CN101807655A - 制造半导体发光器件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制造半导体发光器件的方法。所述方法包括：在衬底上形成包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的发光结构，在所述发光结构上形成电极层，在所述电极层上形成导电支撑构件，以及使所述导电支撑构件的顶表面平坦化。
Description
技术领域
本发明的实施方案涉及制造半导体发光器件的方法。
背景技术
III-V族氮化物半导体由于其物理和化学特性而广泛地被用作发光器件例如发光二极管(LED)或激光二极管(LD)的主要材料。例如，III-V族氮化物半导体包括具有InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x≤1、0≤y≤1和0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料。
LED是一种半导体器件，其通过利用化合物半导体的特性将电信号转变成红外线或光来发射/接收信号。
利用氮化物半导体材料的LED或LD主要用于发光器件以提供光。例如，LED或LD用作各种产品例如移动电话的键盘发光部分、电子公告板和照明设备的光源。
发明内容
一个实施方案提供一种制造半导体发光器件的方法，其能够改善电特性。
根据该实施方案，制造半导体发光器件的方法包括：在衬底上形成包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的发光结构，在所述发光结构上形成电极层，在所述电极层上形成导电支撑构件，以及使所述导电支撑构件的顶表面平坦化。
根据该实施方案，制造半导体发光器件的方法包括：在衬底上形成包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的发光结构，在所述发光结构的***部分上形成沟道层，在所述发光结构和所述沟道层上形成电极层，在所述电极层上形成导电支撑构件，以及使所述导电支撑构件的顶表面平坦化。
该实施方案能够改善半导体发光器件的电特性。
附图说明
图1是显示根据一个实施方案的半导体发光器件的截面图；和
图2～7是显示根据一个实施方案的制造半导体发光器件的方法的截面图。
具体实施方式
在实施方案的说明中，应当理解，当称层(或膜)、区域、图案或结构称为在另一衬底、另一层(或膜)、另一区域、另一垫或另一图案“上/上方”或“下/下方”时，其可以“直接”或“间接”地位于所述另一衬底、层(或膜)、区域、垫或图案之上/下，或者也可以存在一个或更多个中间层。参照附图描述这些层的位置。
出于方便或简洁的目的，附图中显示的每一层的厚度和尺寸可以被放大、省略或示意性地绘出。另外，元件的尺寸并不完全反映实际尺寸。
下文将参考附图描述实施方案。
图1是显示根据一个实施方案的半导体发光器件100的截面图。
参照图1，半导体发光器件100包括第一导电半导体层110、有源层120、第二导电半导体层130、沟道层140、电极层150、导电支撑构件170和第一电极115。
第一导电半导体层110可以包括掺杂有第一导电掺杂剂的N型半导体层。例如，第一导电半导体层110可以包括化合物半导体如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的一种。第一导电掺杂剂可以是选自Si、Ge、Sn、Se和Te中的N型掺杂剂。
可以在第一导电半导体层110之下设置具有预定图案的第一电极115。
有源层120可以设置在第一导电半导体层110上。有源层120可以具有单量子阱(SQW)结构或多量子阱(MQW)结构。例如，有源层120可形成为一个周期的InGaN阱层/GaN势垒层的SQW结构或MQW结构。在有源层120中，量子阱层或量子势垒层的材料可以根据发射的光的波段变化，但是实施方案不限于此。可以在有源层120上和/或下形成覆层。
第二导电半导体层130可以形成在有源层120上。第二导电半导体层130可以包括掺杂有第二导电掺杂剂的P型半导体层。第二导电半导体层130可以包括化合物半导体例如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的一种。第二导电掺杂剂包括选自Mg、Be和Zn中的P型掺杂剂。
第一导电半导体层110、有源层120和第二导电半导体层130可以定义为发光结构。第一导电半导体层110可以包括P型半导体层，第二导电半导体层130可以包括N型半导体层。因此，发光结构不仅可以包括N-P结结构，并且可以包括P-N结结构、N-P-N结结构和P-N-P结结构中的至少一种。
