CN202839729U - 发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种发光二极管，涉及发光二极管的设计和制造领域，用以利用反射层提高发光二极管的光线集中度。所述发光二极管包括：基板；半导体复合层，位于所述基板上；透明侧壁，位于所述半导体复合层的部分侧边；所述透明侧壁的外表面为倾斜状；以及反射层，位于所述透明侧壁的外表面上。这样，不仅可以通过反射层提高发光二极管的光线集中度，还可以通过透明侧壁的外表面的角度来控制反射层的倾斜角度，以方便制造。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发光二极管，尤其涉及一种能够利用反射层提高光线集中度的发光二极管。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种半导体组件。最初多用作指示灯、显示板等，随着白光LED的出现也被用作照明。发光二极管作为一种新型光源，具有效率高、寿命长、不易破损等传统光源无法与之比较的优点。若改变制造发光二极管时所采用的半导体材料的成分组成，可使发光二极管发出不同颜色的光，这一特点使得其应用更加广泛。
目前，在很多领域更关注发光二极管的正面出光效果，故在发光二极管的背面(即基板的下表面)设置反射膜，使得射向背面的反方向光可以在反射膜的作用下，由正面射出，从而可以在一定程度上增强正面出光效果。但由于出光还可能侧面射出，导致光线过于分散。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种发光二极管，用以利用反射层提高发光二极管的光线集中度。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
本实用新型提供了一种发光二极管，包括：基板；半导体复合层，位于所述基板上；透明侧壁，位于所述半导体复合层的部分侧边；所述透明侧壁的外表面为倾斜状；以及反射层，位于所述透明侧壁的外表面上。
根据上述构想，所述半导体复合层包括：缓冲层；第一半导体层，位于所述缓冲层上；发光层，位于所述第一半导体层上；第二半导体层，位于所述发光层上。
根据上述构想，所述半导体复合层的至少一侧具有底切结构；所述透明侧壁填满所述底切结构。
根据上述构想，所述底切结构位于所述缓冲层及所述第一半导体层的两侧。
根据上述构想，所述底切结构位于所述发光层及所述第二半导体层的两侧。
根据上述构想，所述底切结构包括：第一底切结构，位于所述缓冲层及所述第一半导体层的两侧；第二底切结构，位于所述发光层及所述第二半导体层的两侧。
根据上述构想，所述透明侧壁的外表面与所述基板垂线的夹角大于5度。
根据上述构想，所述半导体复合层的部分侧边的形状为平面，或不规则形状的面。
本实用新型实施例提供的发光二极管，首先在其侧面增设反射层，这样射向侧面的光会在反射层的作用下，也由正面射出，从而可以能够提高发光二极管的光线集中度；另外在半导体复合层的侧边增设透明侧壁，这样就可以通过控制透明侧壁的外表面的角度来控制反射层的倾斜角度，而无需依赖对半导体复合层的蚀刻去实现对反射层倾斜角度的控制，从而方便制造。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种发光二极管的截面示意图；
图2为本实用新型实施例提供的另一种发光二极管的截面示意图；
图3为本实用新型实施例提供的又一种发光二极管的截面示意图；
图4为本实用新型实施例提供的又一种发光二极管的截面示意图；
图5-图14为实施例一提供的发光二极管的制造过程中的截面示意图；
图15-17为实施例二提供的发光二极管的制造过程中的截面示意图。
附图标记：
101-基板；102-半导体复合层，1020-缓冲层，1021-第一半导体层，1022-发光层，1023-第二半导体层；103-第一电极；104-第二电极；105-透明导电层；106a、106b-透明侧壁；107a、107b-反射层；108-反射膜；
201-第一底切结构，202-第二底切结构；
301-表面保护层；302-透明层；303-反射薄膜。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图4所示，本实用新型提供了一种发光二极管，包括：基板101；该基板101用于承载发光二极管的层结构，其材质可以是蓝宝石。
发光二极管的层结构主要是指半导体复合层102，该半导体复合层102作为发光二极管能够发光的关键部分，其主要由P型半导体层、N型半导体层、以及两半导体层之间的发光层组成。在电场的作用下，P型半导体层中的空穴能够与N型半导体层中的电子结合，并在发光层处产生光子。
