CN101409321B - 一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法，提供一个基板；在基板上形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极融合；在发光结构上还通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发光区，具有粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。本发明的粗化界面可以增加出光面积，还可以使发生全反射的光线于下次以不同角度射向界面，明显提高释放效率，出光效率高，亮度更高。而且，此技术适用于各种材料，应用不受到限制，其粗糙化表面分布更均匀，可有效的提升外部量子效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高亮度发光二极管，尤其是一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法。
背景技术
目前，发光二极管已被广泛应用于显示、装饰、通讯等经济生活中。大体结构如图1所示，包含基板1-1、发光结构1-2、第一电极1-3、第二电极1-5。通过采用不同的半导体材料和结构，发光二极管能覆盖从紫外到红外的全色范围，并使其发光效率和亮度不断提高。
发光二极管发光效率的提高一直是技术的追求目标，提高外延材料的质量，通过布拉格反射体减少砷化镓衬底吸收，透明衬底键合，厚电流扩展窗口，这些都对效率的提高起到很好的效果。
原则上，发光二极管的外部量子效率取决于本身的内部量子效率(internal quantum efficiency)以及释放效率(extractionefficiency)。所谓内部量子效率，是由发光二极管的材料性质所决定的。释放效率，意味着从发光二极管内部发出光至周围空气的比例。释放效率取决于当光离开二极管内部时所发生的损耗，造成损耗的主要原因之一，是由于形成组件的表面层的半导体材料具有高折射系数(refraction coefficient)。高的光折射系数会导致光在该材料表面产生全反射(total reflection)，而使发光二极管内部发出的光无法发射出去。
目前已有一些相关研究揭露了利用表面粗糙化的方式，来改善前文提及的释放效率，用以提高发光二极管的外量子效率。例如美国专利号US6411403，公开了一种以外延生长的技术，直接形成粗糙化表面，使发光效益有明显提高，然而，此技术仅适用于特定的材料，如铝铟镓氮，因此使得此技术的应用受到限制。此外，其粗糙化表面分布不均匀，因此无法有效的提升外部量子效率。
发明内容
本发明旨在提出一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法，以提高发光二极管的发光效率。
本发明一种具界面粗化的发光二极管，包含一个基板；在基板上形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极融合；发光结构还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形成粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。
本发明的制作方法包含以下步骤：
(1)提供一个基板；
(2)在基板上形成发光结构；
(3)在发光结构上形成第一电极；
(4)通过热处理方式使发光结构与第一电极融合；
(5)在融合基础上，通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发光区，得到粗化界面；
(6)在基板的另一面上形成第二电极。
所述步骤(3)中第一电极的材料包含：金、金铍、金锌、钛、镍等金属材料中的一种或多种组成。
所述步骤(4)的热处理方式是采用快速热处理。
所述步骤(4)的热处理方式是采用常规热处理。
所述步骤(4)的热处理温度介于200℃～1000℃，优选温度为400℃～800℃。
所述步骤(5)的蚀刻为湿法蚀刻。
所述步骤(5)蚀刻所用的蚀刻液包含：碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成。
所述步骤(6)中第二电极的材料包含：金、金锗、镍等金属材料一种或多种组成。
采用上述方案后，本发明由于通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发光区，得到粗化界面，此界面粗化可以增加出光面积，还可以使发生全反射的光线于下次以不同角度射向界面，明显提高释放效率，出光效率高，亮度更高。而且，此技术适用于各种材料，应用不受到限制，其粗糙化表面分布更均匀，可有效的提升外部量子效率。
附图说明
图1为没有经过界面粗化的发光二极管示意图；
图2为本发明具界面粗化的发光二极管示意图。
附图标号说明
基板1-1、2-1
发光结构1-2、2-2
第一电极1-3、2-3
粗化界面2-4
第二电极1-5、2-5
具体实施方式
如图2所示，本发明揭示的一种具界面粗化的发光二极管，包含一个基板2-1；在基板2-1上形成发光结构2-2；在发光结构2-2上形成第一电极2-3，且发光结构2-2与第一电极2-3融合；发光结构2-2还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形成粗化界面2-4；在基板2-1的另一面上形成第二电极2-5。
制作方法如下：
实施例一
首先提供一个基板2-1；
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2；
用蒸镀或溅射等方式(公知技术)，镀上金铍、镍，在发光结构2-2上形成第一电极2-3。
然后用快速热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温下融合，热处理温度为400-800℃，时间为1～2分钟；
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺(公知技术)，蚀刻为湿法蚀刻，蚀刻液包含：碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面2-4。
最后在基板2-1另一面上用蒸镀或溅射等方式(公知技术)，镀金锗、镍，形成第二电极2-5。
实施例二
首先提供一个基板2-1。
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2。
用蒸镀或溅射等方式，镀上金铍、镍，在发光结构2-2上形成第一电极2-3。
然后用常规热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温下融合。热处理温度为400-800℃，时间为15～20分钟。
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺，蚀刻为湿法蚀刻，蚀刻液包含：碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面2-4。
最后在基板2-1另一面上用蒸镀或溅射等方式，镀金锗、镍，形成第二电极2-5。
实施例三
首先提供一个基板2-1。
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2。
用蒸镀或溅射等方式，镀上金铍，在发光结构2-2上形成第一电极2-3。
然后用快速热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温下融合。热处理温度为400-800℃，时间为1～2分钟。
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺，蚀刻为湿法蚀刻，蚀刻液包含：碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面2-4。
最后在基板2-1另一面上用蒸镀或溅射等方式，镀金锗、镍，形成第二电极2-5。
下面是本发明高亮度发光二极管制作方法的一个具体实施例。
在砷化镓为材料的基板2-1上，用MOCVD生长发光结构2-2，然后用真空镀膜机在发光结构2-2上镀4000埃的金铍，形成第一电极2-3，然后用快速热处理方式使发光结构2-2与金铍第一电极2-3在560度的高温下进行融合，融合时间1分钟，融合后经过曝光、显影、蚀刻工艺，蚀刻出发光区，即可得到粗化界面2-4。最后在砷化镓基板2-1另一面上镀3000埃金锗，这样就做成如图2所示的产品。
上述实施例均为本发明的优选实施例，然其未仅限于以上实施例，凡依本发明所作的任何变更，均在本发明范围之内。
Claims (10)
1.一种具界面粗化的发光二极管，其特征在于：包含一个基板；在基板上形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极融合；发光结构还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形成粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。
2.一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)提供一个基板；
(2)在基板上形成发光结构；
(3)在发光结构上形成第一电极；
(4)通过热处理方式使发光结构与第一电极融合；
(5)在融合基础上，通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发光区，得到粗化界面；
(6)在基板的另一面上形成第二电极。
3.根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于：步骤(3)中第一电极的材料包含：金、金铍、金锌、钛、镍等金属材料中的一种或多种组成。
4.根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于：步骤(4)的热处理方式是采用快速热处理。
5.根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于：步骤(4)的热处理方式是采用常规热处理。
6.根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的热处理，其特征在于：步骤(4)的热处理温度介于200℃～1000℃。
7.根据权利要求6所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤(4)的热处理温度介于400℃～800℃。
8.根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于：步骤(5)的蚀刻为湿法蚀刻。
9.根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于：步骤(5)蚀刻所用的蚀刻液包含：碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成。
10.根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于：步骤(6)中第二电极的材料包含：金、金锗、镍等金属材料一种或多种组成。
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