CN1103512A - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管，具有限定为发光部分的双杂结 构的外延层，该层通过一台面部分与基片相连，在基 片与相邻的一外延层之间设置台面部分而形成一空 腔层，空腔层中可灌入树脂。还提供了一种制造发光 二极管的方法，包括以下步骤：生长出具有高混合晶 体比例的-AlGaAs层作为辅助层；在辅助层上生长 出以台面部分相连的外延层；溶解除去辅助层以形成 空腔层，于是光在一覆盖层与空腔层或灌有树脂的空 腔层间的界面上反射，从而提高了光输出。

Description

本发明涉及一种具有高发光输出的发光二极管及其制造方法。
通常，为了增加发光二极管的光输出，采用一种增强其内部量子效应的方法，即提高将电能转换为光能的效率;或者采用一种增强光输出效率的方法，即从发光二极管中取出更多发光量的方法。
作为增强内部量子效应的措施，现有技术中采用了单杂结构和双杂结构（single    hetero    strueture    and    double    hetoro    strueture），采用这样的结构，内部量子效应得以大大增强，从而实现了高输出的要求。
另一方面，尽管光输出效率是决定发光二极管发射量的一个主要因素，然而要获得高效率的光输出却是很困难的，因为发光二极管片芯的光输出表面的折射率与外界（空气）的折射率之间差别造成在片芯表面上存在光的反射。
因此，有人提出从发光二极管的前表面取出后表面上反射的进入后表面的光。利用在一个GaAs基片上生长出一层AlGaAs厚膜，使AlGaAs层生长为该厚膜上的发光部分，并除掉GaAs基片，以这种方法就可制得这类发光二极管。
为了使光在后表面上有效地反射，须防止光被吸收到一外延层或基片中。这种想法对于GaP、InP及其混合晶体型的发光二极管是众所周知的。在GaAs基片中，须要使用含相当高比例的AlAs混合晶体的AlGaAs基片，因为光会被吸收到GaAs基片中。因此，如以上所描述的，生长出AlGaAs厚膜层，因以代替单元素的基底，并将原来所用的基片除掉。
正如以上所述，为了制出具有这样结构的AlGaAs外延晶片：该结构使光能在发光二极管片芯的后表面反射，须要有一个AlGaAs基片。利用在GaAs基片上生长出一层AlGaAs厚膜，使AlGaAs层生长为该厚膜上的发光部分，并除掉GaAs基片，就能得到这种晶片。AlGaAs厚膜通常须有150微米左右的厚度，以保持用于发光二极管片芯的晶片的形状。
然而，当利用逐步冷却的方法使含有高比例混合晶体的AlGaAs层外延生长时，由于溶入的Al的量很大（尽管在GaAs和Al加入溶剂Ga中时GaAs吸收的Al很少），很难生长出含高比例AlAs混合晶体的厚的AlGaAs外延层。由于这一困难，就要采取以下方法：增加生长的起始温度至1000℃左右（尽管常取约900℃），加厚贮液箱的厚度以降低冷却速度，等等。但是，用这类方法，增加了原材料量，生长时期长，从而提高了制造成本。此外，在表面内的膜厚度弥散到50至100微米的程度，很难改善这一膜层厚度中的均匀度及其各性能参数，由于膜厚中的弥散，造成晶片脆弱或内部畸变。
还有一种在逐步冷却方法基础上再加上温差的方法，但是用这种方法只能生长出数量很少的外延晶片，只有一两个而已。因此，要大量生产外延晶片，就需要大量的生长设备，其产出率因弥散性的缘故而很低，制造成本很高。由于上述原因，人们希望有一种既能提高效率又不带AlGaAs厚膜的使光反射的发光二极管。
针对上述问题，本发明的第一发明目的是提供一种发光二极管，该发光二极管具有高的光输出且制造简单，同时提供了一种制造该发光二极管的方法。
本发明的第二目的是提供一种发光二极管，该发光二极管的产出率得以提高，并能在维持高发光输出的情况下提高其稳定性。
