CN100517583C - 化合物半导体器件晶片的制造方法及其制造的晶片和器件 - Google Patents

Abstract

本发明的一个目的是提供一种制造化合物半导体器件晶片的方法，所述方法能够精确地且以相当高的成品率解理晶片，获得高处理速度，并提高生产率。本发明方法用于制造化合物半导体晶片，所述晶片包括衬底和多个化合物半导体器件，所述多个化合物器件设置在所述衬底上并且排列有设置在所述化合物半导体器件之间的分离区，所述方法包括以下步骤：在所述分离区处所述衬底的顶面(即所述化合物半导体侧的表面)上，在化合物半导体层存在于所述衬底的所述顶面上的条件下，通过激光处理形成分离槽。

Description

化合物半导体器件晶片的制造方法及其制造的晶片和器件

相关申请的交叉引用

本申请是基于35 U.S.C.§111(a)提交的申请，根据35 U.S.C.§119(e)(1)，要求根据35 U.S.C.§111(b)于2004年6月22日提交的临时申请No.60/581,355的优先权。

技术领域

本发明涉及一种制造半导体晶片的方法，该晶片包括衬底和设置在衬底上并排列有分离区的多个化合物半导体器件，所述分离区设置在化合物半导体器件之间，还涉及一种通过该制造方法制造的化合物半导体器件。

背景技术

迄今为止pn结发光二极管(LED)是众所周知的化合物半导体发光器件的一种类型。这种公知的LED的实例包括：GaP LED，其具有衬底和磷化镓(GaP)发光层，该磷化镓发光层在衬底顶部上通过外延生长导电的GaP单晶而获得；发射红色光或橙黄至绿色光的LED，该LED具有由砷化铝镓混合晶体(Al_XGa_YAs：0≤X，Y≤1，并且X+Y＝1)形成的，或由磷化铝镓铟混合晶体(Al_XGa_YIn_ZP：0≤X，Y，Z≤1，并且X+Y+Z＝1)形成的发光层；以及发射短波长光(例如，近紫外光、蓝色光或绿色光)的LED，该LED具有由III族氮化物半导体例如氮化镓铟(Ga_αIn_βN：0≤α，β≤1，并且α+β＝1)形成的发光层。

在上述器件中，在衬底上形成导电的n型或p型发光层。例如，在Al_XGa_YIn_ZP LED中，利用由导电的p型或n型砷化镓(GaAs)单晶构成的衬底。在蓝色LED中，利用单晶(例如，电绝缘的蓝宝石(α-Al₂O₃)单晶)作为衬底。在短波长LED中，利用由立方(3C)或六方(4H或6H)的碳化硅(SiC)形成的衬底。

通常，采用切片器或划片器从包括这种衬底和许多化合物半导体发光器件的化合物半导体发光器件晶片制备分立的化合物半导体发光器件芯片，这些器件规则地和周期性地排列，在化合物半导体器件之间设置有分离区。“切片器”是用于通过下列工序将这种晶片解理成芯片的装置：通过具有金刚石刃的圆盘刀片的旋转对晶片进行完全解理；或在晶片上形成其宽度大于刀片刃的宽度的沟槽(半解理)，然后利用外力对所得到的晶片进行解理。另一方面，“划片器”是用于通过下列工序将这种晶片解理成芯片的装置：利用其尖端由金刚石形成的针，在晶片上以例如栅格形状划出非常细的线，并利用外力对所得到的晶片进行解理。具有闪锌矿结构的晶体例如GaP或GaAs呈现出沿“110”面的可解理性。因此，利用这种特性特征，由例如GaAs、GaAlAs或GaP形成的半导体晶片可以相对容易地被分离成具有所希望形状的芯片。

