CN103022305B - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种发光装置。该发光装置包括：第一类型的半导体层，包括被粗化的表面；第二类型的半导体层；有源层，布置在第一类型的半导体层与第二类型的半导体层之间；第一电极，第二类型的半导体层的第一部分布置在第一电极上；蚀刻停止层，与第一电极隔开，第二类型的半导体层的第二部分布置在蚀刻停止层上；覆盖层，覆盖第一电极的侧部；以及支撑层，包括多层结构，覆盖层布置在支撑层上。

Description

发光装置
本申请是中国专利申请200880121299.9的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种发光装置及其制造方法，更具体地讲，涉及一种具有垂直型结构的氮化镓(在下文中称作“GaN”)基发光装置(LED)及其制造方法。
背景技术
最近，由于广泛期望以具有GaN半导体的发光装置来代替包括白炽灯、荧光灯和汞弧灯在内的典型光源，所以现在正积极进行对高功率GaN基发光装置的研究。
为了制造这样的GaN基发光装置，通常在不导电的蓝宝石基底上顺序地堆叠n型GaN层、未掺杂的InGaN层和p型GaN层，并在n型GaN层和p型GaN层上分别形成电极。由于蓝宝石基底是不导电的，所以发光装置典型地具有水平型结构。也就是说，在n型GaN层和p型GaN层上分别形成的电极是水平布置的。因而，在高功率操作中电流扩散阻力高，降低了光强度。此外，由于装置操作中产生的热不能通过蓝宝石基底有效释放，因此存在装置的热稳定性劣化的限制，从而在高功率操作中存在问题。
为克服这些限制并实现高功率GaN基发光装置，已经提出使用倒装芯片封装件的倒装芯片型发光装置。在这样的倒装芯片型发光装置中，将垂直型发光装置的电极通过焊料连接到散热器。在倒装芯片型发光装置中，由于光穿过蓝宝石基底从有源层发射到外部，所以可用厚的p型欧姆电极替代透明电极，因而降低了电流扩散阻力。然而，用于倒装芯片型发光装置的倒装芯片型封装件使制造工艺复杂。此外，由于在光穿过蓝宝石基底从有源层发射到外部的同时大量光子被吸收到蓝宝石基底中，所以倒装芯片型发光装置的光效率特性劣化。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种垂直型发光装置及其制造方法，该装置可有效地释放当装置操作时产生的热并提高光效率特性。
本发明还提供了一种发光装置及其制造方法，该装置通过在传导性支撑层上堆叠p型半导体层、有源层和n型半导体层并且允许在有源层产生的光发射穿过n型半导体层，可提高散热特性和光效率特性。
本发明还提供了一种发光装置及其制造方法，在该方法中，n型半导体层、有源层和p型半导体层形成在蓝宝石基底上，然后在p型半导体层上形成传导性基底，之后将蓝宝石基底去除。
技术方案
根据本发明的示例性实施例，发光装置包括：堆叠的p型半导体层、有源层和n型半导体层；设置在p型半导体层上的p型电极层和蚀刻停止层；设置在p型电极层和蚀刻停止层上的覆盖层；设置在覆盖层上的传导性支撑层；设置在n型半导体层上的n型电极层。
可将p型电极层设置在p型半导体层的一部分上，并且p型电极层可具有单层结构或电极金属和反射金属的多层结构。
可以在p型半导体层的整个表面设置p型电极层，并且发光装置还可包括设置在p型电极层的一部分上的反射层，蚀刻停止层可与反射层隔开。p型电极层可由透明导电材料形成，反射层可由反射金属形成。此外，覆盖层可包围反射层。
覆盖层可由对p型电极层和传导性支撑层具有优异粘合性的金属形成，并且发光装置还可包括设置在覆盖层和传导性支撑层之间的扩散阻碍层。
传导性支撑层可具有包括金属层、传导性陶瓷层、杂质掺杂的半导体层和它们的组合中的一种的单层或多层结构，传导性陶瓷层可包括Nb掺杂的SrTiO3、Al掺杂的ZnO、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和它们的组合中的一种，半导体层可包括B掺杂的Si、As掺杂的Si、杂质掺杂的金刚石、杂质掺杂的Ge和它们的组合中的一种。
发光装置还可包括设置在覆盖层和传导性支撑层之间的结合层。
发光装置还可包括设置在p型半导体层、有源层和n型半导体层的侧壁上以及n型半导体层的一部分上的钝化层，并且还可将钝化层设置在蚀刻停止层的上部和下部上。
发光装置还可包括设置在n型电极层的上部或下部上的抗反射层。
根据本发明的另一示例性实施例，制造发光装置的方法包括以下步骤：在绝缘基底上顺序地形成n型半导体层、有源层和p型半导体层；在p型半导体层上形成p型电极层和蚀刻停止层，使得p型电极层和蚀刻停止层彼此隔开；在p型电极层上形成包围p型电极层的覆盖层；在覆盖层上形成传导性支撑层之后将绝缘基底去除；对n型半导体层、有源层和p型半导体层的多个部分进行蚀刻，以暴露蚀刻停止层；形成钝化层，以包围被蚀刻的n型半导体层、被蚀刻的有源层和被蚀刻的p型半导体层；在被蚀刻的n型半导体层上形成n型电极层之后执行切割。
该方法还可包括在形成n型半导体层、有源层和p型半导体层之后对n型半导体层、有源层和p型半导体层的预定的部分进行蚀刻以暴露绝缘基底，还可包括在n型半导体层、有源层和p型半导体层的被蚀刻的部分上形成包括感光层或蚀刻停止层的绝缘材料。
可通过在p型半导体层的一部分上堆叠电极金属和反射金属来形成p型电极层，该方法还可包括在形成p型电极层之后，在氮气氛中或含有大约0.1％或更多氧的气氛中以大约250℃至大约660℃的温度对p型电极层进行大约30秒至大约30分钟时间段的热处理。
可在p型半导体层的整个表面上形成p型电极层，该方法还可包括在p型电极层上形成反射层。p型电极层可由透明导电材料形成，并且可以以大约200℃至大约800℃的温度对透明导电材料进行热处理。
可以用具有与n型半导体层、有源层和p型半导体层的蚀刻选择性不同的蚀刻选择性的材料来形成蚀刻停止层，并且蚀刻停止层可由选自由MgO、Al2O3、ZrO2、IrO2、RuO2、TaO2、WO3、VO3、HfO2、RhO2、NbO2、YO3、ReO3和它们的组合组成的组的一种形成。
可以按包括金属层、传导性陶瓷层、杂质掺杂的半导体层和它们的组合中的一种的单层或多层结构来形成传导性支撑层。
可使用电镀或真空沉积方法来形成金属层，并且可通过结合层将金属层、传导性陶瓷层或杂质掺杂的半导体层结合到覆盖层。
可通过在覆盖层和传导性支撑层中的至少一个上施加含有大约80％Au和大约20％Sn的共晶合金，然后以大约280℃至大约400℃的温度对共晶合金进行大约1分钟至大约120分钟时间段的热处理，来形成结合层；或者可通过在覆盖层和传导性支撑层中的至少一个上施加含有大约10％Au和大约90％Sn的共晶合金，然后以大约220℃至大约300℃的温度对共晶合金进行大约1分钟至大约120分钟时间段的热处理，来形成结合层。
该方法还可包括在n型电极层的上部或下部上形成抗反射层，并且可以用ITO、ZnO、SiO2、Si3N4、IZO和它们的组合中的一种形成抗反射层。
该方法还可包括对n型半导体层的预定的部分执行粗化工艺。
有益效果
根据本发明的示例性实施例，垂直型发光装置是这样制造的：在蓝宝石基底上堆叠n型半导体层、有源层和p型半导体层；在p型半导体层上形成p型电极层；形成包围p型电极层的覆盖层；形成传导性支撑层；通过诸如激光辐射的方法将蓝宝石基底从所得的包括n型半导体层的结构中去除；在n型半导体层上形成n型电极层。
根据本发明的示例性实施例，垂直型发光装置在其下部包括传导性支撑层，以有效地释放在装置操作时产生的热。这使得能够实现高功率装置。
此外，由于在有源层中产生的光子通过n型半导体层发射，所以光子的发射路径缩短。因而，可以减少发射过程中被吸收的光子的数量。此外，可以提高n型半导体层的掺杂浓度以改善导电性，从而降低电流扩散阻力。结果，可以提高光强度。
