專利名稱：發(fā)光二極管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件，尤其涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。
背景技術：
現(xiàn)在，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)已經(jīng)被廣泛應用到很多領域。然而，發(fā)光二極管產(chǎn)生的光只有在小于臨界角的情況下才能射出至外界，否則由于內(nèi)部全反射的原因，大量的光將在發(fā)光二極管內(nèi)部損失掉，無法射出至外界，導致發(fā)光二極管的出光率低下，亮度不高。目前，利用蝕刻使得發(fā)光二極管表面粗化來增加發(fā)光二極管亮度的技術已為公眾熟知，現(xiàn)有的技術大致分為兩種1.利用高溫的酸性液體(如硫酸，磷酸等)來對發(fā)光二極管進行蝕刻，其缺點為液體中易因溫度不均而產(chǎn)生蝕刻速率不穩(wěn)定的現(xiàn)象，且使用槽體需經(jīng)良好的設計，使在高溫操作的液體不具危險，因此槽體的制作成本也會較高； 2.利用紫外光照光加電壓的方式，使半導體組件易和氫氧化鉀產(chǎn)生反應，進而達成蝕刻的目的，但操作上需制作絕緣物保護，在芯片上布下電極線，再進行通電照光蝕刻，由于電極導電性的問題使制作上只能在小片芯片上制作，而整片晶圓的制作上受限于電力的分布， 而很難有良好的蝕刻均勻性，且制作流程較復雜。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種便于蝕刻的發(fā)光二極管及其制造方法。一種發(fā)光二極管，其包括基板、第一 η型氮化鎵層、連接層、第二 η型氮化鎵層、發(fā)光層、P型氮化鎵層、P型電極及η型電極。所述第一 η型氮化鎵層形成在所述基板上，其具有一個遠離所述基板的第一表面，該第一表面包括一個第一區(qū)域和一個第二區(qū)域。所述連接層、第二 η型氮化鎵層、發(fā)光層、ρ型氮化鎵層和ρ型電極依次形成于所述第一區(qū)域上。 所述η型電極形成在所述第二區(qū)域上。所述連接層能夠被減性溶液蝕刻，所述第二 η型氮化鎵層面向連接層的底面為反向極化氮化鎵，且該底面有裸露的粗化表面。一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟提供一基板；在所述基板上依次成長形成第一 η型氮化鎵層、連接層、第二 η型氮化鎵層、發(fā)光層和ρ型氮化鎵層；蝕刻所述ρ 型氮化鎵層、發(fā)光層、第二 η型氮化鎵層和連接層直至裸露出部分第一 η型氮化鎵層；采用堿性溶液蝕刻掉部分所述連接層，裸露出第二 η型氮化鎵層面向連接層的底面的一部分， 并采用所述堿性溶液對裸露出的第二 η型氮化鎵層的底面進行蝕刻以形成粗化表面；及在 P型氮化鎵層上形成P型電極及在所述第一 η型氮化鎵層的裸露區(qū)域上形成η型電極。本發(fā)明提供的發(fā)光二極管中，由于發(fā)光二極管具有易被減性溶液蝕刻的連接層， 且第二 η型氮化鎵層面向連接層的底面為反向極化(N-face)氮化鎵，從而很容易對第二 η 型氮化鎵層的底面進行粗化以提高發(fā)光二極管的光萃取率。


圖1是本發(fā)明實施方式提供的一種發(fā)光二極管剖視圖。
圖2是反向極化氮化鎵被堿性溶液蝕刻后的示意圖。圖3-圖8是圖1中的發(fā)光二極管的制造方法示意圖。主要元件符號說明發(fā)光二極管100基板10第一 η型氮化鎵層20第一表面20a第一區(qū)域21第二區(qū)域22連接層30第二 η型氮化鎵層40發(fā)光層50ρ型氮化鎵層60透明導電層70ρ型電極80η型電極90
