專利名稱：氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，具體地，涉及一 種這樣的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件通 過去除襯底而獲得，在其上表面和下表面上包括電極，且具有高可靠性和 改善的發(fā)光效率。相關(guān)申請的交叉引用根據(jù)35 U.S.C. § 119 (e)，本申請要求于2005年9月29日提交的 美國臨時(shí)申請No. 60/721,590的權(quán)益，并要求于2005年9月16日提交的 日本專利申請No. 2005-270565和于2005年9月29日提交的美國臨時(shí)申請 No. 60/721,590的優(yōu)先權(quán)，在此引入其內(nèi)容作為參考。
背景技術(shù)：
近年來，作為用于短波長發(fā)光器件的半導(dǎo)體材料，GaN化合物半導(dǎo)體 材料已受到許多關(guān)注。通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法(MOCVD方法) 或分子束外延方法(MBE方法)，將GaN化合物半導(dǎo)體形成在氧化物襯 底例如藍(lán)寶石單晶襯底或III-V族化合物村底上。藍(lán)寶石單晶襯底的晶格常數(shù)與GaN的晶格常數(shù)相差大于等于10%。 然而，由于可以通過在藍(lán)寶石單晶襯底上形成包括A1N或AlGaN的緩沖 層而形成具有優(yōu)良特性的氮化物半導(dǎo)體，因此廣泛^f吏用藍(lán)寶石單晶襯底. 例如，當(dāng)使用藍(lán)寶石單晶襯底時(shí)，在藍(lán)寶石單晶襯底上依次形成n型半導(dǎo) 體層、發(fā)光層和p型半導(dǎo)體層。由于藍(lán)寶石單晶村底是絕緣材料，通常， 在包括藍(lán)寶石單晶襯底的器件中，形成在p型半導(dǎo)體層上的正電極和形成在n型半導(dǎo)體層上的負(fù)電極都設(shè)置在器件的一側(cè)上。從在一側(cè)上包括正電 極和負(fù)電極的器件提取光的方法的實(shí)例包括面朝上(face-up)方法和倒裝 芯片(flip-chip)方法，其中在面朝上方法中，使用透明電極例如ITO作 為正電極，從p型半導(dǎo)體側(cè)提取光，而在倒裝芯片方法中，使用高反射膜 例如Ag作為正電極，從藍(lán)寶石襯底側(cè)提取光。如上所述，藍(lán)寶石單晶襯底被廣泛使用。然而，由于藍(lán)寶石是絕緣材 料，藍(lán)寶石單晶襯底具有一些問題。首先，為了形成負(fù)電極，通過蝕刻發(fā) 光層使n型半導(dǎo)體暴露；因此，發(fā)光層的面積減少了負(fù)電極所占據(jù)的面積， 并且輸出功率降低。其次，由于正電極和負(fù)電極位于同一側(cè)，電流水平流 動(dòng)，電流密M域地增大，因此器件產(chǎn)生熱。第三，由于藍(lán)寶石襯底的熱 導(dǎo)率很低，所產(chǎn)生的熱不被擴(kuò)散，因此器件的溫度升高。為了解決這些問題，使用一種方法，在該方法中，將導(dǎo)電襯底附接到 包括依次層疊在藍(lán)寶石單晶襯底上的n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和p型半導(dǎo)體 層的器件，去除所述藍(lán)寶石襯底，然后在所產(chǎn)生的疊層的兩側(cè)上設(shè)置正電 極和負(fù)電極(例如，日本專利(已授權(quán)的)公開No. 3511970)。另外，通過鍍敷，而不通過附接，形成導(dǎo)電襯底(例如，日本未審查 的專利申請第一次公開2004-47704)。發(fā)明內(nèi)容AuSn用作粘合劑的方法或者其中在真空下通過氬等離子體激活被接合的 表面的激活結(jié)方法。這些方法要求被附接的表面非常平坦光滑。因此，如 果在被附接表面上存在異物例如顆粒，則該區(qū)域不能被緊密地附接。由于 該原因，^^獲得均勻附接的表面。另一方面，由于在藍(lán)寶石襯底上層疊的n型半導(dǎo)體層即GaN層的厚度 在l至10pm的范圍內(nèi)，且層疊層的溫度4艮高，例如約1，000'C，因此GaN 層具有非常高的膜應(yīng)力。具體地，當(dāng)在具有0.4mm厚度的藍(lán)寶石襯底上層 疊具有5jim厚度的GaN層時(shí)，GaN層翹曲約50至lOOjun,另外，當(dāng)通過4tlt在p型半導(dǎo)體層上形成導(dǎo)電襯底時(shí)，由于導(dǎo)電襯底 的機(jī)械強(qiáng)度小于藍(lán)寶石襯底的機(jī)械強(qiáng)度，M生產(chǎn)率的觀點(diǎn)，導(dǎo)電襯底的厚度被限制在10jim至200nm的范圍，因此在去除藍(lán)寶石襯底后，疊層的 翹曲變?yōu)楦蟆榱私档驮趯盈B在藍(lán)寶石襯底上的GaN層中產(chǎn)生的翹曲的不利影響， 分割GaN層;l有效的，對GaN層施加的應(yīng)力被釋放到分割開的部分中， 對整個(gè)導(dǎo)電襯底施加的翹曲也被釋放，因此可以獲得高可靠性。