垂直的氮化镓基发光二极管及其制造方法技术

一种垂直的ＧａＮ基ＬＥＤ的制造方法，其包括：形成发光结构，其中在衬底上依次层叠ｎ－型ＧａＮ基半导体层、有源层、以及ｐ－型ＧａＮ基半导体层；蚀刻所述发光结构，从而将所述发光结构分割成ＬＥＤ单元；在各个所述分割的发光结构上形成ｐ－电极；在所述分割的发光结构之间填充非导电材料；在所获得的结构上形成金属种子层；在不包括发光结构之间的区域的所述金属种子层上形成第一镀层；在所述第一镀层之间的所述金属种子层上形成第二镀层；将所述衬底与所述发光结构分离；去除通过分离所述衬底而被暴露的所述发光结构之间的所述非导电材料；在所述ｎ－型ＧａＮ基半导体层上形成ｎ－电极；以及去除在所述发光结构之间的所述金属种子层和所述第二镀层的一部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及垂直的氮化镓基发光二极管(在下文中，称为垂 直的GaN基LED)及其制造方法，其可以增强LED的可靠性。
技术介绍
通常，氮化物基半导体LED生长在蓝宝石衬底(基片)上， 但是这种蓝宝石衬底是刚性非导体，并具有较差的导热性。因此， 在通过缩小氮化物基半导体LED的尺寸或者通过改善光学能量和 芯片性能来降低制造成本存在局限性。尤其是，由于使用高电流是 获得高能量LED的关键，因此解决LED的热沉问题非常重要。为 了解决这个问题，已经提出有使用垂直的氮化物基LED,其中蓝宝 石衬底通过采用激光剥离(laser lift-off, LLO )来去除。在下文中， 一夸参考图1A至图IF以及图2详细i也描述传统的 GaN基LED的问题。图1A至1F是依次示出传统的垂直GaN基LED制造方法的剖 面图。如图1A所示，由GaN基半导体层构成的发光结构120形成在 蓝宝石衬底110上。发光结构120包括n-型GaN基半导体层121, 由具有多量子阱结构的GaN/InGaN层构成的有源层(活性层)122， 以及p-型GaN基半导体层123,这些层是依次层叠形成的。^接下来，如图1B所示，在p-型GaN基半导体层123上形成多 个正电极(p-电极)150。每一个p-电极150都起到电极和反射膜 的作用。其次，如图1C所示，发光结构120通过RIE (反应离子蚀刻) 处理或类^f以处理纟皮分成LED单元。然后，如图1D所示，在整个所获得的结构上形成保护膜140, 使得p-电极150暴露在外面。接下来，在保护膜140和p-电极150 上形成金属种子层160，通过利用金属种子层160进行电镀或化学 镀/人而形成由镀层构成的结构支撑层170。结构支撑层170用作支 撑层和最终的LED的电极。这时，在发光结构120之间的区域中 也形成有结构支撑层170。因此，形成在该区域中的结构支撑层170 具有相对较大的厚度。其次，如图1E所示，蓝宝石衬底IIO通过LLO处理与发光结 构120分离。随后，如图1F所示，在每一个通过分离蓝宝石衬底110而4果 露的n-型GaN基半导体层121上面形成负电极(n-电极)180。结 构支撑层170通过士刀害'j ( dicing ) iU敫光划片(laser scribing )工艺 ^皮分割而形成多个GaN基LED 100。 然而，在对具有相对较大厚度的结构支撑层170进行切割或激 光划片时，发光结构120可能会破碎或受到损坏。此外，当形成结构支撑层170时，由于发光结构120与形成于 各发光结构120之间的结构支撑层170的热膨胀系数不同，所以包 括结构支撑层170在内的整个结构会产生弯曲。因此，很难进行随 后的力口J1。此外，构成金属种子层160的原子渗透到有源层122中，这样 可能发生结漏(junction leakage)或者短J各。如上所述，当垂直的GaN基LED是根据相关技术进行制造的 时，垂直的GaN基LED的可靠性会由于上述问题而降低。同时，根据参照图2所描述的制造方法可以制造出另一种传统 的垂直的GaN基LED。图2是用于说明另 一种传统的垂直的GaN基LED结构的剖面图。如图2所示，垂直的GaN基LED具有形成在其最底部中的结 构支撑层270，该结构支撑层270起到LED的支撑层的作用。该结 构支撑层270可以由Si为十底、GaAs坤十底、或是金属层形成。在结构支撑层270上依次形成粘接层260和反射电极250。优 选地，反射电才及250是由具有高反射率的金属构成，这样可以用作 为电纟及和反射层。在反射电极250上依次形成有p-型GaN基半导体层240、由 具有多量子阱结构的GaN/InGaN层构成的有源层230、以及n-型 GaN基半导体层220。 在n-型GaN基半导体层220上形成n-电极210。在n-型GaN 基半导体层220与n-电极210之间，可以另外形成透明电极(未示 出)用来增强电流扩散效应。在传统的垂直的GaN基LED 200中，由于反射电才及250是形 成在p-型GaN基半导体层240的整个表面上的，因此由有源层230 产生的光通过反射电极250反射以致于向外界逃逸。然而，当反射 电才及250形成在p-型GaN基半导体层240的整个表面上时，在LED 工作时产生才及化效应。因此，产生压电效应，这样会降4氐LED的 可靠性。
