具有垂直拓扑的发光二极管及其制造方法

专利名称：具有垂直拓扑的发光二极管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有垂直拓扑的发光二极管(LED :light emitting diode)，具体地说，涉及能够获得高发光效率及可靠性并且能够提高大规模生产率的、具有垂直拓扑的LED 及其制造方法。
背景技术：
发光二极管(LED)是将电流转换为光能的公知半导体发光装置，并且从1962年利用GaAsP半导体的红色LED的商用以来，发光二极管就与绿色GaP =N LED 一起一直被用作包括信息通信设备的电子设备显示图像的光源。由这些LED发射的光的波长取决于在制造LED时使用的半导体材料的种类。这是因为发射光的波长取决于半导体材料的代表价带电子和导带电子之间的能量差的带隙 (band-gap)0氮化镓(GaN)具有高的热稳定性和较宽的带隙(范围从0. 8到6. 2eV)，并且因此在开发包括LED的高功率输出电子元件设备的领域中受到了广泛的关注。氮化镓引起广泛关注的一个原因是可以通过结合其它元素(例如铟(In)、铝(Al) 等)利用GaN来制造发射绿、蓝和白光的半导体层。由于具有经由使用GaN来控制发射波长的能力，因此可以遵照特定器件特性将发射波长调节为适于所使用材料的固有特性的期望范围。例如，使用GaN使得可以制造有益于光学写入的蓝色LED和能够代替白炽灯的白色LED。由于这些基于GaN的材料的各种优点，使得基于GaN的LED市场正在快速增长。结果，基于GaN的光电设备技术自1994年开始引入商用以来取得了快速的进步。同样地，自20世纪九十年代中期以来，使用III/V族氮化物半导体材料的LED制造技术已得到了快速发展。具体地说，由于对氮化物半导体材料的形成方法和结构的进一步深入了解，已经在LED的特性(例如，亮度、输出、驱动电压和静电特性以及可靠性)方面获得了显著提高。尽管在基于GaN的半导体设备的技术上已取得了快速进步，但是制造基于GaN的设备仍面临高生产成本的巨大缺点。该缺点与涉及GaN外延层的生长和随后对完成的基于 GaN的设备的切割的困难密切相关。通常在蓝宝石(Al2O3)衬底上制造基于GaN的设备。这是因为蓝宝石晶片在适于基于GaN的设备的大规模生产的尺寸上是商业上可购得的、以相对高的质量支持GaN的外延的生长，并且在宽温度范围中体现了高可加工性。此外，蓝宝石在化学方面和热方面较稳定，并且具有高熔点，因而使得可以执行高温制造工艺，并且具有高键能(122. 4kcal/mole)和高介电常数。从化学结构来看，蓝宝石是结晶氧化铝(Al2O3)。同时，由于蓝宝石是绝缘材料，使用蓝宝石衬底(或者任何其它绝缘衬底)实际上将LED设备的可用形式限制为横向或纵向结构。在横向结构中，用于将电流注入到LED中的所有金属触点均位于设备结构的顶面上(或与衬底位于同一平面上)。而在纵向结构中，在去除了蓝宝石(绝缘)衬底之后，一个金属触点位于设备结构的顶面上，而另一触点位于设备结构的底面上。另外，还广泛地采用倒装焊方法作为LED设备的可用制造类型，该倒装焊方法涉及制造LED芯片并且接着将得到的芯片倒转附装到嵌片(sub-mount)(例如，具有优良热导率的硅片或陶瓷 衬底)上。然而，因为蓝宝石衬底具有约27W/MK的热导率，这导致其具有非常高的热阻，所以横向结构或倒装方法面临与不良放热效率相关的问题。此外，倒装方法还具有需要大量的光刻工艺步骤因而导致复杂的制造过程的缺点。另一方面，纵向结构的特征在于通过所谓的激光剥离(LLO :laSer lift-off)工艺来去除蓝宝石衬底，接着制造电极。尽管激光剥离工艺具有显著地减少制造工艺步骤的数量并且提供优良发光特性的优点，但是由于蓝宝石衬底和LED结构之间存在的热应力，导致在执行激光照射时这种常规激光剥离工艺面临对于LED晶体结构的损伤。此外，在执行激光照射时从Ga中分离并且释放的氮气(N2)经过LED结构，这导致 LED晶体结构受到损伤，因而显著地降低了成品率并且由此使得难于实现大规模生产。

发明内容
因此，本发明提出了具有垂直拓扑的发光二极管(LED)及其制造方法，其基本上克服了由于相关技术的限制和缺点而造成的一个或多个问题。本发明的目的是提供制造具有垂直拓扑的LED的方法，在制造具有纵向结构的 LED时所必须的蓝宝石衬底和基于GaN的半导体层之间的分离过程中，该方法能够有效地实现衬底分离并且还能够确保器件的结构稳定性。因此，本发明能够对于衬底被分离的半导体的结构特性和可靠性做出很大贡献，并且还能够显著地改善稳定分离的产率，以及由此提高了生产率。本发明的另一目的是提供具有垂直拓扑的LED及其制造方法，其不仅能够显著地改善光提取效率而且通过引入用于改善光提取的各种结构来控制器件的照明特性和光图案。本发明的另外优点、目的和特征将部分地在随后的描述中阐明，并且对于本领域普通技术人员在研究了以下内容时将部分地变得明显，或者可根据实践本发明来学习。可以通过在书面说明和本发明的权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得本发明的目的和其它优点。为了实现这些目的和其它优点并且根据本发明的原理，如这里具体实施并广泛描述的，一种发光装置包括支撑层；在所述支撑层上的连接金属层，该连接金属层包括在所述支撑层的第一层；在所述第一层上的扩散阻挡层；和在所述扩散阻挡层上的第二层，其中，所述第一层包括用于 附接所述支撑层的键合层；在所述连接金属层上的第一电极，该第一电极包括反射电极；在所述第一电极上的半导体结构，该半导体结构包括第一类型的层、在所述第一类型的层上的有源层、以及在所述有源层上的第二类型的层；以及在所述半导体结构上的第二电极。根据本发明的另一个方面，一种制造发光二极管LED的方法包括以下步骤在基板上形成半导体层，该半导体层包括第一类型的层、在所述第一类型的层上的有源层、以及在所述有源层上的第二类型的层；在所述半导体层上形成第一电极；在所述第一电极上形成连接金属层；在所述连接金属层上形成支撑层，其中，所述连接金属层包括在所述支撑层的第一层；在所述第一层上的扩散阻挡层；以及在所述扩散阻挡层上的第二层，其中， 所述第一层包括用于附接所述支撑层的键合层；通过在所述基板和所述半导体层之间的部分生成声音应力波，使所述基板与所述半导体层分离；以及在所述半导体层的通过分离所述基板而露出的表面上形成第二电极。此外，一种制造具有垂直拓扑的发光二极管(LED)的方法，该方法包括以下步骤 在衬底上形成半导体层；在所述半导体层上形成第一电极；在所述第一电极上形成支撑层；在所述衬底和所述半导体层之间的界面处生成声音应力波，从而将所述衬底从所述半导体层分离；并且在通过分离所述衬底而露出的半导体层上形成第二电极。根据本发明另一方面，该方法还包括在形成所述半导体层的步骤和形成所述第一电极的步骤之间，蚀刻所述半导体层的芯片分离区域以形成沟槽。