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CN100424903C - 氮化镓基半导体发光二极管及其制造方法 - Google Patents

氮化镓基半导体发光二极管及其制造方法 Download PDF

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CN100424903C CNB2006101397752A CN200610139775A CN100424903C CN 100424903 C CN100424903 C CN 100424903C CN B2006101397752 A CNB2006101397752 A CN B2006101397752A CN 200610139775 A CN200610139775 A CN 200610139775A CN 100424903 C CN100424903 C CN 100424903C
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Abstract

本发明提供了一种GaN基半导体LED及其制造方法。该GaN基半导体LED可以具有改进的蓝宝石衬底散热能力，从而避免了由热量引起的器件性能退化，并提高了器件的发光效率。在GaN基半导体LED中，蓝宝石衬底具有形成在其下部的至少一个凹槽。具有高于蓝宝石衬底的热传导率的热传导层形成在蓝宝石衬底的底面，以填充凹槽。n型氮化物半导体层形成在蓝宝石衬底上，而且活性层和p型氮化物半导体层顺序形成在n型氮化物半导体层的预定部分上。P电极和n电极分别形成在p型氮化物半导体层和n型氮化物半导体层上。

Description

氮化镓基半导体发光二极管及其制造方法
相关申请的交叉参考
本申请要求于2005年9月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2005-89199号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种氮化镓基半导体发光二极管(LED)及其制造方法。氮化镓基半导体LED可以提高蓝宝石衬底的散热能力，从而，避免热量引起的器件性能退化，并提高器件的发光效率。
背景技术
由于诸如GaN的III-V族氮化物半导体具有极好的物理和化学性能，因此，它们被认为是发光器件的基本材料，例如，发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。由III-V族氮化物半导体形成的LED或LD广泛应用于获取蓝光或绿光的发光器件中。发光器件适用于各种产品的光源，例如，家用电器、电子显示板和照明装置。通常，III-V族氮化物半导体由具有InxAlYGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)实验式的氮化镓(GaN)基材料组成。
由于使用GaN基材料的GaN基半导体LED不能形成GaN大小的单晶体，所以应该使用适于GaN晶体生长的衬底。广泛使用的是蓝宝石衬底。
下面将参照图1描述根据现有技术的GaN基半导体LED。
图1是根据现有技术的GaN基半导体LED的截面视图。
参照图1，GaN基半导体LED 100包括：n型氮化物半导体层102、活性层103、以及p型氮化物半导体层104，这些层顺序形成在蓝宝石衬底101上。蓝宝石衬底101用来生长GaN基半导体材料。p型氮化物半导体层104的一部分和活性层103的一部分通过台面蚀刻工艺去除，从而露出n型氮化物半导体层102的预定的上部。
n型氮化物半导体层102、p型氮化物半导体层104、和活性层103可以由具有InxAlYGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)实验式的半导体材料形成。具体地说，n型氮化物半导体层102可以是GaN层或掺杂有n型杂质的GaN/AlGaN层。p型氮化物半导体层104可以是GaN层或掺杂有p型杂质的GaN/AlGaN层。活性层103可以是具有多量子阱结构的GaN/InGaN层。
阳极(p电极)106形成在p型氮化物半导体层104的一部分上，该部分没有通过台面蚀刻工艺进行蚀刻。阴极(n电极)107形成在n型氮化物半导体层102的一部分上，该部分通过台面蚀刻工艺而露出。P电极106和n电极107可以由诸如Au或Cr/Au等金属材料形成。
在p电极106形成之前，可以在p型氮化物半导体层104上形成透明电极105，从而可以增加电流注入面积，并形成欧姆接触。透明电极105通常由氧化铟锡(ITO)形成。
下面将描述制造根据现有技术的GaN基半导体LED的方法。
n型氮化物半导体层102、活性层103、和p型氮化物半导体层104顺序在蓝宝石衬底101上生长。对p型氮化物半导体层104、活性层103、和n型氮化物半导体层102部分地进行台面蚀刻，以露出n型氮化物半导体层102的一部分。然后，在p型氮化物半导体层104上形成透明电极105。透明电极105可以由ITO形成。在透明电极105上形成P电极106，并且在n型氮化物半导体层102上形成n电极107。P电极106和n电极107可以由诸如Au或Au/Cr等金属形成。
