專利名稱：發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領域：
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，包括一導電基板及位于導電基板一側(cè)表面的一磊晶層，所述磊晶層包括依次堆疊于導電基板上的一P型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層及一 η型氮化鎵層，所述磊晶層內(nèi)設置有若干貫穿其上下表面的溝槽，所述η型氮化鎵層于遠離ρ型氮化鎵層的外側(cè)表面上覆蓋有一透明導電層，一金屬襯墊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襯底；于該襯底的一側(cè)表面上形成一磊晶層，所述磊晶層包括自所述襯底上依次堆疊形成的一 η型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層、一 P型氮化鎵層；于所述ρ型氮化鎵層的外側(cè)表面形成一導電基板；剝離所述襯底，使所述η型氮化鎵層一側(cè)的表面外露；蝕刻所述磊晶層，使所述磊晶層內(nèi)形成有若干貫穿其上下表面的溝槽；提供一透明導電層，并將所述透明導電層貼設于所述η型氮化鎵層外露的表面上；及提供一導電襯墊，將所述襯墊固定于所述透明導電層上。本發(fā)明中，電子自襯墊向?qū)щ娀辶鲃拥倪^程，因透明導電層的電阻較η型氮化鎵層的電阻小，這些電子沿透明導電層的表面移動，然后自磊晶層未設置溝槽的上表面垂直向下移動，直至導電基板。由于電子的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。


圖1為本發(fā)明一實施例中發(fā)光二極管的制造過程的流程圖。圖2為運用圖1中的方法制成的一發(fā)光二極管的剖面示意圖。圖3為圖2的發(fā)光二極管的制造過程中，一襯底與一磊晶層一側(cè)結(jié)合的剖面示意圖。圖4為一導電基板形成于圖3中磊晶層另一側(cè)的剖面示意圖。圖5為圖4中襯底去除后的、磊晶層形成一矩陣后的剖面示意圖。圖6為圖5中的磊晶層的俯視圖。圖7為一透明導電層形成于圖5磊晶層頂端的剖面示意圖。主要元件符號說明導電基板磊晶層P型氮化鎵層長方柱發(fā)光量子阱層η型氮化鎵層溝槽透明導電層填充物襯底襯墊發(fā)光量子阱段側(cè)面頂面
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明一實施例中的發(fā)光二極管的制造方法包括以下步驟提供一襯底；于該襯底的一側(cè)表面上形成一磊晶層，所述磊晶層包括自所述襯底上依次堆疊形成的一 η型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層、一 P型氮化鎵層；于所述ρ型氮化鎵層的外側(cè)表面形成一導電基板；剝離所述襯底，使所述η型氮化鎵層一側(cè)的表面外露；蝕刻所述磊晶層，使所述磊晶層內(nèi)形成有若干貫穿其上下表面的溝槽；提供若干透明的、絕緣的填充物，并將所述填充物填滿所述溝槽；提供一透明導電層，并將所述透明導電層貼設于所述η型氮化鎵層外露的表面上；提供一金屬襯墊，將所述襯墊固定于所述透明導電層上?，F(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2，本發(fā)明的發(fā)光二極管包括一導電基板10、位于該導電基板10上表面
10
30
31
32
33 35
36,37 50 70 80 90 331 3312 3314的一磊晶層30及覆蓋該磊晶層30上的一透明導電層50。該磊晶層30包括自導電基板10 上表面依次向上堆疊的ρ型氮化鎵層31、發(fā)光量子阱層33及η型氮化鎵層35。該磊晶層 30上開設有若干縱向的溝槽36及橫向的溝槽37(見圖6)，所述溝槽36、37均沿高度方向上貫穿該磊晶層30，從而將磊晶層30分割成若干等距離間隔的長方柱32。這些長方柱32 形成一矩陣。若干透明的、絕緣的填充物70填滿這些溝槽36、37，并且與磊晶層30的η型氮化鎵層35頂表面平齊。該透明導電層50完全覆蓋η型氮化鎵層35的頂表面。一金屬的襯墊90貼設于透明導電層50的中央。透明導電層50及導電基板10分別為二極性相反的導電層，可分別直接與電源 (圖未示)的正負二電極導電連接，從而提供電流以激發(fā)發(fā)光量子阱層33。在本實施例中， 襯墊90及導電基板10分別與電源的二電極導電連接。請參閱圖3，制造該發(fā)光二級管時，先提供一襯底80，優(yōu)選的，該襯底80為藍寶石襯底。然后于該襯底80的底表面上、通過金屬有機化合物化學氣相淀積(MOCVD)向下依次生成所述η型氮化鎵層35、發(fā)光量子阱層33、ρ型氮化鎵層31，使該ρ型氮化鎵層31、發(fā)光量子阱層33及η型氮化鎵層35形成一磊晶層30。請同時參閱圖4及圖5，通過電鍍于ρ型氮化鎵層31下表面形成所述導電基板10。 然后通過準分子激光來剝離整個襯底80，從而使η型氮化鎵層35的上表面外露。請同時參閱圖6，上述過程后，運用電感耦合式電漿蝕刻法(inductivelycoupled plasma)，自η型氮化鎵層35的上表面朝向ρ型氮化鎵層37的下表面蝕刻磊晶層30，使磊晶層30上形成有沿其縱向方向及橫向方向分布的、貫穿磊晶層30的溝槽36、37。這些溝槽36、37分別在縱向方向上及橫向方向上等距離間隔且其深度等于磊晶層30的厚度。這些溝槽36、37相互連通且垂直，從而使磊晶層30被分割成若干等距離間隔的長方柱32。這些長方柱32形成一矩陣。通常磊晶層30的寬度在100 μ m至5000 μ m之間變化，溝槽36、 37的寬度在1至10 μ m之間變化。然后提供所需數(shù)量的、透明的、絕緣的填充物70，使這些填充物70填滿這些溝槽36、37，并且與磊晶層30的η型氮化鎵層35上表面平齊。優(yōu)選的， 這些填充物70為二氧化硅。然后提供所述透明導電層50，并使該透明導電層50完全覆蓋該η型氮化鎵層35 的上表面。該透明導電層50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η型氮化鎵層35的上表面對應。