CN101807647A - 具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺，提供一衬底，在衬底的顶面形成一分布布拉格反射层，在分布布拉格反射层上形成第一型磊晶层，在第一型磊晶层上形成发光层，在发光层上形成第二型磊晶层；在第二型磊晶层上形成P电极，在衬底的底面形成N电极，构成一LED芯片；采用干蚀刻方法沿上述LED芯片顶面至底面方向以倾斜角度切割其侧面，再用激光对LED芯片的底面进行切割，最后用钻石刀将LED芯片底部的侧面切穿，则在LED芯片的四周形成倾斜面；本发明具有可以增加出射光线，减少光线折射或反射次数，进而提高发光效率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及四元系发光二极管的制作工艺，特别是一种具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺。
背景技术
发光二极管(英文为Light Emitting Diode，简称LED)是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光；与小白炽灯泡及氖灯相比，它具有工作电压和电流低、可靠性高、寿命长且可方便调节发光亮度等优点。
1962年世界上第一个商用红光磷砷化镓(GaAsP)发光二极管由通用电器公司制作成功，发光二极管开始显示出它在发光器件市场中的地位。在20世纪70年代初，虽然当时的发光二极管只有大约0.1％的发光效率，红光发光二极管就已经广泛应用在计算器和电子表的显示等场合；目前从红光到蓝光的全波段上量子阱效率超过8％的LED随处可见，红橙光LED的效率已可以达到23％以上。
由于LED内量子效率与外量子效率之间存在巨大的差距，人们一直在研究如何提高LED的发光效率。现有改善LED发光效率的方法主要有：生长分布布拉格反射层结构，将射向衬底的光反射回表面；制作透明衬底，取代原有的砷化镓(GaAs)衬底；改变LED几何外形来缩短光在LED内部反射的路程以及限制全反射现象的表面粗化技术。
已知的四元系发光二极管结构，如图1所示，在衬底11上依次制作分布布拉格反射镜12(英文为Distributed Bragg Reflector，简称DBR)、第一型磊晶层13、发光层14以及第二型磊晶层15，而该第二型磊晶层15顶面设有P电极16，该衬底11的底面设有N电极17。该发光二极管顶面是平面状，且与其相对的衬底底面是相互的平行面，众所周知，光从一光密介质入射到一光疏介质中，假使有光的入射角在临界角度之外，即会产生一个我们不期望的现象，就是发生内部全反射现象，由于上述发光二极管中相对的两面呈平行平面，致使光子受到全反射的影响，出光效率变低，同时，把光子局限于发光二极管芯片中，导致这些光子不能顺利地逃脱发光二极管芯片到外部置空气中，因而发光二极管散热性差。
M R Kramers等人在1999年将具有磷化镓(GaP)厚窗口层及透明GaP衬底的铝镓铟磷系发光二极管加以改进，做成斜边与垂直反向相差约35°，采用这种结构可使外部量子效率提高。但该方法需要将铝镓铟磷系发光二极管晶片倒置且要求衬底为透明(参见文献M R Krames，M Ochiai-Holcomb，G E Hofler，et al.High-power truncated-inverted-pyramid(AlxGal-x)0.5In0.5P/GaPlight-emitting diodes exhibiting＞50％external quantum efficiency[J].Appl.Phys.Lett.，1999，75(16)：2365-2367)。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提出一种具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺，减少光线折射或反射的次数所造成的光衰减，增加出射光线进而提高发光效率。
本发明是这样子实现的，一种具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺，包括如下步骤：
1)提供一衬底；
2)在衬底的顶面形成一分布布拉格反射层；
3)在分布布拉格反射层上形成第一型磊晶层；
4)在第一型磊晶层上形成发光层；
5)在发光层上形成第二型磊晶层；
6)在第二型磊晶层上形成P电极；
7)在衬底的底面形成N电极，构成一LED芯片；
8)采用干蚀刻方法沿上述LED芯片顶面至底面方向以倾斜角度切割其侧面；
9)再用激光对LED芯片的底面进行切割；
10)最后用钻石刀将LED芯片底部的侧面切穿，则在LED芯片的四周形成倾斜面。
本发明中LED芯片的每个侧面的倾斜角度大于或等于20°、而小于或等于70°，本发明优选LED芯片的侧面倾斜角度为60°；本发明的衬底材料选自砷化镓、磷化镓或前述组合，本发明选择砷化镓作为衬底材料；分布布拉格反射层结构由交替的高折射率和低折射率材料组成；分布布拉格反射层结构由折射率高低交替的堆叠材料层构成；干蚀刻方法采用感应耦合等离子体蚀刻、反应离子蚀刻或前述的组合，本发明优先采用感应耦合等离子体干蚀刻方法。
同现有技术相比较，采用本发明制作的具有倾斜侧面的铝镓铟磷系LED芯片，由于倾斜的侧面使得每一个出光面的可出光角度范围扩大，出光面积增加，出光效率得以提升。
附图说明
图1是习知的四元系发光二极管的示意图。
图2是本发明具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图2所示，一种应用合成分隔法激光剥离GaN基发光器件的制造方法，提供一砷化镓衬底21；在砷化镓衬底21的顶面形成一分布布拉格反射层22，分布布拉格反射层22由折射率高低交替的堆叠材料层构成；在分布布拉格反射层22上形成第一型磊晶层23；在第一型磊晶层23顶面上形成发光层24；在发光层24上形成第二型磊晶层25；在第二型磊晶层24顶面上形成P电极26；在砷化镓衬底21的底面形成N电极27，构成LED芯片；采用感应耦合等离子体干蚀刻方法沿上述LED芯片顶面至底面方向以倾斜角度60°切割其侧面；再用激光对LED芯片的底面进行切割；最后用钻石刀将LED芯片底部的侧面切穿，则在LED芯片的四周形成倾斜面，构成倒方锥台型的LED芯片，其四周是倾斜角度为60°的倾斜面，倾斜面有利于光线输出，增加出射光线，减少光线折射或反射次数，进而提高发光效率。
Claims (5)
1.具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺，包括下列步骤：
1)提供一衬底；
2)在衬底的顶面形成一分布布拉格反射层；
3)在分布布拉格反射层上形成第一型磊晶层；
4)在第一型磊晶层上形成发光层；
5)在发光层上形成第二型磊晶层；
6)在第二型磊晶层上形成P电极；
7)在衬底的底面形成N电极，构成一LED芯片；
8)采用干蚀刻方法沿上述LED芯片顶面至底面方向以倾斜角度切割其侧面；
9)再用激光对LED芯片的底面进行切割；
10)最后用钻石刀将LED芯片底部的侧面切穿，则在LED芯片的四周形成倾斜面。
2.如权利1所述的具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺，其特征在于LED芯片的每个侧面的倾斜角度大于或等于20°、而小于或等于70°。
3.如权利要求1所述的具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺，其特征在于：衬底材料选自砷化镓、磷化镓或前述组合。
4.如权利要求1所述的具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺，其特征在于：分布布拉格反射层结构由折射率高低交替的堆叠材料层构成。
5.如权利要求1所述的具有倾斜侧面的铝镓铟磷系发光二极管的制作工艺，其特征在于：干蚀刻方法采用感应耦合等离子体蚀刻、反应离子蚀刻或前述的组合。
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