專利名稱：一種提高led出光效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高LED出光效率的方法。，
二.
背景技術(shù)：
近幾年，高亮度發(fā)光二極管(LED)得到了廣泛應(yīng)用，在各種顯示系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、 汽車尾燈等領(lǐng)域起著越來越重要的作用.然而，作為正面出光窗口層的半導(dǎo)體材料的折射 率很大，全反射臨界角很小，大多數(shù)的光都被全反射到器件內(nèi)部，經(jīng)過多次反射后可能被器 件完全吸收，這是LED出光效率很低的主要原因之一.為了提高LED的出光效率，研究人員 想了很多辦法，比如對LED表面進行粗化處理，通過改變光線的出射角度，使得光線有可能 出射到器件外，引入分布式布拉格反射鏡(DBR)、全方位反射鏡(ODR)來反射有源區(qū)到襯底 間的光，從而提高LED的出光效率，此外還有襯底剝離技術(shù)，倒裝芯片技術(shù)，異型芯片技術(shù)， 光子晶體結(jié)構(gòu)等等。
三.

發(fā)明內(nèi)容
目的是通過有源層上的反射體改變有源層發(fā)出的光的出射角度，使大部分的光出 射角小于全反射臨界角，從而提高了出光效率。三.機理和特點光從光密介質(zhì)傳輸?shù)焦馐杞橘|(zhì)，當(dāng)入射角大于臨界角就會發(fā)生全反射。由于化合物 半導(dǎo)體的折射率一般都很大，所以光從化合物半導(dǎo)體到空氣中的全反射臨界角很小，大多 數(shù)的光都被全反射到器件內(nèi)部，經(jīng)過多次反射后可能被器件完全吸收，不但造成LED出光 效率很低，還產(chǎn)生大量熱影響器件壽命。本發(fā)明通過有源層上的反射體改變有源層發(fā)出的 光的出射角度，使大部分的光出射角小于全反射臨界角，從而提高了出光效率；這些絕緣體 同時還起到了限制橫向電流的作用，使復(fù)合效率提高。
四.


圖1是本發(fā)明在有源層上刻蝕的條形圖形。
圖2是本發(fā)明在有源層上刻蝕形成的方格圖形。
圖3是本發(fā)明在刻蝕圖形上做了一層掩膜層的截面圖。
圖4是本發(fā)明刻蝕掩膜層形成圖形的截面圖。
圖5是本發(fā)明在圖4基礎(chǔ)上生長了一層ρ型半導(dǎo)體層的截面圖。
圖6是本發(fā)明刻蝕η型層形成一定的圖形后，再做一層掩膜層的截面圖。
圖7是本發(fā)明在圖6基礎(chǔ)上刻蝕掩膜層形成的圖形的截面圖。
圖8是本發(fā)明直接在η型層上做掩膜層，然后刻蝕掩膜層形成的圖形的截面圖。
圖9是本發(fā)明在圖7基礎(chǔ)上生長有源層后的截面圖五.
