專利名稱：一種發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有較高散熱能力的新型襯底的 發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
隨著發(fā)光二極管性能的提高，它在照明、背光等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，反過 來，人們對(duì)其性能又有了更高的要求。在小尺寸方面，發(fā)光二極管的發(fā)光效率和可靠性有了 很大的進(jìn)步，但隨著其尺寸規(guī)格的變大，容易導(dǎo)致器件光效減低、熱損耗增加，進(jìn)而引起可 靠性減低，因此，發(fā)光二極管的散熱問題成為制約其大尺寸發(fā)展的瓶頸。傳統(tǒng)的側(cè)向結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管如圖1所示，包括襯底，以及在襯底上依次形成的緩 沖層、過渡層、N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層、P型接觸層、P型電極，并在N型氮化鎵 層的一側(cè)形成N型電極。為了降低發(fā)光二極管散熱，現(xiàn)有技術(shù)公開了一種提高發(fā)光二極管散熱的方法為制 作垂直結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，采用導(dǎo)電SiC材料作為襯底，垂直的電極結(jié)構(gòu)能有效提高發(fā)光 二極管的散熱問題，但制備工藝復(fù)雜，襯底成本較高?，F(xiàn)有技術(shù)中另一種減少發(fā)光二極管散熱的方法是利用氮化鎵作襯底(如圖3所 示)，氮化鎵襯底能減低襯底與外延層晶格常數(shù)的失配，減少缺陷密度，提高發(fā)光效率，提高 材料的散熱系數(shù)，但氮化鎵襯底成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管，解決傳統(tǒng)發(fā)光二極管散熱不佳問題，不僅有較好的 散熱效益，且降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種發(fā)光二極管，包括單晶硅襯底，以 及在單晶硅襯底上依次形成的過渡層、第一類型半導(dǎo)體層、有源層、第二類型半導(dǎo)體層、第 二類型接觸層、第二電極和設(shè)置在第一類型半導(dǎo)體層上的第一電極，其中，在所述單晶硅襯 底和過渡層之間設(shè)置有由氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的一種或者一種以上的組合形成 的緩沖層。本發(fā)明的有益效果是由于設(shè)置了緩沖層，相對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能提高發(fā)光二極管的散 熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便，降低生產(chǎn)成本。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述緩沖層的形狀為平面、三角面、凸面或者凹面。進(jìn)一步，所述單晶硅襯底與所述緩沖層接觸面的形狀為平面、三角面、凸面或者凹 面。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是提高了發(fā)光二極管的出光率。進(jìn)一步，所述緩沖層的形狀是利用干法刻蝕或者濕法刻蝕形成的。進(jìn)一步，所述緩沖層通過蒸鍍、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或等離子體化學(xué)氣相沉積形成。進(jìn)一步，所述緩沖層由折射率不同的多層材料交替組成，多層材料由硅、二氧化 硅、氮化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的兩種或者兩種以上的組合 形成，其中緊臨過渡層的緩沖層材料為氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的一種。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是在保持緊鄰過渡層的緩沖層材料為氮化鎵、藍(lán) 寶石、碳化硅材料中的一種的同時(shí)，由硅、二氧化硅、氮化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氮化鎵、藍(lán) 寶石、碳化硅材料中的兩種或者兩種以上的組合形成折射率不同的多層結(jié)構(gòu)，起到反射層 的作用，以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。進(jìn)一步，所述襯底底面設(shè)置有反射層。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是提高發(fā)光二極管的出光率。 所述第一類型半導(dǎo)體為N型半導(dǎo)體、第一電極為N型電極；所述第二類型半導(dǎo)體為 P型半導(dǎo)體、第二電極為P型電極。


圖1為傳統(tǒng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為發(fā)光二極管的垂直結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為氮化鎵襯底的發(fā)光二極管示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6a-6d為本發(fā)明緩沖層形狀示意圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖，在單晶硅襯底上利用蒸鍍或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉 積系統(tǒng)(MOCVD)或等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積緩沖層，緩沖層為氮化鎵、藍(lán)寶 石、碳化硅材料中的一種或者一種以上的組合，然后在緩沖層上依次沉積過渡層、η型半導(dǎo) 體層、有源層、P型半導(dǎo)體層，并在η型半導(dǎo)體層上形成η型電極，在P型半導(dǎo)體層上形成P 型接觸層、覆蓋P型接觸層的保護(hù)層以及與P型接觸層接觸的P型電極。實(shí)施例2
圖5為本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖，利用干法刻蝕或濕法刻蝕將單晶硅硅襯底刻蝕成 圖6a至6d中的任意一種形狀，再在單晶硅襯底被刻蝕后的一側(cè)上利用蒸鍍或金屬有機(jī)化 學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(MOCVD)或等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積緩沖層，緩沖層為氮化 鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的一種或者一種以上的組合，然后在緩沖層上依次沉積過渡層、η 型半導(dǎo)體層、有源層、P型半導(dǎo)體層，并在η型半導(dǎo)體層上形成η型電極，在P型半導(dǎo)體層上形成P型接觸層、覆蓋P型接觸層的保護(hù)層以及與P型接觸層接觸的P型電極。實(shí)施例3