技术实现思路
本专利技术的优点在于提供了 一种垂直的GaN基LED及其制造方 法，该方法^f吏有助于用于分割LED的切割或划片工艺，并且防止 包括结构支撑层在内的整体结构发生弯曲或短^各，乂人而增强了 LED 的可靠性。本专利技术的另 一个优点在于才是供了 一种垂直的GaN基LED及其 制造方法，该垂直的GaN基LED可通过降低由形成在p-型GaN基 半导体层上的反射电^l产生的压电效应来增强LED的可靠性。本专利技术的总专利技术构思的其它方面和优点将在随后的描述中部 分;也i兌明，并且部分内容/人其描述来看是显而易见的，或者可以通 过总专利技术构思的实施而获知。冲艮据本专利技术的一个方面，GaN基LED包括n-电才及、形成在 n-电极下面的发光结构；形成在发光结构外表面上的保护膜；形成 在形成有保护膜的发光结构下面的p-电极；形成在发光结构上和p-电极整个表面上的金属种子层；以及形成在金属种子层下面的导电优选地，发光结构包括n-型GaN基半导体层、有源层(活性 层)、以及p-型GaN基半导体层。优选地，n-型GaN基半导体层具有形成在其上表面的表面不平 整(表面击夹陷，surface irregularities )。 GaN基LED进一步包4舌形成 在发光结构的下表面中央部分中的电流阻挡层。优选地，导电^)底包括第一和第二镀层。更具体地，第一镀层 具有依次层叠有Ni和Au的两层结构，第二镀层具有依次层叠有 Au、 Ni和Au的三层结才勾。根据本专利技术的另一个方面，垂直的GaN基半导体LED包括 导电衬底；形成在导电衬底上的金属种子层；形成在金属种子层的 中央部分中的电流阻挡层；形成在金属种子层上和在电流阻挡层的 f壬意一侧上的第一电一及；形成在形成于第一电才及的发光结构的外表 面上的4呆护膜；以及形成在发光结构上的第二电才及。优选地，发光结构包括p-型GaN基半导体层、有源层、以及 n-型GaN基半导体层，并且n-型GaN基半导体层具有形成在其上 表面上的表面不平整(表面缺陷)。第一电极是p-电极，第二电极 是n隱电极。优选地，导电衬底包括第一和第二镀层。第一镀层具有依次层 叠有Ni和Au的两层结构，第二镀层具有依次层叠有Au、 Ni和 Au的三层结构。根据本专利技术的另一个方面，垂直的GaN基LED的制造方法包 括形成发光结构，在衬底上依次层叠有n-型GaN基半导体层、 有源层、和p-型GaN基半导体层；蚀刻发光结构，从而把发光结 构分割成LED单元；在每一个分割后的发光结构上形成p-电才及； 在分割后的发光结构之间填充非导电材料；在所获得的结构上形成 金属种子层；在除发光结构之间的区域以外的金属种子层上形成第 一镀层；在第一镀层之间的金属种子层上形成第二镀层；从发光结 构中分离衬底；去除因分离衬底而棵露的发光结构之间的非导电材 料；在n-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直的氮化镓基发光二极管（ＧａＮ基ＬＥＤ），包括：ｎ－电极；发光结构，形成在所述ｎ－电极下面；保护膜，形成在所述发光结构的外表面上；ｐ－电极，形成在形成有所述保护膜的所述发光结构之下；金属种子层， 形成在所述发光结构和所述ｐ－电极的整个表面上；以及导电衬底，形成在所述金属种子层之下。

【技术特征摘要】
KR 2006-8-23 10-2006-0079703;KR 2007-2-21 10-2007-1.一种垂直的氮化镓基发光二极管(GaN基LED)，包括n-电极；发光结构，形成在所述n-电极下面；保护膜，形成在所述发光结构的外表面上；p-电极，形成在形成有所述保护膜的所述发光结构之下；金属种子层，形成在所述发光结构和所述p-电极的整个表面上；以及导电衬底，形成在所述金属种子层之下。2. 根据权利要求1所述的GaN基LED,其中，所述发光结构包括n-型GaN基半导体层、有源层、以 及p-型GaN基半导体层。3. 根据权利要求2所述的GaN基LED ，其中，所述n-型GaN基半导体层具有形成在其上表面的表面不平整。4. 根据权利要求1所述的GaN基LED，进一步包括形成在所述发光结构下表面的中央部分的电流阻挡层。