專(zhuān)利名稱(chēng)：Iii族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法，更具體而 言，本發(fā)明涉及通過(guò)在藍(lán)寶石襯底中形成溝槽、在所述藍(lán)寶石襯底上形 成多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層、并穿過(guò)所述溝槽將電極連接至所述多個(gè)氮化物
半導(dǎo)體層而制得的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖i是描述傳統(tǒng)m族氮化物(化合物)半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例 的截面圖。所述傳統(tǒng)半導(dǎo)體發(fā)光器件包括襯底ioo、在所述襯底ioo上外
延生長(zhǎng)的緩沖層200、在所述緩沖層200上外延生長(zhǎng)的n型氮化物半導(dǎo)體 層300、在所述n型氮化物半導(dǎo)體層300上外延生長(zhǎng)的有源層400、在所 述有源層400上外延生長(zhǎng)的p型氮化物半導(dǎo)體層500、在所述p型氮化物 半導(dǎo)體層500上形成的p面電極600、在所述p面電極600上形成的p 面焊盤(pán)700以及在通過(guò)臺(tái)面刻蝕至少所述p型氮化物半導(dǎo)體層500和所 述有源層400而暴露的所述n型氮化物半導(dǎo)體層301上形成的n面電極 800。
在所述襯底100的情況下，GaN襯底也可用作同類(lèi)型襯底，而藍(lán)寶 石襯底、SiC襯底或Si襯底可用作非同類(lèi)型襯底。所述氮化物半導(dǎo)體層 可在其上生長(zhǎng)的任何類(lèi)型的襯底都可以使用。如果使用所述SiC襯底， 所述n面電極800可形成在所述SiC襯底側(cè)。
在所述襯底100上外延生長(zhǎng)的所述氮化物半導(dǎo)體層通常通過(guò)金屬有 機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)生長(zhǎng)。
所述緩沖層200用以克服在所述非同類(lèi)型襯底100和所述氮化物半 導(dǎo)體之間的晶格參數(shù)和熱膨脹系數(shù)之間的差異。美國(guó)專(zhuān)利5,122,845公開(kāi) 了在38(TC 80(TC，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)具有100人 500A厚度的AIN
緩沖層的方法。美國(guó)專(zhuān)利5,290,393提議在200。C 90(TC,在藍(lán)寶石襯底 上生長(zhǎng)具有10人 5000人厚度的Al(x)Ga(1_x)N (OSx〈)緩沖層的方法。韓 國(guó)專(zhuān)利10-0448352公開(kāi)了在600。C 99(TC生長(zhǎng)SiC緩沖層，并在其上生 長(zhǎng)In(x)Ga(1-x)N ((Xx^l)層的方法。
在n型氮化物半導(dǎo)體層300中，至少所述n面電極800形成區(qū)域(n 型接觸層)摻雜有摻雜劑。優(yōu)選的是，所述n型接觸層由GaN制成并摻 雜有Si。美國(guó)專(zhuān)利5,733,796教導(dǎo)了通過(guò)控制Si和源材料的混合物比例 以目標(biāo)摻雜濃度摻雜n型接觸層的方法。
所述有源層400通過(guò)電子和空穴的復(fù)合產(chǎn)生光量子(光)。通常， 所述有源層400由In(x)Ga(k)N ((Kx^)制成并包括單阱層或多阱層。 WO02/021121提議部分摻雜多個(gè)量子阱層和阻擋層的方法。所述p型氮 化物半導(dǎo)體層500摻雜有諸如Mg等的合適的摻雜劑，并通過(guò)激活而具 有p型導(dǎo)電性。美國(guó)專(zhuān)利5,247,533公開(kāi)了通過(guò)電子束輻射激活p型氮化 物半導(dǎo)體層的方法。美國(guó)專(zhuān)利5,306,662教導(dǎo)了通過(guò)在400'C以上退火而 激活p型氮化物半導(dǎo)體層的方法。還有，韓國(guó)專(zhuān)利10-043346提議了通過(guò) 使用NH3和氫基源材料作為所述p型氮化物半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的氮前體，無(wú) 需激活而使p型氮化物半導(dǎo)體層具有p型導(dǎo)電性的方法。
所述p面電極600有利于向整個(gè)p型氮化物半導(dǎo)體層500提供電流。 美國(guó)專(zhuān)利5,563,422公開(kāi)了形成在幾乎整個(gè)p型氮化物半導(dǎo)體層表面而與 所述p型氮化物半導(dǎo)體層歐姆接觸的由Ni和Au組成的導(dǎo)光電極。美國(guó) 專(zhuān)利6,515,306提議了在p型氮化物半導(dǎo)體層上形成n型超晶格層，并在 其上形成由ITO制成的導(dǎo)光電極的方法。同時(shí)，所述p面電極600可以 形成為厚至不傳播光線(xiàn)，g卩，將光線(xiàn)反射至襯底側(cè)。使用所述p面電極 600的發(fā)光器件稱(chēng)為倒裝芯片。美國(guó)專(zhuān)利6，194，743教導(dǎo)了包括厚度超過(guò) 20 nm的Ag層、用于覆蓋所述Ag層的擴(kuò)散阻擋層和由Au和Al制成的 用于覆蓋所述擴(kuò)散阻擋層的粘合層(bondinglayer)的電極結(jié)構(gòu)。
