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)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)由于具有壽命長(zhǎng)、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用 于各種領(lǐng)域，尤其隨著其照明性能指標(biāo)日益大幅提高，LED在照明領(lǐng)域常用作發(fā)光裝置。其 中，以氮化鎵(GaN)為代表的III-V族化合物半導(dǎo)體由于具有帶隙寬、發(fā)光效率高、電子飽 和漂移速度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，在高亮度藍(lán)光發(fā)光二極管、藍(lán)光激光器等光電子器件 領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，目前半導(dǎo)體發(fā)光二極管存在著發(fā)光效率低的問題。對(duì)于普通的未經(jīng)封裝的 發(fā)光二極管，其出光效率一般只有百分之幾，大量的能量聚集在器件內(nèi)部不能出射，既造成 能量浪費(fèi)，又影響器件的使用壽命。因此，提高半導(dǎo)體發(fā)光二極管的出光效率至關(guān)重要?；谏鲜龅膽?yīng)用需求，許多種提高發(fā)光二極管出光效率的方法被應(yīng)用到器件結(jié)構(gòu) 中，例如表面粗糙化法，金屬反射鏡結(jié)構(gòu)等。在申請(qǐng)?zhí)枮?00510066898. 3的中國專利中公開了一種全角度反射鏡結(jié)構(gòu)GaN基 發(fā)光二極管及其制作方法。參考圖1，所述發(fā)光二極管包括襯底1、生長(zhǎng)在襯底1上的全角 度反射鏡4、以及制作在全角度反射鏡4上的GaN LED芯片13。所述GaN LED芯片13包括 藍(lán)寶石襯底5、N型GaN層6、有源區(qū)量子阱層7、P型GaN層8、P型電極9、P型焊盤10、N型 電極U、N型焊盤12 ；其中，所述全角度反射鏡4生長(zhǎng)在襯底1上，其是由高折射率3和低 折射率2堆疊排列成的，高折射率層3與藍(lán)寶石襯底5接觸，低折射率層2和襯底1接觸， 高折射率層的折射率nH >低折射率層的折射率& >藍(lán)寶石材料的折射率n，且滿足θ
< 9,，其中，11、1111、1^為折射率。該專利通過在發(fā)光二極管下表面形成全角度反射鏡結(jié)構(gòu)， 可以將GaN材料所發(fā)光在全角度范圍內(nèi)以高反射率向上反射，來提高發(fā)光二極管的出光效 率。然而，該發(fā)光二極管制造方法需要在襯底上形成多層由高折射率層與低折射率層堆疊 而成的薄膜結(jié)構(gòu)，制作工藝非常復(fù)雜，制作成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管，以解決現(xiàn)有的發(fā)光二極管出光效率低的 問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種制作工藝簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管制造方法，以提高發(fā) 光二極管的出光效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管，包括藍(lán)寶石襯底；依次位于 所述藍(lán)寶石襯底上方的外延層、有源層和帽層；其中，所述藍(lán)寶石襯底在靠近外延層的表面 上具有多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)。在所述的發(fā)光二極管中，所述錐形結(jié)構(gòu)為四棱錐結(jié)構(gòu)，所述四棱錐結(jié)構(gòu)的底面為 正方形，四個(gè)傾斜面為大小相等的等腰三角形，相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)共用一個(gè)邊，且相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)之間的夾角為60度 120度。在所述的發(fā)光二極管中，所述錐形結(jié)構(gòu)為三棱錐結(jié)構(gòu)、六棱錐結(jié)構(gòu)、八棱錐結(jié)構(gòu)或 圓錐結(jié)構(gòu)。在所述的發(fā)光二極管中，所述發(fā)光二極管還包括位于所述藍(lán)寶石襯底和外延層之 間的緩沖層。所述發(fā)光二極管還包括位于所述帽層上的透明導(dǎo)電層。在所述的發(fā)光二極管中，所述發(fā)光二極管還包括第一電極、第二電極和深度延伸 至所述外延層的開口，其中，所述第一電極位于所述透明導(dǎo)電層上方，用于連接透明導(dǎo)電層 和電源正極；所述第二電極位于所述開口內(nèi)，用于連接外延層和電源負(fù)極。在所述的發(fā)光二極管中，所述外延層的材料為N型摻雜的氮化鎵；所述有源層包 括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽層的材料為P型摻雜 的氮化鎵。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管制造方法，該發(fā)光二極管制造方法包括提 供藍(lán)寶石襯底；刻蝕所述藍(lán)寶石襯底以形成多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)；在所述多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)上方依次 形成外延層、有源層和帽層。