CN104659163A - 发光二极管及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光二极管(LED)及其形成方法。本发明的LED包括一基底、一堆叠的LED结构以及多个底部电极。LED结构包括：一缓冲/成核层形成于基底之上且包括分布布拉格反射镜，一活性层，以及一顶部接触层。一第一接触III族-氮化物层设置于缓冲/成核层与活性层之间。一第二接触III族-氮化物层设置于活性层与顶部接触层之间。所述多个底部电极镶嵌于该基底中且延伸过该缓冲/成核层至第一接触III族-氮化物层之中，多个底部电极分别填满多个穿过该基底、该缓冲/成核层与部分的该第一接触III族-氮化物层的开口。本发明的发光二极管及其形成方法可减少工艺并降低成本。本发明因不需进行会损害发光二极管的顶部蚀刻程序，因此可减少工艺缺陷及增加产量。
Description
本申请是申请号为200910132275.X、申请日为2009年4月30日、发明名称为“发光二极管及其形成方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种发光二极管(LED)，且特别涉及设置在图案化基底上的垂直式III族-氮化物LED，且此图案化基底含有镶嵌的底部电极。
背景技术
发光二极管(LED)的制造主要是通过在基底上形成活性区、多种导体及半导体于基底上所形成，其利用电子及空穴的放射结合在p-n结处产生电流并发射电磁辐射。通过直接能带间隙材料，例如，GaAs或GaN，产生p-n结的顺向偏压，以及导入电子及空穴结合至耗尽区可产生电磁辐射。电磁辐射可为可见光或不可见光。不同的能带间隙材料可产生不同色彩的LED。此外，LED所激发的不可见光可直接射向磷光剂或其类似物，当磷光剂接受此不可见光后可激发出可见光。
LED可形成于一绝缘的未图案化基底，并将n型金属接触LED的顶部或光激发部的表面。但若将两个电极(n型及p型金属)设置于相同的一边，会减少活性区面积及发光效率。此外，利用干蚀刻程序以暴露n型III族-氮化物层会损坏侧壁并进一步降低发光效率。
其他传统的方法包括在p型III族-氮化物层及导电层之间插入一p型金属层。此方法必须进行晶片接合LED程序以及移除绝缘基底，然而若导体层及LED芯片之间的结不均一同样会影响LED的效能。再者，绝缘基底的移除会增加成本，因此传统的方法既复杂且昂贵。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种发光二极管元件及其形成方法，特别是形成于图案化基底上的垂直式III族-氮化物发光二极管。
在本发明的一实施方式中，本发明提供一种发光二极管元件，包括一基底，一堆叠的发光二极管结构，以及一镶嵌的底部电极。此发光二极管结构包括一缓冲/成核层形成于基底之上，一活性层，以及一顶部接触层。一第一接触III族-氮化物层设置于缓冲/成核层与活性层之间。一第二接触III族-氮化物层设置于活性层与顶部接触层之间。一底部电极延伸过基底及缓冲/成核层至该第一接触III族-氮化物层之中。
在本发明的再一实施方式中，还提供一种发光二极管，包括：
一基底；
一发光二极管结构，包括：
一缓冲/成核层，形成于该基底之上，该缓冲/成核层包括一分布布拉格反射镜；
一活性层；以及
一顶部接触层，其为一透明导电层，其中一第一接触III族-氮化物层设置于该缓冲/成核层与活性层之间，且一第二接触III族-氮化物层设置于该活性层与顶部接触层之间；以及
多个底部电极，其中所述多个底部电极镶嵌于该基底中且延伸过该缓冲/成核层至该第一接触III族-氮化物层之中，其中所述多个底部电极形成于单一个发光二极管中，所述多个底部电极分别填满多个穿过该基底、该缓冲/成核层与部分的该第一接触III族-氮化物层的开口。
在本发明的又一实施方式中，还提供一种发光二极管的形成方法，包括：
提供一基底；
形成多个外延层于该基底之上，以形成多个LED结构，该LED结构的形成方法包括：
形成一缓冲/成核层于该基底之上，该缓冲/成核层包括一分布布拉格反射镜；
形成一活性层；以及
形成一顶部接触层，该顶部接触层为一透明导电层，其中一第一接触III族-氮化物层形成于该缓冲/成核层与活性层之间，且一第二接触III族-氮化物层形成于该活性层与顶部接触层之间；以及
移除该基底、缓冲/成核层与第一接触III族-氮化物层的一部分以形成多个开口区；以及