如上所述，當(dāng)在分割GaN層之后形成導(dǎo)電m襯底時(shí)，即在去除藍(lán)寶 石村底之后分割GaN層，且在p型半導(dǎo)體層上形成導(dǎo)電襯底，可以降低整 個(gè)導(dǎo)電襯底的翹曲，但出現(xiàn)以下兩個(gè)問題。(1)由于GaN層即n型半導(dǎo)體層暴露，當(dāng)通過m形成導(dǎo)電襯底時(shí)， n型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層短路。(2 )用于m以形成導(dǎo)電襯底的材料被浸入p型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和 n型半導(dǎo)體層的暴露側(cè)面中，不可能從器件的側(cè)面有效地發(fā)光。通過在p型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和n型半導(dǎo)體層的側(cè)面上形成保護(hù)膜， 很容易解決問題(l)。然而，僅僅通過在這些層的側(cè)面上形成保護(hù)膜是很 難解決問題(2)的。考慮到上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器 件的制造方法，該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件在去除襯底之后具有小的翹曲， 因此具有高可靠性，并且從其側(cè)面可以有效地發(fā)光。作為進(jìn)行集中于解決這些問題的努力研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通 過在用于形成氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層中形成溝槽，并且用犧牲層填 充溝槽，該犧牲層在形成鍍敷層之后被去除，可以防止用于鍍敷的材料滲 入包括至少n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和p型半導(dǎo)體層的疊層的側(cè)面中，并且 發(fā)現(xiàn)，通過在Wt后去除犧牲層，形成從其側(cè)面有效地發(fā)光的器件，以及 發(fā)現(xiàn)，可以降低由去除襯底引起的翹曲。也就是，本發(fā)明提供以下的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法。(l)一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，包括以下步驟通過在襯底上依次層疊至少n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和p型半導(dǎo)體層，形成疊層； 形成溝槽，所述溝槽對應(yīng)于將要制造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件分割所述疊 層；用犧牲層填充所述溝槽；以及通過鍍敷在所述p型半導(dǎo)體層和所述犧 牲層上形成g層。(2) 根據(jù)(1)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述制造 方法還包括去除所述犧牲層的步驟。(3) 根據(jù)(1)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在形成所 述鍍敷層之前在所述p型半導(dǎo)體層上形成金屬層。(4) 根據(jù)(1)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在形成所 述疊層之前在所述襯底上形成緩沖層，并且在形成所述鍍敷層之后去除所 述村底和所述緩沖層。(5) 根據(jù)(3)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在用所述 犧牲層填充所述溝槽之前形成僅在所述p型半導(dǎo)體層上形成的所迷金屬 層。(6) 根據(jù)(4)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中通過激光 去除所述襯底。(7) 根據(jù)(1)或(2)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所 述犧牲層由抗蝕劑材料構(gòu)成。(8) 根據(jù)(3)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述金屬 層包括歐姆接觸層。(9) 根據(jù)(3)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述金屬 層包括反射層。(10) 根據(jù)(3 )的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述金屬 層包括粘著層(adhesion layer)，所述粘著層接觸形成在所述粘著層上的 層和形成在所述粘著層下的層。(11) 根據(jù)(8 )的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述歐姆 接觸層由選自Pt、 Ru、 Os、 Rh、 Ir、 Pd、 Ag及其合金的至少一者構(gòu)成。