形成所述p面焊盤(pán)700和所述n面電極800以用于電流供應(yīng)和外部 電線(xiàn)焊接。美國(guó)專(zhuān)利5,563,422提議了用Ti和Al形成n面電極的方法， 以及美國(guó)專(zhuān)利5,652,434提議了通過(guò)移除導(dǎo)光電極的一部分而使得p面焊
盤(pán)接觸p型氮化物半導(dǎo)體層的方法。
所述傳統(tǒng)III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件主要使用絕緣體藍(lán)寶石作為
襯底IOO。結(jié)果，所述p面電極600、所述p面焊盤(pán)700和所述n面電極 800必須形成在同一側(cè)。
圖2是描述在韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為2005-078661的公報(bào)中公開(kāi)的 III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖。通過(guò)在襯底上形成多個(gè)氮化物半 導(dǎo)體層，通過(guò)拋光和刻蝕所述襯底的后表面形成通孔900，并形成穿過(guò)所 述通孔900的電極從而制造所述發(fā)光器件
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
完成本發(fā)明以解決上述問(wèn)題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供III族氮化物 半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造 方法，所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括其中形成有溝槽的襯底。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造 方法，其中，沿著所述溝槽在多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層中形成開(kāi)口。
技術(shù)方案
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，提供了制造III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器
件的方法，所述ni族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括具有第一表面和與所
述第一表面相對(duì)的第二表面的襯底；在所述襯底的第一表面?zhèn)壬L(zhǎng)的多 個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括具有第一電導(dǎo)率 的第一氮化物半導(dǎo)體層、具有與所述第一電導(dǎo)率不相同的第二電導(dǎo)率的 第二氮化物半導(dǎo)體層、和介于所述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述第二氮化 物半導(dǎo)體層之間的用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層；與所述 第一氮化物半導(dǎo)體層電連接的第一電極；和與所述第二氮化物半導(dǎo)體層 電連接的第二電極；所述方法包括在所述襯底的所述第一表面形成溝 槽的第一步驟；在其中形成有溝槽的所述襯底的所述第一表面?zhèn)壬仙L(zhǎng) 所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層的第二步驟；從所述襯底的所述第二表面?zhèn)炔?分移除所述襯底從而使得所述第一電極能穿過(guò)所述溝槽與所述第一氮化
物半導(dǎo)體層電連接的第三步驟；和由所述襯底的所述第二表面?zhèn)刃纬伤?述第一電極從而使得所述第一電極能穿過(guò)所述溝槽與所述第一氮化物半 導(dǎo)體層電連接的第四步。根據(jù)上述方法，其中所述電極位于所述多個(gè)III 族氮化物半導(dǎo)體層的上部和下部的垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光器件可以無(wú)需移除 整個(gè)襯底而制得。在所述氮化物半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)條件下可以形成開(kāi)口或 者可以不形成開(kāi)口。同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，必要的是形成超過(guò)預(yù)定尺寸 的溝槽以穩(wěn)定地穿過(guò)所述溝槽將所述第一電極連接至所述第一氮化物 半導(dǎo)體層。然而，如果所述溝槽較大，難以形成開(kāi)口。根據(jù)本發(fā)明，無(wú) 需顧及設(shè)計(jì)上的限制而制造所述垂直結(jié)構(gòu)型III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器 件。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包
