本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種發(fā)光二極管及其制作方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)是一種將電能轉(zhuǎn)換為光的器件，通常包括P型材料層、N型材料層及夾設(shè)與該P(yáng)型材料層和N型材料層之間的活性層。當(dāng)將電壓施加至P型材料層和N型材料層上時(shí)，空穴和電子被注入至活性層中，在活性層中復(fù)合并產(chǎn)生光，光從活性層中向外射出。

發(fā)光二極管產(chǎn)生的光只有在小于臨界角的情況下才能射出至外界，否則由于內(nèi)部全反射的原因，大量的光將在發(fā)光二極管內(nèi)部損失掉，無法射出至外界，最終導(dǎo)致發(fā)光二極管的出光率低下。

為提高發(fā)光二極管的出光率，已開發(fā)出多種方法，例如對(duì)發(fā)光二極管的出光面進(jìn)行粗化處理，或在發(fā)光二極管的下表面設(shè)置反射層。對(duì)于在發(fā)光二極管的下表面設(shè)置反射層的方法，該反射層通常兼作歐姆接觸層，由于歐姆接觸層需要具有較好的電特性，現(xiàn)有的反射層難易同時(shí)具有良好的電特性和反射性能。此外，對(duì)于在反射層與發(fā)光二極管之間單獨(dú)設(shè)置歐姆接觸層的方案，現(xiàn)有的歐姆接觸層對(duì)反射光的反射率影響較大，不利于器件出光率的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管，包括：

P型材料層；

N型材料層；

活性層，設(shè)置于所述P型材料層與所述N型材料層之間；

其特征在于，還包括與所述P型材料層形成歐姆接觸的透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層設(shè)置于所述P型材料層的背離所述N型材料層的一側(cè)，所述透明導(dǎo)電層的兩個(gè)表面為非粗化表面。

優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電層的兩個(gè)表面的平均表面粗糙度均小于等于0.5nm。

優(yōu)選地，所述發(fā)光二極管還包括反射層，所述反射層設(shè)置于所述透明導(dǎo)電層的背離所述N型材料層的一側(cè)。

優(yōu)選地，所述發(fā)光二極管還包括P電極和N電極，所述P電極電性連接至所述P型材料層，所述N電極電性連接至所述N型材料層。

優(yōu)選地，所述P電極形成于所述透明導(dǎo)電層的背離所述N型材料層的一側(cè)，所述N電極形成于所述N型材料層的背離所述P型材料層的一側(cè)。

優(yōu)選地，所述P電極形成于所述透明導(dǎo)電層的背離所述N型材料層的一側(cè)，所述N型材料層鄰近所述P型材料層的一側(cè)具有一露出區(qū)域，所述N電極形成于所述露出區(qū)域上。

優(yōu)選地，所述發(fā)光二極管的出光面為N型材料層。

優(yōu)選地，所述N型材料層的表面形成有粗化結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管的制作方法，包括：

形成一基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，所述基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括P型材料層、N型材料層、設(shè)置于所述P型材料層與所述N型材料層之間的活性層；

形成與所述P型材料層形成歐姆接觸的透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層設(shè)置于所述P型材料層的背離所述N型材料層的一側(cè)，所述透明導(dǎo)電層的兩個(gè)表面為非粗化表面。

優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電層的兩個(gè)表面的平均表面粗糙度均小于等于0.5nm。

優(yōu)選地，形成所述透明導(dǎo)電層的方法為濺射鍍膜方法。

優(yōu)選地，所述方法還包括形成P電極和N電極，所述P電極電性連接至所述P型材料層，所述N電極電性連接至所述N型材料層。

優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟：

(1)于第一基板上依次層疊所述N型材料層、活性層和P型材料層，形成所述基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)；

(2)于所述P型材料層的背離所述N型材料層的一側(cè)，形成與所述P型材料層形成歐姆接觸的透明導(dǎo)電層；

(3)于所述透明導(dǎo)電層上依次形成反射層和P電極；

(4)于所述P電極上形成第二基板；

(5)倒置所述發(fā)光二極管，并移除所述第一基板；

(6)于所述N型材料層上形成N電極。

優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟：

(1)于第一基板上依次層疊所述N型材料層、活性層和P型材料層，形成所述基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)；