此外，在p型半导体层上形成了厚的p型电极，来降低电流密度并提高装置的稳定性。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，示例性实施例可被更详细地理解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的发光装置的剖视图；
图2是根据本发明第二实施例的发光装置的剖视图；
图3是根据本发明第三实施例的发光装置的剖视图；
图4是根据本发明第四实施例的发光装置的剖视图；
图5是根据本发明第五实施例的发光装置的剖视图；
图6是根据本发明第六实施例的发光装置的剖视图；
图7是根据本发明第七实施例的发光装置的剖视图；
图8是根据本发明第八实施例的发光装置的剖视图；
图9是示出GaN和MgO的蚀刻选择性的曲线图；
图10至图16是示出制造在图1中描述的根据本发明第一实施例的发光装置的方法的一个示例的剖视图；
图17至图20是示出制造在图1中描述的根据本发明第一实施例的发光装置的方法的另一示例的剖视图；
图21至图24是示出制造在图1中描述的根据本发明第一实施例的发光装置的方法的又一示例的剖视图；
图25至图28是示出制造在图2中描述的根据本发明第二实施例的发光装置的方法的剖视图；
图29至图32是示出制造在图3中描述的根据本发明第三实施例的发光装置的方法的剖视图；
图33至图36是示出制造在图4中描述的根据本发明第四实施例的发光装置的方法的一个示例的剖视图；
图37至图40是示出制造在图4中描述的根据本发明第四实施例的发光装置的方法的另一示例的剖视图；
图41至图44是示出制造在图5中描述的根据本发明第五实施例的发光装置的方法的剖视图；
图45至图48是示出制造在图5中描述的根据本发明第五实施例的发光装置的另一方法的剖视图；
图49至图52是示出制造在图6中描述的根据本发明第六实施例的发光装置的方法的剖视图；
图53至图56是示出制造在图7中描述的根据本发明第七实施例的发光装置的方法的剖视图；
图57至图60是示出制造在图8中描述的根据本发明第八实施例的发光装置的方法的一个示例的剖视图；
图61至图64是示出制造在图8中描述的根据本发明第八实施例的发光装置的方法的另一示例的剖视图；
图65是示出根据本发明示例性实施例的发光装置的发光状态的光学显微图像；
图66和图67是示出现有技术中的水平型发光装置与根据本发明示例性实施例的垂直型发光装置的电学和光学特性的比较的曲线图；
图68是示出现有技术中的水平型发光装置与根据本发明示例性实施例的垂直型发光装置的相对输入电流的光强度特性的比较的曲线图。
具体实施方式
在下文中将参照附图详细地描述本发明的具体实施例。然而，本发明可以以不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚地示出，夸大了层和区域的尺寸。相同的标号始终表示相同的元件。还将理解的是，当层、膜、区域或者板被称作“在”另一个“上”时，其可以直接在另一个上，或者也可以存在一个或多个中间层、膜、区域或板。此外，将理解的是，当层、膜、区域或者板被称作“在”另一个“之下”时，其可以直接在另一个之下，或者也可以存在一个或多个中间层、膜、区域或板。此外，还将理解的是，当层、膜、区域或者板被称作“在”两层、膜、区域或板“之间”时，在两层、膜、区域或板之间可仅有该层、膜、区域或板，或者也可以存在一个或多个中间层、膜、区域或板。
图1是根据本发明第一实施例的发光装置的剖视图。
参照图1，根据第一实施例的发光装置包括n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300、p型电极层400、蚀刻停止层500、覆盖层600、支撑层700、钝化层800和n型电极层900。
用于将电子注射到有源层200的n型半导体层100可以是掺杂有的n型杂质(例如，浓度范围在大约1×1019/cm3至大约5×1019/cm3的Si)的GaN层，但是本发明并不局限于此。因而，可以使用各种半导体材料。也就是说，可以使用诸如GaN、InN或AlN(III-V族)之类的氮化物，或者具有预定比例氮化物的化合物。可选择地，可以按照多层结构来形成n型半导体层100。根据另一实施例，可以在n型半导体层100上进一步形成n型覆层(未示出)，其中，n型覆层可由GaN、AlGaN或InGaN形成。可以对n型半导体层100的不与有源层200接触且不形成电极层900的一侧的部分执行粗化工艺，如图1所示。
有源层200在n型半导体层100之下形成，并具有预定的带隙与电子和空穴再复合的量子阱。例如，有源层200可以由没有杂质掺杂的InGaN形成。在此，通过电子和空穴复合而发射的光的波长根据形成有源层200的材料而变化。因而，可基于目标波长来选择包括在有源层200中的半导体材料。此外，可按照量子阱层和势垒层交替堆叠的多层结构来形成有源层200。
p型半导体层300在有源层200之下形成，并起到将空穴注入有源层200的作用。p型半导体层300可以是掺杂有p型杂质(例如，浓度范围在大约1×1019/cm3至大约5×1019/cm3的Mg)的GaN层，但是本发明并不局限于此。因而，可以使用各种半导体材料(例如，InGaN)。可选择地，可以以多层结构形成p型半导体层300。根据另一实施例，还可以在有源层200和p型半导体层300之间设置阻挡层(未示出)。阻挡层(未示出)防止由n型半导体层100提供的电子溢出而不在有源层200中与空穴复合，并且其可以是掺杂有p型杂质的AlGaN层。
p型电极层400形成在p型半导体层300下方预定的部分中，起到电极的作用，也通过堆叠电极金属和反射金属而反射从有源层200发射的光。也就是说，通过堆叠电极金属和反射金属，可以以双层或三层结构来形成p型电极层400。电极金属包括Ni、Pt、Ru、Ir、Rh、Ta、Mo、Ti、Ag、W、Cu、Cr、Pd、V、Co、Nb和Zr中的任一种以及它们的合金。反射金属包括Ag或Al。此外，p型电极层400可具有电极金属和反射金属的双层结构，或者具有下电极金属、反射金属和上电极金属的三层结构。在这种情况下，下电极金属可具有从大约0.1nm至大约10nm范围的厚度，反射金属可具有从大约10nm至大约1000nm范围的厚度，上电极金属可具有从大约1nm至大约100nm范围的厚度。可在氮气氛中或含有大约0.1％或更多氧的气氛中以大约250℃至大约660℃的温度对p型电极层400进行大约30秒至大约30分钟时间段的热处理。
蚀刻停止层500具有形成在p型半导体层300下方的部分，并以预定的距离与p型电极层400隔开。蚀刻停止层500由一种材料形成，该材料相对于形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的GaN具有蚀刻选择性。例如，蚀刻停止层500可由诸如MgO、Al2O3、ZrO2、IrO2、RuO2、TaO2、WO3、VO3、HfO2、RhO2、NbO2、YO3或ReO3之类的氧化物形成。
覆盖层600填充p型电极层400和蚀刻停止层500之间的空间并覆盖p型电极层400和蚀刻停止层500。覆盖层600防止p型电极层400被暴露到空气，并且使在施加电流的同时p型电极层400的原子根据电场而迁移的电迁移现象最小化。覆盖层600由对下层材料具有优异粘合性的金属制成，并且还可在覆盖层600上设置扩散阻碍层(未示出)。形成覆盖层600的具有优异粘合性的金属可包括Ti或Cr。可以用Pt、Pd、W、Ni、Ru、Mo、Ir、Rh、Ta、Hf、Ta、Zr、Nb和V中的任一种或它们的合金来形成扩散阻碍层。因而，可以按照单层或多层结构来形成覆盖层600。在单层结构的情况下，可使用具有优异粘合性的诸如Ti或Cr之类的金属。在多层结构的情况下，可通过堆叠具有优异粘合性的金属和扩散阻碍层来形成覆盖层600，例如，以Ti/Pt或Ti/Pt/W/Pt结构来形成覆盖层600。覆盖层600可具有从大约1nm至大约1000nm范围的厚度。