括具有第一表面、與所述第一表面相對(duì)的第二表面和由所述第一表面 延伸至所述第二表面的溝槽的藍(lán)寶石襯底；在所述藍(lán)寶石襯底的所述第 一表面?zhèn)壬L(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包 括具有第一電導(dǎo)率的第一氮化物半導(dǎo)體層、具有與所述第一電導(dǎo)率不相
同的第二電導(dǎo)率的第二氮化物半導(dǎo)體層、和介于所述第一氮化物半導(dǎo)體 層和所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間的通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有 源層，其中形成與所述溝槽相通的開(kāi)口；由所述藍(lán)寶石襯底的所述第二 表面穿過(guò)所述溝槽電連接至所述第一氮化物半導(dǎo)體層的第一電極；和與 所述第二氮化物半導(dǎo)體層電連接的第二電極。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述第一氮化物半導(dǎo)體層在所述開(kāi)口中暴 露，并且所述第一電極形成在所暴露的第一氮化物半導(dǎo)體層上。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，所述第一電極作為反射膜形成在所述藍(lán)寶 石襯底的整個(gè)第二表面上。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包
括具有第一表面、與所述第一表面相對(duì)的第二表面和由所述第一表面 延伸至所述第二表面的溝槽的襯底；在所述襯底的第一表面?zhèn)壬L(zhǎng)的多 個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括具有第一電導(dǎo)率
的第一氮化物半導(dǎo)體層、具有與所述第一電導(dǎo)率不相同的第二電導(dǎo)率的 第二氮化物半導(dǎo)體層、和介于所述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述第二氮化
物半導(dǎo)體層之間的通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層；由所述襯底 的所述第二表面穿過(guò)所述溝槽電連接至所述第一氮化物半導(dǎo)體層并作為 反射膜形成在所述襯底的整個(gè)第二表面上的第一電極；和與所述第二氮 化物半導(dǎo)體層電連接的第二電極。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，其中形成有溝槽的襯底；覆蓋所述襯底生 長(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括用于通過(guò) 電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層；和沿著所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層在 所述溝槽上形成的開(kāi)口。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括通過(guò)刻蝕而 暴露的氮化物半導(dǎo)體層，并且所述第一電極與所暴露的氮化物半導(dǎo)體層 電接觸。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，所述襯底包括形成在所述溝槽上的劃線(xiàn)。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，所述開(kāi)口形成在所述劃線(xiàn)上。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括在所 述開(kāi)口中的臺(tái)階。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括多個(gè) 開(kāi)口和位于所述多個(gè)開(kāi)口之間的焊盤(pán)。
在本發(fā)明的再一個(gè)方面，具有溝槽和沿著所述溝槽形成的劃線(xiàn)的襯 底；和覆蓋所述襯底生長(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物 半導(dǎo)體層包括用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層。
所述m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括沿著所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體 層在所述溝槽的上方形成的開(kāi)口。
