專利名稱：發(fā)光二極管、發(fā)光裝置以及發(fā)光二極管的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體技術領域，更具體地，本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管、發(fā)光裝置以 及發(fā)光二極管的制造方法。
背景技術：
發(fā)光二極管(LED)是響應電流而被激發(fā)從而產生各種顏色的光的半導體器件。其 中，以氮化鎵(GaN)為代表的III-V族化合物半導體由于具有帶隙寬、發(fā)光效率高、電子飽 和漂移速度高、化學性質穩(wěn)定等特點，在高亮度藍光發(fā)光二極管、藍光激光器等光電子器件 領域有著巨大的應用潛力，引起了人們的廣泛關注。然而，目前半導體發(fā)光二極管存在著發(fā)光效率低的問題。對于未經封裝的發(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部不能出射，既造成能量浪 費，又影響器件的使用壽命。因此，提高半導體發(fā)光二極管的出光效率至關重要?；谏鲜龅膽眯枨?，許多種提高發(fā)光二極管出光效率的方法被應用到器件結構 中，例如表面粗糙化法，金屬反射鏡結構等。公開號為CN1858918A的中國專利申請公開了 一種發(fā)光二極管，所述的發(fā)光二極管下表面形成全角度反射鏡結構，可以提高發(fā)光二極管 出光效率。然而，該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 膜結構，制作工藝復雜。
發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題是提供一種發(fā)光二極管，以提高發(fā)光效率。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管，包括襯底，位于所述襯底上的發(fā) 光二極管管芯，所述襯底背向發(fā)光二極管管芯的一側形成有一個以上錐形凹坑，所述錐形 凹坑的側壁上覆蓋有反射膜，所述反射膜的反射面貼附于錐形凹坑的側壁上。相應地，本發(fā)明還提供一種發(fā)光裝置，包括發(fā)光二極管、基座、帽層、第一引腳、第 二引腳，所述發(fā)光二極管包括襯底，位于所述襯底上的發(fā)光二極管管芯，所述襯底背向發(fā)光 二極管管芯的一側形成有一個以上錐形凹坑，所述錐形凹坑的側壁上覆蓋有反射膜，所述 反射膜的反射面朝向錐形凹坑的側壁；所述基座包括裝配凹坑，所述裝配凹坑用于設置所 述發(fā)光二極管；所述帽層，覆蓋于基座和發(fā)光二極管之上；所述第一引腳、第二引腳分別位 于基座的兩側，所述第一引腳連接于發(fā)光二極管和電源負極；所述第二引腳，連接于發(fā)光二 極管和電源正極。相應地，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管的制造方法，包括提供襯底，在襯底上形成 發(fā)光二極管管芯；從背向發(fā)光二極管管芯的一側減薄所述襯底；在襯底上形成錐形凹坑； 在所述錐形凹坑的側壁上涂覆反射膜。與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.襯底上背向發(fā)光二極管管芯的一側包括錐形凹坑，并且所述錐形凹坑的側壁上 覆蓋有反射膜，所述反射膜的反射面貼附于錐形凹坑的側壁上，可以將發(fā)光二極管管芯發(fā)出、且透過 襯底的光反射至發(fā)光二極管的出光面，提高了發(fā)光效率；2.發(fā)光裝置的帽層在發(fā)光二極管的出光方向上具有透鏡結構，可以會聚發(fā)光二極 管發(fā)出的光，提高亮度；3.發(fā)光二極管的制造方法中，在襯底上形成錐形凹坑，并在錐形凹坑的側壁上涂 覆反射膜即可，制造方法較為簡單。
