CN101790799A - 发光二极管及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种发光二极管(LED)。该LED包括发光侧。该LED还包括设在该发光侧上的第一电极。该LED还可包括第二电极。该LED还可包括半导体元件，设在该第一电极和该第二电极之间。该LED还可包括金属支撑元件，设在该半导体元件和该第二电极之间。该金属支撑元件构造成为该LED提供结构支撑。

Description

发光二极管及其制作方法
背景技术
本发明涉及发光二极管(LED)装置和制作LED。LED已经用于背光单元(BLU)，用以照明电子设备(如笔记本电脑、蜂窝电话、LCD电视等)中采用的液晶显示器(LCD)。例如，LEDBLU可沿电子设备的BLU的一个或两个边部署，用以照明LCD而不会大大增加显示器和/或电子设备的厚度。考虑到电子设备产业中便携性/移动性、小型化、商品化等趋势，需要这样的LED BLU装置，其最小化电子设备的功耗、波形因数以及材料/制造成本，同时最大化光输出并优化光束轮廓。通常，传统的LED不能满足这些需求。
传统的LED通常可由刚玉基或SiC基衬底支撑。利用刚玉基或SiC基衬底，传统的LED仅能够包括p-型ITO电流散布层，而没有n-型电流散布层。p-型ITO相比n-型ITO通常具有相对较低的导电率。考虑到p-型ITO电流散布层，传统的LED会由于有限的电流散布而不能用来制造大纵横比(aspect ratio)器件。
进而，刚玉基或SiC基衬底通常太脆而不能具有拉长的器件构造。因而，传统的LED的发光侧被限制为具有低长宽比(或纵横比)，如1∶1或2∶1，以便传统的LED能具有足够的结构强度。当传统的LED BLU沿薄的LCD的边缘部署时，需要大量的LED以便对该LCD提供充足且同质的照明。结果，材料和制造成本增加。大量的LED也需要大量的电力输入。结果，功耗相对高。同时，会产生大量的热量。热量会降低LCD的性能(例如，色彩)和寿命。
传统的制造LED的方法还会导致传统的LED成本高并由此增加电子设备的成本。传统的制作和分割半导体器件的方法包括在晶片衬底上沉积多个层以形成许多半导体器件以及然后利用机械方法来分割这些独立的器件。这个分割通常通过切割(dicing)或划线(scribing)衬底来执行以分割这些独立器件。切割通常利用金刚石锯、金刚石划针或激光来完成，其通常是由非常昂贵的机器执行的耗时的过程。因而，传统的方法相关联的问题包括工艺成品率问题、器件性能问题和加工成本问题的一个或多个。
1、工艺成品率问题
根据传统的机械装置分割方法，如切割和划线方法和激光划线方法，每个独立器件通过沿这些器件之间的网格线或界线利用所选取的方法切割。这是很慢的过程，因为每个界线要每次一个且顺次切割。
工艺成品率问题对于具有硬衬底材料的半导体器件更加显著，如刚玉上的GaN或SiC材料上的GaN。此外，分隔成品率受到由衬底研磨和抛光产生的任何破损或缺陷的极大影响。如果切割线穿过缺陷区域，结果就是非常低的器件分割成品率。
因此，器件分割在整个半导体器件制造工艺中是已知最冗长且低成品率的过程。实际上，对于GaN基半导体制造的后端工艺成品率已知小于50％，而前端制造工艺成品率通常在高于90％的范围。
2、器件性能问题
由于切割和划线的物理磨损作用，器件分割后的器件性能可能会显著退化。例如，LED发光侧壁可能由于器件分割器件的研磨切割作用而损坏，这是器件分割后光输出下降的主要原因。
在激光划线的情况下，器件分割是通过利用高强度激光束熔化衬底来完成的。因此，熔化的衬底材料往往积聚在器件的侧壁上，这也导致LED光输出降低。
3、加工成本问题
对于每个晶片具有大约10000～12000个器件的GaN/刚玉LED，利用传统的分割方法，平均模片(die)分割处理时间是大约40分钟至1小时。这意味着一个器件分割机器每天只能处理24至36个晶片(700-1000个晶片/月)，如果该机器每天运行24小时。为了获得商业需要的工厂产量，需要许多机器和相当多的固定设备投资。
另外，切割机的金刚石切割轮和划线机的金刚石尖是非常昂贵的消耗部件，因此传统的模片分割工艺还包含相当大的消耗部件成本。
在激光划线的情况中，主要的消耗部件是激光源。为了保持恒定的激光束能量，激光源气体必须经常补充。激光源在激光划线系统中是最贵的组件之一。
发明内容
本发明的一个实施例涉及发光二极管(LED)。该LED可包括发光侧。该LED还可包括设在该发光侧上第一电极。该LED还可包括第二电极。该LED还可包括该第一电极和该第二电极之间的半导体元件。该LED还包括该半导体元件和该第二电极之间的金属支撑元件。该金属支撑元件可配置成为该LED提供结构支撑。
上述概要仅涉及这里公开的本发明许多实施例的一个，并且不是为了限制本发明的范围，该范围这里在权利要求中阐述。本发明这些和其他特征下面将在本发明的详细说明中结合附图详细描述。
附图说明
在附图中，本发明作为示例而不是作为限制来说明，其中类似的参考标号指出相似的元件，其中：
图1说明按照本发明一个或多个实施例，制造发光二极管(LED)的方法的流程。
图2A-W说明按照本发明一个或多个实施例，制造发光器件(LED)的工艺的各步骤得到的晶片结构的(局部)剖视示意图。
图3说明按照本发明一个或多个实施例的LED的(局部)剖视示意图。
图4A-C说明现有LED发光侧与按照本发明一个或多个实施例构造的LED的发光侧的对照。
图5A-F说明LED按照本发明一个或多个实施例，LED指状部(即，电极扩展部)的示例构造。
图6A-B说明LCD背光单元应用中采用的现有LED装置和按照本发明一个或多个实施例的LED装置的对比。
具体实施方式
现在将根据其如在附图中说明的几个实施方式来具体描述本发明。在下面的描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步骤和/或结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。
本发明一个或多个实施例涉及发光二极管(LED)。该LED可包括发光侧。该LED还可包括第一电极，设在该发光侧。该LED还可包括第二电极。该LED还可包括设在该第一电极和该第二电极之间的半导体元件。该LED还可包括设在该半导体元件和该第二电极之间的金属支撑元件。该金属支撑元件可构造成为该LED提供结构支撑和电流传导。
该发光侧的长度是该发光侧宽度的至少三倍。可选地或额外地，该发光侧的长度是该发光侧宽度的至少七倍。例如，在一个或多个实施例中，该发光侧的长宽比(或纵横比)可以是大约8，相反，有刚玉或SiC衬底的通常的现有LED结构为2或更少。
