本发明涉及增强发光二极管输出的衬底以及使用该衬底的二极管的结构。
背景技术：
在传统的技术中，衬底的上平面和下平面是平行的。在上平面上形成的有源层通常与衬底的上平面和下平面平行。此外，具有六面体形状的芯片的外表面通常为矩形截面。在面向外部的截面上显露的每一层的形状为直线，相当于在芯片中垂直于外表面假想形成的人造截面的情形。
(非专利参考文献1)“Nitride-BasedLEDswithTexturedSideWalls(具有纹理侧壁的基于氮化物的发光二极管)”
(非专利参考文献2)IEEE光子技术快报，第16卷，第3号，750-751页，2004年3月
(非专利参考文献3)“Nitride-BasedLEDswithPhosphoricAcidEtchedUndercutSideWalls(具有磷酸蚀刻的底切侧壁的基于氮化物的发光二极管)”
(非专利参考文献4)IEEE光子技术快报，第21卷，第8号，510-512页，2009年4月15日。
技术实现要素：
技术问题
在保持芯片的平面尺寸的情况下使发光量增加。为了实现这个目标，保持芯片尺寸不变并且增加有源层的面积。另一方面，增加在边缘侧面上暴露的有源层的面积。再之，通过将从芯片的边缘侧面发出的光定向到前方来增加所发射光线的利用率。
技术方案
本发明的发光二极管包括不平行于参考平面的有源层。
此外，根据本发明的一个方面，有源层是弯曲的。
此外，根据本发明的另一个方面，有源层是倾斜的。
此外，根据本发明的另一个方面，边缘侧面是弯曲的。
此外，根据本发明的另一个方面，边缘侧面是倾斜的。
本发明的衬底包括不平行于下平面的上平面。也就是说，衬底的上平面与衬底的下平面不一致。该上平面包括一条或多条曲线。此外，上平面包括一个或多个梯度。
本发明的衬底包括上平面和下平面，其中，衬底上形成了一个或多个上层，并且该上层中的一个或多个上层与下平面不一致。该上平面包括一条或多条曲线。此外，上平面包括一个或多个梯度。
根据本发明的衬底包括与水平参考平面相对的上平面和下平面，其中，下平面被布置成与参考平面不一致。
根据本发明的发光二极管包括下述衬底，该衬底包含与下平面不一致的上平面。
根据本发明的发光二极管包括具有上平面和下平面的衬底。衬底上形成有一个或多个上层。该一个或多个上层中的一个或多个上层与下平面不一致。在二极管的边缘侧面上存在曲线。
根据本发明的发光二极管包括一个或多个衬底，其中，衬底包括与水平参考平面相对的上平面和下平面，并且下平面被布置成与相对的参考平面不一致。
有益效果
当应用本发明的结构时，芯片的每单位平面面积(有源层的单位投影面积、有源层的单位安装面积)的发光量和暴露的有源层的面积增加，致使通过边缘侧面的发光量增加并且通过将光发射导向到前方而导致总的发光量增加。
附图说明
图1是示出了传统的发光二极管的概况的视图。
图2是示出了传统衬底的视图。
图3是示出了对传统的图形化蓝宝石衬底(pss(patternedsapphiresubstrate))图案进行处理的视图。
图4是图案形成方法的视图。
图5是包括衬底的传统发光二极管的视图。
图6是倾斜平面的视图。
图7是曲线结构的实施例1的视图。
图8是曲线结构的实施例2的视图。
图9是曲线结构的实施例3的视图。
图10是倾斜平面的横截面视图。
图11是具有向上凹面和向下凹面的凸起倾斜平面的视图。
图12是以等高线示出的曲面剖面的视图。
图13是以等高线示出的曲面剖面的另一视图。
图14是示出了边缘表面上曲线的示例的视图。
图15是示出了边缘表面上曲线的另一个示例的视图。
图16是示出了三维曲面结构的视图。
图17是示出了三维曲面结构的另一个视图。
图18是示出了连续曲线样本的视图。
图19是示出了在衬底上由不同材料形成的曲线的视图。
图20是示例性连续曲线和辅助图案的截面图。
