发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术的示例性实施例公开了一种发光二极管(LED)及其制造方法。LED包括：基底；半导体堆叠件，布置在基底上，半导体堆叠件包括具有第一导电类型的上半导体层、有源层以及具有第二导电类型的下半导体层；隔离槽，将半导体堆叠件分为多个区域；连接件，设置在基底和半导体堆叠件之间，连接件将所述多个区域彼此电连接；分布式布拉格反射器(DBR)，具有多层结构，DBR设置在半导体堆叠件和连接件之间。连接件穿过DBR电连接到半导体堆叠件，并且DBR的一些部分设置在隔离槽和连接件之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种发光二极管(LED)及其制造方法，更具体地说，涉及一种应用了基底分离工艺的LED及其制造方法。
技术介绍
发光二极管(LED)是一种具有这样的结构的半导体器件，其中，N型半导体和P型半导体结合在一起，LED通过电子和空穴的复 合来发光。LED已经广泛地用作显示器件和背光。另外，与传统的灯泡或荧光灯相比，LED具有较低的电能消耗以及较长的寿命，因此它们的应用领域已经扩展至用于普通照明，同时替代传统的白炽灯和荧光灯。近来，通过直接连接到交流(AC)电源而连续地发光的AC LED已经被商业化。例如，在发给Sakai等的第7417259号美国专利中公开了一种可直接连接到高电压AC电源的LED。根据Sakai等，LED元件(即，发光单元)在单个绝缘基底(例如蓝宝石基底)上二维地串联连接，以形成LED阵列。这种LED阵列在蓝宝石基底上彼此反向地并联连接。结果，提供一种可由AC电源驱动的单芯片LED。在上述AC LED中，发光单元形成在用作生长基底的基底(例如，蓝宝石基底)上。因此，发光单元的结构会受到限制，从而会在提高光提取效率方面受到限制。为了解决这一问题，在由Lee申请的第2009/0166645号美国专利公布中公开了一种制造AC LED的方法其中，将基底分离工艺应用于ACLED。图I至图4是示出根据现有技术的LED的制造方法的剖视图。参照图I，包括缓冲层23、N型半导体层25、有源层27和P型半导体层29的半导体层形成在牺牲基底21上。第一金属层31形成在半导体层上，第二金属层53形成在与牺牲基底21分离的基底51上。第一金属层31可包括反射金属层。第二金属层53与第一金属层31连接，从而基底51结合在半导体层25、27和29上。参照图2，在基底51结合之后，利用激光剥离工艺使牺牲基底21分离。在分离牺牲基底21之后，剩余的缓冲层23被去除，从而暴露N型半导体层25的表面。参照图3，使用光刻和蚀刻技术来将半导体层25、27和29以及金属层31和51图案化，从而形成彼此分开的金属图案40以及位于相应的金属图案的局部区域上的发光单元30。每个发光单元30包括图案化的P型半导体层29a、图案化的有源层27a和图案化的N型半导体层25a。参照图4，形成金属引线57以将发光单元30的上表面分别电连接到邻近发光单元30的金属图案40。金属引线57将发光单元30彼此连接，从而形成发光单元30的串联阵列。为了与金属引线57连接，可在N型半导体层25a上形成电极焊盘55，并且可在金属图案40上形成另一电极焊盘。可形成两个或更多个阵列，并且这些阵列反向地并联连接，从而提供能够在AC电源下驱动的LED。根据如上所述的现有技术，可以多样地选择包括基底51的材料，以提高LED的散热性能，并且可对N型半导体层25a的表面进行处理，以提高LED的光提取效率。另外，由于第一金属层31a包括反射金属层来反射从发光单兀30朝基底51前进的光,所以可以进一步提闻光提取效率。然而，虽然现有技术中的半导体层25、27和29以及金属层31和53被图案化，但是金属材料的蚀刻副产物会附着到发光单元30的侧壁，从而会在N型半导体层25a和P型半导体层29a之间导致电短路。另外，第一金属层31a的在蚀刻半导体层25、27和29的过程中暴露的表面会容易被等离子体损坏。