專利名稱：基于應力可調InGaAlN薄膜的發(fā)光器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件的制備。更具體而言，本發(fā)明涉及一種在Si襯底上生 長并隨后轉移至抗腐蝕金屬襯底的基于應力可調InGaAlN外延薄膜的發(fā)光器件的制備方 法。
背景技術：
InGaAlN(InxGayAl1^yN, 0彡χ彡1，0彡y彡1)半導體發(fā)光器件，特別是發(fā)光二極 管(LED)已被廣泛地應用于多種應用中，如全色大屏幕顯示，交通燈，顯示用背光源，照明等。一般來說，InGaAlN材料在藍寶石襯底上生長且一般被制成橫向電極LED。這樣一 種器件通常具有效率低和熱沉性能差的弱點。此外，P-型導電層往往吸收一定量的光，對 橫向電極發(fā)光器件的光電性能造成了不良影響。另外，藍寶石成本高且制備困難使得難以 實現(xiàn)低成本的大量LED生產。Si襯底成本更低且容易制備，所以在Si襯底上生長InGaAlN外延薄膜并接著制備 LED具有良好的經濟效益。然而，在Si襯底上生長基于InGaAlN薄膜的橫向電極LED存在 一些諸如芯片面積利用率低、Si襯底與ρ-側電極產生光吸收的問題。盡管可以通過電極 附于Si襯底的背面制造垂直電極LED，以增大芯片面積利用率，但是光吸收問題仍未解決。 此外，在InGaAlN外延薄膜內AlN緩沖層的存在常導致LED更高的啟始電壓?？山Y合濕法刻蝕和晶片邦定技術將在Si襯底上生長的InGaAlN外延薄膜轉移至 新的低阻抗襯底上，進而制備垂直電極LED。這種方法可以提高發(fā)光效率，增大芯片面積利 用率以及降低LED串聯(lián)電阻。盡管如此，晶片邦定過程常需要高溫和高壓，這樣的條件通常 的后果是器件可靠性降低。此外，被轉移的InGaAlN薄膜經常遭受拉伸應變，降低器件可靠 性。另一個不利因素是應用于晶片邦定過程中的貴金屬成本。
發(fā)明內容
本發(fā)明一個實施例提供了一種制備基于應力可調多層半導體薄膜的半導體發(fā)光 器件的方法。該方法包括在所述生長襯底上外延生長多層半導體薄膜，其中所述多層半導 體薄膜包括第一摻雜半導體層，第二摻雜半導體層以及多量子(MQW)有源層。該方法進一 步包括在所述第一摻雜半導體層上形成歐姆接觸金屬層，并在所述歐姆接觸金屬層上沉積 金屬襯底，其中所述金屬襯底的密度和/或材料組成沿垂直方向可以調節(jié)，從而使得多層 半導體薄膜內的應力可調。在該實施例的一個變型中，該方法包括預制圖形化所述生長襯底，使其具有溝槽 和臺面。在該實施例的一個變型中，所述第一摻雜半導體層是ρ-型摻雜半導體層。在該實施例的一個變型中，所述第二摻雜半導體層是η-型摻雜半導體層。在該實施例的一個變型中，所述金屬襯底包括單一金屬。
在該實施例的另一變型中，該方法包括沿所述金屬襯底的垂直方向調節(jié)金屬的密 度以調節(jié)多層半導體薄膜內應力的方向和水平。在該實施例的一個變型中，所述金屬襯底包括金屬合金。在該實施例的另一變型中，該方法包括沿所述金屬襯底的垂直方向調節(jié)金屬合金 中金屬的密度和重量，以調節(jié)多層半導體薄膜內應力的方向和水平。在該實施例的一個變型中，該方法包括沉積鈍化層，其覆蓋所述多層半導體薄膜 的側壁，和/或部分所述第一摻雜半導體層的底表面，和/或部分所述第二摻雜半導體層的 上表面。在該實施例的另一變型中，鈍化層包括下列材料中的至少一種氧化硅(SiOx)，氮 化硅(SiNx)，氧化鋁(Al2O3)，以及氧氮化硅(SiOxNy)。在該實施例的一個變型中，該方法包括在歐姆接觸金屬層內形成電極互補區(qū)，其 中所述電極互補區(qū)的形狀實質上與歐姆電極的形狀形成互補。在該實施例的另一變型中，所述電極互補區(qū)利用下列材料中的至少一種填充氧 化硅(SiOx),氮化硅(SiNx),氧化鋁(Al2O3)以及氧氮化硅(SiOxNy)。在該實施例的一個變型中，該方法包括在未被所述歐姆電極覆蓋的發(fā)光半導體器 件的上表面上進行表面粗化處理。
