[發明專利]具有四方環狀結構反射層氮化鎵基發光二極管有效

申請號：	201210434769.5	申請日：	2012-11-05
公開（公告）號：	CN102983231A	公開（公告）日：	2013-03-20
發明（設計）人：	虞浩輝;周宇杭	申請（專利權）人：	江蘇威納德照明科技有限公司
主分類號：	H01L33/00	分類號：	H01L33/00;H01L33/22;H01L33/10
代理公司：	南京天翼專利代理有限責任公司 32112	代理人：	黃明哲
地址：	213342 江蘇***	國省代碼：	江蘇;32
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	具有四方環狀結構反射層氮化發光二極管
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別涉及一種具有四方環狀結構反射層氮化鎵基發光二極管。

背景技術

半導體發光二極管應用日益廣泛，特別是在照明方面有取代白熾燈和熒光燈的趨勢，但是目前還面臨一些技術上的問題，特別是光取出效率比較低，通常影響光取出效率主要有三個方面的原因：一種是由于材料對光的吸收，另一種是光在穿過不同介質時產生全反射。

發光二極管發光效率的提高一直是技術的追求目標，提高外延材料的質量，通過透明襯底鍵合，厚電流擴展窗口，這些都對效率的提高起到很好的效果。但是，當光離開二極管內部時，其無論如何都無法避免發生損耗，造成損耗的主要原因，是由于形成發光二極管表面層的半導體材料具有高折射系數。高的光折射系數會導致光在該半導體材料表面產生全反射，從而使發光二極管內部發出的光無法充分地發射出去。目前，業內已經通過表面粗化技術來改善光在二極管內部的全反射，從而提高發光效率，然而，由于現有技術通常僅對發光二極管部分組成結構的表面進行粗化處理，這導致了其粗糙化表面分布不均勻，因此無法有效的提升發光效率。

同時，發光二極管發出的光是由其內部結構中的發光層產生的，發光層發出的光主要是通過發光二極管的正面發出，而從其側面發出的光必須先經過發光二極管內部結構的全反射，使光線的光路發生改變才能由側面發出。這就導致了現有發光二極管正面出光過多而側面出光不足，因此也就造成發光二極管出光的不均勻。

圖1為現有的發光二極管結構。圖1中，襯底101上依次形成GaN緩沖層102、n型GaN層103、多量子阱發光層（MQW）104、p型AlGaN層105、p型GaN層106、透明電極層107，p金屬電極112；而n型GaN層103上形成n金屬電極111。其中GaN緩沖層102表面被粗化處理，以形成納米級的鋸齒狀的表面粗化層122。襯底101下方還形成有金屬反射層100，從而多量子阱發光層104發出光經過金屬反射層100的反射后由發光二極管的正面或側面透出（圖1中未示出），以提高發光效率。

在圖1所示的發光二極管結構中，由于粗化層僅形成于發光二極管的內部，即GaN緩沖層102的表面上，因此，由多量子阱發光層104產生的光雖然經過粗化層122的反射，能夠在一定的程度上提高側面的發光效率，但是，這種處于發光二極管內部中的粗化層還不足以進一步提高發光效率。

而且，參見圖1所示結構的發光二極管，可見多量子阱發光層104發出的光大多由發光二極管的正面透出，即由透明電極層107的上表面透出，僅有少量的光經過透明電極層107的全反射后由發光二極管的側面透出。因此，圖1所示結構的發光二極管的發光均勻性還有待改善。

發明內容

本發明針對現有技術的問題，提出了一種具有粗化表面以及反射層的發光二極管的制造方法，從而提高發光二極管的發光效率和發光均勻性。

本發明提出制造方法包括以下步驟：

（1）在襯底上采用MOCVD外延生長GaN緩沖層，所述襯底的材料為藍寶石、碳化硅、硫化鋅或者砷化鎵；

（2）利用堿性溶液對GaN緩沖層的表面進行腐蝕，從而在GaN緩沖層表面上形成表面粗化層；

（3）在GaN緩沖層被粗化的表面上采用MOCVD或者分子束磊晶工藝（MBE）來依次形成n型GaN層、多量子阱發光層（MQW）、p型AlGaN層以及p型GaN層的層疊結構；

（4）在p型GaN層的表面旋涂光刻膠，顯影后露出其部分表面，此后采用等離子體對上述層疊結構進行干法蝕刻，直至蝕刻到n型GaN層的一部分為止；優選為保留n型GaN層的厚度的1/2；干法蝕刻后形成圖2所示的臺階結構；

（5）在p型GaN層表面上進行光刻工藝，以便在p型GaN層的表面四周形成四方環形凹槽；

（6）采用濺鍍工藝或者電子束蒸發工藝在p型GaN層四周的凹槽上形成反射層；

（7）對濺鍍反射層后的p型GaN層表面進行化學機械拋光（CMP）工藝，以使得反射層與p型GaN層的表面平坦化；