一种新型结构的发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种新型结构的发光二极管，包括透明基板、外延片、第一电极和第二电极，所述外延片依次包括n型欧姆层、n型粗化层、n型限制层、有源层、p型限制层、p型粗化层、p型欧姆层，所述n型欧姆层端面的面积小于n型粗化层端面的面积，所述p型欧姆层端面的面积小于p型粗化层端面的面积，外延片靠p型粗化层和p型欧姆层的一侧通过透明导电胶层粘接在透明基板上，第一电极连接在n型欧姆层上，第二电极连接在透明导电胶层上，所述n型粗化层和p型粗化层的外表面经腐蚀液蚀刻成凹凸状；所述p型欧姆层的外端面还镀有合金层；本发明专利技术还公开上述发光二极管的制造方法；本发明专利技术有效降低发光二极管内部全反射造成出射光的损耗，提高了出光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管及其制造方法
本专利技术涉及发光二极管的结构及其制造方法。
技术介绍
在LED芯片制造
，外量子效率是高亮度LED芯片的主要技术瓶颈，发光二极管的外量子效率取决于本身的内量子效率以及释放效率，所谓内量子效率，是由发光二极管的材料性质所决定的；释放效率，意味着从发光二极管内部发出光至周围空气的比例。释放效率取决于当光离开二极管内部时所发生的损耗，造成损耗的主要原因之一是由于形成发光二极管组件表面层的半导体材料具有高折射系数，高的光折射系数会导致光在该材料表面产生全反射，而使发光二极管内部发出的光无法发射出去。在AlGaInP-GaAs材料的体系中，所有材料的折射率在3-3.5的范围内，根据全反射理论，DAWanderwater等人发表于[ProceedingsoftheIEEE,volume.85,Nov.1997]的文献，名称为“High-brightnessAlGaInPlightemittingdiodes”，揭示出传统LED的出光效率仅为4%。因此传统的发光二极管外量子效率低，亮度就低。为了克服上述出光效率低的缺点，美国专利US.Pat.No.5040044揭示出一种表面粗化后加保护膜技术，其内容是粗化层为AlAs层，粗化后表面生长一层SiNx薄膜，其原理是粗化后的表面降低了内部光的全反射效应。但AlAs层极易被氧化，需要在AlAs层表面生长一层SiNx薄膜。虽然该技术可以提高LED芯片的外量子效率，但是还存在以下问题，一是只能单面粗化，LED芯片的外量子效率提高有限，二是需要生长一层SiNx保护膜，会增加工艺的复杂程度，提高了制造成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种发光二极管，其有效降低发光二极管内部全反射造成出射光的损耗，提高出光效率，较大幅度提高发光二极管的亮度。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种发光二极管，包括透明基板、外延片、第一电极和第二电极，所述外延片依次包括n型欧姆层、n型粗化层、n型限制层、有源层、p型限制层、p型粗化层、p型欧姆层，所述n型欧姆层端面的面积小于n型粗化层端面的面积，所述p型欧姆层端面的面积小于p型粗化层端面的面积，外延片靠p型粗化层和p型欧姆层的一侧通过透明导电胶层粘接在透明基板上，第一电极连接在n型欧姆层上，第二电极连接在透明导电胶层上，所述n型粗化层和p型粗化层的外表面经腐蚀液蚀刻成凹凸状。优选所述透明基板为石英基板或有机玻璃基板。优选所述n型欧姆层为GaAs构成，所述n型粗化层为(AlxGa1-x)0.5In0.5P构成，所述n型限制层为掺硅Si的AlInP构成，所述有源层为AlGaInP构成，所述p型限制层为掺碳C的AlInP构成，所述p型粗化层为GaP构成，所述p型欧姆层为GaInP构成。进一步改进，所述p型欧姆层的外端面还镀有合金层，所述外延片沿中间蚀刻有隔离道，通过隔离道把外延片分成两部分，第一电极连接在外延片第一部分的n型欧姆层上，第二电极包覆外延片第二部分并与透明导电胶层相连接。可使第一电极和第二电极高度差较小，方便第一电极和第二电极与导线连接或贴装在PCB板上。