然而，根据现有技术的GaN基半导体LED具有的问题在于，由于蓝宝石衬底101具有较高的热阻，所以由LED 100产生的热量不能通过蓝宝石衬底101很快地消散到外界。因此，结温(junctiontemperature)升高，并使器件性能退化。该问题在大中型LCD背光或灯所使用的大功率LED中更加严重。因此，需要不断增加发光效率。
发明内容
本发明的优点在于提供一种GaN基半导体LED，其可以提高蓝宝石衬底的散热能力。因此，可以避免由于热量而引起的器件性能退化，且可以提高器件的发光效率。此外，本发明提供了一种制造GaN基半导体LED的方法。
本发明的总发明构思的其它方面和优点将部分地在随后的描述中阐述，并且部分地将通过描述而变得显而易见，或者可以通过总发明构思的实践而获得。
根据本发明的一方面，GaN基半导体LED包括：蓝宝石衬底，具有在其下部形成的至少一个凹槽；热传导层，其形成在蓝宝石衬底的底面上，以填充凹槽，热传导层具有高于蓝宝石衬底的热传导率；n型氮化物半导体层，形成在蓝宝石衬底上；活性层和p型氮化物半导体层，顺序形成在n型氮化物半导体层的预定部分上；以及p电极和n电极，分别形成在p型氮化物半导体层和n型氮化物半导体层上。
根据本发明的另一方面，GaN基半导体LED还包括反射层，该反射层形成在蓝宝石衬底与热传导层之间。反射层具有高于蓝宝石衬底的反射率。
根据本发明的又一方面，热传导层由从Ag、Cu、Pt、SiC、AIN、焊膏、和热传导聚合物组成的组中所选择的至少一种材料形成。
根据本发明的再一方面，热传导层是利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积、印刷、和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺来形成的。
根据本发明的再一方面，GaN基半导体LED包括：蓝宝石衬底，在下部具有至少一个凹槽；反射层，形成在蓝宝石衬底的底面上，以填充凹槽，反射层具有高于蓝宝石衬底的反射率；n型氮化物半导体层，形成在蓝宝石衬底上；活性层和p型氮化物半导体层，顺序形成在n型氮化物半导体层的预定部分上；以及p电极和n电极，分别形成在p型氮化物半导体层和n型氮化物半导体层上。
根据本发明的再一方面，反射层由从Ag、Al、Rh、Au、Cr、和Pt组成的组中所选择的至少一种材料形成。
根据本发明的再一方面，反射层是利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积、印刷、旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺来形成的。
根据本发明的再一方面，凹槽是利用飞秒激光(femto-secondlaser)形成的。
根据本发明的再一方面，凹槽具有5μm至900μm的宽度。
根据本发明的再一方面，凹槽形成为距离蓝宝石衬底的底面具有5μm的深度，或具有直到蓝宝石衬底与n型氮化物半导体层之间界面的深度。
根据本发明的再一方面，当凹槽设置有多个时，该多个凹槽彼此隔开一预定距离。
根据本发明的再一方面，制造GaN基半导体LED的方法包括：在蓝宝石衬底上形成n型氮化物半导体层、活性层、p型氮化物半导体层；对p型氮化物半导体层、活性层、和n型氮化物半导体层部分地进行台面蚀刻，以露出n型氮化物半导体层的一部分；在p型氮化物半导体层和n型氮化物半导体层上分别形成p电极和n电极；在蓝宝石衬底的下部形成至少一个凹槽；以及在蓝宝石衬底的底面上形成热传导层，以填充凹槽，该热传导层具有高于蓝宝石衬底的热传导率。
根据本发明的再一方面，该方法还包括沿着蓝宝石衬底的具有凹槽的底面形成反射层，该反射层具有高于蓝宝石衬底的反射率。
根据本发明的再一方面，热传导层由从Ag、Cu、Pt、SiC、AIN、焊膏、和热传导聚合物组成的组中所选择的至少一种材料形成。
根据本发明的再一方面，热传导层是利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积、印刷、和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺来形成的。
根据本发明的再一方面，制造GaN基半导体LED的方法包括：在蓝宝石衬底上形成n型氮化物半导体层、活性层、p型氮化物半导体层；对p型氮化物半导体层、活性层、和n型氮化物半导体层部分地进行台面蚀刻，以露出n型氮化物半导体层的一部分；在p型氮化物半导体层和n型氮化物半导体层上分别形成p电极和n电极；在蓝宝石衬底的下部形成至少一个凹槽；以及在蓝宝石衬底的底面上形成反射层，以填充凹槽，该反射层具有高于蓝宝石衬底的反射率。
根据本发明的再一方面，反射层由从Ag、Al、Rh、Au、Cr、和Pt组成的组中所选择的至少一种材料形成。
根据本发明的再一方面，反射层是利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积、印刷、和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺来形成的。
根据本发明的再一方面，凹槽是利用飞秒激光形成的。
根据本发明的再一方面，凹槽形成为具有5μm至900μm的宽度。
根据本发明的再一方面，凹槽形成为距离所述蓝宝石衬底的底面具有5μm的深度，或具有直到蓝宝石衬底与n型氮化物半导体层之间界面的深度。
根据本发明的再一方面，当凹槽设置有多个时，该多个凹槽彼此隔开一预定距离。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的描述，本发明的总发明构思的这些和/或其它方面和优点将变得显而易见，并更容易理解，附图中：
