發(fā)光二極管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟：步驟a：提供一基底，該基底具有一外延生長(zhǎng)面；步驟b：在基底的外延生長(zhǎng)面依次外延生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層；步驟c：形成一金屬層于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)；步驟d：依次形成一折射率與有源層的整體的等效折射率之差小于等于0.3的第一光學(xué)對(duì)稱層于金屬層的遠(yuǎn)離基底的表面以及一折射率與基底的折射率之差小于等于0.1的第二光學(xué)對(duì)稱層于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面；以及步驟e：制備一第一電極與第一半導(dǎo)體層電連接，制備一第二電極與第二半導(dǎo)體層電連接。所述發(fā)光二極管具有良好的出光率。
【專利說明】發(fā)光二極管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由氮化鎵半導(dǎo)體材料制成的高效藍(lán)光、綠光和白光發(fā)光二極管具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于大屏幕彩色顯示、汽車照明、交通信號(hào)、多媒體顯示和光通訊等領(lǐng)域，特別是在照明領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?br> [0003]傳統(tǒng)的發(fā)光二極管通常包括一基底、N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、設(shè)置在N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層之間的活性層、設(shè)置在P型半導(dǎo)體層上的P型電極(通常為透明電極)以及設(shè)置在N型半導(dǎo)體層上的N型電極。所述N型半導(dǎo)體層、活性層以及P型半導(dǎo)體層依次層疊設(shè)置在基底表面。所述P型半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面作為發(fā)光二極管的出光面。發(fā)光二極管處于工作狀態(tài)時(shí)，在P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層上分別施加正、負(fù)電壓，這樣，存在于P型半導(dǎo)體層中的空穴與存在于N型半導(dǎo)體層中的電子在活性層中發(fā)生復(fù)合而產(chǎn)生光，光從發(fā)光二極管中射出。然而，來自活性層的近場(chǎng)倏逝光波在向外輻射的過程中均由于迅速衰減而無法出射，從而被限制在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，被半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)的材料完全吸收，影響了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的出光率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]綜上所述，確有必要提供一種光取出效率較高的發(fā)光二極管的制備方法。
[0005]一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟:步驟a:提供一基底，該基底具有一外延生長(zhǎng)面；步驟b:在基底的外延生長(zhǎng)面依次外延生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層；步驟c:形成一第三光學(xué)對(duì)稱層于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ;步驟d:形成一金屬層于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)；步驟e:形成一第四光學(xué)對(duì)稱層于所述金屬層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ;步驟f:依次形成一第一光學(xué)對(duì)稱層于所述第四光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)和一第二光學(xué)對(duì)稱層于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率Ii1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率112的差值A(chǔ)n1小于等于0.3,其中An1=In1-1i2I ,所述第二光學(xué)對(duì)稱層的折射率n3與基底的折射率n4之差A(yù)n2小于等于0.1,其中Δη2=|η3-η4| ;以及步驟g:制備一第一電極與第一半導(dǎo)體層電連接，制備一第二電極與第二半導(dǎo)體層電連接。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的發(fā)光二極管的制備方法具有以下有益效果:本發(fā)明所提供的制備方法制備得到的發(fā)光二極管在工作過程中，由活性層產(chǎn)生的近場(chǎng)倏逝波到達(dá)金屬層后，在金屬層的作用下近場(chǎng)倏逝波被放大并轉(zhuǎn)換成為金屬等離子體，金屬等離子體被金屬層散射，從而向周圍傳播，由于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以金屬層為對(duì)稱中心，位于金屬層兩側(cè)對(duì)稱位置的兩元件的折射率相近，因此，該對(duì)稱結(jié)構(gòu)可改變金屬等離子體的場(chǎng)分布，使得金屬等離子體均勻地向金屬層的上下兩側(cè)均勻傳播，金屬等離子體經(jīng)由第二光學(xué)對(duì)稱層和基底均勻出射。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖6為圖5中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成有三維納米結(jié)構(gòu)的第二半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖7為圖5中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成有三維納米結(jié)構(gòu)的第二半導(dǎo)體層的掃描電鏡示意圖。
[0014]圖8為本發(fā)明第六實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖9為本發(fā)明第七實(shí)施例提供的圖8中的發(fā)光二極管的制備方法的工藝流程圖。
[0016]圖10為本發(fā)明第九實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖11為本發(fā)明第十一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖12為本發(fā)明第十二實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖13為本發(fā)明第十四實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖14為本發(fā)明第十六實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖15為本發(fā)明第十七實(shí)施例提供的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖16為本發(fā)明第十八實(shí)施例提供的波導(dǎo)管的橫截面示意圖。
[0023]主要元件符號(hào)說明