本专利技术的外延片通过透明的导电胶与透明基板相粘接，使得外延片的n型粗化层和p型粗化层都能够被粗化、蚀刻，使得n型粗化层和p型粗化层均能形成有规则的凹凸状表面，即外延片的双面粗化层均能形成有规则的凹凸状表面，这种有规则的凹凸状表面有效降低全反射几率，大大提高出光效率，因此本专利技术较大幅度提高发光二极管的亮度。经实验，本专利技术可使LED芯片的出光效率达50%以上，在三基色白光领域上有广阔的应用空间。本专利技术要解决的第二问题是提供上述发光二极管的制造方法。其包括以下步骤：步骤一、在一辅助基板上面依次生长过渡层、截止层、n型欧姆层、n型粗化层、n型限制层、有源层、p型限制层、p型粗化层、p型欧姆层，形成完整的外延片；步骤二、在外延片的p型欧姆层端面的部分位置镀上合金层，然后用腐蚀液去除与合金层没有连接的多余p型欧姆层；步骤三、用腐蚀液对p型粗化层外侧面进行粗化、蚀刻，使p型粗化层外侧面形成有规则凹凸状表面；步骤四、将透明导电胶分别涂在透明基板上和外延片的p型粗化层的外侧面、p型欧姆层和合金层的外侧面，然后使外延片粘接在透明基板上；步骤五、用机械研磨减薄辅助基板，然后用腐蚀液去除余下的辅助基板和过渡层；步骤六、用腐蚀液去除截止层；步骤七、在n型欧姆层端面的部分位置镀上合金形成第一电极，然后用腐蚀液去除与第一电极没有连接的多余n型欧姆层；步骤八、用腐蚀液对n型粗化层外侧面进行粗化、蚀刻，使n型粗化层外侧面形成有规则凹凸状表面；步骤九、清洗外延片，在外延片的中间通过ICP蚀刻出隔离道，通过隔离道把外延片分成两部分，第一电极留在外延片的第一部分上，然后在外延片的第二部分的外侧面镀上合金形成第二电极并使第二电极连通到透明导电胶上，完成整个器件的制作。进一步，其中步骤一的辅助基板选用GaAs基板，所述n型欧姆层选用GaAs制作，所述n型粗化层选用(AlxGa1-x)0.5In0.5P制作，所述n型限制层选用掺硅Si的AlInP制作，所述有源层选用AlGaInP制作，所述p型限制层选用掺碳C的AlInP制作，所述p型粗化层选用GaP制作，所述p型欧姆层选用GaInP制作；其中的步骤五用腐蚀液去除余下的辅助基板和过渡层的过程是将外延片浸入体积比为3NH4OH:H2O2的溶液30min，使化学腐蚀停止在截止层上；其中的步骤六用腐蚀液去除截止层的过程是将去除辅助基板和过渡层后的外延片浸入HCl溶液2min。进一步，其中的步骤二在p型欧姆层端面的部分位置镀上合金层的过程是先在p型欧姆层端面上涂覆负性光刻胶2～4μm，然后曝光15s、接着碱性显影液显影60s、高速旋干确定镀合金层的位置，然后利用电子束蒸发设备在p型欧姆层端面的确定位置上依次蒸镀上合金AuZn和金属Au形成合金层；用腐蚀液去除与合金层没有连接的多余p型欧姆层的过程是把外延片浸入丙酮溶液10～20min，清洗后浸入HCl溶液1min；其中步骤七在n型欧姆层端面的部分位置镀上合金形成第一电极的过程是先在n型欧姆层端面上涂覆负性光刻胶2～4μm，然后曝光15s、接着碱性显影液显影60s、高速旋干确定镀合金位置，然后利用电子束蒸发设备在n型欧姆层端面的确定位置上依次蒸镀合金AuGe、金属Ti和金属Au形成第一电极；用腐蚀液去除与第一电极没有连接的多余n型欧姆层的过程是将外延片浸入体积比2氨水：1双氧水的溶液中去除多余n型欧姆层。进一步，其中的步骤三用腐蚀液对p型粗化层外侧面进行粗化、蚀刻的过程是把外延片浸入体积比为3HF:2HNO3的腐蚀液进行粗化、蚀刻，粗化、蚀刻的温度为15～30℃，粗化、蚀刻时间为2～5min，使p型粗化层外侧面形成有规则凹凸状表面；其中步骤八用腐蚀液对n型粗化层外侧面进行粗化、蚀刻的过程是，把外延片浸入体积比为7H3PO4:2H2O2的腐蚀液进行粗化、蚀刻，粗化、蚀刻的温度为30～60℃，粗化、蚀刻的时间为3～6min，使n型粗化层外侧面形成有规则凹凸状表面。