【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體，尤其是指一種發光二極管結構及制作方法。
技術介紹
1、發光二極管(led)因其高效、節能、長壽命及環保等優點，已廣泛應用于照明、顯示、通信等多個領域。隨著市場需求的不斷增長，對led的性能提出了更高的要求，特別是在光效和能效方面。提高led的光輸出效率不僅能夠降低能耗，還能提升其在各種應用中的競爭力。
2、led的光輸出效率主要由內部量子效率和光提取效率兩部分決定。內部量子效率涉及到載流子注入與光子產生的效率，而光提取效率則涉及到光子從led芯片內部傳輸到外部環境的效率。當前，盡管在內部量子效率方面取得了顯著進展，但光提取效率依然是限制led總體光輸出效率的關鍵瓶頸之一?，F有led的光耦合結構在特定波長范圍內的效率提升效果有限，難以滿足高效光輸出的需求。此外，某些優化方法需要復雜的制造工藝，增加了生產成本和工藝難度，不利于大規模量產。
技術實現思路
1、為此，本專利技術提供一種發光二極管結構及制作方法，通過引入微盤諧振腔結構，顯著提升了光耦合效率和取光效率。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供一種發光二極管結構，包括：
3、襯底；
4、背反射鏡，設置于所述襯底背面；
5、外延結構，包括依次沿所述襯底正面設置的緩沖層、第一半導體層、活性層和第二半導體層；其中，沿所述第二半導體層設置有延伸至所述第一半導體層的mesa結構，所述mesa結構包括使部分所述第一半導體層露出的臺階面和凹槽；
6、
7、電流阻擋層，包括設置于部分所述第二半導體層表面上的第一絕緣層一以及設置于所述凹槽底壁的第一絕緣層二；
8、第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤部分貫穿所述透明導電層和所述第一絕緣層一并分別與所述透明導電層、所述第一絕緣層一以及所述第二半導體層接觸，所述第二焊盤設置于所述第一絕緣層二上方，并部分與所述凹槽底壁接觸；
9、第二絕緣層，至少部分設置于所述透明導電層上，其中，所述第二絕緣層上開設有延伸至所述透明導電層表面的微孔；
10、多個微盤諧振腔結構，分布于所述第二絕緣層表面并通過所述微孔與所述透明導電層表面接觸，其中，所述透明導電層和微盤諧振腔結構的折射率均大于所述第二絕緣層。
11、在本專利技術的一種實施方式中，所述透明導電層的折射率在2.0～2.1；所述微盤諧振腔結構的折射率在1.9～2.5；所述第二絕緣層的折射率在1.4～1.6。
12、在本專利技術的一種實施方式中，所述微盤諧振腔結構的材料包括ito(即insno)、al2o3、nb2o5或hfo2。
13、在本專利技術的一種實施方式中，所述電流阻擋層和所述第二絕緣層的材料均采用sio2。
14、在本專利技術的一種實施方式中，所述透明導電層的材料為ito(即insno)。
15、在本專利技術的一種實施方式中，所述微孔的孔徑在2～10um；所述微盤諧振腔結構的寬度尺寸在20～50um；所述微盤諧振腔結構的厚度在10～50nm；相鄰兩個所述微盤諧振腔結構的間距在20～50um。
16、在本專利技術的一種實施方式中，所述微盤諧振腔結構的形狀包括圓形或三角形；
17、多個所述微盤諧振腔結構在發光二極管結構的橫向和縱向上呈線性分布；
18、其中，當所述微盤諧振腔結構的形狀為圓形時，多個所述微盤諧振腔結構沿發光二極管結構的對稱縱剖面對稱分布；
19、當所述微盤諧振腔結構的形狀為三角形時，所有三角形的尖端朝向同一方向，或者在發光二極管結構的對稱縱剖面兩側的每兩排三角形的尖端彼此相對。
20、在本專利技術的一種實施方式中，所述第二絕緣層覆蓋于所述透明導電層表面、所述臺階面以及所述凹槽露出的表面；或者，在每個所述微盤諧振腔結構下方分別設置所述第二絕緣層，且各所述第二絕緣層的邊緣留有臺階。
21、在本專利技術的一種實施方式中，所述微孔的底壁以及側壁設置有金屬納米顆粒，所述金屬納米顆粒的尺寸在0.5～5nm，所述金屬納米顆粒為共振峰在可見光范圍內的金屬。
22、本專利技術還提供一種發光二極管結構的制作方法，包括：
23、提供襯底；
24、在所述襯底正面制作外延結構，包括依次生長的緩沖層、第一半導體層、活性層和第二半導體層；
25、在所述外延結構上刻蝕出mesa結構，并露出部分所述第一半導體層，所述mesa結構包括臺階面和凹槽；
26、制作電流阻擋層，包括在部分所述第二半導體層表面上制作第一絕緣層一以及在所述凹槽底壁制作第一絕緣層二；
27、在所述第二半導體層上制作透明導電層；
28、在所述透明導電層上制作第二絕緣層，并在所述第二絕緣層上開設延伸至所述透明導電層表面的微孔；
29、采用濺射方式沉積氧化物后進行圖形制作，形成微盤諧振腔結構，多個所述微盤諧振腔結構分布于所述第二絕緣層表面并通過所述微孔與所述透明導電層表面接觸；