该高的长宽比可通过该金属支撑元件来实现，该元件厚度可大于50μm，并可包括一个或多个金属元件或层。该金属支撑元件可包括第一金属元件和第二金属元件。该第一元件可构造成降低积聚在该LED内的应力。该第一金属元件可以比该第二金属元件软。该第一金属元件可设为比该第二金属元件更靠近该半导体元件。该金属支撑元件可由包括Cu在内的一种或多种材料制成。
该第一电极可以是阴极，以及该第二电极可以是阳极。或者，该第一电极可以是阳极，以及该第二电极可以是阴极。该第二电极可与该金属支撑元件电耦合并可配置成保护该金属支撑元件不被氧化。
该第一电极可包括第一扩展部，其设在该发光侧上并配置成在该发光侧上散布电流。该第一扩展部的长度可以是该发光侧宽度的至少三倍。可选地或者额外地，该第一电极可进一步包括第二扩展部。该第一扩展部和该第二扩展部可具有同样的长度。可选地或者额外地，该第一扩展部和该第二扩展部可具有同样的宽度但长度不同。
在一个或多个实施例中，该第一扩展部可包括第一区段、第二区段和该第一区段和该第二区段之间的第三区段。该第一区段可设置为比该第二区段更接近该发光侧的第一边缘，以及该第二区段可设置为比该第一区段更接近该发光侧的第二边缘。该第一区段可平行于该发光侧的第一边缘，以及该第二区段可平行于该发光侧的第二边缘。
该LED还可包括第三电极，设在该发光侧上。该第一电极和该第三电极可具有同样的极性。该第三电极可包括扩展的部分，配置成便于在该发光侧上的电流散布。该扩展的部分可以对齐该第一扩展部。可选地或者额外地，该第一扩展部可设置为比该扩展的部分更接近该发光侧的第一边缘。
该半导体元件可包括p-型部分和n-型部分。该p-型部分可设置为比该n-型部分更接近该金属支撑元件。该n-型部分可设置为比p-型部分更接近该发光侧。该半导体元件可由一种或多种材料制成，该材料包括GaN、AlGaN、AlGaAs、AlGaP、AlGaInP、GaAsP、GaP以及InGaN中至少一种。该半导体元件可包括构造成优化光子逸出角度的变形表面(textured surface)。该变形表面可以是该半导体元件的n-型部分的表面。
该LED还可包括电流阻挡元件，其设在该第一电极和该半导体元件之间。该电流阻挡元件可设在该半导体的n-型部分上并配置为驱逐电子。
该LED还可包括n-型ITO元件，设在该第一电极和该半导体元件之间。该n-型ITO元件可接触该电流阻挡元件并接触该半导体元件的n-型部分的变形表面。
该LED还可包括金属中间层，设在该半导体元件和该金属支撑元件之间。该金属中间层接触该金属支撑元件。例如，该金属中间层可由Au形成。
该LED还可包括一个或多个粘结层，设在该半导体元件和该金属支撑元件之间。该一个或多个粘结层可构造成形成该半导体元件和该金属支撑元件之间的电气路径的一部分。该一个或多个粘结层可包括接触金属触点(p-触点或n-触点)的第一粘结层、接触该金属中间层的第二粘结层以及设在第一粘结层和该第二粘结层之间的第三粘结层。该金属触点可接触该半导体元件。该一个或多个粘结层可由Ni、Au以及Pd的一种或多种组成。
制造该LED的纵向结构的方法可包括采用一个或多个金属沉积工艺以形成用以机械支撑和电气传导的金属衬底以及采用一个或多个激光剥离(lift-off)(LLO)工艺以去除最初的衬底。
在一个或多个实施例中，这里描述的制造方法不限于LED制造，而是还可应用于其他器件结构，特别是包含在绝缘或半导电衬底上生长的GaN基外延薄膜的结构，如激光二极管(LD)，异质结双极晶体管(HBT)，高电子迁移率晶体管(HEMT)。
参照附图和下面讨论可更好地理解本发明的特征和优点。
图1说明按照本发明一个或多个实施例，制造发光二极管(LED)的方法的流程。该工艺可开始于步骤102，其中可采用外延晶片(可以是对于本领域技术人员公知的、可商业途径获得的产品)。该外延晶片可包括刚玉衬底和半导体层，如GaN层。该GaN层可包括p-型GaN层和连接到该刚玉衬底的n-型GaN层。
在步骤104中，可抛光(例如，研磨)该刚玉衬底的表面，用以随后的激光剥离。
在步骤106中，可在该外延晶片的该p-型GaN层上形成一个或多个p-金属触点。
在步骤108中，可在该p-型GaN层和该一个或多个p-金属触点上形成一个或多个粘结层(例如，Ni层)和一个或多个种子/中间层(例如，Au层)。
在步骤110中，可在该一个或多个中间层上形成相对厚的金属支撑层(例如Cu层)，例如，通过电镀。
在步骤112中，可在该金属支撑层的表面上进行化学机械抛光(CMP)。
在步骤112中，CMP之后，可在该金属支撑层上形成保护层(例如，Au层)。
在步骤114中，在步骤112得到的结构的支撑保护侧(例如，Cu-Au侧)上利用光刻胶(photoresist)进行图案化。
在步骤116中，在步骤114得到的结构支撑保护侧上通过湿法化学蚀刻执行初始蚀刻。
在步骤118中，在步骤116得到的结构可粘合于(bondedto)支撑托架，例如，利用热塑粘结剂。
在步骤120中，该刚玉衬底可从步骤118给出的结构去除，例如，通过激光剥离工艺。
在步骤122中，可清洁该n-型GaN层的表面以去除Ga滴，例如，利用HCl溶液。
在步骤124中，该n-型GaN层清洁后的表面可进一步平整，例如，通过干蚀刻。
在步骤126中，该n-型GaN层清洁和平整后的表面可进一步变形用以优化该表面上的光子逸出角度。在步骤126中，一个或多个电流阻挡层元件(CBL元件)可在该变形表面形成。进而，n-型电流散布层(例如，n-型ITO层)也可形成在该n-型GaN层的变形表面上，覆盖该一个或多个CBL元件。
在步骤128中，一个或多个n-金属触点可在该n-型ITO电流散布层上形成。
在步骤130中，可执行模片隔离蚀刻，例如，通过干蚀刻，用以隔离GaN元件。
在步骤132中，被隔离的GaN元件/模片可涂覆钝化层(例如，SiO2层)。
在步骤134中，可进行支撑托架去约束，从而该支撑托架(步骤118中粘合)可从步骤132给出的结构的支撑保护侧(例如，Cu-Au侧)去除。
在步骤136中，可将第二支撑托架粘合(例如，利用蜡粘结)于在步骤134得到的结构的器件侧(即，该GaN和n-金属触点侧)。
在步骤138中，利用光刻胶在该支撑保护侧(例如，Cu-Au侧)执行图案化。
在步骤140中，可执行模片分割，例如，通过湿化学蚀刻，从而可分割独立的LED而仍粘合于该第二支撑托架。
在步骤142中，可去除/剥除该光刻胶。
在步骤144中，步骤142给出的结构的支撑保护侧(例如，该Cu-Au侧)可安装在夹紧膜(grip tape)，例如，蓝膜或UV膜。
