CN100536184C

CN100536184C - 垂直的氮化镓基发光二极管及其制造方法

Info

Publication number: CN100536184C
Application number: CN 200710097453
Authority: CN
Inventors: 李守烈; 吴邦元; 白斗高; 张泰盛; 禹钟均; 崔锡范; 尹相皓; 金东佑; 吕寅泰
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2007-04-29
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2027-04-29
Also published as: KR100856089B1; CN101442096B; CN101132040A; CN101442096A; KR20080018084A; JP5376467B2; JP2011009796A

Abstract

一种垂直的GaN基LED的制造方法，其包括：形成发光结构，其中在衬底上依次层叠n-型GaN基半导体层、有源层、以及p-型GaN基半导体层；蚀刻所述发光结构，从而将所述发光结构分割成LED单元；在各个所述分割的发光结构上形成p-电极；在所述分割的发光结构之间填充非导电材料；在所获得的结构上形成金属种子层；在不包括发光结构之间的区域的所述金属种子层上形成第一镀层；在所述第一镀层之间的所述金属种子层上形成第二镀层；将所述衬底与所述发光结构分离；去除通过分离所述衬底而被暴露的所述发光结构之间的所述非导电材料；在所述n-型GaN基半导体层上形成n-电极；以及去除在所述发光结构之间的所述金属种子层和所述第二镀层的一部分。

Description

垂直的氮化镓基发光二极管及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年8月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2006-0079703号以及于2007年2月21日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2007-0017519号的优先权，将其内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及垂直的氮化镓基发光二极管(在下文中，称为“垂直的GaN基LED”)及其制造方法，其可以增强LED的可靠性。

背景技术

通常，氮化物基半导体LED生长在蓝宝石衬底(基片)上，但是这种蓝宝石衬底是刚性非导体，并具有较差的导热性。因此，在通过缩小氮化物基半导体LED的尺寸或者通过改善光学能量和芯片性能来降低制造成本存在局限性。尤其是，由于使用高电流是获得高能量LED的关键，因此解决LED的热沉问题非常重要。为了解决这个问题，已经提出有使用垂直的氮化物基LED，其中蓝宝石衬底通过采用激光剥离(1aser lift-off，LLO)来去除。

在下文中，将参考图1A至图1F以及图2详细地描述传统的GaN基LED的问题。

图1A至1F是依次示出传统的垂直GaN基LED制造方法的剖面图。

如图1A所示，由GaN基半导体层构成的发光结构120形成在蓝宝石衬底110上。发光结构120包括n-型GaN基半导体层121，由具有多量子阱结构的GaN/InGaN层构成的有源层(活性层)122，以及p-型GaN基半导体层123，这些层是依次层叠形成的。

接下来，如图1B所示，在p-型GaN基半导体层123上形成多个正电极(p-电极)150。每一个p-电极150都起到电极和反射膜的作用。

其次，如图1C所示，发光结构120通过RIE(反应离子蚀刻)处理或类似处理被分成LED单元。

然后，如图1D所示，在整个所获得的结构上形成保护膜140，使得p-电极150暴露在外面。接下来，在保护膜140和p-电极150上形成金属种子层160，通过利用金属种子层160进行电镀或化学镀从而形成由镀层构成的结构支撑层170。结构支撑层170用作支撑层和最终的LED的电极。这时，在发光结构120之间的区域中也形成有结构支撑层170。因此，形成在该区域中的结构支撑层170具有相对较大的厚度。

其次，如图1E所示，蓝宝石衬底110通过LLO处理与发光结构120分离。

随后，如图1F所示，在每一个通过分离蓝宝石衬底110而裸露的n-型GaN基半导体层121上面形成负电极(n-电极)180。结构支撑层170通过切割(dicing)或激光划片(laser scribing)工艺被分割而形成多个GaN基LED 100。

然而，在对具有相对较大厚度的结构支撑层170进行切割或激光划片时，发光结构120可能会破碎或受到损坏。

此外，当形成结构支撑层170时，由于发光结构120与形成于各发光结构120之间的结构支撑层170的热膨胀系数不同，所以包括结构支撑层170在内的整个结构会产生弯曲。因此，很难进行随后的加工。

此外，构成金属种子层160的原子渗透到有源层122中，这样可能发生结漏(junction leakage)或者短路。

如上所述，当垂直的GaN基LED是根据相关技术进行制造的时，垂直的GaN基LED的可靠性会由于上述问题而降低。

同时，根据参照图2所描述的制造方法可以制造出另一种传统的垂直的GaN基LED。

图2是用于说明另一种传统的垂直的GaN基LED结构的剖面图。

如图2所示，垂直的GaN基LED具有形成在其最底部中的结构支撑层270，该结构支撑层270起到LED的支撑层的作用。该结构支撑层270可以由Si衬底、GaAs衬底、或是金属层形成。

