[發(fā)明專利]垂直型發(fā)光二極管的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210436414.X
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN102983232A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 虞浩輝;周宇杭
• 申請（專利權(quán)）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(zé)任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種垂直型的發(fā)光二極管的制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管應(yīng)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(shù)上的問題，特別是光取出效率比較低。

近年來，為了提高發(fā)光二極管的發(fā)光功率和效率，發(fā)展了垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，相對于正裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管來說，垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管諸多優(yōu)點。對于正裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管而言，由于n、p電極都處于襯底的同一側(cè)，因此電流須在同側(cè)的n、p型電極之間橫向流動，這樣就導(dǎo)致電流擁擠，發(fā)熱量高。而垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的兩個電極分別處于發(fā)光二極管的兩側(cè)，電流幾乎全部垂直流過外延層，沒有橫向流動的電流，因此電流分布均勻，產(chǎn)生的熱量相對較少。并且由于垂直結(jié)構(gòu)的兩個電極處于兩側(cè)，因此出光過程中不會受到同側(cè)電極的阻擋，其出光效率更高。

在發(fā)光二極管的實際工作過程中，當(dāng)光離開二極管內(nèi)部時，其無論如何都無法避免發(fā)生損耗，造成損耗的主要原因，是由于形成發(fā)光二極管表面層的半導(dǎo)體材料具有高折射系數(shù)。高的光折射系數(shù)會導(dǎo)致光在該半導(dǎo)體材料表面產(chǎn)生全反射，從而使發(fā)光二極管內(nèi)部發(fā)出的光無法充分地發(fā)射出去。目前，業(yè)內(nèi)已經(jīng)通過表面粗化技術(shù)來改善光在二極管內(nèi)部的全反射，從而提高發(fā)光效率，然而，由于現(xiàn)有技術(shù)通常僅對發(fā)光二極管部分組成結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行粗化處理，這導(dǎo)致了其粗糙化表面分布不均勻，因此無法有效的提升發(fā)光效率。

同時，發(fā)光二極管發(fā)出的光是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的發(fā)光層產(chǎn)生的，發(fā)光層發(fā)出的光主要是通過發(fā)光二極管的正面發(fā)出，而從其側(cè)面發(fā)出的光必須先經(jīng)過發(fā)光二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全反射，使光線的光路發(fā)生改變才能由側(cè)面發(fā)出。這就導(dǎo)致了現(xiàn)有發(fā)光二極管正面出光過多而側(cè)面出光不足，因此也就造成發(fā)光二極管出光的不均勻。

圖1為現(xiàn)有的垂直型發(fā)光二極管。圖1中，襯底101下方形成有透明金屬歐姆接觸層100，n型電極111通過該透明金屬歐姆接觸層100而與該襯底101實現(xiàn)電連接。而襯底101上方依次形成GaN緩沖層102、n型GaN層103、多量子阱發(fā)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；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。

在圖1所示的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，由于粗化層僅形成于發(fā)光二極管的內(nèi)部，即GaN緩沖層102的表面上，因此，由多量子阱發(fā)光層104產(chǎn)生的光雖然經(jīng)過粗化層122的反射，能夠在一定的程度上提高側(cè)面的發(fā)光效率，但是，這種處于發(fā)光二極管內(nèi)部中的粗化層還不足以進(jìn)一步提高發(fā)光效率。

而且，參見圖1所示結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，可見多量子阱發(fā)光層104發(fā)出的光大多由發(fā)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(jīng)過透明電極層107的全反射后由發(fā)光二極管的側(cè)面透出。因此，圖1所示結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的發(fā)光均勻性還有待改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提出了一種具有粗化表面以及反射層的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，從而提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率和發(fā)光均勻性。

本發(fā)明提出的垂直型發(fā)光二極管的制造方法包括如下步驟：

（1）在襯底上采用MOCVD外延生長GaN緩沖層；

（2）利用堿性溶液對GaN緩沖層的表面進(jìn)行腐蝕，從而在GaN緩沖層表面上形成納米級的鋸齒狀的所述表面粗化層；

（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(fā)光層（MQW）、p型AlGaN層、p型GaN層；

（4）在p型GaN層表面上旋涂光刻膠，利用光刻工藝對p型GaN層表面進(jìn)行光刻，以便在p型GaN層的兩側(cè)形成凹槽；

（5）利用濺鍍工藝或者電子束蒸發(fā)工藝在p型GaN層兩側(cè)的凹槽上形成第一反射層和第二反射層；

（6）對濺鍍第一反射層和第二反射層后的p型GaN層表面進(jìn)行化學(xué)機械拋光（CMP）工藝，以使得第一反射層、第二反射層與p型GaN層的表面平坦化；

（7）在p型GaN層表面上采用濺鍍工藝形成透明電極層；

（8）在襯底的下表面采用濺鍍工藝形成所述透明歐姆接觸金屬層；

（9）將完成層疊結(jié)構(gòu)的垂直型發(fā)光二極管浸泡在堿性溶液中，以便將該層疊結(jié)構(gòu)的所有表面粗化，形成所述表面粗化層；

（10）在透明歐姆接觸金屬層的下表面形成n型電極，在透明電極層的上表面形成p型電極。