在本实用新型实施例中，按照发光二极管制程中的顺序，将P型半导体层、N型半导体层中在先制作的称为第一半导体层，在后制作的称为第二半导体层；即，半导体复合层102包括：第一半导体层1021，位于所述第一半导体层上的发光层1022，以及位于所述发光层之上的第二半导体层1023。其中，发光层1022可以是MQW(Multi-Quantum-well，多量子阱)层，第一半导体层1021和第二半导体层分别为P型半导体层和N型半导体层，但在本实施例中并不对P型半导体层和N型半导体层形成的先后次序做限定。
为了解决第一半导体层1021在基板101上不易生长的问题，所述半导体复合层102还包括缓冲层1020，所述第一半导体层1021位于所述缓冲层1020上；也就是说，在形成第一半导体层1021之前，先在基板101上生长缓冲层1020。
另外，发光二极管的层结构还包含有其他部分，例如，为了与外电路连接，发光二极管的层结构还包括第一电极103和第二电极104，其中第一电极103与所述第一半导体层1021电性连接，第二电极104与所述第二半导体层1023电性连接。又如，为了使得电能得到扩展，发光二极管的层结构还包括：透明导电层(Transparent Conductive Layer，TCL)105。
再者，为了避免发出的光线从背面射出，故在基板101的下表面还设置有反射膜108。
基于上述介绍的发光二极管的结构，在本实用新型实施例中，发光二极管还包括位于所述半导体复合层102的部分侧边的透明侧壁106a(或106b)，以及位于所述透明侧壁106a(或106b)的外表面上的反射层107a(或107b)。示例的，在缓冲层1020及第一半导体层1021的两侧设置透明侧壁106b，且在发光层1022及第二半导体层1023的两侧设置透明侧壁106a。
由于反射层107a(或107b)的内表面起反射的作用，故需要使反射层107a(或107b)的内表面呈倾斜状，这样便于光线经反射后射出；又由于反射层107a(或107b)的内表面与透明侧壁106a(或106b)的外表面相贴合，故透明侧壁106的外表面必须呈倾斜状。透明侧壁106a(或106b)的外表面呈倾斜状的含义是指：透明侧壁106a(或106b)的外表面与基板垂线的夹角θ为0度-90度之间，且不包含边界值。
进一步的，所述透明侧壁106a(或106b)的外表面与所述基板垂线的夹角θ大于5度，即，反射层107a(或107b)的内表面与所述基板垂线的夹角大于5度，以保证光取出的效果。
需要说明的是，参考附图1-4，半导体复合层102的侧边可以按照是否有间断分为四部分，优选的是在每一部分侧边处均设置一透明侧壁，这样便于将所有射向侧面的光反射，本实用新型的附图以该优选方案为例；当然，也可以根据实际需要，只在其中一部分侧边或几部分侧边处设置透明侧壁。
另外，由于透明侧壁106a(或106b)的设置，使得反射层107a(或107b)的内表面的倾斜角度不受半导体复合层的部分侧边的形状的影响，故半导体复合层的部分侧边可以根据实际制造时的需要，做成任意形状，可选的，如图1、图3所示，所述半导体复合层的部分侧边的形状可以为平面；可选的，如图2、图4所示，所述半导体复合层的部分侧边的形状为不规则形状的面。
再者，反射层107a(或107b)的内表面的倾斜角度也不受半导体复合层的部分侧边的影响，故半导体复合层的部分侧边可以根据实际制造时的需要，做成任意的倾斜状。可选的，如图1、图2所示，半导体复合层的部分侧边的倾斜状使得部分半导体复合层呈正立的凸台状；可选的，所述半导体复合层的至少一侧具有底切结构，如图3、图4所示，所述半导体复合层相平行的两侧具有底切结构，这样，半导体复合层的具有底切结构的部分呈倒立的凸台状。
进一步的，所述底切结构可以位于所述缓冲层及所述第一半导体层的两侧。或者，所述底切结构可以位于所述发光层及所述第二半导体层的两侧。或者，如图3、图4所示，所述底切结构包括：第一底切结构201，位于所述缓冲层及所述第一半导体层的两侧；第二底切结构202，位于所述发光层及所述第二半导体层的两侧。为了使得透明侧壁的外表面呈预设的倾斜角度，该透明侧壁需要填满上述底切结构，具体的，由透明侧壁106b填满第一底切结构201，由透明侧壁106a填满第二底切结构202。
形成具有底切结构的发光二极管时，无需大量蚀刻第二半导体层和发光层也可以通过透明侧壁而使得反射层达到预设的倾斜角度，故而具有较多的出光面，出光效率较佳。
其中，上述透明侧壁可以由任意透明的材料制成，例如可以是SiO2，上述反射层可以由任意具有反射功能的材料制成，反射层可以是SiO2、Nb2O5、TiO2等氧化物材料中的至少两种任意组合的多层膜，其每层膜由一种材料形成。
本实用新型实施例提供的发光二极管，首先在其侧面增设反射层，射向侧面的光会在反射层的作用下，由正面射出，从而可以能够提高发光二极管的光线集中度；另外在半导体复合层的侧边增设透明侧壁，这样就可以通过控制透明侧壁的外表面的角度来控制反射层的倾斜角度，而无需依赖对半导体复合层的蚀刻去实现对反射层倾斜角度的控制，从而方便制造。
