CN105762264B - 一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，衬底上表面由下至上依次生成缓冲层、非故意掺杂层及第一部分第一型导电层；第一部分第一型导电层上生成微米孔洞制作层，微米孔洞制作层上设置上宽下窄的倒梯形微米孔洞，在孔洞内由下至上依次生成第二部分第一型导电层、有源区、电子阻挡层、第一部分第二型导电层，第二部分第一型导电层与第一部分第一型导电层连接；微米孔洞制作层上生成第二部分第二型导电层与第一部分第二型导电层连接；第二部分第二型导电层上表面由下至上依次生成欧姆接触层和导电层；在第一部分第一型导电层上设置第一电极，在导电层上设置第二电极。本发明可以多维度提高二极管发光效率，且制作工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管。
背景技术
发光二极管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，作为主要的光源得到较快发展，近年来发光二极管的利用领域迅速扩展，提高发光二极管的发光效率为其重要发展方向。
为了提高发光二极管的亮度，除了通过提高发光二极管的内量子效率，另一条途径是提高发光二极管的外量子效率。提高光的萃取率是提高外量子效率的最重要途径。现有技术中，传统的发光二极管提高光的萃取率主要包括表面粗化、有源区下方蒸镀DBR（布拉格反射层）、出光表面增加增透膜、光子晶体等技术，其缺陷在于：所述技术只提高二维度的出光率，并未达到较高水平的出光率。
为了使发光二极管获得较高的光的萃取率，微米线、纳米线的发光二极管因此而产生，为了提高微米线发光二极管的可靠性，简化其芯片结构及芯片制作方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，以多维度提高二极管发光效率，且制作工艺简单。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，衬底上表面由下至上依次生成缓冲层、非故意掺杂层及第一部分第一型导电层；第一部分第一型导电层上生成微米孔洞制作层，微米孔洞制作层上设置上宽下窄的倒梯形微米孔洞，在孔洞内由下至上依次生成第二部分第一型导电层、有源区、电子阻挡层、第一部分第二型导电层，第二部分第一型导电层与第一部分第一型导电层连接；微米孔洞制作层上生成第二部分第二型导电层与第一部分第二型导电层连接；第二部分第二型导电层上表面由下至上依次生成欧姆接触层和导电层；在第一部分第一型导电层上设置第一电极，在导电层上设置第二电极。
进一步，微米孔洞的形状为上宽下窄的倒梯形圆台。
进一步，微米孔洞上部直径为15-30µm，下部直径为3-15µm。
进一步，微米孔洞的密度范围104-105个/mm2。
进一步，微米孔洞制作层的厚度为2-5µm。
进一步，微米孔洞制作层的构成材料包含二氧化硅、氮化硅。
一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管制作方法，包括以下步骤：
一，在衬底上依次外延缓冲层、非故意掺杂层和第一部分第一型导电层；
二，在第一部分第一型导电层上沉积微米孔洞制作层；
三，采用包括掩膜、光刻、ICP蚀刻工艺在微米孔洞制作层上形成上宽下窄的倒梯形微米孔洞；
四，采用二次外延在孔洞内依次形成第二部分第一型导电层、有源区、电子阻挡层和第一部分第二型导电层，第二部分第一型导电层与第一部分第一型导电层连接；在微米孔洞制作层上表面形成第二部分第二型导电层与第一部分第二型导电层连接，在第二部分第二型导电层上形成欧姆接触层；
五，在欧姆接触层上蒸镀导电层；
六，依次腐蚀部分导电层、欧姆接触层、第二部分第二型导弹层、微米孔洞制作层，裸露部分第一部分第一型导电层；
七，采用掩膜、光刻、ICP蚀刻在第一部分第一型导电层上形成第一电极制作区，第一电极制作区形成第一电极，在导电层上形成第二电极。
进一步，微米孔洞的形状为上宽下窄的倒梯形圆台。
进一步，微米孔洞上部直径为15-30µm，下部直径为3-15µm。
进一步，微米孔洞的密度范围104-105个/mm2。
进一步，微米孔洞制作层的厚度为2-5µm。
进一步，微米孔洞制作层的构成材料包含二氧化硅、氮化硅。
采用上述方案后，本发明微米孔洞制作层上设置上宽下窄的倒梯形微米孔洞，在孔洞内生成有源区，其具有以下有益效果：
一、可利用外延材料梯形的斜面与空气之间的折射率差，增加光的全反射。
二、上宽下窄的倒梯形微米孔洞的有源区面积较传统的柱体状的大些，减少了采用微米线结构导致的有源区面积的损失。
三、由于倒梯形微米孔洞上宽下窄，顶部的第二部分第二型导电层可设置为互相连接的梯形上表面，第二型导电层可直接在梯形上表面连接成一片，有利于后续芯片制造工艺的简化，以及有利于发光二极管芯片的可靠性的提高。
在制作所述微米线发光二极管时，由于在微米孔洞制作层上设置的微米孔洞为上宽下窄的倒梯形，微米孔洞制作层上生成的第二部分第二型导电层与微米孔洞内位于孔洞上宽部的第一部分第二型导电层连接，顶部的第二部分第二型导电层可设置为互相连接的梯形上表面，第二部分第二型导电层可直接在梯形上表面连接成一片，使得欧姆接触层整个平面生长在第二部分第二型导电层平面上，进而使得导电层可以直接蒸镀于欧姆接触层平面上，减少后期制作导电层的工艺难度及制作成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的制作工艺图一；
图3是本发明的制作工艺图二；
图3a是图3俯视状态示意图；
图4是本发明的制作工艺图三。
标号说明
