TW201501351A - 發光二極體製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種發光二極體的製造方法，包括以下步驟：提供一個基板；在基板上形成未摻雜的GaN層；蝕刻未摻雜的GaN層與基板相反的表面形成多個凹槽；在未摻雜的GaN層的具有凹槽的表面生長布拉格反射層；以及在布拉格反射的表面依次形成N型GaN層、活性層以及P型GaN層。
Description
本發明涉及一種發光二極體的製造方法。
發光二極體(Light Emitting Diode，LED)是一種可將電流轉換成特定波長範圍的光電半導體元件。發光二極體以其亮度高、工作電壓低、功耗小、易與積體電路匹配、驅動簡單、壽命長等優點，從而可作為光源而廣泛應用於照明領域。
發光二極體晶粒通常包括基板，依次形成在基板之上的緩衝層、N型半導體層、活性層、P型半導體層。然而，活性層發出的朝向基板的光線容易被緩衝層以及基板所吸收，從而降低發光二極體晶粒的整體出光效率。為解決光線被基板以及緩衝層吸收的問題，通常在緩衝層與N型半導體層之間插入一層布拉格反射層，用以將活性層發出的朝向基板的光線反射向上，以增加出光效率。然而，布拉格反射層只能部分反射垂直於基板方向的光線，如果光線偏離垂直於基板的方向，布拉格反射層對該光線的反射效率將會降低。
有鑒於此，有必要提供一種可提高元件出光效率的發光二極體的製造方法。
一種發光二極體的製造方法，包括以下步驟：
提供一個基板；
在基板上形成未摻雜的GaN層；
蝕刻未摻雜的GaN層與基板相反的表面形成多個凹槽；
在未摻雜的GaN層的具有凹槽的表面生長布拉格反射層；以及
在布拉格反射的表面依次形成N型GaN層、活性層以及P型GaN層。
在上述發光二極體的製造方法中，由於在未摻雜的GaN層表面形成凹槽以及在具有凹槽的表面上生長布拉格反射層，所述布拉格反射層將形成波浪形的彎曲結構。所述波浪形的布拉格反射層除了反射垂直於基板方向的光線外，亦可對偏離垂直於基板方向的光線進行有效的反射，從而提高發光二極體的出光效率。
100‧‧‧發光二極體晶粒
110‧‧‧基板
120‧‧‧未摻雜的GaN層
130‧‧‧凹槽
131‧‧‧底面
132‧‧‧側面
140‧‧‧布拉格反射層
141‧‧‧AlN層
142‧‧‧GaN層
150‧‧‧N型GaN層
160‧‧‧活性層
170‧‧‧P型GaN層
圖1係本發明實施例所提供的發光二極體的製造方法的第一個步驟。
圖2係本發明實施例所提供的發光二極體的製造方法的第二個步驟。
圖3係本發明實施例所提供的發光二極體的製造方法的第三個步驟。
圖4係本發明實施例所提供的發光二極體的製造方法的第四個步驟。
圖5係本發明實施例所提供的發光二極體的製造方法的第五個步驟。
以下參照圖示，對本發明的發光二極體的製造方法進行進一步的說明。
請參見圖1，首先提供一個基板110。所述基板110可以是藍寶石基板、矽基板或者是碳化矽基板。
請參見圖2，在基板110上成長未摻雜的GaN層120。
請參見圖3，蝕刻未摻雜的GaN層120的與基板110相反的表面以形成多個凹槽130。在本實施例中，每個凹槽130包括底面131以及從底面131向上延伸的側面132。所述側面132傾斜於底面131設置，從而使凹槽130的開口大小沿遠離基板110的方向上逐漸增大。根據需要，所述凹槽130的深度D位於50nm到300nm之間。每個凹槽130的寬度W為3μm。
請參見圖4，在未摻雜的GaN層120的具有凹槽130的表面生長布拉格反射層140。由於未摻雜的GaN層120的表面形成有多個凹槽130，在凹槽130上生長的布拉格反射層140將形成波浪形的彎曲結構。在本實施例中，所述布拉格反射層140由交替層疊的AlN層141與GaN層142組成。AlN層141覆蓋在未摻雜的GaN層120的具有凹槽130的表面上，GaN層142覆蓋在AlN層141之上。根據需要，所述AlN層141與GaN層142的數量並不限於1對，其也可以是2對或2對以上。AlN層141與GaN層142重複的對數越多，其對光線的反射率也就越大。
請參見圖5，在布拉格反射層140的表面依次形成N型GaN層150、活性層160以及P型GaN層170，從而形成一個發光二極體晶粒100。根據需要，所述活性層160為多量子阱層。
在上述方法所製造的發光二極體中，活性層160所發出的遠離基板110的光線將穿過P型GaN層170出射到外界。活性層160所發出的朝向基板110的光線將被布拉格反射層140反射向上，然後經過N型GaN層150、活性層160以及P型GaN層170出射到外界。由於布拉格反射層140生長在未摻雜的GaN層120的具有凹槽130的表面上，所述布拉格反射層140將形成波浪形的彎曲結構。此時，所述波浪形的布拉格反射層140除了反射垂直於基板110方向的光線外，亦可對偏離垂直於基板110方向的光線進行有效的反射，從而提高發光二極體的出光效率。此外，由於布拉格反射層140是在未摻雜的GaN層120的具有凹槽130的表面生長而成，該側向生長的布拉格反射層140將阻擋未摻雜的GaN層120中的缺陷向上延伸，從而使後續生長的N型GaN層150、活性層160以及P型GaN層170的晶格品質變好。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
無
100‧‧‧發光二極體晶粒
110‧‧‧基板
120‧‧‧未摻雜的GaN層
140‧‧‧布拉格反射層
141‧‧‧AlN層
142‧‧‧GaN層
150‧‧‧N型GaN層
160‧‧‧活性層
170‧‧‧P型GaN層
Claims (8)
- 一種發光二極體的製造方法，包括以下步驟：
提供一個基板；
在基板上形成未摻雜的GaN層；
蝕刻未摻雜的GaN層與基板相反的表面形成多個凹槽；
在未摻雜的GaN層的具有凹槽的表面生長布拉格反射層；以及
在布拉格反射的表面依次形成N型GaN層、活性層以及P型GaN層。 - 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中，所述多個凹槽藉由乾法蝕刻或濕法蝕刻形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中，每個凹槽由底面以及從底面向上延伸的側面組成，所述凹槽的開口沿遠離基板的方向逐漸增大。
- 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體的製造方法，其中，所述凹槽的深度位於50nm到300nm之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體的製造方法，其中，所述凹槽的寬度為3μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中，所述布拉格反射層為交替層疊的GaN層與AlN層。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中，所述基板選自藍寶石基板、矽基板及碳化矽基板其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的製造方法，其中，所述活性層為多量子阱層。
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