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TWI679774B - 具有強化光電性功能之圖案化光電基板、發光二極體及其製作方法 - Google Patents

具有強化光電性功能之圖案化光電基板、發光二極體及其製作方法 Download PDF

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TWI679774B
TWI679774B TW108100844A TW108100844A TWI679774B TW I679774 B TWI679774 B TW I679774B TW 108100844 A TW108100844 A TW 108100844A TW 108100844 A TW108100844 A TW 108100844A TW I679774 B TWI679774 B TW I679774B
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柯文政
Wen-Cheng Ke
凃益儒
Yi-Zu Tu
何嘉哲
Chia-Che Ho
洪福益
Fwu-Yih Houng
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中國砂輪企業股份有限公司
Kinik Company Ltd.
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Abstract

本發明提供具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，包括：提供基板；蝕刻基板表面，以形成第一圖案化結構及間隔區域；形成二金屬層於第一圖案化結構及間隔區域表面；形成第二圖案化結構於第一圖案化結構上及間隔區域上方之其中一者或兩者；蝕刻第二圖案化結構，以向下延伸至基板部分表面；使間隔區域形成平坦面；移除金屬層，以形成具有第一圖案化結構、第二圖案化結構以及具有平坦的間隔區域之基板。此外，本發明更提供藉由上述方法製作的具有強化光電性功能之圖案化光電基板，以及具有該基板的發光二極體。

Description

具有強化光電性功能之圖案化光電基板、發光二極體及其製作方法
本發明係關於一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板及其製作方法，尤指一種具有平坦面的間隔區域之圖案化光電基板，以及具有該基板之發光二極體，以便於改善差排缺陷以及電性問題，進一步強化發光二極體之電性功能。
人類照明歷史發展至今已進入固態照明時代，發光亮度更亮、售價更低廉、壽命更長、穩定性更高..等特性需求為固態照明產業共同追求的目標。而照明市場首重發光二極體之亮度需求，一般而言，發光二極體的最大光輸出(L max)主要由外部量子效率(η ext)及最大操作電流(I max)所決定，即L max=η ext×I max，其中，外部量子效率(η ext)又為內部量子效率(η int)及光萃取效率(η extr)所決定，即η ext=η int×η extr。目前一般藍光發光二極體的內部量子效率已達70%以上，然而綠光發光二極體的內部量子效率卻驟降至40%以下，因此，藉由提升內部量子效率與光萃取效率以改善發光二極體的外部量子效率或增加發光二極體的發光亮度仍存在很大空間。
由於氮化鎵與藍寶石基板間之晶格不匹配程度高達16%，當以藍寶石基板作為基材，進行氮化鎵薄膜磊晶時，氮化鎵薄膜內部會存在著應力，並出現許多不同種類差排缺陷，使氮化鎵薄膜差排密度達10 9至10 10cm -2，嚴重影響磊晶薄膜品質，且缺陷通常扮演非輻射的復合中心，造成發光效率降低。因此，圖案化藍寶石基板製作技術的開發，其關鍵在於缺陷密度的降低，以實質提升氮化鎵薄膜磊晶品質及增加發光亮度。藉由氮化鎵薄膜在圖案基板側壁上成長以改變氮化鎵薄膜差排缺陷成長方向，差排缺陷將彎曲90°，使互相交錯形成堆疊錯位等消除缺陷，並且在磊晶時透過三維應力釋放減少缺陷形成，降低薄膜內部差排密度以提升晶體品質。目前研究亦指出使用圖案藍寶石基板成長之氮化鎵薄膜發現可以降低差排缺陷密度到10 8至10 9cm -2，並進一步提升發光二極體的內部量子效率及發光亮度。
