TWI455345B - 具有垂直結構之發光二極體及其製造方法 - Google Patents

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Description

具有垂直結構之發光二極體及其製造方法
本發明涉及一種具有垂直結構的發光二極體，尤其涉及一種可以用於達成高發光效率與可靠度的具有垂直結構的發光二極體及其製造方法，該發光二極體也可以改善其大量生產能力。
發光二極體(LED)是所熟知半導體發光裝置，其是將電流轉換為光能，自1962年開始此使用磷砷化鎵半導體製造的紅色發光二極體商品化以來，該發光二極體已經與綠色GaP：N發光二極體共同作用在包括資訊傳輸裝置的電子裝置中作為顯示影像的光源。
此種發光二極體發出的光的波長取決於：製造此等發光二極體所使用半導體材料的種類。這是因為發出的光的波長取決於：此等半導體材料的能帶隙，此能帶隙代表價帶電子和導電帶電子能量之差異。
氮化鎵(GaN)具有較高的耐熱穩定性和寬能帶隙(從0.8至6.2eV)，以及因此在用於發展此包括LED之高功率輸出電子元件裝置之領域中受到大量注意。
氮化鎵可以引起業界大量興趣的原因之一為：其可以與其他元素例如銦，鋁等組合，以製造出發綠色，藍色和白色光的半導體層。
由於經由使用氮化鎵產生的控制發光波長之能力，可以依據特定裝置的特性，光波長可以被調節至適合所用材料固有特性所想要的範圍內。例如，使用氮化鎵可以製造有益於光學書寫的藍色發光二極體，和能夠代替白熾光燈的白色發光二極體。
由於這種以氮化鎵為主之材料的各種優點，氮化鎵發光二極體的市場正在快速的成長。結果，以氮化鎵為主的光電子裝置的技術已經自1994年的商業導入快速發展起來。
因此，利用III/V族氮化物半導體材料進行的發光二極體的製造技術自1990年代中期以來取得了快速的發展。尤其是，對於氮化物半導體材料的成長方法和結構的進一步理解，已經在發光二極體的特性上重大改善，例如其亮度，輸出，驅動電壓和靜電特性以及可靠性。
儘管以氮化鎵為主的半導體裝置技術的快速發展，以氮化鎵為主的半導體裝置的製造卻有著高製造成本之缺點。這個缺點主要是因為氮化鎵磊晶層的成長和隨後的以氮化鎵為主的裝置的切割之有關困難密切相關。
此以氮化鎵為主裝置通常在藍寶石(Al2 O3 )基板上製造。這是因為藍寶石晶片在商業上普遍適用於以氮化鎵為主裝置的大規模生產所需要的尺寸，可以支援氮化鎵磊晶層的相對高品質的增長，並在一寬的溫度範圍內顯示出一高的處理能力。
另外，藍寶石在化學性質和熱性上是穩定的，並具有一高熔點，這樣可以使其進行高溫度的製造處理，體現高結合能(122.4 Kcal/mole)和高介電常數。在化學結構的形式上，藍寶石是一結晶體的鋁氧化物(Al2 O3 )
同時，因為藍寶石是一絕緣材料，使用藍寶石基板(或其他任何絕緣基板)實際上可以限制發光二極體裝置在側面和縱向結構上的形式。
在側面結構中，所有的用於電流注入發光二極體的金屬接觸設置在裝置結構頂表面上(或基板的相同平面上)。然而，在垂直結構中，在去除藍寶石(絕緣的)基板後，將一金屬接觸設置在裝置結構的頂表面上而另一金屬接觸設置在底面上。
另外，此發光二極體的可用製作類型中廣泛應用一覆晶結合法，此方法包括製造一發光二極體晶片，將所產生晶片反轉成安裝至一次－安裝，例如矽基板或具有優異導熱性的陶瓷基板，然而，橫向結構或覆晶法都存在散熱效率不良之問題，因為藍寶石基板具有大約27 W/mK的導熱性，導致一非常高的抗熱力。另外，覆晶法也有需要大量微影術製程步驟之缺點，導致複雜的製造過程。
另一方面，縱向結構的特點是在電極製造之後，藍寶石基板緊接著被所謂的雷射去除(LLO)過程去除。
儘管所屬雷射去除過程具有顯著的減少製造過程步驟數量和提供優異發光特性的優點，這種現有的雷射去除過程卻要遭受對發光二極體的晶體結構的破壞，由於當進行雷射照射時，在藍寶石基板和發光二極體結構之間產生熱應力。
另外，當進行雷射照射時，氮(N2)氣自鎵中分離和釋出，經由發光二極體結構，導致發光二極體晶體結構的損壞，這大幅降低製造良率，且使得難以實現大量生產。
從而，本發明涉及一種具有垂直結構的發光二極體(LED)及其製造方法，可以實質上避免習知技術中的一個或幾個問題。
本發明的一個目的是提供一製造具有垂直結構的發光二極體的方法，可以有效率地達成基板分割，並且也可以確保裝置的結構穩定性，在一藍寶石基板和一以氮化鎵為主半導體層之間的分割過程中，其是使發光二極體具有垂直結構的製造所需過程.因此，本發明在從基板分離出來的半導體的穩定性和結構特點上具有很大的貢獻，並且也顯著地改善穩定的分割良率以及因此生產力。
本發明的另一目的是提供一具有垂直結構的發光二極體及其製造方法，這不僅僅可以大幅地改善光線擷取效率，而且經由導入此等用於改善光線擷取之各種結構，可以控制裝置的發光特性和光線樣式。
本發明之額外優點、目的、以及特性，其一部份在以下之說明中描述，其一部份將在檢視以下之說明之後，對於本技術有一般知識者為明顯，或可以由實施本發明而得知。本發明之目的與其他優點可以藉由在所撰寫說明、其申請專利範圍、以及所附圖式中所特別指出之結構實現與獲得。
為了達成此根據本發明的目的和其他優點，如同在此實現與廣泛說明者，此製造具有垂直結構的一發光二極體(LED)之方法包括：在一基板上形成的一半導體層；在半導體層上形成的一第一電極；在第一電極上形成一支持層；在基板和半導體層之間之介面產生一聲學應力波，可以將基板從半導體層上分離出來；在經由從基板分離而曝露的半導體層上形成一第二電極。
本發明的另一方面，具有垂直結構的發光二極體包括：複數個半導體層；一第一電極設置在半導體層的一第一表面上；在第一電極的至少一部分上和在半導體層的至少一表面上設置鈍化層；在第一電極和鈍化層的整個部分或一部分上設置至少一連接金屬層；在半導體層的一第二表面上形成一第二電極；並且在第一電極上設置一支持層。
本發明的另一方面中，具有垂直結構的發光二極體(LED)包括：複數個半導體層；在半導體層的一第一表面上設置一第一電極並且由至少兩層構成；在半導體層的一第二表面的至少一部分上形成一光線擷取結構；在半導體層的第二表面上設置一第二電極；以及在第一電極上設置一支持層。
本發明的再一方面，具有垂直結構的發光二極體(LED)包括：複數個半導體層；在半導體層的一第一表面上設置一透明導電氧化物(TCO)層；在透明導電氧化物層上設置一反射電極；在反射電極上設置一支持層；以及在半導體層的一第二表面上設置一第二電極。
在本發明的又一方面上，具有垂直結構的發光二極體(LED)包括複數個半導體層；在半導體層的至少一表面上設置鈍化層；在半導體層和鈍化層的整個部分或一部分上設置一第一電極並與本導體歐姆的連接，固有地形成金屬種植層用於一金屬或一半導體的焊接；在半導體層的一第二表面上形成一第二電極；以及在第一電極上設置一支持層。
