專(zhuān)利名稱(chēng)：氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，特別涉及一種散熱性 能改善的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件。此外，本發(fā)明涉及一種制作氮化 物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上已經(jīng)提出了一種氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其具有能從上 部和下部引出電極的結(jié)構(gòu)以改善該器件的散熱性能(例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公
開(kāi)第2002-277804號(hào))。圖5是日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2002-277804號(hào)中給出的 氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的橫截面示意圖。圖5所示的氮化物基化合 物半導(dǎo)體發(fā)光器件可通過(guò)下述步驟獲得用第一歐姆電極503和第二歐姆電 極504,將導(dǎo)電襯底505粘附到氮化物基化合物半導(dǎo)體層的層疊半導(dǎo)體510 的晶片上，在層疊半導(dǎo)體510中n型層500、發(fā)光層501及p型層502逐一 地層疊于絕緣村底(未在圖中示出)上；移除該絕緣襯底；露出氮化物基化 合物半導(dǎo)體層的層疊半導(dǎo)體510。負(fù)電極506和正電極507作為對(duì)應(yīng)電招j皮 分別提供到露出的層疊半導(dǎo)體510和導(dǎo)電襯底505上。
然而，該傳統(tǒng)的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的襯底是使用GaAs、 GaP、 InP、 Si、 SiC等的導(dǎo)電襯底，因此與導(dǎo)熱性好的金屬襯底相比具有散 熱性能較差的結(jié)構(gòu)。尤其當(dāng)發(fā)光器件用于大電流應(yīng)用時(shí)，由于差的散熱性可 能會(huì)引起芯片可靠性和發(fā)光效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一是提供一種散熱性能改善 的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制作方法。
本發(fā)明提供一種氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其具有第一襯底及氮 化物基化合物半導(dǎo)體部分，并且該氮化物基化合物半導(dǎo)體部分自第一襯底側(cè) 依次包括p型氮化物基化合物半導(dǎo)體層、有源層和n型氮化物基化合物半導(dǎo)
體層，其中該第一襯底具有沿垂直方向穿透該襯底的通孔，金屬膜掩埋在該 通孔內(nèi)。
這里，上述金屬膜的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率優(yōu)選都大于構(gòu)成上述第一襯底的材 料的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率。
上述金屬膜優(yōu)選由自Cu、 Ag、 Au、 Ni、 Pd和Al中選出的一種或多種 金屬形成。
此外，上述第一襯底優(yōu)選具有導(dǎo)電性，則在這種情形，第一襯底優(yōu)選由 選自Si、 GaAs、 GaP、 InP和SiC中的材料形成。此外，第一襯底不局限于 具有導(dǎo)電性的襯底，也可以是不具有導(dǎo)電性的襯底。舉例來(lái)說(shuō)，構(gòu)成不具有 導(dǎo)電性的第一襯底的材料包括藍(lán)寶石、A1N等材料。第一襯底的厚度優(yōu)選是 10到500拜。
上述第一襯底的厚度優(yōu)選等于或大于上述金屬膜的厚度。 此外，本發(fā)明中的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件優(yōu)選至少在上述通孔 的內(nèi)壁面和上述金屬膜的側(cè)壁面之間具有保護(hù)層。
此外，本發(fā)明中的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件優(yōu)選具有位于上述n型氮 化物基化合物半導(dǎo)體層的表面上的n型電極。