下面，将针对如何制造上述提供的发光二极管进行详细介绍。
实施例一：
本实施例提供了一种制造图1、图2所示发光二极管的方法，可以包括以下步骤：
步骤A1、如图5所示，提供一基板101，并在该基板101上依次生长半导体复合层102。
其中，半导体复合层102包括：依次生长的缓冲层1020、位于所述缓冲层上的第一半导体层1021，位于所述第一半导体层上的发光层1022，以及位于所述发光层之上的第二半导体层1023。第一半导体层1021为N型半导体层，且第二半导体层1023为P型半导体层；或者，第一半导体层1021为P型半导体层，且第二半导体层1023为N型半导体层。
示例的，利用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，有机金属化学气相沉积法)在蓝宝石基板上依次形成U型GaN层、N型GaN层、MQW层、以及P型CaN层作为半导体复合层。
步骤A2、如图6所示，利用构图工艺图案化半导体复合层102，在切割道区(S-S区域)和制作第一电极的区域露出第一半导体层1021。
其中切割道区是指相邻两个晶粒之间的区域。通过步骤A2形成如图所示的MESA(高台)，且MESA具有两个侧面，可以称为MESA侧面(用A标识)，MESA侧面可以是图6所示的平面，也可以是图2所示的不规则形状的面。
步骤A3、如图7所示，形成覆盖半导体复合层102的表面保护层301。
示例的，利用PECVD(Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)沉积SiO2，形成表面保护层301。
步骤A4、如图8所示，在切割道区(S-S区域)形成沟渠。
其中，该沟渠的深度至少到达基板101，这样有利于后续的背面批裂制程。
示例的，利用雷射工艺在切割道区切出一沟渠，由于在该沟渠内会残留大量的烧焦物，还需使用强酸溶液(例如，可以是磷酸与硫酸的混合液)去除掉沟渠内的烧焦物。
步骤A5、如图9所示，进一步蚀刻沟渠两侧的缓冲层1020和第一半导体层1021，形成倾斜的侧面，称为切割侧面(用B标识)。
示例的，可以综合使用ICP(Inductive Coupled Plamsa，电感耦合式等离子干蚀刻机)机台及磷酸与硫酸的混合液将沟渠的侧面形成切割侧面。切割侧面可以是图6所示的平面，也可以是图2所示的不规则形状的面。
步骤A6、如图10所示，形成透明层302。
示例的，使用PECVD(Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)或蒸镀机(E-GUN)或溅射(Sputter)等工艺在半导体复合层102表面形成SiO2材料的透明层302。
步骤A7、如图11所示，蚀刻多余透明层，保留MESA侧面及切割侧面上的透明层。
示例的，可以先使用曝光及显影技术，之后使用BOE(Buffered oxide etchant，二氧化硅缓冲蚀刻液)及ICP机台对透明层进行精确地蚀刻，留下位于MESA侧面及切割侧面上的透明层。BOE主要用于湿蚀刻二氧化硅(SiO2)，是氟化氨(ammonium fluoride，NH4F)和氟化氢(hydrofluoric acid，HF)的混合物。接着使用去光阻液(photoresist stripper)将光阻去除。为了后续反射层的制备，保留下来的透明层的外表面优选为朝上，并且保留下来的透明层的外表面与基板垂线的夹角θ′最佳大于5度。
若保留下来的透明层不能满足要求，则可以进一步通过步骤A8对其进行蚀刻修饰。
步骤A8、如图12所示，对保留的透明层进行蚀刻修饰，作为透明侧壁。
示例的，可以采用ICP对保留的透明层进一步精确地蚀刻，形成位于MESA侧面的透明侧壁106a以及位于切割侧面上的透明侧壁106b，确保透明侧壁106a、106b的外表面朝上，且其外表面与基板垂线的夹角θ大于5度。另外，可以把切割道区底部的透明层去除，以利于后续反射层的制程。
步骤A9、如图13所示，形成反射薄膜303。
示例的，使用蒸镀机(E-GUN)或溅射(Sputter)在形成有透明侧壁106a、106b的表面制作反射薄膜。该反射薄膜可以是SiO2、Nb2O5、TiO2等的氧化物材料中的至少两种任意组合的多层膜，其每层膜由一种材料形成。
步骤A10、如图14所示，通过构图工艺蚀刻所述反射薄膜，形成位于透明侧壁外表面的反射层。
示例的，使用曝光及显影技术，之后使用BOE化学液及ICP机台对反射薄膜进行蚀刻，形成位于透明侧壁106a外表面的反射层107a，以及位于透明侧壁106b外表面的反射层107b；接着使用去光阻液把光阻去除。
接着，可以按照传统工艺，继续形成TCL层105、第一电极103以及第二电极104形成图1所示的发光二极管晶片。当然，进一步的还可以利用切割工艺形成发光二极管晶粒。
