具有垂直结构的发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及具有垂直结构的发光二极管及其制造方法，本发明专利技术公开一种具有垂直结构的发光二极管(LED)及其制造方法。该具有垂直结构的发光二极管(LED)包括：支撑层；在该支撑层上形成的第一电极；在该第一电极上形成的多个半导体层；导电型半导体层，其形成在该多个半导体层上，并且设置有具有指定角度的倾角的外表面；以及在该导电型半导体层上形成的第二电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有垂直结构的发光二极管(LED)，并且更具体的，涉及具有用于提高发光效率的垂直结构的LED及其制造方法。
技术介绍
发光二极管(LED)是公知的半导体发光器件，其将电能转换成光能。从1962年利用GaAsP半导体的红光LED的商业化开始，连同利用GaP:N半导体的绿光LED，LED已被用作包括信息通信设备的电子设备的显示图像的光源。由这种LED发出的光的波长取决于在LED制造中所使用的半导体材料的种类。这是因为所发出的光的波长取决于半导体材料的带隙(band-gap)，其表示价带电子和导带电子间的能量差。氮化镓(GaN)具有高的热稳定性和宽的带隙(范围从0. 8至6. 2eV)，并且因此在开发高功率输出电子设备的领域中倍受关注。氮化镓受到关注的原因之一是，通过与例如铟an)、铝(Al)等其他元素结合来使用GaN，它能够制造发出绿、蓝和白光的半导体层。由于通过使用GaN能够控制发射的波长，可以依照具体设备的特性，将发射的波长调节到期望的适合所使用的材料的本征属性的范围。例如，使用GaN使得能够制造蓝光 LED和白光LED，所述蓝光LED有利于光学写入，而所述白光LED能够代替白炽灯。绿光LED最初使用GaP，它是一种间接跃迁材料且具有低的效率，因而不能发出纯正的绿光。然而，由于hGaN薄膜生长的成功，获得了具有高亮度的绿光LED。由于这种基于GaN的材料的上述和其他优点，基于GaN的LED市场飞速增长。因此，从1994年其引入商用以来，基于GaN的光电器件的技术飞速前进。如上所述，基于氮化物的半导体，如基于InGaN的半导体，是直接跃迁材料，因此其能够形成具有高亮度的LED。然而，由于与不同种类的衬底的高的晶格失配和热膨胀系数之差，基于氮化物的半导体在晶体上可能具有许多缺陷。这是待解决的一个问题。也就是说，因为由基于GaN的材料制成的衬底不易于制造并且昂贵，因此在制造诸如LED或LD的发光器件时，常常使用不同种类的衬底，例如蓝宝石衬底。但是，当在上述衬底上生长基于GaN的材料时，由于热膨胀系数之差或晶体晶格常数之差，在生长的薄膜中可能出现多种缺陷，比如晶格失配或线位错。因而，为了制造高质量的基于GaN的LED，需要具有优异晶体结构的GaN衬底。近来，在商业上正使用一种利用氢化物气相外延(HVPE)方法生成独立的GaN衬底4的技术。然而，这种技术仍然具有诸如衬底弓曲(bowing)和高生产成本之类的问题。于是，为了制造具有上述结构的LED，需要降低晶格缺陷或晶体缺陷的技术。
技术实现思路
因此，本专利技术针对具有垂直结构的LED及其制造方法，其基本避免了由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题。本专利技术的目的是提供一种具有垂直结构的LED及其制造方法，其中在选择的区域上在衬底上生长发光器件结构，并且在衬底上有选择地生长的用于形成该发光器件结构的氮化物半导体层具有各种形状，从而提高了光抽取效率。在下面的说明中将部分地阐明本专利技术另外的优点、目的和特征，并且基于检验下述内容，这些优点、目的和特征对于本领域技术人员将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中学习。通过在说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构可以实现和获得本专利技术的这些目的和其他优点。为实现这些目的和其他优点，并根据本专利技术的目的，如在此实施并广泛描述的，一种制造发光二极管(LED)的方法，包括在衬底上形成掩模层；在掩模层上形成导电型半导体层；在该导电型半导体层上形成多个半导体层；在该多个半导体层上形成第一电极；在该第一电极上形成支撑层；分离该衬底；以及在通过衬底的分离而暴露出的该导电型半导体层的表面上形成第二电极。