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發光二極管及其制造方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201010237395.9

申請日:

2010.07.28

公開號:

CN102339922B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01L 33/46申請日:20100728|||公開
IPC分類號: H01L33/46(2010.01)I 主分類號: H01L33/46
申請人: 展晶科技(深圳)有限公司; 榮創能源科技股份有限公司
發明人: 沈佳輝; 洪梓健
地址: 518109 廣東省深圳市寶安區龍華街道辦油松第十工業區東環二路二號
優先權:
專利代理機構: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334 代理人: 謝志為
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201010237395.9

授權公告號:

102339922B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2012.03.28|||2012.02.01

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種發光二極管,其包括:一基板,一磊晶結構,一第一電極,一第二電極以及一反射層。該基板具有一個晶面。該磊晶結構包括依次形成在該基板上的第一型半導體層,活性層,第二型半導體層,該磊晶結構形成一平臺結構,以使該第一型半導體層具有一遠離該基板的晶面的暴露面,該第二型半導體層具有一個遠離基板的第一表面,該第一表面為該發光二極管的出光面。該第一電極形成在該磊晶結構的暴露面上。該第二電極形成該第二型半導體層的第一表面上。該反射層形成在該第一電極上,以用于反射該活性層發出的且照射至該反射層上的光線。本發明還涉及一種發光二極管的制造方法。

權利要求書

1: 一種發光二極管, 其包括 : 一基板, 其具有一個晶面 ; 一磊晶結構, 其包括依次形成在該基板上的第一型半導體層, 活性層, 第二型半導體 層, 該磊晶結構形成一平臺結構, 以使該第一型半導體層具有一遠離該基板的晶面的暴露 面, 該第二型半導體層具有一個遠離基板的第一表面, 該第一表面為該發光二極管的出光 面; 一第一電極, 其形成在該磊晶結構的暴露面上 ; 一第二電極, 其形成該第二型半導體層的第一表面上 ; 一反射層, 其形成在該第一電極上, 以用于反射該發光二極管發出的且照射至該反射 層上的光線。
2: 如權利要求 1 所述的發光二極管, 其特征在于, 該第一電極的高度高于該活性層的 高度。
3: 如權利要求 1 所述的發光二極管, 其特征在于, 該第一電極與該第二電極的材料為 金。
4: 如權利要求 1、 2 或 3 所述的發光二極管, 其特征在于, 該反射層由鋁或銀制成。
5: 如權利要求 1 所述的發光二極管, 其特征在于, 該第一電極的側面傾斜, 且沿遠離該 基板的晶面的方向, 該第一電極的側面與該平臺結構之間的距離逐漸增加。
6: 如權利要求 1 所述的發光二極管, 其特征在于, 該第二型半導體層的第一表面與該 第二電極之間進一步包括一個透明導電層。
7: 一種發光二極管的制造方法, 其包括 : 提供一基板, 其具有一個晶面 ; 在該基板的晶面上形成一磊晶結構, 該磊晶結構包括依次形成在該基板上的第一型半 導體層, 活性層, 第二型半導體層 ; 在該磊晶結構上形成光阻層, 并蝕刻該磊晶結構, 以使該磊晶結構形成一平臺結構, 從 而使該第一型半導體層具有一遠離該基板的晶面的暴露面, 該第二型半導體層具有一個遠 離基板的第一表面 ; 在該磊晶結構的暴露面上形成一第一電極, 在該第二型半導體層的第一表面上形成一 第二電極 ; 在該第一電極上形成一反射層。
8: 如權利要求 6 所述的發光二極管的制造方法, 其特征在于, 該第一電極的高度高于 該活性層的高度。
9: 如權利要求 6 所述的發光二極管的制造方法, 其特征在于, 先在該第一型半導體層 的暴露面以及該第二型半導體層的第一表面的預定位置上形成光阻層, 并在該平臺結構以 及該第一型半導體層的暴露面以及該第二型半導體層的第一表面的未形成光阻層的部分 蒸鍍金屬材料, 以在該暴露面上形成一第一電極, 在該第二型半導體層的第一表面上形成 一第二電極。
10: 如權利要求 6 所述的發光二極管的制造方法, 其特征在于, 步驟 : 在該磊晶結構的 暴露面上形成一第一電極, 該第一電極的高度高于該活性層的高度, 在該第二型半導體層 的第一表面上形成一第二電極前, 進一步包括步驟 : 在該第二型半導體層上形成一個透明 2 導電層。
11: 如權利要求 9 所述的發光二極管的制造方法, 其特征在于, 先在該平臺結構上蒸鍍 透明導電膜, 將該透明導電膜蝕刻成具有預定的圖案的透明導電層。
12: 如權利要求 6 所述的發光二極管的制造方法, 其特征在于, 該第一電極與該第二電 極的材料為金, 該反射層由鋁或銀制成。