根据本发明另一方面，其中所述第一电极由Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或它们中的任意组合的合金形成。根据本发明另一方面，其中形成所述第一电极的步骤包括形成透明电极；和在所述透明电极上形成反射电极。根据本发明另一方面，一种具有垂直拓扑的发光二极管(LED)包括多个半导体层；设置在所述半导体层的第一表面上的第一电极；设置在所述第一电极的至少一部分上并且设置在所述半导体层的至少一个表面上的钝化层；设置在所述第一电极和所述钝化层的一部分或全部上的至少一个连接金属层；形成在所述半导体层的第二表面上的第二电极；和设置在所述第一电极上的支撑层。根据本发明另一方面，其中在所述钝化层和所述连接金属层之间设置金属层。根据本发明另一方面，其中所述多个半导体层包括n型半导体层；设置在所述η 型半导体层上的有源层；和设置在所述有源层上的P型半导体层。根据本发明另一方面，该发光二极管还包括位于所述P型半导体层上的由InGaN 层或InGaN/GaN超晶格层构成的电流扩散层。根据本发明另一方面，其中所述第一电极包括电连接到所述半导体层的第一金属层；设置在所述第一金属层上的扩散阻挡层；和设置在所述扩散阻挡层上的第二金属层。根据本发明另一方面，其中所述第一金属层、所述扩散阻挡层和所述第二金属层由单个合金层形成。根据本发明另一方面，其中所述第一电极包括电连接到所述半导体层的透明导电氧化物层(透明电极)；和在所述透明导电氧化物层(透明电极)上形成的反射电极。
根据本发明另一方面，其中所述反射电极由Ag或Al形成。根据本发明另一方面，其中所述反射电极具有大于100 A的厚度。根据本发 明另一方面，其中所述反射电极包括电连接到所述半导体层的第一金属层；设置在所述第一金属层上的扩散阻挡层；和设置在所述扩散阻挡层上的第二金属层。根据本发明另一方面，其中所述第一金属层、所述扩散阻挡层和所述第二金属层由单个合金层形成。根据本发明另一方面，其中所述连接金属层包括电连接到所述第一电极的第一金属层；设置在所述第一金属层上的扩散阻挡层；和设置在所述扩散阻挡层上的第二金属层。根据本发明另一方面，其中所述第一金属层、所述扩散阻挡层和所述第二金属层由单个合金层形成。根据本发明另一方面，其中所述第一电极是透明电极。根据本发明另一方面，其中光提取结构形成在所述半导体层的所述第二表面上。根据本发明另一方面，其中所述光提取结构是光子晶体图案。根据本发明另一方面，其中所述光提取图案具有0. 2 μ m到2 μ m的周期。根据本发明另一方面，其中所述图案是具有6重(60° )或12重(30° )旋转对称的多个孔图案。根据本发明另一方面，其中所述孔图案由具有19个孔的晶胞构成，并且与邻近晶胞共享19个孔中的6个。根据本发明另一方面，其中构成所述晶胞的19个孔具有如下分布1个孔位于晶胞中心，6个孔位于该1个孔的周围，各孔分别以相同间隔布置，并且12个孔在7个孔周围按相同间隔布置。根据本发明另一方面，其中所述图案具有平移对称性。根据本发明另一方面，该发光二极管还包括具有用于经由与所述第一电极接触而支撑所述半导体层并且支撑所述半导体层的横向侧面的边缘的支撑层。根据本发明另一方面，其中所述钝化层由二氧化硅(Si02)、光刻胶(PR)、SOG和聚酰亚胺中的至少一个形成。根据本发明另一方面，一种具有垂直拓扑的发光二极管(LED)包括多个半导体层；设置在所述半导体层的第一表面上并且由至少两层构成的第一电极；形成在所述半导体层的第二表面的至少一部分上的光提取结构；设置在所述半导体层的所述第二表面上的第二电极；和设置在所述第一电极上的支撑层。根据本发明另一方面，该发光二极管还包括位于所述半导体层的所述第一表面和所述第一电极之间的电流扩散层。根据本发明另一方面，其中所述光提取结构是具有多个孔图案的光子晶体结构， 并且在假设所述光子晶体结构的周期被指定为“A”时，所述孔的直径处于0. IA到0. 9A的范围，并且所述孔的深度在0. 1 μ m到设置在所述多个半导体层的所述第二表面上的所述半导体层厚度的范围。根据本发明另一方面，一种具有垂直拓扑的发光二极管(LED)包括多个半导体层；设置在所述半导体层的第一表面上的透明导电氧化物(TCO)层；设置在所述透明导电氧化物层上的反射电极；设置在所述反射电极上的支撑层；和设置在所述半导体层的第二表面上的第二电极。 根据本发明另一方面，该发光二极管还包括位于所述半导体层和所述透明导电氧化物层之间的由InGaN层或InGaN/GaN超晶格层构成的电流扩散层。根据本发明另一方面，一种具有垂直拓扑的发光二极管(LED)包括多个半导体层；设置在所述半导体层的至少一个表面上的钝化层；设置在所述半导体层和所述钝化层的一部分或全部上的第一电极，该第一电极与欧姆电极和连接金属层一体形成，该欧姆电极与所述半导体层欧姆接触，并且该连接金属层是籽晶金属层或用于键合金属或半导体的层；在所述半导体层的第二表面上形成的第二电极；和设置在所述第一电极上的支撑层。应该理解的是，本发明的前述一般描述和以下详细描述都是示例性的和说明性的，并且旨在提供对如所要求保护的本发明的进一步说明。


附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且被并入构成本申请的一部分，其例示了本发明的实施方式并且连同说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中图1到图37是例示根据本发明的第一实施方式的具有垂直拓扑的LED的相应制造步骤的剖视图；图38到图53是例示根据本发明的第二实施方式的具有垂直拓扑的LED的相应制造步骤的剖视图；图54是示出本发明第三实施方式的剖视图；图55是示出本发明第四实施方式的剖视图；图56是示出本发明第五实施方式的剖视图；图57到图61是示出根据本发明的光提取结构的示例的示意图；图62和图63是示出光提取效率关于不同光提取结构的曲线；图64是示出具有正方形晶格的光提取结构的发光的照片；图65是示出具有准晶体晶格的光提取结构的发光的照片；图66是示出具有阿基米德状晶格的晶胞的示意图；图67是示出具有12重准晶体晶格的晶胞的示意图；图68是示出本发明的第六实施方式的剖视图；和图69和图70是示出反射率关于本发明的反射电极的厚度的曲线。
具体实施例方式以下将参照附图对本发明进行更充分地说明，在附图中示出了本发明的各实施方式。然而，可以按许多另选形式来实施本发明，并且不应当理解为限于这里阐述的实施方式。相应地，尽管本发明容许存在许多修改例和另选形式，但是在附图中以示例方式示出了其具体实施方式
，并将在这里进行详细说明。然而，应当理解，不希望将本发明限制为所公开的特定形式，相反，本发明意欲覆盖落入权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改例、等同物和替代例。
