发光二极管及其制造方法技术

一种发光二极管及其制造方法，所述发光二极管包括：蓝宝石衬底；依次位于蓝宝石衬底上方的缓冲层、有源层、帽层；所述发光二极管还包括多个沟槽，所述沟槽的深度至少自所述帽层延伸至缓冲层顶部；所述发光二极管还包括位于所述沟槽内的透光元件。一种发光二极管的制造方法，包括：提供蓝宝石衬底；在所述蓝宝石衬底上方依次形成缓冲层、有源层、帽层；形成至少自帽层延伸至缓冲层层顶部的沟槽；向沟槽内填充透光材料。本发明专利技术中，有源层发出的光可透过透光元件到达发光二极管的出光面，提高了发光二极管的光利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体发光领域，尤其涉及一种。
技术介绍
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)由于具有寿命长、耗能低等优点，应用 于各种领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提高，LED在照明领域常用作发光装置。在公告号为CN100461472C的中国专利中公开了一种发光二极管，参考图1，示出 了所述专利发光二极管一实施例的示意图，所述发光二极管包括衬底101、位于衬底101 上的二氧化硅层102、位于二氧化硅层102上的缓冲层103、位于缓冲层103上的多量子阱 有源层104、位于多量子阱有源层104上的限制层105、位于限制层105上的包层106以及 位于包层106上的接触层107，其中所述二氧化硅层102包括相互平行、宽度渐变的第一三 角形二氧化硅层和第二三角形二氧化硅层，所述第一三角形二氧化硅层和第二三角形二氧 化硅层是通过先沉积二氧化硅材料，然后沿二氧化硅材料的(011)晶向光刻并腐蚀而得到 的；所述多量子阱层104是在选择区域形成的，并且所述多量子阱层104是通过化学气相沉 积方法形成的金属有机物，可作为增益介质，在使发光二极管在大的输出光功率下仍然保 持较宽的输出光谱范围。上述专利的技术方案中，发光二极管可同时实现宽光谱、大功率的特性，但是由于 多量子阱有源层发出的光需要经过限制层、包层等才能到达出光面，光透过率较低，造成发 光二极管的光利用率较低。尤其对于衬底为透光材料的发光二极管，多量子阱有源层发出的光还会经过透明 衬底从发光二极管背面出射，进一步造成发光二极管的光利用率较低。随着人们环保节能意识的增强，如何提高发光二极管的光利用率，使发光二极管 具有高亮度、低功耗的特点，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种发光二极管，提高发光二极管的光利用率。为了解决上述问题，一种发光二极管，包括蓝宝石衬底；依次位于蓝宝石衬底上 方的缓冲层、有源层、帽层；所述发光二极管还包括多个沟槽，所述沟槽的深度至少自所述 帽层延伸至缓冲层顶部；所述发光二极管还包括位于所述沟槽内的透光元件。还包括位于所述蓝宝石衬底下方的抗反射层。所述沟槽侧壁与沟槽底部夹角为120° 150°。所述透光元件在发光二极管光出射方向上包括透镜结构。还包括位于蓝宝石衬底和缓冲层之间的外延层。还包括位于帽层上方的接触层。所述接触层在发光二极管的光出射方向上包括透镜结构。还包括第一电极、第二电极、第二电极连接件，其中，所述接触层上包括多个透镜，第一电极位于接触层上处于透镜结构之间，所述第一电极包括用于连接电源正极的第一电 极连接端，第二电极位于沟槽底部，所述发光二极管还包括深度自帽层延伸至缓冲层的开 口，用于容纳第二电极连接件，所述第二电极连接件用于连接第二电极和电源负极。 所述透光元件的透镜结构在光出射方向上涂覆有荧光粉。所述接触层的透镜结构在光出射方向上涂覆有荧光粉。相应地，本专利技术还提供一种发光二极管的制造方法，包括提供蓝宝石衬底；在所 述蓝宝石衬底上方依次形成缓冲层、有源层、帽层；形成至少自帽层延伸至缓冲层层顶部的 沟槽；向沟槽内填充透光材料。所述缓冲层包括N型掺杂的氮化镓；有源层包括多量子阱有源层，所述多量子阱 有源层包括氮化铟镓；所述帽层包括P型掺杂的氮化镓。还包括在所述蓝宝石衬底上方依次形成缓冲层、有源层、帽层之后，在所述蓝宝石 衬底下方采用旋转涂敷的方式形成抗反射层，所述抗反射层材料为氧化钡。还包括在形成缓冲层之前，在所述蓝宝石衬底上形成外延层，所外延层为采用金 属有机化合物化学气相淀积方法形成的氮化镓薄膜。