高效發光二極管制造技術

本發明專利技術的示例性實施例涉及一種高效發光二極管(LED)。根據示例性實施例的LED包括：基底；半導體堆疊件，布置在基底上，其中，半導體堆疊件具有p型半導體層、有源層和n型半導體層；第一金屬層，設置在基底和半導體堆疊件之間，第一金屬層與半導體堆疊件歐姆接觸；第一電極焊盤，布置在半導體堆疊件上；電極延伸件，從第一電極焊盤延伸，其中，電極延伸件具有與n型半導體層接觸的接觸區；第一絕緣層，設置在基底和半導體堆疊件之間，其中，第一絕緣層覆蓋p型半導體層的在電極延伸件的接觸區下方的表面區域；第二絕緣層，設置在第一電極焊盤和半導體堆疊件之間。

【技術實現步驟摘要】
高效發光二極管本申請要求于2010年5月18號提交的第10-2010-0046532號韓國專利申請、于2010年9月27號提交的第10-2010-0092991號韓國專利申請、于2010年9月29號提交的第10-2010-0094298號韓國專利申請和于2010年10月18號提交的第10-2010-0101227號韓國專利申請的優先權和權益。
本專利技術的示例性實施例涉及一種發光二極管(LED)，更具體地說，涉及一種使用基底分離工藝來去除生長基底的基于GaN的高效LED。
技術介紹
通常，由于諸如氮化鎵(GaN)和氮化鋁(AlN)的III族元素氮化物具有良好的熱穩定性和直接躍遷型的能帶結構，所以近來它們作為可見區和紫外區的發光二極管(LED)的材料而受到關注。具體地說，已經在各種應用(例如，大尺寸全彩平板顯示器、交通燈、室內照明器、高密度光源、高分辨率輸出系統和光通訊)中使用利用氮化銦鎵(InGaN)的藍光發射器件和綠光發射器件。由于會難以形成能夠使III族元素氮化物半導體層在其上生長的均質基底，所以III族元素氮化物層可通過例如金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)的工藝生長在具有與氮化物半導體層相似的晶體結構的異質基底上。具有六方晶系結構的藍寶石基底可被用作異質基底。然而，由于藍寶石為非導電體，所以使用藍寶石基底的LED的結構會受到限制。因此，近來已經開發了這樣的技術，即，在諸如藍寶石基底的異質基底上生長諸如氮化物半導體層的外延層，將支撐基底結合到外延層上，然后利用激光剝離技術等分離異質基底，從而制造出高效垂直LED(例如，參見由Sano等人提交的第6,744,071號美國專利)。通常，，垂直LED與傳統的水平LED相比由于p型半導體層位于垂直LED的下部的結構而可具有優良的電流擴展性能，并且垂直LED通過應用導熱性高于藍寶石基底的導熱性的支撐基底而可具有優良的散熱性能。另外，朝向支撐基底發射的光能夠通過在支撐基底和p型半導體層之間設置反射金屬層而被反射，并且可通過光增強化學(PEC)蝕刻等對N面進行各向異性蝕刻而在n型半導體層上形成粗糙表面，從而可顯著地提高向上的光提取效率。然而，由于外延層的總厚度(大約4μm)與發光面積(例如，350μm×350μm或1mm2)相比會非常薄，所以會非常難以實現電流擴展。為了解決這種問題，促進n型層中的電流擴展的技術涉及使用從n型電極焊盤延伸的電極延伸件，或者可通過在p型電極的對應于n型電極焊盤的位置處設置絕緣材料來防止電流從n型電極焊盤直接流向p型電極。然而，在防止電流從n型電極焊盤朝n型電極焊盤正下方的部分集中方面會存在限制。另外，在將電流均勻地擴展在整個寬的發光區域方面會存在限制。具體地說，電流集中會在LED的局部區域(即，電流集中的區域)中累積疲勞，因此，會在該區域中形成漏電流路徑。