具有表面微结构的高亮度发光二极管及其制备和筛选方法
【专利摘要】本发明提供一种具有表面微结构的高亮度发光二极管及其制备和筛选方法，所述表面微结构的特征是发光二极管的出光表面的粗化总表面积与垂直投影面积的比值大于1.5，出光表面上的峰密度大于或等于0.3/μm2。本发明中外延片的粗化总表面积与垂直投影面积比值越高越有利于提高外延片的光取出效率，单位面积内高于临界高度的峰数越多越有利于提高外延片的光取出效率，即外延片光取出效率大大提高。
【专利说明】具有表面微结构的高亮度发光二极管及其制备和筛选方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体光电【技术领域】，尤其是涉及一种具有表面微结构的高亮度发光二极管及其制备和筛选方法。
【背景技术】
[0002]LED是一种半导体PN结二极管，当有一个正向电压施加于PN结两端是，载流子从低能态被激发到高能态并处于不稳定状态而返回到低能态复合时，根据能量守恒定理，多余能量以光子形式释放。LED的外量子效率是提高LED发光效率的关键，而LED的外量子效率取决于外延材料的内量子效率和外延片的光取出效率，目前人们在精确控制外延生长、掺杂浓度和减少位错等方面都取得了突破，LED的内量子效率已经非常高了，那么外延片的光取出效率将很大程度上决定LED的发光效率。
[0003]外延片通常通过表面粗化来增加光取出效率，表面粗化是通过散射光来减少反射，但同时不损伤材料的电学和光学特性。表面粗化主要的作用是增加透射率，将满足全反射定律的光改变方向，继而在另一个表面被放射回原表面时透过界面，起到防反射功能。光子的反射路径被封闭在表面微结构之中，使有源层发出的光子能够有效的被取出。常见的粗化类型有周期性粗化和随机粗化。其中随机粗化多是通过化学蚀刻的方法来控制发光面的粗糙度，以破坏发光面的全反射效应。
[0004]然而，目前普遍的化学粗化方法制备出来的产品的质量不高，而且没有直接判断外延片是否具有高发光强度的方法，通常只是以不同制程条件try&error实验，所获得的几组亮度数据来决定 优化条件，无法从中判定出某一粗化面结构是否已达到一个最利于取光的表面形貌，因此能够对表面微结构进行定义将非常有利于提高LED产品的质量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种具有表面微结构的高亮度发光二极管及其制备和筛选方法，用于提闻制备闻売发光二极管的成品率，同时解决现有技术中存在的无法定义表面微结构优劣的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种具有表面微结构的高亮度发光二极管，发光二极管的出光表面具有表面微结构，发光二极管的出光表面的粗化总表面积与垂直投影面积的比值大于或等于1.5。
[0007]进一步的，所述出光表面上的峰密度大于或等于0.3/um2。
[0008]进一步的，所述出光表面所在层为掺杂Al的GaInP层或者为掺杂Mg的GaP层，其中掺杂Al的GaInP层中，Al和GaInP摩尔比为0.67~1.5。
[0009]一种高亮度发光二级管的制备方法，所述发光二极管的表面微结构的制备过程包括如下步骤:
[0010](I)将发光二极管的外延片上需做粗化处理的出光表面裸露出来，其不需做粗化处理的出光表面用光阻剂或金属进行保护；[0011](2)按照如下配比调制粗化化学溶液，以质量百分比计，由以下成分组成:
[0012]
【权利要求】
1.一种具有表面微结构的高亮度发光二极管，其特征在于:发光二极管的出光表面具有表面微结构，发光二极管的出光表面的粗化总表面积与垂直投影面积的比值大于或等于1.5。
2.根据权利要求1所述的具有表面微结构的高亮度发光二极管，其特征在于:所述出光表面上的峰密度大于或等于0.3/um2。
3.根据权利要求1或2所述的具有表面微结构的高亮度发光二极管，其特征在于:所述出光表面所在层为掺杂Al的GaInP层或者为掺杂Mg的GaP层，其中掺杂Al的GaInP层中，Al和GaInP摩尔比为0.67~1.5。
4.一种如权利要求1~3中任一项所述的高亮度发光二级管的制备方法，其特征在于，所述发光二极管的表面微结构的制备过程包括如下步骤: (1)将发光二极管的外延片上需做粗化处理的出光表面裸露出来，其不需做粗化处理的出光表面用光阻剂或金属进行保护； (2)按照如下配比调制粗化化学溶液，以质量百分比计，由以下成分组成:
5.根据权利要求4所述的高亮度发光二级管的制备方法，其特征在于:步骤(1)中的外延片中包括兼具电性接触及镜面系统的高反射金属面，所述镜面系统上方蒸镀有键合金属，通过施加高温高压以达到键合效果。
6.根据权利要求5所述的发光二级管的制备方法，其特征在于:所述高温为250-350°C，所述高压为 60-200KPa。
7.一种筛选如权利要求1~3任一项权利要求所述的高亮度发光二极管的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)选择经过表面粗化处理的外延片； (2)测量步骤(1)中选择出的外延片上出光表面的粗化总表面积； (3)计算粗化总表面积与垂直投影面积的比值； (4)筛选出粗化总表面积与垂直投影面积的比值大于或等于1.5的外延片； (5)使用步骤(4)中筛选出的外延片制备发光二极管。
【文档编号】H01L33/22GK103872203SQ201410138259
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】吴超瑜, 蔡坤煌, 卢怡安, 吴俊毅, 陶青山, 王笃祥 申请人:三安光电股份有限公司