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：衬底；形成于所述衬底上的缓冲层；形成于所述缓冲层上的第一导电半导体层、有源层以及第二导电半导体层，所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层具有相反掺杂类型；其中，所述衬底邻近所述缓冲层的一侧表面形成有多个凹槽，位于所述沟槽内的缓冲层中形成有空洞。由于所述空洞的存在，可提高器件的内量子效率和外量子效率，增加了发光二极管的发光强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体发光领域，特别是涉及一种发光二极管(Light Emitting Diode, LED)及其制造方法。
技术介绍
发光二极管由于具有寿命长、能耗低等优点，应用于各种领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提高，发光二极管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。请参阅图1，图1是一种现有技术的发光二极管的剖面结构示意图。所述发光二极管包括衬底11、缓冲层(buffer layer) 12、N型接触层(N contact layer) 13、N型覆盖层(N active layer) 14、有源层(light emitting layers) 15>P MSimM (P active layer) 16、 P型接触层(P contact layer) 17、与所述P型接触层17连接的正电极18以及与所述N型接触层13连接的负电极19。所述发光二极管是双异质(Double Heterogeneous,DH)结构的发光二极管，其中双异质结构包括N型覆盖层14、有源层15和P型覆盖层16。所述有源层15为所述发光二极管的发光层。所述N型覆盖层14为N型掺杂氮化镓层，所述P型覆盖层16为P型掺杂氮化镓层。类似的，美国专利US 5777350也公布了一种氮化物半导体发光器件。然而，由于氮化镓体单晶很难获得，所以，目前氮化镓材料的生长主要通过在蓝宝石(Sapphire，AL2O3)衬底上进行异质外延的手段获得，最主要的外延生长技术有金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)以及卤化物气相外延(HVPE)等。但是，由于蓝宝石衬底与氮化镓外延层存在很大的晶格失配(lattice mismatch)和热胀失配，所以不可避免地会在氮化镓外延层中引入大量的位错(dislocation)，一般地，氮化镓外延层位错的密度高达IOuVcm2,降低了器件的内量子效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种，以提高发光二极管的内量子效率和外量子效率，增加发光二极管的发光强度。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种发光二极管，包括衬底；形成于所述衬底上的缓冲层；形成于所述缓冲层上的第一导电半导体层、有源层以及第二导电半导体层，所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层具有相反掺杂类型；其中，所述衬底邻近所述缓冲层的一侧表面形成有多个凹槽，位于所述沟槽内的缓冲层中形成有空洞。可选的，在所述的发光二极管中，所述凹槽的高宽比大于或等于1.2 1。所述凹槽的高度为1 3 μ m，所述凹槽的宽度为1 2 μ m，所述凹槽的长度为1 10 μ m。所述凹槽的密度大于或等于107cm2。可选的，在所述的发光二极管中，所述衬底的材质为蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌、4砷化镓或尖晶石。可选的，在所述的发光二极管中，所述第一导电半导体层为N型掺杂氮化镓层或者N型掺杂氮化铝镓层，所述第二导电半导体层为P型掺杂氮化镓层或者P型掺杂氮化铝镓层。可选的，在所述的发光二极管中，所述发光二极管还包括形成于所述第二导电半导体层上的接触层。可选的，在所述的发光二极管中，所述有源层为单一量子阱结构或多层量子阱结构。相应的，本专利技术还提供一种发光二极管制造方法，包括提供一衬底；在所述衬底上形成图形化的掩膜层，并以所述图形化的掩膜层为掩模，刻蚀所述衬底，使所述衬底表面形成多个凹槽；形成缓冲层，所述缓冲层覆盖所述衬底具有凹槽一侧的表面，使得所述沟槽内的缓冲层中形成有空洞；在所述缓冲层上依次形成第一导电半导体层、有源层以及第二导电半导体层，所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层具有相反掺杂类型。