為此，在電極焊盤正下方的區域中的電流集中會妨礙將具有垂直結構的LED用作用于需要高可靠性的照明的LED。具體地說，在照明使用的高亮度LED的情況下，微小的電流集中會使LED的發光效率劣化，并且會對LED的壽命產生不良影響。同時，在相對高的溫度下執行用于制造垂直LED的工藝，例如，在生長基底上生長外延層的工藝或將支撐基底結合到外延層的工藝。生長基底、外延層和支撐基底可具有彼此不同的熱膨脹系數。因此，在高溫下完成該工藝之后，應力作用于相對薄的外延層，從而引起殘余應力。雖然可通過激光剝離工藝來分離生長基底，但是由于殘余應力而容易在外延層中產生諸如裂紋的物理損壞。此外，在激光剝離工藝中，由于發射激光束導致激波會被傳輸到外延層，因此會損壞外延層。另外，由于生長基底和外延層之間的熱膨脹系數不同，導致外延層的表面會不平坦并且會具有局部凹陷或凸起部分。因此，當支撐基底被結合到外延層時，會在外延層和支撐基底之間形成微氣泡。
技術實現思路
本專利技術的示例性實施例提供一種具有改善了的電流擴展性能的高效發光二極管(LED)及其制造方法。本專利技術的示例性實施例還提供一種具有提高了的光提取效率的高效LED及其制造方法。本專利技術的示例性實施例還提供一種能夠減少外延層在制造工藝期間的損壞的高效LED及其制造方法。將在下面的描述中闡述本專利技術的附加特征，這些特征將通過描述而部分地清楚，或者可通過實踐本專利技術而了解。本專利技術的示例性實施例公開了一種有機發光二極管，所述有機發光二極管包括：基底；半導體堆疊件，布置在基底上，半導體堆疊件包括p型半導體層、有源層和n型半導體層；第一金屬層，設置在基底和半導體堆疊件之間，第一金屬層與半導體堆疊件歐姆接觸；第一電極焊盤，布置在半導體堆疊件上；電極延伸件，從第一電極焊盤延伸，電極延伸件具有與n型半導體層接觸的接觸區；第一絕緣層，設置在基底和半導體堆疊件之間，第一絕緣層覆蓋p型半導體層的在電極延伸件的接觸區下方的第一區域；第二絕緣層，設置在第一電極焊盤和半導體堆疊件之間。應該理解的是，上述一般描述和下面的詳細描述是示例性和解釋性的，并意圖提供對請求保護的本專利技術的進一步解釋。附圖說明包括附圖來提供對本專利技術的進一步理解，附圖包含在本說明書中并構成本說明書的一部分，附圖示出了本專利技術的實施例并與說明書一起用于解釋本專利技術的原理。圖1是根據本專利技術示例性實施例的高效發光二極管(LED)的剖視圖。圖2是示出圖1中示出的高效LED的頂表面的平面圖。圖3中的(a)和(b)是比較根據本專利技術的示例性實施例的電流流動與根據對比示例的電流流動的視圖。圖4是根據本專利技術示例性實施例的高效LED的剖視圖。圖5和圖6是示出根據本專利技術示例性實施例的可用作反射結構的分布式布拉格反射器(DBR)的視圖。圖7是根據本專利技術示例性實施例的LED的示意性布局。圖8是沿圖7中的線A-A截取的剖視圖。圖9是沿圖7中的線B-B截取的剖視圖。圖10是沿圖7中的線C-C截取的剖視圖。圖11、圖12、圖13、圖14和圖15是示出根據本專利技術示例性實施例的制造LED的方法的剖視圖，圖11、圖12、圖13、圖14和圖15均對應于沿圖中7的線A-A截取的剖視圖。圖16是根據本專利技術示例性實施例的LED的示意性布局。圖17是沿圖16中的線A-A截取的剖視圖。圖18是沿圖16中的線B-B截取的剖視圖。圖19是沿圖16中的線C-C截取的剖視圖。圖20、圖21和圖22是示出根據本專利技術示例性實施例的制造LED的方法的剖視圖，圖20、圖21和圖22均對應于沿圖16中的線A-A截取的剖視圖。