此外，本發(fā)明提供了 一種上述氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方 法。所述氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法包括在第二襯底上依 次至少層疊n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層、有源層及p型氮化物基化合物半 導(dǎo)體層以形成氮化物基化合物半導(dǎo)體部分的步驟；將具有通孔且通孔中掩埋 有金屬膜的第一襯底粘附到上述氮化物基化合物半導(dǎo)體部分的步驟；及移除 上述第二襯底的步驟。
這里，粘附上述第一襯底的步驟優(yōu)選包括將屬于上述第一村底的第一粘 附層與屬于上述氮化物基化合物半導(dǎo)體部分的第二粘附層結(jié)合的步驟。
第 一襯底優(yōu)選按如下步驟制作
(I) 在襯底的一個(gè)表面上形成第一粘附層的步驟；
(II) 在襯底的另一表面上形成通孔的步驟；及
(III) 在所述通孔中形成金屬膜的步驟。 或者，第一襯底可以按如下步驟制作
(i)在襯底的一個(gè)表面上形成孔的步驟，且該孔的深度不足以使得該孔
穿透該襯底；
(ii) 在所述孔中形成金屬膜的步驟；
(iii) 研磨或拋光村底另一表面的步驟；及
(iv) 在襯底的任一表面上形成第一粘附層的步驟。
上述金屬膜優(yōu)選由電鍍、無(wú)電鍍、氣相沉積、濺射、印刷或這些方法中 兩個(gè)或多個(gè)的組合形成。
劃分的步驟。在這種情形，劃片優(yōu)選在上述第一襯底中沒(méi)有形成上述通孔的 區(qū)域中的任意位置上進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其具有能 從上部和下部引出電極且改善了散熱性能的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樵摪l(fā)光器件使用 了能易于散熱的襯底。本發(fā)明所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件優(yōu)選用 于大電流應(yīng)用。
通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述和其它目的、特 征、方面及優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見(jiàn)。


圖1的橫截面示意圖示出本發(fā)明中氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的優(yōu)
選示例。
圖2A到2K的工藝示意圖示出制作氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的 方法的優(yōu)選示例。
圖3A到3F的工藝示意圖示出制作第一襯底的另一優(yōu)選方法。
圖4的橫截面示意圖示出第一襯底的另一優(yōu)選示例。
圖5的橫截面示意圖示出傳統(tǒng)氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件結(jié)構(gòu)
具體實(shí)施例方式
<氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件〉
圖1的橫截面示意圖示出了本發(fā)明中氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的 一個(gè)優(yōu)選示例。圖1中所示的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件在第一襯底 101上自第一襯底101側(cè)依次形成p型歐姆電極105、p型氮化物基半導(dǎo)體接 觸層106、 p型氮化物基半導(dǎo)體層107、有源層108及n型氮化物基化合物半
導(dǎo)體層109。 p型氮化物基半導(dǎo)體接觸層106、 p型氮化物基半導(dǎo)體層107、 有源層108及n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層109構(gòu)成了氮化物基化合物半導(dǎo) 體部分110。此外，在n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層109上有n型歐姆電極 111。第一襯底101和氮化物基化合物半導(dǎo)體部分IIO通過(guò)第一粘附層112 和第二粘附層113彼此粘結(jié)。
