一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法
专利名称：一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高亮度发光二极管，尤其是一种具界面粗化的发 光二极管及其制作方法。
背景技术：
目前，发光二极管己被广泛应用于显示、装饰、通讯等经济生活
中。大体结构如图1所示，包含基板1-1、发光结构1-2、第一电极 1-3、第二电极1-5。通过采用不同的半导体材料和结构，发光二极 管能覆盖从紫外到红外的全色范围，并使其发光效率和亮度不断提 高。
发光二极管发光效率的提高一直是技术的追求目标，提高外延材 料的质量，通过布拉格反射体减少砷化镓衬底吸收，透明衬底键合， 厚电流扩展窗口，这些都对效率的提高起到很好的效果。
原则上，发光二极管的外部量子效率取决于本身的内部量子效率 (internal quantum efficiency) 以及释放效率 (extraction efficiency)。所谓内部量子效率，是由发光二极管的材料性质所决 定的。释放效率，意味着从发光二极管内部发出光至周围空气的比例。 释放效率取决于当光离开二极管内部时所发生的损耗，造成损耗的主 要原因之一，是由于形成组件的表面层的半导体材料具有高折射系数 (refraction coefficients高的光折射系数会导致光在该材料表面产生全反射(total reflection),而使发光二极管内部发出的光 无法发射出去。
目前已有一些相关研究揭露了利用表面粗糙化的方式，来改善前 文提及的释放效率，用以提高发光二极管的外量子效率。例如美国专 利号US6411403,公开了一种以外延生长的技术，直接形成粗糙化表 面，使发光效益有明显提高，然而，此技术仅适用于特定的材料，如 铝铟镓氮，因此使得此技术的应用受到限制。此外，其粗糙化表面分 布不均匀，因此无法有效的提升外部量子效率。
发明内容
本发明旨在提出一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法，以 提高发光二极管的发光效率。
本发明一种具界面粗化的发光二极管，包含一个基板；在基板上 形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极 融合；发光结构还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形 成粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。
本发明的制作方法包含以下步骤-
(1) 提供一个基板；
(2) 在基板上形成发光结构；
(3) 在发光结构上形成第一电极；
(4) 通过热处理方式使发光结构与第一电极融合；
(5) 在融合基础上，通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发 光区，得到粗化界面；
(6) 在基板的另一面上形成第二电极。所述步骤(3)中第一电极的材料包含金、金铍、金锌、钛、 镍等金属材料中的一种或多种组成。
所述步骤(4)的热处理方式是采用快速热处理。
所述步骤(4)的热处理方式是采用常规热处理。
所述步骤(4)的热处理温度介于200。C 100(TC，优选温度为 400°C 800°C。
所述步骤(5)的蚀刻为湿法蚀刻。
所述步骤(5)蚀刻所用的蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐 酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成。
所述步骤(6)中第二电极的材料包含金、金锗、镍等金属材
料一种或多种组成。
采用上述方案后，本发明由于通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀 刻出发光区，得到粗化界面，此界面粗化可以增加出光面积，还可以 使发生全反射的光线于下次以不同角度射向界面，明显提高释放效 率，出光效率高，亮度更高。而且，此技术适用于各种材料，应用不 受到限制，其粗糙化表面分布更均匀，可有效的提升外部量子效率。
图1为没有经过界面粗化的发光
图2为本发明具界面粗化的发光
附图标号说明
基板1-1 、 2-1 发光结构1-2 、 2-2 第一电极 1-3 、 2-3
二极管示意图; 二极管示意图。粗化界面2-4 第二电极1-5 、 2-具体实施例方式
如图2所示，本发明揭示的一种具界面粗化的发光二极管，包含 一个基板2-l;在基板2-1上形成发光结构2-2;在发光结构2-2上 形成第一电极2-3，且发光结构2-2与第一电极2-3融合；发光结构 2-2还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形成粗化界面 2-4;在基板2-l的另一面上形成第二电极2-5。
制作方法如下
实施例一
首先提供一个基板2-1;
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(M0CVD)、分子 束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2;
用蒸镀或溅射等方式(公知技术)，镀上金铍、镍，在发光结构 2-2上形成第一电极2-3。
然后用快速热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温 下融合，热处理温度为400-800°C,时间为1 2分钟；
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺(公知技术)，蚀刻 为湿法蚀刻，蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸 等化学制剂中的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面 2-4。
最后在基板2-1另一面上用蒸镀或溅射等方式(公知技术)，镀 金锗、镍，形成第二电极2-5。实施例二
首先提供一个基板2-1。