在步骤146中，步骤144给出的结构(或至少该结构的器件侧)可浸入溶剂(例如，IPA或异丙醇)。可采用具有选择性的溶剂从而仅溶解蜡粘结剂(而不是该结构中的其他元件)。因而，可溶解该蜡粘结剂以将该支撑托架从该结构的器件侧松开。
在步骤148中，去除该支撑托架并拉伸(expand)该夹紧膜，从而独立的LED可完全分割为最终的器件。
图2A-W说明按照本发明一个或多个实施例、由制造发光器件(LED)的工艺的各步骤得到的晶片结构的(局部)剖视示意图。例如，一个或多个该结构可由图1的示例中说明的方法的一个或多个步骤得到。
图2A说明在按照本发明一个或多个实施例制作LED的工艺中制造的结构200的(局部)剖视示意图。结构200可包括外延晶片250，其可通过商业方式从本领域技术人员公知的供应商得到。外延层晶片可包括刚玉衬底252。在一个或多个实施例中，可利用Si衬底或SiC衬底替代刚玉衬底252。外延层250还可包括形成在刚玉衬底252上的半导体层，如GaN层254。
GaN层254可包括n-型GaN层，接触刚玉衬底252。GaN层254还可包括p-型GaN层，设为对着该n-型GaN层。在GaN层254上，即，在该p-型GaN层上，可形成一个或多个p-金属触点，如p-金属触点258，例如，利用一种或多种薄膜沉积方法，如电子束物理气相沉积(EB-PVD)或溅射。P-金属触点258可包括Ni、Ag、Pt、Ni和/或Au组成的一个或多个层，厚度分别为大约0.5nm、1nm、10nm、120nm、30nm、30nm和/或30nm。P-金属触点258可以利用快速热处理(RTP)在大约420℃、O2中退火一分钟。
在又一个实施例中，p-金属触点258可包括下列元素的一种或多种：Ni/Au、Pd/Ni/Au、Ni/Pd/Au、Pd/Ir/Au，或Pd/Pt/Au。例如，该薄膜金属层厚度可以为大约：Ni/Au，0.5nm Ni和10nm Au；Pd/Ni/Au，10nm Pd、20nm Ni以及30nm Au；Pd/Ir/Au，10nm Pd、20nm Ir以及30nm Au；Ni/Pd/Au，20nm Ni、20nm Pd、100nm Au；Pd/Pt/Au，10nm Pd、20nm Pt以及30nm Au。在一个或多个实施例中，对于含Ni触点，p-触点金属可以在O2环境中在500℃在熔炉中退火2分钟，而不含Ni金属触点可以在N2环境中退火。
在该GaN层254的该p-型GaN层上，还可在该p-金属触点之间形成一个或多个钝化层元件，如钝化层元件256。钝化层元件256可包括由Ti、SiO2、Ti以及Au组成的一个或多个层，厚度分别为大约10nm、200nm、10nm以及20nm。该一个或多个钝化层元件可通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)来沉积，在大约250℃、持续大约300分钟。进而，该一个或多个钝化层元件可以利用快速热处理(RTP)在大约600℃退火大约3分钟。
结构200还可包括第一粘结层260，形成在GaN层254上并覆盖该一个或多个p-金属触点和该一个或多个钝化层元件。例如，第一粘结层260可包括厚度大约100nm的Ni层。可选地或者额外地，第一粘结层260可包括厚度大约100nm的Pd层。
在第一粘结层260上，可形成第二粘结层262。第二粘结层262可包括厚度大约200nm的Ni层。可选地或者额外地，第二粘结层262可包括厚度大约100nm的Au层。
在第二粘结层262上，可形成第三粘结层264。第三粘结层264可包括厚度大约200nm的Ni层。
第一粘结层260、第二粘结层262、第三粘结层264每个可通过EB-PVD或溅射形成，并可以在空气中在300℃退火1分钟。
在第三粘结层264上，Au种子层/中间层266可利用EB-PVD形成。Au中间层266厚度大约500nm。Au中间层266可用来镀金属支撑层。
可实现一个或多个粘结层260-264以便增强该p-金属触点金属和Au中间层266之间的粘结。
在一个或多个实施例中，可采用电子束蒸发器将Ti或Cr原位沉积在p-金属触点(或p-金属触点薄膜)上而创建一个或多个粘结层260-264。为了制造带有厚的(～50μm)且软金属膜支撑层的、具有非常薄(例如，小于5μm)、硬GaN层(例如，GaN层254)的纵向结构器件，在该GaN层和该金属支撑层之间形成中间层(如Au中间层266)是有用处的，以降低积聚在该GaN层和该金属支撑层之间分界面上的压缩应力。在一个或多个实施例中，厚度大约0.5-1μm的Au中间层266利用该电子束蒸发器连续沉积在该Ti或Cr上，而不需要将晶片从真空室去除。原位连续层沉积可用来防止氧化或污染，这有利于在Ti或Cr与Au层之间产生良好的薄膜粘结。
图2B说明通过在图2A的示例中说明的结构200的Au中间层266上镀(例如，电镀)厚Cu支撑层268所形成的结构202。Cu支撑层268厚度大于50μm。Cu支撑层268可包括一个或多个层。Cu支撑层268接触Au中间层266的部分可以是软Cu层，构造为降低应力积聚。Cu支撑层268远离Au中间层266的部分可以是硬Cu层，其具有更高的硬度以便提供结构稳定性。
在一个或多个实施例中，电镀或化学镀可用来形成Cu支撑层268，因为相比其他沉积方法是快速且廉价的沉积方法。从效费比方面来说，这对于大量生产纵向光装置特别有利。Cu支撑层268可为GaN层254提供具有良好刚性机械支撑的连接层，以及可提供良好导电性和散热性。为了满足这些要求，Au/Cr或Au/Ti粘结层上可沉积分级的(graded)Cu合金层。
在一个或多个实施例中，可沉积两个Cu层，包括在Cu合金层之前的Cu冲击层(strike layer)，以提高该薄的真空蒸发的Au层和该Cu合金层之间的良好的粘结。最初，镀上基于硫酸盐的软的铜层以逐渐软化由于厚金属层沉积导致的应力积聚。最初的软的Cu层厚度设为达10μm。该镀速率设为达3～5μm/小时以形成致密且均匀的Cu镀层。选择较慢的镀速率的另一原因是防止晶片在从该支撑晶片托架去粘合之后弯曲。由于该GaN层254和该Cu支撑层268之间的分界面处积聚的压缩应力，该晶片倾向于在将该晶片从该支撑托架去粘合之后弯曲。除了以较慢速率镀，将基于有机物的添加剂加入该电镀溶液并采用基于磺酸盐的电镀溶液。此外，在低温(例如，5℃)下进行电镀以最小化应力积聚。
在一个或多个实施例中，接着该软的Cu层，镀硬的Cu层以便提供结构刚度。硬的Cu镀层的镀速率是大约15μm/小时。对于该Cu合金镀层，将包含锡(Sn)和铁(Fe)的金属合金镀溶液与Cu硫酸盐溶液混合以提高该Cu支撑层的机械强度和导电率。该Cu合金支撑层的总厚度是50-60μm。
