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)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)由于具有壽命長、耗能低等優(yōu)點，應(yīng)用 于各種領(lǐng)域，尤其隨著其照明性能指標(biāo)日益大幅提高，LED在照明領(lǐng)域常用作發(fā)光裝置。其 中，以氮化鎵(GaN)為代表的III-V族化合物半導(dǎo)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(xué)性質(zhì)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(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，目前半導(dǎo)體發(fā)光二極管存在著發(fā)光效率低的問題。對于普通的未經(jīng)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(nèi)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(dǎo)體發(fā)光二極管的出光效率至關(guān)重要?；谏鲜龅膽?yīng)用需求，許多種提高發(fā)光二極管出光效率的方法被應(yīng)用到器件結(jié)構(gòu) 中，例如表面粗糙化法，金屬反射鏡結(jié)構(gòu)等。在申請?zhí)枮?00510066898. 3的中國專利中公開了一種全角度反射鏡結(jié)構(gòu)GaN基 發(fā)光二極管及其制作方法。參考圖1，所述發(fā)光二極管包括藍寶石襯底1、生長在藍寶石襯 底1上的全角度反射鏡4、以及制作在全角度反射鏡4上的GaN LED芯片13。所述GaN LED 芯片13包括襯底5、N型GaN層6、有源區(qū)量子阱層7、P型GaN層8、P型電極9、P型焊盤 10、N型電極11、N型焊盤12 ；其中，所述全角度反射鏡4生長在藍寶石襯底1上，其是由高 折射率層3和低折射率層2堆疊排列成的，高折射率層3與襯底5接觸，低折射率層2和藍 寶石襯底1接觸，高折射率層的折射率nH >低折射率層的折射率& >藍寶石材料的折射率
n，且滿足其中，η、ηΗ. 為折射率。該專利通過在發(fā)光二極管下表面形成全角度
反射鏡結(jié)構(gòu)，可以將GaN材料所發(fā)光在全角度范圍內(nèi)以高反射率向上反射，來提高發(fā)光二 極管的出光效率。然而，該發(fā)光二極管制造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(jié)構(gòu)，制作工藝非常復(fù)雜，不利于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管，以解決現(xiàn)有的發(fā)光二極管出光效率低的 問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種制作工藝簡單的發(fā)光二極管制造方法，以提高發(fā) 光二極管的出光效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括襯底； 依次位于所述襯底上的外延層、有源層和帽層；其中，所述襯底在遠離外延層的表面上具有 多個微透鏡結(jié)構(gòu)，所述微透鏡結(jié)構(gòu)表面以及襯底遠離外延層的表面具有多個凸起。進一步的，所述襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底或氮化鎵襯底。進一步的，所述發(fā)光二極管還包括位于襯底和外延層之間的緩沖層以及位于所述帽層上的透明導(dǎo)電層。進一步的，所述發(fā)光二極管還包括第一電極、第二電極和貫穿所述透明導(dǎo)電層、帽 層和有源層的開口，其中，所述第一電極位于所述透明導(dǎo)電層上，用于連接透明導(dǎo)電層和電 源正極；所述第二電極位于所述開口內(nèi)，用于連接外延層和電源負極。進一步的，所述發(fā)光二極管還包括位于所述透明導(dǎo)電層上的鈍化層，所述鈍化層 覆蓋所述第一電極和第二電極。進一步的，所述外延層的材料為N型摻雜的氮化鎵；所述有源層包括多量子阱有 源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽層的材料為P型摻雜的氮化鎵。相應(yīng)的，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；在所述襯底 上依次形成外延層、有源層和帽層；在所述襯底遠離外延層的表面上形成多個微透鏡結(jié)構(gòu)， 并在襯底遠離外延層的表面以及微透鏡結(jié)構(gòu)表面形成多個凸起。