[发明专利]在金属基板上制造高效率紫外线垂直式发光二极管的方法

说明书

本专利申请是申请日为2008年5月2日、申请号为200880022949.4、发明名称为“在金属基板上制造高效率紫外线垂直式发光二极管的方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例是关于发光二极管(LED)技术的领域，尤其有关于垂直式发光二极管(VLED)结构。

背景技术

LED已上市数十年，且研究和开发工作一直朝向改善其发光效率，从而增加可能性应用的数量。为制造发出近远紫外线(UV)光的LED，通常使用金属有机化学汽相沉积法(MOCVD)在蓝宝石基板上直接外延成长包括氮化镓铝(AlGaN)或氮化镓铟铝(AlInGaN)的半导体层。如此的UV发光二极管通常具有短于GaN的能隙(室温下约365nm)的发射波长。因此，氮化镓(GaN)的半导体层多半不会存在UV发光二极管结构的有效层外；否则，该GaN层会吸收所发射的光，导致可观或全部的效率损失。

然而，因三甲铝((Al(CH₃)₃)-)氨(TMA-NH₃)加成物的形成，AlGaN及AlInGaN的层生长速率非常慢，尤其带有高铝(Al)含量时。此外，厚AlGaN或AlInGaN层常会破裂，因而限制了发光二极管堆迭中半导体层的厚度。AlInGaN或AlGaN层所承受的应力正比于层中的Al含量，故对于既定厚度的AlGaN或AlInGaN层而言，Al含量愈高，愈可能破裂。例如，蓝宝石上所直接成长带有20％Al及0.4μm厚度的AlGaN层已被观察到沿着某些优先的晶向发展出带有微裂缝的非常差的形态。

此外，对于UV发光二极管的预期性能程度，无法接受蓝宝石基板上所直接成长的AlInGaN或AlGaN层的错位密度。该错位密度是测量特定体积的晶体结构中存有多少晶格不完全度(因蓝宝石与AlGaN或AlInGaN间的晶格失配)。由于错位是线、圈或点缺陷，该错位密度被定义为每单位体积中因晶格失配造成缺陷或不完全度的总数量，且单位可以表示为错位数量/cm³。这些晶格不完全度或错位会在LED的发光效率上具有极大的限制效应。

因此，需要改善的技术来制造UV发光二极管。

发明内容

本发明的实施例提供用以制造由AlInGaN或AlGaN组成的垂直式发光二极管(VLED)结构的技术，该结构较已知AlInGaN或AlGaN LED结构具有较佳的晶体品质及更快的成长速率。

本发明的一实施例是制造VLED结构的方法。该方法通常包括在蓝宝石基板上成长牺牲性GaN层；在该牺牲性GaN层上形成包括AlInGaN或AlGaN的至少一者的发光二极管(LED)堆迭；在该发光二极管堆迭上沉积一或多层金属基板；移除该蓝宝石基板；及移除该牺牲性GaN层。

本发明的另一实施例是制造VLED结构的方法。该方法通常包括在蓝宝石基板上成长牺牲性GaN层；在该牺牲性GaN层上形成n型掺杂层；在该n型掺杂层上形成有效层；在该有效层上形成p型掺杂层，其中在该牺牲性GaN层上的该n型掺杂层、该有效层及该p型掺杂层包括AlInGaN及AlGaN的至少一者；在该p型掺杂层上沉积一或多层金属基板；移除该蓝宝石基板；及移除该牺牲性GaN层。

附图说明

上文发明内容概述了本发明，可参照多个实施例(当中若干者将在附图中说明)而更具体地描述本发明，详细地了解上文所述的本发明特征。然而，需注意到，因为本发明允许其它等效的实施例，故所附附图仅说明本发明的典型实施例，不应被视为限制其范围。

图1是牺牲性GaN层上所沉积的发光二极管(LED)堆迭的横剖面图示，其依据本发明的实施例依序在载体基板上形成。

图2说明依据本发明的实施例对图1的结构添加反射层及沉积金属基板。

图3描绘依据本发明的实施例自图2的结构中移除金属基板及牺牲性GaN层。

图4描绘依据本发明的实施例对图3的结构添加n电极。

具体实施方式

本发明的实施例提供用以制造由AlInGaN或AlGaN组成的紫外线(UV)垂直式发光二极管(VLED)结构的技术，该结构较已知AlInGaN或AlGaN LED结构具有较佳的晶体品质及更快的成长速率。通过在载体基板上形成牺牲性GaN层，接着在该牺牲性GaN层上沉积发光二极管(LED)堆迭而完成。

示范性VLED制造方法