CN105322067B - 发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管，所述发光二极管包含：至少一个下电极，电流施加到该下电极上；置于下电极上的发光结构，其将电连接到下电极并且包含至少一个通孔；反射电极层，其置于下电极与发光结构之间；以及电极图案，其通过通孔将下电极电连接到发光结构。所述发光二极管具有改进的光提取效率并且允许高电流驱动。

Description

发光二极管
相关申请的交叉参考
本发明主张2014年6月13日提交的第10-2014-0072356号韩国专利申请以及2014年6月30日提交的第10-2014-0081058号韩国专利申请的优先权和权益，这些申请出于所有目的以引用的方式如同全文再现一般并入本文中。
技术领域
本发明的示例性实施例涉及一种发光二极管以及一种制造发光二极管的方法。更确切地说，本发明的示例性实施例涉及一种通过以晶圆级分离增长衬底来制造的发光二极管以及一种制造发光二极管的方法。
背景技术
发光二极管是指发出通过电子和电洞的重组合产生的光的无机半导体装置并且用于多个领域，例如，显示器、车灯、一般照明设备以及其类似者。
根据电极的位置或电极与外部引线之间的连接类型，发光二极管可以分成横向型发光二极管、垂直型发光二极管以及倒装芯片型(flip-chip)发光二极管。
横向型发光二极管可相对容易地制造且因此最广泛地用于本领域中。此种横向型发光二极管包含在其下侧处的增长衬底，而不是从此处分离。作为发光二极管的增长衬底，蓝宝石衬底最广泛地用于本领域中，并且由于蓝宝石衬底的低导热性，其具有难以从发光二极管中排出热量的问题。因此，发光二极管具有增加的结温度以及减小的内部量子效率，并且变得不合适用于高电流驱动。
已经开发了垂直型和倒装芯片型发光二极管，以便解决横向型发光二极管的问题。通常，与典型的横向型发光二极管相比，垂直型发光二极管通过采用其中p-电极位于下侧的结构而具有良好的电流扩展性能，并且还通过采用具有比蓝宝石高的导热性的支撑衬底而展现良好的散热效率。此外，在垂直型发光二极管中，N-平面通过光辅助化学(photoenhanced chemical，PEC)蚀刻或其类似者经受各向异性蚀刻以形成粗糙表面，由此显著改进向上的光提取效率。然而，在垂直型发光二极管中，外延层的总厚度与发光面积相比较薄，因此提供电流扩展的难度。也就是说，由于使用导电氮化物层制造的垂直型发光二极管经配置以允许在氮化物层的下侧处形成的上电极与下电极之间引导电流的流动，因此难以在整个活性区域中实现均一的电流扩展。为了解决此问题，将绝缘材料提供到对应于n-电极片的p-电极的位置，以防止电流直接从n-电极片流到p-电极。然而，通过此结构，发光二极管在移除衬底的过程期间具有在p-电极与绝缘材料之间裂解的问题。
另一方面，垂直型发光二极管包含由不同导电型半导体构成的下半导体层和上半导体层，并且需要分别连接到上半导体层和下半导体层的电极。因此，在制造垂直型发光二极管时，需要将增长衬底与半导体层分离的过程。
通常，为了防止在分离增长衬底时对半导体层造成损坏，在将增长衬底与半导体层分离之前，在增长衬底的相对侧处将金属衬底结合到半导体层。随后，通过激光剥离、化学品剥离或应力剥离将增长衬底与半导体层分离。金属衬底经由单独的结合层结合到半导体层，同时从某一结合温度或更高温度冷却到室温，所述结合层用以将金属衬底结合到半导体层。
另一方面，金属衬底和半导体层(例如，基于氮化镓的半导体层)具有不同的热膨胀系数，由此引起弯成弓形现象，其中半导体层被弯曲同时从结合温度冷却到室温。在大面积分离增长衬底之后，此种弯成弓形现象变得严重。在大面积分离增长衬底时，存在由于弯成弓形现象而对半导体层造成损坏的较高可能性，由此难以以晶圆级分离增长衬底。为了防止由弯成弓形现象引起的对半导体层造成损坏，在晶圆分成单元二极管之后将增长衬底与个别发光二极管分离。因此，制造垂直型发光二极管的常规方法需要复杂的过程和较高的制造成本。
此外，由于典型的垂直型发光二极管具有置于发光平面上的上金属电极，因此上金属电极可以屏蔽从活性层发出的光。因此，垂直型发光二极管的光提取效率可能会遭受退化。
近年来，已研究开发一种用于通过经由焊膏直接将发光二极管的垫片结合到印刷电路板来制造发光二极管模块的技术。例如，发光二极管模块通过将发光二极管芯片直接安装在印刷电路板(printed circuit board，PCB)上，而不是封装发光二极管芯片来制造。由于垫片在发光二极管模块中直接邻接焊膏，因此焊膏中的金属元素(例如，锡(Sn))通过垫片扩散到发光二极管中并且可以在发光二极管中产生短路，由此引起装置故障。因此，需要开发一种克服现有技术中的此类问题的发光二极管以及一种制造所述发光二极管的方法。
发明内容
示例性实施例提供一种具有改进的光提取效率并且允许高电流驱动的发光二极管。
示例性实施例提供一种可以通过防止焊膏的金属元素扩散经由焊膏直接安装在印刷电路板或其类似者上的发光二极管。
示例性实施例提供一种具有改进的电流扩展性能并且允许高电流驱动的发光二极管。
示例性实施例提供一种具有改进的结构稳定性且展示极佳散热效率的发光二极管。
示例性实施例提供一种以晶圆级制造的发光二极管。
示例性实施例提供一种包含支撑部件的发光二极管，所述支撑部件替代晶圆级次级衬底并且具有形成于其上的垫片。
示例性实施例提供一种可以在将增长衬底与半导体层分离之后最小化或防止弯成弓形现象的出现，由此实现大面积分离增长衬底的发光二极管。
示例性实施例提供一种如上文所述的制造发光二极管的方法。
根据一个示例性实施例，发光二极管包含：至少一个下电极，电流施加到所述下电极上；置于下电极上的发光结构，其将电连接到下电极并且包含至少一个通孔；反射电极层，其置于下电极与发光结构之间；以及电极图案，其通过通孔将下电极电连接到发光结构。
所述电极图案可以包含透明电极层，并且所述透明电极层可以包含氧化铟锡、氧化锌、二氧化锡、石墨烯或碳纳米管。
发光二极管可以进一步包含围绕下电极的侧表面的模具，并且下电极的下表面可以与模具的下表面齐平。
所述模具可以包含多个紧固元件。所述模具可以通过多个紧固元件以机械方式紧固到下电极。
紧固元件中的每一个可以包含多个凹陷部分和多个突出部分。此处，多个突出部分可以在突出方向上具有增加的宽度。
多个突出部分可以具有连续地或间歇地增加的宽度。
所述模具可以包含光敏聚酰亚胺、Su-8、用于电镀的光致抗蚀剂、聚对二甲苯、环氧模塑料(epoxy molding compound，EMC)以及陶瓷粉中的至少一个。
下电极可以具有20μm至200μm的高度。
反射电极层可以包含反射金属层和覆盖反射金属层的覆盖金属层。
发光二极管可以进一步包含置于下电极与将电连接到下电极的反射电极层之间的垫片金属层，并且所述垫片金属层可以通过通孔电连接到电极图案。
发光二极管可以进一步包含第一绝缘层，所述第一绝缘层置于反射电极层与垫片金属层之间，并且包含对应于通孔的第一区域和其中反射电极层电连接到垫片金属层的第二区域。
第一绝缘层可以包含分布式布拉格反射器。
发光二极管可以包含至少两个下电极。此处，下电极可以彼此分离并且至少两个下电极中的一个可以通过第二区域电连接到反射电极层且另一下电极可以通过第一区域电连接到电极图案。
其中电极图案连接到发光结构的区域可以与第二区域重叠。
发光二极管可以进一步包含第二绝缘层，所述第二绝缘层使发光结构的侧表面和发光结构的上表面的一部分与电极图案绝缘。