承上所述，在基板上具有圖案的結構中，若基板上的圖案包括微米結構或者次微米結構的各種圖案，則由於無圖案之C面區域面積減少，將增加磊晶層在磊晶過程中的困難度，造成差排的問題，進一步影響LED的電性功能，例如抗靜電能力減弱等問題。此外，若以此基板作為LED基板，將造成LED的逆向漏電流提升，亦容易使得LED產生發熱的問題。
在最新的研究中，亦有使用次微米尺度圖案基板來成長發光二極體結構，對於同一面積之圖案基板，縮小圖案尺寸增加圖案數量將提升側向成長的有效區域面積，側向成長機制增強，造成更容易改變成長方向並形成堆疊錯位以消除差排缺陷，及大幅減低薄膜內部差排密度，同時由於圖案間距較短，易在氮化鎵磊晶時形成空洞阻擋缺陷延伸，提升氮化鎵薄膜磊晶品質。研究結果顯示，使用微米尺度圖案藍寶石基板成長之氮化鎵薄膜可以降低差排密度到10 8cm -2，如將圖案基板改成次微米尺度時，由於單位體積應力釋放程度增加，則可將差排密度降低至10 7cm -2或更低。
已知技術中，如中華民國公告專利第I396297號，係揭示一種發光二極體，包括：基板，具有微米級孔洞於其中；作為緩衝層之奈米級多孔性光子晶體結構，形成於基板之上；第一型磊晶層，形成於上述緩衝層多孔性光子晶體結構之上；發光層，形成於上述第一型磊晶層之上；第二型磊晶層，形成於上述發光層之上；第一接觸電極，形成於上述該第一型磊晶層之上；以及，第二接觸電極，形成於上述第二型磊晶層之上。
另一中華民國公開專利第201251113號，係揭示一種LED基板之製造方法、LED基板及白光LED構造，主要目的係為使LED發出演色性佳之高亮度白光，該基板之反射面上係形成複數頂部呈曲面之凸起顆粒，該些凸起顆粒之底部寬度為2微米至4微米，高度為1.2微米至1.8微米，相鄰凸起顆粒之間距則為0.6微米至3微米，並使一氮化銦鎵磊晶層於通電後發出波長為380至410奈米範圍內之紫外光，紫外光經由該基板之反射面及該些凸起顆粒反射，並激發混合氧化鋅及釔鋁石榴石之螢光物質而產生紫外光之互補色光，而於相互混色後，由一封裝體散射出演色性佳之高亮度白光，而可用於照明等用途。
然而，上述發明二極體中，主要都是藉由單獨在基板上形成一奈米級多孔性光子晶體結構或微米級凸起顆粒以提高發光二極體之發光效率，然而，前述微米級或奈米級結構設計對於降低差排密度程度或強化光電性功能的程度都仍有其本質上的限制。
此外，如本案申請人申請的中華民國專利申請案第102111662號，係揭示一種光電元件的基板，提供至少一光電元件形成於該基板的一上表面，其特徵在於，該基板的該上表面具有複數個微米結構與複數個次微米結構以構成一粗糙表面，其中該些次微米結構的尺寸小於該些微米結構。藉此，可改善基板之光學漫射率，並可增進成長於基板上的磊晶薄膜材料品質，進而提升光電元件之光萃取效率，達到提升整體光電元件之發光亮度。本發明另提供一種光電元件。其中，該前案為本案申請人所提出藉由微米結構及次微米結構之組合以增進磊晶薄膜材料品質或提升整體光電元件之發光亮度。
因此，目前急需發展出一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板及具有該基板之發光二極體，其可以有效降低氮化鎵薄膜之差排缺陷密度，並增加發光二極體之發光效率，進而提高發光二極體之應用性及價值實有其需要。
本發明之主要目的係在提供一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其步驟包括：
步驟S1：提供一基板；
步驟S2：藉由一第一蝕刻處理於該基板表面形成一第一圖案化結構及一間隔區域；
步驟S3：形成一第一金屬層及一第二金屬層於該基板上之該第一圖案化結構及該間隔區域表面；
步驟S4：藉由一第二蝕刻處理於該第二金屬層上形成一第二圖案化結構，該第二圖案化結構係位於該第一圖案化結構上及該間隔區域上方之其中一者或兩者；
步驟S5：藉由一第三蝕刻處理使該第二圖案化結構向下延伸至該第一金屬層及該基板之部分表面；
步驟S6：進行一第四蝕刻處理一預定時間，使該間隔區域為一平坦面；以及
