DE202012013620U1 - Leuchtdiode - Google Patents

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Abstract

Leuchtdiode, die Folgendes umfasst:eine Halbleiterschicht (110) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive Schicht (120) und eine Halbleiterschicht (130) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einem Substrat (100) gebildet sind;Mesa-geätzte Bereiche (150), die in einem Lochtyp von der Oberfläche der Halbleiterschicht (130) des zweiten Leitfähigkeitstyps zu der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (110) gebildet sind;eine reflektierende Elektrode (140), die auf der Halbleiterschicht (130) des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist;eine untere Isolationsschicht (200), die eine gesamte Oberfläche der Struktur bedeckt, die durch die Halbleiterschicht (110) des ersten Leitfähigkeitstyps, die aktive Schicht (120), die Halbleiterschicht (130) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die Mesa-geätzten Bereiche (150) und die reflektierende Elektrode (140) gebildet wird, wobei die untere Isolationsschicht (200) ermöglicht, dass eine obere Oberfläche der reflektierenden Elektrode (140) durch diese hindurch teilweise freigelegt ist, und ferner ermöglicht, dass die Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (110) in den Mesa-geätzten Bereichen (150) durch diese hindurch freigelegt ist;eine Stromaufweitungsschicht (210), die auf der unteren Isolationsschicht (200) gebildet ist und die Halbleiterschicht (110) des ersten Leitfähigkeitstyps bedeckt und elektrisch mit der Halbleiterschicht (110) des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden ist, wobei die reflektierenden Elektroden (140) durch die untere Isolationsschicht (200) elektrisch von der Stromaufweitungsschicht (210) isoliert sind;eine obere Isolationsschicht (220), die auf der Stromaufweitungsschicht (210) gebildet ist, wobei sowohl die Stromaufweitungsschicht (210) als auch die reflektierende Elektrode (140) teilweise durch die obere Isolationsschicht (220) freigelegt sind;ein erstes Pad (230), das elektrisch mit der Stromaufweitungsschicht (210) verbunden ist, die durch die obere Isolationsschicht (220) freigelegt ist; undein zweites Pad (240), das elektrisch mit der reflektierenden Elektrode (140) verbunden ist, die durch die obere Isolationsschicht (220) freigelegt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtdiode und insbesondere eine Flip-Chip-Typ-Leuchtdiode mit verbesserter Lichtausbeute.
  • Stand der Technik
  • Nach der Entwicklung von Galliumnitrid(GaN)-basierten Leuchtdioden wurden GaN-basierte LEDs in verschiedenen Gebieten angewandt, wie etwa LED-Anzeigevorrichtungen mit natürlicher Farbe, LED-Schildern, weißen LEDs und dergleichen.
  • Allgemein wird eine galliumnitridbasierte Leuchtdiode durch Aufwachsen epitaktischer Schichten auf einem Substrat, wie etwa einem Saphirsubstrat, gebildet und beinhalten eine n-Typ-Halbleiterschicht, eine p-Typ-Halbleiterschicht und eine dazwischenliegende aktive Schicht. Dann wird ein n-Elektrode-Pad auf der n-Typ-Halbleiterschicht gebildet und wird ein p-Elektrode-Pad auf der p-Typ-Halbleiterschicht gebildet. Für den Betrieb ist die Leuchtdiode durch die Elektrodenpads elektrisch mit einer externen Leistungsquelle verbunden. Zu dieser Zeit fließt Strom von dem p-Elektrode-Pad durch die Halbleiterschichten zu dem n-Elektrode-Pad.
  • Andererseits wird, um eine Wärmedissipation zu verbessern, während ein Lichtverlust durch das p-Elektrode-Pad verhindert wird, eine Leuchtdiode mit einer Flip-Chip-Struktur in der Technik verwendet und wurden verschiedene Elektrodenstrukturen vorgeschlagen, um eine Stromaufweitung in einer großflächigen Flip-Chip-Typ-Leuchtdiode zu fördern (siehe US-Nr. 6.486.499 ). Zum Beispiel wird eine reflektierende Elektrode auf der p-Typ-Halbleiterschicht gebildet und werden Erweiterungen zur Stromaufweitung auf einem Gebiet der n-Typ-Halbleiterschicht gebildet, das durch Ätzen der p-Typ-Halbleiterschicht und der aktiven Schicht freigelegt wird.
  • Die reflektierende Elektrode, die auf der p-Typ-Halbleiterschicht gebildet ist, reflektiert Licht, das in der aktiven Schicht erzeugt wurde, um eine Lichtextraktionseffizienz zu verbessern, und fördert eine Stromaufweitung in der p-Typ-Halbleiterschicht. Andererseits fördern die Erweiterungen, die mit der n-Typ-Halbleiterschicht verbunden sind, eine Stromaufweitung in der n-Typ-Halbleiterschicht, so dass Licht gleichmäßig in einem breiten aktiven Bereich erzeugt werden kann. Insbesondere erfordert eine Leuchtdiode mit einer großen Fläche von etwa 1 mm2 oder mehr eine Stromaufweitung nicht nur in der p-Typ-Halbleiterschicht, sondern auch in der n-Typ-Halbleiterschicht.
  • Jedoch setzen herkömmliche Techniken lineare Erweiterungen ein, die eine Beschränkung einer Stromaufweitung aufgrund des hohen Widerstandes davon bewirken. Zudem tritt, da eine reflektierende Elektrode nur auf der p-Typ-Halbleiterschicht angeordnet ist, ein signifikanter Lichtverlust aufgrund der Pads und der Erweiterungen anstelle einer Reflexion durch die reflektierende Elektrode auf.
  • Ferner wird bei der Flip-Chip-Struktur Licht durch ein Substrat emittiert. Entsprechend wird, nachdem Halbleiterschichten auf dem Substrat gebildet wurden, eine metallische reflektierende Schicht oberhalb der Halbleiterschichten oder einer Stromaufweitungsschicht gebildet, so dass Licht durch die reflektierende Schicht reflektiert werden kann.
  • 1 ist eine Teilschnittansicht einer Leuchtdiode einschließlich einer reflektierenden Schicht in der Technik.
  • Unter Bezugnahme auf 1 sind eine ohmsche Schicht 12 und eine reflektierende Schicht 13 auf einer Mesa-Schicht 11 angeordnet. Außerdem umgibt eine Barriereschicht 14 eine Seitenoberfläche der ohmschen Schicht 12, während sie einen oberen Teil und eine Seitenoberfläche der reflektierenden Schicht 13 umgibt.
  • Die Mesa-Schicht 10 ist ein Halbleiterbereich, der durch epitaktisches Wachstum gewachsen wurde, und die ohmsche Schicht 12 besteht aus einem leitfähigen Metall oder einem leitfähigen Oxid. Außerdem reflektiert die reflektierende Schicht 13 Licht, das in der Mesa-Schicht 10 oder einem Stapel unterhalb der Mesa-Schicht erzeugt wird. Die reflektierende Schicht 13 ist aus Silber (Ag) oder Aluminium (Al) gebildet.
  • Die Barriereschicht 14, die den oberen Teil und die Seitenoberfläche der reflektierenden Schicht 13 umgibt, weist eine Struktur auf, bei der erste Barriereschichten 14A und zweite Barriereschichten 14B alternierend aufeinander gestapelt sind. Die ersten Barriereschichten 14A beinhalten Nickel und die zweiten Barriereschichten 14B beinhalten Wolfram (W) oder Wolfram-Titan (TiW). Die Barriereschicht 14 verhindert eine Diffusion von Metallelementen, die die reflektierende Schicht 13 darstellen. Andererseits weist die reflektierende Schicht 13 einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Barriereschicht 14 auf. Zum Beispiel weist Ag einen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Raumtemperatur von 18,9 µm·m-1·K-1 auf und weist W einen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Raumtemperatur von 4,5 µm·m-1·K-1 auf. Es gibt nämlich einen erheblichen Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der reflektierenden Schicht 13 und der Barriereschicht 14.
  • Ein solcher signifikanter Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der reflektierenden Schicht 13 und der Barriereschicht 14 ruft eine Spannung in der reflektierenden Schicht 13 hervor. Entsprechend wird die reflektierende Schicht 13 aufgrund von Spannung, die in der reflektierenden Schicht 13 bei derselben Temperatur erzeugt wird, von der ohmschen Schicht 12 oder der Mesa-Schicht 10 unter der ohmschen Schicht 12 separiert.
  • Andererseits wurden verschiedene Techniken eingesetzt, um eine Leistungsfähigkeit der Leuchtdiode, das heißt eine interne Quanteneffizienz und eine externe Quanteneffizienz, zu verbessern. Unter verschiedenen Versuchen, eine externe Quanteneffizienz zu verbessern, wurde eine Technik zum Verbessern einer Lichtextraktionseffizienz in der Technik entwickelt.
  • Offenbarung
  • Technisches Problem
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Leuchtdiode mit einer verbesserten Stromaufweitungsleistungsfähigkeit bereitzustellen.
  • Außerdem zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Leuchtdiode mit verbesserter Lichtextraktionseffizienz durch Verbessern einer Reflektivität bereitzustellen.
  • Ferner zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode bereitzustellen, die eine Stromaufweitungsleistungsfähigkeit verbessern kann, während ein komplizierter Herstellungsprozess verhindert wird.
  • Ferner zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Leuchtdiode, die dazu in der Lage ist, eine Spannung abzuschwächen, die durch eine reflektierende Schicht verursacht wird, und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen.
  • Ferner zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Technik zum Verbessern einer Lichtextraktionseffizienz durch eine Oberflächentexturierung durch einen kostengünstigen und einfachen Prozess bereitzustellen.
  • Technische Lösung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leuchtdiode offenbart, die eine lichtemittierende Struktur beinhaltet, die eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive Schicht und eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst, die auf einem Substrat gebildet sind. Bei der Leuchtdiode der Erfindung werden Mesa-geätzte Bereiche in einem Lochtyp von der Oberfläche der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps zu der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet. Eine reflektierende Elektrode ist auf der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet. Eine untere Isolationsschicht bedeckt die gesamte Oberfläche der lichtemittierenden Struktur, der Mesa-geätzten Bereiche und der reflektierenden Elektrode, wobei die untere Isolationsschicht ermöglicht, dass eine obere Oberfläche der reflektierenden Elektrode durch diese hindurch teilweise freigelegt wird und die Oberfläche der ersten Halbleiterschicht durch diese hindurch in den Mesa-geätzten Bereichen freigelegt wird. Eine Stromaufweitungsschicht wird auf der unteren Isolationsschicht gebildet, die die Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps bedeckt. Die Stromaufweitungsschicht ist elektrisch mit der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden, wobei die reflektierenden Elektroden durch die untere Isolationsschicht elektrisch von der Stromaufweitungsschicht isoliert sind. Eine obere Isolationsschicht ist auf der Stromaufweitungsschicht gebildet, wobei sowohl die Stromaufweitungsschicht als auch die reflektierende Elektrode teilweise durch die obere Isolationsschicht freigelegt sind. Ein erstes Pad ist elektrisch mit der Stromaufweitungsschicht verbunden, die durch die obere Isolationsschicht freigelegt ist, und ein zweites Pad ist elektrisch mit der reflektierenden Elektrode verbunden, die durch die obere Isolationsschicht freigelegt ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Leuchtdiode Folgendes: eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps; mehrere Mesas, die voneinander auf der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps separiert sind und jeweils eine aktive Schicht und eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps beinhalten; reflektierende Elektroden, die jeweils auf dem entsprechenden Mesa-Bereich angeordnet sind und sich in ohmschem Kontakt mit der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps befinden; und eine Stromaufweitungsschicht, die mehrere Mesas und die Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die von den Mesas elektrisch zu isolieren ist, bedeckt und erste Öffnungen beinhaltet, die in oberen Gebieten der Mesas gebildet sind, um die reflektierenden Elektroden jeweils durch diese hindurch freizulegen, wobei sich die Stromaufweitungsschicht in ohmschem Kontakt mit der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps befindet.
  • Da die Stromaufweitungsschicht die mehreren Mesas und die Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps bedeckt, weist die Leuchtdiode durch die Stromaufweitungsschicht eine verbesserte Stromaufweitungsleistungsfähigkeit auf.
  • Die Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps ist kontinuierlich gebildet. Außerdem weisen die mehreren Mesas eine longitudinal langgestreckte Form auf und erstrecken sich parallel zueinander zu einer Seite des Substrats hin und können die ersten Öffnungen zu den gleichen Enden der mehreren Mesas hin verschoben sein. Entsprechend ist es möglich, eine einfache Bildung von Pads zu erzielen, die die reflektierenden Elektroden verbinden, die durch die Öffnungen der Stromaufweitungsschicht freigelegt sind.
  • Die Stromaufweitungsschicht kann ein reflektierendes Metall, wie etwa Al, beinhalten. Entsprechend ermöglicht die Leuchtdiode eine Lichtreflexion nicht nur durch die reflektierenden Elektroden, sondern auch durch die Stromaufweitungsschicht, wodurch Licht, das sich durch Seitenoberflächen der mehreren Mesas und die Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps bewegt, reflektiert werden kann.
  • Jede der reflektierenden Elektroden kann eine reflektierende Metallschicht und eine Barrieremetallschicht beinhalten. Ferner kann die Barrieremetallschicht eine obere Oberfläche und eine Seitenoberfläche der reflektierenden Metallschicht bedecken. Von daher verhindert die Leuchtdiode, dass das reflektierende Metall nach außen freigelegt wird, wodurch eine Verschlechterung der reflektierenden Metallschicht verhindert wird.
  • Jede der reflektierenden Elektroden kann ferner eine Spannungsentlastungsschicht, die zwischen der reflektierenden Metallschicht und der Barrieremetallschicht gebildet ist und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der reflektierenden Metallschicht und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Barrieremetallschicht aufweist, aufweisen. Die Spannungsentlastungsschicht schwächt eine Spannung ab, die auf die reflektierende Metallschicht ausgeübt wird, wodurch verhindert wird, dass die reflektierende Metallschicht von der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps delaminiert wird.
  • Die Leuchtdiode kann ferner Folgendes beinhalten: eine obere Isolationsschicht, die wenigstens einen Teil der Stromaufweitungsschicht bedeckt und zweite Öffnungen beinhaltet, die in oberen Gebieten der Mesas gebildet sind, um jeweils reflektierende Elektroden durch diese hindurch freizulegen; und ein zweites Pad, das auf der oberen Isolationsschicht angeordnet ist und elektrisch mit den reflektierenden Elektroden verbunden ist, die durch die ersten und zweiten Öffnungen freigelegt sind. Die Leuchtdiode kann ferner ein erstes Pad beinhalten, das mit der Stromaufweitungsschicht verbunden ist. Das erste Pad und das zweite Pad können die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, wodurch eine Flip-Chip-Bondung erleichtert wird.
  • Die Leuchtdiode kann ferner eine untere Isolationsschicht beinhalten, die zwischen den mehreren Mesas und der Stromaufweitungsschicht angeordnet ist und die Stromaufweitungsschicht elektrisch von den mehreren Mesas isoliert. Die untere Isolationsschicht kann dritte Öffnungen beinhalten, die in oberen Gebieten der Mesas gebildet sind, um jeweils die reflektierenden Elektroden durch diese hindurch freizulegen.