图1是根据现有技术的氮化镓基半导体LED的截面视图；
图2和图3是根据本发明第一实施例的氮化镓基半导体LED的截面视图；
图4A至图4E是示出了制造根据本发明第一实施例的氮化镓基半导体LED的方法的截面视图；
图5是根据本发明第二实施例的氮化镓基半导体LED的截面视图；
图6是根据本发明第三实施例的氮化镓基半导体LED的截面视图；以及
图7A至图7C是示出了制造根据本发明第三实施例的氮化镓基半导体LED的方法的截面视图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的总发明构思的实施例，其实例在附图中示出，在附图中，相同的参考标号表示相同的元件。为了解释本发明的总发明构思，以下参照附图来描述实施例。
<实施例1>
GaN基半导体LED的结构
下面，将参照图2和图3，详细描述根据本发明第一实施例的GaN基半导体LED。
图2和图3是根据本发明第一实施例的GaN基半导体LED的截面视图。
参照图2，GaN基半导体LED 200包括：n型氮化物半导体层202、活性层203、和p型氮化物半导体层204，其顺序形成在蓝宝石衬底201上。蓝宝石衬底201用来生长GaN基半导体材料。p型氮化物半导体层204的一部分和活性层203的一部分通过台面蚀刻工艺去除，从而露出n型氮化物半导体层202的预定的上部。
n型氮化物半导体层202、p型氮化物半导体层204、和活性层203可以由具有InxAlYGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)实验式的半导体材料形成。具体地说，n型氮化物半导体层202可以是GaN层或掺杂有n型杂质的GaN/AlGaN层。p型氮化物半导体层204可以是GaN层或掺杂有p型杂质的GaN/AlGaN层。活性层203可以是具有多量子阱结构的GaN/InGaN层。
P电极206形成在p型氮化物半导体层204的一部分上，该部分没有通过台面蚀刻工艺进行蚀刻。N电极207形成在n型氮化物半导体层202的一部分上，该部分通过台面蚀刻工艺而露出。P电极206和n电极207可以由诸如Au或Cr/Au等金属材料形成。在p电极206形成之前，可以在p型氮化物半导体层204上形成透明电极205。透明电极205可以由ITO形成。
在该实施例中，至少一个凹槽208形成在蓝宝石衬底201的下部。为了填充凹槽208，在蓝宝石衬底201的底面上形成热传导层209，该热传导层具有高于蓝宝石衬底201的热传导率。填充凹槽208的热传导层209很快地将LED 200内所产生的热量通过蓝宝石衬底201消散到外界。因此，可以提高蓝宝石衬底201的散热能力，从而避免由热量引起的器件性能下降。
凹槽208可以利用电感耦合等离子体(ICP)、活性离子蚀刻(RIE)、或飞秒激光来形成。其间，最优选地是利用飞秒激光来形成凹槽208。
飞秒激光具有10-13-10-15秒的脉冲放电时间，该时间小于百亿分之一秒。通常，当诸如飞秒激光的极短脉冲激光束向产品发射时，在材料的点阵中会出现多光子现象。该入射脉冲比原子被激化时光子将热传递到邻近点阵所花的时间短。从而，可以避免由于处理产品时的热扩散而造成的加工精度降低以及材料的物理和化学性质的改变。因此，可以进行高精度的加工。此外，当使用飞秒激光进行加工时，几乎不产生诸如微粒等副产品。因此，不需要诸如超声波清洗过程等微粒去除步骤。
当利用飞秒激光形成凹槽208时，根据加工方法，凹槽208可以具有图2的圆柱形截面或图3的梯形截面。凹槽208的截面不限于圆柱形或梯形，而是在不背离本发明精神和范围的情况下，可以具有各种形状。
优选地，凹槽208的宽度在5μm至900μm范围内。当凹槽208的宽度小于5μm时，不可能充分获得蓝宝石衬底201的散热能力。考虑到常规蓝宝石衬底201的尺寸，很难形成宽度大于900μm的凹槽208。因此，优选地，凹槽208形成为具有5μm至900μm范围内的宽度。
此外，优选地，凹槽208形成为距离蓝宝石衬底201的底面具有5μm的深度，或具有直到n型氮化物半导体层202界面的深度。如果凹槽208的深度小于5μm，则GaN基半导体LED 200内所产生的热量将可能难以通过蓝宝石衬底201到达形成在凹槽208中的热传导层209。而且，当多个凹槽208形成在蓝宝石衬底201中时，如图2所示，优选地，它们彼此隔开一预定距离。
热传导率高于蓝宝石衬底201的热传导层209可以由从Ag、Cu、Pt、SiC、AlN、焊膏、和热传导聚合物组成的组中所选择的至少一种材料形成。此外，热传导层209可以利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积(CVD)、印刷、和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺来形成。
制造GaN基半导体LED的方法
下面，将参照图4A至图4E，详细描述制造根据本发明第一实施例的GaN基半导体LED的方法。
图4A至图4E是示出了制造根据本发明第一实施例的GaN基半导体LED的方法的截面视图。
参照图4A，在用于生长GaN基半导体材料的蓝宝石衬底201上，顺序形成n型氮化物半导体层202、活性层203、和p型氮化物半导体层204。