形成一导体于所述多个开口区中，以形成多个底部电极，其中所述多个底部电极镶嵌于该基底中且延伸过该缓冲/成核层至该第一接触III族-氮化物层之中，所述多个底部电极形成于单一个发光二极管中，所述多个底部电极分别填满所述多个开口区。
在本发明的另一实施方式中，还提供一种发光二极管的形成方法，包括提供一基底；形成多个外延层于该基底之上，以形成多个LED结构，该LED结构的形成方法包括形成一缓冲/成核层于该基底之上；形成一活性层；以及形成一顶部接触层，其中一第一接触III族-氮化物层形成于该缓冲/成核层与活性层之间，且一第二接触III族-氮化物层形成于该活性层与顶部接触层之间；以及移除该基底、缓冲/成核层与第接触III族-氮化物层的一部分以形成多个开口区；以及形成一导体于该开口区中，以形成一底部电极，其中该底部电极延伸过该基底及缓冲/成核层至该第一接触III族-氮化物层之中。
本发明的发光二极管及其形成方法可减少工艺并降低成本。此外，本发明因不需进行会损害发光二极管的顶部蚀刻程序，因此可减少工艺缺陷及增加产量。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1显示本发明LED的第一实施例，其包括一图案化基底，且基底含有一镶嵌的底部电极。
图2显示本发明LED的图案化基底。
图3显示形成本发明LED的实施步骤。
图4显示本发明LED另一实施例，其具有硅上绝缘层(SOI)基底。
上述附图中的附图标记说明如下：
100～LED；102～基底；104～缓冲/成核层；106～第一接触III族-氮化物层；108～活性区；110～第二接触III族-氮化物层；112～顶部接触层；114～底部电极；120～LED结构；A～圆形底部电极；B～正方形底部电极；C～矩形底部电极；D～环状底部电极；E～条-环形电极；F～多边形底部电极；G～格子状底部电极；H～同心圆状的底部电极；200～含底部电极A的LED；202～含底部电极B的LED；204～含底部电极C的LED；206～含底部电极D的LED；208～含底部电极E的LED；210～含底部电极F的LED；212～含底部电极G的LED；216～含底部电极H的LED；302-322～发光二极管的形成步骤；400～LED；402～SOI基底；404～LED结构；406～底部电极；408～底部硅层；410～二氧化硅层；412～空气通道；414～顶部硅层。
具体实施方式
本发明涉及半导体LED，且在实际应用时，本领域的技术人员可依不同的需求增加其他半导体结构。
图1显示本发明LED的第一实施例，包括一图案化基底，其含有一镶嵌的底部电极。LED 100包括基底102及LED结构120，LED结构120形成于基底102之上。基底102可包括一导体基底或非导体基底。非导体基底可为蓝宝石(sapphire)、MgAl2O4、单晶氧化物或其类似物。半导体基底可为GaN、Si、Ge、SiC、SiGe、ZnO、ZnS、ZnSe、GaP、GaAs或其类似物。基底102的厚度可为约200μm至约600μm。外延膜所形成的LED结构120成长于基底102上，其包括缓冲/成核层104、第一接触III族-氮化物层106、活性层108、第二接触III族-氮化物层110，以及顶部接触层112。
缓冲/成核层104可为一低温或高温成长的III族-氮化物层、III族-氮化超晶格层、金属碳-氮层、多晶硅层或其类似物，其厚度可为约20nm至约100nm。超晶格层为一种多层堆叠结构，且包括两种具有不同能带间隙的氮化物材料。例如，超晶格层的厚度可为约1nm至1μm，其中每个氮化物材料层的厚度为约0.1nm至约50nm。III族-氮化物层可包括GaN、InN、AlN、AlxGa(1-x)N、AlxIn(1-x)N、AlxInyGa(1-x-y)N，或上述的组合，或其类似物。缓冲/成核层104可为一绝缘层。
在本发明一实施例中，缓冲/成核层104可具有反射性。例如，缓冲/成核层本身材料具有反射性，或可另增加一分布布拉格反射镜(DBR)至缓冲/成核层104中。DBR可包括具不同折射率的堆叠层。当缓冲/成核层104具反射特性时，LED 100为上发光型LED，且由顶部所输出的能量比不具反射特性的缓冲/成核层104大。
第一接触III族-氮化物层106设置于缓冲/成核层104上。第一接触III族-氮化物层106的厚度可为约1μm至约4μm。第一接触III族-氮化物层106的材料可为GaN：Si或GaN：Mg，其可以有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子线外延法(MBE)、氢化物气相外延法(HVPE)或液相外延法(LPE)或类似程序来形成。