圖IA圖示了根據本發(fā)明一個實施例的具有預制圖形化成溝槽和臺面的部分生長 襯底。圖IB圖示了根據本發(fā)明一個實施例的預制圖形化生長襯底的橫截面視圖。圖2圖示了根據本發(fā)明一個實施例的在預制圖形化襯底上金屬有機化學汽相沉 積(MOCVD)生長的InGaAlN薄膜的橫截面視圖。圖3給出流程圖說明根據本發(fā)明一個實施例的制備垂直電極發(fā)光器件的步驟。圖4A-4F圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個垂直電極發(fā)光器件的橫截面視圖。
具體實施例方式給出以下描述，以使得本領域技術人員能夠制造并使用本發(fā)明，且這些描述是在 具體應用及其需求的背景下提供的。公開實施例的許多修改對本領域技術人員來說是顯而 易見的，且在不偏離本發(fā)明精神實質和范圍的前提下，這里所限定的一般原理可被應用于 其他實施例和應用中。因此，本發(fā)明不限于所示實施例，而是與權利要求的最寬范圍一致。本發(fā)明的實施例提供了一種基于應力可調InGaAlN薄膜的發(fā)光器件。將在Si襯 底上生長的外延InGaAlN薄膜轉移至抗Si刻蝕液腐蝕的金屬襯底上，可簡化制備過程并降 低制備成本。通過調節(jié)金屬襯底的組成和沉積條件，也可以調節(jié)InGaAlN薄膜內的應力水 平。降低InGaAlN薄膜內的拉伸應力水平或將拉伸應力逆轉成壓縮應力，能提高發(fā)光器件 的可靠性。在Si襯底上外延生長為了在常規(guī)大面積襯底(如Si襯底)上生長無裂紋hGaAlN薄膜，以促進高質 量，低成本，短波長LED的大規(guī)模生產，介紹一種包括預制圖形化襯底成溝槽和臺面的生長方法。預制圖形化襯底成溝槽和臺面能有效釋放多層薄膜內由于襯底表面和多層薄膜之間 晶格系數和熱膨脹系數不匹配引起的應力。圖IA圖示了根據本發(fā)明一個實施例的利用光刻及等離子刻蝕技術形成具有預刻 蝕圖形的部分襯底的頂視圖?？涛g得到方形臺面100和溝槽102。圖IB通過圖示根據本發(fā) 明一個實施例的沿著圖IA中水平線AA’的預制圖形化襯底的橫截面視圖，更加清楚地圖示 了臺面和溝槽的結構。正如圖IB中所示，溝槽104的側壁有效地形成了隔離臺面結構的側 壁，如臺面106和部分臺面108和110。每個臺面限定一個獨立表面區(qū)域用于生長單個半導 體件器。溝槽102的寬度和深度大于3 μ m，且臺面100的尺寸大于100 μ m2。應注意的是可以運用不同的光刻和刻蝕技術在半導體襯底上形成溝槽和臺面。同 樣應注意的是，除了形成圖IA中所示的正方形臺面100，通過改變溝槽102的圖形可形成任 選的幾何形狀。這些任選幾何形狀中的一些包括但不限于三角形，矩形，平行四邊形，六邊 形，圓形或其他形狀。預制圖形化襯底準備好后，利用多種生長技術在預制圖形化襯底上生
多層半導體薄膜，其中多種生長技術包括但不限于金屬有機化學汽相沉積(MOCVD)。圖2圖 示了根據本發(fā)明一個實施例的在預制圖形化襯底上MOVCD生長的^GaAlN多層薄膜的橫截 面視圖。多層薄膜包括緩沖層202，η-型摻雜GaN層204，MQW有源層206以及ρ-型GaN層 208。在一個實施例中，緩沖層202的形成過程依次為生長Al種子層，第一 AlN緩沖 層，第一 AlGaN過渡層，第一 GaN緩沖層，第二 AlGaN過渡層，第二 AlN緩沖層，第三AlGaN過 渡層以及第二 GaN緩沖層。在緩沖層202上沉積如Si摻雜GaN層的η-型摻雜層204，MQW 有源層206，以及Mg摻雜GaN層的ρ-型摻雜層208?？