一種高出光效率的垂直型發(fā)光二極管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高出光效率的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，依次包括如下步驟：（1）形成底電極；（2）在底電極上形成底粗化層；（3）在底粗化層上形成底透明導(dǎo)電層；（4）在底透明導(dǎo)電層上形成p型半導(dǎo)體層；（5）在p型半導(dǎo)體層上形成半導(dǎo)體發(fā)光層；（6）在半導(dǎo)體發(fā)光層上形成n型半導(dǎo)體層；（7）在n型半導(dǎo)體層上形成頂透明導(dǎo)電層；（8）在頂透明導(dǎo)電層上形成頂粗化層；（9）在頂粗化層上形成頂電極。
【專利說(shuō)明】一種高出光效率的垂直型發(fā)光二極管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高出光效率的垂直型發(fā)光二極管 的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)應(yīng)用日益廣泛，特別是在照明方面有 取代白熾燈和熒光燈的趨勢(shì)。發(fā)光二極管是由半導(dǎo)體材料所制成的發(fā)光元件，元件具有兩 個(gè)電極端子，在端子間施加電壓，通入極小的電流，經(jīng)由電子電洞的結(jié)合可將剩余能量以光 的形式激發(fā)釋出，此即發(fā)光二極管的基本發(fā)光原理。發(fā)光二極管不同于一般白熾燈泡，發(fā)光 二極管是屬冷發(fā)光，具有耗電量低、元件壽命長(zhǎng)、無(wú)須暖燈時(shí)間及反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，再加 上其體積小、耐震動(dòng)、適合量產(chǎn)，容易配合應(yīng)用上的需求制成極小或陣列式的元件，目前發(fā) 光二極管已普遍使用于資訊、通訊及消費(fèi)性電子產(chǎn)品的指示器與顯示裝置上，成為日常生 活中不可或缺的重要元件。
[0003]目前發(fā)光二極管還面臨一些技術(shù)上的問(wèn)題，特別是光取出效率比較低。這導(dǎo)致了 發(fā)光二極管的亮度不足等缺陷。針對(duì)上述問(wèn)題，業(yè)內(nèi)已經(jīng)提出了通過(guò)粗化方法來(lái)改善發(fā)光 二極管出光效率的問(wèn)題，但是現(xiàn)有技術(shù)中粗化方法仍然存在缺陷，例如僅對(duì)發(fā)光二極管進(jìn) 行水平面式粗化，這種粗化方式無(wú)法進(jìn)一步提高粗化面積，因此出光效率無(wú)法進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提出了一種高出光效率的垂直型發(fā)光二極管的制造 方法，通過(guò)增大粗化面積，從而提高發(fā)光二極管的出光效率。
[0005]首先對(duì)本發(fā)明所采用的“上”、“下”進(jìn)行定義，在本發(fā)明中，通過(guò)參照附圖，本發(fā)明 所述的“上”為附圖中面向附圖時(shí)垂直向上的方向。本發(fā)明所述的“下”為附圖中面向附圖 時(shí)垂直向下的方向，本文所述的“厚度”是指面向附圖時(shí)垂直方向上的距離，本文所述的“寬 度”是指面向附圖時(shí)水平方向上的距離。
[0006]本發(fā)明提出的高出光效率的垂直型發(fā)光二極管的制造方法依次包括如下步驟:
[0007](I)形成底電極；
[0008]( 2 )在底電極上形成底粗化層；
[0009](3)在底粗化層上形成底透明導(dǎo)電層；
[0010](4)在底透明導(dǎo)電層上形成p型半導(dǎo)體層；
[0011](5)在p型半導(dǎo)體層上形成半導(dǎo)體發(fā)光層；
[0012](6)在半導(dǎo)體發(fā)光層上形成n型半導(dǎo)體層；
[0013](7)在n型半導(dǎo)體層上形成頂透明導(dǎo)電層；
[0014](8)在頂透明導(dǎo)電層上形成頂粗化層；
[0015](9)在頂粗化層上形成頂電極。
[0016]其中，所述底電極和頂電極為導(dǎo)熱性能良好的金屬材料，例如但不限于:金、銀、銅、鋁、鎳、鈦、鈷、鈀或鉬，或者也可以采用金屬合金來(lái)形成，例如但不限于:金鉬合金、銀鋁合金、鎳鋁合金、鎳鈦合金等，可以采用金屬濺射的工藝來(lái)形成底電極和頂電極；
