專利名稱：發(fā)光二極管及其形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件，尤其涉及一種發(fā)光二極管以及該發(fā)光二極管的形成方法。
背景技術：
目前，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)因具有功耗低、壽命長、體積小及亮度高等特性已經被廣泛應用到很多領域。發(fā)光二極管包括第一型半導體層(如N型半導體層)、第二型半導體層(如P型半導體層)、以及設置在該第一型半導體層與該第二型半導體層之間的發(fā)光層?，F有的發(fā)光層一般用二維度的方式制作而成，其容易因表面缺陷造成電子與空穴結合的量子效率 (Quantum Efficiency)下降，從而使發(fā)光二極管的應用受到了一定的限制。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供一種量子效率高的發(fā)光二極管以一種發(fā)光二極管的形成方法。一種發(fā)光二極管包括基板、N型氮化鎵薄膜層、絕緣層、N型氮化鎵納米線層、量子阱層以及P型氮化鎵納米線層。該N型氮化鎵薄膜層形成在該基板上。該絕緣層形成在該N型氮化鎵薄膜層的上，該絕緣層具有一個遠離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成至少一個凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分。該N 型氮化鎵納米線層形成在該絕緣層的至少一個凹槽內，且該N型氮化鎵納米線層的端部突出在該絕緣層外。該量子阱層包覆該N型氮化鎵納米線層突出在絕緣層外的部分。該P型氮化鎵納米線層包覆于該量子阱層。一種發(fā)光二極管的形成方法，其包括提供一個基板；在該基板上形成一個N型氮化鎵薄膜層；在該N型氮化鎵薄膜層上形成一個絕緣層，該絕緣層具有一個遠離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成有至少一個凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分；在該絕緣層的至少一個凹槽內形成N型氮化鎵納米線層，且該N型氮化鎵納米線層的端部突出在該絕緣層外；在該N型氮化鎵納米線突出在絕緣層外的部分上形成量子阱層；在該量子阱層上形成P型氮化鎵納米線層，該P型氮化鎵納米線層包覆于該量子阱層。所述發(fā)光二極管以及發(fā)光二極管形成方法所形成的發(fā)光二極管，其具有的N型氮化鎵納米線層與P型氮化鎵納米線層均為一維結構，可有效地減少平面磊晶產生的表面缺陷，從而提高量子效率。


圖1是本發(fā)明實施例提供的發(fā)光二極管的示意圖。圖2是本發(fā)明實施例提供的發(fā)光二極管的形成方法的流程圖。主要元件符號說明發(fā)光二極管100基板10N型氮化鎵薄膜層20絕緣層30上表面31凹槽32N型氮化鎵納米線層40量子阱層50P型氮化鎵納米線層60P型氧化鋅納米線層70P型透明電極層80
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的發(fā)光二極管100。該發(fā)光二極管100包括基板10、 一個N型氮化鎵薄膜層20、一個絕緣層30、N型氮化鎵納米線層40，量子阱層50，P型氮化鎵納米線層60，P型氧化鋅納米線層70、以及P型透明電極層80。在本實施例中，該基板10為一個單晶氧化鋁基板。該N型氮化鎵薄膜層20形成在該基板10上，其作為該發(fā)光二極管100的N型電極。該絕緣層30形成在該N型氮化鎵薄膜層20上。該絕緣層30具有一個遠離該N 型氮化鎵薄膜層20的上表面31。該絕緣層的上表面蝕刻形成多個凹槽32，以使該N型氮化鎵薄膜層20具有暴露在該凹槽32的部分。在本實施例中，該凹槽32是利用陽極氧化鋁模板(Anodic Aluminum oxide, AA0)作為掩膜在絕緣層30上蝕刻而成。該多個凹槽32之間間隔的距離相同，且該多個凹槽32的開口大小相同。該絕緣層30為二氧化硅層。該N型氮化鎵納米線層40分別成長在該絕緣層30的多個凹槽32內，并且該N型氮化鎵納米線層40的端部突出在該絕緣層30外。該量子阱層50包覆該N型氮化鎵納米線層40突出在絕緣層30外的部分。在本實施例中，該量子阱層50為多層氮化銦鉀量子阱結構，其通過磊晶的方式形成在該N型氮化鎵納米線層40的外表面上。該P型氮化鎵納米線層60包覆于該量子阱層50的外表面。在本實施例中，P型氧化鋅納米線層70形成在該P型氮化鎵納米線層60的遠離該量子阱層50的一端，該P型氧化鋅納米線層70用于增加光萃取效率。該P型透明電極層80包覆該P型氧化鋅納米線層70暴露在外的表面以及該P型氮化鎵納米線層60暴露在外的表面。在本實施例中，該P型透明電極層80為P型摻雜鎵氧化鋅層。該P型透明電極層80為該發(fā)光二極管100的P型電極。該發(fā)光二極管100具有的N型氮化鎵納米線層40與P型氮化鎵納米線層60為一維結構，可有效地減少平面磊晶產生的表面缺陷，從而提高量子效率。進一步地，該發(fā)光二極管100的P型氮化鎵納米線層60上形成有一個P型氧化鋅納米線層70，該P型氧化鋅納米線層70可以增加該發(fā)光二極管100的光萃取效率。請參閱圖2，本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光二極管的形成方法的流程示意圖。該發(fā)光二極管的形成方法包括如下步驟步驟一提供一個基板，請一并參見圖1。步驟二 在該基板上形成一個N型氮化鎵薄膜層。該N型氮化鎵薄膜層20作為該發(fā)光二極管的N型電極。