若上述制造方法中，MESA侧面及切割侧面均为不规则形状的面，则可以得到如图2所示的发光二极管晶片。
实施例二：
本实施例提供了一种制造图3、图4所示的发光二极管的方法，由于该制造方法与实施例一的区别仅在于所形成的半导体复合层102侧边的形状不同，故而在本实施例二中着重对区别点进行详述。
本实施例提供的发光二极管的制造方法可以包括：步骤B1-B11。其中，步骤B1-B4依次可以参照实施例一中的A1-A4。
步骤B5、如图15所示，利用构图工艺，将半导体复合层102需要做底切结构的侧边露出；
示例的，由于通过上述雷射工艺，半导体复合层102位于沟渠内的侧边(也称为切割侧面)已露出，若还需要制作底切结构的MESA侧面，则可以利用曝光显影工艺，将MESA侧面上的表面保护层301去除，以露出MESA侧面。
步骤B6、利用构图工艺蚀刻露出的MESA侧面及切割侧面，形成图16所示的结构。
示例的，使用磷酸与硫酸的混合液湿刻，可以得到具有第二底切结构202的MESA侧面及具有第一底切结构201的切割侧面，之后将剩余的表面保护层去除。其中，蚀刻后的MESA侧面及切割侧面可以是平面，也可以是不规则形状的面。
之后，进行步骤B7-B11可以依次参考实施例一中的步骤A6-A10，依次形成透明侧壁以及位于透明侧壁外表面的反射层，示例的，先形成填满第二底切结构202的透明侧壁106a、以及填满第一底切结构201的透明侧壁106b，再形成位于透明侧壁106a外表面的107a、以及位于透明侧壁106b外表面的107b，得到图17所示的结构。
接着，可以按照传统工艺，继续形成TCL层105、第一电极103以及第二电极104形成图3所示的发光二极管晶片。当然，进一步的还可以利用切割工艺形成发光二极管晶粒。
若上述制造方法中，具有底切结构的MESA侧面及具有底切结构的切割侧面均为不规则形状的面，则可以形成如图4所示的发光二极管晶片。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
基板；
半导体复合层，位于所述基板上；
透明侧壁，位于所述半导体复合层的部分侧边；所述透明侧壁的外表面为倾斜状；以及
反射层，位于所述透明侧壁的外表面上。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述半导体复合层包括：
缓冲层；
第一半导体层，位于所述缓冲层上；
发光层，位于所述第一半导体层上；
第二半导体层，位于所述发光层上。
3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述半导体复合层的至少一侧具有底切结构；所述透明侧壁填满所述底切结构。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述底切结构位于所述缓冲层及所述第一半导体层的两侧。
5.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述底切结构位于所述发光层及所述第二半导体层的两侧。
6.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述底切结构包括：
第一底切结构，位于所述缓冲层及所述第一半导体层的两侧；
第二底切结构，位于所述发光层及所述第二半导体层的两侧。
7.根据权利要求1-6任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述透明侧壁的外表面与所述基板垂线的夹角大于5度。
8.根据权利要求1-6任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述半导体复合层的部分侧边的形状为平面，或不规则形状的面。
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| CN104241455A (zh) * | 2013-06-11 | 2014-12-24 | 展晶科技(深圳)有限公司 | Led芯片及其制造方法 |
| CN104538511A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-22 | 聚灿光电科技股份有限公司 | 出光率高的led芯片及其制作方法 |
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- 2012-09-19 CN CN 201220479695 patent/CN202839729U/zh not_active Expired - Fee Related
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