发光结构可以包含在其表面上形成的粗糙度。
下电极可以包含导电层、阻挡层和抗氧化层。
电极图案可以包含在一个方向上延伸的多个延伸部分。
所述多个延伸部分中的至少一些可以与隔离区域重叠。
电极图案可以包含多个第一延伸部分和多个第二延伸部分。此处，多个第一延伸部分可以相对于通孔在相对的横向方向上延伸，并且第二延伸部分中的一个可以在相对于多个第一延伸部分的延伸方向垂直的方向上延伸。
发光二极管可以进一步包含置于电极图案上的第三绝缘层。
根据另一示例性实施例，制造发光二极管的方法包含：在增长衬底上形成发光结构；在发光结构上形成反射电极层；在发光结构上形成用以覆盖反射电极层并且将电连接到发光结构的至少一个下电极；将增长衬底与发光结构分离；在发光结构中形成通孔；以及形成通过通孔将下电极电连接到发光结构的电极图案。
电极图案可以包含透明电极层。此处，所述透明电极层可以包含氧化铟锡、氧化锌或二氧化锡。
形成至少一个下电极可以包含形成用以围绕下电极的模具。此处，所述模具可以包含在其中的多个紧固元件并且可以通过多个紧固元件以机械方式紧固到下电极。
形成用以围绕下电极的模具可以包含形成围绕模具的外部区域的支撑件，并且所述支撑件和下电极可以通过相同过程形成。
形成用以围绕下电极的模具可以包含通过曝光和显影图案化模具的内部区域以形成多个紧固元件和内部开放区域，接着用下电极填充具有在其上形成的多个紧固元件的内部开放区域。
用下电极填充内部开放区域可以包含通过沉积或电镀在内部开放区域内形成下电极。
根据示例性实施例，发光二极管允许高电流驱动，并且具有改进的电流扩展性能且可以通过采用透明电极层替代电线来实现光提取效率的提高。另外，根据示例性实施例，在分离增长衬底之后，发光二极管不采用金属衬底，由此防止由于金属衬底与半导体层之间的热膨胀系数差引起的弯成弓形现象。此外，根据示例性实施例，发光二极管可以以晶圆级制造并且因此可以经由焊膏直接安装在印刷电路板上，同时防止在经由焊膏安装在印刷电路板上之后焊膏的金属元素发生扩散。
附图说明
包含附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图并入本说明书且构成本说明书的一部分，所述附图与用以阐述本发明的原理的描述一起说明本发明的示例性实施例。
图1a至图6d是根据本发明的示例性实施例的说明发光二极管以及制造发光二极管的方法的平面图和截面图。
图7至图11e是根据本发明的示例性实施例的说明发光二极管以及制造发光二极管的方法的平面图和截面图。
图12说明根据本发明的另一示例性实施例的发光二极管的截面图。
元件符号说明
110，410：增长衬底
120，420：外延层
121，421：第一导电型半导体层
123，423：活性层
125，425：第二导电型半导体层
427：发光结构
130：反射图案层
130a，430：反射电极层
130b，300：隔离区域
131，431：反射金属层
133，433：覆盖金属层
140，440：第一绝缘层
140a，440a：第一区域
140b，440b：第二区域
150，450：垫片金属层
150a，450a：结合层
150b，450b：金属反射层
150c，450c：抗扩散层
150d，450d：晶种层
160，460：模具
161，465：紧固元件
170，470：下电极
170a，470a：导电层
170b，470b：阻挡层
170c，470c：抗氧化层
171，471，475：支撑件
190，510：电极图案
190a：第一延伸部分
190b：第二延伸部分
200，500：第二绝缘层
210，520：第三绝缘层
a，b：隔离线
h1，h2：通孔
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。以下实施例通过实例提供，从而将本发明的精神完全传达给本发明所涉及的领域的技术人员。因此，本发明不限于本文中所揭示的实施例并且也可以用不同形式实施。在图式中，元件的宽度、长度、厚度以及其类似者可能出于清楚和描述的目的而被放大。当元件或层被称为“置于”或“安置在”另一元件或层上时，其可以直接“置于”或“安置在”另一元件或层上，或者可能存在中介元件或层。在本说明书中，相同的参考标号始终指代具有相同或类似功能的相同元件。
图1a至图6d是根据本发明的示例性实施例的说明发光二极管以及制造发光二极管的方法的平面图和截面图。
在图1a中，(a)是根据一个示例性实施例的发光二极管的增长衬底的平面图，其中反射电极层置于外延层上，(b)是沿着图1a的(a)中的线A-A截取的截面图，并且(c)是沿着图1a的(b)中的线B-B截取的截面图。
参考图1a，首先准备增长衬底110并且外延层120形成于增长衬底110上。增长衬底110可以是允许其上的外延层120增长的任何衬底，并且可以包含(例如)蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、尖晶石衬底和氮化物衬底。具体来说，在此实施例中，增长衬底110可以是蓝宝石衬底。
另一方面，当增长衬底110由与将在增长衬底110上增长的外延层120不同的材料构成时，例如，当外延层120包含氮化物半导体并且增长衬底110是蓝宝石衬底等异质(heterogeneous)衬底时，根据此实施例的发光二极管可以进一步包含在增长衬底110上的缓冲层(未示出)。
此外，增长衬底110可以包含多种增长平面，例如，极性增长平面，例如，c-平面(0001)；或非极性增长平面，例如，m-平面(1-100)或a-平面(11-20)；或半极性增长平面，例如，(20-21)平面。或者，增长衬底110可以是经图案化衬底。
第一导电型半导体层121、活性层123和第二导电型半导体层125在增长衬底110上增长。
第一导电型半导体层121可以包含(例如)n型基于氮化镓(gallium nitride，GaN)的半导体层，并且第二导电型半导体层125可以包含P型基于GaN的半导体层。此外，活性层123可以具有单个量子阱结构或多量子阱结构，并且可以包含阱层和阻挡层。此外，阱层的组成可以取决于光的所需波长来确定，并且可以包含(例如)氮化铟镓。
第一导电型半导体层121和第二导电型半导体层125可以是不同的导电型半导体层，并且半导体层121、123、125可以通过多种沉积和增长方法形成，包含金属有机化学气相沉积(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)、分子束外延法(molecularbeam epitaxy，MBE)、氢化物气相外延法(hydride vapor phase epitaxy，HVPE)，以及其类似者。
本文将省略关于半导体层的熟知技术。
另一方面，反射图案层130可以安置在第二导电型半导体层125上。反射图案层130可以包含多个反射电极层130a和隔离区域130b，所述隔离区域各自置于多个反射电极层130a之间以将反射电极层130a彼此隔离。反射图案层130可以通过考虑将在随后过程中形成的电极图案(未示出)的放置而置于第二导电型半导体层125上。因此，第二导电型半导体层125可以暴露于反射图案层130的隔离区域130b中的一些区域中。
在此示例性实施例中，隔离区域130b可以包含彼此分离且从一侧延伸到另一侧的多个延伸部分，并且反射电极层130a可以通过多个延伸部分彼此分开。
此外，在此示例性实施例中，绝缘层安置在隔离区域130b中并且电极图案(未示出)可以形成于绝缘层的上部区域中，其中隔离区域130b中的一些区域可以与电极图案重叠。