步驟S7：藉由一酸液處理以自該基板上移除該第二金屬層以及該第一金屬層，以形成該第一圖案化結構為一微米級突出結構、該第二圖案化結構為一次微米級凹槽結構、以及該間隔區域為一平坦面之基板。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該步驟S6更包括一預設條件，包括：一蝕刻氣體流量，介於每分鐘1至40標準立方厘米之間；一基板偏壓，介於50至700瓦之間；以及一供應電源，介於150至1200瓦之間。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該預定時間介於150秒至1000秒之間。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中，更包括一步驟S8：提供一二維材料層，形成於該間隔區域上及該第一圖案化結構上方。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該二維材料層包括石墨烯（Graphene）。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該石墨烯係藉由以下步驟產生:設置一銅層於該間隔區域上；藉由氫氣、甲烷與該銅層之化學作用，使得該銅層之上以及該銅層之下分別產生一石墨烯層；移除該銅層之上的該石墨烯層；以及移除該銅層，以便於留下該銅層之下之該石墨烯層於該間隔區域上。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該銅層係藉由熱蒸鍍或濺鍍方法產生。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該銅層之一厚度介於50至500奈米之間。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該氫氣、該甲烷與該銅層之該化學作用係藉由300至1500度之一工作溫度產生該石墨烯層。
本發明所再提出一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板，包括：
一第一圖案化結構，係為一微米級突出結構；
一間隔區域，係為一平坦面；以及
一第二圖案化結構，係為一次微米級凹槽結構，並形成於該第一圖案化結構上。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板，更包括一二維材料層，形成於該間隔區域上及該第一圖案化結構上方。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板，其中該二維材料層包括石墨烯。
本發明再提出一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，包括：
一基板，該基板係為依據前述中任一項的具有強化光電性功能之圖案化光電基板；
一緩衝層，設置於該基板上；以及
一光電元件，設置於該緩衝層上，且包含一第一半導體層、一發光層、及一第二半導體層；
其中，該第一半導體層係接合至該緩衝層，該發光層係夾設於該第一半導體層及該第二半導體層之間。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，更包括一二維材料層，形成於該基板之該間隔區域上及該第一圖案化結構上方。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，其中該二維材料層包括石墨烯（Graphene）。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，其中，該緩衝層為氮化鋁（Aluminum Nitride）。
本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，其中，該緩衝層係設置於該基板之該二維材料層之上。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可針對不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
請參考圖1，為本發明提出一具有強化光電性功能之圖案化光電基板的製作方法步驟流程圖，其步驟包括：
步驟S1：提供一基板10；請參考圖2A，在一實施例中，基板10係選用一平面表面的一藍寶石基板，或選用一平面表面的矽基板亦可。
