本发明专利技术公开了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；依次位于所述蓝宝石衬底上方的外延层、有源层和帽层；其中，所述蓝宝石衬底在靠近外延层的表面上具有多个锥形结构。所述锥形结构可以增加蓝宝石衬底对光的反射，提高发光二极管的外量子效率，从而提高发光二极管的光利用率；并且，由于形成了多个锥形结构，可提高蓝宝石衬底与其它膜层的晶格匹配度，减小形成于蓝宝石衬底上的膜层的晶体缺陷，提高发光二极管的内量子效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体发光领域，特别是涉及一种。
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。其 中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱 和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件 领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。然而，目前半导体发光二极管存在着发光效率低的问题。对于普通的未经封装的 发光二极管，其出光效率一般只有百分之几，大量的能量聚集在器件内部不能出射，既造成 能量浪费，又影响器件的使用寿命。因此，提高半导体发光二极管的出光效率至关重要。基于上述的应用需求，许多种提高发光二极管出光效率的方法被应用到器件结构 中，例如表面粗糙化法，金属反射镜结构等。在申请号为200510066898. 3的中国专利中公开了一种全角度反射镜结构GaN基 发光二极管及其制作方法。参考图1，所述发光二极管包括衬底1、生长在衬底1上的全角 度反射镜4、以及制作在全角度反射镜4上的GaN LED芯片13。所述GaN LED芯片13包括 蓝宝石衬底5、N型GaN层6、有源区量子阱层7、P型GaN层8、P型电极9、P型焊盘10、N型 电极U、N型焊盘12 ；其中，所述全角度反射镜4生长在衬底1上，其是由高折射率3和低 折射率2堆叠排列成的，高折射率层3与蓝宝石衬底5接触，低折射率层2和衬底1接触， 高折射率层的折射率nH >低折射率层的折射率& >蓝宝石材料的折射率n，且满足θ< 9,，其中，11、1111、1^为折射率。该专利通过在发光二极管下表面形成全角度反射镜结构， 可以将GaN材料所发光在全角度范围内以高反射率向上反射，来提高发光二极管的出光效 率。然而，该发光二极管制造方法需要在衬底上形成多层由高折射率层与低折射率层堆叠 而成的薄膜结构，制作工艺非常复杂，制作成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发光二极管，以解决现有的发光二极管出光效率低的 问题。本专利技术的另一目的在于提供一种制作工艺简单的发光二极管制造方法，以提高发 光二极管的出光效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种发光二极管，包括蓝宝石衬底；依次位于 所述蓝宝石衬底上方的外延层、有源层和帽层；其中，所述蓝宝石衬底在靠近外延层的表面 上具有多个锥形结构。在所述的发光二极管中，所述锥形结构为四棱锥结构，所述四棱锥结构的底面为 正方形，四个倾斜面为大小相等的等腰三角形，相邻的四棱锥结构共用一个边，且相邻的四棱锥结构之间的夹角为60度 120度。在所述的发光二极管中，所述锥形结构为三棱锥结构、六棱锥结构、八棱锥结构或 圆锥结构。在所述的发光二极管中，所述发光二极管还包括位于所述蓝宝石衬底和外延层之 间的缓冲层。所述发光二极管还包括位于所述帽层上的透明导电层。在所述的发光二极管中，所述发光二极管还包括第一电极、第二电极和深度延伸 至所述外延层的开口，其中，所述第一电极位于所述透明导电层上方，用于连接透明导电层 和电源正极；所述第二电极位于所述开口内，用于连接外延层和电源负极。在所述的发光二极管中，所述外延层的材料为N型掺杂的氮化镓；所述有源层包 括多量子阱有源层，所述多量子阱有源层的材料为铟氮化镓；所述帽层的材料为P型掺杂 的氮化镓。相应的，本专利技术还提供一种发光二极管制造方法，该发光二极管制造方法包括提 供蓝宝石衬底；刻蚀所述蓝宝石衬底以形成多个锥形结构；在所述多个锥形结构上方依次 形成外延层、有源层和帽层。