應瞭解本發明以上一般性說明與以下詳細說明僅為典範與說明，其用意在於提供其所主張發明之進一步解釋。
此等所附圖式，其包括於此而構成本說明書之一部份，以提供本發明進一步瞭解，而說明本發明之實施例，且與此等說明一起用於解釋本發明之原理。
以下參考所附圖式更完整地說明本發明，其中顯示本發明之實施例。然而，本發明可以許多替代形式實施，且不應被認為受限於在此所說明之實施例。因此，雖然本發明受到各種修正與替代形式，在此將詳細說明藉由圖式中之例所顯示之特定實施例。然而，應瞭解其用意並非將本發明限制於所掲示之特殊形式。但是反之，本發明包括有此等申請專利範圍所界定本發明之精神與範圍中之所有修正、等同、以及替代。
在此等圖式之所有說明中，相同號碼代表相同元件。在此等圖式中，為了清楚起見，將此等層之厚度與區域放大。
可以瞭解，當一元件例如一層、一區域、或一基板被稱為在另一元件“上”時，其可以在另一元件直接之上，或可以存在中間元件。亦將可以瞭解，如果一元件之一部份例如一表面稱為內部時，其較此元件之其他部份離此裝置之外更遠。
將可以瞭解，此等專用語之用意為：除了在此等圖中所說明之方向外，包括此裝置之不同方向。最後，此專用語“直接”之用意為：並沒有中間元件。如同在此所使用，此專用詞“及/或”包括：此等一或更多個有關列示項目之任何或所有組合。
將可以瞭解，雖然在此可以使用此等專用語第一、第二等，以描述各種元件、區域、層、及/或區段，然而，此等元件、區域、層、及/或區段不應受限於此等專用語。
本發明的實施例將參照在一非導電基板、例如一以藍寶石(Al2 O3 )為主之基板上形成的一以氮化鎵為主(GaN)發光二極體(LED)進行說明。然而，本發明並不受限於此結構。
本發明的實施例可以應用其他種類的基板包括一導電基板。這樣，本發明的實施例可以包括在一磷化鎵基板上的磷化鋁銦鎵發光二極體，在一碳化矽基板上的氮化鎵發光二極體，在一藍寶石基板上的碳化矽二極體，及/或在氮化鎵，碳化矽，氮化鋁，氧化鋅及/或其他基板上的基於氮化物的發光二極體的任一組合物。另外，在本發明中，一主動層區域的使用不局限于發光二極體區域。而且，主動層區域的其他形式可以依照本發明的一些實施例而使用。
「半導體薄膜結構」
如圖1所示，在一基板100上形成複數個基於氮化物半導體層200，層的形式是使用一現有半導體處理技術例如一金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)方法，一分子束磊晶方法或者類似於這些方法。
半導體層200可以形成在與基板100類型類似的基板上，例如氮化鎵(GaN)，或可以形成在一不同於基板100的基板上，例如藍寶石(Al2 O3 )，矽(Si)，碳化矽(SiC)等類似物。以下是在藍寶石基板100上構成半導體層200的例子。
半導體層200具有的結構包括一第一導電半導體層210，一主動層220和一第二導電半導體層230，依次地形成在基板100上。在此處，第一導電半導體層210可以是一n型氮化鎵半導體層，第二導電半導體層230可以是一p型氮化鎵半導體層，如果必要的話，反之亦然。
想要在具有一方向定位結構的藍寶石基板100上形成一氮化物的一薄膜，晶格失配的發生可能會導致形成的薄膜品質的退化。這樣，最好是在藍寶石基板100上優先形成一緩衝層110，則複數個氮化鎵半導體層200在緩衝層110上形成。
在此處，此緩衝層110可以由第一緩衝層構成，其作為在基板100上之種子且在低溫成長；以及第一緩衝層形成於第一緩衝層上，且由未掺雜GaN半導體層(未圖示)所製成。
另外，第一緩衝層也可以由一Inx Al1－x N或Inx Al1－x N/GaN超晶格層構成。
主動層220可以具有一InGaN/GaN量子阱(QW)結構。此外，一例如AlGaN，AlInGaN或類似的材料也可使用作為主動層220的材料。當經由隨後所形成之電極施加電場時，此主動層220藉由將電子－電動對組合而產生光線。
此外，主動層220可以是多量子阱(MQW)結構，藉由形成複數個量子阱(QW)結構形成，用以便改善亮度。
以此方式，在基板100上依序形成一系列氮化鎵半導體層，包括：氮化鎵緩衝層110，第一導電半導體層210，InGaN/GaN/AlGaInN主動層220，該主動層具有：一多量子阱(MQW)結構，和第二導電半導體層230。
在此處，藍寶石基板100典型具有一大約330到43μm的厚度，一系列氮化鎵半導體層200的總厚度大約是少於或等於1μm。
同時，如圖2所示，一電流擴散層240形成在第二導電半導體層230上。電流擴散層可以是Inx Ga1－x N層或Inx Ga1－x N/GaN超晶格層。
電流擴散層240還可以稱作一電流傳輸加強層(CTEL)，用於加強載流子遷移率，進而促進電流的流動。
溝渠蝕刻
其後，如圖3所示，在晶片完成後，在分開的晶片分離區域應用一乾式蝕刻法進行蝕刻。就是說，從一系列以氮化鎵為主半導體層200到基板100的部分表面進行蝕刻，以形成複數個溝渠300。
由於一系列以氮化鎵為主半導體層200和基板100都具有高硬度，所以較佳藉由反應性離子蝕刻(RIE)，以形成溝渠300，尤其可以選用感應耦合電漿反應離子蝕刻(ICP RIE)。
對於溝渠300的構成，一光阻薄膜(未圖示)經由旋轉塗而塗佈在以氮化鎵為主半導體層200上，對所塗佈之光阻薄膜進行選擇性曝光和顯影處理以至形成一光阻薄膜圖案(未圖示)。使用的感應耦合電漿反應離子蝕刻法、與如此用作一蝕刻遮罩而形成的光阻薄膜圖案，從以氮化鎵為主半導體層200到藍寶石(Al2 O3 )基板100的部分表面實施蝕刻，從而形成溝渠300。
在以上的過程中，光阻(PR)或者一金屬遮罩可以用作的蝕刻遮罩。對於金屬遮罩，鉻(Cr)、鎳(Ni)、金(Au)或類似於這樣的物質都可以使用。
原始的歐姆/反射電極結構
接下來，如圖4所示，第一電極410形成於半導體層200的上部上，該半導體層200分別由於溝渠300的形成而分開。
如圖5所示，第一電極410可以由一透明電極411和一反射電極412構成。
也就是說，為了確保歐姆的特性，透明電極411可以由一透明導電氧化物(TCO)組成。換句話說，透明電極411可以用作一歐姆電極。
這種透明電極411在使用時，透明導電氧化物(TCO)的使用，更有利於在電流擴散層240上形成透明電極411。
在這種結構中，電流擴散層240的一工作函數可能小於用於構成第二導電半導體層230的p型氮化鎵半導體層的工作函數，但可能大於透明電極411的工作函數。
此外，電流擴散層240和第二導電半導體層230的工作函數的範圍可能部分互相重疊。第二導電半導體層230和透明電極411的工作函數的範圍也可能部分重疊。
