專利名稱：一種提高光提取效率發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別是具有自然粗化ITO薄膜的能提高光提取效率發(fā)光二極管的制作方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED被廣泛應(yīng)用于固態(tài)照明光源，其綠色節(jié)能的特點(diǎn)被普遍關(guān)注，其具有發(fā)熱量低、耗電量小、壽命長、反應(yīng)速度快、體積小可平面封裝等優(yōu)點(diǎn)，使半導(dǎo)體發(fā)光二極管有望成為下一代照明光源。隨著LED產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，LED的應(yīng)用市場越來越廣闊，目前LED在汽車內(nèi)外燈光、顯示器背光、室外景觀照明，便攜式系統(tǒng)閃光燈、投影儀光源、廣告燈箱、電筒、交通燈等都有廣泛應(yīng)用。就發(fā)光二極管技術(shù)發(fā)展而言，目前最重要的課題是如何提高發(fā)光二極管的亮度。 要提高發(fā)光二極管的亮度，就要提高發(fā)光二極管的內(nèi)部量子效率及光取出效率。內(nèi)部量子效率代表電子轉(zhuǎn)換成光子的效率，其重點(diǎn)在于調(diào)整提高發(fā)光結(jié)構(gòu)層的晶體質(zhì)量，目前隨著晶體外延生長技術(shù)的提高，已經(jīng)可以將內(nèi)部量子效率提升至90%甚至更高；而光取出效率則與物理現(xiàn)象有關(guān)。根據(jù)光的折射原理，光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)的界面時(shí)，光要離開法線折射，當(dāng)入射角增加到某種情形時(shí)，折射線將沿表面進(jìn)行，即折射角為90度，該入射角稱為臨界角，若入射角大于臨界角，則無折射，全部光線均返回光密介質(zhì)，此現(xiàn)象即為光的全反射?，F(xiàn)有技術(shù)中，LED的一般制造方法是在藍(lán)寶石襯底上外延生長氮化鎵基材料，在半導(dǎo)體材料(GaN材料折射率約2. 45)與空氣(折射率為I. O)界面，折射率差會(huì)引起全反射損耗，只有小于臨界角的光子才可以射出，其余的光子則會(huì)被反射回芯片內(nèi)，進(jìn)一步被吸收，從而造成光提取效率不高的問題，影響LED器件的外量子效率。ITO透明導(dǎo)電薄膜因其高的光透過率和良好的導(dǎo)電性能被用做P型透明導(dǎo)電層。然而，使用的ITO薄膜折射率約為2. O,與空氣界面仍然有折射率差，存在全反射損耗問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種提高光提取效率發(fā)光二極管的制作方法。它利用自然粗化ITO薄膜對(duì)光的散射性質(zhì)，可以增加光子出射幾率，解決由于折射率差引起的全反射損耗的問題，實(shí)現(xiàn)提高光提取效率的目的，從而提升芯片的質(zhì)量和性能。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)
一種提高光提取效率發(fā)光二極管的制作方法，它包括如下步驟
0)在藍(lán)寶石襯底上生長的氮化鎵材料的表面用光刻定義并刻蝕出N型氮化鎵區(qū)域； 在氮化鎵材料上表面用電子束蒸發(fā)方法蒸鍍具有自然粗化性質(zhì)的ITO薄膜；
用光刻和濕法刻蝕的方法定義出ITO電流傳導(dǎo)區(qū)域；@用等離子化學(xué)氣相沉積的方法在器件表面覆蓋SiO2保護(hù)層；
用光刻和濕法刻蝕的方法定義電極位置；
用電子束蒸發(fā)的方法蒸鍍P型和N型電極。在上述制作方法中，所述蒸鍍ITO薄膜時(shí)的腔體溫度為250°C，氧氣分壓為I. OX 10_2Pa，蒸鍍速率為2. OA/s, ITO薄膜的厚度為O. 24 μ m。ITO薄膜表面呈不規(guī)則針狀或者塊狀結(jié)構(gòu)，其粗糙度范圍在40-400A，透光率范圍在80%-100%。在上述制作方法中，所述SiO2保護(hù)層的厚度為O. 24 μ m,所述電極的厚度為