步驟S2：請參考圖2B，藉由第一蝕刻處理於該基板10表面形成第一圖案化結構11及間隔區域12。在一實施例中，第一蝕刻處理處理可為一等向性蝕刻(Isotropic etching)或一非等向性蝕刻(Anisotropic etching)，其中，可為電感式偶合電漿反應性離子蝕刻法(ICP-RIE)、化學液蝕刻法、乾式蝕刻法、電漿蝕刻法、或雷射加工法。此外，等向性蝕刻可利用化學蝕刻液(例如強酸)在高溫環境下進行化學蝕刻反應，以在基板10上製作出具有一定週期性之微米級突出或凹槽結構；此外，非等向性蝕刻程序為先在基板10上形成一圖案化光阻層，再利用電感式耦合電漿反應性離子蝕刻(ICP-RIE)技術進行蝕刻，以選擇性地移除部分基板10，同樣可達到上述形成具有一定週期性之微米級突出或凹槽結構之目的。
此外，在步驟S2中，更包括提供一第一光阻層（未圖示）設置於基板10之部分表面上，使第一蝕刻處理可為選擇性地移除部分的基板10；此外，在前述本發明之一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法中，該第一圖案化結構11可為一微米級突出結構（如圖2B所示）或一微米級凹槽結構，且間隔區域12可為一平面結構。於本發明之一實施態樣中，第一圖案化結構11可為一微米級突出結構，其高度為1.2微米至2微米，外徑為1微米至5微米，相鄰的該第一圖案化結構11之間距(即為該間隔區域12之長度或寬度)為0.3微米至1微米。此外，於本發明之另一實施態樣中，第一圖案化結構11可為一微米級凹槽結構，此部分將於後面詳細說明。
步驟S3：請參考圖2C，形成第一金屬層13及第二金屬層14於基板10上之第一圖案化結構11及間隔區域12的表面。其中，第一金屬層13或第二屬層14之形成可藉由塗佈法、化學電鍍法、濺鍍法、蒸鍍法、陰極電弧法、或化學氣相沉積法，其中，蒸鍍法包括電子束蒸鍍法、熱蒸鍍法、高週波蒸鍍法、或雷射蒸鍍法等，本發明並未侷限於此。在此，本發明所揭露之一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法中，第一金屬層13為至少一選擇由鈦、鉻、鉬、或二氧化矽（SiO 2）組合等所組成之群組，且第一金屬層13之厚度可為1奈米至1微米；此外，第二金屬層14為鋁，且第二金屬層14之厚度可為10奈米至100微米。而於本發明之另一實施態樣中，第一金屬層13則選用鈦為主。
步驟S4：請參考圖2D，藉由第二蝕刻處理於第二金屬層14上形成一第二圖案化結構15，第二圖案化結構15係位於第一圖案化結構11上及間隔區域12上方之其中一者或兩者。在一實施例中，第二蝕刻處理是使用一陽極氧化鋁處理(anodic aluminum oxide,AAO)，但並不以此為限。以使用陽極氧化鋁處理來說，其包含提供一第二光阻層設置於第一圖案化結構11上方之第二金屬層14的表面，使該陽極氧化鋁處理可為選擇性地移除部分的間隔區域12上方之該第二金屬層14，因此，第二圖案化結構15可形成於間隔區域12上方之第二金屬層14，但第一圖案化結構11上方之第二金屬層14則不會具有該第二圖案化結構15。於另一實施例，在前述本發明之一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法中，於步驟S4中，更包括提供第二光阻層設置於間隔區域12上方之第二金屬層14表面，使陽極氧化鋁處理可為選擇性地移除部分的第一圖案化結構11上方之第二金屬層14，因此，第二圖案化結構15可形成於第一圖案化結構11上方之第二金屬層14，但間隔區域12上方之第二金屬層14則不會具有該第二圖案化結構15。
步驟S5：請參考圖2E，藉由第三蝕刻處理使第二圖案化結構15向下延伸至第一金屬層13及基板10之部分表面；在此所述的第三蝕刻處理的方式可以同前述之第一蝕刻處理，在此則不再贅述。
步驟S6：請參考圖2F與圖2G，進行一第四蝕刻處理一預定時間，使間隔區域12成為一平坦面。在此步驟中，其中，預定時間可以介於150秒至1000秒之間，在一預定時間的初期，基板10的表面變化如圖2F所示，所進行的第四蝕刻處理對於間隔區域12上方的蝕刻速率會高於第一圖案化結構11，而當預定時間的持續進行，則基板10的表面變化接近如圖2G所示，間隔區域12的上方表面第一金屬層13與第二金屬層14已被移除、且間隔區域12已成為一平坦化的結構，而第一圖案化結構11的上則仍然保留。而要特別說明的是，欲達到使間隔區域12表面獲得最佳化的平坦面，第四蝕刻處理更包括一預設條件，包括：一蝕刻氣體流量，介於每分鐘1至40標準立方厘米(sccm,standard cubic centimeter per minute）之間；一基板偏壓，介於50至700瓦之間；一工作腔室壓力，介於1至25毫米托（torr）之間；以及一供應電源，介於150至1200瓦之間。於本發明之一實施例中，蝕刻氣體包括三氯化硼。