蛇x的是，在一個實施例中，在ρ-型 摻雜層上沉積小于5nm厚的InGaN隧道層(圖2中未圖示)。沉積這種隧道層的目的是利 用表面張力通過InGaN層作用于GaN層。這種張力改變了 ρ-型層表面上的極化電場，反過 來增大了表面空穴濃度，因此提高了歐姆接觸的特性。這種^iGaN層也可摻雜Mg，并且可以 作為部分P-型摻雜層。同樣可選的是在η-型摻雜層內生長Si-摻雜InGaN層。為了簡化制備過程，可在所有緩沖層內摻雜預定數量的Si，使AlN緩沖層和AlGaN 過渡層都導電。因此，η-側歐姆接觸電極可隨后直接在緩沖層202的表面上沉積；另外，緩 沖層202需要部分刻蝕以暴露η-型摻雜層。垂肓電極LED的制備圖3給出流程圖說明根據本發(fā)明一個實施例的制備單個垂直電極LED的步驟。在步驟3A中，在預制圖形化襯底300上生長緩沖層302，n_型摻雜GaN層304，MQW 層306以及ρ-型摻雜GaN層308后，沉積ρ-側鈍化層310。ρ-側鈍化層包括下列材料中 的一種或多種SiNx，SiOx, SiOxNy以及A1203。應注意的是，如果ρ-側鈍化層310由SiNx或 SiOx構成，那么沉積過程期間，硅烷和吐載氣的存在會鈍化ρ-型層表面上的ρ-型摻雜劑， 也就是Mg離子，降低ρ-型層上的空穴濃度。因此，優(yōu)選是在P-側鈍化層310沉積之后，在 大約760°C時熱退火處理以激活Mg離子。在步驟;3B中，ρ-側歐姆接觸層312在圖形化且部分被刻蝕的p_側鈍化層310上 沉積。因為某些金屬材料會吸收氫原子，所以也可以先沉積P-側歐姆接觸金屬312，再進 行上述的熱退火處理，這樣退火過程既可以激活Mg離子又能形成歐姆接觸。在本發(fā)明的一個實施例中，P-側鈍化層310形成后，蒸發(fā)電鍍Pt層以形成ρ-側歐姆接觸金屬層312，然 后進行熱退火處理。在本發(fā)明的一個實施例中，熱退火處理是在N2 02 = 4 1的氣氛 下，在大約550°C時進行大約lOmin。ρ-側歐姆接觸層Pt的厚度可介于10 A至1000 Α。在本 發(fā)明的一個實施例中，Pt層的厚度大約是500 Α。除了 Pt，用于ρ-側歐姆接觸層312的材料 選擇包括但不限于Pt/Au合金，Pt/Rh合金，NiO/Au,銦-錫氧化物(ITO)，Pt和Au的交替 層；Pt和1 的交運層；Pt，Ph及金的交替層；Pt/I h/Au合金；Pt/Ag合金；Cu/Ag/Pt合金； 以及Ti/Ag/Pt合金。為提高垂直電極LED的光提取效率，ρ-側歐姆接觸層內可包括透明層和鄰接的反 射金屬層。透明層包括上述小于200 A厚的金屬歐姆接觸層，或導電氧化物層，如NiO/Au， ITO及其組合。導電氧化物層的厚度可大于或小于200 A。反射金屬層可通過沉積Ag或Al 薄層來形成，也可利用高反射合金來形成。同樣可選的是在歐姆接觸層和反射層之間設置 擴散阻擋層。擴散阻擋層具有高透光性且含有物理和化學性質穩(wěn)定的材料，因此它能有效 地防止由反射金屬層導致的對歐姆接觸層任何破壞性的影響。為了降低P-側歐姆接觸層 吸收的光量，可利用不連續(xù)歐姆接觸墊的矩陣形成P-側歐姆接觸層。在這種情況下，P-側 歐姆接觸層只覆蓋P-型摻雜層表面的一小部分，而P-型摻雜GaN層表面的其他部分與反 射金屬層或擴散阻擋層直接接觸。也可以形成不連續(xù)擴散阻擋層。應注意的是，在本發(fā)明 實施例中P-側歐姆接觸金屬層包括歐姆接觸層，可選的擴散阻擋層以及可選的反射層。在步驟3C中，金屬襯底314在多層薄膜上沉積。應注意的是，在金屬襯底314沉 積期間填充預制圖形化襯底300上的溝槽。金屬襯底314可包括單一金屬如Cr或金屬合 金如Cr合金。不論是單一金屬還是金屬合金，它們都能抵抗稍后用于刻蝕去除Si襯底的 化學刻蝕液的腐蝕。