一種發光二極管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體光電器件領域，特別是一種發光二極管的制作方法。
【背景技術】
[0002]現今，發光二極管(LED)，特別是GaN基LED因其較高的發光效率，在普通照明領域已取得廣泛的應用。但是，由于發光二極管的發光從外延層發射到空氣層，因外延層的折射率大于空氣層，光從光密材料發射到光疏材料會面臨全反射角問題，導致入射角度大于全反射角的光線被完全反射而無法離開發光二極管。特別是GaN基發光二極管，因GaN的折射率為2.38，空氣的折射率為1.0，導致從GaN發光二極管出射的光的全反射角僅為約23度，從而引起光提取效率偏低，發光效率和發光強度偏低的問題。雖然目前可采用圖形化PSS襯底、P型粗化等技術來提升光提取效率，但目前取得的光提取效率仍較高。
[0003]鑒于現有技術中存在發光二極管LED的光提取效率仍偏低，因此有必要提出一種新的一種發光二極管的制作方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于:提供一種簡易且易于規模化生產的發光二極管的制作方法，通過聚苯乙烯球制作具有球狀空氣層的發光二極管，提升發光二極管的光提取效率。
[0005]本發明公開了一種發光二極管的制作方法，其特征包含以下步驟:(I)將襯底蝕刻出凹陷的半球狀圖形；(2)將聚苯乙烯球沉積在半球狀的圖形中；(3)在聚苯乙烯球上方沉積緩沖層；(4)采用高溫或激光照射聚苯乙烯球，將其分解，形成球狀空氣層的緩沖層模板；(5)在球狀空氣層的緩沖層模板外延生長發光二極管結構，形成具有球狀空氣層結構的發光二極管，增大出光角，提升光提取效率，從而提升發光效率和發光強度。
[0006]進一步地，所述襯底為藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、氮化鋁、ZnO等適合外延生長的襯底。
[0007]進一步地，所述的步驟(I)采種干法蝕刻出凹陷的半球狀圖形。
[0008]進一步地，所述的步驟(I)的半球狀圖形的直徑為0.01~10μπι，圖形間距為0.01-10 μ m，優選直徑為0.2 μ m，間距為0.1 μ m。
[0009]進一步地，所述的步驟(2)沉積在凹陷的半球狀圖形的材料為聚苯乙烯。
[0010]進一步地，所述的步驟(2)沉積聚苯乙烯的方法有旋涂法、機械轉移法、納米壓印等各種能將聚苯乙烯沉積進半球狀圖形的方法。
[0011]進一步地，所述的步驟(3)在聚苯乙稀球上方沉積緩沖層的材料為GaN、AIN、InN及其組分在 0~100% 的 AlxGa^N(0〈x〈l)，InyGa1^yN(0<y<I), AlzIn1^N(0<ζ<1)三元和四元Al InGaN混晶，優選低溫的GaN緩沖層。
[0012]進一步地，所述的步驟(3)在聚苯乙烯球上方沉積緩沖層的方法為MOCVD外延、MBE外延、磁控濺射、電子束蒸發等各種沉積緩沖層的方法，優選磁控濺射法。
[0013]進一步地，所述的步驟(3)在聚苯乙烯球上方沉積一層緩沖層的厚度為0.001-10 μ m，優選緩沖層的厚度為0.5 μ m。
[0014]進一步地，所述的步驟(4)的方法為加熱樣品或激光照射樣品，使聚苯乙烯球分解成氣體逸出，形成具有空氣層的模板。
[0015]進一步地，所述的步驟(4)的激光波長為100~350nm，或者采用溫度為100~2000度加熱樣品。
[0016]進一步地，所述的步驟(5)在球狀空氣層的緩沖層模板采用MOCVD金屬有機化學氣相沉積方法外延生長發光二極管結構。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明實施例的發光二極管的制作方法的步驟(I)。
[0018]圖2為本發明實施例的發光二極管的制作方法的步驟(2)。
[0019]圖3為本發明實施例的發光二極管的制作方法的步驟(3) ~ (4)。
[0020]圖4為本發明實施例的發光二極管的制作方法的步驟(5)。
[0021]圖示說明:100:藍寶石襯底，101:凹陷的半球狀圖形，102:聚苯乙烯球，103:磁控濺射 GaN 緩沖層，104:U 型 GaN，105:N 型 GaN，106:MQff, 107:P 型 GaN，108:P 型接觸層。
【具體實施方式】
[0022]下面結合示意圖對本發明進行詳細的描述，在進一步介紹本發明之前，應當理解，由于可以對特定的實施例進行改造，因此，本發明并不限于下述的特定實施例。還應當理解，由于本發明的范圍只由所附權利要求限定，因此所采用的實施例只是介紹性的，而不是限制性的。除非另有說明，否則這里所用的所有技術和科學用語與本領域的普通技術人員所普遍理解的意義相同。
[0023]請參照附圖1，第一步，如步驟(I)所示，采用光罩和干蝕刻方法在藍寶石襯底100上蝕刻出凹陷的半球狀圖形101，半球形的直徑為200nm，間距為lOOnm，均勻分布在藍寶石襯底上。采用干蝕刻的方法易于控制圖形的間距、大小和分布的均勻性，適合于大規模生產。
[0024]請參照附圖2，第二步，如步驟(2)所示，采用旋涂法將聚苯乙烯球102均勻旋涂在半球狀圖形中，由于球狀的凹陷位置的能量最低，聚苯乙烯球在機械振動的作用下易于均勻地落在凹陷位置101。