步驟S7：請參考圖2H，藉由一酸液處理以自基板10上移除殘留的第二金屬層14以及第一金屬層13，以形成第一圖案化結構11為一微米級突出結構、第二圖案化結構15為一次微米級凹槽結構、以及間隔區域12具有一平坦面之基板10。
其中，第二圖案化結構15為角錐狀之次微米級凹槽結構，深度為10奈米至10微米，外徑為20奈米至950奈米，使第一圖案化結構11上含有第二圖案化結構15之數目為每平方公分1×10 8至2.5×10 11個。
承上所述，於本發明之核心重點為使間隔區域12的表面平坦化，用以改善間隔區域12上方磊晶良率不佳的問題。而使其平坦化的方法包括蝕刻，於本發明中並不以此為限。所述的預定時間是指使間隔區域12的表面平坦化的時間，介於150秒至1000秒之間，其係根據基板材質以及凹槽結構的深寬比而定。若凹槽結構越深，其需要平坦化處理的時間越久；若凹槽結構越淺，其需要平坦化處理的時間越短。
請參閱圖3A至圖6D，其係為以本發明具有強化光電性功能之圖案化光電基板的製作方法根據上述至少一預設條件所生成的掃描式電子顯微鏡影像圖。在本實施例中，此一預設條件為如下所述，但並不以此為限：真空壓力在5*10 -3torr，釋放氯化硼30sccm，功率400瓦，偏壓功率為300瓦，分別蝕刻250秒、300秒、350秒、以及400秒後的掃描式電子顯微鏡影像，依序為圖3A至圖3D、圖4A至圖4D、圖5A至圖5D以及圖6A至圖6D，每一圖中分別有放大6000倍、10000倍以及20000倍之俯視圖，以及放大20000倍後的剖面圖，圖中包括第一圖案化結構11、間隔區域12以及第二圖案化結構15。由圖3A至圖3D、圖4A至圖4D、圖5A至圖5D以及圖6A至圖6D可看出，若使用者在未能以本發明上述的至少一預設條件以及預定時間設定的情況下，其完成的基板結構在間隔區域上仍然殘留有部分凹槽結構。而根據本發明的方法設定上述的至少一預設條件以及預定時間，所完成的基板結構，其間隔區域的表面則為平坦面，如圖6A至圖6D所示。
此外，本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中，更包含一步驟8，請參考圖2I，包括提供二維材料層16，形成於間隔區域12上及第一圖案化結構11上方。於本發明之一實施例中，二維材料層16包括石墨烯（Graphene），其具有高電子遷移率、高熱電導率、高電流密度、高機械強度、高彎曲性、光透明度等特性。據此，本發明藉由在平坦化間隔區域12後，加上二維材料層16可進一步提升、改良以此為基板的發光二極體的電性功能。
承上所述，石墨烯係藉由以下步驟產生:設置一銅層於間隔區域上。藉由氫氣、甲烷與銅層的化學作用，使得銅層之上以及銅層之下分別產生石墨烯層。移除銅層之上的石墨烯層。移除銅層，以便於留下銅層之下的石墨烯層於間隔區域上。
此外，於本發明之一實施例中，銅層係藉由熱蒸鍍或濺鍍方法產生。銅層的厚度介於50至500奈米之間。氫氣、甲烷與銅層的化學作用係藉由300至1500度的工作溫度產生石墨烯層。移除銅層之上的石墨烯層以及移除銅層的方法包括研磨及鹽酸蝕刻，於本發明中並不以此為限。
此外，以下則根據本發明具有強化光電性功能之圖案化光電基板的製作方法提出各種不同實施例，但於本發明中並不限於此。
請參考圖7A至圖7C，係為本發明實施例2具有強化光電性功能之圖案化光電基板之示意圖。實施例2與前述的實施例1所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板及其製作流程大致相同，除了在第一圖案化結構之凹凸型態不同。不同於前述的實施例1為具有圓錐狀之微米級突出結構之第一圖案化結構11(請一併參考圖2B)，在實施例2中，係提供一第一光阻層(圖未顯示)設置於基板20部分表面上，使第一蝕刻處理為選擇性地移除部分的基板20，以形成具有圓錐狀之微米級凹槽結構之第一圖案化結構21及平面結構之間隔區域22；接著，並依據實施例1之製作流程，使第一圖案化結構21上含有複數個第二圖案化結構25，以形成具有第一圖案化結構21及第二圖案化結構25之圖案化光電基板20。於圖7B的圖中，則藉由第四蝕刻處理間隔區域22一預定時間，使得間隔區域22形成平坦面。於圖7C的圖中，設置二維材料26於間隔區域22及第一圖案化結構21上方。
