專利名稱：具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氮化鎵基發(fā)光二極管，特別是一種具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮 度發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(英文為L(zhǎng)ight Emitting Diode,簡(jiǎn)稱LED)是一種利用半導(dǎo)體的P-N 結(jié)能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，具有無(wú)污染、亮度高、功耗小、使用壽命 長(zhǎng)、工作電壓低、堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)90年代氮化鎵(GaN)基LED開(kāi)發(fā)成功以來(lái)， 隨著研究的不斷深入，其發(fā)光亮度也不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣。目前商用的藍(lán)綠光LED都是基于GaN的III-V族化合物半導(dǎo)體材料；由于GaN基 LED外延片的P-GaN層空穴濃度小，且P型層厚度要小于0. 3 μ m，絕大部分發(fā)光時(shí)從P型層 透射出，而P型層對(duì)光有吸收作用，導(dǎo)致LED芯片外量子效率不高，大大降低了 LED的發(fā)光 效率；現(xiàn)行采用ITO層作為電流擴(kuò)展層的透射率較高，但導(dǎo)致LED電壓要高一些，壽命也受 到影響；另外，在外加電壓下，由于存在電流擴(kuò)散不均勻，一些區(qū)域電流密度很大，影響LED 壽命?？傊?，在外部量子效率方面，現(xiàn)有的GaN基LED還是顯得不夠，一方面與電流非均勻 分布有關(guān)，另一方面則是與當(dāng)光發(fā)射至電極會(huì)被電極本身所吸收有關(guān)。專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810086102. 4的發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種半導(dǎo)體發(fā)光組件，包 含基板、第一傳導(dǎo)型態(tài)半導(dǎo)體材料層、第二傳導(dǎo)型態(tài)半導(dǎo)體材料層、發(fā)光層、第一電極、第 二電極以及數(shù)個(gè)凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)；第一傳導(dǎo)型態(tài)半導(dǎo)體材料層形成于基板上并且具有上表面，包 含第一區(qū)域以及不同于第一區(qū)域的第二區(qū)域；第一電極形成于第一區(qū)域上，并且發(fā)光層及 第二傳導(dǎo)型態(tài)半導(dǎo)體材料層形成于第二區(qū)域上。數(shù)個(gè)凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)形成于第一傳導(dǎo)型態(tài)半導(dǎo) 體材料層的上表面上并且介于第一區(qū)域以及第二區(qū)域之間；每一個(gè)凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)由ITO、SiO2, SiN, ZnO, Polymide, BCB, SOG、InO或SnO所制成。所述第一電極的一第一頂表面大致上與 每一個(gè)凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的一第二頂表面同高或低于每一個(gè)凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的所述第二頂表面。該發(fā)明借 助數(shù)個(gè)凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)將半導(dǎo)體發(fā)光組件內(nèi)部所射出的光線導(dǎo)向出光面，在一定程度上提高了光 取出效率，但由于凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的第二頂表面高于或同高于第一電極的一第一頂表面，部分光 線經(jīng)凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)導(dǎo)向出光面時(shí)會(huì)被電極所吸收，致使出光效率較低。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提出一種具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光 二極管，使發(fā)光二極管的發(fā)光層發(fā)出的光子充分取出并寬廣發(fā)散，有效地提高發(fā)光效率。本實(shí)用新型解決其技術(shù)所采用的技術(shù)方案是具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā) 光二極管，在襯底上依次生長(zhǎng)一由N型電極接觸、發(fā)光區(qū)和P型電極接觸層疊構(gòu)成的外延 層，透明導(dǎo)電層形成于P型電極接觸上，P電極與導(dǎo)電層連接，其特征在于N電極與N型電 極接觸連接，在N型電極接觸上形成一個(gè)或一個(gè)以上引導(dǎo)光線的凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)的上 表面低于發(fā)光區(qū)的下表面。