  • Außerdem können die ersten Öffnungen eine größere Breite als die dritten Öffnungen aufweisen, um zu ermöglichen, dass alle der dritten Öffnungen freigelegt werden. Mit anderen Worten weisen die ersten Öffnungen Seitenwände auf, die auf der unteren Isolationsschicht angeordnet sind. Außerdem kann die Leuchtdiode ferner eine obere Isolationsschicht beinhalten, die wenigstens einen Teil der Stromaufweitungsschicht bedeckt und zweite Öffnungen beinhaltet, durch die die reflektierenden Elektroden freigelegt sind. Die obere Isolationsschicht bedeckt die Seitenwände der ersten Öffnungen.
  • Die untere Isolationsschicht kann eine reflektierende dielektrische Schicht sein, zum Beispiel ein Bragg-Spiegel (DBR: Distributed Bragg Reflector).
  • Die Leuchtdiode kann ferner ein Substrat einschließlich des ersten leitfähigen Halbleiters, der auf einer Oberfläche von diesem gebildet ist, und einer geschliffenen Textur, die auf der anderen Oberfläche von diesem gebildet ist, beinhalten.
  • Die geschliffene Textur kann durch Schleifen der anderen Oberfläche des Substrats, gefolgt von einer Behandlung mit Phosphorsäure oder einem Gemisch aus Schwefelsäure und Phosphorsäure gebildet werden.
  • Das Substrat kann eine abgeschrägte Struktur an Ecken der anderen Oberfläche von diesem beinhalten. Außerdem kann das Substrat ferner eine Antireflexionsschicht auf der anderen Oberfläche von diesem beinhalten.
  • Die reflektierende Metallschicht kann eines von Al, Al-Legierungen, Ag und Ag-Legierungen beinhalten und die Barrieremetallschicht kann eines von W, TiW, Mo, Ti, Cr, Pt, Rh, Pd und Ni beinhalten. Ferner kann die Spannungsentlastungsschicht als eine einzige Schicht aus Ag, Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Cr oder als eine Verbundschicht aus mehreren Metallen, die aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Au ausgewählt sind, gebildet sein.
  • Bei einer Ausführungsform ist die reflektierende Metallschicht aus Al oder Al-Legierungen gebildet; die Barrieremetallschicht beinhaltet eines von Ti, Cr, Pt, Rh, Pd und Ni; die Spannungsentlastungsschicht kann als eine einzige Schicht aus Ag oder Cu oder als eine Verbundschicht aus mehreren Metallen, die aus Ni, Au, Cu oder Ag ausgewählt sind, gebildet sein.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann die reflektierende Metallschicht eines von Ag und Ag-Legierungen beinhalten; die Barrieremetallschicht kann W, TiW oder Mo beinhalten; die Spannungsentlastungsschicht kann als eine einzige Schicht aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Cr oder als eine Verbundschicht aus mehreren Metallen, die aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd, Cr oder Au ausgewählt sind, gebildet sein.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann die reflektierende Metallschicht aus einem beliebigen von Ag oder Ag-Legierungen gebildet sein; die Barrieremetallschicht kann Pt oder Ni beinhalten; die Spannungsentlastungsschicht kann als eine einzige Schicht aus Cu, Cr, Rh, Pd, TiW oder Ti oder als eine Verbundschicht aus mehreren Metallen, die aus Ni, Au oder Cu ausgewählt sind, gebildet sein.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode Folgendes: Bilden eines Halbleiterstapels einschließlich einer Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer aktiven Schicht und einer Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf einem Substrat; Strukturieren der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und der aktiven Schicht, um mehrere Mesas auf der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps zu bilden, gefolgt von Bilden reflektierender Elektroden auf den mehreren Mesas; und Bilden einer Stromaufweitungsschicht, die die mehreren Mesas und die Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps bedeckt, wobei die Stromaufweitungsschicht elektrisch von den mehreren Mesas isoliert ist, während wenigstens ein Teil der reflektierenden Elektroden freigelegt wird.
  • Bilden reflektierender Elektroden kann Folgendes beinhalten: Bilden einer reflektierenden Metallschicht auf der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, und Bilden einer Barrieremetallschicht, um eine obere Oberfläche und eine Seitenoberfläche der reflektierenden Metallschicht zu bedecken.
  • Die reflektierenden Elektroden können gebildet werden, nachdem die mehreren Mesas gebildet wurden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und können die Mesas gebildet werden, nachdem die reflektierenden Elektroden gebildet wurden.
  • Bilden reflektierender Elektroden kann ferner Bilden einer Spannungsentlastungsschicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der reflektierenden Metallschicht und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Barrieremetallschicht beinhalten, bevor die Barrieremetallschicht gebildet wird.
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode kann ferner vor dem Bilden der Stromaufweitungsschicht Bilden einer unteren Isolationsschicht zwischen den mehreren Mesas und der Stromaufweitungsschicht beinhalten, um wenigstens einen Teil der reflektierenden Elektroden durch diese hindurch freizulegen, während die Stromaufweitungsschicht elektrisch von den mehreren Mesas und den reflektierenden Elektroden isoliert wird.
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode kann ferner Bilden einer geschliffenen Textur auf einer Oberfläche des Substrats beinhalten, wobei der Halbleiterstapel auf einer Oberfläche des Substrats gebildet wird und die geschliffene Textur auf der anderen Oberfläche von diesem gebildet wird.
  • Bilden einer geschliffenen Textur kann Schleifen der anderen Oberfläche des Substrats, gefolgt von einer Behandlung der geschliffenen anderen Oberfläche mit Phosphorsäure oder einem Gemisch aus Schwefelsäure und Phosphorsäure beinhalten.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine Leuchtdiode bereitstellen, insbesondere eine Flip-Chip-Typ-Leuchtdiode, die eine verbesserte Stromaufweitungsleistungsfähigkeit aufweist. Außerdem weist die Leuchtdiode eine verbesserte Reflektivität auf, wodurch eine Lichtextraktionseffizienz verbessert wird. Ferner weist die Leuchtdiode eine einfache Struktur aus mehreren Mesas auf, wodurch ein Prozess des Herstellens der Leuchtdiode vereinfacht wird.
  • Ferner kann die Leuchtdiode gemäß den Ausführungsformen der Erfindung Spannung aufgrund eines Unterschieds des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen einer reflektierenden Metallschicht und einer Barrieremetallschicht unter Verwendung einer Spannungsentlastungsschicht abschwächen, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der niedriger als jener der reflektierenden Metallschicht und höher als jener der Barrieremetallschicht ist, wodurch eine Separation der reflektierenden Metallschicht von der Halbleiterschicht oder der ohmschen Schicht verhindert wird.
  • Des Weiteren erlaubt die Leuchtdiode gemäß den Ausführungsformen der Erfindung eine kontinuierliche Bildung der reflektierenden Metallschicht, der Spannungsentlastungsschicht und der Barrieremetallschicht unter Verwendung einer Fotolackstruktur, wodurch eine Reduzierung von Prozesskosten ermöglicht wird.
  • Des Weiteren ermöglicht die Leuchtdiode gemäß den Ausführungsformen der Erfindung eine Oberflächentexturierung durch einen einfachen Prozess bei niedrigen Kosten, wodurch eine verbesserte Lichtextraktionseffizienz bereitgestellt wird.
  • Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen vorteilhaften Aspekte beschränkt ist und andere Aspekte, Merkmale und vorteilhafte Effekte der vorliegenden Erfindung werden für einen Fachmann aus den folgenden Beschreibungen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Teilschnittansicht einer Leuchtdiode einschließlich einer reflektierenden Schicht in der Technik.
    • 2 ist eine Schnittansicht eines Substrats, das bei der Herstellung einer Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
    • 3 bis 5 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines in 2 gezeigten strukturierten Substrats veranschaulichen.
    • 6 bis 10 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und in jeder der Figuren ist (a) eine Draufsicht und (b) eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A.
    • 11 ist eine Draufsicht einer Modifikation einer Mesastruktur.
    • 12 ist eine Teilschnittansicht einer Leuchtdiode mit einer reflektierenden Elektrode einschließlich einer Spannungsentlastungsschicht.
    • 13 bis 18 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der in 12 gezeigten Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
    • 19 bis 23 sind Draufsichten und Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der Leuchtdiode mit der Struktur aus 12 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
    • 24 bis 26 sind Draufsichten und Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der Leuchtdiode mit der Struktur aus 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
    • 27 ist eine Schnittansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 28 bis 34 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der lichtemittierenden Vorrichtung aus 27 veranschaulichen.
    • 35 ist ein Bild, das eine Substratoberfläche zeigt, die Schleifen unterzogen wird.
    • 36 ist ein Graph, der eine Variation des Transmissionsgrades beim Verwenden einer Antireflexionsschicht darstellt.
  • Beste Ausführungsart
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die folgenden Ausführungsformen lediglich als Veranschaulichung gegeben sind, um einem Fachmann ein gründliches Verständnis der Erfindung zu vermitteln. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt und kann auf unterschiedliche Arten umgesetzt werden. Ferner können die Breiten, Längen und Dicken gewisser Elemente, Schichten oder Merkmale zur Klarheit übertrieben sein und werden gleiche Komponenten durch die Beschreibung hinweg durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet.
  • Hier versteht es sich, dass, wenn eine Schicht als „auf“ einer anderen Schicht oder einem Substrat bezeichnet wird, sie direkt auf der anderen Schicht oder dem Substrat gebildet sein kann oder (eine) dazwischenliegende Schicht(en) ebenfalls dazwischen vorhanden sein kann. Außerdem können räumlich relative Begriffe, wie etwa „oberhalb“ „oberer (Teil)“, „obere Oberfläche“ und dergleichen als mit der Bedeutung „unterhalb“, „unterer (Teil)“, „untere Oberfläche“ und dergleichen gemäß einer Referenzorientierung verstanden werden. Mit anderen Worten sind die Ausdrücke räumlicher Orientierungen als relative Orientierungen anstelle von absolute Orientierungen angebend auszulegen.
  • Außerdem versteht es sich, dass, obwohl die Ausdrücke „erster“, „zweiter“ usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Gebiete, Schichten und/oder Abschnitte voneinander zu unterscheiden, diese Elemente, Komponenten, Gebiete, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt werden sollen.
  • 2 ist eine Schnittansicht eines Substrats, das bei der Herstellung einer Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Substrat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein strukturiertes Substrat 19. Das strukturierte Substrat 19 beinhaltet ein Substrat 15 und eine Antireflexionsschicht 16.
  • Das Substrat 15 weist zurückgesetzte Vertiefungen 17 auf. Die Vertiefungen 17 können eine kreisförmige oder elliptische Form aufweisen. Insbesondere können die Vertiefungen 17 in einem regelmäßigen Muster gebildet sein. Zum Beispiel können die Vertiefungen 17 Vertiefungen vom Inseltyp oder Linientyp sein, die in konstanten Intervallen angeordnet sind.
  • Das Substrat 15 kann ein Saphir(Al2O3)-Substrat, ein Siliciumcarbid(SiC)-Substrat, ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat, ein Indiumgalliumnitrid(lnGaN)-Substrat, ein Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN)-Substrat, ein Aluminiumnitrid(AlN)-Substrat, ein Galliumoxid(Ga2O3)-Substrat oder ein Siliciumsubstrat sein. Speziell kann das Substrat 15 ein Saphirsubstrat sein.
  • Die Antireflexionsschicht 16 kann zwischen den Vertiefungen 17 angeordnet sein. Die Antireflexionsschicht 16 ist gebildet, um Reflexionen von Licht, das sich zu dem Substrat 15 hin bewegt, zu minimieren. Wenn das Substrat 15 ein Saphirsubstrat ist, kann die Antireflexionsschicht 16 aus Materialien mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,7 bis 2,2 gebildet werden. Speziell kann die Antireflexionsschicht 16 eine Siliciumnitridschicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 2,0 bis 2,1 sein.
  • Außerdem kann, wenn einfallendes Licht eine Wellenlänge von λ aufweist, die Dicke der Antireflexionsschicht 16 auf ein ganzzahliges Vielfaches von λ/4 festgelegt werden. Hier kann die Dicke der Antireflexionsschicht 16 eine Variation von ±30 % von dem ganzzahligen Vielfachen von λ/4 aufweisen.
  • 3 bis 5 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines in 2 gezeigten strukturierten Substrats veranschaulichen.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird eine Antireflexionsschicht 16 auf einem Substrat 15 gebildet. Die Antireflexionsschicht 16 kann eine Siliciumnitridschicht sein und weist eine Dicke von einem ganzzahligen Vielfachen von λ/4 auf, wenn einfallendes Licht eine Wellenlänge von λ aufweist. Hier kann die Dicke der Antireflexionsschicht 16 eine Variation von ±30 % des ganzzahligen Vielfachens von λ/4 aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Fotolack auf der Antireflexionsschicht 16 abgeschieden, um eine Fotolackstruktur 18 zu bilden. Die Fotolackstruktur 18 kann im Wesentlichen eine Halbkugelform aufweisen. Die Form der in 2 gezeigten Vertiefungen 17 kann gemäß der Form der Fotolackstruktur 18 angepasst werden. Um die Halbkugelfotolackstruktur 18 zu bilden, wird der Fotolack, der auf der Antireflexionsschicht abgeschieden ist, Belichtungs- und Entwicklungsprozessen unterzogen. Infolgedessen wird eine Fotolackstruktur mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt gebildet. Als Nächstes wird die Fotolackstruktur einem Verfließungsprozess unterzogen. Durch den Verfließungsprozess wird der Fotolack mit einer Viskosität durch Kohäsion zwischen Molekülen in eine im Wesentlichen Halbkugelfotolackstruktur 18 geformt.
  • Als Nächstes wird Ätzen unter Verwendung der Halbkugelfotolackstruktur 18 als eine Ätzmaske durchgeführt. Hier kann Ätzen anisotropes Trockenätzen sein. Infolgedessen wird das Ätzen in durch die Fotolackstruktur 18 offenen Bereichen intensiv ausgeführt. Da die Fotolackstruktur 18 eine Halbkugelform aufweist, wird hier der Grad des Ätzens von einem Rand der Halbkugelform zu dem zentralen Gebiet der Halbkugelform schrittweise abgeschwächt. Ferner wird die Halbkugelfotolackstruktur 18 mit fortschreitendem Ätzen schrittweise entfernt. Entsprechend kann eine Halbkugelstruktur auf einer oberen Oberfläche des Substrats gebildet werden.
  • Alternativ dazu kann, nachdem Halbkugelvertiefungen auf der Antireflexionsschicht 16 auf dem Substrat 15 oder auf einer anderen Opferschicht durch isotropes Ätzen gebildet wurden, anisotropes Ätzen auf dem Substrat 15 unter Verwendung der Antireflexionsschicht 16 oder der Opferschicht als eine Ätzmaske durchgeführt werden, so dass die Halbkugelvertiefungen 17 auf einer oberen Oberfläche des Substrats 15 gebildet werden können.
  • Unter Bezugnahme auf 5, wie oben beschrieben, wird ein strukturiertes Substrat 19 mit den Halbkugelvertiefungen 17 durch Ätzen gebildet. Die Oberfläche des Substrats ist innerhalb der Vertiefungen 17 freigelegt und die Antireflexionsschicht 16 ist zwischen den Vertiefungen 17 angeordnet. Die Fotolackstruktur, die beim Ätzen aus 4 zurückbleibt, kann entfernt werden, wodurch die Antireflexionsschicht 16 freigelegt werden kann.