图21是示例性连续曲线和辅助图案的平面图。
图22是示出了衬底梯度的示例的视图。
图23是示出了发光二极管的变化的视图。
图24是示出了倾斜和弯曲的边缘侧面形状的视图。
图25是示出了倾斜和弯曲的边缘侧面的倒转形状的视图。
图26是示出了反射平面的设置示例1的视图。
图27是示出了反射平面的设置示例2(形成有基座)的视图。
图28是示出了反射平面的设置示例3的视图。
图29是示出了与边缘侧面垂直的截面示意图的视图。
图30是示出了曲线尺寸的视图。
图31是示出了与一个芯片的整个区域相对应的凸曲线示例的视图。
图32是示出了与具有若干个芯片的区域相对应的衬底上的凸曲线示例的视图。
图33是示出了与一个芯片相对应的衬底的厚度变化示例的视图。
图34是示出了曲线形式示例的视图。
图35是示出了衬底上曲线的布置示例的视图。
图36是示出了位于曲面的一部分上的芯片示例的视图。
图37是示出了位于曲面的一部分上的芯片的另一示例的视图。
图38是示出了连续曲线的另一个样本的视图。
图39是示出了垂直曲面和倾斜曲面的视图。
图40是示出了曲面的三维结构的视图。
图41是示出了倾斜平面上显露的有源层的增加区域的视图。
图42是示出了在倾斜平面上形成曲线的情况下显露有源层的区域增加的视图。
图43是示出了边缘侧面上倾斜弧的长度的视图。
图44是示出了倾斜的边缘侧面上的显露有源层的视图。
图45是示出了沿着一个方向的曲线的情况的视图。
图46是示出了沿着一个方向的倾斜曲线的情况的视图。
图47是示出了具有一个方向的曲线的有源层作为下层以及其上的上平面的视图。
图48是示出了对芯片和边缘侧面上的倾斜曲线所应用的梯度的视图。
图49是示出了倾斜芯片本身的任意倾斜角度的视图。
图50是示出了通过相继地改变芯片的边缘侧面的倾斜角来控制光分布特性的示例的视图。
图51是示出了芯片周围反射壁的非对称且连续的角度变化示例的视图。
图52是示出了一个或多个芯片周围的外壁结构和反射体梯度的示例的视图。
图53是示出了衬底的上平面上的连续曲线的视图。
图54是示出了衬底的上平面上的上层的连续曲线的视图。
具体实施方式
如图1所示，存在三种类型的发光元件(或发光二极管)。箭头分别指示了各个表面平面。元件的表面平面是形成芯片的结构的最外层平面。在表面曲面的情况中，在沿着垂直截面的方向上应用了直线类型或上凹和下凹曲线类型的连续图案。包括四边形(正方形、矩形、梯形等)和球体的特定几何结构可以被叠置。还可以应用不规则的表面粗糙度，其被称为粗糙化处理。
如图2所示，形成发光二极管的衬底包括上平面和下平面。图3中的传统的pss图案由光刻工艺形成，该光刻工艺通过在衬底(例如，蓝宝石)上应用光刻胶(PR(photoresist))图案来实现。图案或曲线的形式(诸如图4中的B或C)示出了蚀刻图案的形状随晶面变化。
图5示出了有源层区域(截面区域，A-A’平面区域)与形成芯片的衬底(参考平面)平行，并且在六面体的情况中，有源层区域的大小和其在衬底上投影区域的大小相等。如果六面体形芯片的有源层与参考平面不平行，则投影在参考平面或作为基准平面的接合平面上的有源区域的大小可以不同于有源层平面上的区域大小。由上述技术架构所实现的本发明包括与发光元件的有源层有关的下述情况。
在第一种情况中，倾斜的有源层平面(图6)在垂直方向和水平方向上都应用了梯度，或者分别在垂直方向或水平方向上应用了梯度(垂直梯度意味着在通过划分有源层平面而得到的每一个小区域上垂直线和法向量之间的角度)。借助于该结构，包含有源层平面的发光区域和四个边缘侧面上的有源层暴露区域的总发光区域增加了。此外，在边缘侧面上暴露的有源层的发光方向朝着前方而非沿着侧边方向(参照图10、图23以及图41到图44)。在本文中，可以使衬底的上平面或衬底的上平面的上层倾斜而形成梯度，以实现有源层的倾斜。
