[发明专利]高效发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效发光二极管（LED），具体地，涉及一种可以具有反光结构以改善基板的内反射效率并将由电极焊盘吸收的光的量最小化、由此改善发光效率的高效LED。

背景技术

由于氮化物半导体发光装置（例如，由III族氮化物基化合物半导体制成的LED、激光二极管等）的发展，它已经作为在诸如显示器背光、相机闪光灯、照明等各种领域中作为下一代主要光源而获得关注。响应于氮化物半导体发光装置所应用领域的增加，正在进行提高亮度和发光效率的努力。

由诸如GaN、InGaN、AlGaN和AlInGaN等氮化物基化合物半导体制成的蓝色LED的优势在于它可以产生全色彩。然而，由于与现有的使用导电基板的LED不同，蓝色LED通常在绝缘蓝宝石基板上生长，n-电极和p-电极两者设置在相同侧（由晶体生长产生的氮化物半导体上）上，因此它的缺点是减少的发光面积。另外，因为诸如p-GaN的p-型氮化物半导体具有大的逸出功和高电阻，所以p-电极金属（例如结合焊盘或电极焊盘）不能直接用于p-型氮化物半导体上，为了形成欧姆接触和电流扩展的目的而在p-型氮化物半导体层上沉积透明电极。

用作生长基板的蓝宝石基板的性质是坚硬的，并且透光（从形成在蓝宝石基板上的活性层发射的光）。蓝宝石基板被加工为100μm或更薄，使用激光或金刚石片分离芯片。由于坚硬，蓝宝石基板被加工为薄的以分离蓝宝石基板，穿过蓝宝石基板的光被涂覆在蓝宝石基板的下侧上的反射材料涂层反射。

然而，现有技术的LED存在的问题在于，从活性层发射并进入蓝宝石基板的光的一部分由于低反射效率而被截留在蓝宝石基板的内部。这不仅劣化了LED的发光效率，还产生热。

为了改善LED的发光效率，提出了在蓝宝石基板上形成图案的方法。

图5是示出了现有技术的LED的剖视图。

LED50包括基板510，基板510具有形成在其上部分中以反射入射光的凹凸图案。缓冲层520形成在基板510上以进行晶格匹配。n-半导体层530形成在缓冲层520上，活性层540形成在n-半导体层530上，p-半导体层550形成在活性层540上，透明电极层560形成在p-半导体层550上，电极焊盘570形成在透明电极层560上。另外，电极焊盘580形成在n-半导体层530上。

在现有技术的LED50中，几μm的表面凹凸结构522形成在基板的上表面上，以改善来自蓝宝石基板510的光的提取。然而，这种结构存在限制的光提取效率的问题。

同时，在现有技术的LED50中，当从活性层540发射的光穿过透明电极层560发射到外部时，由于形成在透明电极层560上的电极焊盘570是金属层，所以光不穿过电极焊盘570，而是被电极焊盘570吸收，由此导致光损失。

发明内容

技术问题

已经做出本发明来解决现有技术中的上述问题，因此本发明在于提供能够将电极焊盘吸收的光以及未从基板发射到外部的光的量最小化的高效发光二极管（LED）。

技术方案

根据本发明的一个方面，高效LED包括基板、n-半导体层、活性层、p-半导体层以及透明电极层。所述基板在其下侧中具有多个锥形的凹陷，所述凹陷填充有反光填料。

优选地，凹陷的深度为基板厚度的1/3至1/2。

优选地，基板的厚度是从150μm至250μm。

优选地，发光填料是从二氧化钛（TiO₂）、碳酸铅（PbCO₃）、硅石（SiO₂）、氧化锆（ZrO₂）、氧化铅（PbO）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化锡（ZnO）、三氧化二锑（Sb₂O₃）及其组合组成的组中选择的一种。

优选地，锥形凹陷的侧表面具有从40°至70°的倾斜度。

优选地，基板在其上部分上具有凹凸图案。

优选地，所述基板是蓝宝石基板。

优选地，高效发光二极管还包括形成在电极焊盘下方的反射层，电极焊盘形成在透明电极层上。

优选地，反射层形成在透明电极层和电极焊盘之间。

优选地，透明电极层形成在电极焊盘下方并具有凹凸的构造。

优选地，高效发光二极管还包括反射层，所述反射层形成在p-半导体层上对应于电极焊盘的区域中，透明电极层形成为覆盖反射层。