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，形成多個微透鏡結(jié)構(gòu)和多個凸起的 步驟包括在襯底遠離外延層的表面上形成多個圓柱形光刻膠臺；對圓柱形光刻膠臺進行 烘烤，使所述圓柱形光刻膠臺成為球冠狀光刻膠；執(zhí)行第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝， 直至所述球冠狀光刻膠被完全刻蝕掉，以在襯底遠離外延層的表面上形成多個微透鏡結(jié) 構(gòu)；在襯底遠離外延層的表面以及微透鏡結(jié)構(gòu)表面形成多個Al2O3顆粒；執(zhí)行第二次感應(yīng)耦 合等離子體刻蝕工藝，直至所述Al2O3顆粒被完全刻蝕掉，以在襯底遠離外延層的表面以及 微透鏡結(jié)構(gòu)表面形成多個凸起。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，在第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工 藝中，刻蝕氣體為三氯化硼、氦氣和氬氣的混合氣體，腔室壓力為50mTorr 2Torr，底板功 率為200W 300W，線圈功率為300W 500W。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，在第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工 藝中，刻蝕氣體為三氯化硼、氦氣和氬氣的混合氣體，腔室壓力為50mTorr 2Torr，底板功 率為200W 300W，線圈功率為300W 500W。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，在溫度為120°C 250°C的范圍內(nèi)， 對圓柱形光刻膠臺進行烘烤，以使圓柱形光刻膠臺成為球冠狀光刻膠。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，，所述外延層的材料為N型摻雜的氮 化鎵；所述有源層包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽 層的材料為P型摻雜的氮化鎵。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，在形成所述外延層之前，還包括在 所述襯底上形成緩沖層。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，在形成所述帽層之后，還包括在所 述帽層上形成透明導(dǎo)電層。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，在形成所述透明導(dǎo)電層之后，還包 括在所述透明導(dǎo)電層上形成第一電極；形成貫穿所述透明導(dǎo)電層、帽層和有源層的開口 ； 在所述開口內(nèi)形成第二電極。進一步的，在所述發(fā)光二極管的制造方法中，在所述開口內(nèi)形成第二電極之后，還 包括在所述透明導(dǎo)電層上形成鈍化層，所述鈍化層覆蓋所述第一電極和第二電極；減薄 所述襯底。
由于采用了以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點所述發(fā)光二極管的襯底在遠離外延層的表面上具有多個微透鏡結(jié)構(gòu)，并且微透鏡 結(jié)構(gòu)表面以及襯底遠離外延層的表面具有多個凸起，自有源層發(fā)出的光經(jīng)所述微透鏡結(jié)構(gòu) 表面或凸起表面出射時，其入射角總是小于全反射臨界角，從而不會發(fā)生全反射，確保大部 分的光可從該微透鏡結(jié)構(gòu)表面或凸起表面透射出去，從而提高了發(fā)光二極管的外量子效 率，提高了發(fā)光二極管的出光效率，避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升高，提高了發(fā)光二極管的 性能。


圖1為現(xiàn)有的發(fā)光二極管的示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管的示意圖；圖3為本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管制造方法的流程示意圖；圖4A 4K為本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管制造方法的剖面示意圖；圖5為本發(fā)明一實施例的圓柱形光刻膠臺的俯視圖。
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(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施方式
