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1、10申请公布号CN104160519A43申请公布日20141119CN104160519A21申请号201380013018922申请日20130226102012002351620120307KRH01L33/20200601H01L33/2220060171申请人首尔伟傲世有限公司地址韩国京畿道安山市72发明人李珍雄金京完尹余镇吴尚炫金泰均74专利代理机构北京铭硕知识产权代理有限公司11286代理人孙昌浩韩明花54发明名称具有改善的光提取效率的发光二极管及其制造方法57摘要本发明公开一种具有改善的光提取效率的发光二极管及其制造方法。该发光二极管包括氮化镓基板，具有上部面和下部面；氮化镓系。
2、半导体层叠结构体，位于基板的下部面，且包括第一导电型半导体层、活性层以及第二导电型半导体层。其中，氮化镓基板在上部面包含具有突出部和凹入部的主图案，并具备形成于主图案的突出部上的粗糙化的表面。通过在氮化镓基板的上部面形成主图案并形成粗糙化的表面，可提供能够提高通过上部面的光提取效率的发光二极管。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014090586PCT国际申请的申请数据PCT/KR2013/0015192013022687PCT国际申请的公布数据WO2013/133567KO2013091251INTCL权利要求书2页说明书5页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利。
3、申请权利要求书2页说明书5页附图3页10申请公布号CN104160519ACN104160519A1/2页21一种发光二极管，包括氮化镓基板，具有上部面和下部面；氮化镓系半导体层叠结构体，位于所述基板的下部面，且包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层、以及位于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层，其中，所述氮化镓基板在所述上部面包含具有突出部和凹入部的主图案，并具备形成于所述主图案的突出部上的粗糙化的表面。2如权利要求1所述的发光二极管，其中，所述氮化镓基板的侧面包括倾斜面，而且所述倾斜面倾斜为在从所述氮化镓基板的上部面侧趋向下部面侧时使氮化镓基板的宽度增加。3如权利。
4、要求2所述的发光二极管，其中，所述倾斜面在所述氮化镓基板的上部面连续。4如权利要求2所述的发光二极管，其中，所述氮化镓基板的侧面还包括从所述倾斜面延续的垂直面。5如权利要求1所述的发光二极管，其中，还包括位于所述第二导电型半导体层下部的反射器，而且所述第二导电型半导体层位于比所述第一导电型半导体层更加远离所述基板之处。6如权利要求1所述的发光二极管，其中，在所述氮化镓基板的上部面设置有多个突出部，且所述突出部的平均高度在520UM范围内。7如权利要求6所述的发光二极管，其中，所述粗糙化的表面的表面粗糙度RA在01UM至1UM范围内。8如权利要求1所述的发光二极管，其中，所述凹入部的内壁面相对于。
5、所述基板的下部面倾斜8590度。9如权利要求8所述的发光二极管，其中，所述氮化镓基板具有形成于所述凹入部的粗糙化的表面。10如权利要求9所述的发光二极管，其中，形成于所述凹入部的粗糙化的表面的表面粗糙度RA在01UM至1UM范围内。11一种发光二极管制造方法，包括如下步骤在氮化镓基板上生长半导体层；对所述半导体层的相反侧的所述氮化镓基板面进行图案化而形成具有突出部和凹入部的主图案；对形成所述主图案的氮化镓基板的表面进行湿式蚀刻，从而在所述突出部上形成粗糙化的表面。12如权利要求11所述的发光二极管制造方法，其中，在形成所述粗糙化的表面的步骤之后，还包括部分性地除去所述基板而在所述基板上形成倾斜。
