发光二极管和用于制造该发光二极管的方法技术

发光二极管和用于制造该发光二极管的方法。公开的一种发光二极管包括：基板，所述基板在其表面设置有多个突起；形成在所述基板的整个表面之上的缓冲层；形成在所述缓冲层之上的第一半导体层；形成在所述第一半导体层的一部分上的有源层；形成在所述有源层之上的第二半导体层；形成在所述第一半导体层的除形成所述有源层的部分之外的另一部分上的第一电极焊盘；以及形成在所述第二半导体层上的第二电极焊盘。每个突起具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管，更具体而言，涉及能够实现发光效能(luminous efficacy)的提高的。
技术介绍
一般而言，发光二极管(LED)是被施以电流时发光的装置。这种LED利用化合物半导体的特性将电转换成光。已知LED通过低电压时的高发光度而呈现极好的节能效果。 最近，LED中涉及的亮度问题已经大为减小。因此，LED正被应用于诸如液晶显示装置的背光单元、广告显示板、指示器、家用电器等各种用具。特别地，基于GaN的LED被强调为下一代光源，因为它们产生红外光或包括红外光的宽光发射谱，所以它们可以用于各种目的，并且它们不包括诸如砷(As)和汞(Hg)的对环境有害的物质。图IA是例示普通LED的立体图。图IB是沿着图IA中的线A-A'截取的横断面图。图2是例示在普通LED内发生的全反射的截面图。如图IA和IB所示，普通LED包括基板100、形成在基板100之上(over)的缓冲层110、形成在缓冲层110之上的第一半导体层130、形成在第一半导体层130的一部分上 (on)的有源层140、以及形成在有源层140之上的第二半导体层150。LED还包括利用透明导电材料形成在第二半导体层150上的欧姆接触层160、形成在第一半导体层130的未形成有源层的另一部分的第一电极焊盘、以及形成在欧姆接触层160上的第二电极焊盘170。当从有源层140产生的光的一部分以不小于临界角的入射角入射到具有某一折射率的另一层上时，在上述普通LED中，入射光在该另一层中全反射，使得它局限在装置内。例如，当光以不小于临界角的入射角入射到基板100上时，光在基板100中全反射，使得它不能通过基板100的边界表面。结果，光可能局限在装置内。局限在装置内的光在层之间重复反射之后逐渐消失。因此，发生发光效能的降低。
技术实现思路
因此，本专利技术致力于一种，其基本上消除了因相关技术的限制和缺点带来的一个或更多个问题。本专利技术的目的是提供一种发光二极管，其能够最小化在装置内发生的光的全反射，由此实现发光效能的提高，并且还提供用于制造该发光二极管的方法。本专利技术的附加优点、目的和特征将在下面的描述中部分阐述，并且本领域技术人员在研究下文后部分将变得明显，或可以通过本专利技术的实践来获知。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本专利技术的目的和其他优点。为了实现这些和其他优点，按照本专利技术的目的，如这里实施和广义描述的，一种发光二极管，所述发光二极管包括基板，所述基板在其表面设置有多个突起；形成在所述基板的整个表面之上的缓冲层；形成在所述缓冲层之上的第一半导体层；形成在所述第一半导体层的一部分上的有源层；形成在所述有源层之上的第二半导体层；形成在所述第一半导体层的除形成所述有源层的部分之外的另一部分上的第一电极焊盘；以及形成在所述第二半导体层上的第二电极焊盘，其中所述突起中的每个具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面。所述突起中的每个可以具有这样的横断面该横断面具有弯曲或多边形状。每个突起的侧面可以是该突起的最邻近所述基板的侧面，并且所述第一角度和所述第二角度的范围可以为45°至90°。所述第一角度可以大于所述第二角度。所述突起还可以形成在所述缓冲层的表面、所述第一半导体层的表面、以及所述第二半导体层的表面上。所述缓冲层和所述第一半导体层中的每个可以具有倾斜表面以具有向上增加的面积。所述缓冲层和所述第一半导体层中的每个的倾斜表面可以相对于所述基板的表面形成10°至90°的第三角度。在本专利技术的另一方面中，一种用于制造发光二极管的方法，所述方法包括蚀刻基板的表面，以形成多个突起；蚀刻所述突起，使得所述突起中的每个具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面；在形成有突起的基板之上形成多个氮化物半导体层；以及在所述多个氮化物半导体层中的至少一个上形成多个电极焊盘。所述蚀刻所述突起可以使用利用掩模的干法蚀刻方法。所述干法蚀刻方法可以使用选自Cl2、BC13、HCl、CCl4和SiCl4的含Cl蚀刻气体、 或HBr蚀刻气体。掩模可以具有位于其中央部分的开口区域以及形成在中央部分和环绕中央部分的外围部分之间的倾斜表面。所述形成多个氮化物半导体层可以包括在所述基板的整个形成有突起的表面之上形成缓冲层；在所述缓冲层之上形成第一半导体层；在所述第一半导体层上形成具有多量子阱结构的有源层；以及在所述有源层之上形成第二半导体层。