在该厚Cu金属支撑层通过镀(例如，电镀)形成之后，可处理刚玉衬底252的表面。这可包括机械抛光以创建该刚玉表面的一致的粗糙度。该刚玉表面粗糙度用来控制该激光束能量强度以及激光加工(laser lifted)的GaN表面的最终表面形态。该激光束能量强度强烈取决于该刚玉表面的表面粗糙度。如果对于该激光剥离(LLO)工艺采用该粗糙的刚玉表面，那么使用低激光束能量。然而，如果该表面粗糙，该激光加工的表面看起来粗糙是因为激光剥离之后该表面形态重现(replicate)到该GaN表面。另一方面，如果采用抛光的表面，则采用更高的激光束能量。激光加工的GaN表面的表面形态类似于抛光的刚玉表面的表面形态。然而，更高的激光束通常会由于过量的激光束能量而导致破损产生。为了获得良好的激光剥离结果和GaN表面形态，该刚玉表面的表面粗糙度选择为RMS(均方根)值大约10-20埃。
图2C说明通过在图2B的示例中说明的结构202的Cu支撑层268的表面270上进行化学机械抛光(CMP)形成的结构204。执行CMP从而表面270足够光滑用以光刻以及用以提供在封装好的装置中所需的与封装部件(如散热片或引线框)的热接触。CMP的另一目的是为连续的半导体处理和均匀的器件厚度产生均匀的厚度。均匀的厚度对于在化学器件分割之后获得高器件分割成品率是至关重要的。
图2D说明在图2C的示例中说明的结构204的Cu支撑层268上通过镀(例如，电镀)Au保护层272形成的结构206。Au保护层272厚度小于3μm。Au保护层272可配置成保护Cu支撑层268不被氧化。Au保护层272还可配置成提供粘合以装配，由此提供所需的与引线框或散热片的热接触。Au保护层272可用来提高该独立的模片与封装LED的模片粘合和导线粘合工艺期间采用的导电环氧树脂之间良好的粘结。Au保护层272还可形成LED电极(例如，阳极)。
图2E说明在图2D的示例中说明的结构206的Au保护层272上通过旋涂一种或多种光刻胶(如光刻胶274)形成的结构208。该一种或多种光刻胶可配置成图案化Au层272和Cu支撑层268，用以随后蚀刻。
图2F说明通过蚀刻图2E的示例中说明的结构208的Au保护层272和Cu支撑层268形成的结构210。结果，形成一个或多个沟槽，如沟槽275。沟槽275的深度可以是大约1至2μm。Au保护层272可使用KI溶液蚀刻。Cu支撑层268可使用包含氯化铜(CuCl2)、氢氯酸(HCl)以及过氧化氢(H2O2)的一种或多种的溶液蚀刻。
图2G说明在图2E的示例中说明的结构210的被蚀刻的Au保护层272和被蚀刻的Cu支撑层268上实现热塑粘合276并使用热塑粘合276贴附于支撑托架278形成的结构212。热塑粘合276表示用以临时粘合的高温粘合剂。热塑粘合276可通过旋涂、固化和/或高温压紧形成在被蚀刻的Au层272和Cu支撑层268上。支撑托架278可由一种或多种刚玉和石英形成，并可以是透明的。支撑托架278可在随后的工艺步骤中保持该被蚀刻的Au保护层272和该被蚀刻的Cu支撑层268的平面度。
在一个或多个实施例中，支撑托架278可由具有小孔的不锈钢构造。使用金属晶片托架有两个原因。首先，其可用来在激光剥离之后保持该GaN外延晶片的平面度，因为贴附于厚金属衬底的非常薄的外延层倾向于在刚玉衬底去除之后弯曲，这增大了激光加工的晶片的连续的处理中的难度，如研磨对准、干蚀刻、薄膜沉积以及晶片探测(probing)。其次，其提供在该晶片探测和模片隔离蚀刻工艺期间的良好的导电导热。通过采用该金属晶片托架，就不需要将晶片该托架去除用以后处理。另外，该穿孔的晶片托架提供无气泡晶片粘合，因为在粘合工艺过程中空气泡容易通过这些孔逸出。其还提高该刚玉/GaN/Cu/Au晶片和该晶片托架之间的易去粘合工艺，因为该溶剂在去粘合工艺期间容易渗过这些孔。通过采用该穿孔的晶片托架，整个工艺就容易且可靠，这得到该纵向器件的制造的高制造成品率。在一个示例中，该晶片托架278的厚度可以是1/16英寸，该直径可以是2.5英寸。孔的总数可以是21，该通孔直径可以是20/1000英寸。该晶片托架表面可以被电解抛光以创建类似镜面的平表面，以与该粘结剂均匀粘合以及保持晶片平面度。
可以采用银基导电粘结剂以粘合该刚玉/GaN/Cu/Au和该穿孔的晶片托架。采用该导电粘结剂以为该晶片探测和模片隔离蚀刻工艺提供良好的导热导电。在该示例性实施例中，可以采用银基导电热塑环氧树脂粘结剂。已知该热塑环氧树脂具有优异粘结强度和良好的耐热性。该热塑环氧树脂的另一好处是其可在溶剂(如丙酮)中溶解，这有利于去粘合工艺。
在一个或多个实施例中，可以采用片型热塑环氧树脂，因为该片型热塑环氧树脂的膜厚比液体基粘结剂的厚度更均匀。在先前的粘合工艺经验中，该液基粘结剂往往导致不均匀的厚度一致性和气泡形成，因此该液基粘结剂的旋涂通常导致在该晶片边缘侧比该晶片的中心区域产生更厚的膜。这对于液基粘结剂是十分通常的现象，以通过多次旋涂获得厚粘结层。为了热塑环氧树脂粘合，127μm厚的片型热塑环氧树脂可以夹在厚金属支撑层268、272和穿孔的晶片托架278之间。在热等静态压力(hot iso-static press)中，压力可以设为10-15psi，温度可以保持在低于200℃。该粘合时间可以是小于1分钟。这个短粘合时间优于液基粘结剂的，为了完全固化该粘结剂，液基粘结剂通常需要超过六个小时的固化时间。该短的粘结工艺时间还极大地增强该LED制造的生产能力。
图2H说明通过采用激光剥离工艺将刚玉衬底252从图2G的示例中说明的结构212去除而形成的结构216。可以采用对于刚玉衬底252透明的准分子激光器281以射透刚玉衬底252并可被GaN层254吸收。因此，在GaN层254和刚玉衬底252的分界面处，GaN可以分解为Ga和N2。N2可蒸发而液体Ga会从GaN层254滴落为Ga滴，如Ga滴280。因此，刚玉衬底252从结构216滑走。
在一个或多个实施例中，可采用248nm KrF紫外(UV)准分子激光器(脉冲持续时间38ns)用以激光剥离。选择这个波长的一个原因是激光应当有益地穿过该刚玉而被吸收在该GaN外延层中，以便在该GaN/刚玉分界面将该GaN分解为金属Ga和气体氮(N2)。该激光束尺寸可以选择为7mm×7mm方形束，或有12mm×12mm大，以及束功率密度在600-1200mJ/cm2。也可指出该激光束能量强度可以取决于该刚玉衬底表面的表面粗糙度。为了在激光剥离之后获得平滑的GaN表面，对于该机械抛光的、RMS(均方根)值10-20埃的刚玉衬底，可以采用超过700mJ/cm2的束能量。