在结构支撑层270上依次形成粘接层260和反射电极250。优选地，反射电极250是由具有高反射率的金属构成，这样可以用作为电极和反射层。

在反射电极250上依次形成有：p-型GaN基半导体层240、由具有多量子阱结构的GaN/InGaN层构成的有源层230、以及n-型GaN基半导体层220。

在n-型GaN基半导体层220上形成n-电极210。在n-型GaN基半导体层220与n-电极210之间，可以另外形成透明电极(未示出)用来增强电流扩散效应。

在传统的垂直的GaN基LED 200中，由于反射电极250是形成在p-型GaN基半导体层240的整个表面上的，因此由有源层230产生的光通过反射电极250反射以致于向外界逃逸。然而，当反射电极250形成在p-型GaN基半导体层240的整个表面上时，在LED工作时产生极化效应。因此，产生压电效应，这样会降低LED的可靠性。

发明内容

本发明的优点在于提供了一种垂直的GaN基LED及其制造方法，该方法使有助于用于分割LED的切割或划片工艺，并且防止包括结构支撑层在内的整体结构发生弯曲或短路，从而增强了LED的可靠性。

本发明的另一个优点在于提供了一种垂直的GaN基LED及其制造方法，该垂直的GaN基LED可通过降低由形成在p-型GaN基半导体层上的反射电极产生的压电效应来增强LED的可靠性。

本发明的总发明构思的其它方面和优点将在随后的描述中部分地说明，并且部分内容从其描述来看是显而易见的，或者可以通过总发明构思的实施而获知。

根据本发明的一个方面，GaN基LED包括：n-电极、形成在n-电极下面的发光结构；形成在发光结构外表面上的保护膜；形成在形成有保护膜的发光结构下面的p-电极；形成在发光结构上和p-电极整个表面上的金属种子层；以及形成在金属种子层下面的导电衬底。

优选地，发光结构包括：n-型GaN基半导体层、有源层(活性层)、以及p-型GaN基半导体层。

优选地，n-型GaN基半导体层具有形成在其上表面的表面不平整(表面缺陷，surface irregularities)。GaN基LED进一步包括形成在发光结构的下表面中央部分中的电流阻挡层。

优选地，导电衬底包括第一和第二镀层。更具体地，第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构，第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。

根据本发明的另一个方面，垂直的GaN基半导体LED包括：导电衬底；形成在导电衬底上的金属种子层；形成在金属种子层的中央部分中的电流阻挡层；形成在金属种子层上和在电流阻挡层的任意一侧上的第一电极；形成在形成于第一电极的发光结构的外表面上的保护膜；以及形成在发光结构上的第二电极。

优选地，发光结构包括：p-型GaN基半导体层、有源层、以及n-型GaN基半导体层，并且n-型GaN基半导体层具有形成在其上表面上的表面不平整(表面缺陷)。第一电极是p-电极，第二电极是n-电极。

优选地，导电衬底包括第一和第二镀层。第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构，第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。

根据本发明的另一个方面，垂直的GaN基LED的制造方法包括：形成发光结构，在衬底上依次层叠有n-型GaN基半导体层、有源层、和p-型GaN基半导体层；蚀刻发光结构，从而把发光结构分割成LED单元；在每一个分割后的发光结构上形成p-电极；在分割后的发光结构之间填充非导电材料；在所获得的结构上形成金属种子层；在除发光结构之间的区域以外的金属种子层上形成第一镀层；在第一镀层之间的金属种子层上形成第二镀层；从发光结构中分离衬底；去除因分离衬底而裸露的发光结构之间的非导电材料；在n-型GaN基半导体层上形成n-电极；以及去除处于发光结构之间的金属种子层和第二镀层的一部分。

优选地，非导电材料是光刻胶。

优选地，该方法进一步包括：在p-电极形成之前，沿着包括被分割的发光结构的衬底的上表面形成绝缘层；以及选择性地蚀刻绝缘层，从而在发光结构的上表面的中央部分上形成电流阻挡层，同时，在发光结构的两侧表面中的任一面上形成保护膜。

