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)明涉及一種發(fā)光二極管，尤其涉及一種發(fā)光二極管的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著人們對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光材料研究的不斷深入以及發(fā)光二極管(LED)制造工藝的不斷改進(jìn)，發(fā)光二極管的發(fā)光效率以及色彩方面均取得了相當(dāng)大的突破，使發(fā)光二極管應(yīng)用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場(chǎng)成為可能。然而，發(fā)光二極管產(chǎn)生的光只有在小于臨界角的情況下才能射出至外界，否則由于內(nèi)部反射等原因，大量的光將在發(fā)光二極管內(nèi)部損失掉，無(wú)法射出至外界，導(dǎo)致發(fā)光二極管的出光率低下，亮度不高。因而有必要尋求一種能有效提升發(fā)光二極管的出光率的制造方法及由此得到的高亮度的發(fā)光二極管。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種高亮度的發(fā)光二極管及其制造方法。一種發(fā)光二極管，包括基板、位于該基板上的發(fā)光結(jié)構(gòu)、及設(shè)置于該發(fā)光結(jié)構(gòu)上的電極，其中該發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面為發(fā)光二極管的出光面，所述出光面與電極相連接的部分為平滑面，出光面位于電極周圍的部分至少一部分為粗糙面。一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟提供一芯片，該芯片包括基板及形成于基板上的發(fā)光結(jié)構(gòu)；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成電極；在該發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面及電極上涂布光致抗蝕劑；蝕刻去除光致抗蝕劑，使發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面及電極的外表面粗化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)使發(fā)光二極管的出光面粗化，改變與外界界面的幾何形狀，提升發(fā)光二極管的出光率，從而提升發(fā)光二極管的亮度。


下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例發(fā)光二極管的制造方法流程圖。圖2為用于制造本發(fā)明發(fā)光二極管的芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2所示芯片涂布光致抗蝕劑后的示意圖。圖4為圖3所示芯片蝕刻后形成的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為通過(guò)本發(fā)明制造方法形成的另一發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為通過(guò)本發(fā)明制造方法形成的又一發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為通過(guò)本發(fā)明制造方法形成的再一發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明基板10、710芯片100N型半導(dǎo)體層20光致抗蝕劑200
上表面漫反射面發(fā)光層P型半導(dǎo)體層發(fā)光二極管粗糙面電流擴(kuò)散層電極發(fā)光結(jié)構(gòu)
400、500、600、700
422、452、462、472、590
50
60,70 90
22、52、62、72
24 30 40
具體實(shí)施例方式圖1所示為本發(fā)明發(fā)光二極管制造方法的流程圖，該制造方法主要包括以下步驟首先提供一芯片，該芯片包括基板及形成于基板上的發(fā)光結(jié)構(gòu)；然后在發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成電極；之后即在該發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面及電極上涂布光致抗蝕劑；進(jìn)而蝕刻去除光致抗蝕劑，使發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面及電極的外表面粗化，使芯片所產(chǎn)生的光能在多次反射后經(jīng)由粗化后的出光面射出，提高芯片的出光率，從而得到高亮度的發(fā)光二極管。下面結(jié)合具體的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明發(fā)光二極管制造方法及由本發(fā)明發(fā)光二極管制造方法所得到的優(yōu)異的發(fā)光二極管。如圖2所示，用于制造本發(fā)明發(fā)光二極管的芯片100可為一普通半導(dǎo)體芯片，包括基板10及形成于該基板10上的發(fā)光結(jié)構(gòu)90。本實(shí)施例中，基板10為藍(lán)寶石(Sapphire)， 發(fā)光結(jié)構(gòu)90依序包含N型半導(dǎo)體層20、發(fā)光層30、P型半導(dǎo)體層40、及電流擴(kuò)散層50，其中N型半導(dǎo)體層20、發(fā)光層30、P型半導(dǎo)體層40的材料為氮化鋁(AlJnyGai_x_yN，其中