反射电极层130a可以包含反射金属层131和覆盖金属层133。覆盖金属层133可以覆盖反射金属层131的上表面和侧表面。
反射金属层131可以用以反射光并且还可以用作电连接到外延层130的电极。因此，需要的是反射金属层131包含具有高反射性且能够形成欧姆接触的材料。反射金属层131可以包含(例如)镍、铂、钯、铑、钨、钛、铝、银和金中的至少一个，并且可以由多个层组成，例如，镍/银/镍/金层。
覆盖金属层133防止在反射金属层131与其它材料之间的互扩散。因此，可以防止由于对反射金属层131造成的损坏引起的接触电阻(contact resistance)的增加和反射性的减小。覆盖金属层133可以包含镍、铬、钛、铂、钯、铑和钨中的至少一个，并且可以由多个层组成。
反射图案层130可以通过沉积和剥离或通过电子束蒸发形成。例如，光致抗蚀剂可以形成于其中形成反射电极层130a且排除隔离区域130b的区域中，并且通过典型的热沉积工艺形成金属层。随后，清除光致抗蚀剂以完成在第二导电型半导体层125上形成反射图案层130。
图1a示出在晶圆划分之前的晶圆的一部分。晶圆的一部分可以对应于其中将形成根据示例性实施例的发光二极管的单元二极管区。在这种情况下，其中未形成反射图案层130的在增长衬底110和外延层120的远端处的区域可以是隔离区域。应注意，除非另外规定，否则说明以下示例性实施例的附图示出单元二极管区域。
图1b是根据另一示例性实施例的发光二极管的增长衬底的平面图，其中在外延层上形成反射电极层。
除反射图案层130的形状之外，在图1b中示出的根据示例性实施例的发光二极管与图1a的示例性实施例的发光二极管基本上相同。此处，将省略相同组件的重复描述。
参考图1b，反射图案层130可以包含反射电极层130a以及替代地布置在其中的隔离区域130b。也就是说，反射电极层130a和隔离区域130b可以以条带图案布置。在本文中，尽管通过图1a的(a)和图1b中的实例示出反射图案层130的反射电极层130a和隔离区域130b的布置图案，但应理解，本发明并不限于此。
图2的(a)是根据一个示例性实施例的发光二极管的平面图，其中第一绝缘层置于反射电极层上，图2的(b)是沿着图2的(a)的线A-A截取的截面图，并且图2的(c)是沿着图2的(a)的线B-B截取的截面图。
参考图2，反射图案层130通过第一绝缘层140覆盖。也就是说，第一绝缘层140可以安置在反射图案层130的反射电极层130a的侧表面和上表面上以及隔离区域130b的底部表面上。第一绝缘层140可以具有均匀厚度或者可以取决于其区域具有不同厚度。
下部区域可以通过部分移除第一绝缘层140而暴露。第一绝缘层140可以包含暴露反射电极层130a的多个第二区域140b。此外，第一绝缘层140可以包含用于通孔(未示出)的第一区域140a，所述通孔将通过随后的过程形成。这将在下文中描述。
第一绝缘层140可以包含绝缘材料并且可以由(例如)氧化物(例如，二氧化硅(SiO2))、氮化物(例如，氮化硅(SiNx))或绝缘材料(例如，氟化镁(MgF2))构成。另外，第一绝缘层140可以由多个层组成并且可以包含分布式布拉格反射器，其中具有不同折射率的材料交替地彼此堆叠。例如，具有高反射性的绝缘反射层可以通过堆叠二氧化硅/二氧化钛层或二氧化硅/五氧化二铌层形成。
第一绝缘层140可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)或其类似者形成，并且可以经受图案化以暴露反射电极层130a。
图3a的(a)是根据一个示例性实施例的发光二极管的平面图，其中在第一绝缘层上形成金属层，图3a的(b)是沿着图3a的(a)的线A-A截取的截面图，并且图3a的(c)是沿着图3a的(a)的线B-B截取的截面图。
参考图3a，在第一绝缘层140上形成多个垫片金属层150。另外，垫片金属层150可以形成于第一区域140a和第二区域140b内。除其间的分离之外，垫片金属层150可以基本上在增长衬底110的整个上表面上形成。通过此结构，发光二极管允许电流容易地扩散通过垫片金属层150。垫片金属层150可以通过第二区域140b与反射电极层130a形成欧姆接触。
垫片金属层150可以包含结合层150a、金属反射层150b、抗扩散层150c以及晶种层150d。结合层150a可以包含钛、铬、镍、钽，或其组合并且增强垫片金属层150与第一绝缘层140之间的结合强度。金属反射层150b可以包含铝、银或其组合并且通过反射进入垫片金属层150的光增强发光二极管的反射性。抗扩散层150c可以包含铬、钛、镍、钼、钨化钛、钨，或其组合，并且通过防止金属元素的扩散来保护金属反射层150b。为了下电极(未示出)的沉积和电镀，形成晶种层150d，下电极将在随后的过程中形成，并且可以包含金或铜。垫片金属层150可以通过沉积或电镀形成。
图3b是在根据示例性实施例的发光二极管分成个别二极管之前晶圆的一部分的平面图。
参考图3b，垫片金属层150和第一绝缘层140以条带图案形成。也就是说，第一绝缘层150可以暴露于平行于彼此安置的垫片金属层150之间。此处，点划线“a”指示用于将晶圆隔离成个别二极管的隔离线。隔离线可以在图1中说明的隔离区域中形成。
尽管垫片金属层150可以沿着点划线“a”分成第一导电型垫片金属层和第二导电型垫片金属层，但是分开的层在晶圆内侧电连接到彼此，使得在电镀之后电流可以在其间流动。
图4a是根据示例性实施例的发光二极管的平面图，其中在垫片金属层上形成模具，图4b的(a)是沿着图4a的线A-A截取的截面图，并且图4b的(b)是沿着图4a的线B-B截取的截面图。
参考图4a和图4b，模具160和下电极170置于垫片金属层150上。模具160包含在其内部区域中的下电极170。模具160的内部区域通过紧固区域161耦合到下电极170中的每一个。此外，发光二极管可以进一步包含围绕模具160的支撑件171。模具160包含围绕下电极170的紧固元件。下电极170还包含紧固元件，所述紧固元件沿着所述下电极的边缘形成并且紧固到模具160的紧固元件。模具160的紧固元件紧固到下电极170的紧固元件以形成紧固区域161。也就是说，模具160的紧固图案和下电极的紧固图案在紧固区域161中彼此接合。如其中示出，紧固区域161可以形成反向梯形锯齿图案。或者，尽管未示出，但是紧固区域161可以形成三角形锯齿图案、梯形锯齿图案、矩形锯齿图案，以及其类似者。
模具160和下电极170的紧固元件中的每一个可以包含在紧固区域161中彼此接合的多个凹陷部分和多个突出部分。通过此结构，模具160和下电极170可以以机械方式强有力地紧固到彼此。
此外，为了增强模具160与下电极170之间的紧固强度，模具160和下电极170的紧固元件中的突出部分中的每一个在其突出方向上具有增加的宽度。另外，突出部分中的每一个可以在其突出方向上具有连续地或间歇地增加的宽度。只要模具160和下电极170可以穿过突出部分以机械方式紧固到彼此，模具160和下电极170的紧固元件中的突出部分中的每一个就可以具有任何形状。
另外，围绕模具160的支撑件171在所述过程期间增强发光二极管的结构稳定性，同时防止外延层120在移除增长衬底110之后遭受弯曲或断裂。
模具160可以包含光敏聚酰亚胺、Su-8、用于电镀的光致抗蚀剂、聚对二甲苯、环氧模塑料(epoxy molding compound，EMC)以及陶瓷粉中的至少一个。模具160和/或下电极170可以具有20μm至200μm的高度。另外，模具160的上表面可以与下电极170的上表面齐平。
