[發(fā)明專利]發(fā)光二極管及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280064137.2
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN104011886A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任臺爀;金彰淵;尹余鎮(zhèn);李俊熙;南基范;金多慧;任昶翼;金永郁
• 申請（專利權(quán)）人: 首爾偉傲世有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/36
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 孫昌浩;韓明花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法，尤其涉及一種改善了光提取效率的發(fā)光二極管及其制造方法。

背景技術(shù)

通常，氮化鎵(GaN)之類的Ⅲ族元素的氮化物由于熱穩(wěn)定性優(yōu)良并具有直接躍遷型的能帶(band)結(jié)構(gòu)，因此近來作為可見光及紫外線區(qū)域的發(fā)光元件用材料而得到矚目。尤其，利用氮化銦鎵(InGaN)的藍(lán)色及綠色發(fā)光元件被應(yīng)用于大規(guī)模天然色平板顯示裝置、信號燈、室內(nèi)照明、高密度光源、高分辨率輸出系統(tǒng)以及光通信等多種多樣的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)光二極管為具有n型半導(dǎo)體層、p型半導(dǎo)體層、以及位于所述n型半導(dǎo)體層與p型半導(dǎo)體層之間的活性層的元件，在所述n型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層上施加正向電場時，電子和空穴向所述活性層內(nèi)注入，且注入到所述活性層內(nèi)的電子和空穴重新結(jié)合，從而發(fā)射光。

而且，以往由于難以制作可用于生長氮化鎵層的同種基板，因此III族元素的氮化物半導(dǎo)體層一直是在具有類似結(jié)晶結(jié)構(gòu)的異質(zhì)基板上通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)或分子束外延法(molecular?beam?epitaxy：MBE)等工藝而得到生長。作為異質(zhì)基板主要使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石(Sapphire)基板。

然而，生長于異質(zhì)基板上的外延層由于與生長基板之間的晶格失配和熱膨脹系數(shù)差異而導(dǎo)致錯位密度相對較高，從而在改善發(fā)光二極管的發(fā)光效率方面存在局限性。

據(jù)此，正在研究將氮化鎵基板使用為生長基板而制造氮化鎵系發(fā)光二極管的技術(shù)。由于氮化鎵基板與生長在其上的外延層為同種基板，因此估計可以減少外延層內(nèi)的晶格缺陷而提高發(fā)光效率。

另外，對于現(xiàn)有的藍(lán)寶石基板而言，一直采用與圖案化的藍(lán)寶石基板(PSS)一樣地在生長基板的上部形成特定圖案而改善發(fā)光二極管的光提取效率的技術(shù)。然而由于氮化鎵基板與生長于其上的外延層為同種材料，因此外延層與基板的折射率幾乎相等。因此，即使在氮化鎵基板的上表面形成圖案，由于基板與外延層之間也不會存在折射率的差異，因此不會由于這種圖案而發(fā)生散射或折射。據(jù)此，在活性層中生成的光通過300um左右厚度的相對較厚的氮化鎵基板內(nèi)部而到達(dá)基板的底面，因此在氮化鎵基板內(nèi)部損失相當(dāng)多的量的光。

并且，由于所述藍(lán)寶石為電學(xué)上的非導(dǎo)體，因此限制發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，近來開發(fā)出一種垂直型結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管制造技術(shù)，該技術(shù)中在藍(lán)寶石之類的異質(zhì)基板上生長氮化物半導(dǎo)體層之類的外延層，并在所述外延層上粘接支撐基板，然后利用激光剝離技術(shù)等而分離所述異質(zhì)基板，從而制造垂直型結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。

通常，垂直型結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管與現(xiàn)有技術(shù)中的水平型發(fā)光二極管相比具有如下優(yōu)點：P型半導(dǎo)體位于下方的結(jié)構(gòu)使電流分散性能優(yōu)良，而且采用導(dǎo)熱率高于藍(lán)寶石的支撐基板，從而有良好的散熱性能。

并且，對位于上部的N型半導(dǎo)體層的表面進(jìn)行利用光增強(qiáng)化學(xué)蝕刻(PEC：photo?enhanced?chemical)等的各向異性蝕刻而形成粗糙化的表面，從而可以大幅度提高光提取效率。

然而，由于在這種垂直型結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管中，與例如為350μm×350μm或1mm²的發(fā)光面積相比，外延層的總厚度(約為4μm)非常薄，因此在電流分散方面有很多困難。

為了解決這一問題，采用如下的一些技術(shù)：采用從n型電極墊延伸的電極延伸部，以謀求n型層內(nèi)的電流分散，或者在對應(yīng)于n型電極墊的位置的p型電極位置上配置絕緣物質(zhì)，從而防止電流從n型電極墊直接流向p型電極。

然而其缺點在于，在防止電流從n型電極墊集中流向其下方的方面存在局限性，而且在使電流整體上均勻地分散在寬闊的發(fā)光區(qū)域方面也存在局限性。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

本發(fā)明的技術(shù)問題在于提供一種改善了光提取效率的發(fā)光二極管。

本發(fā)明的另一技術(shù)問題在于提供一種通過減小錯位密度而實現(xiàn)高電流驅(qū)動的發(fā)光二極管。

本發(fā)明的又一技術(shù)問題在于提供一種可降低正向電壓的發(fā)光二極管。

本發(fā)明的又一技術(shù)問題在于提供一種改善了電流分散性能的發(fā)光二極管。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的發(fā)光二極管制造方法包括如下步驟：形成具有第一導(dǎo)電型覆蓋層、第二導(dǎo)電型覆蓋層、以及位于所述覆蓋層之間的活性層的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)體，并在所述第一導(dǎo)電型覆蓋層的表面內(nèi)生成缺陷，并對所述缺陷進(jìn)行蝕刻而在所述第一導(dǎo)電型覆蓋層的表面內(nèi)形成多個槽。