[0007]本實(shí)用新型中的襯底為藍(lán)寶石襯底或者是碳化硅襯底；凸起結(jié)構(gòu)的形狀為圓柱 狀、棱錐狀、圓臺(tái)狀、長(zhǎng)方體或不規(guī)則柱狀，本實(shí)用新型優(yōu)選凸起結(jié)構(gòu)的形狀為長(zhǎng)方體，凸 起結(jié)構(gòu)用于將發(fā)光層發(fā)出的光子充分提取出并且寬廣發(fā)散，以有效地提高發(fā)光效率；本實(shí) 用新型也可在N型電極接觸形成透明導(dǎo)電層，N電極與該導(dǎo)電層連接；在凸起結(jié)構(gòu)頂部上形 成透明導(dǎo)電層。本實(shí)用新型的有益效果是可以充分地把光導(dǎo)向出光面且寬廣發(fā)散，減少光線經(jīng) 凸起結(jié)構(gòu)導(dǎo)向出光面時(shí)被P電極所吸收，有利于提升光輸出效率。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)的剖視具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一如圖1所示，具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光二極管，在藍(lán)寶石襯底1上依次 生長(zhǎng)一由N型電極接觸2、發(fā)光區(qū)3和P型電極接觸4層疊構(gòu)成的外延層5，ITO透明導(dǎo)電層 6形成于P型電極接觸4上，P電極8與導(dǎo)電層6連接，N電極9與N型電極接觸2連接，在 N型電極接觸2上形成若干個(gè)引導(dǎo)光線的長(zhǎng)方體凸起結(jié)構(gòu)7，凸起結(jié)構(gòu)7的上表面低于發(fā)光 區(qū)3的下表面。如圖2所示，本實(shí)用新型的長(zhǎng)方體凸起結(jié)構(gòu)7呈環(huán)繞P電極8排列且盡量 錯(cuò)開(kāi)，以使發(fā)光區(qū)3發(fā)出盡可能多的光線。由如下表1的光電參數(shù)測(cè)試結(jié)果表明，本實(shí)施例的GaN基高亮度LED與傳統(tǒng)工藝 制作的GaN基LED相比，亮度提升約18 %。表1本實(shí)施例與傳統(tǒng)工藝制作GaN基LED的光電參數(shù)測(cè)試結(jié)果 實(shí)施例二如圖3所示，具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光二極管，在碳化硅襯底1上依次 生長(zhǎng)一由N型電極接觸2、發(fā)光區(qū)3和P型電極接觸4層疊構(gòu)成的外延層5，Ni/IT0透明導(dǎo) 電層6形成于P型電極接觸4上，P電極8與導(dǎo)電層6連接；在N型電極接觸2上形成透明 導(dǎo)電層6，并在N型電極接觸2上形成若干個(gè)弓I導(dǎo)光線的凸起結(jié)構(gòu)7 ;N電極9與該導(dǎo)電層6 連接；在凸起結(jié)構(gòu)7頂部上形成透明導(dǎo)電層6以增加電流擴(kuò)展的均勻性。以上各實(shí)施例僅供說(shuō)明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神及范圍的情況下，所作出各種等同變換或變 化的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范疇，由各項(xiàng)權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光二極管，在襯底上依次生長(zhǎng)一由N型電極接觸、發(fā)光區(qū)和P型電極接觸層疊構(gòu)成的外延層，透明導(dǎo)電層形成于P型電極接觸上，P電極與導(dǎo)電層連接，其特征在于N電極與N型電極接觸連接，在N型電極接觸上形成若干個(gè)引導(dǎo)光線的凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)的上表面低于發(fā)光區(qū)的下表面。
2.如權(quán)利要求1所述的具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光二極管，其特征在于所 述的襯底為藍(lán)寶石襯底或者是碳化硅襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光二極管，其特征在于所 述凸起結(jié)構(gòu)的形狀為圓柱狀、棱錐狀、圓臺(tái)狀、長(zhǎng)方體或不規(guī)則柱狀。
4.如權(quán)利要求1所述的具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光二極管，其特征在于在 N型電極接觸上形成透明導(dǎo)電層，N電極與該導(dǎo)電層連接；在凸起結(jié)構(gòu)頂部上形成透明導(dǎo)電 層。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的一種具有凸起結(jié)構(gòu)的氮化鎵基高亮度發(fā)光二極管，在襯底上依次生長(zhǎng)一由N型電極接觸、發(fā)光區(qū)和P型電極接觸層疊構(gòu)成的外延層，透明導(dǎo)電層形成于P型電極接觸上，P電極與導(dǎo)電層連接，N電極與N型電極接觸連接，在N型電極接觸上形成若干個(gè)引導(dǎo)光線的凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)的上表面低于發(fā)光區(qū)的下表面；可以充分地把光導(dǎo)向出光面且寬廣發(fā)散，減少光線經(jīng)凸起結(jié)構(gòu)導(dǎo)向出光面時(shí)被P電極所吸收，有利于提升光輸出效率。
文檔編號(hào)H01L33/20GK201689906SQ20102014817
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者林科闖, 沈孟駿, 鄭建森 申請(qǐng)人:廈門市三安光電科技有限公司