优选地，该方法还包括：在发光结构形成之后，通过研磨和抛光处理以预定厚度去除衬底的下面(靠下)部分。

优选地，第一镀层的形成包括：在发光结构之间的金属种子层上形成光刻胶；在光刻胶之间的金属种子层上形成第一镀层；以及去除光刻胶。

优选地，部分金属种子层和第二镀层的去除是通过切割、划片和湿式蚀刻进行的。

优选地，该方法还包括：在n-电极形成之前，在n-型GaN基半导体层上形成表面不平整；以及通过去除n-型GaN基半导体层的一部分来形成接触孔，其中，n-电极以预定的厚度而形成于此。

优选地，第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构。

优选地，第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。

附图说明

通过以下结合如下的附图对实施例进行的描述，本发明的总发明构思的这些和/或其它方面和优点变得显而易见，并更易于理解：

图1A至1F是依次示出传统的垂直的GaN基LED的制造方法的剖面图。

图2是说明另一种传统的垂直的GaN基LED结构的剖面图。

图3是示出根据本发明第一具体实施方式的垂直的GaN基LED结构的剖面图。

图4A至4M是依次示出根据本发明第一具体实施方式的垂直的GaN基LED制造方法的剖面图。

图5是示出了根据本发明第二具体实施方式的垂直的GaN基LED的剖面图。

图6至8是示出根据本发明的反射电极的形状的平面图。

图9A至9E是依次示出根据本发明第二具体实施方式的垂直的GaN基LED制造方法的剖面图。

图10至12是示出根据本发明第三具体实施方式的垂直的GaN基LED结构的剖面图。

图13A至13E是依次示出根据本发明第三具体实施方式的垂直的GaN基LED制造方法的剖面图。

图14是示出根据第四具体实施方式的垂直的GaN基LED结构的剖面图。

图15A至15E是依次示出根据本发明第四具体实施方式的垂直的GaN基LED制造方法的剖面图。

具体实施方式

下面将具体参照本发明的总发明构思的具体实施方式，在附图中示出其实施例，其中，在全文中用相同的附图标号表示相同的元件。以下通过参照附图描述具体实施方式以解释本发明的总的发明构思。在附图中，层的厚度和区域被放大以便能够清晰表达。

在下文中，将参照附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

第一具体实施方式

参照图3和图4A至4M，对根据第一具体实施方式的垂直的GaN基LED及其制造方法进行详细地描述。

图3是示出根据本发明第一具体实施方式的垂直的GaN基LED结构的剖面图。图4A至4M是依次示出根据本发明第一具体实施方式的垂直的GaN基LED制造方法的剖面图。

如图4A所示，在衬底310上面形成发光结构320，发光结构320由GaN基半导体层构成。在发光结构320中，依次层叠有：n-型GaN基半导体层321、由具有多量子阱结构的GaN/InGaN层构成的有源层(活性层)322、以及p-型GaN基半导体层323。

优选地，衬底310由包括蓝宝石在内的透明材料形成。除蓝宝石之外，衬底310还可能由ZnO(氧化锌)、GaN(氮化镓)、SiC(碳化硅)、或者AlN(氮化铝)形成。

n-型和p-型GaN基半导体层321和323以及有源层322可以由具有组成结构式为Al_xIn_yGa_(1-x-y)N(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且0≤x+y≤1)的半导体材料形成。此外，n-型和p-型GaN基半导体层321和323以及有源层322可以通过众所周知的诸如MOCVD(金属有机化学汽相淀积)或者MBE(分子束外延)等氮化物淀积处理形成。

有源层322可以形成为具有单量子阱结构或者双异质(double-hereto)结构。此外，二极管是绿色发光二极管还是蓝色发光二极管是由构成有源层322的铟(In)的量决定的。更具体地说，对于具有蓝光的发光二极管而言，使用约22％的铟。对于具有绿光的发光二极管而言，使用约40％的铟。即用于形成有源层322的铟的量对应于蓝色或绿色的波长而变化。

如上所述，有源层322对GaN基LED的性能和可靠性具有很大的影响。因此，在GaN基LED的整个制造过程中，应该避免有源层322发生导体渗透等缺陷。

其次，如图4B所示，通过研磨和抛光处理以预定的厚度将衬底310的下面部分去除。研磨和抛光处理可以省略，该处理的实施使得蓝宝石衬底的LLO(激光剥离)处理更容易进行。

然后，如图4C所示，发光结构320被蚀刻以分割成LED单元。由于发光结构320是预先被蚀刻以便分割的，所以构成发光结构320的GaN基半导体层在后续的LLO处理时能够防止被激光损坏。