(12 )根據(jù)(9 )的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述反射層由Ag合金或Al合金構(gòu)成'(13) 根據(jù)(10)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述粘 著層由選自Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W及其合金的至少一者 構(gòu)成。(14) 才艮據(jù)(1)或(2)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中 所述4^lt^的厚度在lOjim至200nm的范圍內(nèi)。(15) 根據(jù)(1)或(2)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中 所述鍍敷層由NiP合金、Cu或Cu^T構(gòu)成。(16) 才艮據(jù)(1)或(2)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中 在形成所述,層之后，在100匸至300匸的范圍內(nèi)退火所獲得的產(chǎn)品。(17 )根據(jù)(3 )的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在所述金 屬層與所述鍍fb^之間形成鍍敷粘著層，以便接觸所述鍍敷層。(18) 根據(jù)(17)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述鍍 敷粘著層包括50重量。/?；蚋蟮呐c包含在所述鍍敷層中的^T的比率為 50重量％或更大的主要成分相同的成分。(19) 才艮據(jù)(17)或(18)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其 中所述鍍敷粘著層由MP合金或Cu合金構(gòu)成。


圖l是示出本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖2是用于說明本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法的圖。
具體實(shí)施方式
將參考

本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明不限于以下實(shí)施例， 例如，可以是以下實(shí)施例的組合。圖l是示出本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖2是 用于說明本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法的圖。此外，在圖2 中，為了便于目視，僅示出了多個(gè)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中的兩個(gè)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。在圖1中示出的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件(下面簡稱為"發(fā)光器件")2 包括氮化物半導(dǎo)體層("半導(dǎo)體疊層")3，該半導(dǎo)體疊層3包括n型半導(dǎo) 體層103、發(fā)光層104和p型半導(dǎo)體層105。半導(dǎo)體疊層3的側(cè)面5暴露， 并且在包括在半導(dǎo)體疊層3中的p型半導(dǎo)體層105的中心部分處，即在圖 1中半導(dǎo)體疊層3的頂面的中心處，依次形成構(gòu)成金屬層6的歐^f接觸層 107、反射層108和粘著層109。粘著層109包括覆蓋部分109b和凸緣 (flange)部分109a，覆蓋部分109b形成在反射層108上、歐姆接觸層 107和反射層108的側(cè)面上、以及p型半導(dǎo)體層105的頂面的周邊部分上， 凸緣部分109a與覆蓋部分109b連續(xù)地連接且從p型半導(dǎo)體層105的邊緣 朝向半導(dǎo)體疊層3的外部延伸。在粘著層109上，通過用于鍍敷層的粘著 層(簡稱為"鍍敷粘著層")110形成鍍敷層111。另外，在鍍敷層111 的上表面上形成正電極212，且在n型半導(dǎo)體層103的下表面上形成負(fù)電 極213。為了制造圖1中所示的發(fā)光器件2，首先，制備村底101，并在襯底 101上形成緩沖層102，如圖2中所示用于襯底101的材料的實(shí)例包括氧化物單晶例如藍(lán)寶石單晶(A1203; A面、C面、M面和R面)、尖晶石單晶(MgAl204) 、 ZnO單晶、LiA102 單晶、LiGa02單晶和MgO單晶；以及常規(guī)村底材料例如Si單晶、SiC單 晶和GaAs單晶。這些材料可用于襯底101而沒有任何限制。當(dāng)將導(dǎo)電材 料例如由SiC構(gòu)成的襯底用作襯底101時(shí)，在制造在其兩個(gè)表面上包括正 電極212和負(fù)電極213的發(fā)光器件2時(shí)，不必去除襯底IOI。