CN103594594A - 具有粗化透明电极的倒装发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有粗化透明电极的倒装发光二极管包括：承载基板（1）；p型反射电极（2）；p型半导体层（4）；有源层（5）；n型半导体层（6）；以及透明电极层（7），其中透明电极层（7）覆盖整个倒装发光二极管的顶面和侧面，且透明电极层（7）的整个表面都具有通过加热，气化以及ICP刻蚀形成的粗化结构（9）。本发明提出的方法制得的具有透明电极的发光二极管能提高集成度、简化工艺，无需引线结构，从而降低制造成本，且可提高光取出效率，从而提升整体发光效率。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种具有粗化透明电极的倒装发光二极管。
背景技术
半导体发光二极管的优点在于发光强度高、光指向性强、能耗低、制造成本低廉等等，因此其应用日益广泛，特别是在照明方面有取代白炽灯和荧光灯的趋势。倒装（flip-chip）式发光二极管的优点是散热特性优良且发光效率较高。且近年来，为了提高发光二极管的亮度，开发了垂直结构的发光二极管，相对于正装结构，即平台（mesa）结构的发光二极管来说，垂直结构的发光二极管具有诸多优点。垂直结构发光二极管的两个电极分别处于发光二极管的两侧，电流几乎全部垂直流过半导体外延层，没有横向流动的电流，因此电流分布均匀，产生的热量相对较少。并且由于垂直结构的两个电极处于两侧，因此出光过程中不会受到同侧电极的阻挡，其出光效率更高。
但是上述垂直结构的发光二极管存在的问题是，两个电极分别处于发光二极管的两侧，造成集成度低、工艺复杂，且还需要引线结构，且光取出效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术的问题，提出了一种具有粗化透明电极的倒装发光二极管。通过对该发光二极管的n型电极和p型电极的结构和设置进行改进，能够提高集成度、简化工艺，无需引线结构，从而降低制造成本。且本发明的具有透明电极的倒装发光二极管可提高光取出效率，从而提升整体发光效率。
本发明提出的具有粗化透明电极的倒装发光二极管包括：
承载基板（1）；
承载基板（1）上的p型反射电极（2）；
p型反射电极（2）上的p型半导体层（4）；
p型半导体层（4）上的有源层（5）；
有源层（5）上的n型半导体层（6）；以及
n型半导体层（6）上的透明电极层（7），
其中透明电极层（7）覆盖整个倒装发光二极管的顶面和侧面，且透明电极层（7）的整个表面都具有粗化结构（9）。
附图说明
图1是本发明的具有粗化透明电极的倒装发光二极管的截面图；
图2是本发明的具有粗化透明电极的倒装发光二极管的制造中的截面图；
图3是图2的制造中的具有粗化透明电极的倒装发光二极管的俯视图。
具体实施方式
以下参考图1-3详细说明本发明的具有粗化透明电极的倒装发光二极管及其制造方法。为清楚起见，附图中所示的各个结构均未按比例绘制，且本发明并不限于图中所示结构。
首先参考图1，具有粗化透明电极的倒装发光二极管包括承载基板（1）；承载基板（1）上的p型反射电极（2）；p型反射电极（2）上的p型半导体层（4）；p型半导体层（4）上的有源层（5）；有源层（5）上的n型半导体层（6）；以及n型半导体层（6）上的透明电极层（7），其中透明电极层（7）覆盖整个倒装发光二极管的顶面和侧面，且透明电极层（7）的整个表面都具有粗化结构（9）。
承载基板（1）可以是具有高反射性的金属材料，例如Al、Au、Ag、Pt、Ni、Cu、Ti或上述金属材料的组合。
p型反射电极（2）是具有高反射性的金属材料，例如Al、Au、Ag、Pt、Ni、Cu、Ti或上述金属材料的组合而成的多层电极。
p型半导体层（4）、有源层（5）以及n型半导体层（6）的材料例如是Ⅲ-Ⅴ族半导体材料，例如GaN、AlN、InGaN、AlGaN等等。
透明电极层（7）是透明导电氧化物（TCO），具体可以是氧化铟锡（ITO）、ZnO、AZO、ATO、FTO、SnO2等中的一种或多种或上述材料的复合薄膜。
