CN102290511B - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管及其制造方法，包括以下步骤：提供一衬底；于该衬底的一侧表面上形成一磊晶层，所述磊晶层包括自所述衬底上依次堆叠形成的一n型氮化镓层、一发光量子阱层、一p型氮化镓层；于所述p型氮化镓层的外侧表面形成一导电基板；剥离所述衬底，使所述n型氮化镓层一侧的表面外露；蚀刻所述磊晶层，使所述磊晶层内形成有若干贯穿其上下表面的沟槽；提供一透明导电层，并将所述透明导电层贴设于所述n型氮化镓层外露的表面上；及提供一导电衬垫，将所述衬垫固定于所述透明导电层上。

Description

发光二极管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光电元件及其制造方法，特别是指一种发光二极管及其制造方法。

背景技术

传统的发光二极管包括一有源区、设置于有源区相对两侧的一n型氮化镓(n-GaN)层及一p型氮化镓(p-GaN)层，其中，n型氮化镓(n-GaN)层相对有源区的外侧上设置有一n型电极，p型氮化镓(p-GaN)层相对有源区的另一外侧上设置有一p型电极。n型电极及p型电极通电后，使n型氮化镓(n-GaN)层与p型氮化镓(p-GaN)层之间产生电势，使电子自n型电极通过n型氮化镓(n-GaN)层流向p型氮化镓(p-GaN)层并与p型氮化镓(p-GaN)层内的电洞结合。因电子倾向于二电极之间的最短或较低电阻值的路径流动，但如果所述流动路径面积发生减缩或分布不够均匀时会导致电流拥挤现象，造成局部发热过大，降低了发光二极管的寿命。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种性能稳定、发光效率高的发光二极管及制造该发光二极管的方法。

一种发光二极管，包括一导电基板及位于导电基板一侧表面的一磊晶层，所述磊晶层包括依次堆叠于导电基板上的一p型氮化镓层、一发光量子阱层及一n型氮化镓层，所述磊晶层内设置有若干贯穿其上下表面的沟槽，所述n型氮化镓层于远离p型氮化镓层的外侧表面上覆盖有一透明导电层，一金属衬垫设置于所述透明导电层上。

一种发光二极管的制造方法，包括以下步骤：

提供一衬底；

于该衬底的一侧表面上形成一磊晶层，所述磊晶层包括自所述衬底上依次堆叠形成的一n型氮化镓层、一发光量子阱层、一p型氮化镓层；

于所述p型氮化镓层的外侧表面形成一导电基板；

剥离所述衬底，使所述n型氮化镓层一侧的表面外露；

蚀刻所述磊晶层，使所述磊晶层内形成有若干贯穿其上下表面的沟槽；

提供一透明导电层，并将所述透明导电层贴设于所述n型氮化镓层外露的表面上；及

提供一导电衬垫，将所述衬垫固定于所述透明导电层上。

本发明中，电子自衬垫向导电基板流动的过程，因透明导电层的电阻较n型氮化镓层的电阻小，这些电子沿透明导电层的表面移动，然后自磊晶层未设置沟槽的上表面垂直向下移动，直至导电基板。由于电子的流动路径面积扩张至透明导电层的整个表面而向下流动，故可以避免电流拥挤现象的发生，从而提高发光二极管的可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例中发光二极管的制造过程的流程图。

图2为运用图1中的方法制成的一发光二极管的剖面示意图。

图3为图2的发光二极管的制造过程中，一衬底与一磊晶层一侧结合的剖面示意图。

图4为一导电基板形成于图3中磊晶层另一侧的剖面示意图。

图5为图4中衬底去除后的、磊晶层形成一矩阵后的剖面示意图。

图6为图5中的磊晶层的俯视图。

图7为一透明导电层形成于图5磊晶层顶端的剖面示意图。

主要元件符号说明

导电基板10

磊晶层30

P型氮化镓层31

长方柱32

发光量子阱层33

n型氮化镓层35

沟槽36、37

透明导电层50

填充物70

衬底80

衬垫90

发光量子阱段331

侧面3312

顶面3314

具体实施方式

请参阅图1，本发明一实施例中的发光二极管的制造方法包括以下步骤：

提供一衬底；

于该衬底的一侧表面上形成一磊晶层，所述磊晶层包括自所述衬底上依次堆叠形成的一n型氮化镓层、一发光量子阱层、一p型氮化镓层；

于所述p型氮化镓层的外侧表面形成一导电基板；

剥离所述衬底，使所述n型氮化镓层一侧的表面外露；

蚀刻所述磊晶层，使所述磊晶层内形成有若干贯穿其上下表面的沟槽；

提供若干透明的、绝缘的填充物，并将所述填充物填满所述沟槽；

提供一透明导电层，并将所述透明导电层贴设于所述n型氮化镓层外露的表面上；

提供一金属衬垫，将所述衬垫固定于所述透明导电层上。

现以一发光二极管的制造过程为例对上述发光二极管的制造方法进行具体说明。

请参阅图2，本发明的发光二极管包括一导电基板10、位于该导电基板10上表面的一磊晶层30及覆盖该磊晶层30上的一透明导电层50。该磊晶层30包括自导电基板10上表面依次向上堆叠的p型氮化镓层31、发光量子阱层33及n型氮化镓层35。该磊晶层30上开设有若干纵向的沟槽36及横向的沟槽37(见图6)，所述沟槽36、37均沿高度方向上贯穿该磊晶层30，从而将磊晶层30分割成若干等距离间隔的长方柱32。这些长方柱32形成一矩阵。若干透明的、绝缘的填充物70填满这些沟槽36、37，并且与磊晶层30的n型氮化镓层35顶表面平齐。该透明导电层50完全覆盖n型氮化镓层35的顶表面。一金属的衬垫90贴设于透明导电层50的中央。