[0017]其中，底透明導(dǎo)電層和頂透明導(dǎo)電層通過(guò)采用化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝來(lái)形成； 首先通過(guò)淀積導(dǎo)電性能良好的金屬化合物材料，例如但不限于:ZnO、Ni 0、Mg0、I n 2 O 3、T i O 2或I T O，從而形成平坦的底透明電極層和頂透明電極層，然后通過(guò)光亥IJ、刻蝕等工藝，從而在平坦底透明電極層和頂透明電極層上分別定義出凸塊，從而在截面上看，最終形成外形與方波相同的所述底透明電極層和頂透明電極層；并且底透明電極層凸塊的邊緣與頂透明電極層凸塊的邊緣對(duì)齊；
[0018]其中，P型半導(dǎo)體層為p型GaN層或P型AlGaN層，n型半導(dǎo)體層為n型GaN層或n 型AlGaN層，半導(dǎo)體發(fā)光層為交替形成的超晶格結(jié)構(gòu)的AlxInyGazN/AIxInyGazP多量子阱層， 其中 x+y+z=l、并且 0〈x ( 0.05、0〈y ( 0.05、0〈z ^ 0.9 ；
[0019]其中，底粗化層和頂粗化層為ITO層，底粗化層和頂粗化層均勻覆蓋在底透明電極層和頂透明電極層具有凸塊的表面上，并且底粗化層和頂粗化層的厚度相同，都為 80-100nm ；
[0020]其中，底透明電極層沒(méi)有凸塊的區(qū)域的厚度為0.5-1微米，具有凸塊的區(qū)域的厚度為5-10微米；同樣的，頂透明電極層沒(méi)有凸塊的區(qū)域的厚度為0.5-1微米，具有凸塊的區(qū)域的厚度為5-10微米。
[0021]其中，底透明電極層凸塊的寬度與兩個(gè)凸塊之間的距離相同，頂透明電極層凸塊的寬度與兩個(gè)凸塊之間的距離也相同；在某些場(chǎng)合，如果需要粗化層的粗化面積更大，那么凸塊之間的距離可以與凸塊的寬度不同，例如凸塊寬度為凸塊之間距離的1.5-2倍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明提出的發(fā)光二極管制造方法所制得的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1`
[0024]參見(jiàn)圖1，
[0025]本發(fā)明提出的高出光效率的垂直型發(fā)光二極管在制造方法依次包括如下步驟:
[0026](I)形成底電極I;
[0027](2)在底電極I上形成底粗化層21 ；
[0028](3 )在底粗化層21上形成底透明導(dǎo)電層22 ;
[0029](4)在底透明導(dǎo)電層22上形成p型半導(dǎo)體層3 ;
[0030](5)在p型半導(dǎo)體層3上形成半導(dǎo)體發(fā)光層4 ；
[0031](6)在半導(dǎo)體發(fā)光層4上形成n型半導(dǎo)體層5 ；
[0032](7)在n型半導(dǎo)體層5上形成頂透明導(dǎo)電層61 ；
[0033](8)在頂透明導(dǎo)電層61上形成頂粗化層62 ；
[0034](9 )在頂粗化層62上形成頂電極7。
[0035]具體來(lái)說(shuō)，上述步驟首先形成平坦的底電極，然后通過(guò)光刻、刻蝕工藝定義出具有凸塊的底電極；此后在底電極I表面上淀積ITO層，通過(guò)化學(xué)腐蝕的方式腐蝕該ITO層，從而形成粗化的底粗化層21，接著淀積透明導(dǎo)電材料來(lái)形成底透明電極層，經(jīng)過(guò)對(duì)底透明電極層的上表面平坦化以后，緊接著，采用常規(guī)的發(fā)光二極管制造工藝在底透明電極層上依次形成P型半導(dǎo)體層3、半導(dǎo)體發(fā)光層4和n型半導(dǎo)體反光層5 ;然后在淀積透明導(dǎo)電材料來(lái)形成平坦的頂透明電極層，經(jīng)過(guò)對(duì)平坦的頂透明電極層進(jìn)行光刻、刻蝕工藝，從而形成具有凸塊的頂透明電極層61 ;此后在具有凸塊的頂透明電極層61上均勻淀積ITO材料；對(duì)該 ITO材料進(jìn)行化學(xué)腐蝕，從而形成頂粗化層62，最后在頂粗化層62上濺射導(dǎo)熱性能良好的金屬材料，從而形成頂電極7，并完成垂直型發(fā)光二極管的制作。
[0036]其中，所述底電極I和頂電極7為導(dǎo)熱性能良好的金屬材料，例如但不限于:金、 銀、銅、鋁、鎳、鈦、鈷、鈀或鉬，或者也可以采用金屬合金來(lái)形成，例如但不限于:金鉬合金、 銀鋁合金、鎳鋁合金、鎳鈦合金等，可以采用金屬濺射的工藝來(lái)形成底電極和頂電極；
[0037]其中，底透明導(dǎo)電層22和頂透明導(dǎo)電層61通過(guò)采用化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝來(lái)形成；首先通過(guò)淀積導(dǎo)電性能良好的金屬化合物材料，例如但不限于:Zn 0、N i 0、M g0、In20 3、Ti02或I T O，從而形成平坦的底透明電極層和頂透明電極層，然后通過(guò)光刻、刻蝕等工藝，從而在平坦底透明電極層和頂透明電極層上分別定義出凸塊，從而在截面上看，最終形成外形與方波相同的所述底透明電極層22和頂透明電極層61 ;并且底透明電極層22凸塊的邊緣與頂透明電極層62凸塊的邊緣對(duì)齊，見(jiàn)圖1，由虛線Al和A2所示，底透明電極層22凸塊的邊緣與與頂透明電極層61凸塊的邊緣對(duì)齊；