請參考圖8A至圖8I，係本發明實施例3至實施例5具有強化光電性功能之圖案化光電基板之示意圖。實施例3至實施例5與前述實施例1所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板及其製作流程大致相同，除了在第一圖案化結構之形狀不同。
不同於實施例1為具有圓錐狀之微米級突出結構之第一圖案化結構11(請一併參考圖2B)，請參考圖8A至8C，在實施例3中，係提供一第一光阻層(圖未顯示)設置於基板301部分表面上，使第一蝕刻處理為選擇性地移除部分的基板301，以形成具有三角錐狀之微米級突出結構之第一圖案化結構311及平面結構之間隔區域321；接著，並依據實施例1之製作流程，使第一圖案化結構311上含有複數個第二圖案化結構351，以形成具有第一圖案化結構311及第二圖案化結構351之圖案化光電基板301。於圖8B的圖中，則藉由第四蝕刻處理間隔區域321一預定時間，使得間隔區域321形成平坦面。於圖8C的圖中，並且，設置二維材料36於間隔區域321與第一圖案化結構351上方。
請參考圖8D至8F，在實施例4中，係提供一第一光阻層(圖未顯示)設置於基板302部分表面上，使第一蝕刻處理為選擇性地移除部分的基板302，以形成具有四角柱狀之微米級突出結構之第一圖案化結構312及平面結構之間隔區域322；接著，並依據實施例1之製作流程，使第一圖案化結構312上含有複數個第二圖案化結構352，以形成具有第一圖案化結構312及第二圖案化結構352之圖案化光電基板302。於圖8E的圖中，則藉由第四蝕刻處理間隔區域322一預定時間，使得間隔區域322形成平坦面。於圖8F的圖中，設置二維材料37於間隔區域322與第二圖案化結構352上。
請參考圖8G至8I，在實施例5中，係提供一第一光阻層(圖未顯示)設置於基板303部分表面上，使第一蝕刻處理為選擇性地移除部分的基板303，以形成具有五角柱狀(即，三角錐狀及四角柱狀之結合)之微米級突出結構之第一圖案化結構313及平面結構之間隔區域323；接著，並依據實施例1之製作流程，使第一圖案化結構313上含有複數個第二圖案化結構353，以形成具有第一圖案化結構313及第二圖案化結構353之圖案化光電基板303。於圖8H的圖中，則藉由第四蝕刻處理間隔區域323一預定時間，使得間隔區域323形成平坦面。於圖8I的圖中，設置二維材料38於間隔區域323與第一圖案化結構313上。
請參考圖9A至9C，係本發明實施例6具有強化光電性功能之圖案化光電基板的示意圖。實施例6與前述實施例1所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板及其製作流程大致相同，除了在第二圖案化結構之分佈位置不同。
不同於實施例1之第二圖案化結構同時位於第一圖案化結構及間隔區域兩者之上方，請參考圖9A，在實施例6中，係提供一第二光阻層(圖未顯示)設置於第一圖案化結構411上方之第二金屬層表面(圖未顯示)，使陽極氧化鋁處理為選擇性地移除部分的間隔區域421上方之第二金屬層；接著，並依據實施例1之製作流程，形成具有第一圖案化結構411及第二圖案化結構451之圖案化光電基板401，其中，第一圖案化結構411上方不具有第二圖案化結構451，只有在間隔區域421上方具有第二圖案化結構451。於圖9B的圖中，則藉由第四蝕刻處理間隔區域421一預定時間，使得間隔區域421形成平坦面。於圖9C的圖中，設置二維材料46於間隔區域421與第一圖案化結構411上。
請參考圖10，係本發明實施例7具有強化光電性功能之該圖案化光電基板之發光二極體的示意圖，其係提供一緩衝層及一光電元件形成於前述實施例1具有強化光電性功能之圖案化光電基板上，以形成一發光二極體。