该刚玉衬底的表面粗糙度对于在激光剥离之后获得平滑的GaN表面是重要的参数。如果在激光剥离期间采用未抛光的刚玉表面，那么该GaN表面也是粗糙的，这导致在形成最终器件之后，由于该粗糙的表面较差的反射率而导致该LED较差的光输出。然而，如果采用抛光的表面，那么可以获得平滑的GaN表面，因此可以获得更高的光输出。然而，因为该激光束在抛光的刚玉表面局部化，相比于利用较少激光束能量的区域，该被更高的激光束功率照射的区域会在该GaN表面上形成破裂。所以，选择最佳的刚玉晶片表面粗糙度可有利于获得高激光剥离工艺成品率以及同时获得高器件性能。根据传统的技术，通常利用喷砂处理以在该抛光的刚玉表面上获得均匀的激光束分布，然而，喷砂处理是不可靠的并且不能重复的，不能始终如一地获得完全相同的表面粗糙度。本发明中，在激光束和刚玉衬底之间设置由对该248nm UV激光透明的材料构造的漫射媒介以在该刚玉表面上获得均匀的激光束能量分布，由此增加该激光剥离工艺成品率。该漫射媒介的RMS(均方根)表面粗糙度可以设为小于30μm，漫射体采用刚玉。
激光剥离之后，激光剥离过程中GaN分解产生过多的Ga滴(例如，Ga滴280)，其可以利用HCl溶液(HCl∶H2O＝1∶1，室温)清洁或采用HCl蒸汽蒸30秒。由于该Ga在室温熔化，所以在该激光剥离过程中Ga可以形成液态；因此其可以利用氯基酸溶液清洁。
图2I说明结构216，GaN层254的表面282，采用例如该前述HCl溶液清洁用以去除Ga滴。表面282还可通过干蚀刻来平滑化。
在一个或多个实施例中，为了露出该GaN层254的n-型GaN层，可通过干蚀刻去除任何缓冲层(例如GaN、AlN、InN、InGaN和AlGaN)，有利地是采用电感耦合反应性离子蚀刻(ICP RIE)。露出的n-GaN表面可进一步被蚀刻以制作原子上平整地面，ICP抛光也可以在该n-GaN表面上进行。获得平滑且平整的n-GaN表面特别有利于形成低电阻金属触点。注意该ICP RIE工艺中的氯基气体混合物对于产生平的n-GaN表面形态特别有效。这个表面平滑化工艺的ICP蚀刻条件如下：·总流率：100sccm·磁场强度：15高斯·衬底温度：70℃·气体混合物：100％Cl2·功率/偏置电压：600W/-300V·运行压力：30mTorr
ICP抛光后所得到的表面粗糙度可以为RMS值小于10埃。
图2J说明通过变形GaN层254的表面而形成的结构218，从而结构218可包括变形的n-型GaN表面284。执行这个变形用以优化GaN层254的表面上的光子逸出角度，以便增加光提取效率。该变形可以通过采用一种或多种OH基化学制剂(如KOH)的化学湿蚀刻来执行。可选地或者额外地，该变形可以通过干蚀刻执行。在变形期间，一个或多个光刻胶可以设在一个或多个位置(位置285)，用以遮盖该一个或多个位置。该一个或多个位置可以不变形以便随后形成电流阻挡层元件(CBL元件)。
在一个或多个实施例中，该GaN层254的表面可以被蚀刻以形成球面透镜形状的表面形态。由于GaN和空气之间的折射率(reflective index)的差异，如果该GaN表面是平的，从该GaN半导体反应层产生的光子反射回该半导体材料。这个内部反射导致较差的光提取，以及会减低该器件的光输出，即使在该半导体反应层中产生大量光子。所以，制造具有变形表面形态的GaN表面是有好处的，以便降低由Snell定律确定的光子的逸出角。已知球面透镜形状相比其他表面变形的形态是最有效的。可以有效利用ICP RIE以通过调节蚀刻条件来制造该GaN表面的球面透镜。ICP蚀刻之后，该球面透镜的特征尺寸是直径大约1～5μm。该表面变形工艺的ICP蚀刻条件可以是：·总流率：100sccm·磁场强度：15高斯·衬底温度：70℃·气体混合物：30％BCl3/60％Cl2/10％Ar·功率/偏置电压：600W/-300V·运行压力：30mTorr
n-GaN表面的触点区域应当在该表面变形蚀刻工艺期间受到保护更有好处，以便保持平的n-GaN表面以形成良好的金属触点。在该ICP蚀刻之前，可使用6μm-厚光刻胶(PR)膜来遮盖该n-触点区域。该PR掩模可以该ICP蚀刻之后利用PR去除剂或丙酮去除。
图2K说明通过在图2J的示例中说明的结构218的GaN层254上形成一个或多个电流阻挡层元件(CBL元件，如CBL元件286)所形成的结构220。CBL元件286可以由SiO2形成，厚度大约200nm。CBL元件286可以利用PECVD和/或EB-PVD在大约250℃沉积大约30分钟并可利用RTP在大约300℃退火大约3分钟。
图2L说明在图2K的示例中说明的结构220的CBL元件和GaN层254上形成n-型电流散布层(例如，n-型ITO(铟锡氧化物)层288)形成的结构224。在一个或多个实施例中，该结构220的GaN层254的构造具有暴露的n-型GaN层，以能够实现n-型ITO层288。
去除刚玉衬底252(图2H的示例中说明)使得能够采用n-型ITO层288。现有技术中，n-型GaN层可以贴附于刚玉衬底、SiC衬底或Si衬底。因此，现有LED仅能采用p-型ITO层，其相比n-型ITO层通常具有较差的电流散布能力。
通常，n-型ITO(具有Si掺杂剂)比现有技术中采用的p-型ITO(例如，具有Mg掺杂剂)具有高得多的导电残杂物浓度。更高的掺杂物浓度会产生有效得多的纵贯该ITO层的电流散布。有利的是，可提供更高的照明效率和/或更低的功耗。
N-型ITO层288可以利用溅射沉积来沉积并可利用RTP在大约350℃退火大约3分钟。N-型ITO层288厚度大约200nm。N-型ITO层288可具有低电阻率(如低至10-4Ohm-cm)并且具有大于90％的透光率。
在一个或多个实施例中，该n-型ITO层288的成分可以是10wt％SnO2/90wt％In2O3。该厚度n-型ITO层288可以是大约75-200nm。N-型ITO层288可以采用电子束蒸发器或溅射系统在室温下沉积。退火可以在该ITO膜沉积之后在N2环境、管式炉中执行5分钟。该退火温度可以在300℃至500℃之间变化。该ITO膜的最小电阻率在350℃的退火温度、N2环境中可以低到大约10-4Ωcm。对460nm的透光率在同样的退火温度可以超过95％。
图2M说明在图2L的示例中说明的结构224的n-型ITO层288上实现一个或多个n-触点(或阴极，如阴极/n-触点290)形成的结构226。N-触点290可比CBL元件286具有较大的尺寸，如直径。例如，如果n-触点290直径大约90μm，CBL元件286直径可为大约70μm。N-触点290可包括一个或多个Ti和Au层，厚度分别为大约300nm和大约2000nm。N-触点290可以利用EB-PVD沉积在n-型ITO层288上并可以利用RTP在大约250℃退火大约5分钟。