本发明的第一特征在于，提供了一种发光二极管，其中形成有多个构成在一基片上的发光部分的外延层，该发光二极管包括：基片表面上的凸台面部分，该部分与基片中的外延层局部连接;以及一空腔层，该层形成在基片与除凸台面部分之外的外延层之间。
本发明的第二特征在于，提供了一种发光二极管，其中形成有多个构成在一基片上的发光部分的外延层，该发光二极管包括：外延层后表面上的凸面部分，该部分与外延层局部连接;以及一空腔层，该层形成在基片与除凸面部分之外的外延层之间。
本发明的第三特征在于，提供了一种发光二极管，其中形成有多个构成在基片上的发光部分的外延层，该发光二极管包括：基片表面上的凸台面部分;外延层后表面上的凸面部分，其中外延层通过所述台面部分及凸面部分与基片局部连接;以及一空腔层，该层形成在基片与除台面部分及凸面部分之外的外延层之间。
本发明的第四特征在于，在本发明的上述第一至第三特征中所提出的任一种发光二极管中，所述基片为GaAs基片，而各外延层为GaAlAs外延层，以提供较高的亮度。
本发明的第五特征在于，在本发明的上述第一至第四特征中所提出的任一种发光二极管中，向所述空腔层里加入了树脂，以改善其可靠性。
本发明的第六特征在于，提供了一种制造发光二极管的方法，该方法包括：在一基片表面上形成一凸台面部分;在基片表面上生长出一层辅助层（sacrificial    layer），其厚度不超过上述凸台面部分的高度;生长出多个外延层，这些外延层形成了基片上的发光部分;然后溶解并去除上述辅助层，以便在基片表面与除台面部分之外的外延层之间形成一空腔层。
本发明的第七特征在于，提供了一种制造发光二极管的方法，该方法包括：在一基片表面上形成一凸台面部分;在基片表面上生长出一层辅助层，其厚度为不超过上述凸台面部分高度的程度;回溶掉其上生长有辅助层的基片表面并除去除辅助层之外的凸台面部分，以形成在辅助层上的一凹的台面痕迹部分;在辅助层上生长出多个外延层，这些外延层形成光发射部分，其厚度不超过凹的台面痕迹部分的深度，以便在凹的台面痕迹部分处形成一凸面部分;然后溶解并去除上述辅助层，以便在在基片表面与除了在凹的台面痕迹部分处形成的凸面部分之外的外延层之间形成一空腔层。
这里，所谓“厚度为不超过凸台面部分高度的程度”意味着它可以稍微超过台面部分的高度，与所谓“厚度不超过凸台面部分的高度”是不同的。
本发明的第八特征在于，提供了一种按照本发明第六或第七特征制造发光二极管的方法，其中基片为GaAs基片，外延层为GaAlAs层，辅助层为含有比GaAlAs外延层所含有的AlAs混合晶体更高比例的GaAlAs层，并使用含有HF和H2O2的稀溶液作为溶解含有更高比例的AlAs混合晶体的GaAlAs辅助层的溶液。
同时，本发明可用于任何具有这样结构的发光二极管：其中由于基片的带隙能量低于形成为发光部分的外延层的带隙能量，进入后表面的光会被吸收掉。
按照本发明的第一特征，其中空腔层是在基片与外延层之间形成的，通过外延层进入后表面的光，大部分在该空腔层中被反射，并从该表面上离开。因此，由于不必像现有技术中那样须形成不吸收光的厚外延层来代替基片及去掉原来所用的基片，因而能提高光输出效率。另外，形成发光部分的外延层是通过基片表面上形成的凸台面部分与基片局部连接的。再有，与没有空腔层的发光二极管相比，由于有空腔层对通电电流有所限制，因而能获得更高的光输出。
按照本发明的第二特征，形成发光部分的外延层是借助在该外延层后表面上形成的凸台面部分而与基片局部连接的，因而该发光二极管的形状能像本发明第一特征所述发光二极管那样被保持。
按照本发明的第三特征，形成发光部分的外延层是借助在基片表面上形成的凸台面部分和在外延层后表面上形成的凸面部分而与基片局部连接的，因而该发光二极管的形状能像本发明第一特征或第二特征所述发光二极管那样被保持。
