高效发光二极管的制作方法_3

文档序号:8529436阅读:来源:国知局
至少一对第一材料层222a和第二材料层222b设置在多对第三材料层224a和第四材料层224b之间。这里,第一材料层222a、第二材料层222b、第三材料层224a和第四材料层224b的光学厚度被控制为对可见光区中的整个宽的波长带的光具有高反射率。
[0069]图7是根据本发明示意性实施例的LED的示意性布局。图8、图9和图10分别是沿图7中的线A-A、B-B和C-C截取的剖视图。在图7中,用虚线标出位于半导体堆叠件30下方的反射金属层31和下绝缘层33。
[0070]参照图7至图10,LED包括支撑基底41、半导体堆叠件30、反射金属层31、下绝缘层33、阻挡金属层35、上绝缘层47、n电极焊盘51和电极延伸件51a。LED还可包括结合金属43。
[0071]支撑基底41区别于用于生长化合物半导体层的生长基底(未示出),支撑基底41是附着到预先生长的化合物半导体层的二次基底。虽然支撑基底41可以是导电基底(例如,金属性基底)或者半导体基底,但是本发明不限于此。即,支撑基底41可以是例如蓝宝石基底的绝缘基底。
[0072]半导体堆叠件30位于支撑基底41上,并且包括ρ型化合物半导体层29、有源层27和η型化合物半导体层25。在半导体堆叠件30中,与传统的垂直LED相似,ρ型化合物半导体层29定位为与η型化合物半导体层25相比更接近支撑基底41。半导体堆叠件30可位于支撑基底41的部分区域上。即,支撑基底41具有比半导体堆叠件30相对更宽的面积,半导体堆叠件30位于由支撑基底41的边缘所围绕的区域中。
[0073]由于η型化合物半导体层25、有源层27和ρ型化合物半导体层29与参照图1描述的η型化合物半导体层25、有源层27和ρ型化合物半导体层29相同,所以将省略对它们的详细描述。
[0074]ρ电极位于ρ型化合物半导体层29和支撑基底41之间,并且可包括反射金属层31和阻挡金属层35。反射金属层31在半导体堆叠件30和支撑基底41之间与ρ型化合物半导体层29进行欧姆接触。反射金属层31可包括由例如Ag制成的反射层。反射金属层31可定位为被限制在半导体堆叠件30的区域下方。如图7所示,反射金属层31可由多个板形成,其中,在板之间形成沟槽。半导体堆叠件30通过沟槽暴露。
[0075]下绝缘层33位于反射金属层31和支撑基底41之间并覆盖反射金属层31。下绝缘层33覆盖反射金属层31 (例如,所述多个板)的侧表面和边缘,并具有开口,通过所述开口暴露反射金属层31。下绝缘层33可形成为具有由氧化硅或氮化硅制成的单层结构或多层结构,并且可以是通过重复堆叠折射率彼此不同的绝缘层(例如5102/1102或5102/他205)获得的DBR。下绝缘层33能够防止反射金属层31暴露到外部。下绝缘层33也可位于半导体堆叠件30的侧表面下方,从能能够防止通过半导体堆叠件30的侧表面的漏电流。
[0076]阻挡金属层35在下绝缘层33下方覆盖下绝缘层33,阻挡金属层35通过下绝缘层33的开口连接到反射金属层31。阻挡金属层35通过防止金属性材料(例如Ag)从反射金属层31扩散来保护反射金属层31。阻挡金属层35可包括例如Ni层。阻挡金属层35可位于支撑基底41的整个表面上方。
[0077]支撑基底41可借助于结合金属43结合到阻挡金属层35上。可利用共熔结合由例如Au-Sn形成结合金属43。可选地,支撑基底41可利用例如镀覆技术形成在阻挡金属层35上。如果支撑基底41是导电基底,则支撑基底41可执行ρ电极焊盘的功能。可选地,如果支撑基底41是绝缘基底,则可在位于支撑基底41上的阻挡金属层35上形成ρ电极焊盘。
[0078]同时,半导体堆叠件30的顶表面(即,η型化合物半导体层25的表面)可以既具有粗糙表面又具有平坦表面。如图8至图10中所示,η电极焊盘51和电极延伸件51a位于平坦表面上。如这些附图所示,η电极焊盘51和电极延伸件51a定位为被限制在平坦表面上,并且可以比平坦表面窄。因此,可防止η电极焊盘51或者电极延伸件51a由于在半导体堆叠件30中产生的下陷(undercut)等而剥离,从而提高其了可靠性。粗糙表面也可位于平坦表面下方。即,粗糙表面可以位于η电极焊盘51和电极延伸件51a下方。
[0079]同时,η电极焊盘51位于半导体堆叠件30上,电极延伸件51a从η电极焊盘51延伸。多个η电极焊盘51可位于半导体堆叠件30上,电极延伸件51a可分别从η电极焊盘51延伸。电极延伸件51a电连接到半导体堆叠件30,并可与η型化合物半导体层25直接接触。
[0080]η电极焊盘51也可位于反射金属层31中的沟槽区的上方。即,与P型化合物半导体层29欧姆接触的反射金属层31可以不位于η电极焊盘51下方,而是下绝缘层33位于η电极焊盘51下方。此外,电极延伸件51a还可位于反射金属层31中的沟槽区上方。如图7所示,在由多个板组成的反射金属层31中,电极延伸件51a可位于这些板之间的区域上方。反射金属层31中的沟槽区(即,所述多个板之间的区域)的宽度可以比电极延伸件51a宽。因此,可防止电流流动从电极延伸件51a朝向在电极延伸件51a正下方的部分集中。