當透明導電氧化物構成透明電極411時，可以使用一銦錫氧化物(ITO)層。此外，亦可以使用例如銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鎂鋅氧化物(MZO)、鎵鋅氧化物(GZO)和類似物作為透明導電氧化物材料。
如上討論的，反射電極412可以在透明電極411上形成。這種電極結構的優點是提高反射率。
反射電極412可以由鋁(Al)、銀(Ag)等類似物形成。這樣支持層進而形成，可以被作為一種子金屬或是一接合金屬的一連接金屬層的材料，被用於形成反射電極412。
其後，如圖6所示，此鈍化層510形成於：在其上形成第一電極410之半導體層200間之溝渠300區域中。
鈍化層
鈍化層510保護個別分開的半導體層200和晶片，抑制漏電電流的發生，並當從基板上進行一後續的分離處理時，可以方便晶片的分離，而減輕施加對半導體層200上的衝擊。
構成鈍化層510的材料例子包括SiO2 ,SU－8(環氧樹立為主之光阻(PR))、WPR(基於丙烯酸光阻(PR))、SOG、聚醯亞胺等類似物，並適當地考慮應用材料的各種因素例如硬度，彈性模數和透射率以及材料之間的粘合性等類似因素。這些材料可以單獨使用或者組合起來使用。
構成鈍化層510材料的機械性能如下表1和表2所示。從表中可以看出，SiO2 的拉力強度和彈性模數比優於其他材料，因此在一晶片分離處理中可以表現出最佳的抗壓能力。另外，與SU－8相比，SiO2 與藍寶石基板100顯示較低之黏合，因此在應力釋出處理時可以減少加在晶片上的衝擊。
這些材料經由其結構的應用有利於製作發光二極體裝置如圖6所示。然而，由於在晶片分離處理中壓力的產生，單一的使用SiO2 可能因微裂縫的發生導致漏電電流的增加。為了減輕這種現象，鈍化層510的結構可以使用SiO2 和SU－8的組合物。
鈍化層510至少覆蓋第一電極410的一部分和至少半導體層200的一面。例如，由透明電極411和反射電極412構成第一電極410時，鈍化層510形成並覆蓋至少部分的透明電極411和反射電極412，和半導體層200的側面。
再者，覆蓋透明電極411的一特定部分和半導體層200的側面的鈍化層510構成後，反射電極412在透明電極411上形成。
在此處，反射電極412由複數個層構成。也就是說，反射電極412可能由一第一金屬層(未圖示)，一擴散阻障層和一第二金屬層構成。該擴散阻障層設置在第一金屬層上，而第二金屬層設置在擴散阻障層上。
第一金屬層可以由Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或任其組合的合金構成，而擴散阻障層可以由Ni、W、Ti或Pt構成。第二金屬層可以使用金層或銅層。
另外，第一金屬層，擴散阻障層和第二金屬層可以由單一合金層形成。
同時，一粘著層(未圖示)在透明電極411和反射電極412之間設置，並可以由Ni、W、Cr等類似材料形成。
具有組合歐姆特性和反射特性的一整合電極可以用作第一電極410。整合電極可以由Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或任其組合的合金所形成。
另一方面，第一電極410可能由複數個層構成。也就是說，第一電極412可能由第一金屬層(未圖示)構成。該第一金屬電極可以使用Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或任其組合的合金所形成。
一擴散阻障層設置在第一金屬層的上部，一第二金屬層設置在擴散阻障層的上部。擴散阻障層可以使用Ni、W、Ti或Pt層，而第二金屬層可以使用金層或銅層。
再者，第一金屬層，擴散阻障層和第二金屬層可以由單一合金層形成。
其後，執行熱處理用以確保歐姆特性。熱處理在溫度為300到700攝氏度的N2 或O2 的大氣環境下執行。
第二金屬層也能用作一連接金屬層。另一方面，同時使用一分開的連接金屬層。
接下來，如圖7所示，至少形成一連接金屬層420覆蓋第一電極410和鈍化層510的整個和一部分。
連接金屬層420經由一現有方法例如電鍍或晶片焊接供隨後的一支持層構成處理時使用。連接金屬層420可以由Cu、Au、Sn、In、Ag或任其組合的合金形成或者一堆任其組合物形成。
連接金屬層420可以被用作一種子金屬或其他的用來粘接一分開晶片的一接合金屬，經由一現有方法例如電鍍用在支持層的構成中。
光阻(PR)柱結構
接下來，如圖8所示，一有助於晶片分離的光阻柱610在晶片分離區域的上面形成，鈍化層510形成於該晶片分離區域，也就是在連接金屬層420的上面的情況。
光阻柱610的作用是使一定厚度的光阻製成一需要的結構用以晶片的分離。光阻柱610的高度範圍從低值20 to 30μm到高值150μm，寬度範圍從10μm到μm的幾十。光阻柱610有利於在晶片分割中使用雷射切割。
也就是說，光阻柱610可以被認為是使用光阻材料在每一晶片分離區域內形成的障礙物結構。
初步電鍍
在形成的光阻柱610的上面，用一電鍍方法或類似方法形成一支持層700，如圖9到11所示。
支持層700可以是單體形式，或其他由每一層分開地形成。如圖9到11所示。
換句話說，一第一支持層710的厚度等於或低於光阻柱610的厚度。第一支持層710的高度大約是5μm小於光阻柱610的厚度。
支持層700的厚度要考慮到最後晶片的厚度，第一支持層710的厚度值得範圍從50到150μm。
蝕刻阻障層(ESL)
如圖10所示，一蝕刻阻障層720在支持層710上形成。蝕刻阻障層720作為一金屬層形成，並覆蓋整個區域包括在第一支持層710上部形成的光阻柱610的突出區域。
因此，當進行最後晶片分離處理時，可以從一最終晶片步驟中得到一具有同一厚度的晶片，經由統一在移除的一第二支持層730上蝕刻，該第二支持層730接下來在蝕刻阻障層720的上面形成。
典型地，第一支持層710或第二支持層730由銅(Cu)形成，蝕刻阻障層720使用具有對銅蝕刻劑有蝕刻抵抗力的金屬成分，可以由Cr、Ni、Au或及其合金形成。
二級電鍍
如圖11所示，一第二支持層730在蝕刻阻障層720上形成。第二支持層730的厚度大約50至150μm。在隨後的晶片分離處理中，使用一特效銅蝕刻劑移除這種第二支持層730並作為分離的基板100上的一支持層。因此在晶片的處理上保持穩定結構。第二支持層730經由一電鍍方法形成。
雷射去除(LLO)
其後，如圖12所示，基板100經由基板100的分離處理而分離。基板100的分離可以應用一雷射進行，所以叫做一雷射去除(LLO)處理。
從半導體層200分離出基板100的處理可以經由一在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間產生的聲學應力波執行。