活性层108设置于第一接触III族-氮化物层106之上。活性层108可包括多量子阱(MQW)或异质结构。活性层108可为InGaN或GaN层。活性层108可具有1量子阱(QW)或任何数目的量子阱，如3-5QWs。量子阱层的厚度可为约至约此外，活性层108可为一异质结构，其可较多量子阱厚，且其可仅具有一对量子阱。活性层108可于外延反应炉中形成。
第二接触III族-氮化物层110设置于活性层108之上。第二接触III族-氮化物层110于外延反应炉中成长形成，厚度可为约100nm至500nm，且其可包括GaN：Mg、GaN：Si、或其类似物。
顶部接触层112设置于第二接触III族-氮化物层110的顶部。接触LED激发面的方法可包括使用透明导电层，例如，铟锡氧化物(ITO)。此外，可在ITO层上贴附一金属垫。顶部接触层112可包括Ni、Au、ITO或上述的组合，或其类似物，且其厚度可为约10nm至约50nm。顶部接触层112可利用溅镀、电子束(E-beam)等程序形成于顶部接触层112上。
底部电极114延伸过基底102及缓冲/成核层104至第一接触III族-氮化物层106中。底部电极114可延伸至第一接触III族-氮化物层106一距离“t”。距离“t”可为约0.02μm至约0.8μm，较佳为约0.5μm。
图2为本发明各种LED底部电极的仰视图。在LED 202至216各实施例中，浅色部部分代表底部电极，例如，图1的底部电极114，而深色部分代表基底，例如，图1的基底102。由本发明的实施例可知，底部电极的外形可如图2的A-H所示。LED 202包括一圆形底部电极A。LED 204及206包括正方形底部电极B或矩形底部电极C。LED 208包括环状底部电极D。LED 210包括条-环形电极E。LED 212包括多边形底部电极F。LED 214包括格子状底部电极G，且LED 216包括同心圆状的底部电极H。本发明的实施例A-H仅为本发明底部电极一小部分的例子。此外，虽然图2所示的LED皆具有相同外形的底部电极，但本发明并不限于此，任何尺寸及形状的底部电极皆可形成于单一的LED中。
图3显示本发明的实施步骤。参照步骤302，提供及制备一基底。此基底可为蓝宝石(sapphire)、MgAl2O4、单晶氧化物、GaN、Si、Ge、SiC、SiGe、ZnO、ZnS、ZnSe、GaP、GaAs，或其类似物。基底可利用一高温回火程序来形成，此程序可为一吸附程序，用以移除基底中的杂质。
参照步骤304，利用一外延成长程序设置或形成一缓冲/成核层于基底上。外延层为一形成于单晶基板上的单晶成长层。外延层可由气态或液态前驱物所形成。基底(或前驱层)可作为一晶种层，使外延成长层呈现与基底相同的晶格结构及取向性。相对地，也可以其他薄膜的形成方法来形成多晶或无晶层于单晶基底之上。此外，可利用异质外延程序于基底上形成外延层，且外延层与基底的组成不同。另外，可提供一前驱物以在多晶结构上进行外延成长。
在一实施例中，缓冲/成核层104可包括低温成长的AlN层。AlN具有六方晶体结构及较大的能带间隙，其形成方法包括分子线外延法(MBE)，有机金属化学气相外延法(MOCVD)、氢化物气相外延法(HVPE)或液相外延法(LPE)等。
在MBE法，对一物质加热以产生粒子蒸气束。此粒子束可在一高度真空环境(10-8Pa)下沉积，使粒子束凝聚至一层结构之中。在MOCVD法，外延层的形成发生于基底表面的化学组成的终裂解。相较于MBE法，MOCVD法的外延成长是利用化学反应而非物理反应。HVPE法为一外延成长方法，其可利用前驱气体，例如，氨、氢、及各种氯化物。LPE法为一种利用熔融态液体材料在基板表面上沉积晶层的方法。缓冲/成核层可包括多个外延层。
参照步骤306，形成第一接触III族-氮化物层106于缓冲/成核层之上。在N-DOWN LED结构中，第一接触III族-氮化物层可包括掺杂Si的n型III族-氮化物GaN。在N-UP LED结构中，第一接触III族-氮化物层可包括掺杂Mg的p型III族-氮化物GaN。
参照步骤308，形成一多量子阱活性层于第一接触III族-氮化物层之上。多量子阱活性层可包括多层，其可形成多个量子阱。
