CN104347766B - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents
发光二极管及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104347766B CN104347766B CN201310333327.6A CN201310333327A CN104347766B CN 104347766 B CN104347766 B CN 104347766B CN 201310333327 A CN201310333327 A CN 201310333327A CN 104347766 B CN104347766 B CN 104347766B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- cnt
- emitting diode
- light emitting
- gallium nitride
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 45
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
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
- H01L33/48—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 body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
- H01L33/60—Reflective elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping 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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
-
- 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
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
一种发光二极管,包括基板及形成于所述基板上的一半导体结构,所述半导体结构内形成有呈矩阵设置的多个第一通孔及第二通孔,所述第一通孔与第二通孔为接触重迭且交错的排列。本发明中所述第一通孔及第二通孔与半导体之间的折射率差异使到半导体结构内设置有第一通孔及第二通孔区域内的光线易发生反射,从而使所述半导体结构位于第一通孔及第二通孔的边界处具有光反射功能,当半导体结构产生的光线发射方向为朝向基板时,这些光线遇到导体结构位于第一通孔及第二通孔的边界后,因空气与半导体结构的材料之间的折射系数差异而使光线朝向背离基板折射并继而出射,从而提高发光二极管的光萃取效率。本发明还包括所述发光二极管的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管,尤其涉及一种光萃取效率高的发光二极管及相应的发光二极管的制造方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是一种可将电流转换成特定波长范围的光电半导体组件。发光二极管以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点,从而可作为光源而广泛应用于照明领域。
传统的发光二极管包括一基板、依次生长在基板上的N型氮化镓层、有源层及P型氮化镓层,二电极分别形成在P型氮化镓层及N型氮化镓层上。有源层发出的部分光线穿过P型氮化镓层而向外出射,另一部分光线,如朝向基板的光线在发光二极管内部损耗,如此,便降低了发光二极管的光萃取效率。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种具有良好的光萃取效率的发光二极管及其制造方法。
一种发光二极管,包括基板及形成于所述基板上的一半导体结构,所述半导体结构内形成有呈矩阵设置的多个第一通孔及第二通孔,所述第一通孔与第二通孔为接触重迭但交错的排列。
一种发光二极管的制造方法,包括如下步骤:
提供所述基板及多个第一碳纳米管及第二碳纳米管,将多个第一碳纳米管及第二碳纳米管间隔的平铺于该基板表面,其中,所述第一碳纳米管与所述第二碳纳米管为接触重迭且交错的排列;
于第一碳纳米管及第二碳纳米管上形成半导体结构,所述半导体结构自所述第一碳纳米管及第二碳纳米管之间的间隙以侧向成长方式并将第一碳纳米管及第二碳纳米管包覆直至所述半导体结构的表面平坦;
利用激光辐射所述半导体结构,使其内部的第一碳纳米管及第二碳纳米管转化成二氧化碳气体溢出,从而形成分别形成第一通孔及第二通孔。
与现有技术相比,本发明中所述第一通孔及第二通孔与半导体之间的折射率差异使到半导体结构内设置有第一通孔及第二通孔区域内的光线易发生反射,从而使所述半导体结构位于第一通孔及第二通孔的边界处具有光反射功能,当半导体结构产生的光线发射方向为朝向基板时,这些光线遇到导体结构位于第一通孔及第二通孔的边界后,因空气与半导体结构的材料之间的折射系数差异而使光线朝向背离基板折射并继而出射,从而提高发光二极管的光萃取效率。