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(M0CVD)、分子 束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2。
用蒸镀或溅射等方式，镀上金铍、镍，在发光结构2-2上形成第 一电极2-3。
然后用常规热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温 下融合。热处理温度为400-800。C，时间为15 20分钟。
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺，蚀刻为湿法蚀刻， 蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中 的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面2-4。
最后在基板2-l另一面上用蒸镀或溅射等方式，镀金锗、镍，形 成第二电极2-5。
实施例三
首先提供一个基板2-1。
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(M0CVD)、分子 束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2。
用蒸镀或溅射等方式，镀上金铍，在发光结构2-2上形成第一电 极2-3。
然后用快速热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温 下融合。热处理温度为400-800°C，时间为1 2分钟。
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺，蚀刻为湿法蚀刻， 蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中 的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面2-4。
最后在基板2-l另一面上用蒸镀或溅射等方式，镀金锗、镍，形成第二电极2-5。
下面是本发明高亮度发光二极管制作方法的一个具体实施例。 在砷化镓为材料的基板2-l上，用M0CVD生长发光结构2-2，然 后用真空镀膜机在发光结构2-2上镀4000埃的金铍，形成第一电极 2-3，然后用快速热处理方式使发光结构2-2与金铍第一电极2-3在 560度的高温下进行融合，融合时间l分钟，融合后经过曝光、显影、 蚀刻工艺，蚀刻出发光区，即可得到粗化界面2-4。最后在砷化镓基 板2-1另一面上镀3000埃金锗，这样就做成如图2所示的产品。
上述实施例均为本发明的优选实施例，然其未仅限于以上实施 例，凡依本发明所作的任何变更，均在本发明范围之内。
权利要求
1、一种具界面粗化的发光二极管，其特征在于包含一个基板；在基板上形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极融合；发光结构还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形成粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。
2、 一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于包含 以下步骤(1) 提供一个基板；(2) 在基板上形成发光结构；(3) 在发光结构上形成第一电极；(4) 通过热处理方式使发光结构与第一电极融合；(5) 在融合基础上，通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发 光区，得到粗化界面；(6) 在基板的另一面上形成第二电极。
3、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于步骤(3)中第一电极的材料包含金、金铍、 金锌、钛、镍等金属材料中的一种或多种组成。
4、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于步骤(4)的热处理方式是采用快速热处理。
5、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于步骤(4)的热处理方式是采用常规热处理。
6、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的热处理，其特征在于步骤(4)的热处理温度介于2ocrc ioocrc。
7、 根据权利要求6所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于所述步骤(4)的热处理温度介于40(rC 80(TC。
8、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于步骤(5)的蚀刻为湿法蚀刻。
9、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于步骤(5)蚀刻所用的蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成。
10、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于步骤(6)中第二电极的材料包含金、金锗、 镍等金属材料一种或多种组成。
全文摘要
本发明公开一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法，提供一个基板；在基板上形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极融合；在发光结构上还通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发光区，具有粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。本发明的粗化界面可以增加出光面积，还可以使发生全反射的光线于下次以不同角度射向界面，明显提高释放效率，出光效率高，亮度更高。而且，此技术适用于各种材料，应用不受到限制，其粗糙化表面分布更均匀，可有效的提升外部量子效率。