除了有源层的每个小区域在水平方向或垂直方向上分别具有梯度或者在水平方向和垂直方向上都具有梯度的第一种情况之外，还可以采用将曲线应用于有源层的第二种情况。相比于有源层与参考平面(衬底的上平面或衬底的接合平面)平行的情况或有源层倾斜的情况，按照上述内容所形成的有源层区域的总大小产生了增加的面积的效果。在边缘侧壁上暴露的有源层区域也增加了(参照图7、图8、图9、图45、图46、图47)。在本文中，可以使衬底的上平面或衬底的上平面的上层弯曲而形成曲线，以实现有源层的曲线。可以有规律地或没有规律地形成这些曲线。这些曲线可以以平面的连续起伏的形式延伸。
为了产生倾斜的或弯曲的平面，在目标平面上形成掩膜并且对目标平面进行蚀刻。蚀刻之后，可以通过包括在曲线上进行外延生长的多种方法来形成上层。这些上层可以包括有源层。
对每一种情况进行细分以及详细地阐释。在如图10中所示的倾斜的有源层的情况中，有源层区域A的实际面积大小大于有源层区域B的大小，该有源层区域B的大小等于A在其基准平面(参考平面、平行平面)上的投影区域的大小。作为从倾斜平面与参考平面的比较而得到的效果之一的有源层区域的增加如下所述。
衬底B的长度＝衬底A的长度×cosa
如果分别以不同的角度来布置这种类型的倾斜平面(具有确定大小的面积)，则形成了具有向下和向上凹面的表面(参照图11)和弧线(参照图12)。这些凸弧类型的曲面可以不规则地相连(参照图13)。如果继续连接由凹弧所形成的表面，则会形成更大的曲线。在本文中，曲线的尺寸远远大于pss图案的尺寸。一个芯片(一个芯片的尺寸)可以被放置在一条曲线的一部分上。也可以穿越多条曲线来形成一个芯片。在本文中，不能期望对这些曲线进行ELOG(EpitaxialLateralOvergrowth(外延横向生长))。在传统的pss(图形化蓝宝石衬底)图案被应用于衬底的上平面的情况中，图案尺寸(例如几微米的水平)是能够进行ELOG处理的水平；因此，这不是本发明的曲线。此外，这些pss图案不会影响衬底的上层相对于参考平面的梯度。
具有曲线(下凹和上凹曲线、曲面)的有源层的示例可以如下划分。
第一种情况是，有源层的全部或某些部分是曲面(在芯片中的有源层区域上，向着第一半导体层和第二半导体层形成曲线)。
第二种情况是，边缘侧面上的暴露有源层的全部或某些部分是曲面(暴露于芯片的外部截面上的有源层的边缘显示为曲线，该曲线没有被第一半导体层和第二半导体层彼此的接触覆盖，并且有源层没有被覆盖)。
第三种情况是，上述四种情况中的两种或多种情况交叠。应用这些曲面的效果如下所述。
如果有源层形成为具有曲线，则相比于平面四边形截面的情况有源层的总面积大小增加了；因此，相比于相同的芯片投影面积的情况，发光量增加了。
此外，如果芯片的侧面形成为具有非平面的截面(形成为具有曲面)，则暴露的有源层的面积增加。为了增加有源层直接暴露在外的面积，可以在侧面上形成人造曲线(参照图9和图13：相对于图13，图9是将梯度加入到芯片本身的情况)。在那种情况中，发光量相比于相同的芯片投影面积的情况增加了更多。在垂直型芯片的情况中，也会发生同样的效果。例如，如图15所示(垂直型LED的俯视图)，左右非对称的图案被反复地应用在芯片的边缘上。
为了最大化地增加具有相同截面积的有源层面积的总量以及有源层的暴露面积总量，可以将弯曲的有源层作为整体另外地应用梯度；将衬底本身倾斜；或使边缘侧壁整体地形成梯度或角度。
包括这些与发光二极管有关的示例的本发明的特征在于采用了非平面的有源层。采用非平面有源层的情况包括倾斜的和/或弯曲的有源层。这些发光二极管的实施例如下所述。
