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(guó)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11、N型焊盤12 ；其中，所述全角度反射鏡4生長(zhǎng)在襯底1上，其是由高折射率層3 和低折射率層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
ΘΓ<ΘΒ，其中，η、nH. nL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，不利于推廣應(yīng)用。

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，所述發(fā)光二極管包括襯底； 依次位于所述襯底上的外延層、有源層和帽層；其中，所述襯底在遠(yuǎn)離外延層的表面上具有 多個(gè)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述襯底為藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底或氮化鎵襯底。進(jìn)一步的，所述發(fā)光二極管還包括位于襯底和外延層之間的緩沖層。
進(jìn)一步的，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。進(jìn)一步的，所述發(fā)光二極管還包括第一電極、第二電極和貫穿所述透明導(dǎo)電層、帽 層和有源層的開口，其中，所述第一電極位于所述透明導(dǎo)電層上，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。進(jìn)一步的，所述發(fā)光二極管還包括位于所述透明導(dǎo)電層上的鈍化層。進(jìn)一步的，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)光二極管的制造方法，所述發(fā)光二極管的制造方法 包括提供襯底；在所述襯底上依次形成外延層、有源層和帽層；還包括刻蝕所述襯底，以 使所述襯底在遠(yuǎn)離外延層的表面上具有多個(gè)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，刻蝕襯底的步驟包括在襯底遠(yuǎn)離 外延層的表面上形成多個(gè)圓柱形光刻膠臺(tái)；對(duì)圓柱形光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘烤，使所述圓柱形光 刻膠臺(tái)成為球冠狀光刻膠；以所述球冠狀光刻膠為掩膜，執(zhí)行第一次感應(yīng)耦合等離子體刻 蝕工藝；執(zhí)行第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，所述第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝 的線圈功率小于第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝的線圈功率。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，在第一次感應(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 功率為200W 300W，線圈功率為300W 500W。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，在第二次感應(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 功率為200W 300W，線圈功率為270W 450W。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，在溫度為120°C 250°C的范圍 內(nèi)，對(duì)圓柱形光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘烤，以使圓柱形光刻膠臺(tái)成為球冠狀光刻膠。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，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。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，在形成所述外延層之前，還包括 在所述襯底上形成緩沖層。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，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。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，在形成所述透明導(dǎo)電層之后，還包 括在所述透明導(dǎo)電層上形成第一電極；形成貫穿所述透明導(dǎo)電層、帽層和有源層的開口 ； 在所述開口內(nèi)形成第二電極。進(jìn)一步的，在所述的發(fā)光二極管的制造方法中，在所述開口內(nèi)形成第二電極之后， 還包括在所述透明導(dǎo)電層上形成鈍化層；減薄所述襯底。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)所述發(fā)光二極管的襯底在遠(yuǎn)離外延層的表面上具有多個(gè)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)，自有 源層發(fā)出的光經(jīng)所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)表面出射時(shí)，其入射角總是小于全反射臨界角，從 而不會(huì)發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)表面透射出去，從而提高了發(fā)光二極管的外量子效率，提高了發(fā)光二極管的出光效率，避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升 高，提高了發(fā)光二極管的性能。