支撑层700由覆盖层600下方的高导热材料形成。此外，支撑层700可由包括金属或传导性陶瓷的传导材料形成。可以以单层结构、包括第一支撑层710和第二支撑层720的双层结构或多层结构来形成支撑层700。例如，可以用Au、Ni、W、Mo、Cu、Al、Ta、Ag、Pt和Cr中的任一种或它们的合金来形成支撑层700。可选择地，可以通过堆叠至少两种彼此不同的材料来形成支撑层700。支撑层700具有从大约0.5nm至大约200nm范围的厚度。支撑层700促进装置操作过程中产生的热的释放，因而提高装置的热稳定性，从而实现高功率装置。
钝化层800覆盖从每个蚀刻停止层500的不与p型半导体层300接触的到n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧部的区域。此外，钝化层800覆盖n型半导体层100的顶表面的一部分。钝化层800由包括氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)的绝缘材料形成。
通过堆叠Cr和Au或者堆叠Ti和Al，n型电极层900在n型半导体层100上的预定部分中形成。可以由氧化铟锡(ITO)、ZnO、SiO2、Si3N4、氧化铟锌(IZO)中的任一种或它们的组合在n型电极层900之上或下方形成抗反射层(未示出)。
如上所述，根据本实施例的发光装置包括设置在发光装置下部中的传导性支撑层700，以促进装置操作过程中产生的热的释放，从而实现高功率装置。此外，由于有源层200中产生的光子被p型电极层400反射并穿过n型半导体层100发射，因此光子的发射路径被缩短，因而减少了发射过程中被吸收的光子的数量。此外，可以提高n型半导体层100的掺杂浓度以提高导电性，从而降低电流扩散阻力。结果，可提高光强度。此外，形成的p型电极层400厚，以降低电流密度并提高产品稳定性。
图2是根据本发明第二实施例的发光装置的剖视图。
参照图2，根据本实施例的发光装置包括n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300、p型电极层400、蚀刻停止层500、覆盖层600、支撑层700、钝化层800和n型电极层900。根据本实施例的发光装置与图1中的发光装置的区别在于覆盖层600形成为暴露蚀刻停止层500的部分，并且钝化层800进一步形成在蚀刻停止层500的未形成覆盖层600的部分上。
图3是根据本发明第三实施例的发光装置的剖视图。
参照图3，根据本实施例的发光装置包括n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300、p型电极层400、反射层450、蚀刻停止层500、覆盖层600、支撑层700、钝化层800和n型电极层900。根据本实施例的发光装置与图1中的发光装置的区别在于p型电极层400完全地形成在p型半导体层300上，并且反射层450进一步形成在p型电极层400的预定的部分上。也就是说，图1中的发光装置的p型电极层400包括堆叠的电极金属和反射金属，但是根据本实施例的发光装置包括单独形成的p型电极层400和反射层450。
p型电极层400由p型半导体层300下方的透明导电材料形成。例如，透明导电材料可以是诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、氧化锌和它们的组合的透明导电氧化物。反射层450由p型电极层400的一部分下方的反射金属形成。蚀刻停止层500形成在p型电极层400下方，并以预定的距离与反射层450隔开。覆盖层600由金属形成，以填充反射层450和蚀刻停止层500之间的空间并覆盖反射层450和蚀刻停止层500。
图4是根据本发明第四实施例的发光装置的剖视图。
参照图4，根据本实施例的发光装置包括n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300、p型电极层400、反射层450、蚀刻停止层500、覆盖层600、支撑层700、钝化层800和n型电极层900。根据本实施例的发光装置与图3中的发光装置的区别在于p型电极层400和反射层450堆叠在p型半导体层300下方的特定部分中。
p型电极层400设置在p型半导体层300下方的特定部分中，反射层450设置在p型电极层400下方。蚀刻停止层500与p型电极层400隔开，部分地与p型半导体层300的下表面接触并且可具有与p型电极层400的厚度相同的厚度。覆盖层600填充p型电极层400和蚀刻停止层500之间的空间，并覆盖蚀刻停止层500和反射层450以具有平坦化的表面。
图5是根据本发明第五实施例的发光装置的剖视图。
参照图5，根据本实施例的发光装置包括n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300、p型电极层400、蚀刻停止层500、覆盖层600、结合层650、支撑基底750、钝化层800和n型电极层900。也就是说，根据本实施例的发光装置与图1中的发光装置的区别在于代替支撑层700的支撑基底750通过结合层650结合到覆盖层600。
例如，可由含有例如80％Au和20％Sn或者10％Au和90％Sn的AuSn基共晶合金来形成用于将覆盖层600结合到支撑基底750的结合层650。此外，可以以包括第一结合层651和第二结合层652的双层结构来形成结合层650。在覆盖层600上形成第一结合层651，在支撑基底750上形成第二结合层652。之后，将第一结合层651和第二结合层652彼此结合，从而覆盖层600和支撑基底750结合。结合层650具有从大约0.1μm至大约10μm范围的厚度。当使用含有80％Au和20％Sn的合金时，通过温度大约280℃至大约400℃，时间段为大约1分钟至大约120分钟的热处理工艺来执行结合工艺。当使用含有10％Au和90％Sn的合金时，通过温度为大约220℃至大约300℃，时间段为大约1分钟至大约120分钟的热处理工艺来执行结合工艺。支撑基底750包括诸如金属基底、传导性陶瓷基底或半导体基底的传导性基底。金属基底可由诸如Mo、Ta、Ni、W、Cu、Al或Ag之类的单金属元素形成。可选择地，金属基底可由上述金属元素(即，Mo、Ta、Ni、W、Cu、Al或Ag)和其它元素的合金形成。传导性陶瓷基底可由Nb掺杂的SrTiO3、Al掺杂的ZnO、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和它们的组合中的一种形成。半导体基底可以是由B掺杂的Si、As掺杂的Si、杂质掺杂的金刚石、杂质掺杂的Ge和它们的组合中的一种形成的杂质掺杂的半导体基底。支撑基底750具有大约5μm至大约200μm范围的厚度。
图6是根据本发明第六实施例的发光装置的剖视图。
参照图6，根据本实施例的发光装置包括n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300、p型电极层400、蚀刻停止层500、覆盖层600、结合层650、支撑基底750、钝化层800和n型电极层900。使覆盖层600形成为暴露蚀刻停止层500的多个部分，在蚀刻停止层500的未形成覆盖层600的多个部分上进一步形成钝化层800。也就是说，根据本实施例的发光装置与图2中的发光装置的区别在于代替支撑层700的支撑基底750通过结合层650结合到覆盖层600。
图7是根据本发明第七实施例的发光装置的剖视图。
参照图7，根据本实施例的发光装置包括n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300、p型电极层400、反射层450、蚀刻停止层500、覆盖层600、结合层650、支撑基底750、钝化层800和n型电极层900。也就是说，根据本实施例的发光装置与图3中的发光装置的区别在于代替支撑层700的支撑基底750通过结合层650结合到覆盖层600。
图8是根据本发明第八实施例的发光装置的剖视图。