(2)蝕刻所述P型材料層和所述活性層的部分區(qū)域，使得所述部分區(qū)域的N型材料層露出；

(3)于所述P型材料層的未被蝕刻部分上形成透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層形成于所述P型材料層的背離所述N型材料層的一側(cè)，所述透明導(dǎo)電層的兩個(gè)表面為非粗化表面；在所述N型材料層的露出區(qū)域表面形成N電極；

(4)于所述透明導(dǎo)電層上依次形成反射層和P電極；

(5)于第二基板上的不同區(qū)域形成P極電極線和N極電極線；

(6)將形成有基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的所述第一基板倒裝在所述第二基板上，其中，所述P電極與所述第二基板上的P極電極線電性連接，所述N電極與所述第二基板上的N極電極線電性連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的發(fā)光二極管及其制作方法至少具有以下有益效果：通過在P型材料層的背離N型材料層的一側(cè)設(shè)置透明導(dǎo)電層并使其兩個(gè)表面為非粗化表面，使得該發(fā)光二極管不僅具有良好的歐姆接觸，而且具有良好的反射性能，特別適用于垂直和倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的發(fā)光二極管的示意圖；

圖2A至圖2E為本發(fā)明實(shí)施例1的發(fā)光二極管的制備過程示意圖；

圖3A至圖3E為本發(fā)明實(shí)施例2的發(fā)光二極管的制備過程示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

10：P型材料層 80：第一焊墊

20：活性層 90：第二焊墊

30：N型材料層 101：第一基板

40：透明導(dǎo)電層 102：第二基板

50：反射層 103：P極電極線

60：P電極 104：N極電極線

70：N電極

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略對(duì)它們的重復(fù)描述。

本發(fā)明內(nèi)所描述的表達(dá)位置與方向的詞，均是以附圖為例進(jìn)行的說明，但根據(jù)需要也可以做出改變，所做改變均包含在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例1

請參照圖1，本實(shí)施例的發(fā)光二極管包括一基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，該基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括P型材料層10、N型材料層30以及設(shè)置于P型材料層與N型材料層之間的活性層20。在上述基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中增設(shè)與P型材料層10形成歐姆接觸的透明導(dǎo)電層40，該透明導(dǎo)電層40設(shè)置于P型材料層10的背離N型材料層30的一側(cè)，該透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面為非粗化表面。通過設(shè)置透明導(dǎo)電層40并將其兩個(gè)表面設(shè)置為非粗化表面，能夠改善發(fā)光二極管的電特性和出光效率。

P型材料層10、活性層20和N型材料層30可采用現(xiàn)有的半導(dǎo)體材料形成，該半導(dǎo)體材料可未經(jīng)摻雜、N摻雜或P摻雜，作為示例，半導(dǎo)體材料選自以下材料中的至少一種：GaN、InGaN、AlGaN、AlGaInN、InN、GaAs、AlGaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、AlGaP、ZnSe、SiC、Si、金剛石、BN、AlN、MgO、SiO、ZnO、LiAlO、SiC、Ge、InAs、InAt、InP、C、Ge、SiGe、AlSb、AlAs、AlP、BP、BAs、GaSb、InSb、AlGaAs、InGaAs、InGaAs、InGaP、AlInAs、AlInSb、GaAsN、AlGaP、AlGaP、InAsSb、InGaSb、AlGaAsP、AlInAsP、AlGaAsN、InGaAsN、InAlAsN、GaAlAsN、GaAsSbN、GaInNAsSb或GaInAsSbP。作為優(yōu)選方案，P型材料層10和N型材料層30的半導(dǎo)體材料采用GaN，活性層20的半導(dǎo)體材料采用InGaN。