根据本发明的发光二极管，具有不平坦或弯曲的表面的发光二极管是下述元件，该元件包括具有粗糙化或图形化表面的非平面有源层。作为非平面有源层的一个示例，可以在发光二极管中的有源层上以及在发光二极管的边缘侧面所暴露的有源层上形成具有不会导致ELOG的尺寸的曲线。
涉及发光二极管的本发明的特征在于包括倾斜的和/或弯曲的有源层以及非平面有源层的暴露面。
这是通过蚀刻元件的侧壁而使有源层的暴露面积最大化的情况。
为了具体实现这些发光二极管，1_衬底表面的形状被转录至元件的结构；2_衬底被放置成相对于参考平面倾斜；以及3_可以利用光刻。
本发明的技术架构之一涉及下述衬底(图17)，该衬底具有由凸平面或凹平面(图16)依次形成的弯曲上平面。这些凸半球曲面和凹半球曲面是包括粗糙度的曲线的示例，该粗糙度通过向下蚀刻衬底的上平面而形成(图18)。这些形状是左右对称或非对称的。在截面上观察到的包括凹曲线和凹平面、凸曲线和凸平面以及凹凸平面的连续结构的尺寸决不允许ELOG(外延横向生长)。只有当层生长不使用ELOG时，才可以实现有源层的面积相比于有源层投影在截面上的面积的增加。因此，本发明的曲线意味着下述几何形状，该几何形状具有不允许ELOG的尺寸。沿着曲线完成了外延生长。
此外，根据曲线的形状或材料，各种各样的实施例是可获得的。从这个观点而言，涉及具有包括由凹面和凸面依次形成的曲线的上平面的衬底的本发明的特征在于，凸面和凹面由与衬底相同的材料形成(图18)。可以通过蚀刻衬底或应用其他物理方法(例如，研磨)来形成曲线。
此外，涉及具有包括由凹面和凸面依次形成的曲线的上平面的衬底的本发明的特征在于，凸面和凹面由与衬底的材料不同的材料形成(图19)。可以按照下述顺序来形成这些曲线。首先形成曲线的凹部,并且之后使用不同的材料来形成曲线的凸部。关于这一点，本发明的发光二极管的另一个实施例将通过蚀刻其上形成有图案的衬底来形成凹凸表面而改变有源层平面的形状而非改变衬底本身的形状。
除了该架构之外，涉及具有包括由凹面和凸面依次形成的曲线的上平面的衬底的本发明可以包括沿着由凹面和凸面所构成的曲线而形成的辅助图案。该辅助图案可以部分地或全部地使能ELOG(参照图20)。
除了该架构之外，涉及具有包括由凹面和凸面依次形成的曲线的上平面的衬底的本发明的特征在于，辅助图案可以被重复。可以有规律地(参照图21)或没有规律地实现该重复。此外，在曲线上可以对仅包含凹面或凸面的图案进行重复。
在本发明的衬底上形成的发光二极管的特征可以在于，包括非平面的有源层，并且有源层的形状与衬底上平面的形状相同(参照图7)。
本发明的发光二极管的特征可以在于，包括非平面的有源层，并且有源层的部分或全部不是平面。
此外，本发明的发光二极管的特征可以在于，包括非平面的有源层，并且有源层被暴露在元件表面的一部分上(参照图7)。
此外，本发明的发光二极管的特征可以在于，包括非平面的有源层，并且其上有源层被暴露的截面的部分或全部是曲面(参照图14)。曲线可以由按照锯齿型放置的直平面构成，或由重复放置的弧形平面构成。如图14所示，为了在暴露有源层的平面上具体实现该形状(锯齿型或弧型曲线)，应用了传统的光刻技术。准备了采用上述结构的8类样本来测试以下内容：“使用制造侧壁纹理化LED的工艺，通过在基于GaN的LED的台面型侧壁上形成纹理而产生的光提取率变化。
在准备台面和n电极站的过程中，同时形成该实验的侧壁纹理结构，并且用于侧壁纹理的ICP(电感耦合等离子体(InductivelyCoupledPlasma))条件与常规样本的ICP条件相同；因此，相比于传统的LED制造工艺，不存在附加的光刻步骤，并且由于ICP蚀刻条件相同，因此等离子体不会产生附加损害。
蚀刻侧壁的Von电压与传统的LED样本之间没有显示出任何显著的差异。每个样本的泄漏电流也没有显示出任何显著的差异。