做詳細的說明。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，所述發(fā)光二極管的 襯底在遠離外延層的表面上具有多個微透鏡結(jié)構(gòu)，并且微透鏡結(jié)構(gòu)表面以及襯底遠離外延 層的表面具有多個凸起，自有源層發(fā)出的光經(jīng)所述微透鏡結(jié)構(gòu)表面或凸起表面出射時，其 入射角總是小于全反射臨界角，從而不會發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該微透鏡結(jié)構(gòu) 表面或凸起表面透射出去，從而提高了發(fā)光二極管的外量子效率，提高了發(fā)光二極管的出 光效率，避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升高，提高了發(fā)光二極管的性能。請參考圖2，其為本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管的示意圖。所述發(fā)光二極管為以藍 寶石(sapphire)為襯底的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管為氮化鎵基的藍光二極管。如圖2 所示，所述發(fā)光二極管包括襯底200，依次位于所述襯底200上的外延層220、有源層230、 帽層M0，其中，所述襯底200在遠離外延層220的表面上具有多個微透鏡結(jié)構(gòu)201，所述微 透鏡結(jié)構(gòu)201表面以及襯底200遠離外延層220的表面具有多個凸起202。自有源層230 發(fā)出的光經(jīng)所述微透鏡結(jié)構(gòu)201表面或所述凸起202表面出射時，其入射角總是小于全反 射臨界角，從而不會發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該微透鏡結(jié)構(gòu)201表面或凸起202表 面透射出去，從而提高了發(fā)光二極管的外量子效率，避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升高，提高 了發(fā)光二極管的性能。在本實施例中，所述襯底200選為藍寶石襯底，然而應(yīng)當(dāng)認識到，所述襯底200還 可以是碳化硅襯底或氮化鎵襯底。進一步的，所述發(fā)光二極管還包括緩沖層210，所述緩沖層210位于襯底200和外 延層220之間(即襯底200靠近外延層220的表面與緩沖層210相接觸)，所述緩沖層210 可進一步改善襯底200與氮化鎵材料之間的晶格常數(shù)失配的問題，緩沖層210 —般采用低 溫條件下生長的氮化鎵薄膜。
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所述外延層220、有源層230和帽層240依次位于襯底200上，所述外延層220、 有源層230和帽層240構(gòu)成發(fā)光二極管的管芯；其中，外延層220的材料為N型摻雜的氮 化鎵(n-GaN)；所述有源層230包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮 化鎵(InGaN)，用于發(fā)出波長為470nm的藍光；所述帽層MO的材料為P型摻雜的氮化鎵 (P-GaN)。由于所述外延層220與帽層MO的摻雜類型相反，N型摻雜的氮化鎵通過外部電 壓驅(qū)動使電子漂移，P型摻雜的氮化鎵通過外部電壓驅(qū)動使空穴漂移，所述空穴和電子在多 量子阱有源層(也稱為活性層)中相互重新結(jié)合，從而反射光。進一步的，所述發(fā)光二極管還包括透明導(dǎo)電層(TCL) 250，所述透明導(dǎo)電層250位 于所述帽層240上。由于P型摻雜的氮化鎵的電導(dǎo)率比較小，因此在帽層240表面沉積一 層金屬的電流擴散層，有助于提高電導(dǎo)率。其中，所述透明導(dǎo)電層250的材料例如是M/Au 材料。此外，由于襯底200不導(dǎo)電，為了將發(fā)光二極管的管芯連接到電源正負極，所述發(fā) 光二極管還包括第一電極沈0、第二電極270、以及貫穿所述透明導(dǎo)電層250、帽層240和有 源層230的開口，其中，所述第一電極260位于所述透明導(dǎo)電層250上，用于連接透明導(dǎo)電 層250和電源正極；所述第二電極270位于所述開口內(nèi)，用于連接外延層220和電源負極。所述發(fā)光二極管用于發(fā)光時，將第一電極260連接至電源正極、第二電極270連接 至電源負極，發(fā)光二極管管芯通過第一電極260與電源正極相連，通過第二電極270與電源 負極相連，發(fā)光二極管管芯中的有源層230在電流作用下發(fā)光，所述微透鏡結(jié)構(gòu)201確保大 部分的光可從該微透鏡結(jié)構(gòu)201表面透射出去，從而提高了發(fā)光二極管的外量子效率，并 避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升高，進而提高了發(fā)光二極管的性能。進一步的，所述發(fā)光二極管還包括位于所述透明導(dǎo)電層250上的鈍化層觀0，所述 鈍化層280覆蓋所述第一電極沈0、第二電極270、透明導(dǎo)電層250，并填充到所述開口內(nèi)，所 述鈍化層280用于保護發(fā)光二極管的管芯不受損傷。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管的制造方法，具體請參考圖3，其為本發(fā)明 一實施例的發(fā)光二極管制造方法的流程示意圖，所述發(fā)光二極管的制造方法包括以下步 驟S30，提供襯底；S31，在所述襯底上依次形成外延層、有源層和帽層；S32，在所述襯底遠離外延層的表面上形成多個微透鏡結(jié)構(gòu)，并在所述微透鏡結(jié)構(gòu) 表面以及襯底遠離外延層的表面形成多個凸起。