如果第一金属层31a包括诸如Ag或Al的反射金属层，则这种蚀刻损坏会增大，导致LED劣化。由等离子体导致的金属层31a的表面的损坏会降低形成在其表面上的引线57或电极焊盘55的粘附力，并且从而会导致器件故障。同时，根据现有技术，由于第一金属层31a可包括反射金属层,所以来自发光单兀30的从有源层27a朝向基底51发射的光可远离基底51而反射。然而，由于反射金属层的蚀刻损坏或氧化，光可能不在发光单元30之间的空间中反射。此外，由于反射金属层可具有大约90%的最大反射率，所以在提高反射率方面会存在限制。另外，由于基底51在金属图案40之间的区域中暴露，所以光会被基底51吸收。 另外，由于引线57分别连接到N型半导体层25a的上表面(即，发光表面)上，所以在有源层27中产生的光会被在发光表面上的引线57和/或电极焊盘55吸收，从而会出现光损失。图5是示出根据现有技术的具有串联连接的发光单元的LED的剖视图。参照图5，LED包括基底51、结合金属41、粘合层39、中间绝缘层37、阻挡金属层35、反射金属层33、发光单元SI和S2、绝缘层63和连接件65。基底51与生长基底(未示出)区分开，并且是在生长基底上生长氮化物半导体层25,27和29之后通过结合金属41结合到氮化物半导体层25、27和29的二次基底。同时，发光单元SI和S2中的每个包括η型氮化物半导体层25、有源层27和ρ型氮化物半导体层29，η型氮化物半导体层25的上表面可被构造为粗糙表面R。中间绝缘层37设置在基底51与发光单元SI和S2之间，从而发光单元SI和S2与基底51电绝缘。还在中间绝缘层37与发光单元SI和S2之间设置反射金属层33和阻挡金属层35。反射金属层33反射在发光单兀SI和S2中产生并朝基底51发射的光,从而提高发光效率。阻挡金属层35覆盖反射金属层33，从而阻挡金属层35可防止反射金属层33的扩散以及反射金属层33的氧化。另外，阻挡金属层35的一部分通过从发光单元S2的下方的区域延伸到单元分离区域而暴露。连接件65将发光单元SI的η型半导体层25连接到阻挡金属层35，从而发光单元SI和S2串联连接。绝缘层63设置在连接件65与发光单元SI和S2之间，以防止η型半导体层25和ρ型半导体层29被连接件65电短路。银(Ag)可用作反射金属层33。Ag可被容易地氧化并且由于热而扩散。另外，用于分离发光单元SI和S2的蚀刻气体(例如，BCl3An2气体)会通过与Ag的化学反应而容易地产生蚀刻副产物。蚀刻副产物会附着到发光单元SI和S2的侧表面，因此，会导致电短路。为了防止在现有技术中的电短路，反射金属层33由阻挡金属层35覆盖，然后阻挡金属层35被构造为在发光单元SI和S2的分离工艺中暴露。然而，由于根据现有技术增加阻挡金属层35来保护反射金属层33，所以金属层沉积工艺会复杂化。另外，由于形成反射金属层33并且阻挡金属层35然后覆盖反射金属层33，所以在反射金属层33的侧表面出现阶梯。阶梯随着反射金属层33的厚度增大而增大。具体地说，如果沉积多个金属层来形成阻挡金属层35，则应力会在阶梯附近聚集，从而在阻挡金属层35中会产生裂纹。具体地说，由于基底51以相对高的温度来结合，所以在基底51的结合过程中会在阶梯处产生裂纹，从而会导致器件故障。同时，与由其他金属形成反射金属层33相比，如果反射金属层33由Ag形成，则反射金属层33的反射率会增大。
技术实现思路
技术问题本专利技术的示例性实施例提供了一种能够防止由金属蚀刻副产物的生成导致的电短路的发光二极管(LED)及其制造方法。 本专利技术的示例性实施例还提供了一种能够减少从发光单元之间的空间朝基底发射的光的损失的LED及其制造方法。本专利技术的示例性实施例还提供一种能够通过增大朝基底发射的光的反射来提高光提取效率的LED及其制造方法。本专利技术的示例性实施例还提供一种能够通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剡劤，慎镇哲，金钟奎，金彰渊，
申请(专利权)人：首尔OPTO仪器股份有限公司，
类型：
国别省市：