CN103904179A - 发光二极管晶粒及其制造方法 - Google Patents

发光二极管晶粒及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103904179A
CN103904179A CN201210587681.7A CN201210587681A CN103904179A CN 103904179 A CN103904179 A CN 103904179A CN 201210587681 A CN201210587681 A CN 201210587681A CN 103904179 A CN103904179 A CN 103904179A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor layer
carbon nano
crystal particle
nano tube
led crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201210587681.7A
Other languages
English (en)
Inventor
林雅雯
邱镜学
凃博闵
黄世晟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rongchuang Energy Technology Co ltd
Zhanjing Technology Shenzhen Co Ltd
Original Assignee
Rongchuang Energy Technology Co ltd
Zhanjing Technology Shenzhen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rongchuang Energy Technology Co ltd, Zhanjing Technology Shenzhen Co Ltd filed Critical Rongchuang Energy Technology Co ltd
Priority to CN201210587681.7A priority Critical patent/CN103904179A/zh
Priority to TW102101267A priority patent/TWI485881B/zh
Priority to US14/014,409 priority patent/US9070829B2/en
Publication of CN103904179A publication Critical patent/CN103904179A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/34—Materials of the light emitting region containing only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0054—Processes for devices with an active region comprising only group IV elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

一种发光二极管晶粒，包括依次设置的第一半导体层、有源层和第二半导体层，所述发光二极管晶粒还包括形成于所述第二半导体层内的若干碳纳米管结构。本发明还提供一种发光二极管晶粒的制造方法。在本发明中，所述碳纳米管结构位于该第二半导体层内，碳纳米管结构具有导电效率高、导热效率高、透光的特点，从而能够直接改善该第二半导体层的电流分散能力，进而使得第二半导体层获得将强的电流分散能力，且碳纳米管结构嵌入于第二半导体层内，提高了发光二极管晶粒的整体性能。

