专利名称：发光二极管和用于制造该发光二极管的方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管，更具体而言，涉及能够实现发光效能(luminous efficacy)的提高的发光二极管和用于制造该发光二极管的方法。
背景技术：
一般而言，发光二极管(LED)是被施以电流时发光的装置。这种LED利用化合物半导体的特性将电转换成光。已知LED通过低电压时的高发光度而呈现极好的节能效果。 最近，LED中涉及的亮度问题已经大为减小。因此，LED正被应用于诸如液晶显示装置的背光单元、广告显示板、指示器、家用电器等各种用具。特别地，基于GaN的LED被强调为下一代光源，因为它们产生红外光或包括红外光的宽光发射谱，所以它们可以用于各种目的，并且它们不包括诸如砷(As)和汞(Hg)的对环境有害的物质。图IA是例示普通LED的立体图。图IB是沿着图IA中的线A-A'截取的横断面图。图2是例示在普通LED内发生的全反射的截面图。如图IA和IB所示，普通LED包括基板100、形成在基板100之上(over)的缓冲层110、形成在缓冲层110之上的第一半导体层130、形成在第一半导体层130的一部分上 (on)的有源层140、以及形成在有源层140之上的第二半导体层150。LED还包括利用透明导电材料形成在第二半导体层150上的欧姆接触层160、形成在第一半导体层130的未形成有源层的另一部分的第一电极焊盘、以及形成在欧姆接触层160上的第二电极焊盘170。当从有源层140产生的光的一部分以不小于临界角的入射角入射到具有某一折射率的另一层上时，在上述普通LED中，入射光在该另一层中全反射，使得它局限在装置内。例如，当光以不小于临界角的入射角入射到基板100上时，光在基板100中全反射，使得它不能通过基板100的边界表面。结果，光可能局限在装置内。局限在装置内的光在层之间重复反射之后逐渐消失。因此，发生发光效能的降低。
发明内容
因此，本发明致力于一种发光二极管和用于制造该发光二极管的方法，其基本上消除了因相关技术的限制和缺点带来的一个或更多个问题。本发明的目的是提供一种发光二极管，其能够最小化在装置内发生的光的全反射，由此实现发光效能的提高，并且还提供用于制造该发光二极管的方法。本发明的附加优点、目的和特征将在下面的描述中部分阐述，并且本领域技术人员在研究下文后部分将变得明显，或可以通过本发明的实践来获知。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其他优点。为了实现这些和其他优点，按照本发明的目的，如这里实施和广义描述的，一种发光二极管，所述发光二极管包括基板，所述基板在其表面设置有多个突起；形成在所述基板的整个表面之上的缓冲层；形成在所述缓冲层之上的第一半导体层；形成在所述第一半导体层的一部分上的有源层；形成在所述有源层之上的第二半导体层；形成在所述第一半导体层的除形成所述有源层的部分之外的另一部分上的第一电极焊盘；以及形成在所述第二半导体层上的第二电极焊盘，其中所述突起中的每个具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面。所述突起中的每个可以具有这样的横断面该横断面具有弯曲或多边形状。每个突起的侧面可以是该突起的最邻近所述基板的侧面，并且所述第一角度和所述第二角度的范围可以为45°至90°。所述第一角度可以大于所述第二角度。所述突起还可以形成在所述缓冲层的表面、所述第一半导体层的表面、以及所述第二半导体层的表面上。所述缓冲层和所述第一半导体层中的每个可以具有倾斜表面以具有向上增加的面积。所述缓冲层和所述第一半导体层中的每个的倾斜表面可以相对于所述基板的表面形成10°至90°的第三角度。在本发明的另一方面中，一种用于制造发光二极管的方法，所述方法包括蚀刻基板的表面，以形成多个突起；蚀刻所述突起，使得所述突起中的每个具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面；在形成有突起的基板之上形成多个氮化物半导体层；以及在所述多个氮化物半导体层中的至少一个上形成多个电极焊盘。所述蚀刻所述突起可以使用利用掩模的干法蚀刻方法。所述干法蚀刻方法可以使用选自Cl2、BC13、HCl、CCl4和SiCl4的含Cl蚀刻气体、 或HBr蚀刻气体。掩模可以具有位于其中央部分的开口区域以及形成在中央部分和环绕中央部分的外围部分之间的倾斜表面。