在此示例性实施例中，模具160和下电极170的厚度可以视需要来确定。因此，模具160和下电极170可以通常形成为具有与典型金属板的厚度类似的厚度，由此根据示例性实施例的发光二极管可以用于与现有技术中相同的应用范围。
为了在模具160的内部区域中形成下电极170，模具160形成为通过沉积和固化覆盖安置于垫片金属层150与垫片金属层150之间的第一绝缘层140。随后，模具160的内部区域部分移除以形成内部开放区域，垫片金属层150通过所述内部开放区域部分暴露。在形成内部开放区域时，模具160可以通过曝光和显影经受图案化，使得紧固元件可以通过图案化过程形成于模具160的内部区域中。
接下来，形成下电极170以填充内部开放区域。下电极170可以通过沉积、电镀或其类似者形成。下电极170形成为接触金属垫层150，同时填充内部开放区域，由此下电极170可以电连接到外延层120。
在根据此示例性实施例的发光二极管中，由于在形成下电极170之前模具160包含紧固元件，因此通过电镀形成于内部开放区域中的下电极170中的每一个可以形成有紧固元件，所述紧固元件与模具160的紧固元件自然地接合。
下电极170中的每一个可以包含导电层170a、阻挡层170b和抗氧化层170c。导电层170a用以促进电流扩展并且可以包含铜或银。阻挡层170b防止下电极170的金属元素的扩散并且可以包含镍或钯。抗氧化层170c防止下电极170的氧化并且可以包含金以及其类似者，并且可以形成包含银和/或铝的氧化牺牲层来替代抗氧化层170c。
图4c是在根据示例性实施例的发光二极管分成个别二极管之前晶圆的一部分的平面图。
参考图4c，支撑件171可以安置在与指示隔离线的点划线“a”相对应的区域中。下电极170可以通过考虑置于下电极170下方的垫片金属层150的位置和面积而形成。下电极170和支撑件171可以通过相同的过程形成。也就是说，在垫片金属层150上形成不包含开放区域的模具160，并且模具160的一些区域经受图案化以暴露垫片金属层150和第一绝缘层140中的一些。模具160的经图案化区域可以是包含隔离线的隔离区域。通过此过程，开放区域可以通过用于下电极170的材料的沉积和固化而填充有下电极170。因此，下电极170和支撑件171可以通过相同过程由相同材料构成。
图5a至图6d是在移除增长衬底110之后的第一导电型半导体层121的视图，其中第一导电型半导体层121安置成面向上。因此，在此示例性实施例中，模具160和下电极170置于外延层120下方。
图5a是根据示例性实施例的发光二极管的外延层的平面图，增长衬底与所述外延层分离，图5b的(a)是沿着图5a的线A-A截取的截面图，并且图5b的(b)是沿着图5a的线B-B截取的截面图。
图5c的(a)是在形成发光结构之后沿着图5a的线A-A截取的截面图，并且图5c的(b)是在形成发光结构之后沿着图5a的线B-B截取的截面图。
参考图5a和图5b，增长衬底110与外延层120分离。增长衬底110可以使用多种方法中的任一个与外延层120分离，所述方法包含激光剥离、化学品剥离、应力剥离、热剥离，以及其类似者。
下电极170的暴露表面可以通过化学机械抛光变平。另外，可以在通过增长衬底110的分离暴露的第一导电型半导体层121的表面上形成粗糙度。另外，在形成粗糙度之前，在第一导电型半导体层121的表面上的剩余材料可以以化学方式或以机械方式移除，并且可以从其表面将第一导电型半导体层121移除到某一厚度。在增长衬底110的分离期间，在第一导电型半导体层121的表面周围可能出现缺陷或损坏。因此，第一导电型半导体层121的表面可以被移除到某一厚度，由此改进第一导电型半导体层121的总体结晶度。
可以使用氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液、硫酸/磷酸溶液，以及其类似者通过湿式蚀刻形成粗糙度。或者，粗糙度可以通过光辅助化学(photo-enhanced chemical，PEC)蚀刻、其它湿式蚀刻方法、干式蚀刻以及电解形成。在第一导电型半导体层121的表面上形成的粗糙度可以增强发光二极管的光提取效率。
在根据示例性实施例的发光二极管中，以机械方式紧固到彼此的模具160和下电极170用作支撑衬底来替代金属衬底，由此将可能在增长衬底110的分离期间出现的外延层120的弯成弓形现象最小化。在具有此结构的发光二极管中，施加到外延层120上的应力可以最小化，由此防止在分离增长衬底110之后对外延层120造成损坏。因此，根据示例性实施例的发光二极管包含缺陷最小化的具有良好晶体质量的外延层120，由此提供高可靠性和高效率。
接下来，参考图5c，发光结构可以通过图案化外延层120形成。另外，晶圆的隔离区域300可以通过图案化外延层120形成。
图案化可以通过干式蚀刻以及其类似者执行。外延层120可以通过形成隔离区域300而分成至少一个发光二极管。与图案化过程一起可以形成通孔h1，使得垫片金属层150通过其暴露。可以在图2的示例性实施例中描述的第一区域140a中形成通孔h1。在此示例性实施例中，通孔h1通过移除其中将形成通孔h1的第一绝缘层140的区域而形成，由此垫片金属层150通过通孔h1暴露。在形成通孔h1期间移除第一区域140a中的第一绝缘层140，由此防止对外延层120造成损坏。
通孔h1可以具有多面体形状，包含反向截短锥形形状、反向截短圆锥形状、圆柱体形状或方柱形。在此示例性实施例中，通孔具有反向截短圆锥形状，但不限于此。
图6a是包含根据示例性实施例的发光二极管中的第二绝缘层的发光结构的平面图，图6b的(a)是沿着图6a的线A1-A2截取的平面图，图6b的(b)是沿着图6a的线B-B截取的截面图，并且图6b的(c)是沿着图6a的线C-A1截取的截面图。
参考图6a和图6b，可以在发光结构120的上表面和侧表面上形成电极图案190。电极图案190可以包含从发光结构120的一侧延伸到另一侧的多个延伸部分。电极图案190可以具有包含铝或银的反射结构。在电极图案190中，多个延伸部分可以包含反射层。多个延伸部分的反射层可以包含铝或银。通过此结构，发光二极管可以具有改进的光提取效率。此外，电极图案190可以包含铬/金的多层结构。
为了形成电极图案190，首先形成第二绝缘层200以覆盖晶圆的总体上表面。随后，开放第二绝缘层200的一些区域，使得在通孔h1中的垫片金属层150的一部分通过其暴露。另外，开放与将连接到电极图案190的一部分上的第一导电型半导体层121的上表面的一些区域相对应的第二绝缘层200的一部分。随后，通过此过程暴露的在通孔h1中的垫片金属层150的一部分通过电极图案190电连接到第一导电型半导体层121的上表面的区域。电极图案190可以与第一导电型半导体层形成欧姆接触。随后，电极图案190的上表面通过第三绝缘层210覆盖。第三绝缘层210可以用于保护电极图案190。可以在包含电极图案190的上表面的发光结构120的总体上表面上形成第三绝缘层210。第二绝缘层200和第三绝缘层210可以是透明绝缘层。
在此示例性实施例中，电极图案190具有对应于图1中示出的隔离区域130b的形状。也就是说，电极图案190安置成与形成于隔离区域130b中的第一绝缘层140重叠。
