[发明专利]一种发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明领域，特别是涉及一种发光二极管及其制造方法。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

LED照明光源早期的产品发光效率低，光强一般只能达到几个到几十个mcd，适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。目前直接目标是LED光源替代白炽灯和荧光灯，这种替代趋势已从局部应用领域开始发展。

随着半导体照明技术的发展，GaN基发光二极管逐渐显示出其独特的优势，如何提高GaN基LED的出光率是当今人们最关心的问题之一，因为GaN基LED的光抽取效率受制于GaN与空气之间巨大的折射率差,根据斯涅耳定律，光从GaN（n≈2.5）到空气（n=1.0）的临界角约为23°，只有在入射角在临界角以内的光可以出射到空气中，而临界角以外的光只能在GaN内部来回反射，直至被自吸收。

图1为传统四边形芯片出光效果图，传统的发光二极管，当芯片的出射角度大于23.5°，小于66.5°时，芯片的光将仅局限在芯片的内部来回反射，光子不能逃逸出芯片外部，造成芯片的出光损失，导致出光效率的降低。

因此，提供一种可以有效提高发光二极管出光效率的发光二极管结构及其制造方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种发光二极管及其制造方法，用于解决现有技术中发光二极管出光效率较低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种发光二极管的制造方法，至少包括以下步骤：

1）提供一生长衬底，于所述生长衬底表面形成至少包括N型层、量子阱层及P型层的发光外延结构；

2）去除部分的P型层、量子阱层及N型层形成N电极制备区域以及去除部分P型层、量子阱层及N型层时所形成的侧壁；

3）于所述P型层表面形成第一电流扩展层；

4）于所述第一电流扩展层、侧壁以及N电极制备区域表面形成透明绝缘层，刻蚀所述透明绝缘层形成间隔排列的图案化结构；

5）于所述第一电流扩展层及所述图案化结构表面及N电极制备区域表面形成第二电流扩展层；

6）于所述N电极制备区域表面的第二电流扩展层表面制作N电极，于所述第一电流扩展层及图案化结构表面的第二电流扩展层表面制作P电极。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优选方案，所述生长衬底为蓝宝石衬底，所述N型层为N-GaN层，所述量子阱层为InGaN/GaN多量子阱层，所述P型层为P-GaN层。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优选方案，所述侧壁为与所述N型层表面呈预设角度倾斜的斜面。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优选方案，步骤2）中，采用等离子体增强化学气相沉积法PECVD形成所述透明绝缘层，厚度为120～960nm。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种优选方案，所述图案化结构为周期性排列的柱形结构或锥形结构。

本发明还提供一种发光二极管，至少包括：

生长衬底；

发光外延结构，至少包括依次层叠的N型层、量子阱层及P型层，所述发光外延结构具有去除了部分的P型层、量子阱层及N型层所形成的N电极制备区域以及去除部分P型层、量子阱层及N型层时所形成的侧壁；

第一电流扩展层，结合于所述P型层表面；

图案化结构，由透明绝缘材料形成，结合于所述第一电流扩展层、侧壁以及N电极制备区域表面；

第二电流扩展层，覆盖于所述第一电流扩展层及所述图案化结构表面、以所述N电极制备区域表面；

N电极，形成于所述N电极制备区域表面的第二电流扩展层表面，以及P电极，形成于所述第一电流扩展层及所述图案化结构表面的第二电流扩展层表面。