下面將結(jié)合剖面示意圖對本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法進行更詳細的描述，其 中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而 仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知 道，而并不作為對本發(fā)明的限制。參考圖4A，首先，提供襯底400，所述襯底400是由Al2O3形成的，在本實施例中，所 述襯底400用以形成氮化鎵基的藍光二極管。參考圖4B，為了改善襯底400與氮化鎵材料之間的晶格常數(shù)失配的問題，接下來， 在襯底400上形成緩沖層410。繼續(xù)參考圖4B，在形成緩沖層410之后，在所述緩沖層410上依次形成外延層420、有源層430、帽層440，所述外延層420、有源層430和帽層440構(gòu)成發(fā)光二極管的管芯。 所述外延層420的材料為N型摻雜的氮化鎵；所述有源層430包括多量子阱有源層，所述多 量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽層440的材料為P型摻雜的氮化鎵。再次參考圖4B，在形成帽層440之后，在帽層440上形成透明導(dǎo)電層450，所述透 明導(dǎo)電層450有助于提高電導(dǎo)率，所述透明導(dǎo)電層450的材料可采用Ni/Au材料。可利用 常規(guī)的金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝形成緩沖層410、外延層420、有源層430和帽 層440，可利用物理氣相沉積(PVD)工藝形成透明導(dǎo)電層450。參考圖4C，隨后，在所述透明導(dǎo)電層450上形成第一電極460，用于連接透明導(dǎo)電 層450和電源正極；并利用光刻和刻蝕的方法，形成貫穿所述透明導(dǎo)電層450、帽層440和 有源層430的開口，再在所述開口內(nèi)形成第二電極470，用于連接外延層420和電源負極。 當(dāng)然，在本發(fā)明其它實施例中，所述開口的深度也可延伸至外延層，即所述開口也可貫穿部 分厚度的外延層420。參考圖4D，接著，在所述透明導(dǎo)電層450上形成鈍化層480，所述鈍化層480覆蓋 所述透明導(dǎo)電層450、第一電極460、第二電極470，所述鈍化層480用于保護所述發(fā)光二極 管的管芯不受損害。參考圖4E，然后，減薄所述襯底400。可利用背面減薄(backside grinding)或激 光剝離(laser liftoff processing, LT0)的方式減薄襯底400。在本實施例中，可將襯底 400的厚度減薄至10 100 μ m。參考圖4F，接下來，將減薄后的襯底400翻轉(zhuǎn)過來，使所述襯底400遠離外延層 420的一面(未與緩沖層410相接觸的一面)朝上，再通過涂膠、曝光和顯影工藝，在襯底 400上形成多個圓柱形光刻膠臺490。結(jié)合圖5所示，圓柱形光刻膠臺490俯視(平行于襯 底400表面方向)為圓形?？蛇x的，所述圓柱形光刻膠臺490的厚度hi是0. 1 μ m 5μπι， 直徑D是1 μ m 10 μ m，間距0. 1 μ m 1 μ m?？梢岳斫獾氖?，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際 要獲得的微透鏡結(jié)構(gòu)的尺寸相應(yīng)的調(diào)整圓柱形光刻膠臺的尺寸。參考圖4G，隨后，對所述圓柱形光刻膠臺490進行烘烤，使所述圓柱形光刻膠臺 490成為球冠狀光刻膠491。在本實施例中，在溫度為120°C 250°C的范圍內(nèi)，對圓柱形光 刻膠臺490進行烘烤，所述圓柱形光刻膠臺490在高于光刻膠的玻璃軟化溫度下，由于表面 張力的作用成為球冠狀光刻膠491。當(dāng)然，在本發(fā)明其它實施例中，也可在其它溫度下烘烤 圓柱形光刻膠臺490。參考圖4H，其后，以所述球冠狀光刻膠491為掩膜，執(zhí)行第一次感應(yīng)耦合等離子體 刻蝕anductive Coupled Plasma, I CP)工藝，直至所述球冠狀光刻膠491被完全刻蝕掉， 以在襯底400遠離外延層420的表面上形成多個微透鏡結(jié)構(gòu)401。其中，所述微透鏡結(jié)構(gòu) 401的高度h2例如是3 μ m 5 μ m，當(dāng)然，所述微透鏡結(jié)構(gòu)401的高度還可根據(jù)器件的要求 做相應(yīng)的調(diào)整?？蛇x的，在第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝中，所采用的刻蝕氣體可以是三 氯化硼(BCl3)、氦氣(He)和氬氣(Ar)的混合氣體，其中，三氯化硼的流量例如是20 lOOOsccm，氦氣的流量例如是20 500sccm，氬氣的流量例如是20 500sccm ；腔室壓力為 50mTorr 2Torr，底板功率(plate power)為 200W 300W，線圈功率為 300W 500W。