也就是，突出区611及凹穴区612上皆分别形成有峰部613、 615 及谷部614、 616)，在本发明该实施例二中，喷砂处理用的砂粒是混合20,、 10, 及5pm的体积比为l: 1: l的Si02粒子，该实施例二的蓝宝石基材与喷砂装置的喷嘴 的间距约20 cm，且该实施例二的喷砂处理所实施的压力及时间分别为謂g/Cm&5 秒钟，又该实施例二的蓝宝石基材的Ra值约10nm。 <实施例三>本发明固态发光元件及其利记博彩app的一实施例三，大致上是相同于该实施例二， 其不同处在于，于该实施例三的蓝宝石基材上是未形成WNi镀膜，且该实施例三的 喷砂、处理是直接实施于该蓝宝石基材上。在本发明该实施例三中，喷砂处理用的砂粒是混合50 |im、 20 ium及10 nm的体 积比为l: 1: l的SiC粒子，该实施例三的蓝宝石基材与喷砂装置的喷嘴的间距约15 cm，且该实施例三的喷砂处理所实施的压力及时间分别为2 Kg/cn^及60秒钟，又该 实施例三的蓝宝石基材的Ra值约15 nm。本发明主要是藉由如图6所示的突出区611及凹穴区612的峰部613、 615及谷部 614、 616，以提升该外轮廓面61于单位面积内的起伏变化量，并使得提供差排产生 弯折的位置得以增加。差排于产生弯折后将无法向该第一方向Y,延伸，因此，有效 地降低该磊晶层72内的贯穿式差排密度并大幅提升固态发光元件的内部量子效率。归纳上述，本发明固态发光元件及其利记博彩app，可藉由前述基材的外轮廓面以 增加差排产生弯折的机率，进而降低磊晶膜内的差排密度并增加固态发光元件整体 的内部量子效率，所以确实肖站到本发明的目的。
权利要求
1. 一种固态发光元件，其特征在于其包括一个具有一个外轮廓面的基材，该外轮廓面具有多数个相间隔地向一实质上垂直于该基材的第一方向凸伸的突出区，每两相邻的突出区共同定义出一个向一相反于该第一方向的第二方向凹陷的凹穴区，该基材的外轮廓面的部分突出区分别具有多数个相间隔地向该第一方向凸伸而出的峰部，每两相邻的峰部共同定义出一个向该第二方向凹陷的谷部；及一层覆盖该基材的外轮廓面的半导体化合物磊晶膜。
2. 如权利要求l所述的固态发光元件，其特征在于该基材的外轮廓面的部分凹穴区分别具有多数个相间隔地向该第一方向 凸伸而出的峰部，每两相邻的峰部共同定义出一个向该第二方向凹陷的谷部。
3. 如权利要求2所述的固态发光元件，其特征在于所述突出区及凹穴区的峰部及谷部共同界定出该外轮廓面的平均粗糙度是介于0.5 nm 1000 nm之间。
4. 如权利要彩所述的固态发光元件，其特征在于该外轮廓面的平均粗糙度是介于0.5 nm ~ 500 nm之间。
5. 如权禾腰求l所述的固态发光元件，其特征在于该半导体化合物磊晶膜具有一层覆盖该外轮廓面的成核层及一层覆盖该成核层的磊晶层。
6. 如权利要求5所述的固态发光元件，其特征在于该成核层的成显度是不高于io(xrc;该磊晶层度是不低于650。C。
7. 如权利要求6所述的固态发光元件，其特征在于该成核层是介于45(TC ~ IOO(TC之间；该磊晶层的成勝显度是 介于650。C 130(TC之间。
8. 如权利要求5所述的固态发光元件，其特征在于该半导体化合物磊晶膜是由ni-v族化合物所构成；in族元素是选自b、Al、 Ga、 In、 Ti，或此等的一组合；V族元素魏自N、 P、 As、 Sb、 Bi，或此等的一组合。
9. 如权禾腰求5所述的固态发光元件，其特征在于该磊晶层具有一层覆盖该成核层的第一导电型半导体、 一层局部覆盖该第一导电型半导体的多重量子井及一层覆盖该多重量子井的第二导电型半导 体。
10. 如权利要求9所述的固态发光元件，其特征在于还包括两个分别设置于该第一导电型半导体及第二导电型半导体的接触电极。
11. 一种固态发光元件的审U作方法，其特征在于其包括以下步骤(a) 于一个基材上形成一层预定成形膜；(b) 对该预定成形膜施予粗化处理以使该预定成形膜形成一个粗化表面；(C) 对该粗化表面施予蚀刻处理以移除该预定成形膜并使该基材根据该粗化表面形成一个外轮廓面；及 (d) 于该外轮廓面磊制一层半导体化合物磊晶膜。
12. 如权利要求ll所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(b)的粗化处理是选自退火处理、湿式蚀刻、机械研磨，或喷砂处理。
13. 如权利要求12所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步,)的粗化处理是退火处理，且该步骤(a)的预定成形膜于退火处理 后是呈压应力及张应力其中一者。