  • Außerdem kann die verbleibende Antireflexionsschicht 16 auch nach Bedarf entfernt werden.
  • Durch den zuvor genannten Prozess kann das Substrat mit den Vertiefungen 17, die auf der Oberfläche von diesem in einem regelmäßigen Muster gebildet sind, gebildet werden.
  • Ferner können gemäß dieser Ausführungsform die Vertiefungen in verschiedenen Formen gemäß der Form der Fotolackstruktur gebildet werden. Zum Beispiel kann die Fotolackstruktur in einer dreieckigen Struktur oder einer trapezförmigen Struktur statt der Halbkugelform, indem ein Belichtungswinkel angepasst wird, mit dem auf dem Substrat abgeschiedenen Fotolack gebildet werden. Wenn das Ätzen unter Verwendung der Fotolackstruktur mit einer dreieckigen Struktur oder einer trapezförmigen Struktur als eine Ätzmaske durchgeführt wird, weisen die Vertiefungen, die auf dem Substrat gebildet werden, eine umgekehrte dreieckige Struktur oder eine umgekehrte trapezförmige Struktur auf, die von der Oberfläche des Substrats zurückgesetzt ist.
  • Bei dieser Ausführungsform können die Vertiefungen in verschiedene Formen gebildet werden, die von der Oberfläche des Substrats zurückgesetzt sind. Hier sind die Vertiefungen in einem Muster einer regelmäßigen Anordnung angeordnet.
  • 6 bis 10 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und in jeder der Figuren ist (a) eine Draufsicht und (b) eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A.
  • Zuerst wird unter Bezugnahme auf 6 eine Halbleiterschicht 21 eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Substrat 21 gebildet und werden mehrere Mesas M, die voneinander separiert sind, auf der Halbleiterschicht 21 des ersten Leitfähigkeitstyps gebildet. Jede der Mesas M beinhaltet eine aktive Schicht 25 und eine Halbleiterschicht 27 eines zweiten Leitfähigkeitstyps. Die aktive Schicht 25 ist zwischen der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps und der Halbleiterschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnet. Außerdem sind reflektierende Elektroden 30 jeweils auf den mehreren Mesas M angeordnet.
  • Die mehreren Mesas M können durch Aufwachsen epitaktischer Schichten einschließlich der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps, der aktiven Schicht 25 und der Halbleiterschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps auf dem Substrat 21 durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung, gefolgt von Strukturieren der Halbleiterschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps und der aktiven Schicht 25 derart, dass die Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps freigelegt wird, gebildet werden. Seitenoberflächen der mehreren Mesas M können durch Fotolackverfließen und dergleichen schräg gebildet werden. Ein schräges Profil der Seitenoberflächen der Mesas M verbessert eine Effizienz des Extrahierens von Licht, das in der aktiven Schicht 25 erzeugt wird.
  • Die mehreren Mesas M können sich parallel zueinander zu einer Seite des Substrats hin erstrecken und eine longitudinal langgestreckte Form aufweisen. Eine solche Konfiguration ermöglicht eine einfache Bildung der mehreren Mesas M mit der gleichen Form auf mehreren Chipbereichen auf dem Substrat 21.
  • Nachdem die mehreren Mesas gebildet wurden, können die reflektierenden Elektroden 30 jeweils auf den Mesas M gebildet werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ dazu können die reflektierenden Elektroden 30 auf der Halbleiterschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet werden, nachdem die Halbleiterschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet wurde und bevor die Mesas M gebildet werden. Die reflektierende Elektrode 30 bedeckt den Großteil einer oberen Oberfläche der entsprechenden Mesa M und weist in einer Draufsicht im Wesentlichen die gleiche Form wie jene der Mesa M auf.
  • Jede der reflektierenden Elektroden 30 kann eine reflektierende Schicht 28 beinhalten und kann auch eine Barriereschicht 29 beinhalten. Die Barriereschicht 29 kann eine obere Oberfläche und eine Seitenoberfläche der reflektierenden Schicht 28 bedecken. Zum Beispiel kann die Barriereschicht 29 durch Bilden einer Struktur der reflektierenden Schicht 28 und Bilden der Barriereschicht 29 darauf so gebildet werden, dass sie die obere Oberfläche und die Seitenoberfläche der reflektierenden Schicht 28 bedeckt. Zum Beispiel kann die reflektierende Schicht 28 durch Abscheidung und Strukturierung von Ag, Ag-Legierungen, Ni/Ag, NiZn/Ag oder TiO/Ag gebildet werden. Andererseits kann die Barriereschicht 29 aus Ni, Cr, Ti, Pt oder Kombinationen davon gebildet werden und eine Diffusion oder Kontamination metallischer Materialien der reflektierenden Schicht verhindern.
  • Nachdem die mehreren Mesas M gebildet wurden, kann ein Rand der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps ebenfalls geätzt werden. Infolgedessen kann die obere Oberfläche des Substrats 21 freigelegt werden. Die Seitenoberfläche der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps kann auch schräg gebildet werden.
  • Wie in 6 gezeigt, können die mehreren Mesas M so gebildet werden, dass sie nur innerhalb eines oberen Gebiets der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet sind. Das heißt, die mehreren Mesas M können in einer Inselform auf dem oberen Gebiet der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet sein. Alternativ dazu, wie in 11 gezeigt, können sich die Mesas M in einer Richtung erstrecken, um einen oberen Rand der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps zu erreichen. Ein Rand einer unteren Oberfläche von jeder der Mesas M fällt nämlich mit einem Rand der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps in einer Richtung zusammen. Entsprechend wird die obere Oberfläche der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps durch die mehreren Mesas M geteilt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 wird eine untere Isolationsschicht 31 gebildet, um die mehreren Mesas M und die Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps zu bedecken. Die untere Isolationsschicht 31 weist Öffnungen 31a, 31b auf, die eine elektrische Verbindung mit der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps und der Halbleiterschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps in speziellen Bereichen ermöglichen. Zum Beispiel kann die untere Isolationsschicht 31 Öffnungen 31a, durch die die Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps freigelegt wird, und Öffnungen 31b, durch die die reflektierenden Elektroden 30 freigelegt werden, aufweisen.
  • Die Öffnungen 31a können in einem Gebiet zwischen den Mesas M und nahe einem Rand des Substrats 21 angeordnet sein und können eine langgestreckte Form aufweisen, die sich entlang der Mesa M erstreckt. Andererseits sind die Öffnungen 31b nur auf den Mesas M angeordnet, um zu den gleichen Enden der Mesas hin verschoben zu sein.
  • Die untere Isolationsschicht 31 kann als eine Oxidschicht, wie etwa SiO2 und dergleichen, eine Nitridschicht, wie etwa SiNx und dergleichen, oder eine Isolationsschicht, wie etwa MgF2, durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD: Chemical Vapor Deposition) gebildet werden. Die untere Isolationsschicht 31 kann als eine einzige Schicht oder als mehrere Schichten gebildet werden. Des Weiteren kann die untere Isolationsschicht 31 als ein Bragg-Spiegel (DBR) gebildet werden, der durch alternierendes Stapeln einer Materialschicht mit niedriger Brechkraft und einer Materialschicht mit hoher Brechraft gebildet wird. Zum Beispiel kann die untere Isolationsschicht 31 als eine reflektierende Isolationsschicht mit einer hohen Reflektivität durch Stapeln von SiO2/TiO2, SiO2/Nb2O5 oder dergleichen gebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 8 wird eine Stromaufweitungsschicht 33 auf der unteren Isolationsschicht 31 gebildet. Die Stromaufweitungsschicht 33 bedeckt die mehreren Mesas M und die Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps. Ferner ist die Stromaufweitungsschicht 33 auf einem oberen Gebiet von jeder der Mesas M angeordnet und weist Öffnungen 33a auf, durch die die reflektierenden Elektroden freigelegt werden. Die Stromaufweitungsschicht 33 kann sich durch die Öffnungen 31a der unteren Isolationsschicht 31 in ohmschem Kontakt mit der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps befinden. Die Stromaufweitungsschicht 33 ist von den mehreren Mesas M und den reflektierenden Elektroden 30 durch die untere Isolationsschicht 31 isoliert.
  • Jede der Öffnungen 33a der Stromaufweitungsschicht 33 weist eine größere Fläche als jene der Öffnungen 31b der unteren Isolationsschicht 31 auf, um eine Verbindung der Stromaufweitungsschicht 33 mit den reflektierenden Elektroden 30 zu verhindern. Entsprechend weisen die Öffnungen 33a Seitenwände auf, die auf der unteren Isolationsschicht 31 angeordnet sind.
  • Die Stromaufweitungsschicht 33 ist im Wesentlichen über der Gesamtheit der oberen Oberfläche des Substrats 31 ausschließlich der Öffnungen 33a gebildet. Mit dieser Struktur kann Strom einfach durch die Stromaufweitungsschicht 33 aufgeweitet werden. Die Stromaufweitungsschicht 33 kann eine Metallschicht mit hoher Reflektivität, wie etwa eine Al-Schicht, beinhalten. Die Metallschicht mit hoher Reflektivität kann auf einer Bondungsschicht aus Ti, Cr oder Ni gebildet werden. Außerdem kann eine Schutzschicht aus Ni, Cr, Au oder Kombinationen davon als eine einzige Schicht oder eine Verbundschicht auf der Metallschicht mit hoher Reflektivität gebildet werden. Die Stromaufweitungsschicht 33 kann zum Beispiel eine Mehrschichtstruktur Ti/Al/Ti/Ni/Au aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 9 wird eine obere Isolationsschicht 35 auf der Stromaufweitungsschicht 33 gebildet. Die obere Isolationsschicht 35 weist Öffnungen 35a, durch die die Stromaufweitungsschicht 33 freigelegt wird, und Öffnungen 35b, durch die die reflektierenden Elektroden 30 freigelegt werden, auf. Die Öffnungen 35a können eine langgestreckte Form in einer senkrechten Richtung mit Bezug auf die Longitudinalrichtung der Mesas M und eine größere Fläche als die Öffnungen 35b aufweisen. Die Öffnungen 35b legen die reflektierenden Elektroden 30 frei, die durch die Öffnungen 33a der Stromaufweitungsschicht 33 und die Öffnungen 31b der unteren Isolationsschicht 31 freigelegt werden. Die Öffnungen 35b weisen einen schmaleren Bereich als die Öffnungen 33a der Stromaufweitungsschicht 33 auf und weisen eine größere Fläche als die Öffnungen 31b der unteren Isolationsschicht 31 auf. Entsprechend können Seitenwände der Öffnungen 33a der Stromaufweitungsschicht 33 durch die obere Isolationsschicht 35 bedeckt werden.
  • Die obere Isolationsschicht 35 kann aus einer Oxidisolationsschicht, einer Nitridisolationsschicht oder einer Polymerschicht aus Polyimiden, Teflon, Parylen und dergleichen gebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 10 werden ein erstes Pad 37a und ein zweites Pad 37b auf der oberen Isolationsschicht 35 gebildet. Das erste Pad 37a ist durch die Öffnungen 35a der oberen Isolationsschicht 35 mit der Stromaufweitungsschicht 33 verbunden, und das zweite Pad 37b ist durch die Öffnungen 35b der oberen Isolationsschicht 35 mit den reflektierenden Elektroden 30 verbunden. Das erste Pad 37a und das zweite Pad 37b können als Pads für SMT (Surface-Mount Technology - Oberflächenmontagetechnologie) oder zur Verbindung von Kontakthöckern verwendet werden, um die Leuchtdiode auf einem Submount, einem Gehäuse, einer Leiterplatte und dergleichen zu montieren.
  • Die ersten und zweiten Pads 37a, 37b können zur gleichen Zeit durch denselben Prozess, zum Beispiel Fotolithografie, Lift-Off und dergleichen, gebildet werden. Die ersten und zweiten Pads 37a, 37b können zum Beispiel eine Bondungsschicht aus Ti, Cr, Ni und dergleichen und eine Metallschicht mit hoher Leitfähigkeit aus Al, Cu, Ag, Au und dergleichen beinhalten.
  • Anschließend wird das Substrat 21 in individuelle Leuchtdiodenchips geteilt, wodurch abschließende Leuchtdioden bereitgestellt werden. Das Substrat 21 kann von der Leuchtdiode vor oder nach der Teilung des Substrats in einzelne Leuchtdiodenchips geteilt werden.
  • Als Nächstes wird die Struktur der Leuchtdiode gemäß der Ausführungsform der Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
  • Die Leuchtdiode beinhaltet die Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps, die Mesas M, die reflektierenden Elektroden 30 und die Stromaufweitungsschicht 33 und die Leuchtdiode kann das Substrat 21, die untere Isolationsschicht 31, die obere Isolationsschicht 35, das erste Pad 37a und das zweite Pad 37b beinhalten.
  • Das Substrat 21 kann ein Wachstumssubstrat zum Aufwachsen von epitaktischen Galliumnitridschichten sein und kann zum Beispiel ein Saphirsubstrat, ein Kohlenstoffnitridsubstrat, ein Siliciumsubstrat oder ein Galliumnitridsubstrat sein. Außerdem kann das Substrat 21 ein strukturiertes Substrat sein, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
  • Die Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps wird kontinuierlich gebildet und die mehreren Mesas M, die voneinander separiert sind, werden auf der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet. Wie in 6 gezeigt, beinhaltet jede der Mesas M die aktive Schicht 25 und die Halbleiterschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps und erstreckt sich zu einer Seite hin, um parallel zu anderen Mesas zu sein. Hier weisen die Mesas M einen Stapel aus galliumnitridbasierten Verbindungshalbleitern auf. Wie in 6 gezeigt, können die Mesas M nur innerhalb eines oberen Gebiets der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet werden. Alternativ dazu können sich, wie in 11 gezeigt, die Mesas M zu einem Rand einer oberen Oberfläche der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps in einer Richtung erstrecken, wobei die obere Oberfläche der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps in mehrere Bereiche geteilt sein kann. Infolgedessen schwächt diese Struktur einen Current-Crowding-Effekt nahe Ecken der Mesas M ab, wodurch eine Stromaufweitungsleistungsfähigkeit verbessert wird.
  • Jede der reflektierenden Elektroden 30 ist auf dem entsprechenden Mesa M angeordnet, um sich in ohmschem Kontakt mit der Halbleiterschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps zu befinden. Wie unter Bezugnahme auf 6 beschrieben kann jede der reflektierenden Elektroden 30 die reflektierende Schicht 28 und die Barriereschicht 29 beinhalten, die eine obere Oberfläche und eine Seitenoberfläche der reflektierenden Schicht 28 bedecken kann.
  • Die Stromaufweitungsschicht 33 bedeckt die mehreren Mesas M und die Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps. Die Stromaufweitungsschicht 33 weist Öffnungen 33a auf, von denen jede innerhalb eines oberen Gebiets von jeder der Mesas M angeordnet ist und durch die die reflektierenden Elektroden 30 freigelegt werden. Außerdem befindet sich die Stromaufweitungsschicht 33 in ohmschem Kontakt mit der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps und ist von den mehreren Mesas M isoliert. Die Stromaufweitungsschicht 33 kann ein reflektierendes Metall, wie etwa Al, beinhalten.