在整个附图的描述过程中，相同的标号指代相同的要素。在附图中，为了清楚起见，放大了层和区域的厚度。 应该理解的是，当例如层、区域或衬底的一种要素被称为位于另一要素“上”时，其可以直接位于另一要素上或者也可以存在中间要素。还应理解的是，如果要素的部分(例如，表面)被称为“内”，则它相比于该要素的其它部分离设备外部更远。应该理解的是，除了在图中示出的晶向以外，这些术语旨在包括设备的不同晶向。 最后，术语“直接”意味着不存在中间要素。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联列出项的任何一个或更多个的任意和全部组合。应该理解的是，尽管这里可以使用术语第一、第二等来描述各种要素、组件、区域、 层和/或部分，这些要素、组件、区域、层和/或部件不应当受到这些术语的限制。例如将参照在非导电衬底(例如，基于蓝宝石(Al2O3)的衬底)上形成的基于氮化镓(GaN)的发光二极管(LED)来描述本发明的优选实施方式。然而，本发明不限于这种结构。本发明的实施方式可以使用包括导电衬底的其它类型的衬底。因此，本发明的实施方式可以包括GaP衬底上的AlGaInP LED、SiC衬底上的GaN LED、蓝宝石衬底上的SiC 二极管和/或GaN、SiC、AlN、ZnO和/或其它衬底上的基于氮的LED的任意组合。此外，在本发明中，有源层区域的使用不限于LED区域。另外，可以遵照本发明的某些实施方式来使用其它形式的有源层区域。[半导体薄膜结构]如图1所示，利用常规的半导体处理技术(例如，金属有机化学气相沉积(M0CVD metal-organic chemical vapor deposition)方t去、分子胃夕卜延(MBE :molecular beam epitaxy)法等)在衬底100上形成多个基于氮化物的半导体层200。半导体层200可以形成在同类衬底100(例如，氮化镓(GaN))上，或者可以形成在不同衬底10 (例如，蓝宝石(Al2O3)、娃(Si)、碳化硅(SiC)等)。以下，针对在蓝宝石衬底 100上形成的半导体层200给出示例。半导体层200具有包括在衬底100上顺序形成的第一导电半导体层210、有源层 220和第二导电半导体层230的结构。这里，第一导电半导体层210可以是η型GaN半导体层，而第二导电半导体层230可以是ρ型GaN半导体层，或者反之，如果必要的话，第一导电半导体层210可以是ρ型GaN半导体层，而第二导电半导体层230可以是η型GaN半导体层。当期望在具有确定晶向结构的蓝宝石衬底100上形成氮化物薄膜时，晶格失配的出现可能导致所得到的薄膜的质量变差。因此，优选的是，首先在蓝宝石衬底100上形成缓冲层110，并接着在缓冲层110上形成多个GaN半导体层200。这里，缓冲层110可以由用作衬底100上的籽晶并且在低温下生长的第一缓冲层， 以及在第一缓冲层上形成并且由轻掺杂的GaN半导体层(未示出)制成的第二缓冲层构成。此外，第一缓冲层也可以由InxAU或In/l^N/GaN超晶格层构成。有源层220可以具有InGaN/GaN量子阱(QW quantum well)结构。另外，还可将例如AlGaN、Al InGaN等的材料用作有源层220的材料。当通过经由随后形成的电极施加电场时，有源层220通过对电子空穴对进行组合而发光。另外，有源层220可以通过形成多个量子阱(QW)结构而具有多量子阱(MQW : multiple quantum well)结构以改善亮度。以这种方式，在衬底100上顺序形成一系列的GaN半导体层，该GaN半导体层包括 GaN缓冲层110、第一导电半导体层210、具有多量子阱(MQW)结构的InGaN/GaN/AlGalnN有源层220和第二导电半导体层230。这里，蓝宝石衬底100通常具有大约330 μ m到430 μ m的厚度，并且该一系列GaN 半导体层200具有大约等于或小于10 μ m的总厚度。

同时，如图2所示，可以在第二导电半导体层230上形成电流扩散层240。可以使用InxGai_xN层或InxGai_xN/GaN超晶格层作为电流扩散层240。电流扩散层240可以用于改善载流子迁移率，由此促进电流的流动，并且该电流扩散层也称为电流传输增强层(CTEL current transport enhanced layer)。[沟槽蚀刻]在下文中，如图3所示，采用干刻法在稍后完成芯片时要分离的芯片分离区域中执行蚀刻。即，贯穿一系列基于GaN的半导体层200直到衬底100的表面部分执行蚀刻，以形成多个沟槽300。由于一系列基于GaN的半导体层200和蓝宝石衬底100具有高硬度，所以，优选的是，通过反应离子蚀刻(RIE=Reactive Ion Etching)(例如，具体地说，感应耦合等离子体 EMMIl^M (ICP RIE :Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching))
沟槽300。为了形成沟槽300，通过旋转涂覆将光刻胶膜(未示出)涂敷到基于GaN的半导体层200上，并且对涂敷后的光刻胶膜进行选择性曝光和显影处理，以由此形成光刻胶膜图案(未示出)。利用ICP RIE方法和由此形成的光刻胶膜图案作为蚀刻掩模来执行从基于 GaN的半导体层200到蓝宝石(Al2O3)衬底100的表面部分的蚀刻，以由此形成沟槽300。在上述处理中，可以使用光刻胶(PR)或金属掩模作为蚀刻掩模。可以使用铬 (Cr)、镍(Ni)、金(Au)等作为金属掩模。[主要欧姆/反射电极结构]接下来，如图4所示，在半导体层200的、通过形成沟槽300而彼此分离的上部上形成第一电极410。如图5所示，第一电极410可以由透明电极411和反射电极412构成。S卩，为了确保欧姆特性，透明电极411可以由透明导电氧化物(TC0 transparentconductive oxide)形成。换言之，透明电极411可以用作为欧姆电极。在使用这种透明电极411的情况下，更有利的是，利用透明导电氧化物(TCO)在电流扩散层240上形成透明电极411。在这种结构中，电流扩散层240的功函数可以小于构成第二导电半导体层230的 P类型GaN半导体层的功函数并且大于透明电极411的功函数。此外，电流扩散层240和第二导电半导体层230的功函数范围可以彼此之间部分重叠。第二导电半导体层230和透明电极411的功函数也可以彼此之间部分重叠。可以使用氧化铟锡(ITO)层作为构成透明电极411的透明导电氧化物。此外，也可以使用例如氧化铟锌(IZO)、氧化铝 锌(AZO)、氧化镁锌(MZO)、氧化镓锌(GZO)等的其它材料作为透明导电氧化物材料。如上所述，可以在透明电极411上形成反射电极412。这种电极结构的优点是改善