当应用光探测器时，侧壁纹理样本的光提取率在20mA处显示了35％到45％的增量。”(国会图书馆索书号TM621.3-11-525，LightExtractionEfficiencyChangebyTexturingonMESASideWallofGaNBasedLED(通过在基于GaN的LED的台面型侧壁上形成纹理所产生的光提取率变化)/HongseoYom)
对应于图14，其中表达了本发明的技术理念的图48示出了应用于芯片的梯度以及应用于侧面的另一个梯度。“A”示出了在曲线被应用于芯片的边缘侧面的情况中芯片的底平面。“B”示出了将曲线和梯度同时应用于边缘侧面的情况。在一种类型的弯曲倾斜表面上显示了边缘侧面上所暴露的平面有源层和曲面有源层。“C”是对具有弯曲的有源层的芯片边缘进行蚀刻以使其具有梯度并且另外对芯片本身施加角度的情况。“D”示出了倾斜的有源层和底平面，同时保持该层和该平面平坦。“E”是对包括平面有源层的芯片边缘进行蚀刻以使其具有角度并且另外对芯片本身施加另一个角度的情况。
作为上述结构的实施例的结果，芯片中所形成的曲面有源层增加了曲面有源层所投影的参考平面中每单位面积的发光强度。此外，由芯片边缘上所暴露的有源层形成的弯曲表面增加了暴露有源层的面积，并且在将光发射一起向前导向的作用下增加了发光强度。
本发明的发光二极管的特征在于，有源层与水平面不平行。传统技术显示，衬底的上平面和下平面彼此平行，并且有源层通常也与该上平面和下平面平行。本发明的特征在于，有源层平面不平行于衬底的上平面或下平面或作为水平面的更低的结合平面(下文中为参考平面)，该结合平面上结合有成品芯片。(参照图22)
不平行于参考平面的有源层(或有源层的截面)的描述意味着：有源层可以是1_倾斜平面或2_曲面或3_倾斜的曲面。
本发明的发光二极管的特征在于，有源层不平行于(或非平行或穿过)水平面，并且有源层的截面与水平面呈某个角度。(参照图22)
在具有倾斜上平面的衬底上进行外延生长可以是有源层为倾斜平面的第一种示例情况。
图6示出了发光二极管的示例，其特征在于，有源层的截面被布置成与下述平面(衬底的上平面)平行，该平面相对于衬底的水平下平面呈角度A。在倾斜平面上形成发光二极管的效果如下所述。
a_相比于与平行于衬底下平面的传统发光二极管的投影面积相同的投影面积，在芯片内形成的有源层的面积增加了，这导致在相同尺寸的平面的光发射量增加(参照前述与图10相关的倾斜平面的效果)。
b_如果在边缘上沿着垂直方向形成曲线(通过传统的光刻工艺)，则相比于相同尺寸的投影面积，在侧面上暴露的有源层面积增加了。此外，由于暴露的有源层区域朝向光需要被发射的前方方向(参照图14中平面芯片和图15中垂直芯片的侧边曲线)，因此光损失也被最小化。如果一个芯片(其面积等于两个芯片的面积)被设置成彼此相对的两个倾斜平面的形状(参照图23)，则可以向光线需要被发射的前方方向发射更多的光线。可以通过传统技术来制造芯片的顶部(与布置在右侧底部位置处的结构一样平坦)(韩国专利申请号：1020050123314_SelectiveEpitaxialGrowthMethod(选择性的外延生长方法))。
图14和图15中示出了在侧面上所形成的曲线的形状。通过蚀刻芯片边缘(侧面)使其具有一条或多条直线从而形成的锯齿型截面形状；通过蚀刻芯片边缘(侧面)使其具有一条或多条曲线从而形成的锯齿型截面形状；用采用直线和曲线相继连接的非对称图案形成的截面形状示出作为示例。
当形成曲线时，可以通过光刻工艺面向光发射方向应用梯度(参照图24和图25)。图25示出了在应用坡度并且去除用于生长的衬底之后的颠倒形状。此外，可以设置反射体以增加从侧面向前方的发光量(图26和图27)。