第一襯底101具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中在導(dǎo)電襯底102上沿該襯底的上下 方向(厚度方向)提供有通孔，金屬膜104掩埋于該通孔中。此外，第一襯 底101具有保護(hù)層，該保護(hù)層位于通孔的內(nèi)壁面和金屬膜104的側(cè)壁面之間， 以及位于導(dǎo)電襯底102與氮化物基化合物半導(dǎo)體部分IIO形成側(cè)相對(duì)的表面上。
在本發(fā)明的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件中，如上所述使用了掩埋有 金屬膜的襯底，從而襯底的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率整體上得到了提高。因此，由襯 底側(cè)散熱的性能要比傳統(tǒng)襯底的高，并且能防止芯片的可靠性惡化、發(fā)光效 率降低等由散熱性差引起的問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明中這樣的氮化物基化合 物半導(dǎo)體發(fā)光器件優(yōu)選用于大電流應(yīng)用。
下面將詳細(xì)解釋第一村底。第一襯底101具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中金屬膜 104掩埋于提供在導(dǎo)電村底102中且沿上下方向(厚度方向)穿透第一襯底 的通孔中。提供有通孔的襯底不一定要有導(dǎo)電性。然而，考慮到通孔形成過(guò) 程中襯底的穩(wěn)定性，該襯底優(yōu)選有導(dǎo)電性。作為具有導(dǎo)電性的襯底，可優(yōu)選 使用Si、 GaAs、 GaP、 InP、 SiC等?？紤]到通孔形成的容易程度，可更優(yōu)選 使用Si襯底等。正如下面要描述的，第一襯底的作用是當(dāng)生長(zhǎng)例如幾個(gè)微 米厚的氮化物基化合物半導(dǎo)體部分110的生長(zhǎng)襯底(第二襯底)被移除后保 持氮化物基化合物半導(dǎo)體部分110。因此，為了在生長(zhǎng)襯底移除后的流程中 穩(wěn)定晶片處理，第一襯底101的厚度優(yōu)選設(shè)定為10到500|im，更優(yōu)選為50 到200pm。第一襯底的厚度與導(dǎo)電襯底102的厚度具有相同的含義。然而， 在圖l所示的情況下，在導(dǎo)電襯底102上形成了保護(hù)層103，所以第一襯底 的厚度是導(dǎo)電村底102和保護(hù)層103厚度的總和。
此外，第一襯底不局限于具有導(dǎo)電性的村底，也可以是不具有導(dǎo)電性的 襯底。當(dāng)用不具有導(dǎo)電性的襯底作第一襯底時(shí)，即使保留第一襯底，電極也
說(shuō)，構(gòu)成不具有導(dǎo)電性的第一襯底的材料的示例包括藍(lán)寶石、A1N等。
由于考慮到與沒(méi)有形成金屬膜的情況相比形成金屬膜提高了襯底的導(dǎo) 熱性和導(dǎo)電性，因此本發(fā)明中不特別限定構(gòu)成金屬膜104的金屬材料的類(lèi)型。 然而，為了進(jìn)一步提高襯底的散熱性，作為金屬膜材料，優(yōu)選選擇其熱導(dǎo)率 和電導(dǎo)率要高于構(gòu)成第一襯底的材料即導(dǎo)電襯底102的材料的材料。舉例來(lái)
說(shuō)，熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率較高的金屬包括Cu、 Ag、 Au、 Ni、 Pd、 Al等，并且它 們中的一種、兩種或多種可以用于本發(fā)明。在通孔104中形成金屬膜104的 方法的示例為電鍍、無(wú)電鍍、氣相沉積、賊射、印刷或它們中兩種或多種方 法的組合。當(dāng)金屬膜104的厚度例如為100pm或更厚時(shí)，優(yōu)選使用電鍍的 方法。
第一襯底101的厚度優(yōu)選等于或大于金屬膜104的厚度。從而，由于第 一襯底中未形成通孔的部分的厚度要大于第 一村底中形成通孔的部分的厚 度，所以能防止金屬遷移，并抑制在市場(chǎng)中的缺陷產(chǎn)生。此外，也可以保護(hù) 通孔中形成的金屬膜的側(cè)壁。如上所述，當(dāng)在導(dǎo)電襯底102上形成保護(hù)層103 時(shí)，第一襯底101的厚度是導(dǎo)電襯底102的厚度和保護(hù)層103厚度的總和。
導(dǎo)電襯底102中形成的通孔的形狀并不特別限定，舉例來(lái)說(shuō)，沿平行襯 底表面方向的截面形狀可以是圓形、橢圓形、矩形等。每個(gè)芯片上的通孔數(shù) 量也不特定限定。此外，從散熱性的角度考慮，第一襯底的表面上通孔占有 的表面積比率優(yōu)選盡可能地大。然而，如果金屬膜的形成使晶片翹曲成為問(wèn) 題，則通過(guò)形成多個(gè)更小尺寸的通孔，可以減小晶片翹曲，與此同時(shí)，也努 力改善了熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。