在本發(fā)明的一個實施例中，金屬襯底314包括Cr/不銹鋼合金。金屬 襯底314沿著垂直方向可具有可變的材料組成和可變的密度?？勺兊牟牧辖M成和可變的密 度沿著金屬襯底314的垂直方向會引起可變的熱膨脹系數。金屬襯底314的沉積可利用多種方法。這些方法可包括但不限于電弧離子鍍，磁 控濺射沉積，電子束(e_束)蒸發(fā)，熱蒸發(fā)，熱噴射涂布以及電鍍。在本發(fā)明一個實施例中， 多靶向電弧離子鍍設備用于沉積金屬襯底314。在本發(fā)明的一個實施例中，多層薄膜首先裝 載至朝外旋轉的旋轉樣品臺上，然后Cr與316級不銹鋼比為1 1的目標物被裝填至艙室 內。艙室在充入Ar氣前抽成壓力小于8X10_3!^的真空，然后保持0.5 壓力。首先，大約 IOOnm厚的不銹鋼層被鍍至多層薄膜表面上。因為不銹鋼的熱膨脹系數大于InGaAlN多層 薄膜，所以不銹鋼層能在InGaAlN多層薄膜上施加一定的壓縮應力，因此釋放薄膜內的拉 伸應力。在一定條件下，甚至可以將拉伸應力逆轉為成壓縮應力。之后，Cr和316級不銹鋼同時鍍在薄膜表面上，形成Cr/不銹鋼合金層。由于電 鍍過程期間真空室內溫度升高，若沿著垂直方向金屬襯底314的組成和密度不變，那么一 旦Si襯底被刻蝕掉，金屬襯底314將彎曲變形。因為Cr和不銹鋼具有不同的熱膨脹系數， 而熱膨脹系數與材料的密度有關，所以通過調節(jié)金屬襯底的組成和材料密度，沿著金屬襯 底314的垂直方向可實現(xiàn)調節(jié)熱膨脹系數。通過沿著垂直方向調節(jié)金屬襯底314的熱膨脹 系數，反過來調節(jié)了 InGaAlN多層薄膜內應力的方向和強度。應注意的是，不銹鋼的熱膨脹系數大于Cr，且材料的熱膨脹系數與其密度正相關， 這就意味著更低密度，更低的熱膨脹系數。電鍍期間，沉積的合金組成可通過調節(jié)每個目標物上的電流得到控制，且沉積的合金密度既可通過調節(jié)每個目標物上的電流又可通過調節(jié) 偏置電壓得到控制。低密度金屬襯底314可具有與GaN材料相同的熱膨脹系數，因此獲得 了可靠性增強的LED。此外，在Si襯底上生長的InGaAlN多層薄膜常受到襯底引起的拉伸 應力的影響，即使是在預制圖形化Si襯底上生長也不能避免這種影響。隔離生長臺面的尺 寸越大，拉伸應力越強。為釋放這種拉伸應力，金屬襯底314可具有稍高濃度的不銹鋼和稍 高的密度。此外，同樣可選的是，為增大金屬襯底314的導熱性，Cr和不銹鋼中含有預定量 的稀有元素。在步驟3D中，利用濕法刻蝕技術蝕刻掉Si襯底300，于是，多層薄膜與Si襯底300 分離且被轉移至金屬襯底314上。用于蝕刻掉Si襯底300的化學刻蝕液可以是熟知的Si 刻蝕液。在本發(fā)明的一個實施例中，利用硝酸，氫氟酸及乙酸比為5 2 2的混合液在 80°C時刻蝕Si襯底300。剝離Si襯底300后，填充在溝槽內的金屬此時突出于多層薄膜的 表面，形成金屬突出316。在步驟3E中，利用超聲波清洗或HCl刻蝕去除金屬突出316。在步驟3F中，η-側歐姆電極318形成。形成η_側歐姆電極318可能的材料包括 但不限于Au/Ge/Ni合金，Au/Si合金，TiN，以用含有Ti或Al的合金。在本發(fā)明的一個實 施例中，利用Au/Ge/Ni合金，包括86. 24% Au，11. 76% Ge，及2% Ni，形成η-型電極318。 不管用于與η-型摻雜層接觸的η-型電極318內的金屬是何種類型，η_型電極318的頂層 金屬包括Ti/Au合金或Ni/Au合金，這兩種合金都可方便地用于隨后的電極引線壓焊。在步驟3G中，覆蓋緩沖層和部分η-側歐姆電極的η_型鈍化層320在多層薄膜上 沉積后，去除在隔離臺面上生長的每個多層結構的邊緣，以保證整體更高的材料質量。邊緣 去除可由反應性離子刻蝕(RIE)技術和/或濕法刻蝕技術實現(xiàn)。