n型氮化物半导体层202、p型氮化物半导体层204、和活性层203可以由具有InxAlYGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)实验式的半导体材料形成。具体地说，n型氮化物半导体层202可以是GaN层或掺杂有n型杂质的GaN/AlGaN层。n型杂质的实例包括Si、Ge、和Sn。其中，Si使用广泛。p型氮化物半导体层204可以由GaN层或掺杂有p型杂质的GaN/AlGaN层形成。p型杂质的实例包括Mg、Zn、和Be。其中，Mg使用广泛。活性层203可以由具有多量子阱的优良结构的GaN/InGaN层形成。
n型氮化物半导体层202、p型氮化物半导体层204、和活性层203可以利用有机金属化学气相沉积(MOCVD)形成。
参照图4B，对p型氮化物半导体层204、活性层203、和n型氮化物半导体层202部分地进行台面蚀刻，以露出n型氮化物半导体层202的一部分。然后，在p型氮化物半导体层204的一部分上形成透明电极205，该部分没有通过台面蚀刻工艺进行蚀刻。透明电极205可以由ITO形成。
参照图4C，在透明电极205上形成p电极206，并在n型氮化物半导体层202的一部分上形成n电极207，该部分通过台面蚀刻工艺而露出。P电极206和n电极207可以由诸如Au或Au/Cr等金属形成。
参照图4D，在蓝宝石衬底201的下部形成至少一个凹槽208。凹槽208可以利用飞秒激光形成。根据加工方法，凹槽208可以形成为具有各种截面，包括如图4D所示的圆柱形截面。优选地，凹槽208的宽度在5μm至900μm范围内，此外，优选地，凹槽208形成为距离所述蓝宝石衬底201的底面具有5μm的深度，或具有直到蓝宝石衬底201与n型氮化物半导体层202之间界面的深度。而且，当在蓝宝石衬底201中形成有多个凹槽208时，优选地，这些凹槽彼此隔开一预定距离。
参照图4E，在蓝宝石衬底201的底面上形成热传导率高于蓝宝石衬底201的热传导层209，以填充凹槽208。热传导层209可以由从Ag、Cu、Pt、SiC、AlN、焊膏、和热传导聚合物组成的组中所选择的至少一种材料形成。此外，热传导层209可以利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积(CVD)、印刷，和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺形成。由于热传导层209填充凹槽208，LED 200内所产生的热量可以很快地通过蓝宝石衬底201消散到外界。
根据本发明的第一实施例，通过在凹槽208中形成热传导层209，可以提高蓝宝石衬底201的散热能力，从而避免了由热量引起的器件性能退化。
<实施例2>
GaN基半导体LED的结构
下面，将参照图5，详细描述根据本发明第二实施例的GaN基半导体LED。简明起见，将省略与本发明第一实施例相同部分的描述。
图5是根据本发明第二实施例的GaN基半导体LED的截面视图。
参照图5，根据本发明第二实施例的GaN基半导体LED 300具有与根据本发明第一实施例的GaN基半导体LED 200相同的结构，除了在蓝宝石衬底301的下部形成有取代热传导层209的反射层309，以填充凹槽308以外。
即，根据本发明第二实施例的GaN基半导体LED 300包括：n型氮化物半导体层302、活性层303、和p型氮化物半导体层304，其顺序形成在蓝宝石衬底301上。p型氮化物半导体层304的一部分和活性层303的一部分通过台面蚀刻工艺去除，从而露出n型氮化物半导体层302的预定的上部。透明电极305和p电极306顺序形成在p型氮化物半导体层304的一部分上，该部分没有通过台面蚀刻工艺进行蚀刻。N电极307形成在n型氮化物半导体层302的一部分上，该部分通过台面蚀刻工艺进行蚀刻。
此外，至少一个凹槽308形成在蓝宝石衬底301的下部。为了填充凹槽308，在蓝宝石衬底301的底面上形成反射层309，该反射层具有高于蓝宝石衬底301的反射率。
反射层309可以由从Ag、Al、Rh、Au、Cr、和Pt组成的组中所选择的至少一种材料形成。而且，反射层309可以利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积(CVD)、印刷、和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺来形成。从活性层303指向蓝宝石衬底301的光被反射层309反射，从而提高了LED 300的发光效率。
制造GaN基半导体LED的方法
以下，将参照图5详细描述制造根据本发明第二实施例的GaN基半导体LED的方法。
直到在蓝宝石衬底301的下部形成凹槽308的过程为止，根据本发明第二实施例的制造方法与根据本发明第一实施例的制造方法都是相同的。
在蓝宝石衬底301的下部形成凹槽308之后，在蓝宝石衬底301的底面上形成反射率高于蓝宝石衬底301的反射层309，以填充凹槽308。优选地，反射层309由从Ag、Al、Rh、Au、Cr、和Pt组成的组中所选择的至少一种材料形成。而且，反射层309可以利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积(CVD)、印刷、和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺来形成。
根据本发明的第二实施例，反射层309形成在形成于蓝宝石衬底301下部的凹槽308上，从而可以反射从活性层303指向蓝宝石衬底301的光，进而提高了LED 300的发光效率。