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參閱圖1，本發(fā)明實施方式提供的一種發(fā)光二極管100包括基板10、第一 η型氮化鎵層20、連接層30、第二 η型氮化鎵層40、發(fā)光層50、ρ型氮化鎵層60、透明導電層70、ρ 型電極80及η型電極90。所述基板10的材質(zhì)可選自硅、碳化硅、藍寶石等。本實施方式中，所述基板10的材質(zhì)為藍寶石。所述第一 η型氮化鎵層20形成在所述基板10上，其遠離基板10的第一表面20a 包括一個第一區(qū)域21及一個第二區(qū)域22。所述連接層30、第二 η型氮化鎵層40、發(fā)光層50、 P型氮化鎵層60、透明導電層70、ρ型電極80依次形成在所述第一區(qū)域21上，所述η型電極90形成在所述第二區(qū)域22上。本實施方式中，所述第二區(qū)域22環(huán)繞所述第一區(qū)域21， 所述η型電極90為環(huán)繞所述第一區(qū)域21的框形電極。所述第一 η型氮化鎵層20的第一表面20a為正常極化(fei-face)氮化鎵。正常極化(fe-face)氮化鎵為晶格成長堆棧時， 鎵原子形成在表面的結(jié)構；反向極化(N-face)氮化鎵為晶格成長堆棧時，氮原子形成在表面的結(jié)構。反向極化(N-face)氮化鎵易被堿性溶液在低于100°C情況下蝕刻成六角錐的形態(tài)(如圖2所示)；但正常極化(fei-face)氮化鎵則與堿性溶液在低于100°C情況下完全不反應。所述連接層30易于被堿性溶液在低于100°C情況下蝕刻。所述連接層30的面積小于形成在其上的第二 η型氮化鎵層40，使得第二 η型氮化鎵層40面向所述連接層30的底面周緣裸露出。所述連接層30的材質(zhì)可選自氮化鋁、二氧化硅、氮化硅等。本實施方式中，所述連接層30為氮化鋁。優(yōu)選地，所述連接層30的厚度范圍為5納米-1000納米。連接層30的厚度大于5納米時，蝕刻液才會有效的側(cè)蝕滲透，所述連接層30的厚度大于1000納米則容易因為應力太大而導致其上形成的結(jié)構出現(xiàn)碎裂。所述第二 η型氮化鎵層40的底面為反向極化(N-face)氮化鎵，其底面裸露的部分被粗化，以能夠提高發(fā)光二極管100的光萃取率。所述透明導電層70可選自鎳金雙金屬薄層、氧化銦錫(ITO)等。本實施方式中， 所述透明導電層70為氧化銦錫。所述發(fā)光二極管100的制造方法包括以下步驟請參閱圖3，先提供基板10，所述基板10的材質(zhì)可選自硅、碳化硅、藍寶石等。請參閱圖4，在所述基板10上依次成長形成第一 η型氮化鎵層20、連接層30、第二 η型氮化鎵層40、發(fā)光層50和ρ型氮化鎵層60。所述第一 η型氮化鎵層20遠離基板10 的第一表面20a可為正常極化(fei-face)氮化鎵，以避免后續(xù)被減性溶液蝕刻。所述連接層30的厚度范圍為5納米-1000納米。連接層30的厚度大于5納米時，蝕刻液才會有效的側(cè)蝕滲透，所述連接層30的厚度大于1000納米則容易因為應力太大而導致其上形成的結(jié)構出現(xiàn)碎裂。所述第二 η型氮化鎵層40的底面為反向極化(N-face)氮化鎵，以便于被減性溶液蝕刻。請參閱圖5，蝕刻所述ρ型氮化鎵層60、發(fā)光層50、第二 η型氮化鎵層40和連接層30直至裸露出部分第一 η型氮化鎵層20。對所述ρ型氮化鎵層60、發(fā)光層50、第二 η 型氮化鎵層40和連接層30的蝕刻可采用感應耦合電漿蝕刻技術anductively Coupled Plasma, ICP)。所述第一 η型氮化鎵層20也可有部分被蝕刻。本實施方式中，所述第一 η 型氮化鎵層20的裸露區(qū)域環(huán)繞所述連接層30。請參閱圖6，采用堿性溶液蝕刻掉部分所述連接層30，裸露出第二η型氮化鎵層40 的部分底面，并采用所述堿性溶液對裸露出的第二 η型氮化鎵層40的底面進行蝕刻以形成粗化表面。為加快對連接層30及第二 η型氮化鎵層40的底面的蝕刻速度，優(yōu)選地，所述堿性溶液為強堿性溶液，如氫氧化鉀、氫氧化鈉等。請參閱圖7，在所述ρ型氮化鎵層60上形成透明導電層70。所述透明導電層70 可選自鎳金雙金屬薄層、氧化銦錫(ITO)等。本實施方式中，所述透明導電層70為氧化銦錫。請參閱圖8，在透明導電層70上形成ρ型電極80及在所述第一 η型氮化鎵層20 的裸露區(qū)域上形成η型電極90。本實施方式中，所述η型電極90為環(huán)繞所述第一區(qū)域21 的框形電極。本發(fā)明實施方式提供的發(fā)光二極管中，由于發(fā)光二極管具有易被減性溶液蝕刻的連接層，且第二 η型氮化鎵層面向連接層的底面為反向極化(N-face)氮化鎵，從而很容易對第二 η型氮化鎵層的底面進行粗化以提高發(fā)光二極管的光萃取率?？梢岳斫獾氖?