透明導(dǎo)電層40與P型材料層10形成歐姆接觸，以降低接觸電阻值。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面為非粗化表面時(shí)，透明導(dǎo)電層40能夠?yàn)镻型材料層10提供更均勻的電流分布，使得活性層20產(chǎn)生的光更均勻。非粗化表面是指透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面均為光滑表面。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，透明導(dǎo)電層的材料選自氧化銦錫(ITO)、鎳(Ni)、金(Au)、氧化鎵(Ga₂O₃)、氧化銦(In₂O₃)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈦(TiO₂)、氧化鎂(MgO)中的至少一種。透明導(dǎo)電層40不僅要具有良好的導(dǎo)電性，而且需要具有良好的透明性，其厚度可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。

在一個(gè)較佳實(shí)施例中，發(fā)光二極管還包括設(shè)置于透明導(dǎo)電層40的背離N型材料層30的一側(cè)上的反射層50，反射層50將活性層20向下出射的光向上反射至N型材料層30，并向外出射，從而提高出光效率。反射層50通常選用具有高反射率的金屬材料，在一個(gè)較佳實(shí)施例中，反射層50的材料選自鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鈦(Ti)、銥(Ir)、銠(Rh)中的至少一種，優(yōu)選銀。

反射層50在將光向上反射時(shí)，反射的光首先經(jīng)過透明導(dǎo)電層40，本申請發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，具有粗糙表面的透明導(dǎo)電層40在光透過時(shí)，具有較強(qiáng)的散射作用，不利于反射光向上出射，為避免反射光散射，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面為非粗化表面時(shí)，反射光具有較高的透過率，即具有低粗糙度表面的透明導(dǎo)電層40配合反射層50具有良好的反射效果。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面的平均表面粗糙度均小于等于0.5nm時(shí)，具有該粗糙度表面的透明導(dǎo)電層40配合反射層50具有更佳的反射效果，透明導(dǎo)電層40的光的透過率更高，同時(shí)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)平均表面粗糙度越小越有利于反射的透過，因此，透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面的平均表面粗糙度進(jìn)一步優(yōu)選小于等于0.3nm。

在一個(gè)較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的發(fā)光二極管的出光面為N型材料層30，即該發(fā)光二極管為N面朝上結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，該N面朝上結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管中，N型材料層30的表面可以具有粗化結(jié)構(gòu)或不設(shè)置粗化結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選方案，N型材料層30的表面形成有粗化結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置粗化結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高發(fā)光二極管的出光效率。該粗化結(jié)構(gòu)可通過建立圖案并采用干法蝕刻或濕法蝕刻工藝形成。

在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光二極管還包括P電極60和N電極70，P電極60電性連接至P型材料層10，N電極70電性連接至N型材料層30。

如圖1所示，本實(shí)施例中，P電極60形成于反射層50的背離N型材料層30的一側(cè)，P電極60通過反射層50、透明導(dǎo)電層40與P型材料層10電性連接，N電極70形成于N型材料層30的背離P型材料層10的一側(cè)，從而形成一種垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。需要說明的是，在不設(shè)置反射層50時(shí)，P電極60也可以直接形成于透明導(dǎo)電層40的背離所述P型材料層的一側(cè)。

P電極60和N電極70可由已知的材料形成，作為示例，P電極60和N電極70的材料選自金(Au)、鎳(Ni)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鈦(Ti)中的一種，或由上述材料中的至少兩種組成的合金，如鎳金合金、鋁鈦鈀金合金、鉻鈀金合金、金鋅合金、鈦鉑合金。

本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管的制作方法，該方法包括：形成一基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，該基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括P型材料層10、N型材料層30、設(shè)置于P型材料層10與N型材料層30之間的活性層20；形成與P型材料層10形成歐姆接觸的透明導(dǎo)電層40，透明導(dǎo)電層40設(shè)置于P型材料層10的背離N型材料層30的一側(cè)，透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面為非粗化表面。

在一較佳實(shí)施例中，可通過濺射鍍膜方法使透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面成為非粗化表面。