按照本发明的依据本发明的第一至第三特征中任何一个的第四特征，其中基片为GaAs基片，而外延层为GaAlAs层，从而获得较高亮度。
按照本发明的依据本发明的第一至第四特征中任何一个的第五特征，其中在所述空腔层中加入树脂，从而可增大其可靠性。
按照本发明的第六特征，其中厚度不超过台面部分高度的辅助层在基片的表面上生长，而外延层直接生长在台面部分上，并且在台面部分与外延层之间没有辅助层。因此，当辅助层被溶解而去除后，外延层不会从基片上脱落，而能通过台面部分与基片牢固连接在一起。另外，空腔层很容易形成，因为空腔层是形成在外延层与基片表面之间的，只要溶解并除掉辅助层，即可形成该空腔层。
按照本发明的第七特征，外延层的凸面部分是与基片的凹面部分连接的，且在其中形成，这里具有不正常结构的表面层是以回熔方法除去的。因此，由于基片与外延层之间的连接是通过回熔方法得到的，且不受辅助层生长和蚀刻条件的影响，因而其外延层能连接得更牢固。再有，由于只须在其间溶解去掉辅助层而形成空腔层，因此能像本发明第六特征中所述那样很容易制出空腔层。
按照本发明的依据本发明的第六或第七特征的第八特征，其中基片为GaAs基片，外延层为GaAlAs层，辅助层为含有比该GaAlAs外延层所含有的AlAs混合晶体更高比例的GaAlAs层，并使用含有HF和H2O2的稀溶液作为溶解含有更高比例的AlAs混合晶体的GaAlAs辅助层的溶液，回熔、溶解而去除辅助层的工作能可靠完成，以及形成空腔层的工作能简单可靠地实现。
以下参照附图说明本发明的实施例。
图1为一剖面图，示出本发明第一个最佳实施例中的发光二极管;
图2为一剖面图，示出在第一最佳实施例中基片上的包括辅助层在内的四个外延层的生长状态;
图3为一剖面图，示出不同于第一最佳实施例的另一个红外发光二极管;
图4为一剖面图，示出在上述第二最佳实施例中基片上的包括辅助层在内的四个外延层的生长状态;
图5A至5E为一组剖面图，示出红外发光二极管的第二实施例中各外延层的生长过程;
图6A至6C为一组剖面图，示出制造第二实施例的发光二极管的方法。
第一最佳实施例
图1所示的本发明的红外发光二极管1结构是对通常的发光二极管结构的改进。通常的发光二极管中，因为基片的带隙能量低于形成为发光部分的外延层的带隙能量，因此进入后表面的光被吸收掉。本发明的这种发光二极管的结构，使得进入后表面的光能被反射，并从该表面侧被取出。
发光二极管1具有一种DH（double    hetero，双杂）结构，其中在P型GaAs基片2上形成有一P型AlGaAs覆盖层3、一P型AlGaAs活性层4和一N型AlGaAs窗口层5。在P型GaAs基片2的这一侧形成有一P型全电极7，而在N型AlGaAs窗口层5那一侧有一N型圆形电极8。
在P型GaAs基片2的表面上形成有一凸台面部分9。覆盖层3与台面部分9的连接是以将后者的上部插到覆盖层3中而实现的。这种连接只是局部连接，因而在P型GaAs基片2与P型AlGaAs覆盖层3之间得到空腔层10。
工作时，在P型AlGaAs活性层4处产生的光通过N型AlGaAs窗口层5和P型AlGaAs覆盖层3传播，进入P型AlGaAs覆盖层3的后表面的光在覆盖层3与空腔层10间的界面上被反射，从而返回到N型AlGaAs窗口层5。于是，在P型AlGaAs活性层4处产生的光能以高效率从发光二极管1的片芯表面上取出。
为何能在空腔层10的界面上反射的理由在于，当加入了树脂后，空腔层10的折射率小到1.0或1.5左右，而P型覆盖层3的折射率为3.5左右，因此光能可靠地交界面上反射。在以树脂模制片芯时，出现两种情况，即空腔层为空的，或者是空腔中注入了树脂，光在两种状态下均能在空腔层与P型覆盖层的交界面上反射。由于这样，即使存在GaAs基片2，也能得到具有高反射效应的发光二极管。
