[发明专利]一种发光二极管及制作方法

说明书

本发明提供一种发光二极管及制作方法，该发光二极管形成于图形化衬底上，该图形化衬底的凸起包括叠置的锥体及台体，该锥体的形成有利于提升发光二极管的出光效率。同时通过调整外延生长条件，还在该凸起的顶端形成有孔洞结构，该孔洞结构不仅有效规避了从凸起侧壁生长的外延层在合并时的应力问题，从而避免纵向缺陷的产生，提升了内量子效率；同时，该孔洞结构的内部为真空或填充有气体，其与周围外延层材料的折射率相差更大，因此更容易发生全反射，从而提升出光效率。经测试本发明中发光二极管的发光亮度、抗静电能力均有提高，从而具有较高的产业实用价值。

技术领域

本发明涉及发光半导体技术领域，特别是涉及一种发光二极管及制作方法。

背景技术

图形化蓝宝石衬底是目前发光二极管(LightEmitting Diode，即LED)外延芯片的主流基板。图形化蓝宝石衬底可以较好地缓解蓝宝石衬底和氮化镓外延生长中的应力，降低氮化镓外延中的缺陷密度，提高外延材料的晶体质量，同时可以提升光提取效率。

为了增强蓝宝石衬底的出光效率，一种普遍的方法是在蓝宝石衬底上制造锥形的凸起结构。另一种方法则是采用SiO₂与蓝宝石相结合的衬底，如图1所示，该种衬底的凸起结构是由SiO₂与蓝宝石共同组合形成的，该种衬底虽然能够进一步提升出光效率，但是在凸起结构的顶端容易出现纵向缺陷，并且该纵向缺陷还会在外延生长过程中进一步延伸至有源层中，有源层中的缺陷会很容易将电子空穴捕获，使电子空穴无法产生辐射复合，进而影响发光效率。

因此，在外延过程中需要设法避免上述缺陷产生，以进一步提升LED的发光效率。

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发光二极管及制作方法，以进一步提升LED的发光效率。

本发明提供一种发光二极管，所述发光二极管包括：

图形化衬底，包括基板，所述基板的上表面具有若干个凸起，所述凸起包括依序叠置于所述基板上表面的台体及锥体，所述锥体与所述基板的制备材料不同；

缓冲层，沉积形成于所述凸起的侧壁表面及所述基板的表面；

外延层，覆盖于所述缓冲层的上表面；

至少一个所述凸起的顶端设置有孔洞结构，所述孔洞结构自所述锥体的顶端延伸至所述外延层中。

可选地，所述外延层包括依序叠置的三维生长层及二维生长层，所述三维生长层靠近所述缓冲层；所述三维生长层的上表面高于所述凸起的顶端，且所述孔洞结构延伸至所述二维生长层。

可选地，所述台体与基板的材料相同。

可选地，所述凸起的高度为1.7-2.2μm，所述三维生长层的厚度为2-3μm。

可选地，所述二维生长层的厚度为1.5-2μm。

可选地，所述外延层的折射率所述基板的折射率所述锥体的折射率。

可选地，所述缓冲层的材料为AlN、AlGaN、AlInGaN中的一种或任意种。

可选地，所述基板的材料为蓝宝石、SiC、Si、ZnO中的一种或任意种，所述锥体的材料为蓝宝石、SiC、Si、ZnO、SiO₂、SiN、SiO中的一种或任意种。

可选地，所述外延层包括第一半导体层、有源层、以及与所述第一半导体层导电类型相反的第二半导体层。

可选地，所述孔洞结构为中空的六棱柱，所述六棱柱横截面的外接圆直径为0.1-0.5μm。

可选地，所述孔洞结构内部为真空或含有填充气体，所述填充气体为N₂、NH₃、惰性气体中的一种或若干种的组合。