6、面的步骤。13如权利要求12所述的发光二极管制造方法，其中，所述倾斜面利用刀具而形成。14如权利要求12所述的发光二极管制造方法，其中，还包括在所述半导体层上形成反射器的步骤。15如权利要求11所述的发光二极管制造方法，其中，形成所述主图案的步骤利用干权利要求书CN104160519A2/2页3式蚀刻或湿式蚀刻而执行。16如权利要求15所述的发光二极管制造方法，其中，所述湿式蚀刻利用硫酸与磷酸的混合溶液而执行。17如权利要求16所述的发光二极管制造方法，其中，在执行所述湿式蚀刻之前，还包括形成用于保护所述半导体层的蚀刻掩模层的步骤。18如权利要求11所述的发光二极管制造方法，其中，形成所述粗糙。
7、化的表面的步骤利用湿式蚀刻而执行。19如权利要求18所述的发光二极管制造方法，其中，所述湿式蚀刻利用KOH或NAOH的沸腾溶液而执行。20如权利要求18所述的发光二极管制造方法，其中，所述湿式蚀刻利用脱离子水、NAOH与H2O2的溶液而执行。权利要求书CN104160519A1/5页4具有改善的光提取效率的发光二极管及其制造方法技术领域0001本发明涉及一种发光二极管及其制造方法，尤其涉及一种具有改善的光提取效率的发光二极管及其制造方法。背景技术0002通常，发光二极管是通过在蓝宝石基板上生长氮化镓系半导体层而制作。然而由于蓝宝石基板与氮化镓层的热膨胀系数之差以及晶格常数之差较大，因此在生长的。
8、氮化镓层内大量产生穿透位错THREADINGDISLOCATION之类的结晶缺陷。这种结晶缺陷使发光二极管的光电特性的提高变得困难。0003为了解决这种问题，有一种要将氮化镓基板使用为生长基板的尝试。由于氮化镓基板与生长在其上的氮化镓半导体层属于同质，因此可以生长出结晶品质良好的氮化镓层。0004然而，由于氮化镓基板的折射率比蓝宝石基板更高，因此在活性层中生成的光由于全内反射而无法通过基板发射到外部而在基板内部损失的问题更为突出。发明内容0005技术问题0006本发明所要解决的技术问题为提供一种可减少在基板中发生的光损失并能够改善光提取效率的发光二极管及其制造方法。0007本发明所要解决的另一。
9、技术问题为提供一种使用氮化镓基板并适于倒装芯片结构的发光二极管及其制造方法。0008技术方案0009根据本发明的一种形态的发光二极管包括氮化镓基板，具有上部面和下部面；氮化镓系半导体层叠结构体，位于所述基板的下部面，且包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层、以及位于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层。而且，所述氮化镓基板在所述上部面包含具有突出部和凹入部的主图案，并具备形成于所述主图案的突出部上的粗糙化的表面。0010并且，所述氮化镓基板的侧面可包括倾斜面。所述倾斜面倾斜为在从所述氮化镓基板的上部面侧趋向下部面侧时氮化镓基板的宽度增加。0011所述倾斜面可在所述氮化。
10、镓基板的上部面连续。与此不同地，可在所述氮化镓基板的上部面连接垂直的侧面，且所述倾斜面可从该垂直的侧面连续。进而，所述氮化镓基板的侧面还可以包括从所述倾斜面延续的垂直面。0012在一些实施例中，所述凹入部的剖面形状可以是底部尖锐的V形。在其他实施例中，所述凹入部的内壁面可相对所述基板的下部面倾斜8590度，且所述凹入部可具有底面。在此情况下，所述氮化镓基板还可以具有形成于所述凹入部的粗糙化的表面。0013根据本发明的另一种形态的发光二极管制造方法，包括如下步骤在氮化镓基板说明书CN104160519A2/5页5上生长半导体层；对所述半导体层的相反侧的所述氮化镓基板面进行图案化而形成具有突出部和。
11、凹入部的主图案；对形成所述主图案的氮化镓基板的表面进行湿式蚀刻，从而在所述突出部上形成粗糙化的表面。0014所述半导体层包括第一导电型半导体层、活性层以及第二导电型半导体层。在此，所述第二导电型半导体层位于比所述第一导电型半导体层更加远离所述氮化镓基板之处，且活性层位于所述第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间。0015所述发光二极管制造方法在形成所述粗糙化的表面的步骤之后，还可以包括部分性地除去所述基板而在所述基板上形成倾斜面的步骤。所述倾斜面可利用刀具而形成。0016此外，所述发光二极管制造方法还可以包括在所述半导体层上形成反射器的步骤。所述反射器可形成于所述第二导电型半导体层上。00。