基板100的分離處理過程依照下列步驟進行。也就是，具有248nm波長的KrF受激準分子雷射光束或具有193nm波長的ArF受激準分子雷射光束穿過藍寶石基板100照射到在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的分介面上。
由於具有上述範圍波長的光不被藍寶石基板100吸收而被以氮化鎵為主半導體層200所吸收，雷射光束穿過藍寶石基板100被半導體層200吸收後快速加熱。
然後，被加熱的以氮化鎵為主半導體層200融化並開始產生高溫和高壓表面電漿區。這個電漿區的產生僅僅被限制在藍寶石基板100和半導體層200之間的介面上。
接下來，電漿區快速向周圍擴張。電漿區的快速擴張在基板100和半導體層200之間引起一聲學應力波的產生。
同樣的，在介面上產生的聲學應力波在藍寶石基板100和半導體層200上各施加一相反方向的物理壓力，從而使藍寶石100和半導體層200之間立刻分離。
以下，藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的分離將在圖13到16中詳細展示。
圖13到16顯示本發明的藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的分離。為方便說明，藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200將單獨顯示。
首先，如圖13所示，波長為248nm的KrF受激準分子雷射光束或波長為193nm的ArF受激準分子雷射光束照射到藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的介面上，並穿過藍寶石基板100。
為了使照射在目標介面上的雷射光束點上獲得雷射光束能量密度的均勻分配，最好在一雷射光源(未圖示)和藍寶石基板100之間設置一光束均化器(未圖示)。
當使用如上的光束均化器，雷射光束能量密度的均勻度大約為95%或更高。因為具有上述特定範圍波長的光不被藍寶石基板100吸收，但能被以氮化鎵為主半導體層200所吸收，雷射光束穿過藍寶石基板100在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的介面上被以氮化鎵為主半導體層200所吸收。由此，以氮化鎵為主半導體層200因此而快速加熱。
隨後，被加熱的以氮化鎵為主半導體層200融化而開始產生高溫和高壓表面電漿，如圖14所示。這種電漿的產生被限制僅在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的介面上。
接下來，如圖15所示，因以氮化鎵為主半導體層200的融化而產生的電漿區快速向周圍擴散。快速擴張的電漿區在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的介面周圍引起一聲學應力波的產生。
該聲學應力波在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間各施加一相對物理壓力。因此，如圖16所示，藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200立刻分離。
另外，當雷射光束照射時，在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間依據時間進行壓力變化的檢測試驗。圖17概要顯示對雷射光束照射而產生的壓力進行測量的測量試驗儀器，同時使用一傳統壓電薄膜感測器750。圖18是顯示測量結果的曲線圖。
如圖17所示，壓電薄膜感測器750使用一環氧樹脂760粘貼在以氮化鎵為主半導體層200上，壓電薄膜感測器750探測到由單一脈衝雷射器的照射產生的聲學波的壓力。一示波器770與壓電薄膜感測器750連接，為了監視自感測器750輸出的電信號。對於照射雷射器，KrF受激準分子雷射器的使用波長是248nm和能量密度是0.9 J/cm2 。被感測器750探測到的聲波的壓力利用一轉換常數13 x 10－3 V/N轉換為電信號，並進行輸出。
如圖18所示，具有一最大值的信號在大約15μs處被探測到，第一主峰值的持續時間大約是30μs，隨後的幾個峰值以銳減的強度出現。
圖18中第一峰值的區域1、2、3到4分別對應圖13、14、15和16。也就是說，時間點1指在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間進行雷射照射階段；時間點2指由於雷射光束的照射，以氮化鎵為主半導體層200融化後在介面上產生一電漿區的步驟，時間點3指因電漿區的快速擴散而產生的聲學應力波的產生步驟；時間點4指藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200在聲學應力波的作用下立刻分離的步驟。
第一峰值的持續時間大約是30μs。因此，該曲線圖清楚的顯示了經由在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間產生聲學應力波而使藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200的分離，大約花費了30μs。
另一方面，為了檢測雷射光束能量密度在升學應力波的產生中的效應，一波長248nm的雷射能量光束和一波長193nm的雷射能量光束，帶有一可變能量密度，分別照射在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的介面上，然後由聲學應力波而產生的壓力最大值被測量。圖19是顯示分別關於248nm雷射光束和193nm雷射光束的相對於可變能量密度的聲學壓力的曲線圖。
如曲線圖19所示，對於248nm雷射光束，聲學壓力非常弱或者在少於0.50 J/cm2 的能量密度難以充分地被檢測到，對於248nm雷射光束和193雷射光束，無法在少於0.60 J/cm2 的能量密度下立刻分開藍寶石基板。
就是說，當雷射光束的能量密度大約是0.30 J/cm2 時，這時在以氮化鎵為主半導體層200融化後電漿區產生，可以看到如果照射的雷射具有大於0.30 J/cm2 的能量密度，藍寶石基板自身可以分離，但能量密少於0.60 J/cm2 時，藍寶石基板自身不能立刻分離。
因此，為了利用一例如聲學應力波的機械或物理壓力，自以氮化鎵為主半導體層200上使藍寶石基板100分離出來。照射雷射需具有至少大於0.50 J/cm2 的能量密度。另外，對於直接地藍寶石基板分離，照射雷射最好具有大於0.60 J/cm2 的能量密度。
同時，如曲線圖19所示，可以看到248nm雷射光束所產生的聲學壓力在同樣的條件下，明顯高於193nm雷射光束。這是因為當雷射光束穿過藍寶石基板時，相對於248nm雷射光束193nm雷射光束光束的損耗更大。