随后，沿着包括各个分割后的发光结构320在内的衬底310的上表面形成绝缘层(未示出)。然后，绝缘层被选择性地蚀刻后，在发光结构320的上表面的中央部分上形成电流阻挡层330，同时，在发光结构320的任意一侧的表面上形成保护膜340，如图4D所示。

电流阻挡层330将电流扩散到其他区域，该电流是通过聚集在n-电极380的下面部分而后来形成的。然后，电流扩散效应增强从而获得均匀的发光。

其次，如图4E所示，在没有形成电流阻挡层330的发光结构320上形成p-电极350。优选地，p-电极350由基于Ag或基于Al的材料形成，以便起电极和反射膜的作用。

如上所述，p-电极350形成在没有电流阻挡层330形成的地方。尽管未示出，但是，p-电极350可形成在发光结构320上，以便覆盖电流阻挡层330。

其次，如图4F所示，将第一光刻胶PR1作为非导电材料填充在各个分割的发光结构320之间。

在这个具体实施方式中，第一光刻胶PR1阻止构成金属种子层360的原子渗透到有源层322中，从而预防了结漏和短路。金属种子层360在后来的处理中形成。

然后，如图4G所示，在所获得的结构上形成金属种子层360。金属种子层360在下面将要描述的结构支撑层370的(喷)镀处理中提供晶核。这样的金属种子层360可以通过溅射法或者真空沉积(淀积)法形成。

随后，如图4H所示，在发光结构320之间的金属种子层360上形成第二光刻胶PR2，并且通过电镀处理在第二光刻胶PR2之间的金属种子层360上形成第一镀层370a。优选地，第一镀层370a形成有依次层叠有Ni和Au的两层结构。在它们之间，Au防止Ni的表面被氧化，并且增强与下面将要描述的第二镀层370b的粘合力。

然后，如图4I所示，去除第二光刻胶PR2，并且在第一镀层370a与370a之间的金属种子层360上形成第二镀层370b，从而形成由第一镀层370a和第二镀层370b构成的结构支撑层370。

优选地，第二镀层370b形成有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。在它们之间，最下面的Au增强与第一镀层370a的粘合力。而且，最上面的Au可防止Ni的表面被氧化，并增强在随后包装过程中的模具粘合处理时的粘合力。

在相关技术中，包括结构支撑层170在内的整体结构由于在发光结构120与形成到各个发光结构120之间的区域的结构支撑层170之间热膨胀系数不同而发生弯曲。然而，根据本具体实施方式，第一光刻胶PR1取代结构支撑层并形成在各个分割的发光结构320之间。另外，根据本发明的结构支撑层370只在发光结构320上以预定的厚度形成。因此，可以防止包括结构支撑层370在内的整体结构发生弯曲，这样可以克服实施随后处理的困难。

结构支撑层370用作支撑层和最终LED的电极。另外，结构支撑层370由诸如Ni或Au这样有极好导热性的金属构成。因而，由LED产生的热量能够很容易被排放到外界。因此，尽管LED上施加有较大电流，热量也能够有效地被释放，这样可以避免LED的性能降低(退化)。

其次，如图4J所示，衬底310通过LLO处理与发光结构320进行分离。

如图4K所示，连续地去除第一光刻胶PR1和在发光结构320之间的保护膜340的一部分，保护膜340的该部分通过分离衬底310而被裸露在外。然后，在n-型GaN基半导体层321的表面上形成表面不平整321a来增强光引出效率(光提取效率，light extractionefficiency)。

然后，如图4L所示，将n-型GaN基半导体层321的用于形成n-电极380的部分以预定厚度去除，从而形成接触孔h。然后，在该接触孔h上形成n-电极380。

其次，如图4M所示，将在发光结构320之间的金属种子层360的一部分与第二镀层370b的一部分通过切割处理去除，这样将各个发光结构320分开。然后，形成多个GaN基LED 300。此时，GaN基LED 300的分离，除了上述的切割处理，也可以通过激光划片处理或者湿式蚀刻处理来完成。

在相关技术中，GaN基LED 100的最终分离是通过相对较厚的结构支撑层170的切割来实施的。然而，在本具体实施方式中，GaN基LED 300的最终分离是通过对金属种子层360和比传统的结构支撑层170厚度更薄的第二镀层370b的切割来实施的。因此，发光结构320能够在切割过程中防止破碎或损坏。

如图3所示，根据上述过程制造的垂直的GaN基LED包括：导电衬底370、形成在导电衬底370上的金属种子层360、以及形成在金属种子层360上的发光结构320。

导电衬底370由第一镀层370a和第二镀层370b构成。如上所述，第一镀层370a具有依次层叠有Ni和Au的两层结构。第二镀层370b具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。