有利效果
根據(jù)所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，電流可以在所述發(fā)光器件中 均勻擴(kuò)散。
根據(jù)所述m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，無(wú)需從所述多個(gè)m族氮化 物半導(dǎo)體層上分離所述襯底即可制造所述垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光器件。


圖i是描述傳統(tǒng)in族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的截面圖2是在韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為2005-078661的公報(bào)中公開(kāi)的III族
氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的截面圖3是描述用于制造本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)步
驟的說(shuō)明圖4是顯示其中通過(guò)激光器形成有溝槽的襯底的照片； 圖5是描述用于制造本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的另 一個(gè) 步驟的說(shuō)明圖6是顯示在其中形成有溝槽的襯底上生長(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層 的照片；
圖7是沿圖6的A-A'線(xiàn)截取的截面圖8是描述用于制造本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的再一個(gè) 步驟的說(shuō)明圖9是描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的截面
圖10是顯示本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的前、后表面的
照片；
圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的其中形成有溝槽和劃線(xiàn)的襯底的實(shí)例的
照片；
圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明在其中形成有溝槽和劃線(xiàn)的襯底上生長(zhǎng)的 多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層的照片。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖3是描述用于制造本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)步 驟的說(shuō)明圖。溝槽90a和90b形成在具有第一表面和與所述第一表面相 對(duì)的第二表面的藍(lán)寶石襯底10上。
通過(guò)使用激光器在所述襯底10中由所述第一表面向所述第二表面 形成所述溝槽90a和90b。在所述激光器聚焦的狀態(tài)下，所述溝槽90a和 卯b可以形成為具有數(shù)微米至數(shù)百微米的直徑的各種圓形、橢圓形或多邊 形的溝槽?？筛鶕?jù)諸如所述激光器的能量、所述激光器的照射時(shí)間等條 件的變化確定所述溝槽90a和90b的深度?？韶灤┧鲆r底10形成所述 溝槽90b。在所述溝槽90b完全穿透過(guò)所述襯底10的情況下，難以形成 垂直貫穿所述襯底10的所述溝槽90b。
圖4是顯示通過(guò)使用激光器在襯底上形成溝槽的狀態(tài)的照片，具體 而言是通過(guò)放大倍數(shù)為200倍的光學(xué)顯微鏡觀(guān)察到的表面的照片。在此 照片中，直徑為30pm的環(huán)形溝槽90形成在襯底10中。所述溝槽90以 在x軸方向上與一個(gè)溝槽90相距200 pm和y軸方向上與該溝槽90相距 250 pm的周期間隔排列。具有釹摻雜釔鋁石榴石(Nd:YAG)的活性介 質(zhì)和532 nm波長(zhǎng)的二極管泵浦固體(DPSS)激光器被用于形成溝槽90。 此處，所述激光器的輸出為10 W (10 KHz 100 KHz)且鉆孔速度為 20孔/秒 50孔/秒。在通過(guò)使用所述激光器形成所述溝槽90以后，為了 除去產(chǎn)生的雜質(zhì)，使用磷酸對(duì)所述襯底10進(jìn)行有機(jī)清洗。
圖5是描述用于制造本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的另一個(gè) 步驟的說(shuō)明圖，具體而言是描述了其中形成有溝槽的襯底10，在其中形 成有所述溝槽的襯底10的第一表面上形成的n型氮化物半導(dǎo)體層20，在 所述n型氮化物半導(dǎo)體層20上生長(zhǎng)的有源層30，和在所述有源層30上 生長(zhǎng)的p型氮化物半導(dǎo)體層40的示意圖。所述多個(gè)生長(zhǎng)的氮化物半導(dǎo)體 層僅是本發(fā)明的實(shí)例。必須認(rèn)識(shí)到本發(fā)明包括外延結(jié)構(gòu)的微小變化或外 延層的增加/省略。