然而，将要层叠在蓝宝石衬底或类似衬底上的氮化物半导体具有异质外延结构，并且相对于蓝宝石衬底具有大的晶格常数失配。蓝宝石衬底具有六方晶系，由此呈现出无解理性。蓝宝石和氮化物半导体具有约为9的莫氏硬度；即，它们是非常硬的物质。因此，利用划片器很难将包括蓝宝石衬底和氮化物半导体的晶片解理成芯片。当利用切片器对这种晶片进行完全解理时，在解理表面上易于出现裂纹和碎屑；即，晶片不能被成功地解理成芯片。在某些情况下，在蓝宝石衬底上形成的半导体层会由此脱落。

为了解决这些问题，已提出了采用激光辐照的划片技术。已报道了当通过激光辐照在化合物半导体晶片上形成分离槽时，可以高成品率和生产率制造半导体器件芯片(例如，参看日本专利No.3449201、日本专利申请特开No.11-177139和日本专利申请特开No.2004-31526)。具体地说，这些文献公开了当在半导体侧进行划片时，衬底的露出部分被划线。然而，在实践中，即使当通过激光辐照进行划片时，蓝宝石衬底的露出表面也以相当慢的速度被处理，因此，降低了半导体器件晶片的生产效率。另外，在对半导体边的蚀刻期间，必须进行两次蚀刻步骤，用于使n型半导体层露出以形成负电极和用于使蓝宝石衬底露出以形成分离槽。

而且，已报导了这样的效果，即当在激光处理表面上形成保护膜并在形成激光槽之后清洗掉沉积到保护膜上的污染物时，可以高成品率获得III族氮化物型化合物半导体器件(例如，参看日本专利申请特开NO.2004-31526)。根据该方法，可以提高例如反向击穿电压的电特性，并且可以改善由外观和特性的缺陷所导致的成品率下降，但当通过激光处理形成分离槽时熔化物质附着到分离槽侧面，并且器件的光发射输出降低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种制造化合物半导体器件晶片的方法，该方法能够精确地且以相当高的成品率解理晶片，获得高处理速度，并提高生产率。

本发明提供如下方面。

(1)一种制造化合物半导体器件晶片的方法，该晶片包括衬底和多个化合物半导体器件，所述多个化合物器件设置在所述衬底上并且排列有设置在所述化合物半导体器件之间的分离区，所述方法包括以下步骤：在所述分离区处所述衬底的顶面(即所述化合物半导体侧的表面)上，在化合物半导体层存在于所述衬底的所述顶面上的条件下，通过激光处理形成分离槽。

(2)根据上述(1)的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中所述化合物半导体是III族氮化物半导体。

(3)根据上述(1)或(2)的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中所述衬底从由选自蓝宝石、SiC和氮化物半导体单晶的物类构成。

(4)根据上述(1)至(3)中任何一项的制造化合物半导体器件晶片的方法，还包括在所述分离区处所述化合物半导体层中形成沟槽的步骤。

(5)根据上述(4)的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中所述沟槽的底面的高度与负电极形成于其上的表面的高度相同。

(6)根据上述(1)至(5)中任何一项的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中在所述分离区处的所述化合物半导体层的厚度为0.5μm或更大。

(7)根据上述(1)至(6)中任何一项的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中所述分离槽的截面呈现V或U形。

(8)根据上述(1)至(7)中任何一项的制造化合物半导体器件晶片的方法，还包括从所述衬底的所述底面减薄所述衬底的步骤，在形成所述分离槽之后进行该步骤。

(9)根据上述(1)至(8)中任何一项的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中在将气体吹到被激光辐照部分上时进行所述激光处理。

(10)根据上述(1)至(9)中任何一项的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中激光束的光斑形状是椭圆形。

(11)一种通过根据上述(1)至(10)中任何一项的制造化合物半导体器件晶片的方法制造的化合物半导体器件晶片。

(12)一种通过沿所述分隔槽解理根据上述(11)的化合物半导体器件晶片制造的化合物半导体器件。

根据本发明，在化合物半导体层存在于衬底的顶面上的条件下，在分离区处衬底的顶面中通过激光处理形成分离槽。因此，可以以显著高的处理速度形成分离槽。获得高处理速度的一个可以想见的原因是与衬底相比化合物半导体层更有效地吸收激光束，从而将包括衬底的分离区维持在高温下。

