一種發(fā)光二極管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。隨著人們生活水平的提高、環(huán)保意識的增強、對家居環(huán)境舒適度追求的不斷提高，燈具燈飾逐漸由單純的照明功能轉(zhuǎn)向裝飾和照明共存的局面，具有照明和裝飾雙重優(yōu)勢的固態(tài)冷光源LED取代傳統(tǒng)光源進(jìn)入人們的日常生活成為必然之勢。
[0003]GaN基LED自從20世紀(jì)90年代初商業(yè)化以來，經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)已趨于成熟和完善，已能夠滿足人們現(xiàn)階段對燈具裝飾的需求，但要完全取代傳統(tǒng)光源進(jìn)入照明領(lǐng)域，發(fā)光亮度的提高是LED行業(yè)科研工作者永無止境的追求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)提高LED的亮度的問題，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管及其制造方法。所述技術(shù)方案如下:
[0005]一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的N型層、有源層、P型層，所述發(fā)光二極管上設(shè)有從所述P型層延伸至所述N型層的凹槽，所述P型層上依次層疊有電流阻擋層、透明導(dǎo)電層、圖形化折射層，所述圖形化折射層、所述透明導(dǎo)電層和所述電流阻擋層內(nèi)對應(yīng)設(shè)有連通的凹孔，所述凹孔延伸至所述P型層，所述凹孔內(nèi)設(shè)有P電極，所述凹槽內(nèi)的所述N型層上設(shè)有N電極，所述圖形化折射層和所述凹槽內(nèi)的所述N型層上還生長有鈍化層，所述圖形化折射層的折射率介于所述透明導(dǎo)電層和所述鈍化層之間。
[0006]可選地，所述圖形化折射層的材料為NPRC-532、A1203、SiNx中的一種。
[0007]可選地，所述圖形化折射層的厚度為80_500nm。
[0008]優(yōu)選地，所述圖形化折射層的厚度為80-300nm。
[0009]可選地，所述圖形化折射層的圖案由若干交錯排列的圖形組成，所述圖形為方形、圓形、三角形、條形、不規(guī)則圖形、梯形、矩形、橢圓形、菱形、扇形中的至少一種。
[0010]優(yōu)選地，所述圖形化折射層的面積與暴露出的所述透明導(dǎo)電層的面積之比為1:1或 5:1。
[0011]可選地，所述電流阻擋層圍繞所述P電極設(shè)置。
[0012]可選地，所述電流阻擋層為S1j1、MgFJi或者由S12層和Ti 305層形成的疊層結(jié)構(gòu)。
[0013]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管的制造方法，所述制造方法包括:
[0014]在襯底上依次生長N型層、有源層、P型層，形成外延層；
[0015]在所述外延層上開設(shè)從所述P型層延伸到所述N型層的凹槽；
[0016]在所述P型層上依次生長電流阻擋層、透明導(dǎo)電層、圖形化折射層，所述圖形化折射層、所述透明導(dǎo)電層和所述電流阻擋層內(nèi)對應(yīng)設(shè)有連通的凹孔，所述凹孔延伸至所述P
型層；
[0017]在所述凹孔內(nèi)設(shè)置P電極，在所述凹槽內(nèi)的所述N型層上設(shè)置N電極；
[0018]在所述圖形化折射層和所述凹槽內(nèi)的所述N型層上生長鈍化層；
[0019]其中，所述圖形化折射層的折射率介于所述透明導(dǎo)電層和所述鈍化層之間。
[0020]可選地，所述在所述P型層上依次生長電流阻擋層、透明導(dǎo)電層、圖形化折射層，包括:
[0021]通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積法PECVD沉積、電子束蒸發(fā)、磁控濺射或勻膠機旋涂的方式形成所述圖形化折射層。
[0022]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0023]通過在透明導(dǎo)電層和鈍化層之間設(shè)置圖形化折射層，圖形化折射層的折射率介于透明導(dǎo)電層和鈍化層之間，有利于光的出射，提高了發(fā)光二極管的光提取率，進(jìn)而提高了發(fā)光二極管的亮度。而且，圖形化折射層、透明導(dǎo)電層和電流阻擋層內(nèi)對應(yīng)設(shè)有連通的凹孔，凹孔延伸至P型層，P電極設(shè)置在凹孔內(nèi)，由于電流是從P電極上注入的，此時從P電極注入的電流由于電流阻擋層的阻擋，會沿透明導(dǎo)電層進(jìn)行擴展，擴大了發(fā)光區(qū)域，發(fā)光均勻。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例一提供的圖形化折射層的圖案的示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實施例一提供的電流阻擋層的橫截面的示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實施例二提供的一種發(fā)光二極管的制作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0030]實施例一