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，所述錐形結(jié)構(gòu)為四棱錐結(jié)構(gòu)，所述四棱錐結(jié)構(gòu) 的底面為正方形，四個(gè)傾斜面為大小相等的等腰三角形，相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)共用一個(gè)邊，且 相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)之間的夾角為60度 120度。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，所述錐形結(jié)構(gòu)為三棱錐結(jié)構(gòu)、六棱錐結(jié)構(gòu)、八棱 錐結(jié)構(gòu)或圓錐結(jié)構(gòu)。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，形成所述多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)的步驟包括在所述藍(lán) 寶石襯底上形成多個(gè)光刻膠臺(tái)；對(duì)所述光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘烤；以烘烤后的光刻膠臺(tái)為掩膜， 執(zhí)行感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，直至所述烘烤后的光刻膠臺(tái)被完全去除，其中，藍(lán)寶石襯 底的刻蝕速率與烘烤后的光刻膠臺(tái)的刻蝕速率之比在1 1. 8的范圍內(nèi)。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，所述光刻膠臺(tái)的橫截面為三角形、四邊形、六邊 形、八邊形或圓形。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，在所述感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝中，刻蝕氣 體為三氯化硼、氦氣和氬氣的混合氣體，腔室壓力為50mTorr 2Τοπ·，底板射頻功率為 400W 600W，線圈射頻功率為300W 500W。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，對(duì)所述光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘烤的溫度為120°C ^O0C。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，所述外延層的材料為N型摻雜的氮化鎵；所述 有源層包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽層的材料為 P型摻雜的氮化鎵。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，在形成所述外延層之前，還包括在所述藍(lán)寶石 襯底上形成緩沖層。在形成所述帽層之后，還包括在所述帽層上形成透明導(dǎo)電層。在所述的發(fā)光二極管制造方法中，在形成所述透明導(dǎo)電層之后，還包括在所述透 明導(dǎo)電層上方形成第一電極；形成深度延伸至所述外延層的開口 ；在所述開口內(nèi)形成第二 電極。由于采用了以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
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所述發(fā)光二極管的藍(lán)寶石襯底在靠近外延層的表面上具有多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)，所述錐 形結(jié)構(gòu)可以增加藍(lán)寶石襯底對(duì)光的反射，提高發(fā)光二極管的外量子效率，從而提高發(fā)光二 極管的光利用率；并且，由于形成了多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)，可提高藍(lán)寶石襯底與其它膜層的晶格匹 配度，減小形成于藍(lán)寶石襯底上的膜層的晶體缺陷，提高發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率，并可確 保器件不易破裂；此外，本發(fā)明提供的發(fā)光二極管制造方法的工藝步驟簡(jiǎn)單。


圖1為現(xiàn)有的發(fā)光二極管的示意圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管的示意圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的錐形結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法的流程示意圖；圖5A 5E為本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法的剖面示意圖；圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的圓形光刻膠臺(tái)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括藍(lán)寶石襯 底；依次位于所述藍(lán)寶石襯底上方的外延層、有源層和帽層；其中，藍(lán)寶石襯底在靠近外延 層的表面上具有多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)。