透明导电层50及导电基板10分别为二极性相反的导电层，可分别直接与电源(图未示)的正负二电极导电连接，从而提供电流以激发发光量子阱层33。在本实施例中，衬垫90及导电基板10分别与电源的二电极导电连接。

请参阅图3，制造该发光二级管时，先提供一衬底80，优选的，该衬底80为蓝宝石衬底。然后于该衬底80的底表面上、通过金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)向下依次生成所述n型氮化镓层35、发光量子阱层33、p型氮化镓层31，使该p型氮化镓层31、发光量子阱层33及n型氮化镓层35形成一磊晶层30。

请同时参阅图4及图5，通过电镀于p型氮化镓层31下表面形成所述导电基板10。然后通过准分子激光来剥离整个衬底80，从而使n型氮化镓层35的上表面外露。

请同时参阅图6，上述过程后，运用电感耦合式电浆蚀刻法(inductivelycoupledplasma)，自n型氮化镓层35的上表面朝向p型氮化镓层37的下表面蚀刻磊晶层30，使磊晶层30上形成有沿其纵向方向及横向方向分布的、贯穿磊晶层30的沟槽36、37。这些沟槽36、37分别在纵向方向上及横向方向上等距离间隔且其深度等于磊晶层30的厚度。这些沟槽36、37相互连通且垂直，从而使磊晶层30被分割成若干等距离间隔的长方柱32。这些长方柱32形成一矩阵。通常磊晶层30的宽度在100μm至5000μm之间变化，沟槽36、37的宽度在1至10μm之间变化。然后提供所需数量的、透明的、绝缘的填充物70，使这些填充物70填满这些沟槽36、37，并且与磊晶层30的n型氮化镓层35上表面平齐。优选的，这些填充物70为二氧化硅。

然后提供所述透明导电层50，并使该透明导电层50完全覆盖该n型氮化镓层35的上表面。该透明导电层50由铟锡氧化物或镍金混合物制成，其厚度为0.01～0.2μm。透明导电层60的形状与n型氮化镓层35的上表面对应。该透明导电层50的电阻远小于n型氮化镓层35的电阻。

请再次参阅图2，再提供所述衬垫90，并将该衬垫90通过焊接或粘接的方法，将其固定在透明导电层50的中央，如此，便得到了本发明的发光二极管。

本发明中，电子自衬垫90向导电基板10流动的过程，因透明导电层50的电阻较n型氮化镓层35的电阻小，这些电子沿透明导电层50的表面移动，然后自磊晶层30的各长方柱32的上表面垂直向下移动，直至导电基板10。由于电子的流动路径面积扩张至透明导电层50的整个表面而向下流动，故可以避免电流拥挤现象的发生，从而提高发光二极管的可靠性。

同时，由于磊晶层30的纵向及横向分别设有若干贯穿的沟槽36、37，从而使发光量子阱层33被分割成若干间隔的发光量子阱段331。这些发光量子阱段331大致为长方体，具有四垂直的侧面3312及连接这些侧面3312的一纵长顶面3314。这些侧面3312均未被遮光物件掩盖而能透光。每一侧面3312沿沟槽36延伸方向的宽度，大于相邻二侧面3312之间沟槽36的宽度。本发明中新增的出光面即若干侧面3312的面积大于形成沟槽36、37时被蚀刻掉的发光量子阱层33的部分顶面的面积。即本发明中出光面的面积相对于传统发光二级管的出光面积大。因此，本发明的发光二极管因设置有贯穿的沟槽36、37而增加了发光二极管的出光量。

Claims (5)

1.一种发光二极管的制造方法，包括如下步骤：

提供一衬底；

于该衬底的一侧表面上形成一磊晶层，所述磊晶层包括自所述衬底上依次堆叠形成的一n型氮化镓层、一发光量子阱层、一p型氮化镓层；

于所述p型氮化镓层的外侧表面形成一导电基板；

剥离所述衬底，使所述n型氮化镓层一侧的表面外露；

蚀刻所述磊晶层，使所述磊晶层内形成有若干贯穿其上下表面的沟槽；

提供一透明导电层，并将所述透明导电层贴设于所述n型氮化镓层外露的表面上；及

提供一导电衬垫，将所述衬垫固定于所述透明导电层上；

贴设所述透明导电层于所述n型氮化镓层外露的表面之前，在所述沟槽内填充有填充物，所述填充物的上表面与所述n型氮化镓层的外侧表面共面。

2.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：所述填充物为二氧化硅。

3.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：所述透明导电层完全覆盖所述n型氮化镓层外露的表面上，所述衬垫设置于所述透明导电层的中部。

4.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：所述沟槽分别沿所述磊晶层的纵向及横向延伸，所述沟槽相互连通且在纵向及横向上分别间隔设置。

5.如权利要求4所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：所述沟槽将磊晶层分割成若干等距离间隔的长方柱，这些长方柱形成一矩阵。