文档编号H01L33/00GK101409321SQ20081007216
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者彭绍文, 涛 李, 凯 杨, 黄尊祥 申请人:厦门乾照光电有限公司
技术领域：
本发明涉及一种高亮度发光二极管，尤其是一种具界面粗化的发 光二极管及其制作方法。
背景技术：
目前，发光二极管己被广泛应用于显示、装饰、通讯等经济生活
中。大体结构如图1所示，包含基板1-1、发光结构1-2、第一电极 1-3、第二电极1-5。通过采用不同的半导体材料和结构，发光二极 管能覆盖从紫外到红外的全色范围，并使其发光效率和亮度不断提 高。
发光二极管发光效率的提高一直是技术的追求目标，提高外延材 料的质量，通过布拉格反射体减少砷化镓衬底吸收，透明衬底键合， 厚电流扩展窗口，这些都对效率的提高起到很好的效果。
原则上，发光二极管的外部量子效率取决于本身的内部量子效率 (internal quantum efficiency) 以及释放效率 (extraction efficiency)。所谓内部量子效率，是由发光二极管的材料性质所决 定的。释放效率，意味着从发光二极管内部发出光至周围空气的比例。 释放效率取决于当光离开二极管内部时所发生的损耗，造成损耗的主 要原因之一，是由于形成组件的表面层的半导体材料具有高折射系数 (refraction coefficients高的光折射系数会导致光在该材料表面产生全反射(total reflection),而使发光二极管内部发出的光 无法发射出去。
目前已有一些相关研究揭露了利用表面粗糙化的方式，来改善前 文提及的释放效率，用以提高发光二极管的外量子效率。例如美国专 利号US6411403,公开了一种以外延生长的技术，直接形成粗糙化表 面，使发光效益有明显提高，然而，此技术仅适用于特定的材料，如 铝铟镓氮，因此使得此技术的应用受到限制。此外，其粗糙化表面分 布不均匀，因此无法有效的提升外部量子效率。
发明内容
本发明旨在提出一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法，以 提高发光二极管的发光效率。
本发明一种具界面粗化的发光二极管，包含一个基板；在基板上 形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极 融合；发光结构还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形 成粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。
本发明的制作方法包含以下步骤-
(1) 提供一个基板；
(2) 在基板上形成发光结构；
(3) 在发光结构上形成第一电极；
(4) 通过热处理方式使发光结构与第一电极融合；
(5) 在融合基础上，通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发 光区，得到粗化界面；
(6) 在基板的另一面上形成第二电极。所述步骤(3)中第一电极的材料包含金、金铍、金锌、钛、 镍等金属材料中的一种或多种组成。
所述步骤(4)的热处理方式是采用快速热处理。
所述步骤(4)的热处理方式是采用常规热处理。
所述步骤(4)的热处理温度介于200。C 100(TC，优选温度为 400°C 800°C。
所述步骤(5)的蚀刻为湿法蚀刻。
所述步骤(5)蚀刻所用的蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐 酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成。
所述步骤(6)中第二电极的材料包含金、金锗、镍等金属材
料一种或多种组成。
采用上述方案后，本发明由于通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀 刻出发光区，得到粗化界面，此界面粗化可以增加出光面积，还可以 使发生全反射的光线于下次以不同角度射向界面，明显提高释放效 率，出光效率高，亮度更高。而且，此技术适用于各种材料，应用不 受到限制，其粗糙化表面分布更均匀，可有效的提升外部量子效率。
图1为没有经过界面粗化的发光
图2为本发明具界面粗化的发光
附图标号说明
基板1-1 、 2-1 发光结构1-2 、 2-2 第一电极 1-3 、 2-3
二极管示意图; 二极管示意图。粗化界面2-4 第二电极1-5 、 2-具体实施例方式
如图2所示，本发明揭示的一种具界面粗化的发光二极管，包含 一个基板2-l;在基板2-1上形成发光结构2-2;在发光结构2-2上 形成第一电极2-3，且发光结构2-2与第一电极2-3融合；发光结构 2-2还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形成粗化界面 2-4;在基板2-l的另一面上形成第二电极2-5。
制作方法如下
实施例一
首先提供一个基板2-1;
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(M0CVD)、分子 束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2;
用蒸镀或溅射等方式(公知技术)，镀上金铍、镍，在发光结构 2-2上形成第一电极2-3。
然后用快速热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温 下融合，热处理温度为400-800°C,时间为1 2分钟；
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺(公知技术)，蚀刻 为湿法蚀刻，蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸 等化学制剂中的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面 2-4。