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)施例的發(fā)光二極管制造方法的流程示意圖；圖4A 41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5為本發(fā)明一實(shí)施例的圓柱形光刻膠臺(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)光二極管的襯底在遠(yuǎn)離外 延層的表面上具有多個(gè)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)，自有源層發(fā)出的光經(jīng)所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)表 面出射時(shí)，其入射角總是小于全反射臨界角，從而不會(huì)發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該 雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)表面透射出去，從而提高了發(fā)光二極管的外量子效率，避免發(fā)光二極管 內(nèi)部溫度的升高，進(jìn)而提高了發(fā)光二極管的性能。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)光二極管包括襯底200，依次位于所述襯底200上的外延層220、有源層230、 帽層M0，其中，所述襯底200在遠(yuǎn)離外延層220的表面上具有多個(gè)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)201。在本實(shí)施例中，所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)201是由上下兩部分組成，下部分為直徑 較大的圓臺(tái)狀結(jié)構(gòu)，上部分為直徑較小的圓臺(tái)狀結(jié)構(gòu)。所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)201可以改 變?nèi)瓷渑R界角，自有源層230發(fā)出的光經(jīng)所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)201表面出射時(shí)，其入射 角總是小于全反射臨界角，從而不會(huì)發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該雙焦距微透鏡結(jié) 構(gòu)201表面透射出去，提高了發(fā)光二極管的外量子效率，并可避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的 升高，進(jìn)而提高了發(fā)光二極管的性能。在本實(shí)施例中，所述襯底200為藍(lán)寶石襯底，然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，所述襯底200還可 以是碳化硅襯底或氮化鎵襯底。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位于所述襯底200 和外延層220之間(雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)201不與緩沖層210相接觸)，所述緩沖層210可進(jìn) 一步改善襯底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。所述外延層220、有源層230和帽層240依次位于所述襯底200上，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MO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。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M/Au材料。此外，由于襯底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、以及貫穿所述透明導(dǎo)電層250、帽層240和有 源層230的開口，其中，所述第一電極260位于所述透明導(dǎo)電層250上，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，所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)201 確保大部分的光可從該雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)201表面透射出去，從而提高了發(fā)光二極管的外 量子效率，并避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升高，進(jìn)而提高了發(fā)光二極管的性能。進(jìn)一步的，所述發(fā)光二極管還包括位于所述透明導(dǎo)電層250上的鈍化層觀0，所述 鈍化層280覆蓋所述第一電極沈0、第二電極270、透明導(dǎo)電層250，并填充到所述開口內(nèi)，所 述鈍化層280用于保護(hù)發(fā)光二極管的管芯不受損傷。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管的制造方法，具體請(qǐng)參考圖3，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)光二極管的制造方法包括以下步 驟S30，提供襯底；S31，在所述襯底上依次形成外延層、有源層和帽層；S32，刻蝕所述襯底，以使所述襯底在遠(yuǎn)離外延層的表面上具有多個(gè)雙焦距微透鏡 結(jié)構(gòu)。下面將結(jié)合剖面示意圖對(duì)本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法進(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4A，首先，提供襯底400，所述襯底400是由Al2O3形成的，在本實(shí)施例中，所 述襯底400用以形成氮化鎵基的藍(lán)光二極管。參考圖4B，為了改善襯底400與氮化鎵材料之間的晶格常數(shù)失配的問題，接下來， 在襯底400上形成緩沖層410。在形成緩沖層410之后，在所述緩沖層410上依次形成外延層420、有源層430、帽 層440，所述外延層420、有源層430和帽層440構(gòu)成發(fā)光二極管的管芯。所述外延層420 的材料為N型摻雜的氮化鎵；所述有源層430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440的材料為P型摻雜的氮化鎵。在形成帽層440之后，在帽層440上形成透明導(dǎo)電層450，所述透明導(dǎo)電層450有 助于提高電導(dǎo)率，所述透明導(dǎo)電層450的材料可采用M/Au材料。