圖7為本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖，在單晶硅襯底上利用蒸鍍或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉 積系統(tǒng)(MOCVD)或等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積緩沖層，緩沖層為氮化鎵、藍(lán)寶 石、碳化硅材料中的一種或者一種以上的組合，再利用干法刻蝕或濕法刻蝕將緩沖層刻蝕 成6a至6d中的任意一種形狀，然后在緩沖層上依次沉積過渡層、η型半導(dǎo)體層、有源層、ρ 型半導(dǎo)體層，并在η型半導(dǎo)體層上形成η型電極，在P型半導(dǎo)體層上形成P型接觸層、覆蓋 P型接觸層的保護(hù)層以及與P型接觸層接觸的P型電極。實(shí)施例4
圖8為本發(fā)明實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖，在硅襯底上利用蒸鍍或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系 統(tǒng)(MOCVD)或等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)交替沉積一組折射率不同的材料，其最外 面的一層材料為硅、二氧化硅、氮化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的 兩種或者兩種以上的組合，緊臨過渡層的緩沖層材料為氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的一 種，然后在最外面一層上依次沉積過渡層、η型半導(dǎo)體層、有源層、ρ型半導(dǎo)體層，并在η型半 導(dǎo)體層上形成η型電極，在P型半導(dǎo)體層上形成P型接觸層、覆蓋P型接觸層的保護(hù)層以及 與P型接觸層接觸的P型電極。實(shí)施例5
圖9為實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖，利用干法刻蝕或濕法刻蝕將單晶硅襯底刻蝕成圖6a至 6d中的形狀，再在單晶硅襯底被刻蝕后的一側(cè)上利用蒸鍍或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng) (MOCVD)或等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)交替沉積一組折射率不同的材料，最外面的 一層材料為硅、二氧化硅、氮化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的兩種 或者兩種以上的組合，緊臨過渡層的緩沖層材料為氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的一種， 然后在最外面一層上依次沉積過渡層、η型半導(dǎo)體層、有源層、P型半導(dǎo)體層，并在η型半導(dǎo) 體層上形成η型電極，在ρ型半導(dǎo)體層上形成ρ型接觸層、覆蓋ρ型接觸層的保護(hù)層以及與 P型接觸層接觸的P型電極。再者，以上結(jié)構(gòu)均可在發(fā)光二極管背面鍍反射層。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種發(fā)光二極管，包括單晶硅襯底，以及在單晶硅襯底上依次形成的過渡層、第一類型半導(dǎo)體層、有源層、第二類型半導(dǎo)體層、第二類型接觸層、第二電極和設(shè)置在第一類型半導(dǎo)體層上的第一電極，其特征在于，在所述單晶硅襯底和過渡層之間設(shè)置有由氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的一種或者一種以上的組合形成的緩沖層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述緩沖層的形狀為平面、三角 面、凸面或者凹面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述緩沖層的形狀是利用干法刻 蝕或者濕法刻蝕形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述單晶硅襯底與所述緩沖層接 觸面的形狀為平面、三角面、凸面或者凹面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述緩沖層通過蒸鍍、金屬有機(jī)化 學(xué)氣相沉積或等離子體化學(xué)氣相沉積形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述緩沖層由折射率不同的多層 材料交替組成，多層材料由硅、二氧化硅、氮化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化 硅材料中的兩種或者兩種以上的組合形成，其中緊臨過渡層的緩沖層材料為氮化鎵、藍(lán)寶 石、碳化硅材料中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述襯底底面設(shè)置有反射層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述第一類型半導(dǎo)體為N型半導(dǎo) 體、第一電極為N型電極；所述第二類型半導(dǎo)體為P型半導(dǎo)體、第二電極為P型電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，包括單晶硅襯底，以及在單晶硅襯底上依次形成的緩沖層、過渡層、N型半導(dǎo)體層、有源層、P型半導(dǎo)體層、P型接觸層、P型電極和設(shè)置在N型半導(dǎo)體層上的N型電極，其中，可在所述單晶硅襯底和過渡層之間設(shè)置有由硅、二氧化硅、氮化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的兩種或者兩種以上的組合形成的緩沖層，緊臨過渡層的緩沖層材料為氮化鎵、藍(lán)寶石、碳化硅材料中的一種。本發(fā)明結(jié)構(gòu)，相對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能提高發(fā)光二極管的散熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便，減低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L33/12GK101969091SQ20101028505
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者李鴻建, 楊新民, 董志江, 靳彩霞 申請(qǐng)人:武漢迪源光電科技有限公司