當光束經由厚度為450μm的藍寶石基板時，測量其損耗，248nm雷射光束的光束損耗大約是15%，而193nm雷射光束的光束損耗大約是22%。
如上討論的，在藍寶石基板100和以氮化鎵為主半導體層200之間的介面上產生的聲學應力波在一雷射光束點區域內的一氮化鎵層上施加一高衝擊。
圖20是一張掃描式電子顯微圖顯示在能量密度為1.0 J/cm2 的248nm雷射光束的照射下的單體式氮化鎵層和藍寶石基板之間的介面上，聲學應力波所施加的衝擊。
在圖20中，箭頭a代表發生在一正方形光束點周圍的以氮化鎵為主半導體層200的損壞，箭頭b代表在介面處聲學應力波發展的一軌跡。也就是說，如圖20的照片所揭示的，如果照射雷射光束具有極高的能量密度，氮化鎵層會由於聲學應力波產生的一高衝擊而損壞。
因此，為了防止與直接分離藍寶石基板100同時發生的以氮化鎵為主半導體層200的損壞，必須使照射雷射光束的能量密度達到最適化。
為了找到最優化的雷射光束的能量密度，當雷射光束照射在單塊積體電路氮化鎵層和藍寶石基板100之間的介面上時，對以氮化鎵為主半導體層200進行觀測所得到的結果分別是0.75 J/cm2 、0.80 J/cm2 、0.85 J/cm2 、0.90 J/cm2 、0.95 J/cm2 、和1.00 J/cm2 。這些結果是經由圖21到26中的SEM中給定而獲得。
如圖21到26所示，若要分離單體式氮化鎵層和藍寶石基板，能量密度0.75 J/cm2 的雷射光束會導致給予氮化鎵半導體層的輕微損壞，而隨著能力量密度的增加，當超過0.75 J/cm2 時，將導致更壞的損壞。因此，當分離單體式氮化鎵層和藍寶石基板時，雷射光束的最適能量密度是在0.60 to 0.75 J/cm2 的範圍內。
如本發明較佳實施例已經選擇性地描述，在藍寶石基板和以氮化鎵為主半導體層之間所產生的聲學應力波容易被溝渠的結構阻擋其橫向傳播。即穿過以氮化鎵為主半導體層到達藍寶石基板或穿透部分基板而在以氮化鎵為主半導體層上形成溝渠。
結果，若要防止氮化鎵層的損壞可以的能量密度區域的範圍較廣。可以看到就算在高達1.10 J/cm2 的能量密度時，氮化鎵層也沒有損壞。因此當這種溝渠形成後，雷射光束的能量密最好在0.60 to 1.10 J/cm2 的範圍內。
基於上述過程進行的藍寶石基板100的移除後的結構如圖27所示。其後，經由蝕刻處理移除以氮化鎵為主半導體層200的緩衝層110，移除後的結構如圖28所示。
同樣地，在基板100和緩衝層110移除的情況下，半導體層200的一n型第一導電半導體層210被曝露，一第二電極810在已經曝露的層210上形成。在這種情況下，這類第二電極可以是n型電極和可以與一第二導電半導體層230歐姆接觸的一歐姆電極。
表面光線擷取結構
如圖29所示，一光線擷取結構900在已經曝露的第一導電半導體層210上形成。如上，這種光線擷取結構900的構成可以進一步改善從發光二極體發出的光的光線擷取效率。
一光線擷取結構900的三種形成方法如下。
第一種方法，在基板100上形成緩衝層110和半導體層200時，緩衝層110和半導體層200經由在基板100中引入一不規則結構120而形成，如圖30所示。圖31顯示了形成的一不規則圖案120的例子。
於此，當在基板100上引入不規則結構120之後再形成緩衝層110和半導體層200時，該不規則結構120在基板100的分離處理後在第一導電半導體層210的面上曝露，從而形成一光線擷取結構900。
第二種方法，第一導電半導體層210的曝露面可以進行化學蝕刻，因此形成一光線擷取結構900。圖32顯示經由蝕刻處理而形成的光線擷取結構900。
第三種方法，一光線擷取結構900的形成可以經由形成微型圖案和蝕刻其圖案從而形成光子晶體而完成。圖33顯示經由這種光子晶體結構形成光線擷取結構900的過程。
在光線擷取結構900形成後，第二支持層730經由蝕刻而移除。在此處，如上，蝕刻阻障層720具有對於第二支持層730的蝕刻劑的一蝕刻抵抗力，因此不會被蝕刻，從而得到如圖34的結構。
其後，如圖35所示，當蝕刻阻障層720也被一分開蝕刻處理而移除，光阻柱610曝露並被移除，從而產生如圖36所示的結構。
如圖36所示，在光阻柱610依照上述處理進行移除的情況下，分開晶片分離區域彼此經由連接金屬層420和鈍化層510連接並且容易經由一現有方法如薄膜膨脹進行分離。圖37顯示經由這種處理最終分離的晶片的狀態。
鈍化開口結構
雖然上述結構是關於：填充於形成在晶片分離區域內的溝渠300內的鈍化層510結構，該形成於溝渠300中之鈍化結構，取決於基板100分離處理和晶片分離處理的效率而可以具有各種形式。
也就是，半導體層200形成在基板100上，在這樣的情況下，溝渠300在晶片分離區域內形成。其後，第一電極410在半導體層200上形成，如圖38所示，在溝渠300區域內形成的鈍化薄膜520填充溝渠300的一部分。
在基板100上的半導體層200，溝渠300和第一電極410的形成都可以依照上述實施例進行。
基於這種結構，鈍化薄膜520僅僅在晶片周圍形成保護並保留部分開放形成開口521。在晶片之間的溝渠300區域用光阻完全填充代替進行鈍化。
以此方式，鈍化薄膜520上的開口521的形成將導致在鈍化薄膜520和基板100之間粘著的降低，而一鈍化材料可以由一單一材料形成(例如，光阻材料如SU－8或WPR)。另外，這種開口結構由基板100的分離而產生在晶片分離區域內，可以減輕壓力，同樣可以減少晶片的機械損壞，從而獲得穩定裝置特性。
實際上，若在溝渠300被完全用某種材料如SU－8填充滿的情況下進行雷射去除(LLO)，在藍寶石基板100表面和SU－8之間的高粘接特性將導致：無法有效減輕由雷射去除(LLO)所產生的應力，反而導致晶片上衝擊的轉移，因此造成裂縫的發生，晶片斷裂，薄膜的分層。
因此，在進行雷射去除(LLO)時，經由帶有開口512的鈍化薄膜520的形成並且僅有一些區域與藍寶石基板100粘接的方式，而形成的結構可以很容易的使基板100分離。
溝渠填充結構
在此種方式中，由於在溝渠300的部分上形成的鈍化薄膜520，形成於晶片分離區域內的溝渠300中形成空間，如圖38所示。這時，當金屬層530至少填充空間的一部分，如圖39所示，金屬層530可以進一步減輕由進行雷射去除(LLO)而產生的應力。
包括金屬層530的結構可以用於減輕在雷射去除(LLO)時的壓力並有利於晶片分離。如圖39所示，金屬層530可以部分或全部填充在溝渠300中，鈍化薄膜520已經在溝渠300內形成。
金屬層530之形成早於連接金屬層420的形成而後於第一電極410的形成。也就是，如圖40所示，連接金屬層420在金屬層530的形成後形成。