反射率。反射电极412可以由铝(Al)、银(Ag)等形成。在稍后形成支撑层的情况，可以在形成反射电极412时使用能够用作连接金属层的材料，该连接金属层是籽晶金属(seed metal)或键合金属(bonding metal)。随后，如图6所示，在其上形成第一电极410的半导体层200之间的沟槽300区域中形成钝化层510。[钝化结构]钝化层510保护单独分离的半导体层200和芯片，抑制泄漏电流的出现，并且在执行随后的衬底100的分离过程中可以便于芯片分离同时减轻对半导体层200施加的冲击。构成钝化层510的材料示例可以包括Si02、SU_8 (环氧基光刻胶(PR))、WPR(丙烯酸基PR)、S0G、聚酰亚胺等，并且考虑到要使用的材料的硬度、弹性模数和透射率、材料之间的粘着力等各种因素来适当地选择钝化层的材料。这些材料可以单独或者以它们的任意组合方式使用。以下表1和表2示出了构成钝化层510的材料的机械特性。如从表1和表2看到的，SiO2表现出优于其它材料的抗张强度和弹性模数，并且因此可以最大程度上抵抗芯片分离工序期间产生的应力。另外，可看到相比于SU-8，SiO2表现出与蓝宝石衬底100更低的粘着力，并且因此可减少在应力释放过程中施加到芯片的冲击。[表格1]
根据钝化材料种类的粘着力数据
46 Mpa__61 Mpa_SiO2 (PECVD)__SU-8 钝化_
蓝宝石蓝宝石—[表格2]
钝化材料的机械强度
材料SiO2SU-8WPR
「011 71----
抗张强度__8 Gpa__55 Mpa__90 Mpa
1 单性模数71.7 Gpa~2.05 Gpa2.2 Gpa可以通过将这些材料应用到如图6所示的结构来有利地利用这些材料制造发光设备。然而，应当注意，单独使用SiO2可能导致由于芯片分离过程中出现的应力造成出现微裂缝而使得漏电流增加。为了缓解这种问题，还可以使用利用SiO2和SU-8的组合的钝化层510的结构。形成钝化层510以覆盖第一电极410的至少一部分和半导体层200的至少一个表面。例如，当第一电极410由透明电极411和反射电极412构成时，钝化层510被形成为覆盖透明电极411和反射电极412的至少一部分，以及半导体层200的侧面。此外，可以在形成覆盖透明电极411的特定部分和半导体层200的侧面的钝化层 510之后，在透明电极411上形成反射电极412。
这里，反射电极412可以由多层构成。即，反射电极412可以由第一金属层(未示出)、设置在第一金属层上的扩散阻挡层和布置在该扩散阻挡层上的第二金属层构成。 第一金属层可以由Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或它们中的任意组合的合金形成，并且扩散阻挡层可以由Ni、W、Ti或Pt形成。可以使用Au层或Cu层作为第二金属层。此外，第一金属层、扩散阻挡层和第二金属层可以由单个合金层形成。同时，粘着层(未示出)可以被设置在透明电极411和反射电极412之间，并且可以由Ni、W、Cr等形成。还可以使用能够实现组合的欧姆特性和反射特性的集成电极作为第一电极410。 集成电极可以由Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或它们中的任意组合的合金形成。另一方面，第一电极410可以由多层构成。即，第一电极412可以由可以使用Ni、 W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或它们中的任意组合的合金的第一金属层(未示出)构成。可以在第一金属层的上部上设置扩散阻挡层，并且可以在扩散阻挡层的上部设置第二金属层。扩散阻挡层可以采用Ni、W、Ti或Pt层，而第二金属层可以采用Au层或Cu 层。此外，第一金属层、扩散阻挡层和第二金属层可以由单个合金层形成。其后，可以执行热处理以确保欧姆特性。可以在N2或O2气体的环境下以300到 700°C的温度执行热处理。第二金属层还可以用作连接金属层。另一方面，还可应用分离的连接金属层。接下来，如图7所示，可以形成至少一个连接金属层420，其覆盖第一电极410和钝化层510的部分或全部。连接金属层420旨在用于在随后处理中通过常规方法(例如，电镀或晶片键合) 来形成支撑层。连接金属层420可以由Cu、Au、Sn、IruAg或它们中的任意组合的合金或它们任意组合的叠层来形成。连接金属层420可以用作通过常规方法(例如，电镀)来形成支撑层的籽晶金属 (seed metal)，或者可以是用于粘合分离晶片的键合金属(bonding metal) 0[光刻胶(PR)柱结构]接下来，如图8所示，在形成钝化层510的芯片分离区域的上部(即在该情况下， 在连接金属层420的上部)形成用于便于芯片分离的PR柱610。冊柱610的任务是对于用于芯片分离的期望结构形成相对厚的光刻胶(PR)。PR 柱610具有从20 μ m到30 μ m的较小值到150 μ m的较大值范围的高度，并且具有从10 μ m 到几十ym范围的宽度。PR柱610还可以有利地用于利用激光划片的芯片分离中。即，I3R柱610还可以被视为是使用PR材料在各芯片分离区域中形成界限的结构。[主要电镀]如图9到图11所示，利用电镀方法等在由此形成的冊柱610的上部形成支撑层 700。如图9到图11所示，支撑层700可以具有单片形式，或者可以分别由各层形成。换言之，可以首先将第一支撑层710形成为等于或低于冊柱610的高度。第一支撑层710可以被形成为具有低于ra柱610厚度的约5 μ m的高度。
可以考虑到最终芯片的厚度来确定支撑层700的厚度，并且第一支撑层的厚度具有从50 μ m至Ij 150 μ m范围的值。[蚀刻停止层(ESL:Etch Stop Layer)]如图10所 示，在第一支撑层710上形成蚀刻停止层720。蚀刻停止层720被形成为覆盖包括形成在第一支撑层710的上部上的ra柱610的突出区域在内的整个区域的金属层。因此，当执行最终芯片分离处理时，在去除随后形成在蚀刻停止层720的上部上的第二支撑层730以后，可以通过均勻蚀刻来在最终芯片的步骤中获得具有均勻厚度的芯片。通常来说，第一支撑层710或第二支撑层730由铜(Cu)形成。蚀刻停止层720可以使用对于这种铜蚀刻剂具有蚀刻耐受性的金属成分，并且例如可以由Cr、Ni、Au或它们的合金形成。[第二电镀]如图11所示，在蚀刻停止层720上形成第二支撑层730。第二支撑层730被形成为具有大约50 μ m到150 μ m的厚度。在随后的芯片分离处理中使用铜专用的蚀刻剂来去除该第二支撑层730，并且在分离衬底100时将该第二支撑层用作支撑层，由此针对处理芯片维持了稳定的结构。可以通过电镀方法来形成第二支撑层730。[激光剥离(LLO)]随后，如图12所示，通过衬底100的分离处理将衬底100分离。可利用激光(所谓的“激光剥离(LLO)，，处理)来执行衬底100的分离。可以通过在蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200之间生成声音应力波而即时执行衬底100与半导体层200的分离处理。可以通过以下处理来执行衬底100的分离处理。即，透过蓝宝石衬底100向蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200之间的界面照射具有248nm波长的KrF准分子激光束或具有193nm波长的ArF准分子激光束。