[发明专利]一种大电流密度、低电压功率型发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明领域，特别是涉及一种大电流密度、低电压功率型发光二极管及其制造方法。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

现有的功率型发光二极管多为单个的发光二极管单元组成的，这种单个的发光二极管难以承受较高的电压而严重影响其功率的提高，因而往往难以达到所期待的性能要求。

进一步地，根据斯涅耳定律，现有GaN基LED的光抽取效率受制于GaN与空气之间巨大的折射率差，光从GaN（n≈2.5）到空气（n=1.0）的临界角约为23°，只有在入射角在临界角以内的光可以出射到空气中，而临界角以外的光只能在GaN内部来回反射，直至被自吸收，严重降低了发光二极管的出光效率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大电流密度、低电压功率型发光二极管及其制造方法，用于解决现有技术中功率型发光二极管电压承受能力差、且出光效率难以提高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法，所述制造方法至少包括以下步骤：

1）提供一半导体衬底，于所述半导体衬底表面依次形成包括N型层、量子阱层及P型层的发光元件，并于所述发光元件中定义多个发光单元，且每相邻的两个发光单元组成一并联单元；

2）于各该发光单元制作N电极制备区域；

3）于上述结构表面制作掩膜版，所述掩膜版在各该并联单元内的两个发光单元交接处具有预设宽度的窗口；

4）对所述发光元件进行正划，于各该并联单元的交接处形成延伸至所述半导体衬底内且具有预设深度的裂片走道；

5）依据所述掩膜版采用感应耦合等离子ICP刻蚀法对上述结构进行刻蚀，以在各该并联单元内的两个发光单元交接处形成直至所述半导体衬底的隔离走道，同时于各该裂片走道及隔离走道侧壁形成粗化结构；

6）去除所述掩膜版；

7）于各该发光单元的P型层上表面制作透明导电层，于各该透明导电层表面制作P电极，并于各该N电极制备区域制备N电极；

8）从背面减薄所述半导体衬底，并于所述半导体衬底背面制作反射镜；

9）依据各该并联单元进行裂片，获得独立的并联单元。

在本发明的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法中，所述半导体衬底为蓝宝石衬底，所述N型层为N-GaN层，所述量子阱层为InGaN层，所述P型层为P-GaN层。

在本发明的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法步骤2）中，先制作光刻掩膜版，然后采用ICP刻蚀法刻蚀所述P型层及量子阱层形成一N型层平台，以形成N电极制备区域。

在本发明的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法中，步骤3）所述的掩膜版为图形化的SiO₂层，其中，所述SiO₂层于各该并联单元中的两个发光单元交接处具有预设宽度的窗口。

在本发明的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法中，步骤4）中采用激光划片的方式对所述发光元件进行正划。

在本发明的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法中，所述粗化结构为规则的波浪形微结构。

在本发明的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法中，所述预设深度为20~30微米。

在本发明的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法中，步骤8）中采用研磨或湿法腐蚀法减薄所述半导体衬底。

在本发明的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法中，步骤9）中采用刀片裂片的方式对各该并联单元进行裂片，获得独立的并联单元。

本发明还提供一种依据权上述任意一方案所述的大电流密度、低电压功率型发光二极管的制造方法所制造的大电流密度、低电压功率型发光二极管。