CN102024888B - 一种发光二极管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发光二极管及其制作方法。该发光二极管依次包括衬底、半导体层、透明导电层，该发光二极管还包括第一电极和第二电极，该第一电极与半导体层电连接，该第二电极与透明导电层电连接；其中，所述衬底上表面具有若干突起，该突起间形成有凹槽；所述半导体层包括位于凹槽正上方的凹槽半导体层和位于突起正上方的突起半导体层；所述透明导电层位于半导体层之上，用于向凹槽半导体层提供电流。本发明的发光二极管由于电流主要是通过晶格缺陷较少的凹槽半导体层，而在晶格缺陷较多的突起半导体层只有少部分电流通过，大大降低了非辐射复合发生的概率，提高发光二极管的发光效率。

Description

一种发光二极管及其制作方法

技术领域

本发明属于半导体照明领域，尤其涉及一种发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管（LED）是一种能将电信号转换成光信号的结型电致发光的半导体器件，氮化镓（GaN）基发光二极管作为固态光源一经出现便以其高效率、长寿命、节能环保、体积小等优点被誉为继爱迪生发明电灯后人类照明史上的又一次革命，成为国际半导体和照明领域研发与产业关注的焦点，并且以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的III-Ⅴ族氮化物材料具有连续可调的直接带宽为0.7～6.2eV，覆盖了从紫外光到红外光的光谱范围，是制造蓝光、绿光和白光发光器件的理想材料。

目前蓝宝石（Al2O3）衬底是氮化镓进行异质外延生长最为常用的衬底之一。由于蓝宝石衬底和氮化镓外延层间存在很大的晶格常数失配和热膨胀系数差异，因此氮化镓外延层中存在很大的应力和诸多的晶体缺陷，而缺陷往往成为非辐射复合中心，影响了发光二极管的内量子效率和性能。图1是现有技术中的发光二极管的结构示意图。参照图1，现有的氮化镓基发光二极管，包含蓝宝石衬底10、生长于蓝宝石衬底10上的半导体层20、位于半导体层20上的透明导电层40、位于半导体层上的 n型电极30及位于透明导电层40上的p型电极50，所述半导体层20纵向包括n型氮化镓层21、发光层22和p型氮化镓层23，所述发光层22位于n型氮化镓层21和p型氮化镓层23之间。所述透明导电层40位于p型氮化镓层23上面，所述n型电极30连接于n型氮化镓层21上。将电源连接在n型、p型电极上，电流在透明导电层40上扩散并在竖直方向流动通过发光层22，发光层22产生光并发射出来。但是，由于该半导体层20存在晶格缺陷，电子和空穴在该缺陷处复合，能量将不以光能的形式散发出来而转化成热量，形成非辐射复合。该半导体层20生长于整体平坦的蓝宝石衬底10上，会在半导体层20内部产生较多的晶格缺陷，这样就会产生较多的非辐射复合，降低了发光二极管的内量子效率，产生较多热能，能量利用率低。

发明内容

本发明为解决发光二极管发光效率低下的技术问题，提供一种可以提高内量子效率的发光二极管及其制作方法。

具体技术方案如下：

一种发光二极管，依次包括衬底、半导体层、透明导电层，该发光二极管还包括第一电极和第二电极，该第一电极与半导体层电连接，该第二电极与透明导电层电连接；其中，所述衬底上表面具有若干突起，该突起间形成有凹槽；所述半导体层包括位于凹槽的正上方的凹槽半导体层和位于突起的正上方的突起半导体层；所述透明导电层位于半导体层之上，用于向凹槽半导体层提供电流；所述发光二极管还包括若干绝缘条，该绝缘条位于突起半导体层之上，所述透明导电层覆盖所述凹槽半导体层和绝缘条。