，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術構思做出其它各種像應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管，其包括基板、第一 η型氮化鎵層、連接層、第二 η型氮化鎵層、發(fā)光層、P型氮化鎵層、P型電極及η型電極，所述第一 η型氮化鎵層形成在所述基板上，其具有一個遠離所述基板的第一表面，該第一表面包括一個第一區(qū)域和一個第二區(qū)域，所述連接層、第二 η型氮化鎵層、發(fā)光層、ρ型氮化鎵層和ρ型電極依次形成于所述第一區(qū)域上，所述 η型電極形成在所述第二區(qū)域上，所述連接層能夠被減性溶液蝕刻，所述第二 η型氮化鎵層面向連接層的底面為反向極化氮化鎵，且該底面有裸露的粗化表面。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述第二區(qū)域環(huán)繞所述第一區(qū)域。
3.如權利要求2所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述η型電極為環(huán)繞所述第一區(qū)域的框形電極。
4.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述第一η型氮化鎵層的第一表面為正常極化氮化鎵。
5.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述連接層的材質(zhì)選自氮化鋁、二氧化硅或氮化硅。
6.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于所述連接層的厚度范圍為5納米-1000納米。
7.一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟提供一基板；在所述基板上依次成長形成第一 η型氮化鎵層、連接層、第二 η型氮化鎵層、發(fā)光層和 P型氮化鎵層；蝕刻所述P型氮化鎵層、發(fā)光層、第二 η型氮化鎵層和連接層直至裸露出部分第一 η型氮化鎵層；采用堿性溶液蝕刻掉部分所述連接層，裸露出第二 η型氮化鎵層面向連接層的底面的一部分，并采用所述堿性溶液對裸露出的第二η型氮化鎵層的底面進行蝕刻以形成粗化表面；及在P型氮化鎵層上形成P型電極及在所述第一 η型氮化鎵層的裸露區(qū)域上形成η型電極。
8.如權利要求7所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述第一η型氮化鎵層的裸露區(qū)域位于第一 η型氮化鎵層遠離所述基板的表面，該裸露區(qū)域環(huán)繞所述連接層。
9.如權利要求7所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述堿性溶液為強堿性溶液。
10.如權利要求7所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于所述連接層的厚度范圍為5納米-1000納米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，其包括基板、第一n型氮化鎵層、連接層、第二n型氮化鎵層、發(fā)光層、p型氮化鎵層、p型電極及n型電極。所述第一n型氮化鎵層形成在所述基板上，其具有一個遠離所述基板的第一表面，該第一表面包括一個第一區(qū)域和一個第二區(qū)域。所述連接層、第二n型氮化鎵層、發(fā)光層、p型氮化鎵層和p型電極依次形成于所述第一區(qū)域上。所述n型電極形成在所述第二區(qū)域上。所述連接層能夠被減性溶液蝕刻，所述第二n型氮化鎵層面向連接層的底面為反向極化氮化鎵，且該底面有裸露的粗化表面。本發(fā)明還涉及一種發(fā)光二極管的制造方法。
文檔編號H01L33/02GK102456784SQ20101052407
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權日2010年10月29日
發(fā)明者沈佳輝, 洪梓健 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司