[发明专利]具有全方位反射镜的发光二极管及其相应的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于发光二极管技术领域，尤其涉及一种具有全方位反射镜的发光二极管及其相应的制造方法。

背景技术

发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种半导体发光器件，利用半导体PN结注入式电致发光原理制成。LED具有能耗低、体积小、寿命长、稳定性好、响应快和发光波长稳定等好的光电性能，目前已经在照明、家电、显示屏、指示灯等领域有很好的应用。

传统的LED器件制备工艺已日渐成熟，且LED芯片多以平行结构为主。通常，平行结构LED芯片中引入SiO₂作为电流阻挡层（current blocking layer），这种电流阻挡层既能起到电流扩展作用，又能同时阻挡电流不从电极底下流过GaN基发光，而是让更大比例的电子与空穴在透明薄膜下的量子阱位置处复合发光，以减少电极所吸收的光所占总体发光的比例。

但是，量子阱复合发出的光在GaN基中并非经过一次或者两次反射就可以全部被提取出，一是因为很多来自于量子阱发出的光在GaN基中易经过多次全反射的作用而被损耗；二是很多来自于量子阱发出的光在GaN基中在经过多次反射后，会有大量的光在反射过程中可以经过电极与GaN基的界面时而被提取出来，如果电极不是高反射结构，则这部分光就会被电极所吸收，从而降低外量子效率，最终反映出来的就是LED器件光电转换效率低。

此外，近期很多厂家借用Ag（银）、Al（铝）、Rh（铑）等金属的反射性质做电极，这种电极对光的反射可起到一定的作用，但是金属的反射率有限，仍然有一些光被电极所吸收，并且这种电极对光的发射作用会受到来自于光的波长和入射角度的限制。

由此可见，平行结构LED芯片由于光提取效率受到PN金属电极吸光、电流拥挤（current crowding）的影响而降低。为了避开平行结构LED芯片的不足，研发者所提出的倒装结构LED芯片（Flip chip）或垂直结构LED芯片均可减弱这些平行结构LED芯片的不足，但由于倒装结构LED芯片或垂直结构LED芯片的制造需要高精尖的昂贵的设备、产品良率低、工艺复杂等弊端却没有被中国市场所认可。因此，本发明亟需提供一种无需昂贵设备制造、产品良率高、工艺简单的发光二极管，以解决平行结构LED芯片由于PN金属电极吸光、电流拥挤而导致的光电转换效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有全方位反射镜的发光二极管及其相应的制造方法，以解决平行结构LED芯片由于PN结金属电极吸光、电流拥挤而导致的光电转换效率低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种具有全方位反射镜的发光二极管，包括：由下至上依次包括衬底、n型GaN层、n型GaN层上形成的n电极和有源层、所述有源层上形成的p型GaN层、所述p型GaN层上形成的ODR结构，以及发光二极管还包括透明导电层，所述ODR结构从下至上包括DBR反射结构和p电极，所述透明导电层位于所述DBR反射结构和p电极之间且延伸至未形成所述DBR反射结构的p型GaN层上，其中，所述p电极由反射金属构成。

进一步的，所述DBR反射结构采用蒸发镀膜或溅射镀膜方式制作。

进一步的，所述DBR反射结构由两种不同折射率材料交替组合构成。

优选的，两种所述不同折射率材料是SiO₂、Ti₃O₅、Al₂O₃或MgF₂中的任意两种。

进一步的，所述n电极和p电极还包括一保护金属，所述保护金属对位于其下的反射金属进行保护。

优选的，所述反射金属是Ag、Al或Rh中的任意一种，与所选的反射金属搭配的保护金属所使用的材料为Cr、Ni、Pt、Au、W或Ti中的至少一种。

进一步的，所述具有全方位反射镜的发光二极管还包括：覆盖在上述结构表面但除所述n电极和p电极的部分区域之外的一绝缘层，所述绝缘层使用的材料为SiO₂、SiON或Si₃N₄中的任意一种。

为了解决上述问题，本发明提供一种具有全方位反射镜的发光二极管的制造方法，包括如下步骤：

在一衬底上由下至上依次生长n型GaN层、有源层、p型GaN层；

从顶部的部分p型GaN层刻蚀至n型GaN层，形成n型GaN台面；

在所述p型GaN层上形成DBR反射结构；

在所述DBR反射结构和p型GaN层上沉积一透明导电层；