[发明专利]发光二极管的制造设备与方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年9月23日提交的韩国申请No.10-2008-0093223、2008年10月6日提交的韩国申请No.10-2008-0097806和2009年4月16日提交的韩国申请No.10-2009-0033107的权益，所有这些韩国申请通过引述结合于此以用于各种用途，如同在这里被完全阐述了一样。

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的制造设备和方法，更具体地说，涉及一种能够从基底分离薄膜以制造垂直型发光二极管的制造发光二极管的设备和方法。

背景技术

发光二极管(下面称为LED)是一种公知的用来将电流转换成光的半导体器件。当由半导体制成的有源层中的被从价带越过带隙激发到导带中的电子跃迁回价带时，LED就会发光。电子的这个跃迁能够发射取决于带隙能量的光。因此，LED所发射的光的波长或颜色基于所述有源层半导体来确定，因为所述带隙是相应材料的特殊特性之一。

LED用来发射各种颜色范围的光，诸如红色、绿色、蓝色和黄色。然而，LED的局限在于，它是单色光源。有发射白光(包括红、绿和蓝各种光)的需要。例如，使用液晶显示屏(下文中称作LCD)的笔记本电脑不可避免地需要发射白光的背光单元。通常，白光由白炽灯或荧光灯来提供。在白炽灯的情形中，优点是它很便宜，但其寿命很短并且发光效率低。荧光灯比白炽灯具有更高的发光效率，但荧光灯的缺点是其寿命有限。另外，荧光灯要求有较大的、重的并且贵的附加部件，诸如稳压器。

可以通过将红光、绿光和蓝光LED紧凑地放在一起来制造白光LED光源，其中所述红光、绿光和蓝光LED以合适的比例分别发光。然而，制造蓝光LED的过程却不是容易的，因为很难制造出具有合适带隙的高质量晶体。特别是，如果使用磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)和磷化镓(GaP)等化合物半导体，那么很难制成高质量的蓝光LED。

尽管有这些困难，但GaN(氮化镓)基蓝光LED已经商用化了。具体说，自从1994年将GaN基蓝光LED引入市场后，在照明领域，GaN基蓝光LED技术的快速发展使GaN基蓝光LED就效率而言超过了白炽灯或荧光灯。

在InP基、GaAs基和GaP基LED的情形中，半导体层生长在导电基底上，因此不难制造出具有p-n结结构的垂直型LED。然而，GaN基LED使用由蓝宝石(Al₂O₃)形成的基底，以便减少GaN外延生长期间可能产生的晶体缺陷。在这种情形中，由于蓝宝石是不导电的，所以一般采用水平型结构，这种结构的第一和第二电极均形成在外延层的上表面上。

图1和图2示出了使用蓝宝石基底的根据现有技术的水平型LED。

图1是剖面图，示出了根据现有技术的LED 10，如图1所示，在蓝宝石基底11上顺序形成n-GaN层12、具有多量子阱的有源层13、p-GaN层14、以及透明导电层15。然后，在透明导电层15的预定部分上形成第一电极16。

然后，在包含第一电极16的透明导电层15上用光刻形成光刻胶图案(未示出)，其中，所述光刻胶图案(未示出)用来露出透明导电层15上没有形成第一电极16的预定部分。在使用所述光刻胶图案作掩膜的情形下，对透明导电层15、p-GaN层14和有源层13进行选择性刻蚀。此时，n-GaN 12的一部分受到轻微的刻蚀。由于GaN很难刻蚀，所以，相比干法刻蚀，优选湿法刻蚀。

通过剥离过程去掉所述光刻胶图案之后，在露出的n-GaN层12上形成第二电极。

图2是根据现有技术的LED 10的俯视图，如图2所示，在水平型结构的情形中，第一电极16和第二电极17均需做引线接合(wire bonding)，因此，LED 10的芯片尺寸应该足够大，以确保足够的电极区域，而这就成为提高晶片的单位面积输出的障碍。另外，由于封装过程中的引线键合的复杂性，制造成本会增加。

此外，使用不导电的蓝宝石基底11很难将外部提供的静电能释放出去，因此就增加了失效的可能性并降低器件的可靠性。另外，由于蓝宝石基底11的热导率低，因此，很难将LED 10工作所产生的热释放到外部，这就限制了对LED 10施加大电流以获得高输出功率。

为了克服使用蓝宝石基底11的水平型LED 10的这些问题，垂直型LED得到了积极的研究和探索，特别是最终产品不包含蓝宝石基底的垂直型LED。

图3到图7示出了制造垂直型LED的连续步骤。