[发明专利]一种带气泡的电流阻挡层的发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件的制作方法，更具体地为一种带有图形化气泡的电流阻挡层的发光二极管及其制作方法。

背景技术

固态发光器件的发光二极管具有低能耗，高寿命，稳定性好，体积小，响应速度快以及发光波长稳定等良好光电特性，被广泛应用于照明、家电、显示屏及指示灯等领域。此类型发光器件在光效、使用寿命等方面均已有可观的进步，有希望成为新一代照明及发光器件主流。

各种芯片制程技术广泛应用于器件的设计，由于LED芯片的电流积聚效应，即电流主要集中在电极正下方的发光层部分区域，横向扩展比较小，电流分布很不均匀，导致局部电流密度过大，热量过高，大大降低了芯片的使用效率和寿命。同时，在此区域电流密度最大，自然发光强度也最大，但此区域出射的光绝大部分会被正上方的不透明电极所遮挡，导致LED的出光效率低。比较常用的解决方案就是在LED器件结构中引入一电流阻挡层，阻挡层作为后引入的材料，存在制程复杂和粘附性等问题；美国专利US4864370就是采用该技术方法的典型，其在顶部焊盘下方置入一层不导电的SiO₂作为电流阻挡层，通过SiO₂层阻止电流注入正下方的发光层。

当光从光密介质射向光疏介质时，折射角超过某一数值时，光不再产生折射，而是全反射。为了提高反射率，目前普遍采用图形化蓝宝石（PSS）衬底，并结合外延方法，使外延层中形成微小空隙或者气泡，从而提高反射率和光取出率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是改进现有技术的上述局限，以进一步改善发光二极管的工艺流程并提高出光效率。

为达到上述目的，本发明提出一种带有图形化气泡的电流阻挡层的制作方法，至少包括如下步骤：

（1）在衬底上生长发光外延叠层，自下而上依次包括N型半导体层、活性层和P型半导体层；

（2）在发光外延叠层表面涂布液态绝缘材料，并采用起泡机在液态绝缘材料中形成微小气泡；

（3）对形成微小气泡的液态绝缘材料，进行快速固化，用于充当电流阻挡层；

（4）采用黄光光刻以及蚀刻工艺图形化所述电流阻挡层，保留位于后续电极正下方的电流阻挡层区域；

（5）制作电极，从而制得发光二极管芯片结构。

根据本发明，优选地，所述液态绝缘材料为低折射率材料，例如二氧化硅（SiO₂）或氮化硅（SiN）等。

根据本发明，优选地，所述液态绝缘材料为感光性材料，例如旋转涂布玻璃（SOG）或苯并环丁烯（BCB）或聚酰亚胺树脂（PI）或光刻胶等。

根据本发明，优选地，所述起泡机的起泡方式包括搅拌或吹塑或其组合。

根据本发明，优选地，所述起泡机的起泡过程可通入气体，气体包括氮气或氩气或其组合。

根据本发明，优选地，所述微小气泡为圆球或椭球体或正方体或不规则形状。

根据本发明，优选地，所述微小气泡的直径范围不大于20μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：本发明选取液态绝缘材料作为电流阻挡层，先涂布于发光外延叠层表面，采用起泡机在液态绝缘材料中形成微小气泡，进行固化，再经黄光光刻和蚀刻工艺后，形成具图形化气泡的电流阻挡层。此外，图形化气泡的电流阻挡层还兼具反射层作用，用于进一步提高电极位置的反射效率，从而提升发光二极管的发光效率。

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1~5为本发明实施例制作具有电流阻挡层的发光二极管流程示意图。

图6 为图5的局部放大示意图，示出气泡位置的光折射与反射路径。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，提供一蓝宝石衬底100，在蓝宝石衬底上从下至上依次生长具有N型半导体层、活性层和P型半导体层结构的GaN基发光外延叠层110；然后通过黄光光刻定义出P型发光区和N电极位置，利用干蚀刻方法，蚀刻出N电极位置以及切割走道，此道工艺为习知技术，故图中未示出。