电极图案190可以包含相对于通孔h1在相对的横向方向上延伸的第一延伸部分190a和垂直于第一延伸部分190a的第二延伸部分190b。第二延伸部分190b可以包含银或铝的反射层，并且第一延伸部分190a也可以包含反射层。
第一延伸部分190a和第二延伸部分190b的长度和数目可以取决于安置在下部区域中的隔离区域130b的延伸部分的数目来确定。因此，在此示例性实施例中，隔离区域130b的至少一些区域可以与安置在上部区域中的电极图案190重叠。
在此示例性实施例中，由于第一绝缘层140置于电极图案190与下电极170中的至少一个之间，因此发光二极管可以防止电流在发光结构120中直接从第一导电型半导体层121流动到第二导电型半导体层125，由此改进电流扩展性能。
随后，将晶圆分成个别二极管的过程通过考虑经由图案化形成的隔离区域300来执行。安置在隔离区域300中的支撑件171也可以与此过程一起移除。因此，如图6c中示出可以形成根据一个示例性实施例的发光二极管。
另外，尽管未在附图中示出，但是在通过图案化形成发光结构120的过程中，执行图案化使得垫片金属层150的侧端区域未暴露于外部，并且垫片金属层150可以通过第二绝缘层200和第三绝缘层210覆盖。通过此过程，可以防止垫片金属层150接触外部环境。
图6d是根据另一示例性实施例的电极图案的平面图。除了电极图案的形状之外，图6d中示出的实施例的发光二极管与图6a中示出的实施例的发光二极管相同，并且因此将省略重复描述。
参考图6d，电极图案190可以包含在相对的横向方向上延伸的第一延伸部分190a和垂直于第一延伸部分190a的第二延伸部分190b。
在此示例性实施例中，第一延伸部分190a靠近发光二极管的一侧在相对的横向方向上延伸，而不是相对于通孔h1在相对的横向方向上延伸。第一延伸部分190a可以安置在发光结构120的外周上，而不是置于发光结构120上。通过此结构，发光二极管可以防止电极图案190阻挡在活性层123中产生的光，由此改进光提取效率。尽管在图6a和图6d中说明电极图案190的形状，但是应理解本发明并不限于此。
在一个示例性实施例中，尽管未在附图中示出，但是在晶圆分成个别二极管之前或之后，波长转换层可以沉积或涂覆到其上具有第二绝缘层200和第三绝缘层210的晶圆或个别发光二极管上，并且可以具有均一厚度。波长转换层可以含有用于转换在活性层123中产生的光的树脂和磷光体。磷光体可以与树脂混合并且随机地或均匀地安置在波长转换层中。
树脂可以包含聚合树脂(例如，环氧树脂或丙烯酸树脂)或硅酮树脂，并且可以用作其中分散磷光体的基质。磷光体可以包含所属领域的技术人员所熟知的多个磷光体，并且可以包含在以下项中选出的至少一种类型的磷光体：例如，石榴石磷光体、铝酸盐磷光体、硫化物磷光体、氮氧化物磷光体、氮化物磷光体、氟磷光体和硅酸盐磷光体，但不限于此。
波长转换层可以通过多种方法中的任一个沉积或涂覆，所述方法包含喷雾剂喷洒、脉冲激光沉积(pulsed laser deposition，PLD)、打印、旋涂玻璃法(spin-on-glass，SOG)涂覆，以及其类似者。
此外，在一个示例性实施例中，尽管未在附图中示出，但是在晶圆分成个别二极管之前或之后，光学玻璃透镜可以沉积或涂覆到其上具有第二绝缘层200和第三绝缘层210的晶圆或个别发光二极管上。光学玻璃透镜可以调节在活性层123中产生的光的光束角。此外，可以使用呈微透镜或菲涅耳透镜形式的光学玻璃透镜在发光二极管上形成次级光学透镜。光学玻璃透镜可以使用SOG或透明有机材料作为结合剂而结合到发光二极管。光学透明SOG或透明有机材料的使用可以减小光损耗。此外，在波长转换层形成于发光二极管上之后可以形成光学玻璃透镜。
在示例性实施例中，发光二极管可以通过由模具160围绕的下电极170直接安装在印刷电路板上，并且防止下电极170的侧表面暴露于外部，由此防止焊膏中的金属元素(例如，锡(Sn))扩散到发光二极管中。
尽管已结合附图说明一些示例性实施例，但是对所属领域的技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种修改、变化和替代。因此，应理解，这些实施例和附图不应解释为限制本发明并且给定用于向所属领域的技术人员提供对本发明的透彻理解。本发明的范围应根据以上所附权利要求书解释为覆盖源自所附权利要求及其等效物的所有修改或变化。
图7至图11e是根据本发明的示例性实施例的说明发光二极管以及制造发光二极管的方法的平面图和截面图。
图7的(a)是根据一个示例性实施例的发光二极管的增长衬底的平面图，其中在外延层上形成反射电极层，并且图7的(b)是沿着图7的(a)中的线D-D截取的截面图。
参考图7，首先准备增长衬底410并且外延层420形成于增长衬底410上。增长衬底410可以是允许其上的外延层420不受限制地增长的任何衬底，并且可以包含(例如)蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、尖晶石衬底和氮化物衬底。具体来说，在此示例性实施例中，增长衬底410可以是蓝宝石衬底。
另一方面，当增长衬底410由与将在增长衬底410上增长的外延层420不同的材料构成时，例如，当外延层420包含氮化物半导体并且增长衬底410是蓝宝石衬底等异质衬底时，根据此实施例的发光二极管可以进一步包含在增长衬底410上的缓冲层(未示出)。
此外，增长衬底410可以包含多种增长平面，例如，极性增长平面，例如，c-平面(0001)；或非极性增长平面，例如，m-平面(1-100)或a-平面(11-20)；或半极性增长平面，例如，(20-21)平面。或者，增长衬底410可以是经图案化衬底。
第一导电型半导体层421、活性层423和第二导电型半导体层425在增长衬底110上增长。
第一导电型半导体层421可以包含(例如)n型基于GaN的半导体层，并且第二导电型半导体层425可以包含p型基于GaN的半导体层。此外，活性层423可以具有单个量子阱结构或多量子阱结构，并且可以包含阱层和阻挡层。此外，阱层的组成可以取决于光的所需波长来确定，并且可以包含(例如)氮化铟镓。
第一导电型半导体层421和第二导电型半导体层425可以是不同的导电型半导体层，并且半导体层421、423、425可以通过多种沉积和增长方法形成，包含金属有机化学气相沉积(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)、分子束外延法(molecularbeam epitaxy，MBE)、氢化物气相外延法(hydride vapor phase epitaxy，HVPE)，以及其类似者。
本文将省略关于半导体层的熟知技术。
随后，反射电极层430通过剥离技术形成。形成反射电极层430以允许第二导电型半导体层425通过其一些区域暴露。通过反射电极层430的一些区域暴露的第二导电型半导体层425可以通过随后的过程电连接到电极图案。下文将描述此过程的细节。因此，暴露第二导电型半导体层425的第二导电型半导体层425区域的面积和位置通过考虑与电极图案的电连接来确定。尽管在此示例性实施例中第二导电型半导体层425邻近于增长衬底410的一侧以圆形形状暴露，但是应理解本发明并不限于此。
反射电极层430可以包含反射金属层431和覆盖金属层433。反射金属层431包含反射层并且应力消除层可以安置于反射金属层431与覆盖金属层433之间。应力消除层缓解由于反射金属层431与覆盖金属层433之间的热膨胀系数差引起的应力。