因为蓝宝石衬底100不吸收而基于GaN的半导体层200吸收具有以上波长范围的光，因此透过蓝宝石衬底100的激光束被半导体层200吸收，该半导体层200接着被快速加热。接着，由此被加热的基于GaN的半导体层200融化并且开始生成高温和高压的表面等离子体。这种等离子体生成仅限于蓝宝石衬底100和半导体层200之间的界面处。接下来，通过半导体层200融化生成的等离子体快速地扩展到周围环境。快速的等离子体扩展使得在衬底100和半导体层200之间的界面附近产生声音应力波。这样，在界面处生成的声音应力波向蓝宝石衬底100和半导体层200以彼此相反的方向施加物理作用力，并且从而即时实现衬底100和基于GaN的半导体层200之间的分罔。以下，将参照图13到图16更详细地回顾蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层 200之间的分离。图13到图16示出了根据本发明的在蓝宝石衬底100和基于GaN的层200之间的分离过程。为了便于说明，仅示出了蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200。
首先，如图13所示，透过蓝宝石衬底100向蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200之间的界面照射具有248nm波长的KrF准分子激光束或具有193nm波长的ArF准分子激光束。 为了在照射到目标界面的激光束点处实现激光束的能量密度的均勻分布，优选的是，在激光源(未示出)和蓝宝石衬底100之间设置光束均化器(未示出)的情况下照射激光束。当以如上方式使用光束均化器时，激光束能量密度的均勻性大约是95%或更高。 因为具有上面指定波长范围的光未被蓝宝石衬底100吸收，而是被基于GaN的半导体层200 所吸收，所以基于GaN的半导体层200在蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200之间的界面处吸收透过蓝宝石衬底100的激光束。因此，基于GaN的半导体层200通过吸收激光束能量而被快速加热。接着，如图14所示，由此被加热的基于GaN的半导体层200融化并且开始生成高温和高压的表面等离子体。这种等离子体生成仅限于蓝宝石衬底100和半导体层200之间的界面处。接下来，如图15所示，通过基于GaN的半导体层200融化生成的等离子体快速地扩展到其附近的周围环境。快速的等离子体扩展使得在蓝宝石衬底100和半导体层200之间的界面附近产生声音应力波。在界面处生成的声音应力波向蓝宝石衬底100和半导体层200以彼此相反的方向施加物理作用力。因此，如图16所示，实现了蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200 之间的即时分离。另外，执行实验以检查当照射激光束时在蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层 200之间的界面处生成的压力随着时间的变化。图17示意性地示出了利用常规压电膜传感器750测量由激光束照射生成的压力的实验装置，并且图18是示出测量结果的曲线。如图17所示，利用环氧树脂760将压电膜传感器750附装到基于GaN的半导体层 200。压电膜传感器750检测由单脉冲激光的照射生成的声波压力，并且示波器770连接到压电膜传感器750以监视从传感器750输出的电信号。对于照射激光，使用具有248nm波长和0. 9J/cm2能量密度的KrF准分子激光。利用13X 10_3V/N的转换常数将由传感器750 检测的声波压力转换为电信号，并且接着输出。如图18的曲线所示，在大约15 μ s处检测到具有最大值的信号，第一主波峰的持续时间大约是30 μ S,并且其后几个波峰表现出急剧的下降强度。图18的曲线中的第一波峰的1、2、3到4区分别对应于图13、图14、图15和图16。 艮口，时间点1指代向蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200之间的界面照射激光束的步骤；时间点2指代由于激光束的照射导致在基于GaN的半导体层200位于界面处的部分融化之后的等离子体生成步骤；时间点3指代由于所生成等离子体的快速扩展而生成声音应力波的步骤；并且时间点4指代通过声音应力波使得蓝宝石衬底100从基于GaN的半导体层200的即时(immediate)分离步骤。第一波峰的持续时间大约是30μ S。因此，以上曲线清楚地示出了通过在蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200之间的界面处生成的声音应力波实现的、从基于GaN的半导体层200上分离蓝宝石衬底100仅用了大约30 μ S。
另一方面，为了检查在生成声音应力波时的激光束能量密度的效果，向蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200之间的界面按变化的能量密度分别照射具有248nm波长的激光能量束和具有193nm波长的激光能量束，并接着测量由声音应力波所生成的应力的最高(最大)值。图19是示出分别针对248nm的激光束和193nm激光束的、声音应力相对于变化的能量密度的图。如图19所示，对于248nm的激光束，声音应力在小于0. 50J/cm2的能量密度处是非常弱的或者在基本无法检测，并且对于248nm的激光束和193nm的激光束两者来说，在小于0. 60J/cm2的能量密度处不可能进行蓝宝石衬底的即时分离。S卩，因为在基于GaN的半导体层200溶化后发生等离子体生成的激光束临界能量密度是大约0. 30J/cm2,由此可知，如果照射的激光具有大于0. 30J/cm2的能量密度，则蓝宝石衬底本身的分离是可以实现的，但是在小于0. 60J/cm2的能量密度处不能实现蓝宝石衬底的即时分离。