所述形成多个氮化物半导体层可以包括在所述基板的整个形成有突起的表面之上形成缓冲层；在所述缓冲层之上形成第一半导体层；在所述第一半导体层上形成具有多量子阱结构的有源层；以及在所述有源层之上形成第二半导体层。所述形成多个电极焊盘可以包括在所述第二半导体层上形成欧姆接触层；去除所述第二半导体层的一部分和所述有源层的一部分，以露出所述第一半导体层的一部分； 在所述第一半导体层的露出部分上形成第一电极焊盘；以及形成第二电极焊盘以接触所述欧姆接触层的一部分。该方法还可以包括倾斜地蚀刻所述多个氮化物半导体层的侧面，使得所述氮化物半导体层中的每个具有向上增加的面积。所述倾斜地蚀刻可以使用电感耦合等离子体(ICP)方法和反应离子蚀刻(RIE)方法的组合，并且被提供以执行RIE方法的电功率可以高于被提供以执行ICP方法的电功率。所述倾斜地蚀刻还可以包括形成钝化膜以覆盖所述多个氮化物半导体层的表面和所述电极焊盘的表面。
可以执行所述蚀刻所述突起，使得所述突起中的每个具有这样的横断面该横断面具有弯曲或多边形状。可以执行所述蚀刻所述突起，使得每个突起的侧面是该突起的最邻近所述基板的侧面，并且所述第一角度和所述第二角度的范围为45°至90°。可以执行所述蚀刻所述突起，使得所述第一角度大于所述第二角度。根据本发明的发光二极管可以具有以下效果。首先，因为在基板处形成突起，所以以不小于临界角的角度入射的光可以经由突起在通过基板的边界表面之后向外发射。因此，可以实现发光效能的提高。特别地，每个突起具有以第一角度从基板的表面倾斜的一侧面和以不同于第一角度的第二角度从基板的表面倾斜的另一侧面，使得通过突起发射的光朝一侧聚集。因而，即使当从有源层发射的光以不小于临界角的入射角入射到基板上时，也可以实现光提取效率的提高，因为光在通过突起而朝一侧聚集之后向外发射。其次，因为形成在基板之上的缓冲层和第一半导体层中的每个由于其侧面蚀刻为具有倾斜表面而具有向上增加面积的多边横断面，所以入射在缓冲层和第一半导体层上的光可以在以小于临界角的角度反射之后向外发射。因而，可以实现发光二极管的发光效能的提高。应当理解，本发明的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，并且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中并且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图IA是例示普通发光二极管(LED)的立体图；图IB是沿着图IA中的线A-A'截取的横断面图；图2是例示在普通LED内发生的全反射的截面图；图3是例示根据本发明的第一实施方式的LED的截面图；图4是例示从图3中示出的基板和突起反射光的截面图；图5A是示意在测量分布有突起的基板区域中的发光效能之后获得的数据的图示；图5B是示意在测量分布有突起的基板区域中的光的波长之后获得的数据的图示；图6是例示用于制造根据本发明的第一实施方式的LED的方法的流程图；图7A至7E分别是例示图6中示出的LED制造方法的连续工艺的截面图；图8是例示根据本发明的第二实施方式的LED的截面图；图9是沿着图8中的线A-A'截取的横断面图；图10是例示从图9中的区域B反射光的截面图；图11是示意常规LED中的缓冲层和根据本发明的LED中的缓冲层的取向角分布的图示；
图12是示出常规LED和根据本发明的LED的光效率的表格；图13是例示用于制造根据本发明的第二实施方式的LED的方法的流程图；图14A和14B分别是例示图13中示出的LED制造方法的连续工艺的截面图。
具体实施例方式下面将详细参照本发明的优选实施方式，在附图中例示了这些优选实施方式的示例。在可能的情况下，在整个附图中将使用相同的附图标记表示相同或类似的部件。第一实施方式图3是例示根据本发明的第一实施方式的发光二极管(LED)的截面图。图4是例示从图3中示出的基板和突起反射光的截面图。图5A和5B分别是示意在测量分布有突起的基板区域中的发光效能之后获得的数据和在测量分布有突起的基板区域中的光的波长之后获得的数据的图示。如图3所示，根据本发明的第一实施方式的LED包括基板200，在其表面设置有突起200a ；第一缓冲层210和第二缓冲层220，顺序形成在基板200的整个上表面之上；第一半导体层230，形成在第二缓冲层220之上；有源层M0，形成在第一半导体层230的一部分上；以及第二半导体层250，形成在有源层240之上。