然而，由于 絕緣的緩沖層102不能被使用，并且在緩沖層102上生長的半導(dǎo)體疊層3 的晶體劣化，因此不能制成具有優(yōu)良特性的發(fā)光器件2。因此，在本發(fā)明 中，即使將導(dǎo)電的SiC或Si用于襯底lOl，仍有必要去除村底IOI。形成緩沖層102，以改善n型導(dǎo)電層103的結(jié)晶性。具體地，藍(lán)寶石 單晶的晶格常數(shù)與GaN單晶的晶格常數(shù)相差10%或更大。當(dāng)在由藍(lán)寶石 單晶構(gòu)成的襯底上形成由GaN構(gòu)成的緩沖層102時(shí)，通過由其晶格常數(shù)介于構(gòu)成襯底101的藍(lán)寶石單晶與構(gòu)成n型半導(dǎo)體層103的GaN單晶的晶格 常數(shù)之間的A1N或AlGaN形成緩沖層102,可以改善構(gòu)成n型半導(dǎo)體層 103的GaN的結(jié)晶性。然后，在緩沖層102上依次形成至少n型半導(dǎo)體層103、發(fā)光層104 和p型半導(dǎo)體層105，從而制成具有異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體疊層3。作為用于半導(dǎo)體疊層3的半導(dǎo)體，已知由通用分子式AlxInyGai_x.yN (0￡x<l， 0^y<l，且x + y〈1)表示的許多氮化物半導(dǎo)體。在本發(fā)明中， 可以使用由該通用分子式表示的氮化物半導(dǎo)體而沒有任何限制。不限制用于這些氮化物半導(dǎo)體3的制造方法。本發(fā)明可以使用已知的 作為用于生長III族氮化物半導(dǎo)體的方法的所有方法，例如金屬有機(jī)化學(xué) 氣相沉積方法(MOCVD)、氫化物氣相外延(HVPE)和分子束外延方 法(MBE)。其中，從膜厚度可控性和批量生產(chǎn)率的觀點(diǎn)來看，MOCVD 是優(yōu)選的。當(dāng)使用MOCVD制造氮化物半導(dǎo)體3時(shí)，優(yōu)選將氫氣(H2 )或氮?dú)?N2) 用作載氣；將三甲基鎵(TMG)或三乙基鎵(TEG)用作III族源材料的 Ga源；將三甲基鋁(TMA)或三乙基鋁(TEA)用作Al源；將三甲基銦 (TMI)或三乙基銦(TEI)用作In源；且將氨(NH3)或肼(N2H4)用 作V族源材料的N源。作為n型摻雜劑，例如，優(yōu)選將甲硅烷(S沮4)或 乙硅烷(Si2H6)用作Si源，且優(yōu)選將鍺烷(GeH4)用作Ge源。作為p 型摻雜劑，例如，將雙環(huán)戊二烯基鎂(Cp2Mg)或雙乙基環(huán)戊二烯基鎂 ((EtCp)2Mg)用作Mg源。如圖2所示，在村底101上形成溝槽4，以對應(yīng)于將要制造的發(fā)光器 件2分割半導(dǎo)體疊層3。溝槽4對應(yīng)于發(fā)光器件2分割半導(dǎo)體疊層3，并且 溝槽4的底部到達(dá)圖2中的緩沖層102的表面。半導(dǎo)體疊層3的側(cè)面5從 溝槽4的側(cè)壁暴露，并且緩沖層102從溝槽4的底部暴露。例如，當(dāng)將藍(lán)寶石單晶用作襯底IOI時(shí)，本發(fā)明可以沒有任何限制地 使用任何常規(guī)方法來分割半導(dǎo)體疊層3，例如蝕刻方法、激光切割方法以 及激光剝離方法。然而，就稍后進(jìn)行的對襯底101的去除而論，優(yōu)選采用不損傷藍(lán)寶石襯底101的用于分割半導(dǎo)體疊層3的方法。因此，當(dāng)通過蝕 刻方法分割半導(dǎo)體疊層3時(shí)，優(yōu)選選^^對于半導(dǎo)體層3具有較快蝕刻速率 而對于藍(lán)寶石襯底101具有較低蝕刻速率的方法。當(dāng)使用激光分割半導(dǎo)體 疊層3時(shí)，才艮據(jù)半導(dǎo)體疊層3與藍(lán)寶石襯底101的吸收波長之間的差異， 優(yōu)選使用波長范圍在300至400nm的激光。此后，如圖2所示，用犧牲層106填充溝槽4。在對應(yīng)于發(fā)光器件2 分割半導(dǎo)體疊層3的情況下，溝槽4的寬度即被分隔的半導(dǎo)體疊層3之間 的距離為約1至30nm，并且其深度為約1至10nm。實(shí)際上，m難使用膜形成方法例如CVD、濺射和沉積來填充溝槽4， 這是因?yàn)樗鼈兙哂械偷哪ば纬伤俾省Ｒ虼?，在本發(fā)明中，為了填充溝槽4， 形成犧牲層106，也就是，用犧牲層106的材料填充溝槽4。優(yōu)選犧牲層106由去除犧牲層106時(shí)不損傷半導(dǎo)體疊層3、粘著層109 和m層111的材料形成。構(gòu)成犧牲層106的材料的優(yōu)選實(shí)例包括抗蝕劑 材料、樹脂和陶瓷。特別地，由于抗蝕劑材料通過顯影來選擇性填充溝槽 4，并且通過4吏用專用的剝離劑可容易地去除，因此更優(yōu)選抗蝕劑材料。因 為通過HF可容易地去除Si02，陶瓷也是更優(yōu)選的。在Si02中，更優(yōu)選旋 涂玻璃(SOG)材料，因?yàn)槠淇删o密地填充溝槽4。作為用于制造犧牲層106的方法，可以使用任何常規(guī)方法，例如旋涂 方法、噴霧(spray)方法以及浸涂(dip coating)方法。