參考圖41，隨后，在所述襯底400遠離外延層420的表面以及微透鏡結(jié)構(gòu)401表面形成多個Al2O3顆粒403。其中，所述Al2O3顆粒的直徑可以為IOOnm 5 μ m。當(dāng)然，在本發(fā)明其它實施例中， 還可根據(jù)需形成的凸起的尺寸，相應(yīng)的調(diào)整所述Al2O3顆粒的尺寸。在本實施例中，可利用 電子噴淋設(shè)備(E-shower)將Al2O3顆粒403噴射到襯底400遠離外延層420的表面以及微 透鏡結(jié)構(gòu)401表面，利用靜電即可將Al2O3顆粒403吸附在所述襯底400上。然而應(yīng)當(dāng)認識 到，本發(fā)明并不局限于此，還可在襯底遠離外延層420的表面以及微透鏡結(jié)構(gòu)401表面形成 其它可作為掩膜的物質(zhì)，例如聚苯乙烯納米球。參考圖4J，隨后，執(zhí)行第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，同時刻蝕所述襯底400 和Al2O3顆粒403，直至Al2O3顆粒403被完全刻蝕掉，即可在襯底遠離外延層的表面以及微 透鏡結(jié)構(gòu)401表面形成多個凸起402?？蛇x的，在第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝中，刻蝕氣體與第一次感應(yīng)耦合等 離子體刻蝕工藝相同，且保持腔室壓力不變，同時，底板功率和線圈功率也保持不變。例如， 刻蝕氣體為三氯化硼、氦氣和氬氣的混合氣體，腔室壓力為50mTorr 2Torr，底板功率為 200W 300W，線圈功率為300W 500W。所述第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝的刻蝕時 間可根據(jù)Al2O3顆粒403的尺寸來確定，例如在10秒至200秒之間。需要說明的是，上述描述并不用于限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)刻蝕機臺 的實際情況，相應(yīng)的調(diào)整刻蝕氣體以及各項工藝參數(shù)，并相應(yīng)的調(diào)整刻蝕選擇比，以達到在 襯底上形成微透鏡結(jié)構(gòu)的目的。參考圖4K，形成微透鏡結(jié)構(gòu)401和凸起402之后，可利用傳統(tǒng)的回刻蝕(etctAack) 工藝去除部分厚度的鈍化層，并利用傳統(tǒng)的切割(dicing)及封裝(bumpingpackaging)工 藝對所述發(fā)光二極管進行封裝，即可形成LED封裝件。本發(fā)明并不涉及封裝工藝的改進，在 此不予詳細描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)是知曉的。需要說明的是，上述實施例以藍色發(fā)光二極管為例，但是本發(fā)明并不限制于此，上 述實施例還可以是紅色發(fā)光二極管、黃色發(fā)光二極管，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述實施 例，對本發(fā)明進行修改、替換和變形。綜上所述，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管及其制造方法，所述發(fā)光二極管的襯底 在遠離外延層的表面上具有多個微透鏡結(jié)構(gòu)，并且所述微透鏡結(jié)構(gòu)表面以及襯底遠離外 延層的表面具有多個凸起，自有源層發(fā)出的光經(jīng)所述微透鏡結(jié)構(gòu)表面或所述凸起表面出射 時，其入射角總是小于全反射臨界角，從而不會發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該微透鏡 結(jié)構(gòu)表面或凸起表面透射出去，從而提高了發(fā)光二極管的外量子效率，提高了發(fā)光二極管 的出光效率，避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升高，提高了發(fā)光二極管的性能；此外，與現(xiàn)有技 術(shù)相比，本發(fā)明的發(fā)光二極管制造方法工藝簡單，制作成本較低。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括 襯底；依次位于所述襯底上的外延層、有源層和帽層；其中，所述襯底在遠離外延層的表面上具有多個微透鏡結(jié)構(gòu)，所述微透鏡結(jié)構(gòu)表面以 及襯底遠離外延層的表面具有多個凸起。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底 或氮化鎵襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括 位于所述襯底和外延層之間的緩沖層；以及位于所述帽層上的透明導(dǎo)電層。
4.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括第一電極、第 二電極和貫穿所述透明導(dǎo)電層、帽層和有源層的開口，其中，所述第一電極位于所述透明導(dǎo)電層上，用于連接透明導(dǎo)電層和電源正極； 所述第二電極位于所述開口內(nèi)，用于連接外延層和電源負極。