发光结构320包括：n-型GaN基半导体层321、有源层322、以及p-型GaN基半导体层323。在发光结构320的外表面上形成有保护膜340。

电流阻挡层330形成在p-型GaN基半导体层323的下表面中央部位上。另外，p-电极350形成在p-型GaN基半导体层323上和在电流阻挡层330的任一侧上。N电极380形成在n-型GaN基半导体层321上。

另外，在n-型GaN基半导体层321的上表面上形成有表面不平整321a。

第二具体实施方式

<垂直的GaN基LED>

参照图5至图8，对根据本发明的第二具体实施方式的垂直的GaN基LED进行详细地描述。

图5是示出根据本发明的第二具体实施方式的垂直的GaN基LED的剖面图。图6至图8是示出根据本发明的反射电极形状的平面图。

如图5所示，根据第二具体实施方式的垂直的GaN基LED 400在其最上面部分具有n-电极410。

在n-电极410下面，形成n-型GaN基半导体层420。更具体地，n-型GaN基半导体层420可由GaN层或者由掺杂有n-型杂质的GaN/AlGaN层形成。

为了增强电流扩散效应，在n-电极410和n-型GaN基半导体层420之间进一步形成透明电极(未示出)。

在n-型GaN基半导体层420之下，依次层叠有有源层430和p-型GaN基半导体层440，从而形成发光结构。发光结构的有源层430可形成为具有由InGaN/GaN层构成的多量子阱结构。P-型GaN基半导体层440可由GaN层或者掺杂有p-型杂质的GaN/AlGaN层构成，与n-型GaN基半导体层420类似。

在发光结构的p-型GaN基半导体层440下面，形成有多个反射电极450，以使其相互之间间隔预定的距离。在前述的传统垂直的GaN基LED(参照图2)中，反射层250形成在p-型GaN基半导体层440的整个表面上。但是，在根据本具体实施方式的垂直的GaN基LED中，在p-型GaN基半导体层440下面形成有多个反射电极450，以使其相互之间间隔预定的距离。因此，在LED工作时，通过反射电极450产生的极化效应被局部化，这样能够降低压电效应。

优选地，反射电极450由单层或多层结构形成，该结构是由选自Pd、Ni、Au、Ag、Cu、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Mo、W构成的组中的一种或多种元素以及包含其中至少一种元素的合金构成的。

反射电极450可形成在如图6所示的圆中，或形成在如图7所示的椭圆中，或形成在如图8所示的正方形中。另外，反射电极450的形状并不局限于上述形状，而在不背离本发明的范围的情况下可以变形为诸如等边五边形或等边六边形等的等边多边形，不对称多边形，或圆、椭圆、等边多边形和不对称多边形的组合。

优选地，反射电极450形成为具有0.5至500μm的宽度。当反射电极450的宽度小于0.5μm时，反射电极450的尺寸极度减小，这样作为反射电极作用存在局限性。当反射电极450的宽度大于500μm时，难以获得压电效应的降低。因此，反射电极450优选具有上述范围的宽度。

在包括反射电极450在内的p-型GaN基半导体层440下面形成阻挡层455。当反射电极450与p型GaN基半导体层440形成欧姆接触时，阻挡层455形成为具有肖特基(Shottky)接触性能，因此也用作电流阻挡层。同时，当反射电极450是由Ag或类似物质形成时，则阻挡层455用来阻止构成反射电极450的Ag扩散。

优选地，阻挡层455可由单层或多层结构的金属形成，此金属是由选自Al、Ti、Zr、Hf、Ta、Cr、In、Sn、Pt、Au构成的组中的一种或多种元素以及包含至少其中一种元素的合金构成的。另外，除了上述的金属，也可以应用TCO(透明导电氧化物)，如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、IO(氧化铟)、ZnO或SnO₂。

在阻挡层455下面形成有粘接层460。

在粘接层460下面形成有结构支撑层470，以便起到支撑层和LED的电极的作用。考虑到LED的热稳定性，结构支撑层470通常由Si衬底、Ge衬底、SiC衬底、GaAs衬底、或金属层形成。

根据第二具体实施方式，在p-型GaN基半导体层440下面形成多个反射电极450，以使其相互之间间隔预定的距离。因此，当LED工作时通过反射电极450产生的极化效应被局部化，这样能够降低压电效应。其结果是，可以增强LED的可靠性。