本發明另外再提出一具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，請參考圖10，在此實施例7中，其包括：一基板10，此基板10的結構特徵係為前述實施例1至實施例6中任一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板；一緩衝層50，設置於該基板10上，其可為一氮化鎵層，由於此基板10的間隔區域12具有一平坦的表面，且上方更設置有一二維材料層56，在此，二維材料層56包括但不限於石墨烯，據此，當緩衝層50設置於此基板10上時，中間設置的二維材料層56可以改善晶格不匹配的問題而導致的差排現象；以及一光電元件，該光電元件係設置於該緩衝層50上，且該光電元件含有第一半導體層51、發光層52、及第二半導體層53，其中，第一半導體層51接合至緩衝層50，發光層52為夾設於第一半導體層51及第二半導體層53之間。
上述之基板10具有第一圖案化結構11、間隔區域12及第二圖案化結構15，該第二圖案化結構15同時形成於第一圖案化結構11及間隔區域12之兩者，且第一圖案結構11為微米級突出結構，該第二圖案化結構15為次微米級凹槽結構；此外，其包括第一電極54及第二電極55，且第一電極54及第二電極55為分別電性接合於第一半導體51及第二半導體層53。此外，要特別說明的是，此基板10的間隔區域12係利用前述的製作方法而使其表面具有一平坦的表面。
再者，要特別說明的是，本發明所提出的具有強化光電性功能之圖案化光電基板更包括二維材料層56，形成於間隔區域12與第一圖案化結構11上。二維材料層56包括但不限於石墨烯（Graphene），據此，其基板表面之設置一二維材料層於平坦的間隔區域12上及具有第一圖案化結構11上方，當然，以整個基板10來說，其在非平坦的C面之上，也可以長二維材料層56的材料，如石墨烯。此外，緩衝層50可以是氮化鋁（Aluminum Nitride），基板10的材質可以使用藍寶石，據此，透過二維材料層可以提升磊晶品質或減少氮化鎵薄膜之差排缺陷密度，降低逆向漏電流，提升導熱率，更具有優異的電性功能以及抗靜電能力。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8‧‧‧步驟
10、20、301、302、303、401、402‧‧‧基板
11、21、311、312、313、411‧‧‧第一圖案化結構
12、22、321、322、323、421‧‧‧間隔區域
13‧‧‧第一金屬層
14‧‧‧第二金屬層
15、25、351、352、353、451‧‧‧第二圖案化結構
16、26、36、37、38、46、56‧‧‧二維材料層
50‧‧‧緩衝層
51‧‧‧第一半導體層
52‧‧‧發光層
53‧‧‧第二半導體層
54‧‧‧第一電極
55‧‧‧第二電極
圖1為本發明所提出之一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法的步驟流程圖。
圖2A至2I本發明實施例1之具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製備流程示意圖；
圖3A至圖6D係為以本發明具有強化光電性功能之圖案化光電基板的製作方法根據至少一預設條件所生成的掃描式電子顯微鏡影像圖；
圖7A至圖7C係為本發明實施例2具有強化光電性功能之圖案化光電基板之示意圖；
圖8A至圖8I係本發明實施例3至實施例5具有強化光電性功能之圖案化光電基板之示意圖；
圖9A至圖9C係本發明實施例6具有強化光電性功能之圖案化光電基板之示意圖；
圖10係本發明實施例7具有強化光電性功能之具有該圖案化光電基板之發光二極體之示意圖。

Claims (16)

  1. 一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其步驟包括：步驟S1：提供一基板；步驟S2：藉由一第一蝕刻處理於該基板表面形成一第一圖案化結構及一間隔區域；步驟S3：形成一第一金屬層及一第二金屬層於該基板上之該第一圖案化結構及該間隔區域表面；步驟S4：藉由一第二蝕刻處理於該第二金屬層上形成一第二圖案化結構，該第二圖案化結構係位於該第一圖案化結構上及該間隔區域上方之其中一者或兩者；步驟S5：藉由一第三蝕刻處理使該第二圖案化結構向下延伸至該第一金屬層及該基板之部分表面；步驟S6：進行一第四蝕刻處理一預定時間，使該間隔區域為一平坦面；以及；步驟S7：藉由一酸液處理以自該基板上移除該第二