最后在基板2-1另一面上用蒸镀或溅射等方式(公知技术)，镀 金锗、镍，形成第二电极2-5。实施例二
首先提供一个基板2-1。
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(M0CVD)、分子 束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2。
用蒸镀或溅射等方式，镀上金铍、镍，在发光结构2-2上形成第 一电极2-3。
然后用常规热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温 下融合。热处理温度为400-800。C，时间为15 20分钟。
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺，蚀刻为湿法蚀刻， 蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中 的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面2-4。
最后在基板2-l另一面上用蒸镀或溅射等方式，镀金锗、镍，形 成第二电极2-5。
实施例三
首先提供一个基板2-1。
然后采用公知技术，如有机金属化学气相磊晶法(M0CVD)、分子 束磊晶法(MBE)等长成发光结构2-2。
用蒸镀或溅射等方式，镀上金铍，在发光结构2-2上形成第一电 极2-3。
然后用快速热处理方式，使第一电极2-3与发光结构2-2在高温 下融合。热处理温度为400-800°C，时间为1 2分钟。
把融合后的晶片通过曝光、显影、蚀刻工艺，蚀刻为湿法蚀刻， 蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中 的一种或多种组成，蚀刻出发光区，进而得到粗化界面2-4。
最后在基板2-l另一面上用蒸镀或溅射等方式，镀金锗、镍，形成第二电极2-5。
下面是本发明高亮度发光二极管制作方法的一个具体实施例。 在砷化镓为材料的基板2-l上，用M0CVD生长发光结构2-2，然 后用真空镀膜机在发光结构2-2上镀4000埃的金铍，形成第一电极 2-3，然后用快速热处理方式使发光结构2-2与金铍第一电极2-3在 560度的高温下进行融合，融合时间l分钟，融合后经过曝光、显影、 蚀刻工艺，蚀刻出发光区，即可得到粗化界面2-4。最后在砷化镓基 板2-1另一面上镀3000埃金锗，这样就做成如图2所示的产品。
上述实施例均为本发明的优选实施例，然其未仅限于以上实施 例，凡依本发明所作的任何变更，均在本发明范围之内。
权利要求
1、一种具界面粗化的发光二极管，其特征在于包含一个基板；在基板上形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极融合；发光结构还在融合基础上通过曝光、显影及蚀刻出发光区，形成粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。
2、 一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于包含 以下步骤(1) 提供一个基板；(2) 在基板上形成发光结构；(3) 在发光结构上形成第一电极；(4) 通过热处理方式使发光结构与第一电极融合；(5) 在融合基础上，通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发 光区，得到粗化界面；(6) 在基板的另一面上形成第二电极。
3、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于步骤(3)中第一电极的材料包含金、金铍、 金锌、钛、镍等金属材料中的一种或多种组成。
4、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于步骤(4)的热处理方式是采用快速热处理。
5、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于步骤(4)的热处理方式是采用常规热处理。
6、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的热处理，其特征在于步骤(4)的热处理温度介于2ocrc ioocrc。
7、 根据权利要求6所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于所述步骤(4)的热处理温度介于40(rC 80(TC。
8、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于步骤(5)的蚀刻为湿法蚀刻。
9、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作 方法，其特征在于步骤(5)蚀刻所用的蚀刻液包含碘、碘化钾、硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸等化学制剂中的一种或多种组成。
10、 根据权利要求2所述之一种具界面粗化的发光二极管的制作方法，其特征在于步骤(6)中第二电极的材料包含金、金锗、 镍等金属材料一种或多种组成。
全文摘要
本发明公开一种具界面粗化的发光二极管及其制作方法，提供一个基板；在基板上形成发光结构；在发光结构上形成第一电极，且发光结构与第一电极融合；在发光结构上还通过曝光、显影及蚀刻的方式，蚀刻出发光区，具有粗化界面；在基板的另一面上形成第二电极。本发明的粗化界面可以增加出光面积，还可以使发生全反射的光线于下次以不同角度射向界面，明显提高释放效率，出光效率高，亮度更高。而且，此技术适用于各种材料，应用不受到限制，其粗糙化表面分布更均匀，可有效的提升外部量子效率。
文档编号H01L33/00GK101409321SQ20081007216
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者彭绍文, 涛 李, 凯 杨, 黄尊祥 申请人:厦门乾照光电有限公司
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