[发明专利]发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光领域，特别是涉及一种发光二极管及其制造方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)由于具有寿命长、耗能低等优点，应用于各种领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提高，LED在照明领域常用作发光装置。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。

然而，目前半导体发光二极管存在着发光效率低的问题。对于普通的未经封装的发光二极管，其出光效率一般只有百分之几，大量的能量聚集在器件内部不能出射，既造成能量浪费，又影响器件的使用寿命。因此，提高半导体发光二极管的出光效率至关重要。

基于上述的应用需求，许多种提高发光二极管出光效率的方法被应用到器件结构中，例如表面粗糙化法，金属反射镜结构等。CN 1858918A公开了一种全角度反射镜结构GaN基发光二极管及其制作方法。参考图1，所述发光二极管包括：衬底1、生长在衬底1上的全角度反射镜4、以及制作在全角度反射镜4上的GaN LED芯片13。所述GaN LED芯片13包括：蓝宝石衬底5、N型GaN层6、有源区量子阱层7、P型GaN层8、P型电极9、P型焊盘10、N型电极11、N型焊盘12；其中，全角度反射镜4生长在衬底1上，其是由高折射率层3和低折射率层2堆叠排列成的，高折射率层3与蓝宝石衬底5接触，低折射率层2和衬底1接触，高折射率层的折射率nH＞低折射率层的折射率nL＞蓝宝石材料的折射率n，且满足其中，n、nH、nL为折射率。该专利通过在发光二极管下表面形成全角度反射镜结构，可以将GaN材料所发光在全角度范围内以高反射率向上反射，来提高发光二极管的出光效率。然而，该发光二极管制造方法需要在衬底上形成多层由高折射率层与低折射率层堆叠而成的薄膜结构，制作工艺非常复杂，不利于推广应用。

发明内容

本发明提供一种发光二极管及其制造方法，以解决现有的发光二极管出光效率低的问题。

本发明提供一种发光二极管制造方法，包括：提供(100)晶面的硅衬底；在所述硅衬底上形成图形化掩膜层；以所述图形化掩膜层为掩膜，湿法刻蚀所述硅衬底，将所述硅衬底的一部分转变为(111)晶面，从而使得所述硅衬底表面呈锥形；去除所述图形化掩膜层；在所述硅衬底的(111)晶面上形成分布布拉格反射层；在所述分布布拉格反射层上依次形成第一导电类型半导体层、有源层以及第二导电类型半导体层；形成贯穿所述硅衬底和分布布拉格反射层的接触插塞；在所述硅衬底远离第一导电类型半导体层的表面上形成第一电极，所述第一电极通过接触插塞与第一导电类型半导体层电连接；在所述第二导电类型半导体层上形成第二电极。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述分布布拉格反射层包括5～20个层对，所述层对由氮化镓层以及铝氮化镓层组成。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，利用碱性溶液湿法刻蚀所述硅衬底；所述碱性溶液为四甲基氢氧化铵溶液或氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀温度为60℃～80℃，刻蚀时间大于20分钟；利用缓冲氢氟酸溶液去除所述图形化掩膜层。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，将所述硅衬底的一部分转变为(111)晶面之后，还包括：在所述硅衬底上依次形成缓冲层，所述缓冲层的材料为氮化铝。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，形成第二导电类型半导体层之后，还包括：在所述第二导电类型半导体层上形成透明导电层，所述透明导电层的材料为镍金材料。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，，形成贯穿所述硅衬底和分布布拉格反射层的接触插塞的步骤包括：形成贯穿所述硅衬底、缓冲层和分布布拉格反射层的接触孔；在所述接触孔内填充第一金属材料；在所述接触孔内填充第二金属材料。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。所述第一导电类型半导体层的材料为n型掺杂的氮化镓，所述有源层包括多量子阱有源层，所述多量子阱有源层的材料为铟氮化镓；所述第二导电类型半导体层的材料为p型掺杂的氮化镓。