而且，通过最佳调节激光束的光斑形状，减少在分离槽侧面的熔化物质，从而提供好的解理表面。并且，通过利用蚀刻选择性地去除分离槽周围的残渣，获得良好的光提取效率。

另外，由于分离区穿过化合物半导体层形成在衬底的顶面中，可以防止在解理晶片期间每个器件芯片的发光面产生碎屑。因此，通过由本发明的方法制造的晶片获得的化合物半导体发光器件芯片呈现优良的光提取效率，可以高成品率和高速度地制造。

附图说明

图1是示出了在实例1中制造的本发明的晶片的示意性平面图。

图2是示出了在实例1中制造的本发明的晶片的示意性截面图。

具体实施方式

对本发明的化合物半导体器件晶片的衬底的材料没有特别的限制，衬底可以由任何已知的材料形成。材料的实例包括玻璃；氧化物单晶，例如蓝宝石单晶(Al₂O₃；A面、C面、M面或R面)、尖晶石单晶(MgAl₂O₄)、ZnO单晶、LiAlO₂单晶、LiGaO₂单晶和MgO单晶；SiC单晶；Si单晶；GaAs单晶；氮化物半导体单晶，例如AlN单晶和GaN单晶；以及硼化物单晶，例如ZrB₂单晶。在这些材料中，优选蓝宝石单晶、SiC单晶和氮化物半导体单晶，尤其优选蓝宝石单晶。对衬底的晶向没有特别的限制。衬底的晶面可以朝向特定的晶面倾斜或不倾斜。

所要使用的衬底通常是从单晶锭上解理下来，以便具有250至1,000μm的厚度。在具有在上述范围内的厚度的衬底上层叠化合物半导体层，并通过抛光减薄衬底。随后，可以形成分离槽。可选地，形成分离槽，随后抛光衬底使其减薄。抛光之后的衬底的厚度优选为150μm或更小，更优选为100μm或更小。这是因为，当减小衬底厚度时，可以缩短解理距离，从而在分离槽的位置处可靠地将晶片解理成芯片。

当半导体层的厚度是例如5μm或更大时，优选在形成分离槽之后通过抛光衬底的底面来减薄衬底。当半导体层较厚时，由于半导体层和衬底之间的热膨胀系数的差异，减薄晶片的翘曲易于增大。在这种情况下，半导体层侧凸起。当晶片很大程度上翘曲时，随后的步骤包括分离槽的形成和解理成器件芯片变得很难。

通过调整衬底底面的的表面粗糙度也可以调整晶片的翘曲。表面粗糙度Ra(算术平均表面粗糙度)越大，晶片越平坦。由此，Ra优选为0.001μm或更大，更优选为0.01μm或更大。然而，当Ra太大时，半导体层侧反而凹入。因此，Ra的上限优选为2μm或更小，更优选为0.3μm或更小。

在本说明书中，在以下条件下利用原子力显微镜(GI的产品)来确定衬底的底面的Ra(算术平均粗糙度)的值：图像视场是30×30μm，扫描线是256以及扫描速率是1Hz。

构成半导体器件的化合物半导体层的实例包括III族氮化物半导体层，例如Al_XGa_YIn_ZN_1-aM_a(0≤X≤1，0≤Y≤1，0≤Z≤1，以及X+Y+Z＝1，其中M表示氮以外的V族元素，并且满足下列关系：0≤a＜1)层，该层设置在例如蓝宝石衬底、碳化硅衬底或硅衬底顶部；Al_XGa_YAs(0≤X，Y≤1，X+Y＝1)层，设置在砷化镓(GaAs)单晶衬底顶部；Al_XGa_YIn_ZP(0≤X，Y，Z≤1，X+Y+Z＝1)层，设置在砷化镓(GaAs)单晶层顶部；以及GaP层，设置在GaP衬底顶部。特别是在很难切割的III族氮化物半导体层的情况下，本发明的效果变得显著。