說明書


發光二極管及其制造方法

    技術領域 本發明涉及一種發光二極管及其制造方法, 尤其涉及一種正面出光效率較高的發 光二極管以及一種發光二極管的制造方法。
     背景技術 目前, 發光二極管 (Light Emitting Diode, L ED) 因具有功耗低、 壽命長、 體積小 及亮度高等特性已經被廣泛應用到很多領域。
     一般地, 正向出光的發光二極管包括設置在基板上的磊晶結構, 以及設置在該磊 晶結構上的第一電極與第二電極。其中, 磊晶結構包括依次形成在該基板的第一型半導體 層, 活性層, 第二型半導體層, 且該磊晶結構形成一平臺結構, 以使該第一型半導體層具有 一個暴露在外的暴露面, 該第一電極形成在該暴露面上, 該第二電極形成該第二型半導體 層上。由于該磊晶結構具有一平臺結構, 該發光二極管將有部分光線通過該平臺結構的側 面射出, 并通過該第一電極反射至該發光二極管的正向出射。并且, 一般地, 該第一電極由
     金 (Au) 制成, 其對該發光二極管發出的光線的反射率僅為 40 %左右, 從而使不少光線損 失。因此, 該發光二極管的正向出光效率較低。 發明內容 下面將以實施例說明一種正面出光效率較高的發光二極管以及一種正面出光效 率較高的發光二極管的制造方法。
     一種發光二極管, 其包括 : 一基板, 一磊晶結構, 一第一電極, 一第二電極以及一反 射層。該基板具有一個晶面。該磊晶結構包括依次形成在該基板上的第一型半導體層, 活 性層, 第二型半導體層, 該磊晶結構形成一平臺結構, 以使該第一型半導體層具有一遠離該 基板的晶面的暴露面, 該第二型半導體層具有一個遠離基板的第一表面, 該第一表面為該 發光二極管的出光面。該第一電極形成在該磊晶結構的暴露面上。該第二電極形成該第二 型半導體層的第一表面上。該反射層形成在該第一電極上, 以用于反射該活性層發出的且 照射至該反射層上的光線。
     一種發光二極管的制造方法, 其包括 : 提供一基板, 其具有一個晶面 ; 在該基板的 晶面上形成一磊晶結構, 該磊晶結構包括依次形成在該基板上的第一型半導體層, 活性層, 第二型半導體層 ; 在該磊晶結構上形成光阻層, 并蝕刻該磊晶結構, 以使該磊晶結構形成一 平臺結構, 從而使該第一型半導體層具有一遠離該基板的晶面的暴露面, 該第二型半導體 層具有一個遠離基板的第一表面 ; 在該磊晶結構的暴露面上形成一第一電極, 在該第二型 半導體層的第一表面上形成一第二電極 ; 在該第一電極上形成一反射層。
     相對于現有技術, 所述發光二極管的第一電極上設置有反射層, 其可用于將該發 光二極管側面發出的光線反射至該發光二極管的出光面的方向出射, 從而提高了該發光二 極管的正向出光效率。
     附圖說明
     圖 1 是本發明第一實施例的發光二極管的剖面示意圖。 圖 2 是本發明提供的發光二極管的制造方法的流程圖。 圖 3-12 是圖 2 中發光二極管的制造方法的結構流程示意圖。 主要元件符號說明 發光二極管 100 基板 10、 70 磊晶結構 20、 80 晶面 12、 71 n 型半導體層 22 第一型半導體層 81 p 型半導體層 24 第二型半導體層 83 活性層 23、 82 暴露面 225、 812 第一表面 246、 832 第一電極 30、 91 第二電極 40、 92 上表面 31 下表面 32 側面 33、 911 反射層 50、 96 透明導電層 60、 86 透明導電膜 861 第一光阻層 84 第二光阻層 87 第三光阻層 94具體實施方式