用于RIE的氣體可包括氯 氣或其他一般熟知的GaN刻蝕氣體。用于濕法刻蝕的化學溶液可包括H3PO4, NaOH,及Κ0Η。 紫外線也可用于濕法刻蝕過程中。用于選擇性刻蝕的掩膜材料可包括光阻材料，和/或金 屬，和/或鈍化材料。用于形成鈍化層320的材料與形成鈍化層310的材料可相同或不同。在步驟:3Η中，側壁鈍化層322在每個多層結構的側壁上沉積。用于形成側壁鈍化 層322的材料與形成鈍化層310的材料可相同或不同。在步驟31中，通過分割多層薄膜和金屬襯底形成單個LED器件如LED 324。可用 于分割襯底的技術包括但不限于激光切割，機械切割，機械劃片及化學刻蝕，也可以使用 化學刻蝕與切割技術的組合。圖3J圖示了利用化學刻蝕技術和切割技術的組合獲得的單 個LED的橫截面視圖。圖4A圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 400的橫截面視圖。LED 400包括 非硅襯底402，ρ-側歐姆接觸金屬404，ρ-型摻雜層406，有源層408，η-型摻雜層410，緩 沖層412，η-側歐姆電極414，ρ-型鈍化層416，η-型鈍化層418，以及側壁鈍化層420。除 了在LED 400內的η-型鈍化層418只覆蓋緩沖層412且未覆蓋η-側歐姆電極414部分之 外，LED 400的結構及其制備過程與圖3中所示的LED 324相似。圖4B圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 422的橫截面視圖。除了在LED 422內的η-型鈍化層僅覆蓋緩沖層412的邊緣且LED 422的發(fā)光表面大部分未被覆蓋之 外，LED 422的結構及其制備過程與圖4A所示的LED 400相似。圖4C圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 4 的橫截面視圖。除了在LED426內的η-型鈍化層418經過了表面粗化處理之外，LED 426的結構及其制備過程與圖4A 所示的LED 400相似，在表面粗化處理期間，表面粗化圖形4 在η-型層鈍化層418的表 面上形成。表面粗化圖形包括但不限于六棱錐，圓柱體，錐形，環(huán)形及其他形狀。表面粗化 圖形428的形成可利用下列方法中的至少一種光電化學刻蝕，化學刻蝕，ICP刻蝕及RIE 刻蝕。圖4D圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 430橫截面視圖。除了在LED 430 內緩沖層412及η-型摻雜層410經過了表面粗化處理之外，LED 430的結構及其制備過程 與圖4B所示的LED 422相似，在表面粗化處理期間，表面粗化圖形432在緩沖層412上表面 上形成。表面粗化圖形包括但不限于六棱錐，圓柱形，錐形，環(huán)形及其他不規(guī)則形狀。表面 粗化圖形的形成可利用下列方法中的至少一種光電化學刻蝕，化學刻蝕，ICP刻蝕及RIE 刻蝕。表面粗化圖形432的穿透深度小于η-型摻雜層410厚度的2/3。圖4Ε圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 434的橫截面視圖。除了在LED 434內的η-側歐姆電極414在緩沖層412和η-型摻雜層410經過表面粗化處理后形成之 外，LED 434的結構及其制備過程與圖4D所示的LED 430相似。在表面粗化處理過程期間， 表面粗化圖形436在緩沖層412的上表面上形成，且覆蓋緩沖層412的整個上表面。圖4F圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 438的橫截面視圖。