[发明专利]薄膜型发光二极管及其制作方法

说明书

本发明公开了一种薄膜型发光二极管及其制作方法，其采用图形化衬底进行外延生长，然后进行芯片制程中在衬底剥离过程中，使衬底图形的尖端从其衬底主体上断裂并保留在外延层上，从而在发光外延叠层的出光面上形成蓝宝石微透镜。所述薄膜型发光二极管包括发光外延叠层，所述发光外延叠层包含第一类型导体层、发光层和第二类型半导体层，其表面设有一系列由透明生长衬底构成的微透镜。

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件的制作方法，更具体地为一种薄膜型发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）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。

对于传统LED来说，有诸多因素限制了它的发光效率，例如：在外延生长方面，生长衬底与外延晶格失配导致内量子效率低下；在芯片方面，横向型LED芯片中常用蓝宝石、AlN等绝缘衬底，其导热率比较低导致PN结温度比较高；在光导出方面，半导体折射率与空气折射率差，抑制了光从半导体出射等。

为提升发光二极管发光效率，业内出现了多种方法，例如：利用图形化蓝宝石衬底进行外延生长，可以降低位错密度提高晶体质量，并提升光功率；采用激光剥离蓝宝石衬底制作垂直类的大功率发光二极管，可以改善横向结构的电流分布问题，也可以解决电极的遮光问题，从而提升LED的发光效率。

发明内容

本发明提供了一种薄膜型发光二极管及其制作方法，其采用图形化衬底进行外延生长，然后在衬底剥离过程中，使衬底图形的尖端从其衬底主体上断裂并保留在外延层上，从而在发光外延叠层的出光面上形成蓝宝石微透镜。

本发明的技术方案为：薄膜型发光二极管，包括发光外延叠层，所述发光外延叠层包含第一类型半导体层、发光层和第二类型半导体层，具有相对的上表面和下面，所述发光层在电激发下辐射光线并向所述上表面射出，所述发光外延叠层的上表面设有一系列由透明生长衬底构成的微透镜。

优选地，所述薄膜型发光二极管还包括一支撑结构，其位于所述发光外延叠层的下表面，用于支撑和保护所述发光外延叠层。

在一些实施例，所述支撑结构为一导电基板，其通过一粘结层与所述发光外延叠层的下表面粘结，从而构成垂直型发光二极管。

在一些实施例中，所述支撑结构可以是一具有足够厚度的电极结构，该电极结构的厚度一般达50微米以上，以具有足够的强度以保护所述外延层，从而构成倒装型发光二极管，此时发光外延叠层的出面光上即可不用制作电极结构，可增加出光面积。

在一些实施例中，所述支撑结构还可以是具有良好散热性能的绝缘基板，其通过绝缘接合层与发光外延叠层的下表面接合，此时可在出光面上制作电极。

优选地， 所述微透镜呈上宽下窄状，其尺寸高度为0.5~3.0微米。

优选地， 所述微透镜侧面的锥度为30~85°。

优选地，所述微透镜离散分布，相邻微透镜之间的间距为1.0~6.0微米。

优选地，所述微透镜之远离所述发光外延叠层的端面为球面状。

优选地，所述发光层的发光波长为λ时，所述微透镜的尺寸为λ/4以上。

优选地，所述微透镜呈锥体状，其尺寸高度为0.5~3.0微米，中心间距1.0~6.0微米。

优选地，所述微透镜具有两个相对的端部，其中第一个端部嵌入所述发光外延叠层内，第二个端部高出所述发光外延叠层的上表面。

优选地，所述生长衬底为蓝宝石衬底或AlN衬底。