金屬層以及該第一金屬層，以形成該第一圖案化結構為一微米級突出結構、該第二圖案化結構為一次微米級凹槽結構、以及該間隔區域為一平坦面之基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該步驟S6更包括一預設條件，包括：一蝕刻氣體流量，介於每分鐘1至40標準立方厘米之間；一基板偏壓，介於50至700瓦之間；以及一供應電源，介於150至1200瓦之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該預定時間介於150秒至1000秒之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中，更包括一步驟S8：提供一二維材料層，形成於該間隔區域及該第一圖案化結構上方。
  5. 如申請專利範圍第4項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該二維材料層包括石墨烯(Graphene)。
  6. 如申請專利範圍第5項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該石墨烯係藉由以下步驟產生：設置一銅層於該間隔區域上；藉由氫氣、甲烷與該銅層之化學作用，使得該銅層之上以及該銅層之下分別產生一石墨烯層；移除該銅層之上的該石墨烯層；以及移除該銅層，以便於留下該銅層之下之該石墨烯層於該間隔區域上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該銅層係藉由熱蒸鍍或濺鍍方法產生。
  8. 如申請專利範圍第6項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該銅層之一厚度介於50至500奈米之間。
  9. 如申請專利範圍第6項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之製作方法，其中該氫氣、該甲烷與該銅層之該化學作用係藉由300至1500度之一工作溫度產生該石墨烯層。
  10. 一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板，包括：一第一圖案化結構，係為一微米級突出結構；一間隔區域，具有一平坦面；一第二圖案化結構，係為一次微米級凹槽結構，並形成於該第一圖案化結構上；以及一二維材料層，形成於該具有平坦面之間隔區域上及該第一圖案化結構上方。
  11. 如申請專利範圍第10項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板，其中該二維材料層包括石墨烯。
  12. 一種具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，包括：一基板，該基板係為依據申請專利範圍第10至11中任一項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板；一緩衝層，設置於該基板上；以及一光電元件，設置於該緩衝層上，且包含一第一半導體層、一發光層、及一第二半導體層；其中，該第一半導體層係接合至該緩衝層，該發光層係夾設於該第一半導體層及該第二半導體層之間。
  13. 如申請專利範圍第12項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，更包括一二維材料層，形成於該基板之該間隔區域上及該第一圖案化結構上方。
  14. 如申請專利範圍第13項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，其中該二維材料層包括石墨烯(Graphene)。
  15. 如申請專利範圍第12項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，其中，該緩衝層為氮化鋁(Aluminum Nitride)。
  16. 如申請專利範圍第15項所述具有強化光電性功能之圖案化光電基板之發光二極體，其中，該緩衝層係設置於該基板之該二維材料層之上。
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