12、17另外，形成所述主图案的步骤可利用干式蚀刻或湿式蚀刻而执行。尤其，所述湿式蚀刻可利用硫酸与磷酸的混合溶液而执行。进而，形成所述粗糙化的表面的步骤可利用湿式蚀刻而执行，且所述湿式蚀刻可利用KOH或NAOH的沸腾溶液而执行。而且，所述湿式蚀刻可利用脱离子水、NAOH与H2O2的溶液而执行。0018有益效果0019在氮化镓基板的上部面形成主图案并同时形成粗糙化的表面，从而可以提高通过上部面的光提取效率。而且，在基板的侧面形成倾斜面，从而可以减少全内反射引起的光损失。并且，提供倒装芯片结构的发光二极管，从而可以提供散热特性优良的发光二极管。附图说明0020图1为用于说明根据本发明的一个实施例的发光二。
13、极管的剖面图。0021图2为用于说明根据本发明的另一实施例的发光二极管的剖面图。0022图3至图7为用于说明根据本发明的一个实施例的发光二极管制造方法的剖面图。0023图8为用于说明为了制造根据本发明的一个实施例的发光二极管而使用的刀具的剖面图。具体实施方式0024以下，参照附图详细说明本发明的实施例。下面介绍的实施例是为了能够将本发明的思想充分地传递给本领域技术人员而作为示例提供的。因此，本发明并不局限于以下说明的实施例而也可以被具体化为其他形态。另外在附图中，构成要素的宽度、长度、厚度等也可能为了方便而被夸张地表示。贯穿整个说明书，相同的附图标记表示相同的构成要素。0025图1为用于说明根。
14、据本发明的一个实施例的发光二极管的剖面图。0026参照图1，所述发光二极管包括氮化镓基板21和半导体层叠结构体30，且所述半导体层叠结构体30包括第一导电型半导体层23、活性层25、第二导电型半导体层27。进而，所述发光二极管可包括第一电极35A和第二电极35B。所述发光二极管可通过第一粘接凸块45A和第二粘接凸块BONDINGBUMP45B而粘接于子基板SUBMOUNT41上的第一电极43A和第二电极43B。说明书CN104160519A3/5页60027所述氮化镓基板21具有上部面和下部面，且半导体层叠结构体30位于所述基板21的下部面。所述氮化镓基板21在所述上部面具备拥有突出部21A和。
15、凹入部21B的主图案，并具备形成于所述主图案的突出部21A上的粗糙化的表面。0028在所述氮化镓基板21的上部面形成有多个突出部21A，且各个突出部21A可具有锥台形状，例如可具有圆锥台或棱锥台形状。此时，凹入部21B以网眼MESH形状相互连接。与此不同，也可以是所述突出部21A以网眼形状形成，且多个凹入部21B通过所述突出部21A而相互分离。另外，如图所示，所述凹入部21A可具有底部尖锐的V形状。通过所述凹入部21A的形状，可防止有可能在凹入部21A的底部发生的全内反射。0029所述氮化镓基板21的厚度可以在250300UM范围内，且所述突出部21A的平均高度大约可以在520UM范围内。而且。
16、，所述突出部21A上的粗糙化的表面21R的表面粗糙度RA可以在011UM范围内。0030进而，所述氮化镓基板21可在侧面具有倾斜面21C。倾斜面21C倾斜为使基板21的宽度在从基板21的上部面趋向下部面时增加。倾斜面21C可以如图所示地在氮化镓基板21的上部面连续，然而并不局限于此。即，可以在氮化镓基板21的上部面连接垂直的侧面，并在垂直的侧面连续性地连接倾斜面21C。进而，所述氮化镓基板21的侧面还可以包括从所述基板21的下部面连续的垂直的侧面，且所述倾斜面21C可连接于该垂直的侧面。0031当在活性层25中生成的光入射到基板21的上部面时，通过所述突出部21A、凹入部21B以及粗糙化的表面。