该LED还包括形成在第二半导体层 250之上的欧姆接触层沈0、形成在第一半导体层230的除形成有源层240的部分之外的部分上的第一电极焊盘观0、以及形成在欧姆接触层260之上的第二电极焊盘270。每个突起200a具有以锐角(即第一角度θ 1)从基板200的表面倾斜的一侧面、 以及以不同于第一角度θ 1的锐角(即第二角度θ 2)从基板200的表面倾斜的另一侧面。基板200由诸如蓝宝石(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)的透明绝缘材料制成。特别地，基板200可以由蓝宝石制成。蓝宝石基板是具有六角菱形 (Hexa-Iihombo) R3c对称性的晶体。蓝宝石基板具有C面(0001)、A面(1120)和R面(1102)， 并且在c轴取向上具有13.001A的晶格常数而在a轴取向上具有4.765A的晶格常数。蓝宝石基板的C面允许在其之上相对容易地生长氮化物膜，并且即使在高温下也较稳定。如上所述，在普通LED中，可能存在以下问题当光以不小于临界角的入射角入射到基板上时，它在基板中全反射，使得它不能通过基板的边界表面，因而被局限在装置内。 包含在装置内的光在层之间重复反射之后逐渐消失。因此，发生发光效能的降低。为此，根据本发明的所述实施方式的LED设置有形成在基板200的表面上的多个突起200a，以实现装置的发光效能的提高。尽管突起200a规则地分布并且具有相同的形状，但它们可以不规则地分布。而且，相邻的突起200a可以在一个点或一个表面处结合。突起200a向上反射在从有源层240产生之后朝基板200行进的光，使得反射的光向外发射。突起200a还使以不小于临界角的入射角入射到基板200上的光向装置的外部发射，以防止入射光被局限在基板200内。特别地，突起200a可以具有这样的横断面该横断面具有诸如三角形或方形的多边形状。因为每个突起200a的一个表面从基板200的表面成锐角倾斜的第一角度θ 1不同于突起200a的另一表面从基板200的表面成锐角倾斜的第二角度θ 2，所以通过突起200a 发射的光朝一侧聚集，如图4所示。突起200a的相对于基板200的表面分别以第一角度θ 1和第二角度θ 2倾斜的表面是最邻近基板200的侧面。第一角度θ 1和第二角度θ 2的范围为45°至90°。而且，第一角度θ 1大于第二角度θ 2。参考图5Α和5Β，可以看出，基板在其分布有突起的部分处呈现最大发光效能，并且在基板的分布有突起的部分处，光呈现最接近450nm的波长。因而，根据本发明的所述实施方式，可以实现光提取效率的提高，因为在有源层240中产生之后入射到基板200上的光在通过突起200a朝一侧聚集之后向外发射。再次参考图3，形成第一缓冲层210，以使得能够在基板200之上合适地生长由氮化物半导体制成的层，即，第二缓冲层220、第一半导体层230、有源层240和第二半导体层 250。第一缓冲层210介于基板200和第二缓冲层220之间。第一缓冲层210由与氮化物半导体具有类似特性的材料(例如二氧化硅(SiO2))制成。第二缓冲层220设置在基板200和第一半导体层230之间，以便消除由基板200 和由η型氮化物半导体(n-GaN)制成的第一半导体层230的不同晶格常数和不同热膨胀系数造成的不利影响。特别地，利用通过无掺杂氮化物半导体的生长形成第二缓冲层220、然后在第二缓冲层220之上生长η型氮化物半导体的方法，可以提高η型氮化物半导体的结晶性。第一半导体层230由通过添加诸如Si、Ge、Se、Te或C的杂质而具有导电性的η型氮化物半导体(n-GaN)制成。AWaN和(ialnN是代表性η型氮化物半导体。有源层240是其中根据电子和空穴的复合产生光的层。有源层240具有包括势垒和阱层的多量子阱(MQW)结构(InGaN-GaN)，以发射350至550nm的波长带的光。LED发射的光的波长带根据氮化物半导体的成分(InGaN和GaN)确定。第二半导体层250由通过添加诸如Mg、Zn或Be的杂质而具有导电性的ρ型氮化物半导体(p_GaN)制成。AWaN和 GaInN是代表性ρ型氮化物半导体。欧姆接触层260接触由ρ型氮化物半导体(P-GaN)制成的第二半导体层250。欧姆接触层沈0由诸如ZnO或氧化铟锡(ITO)的透明导电材料制成。欧姆接触层260实现了电流效率的提高以及有源层MO中产生的光的容易的向外发射，因为电流可以通过欧姆接触层260广泛地分布在第二半导体层250中。第一电极焊盘观0由选自Ni、Au、Pt、Ti、Al及其合金的金属制成。