反射金属层431可以由(例如)镍/银/镍/金构成并且可以具有约的总厚度。反射金属层431可以具有倾斜的侧表面，即，其中底部表面具有大于上表面的面积的结构。此反射金属层431可以通过电子束蒸发形成。
覆盖金属层433覆盖反射金属层431的上表面和侧表面以保护反射金属层431。覆盖金属层433可以通过溅镀或通过电子束蒸发(例如，行星式电子束蒸发)形成，其中增长衬底410在真空沉积期间以倾斜状态旋转。覆盖金属层433可以包含镍、铂、钛或铬，并且可以通过沉积(例如)约5对镍/铂或约5对镍/钛而形成。或者，覆盖金属层433可以包含钨化钛、钨或钼。
取决于反射金属层431和覆盖金属层433的金属材料，应力消除层可以由通过各种方式选定的材料构成。例如，当反射金属层431包含银、铝或铝合金并且覆盖金属层433包含钨、钨化钛或钼时，应力消除层可以是银、铜、镍、铂、钛、铑、钯或铬的单个层，或者铜、镍、铂、钛、铑、钯或金的复合层。此外，当反射金属层431包含银、铝或铝并且覆盖金属层433包含铬、铂、铑、钯或镍时，应力消除层可以是银或铜的单个层，或者镍、金、铜或银的复合层。
另外，尽管未在附图中示出，但是反射电极层430可以进一步包含抗反射金属层。抗反射金属层可以覆盖覆盖金属层433并且可以包含金，以便防止覆盖金属层433的氧化。例如，抗氧化层可以由金/镍或金/钛构成。钛展现对二氧化硅等氧化层的良好粘着力，并且因此是优选的。抗反射金属层还可以通过溅镀或通过电子束蒸发(例如，行星式电子束蒸发)形成，其中衬底410在真空沉积期间以倾斜状态旋转。
在沉积反射电极层430之后，移除光致抗蚀剂图案并且因此在第二导电型半导体层425上形成反射电极层430，如图7中示出。
图7示出在晶圆划分之前的晶圆的一部分。晶圆的一部分可以对应于其中将形成根据示例性实施例的发光二极管的单元二极管区。在这种情况下，在增长衬底410和外延层420的两个末端之间的其中不形成反射电极层430的区域可以是隔离区域。应注意，除非另外规定，否则说明本发明的以下示例性实施例的附图示出单元二极管区域。
图8的(a)是具有在其上形成的第一绝缘层的反射电极层的平面图并且图8的(b)是沿着图8的(a)的线D-D截取的截面图。
参考图8，反射电极层430通过第一绝缘层440覆盖。随后，移除第一绝缘层440的一部分以暴露下部区域。第一绝缘层440包含多个第二区域440b，反射电极层430通过所述第二区域部分暴露。多个第二区域440b可以彼此间隔开恒定距离。多个第二区域440b中的每一个与第一区域440a间隔开恒定距离。可以通过考虑根据示例性实施例的发光二极管的电流扩展来确定恒定距离。第一区域440a可以是其中将通过随后的过程形成通孔的区域。
第二区域440b具有通过考虑第二区域下方的反射电极层430而开放的预定面积。第一绝缘层440可以具有均匀厚度或者可以取决于其区域具有不同厚度。
第一绝缘层440可以包含绝缘材料并且可以由(例如)氧化物(例如，二氧化硅)、氮化物(例如，氮化硅)或绝缘材料(例如，氟化镁)构成。另外，第一绝缘层440可以由多个层组成并且可以包含分布式布拉格反射器，其中具有不同折射率的材料交替地彼此堆叠。例如，具有高反射性的绝缘反射层可以通过堆叠二氧化硅/二氧化钛层或二氧化硅/五氧化二铌层形成。
第一绝缘层440可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、电子束沉积或其类似者形成，并且可以经受图案化以形成第二区域440b。
图9a的(a)是其上形成垫片金属层的第一绝缘层的平面图，并且图9a的(b)是沿着图9a的(a)的线D-D截取的截面图。
参考图9a，在第一绝缘层440上形成多个垫片金属层450。垫片金属层450可以置于第一区域440a和第二区域440b上。除其间的分离之外，垫片金属层450可以基本上在增长衬底410的整个上表面上形成。通过此结构，发光二极管允许电流容易地扩散通过垫片金属层450。垫片金属层450可以通过第二区域140b与反射电极层430形成欧姆接触。
垫片金属层450可以包含结合层450a、金属反射层450b、抗扩散层450c以及晶种层450d。结合层450a可以包含钛、铬、镍、钽，或其组合并且增强垫片金属层450与第一绝缘层440之间的结合强度。金属反射层450b可以包含铝、银或其组合并且通过反射进入垫片金属层450的光增强发光二极管的反射性。抗扩散层450c可以包含铬、钛、镍、钼、钨化钛、钨，或其组合，并且通过防止金属元素扩散来保护金属反射层450b。为了下电极(未示出)的沉积和涂覆，形成晶种层450d，下电极将在随后的过程中形成。垫片金属层450可以通过沉积或电镀形成。垫片金属层450可以具有均匀厚度或者可以取决于其区域具有不同厚度。
图9b是在根据示例性实施例的发光二极管分成个别二极管之前晶圆的一部分的平面图。
参考图9b，垫片金属层450和第一绝缘层440以条带图案形成。也就是说，第一绝缘层450可以暴露于平行于彼此安置的垫片金属层450之间。此处，点划线“a”指示用于将晶圆划分成个别二极管的隔离线。可以在图7中说明的隔离区域中形成隔离线。
尽管垫片金属层450可以沿着点划线“a”分成第一导电型垫片金属层和第二导电型垫片金属层，但是分开的层在晶圆内侧电连接到彼此，使得电流在电镀之后可以在其间流动。
图10a是根据示例性实施例的发光二极管的平面图，其中在垫片金属层上形成模具，图10b的(a)是沿着图10a的线D-D截取的截面图，并且图10b的(b)是沿着图10a的线E-E截取的截面图。
参考图10a和图10b，模具460和多个下电极470置于垫片金属层450上。模具460包含在其内部区域中的下电极470并且通过多个紧固元件465耦合到下电极470。此外，发光二极管可以进一步包含围绕模具460的支撑件475。
紧固元件465可以具有多种形状中的任一个，并且如附图中示出，下电极470中的每一个的一部分可以置于紧固元件465之间。也就是说，如在齿轮之间的接合一样，下电极470的外部区域的一部分与紧固元件465接合。
另外，一个紧固元件465和置于紧固元件465之间的下电极470的一部分可以通过点对称方式安置。也就是说，当围绕某一点旋转180度时，一个紧固元件465和置于紧固元件465之间的下电极470的一部分可以彼此重叠。通过这些结构，模具460和下电极470可以以机械方式强有力地紧固到彼此。
此外，为了增强模具460与下电极470之间的紧固强度，紧固元件465中的每一个可以具有朝向下电极470增加的宽度。另外，在紧固元件465的整个区域中或在其一些区域中，紧固元件465可以具有朝向下电极470增加的宽度。此外，紧固元件465可以包含其中紧固元件的宽度连续地或间歇地增加的区域。通过此结构，模具460和下电极470可以像齿轮一样彼此接合，由此提供结实的机械紧固。
只要模具460和下电极470可以通过紧固元件465以机械方式紧固到彼此，紧固元件465就可以具有任何形状。
另外，模具460通过支撑件475围绕。支撑件475在所述过程期间增强发光二极管的结构稳定性，同时防止外延层420在移除增长衬底410后遭受弯曲或断裂。
模具460可以包含光敏聚酰亚胺、Su-8、用于电镀的光致抗蚀剂、聚对二甲苯、环氧模塑料(epoxy molding compound，EMC)以及陶瓷粉中的至少一个。模具460和/或下电极470可以具有20μm至200um的高度。另外，模具460的上表面可以与下电极470的上表面齐平。