参照步骤310，形成一第二接触III族-氮化物层于活性层之上。在N-DOWN LED结构中，第二接触III族-氮化物层可包括掺杂Mg的p型III族-氮化物GaN。在N-UP LED结构中，第二接触III族-氮化物层可包括掺杂Si的n型III族-氮化物GaN。
参照步骤312，形成一顶部金属接触层于第二接触III族-氮化物层之上。
参照步骤314，在形成顶部金属层之后，倒置基底。参照步骤316，图案化基底的底部。图案化基底底部的方法包括可形成一光阻层于基底的底部之上，利用一具有透明区及不透明区的掩模(如图2的底部电极图案)图案化光阻层。
参照步骤318，可利用一干蚀刻程序，如Ar，蚀刻基底。蚀刻程序可穿过基底及缓冲/成核层至第一接触III族-氮化物层中一距离“t”。第一接触III族-氮化物层中的距离“t”可为约0.02μm至约0.8μm。蚀刻程序较佳可在一蚀刻反应槽中进行。
参照步骤320，形成底部电极于基底之上。在N-DOWN LED结构中，底部电极可包括一n型金属。在N-UP LED结构中，底部电极可包括p型金属。参照步骤322，完成后续程序以形成垂直式LED。一般的标准程序可包括ICP-RIE蚀刻、湿式蚀刻、光化学蚀刻或其类似方法。
图4显示本发明LED另一实施例。LED 400具有硅上绝缘层(SOI)基底402。硅上绝缘层为一层状的硅-绝缘层硅基底。在一实施例中，绝缘层可包括二氧化硅。然而，此绝缘层也可包括蓝宝石或其类似物。
SOI、图案化电极、LED 400可包括一LED结构，如图1的LED 104，包括，缓冲/成核层、第一接触III族-氮化物层、活性层、第二接触III族-氮化物层、以及顶部金属接触层。底部电极406可包括电镀镍或其类似物。底部硅层408为SOI基底的底部电极的一部分，其未蚀刻。二氧化硅层410为SOI基底402的绝缘部分。空气通道412可利用蚀刻图化案底部电极来形成，详细说明如下。
在将顶部金属接触层设置至第二接触III族-氮化物层上之后，将基底倒置，并进行图案化及蚀刻程序。此蚀刻程序穿过SOI基底402的硅层408至绝缘层410，蚀刻速率依不同的材料而异，且二氧化硅层410的蚀刻开口可大于底部硅层408的蚀刻开口。蚀刻程序会停止于SOI基底402的顶部硅层414。可对顶部硅层进行掺杂以导入电荷。在N-DOWN LED结构中可使用n型掺杂物质，而在N-UP LED结构中可使用p型掺杂物质。接着可对蚀刻开口电镀镍层。此电镀程序可形成实质上垂直的镍柱结构，使空气通道412形成于底部电极406及二氧化硅层410之间。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种发光二极管，包括：
一基底；
一发光二极管结构，包括：
一缓冲/成核层，形成于该基底之上，该缓冲/成核层包括一分布布拉格反射镜；
一活性层；以及
一顶部接触层，其为一透明导电层，其中一第一接触III族-氮化物层设置于该缓冲/成核层与活性层之间，且一第二接触III族-氮化物层设置于该活性层与顶部接触层之间；以及
多个底部电极，其中所述多个底部电极镶嵌于该基底中且延伸过该缓冲/成核层至该第一接触III族-氮化物层之中，其中所述多个底部电极形成于单一个发光二极管中，所述多个底部电极分别填满多个穿过该基底、该缓冲/成核层与部分的该第一接触III族-氮化物层的开口。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其中该基底包括一硅上绝缘基底。
3.如权利要求1所述的发光二极管，其中该缓冲/成核层包括一III族-氮化物层、III族-氮化物超晶格层、金属碳-氮层或多晶硅层。
4.如权利要求1所述的发光二极管，其中该基底的厚度为约200μm至约600μm。
5.如权利要求1所述的发光二极管，其中该活性层包括多量子阱或异质结构。
6.如权利要求1所述的发光二极管，其中所述多个底部电极包括镍。
7.如权利要求1所述的发光二极管，其中所述多个底部电极穿过该第一接触III族-氮化物层一距离“t”，其中该距离“t”为约0.02μm至约0.8μm。
8.如权利要求1所述的发光二极管，其中所述多个底部电极包括圆形、正方形、矩形、椭圆形、线形、螺旋形、其他形状或上述的组合。
9.一种发光二极管的形成方法，包括：
提供一基底；
形成多个外延层于该基底之上，以形成多个LED结构，该LED结构的形成方法包括：
形成一缓冲/成核层于该基底之上，该缓冲/成核层包括一分布布拉格反射镜；
形成一活性层；以及
形成一顶部接触层，该顶部接触层为一透明导电层，其中一第一接触III族-氮化物层形成于该缓冲/成核层与活性层之间，且一第二接触III族-氮化物层形成于该活性层与顶部接触层之间；以及
