垂直发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种垂直发光二极管及其制造方法。所述垂直发光二极管包括具有多个贯穿通孔的基板、在所述基板上形成的多个半导体层、在所述多个半导体层上形成的第一电极、以及形成为填充所述多个通孔由此接触所述多个半导体层的一部分的第二电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
一般来讲，发光二极管(LED)是一种在对其施加电流的时候发光的特殊类型的发 光器件。这种利用化合物半导体的特性而将电转换为光的发光二极管可以以高效率在低电 压下工作，因而一直以来都表现出杰出的节能效果。近来，发光二极管在亮度方面得到了显 著的改善，并已应用于各种自动化设备，比如液晶显示设备的背光单元、电子公告牌、显示 设备、家电用品等等。特别是，基于氮化镓(GaN)的发光二极管表现出红外光谱或者包括红外光在内的 更宽发光光谱，并具有各种应用。此外，由于不包含诸如砷(As)、汞(Hg)等环境有害材料的 优点，基于氮化镓(GaN)的发光二极管近来作为下一代光源而极受关注。图1是示出传统发光二极管的透视图。如图1所示，传统发光二极管10包括蓝宝石基的基板11、在该蓝宝石基的基板11 上形成的第一缓冲层12、使用无掺杂GaN层13在第一缓冲层12上形成的第二缓冲层13、 在第二缓冲层13上形成的η型GaN层14、在η型GaN层14上形成的具有多量子阱(MQW) 结构的有源层15、在有源层15上形成的ρ型GaN层16、使用透明导电材料在ρ型GaN层16 上形成的欧姆接触层17、形成为与欧姆接触层17的一部分相接触的ρ型电极焊盘18、以及 形成为与已经通过蚀刻有源层15、ρ型GaN层16和欧姆接触层17的部分区域而暴露出的 η型GaN层14的一部分相接触的η型电极焊盘19。在传统发光二极管10中，蓝宝石基的基板11对于生长氮化物半导体层13至16 是必不可少的，并被布置在氮化物半导体层13至16的下方。此外，在所述多个氮化物半导 体层13至16上，水平地布置了为了施加电压而分别布线接合到ρ型GaN层16和η型GaN 层14的ρ型电极焊盘18和η型电极焊盘19。具有上述结构的传统发光二极管10具有如 下问题。首先，因为ρ型电极焊盘18和η型电极焊盘19是彼此平行地水平布置的，因此电 流在P型电极焊盘18和η型电极焊盘19之间水平流动，并集中于某一区域上。这种电流 集中增加了正向电压，因而降低电流效率，并且还可能由于产生静电而容易使发光二极管 10恶化。其次，由于必须去除有源层15、ρ型GaN层16和欧姆接触层17的部分区域以形成 η型电极焊盘19，因而减少了发光面积。第三，发光二极管10适于从所述多个氮化物半导体层13至16的顶部发光。在该 情况下，由于布置在光的发射路径上的P型电极焊盘18和η型电极焊盘19可吸收光，所以发光二极管10的光输出效率降低。第四，从多个氮化物半导体层13至16生成的一部分光被引入蓝宝石基的基板11 中。在该情况下，由于以临界角或更大角度引入蓝宝石基的基板11的光被全反射、并在蓝 宝石基的基板11内部消失，因此降低了发光二极管10的光输出效率。第五，多个氮化物半导体层13至16在产生光的同时还散发热量。因为蓝宝石基 的基板11具有低热导率，并由此难以释放热量，因此从多个氮化物半导体层13至16生成 的热量降低了电流效率。如上所述，因为ρ型电极焊盘18和η型电极焊盘19彼此平行地水平布置，因此 传统发光二极管10在电流效率、光输出效率及其使用寿命方面都会恶化。由于这个缘故， 已提出了一种垂直发光二极管，其中去除了用于生长多个氮化物半导体层的蓝宝石基的基 板，从而分别在氮化物半导体层上方和下方形成P型电极焊盘和η型电极焊盘。图2是示出传统垂直发光二极管的透视图。如图2所示，传统垂直发光二极管20包括用作ρ型电极焊盘的下金属基板21、在 下金属基板21上布置的ρ型电极22、在ρ型电极22上布置的ρ型GaN层23、在ρ型GaN 层23上布置的有源层24、在有源层24上布置的η型GaN层25、在η型GaN层25上布置的 无掺杂GaN缓冲层26、以及布置为与所述缓冲层26的至少一部分相接触的η型电极27。