5. 根据权利要求1所述的GaN基LED,其中，所述导电衬底包括第 一和第二镀层。6. 根据权利要求5所述的GaN基LED，其中， 所述第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构。7. 根据权利要求5所述的GaN基LED,其中，所述第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。8. —种垂直的GaN基半导体LED，包括导电4于底；金属种子层，形成在所述导电4于底上；电流阻挡层，形成在所述金属种子层的中央部分；第一电极，形成在所述金属种子层和所述电流阻挡层的 任一侧面上；保护膜，形成于形成在所述第一电极上的发光结构的外 表面上；以及第二电极，形成在所述发光结构上。9. 根据权利要求8所述的垂直的GaN基半导体LED，其中，所述发光结构包括p-型GaN基半导体层、有源层、以 及n-型GaN基半导体层。10. 根据权利要求9所述的垂直的GaN基半导体LED，其中，所述n-型GaN基半导体层具有形成在其上表面的表面不平整。11. 根据权利要求8所述的垂直的GaN基半导体LED，其中，所述第一电极是p-电极。12. 冲艮据权利要求8所述的垂直的GaN基半导体LED,其中，所述第二电极是n-电极。13. 根据权利要求8所述的垂直的GaN基半导体LED,其中，所述导电衬底包括第一和第二镀层。14. 根据权利要求13所述的垂直的GaN基半导体LED,其中，所述第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构。15. 根据权利要求13所述的垂直的GaN基半导体LED,其中，所述第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。16. —种垂直的GaN基LED的制造方法，包括形成发光结构，其中在衬底上依次层叠n-型GaN基半导 体层、有源层、以及p-型GaN基半导体层；蚀刻所述发光结构，乂人而将所述发光结构分割成LED单元；在各个所述分割的发光结构上形成p-电才及；在所述分割的发光结构之间填充非导电材料；在所获得的结构上形成金属种子层；在不包括所述发光结构之间区域的所述金属种子层上形 成第一镀层；在所述第一镀层之间的所述金属种子层上形成第二镀层；将所述衬底与所述发光结构分离；去除通过分离所述衬底而^皮暴露的所述发光结构之间的 所述非导电材料；在所述n-型GaN基半导体层上形成n-电极；以及去除在所述发光结构之间的所述金属种子层和所述第二 镀层的一部分。17. 根据权利要求16所述的方法，其中，所迷非导电材料是光刻胶。18. 根据权利要求16所述的方法，进一步包括在所述p-电才及形成之前，沿着包括所述分割的发光结构在内的所述衬底的上表面 形成绝纟彖层；以及选择性地蚀刻所述绝缘层，从而在所述发光结构的上表 面的中央部分形成电流阻挡层，同时，在所述发光结构的任一 侧表面上形成保护膜。19. 根据权利要求16所述的方法，进一步包括在所述发光结构形成之后，通过研磨和抛光处理以预定的厚度去除所述衬底的下面 部分。20. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一镀层的形成包 括在所述发光结构之间的所述金属种子层上形成光刻月交；在所述光刻月交之间的所述金属种子层上形成所述第一镀 层；以及去除所述光刻月交。21. 才艮据^L利要求16所述的方法，其中，去除所述金属种子层和所述第二镀层的一部分是通过切 割、划片和湿式蚀刻中的4壬意一种方法进4亍的。22. 才艮据权利要求16所述的方法，进一步包括在所述n-电才及形成之前，在所述n-型GaN基半导体层上形成表面不平整；以及通过在形成有所述n-电极之处以预定厚度去除所述n-型 GaN基半导体层的一部分来形成4妄触孔。23. 才艮据片又利要求16所述的方法，其中，所述第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构。24. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。25. —种垂直的GaN基LED,包括n画电极；n-型GaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：李守烈，吴邦元，白斗高，张泰盛，禹钟均，崔锡范，尹相皓，金东佑，吕寅泰，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]