發(fā)光二極管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子發(fā)光器件，具體地，涉及一種發(fā)光二極管和該發(fā)光二極管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管具有體積小，工作電壓低，工作電流小，響應(yīng)速度快，壽命長等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于顯示器件領(lǐng)域。
[0003]有機(jī)薄膜發(fā)光二極管器件和無機(jī)薄膜發(fā)光二極管器件是用于平板顯示器和區(qū)域照明等的一種可靠技術(shù)。
[0004]通常，薄膜發(fā)光二極管是郎伯型的，其在各個(gè)方向上均等的發(fā)射光，使得發(fā)光層發(fā)出的部分光線直接從薄膜發(fā)光二極管中射出，部分光線發(fā)射到薄膜晶體管內(nèi)二被反射出至薄膜晶體管外部或者被薄膜晶體管吸收，還有部分光線被橫向發(fā)射并最終被器件中的各個(gè)高光學(xué)折射率層吸收。總體上，薄膜發(fā)光二極管中多達(dá)80%的光會(huì)因此被損耗。
[0005]如何提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管和該發(fā)光二極管的制造方法，所述發(fā)光二極管具有較高的發(fā)光效率。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括形成在襯底上的發(fā)光層，所述發(fā)光層包括層疊設(shè)置的η型摻雜層、量子阱有源層和P型摻雜層，其中，所述P型摻雜層包括基體部和設(shè)置在所述基體部上的聚光結(jié)構(gòu)，所述聚光結(jié)構(gòu)能夠?qū)λ霭l(fā)光層發(fā)出的光線進(jìn)行匯聚。
[0008]優(yōu)選地，所述聚光結(jié)構(gòu)包括間隔地設(shè)置在所述基體部上的多個(gè)凸脊，所述凸脊在沿平行于所述發(fā)光層的發(fā)光方向的截面的寬度逐漸減小。
[0009]優(yōu)選地，所述凸脊在沿平行于所述發(fā)光層的發(fā)光方向的截面的形狀為梯形、三角形、拱形、半圓形中的任意一種。
[0010]優(yōu)選地，所述凸脊與所述基體部為一體形成。
[0011]優(yōu)選地，所述襯底由透明材料制成，所述發(fā)光二極管的背向發(fā)光方向的底面和/或側(cè)面上設(shè)置有反射層，所述反射層的反光面朝向所述發(fā)光層。
[0012]優(yōu)選地，所述反射層由銀和/或鎳制成。
[0013]優(yōu)選地，所述發(fā)光二極管還包括形成在所述發(fā)光層和所述襯底之間的緩沖層。
[0014]優(yōu)選地，所述發(fā)光層的表面形成有透明的保護(hù)層。
[0015]優(yōu)選地，制成所述保護(hù)層的材料包括二氧化硅或聚四氟乙烯。
[0016]優(yōu)選地，所述發(fā)光二極管包括電極，所述電極包括設(shè)置在所述P型摻雜層表面的P型電極盤、設(shè)置在所述η型摻雜層上的η型電極盤、與所述P型電極盤電連接的P型透明電極和與所述η型電極盤電連接的η型透明電極，所述P型透明電極和所述η型透明電極不接觸，所述P型電極盤和所述η型電極盤均位于所述發(fā)光層的外圍，且分別位于所述發(fā)光層的不同側(cè)。
[0017]優(yōu)選地，所述P型透明電極和所述η型透明電極均選自梳狀電極、樹形電極、環(huán)繞形電極和漩渦形電極中的任意一種。
[0018]優(yōu)選地，所述P型電極盤包括與所述P型摻雜層接觸的P型歐姆接觸電極盤和與所述P型歐姆接觸電極盤接觸的P型金屬電極盤，所述η型電極盤包括與所述η型摻雜層接觸的η型歐姆接觸電極盤和與所述η型歐姆接觸電極盤接觸的η型金屬電極盤，所述P型透明電極包括設(shè)置在所述發(fā)光層表面的P型歐姆接觸電極和設(shè)置在所述P型歐姆接觸電極上方的P型透明導(dǎo)電電極，所述η型透明電極包括設(shè)置在所述發(fā)光層表面的η型歐姆接觸電極和設(shè)置在所述η型歐姆接觸電極上方的η型透明導(dǎo)電電極。
[0019]優(yōu)選地，所述量子阱有源層包括量子皇層和量子阱層，所述量子皇層層疊在所述η型摻雜層上方，所述量子阱層層疊在所述量子皇層上方。
[0020]優(yōu)選地，所述P型摻雜層的材料為P型摻雜的氮化鎵，所述η型摻雜層的材料為η型摻雜的氮化鎵，所述量子阱有源層包括材料為GaN的量子皇層和材料為InGaN的量子阱層。
[0021]優(yōu)選地，所述發(fā)光層還包括設(shè)置在所述量子阱有源層和所述P型摻雜層之間的非故意摻雜的η型摻雜層。
