[發明專利]具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED及其制備方法

無效

• 申請號: 201110279690.5
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN103022301A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李睿;齊勝利;郝茂盛;陶淳
• 申請（專利權）人: 上海藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED，其特征在于，所述LED至少包括：

底部結構層，包括一導電支撐襯底，鍵合于所述導電支撐襯底上表面的金屬鍵合電極層，結合于所述金屬鍵合電極層上表面的金屬反射電極層，以及具有一上表面及一具有納米級粗糙紋理的下表面的ITO層，且所述ITO層的下表面結合于所述金屬反射電極層的上表面以形成一光學漫反射層；

外延結構層，結合于所述ITO層的上表面，包括P型GaN層，結合于所述P型GaN層上的有源區層，以及結合于所述有源區層上的N型GaN層，且所述N型GaN層的上表面具有出光微結構及N電極；以及

SiO₂鈍化層，形成于所述外延結構層的四周側面。

2.根據權利要求1所述的具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED，其特征在于，所述的出光微結構包括在N型GaN層的上表面形成的微米級微結構與在所述微米級微結構表面上形成的納米級微結構。

3.根據權利要求2所述的具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED，其特征在于，所述的微米級微結構為具有一定間隔排列的彈頭錐形凸起結構、三棱錐形凸起結構、截頂三棱錐凸起結構、或截頂三棱錐凹陷結構。

4.根據權利要求2所述的具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED，其特征在于，所述微米級微結構包括一處于低位的微米級微結構低位區域、一處于高位的微米級微結構高位區域以及一處于所述高、低位區域之間的微米級微結構中間區域。

5.根據權利要求4所述的具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED，其特征在于，所述的納米級微結構為形成于所述微米級微結構高、低位區域表面的大量納米級金字塔凸起結構。

6.一種具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED的制備方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

步驟一，提供一藍寶石襯底，并在其上表面刻蝕出所需圖形，以制備出一上表面具有特定圖形的藍寶石圖形襯底，然后在所述藍寶石圖形襯底上依次生長N型GaN層、有源區層以及P型GaN層以形成外延結構層，并在所述藍寶石圖形襯底及外延結構層的表面形成SiO₂鈍化層；

步驟二，在所述P型GaN層上蒸鍍出ITO層，并通過刻蝕工藝粗化所述ITO層的一表面，以在該表面上形成納米級的粗糙紋理，熔合P型GaN層與ITO層，以形成歐姆接觸，然后在所述ITO層表面上蒸鍍一金屬反射電極層，以在ITO層與金屬反射電極層之間形成一光學漫反射層，最后通過一金屬鍵合電極層將所述的金屬反射電極層鍵合于一導電支撐襯底上；

步驟三，剝離所述藍寶石圖形襯底，以在所述N型GaN層表面形成一具有與該藍寶石襯底表面圖形互補的微米級微結構，清洗所述N型GaN層表面，以去除金屬Ga與表面氧化物，然后腐蝕所述N型GaN層表面的微米級微結構，以在所述的微米級微結構表面上形成大量納米級的金字塔凸起結構，最后在所述N型GaN層的表面上制備出N型電極，以完成所述LED的制備。

7.根據權利要求6所述的具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED的制備方法，其特征在于，于所述步驟一中，通過濕法刻蝕或者干法刻蝕刻蝕所述藍寶石襯底一表面以制備出所述藍寶石圖形襯底。

8.根據權利要求6所述的具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED的制備方法，其特征在于，于所述步驟二中，通過干法刻蝕粗化工藝或者濕法刻蝕粗化工藝處理ITO層表面，以在其表面上形成納米級的粗糙紋理。

9.根據權利要求8所述的具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED的制備方法，其特征在于，于所述步驟二中，采用Cl₂、BCl₃與CF₄混合物或者CH₄與Ar混合物為腐蝕劑對所述ITO層表面進行干法刻蝕粗化處理。

10.根據權利要求8所述的具有光抽取微結構的大功率GaN基垂直結構LED的制備方法，其特征在于，于所述步驟二中，干法刻蝕還包括在所述ITO層表面旋涂光刻膠步驟，以利用刻蝕過程中光刻膠熱量積聚造成的表面起伏形成自粗化圖形，并通過刻蝕傳遞給所述ITO層表面，以在ITO層表面形成納米級的粗糙紋理。