作为第二种示例情况，有源层为倾斜平面，可以在包装处理的步骤中使用传统的发光二极管结构来使衬底形成坡度，其中，有源层被形成为与衬底的上平面和下平面平行。本发明可以被具体实现为发光二极管，该发光二极管的特征在于，通过应用坡度，使下平面不平行于水平面(结合平面)。
“曲线存在”的意思可以如下解释。根据本发明，有源层不平行于水平面，并且在蚀刻面上非线性地形成有源层的截面。
图29示出了在蚀刻面上非线性地形成有源层的截面。下层的曲线被反映至非线性有源层。下层的曲线形成为图30中所示的形状。图30是上层的俯视图，并且“×”标记示出了凸曲线的顶点。同心圆表示等高线。RB1和RB2(B2部分的半径)可以分别被应用于B1和A1的截面。这些一条或多条曲线(图30、图31)可以存在于一个芯片中。此外，一条曲线上可以存在若干个芯片(图32)。图33示出了厚度仅沿着对角线变化的情况。
图34示出了向上和向下的曲面，并且图35例举了曲线的布置。图30和31示出了每条曲线的尺寸可以彼此不同。图32示出了从作为参考水平的上平面向下形成的曲线。图32中的“+”标记表示向下形成的曲线的最低点。图33示出了半导体层的厚度沿着作为一个芯片上一条曲线的形状的对角线截面的变化。图34可以是一个芯片上一条曲线的各种示例。图35示出了与衬底上曲线的布置相关的芯片尺寸和芯片布置。图30到图34示例性地示出了曲线的形状或布置可以是各种各样的。
图36、图37和图38示出了一个芯片(的尺寸)可以是一条曲线的一部分或者在若干条曲线上。图38是衬底的整个区域上存在有不同尺寸的若干条曲线的情况的示例，并且图38示出了可以在衬底的若干条曲线上形成一个芯片。衬底的空白区暗示不同尺寸芯片的存在的可能性。图38中示出的这些曲线可以通过在衬底上进行传统的蚀刻或直接处理来形成。除了如上所述形成的曲线(图案)之外，还可以通过光刻胶涂层工艺(在蚀刻的凹陷图案上)、图案成形工艺、蚀刻工艺、显影工艺以及剥离工艺来形成具有能够进行ELOG(外延横向生长)的尺寸的图案(例如，pss)。图20是上述内容的示例，并且图21示出了可以在衬底平面的上平面(作为参考水平)上的凹凸曲线上连续地形成pss图案。
根据本发明，由于有源层不平行于水平面，因此有源层的截面(蚀刻之后所显露的面)暴露为或形成为与有源层的截面相交叉(或包含在有源层的截面中)的面上的非线性图形(直线型曲线、弧型曲线)。
作为弯曲的并且不平行于水平面的有源层的一个示例，衬底上的曲面具体实现为图11所示出的多个倾斜平面的结合。图11是表示为多个平面的结合的衬底上的曲面的示例。随着芯片内有源层面积的增加，如果进行蚀刻以形成与侧面(边缘的垂直平面)呈任意角度的弯曲截面(在该侧面上显露有源层被显示在芯片边缘的外侧)，则其中有源层形成为具有反映了上述曲面的曲面的发光二极管的特征在于，有源层的形状可以显现为截面或以任意角度穿过该截面的任何平面(有源层形状出现的平面)上的曲线(图39)。图40示出了本发明中的假想的三维结构的示例，并且曲线可以出现在截面上。
图41、图42和图43示出了暴露有源层的面积随暴露截面变化的增加，其中该暴露有源层是通过将简单的直线或直平面结合而形成的。图41示出了以斜线形式暴露于在倾斜衬底的上平面上所生长的发光二极管的侧面上的有源层区域。这些有源层可以是MOW(Multi-quantumwell(多重量子阱))。如果沿着点划线所形成的平面来蚀刻侧面，则有源层的暴露区域增加更多。图42示出了对生长在倾斜平面上所形成的曲线上的发光二极管的侧面进行蚀刻以形成半圆型(或弧型)的实例，以及对生长在简单平面上的发光二极管的侧面进行蚀刻以形成半圆型(或弧型)的另一实例。图43示出了将倾斜曲线B上所形成的侧面蚀刻成弧型之后在暴露的半圆型截面上余留的倾斜非线性弧的长度(或面积A)长于或大于A。
(侧面上倾斜弧的长度＞沿着与侧壁垂直的截面所形成的弧的长度)
