一种发光二极管的制作方法技术

本发明专利技术提出一种发光二极管的制作方法，包括工艺步骤：提供一衬底，并生长第一发光外延层；在第一发光外延层上形成掩膜层并进行图案化，形成图案化掩膜层；进行蚀刻工艺，使得第一发光外延层形成图案化凹凸结构；在图案化凹凸结构的凹坑中形成金属颗粒；继续生长第二发光外延层。

A method for making light emitting diodes

The invention provides a method for making a light emitting diode, including a process step: providing a substrate and growing a first luminescent epitaxial layer; forming a mask layer on the first luminescent epitaxial layer and patterned to form a patterned mask; an etching process that makes the first luminescent epitaxial layer form a patterned concave and convex structure; Metal particles are formed in the pits of patterned concave convex structures, and second light-emitting epitaxial layers continue to grow.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其是一种发光二极管的制作方法。
技术介绍
随着LED应用的越来越广泛，进一步提升其发光效率已经成为业界的重中之重。目前绝大部分LED磊晶技术通过引入图形化的蓝宝石衬底来缓解GaN外延层与衬底之间由于晶格失配造成的应力，降低GaN外延层的位错密度，提高GaN材料的晶体质量，最终提高GaN基LED的发光亮度。还有其他提高发光二极管亮度的技术，比如在衬底背背面设置DBR反射层、或是在器件侧面制作高反射材料来增加光的提取效率。然而这些方法的采用不能避免光在器件内部的传输距离，使得光被磊晶层以及衬底材料反复吸收，最终以热量的形式释放，从而影响器件的亮度。
技术实现思路
为了解决现有技术不足，本专利技术通过在LED内部增加周期性或者非周期性的纳米颗粒反射层，改变LED内部光的传输路径，减少光在LED内部多次反射和折射而被器件内部磊晶层和衬底吸收所产生的光衰，使得量子阱向下发出的光很快被发射至外延结构正面，进而提高LED的光取出效率。本专利技术提供的技术方案，包括：一种发光二极管的制作方法，包括工艺步骤：（1）提供一衬底，并生长第一发光外延层；（2）在第一发光外延层上形成掩膜层并进行图案化，形成图案化掩膜层；（3）进行蚀刻工艺，使得第一发光外延层形成图案化凹凸结构；（4）在图案化凹凸结构的凹坑中形成金属颗粒；（5）继续生长第二发光外延层。优选地，所述步骤（1）的第一发光外延层可以是第一半导体层或是活性层或是第二半导体层或是前述任意组合之一。优选地，所述步骤（5）的第二发光外延层可以是第一半导体层或是活性层或是第二半导体层或是前述任意组合之一。优选地，所述步骤（2）掩膜层图案化采用包括：纳米压印或者电子束光刻或者阳极氧化铝或者涂布纳米小球或者前述任意工艺组合。可选地，采用电化学工艺使得第一发光外延层形成图案化凹凸结构，取代所述步骤（2）和步骤（3）。优选地，所述步骤（3）的图案化凹凸结构的高度介于50Å~20000Å。优选地，所述步骤（3）之后，所述图案化掩膜层去除，或者不去除。优选地，所述步骤（4）的金属颗粒的形成是通过在图案化凹凸结构上形成一金属薄层，并通过剥离方式，使得位于凹凸结构凸部上的金属薄层被隔断，只留下位于凹坑内的金属薄层，形成金属颗粒。优选地，所述步骤（4）的金属颗粒的形成是通过在图案化凹凸结构上形成一金属薄层，并进行激光照射处理，使得金属薄层成为熔融状，流入到凹坑中，形成金属颗粒。优选地，所述步骤（4）的金属颗粒的形成是通过在图案化凹凸结构上形成一金属薄层，并进行高温退火处理，使得金属薄层在高温条件下团聚在凹坑中，形成金属颗粒。优选地，所述金属薄层的厚度介于10Å~20000Å。优选地，所述金属薄层的材质选用Ag或者Al或者Ni或前述组合之一。优选地，所述高温退火处理条件包括：温度为500℃~1000℃。优选地，所述高温退火处理条件包括：通入N2，流量介于5L~95L。优选地，所述步骤（4）蚀刻工艺，包括：采用湿法蚀刻或者干法蚀刻或者二者结合。优选地，所述金属颗粒为纳米状。优选地，所述步骤（4）之后，形成一介质保护层，用于保护金属颗粒。与现有技术相比，本专利技术提供的一种发光二极管的制作方法，至少包括以下技术效果：（1）本专利技术于LED内部增加周期性或者非周期性的纳米金属颗粒，改变器件内部光的传输路径，减少光在LED内部多次反射和折射而被器件内部吸收所产生的光衰；（2）与第一发光外延层中形成图案化凹凸结构，并填充纳米金属颗粒，保留原有外延层的平台，作为外延继续生长的基点，不会增加外延生长的难度；（3）本专利技术采用的方法可以形成周期性或者非周期性分布的金属颗粒，金属颗粒尺寸较小，可以达到纳米级；且金属颗粒与金属颗粒之间间距更小（如1Å~100Å），金属颗粒分布密度较大，反射光线效果更佳。