这种化合物半导体层必须设置在衬底顶部的适当位置处，以便获得预期的性能。例如，为了形成具有双异质结结构的发光部分，在发光层的上和下表面上设置n型和p型化合物半导体层。

对用于生长这些化合物半导体层的方法没有特别的限制，可以利用任何公知的方法来生长化合物半导体层，例如MOCVD(金属有机化学气相沉积)、HVPE(氢化物气相外延)或MBE(分子束外延)。从层厚度可控性和大规模生产率的观点来看，优选利用MOCVD。

在通过MOCVD生长III族氮化物半导体层的情况下，采用氢气(H₂)或氮气(N₂)作为载气，采用三甲基镓(TMG)或三乙基镓(TEG)作为Ga(III族元素)源，采用三甲基铝(TMA)或三乙基铝(TEA)作为Al(III族元素)源，采用三甲基铟(TMI)或三乙基铟(TEI)作为In(III族元素)源，以及采用氨(NH₃)、肼(N₂H₄)等作为N(V族元素)源。另外，采用用作Si源的甲硅烷(SiH₄)或乙硅烷(Si₂H₆)、或用作Ge源的有机锗烷作为n型掺杂剂，而采用用作Mg源的镁化合物双(环戊二烯基)镁(Cp₂Mg)或双(乙基环戊二烯基)镁((EtCp)₂Mg)作为p型掺杂剂。

在发光器件的情况下，在层叠所关心的半导体层之后，在半导体多层结构的预定位置上形成正电极和负电极。对本发明中所采用的正和负电极没有特别的限制，可以利用各种用于形成化合物半导体发光器件的正和负电极，所述电极具有公知的构造和结构。对用于形成正和负电极的方法没有特别的限制，可以采用任何公知的方法，例如真空沉积或溅射。

从而，在具有设置在器件之间的分离区的衬底上规则地且周期性地排列大量化合物半导体器件。此后，在分离区中形成分离槽，以将晶片解理成芯片。在发光器件的情况下，也可在形成分离槽之后设置电极。

在形成分离槽之前，可以去除存在于分离区中的化合物半导体层的部分，由此形成沟槽。可选地，可在形成分离槽之后，形成沟槽。设置沟槽时，为了保持作为本发明效果之一的高处理速度，优选将具有至少0.5μm厚度的半导体层留在衬底的顶面上。留在衬底顶面上的半导体层的厚度更优选2.0μm或更大，尤其优选5.0μm或更大。在通过在衬底顶部连续层叠n型层、发光层和p型层所形成的发光器件的情况下，优选在去除所得到的化合物半导体层的部分以在n型层上形成负电极的同时，设置沟槽。

图1是示出了用于制造在实例1中制造的本发明的发光器件的晶片的示意性平面图。参考标号10表示发光器件，20表示分离区，30表示负电极形成表面。图2是晶片的示意性截面图。参考标号1表示衬底，2表示n型层，3表示发光层，4表示p型层，以及5表示正电极。去除存在于分离区中的半导体多层结构的一部分，使得n型层暴露到外面，由此形成沟槽40。参考标号50表示分离槽。

各沟槽的宽度通常等于各分离区的宽度，但沟槽宽度可以小于分离区的宽度。然而，沟槽宽度必须大于各分离槽的宽度。

对各沟槽的深度没有特别的限制，只要在衬底的顶面上留下了其厚度在上述范围内的半导体。根据半导体层的厚度而改变的沟槽深度通常为约1至约10μm。优选地，在通过蚀刻暴露出负电极形成表面的同时形成沟槽，以便将沟槽深度调整为使n型层暴露到外面的深度。这是因为可以简化制造工艺。

各沟槽的截面可以呈现任何形状，例如矩形、U形或V形。然而，从在沟槽底部上形成分离槽的观点来看，沟槽截面优选呈现矩形。

对用于形成沟槽的技术没有特别的限制，可以通过任何公知的技术例如蚀刻、切片、激光处理和划片来形成沟槽。尤其优选通过蚀刻技术例如湿法蚀刻或干法蚀刻来形成沟槽。这是因为，蚀刻不易于引起对化合物半导体多层结构的顶面和侧面的损伤。