垂直的GaN基LED的制造方法

在下文中，参照图9A至9E，对根据本发明第二具体实施方式的垂直的GaN基LED的制造方法进行详细地描述。

图9A至9E是依次示出根据本发明的第二具体实施方式的垂直的GaN基LED的制造方法的剖面图。

如图9A所示，在蓝宝石衬底490上依次形成n-型GaN基半导体层420、有源层430、p-型GaN基半导体层440，从而形成发光结构。如上所述，n-型GaN基半导体层420可由GaN层或者由掺杂有n-型杂质的GaN/AlGaN层形成，有源层430可以形成具有由GaN/AlGaN层构成的多量子阱结构，p-型GaN基半导体层440可由GaN层或者由掺杂有p-型杂质的GaN/AlGaN层形成。

然后，在发光结构的p-型GaN基半导体层440上形成多个反射电极450，以使其相互之间间隔预定的距离。优选地，反射电极450形成有单层或多层结构，此结构是由选自Pd、Ni、Au、Ag、Cu、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Mo、W构成的组中的一种或多种元素以及包含至少其中一种元素的合金构成的。另外，反射电极450可以形成不同形状，包括：等边多边形、圆、不对称多边形、椭圆、以及这些形状的组合。另外，反射电极450优选形成为具有0.5至500μm的宽度。

在该具体实施方式中，在p-型GaN基半导体层440上形成多个反射电极450，使得其相互之间间隔预定的距离。因此，当LED工作时由反射电极450产生的极化效应被局部化，从而可降低压电效应。

如图9B所示，在包括多个反射电极450在内的p-型GaN基半导体层440上形成阻挡层455。优选地，形成阻挡层455使得具有与p-型GaN基半导体层440的肖特基(Shottky)接触性能。因此，阻挡层455可由具有单层或多层结构的金属形成，该金属是由选自Al、Ti、Zr、Hf、Ta、Cr、In、Sn、Pt、Au构成的组中的一种或多种元素以及包含至少其中一种元素的合金构成。另外，除了上述的金属，也可以应用TCO(透明导电氧化物)，如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、IO(氧化铟)、ZnO以及SnO₂。

其次，如图9C所示，在阻挡层455上依次形成粘接层460和结构支撑层470。考虑到LED的热稳定性，结构支撑层470通常是由Si衬底、Ge衬底、SiC衬底、GaAs衬底、或金属层形成。

然后，如图9D所示，蓝宝石衬底490通过LLO处理被去除。

其次，如图9E所示，n-电极410形成在去除了蓝宝石衬底490的n-型GaN基半导体层420上。为了增强电流扩散效应，在n-电极410形成之前，在n-型GaN基半导体层420上进一步形成透明电极(未示出)。

第三具体实施方式

<垂直的GaN基LED>

下面，参照图10至图12对本发明的第三具体实施方式进行描述。其中，省略与第二具体实施方式相同部分的描述。

图10至图12是示出根据本发明第三具体实施方式的垂直的GaN基LED结构的剖面图。

如图10至图12所示，根据第三具体实施方式的垂直的GaN基LED与根据第二具体实施方式的垂直的GaN基LED具有大致相同的构造。然而，根据第三具体实施方式的垂直的GaN基LED与根据第二具体实施方式的垂直的GaN基LED不同，其不同点在于阻挡层455是由绝缘膜形成，从而反射电极的一部分形成为暴露在外的。绝缘膜可以由基于氧化物或基于氮化物的材料诸如SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO、HfO、SiN、AlN或者类似物质形成。

如图10所示，由绝缘膜构成的阻挡层455可以沿反射电极450和p-型GaN基半导体层440的表面(不包括反射电极450的部分下表面)形成。另外，如图11所示，可形成阻挡层455以便使反射电极450的部分下表面裸露在外，同时阻挡层455填充了多个反射电极450之间的间隙。此外，如图12所示，阻挡层455可以形成在多个反射电极450之间的p-型GaN基半导体层440的下表面上，从而使反射电极450的整个下表面和部分侧表面裸露在外。在这种情况下，阻挡层455形成具有比反射电极450更薄的厚度。

由绝缘膜构成的阻挡层455不限于如图10至图12所示的结构。在不背离本发明范围的情况下，阻挡层455的结构可以转变为各种不同的形式。

也就是说，在根据第三具体实施方式的垂直的GaN基LED中，阻挡层455是由绝缘膜形成的，反射电极450的一部分形成为暴露在外的，这样，可使反射电极450与结构支撑层470电连接。