17、21R而可以减少基板21的上部面处的光的全内反射，因此可以使通过基板21的上部面的光提取效率提高。并且，可通过所述倾斜面21C而将在活性层25中生成并入射到基板21的侧面的光予以发射，从而可以进一步提高光提取效率。在此，可以使所述倾斜面21C以与所述凹入部21A的内壁相同的倾斜度倾斜，然而并不局限于此，为了改善侧面上的光的直接发射，倾斜面21C可以倾斜为比凹入部21A的内壁更加徐缓。0032另外，所述半导体层叠结构体30位于氮化镓基板21的下部面。即，所述半导体层叠结构体30位于形成有所述突出部21A的基板21面的相反侧。所述半导体层叠结构体30包括第一导电型半导体层23、活性层25以及第二导。
18、电型半导体层27。所述第一导电型半导体层23、活性层25以及第二导电型半导体层27可以由氮化镓系化合物半导体形成，且所述活性层25可具有单量子阱结构或多量子阱结构。其中，所述第一导电型和第二导电型分别可以是N型和P型，然而并不局限于此而也可以是相反情形。0033所述半导体层叠结构体30由在氮化镓基板21上生长的半导体层形成，因此位错密度大约可以是5E6/CM2以下。据此，可提供发光效率优良且适于高电流驱动的发光二极管。0034另外，所述第二导电型半导体层27和活性层25位于所述第一导电型半导体层23的一部分区域上，而第一导电型半导体层23的另外的区域则暴露。0035所述第一电极35A形成于暴露。
19、的所述第一导电型半导体层23上。所述第一电极35A可以由欧姆接触于第一导电型半导体层23的导电材料形成，例如可以由TI/AL形成。另外，所述第二电极35B形成于所述第二导电型半导体层27上而欧姆接触于第二导电型半导体层27。进而，所述第二电极35B可包含AG或AL之类的反射层而作为反射器发挥作用。并且，所述第二电极35B还可以由利用导电性物质层ITO、FTO、GZO、ZNO、ZNS、INP、SI或者包含SI的合金和金属膜AU、AG、CU、AL、PT中的一种的单一金属或者包含其中的至少一说明书CN104160519A4/5页7种的合金的全方位反射器OMNIDIRECTIONALREFLECTOR。
20、形成。0036所述第一电极35A和第二电极35B上分别设置有第一接合凸块45A和第二接合凸块45B，而这些接合凸块45A、45B被接合于子基板41上的第一电极43A和第二电极43B。据此，提供倒装接合FLIPBONDING于次基板41的发光二极管。0037图2为用于说明根据本发明的另一实施例的发光二极管的剖面图。0038参照图2，根据本实施例的发光二极管与参照图1而说明的发光二极管大体上相似，然而在凹入部21B的形状上存在差异。即在本实施例中，所述凹入部21B的内壁面比图1的实施例的凹入部的内壁面更加急剧地倾斜，例如可相对基板21的下部面倾斜8590度。因此，本实施例的凹入部21B具有相对而言。
21、水平的底面，以替代尖锐的V形状的底面。进而，所述凹入部21B还在底面上具有粗糙化的表面21R。0039根据本实施例，由于凹入部21B的内壁面具有相对而言更急剧的倾斜，因此可以减少在突出部21A内发生的光损失。进而，通过在凹入部21B的底面也形成粗糙化的表面21R，从而可以防止在底面发生的全内反射。0040图3至图7为用于说明根据本发明的一个实施例的发光二极管制造方法的剖面图。0041参照图3，在氮化镓基板21上生长包括第一导电型半导体层23、活性层25以及第二导电型半导体层27的氮化镓系半导体层的层叠结构体30。然后，可通过台面蚀刻MESAETCHING工艺而使第一导电型半导体层23暴露。半导。
22、体层23、25、27可通过MOCVD金属有机化学气相沉积法或MBE分子束外延法技术而得到生长。0042参照图4，在半导体层叠结构体30所在侧的相反侧的基板面，即基板21的上部面上形成蚀刻掩模图案33。所述蚀刻掩模图案33可以是以网眼形状或岛屿形状形成，并具有暴露基板21的下部面的开口部33A。可以使所述开口部33A排列为蜂窝形状，或者使岛状物排列为蜂窝形状。然而，蚀刻掩模图案33的形状可多样地变形，尤其是开口部33A的大小并不固定而可以多样化。0043可在基板21的下部面形成硅氧化膜之类的掩模层并利用光刻和蚀刻工艺而将掩模层部分性地除去，从而形成所述蚀刻掩模图案33。0044此外，半导体层23。