进一步，其中的步骤四外延片与透明基板的粘接过程为先把外延片和透明基板浸入有机溶液超声清洗10min，然后采用旋涂的方式把透明导电胶分别涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型结构的发光二极管，包括透明基板、外延片、第一电极和第二电极，所述外延片依次包括n型欧姆层、n型粗化层、n型限制层、有源层、p型限制层、p型粗化层、p型欧姆层，其特征在于：所述n型欧姆层端面的面积小于n型粗化层端面的面积，所述p型欧姆层端面的面积小于p型粗化层端面的面积，外延片靠p型粗化层和p型欧姆层的一侧通过透明导电胶层粘接在透明基板上，第一电极连接在n型欧姆层上，第二电极连接在透明导电胶层上，所述n型粗化层和p型粗化层的外表面经腐蚀液蚀刻成凹凸状。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，包括透明基板、外延片、第一电极和第二电极，所述外延片依次包括n型欧姆层、n型粗化层、n型限制层、有源层、p型限制层、p型粗化层、p型欧姆层，其特征在于：所述n型欧姆层端面的面积小于n型粗化层端面的面积，所述p型欧姆层端面的面积小于p型粗化层端面的面积，外延片靠p型粗化层和p型欧姆层的一侧通过透明导电胶层粘接在透明基板上，第一电极连接在n型欧姆层上，第二电极连接在透明导电胶层上，所述n型粗化层和p型粗化层的外表面经腐蚀液蚀刻成凹凸状；所述外延片沿中间蚀刻有隔离道，通过隔离道把外延片分成两部分，第一电极连接在外延片第一部分的n型欧姆层上，第二电极包覆外延片第二部分并与透明导电胶层相连接。2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述透明基板为石英基板或有机玻璃基板。3.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述n型欧姆层为GaAs构成，所述n型粗化层为(AlxGa1-x)0.5In0.5P构成，所述n型限制层为掺硅Si的AlInP构成，所述有源层为AlGaInP构成，所述p型限制层为掺碳C的AlInP构成，所述p型粗化层为GaP构成，所述p型欧姆层为GaInP构成。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种发光二极管，其特征在于：所述p型欧姆层的外端面还镀有合金层。5.一种权利要求4所述发光二极管的制造方法，其包括以下步骤：步骤一、在一辅助基板上面依次生长过渡层、截止层、n型欧姆层、n型粗化层、n型限制层、有源层、p型限制层、p型粗化层、p型欧姆层，形成完整的外延片；步骤二、在外延片的p型欧姆层端面的部分位置镀上合金层，然后用腐蚀液去除与合金层没有连接的多余p型欧姆层；步骤三、用腐蚀液对p型粗化层外侧面进行粗化、蚀刻，使p型粗化层外侧面形成有规则凹凸状表面；步骤四、将透明导电胶分别涂在透明基板上和外延片的p型粗化层的外侧面、p型欧姆层和合金层的外侧面，然后使外延片粘接在透明基板上；步骤五、用机械研磨减薄辅助基板，然后用腐蚀液去除余下的辅助基板和过渡层；步骤六、用腐蚀液去除截止层；步骤七、在n型欧姆层端面的部分位置镀上合金形成第一电极，然后用腐蚀液去除与第一电极没有连接的多余n型欧姆层；步骤八、用腐蚀液对n型粗化层外侧面进行粗化、蚀刻，使n型粗化层外侧面形成有规则凹凸状表面；步骤九、清洗外延片，在外延片的中间通过ICP蚀刻出隔离道，通过隔离道把外延片分成两部分，第一电极留在外延片的第一部分上，然后在外延片的第二部分的外侧面镀上合金形成第二电极并使第二电极连通到透明导电胶上，完成整个器件的制作。6.根据权利要求5所述发光二极管的制造方法，其中步骤一的辅助基板选用GaAs基板，所述n型欧姆层选用GaAs制作，所述n型粗化层选用(AlxGa1-x)0.5In0.5P制作，所述n型限制层选用掺硅Si的AlInP制作，所述有源层选用AlGaInP制作，所述p型限制层选用掺碳C的AlInP制作，所述p型粗化层选用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，白继锋，林志伟，陈凯轩，黄尊祥，王向武，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：