特別地，就生產(chǎn) 率而論，優(yōu)選旋涂方法。然后，如圖2所示，在p型半導(dǎo)體層105上形成包括歐姆接觸層107、 反射層108和粘著層109的金屬層6。為了在p型半導(dǎo)體層105上形成金屬層6,首先，在p型半導(dǎo)體層105 的中心形成歐姆接觸層107。要求歐^f接觸層107具有低的與p型氮化物半導(dǎo)體層105的接觸電阻。 就與p型氮化物半導(dǎo)體層105的接觸電阻而言，優(yōu)選將鉑族元素例如Pt、 Ru、 Os、 Rh、 Ir和Pd或Ag、或者其合金作為用于歐姆接觸層107的材 料。其中，更優(yōu)選Pt、 Ir、 Rh和Ru，最優(yōu)選Pt。當(dāng)將Ag用于歐姆接觸層107時(shí)，獲得優(yōu)良的反射性。然而，存在Ag的接觸電阻高于Pt的接觸 電阻的問題。因此，Pt是用于歐姆接觸層107的最優(yōu)選材料。然而，Ag 可用于其中不要求高接觸電阻的器件中。為了穩(wěn)定地獲得低接觸電阻，歐姆接觸層107的厚度優(yōu)選為O.lnm或 更大，更優(yōu)選lnm或更大。特別地，當(dāng)歐姆接觸層107的厚度為lnm或 更大時(shí)，可以獲得均勻的接觸電阻。然后，在歐姆接觸層107上形成反射層108,以提高光的反射率。反 射層108優(yōu)選由Ag M或Al合金構(gòu)成。在可見至紫外波長內(nèi)，Ag合金 具有比Pt、 Ir、 Rh、 Ru、 Os和Pd更高的反射率。也就是，由于來自發(fā) 光層104的光被有效地反射，使用由Ag合金或Al合金構(gòu)成的反射層可以 制成高功率的器件。另外，當(dāng)反射層108由Ag合金或Al合金構(gòu)成且使得 歐姆接觸層107足夠薄以允許光充分地穿過時(shí)，除了獲得優(yōu)良的歐姆接觸 外，還可獲得充分的反射光。因此，可以制成高功率的發(fā)光器件2。歐姆接觸層107的厚度優(yōu)選為30nm或更小，更優(yōu)選10nm或更小。 作為制造歐姆接觸層107和反射層108的方法，可以沒有任何限制地使用 常規(guī)濺射方法和沉積方法。此外，當(dāng)犧牲層106由抗蝕劑材料構(gòu)成時(shí)，在用抗蝕劑材料填充溝槽 4之前，優(yōu)選通過構(gòu)圖形成金屬層6。特別地，更優(yōu)選在用抗蝕劑材料填充 溝槽4之前形成僅在p型半導(dǎo)體層105上形成的歐姆接觸層107和反射層 108。其原因在于，由于抗蝕劑材料用于構(gòu)圖，如果用抗蝕劑材料填充溝槽 4，則填充溝槽4的抗蝕劑材料將通過構(gòu)圖凈皮剝離。然后，如圖2所示，形成粘著層109，以覆蓋歐姆接觸層107和反射 層108的側(cè)面、>^射層108的頂面、p型半導(dǎo)體層105的頂面的周邊部分、 以及犧牲層106的頂面。粘著層109改善在粘著層上形成的層與在粘著層 下形成的層之間的粘著性。也就是，在本實(shí)施例中，粘著層109提高反射 層108和p型半導(dǎo)體層105與Wfc層111之間的粘著性。粘著層109由具 有優(yōu)良的與p型半導(dǎo)體層105的粘著性的金屬構(gòu)成。可構(gòu)成粘著層109的 材料的實(shí)例包括Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta和W及其合金。然后，在粘著層109上形成鍍敷粘著層l1o。鍍敷粘著層lio提高鍍敷層111與粘著層109之間的粘著性。包括在鍍敷粘著層110中的材料根 據(jù)用于形成^lbi: 111的m材料而變化。為了提高與鍍敷層ill的粘著 性，,粘著層110優(yōu)選由這樣的材料構(gòu)成，該材料包括50重量％或更大 的與 :層111的50重量°/?；蚋蟮闹饕煞窒嗤某煞?。例如，當(dāng)通過 ■ MP形成Wi層111時(shí)，鍍敷粘著層110優(yōu)選由Ni合金形成，更優(yōu) 選由NiP形成。另外，當(dāng)通過鍍敷Cu形成皿層lll時(shí)，4^Ifc粘著層110 優(yōu)選由Cu合金形成，更優(yōu)選由Cu形成。為了獲得優(yōu)良的粘著性，粘著層109和ltlfc粘著層110的厚度優(yōu)選為 O.lnm或更大，更優(yōu)選為lnm或更大。雖然對粘著層109和4^lt粘著層110 的厚度沒有上限，M生產(chǎn)率的觀點(diǎn)，厚度的上P艮優(yōu)選為2nm或更小。不限制用于粘著層109和^t粘著層110的制造方法，其實(shí)例包括常 規(guī)濺射方法和沉積方法。由于在濺射方法中具有高能量的濺射顆粒轟擊基 底表面以形成膜，可以形成具有高粘著性的膜。因此，優(yōu)選將濺射方法用 于形成粘著層109和鍍敷粘著層110。然后，通過鍍敷方法在鍍敷粘著層110上形成鍍敷層111。 方法 包括無電鍍敷方法和電解鍍敷方法。當(dāng)通過無電鍍敷方法形成鍍敷層111 時(shí)，優(yōu)選鍍敷NiP合金。相反地，當(dāng)通過電解4^lt方法形成鍍敷層lll時(shí)， 優(yōu)選鍍敷Cu或Cu合金。為了維持l:的足夠強(qiáng)度，鍍敷層111的厚度優(yōu)選為10nm或更大。 然而，如果t層lll過厚，則鍍敷層lll容易剝離且生產(chǎn)率降低；因此， 優(yōu)選厚度為200jim或更小。