所述n型氮化物半導(dǎo)體層20由GaN制成，并且其上摻雜有n型雜 質(zhì)。Si用作所述n型雜質(zhì)。所述雜質(zhì)的摻雜濃度為lxl017/cm3 lxlO，cm3。如果所述摻雜濃度低于lxl017/cm3,由于所述半導(dǎo)體層20 具有高電阻而難以獲得歐姆接觸，如果所述摻雜濃度超過(guò)lxlO，cm3，所 述半導(dǎo)體層20的結(jié)晶度可被劣化。
優(yōu)選的是，所述n型氮化物半導(dǎo)體層20的厚度為2 pm 6 ^im。如
果所述半導(dǎo)體層20的厚度超過(guò)6 |im，所述半導(dǎo)體層20的結(jié)晶度可降低 從而導(dǎo)致對(duì)所述器件的不利影響，如果所述厚度小于2nm，將不能順暢 的提供電子。優(yōu)選的是，所述n型氮化物半導(dǎo)體層20的生長(zhǎng)溫度為 600°C 1100°C。如果所述生長(zhǎng)溫度低于60(TC，所述半導(dǎo)體層20的結(jié)晶 度可劣化，如果所述生長(zhǎng)溫度高于IIO(TC，所述半導(dǎo)體層20的表面可變 得粗糙從而導(dǎo)致對(duì)所述半導(dǎo)體層20的結(jié)晶度的不利影響。
通過(guò)分別提供365 sccm， 11 slm和8.5 slm的TMGa、 NH3和SiH4, 生長(zhǎng)4 pm的n型氮化物半導(dǎo)體層20。此處，生長(zhǎng)溫度為105(TC，摻雜 濃度為3xlO"/cm3，反應(yīng)器壓力為400托(torr)。
在上述生長(zhǎng)條件下，由于不足的生長(zhǎng)速度和相對(duì)較低的生長(zhǎng)溫度， 所述n型氮化物半導(dǎo)體層20不足于側(cè)向生長(zhǎng)。因此，所述n型氮化物半 導(dǎo)體層20沒(méi)有覆蓋所述襯底10中形成的溝槽而是形成開(kāi)口 80。此外， 形成在所述n型氮化物半導(dǎo)體層20上的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層也沒(méi)有側(cè)向 生長(zhǎng)，所以所述開(kāi)口 80通達(dá)所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層的最頂層。緩沖層 可在所述n型氮化物半導(dǎo)體層20生長(zhǎng)之前生長(zhǎng)。由于所述緩沖層薄，因 此沒(méi)有覆蓋所述開(kāi)口 80。
在所述n型氮化物半導(dǎo)體層20上生長(zhǎng)的有源層30通過(guò)電子和空穴 的復(fù)合而發(fā)光。所述有源層30可具有單量子阱或多量子阱結(jié)構(gòu)。
在所述有源層30上生長(zhǎng)的p型氮化物半導(dǎo)體層40由GaN制成，并 且其上摻雜有p型雜質(zhì)。Mg用作所述p型雜質(zhì)。所述雜質(zhì)的摻雜濃度為 lxl017 lxl02Q/cm3。如果所述摻雜濃度低于lxl017/cm3，所述p型氮化 物半導(dǎo)體層40不能正常運(yùn)作，如果所述摻雜濃度超過(guò)lxlO:cm3，所述 半導(dǎo)體層40的結(jié)晶度可被劣化。
優(yōu)選的是，所述p型氮化物半導(dǎo)體層40的厚度為200人 3000人。 如果所述半導(dǎo)體層40的厚度超過(guò)3000人，所述半導(dǎo)體層40的結(jié)晶度可 降低從而導(dǎo)致對(duì)所述器件的不利影響，如果所述厚度小于200人，將不能 順暢地提供空穴。優(yōu)選的是，所述p型氮化物半導(dǎo)體層40的生長(zhǎng)溫度為 60(TC 1100。C。如果所述生長(zhǎng)溫度低于60(TC,所述半導(dǎo)體層40的結(jié)晶 度可劣化，如果所述生長(zhǎng)溫度高于110(TC，所述半導(dǎo)體層40的表面可變
得粗糙從而導(dǎo)致對(duì)所述半導(dǎo)體層40的結(jié)晶度的不利影響。
圖6是顯示在其中形成有溝槽的襯底上生長(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層 的照片，具體而言是通過(guò)掃描電子顯微鏡觀(guān)察到的所述多個(gè)氮化物半導(dǎo) 體層的最頂層的表面的照片。所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層側(cè)向生長(zhǎng)形成開(kāi) 口 80。如圖7所示，所述開(kāi)口 80與在襯底中形成的溝槽90相連。圖7 是沿圖6的A-A'線(xiàn)截取的截面圖。
圖8是描述用于制造本發(fā)明的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的再一個(gè)
步驟的說(shuō)明圖。包括用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層在內(nèi)的 多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層生長(zhǎng)在其中形成有溝槽的襯底上。