圖1是本發(fā)明發(fā)光二極管一實施例的剖面結構示意圖；圖2是本發(fā)明發(fā)光裝置一實施例的剖面結構示意圖；圖3是本發(fā)明發(fā)光二極管制造方法一實施方式的流程圖；圖4是圖3所示步驟S3 —實施例的流程示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明 的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限 制。正如背景技術所述，為提高發(fā)光二極管的出光效率，現有技術的發(fā)光二極管需要 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構，但所述薄膜結構的制 作工藝復雜。針對上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人提供了一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管的襯底 背向發(fā)光二極管管芯的一側包括錐形凹坑，并且所述錐形凹坑的側壁上覆蓋有反射膜，所 述反射膜的反射面貼附于錐形凹坑的側壁上，可以將發(fā)光二極管管芯發(fā)出、且透過襯底的 光反射至發(fā)光二極管的出光面，提高了發(fā)光效率。參考圖1，示出了本發(fā)明發(fā)光二極管的剖面結構示意圖。如圖1所示，所述發(fā)光二 極管包括襯底101，以及位于襯底101上的發(fā)光二極管管芯，其中，襯底101，背向發(fā)光二極 管管芯的一側形成有一個以上錐形凹坑，所述錐形凹坑的側壁上覆蓋有反射膜(圖未示)， 所述反射膜的反射面貼附于錐形凹坑的側壁上；所述錐形凹坑的側壁具有一定傾角，貼附 于錐形凹坑的側壁上的反射膜可將發(fā)光二極管管芯發(fā)出的、且透過襯底101的光反射至發(fā) 光二極管的出光面上，從而提高了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。具體地，所述襯底為藍寶石襯底，厚度為20 50微米，所述錐形凹坑的開口尺寸 為10至50微米，所述錐形凹坑圍成倒置的金字塔形狀，例如，所述金字塔為底邊為正六邊 形的金字塔或底面為正方形的金字塔。所述襯底101上依次形成有N型半導體層102、有源層103、P型半導體層104，所 述N型半導體層102、有源層103、P型半導體層104構成了發(fā)光二極管管芯；在具體實施例 中，所述N型半導體層102為N型摻雜的氮化鎵材料，所述有源層105為多量子阱有源層結 構，具體地，采用氮化銦鎵材料構成，用于發(fā)出波長為470nm的藍光，所述P型半導體層104 為P型摻雜的氮化鎵材料；
所述發(fā)光二極管還包括深度至少自P型半導體層104延伸至N型半導體層102頂 部的開口，所述開口底部設置有第一電極(圖未示)，所述第一電極用于實現發(fā)光二極管與 電源負極的電連接；較佳地，所述開口位于發(fā)光二極管一側的端部，以便進行第一電極和電 源負極之間的電連接。所述P型半導體層的上表面設置有第二電極(圖未示)，所述第二電極用于實現發(fā) 光二極管與電源正極的電連接。相應地，本發(fā)明還提供一種發(fā)光裝置，參考圖2示出了本發(fā)明發(fā)光裝置一實施例 的剖面結構示意圖。如圖2所示，所述發(fā)光裝置包括發(fā)光二極管、基座105、帽層106、第一 引腳107、第二引腳108，其中發(fā)光二極管包括襯底101、依次位于襯底101上的N型半導體層102、有源層103、 P型半導體層104，所述N型半導體層102、有源層103、P型半導體層104構成了發(fā)光二極 管管芯；具體地，與圖1所示的實施例相同，在此不再贅述。所述基座105用于承載發(fā)光二極管，具體地，所述發(fā)光二極管按照襯底101固定于 裝配凹坑底面的方式設置于基座105上，在具體實施例中，所述基座105采用銅、鋁等金屬 材料構成。
所述第一引腳107與第二引腳108位于基座105兩側，其中，所述第一引腳107用 于實現電源負極和發(fā)光二極管的連接，所述第一引腳107集成于基座105上，通過第一金屬 導線111與發(fā)光二極管的第一電極109電連接，所述第二引腳108用于實現電源正極和發(fā) 光二極管的連接，所述第二引腳108通過第二金屬導線112與發(fā)光二極管的第二電極110 電連接。在具體實施例中，所述第一引腳107與第二引腳108采用與基座105相同的金屬 材料構成，例如銅、鋁等。在將發(fā)光二極管放置于基座105的裝配凹坑中之后，采用金絲球 焊或鋁絲球焊方式將第一金屬導線111的一端連接至第一引腳107，另一端連接至第一電 極109 ；同樣地，采用金絲球焊或鋁絲球焊方式將第二金屬導線112的一端連接至第二引 腳108，另一端連接至第二電極110。因此發(fā)光二極管的第一電極109依次經過第一金屬 線111、第一引腳107與電源的負極相連，發(fā)光二極管的第二電極110依次經過第二金屬線 112、第二引腳108與電源的正極相連。所述帽層106覆蓋于發(fā)光二極管、基座105上，所述帽層106在發(fā)光二極管的出光 方向上具有透鏡結構，所述透鏡結構可以會聚發(fā)光二極管發(fā)出的光，以提高發(fā)光裝置的亮 度，在具體實施例中，所述帽層106采用樹脂材料構成，所述帽層106還可以起到保護發(fā)光