根据本发明的目的，如果有源层被形成为倾斜平面(情况B)或曲面(图12、图13)或倾斜的曲面，或陷入至与截面呈非直角角度形成的外延层(暴露形状为弧型)的曲面(图39)，则暴露有源层的面积变大，并且作为同时产生的附加效果发光方向朝向前方。
也就是说，在应用倾斜且弯曲的有源层的情况中(倾斜平面并且使该平面弯曲)，如果由曲线形成的有源层平面与水平面呈任意角度，则有源层的有效面积和暴露面积被最大化，以致增加了发光量，并且发光方向将朝向前方。
由于应用了这些结构，元件表面上可以包括曲线。相比于具有弯曲且倾斜的有源层的元件的表面上不存在曲线的另一种情况而言，在具有弯曲且倾斜的有源层的元件的表面上存在曲线的情况下，曲线的形状越类似于半球型，发光量增加越多(参照图9)。图9示出了下述示例性实施例：衬底的曲线随着堆叠层增加而逐渐变缓并且因此有源层的曲线比衬底的曲线变得更加缓和，或通过附加处理来形成没有曲线的上表面。
本发明的具有上述结构的发光二极管的特征在于，包括有源层和层堆叠结构，其中有源层不平行于参考平面或相对于参考平面倾斜。不平行于参考平面意味着存在下述平面，该平面相对于衬底的上平面或作为参考的结合平面是倾斜的和/或弯曲的。可以对称地形成坡度。此外，形状可以沿周向对称(图40)，并且也可以形成变化的坡度。如之前所提到的，曲线可以是由凹面和凸面交替形成的。此外，上述曲线可以形成在一个凹平面或该凹平面的一部分上，或可以形成在一个凸平面或该凸平面的一部分上。
本发明的具有上述结构的发光二极管的特征在于，堆叠层结构包括p层、有源层和n层。上述结构包括各种发光二极管，诸如平面型、倒装型和垂直型。
本发明的上述发光二极管的特征在于，发光元件的表面上具有曲线。
这些发光二极管使得输出能够更好地从元件逸出，该输出可以通过扩展的有源层的面积而被加强，该有源层形成为衬底上堆叠的下述层：曲面、或交替的凹凸平面、或左右对称的斜坡。
此外，具有该结构的发光二极管可以包括垂直型(垂直芯片)，其包括与衬底分离的堆叠层以及包括衬底的发光二极管，该衬底上形成有曲面、或交替的凹凸平面、或左右对称的斜坡。
垂直型的支撑衬底可以是与用于生长的衬底不同的平面，并且可以在发光二极管表面上形成的曲面与支撑衬底之间填入填充物。
图44示出了倾斜的平面有源层的暴露面。相比于左侧中没有坡度的侧边曲线的情况，在投影面积相同的情况下可以期望更多发光的效果，这是因为在右侧中倾斜有源层的情况下，每单位投影面积的有源层区域的实际大小更大。此外，产生下述效果：暴露于侧面的有源层的截面变得更宽并且发光方向被改变。可以由衬底的上平面或衬底的上平面上的上层引起这种情况的倾斜。形成上述倾斜的上层的材料可以由基于AlInGaN的化合物半导体制成，该化合物半导体包括GaN、AlGaN和InGaN，即组成分子式为AlxInyGa(1-x-y)N(这里，0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)。并且倾斜的上层可以没有掺杂或掺杂n型。在形成倾斜层之前，首先在衬底的上平面上形成n-GaN层，并且可以将坡度应用于n-GaN层的顶部。在这个步骤中，可以应用光刻方法来形成坡度。
如果在图44中左侧的平面有源层或右侧的倾斜有源层上加入曲线，则可以在衬底的上平面中形成曲线；或可以在平面上层或倾斜上层的顶部上形成具有曲线的层。形成上述倾斜的上层的材料可以由基于AlInGaN的化合物半导体制成，该化合物半导体包括GaN、AlGaN和InGaN，即组成分子式为AlxInyGa(1-x-y)N(这里，0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)。并且倾斜的覆盖层没有掺杂或掺杂了n型。在形成倾斜层之前，首先在衬底的上平面上形成n-GaN层，并且可以在n-GaN层的顶部上形成坡度。在这个步骤中，可以应用光刻方法来形成坡度。