所述錐形結(jié)構(gòu)可以增加光的反射，提高發(fā)光二極管的外量 子效率，從而提高發(fā)光二極管的光利用率；并且，由于形成了多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)，可提高藍(lán)寶石 襯底與其它膜層的晶格匹配度，減小形成于藍(lán)寶石襯底上的膜層的晶體缺陷，提高發(fā)光二 極管的內(nèi)量子效率，并可確保器件不易破裂；此外，本發(fā)明提供的發(fā)光二極管制造方法的工 藝步驟較少，制作成本較低。請(qǐng)參考圖2，其為本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管的示意圖。所述發(fā)光二極管為以 藍(lán)寶石(sapphire)為襯底的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管為氮化鎵基的藍(lán)光二極管。如圖 2所示，所述發(fā)光二極管包括藍(lán)寶石襯底200，外延層220、有源層230、帽層M0，所述藍(lán)寶 石襯底200在靠近外延層220的表面上具有多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)201。所述錐形結(jié)構(gòu)201可以改 變?nèi)瓷渑R界角，增加藍(lán)寶石襯底200對(duì)光的反射，提高發(fā)光二極管的外量子效率，從而提 高發(fā)光二極管的光利用率；并且，所述錐形結(jié)構(gòu)201可提高藍(lán)寶石襯底200與其它膜層(在 本實(shí)施例中為緩沖層210)的晶格匹配度，減小形成于藍(lán)寶石襯底上的緩沖層210的晶體缺 陷，提高發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率，并可確保器件不易破裂。如圖3所示，并結(jié)合圖2，在本實(shí)施例中，所述錐形結(jié)構(gòu)201優(yōu)選為四棱錐結(jié)構(gòu)，所 述四棱錐結(jié)構(gòu)的底面為正方形，所述四棱錐結(jié)構(gòu)的四個(gè)傾斜面為大小相等的等腰三角形， 相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)共用一個(gè)邊(即所述四棱錐結(jié)構(gòu)是緊密排列的)，相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)之 間的夾角α為60度 120度，該角度下藍(lán)寶石襯底200對(duì)光的反射性能更佳，可最大程度 的提高發(fā)光二極管的外量子效率。然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的錐形結(jié)構(gòu)并不局限于四棱錐結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明其它實(shí)施 例中，所述錐形結(jié)構(gòu)還可以是其它形狀的錐形結(jié)構(gòu)，例如，三棱錐結(jié)構(gòu)、六棱錐結(jié)構(gòu)、八棱錐結(jié)構(gòu)或圓錐結(jié)構(gòu)，相鄰的錐形結(jié)構(gòu)的夾角也可相應(yīng)的調(diào)整。進(jìn)一步的，所述發(fā)光二極管還包括緩沖層210，所述緩沖層210位于所述藍(lán)寶石襯 底200和外延層220之間，所述緩沖層210可進(jìn)一步改善藍(lán)寶石襯底200與氮化鎵材料之 間的晶格常數(shù)失配的問題，所述緩沖層210 —般采用低溫條件下生長(zhǎng)的氮化鎵薄膜。其中，所述外延層220、有源層230和帽層240依次位于所述藍(lán)寶石襯底200上方， 所述外延層220、有源層230和帽層240構(gòu)成發(fā)光二極管的管芯；其中，外延層220的材料 為N型摻雜的氮化鎵(n-GaN)；所述有源層230包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層 的材料為銦氮化鎵(InGaN)，用于發(fā)出波長(zhǎng)為470nm的藍(lán)光；所述帽層240的材料為P型摻 雜的氮化鎵(P-GaN)。由于所述外延層220與帽層240的摻雜類型相反，N型摻雜的氮化鎵 通過外部電壓驅(qū)動(dòng)使電子漂移，P型摻雜的氮化鎵通過外部電壓驅(qū)動(dòng)使空穴漂移，所述空穴 和電子在多量子阱有源層(也稱為活性層)中相互重新結(jié)合，從而反射光。進(jìn)一步的，所述發(fā)光二極管還包括透明導(dǎo)電層(TCL) 250，所述透明導(dǎo)電層250位 于帽層240上方。由于P型摻雜的氮化鎵的電導(dǎo)率比較小，因此在帽層240表面沉積一層 金屬的電流擴(kuò)散層，有助于提高電導(dǎo)率，所述透明導(dǎo)電層250的材料例如是Ni/Au材料。此外，由于藍(lán)寶石襯底200不導(dǎo)電，為了將發(fā)光二極管的管芯連接到電源正負(fù)極， 所述發(fā)光二極管還包括第一電極沈0、第二電極270和深度延伸至所述外延層220的開口 221，其中，所述第一電極260位于所述透明導(dǎo)電層250上方，用于連接透明導(dǎo)電層250和電 源正極；所述第二電極270位于所述開口 221內(nèi)，用于連接外延層220和電源負(fù)極。所述發(fā)光二極管用于發(fā)光時(shí)，將第一電極260連接至電源正極、第二電極270連接 至電源負(fù)極，發(fā)光二極管管芯通過第一電極260與電源正極相連，通過第二電極270與電源 負(fù)極相連，發(fā)光二極管管芯中的有源層230在電流作用下發(fā)光，所述多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)201增加 光的反射，提高發(fā)光二極管的外量子效率。