具有垂直结构的发光二极管及其制造方法

摘要

本发明涉及具有垂直结构的发光二极管及其制造方法，本发明公开一种具有垂直结构的发光二极管(LED)及其制造方法。该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。

权利要求

1.一种制造发光二极管的方法，包括：

在衬底上形成具有带倾角的侧表面的导电型半导体层；

形成具有第一表面的基于GaN的半导体结构，所述第一表面生长在所述导电型半导体层上，所述半导体结构具有多层结构；

在所述半导体结构的第二表面上形成第一电极；

在所述第一电极上形成支撑层；

分离所述衬底；以及

在所述半导体结构的所述第一表面上形成第二电极，其中，通过氢化物气相外延方法形成所述导电半导体层，其中，所述导电型半导体层的多边形剖面形状是比八边形更多的多边形剖面形状，以降低从所述半导体结构发出的光的内部全反射的概率，从而提高所述二极管的光抽取效率。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述衬底上形成掩模层。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，形成所述掩模层包括：在所述衬底上形成介电层；以及

将所述介电层图案化为圆形或者多边形形状。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述导电半导体层的水平截面形状基本上与所述介电层的所述多边形形状相同。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述导电半导体层的水平截面形状与所述介电层的多边形形状相比具有更多的边。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述介电层包括氧化硅或者氮化硅。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一电极包括：在所述半导体结构上形成电触点；以及

在所述电触点上形成反射电极。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述第一电极上形成籽晶金属。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体结构进一步包括多个半导体层，所述多个半导体层包括：在所述导电半导体层上的n-型半导体层；

在所述n-型半导体层上的发光层；以及

在所述发光层上的p-型半导体层。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个半导体层是通过金属有机化学气相淀积方法形成的。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述导电半导体层用作用于形成所述多个半导体层的模板结构。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电半导体层具有1～300μm的厚度。

13.一种具有垂直结构的发光二极管，包括：支撑层；

在所述支撑层上的第一电极，所述第一电极包括电触点和在所述电触点上的反射电极；

在所述第一电极上的具有第一表面的基于GaN的半导体结构，所述半导体结构具有多层结构；

在所述半导体结构上的具有带倾角的侧表面的导电半导体层；

在所述导电半导体层上的第二电极，

其中，所述导电型半导体层的多边形剖面形状是比八边形更多的多边形剖面形状，以降低从所述半导体结构发出的光的内部全反射的概率，从而提高所述二极管的光抽取效率。

14.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述导电半导体层的所述倾角是所述导电半导体层的上表面和所述侧表面之间的夹角，其在35～65°的范围之内。

15.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述导电半导体层的所述倾角是所述导电半导体层的上表面和所述侧表面之间的夹角，其在53～56°的范围之内。

16.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述基于GaN的半导体结构进一步包括多个半导体层，所述多个半导体层包括：在所述第一电极上的p-型半导体层；

在所述p-型半导体层上的有源层；和

在所述有源层上的n-型半导体层。

17.根据权利要求16所述的发光二极管，其中，所述导电半导体层的所述倾角使所述导电半导体层的上表面大于所述导电半导体层的接触所述多个半导体层的表面。

18.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述导电半导体层具有1～300μm的厚度。

19.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述导电半导体层具有10～100μm的厚度。

20.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述支撑层包括硅、砷化镓、锗、金属衬底以及包括金属的衬底中的至少一种。

21.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述支撑层包括镍或者铜。

22.根据权利要求13所述的发光二极管，进一步包括：布置在所述支撑层和所述第一电极之间的籽晶金属。

23.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述导电半导体层被配置为将来自所述半导体结构的光发射穿过所述导电半导体层的上表面。

24.根据权利要求13所述的发光二极管，其中，所述支撑层、所述第一电极、所述半导体结构和所述第二电极中的至少一个具有矩形或者多边形的水平截面形状，所述多边形具有多于4个角。

说明书

具有垂直结构的发光二极管及其制造方法

[0001] 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。

[0002] 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

[0003] 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

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 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

[0016] 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。

[0017] 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。

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 应当理解，本发明的前述一般性说明和下面的具体说明都是示例性的和解释性的，并且意图提供对如权利要求的本发明的进一步解释。

附图说明

[0022] 本申请包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且其被结合进并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起来解释本发明的原理。在附图中：