衬底1 缓冲层2
非故意掺杂层3 第一部分第一型导电层41
第一电极411 第二部分第一型导电层42
孔洞制作层5 孔洞51
有源区6 电子阻挡层7
第一部分第二型导电层81
第二部分第二型导电层82
欧姆接触层9 导电层10
第二电极101。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
如图1至图4所示，本发明揭示的一种微米线发光二极管，衬底1上表面由下至上依次生成缓冲层2、非故意掺杂层3及第一部分第一型导电层41（第一型导电层也为n型导电层）。
第一部分第一型导电层41上生成微米孔洞制作层5，微米孔洞制作层5上设置上宽下窄的倒梯形微米孔洞51，如图3a所示，在孔洞51内由下至上依次生成第二部分第一型导电层42、有源区6、电子阻挡层7、第一部分第二型导电层81（第二型导电层也为p型导电层），第二部分第一型导电层42与第一部分第一型导电层41连接。
微米孔洞制作层5上生成第二部分第二型导电层82与第一部分第二型导电层81连接。第二部分第二型导电层82上表面由下至上依次生成欧姆接触层9和导电层10，导电层10为ITO导电层。在第一部分第一型导电层41上设置第一电极411，在导电层10上设置第二电极101。
微米孔洞51的形状优选为为上宽下窄的倒梯形圆台，制作成微米级别的倒梯形台状发光体，使得发光二极管的有源区辐射出的光不止可以从器件表面传播出来，也可以从器件的四面八方出光，极大地提高外量子效率。倒梯形台状的设计能有效增加有源区的面积，减小制作成微米柱状体的有源区面积的大幅损失。倒梯形台状的设计能有效增加第二n型导电层的与空气的折射率差的反射面积，提高法相光的强度，特别是应用在背光源等器件上。
倒梯形台状的设计能减少后期制作ITO导电层10时的工艺难度及制作成本。因为上面的第二部分第二型导电层82或欧姆接触层9是整个平面生长，所以ITO导电层10可以直接蒸镀于欧姆接触层9之上。
微米孔洞51上部直径为15-30µm，下部直径为3-15µm。微米孔洞51的密度范围104-105个/mm2。微米孔洞制作层5的构成材料包含二氧化硅、氮化硅。
微米孔洞制作层5的厚度为2-5µm。如果厚度偏薄，会导致有源区的面积损失增加；如果厚度偏厚，会导致ITO导电层10无法有效地在一个平面上沉积。
本发明还揭示所述微米线发光二极管制作方法，包括以下步骤：
一，如图2所示，在衬底1上依次外延缓冲层2、非故意掺杂层3和第一部分第一型导电层41。
二，如图3所示，在第一部分第一型导电层41上采用PVD沉积微米孔洞制作层5。
三，采用包括掩膜、光刻、ICP蚀刻工艺在微米孔洞制作层5上形成上宽下窄的倒梯形微米孔洞51，如图3a所示。
四，如图4所示，采用二次外延在孔洞51内依次形成第二部分第一型导电层42、有源区6、电子阻挡层7和第一部分第二型导电层81，第二部分第一型导电层42与第一部分第一型导电层41连接；在微米孔洞制作层5上表面形成第二部分第二型导电层82与第一部分第二型导电层81连接，在第二部分第二型导电层82上形成欧姆接触层9。
五，在欧姆接触层9上蒸镀ITO导电层10。
六，采用腐蚀溶液依次腐蚀部分导电层10、欧姆接触层9、第二部分第二型导弹层82、微米孔洞制作层5，裸露部分第一部分第一型导电层41。
七，采用掩膜、光刻、ICP蚀刻在第一部分第一型导电层41上形成第一电极制作区，第一电极制作区形成第一电极411，在导电层10上形成第二电极101。
第二部分第二型导电层82可设置为互相连接的梯形上表面，第二部分第二型导电层82可直接在梯形上表面连接成一片，使得欧姆接触层9整个平面生长在第二部分第二型导电层82平面上，进而使得导电层10可以直接蒸镀于欧姆接触层9平面上，减少后期制作导电层的工艺难度及制作成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，其特征在于：衬底上表面由下至上依次生成缓冲层、非故意掺杂层及第一部分第一型导电层；第一部分第一型导电层上生成微米孔洞制作层，微米孔洞制作层上设置上宽下窄的倒梯形微米孔洞，在孔洞内由下至上依次生成第二部分第一型导电层、有源区、电子阻挡层、第一部分第二型导电层，第二部分第一型导电层与第一部分第一型导电层连接；微米孔洞制作层上生成第二部分第二型导电层与第一部分第二型导电层连接；第二部分第二型导电层上表面由下至上依次生成欧姆接触层和导电层；在第一部分第一型导电层上设置第一电极，在导电层上设置第二电极。
2.如权利要求1所述的一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，其特征在于：微米孔洞的形状为上宽下窄的倒梯形圆台。
3.如权利要求2所述的一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，其特征在于：微米孔洞上部直径为15-30µm，下部直径为3-15µm。
4.如权利要求1所述的一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，其特征在于：微米孔洞的密度范围104-105个/mm2。
5.如权利要求1所述的一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，其特征在于：微米孔洞制作层的厚度为2-5µm。
6.如权利要求1所述的一种具有倒梯形圆台体的微米线发光二极管，其特征在于：微米孔洞制作层的构成材料包含二氧化硅、氮化硅。
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