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管制造方法，具體請(qǐng)參考圖4，其為本發(fā)明一 實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法的流程示意圖，所述發(fā)光二極管制造方法包括以下步驟S40，提供藍(lán)寶石襯底；S41，刻蝕所述藍(lán)寶石襯底以形成多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)；S42，在所述多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)上方依次形成外延層、有源層和帽層。下面將結(jié)合剖面示意圖對(duì)本發(fā)明的發(fā)光二極管制造方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中 表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍 然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道， 而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。參考圖5A，首先，提供藍(lán)寶石襯底200，所述藍(lán)寶石襯底200是由Al2O3形成的，在 本實(shí)施例中，所述藍(lán)寶石襯底200用以形成氮化鎵基的藍(lán)光二極管。參考圖5B，然后，可通過涂膠、曝光和顯影工藝，在所述藍(lán)寶石襯底200上形成多 個(gè)光刻膠臺(tái)觀0。在本實(shí)施例中，如圖5B和圖6所示，光刻膠臺(tái)280是指四棱柱光刻膠臺(tái)， 即光刻膠臺(tái)280的橫截面(平行于藍(lán)寶石襯底方向的截面)是四邊形，優(yōu)選為正方形。所述 光刻膠臺(tái)280的厚度hi例如是0. Ιμπι 5μπι，邊長(zhǎng)L例如是0. Ιμπι 5μπι?？梢岳斫獾?是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際要獲得的錐形結(jié)構(gòu)的形狀相應(yīng)的調(diào)整光刻膠臺(tái)的形狀。例 如，所述光刻膠臺(tái)的橫截面還可以是三角形、六邊形、八邊形或圓形。
參考圖5C，隨后，對(duì)所述光刻膠臺(tái)280進(jìn)行烘烤，使所述光刻膠臺(tái)280發(fā)生流動(dòng)，從 而形成烘烤后的光刻膠臺(tái)觀1。可選的，在溫度為120°C 250°C的范圍內(nèi)，對(duì)所述光刻膠臺(tái)280進(jìn)行烘烤，所述 光刻膠臺(tái)280在高于光刻膠的玻璃軟化溫度下，由于表面張力的作用表面被圓弧化或錐形 化。具體的說，當(dāng)所述光刻膠臺(tái)為圓柱形光刻膠臺(tái)時(shí)，經(jīng)過烘烤后所述圓柱形光刻膠臺(tái)會(huì)變 為球冠狀；當(dāng)所述光刻膠臺(tái)的橫截面為三角形或四邊形或其它多邊形時(shí)，所述光刻膠臺(tái)被 烘烤后表面被錐形化(烘烤后的光刻膠臺(tái)底部尺寸較大、頂部尺寸較小)。參考圖5D，其后，以所述烘烤后的光刻膠臺(tái)281為掩膜，執(zhí)行一步感應(yīng)耦合等離子 體anductive Coupled Plasma，I CP)刻蝕工藝，直至所述烘烤后的光刻膠臺(tái)被完全刻 蝕掉，即可在所述藍(lán)寶石襯底200靠近外延層的表面上形成多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)201。在所述感應(yīng) 耦合等離子體刻蝕工藝中，可使藍(lán)寶石襯底的刻蝕速率與烘烤后的光刻膠臺(tái)的刻蝕速率之 比在1 1. 8的范圍內(nèi)，以形成多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，所述錐形結(jié)構(gòu)201優(yōu)選為四 棱錐結(jié)構(gòu)，所述四棱錐結(jié)構(gòu)的底面為正方形，所述四棱錐結(jié)構(gòu)的四個(gè)傾斜面為大小相等的 等腰三角形，相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)共用一個(gè)邊，且相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)之間的夾角α為60度 120度，所述錐形結(jié)構(gòu)201的高度可以為0. Iym 5μπι。在本實(shí)施例中，可通過使底板射頻功率(plate power)大于線圈射頻功率 (Coilpower)，來控制感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝的刻蝕選擇比之比在1 1. 8的范圍內(nèi)。 當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于此，可通過控制其它刻蝕工藝參數(shù)來達(dá)到控制感應(yīng)耦合等離子體 刻蝕工藝的刻蝕選擇比的目的。進(jìn)一步的，在所述感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝中，刻蝕氣體例如為三氯化硼 (BCl3)、氦氣(Ar)和氬氣(He)的混合氣體，腔室壓力例如為50mTorr 2Torr，底板射頻功 率為400W 600W，線圈射頻功率為300W 500W?？