Description

发光二极管晶粒及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体结构，尤其涉及一种发光二极管晶粒及其制造方法。
背景技术
现有的发光二极管(Light Emitting Diode, LED)晶粒通常包括基板以及形成于该基板上的半导体层，该半导体层包括依次形成于基板上的缓冲层、N型半导体层、发光层以及P型半导体层。由于P型半导体层的电阻较大，故P型半导体层对电流的分散能力相较于N型半导体层差，为了改善P型半导体层对电流的分散能力，业界一般于P型半导体层上形成氧化铟锡（Indium Tin Oxide, ITO）透明导电层以将电流均匀分布于P型半导体层上。
然而，ITO透明导电层是一种N型半导体材料，其与P型半导体层结合能力较差，ITO透明导电层与P型半导体界面电阻较大，不利于电流均匀分散于P型半导体层上。另外，晶粒制作过程中，ITO透明导电层覆盖于P型半导体层上，P电极设置于ITO透明导电层表面上，当晶粒进行封装打线时，打线的重力瞬间施加于P电极表面，由于ITO透明导电层与P型半导体层之间的结合能力差，打线重力过大会使P型电极下方的ITO透明导电层从P型半导体层上剥落，影响封装良率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种有效提高电流分散能力以及结合强度的发光二极管晶粒及其制造方法。
一种发光二极管晶粒，包括依次设置的第一半导体层、有源层和第二半导体层，所述发光二极管晶粒还包括形成于所述第二半导体层内的若干碳纳米管结构。
一种发光二极管晶粒的制造方法，包括以下步骤：提供基板，并在基板上依次生长第一半导体层、有源层和预定厚度的第二半导体层；在第二半导体层远离有源层的表面上设置若干碳纳米管结构；在所述碳纳米管结构上继续生长第二半导体层直至该第二半导体层将多个碳纳米管结构嵌置其内；对第二半导体层以及有源层进行蚀刻以裸露出部分第一半导体层；在裸露的第一半导体层上设置第一电极，在第二半导体层上设置第二电极。
在本发明中，所述碳纳米管结构位于该第二半导体层内，碳纳米管结构具有导电效率高、导热效率高、透光的特点，从而能够直接改善该第二半导体层的电流分散能力，进而使得第二半导体层获得将强的电流分散能力，且所述碳纳米管结构嵌入于第二半导体层内，碳纳米管结构与第二半导体层的结合强度更佳，提高了发光二极管晶粒的整体性能。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明一实施例的发光二极管晶粒的结构示意图。
图2是图1所示发光二极管晶粒中碳纳米管结构的示意图。
图3是图1所示发光二极管晶粒内碳纳米管结构的排列示意图。
图4是图1所示发光二极管晶粒内碳纳米管结构的另一排列示意图。
图5是图1所示发光二极管晶粒内碳纳米管结构的再一排列示意图。
图6是本发明一实施例中的发光二极管晶粒的制造方法流程图。
图7是图6所示的发光二极管晶粒的制造方法步骤S101所得的元件示意图。
图8是图6所示的发光二极管晶粒的制造方法步骤S102所得的元件示意图。
图9是图6所示的发光二极管晶粒的制造方法步骤S103所得的元件示意图。
图10是图6所示的发光二极管晶粒的制造方法步骤S104所得的元件示意图。
主要元件符号说明
发光二极管晶粒 200
基板 10
磊晶层 100
缓冲层 20
第一半导体层 30
第一电极 31
有源层 40
第二半导体层 50、50a、50b
第二电极 51
碳纳米管结构 60、60a、60b
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明一实施例的发光二极管晶粒200包括基板10、形成于基板10上的缓冲层20以及形成于该缓冲层20上的磊晶层100。该磊晶层100包括第一半导体层30、第二半导体层50以及夹设于该第一半导体层30和第二半导体层50之间的有源层40。
该第一半导体层30上设有第一电极31。该第二半导体层50内形成若干碳纳米管结构60。该第二半导体层50上设有与所述碳纳米管结构60电连接的第二电极51。
该基板10的材质为蓝宝石（Al2O3）、碳化硅（SiC）、硅（Si）、氮化镓（GaN）或氧化锌（ZnO）中的一种。
该缓冲层20的材质为氮化镓（GaN）或氮化铝（AlN）中的一种。该缓冲层20用于减小该磊晶层100与该基板10之间的晶格不匹配，使得后续生长的磊晶层能获得优良的磊晶结构。
该第一半导体层30、有源层40和第二半导体层50依次设置生长于基板10的缓冲层20上。在本实施方式中该第一半导体层30与第二半导体层50为不同掺杂型半导体层，具体地，第一半导体层30为N型半导体层，第二半导体层50为P型半导体层。在其他实施方式中，第一半导体层30也可以为P型半导体层，第二半导体层50为N型半导体层。该有源层40可为单量子阱结构或多量子阱结构，量子阱结构可由氮化铟（InN）、氮化铟镓（InGaN）、氮化镓（GaN）、氮化铝镓（AlGaN）、铟镓铝氮（InGaAlN）等材料组合构成。
在本实施例中，该第一电极31为N型电极，该第二电极51为P型电极。在其他实施方式中第一电极31和第二电极51可根据第一半导体层30和第二半导体层50的不同而对应设置。
请同时参考图2和图3，该碳纳米管结构60嵌设于该第二半导体层50内。该碳纳米管结构60为碳纳米管束。该碳纳米管束由若干碳纳米管601排列形成。该碳纳米管601为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。该碳纳米管601的直径范围位于2纳米(nm)~20纳米(nm)之间。
本实施例中该碳纳米管601的直径约为20nm。该碳纳米管结构60由多个碳纳米管601堆叠排列而成。可以理解地，在其他实施例中该碳纳米管结构60可为单一碳纳米管601构成。
所述碳纳米管结构60交错排列并彼此搭接形成网状结构。
请同时参考图4和图5，在其他实施例中，所述碳纳米管结构60a彼此交叉连接形成放射状结构。所述碳纳米管结构60b的其中之一与其他碳纳米管结构60b的端部连接。可以理解地，该碳纳米管结构60a、60b的数量及排布形状可以根据电流分布的需要作出调整。
进一步地，所述碳纳米管结构60、60a或60b可以在与该第二半导体层50平行的平面内密集并排排布形成单层构造，亦或是沿该发光二极管晶粒200的出光方向（即纵向）上堆叠成多层构造。
可以理解地，该第二半导体层50对应该第二电极51的安装位置处朝向碳纳米管结构60凹陷形成一凹槽（图未示），该碳纳米管结构60外露于该凹槽的底部，第二电极51设置于该凹槽的底部并与碳纳米管结构60电连接。
本发明还提供一种发光二极管晶粒200的制造方法。
图6为本发明发光二极管晶粒200的制造方法的流程图。请同时参考图7至图10，该发光二极管晶粒200的制造方法包括如下步骤：
