氮化镓基发光二极管及其制造方法技术

一种垂直ＧａＮ基ＬＥＤ，包括ｎ－电极；在该ｎ－电极下形成的ｎ－型ＧａＮ层，该ｎ－型ＧａＮ层具有不规则表面结构，该不规则表面结构包括具有以均匀间隔形成的不规则结构的第一不规则表面结构和具有以不均匀间隔形成的不规则结构的第二不规则表面结构，该第二不规则表面结构形成于该第一不规则表面结构之上；在该ｎ－型ＧａＮ层下形成的有源层；在该有源层下形成的ｐ－型ＧａＮ层；在该ｐ－型ＧａＮ层下形成的ｐ－电极；以及在该ｐ－电极下形成的结构支持层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及垂直氮化镓基发光二极管(在下文中，称为垂直 GaN基LED)及其制造方法，其可提高光提取效率，从而增强外部 量子效率。
技术介绍
通常，GaN基LED生长在蓝宝石4十底(substrate )上。蓝宝石 衬底是刚性非导体，并且具有较低的导热性。因此，难以减小GaN 基LED的尺寸以降低成本或改善光强度(optical power )和芯片特 性。特别地，因为要对GaN基LED施加高电流来增强GaN基LED 的光强度，所以散热对于LED非常重要。为了解决这些问题，已 4是出了一种垂直GaN基LED。在GaN基LED中，使用激光剥离 (laser lift-off)(在下文中，称为LLO ) ^支术来去除蓝宝石4于底。然而，在通常的垂直GaN基LED中，降低了其中从有源层 (active layer)产生的光子#:发射到外部的效率。也就是，降低了 亮度。为了解决这样的问题，在传统的垂直GaN基LED内设置了以 均匀或不均匀间隔形成的表面不失见则结构(surface irregularities ),从而增强亮度。现在，参考图1和图2来描述传统的垂直GaN基LED。图1 和图2是示出传统的垂直GaN基LED的透^L图。参考图1和图2,传统的垂直GaN基LED具有在结构支持层 150上形成的阳电极(p-电极)130。在p-电极130上，顺序地形成 了 p-型GaN层126、有源层124、以及n-型GaN层121,从而形成 发光结才勾(light emission ) 120。在发光结构120上，即在n-型GaN层121的表面上，形成了 用于增强光提取效率的不失见则表面结构160。在该不失见则表面结构 160上，形成了阴电才及(n-电才及)170。更具体地，图1示出了其中n-型GaN层121的不规则表面结 构160具有以均匀间隔形成的不夫见则结构的状态。图2示出了其中 n-型GaN层121的不^L则表面结构160具有以不均匀间隔形成的不 头见则结构的状态。然而，当n-型GaN层121的不^L则表面结构160如上所述以 均匀或不均匀间隔形成时，其中可以形成表面不井见则结构的表面， 也就是n-型GaN层的表面是受到限制的。因此，亮度的改善效果 是不够的。因此，在本一支术领域需要一种用于最大化亮度的改善效果的新 方法。
技术实现思路
本专利技术的优点在于，提供了一种垂直GaN基LED,其中由具 有均匀间隔的不^见则表面结构和具有不均匀间隔的不^L则表面结 构组成的不-见则表面结构在该垂直GaN基LED的发光部上形成。 因此，提高了光提取效率，使得亮度的改善效果可以被最大化。本专利技术的另一个优点在于，它4是供了一种制造所述垂直GaN 基LED的方法。本专利技术的总的专利技术构思的其它方面和优点将在随后的描述中 部分地阐述，并且部分可#4居该描述变得显而易见，或者可以通过 总的专利技术构思的实施而获知。根据本专利技术的一方面， 一种垂直GaN基LED包括n-电极； 在该n-电一及下形成的n-型GaN层，该n-型GaN层具有不身见则表面 结构，该不失见则表面结构包4舌具有以均匀间隔形成的不^见则结构的 第 一不4见则表面结构以及以不均匀间隔形成的不^见则结构的第二 不规则表面结构，该第二不规则表面结构在第一不规则表面结构上 形成；在该n-型GaN层下形成的有源层；在该有源层下形成的p-型GaN层；在该p-型GaN层下形成的p-电极；以及在p-电极下形 成的结构支持层。根据本专利技术的另 一个方面，该垂直GaN基LED进一步包括在 该n-型GaN层的整个表面上形成的透明导电层，该透明导电层被 定位在n-电才及和n-型GaN层之间。根据本专利技术的又一方面， 一种制造垂直GaN基LED的方法包 括在衬底上顺序地形成n-型GaN层、有源层、以及p-型GaN层； 在该p-型GaN层上形成p-电才及；在该p-电才及上形成结构支4寺层； 去除该^H底以^f更暴露该n-型GaN层的表面；在n-型GaN层暴露的 表面上形成具有均匀间隔的第 一 不身见则表面结构；在第 一 不*见则表 面结构上形成具有不均匀间隔的第二不^见则表面结构；以及在其上 已形成有第一和第二不规则表面结构的n-型GaN层上形成n-电极。才艮据本专利技术的又一方面，该第 一不失见则表面结构的形成包4舌 在暴露的n-型GaN层上形成具有均匀间隔的预定形状的光刻胶图 案；通过将光刻胶图案用作蚀刻掩模而选择性地蚀刻n-型GaN层 的部分。根据本专利技术的又一方面，该第二不规则表面结构的形成是通过 利用干法蚀刻或湿法蚀刻工艺来完成的。