另一方面，按照本最佳实施例的发光二极管，其电流由于存在空腔层而有所减小，因而内部量子效应变高，与不带空腔层的常规DH结构的发光二极管相比，其光输出或发光量大于两倍。另外，由于有高电流密度，其响应速率快于现有技术的两倍。
以下说明制造具有上述结构的发光二极管的方法。
首先，制造出P型GaAs基片2。例如，将一块GaAs基片掺杂入含有1×1019cm-3至3×1019cm-3浓度的载流子的锌。在GaAs基片表面上，以光刻法和干或湿刻法形成凸台面部分9。台面部分9大致为10微米直径5微米高的柱状，配置成如同40微米间隔的阵列。
在已形成凸台面部分9的P型GaAs基片2的表面上，如图2所示，用液相外延法生长出四个外延层，也就是在覆盖层3、活性层4和窗口层5上形成一个辅助层12。
辅助层12由含有AlAs混合晶体比为0.9的高混合晶体的AlGaAs材料制成，其厚度设计为2微米左右，不超过台面部分9的高度。在低的过饱和生长溶液与基片2接触的步骤中，高混合晶体的辅助层12不在台面部分9的顶部生长。P型AlGaAs覆盖层3被设计成含有0.25比例的AlAs混合晶体，而厚度为30微米左右。P型AlGaAs活性层4被设计成含有0.05比例的AlAs混合晶体，而厚度为1微米左右。N型AlGaAs窗口层5被设计成含有0.25比例的AlAs混合晶体，而厚度为30微米左右。并且，0.25比例的AlAs混合晶体的折射率为3.5左右。其后，在按上述结构生长的外延晶片的后表面和前表面上分别形成电极7和电极8。开出深度为80微米的槽缝，以便将晶片分成各个片芯。然后，将晶片浸入刻蚀液中，辅助层12就被除去，从而形成空腔层10。更详细说，将外延层浸入HF和H2O2的稀溶液中，于是辅助层就被溶解而去除。也就是，只有由高混合比例晶体的AlGaAs构成的辅助层12才被这种溶液溶解。
然后，用切割方法将外延晶片分成为发光二极管的片芯。再将分出的每一个发光二极管装到管座上，接上引线，并以树脂封固，就制成为发光二极管器件。使用通常具有1.5左右折射率的环氧树脂作为封固材料。最好用那些具有较高折射率的树脂，以增强光输出效率。
对于上述结构的红外发光二极管的特性参数进行评估后，可得出以下结论。
本发明这一最佳实施例的发光二极管能提供高的光输出，在通以正偏的50mA直流时，其光输出达20±1mW，而对于常规的DH结构的发光二极管，同样通以正偏的50mA直流，其光输出只有8.0±1mW。
再有，已证实，对于本实施例的没有用树脂封固的裸片芯情况，其光输出为7.0±0.9mW，而对于常规发光二极管的未以树脂封固的裸片芯情况，其光输出只有2.5±0.3mW。
特别是，当制成为AlGaAs红外发光二极管时，它能提供相当高的光输出，在通以正偏的20mA直流时，其光辐射达2500mcd。
业已证明，在本发明最佳实施例的发光二极管中，其光输出的弥散程度大为减少，而当制成后表面反射型的常规发光二极管时，其弥散程度通常是增加的。
另外，在本实施例中，不须要生长出高混合晶体比例的AlGaAs厚膜（尽管也须要有如同常规的后表面反射型发光二极管用的那种基片）。也就是说，由于仍然用GaAs基片作为基片，因此在基片上生长的AlGaAs层的厚度无须大于该层的固有厚度，于是温度条件的影响减小了，外延层更易生长，性能参数的一致性得以提高。同时，由于高混合晶体的AlGaAs层生长为薄的辅助层，并在随后被除去，因此它对性能参数没有影响。
此外，由于只须要引用常规DH结构中的外延晶片的生长系统来生长出四个外延层，因此不必去掉GaAs基片，于是可用常规的大批量生产工艺作为其制造工艺。
因此，有可能以低成本、高光输出和有极一致的性能容易地生长出外延晶片。
同时，在以树脂对发光二极管1进行封固时，空腔层10可能维持不变，也可能被用于封固的树脂灌满。即使树脂进入其中，只要该树脂的折射率小于P型AlGaAs覆盖层3的折射率，光就可以在覆盖层3与树脂间的界面上反射。