这样的根据第三具体实施方式的垂直的GaN基LED可以获得与第二具体实施方式相同的操作和效果。

<垂直的GaN基LED的制造方法>

下面，参照图13A至图13E对根据本发明第三具体实施方式的垂直的GaN基LED的制造方法进行详细说明。

图13A至图13E是依次示出根据本发明第三具体实施方式的垂直的GaN基LED的制造方法的剖面图。

如图13A所示，在蓝宝石衬底490上依次形成n-型GaN基半导体层420、有源层430、以及p-型GaN基半导体层440，从而形成发光结构。

接着，在p-型GaN基半导体层440上形成多个反射电极450，以使其彼此之间间隔预定的距离。

然后，如图13B所示，在包含多个反射电极450在内的p-型GaN基半导体层440上形成阻挡层455。阻挡层455是由SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO、HfO、SiN、AlN或类似物的绝缘膜形成。此时，形成阻挡层455以使反射电极450的一部分暴露在外面，这样反射电极450可与随后形成的结构支撑层470电连接。

随后，如图13C所示，在包括阻挡层455在内的整个结构上依次形成粘接层460和结构支撑层470。

然后，如图13D所示，采用LLO处理将蓝宝石衬底490去除。

接着，如图13E所示，在去除蓝宝石衬底490的n-型GaN基半导体层420上形成n-电极410。

第四具体实施方式

<垂直的GaN基LED>

下面，参照图14对本发明的第四具体实施方式进行描述。其中，省略与第二具体实施方式相同部分的描述。

图14是示出根据第四具体实施方式的垂直的GaN基LED的剖面图。

如图14所示，根据第四具体实施方式的垂直的GaN基LED与根据第二具体实施方式的垂直的GaN基LED具有大致相同的构造。然而，根据第四具体实施方式的垂直的GaN基LED与根据第二具体实施方式的垂直的GaN基LED不同，不同点在于变换了形成在p-型GaN基半导体层440下的反射电极450和阻挡层455的形成位置，并且阻挡层455是由绝缘膜形成的。用作为阻挡层455的绝缘膜可以由基于氧化物或基于氮化物的材料诸如SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO、HfO、SiN、AlN或类似物质形成，与第二具体实施方式类似。

换句话说，在根据第四具体实施方式的垂直的GaN基LED中，阻挡层455是由绝缘膜形成的。另外，多个阻挡层455首先形成在p-型GaN基半导体层440下，代替了使阻挡层455形成为将反射电极450的一部分暴露在外的这种结构，这样使其彼此之间间隔预定的距离。然后，在包括阻挡层455在内的p-型GaN基半导体层440下形成反射电极450。

在如根据第四具体实施方式那样的垂直的GaN基LED中，通过以预定距离形成在p-型GaN基半导体层440下面的多个阻挡层455，使得与p-型GaN基半导体层440接触的反射电极450的一部分彼此之间间隔预定的距离。因此，可以获得与第一具体实施方式相同的操作和效果。

<垂直的GaN基LED的制造方法>

在下文中，参照图15A至图15E对根据本发明第四具体实施方式的垂直的GaN基LED的制造方法进行详细描述。

图15A至15E是依次示出根据本发明第四具体实施方式的垂直的GaN基LED的制造方法的剖面图。

如图15A所示，在蓝宝石衬底490上依次形成n-型GaN基半导体层420、有源层430、以及p-型GaN基半导体层440、从而形成发光结构。

在p-型GaN基半导体层440上形成多个阻挡层455，以使其彼此之间间隔预定的距离。阻挡层455可以由基于氧化物或氮化物的材料，如SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO、HfO、SiN、AlN或其类似物形成。

如图15B所示，在包含阻挡层455在内的p-型GaN基半导体层440上形成反射电极450。

如图15C所示，在反射电极450上依次形成粘接层460和结构支撑层470。

如图15D所示，通过LLO处理，将蓝宝石衬底490去除。

如图15E所示，在去除蓝宝石衬底490的n-型GaN基半导体层420上形成n-电极410。

根据本发明，将发光结构分割成LED单元，并且在分割的发光结构之间填充光刻胶。这样，可防止构成金属种子层的原子渗透到有源层中，从而防止结漏和短路。另外，可以防止包括结构支撑层在内的整体结构弯曲，从而可使随后的处理更容易地实施。

另外，LED的最终分离是通过对金属种子层以及比传统的结构支撑层具有更薄的第二镀层的分割来完成的。因此，可以防止发光结构在切割处理中破碎或损坏，这可以容易地实施二极管的分离处理。