在所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層生長(zhǎng)之后，p面電極50在所述多個(gè)氮化 物半導(dǎo)體層上形成。所述p面電極50含有選自由Ni、 Au、 Ag、 Cr、 Ti、 Pt、 Pd、 Rh、 Ir、 Al、 Sn、 ITO、 IZO、 ZnO、 CIO、 In、 Ta、 Cu、 Co、 Fe、 Ru、 Zr、 W和Mo組成的組的任一種物質(zhì)。
在所述p面電極50形成后，進(jìn)行暴露所述n型氮化物半導(dǎo)體層的工 序。此處，通過(guò)干法刻蝕和/或濕法刻蝕暴露所述n型氮化物半導(dǎo)體層。 為了增加所暴露的表面面積，優(yōu)選將所述n型氮化物半導(dǎo)體層刻蝕成具 有一個(gè)臺(tái)階21。
在暴露所述n型氮化物半導(dǎo)體層的刻蝕工序之后，在所述p面電極 50和所述p型氮化物半導(dǎo)體層的上部形成p面焊盤(pán)60。進(jìn)而，進(jìn)行拋光 所述襯底的第二表面的工序。所述襯底至少拋光至所述溝槽形成區(qū)域使 得所述溝槽能貫穿所述襯底。此處，所述襯底可通過(guò)磨削或外繞 (wrapping)進(jìn)行拋光。在所述襯底的第二表面經(jīng)過(guò)拋光以后，所述襯底 的最終厚度優(yōu)選為50 (xm 400 pm，并更優(yōu)選為30 jxm 300 pm。如果所 述襯底的最終厚度小于30pm，所述襯底可能在后續(xù)工序中斷裂，如果所 述襯底的最終厚度超過(guò)300 pm，所述垂直結(jié)構(gòu)型發(fā)光器件的亮度和熱特 性可能得不到很大改善。
在所述襯底的第二表面拋光之前，可在所述發(fā)光器件的整個(gè)表面上 除了所述p面焊盤(pán)60之外形成鈍化膜。所述鈍化膜由SiOx、 SiNx、 SiON、 BCB或聚酰亞胺制成。
在所述襯底的第二表面拋光之后，形成n面電極70。在經(jīng)過(guò)拋光的 襯底的第二表面上形成所述n面電極70，以使所述n面電極70穿過(guò)所述 溝槽與所述n型氮化物半導(dǎo)體層相接觸。所述n面電極70可通過(guò)濺射、 電子束蒸發(fā)或熱沉積而形成。所述n面電極70含有選自由Ni、 Au、 Ag、 Cr、 Ti、 Pt、 Pd、 Rh、 Ir、 Al、 Sn、 In、 Ta、 Cu、 Co、 Fe、 Ru、 Zr、 W 和Mo組成的組的任一種或其組合，并用作反射膜。形成在所述襯底的 第二表面上的n面電極70用作n面焊盤(pán)以向所述半導(dǎo)體發(fā)光器件供應(yīng)電 流。
在所述n面電極70的形成過(guò)程中，可在所述p面焊盤(pán)60的沉積中 暴露于所述開(kāi)口的所述n型氮化物半導(dǎo)體層21上形成金屬層。此外，由 于所述n面電極70穿過(guò)形成在所述襯底的第二表面上的所述溝槽而形 成，因此所述金屬層可形成在所述暴露的n型氮化物半導(dǎo)體層22的整個(gè) 區(qū)域，如圖9中所示。
圖IO是顯示本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的前、后表面的 照片。所述發(fā)光器件具有600x250 pm的尺寸。在所述發(fā)光器件中形成三 個(gè)開(kāi)口80?？紤]到發(fā)光效率和電流供應(yīng)，在所述開(kāi)口 80之間形成所述p 面焊盤(pán)60。所述n面電極70形成在所述經(jīng)拋光的襯底的第二表面上(在 圖10中顯示)。根據(jù)本發(fā)明，所述發(fā)光器件的尺寸和所述開(kāi)口 80的數(shù) 目并非局限于此。所述p面焊盤(pán)60的位置并非局限在所述開(kāi)口 80之間 的空間。
圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的在其中形成有溝槽和劃線(xiàn)的襯底的實(shí)例 的照片，具體而言是顯示了進(jìn)行激光鉆孔工序和激光劃線(xiàn)工序的襯底的 50倍顯微鏡照片。在襯底10中形成溝槽90和劃線(xiàn)91。
圖12是顯示在其中形成有溝槽和劃線(xiàn)的襯底上生長(zhǎng)的多個(gè)氮化物 半導(dǎo)體層的照片，具體而言是通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀(guān)察到的所述多個(gè)氮化物 半導(dǎo)體層的最頂層的表面的照片。所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層側(cè)向生長(zhǎng)形 成開(kāi)口80。此外，在垂直于所述襯底的平坦區(qū)域的激光劃線(xiàn)91a和與其 水平的激光劃線(xiàn)91b之間顯示了不同的氮化物半導(dǎo)體外延生長(zhǎng)。尤其是， 在垂直方向上氮化物半導(dǎo)體生長(zhǎng)速度高于水平方向上的生長(zhǎng)速度，因此所述垂直激光劃線(xiàn)91a幾乎被覆蓋。
通過(guò)在具有沿著所述溝槽90形成的劃線(xiàn)91的襯底IO上生長(zhǎng)多個(gè)氮