[0023] 图1至图10是用于说明根据本发明第一实施例的制造具有垂直结构的LED的方法，更具体的：

[0024] 图1是示出其中形成了掩模层的状态的剖面图；

[0025] 图2和3是示出其中形成该掩模层的过程的剖面图；

[0026] 图4是示出其中形成了氮化镓的状态的剖面图；

[0027] 图5是示出其中形成了半导体层的状态的剖面图；

[0028] 图6是示出其中形成了反射欧姆电极(reflective ohmic electrodes)的状态的剖面图；

[0029] 图7是示出其中形成了第一电极的状态的剖面图；

[0030] 图8是示出其中形成了支撑层的状态的剖面图；

[0031] 图9是示出其中衬底被从该半导体层分离并且在该半导体层上形成了第二电极的状态的剖面图；

[0032] 图10是示出单个器件的剖面图；以及

[0033] 图11至图17是示出根据本发明第二实施例的制造具有垂直结构的LED的方法，并且更具体的：

[0034] 图11是示出其中形成掩模层的过程的剖面图；

[0035] 图12是示出其中形成了该掩模层的状态的剖面图；

[0036] 图13是沿图12的线A-A截取的剖面图；

[0037] 图14是示出导电型半导体层生长的一个示例的SEM图像；

[0038] 图15是示出导电型半导体层生长的另一示例的SEM图像；

[0039] 图16是示出LED的薄膜生长结构的剖面图；以及

[0040] 图17是示出该LED结构的剖面图。

具体实施方式

[0041] 尽管本发明易于进行各种替换和修改，但是在附图中以示例的方式示出了其具体实施例，并且在这里将详细说明其实施例。然而，应当理解，没有任何将本发明限制于所公开的具体形式的意图，而是恰恰相反，本发明要覆盖落在权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效和替换。

[0042] 在附图的说明中，相同的附图标记表示相同的要件。在附图中，出于清楚的目的，对层的厚度和区域的大小进行了放大。另外，将在此说明的每一实施例都包括多种补充实施例。

[0043] 应当理解，在将要件(element)，例如层、区域或衬底，被称作在另一要件“上”时，它可以直接在该另一要件上，或者也可以存在插入要件。还应当理解，如果要件的一部分，例如表面，被称作为“内”时，这意味着对于该器件的外部，它比该要件的其他部分更远。

[0044] 另外，相关的术语“在...下”或“位于...上”可以被用来描述如附图中所示的一个层或区域相对于衬底或基准层的关系，或者一个层或区域对另一层或区域的关系。

[0045] 应当理解，这些术语意图在包括附图中说明的定向外，还包括器件的不同定向。最后，术语“直接地”是指不存在插入层。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项的任意和全部组合。

[0046] 应当理解，尽管可以使用术语第一、第二等来描述各种要件、组成、区域、层和/或剖面，这些要件、组成、区域、层和/或剖面不应受这些术语的限制。

[0047] 这些术语用来将一个要件、组成、区域、层或剖面与不同区域、层或剖面分开。因此，下面将说明的第一区域、层或剖面，可以被命名为第二区域、层或剖面。

[0048] <第一实施例>

[0049] 下面，将参考附图说明本发明的第一实施例。

[0050] 如图1中所示，在衬底100的上表面上在除多个器件区域外的其余区域上形成掩模层110，从而露出器件区域。

[0051] 衬底100是从包括下列材料的组中选择的一种：蓝宝石(Al2O3)衬底、硅(Si)衬底、碳化硅(SiC)衬底、其上形成有基于氮化物的半导体层的蓝宝石衬底、其上形成有基于氮化物的半导体层的硅衬底；以及其上形成有基于氮化物的半导体层的碳化硅衬底。

[0052] 通过等离子增强化学气相淀积(PECVD)方法，或者利用淀积设备如溅射机来形成掩模层110。

[0053] 优选的，掩模层110由其上没有生长例如氮化镓的基于氮化物的半导体层的材料制成。例如，掩模层110由氧化硅(例如，SiO2)或氮化硅(例如，Si3N4)制成。

[0054] 为了仅在选择的区域上形成掩模层110，需要利用光刻技术的构图过程。

[0055] 首先，如图2中所示，在衬底100的上表面上形成掩模材料111。该掩模材料111通过PECVD方法或利用淀积设备如溅射机形成。

[0056] 之后，如图3中所示，在掩模材料111的上表面上淀积光刻胶210，并且通过光刻将光刻胶刻蚀成器件图案。

[0057] 光刻是指利用光形成图案的过程，并且其需要作为光敏剂的光刻胶(photoresist)材料。

[0058] 将光刻胶210施加到掩模材料111的上表面。光刻胶210的上表面通过另一具有器件图案的掩模来曝光，并被显影和刻蚀。从而，获得光刻胶210的图案。

[0059] 作为参考，为了显影曝光的区域，使用正胶(positive photoresist)，以及为了显影未曝光区域，使用负胶(negative photoresist)。