在一个或多个实施例中，n-触点290可以由包括Ti和Al的一个或多个或的一种或多种材料形成，n-触点金属的厚度可以分别是对于Ti是5nm，对于Al是200nm。为了在该n-触点金属层和该衬垫金属之间做出良好的粘结，20nm Cr可以沉积在该Al上作为粘结层。对于该衬垫金属沉积，1μm厚的金可以在该电子束蒸发室中连续沉积在该Cr上，而不破坏真空。为了形成电阻性触点，该n-触点金属可以在N2环境中、在熔炉中在大约250℃退火大约10分钟。
在一个或多个实施例中，n-触点290可以形成在该相应的器件(LED)的角上而不是该器件的中心。通常，在纵向结构器件的情况中，金属触点可以形成在中心，因为中心触点由于其对称的位置而成为最有效的电流路径。然而，与传统的纵向结构器件相反，在这个新的纵向结构器件中，在该器件的角上形成触点是可行的，因为该ITO透明触点已经在该n-金属触点下方形成。通过将金属触点设在角上，在器件封装之后，不会有从该粘合衬垫和粘合导线产生的遮蔽效应，这种效应当不透明金属触点位于该器件中心时会出现。所以，利用这个新的器件设计可获得更高的光输出。
图2N说明通过在GaN模片隔离蚀刻工艺中蚀刻图2M的示例中说明的结构224、从n-型ITO层288的表面向下至/穿过p-金属触点258所形成的结构228。该蚀刻可以利用干蚀刻进行。因此在该器件侧(即，该GaN元件侧)上可以形成一个或多个沟槽，如沟槽292，以分割GaN元件，例如，GaN元件287，以形成独立的LED/器件。该器件侧上的该一个或多个沟槽(包括沟槽292)可以大体上与该保护支撑层侧上的一个或多个沟槽(包括沟槽275)对准。
在一个或多个实施例中，该独立的器件可以通过磁化的电感耦合等离子(MICP)干蚀刻技术隔离。MICP相比其他干蚀刻方法可加快蚀刻速率。这对于防止光刻胶在蚀刻工艺期间燃烧特别有用处。MICP相比传统的ICP提供大约两倍的蚀刻速率。对于处理具有金属支撑层的该纵向器件，建议快的蚀刻速率，因为该金属衬底会受到设计用来去除金属或氧化物掩模的化学制剂的侵蚀。所以，为了将光刻胶掩模用于该模片隔离蚀刻，快速蚀刻技术是有益的。该隔离沟槽尺寸可以是宽小于50μm，而深超过3.0μm。器件隔离的MICP干蚀刻条件如下：·总流率：100sccm·磁场强度：15高斯·衬底温度：70℃·气体混合物：40％BCl3/40％Cl2/20％Ar·功率/偏置电压：600W/-300V·运行压力：30mTorr·蚀刻深度：＞3.0μm·蚀刻掩模：光刻胶(AZ 9262)(厚度：24μm)
图2O说明通过实现钝化层(如钝化层289)用以保护隔离的GaN器件(或模片)(如GaN元件287)而形成的结构230。钝化层289可以有SiO2形成。
在一个或多个实施例中，可以沉积钝化层289以便保护器件不受外部危险环境的损害以及通过调节该钝化层和该GaN之间的折射率而增加光输出。一方面，该GaN元件可以利用SiO2薄膜钝化。该膜可以利用PECVD在大约250℃沉积。该膜厚度可以保持在大约80nm，以获得最佳折射率和透明度。
图2P说明通过在支撑托架去粘合工艺中将支撑托架278和热塑粘合276从图2O的示例中说明的结构230去除而形成的结构232。支撑托架278和热塑粘合276可以通过将结构230或结构230的至少一部分浸在溶剂(具有选择性)中而去除，从而可以溶解热塑粘合276。因而，支撑托架278可以去除。去粘合工艺包括将粘结的晶片设在大约250-280℃的热板上。然后将晶片从托架滑落和剥去。残余的热塑料浸入150℃的加热的丙酮或N-甲基吡咯烷酮(NMP)液体。
图2Q说明通过将图2P的示例中说明的结构232的器件侧(即，该GaN元件侧)采用蜡粘结剂211贴附于支撑托架213形成的结构234。支撑托架213可以配置成在随后的工艺步骤(如蚀刻该保护和支撑层)期间使独立的器件稳定(并保持其整体性和分隔)。
图2R说明通过在图2Q的示例中说明的结构234的之前被蚀刻的Au保护层272上旋涂一个或多个光刻胶(如光刻胶296)形成的结构236。该一个或多个光刻胶用来通过光刻图案化之前被蚀刻的Au层272和Cu支撑层268，用以随后进一步蚀刻之前被蚀刻的Au层272和Cu支撑层268。可选地或者额外地，该一个或多个光刻胶可用于随后进一步蚀刻之前被蚀刻的Au层272和Cu支撑层268。
图2S说明通过将图2R的示例中说明的结构236在模片分割蚀刻工艺中从Au保护层272向下蚀刻至/穿过粘结层221而形成的结构238。因此，独立的LED(每个包括p-触点/阳极-保护元件、金属支撑层、GaN器件、n-触点/阴极等)可以分割，同时仍被支撑托架213保持在一起。Au保护层272(和Au中间层266)可以利用KI溶液蚀刻。Cu支撑层268可以利用含有氯化铜(CuCl2)、氢氯酸(HCl)以及过氧化氢(H2O2)的一个或多个的溶液来蚀刻。
图2T说明通过在光刻胶剥除工艺中将该一个或多个光刻胶从图2S的示例中说明的结构238去除形成的结构240。
图2U说明通过将图2T的示例中说明的结构240的Au保护层272贴附于夹紧膜201(例如，蓝膜或UV膜)形成的结构242。加紧膜201可以配置成在后续工艺步骤期间使独立的器件/LED稳定(并保持其整体性和分隔)。
图2V说明第二支撑托架去粘合工艺以去除支撑托架213的示意图。在一个或多个实施例中，蜡粘结剂211可具有选择性，从而蜡粘结剂211可以溶解于丙酮和醇两者，而夹紧膜201可以溶解于丙酮，但不溶于醇。可选地或者额外地，该去粘合工艺中采用的溶剂203可具有选择性，从而该溶剂可溶解蜡粘结剂211，但是不溶解夹紧膜201和包括在该器件中的元件。例如，溶剂203可包括异丙醇(IPA)，其溶解蜡粘结剂211，但不溶解夹紧膜201。
该去粘合工艺中，图2U的示例中说明的结构242(包括夹紧膜201)或至少结构242的器件侧浸在溶剂203中。因此，蜡粘结剂211可以溶解。因而，支撑托架213可以从结构242去除。利用蜡粘结剂211和/或溶剂203的选择性，在该去粘合工艺期间，该独立的器件/LED固定于夹紧膜201。有利的是，可以保持该器件之间的分隔和该器件的整体性。
图2W说明独立的器件/LED241a-e通过在夹紧膜拉伸工艺中、在一个或多个相反的方向拉伸夹紧膜201(如方向231和233)而进一步分割。有利的是，LED241a-e容易取出而没有明显的损伤。LED241a-e的结构可类似于图3的示例中说明的LED300。
图3说明按照本发明一个或多个实施例的LED300的(局部)剖视示意图。LED300可包括Au保护层328，配置成保护下层的硬的Cu层326。Au保护层328还可用作LED300的阳极/p-电极。Au保护层328还可配置成优化与封装单元的热接触，如用于LED300的散热片或引线框。