5.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括位于所述透 明導(dǎo)電層上的鈍化層，所述鈍化層覆蓋所述第一電極和第二電極。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述外延層的材料為N型摻雜的氮化 鎵；所述有源層包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述帽層 的材料為P型摻雜的氮化鎵。
7.—種如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，包括 提供襯底；在所述襯底上依次形成外延層、有源層和帽層；在所述襯底遠離外延層的表面上形成多個微透鏡結(jié)構(gòu)，并在襯底遠離外延層的表面以 及微透鏡結(jié)構(gòu)表面形成多個凸起。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，形成多個微透鏡結(jié)構(gòu)和多個凸起的步 驟包括在襯底遠離外延層的表面上形成多個圓柱形光刻膠臺； 對圓柱形光刻膠臺進行烘烤，使所述圓柱形光刻膠臺成為球冠狀光刻膠； 執(zhí)行第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，直至所述球冠狀光刻膠被完全刻蝕掉，以在 襯底遠離外延層的表面上形成多個微透鏡結(jié)構(gòu)；在襯底遠離外延層的表面以及微透鏡結(jié)構(gòu)表面形成多個Al2O3顆粒； 執(zhí)行第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝，直至所述Al2O3顆粒被完全刻蝕掉，以在襯底 遠離外延層的表面以及微透鏡結(jié)構(gòu)表面形成多個凸起。
9.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，在第一次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝 中，刻蝕氣體為三氯化硼、氦氣和氬氣的混合氣體，腔室壓力為50mTorr 2Torr，底板功率 為200W 300W，線圈功率為300W 500W。
10.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，在第二次感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝 中，刻蝕氣體為三氯化硼、氦氣和氬氣的混合氣體，腔室壓力為50mTorr 2Torr，底板功率 為200W 300W，線圈功率為300W 500W。
11.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，在溫度為120°c 250°C的范圍內(nèi)，對 圓柱形光刻膠臺進行烘烤，以使圓柱形光刻膠臺成為球冠狀光刻膠。
12.如權(quán)利要求7或11所述的制造方法，其特征在于，所述外延層的材料為N型摻雜的 氮化鎵；所述有源層包括多量子阱有源層，所述多量子阱有源層的材料為銦氮化鎵；所述 帽層的材料為P型摻雜的氮化鎵。
13.如權(quán)利要求7或11所述的制造方法，其特征在于，在形成所述外延層之前，還包括 在所述襯底上形成緩沖層。
14.如權(quán)利要求7或11所述的制造方法，其特征在于，在形成所述帽層之后，還包括 在所述帽層上形成透明導(dǎo)電層。
15.如權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于，在形成所述透明導(dǎo)電層之后，還包括在所述透明導(dǎo)電層上形成第一電極；形成貫穿所述透明導(dǎo)電層、帽層和有源層的開口 ；在所述開口內(nèi)形成第二電極。
16.如權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于，在所述開口內(nèi)形成第二電極之后，還 包括在所述透明導(dǎo)電層上形成鈍化層，所述鈍化層覆蓋所述第一電極和第二電極； 減薄所述襯底。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管及其制造方法，所述發(fā)光二極管包括襯底；依次位于所述襯底上的外延層、有源層和帽層；其中，所述襯底在遠離外延層的表面上具有多個微透鏡結(jié)構(gòu)，所述微透鏡結(jié)構(gòu)表面具有多個凸起。自有源層發(fā)出的光經(jīng)所述微透鏡結(jié)構(gòu)表面或凸起表面出射時，其入射角總是小于全反射臨界角，從而不會發(fā)生全反射，確保大部分的光可從該微透鏡結(jié)構(gòu)表面或凸起表面透射出去，提高了發(fā)光二極管的外量子效率，可避免發(fā)光二極管內(nèi)部溫度的升高，提高了發(fā)光二極管的性能。
文檔編號H01L33/00GK102130285SQ20101053099
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者張汝京, 肖德元 申請人:映瑞光電科技(上海)有限公司