步驟三在該N型氮化鎵薄膜層上形成一個絕緣層，該絕緣層具有一個遠離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成有至少一個凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分。在本實施例中，該凹槽32是利用陽極氧化鋁模板(Anodic Aluminum oxide, AA0)作為掩膜在絕緣層30上蝕刻而成。該絕緣層30為二氧化硅層。步驟四在該絕緣層的至少一個凹槽內形成N型氮化鎵納米線層，且該N型氮化鎵納米線層的端部突出在該絕緣層外。步驟五在該N型氮化鎵納米線突出在絕緣層外的部分上形成量子阱層。在本實施例中，該量子阱層50為多層氮化銦鉀量子阱結構，其通過磊晶的方式形成在該N型氮化鎵納米線層40的外表面上。步驟六在該量子阱層上形成P型氮化鎵納米線層，該P型氮化鎵納米線層包覆于該量子阱層。步驟七在該P型氮化鎵納米線層的遠離該量子阱層的一端形成一個P型氧化鋅納米線層。步驟八在該P型氧化鋅納米線層暴露在外的表面上形成一個P型透明電極層。 該P型透明電極層80為P型摻雜鎵氧化鋅層。該P型透明電極層80為該發(fā)光二極管100 的P型電極。在本實施例中，該P型透明電極層包覆該P型氧化鋅納米線層70暴露在外的表面以及該P型氮化鎵納米線層60暴露在外的表面?？梢岳斫獾氖?，本領域技術人員還可于本發(fā)明精神內做其它變化，只要其不偏離本發(fā)明的技術效果均可。這些依據本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管，其特征在于，該發(fā)光二極管包括 基板；N型氮化鎵薄膜層，其形成在該基板上；絕緣層，其形成在該N型氮化鎵薄膜層的上，該絕緣層具有一個遠離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成至少一個凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分；N型氮化鎵納米線層，其形成在該絕緣層的至少一個凹槽內，且該N型氮化鎵納米線層的端部突出在該絕緣層外；量子阱層，其包覆該N型氮化鎵納米線層突出在絕緣層外的部分；及 P型氮化鎵納米線層，其包覆于該量子阱層。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該發(fā)光二極管進一步包括一個P型透明電極層，該P型透明電極層覆蓋該P型氮化鎵納米線層的外表面。
3.如權利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該發(fā)光二極管進一步包括一個P型氧化鋅納米線層，該P型氧化鋅納米線層形成在該P型氮化鎵納米線層的遠離該量子阱層的一端，該P型透明電極層覆蓋P型氧化鋅納米線層。
4.如權利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，P型透明電極層為P型摻雜鎵氧化鋅層。
5.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該絕緣層為二氧化硅薄膜。
6.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該絕緣層上的至少一個凹槽是利用陽極氧化鋁模板作為掩膜在絕緣層上蝕刻而成。
7.一種發(fā)光二極管的形成方法，其包括 提供一個基板；在該基板上形成一個N型氮化鎵薄膜層；在該N型氮化鎵薄膜層上形成一個絕緣層，該絕緣層具有一個遠離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成有至少一個凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分；在該絕緣層的至少一個凹槽內形成N型氮化鎵納米線層，且該N型氮化鎵納米線層的端部突出在該絕緣層外；在該N型氮化鎵納米線突出在絕緣層外的部分上形成量子阱層；在該量子阱層上形成P型氮化鎵納米線層，該P型氮化鎵納米線層包覆于該量子阱層。
8.如權利要求7所述的發(fā)光二極管的形成方法，其特征在于，在該P型氮化鎵納米線層的外表面上形成一個P型透明電極層。
9.如權利要求8所述的發(fā)光二極管的形成方法，其特征在于，在該P型氮化鎵納米線層的遠離該量子阱層的一端形成一個P型氧化鋅納米線層，該P型透明電極層覆蓋P型氧化鋅納米線層。
10.如權利要求7所述的發(fā)光二極管的形成方法，其特征在于，該絕緣層上的至少一個凹槽是利用陽極氧化鋁模板作為掩膜在絕緣層上蝕刻而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管包括基板、N型氮化鎵薄膜層、絕緣層、N型氮化鎵納米線層、量子阱層以及P型氮化鎵納米線層。該N型氮化鎵薄膜層形成在該基板上。該絕緣層形成在該N型氮化鎵薄膜層的上，該絕緣層具有一個遠離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成至少一個凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分。該N型氮化鎵納米線層形成在該絕緣層的至少一個凹槽內，且該N型氮化鎵納米線層的端部突出在該絕緣層外。該量子阱層包覆該N型氮化鎵納米線層突出在絕緣層外的部分。該P型氮化鎵納米線層包覆于該量子阱層。本發(fā)明還涉及一種發(fā)光二極管的形成方法。
文檔編號H01L33/00GK102544279SQ20101060967
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者許嘉麟 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司