LED300可包括金属支撑层325，配置成为LED300提供结构稳定性以及形成连接Au保护层328的电路的一部分。Metal支撑层325可包括硬的Cu层326，其接触Au保护层328并配置成加强该LED300的结构。硬的Cu层326使LED300可以有长且细的构造。相反，考虑到刚玉或SiC衬底易碎，现有LED不能具有长且细的构造。金属支撑层325还可包括挨着硬的Cu层326的软的Cu层，构造成降低LED300中积聚的应力。
LED300还可包括Au中间层322，构造成能够镀(例如，电镀)金属支撑层325。
LED300还可包括一个或多个粘结层320，构造成将中间层322与p-触点318结构和电气耦合。该一个或多个粘结层可以由Ni、Au以及Pd的一个或多个制成。P-触点318可以设在GaN元件331上。
GaN元件331可包括p-型GaN层316，与p-触点318电气和结构耦合。GaN元件331还可包括n-型GaN层310，设为对着p-型GaN层316。N-型GaN层310可包括变形表面330，构造成优化光子逸出角度以增加光提取效率。GaN元件331还可包括设在p-型GaN层316和n-型GaN层310之间的p-型AlGaN层314和多个量子势阱结构312。
LED300还可包括CBL元件306，构造为驱逐电子，由此最小化电流积聚效应并提高电流散布。CBL元件306可以设在n-型GaN层310上。
LED300还可包括n-型ITO层304，覆盖n-型GaN层310和CBL元件306。n-型ITO304可具有高得多的导电率，所以，相比于通常的现有LED中采用的通常的p-型ITO层具有更优良的电流散布能力。
LED300还可包括n-触点(即，n-电极或阴极)302，设在n-型ITO304上。
LED300还可包括钝化层308，构造成保护GaN器件331。钝化层308可以由绝缘体材料形成，如SiO2。
图4A-C说明现有LED 410和420的发光侧与按照本发明一个或多个实施例构造的LED 300的发光侧对比。
如图4A所示，现有LED410可包括n-触点412a，设在n-型GaN层424上。现有LED410还可包括p-触点412b，设在p-型ITO层426上。P-触点412b可以构造在相对n-触点412a的偏置位置上。考虑到刚玉或SiC衬底易碎，对于图4A(示出n-触点412a和p-触点412b两者)的示例中说明的LED410的发光侧，LED410具有大体上方形的构造，纵横比大约1∶1。例如，LED410的发光侧的长度410x和宽度410y都可以是大约340μm。
如图4B的示例中说明的，现有LED420的发光侧纵横比大约2∶1。例如，该发光侧长度420x大约480μm，宽度420y大约240μm。
相反，如图4C的示例中说明的，LED300(按照本发明一个或多个实施例制造/构造)示出在该发光侧上仅有n-触点302，而在该发光侧不需要p-触点。n-触点302可以是设在n-型ITO层304上，其相比现有LED410和420的p-型ITO层(如p-型ITO层426)具有更优良的电流散布能力。
LED300的剖视图A-A可以是图3的示例中说明的。利用金属支撑层325，LED300可具有细长的发光侧构造。例如，LED300的发光侧的纵横比可以大于3∶1。在一个示例中，该纵横比可以是8∶1，长度430x大约960μm，以及宽度430y大约120μm。
LED300可包括从n-触点302延伸出的指状部434(或电极扩展部434)。指状部434可以构造成提高电流散布从而电流可以基本上均匀地散布贯穿LED300的发光侧。
图5A-F说明按照本发明一个或多个实施例的LED的指状部(即，电极扩展部)示例构造。
图5A的示例中，LED510可具有从n-触点511延伸出的线状指状部512。指状部512还可以是非线状的。
在图5B的示例中，LED520可包括两个从n-触点521(不同侧)延伸出的指状部522和523。指状部522和523可具有相同的长度。指状部522和523每个可以是线状的或非线状的。指状部522和523可以彼此对齐或彼此平行。
在图5C的示例中，LED530可包括从触点531(的不同侧)延伸出的指状部532和533。指状部532和533可具有不同的长度，以及每个可以是线状的或非线状的。
在图5D的示例中，LED540可包括从触点541延伸出的指状部542。指状部542可包括多个区段，如第一区段543、第二区段544以及第三区段545。第一区段543可平行于第一边547和可以比第三区段545更接近第一边547。第三区段545可平行于第二边548和可以比第一区段543更接近第二边548。
在图5E的示例中，LED550可包括从第一n-触点551延伸出的第一指状部553。LED550还可包括从第二n-触点552延伸出的第二指状部554。第一触点551和第二触点552可具有相同极性。第二指状部554可以对齐第一指状部553。
在图5F的示例中，器件LED560可包括从第一触点561延伸出的第一指状部563。LED560还可包括从第二触点562延伸出的第二指状部564。第一触点561和第二触点562可具有相同极性。第一指状部563和第二指状部564可以彼此对齐或不对齐。第一指状部563和第二指状部564可以彼此平行或不平行。
有利的是，利用多种多样构造的、从LED点击延伸出的该一个或多个指状部，可为不同的光照应用调节光束形状和光照效果。
图6A-B说明在LCD背光单元应用中采用的现有LED装置和按照本发明一个或多个实施例的LED装置之间的对比。
在图6A的示例中，考虑到LED602a-l的发光侧的低纵横比，现有BLU模块600需要12个LED602a-l来照明BLU604。LED602a-l的一个或多个产生的光束606形状会相对窄且短。
相反，在图6B的示例中，考虑到LED652a-f的发光侧的高纵横比，按照本发明一个或多个实施例构造的BLU模块650仅需要6个LED652a-f来照明BLU656(与BLU606相同厚度和属性)。进而，LED652a-f的一个或多个产生的光束656的形状比LED602a-l的一个或多个产生的光束606的形状更宽且更长。例如，光束656的高度656y1和656y2分别大于光束606的高度606y1和606y2。进而，光束656的长度656x还大于光束606的长度606x。
