專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光二極管及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件，尤其涉及一種發(fā)光二極管以及該發(fā)光二極管的形成方法。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)因具有功耗低、壽命長(zhǎng)、體積小及亮度高等特性已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域。發(fā)光二極管包括第一型半導(dǎo)體層(如N型半導(dǎo)體層)、第二型半導(dǎo)體層(如P型半導(dǎo)體層)、以及設(shè)置在該第一型半導(dǎo)體層與該第二型半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層。現(xiàn)有的發(fā)光層一般用二維度的方式制作而成，其容易因表面缺陷造成電子與空穴結(jié)合的量子效率 (Quantum Efficiency)下降，從而使發(fā)光二極管的應(yīng)用受到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種量子效率高的發(fā)光二極管以一種發(fā)光二極管的形成方法。一種發(fā)光二極管包括基板、N型氮化鎵薄膜層、絕緣層、N型氮化鎵納米線(xiàn)層、量子阱層以及P型氮化鎵納米線(xiàn)層。該N型氮化鎵薄膜層形成在該基板上。該絕緣層形成在該N型氮化鎵薄膜層的上，該絕緣層具有一個(gè)遠(yuǎn)離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成至少一個(gè)凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分。該N 型氮化鎵納米線(xiàn)層形成在該絕緣層的至少一個(gè)凹槽內(nèi)，且該N型氮化鎵納米線(xiàn)層的端部突出在該絕緣層外。該量子阱層包覆該N型氮化鎵納米線(xiàn)層突出在絕緣層外的部分。該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層包覆于該量子阱層。一種發(fā)光二極管的形成方法，其包括提供一個(gè)基板；在該基板上形成一個(gè)N型氮化鎵薄膜層；在該N型氮化鎵薄膜層上形成一個(gè)絕緣層，該絕緣層具有一個(gè)遠(yuǎn)離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成有至少一個(gè)凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分；在該絕緣層的至少一個(gè)凹槽內(nèi)形成N型氮化鎵納米線(xiàn)層，且該N型氮化鎵納米線(xiàn)層的端部突出在該絕緣層外；在該N型氮化鎵納米線(xiàn)突出在絕緣層外的部分上形成量子阱層；在該量子阱層上形成P型氮化鎵納米線(xiàn)層，該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層包覆于該量子阱層。所述發(fā)光二極管以及發(fā)光二極管形成方法所形成的發(fā)光二極管，其具有的N型氮化鎵納米線(xiàn)層與P型氮化鎵納米線(xiàn)層均為一維結(jié)構(gòu)，可有效地減少平面磊晶產(chǎn)生的表面缺陷，從而提高量子效率。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的形成方法的流程圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明發(fā)光二極管100基板10N型氮化鎵薄膜層20絕緣層30上表面31凹槽32N型氮化鎵納米線(xiàn)層40量子阱層50P型氮化鎵納米線(xiàn)層60P型氧化鋅納米線(xiàn)層70P型透明電極層80
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)光二極管100。該發(fā)光二極管100包括基板10、 一個(gè)N型氮化鎵薄膜層20、一個(gè)絕緣層30、N型氮化鎵納米線(xiàn)層40，量子阱層50，P型氮化鎵納米線(xiàn)層60，P型氧化鋅納米線(xiàn)層70、以及P型透明電極層80。在本實(shí)施例中，該基板10為一個(gè)單晶氧化鋁基板。該N型氮化鎵薄膜層20形成在該基板10上，其作為該發(fā)光二極管100的N型電極。該絕緣層30形成在該N型氮化鎵薄膜層20上。該絕緣層30具有一個(gè)遠(yuǎn)離該N 型氮化鎵薄膜層20的上表面31。該絕緣層的上表面蝕刻形成多個(gè)凹槽32，以使該N型氮化鎵薄膜層20具有暴露在該凹槽32的部分。在本實(shí)施例中，該凹槽32是利用陽(yáng)極氧化鋁模板(Anodic Aluminum oxide, AA0)作為掩膜在絕緣層30上蝕刻而成。