第一电极焊盘 280形成为接触根据欧姆接触层沈0、第二半导体层250和有源层240的部分去除而露出的第一半导体层230的一部分。第二电极焊盘270由选自Ni、Au、Pt、Ti、Al及其合金的金属制成。第二电极焊盘270形成为接触欧姆接触层沈0的一部分。在根据本发明的第一实施方式的LED中，即使当从有源层240发射的光以不小于临界角的入射角入射到基板200上时，也能实现光提取效率的提高，因为光在通过突起 200a朝一侧聚集之后向外发射。同时，尽管没有示出，但突起200a也可以形成在第一缓冲层210、第二缓冲层220、第一半导体层230和第二半导体层250的表面上。此后，将参考附图详细描述用于制造根据本发明的第一实施方式的LED的方法。图6是例示用于制造根据本发明的第一实施方式的LED的方法的流程图。图7A 至7E分别是例示图6中示出的LED制造方法的连续工艺的截面图。如图6所示，用于制造根据本发明的第一实施方式的LED的方法包括在基板的表面上形成多个突起的工艺(S100)、在基板的形成有突起的表面之上形成多个氮化物半导体层的工艺(SllO)、以及在氮化物半导体层的最上面一层上形成电极焊盘的工艺(S120)。在基板的表面上形成多个突起的工艺SlOO包括在基板的表面上形成突起，以及蚀刻突起，使得每个突起具有以第一角度θ 1从基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于第一角度θ 1的第二角度θ 2从基板的表面倾斜的另一侧面。在基板的表面上形成突起的工艺中，首先利用光刻方法、剥离方法或纳米注入方法在基板的表面上形成掩模。此后，利用掩模蚀刻基板的表面。利用干法蚀刻方法执行蚀亥丨J，在干法蚀刻中，使用HBr或诸如C12、BC13、HCl、CCl4或SiCl4的Cl基蚀刻气体。在光刻方法中，在基板之上沉积聚合物、SiOx, SixNy或金属，然后在其上涂覆光致抗蚀剂。光致抗蚀剂经受曝光和显影工艺，以对形成在基板之上的聚合物、SiOx、SixNY或金属进行构图。此后，利用经构图的聚合物、SiOx, SixNY或金属作为掩模蚀刻基板，以形成突起。在剥离方法中，首先在基板之上涂覆光致抗蚀剂。然后对光致抗蚀剂进行构图。此后，在基板之上沉积聚合物、SiOx, SixNY或金属，然后从其去除光致抗蚀剂。利用剩余的聚合物、SiOx, SixNy或金属作为掩模，蚀刻基板以形成突起。在纳米注入方法中，首先在基板之上涂覆光致抗蚀剂。然后通过模具挤压光致抗蚀剂以对其进行构图。利用经构图的光致抗蚀剂作为掩模，蚀刻基板的表面，以形成突起。参考图7A，根据干法蚀刻方法执行蚀刻每个突起的工艺，在干法蚀刻方法中，掩模 290a具有位于其中央部分的开口区域以及形成在中央部分和环绕中央部分的外围部分之间的倾斜表面。参考图7B，在掩模^Oa的开口区域^Ob处形成HBr或Cl基蚀刻气体的湍流。通过蚀刻气体蚀刻突起200a，使得它具有朝向一侧倾斜的形状。因此，如图7C所示，突起200a具有以锐角(即第一角度θ 1)从基板200的表面倾斜的一侧面、以及以不同于第一角度θ 1的锐角(即第二角度θ 2)从基板200的表面倾斜的另一侧面。在这种情况下，突起200a的相对于基板200的表面分别以第一角度Θ1和第二角度θ 2倾斜的表面是最邻近基板200的侧面。为了在上述干法蚀刻工艺之后去除副产品(by-products)，可以进一步执行利用HF、HKH2SO4, HNO3或H3PO4的湿法蚀刻工艺。参考图7D，在包括多个突起的基板之上形成多个氮化物半导体层的工艺SllO中， 顺序形成第一缓冲层210、第二缓冲层220、第一半导体层230、有源层240和第二半导体层 250。可以利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)、液相外延、氢化物气相外延或分子束外延形成多个氮化物半导体层，即第二缓冲层220、第一半导体层230、有源层240和第二半导体层250。特别地，可以利用MOCVD形成多个氮化物半导体层。例如，第二缓冲层220可以由无掺杂氮化物半导体层(例如，无掺杂GaN层)形成。 第一半导体层230可以由掺杂有Si的η型氮化物半导体层(例如n-GaN层)形成。有源层240可以由具有例如包括5层的MQW结构的氮化物半导体层(例如，InGaN-GaN层)形成。第二半导体层250可以由掺杂有Mg的ρ型氮化物半导体层(例如p-GaN)形成。形成电极焊盘的工艺S120包括利用透明导电材料形成欧姆接触层，形成第二电极焊盘以接触欧姆接触层的一部分，去除欧姆接触层、第二半导体层和有源层的一部分以露出第一半导体层的一部分，以及在第一半导体层的露出部分上形成第一电极焊盘。
