CN110707192B - 一种高亮度正装led结构及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种高亮度正装LED结构及制作方法，通过先对外延层的表面进行粗化处理，以破坏全反射角，增加出光效率，进一步的，先进行粗化处理，再形成相应粗化结构的GaP层，也不会破坏GaP层的结构，进而可以维持传统的电压需求。
Description
技术领域
本发明涉及LED工艺技术领域，更具体地说，涉及一种高亮度正装LED结构及制作方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，各种各样的LED已广泛应用于人们的生活、工作和工业中，为人们的日常生活带来了极大的便利。
传统的正装LED结构，大部分光被局限在外延层内吸收，导致发光效率差。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种高亮度正装LED结构及制作方法，技术方案如下：
一种高亮度正装LED结构的制作方法，所述制作方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上形成外延层；
对所述外延层背离所述衬底的表面进行粗化处理，且预留出电极区域；
在粗化处理的表面上依次形成高掺杂GaP层和透明导电层；
在所述电极区域上形成电极结构。
优选的，在上述制作方法中，所述粗化处理为将所述外延层背离所述衬底的表面制成粗化面。
优选的，在上述制作方法中，所述粗化处理为对所述外延层背离所述衬底的表面进行刻蚀处理，形成三维孔洞结构。
优选的，在上述制作方法中，所述粗化处理为在所述外延层背离所述衬底的表面生长多个三维凸起结构。
优选的，在上述制作方法中，所述外延层包括：
依次设置在所述衬底上的N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层；
其中，所述P型半导体层背离所述多量子阱层的表面进行粗化处理，且预留出电极区域。
优选的，在上述制作方法中，所述N型半导体层的材料为AlGaInP材料或AlGaAs材料或其它Ⅲ-Ⅴ族复合材料。
优选的，在上述制作方法中，所述P型半导体层的材料为GaP材料或AlGaAs材料或其它Ⅲ-Ⅴ族复合材料。
优选的，在上述制作方法中，所述衬底的材料为GaAs材料。
一种高亮度正装LED结构，所述高亮度正装LED结构包括：
衬底；
设置在所述衬底上的外延层，其中，所述外延层背离所述衬底的表面进行粗化处理，且预留出电极区域；
依次设置在所述粗化处理后表面上的高掺杂GaP层和透明导电层；
设置在所述电极区域的电极结构。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
该制作方法先对外延层的表面进行粗化处理，以破坏全反射角，增加出光效率，进一步的，先进行粗化处理，再形成相应粗化结构的GaP层，也不会破坏GaP层的结构，进而可以维持传统的电压需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高亮度正装LED结构的制作方法的流程示意图；
图2-图6为图1所示的制作方法相对应的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于现有技术而言，传统正装LED结构，因发光面无粗化表面，入射光至出光面小于某角度时，则会形成全反射，进而导致光在外延层内而被外延层材料所吸收。
进一步的，若在传统正装LED结构表面出光增加粗化面，会导致高掺杂GaP层被破坏，导致LED电压升高。
基于上述问题，根据LED发光效率公式：外部量子效率＝内部量子效率*光提取效率，依照Snell’s Law斯涅耳定律，平坦化半导体材料与空气界面处，若入射光角度小于某角度时，则会形成全反射，若将半导体材料出光面形成粗糙面，可破坏光线全反射，有效提升光取出效率，即提升整体外部量子效率。
进而本申请提供了一种高亮度正装LED结构的制作方法，先对外延层的表面进行粗化处理，以破坏全反射角，增加出光效率，进一步的，先进行粗化处理，再形成相应粗化结构的GaP层，也不会破坏GaP层的结构，进而可以维持传统的电压需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种高亮度正装LED结构的制作方法的流程示意图。
所述制作方法包括：
S101：如图2所示，提供一衬底11。
在该步骤中，所述衬底11包括但不限定于GaAs衬底。
S102：如图3所示，在所述衬底11上形成外延层。
在该步骤中，所述外延层包括：依次设置在所述衬底上的N型半导体层12、多量子阱层13和P型半导体层14。
需要说明的是，该外延层结构仅仅以举例的形式进行说明，其还包括其它结构层。
S103：如图4所示，对所述外延层背离所述衬底11的表面进行粗化处理，且预留出电极区域。
在该步骤中，其具体表现形式为所述P型半导体层14背离所述多量子阱层13的表面进行粗化处理，且预留出电极区域。
也就是说，电极区域并没有进行粗化处理。
S104：如图5所示，在粗化处理的表面上依次形成高掺杂GaP层15和透明导电层16。
S105：如图6所示，在所述电极区域上形成电极结构17。