如圖l所示，在本發(fā)明中，保護(hù)層103優(yōu)選至少提供在通孔的內(nèi)壁面和 金屬膜104的側(cè)壁面之間。從而，如果使用了可擴(kuò)散的金屬比如銅，那么金 屬向?qū)щ姶宓?02中的擴(kuò)散就可以被防止，并且芯片的可靠性也可以被提高。 如圖1所示的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件在導(dǎo)電襯底102與氮化物基化 合物半導(dǎo)體部分IIO形成側(cè)相對(duì)的表面上具有保護(hù)層。然而，保護(hù)層并不必 須在這部分上形成。通過(guò)在導(dǎo)電襯底表面上保留該保護(hù)層，可努力簡(jiǎn)化制作 步驟。
保護(hù)層103的厚度并不特別限定，例如，可以設(shè)定為10到500nm。此 外，舉例來(lái)說(shuō)，作為保護(hù)層的材料，SK)2或SiN、或它們的層疊體、或者對(duì) 通孔中形成金屬膜有勢(shì)壘(barrier)效應(yīng)的金屬層都可以使用。
p型氮化物基半導(dǎo)體接觸層106、p型氮化物基半導(dǎo)體層107、有源層108 和n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層109中的每層都由InxAlyGai-x-yN ( (K x， 0 <y， x + y《l)構(gòu)成，且可以具有傳統(tǒng)已知的、合適的結(jié)構(gòu)和厚度。有源層 108優(yōu)選具有多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。此外，傳統(tǒng)已知的材料和結(jié)構(gòu)可被 采用作為p型歐姆電極105和n型歐姆電極111。優(yōu)選用Hf/Al作為n型歐 姆電極111。
這里，n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層109優(yōu)選在其至少部分表面上具有 凹凸。從而，有源層108輻射的光能被有效地從氮化物基化合物半導(dǎo)體中取 出。表面凹凸可由干法蝕刻、用KOH等的濕法蝕刻、微壓印(nano-imprinting ) 等形成。舉例來(lái)說(shuō)，表面凹凸的深度可被設(shè)定在0.1到2.0|im。此外，在n 型氮化物基化合物半導(dǎo)體層109具有表面凹凸的情況下，n型歐姆電極111 可以形成于表面凹凸上，或者也可以形成于未形成有凹凸的表面上。為了得 到上述由于形成表面凹凸的效果，n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層109優(yōu)選在 形成n型歐姆電極的區(qū)域之外的表面上具有凹凸。
第一粘附層112和第二粘附層113提供來(lái)粘結(jié)第一村底101和氮化物基 化合物半導(dǎo)體部分110，而且可采用傳統(tǒng)已知的材料和結(jié)構(gòu)。
而，下面所示的方法可優(yōu)選^f吏用。
<制作氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法>
制作本發(fā)明中氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法至少包括以下步
驟
(1) 第一步，在第二襯底上依次至少層疊n型氮化物基化合物半導(dǎo)體 層、有源層和p型氮化物基化合物半導(dǎo)體層以形成氮化物基化合物半導(dǎo)體部
分；
(2) 第二步，將具有通孔且通孔中掩埋有金屬膜的第一襯底粘結(jié)到所 述的氮化物基化合物半導(dǎo)體部分上；及
(3) 第三步，移除上述第二襯底。
參考圖2A到2K，將詳細(xì)介紹制作圖1中所示的氮化物基化合物半導(dǎo)體 發(fā)光器件的方法的一個(gè)示例。圖2A到2K的工藝示意圖示出制作本發(fā)明中 氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法的 一個(gè)優(yōu)選示例。 (1)第一步
如圖2A所示，在本步驟中，由如下工藝得到其中形成有氮化物基化合
