一種發光二極管及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發光二極管及其制造方法。
【背景技術】
[0002]發光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)是一種半導體發光器件，被廣泛用于指示燈、顯示屏等。白光LED是繼白熾燈和日光燈之后的第三代電光源，白光LED的能耗僅為白熾燈的八分之一，熒光燈的二分之一，壽命可長達十萬小時，對于普通家庭照明可謂“一勞永逸”。
[0003]現有的LED包括襯底和層疊在襯底上的外延層，外延層包括依次層疊在襯底上的N型層、發光層、P型層，外延層上開設有從P型層延伸到N型層的凹槽，P型層上設有P型電極，N型層上設有N型電極。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]外延層為半導體，P型電極和N型電極一般為導體，導體的載流子(包括電子和空穴)迀移率遠大于半導體，為了分散外延層中的電流，使得外延層中的載流子均勻分布，通常將P型電極和/或N型電極設計為包括一個靠近外延層周邊的接點和至少一個與該接點電連接的條形區段，一個電極(P型電極或N型電極)的條形區段自該電極的接點向外延伸并朝向另一個電極的接點。由于電極(P型電極和N型電極)采用了吸光材料，條形區域在增加了電流擴展的情況下，也同時吸收了外延層發出的光，降低了 LED的發光效率。

【發明內容】

[0006]為了解決現有技術由于條形區域吸收外延層發出的光而降低LED發光效率的問題，本發明實施例提供了一種發光二極管及其制造方法。所述技術方案如下:
[0007]一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管，所述發光二極管包括永久基板、以及依次形成在所述永久基板上的粘結層、第一絕緣層、螺旋形線圈、第二絕緣層、金屬反射層、P型層、發光層、N型層和N型電極，所述螺旋形線圈的中心線與所述發光二極管各層的形成方向平行，所述螺旋形線圈的一端穿過所述第二絕緣層與所述金屬反射層連接，所述螺旋形線圈的另一端穿過所述第一絕緣層與所述粘結層連接，所述粘結層和所述永久基板均采用非絕緣材料制成。
[0008]可選地，所述螺旋形線圈采用Au、Al、Cu、Ag、Fe、Ti中的一種或多種制成。
[0009]可選地，所述螺旋形線圈的高度為1-10微米。
[0010]可選地，所述第一絕緣層采用S12或者SiNx制成，所述第二絕緣層采用S12或者SiNx制成。
[0011]可選地，所述第一絕緣層的厚度為1-10微米，所述第二絕緣層的厚度為1-10微米。
[0012]另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管的制造方法，所述制造方法包括:
[0013]在臨時基板上依次生長N型層、發光層、P型層，形成外延層；
[0014]在所述P型層上形成金屬反射層；
[0015]在所述金屬反射層上形成第二絕緣層，所述第二絕緣層中設有一個沿所述發光二極管各層的形成方向的通孔；
[0016]在所述第二絕緣層上形成螺旋形線圈，所述螺旋形線圈的中心線與所述發光二極管各層的形成方向平行，所述螺旋形線圈的一端穿過所述第二絕緣層中的通孔與所述金屬反射層連接；
[0017]在所述螺旋形線圈上形成第一絕緣層，所述第一絕緣層中設有一個沿所述發光二極管各層的形成方向的通孔，所述第一絕緣層中的通孔通向所述螺旋形線圈的另一端；
[0018]通過粘結層將永久基板粘連在所述第一絕緣層上，所述粘結層穿過所述第一絕緣層中的通孔與所述螺旋形線圈的另一端連接，所述粘結層和所述永久基板均采用非絕緣材料制成；
[0019]將所述外延層倒置，去除所述臨時基板；
[0020]在所述N型層上設置N型電極。
[0021]可選地，所述在所述第二絕緣層上形成螺旋形線圈，包括:
[0022]在所述第二絕緣層上覆蓋一層光刻膠；
[0023]在螺旋形的光刻板遮擋光刻膠的情況下，對光刻膠進行曝光；
[0024]采用顯影溶液腐蝕曝光后的光刻膠，去除螺旋形的光刻膠；
[0025]采用電子槍蒸鍍一層金屬膜；
[0026]剝離剩余的光刻膠及光刻膠上的金屬膜，形成螺旋形線圈。
[0027]可選地，所述螺旋形線圈采用Au、Al、Cu、Ag、Fe、Ti中的一種或多種制成。
[0028]可選地，所述螺旋形線圈的高度為1-10微米。
[0029]可選地，所述第一絕緣層采用S12或者SiNx制成，所述第二絕緣層采用S12或者SiNx制成。
[0030]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0031]通過在永久基板和金屬反射層之間設置螺旋形線圈，螺旋形線圈的中心線與發光二極管各層的形成方向平行，當發光二極管通電時，螺旋形線圈中形成一個磁場，根據霍爾效應，N型層的電子受到洛倫茲力而朝向N型層周邊的一側偏轉，使得N型層的電子在洛倫茲力的作用下均勻分布在N型層周邊的一側，分散了 N型層中的電流，促進了電流的擴展，LED芯片更容易發光，而且，N型電極可以減少為了擴展電流而設置的條形區段，減少了電極采用的吸光材料的使用，進而減少了 N型電極對發光層發出的光的吸收，結合LED芯片電極設計，提高了 LED的發光效率。同時，P型電極與金屬反射層接觸，P型層的空穴電流擴展性好，同時金屬反射層將發光層發出的光反射出去，進一步提高了 LED的發光效率。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1是本發明實施例一提供的一種發光二極管的結構示意圖；