梢岳斫獾氖?，上述描述并不用于限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)刻蝕機(jī)臺(tái) 的實(shí)際情況，相應(yīng)的調(diào)整刻蝕氣體以及各項(xiàng)工藝參數(shù)，并相應(yīng)的調(diào)整刻蝕選擇比，以達(dá)到在 藍(lán)寶石襯底200上形成錐形結(jié)構(gòu)201的目的。參考圖5E，為了進(jìn)一步改善藍(lán)寶石襯底200與氮化鎵材料之間的晶格常數(shù)失配的 問題，接下來，在具有多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)201的藍(lán)寶石襯底200上形成緩沖層210，所述緩沖層 210完全覆蓋多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)201。在形成緩沖層210之后，在所述緩沖層210上依次形成外延層220、有源層230、帽 層M0，所述外延層220、有源層230和帽層240構(gòu)成發(fā)光二極管的管芯。所述外延層220 的材料為N型摻雜的氮化鎵；所述有源層230包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的 材料為銦氮化鎵；所述帽層240的材料為P型摻雜的氮化鎵。在形成帽層240之后，在所述帽層240上形成透明導(dǎo)電層250，所述透明導(dǎo)電層 250有助于提高電導(dǎo)率，所述透明導(dǎo)電層250的材料可采用Ni/Au材料?？衫贸Ｒ?guī)的金屬 有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝形成緩沖層210、外延層220、有源層230、帽層MO以及透 明導(dǎo)電層250。請(qǐng)?jiān)俅螀⒖紙D2，最后，在所述透明導(dǎo)電層250上方形成第一電極260，用于連接透 明導(dǎo)電層250和電源正極；并利用光刻和刻蝕的方法，形成深度延伸至所述外延層230的開 口 221，再在所述開口 221內(nèi)形成第二電極270，用于連接外延層220和電源負(fù)極，從而形成
8了如圖2所示的發(fā)光二極管。需要說明的是，上述實(shí)施例以藍(lán)色發(fā)光二極管為例，但是本發(fā)明并不限制于此，上 述實(shí)施例還可以是紅色發(fā)光二極管、黃色發(fā)光二極管，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述實(shí)施 例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改、替換和變形。綜上所述，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管及其制造方法，所述發(fā)光二極管的藍(lán)寶 石襯底在靠近外延層的表面上具有多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)，所述錐形結(jié)構(gòu)一方面可以增加光的反 射，提高發(fā)光二極管的外量子效率，從而提高發(fā)光二極管的光利用率；另一方面，所述錐形 結(jié)構(gòu)可提高藍(lán)寶石襯底與其它膜層的晶格匹配度，減小形成于藍(lán)寶石襯底上的膜層的晶體 缺陷，提高發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率，并可確保器件不易破裂；此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā) 明的發(fā)光二極管制造方法工藝簡(jiǎn)單，制作成本較低。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括藍(lán)寶石襯底；依次位于所述藍(lán)寶石襯底上方的外延層、有源層和帽層；其中，所述藍(lán)寶石襯底在靠近外延層的表面上具有多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述錐形結(jié)構(gòu)為四棱錐結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述四棱錐結(jié)構(gòu)的底面為正方形，四 個(gè)傾斜面為大小相等的等腰三角形，相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)共用一個(gè)邊，且相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu) 之間的夾角為60度 120度。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述錐形結(jié)構(gòu)為三棱錐結(jié)構(gòu)、六棱錐 結(jié)構(gòu)、八棱錐結(jié)構(gòu)或圓錐結(jié)構(gòu)。
5.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)光二極管還包括位于所述藍(lán) 寶石襯底和外延層之間的緩沖層。
6.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)光二極管還包括位于所述帽 層上的透明導(dǎo)電層。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括第一電極、第 二電極和深度延伸至所述外延層的開口，其中，所述第一電極位于所述透明導(dǎo)電層上方，用于連接透明導(dǎo)電層和電源正極；所述第二電極位于所述開口內(nèi)，用于連接外延層和電源負(fù)極。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述外延層的材料為N型摻雜的氮化 鎵；所述有源層包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽層 的材料為P型摻雜的氮化鎵。