物半導(dǎo)體部分no的晶片在第二襯底201上用MOCVD方法(金屬有機(jī)化 學(xué)氣相沉積方法)層疊緩沖層202，然后依次層疊n型氮化物基化合物半導(dǎo) 體層109、有源層108、 p型氮化物基化合物半導(dǎo)體層107和p型氮化物基半 導(dǎo)體接觸層106。接著，將晶片從MOCVD設(shè)備中取出后，如圖2B所示，p 型歐姆電極105被層疊于p型氮化物基半導(dǎo)體接觸層106上，并且第二粘附 層113被進(jìn)一步層疊于其上。舉例來(lái)說(shuō)，其中依次層疊有Pd層(層厚15 埃)、Ag層(層厚300納米)和Ni層(層厚IOO納米)的層疊體可被用作 p型歐姆電極105。然而，電極結(jié)構(gòu)和層厚并不局限于上述層疊體。舉例來(lái) 說(shuō)，Ni層、Pt層等可以被用來(lái)取代Pd層，并且AgNd層、APC層等可以被 用來(lái)取代Ag層。此外，其中依次層疊Ti層(層厚2000埃)、Pt層(層厚 300埃)和Au層(層厚3000埃)的層疊體可被用作第二粘附層113。然 而，結(jié)構(gòu)和層厚并不局限于上述層疊體。舉例來(lái)說(shuō)，可使用其中依次層疊有 Ti層(層厚250埃)、TiW層(層厚2000埃)和Au層(層厚3000埃) 的層疊體。舉例來(lái)說(shuō)，藍(lán)寶石襯底等可用作第二襯底201。 (2)第二步
本步驟是將具有通孔且通孔中掩埋有金屬膜的第一襯底粘結(jié)到上述氮 化物基化合物半導(dǎo)體部分上。第一襯底101例如可如下制作。首先，參考圖 2C，在導(dǎo)電襯底102上依次層疊Si()2層(層厚lpm)、 TiW層(層厚2000 埃)、Au層(層厚3pm)和AuSn層(層厚1000埃)以作為第一粘附層 112。這里，Si02層用作刻蝕形成通孔時(shí)的刻蝕停止層。第一粘附層112的 頂層是AuSn層。第一粘附層112的結(jié)構(gòu)和層厚不局限于上面所述的。舉例 來(lái)說(shuō)，粘附層可以具有其中可依次層疊有Si02層(層厚ljxm)、 Ti層(層 厚250埃)、TiW層(層厚2000埃)、Au層(層厚3pm )和AuSn層(層 厚1000埃)的結(jié)構(gòu)。此外，如上所述，用作第一襯底的襯底并不必須具有 導(dǎo)電性。然而，該襯底優(yōu)選具有導(dǎo)電性。
此外，導(dǎo)電襯底102的厚度優(yōu)選是10到500pm,比如100(im。導(dǎo)電襯 底102的材料如上所述，比如可以用Si襯底。
接著，如圖2D所示，支撐材料203提供于第一粘附層112上。舉例來(lái) 說(shuō)，UV帶(可被UV輻照分解的樹(shù)脂帶)等可用作支撐材料203。由于在 導(dǎo)電襯底102中形成通孔后，在通孔形成區(qū)域僅保留了第一粘附層112的物 質(zhì)，所以支撐材料203具有保持襯底的支撐作用。此外，在形成第一粘附層112的表面的相對(duì)側(cè)上形成有光掩模204，然后通過(guò)干法蝕刻形成穿透導(dǎo)電 襯底102的通孔201,如圖2E所示。光掩模204的厚度優(yōu)選是10pm或更厚。 如果在Si襯底中形成通孔，那么在蝕刻過(guò)程中可以使用Al膜作掩模以代替 上述光掩模。
接著，用干法蝕刻移除位于通孔210的底面上且為露出的第一粘附層 112的組成膜的SiCb層和TiW層。移除Si02層和TiW層后就露出了 Au層。 如果用后面要描述的電鍍方法形成金屬膜，則Au層起到電鍍籽核的作用。 如果用電鍍以外的方法形成金屬膜，則不總是必須移除SiCb層和TiW層。
接著，如圖2F所示，用剝離液移除光掩模204后，在通孔210的側(cè)表 面和導(dǎo)電襯底102的表面上依次形成Si02層(層厚4000埃)和SiN層(層 厚5000埃)以作為保護(hù)層103。此外，對(duì)金屬膜104具有勢(shì)壘效應(yīng)的金屬 層也能用作保護(hù)層，舉例來(lái)說(shuō)，這類(lèi)金屬層包括Ti層、TiN層、TaN層、TiW 層等。該金屬層的厚度可被設(shè)定到比如約2000埃。
接著，參考圖2G，在通孔210中形成金屬膜104。如果用電鍍形成金屬 膜104，可將襯底浸沒(méi)在電鍍槽中以進(jìn)行金屬膜的形成。浸沒(méi)的時(shí)間并不特 別限定，根據(jù)晶片中的厚度均勻性及金屬膜所需的膜質(zhì)量來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇，舉 例來(lái)說(shuō)，可設(shè)定在30到180分鐘。更具體地，舉例來(lái)說(shuō)，如果形成厚度為 100(am的金屬膜，浸沒(méi)時(shí)間可設(shè)定為約90分鐘。如上所述，金屬膜104的 厚度優(yōu)選等于或小于第一襯底101的厚度。因此，第一襯底的厚度(在圖l 所示的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件中導(dǎo)電村底102和保護(hù)層103厚度的 總和)為100nm，金屬膜的厚度可優(yōu)選是100pm或更小。當(dāng)形成了金屬膜， 如果金屬膜的厚度大于第一襯底的厚度且金屬膜從第一襯底表面凸出，則優(yōu) 選用拋光等方法使金屬膜的厚度與襯底厚度一致或更小。