参照图8，根据本实施例的发光装置包括n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300、p型电极层400、反射层450、蚀刻停止层500、覆盖层600、结合层650、支撑基底750、钝化层800和n型电极层900。也就是说，根据本实施例的发光装置与图4中的发光装置的区别在于代替支撑层700的支撑基底750通过结合层650结合到覆盖层600。
图9是示出GaN和MgO的蚀刻选择性的曲线图。根据本发明，使用MgO形成蚀刻停止层，使用GaN形成n型半导体层、有源层和p型半导体层。
参照图9，光敏感图案分别形成在沉积有GaN的第一基底和顺序地沉积有GaN和MgO的第二基底上，然后，通过使用混合蚀刻气体Cl2和BCl3对获得的基底进行蚀刻来测量相对于蚀刻时间的蚀刻厚度。将使用感应耦合等离子体(ICP)设备的反应性离子蚀刻(RIE)方法作为蚀刻工艺。测量的结果显示，GaN以每分钟大约180nm的速率被蚀刻，但是MgO以每18分钟大约45nm的速率被蚀刻，即，MgO的蚀刻速率是每分钟大约2.5nm。也就是说，GaN∶MgO的蚀刻选择性是72∶1。因而，根据本发明可使用MgO作为蚀刻停止层来有效地制造垂直型发光装置。
下文中，将描述根据本发明多个实施例的制造发光装置的方法。
图10至图16是示出制造在图1中描述的根据本发明第一实施例的发光装置的方法的一个示例的剖视图。
参照图10，n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300顺序地堆叠在基底(例如，蓝宝石基底50)上。n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300可分别由n型掺杂的GaN、未掺杂的InGaN和p型掺杂的GaN形成。可使用包括金属有机化学气相沉积(MOCVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、分子束外延(MBE)和氢化物气相外延(HVPE)等的各种沉积方法或外延法来形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。此外，n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300可以原位形成。例如，将蓝宝石基底50装载在MOCVD室中，将室的温度设置在大约900℃和大约1000℃之间，然后将作为镓(Ga)源的三甲基镓(TMGa)、作为氮源的氨(NH3)和作为n型杂质的SiH4或SiH6引入，以形成掺杂有硅的GaN层。可选择地，为了使用InN或AlN代替GaN来形成n型半导体层100，将铟或铝源引入室。然后，将室的温度设置在大约700℃和大约850℃之间，将作为铟源的三甲基铟(TMIn)或三乙基铟(TEIn)、镓源、氮源引入以形成未掺杂的InGaN层。接下来，将室的温度设置在大约900℃和大约1100℃之间，并将镓源、氮源和作为p型杂质的双环戊二烯基镁(Cp2Mg)引入，以形成掺杂有Mg的GaN层。
参照图11，在p型半导体层300上形成多个彼此隔开的p型电极层400，然后，在p型电极层400之间形成蚀刻停止层500。
首先，通过使用真空沉积形成金属层、对金属层进行热处理并将加热的金属层图案化来形成p型电极层400。可由堆叠成双层或三层结构金属电极和反射金属来形成p型电极层400。金属电极由Ni、Pt、Ru、Ir、Rh、Ta、Mo、Ti、Ag、W、Cu、Cr、Pd、V、Co、Nb、Zr中的任一种或它们的合金形成，反射金属包括Ag或Al。可形成包括金属电极和反射金属的双层结构或包括金属电极、反射金属和金属电极的三层结构。可在氮气氛中或含有大约0.1％或更多氧的气氛中以大约250℃至大约660℃的温度对p型电极层400进行大约30秒至大约30分钟时间段的热处理。然后，通过在具有堆叠结构的金属层上形成感光层(未示出)、使用曝光和显影工艺对感光层进行图案化以及将图案化的感光层用作掩模对金属层进行图案化来形成p型电极层400。
然后，为了形成蚀刻停止层500，在获得的结构的整个上部上形成感光层(未示出)，然后通过曝光和显影工艺使感光层图案化。使感光层图案化为暴露p型电极层400之间的p型半导体层300的预定的部分。然后，使用真空沉积在包括图案化的感光层在内的整个上部上形成蚀刻停止膜。形成蚀刻停止膜的材料的蚀刻速率与形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的GaN的材料的蚀刻速率不同。例如，可以用诸如MgO、Al2O3、ZrO2、IrO2、RuO2、TaO2、WO3、VO3、HfO2、RhO2、NbO2、YO3或ReO3之类的氧化物来形成蚀刻停止膜。之后，用丙酮执行浸渍，以去掉光敏感图案以及蚀刻停止膜的处于感光敏感图案上的部分。因而，蚀刻停止层500保留在p型电极层400之间并与p型电极层400隔开。可选择地，例如通过沉积MgO、涂敷感光层、使用预定的掩模由感光和显影工艺将感光层图案化，以及之后使用诸如HCl之类的溶液蚀刻被感光图案暴露的MgO，而可在p型电极层400之间形成蚀刻停止层500。
参照图12，在填充p型电极层400和蚀刻停止层500之间的空间的同时，在p型电极层400和蚀刻停止层500上形成覆盖层600。覆盖层600防止p型电极层400被暴露到空气，并且使在施加电流的同时p型电极层400的原子根据电场而迁移的电迁移现象最小化。覆盖层600由对将在后面形成的支撑层700具有优异粘合性的金属制成。还可在覆盖层600上形成扩散阻碍层(未示出)。覆盖层600可由对金属有优异粘合性的材料(例如，Ti或Cr)形成。可以用Pt、Pd、W、Ni、Ru、Mo、Ir、Rh、Ta、Hf、Ta、Zr、Nb或V来形成覆盖层600上的扩散阻碍层。可以按照单层或多层结构来形成覆盖层600。在单层结构的情况下，可使用具有优异粘合性的诸如Ti或Cr之类的金属。在多层结构的情况下，可通过堆叠具有优异粘合性的金属和扩散阻碍层来形成覆盖层600，例如，以Ti/Pt或Ti/Pt/W/Pt结构来形成覆盖层600。覆盖层600可具有从大约1nm至大约1000nm范围的厚度。
参照图13，在覆盖层600上形成支撑层700。可以以单层结构或多层结构来形成支撑层700，并可通过堆叠第一支撑层710和第二支撑层720而以双层结构形成支撑层700。例如，可以用Au、Ni、W、Mo、Cu、Al、Ta、Ag、Pt、Cr和它们的合金中的任一种来形成支撑层700。可选择地，可以通过堆叠至少两种彼此不同的材料来形成支撑层700。在金属的情况下，使用诸如热蒸发器、电子束蒸发器和溅射器之类的真空沉积或电镀来形成支撑层700，并且其具有大约0.5nm至大约200nm范围的厚度。然后，使用光蚀刻工艺将第二支撑层720的多个部分去除。此时，第二支撑层720的与p型电极层400叠置的多个部分，以及第二支撑层720的与蚀刻停止层500的多个部分(该多个部分设置在p型电极层400的两侧)叠置的多个部分，被保留。也就是说，第二支撑层720的位于蚀刻停止层500上方的多个部分大部分上被去除。
参照图14，使激光辐射穿过蓝宝石基底50，以将蓝宝石基底50与n型半导体层100分离。支撑层700防止当蓝宝石基底50通过激光的辐射而分离时GaN层断裂。可选择地，可采用研磨或化学抛光将蓝宝石基底50去除。对除发光装置区域以外的多个部分进行蚀刻。也就是说，在n型半导体层100上形成感光层，然后使用曝光和显影工艺来形成光敏感图案。将光敏感图案形成为暴露n型半导体层100的与蚀刻停止层500对应的多个部分。然后，使用氯气或氯气和BCl3的混合气的干蚀刻来对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300进行蚀刻，从而暴露蚀刻停止层500。也就是说，执行蚀刻直到由例如MgO的材料形成的蚀刻停止层500被暴露，其中，MgO的蚀刻速率与形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的GaN的蚀刻速率不同。