沟道层140可以设置在第二导电半导体层130之下。沟道层140可以以框架的形式设置在第二导电半导体层130的***部分上。沟道层140可以包括绝缘材料或者导电材料。沟道层140可以包括透光层。例如，沟道层140可以由选自SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、ITO、IZO、AZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO和ATO中的至少一种材料形成。根据该实施方案，沟道层140可以不形成。
由于在后续台面蚀刻中通过隔离蚀刻工艺暴露出沟道层140，因此沟道层140可以称为隔离层。另外，由于沟道层140作为隔离蚀刻工艺中的蚀刻停止层，因此沟道层140可以称为蚀刻停止层。
电极层150设置在第二导电半导体层130上。电极层150可以包括选自Al、Ag、Pd、Rh和Pt中的至少一种或其合金。另外，电极层150可以包括具有欧姆特性的反射电极材料。具有欧姆特性的材料可以在电极层150和第二导电半导体层130之间设置为具有预定图案，但是实施方案不限于此。
导电支撑构件170可以设置在电极层150上。导电支撑构件170可以包括诸如Cu、Au、Ni或Mo的材料。
使导电支撑构件170的表面(即顶表面)平坦化。当在将导电支撑构件170布置在基底上之后通过利用导电粘合剂将导电支撑构件170结合至引线电极(lead electrode)时，导电支撑构件170由于平坦化的表面而能够紧密地附着于引线电极，使得能够改善电可靠性。
图2～7是显示根据一个实施方案的制造半导体发光器件的方法的截面图。
参考图2，在衬底101上形成第一导电半导体层110。有源层120形成在第一导电半导体层110上。第二导电半导体层130形成在有源层120上。
衬底101可以包括选自Al2O3、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP和GaAs中的一种。衬底101上形成有缓冲层和/或未掺杂的半导体层。缓冲层和/或未掺杂的半导体层可以在后续的半导体发光器件的制造工艺中除去。
可以在衬底101上生长氮化物半导体。氮化物半导体可以通过电子束沉积、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体激光沉积(PLD)、双型热蒸发、溅射、或金属有机化学气相沉积(MOCVD)来生长，但是实施方案不限于此。
第一导电半导体层110可以包括N型半导体层，第二导电半导体层130可以包括P型半导体层。第一导电半导体层110可以包括化合物半导体材料例如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的一种。第一导电半导体层110可以掺杂有N型掺杂剂(例如Si、Ge、Sn、Se或Te)。第二导电半导体层130可以掺杂有P型掺杂剂例如Mg或Zn。第二导电半导体层130可以包括化合物半导体材料例如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的一种。
第一导电半导体层110、有源层120和第二导电半导体层130可以定义为发光结构135。可以在发光结构135上和/或下形成其它半导体层，但是实施方案不限于此。因此，发光结构135可以包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P-N-P结结构中的至少一种。
沟道层140形成在第二导电半导体层130之上。沟道层140以框架的形式形成在第二导电半导体层130的***部分上，使得第二导电半导体层130上的内区域142被打开。沟道层140可以包括SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、ITO、IZO、AZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO和ATO中的至少一种。可以在第二导电半导体层130上形成多边形框架或圆形框架形式的沟道层140。沟道层140改善与第二导电半导体层130的粘附强度，以使得分层最小化。沟道层140可以包括透光导电材料或透光绝缘材料。如果沟道层140包括绝缘材料，则第二导电半导体层130和导电支撑构件170之间的间隙可能因沟道层140而变宽。
参考图3，电极层150可以形成在第二导电半导体层130上。电极层150可以包括籽金属、欧姆金属和反射性金属中的至少一种。电极层150可以包括选自Al、Ag、Pd、Rh和Pt中的至少一种或其合金，但是实施方案不限于此。电极层150可以形成在第二导电半导体层130和沟道层140上。
参考图4和5，导电支撑构件170形成在电极层150上。导电支撑构件170可以通过电镀工艺形成。导电支撑构件170可以包括Cu、Au、Ni或Mo。