9.一種發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，包括提供藍(lán)寶石襯底；刻蝕所述藍(lán)寶石襯底以形成多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)；在所述多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)上方依次形成外延層、有源層和帽層。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，所述錐形結(jié)構(gòu)為四棱錐結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，所述四棱錐結(jié)構(gòu)的底面 為正方形，四個(gè)傾斜面為大小相等的等腰三角形，相鄰的四棱錐結(jié)構(gòu)共用一個(gè)邊，且相鄰的 四棱錐結(jié)構(gòu)之間的夾角為60度 120度。
12.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，所述錐形結(jié)構(gòu)為三棱錐結(jié) 構(gòu)、六棱錐結(jié)構(gòu)、八棱錐結(jié)構(gòu)或圓錐結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求10或12所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，形成所述多個(gè)錐形 結(jié)構(gòu)的步驟包括在所述藍(lán)寶石襯底上形成多個(gè)光刻膠臺(tái)；對(duì)所述光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘烤；以烘烤后的光刻膠臺(tái)為掩膜，執(zhí)行感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，直至所述烘烤后的光 刻膠臺(tái)被完全去除，其中，藍(lán)寶石襯底的刻蝕速率與烘烤后的光刻膠臺(tái)的刻蝕速率之比在 1 1.8的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，所述光刻膠臺(tái)的橫截面 為三角形、四邊形、六邊形、八邊形或圓形。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，在所述感應(yīng)耦合等離 子體刻蝕工藝中，刻蝕氣體為三氯化硼、氦氣和氬氣的混合氣體，腔室壓力為50mTorr 2Torr，底板射頻功率為400W 600W，線圈射頻功率為300W 500W。
16.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，對(duì)所述光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘 烤的溫度為120°C 250°C。
17.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，所述外延層的材料為N型 摻雜的氮化鎵；所述有源層包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵； 所述帽層的材料為P型摻雜的氮化鎵。
18.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，在形成所述外延層之前， 還包括在所述藍(lán)寶石襯底上形成緩沖層。
19.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，在形成所述帽層之后，還 包括在所述帽層上形成透明導(dǎo)電層。
20.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，在形成所述透明導(dǎo)電層之 后，還包括在所述透明導(dǎo)電層上方形成第一電極；形成深度延伸至所述外延層的開口；在所述開口內(nèi)形成第二電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管及其制造方法，所述發(fā)光二極管包括藍(lán)寶石襯底；依次位于所述藍(lán)寶石襯底上方的外延層、有源層和帽層；其中，所述藍(lán)寶石襯底在靠近外延層的表面上具有多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)。所述錐形結(jié)構(gòu)可以增加藍(lán)寶石襯底對(duì)光的反射，提高發(fā)光二極管的外量子效率，從而提高發(fā)光二極管的光利用率；并且，由于形成了多個(gè)錐形結(jié)構(gòu)，可提高藍(lán)寶石襯底與其它膜層的晶格匹配度，減小形成于藍(lán)寶石襯底上的膜層的晶體缺陷，提高發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率。
文檔編號(hào)H01L33/22GK102130256SQ201010508108
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者張汝京, 程蒙召, 肖德元, 許繼仁 申請(qǐng)人:映瑞光電科技(上海)有限公司