才艮据本专利技术的又一方面，该方法进一步包括在形成n-电才及之前 在该n-型GaN层上形成透明导电层。#4居本专利技术的又一方面，制造垂直GaN基LED的方法包括 将衬底表面图案化为具有均匀间隔的不规则图案；形成n-型GaN 层，使得与图案化为不规则图案的衬底相接触的该n-型GaN层的 表面具有与该不^见则图案一致的具有均匀间隔的第 一不^L则表面 结构；在该n-型GaN层上顺序:l也形成有源层和p-型GaN层；在该 p-型GaN层上形成p-电极；在该p-电才及上形成结构支持层；去除该 衬底以便暴露n-型GaN层的第一不规则表面结构；在该第一不规 则表面结构的暴露表面上形成具有不均匀间隔的第二不失见则表面 结构；以及在其上已形成有第一和第二不^L则表面结构的n-型GaN 层上形成n-电极。 才艮据本专利技术的又一方面，该^f底的图案化包4舌在该4t底上形成具有均匀间隔的预定形状的光刻胶图案；以及通过将光刻胶图案用作蚀刻掩才莫而选择性地蚀刻衬底的部分。 附图说明根据以下结合附图的具体实施方式的描述，本专利技术的总专利技术构思的这些和/或其它方面和优点将变得显而易见，并更易于理解图l和图2是示出传统的垂直GaN基LED的透视图；图3是根据本专利技术具体实施方式的垂直GaN基LED的透视图；图4是用于说明根据本专利技术具体实施方式的不规则表面结构的 照片；图5是比较地示出了分别在图1和图3中所示的垂直GaN基 LED的亮度值的图；图6是示出根据本专利技术的垂直GaN基LED的变型的透视图；图7A到7E是顺序示出了根据本专利技术第一种具体实施方式的制 造垂直GaN基LED的方法的截面图；以及图8A到8E是顺序示出了根据本专利技术第二种具体实施方式的制 造垂直GaN基LED的方法的截面图。具体实施方式下面将详细参照本专利技术的总专利技术构思的具体实施方式，在附图中示出了其实施例，其中，在全文中用相同的标号表示相同的元件。以下描述的具体实施方式是为了通过参照附图来解释本专利技术的总 的专利技术构思。在附图中，为了清楚起见，层和区域的厚度被放大。在下文中，将参照附图对根据本专利技术具体实施方式的垂直GaN 基LED及其制造方法进行详细描述。垂直GaN基LED的结构参照图3,将详细描述冲艮据本专利技术具体实施方式的垂直GaN基 LED的结构。图3是根据本专利技术具体实施方式的垂直GaN基LED的透视图。如图3所示，垂直GaN基LED具有在其最上部形成的n-电极 170，该n-电才及170由Ti/Al或类似物构成。在n-电极170下，形成了 n-型GaN层121。在n-型GaN层121 上，形成了不规则表面结构160，包括第一不规则表面结构160a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直ＧａＮ基ＬＥＤ，包括：ｎ－电极；在所述ｎ－电极下形成的ｎ－型ＧａＮ层，所述ｎ－型ＧａＮ层具有不规则表面结构，所述不规则表面结构包括具有以均匀间隔形成的不规则结构的第一不规则表面结构和具有以不均匀间隔形成的不规则结构的 第二不规则表面结构，所述第二不规则表面结构在所述第一不规则表面结构上形成；在所述ｎ－型ＧａＮ层下形成的有源层；在所述有源层下形成的ｐ－型ＧａＮ层；在所述ｐ－型ＧａＮ层下形成的ｐ－电极；以及在所述ｐ－电极下形成 的结构支持层。

【技术特征摘要】
KR 2006-8-14 10-2006-00765921.一种垂直GaN基LED，包括n-电极；在所述n-电极下形成的n-型GaN层，所述n-型GaN层具有不规则表面结构，所述不规则表面结构包括具有以均匀间隔形成的不规则结构的第一不规则表面结构和具有以不均匀间隔形成的不规则结构的第二不规则表面结构，所述第二不规则表面结构在所述第一不规则表面结构上形成；在所述n-型GaN层下形成的有源层；在所述有源层下形成的p-型GaN层；在所述p-型GaN层下形成的p-电极；以及在所述p-电极下形成的结构支持层。2. 才艮据权利要求1所述的垂直GaN基LED,进一步包括在所述n-型GaN层的整个表面上形成的透明导电层，所 述透明导电层位于所述n-电极和所述n-型GaN层之间。3. —种制造垂直GaN基LED的方法，包括在4于底上顺序地形成n-型GaN层、有源层以及p-型GaN层；在所述p-型GaN层上形成p-电才及； 在所述p-电极上形成结构支持层； 去除所述衬底以便暴露所述n-型GaN层的表面； 在所述n-型GaN层的暴露表面上形成具有均匀间隔的第 一不力见则表面结构；在所述第 一 不则表面结构上形成具有不均匀间隔的第 二不^见则表面结构；以及在其上已形成有所述第一和第二不规则表面结构的所述 n-型GaN层上形成n-电才及。4. 才艮据斥又利要求3所述的方法，其中，所述第一不规则表面结构的形成包括在所述暴露的n-型GaN层上形成具有均匀间隔的预 定形状的光刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔锡范，吴邦元，禹钟均，白斗高，
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]