[發明專利]一種發光二極管的制造方法

有效

• 申請號: 201210499489.2
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103855254B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 朱廣敏;郝茂盛;齊勝利;潘堯波;張楠;陳誠;陳耀;楊杰;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
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明屬于半導體照明領域，特別是涉及一種發光二極管的制造方法。

背景技術

半導體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節能、環保、安全等顯著優點，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，正帶動傳統照明、顯示等行業的升級換代，其經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世紀最具發展前景的新興產業之一，也是未來幾年光電子領域最重要的制高點之一。發光二極管是由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，它還具有發光特性。在正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子（少子）一部分與多數載流子（多子）復合而發光。

由于空氣折射率（1.0）與GaN折射率（2.3）之間有較大的差異，光從GaN逃逸出的臨界角為23度，使得大部分的光在GaN層內發生全反射，以至于光的萃取效率較低。為了提高出光效率，常規LED制程是進行圖案化襯底，以減少全反射對光出光效率的影響；而對于倒裝LED芯片（flip-chip），為了提高LED發光效率，常常對倒裝芯片（flip-chip）的出光面N-GaN面進行粗糙化處理。而如今市場主流LED芯片基本上都是傳統的正裝LED芯片結構，而p-GaN層較薄且對等離子敏感，較易收到損傷，因此對p-GaN層表面進行粗糙化處理比較困難。

因此，提供一種能有效提高正裝結構LED芯片的出光效率的方法實屬必要。

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發光二極管的制造方法，用于解決現有技術中發光二極管由于對光線的全反射作用導致出光率較低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種發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依次沉積至少包括N型層、量子阱層、P型層的發光外延結構；

2）刻蝕所述P型層及量子阱層以形成N電極制備區域；

3）于所述P型層表面形成透明導電層，并采用光刻工藝刻蝕所述透明導電層、P型層及量子阱層，以形成多個貫穿至所述N型層的呈周期排列且具有預設孔徑的開孔；

4）于所述透明導電層表面制作P電極，于所述N電極制備區域制備N電極。

作為本發明的發光二極管的制造方法的一種優選方案，各該開孔的周期排列方式為四方陣列排列或六方陣列排列。

作為本發明的發光二極管的制造方法的一種優選方案，相鄰兩開孔的中心距離為所述開孔孔徑的2~10倍。

作為本發明的發光二極管的制造方法的一種優選方案，所述開孔的孔徑為nλ/4，其中，n取值為1、2、3或4，λ為發光二極管發出光線的主波長。

作為本發明的發光二極管的制造方法的一種優選方案，所述開孔為圓形孔，所述圓形孔的孔徑為圓的直徑。

作為本發明的發光二極管的制造方法的一種優選方案，所述開孔為正六邊形孔，所述開孔的孔徑為所述正六邊形外接圓的直徑。

作為本發明的發光二極管的制造方法的一種優選方案，所述開孔為正方形孔，所述開孔的孔徑為所述正方形外接圓的直徑。

作為本發明的發光二極管的制造方法的一種優選方案，步驟3）中的刻蝕工藝為ICP或RIE。

進一步地，步驟4）后還包括從背面對所述半導體襯底進行減薄，并進行背鍍反射層的步驟。

進一步地，所述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。

進一步地，所述透明導電層為ITO、ATO、FTO或AZO。

如上所述，本發明提供一種發光二極管的制造方法，先于半導體襯底表面依次制作N型層、量子阱層、P型層；然后刻蝕所述P型層及量子阱層以形成N電極制備區域；接著于所述P型層表面形成透明導電層，并采用光刻工藝刻蝕所述透明導電層、P型層及量子阱層，以形成多個貫穿至所述N型層的呈周期排列且具有預設孔徑的開孔；最后于所述透明導電層表面制作P電極，于所述N電極制備區域制備N電極。本發明具有以下有益效果：本發明在發光二極管中刻蝕出多個周期排列的納米級開孔，可以有效地提高光線的出光率，從而提高發光效率。

附圖說明

圖1~圖2顯示為本發明的發光二極管的制造方法步驟1）所呈現的結構示意圖。