因此，为了在将蓝宝石衬底100从基于GaN的半导体层200分离时利用机械或物理作用力(例如，声音应力波)，照射激光应当具有至少大于0.50J/cm2的能量密度。另外， 对于蓝宝石衬底100的即时分离来说，优选的是，照射激光具有大于0. 60J/cm2的能量密度。同时，如图19所示，测量显示，248nm的激光束在同样的条件下的声音应力明显高于193nm的激光束。这是因为当激光束经过蓝宝石衬底时，193nm的激光束比248nm的激光束经历了更大的光束损失。当测量在光束穿过具有450 μ m厚度的蓝宝石衬底100时的光束损失时，248nm的激光束表现出大约15%的光束损失，而193nm的激光束表现出大约22%的光束损失。如上所述，在蓝宝石衬底100和基于GaN的半导体层200之间的界面处生成的声音应力波将在激光束点区域内对GaN层施加高的冲击。图20是示出由在向单片GaN层和蓝宝石衬底之间的界面照射具有1. OJ/cm2能量密度的248nm激光束时生成的声音应力波所施加冲击的扫描电子显微照片(SEM scanning electron micrograph) 0在图20中，箭头a代表在正方形光束点的边缘附近出现的对基于GaN的半导体层 200的损伤，并且箭头b代表在界面处形成的声音应力波的轨迹。S卩，如图20的照片所示， 如果照射激光束具有过高的能量密度，则GaN层可能由于声音应力波造成的高冲击而受到损伤。因此，为了防止基于GaN的半导体层200在蓝宝石衬底100即时分离的同时受到损伤，有必要优化照射激光束的能量密度。为了找到激光束的最优能量密度，对于当照射到单片GaN层和蓝宝石衬底100之间界面的激光束能量密度分别为 0. 75J/cm2、0. 80J/cm2、0. 85J/cm2、0. 90J/cm2、0. 95J/cm2和 1. 00J/cm2时出现的基于GaN的半导体层200的损伤进行观察。在图21到图26的SEM中给出了由此获得的结果。如可从图21到图26看到的，当期望进行单片GaN层和蓝宝石衬底之间的分离时， 0. 75J/cm2的激光束能量密度对于基于GaN的半导体层产生轻微的损伤，而逐渐增加的激光束的能量密度(当大于0. 75J/cm2时)，导致对基于GaN的半导体层产生更严重的损伤。因此，在单片GaN层和蓝宝石衬底之间分离时，激光束的最优能量密度处于0. 60J/cm2到 0. 75J/cm2 的范围。可选的是，如在本发明的优选实施方式中提及的，当期望在基于GaN的半导体层上形成沟槽时，可以通过形成穿过基于GaN的半导体层以到达蓝宝石衬底或者以穿透到该衬底的一部分的沟槽来阻挡在蓝宝石衬底和基于GaN的半导体层之间的界面处生成的声音应力波的横向传播。结果，可以在更宽的能量密度区域范围中防止对GaN层的损伤。观察表明，甚至在高达1. 10J/cm2的高能量密度处也不会对GaN层造成损伤。因此，当形成这种沟槽时，优选的是，激光束能量密度处于0. 60J/cm2到1. 10J/cm2的范围。根据上述处理去除蓝宝石衬底100产生如图27所示的结构。其后，通过蚀刻工序去除基于GaN的半导体层200的缓冲层110，由此留下如图28所示的结构。这样，在去除衬底100和缓冲层110的情况下，暴露了半导体层200的η型第一导电半导体层210，并且在由此露出的层210上形成第二电极810。在该情况下，该第二电极可以是η型电极并且成为可以与第二导电半导体层230欧姆接触的欧姆电极。

[表面光提取结构]如图29所示，在通过如上所述去除衬底100而暴露的第一导电半导体层210上形成光提取结构900。这种光提取结构900的形成可进一步改善从发光二极管生成的光的光提取效率。可以利用以下三种方法来形成这种光提取结构900。作为第一方法，如图30所示，在衬底100上形成缓冲层110和半导体层200时，通过向衬底100引入不规则结构120来形成缓冲层110和半导体层200。图31示出了由此形成的不规则图案120的示例。以这种方式，当在其上形成了不规则体120的衬底100上形成缓冲层110和半导体层200时，在衬底100的分离处理之后，在第一导电半导体层210的表面上露出不规则体 120，由此形成光提取结构900。作为第二方法，可以对由此露出的第一导电半导体层210的表面进行化学蚀刻以由此形成光提取结构900。图32示出了通过蚀刻工序形成的光提取结构900。作为第三方法，可以通过形成微图案并且蚀刻得到的图案以形成光子晶体来形成光提取结构900。图33示出了通过形成这种光子晶体结构而获得的光提取结构900。在形成光提取结构900之后，通过蚀刻去除第二支撑层730。这里，如上所述，蚀刻停止层720对于第二支撑层730的蚀刻剂具有蚀刻耐受性，并且因此未被蚀刻，由此产生如图34所示的结构。其后，如图35所示，当另外通过单独蚀刻工序去除蚀刻停止层720时，I3R柱610被露出并且也被去除，由此生成如图36所示的结构。如图36所示，在按以上工序去除I3R柱610的状态下，经由连接金属层420和钝化层510在其间连接相应的芯片分离区域，并且可以通过常规方法(例如，带式扩展(tape expansion))容易地对芯片分离区域进行分离。图37示出了由该过程最终分离的芯片的状态。[钝化开口结构]
尽管上述结构针对将钝化层510填充在芯片分离区域中形成的沟槽300中的结构，但是取决于衬底100分离过程和芯片分离过程的效率，沟槽300中形成的钝化结构可以具有各种形式。S卩，在衬底100上形成半导体层200，并且在该状态下，在芯片分离区域中形成沟槽300。其后，在半导体层200上形成第一电极410，并且如图38所示，在沟槽300区域中形成填充沟槽300的某些部分的钝化膜520。按与上面实施方式相同的方式在衬底100上形成半导体层200、沟槽300和第一电极 410。根据该结构，形成仅使芯片周围钝化的钝化膜520并且敞开剩余部分以形成开口 521，而不是通过利用光刻胶完全填充芯片之间的沟槽300区域来实现钝化。以这样的方式，在钝化膜520上形成开口 521使得降低了钝化膜520和衬底100 之间的粘着性，并且因此钝化材料可以由单独材料(例如，诸如SU-8或WR的ra材料)形成。另外，这种开口结构用于减轻在分离衬底100时在芯片分离区域内生成的应力，因而使得可以减少施加到芯片上的机械损伤，从而获得稳定的器件特性。 实际上，如果在沟槽300中完全填充诸如SU-8的特定材料的情况下执行激光剥离 (LLO)，在SU-8和蓝宝石衬底100的表面之间的高粘着特性导致无法有效地减轻在执行LLO 时生成的应力，这转而导致向芯片传递冲击，因而造成出现裂缝、芯片折断和薄膜的脱层。因此，通过形成具有开口 512的钝化膜520执行钝化功能同时仅某些区域附接到蓝宝石衬底100的结构可以在执行LLO时容易地与衬底100分离。[沟槽填充结构]以这样的方式，如图38所示，由于在部分沟槽300上形成钝化膜520导致在芯片分离区域中形成的沟槽300中形成空间。在此时，如图39所示，当在至少部分空间中填充金属层530时，金属层530可以用于进一步减轻在执行LLO时生成的应力。包括形成金属层530的结构是一种用来在LLO期间减轻应力并且便于芯片分离的结构。如图39所示，金属层530可以部分地或完全地填充在已形成钝化膜520的沟槽300 中。在形成第一电极410之后并在形成连接金属层420之前形成金属层530。即，如图 40所示，在形成金属层530之后形成连接金属层420。金属层530可以由Ni、Ag、Au、Cr、Cu或它们中的任意组合形成。如图41所示，在形成连接金属层420之后，在芯片分离区域中形成I3R柱620。其后，如图42所示，在ra柱620之间的区域中形成第一支撑层740。另选的是，第一支撑层740可以覆盖和支撑连接金属层420的上部。因此，可以通过形成同时覆盖和支撑半导体层200以及其侧面部分的边缘741来更有效地支撑芯片。其后，如图43和图44所示，在第一支撑层740上顺序地形成蚀刻停止层720和第二支撑层730。以与上面实施方式相同的方式来执行该过程。另外，如图45所示，从得到的结构中去除衬底100，并且还去除缓冲层110。此时， 进一步形成用于保护钝化膜520的保护层540，由此产生如图46所示的结构。接下来，根据图47到图50所示的工序，在通过去除衬底100而露出的第一导电半导体层210上形成光提取结构900和第二电极830。