所述形成多个电极焊盘可以包括在所述第二半导体层上形成欧姆接触层；去除所述第二半导体层的一部分和所述有源层的一部分，以露出所述第一半导体层的一部分； 在所述第一半导体层的露出部分上形成第一电极焊盘；以及形成第二电极焊盘以接触所述欧姆接触层的一部分。该方法还可以包括倾斜地蚀刻所述多个氮化物半导体层的侧面，使得所述氮化物半导体层中的每个具有向上增加的面积。所述倾斜地蚀刻可以使用电感耦合等离子体(ICP)方法和反应离子蚀刻(RIE)方法的组合，并且被提供以执行RIE方法的电功率可以高于被提供以执行ICP方法的电功率。所述倾斜地蚀刻还可以包括形成钝化膜以覆盖所述多个氮化物半导体层的表面和所述电极焊盘的表面。可以执行所述蚀刻所述突起，使得所述突起中的每个具有这样的横断面该横断面具有弯曲或多边形状。可以执行所述蚀刻所述突起，使得每个突起的侧面是该突起的最邻近所述基板的侧面，并且所述第一角度和所述第二角度的范围为45°至90°。可以执行所述蚀刻所述突起，使得所述第一角度大于所述第二角度。根据本专利技术的发光二极管可以具有以下效果。首先，因为在基板处形成突起，所以以不小于临界角的角度入射的光可以经由突起在通过基板的边界表面之后向外发射。因此，可以实现发光效能的提高。特别地，每个突起具有以第一角度从基板的表面倾斜的一侧面和以不同于第一角度的第二角度从基板的表面倾斜的另一侧面，使得通过突起发射的光朝一侧聚集。因而，即使当从有源层发射的光以不小于临界角的入射角入射到基板上时，也可以实现光提取效率的提高，因为光在通过突起而朝一侧聚集之后向外发射。其次，因为形成在基板之上的缓冲层和第一半导体层中的每个由于其侧面蚀刻为具有倾斜表面而具有向上增加面积的多边横断面，所以入射在缓冲层和第一半导体层上的光可以在以小于临界角的角度反射之后向外发射。因而，可以实现发光二极管的发光效能的提高。应当理解，本专利技术的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，并且旨在提供所要求保护的本专利技术的进一步解释。附图说明附图被包括以提供对本专利技术的进一步理解，并结合到本说明书中并且构成本说明书的一部分，附图示出了本专利技术的实施方式，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图中图IA是例示普通发光二极管(LED)的立体图；图IB是沿着图IA中的线A-A'截取的横断面图；图2是例示在普通LED内发生的全反射的截面图；图3是例示根据本专利技术的第一实施方式的LED的截面图；图4是例示从图3中示出的基板和突起反射光的截面图；图5A是示意在测量分布有突起的基板区域中的发光效能之后获得的数据的图示；图5B是示意在测量分布有突起的基板区域中的光的波长之后获得的数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.30 KR 10-2010-01208481.一种发光二极管，所述发光二极管包括 基板，所述基板在其表面设置有多个突起； 形成在所述基板的整个表面之上的缓冲层； 形成在所述缓冲层之上的第一半导体层；形成在所述第一半导体层的一部分上的有源层； 形成在所述有源层之上的第二半导体层；形成在所述第一半导体层的除形成所述有源层的部分之外的另一部分上的第一电极焊盘；以及形成在所述第二半导体层上的第二电极焊盘，其中所述突起中的每个具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述突起中的每个具有这样的横断面该横断面具有弯曲或多边形状。3.根据权利要求1所述的发光二极管，其中每个突起的侧面是该突起的最邻近所述基板的侧面，并且所述第一角度和所述第二角度的范围为45°至90°。4.根据权利要求3所述的发光二极管，其中所述第一角度大于所述第二角度。5.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述突起还形成在所述缓冲层的表面、所述第一半导体层的表面、以及所述第二半导体层的表面上。6.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述缓冲层和所述第一半导体层中的每个具有倾斜表面以具有向上增加的面积。7.根据权利要求6所述的发光二极管，其中所述缓冲层和所述第一半导体层中的每个的倾斜表面相对于所述基板的表面形成10°至90°的第三角度。8.一种用于制造发光二极管的方法，所述方法包括 蚀刻基板的表面，以形成多个突起；蚀刻所述突起，使得所述突起中的每个具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面； 在形成有突起的基板之上形成多个氮化物半导体层；以及在所述多个氮化物半导体层中的至少一个上形成多个电极焊盘。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述蚀刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秀亨，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，
类型：发明
国别省市：