發光二極管及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種發光元件，特別涉及一種發光二極管及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 發光二極管因具有生產成本低、結構簡單、低能耗低污染、體積小及容易安裝等優 勢被大量用于照明光源及顯示技術中。
[0003] -般的發光二極管包括藍寶石基板、以及依次成長在藍寶石基板上的N型半導體 層、發光活性層和P型半導體層，以及設置在P型半導體層和N型半導體層上的P電極和N 電極。在發光二極管的制造過程中，通常先在藍寶石基板上形成多個實心的球狀凸起，然后 再基板上依次形成其他結構。然而，此種凸起的形成往往導致其頂端應力集中，如此導致晶 格缺陷的形成，并且這些缺陷將延伸到藍寶石基板上的其他結構，從而使整個發光二極管 存在較大的晶格缺陷。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，有必要提供一種品質優良且出光效率高的發光二極管及其制造方法。
[0005] -種發光二極管，包括基板和成長在基板上的半導體結構，所述基板包括基體和 形成在基體上的緩沖層，所述的基體包括相對設置的第一表面和第二表面，所述基體的第 一表面上形成有微結構，所述微結構為連續彎折的金屬片體，所述微結構包括多個相連接 的阻擋結構，每一阻擋結構之間形成凹槽，所述緩沖層形成在所述凹槽內并覆蓋每一阻擋 結構，所述阻擋結構的折射率小于緩沖層的折射率。
[0006] -種發光二極管的制造方法，包括如下步驟： 提供一基體，所述基體包括相對的第一表面和第二表面，使用黃光微影技術或者濺射 法在基體的上表面形成多個凸起的光致抗阻劑； 使用原子沉積機臺在光致抗阻劑及基體的第一表面上鍍一層氮化鋁（A1N); 加熱氮化鋁（A1N)，使氮化鋁（A1N)結晶； 第二次加熱氮化鋁（A1N)，將光致抗阻劑從氮化鋁（A1N)內脫離，進而形成內部為空心 腔體的微結構； 在微結構的外表面形成緩沖層，從而得到磊晶基板； 在磊晶基板上依次成長半導體結構。
[0007]在本發明所述的發光二極管，微結構有效的降低了基體與和緩沖層以及半導體結 構之間因應力而產生的晶格缺陷，使得發光二極管品質優良。自發光活性層出射的光線經 過N型半導體層、緩沖層到達基板時，因緩沖層、微結構以及空腔的折射率依次減小，使得 到達微結構上的大部光線被全反射后朝向遠離基板的方向散射出去，從而有效的阻止了光 線自基板的下表面方向出射，提高了發光二極管的出光效率。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發明發光二極管的剖視圖。
[0009] 圖2為本發明發光二極管磊晶基板剖視圖。
[0010] 圖3-8為本發明發光二極管制造流程圖。
[0011] 圖9圖3中所述基板的俯視圖。
[0012] 圖10為另一實施例中基板的俯視圖。
[0013] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0014] 如圖1所示本發明所述發光二極管結構，包括基板100和成長在在基板100上的 半導體結構200。
[0015] 所述基板100包括基體10以及設置在基體10上的緩沖層20。
[0016] 請同時參考圖2,所述基體10可采用藍寶石、含矽材料以及氮化鎵材料中的一種， 優選的，本發明采用藍寶石作為基體10的材料，以利用藍寶石材料的機械強度高，易于加 工處理的特點。所述基體10包括相對的第一表面101和第二表面102,所述第一表面101 上形成有微結構11。
[0017] 微結構11由厚度均勻的金屬片體連續彎折形成，其包括多個阻擋結構110和連接 多個阻擋結構的連接部120。每一阻擋結構110包括一水平的頂壁111和自水平頂壁111 相對兩側向下、向外傾斜延伸的兩側壁112。所述阻擋結構110的尺寸自所述第一表面101 朝向遠離第一表面101的方向逐漸減小。相鄰二阻擋結構110的二側壁112的底端與連接 部120的相對兩端連接，相互連接的側壁112及連接部120圍成一凹槽130。每一頂壁111 為一水平的板體。
[0018] 在本實施例中，所述微結構11由氮化鋁（A1N)材料支撐。這些阻擋結構110的 頂端的頂壁111平行共面及底端的連接部120分別共面，且每一阻擋結構110的厚度在 80nm_180nm之間，優選的，每一阻擋結構110的厚度為120nm。所述微結構11完全遮蓋第 一表面101，從而使形成半導體結構200側向生長，并且其頂端的頂壁111為平行共面的板 體，減小了頂端的應力，阻止了晶種生長過程中形成缺陷并延伸至半導體結構，從而提高磊 晶的品質。
[0019] 更進一步的，阻擋結構110用于將照射至其上的光線進行反射，以提高出光效率。
[0020] 所述緩沖層20填充于所述凹槽130中且覆蓋所述微結構11。所述緩沖層20材料 為不摻雜的氮化鎵（GaN)，主要用于降低N型半導體層30的晶格缺陷。所述緩沖層20的折 射率大于所述微結構11的折射率。
[0021] 所述的半導體結構200包括依次自下而上形成在磊晶基板100上的N型半導體層 30、發光活性層40以及P型半導體層50。可以理解的，在本發明所述發光二極管的磊晶結 構中，為了提高電流傳輸效率，可在P型半導體層50上設置歐姆接觸層。
[0022] 所述P型半導體層50和N型半導體層30上分別設置有P電極51和N電極31。 所述N電極31的形成過程包括先蝕刻部分發光活性層40和P型半導體層50以露出部分 N型半導體層30,再將所述N電極31設置在露出的N型半導體層的表面上。
[0023]P型半導體層50提供電洞，主要為P型氮化鎵（GaN)材料，N型半導體層30提供 電子，主要為摻雜的氮化鎵（GaN)材料，如AlGaN。發光活性層40產生光，其材質為氮化鎵 基材料，如InGaN、GaN等，還使電子及電洞局限在一起，增加發光強度。
[0024] 本發明所述的發光二極管，微結構11可使晶種側向生長，進而阻止了晶種生長過 程中形成缺陷并使缺陷自基體10向上延伸至緩沖層20和半導體結構200,有效的降低了 基體10與和緩沖層20以及半導體結構200之間因應力而產生的晶格缺陷密度，使得發光 二極