为此，如图47所示，形成用于形成第二电极830的掩模820，并且其后形成如在图 48中的光提取结构900。光提取结构900与如上定义的相同。即，可以通过处理第一导电半导体层210的表面或者通过在衬底100上形成不规则体的状态下形成导电半导体200来形成光提取结构900。 其后，如图49所示去除掩模820，并且第二电极830由如图50所示电极材料形成。以如上所述方式形成第二电极830之后，如图51和图52所示地顺序去除第二支撑层730和蚀刻停止层720，并接着去除I3R柱620，由此产生如图52所示的结构。其后，通过常规方法(例如，带式扩展)将多个芯片分离为单个芯片，由此形成如图53所示的结构。另一方面，在上述的制造过程中，可以按各种形式来实施与衬底和芯片分离过程相关的钝化以及与I3R柱相关的结构。S卩，如图54所示，在半导体层200之间的沟槽区域被局部填充钝化膜520，并且可以在钝化膜520和半导体层200的上部上形成反射籽晶金属层440。反射连接金属层440可以由多层构成。即，反射连接金属层440可以由可利用Ni、 W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或它们中的任意组合的合金形成的第一金属层(未示出) 构成。可以在第一金属层的上部布置扩散阻挡层，并且可以在扩散阻挡层的上部布置第二金属层。扩散阻挡层可以使用Ni、W、Ti或Pt层，并且第二金属层可以主要采用Au层或 Cu层。另外，第一金属层、扩散阻挡层和第二金属层可以由单个合金层形成。当以如上所述方式形成反射籽晶金属层440时，第一电极410可以是可以由透明导电氧化物(TCO)形成的透明电极。例如，氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铝锌(AZO)、氧化镁锌(MZO)、氧化镓锌(GZO)等也可被用作为透明导电氧化物。可以在由此形成的钝化膜520之间的沟道区域631的上部形成I3R柱630，并且得到的结构可以进一步便于芯片之间的分离处理。图55示出了涉及首先在半导体层200之间形成的沟槽中形成I3R柱640并接着形成钝化膜550的实施方式。同样，在形成钝化层550之后，形成籽晶金属层和反射电极440。随后的工序与如上所述的相同。另外，如图56所示，支撑层700可以由单独层形成。即，首先在沟槽区域中形成钝化膜520，并且形成填充钝化膜520的钝化层560，由此产生双钝化结构。其后，形成覆盖钝化层560的籽晶金属层和反射电极450，并接着形成I3R柱610和由单独层制成的支撑层700。另一方面，在上述各种结构中，除了通过带式扩展进行芯片分离以外，还可以通过激光划片来执行芯片分离。即，可以通过向沟槽300照射具有266nm波长或355nm波长的激光来执行芯片分离。对于激光划片而言，可以沿从支撑层700到沟槽300的方向上照射激光。另外，可以在去除衬底的暴露侧向沟槽300照射激光。或者，可在两个方向上照射激光。
这里，可以利用ra氧化物来保护通过LLO工序露出的第一导电半导体层210的表面。在激光照射之后出现不完全的芯片分离时，可以利用另外的芯片分离方法来分离芯片。[光提取结构的补充]以下，将结合光提取结构900来对以上制造的发光二极管芯片的光提取效率进行说明。图57到61示出了构成光提取结构900的孔910的图案的各种示例。S卩，上述光提取结构900形成了光子晶体(PC=Photonic crystal)结构。光子晶体(PC)结构的示例可以包括如图57中的正方形晶格结构、如图58中的三角形晶格结构、 如图59中的阿基米德状晶格结构、如图60中的12重准晶体结构和如图61中的随机结构。结合这种光子晶体结构，在假设孔910之间的距离(即，光子晶体结构的周期 (period))被指定为“A”时，孔910的直径可以具有0. IA到0. 9A的值，并且孔910的深度可以具有从0. 1 μ m到一直到基于GaN的半导体层200的第一导电半导体层210厚度(即， 本实施方式中η型半导体层厚度)。更优选的是，在上面的光子晶体结构中，在形成上述图案的单元形状(即，孔910) 之间的距离是所发射光的波长的0. 8倍，并且孔910的半径是孔910之间距离的0. 25倍。 当光子晶体结构被应用到基于氮的LED时，孔到孔的距离(即，光子晶体结构的周期)优选地处于0. 5μπι到2μπι的范围。在图62和图63中给出了在将各上面的光子晶体结构应用到本发明的LED之后测量的光提取效率。如图62所示，可以看到，相比于无光子晶体结构和如图58中的三角形晶格结构， 阿基米德状结构和准晶体结构表现出更优异的光提取效率。此外，如在图63所示，可以看到，相比于正方形晶格结构、三角形晶格结构和随机结构，阿基米德状结构和准晶体结构表现出更优异的光提取效率。因此，有利的是应用阿基米德状结构或准晶体结构作为光提取结构900。图64和图65示出了具有正方形晶格结构的光子晶体的LED和具有准晶体结构的 LED的发光表面。在正方形晶格结构的情况下，可以看到，出现了多个光束点并且光的发射角度取决于视角。然而，准晶体结构示出单个光束点的外观并且呈现高斯光束轮廓。在图66和图67中示出阿基米德状晶格结构和准晶体结构的特性。严格来说，图66中示出的阿基米德状晶格结构是一种三角形晶格结构。然而，如可以从图66中看到的，阿基米德状晶格结构与三角形晶格结构的区别在于在构成晶体的晶胞920中包含的孔910的数量是19，而不是1。考虑到19个孔910中的多个孔910被相邻的晶胞920共享，一个晶胞920中包含 13个孔910。在广义上说，这种晶格结构保持六边形对称。然而，由于在晶胞920的最外部设置有12个孔910，使得这种结构同时表现了十二边形对称。另外，阿基米德状晶格结构具有平移对称性。