[0034]圖2是本發明實施例一提供的螺旋形線圈的俯視圖；
[0035]圖3是本發明實施例一提供的N型層的電子的受力示意圖；
[0036]圖4是本發明實施例一提供的N型電極的示意圖；
[0037]圖5是本發明實施例二提供的一種發光二極管的制造方法的流程圖；
[0038]圖6a_圖6h是本發明實施例二提供的制造發光二極管的過程中發光二極管的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0039]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0040]實施例一
[0041]本發明實施例提供了一種發光二極管，參見圖1，該發光二極管包括永久基板1、以及依次形成在永久基板I上的粘結層2、第一絕緣層3、螺旋形線圈4、第二絕緣層5、金屬反射層6、P型層7、發光層8、N型層9和N型電極10。
[0042]其中，螺旋形線圈4的中心線與發光二極管各層的形成方向平行，螺旋形線圈4的一端穿過第二絕緣層5與金屬反射層6連接，螺旋形線圈4的另一端穿過第一絕緣層3與粘結層2連接。粘結層2和永久基板I均采用非絕緣材料制成。
[0043]在具體實現中，一方面第二絕緣層5中(如大概中間位置)設有一個沿LED各層的形成方向的通孔，另一方面，螺旋形線圈4和金屬反射層6均采用電子槍蒸鍍法制成，因此很容易將螺旋形線圈4的一端穿過第二絕緣層5中的通孔與金屬反射層6連接。
[0044]具體地，形成螺旋形線圈4時，先在第二絕緣層覆蓋一層光刻膠，再利用螺旋形光刻板進行曝光，接著利用顯影溶液去掉螺旋形區域內的光刻膠，然后進行電子槍蒸鍍一層金屬膜，最后剝離剩余的光刻膠及光刻膠上的金屬膜，即可形成螺旋形線圈，金屬膜的厚度即為螺旋形線圈的高度。
[0045]同樣地，一方面第一絕緣層3中(如靠近周邊位置)也設有一個沿LED各層的形成方向的通孔，另一方面，粘合層2也是采用電子槍蒸鍍法制成，因此很容易將螺旋形線圈4的另一端穿過第一絕緣層3中的通孔與粘結層2連接。
[0046]在本實施例的一種實現方式中，螺旋形線圈4可以采用Au、Al、Cu、Ag、Fe、Ti中的一種或多種制成。
[0047]可選地，螺旋形線圈4的高度可以為1-10微米。
[0048]在本實施例的另一種實現方式中，第一絕緣層3可以采用S12或者SiNx制成，第二絕緣層5可以采用S12或者SiNx制成。
[0049]可選地，第一絕緣層3的厚度可以為1-10微米，第二絕緣層5的厚度可以為1-10微米。
[0050]在本實施例的又一種實現方式中，金屬反射層6可以采用ITO/Ag、Ag、Al、Au、Pt、Rh中的一種或多種制成。容易知道，當金屬反射層6采用前述材料制成時，一方面與P型層7之間形成好的歐姆接觸，另一方面金屬反射層6具有高發射率，反射率可以超過80%。
[0051]可選地，金屬反射層6的厚度可以為1-5微米。
[0052]在本實施例的又一種實現方式中，N型電極10可以采用Au、Al、Cu、Ag、Fe、T1、Cr、Pt中的一種或多種制成。
[0053]在本實施例的又一種實現方式中，粘結層2可以采用AuSn、Au、T1、In、InAu中的一種或多種制成。
[0054]在本實施例的又一種實現方式中，永久基板I可以采用S1、SiC, Cu、Mo、Cuff中的一種或多種制成。
[0055]下面結合圖2-圖4對本發明實施例如何實現電流的擴展進行簡單說明:
[0056]圖2為螺旋形線圈4的俯視圖，圖2中A表示電場，箭頭表示電場方向，B表示磁場，叉叉表示磁場方向。從圖2可以看出，在螺旋形線圈通電時，基于電流的磁效應，螺旋形線圈中產生沿LED各層的形成方向的磁場。具體地，將永久基板作為P型電極接電源的正極，N型電極接電源的負極，由于依次電連接的永久基板、粘結層、螺旋形線圈、金屬反射層、P型層、發光層、N型層、N型電極均采用非絕緣材料制成，因此在電源的作用下，螺旋形線圈中即可通電，產生磁場。
[0057]圖3為N型層的電子的受力示意圖，圖3中B表示磁場，V表示電子的運動方向(與N型電極和P型電極的設置位置有關，例如在圖1中，N型電極設置在N型層周邊的右偵牝則電子的運動方向為圖3所示的從N型層周邊的右側向N型層周邊的左側)，F表示洛倫茲力。從圖3可以看出，在磁場產生之后，根據霍爾效應，N型層的電子在洛倫茲力的作用下向N型層周邊的前側偏轉，均勻分布在N型層周邊的前側，擴展了 N型層周邊的前側的電流，因此不需要在N型層周邊的前側上設置條形區段，減少了條形區段的設置，如圖4所示。圖4中實線表示N型層上設置的接點和條形區段(N型電極)，虛線表示去掉的條形區段。從圖4可以看出，本發明實施例提供的發光二極管的條形區段減少了，N型電極采用的吸光材料減少了，N型電極對發光層發出的光的吸收減少了，LED的發光效率提高了。
[0058]本發明實施例通過在永久基板和金屬反射層之間設置螺旋形線圈，螺旋形線圈的中心線與發光二極管各層的形成方向平行，當發光二極管通電時，螺旋形線圈中形成一個磁場，根據霍爾效應，N型層的電子受到洛倫茲力而朝向N型層周邊的一側偏轉