在已经实施电镀工艺之后在导电支撑构件170的顶表面上形成粗糙部分175。
具有厚度T1的导电支撑构件170通过切割或抛光该导电支撑构件170至预定厚度T2(T2≤T1)而平坦化，使得可以去除粗糙部分175。
如果形成粗糙部分175，则会产生如下问题。例如，当将导电支撑构件170置于基底上时，在激光剥离(LLO)工艺中应力会由于不平坦的粗糙部分175而转移到化合物半导体。在这种情况下，晶片会弯曲。另外，如果在导电支撑构件170上形成粗糙部分175，则在探测工艺、激光划片工艺、断裂工艺或分选工艺中会出现问题。特别地，在探测工艺中，由于在导电支撑构件170上形成的粗糙部分175导致可能得不到准确的测量结果。在这种情况下，芯片可靠性会降低。
参考图5和6，在使导电支撑构件170平坦化之后，可以通过物理和/或化学去除方法来移除衬底101。例如，可以通过LLO工艺移除衬底101。换言之，将具有预定波段的激光束照射在衬底101上以移除衬底101。另外，如果在衬底101和第一导电半导体层101之间形成其它的半导体层(例如缓冲层)，则可以通过使用湿蚀刻剂移除缓冲层，以移除衬底101。在移除衬底101之后，可以通过感应耦合等离子体/反应性离子蚀刻(ICP/RIE)方法来抛光第一导电半导体层110的表面。
如图6中所示，相对于芯片之间的边界区(即沟道区)实施台面蚀刻以去除边界区，由此提供单个芯片。在这种情况下，沟道层140的外部因发光结构135外侧的沟槽137而暴露。
参考图7，在第一导电半导体层110下形成具有预定图案的第一电极115。第一电极115可以在实施台面蚀刻之后或之前、或者在实施芯片划片工艺之后形成。
尽管参考多个说明性实施方案描述了一些实施方案，但是应理解本领域技术人员可知道的多个其它变化和实施方案在本公开原理的精神和范围内。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，对象组合布置的构件和/或布置中能够有多种变化和改变。除了构件和/或布置中的变化和改变之外，可替代的用途对于本领域技术人员而言也是明显的。
实施方案可应用于发光器件以提供光。
Claims (18)
1.一种制造半导体发光器件的方法，所述方法包括：
在衬底上形成包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的发光结构；
在所述发光结构上形成电极层；
在所述电极层上形成导电支撑构件；以及
使所述导电支撑构件的顶表面平坦化。
2.根据权利要求1的方法，还包括
移除衬底；和
在所述发光结构上形成第一电极。
3.根据权利要求1的方法，其中所述平坦化通过抛光工艺来实施。
4.根据权利要求1的方法，其中所述导电支撑构件包括选自Cu、Au、Ni和Mo中的材料。
5.根据权利要求1的方法，其中所述导电支撑构件通过镀敷工艺形成。
6.根据权利要求1的方法，其中所述电极层包括籽金属。
7.根据权利要求1的方法，其中所述电极层包括欧姆金属。
8.根据权利要求1的方法，其中所述电极层包括反射性金属。
9.根据权利要求1的方法，其中所述电极层包括选自Al、Ag、Pd、Rh和Pt中的至少一种或其合金。
10.一种制造半导体发光器件的方法，所述方法包括：
在衬底上形成包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的发光结构，
在所述发光结构的***部分上形成沟道层，
在所述发光结构和所述沟道层上形成电极层，
在所述电极层上形成导电支撑构件，以及
使所述导电支撑构件的顶表面平坦化。
11.根据权利要求10的方法，还包括
移除衬底；和
在所述发光结构上形成第一电极。
12.根据权利要求10的方法，其中所述平坦化通过抛光工艺实施。
13.根据权利要求10的方法，其中所述导电支撑构件包括选自Cu、Au、Ni和Mo中的材料。
14.根据权利要求10的方法，其中所述导电支撑构件通过镀敷工艺形成。
15.根据权利要求10的方法，其中所述电极层包括选自Al、Ag、Pd、Rh和Pt中的至少一种或其合金。
16.根据权利要求10的方法，其中所述沟道层包括选自SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、ITO、IZO、AZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO和ATO中的至少一种。
17.根据权利要求10的方法，其中所述沟道层包括透光导电材料。
18.根据权利要求10的方法，其中所述沟道层包括透光绝缘材料。
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