[发明专利]发光元件的制造方法及通过该方法形成的发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光元件的制造方法及通过该方法形成的发光元件，尤其涉及半导体发光元件的制造方法及通过该方法形成的发光元件。

背景技术

一般来讲，发光二极管(Light Emitting Diode:LED)之类的发光元件具有发光效率高、寿命长、电量消耗少、环保等诸多优点，因此使用这种发光元件的技术领域在不断增多。

发光元件根据其形态可分为水平型(Lateral Type)与垂直型(Vertical Type)发光元件。水平型结构是在基板上层叠n型半导体元件、量子阱、p型半导体元件，通过蚀刻露出部分n型半导体元件，然后在p型半导体元件上形成p型电极，在露出的n型半导体元件上形成n型电极的结构。

垂直型发光二极管(以下简称VLED)具有散热板效率高、光学电力性能高等优点，从而受到广泛关注。但是在目前情况下，若想制造应用于固体照明的高效率的VLED，则必须提高光提取效率。

LED的光效率，即外部量子效率取决于内部量子效率与光提取效率的乘积，而内部量子效率则取决于电流注入效率。为此，必须从电极向半导体层有效地分散电流，并且向活性层有效地注入载流子。

图1为概括显示基于现有技术的发光元件的剖视图。

如图1所示，现有的垂直型发光元件100是由金属构成的基板110上依次形成p型电极120、半导体叠层结构体130、石墨烯层140及形成于所述石墨烯层上的n型电极150构成的结构。另外，所述半导体叠层结构体130包括p型半导体层131、n型半导体层133及形成于所述p型半导体层131与所述n型半导体层133之间的活性层132。

当外部的正电位接通所述基板110，外部的负电位接通所述n型电极150时所述发光元件100开始工作。

此时，接通到所述n型电极150的电流通过所述石墨烯层140均匀地扩散，从而所述n型半导体层133向所述活性层132注入电子，而所述p型半导体层131则向所述活性层132注入空穴，电子与空穴在所述活性层132相结合发出光。为了使接通到所述n型电极150的电流均匀地分散到所述n型半导体层133，曾使用透明导电性物质，即导电玻璃(ITO)，但后来开发出了一种电特性及光学特性均优于导电玻璃的石墨烯，并应用到发光元件100。

图2a至图2e为显示图1所示发光元件的制造过程的剖视图。

为了制造图1所示的发光元件100，如图2a所示，首先向氧化硅基板S沉积含有镍或铜的金属薄膜M，然后如图2b所示，通过化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition;CVD)形成石墨烯层G。这种工艺在约1000℃的温度下进行。镍或铜通过断开碳链，在所述金属薄膜M的上表面形成单层石墨烯，或根据工艺条件形成多层石墨烯(Graphene Multi layer)。

然后如图2c所示，通过旋转涂布法等在所述石墨烯层G的上表面形成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层P，并且当利用所述腐蚀剂腐蚀所述金属薄膜时如图2d所示，所述基板S与附着在所述PMMA层P的石墨烯层G相分离。

然后如图2e所示，将分离的石墨烯层G附着到半导体叠层结构体130的n型半导体层133，去除所述PMMA层P。

但是，当发光元件内部的活性层132生成的光向外部照射时，由于半导体材料与空气具有折射率差异，因此无法照射到外部，而是发生全反射和吸收，光发生损耗。为此，开发出了使所述n型半导体层133的上端表面具有一定粗糙度(Roughness)的技术，但是当n型半导体层133的表面是粗糙表面时，若采用上述说明的转移(Transfer)方法，那么石墨烯层G的附着力小，而根据另一种方法，当直接利用CVD方法在表面粗糙的n型半导体层133的上表面形成石墨烯层时，需要约1000℃的高温工艺，因此会对半导体叠层结构体造成损伤。

因此为了解决上述的问题，需要开发能够提高LED的光效率的技术方案。

发明内容

技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供能够解决上述问题的发光元件的制造方法。

并且，本发明所要解决的技术问题是提供通过这种发光元件的制造方法制造的发光元件。

技术方案