参照图15，在分隔开的器件的上部和侧部上沉积诸如氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)之类的绝缘层，以形成钝化层800。钝化层800可具有从大约0.05μm至大约5.0μm范围的厚度，并可使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法来形成。然后，选择性地将钝化层800去除以暴露n型半导体层100的上部，然后在n型半导体层100的暴露的上部上形成n型电极层900。以包括Cr和Au或者Ti和Al的堆叠结构形成n型电极层900。例如，使Cr层形成为具有从大约10nm至大约200nm范围的厚度，使Au层形成为具有从大约300nm至大约1000nm范围的厚度，以形成n型电极层900。可以由氧化铟锡(ITO)、ZnO、SiO2、Si3N4、氧化铟锌(IZO)或它们的组合在n型电极层900之上或下方形成抗反射层(未示出)。
参照图16，在n型半导体层100的暴露的表面上执行粗化工艺。通过将发光装置浸渍在KOH或NaOH溶液中之后执行UV辐射来执行粗化工艺，使得以预定的方向蚀刻n型半导体层100的暴露的表面，从而使n型半导体层100被粗化。之后，使用划片(dicing)工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600和第一支撑层710，以完成芯片的形成。
可以对根据本发明第一实施例的制造发光装置的方法来做出各种改变。下文中，将主要根据与上述制造方法不同的部分来描述多种实施例。
图17至图20是示出制造在图1中描述的根据本发明第一实施例的发光装置的方法的另一示例的剖视图。
参照图17，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的预定的部分进行蚀刻，以暴露蓝宝石基底50。也就是说，在整个结构上形成感光层(未示出)并使用曝光和显影工艺来进行图案化，然后使用图案化的感光层作为蚀刻掩模对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300进行蚀刻。蚀刻宽度可比发光装置区域之间的间隙小。然后，在p型半导体层300的预定的上部上形成p型电极层400。
参照图18，在蓝宝石基底50的暴露的部分上、n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及p型半导体层300的预定的上部上形成蚀刻停止层500。p型半导体层300的上部上的蚀刻停止层500以预定的距离与p型电极层400隔开。之后，在包括p型电极层400和蚀刻停止层500的整个上部上形成覆盖层600，然后，在覆盖层600上形成第一支撑层710和第二支撑层720。使用特定的光蚀刻工艺将第二支撑层720的预定的多个部分去除。结果，第二支撑层720的剩余部分的宽度与发光装置的宽度相同。
参照图19，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。然后，对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的给定部分进行蚀刻，以限定发光装置区域。在设置在p型半导体层300上的蚀刻停止层500上完成蚀刻工艺。此时，对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的相对于形成在其侧壁上的蚀刻停止层500的部分而处于内部的部分进行蚀刻，从而将蚀刻停止层500的形成在侧壁上的部分去除。然后，在被蚀刻的n型半导体层100、被蚀刻的有源层200和被蚀刻的p型半导体层300的侧壁上以及被蚀刻的n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图20，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分进行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600和第一支撑层710，以完成芯片的形成。
图21至图24是示出制造在图1中描述的根据本发明第一实施例的发光装置的方法的又一示例的剖视图。
参照图21，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的预定的部分进行蚀刻，以暴露蓝宝石基底50。执行蚀刻工艺，以用宽度限定发光装置区域。在p型半导体层300的预定的上部上形成p型电极层400，然后形成感光层410或感光有机材料以填充蚀刻的部分。可形成具有与n型半导体层100、有源层200、p型半导体层300和蚀刻停止层500的蚀刻选择性不同的蚀刻选择性的材料来代替感光层410或感光有机材料。
参照图22，在p型半导体层300的预定的上部上形成蚀刻停止层500。蚀刻停止层500以预定的距离与p型电极层400隔开并设置在感光层410上。然后，在包括p型电极层400和蚀刻停止层500的整个上部上形成覆盖层600，然后，在覆盖层600上形成第一支撑层710和第二支撑层720。使用预定的光蚀刻工艺将第二支撑层720的预定的多个部分去除。
参照图23，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。此后，将感光层410去除并在感光层410被去除的部分上(即通过去除感光层410而被暴露的n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上)和n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图24，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分执行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600和第一支撑层710，以完成芯片的形成。
图25至图28是示出制造在图2中描述的根据本发明第二实施例的发光装置的方法的剖视图。
参照图25，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的预定的部分进行蚀刻，以暴露蓝宝石基底50。执行蚀刻工艺，以用宽度限定发光装置区域。然后，在p型半导体层300的预定的多个上部上形成p型电极层400和蚀刻停止层500，其中，蚀刻停止层500以预定的距离与p型电极层400隔开。
参照图26，在分隔开的发光装置区域的p型电极层400以及蚀刻停止层500的上部上形成覆盖层600，然后，在整个结构上形成第一支撑层710和第二支撑层720。使用预定的光蚀刻工艺将第二支撑层720的预定的部分去除。
参照图27，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。然后，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上，以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。还在蚀刻停止层500和第一支撑层710之间的空间内形成钝化层800。
参照图28，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分执行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600和第一支撑层710，以完成芯片的形成。
图29至图32是示出制造在图3中描述的根据本发明第三实施例的发光装置的方法的剖视图。
