[發(fā)明專利]發(fā)光二極管及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010610228.4
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102130245A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 肖德元;張汝京
• 申請（專利權）人: 映瑞光電科技(上海)有限公司
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/22;H01L33/12;H01L33/42;H01L33/64;H01L33/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

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

背景技術

發(fā)光二極管(LED，Light?Emitting?Diode)由于具有壽命長、耗能低等優(yōu)點，應用于各種領域，尤其隨著其照明性能指標日益大幅提高，LED在照明領域常用作發(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、化學性質穩(wěn)定等特點，在高亮度藍光發(fā)光二極管、藍光激光器等光電子器件領域有著巨大的應用潛力，引起了人們的廣泛關注。

然而，目前半導體發(fā)光二極管存在著發(fā)光效率低的問題。對于普通的未經(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部不能出射，既造成能量浪費，又影響器件的使用壽命。因此，提高半導體發(fā)光二極管的出光效率至關重要。

基于上述的應用需求，許多種提高發(fā)光二極管出光效率的方法被應用到器件結構中，例如表面粗糙化法，金屬反射鏡結構等。在申請?zhí)枮?00510066898.3的中國專利中公開了一種全角度反射鏡結構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：硅襯底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10、n型電極11、n型焊盤12；其中，所述全角度反射鏡4生長在襯底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與硅襯底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＞藍寶石材料的折射率n，且滿足θ₁^max＜θ_B，其中，n、n_H、n_L為折射率。該專利通過在發(fā)光二極管下表面形成全角度反射鏡結構，可以將GaN材料所發(fā)光在全角度范圍內以高反射率向上反射，來提高發(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構，制作工藝非常復雜，制作成本較高。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種發(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題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管，包括：襯底，包括正面以及與所述正面相對的背面，所述正面上具有多個雙焦距微透鏡結構凸起；依次形成于所述凸起上的第一導電類型半導體層、有源層和第二導電類型半導體層；形成于所述第二導電類型半導體層上的第二導電類型電極；形成于所述襯底背面的第一導電類型電極。

可選的，在所述的發(fā)光二極管中，所述襯底為硅襯底、碳化硅襯底或氮化鎵襯底。所述凸起為錐形凸起、半球形凸起、橢球形凸起或雙焦距微透鏡結構。所述凸起底部之間的距離小于0.2微米。

可選的，在所述的發(fā)光二極管中，還包括形成于所述襯底和第一導電類型半導體層之間的緩沖層。

可選的，在所述的發(fā)光二極管中，所述第一導電類型為n型，所述第二導電類型為p型。所述襯底為n型襯底；所述緩沖層的材料為n型氮化銦或n型碳化硅；所述第一導電類型半導體層的材料為n型氮化鎵；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；所述第二導電類型半導體層的材料為p型氮化鎵。

可選的，在所述的發(fā)光二極管中，還包括形成于所述第二導電類型半導體層上的透明導電層。

相應的，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管制造方法，包括：提供襯底，所述襯底包括正面以及與所述正面相對的背面；在所述襯底正面形成多個凸起；在所述凸起上依次形成第一導電類型半導體層、有源層和第二導電類型半導體層；在所述第二導電類型半導體層上形成第二導電類型電極；在所述襯底背面形成第一導電類型電極。

可選的，在所述的發(fā)光二極管制造方法中，所述襯底為硅襯底、碳化硅襯底或氮化鎵襯底。所述凸起為錐形凸起、半球形凸起、橢球形凸起或雙焦距微透鏡結構。所述凸起底部之間的距離小于0.2微米。

可選的，在所述的發(fā)光二極管制造方法中，，在所述襯底正面形成多個凸起之后，還包括：在所述凸起上形成緩沖層。