CN104766913A - Led结构及其制造方法 - Google Patents

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张宇
李起鸣
徐慧文
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Abstract

本发明揭示了一种LED结构的制造方法。包括：提供前端结构，所述前端结构包括衬底，形成于所述衬底上的氮化镓层；在所述氮化镓层上形成氧化铝层作为保护层。本发明还提供由该方法获得的LED结构。本发明能够提高出光率，获得更好的出光角度，提高了LED结构的外量子效率，提高了LED结构可靠性。

Description

LED结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种LED结构及其制造方法。
背景技术
自20世纪90年代起，LED技术得到了长足进步，不仅是发光效率超过了白炽灯，光强达到了烛光级，而且颜色也从红色到蓝色覆盖了整个可见光谱范围，这种从指示灯水平到超过通用光源水平的技术革命导致各种新的应用，诸如汽车信号灯、交通信号灯、室外全色大型显示屏以及特殊的照明光源。
目前，LED结构已经具备多种样式，例如正装结构LED芯片，垂直结构LED芯片等，这些LED结构有着各自的优点和不足之处。但是，共同的，为了保护LED结构的电极及ITO层，提高LED结构的外量子效应，LED结构通常都会形成一层保护层。
业内目前在LED结构上生长一层SiO2作为LED结构的保护层，但是SiO2与GaN层之间无法形成很好的层间渐变折射率关系，这会影响LED结构的外量子效率及发光角度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种LED结构及其制造方法，提高LED结构的外量子效率，提高可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种LED结构的制造方法，包括：
提供前端结构，所述前端结构包括衬底，形成于所述衬底上的氮化镓层；
通过原子层沉积工艺在所述氮化镓层上形成氧化铝层作为保护层，所述氧化铝层的厚度为以及
在所述氧化铝层上形成硅胶封装层。
相应的，本发明提供一种LED结构，包括：
前端结构，包括衬底，位于所述衬底上的氮化镓层；
位于所述氮化镓层上的氧化铝层，所述氧化铝层作为保护层，所述氧化铝层的厚度为
位于所述氧化铝层上的硅胶封装层。
本发明提供的LED结构及其制造方法中，在氮化镓层上形成氧化铝层作为保护层。相比现有技术，氧化铝层作为保护层能够提高外量子效率，获得更好的出光角度，提高LED结构的性能；进一步的，通过原子层沉积工艺形成所述氧化铝层，提高了获得的保护层的质量，提高了LED结构的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例中LED结构的制造方法的流程图；
图2-图4为本发明实施例中LED结构的制造方法的过程中器件结构的示意图；
图5a和图5b为现有技术中与本发明中LED结构的光路图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的LED结构及其制造方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种垂直结构LED的制造方法，包括：
步骤S101，提供前端结构，所述前端结构包括衬底，形成于所述衬底上的氮化镓层；
步骤S102，通过原子层沉积工艺在所述氮化镓层上形成氧化铝层作为保护层，所述氧化铝层的厚度为
步骤S103，在所述氧化铝层上形成硅胶封装层。
以下列举所述LED结构及其制造方法的较优实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
请参考图1，并结合图2-图4，其中图1为本发明实施例中LED结构的制造方法的流程图；图2～图4为本发明实施例中LED结构的制造方法的过程中器件结构的示意图。
如图1所示，所述LED结构及其制造方法包括：
首先，请参考图2，执行步骤S101，提供前端结构，所述前端结构包括衬底10，形成于所述衬底上的氮化镓层11。所述前端结构上还包括位于衬底10上的电极12。依据不同类型的LED结构，所述前端结构可以不同，例如，具体可以是：包括衬底，依次形成于所述衬底上的N型氮化镓层(N-GaN)、量子阱层(MQW)和P型氮化镓层(P-GaN)；也可以是包括衬底，依次形成于所述衬底上的P型氮化镓层、量子阱层和N型氮化镓层。在所述前端结构中还包括电流阻挡层、欧姆接触层等功能层，此为本领域所熟悉，故不再赘述。
然后，请参考图3，执行步骤S102，通过原子层沉积工艺在所述氮化镓层上形成氧化铝层作为保护层，所述氧化铝层的厚度为较佳的，在本发明中，采用原子层沉积工艺(ALD)形成所述氧化铝层13。采用原子层沉积工艺能够使得沉积的氧化铝层13致密均匀，品质更优，达到了提高出光率的效果。优选的，所述氧化铝层13的厚度为等。由图3可见，所述氧化铝层13暴露出所述电极12。
请参考图4，在形成氧化铝层13之后，执行步骤S103，在所述氧化铝层13上形成硅胶封装层14。其中图4展示出的是图3的基础上获得硅胶封装层后的一部分。
由此，本发明的LED结构形成，可参考图3所示，包括：
前端结构，包括衬底10，位于所述衬底10上的氮化镓层11；
位于所述氮化镓层11上的氧化铝层13，所述氧化铝层13作为保护层，所述氧化铝层的厚度为以及位于所述氧化铝层13上的硅胶封装层14。
下面对本发明的LED结构的光路进行分析。
请参考图5a和图5b，图5a为现有技术中LED结构的光路图，图5b为本发明中LED结构的光路图。
在现有技术中，保护层采用为二氧化硅，其折射率为1.5，而氮化镓层的折射率为2.5；在本发明中，保护层为氧化铝，其折射率为1.77，层间渐变折射率关系更佳，因此，可以获得的全反射角α0＜α1，由此可见，本发明中能够使得更多的光出射，从而提高了外量子效应。此外，请继续参考图5a和图5b，由于本发明中氧化铝的折射率大于现有技术中氧化硅的折射率，在相同入射角的情况下，出射角β0＞β1，因此，能够获得更好的出光角度。
进一步的，考虑到在封装后，硅胶封装层14的折射率为1.5，而在本发明中，氧化铝的折射率值在氮化镓的折射率值和封装硅胶的折射率值之间，三者形成更好的层间渐变折射率的关系，因此封装后LED结构的出光也会增加。
本发明提供的LED结构及其制造方法中，采用氧化铝层作为保护层能够提高外量子效率，获得更好的出光角度，提高LED结构的性能；进一步的，通过原子层沉积工艺形成所述氧化铝层，提高了获得的保护层的质量，提高了LED结构的可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种LED结构的制造方法，包括：
提供前端结构，所述前端结构包括衬底，形成于所述衬底上的氮化镓层；
通过原子层沉积工艺在所述氮化镓层上形成氧化铝层作为保护层，所述氧化铝层的厚度为以及
在所述氧化铝层上形成硅胶封装层。
2.一种LED结构，其特征在于，包括：
前端结构，包括衬底，位于所述衬底上的氮化镓层；
位于所述氮化镓层上的氧化铝层，所述氧化铝层作为保护层，所述氧化铝层的厚度为
位于所述氧化铝层上的硅胶封装层。
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