进一步优选，所述透明导电层为梳状透明导电层，具有梳齿状透明导电条和与梳齿状透明导电条连接的梳架状透明导电条，该梳齿状透明导电条位于凹槽半导体层之上。

进一步优选，所述梳齿状透明导电条的宽度小于等于凹槽的底面宽度。

进一步优选，所述绝缘条覆盖所述突起半导体层。

进一步优选，所述绝缘条为二氧化硅薄膜条或者氮化硅薄膜条。

进一步优选，所述半导体层纵向依次包括与衬底连接的缓冲层、成核层、第一半导体层、多量子阱发光层、第二半导体层。

进一步优选，所述衬底为蓝宝石；所述多量子阱发光层具有1~10个周期的量子阱层，该量子阱层的势阱层厚度为2~3纳米，该量子阱层的势垒层厚度为8~15纳米。

进一步优选，所述凹槽的宽度为2~8微米、深度为1.5~5微米，所述突起的宽度为2~10微米。

进一步优选，所述突起的截面为六边形、圆弧形或者矩形。

进一步优选，所述突起半导体层的上表面具有粗糙结构。

进一步优选，所述透明导电层的平均厚度为1~1000纳米。

一种发光二极管的制作方法，包括如下步骤：

A、提供一衬底；

B、采用蚀刻的方法对衬底进行蚀刻，在衬底的上表面形成若干突起，该突起间形成有凹槽，形成图形化衬底； 

C、在图形化衬底上利用金属有机化合物气相沉积的方法外延生长半导体层，所述半导体层包括位于凹槽正上方的凹槽半导体层和位于突起正上方的突起半导体层；所述半导体层纵向依次包括第一半导体层、多量子阱发光层、第二半导体层； 

D、生长透明导电层：采用蒸镀的方法，通过掩膜，主要在凹槽半导体层上直接生长透明导电层；

E、采用蚀刻的方法对部分透明导电层、第二半导体层和发光层，直到露出第一半导体层，形成第一半导体层台面； 

F、采用蒸镀的方法在透明导电层上制备第二电极，在第一半导体层台面上制备第一电极。

进一步优选，所述透明导电层为梳状，具有梳齿状透明导电条和与梳齿状透明导电条连接的梳架状透明导电条，该梳齿状透明导电条位于凹槽半导体层上，所述步骤D中，还包括除去掩膜的步骤。

进一步优选，在步骤D中，所述掩膜为氮化硅薄膜条或者二氧化硅薄膜条，该掩膜位于突起方半导体层上，然后在掩膜和凹槽半导体层上蒸镀透明导电层。

进一步优选，所述衬底为蓝宝石；

所述步骤C还包括在生长第一半导体层之前，如下步骤：

C1，用金属有机化合物气相沉积的方法，在衬底上低温外延生长成核层；

C2，在低温成核层上横向高温外延生长缓冲层。

所述步骤C在生长发光层和第二半导体层之间，还包括步骤：

C3，在发光层之上生长第二半导体阻挡层。

进一步优选，所述第二半导体阻挡层为p型氮化铝镓层，所述第二半导体层包括p型氮化镓层；该制作方法中，还包括对p型氮化镓层进行活化的步骤，该步骤具体如下：

在温度为600-800℃的真空或氮气氛围下进行快速热退火或者采用离子束进行轰击。

进一步优选，所述凹槽的宽度为2~8微米、深度为1.5~5微米，所述突起的宽度为2~10微米。

进一步优选，所述步骤C在生长完第二半导体层之后，还包括步骤：

C4，该突起半导体层上表面进行粗糙处理，以在该部分形成粗糙结构。

本发明提供的发光二极管由于电流主要是通过晶格缺陷较少的凹槽半导体层，而在晶格缺陷较多的突起半导体层只有少部分电流通过，大大降低了非辐射复合发生的概率，提高发光二极管的内量子效率，即提高了发光二极管的发光效率。

在本发明的突起半导体层的上表面做成粗糙表面，增加光线的射出量，有利于进一步提高该发光二极管的发光效率。

附图说明

图1是现有技术提供的LED发光二极管结构；

图2是本发明实施例的衬底结构示意图；

图3是本发明实施例一的发光二极管俯视图；

图4是本发明实施例一的发光二极管结构示意图；

图5是本发明实施例二的发光二极管结构示意图；

图6是本发明实施例三的发光二极管结构示意图；

图7是本发明实施例一的发光二极管制作方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在半导体领域中，目前只存在两种掺杂类型的半导体，一种为P型半导体，另一种为N型半导体，当然，不掺杂的为本征半导体。所以当第一（类型）半导体为N型时，则第二（类型）半导体为P型，其更换顺序亦可。由于原理方面差不多，本发明实施例中以第一半导体层为N型半导体层、第二半导体层为P型半导体层为例进行说明。