二極管的作用。所述帽層106在發(fā)光二極管的出光方向上上還涂覆有熒光粉(圖未示)，發(fā)光二極 管發(fā)出的光激發(fā)所述熒光粉，可以得到白光，例如發(fā)光二極管的有源層103發(fā)出藍光，所述 熒光粉為含Ce3+的YAG熒光粉。較佳地，對于具有透鏡結構的帽層106，所述熒光粉涂覆于 所述透鏡結構上。相應地，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管的制造方法，參考圖3，示出了本發(fā)光二極 管的制造方法一實施方式的流程圖。所述發(fā)光二極管的制造方法包括步驟Si，提供襯底，在襯底上形成發(fā)光二極管管芯；步驟s2，從背向發(fā)光二極管管芯的一側減薄所述襯底；
步驟s3，在襯底上形成錐形凹坑；步驟s4，在所述錐形凹坑的側壁上涂覆反射膜，所述反射膜的反射面貼附于所述錐形凹坑的側壁上。對于步驟Si，所述襯底為藍寶石襯底，在所述襯底上依次形成N型半導體層、有源 層、P型半導體層，所述N型半導體層、有源層、P型半導體層構成發(fā)光二極管管芯。對于步驟s2，從背向發(fā)光二極管管芯的一側減薄所述襯底，直至所述襯底的厚度 為20 50微米。參考圖4，示出了圖3所示步驟s3 —實施例的流程示意圖。所述步驟s3包括以下 步驟S31，在襯底上形成掩模層；s32,圖形化所述掩模層；s33,以所述圖形化的掩模層為掩模各向異性蝕刻所述襯底，形成錐形凹坑；s34，去除掩模層。對于步驟s31，所述掩模層可以采用硬掩模，在后續(xù)濕法腐蝕中，腐蝕溶液對襯底 及硬掩模的選擇比較高，可以避免腐蝕溶液對掩模層的損壞，以便于形成形狀較好的錐形 凹坑，具體地，硬掩模的材料為二氧化硅。對于步驟s33，具體地，采用濕法腐蝕法蝕刻所述 襯底，濕法腐蝕時所選用的溶液，相對于掩模層而言需對襯底材料具有較好的選擇比，避免 在濕法腐蝕過程中破壞掩模層，例如，對于藍寶石襯底，則采用硫酸和磷酸的混合溶液進行 濕法蝕刻。對于步驟s34，通過氫氟酸溶液去除掩模層，至此，在襯底背向發(fā)光二極管管芯的一側形成多個錐形凹坑。對于步驟s4，所述反射膜為氧化鋇。至此，本發(fā)明的發(fā)光二極管即制作完成。綜上，本發(fā)明提供的發(fā)光二極管中，襯底上背向發(fā)光二極管管芯的一側包括錐形 凹坑，并且所述錐形凹坑的側壁上覆蓋有反射膜，所述反射膜的反射面貼附于錐形凹坑的 側壁上，可以將發(fā)光二極管管芯發(fā)出、且透過襯底的光反射至發(fā)光二極管的出光面，提高了 發(fā)光效率；本發(fā)明提供的發(fā)光裝置中，帽層在發(fā)光二極管的出光方向上具有透鏡結構，可以 會聚發(fā)光二極管發(fā)出的光，提高亮度；本發(fā)明提供的發(fā)光二極管的制造方法中，在襯底上形成錐形凹坑，并在錐形凹坑 的側壁上涂覆反射膜即可，制造方法較為簡單。雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應 當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括襯底，位于所述襯底上的發(fā)光二極管管芯，其特征在于，所 述襯底背向發(fā)光二極管管芯的一側形成有一個以上錐形凹坑，所述錐形凹坑的側壁上覆蓋 有反射膜，所述反射膜的反射面貼附于錐形凹坑的側壁上。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述反射膜為氧化鋇反射膜。
3.如權利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述襯底的厚度為20 50微米，所 述錐形凹坑的開口尺寸為10至50微米。
4.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管管芯包括N型半導體 層、位于N型半導體層上的有源層、位于有源層上的P型半導體層。
5.如權利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括深度至少自P 型半導體層延伸至N型半導體層頂部的開口，所述開口底部設置有第一電極，所述P型半導 體層的上表面設置有第二電極。
