[发明专利]具有全方位反射镜的发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及其制作方法，更为具体地，涉及一种背镀全方位反射镜的氮化镓基发光二极管及其制作方法。

背景技术

  近年来，以氮化镓基宽带隙半导体材料为代表的半导体照明技术得到飞速发展。氮化镓基发光二极管器件已经广泛应用在显示、指示、背光源和照明等多种领域。当前，主流的氮化镓基发光二极管芯片按结构可以分为正装、倒装和垂直三种类型，其中以绝缘蓝宝石为衬底的正装结构最为普遍，被业界所广泛采用。对于正装结构LED，为了减少封装环节中基板反射率不佳引起的取光效率降低，通常在蓝宝石衬底背面加镀一反射镜以减少光损失。反射镜的结构，可以选择高反射金属层，诸如银、铝等高反射率金属；或者是折射率呈高低周期性交替变化的透光介电层堆，如多层SiO₂/TiO₂组成的分布式布拉格反射器（Distributed Bragg reflector, DBR）。目前，最新的技术是将前面二者结合起来，组成所谓的全方位反射镜（Omni-Direction Reflector, ODR），由DBR部分反射小角度轴向光，而非轴向光则由高反金属层反射，这样可以获得的平均反射率超过90%。对于蓝光波段，ODR结构中，常见的透光介电层堆组合可以是SiO₂/TiO₂等氧化物DBR，而高反金属层则一般会选择铝。银虽然在蓝光波段具有极高的反射率，但银与氧化硅、氧化钛等常见透光介电材料的黏附极差，所以在现有的技术中，银一直无法用于背镀全方位反射镜结构。

因此，需要改进背镀全方位反射镜结构设计，以解决上述现有技术的局限。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有全方位反射镜的氮化镓基发光二极管及其制作方法，通过在银与氧化物透光介电材料层之间插入一氧化镓层，以解决两者之间黏附不佳的问题。因氧化镓与银在退火后可以通过相互扩散合金形成紧密结合，同时氧化镓对于蓝光波段是完全透明的，所以可以采用氧化镓层作为中间黏附层构造包含银的背镀全方位反射镜，从而更进一步地提高全方位反射镜的反射率。

根据实现上述目的的一种具有全方位反射镜的氮化镓基发光二极管，其结构包括：

蓝宝石衬底； 

氮化镓基外延叠层，形成于该蓝宝石衬底的第一表面，该氮化镓基外延叠层包含N型氮化镓基外延层、P型氮化镓基外延层以及发光层介于前述两者之间；

全方位反射镜形成于相对于所述第一表面的所述蓝宝石衬底的第二表面，并且自该第二表面起，该全方位反射镜依次包含折射率呈高低周期性交替变化的复数层透光介电层堆、氧化镓层和银反射层。

根据实现上述目的的一种具有全方位反射镜的氮化镓基发光二极管的制作方法，包括步骤：

提供蓝宝石衬底；

在该蓝宝石衬底的第一表面外延生长氮化镓基外延叠层，该氮化镓基外延叠层包含N型氮化镓基外延层、P型氮化镓基外延层以及发光层介于前述两者之间；

在该蓝宝石衬底的第二表面制作全方位反射镜，从第二表面起，该全方位反射镜依次包含折射率呈高低周期性交替变化的复数层透光介电层堆、氧化镓层和银反射层；

退火以使得银与氧化镓层二者界面相互扩散并形成合金。

本发明的创新之处即在于采用氧化镓作为银与氧化物透光介电材料层的中间黏附层。氧化镓与氧化物透光介电材料层的黏附性良好可靠，氧化镓与银则必须通过退火合金以形成紧密粘合，经过高温退火后，银会扩散并熔入氧化镓层中，形成镓银氧化界面层，镓银氧化界面层的形成则大大增强了银与氧化镓的黏附力。在本发明的制作方法中，退火可以在包含氮气和氧气的氛围中进行，退火温度选择介于300℃~800℃之间为宜。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1是本发明实施例的具有全方位反射镜的氮化镓基发光二极管结构示意图。 

图中部件符号说明：