11 ；且1)。本實(shí)施例中，電流擴(kuò)散層50上形成有P型電極60，而
N型半導(dǎo)體層20上形成有N型電極70。在其它實(shí)施例中，芯片也可為垂直結(jié)構(gòu)，即其P型電極與N型電極分別置于芯片的相對(duì)兩側(cè)。N型半導(dǎo)體層20是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition, CVD)，例如有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(Metal Organic Chemical VaporD印osition，M0CVD)，或是分子束磊晶(Molecular Beam Epitaxy,MBE)直接生長(zhǎng)于基板10上，發(fā)光層30形成于N型半導(dǎo)體層20與P型半導(dǎo)體層40之間，然后通過(guò)蝕刻裸露出部分N型半導(dǎo)體層20，再利用蒸鍍、濺鍍等物理沉積方法將N型電極70設(shè)置于N型半導(dǎo)體層20的裸露部分之上。電流擴(kuò)散層50為透明結(jié)構(gòu)，形成于P型半導(dǎo)體層40之上，以提高電流的分布，增強(qiáng)芯片100的發(fā)光效率。所述電流擴(kuò)散層50的材料可為鎳金合金(Ni-Au Alloy)、氧化銦錫 Gndium Tin Oxide, ΙΤ0)、氧化銦鋅(Indium ZincOxide, ΙΖ0)、氧化銦鎢 Qndium Tungsten Oxide，IW0)、氧化銦鎵(IndiumGallium Oxide, IG0)等。類似地，P 型電極 60 亦可通過(guò)蒸鍍、濺鍍等物理沉積方法形成于于電流擴(kuò)散層50之上。然后在芯片100的外表面涂布光致抗蝕劑200，該光致抗蝕劑200可為丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene Glycol Mono-methyl Ether Acetate, PGMEA)或聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethylmethacrylate,PMMA)等材料。如圖3所示，本實(shí)施例中，光致抗蝕劑200是涂布于芯片100的出光面上，即涂布于電流擴(kuò)散層50的上表面52 (如圖2所示)以及N型半
4導(dǎo)體層20的裸露部分的上表面22上(如圖2所示)，并完全覆蓋P型電極60與N型電極 70。優(yōu)選地，光致抗蝕劑200的厚度為0. 4微米左右。然后即可將帶有光致抗蝕劑200的芯片100置入感應(yīng)耦合等離子體蝕刻機(jī) (Inductively Coupled Plasma Etcher, ICP Etcher)中進(jìn)行蝕刻，由于光致抗蝕劑 200 的主成分為有機(jī)化合物，置放于高功率，如300w下會(huì)產(chǎn)生碳化及聚集的現(xiàn)象，因此可得到不規(guī)則的圖案，從而通過(guò)感應(yīng)耦合等離子體蝕刻，當(dāng)光致抗蝕劑200消失時(shí)，芯片100涂布有光致抗蝕劑200的外表面會(huì)被粗化，改變芯片100與外界的界面形狀，使芯片100所產(chǎn)生的光能在多次反射后經(jīng)由粗化后的外表面的合適的位置射出，提高出光率，得到高亮度的發(fā)光二極管。圖4所示即為圖3中芯片100蝕刻后所形成的發(fā)光二極管400的結(jié)構(gòu)示意圖，由于是將光致抗蝕劑200涂布于電流擴(kuò)散層50的上表面52以及N型半導(dǎo)體層20的裸露部分的上表面22 (如圖2所示)上，并完全覆蓋P型電極60與N型電極70，蝕刻后，透明電流擴(kuò)散層50的上表面52 (如圖2所示)形成粗糙面452、N型半導(dǎo)體層20裸露部分的上表面22形成粗糙面422、P型電極60的上表面62 (如圖2所示)形成粗糙面462、N型電極 70的上表面72(如圖2所示)形成粗糙面472，所述粗糙面452、422、462、472的高度范圍為0. 1 1微米，大小為0. 1 10微米。由于P型電極60、N型電極70是在蝕刻之前形成的，因此在蝕刻完成之后，P型半導(dǎo)體層40與P型電極60連接的位置以及N型半導(dǎo)體層20與N型電極70連接的位置并未被粗化，仍然為平坦面，保持P型電極60、N型電極70與P型半導(dǎo)體層40及N型半導(dǎo)體層20 之間的電性接觸，有效避免電極直接形成于粗糙面上可能出現(xiàn)的漏電或電壓上升等問(wèn)題。 