6.一種發(fā)光裝置，包括發(fā)光二極管、基座、帽層、第一引腳、第二引腳，其特征在于，所述發(fā)光二極管包括襯底，位于所述襯底上的發(fā)光二極管管芯，所述襯底背向發(fā)光二 極管管芯的一側形成有一個以上錐形凹坑，所述錐形凹坑的側壁上覆蓋有反射膜，所述反 射膜的反射面貼附于錐形凹坑的側壁上；所述基座包括裝配凹坑，所述裝配凹坑用于設置所述發(fā)光二極管；所述帽層，覆蓋于基座和發(fā)光二極管之上；所述第一引腳、第二引腳分別位于基座的兩側，所述第一引腳連接于發(fā)光二極管和電 源負極；所述第二引腳連接于發(fā)光二極管和電源正極。
7.如權利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述反射膜為氧化鋇反射膜。
8.如權利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述襯底的厚度為20 50微米，所述 錐形凹坑的開口尺寸為10至50微米。
9.如權利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光二極管管芯包括N型半導體 層、位于N型半導體層上的有源層、位于有源層上的P型半導體層。
10.如權利要求9所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光二極管管芯還包括深度至少 自P型半導體層延伸至N型半導體層頂部的開口，所述開口設置有第一電極，所述P型半導 體層的上表面設置有第二電極。
11.如權利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述帽層在發(fā)光二極管的出光方向上 具有用于會聚光線的透鏡結構。
12.如權利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述帽層在發(fā)光二極管的出光方向上 涂覆有熒光粉。
13.如權利要求11所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述帽層的透鏡結構上涂覆有熒光粉。
14.如權利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第一引腳集成于基座上。
15.如權利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第一電極通過第一金屬導線連 接至第一引腳，所述第二電極通過第二金屬導線連接至第二引腳。
16.一種發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，包括提供襯底，在襯底上形成發(fā)光二 極管管芯；從背向發(fā)光二極管管芯的一側減薄所述襯底；在襯底上形成錐形凹坑；在所述 錐形凹坑的側壁上涂覆反射膜，所述反射膜的反射面貼附于所述錐形凹坑的側壁上。
17.如權利要求16所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述襯底上形成錐形 凹坑的步驟包括在襯底上形成掩模層；圖形化所述掩模層；以所述圖形化的掩模層為掩 模各向異性蝕刻所述襯底，形成錐形凹坑；去除掩模層。
18.如權利要求17所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述掩模層的材料為二氧化硅。
19.如權利要求17所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述襯底為藍寶石，所 述各向異性蝕刻所述襯底的步驟包括采用硫酸和磷酸的混合溶液進行濕法蝕刻。
全文摘要
一種發(fā)光二極管，包括襯底，位于所述襯底上的發(fā)光二極管管芯，所述襯底背向發(fā)光二極管管芯的一側形成有一個以上錐形凹坑，所述錐形凹坑的側壁上覆蓋有反射膜，所述反射膜的反射面貼附于錐形凹坑的側壁上。一種包括所述發(fā)光二極管的發(fā)光裝置。一種發(fā)光二極管的制造方法，包括提供襯底，在襯底上形成發(fā)光二極管管芯；從背向發(fā)光二極管管芯的一側減薄所述襯底；在襯底上形成錐形凹坑；在所述錐形凹坑的側壁上涂覆反射膜，所述反射膜的反射面貼附于所述錐形凹坑的側壁上。本發(fā)明提供的發(fā)光二極管發(fā)光效率較高，制造方法較為簡單。
文檔編號H01L33/46GK102130255SQ20101050377
公開日2011年7月20日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權日2010年9月28日
發(fā)明者張汝京 申請人:映瑞光電科技(上海)有限公司