圖23是示出反射金屬層的邊緣部分的掃描電系顯微鏡(SEM)剖面照片，以示出可在垂直LED的制造工藝中導致的問題。圖24是根據本專利技術示例性實施例的LED的示意性布局。圖25是沿圖24中的線A-A截取的剖視圖。圖26是沿圖24中的線B-B截取的剖視圖。圖27是沿圖24中的線C-C截取的剖視圖。圖28、圖29、圖30和圖31是示出根據本專利技術示例性實施例的制造LED的方法的剖視圖，圖28、圖29、圖30和圖31均對應于沿圖24中的線A-A截取的剖視圖。具體實施方式在下文中，將參照附圖詳細地描述本專利技術的示例性實施例。僅以示出的目的提供下面的實施例，使得本領域技術人員能夠充分地理解本專利技術的精神。因此，本專利技術不限于下面的實施例，而是可以以其他形式實施。在附圖中，為了便于示出，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種發光二極管，所述發光二極管包括：基底；半導體堆疊件，布置在基底上，半導體堆疊件包括p型半導體層、有源層和n型半導體層；第一金屬層，設置在基底和半導體堆疊件之間，第一金屬層與半導體堆疊件歐姆接觸；第一電極焊盤，布置在半導體堆疊件上；電極延伸件，從第一電極焊盤延伸，電極延伸件包括與n型半導體層接觸的接觸區；第一絕緣層，設置在基底和半導體堆疊件之間，第一絕緣層覆蓋p型半導體層的在電極延伸件的接觸區下方的第一區域；第二絕緣層，設置在第一電極焊盤和半導體堆疊件之間，其中，第一絕緣層包括暴露半導體堆疊件的至少一個溝槽，其中，第一金屬層設置在第一絕緣層和基底之間，并通過填充所述至少一個溝槽與半導體堆疊件歐姆接觸。

【技術特征摘要】
2010.05.18 KR 10-2010-0046532;2010.09.27 KR 10-2011.一種發光二極管，所述發光二極管包括：基底；半導體堆疊件，布置在基底上，半導體堆疊件包括p型半導體層、有源層和n型半導體層；第一金屬層，設置在基底和半導體堆疊件之間，第一金屬層與半導體堆疊件歐姆接觸；第一電極焊盤，布置在半導體堆疊件上；電極延伸件，從第一電極焊盤延伸，電極延伸件包括與n型半導體層接觸的接觸區；第一絕緣層，設置在基底和半導體堆疊件之間，第一絕緣層覆蓋p型半導體層的在電極延伸件的接觸區下方的第一區域；第二絕緣層，設置在第一電極焊盤和半導體堆疊件之間，其中，第一絕緣層包括暴露半導體堆疊件的至少一個溝槽，其中，第一金屬層設置在第一絕緣層和基底之間，并通過填充所述至少一個溝槽與半導體堆疊件歐姆接觸，其中，所述至少一個溝槽的側壁是傾斜的。2.如權利要求1所述的發光二極管，所述發光二極管還包括設置在基底和第一金屬層之間的第四金屬層，第四金屬層通過覆蓋第一金屬層的邊緣圍繞第一金屬層。3.如權利要求1所述的發光二極管，其中，第一金屬層的邊緣設置在第一絕緣層和基底之間，并位于半導體堆疊件的邊緣和基底的邊緣之間。4.如權利要求1所述的發光二極管，其中，第一絕緣層包括：第一區，包括多個溝槽；第二區，不包括溝槽，第一電極焊盤和電極延伸件位于第二區上。5.如權利要求1所述的發光二極管，其中，基底包括：第二金屬層，包含W和Mo中的至少一種；第三金屬層，分別布置在第二金屬層的第一表面和第二表面上，第三金屬層的熱膨脹系數...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金多慧，李俊熙，柳宗均，金彰淵，林弘澈，
申請(專利權)人：首爾偉傲世有限公司，
類型：發明
國別省市：韓國;KR