[0022]作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種發(fā)光二極管的制造方法，其中，所述制造方法包括在襯底的一側(cè)形成發(fā)光層的步驟，該步驟包括:
[0023]形成η型摻雜層；
[0024]在η型摻雜層上形成有源材料層；
[0025]在有源材料層上形成P型摻雜材料層；
[0026]在所述P型摻雜材料層上形成掩膜圖形，所述掩膜圖形包括間隔設(shè)置的掩膜圖形條;
[0027]對所述P型摻雜材料層進(jìn)行刻蝕，以形成凸脊，所述凸脊的頂面形狀對應(yīng)于所述掩膜圖形條的形狀，所述凸脊之間的間隔對應(yīng)于所述掩膜圖形條之間的間隔，且所述凸脊在沿平行于所述發(fā)光層的發(fā)光方向的截面的寬度逐漸減小。
[0028]優(yōu)選地，所述凸脊在沿平行于所述發(fā)光層的發(fā)光方向的截面的形狀為梯形、三角形、拱形、半圓形中的任意一種。
[0029]優(yōu)選地，在所述P型摻雜材料層上形成掩膜圖形的步驟包括:
[0030]在所述P型摻雜材料層上形成掩膜材料層；
[0031 ] 在所述掩膜材料層上形成光刻膠層；
[0032]利用所述光刻膠層形成光刻膠圖形，所述光刻膠圖形的形狀與所述掩膜圖形的形狀一致；
[0033]對形成有所述光刻膠圖形的所述掩膜材料層進(jìn)行刻蝕，以形成所述掩膜圖形。
[0034]優(yōu)選地，利用刻蝕液對所述P型摻雜材料層進(jìn)行刻蝕。
[0035]優(yōu)選地，所述P型摻雜材料層為P摻雜的氮化鎵，所述刻蝕液包括鹽酸、磷酸、氫氟酸、氫氧化鉀溶液、王水、過硫酸鉀溶液、四硼酸鈉溶液、過氧化氫、草酸、氟化銨緩沖液、氫碘酸、碘化鉀溶液中的任意一種。
[0036]優(yōu)選地，利用干刻法對所述P型摻雜材料層進(jìn)行刻蝕。
[0037]優(yōu)選地，所述P型摻雜材料層為P摻雜的氮化鎵，刻蝕氣體為BCljP /或Cl 2。
[0038]優(yōu)選地，所述制造方法還包括:
[0039]在所述發(fā)光層的表面形成透明的保護(hù)層。
[0040]優(yōu)選地，形成所述保護(hù)層的材料包括二氧化硅或聚四氟乙烯。
[0041]優(yōu)選地，所述制造方法包括在襯底的一側(cè)一體形成發(fā)光層的步驟之前進(jìn)行的:
[0042]在所述襯底上形成緩沖層。
[0043]優(yōu)選地，所述襯底由透明材料制成，所述制造方法還包括:
[0044]在所述發(fā)光二極管的底面及側(cè)面上形成反射層，所述反射層的反光面朝向所述發(fā)光層。
[0045]優(yōu)選地，在襯底的一側(cè)形成發(fā)光層的步驟還包括:
[0046]對形成有所述凸脊的P型摻雜材料層和所述有源材料層進(jìn)行刻蝕，以獲得所述P型摻雜層和所述量子阱有源層，以使得所述發(fā)光層包括貫穿所述P型摻雜層和所述量子阱層的缺口部，所述缺口部暴露所述η型摻雜層的一部分的上表面，且所述缺口部位于所述發(fā)光層的外圍；
[0047]所述制造方法還包括:
[0048]形成電極，所述電極包括位于所述P型摻雜層上的P型電極盤、位于所述η型摻雜層上由所述缺口部暴露的部分上的η型電極盤、與所述P型電極盤電連接的P型透明電極和與所述η型電極盤電連接的η型透明電極，所述P型透明電極和所述η型透明電極不接觸；其中，
[0049]所述P型電極盤、所述η型電極盤、所述P型透明電極和所述η型透明電極共同形成為所述發(fā)光二極管的電極，所述P型電極盤位于所述發(fā)光層的外圍，且所述P型電極盤與所述η型電極盤分別位于所述發(fā)光層的不同側(cè)；
[0050]所述P型電極盤包括與所述發(fā)光層接觸的P型歐姆接觸電極盤和設(shè)置在所述P型歐姆接觸電極盤上方的P型金屬電極盤，所述η型電極盤包括與所述η型摻雜層接觸的η型歐姆接觸電極盤和設(shè)置在所述η型歐姆接觸電極盤上方的η型金屬電極盤，所述P型透明電極包括設(shè)置在所述發(fā)光層表面的P型歐姆接觸電極和設(shè)置在所述P型歐姆接觸電極上方的P型透明導(dǎo)電電極，所述η型透明電極包括設(shè)置在所述發(fā)光層表面的η型歐姆接觸電極和設(shè)置在所述η型歐姆接觸電極上方的η型透明導(dǎo)電電極。
[0051 ] 優(yōu)選地，形成電極的步驟包括:
[0052]在所述發(fā)光層的表面形成對應(yīng)于所述P型電極盤和所述η型電極盤的金屬圖形；
[0053]在所述發(fā)光層的表面形成對應(yīng)于所述P型透明電極和所述η型透明電極的透明電極圖形；
[0054]在氮?dú)夥諊聦λ鼋饘賵D形和所述透明電極圖形進(jìn)行退火，以形成包括所述P型歐姆接觸電極盤和所述P型金屬電極盤的P型電極盤、包括所述η型歐姆接觸電極盤和所述η型金屬電極盤的η型電極盤、包括所述P型歐姆接觸電極和所述P型透明導(dǎo)電電極的P型透明電極和包括所述η型歐姆接觸電極和所述η型透明導(dǎo)