图2是本发明实施例的衬底结构示意图。图3是本发明实施例一的发光二极管俯视图。图4是本发明实施例一的发光二极管结构示意图。图5是本发明实施例二的发光二极管结构示意图。图6是本发明实施例三的发光二极管结构示意图。图7是本发明实施例一的发光二极管制作方法流程图。

下面结合附图，列举实施例，对本发明作进一步说明。

实施例一

本发明提供的实施例一的发光二极管，依次包括衬底、半导体层、透明导电层，还包括可与外界电连接向发光二极管提供电能的第一电极和第二电极，该第一电极与半导体层电连接，该第二电极与透明导电层电连接；其中，所述衬底上表面具有若干凹槽和若干突起；所述半导体层横向包括凹槽半导体层和突起半导体层，所述凹槽半导体层位于凹槽的正上方，所述突起半导体层位于突起的正上方；所述透明导电层位于半导体层之上，用于向凹槽半导体层提供电流。所述衬底为图形化衬底。所述半导体层纵向依次包括与衬底连接的第一半导体层、发光层、第二半导体层。

请参照图2，本发明实施例的发光二极管的衬底100为图形化衬底。该衬底100的材料主要为蓝宝石，也可以为硅（Si）、碳化硅（SiC）以及氧化锌（ZnO）等。本发明实施例优选该衬底100的材料为蓝宝石，对于单个发光二极管而言其形状为长方体或者正方体，平均厚度为70~150微米。该衬底100上表面具有若干凹槽120和突起110，突起110和凹槽120间隔排列，该凹槽120规则排列，所谓规则排列为每个凹槽120的形状相同，在现有工艺条件下，近似即可，且每个突起110也一样，也就是突起110与凹槽120按周期排列。所述凹槽120可以都为平行排列，所述突起110为横卧的柱体，其上表面平整，所述凹槽120的底面也平整；所述凹槽110也可以分为相交的两部分，每部分内部的凹槽相互平行，所述凸起110为竖立的柱体，该柱体上表面平整，所述凹槽120的底面也平整；平整的凹槽的底面有利于外延生长半导体层。当然，柱体的上表面也可以为圆弧形。所述突起110的截面可以为圆弧形或者多边形。多边形中六边形、四边形的效果较好，而四边形中又以矩形效果较佳。本实施例优选，该突起110的截面为矩形，这样制作工艺简单，并且能满足要求。为了使半导体层的晶格缺陷降低，本实施例优选该凹槽120的宽度为2~8微米、深度为1.5~5微米，该突起110的宽度为2~10微米。本实施例进一步优选该凹槽120的宽度为6微米、深度为3微米，该突起110的宽度为3微米。凹槽120的宽度是指凹槽120的底面的截面宽度，突起110的宽度为突起110正投影到凹槽120的底面所在平面时的图形的截面宽度。电流大部分是流经凹槽120所正对的半导体层（凹槽半导体层），因此凹槽半导体层才起到发光的作用，因而这样选取参数可以达到增加半导体层的利用率。