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是本发明较佳实施例的发光二极管的立体结构示意图。
图2至图3为图1所述发光二极管制造过程中所得发光二极管半成品的结构示意图。
主要元件符号说明
基板 | 10 |
未掺杂的氮化镓层 | 20 |
第一通孔 | 21 |
第二通孔 | 23 |
N型氮化镓层 | 30 |
有源层 | 40 |
P型氮化镓层 | 50 |
电极 | 60 |
第一碳纳米管 | 70 |
第二碳纳米管 | 80 |
发光二极管 | 100 |
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
如图1所示,本发明较佳实施例的发光二极管100包括一基板10及形成于所述基板10上的一半导体结构。所述半导体结构包括依次形成于所述基板10上的一未掺杂的氮化镓层20、一N型氮化镓层30、一有源层40以及一P型氮化镓层50。
在本实施例中,所述基板10由蓝宝石制成,所述有源层40为多量子阱层。所述未掺杂的氮化镓层20的尺寸与基板10的尺寸相当、完全覆盖所述基板10的上表面且其边缘分别与基板10对应的边缘共面。利用蚀刻方式自上而下蚀刻部分P型氮化镓层50、部分有源层40,从而使部分N型氮化镓层30裸露。二电极60分别设置在P型氮化镓层50与N型氮化镓层30的裸露区域。
所述未掺杂的氮化镓层20内形成有呈矩阵设置的多个第一通孔21及第二通孔23。所述第一通孔21与第二通孔23为接触重迭且交错的排列。其中,所述第一通孔21沿未掺杂的氮化镓层20的横向方向间隔设置且贯穿所述未掺杂的氮化镓层20的相对两侧;所述第二通孔23位于第一通孔21的上方并沿未掺杂的氮化镓层20的纵向方向间隔设置且贯穿所述未掺杂的氮化镓层20的相对两端。所述第二通孔23的底端与所述第一通孔21的顶端连通设置。所述第一通孔21及第二通孔23均为圆柱状的纵长孔。第一通孔21的底端与所述未掺杂的氮化镓层20的底面平齐并被所述基板10的上表面所述封闭。所述第二通孔23位于所述未掺杂的氮化镓层20的高度方向上的中部。所述第一通孔21的孔径与第二通孔23的孔径相近,并且每一第一通孔21及每一第二通孔23的孔径均在10~40纳米之间,优选的,每一第一通孔21及每一第二通孔23的孔径均为20纳米。所述第一通孔21及第二通孔23内的空气与未掺杂的氮化镓层20之间的折射率差异使到达未掺杂的氮化镓层20的第一通孔21及第二通孔23的边界处的光线易发生反射,从而使所述未掺杂的氮化镓层20位于第一通孔21及第二通孔23的边界处具有光反射功能,当有源层40产生的光线发射方向为朝向基板10时,这些光线遇到未掺杂的氮化镓层20与第一通孔21及第二通孔23所形成的界面, 因空气与氮化镓材料之间的折射系数差异而使光线折射往P型氮化镓层50,继而自P型氮化镓层50出射,从而提高发光二极管100的光萃取效率。
请参阅图2及图3,所述发光二极管100的制造方法包括如下步骤:
提供所述基板10,利用凡得瓦尔力将多个第一碳纳米管70及第二碳纳米管80平铺于该基板10表面。其中,所述第一碳纳米管70与所述第二碳纳米管80为接触重迭但交错的排列。具体的,所述第一碳纳米管70间隔铺设在所述基板10的顶面,所述第二碳纳米管80间隔铺设在所述第一碳纳米管70的顶端,所述第一碳纳米管70沿基板10的横向铺设,其相对两端与所述基板10的相对两侧平齐。所述第二碳纳米管80沿基板10的纵向铺设,其相对两端与所述基板10的相对两端平齐。所述第一碳纳米管70及第二碳纳米管80均为圆柱体,所述第一碳纳米管70及第二碳纳米管80的直径相近,并且每第一碳纳米管70及第二碳纳米管80的直径均在10~40纳米之间,优选的,每第一碳纳米管70及第二碳纳米管80的直径均为20纳米。
于第一碳纳米管70及第二碳纳米管80上形成所述半导体结构。其中,一未掺杂的氮化镓层20自所述第一碳纳米管70及第二碳纳米管80之间的间隙以侧向成长方式并将第一碳纳米管70及第二碳纳米管80包覆直至所述氮化镓层20表面平坦,继而继续生长形成一N型氮化镓层30、一有源层40以及一P型氮化镓层50。
本实施例中,可利用辐射强度为0.15~10W/cm2的激光辐射所述未掺杂的氮化镓层20,使其内部的第一碳纳米管70及第二碳纳米管80转化成二氧化碳气体溢出,从而形成所述第一通孔21及第二通孔23。
通常,所述基板10与所述未掺杂的氮化镓层20之间相互分离的辐射强度为4000~5000 W/cm2,因此,本发明中,将所述第一碳纳米管70与所述第二碳纳米管80转化成二氧化碳的过程中,因激光的辐射强度小,从而并不影响所述基板10与所述未掺杂的氮化镓层20之间的稳定性。
此外,本发明中,由于利用第一碳纳米管70及第二碳纳米管80铺陈在基板10表面然后以侧向生长方式生成所述半导体结构,从而提高磊晶品质,降低晶格缺陷,使得制成后的发光二极管100的发光效率提升。
对于本领域的技术人员来说可以做本发明技术构思内做其它变化,但是,根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形,都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种发光二极管,包括基板及形成于所述基板上的一半导体结构,所述半导体结构包括依次形成于所述基板上的一未掺杂的氮化镓层、一N型氮化镓层、一有源层以及一P型氮化镓层,其特征在于:所述未掺杂的氮化镓层内形成有呈矩阵设置的多个第一通孔及第二通孔,所述第一通孔及所述第二通孔均为圆柱状的纵长孔,所述第一通孔沿所述未掺杂的氮化镓层的横向方向间隔设置,所述第二通孔位于所述第一通孔的上方并沿所述未掺杂的氮化镓层的纵向方向间隔设置,且所述第一通孔与所述第二通孔接触重迭。