<实施例3>
GaN基半导体LED的结构
以下，将参照图6详细描述根据本发明第三实施例的GaN基半导体LED。简明起见，将省略与本发明第一实施例相同部分的描述。
图6是根据本发明第三实施例的GaN基半导体LED的截面视图。
参照图6，根据本发明第三实施例的GaN基半导体LED 400具有与根据本发明第一实施例的GaN基半导体LED 200相同的结构，除了反射率高于蓝宝石衬底401的反射层409进一步形成在具有凹槽408的蓝宝石衬底401与热传导层410之间。
即，根据本发明第三实施例的GaN基半导体LED 400包括反射层409和热传导层410。反射层409反射从活性层403指向蓝宝石衬底401的光，从而提高了LED的发光效率，并且热传导层410可以提高蓝宝石衬底401的散热能力。因此，GaN基半导体LED 400可以同时获得本发明第一和第二实施例的效果。
图6中，参考标号402、404、405、406和407分别代表n型氮化物半导体层、p型氮化物半导体层、透明电极、p电极和n电极。
制造GaN基半导体LED的方法
下面将参照图7A至图7C，详细描述制造根据本发明第三实施的GaN基半导体LED的方法。
图7A至图7C是示出了制造根据本发明第三实施例的GaN基半导体LED的方法的截面视图。
参照图7A，直到在蓝宝石衬底401的下部形成凹槽408的过程为止，根据本发明第三实施例的制造方法与根据本发明第一实施例的制造方法都是相同的。
参照图7B，沿着具有凹槽408的蓝宝石衬底401的底面，形成反射率高于蓝宝石衬底401的反射层409。
参照图7C，在反射层409上形成热传导率高于蓝宝石衬底401的热传导层410，以填充凹槽408。
根据本发明的第三实施例，反射层409和热传导层410顺序形成在形成于蓝宝石衬底401下部的凹槽408中。因此，从活性层403指向蓝宝石衬底401的光被反射，从而提高了LED的发光效率。而且，提高了蓝宝石衬底401的散热能力，从而避免了由热量引起的器件性能退化。
尽管已经示出和描述了本发明的总发明构思的几个实施例，但是本领域技术人员可以认识到，在不背离总发明构思所限定的原则和精神的前提下，可以对实施例做出更改，总发明构思的范围由权利要求及其等同物所限定。

Claims (16)

1. 一种氮化镓(GaN)基半导体发光二极管(LED)，包括：
蓝宝石衬底，具有形成在其下部的至少一个凹槽；
热传导层，形成在所述蓝宝石衬底的底面上，以填充所述凹槽，所述热传导层具有高于所述蓝宝石衬底的热传导率；
n型氮化物半导体层，形成在所述蓝宝石衬底上；
活性层和p型氮化物半导体层，顺序形成在所述n型氮化物半导体层的预定部分上；以及
p电极和n电极，分别形成在所述p型氮化物半导体层和所述n型氮化物半导体层上。
2. 根据权利要求1所述的GaN基半导体LED，还包括：
反射层，形成在所述蓝宝石衬底与所述热传导层之间，所述反射层具有高于所述蓝宝石衬底的反射率。
3. 根据权利要求1所述的GaN基半导体LED，
其中，所述热传导层由从Ag、Cu、Pt、SiC、AlN、焊膏、和热传导聚合物组成的组中所选择的至少一种材料形成。
4. 根据权利要求1所述的GaN基半导体LED，
其中，所述热传导层利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积、印刷、和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺形成。
5. 根据权利要求1所述的GaN基半导体LED，
其中，所述凹槽利用飞秒激光形成。
6. 根据权利要求1所述的GaN基半导体LED，其中，所述凹槽具有5μm至900μm的宽度。
7. 根据权利要求1所述的GaN基半导体LED，
其中，所述凹槽形成为距离所述蓝宝石衬底的底面具有5μm的深度，或具有直到所述蓝宝石衬底与所述n型氮化物半导体层之间界面的深度。
8. 根据权利要求1所述的GaN基半导体LED，
其中，所述至少一个凹槽为多个，并且所述多个凹槽彼此隔开一预定距离。
9. 一种制造GaN基半导体LED的方法，包括：
在蓝宝石衬底上形成n型氮化物半导体层、活性层、p型氮化物半导体层；
对所述p型氮化物半导体层、所述活性层、和所述n型氮化物半导体层部分地进行台面蚀刻，以露出所述n型氮化物半导体层的一部分；
在所述p型氮化物半导体层和所述n型氮化物半导体层上分别形成p电极和n电极；
在所述蓝宝石衬底的下部形成至少一个凹槽；以及
在所述蓝宝石衬底的底面上形成热传导层，以填充所述凹槽，所述热传导层具有高于所述蓝宝石衬底的热传导率。
10. 根据权利要求9所述的方法，还包括：
在形成所述凹槽之后，沿着具有所述凹槽的所述蓝宝石衬底的底面形成反射层，所述反射层具有高于所述蓝宝石衬底的反射率。
11. 根据权利要求9所述的方法，
其中，所述热传导层由从Ag、Cu、Pt、SiC、AlN、焊膏、和热传导聚合物组成的组中所选择的至少一种材料形成。
12. 根据权利要求9所述的方法，
其中，所述热传导层利用从电子束沉积、溅射、热沉积、化学气相沉积、印刷、和旋转涂覆组成的组中所选择的至少一种工艺形成。
13. 根据权利要求9所述的方法，
其中，所述凹槽利用飞秒激光形成。
14. 根据权利要求9所述的方法，
其中，所述凹槽形成为具有5μm至900μm的宽度。
15. 根据权利要求9所述的方法，
其中，所述凹槽形成为距离所述蓝宝石衬底的底面具有5μm的深度，或具有直到所述蓝宝石衬底与所述n型氮化物半导体层之间界面的深度。