     下面將結合附圖對本發明實施例作進一步的詳細說明。
     請參見圖 1, 本發明第一實施例提供的一種發光二極管 100, 其包括一基板 10, 形 成在該基板 10 上的一磊晶結構 20, 形成在該磊晶結構 20 上的第一電極 30 與第二電極 40, 以及形成在該第一電極 30 上的反射層 50。
     該基板 10 通常為藍寶石 (Sapphire)、 碳化硅 (SiC)、 硅 (Si)、 砷化鎵 (GaAs)、 偏鋁 酸鋰 (LiAlO2)、 氧化鎂 (MgO)、 氧化鋅 (ZnO)、 氮化鎵 (GaN)、 氮化鋁 (AlN)、 或氮化銦 (InN) 等單晶基板, 其具有一個用于外延生長磊晶結構 20 的晶面 12, 該晶面 12 的晶向與磊晶結構 20 的晶體生長方向相匹配。
     該磊晶結構 20 包括 n 型半導體層 22, p 型半導體層 24, 以及位于 n 型半導體層 22 與 p 型半導體層 24 之間的活性層 23。該 n 型半導體層 22、 活性層 23 及 p 型半導體層 24依序形成在基板 10 的晶面 12 上。
     該 n 型半導體層 22、 活性層 23 及 p 型半導體層 24 可為單層或多層結構, 其選用 III 族氮化物半導體材料。其中, III 族元素可為 Al、 Ga、 In 等元素。典型的, 該 n 型半導 體層 22、 活性層 23 及 p 型半導體層 24 可分別為 n 型氮化鎵、 氮化鎵銦 (InGaN) 及 p 型氮化 鎵。
     該磊晶結構 20 形成有一平臺結構 (Mesa Pattern)。該 n 型半導體層 22 具有一遠 離該基板 10 的暴露面 225。該 p 型半導體層 24 具有一個遠離該基板 10 的第一表面 246。 該第一表面 246 為該發光二極管 100 的出光面。
     該第一電極 30 形成在該 n 型半導體層 22 的暴露面 225 上。具體地, 該第一電極 30 為 n 型電極, 其與該 n 型半導體層 22 形成歐姆接觸。在本實施例中, 該第一電極 30 的高 度大于該活性層 23 的高度。該第一電極 30 的材料為金。在本實施例中, 該第一電極 30 呈 棱臺形, 其具有上表面 31, 與上表面 31 相對的下表面 32, 以及設置在該上表面 31 與下表面 32 之間的側面 33。該上表面 31 的表面積小于該下表面 32 的表面積。該下表面 32 與該 n 型半導體層的暴露面 225 相接觸。因此, 沿遠離該基板 10 的晶面 12 的方向, 該第一電極 30 的側面 33 與該平臺結構之間的距離逐漸增加。 該第二電極 40 形成在該 p 型半導體層 24 的第一表面 246 上。具體地, 該第二電 極 40 為 p 型電極, 其與該 p 型半導體層 24 形成歐姆接觸。
     該反射層 50 形成在該第一電極 30 上。在本實施例中, 該反射層 50 覆蓋該第一電 極 30 的上表面 31 與側面 33。該反射層 50 由高反射效率的材料制成, 如, 鋁或銀。該反射 層 50 用于反射該發光二極管 100 發出的且照射至該反射層 50 上的光線, 并將光線反射至 該發光二極管 100 的出光面的方向出射, 從而提高該發光二極管 100 的正向出光效率。
     在本實施例中, 該發光二極管 100 進一包括設置在該 p 型半導體層 24 的第一表面 246 的透明導電層 60。該透明導電層 60 覆蓋整個 p 型半導體層 24, 其可加強電流擴散, 從 而提高該活性層 23 的出光效率。并且, 由于該透明導電層 60 為透明, 因此, 其不會遮擋該 發光二極管 100 的出光。