  • Die Stromaufweitungsschicht 33 kann von den mehreren Mesas M durch die untere Isolationsschicht 31 isoliert sein. Zum Beispiel kann die untere Isolationsschicht 31 zwischen den mehreren Mesas M und der Stromaufweitungsschicht 33 angeordnet sein, um die Stromaufweitungsschicht 33 von den mehreren Mesas M zu isolieren. Außerdem kann die Isolationsschicht 31 Öffnungen 31b, die auf oberen Gebieten der jeweiligen Mesas M angeordnet sind und durch die die reflektierenden Elektroden 30 freigelegt sind, und Öffnungen 31a, durch die die Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps freigelegt wird, beinhalten. Die Stromaufweitungsschicht 33 kann durch die Öffnungen 31a mit der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden sein. Die Öffnungen 31b der unteren Isolationsschicht 31 sind schmäler als die Öffnungen 33a der Stromaufweitungsschicht 33 und sämtliche Öffnungen 31b sind durch die Öffnungen 33a freigelegt.
  • Die obere Isolationsschicht 35 bedeckt wenigstens einen Teil der Stromaufweitungsschicht 33. Außerdem weist die obere Isolationsschicht 35 Öffnungen 35b auf, durch die die reflektierenden Elektroden 30 freigelegt sind. Ferner kann die obere Isolationsschicht 35 Öffnungen 35a beinhalten, durch die die Stromaufweitungsschicht 33 freigelegt ist. Die obere Isolationsschicht 35 kann Seitenwände der Öffnungen 33a der Stromaufweitungsschicht 33 bedecken.
  • Das erste Pad 37a kann auf der Stromaufweitungsschicht 33 angeordnet sein und kann zum Beispiel durch die Öffnungen 35a der oberen Isolationsschicht 35 mit der Stromaufweitungsschicht 33 verbunden sein. Außerdem ist das zweite Pad 37b mit den reflektierenden Elektroden 30 verbunden, die durch die Öffnungen 35b freigelegt sind.
  • Gemäß dieser Erfindung bedeckt die Stromaufweitungsschicht 33 im Wesentlichen eine gesamte Fläche der Halbleiterschicht 23 des ersten Leitfähigkeitstyps zwischen den Mesas M. Infolgedessen kann Strom einfach durch die Stromaufweitungsschicht 33 aufgeweitet werden.
  • Da die Stromaufweitungsschicht 23 die reflektierende Schicht beinhaltet, die aus einem reflektierenden Metall, wie etwa Al, gebildet ist oder da die untere Isolationsschicht als eine reflektierende Isolationsschicht gebildet ist, ermöglicht die Leuchtdiode des Weiteren, dass Licht, das nicht durch die reflektierenden Elektroden 30 reflektiert wird, durch die Stromaufweitungsschicht 23 oder die untere Isolationsschicht 31 reflektiert wird, wodurch eine Lichtextraktionseffizienz verbessert wird.
  • Wenn die reflektierende Metallschicht 28 und die Barrieremetallschicht 29 der reflektierenden Elektrode 30 einen signifikanten Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, tritt andererseits Spannung auf der reflektierenden Metallschicht 28 auf, wodurch bewirkt wird, dass die reflektierende Metallschicht 28 von den Mesas M separiert wird. Entsprechend kann eine Spannungsentlastungsschicht zwischen die reflektierende Metallschicht 28 und die Barrieremetallschicht 29 gelegt werden, um Spannung aufgrund des Unterschiedes des Wärmeausdehnungskoeffizienten dazwischen abzuschwächen.
  • 12 ist eine Teilschnittansicht einer Leuchtdiode mit einer reflektierenden Elektrode einschließlich einer Spannungsentlastungsschicht.
  • Unter Bezugnahme auf 12 sind eine erste Halbleiterschicht 110, eine aktive Schicht 120, eine zweite Halbleiterschicht 130 und eine reflektierende Elektrode 140 auf einem Substrat 100 gebildet.
  • Das Substrat 100 kann ein beliebiges Substrat sein, so lange das Substrat das Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht 110 darauf erlaubt. Zum Beispiel kann das Substrat 100 ein Saphir(Al2O3)-Substrat, ein Siliciumcarbid(SiC)-Substrat, ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat, ein Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Substrat, ein Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Substrat, ein Aluminiumnitrid(AlN)-Substrat, ein Galliumoxid(Ga2O3)-Substrat oder ein Siliciumsubstrat sein. Speziell kann das Substrat 100 ein Saphirsubstrat sein.
  • Außerdem kann das Substrat 100 ein Substrat sein, das keiner Oberflächenstrukturierung unterzogen wird, oder kann ein strukturiertes Substrat sein, wie in 2 gezeigt ist.
  • Die erste Halbleiterschicht 110 ist auf dem Substrat 100 angeordnet. Zum Beispiel kann die erste Halbleiterschicht 110 eine n-Typ-leitfähige Halbleiterschicht sein.
  • Außerdem kann die aktive Schicht 120, die auf der ersten Halbleiterschicht 110 gebildet ist, eine Einzelquantentopfstruktur aufweisen, in der eine Topfschicht und eine Barriereschicht gestapelt sind, oder kann eine Mehrfachquantentopfstruktur sein, in der Topfschichten und Barriereschichten alternierend aufeinander gestapelt sind.
  • Die zweite Halbleiterschicht 130 ist auf der aktiven Schicht 120 angeordnet. Zum Beispiel kann die zweite Halbleiterschicht 130 eine p-Typ-leitfähige Halbleiterschicht sein.
  • Ferner können die erste Halbleiterschicht 110, die aktive Schicht 120 und die zweite Halbleiterschicht 130 GaN, AlN, InGaN oder AlInGaN beinhalten. Falls die erste Halbleiterschicht 110 GaN beinhaltet, ist es wünschenswert, dass die aktive Schicht 120 und die zweite Halbleiterschicht 130 auch GaN beinhalten.
  • Da die zweite Halbleiterschicht 130 einen Leitfähigkeitstyp in komplementärer Beziehung zu der ersten Halbleiterschicht 110 aufweist, wird die zweite Halbleiterschicht 130 mit unterschiedlichen Typen von Dotierungsstoffen als jene der ersten Halbleiterschicht 110 implantiert. Wenn Dotierungsstoffe mit Donorfunktionen in die erste Halbleiterschicht 110 implantiert werden, werden speziell Dotierungsstoffe mit Akzeptorfunktionen in der zweiten Halbleiterschicht 130 implantiert. Ferner beinhaltet die aktive Schicht 120 bevorzugt ein Material, das dazu in der Lage ist, eine Bandlücke zur Bildung der Barriereschicht und der Topfschicht zu erschaffen.
  • Die zweite Halbleiterschicht 140 ist auf der zweiten Halbleiterschicht 130 angeordnet.
  • Die reflektierende Elektrode 140 beinhaltet eine Ohmsche-Verbindung-Schicht 141, eine reflektierende Metallschicht 142, eine Spannungsentlastungsschicht 143 und eine Barrieremetallschicht 144.
  • Die Ohmsche-Verbindung-Schicht 141 kann aus einem beliebigen Material gebildet sein, das dazu in der Lage ist, einen ohmschen Kontakt zwischen der reflektierenden Metallschicht 142 und der zweiten Halbleiterschicht 130 zu erzielen. Dementsprechend kann die Ohmsche-Verbindung-Schicht 141 ein Metall einschließlich Ni oder Pt beinhalten und kann auch ein leitfähiges Oxid, wie etwa ITO, ZnO, und dergleichen beinhalten. Bei manchen Ausführungsformen kann die Ohmsche-Verbindung-Schicht 141 weggelassen werden.
  • Die reflektierende Metallschicht 142 ist auf der Ohmsche-Verbindung-Schicht 141 gebildet. Die reflektierende Metallschicht 142 reflektiert Licht, das in der aktiven Schicht 120 erzeugt wird. Entsprechend wird die reflektierende Metallschicht aus einem Material hoher Leitfähigkeit und hoher Reflektivität mit Bezug auf Licht gebildet. Die reflektierende Metallschicht 142 kann Ag, Ag-Legierungen, Al oder Al-Legierungen beinhalten.
  • Ferner ist die Spannungsentlastungsschicht 143 auf der reflektierenden Metallschicht 142 gebildet. Die Spannungsentlastungsschicht 143 weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der größer als der oder gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Barrieremetallschicht 144 ist und niedriger als der oder gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der reflektierenden Metallschicht 142 ist. Mit dieser Struktur kann eine Spannung abgeschwächt werden, die durch einen Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der reflektierenden Metallschicht 142 und der Barrieremetallschicht 144 bewirkt wird. Entsprechend wird das Material der Spannungsentlastungsschicht 143 in Abhängigkeit von den Materialien der reflektierenden Metallschicht 142 und der Barrieremetallschicht 144 ausgewählt.
  • Die Barrieremetallschicht 144 ist auf der Spannungsentlastungsschicht 143 gebildet. Die Barrieremetallschicht 144 ist so gebildet, dass sie wenigstens eine Seitenoberfläche der reflektierenden Metallschicht 142 umgibt, während sie einen oberen Teil und eine Seitenoberfläche der Spannungsentlastungsschicht 142 umgibt. Mit dieser Struktur ist es möglich, eine Diffusion von Metallelementen oder Ionen, die die reflektierende Metallschicht 142 darstellen, zu verhindern. Ferner kann eine Spannung, die durch einen Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der reflektierenden Metallschicht 142 und der Barrieremetallschicht 144 bewirkt wird, durch die Spannungsentlastungsschicht 143 absorbiert werden.
  • Wenn zum Beispiel die reflektierende Metallschicht 142 Al oder Al-Legierungen beinhaltet und die Barrieremetallschicht 144 W, TiW oder Mo beinhaltet, kann die Spannungsentlastungsschicht 143 als eine einzige Schicht aus Ag, Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Cr oder als eine Verbundschicht aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Au gebildet werden. Wenn die reflektierende Metallschicht 142 Al oder Al-Legierungen beinhaltet und die Barrieremetallschicht 144 Cr, Pt, Rh, Pd oder Ni beinhaltet, kann außerdem die Spannungsentlastungsschicht 143 als eine einzige Schicht aus Ag oder Cu oder als eine Verbundschicht aus Ni, Au, Cu oder Ag gebildet werden.
  • Wenn die reflektierende Metallschicht 142 Ag oder Ag-Legierungen beinhaltet und die Barrieremetallschicht 144 W, TiW oder Mo beinhaltet, kann außerdem die Spannungsentlastungsschicht 143 als eine einzige Schicht aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Cr oder als eine Verbundschicht aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd, Cr oder Au gebildet werden. Wenn die reflektierende Metallschicht 142 Ag oder Ag-Legierungen beinhaltet und die Barrieremetallschicht 144 Cr oder Ni beinhaltet, kann ferner die Spannungsentlastungsschicht 143 als eine einzige Schicht aus Cu, Cr, Rh, Pd, TiW oder Ti oder als eine Verbundschicht aus Ni, Au oder Cu gebildet werden.
  • 13 bis 18 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der in 12 gezeigten Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • Unter Bezugnahme auf 13 sind eine erste Halbleiterschicht 110, eine aktive Schicht 120 und eine zweite Halbleiterschicht 130 sequenziell auf einem Substrat 100 gebildet, um einen Halbleiterstapel zu bilden.
  • Das Substrat 100 kann aus Saphir (Al2O3), Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Aluminiumnitrid (AlN), Galliumoxid (Ga2O3) oder Silicium gebildet sein. Speziell kann das Substrat 100 ein Saphirsubstrat sein. Ferner kann das Substrat 100 ein strukturiertes Substrat sein, wie in 2 gezeigt ist.
  • Ferner ist die erste Halbleiterschicht 110 auf dem Substrat 100 gebildet. Die erste Halbleiterschicht 110 kann eine n-Typ-leitfähige Halbleiterschicht sein.
  • Außerdem kann die aktive Schicht 120, die auf der ersten Halbleiterschicht 110 gebildet ist, eine einzelne Quantentopfstruktur aufweisen, in der eine Topfschicht und eine Barriereschicht gestapelt sind, oder kann eine Mehrfachquantentopfstruktur sein, in der Topfschichten und Barriereschichten alternierend aufeinander gestapelt sind.
  • Die zweite Halbleiterschicht 130 ist auf der aktiven Schicht 120 angeordnet. Die zweite Halbleiterschicht 130 kann eine p-Typ-leitfähige Halbleiterschicht sein.
  • Ferner sind die erste Halbleiterschicht 110, die aktive Schicht 120 und die zweite Halbleiterschicht 130 hinsichtlich Materialien und Konfiguration die gleichen wie jene, die unter Bezugnahme auf 12 beschrieben sind, und werden ausführliche Beschreibungen von diesen weggelassen.
  • Ferner werden die erste Halbleiterschicht 110, die aktive Schicht 120 und die zweite Halbleiterschicht 130 durch epitaktisches Wachstum gebildet. Zum Beispiel können die erste Halbleiterschicht 110, die aktive Schicht 120 und die zweite Halbleiterschicht 130 durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition) gebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 14 sind ein Teil der aktiven Schicht 120 und ein Teil der zweiten Halbleiterschicht 130 durch typisches Ätzen entfernt. Infolgedessen ist die erste Halbleiterschicht 110 teilweise freigelegt. Durch den Ätzprozess wird eine obere Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 freigelegt und werden Seitenoberflächen der aktiven Schicht 120 und der zweiten Halbleiterschicht 130 freigelegt. Infolgedessen sind die aktive Schicht 120 und die zweite Halbleiterschicht 130 teilweise entfernt, um Gräben und Löcher durch den Ätzprozess zu bilden. Mit anderen Worten können die Mesa-geätzten Gebiete 150, die von der Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 130 aus 13 zu der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 gebildet sind, ein grabenförmiger Streifentyp oder ein Lochtyp sein.
  • Außerdem kann, wenn die Mesa-geätzten Gebiete 150 in einem Streifentyp gebildet sind, ein senkrechtes Profil oder ein schräges Profil von der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 gebildet werden. Bevorzugt wird ein schräges Profil, das in einem Winkel von 20° bis 70° von der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 geneigt ist, bereitgestellt. Außerdem kann, wenn die Mesa-geätzten Gebiete 150 in einem Lochtyp einer im Wesentlichen runden Form gebildet sind, ein senkrechtes Profil oder ein schräges Profil von der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 gebildet werden. Bevorzugt wird ein schräges Profil, das in einem Winkel von 20° bis 70° von der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 geneigt ist, bereitgestellt. Falls das Profil einen Winkel von weniger als 20° aufweist, nimmt ein Abstand zwischen den Mesa-geätzten Gebieten 150 in einer Aufwärtsrichtung signifikant zu. In diesem Fall gibt es ein Problem der Verschlechterung einer Konzentration des Lichts, das durch eine lichtemittierende Struktur erzeugt wird. Falls das Profil einen Winkel von mehr als 70° aufweist, weisen die Mesa-geätzten Bereiche 150 ferner ein im Wesentlichen senkrechtes Profil auf. In diesem Fall wird eine Reflexion von Licht durch Seitenwände der Mesa-geätzten Bereiche unerheblich.
