[發明專利]一種發光二極管及其制作方法

有效

• 申請號: 201210375884.X
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103715319A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 張楠;郝茂盛
• 申請（專利權）人: 上海藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/20;H01L33/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及一種發光二極管及其制作方法，特別是涉及一種具有倒梯形結構的發光二極管及其制作方法。

背景技術

發光二極管（LED）具有綠色環保、壽命超長、高效節能、抗惡劣環境、結構簡單、體積小、重量輕、響應快、工作電壓低及安全性好的特點，因此被譽為繼白熾燈、日光燈和節能燈之后的第四代照明電源。20世紀90年代中期，日本日亞化學公司經過不懈努力，突破了制造藍光發光二極管的關鍵技術，并由此開發出以熒光粉覆蓋藍光LED產生白光光源的技術。但是半導體照明仍有許多問題需要解決，其中最核心的就是發光效率和生產成本。

如圖1顯示的是傳統的發光二極管的結構。在襯底1A上依次生長N型半導體層21A、量子阱層22A、P型半導體層23A；透明導電層3A形成于P型半導體層23A上；P電極4A制作在透明導電層3A上；暴露的N型半導體層21A上設有N電極5A。最終的芯片經過封裝等工藝后可以是正裝結構、倒裝結構、垂直結構等。傳統的發光二極管發光效率低下，目前，GaN基藍光發光二極管是獲得白光的主要途徑之一，而如何提高發光二極管的出光率是當今人們最關心的問題之一。因為GaN基LED的光抽取效率受制于GaN與空氣之間巨大的折射率差,?根據斯涅耳定律，光從GaN（n≈2.5）到空氣（n?=?1.0）的臨界角約為23°，只有在入射角在臨界角以內的光可以出射到空氣中，而臨界角以外的光只能在GaN內部來回反射，直至被自吸收。圖2為傳統的四邊形芯片出光效果圖，傳統的發光二極管傳統的發光二極管，當光線的入射角度大于23.5°，小于66.5°時，芯片的光將僅局限在芯片的內部來回反射，光子不能逃逸出芯片外部，造成芯片的出光損失。

因此，如何突破現有技術進一步提高芯片的發光效率仍然是本領域技術人員亟待解決的技術課題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有倒梯形芯片結構的發光二極管及其制作方法，用于減少光在芯片內部由于全反射而造成的損失，提高光在芯片側壁的出光效率。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明采用如下技術方案：

一種發光二極管，依次包括襯底；設置在所述襯底一表面的發光結構層，所述發光結構層呈倒梯形結構且至少包括N型半導體層、位于N型半導體層上的量子阱層、及位于量子阱層上的P型半導體層；位于所述N型半導體層上的N電極；依次位于P型半導體層上的透明導電層和P電極；結合于所述透明導電層的第一反射鏡層；結合于所述襯底的另一表面上的第二反射鏡層。

優選地，所述第一反射鏡層對波長范圍為420~480nm的可見光透過率大于90%、對波長范圍為500~800nm的可見光反射率大于90%。

優選地，所述第一反射鏡層包括分布布拉格反射鏡。

優選地，所述第二反射鏡層對波長范圍為420~480nm的可見光反射率大于98%。

優選地，所述第二反射鏡層包括分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。

本發明還提供一種發光二極管的制作方法，其至少包括步驟：

1）提供一襯底，在所述襯底一表面上制備選擇性生長層；

2）在所述襯底表面的非選擇性生長層區選擇性外延生長發光結構層，所述發光結構層至少包括N型半導體層、位于N型半導體層上的量子阱層、及位于量子阱層上的P型半導體層。通過橫向生長技術使得發光結構層形成倒梯形結構；

3）通過刻蝕技術在N型半導體層上制備N電極，在P型半導體層上依次制備透明導電層和P電極；

4）在所述透明導電層上制備第一反射鏡層；

5）研磨拋光所述襯底的另一表面，然后在所述襯底的另一表面上制備第二反射鏡層；

6）裂片，獲得獨立的發光二極管結構。

優選地，所述選擇性生長層包括SiO₂、?Si₃N₄或W，厚度為10~1000nm。

優選地，所述第一反射鏡層對波長范圍為420~480nm的可見光透過率大于90%、對波長范圍為500~800nm的可見光的反射率大于90%反射率大于90%。

優選地，所述第一反射鏡層包括分布布拉格反射鏡。

優選地，所述第二反射鏡層對波長范圍為420~480nm的可見光反射率大于98%。

優選地，所述第二反射鏡層包括分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。

作為本發明的優選方案之一，采用電子束蒸鍍、濺射或離子輔助鍍膜工藝來制備分布布拉格反射鏡或全方位反射鏡。