可利用常規(guī)的金屬有機(jī) 化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝形成緩沖層410、外延層420、有源層430和帽層440，可利用物理氣相沉積(PVD)工藝形成透明導(dǎo)電層450。參考圖4C，隨后，在所述透明導(dǎo)電層450上形成第一電極460，用于連接透明導(dǎo)電 層450和電源正極；并利用光刻和刻蝕的方法，形成貫穿所述透明導(dǎo)電層450、帽層440和 有源層430的開口，再在所述開口內(nèi)形成第二電極470，用于連接外延層420和電源負(fù)極。 當(dāng)然，在本發(fā)明其它實(shí)施例中，所述開口的深度也可延伸至外延層，即所述開口也可貫穿部 分厚度的外延層420。參考圖4D，接著，在所述透明導(dǎo)電層450上形成鈍化層480，所述鈍化層480覆蓋 所述第一電極460、第二電極470，所述鈍化層480用于保護(hù)所述發(fā)光二極管的管芯不受損害。參考圖4E，然后，減薄所述襯底400。可利用背面減薄(backside grinding)或激 光剝離(laser liftoff processing,LT0)的方式減薄襯底400。在本實(shí)施例中，可將襯底 400的厚度減薄至10 100 μ m。參考圖4F，接下來，將減薄后的襯底400翻轉(zhuǎn)過來，使所述襯底400遠(yuǎn)離外延層 420的一面(即未與緩沖層410相接觸的一面)朝上，再通過涂膠、曝光和顯影工藝，在襯 底400上形成多個(gè)圓柱形光刻膠臺(tái)490。結(jié)合圖5所示，圓柱形光刻膠臺(tái)490是指光刻膠臺(tái) 俯視(平行于襯底400表面方向)為圓形?？蛇x的，所述圓柱形光刻膠臺(tái)490的厚度hi是 0. Ιμ 5μ ，直徑D是Ιμ ΙΟμ ，間距0. 1 μ m 1 μ m?？梢岳斫獾氖牵绢I(lǐng)域技術(shù) 人員可根據(jù)實(shí)際要獲得的雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)的尺寸相應(yīng)的調(diào)整圓柱形光刻膠臺(tái)的尺寸。參考圖4G，隨后，對(duì)所述圓柱形光刻膠臺(tái)490進(jìn)行烘烤，使所述圓柱形光刻膠臺(tái) 490成為球冠狀光刻膠491。在本實(shí)施例中，在溫度為120°C 250°C的范圍內(nèi)，對(duì)圓柱形光 刻膠臺(tái)490進(jìn)行烘烤，所述圓柱形光刻膠臺(tái)490在高于光刻膠的玻璃軟化溫度下，由于表面 張力的作用成為球冠狀光刻膠491。當(dāng)然，在本發(fā)明其它實(shí)施例中，也可在其它溫度下烘烤 圓柱形光刻膠臺(tái)490。參考圖4H，其后，以所述球冠狀光刻膠491為掩膜，執(zhí)行兩步感應(yīng)耦合等離子體 (Inductive Coupled Plasma, I CP)刻蝕工藝，直至所述球冠狀光刻膠491被完全刻蝕掉， 即可在所述襯底400靠近外延層420的表面上形成多個(gè)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)401。在本實(shí)施例中，首先，執(zhí)行第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝；然后，執(zhí)行第二次 感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，所述第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝的線圈功率(coil power)小于第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝的線圈功率，以形成上部分直徑較小、下 部分直徑較大的雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)。其中，所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)401的高度h2例如是 3 μ m 5 μ m，當(dāng)然，所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)401的高度還可根據(jù)器件的要求做相應(yīng)的調(diào)整?？蛇x的，在第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝中，所采用的刻蝕氣體可以是三 氯化硼(BCl3)、氦氣(He)和氬氣(Ar)的混合氣體，其中，三氯化硼的流量例如是20 lOOOsccm，氦氣的流量例如是20 500sccm，氬氣的流量例如是20 500sccm ；腔室壓力為 50mTorr 2Torr，底板功率(plate power)為 200W 300W，線圈功率為 300W 500W?？蛇x的，在第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝中，刻蝕氣體與第一次感應(yīng)耦合等 離子體刻蝕工藝相同，且保持腔室壓力不變，同時(shí)，底板功率也保持不變，只需改變線圈功 率，使第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝的線圈功率小于第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工 藝的線圈功率,例如270W 450W。
當(dāng)然，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)到在襯底上形 成雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)的目的。參考圖41，刻蝕所述襯底形成雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)401之后，還可利用傳統(tǒng)的刻 蝕工藝來回刻蝕(etch back)鈍化層480，以去除部分厚度的鈍化層，并利用傳統(tǒng)的切割 (dicing)及封裝(bumping packaging)工藝對(duì)所述發(fā)光二極管進(jìn)行封裝，即可形成LED封 裝件。本發(fā)明并不涉及封裝工藝的改進(jìn)，在此不予詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)是知曉 的。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)光二極管的襯底 在遠(yuǎn)離外延層的表面上具有多個(gè)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)，所雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)可以改變?nèi)瓷?