16. 根据权利要求9所述的方法，
其中，所述至少一个凹槽为多个，并且所述多个凹槽彼此隔开一预定距离。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022277A (zh) * 2011-09-27 2013-04-03 大连美明外延片科技有限公司 一种采用图形化衬底的发光二极管的制备方法
CN103928599A (zh) * 2013-01-14 2014-07-16 上海蓝光科技有限公司 一种发光二极管及其制造方法

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080061306A1 (en) * 2006-09-12 2008-03-13 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Semiconductor light emitting device
KR101364718B1 (ko) * 2007-02-15 2014-02-19 서울바이오시스 주식회사 발광 소자 및 그 제조 방법
KR101393745B1 (ko) * 2007-06-21 2014-05-12 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
TW200929591A (en) * 2007-12-19 2009-07-01 Chi Mei Lighting Technologycorporation Light-emitting diode device with thermally conductive base
KR101020961B1 (ko) * 2008-05-02 2011-03-09 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100992776B1 (ko) 2008-11-14 2010-11-05 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
TWI408831B (zh) * 2008-12-05 2013-09-11 私立中原大學 發光二極體及其製程
KR101030493B1 (ko) * 2008-12-18 2011-04-21 주식회사 오디텍 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법
CN102054904B (zh) * 2009-10-27 2013-07-17 东莞市福地电子材料有限公司 具散热贯穿孔的氮化镓系发光二极管结构
CN102082222A (zh) * 2009-12-01 2011-06-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 发光二极管芯片及其制造方法
KR101631599B1 (ko) * 2009-12-02 2016-06-27 삼성전자주식회사 발광 소자 및 그 제조 방법
JP5275276B2 (ja) * 2010-03-08 2013-08-28 株式会社東芝 半導体発光素子
KR101028327B1 (ko) * 2010-04-15 2011-04-12 엘지이노텍 주식회사 발광소자, 발광소자 제조방법 및 발광소자 패키지
KR20110130851A (ko) 2010-05-28 2011-12-06 삼성전자주식회사 발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 및 이들의 제조 방법
US8217488B2 (en) * 2010-07-19 2012-07-10 Walsin Lihwa Corporation GaN light emitting diode and method for increasing light extraction on GaN light emitting diode via sapphire shaping
CN102339798B (zh) * 2010-07-22 2014-11-05 展晶科技(深圳)有限公司 复合式基板、氮化镓基元件及氮化镓基元件的制造方法
CN101937967B (zh) * 2010-09-14 2012-07-04 映瑞光电科技(上海)有限公司 发光二极管、发光装置及制造方法
CN102130255A (zh) * 2010-09-28 2011-07-20 映瑞光电科技(上海)有限公司 发光二极管、发光装置以及发光二极管的制造方法
CN102569577A (zh) * 2010-12-27 2012-07-11 同方光电科技有限公司 一种提高发光效率的发光二极管及其制备方法
KR20120079319A (ko) * 2011-01-04 2012-07-12 삼성모바일디스플레이주식회사 평판 디스플레이 장치 및 유기 발광 디스플레이 장치
JP2012156241A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Toshiba Corp 半導体発光素子の製造方法