参考图7E，利用诸如ZnO或ITO的透明导电材料在第二半导体层250上形成欧姆接触层沈0。部分地去除第二半导体层250和有源层MO以露出第一半导体层230的一部分。此后，利用选自Ni、Au、Pt、Ti、Al及其合金的金属形成第一电极焊盘观0，以接触第一半导体层130的露出部分。而且，利用选自Ni、Au、Pt、Ti、Al及其合金的金属形成第二电极焊盘270，以接触欧姆接触层沈0的一部分。在根据上述方法形成的LED中，因为通过突起200a的光在朝一侧聚集之后向外发射，所以实现了光提取效率的提高。第二实施方式图8是例示根据本发明的第二实施方式的LED的立体图。图9是沿着图8中的线 A-A'截取的横断面图。图10是例示从图9的区域B反射光的截面图。在本发明的第二实施方式中，根据第一实施方式的LED的第一缓冲层、第二缓冲层和第一导电层被横向蚀刻，以使得能够横向提取可能消失在装置内的光，因而实现LED 的发光效能的提高。如图8和9所示，根据本发明的第二实施方式的LED(可以是氮化物半导体LED)包括基板300，在其表面设置有突起300a ；第一缓冲层310、第二缓冲层320和第一半导体层 330，分别顺序形成在基板300的整个上表面之上并且在其侧面具有倾斜表面；有源层340， 形成在第一半导体层330的一部分上；以及第二半导体层350，形成在有源层340之上。该 LED还包括形成在第二半导体层350之上的欧姆接触层360、形成在第一半导体层330的除形成有源层340的部分之外的部分上的第一电极焊盘380、以及形成在欧姆接触层360之上的第二电极焊盘370。每个突起300a具有以锐角(即第一角度θ 1)从基板300的表面倾斜的一侧面、 以及以不同于第一角度θ 1的锐角(即第二角度θ 2)从基板300的表面倾斜的另一侧面。 突起300a的相对于基板300的表面分别以第一角度θ 1和第二角度θ 2倾斜的表面是最邻近基板300的侧面。第一角度θ 1和第二角度θ的范围为45°至90°。而且，第一角度θ 1大于第二角度θ 2。在根据本发明的第二实施方式的LED中，顺序形成在基板300之上的第一缓冲层 310、第二缓冲层320和第一半导体层330中的每个具有多边形结构，该多边形结构具有向上增加面积的多边形横断面，并且在其侧面具有倾斜表面。第一缓冲层310、第二缓冲层 320和第一半导体层330中的每个的每个侧面相对于基板300形成的角度(即第三角度 θ 3)可以是10°至90°。如图10所示，在有源层340中产生(图9)之后入射到第一缓冲层310的光可以在以小于临界角的反射角被倾斜表面反射之后向外发射。尽管在图10中仅示出第一缓冲层310，但是入射到顺序形成在第一缓冲层310之上的第二缓冲层320 (图9)和第一半导体层330 (图9)的光也可以在被第二缓冲层320和第一半导体层330的倾斜表面反射之后向外发射。因而，尽管光入射在第一缓冲层310、第二缓冲层320和第一半导体层330上，但是因为光在通过第一缓冲层310、第二缓冲层320和第一半导体层330的倾斜表面而在方向上变化之后向外发射，所以实现了根据本发明的所示实施方式的LED的发光效能的提高。
特别地，因为第一缓冲层310、第二缓冲层320和第一半导体层330具有倾斜表面， 所以可以露出形成在基板300上的突起300a的一部分。因此，通过倾斜表面发射的光可以被露出的突起300a反射，使得可以实现发光效能的进一步提高。尽管没有示出，基板300 的侧面也可以被蚀刻为倾斜的。图11例示了示意常规LED中的缓冲层和根据本发明的第二实施方式的LED中的缓冲层的取向角分布的图示。图12是示出常规LED和根据本发明的第二实施方式的LED 在假设从有源层发射IW的光时呈现的光效率的表格。在图11中，常规LED中的缓冲层的取向角分布由虚线示意，而根据本发明的第二实施方式的LED中的缓冲层的取向角分布由实线示意。在常规LED中，难以改变光的角度， 因为缓冲层的取向角以半圆形的形式分布，如图11所示。另一方面，在根据本发明的第二实施方式的LED中，光的角度可以容易地改变，因为由于缓冲层的侧面是倾斜的，所以缓冲层的取向角不规则地分布。因而，在根据本发明的第二实施方式的LED中，甚至入射到缓冲层上的光也可以容易地向外发射。类似于缓冲层，还可以容易地改变第一半导体层中的光的角度，因为第一半导体层的侧面是倾斜的。