图45是有源层包括沿一个方向的曲线的示例情况。该曲线可以被应用于图44中倾斜的平面有源层。这些曲线变为连续形成的褶皱形状。当沿长度和宽度方向上的曲线彼此相交时，形成了凸起。在该步骤所形成的褶皱和凸起具有不会形成ELOG的尺寸。为了帮助理解，示出了其中没有形成曲线的假想平面。
图46是沿一个方向的曲面被倾斜的情况，并且图46从侧面示出了图44或图45中的倾斜。示出了芯片本身的倾斜和曲面(有源层)的倾斜。
图47示出了作为下平面的具有一个方向的曲线的有源层，以及在上平面上形成的曲线。将图45中示出的曲线和与之垂直形成的曲线进行了对比。
除了上述内容之外，在图48中以五个样本示出了芯片本身的坡度和芯片侧面上的倾斜曲线。“A”示出了芯片的侧面曲线的底平面。形成这些曲线的方法包括蚀刻。“B”示出了具有所述底平面的侧边曲线被倾斜，并且表示了有源层被形成为平面或有源层形成为曲线的情况。“C”示出了包括弯曲的有源层和侧边曲线的芯片本身的倾斜形状。可以通过倾斜衬底或衬底上多个上层中的倾斜层来具体实现坡度，并且该坡度可以被应用于与有源层的坡度相关的实施例(参照图22、图23、图26、图27和图28)。“D”示出了芯片底平面和有源层平面的坡度。如果有源层向下投影，则显而易见的是底平面的一部分会被重叠。“E”示出了与倾斜的侧边曲线一起倾斜的没有曲线的平面有源层。
上述关于图22的内容可以详述如下。涉及“C”和“D”中所示出的示例的本发明是关于具有不平行于下平面(或参考平面)(平度沿下平面不断变化或不同于下平面)的上平面的衬底以及包括该衬底的发光二极管。可以使该上平面包括曲线，并且一条以上的曲线可以被连续地重复。此外，上平面可以被倾斜并且进一步包括曲线。此外，侧面包括曲线并且该曲线可以被倾斜。
涉及图22的B和E中所示出的示例的本发明是关于包括上平面和下平面的衬底以及包括该衬底的发光二极管，其中，衬底上形成有一个或多个上层，并且该一个或多个上层不平行于下平面。倾斜的上层可以包括一个或多个曲线或斜坡。此外，侧面包括曲线并且该曲线可以被倾斜。
图22的C示出了包括上平面、下平面和水平参考平面的衬底，并且参考平面和下平面被布置为彼此不平行。图22的D示出了包括下述衬底的发光二极管，作为本发明的示例，该衬底具有与下平面不平行的上平面。发光二极管的侧面上可以包括曲线。
图49阐释了可以选择芯片本身的坡度角的量。鉴于光分布特性和恰当的光输出，可以确定该角度。图50作为通过连续地改变外壁的坡度角来控制光分布特性的示例，可以被应用于平面的、弯曲的、或倾斜的有源层。图51示出了将形成为芯片周围的一个实体的反射壁的角度可以是一个或多个。该图显示，一个反射平面包括连续应用的多个角度，并且芯片周围的一个或多个反射壁的角度可以相互不同。图52示出了一个或多个芯片周围的一个或多个相应的外壁的结构以及可以被选择的反射壁角度。关于包括应用于图51和图52的本发明的特征元件的芯片，彼此之间具有不同折射率的一个或多个层可以形成图51中间位置所示出的或图52右上方所示出的芯片的外侧。不排除通过跟随芯片外部形状的保形涂层来形成具有各自折射率的每一层。可以将荧光物质或其他物质与层混合，或荧光物质和其他物质可以被堆叠为单独的层。这种芯片不仅可以被应用于具有图51和图52中所示出的反射体的封装件，也可以被无限制地应用于不包括反射体的任何情况。
图53显示，上平面的连续曲线被示出为跟随表面的假想线，以一方面显示出波状，并且另一个方面曲线由边缘轮廓线表示。图54显示，上平面上层的连续曲线被示出为跟随表面的假想线条，以在一方面显示出波状，并且另一个方面曲线由边缘轮廓线表示。应当理解的是，衬底上可以存在一个或多个层；这些层中之一可以包括曲线；并且将在该层上形成的多个层也包括曲线。