请参照图3，本发明实施例一的发光二极管的透明导电层为梳状透明导电层，具有梳齿状透明导电条920和与梳齿状透明导电条920连接的梳架状透明导电条910，该梳齿状透明导电条920位于凹槽半导体层上方，与凹槽正对着。所述梳架状透明导电条910优选位于梳齿状透明导电条920的正中间或者发光二极管的一侧（半导体层的一侧，即图中的上侧或者下侧），前者可以进一步提到电流均匀性，后者可以减少梳架状透明导电条910宽度同时制作简单。由于半导体层中电流横向流动能力比较差，一般认为电流在透明导电层下方的半导体层中是竖直方向流动的，因此，在没有被透明导电层覆盖的半导体层中的发光层中几乎没有电流通过，通过这样设计透明导电层，达到了控制电流在半导体层中流动位置的目的，实现电流可选择性的流动。在本实施例中，第二电极为P型电极、第一电极也就为N型电极，在图3中，圆形状的电极为P型电极1000，类似方形状的电极为N型电极1100，发光二极管通过该两个电极与外部电源电连接。所述P型电极1000和N型电极1100的材料可以为Ti/Au合金，也可以是Ni、Au、Al、Ti、Pd、Pt、Sn、Cr中任意两种或则多种金属的合金，其厚度为0.2~1微米。本实施优选P型电极1000和N型电极1100的材料可以为Ti/Au合金，其厚度为0.5微米。P型电极1000接收到电流，并将电流传导到透明导电层中，该透明导电层又将电流分配到梳齿状透明导电条920和梳架状透明导电条910中，可以实现分配电流的目的，还可以起到均匀分配电流的目的。由于电流向下流的范围取决于梳齿状透明导电条920的宽度，为了尽可能多的将电流安置在凹槽半导体层中，提高内量子效应，本实施优选所述梳齿状透明导电条的宽度等于或者小于凹槽的宽度。为了使发光二极管发出光线容易射出，优选所述透明导电层的平均厚度为1~1000纳米。

请参照图4，本发明实施例一的发光二极管，包括上述图形化的衬底100，位于图形化的衬底100上方纵向依次是成核层200、缓冲层300、N型半导体层（第一半导体层）400、发光层500、位于发光层500之上的第二半导体阻挡层600、镁掺杂P型半导体层700、重掺杂P型半导体层800、上述梳状透明导电层900。该图形化的衬底100具有凹槽120和突起110。本实施例的发光二极管还包括N型电极1100和P型电极1000。在某些实施例中的发光二极管可以不具有成核层200、缓冲层300，这样得到的半导体层与衬底100之间晶格常数失配而导致的晶格缺陷会比较多。本实施例为了降低晶格缺陷，获得更好的半导体层而在发光二极管中起用该两层。所述镁掺杂P型半导体层700和重掺杂P型半导体层800构成第二半导体层，当然，在有些实施例中，也可以只需要重掺杂P型半导体层800构成第二半导体层。所述N型半导体层400有部分区域没有被发光层500覆盖而形成一个平台，该平台用于承载第一电极（即N型电极1100）。在梳状透明导电层900上形成P型电极层1000。透明导电层900与衬底100之间的结构统称为半导体层。该半导体层横向包括凹槽半导体层1和突起半导体层2，所述凹槽半导体层1位于凹槽的正上方，所述突起半导体层2位于突起的正上方；该半导体层通过生长在图形化的衬底100上，其晶格缺陷较生长在整体平坦的衬底上是要低的，尤其是在凹槽120上方的部分半导体层（凹槽半导体层1）的晶格缺陷较少。因为衬底的凹槽120处生长形成的凹槽半导体1中的缺陷会在衬底的突起110处改变延伸方向而不能穿过该部分的发光层，而衬底的突起110处生长形成的突起半导体2中的缺陷一般不会被打断而穿透该部分的发光层，所以凹槽半导体1中的发光层的晶格缺陷较少。请再参照图3，由于梳齿状透明导电条920位于凹槽120的正上方，所以电流绝大部分电流都是通过晶格缺陷较少的凹槽半导体层1，而在其他晶格缺陷较多的半导体层区域（突起半导体层2）只有与梳架状透明导电条910接触的部分才有少量电流通过，大大降低了非辐射复合发生的概率，提高发光二极管的内量子效率同时也提高了能量转化率即提高了电能利用率。

发光二极管的发光效率分为内量子效率和外量子效率。该外量子效率是指二极管产生的光中有效射出的光的效率。由于以前的技术是将整个透明导电层覆盖在P型半导体层上使光不容易射出，现在只是部分覆盖，这样也就增加了光的射出，提高了外量子效率。为了更进一步提高外量子效率，在没有被透明导电层覆盖的P型半导体层上进行粗糙化处理，形成若干V型凸起的粗糙结构810，当然这种粗糙结构也可以为其他的例如，球形凸起、其他不规则凸起等。这样就增加光的折射和降低光的全反射，进一步提高了发光二极管的外量子效率。