[0060] 在通过光刻胶210的器件图案刻蚀掩模材料111之后，将光刻胶210去除。然后，如图1中所示，掩模层110保留在衬底100上。

[0061] 这里，掩模材料111的刻蚀可以通过干法刻蚀或湿法刻蚀来进行。

[0062] 之后，如图4中所示，在衬底100的上表面露出的区域上分别形成氮化镓层120a和120b。

[0063] 优选的，氮化镓层120a和120b是导电的，并且是通过氢化物气相外延(HVPE)方法形成的。

[0064] 另外，优选的，氮化镓层120a和120b具有1～300μm的厚度。

[0065] 之后，如图5中所示，在氮化镓层120a和120b的上表面上分别形成包括有源层132a和132b的多个半导体层130a和130b。

[0066] 更具体的，通过顺序层叠n型(n-type)半导体层131a和131b、有源层132a和132b以及P型(P-type)半导体层133a和133b来形成该半导体层130a和130b。

[0067] 优选的，半导体层130a和130b是基于氮化镓的半导体层(AlxInyGa1-x-yN层：0≤(x，y)≤1)。这些半导体层130a和130b通过金属有机化学气相淀积(MOCVD)方法生长。

[0068] 如图6中所示，在半导体层130a和130b的上表面上分别形成反射欧姆电极140a和140b。

[0069] 之后，如图7中所示，在该反射欧姆电极140a和140b的上表面上分别形成第一电极150a和150b，并且如图8中所示，在该第一电极150a和150b的上表面上形成支撑层160。

[0070] 根据情况，支撑层160可以直接形成在该反射欧姆电极140a和140b的上表面上，而无需在该反射欧姆电极140a和140b的上表面上形成第一电极150a和150b(未示出)。

[0071] 优选的，支撑层160由包括下列半导体衬底的组中选择的一种制成：例如硅(Si)、砷化镓(GaAs)或锗(Ge)；金属衬底，例如Cu或W；包括金属的衬底。并且该支撑层160被接合到该第一电极150a和150b的上表面。

[0072] 另外，支撑层160可以通过在第一电极150a和150b的上表面镀上金属(比如镍(Ni)或铜(Cu))来形成。

[0073] 之后，如图9中所示，将衬底100去除，从而使氮化镓层120a和120b的下表面露出。在氮化镓层120a和120b露出的下表面上分别形成第二电极170a和170b。

[0074] 该衬底100是通过激光剥离过程或湿法刻蚀过程来去除的。

[0075] 之后，如图10中所示，将支撑层160从第一电极150a和150b去除。从而，将连接的发光器件180a和180b分割成分开的单元芯片。

[0076] 在通过本发明的上述过程制造的具有垂直结构的LED中，通过HVPE方法生长的氮化镓层的边缘，根据生长位置或条件与衬底的表面垂直或成指定的角度倾斜。

[0077] 因此，LED有效地将光发射到外部，因此具有提高的光抽取效率。

[0078] 因为该氮化镓层仅在器件区域的上表面上有选择地生长，而该半导体层生长在该氮化镓层上，因此能够使该发光器件结构的弓曲(bowing)以及该结构的晶格缺陷和晶体缺陷最小化。因此，具有垂直结构的该LED具有改善的可靠性。

[0079] 另外，省略了用于将发光器件结构分割成单独的二极管的干法刻蚀过程。因而，简化了制造该LED的过程。

[0080] 由于该氮化镓层较厚，线位错被降低至5×108cm-2或更低，并且，当利用金属有机化学气相淀积(MOCVD)方法生长发光器件结构时，晶体缺陷被最小化。因而，能够提高LED的内部效率和可靠性。

[0081] 类似于具有垂直结构的公知LED，上述制造的具有垂直结构的该LED，利用由具有高热传导率的硅(Si)、锗(Ge)或砷化镓(GaAs)制成的金属和半导体衬底，代替具有低热传导率的蓝宝石衬底，具有高的电流散布(current spreading)，即，高的电流均匀性，以及改善的热学特性，而不增加发光面积。另外，该LED具有减小的尺寸，并因而每晶片的LED的数量得以增加。

[0082] <第二实施例>

[0083] 下面将参考附图说明本发明第二实施例。

[0084] 如图11中所示，在衬底10的上表面上，形成利用例如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)的介质材料的介质层30。