[0025]請參照附圖3，第三步，如步驟(3)和(4)所示，采種磁控濺射法在聚苯乙烯覆蓋的襯底上方沉積一層500nm的GaN氮化鎵緩沖層103，因氮化鎵均勻地濺射在聚苯乙烯球上方，形成半球狀的緩沖層。然后，采用325nm的激光聚焦在聚苯乙烯層里，使其分解為氣體逸出，從而形成具有球狀空氣層的GaN緩沖層模板。
[0026]請參照附圖4，第四步，如步驟(5)所示，將具有球狀空氣層的GaN緩沖層模板放在MOCVD金屬有機化學氣相沉積腔里，通入有機金屬源如TMGA、TMIn, TMA1, TEGA, Cp2Mg、摻雜氣體SiH4W及載氣1等，外延生長U型GaN104、N型GaN 105，MQff 106，P型GaN 107，P型接觸層108等，外延生長GaN基發光二極管結構，制作成具有球狀空氣層的發光二極管，提升光提取效率，進而提升發光強度和發光效率。
[0027]以上實施方式僅用于說明本發明，而并非用于限定本發明，本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對本發明做出各種修飾和變動，因此所有等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的專利保護范圍應視權利要求書范圍限定。
【主權項】
1.一種發光二極管的制作方法，其特征包含以下步驟: (1)將襯底蝕刻出凹陷的半球狀圖形； (2)將聚苯乙烯球沉積在半球狀圖形中； (3)在聚苯乙烯球上方沉積一緩沖層； (4)采用高溫或激光照射聚苯乙烯球，將其分解，形成球狀空氣層的緩沖層模板； (5)在球狀空氣層的緩沖層模板外延生長發光二極管結構，形成具有球狀空氣層結構的發光二極管，增大出光角，提升光提取效率，從而提升發光效率和發光強度。2.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述襯底為藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、氮化鋁、ZnO適合外延生長的襯底。3.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(I)采用干法蝕刻出凹陷的半球狀圖形。4.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(I)的半球狀圖形的直徑為0.01~10 μ??，圖形間距為0.01~10 μπι。5.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(2)沉積在凹陷的半球狀圖形的材料為聚苯乙烯。6.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(2)沉積聚苯乙烯的方法有旋涂法或機械轉移法或納米壓印能將聚苯乙烯沉積進半球狀圖形的方法。7.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(3 )在聚苯乙烯球上方沉積緩沖層的材料為GaN、A1N、InN及其組分在0~100%的AlxGa1-JiN(0〈x〈l)，InyGa1^N(0<y<l)，AlzIn1^N(0〈ζ〈1)三元和四元 AlInGaN 混晶。8.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(3)在聚苯乙烯球上方沉積緩沖層的方法為MOCVD外延或MBE外延或磁控濺射或電子束蒸發沉積緩沖層的方法。9.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(3)在聚苯乙烯球上方沉積緩沖層的厚度為0.0Ol-1Oymo10.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(4)的方法為加熱樣品或激光照射樣品，使聚苯乙烯球分解成氣體逸出，形成具有空氣層的模板。11.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(4)的激光波長為100~350nm，或者采用溫度為100~2000度加熱。12.根據權利要求1所述的一種發光二極管的制作方法，其特征在于:所述的步驟(5)在球狀空氣層的緩沖層模板采用MOCVD金屬有機化學氣相沉積方法外延生長發光二極管結構。
【專利摘要】本發明公開了一種發光二極管的制作方法，包含以下步驟：（1）將襯底蝕刻出凹陷的半球狀圖形；（2）將聚苯乙烯球沉積在半球狀圖形中；（3）在聚苯乙烯球上方沉積一緩沖層；（4）采用高溫或激光照射聚苯乙烯球，將其分解掉形成球狀的空氣層緩沖層模板；（5）在球狀的空氣層緩沖層模板外延生長發光二極管結構，形成具有球狀空氣層結構的發光二極管，增大出光角，提升光提取效率，從而提升發光效率和發光強度。
【IPC分類】H01L33/00, H01L33/12, H01L33/22
【公開號】CN104952996
【申請號】CN201510403011
【發明人】鄭錦堅, 尋飛林, 李志明, 杜偉華, 鄧和清, 伍明躍, 周啟倫, 林峰, 李水清, 康俊勇
【申請人】廈門市三安光電科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年7月10日