参照图29，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。然后，在p型半导体层300上形成p型电极层400。使用真空沉积工艺，用透明导电材料(例如，透明导电氧化物)来形成p型电极层400。透明导电氧化物包括ITO、IZO、AZO或ZnO。真空沉积工艺包括溅射工艺、电子束蒸发工艺或热蒸发工艺。然后，在含有大约10％或更多氧的气体气氛中以大约200℃至大约800℃的温度对透明导电氧化物进行大约1分钟或者更长时间的热处理，从而形成具有像p型电极层400一样的欧姆特性的透明导电氧化物层。然后，在p型电极层400的预定的上部上用诸如Ag或Al之类的反射金属形成反射层450。还在p型电极层400上形成与反射层450间隔预定距离的蚀刻停止层500。
参照图30，在包括反射层450和蚀刻停止层500的整个上部上形成覆盖层600，然后在覆盖层600上形成第一支撑层710和第二支撑层720。使用预定的光蚀刻工艺将第二支撑层720的预定的部分去除。
参照图31，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。然后，使用蚀刻工艺将n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的预定部分去除，以限定发光装置区域。在设置在p型半导体层300上方的蚀刻停止层500上完成蚀刻工艺。然后，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图32，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后，对n型半导体层100的未形成n型电极层900的部分执行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600和第一支撑层710，以完成芯片的形成。
图33至图36是示出制造在图4中描述的根据本发明第四实施例的发光装置的方法的一个示例的剖视图。
参照图33，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。然后，对p型半导体层300、有源层200和n型半导体层100的预定的部分进行蚀刻以暴露蓝宝石基底50。接下来，在p型半导体层300的预定的上部上形成p型电极层400。也就是说，在p型半导体层300上形成透明的导电氧化物，然后使用光蚀刻工艺选择性地将透明的导电氧化物去除，以形成p型电极层400。蚀刻工艺可以是使用HCl稀溶液的湿蚀刻工艺或者使用CF4气的干蚀刻工艺。然后，在p型电极层400的上部上形成反射层450。反射层450是这样形成的，即，在整个结构上形成感光层(未示出)、对感光层进行图案化以暴露p型电极层400、沉积反射金属，以及之后使用剥离工艺去除感光层以及感光层上的反射金属。可选择地，可这样形成反射层450，即，在整个结构上沉积反射金属、形成光敏感图案以暴露反射金属的p型电极层400上的多个部分，以及之后对反射金属进行蚀刻。
参照图34，在蓝宝石基底50的暴露的多个部分上，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及在p型半导体层300的预定的上部上形成蚀刻停止层500。p型半导体层300的上部上的蚀刻停止层500与p型电极层400间隔预定的距离。之后，在包括p型电极层400和蚀刻停止层500的所得结构的整个上部上形成覆盖层600，然后，在覆盖层600上形成第一支撑层710和第二支撑层720。使用预定的光蚀刻工艺将第二支撑层720的预定的多个部分去除，使得第二支撑层720的剩余部分与发光装置具有相同的宽度。
参照图35，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。然后，使用蚀刻工艺将n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的预定部分去除，以限定发光装置区域。在设置在p型半导体层300上的蚀刻停止层500上完成蚀刻工艺。此外，对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的相对于形成在其侧壁上的蚀刻停止层500的部分而处于内部的部分进行蚀刻，从而将蚀刻停止层500的形成在侧壁上的部分去除。然后，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图36，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后，对n型半导体层100的未形成n型电极层900的部分执行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600和第一支撑层710，以完成芯片的形成。
图37至图40是示出制造在图4中描述的根据本发明第四实施例的发光装置的方法的另一示例的剖视图。
参照图37，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。然后，对p型半导体层300、有源层200和n型半导体层100的预定的部分进行蚀刻以暴露蓝宝石基底50。执行蚀刻工艺，以用宽度限定发光装置区域。形成感光层410或感光有机材料以填充蚀刻的部分。接下来，在p型半导体层300的预定的上部上形成p型电极层400和反射层450。接下来，在p型半导体层300的预定的上部上形成蚀刻停止层500。也就是说，蚀刻停止层500设置在感光层410上并以预定的距离与p型电极层400隔开。
参照图38，在包括p型电极层400、反射层450和蚀刻停止层500的获得的结构的整个上部上形成覆盖层600，然后，在覆盖层600上形成第一支撑层710和第二支撑层720。使用预定的光蚀刻工艺将第二支撑层720的预定的多个部分去除。
参照图39，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。在此之后，将感光层410去除，然后在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的通过去除感光层410而被暴露的侧壁上以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图40，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分进行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600和第一支撑层710，以完成芯片的形成。
图41至图44是示出制造在图5中描述的根据本发明第五实施例的发光装置的方法的剖视图。
参照图41，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。在此之后，在p型半导体层300的预定的上部上形成p型电极层400，然后在p型半导体层300的给定的上部上使蚀刻停止层500形成为以预定的距离与p型电极层400隔开。
参照图42，在包括p型电极层400和蚀刻停止层500的所得结构的整个部分上形成覆盖层600，然后，在覆盖层600上形成第一结合层651。在此之后，在支撑基底750上形成第二结合层652，然后，将第一结合层651和第二结合层652彼此结合以将覆盖层600与支撑基底750结合。例如，当应用AuSn基共晶合金(例如，含有80％Au和20％Sn的AuSn基共晶合金)，并在大约1atm或高于1atm的压力下以大约280℃至大约400℃的温度执行达时间段为大约5分钟至大约60分钟的结合工艺时，通过第一结合层651和第二结合层652将覆盖层600和支撑基底750相应地结合。可选择地，如果应用于第一结合层651和第二结合层652的AuSn基共晶合金含有10％的Au和90％的Sn，则通过温度为大约220℃至大约300℃、时间段为大约1分钟至大约120分钟的热处理工艺来执行结合工艺。支撑基底750包括传导性基底。例如，支撑基底750可包括金属基底、传导性陶瓷基底或半导体基底。金属基底可由诸如Mo、Ta、Ni、W、Cu、Al或Ag之类的单金属元素形成。可选择地，金属基底可由上述金属元素(即，Mo、Ta、Ni、W、Cu、Al或Ag)和其他元素的合金形成。传导性陶瓷基底可由Nb掺杂的SrTiO3、Al掺杂的ZnO、ITO或IZO形成。半导体基底可以是由B掺杂的Si、As掺杂的Si、杂质掺杂的金刚石、杂质掺杂的Ge和它们的组合中的一种形成的杂质掺杂的半导体基底。