该半导体层的材料为以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的III-Ⅴ族氮化物材料。其中优选，N型半导体层400为N型氮化镓层400，第二半导体阻挡层600为P型氮化铝镓阻挡层600，参镁P型半导体层700为参镁P型氮化镓层700和重掺杂半导体层800为重掺杂P型氮化镓层800。

所述发光层500为多量子阱发光层，该多量子阱发光层生长在n型氮化镓层400上。该量子阱的结构优选为In_xGa_1-xN/GaN（0＜x＜1）量子阱结构。当然，该量子阱结构也可以为In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN（0＜x＜1、0＜y＜1）、Al_xGa_yIn_1-x-yN/GaN（0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1）、Al_xGa_yIn_1-x-yN/Al_zGa_1-zN(（0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1、z＜1）中的一种或几种组合形成的量子阱结构。量子阱层包括势垒层和势阱层。该量子阱层的势阱层厚度为2~3纳米，该量子阱层的势垒层厚度为8~15纳米，该多量子阱发光层具有1到10个周期的量子阱层，有利于提高内量子效率。空穴和电子在多量子阱层中复合产生光子，将电能转化成光能，实现半导体发光。

进一步说明本发明实施例一的发光二极管的制作方法。请参见图7和图4，图7为本发明实施例一的发光二极管制作方法流程图，本发明实施例的发光二极管的制作方法包括如下步骤：

S100：提供一衬底；该衬底为蓝宝石、硅（Si）、碳化硅（SiC）以及氧化锌（ZnO）中的一种，其厚度为70~150微米；本实施例优选该衬底为蓝宝石，厚度为100微米。

S200：采用蚀刻的方法对衬底进行蚀刻，在衬底的上表面形成有凹槽120和突起110，该凹槽120形成于该突起110之间，形成图形化的衬底；蚀刻工艺为一现有工艺在此不再赘述。该凹槽120规则排列，所谓规则排列为每个凹槽120的形状相同，在现有工艺条件下，近似即可，且对于每个突起110而言也一样，也就是说所述突起110与凹槽120进行周期性排列。所述凹槽120可以都为平行排列，所述突起110为横卧的柱体，其上表面平整，所述凹槽120的底面也平整；所述凹槽120也可以分为相交的两部分，各部分内部相互平行，所述凸起110为竖立的柱体，该柱体上表面平整，所述凹槽120的底面也平整；当然，柱体的上表面也可以为圆弧形。凹槽120的底面平整有利于外延生长半导体层。所述突起110的截面可以为圆弧形、六边形、四边形等规则图形，四边形中又以矩形效果较佳。本实施例优选，该突起110的截面为矩形，这样制作工艺简单，并且能达到很好的效果。为了使上述半导体层的晶格缺陷降低，本实施例优选该凹槽120的宽度为2~8微米、深度为1.5~5微米，该突起110的宽度为2~10微米。突起110的宽度一般也指突起110在凹槽120的底面所在平面上的正投影的图形（截面）宽度。本实施例进一步优选该凹槽120的宽度为6微米、深度为3微米，该突起110的宽度为3微米，这样有利于增加上述半导体层的利用率，因为电流大部分是流经凹槽120所正对的那部分半导体层（凹槽半导体层），而只有电流经过的那部分半导体层才起到发光的作用，因而这样选取参数可以达到增加半导体层的利用率。 

S300：用金属有机化合物气相沉积的方法，在衬底上低温外延生长成核层200；金属有机化合物气相沉积的方法为现有制作LED器件常用工艺方法。而在衬底上低温生长成核层，可以提高后续各层晶体结构。

S400：在成核层200上高温横向外延生长缓冲层300；该缓冲层300优选为本征氮化镓层300。在生长过程中，通过对温度、压强、氮化物与镓源的比例等工艺参数的控制实现氮化镓在图形化衬底凹槽区域上方的横向外延生长。高温生长缓冲层300的目的在于缓和上述半导体层与衬底之间的晶格常数不配备现象，进一步为生长具有较好晶格结构的上述半导体层打下良好基础。上述半导体层包括透明导电层900与衬底100之间的各层结构。所述半导体层横向包括凹槽半导体层1和突起半导体层2，所述凹槽半导体层1位于凹槽120的正上方，所述突起半导体层2位于突起110的正上方；该半导体层的材料为以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的III-Ⅴ族氮化物材料。

