[发明专利]发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及其制造方法，尤其涉及一种改善了光提取效率的发光二极管及其制造方法。

背景技术

通常，氮化镓(GaN)之类的Ⅲ族元素的氮化物由于热稳定性优良并具有直接跃迁型的能带(band)结构，因此近来作为可见光及紫外线区域的发光元件用材料而得到瞩目。尤其，利用氮化铟镓(InGaN)的蓝色及绿色发光元件被应用于大规模天然色平板显示装置、信号灯、室内照明、高密度光源、高分辨率输出系统以及光通信等多种多样的应用领域。

发光二极管为具有n型半导体层、p型半导体层、以及位于所述n型半导体层与p型半导体层之间的活性层的元件，在所述n型半导体层和p型半导体层上施加正向电场时，电子和空穴向所述活性层内注入，且注入到所述活性层内的电子和空穴重新结合，从而发射光。

而且，以往由于难以制作可用于生长氮化镓层的同种基板，因此III族元素的氮化物半导体层一直是在具有类似结晶结构的异质基板上通过金属有机化学气相沉积法(MOCVD)或分子束外延法(molecular beam epitaxy：MBE)等工艺而得到生长。作为异质基板主要使用具有六方晶系结构的蓝宝石(Sapphire)基板。

然而，生长于异质基板上的外延层由于与生长基板之间的晶格失配和热膨胀系数差异而导致错位密度相对较高，从而在改善发光二极管的发光效率方面存在局限性。

据此，正在研究将氮化镓基板使用为生长基板而制造氮化镓系发光二极管的技术。由于氮化镓基板与生长在其上的外延层为同种基板，因此估计可以减少外延层内的晶格缺陷而提高发光效率。

另外，对于现有的蓝宝石基板而言，一直采用与图案化的蓝宝石基板(PSS)一样地在生长基板的上部形成特定图案而改善发光二极管的光提取效率的技术。然而由于氮化镓基板与生长于其上的外延层为同种材料，因此外延层与基板的折射率几乎相等。因此，即使在氮化镓基板的上表面形成图案，由于基板与外延层之间也不会存在折射率的差异，因此不会由于这种图案而发生散射或折射。据此，在活性层中生成的光通过300um左右厚度的相对较厚的氮化镓基板内部而到达基板的底面，因此在氮化镓基板内部损失相当多的量的光。

并且，由于所述蓝宝石为电学上的非导体，因此限制发光二极管的结构。据此，近来开发出一种垂直型结构的发光二极管制造技术，该技术中在蓝宝石之类的异质基板上生长氮化物半导体层之类的外延层，并在所述外延层上粘接支撑基板，然后利用激光剥离技术等而分离所述异质基板，从而制造垂直型结构的发光二极管。

通常，垂直型结构的发光二极管与现有技术中的水平型发光二极管相比具有如下优点：P型半导体位于下方的结构使电流分散性能优良，而且采用导热率高于蓝宝石的支撑基板，从而有良好的散热性能。

并且，对位于上部的N型半导体层的表面进行利用光增强化学蚀刻(PEC：photo enhanced chemical)等的各向异性蚀刻而形成粗糙化的表面，从而可以大幅度提高光提取效率。

然而，由于在这种垂直型结构的发光二极管中，与例如为350μm×350μm或1mm²的发光面积相比，外延层的总厚度(约为4μm)非常薄，因此在电流分散方面有很多困难。

为了解决这一问题，采用如下的一些技术：采用从n型电极垫延伸的电极延伸部，以谋求n型层内的电流分散，或者在对应于n型电极垫的位置的p型电极位置上配置绝缘物质，从而防止电流从n型电极垫直接流向p型电极。

然而其缺点在于，在防止电流从n型电极垫集中流向其下方的方面存在局限性，而且在使电流整体上均匀地分散在宽阔的发光区域方面也存在局限性。

发明内容

技术问题

本发明的技术问题在于提供一种改善了光提取效率的发光二极管。

本发明的另一技术问题在于提供一种通过减小错位密度而实现高电流驱动的发光二极管。

本发明的又一技术问题在于提供一种可降低正向电压的发光二极管。

本发明的又一技术问题在于提供一种改善了电流分散性能的发光二极管。

技术方案

根据本发明的一种形态的发光二极管制造方法包括如下步骤：形成具有第一导电型覆盖层、第二导电型覆盖层、以及位于所述覆盖层之间的活性层的发光二极管结构体，并在所述第一导电型覆盖层的表面内生成缺陷，并对所述缺陷进行蚀刻而在所述第一导电型覆盖层的表面内形成多个槽。