  • Unter Bezugnahme auf 15 ist eine Fotolackstruktur 160 auf freigelegten Bereichen der ersten Halbleiterschicht 110 gebildet, die zu den Mesa-geätzten Gebieten 150 freigelegt sind. Die erste Halbleiterschicht 110 stellt untere Oberflächen der Mesa-geätzten Gebiete 150 dar. Gemäß einer Implementierung kann die Fotolackstruktur 160 von der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 ein senkrechtes Profil aufweisen und in einer Überhangstruktur gebildet sein, von der eine untere Oberfläche eine schmälere Breite als eine obere Oberfläche von dieser aufweist. Die Fotolackstruktur 160 kann unter Verwendung eines Fotolacks vom negativen Typ gebildet werden. Entsprechend weist der freigelegte Teil quervernetzte Eigenschaften auf. Um eine Überhangstruktur zu bilden, wird das Fotolackmuster 160 bevorzugt einer Belichtung unter einer vorbestimmten Neigung unterzogen. Für die Überhangstruktur kann eine Separation zwischen unteren Oberflächen der Fotolackstruktur 160 um einen Abstand von 1 µm oder mehr größer als eine Separation zwischen oberen Oberflächen von dieser sein.
  • Unter Bezugnahme auf 16 sind eine reflektierende Metallschicht 142 und eine Spannungsentlastungsschicht 143 sequenziell auf der zweiten Halbleiterschicht 130 gestapelt.
  • Die reflektierende Metallschicht 142 beinhaltet Al, Al-Legierungen, Ag oder Ag-Legierungen. Die reflektierende Metallschicht 142 kann durch eine typische Metallabscheidung gebildet werden. Bevorzugt wird die reflektierende Metallschicht 142 durch Elektronenstrahlverdampfung gebildet, durch die die meisten Metallelemente oder -ionen in einer senkrechten Richtung auf die Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 130 bewegt werden können. Durch diesen Prozess werden Metallelemente oder -ionen auf eine anisotrope Weise in einen Raum zwischen den Fotolackstrukturen 160 eingeführt, um die reflektierende Metallschicht 142 zu bilden.
  • Die reflektierende Metallschicht 142 weist bevorzugt eine Dicke von 100 nm bis 1 µm auf. Falls die Dicke der reflektierenden Metallschicht 142 geringer als 100 nm ist, gibt es ein Problem einer ineffizienten Reflexion von Licht, das in der aktiven Schicht 120 erzeugt wird. Falls die Dicke der reflektierenden Metallschicht 142 größer als 1 µm ist, gibt es andererseits ein Problem von Verarbeitungsverlusten aufgrund von übermäßiger Verarbeitungszeit.
  • Optional kann eine Ohmsche-Verbindung-Schicht 141 gebildet werden. Die Ohmsche-Verbindung-Schicht 141 kann Ni, Pt, ITO oder ZnO beinhalten. Außerdem kann die Ohmsche-Verbindung-Schicht 141 eine Dicke von 0,1 nm bis 20 nm aufweisen. Falls die Dicke der Ohmsche-Verbindung-Schicht 141 geringer als 0,1 nm ist, ist es schwierig, ausreichende ohmsche Eigenschaften aufgrund einer sehr dünnen Dicke sicherzustellen. Falls die Dicke der Ohmsche-Verbindung-Schicht größer als 20 nm ist, gibt es aufgrund einer Reduzierung der Transmissionsmenge von Licht ein Problem einer Reduzierung von Lichtmengen, die durch die reflektierende Metallschicht 142 reflektiert werden.
  • Eine Spannungsentlastungsschicht 143 ist auf der reflektierenden Metallschicht 142 gebildet. Die Spannungsentlastungsschicht 143 kann durch einen typischen Metallabscheidungsprozess gebildet werden. Bevorzugt wird Elektronenstrahlverdampfung verwendet, die eine hohe Direktionalität aufzeigt. Mit anderen Worten Metallelemente oder -ionen, die durch Elektronenstrahlen verdampft werden, weisen eine Direktionalität und Anisotropie in dem Raum zwischen den Fotolackstrukturen 160 auf und bilden eine Metallschicht. Ferner weist die Spannungsentlastungsschicht 143 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der niedriger als jener der reflektierenden Metallschicht 142 und höher als jener der Barrieremetallschicht 144 aus 12 ist. Entsprechend kann das Material der Spannungsentlastungsschicht 143 in Abhängigkeit von den Materialien der reflektierenden Metallschicht 142 und der Barrieremetallschicht 144 ausgewählt werden. Das Material der Spannungsentlastungsschicht 143 wird unten beschrieben.
  • Wenn die reflektierende Metallschicht 142 und die Spannungsentlastungsschicht 143 durch eine Elektronenstrahlverdampfung gebildet werden, sind Seitenoberflächen der reflektierenden Metallschicht 142 und der Spannungsentlastungsschicht 143 freigelegt. Außerdem sind die reflektierende Metallschicht 142 und die Spannungsentlastungsschicht 143 entsprechend offenen oberen Gebieten der Fotolackstruktur 160 durch anisotrope Abscheidung gebildet.
  • Ferner ist in 16 eine Metallabscheidung, die während der Bildung der reflektierenden Metallschicht 142 und der Spannungsentlastungsschicht 143 auf der Fotolackstruktur 160 gebildet ist, weggelassen.
  • Unter Bezugnahme auf 17 ist eine Barrieremetallschicht 144 durch die offenen Bereiche der Fotolackstruktur 160 gebildet.
  • Die Barrieremetallschicht 144 beinhaltet W, TiW, Mo, Cr, Ni, Pt, Rh, Pd oder Ti. Speziell kann das Material der Barrieremetallschicht 144 in Abhängigkeit von dem Material der reflektierenden Metallschicht 142 und der Spannungsentlastungsschicht 143 ausgewählt werden.
  • Die Barrieremetallschicht 144 ist auf der Spannungsentlastungsschicht 143 gebildet und schirmt Seitenoberflächen der reflektierenden Metallschicht 142 und der Spannungsentlastungsschicht 143 ab. Mit dieser Struktur ist es möglich, eine Diffusion von Metallelementen, die die reflektierende Metallschicht 142 darstellen, in die zweite Halbleiterschicht 130 durch Seitenoberflächen von dieser zu verhindern. Die Barrieremetallschicht 144 wird durch eine typische Metallabscheidung gebildet. Hier wird die Barrieremetallschicht 144 bevorzugt durch isotrope Abscheidung gebildet. Dies liegt darin begründet, dass die Barrieremetallschicht 144 die Seitenoberflächen der Spannungsentlastungsschicht 143 und der reflektierenden Metallschicht 142 umgibt. Zum Beispiel kann die Barrieremetallschicht 144 durch Sputtern gebildet werden.
  • Außerdem kann die Barrieremetallschicht 144 aus einem speziellen Metall gebildet werden, so dass sie eine einzige Schicht aus 100 nm oder mehr aufweist. Ferner kann die Barrieremetallschicht 144 durch alternierendes Stapeln von zwei oder mehr Metallschichten jeweils mit einer Dicke von 20 nm oder mehr aufeinander gebildet werden. Zum Beispiel kann die Barrieremetallschicht 144 durch alternierendes Stapeln einer TiW-Schicht mit einer Dicke von 50 nm und einer Ni- oder Ti-Schicht mit einer Dicke von 50 nm gebildet werden.
  • Ferner können Ni/Au/Ti-Schichten zusätzlich auf der Barrieremetallschicht 144 gebildet werden, um einen stabilen Kontakt mit anschließenden Materialien sicherzustellen.
  • Wie oben beschrieben wird das Material der Spannungsentlastungsschicht 143 in Abhängigkeit von den Materialien der reflektierenden Metallschicht 142 und der Barrieremetallschicht 144 ausgewählt. Dies liegt darin begründet, dass die Spannungsentlastungsschicht 143 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der höher als jener der Barrieremetallschicht 144 und niedriger als jener der reflektierenden Metallschicht 142 ist. Wenn die reflektierende Metallschicht 142 Al oder Al-Legierungen beinhaltet und die Barrieremetallschicht 144 W, TiW oder Mo beinhaltet, wird dementsprechend die Spannungsentlastungsschicht 143 als eine einzige Schicht aus Ag, Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Cr oder als eine Verbundschicht aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Au gebildet. Wenn die reflektierende Metallschicht 142 Al oder Al-Legierungen beinhaltet und die Barrieremetallschicht 144 Ti, Cr, Pt, Rh, Pd oder Ni beinhaltet, kann ferner die Spannungsentlastungsschicht 143 eine einzige Schicht aus Ag oder Cu oder als eine Verbundschicht aus Ni, Au, Cu oder Ag sein. Wenn die reflektierende Metallschicht 142 Ag oder Ag-Legierungen beinhaltet und die Barrieremetallschicht 144 W, TiW oder Mo beinhaltet, wird ferner die Spannungsentlastungsschicht 143 als eine einzige Schicht aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd oder Cr oder als eine Verbundschicht aus Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd, Cr oder Au gebildet. Wenn die reflektierende Metallschicht 142 Ag oder Alg-Legierungen beinhaltet und die Barrieremetallschicht 144 Pt oder Ni beinhaltet, wird ferner die Spannungsentlastungsschicht 143 als eine einzige Schicht aus Cu, Cr, Rh, Pd, TiW oder Ti oder als eine Verbundschicht aus Ni, Au oder Cu gebildet.
  • Unter Bezugnahme auf 18 ist die Fotolackstruktur durch einen Lift-Off-Prozess entfernt. Infolgedessen sind die erste Halbleiterschicht 130 bei einer unteren Seite und die reflektierenden Elektroden 140 bei einer oberen Seite freigelegt. Außerdem werden die Mesa-geätzten Bereiche 150 durch Entfernen der Fotolackstruktur freigelegt. Wie oben beschrieben, können die Mesa-geätzten Bereiche 150 in einem Streifentyp oder Lochtyp gebildet werden.
  • Durch den obigen Prozess werden die reflektierenden Elektroden 140 auf der zweiten Halbleiterschicht 130 gebildet. Jede der reflektierenden Elektroden 140 beinhaltet die reflektierende Metallschicht 142, die Spannungsentlastungsschicht 143 und die Barrieremetallschicht 144. Die Spannungsentlastungsschicht 143 weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der niedriger als jener der reflektierenden Metallschicht 142 und höher als jener der Barrieremetallschicht 143 ist. Entsprechend kann eine Spannung, die durch einen Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der reflektierenden Metallschicht 142 und der Barrieremetallschicht 144 bewirkt wird, durch die Spannungsentlastungsschicht 143 absorbiert werden.
  • 19 bis 23 sind Draufsichten und Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der Leuchtdiode mit der Struktur aus 12 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • Unter Bezugnahme auf 19 wird angenommen, dass die Mesa-geätzten Bereiche 150 aus 18 eine Streifenform aufweisen. Dann wird eine untere Isolationsschicht 200 auf einer gesamten Oberfläche der in 18 gezeigten Struktur gebildet. Die untere Isolationsschicht 200 ermöglicht, dass eine Oberfläche der reflektierenden Elektrode 140 durch diese teilweise freigelegt wird, während ermöglicht wird, dass eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 130 durch diese freigelegt wird. Um die untere Isolationsschicht 200 zu bilden, wird eine Oxidschicht, wie etwa SiO2 und dergleichen, eine Nitridschicht, wie etwa SiNx und dergleichen, eine Isolationsschicht, wie etwa MgF2, oder ein DBR (Bragg-Spiegel) aus SiO2/TiO2, und dergleichen auf der Struktur aus 18 gebildet. Danach werden ein Teil der reflektierenden Elektroden 140 und der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 durch typische Fotolithografie freigelegt.
  • In 19 ist eine untere Figur eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A' der Draufsicht aus 19. In dieser Schnittansicht ist die Linie A-A' unterbrochen und ein Teil, der durch eine gestrichelte Linie dargestellt wird, ist nicht gezeigt. In dieser Hinsicht sollte angemerkt werden, dass eine unterbrochene Linie als eine kontinuierliche Linie in der Schnittansicht veranschaulicht ist. Dies gilt auch für 21.
  • Obwohl drei reflektierende Elektroden 140 in dieser Ausführungsform freigelegt sind, versteht es sich ferner, dass diese Struktur lediglich zur Veranschaulichung bereitgestellt ist und die Anzahl der freigelegten reflektierenden Elektroden 140 nach Bedarf geändert werden kann.
  • In manchen Bereichen sind die reflektierenden Elektroden 140 freigelegt und in den Mesa-geätzten Bereichen 150 ist die erste Halbleiterschicht 110 freigelegt. Ferner schirmt die untere Isolationsschicht 200 in einem Gebiet, wo die reflektierenden Elektroden 140 nicht freigelegt sind, die reflektierenden Elektroden 140 vollständig ab.
  • Unter Bezugnahme auf 20 ist die Stromaufweitungsschicht 210 auf der unteren Isolationsschicht 200 gebildet. Die Stromaufweitungsschicht 210 ist aus einem leitfähigen Material gebildet. Ferner legt die Stromaufweitungsschicht 210 einen Teil der reflektierenden Elektroden 140 frei.
  • Die Stromaufweitungsschicht 210 kann Al beinhalten. Infolgedessen sind die erste Halbleiterschicht 110 und die Stromaufweitungsschicht 210 elektrisch miteinander verbunden und sind die reflektierenden Elektroden 140 durch die untere Isolationsschicht 200 elektrisch von der Stromaufweitungsschicht 210 isoliert.
  • Dies kann durch eine untere Schnittansicht bestätigt werden. Speziell sind in der Schnittansicht entlang Linie A-A' zwei reflektierende Elektroden 140 in einem Teil freigelegt, der die zwei reflektierenden Elektroden 140 schneidet, und in einem Teil entlang einer Linie, die ein Gebiet schneidet, das nur durch die Stromaufweitungsschicht 210 vergraben ist, ist die untere Isolationsschicht 200 auf den reflektierenden Elektroden 140 gebildet und ist die Stromaufweitungsschicht 210 auf der unteren Isolationsschicht 200 gebildet. Ferner ist die Stromaufweitungsschicht 210 in 19 auf der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 gebildet, die in einer Streifenform freigelegt ist.
  • Da die Stromaufweitungsschicht 210 AI beinhaltet, ist es möglich, Licht zu reflektieren, das in der aktiven Schicht erzeugt wird. Entsprechend wirkt die Stromaufweitungsschicht 210 als eine reflektierende Schicht zum Reflektieren von Licht, während eine elektrische Verbindung zu der ersten Halbleiterschicht 110 erzielt wird. Vor der Bildung der Stromaufweitungsschicht 210 kann eine separate Bondungsschicht mit der gleichen Form wie jene der Stromaufweitungsschicht 210 gebildet werden. Die Bondungsschicht beinhaltet Ti, Cr oder Ni. Die Bondungsschicht fördert eine ohmsche Verbindung zwischen der Stromaufweitungsschicht 210 und der ersten Halbleiterschicht 110.
  • Ferner kann eine Passivierungsschicht auf der Stromaufweitungsschicht 210 gebildet werden. Die Passivierungsschicht kann eine einzige Schicht aus Ni, Cr oder Au oder eine Verbundschicht aus diesen sein. Die Passivierungsschicht ist bevorzugt eine Verbundschicht aus Ti/Al/Ti/Ni/Au.