如可由前述认识到的，本发明的实施例可提供用于照明应用的细长的LED，如LCD背光。利用细长的LED构造，本发明的实施例可减少所需的LED数量和/或降低LCD面板厚度。有利的是，包括LED的电子设备的材料和制造成本可以降低。还可以优化该电子设备的波形因子。进而，通过最佳使用n-型ITO和CBL元件，可以提高LED中的电流散布，以及可以有利地优化LED的光照效率。因此，还可降低电子设备的功耗和热量生成。有利地，电子设备可以提高电子设备的性能和寿命。
进而，利用化学分割LED，而不是采用昂贵且耗时的机械分割技术(例如，研磨或划线)，本发明的实施例还可提供下列好处：
1、工艺成品率提高。本发明的实施例不需要任何物理磨损作用或热量来去除材料，以分割相互连接的器件。通过将多个堆叠的晶片浸入处理化学制剂中，而一次分割许多数目的晶片。因此，对于待处理的晶片数目没有限制。可以获得的器件分割工艺成品率高达95％。还可以显著提高生产率。
2、器件性能提高。由于本发明的实施例采用一个或多个化学工艺代替机械工艺，所以器件分割后器件不会退化。本发明的实施例还可通过化学退火降低干蚀刻工艺过程中积聚的应力。
3、节约成本。本发明不需要昂贵的固定设备投资，而只是需要便宜的剥除或蚀刻化学制剂与便宜的化学制剂槽。按照本发明一个或多个实施例，产量是传统的方法的多倍，以及估算每片晶片的成本只是传统的方法的若干分之一。
尽管本发明依照多个实施方式描述，但是存在落入本发明范围内的改变、置换和各种替代等同物。还应当注意，有许多实现本发明方法和设备的可选方式。此外，本发明的实施例可应用于其他应用。这里为了方便提供摘要部分，并且由于字数的限制，而相应地以便于阅读方式书写，所以不应当用来限制权利要求的范围。所以，其意图是下面所附的权利要求解释为包括所有这样的落入本发明主旨和范围内的改变、置换和各种替代等同物。

Claims (33)

1.一种发光二极管(LED)，其包括：
发光侧；
第一电极，设在该发光侧上；
第二电极；
半导体元件，设在该第一电极和该第二电极之间；和
金属支撑元件，设在该半导体元件和该第二电极之间，该金属支撑元件构造成为该LED提供结构支撑。
2.根据权利要求1所述的LED，其中该发光侧的长度是该发光侧的宽度的至少三倍。
3.根据权利要求1所述的LED，其中该发光侧的长度是该发光侧的宽度的至少七倍。
4.根据权利要求1所述的LED，其中该第一电极包括第一扩展部，设在该发光侧上并构造为在该发光侧上散布电流。
5.根据权利要求4所述的LED，其中该第一扩展部的长度是该发光侧的宽度的至少三倍。
6.根据权利要求4所述的LED，其中该第一电极进一步包括第二扩展部，该第一扩展部和该第二扩展部具有相同长度。
7.根据权利要求4所述的LED，其中该第一电极进一步包括第二扩展部，该第一扩展部和该第二扩展部宽度相同而长度不同。
8.根据权利要求4所述的LED，其中该第一扩展部包括第一区段、第二区段以及该第一区段和该第二区段之间的第三区段，该第一区段设为比该第二区段更接近该发光侧的第一边缘，以及该第二区段设为比该第一区段更接近该发光侧的第二边缘。
9.根据权利要求8所述的LED，其中该第一区段平行于该发光侧的该第一边缘，以及该第二区段平行于该发光侧的该第二边缘。
10.根据权利要求4所述的LED，进一步包括第三电极，设在该发光侧上，该第一电极和该第三电极具有相同极性。
11.根据权利要求10所述的LED，其中该第三电极包括扩展的部分，该扩展的部分构造成促进该发光侧上的电流散布。
12.根据权利要求11所述的LED，其中该扩展的部分与该第一扩展部对齐。
13.根据权利要求11所述的LED，其中该第一扩展部设为比该扩展的部分更接近该发光侧的第一边缘。
14.根据权利要求1所述的LED，其中该半导体元件包括p-型部分和n-型部分，该p-型部分设为比该n-型部分更接近该金属支撑元件，以及该n-型部分设为比该p-型部分更接近该发光侧。
15.根据权利要求1所述的LED，其中该半导体元件由包括GaN、AlGaN、AlGaAs、AlGaP、AlGaInP、GaAsP、GaP以及InGaN的至少一种的一种或多种材料制成。
16.根据权利要求1所述的LED，其中该半导体元件由包括GaN的一种或多种材料制成。
17.根据权利要求1所述的LED，其中该半导体元件包括变形表面，该变形表面构造成优化光子逸出角度。
18.根据权利要求17所述的LED，其中该变形表面是该半导体元件的n-型部分的表面。
19.根据权利要求1所述的LED，其中该第一电极是阴极和该第二电极是阳极。
20.根据权利要求1所述的LED，其中该第二电极与该金属支撑元件电气耦合，并构造成保护该金属支撑元件不被氧化。
21.根据权利要求1所述的LED，其中该金属支撑元件包括第一金属元件和第二金属元件，该第一金属元件比该第二金属元件软，该第一金属元件设为比第二金属元件更接近该半导体元件，以及该第一元件构造成降低该LED中积聚的应力。
22.根据权利要求1所述的LED，其中该金属支撑元件由包括Cu的一种或多种材料制成。
23.根据权利要求1所述的LED，进一步包括电流阻挡元件，该电流阻挡元件设在该第一电极和该半导体元件之间，设在该半导体的n-型部分上，以及构造成驱逐电子，其中该第一电极是阴极。
24.根据权利要求1所述的LED，进一步包括n-型电流散布元件，该n-型电流散布元件设在第一电极和该半导体元件之间。
25.根据权利要求24所述的LED，其中该n-型电流散布元件是n-型ITO元件，其接触电流阻挡元件并接触该半导体元件的n-型部分的变形表面。
26.根据权利要求1所述的LED，进一步包括金属中间层，该金属中间层设在半导体元件和该金属支撑元件之间，该金属中间层接触该金属支撑元件，该金属中间层和该金属支撑元件由不同材料制成。
27.根据权利要求1所述的LED，进一步包括一个或多个粘结层，该一个或多个粘结层设在该半导体元件和该金属支撑元件之间，并构造成形成该半导体元件和该金属支撑元件之间电气路径的一部分。
28.根据权利要求27所述的LED，其中该一个或多个粘结层由Ni、Au以及Pd的一种或多种制成。
29.根据权利要求27所述的LED，其中该一个或多个粘结层包括第一粘结层，该第一粘结层接触金属触点和金属中间层的至少一个，该金属触点接触该半导体元件，该金属中间层接触该金属支撑层。
30.根据权利要求29所述的LED，其中该第一粘结层由包括Ni的一种或多种材料制成。
31.根据权利要求29所述的LED，其中该一个或多个粘结层进一步包括接触该金属中间层的第二粘结层和设在该第一粘结层和该第二粘结层之间的第三粘结层。
32.根据权利要求29所述的LED，其中该金属触点是p-触点。
33.根据权利要求1所述的LED，其中该金属支撑元件的厚度大于50μm。
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