在本专利技术的另一方面，一种具有垂直结构的发光二极管(LED)包括支撑层；在该支撑层上形成的第一电极；在该第一电极上形成的多个半导体层；导电型半导体层，其形成在该多个半导体层上，并且设置有具有指定角度的倾角的外表面；以及在该导电型半导体层上形成的第二电极。应当理解，本专利技术的前述一般性说明和下面的具体说明都是示例性的和解释性的，并且意图提供对如权利要求的本专利技术的进一步解释。附图说明本申请包括附图以提供对本专利技术的进一步理解，并且其被结合进并构成本申请的一部分，附图示出了本专利技术的实施例，并与本说明书一起来解释本专利技术的原理。在附图中图1至图10是用于说明根据本专利技术第一实施例的制造具有垂直结构的LED的方法，更具体的图1是示出其中形成了掩模层的状态的剖面图；图2和3是示出其中形成该掩模层的过程的剖面图；图4是示出其中形成了氮化镓的状态的剖面图；图5是示出其中形成了半导体层的状态的剖面图；图6是示出其中形成了反射欧姆电极(reflective ohmic electrodes)的状态的剖面图；图7是示出其中形成了第一电极的状态的剖面图；图8是示出其中形成了支撑层的状态的剖面图；图9是示出其中衬底被从该半导体层分离并且在该半导体层上形成了第二电极的状态的剖面图；图10是示出单个器件的剖面图；以及图11至图17是示出根据本专利技术第二实施例的制造具有垂直结构的LED的方法， 并且更具体的图11是示出其中形成掩模层的过程的剖面图；图12是示出其中形成了该掩模层的状态的剖面图；图13是沿图12的线A-A截取的剖面图；图14是示出导电型半导体层生长的一个示例的SEM图像；图15是示出导电型半导体层生长的另一示例的SEM图像；图16是示出LED的薄膜生长结构的剖面图；以及图17是示出该LED结构的剖面图。具体实施例方式尽管本专利技术易于进行各种替换和修改，但是在附图中以示例的方式示出了其具体实施例，并且在这里将详细说明其实施例。然而，应当理解，没有任何将本专利技术限制于所公开的具体形式的意图，而是恰恰相反，本专利技术要覆盖落在权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等效和替换。在附图的说明中，相同的附图标记表示相同的要件。在附图中，出于清楚的目的， 对层的厚度和区域的大小进行了放大。另外，将在此说明的每一实施例都包括多种补充实施例。应当理解，在将要件(element)，例如层、区域或衬底，被称作在另一要件“上”时， 它可以直接在该另一要件上，或者也可以存在插入要件。还应当理解，如果要件的一部分， 例如表面，被称作为“内”时，这意味着对于该器件的外部，它比该要件的其他部分更远。另外，相关的术语“在...下”或“位于...上”可以被用来描述如附图中所示的一个层或区域相对于衬底或基准层的关系，或者一个层或区域对另一层或区域的关系。应当理解，这些术语意图在包括附图中说明的定向外，还包括器件的不同定向。最后，术语“直接地”是指不存在插入层。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项的任意和全部组合。应当理解，尽管可以使用术语第一、第二等来描述各种要件、组成、区域、层和/或剖面，这些要件、组成、区域、层和/或剖面不应受这些术语的限制。这些术语用来将一个要件、组成、区域、层或剖面与不同区域、层或剖面分开。因此，下面将说明的第一区域、层或剖面，可以被命名为第二区域、层或剖面。<第一实施例>下面，将参考附图说明本专利技术的第一实施例。如图1中所示，在衬底100的上表面上在除多个器件区域外的其余区域上形成掩模层110，从而露出器件区域。衬底100是从包本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制造发光二极管的方法，包括：在衬底上形成具有第一表面的基于ＧａＮ的半导体结构，所述半导体结构具有多层结构，其中，所述半导体结构包括具有带倾角的侧表面的导电半导体层；在所述半导体结构的第二表面上形成第一电极；在所述第一电极上形成支撑层；分离所述衬底；以及在所述半导体结构的所述第一表面上形成第二电极，其中，通过氢化物气相外延方法形成所述导电半导体层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金钟旭，崔在完，曹贤敬，罗钟浩，张峻豪，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：KR