[0038]其中，p型半導(dǎo)體層3為p型GaN層或p型AlGaN層，n型半導(dǎo)體層5為n型GaN 層或n型AlGaN層，半導(dǎo)體發(fā)光層4為交替形成的超晶格結(jié)構(gòu)的AlxInyGazNAIxInyGazP多量子阱層，其中 x+y+z=l、并且 0〈x ( 0.05、0〈y ( 0.05、0〈z ^ 0.9 ；
[0039]其中，底粗化層21和頂粗化層62為ITO層，底粗化層21和頂粗化層62均勻覆蓋在底透明電極層22和頂透明電極層61具有凸塊的表面上，并且底粗化層21和頂粗化層62 的厚度相同，都為80-100nm;
[0040]其中，底透明電極層22沒(méi)有凸塊的區(qū)域的厚度為0.5-1微米，具有凸塊的區(qū)域的厚度為5-10微米；同樣的，頂透明電極層61沒(méi)有凸塊的區(qū)域的厚度為0.5-1微米，具有凸塊的區(qū)域的厚度為5-10微米；對(duì)于底電極I和頂電極3來(lái)說(shuō)，其厚度無(wú)需特別要求，只要底電極I和頂電極3分別將底粗化層和頂粗化層覆蓋即可。
[0041]其中，底透明電極層22凸塊的寬度與兩個(gè)凸塊之間的距離相同，頂透明電極層61 凸塊的寬度與兩個(gè)凸塊之間的距離也相同；在某些場(chǎng)合，如果需要粗化層的粗化面積更大， 那么凸塊之間的距離可以與凸塊的寬度不同，例如凸塊寬度為凸塊之間距離的1.5-2倍。
[0042]實(shí)施例2
[0043]下面介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0044]本發(fā)明提出的高出光效率的垂直型發(fā)光二極管在制造方法依次包括如下步驟:
[0045](I)形成底電極I;
[0046]( 2 )在底電極I上形成底粗化層21 ；
[0047](3)在底粗化層21上形成底透明導(dǎo)電層22 ；
[0048](4)在底透明導(dǎo)電層22上形成p型半導(dǎo)體層3 ;
[0049](5)在p型半導(dǎo)體層3上形成半導(dǎo)體發(fā)光層4 ；
[0050](6)在半導(dǎo)體發(fā)光層4上形成n型半導(dǎo)體層5 ;[0051](7)在n型半導(dǎo)體層5上形成頂透明導(dǎo)電層61 ；
[0052](8)在頂透明導(dǎo)電層61上形成頂粗化層62 ；
[0053](9 )在頂粗化層62上形成頂電極7。
[0054]具體來(lái)說(shuō)，上述步驟首先形成平坦的底電極，然后通過(guò)光刻、刻蝕工藝定義出具有凸塊的底電極；此后在底電極I表面上淀積ITO層，通過(guò)化學(xué)腐蝕的方式腐蝕該ITO層，從而形成粗化的底粗化層21，接著淀積透明導(dǎo)電材料來(lái)形成底透明電極層，經(jīng)過(guò)對(duì)底透明電極層的上表面平坦化以后，緊接著，采用常規(guī)的發(fā)光二極管制造工藝在底透明電極層上依次形成P型半導(dǎo)體層3、半導(dǎo)體發(fā)光層4和n型半導(dǎo)體反光層5 ;然后在淀積透明導(dǎo)電材料來(lái)形成平坦的頂透明電極層，經(jīng)過(guò)對(duì)平坦的頂透明電極層進(jìn)行光刻、刻蝕工藝，從而形成具有凸塊的頂透明電極層61 ;此后在具有凸塊的頂透明電極層61上均勻淀積ITO材料；對(duì)該 ITO材料進(jìn)行化學(xué)腐蝕，從而形成頂粗化層62，最后在頂粗化層62上濺射導(dǎo)熱性能良好的金屬材料，從而形成頂電極7，并完成垂直型發(fā)光二極管的制作。
[0055]其中，所述底電極I和頂電極7為導(dǎo)熱性能良好的金屬材料，例如但不限于:金、 銀、銅、鋁、鎳、鈦、鈷、鈀或鉬，或者也可以采用金屬合金來(lái)形成，例如但不限于:金鉬合金、 銀鋁合金、鎳鋁合金、鎳鈦合金等，可以采用金屬濺射的工藝來(lái)形成底電極和頂電極；
[0056]其中，底透明導(dǎo)電層22和頂透明導(dǎo)電層61通過(guò)采用化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝來(lái)形成；首先通過(guò)淀積導(dǎo)電性能良好的金屬化合物材料，例如但不限于:Zn 0、N i 0、M g0、In20 3、Ti02或I T O，從而形成平坦的底透明電極層和頂透明電極層，然后通過(guò)光刻、刻蝕等工藝，從而在平坦底透明電極層和頂透明電極層上分別定義出凸塊，從而在截面上看，最終形成外形與方波相同的所述底透明電極層22和頂 透明電極層61 ;并且底透明電極層22凸塊的邊緣與頂透明電極層62凸塊的邊緣對(duì)齊，見(jiàn)圖1，由虛線Al和A2所示，底透明電極層22凸塊的邊緣與與頂透明電極層61凸塊的邊緣對(duì)齊；