在形成帽层之后，形成沟槽之前，还要在帽层上形成接触层，所述接触层包括P型 掺杂的氮化镓。在形成接触层之后，在接触层上形成透镜结构。形成透镜结构的步骤包括在接触层上通过光刻形成多个圆形光刻胶台；对所述 圆形光刻胶台在150°C 200°C温度下进行烘烤，使所述圆形光刻胶台成为球冠状光刻胶； 以所述球冠状光刻胶为掩膜，离子束刻蚀所述接触层形成多个透镜结构。向沟槽内填充透光材料，在温度为150°C 200°C范围内，高温烘烤所述透光材 料，使所述透光材料的顶部呈透镜结构，形成包括透镜结构的透光元件。所述透光材料为环氧树脂。还包括在形成沟槽的同时，形成深度延伸至缓冲层顶部的开口 ；在形成沟槽之后， 填充透光材料之前，在沟槽底部形成第二电极，同时在开口底部形成第二电极连接件。还包括在接触层的透镜结构上涂敷荧光粉。还包括在透光元件的透镜结构上涂敷荧光粉。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点所述发光二极管还包括多个沟槽，所述沟 槽的深度延伸至缓冲层；以及填充于所述沟槽内的透光元件，有源层发出的光可以通过透 光元件到达发光二极管的出光面，由于透光元件的光透过率较高，所以，所述发光二极管的 光利用率较高；此外，所述发光二极管包括蓝宝石衬底以及位于蓝宝石衬底下方的抗反射层，透 过蓝宝石衬底的光由抗反射层反射至发光二极管的出光面，进一步提高了发光二极管的光 利用率较高。附图说明图1是现有技术发光二极管一实施例的示意图；图2是本专利技术发光二极管一实施例的示意图；图3是图2所示第二电极一实施例的示意图4是本专利技术发光二极管制造方法一实施方式的流程示意图；图5至图10是本专利技术发光二极管制造方法的一实施例的剖面结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施方式做详细的说明。如
技术介绍
所说，现有技术的发光二极管由于位于有源层上方的多层膜结构透光 率较低，造成发光二极管光利用率不高的问题。针对上述问题，本专利技术提供一种发光二极管，所述发光二极管包括蓝宝石衬底； 依次位于蓝宝石衬底上方的缓冲层、有源层、帽层；深度延伸至缓冲层的沟槽以及填充于所 述沟槽内的透光元件，其中，有源层发出的光经过所述透光元件到达发光二极管的出光面， 由于所述透光元件的光透过率较高，提高了所述发光二极管的光利用率。参考图2，示出了本专利技术发光二极管一实施例的示意图，所述发光二极管为以蓝宝 石(sapphire)为衬底的发光二极管，所述发光二极管为氮化镓基的蓝光二极管，包括抗反射层200，位于蓝宝石衬底201的底部，用于反射透过蓝宝石衬底201的光，将 透过蓝宝石衬底201的光反射到发光二极管的出光面，以提高发光二极管的光利用率。外延层202，位于蓝宝石衬底201上方，用于改善蓝宝石衬底201与氮化镓材料之 间晶格常数失配的问题，以获得更适用于生长氮化镓的表面，所述外延层一般采用低温条 件下生长的氮化镓薄膜。依次位于外延层202上方的缓冲层203、有源层204和帽层205，所述缓冲层203、 有源层204和帽层205构成发光二极管的管芯，其中缓冲层203包括N型掺杂的氮化镓，有 源层204包括多量子阱有源层，具体地，所述多量子阱有源层为氮化铟镓，用于发出波长为 470nm的蓝光，帽层205包括N型掺杂的氮化镓。接触层206，位于帽层205上方，用于实现发光二极管的管芯与电极的电连接，所 述接触层206在发光二极管的光出射方向上具有多个透镜结构。所述发光二极管包括多个沟槽，所述沟槽自接触层206延伸至缓冲层203，所述沟 槽侧壁与沟槽底部夹角为120° 150°。较本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种发光二极管，其特征在于，包括：蓝宝石衬底；依次位于蓝宝石衬底上方的缓冲层、有源层、帽层；所述发光二极管还包括多个沟槽，所述沟槽的深度至少自所述帽层延伸至缓冲层顶部；所述发光二极管还包括位于所述沟槽内的透光元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张汝京，肖德元，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31