14. 如权利要求13所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(a)的预定成形膜于退火处理后是呈压应力。
15. 如权利要求14所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(a)的预定成形膜是选自 一光阻材料或一金属材料。
16. 如权利要求15所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步徵a)的预定成形膜是金属材料；该金属材料是选自Ni、 Ag、 Al、 Au、 Pt、 Pd、 Zn、 Cd、 Cu，或此等的一组合。
17. 如权利要求16所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该金属材料肌
18. 如权禾腰求17所述的固态发光元件的审ij作方法，其特征在于该步骤(a)的预定成形膜的厚度是介于50 nm ~ 2000 nm之间。
19. 如权利要求17所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(b)的退火处理温度是介于400。C ~ IOO(TC之间。
20. 如权利要求12所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(b)的粗化处理是喷砂处理，且该步骤(a)的预定成形膜是金属材料。
21. 如权利要求20所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(b)的喷砂处理所使用的砂粒是选自氧化铝、碳化硅、金刚砂、钢 珠、铜珠、陶瓷砂、铝砂、钢石乐、塑半斩少、核桃砂、二氧化硅、碳化硼，或 此等的一组合；该步骤(a)的预定成形膜的厚度是介于50 nm ~ 5^之间。
22. 如权利要救1所述的固态发光元件的审U作方法，其特征在于该步骤(b)的砂粒的粒径尺寸是介于0.05 nm 500 Mm之间。
23. 如权利要彩O所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(b)所使用的压力是介于5 g/cm2 10kg/cn^之间。
24. 如权利要彩O所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该预定成形膜与该步戮b)的一喷砂装置的喷嘴的间距是介于20 cm 30 cm之间o
25. 如权利要求ll所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步戮b)的粗化表面的平均粗糙度是介于0.5 nm 1000 nm之间。
26. 如权利要彩5所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步戮b)的粗化表面的平均粗糙度是介于0.5 nm ~ 500 nm之间。
27. 如权利要求ll所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步戮d)的半导体化合物磊晶膜是依序于该基材上磊制一层覆盖该外轮 廓面的成核层并于该成核层上磊制一层覆盖该成核层的磊晶层。
28. 如权利要求27所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(d)的成核层及磊晶层的成膜温度分别是不高于100(TC及不低于 650°C。
29. 如权利要^28所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步歟d)的成核层的成,徵显度是介于45(TC ~ IOO(TC之间；该步骤(d)的 磊晶层的成M^是介于65(TC 130(TC之间。
30. 如权利要求29所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步戮d)的半导体化合物磊晶膜是由III-V族化合物所构成；m族元素是 选自B、 Al、 Ga、 In、 Ti，或此等的一组合；V族元素是选自N、 P、 As、 Sb、 Bi，或此等的一组合。
31. 如权利要求30所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(d)的磊晶层具有一层覆盖该成核层的第一导电型半导体、 一层局部覆盖该第一导电型半导体的多重量子井及一层覆盖该多重量子井的第二导电 型半导体。