尽管上述实施例是针对具有双杂结构的发光二极管进行说明的，然而本发明也可用于具有单杂结构，其基片和导电类型可以与上述最佳实施例完全相反。
如上所述，在制作本发明第一最佳实施例的发光二极管时，由高混合晶体的AlGaAs层构成的辅助层12是在基片上生长出的，且不超过台面部分9的高度，如图2所示。但是如果生长条件变化到某种程度，薄膜AlGaAs辅助层也可以在台面部分上生长。在这种情况下，就可获得如图3所示的那种结构的发光二极管。
如图3所示的剖面结构，具有这种结构的发光二极管，其覆盖层3的平的底表面恰好处在台面9上，而没有插入其中。
评价按这种结构方式构成的DH结构的发光二极管时知道，在通以正偏的50毫安直流时，其发射光的输出为18±1mW。另一方面，未以树脂封固的裸片芯的光输出，在本最佳实施例中是6±0.8mW。可以看到，这个数值高于常规发光二极管的光输出数值，尽管该数值低于如图1所示结构的发光二极管的光输出值。
另一方面，在上述的连接结构中，其基片与外延层是通过台面部分而局部连在一起的，如果AlGaAs辅助层生长在台面部分上，则形成为发光部分的外延层3、4和5在辅助层被腐蚀掉时，不大可能从基片2上脱落。
在以树脂封固发光二极管的制作过程中，即使精心地进行腐蚀，由于施加在基片与外延层界面上的应力作用，或者由于长时间操作、温度变化等等，仍有可能出现脱落现象。下述第二最佳实施例即可解决这一问题。
第二最佳实施例
如图4所示，该最佳实施例的发光二极管对连接结构作了改进，其中基片与外延层是通过外延层的一个凸面部分而局部相连的。图中，与第一最佳实施例相同的部分以相同的标号表示。
发光二极管11与第一最佳实施例的发光二极管的不同之处在于，在P型AlGaAs覆盖层3的后表面上形成有凸面部分14，并且覆盖层3是通过该凸面部分14直接与P型GaAs基片2相连的。凸面部分14有一直径放大了的部分（后文将对其再作说明），该直径放大了的部分与基片2相连，因此与第一最佳实施例相比其连接面较大，连接强度较高。
以下按照图5和图6说明制造具有这种结构的红外发光二极管的方法。
首先，制备出如图5A所示的P型GaAs基片2。例如，将一块GaAs基片掺杂入含有1×1019cm-3至3×1019cm-3浓度的载流子的锌。在GaAs基片2的表面上，以光刻法和蚀刻法形成凸台面部分9。台面部分9为10微米直径3微米高的柱状，配置成如同40微米间隔的阵列，如图5B所示。
在已形成凸台面部分9的P型GaAs基片2上，如图5C所示，生长出用作辅助层的外延层12。
在GaAs基片2上形成的辅助层12的AlGaAs层，其AlAs混合晶体比例为0.90，厚度为2微米左右。由于用液相外延法，该辅助层12仅在台面9的间隙中生长。液相外延生长法，是现有技术中众所周知的。但是，由于生长的扩散，可能生长为类似台面9上的薄膜。
其后，生长出P型AlGaAs覆盖层3。这时，通过减少加入到供覆盖层用的生长溶液中的GaAs量，使生长溶液变成不饱和的。虽然在第一最佳实施例中，对于高混合晶体的AlGaAs辅助层12采用了低的过饱和浓度的生长溶液，但这里采用的是不饱和生长溶液。通过使不饱和生长溶液与基片2接触，基片2的表面就被回熔，以便除去凸台面部分9。用这种去除方法，作为台面部分痕迹的凹面回熔部分13就在辅助层12中形成，如图5D所示。
上述生长溶液是由Ga金属、Al金属、GaAs多晶和Zn掺杂物组成的。如果GaAs的加入量太多，就不能得到回熔效果。如果其太少，回熔量就会太多。由于这一缘故，GaAs的加入量要加以控制，使回熔量从台面部分9顶部算起能达到4微米深，作为一设定位置，而其分散范围在0.1至10微米左右。该不饱和溶液能强烈溶解GaAs基片2的表面，而基本上不腐蚀辅助层12。因此，回熔部分被深深地挖空，从而使凹面部分13有了一个直径扩大了的部分13a，如图5D右边画出的放大示意图所示。