1.5-2 μ m0本發(fā)明由于采用了上述方法，利用自然粗化ITO薄膜對(duì)光的散射性質(zhì)，可以有效的增加半導(dǎo)體材料與空氣界面的出光幾率，解決由于折射率差引起的全反射損耗的問題，從而提聞光提取效率。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。


圖I至圖6為本發(fā)明制作方法步驟圖。
具體實(shí)施例方式參看圖I至圖6，本發(fā)明的制作方法步驟如下
α 在藍(lán)寶石襯底上生長的氮化鎵材料I的表面用光刻定義并刻蝕出N型氮化鎵區(qū)域2。 在氮化鎵材料I上表面用電子束蒸發(fā)方法蒸鍍具有自然粗化性質(zhì)的ITO薄膜3，腔體溫度為250°C，氧氣分壓為1.0父10_^1，蒸鍍速率為2.(^/8。ITO薄膜3的厚度為O. 24 μ m, ITO薄膜3表面呈不規(guī)則針狀或者塊狀結(jié)構(gòu)，其粗糙度范圍在40-400A，透光率范圍在 80%-100%。Q用光刻和濕法刻蝕的方法定義出ITO電流傳導(dǎo)區(qū)域4 ;
Θ用等離子化學(xué)氣相沉積的方法在器件表面覆蓋厚度為O. 24 μ m的SiO2保護(hù)層5 ； 用光刻和濕法刻蝕的方法定義電極位置6 ；
用電子束蒸發(fā)的方法蒸鍍厚度為I. 5-2 μ m的P型和N型電極7。
權(quán)利要求
1.一種提高光提取效率發(fā)光二極管的制作方法，它包括如下步驟 在藍(lán)寶石襯底上生長的氮化鎵材料(I)的表面用光刻定義并刻蝕出N型氮化鎵區(qū)域⑵； 在氮化鎵材料(I)上表面用電子束蒸發(fā)方法蒸鍍具有自然粗化性質(zhì)的ITO薄膜(3)； 用光刻和濕法刻蝕的方法定義出ITO電流傳導(dǎo)區(qū)域(4)； @用等離子化學(xué)氣相沉積的方法在器件表面覆蓋SiO2保護(hù)層(5)； 用光刻和濕法刻蝕的方法定義電極位置(6); 用電子束蒸發(fā)的方法蒸鍍P型和N型的電極(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高光提取效率發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于，所述蒸鍍ITO薄膜(3)時(shí)的腔體溫度為250°C，氧氣分壓為I. OX 10_2Pa，蒸鍍速率為2. OA/s, ITO薄膜(3)的厚度為0. 24iim，ITO薄膜(3)表面呈不規(guī)則針狀或者塊狀結(jié)構(gòu)，其粗糙度范圍在40-400A，透光率范圍在80%-100%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高光提取效率發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于，所述SiO2保護(hù)層(5)的厚度為0. 24iim，所述電極(7)的厚度為1.5-2iim。
全文摘要
一種提高光提取效率發(fā)光二極管的制作方法，涉及光電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的步驟為在藍(lán)寶石襯底上生長的氮化鎵材料的表面用光刻定義并刻蝕出N型氮化鎵區(qū)域；在氮化鎵材料上表面用電子束蒸發(fā)方法蒸鍍具有自然粗化性質(zhì)的ITO薄膜；用光刻和濕法刻蝕的方法定義出ITO電流傳導(dǎo)區(qū)域；用等離子化學(xué)氣相沉積的方法在器件表面覆蓋SiO2保護(hù)層；用光刻和濕法刻蝕的方法定義電極位置；用電子束蒸發(fā)的方法蒸鍍P型和N型電極。本發(fā)明利用自然粗化ITO薄膜對(duì)光的散射性質(zhì)，可以增加光子出射幾率，解決由于折射率差引起的全反射損耗的問題，實(shí)現(xiàn)提高光提取效率的目的，從而提升芯片的質(zhì)量和性能。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102637782SQ20111003737
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者張雪亮, 王立彬 申請(qǐng)人:同方光電科技有限公司