該多個(gè)凹槽32之間間隔的距離相同，且該多個(gè)凹槽32的開(kāi)口大小相同。該絕緣層30為二氧化硅層。該N型氮化鎵納米線(xiàn)層40分別成長(zhǎng)在該絕緣層30的多個(gè)凹槽32內(nèi)，并且該N型氮化鎵納米線(xiàn)層40的端部突出在該絕緣層30外。該量子阱層50包覆該N型氮化鎵納米線(xiàn)層40突出在絕緣層30外的部分。在本實(shí)施例中，該量子阱層50為多層氮化銦鉀量子阱結(jié)構(gòu)，其通過(guò)磊晶的方式形成在該N型氮化鎵納米線(xiàn)層40的外表面上。該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層60包覆于該量子阱層50的外表面。在本實(shí)施例中，P型氧化鋅納米線(xiàn)層70形成在該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層60的遠(yuǎn)離該量子阱層50的一端，該P(yáng)型氧化鋅納米線(xiàn)層70用于增加光萃取效率。該P(yáng)型透明電極層80包覆該P(yáng)型氧化鋅納米線(xiàn)層70暴露在外的表面以及該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層60暴露在外的表面。在本實(shí)施例中，該P(yáng)型透明電極層80為P型摻雜鎵氧化鋅層。該P(yáng)型透明電極層80為該發(fā)光二極管100的P型電極。該發(fā)光二極管100具有的N型氮化鎵納米線(xiàn)層40與P型氮化鎵納米線(xiàn)層60為一維結(jié)構(gòu)，可有效地減少平面磊晶產(chǎn)生的表面缺陷，從而提高量子效率。進(jìn)一步地，該發(fā)光二極管100的P型氮化鎵納米線(xiàn)層60上形成有一個(gè)P型氧化鋅納米線(xiàn)層70，該P(yáng)型氧化鋅納米線(xiàn)層70可以增加該發(fā)光二極管100的光萃取效率。請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種發(fā)光二極管的形成方法的流程示意圖。該發(fā)光二極管的形成方法包括如下步驟步驟一提供一個(gè)基板，請(qǐng)一并參見(jiàn)圖1。步驟二 在該基板上形成一個(gè)N型氮化鎵薄膜層。該N型氮化鎵薄膜層20作為該發(fā)光二極管的N型電極。步驟三在該N型氮化鎵薄膜層上形成一個(gè)絕緣層，該絕緣層具有一個(gè)遠(yuǎn)離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成有至少一個(gè)凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分。在本實(shí)施例中，該凹槽32是利用陽(yáng)極氧化鋁模板(Anodic Aluminum oxide, AA0)作為掩膜在絕緣層30上蝕刻而成。該絕緣層30為二氧化硅層。步驟四在該絕緣層的至少一個(gè)凹槽內(nèi)形成N型氮化鎵納米線(xiàn)層，且該N型氮化鎵納米線(xiàn)層的端部突出在該絕緣層外。步驟五在該N型氮化鎵納米線(xiàn)突出在絕緣層外的部分上形成量子阱層。在本實(shí)施例中，該量子阱層50為多層氮化銦鉀量子阱結(jié)構(gòu)，其通過(guò)磊晶的方式形成在該N型氮化鎵納米線(xiàn)層40的外表面上。步驟六在該量子阱層上形成P型氮化鎵納米線(xiàn)層，該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層包覆于該量子阱層。步驟七在該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層的遠(yuǎn)離該量子阱層的一端形成一個(gè)P型氧化鋅納米線(xiàn)層。步驟八在該P(yáng)型氧化鋅納米線(xiàn)層暴露在外的表面上形成一個(gè)P型透明電極層。 該P(yáng)型透明電極層80為P型摻雜鎵氧化鋅層。該P(yáng)型透明電極層80為該發(fā)光二極管100 的P型電極。在本實(shí)施例中，該P(yáng)型透明電極層包覆該P(yáng)型氧化鋅納米線(xiàn)層70暴露在外的表面以及該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層60暴露在外的表面。可以理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，其特征在于，該發(fā)光二極管包括 基板；N型氮化鎵薄膜層，其形成在該基板上；絕緣層，其形成在該N型氮化鎵薄膜層的上，該絕緣層具有一個(gè)遠(yuǎn)離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成至少一個(gè)凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分；N型氮化鎵納米線(xiàn)層，其形成在該絕緣層的至少一個(gè)凹槽內(nèi)，且該N型氮化鎵納米線(xiàn)層的端部突出在該絕緣層外；量子阱層，其包覆該N型氮化鎵納米線(xiàn)層突出在絕緣層外的部分；及 P型氮化鎵納米線(xiàn)層，其包覆于該量子阱層。