而出光面位于P型電極60與N型電極70外圍的部分，即電流擴(kuò)散層50上的粗糙面452、N 型半導(dǎo)體層20上的粗糙面422改變了發(fā)光二極管400與外界的界面形狀，改變了光射向出光面的入射角，從而發(fā)光層30所產(chǎn)生的光更容易經(jīng)由粗糙面452、422出至外界照明，提升發(fā)光二極管400的亮度。通過(guò)對(duì)1000顆以上的發(fā)光二極管400進(jìn)行測(cè)試，在使用350mA電流的條件下， 未經(jīng)粗化處理的發(fā)光二極管的平均電壓為3. 92V、平均波長(zhǎng)為398. ^rniu平均亮度為 137. 487mff,而經(jīng)過(guò)粗化處理的發(fā)光二極管400的平均電壓為3. 94V，平均波長(zhǎng)為398. 84nm, 平均亮度為164. 551mW，其數(shù)據(jù)如表1及表2所示表1未經(jīng)粗化處理的發(fā)光二極管
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括基板、位于該基板上的發(fā)光結(jié)構(gòu)、及設(shè)置于該發(fā)光結(jié)構(gòu)上的電極，其中該發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面為發(fā)光二極管的出光面，其特征在于所述出光面與電極相連接的部分為平滑面，出光面位于電極周圍的部分至少一部分為粗糙面。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述出光面位于電極周圍的部分全部為粗糙面。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述電極的外表面為粗糙面。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述基板與發(fā)光結(jié)構(gòu)連接的面為粗糙面，用于將射向基板的光漫反射向出光面。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述粗糙面粗化的高度范圍為0.1-1微米，粗化大小為0. 1-10微米。
6.一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟提供一芯片，該芯片包括基板及形成于基板上的發(fā)光結(jié)構(gòu)；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成電極；在該發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面及電極上涂布光致抗蝕劑；蝕刻去除光致抗蝕劑，使發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面及電極的外表面粗化。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述光致抗蝕劑涂布于發(fā)光結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離基板的側(cè)面上，使側(cè)面粗化。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述光致抗蝕劑涂布之前，還包括在所述電極上涂布保護(hù)層。
9.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)于基板上，在生長(zhǎng)發(fā)光結(jié)構(gòu)之前，還包括蝕刻粗化基板，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)由基板被粗化的一側(cè)生長(zhǎng)。
10.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述蝕刻為感應(yīng)耦合等離子體蝕刻。
全文摘要
一種發(fā)光二極管，包括基板、位于該基板上的發(fā)光結(jié)構(gòu)、及設(shè)置于該發(fā)光結(jié)構(gòu)上的電極，其中該發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面為發(fā)光二極管的出光面，所述出光面與電極相連接的部分為平滑面，出光面位于電極周圍的部分至少一部分為粗糙面，該發(fā)光二極管的制造方法包括以下步驟提供一芯片，該芯片包括基板及形成于基板上的發(fā)光結(jié)構(gòu)；在發(fā)光結(jié)構(gòu)上形成電極；在該發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面及電極上涂布光致抗蝕劑；蝕刻去除光致抗蝕劑，使發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面及電極的外表面粗化，從而改變與外界界面的幾何形狀，提升發(fā)光二極管的出光率，從而提升發(fā)光二極管的亮度。
文檔編號(hào)H01L33/20GK102263173SQ20101018579
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者沈佳輝, 洪梓健 申請(qǐng)人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司