具體實施例方式方法一 (1)選好襯底，用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)，氫化物氣相外延 (HVPE)，分子束外延(MBE)等方法生長η型層再生長有源層。(2)刻蝕圖形(如圖1.圖2， 黑色為刻蝕的圖形)，刻蝕形成圖2的方格可以是圓形或橢圓或任意多邊形或任何不規(guī)則 圖形。刻蝕深度到達(dá)η型區(qū)，可以刻入η型區(qū)。(3)在刻好的圖形上用低折射率的絕緣體做 一層掩膜(如圖3)，用光刻法或其它刻蝕方法刻出圖4的形狀。圖4露出有源層的絕緣體 截面圖形可以是三角形或是梯形，如是三角形或是梯形，它們的兩個底角在0<底角<90 之間，三角形或是梯形的兩個腰也可以是向內(nèi)的弧線。為了提高反射率，在圖4絕緣體的表 面可以鍍一層反射膜，反射膜是一層，也可以是多層，在反射層外還可以鍍一層或多層保護 膜，如鍍膜把露出有源層的絕緣體刻小一點，防止鍍的膜層蓋住有源層。(4)最后生長ρ型 層(圖5)。方法二 (1)選好襯底，用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)，氫化物氣相外延 (HVPE)，分子束外延(MBE)等方法生長η型層。(2)在η型層上刻蝕一定深度的圖形(如 圖1.圖2，黑色為刻蝕的圖形)，刻蝕形成圖2的方格可以是圓形或橢圓或任意多邊形或任 何不規(guī)則圖形。(3)在上面用低折射率的絕緣體做一層掩膜(圖6)，然后刻蝕掩膜如圖7， 也可以不刻蝕η型層直 接在上面用絕緣體做一層掩膜，然后刻蝕如圖8，η型層面以上的絕 緣體截面圖形可以是三角形或是梯形，如是三角形或是梯形，它們的兩個底角在0 <底角 <90之間，三角形或是梯形的兩個腰也可以是向內(nèi)彎的弧線。在刻好的絕緣體圖形上鍍反 射膜也可以不鍍，在η型層上生長有源層(圖9)，絕緣體和有源層的交界面可以有反射膜也 可以沒有。(4)最后生長ρ型層。
權(quán)利要求
一種提高LED出光效率的方法，該方法包括以下步驟方法一，(1)選好襯底，生長n型層再生長有源層。(2)刻蝕圖形，刻蝕圖形為為條形或方格陣列也可以是圓形或橢圓陣列或任意多邊形或任何不規(guī)則圖形陣列，刻蝕深度到達(dá)n型區(qū)，可以刻入n型區(qū)。(3)在刻好的圖形上用低折射率的絕緣體做一層掩膜，用光刻法或其它刻蝕方法刻出有源層上部的絕緣體的橫截面形狀可以是三角形或是梯形。為了提高反射率，絕緣體的表面可以鍍一層反射膜，反射膜是一層，也可以是多層，在反射層外還可以鍍一層或多層保護膜，如果鍍膜可以把有源層上部的絕緣體寬度刻小一點，防止鍍的膜層蓋住有源層。(4)最后生長p型層。方法二，(1)選好襯底，生長n型層。(2)在n型層上刻蝕一定深度的圖形，也可以不刻蝕n型層，刻蝕圖形為為條形或方格陣列也可以是圓形或橢圓陣列或任意多邊形或任何不規(guī)則圖形陣列。(3)在上面用低折射率的絕緣體做一層掩膜，用光刻法或其它刻蝕方法刻出n型層上部的絕緣體的橫截面形狀可以是三角形或是梯形。為了提高反射率，絕緣體的表面可以鍍一層反射膜，反射膜是一層，也可以是多層，在反射層外還可以鍍一層或多層保護膜。在n型層上生長有源層，絕緣體和有源層的交界面可以有反射膜也可以沒有。(4)最后生長p型層。
2.根據(jù)權(quán)利要求一的方法，方法一和方法二的步驟(2)中刻蝕的條形寬度為 5nm-100umo
3.根據(jù)權(quán)利要求一的方法，有源層的寬度lnm-100um。
4.根據(jù)權(quán)利要求一的方法，方法一和方法二的步驟(3)絕緣體的橫截面形狀如是三角 形或是梯形，它們的兩個底角在0° <底角<90°之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求一的方法，方法一和方法二的步驟(3)三角形或梯形的兩個腰也可以 是向內(nèi)彎的弧線，弧度由有源區(qū)寬度而定。
6.根據(jù)權(quán)利要求一的方法，刻蝕后有源層之上的絕緣層掩膜高3nm-15um。
7.根據(jù)權(quán)利要求一的方法，絕緣體掩膜包括一氧化硅，二氧化硅，氮化硅，氮化鋁，其 它氧化物，氮化物，碳化物，化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求一的方法，反射膜包括金屬，氧化物，其它化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求一的方法二，絕緣體和有源層的交界面相對襯底包括傾斜和垂直。
10.根據(jù)權(quán)利要求一的方法，n型層和有源層之間可以有DBR反射層。
全文摘要
本發(fā)明是一種提高LED出光效率的方法，該方法通過有源層上的反射體改變有源層發(fā)出的光的出射角度，使大部分的光出射角小于全反射臨界角，從而提高了出光效率。
文檔編號H01L33/00GK101834241SQ200910188878
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者金柯 申請人:金柯