S500：利用金属有机化合物气相沉积的方法纵向依次在缓冲层300（本征氮化镓层300）上生长第一半导体层400、发光层500；本实施例的第一半导体层为N型氮化镓层400，发光层500为多量子阱发光层。该量子阱的结构优选为In_xGa_1-xN/GaN（0＜x＜1）量子阱结构。当然，该量子阱结构也可以为In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN（0＜x＜1、0＜y＜1）、Al_xGa_yIn_1-x-yN/GaN（0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1）、Al_xGa_yIn_1-x-yN/Al_zGa_1-zN(（0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1、z＜1）中的一种或几种组合形成的量子阱结构。该量子阱层的势阱层厚度为2~3纳米，势垒层厚度为8~15纳米，多量子阱发光层包括1到10个周期的量子阱层。

S600：依次在发光层500生长第二半导体阻挡层600、第二半导体层。本发明的第二半导体阻挡层600与第二半导体层的半导体类型是一致。本实施例优选第二半导体阻挡层600为P型氮化铝镓阻挡层600，本实施例的第二半导体层包括掺镁P型半导体层700和重掺杂半导体层800，具体为掺镁P型氮化镓层700和重掺杂P型氮化镓层800，这种结构可以降低与透明导电层的接触电阻。

采用在图形化的衬底上生长半导体层，有利于降低半导体层中晶格缺陷，尤其是凹槽半导体层1的晶格缺陷较少。

S700：对第二半导体层进行活化处理；本实施例对掺镁P型氮化镓层700和重掺杂P型氮化镓层800进行活化，具体活化步骤如下：在温度为600-800℃的真空或氮气氛围下进行快速热退火或者采用离子束进行轰击。

S800：对该突起半导体层2的上表面进行粗糙处理，以在该部分形成粗糙结构810。该粗糙处理可以通过激光处理、也可以通过蚀刻处理，都为现有技术。粗糙结构可以为若干V型凸起的粗糙结构，当然这种粗糙结构也可以为其他的例如，球形凸起、其他不规则凸起等。

S900：生长透明导电层900；采用蒸镀的方法，通过掩膜，在凹槽半导体层部分上直接生长透明导电层；本实施例优选该掩膜的形状为梳状，该正投影到衬底上能覆盖衬底上的突起110。这样蒸镀形成的透明导电层也为梳状透明导电层，具有梳齿状透明导电条920和与梳齿状透明导电条连接的梳架状透明导电条910，该梳齿状透明导电条920位于凹槽120的正上方，当然在所述步骤中，还包括除去掩膜的步骤。所述梳架状透明导电条910优选位于梳齿状透明导电条的正中间或者发光二极管的一侧（第二半导体层的一侧，即图中的上侧或者下侧），前者可以进一步提到电流均匀性，后者可以减少梳架状透明导电条宽度同时制作简单。由于半导体层中电流横向流动能力比较差，一般认为电流在半导体层中是竖直方向流动的，因此，在没有被透明导电层覆盖的半导体层中的多量子阱发光层几乎没有电流通过，通过这样设计透明导电层，达到了控制电流在半导体层中流动位置的目的，实现电流可选择性的流动。该梳状透明导电层既可以实现分配电流的目的，又可以起到均匀分配电流的目的。由于电流向下流的范围取决于梳齿状透明导电条的宽度，为了尽可能多的将电流安置在凹槽半导体层中，提高内量子效应，本实施优选所述梳齿状透明导电条的宽度等于或者小于凹槽的宽度。为了使发光二极管发出光线容易射出，优选所述透明导电层的平均厚度为1~1000纳米。