KR101767101B1 (ko) 2011-05-23 2017-08-24 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
CN103548158B (zh) * 2011-05-23 2016-10-19 并木精密宝石株式会社 发光元件的制造方法以及发光元件
WO2013015472A1 (ko) * 2011-07-28 2013-01-31 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
CN103732956B (zh) * 2011-09-06 2016-03-30 伊格尔工业股份有限公司 轴封装置
JP2013243169A (ja) * 2012-05-17 2013-12-05 Japan Oclaro Inc 半導体光素子及び光モジュール
TWI540768B (zh) * 2012-12-21 2016-07-01 鴻海精密工業股份有限公司 發光晶片組合及其製造方法
CN103258843B (zh) * 2013-05-30 2016-06-15 中国电子科技集团公司第十三研究所 用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底
CN104868029A (zh) * 2014-02-26 2015-08-26 南通同方半导体有限公司 一种氮化镓基发光二极管及其制作方法
US9646911B2 (en) 2014-04-10 2017-05-09 Sensor Electronic Technology, Inc. Composite substrate
CN104201560B (zh) * 2014-09-15 2017-11-17 上海理工大学 半导体芯片激光模块及其散热方法
JP2017534185A (ja) * 2014-11-06 2017-11-16 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 頂部コンタクトの下方にトレンチを有する発光デバイス
KR102485465B1 (ko) * 2015-12-01 2023-01-11 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광소자 및 조명장치
CN106169528B (zh) * 2016-09-08 2018-11-20 厦门市三安光电科技有限公司 一种发光二极管结构及其制作方法
CN108198933B (zh) * 2018-01-02 2020-01-31 扬州乾照光电有限公司 一种led芯片、制备方法及led晶片
CN108288666A (zh) * 2018-01-26 2018-07-17 扬州乾照光电有限公司 一种自带散热结构的发光二极管及电子设备
CN110943046A (zh) * 2019-12-03 2020-03-31 李珂 一种双极性晶体管和场效应晶体管的整合结构及其制备方法
CN111009497B (zh) * 2019-12-31 2021-07-06 长春理工大学 一种高导热率半导体衬底及其制备方法和应用
US12364085B2 (en) 2020-01-09 2025-07-15 Enkris Semiconductor, Inc. Semiconductor structure and substrate thereof, and manufacturing methods for semiconductor structures and substrates thereof
CN111564545B (zh) * 2020-06-04 2025-02-18 佛山市国星半导体技术有限公司 一种蓝宝石复合衬底及其制作方法
CN111554586B (zh) * 2020-06-12 2022-04-01 厦门通富微电子有限公司 一种芯片封装体的制备方法
CN111554644B (zh) * 2020-06-12 2022-04-01 厦门通富微电子有限公司 一种芯片、芯片封装体及晶圆
CN113270439B (zh) * 2021-04-30 2024-02-20 广东德力光电有限公司 一种可控的微led点阵制作方法
CN113437185A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 南方科技大学 一种高效制备Micro-LED芯片的方法和系统
CN115588681A (zh) * 2021-07-05 2023-01-10 重庆康佳光电技术研究院有限公司 一种led芯片、led阵列及电子设备
CN113823719B (zh) * 2021-08-20 2023-09-22 华灿光电（浙江）有限公司 增强侧面光强的发光二极管芯片及其制造方法
CN115799412A (zh) * 2022-10-08 2023-03-14 华灿光电（浙江）有限公司 衬底、外延片及衬底的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0682865B2 (ja) * 1987-11-25 1994-10-19 日本電気株式会社 発光ダイオードアレイ
JP2000174335A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Rohm Co Ltd ＧａＮ系化合物半導体発光素子の製造方法
