[發(fā)明專利]發(fā)光二極管及其制作方法

有效

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• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104638078B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 蒙成;吳俊毅;陶青山;王篤祥
• 申請（專利權）人: 天津三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及半導體光電領域，具體涉及一種發(fā)光二極管及其制作方法。

背景技術

近幾年，發(fā)光二極管（light emitting diode, 簡稱LED）得到了廣泛的應用，在各種顯示系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、汽車尾燈等領域起著越來越重要的作用。以AlGaInP材料作為發(fā)光層的LED具有較高的內量子效率。對于傳統(tǒng)設計的LED來說，有很多因素限制它的外量子效率：內部的全反射、金屬電極的阻擋、GaAs等半導體材料對光的吸收。這些LED生長在吸光襯底上，而最終有很大一部分光被襯底吸收。所以對于這種傳統(tǒng)的LED結構而言，即使內部的光電轉化效率很高，它的外量子效率也不會很高。當前有很多種方法來提高LED出光的提取效率，如加厚窗口層、表面粗化、透明襯底、倒金字塔結構等。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管，其有效提高了發(fā)光二極管的外部取光效率。

本發(fā)明的技術方案為：發(fā)光二極管，包括發(fā)光外延疊層，具有相對的第一表面和第二表面，包含n型半導體層、發(fā)光層和p型半導體層；透光性介電層，位于所述發(fā)光外延疊層的第二表面上，并直接與所述發(fā)光外延疊層接觸，其內部具有導電通孔；透光性導電層，位于所述透光性介電層之遠離發(fā)光外延疊層的一側表面上；金屬反射層，位于所述透光性導電層之遠離所述透光性介電層的一側表面上；所述透光性介電層的折射率均小于所述發(fā)光外延疊層、透光性導電層的折射率。在本發(fā)明中，發(fā)光外延疊層可等效看作一高折射率涂層，透光性介電層可等效看作一低折射率高透射率涂層，透光性導電層可等效看作一高折射率高透射率導電涂層，三者構成一增反系統(tǒng)。進一步地，所述透光性導電性與金屬反射層構成全方位反射鏡結構。

優(yōu)選地，所述發(fā)光外延疊層、透光性介電層、透光性導電層的折射率分別為r1、r2和r3，其關系為：r2<r3<r1。

優(yōu)選地，所述發(fā)光外延疊層的第二表面的粗糙度小于第一表面的粗糙度。在一些實施例中，所述發(fā)光外延疊層的第二表面為n型半導體層一側表面。

優(yōu)選地，所述透光性介電層中摻雜有受熱可產生氣體的發(fā)泡粒子，如此既可以降低所述透光性介電層的折射率，又可以起到散射的效果，提高發(fā)光外延層與透光性介電層之間的界面發(fā)生全反射的概率。在一些實施例中，所述發(fā)光粒子選自CaCO₃、BaCO₃、Ca（HCO3）₂、Na₂CO₃、NaHCO₃中的一種或其組合。

優(yōu)選地，所述透光性導電層具有良好的粘附性，起到發(fā)光外延疊層與金屬反射層之間橋梁作用，增加界面強度，避免金屬反射層與外延脫落。在一些較佳實施例，所述透光性導電層采用濺射形成的ITO材料層（簡稱S-ITO），金屬反射層采用Ag反射鏡，由于S-ITO 與Ag反射鏡和發(fā)光外延疊層之間粘附性均較好，而且高溫下不與發(fā)光外延疊層之間發(fā)生化學反應，因此不會影響發(fā)光外延疊層和透光性導電層之間界面的平整性，即提高了鏡面反射率，進而LED光取出率提高。在一些更佳實施例中，該S-ITO以分子狀態(tài)呈現(xiàn)，呈顆粒狀分布在所述透光性介電層上，厚度優(yōu)選10~100埃，此厚度區(qū)間薄膜尚未成膜以分子狀態(tài)存在，吸光最少，且呈顆粒狀分布在所述透光性介電層表面，對鏡面的平整度影響很小。

優(yōu)選地，所述發(fā)光外延疊層的第一表面具有一系列蜂窩構造的粗化圖案，所述蜂窩構造呈正六邊形分布，此種粗化結構空間利用率高，可有效提高光取出率。在一些實施例中， 所述蜂窩結構為半球型。

本發(fā)明還提供了一種發(fā)光二極管的制作方法，其包括步驟：發(fā)光二極管的制作方法，包括步驟：1) 在一生長襯底上形成發(fā)光外延疊層，其依次至少包括n型半導體層、發(fā)光層和p型半導體層；2) 在發(fā)光外延疊層的p側表面上制作電極，并作退火處理，形成歐姆接觸；3) 在發(fā)光外延疊層的p側表面上鍵合一臨時基板；4) 去除生長襯底，露出n側表面；5) 在發(fā)光外延疊層的n側表面上依次形成透光導電層、金屬反射層，并進行退火處理形成歐姆接觸；6) 在金屬反射層上鍵合一基板，并去除臨時基板。在本制作方法中，均在進行基板鍵合前先進行熱處理形成n側歐姆接觸和p側歐姆接觸，使得金屬反射層蒸鍍后無需在基板鍵合后再進行熱處理而損失亮度。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明