在此示例性实施例中，模具460和下电极470的厚度可以视需要来确定。因此，模具260和下电极470通常可以形成为具有与典型金属板的厚度类似的厚度，由此根据示例性实施例的发光二极管可以用于与现有技术中相同的应用范围。
为了形成在其中包含下电极470的模具460，模具460首先形成为通过沉积和固化覆盖垫片金属层450和第一绝缘层450的一部分。随后，模具460的内部区域部分移除以形成内部开放区域，垫片金属层450通过所述内部开放区域部分暴露。在形成内部开放区域时，模具460可以通过曝光和显影经受图案化，使得紧固元件465可以通过图案化过程形成于模具460的内部区域中。
接下来，形成下电极470以填充内部开放区域。下电极470可以通过沉积、电镀或其类似者形成。下电极470形成为接触垫片金属层450，同时填充内部开放区域，由此下电极470可以电连接到外延层420。
在此示例性实施例中，通过如上文所描述的过程和结构，发光二极管可以防止由于模具460与下电极470之间的热膨胀系数差引起的其间耦合强度的退化，由此提供发光二极管的改进的可靠性。
下电极470中的每一个可以包含导电层470a、阻挡层470b和抗氧化层470c。导电层470a用以促进电流扩展并且可以包含铜或银。阻挡层470b防止下电极470的金属元素的扩散并且可以包含镍或钯。抗氧化层470c防止下电极470的氧化并且可以包含金以及其类似者，并且可以形成包含银和/或铝的氧化牺牲层来替代抗氧化层470c。抗氧化层470c或氧化牺牲层可以置于下电极470的暴露的上表面上。
图10c是在根据示例性实施例的发光二极管分成个别二极管之前晶圆的一部分的平面图。
参考图10c，支撑件475可以对应于图9b中示出的隔离线“b”安置。下电极470可以通过考虑在下电极470下方的垫片金属层450的位置和面积而形成。下电极470和支撑件471可以通过相同的过程形成。具体来说，在垫片金属层450上形成模具460，并且模具460的一些区域经受图案化以暴露一些垫片金属层450和第一绝缘层440。模具460的经图案化区域可以是包含隔离线的隔离区域。通过此过程，开放区域可以通过用于下电极470的材料的沉积或涂覆和固化而填充有下电极470，由此形成下电极470和支撑件475。因此，下电极470和支撑件471可以通过相同过程由相同材料构成。
在根据示例性实施例的发光二极管中，通过多个紧固元件465紧固到彼此的模具460和下电极470用作支撑衬底，由此最小化可能在增长衬底410的分离期间出现的外延层420的弯成弓形现象。在具有此结构的发光二极管中，施加到外延层420上的应力最小化，由此防止在分离增长衬底410之后对外延层420造成损坏。因此，根据示例性实施例的发光二极管包含缺陷最小化的具有良好晶体质量的外延层420，由此提供高可靠性和高效率。
图11a至图11e是在移除增长衬底410之后的第一导电型半导体层421的视图，其中第一导电型半导体层421安置成面向上。因此，在此示例性实施例中，模具460和下电极470置于发光结构427下方。
图11a是根据示例性实施例的发光二极管的第一导电型半导体层的平面图，增长衬底与所述第一导电型半导体层分离，图11b的(a)是沿着图11a的线D-D截取的截面图，并且图11b的(b)是沿着图11a的线E-E截取的截面图。
参考图11a和图11b，增长衬底410与外延层420分离。增长衬底410可以通过多种方法中的任一个与外延层420分离，所述方法包含激光剥离、化学品剥离、应力剥离、热剥离，以及其类似者。
下电极470的暴露表面可以通过化学机械抛光变平。另外，可以在通过增长衬底410的分离形成的第一导电型半导体层421的暴露表面上形成粗糙度。另外，在形成粗糙度之前，在第一导电型半导体层421的表面上的剩余材料可以以化学方式或以机械方式移除，并且可以从其表面将第一导电型半导体层421移除到某一厚度。在增长衬底410的分离期间，在第一导电型半导体层421的表面周围可能出现缺陷或损坏。因此，第一导电型半导体层421的表面可以被移除到某一厚度，由此第一导电型半导体层421的总体结晶度可以得到改进。
可以使用氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液、硫酸/磷酸溶液，以及其类似者通过湿式蚀刻形成粗糙度。或者，粗糙度可以通过光辅助化学(photo-enhanced chemical，PEC)蚀刻、其它湿式蚀刻方法、干式蚀刻以及电解形成。在第一导电型半导体层421的表面上形成的粗糙度可以增强发光二极管的光提取效率。
其后，发光结构427可以通过图案化外延层420形成。另外，晶圆的隔离区域300可以通过图案化外延层420形成。隔离区域是指其中将执行切块过程以便将晶圆分成单元发光二极管的区域，并且可以在其两端处具有支撑件475，如图11b中示出。
图案化可以通过干式蚀刻以及其类似者执行。通孔h2可以与图案化过程一起形成，使得垫片金属层450通过其部分暴露。通孔h2可以置于对应于第一区域440a的区域中。在此示例性实施例中，移除其中将形成通孔h1的第一绝缘层440的区域，由此可以形成暴露垫片金属层450的一部分的通孔h1。在此示例性实施例中，通过移除其中将形成通孔h2的第一绝缘层440的区域而形成通孔h2。或者，通孔h2可以通过仅移除外延层420，随后移除第一绝缘层440形成。
通孔h2可以具有多面体形状，包含反向截短锥形形状、反向截短圆锥形状、圆柱体形状或方柱形。在此示例性实施例中，通孔h2具有反向截短圆锥形状，但不限于此。
接下来，参考图11c，第二绝缘层500可以形成于在发光二极管的两端处暴露的发光结构427和支撑件475上。图11c的(a)是其中在图11b的(a)的实施例中形成第二绝缘层190的发光二极管的截面图，并且图11c的(b)是其中在图11b的(b)的实施例中形成第二绝缘层500的发光二极管的截面图。
第二绝缘层190可以通过沉积以及其类似者由任何透明绝缘材料构成。第二绝缘层500防止发光结构420接触空气。
随后，参考图11d，电极图案510可以形成于发光结构420的侧表面和上表面上，同时电连接到第一导电型半导体层421。
图11d的(a)是其中在图11b的(a)的实施例中形成电极图案510的发光二极管的截面图，并且图11d的(b)是其中在图11b的(b)的实施例中形成电极图案510的发光二极管的截面图。
为了形成电极图案510，首先部分移除第二绝缘层500以暴露第一氮化物半导体层421。其中移除第二绝缘层500的一部分的区域可以对应于第二绝缘层500下方的第一区域440a(参看图8)。其中移除第二绝缘层500的一部分的区域可以是其中形成通孔h2的区域。电极图案510可以与暴露的第一氮化物半导体层421形成欧姆接触。电极图案510可以包含透明电极层。透明电极层可以由透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TCO)构成并且可以包含氧化铟锡、氧化锌、二氧化锡、石墨烯或碳纳米管。电极图案510可以通过包含溅镀的沉积工艺形成。第二绝缘层500的一部分置于电极图案510与发光结构427的侧表面之间以防止发光结构427发生短路。
在示例性实施例中，当透明电极层用作电极时，可以防止由于上电极引起的光阻挡。因此，发光二极管具有改进的光提取效率。
随后，形成第三绝缘层520以覆盖包含电极图案510的发光结构20的整个上表面。第三绝缘层520可以通过沉积以及其类似者由任何透明绝缘材料构成。