  • Unter Bezugnahme auf 21 ist eine obere Isolationsschicht 220 auf der Struktur aus 20 gebildet. Sowohl die Stromaufweitungsschicht 210 als auch die reflektierende Elektrode 140 sind teilweise durch die obere Isolationsschicht 220 freigelegt. Die reflektierenden Elektroden 140 sind elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht 130 gekoppelt und die Stromaufweitungsschicht 210 ist elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht 110 verbunden. Dementsprechend ist ein elektrischer Pfad zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und der zweiten Halbleiterschicht 130 durch die obere Isolationsschicht 220 offen.
  • Die obere Isolationsschicht 220 kann aus einem beliebigen Isolationsmaterial, zum Beispiel Oxidisolationsmaterialien, Nitridisolationsmaterialien, Polymeren, wie etwa Polyimid, Teflon, Parylen, und dergleichen gebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 22 werden ein erstes Pad 230 und ein zweites Pad 240 auf der Struktur aus 21 gebildet. Das erste Pad 230 ist elektrisch mit der Stromaufweitungsschicht 210 verbunden, die in 21 freigelegt ist. Entsprechend ist das erste Pad 230 elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht 110 verbunden. Dies bedeutet, dass die erste Halbleiterschicht 110 durch das erste Pad 230 elektrisch mit einer externen Leistungsquelle oder Leistungsversorgung verbunden ist. Ferner ist das zweite Pad 240 elektrisch mit den reflektierenden Elektroden 140 verbunden, die in 21 freigelegt sind. Dementsprechend ist das zweite Pad 240 elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht 130 verbunden. Dies bedeutet, dass die zweite Halbleiterschicht 130 durch das zweite Pad 240 elektrisch mit einer externen Leistungsquelle oder Leistungsversorgung verbunden ist.
  • Das erste Pad 230 und das zweite Pad 240 können als eine Doppelschichtstruktur einschließlich einer Schicht aus Ti, Cr oder Ni und einer Schicht aus Al, Cu, Ag oder Au gebildet werden. Außerdem können das erste Pad 230 und das zweite Pad 240 durch Strukturieren eines Fotolacks, Abscheiden eines Metalls in einen Raum zwischen strukturierten Bereichen, gefolgt von einem Lift-Off-Prozess zum Entfernen der Fotolackstruktur gebildet werden. Alternativ dazu kann nach dem Bilden eines Doppelschicht- oder eines Einzelschichtmetallfilms eine Struktur durch typische Fotolithografie gebildet werden und als eine Ätzmaske verwendet werden, um das erste Pad und das zweite Pad durch Trockenätzen oder Nassätzen zu bilden. Hier kann das Ätzmittel zum Trockenätzen und Nassätzen in Abhängigkeit von der Art von Metall, das zu ätzen ist, variieren.
  • 23 zeigt eine Schnittansicht entlang Linie B-B' aus 22 und eine Schnittansicht entlang Linie C-C' aus 22.
  • Zuerst entspricht Linie B-B' einem Gebiet, in dem das erste Pad 230 gebildet ist. Das erste Pad 230 ist elektrisch mit der freigelegten Stromaufweitungsschicht 210 verbunden.
  • Als Nächstes entspricht Linie C-C' einem Gebiet, in dem das zweite Pad 240 gebildet ist. Das zweite Pad 240 ist elektrisch mit der freigelegten reflektierenden Elektrode 140 verbunden.
  • Infolgedessen kann gesehen werden, dass das erste Pad 230 elektrisch mit der Halbleiterschicht 110 verbunden ist und das zweite Pad 240 elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht 130 verbunden ist.
  • In ihren jeweiligen Gebieten bedecken sowohl das erste Pad 230 als auch das zweite Pad 240 die gesamte Struktur, die durch die Halbleiterschicht 110 des ersten Leitfähigkeitstyps, die aktive Schicht 120, die Halbleiterschicht 130 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die Mesa-geätzten Bereiche 150, die reflektierende Elektrode 140, die untere Isolationsschicht 200, die Stromaufweitungsschicht 210 und die obere Isolationsschicht 220 gebildet wird.
  • 24 bis 26 sind Draufsichten und Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der Leuchtdiode mit der Struktur aus 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • 24 bis 26 sind Draufsichten und Schnittansichten eines Leuchtdiodenmoduls mit der Struktur aus 12 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 24 sind bei dieser Ausführungsform Mesa-geätzte Bereiche 150 aus 18 in einem Lochtyp gebildet. Entsprechend ist eine erste Halbleiterschicht 110 in einer im Wesentlichen kreisförmigen Form freigelegt.
  • Als Nächstes wird eine untere Isolationsschicht 200 auf einer gesamten Oberfläche der Struktur aus 18 gebildet. Die untere Isolationsschicht 200 legt Teile einer oberen Oberfläche von jeder der reflektierenden Elektroden 140 frei, während eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 freigelegt wird. Die untere Isolationsschicht 200 ist auf die gleiche Weise wie in 19 gebildet und ausführliche Beschreibungen davon werden weggelassen.
  • In 24 ist eine untere Figur eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D' der Draufsicht aus 24. In dieser Schnittansicht ist Linie D-D' eine unterbrochene Linie entlang einer gestrichelten Linie und ist durch Verbinden durchgehender Linien bereitgestellt. Dementsprechend beinhaltet die Schnittansicht keinen Gestrichelte-Linie-Abschnitt und zeigt nur einen Durchgehende-Linie-Abschnitt.
  • In manchen Bereichen sind die reflektierenden Elektroden 140 freigelegt und in den Mesa-geätzten Bereichen 150 ist die erste Halbleiterschicht 110 freigelegt. Ferner schirmt die untere Isolationsschicht 200 in einem Gebiet, wo die reflektierenden Elektroden 140 nicht freigelegt sind, die reflektierenden Elektroden 140 vollständig ab.
  • Ferner sind in 24 die Mesa-geätzten Bereiche 150 vom Lochtyp zum Zweck der Beschreibung übertrieben. Dementsprechend kann die Anzahl und Form der Mesa-geätzten Bereiche 150 vom Lochtyp gemäß einer Implementierung variieren.
  • Unter Bezugnahme auf 25 wird eine Stromaufweitungsschicht 210 auf der unteren Isolationsschicht 200 gebildet. Die Stromaufweitungsschicht 210 ist aus einem leitfähigen Material gebildet. Außerdem legt die Stromaufweitungsschicht 210 einen Teil der reflektierenden Elektroden 140 frei.
  • Die Stromaufweitungsschicht 210 kann Al beinhalten. Infolgedessen sind die erste Halbleiterschicht 110 und die Stromaufweitungsschicht 210 elektrisch miteinander verbunden und sind die reflektierenden Elektroden 140 durch die untere Isolationsschicht 200 elektrisch von der Stromaufweitungsschicht 210 isoliert.
  • Dies kann durch eine untere Schnittansicht bestätigt werden. Speziell sind in der Schnittansicht entlang Linie D-D' zwei reflektierende Elektroden 140 in einem Teil freigelegt, der die zwei freigelegten reflektierenden Elektroden 140 schneidet, und in einem Teil entlang einer Linie, die ein Gebiet schneidet, das nur durch die Stromaufweitungsschicht 210 vergraben ist, ist die untere Isolationsschicht 200 auf den reflektierenden Elektroden 140 gebildet und ist die Stromaufweitungsschicht 210 auf der unteren Isolationsschicht 200 gebildet. Ferner ist die Stromaufweitungsschicht 210 in 25 auf der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 gebildet, die in einer Lochform freigelegt ist.
  • Da die Stromaufweitungsschicht 210 Al beinhaltet, ist es möglich, Licht zu reflektieren, das in der aktiven Schicht erzeugt wird. Entsprechend wirkt die Stromaufweitungsschicht 210 als eine reflektierende Schicht zum Reflektieren von Licht, während eine elektrische Verbindung zu der ersten Halbleiterschicht 110 erzielt wird.
  • Vor der Bildung der Stromaufweitungsschicht 210 kann eine separate Bondungsschicht mit der gleichen Form wie jene der Stromaufweitungsschicht 210 gebildet werden. Die Bondungsschicht beinhaltet Ti, Cr oder Ni. Die Bondungsschicht fördert eine ohmsche Verbindung zwischen der Stromaufweitungsschicht 210 und der ersten Halbleiterschicht 110.
  • Ferner kann eine Passivierungsschicht auf der Stromaufweitungsschicht 210 gebildet werden. Die Passivierungsschicht kann eine einzige Schicht aus Ni, Cr oder Au oder eine Verbundschicht aus diesen sein. Die Passivierungsschicht ist bevorzugt eine Verbundschicht aus Ti/Al/Ti/Ni/Au.
  • Unter Bezugnahme auf 26 ist eine obere Isolationsschicht 220 auf der Struktur aus 25 gebildet. Sowohl die Stromaufweitungsschicht 210 als auch die reflektierende Elektrode 140 sind teilweise durch die obere Isolationsschicht 220 freigelegt. Die reflektierenden Elektroden 140 sind elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht 130 gekoppelt und die Stromaufweitungsschicht 210 ist elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht 110 verbunden. Dementsprechend ist ein elektrischer Pfad zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und der zweiten Halbleiterschicht 130 durch die obere Isolationsschicht 220 offen.
  • Das Material und die Bildung der oberen Isolationsschicht 220 sind die gleichen wie jene unter Bezugnahme auf 21 beschriebene und ausführliche Beschreibungen werden weggelassen.
  • Als Nächstes werden, wie in 22 beschrieben, ein erstes Pad 230 und ein zweites Pad 240, gebildet. Das erste Pad 230 ist elektrisch mit der Stromaufweitungsschicht 210 verbunden, die in 26 freigelegt ist. Entsprechend ist das erste Pad 230 elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht 110 verbunden. Dies bedeutet, dass die erste Halbleiterschicht 110 durch das erste Pad 230 elektrisch mit einer externen Leistungsquelle oder Leistungsversorgung verbunden ist. Ferner ist das zweite Pad 240 elektrisch mit den reflektierenden Elektroden 140 verbunden, die in 26 freigelegt sind. Dementsprechend ist das zweite Pad 240 elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht 130 verbunden. Dies bedeutet, dass die zweite Halbleiterschicht 130 durch das zweite Pad 240 elektrisch mit einer externen Leistungsquelle oder Leistungsversorgung verbunden ist.
  • 27 ist eine Schnittansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei den zuvor genannten Ausführungsformen wird die andere Oberfläche des Substrats, die der Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, auf der der Halbleiterstapel gebildet wird, keiner Texturierung unterzogen. Bei dieser Ausführungsform wird die andere Oberfläche des Substrats einer Texturierung unterzogen, um eine Lichtextraktionseffizienz zu verbessern. Ein solcher Prozess des Strukturierens der Oberfläche des Substrats kann auf eine Flip-Chip-Typ-Leuchtdiode als auch auf die zuvor genannten Ausführungsformen angewandt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 27 beinhaltet eine lichtemittierende Vorrichtung 300 ein Substrat 310, eine lichtemittierende Struktur 320, eine Passivierungsschicht 330, Pads 340, Kontakthöcker 350 und einen Submount 360.
  • Das Substrat 310 kann ein Wachstumssubstrat sein. Das Wachstumssubstrat kann ein beliebiges Substrat, zum Beispiel ein Saphirsubstrat, ein Siliciumcarbidsubstrat, ein Siliciumsubstrat und dergleichen sein, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Die lichtemittierende Struktur 320 ist auf einer Oberfläche des Substrats 310 gebildet.
  • Das Substrat 310 weist eine geschliffene Textur 312, die auf der anderen Oberfläche von diesem gebildet ist, und eine umgekehrte PSS-Struktur 314 (PSS: Patterned Sapphire Substrate - strukturiertes Saphirsubstrat), die auf einer Oberfläche von diesem gebildet ist, auf.
  • Ferner kann das Substrat 310 eine Antireflexionsschicht 316 auf der anderen Oberfläche von diesem und einen abgeschrägten Rand 318 beinhalten.
  • Die geschliffene Textur 312 wird auf der anderen Oberfläche des Substrats 310 gebildet und kann durch Schleifen der anderen Oberfläche des Substrats 310 unter Verwendung einer Schleifmaschine (nicht gezeigt), Entfernen von Teilchen von der anderen Oberfläche des Substrats, die durch Schleifen aufgeraut wurde, durch Behandlung unter Verwendung von Phosphorsäure oder eines Gemischs aus Schwefelsäure und Phosphorsäure, und Abrunden scharfer Ecken gebildet werden. Infolgedessen kann eine geschliffene Textur 312 eine Oberfläche mit einer unregelmäßigen Rauigkeit und abgerundete Ecken oder Ausbuchtungen, die einer Abrundung durch eine Behandlung unter Verwendung von Phosphorsäure oder eines Gemischs aus Schwefelsäure und Phosphorsäure unterzogen werden, beinhalten.
  • Die umgekehrte PSS-Struktur 314 kann auf der einen Oberfläche des Substrats 310 gebildet werden. Die umgekehrte PSS-Struktur 314 kann mehrere Kerben mit einer Halbkugelform, einer konischen Form oder einer facettierten konischen Form beinhalten. Mit anderen Worten kann das umgekehrte PSS-Muster 314 in einer Struktur bereitgestellt werden, wobei mehrere Halbkugelkerben, mehrere konische Kerben oder mehrere facettierte konische Kerben auf einer Oberfläche des Substrats 310 gebildet werden.
  • Hier kann das Innere der umgekehrten PSS-Struktur 314, das heißt, die Kerben der PSS-Struktur, mit einer (nicht gezeigten) Pufferschicht, die unten beschrieben wird, oder einer Halbleiterschicht 322 eines ersten Leitfähigkeitstyps gefüllt werden. Obwohl dies in 27 nicht gezeigt ist, können die Kerben der PSS-Struktur 314 darüberhinaus mit einem Isolationsmaterial gefüllt werden, wie etwa Siliciumoxid oder Siliciumnitrid, so dass Halbleiterschichten, die auf dem Substrat 310 gebildet werden, selektiv aufgewachsen werden, um die lichtemittierende Struktur 320 bevorzugt durch epitaktisches Wachstum zu bilden, wodurch eine Versetzungsdichte reduziert wird.
  • Die Antireflexionsschicht 316 kann aus Siliciumoxid, einem Oxid, wie etwa TiO2, AlTiO2, CeO2 und dergleichen, einem Nitrid, wie etwa Siliciumnitrid, oder einem Isolationsmaterial, wie etwa MgF2 und dergleichen, gebildet werden und kann eine Mehrfachschichtstruktur einschließlich wenigstens eines dieser Isolationsmaterialien aufweisen.
  • In 27 ist die Antireflexionsschicht 316 als nicht nur auf der geschliffenen Textur 312, sondern auch auf den abgeschrägten Ecken 318 angeordnet veranschaulicht. Jedoch versteht es sich, dass die Antireflexionsschicht 316 nur auf der geschliffenen Textur 312 angeordnet sein kann, ohne auf den abgeschrägten Ecken 318 angeordnet zu sein.
  • Die abgeschrägten Ecken 318 können durch Abschrägen von Ecken des Substrats 310 gebildet werden.
  • Daher beinhaltet die lichtemittierende Vorrichtung 300 gemäß der Ausführungsform der Erfindung das Substrat 310, das auf einer Oberfläche von diesem mit der umgekehrten PSS-Struktur 314 und auf der anderen Oberfläche von diesem mit der geschliffenen Textur 312, der Antireflexionsschicht 316 und der abgeschrägten Ecke 318 gebildet ist, wobei Licht, das in der lichtemittierenden Struktur 320 erzeugt wird, die auf der einen Oberfläche des Substrats 310 gebildet ist, effizient an die andere Oberfläche des Substrats 310 emittiert werden kann.
