專利名稱：發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電元件及其制造方法，特別是指一種發(fā)光二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的發(fā)光二極管包括一有源區(qū)、設置于有源區(qū)相對兩側(cè)的一 η型氮化鎵 (n-GaN)層及一 ρ型氮化鎵(p_GaN)層，其中，η型氮化鎵(n-GaN)層相對有源區(qū)的外側(cè)上設置有一 η型電極，ρ型氮化鎵(p-GaN)層相對有源區(qū)的另一外側(cè)上設置有一 ρ型電極。η 型電極及P型電極通電后，使η型氮化鎵(n-GaN)層與ρ型氮化鎵(p_GaN)層之間產(chǎn)生電勢，使電子自η型電極通過η型氮化鎵(n-GaN)層流向ρ型氮化鎵(p_GaN)層并與ρ型氮化鎵(p-GaN)層內(nèi)的電洞結(jié)合。因電子傾向于二電極之間的最短或較低電阻值的路徑流動， 但如果所述流動路徑面積發(fā)生減縮或分布不夠均勻時會導致電流擁擠現(xiàn)象，造成局部發(fā)熱過大，降低了發(fā)光二極管的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種性能穩(wěn)定、發(fā)光效率高的發(fā)光二極管及制造該發(fā)光二極管的方法。一種發(fā)光二極管，包括一導電襯底、自該導電襯底一側(cè)表面沿高度方向依次排列的一 P型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層及一 η型氮化鎵層，所述η型氮化鎵層遠離P型氮化鎵層的外側(cè)表面上形成一接觸面，一透明導電層固定于所述接觸面上，至少一電極設置于所述透明導電層上。一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟提供一第一襯底，并于所述第一襯底一側(cè)表面、沿所述第一襯底的高度方向依次向外延伸形成一 η型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層、一 ρ型氮化鎵層；于所述ρ型氮化鎵層外側(cè)表面、沿其高度方向形成一第二襯底；剝離所述第一襯底，使η型氮化鎵層外露，并于外露的η型氮化鎵層的外表面上形成一接觸面；提供一透明導電層，并使所述透明導電層位于所述接觸面上；提供至少一電極，將所述電極固定于所述透明導電層上。本發(fā)明中，因為電子在透明導電層與導電襯底之間流動的過程，一部分自電極直接垂直朝向?qū)щ娨r底流動，如此路徑最短，另一部分則沿整個透明導電層的表面移動然后再垂直向下流動。因為透明導電層具有較低電阻值，沿整個透明導電層表面移動的電子雖然增加一段移動路徑，但總體電阻值仍維持特定的。由于流動路徑面積擴張至透明導電層的整個表面而向下流動，故可以避免了電流擁擠現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高發(fā)光二極管的可靠性。再者，透明導電層及導電襯底分別位于發(fā)光量子阱層的相對兩側(cè)，在制造過程中，無需蝕刻掉部分的發(fā)光量子阱層而使部分透明導電層或?qū)щ娨r底外露，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，
4增強了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。


圖1為本發(fā)明ー實施例中發(fā)光二極管的剖面示意圖。圖2為圖1的發(fā)光二極管制造過程中，一第一襯底與一磊晶層結(jié)合的剖面示意圖。圖3為一反射層形成于圖2中磊晶層后的剖面示意圖。圖4為ー第二襯底形成于圖3中反射層后的剖面示意圖。圖5為圖4中第一襯底去除后的剖面示意圖。圖6為圖5中n型氮化鎵層表面形成一接觸面后的剖面示意圖。圖7為ー透明導電層形成于圖6中接觸面后的剖面示意圖。圖8為本發(fā)明另ー實施例中發(fā)光二極管的剖面示意圖。主要元件符號說明導電襯底10反射層20p型氮化鎵層 30發(fā)光量子阱層 40n型氮化鎵層 50凹陷部51凸出部51a肩部53連接面54透明導電層60、60a安裝部61連接部63電極70、90藍寶石襯底80接觸面512、512a支撐面53具體實施例方式本發(fā)明ー實施例中的發(fā)光二極管的制造方法包括以下步驟ー種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟提供一第一襯底，并于所述第一襯底的ー側(cè)表面、沿所述第一襯底的高度方向依 次向外延伸形成一 n型氮化鎵層、ー發(fā)光量子阱層、一 p型氮化鎵層；于所述p型氮化鎵層的外側(cè)表面、沿其高度方向形成一第二襯底；剝離所述第一襯底，使n型氮化鎵層外露，并于外露的n型氮化鎵層的外表面上形 成一接觸面；提供一透明導電層，并使所述透明導電層位于所述接觸面上；提供一電極，將所述電極固定于所述透明導電層上。