金屬層530可以由Ni、Ag、Au、Cr、Cu或其任意組合而形成。
在連接金屬層420形成後，光阻柱620在晶片分離區域內形成，如圖41所示。隨後，在光阻柱620之間的區域內形成第一支持層740，如圖42所示。
以替代方式，第一支持層740可以覆蓋和支持連接金屬層420的上側。因此，可以更有效地經由覆蓋和支持半導體層200及其側面的邊緣741來有效地支持晶片。
其後，如圖43和44所示，蝕刻阻障層720和第二支持層730依次地在第一支持層740上形成。這個過程也可以依照上述實施例的方式進行。
另外，如圖45所示，基板100從完成的基板上移除，緩衝層110也同樣被移除。這樣，用以保護鈍化薄膜520的保護層540進一步形成，從而得到如圖46中的結構。
其次，基於如圖47到50所示的過程，光線擷取結構900和第二電極830在由於移除基板100而曝露的第一導電半導體層210上形成。
為此目的，如圖47所示的用以第二電極830形成的遮罩820形成，隨後光線擷取結構900如圖48所示而形成。光線擷取結構900如上所定義的一樣。也就是，光線擷取結構900可以經由處理第一導電半導體層210的表面或者經由在基板100上形成無規則結構後形成導電半導體200而形成。
其後，遮罩820被移除如圖49所示，第二電極830由電極材料形成如圖50所示。
在第二電極830已經形成後，第二支持層730和蝕刻阻障層720依次被移除如圖51和52所示，光阻柱620隨後被移除，最後得到如圖52的結構。
其後，晶片經由一傳統方法如帶膨脹被分離成每一晶片，從而形成如圖53的結構。
另一方面，在上述製造過程中，有關於基板和晶片分離處理的鈍化和有關於光阻柱的結構可以各種形式實現。
就是說，如圖54所示，在半導體層200之間的溝渠區域部分被鈍化薄膜520所填充，反射種子金屬層440可以在鈍化薄膜520的上側和半導體層200的上側形成。
反射連接金屬層440可以由複數個層構成。也就是說，反射連接金屬層440可以由一第一金屬層(未圖示)構成。該第一金屬層可以由Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或任其組合合金形成。
一擴散阻障層可以設置在第一金屬層的上部，一第二金屬層可以設置在擴散阻障層的上部。擴散阻障層可以用Ni、W、Ti或Pt層，而第二金屬層可以首選金層或銅層。
另外，第一金屬層，擴散阻障層和第二金屬層可以由單一合金層構成。
當反射種子金屬層440可以如上述形成，第一電極410可以是透明電極由一透明導電氧化物(TCO)形成。
例如，一銦錫氧化物(ITO)，銦鋅氧化物(IZO)，鋁鋅氧化物(AZO)，鎂鋅氧化物(MZO)，鎵鋅氧化物(GZO)或類似物可以用作透明導電氧化物。
光阻柱630形成於在所形成的鈍化薄膜520之間的溝道區域631的上側，獲得的結構可以有利於晶片之間的分離過程。
圖55顯示一實施例，包含首先在半導體層200之間的溝渠內的形成光阻柱640，然後形成鈍化層550。
這樣，鈍化層550的形成之後，形成種子金屬層和反射電極440。隨後的過程與以上過程相同。
另外，如圖56所示，支持層700由單一層構成。也就是說，鈍化薄膜520首先在溝渠區域內形成，用以填充鈍化薄膜520的鈍化層560形成，從而形成雙鈍化結構。
其後，覆蓋鈍化層560的種子金屬層和反射電極450形成，由單一層組成的光阻柱610和支持層700進而形成。
另一方面，在上面的各種結構中，晶片分離經由雷射切割進行，進而經由薄膜膨脹進行晶片分離。也就是，經由波長為266nm或者355nm的雷射照射溝渠300來進行晶片分離。
對於雷射切割，照射的雷射方向從支持層700到溝渠300。另外，雷射朝向溝渠300中因移除基板而曝露的邊的方向照射。或者，雷射照射兩個方向。
在此處，第一導電半導體層210的表面經由LLO處理曝露，可以用光阻氧化物保護。
雷射照射後，若發生晶片的未完全分離，可以用額外晶片斷裂的方法進行分離。
光線擷取結構之供應
其後，上面製造的發光二極體晶片的一光線擷取效率將結合光線擷取結構900進行描述。
圖57到61顯示組成光線擷取結構900的洞孔910圖案的各種例子。
就是說，上述的光線擷取結構900形成一光子晶體(PC)結構。光子晶體(PC)結構包括一方點晶格結構如圖57所示，一三角晶格結構如圖58所示，一阿基米德晶格結構如圖59，一12折準晶體結構如圖60所示，和一隨機結構如圖61所示。
連同這類光子晶體結構，在假定洞孔910即光子晶體結構的一句點之間的距離被設定為“A”，洞孔910的直徑的值是0.1A到0.9A，深度值是從0.1 μm直到以氮化鎵為主半導體層200的第一導電半導體層210的厚度，如本發明中n型半導體層的厚度。
更較佳地，在上述光子晶體結構中，用於形成上述圖案的單元形狀之間的距離，如洞孔910，是0.8倍的發射光波的距離，洞孔910的半徑是0.25倍的洞孔910之間的距離。當光子晶體結構應用到基於氮化物的發光二極體中，洞孔之間的距離，如光子晶體結構的一句點，最好是在0.5到2 μm的範圍內。
將上述光子晶體結構應用到本發明中的發光二極體的製造中後，光線擷取效率被測量，如圖62到63所示。
如圖62所示，可以看出阿基米德晶格結構和準晶體結構有著一傑出的光線擷取效率，同沒有光子晶體結構和三角晶格結構相比較如圖58所示。
另外，如圖63所示，可以看到阿基米德晶格結構和準晶體結構顯示出優異的光線擷取效率，跟方點晶格結構、三角晶格結構和隨機結構相比。
因此，對於光線擷取結構900，利用阿基米德晶格結構或準晶體結構更加有利。
圖64和65顯示發光二極體的發光表面具有方點晶格結構的光子晶體，而發光二極體具有準晶體結構。
在方點晶格結構中，可以看出出現幾個聚束光和基於一視角的光的發射角。然而，準晶體結構顯示出現一單一聚光束並代表一高斯光束輪廓。
阿基米德晶格結構和準晶體結構的特性在圖66和67種顯示。
嚴格而言，如圖66所示的阿基米德晶格結構是一種三角晶格結構。然而，可以從圖66看出，阿基米德晶格結構不同於三角晶格結構，不同之處在於組成晶體的一個單位單元920內所包含的洞孔910的數量是19，不是一個。
考慮到在19個洞孔910範圍外的洞孔910是與連接單位單元920分享，13個洞孔910包括在一個單位單元920中。
廣義上說，這種晶格結構保持六角對稱。然而，這種結構同時顯示十二角對稱由於12個洞孔910被設置在單位單元920最遠的部分。另外，阿基米德晶格結構平移對稱。
因此，可以在需要的應用中很好的利用阿基米德晶格結構，包括在發光二極體中，這就需要光的入射角具有等方形性質。
如圖67所示的十二角準晶體晶格結構與阿基米德晶格結構相同也是由19個洞孔910構成單位單元920，但有一點不同就是沒有形成一平移對稱並且每一單位單元920在旋轉時被排列。
