[发明专利]具有垂直结构的发光二极管

说明书

本申请是于2006年12月15日申请的、申请号为200610170062.2、发明名称为“具有垂直结构的发光二极管及其制造方法”的申请的分案申请。

本申请要求于2005年12月15日提交的韩国专利申请10-2005-0123857以及于2006年7月6日提交的韩国专利申请10-2006-0063586的权益，在此将其全文结合在此以作参考。

技术领域

本发明涉及具有垂直结构的发光二极管（LED），并且更具体的，涉及具有用于提高发光效率的垂直结构的LED及其制造方法。

背景技术

发光二极管（LED）是公知的半导体发光器件，其将电能转换成光能。从1962年利用GaAsP半导体的红光LED的商业化开始，连同利用GaP:N半导体的绿光LED，LED已被用作包括信息通信设备的电子设备的显示图像的光源。

由这种LED发出的光的波长取决于在LED制造中所使用的半导体材料的种类。这是因为所发出的光的波长取决于半导体材料的带隙（band-gap），其表示价带电子和导带电子间的能量差。

氮化镓（GaN）具有高的热稳定性和宽的带隙（范围从0.8至6.2eV），并且因此在开发高功率输出电子设备的领域中倍受关注。氮化镓受到关注的原因之一是，通过与例如铟（In）、铝（Al）等其他元素结合来使用GaN，它能够制造发出绿、蓝和白光的半导体层。

由于通过使用GaN能够控制发射的波长，可以依照具体设备的特性，将发射的波长调节到期望的适合所使用的材料的本征属性的范围。例如，使用GaN使得能够制造蓝光LED和白光LED，所述蓝光LED有利于光学写入，而所述白光LED能够代替白炽灯。

绿光LED最初使用GaP，它是一种间接跃迁材料且具有低的效率，因而不能发出纯正的绿光。然而，由于InGaN薄膜生长的成功，获得了具有高亮度的绿光LED。

由于这种基于GaN的材料的上述和其他优点，基于GaN的LED市场飞速增长。因此，从1994年其引入商用以来，基于GaN的光电器件的技术飞速前进。

如上所述，基于氮化物的半导体，如基于InGaN的半导体，是直接跃迁材料，因此其能够形成具有高亮度的LED。然而，由于与不同种类的衬底的高的晶格失配和热膨胀系数之差，基于氮化物的半导体在晶体上可能具有许多缺陷。这是待解决的一个问题。

也就是说，因为由基于GaN的材料制成的衬底不易于制造并且昂贵，因此在制造诸如LED或LD的发光器件时，常常使用不同种类的衬底，例如蓝宝石衬底。

但是，当在上述衬底上生长基于GaN的材料时，由于热膨胀系数之差或晶体晶格常数之差，在生长的薄膜中可能出现多种缺陷，比如晶格失配或线位错。

因而，为了制造高质量的基于GaN的LED，需要具有优异晶体结构的GaN衬底。

近来，在商业上正使用一种利用氢化物气相外延（HVPE）方法生成独立的GaN衬底的技术。然而，这种技术仍然具有诸如衬底弓曲（bowing）和高生产成本之类的问题。

于是，为了制造具有上述结构的LED，需要降低晶格缺陷或晶体缺陷的技术。

发明内容

因此，本发明针对具有垂直结构的LED及其制造方法，其基本避免了由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题。

本发明的目的是提供一种具有垂直结构的LED及其制造方法，其中在选择的区域上在衬底上生长发光器件结构，并且在衬底上有选择地生长的用于形成该发光器件结构的氮化物半导体层具有各种形状，从而提高了光抽取效率。

在下面的说明中将部分地阐明本发明另外的优点、目的和特征，并且基于检验下述内容，这些优点、目的和特征对于本领域技术人员将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中学习。通过在说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构可以实现和获得本发明的这些目的和其他优点。

为实现这些目的和其他优点，并根据本发明的目的，如在此实施并广泛描述的，一种制造发光二极管（LED）的方法，包括：在衬底上形成掩模层；在掩模层上形成导电型半导体层；在该导电型半导体层上形成多个半导体层；在该多个半导体层上形成第一电极；在该第一电极上形成支撑层；分离该衬底；以及在通过衬底的分离而暴露出的该导电型半导体层的表面上形成第二电极。

在本发明的另一方面，一种具有垂直结构的发光二极管（LED）包括：支撑层；在该支撑层上形成的第一电极；在该第一电极上形成的多个半导体层；导电型半导体层，其形成在该多个半导体层上，并且设置有具有指定角度的倾角的外表面；以及在该导电型半导体层上形成的第二电极。