S1000：采用蚀刻的方法对部分透明导电层900、第二半导体层（参镁P型氮化镓层700和重掺杂P型氮化镓层800）、第二半导体阻挡层（P型氮化铝镓阻挡层600）和发光层500（多In_xGa_1-xN/GaN（0＜x＜1）量子阱层）进行蚀刻，直到露出第一半导体层（N型氮化镓层400），形成第一半导体层（N型氮化镓层400）台面，这样方便制作第一电极（N型电极1100）。

S1100：采用蒸镀的方法在透明导电层900上制备第二电极（P型电极1000），在第一半导体层（N型氮化镓层400）台面上制备第一电极（N型电极1100）。所述P型电极1000和N型电极1100的材料可以为Ti/Au合金，也可以是Ni、Au、Al、Ti、Pd、Pt、Sn、Cr中任意两种或则多种金属的合金，其厚度为0.2~1微米。本实施优选P型电极和N型电极的材料可以为Ti/Au合金，其厚度为0.5微米。这种选择接触电阻会得到优化，也对发光二极管的发光效率影响较小。

采用本实施例的发光二极管制作方法得到的发光二极管，由于梳齿状透明导电条位于凹槽的正上方，所以电流绝大部分电流都是通过晶格缺陷较少的部分半导体层，而在其他晶格缺陷较多的半导体层区域只有少部分电流通过，大大降低了非辐射复合发生的概率，提高发光二极管的内量子效率同时也提高了能量转化率即提高了电能利用率。同时由于梳状透明导电层和粗糙结构，使发光二极管的外量子效率得以提高。所以，本发明实施例的发光二极管的发光效率较现有技术有所提高。

 实施例二

请参照图5，本发明实施例二的发光二极管，包括上述图形化的衬底2100，位于图形化的衬底2100上方依次是成核层2200、缓冲层2300、N型半导体层（第一半导体层）2400、发光层2500、位于发光层2500之上的第二半导体阻挡层2600、镁掺杂P型半导体层2700、具有粗糙结构2810的重掺杂P型半导体层2800、透明导电层2900。该图形化的衬底2100具有凹槽2120和突起2110。本发明实施例的发光二极管还包括N型电极21100和P型电极21000。本实施例与实施例一的区别点有二，一为本实施例的发光二极管的透明导电层的结构为一完整的层状结构，并完全覆盖重掺杂P型半导体层2800。另一为，还包括若干绝缘条21200，该绝缘条21200正好覆盖粗糙结构2810，也就是该绝缘条位于突起半导体层的正上方。当透明导电层2900向半导体层提供电流时，该凹槽2120正上方的半导体层具有电流通过，其他地方由于绝缘条的存在而不能传导电流。本实施例优选所述绝缘条为二氧化硅薄膜条或者氮化硅薄膜条，生产工艺简单，也不会对光线射出有较大的阻力作用。

本实施例发光二极管的制作方法上与实施例一的制作方法的区别点在于：一、在步骤S800和步骤S900之间增加如下步骤：该粗糙结构的上方制作二氧化硅薄膜条或者氮化硅薄膜条，此方法可以先用掩膜然后再生长二氧化硅薄膜或者氮化硅薄膜最后再除去该掩膜的方法得到。二、直接以绝缘条为掩膜在重掺杂P型半导体层2800蒸镀成透明导电层2900。

实施例三　　

请参照图6，本发明的实施例三的发光二极管为垂直结构的发光二极管，包括：N型半导体层（第一半导体层）3400、发光层3500、位于发光层3500之上的第二半导体阻挡层3600、镁掺杂P型半导体层3700、具有粗糙结构3810的重掺杂P型半导体层3800、正好覆盖粗糙结构2810的绝缘条31200、明导电层3900。本发明实施例的发光二极管还包括N型电极31100和P型电极31000。该N型电极31100与N型半导体层3400电连接并位于其下方，该P型电极31000与透明导电层2900电连接并位于其上方。本实施例的发光二极管是在实施例二的基础上通过研磨或者激光剥离技术将衬底、成核层和缓冲层去除，然后在N型半导体层3400的下方制作N型电极31100得到。这种垂直结构的发光二极管具有更好的出光效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种发光二极管，依次包括衬底、半导体层、透明导电层，该发光二极管还包括第一电极和第二电极，该第一电极与半导体层电连接，该第二电极与透明导电层电连接；其特征在于，所述衬底上表面具有若干突起，该突起间形成有凹槽；所述半导体层包括位于凹槽正上方的凹槽半导体层和位于突起正上方的突起半导体层；所述透明导电层位于半导体层之上，用于向凹槽半导体层提供电流；所述发光二极管还包括若干绝缘条，该绝缘条位于突起半导体层之上，所述透明导电层覆盖所述凹槽半导体层和绝缘条。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述透明导电层为梳状透明导电层，具有梳齿状透明导电条和与梳齿状透明导电条连接的梳架状透明导电条，该梳齿状透明导电条位于凹槽半导体层之上。

