[发明专利]发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光领域，特别是涉及一种发光二极管及其制造方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)由于具有寿命长、耗能低等优点，应用于各种领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提高，LED在照明领域常用作发光装置。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。对于普通的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。在申请号为200510066898.3的中国专利中公开了一种全角度反射镜结构GaN基发光二极管及其制作方法。参考图1，所述发光二极管包括：衬底1、生长在衬底1上的全角度反射镜4、以及制作在全角度反射镜4上的GaN LED芯片13。所述GaN LED芯片13包括：硅衬底5、n型GaN层6、有源区量子阱层7、P型GaN层8、P型电极9、P型焊盘10、n型电极11、n型焊盘12；其中，所述全角度反射镜4生长在衬底1上，其是由高折射率层3和低折射率层2堆叠排列成的，高折射率层3与硅衬底5接触，低折射率层2和衬底1接触，高折射率层的折射率n_H＞低折射率层的折射率n_L＞蓝宝石材料的折射率n，且满足θ₁^max＜θ_B，其中，n、n_H、n_L为折射率。该专利通过在发光二极管下表面形成全角度反射镜结构，可以将GaN材料所发光在全角度范围内以高反射率向上反射，来提高发光二极管的出光效率。然而，该发光二极管制造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，制作工艺非常复杂，制作成本较高。

发明内容

本发明提供一种发光二极管及其制造方法，以解决现有的发光二极管出光效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种发光二极管，包括：衬底，包括正面以及与所述正面相对的背面，所述正面上具有多个双焦距微透镜结构凸起；依次形成于所述凸起上的第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层；形成于所述第二导电类型半导体层上的第二导电类型电极；形成于所述衬底背面的第一导电类型电极。

可选的，在所述的发光二极管中，所述衬底为硅衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底。所述凸起为锥形凸起、半球形凸起、椭球形凸起或双焦距微透镜结构。所述凸起底部之间的距离小于0.2微米。

可选的，在所述的发光二极管中，还包括形成于所述衬底和第一导电类型半导体层之间的缓冲层。

可选的，在所述的发光二极管中，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。所述衬底为n型衬底；所述缓冲层的材料为n型氮化铟或n型碳化硅；所述第一导电类型半导体层的材料为n型氮化镓；所述有源层包括多量子阱有源层，所述多量子阱有源层的材料为铟氮化镓；所述第二导电类型半导体层的材料为p型氮化镓。

可选的，在所述的发光二极管中，还包括形成于所述第二导电类型半导体层上的透明导电层。

相应的，本发明还提供一种发光二极管制造方法，包括：提供衬底，所述衬底包括正面以及与所述正面相对的背面；在所述衬底正面形成多个凸起；在所述凸起上依次形成第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层；在所述第二导电类型半导体层上形成第二导电类型电极；在所述衬底背面形成第一导电类型电极。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述衬底为硅衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底。所述凸起为锥形凸起、半球形凸起、椭球形凸起或双焦距微透镜结构。所述凸起底部之间的距离小于0.2微米。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，，在所述衬底正面形成多个凸起之后，还包括：在所述凸起上形成缓冲层。