[0031]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管，參加圖1，該發(fā)光二極管包括襯底1、以及依次層疊在襯底I上的N型層2、有源層3、P型層4，發(fā)光二極管上設(shè)有從P型層4延伸至N型層2的凹槽11。P型層4上依次層疊有電流阻擋層5、透明導(dǎo)電層6、圖形化折射層7，圖形化折射層7、透明導(dǎo)電層6和電流阻擋層5內(nèi)對應(yīng)設(shè)有連通的凹孔12，凹孔12延伸至P型層4。凹孔12內(nèi)設(shè)有P電極8，凹槽11內(nèi)的N型層2上設(shè)有N電極9。圖形化折射層7和凹槽11內(nèi)的N型層2上還生長有鈍化層10，圖形化折射層7的折射率介于透明導(dǎo)電層6和鈍化層10之間。
[0032]其中，鈍化層可以不生長在P電極8和N電極9上，也可以只生長在P電極8和N電極9的部分區(qū)域上，如除中心之外的周邊。
[0033]具體地，圖形化折射層7的材料為對波長為450nm的光的折射率介于1.54和2之間的材料，從而實現(xiàn)圖形化折射層7的折射率介于透明導(dǎo)電層6和鈍化層10之間。
[0034]可選地，圖形化折射層7的材料可以為NPRC-532、A1203、SiNx中的一種。
[0035]優(yōu)選地，圖形化折射層7的材料可以為NPRC-532。
[0036]其中，NPRC-532為一種主要成分是Zr02的混合材料，是日產(chǎn)化學(xué)生產(chǎn)的一種高折射率膠體材料(折射率為1.66)。NPRC-532與光刻膠類似，但沒有光敏性。波長為450nm的光可以完全從NPRC-532中透射出去，不被吸收。
[0037]可選地，圖形化折射層7的厚度可以為80_500nm。當(dāng)圖形化折射層7的厚度小于80nm時，效果不明顯；當(dāng)圖形化折射層7的厚度大于500nm時，會浪費材料，而且若圖形化折射層7的材料為NPRC-532，由于NPRC-532為粘度較小的膠體，無法實現(xiàn)較大的厚度；若波長為450nm的光不能完全從圖形化折射層7中透射出去，則會同時導(dǎo)致圖形化折射層7吸收較多光波，降低發(fā)光二極管的亮度。
[0038]優(yōu)選地，圖形化折射層7的厚度可以為80-300nm。
[0039]可選地，如圖2所示，圖形化折射層7的圖案可以由若干交錯排列的圖形(圖2中用黑色實心表示)組成，該圖形為方形、圓形、三角形、條形、不規(guī)則圖形、梯形、矩形、橢圓形、菱形、扇形中的至少一種，如圖2所示的2um*2um的方形。圖形化折射層7的圖案由若干交錯排列的圖形組成，形成類似于光柵的結(jié)構(gòu)，出射光發(fā)生衍射，提高了出射率，進(jìn)而提高了發(fā)光二極管的亮度。圖形為方形、圓形、三角形、條形、不規(guī)則圖形、梯形、矩形、橢圓形、菱形、扇形中的至少一種時，對發(fā)光二極管亮度的提升較多。
[0040]其中，該圖形為圖形化折射層7覆蓋在透明導(dǎo)電層6上的部分，各圖形之間的部分為透明導(dǎo)電層6。
[0041]可選地，如圖2所示，圖形化折射層7的圖案也可以由若干整齊排列的圖形組成。
[0042]優(yōu)選地，圖形化折射層7的面積與暴露出的透明導(dǎo)電層6的面積之比可以為1:1或5:1。實驗結(jié)果表明，與圖形化折射層7的面積與暴露出的透明導(dǎo)電層6的面積之比為2:1、3:1、4:1等相比，圖形化折射層7的面積與暴露出的透明導(dǎo)電層6的面積之比為1:1或5:1時的發(fā)光二極管的亮度提升較多。
[0043]可選地，電流阻擋層5可以圍繞P電極8設(shè)置。需要說明的是，雖然電流阻擋層5內(nèi)的凹孔會延伸到P型層4，但是此時P電極8與P型層4之間的歐姆接觸并不好，電流不會直接從P電極8注入P型層，加上電流阻擋層5圍繞P電極8設(shè)置，因此此時P電極8注入的電流會沿透明導(dǎo)電層6擴展。同時，電流阻擋層5內(nèi)設(shè)有凹孔，可以降低發(fā)光二極管的電壓。
[0044]優(yōu)選地，參見圖3，電流阻擋層5的圖案可以包括環(huán)形區(qū)域100、以及兩條分別自環(huán)形區(qū)域100向外延伸的條形區(qū)段110、120。需要說明的是，此時電流阻擋層5的外輪廓與P電極的外輪廓相同，注入P電極的電流可以自環(huán)形區(qū)域和條形區(qū)段向外擴展，擴展范圍可以達(dá)到整個透明導(dǎo)電層，因此電流的擴展效果較好。
[0045]可選地，電流阻擋層5的材料可以為S1Jl、MgF 2層或者由S1 2層和Ti 305層形成的疊層結(jié)構(gòu)。電流阻擋層5的材料為電絕緣材料，有利于電流沿透明導(dǎo)電層6擴展，進(jìn)而使得發(fā)光均勻。
[0046]具體地，襯底I可以為藍(lán)寶石襯底或娃襯底。N型層2可以為N型GaN層，有源層3可以為交替生長的InGaN層和GaN層，P型層4可以為P型GaN層。
[0047]可選地，該發(fā)光二極管還可以包括層疊在襯底I與N型層2之間的緩沖層。
[0048]具體地，緩沖層可以為未摻雜的GaN層。
[0049]具體地，透明導(dǎo)電層6可以為氧化銦錫(Indium Tin Oxide，簡稱ITO)薄膜。鈍化層10可以為二氧化硅層。
[0050]具體地，凹孔12可以位于透明導(dǎo)電層6和圖形化折射層7的中間。
[0051]本發(fā)明實施例通過在透明導(dǎo)電層和鈍化層之間