其后，将晶圆分成个别二极管的过程通过考虑经由图案化形成的隔离区域来执行。此过程可以包含使用切块刀片(例如，金刚石刀片)的切块过程。通过所述切块过程，可以移除安置在隔离区域中的支撑件475。
通过此过程，如图11d的(a)和(b)中示出的在晶圆上的单元二极管区域可以分成如图11e的(a)和(b)中示出的个别发光二极管。
图12示出根据另一示例性实施例的发光二极管的截面图。
图12中示出的发光二极管具有与图11e中示出的发光二极管相同的结构，不同之处在于，垫片金属层450的相对端通过第二绝缘层500暴露，并且因此将省略相同组件的重复描述。
参考图12，发光二极管可以包含第二绝缘层500，所述第二绝缘层覆盖垫片金属层450，使得垫片金属层450的相对端不暴露于外部。
此结构可以通过以下方式获得：图案化外延层420以形成发光结构427或晶圆的隔离区域，使得垫片金属层450的相对端置于模具460上而不接触支撑件475。
通过此结构，发光二极管可以防止垫片金属层450接触空气，由此改进发光二极管的可靠性。
在一个示例性实施例中，尽管未在附图中示出，但是在晶圆分成个别二极管之前或之后，波长转换层可以沉积或涂覆到其上具有第三绝缘层520的晶圆或个别发光二极管上，并且可以具有均一厚度。波长转换层可以含有用于转换在活性层423中产生的光的树脂和磷光体。磷光体可以与树脂混合并且随机地或均匀地安置在波长转换层中。
树脂可以包含聚合树脂(例如，环氧树脂或丙烯酸树脂)或硅酮树脂，并且可以用作其中分散磷光体的基质。磷光体可以包含所属领域的技术人员所熟知的多个磷光体，并且可以包含在以下项中选出的至少一种类型的磷光体：例如，石榴石磷光体、铝酸盐磷光体、硫化物磷光体、氮氧化物磷光体、氮化物磷光体、氟磷光体和硅酸盐磷光体，但不限于此。
波长转换层可以通过多种方法中的任一个沉积或涂覆，所述方法包含喷雾剂喷洒、脉冲激光沉积(pulsed laser deposition，PLD)、打印、旋涂玻璃法(spin-on-glass，SOG)涂覆，以及其类似者。
此外，在一个示例性实施例中，尽管未在附图中示出，但是在晶圆分成个别二极管之前或之后，光学玻璃透镜可以沉积或涂覆到其上具有第三绝缘层520的晶圆或个别发光二极管上。光学玻璃透镜可以调节在活性层423中产生的光的光束角。此外，可以使用呈微透镜或菲涅耳透镜形式的光学玻璃透镜在发光二极管上形成次级光学透镜。光学玻璃透镜可以使用SOG或透明有机材料作为结合剂而结合到发光二极管。光学透明SOG或透明有机材料的使用可以减小光损耗。此外，在波长转换层形成于发光二极管上之后可以形成光学玻璃透镜。
在示例性实施例中，发光二极管可以通过由模具460围绕的下电极470直接安装在印刷电路板上，并且防止下电极470的侧表面暴露于外部，由此防止焊膏中的金属元素(例如，锡(Sn))扩散到发光二极管中。此外，在根据示例性实施例的发光二极管中，模具460和下电极470通过紧固元件465以机械方式紧固到彼此，由此改进发光二极管的可靠性。
另外，作为电极图案510，透明电极层置于发光结构的上表面上，由此通过抑制光阻挡来改进发光二极管的光提取效率。
尽管已结合附图说明一些示例性实施例，但是对所属领域的技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种修改、变化和替代。因此，应理解，这些实施例和附图不应解释为限制本发明并且给定用于向所属领域的技术人员提供对本发明的透彻理解。本发明的范围应根据以上所附权利要求书解释为覆盖源自所附权利要求及其等效物的所有修改或变化。

Claims (18)

1.一种发光二极管，其包括：
至少两个下电极，电流施加到所述至少两个下电极上；
置于所述至少两个下电极上的发光结构，其将电连接到所述至少两个下电极并且包括至少一个通孔；
反射电极层，其置于所述至少两个下电极与所述发光结构之间，且所述反射电极层将所述至少两个电极中的一个电连接到所述发光结构；
电极图案，其通过所述通孔将所述至少两个下电极中的另一下电极电连接到所述发光结构；以及
围绕所述至少两个下电极的侧表面的模具，其中所述至少两个下电极的下表面与所述模具的下表面齐平。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述电极图案包括透明电极层，所述透明电极层包括氧化铟锡、氧化锌、二氧化锡、石墨烯或碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述模具包括多个紧固元件，所述模具通过所述多个紧固元件以机械方式紧固到所述至少两个下电极。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其中所述紧固元件中的每一个包括多个凹陷部分和多个突出部分，所述多个突出部分在突出方向上具有增加的宽度。
5.根据权利要求4所述的发光二极管，其中所述多个突出部分具有连续地或间歇地增加的宽度。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述模具包括光致抗蚀剂、聚对二甲苯、环氧模塑料以及陶瓷粉中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述至少两个下电极具有20μm至200μm的高度。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述反射电极层包括反射金属层和覆盖所述反射金属层的覆盖金属层。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其进一步包括：
垫片金属层，其置于所述至少两个下电极与所述反射电极层之间，
所述垫片金属层通过所述通孔电连接到所述电极图案。
10.根据权利要求9所述的发光二极管，其进一步包括：
第一绝缘层，其置于所述反射电极层与所述垫片金属层之间，
所述第一绝缘层包括对应于所述通孔的第一区域以及其中所述反射电极层电连接到所述垫片金属层的第二区域。
11.根据权利要求10所述的发光二极管，其中所述第一绝缘层包括分布式布拉格反射器。
12.根据权利要求10所述的发光二极管，其中所述至少两个下电极中的一个通过所述第二区域电连接到所述反射电极层且所述另一下电极通过所述第一区域电连接到所述电极图案。
13.根据权利要求10所述的发光二极管，其中所述电极图案连接到所述发光结构的区域与所述第二区域重叠。
14.根据权利要求1所述的发光二极管，其进一步包括：
第二绝缘层，所述第二绝缘层使所述发光结构的侧表面和所述发光结构的上表面的一部分与所述电极图案绝缘。
15.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述发光结构包含在其表面上形成的粗糙度。
16.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述至少两个下电极包括导电层、阻挡层和抗氧化层。
17.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述电极图案包括在所述发光二极管的一个方向上延伸的多个延伸部分。
18.根据权利要求17所述的发光二极管，其中所述反射电极层的数量为多个，隔离区域各自置于所述多个反射电极层之间以将所述多个反射电极层彼此隔离，所述多个延伸部分中的至少一些与所述隔离区域重叠。
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