  • Das heißt, die geschliffene Textur 312 dient dazu, zu ermöglichen, dass sich Licht effizient durch das Substrat 310 nach außen bewegt, statt innerhalb des Substrats 310 reflektiert zu werden. Die umgekehrte PSS-Struktur 314 dient dazu, zu ermöglichen, dass sich Licht effizient durch das Substrat bewegt, statt zu der lichtemittierenden Struktur 320 reflektiert zu werden, wenn das Licht in der lichtemittierenden Struktur 320 erzeugt wird und sich durch das Substrat 310 bewegt. Ferner unterdrückt die Antireflexionsschicht 316 eine Totalreflexion des Substrats durch Abmildern eines Unterschieds des Brechungsindex zwischen dem Substrat 310 und dem Äußeren, das heißt Luft. Andererseits dient die abgeschrägte Ecke 318 dazu, zu ermöglichen, dass Licht, das sich zu Seitenoberflächen des Substrats 310 hin bewegt, effizient nach außen emittiert wird.
  • Hier weist das Substrat, wie in 36 gezeigt, wenn die Antireflexionsschicht 316 nicht auf dem Substrat 310 gebildet ist, einen Lichttransmissionsgrad in Prozent in dem mittleren 80er-Bereich über ein breites Wellenlängenband auf. Im Gegensatz dazu weist das Substrat, wenn die Antireflexionsschicht 316 darauf gebildet ist, einen Lichttransmissionsgrad in Prozent in dem mittleren 80er-Bereich auf und zeigt eine erhebliche Variation gemäß Wellenlängen auf. Zum Beispiel weist das Substrat einen erheblich verbesserten Lichttransmissionsgrad von 90 % oder mehr in einem gewissen Wellenlängenband, nahe etwa 310 nm, etwa 400 nm oder etwa 550 nm, auf.
  • Zu dieser Zeit können das Material und die Dicke der Antireflexionsschicht 316 gemäß Wellenlängen von Licht, das von der lichtemittierenden Struktur 320 emittiert wird, oder gemäß gewünschten Wellenlängen ausgewählt werden, wodurch ein maximaler Transmissionsgrad bei einer entsprechenden Wellenlänge, das heißt maximaler Lichtausbeute, bereitgestellt wird.
  • Die lichtemittierende Struktur 320 kann eine Halbleiterschicht 322 eines ersten leitfähigen Typs, eine aktive Schicht 324, eine Halbleiterschicht 326 eines zweiten leitfähigen Typs und eine transparente Elektrodenschicht 328 beinhalten. Ferner kann die lichtemittierende Struktur 320 eine (nicht gezeigte) Pufferschicht, ein (nicht gezeigtes) Übergitter oder eine (nicht gezeigte) Elektronenblockierungsschicht beinhalten.
  • Bei der lichtemittierenden Struktur 320 ist die Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps 322 teilweise durch Mesa-Ätzen wenigstens eines Teils der Halbleiterschicht 326 des zweiten Leitfähigkeitstyps und der aktiven Schicht 324 freigelegt.
  • Die Halbleiterschicht 322 des ersten Leitfähigkeitstyps kann eine erste leitfähige fremdatomdotierte, zum Beispiel fremdatomdotierte n-Typ-III-N-basierte Verbindungshalbleiter-, zum Beispiel eine (Al, Ga, In)-N-basierte Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterschicht, sein. Die Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs kann eine fremdatomdotierte n-Typ-GaN-Schicht, das heißt eine n-GaN-Schicht, sein. Ferner kann die Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs als eine einzige Schicht oder als mehrere Schichten gebildet werden. Wenn zum Beispiel die Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs als mehrere Schichten gebildet wird, kann die Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs eine Supergitterschicht aufweisen.
  • Die aktive Schicht 324 kann aus einem III-N-basierten Verbindungshalbleiter, zum Beispiel einer (Al, Ga, In)-N-Halbleiterschicht, gebildet werden. Die aktive Schicht 324 kann als eine einzige Schicht oder als mehrere Schichten gebildet werden und emittiert Licht bei einer vorbestimmten Wellenlänge. Ferner kann die aktive Schicht 324 eine Einzelquantentopfstruktur einschließlich eines einzigen Topfes (nicht gezeigt) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur, bei der Topfschichten (nicht gezeigt) und Barriereschichten (nicht gezeigt) alternierend übereinander gestapelt sind, aufweisen. Hier können sowohl die Topfschicht (nicht gezeigt) als auch die Barriereschicht (nicht gezeigt) oder beide eine Übergitterstruktur aufweisen.
  • Die Halbleiterschicht 326 des zweiten Leitfähigkeitstyps kann eine zweite leitfähige fremdatom-, zum Beispiel fremdatomdotierte p-Typ-III-N-basierte Verbindungshalbleiter-, zum Beispiel eine (Al, Ga, In)-N-basierte Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterschicht, sein. Die Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs kann eine fremdatomdotierte p-Typ-GaN-Schicht, das heißt eine p-GaN-Schicht, sein. Ferner kann die Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs als eine einzige Schicht oder als mehrere Schichten gebildet werden. Zum Beispiel kann die Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs eine Übergitterstruktur aufweisen.
  • Die transparente Elektrodenschicht 328 kann ITO, TCO, wie etwa ZnO oder IZO, oder ein Kontaktmaterial, wie etwa Ni/Au, beinhalten und stellt einen ohmschen Kontakt zu der Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs her.
  • Die (nicht gezeigte) Pufferschicht kann so gebildet sein, dass sie eine Gitterfehlanpassung zwischen dem Substrat 310 und der Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs abmildert. Außerdem kann die (nicht gezeigte) Pufferschicht als eine einzige Schicht oder als mehrere Schichten gebildet werden. Wenn die Pufferschicht als mehrere Schichten gebildet wird, kann die Pufferschicht aus einer Tieftemperaturpufferschicht und einer Hochtemperaturpufferschicht bestehen. Die (nicht gezeigte) Pufferschicht kann aus AlN bestehen.
  • Die (nicht gezeigte) Übergitterschicht kann zwischen der Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs und der aktiven Schicht 324 angeordnet sein und kann eine Struktur aufweisen, bei der mehrere III-N-basierte Verbindungshalbleiter, zum Beispiel (Al, Ga, In)-N-Halbleiterschichten, übereinander gestapelt sind. Zum Beispiel kann die Übergitterschicht eine Struktur aufweisen, bei der InN-Schichten und InGaN-Schichten wiederholt aufeinander gestapelt sind. Die (nicht gezeigte) Übergitterschicht kann vor der Bildung der aktiven Schicht 324 gebildet werden, um einen Transfer von Versetzungen oder Defekten in die aktive Schicht 324 zu verhindern, wodurch eine Bildung von Versetzungen oder Defekten in der aktiven Schicht 324 abgeschwächt wird, während eine Kristallinität der aktiven Schicht 324 verbessert wird.
  • Die (nicht gezeigte) Elektronenblockierungsschicht kann zwischen der aktiven Schicht 324 und der Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs angeordnet sein. Die Elektronenblockierungsschicht kann bereitgestellt sein, um eine Effizienz bei der Rekombination von Elektronen und Löchern zu verbessern, und kann aus einem Material mit einer relativ weiten Bandlücke gebildet sein. Die (nicht gezeigte) Elektronenblockierungsschicht kann aus einem (Al, In, Ga)-N-basierten Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter gebildet sein und kann zum Beispiel eine Mg-dotierte p-AlGaN-Schicht sein.
  • Die Passivierungsschicht 330 kann auf dem Substrat 310 einschließlich der lichtemittierenden Struktur 320 angeordnet sein. Die Passivierungsschicht 330 dient dazu, die lichtemittierende Struktur 320 unter der Passivierungsschicht vor einer externen Umgebung zu schützen, und kann aus einer Isolationsschicht einschließlich einer Siliciumoxidschicht gebildet sein.
  • Die Passivierungsschicht 330 kann eine erste Öffnung 332, durch die ein Teil der Oberfläche der Halbleiterschicht 332 des ersten leitfähigen Typs durch Mesa-Ätzen freigelegt wird, und eine zweite Öffnung 334, durch die ein Teil der Oberfläche der Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs freigelegt wird, beinhalten.
  • Die Pads 340 können ein erstes Pad 342 und ein zweites Pad 344 beinhalten. Das erste Pad 342 kann auf dem Substrat 310 einschließlich der Passivierungsschicht 330 darauf angeordnet sein und kann die Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs kontaktierten, die durch die erste Öffnung 332 freigelegt ist. Das zweite Pad 344 kann auf dem Substrat 310 einschließlich der Passivierungsschicht 330 darauf angeordnet sein und kann die Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs kontaktierten, die durch die zweite Öffnung 334 freigelegt ist.
  • Die Pads 340 können Ni, Cr, Ti, AI, Ag oder Au beinhalten.
  • Die Kontakthöcker 150 können einen ersten Kontakthöcker 352 und einen zweiten Kontakthöcker 354 beinhalten. Der erste Kontakthöcker 352 kann auf dem ersten Pad 342 angeordnet sein und der zweite Kontakthöcker 354 kann auf dem zweiten Pad 344 angeordnet sein. Die Kontakthöcker 350 dienen dazu, das Substrat 310 einschließlich der lichtemittierenden Struktur 320 auf den Submount 360 zu stützen, und sind zwischen dem Submount 360 und der lichtemittierenden Struktur 320 angeordnet, um die lichtemittierende Struktur 320 und das Substrat von dem Submount 360 zu separieren. Die Kontakthöcker 350 können Au beinhalten.
  • Der Submount 360 kann eine erste Elektrode 362 und eine zweite Elektrode 364 beinalten, die auf einer Oberfläche von dieser angeordnet sind. Die erste Elektrode 362 und die zweite Elektrode 364 können mit dem ersten Pad 352 bzw. dem zweiten Pad 354 verbunden sein, wenn das Substrat 310 einschließlich der lichtemittierenden Struktur 320 auf den Submount 360 montiert ist.
  • 28 bis 34 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der lichtemittierenden Vorrichtung aus 27 veranschaulichen.
  • Unter Bezugnahme auf 28 wird ein Substrat 310 vorbereitet.
  • Das Substrat 310 kann ein Wachstumssubstrat sein. Das Wachstumssubstrat kann ein Saphirsubstrat, ein Siliciumcarbidsubstrat oder ein Siliciumsubstrat sein. Bei dieser Ausführungsform kann das Substrat 310 ein Saphirsubstrat sein.
  • Als Nächstes werden mehrere Halbleiterschichten auf einer Oberfläche des Substrats 310 gebildet. Die mehreren Halbleiterschichten können eine Halbleiterschicht 322 eines ersten leitfähigen Typs, eine aktive Schicht 324 und eine Halbleiterschicht 326 eines zweiten leitfähigen Typs beinhalten.
  • Die mehreren Halbleiterschichten können durch epitaktisches Wachstum unter Verwendung chemischer Gasphasenabscheidung, wie etwa MOCVD und dergleichen, gebildet werden.
  • Vor dem Bilden der mehreren Halbleiterschichten kann eine umgekehrte PSS-Struktur 314 auf einer Oberfläche des Substrats 310 gebildet werden. Wenn die mehreren Halbleiterschichten auf dem Substrat 310 einschließlich der umgekehrten PSS-Struktur 313 darauf gebildet werden, können die Halbleiterschichten selektiv auf einem Gebiet des Substrats 310 aufgewachsen werden, auf dem die umgekehrte PSS-Struktur 314 nicht gebildet ist, das heißt auf einem vorbestimmten Bereich der Oberfläche des Substrats 310, wodurch eine Steuerung einer Versetzungsdichte in den zweiten Halbleiterschichten ermöglicht wird.
  • Die umgekehrte PSS-Struktur 314 kann durch Bilden einer (nicht gezeigten) Fotolackstruktur mit mehreren offenen Bereichen, durch die ein vorbestimmter Bereich einer Oberfläche des Substrats 310 freigelegt wird, gefolgt von Ätzen der einen Oberfläche des Substrats 310 auf eine vorbestimmte Dicke unter Verwendung der (nicht gezeigten) Fotolackstruktur als eine Maske gebildet werden. Ätzen des Substrats 310 kann durch Nassätzen oder Trockenätzen realisiert werden. Nassätzen kann unter Verwendung einer Nassätzlösung durchgeführt werden, die Phosphorsäure und Schwefelsäure beinhalten kann, und Trockenätzen kann durch ICP-Ätzen unter Verwendung einer ICP-Vorrichtung durchgeführt werden.
  • Die Form der umgekehrten PSS-Struktur 314 kann in Abhängigkeit von der Form der offenen Gebiete der Fotolackstruktur (nicht gezeigt) bestimmt werden. Das heißt, die umgekehrte PSS-Struktur 314 kann, wenn die offenen Gebiete der Fotolackstruktur (nicht gezeigt) eine Kreisform aufweisen, in der Form mehrerer Kerben mit einer Halbkugel- oder konischen Form realisiert werden und die umgekehrte PSS-Struktur 314 kann, wenn die offenen Gebiete der Fotolackstruktur (nicht gezeigt) eine mehreckige Form aufweisen, in der Form mehrerer Kerben mit einer facettierten konischen Form einschließlich einer dreieckigen Pyramidenform realisiert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 29 wird als Nächstes eine Schutzschicht 372 auf den mehreren Halbleiterschichten gebildet. Die Schutzschicht 372 dient dazu, die Halbleiterschichten beim Schleifen und einer Behandlung unter Verwendung von Phosphorsäure oder einem Gemisch aus Schwefelsäure und Phosphorsäure, die unten beschrieben ist, zu schützen. Die Schutzschicht 372 kann aus einem synthetischen Harz, wie etwa einem Fotolack, gebildet werden oder kann aus einem Isolationsmaterial, wie etwa Siliciumoxid, Stickstoffoxid und dergleichen, gebildet werden.
  • Als Nächstes wird die andere Oberfläche des Substrats 310 Schleifen unter Verwendung einer Schleifmaschine unterzogen.
  • Bei diesem Vorgang wird das Substrat 310 auf eine konstante Dicke geschliffen. Das heißt, die Dicke des Substrats 310 wird im Vergleich zu dem in 28 gezeigten Substrat 310 reduziert. Wenn zum Beispiel das in 28 gezeigte Substrat 310 eine Dicke von etwa 450 µm aufweist, kann das Substrat 310, das dem Schleifen unterzogen wird, eine Dicke von 300 µm oder weniger, bevorzugt 200 µm, aufweisen. Da das unter Bezugnahme auf 28 beschriebene Substrat 310 thermische Einwirkung oder Spannung aufgrund der Bildung der mehreren Halbleiterschichten auf der einen Oberfläche des Substrats 310 aushalten muss, weist in dieser Hinsicht das unter Bezugnahme auf 28 beschriebene Substrat bevorzugt eine hohe Dicke auf. Jedoch ist es wünschenswert, dass das Substrat 310 der lichtemittierenden Vorrichtung 300 eine relativ dünne Dicke aufweist, um zu ermöglichen, dass Licht durch das Substrat 310 hindurchgeht. Aus diesem Grund wird die Dicke des Substrats 310 reduziert.