如图12所示，假设从有源层发射IW的光，与常规LED相比，根据本发明的第二实施方式的LED呈现约3%的发光效能增加和约69%的光输出增加。此后，将参考附图详细描述用于制造根据本发明的第二实施方式的LED的方法。图13是例示用于制造根据本发明的第二实施方式的LED的方法的流程图。图14A 和14B分别是例示图13中示出的LED制造方法的连续工艺的截面图。如图13所示，用于制造根据本发明的第二实施方式的LED的方法包括在基板的表面上形成多个突起的工艺(S200)、在基板的形成有突起的表面之上形成多个氮化物半导体层的工艺(S210)、在氮化物半导体层的最上面一层上形成电极焊盘的工艺(S220)、以及横向蚀刻氮化物半导体层(即缓冲层和第一半导体层)的一部分的工艺(S230)。在基板的表面上形成多个突起的工艺S200、在基板的形成有突起的表面之上形成多个氮化物半导体层的工艺S210、以及在氮化物半导体层的最上面一层上形成电极焊盘的工艺S220与用于制造根据本发明的第一实施方式的LED的方法的工艺相同，因此，将不给出其描述。横向蚀刻缓冲层和第一半导体层的工艺S230包括形成钝化膜、横向蚀刻缓冲层和第一半导体层、以及去除钝化膜。利用电感耦合等离子体(ICP)方法和反应离子蚀刻(RIE)方法的组合、即RIE-ICP 方法执行蚀刻缓冲层和第一半导体层的工艺。同时，LED可能由于蚀刻气体而损坏。为此， 如图14A所示，利用SiO2，在LED的整个表面之上形成钝化膜。利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法形成厚度为1000至3000A的钝化膜 390。此后，通过沉积Ni、Cr、Al、Au和Ti中的一种或更多种在钝化膜390上形成掩模(未示出)，所得的结构然后经受RIE-ICP方法。根据RIE-ICP方法，缓冲层310和320以及第一半导体层330的侧面不仅可以被各向同性蚀刻，还可以被垂直蚀刻，使得它们可以具有倾斜表面。当用于RIE以各向同性蚀刻侧面的电功率高于用于ICP以垂直蚀刻侧面的电功率时，侧面被蚀刻为倾斜的，使得露出基板300的突起300a的一部分。随后，去除钝化膜390(图14A)和掩模(未示出)。
可以通过调整用于垂直蚀刻侧面的ICP功率和用于各向同性蚀刻侧面的ICP功率来调整缓冲层310和320以及第一半导体层320的侧面相对于基板300的角度。从上面的描述显见，在根据本发明的每个实施方式的LED中，可以实现光提取效率的提高，因为在基板的表面上形成突起，并且突起中的每个具有以不同角度从基板的表面倾斜的侧面，使得通过突起发射的光朝一侧聚集。而且，缓冲层和第一半导体层在其侧面具有倾斜的表面，使得入射到缓冲层和第一半导体层的光在以小于临界角的反射角反射之后向外发射。因此，实现了 LED的发光效能的提高。对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离本发明的精神或范围的条件下，可以对本发明做出各种修改和变型。因而，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变型。本申请要求2010年11月30日提交的韩国专利申请No. 10-2010-0120848的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容，如通在此进行了完整阐述一样。
权利要求
1.一种发光二极管，所述发光二极管包括 基板，所述基板在其表面设置有多个突起； 形成在所述基板的整个表面之上的缓冲层； 形成在所述缓冲层之上的第一半导体层；形成在所述第一半导体层的一部分上的有源层； 形成在所述有源层之上的第二半导体层；形成在所述第一半导体层的除形成所述有源层的部分之外的另一部分上的第一电极焊盘；以及形成在所述第二半导体层上的第二电极焊盘，其中所述突起中的每个具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述突起中的每个具有这样的横断面该横断面具有弯曲或多边形状。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其中每个突起的侧面是该突起的最邻近所述基板的侧面，并且所述第一角度和所述第二角度的范围为45°至90°。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其中所述第一角度大于所述第二角度。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述突起还形成在所述缓冲层的表面、所述第一半导体层的表面、以及所述第二半导体层的表面上。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述缓冲层和所述第一半导体层中的每个具有倾斜表面以具有向上增加的面积。