参照图43，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。在此之后，对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的给定的部分进行蚀刻，以限定发光装置区域。在设置在p型半导体层300上的蚀刻停止层500上完成蚀刻工艺。然后，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图44，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分进行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600、第一结合层651和第二结合层652以及支撑基底750，以完成芯片的形成。
图45至图48是示出制造在图5中描述的根据本发明第五实施例的发光装置的另一方法的剖视图。
参照图45，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。然后，对p型半导体层300、有源层200和n型半导体层100的预定的部分进行蚀刻，以暴露蓝宝石基底50。接下来，在p型半导体层300的预定的上部上形成p型电极层400。
参照图46，在蓝宝石基底50的暴露的部分上，n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及p型半导体层300的预定的上部上形成蚀刻停止层500。p型半导体层300的上部上的蚀刻停止层500以预定的距离与p型电极层400隔开。之后，在包括p型电极层400和蚀刻停止层500的获得的结构的整个部分上形成覆盖层600。然后，在覆盖层600上形成第一结合层651，在支撑基底750上形成第二结合层652。将第一结合层651和第二结合层652彼此结合，以将覆盖层600和支撑基底750结合。
参照图47，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。然后，使用蚀刻工艺将n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的预定部分去除，以限定发光装置区域。在设置在p型半导体层300上的蚀刻停止层500上完成蚀刻工艺。此外，对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的相对于形成在其侧壁上的蚀刻停止层500的部分而处于内部的部分进行蚀刻，从而在蚀刻过程中将蚀刻停止层500的形成在侧壁上的部分去除。然后，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上，以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图48，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分进行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600、第一结合层651和第二结合层652以及支撑基底750，以完成芯片的形成。
图49至图52是示出制造在图6中描述的根据本发明第六实施例的发光装置的方法的剖视图。
参照图49，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。然后，对p型半导体层300、有源层200和n型半导体层100的预定的部分进行蚀刻，以暴露蓝宝石基底50。执行蚀刻工艺，以用宽度限定发光装置区域。接下来，在p型半导体层300的预定的多个上部上形成p型电极层400和蚀刻停止层500，其中，蚀刻停止层500以预定的距离与p型电极层400隔开。
参照图50，在分隔开的发光装置区域的包括p型电极层400以及蚀刻停止层500的上部上形成覆盖层600，然后，在覆盖层600上形成第一结合层651。在此之后，在支撑基底750上形成第二结合层652，然后，将第一结合层651和第二结合层652彼此结合以将覆盖层600与支撑基底750结合。
参照图51，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。然后，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。钝化层800还形成为填充蚀刻停止层500和第一结合层651之间的空间。
参照图52，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分进行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割第一结合层651和第二结合层652以及支撑基底750，以完成芯片的形成。
图53至图56是示出制造在图7中描述的根据本发明第七实施例的发光装置的方法的剖视图。
参照图53，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。然后，在p型半导体层300上形成p型电极层400。使用真空沉积工艺，用透明导电氧化物来形成p型电极层400，然后在含有大约10％或更多氧的气体气氛中对p型电极层400进行热处理以获得欧姆特性。在p型电极层400的预定的上部上用诸如Ag或Al的反射金属来形成反射层450。然后，在p型电极层400上形成以预定的距离与反射层450隔开的蚀刻停止层500。
参照图54，在包括反射层450和蚀刻停止层500的获得的结构的整个上部上形成覆盖层600。然后，在覆盖层600上形成第一结合层651。在此之后，在支撑基底750上形成第二结合层652，然后将第一结合层651和第二结合层652彼此结合以将覆盖层600与支撑基底750结合。
参照图55，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。然后，使用蚀刻工艺将n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的给定部分去除，以限定发光装置区域。在设置在p型半导体层300上的蚀刻停止层500上完成蚀刻工艺。然后，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图56，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后，对n型半导体层100的未形成n型电极层900的部分上执行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600、第一结合层651和第二结合层652以及支撑基底750，以完成芯片的形成。
图57至图60是示出制造在图8中描述的根据本发明第八实施例的发光装置的方法的一个示例的剖视图。
参照图57，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。然后，对p型半导体层300、有源层200和n型半导体层100的预定的部分进行蚀刻以暴露蓝宝石基底50。接下来，在p型半导体层300的预定的上部上形成p型电极层400和反射层450。