[0081]同时,上绝缘层47设置在η电极焊盘51和半导体堆叠件30之间。上绝缘层47可防止电流从η电极焊盘51直接流入到半导体堆叠件30中。具体地说,上绝缘层47可防止电流集中在η电极焊盘51正下方的部分上。上绝缘层47覆盖粗糙表面。上绝缘层47可具有沿粗糙表面形成的不平坦表面。上绝缘层47的不平坦表面可具有凸起形状。上绝缘层47的不平坦表面可减少可能在上绝缘层47的上表面上产生的全内反射。
[0082]上绝缘层47可覆盖半导体堆叠件30的侧表面,以保护半导体堆叠件30免受外部环境影响。另外,上绝缘层47可具有开口,半导体堆叠件30通过所述开口暴露,电极延伸件51a可位于开口中以与半导体堆叠件30接触。
[0083]图11至图15是示出根据本发明示例性实施例的制造LED的方法的剖视图。这里,每幅剖视图对应于沿图7中的线A-A截取的剖视图。
[0084]参照图11,在生长基底21上形成包括η型半导体层25、有源层27和ρ型半导体层29的半导体堆叠件30。虽然生长基底21可以是蓝宝石基底,但是本发明不限于此。即,生长基底21可以是另一异质基底,例如,硅基底。可将η型半导体层25和ρ型半导体层29中的每个形成为具有单层结构或多层结构。可将有源层27形成为具有单个或多个量子阱结构。
[0085]可由基于III族元素-N的化合物半导体来形成半导体层,并且可通过诸如MOCVD或MBE的工艺在生长基底21上生长半导体层。
[0086]同时,在形成化合物半导体层之前,可形成缓冲层(未示出)。采用缓冲层来减少生长基底21和化合物半导体层之间的晶格失配,缓冲层可以是基于III族元素_N(例如GaN或AlN)的材料层。
[0087]参照图12,在半导体堆叠件30上形成反射金属层31。反射金属层31具有沟槽,通过所述沟槽暴露半导体堆叠件30。例如,可由多个板形成反射金属层31,并且可在所述多个板之间形成沟槽(见图7)。
[0088]然后,形成下绝缘层33以覆盖反射金属层31。下绝缘层33填充反射金属层31中的沟槽,并覆盖反射金属层31的侧表面和边缘。下绝缘层33具有开口,通过所述开口暴露反射金属层31。下绝缘层33可由氧化硅或氮化硅形成,并且可形成为通过交替地堆叠折射率彼此不同的绝缘层而获得的DBR。
[0089]在下绝缘层33上形成阻挡金属层35。可通过填充形成在下绝缘层33中的开口使阻挡金属层35与反射金属层31接触。
[0090]参照图13,使支撑基底41附着到阻挡金属层35上。支撑基底41可与半导体堆叠件30分离地形成,然后借助于结合金属43结合到阻挡金属层35上。可选地,可通过镀覆技术在阻挡金属层35上形成支撑基底41。
[0091 ] 然后,通过去除生长基底21来暴露半导体堆叠件30中的η型半导体层25的表面。可利用激光剥离(LLO)技术来去除生长基底21。
[0092]参照图14,在暴露的η型半导体层25上形成掩模图案45。掩模图案45仅覆盖η型半导体层25的对应于反射金属层31的沟槽的区域,并暴露η型半导体层25的其他区域。具体地说,掩模图案45覆盖η型半导体层25的随后将要形成有η电极焊盘51和电极延伸件51a的区域。掩模图案45可由诸如光致抗蚀剂的聚合物形成。
[0093]然后,使用掩模图案45作为蚀刻掩模各向异性地蚀刻η型半导体层25的表面,从而在η型半导体层25上形成粗糙表面R。然后,去除掩模图案45。η型半导体层25的其上设置有掩模图案45的部分表面保持为平坦表面。
[0094]同时,通过使半导体堆叠件30图案化来形成芯片分离区,并暴露下绝缘层33。可在形成粗糙表面R之前或之后形成芯片分离区。
[0095]参照图15,在其上形成有粗糙表面R的η型半导体层25上形成上绝缘层47。上绝缘层47沿粗糙表面R形成,以具有对应于粗糙表面R的不平坦表面。上绝缘层47覆盖其上将要形成η电极焊盘51的平坦表面。上绝缘层47可覆盖半导体堆叠件30的暴露于芯片分离区的侧表面。上绝缘层47具有开口 47a,用来暴露其中将要形成电极延伸件51a的区域的平坦表面。
[0096]然后,在上绝缘层47上形成η电极焊盘51,在开口 47a中形成电极延伸件51a。电极延伸件51a从η电极焊盘51延伸并电连接到半导体堆叠件30。
[0097]然后,沿芯片分离区将支撑基底分为单独的芯片,从而完成LED的制造(见图8)。
[0098]图16是根据本发明示例性实施例的LED的示意性布局。图17、图18和图19是分别沿图16中的线A-A、B-B和C-C截取的剖视图。在图16中,用虚线标出位于半导体堆叠件30下方的反射金属层31和下绝缘层33。
[0099]参照图16至图19,该LED与参照图7至图10描述的LED相似,但不同之处在于该LED包括具有特定的材料和结构的支撑基底60。
[0100]在本示例性实施例中,支撑基底60是附着到预先生长的化合物半导体层的二次基底,并可以是诸如金属性基底的导电基底。
[0101]支撑基底60包括:第一金属层64,位于支撑基底60的中
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