在鍍敷之前，優(yōu)選使用廣泛使用的中性洗滌劑脫脂并清洗鍍敷粘著層 110的表面。另外，還優(yōu)選使用酸例如硝酸化學(xué)蝕刻鍍敷粘著層110的表面，以去除在4 粘著層no上的自然氧化物膜。當(dāng)通過MP鍍敷形成鍍敷層111時(shí)，優(yōu)選使用包括鎳源例如硫酸鎳和 氯化鎳以及磷源例如次磷酸鹽的鍍敷浴(platingbath)，通過無電鍍敷形 成鍍敷層111。用于無電鍍敷中的鍍敷浴的適合的商業(yè)化產(chǎn)品的實(shí)例包括由Uemura & Co.， Ltd銷售的NIMUDEN⑧HDX。在無電^ft期間^lt浴 的pH優(yōu)選在4至10的范圍內(nèi)，其溫度優(yōu)選在30至95"C的范圍內(nèi)。當(dāng)通過4^lt Cu或Cu合金形成鍍敷層111時(shí)，優(yōu)選使用包括Cu源例 如硫酸銅的鍍敷浴，通過電解鍍敷形成皿層111。在電解鍍敷期間4^lt 浴優(yōu)選為強(qiáng)酸性的，也就是，其pH優(yōu)選為2或更小。其溫度優(yōu)選在10至 50"C的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為室溫(25"C )。電流密度優(yōu)選在0,5至10A/dm2 的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在2至4A/dii^的范圍內(nèi)。另外，為了4錄面光滑，優(yōu)選將勻平劑(leveling agent)添加到4^lt 浴。所使用的勻平劑的商業(yè)化產(chǎn)品的實(shí)例包括由Uemura & Co., Ltd銷售 的ETN-1-A和ETN-1-B。為了提高鍍敷層111與鍍敷粘著層110的粘著性，優(yōu)選退火鍍敷層iii。退火溫度優(yōu)選在ioo至30or;的范圍內(nèi)，以提高粘著性。如果退火溫 度高于300"C，則粘著性進(jìn)一步提高，但歐姆特性會(huì)劣化。在形成^lt層111之后，村底101與緩沖層102 —起被去除。襯底101的去除方法的實(shí)例包括任何常規(guī)方法，例如拋光、蝕刻和激光剝離。在通過拋光、蝕刻等去除了村底101、緩沖層102之后，n型氮化物半 導(dǎo)體層103暴露。此后，犧牲層106也被去除。作為犧牲層106的去除方法，可以沒有 任何限制地使用常規(guī)方法，例如濕法蝕刻方法和千法蝕刻方法。然后，在n型氮化物半導(dǎo)體層103上形成負(fù)電極213。作為負(fù)電極213， 已知具有各種組成和結(jié)構(gòu)的負(fù)電極。在本發(fā)明中，可以沒有任何限制地使 用常規(guī)的負(fù)電極。作為形成在鍍敷層111上的正電極212，已知包括Au、 Al、 Ni、 Cii 等的各種正電極。在本發(fā)明中，可以沒有任何限制地使用常規(guī)的正電極。通過切割,層111、鍍敷粘著層110和粘著層109,獲得如圖1所示 的發(fā)光器件2。實(shí)例下面，將參考實(shí)例和比較實(shí)例來說明根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件2的制造方法。此外，本發(fā)明不限于以下實(shí)例。 實(shí)例l通過以下步驟制造如圖l所示的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。如圖2所示，在藍(lán)寶石襯底101上，形成由10nm厚度的A1N構(gòu)成的 緩沖層102和半導(dǎo)體疊層3。通過在緩沖層102上依次層疊形成厚度為5jim 的Si摻雜的n型GaN接觸層；厚度為30nm的n型In^Ga^N覆層(n 型半導(dǎo)體層103);具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層104,其中層疊五次厚度為 30nm的Si摻雜的n型GaN勢壘層和厚度為2.5nm的In。.2Gao.8N阱層， 然后層疊勢壘層；厚度為50nm的Mg摻雜的p型Alo.^Gao.^N覆層(p 型半導(dǎo)體層105);以及厚度為150nm的Mg摻雜的p型GaN接觸層， 形成半導(dǎo)體疊層3。然后，通過在半導(dǎo)體疊層3中千法蝕刻，形成溝槽4，以使溝槽4到 達(dá)緩沖層102，以對應(yīng)于將要制造的各發(fā)光器件2分割半導(dǎo)體疊層3。此后， 形成包括歐姆接觸層107和反射層108的金屬層6。即，通過在包括在半 導(dǎo)體疊層3中的p型GaN接觸層上賊射，形成厚度為1.5nm的Pt層作為 歐姆接觸層107。然后，通過在歐姆接觸層107上濺射，形成厚度為20nm 的Ag層作為反射層108。通過常規(guī)光刻和剝離技術(shù)形成Pt和Ag圖形。此后，用由抗蝕劑材料構(gòu)成的犧牲層106填充分割半導(dǎo)體疊層3的溝 槽4。使用其商品名為AZ5214且由Clariant Corporation銷售的抗蝕劑材 料。在用抗蝕劑材料填充溝槽4之后，在1101C下進(jìn)行前烘30分鐘，然后 曝光和顯影犧牲層106，并在110n下對其進(jìn)行后烘15分鐘。