在该实施例中，该制作方法先对外延层的表面进行粗化处理，以破坏全反射角，增加出光效率，进一步的，先进行粗化处理，再形成相应粗化结构的GaP层，也不会破坏GaP层的结构，进而可以维持传统的电压需求。
并且，通过多次实验验证，其可增加发光效率10％-20％。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述粗化处理为将所述外延层背离所述衬底的表面制成粗化面。
在该实施例中，所述粗化面的粗化程度可根据实际需求而定，在本发明实施例中并不作限定。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述粗化处理为对所述外延层背离所述衬底的表面进行刻蚀处理，形成三维孔洞结构。
在该实施例中，所述三维孔洞结构还包括三维凹槽结构，具体采用三维孔洞结构还是三维凹槽结构，可根据实际情况而定，在本发明实施例中并不作限定。
可选的，所述三维孔洞结构的形状包括但不限定于圆柱形或方形或梯形等。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述粗化处理为在所述外延层背离所述衬底的表面生长多个三维凸起结构。
在该实施例中，所述三维凸起结构的排布方式在本发明实施例中并不作限定，可均匀排布，也可零散排布。
可选的，所述三维凸起结构的形状包括但不限定于圆柱形或方形或梯形等。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述N型半导体层的材料包括但不限定为AlGaInP材料或AlGaAs材料或其它Ⅲ-Ⅴ族复合材料。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述P型半导体层的材料包括但不限定为GaP材料或AlGaAs材料或其它Ⅲ-Ⅴ族复合材料。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述衬底的材料包括但不限定为GaAs材料。
基于本发明上述全部实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种高亮度正装LED结构，如图6所示，所述高亮度正装LED结构包括：
衬底11；
设置在所述衬底11上的外延层，其中，所述外延层背离所述衬底的表面进行粗化处理，且预留出电极区域；
依次设置在所述粗化处理后表面上的高掺杂GaP层15和透明导电层16；
设置在所述电极区域的电极结构17。
在该实施例中，对外延层的表面进行粗化处理，以破坏全反射角，增加出光效率，进一步的，先进行粗化处理，再形成相应粗化结构的GaP层，也不会破坏GaP层的结构，进而可以维持传统的电压需求。
并且，其适用于500nm-1300nm波段的LED结构。
需要说明的是，本发明实施例中仅仅以粗化面为粗化处理进行图示说明。
以上对本发明所提供的一种高亮度正装LED结构及制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种高亮度正装LED结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上形成外延层；
对所述外延层背离所述衬底的表面进行粗化处理，且预留出电极区域；
在粗化处理的表面上依次形成相对应粗化结构的高掺杂GaP层和透明导电层；
在所述电极区域上形成电极结构。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述粗化处理为将所述外延层背离所述衬底的表面制成粗化面。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述粗化处理为对所述外延层背离所述衬底的表面进行刻蚀处理，形成三维孔洞结构。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述粗化处理为在所述外延层背离所述衬底的表面生长多个三维凸起结构。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述外延层包括：
依次设置在所述衬底上的N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层；
其中，所述P型半导体层背离所述多量子阱层的表面进行粗化处理，且预留出电极区域。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述N型半导体层的材料为AlGaInP材料或AlGaAs材料或其它Ⅲ-Ⅴ族复合材料。
7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述P型半导体层的材料为GaP材料或AlGaAs材料或其它Ⅲ-Ⅴ族复合材料。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述衬底的材料为GaAs材料。
9.一种高亮度正装LED结构，其特征在于，所述高亮度正装LED结构包括：
衬底；
设置在所述衬底上的外延层，其中，所述外延层背离所述衬底的表面经过粗化处理，且预留出电极区域；
依次设置在所述粗化处理后的表面上的具有相对应粗化结构的高掺杂GaP层和透明导电层；
设置在所述电极区域的电极结构。
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