步骤S101，参阅图7所示，提供基板10，并在基板10上依次生长第一半导体层30、有源层40和预定厚度的第二半导体层50。
优选地，首次生长形成的第二半导体层50的厚度大约是发光二极管晶粒200的第二半导体层50的厚度的一半。在其他实施例中该第二半导体层50首次生长的厚度可以根据需要作出调整。
步骤S102，参阅图8所示，在预订厚度的第二半导体层50远离有源层40的表面上设置若干碳纳米管结构60。
所述碳纳米管结构60的排布方式可以为网状排布、放射状排布，亦或是通过碳纳米管结构60的其中之一与其他碳纳米管结构60的端部连接从而将所有的碳纳米管结构60串接。所述碳纳米管结构60还可以排列成单层构造或多层构造。
步骤S103，参阅图9所示，在所述碳纳米管结构60上继续生长第二半导体层50直至该第二半导体层50将多个碳纳米管结构60嵌置其内。
步骤S104，参阅图10示，对第二半导体层以及有源层进行蚀刻以裸露出部分第一半导体层；
对有源层40以及第二半导体层50进行蚀刻以裸露出部分该第一半导体层30。
步骤S105，请再次参阅图1，在裸露的第一半导体层30上设置第一电极31，在第二半导体层50上设置第二电极51，形成发光二极管晶粒200。
可以理解地，为了解决该磊晶层100与基板10之间晶格不匹配的问题，在步骤S101中在生长第一半导体层30之前还包括形成缓冲层20的步骤。该缓冲层20的材质为氮化镓（GaN）或氮化铝（AlN）中的一种。
还可以理解地，步骤S104所述的蚀刻可以放在步骤S101中进行，具体地，在步骤S101中在生长第一半导体层30后生长有源层40之前还包括对第一半导体层30的一部分进行蚀刻以形成设置第一电极31的裸露区域，为了防止后续生长有源层40与第二半导体层50与设置第一电极31的裸露区域发生干涉，优选地可以在生长有源层40与第二半导体层50之前于蚀刻区域上设置一覆盖层（图未示），接着于该第一半导体层30未蚀刻的区域上再继续生长有源层40和第二半导体层50，在有源层40与第二半导体层50生长完成之后再取出覆盖层。
在本发明中，所述碳纳米管结构60、60a、60b位于该第二半导体层50内，利用碳纳米管导电效率高（导电性能是铜的1000倍）的特点能直接改善该第二半导体层50的电流分散能力，使得第二半导体层50获得将强的电流分散能力。
进一步地，所述碳纳米管结构60、60a、60b嵌设于该第二半导体层50内，能提升二者的结合强度；相比现有技术中第二电极51与ITO透明导电层结合不紧密，打线过程中第二电极51容易从ITO透明导电层上剥离的缺陷，本发明中的第二电极51与第二半导体层50之间的结合也更加紧密，能够避免在打线过程中发生第二电极51从第二半导体层50上剥离的现象。
其次，所述碳纳米管结构60、60a、60b具有纳米级别的尺寸，发光二极管晶粒200出射的光线能很好的穿透所述碳纳米管结构60、60a、60b。
另外，所述碳纳米管结构60、60a、60b具有将强的导热效率（碳纳米管的导热率3000W/mK，铜的导热率400W/mK)，发光二极管晶粒200产生的热量可以沿着碳纳米管的长度分布方向传递，从而有效降低发光二极管晶粒200工作时内部的温度，延长该发光二极管晶粒200的使用寿命。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管晶粒，包括依次设置的第一半导体层、有源层和第二半导体层，其特征在于：所述发光二极管晶粒还包括形成于所述第二半导体层内的若干碳纳米管结构。
2.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述第一半导体层为N型半导体层，所述第二半导体层为P型半导体层，所述碳纳米管结构嵌设于该P型半导体层内。
3.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述碳纳米管结构为碳纳米管束，所述碳纳米管束由多个碳纳米管排列形成。
4.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述碳纳米管结构为单一碳纳米管。
5.如权利要求3或4所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
6.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述碳纳米管结构并排排列形成单层或堆叠成多层构造。
7.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述碳纳米管结构交错排列并彼此搭接形成网状结构。
8.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述碳纳米管结构中的一个碳纳米管结构与其他碳纳米管结构通过端部连接。
9.如权利要求1-8中任一项所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述发光二极管晶粒还包括设置于第一半导体层上的第一电极和设置于第二半导体层上的第二电极，所述第二电极与第二半导体层内的碳纳米管结构电连接。
10.一种发光二极管晶粒的制造方法，包括以下步骤：
提供基板，并在基板上依次生长第一半导体层、有源层和预定厚度的第二半导体层；
在第二半导体层远离有源层的表面上设置若干碳纳米管结构；
在所述碳纳米管结构上继续生长第二半导体层直至该第二半导体层将多个碳纳米管结构嵌置其内；
对第二半导体层以及有源层进行蚀刻以裸露出部分第一半导体层；
在裸露的第一半导体层上设置第一电极，在第二半导体层上设置第二电极。
CN201210587681.7A 2012-12-29 2012-12-29 发光二极管晶粒及其制造方法 Pending CN103904179A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210587681.7A CN103904179A (zh) 2012-12-29 2012-12-29 发光二极管晶粒及其制造方法
TW102101267A TWI485881B (zh) 2012-12-29 2013-01-14 發光二極體晶粒及其製造方法
US14/014,409 US9070829B2 (en) 2012-12-29 2013-08-30 Light emitting diode chip and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210587681.7A CN103904179A (zh) 2012-12-29 2012-12-29 发光二极管晶粒及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103904179A true CN103904179A (zh) 2014-07-02