23、、25、27可用蚀刻掩模层31覆盖。蚀刻掩模层31是为了在后述的湿式蚀刻环境中保护半导体层23、25、27而形成，且例如可以由硅氧化膜形成。0045另外，在形成所述蚀刻掩模图案33之前，可将所述基板21的上部面平整化。基板21的上部面可通过研磨、精研LAPPING以及抛光POLISHING工艺而实现平整化。然而在本实施例中，由于氮化镓基板21比起蓝宝石基板属于软质，因此可以只用借助于定盘和钻石研磨液DIAMONDSLURRY的机械抛光而轻易地实现平整化。平整化后的基板21的厚度大体上可以在250300UM的范围内，而通过基板平整化而除去的部分的厚度大约可以在2050UM范围内。此外，还可以通过。
24、执行化学机械抛光CMP工艺而将表面镜面化。0046参照图5，将蚀刻掩模图案33使用为掩模层而蚀刻基板21的上部面。据此，形成对应于所述开口部33A的凹入部21A，并形成相对于所述凹入部21A相对而言突出的突出部21A。氮化镓基板21的下部面可利用借助于感应耦合等离子装置的干式蚀刻或湿式蚀刻技术而进行蚀刻。所述湿式蚀刻可利用硫酸和磷酸的混合溶液而执行。尤其在采用所述湿式蚀刻时，可沿着氮化镓基板21的结晶面而进行蚀刻，因此可以形成V形状的凹入部或六棱说明书CN104160519A5/5页8锥台形状的凹入部21A。0047然后，可利用BOE而除去所述蚀刻掩模图案33和蚀刻掩模层31。0048参照图6。
25、，在除去蚀刻掩模图案33之后，在突出部21A的上部面形成粗糙化的表面21R。所述粗糙化的表面21R可利用湿式蚀刻而形成。所述湿式蚀刻可利用KOH或NAOH的沸腾溶液而进行。而且，所述湿式蚀刻可利用NAOH、H2O2与脱离子水的水溶液而执行。据此，在突出部21A的上部面上可以形成具有011UM的高度的微小锥CONE，由此可以形成粗糙化的表面21R。0049另外，在形成所述粗糙化的表面21R的期间内，为了保护所述半导体层23、25、27而可以残留所述蚀刻掩模层31，或者还可以形成其他的蚀刻掩模层。0050参照图7，在除去所述蚀刻掩模层31之后，在第一导电型半导体层23和第二导电型半导体层27上分别。
26、形成第一电极35A和第二电极35B。进而，如图1所示的接合凸块45A、45B可分别形成于所述第一电极35A和第二电极35B上。所述第二电极35B包括用于反射在活性层25中生成的光的反射层，从而还将作为反射器而发挥作用。0051然后，将所述基板21的上部面部分性地除去而在所述基板21上形成倾斜面21C。所述倾斜面21C可通过利用了如图8所示的刀具50的刻绘SCRIBING工艺而形成。然后，将所述基板21分割为各个单个的发光二极管，从而完成发光二极管的制造。0052参照图8，所述刀具50具有两侧形成有倾斜面51的头TIP部分和主体部。所述头部分具有顶角和高度H，而主体部具有宽度W。图7的倾斜面21。
27、C取决于所述刀具50的形状。例如，在所述刀具50的顶角较大的情况下，所述倾斜面21C具有徐缓的倾斜，而在所述刀具的顶角较小的情况下，所述倾斜面21C具有急剧的倾斜。进而，还可以调节所述刀具的高度H，从而使基板21的上部面处连接上垂直的侧面，并连接于该垂直的侧面而形成倾斜面21C。0053在利用所述刀具50的刻绘工艺过后，所述基板21可通过分断BREAKING而被分割为各个单个的发光二极管，因此，所述基板21包括通过分断而形成的侧面。0054另外在本实施例中是将凹入部21B为V形的情形作为示例进行了说明，然而也可以调节借助于蚀刻掩模图案33而形成的开口部33A的大小，或者利用干式蚀刻而形成具有相对而言水平的底面的凹入部，并由此制造出图2的发光二极管。0055以上已对本发明的多种多样的实施例和特征进行了说明，然而本发明并不局限于以上说明的实施例和特征，在不脱离本发明的思想的范围内可以多样地加以变形。说明书CN104160519A1/3页9图1图2说明书附图CN104160519A2/3页10图3图4图5说明书附图CN104160519A103/3页11图6图7图8说明书附图CN104160519A11。