在干法蚀刻的情况下，可以采用例如反应离子蚀刻、离子铣削、聚焦粒子束蚀刻或ECR蚀刻的技术，而在湿法蚀刻的情况下，可以采用例如硫酸和磷酸的混合物。不必说，在进行蚀刻之前，在化合物半导体层的顶面上形成预定掩模，以便得到所关心的芯片形状。

必须如此形成沟槽，以使化合物半导体层保留在衬底上。如上所述，保留在衬底上的化合物半导体的厚度至少为0.5μm。当半导体器件是发光器件时，化合物半导体层由n型半导体层、发光层和p型半导体层构成。在这种情况下，至少部分化合物半导体层保留在衬底上。

通过利用激光束辐照化合物半导体层，形成分离槽。由于化合物半导体比衬底更有效地吸收激光束，与其中衬底暴露和未被化合物半导体覆盖的情况相比，在形成分离槽处的化合物半导体层和衬底的部分保持在较高的温度。由此，提高了形成分离槽的处理速度。

对各分离槽的宽度没有特别的限制，只要槽宽度小于分离区宽度。各分离槽的深度距衬底的顶面优选为6μm或更大。当分离槽深度小于6μm时，晶片可能被倾斜地切割成芯片，这引起不合格芯片的形成。分离槽深度更优选为10μm或更大，特别优选为20μm或更大。

各分离槽的截面可以呈现任何形状，例如矩形、U形或V形，但槽截面优选呈现V形或U形，尤其优选V形。这是因为，当晶片被解理成芯片时，裂纹开始于V形槽的底端附近，从而降低不合格率。可以通过调整激光的光学***例如束直径和焦点来控制分离槽的截面。

分离槽可以不仅形成在衬底的顶面中(半导体侧)，而且可以形成在衬底的底面中。以此方式，在顶面的分离槽和底面的分离槽之间的部分处可靠地解理晶片，从而降低不合格率。在其中分离槽也形成在底面中的情况下，当底面的分离槽的纵向中心轴偏离顶面的对应分离槽时，所获得的发光器件具有倾斜的侧面，这提高了光提取效率。

在本发明中，通过激光处理分离槽。这是因为，与蚀刻的情况相比，激光处理可以形成具有预定深度的分离槽，并能够快速形成分离槽。另外，与划片或切片的情况相比，激光处理在处理精度方面呈现出很小的变化，所述变化将作为解理刀片或金刚石针的磨损和劣化的结果而出现。此外，激光处理能够降低制造成本，因为该技术不需要例如更换解理刀片的刃。

通过激光处理形成的在其侧面具有可以在差分干涉光学显微镜下观察到的凹凸不平的分离槽能够提高光提取效率。另外，栅格形状的分离槽的各交叉点，即对应于芯片拐角的点的深度变大，从而使晶片被可靠地解理成芯片。

对在本发明中所采用的激光处理机器的类型没有特别的限制，只要该机器可以形成用于将半导体晶片分离成芯片的分离槽。可采用的机器的具体实例包括CO₂激光器、YAG激光器、受激准分子激光器和脉冲激光器。在这些机器中，优选脉冲激光器。

激光束的波长可以为例如355nm或266nm，也可以采用更短的波长。激光频率优选为1至100,000Hz，更优选为30,000至70,000Hz。根据分离槽的宽度和深度而不同的输出功率优选为制造分离槽所需的最小值。由于化合物半导体有效地吸收激光束，因此可以利用低输出光束实现处理。过量的激光输出功率可引起对衬底和化合物半导体的损伤。由此，通常，输出功率优选为2W或更小，更优选为1W或更小。