可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述凹槽的高宽比大于或等于 1.2 I0所述凹槽的高度为1 3μπι，所述凹槽的宽度为1 2μπι，所述凹槽的长度为 1 ΙΟμπι。所述凹槽的密度大于或等于108/Cm2。可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述衬底的材质为蓝宝石、碳化硅、硅、 氧化锌、砷化镓或尖晶石。可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述第一导电半导体层为N型掺杂氮化镓层或者N型掺杂氮化铝镓层，所述第二导电半导体层为P型掺杂氮化镓层或者P型掺杂氮化铝镓层。可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述发光二极管还包括在所述第二导电半导体层上形成接触层。可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述有源层为单一量子阱结构或多层量子阱结构。可选的，在所述的发光二极管制造方法中，利用金属有机化合物化学气相沉积的方式形成所述缓冲层、第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层。可选的，在所述的发光二极管制造方法中，刻蚀所述衬底形成凹槽的步骤中，刻蚀气体为三氯化硼和氯的混合物，腔室气压为10 30毫托，底板功率为200 400瓦，线圈功率为100 200瓦。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本专利技术在衬底邻近所述缓冲层的一侧表面形成有多个凹槽，在所述衬底上形成缓冲层时，因此使得所述沟槽内的缓冲层中形成有空洞，由于所述空洞的存在，外延层线性位错被终止于这些空洞， 所述氮化镓层中的位错被吸收(dislocation trapping)，从而降低了氮化镓层的位错密度 (dislocation density)，借以提高了器件的内量子效率；此外，由于所述空洞的折射率与外延层材料的折射率相差较大，从有源区向衬底发射的光，绝大部分被反射回来，再从发光二极管的表面或两侧发射出去，提高了器件的外量子效率，增加了发光二极管的发光强度。附图说明图1是一种现有技术的发光二极管的剖面结构示意图。图2是本专利技术的发光二极管的一种实施例的剖面结构示意图。图3是本专利技术的发光二极管的制造方法的流程图。图4到图8是本专利技术的发光二极管制造方法的各步骤示意图。图9是本专利技术的发光二极管的凹槽的俯视图。图10是本专利技术的发光二极管制造方法形成空洞步骤的放大示意图。具体实施例方式本专利技术的核心思想在于，提供一种，通过在衬底邻近所述缓冲层的一侧表面形成有多个凹槽，在所述衬底上形成缓冲层时，由于凹槽底部与顶部相比较难填充，因此使得所述沟槽内的缓冲层中形成有空洞，由于所述空洞的存在， 外延层线性位错被终止于这些空洞，使得所述氮化镓层中的位错被吸收(dislocation trapping)，从而降低了所述氮化镓层的位错密度(dislocation density)，借以提高了器件的内量子效率；此外，由于所述空洞的折射率与外延层材料的折射率相差较大，从有源区向衬底发射的光，绝大部分被反射回来，再从发光二极管的表面或两侧发射出去，提高了器件的外量子效率，增加了发光二极管的发光强度。请参阅图2，图2是本专利技术的发光二极管的剖面结构示意图。所述发光二极管包括衬底100 ；形成于所述衬底100上的缓冲层110 ；形成于所述缓冲层110上的第一导电半导体层120、有源层130以及第二导电半导体层140，所述第一导电半导体层120与所述第二导电半导体层140具有相反掺杂类型；其中，所述衬底100邻近所述缓冲层110的一侧表面形成有多个凹槽10本文档来自技高网...
【技术保护点】
多个凹槽，位于所述沟槽内的缓冲层中形成有空洞。１．一种发光二极管，其特征在于，包括：衬底；形成于所述衬底上的缓冲层；形成于所述缓冲层上的第一导电半导体层、有源层以及第二导电半导体层，所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层具有相反掺杂类型；其中，所述衬底邻近所述缓冲层的一侧表面形成有
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张汝京，肖德元，程蒙召，
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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