移除该基底、缓冲/成核层与第一接触III族-氮化物层的一部分以形成多个开口区；以及
形成一导体于所述多个开口区中，以形成多个底部电极，其中所述多个底部电极镶嵌于该基底中且延伸过该缓冲/成核层至该第一接触III族-氮化物层之中，所述多个底部电极形成于单一个发光二极管中，所述多个底部电极分别填满所述多个开口区。
10.如权利要求9所述的发光二极管的形成方法，其中该基底的移除是利用磨除该基底约50μm至约100μm的厚度所完成。
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Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
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| CN104952995B (zh) * | 2015-05-05 | 2017-08-25 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种iii族半导体发光器件的倒装结构 |
| CN114023853A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-08 | 聚灿光电科技（宿迁）有限公司 | 一种led及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1619845A (zh) * | 2003-11-18 | 2005-05-25 | Itswell株式会社 | 半导体发光二极管及其制造方法 |
| CN1630112A (zh) * | 2001-01-29 | 2005-06-22 | 三星电机株式会社 | GaN基Ⅲ－Ⅴ族氮化物发光二极管及其制造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880491A (en) * | 1997-01-31 | 1999-03-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | SiC/111-V-nitride heterostructures on SiC/SiO2 /Si for optoelectronic devices |
| US6531328B1 (en) * | 2001-10-11 | 2003-03-11 | Solidlite Corporation | Packaging of light-emitting diode |
| US7531380B2 (en) * | 2003-04-30 | 2009-05-12 | Cree, Inc. | Methods of forming light-emitting devices having an active region with electrical contacts coupled to opposing surfaces thereof |
| US20070170461A1 (en) * | 2004-02-24 | 2007-07-26 | Koji Kamei | Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device |
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1630112A (zh) * | 2001-01-29 | 2005-06-22 | 三星电机株式会社 | GaN基Ⅲ－Ⅴ族氮化物发光二极管及其制造方法 |
| CN1619845A (zh) * | 2003-11-18 | 2005-05-25 | Itswell株式会社 | 半导体发光二极管及其制造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108133993A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-06-08 | 广东工业大学 | 一种紫外led垂直芯片结构 |
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