现在将描述上述传统垂直发光二极管20的制造方法。首先，在蓝宝石基的基板(未示出)上顺序地生长无掺杂GaN缓冲层26、η型GaN 层25、有源层24和ρ型GaN层23。然后，在ρ型GaN层23上形成与ρ型GaN层23的整个 表面相接触的P型电极22，之后，在高温下将下金属基板21附装到ρ型电极22。其后，将 蓝宝石基的基板(未示出)与缓冲层26分离开，并形成与已通过去除蓝宝石基的基板(未 示出)而暴露出的缓冲层26的一部分相接触的η型电极27。在该情况下，为了去除蓝宝 石基的基板(未示出)，一般使用激光剥离(LLO)工艺，其中将激光照射到蓝宝石基的基板 (未示出)的表面，从而在600°C或以上的高温下使蓝宝石基的基板(未示出)与缓冲层26 分离开。如上所述，由于去除了用于生长氮化物半导体层23至26的蓝宝石基的基板(未 示出)，因此可以沿多个氮化物半导体层23至26的垂直方向布置ρ型电极22和η型电极 27，由此该传统垂直发光二极管20可以防止减少发光面积、光输出效率和电流效率以及电 流集中。然而，传统垂直发光二极管20的制造方法应必需包括去除蓝宝石基的基板(未示 出)的工艺，即激光剥离工艺。但是，由于激光剥离工艺使用昂贵的装备，因而会增加制造 成本，并且与传统发光二极管相比还会使整个制造工艺复杂化，导致制造时间增加。而且， 激光剥离工艺可导致损坏氮化物半导体层23至26。此外，在下金属基板21和ρ型电极22 之间的附装工艺常常出现工艺误差，并成为低产量的一个因素。
技术实现思路
据此，本专利技术涉及一种，其基本上消除了由于相关 技术的局限性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，其中可以垂直地布置电极，而无需去除用于生长氮化物半导体层的基板。本专利技术的另外的优点、目的和特征将部分在随后的描述中进行阐述，而部分则将 在本领域技术人员在研究下文之后变得显而易见，或者可以通过本专利技术的实践来了解。可 以通过在书面的说明书和其权利要求以及所附附图中具体指明的结构来实现和获得本发 明的目的及其他优点。为了实现这些目的及其他优点、并根据本专利技术的意图，如同在此具体实现和概括 描述的，一种垂直发光二极管包括具有多个垂直贯穿的通孔的基板、在所述基板上形成的 多个氮化物半导体层、使用透明导电材料在所述多个氮化物半导体层上形成的第一电极、 以及作为所述多个通孔中的填充物形成的与所述多个氮化物半导体层的下部区域相接触 的第二电极。根据本专利技术的另一方面，一种用于制造垂直发光二极管的方法包括在基板的上表 面中形成多个通孔、在其中已经形成所述多个通孔的所述基板上形成多个氮化物半导体 层、在所述多个氮化物半导体层上形成第一电极和第一电极焊盘、调整所述基板的厚度、以 及形成作为所述多个通孔中的填充物的第二电极以与经由所述多个通孔暴露出的所述多 个氮化物半导体层的下部区域相接触。应理解的是，本专利技术的上述概括说明及随后的详细说明是示例性的和解释性的， 旨在为所请求保护的本专利技术提供进一步的解释。附图说明给本专利技术提供进一步理解并结合在本申请中组成本申请一部分的附解了本 专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图中图1是示出传统发光二极管的透视图；图2是示出传统垂直发光二极管的透视图；图3是示出根据本专利技术实施例的垂直发光二极管的透视图；图4是沿图3的线A-A，的剖视图； 图5A至本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种垂直发光二极管，包括：具有多个贯穿的通孔的基板，在所述基板上形成的多个半导体层，在所述多个半导体层上形成的第一电极，以及第二电极，其形成为填充所述多个通孔，由此接触所述多个半导体层的一部分。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雄，张昭英，郑相俊，金贤龟，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，
类型：发明
国别省市：KR