[发明专利]发光装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，本发明涉及发光装置及其制造方法。

背景技术

发光二极管(LED)是响应电流而被激发从而产生各种颜色的光的半导体器件。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。

然而，目前半导体发光二极管存在着发光效率低的问题。对于未经封装的发光二极管，其出光效率一般只有百分之几。大量的能量聚集在器件内部不能出射，既造成能量浪费，又影响器件的使用寿命。因此，提高半导体发光二极管的出光效率至关重要。

基于上述的应用需求，许多种提高发光二极管出光效率的方法被应用到器件结构中，例如表面粗糙化法，金属反射镜结构等。公开号为CN1858918A的中国专利申请公开了一种发光二极管，所述的发光二极管下表面形成全角度反射镜结构，可以提高发光二极管出光效率。然而，该方法需要在衬底上形成多层由高折射率层与低折射率层堆叠而成的薄膜结构，制作工艺复杂。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种发光装置，以提高发光效率。

本发明提供的发光装置，包括基座、倒装于所述基座上的发光二极管，所述发光二极管包括：连接于基座的发光二极管管芯以及位于发光二极管上的缓冲层；所述缓冲层相对于发光二极管的另一侧表面上设置有多个具有金字塔互补结构的凹陷，作为发光二极管的出光面；所述缓冲层的材质为碳化硅。

所述发光二极管管芯自缓冲层面向基座依次包括N型半导体层、有源层、P型半导体层。所述有源层的材质为氮化铟镓；所述N型半导体层为N型掺杂的氮化镓；所述P型半导体层为P型掺杂的氮化镓。

所述发光二极管还包括位于发光二极管管芯P型半导体层上的接触层。所述接触层与发光二极管管芯相连的表面为反光面，该反光面将发光二极管管芯发出的光反射至所述发光二极管的出光面。

所述发光装置还包括位于基座上的反射膜，所述反射膜用于将发光二极管管芯发出的光反射至所述发光二极管的出光面。所述反射膜的材质为氧化钡。

所述发光装置还包括设置于基板上的第一引脚和第二引脚，所述第一引脚用于连接发光二极管和电源正极，所述第二引脚用于连接发光二极管和电源负极。

所述发光二极管还包括连接于所述接触层与第一引脚的第一电极；连接于N型半导体层和第二引脚的第二电极。

所述发光装置还包括覆盖于基座、发光二极管上的帽层。所述帽层在发光二极管的出光方向上设置有透镜结构。

为制造上述发光装置，本发明还提供了相应的制造方法，包括：提供衬底，在衬底上形成多个金字塔结构；在具有金字塔结构的衬底上形成发光二极管，所述发光二极管包括依次形成于衬底上的缓冲层以及发光二极管管芯；去除衬底；提供基座，将所述发光二极管倒装于基座上；其中所述缓冲层的材质为碳化硅。

所述在缓冲层上形成发光二极管管芯包括：在所述缓冲层上依次沉积N型半导体层、有源层、P型半导体层、接触层；再依次刻蚀所述接触层、P型半导体层、有源层，形成底部露出N型半导体层顶部的开口；在所述接触层上形成第一电极；在所述开口底部露出的N型半导体层上形成第二电极。

所述提供衬底，在衬底上形成多个金字塔结构的步骤包括：提供衬底；在所述衬底上沉积介质层，并图形化所述介质层，形成格子状硬掩膜；以所述硬掩膜为掩膜蚀刻所述衬底，形成金字塔结构；去除所述硬掩膜。

所述衬底为(100)晶面的P型掺杂的硅衬底，所述以硬掩膜为掩膜蚀刻所述衬底，形成金字塔结构的步骤包括采用四甲基氢氧化氨溶液对所述衬底进行湿法腐蚀，形成以(111)晶面为侧面、(100)晶面为底面的金字塔结构。

可选的，采用四甲基氢氧化氨溶液对所述衬底进行湿法腐蚀的步骤中，腐蚀的时间为20分钟，腐蚀的温度为60～80℃。

可选的，以(111)晶面为侧面、(100)晶面为底面的金字塔结构中侧面与底面的夹角为54.74°。

可选的，所述硅衬底上金字塔结构的密度为4×10⁴～1×10⁸个/平方毫米。

可选的，通过氢氧化钾溶液去除硅衬底。

可选的，所述有源层的材质为氮化铟镓；所述N型半导体层为N型掺杂的氮化镓；所述P型半导体层为P型掺杂的氮化镓。

优选的，所述形成于接触层上的第一电极以及形成于所述开口底部N型半导体层上的第二电极的上表面平齐。