并且，激光束的光斑形状优选为椭圆形而不是圆形。具体地，优选将该椭圆形调整为沿激光束移动的方向长且窄。这是因为与圆形相比，可获得好的解理面并提高处理速度。短直径优选为10μm或更小，更优选为5μm或更小。长直径优选为10μm或更大，更优选为50μm或更大。

另外，当将气体吹到被激光辐照部分上时，在化合物半导体层的被激光辐照部分周围的部分被冷却，并可减少化合物半导体层的热损伤。此外，辐照所产生的熔化物质不会附着到分离槽的侧面上，而是通过气体流被吹走。因此，可以提高从分离槽侧面的光提取量。被吹到被激光辐照部分的气体包括氧气、氮气、氦气、氩气、氢气等等，可以使用它们而没有任何限制。氦气、氢气和氮气具有特别高的冷却效果并可以优选使用。在这些气体中，由于氮气很廉价，更优选氮气。为吹入气体，优选在末端处的喷嘴直径尽可能小。喷嘴直径越小，局部吹气就成为可能，并可增大气体流动速度。

从激光处理机器中发射出的激光束可以通过光学***(例如，透镜)聚焦在所关心的位置上。优选将激光束聚焦在半导体层附近，尤其优选聚焦在半导体层的表面上。

与通过其它技术来形成分离槽的情况相比，通过激光处理形成分离槽会引起尤其显著的残渣分散。在形成分离槽期间，这种残渣沉积在半导体晶片的顶面和晶片的底面(当在底面中形成分离槽时)上。作为利用电子显微镜(FE-SEM)的EDX分析的结果，发现残渣含有选自Al、O、C、Cl、Si等中的至少一种元素。

以优选方式，在形成分离槽之前在其上将形成分离槽的表面上设置保护膜，且在形成分离槽之后，与保护膜自身一起去除在保护膜上沉积的残渣。当形成沟槽时，在形成沟槽之后设置保护膜。

对保护膜的材料没有特别的限制，该膜可以由例如抗蚀剂、透明树脂、玻璃、金属或绝缘膜形成。抗蚀剂的实例包括用于光刻的水溶性抗蚀剂等。透明树脂的实例包括丙烯酸树脂、聚酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯和聚硅氧烷树脂。金属的实例包括镍和钛。绝缘膜的实例包括氧化硅膜和氮化硅膜。可以利用公知的技术例如涂敷、气相沉积或溅射来形成保护膜。

对保护膜的厚度没有特别的限制，只要该膜具有足以在分离槽形成期间保护膜不受损伤的强度。保护膜的最小厚度优选为0.001μm或更大，更优选为0.01μm或更大。在保护膜的厚度过大的情况下，当通过例如激光处理形成分离槽时，保护膜可吸收激光束并可从晶片脱落。因此，保护膜的最大厚度优选为5μm或更小，更优选为3μm或更小，特别优选为1μm或更小。

在形成分离槽之后，去除保护膜和在其表面上沉积的残渣。对去除保护膜的技术没有特别的限制，只要能彻底去除保护膜。可以通过任何技术例如超声处理、喷水处理、喷淋、浸洗、蚀刻或洗涤来去除保护膜。

优选采用水溶性抗蚀剂，因为利用旋涂器可以由抗蚀剂形成具有均匀厚度的保护膜，以便覆盖半导体晶片的整个表面，并且在形成分离槽之后可通过用水清洗容易地去除抗蚀剂膜。

当将光致抗蚀剂用作保护膜时，优选在形成分离槽之后，将晶片浸入磷酸、硫酸、盐酸等中，通过湿法蚀刻选择性地在分离槽周围的残渣，然后利用有机溶剂例如丙酮等完全去除晶片表面上的光致抗蚀剂。

在保护膜由绝缘膜形成的情况下，优选部分地去除保护膜，使得膜保留在半导体晶片的沟槽上，防止正和负电极之间的短路。在这种情况下，优选保护膜由透明的绝缘膜形成。在这种部分去除保护膜的情况下，可以利用蚀刻掩模对该膜进行选择性蚀刻。