[0085] 衬底10可以是由蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)或铝酸锂(LiAlO2)制成的不同种类的衬底，或者也可以是由氮化镓(GaN)制成的相同种类的衬底。

[0086] 该氮化镓衬底10利用氢化物气相外延(HVPE)方法来形成。利用HVPE方法，获得具有适当厚度的高质量氮化镓衬底10。

[0087] 可以在衬底10上直接生长介质层31，或者可以在缓冲层20上生长该介质层31，而该缓冲层20通过金属有机化学气相外延(MOCVD)、分子束外延(MBE)或氢化物气相外延(HVPE)方法生长InxAlyGa(1-y-x)N(0≤(x，y)≤1)至指定的厚度而得到。下面，将说明在缓冲层20上形成的介质层31的结构。

[0088] 该介质材料层31是通过利用等离子增强气相淀积(PECVD)方法或者利用淀积设备如溅射机，淀积介质材料，比如二氧化硅(SiO2)或者氮化硅(SiNx)，在衬底10或缓冲层20上来形成的。

[0089] 将光刻胶33施加到介质层31的上表面。由此，如图12中所示，介质层31具有图案32。

[0090] 具有图案32的介质层31形成掩模层30，其允许在具体选择的区域上生长氮化镓半导体。

[0091] 这里，介质层31的图案32是通过光刻形成的。

[0092] 如图12中所示，图案32可以具有从下列图形构成的组中选择的一种平面图形：圆形和包括矩形、六边形、八边形、十二边形、二十四边形的多边形等等。

[0093] 图13示出掩模层30的图案32的剖面结构。

[0094] 掩模30的多边形图案32用作来根据图案32的形状，在缓冲层20上形成具有特定多边形柱(pillar)形状的氮化镓半导体模板(template)。

[0095] 图案32是通过干法刻蚀或湿法刻蚀形成的。

[0096] 在通过将部分的介质层31从发光器件区域去除而形成图案32后，通过HVPE方法利用导电半导体在图案32上生长具有厚度1～300μm的模板结构。

[0097] 用作为模板结构的导电型半导体层40使用n-型氮化镓半导体层，并且优选具有10～100μm的厚度。

[0098] 利用HVPE方法的上述薄膜生长具有大约每小时50μm的生长速度，并且有利于生长相对厚的层，例如导电型半导体层40。

[0099] 一般的，导电型半导体层(conductive semiconductor layer)40具有与掩模层30的图案32的平面形状相同的水平剖面形状。然而，通过改变导电型半导体层40的生长条件，导电型半导体层40可以具有与掩模层30的图案32的平面形状不同的水平剖面形状。

[0100] 在生长期间，通过改变生长速度、压力、成分的混合比、V/III比(即，V族材料例如氮(N)与III族材料例如镓(Ga)的比)、生长时间以及生长温度。

[0101] 例如，如图14中所示，导电型半导体层40(其生长在具有比六边形更少的多边形平面形状的图案32上)可以具有比八边形更多的多边形剖面形状。

[0102] 进而，如图15中所示，导电型半导体层40(生长在具有六边形平面形状的图案32上的)可以具有十二边形的剖面形状。

[0103] 图14和15是分别生长在掩模层30上的导电型半导体层40的扫描电镜(SEM)图像。

[0104] 与导电型半导体层40的矩形或六边形剖面形状(sectional shape)相比，当LED发光时，导电型半导体层40的上述比八边形更多的多边形剖面形状降低了光的内部全反射的概率，从而提高了光抽取效率。

[0105] 在导电型半导体层40具有比八边形更多的多边形剖面形状的情况下，其能够提高LED的光抽取效率。更优选的，导电型半导体层40具有圆形剖面形状或椭圆形状。然而，优选的，考虑到导电型半导体层40的形成过程，导电型半导体层40具有在八边形到二十四边形的范围内的多边形剖面形状。

[0106] 在具有比矩形更多的多边形剖面形状的导电型半导体层40上形成的结构具有与导电型半导体层40的剖面形状基本相同的剖面形状。

[0107] 在作为氮化物模板的导电型半导体层40生长在受限的图案32上的情况下，导电型半导体层40的侧表面由于其晶体特性而形成倾角。该倾角被确定在35～65°的范围内。

