[发明专利]发光二极管结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED, Light Emitting Diode）领域，在IPC分类中可归属于H01L33/00。

背景技术

发光二极管（LED）由于其低功耗、尺寸小和可靠性高而作为主要的光源得到迅猛的发展。特别近年来发光二极管的利用领域正在迅速的扩展，对亮度更高、发光效率更好的发光二极管要求提高。

目前改善红黄光发光二极管的发光效率主要在于外量子效率，单独通过外延层的改变而提高外量子效率是最经济的。而布拉格反射层是作为一种有效的提高外量子效率的途径。

中国发明专利CN 101859860A 公开了一种具有双反射层的铝镓铟磷系发光二极管及其制备方法，其形成开口结构于分布布拉格反射层中，使反射层呈网格状分布并暴露出外延层顶面的一部分；形成金属层设置于反射层与外延层的顶面暴露部分上，并填满上述开口结构。选择一永久基板与金属层粘合；除去临时基板；分别在外延层底面、永久基板顶面形成第一电极、第二电极。此种双反射层虽然能更有效地反射各种角度的有源层的光，但由于芯片工艺比较复杂，成本比较高，所以在产品的生产上不实用。

中国发明专利CN 1567603A公开一种具有至少两套布拉格反射体的发光二极管外延结构，其中一套布拉格反射谱覆盖发光二极管辐射光，另一套布拉格反射体在经过氧化后反射谱覆盖发光二极管辐射光。此种双反射层虽然也能有效地提高反射率及及其出光效率，但是提升出光效率很有限，并且增加了芯片的工艺和成本。

发明内容

因此，本发明提出一种工艺和成本均较为合适的发光二极管结构及其制造方法，可以使得反射层的反射率和反射谱宽度得到提高，能有效提高发光二极管的外量子效率。

本发明的技术方案是：

发光二极管结构：衬底下表面具有第一电极，外延结构形成于衬底的上表面，外延结构是由多层三五族半导体化合物构成的，分别为反射层、N型限制层、有源层、P型限制层、电流扩展层，第二电极形成于电流扩展层之上。其中，所述的反射层是由3组以上布拉格反射系统组成，每组布拉格反射系统中由3对以上的低折射率材料层、高折射率材料层交替的布拉格反射层组成，同一组布拉格反射系统中每对布拉格反射层中的高折射率材料层均是相同的，所有的布拉格反射系统的布拉格反射层中的低折射率材料层都是相同的，且每对布拉格反射层中的低折射率材料层、高折射率材料层还须满足：

低折射率材料层的膜厚度D₁=（2k+1）λ/（4n₁），其中k为≥0的正整数；

高折射率的材料层的膜厚度D₂=（2k+1）λ/（4n₂），其中k为≥0的正整数；

λ：需要反射光的波长（单位nm）；

n₁、n₂：材料层相对应需要反射的光的折射率，且n₁<n₂；

此外，每组布拉格反射系统中布拉格反射层中的高折射率材料层的折射率自衬底以上每组依次是阶梯式递减。采用这种折射率阶梯式递减的布拉格反射系统，由于最上面一组布拉格反射层高折射率材料其禁带宽度较下面组布拉格反射层大，能有效地减少了布拉格反射层对有源层发出的小角度光的吸收。使得较多的小角度光在顶层被反射。

进一步的，所述的低折射率材料层的材料选自Al_yGa_1-yAs或（Al_yGa_1-y）_0.5In_0.5P，且1≥y>0.6；所述的高折射率的材料层的材料选自Al_xGa_1-xAs或（Al_xGa_1-x）_0.5In_0.5P，且0.6≥x≥0。

更进一步的，所述的每组布拉格反射系统中布拉格反射层中的高折射率材料层的数值x自衬底以上每组依次是阶梯式递减0.01以上。

制造如上所述的发光二极管结构的方法，包括步骤：

A，构建一衬底；