     請參見圖 2 至圖 12, 本發明第二實施例提供的一種發光二極管 200 的制造方法。 該發光二極管 200 的制造方法包括以下步驟 :
     步驟一 : 如圖 3 所示, 提供一基板 70, 其具有一個晶面 71。
     步驟二 : 如圖 4 所示, 在該基板 70 的晶面 71 上形成一磊晶結構 80, 該磊晶結構 80 包括依次形成在該基板 70 上的第一型半導體層 81, 活性層 82, 第二型半導體層 83。 在本實 施例中, 該第一型半導體層 81 為 n 型半導體層, 該第二型半導體層 83 為 p 型半導體層。
     步驟三 : 如圖 5-6 所示, 在該磊晶結構 80 上形成第一光阻層 84, 并蝕刻該磊晶結 構 80, 以使該磊晶結構 80 沒有覆蓋第一光阻層 84 的部分蝕刻成一平臺結構, 從而使該第一 型半導體層 81 具有一遠離該基板 70 的晶面 71 的暴露面 812。然后去除該第一光阻層 84, 使該第二型半導體層 83 具有一個遠離基板 70 的第一表面 832。 在本實施例中, 該第一表面 832 為該發光二極管的出光面。
     步驟四 : 如圖 7-9 所示, 在該第二型半導體層 83 上形成一個透明導電層 86。具體 地, 先在該平臺結構上蒸鍍透明導電膜 861, 并在該透明導電膜 861 的預定位置形成第二光 阻層 87, 從而將該透明導電膜 861 光影蝕刻成具有預定的圖案的透明導電層 86, 再將第二
     光阻層 87 去除, 如圖 9 所示。
     步驟五 : 如圖 10-11 所示, 在該磊晶結構 80 的暴露面 812 上形成一第一電極 91, 該第一電極 91 的高度高于該活性層 82 的高度, 在該透明導電層 86 上形成一第二電極 92。 具體地, 先在該第一型半導體層 81 的暴露面 812 以及該透明導電層 86 的預定位置上形成 第三光阻層 94, 并在該平臺結構以及該第一型半導體層 81 的暴露面 812 以及該透明導電層 86 的未形成第三光阻層 94 的部分蒸鍍金屬材料, 如金等, 以在該暴露面 812 上形成一第一 電極 91, 在該透明導電層 86 上形成一第二電極 92。優選地, 該第一電極 91 呈棱臺形, 其具 有一傾斜的側面 911, 且沿遠離該基板 70 的晶面 71 的方向, 該第一電極 91 的側面 911 與該 平臺結構之間的距離逐漸增加。并去除第三光阻層 94。
     步驟六 : 如圖 12 所示, 在該第一電極 91 上形成一反射層 96。 從而形成該發光二極 管 200。在本實施例中, 該反射層 96 通過蒸鍍形成在該第一電極 91 上。該反射層 96 由銀 或鋁等金屬材料制成。該反射層 96 用于反射該發光二極管發出的且照射至該反射層 96 上 的光線, 從而減少了該發光二極管 200 的側面出光, 以提高該發光二極管 200 的出光效率。
     可以理解的是, 本領域技術人員還可于本發明精神內做其它變化, 只要其不偏離 本發明的技術效果均可。這些依據本發明精神所做的變化, 都應包含在本發明所要求保護 的范圍之內。

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發光二極管 及其 制造 方法
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