专利名称：具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及氮化镓基发光二极管，特别是一种具有凸起结构的氮化镓基高亮 度发光二极管。
背景技术：
发光二极管(英文为Light Emitting Diode,简称LED)是一种利用半导体的P-N 结能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，具有无污染、亮度高、功耗小、使用寿命 长、工作电压低、坚固耐用等优点。自20世纪90年代氮化镓(GaN)基LED开发成功以来， 随着研究的不断深入，其发光亮度也不断提升，应用领域也越来越广。目前商用的蓝绿光LED都是基于GaN的III-V族化合物半导体材料；由于GaN基 LED外延片的P-GaN层空穴浓度小，且P型层厚度要小于0. 3 μ m，绝大部分发光时从P型层 透射出，而P型层对光有吸收作用，导致LED芯片外量子效率不高，大大降低了 LED的发光 效率；现行采用ITO层作为电流扩展层的透射率较高，但导致LED电压要高一些，寿命也受 到影响；另外，在外加电压下，由于存在电流扩散不均勻，一些区域电流密度很大，影响LED 寿命。总之，在外部量子效率方面，现有的GaN基LED还是显得不够，一方面与电流非均勻 分布有关，另一方面则是与当光发射至电极会被电极本身所吸收有关。专利申请号为200810086102. 4的发明专利申请公开了一种半导体发光组件，包 含基板、第一传导型态半导体材料层、第二传导型态半导体材料层、发光层、第一电极、第 二电极以及数个凸状结构；第一传导型态半导体材料层形成于基板上并且具有上表面，包 含第一区域以及不同于第一区域的第二区域；第一电极形成于第一区域上，并且发光层及 第二传导型态半导体材料层形成于第二区域上。数个凸状结构形成于第一传导型态半导 体材料层的上表面上并且介于第一区域以及第二区域之间；每一个凸状结构由ITO、SiO2, SiN, ZnO, Polymide, BCB, SOG、InO或SnO所制成。所述第一电极的一第一顶表面大致上与 每一个凸状结构的一第二顶表面同高或低于每一个凸状结构的所述第二顶表面。该发明借 助数个凸状结构将半导体发光组件内部所射出的光线导向出光面，在一定程度上提高了光 取出效率，但由于凸状结构的第二顶表面高于或同高于第一电极的一第一顶表面，部分光 线经凸状结构导向出光面时会被电极所吸收，致使出光效率较低。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型旨在提出一种具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光 二极管，使发光二极管的发光层发出的光子充分取出并宽广发散，有效地提高发光效率。本实用新型解决其技术所采用的技术方案是具有凸起结构的氮化镓基高亮度发 光二极管，在衬底上依次生长一由N型电极接触、发光区和P型电极接触层叠构成的外延 层，透明导电层形成于P型电极接触上，P电极与导电层连接，其特征在于N电极与N型电 极接触连接，在N型电极接触上形成一个或一个以上引导光线的凸起结构，凸起结构的上 表面低于发光区的下表面。[0007]本实用新型中的衬底为蓝宝石衬底或者是碳化硅衬底；凸起结构的形状为圆柱 状、棱锥状、圆台状、长方体或不规则柱状，本实用新型优选凸起结构的形状为长方体，凸 起结构用于将发光层发出的光子充分提取出并且宽广发散，以有效地提高发光效率；本实 用新型也可在N型电极接触形成透明导电层，N电极与该导电层连接；在凸起结构顶部上形 成透明导电层。本实用新型的有益效果是可以充分地把光导向出光面且宽广发散，减少光线经 凸起结构导向出光面时被P电极所吸收，有利于提升光输出效率。
图1为本实用新型实施例一的结构的剖视图；图2为图1的俯视图；图3为本实用新型实施例二的结构的剖视具体实施方式
以下结合附图和各实施例对本实用新型进一步说明。实施例一如图1所示，具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光二极管，在蓝宝石衬底1上依次 生长一由N型电极接触2、发光区3和P型电极接触4层叠构成的外延层5，ITO透明导电层 6形成于P型电极接触4上，P电极8与导电层6连接，N电极9与N型电极接触2连接，在 N型电极接触2上形成若干个引导光线的长方体凸起结构7，凸起结构7的上表面低于发光 区3的下表面。如图2所示，本实用新型的长方体凸起结构7呈环绕P电极8排列且尽量 错开，以使发光区3发出尽可能多的光线。由如下表1的光电参数测试结果表明，本实施例的GaN基高亮度LED与传统工艺 制作的GaN基LED相比，亮度提升约18 %。表1本实施例与传统工艺制作GaN基LED的光电参数测试结果 实施例二如图3所示，具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光二极管，在碳化硅衬底1上依次 生长一由N型电极接触2、发光区3和P型电极接触4层叠构成的外延层5，Ni/IT0透明导 电层6形成于P型电极接触4上，P电极8与导电层6连接；在N型电极接触2上形成透明 导电层6，并在N型电极接触2上形成若干个弓I导光线的凸起结构7 ;N电极9与该导电层6 连接；在凸起结构7顶部上形成透明导电层6以增加电流扩展的均勻性。以上各实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神及范围的情况下，所作出各种等同变换或变 化的技术方案均属于本实用新型的保护范畴，由各项权利要求限定。
权利要求具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光二极管，在衬底上依次生长一由N型电极接触、发光区和P型电极接触层叠构成的外延层，透明导电层形成于P型电极接触上，P电极与导电层连接，其特征在于N电极与N型电极接触连接，在N型电极接触上形成若干个引导光线的凸起结构，凸起结构的上表面低于发光区的下表面。
2.如权利要求1所述的具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光二极管，其特征在于所 述的衬底为蓝宝石衬底或者是碳化硅衬底。
3.如权利要求1所述的具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光二极管，其特征在于所 述凸起结构的形状为圆柱状、棱锥状、圆台状、长方体或不规则柱状。
4.如权利要求1所述的具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光二极管，其特征在于在 N型电极接触上形成透明导电层，N电极与该导电层连接；在凸起结构顶部上形成透明导电 层。
专利摘要本实用新型公开的一种具有凸起结构的氮化镓基高亮度发光二极管，在衬底上依次生长一由N型电极接触、发光区和P型电极接触层叠构成的外延层，透明导电层形成于P型电极接触上，P电极与导电层连接，N电极与N型电极接触连接，在N型电极接触上形成若干个引导光线的凸起结构，凸起结构的上表面低于发光区的下表面；可以充分地把光导向出光面且宽广发散，减少光线经凸起结构导向出光面时被P电极所吸收，有利于提升光输出效率。
文档编号H01L33/20GK201689906SQ20102014817
公开日2010年12月29日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者林科闯, 沈孟骏, 郑建森 申请人:厦门市三安光电科技有限公司