CN1527408A (zh) * 2003-03-03 2004-09-08 诠兴开发科技股份有限公司 祼晶式发光二极管
US20050221521A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2503920B2 (ja) * 1993-10-05 1996-06-05 日本電気株式会社 光半導体装置およびその製造方法。
JP2947155B2 (ja) * 1996-02-05 1999-09-13 サンケン電気株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
JP3691934B2 (ja) * 1996-06-17 2005-09-07 株式会社東芝 窒化ガリウム系化合物半導体発光デバイス及びその製造方法
JP3439063B2 (ja) * 1997-03-24 2003-08-25 三洋電機株式会社 半導体発光素子および発光ランプ
US6657237B2 (en) * 2000-12-18 2003-12-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. GaN based group III-V nitride semiconductor light-emitting diode and method for fabricating the same
US6744072B2 (en) * 2001-10-02 2004-06-01 Xerox Corporation Substrates having increased thermal conductivity for semiconductor structures
US6900476B2 (en) 2001-11-30 2005-05-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Light-emitting semiconductor component
JP3791459B2 (ja) * 2002-05-27 2006-06-28 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法
DE10245628A1 (de) * 2002-09-30 2004-04-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Elektromagnetische Strahlung emittierender Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung
JP4123105B2 (ja) * 2003-05-26 2008-07-23 松下電工株式会社 発光装置
US7029951B2 (en) * 2003-09-12 2006-04-18 International Business Machines Corporation Cooling system for a semiconductor device and method of fabricating same
WO2005050748A1 (ja) * 2003-11-19 2005-06-02 Nichia Corporation 半導体素子及びその製造方法
KR20050070854A (ko) * 2003-12-31 2005-07-07 엘지전자 주식회사 반도체 ｌｅｄ 소자
KR20050029167A (ko) * 2005-02-17 2005-03-24 이강재 광결정 공진기를 갖는 질화물반도체 발광소자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0682865B2 (ja) * 1987-11-25 1994-10-19 日本電気株式会社 発光ダイオードアレイ
JP2000174335A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Rohm Co Ltd ＧａＮ系化合物半導体発光素子の製造方法
CN1527408A (zh) * 2003-03-03 2004-09-08 诠兴开发科技股份有限公司 祼晶式发光二极管
US20050221521A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022277A (zh) * 2011-09-27 2013-04-03 大连美明外延片科技有限公司 一种采用图形化衬底的发光二极管的制备方法
CN103928599A (zh) * 2013-01-14 2014-07-16 上海蓝光科技有限公司 一种发光二极管及其制造方法
CN103928599B (zh) * 2013-01-14 2016-08-17 上海蓝光科技有限公司 一种发光二极管及其制造方法

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Publication number Publication date
CN1941437A (zh) 2007-04-04
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