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該發(fā)光二極管進(jìn)一步包括一個(gè)P型透明電極層，該P(yáng)型透明電極層覆蓋該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層的外表面。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該發(fā)光二極管進(jìn)一步包括一個(gè)P型氧化鋅納米線(xiàn)層，該P(yáng)型氧化鋅納米線(xiàn)層形成在該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層的遠(yuǎn)離該量子阱層的一端，該P(yáng)型透明電極層覆蓋P型氧化鋅納米線(xiàn)層。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，P型透明電極層為P型摻雜鎵氧化鋅層。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該絕緣層為二氧化硅薄膜。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該絕緣層上的至少一個(gè)凹槽是利用陽(yáng)極氧化鋁模板作為掩膜在絕緣層上蝕刻而成。
7.一種發(fā)光二極管的形成方法，其包括 提供一個(gè)基板；在該基板上形成一個(gè)N型氮化鎵薄膜層；在該N型氮化鎵薄膜層上形成一個(gè)絕緣層，該絕緣層具有一個(gè)遠(yuǎn)離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成有至少一個(gè)凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分；在該絕緣層的至少一個(gè)凹槽內(nèi)形成N型氮化鎵納米線(xiàn)層，且該N型氮化鎵納米線(xiàn)層的端部突出在該絕緣層外；在該N型氮化鎵納米線(xiàn)突出在絕緣層外的部分上形成量子阱層；在該量子阱層上形成P型氮化鎵納米線(xiàn)層，該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層包覆于該量子阱層。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管的形成方法，其特征在于，在該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層的外表面上形成一個(gè)P型透明電極層。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管的形成方法，其特征在于，在該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層的遠(yuǎn)離該量子阱層的一端形成一個(gè)P型氧化鋅納米線(xiàn)層，該P(yáng)型透明電極層覆蓋P型氧化鋅納米線(xiàn)層。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管的形成方法，其特征在于，該絕緣層上的至少一個(gè)凹槽是利用陽(yáng)極氧化鋁模板作為掩膜在絕緣層上蝕刻而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管包括基板、N型氮化鎵薄膜層、絕緣層、N型氮化鎵納米線(xiàn)層、量子阱層以及P型氮化鎵納米線(xiàn)層。該N型氮化鎵薄膜層形成在該基板上。該絕緣層形成在該N型氮化鎵薄膜層的上，該絕緣層具有一個(gè)遠(yuǎn)離該N型氮化鎵薄膜層的上表面，該絕緣層的上表面上形成至少一個(gè)凹槽，以使該N型氮化鎵薄膜層具有暴露在該凹槽的部分。該N型氮化鎵納米線(xiàn)層形成在該絕緣層的至少一個(gè)凹槽內(nèi)，且該N型氮化鎵納米線(xiàn)層的端部突出在該絕緣層外。該量子阱層包覆該N型氮化鎵納米線(xiàn)層突出在絕緣層外的部分。該P(yáng)型氮化鎵納米線(xiàn)層包覆于該量子阱層。本發(fā)明還涉及一種發(fā)光二極管的形成方法。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102544279SQ20101060967
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者許嘉麟 申請(qǐng)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