化物半導(dǎo)體層來(lái)制造晶片，并將所述晶片斷裂形成芯片。因此，在每個(gè) 芯片(每個(gè)發(fā)光器件)上所存在的開(kāi)口 80的數(shù)目可以減少。這意味著可 以制造具有更寬的發(fā)光面積的發(fā)光器件。如果所述發(fā)光面積在所述發(fā)光 器件的設(shè)計(jì)中是重要的考慮所在，則該構(gòu)造會(huì)變得更加有利。
權(quán)利要求
1.一種制造III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括具有第一表面和與所述第一表面相對(duì)的第二表面的襯底；在所述襯底的所述第一表面?zhèn)壬L(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括具有第一電導(dǎo)率的第一氮化物半導(dǎo)體層、具有與所述第一電導(dǎo)率不相同的第二電導(dǎo)率的第二氮化物半導(dǎo)體層、和介于所述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間的用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層；與所述第一氮化物半導(dǎo)體層電連接的第一電極；和與所述第二氮化物半導(dǎo)體層電連接的第二電極；所述方法包括在所述襯底的所述第一表面上形成溝槽的第一步驟；在其中形成有所述溝槽的所述襯底的所述第一表面?zhèn)壬仙L(zhǎng)所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層的第二步驟；從所述襯底的所述第二表面?zhèn)炔糠忠瞥鲆r底從而使得所述第一電極能穿過(guò)所述溝槽與所述第一氮化物半導(dǎo)體層電連接的第三步驟；和由所述襯底的所述第二表面?zhèn)刃纬伤龅谝浑姌O從而使得所述第一電極能穿過(guò)所述溝槽與所述第一氮化物半導(dǎo)體層電連接的第四步驟。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在所述第一步驟中，所述溝槽 形成為不穿透所述襯底。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，所述方法在所述第四步驟之前進(jìn)一步 包括由所述襯底的所述第一表面?zhèn)刃纬伤龅谝浑姌O的步驟。
4，如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述步驟進(jìn)一步包括在由所述 襯底的所述第一表面?zhèn)刃纬伤龅谝浑姌O之前，由所述襯底的所述第一 表面?zhèn)瓤涛g所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層以暴露所述第一氮化物半導(dǎo)體層的 工序。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在所述第四步驟中，所述第一 電極作為反射膜形成在所述襯底的整個(gè)第二表面上。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在所述第二步驟中，使所述多 個(gè)氮化物半導(dǎo)體層生長(zhǎng)而形成開(kāi)口 ，所述開(kāi)口形成在所述溝槽的上部。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述襯底是藍(lán)寶石襯底。
8. —種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括具有第一表面、與所述第一表面相對(duì)的第二表面和由所述第一表面 延伸至所述第二表面的溝槽的藍(lán)寶石襯底；在所述藍(lán)寶石襯底的所述第一表面?zhèn)壬L(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括具有第一電導(dǎo)率的第一氮化物半導(dǎo)體層、具有與所述第一電導(dǎo)率不相同的第二電導(dǎo)率的第二氮化物半導(dǎo)體層、和介于所述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間的用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層，在所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層中形成與所述溝槽相通的開(kāi)口；由所述藍(lán)寶石襯底的所述第二表面穿過(guò)所述溝槽電連接至所述第一 氮化物半導(dǎo)體層的第一電極；和與所述第二氮化物半導(dǎo)體層電連接的第二電極。
9. 如權(quán)利要求8所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述 第一氮化物半導(dǎo)體層在所述開(kāi)口中暴露，并且所述第一電極形成在所暴 露的第一氮化物半導(dǎo)體層上。
10. 如權(quán)利要求8所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一 電極作為反射膜形成在所述藍(lán)寶石襯底的整個(gè)第二表面上。
