[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管及其制造方法

有效

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• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103700735A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 朱廣敏;郝茂盛;齊勝利;潘堯波;張楠;陳誠;袁根如;李士濤
• 申請（專利權）人: 上海藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/04;H01L33/10
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發(fā)明屬于半導體照明領域，特別是涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。

背景技術

半導體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應用領域正在迅速擴大，正帶動傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級換代，其經(jīng)濟效益和社會效益巨大。正因如此，半導體照明被普遍看作是21世紀最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來幾年光電子領域最重要的制高點之一。發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復合而發(fā)光。

現(xiàn)有一種發(fā)光二極管芯片的制備方法包括步驟：外延生長20、外延清洗、N面臺階刻蝕、涂保護膠、正劃、清洗、ITO蒸鍍21、ITO光刻、N電極24和P電極23制備、表面鈍化層制備、減薄、背鍍反射鏡25，這種發(fā)光二極管的具體結構如圖1及圖2所示。但是，這種發(fā)光二極管，由于P電極直接沉積在p-GaN上或ITO上，這樣P電極下的發(fā)光區(qū)直接有電流注入，P電極下的發(fā)光區(qū)所發(fā)出的光，絕大部分被P電極所吸收，從而造成發(fā)光效率降低。

現(xiàn)有的另一種發(fā)光二極管芯片的制備方法包括步驟：外延生長20、外延清洗、N面臺階刻蝕、涂保護膠、正劃、清洗、P電極層下墊SiO₂沉積22、P電極層下墊SiO₂蝕刻、ITO蒸鍍21、ITO光刻、N電極24和P電極23制備、表面鈍化層制備、減薄、背鍍反射鏡25，這種發(fā)光二極管的具體結構如圖3所示。這種發(fā)光二極管由于P電極下的發(fā)光區(qū)沒有電流直接注入，可以提高芯片的電流密度。但是，這種發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)所產(chǎn)生的光子，仍有部分光能穿過P下SiO₂層，被P電極所吸收，導致部分光子損失，造成LED?芯片出光效率下降。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，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，用于解決現(xiàn)有技術中由于P電極對光線的吸收作用導致發(fā)光二極管出光效率下降的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的制造方法，所述制造方法至少包括以下步驟：

1）提供一半導體襯底，于所述半導體襯底表面沉積至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結構；

2）于所述P型層表面蒸鍍或濺射透明導電層，并對該透明導電層進行退火；

3）刻蝕所述透明導電層、P型層及量子阱層以形成N電極制備區(qū)域；

4）刻蝕所述透明導電層，以在欲制備P電極的區(qū)域形成一直至所述P型層的刻蝕窗口；

5）于所述刻蝕窗口制作反射鏡；

6）制作P電極，使該P電極覆蓋所述反射鏡表面并與所述透明導電層形成歐姆接觸接觸，并于所述N電極制備區(qū)域制備N電極。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一個優(yōu)選方案，步驟1）中所述的半導體襯底為藍寶石襯底，所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為InGaN層，所述P型層為P-GaN層。

在本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法中，所述透明導電層為ITO、ATO、FTO或AZO。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一個優(yōu)選方案，所述反射鏡的垂直反射率大于70%。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一個優(yōu)選方案，所述反射鏡的材料為Al層、Ag層、Al層-Au層-Ni層疊層、Ag層-Au層-Ni層疊層、Al層-SiO₂層疊層或Ag層-SiO₂疊層。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一個優(yōu)選方案，所述步驟6）以后還包括從下表面減薄所述半導體襯底并于該半導體襯底下表面制作背鍍反射層的步驟。

本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管，至少包括：

半導體襯底，其下表面結合有背鍍反射層；

發(fā)光外延結構，至少包括依次層疊于所述半導體襯底表面的N型層、量子阱層、P型層，且所述N型層表面具有N電極制備區(qū)域；

透明導電層，結合于所述P型層表面，且具有一刻蝕窗口；

反射鏡，填充于所述刻蝕窗口；

P電極，覆蓋于所述發(fā)射鏡表面且與所述透明導電層形成歐姆接觸接觸；

N電極，制備于所述N電極制備區(qū)域。