該透明導電層50的電阻遠小于 η型氮化鎵層35的電阻。請再次參閱圖2，再提供所述襯墊90，并將該襯墊90通過焊接或粘接的方法，將其固定在透明導電層50的中央，如此，便得到了本發(fā)明的發(fā)光二極管。本發(fā)明中，電子自襯墊90向?qū)щ娀?0流動的過程，因透明導電層50的電阻較η 型氮化鎵層35的電阻小，這些電子沿透明導電層50的表面移動，然后自磊晶層30的各長方柱32的上表面垂直向下移動，直至導電基板10。由于電子的流動路徑面積擴張至透明導電層50的整個表面而向下流動，故可以避免電流擁擠現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高發(fā)光二極管的可靠性。同時，由于磊晶層30的縱向及橫向分別設有若干貫穿的溝槽36、37，從而使發(fā)光量子阱層33被分割成若干間隔的發(fā)光量子阱段331。這些發(fā)光量子阱段331大致為長方體， 具有四垂直的側(cè)面3312及連接這些側(cè)面3312的一縱長頂面3314。這些側(cè)面3312均未被遮光物件掩蓋而能透光。每一側(cè)面3312沿溝槽36延伸方向的寬度，大于相鄰二側(cè)面3312 之間溝槽36的寬度。本發(fā)明中新增的出光面即若干側(cè)面3312的面積大于形成溝槽36、37 時被蝕刻掉的發(fā)光量子阱層33的部分頂面的面積。即本發(fā)明中出光面的面積相對于傳統(tǒng)發(fā)光二級管的出光面積大。因此，本發(fā)明的發(fā)光二極管因設置有貫穿的溝槽36、37而增加了發(fā)光二極管的出光量。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括一導電基板及位于導電基板一側(cè)表面的一磊晶層，所述磊晶層包括依次堆疊于導電基板上的一 P型氮化鎵層、一發(fā)光量子阱層及一 η型氮化鎵層，其特征在于所述磊晶層內(nèi)設置有若干貫穿其上下表面的溝槽，所述η型氮化鎵層于遠離P型氮化鎵層的外側(cè)表面上覆蓋有一透明導電層，一金屬襯墊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，其特征在于所述透明導電層完全覆蓋所述η型氮化鎵層的外側(cè)表面，所述襯墊設置于所述透明導電層的中部。
3.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為一由銦錫氧化物或鎳金混合物制成的薄膜，其電阻小于所述η型氮化鎵層的電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述溝槽分別沿所述磊晶層的縱向及橫向延伸，所述溝槽相互連通且在縱向及橫向上分別間隔設置。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述磊晶層的寬度為IOOym至 5000 μ m,所述溝槽的寬度為1至10 μ m。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述溝槽將磊晶層分割成若干等距離間隔的長方柱，這些長方柱形成一矩陣。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述溝槽內(nèi)填滿有填充物，所述填充物的上表面與所述η型氮化鎵層的外側(cè)表面共面。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述填充物為二氧化硅。
9.制造如權(quán)利要求1至8任一項所述的發(fā)光二極管的制造方法，包括如下步驟提供一襯底；于該襯底的一側(cè)表面上形成一磊晶層，所述磊晶層包括自所述襯底上依次堆疊形成的一 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)表面形成一導電基板；剝離所述襯底，使所述η型氮化鎵層一側(cè)的表面外露；蝕刻所述磊晶層，使所述磊晶層內(nèi)形成有若干貫穿其上下表面的溝槽；提供一透明導電層，并將所述透明導電層貼設于所述η型氮化鎵層外露的表面上；及提供一導電襯墊，將所述襯墊固定于所述透明導電層上。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于貼設所述透明導電層于所述η型氮化鎵層外露的表面之前，在所述溝槽內(nèi)填充有填充物。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述填充物為二氧化娃。
12.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述透明導電層完全覆蓋所述η型氮化鎵層外露的表面上，所述襯墊設置于所述透明導電層的中部。
13.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述溝槽分別沿所述磊晶層的縱向及橫向延伸，所述溝槽相互連通且在縱向及橫向上分別間隔設置。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述溝槽將磊晶層分割成若干等距離間隔的長方柱，這些長方柱形成一矩陣。
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襯底；于該襯底的一側(cè)表面上形成一磊晶層，所述磊晶層包括自所述襯底上依次堆疊形成的一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型氮化鎵層的外側(cè)表面形成一導電基板；剝離所述襯底，使所述n型氮化鎵層一側(cè)的表面外露；蝕刻所述磊晶層，使所述磊晶層內(nèi)形成有若干貫穿其上下表面的溝槽；提供一透明導電層，并將所述透明導電層貼設于所述n型氮化鎵層外露的表面上；及提供一導電襯墊，將所述襯墊固定于所述透明導電層上。
文檔編號H01L33/14GK102290511SQ201010204290
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21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