另外，在p-型GaN基半导体层下形成多个反射电极，以使其彼此之间间隔预定的距离。与在p-型GaN基半导体层的整体表面上形成反射电极时相比，当LED工作时通过反射电极450产生的极化效应被局部化，从而降低了压电效应。

因此，可以增强垂直的GaN基LED的性能和可靠性。

尽管已示出和描述了本发明总的发明构思的一些实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不背离本发明总的发明构思的原则和精神的条件下可以对这些具体实施方式进行变更，本发明的范围限定在所附的权利要求及其等同物中。

Claims

1.一种垂直的GaN基LED，包括：

n-电极；

发光结构，形成在所述n-电极下面；

保护膜，形成在所述发光结构的外表面上；

p-电极，形成在形成有所述保护膜的所述发光结构之下；

金属种子层，形成在所述发光结构和所述p-电极的整个表面上；以及

导电衬底，形成在所述金属种子层之下，

其中，所述发光结构包括n-型GaN基半导体层、有源层、以及p-型GaN基半导体层，并且所述n-型GaN基半导体层具有形成在其上表面的表面不平整。

2.根据权利要求1所述的GaN基LED，进一步包括：

形成在所述发光结构下表面的中央部分的电流阻挡层。

3.根据权利要求1所述的GaN基LED，其中，

所述导电衬底包括第一和第二镀层。

4.根据权利要求3所述的GaN基LED，其中，

所述第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构。

5.根据权利要求3所述的GaN基LED，其中，

所述第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。

6.一种垂直的GaN基半导体LED，包括：

导电衬底；

金属种子层，形成在所述导电衬底上；

电流阻挡层，形成在所述金属种子层的中央部分；

第一电极，形成在所述金属种子层和所述电流阻挡层的任一侧面上；

保护膜，形成于形成在所述第一电极上的发光结构的外表面上；以及

第二电极，形成在所述发光结构上，

7.根据权利要求6所述的垂直的GaN基半导体LED，其中，

所述第一电极是p-电极。

8.根据权利要求6所述的垂直的GaN基半导体LED，其中，

所述第二电极是n-电极。

9.根据权利要求6所述的垂直的GaN基半导体LED，其中，

所述导电衬底包括：第一和第二镀层。

10.根据权利要求9所述的垂直的GaN基半导体LED，其中，

所述第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构。

11.根据权利要求9所述的垂直的GaN基半导体LED，其中，

所述第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。

12.一种垂直的GaN基LED的制造方法，包括：

形成发光结构，其中在衬底上依次层叠n-型GaN基半导体层、有源层、以及p-型GaN基半导体层；

蚀刻所述发光结构，从而将所述发光结构分割成LED单元；

在各个所述分割的发光结构上形成p-电极；

在所述分割的发光结构之间填充非导电材料；

在所获得的结构上形成金属种子层；

在不包括所述发光结构之间区域的所述金属种子层上形成第一镀层；

在所述第一镀层之间的所述金属种子层上形成第二镀层；

将所述衬底与所述发光结构分离；

去除通过分离所述衬底而被暴露的所述发光结构之间的所述非导电材料；

在所述n-型GaN基半导体层上形成n-电极；以及

去除在所述发光结构之间的所述金属种子层和所述第二镀层的一部分，

其中在所述n-电极形成之前，在所述n-型GaN基半导体层上形成表面不平整。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，

所述非导电材料是光刻胶。

14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

在所述p-电极形成之前，

沿着包括所述分割的发光结构在内的所述衬底的上表面形成绝缘层；以及

选择性地蚀刻所述绝缘层，从而在所述发光结构的上表面的中央部分形成电流阻挡层，同时，在所述发光结构的任一侧表面上形成保护膜。

15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

在所述发光结构形成之后，

通过研磨和抛光处理以预定的厚度去除所述衬底的下面部分。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一镀层的形成包括：

在所述发光结构之间的所述金属种子层上形成光刻胶；

在所述光刻胶之间的所述金属种子层上形成所述第一镀层；以及

去除所述光刻胶。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，

去除所述金属种子层和所述第二镀层的一部分是通过切割、划片和湿式蚀刻中的任意一种方法进行的。

18.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

通过在形成有所述n-电极之处以预定厚度去除所述n-型GaN基半导体层的一部分来形成接触孔。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，

所述第一镀层具有依次层叠有Ni和Au的两层结构。

20.根据权利要求12所述的方法，其中，

所述第二镀层具有依次层叠有Au、Ni和Au的三层结构。