[发明专利]发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的制造方法，尤其涉及一种可有效降低晶体缺陷并提高元件出光效率的发光二极管制造方法及相应的发光二极管。

背景技术

发光二极管（Light-emitting diode, LED）是一种可将电流转换成特定波长范围的光电半导体元件。发光二极管具有亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域。

在发光二极管的磊晶生长过程中，如何降低发光二极管的晶体缺陷是人们需要考虑的问题。一种制备低缺陷的发光二极管的方法是采用图案化的蓝宝石基板。即，在蓝宝石基板上形成多个凸出部，所述多个凸出部可使到后续磊晶过程中半导体层形成侧向生长，从而降低发光二极管的晶体缺陷。另一方面，使用图案化基板还可以提高元件的出光效率。然而，在上述过程中，直接在凸出部底部生长的磊晶层的缺陷仍然会在磊晶过程中向上延伸，并且当采用图案化的蓝宝石基板时，缺陷容易集中在凸出部顶部的磊晶层中，从而对后续的磊晶层的成长造成影响。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可有效降低晶体缺陷以及提高元件出光效率的发光二极管的制造方法及相应的发光二极管。

一种发光二极管的制造方法，包括以下步骤：

提供一蓝宝石基板，蓝宝石基板的表面形成有多个凸出部；

在蓝宝石基板的表面及凸出部生长一厚度均匀的未掺杂的低温GaN层；

在所述未掺杂的低温GaN层上生长未掺杂的高温GaN层，所述未掺杂的高温GaN层不完全覆盖所述未掺杂的低温GaN层，露出凸出部的顶部的未掺杂的低温GaN层，且未掺杂的高温GaN层顶面的高度大于位于凸出部的顶部的未掺杂的低温GaN层顶面的高度；

在所述露出的凸出部的顶部的未掺杂的低温GaN层上附着二氧化硅纳米球；

在未掺杂的高温GaN层上和凸出部的顶部的未掺杂的低温GaN层上附著的二氧化硅纳米球上继续生长未掺杂的高温GaN层直至覆盖所述二氧化硅纳米球；

在所述未掺杂的高温GaN层上依次生长N型GaN层、活性层以及P型GaN层。

一种发光二极管，包括：

蓝宝石基板，蓝宝石基板的表面形成有多个凸出部；

厚度均匀的未掺杂的低温GaN层，覆盖所述蓝宝石基板的表面和凸出部；

未掺杂的高温GaN层，覆盖所述未掺杂的低温GaN层，未掺杂的高温GaN层顶面的高度大于位于凸出部上的未掺杂的低温GaN层顶面的高度；

二氧化硅纳米球，设置在凸出部上的未掺杂的低温GaN层的顶面与未掺杂的高温GaN层之间；以及

N型GaN层、活性层以及P型GaN层，依次生长在未掺杂的高温GaN层上。

在本发明所提供的发光二极管及发光二极管的制造方法中，在蓝宝石基板的凸出部顶面的未掺杂的低温GaN层与未掺杂的高温GaN层之间设置SiO₂纳米球，所述SiO₂纳米球可阻挡未掺杂的高温GaN层的缺陷向上延伸，在后续生长N型GaN层、活性层以及P型GaN层时，所述缺陷将不会影响其生长过程，从而降低发光二极管的晶体缺陷。同时，所述SiO₂纳米球的折射率与GaN层折射率的差异也可以提高元件的出光效率。

附图说明

图1是本发明所提供的发光二极管的制造方法的第一个步骤。

图2是本发明所提供的发光二极管的制造方法的第二个步骤。

图3是本发明所提供的发光二极管的制造方法的第三个步骤。

图4是本发明所提供的发光二极管的制造方法的第四个步骤。

图5是本发明所提供的发光二极管的制造方法的第五个步骤。

图6是本发明所提供的发光二极管的制造方法的第六个步骤。

图7是本发明所提供的发光二极管的光出射过程示意图。

主要元件符号说明