[发明专利]发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(LED)及其制造方法，更具体地说，涉及一种应用了基底分离工艺的LED及其制造方法。

背景技术

发光二极管(LED)是一种具有这样的结构的半导体器件，其中，N型半导体和P型半导体结合在一起，LED通过电子和空穴的复合来发光。LED已经广泛地用作显示器件和背光。另外，与传统的灯泡或荧光灯相比，LED具有较低的电能消耗以及较长的寿命，因此它们的应用领域已经扩展至用于普通照明，同时替代传统的白炽灯和荧光灯。

近来，通过直接连接到交流(AC)电源而连续地发光的AC LED已经被商业化。例如，在发给Sakai等的第7417259号美国专利中公开了一种可直接连接到高电压AC电源的LED。

根据Sakai等，LED元件(即，发光单元)在单个绝缘基底(例如蓝宝石基底)上二维地串联连接，以形成LED阵列。这种LED阵列在蓝宝石基底上彼此反向地并联连接。结果，提供一种可由AC电源驱动的单芯片LED。

在上述AC LED中，发光单元形成在用作生长基底的基底(例如，蓝宝石基底)上。因此，发光单元的结构会受到限制，从而会在提高光提取效率方面受到限制。为了解决这一问题，在由Lee申请的第2009/0166645号美国专利公布中公开了一种制造AC LED的方法其中，将基底分离工艺应用于ACLED。

图1至图4是示出根据现有技术的LED的制造方法的剖视图。

参照图1，包括缓冲层23、N型半导体层25、有源层27和P型半导体层29的半导体层形成在牺牲基底21上。第一金属层31形成在半导体层上，第二金属层53形成在与牺牲基底21分离的基底51上。第一金属层31可包括反射金属层。第二金属层53与第一金属层31连接，从而基底51结合在半导体层25、27和29上。

参照图2，在基底51结合之后，利用激光剥离工艺使牺牲基底21分离。在分离牺牲基底21之后，剩余的缓冲层23被去除，从而暴露N型半导体层25的表面。

参照图3，使用光刻和蚀刻技术来将半导体层25、27和29以及金属层31和51图案化，从而形成彼此分开的金属图案40以及位于相应的金属图案的局部区域上的发光单元30。每个发光单元30包括图案化的P型半导体层29a、图案化的有源层27a和图案化的N型半导体层25a。

参照图4，形成金属引线57以将发光单元30的上表面分别电连接到邻近发光单元30的金属图案40。金属引线57将发光单元30彼此连接，从而形成发光单元30的串联阵列。为了与金属引线57连接，可在N型半导体层25a上形成电极焊盘55，并且可在金属图案40上形成另一电极焊盘。可形成两个或更多个阵列，并且这些阵列反向地并联连接，从而提供能够在AC电源下驱动的LED。

根据如上所述的现有技术，可以多样地选择包括基底51的材料，以提高LED的散热性能，并且可对N型半导体层25a的表面进行处理，以提高LED的光提取效率。另外，由于第一金属层31a包括反射金属层来反射从发光单元30朝基底51前进的光，所以可以进一步提高光提取效率。

然而，虽然现有技术中的半导体层25、27和29以及金属层31和53被图案化，但是金属材料的蚀刻副产物会附着到发光单元30的侧壁，从而会在N型半导体层25a和P型半导体层29a之间导致电短路。另外，第一金属层31a的在蚀刻半导体层25、27和29的过程中暴露的表面会容易被等离子体损坏。如果第一金属层31a包括诸如Ag或Al的反射金属层，则这种蚀刻损坏会增大，导致LED劣化。由等离子体导致的金属层31a的表面的损坏会降低形成在其表面上的引线57或电极焊盘55的粘附力，并且从而会导致器件故障。

同时，根据现有技术，由于第一金属层31a可包括反射金属层，所以来自发光单元30的从有源层27a朝向基底51发射的光可远离基底51而反射。然而，由于反射金属层的蚀刻损坏或氧化，光可能不在发光单元30之间的空间中反射。此外，由于反射金属层可具有大约90％的最大反射率，所以在提高反射率方面会存在限制。另外，由于基底51在金属图案40之间的区域中暴露，所以光会被基底51吸收。

另外，由于引线57分别连接到N型半导体层25a的上表面(即，发光表面)上，所以在有源层27中产生的光会被在发光表面上的引线57和/或电极焊盘55吸收，从而会出现光损失。

图5是示出根据现有技术的具有串联连接的发光单元的LED的剖视图。