一種發(fā)光二極管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點(diǎn)，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，正帶動(dòng)傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級(jí)換代，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被普遍看作是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來幾年光電子領(lǐng)域最重要的制高點(diǎn)之一。發(fā)光二極管LED是由II1-1V族化合物，如GaAs (砷化鎵)、GaP (磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的1-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。
[0003]LED照明光源早期的產(chǎn)品發(fā)光效率低，光強(qiáng)一般只能達(dá)到幾個(gè)到幾十個(gè)mcd，適用在室內(nèi)場合，在家電、儀器儀表、通訊設(shè)備、微機(jī)及玩具等方面應(yīng)用。目前直接目標(biāo)是LED光源替代白熾燈和熒光燈，這種替代趨勢已從局部應(yīng)用領(lǐng)域開始發(fā)展。
[0004]隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展，GaN基發(fā)光二極管逐漸顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢，如何提高GaN基LED的出光率是當(dāng)今人們最關(guān)心的問題之一，因?yàn)镚aN基LED的光抽取效率受制于GaN與空氣之間巨大的折射率差，根據(jù)斯涅耳定律，光從GaN (n ^ 2.5)到空氣(η=1.0)的臨界角約為23°，只有在入射角在臨界角以內(nèi)的光可以出射到空氣中，而臨界角以外的光只能在GaN內(nèi)部來回反射，直至被自吸收。
[0005]另外，當(dāng)前較為成熟的發(fā)光二極管是III族氮化物氮化鎵，其一般采用藍(lán)寶石材料作為襯底，由于藍(lán)寶石襯底的絕緣性，所以普通的GaN基LED采用正裝結(jié)構(gòu)。正裝結(jié)構(gòu)有源區(qū)發(fā)出的光經(jīng)由P型GaN區(qū)和透明電極出射。該結(jié)構(gòu)簡單，制作工藝相對成熟。然而正裝結(jié)構(gòu)LED有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)，首先正裝結(jié)構(gòu)LED ρ、η電極在LED的同一側(cè)，電流須橫向流過n-GaN層，導(dǎo)致電流擁擠，局部發(fā)熱量高，限制了驅(qū)動(dòng)電流。
[0006]因此，提供一種可以有效提高發(fā)光二極管電流驅(qū)動(dòng)效率及出光效率的發(fā)光二極管的制造方法實(shí)屬必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管的制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管電流擁堵、電流分布均勻性差以及出光效率低等問題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的制造方法，所述制造方法至少包括以下步驟:
[0009]I)提供一生長襯底，于所述生長襯底表面形成包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；
[0010]2)于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)中定義出多個(gè)發(fā)光單元，采用光刻工藝于各該發(fā)光單元中同時(shí)刻蝕出N電極平臺(tái)及多個(gè)孔洞，且所述多個(gè)孔洞位于N電極平臺(tái)及P電極之間；
[0011]3)依據(jù)各該發(fā)光單元對所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割形成多個(gè)切割溝槽；
[0012]4)于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、N電極平臺(tái)及各該孔洞的底部及側(cè)壁沉積S12層，并采用光刻工藝去除各該孔洞內(nèi)的S12層，露出各該孔洞底部的N型層；
[0013]5)采用化學(xué)腐蝕法于各該孔洞底部的N型層表面腐蝕出多個(gè)位錯(cuò)坑，并同時(shí)去除各該切割溝槽內(nèi)的殘留物；
[0014]6)再次于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、N電極平臺(tái)及各該孔洞的底部及側(cè)壁形成S12層；
[0015]7)去除部分的S12層以露出P型層及N電極平臺(tái)，保留各該孔洞底部及側(cè)壁、以及位于P電極下方的S12層；
[0016]8 )于P型層表面及各該孔洞內(nèi)形成電流擴(kuò)展層；
[0017]9)于與P型層表面保留的S12層對應(yīng)的電流擴(kuò)展層表面制備P電極，于N電極平臺(tái)表面制備N電極。
[0018]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述生長襯底為藍(lán)寶石襯底、SiC襯底及Si襯底中的一種。
[0019]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕法刻蝕出所述N電極平臺(tái)及多個(gè)孔洞。
[0020]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述孔洞的截面形狀為圓形、六邊形、矩形及正方形中的一種。
[0021]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)采用激光切割方法形成所述多個(gè)切割溝槽。
[0022]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)及步驟6)中，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成所述S12層。
[0023]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)所述的化學(xué)腐蝕法為采用高溫化學(xué)腐蝕法，且腐蝕的溫度范圍為180?300°C。
[0024]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述位錯(cuò)坑為周期性分布的錐形凹槽。
[0025]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述P型層表面保留的S12層的邊緣超出所述P電極邊緣一預(yù)設(shè)寬度，所述預(yù)設(shè)寬度為2?10um。。
[0026]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述電流擴(kuò)展層為ITO透明導(dǎo)電層。
[0027]如上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的制造方法，所述制造方法至少包括以下步驟:I)提供一生長襯底，于所述生長襯底表面形成包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2)于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)中定義出多個(gè)發(fā)光單兀，米用光刻工藝于各該發(fā)光單兀中同時(shí)刻蝕出N電極平臺(tái)及多個(gè)孔洞，且所述多個(gè)孔洞位于N電極平臺(tái)及P電極之間；3)依據(jù)各該發(fā)光單元對所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割形成多個(gè)切割溝槽；4)于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、N電極平臺(tái)及各該孔洞的底部及側(cè)壁沉積S12層，并采用光刻工藝去除各該孔洞內(nèi)的S12層，露出各該孔洞底部的N型層；5)采用化學(xué)腐蝕法于各該孔洞底部的N型層表面腐蝕出多個(gè)位錯(cuò)坑，并同時(shí)去除各該切割溝槽內(nèi)的殘留物；6)再次于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)、N電極平臺(tái)及各該孔洞的底部及側(cè)壁形成S12層；7)去除部分的S12層以露出P型層及N電極平臺(tái)，保留各該孔洞底部及側(cè)壁、以及位于P電極下方的S12層；8)于P型層表面及各該孔洞內(nèi)形成電流擴(kuò)展層；9)于與P型層表面保留的S12層對應(yīng)的電流擴(kuò)展層表面制備P電極，于N電極平臺(tái)表面制備N電極。本發(fā)明通過在P電極與N電極之間制作多個(gè)孔洞，且于孔洞底部形成位錯(cuò)坑，可以減少發(fā)光二極管的電流擁堵，提高電流分布均勻性，并提高發(fā)光二極管的出光效率。
【附圖說明】
[0028]圖1顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3?圖4顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖7顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟7)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖8顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟8)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖9顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟9)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]元件標(biāo)號(hào)說明
[0037]10生長襯底
[0038]20發(fā)光外延結(jié)構(gòu)
[0039]201N 型層
[0040]202量子阱層
[0041]203P 型層
[0042]204孔洞
[0043]205N電極平臺(tái)
[0044]30S12 層
[0045]206位錯(cuò)坑
[0046]40電流擴(kuò)展層
[0047]501N 電極
[0048]502P 電極
【具體實(shí)施方式】
[0049]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0050]請參閱圖1?圖9。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0051]如圖1?圖9所示，本實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管的制造方法，所述制造方法至少包括以下步驟:
[0052]如圖1所示，首先進(jìn)行步驟I )，提供一生長襯底10，于所述生長襯底10表面形成包括N型層201、量子阱層202及P型層203的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)20。
[0053]作為示例，所述生長襯底10為藍(lán)寶石襯底、