Family

ID=50995416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210587681.7A Pending CN103904179A (zh) 2012-12-29 2012-12-29 发光二极管晶粒及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9070829B2 (zh)
CN (1) CN103904179A (zh)
TW (1) TWI485881B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017185776A1 (zh) * 2016-04-27 2017-11-02 天津三安光电有限公司 发光二极管及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105810785B (zh) * 2014-12-31 2018-05-22 清华大学 发光二极管

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101820036A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 清华大学 一种发光二极管的制备方法
KR20110121338A (ko) * 2010-04-30 2011-11-07 고려대학교 산학협력단 탄소나노튜브가 채워진 홀패턴을 구비하는 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
CN102315348A (zh) * 2010-07-05 2012-01-11 Lg伊诺特有限公司 发光器件及其制造方法
CN102760803A (zh) * 2011-04-29 2012-10-31 清华大学 发光二极管
CN102760797A (zh) * 2011-04-29 2012-10-31 清华大学 发光二极管

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI380480B (en) 2009-03-06 2012-12-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Method for manufacturing light emitting diode
US9024310B2 (en) * 2011-01-12 2015-05-05 Tsinghua University Epitaxial structure
CN103373719B (zh) * 2012-04-25 2015-11-25 北京富纳特创新科技有限公司 碳纳米管膜的制备方法
CN103378234B (zh) * 2012-04-25 2016-02-17 清华大学 发光二极管

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101820036A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 清华大学 一种发光二极管的制备方法
KR20110121338A (ko) * 2010-04-30 2011-11-07 고려대학교 산학협력단 탄소나노튜브가 채워진 홀패턴을 구비하는 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
CN102315348A (zh) * 2010-07-05 2012-01-11 Lg伊诺特有限公司 发光器件及其制造方法
CN102760803A (zh) * 2011-04-29 2012-10-31 清华大学 发光二极管
CN102760797A (zh) * 2011-04-29 2012-10-31 清华大学 发光二极管

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017185776A1 (zh) * 2016-04-27 2017-11-02 天津三安光电有限公司 发光二极管及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI485881B (zh) 2015-05-21
US9070829B2 (en) 2015-06-30
US20140183445A1 (en) 2014-07-03
TW201427066A (zh) 2014-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101047721B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
CN105552180B (zh) 一种新型高压led的制作方法
KR100993074B1 (ko) 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지
US8791480B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
CN102201426B (zh) 发光二极管及其制作方法
US10418412B2 (en) Light-emitting diode
KR101634338B1 (ko) 발광 다이오드 및 이의 제조방법
CN103996755B (zh) 一种氮化物发光二极管组件的制备方法
CN107731975B (zh) 一种纳米管led及其制作方法
CN208862012U (zh) 一种多量子阱结构及其发光二极管
US20150014724A1 (en) Light emitting device and light emitting device package
KR20100034931A (ko) 발광 소자
CN103904179A (zh) 发光二极管晶粒及其制造方法
KR20130007682A (ko) 발광 소자 및 그 제조방법
CN102891232B (zh) 半导体发光器件及其制造方法
KR101286211B1 (ko) 발광 소자 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 발광 소자
JP2012064647A (ja) 化合物系半導体発光素子およびその製造方法
CN101807643B (zh) 发光器件
KR100683446B1 (ko) 요철 버퍼층을 갖는 발광소자 및 그 제조방법
KR20120079730A (ko) 발광 소자 및 그 제조 방법
TW201349569A (zh) 發光元件及其製作方法
TWI704687B (zh) 發光二極體
TWI387134B (zh) 發光元件及其製造方法
TWI447960B (zh) 發光二極體晶粒及其製造方法
CN105185878B (zh) 一种场发射的氮化物发光二极管

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140702

RJ01 Rejection of invention patent application after publication