[發明專利]發光二極管及其制造方法

有效

• 申請號: 201310347702.2
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN104377274B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 邱鏡學;林雅雯;凃博閔;黃世晟
• 申請（專利權）人: 展晶科技（深圳）有限公司;榮創能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/22
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司44311
• 代理人: 徐麗昕

技術領域

本發明涉及一種發光二極管的制造方法，尤其涉及一種可有效降低晶體缺陷并提高元件出光效率的發光二極管制造方法及相應的發光二極管。

背景技術

發光二極管（Light-emitting diode, LED）是一種可將電流轉換成特定波長范圍的光電半導體元件。發光二極管具有亮度高、工作電壓低、功耗小、易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長等優點，從而可作為光源而廣泛應用于照明領域。

在發光二極管的磊晶生長過程中，如何降低發光二極管的晶體缺陷是人們需要考慮的問題。一種制備低缺陷的發光二極管的方法是采用圖案化的藍寶石基板。即，在藍寶石基板上形成多個凸出部，所述多個凸出部可使到后續磊晶過程中半導體層形成側向生長，從而降低發光二極管的晶體缺陷。另一方面，使用圖案化基板還可以提高元件的出光效率。然而，在上述過程中，直接在凸出部底部生長的磊晶層的缺陷仍然會在磊晶過程中向上延伸，并且當采用圖案化的藍寶石基板時，缺陷容易集中在凸出部頂部的磊晶層中，從而對后續的磊晶層的成長造成影響。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種可有效降低晶體缺陷以及提高元件出光效率的發光二極管的制造方法及相應的發光二極管。

一種發光二極管的制造方法，包括以下步驟：

提供一藍寶石基板，藍寶石基板的表面形成有多個凸出部；

在藍寶石基板的表面及凸出部生長一厚度均勻的未摻雜的低溫GaN層；

在所述未摻雜的低溫GaN層上生長未摻雜的高溫GaN層，所述未摻雜的高溫GaN層不完全覆蓋所述未摻雜的低溫GaN層，露出凸出部的頂部的未摻雜的低溫GaN層，且未摻雜的高溫GaN層頂面的高度大于位于凸出部的頂部的未摻雜的低溫GaN層頂面的高度；

在所述露出的凸出部的頂部的未摻雜的低溫GaN層上附著二氧化硅納米球；

在未摻雜的高溫GaN層上和凸出部的頂部的未摻雜的低溫GaN層上附著的二氧化硅納米球上繼續生長未摻雜的高溫GaN層直至覆蓋所述二氧化硅納米球；

在所述未摻雜的高溫GaN層上依次生長N型GaN層、活性層以及P型GaN層。

一種發光二極管，包括：

藍寶石基板，藍寶石基板的表面形成有多個凸出部；

厚度均勻的未摻雜的低溫GaN層，覆蓋所述藍寶石基板的表面和凸出部；

未摻雜的高溫GaN層，覆蓋所述未摻雜的低溫GaN層，未摻雜的高溫GaN層頂面的高度大于位于凸出部上的未摻雜的低溫GaN層頂面的高度；

二氧化硅納米球，設置在凸出部上的未摻雜的低溫GaN層的頂面與未摻雜的高溫GaN層之間；以及

N型GaN層、活性層以及P型GaN層，依次生長在未摻雜的高溫GaN層上。

在本發明所提供的發光二極管及發光二極管的制造方法中，在藍寶石基板的凸出部頂面的未摻雜的低溫GaN層與未摻雜的高溫GaN層之間設置SiO₂納米球，所述SiO₂納米球可阻擋未摻雜的高溫GaN層的缺陷向上延伸，在后續生長N型GaN層、活性層以及P型GaN層時，所述缺陷將不會影響其生長過程，從而降低發光二極管的晶體缺陷。同時，所述SiO₂納米球的折射率與GaN層折射率的差異也可以提高元件的出光效率。

附圖說明

圖1是本發明所提供的發光二極管的制造方法的第一個步驟。

圖2是本發明所提供的發光二極管的制造方法的第二個步驟。

圖3是本發明所提供的發光二極管的制造方法的第三個步驟。

圖4是本發明所提供的發光二極管的制造方法的第四個步驟。

圖5是本發明所提供的發光二極管的制造方法的第五個步驟。

圖6是本發明所提供的發光二極管的制造方法的第六個步驟。

圖7是本發明所提供的發光二極管的光出射過程示意圖。

主要元件符號說明