現(xiàn)以一發(fā)光二極管的制造過程為例對上述發(fā)光二極管的制造方法進行具體說明。請參閱圖1，本發(fā)明的發(fā)光二極管包括一導電襯底10、自該導電襯底10上表面依次向上延伸的一反射層20、一 ρ型氮化鎵層30、一發(fā)光量子阱層40、一 η型氮化鎵層50、一透明導電層60及二間隔的電極70。該導電襯底10、反射層20、ρ型氮化鎵層30、發(fā)光量子阱層40、η型氮化鎵層50及透明導電層60均大致為長方體，且具有相同的寬度，并且相對兩端分別共面、平齊。該導電襯底10對應上述方法中的第二襯底，其通常由硅、銅或其他導熱性和導電性好的材料制成。該反射層20為鈦、鋁或金的金屬層，用于反射發(fā)光量子阱層40發(fā)出的光線。該η型氮化鎵層50上表面中部向下凹陷而使η型氮化鎵層50的上部形成一凹陷部51及位于所述凹陷部51相對兩側(cè)的二肩部53。所述凹陷部51的上表面為一光滑的接觸面512，用以增大η型氮化鎵層50上表面的面積。每一肩部53的上表面為一縱長的支撐面532，用于支撐電極70。二肩部53的二支撐面532平行共面且位于所述接觸面512的上方。該接觸面512及二支撐面532共同形成一供透明導電層60貼設的連接面Μ。該凹陷部51向下凹陷的深度小于η型氮化鎵層50的厚度。該凹陷部51向下凹陷的最大深度為 η型氮化鎵層50厚度的25 50%。支撐面532的寬度為接觸面512的寬度的4 25%。在本實施里中，該η型氮化鎵層50的厚度為3μπι，凹陷部51向下凹陷的最大深度為1. 5 μ m，支撐面532的寬度160 200 μ m,接觸面512的寬度為800 2000 μ m。該透明導電層60由銦錫氧化物或鎳金混合物制成，其厚度為0. 01 0. 2 μ m。透明導電層60的形狀與連接面M的形狀對應并完全覆蓋連接面M。透明導電層60包括二縱長的安裝部61及連接二安裝部61的一光滑的、內(nèi)凹的弧形連接部63。該二安裝部61分別覆蓋η型氮化鎵層50的二支撐面532，該連接部63覆蓋η型氮化鎵層50的接觸面512。 二 η型電極70分別焊接或粘接在二安裝部61的上表面。本發(fā)明中的發(fā)光二極管的各層沿垂直方向設置，從而形成一垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，透明導電層60及導電襯底10分別為發(fā)光二極管極性相反的二導電層。其中，導電襯底 10上可直接接導線，而使其與其他元件電性連接?？梢岳斫獾?，導電襯底10上亦可設置ρ 型電極(圖未示)，而使P型電極與導線連接。同理，透明導電層60亦可不需要與η型電極 70連接，而直接與導線連接。可以理解的，η型氮化鎵層50的凹陷部51可以跨設η型氮化鎵層50的相對兩側(cè)， 而使η型氮化鎵層50的連接面M僅包括一內(nèi)凹的接觸面512。請參閱圖2至圖4，制造上述發(fā)光二極管時，先提供一長方體的藍寶石襯底80，并于該藍寶石襯底80的下表面，通過金屬有機化合物化學氣相淀積(MOCVD)向下依次向外延伸形成所述η型氮化鎵層50、發(fā)光量子阱層40、ρ型氮化鎵層30。然后通過等離子體化學氣相沉積(PECVD)在ρ型氮化鎵層30的下表面蒸鍍所述反射層20。然后通過電鍍于反射層20下表面形成所述導電襯底10。請同時參閱圖5至圖7，于以上步驟之后，通過準分子激光來剝離整個藍寶石襯底 80，從而使η型氮化鎵層50的上表面外露。然后，使用激光蝕刻η型氮化鎵層50的上表面的中部，根據(jù)實際的需要，去除η型氮化鎵層50的一部分而使η型氮化鎵層50上表面上形成所述連接面Μ。然后將透明導電層60固定于η型氮化鎵層50的連接面54，并完全覆蓋連接面M。最后提供二電極70，并將二電極70固定在透明導電層60的二安裝部61的上表面。此時，便完成了本發(fā)明發(fā)光二極管的制造。本發(fā)明中，透明導電層60及導電襯底10分別位于發(fā)光量子阱層40的相對兩側(cè)， 在制造過程中，無需蝕刻掉部分的發(fā)光量子阱層40而使部分透明導電層60或?qū)щ娨r底10 外露，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，增強了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。又因為電子自二 η型電極70 向?qū)щ娨r底10流動的過程，一部分自η型電極70垂直朝向?qū)щ娨r底10流動，如此路徑最短，另一部分則沿整個透明導電層60的表面移動然后再垂直向下流動。因為透明導電層60 具有較低電阻值，沿整個透明導電層60表面移動的電子雖然增加一段移動路徑，但總體電阻值仍維持特定的，又由于流動路徑面積擴張至透明導電層的整個表面而向下流動，故可以避免了電流擁擠現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高發(fā)光二極管的可靠性。請參閱圖8，可以理解的，本發(fā)明中，可以通過激光蝕刻η型氮化鎵層50的上表面的相對兩端，而使其上表面形成中部高、相對亮度低的、光滑的、圓弧形的一接觸面51 。該 η型氮化鎵層50的頂端中部形成一外凸的凸出部5Ia。凸出部5Ia外凸的高度與凹陷部51 下凹的深度相同。透明導電層60a的形狀與接觸面51 相適應，也呈中部高、相對亮度低的圓弧狀。一 η型電極90貼設于透明導電層60a對應于凸出部51a處的上表面?？梢岳斫獾模景l(fā)明的連接面M可以具有各種形狀，只要對應的η型電極70/90 貼設于與之配合的透明導電層60/60a后，電子能夠均勻的自透明導電層60/60a的整個表面流向?qū)щ娨r底10即可。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括一導電襯底、自該導電襯底的一側(cè)表面沿高度方向依次排列的一 P型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層及一 η型氮化鎵層，其特征在于所述η型氮化鎵層于遠離P型氮化鎵層的外側(cè)表面上形成一接觸面，一透明導電層固定于所述接觸面上，至少一電極設置于所述透明導電層上。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述接觸面為一光滑的圓弧面，所述至少一電極設置于接觸面的最高點。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述接觸面自η型氮化鎵層外側(cè)表面朝向P型氮化鎵層凹陷形成，其凹陷的最大深度為所述η型氮化鎵層的厚度的25 50%。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述透明導電層包括一內(nèi)凹的弧形的連接部，所述連接部覆蓋所述接觸面。