此后，通過 賊射形成厚度為20nm的Cr層作為粘著層109。通過濺射形成由厚度為 30nm的NiP合金(Ni: 80at% , P: 20at% )構(gòu)成的膜作為鍍敷粘著層110。在25匸下將鍍敷粘著層110的表面浸入硝酸溶液(5N)中30秒，以 去除在4tlt粘著層110的表面上形成的氧化物膜。然后，使用鍍敷浴(由Uemura & Co.， Ltd銷售的 NIUMUDEN⑧HDX-7G)，通過無電鍍敷方法，在粘著層110上形成由厚 度為50jim的NiP合金構(gòu)成的膜作為41lt層111。在這樣的條件下進(jìn)行無15電4tlt，其中pH為4.6，溫度為90"C,且處理時(shí)間為3小時(shí)。在用水清洗 并干燥鍍敷層111之后，使用清潔爐在250*€下對其退火1小時(shí)。此后， 通過激光剝離方法去除襯底101和緩沖層102,以暴露n型半導(dǎo)體層103。然后，通過使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作為脫離劑，去除犧牲 層106。通過沉積在n型半導(dǎo)體層103上形成厚度為400nm的ITO膜 (Sn02: 10質(zhì)量％)。然后，通過沉積在ITO的表面的中心上形成包括 厚度為40nm的Cr膜、厚度為100nm的Ti膜和厚度為l，OOOnm的Au膜 的負(fù)電極213。通過常規(guī)光刻和剝離技術(shù)形成負(fù)電極213的圖形。在M層111的表面上，通過沉積形成包括厚度為l，OOOnm的Au膜 的正電極212。然后，通過切片將^Jt層111分割成具有350nm x 350nm 尺寸的如圖1所示的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件2。在TO-18金屬管殼中安裝所產(chǎn)生的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件2，并使用 測試儀測量20mA的輸入電流時(shí)的輸出功率。在該實(shí)例中的發(fā)光器件的輸 出功率為18mW。實(shí)例2以與實(shí)例1相同的方式制備氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，但是通過賊射Cu 替代NiP合金膜，形成厚度為30nm的鍍敷粘著層110,并通過電解, Cu替代無電鍍敷MP合金，形成厚度為50nm的4tlt層111。此外，在這樣的務(wù)降下進(jìn)行用于獲得,層111的對Cu的電解,， 其中使用包括80g/L的CuS04、 200g/L的硫酸、以及勻平劑(由Uemura & Co., Ltd銷售，1.0mL/L的ETN-1-A和l.OmL/L的ETN-1-B)的4^lt浴， 電流密度為2.5A/cm2，溫度為室溫，Wt時(shí)間為3小時(shí)，并且將包含磷酸 銅的材料用作陽極。在TO-18金屬管殼中安裝所產(chǎn)生的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件2,并使用 測試儀測量20mA的輸入電流時(shí)的輸出功率。在該實(shí)例中的發(fā)光器件的輸 出功率為18mW。比較實(shí)例以與實(shí)例l相同的方式制備比較的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，但是通過CVD方法在半導(dǎo)體疊層3的暴露于溝槽4的側(cè)面上形成厚度為100nm的 Si02膜。在TO-18金屬管殼中安裝所產(chǎn)生的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件2,并使用 測試儀測量20mA的輸入電流時(shí)的輸出功率。在該實(shí)例中的發(fā)光器件的輸 出功率為12mW。由這些結(jié)果4艮明顯，由于通過在溝槽4中填充抗蝕劑材料即形成犧牲 層106，防止了用于鍍敷半導(dǎo)體疊層3的材料滲入半導(dǎo)體疊層3的側(cè)面5 中，因此在去除犧牲層106之后可以從半導(dǎo)體疊層3的側(cè)面5發(fā)光。因此， 在實(shí)例1中獲得高輸出功率例如18mW,類似地，在包括由Cu制成的鍍 敷層111的實(shí)例2中的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件2中，獲得高輸出功率例如 18mW。比較而言，由于用于能歉半導(dǎo)體疊層3的材料滲入半導(dǎo)體疊層3的側(cè) 面5，不能從半導(dǎo)體疊層3的側(cè)面5發(fā)射足夠的光。從而，輸出功率低， 例如12mW。工業(yè)適用性通過本發(fā)明的制造方法制造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有優(yōu)良的特性 和穩(wěn)定性，并且這是適合用于發(fā)光二極管、燈等的材料的。