接著，用UV輻照移除支撐材料203，且得到了第一襯底101，第一襯 底101在其一個(gè)表面上有第一粘附層并且在通孔中的金屬膜(見(jiàn)圖2H)。
將如上形成具有第一粘附層112的第一襯底101和具有第二粘附層113 并形成在第二襯底201上的氮化物基化合物半導(dǎo)體部分110粘結(jié)在一起得到 具有圖2I所示結(jié)構(gòu)的器件。這時(shí)，如果第一粘附層112的頂層是AuSn層并 且第二粘附層113的頂層是Au層，則可在上述粘結(jié)中使用AuSn共晶結(jié)合。
此外，第一襯底也可以是用如下所示方法制作的襯底。參考圖3A到3F， 將解釋制作第一襯底的另一優(yōu)選方法。首先，如圖3A所示，1微米或更厚
的光掩模304形成于導(dǎo)電襯底302上，然后通過(guò)干法蝕刻形成深度不穿透導(dǎo) 電襯底302的孔310。舉例來(lái)說(shuō)，如果導(dǎo)電襯底302的厚度是200|im，孔310 的深度可設(shè)定為約100|im。如果導(dǎo)電襯底302是Si襯底，如上所述，Al膜 可用作刻蝕掩模。
接著，移除該光掩模，執(zhí)行在孔310中形成金屬膜340的步驟。舉例來(lái) 說(shuō)，如果采用電鍍方法形成金屬膜，則金屬膜可如下形成。首先，在形成孔 310的表面上形成勢(shì)壘金屬層(層厚2000埃)和籽核層(層厚3000埃) 以作為保護(hù)層320。勢(shì)壘金屬層的例子包括Ti層、TiN層、TiW層、TaN層 等。籽核層的例子包括Cu層，Au層等。隨后，形成用于電鍍的光掩模330 (厚度lpm或更厚)(參見(jiàn)圖3B)。由于孔310形成于導(dǎo)電村底302中， 舉例來(lái)說(shuō)，優(yōu)選使用諸如干膜的材料而非液態(tài)抗蝕劑來(lái)作為光掩模330材料。 此外，優(yōu)選形成光掩模的圖形以使得光致抗蝕劑覆蓋導(dǎo)電襯底302中不形成 孔310的部分。也就是說(shuō)，在導(dǎo)電村底中形成的孔310優(yōu)選和光掩模330的 開(kāi)口 335匹配。
接著，通過(guò)電鍍?cè)趯?dǎo)電襯底302的孔310中形成金屬膜340 (見(jiàn)圖3C)。 電鍍可通過(guò)把襯底浸沒(méi)到電鍍槽中來(lái)進(jìn)行。浸沒(méi)的時(shí)間并不特別限定，根據(jù) 晶片中的厚度均勻性及金屬膜所需的膜質(zhì)量來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇，舉例來(lái)說(shuō)，可設(shè) 定在30到180分鐘。更具體地，舉例來(lái)說(shuō)，如果形成厚度為100pm的金屬 膜，浸沒(méi)時(shí)間可設(shè)定為約90分鐘。如果用電鍍以外的方法形成金屬膜340， 那么優(yōu)選在孔310的內(nèi)壁面和金屬膜340的側(cè)壁面之間形成至少對(duì)金屬膜 340有勢(shì)壘效應(yīng)的金屬層。接著，用剝離液移除光掩模330。
然后，通過(guò)刻蝕或拋光移除導(dǎo)電襯底302表面上的保護(hù)層320(見(jiàn)圖3D)。 如果金屬膜自導(dǎo)電襯底的表面凸出，在用刻蝕、拋光等移除保護(hù)層的同時(shí)優(yōu) 選使得金屬膜的厚度為導(dǎo)電襯底的厚度。
接著，研磨或拋光導(dǎo)電襯底與孔310形成側(cè)相對(duì)的表面以露出保護(hù)層 320 (見(jiàn)圖3F)。因此，就在導(dǎo)電襯底中形成了通孔，并且得到了具有通孔 中掩埋有金屬膜的結(jié)構(gòu)的第一襯底。在本例中，金屬膜340的厚度是100pm。 進(jìn)行研磨或拋光直到露出金屬膜340為止。最后，如圖3F所示，為了與氮 化物基化合物半導(dǎo)體部分110結(jié)合，在研磨或拋光表面上形成第一粘附層 350。第一粘附層350可以形成于與研磨或拋光表面相對(duì)的表面上。舉例來(lái) 說(shuō)，第一粘附層350可以具有其中依次沉積有TiW層(層厚2000埃)、Au
層(層厚3|im)和AuSn層(層厚1000埃)的結(jié)構(gòu)。例如，Ti層可代替 TiW層使用。