32. 如权利要求31所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于于该步徵d)之后还包括一个于该第一导电型半导体及第二导电型半导体 上分别形成一个接触电极的步骤(e)。
33. —种固态发光元件的利记博彩app，其特征在于其包括以下步骤(A) 对一个基材施予粗化处理以于该基材的一个表面形成一个外轮廓面，粗化 处理是选自喷砂处理及机械研磨其中一者；及(B) 于该外轮廓面磊制一层半导体化合物磊晶膜。
34. 如权禾腰彩3所述的固态发光元件的希,方法，其特征在于该步徵A)的粗化处理是喷砂处理。
35. 如权利要彩4所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步戮A)的喷砂处理所使用的砂粒是选自氧化铝、碳化硅、金刚砂、钢 珠、铜珠、陶瓷砂、铝砂、钢石乐、塑料砂、核桃砂、二氧化硅、碳化硼，或 此等的一组合。
36. 如权利要彩5所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(A)的砂粒的粒径尺寸是介于1 nm 500nm之间。
37. 如权利要彩4所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(A)所使用的压力是介于50 g/cm2 ~ 50 kg/cm2之间。
38. 如权利要求34所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步戮A)的基材与一喷砂装置的喷嘴的间距是介于20 cm 30 cm之间。
39. 如权利要彩3所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(A)的外轮廓面的平均粗糙度是介于0.5 nm 1000 nm之间。
40. 如权利要求39所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(A)的外轮廓面的平均粗糙度是介于0.5 nm ~ 500 nm之间。
41. 如权禾腰彩3所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(B)的半导体化合物磊晶膜是依序于该基材上磊制一层覆盖该外轮 廓面的成核层并于该成核层上磊制一层覆盖该成核层的磊晶层。
42. 如权禾腰求41所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(B)的成核层及磊晶层的成膜温度分别是不高于100(TC及不低于650。C。
43. 如权利要求42所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(B)的成核层的劍漠温度是介于45(TC ~ 100(TC之间；该步骤(B)的 磊晶层的成膜温度是介于650"C 130(TC之间。
44. 如权利要求43所述的固态发光元{牛的利记博彩app，其特征在于该步骤(B)的半导体化合物磊晶膜是由III-V族化合物所构成；III族元素是 选自B、 Al、 Ga、 In、 Ti，或此等的一组合；V族元素是选自N、 P、 As、 Sb、 Bi，或此等的一组合。
45. 如权利要求44所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于该步骤(B)的磊晶层具有一层覆盖该成核层的第一导电型半导体、 一层局 部覆盖该第一导电型半导体的多重量子井及一层覆盖该多重量子井的第二导电 型半导体。
46. 如权禾腰求45所述的固态发光元件的利记博彩app，其特征在于于该步骤(B)之后还包括一个于该第一导电型半导体及第二导电型半导 体上分别形成一个接触电极的步骤(C)。
全文摘要
本发明公开了一种固态发光元件，包括一个具有一个外轮廓面的基材，及一层覆盖该基材的外轮廓面的半导体化合物磊晶膜。该外轮廓面具有多数个相间隔地向一实质上垂直于该基材的第一方向凸伸的突出区。每两相邻的突出区共同定义出一个向一相反于该第一方向的第二方向凹陷的凹穴区。该基材的外轮廓面的部分突出区分别具有多数个相间隔地向该第一方向凸伸而出的峰部。每两相邻的峰部共同定义出一个向该第二方向凹陷的谷部。本发明也提供一种如前所述的固态发光元件的利记博彩app。
文档编号H01L33/00GK101232060SQ20071000290
公开日2008年7月30日 申请日期2007年1月26日 优先权日2007年1月26日
发明者蔡宗良 申请人:广镓光电股份有限公司