7.根据权利要求6所述的发光二极管，其中所述缓冲层和所述第一半导体层中的每个的倾斜表面相对于所述基板的表面形成10°至90°的第三角度。
8.一种用于制造发光二极管的方法，所述方法包括 蚀刻基板的表面，以形成多个突起；蚀刻所述突起，使得所述突起中的每个具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面； 在形成有突起的基板之上形成多个氮化物半导体层；以及在所述多个氮化物半导体层中的至少一个上形成多个电极焊盘。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述蚀刻所述突起使用利用掩模的干法蚀刻方法。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述干法蚀刻方法使用选自C12、BC13、HC1、CC14 和SiCl4的含Cl蚀刻气体、或HBr蚀刻气体。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述掩模具有位于其中央部分的开口区域以及形成在该中央部分和环绕该中央部分的外围部分之间的倾斜表面。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述形成多个氮化物半导体层包括 在所述基板的整个形成有突起的表面之上形成缓冲层；在所述缓冲层之上形成第一半导体层；在所述第一半导体层上形成具有多量子阱结构的有源层；以及在所述有源层之上形成第二半导体层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述形成多个电极焊盘包括在所述第二半导体层上形成欧姆接触层；去除所述第二半导体层的一部分和所述有源层的一部分，以露出所述第一半导体层的一部分；在所述第一半导体层的露出部分上形成第一电极焊盘；以及形成第二电极焊盘以接触所述欧姆接触层的一部分。
14.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括倾斜地蚀刻所述多个氮化物半导体层的侧面，使得所述氮化物半导体层中的每个具有向上增加的面积。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述倾斜地蚀刻使用电感耦合等离子体(ICP) 方法和反应离子蚀刻(RIE)方法的组合，并且被提供以执行RIE方法的电功率高于被提供以执行ICP方法的电功率。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述倾斜地蚀刻还包括形成钝化膜以覆盖所述多个氮化物半导体层的表面和所述电极焊盘的表面。
17.根据权利要求8所述的方法，其中执行所述蚀刻所述突起，使得所述突起中的每个具有这样的横断面该横断面具有弯曲或多边形状。
18.根据权利要求8所述的方法，其中执行所述蚀刻所述突起，使得每个突起的侧面是该突起的最邻近所述基板的侧面，并且所述第一角度和所述第二角度的范围为45°至 90° 。
19.根据权利要求18所述的方法，其中执行所述蚀刻所述突起，使得所述第一角度大于所述第二角度。
全文摘要
发光二极管和用于制造该发光二极管的方法。公开的一种发光二极管包括基板，所述基板在其表面设置有多个突起；形成在所述基板的整个表面之上的缓冲层；形成在所述缓冲层之上的第一半导体层；形成在所述第一半导体层的一部分上的有源层；形成在所述有源层之上的第二半导体层；形成在所述第一半导体层的除形成所述有源层的部分之外的另一部分上的第一电极焊盘；以及形成在所述第二半导体层上的第二电极焊盘。每个突起具有以第一角度从所述基板的表面倾斜的一侧面、以及以不同于所述第一角度的第二角度从所述基板的表面倾斜的另一侧面。
文档编号H01L33/20GK102479898SQ201110380770
公开日2012年5月30日 申请日期2011年11月25日 优先权日2010年11月30日
发明者孙秀亨 申请人:乐金显示有限公司