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，包括以下步驟通過在襯底上依次層疊至少n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和p型半導(dǎo)體層，形成疊層；形成溝槽，所述溝槽對應(yīng)于將要制造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件分割所述疊層；用犧牲層填充所述溝槽；以及通過鍍敷在所述p型半導(dǎo)體層和所述犧牲層上形成鍍敷層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述制 造方法還包括去除所迷犧牲層的步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在 形成所述4tt層之前在所述p型半導(dǎo)體層上形成金屬層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在 形成所述疊層之前在所述襯底上形成緩沖層，并且在形成所述4tt層之后 去除所述襯底和所述緩沖層以暴露所述n型半導(dǎo)體層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在用所
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中通過激 光去除所述襯底。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所 述犧牲層由抗蝕劑材料構(gòu)成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述金 屬層包括歐姆接觸層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述金 屬層包括反射層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述金屬層包括粘著層，所迷粘著層接觸形成在所述粘著層上的層和形成在所 述粘著層下的層，
11. 根據(jù)權(quán)利要求8的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述 歐姆接觸層由選自Pt、 Ru、 Os、 Rh、 Ir、 Pd、 Ag及其合金的至少一者構(gòu) 成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所迷 反射層由Ag ^T或Al合金構(gòu)成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述 粘著層由選自Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W及其合金的至少一 者構(gòu)成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中 所述ltJt層的厚度在lOfim至200|un的范圍內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中 所述4tlt層由NiP合金、Cu或Cu合金構(gòu)成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中 在形成所述鍍敷層之后，在范圍為100"C至300"C的溫度下退火所獲得的產(chǎn)口Po
17. 根據(jù)權(quán)利要求3的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述 在所述金屬層與所述4tt層之間形成鍍敷粘著層，以便接觸所述l^lt層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述 鍍歉粘著層包括50重量。/o或更大的與包含在所述40t層中的合金的50重 量％或更大的主要成分相同的成分。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其 中所述鍍敷粘著層由MP合金或Cu合金構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件在去除襯底之后翹曲較小，并且可從其側(cè)面發(fā)射光；具體地，本發(fā)明提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，包括以下步驟通過在襯底上依次層疊至少n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和p型半導(dǎo)體層，形成疊層；形成溝槽，所述溝槽對應(yīng)于將要制造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件分割所述疊層；用犧牲層填充所述溝槽；以及通過鍍敷在所述p型半導(dǎo)體層和所述犧牲層上形成鍍敷層。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101263611SQ20068003322
公開日2008年9月10日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者大澤弘, 程田高史 申請人:昭和電工株式會(huì)社