[发明专利]一种台阶型发光二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，特别涉及一种台阶型发光二极管的制造方法。

背景技术

半导体发光二极管(Light Emitting Diode)应用日益广泛，特别是在照明方面有取代白炽灯和荧光灯的趋势。发光二极管是由半导体材料所制成的发光元件，元件具有两个电极端子，在端子间施加电压，通入极小的电流，经由电子电洞的结合可将剩余能量以光的形式激发释出，此即发光二极管的基本发光原理。发光二极管不同于一般白炽灯泡，发光二极管是属冷发光，具有耗电量低、元件寿命长、无须暖灯时间及反应速度快等优点，再加上其体积小、耐震动、适合量产，容易配合应用上的需求制成极小或阵列式的元件，目前发光二极管已普遍使用于资讯、通讯及消费性电子产品的指示器与显示装置上，成为日常生活中不可或缺的重要元件。

目前发光二极管还面临一些技术上的问题，特别是光取出效率比较低。这导致了发光二极管的亮度不足等缺陷。针对上述问题，业内已经提出了通过粗化方法来改善发光二极管出光效率的问题，但是现有技术中粗化方法仍然存在缺陷，例如仅对发光二极管进行水平面式粗化，这种粗化方式无法进一步提高粗化面积，因此出光效率无法进一步提高。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提出了一种高出光效率的台阶型发光二极管的制造方法，通过增大粗化面积，从而提高发光二极管的出光效率。

首先对本发明所采用的“上”、“下”进行定义，在本发明中，通过参照附图，本发明所述的“上”为附图中面向附图时垂直向上的方向。本发明所述的“下”为附图中面向附图时垂直向下的方向，本文所述的“厚度”是指面向附图时垂直方向上的距离，本文所述的“宽度”是指面向附图时水平方向上的距离。

本发明提出的台阶型发光二极管的制造方法依次包括如下步骤：

（1）在衬底上依次形成第一底透明导电层、底粗化层、第二底透明导电层；

（2）在第二底透明导电层的第二区域上依次形成p型半导体层、半导体发光层和n型半导体层；

（3）在n型半导体层上依次形成第一顶透明导电层、顶粗化层、第二顶透明导电层；

（4）在第二底透明导电层的第一区域上以及第二顶透明导电层上形成底电极和顶电极。

其中，在衬底上形成第一底透明导电层的工艺为：先在衬底上淀积透明导电材料，然后经过光刻、刻蚀工艺，从而在透明导电材料上形成凹槽，以此形成第一底透明导电层，此后采用化学腐蚀工艺对第一底透明导电层的表面进行腐蚀，从而在第一底透明导电层表面形成一定厚度的底粗化层，接着在底粗化层上淀积透明导电材料，经过平坦化后形成第二底透明导电层；

其中，在n型半导体层上淀积平坦的透明导电材料，然后经光刻、刻蚀后形成具有凸起的第一顶透明导电层，此后对第一顶透明导电层的表面进行化学腐蚀，从而在第一顶透明导电层的表面形成一定厚度的顶粗化层，接着在顶粗化层上淀积透明导电材料，经平坦化后形成第二顶透明导电层；

其中，同时采用金属溅射工艺，从而在第二底透明导电层的第一区域的表面上以及第二顶透明导电层的表面上分别形成底电极和顶电极；

进一步的，所述底电极和顶电极为导热性能良好的金属材料，例如但不限于：金、银、铜、铝、镍、钛、钴、钯或铂，或者也可以采用金属合金来形成，例如但不限于：金铂合金、银铝合金、镍铝合金、镍钛合金等。

进一步的，第一底透明导电层、第二底透明导电层、第一顶透明导电层和第二顶透明导电层为导电性能良好的透明导电材料，例如金属化合物材料，该金属化合物材料为：ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＭｇＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＴｉＯ2或ＩＴＯ;

第二底透明导电层和第一顶透明导电层分别具有凸块，从截面上看，所述第二底透明导电层和第一顶透明导电层的外形与方波相同；并且第二底透明导电层凸块的边缘与第一顶透明导电层凸块的边缘对齐；

进一步的，p型半导体层为p型GaN层或p型AlGaN层，n型半导体层为n型GaN层或n型AlGaN层，半导体发光层为交替形成的超晶格结构的Al_xIn_yGa_zN/AI_xIn_yGa_zP多量子阱层，其中x+y+z=1、并且0<x≤0.05、0<y≤0.05、0<z≤0.9；

进一步的，底粗化层和顶粗化层均匀覆盖在第二底透明导电层和第一顶透明导电层具有凸块的表面上，并且底粗化层和顶粗化层的厚度相同，都为80-100nm；