在所述的发光二极管制造方法中，所述锥形结构为四棱锥结构，所述四棱锥结构 的底面为正方形，四个倾斜面为大小相等的等腰三角形，相邻的四棱锥结构共用一个边，且 相邻的四棱锥结构之间的夹角为60度 120度。在所述的发光二极管制造方法中，所述锥形结构为三棱锥结构、六棱锥结构、八棱 锥结构或圆锥结构。在所述的发光二极管制造方法中，形成所述多个锥形结构的步骤包括在所述蓝 宝石衬底上形成多个光刻胶台；对所述光刻胶台进行烘烤；以烘烤后的光刻胶台为掩膜， 执行感应耦合等离子体刻蚀工艺，直至所述烘烤后的光刻胶台被完全去除，其中，蓝宝石衬 底的刻蚀速率与烘烤后的光刻胶台的刻蚀速率之比在1 1. 8的范围内。在所述的发光二极管制造方法中，所述光刻胶台的横截面为三角形、四边形、六边 形、八边形或圆形。在所述的发光二极管制造方法中，在所述感应耦合等离子体刻蚀工艺中，刻蚀气 体为三氯化硼、氦气和氩气的混合气体，腔室压力为50mTorr 2Τοπ·，底板射频功率为 400W 600W，线圈射频功率为300W 500W。在所述的发光二极管制造方法中，对所述光刻胶台进行烘烤的温度为120°C ^O0C。在所述的发光二极管制造方法中，所述外延层的材料为N型掺杂的氮化镓；所述 有源层包括多量子阱有源层，所述多量子阱有源层的材料为铟氮化镓；所述帽层的材料为 P型掺杂的氮化镓。在所述的发光二极管制造方法中，在形成所述外延层之前，还包括在所述蓝宝石 衬底上形成缓冲层。在形成所述帽层之后，还包括在所述帽层上形成透明导电层。在所述的发光二极管制造方法中，在形成所述透明导电层之后，还包括在所述透 明导电层上方形成第一电极；形成深度延伸至所述外延层的开口 ；在所述开口内形成第二 电极。由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本专利技术具有以下优点5所述发光二极管的蓝宝石衬底在靠近外延层的表面上具有多个锥形结构，所述锥 形结构可以增加蓝宝石衬底对光的反射，提高发光二极管的外量子效率，从而提高发光二 极管的光利用率；并且，由于形成了多个锥形结构，可提高蓝宝石衬底与其它膜层的晶格匹 配度，减小形成于蓝宝石衬底上的膜层的晶体缺陷，提高发光二极管的内量子效率，并可确 保器件不易破裂；此外，本专利技术提供的发光二极管制造方法的工艺步骤简单。附图说明图1为现有的发光二极管的示意图；图2为本专利技术一实施例的发光二极管的示意图；图3为本专利技术一实施例的锥形结构的俯视图；图4为本专利技术一实施例的发光二极管制造方法的流程示意图；图5A 5E为本专利技术一实施例的发光二极管制造方法的剖面示意图；图6为本专利技术一实施例的圆形光刻胶台的俯视图。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。本专利技术的核心思想在于，提供一种发光二极管，所述发光二极管包括蓝宝石衬 底；依次位于所述蓝宝石衬底上方的外延层、有源层和帽层；其中，蓝宝石衬底在靠近外延 层的表面上具有多个锥形结构。所述锥形结构可以增加光的反射，提高发光二极管的外量 子效率，从而提高发光二极管的光利用率；并且，由于形成了多个锥形结构，可提高蓝宝石 衬底与其它膜层的晶格匹配度，减小形成于蓝宝石衬底上的膜层的晶体缺陷，提高发光二 极管的内量子效率，并可确保器件不易破裂；此外，本专利技术提供的发光二极管制造方法的工 艺步骤较少，制作成本较低。请参考图2，其为本专利技术一实施例的发光二极管的示意图。所述发光二极管为以 蓝宝石(sapphire)为衬底的发光二极管，所述发光二极管本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种发光二极管，包括：蓝宝石衬底；依次位于所述蓝宝石衬底上方的外延层、有源层和帽层；其中，所述蓝宝石衬底在靠近外延层的表面上具有多个锥形结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，张汝京，程蒙召，许继仁，
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
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