这是由回熔速率造成的，而回熔速率与被溶解材料中的AlAs混合晶体比例有很大依从关系。有趣的是，向辅助层12的整个下面溶解，也能形成这样的结构，使得辅助层12因其具有阵列的形式而在外层生长出之后埋入到覆盖层3中。
同时，通过上述回熔方法，可生长出类似台面部分上的薄膜的辅助层12能被全部除去。因此，辅助层12的厚度可以超过台面部分9的高度。
回熔过后，继续进行覆盖层3的生长过程，接着生长出P型AlGaAs活性层4和N型AlGaAs窗口层5，如图5E所示。
由于回熔过程之后覆盖层3的生长，一个对应于凹面回熔部分13的凸面部分14就在覆盖层3的后表面上形成，如图5E右边画出的放大示意图所示。通过凸面部分14，覆盖层3就与基片2直接局部连接起来。
P型AlGaAs覆盖层3的AlAs混合晶体比例为0.25左右，其厚度为30微米左右。P型活性层4的AlAs混合晶体比例为0.05左右，其厚度为1微米左右。N型AlGaAs窗口层5的AlAs混合晶体比例为0.30左右，其厚度为30微米左右。
其后，如图6A所示，在外延晶片的顶表面和后表面上分别制出N-圆形电极8和P-全表面电极7。
形成电极之后，开出一些槽缝，以便分割出各个片芯。将这些槽缝配置成类似一个有300微米间隔、40微米宽和80微米深的阵列。将外延晶片浸入HF和H2O2的稀溶液中，使辅助层12溶解并除去。通过溶解除去辅助层，如图6B所示，在基片2与覆盖层3之间除了覆盖层3的后表面上的凸面部分之外，形成了空腔层10。于是，就制得面积为300μm×300μm的各个片芯。
在此腐蚀步骤中，只有高混合晶体的AlGaAs辅助层12能被腐蚀掉，其他的AlGaAs层3、4和5很难被腐蚀。
在这样制成的外延晶片中，如图6C所示，光在覆盖层3与空腔层10的界面上反射，使大部分发出的光都进入N型窗口层5中。
在本发明的第二最佳实施例中，即使生长条件变化到某种程度，从而在台面部分上生长有AlGaAs辅助层的薄膜，也不会发生问题，因为台面本身也要回熔掉。另外，由于覆盖层后面的凸面部分与已被回熔过程清理了的基片表面牢固连接，因此这种连接可称之为刚性的。因此，当制作片芯时腐蚀辅助层过程中，形成发光部分的DH外延层不会从基片上脱落，即使在基片与外延层交界面上加力，也不会造成脱落。再有，在用树脂将发光二极管产品封固后，该器件对于长时间工作、温度变化等，都具有稳定性。
进而，可用切割方法将外延晶片分开而得到红外发光二极管的片芯。将每个分割出来的发光二极管都装到管座上，连上引线，再以树脂封固，就制出了发光二极管器件。
对这种发光二极管的特性参数作出评估后知道，其光输出高于第一实施例的光输出，在通以正偏的50mA直流时，光输出达22.0±2.0mW，而对于未用树脂封固的裸片芯，光输出为10.0±1mW。还发现，在本最佳实施例的光输出中，其弥散程度大为减少，而当制成后表面反射型的常规发光二极管时，其弥散程度通常是增加的。
尽管对于第一实施例来说，在制作片芯腐蚀辅助层的过程中，DH结构的外延层脱落的可能性只有30%左右，但是对于本最佳实施例（本实施例中DH结构的外延层是在回熔之后生长出的）来说，其脱落的可能性低于1%。
另外，虽然发现第一最佳实施例中只有20%左右的制成的片芯，其流过的电流限于10mA左右，但在本最佳实施例中，这种片芯的比例却明显低于1%。
按照本最佳实施例，用树脂封固的该器件的寿命已有明显提高。对100块片芯所做的实验表明：从室温到-40℃范围，以100mA电流通电1000次循环，没有一块片芯不能再通电。
还有，当把用于红外发光二极管的本实施例的技术用到发红光的AlGaAs发光二极管上时，发现也能得到高的光输出，在通以20mA的正偏直流时，其顶部表面发出的光有2500mcd（光输出为6mW）。