[0057]其中，p型半導(dǎo)體層3為p型GaN層或p型AlGaN層，n型半導(dǎo)體層5為n型GaN 層或n型AlGaN層，半導(dǎo)體發(fā)光層4為交替形成的超晶格結(jié)構(gòu)的AlxInyGazNAIxInyGazP多量子阱層，其中 x+y+z=l、并且 0〈x ( 0.05、0〈y ( 0.05、0〈z ^ 0.9 ；
[0058]其中，底粗化層21和頂粗化層62為ITO層，底粗化層21和頂粗化層62均勻覆蓋在底透明電極層22和頂透明電極層61具有凸塊的表面上，并且底粗化層21和頂粗化層62 的厚度相同，都為90nm;
[0059]其中，底透明電極層22沒(méi)有凸塊的區(qū)域的厚度為0.8微米，具有凸塊的區(qū)域的厚度為7微米；同樣的，頂透明電極層61沒(méi)有凸塊的區(qū)域的厚度為0.8微米，具有凸塊的區(qū)域的厚度為7微米；對(duì)于底電極I和頂電極3來(lái)說(shuō)，其厚度無(wú)需特別要求，只要底電極I和頂電極3分別將底粗化層和頂粗化層覆蓋即可。
[0060]其中，底透明電極層22凸塊的寬度與兩個(gè)凸塊之間的距離相同，頂透明電極層61 凸塊的寬度與兩個(gè)凸塊之間的距離也相同；在某些場(chǎng)合，如果需要粗化層的粗化面積更大， 那么凸塊之間的距離可以與凸塊的寬度不同，例如凸塊寬度為凸塊之間距離的1.6倍。
[0061]至此，上述描述已經(jīng)詳細(xì)的說(shuō)明了本發(fā)明的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制造方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠大幅度提高發(fā)光亮度。前文的描述的實(shí)施例僅僅只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其并非用于限定本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神的前提下，可對(duì)本發(fā)明做任何的修改，而本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種高出光效率的垂直型發(fā)光二極管的制造方法，依次包括如下步驟:(1)形成底電極；(2)在底電極上形成底粗化層；(3)在底粗化層上形成底透明導(dǎo)電層；(4)在底透明導(dǎo)電層上形成p型半導(dǎo)體層；(5)在p型半導(dǎo)體層上形成半導(dǎo)體發(fā)光層；(6)在半導(dǎo)體發(fā)光層上形成n型半導(dǎo)體層；(7)在n型半導(dǎo)體層上形成頂透明導(dǎo)電層；(8)在頂透明導(dǎo)電層上形成頂粗化層；(9)在頂粗化層上形成頂電極。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:底透明電極層和頂透明電極層分別具有凸塊，從截面上看，所述底透明電極層和頂透 明電極層的外形與方波相同；并且底透明電極層凸塊的邊緣與頂透明電極層凸塊的邊緣對(duì) 齊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:底粗化層和頂粗化層為ITO層，底粗化層和頂粗化層均勻覆蓋在底透明電極層和頂透 明電極層具有凸塊的表面上，并且底粗化層和頂粗化層的厚度相同，都為SO-1OOnm;底透 明電極層沒(méi)有凸塊的區(qū)域的厚度為.0.5-1微米，具有凸塊的區(qū)域的厚度為5-10微米；同樣 的，頂透明電極層沒(méi)有凸塊的區(qū)域的厚度為0.5-1微米，具有凸塊的區(qū)域的厚度為5-10微 米。
4.如權(quán)利要求1-3之一的方法，其特征在于:底透明電極層以及頂透明電極層凸塊的寬度與凸塊之間的距離之比為1.5-2，優(yōu)選.1.6 倍。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK103594567SQ201310497448
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
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