將如上形成的具有第一粘附層350的第一襯底301和具有第二粘附層且 形成在第二襯底201上的氮化物基化合物半導(dǎo)體部分IIO相粘結(jié)得到了結(jié)構(gòu) 與圖2I所示結(jié)構(gòu)類(lèi)似的器件。這時(shí)，如果第一粘附層350的頂層是AuSn層 并且第二粘附層113的頂層是Au層，則可在上述粘結(jié)中使用AuSn共晶結(jié)合。
(3)第三步
本步驟是移除第二襯底201以露出n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層109的 表面的步驟。具體來(lái)說(shuō)，用激光剝離移除第二襯底，緩沖層202上進(jìn)行基于 鹽酸的濕法蝕刻等移除Ga,然后用干法蝕刻，露出n型氮化物基化合物半 導(dǎo)體層109的表面。這樣的話，得到如圖2J所示的移除第二襯底201的器 件。這里，移除第二襯底201之后，幾微米厚的氮化物基化合物半導(dǎo)體部分 可被第一襯底101保持，并且可穩(wěn)定后序步驟中的晶片處理。
接著，抗蝕劑掩模(例如，lpm厚)形成于n型氮化物基化合物半導(dǎo)體 層109的表面上，并且例如通過(guò)干法蝕刻形成liim深的表面凹凸220 (見(jiàn)圖 2K)。干法蝕刻之后，用剝離液移除抗蝕劑。接著，形成n型歐姆電極lll， 然后進(jìn)行芯片劃分，得到圖1所示的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件。N型 歐姆電極111具有其中逐層層疊Hf層(50埃)和Al層(9000埃)的結(jié)構(gòu)。 N型歐姆電極111的結(jié)構(gòu)和厚度不局限于此。此外，劃片優(yōu)選在沒(méi)有形成通 孔的區(qū)域(也就是沒(méi)有形成金屬膜的區(qū)域)中的任意位置進(jìn)行。在金屬膜形 成的位置劃片會(huì)使金屬膜退化，這是因?yàn)榻饘倌さ膫?cè)面沒(méi)有被保護(hù)，從而導(dǎo) 致金屬膜被暴露的情形。此外，由于每個(gè)芯片的金屬膜的總面積降低了，所 以對(duì)于散熱性能會(huì)降低的擔(dān)心減少了 ?？赏ㄟ^(guò)切割進(jìn)行劃分芯片。
圖1所示的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件每個(gè)芯片有一個(gè)通孔。然而， 并不局限于此，如果晶片翹曲成為問(wèn)題等等，則通過(guò)使用其中形成有多個(gè)更 小尺寸(通孔的寬度)的通孔的第一襯底401，可以改善晶片翹曲并且同時(shí) 努力改善電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率。圖4所示的第一襯底401具有金屬膜404和保護(hù) 層403,該金屬膜404掩埋于導(dǎo)電襯底402中的兩個(gè)通孔中，該保護(hù)層403 形成在通孔的內(nèi)壁面和金屬膜404的側(cè)壁面之間以及形成在導(dǎo)電襯底402與 氮化物基化合物半導(dǎo)體部分形成側(cè)相對(duì)的表面上。此外，第一粘附層412形
成于第一襯底401的表面上。
引出電極的結(jié)構(gòu)并且具有高的散熱性，它可優(yōu)選被用于需要高散熱的產(chǎn)品， 比如用于大電流的產(chǎn)品等，并且可以防止可靠性退化和發(fā)光效率降低。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述和圖解了本發(fā)明，但應(yīng)該知道的是這僅僅是圖解和舉 例而不應(yīng)該成為限制，本發(fā)明的范圍應(yīng)由權(quán)利要求的條款解釋。
本申請(qǐng)以在日本專(zhuān)利局2007年7月26日遞交的第2007-194282號(hào)申請(qǐng) 及2008年5月30日遞交的第2008-142705號(hào)申請(qǐng)為基礎(chǔ)，并在此通過(guò)引用 將其內(nèi)容全部并入。
權(quán)利要求
1、一種氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括第一襯底和氮化物基化合物半導(dǎo)體部分，所述氮化物基化合物半導(dǎo)體部分自所述第一襯底側(cè)依次包括p型氮化物基化合物半導(dǎo)體層、有源層和n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層，其中，所述第一襯底具有沿上下方向穿透所述第一襯底的通孔，并且金屬膜掩埋于所述通孔中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述 金屬膜的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率均大于構(gòu)成所述第一襯底的材料的電導(dǎo)率和熱導(dǎo) 率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述 金屬膜由自Cu、 Ag、 Au、 Ni、 Pd和Al中選出的一種、兩種或多種金屬構(gòu) 成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述 第一襯底具有導(dǎo)電性。