实例

下面将通过实例更加详细地说明本发明，实例不应被解释为限定本发明。

<实例1>

如下制造包括氮化镓基化合物半导体的蓝色发光器件。

在蓝宝石衬底上形成AlN缓冲层。在AlN缓冲层上，依序层叠由未掺杂的GaN构成的底层(厚度：2μm)；由掺杂有Si(浓度：1×10¹⁹/cm³)的GaN构成的n接触层(厚度：2μm)；由掺杂有Si(浓度：1×10¹⁸/cm³)的In_0.1Ga_0.9N构成的n覆层(厚度：12.5nm)；具有多量子阱结构的发光层，其通过交替层叠五层GaN势垒层(厚度：每层16nm)和五层In_0.2Ga_0.8N阱层(厚度：每层2.5nm)、然后在最上面的阱层上设置GaN势垒层(厚度：16nm)而形成；由掺杂有Mg(浓度：1×10²⁰/cm³)的Al_0.07Ga_0.93N构成的p覆层(厚度：2.5nm)；以及由掺杂有Mg(浓度：8×10¹⁹/cm³)的GaN构成的p接触层(厚度：0.15μm)，由此制造化合物半导体多层结构。

在如上制造的化合物半导体多层结构的p接触层的预定位置上形成具有包括Au层和NiO层的多层结构的透明正电极。具体地，通过利用公知的光刻和剥离技术在p接触层上依序层叠Au层和NiO层，形成正电极。随后，通过公知的光刻技术，形成有具有包括Ti层、Al层、Ti层和Au层的多层结构的正电极接合衬垫(bonding pad)，这些层按照这种顺序依序设置在正电极上。

发现如上形成的透明正电极对470nm的光具有60％的透射率。利用通过上述工序形成的透明正电极测量了透射率，调整其尺寸以满足透射率测量要求。

接着，通过公知的光刻和反应离子蚀刻技术，对图1中所示的分离区(间距：350μm，宽度：20μm)进行蚀刻至1μm的深度，由此形成沟槽。同时，如图1中所示，对面向分离区的各化合物半导体多层结构的一部分进行蚀刻，由此使n接触层暴露到外面并形成半圆形负电极形成表面(30)。随后，通过本领域技术人员公知的方法在负电极形成表面上形成具有Ti/Au两层结构的负电极。

此后，利用旋涂器对半导体晶片的半导体多层结构的整个表面均匀地施加水溶性抗蚀剂，随后干燥，由此形成具有0.2μm厚度的保护膜。

随后，将UV带附着到半导体晶片的蓝宝石衬底上，然后利用真空吸盘将晶片固定在脉冲激光处理机器的平台上。平台沿X轴和Y轴方向是可移动的，并且是可转动的。在固定了晶片之后，控制激光光学***，使得激光束聚焦在沟槽中的半导体层的底面上，沿蓝宝石衬底的X轴方向在沟槽的底面上形成具有V形截面的分离槽(间距：350μm，宽度：5μm，距衬底顶面的深度：20μm)。在以下条件下进行激光处理：波长为266nm，频率为50kHz以及输出功率为1.6W。在这些条件下，以70mm/sec的处理速度形成高质量的分离槽。接着，将平台旋转90°，并按与上述方式类似的方式沿Y轴方向形成分离槽。在形成分离槽之后，释放真空吸盘，并从平台移走所得到的晶片。

随后，将半导体晶片置于清洗机器的平台上，在旋转晶片的同时使水喷淋到半导体多层结构的表面，由此去除如上形成的保护膜。最后，以高速旋转所得到的晶片，从而吹掉水以干燥晶片。

对由此制造的化合物半导体发光器件晶片的蓝宝石衬底的底面进行研磨和抛光，由此将衬底的厚度减小到85μm。发现衬底的底面具有0.005μm的Ra。

对所得到的化合物半导体发光器件晶片进行目测，在晶片的表面上没有观察到残渣。通过对蓝宝石衬底施加压力，将晶片解理成许多个发光器件芯片(各具有350μm×350μm的尺寸)。发现器件芯片(不包括具有不合格外观的产品，已提前剔除)的成品率为90％。此外，发现器件芯片(不包括具有不合格外观和高击穿电压的产品，已提前剔除)的成品率为86％。