在一較佳實(shí)施例中，上述方法還包括形成P電極60和N電極70，P電極60電性連接至P型材料層10，N電極70電性連接至N型材料層30。

請參照圖2A至圖2E，制作本實(shí)施例發(fā)光二極管的一個(gè)示例方法包括以下步驟：

(1)于第一基板101上形成基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，該基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的P面朝上，其中，N型材料層30、活性層20和P型材料層10依次層疊于第一基板101上，N型材料層30、活性層20和P型材料層10可通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，簡稱MOCVD)、濺鍍法或電子束沉積法等方法形成。

(2)形成與P型材料層10形成歐姆接觸的透明導(dǎo)電層40，透明導(dǎo)電層40形成于P型材料層10的背離N型材料層30的一側(cè)，可采用濺射鍍膜方法形成透明導(dǎo)電層40，透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面為非粗化表面。

(3)于透明導(dǎo)電層40上依次形成反射層50和P電極60，反射層50和P電極60可采用與透明導(dǎo)電層40相同的方法形成。

(4)于P電極60上形成第二基板102，第二基板102可通過粘合方法貼附于P電極60上。

(5)倒置上述發(fā)光二極管使其P面朝下，并移除第一基板101，可采用激光剝離方法(Laser Lift Off，簡稱LLO)使第一基板101與N型材料層30分離。

(6)于N型材料層30上形成N電極70，完成發(fā)光二極管的制作，N電極70可采用與透明導(dǎo)電層40相同的方法形成。

第一基板101和第二基板102可采用相同或不同的材料制成，作為示例，可用的材料包括但不限于藍(lán)寶石、碳化硅(SiC)、氮化鋁(AlN)。

實(shí)施例2：

請參照圖3E，本實(shí)施例的發(fā)光二極管與實(shí)施例1中發(fā)光二極管的區(qū)別在于，發(fā)光二極管中的P電極60形成于透明導(dǎo)電層40的背離N型材料層30的一側(cè)，N型材料層30鄰近P型材料層10的一側(cè)具有一露出區(qū)域，N電極70形成于該露出區(qū)域上。

在一個(gè)實(shí)施例中，P電極60通過第一焊墊(Pad)80與P極電極線103電性連接，N電極70通過第二焊墊90與N極電極線104電性連接，從而形成一種倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。

請參照圖3A至圖3E，制作本實(shí)施例發(fā)光二極管的一個(gè)示例方法包括以下步驟：

(1)于第一基板101上形成基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，該基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的P面朝上，其中，N型材料層30、活性層20和P型材料層10依次層疊于第一基板101上，N型材料層30、活性層20和P型材料層10可通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法、濺鍍法或電子束沉積法等方法形成。

(2)蝕刻P型材料層10和活性層20的部分區(qū)域，使得該部分區(qū)域的N型材料層30露出，可采用干法蝕刻或濕法蝕刻工藝進(jìn)行蝕刻。

(3)在P型材料層10的未被蝕刻部分上形成與P型材料層10形成歐姆接觸的透明導(dǎo)電層40，透明導(dǎo)電層40形成于P型材料層10的背離N型材料層30的一側(cè)，透明導(dǎo)電層40的兩個(gè)表面為非粗化表面；在N型材料層30的露出區(qū)域表面形成N電極70。

可采用濺射鍍膜方法形成透明導(dǎo)電層40和N電極70。

(4)于透明導(dǎo)電層40上依次形成反射層50和P電極60，反射層50和P電極60可采用與透明導(dǎo)電層40相同的方法形成。

(5)提供第二基板102，于第二基板102上的不同區(qū)域形成P極電極線103和N極電極線104，形成倒裝基板。

(6)將形成有基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的第一基板101例如通過倒裝焊或鍵合的方法倒裝在第二基板102上，其中，基礎(chǔ)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中的P電極60與第二基板102上的P極電極線103通過第一焊墊80電性連接，N電極70與第二基板102上的N極電極線104通過第二焊墊90電性連接，完成發(fā)光二極管的制作。

本發(fā)明通過在P型材料層的背離N型材料層的一側(cè)設(shè)置透明導(dǎo)電層并使其兩個(gè)表面為非粗化表面，使得該發(fā)光二極管不僅具有良好的歐姆接觸，而且具有良好的反射性能，特別適用于垂直和倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。