同时，虽然在第二最佳实施例中凸台面部分的全部均被回熔掉，但是也可以只去除掉该台面的顶部，以形成如第一最佳实施例中那样结构的发光二极管。对于这种结构，其可以在台面部分的顶部上生长的辅助层能被有效地去除，因而其连接可靠性比第一最佳实施例有进一步改善。
此外，也可以将第一和第二最佳实施例两者结合起来，即分别在基片表面上形成凸台面部分和在外延层的后表面上形成凸面部分，其中由台面部分和凸面部分将外延层与基片局部连接起来，从而在基片与除台面部分及凸面部分之外的外延层之间形成一空腔层。在此最佳实施例中，使用到HF和H2O2的溶液。但是，以1∶10的比例配合的HF与H2O的稀水溶液也可用来去除辅助层。
本发明的优点如下：
1.按照要求1限定的本发明，通过基片表面上的台面部分将基片与外延层之间局部连接起来，并在外延层与基片之间形成空腔层，以便在该空腔层上使光得以反射，结果光输出能大大加强。
2.按照要求2限定的本发明，通过外延层后表面上的凸面部分将基片与外延层之间局部连接起来，并形成空腔层，以便在外延层与基片之间的该空腔层上使光得以反射，于是光输出能大大加强。
3.按照要求3限定的本发明，通过基片表面上的台面部分和凸面部分将基片与外延层之间局部连接起来，并形成空腔层，以便在外延层基片之间的该空腔层上使光得以反射，于是光输出能大大加强。
4.按照要求4限定的本发明，采用了具有高亮度的GaAs/GaAlAs混合物的半导体作为发光二极管的材料，因此光输出能大大加强。此外，因为不须要生长出含有高AlAs混合晶体比的厚膜AlGaAs层，特性参数的一致性有了提高。
5.按照要求5限定的本发明，在空腔层中注入了树脂，于是能明显提高其可靠性。
6.按照要求6限定的本发明，在基片表面上生长出厚度不超过台面部分高度的辅助层，于是通过台面部分能将外延层与基片牢固地连接在一起。此外，简单地用溶解除去辅助层的方法，能够容易地形成空腔层。
7.按照要求7限定的本发明，形成了外延层上的凸面部分，并利用该凸面部分得以与基片连接，因此能更牢固地连接住外延层。此外，简单地用溶解除去辅助层的方法，能够容易地形成空腔层。
8.按照要求8限定的本发明，采用了具有高亮度的GaAs/GaAlAs混合物的半导体作为发光二极管的材料，辅助层是由高混合晶体的GaAlAs混合物半导体构成的，并使用了适于溶解除去辅助层的HF/H2O2腐蚀液，因此，能可靠地去掉辅助层。此外，因为无须生长出含高AlAs混合晶体比的厚膜AlGaAs层，因而容易制造，制造时能制得高产率的发光二极管，且可靠性高，能维持其高亮度特性。
尽管以特定的实施例对本发明作了描述以便完全和清楚地了解本发明，但所附的权利要求书并不受其限制，而是按照本领域普通技术人员所能理解的各种变通方案撰写的，完全应属于本发明教导的范围内。

Claims (16)

1、一种发光二极管，其中形成有多个外延层，该外延层界定出一基片上的发光部分，所述发光二极管包括：在所述基片表面上的一凸台面部分，通过该凸台面部分将所述外延层与所述基片局部连接起来，从而在所述基片与除了所述台面部分之外的所述外延层之间形成一空腔层。
2、一种发光二极管，其中形成有多个外延层，该外延层界定出一基片上的发光部分，所述发光二极管包括：在所述外延层的后表面上的一凸面部分，通过所述凸面部分将所述外延层与所述基片局部连接起来，从而在所述基片与除了所述凸面部分之外的所述外延层之间形成一空腔层。
3、一种发光二极管，其中形成有多个外延层，该外延层界定出一基片上的发光部分，所述发光二极管包括：在所述基片表面上的一凸台面部分;和在所述外延层的后表面上的一凸面部分;通过所述凸台面部分和所述凸面部分将所述外延层与所述基片局部连接起来，从而在所述基片与除了所述凸台面部分和所述凸面部分之外的外延层之间形成一空腔层。