2.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:所述第一通孔贯穿所述未掺杂的氮化镓层的相对两侧,所述第二通孔贯穿所述未掺杂的氮化镓层的相对两端,所述第一通孔与所述第二通孔的形成方式是通过于该基板表面平铺交错排列的多个第一碳纳米管及第二碳纳米管;再于第一碳纳米管及第二碳纳米管上形成未掺杂的氮化镓层;再利用激光辐射所述未掺杂的氮化镓层,使其内部的第一碳纳米管及第二碳纳米管转化成二氧化碳气体溢出,从而形成分别形成第一通孔及第二通孔。
3.如权利要求2所述的发光二极管,其特征在于:所述第二通孔的底端与所述第一通孔的顶端连通设置。
4.如权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:所述每一第一通孔及每一第二通孔的孔径在10~40纳米之间。
5.如权利要求4所述的发光二极管,其特征在于:所述每一第一通孔及每一第二通孔的孔径均为20纳米。
6.一种发光二极管的制造方法,包括如下步骤:
提供基板及多个第一碳纳米管及多个第二碳纳米管,将多个第一碳纳米管及多个第二碳纳米管间隔的平铺于该基板表面,其中,所述第一碳纳米管与所述第二碳纳米管为接触重迭且交错的排列;
于所述第一碳纳米管及所述第二碳纳米管上形成半导体结构,所述半导体结构自所述第一碳纳米管及所述第二碳纳米管之间的间隙以侧向成长方式并将所述第一碳纳米管及所述第二碳纳米管包覆直至所述半导体结构的表面平坦;
利用激光辐射所述半导体结构,使其内部的所述第一碳纳米管及所述第二碳纳米管转化成二氧化碳气体溢出,从而形成分别形成第一通孔及第二通孔。
7.如权利要求6所述的发光二极管的制造方法,其特征在于:所述激光辐射强度为0.15~10W/cm2。
8.如权利要求6所述的发光二极管的制造方法,其特征在于:所述第一碳纳米管及所述第二碳纳米管均为圆柱体,其直径均在10~40纳米之间。
9.如权利要求8所述的发光二极管的制造方法,其特征在于:每个所述第一碳纳米管及每个所述第二碳纳米管的直径均为20纳米。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310333327.6A CN104347766B (zh) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | 发光二极管及其制造方法 |
TW102128337A TW201515256A (zh) | 2013-08-02 | 2013-08-07 | 發光二極體及其製造方法 |
US14/449,102 US20150034965A1 (en) | 2013-08-02 | 2014-07-31 | Light emitting diode and method for manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310333327.6A CN104347766B (zh) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | 发光二极管及其制造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104347766A CN104347766A (zh) | 2015-02-11 |
CN104347766B true CN104347766B (zh) | 2018-02-16 |
Family
ID=52426844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310333327.6A Expired - Fee Related CN104347766B (zh) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | 发光二极管及其制造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150034965A1 (zh) |
CN (1) | CN104347766B (zh) |
TW (1) | TW201515256A (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105336826B (zh) * | 2015-11-11 | 2017-11-21 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种集成多孔状反射层的发光二极管制作方法 |
CN105449057B (zh) * | 2015-11-11 | 2017-12-26 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种集成多孔状反射层的发光二极管 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102760800A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | 清华大学 | 发光二极管的制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002176226A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-06-21 | Toshiba Corp | 光素子およびその製造方法 |