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述 第一襯底由自Si、 GaAs、 GaP、 InP和SiC中選出的材料形成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述 第一襯底不具有導(dǎo)電性。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述 第 一村底的厚度是10到500 ju m。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述 第一襯底的厚度等于或大于所述金屬膜的厚度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，至少在所 述通孔的內(nèi)壁面和所述金屬膜的側(cè)壁面之間具有保護(hù)層。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，在所述n 型氮化物基化合物半導(dǎo)體層的表面上具有n型電極。
12、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作 方法，其步驟包括 在第二襯底上至少依次層疊n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層、有源層和p將具有通孔且所述通孔中掩埋有金屬膜的第一襯底粘結(jié)到所述氮化物 基化合物半導(dǎo)體部分上；及 移除所述第二襯底。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方 法，其中粘結(jié)所述第一襯底的步驟包括將屬于所述第一襯底的第一粘附層與 屬于所述氮化物基化合物半導(dǎo)體部分的第二粘附層結(jié)合的步驟。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方 法，其中所述第一襯底按如下步驟制作(I) 在襯底的一個(gè)表面上形成第一粘附層；(II) 在所述襯底的另一表面上形成通孔；及(III) 在所述通孔中形成金屬膜。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方 法，其中所述第一襯底按如下步驟制得(i) 在襯底的一個(gè)表面上形成孔，且所述孔的深度不足以使得所述孔穿 透所述襯底；(ii) 在所述孔中形成金屬膜；(iii) 研磨或拋光所述襯底的另 一表面；及(iv) 在所述襯底的任一表面上形成第一粘附層。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方 法，其中所述金屬膜通過(guò)電鍍、無(wú)電鍍、氣相沉積、濺射、印刷或這些方法 中兩個(gè)或多個(gè)的組合形成。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方 法，進(jìn)一步包括進(jìn)行芯片劃分的步驟，其中所述芯片劃分在所述第一襯底中 未形成所述通孔的區(qū)域中任意位置上進(jìn)行。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制作方法。該氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有第一襯底和氮化物基化合物半導(dǎo)體部分，并且該氮化物基化合物半導(dǎo)體部分自第一襯底側(cè)依次包括p型氮化物基化合物半導(dǎo)體層、有源層和n型氮化物基化合物半導(dǎo)體層，其中該第一襯底具有沿上下方向穿透該第一襯底的通孔，并且金屬膜掩埋于該通孔中。該氮化物基化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的散熱性能得到了改善。
文檔編號(hào)H01L33/06GK101355133SQ20081014424
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者地主修 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社