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面；步驟b：在基底的外延生長面依次外延生長一第一半導體層、一活性層以及一第二半導體層；步驟c：形成一金屬層于所述第二半導體層遠離基底的一側(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的第一光學對稱層于金屬層的遠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的第二光學對稱層于所述第一光學對稱層遠離基底的表面；以及步驟e：制備一第一電極與第一半導體層電連接，制備一第二電極與第二半導體層電連接。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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制備方法。
【背景技術】
[0002]由氮化鎵半導體材料制成的高效藍光、綠光和白光發(fā)光二極管具有壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著特點，已被廣泛應用于大屏幕彩色顯示、汽車照明、交通信號、多媒體顯示和光通訊等領域，特別是在照明領域具有廣闊的發(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型半導體層、P型半導體層、設置在N型半導體層與P型半導體層之間的活性層、設置在P型半導體層上的P型電極(通常為透明電極)以及設置在N型半導體層上的N型電極。所述N型半導體層、活性層以及P型半導體層依次層疊設置在基底表面。所述P型半導體層遠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，在P型半導體層與N型半導體層上分別施加正、負電壓，這樣，存在于P型半導體層中的空穴與存在于N型半導體層中的電子在活性層中發(fā)生復合而產(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，從而被限制在半導體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，被半導體結(jié)構(gòu)內(nèi)的材料完全吸收，影響了半導體結(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面；步驟b:在基底的外延生長面依次外延生長一第一半導體層、一活性層以及一第二半導體層；步驟c:形成一第三光學對稱層于所述第二半導體層遠離基底的表面，所述第三光學對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體層遠離基底的一側(cè)；步驟e:形成一第四光學對稱層于所述金屬層遠離基底的表面，所述第四光學對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對稱層于所述第四光學對稱層遠離基底的一側(cè)和一第二光學對稱層于所述第一光學對稱層遠離基底的表面，所述第一光學對稱層的折射率Ii1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率112的差值An1小于等于0.3,其中An1=In1-1i2I ,所述第二光學對稱層的折射率n3與基底的折射率n4之差An2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體層電連接，制備一第二電極與第二半導體層電連接。
[0006]與現(xiàn)有技術相比，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)生的近場倏逝波到達金屬層后，在金屬層的作用下近場倏逝波被放大并轉(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，由于半導體結(jié)構(gòu)以金屬層為對稱中心，位于金屬層兩側(cè)對稱位置的兩元件的折射率相近，因此，該對稱結(jié)構(gòu)可改變金屬等離子體的場分布，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)由第二光學對稱層和基底均勻出射。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明第一實施例提供的半導體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明第二實施例提供的半導體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明第三實施例提供的半導體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4為本發(fā)明第四實施例提供的半導體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖5為本發(fā)明第五實施例提供的半導體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖6為圖5中的半導體結(jié)構(gòu)中形成有三維納米結(jié)構(gòu)的第二半導體層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖7為圖5中的半導體結(jié)構(gòu)中形成有三維納米結(jié)構(gòu)的第二半導體層的掃描電鏡示意圖。
[0014]圖8為本發(fā)明第六實施例提供的發(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)明第十八實施例提供的波導管的橫截面示意圖。
[0023]主要元件符號說明
【權利要求】
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面； 步驟b:在基底的外延生長面依次外延生長一第一半導體層、一活性層以及一第二半導體層； 步驟C:形成一第三光學對稱層于所述第二半導體層遠離基底的表面，所述第三光學對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體層遠離基底的一側(cè)； 步驟e:形成一第四光學對稱層于所述金屬層遠離基底的表面，所述第四光學對稱層的折射率的范圍為1.2至1.5 ; 步驟f:依次形 成一第一光學對稱層于所述第四光學對稱層遠離基底的一側(cè)和一第二光學對稱層于所述第一光學對稱層遠離基底的表面，所述第一光學對稱層的折射率Il1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率n2的差值An1小于等于0.3，其中An1= | H1-1i21，所述第二光學對稱層的折射率n3與基底的折射率n4之差An2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體層電連接，制備一第二電極與第二半導體層電連接。
2.如權利要求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濺射。
4.如權利要求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體層的厚度為5納米至20納米。
6.如權利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所制備的第三光學對稱層的折射率與所制備的第四光學對稱層的折射率一致。
7.如權利要求1所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所制備的第三光學對稱層的厚度或所制備的第四光學對稱層的厚度分別為5納米至40納米。
8.如權利要求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，所制備的第一光學對稱層的厚度與有源層的整體厚度一致。
9.如權利要求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，所制備的第二光學對稱層的厚度為30納米至80納米。
10.如權利要求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進行之前進一步包括形成多個三維納米結(jié)構(gòu)于第二半導體層的遠離基底的表面。
11.如權利要求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: 在所述第二半導體層遠離基底的表面設置一圖案化的掩模層，所述圖案化的掩模層包括多個條形凸起結(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，所述第二半導體層通過該溝槽暴露出來；刻蝕所述第二半導體層，在所述第二半導體層遠離基底的表面形成多個凹槽，使所述掩模層中相鄰的多個條形凸起結(jié)構(gòu)依次兩兩閉合；以及， 去除所述掩模層，在所述第二半導體層遠離基底的表面形成多個M形三維納米結(jié)構(gòu)，從而形成一圖案化的表面。
12.如權利要求11所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述刻蝕第二半導體層的過程中，掩模層中相鄰兩個條形凸起結(jié)構(gòu)的頂端逐漸靠在一起，使所述多個條形凸起結(jié)構(gòu)依次兩兩閉合，在所述相鄰兩個條形凸起結(jié)構(gòu)閉合的過程中，對應閉合位置處的第一半導體層被刻蝕的速度小于未閉合位置處第二半導體層被刻蝕的速度。
13.如權利要求11所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，在所述閉合的兩個條形凸起結(jié)構(gòu)之間的第二半導體層表面形成一第一凹槽，未閉合的相鄰的兩個條形凸起結(jié)構(gòu)之間的第二半導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，所述生長于第二半導體層之上的第三光學對層層、金屬層、第四光學對稱層、第一光學對稱層或第二光學對稱層的均隨著第二半導體層遠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面； 步驟b:在基底的外延生長面依次外延生長一有源層； 步驟c:形成一第三光學對稱層于所述有源層遠離基底的表面，所述第三光學對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體層遠離基底的一側(cè)； 步驟e:形成一第四光學對稱層于所述金屬層遠離基底的表面，所述第四光學對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對稱層于所述第四光學對稱層遠離基底的一側(cè)和一第二光學對稱層于所述第一光學對稱層遠離基底的表面，所述第一光學對稱層的折射率Il1與所述緩沖層和有源層的整體的等效折射率n2的差值An1小于等于0.3，其中An1= | H1-1i21，所述第二光學對稱層的折射率n3與基底的折射率n4之差An2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體層電連接，制備一第二電極與第二半導體層電連接。
【文檔編號】H01L33/46GK103474525SQ201210185721
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月7日 優(yōu)先權日:2012年6月7日
【發(fā)明者】張淏酥, 朱鈞, 李群慶, 金國藩, 范守善 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司