因此，阿基米德状 晶格结构可有利地用于包括LED的期望应用中，该LED要求光的所有入射角具有各向同性特性。如图67所示的十二边形准晶体结构与阿基米德状晶格结构的相同之处在于晶胞920由19个孔910构成，但是区别在于未形成平移对称并且各晶胞920在被旋转的同时被布置。然而，这两种结构在傅里叶空间中具有非常类似的构造，并且因此在与光的衍射相关的各种特性方面表现出高度的相似性。当二维平面逐渐用等边三角形和规则四边形填充时，这些准晶体内的孔910的位置对应于各晶胞的顶点。这样，可以取决于利用等边三角形和规则四边形填充二维平面的不同方法和对应于准晶体构件的晶胞种类来实现各种形式的准晶体。[集成电极/反射电极]同时，在上述制造过程中，如图68所示，可以在基于GaN的半导体层200上和在半导体层200之间形成的钝化层510的部分或全部上形成一个集成电极430。这种集成电极430由单个金属或各种金属的合金形成，其可以与半导体层200形成欧姆接触，并且可以包括作为反射电极和籽晶金属的功能。使用集成电极430可以使得简化设备结构。另外，可以在集成电极430上形成支撑层。另一方面，可以利用如上所述Ag或Al来形成在前述各种实施方式中使用的反射电极。现在将示出相对于反射电极厚度的反射率。该反射率代表了当反射电极布置在GaN半导体层和M之间时获得的反射率。在下面的表格3中给出了 GaN半导体层、Ni和反射电极(即Ag和Al)的折射率 (η)、波数(k)和透入深度(skin depth) ( α -1)。透入深度(α -1)是电磁场的振幅降低到e-1 之前电磁场可渗透的距离。[表格3]
权利要求
1.一种发光装置，该发光装置包括 支撑层；在所述支撑层上的连接金属层，该连接金属层包括在所述支撑层的第一层；在所述第一层上的扩散阻挡层；和在所述扩散阻挡层上的第二层，其中，所述第一层包括用于附接所述支撑层的键合层；在所述连接金属层上的第一电极，该第一电极包括反射电极； 在所述第一电极上的半导体结构，该半导体结构包括第一类型的层、在所述第一类型的层上的有源层、以及在所述有源层上的第二类型的层；以及在所述半导体结构上的第二电极。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述连接金属层包括CU、AU、Sn、In、Ag或它们中的任意组合的合金或它们中的任意组合的叠层。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第一电极包括Au或Cu。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述扩散阻挡层包括Ni、W、Ti或Pt。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第二层包括Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、 Al、Cr、Ag或它们中的任意组合的合金。
6.根据权利要求1所述的发光装置，该发光装置还包括在所述半导体结构上的光提取结构。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，所述光提取结构包括在所述半导体结构的表面上的不规则体。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其中，该发光装置还包括设置在所述第一类型的层和所述第一电极之间以改善载流子迁移率的电流扩散层。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其中，所述电流扩散层包括InGaN层或InGaN/GaN 超晶格层。
10.根据权利要求1所述的发光装置，其中，该发光装置还包括在所述半导体结构上的钝化层。
11.根据权利要求10所述的发光装置，其中，所述钝化层包括以下中至少一种Si02、 SiN、环氧基光刻胶、丙烯酸基光刻胶、SOG和聚酰亚胺。
12.根据权利要求10所述的发光装置，其中，所述钝化层包括至少两层，所述钝化层包括第一钝化层；以及在所述第一钝化层上的第二钝化层。
13.根据权利要求12所述的发光装置，其中，所述第一钝化层包括无机层，而所述第二钝化层包括有机层。
14.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述反射电极包括Ag和Al中至少一种。
15.权利要求1所述的发光装置，其中，所述反射电极的厚度在IOnm至500nm的范围内。
16.一种制造发光二极管LED的方法，该方法包括以下步骤在基板上形成半导体层，该半导体层包括第一类型的层、在所述第一类型的层上的有源层、以及在所述有源层上的第二类型的层；在所述半导体层上形成第一电极；在所述第一电极上形成连接金属层；在所述连接金属层上形成支撑层，其中，所述连接金属层包括在所述支撑层上的第一层；在所述第一层上的扩散阻挡层；以及在所述扩散阻挡层上的第二层，其中，所述第一层包括用于附接所述支撑层的键合层；通过在所述基板和所述半导体层之间的部分生成声音应力波，使所述基板与所述半导体层分离；以及在所述半导体层的通过分离所述基板而露出的表面上形成第二电极。
17.根据权利要求16所述的方法，该方法还包括蚀刻所述半导体层的芯片分离区域以形成沟槽。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述声音应力波是通过被限于所述基板和所述半导体层之间的所述部分的等离子体的扩展生成的。
19.权利要求16所述的方法，其中，使所述基板与所述半导体层分离包括以下步骤用激光束照射在所述基板和所述半导体层之间的部分；由于所述激光束的照射，在所述部分的所述半导体层融化而生成等离子体；以及通过所生成的等离子体的扩散，生成所述声音应力波。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述激光束具有大于0.50J/cm2的能量密度。
21.根据权利要求17所述的方法，该方法还包括以下步骤在所述沟槽内形成钝化层。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述钝化层局部地设置在所述沟槽内。
23.根据权利要求16所述的方法，该方法还包括以下步骤在所述半导体层的所述表面上形成光提取结构。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，形成光提取结构包括以下步骤在所述半导体层中形成不规则体。
25.根据权利要求16所述的方法，该方法还包括使用激光划分法来切出单个芯片。
全文摘要
这里公开了一种具有垂直拓扑的发光二极管及其制造方法。具体地说，提供了一种发光装置，该发光装置包括支撑层；在所述支撑层上的连接金属层，该连接金属层包括在所述支撑层的第一层；在所述第一层上的扩散阻挡层；和在所述扩散阻挡层上的第二层，其中，所述第一层包括用于附接所述支撑层的键合层；在所述连接金属层上的第一电极，该第一电极包括反射电极；在所述第一电极上的半导体结构，该半导体结构包括第一类型的层、在所述第一类型的层上的有源层、以及在所述有源层上的第二类型的层；以及在所述半导体结构上的第二电极。
文档编号H01L33/20GK102361052SQ20111035938
公开日2012年2月22日 申请日期2007年1月26日 优先权日2006年6月23日
发明者崔在完, 张峻豪, 曺贤敬, 朴种国, 李政洙, 裵德圭, 金善正 申请人:Lg伊诺特有限公司, Lg电子株式会社