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟: 步驟a:提供一基底，該基底具有一外延生長(zhǎng)面； 步驟b:在基底的外延生長(zhǎng)面依次外延生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層以及一第二半導(dǎo)體層； 步驟C:形成一第三光學(xué)對(duì)稱層于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ; 步驟d:形成一金屬層于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)； 步驟e:形成一第四光學(xué)對(duì)稱層于所述金屬層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ; 步驟f:依次形 成一第一光學(xué)對(duì)稱層于所述第四光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)和一第二光學(xué)對(duì)稱層于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率Il1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率n2的差值A(chǔ)n1小于等于0.3，其中An1= | H1-1i21，所述第二光學(xué)對(duì)稱層的折射率n3與基底的折射率n4之差A(yù)n2小于等于0.1,其中Δη2=|η3_η4| ；以及 步驟g:制備一第一電極與第一半導(dǎo)體層電連接，制備一第二電極與第二半導(dǎo)體層電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述金屬層的材料為金、銀、鋁、銅、金銀合金、金鋁合金或銀鋁合金。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟d中，所述金屬層的制備方法為蒸鍍或?yàn)R射。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟d中，所述金屬層的厚度為10納米至30納米。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟b中，所制備得到的第二半導(dǎo)體層的厚度為5納米至20納米。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所制備的第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率與所制備的第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率一致。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所制備的第三光學(xué)對(duì)稱層的厚度或所制備的第四光學(xué)對(duì)稱層的厚度分別為5納米至40納米。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟f中，所制備的第一光學(xué)對(duì)稱層的厚度與有源層的整體厚度一致。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟f中，所制備的第二光學(xué)對(duì)稱層的厚度為30納米至80納米。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟b結(jié)束后，所述步驟C進(jìn)行之前進(jìn)一步包括形成多個(gè)三維納米結(jié)構(gòu)于第二半導(dǎo)體層的遠(yuǎn)離基底的表面。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述形成三維納米結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟: 在所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面設(shè)置一圖案化的掩模層，所述圖案化的掩模層包括多個(gè)條形凸起結(jié)構(gòu)并排延伸，相鄰的條形凸起結(jié)構(gòu)之間形成一溝槽，所述第二半導(dǎo)體層通過該溝槽暴露出來；刻蝕所述第二半導(dǎo)體層，在所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面形成多個(gè)凹槽，使所述掩模層中相鄰的多個(gè)條形凸起結(jié)構(gòu)依次兩兩閉合；以及， 去除所述掩模層，在所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的表面形成多個(gè)M形三維納米結(jié)構(gòu)，從而形成一圖案化的表面。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述刻蝕第二半導(dǎo)體層的過程中，掩模層中相鄰兩個(gè)條形凸起結(jié)構(gòu)的頂端逐漸靠在一起，使所述多個(gè)條形凸起結(jié)構(gòu)依次兩兩閉合，在所述相鄰兩個(gè)條形凸起結(jié)構(gòu)閉合的過程中，對(duì)應(yīng)閉合位置處的第一半導(dǎo)體層被刻蝕的速度小于未閉合位置處第二半導(dǎo)體層被刻蝕的速度。
13.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，在所述閉合的兩個(gè)條形凸起結(jié)構(gòu)之間的第二半導(dǎo)體層表面形成一第一凹槽，未閉合的相鄰的兩個(gè)條形凸起結(jié)構(gòu)之間的第二半導(dǎo)體層表面形成一第二凹槽，且所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，形成所述M形三維納米結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述生長(zhǎng)于第二半導(dǎo)體層之上的第三光學(xué)對(duì)層層、金屬層、第四光學(xué)對(duì)稱層、第一光學(xué)對(duì)稱層或第二光學(xué)對(duì)稱層的均隨著第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底表面的三維納米結(jié)構(gòu)的起伏而起伏。
15.一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟: 步驟a:提供一基底，該基底具有一外延生長(zhǎng)面； 步驟b:在基底的外延生長(zhǎng)面依次外延生長(zhǎng)一有源層； 步驟c:形成一第三光學(xué)對(duì)稱層于所述有源層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第三光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ; 步驟d:形成一金屬層于所述第二半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)； 步驟e:形成一第四光學(xué)對(duì)稱層于所述金屬層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第四光學(xué)對(duì)稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ; 步驟f:依次形成一第一光學(xué)對(duì)稱層于所述第四光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)和一第二光學(xué)對(duì)稱層于所述第一光學(xué)對(duì)稱層遠(yuǎn)離基底的表面，所述第一光學(xué)對(duì)稱層的折射率Il1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率n2的差值A(chǔ)n1小于等于0.3，其中An1= | H1-1i21，所述第二光學(xué)對(duì)稱層的折射率n3與基底的折射率n4之差A(yù)n2小于等于0.1,其中Δη2=|η3_η4| ；以及 步驟g:制備一第一電極與第一半導(dǎo)體層電連接，制備一第二電極與第二半導(dǎo)體層電連接。
【文檔編號(hào)】H01L33/46GK103474525SQ201210185721
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】張淏酥, 朱鈞, 李群慶, 金國(guó)藩, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司