[發(fā)明專(zhuān)利]發(fā)光二極管及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010559682.1
• 申請(qǐng)日: 2010-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102064253A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖德元;張汝京;程蒙召;許繼仁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 映瑞光電科技(上海)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/06;H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(LED，Light?Emitting?Diode)由于具有壽命長(zhǎng)、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于各種領(lǐng)域，尤其隨著其照明性能指標(biāo)日益大幅提高，LED在照明領(lǐng)域常用作發(fā)光裝置。其中，以氮化鎵(GaN)為代表的III-V族化合物半導(dǎo)體由于具有帶隙寬、發(fā)光效率高、電子飽和漂移速度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，在高亮度藍(lán)光發(fā)光二極管、藍(lán)光激光器等光電子器件領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，引起了人們的廣泛關(guān)注。

然而，目前半導(dǎo)體發(fā)光二極管存在著發(fā)光效率低的問(wèn)題。對(duì)于普通的未經(jīng)封裝的發(fā)光二極管，其出光效率一般只有百分之幾，大量的能量聚集在器件內(nèi)部不能出射，既造成能量浪費(fèi)，又影響器件的使用壽命。因此，提高半導(dǎo)體發(fā)光二極管的出光效率至關(guān)重要。

基于上述的應(yīng)用需求，許多種提高發(fā)光二極管出光效率的方法被應(yīng)用到器件結(jié)構(gòu)中，例如表面粗糙化法，金屬反射鏡結(jié)構(gòu)等。

在申請(qǐng)?zhí)枮?00510066898.3的中國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)了一種全角度反射鏡結(jié)構(gòu)GaN基發(fā)光二極管及其制作方法。參考圖1，所述發(fā)光二極管包括：襯底1、生長(zhǎng)在襯底1上的全角度反射鏡4、以及制作在全角度反射鏡4上的GaN?LED芯片13。所述GaN?LED芯片13包括：藍(lán)寶石襯底5、N型GaN層6、有源區(qū)量子阱層7、P型GaN層8、P型電極9、P型焊盤(pán)10、N型電極11、N型焊盤(pán)12；其中，所述全角度反射鏡4生長(zhǎng)在襯底1上，其是由高折射率層3和低折射率層2堆疊排列成的，高折射率層3與藍(lán)寶石襯底5接觸，低折射率層2和襯底1接觸，高折射率層的折射率n_H＞低折射率層的折射率n_L＞藍(lán)寶石材料的折射率n，且滿(mǎn)足θ₁^max＜θ_B，其中，n、n_H、n_L為折射率。該專(zhuān)利通過(guò)在發(fā)光二極管下表面形成全角度反射鏡結(jié)構(gòu)，可以將GaN材料所發(fā)光在全角度范圍內(nèi)以高反射率向上反射，來(lái)提高發(fā)光二極管的出光效率。然而，該發(fā)光二極管制造方法需要在襯底上形成多層由高折射率層與低折射率層堆疊而成的薄膜結(jié)構(gòu)，制作工藝非常復(fù)雜，不利于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，以解決現(xiàn)有的發(fā)光二極管出光效率低的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管，包括：一種發(fā)光二極管，包括：緩沖層；依次位于所述緩沖層上的外延層、有源層以及帽層；其中，所述緩沖層在遠(yuǎn)離所述外延層的表面上具有多個(gè)凹陷。

在所述的發(fā)光二極管中，所述凹陷為半球型凹陷。

在所述的發(fā)光二極管中，所述緩沖層的材料為氮化鎵。

在所述的發(fā)光二極管中，所述發(fā)光二極管還包括位于所述帽層上的透明導(dǎo)電層。所述發(fā)光二極管還包括第一電極、第二電極以及深度延伸至所述外延層的開(kāi)口，其中，所述第一電極位于所述透明導(dǎo)電層上，用于連接透明導(dǎo)電層和電源正極；所述第二電極位于所述開(kāi)口內(nèi)，用于連接外延層和電源負(fù)極。

在所述的發(fā)光二極管中，所述外延層的材料為N型摻雜的氮化鎵；所述有源層包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽層的材料為P型摻雜的氮化鎵。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管的制造方法，包括：提供襯底；在所述襯底上形成多個(gè)微透鏡結(jié)構(gòu)；在所述襯底上依次形成緩沖層、外延層、有源層以及帽層，以在所述緩沖層遠(yuǎn)離所述外延層的表面上形成多個(gè)與所述微透鏡結(jié)構(gòu)相匹配的凹陷；去除所述襯底。

在所述的發(fā)光二極管的制造方法，所述凹陷為半球型凹陷。

在所述的發(fā)光二極管的制造方法，所述緩沖層的材料為氮化鎵，所述襯底的材料為藍(lán)寶石或碳化硅。

在所述的發(fā)光二極管的制造方法，利用硫酸和磷酸的混合溶液去除襯底。

在所述的發(fā)光二極管的制造方法，在所述襯底上形成多個(gè)微透鏡結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述襯底上形成多個(gè)圓柱形光刻膠臺(tái)；對(duì)圓柱形光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘烤，使所述圓柱形光刻膠臺(tái)成為球冠狀光刻膠；以所述球冠狀光刻膠為掩膜，執(zhí)行感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，以在所述襯底上形成多個(gè)微透鏡結(jié)構(gòu)。

在所述的發(fā)光二極管的制造方法，所述外延層的材料為N型摻雜的氮化鎵；所述有源層包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽層的材料為P型摻雜的氮化鎵。