3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述梳齿状透明导电条的宽度小于或者等于凹槽的底面宽度。

4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述绝缘条覆盖所述突起半导体层。

5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述绝缘条为二氧化硅薄膜条或者氮化硅薄膜条。

6.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述半导体层纵向依次包括与衬底连接的缓冲层、成核层、第一半导体层、多量子阱发光层、第二半导体层。

7.如权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述衬底为蓝宝石；所述多量子阱发光层具有1~10个周期的量子阱层，该量子阱层的势阱层厚度为2~3纳米，该量子阱层的势垒层厚度为8~15纳米。

8.如权利要求1-7任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述凹槽的宽度为2~8微米、深度为1.5~5微米，所述突起的宽度为2~10微米。

9.如权利要求1-7任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述突起的截面为六边形、圆弧形或者矩形。

10.如权利要求1-7任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述突起半导体层的上表面具有粗糙结构。

11.如权利要求1-7任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述透明导电层的平均厚度为1~1000纳米。

12.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、提供一衬底；

B、采用蚀刻的方法对衬底进行蚀刻，在衬底的上表面形成若干突起，该突起间形成有凹槽，形成图形化衬底； 

C、在图形化衬底上利用金属有机化合物气相沉积的方法外延生长半导体层，所述半导体层包括位于凹槽正上方的凹槽半导体层和位于突起正上方的突起半导体层；所述半导体层纵向依次包括第一半导体层、多量子阱发光层、第二半导体层； 

D、生长透明导电层：采用蒸镀的方法，通过掩膜，在凹槽半导体层上直接生长透明导电层；

E、采用蚀刻的方法对部分透明导电层、第二半导体层和发光层进行蚀刻，直到露出第一半导体层，形成第一半导体层台面； 

F、采用蒸镀的方法在透明导电层上制备第二电极，在第一半导体层台面上制备第一电极。

13.如权利要求12所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述透明导电层为梳状，具有梳齿状透明导电条和与梳齿状透明导电条连接的梳架状透明导电条，该梳齿状透明导电条位于凹槽半导体层上，所述步骤D中，还包括除去掩膜的步骤。

14.如权利要求12所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，在步骤D中，所述掩膜为氮化硅薄膜条或者二氧化硅薄膜条，该掩膜位于突起半导体层上，然后在掩膜和凹槽半导体层上蒸镀透明导电层。

15.如权利要求12所述的发光二极管的制作方法，其特征在于：

所述衬底为蓝宝石；

所述步骤C还包括在生长第一半导体层之前，如下步骤：

C1，用金属有机化合物气相沉积的方法，在衬底上低温外延生长成核层；

C2，在低温成核层上横向高温外延生长缓冲层。

所述步骤C在生长发光层和第二半导体层之间，还包括步骤：

C3，在发光层之上生长第二半导体阻挡层。

16.如权利要求15所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述第二半导体阻挡层为p型氮化铝镓层，所述第二半导体层包括p型氮化镓层；该制作方法中，还包括对p型氮化镓层进行活化的步骤，该步骤具体如下：

在温度为600-800℃的真空或氮气氛围下进行快速热退火或者采用离子束进行轰击。

17.如权利要求12-16任一项所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述凹槽的宽度为2~8微米、深度为1.5~5微米，所述突起的宽度为2~10微米。

18.如权利要求12-16任一项所述的发光二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤C在生长完第二半导体层之后，还包括步骤：

C4，该突起半导体层上表面进行粗糙处理，以在该部分形成粗糙结构。

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