11. 一種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括具有第一表面、與所述第一表面相對(duì)的第二表面和由所述第一表面 延伸至所述第二表面的溝槽的襯底；在所述襯底的所述第一表面?zhèn)壬L(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所 述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括具有第一電導(dǎo)率的第一氮化物半導(dǎo)體層、具 有與所述第一電導(dǎo)率不相同的第二電導(dǎo)率的第二氮化物半導(dǎo)體層、和介 于所述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間的用于通過(guò) 電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層；由所述襯底的所述第二表面穿過(guò)所述溝槽電連接至所述第一氮化物 半導(dǎo)體層并作為反射膜形成在所述襯底的整個(gè)第二表面上的第一電極； 和與所述第二氮化物半導(dǎo)體層電連接的第二電極。
12. —種m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括其中形成有溝槽的襯底；覆蓋所述襯底生長(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層；和 沿著所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層在所述溝槽上形成的開(kāi)口 。
13. 如權(quán)利要求12所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括穿過(guò)所述溝槽與所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層電 接觸的第一電極。
14. 如權(quán)利要求13所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括通過(guò)刻蝕而暴露的氮化物半導(dǎo)體層，并且所 述第一電極與所述暴露的氮化物半導(dǎo)體層電接觸。
15. 如權(quán)利要求12所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述襯底包括沿所述溝槽形成的劃線(xiàn)。
16. 如權(quán)利要求12所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所 述開(kāi)口形成在所述劃線(xiàn)上。
17. 如權(quán)利要求12所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述III族 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括在所述開(kāi)口中的臺(tái)階。
18. 如權(quán)利要求12所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述III族 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括多個(gè)開(kāi)口和位于所述多個(gè)開(kāi)口之間的焊盤(pán)。
19. 一種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括 具有溝槽和沿著所述溝槽形成的劃線(xiàn)的襯底；和 覆蓋所述襯底生長(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層。
20. 如權(quán)利要求18所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述III族 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括沿著所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層在所述溝槽的 上方形成的開(kāi)口。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括其中形成有溝槽的襯底、在所述襯底上生長(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，并且所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層包括用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光的有源層和沿著所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層在所述溝槽上形成的開(kāi)口。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101375416SQ200680052876
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者全議圭, 南起煉, 崔炳均, 鄭賢敏, 金昌臺(tái), 金賢錫 申請(qǐng)人:艾比維利股份有限公司