臨界角，因此，自有源層發(fā)出的光經(jīng)所述雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)表面出射時(shí)，其入射角總是小于 全反射臨界角，從而不會(huì)發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)表面透射 出去，從而提高了發(fā)光二極管的外量子效率，提高了發(fā)光二極管的出光效率，避免發(fā)光二極 管內(nèi)部溫度的升高，進(jìn)而提高了發(fā)光二極管的性能；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，包括襯底；依次位于所述襯底上的外延層、有源層和帽層；其中，所述襯底在遠(yuǎn)離外延層的表面上具有多個(gè)雙焦距微透鏡結(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，所述襯底為藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底 或氮化鎵襯底。
3.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襯 底和外延層之間的緩沖層。
4.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。
5.如權(quán)利要求4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 二電極和貫穿所述透明導(dǎo)電層、帽層和有源層的開口，其中，所述第一電極位于所述透明導(dǎo)電層上，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。
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透 明導(dǎo)電層上的鈍化層。
7.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。
8.—種如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制造方法，包括提供襯底；在所述襯底上依次形成外延層、有源層和帽層；其特征在于，還包括刻蝕所述襯底，以使所述襯底在遠(yuǎn)離外延層的表面上具有多個(gè)雙 焦距微透鏡結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，刻蝕襯底的步驟包括在襯底遠(yuǎn)離外延 層的表面上形成多個(gè)圓柱形光刻膠臺(tái)；對(duì)圓柱形光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘烤，使所述圓柱形光刻膠臺(tái)成為球冠狀光刻膠；以所述球冠狀光刻膠為掩膜，執(zhí)行第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝；執(zhí)行第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，所述第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝的線 圈功率小于第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝的線圈功率。
10.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，在第一次感應(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，底板功率 為200W 300W，線圈功率為300W 500W。
11.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，在第二次感應(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，底板功 率為200W 300W，線圈功率為270W 450W。
12.如權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于，在溫度為120°C 250°C的范圍內(nèi)，對(duì) 圓柱形光刻膠臺(tái)進(jìn)行烘烤，以使圓柱形光刻膠臺(tái)成為球冠狀光刻膠。
13.如權(quán)利要求8或12所述的制造方法，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。
14.如權(quán)利要求8或12所述的制造方法，其特征在于，在形成所述外延層之前，還包括 在所述襯底上形成緩沖層。
15.如權(quán)利要求8或12所述的制造方法，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。
16.如權(quán)利要求15所述的制造方法，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)電層上形成第一電極；形成貫穿所述透明導(dǎo)電層、帽層和有源層的開口 ；在所述開口內(nèi)形成第二電極。
17.如權(quán)利要求16所述的制造方法，其特征在于，在所述開口內(nèi)形成第二電極之后，還 包括在所述透明導(dǎo)電層上形成鈍化層； 減薄所述襯底。
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)光二極管包括襯底；依次位于所述襯底上的外延層、有源層和帽層；其中，所述襯底在遠(yuǎn)離外延層的表面上具有多個(gè)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)，自有源層發(fā)出的光經(jīng)雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)表面出射時(shí)，其入射角總是小于全反射臨界角，從而不會(huì)發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該雙焦距微透鏡結(jié)構(gòu)表面透射出去，提高了發(fā)光二極管的外量子效率，并可避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升高，進(jìn)而提高了發(fā)光二極管的性能。
文檔編號(hào)H01L33/20GK102130252SQ201010530988
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者張汝京, 肖德元 申請(qǐng)人:映瑞光電科技(上海)有限公司