[0108] 通过改变上述生长条件可以调节该倾角。

[0109] 如图16中所示，利用MOCVD方法在导电型半导体层40上生长包括多个半导体层的发光器件结构。

[0110] 如图16中所示，用作为氮化物模板的导电型半导体层40的侧表面具有大约35～65°的倾角(θ)，并且优选地与水平面成53～56°。

[0111] 之后，在导电型半导体层40上顺序地形成采用GaN的n-型半导体层51、有源层52以及p-型半导体层53。

[0112] 这里，该n-型半导体层51、有源层52以及p-型半导体层53可以以相反的次序形成。也就是说，可以在导电型半导体层40上顺序地形成p-型半导体层53、有源层52以及n-型半导体层51。在此情况下，导电型半导体层40采用p-型半导体层。

[0113] 特别的，发光器件结构50使用基于氮化镓的半导体。在此情况下，有源层52具有InGaN/GaN量子阱(QW)结构。

[0114] 另外，也使用其他材料来作为有源层52，例如AlGaN和AlInGaN。当将电场施加到有源层52时，基于电子-空穴对复合从有源层52产生光。

[0115] 另外，有源层52可以具有多量子阱(QW)结构，其具有多个上述的量子阱(QW)。

[0116] 在发光器件结构50上形成p-型电极60。这里，该p-型电极60是欧姆电极。在该p-型电极60上，形成用于发射从有源层52产生的光来将该光发射到外部的反射电极70。

[0117] 根据对该p-型电极60以及反射电极70的材料的选择，一个电极可以作为该p-型电极60和反射电极70两者。

[0118] 在反射电极70上，形成用于在分离衬底10期间支持该发光器件结构50的支撑层80。

[0119] 可以通过将一半导体衬底(如硅(Si)、砷化镓(GaAs)或锗(Ge)，或者金属衬底，例如Cu或W)接合到反射电极70的上表面来形成支撑层80。另外，可以通过将反射电极70的上表面镀以金属(比如镍(Ni)或铜(Cu))来形成该支撑层80。

[0120] 在支撑层80由金属制成的情况下，为了增加支撑层80对反射电极70的粘合力，可以使用籽晶(seed)金属。

[0121] 从而，获得如图16中所示的发光器件结构50。

[0122] 之后，去除衬底10、缓冲层20以及掩模层30。

[0123] 在衬底10、缓冲层20和掩模层30被去除的条件下，整个结构被保留，并且在经过上述去除过程而露出的导电型半导体层40的外表面上形成n-型电极90。从而，获得如图17中所示的具有垂直结构的LED。

[0124] 由于如上所述，整个结构被保留，因此导电型半导体层40的上表面和侧表面以53～56°相交。

[0125] 可以通过激光剥离过程利用激光去除衬底10，或者可以通过刻蚀来化学地去除衬底10。

[0126] 在衬底10的去除期间，支撑层80支撑发光器件结构50。

[0127] 通过干法刻蚀或湿法刻蚀去除缓冲层20和掩模层30。之后，对露出的导电型半导体层40化学地或机械地进行表面抛光。

[0128] 如上制造的具有垂直结构的LED，与常规的具有水平结构的LED相比，通过利用金属和由具有高热传导率的硅(Si)、锗(Ge)或砷化镓(GaAs)制成的半导体衬底，代替具有低热传导率的蓝宝石衬底，从而具有改善的电流分布，即，改善的电流均匀性，以及改善的发光特性。

[0129] 如上所述，在利用由例如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)的介质薄膜制成的掩模层30的采用选择区域生长(SAG)的晶体生长中，根据生长条件和晶向(crystal orientation)利用模板的形状而获得上述截顶式倒金字塔结构。

[0130] 作为该模板的导电型半导体层40具有越多的多边剖面形状，LED的光抽取效率就越高。在将具有矩形剖面形状的半导体层的LED与具有六边形形状的半导体层的LED相互比较的实验中已经证明了这一事实。

[0131] 优选的，作为模板的导电型半导体层40，考虑到有关的条件，例如GaN材料的反射系数和空气中的反射系数，具有大约55°的角度。当导电型半导体层40的上表面和侧表面以53～56°角度相交时，如上所述，显著地提高了LED的光抽取效率。

[0132] 因此，利用掩模层30的图案32的形状以及上述各种生长变量参数，可以调节导电型半导体层40的晶面的生长速率和生长方向。其结果是，能够生成具有各种形状的模板。进而，将LED开发成用于使光抽取效率最大化的结构。

[0133] 本领域技术人员显而易见的是，本发明中可以进行各种修改和变化，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明意图覆盖落在所附权利要求和其等效范围内的本发明的修改和变化。