5.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述η型氮化鎵層的厚度為3μπι，所述接觸面凹陷的最大深度為1. 5 μ m，所述接觸面的寬度為800 2000 μ m、所述支撐面的寬度為160 200 μ m。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述接觸面位于所述η型氮化鎵層的所述外側(cè)表面的中部，而使所述η型氮化鎵層的所述外側(cè)表面的相對兩端形成二肩部， 所述每一肩部的外表面具有一支撐面，所述支撐面的寬度為接觸面的寬度的4 25%。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述透明導電層進一步包括覆蓋所述二支撐面的二安裝部，所述透明導電層的連接部位于所述二安裝部之間，所述二安裝部分別覆蓋所述η型氮化鎵層的二支撐面。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述發(fā)光二極管包括二電極，所述二電極分別位于所述二安裝部上。
9.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述接觸面自η型氮化鎵層外側(cè)表面朝向遠離P型氮化鎵層的方向凸設形成。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述接觸面位于所述η型氮化鎵層的所述外側(cè)表面的中部，而使所述η型氮化鎵層的所述外側(cè)表面形成中部高、相對兩端低的圓弧面。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述透明導電層為一中部高、相對兩端低的外凸弧形，其中部覆蓋所述接觸面的中部、相對兩側(cè)覆蓋接觸面的相對兩側(cè)，且所述至少一電極設置于透明電極中部的外表面。
12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述發(fā)光二極管進一步包括一夾設于所述導電襯底及P型氮化鎵層之間的一反射層。
13.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述透明導電層的厚度為0.01 0. 2 μ m，且由銦錫氧化物或鎳金混合物制成。
14.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述導電襯底由硅、銅或其他導熱性和導電性好的材料制成。
15.一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟提供一第一襯底，并于所述第一襯底的一側(cè)表面、沿所述第一襯底的高度方向依次向外延伸形成一 η型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層、一 ρ型氮化鎵層；于所述P型氮化鎵層的外側(cè)表面、沿其高度方向形成一第二襯底；剝離所述第一襯底，使η型氮化鎵層外露，并于外露的η型氮化鎵層的外表面上形成一接觸面；提供一透明導電層，并使所述透明導電層位于所述接觸面上；提供至少一電極，將所述電極固定于所述透明導電層上。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述接觸面為一光滑的、圓弧形的接觸面，所述至少一電極設置于圓弧形的最高點。
17.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述η型氮化鎵層、發(fā)光量子阱層、P型氮化鎵層通過金屬有機化合物化學氣相淀積形成于所述第一襯底上。
18.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于形成所述第二襯底前， 于所述P型氮化鎵層遠離η型氮化鎵層一側(cè)的表面上，通過等離子體化學氣相沉積形成一反射層。
19.如權(quán)利要求18所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述發(fā)射層為鈦、鋁或金制成的金屬層。
20.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述第二襯底為極性與所述透明導電層相反的另一導電層。
全文摘要
一種發(fā)光二極管及其制造方法，包括以下步驟提供一第一襯底，并于所述第一襯底一側(cè)表面、沿所述第一襯底的高度方向依次向外延伸形成一n型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層、一p型氮化鎵層；于所述p型氮化鎵層外側(cè)表面、沿其高度方向形成一第二襯底；剝離所述第一襯底，使n型氮化鎵層外露，并于外露的n型氮化鎵層的外表面上形成一接觸面；提供一透明導電層，并使所述透明導電層位于所述接觸面上，提供至少一電極，將所述電極固定于所述透明導電層上。
文檔編號H01L33/36GK102280551SQ20101019493
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者賴志成 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