然而，這兩個結構都在傅立葉空間中具有一非常相似的結構，並且因此對於光的衍射在各種特性中體現出極大的相似。
在這種準晶體晶格內的洞孔910的位置與每一單位單元的一頂點相對應，當一兩維平面逐漸被一等邊三角形和一規則的四邊形填充。這樣，很有可能依靠用等邊三角形和規則四邊形填充兩維平面，看到準晶體晶格的各種形式，和與準晶體晶格的結構片對應的各種單位單元。
整合電極/反射電極
同時，在上面的製造過程中，如圖68所示，在一以氮化鎵為主半導體層200上形成一整合電極430和在半導體層200之間形成鈍化層510的部分和整體。
這種整合電極430由一單一金屬或各種金屬的合金形成，可以與半導體層200歐姆接觸，並可以包括像反射電極和種子金屬的功能。
利用這種整合電極430會使簡化裝置結構。另外，在整合電極430上形成一支持層。
另一方面，在前述各種實施例中利用的反射電極可以用銀或鋁構成，就如前面。與反射電極的厚度有關的反射率將進行說明。
這種反射率代表當在氮化鎵半導體層和鎳之間設置反射電極時而得到的反射率。
氮化鎵半導體層的折射率(n)，波數(k)和透入深度(α－1 )，鎳和反射電極，如銀和鋁，如下表3所示。透入深度(α－1 )是一距離，該距離代表一電磁場在該電磁場的振幅降到e－1 之前能夠穿透的距離。
表3
如圖69和70所示，當電極厚度超過某一特定厚度時，與反射電極厚度有關的反射率顯示出逐漸飽和的趨勢。
也就是，圖69顯示銀的反射率，可以看到當電極厚度超過30nm(300埃)反射率增加到80%或更高。
另外，如圖70所示，可以看到當電極厚度大於15nm(150埃)時，鋁的反射率增加到80%或更高。
考慮到上面由銀或鋁製成的反射電極的反射率的趨勢，大約70%或更高的反射率可以得到，若反射電極的厚度大於100埃。
同樣地，反射電極的厚度的增加提供隨反射率的逐漸飽和的一更高的反射率。因此，大於100埃的反射電極的厚度足夠。考慮到發光二極體的整體厚度，反射電極可以具有達到大約500nm(5000埃)的厚度。或者，反射電極也可以製造成具有大於上述範圍的厚度。
本發明之上述示例性實施例與態樣的舉出僅供說明用，非代表其具限制意味，本教示可被輕易用至其它類型的裝置上，且本發明之示例性實施例的說明僅具說明性質，不用以限制本發明之範圍，且熟習該項技術者可輕易對該等實施例加以多種變化。
100．．．基板
110．．．緩衝層
120．．．不規則結構
200．．．半導體層
210．．．第一導電半導體層
220．．．主動層
230．．．第二導電半導體層
240．．．電流擴散層
300．．．溝渠
410．．．第一電極
411．．．透明電極
412．．．反射電極
420．．．連接金屬層
430．．．整合電極
440．．．反射種子金屬層/反射連接金屬層
450．．．反射電極
510．．．鈍化層
520．．．鈍化薄膜
521．．．開口
530．．．金屬層
540．．．保護層
550．．．鈍化層
560．．．鈍化層
610．．．光阻柱
620．．．光阻柱
630．．．光阻柱
631．．．溝道區域
640．．．光阻柱
700．．．支持層
710．．．第一支持層
720．．．蝕刻阻障層
730．．．第二支持層
740．．．支持層
741．．．邊緣
750．．．壓電薄膜感測器
760．．．環氧樹脂
770．．．示波器
810．．．第二電極
820．．．遮罩
830．．．第二電極
900．．．光線擷取結構
910．．．洞孔
920．．．單位單元
圖1至圖37為橫截面圖，其說明本發明第一實施例的具有垂直結構的發光二極體的製造的各個步驟；圖38至圖53為橫截面圖，其說明本發明第二實施例的具有垂直結構的發光二極體的製造的各個步驟；圖54為橫截面圖，其顯示本發明第三實施例；圖55為橫截面圖，其顯示本發明第四實施例；圖56為橫截面圖，其顯示本發明第五實施例；圖57至圖61為概要圖，其顯示根據本發明的光線擷取結構之例；圖62至圖63是本發明對於不同光線擷取結構的一光線擷取效率之曲線圖；圖64顯示具有一方點陣晶格的光線擷取結構亮度之照片；圖65顯示具有一準結晶晶格的光線擷取結構亮度之照片；圖66為顯示具有一阿基米德晶格的單位單元之概要圖；圖67為顯示具有12折準晶體晶格的單位單元之概要圖；圖68為橫截面圖，其顯示本發明第六實施例；以及圖69和圖70是本發明相對於反射電極的厚度有關之反射率之曲線圖。
120．．．不規則結構
210．．．第一導電半導體層
220．．．主動層
230．．．第二導電半導體層
410．．．第一電極
420．．．連接金屬層
510．．．鈍化層
710．．．第一支持層
810．．．第二電極
900．．．光線擷取結構

Claims (36)

  1. 一種製造具有垂直結構發光二極體(LED)之方法，包括：在一基板上形成一半導體層；在半導體層上形成一第一電極；在第一電極上形成一支持層；在基板和半導體層之間的介面上產生一聲學應力波，而將基板從半導體層上分離；以及在半導體層上形成一第二電極，該半導體層經由與基板分離而曝露。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括在形成半導體層和形成第一電極的步驟之間，蝕刻半導體層的一晶片分離區域以形成一溝渠。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中第一電極由Ni、W、Ti、Pt、Au、Pd、Cu、Al、Cr、Ag或任何其組合的一合金所形成。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成第一電極的步驟包括：形成一透明電極；以及在透明電極上形成一反射電極。
  5. 一種具有垂直結構之放光二極體(LED)，包括：複數個半導體層；設置在半導體層的第一表面上的一第一電極；設置在第一電極的至少一部分上並在半導體層的至少一面表上的鈍化層；設置在第一電極和鈍化層的一部分或整個部份上的至少一連接金屬層，該連接金屬層包括： 電性連接至該第一電極之一第一金屬層；配置於該第一金屬層之一擴散阻障層；以及配置於該擴散阻障層之一第二金屬層；在半導體層的一第二表面上形成的一第二電極；以及在第一電極上設置的一支持層。
  6. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中設置在鈍化層和連接金屬層之間的一金屬層。
  7. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中複數個半導體層包括：一n型半導體層；在n型半導體層上設置的一主動層；以及在主動層上設置的一p型半導體層。
  8. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，更包括由一InGaN層或一InGaN/GaN超晶格層構成的一電流擴散層，而在p型半導體層上。