US7535946B2 (en) * | 2006-11-16 | 2009-05-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Structure using photonic crystal and surface emitting laser |
CN102623579A (zh) * | 2011-01-28 | 2012-08-01 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 半导体发光芯片制造方法 |
-
2013
- 2013-08-02 CN CN201310333327.6A patent/CN104347766B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-08-07 TW TW102128337A patent/TW201515256A/zh unknown
-
2014
- 2014-07-31 US US14/449,102 patent/US20150034965A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102760800A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | 清华大学 | 发光二极管的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104347766A (zh) | 2015-02-11 |
TW201515256A (zh) | 2015-04-16 |
US20150034965A1 (en) | 2015-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10249789B2 (en) | Light emitting diode chip and fabrication method | |
CN102544248B (zh) | 发光二极管晶粒的制作方法 | |
KR20130106690A (ko) | 백색 발광 다이오드 | |
KR20080110340A (ko) | 반도체 발광소자 및 그의 제조방법 | |
KR20120083084A (ko) | 나노 로드 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
US20130015465A1 (en) | Nitride semiconductor light-emitting device | |
TWI623115B (zh) | 具粗化表面之薄膜式覆晶發光二極體及其製造方法 | |
CN104347766B (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
CN104078538A (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
KR101165259B1 (ko) | MgO피라미드 구조를 갖는 발광소자 및 그 제조방법 | |
US20130341591A1 (en) | Light emitting diode structure and manufacturing method thereof | |
JP2010147190A (ja) | 両面発光デバイス | |
CN106206865A (zh) | 一种高压发光二极管及其制作方法 | |
CN102142499A (zh) | 一种电流均匀分布的led晶片 | |
KR101360882B1 (ko) | 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법 | |
CN106601876A (zh) | 一种led芯片结构及其制作方法 | |
US9768359B2 (en) | Semiconductor device, method for manufacturing same, light-emitting diode, and method for manufacturing same | |
CN104377284B (zh) | 发光二极管及发光二极管制造方法 | |
US9035280B2 (en) | Light-emitting device | |
CN103165770B (zh) | 一种台阶结构的高亮度发光二极管的制造方法 | |
TWI423478B (zh) | 半導體發光晶片製造方法 | |
KR102357825B1 (ko) | 발광소자 및 그 제조방법 | |
CN104183673B (zh) | 一种发光二极管及其制造方法 | |
TWI577046B (zh) | 半導體發光元件及其製作方法 | |
KR101435512B1 (ko) | 혼성 구조를 갖는 발광다이오드 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180216 |