30、在所述述第二絕緣層上開設焊盤區域，并對應制作第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤部分貫穿所述透明導電層和所述第一絕緣層一并分別與所述透明導電層、所述第一絕緣層一以及所述第二半導體層接觸，所述第二焊盤設置于所述第一絕緣層二上方，并部分與所述凹槽底壁接觸；
31、對所述襯底進行減薄處理，并在所述襯底背面制作背反射鏡；
32、切割形成獨立元件。
33、本專利技術的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：
34、本專利技術所述的一種發光二極管結構及制作方法，通過設置微盤諧振腔結構能夠有效增強光子在發光區的耦合，從而提高內部量子效率和整體光輸出效率；通過合理設計諧振腔的折射率匹配和結構形狀，最大限度地減少光的內反射和吸收，顯著提升光提取效率。微盤諧振腔結構的材料選擇靈活(如ito、al2o3、nb2o5或hfo2)，可根據具體需求優化光學性能，進一步提升led性能。
35、本專利技術的發光二極管結構在制造過程中采用常規半導體工藝，避免了復雜的工藝步驟，降低了生產成本和工藝難度，便于大規模量產。
36、本專利技術采用sio2作為電流阻擋層和絕緣層材料，確保了led結構的穩定性和可靠性，延長了器件壽命。
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1.一種發光二極管結構，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述透明導電層（3）的折射率在2.0~2.1；所述微盤諧振腔結構（7）的折射率在1.9~2.5；所述第二絕緣層（6）的折射率在1.4~1.6。
3.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述微盤諧振腔結構（7）的材料包括ITO、Al2O3、Nb2O5或HfO2。
4.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述電流阻擋層和所述第二絕緣層（6）的材料均采用SiO2。
5.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述透明導電層（3）的材料為ITO。
6.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述微孔的孔徑在2~10um；所述微盤諧振腔結構（7）的寬度尺寸在20~50um；所述微盤諧振腔結構（7）的厚度在10~50nm；相鄰兩個所述微盤諧振腔結構（7）的間距在20~50um。
7.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述微盤諧振腔結構（7）的形狀包括
8.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述第二絕緣層（6）覆蓋于所述透明導電層（3）表面、所述臺階面（25）以及所述凹槽（26）露出的表面；或者，在每個所述微盤諧振腔結構（7）下方分別設置所述第二絕緣層（6），且各所述第二絕緣層（6）的邊緣留有臺階。
9.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述微孔的底壁以及側壁設置有金屬納米顆粒（8），所述金屬納米顆粒（8）的尺寸在0.5~5nm，所述金屬納米顆粒（8）為共振峰在可見光范圍內的金屬。
10.一種發光二極管結構的制作方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種發光二極管結構，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述透明導電層（3）的折射率在2.0~2.1；所述微盤諧振腔結構（7）的折射率在1.9~2.5；所述第二絕緣層（6）的折射率在1.4~1.6。
3.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述微盤諧振腔結構（7）的材料包括ito、al2o3、nb2o5或hfo2。
4.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述電流阻擋層和所述第二絕緣層（6）的材料均采用sio2。
5.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述透明導電層（3）的材料為ito。
6.根據權利要求1所述的一種發光二極管結構，其特征在于，所述微孔的孔徑在2~10um；所述微盤諧振腔結構（7）的寬度尺寸在20~50um；所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王鋒，張秀敏，陳曉冰，李宏磊，杜高云，黃慧詩，
申請(專利權)人：普瑞無錫研發有限公司，
類型：發明
國別省市：
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