发现在20mA的电流下，利用积分球(integrating sphere)确定的在用树脂模制之前的芯片安装的发光器件的发射输出为5.1mW。

<比较实例1>

重复实例1的工序，但是通过两个步骤进行通过蚀刻半导体层在分离区中形成沟槽的步骤：即形成负电极形成表面和在分离区中暴露n接触层的第一步骤，以及在分离区中暴露蓝宝石衬底以便形成沟槽的第二步骤，由此制造化合物半导体发光器件芯片。由此制造的发光器件芯片呈现与在实例1中制造的器件芯片的质量相同的质量。然而，为形成具有20μm深度的分离槽，处理速度降低为40mm/sec。由此，每小时可处理的晶片数量降低约40％。另外，用于暴露蓝宝石衬底的蚀刻步骤需要约4小时。

<实例2>

重复实例1的工序，但是将包括在化合物半导体层叠结构中的未掺杂的GaN底层的厚度控制在8μm，由此制造由氮化镓基化合物半导体构成的蓝色发光器件。在实例2中，以70mm/sec的处理速度有效地形成具有(距衬底的顶面)20μm深度的分离槽。以相同的成品率制造出呈现与在实例1中制造的器件芯片的质量相同质量的发光器件。

在实例2中，当在形成分离槽之前减薄衬底时，衬底翘曲，且激光束不能一致地聚焦在半导体表面上。由此，化合物半导体层部分地被热损伤。另外，当由此制造的晶片被解理成晶片时，发生裂纹，由此将最终的成品率降低为70％。比较而言，当在减薄衬底期间将衬底底面的Ra调整为0.015μm时，可降低衬底的翘曲，并且以相同的成品率制造出呈现与在实例1中制造的器件芯片的质量相同质量的发光器件。

值得注意地，在实例1中，化合物半导体层很薄。由此，即使当在形成分离槽之前减薄衬底时，衬底也不翘曲，且不损害发光器件的质量和制造成品率。

工业适用性

根据本发明的方法，可以显著提高的速度处理化合物半导体器件晶片。因此，本发明在化合物半导体器件的制造方面具有非常高的工业利用价值。

Claims (9)

1.一种制造化合物半导体器件晶片的方法，所述晶片包括衬底和多个化合物半导体器件，所述多个化合物半导体器件设置在所述衬底上并且排列有设置在所述化合物半导体器件之间的分离区，所述方法包括以下步骤：在抛光衬底背面进行减薄以使所述衬底背面的表面粗糙度为0.01μm以上且0.3μm以下之后，在所述分离区处所述衬底的顶面即所述化合物半导体侧的表面上，在厚度为5μm以上的化合物半导体层存在于所述衬底的所述顶面上的状态下，通过激光法形成剖面形状为V型的分离槽。

2.根据权利要求1的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中所述化合物半导体是III族氮化物半导体。

3.根据权利要求1的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中所述衬底从由选自蓝宝石、SiC和氮化物半导体单晶的物类构成。

4.根据权利要求1的制造化合物半导体器件晶片的方法，还包括在所述分离区处所述化合物半导体层中形成沟槽的步骤。

5.根据权利要求4的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中所述沟槽的底面的高度与负电极形成于其上的表面的高度相同。

6.根据权利要求1的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中在将气体吹到被激光辐照部分上时进行所述激光处理。

7.根据权利要求1的制造化合物半导体器件晶片的方法，其中在所述激光法中使用的激光束的光斑形状是椭圆形。

8.一种通过根据权利要求1的制造化合物半导体器件晶片的方法制造的化合物半导体器件晶片。

9.一种通过沿所述分隔槽解理根据权利要求8的化合物半导体器件晶片制造的化合物半导体器件。

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