[發(fā)明專利]發(fā)光二極管的制造設備與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980135714.0
• 申請日: 2009-09-21
• 公開（公告）號: CN102388436A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設計）人: 柳炳韶
• 申請（專利權(quán)）人: QMC株式會社;柳炳韶
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268;H01L33/32
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 林錦輝;陳英俊

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2008年9月23日提交的韓國申請No.10-2008-0093223、2008年10月6日提交的韓國申請No.10-2008-0097806和2009年4月16日提交的韓國申請No.10-2009-0033107的權(quán)益，所有這些韓國申請通過引述結(jié)合于此以用于各種用途，如同在這里被完全闡述了一樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制造設備和方法，更具體地說，涉及一種能夠從基底分離薄膜以制造垂直型發(fā)光二極管的制造發(fā)光二極管的設備和方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(下面稱為LED)是一種公知的用來將電流轉(zhuǎn)換成光的半導體器件。當由半導體制成的有源層中的被從價帶越過帶隙激發(fā)到導帶中的電子躍遷回價帶時，LED就會發(fā)光。電子的這個躍遷能夠發(fā)射取決于帶隙能量的光。因此，LED所發(fā)射的光的波長或顏色基于所述有源層半導體來確定，因為所述帶隙是相應材料的特殊特性之一。

LED用來發(fā)射各種顏色范圍的光，諸如紅色、綠色、藍色和黃色。然而，LED的局限在于，它是單色光源。有發(fā)射白光(包括紅、綠和藍各種光)的需要。例如，使用液晶顯示屏(下文中稱作LCD)的筆記本電腦不可避免地需要發(fā)射白光的背光單元。通常，白光由白熾燈或熒光燈來提供。在白熾燈的情形中，優(yōu)點是它很便宜，但其壽命很短并且發(fā)光效率低。熒光燈比白熾燈具有更高的發(fā)光效率，但熒光燈的缺點是其壽命有限。另外，熒光燈要求有較大的、重的并且貴的附加部件，諸如穩(wěn)壓器。

可以通過將紅光、綠光和藍光LED緊湊地放在一起來制造白光LED光源，其中所述紅光、綠光和藍光LED以合適的比例分別發(fā)光。然而，制造藍光LED的過程卻不是容易的，因為很難制造出具有合適帶隙的高質(zhì)量晶體。特別是，如果使用磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs)和磷化鎵(GaP)等化合物半導體，那么很難制成高質(zhì)量的藍光LED。

盡管有這些困難，但GaN(氮化鎵)基藍光LED已經(jīng)商用化了。具體說，自從1994年將GaN基藍光LED引入市場后，在照明領(lǐng)域，GaN基藍光LED技術(shù)的快速發(fā)展使GaN基藍光LED就效率而言超過了白熾燈或熒光燈。

在InP基、GaAs基和GaP基LED的情形中，半導體層生長在導電基底上，因此不難制造出具有p-n結(jié)結(jié)構(gòu)的垂直型LED。然而，GaN基LED使用由藍寶石(Al₂O₃)形成的基底，以便減少GaN外延生長期間可能產(chǎn)生的晶體缺陷。在這種情形中，由于藍寶石是不導電的，所以一般采用水平型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的第一和第二電極均形成在外延層的上表面上。

圖1和圖2示出了使用藍寶石基底的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的水平型LED。

圖1是剖面圖，示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LED?10，如圖1所示，在藍寶石基底11上順序形成n-GaN層12、具有多量子阱的有源層13、p-GaN層14、以及透明導電層15。然后，在透明導電層15的預定部分上形成第一電極16。

然后，在包含第一電極16的透明導電層15上用光刻形成光刻膠圖案(未示出)，其中，所述光刻膠圖案(未示出)用來露出透明導電層15上沒有形成第一電極16的預定部分。在使用所述光刻膠圖案作掩膜的情形下，對透明導電層15、p-GaN層14和有源層13進行選擇性刻蝕。此時，n-GaN?12的一部分受到輕微的刻蝕。由于GaN很難刻蝕，所以，相比干法刻蝕，優(yōu)選濕法刻蝕。

通過剝離過程去掉所述光刻膠圖案之后，在露出的n-GaN層12上形成第二電極。

圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LED?10的俯視圖，如圖2所示，在水平型結(jié)構(gòu)的情形中，第一電極16和第二電極17均需做引線接合(wire?bonding)，因此，LED?10的芯片尺寸應該足夠大，以確保足夠的電極區(qū)域，而這就成為提高晶片的單位面積輸出的障礙。另外，由于封裝過程中的引線鍵合的復雜性，制造成本會增加。

此外，使用不導電的藍寶石基底11很難將外部提供的靜電能釋放出去，因此就增加了失效的可能性并降低器件的可靠性。另外，由于藍寶石基底11的熱導率低，因此，很難將LED?10工作所產(chǎn)生的熱釋放到外部，這就限制了對LED?10施加大電流以獲得高輸出功率。

為了克服使用藍寶石基底11的水平型LED?10的這些問題，垂直型LED得到了積極的研究和探索，特別是最終產(chǎn)品不包含藍寶石基底的垂直型LED。

圖3到圖7示出了制造垂直型LED的連續(xù)步驟。