4、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述基片为GaAs，而所述外延层为GaAlAs。
5、如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述基片为GaAs，而所述外延层为GaAlAs。
6、如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述基片为GaAs，而所述外延层为GaAlAs。
7、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述空腔层中灌有树脂。
8、如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述空腔层中灌有树脂。
9、如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述空腔层中灌有树脂。
10、一种发光二极管，包括：
第一导电类型的半导体基片;
在所述半导体基片的顶部表面上生长出的覆盖层，该覆盖层亦为上述第一导电类型的;
在所述覆盖层上生长出的活性层，该活性层亦为上述第一导电类型的;
在所述活性层上生长出的窗口层，该窗口层为第二导电类型的;
在所述半导体基片的后表面上配置的第一电极，所述后表面是同所述顶表面相对的表面;以及
在所述窗口层的顶表面上配置的第二电极，所述窗口层的顶表面是对着面向所述活性层的一后表面的;
其中在所述半导体基片与所述覆盖层之间的交界面处提供有许多空腔，从而使从所述活性层发出的光能在该界面上反射。
11、如权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述许多空腔中的每一个都是半圆形的。
12、如权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述许多空腔中的每一个都是矩形的。
13、一种制造发光二极管的方法，包括以下步骤：
在一基片的表面上形成一凸台面部分;
在所述基片的所述表面上生长出一辅助层，其厚度不超过所述凸台面部分的高度;
在所述基片上生长多个限定为发光部分的外延层;和
溶解除去所述辅助层，以便在所述基片的所述表面与除所述台面部分之外的所述外延层之间形成一空腔层。
14、一种制造发光二极管的方法，包括以下步骤：
在一基片的表面上形成一凸台面部分;
在所述基片的所述表面上生长出一辅助层，其厚度不超过所述凸台面部分的高度;
回熔所述基片的所述表面，并除去除所述辅助层之外的所述凸台面部分，以便在所述辅助层上形成一凹的台面痕迹部分;
在所述辅助层上生长出限定为发光部分的多个外延层，其厚度不超过所述凹的台面痕迹部分的深度，以使在所述凹的台面痕迹部分中形成一凸面部分;和
溶解除去所述辅助层，以便在所述基片表面与除所述在凹的台面痕迹部分中形成的凸面部分之外的所述外延层之间形成一空腔层。
15、如权利要求13所述的制造发光二极管的方法，其特征在于，所述基片为GaAs，所述外延层为GaAlAs，所述辅助层为GaAlAs，它具有比所述GaAlAs外延层更高比例的AlAs混合晶体，以及其中使用了含HF和H2O2或HF和H2O的稀溶液作为溶解所述具有高比例AlAs混合晶体的GaAlAs辅助层的溶液。
16、如权利要求14所述的制造发光二极管的方法，其特征在于，所述基片为GaAs，所述外延层为GaAlAs，所述辅助层为GaAlAs，它具有比所述GaAlAs外延层更高比例的AlAs混合晶体，以及其中使用了含HF和H2O2或HF和H2O的稀溶液作为溶解所述具有高比例AlAs混合晶体的GaAlAs辅助层的溶液。
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