  9. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中第一電極包括：與半導體層電性連接的一第一金屬層；設置在第一金屬層上的一擴散阻障層；以及設置在擴散阻障層上的一第二金屬層。
  10. 如申請專利範圍第9項之發光二極體，其中所述第一金屬層、擴散阻障層和第二金屬層由一單一合金層形成。
  11. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中 第一電極包括：與半導體層電性連接的一透明導電氧化物層(透明電極)；以及在透明導電氧化物層上形成一反射電極(透明電極)。
  12. 如申請專利範圍第11項之發光二極體，其中反射電極由銀或鋁形成。
  13. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中該第一電極具有300埃至5000埃範圍內之厚度。
  14. 如申請專利範圍第11項之發光二極體，其中反射電極包括：與半導體層電性連接一第一金屬層；設置在第一金屬層上的一擴散阻障層；以及設置在擴散阻障層上的一第二金屬層。
  15. 如申請專利範圍第14項之發光二極體，其中第一金屬層、擴散阻障層以及第二金屬層由一單一合金層構成。
  16. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中該第一金屬層包括：鎳、鎢、鈦、鉑、金、鈀、銅、鋁、鉻、銀或其任何組合的合金；該擴散阻障層包括：一鎳、鎢、鈦或鉑層；以及該第二金屬層包括：一金層或一銅層。
  17. 如申請專利範圍第16項之發光二極體，其中第一金屬層、擴散阻障層和第二金屬層由一單一合金層構成。
  18. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中 第一電極是一透明電極。
  19. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中在半導體層的第二表面上形成一光線擷取結構。
  20. 如申請專利範圍第19項之發光二極體，其中該光線擷取結構是一光子晶體圖案。
  21. 如申請專利範圍第20項之發光二極體，其中該光線擷取結構具有0.2μm至2μm的一週期。
  22. 如申請專利範圍第20項之發光二極體，其中所述圖案是具有六倍(60°)或+二倍(30°)旋轉對稱的複數個洞孔圖案。
  23. 如申請專利範圍第22項之發光二極體，其中洞孔的圖案由具有19個洞孔的一單位單元構成，以及其中6個洞孔是與相鄰單位單元共用的。
  24. 如申請專利範圍第23項之發光二極體，其中組成單位單元的19個洞孔的分配是中心處有一個洞孔，6個洞孔在其附近，每一個以相同的間隔排列，以及在7個洞孔周圍以相同間隔排列的12個洞孔。
  25. 如申請專利範圍第20項之發光二極體，其中所述圖案具有平移對稱。
  26. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，更包括具有邊緣的一支持層，用於經由與第一電極接觸而支持半導體層， 以及支持半導體層的側邊。
  27. 如申請專利範圍第5項之發光二極體，其中鈍化層由二氧化矽(SiO2 )、光阻(PR)、SOG、以及聚醯亞胺之至少之一所構成。
  28. 一種具有垂直結構之發光二極體(LED)，包括：複數個半導體層；設置在半導體層的一第一表面上的一第一電極，並由至少兩層構成；在半導體層的一第二表面上的至少一部分上形成一光線擷取結構；設置在半導體層的第二表面上的一第二電極；設置在第一電極上的一支持層；以及設置在該第一電極與該支持層之間的一連接金屬層，該連接金屬層包括：與該第一電極電性連接之一第一金屬層；設置在該第一金屬層上之一擴散阻障層；以及設置在該擴散阻障層之一第二金屬層。
  29. 如申請專利範圍第28項之發光二極體，更包括在半導體層的第一表面和第一電極之間的一電流擴散層。
  30. 如申請專利範圍第28項之發光二極體，其中，所述光線擷取結構是具有複數個洞孔圖案的一光子晶體結構，以及假設所述光子晶體結構的一週期被設定為“A”，洞孔的直徑在0.1A到0.9A的範圍內，以及洞孔的深度在0.1μm到設置在複數個半導體層的第二表面上的半導體層的厚度的範圍之中。
  31. 一種具有垂直結構之發光二極體(LED)，包括：複數個半導體層；設置在半導體層的一第一表面上的一透明導電氧化物(TCO)；設置在TCO層上的一反射電極；設置在反射電極上的一支持層；設置在半導體層的一第二表面上的一第二電極；以及設置在該透明導電氧化物層與該支持層之間的一連接金屬層，該連接金屬層包括：與該第一電極電性連接之一第一金屬層；設置在該第一金屬層上之一擴散阻障層；以及設置在該擴散阻障層之一第二金屬層。
  32. 如申請專利範圍第31項之發光二極體，更包括由在半導體層和透明導電氧化物層之間的一InGaN層或一InGaN/GaN超晶格層構成的一電流擴散層。
  33. 一種具有垂直結構之發光二極體(LED)，包括：複數個半導體層；設置在半導體層的至少一表面上的鈍化層；設置在半導體層和鈍化層的一部分或整體部分上的一第一電極，與一歐姆電極整體形成並與半導體層作歐姆接觸，以及一連接金屬層，其為一種子金屬層、或為一用於接合金屬或半導體之層；在半導體層的一第二表面上形成的一第二電極；設置在第一電極上的一支持層；以及設置在該第一電極與該支持層之間的一連接金屬層，該連接金屬層包括：與該第一電極電性連接之一第一金屬層；設置在該第一金屬層上之一擴散阻障層；以及 設置在該擴散阻障層之一第二金屬層。
  34. 一種具有垂直結構之發光二極體(LED)，包括：一支持層；設置在該支持層上之一連接金屬層；設置在該連接金屬層上之一第一電極；一半導體結構，包括設置在該第一電極上之複數個半導體層，該半導體結構具有一第一表面及相對於該第一表面之一第二表面，其中該第一電極係設置在該第一表面上；設置在該複數個半導體層之側面上之一鈍化層；以及設置在該導體結構之該第二表面上之一第二電極；其中該連接金屬層包括：與該第一電極電性連接之一第一金屬層；設置在該第一金屬層上之一擴散阻障層；以及設置在該擴散阻障層之一第二金屬層。
  35. 如申請專利範圍第34項之發光二極體，其中該第一電極包括：面對該半導體結構之該第一表面之一第三表面，以及其中該第一表面與該第三表面彼此面對之區域係不同的。
  36. 如申請專利範圍第34項之發光二極體，進一步包括：在該半導體結構的該第二表面上形成之一光線擷取結構。
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