参照图58，在蓝宝石基底50的暴露的部分上、n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及p型半导体层300的预定的上部上形成蚀刻停止层500。p型半导体层300的上部上的蚀刻停止层500以预定的距离与p型电极层400隔开。然后，在包括p型电极层400和蚀刻停止层500的获得的结构的整个上部上形成覆盖层600。然后，在覆盖层600上形成第一结合层651，在支撑基底750上形成第二结合层652。之后，将第一结合层651和第二结合层652彼此结合，从而将覆盖层600和支撑基底750结合。
参照图59，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。然后，使用蚀刻工艺将n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的预定的部分去除，以限定发光装置区域。在设置在p型半导体层300上的蚀刻停止层500上完成蚀刻工艺。此外，对n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的相对于形成在其侧壁上的蚀刻停止层500的部分而处于内部的部分进行蚀刻，从而将蚀刻停止层500的形成在侧壁上的部分去除。然后，在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的侧壁上以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图60，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分进行粗化工艺。之后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600、包括第一结合层651和第二结合层652的结合层650以及支撑基底750，以完成芯片的形成。
图61至图64是示出制造在图8中描述的根据本发明第八实施例的发光装置的方法的另一示例的剖视图。
参照图61，在蓝宝石基底50上顺序地形成n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300。然后，对p型半导体层300、有源层200和n型半导体层100的预定的部分进行蚀刻，以暴露蓝宝石基底50。执行蚀刻工艺，以用宽度限定发光装置区域。形成感光层410或感光有机材料以填充蓝宝石基底50上的蚀刻部分。接下来，在p型半导体层300的预定的上部上形成p型电极层400和反射层450。
参照图62，在p型半导体层300的预定的上部上形成蚀刻停止层500。也就是说，蚀刻停止层500以预定的距离与p型电极层400隔开并设置在感光层410上。之后，在包括p型电极层400、反射层450和蚀刻停止层500的获得的结构的整个上部上形成覆盖层600。然后，在覆盖层600上形成第一结合层651，并在支撑基底750上形成第二结合层652。将第一结合层651和第二结合层652彼此结合，以将覆盖层600与支撑基底750结合。
参照图63，使用诸如激光辐射、研磨或化学抛光之类的方法将蓝宝石基底50从n型半导体层100去除。在此之后，将感光层410去除，然后在n型半导体层100、有源层200和p型半导体层300的通过去除感光层410而被暴露的侧壁上以及n型半导体层100的预定的上部上形成钝化层800。
参照图64，在n型半导体层100的预定的上部上形成n型电极层900，然后对n型半导体层100的没有形成n型电极层900的部分进行粗化工艺。然后，使用划片工艺或激光切割工艺在发光装置区域之间切割覆盖层600、包括第一结合层651和第二结合层652的结合层650以及支撑基底750，以完成芯片的形成。
图65是示出当电流施加到图1中的发光装置时发光装置的发光状态的光学显微图像，其中，根据图10至图16的方法来制造发光装置。该图像显示基底完全与蓝宝石基底分开，并且形成在基底上的发光装置处于良好的状态。
图66和图67是示出现有技术中的水平型发光装置B与图1中的垂直型发光装置A的电学和光学特性的比较的曲线图。
图66是示出水平型发光装置B与垂直型发光装置A的电流-电压特性的比较的曲线图。当施加大约100mA的电流时，垂直型发光装置A具有大约2.8V的正向电压，该正向电压比水平型发光装置B的大约2.9V的正向电压小大约0.1V，这表明垂直型发光装置A消耗的功率低于水平型发光装置B消耗的功率。
图67是示出水平型发光装置B与垂直型发光装置A的光强度特性的比较的曲线图。当施加大约100mA的电流时，垂直型发光装置A的光强度特性是水平型发光装置B的光强度特性的2.5倍或高于2.5倍，这表明对于相同的功耗来说，垂直型发光装置A发射的光是水平型发光装置B的2.5倍或高于2.5倍。
图68是示出现有技术中的水平型发光装置B与根据示例性实施例的垂直型发光装置A的相对于电流的光强度特性的比较的曲线图。
如图68所示，与水平型发光装置B相比，垂直型发光装置A发出2.5倍或更多的光，并且适合于施加更大的电流。这是由于垂直型发光装置A的金属或传导性基底具有比用于水平型发光装置B的蓝宝石基底的散热系数更大的散热系数。因而，垂直型发光装置A更适于用作高功率装置。
尽管参照具体实施例描述了发光装置及制造该发光装置的方法，但是它们并不局限于此。因此，本领域的技术人员应该容易理解，在不脱离由权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和改变。

Claims (17)

1.一种发光装置，包括：
第一类型的半导体层，包括被粗化的表面；
第二类型的半导体层；
有源层，布置在第一类型的半导体层与第二类型的半导体层之间；
第一电极，第二类型的半导体层的第一部分布置在第一电极上；
蚀刻停止层，与第一电极隔开，第二类型的半导体层的第二部分布置在蚀刻停止层上；
覆盖层，覆盖第一电极的侧部；以及
支撑层，包括多层结构，覆盖层布置在支撑层上。
2.如权利要求1所述的发光装置，所述发光装置还包括钝化层，钝化层覆盖有源层、第一类型的半导体层和第二类型的半导体层的侧部。
3.如权利要求2所述的发光装置，其中，钝化层布置在第一类型的半导体层的顶表面的一部分上。
4.如权利要求1所述的发光装置，其中，覆盖层包括Ti或Cr。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中，支撑层包括传导性的层。
6.如权利要求1所述的发光装置，其中，支撑层包括第一层，所述第一层包括Au、Ni、W、Mo、Cu、Al、Ta、Ag、Pt、Cr或它们的合金中的至少一种。
7.如权利要求6所述的发光装置，其中，支撑层还包括第二层，所述第二层包括Au、Ni、W、Mo、Cu、Al、Ta、Ag、Pt、Cr或它们的合金中的至少一种。
8.如权利要求1所述的发光装置，所述发光装置还包括布置在第一类型的半导体层上的第二电极。
9.如权利要求8所述的发光装置，其中，第二电极包括Cr和Au或者包括Ti和Al。
10.如权利要求8所述的发光装置，所述发光装置还包括设置在第二电极与第一类型的半导体层之间的抗反射层。
11.如权利要求10所述的发光装置，其中，抗反射层包括氧化铟锡、ZnO、SiO2、Si3N4、氧化铟锌或它们的组合中的一种。
12.如权利要求8所述的发光装置，其中，所述被粗化的表面接触第二电极的侧表面。
13.如权利要求12所述的发光装置，其中，所述被粗化的表面的最高处的点低于第二电极的底表面或与第二电极的底表面共平面。
14.如权利要求1所述的发光装置，所述发光装置还包括布置在覆盖层上的扩散阻碍层。
15.如权利要求14所述的发光装置，其中，扩散阻碍层包括Pt、Pd、W、Ni、Ru、Mo、Ir、Rh、Ta、Hf、Zr、Nb、V或它们的合金中的至少一种。
16.如权利要求1所述的发光装置，所述发光装置还包括设置在覆盖层和支撑层之间的结合层。
17.如权利要求1所述的发光装置，所述发光装置还包括布置在第一电极上的反射层。
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