而且如图1和3中所示，p型反射电极（2）以及p型半导体层（4）在俯视图中的面积小于有源层（5）以及n型半导体层（6）的面积，即通过刻蚀而蚀刻掉部分p型反射电极（2）以及p型半导体层（4），从而露出部分有源层（5），从而形成台阶结构，且在台阶结构中填充透明绝缘层（3），例如Al2O3。且透明电极层（7）覆盖整个倒装发光二极管的顶面和侧面，具体参见图3，透明电极层（7）覆盖倒装发光二极管的顶面，也就是覆盖整个n型半导体层（6），并且覆盖整个倒装发光二极管的侧面，也就是覆盖倒装发光二极管的四个侧面。而且透明电极层（7）用作倒装发光二极管的n电极，而且为了使得用作倒装发光二极管的n电极的透明电极层（7）与p型反射电极（2）之间彼此绝缘，以防止短路，在覆盖倒装发光二极管的四个侧面的透明电极层（7）与p型反射电极（2）之间具有上述透明绝缘层（3）。
而且透明电极层（7）的整个表面都具有粗化结构（9），粗化结构（9）如下形成：在透明电极层（7）的整个表面排列单层自组装聚苯乙烯颗粒，并在单层自组装聚苯乙烯颗粒的间隙之间填充二氧化硅凝胶；对单层自组装聚苯乙烯颗粒进行加热，从而使单层自组装聚苯乙烯颗粒气化，形成二氧化硅凹凸图案；利用二氧化硅凹凸图案对透明电极层（7）进行ICP刻蚀，从而将凹凸图案转移到透明电极层（7）的整个表面，从而形成粗化结构（9）。且粗化结构（9）的粗糙度Ra为3.6nm-9.8nm，优选4.2nm、4.8nm、6.3nm、7.9nm、8.5nm、9.4nm。
以下说明本发明的具有粗化透明电极的倒装发光二极管的制造方法。具体参考图1-2。
（1）提供生长衬底，在其上顺序形成n型半导体层（6）、有源层（5）、p型半导体层（4）以及p型反射电极（2）；
（2）对部分p型半导体层（4）以及p型反射电极（2）进行蚀刻以露出部分有源层（5），从而形成台阶结构；
（3）将透明绝缘材料填充进台阶结构，从而形成透明绝缘层（3）；
（4）将所得结构倒置，将其设置在承载基板（1）上，并剥离生长衬底，从而露出n型半导体层（6）；
（5）在露出的n型半导体层（6）上形成透明电极层（7）；
（6）形成通槽（8），其穿透透明电极层（7）、n型半导体层（6）、有源层（5）、透明绝缘层（3），且通槽（8）具有内侧壁（8b）和外侧壁（8a）；
（7）在通槽（8）中填充用于透明电极层（7）的透明导电材料，例如ITO、ZnO、AZO、ATO、FTO、SnO2等中的一种或多种或上述材料的复合薄膜；
（8）利用外侧壁（8a）作为切割边界，对倒装发光二极管进行切割，从而去除部分透明电极层（7）、n型半导体层（6）、有源层（5）、透明绝缘层（3），从而在整个倒装发光二极管的四个侧面以及顶面上都形成了透明电极层（7）；
（9）在透明电极层（7）的整个表面排列单层自组装聚苯乙烯颗粒，并在单层自组装聚苯乙烯颗粒的间隙之间填充二氧化硅凝胶；对单层自组装聚苯乙烯颗粒进行加热，从而使单层自组装聚苯乙烯颗粒气化，形成二氧化硅凹凸图案；利用二氧化硅凹凸图案对透明电极层（7）进行ICP刻蚀，从而将凹凸图案转移到透明电极层（7）的整个表面，从而形成粗化结构（9）。由此形成本发明的具有粗化透明电极的倒装发光二极管。
至此，上述描述已经详细的说明了本发明的具有透明电极的倒装发光二极管及其制造方法，相对于现有方法制得的发光二极管，本发明提出的方法制得的发光二极管能提高集成度、简化工艺，无需引线结构，从而降低制造成本。且本发明的具有透明电极的倒装发光二极管可提高光取出效率，从而提升整体发光效率。前文描述的实施例仅仅只是本发明的优选实施例，其并非用于限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明精神的前提下，可对本发明做任何的修改，而本发明的保护范围由所附的权利要求来限定。
Claims (4)
1.一种具有粗化透明电极的倒装发光二极管包括：
承载基板（1）；
p型反射电极（2）；
p型半导体层（4）；
有源层（5）；
n型半导体层（6）；以及
透明电极层（7），
其中透明电极层（7）覆盖整个倒装发光二极管的顶面和侧面，且透明电极层（7）的整个表面都具有通过加热，气化以及ICP刻蚀形成的粗化结构（9）。
2.根据权利要求1所述的倒装发光二极管，其中粗化结构（9）的粗糙度Ra为3.6nm-9.8nm，优选4.2nm、4.8nm、6.3nm、7.9nm、8.5nm、9.4nm。
3.根据权利要求2所述的倒装发光二极管，其中透明绝缘层（3）夹持在覆盖倒装发光二极管的侧面的透明电极层（7）与承载基板（1）上的p型反射电极（2）之间，以使透明电极层（7）与p型反射电极（2）彼此绝缘，且透明绝缘层（3）例如是Al2O3。
4.根据权利要求3所述的倒装发光二极管，其中透明电极层（7）是ITO、ZnO、AZO、ATO、FTO、SnO2等中的一种或多种或上述材料的复合薄膜。
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