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1为根据本专利技术实施例1的一种发光二极管的制作方法流程图。图2~9为根据本专利技术实施例1的一种发光二极管的制作过程，其中图4为图3的俯视图，图6为图5的俯视图，图8为图7的俯视图。图10~15为根据本专利技术实施例3的一种发光二极管的制作过程，其中图11为图10的俯视图，图13为图12的俯视图，图15为图14的俯视图。图16~17为根据本专利技术实施例5的一种发光二极管的制作过程。图中各标号表示如下：100：衬底；201：第一发光外延层；202：第二发光外延层；300：掩膜层；400：凹坑结构；500：金属颗粒；600：纳米小球。具体实施方式下面将结合实施例和附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。实施例1如图1所示，公开了一种制作发光二极管的流程图，包括步骤S101~S105，包括：（步骤S101）提供一衬底，并生长第一发光外延层；（步骤S102）在第一发光外延层上形成掩膜层并进行图案化，形成图案化掩膜层；（步骤S103）进行蚀刻工艺，使得第一发光外延层形成图案化凹凸结构；（步骤S104）在图案化凹凸结构的凹坑中形成金属颗粒；（步骤S105）继续生长第二发光外延层。下面结合实施例，对各步骤进行进展开说明。步骤S101：如图2所示，提供一蓝宝石衬底100，并在衬底100上外延生长第一发光外延层201，可以是第一半导体层或是活性层或是第二半导体层或是前述任意组合之一，本实施例优选N型层作为第一发光外延层。步骤S102：如图3和4所示，在第一发光外延层201上，通过纳米压印或者电子束光刻等方法，制作出纳米图形的掩膜层300，此处掩膜层图形可以周期性均匀排布也可以无序排布；掩膜层的材料可以选用光阻或氧化物或金属，本实施例优选光阻作为掩膜层，光阻厚度可为0.5μm~3μm，运用黄光制程制作出由柱状光阻构成的图形，此过程可采用步进式曝光机、接触式曝光机、投影式曝光机或压印方式。步骤S103：如图5和6所示，然后再次通过蚀刻工艺，使得发光外延层形成图案化凹凸结构400，蚀刻深度为：100Å~10000Å；蚀刻工艺可以是采用湿法蚀刻或者干法蚀刻或者二者结合，本实施例优选干法蚀刻工艺。步骤S104：如图7和8所示，在图案化凹凸结构上形成一金属薄层，厚度介于10Å~3000Å，形成方式可以是蒸镀或者溅射或其他沉积工艺，并进行高温退火处理，使得金属薄层在高温条件下团聚在凹坑中，形成纳米状金属颗粒500。金属薄层的材质可以选用Ag或者Al或者Ni或前述组合之一，本实施例优选Ni作为掩膜层。高温退火处理条件包括：温度为500℃~1000℃，通入N2，流量介于5L~95L。需要说明的是，也可以在步骤S104之后，于金属颗粒上形成一介质保护层，用于保护金属颗粒。介质保护层，可以选用如SiO2或者SiNx等。步骤S105：如图9所示，继续外延生长第二发光外延层，可以是第一半导体层或是活性层或是第二半导体层或是前述任意组合之一，本实施例优选活性层以及P型层作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管的制作方法，包括工艺步骤：（1）提供一衬底，并生长第一发光外延层；（2）在第一发光外延层上形成掩膜层并进行图案化，形成图案化掩膜层；（3）进行蚀刻工艺，使得第一发光外延层形成图案化凹凸结构；（4）在图案化凹凸结构的凹坑中形成金属颗粒；（5）继续生长第二发光外延层。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的制作方法，包括工艺步骤：（1）提供一衬底，并生长第一发光外延层；（2）在第一发光外延层上形成掩膜层并进行图案化，形成图案化掩膜层；（3）进行蚀刻工艺，使得第一发光外延层形成图案化凹凸结构；（4）在图案化凹凸结构的凹坑中形成金属颗粒；（5）继续生长第二发光外延层。2.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）的第一发光外延层可以是第一半导体层或是活性层或是第二半导体层或是前述任意组合之一。3.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤（5）的第二发光外延层可以是第一半导体层或是活性层或是第二半导体层或是前述任意组合之一。4.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤（2）掩膜层图案化采用包括：纳米压印或者电子束光刻或者阳极氧化铝或者涂布纳米小球或者前述任意工艺组合。5.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：采用电化学工艺使得发光外延层形成图案化凹凸结构，取代所述步骤（2）和步骤（3）。6.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）的图案化凹凸结构的高度介于50Å~20000Å。7.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）之后，所述图...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈功，许圣贤，林素慧，彭康伟，洪灵愿，张家宏，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35