  • Danach wird die andre Oberfläche des Substrats 310, die Schleifen unterzogen wurde, einer Behandlung unter Verwendung einer Phosphorsäurelösung oder einer Lösung aus Schwefelsäure und Phosphorsäure unterzogen, um eine geschliffene Textur auf der anderen Oberfläche des Substrats 310 zu bilden, wie in 29 gezeigt ist. Dementsprechend meint die geschliffene Textur 312 eine Oberflächenform, die durch Behandeln der anderen Oberfläche des Substrats 310 unter Verwendung von Phosphorsäure oder einem Gemisch aus Schwefelsäure und Phosphorsäure nach dem Schleifen der anderen Oberfläche des Substrats 310 gebildet wird.
  • Hier kann eine Oberflächenrauigkeit der geschliffenen Textur 312 durch geeignetes Anpassen von Bedingungen zum Schleifen und einer Behandlung mit Phosphorsäurelösung oder einer Lösung aus Schwefelsäure und Phosphorsäure angepasst werden.
  • Speziell weist die andere Oberfläche des Substrats 310, die Schleifen unterzogen wird, unregelmäßige Ausbuchtungen und Vertiefungen auf, wie in 35 gezeigt ist. Hier kann eine Oberflächenrauigkeit des Substrats 310, das Schleifen unterzogen wird, durch Anpassen einer Rauigkeit einer Schleifscheibe oder eines Schleifkissens der Schleifmaschine oder einer Schleifzeit angepasst werden. Außerdem kann eine Oberflächenrauigkeit des Substrats 310 durch Anpassen einer Verarbeitungszeit bei der Behandlung des geschliffenen Substrats 310 mit Phosphorsäurelösung oder einer Lösung aus Schwefelsäure und Phosphorsäure angepasst werden. Wenn das Schleifkissen eine hohe Rauigkeit aufweist und eine Phosphorsäure- oder Schwefel-Phosphor-Säure-Behandlung in einer kurzen Zeitperiode durchgeführt wird, kann die geschliffene Textur 312 eine große Oberflächenrauigkeit aufweisen. Wenn das Schleifkissen eine niedrige Rauigkeit aufweist und eine Phosphorsäure- oder Schwefel-Phosphor-Säure-Behandlung in einer relativ langen Zeitperiode durchgeführt wird, kann alternativ dazu die geschliffene Textur 312 eine relativ geringe Oberflächenrauigkeit aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 30 wird als Nächstes eine Fotolackstruktur 174 auf der anderen Oberfläche des Substrats 310 gebildet.
  • Die Fotolackstruktur 374 kann mehrere offene Gebiete 374a beinhalten, durch die ein vorbestimmtes Gebiet der anderen Oberfläche des Substrats 310 freigelegt ist. Die Fotolackstruktur 374 kann als eine (nicht gezeigte) Hartmaske verwendet werden. Das heißt, eine Hartmaske, die eine Siliciumoxidschicht, eine Nitridschicht, eine Metallschicht oder dergleichen umfasst, kann auf der anderen Oberfläche des Substrats 310 gebildet werden.
  • Danach werden mehrere Parathionkerben 375 auf der anderen Oberfläche des Substrats 310 unter Verwendung der Fotolackstruktur 374 oder der Hartmaske (nicht gezeigt) gebildet. In diesem Fall kann die Fotolackstruktur 374 unter Verwendung eines Fotolacks gebildet werden.
  • Jede der Teilungskerben 376 dient dazu, ein Gebiet zu definieren, das das Substrat 310 separiert, und ist bevorzugt entsprechend einem Gebiet zwischen den lichtemittierenden Strukturen 320, die unten beschrieben sind, angeordnet.
  • Hier weisen die Teilungskerben 376 bevorzugt geneigte Seitenwände auf. Dies liegt darin begründet, dass Seitenwände der Teilungskerben 376 die abgeschrägten Ecken 318 nach einer Teilung des Substrats 310 bilden.
  • Die Teilungskerben 376 können durch Nassätzen oder Trockenätzen gebildet werden. Nassätzen kann unter Verwendung einer Nassätzlösung durchgeführt werden, die Phosphorsäure und Schwefelsäure beinhalten kann, und Trockenätzen kann durch ICP-Ätzen unter Verwendung einer ICP-Vorrichtung durchgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf Figur 31 können lichtemittierende Strukturen 320 durch Entfernen der Schutzschicht 372 von der einen Oberfläche des Substrats 310, gefolgt von Ätzen der mehreren Halbleiterschichten gebildet werden.
  • In diesem Fall kann Ätzen der mehreren Halbleiterschichten zwei Prozesse beinhalten. Das heißt, Ätzen der mehreren Halbleiterschichten kann Teilungsätzen zum Untereilen der mehreren Halbleiterschichten in mehrere lichtemittierende Strukturen 320 durch Ätzen und Mesa-Ätzen zum Freilegen der Halbleiterschicht des ersten leifähigen Typs beinhalten.
  • Teilungsätzen meint einen Prozess des Ätzens aller der mehreren Halbleiterschichten, um die mehreren Halbleiterschichten in die mehreren lichtemittierenden Strukturen 320 zu teilen. Außerdem meint Mesa-Ätzen einen Prozess des partiellen Ätzens der Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs und der aktiven Schicht 324, um die Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs freizulegen. Hier kann Teilungsätzen vor dem Mesa-Ätzen durchgeführt werden oder umgekehrt.
  • Beim Teilungsätzen der Halbleiterschichten werden die Gebiete der Halbleiterschichten, die den Teilungskerben 376 entsprechen, geätzt.
  • Andererseits kann die transparente Elektrodenschicht 328 auf der Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs nach dem Teilungsätzen und Mesa-Ätzen gebildet werden. Alternativ dazu kann die transparente Elektrodenschicht 328 auf der Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs vor dem Teilungsätzen und Mesa-Ätzen gebildet werden, gefolgt vom gemeinsamen Ätzen mit der Halbleiterschicht 326 des zweiten leitfähigen Typs beim Teilungsätzen und Mesa-Ätzen.
  • Unter Bezugnahme auf 32 wird eine Passivierungsschicht 330 nach dem Ätzprozess zum Bilden der lichtemittierenden Strukturen 320 gebildet, um die lichtemittierende Struktur 320 zu schützen.
  • Die Passivierungsschicht 330 kann aus einem Isolationsmaterial einschließlich Siliciumnitrid oder Siliciumoxid gebildet werden.
  • Die Passivierungsschicht 330 beinhaltet eine erste Öffnung 332 und eine zweite Öffnung 334, die die Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs bzw. die transparente Elektrodenschicht 328 der lichtemittierenden Struktur 320 teilweise freilegen.
  • Als Nächstes werden ein erstes Pad 342 und ein zweites Pad 344 auf der Passivierungsschicht 330 gebildet, um mit der Halbleiterschicht 322 des ersten leitfähigen Typs verbunden zu werden.
  • Das erste Pad 342 und das zweite Pad 344 können durch Bilden eines Padmaterials auf der Passivierungsschicht 330, gefolgt von einer Strukturierung des Padmaterials gebildet werden.
  • Andererseits kann eine Antireflexionsschicht 316 auf der anderen Oberfläche des Substrats 310 gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform wird die Antireflexionsschicht 316 auf der anderen Oberfläche des Substrats 310 gebildet, nachdem die Teilungskerben 376 darauf gebildet wurden. Jedoch versteht es sich, dass die Antireflexionsschicht 316 zu einer beliebigen Zeit gebildet werden kann, nachdem die geschliffene Textur 312 gebildet wurde. Das heißt, die Antireflexionsschicht 316 kann zu einer beliebigen Zeit nach dem Bilden der geschliffenen Textur 312, die unter Bezugnahme auf 29 beschrieben ist und vor dem Bilden eines ersten Kontakthöckers 352 und eines zweiten Kontakthöckers 354, die in 33 gezeigt sind, gebildet werden.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung wird die andere Oberfläche des Substrates 310 einer Behandlung mit Phosphorsäure oder einem Gemisch aus Schwefelsäure und Phosphorsäure unterzogen, um die geschliffene Textur 312 zu bilden, gefolgt von Ätzen der mehreren Halbleiterschichten, um die lichtemittierende Struktur 320 zu bilden. Alternativ dazu kann die lichtemittierende Struktur 320 jedoch erst durch Ätzen der mehreren Halbleiterschichten gebildet werden und kann dann die geschliffene Textur 312 auf der anderen Oberfläche des Substrats 310 durch Behandlung der anderen Oberfläche des Substrats 310 mit Phosphorsäure oder einem Gemisch aus Schwefelsäure und Phosphorsäure gebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 33 werden nach dem Bilden des ersten Pads 342 und des zweiten Pads 344 ein Kontakthöckerbildungsprozess zum Bilden eines ersten Kontakthöckers 352 und eines zweiten Kontakthöckers 354 auf dem ersten Pad 342 bzw. dem zweiten Pad 344 und ein Substratteilungsprozess zum Teilen des Substrats 310 durchgeführt.
  • Der Kontakthöckerbildungsprozess kann vor dem Substratteilungsprozess oder umgekehrt durchgeführt werden.
  • Das Substrat 310 kann durch Ritzen der Teilungskerben 376 unter Verwendung eines Diamantrades oder eines Lasers geteilt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 34 wird ein Submount 360 mit einer ersten Elektrode 362 und einer zweiten Elektrode 364 auf einer Oberfläche davon vorbereitet.
  • Nachdem der Submount 360 so mit dem Substrat 310 ausgerichtet wurde, dass der erste Kontakthöcker 352 der ersten Elektrode 362 zugewandt ist und der zweite Kontakthöcker 354 der zweiten Elektrode 364 zugewandt ist, werden danach der erste Kontakthöcker 352 und der zweite Kontakthöcker 354 an die erste Elektrode 362 bzw. die zweite Elektrode 364 gebondet. Infolgedessen werden mehrere Flip-Chip-gebondete lichtemittierende Vorrichtungen 300 bereitgestellt.
  • Obwohl manche Ausführungsformen oben beschrieben wurden, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist und auf verschiedene Arten modifiziert werden kann. Außerdem können technische Merkmale einer gewissen Ausführungsform auch auf andere Ausführungsformen angewandt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (13)

  1. Leuchtdiode, die Folgendes umfasst: eine Halbleiterschicht (110) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive Schicht (120) und eine Halbleiterschicht (130) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einem Substrat (100) gebildet sind; Mesa-geätzte Bereiche (150), die in einem Lochtyp von der Oberfläche der Halbleiterschicht (130) des zweiten Leitfähigkeitstyps zu der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (110) gebildet sind; eine reflektierende Elektrode (140), die auf der Halbleiterschicht (130) des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist; eine untere Isolationsschicht (200), die eine gesamte Oberfläche der Struktur bedeckt, die durch die Halbleiterschicht (110) des ersten Leitfähigkeitstyps, die aktive Schicht (120), die Halbleiterschicht (130) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die Mesa-geätzten Bereiche (150) und die reflektierende Elektrode (140) gebildet wird, wobei die untere Isolationsschicht (200) ermöglicht, dass eine obere Oberfläche der reflektierenden Elektrode (140) durch diese hindurch teilweise freigelegt ist, und ferner ermöglicht, dass die Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (110) in den Mesa-geätzten Bereichen (150) durch diese hindurch freigelegt ist; eine Stromaufweitungsschicht (210), die auf der unteren Isolationsschicht (200) gebildet ist und die Halbleiterschicht (110) des ersten Leitfähigkeitstyps bedeckt und elektrisch mit der Halbleiterschicht (110) des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden ist, wobei die reflektierenden Elektroden (140) durch die untere Isolationsschicht (200) elektrisch von der Stromaufweitungsschicht (210) isoliert sind; eine obere Isolationsschicht (220), die auf der Stromaufweitungsschicht (210) gebildet ist, wobei sowohl die Stromaufweitungsschicht (210) als auch die reflektierende Elektrode (140) teilweise durch die obere Isolationsschicht (220) freigelegt sind; ein erstes Pad (230), das elektrisch mit der Stromaufweitungsschicht (210) verbunden ist, die durch die obere Isolationsschicht (220) freigelegt ist; und ein zweites Pad (240), das elektrisch mit der reflektierenden Elektrode (140) verbunden ist, die durch die obere Isolationsschicht (220) freigelegt ist.
  2. Leuchtdiode nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Elektrode (140) eine Ohmsche-Verbindung-Schicht (141), eine reflektierende Metallschicht (142), eine Spannungsentlastungsschicht (143) und eine Barrieremetallschicht (144) beinhaltet.
  3. Leuchtdiode nach Anspruch 1 oder 2, wobei die untere Isolationsschicht (200) die reflektierenden Elektroden (140) in einem Gebiet vollständig abschirmt, in dem die reflektierenden Elektroden (140) nicht freigelegt sind.
  4. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Stromaufweitungsschicht (210) aus einem leitfähigen Material gebildet ist und einen Teil der reflektierenden Elektroden (140) freilegt.
  5. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1-4, wobei eine Bereitstellung für eine Bondschicht vorgenommen wird, die eine ohmsche Verbindung zwischen der Stromaufweitungsschicht (210) und der ersten Halbleiterschicht (110) fördert.
  6. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Halbleiterschicht (110) des ersten Leitfähigkeitstyps durch das erste Pad (230) elektrisch mit einer externen Leistungsquelle oder Leistungsversorgung verbunden ist, während die Halbleiterschicht (130) des zweiten Leitfähigkeitstyps durch das zweite Pad (240) elektrisch mit einer externen Leistungsquelle oder Leistungsversorgung verbunden ist.
  7. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das erste Pad (230) und das zweite Pad (240) auf der oberen Isolationsschicht (220) gebildet sind.
  8. Leuchtdiode nach Anspruch 7, wobei das erste Pad (230) durch Öffnungen in der oberen Isolationsschicht (220), die die Stromaufweitungsschicht (210) durch diese hindurch freilegt, mit der Stromaufweitungsschicht (210) verbunden ist.
  9. Leuchtdiode nach Anspruch 7 oder 8, wobei das zweite Pad (240) durch Öffnungen in der oberen Isolationsschicht (220), der Stromaufweitungsschicht (210) und der unteren Isolationsschicht (200), die die reflektierende Elektrode (140) durch diese hindurch freilegen, elektrisch mit der reflektierenden Elektrode (140) verbunden ist.
  10. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das erste Pad (230) und das zweite Pad (240) die gleiche Form und Größe aufweisen.
  11. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das erste Pad (230) und das zweite Pad (240) jeweils eine Bondschicht und eine hoch leitfähige Metallschicht beinhalten.
  12. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1-11, wobei das erste Pad (230) auf der oberen Isolationsschicht (220) in einem Gebiet gebildet ist, in dem die Stromaufweitungsschicht (210) teilweise freigelegt ist, während das zweite Pad (240) auf der oberen Isolationsschicht (220) in einem Gebiet gebildet ist, in dem die reflektierende Elektrode (140) teilweise freigelegt ist.
  13. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1-12, wobei sowohl das erste Pad (230) als auch das zweite Pad (240) ein Oberflächengebiet der Struktur bedecken, die durch die Halbleiterschicht (110) des ersten Leitfähigkeitstyps, die aktive Schicht (120), die Halbleiterschicht (130) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die Mesa-geätzten Bereiche (150), die reflektierende Elektrode (140), die untere Isolationsschicht (200), die Stromaufweitungsschicht (210) und die obere Isolationsschicht (220) gebildet wird.
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