除了在LED 438內的ρ-側歐姆電極440包括電極互補區(qū)442，其通過去除ρ-側歐姆電極404內部分金 屬接觸形成之外，LED 438的結構及其制備過程與圖4E所示的LED 434相似。因此，η-側 歐姆電極414和ρ-側歐姆電極440實質上互補。利用互補垂直電極能提高光提取效率，原 因是多數載流子復合此時發(fā)生在有源區(qū)，該區(qū)向上的光傳播未被上電極阻擋。圖4G圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 444的橫截面視圖。除了在LED 444內η-型電極414在緩沖層446被部分刻蝕后形成之外，LED 444的結構及其制備過程 與圖4B中所示的LED 422相似。因此，n_型電極414直接與η-型摻雜層410接觸。圖4Η圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 448的橫截面視圖。除了在LED 448內ρ-側歐姆電極450包括對應η-側歐姆電極414形狀的電極互補區(qū)452之外，LED 448的結構及其制備過程與圖3中所示的LED 3 相似。應注意的是，填充電極互補區(qū)452 材料與形成P-型鈍化層454的材料相同。圖41圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 456的橫截面視圖。LED 456的結 構及其制備過程與圖4B中所示的LED 422相似，除此之外，LED 456不包括ρ-型鈍化層， P-側歐姆電極458和η-型電極414實質上互補。區(qū)域460是電極互補區(qū)。圖4J圖示了根據本發(fā)明一個實施例的單個LED 462的橫截面視圖。除了在LED462 內P-型鈍化層464在被刻蝕的p-n結的橫截面上形成，且覆蓋蝕刻后的ρ-型摻雜層406 的側壁，有源層408以及η-型摻雜層410之外，LED 462的結構及其制備過程與圖4H中所 示的LED448相似。本發(fā)明實施例的上述描述只為說明和描述的目的給出。它們并非是窮盡性的，或 是將本發(fā)明限于所公開的形式。因此，對于本領域技術人員來說許多修改和變型是顯而易 見的。此外，上述公開并非旨在限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由其所附權利要求來限定。
權利要求
1.一種制備基于應力可調多層半導體薄膜的半導體發(fā)光器件的方法，該方法包括在生長襯底上外延生長多層半導體薄膜，其中所述多層半導體薄膜包括第一摻雜半導 體層，第二摻雜半導體層以及多量子阱(MQW)有源層； 在所述第一摻雜半導體層上形成歐姆接觸金屬層；在所述歐姆接觸金屬層上沉積金屬襯底，其中所述金屬襯底的密度和/或材料組成沿 著垂直方向可以調節(jié)，從而使所述多層半導體薄膜內的應力變成可調； 刻蝕去除所述生長襯底；以及 形成與所述第二摻雜半導體層連接的歐姆電極。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于該方法進一步包括預制圖形化所述生長襯 底，使其具有溝槽和臺面。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述第一摻雜半導體層是P-型摻雜半導體層。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述第二摻雜半導體層是η-型摻雜半導體層。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬襯底包括單一金屬。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于該方法進一步包括沿所述金屬襯底的垂直 方向調節(jié)所述金屬的密度，以調節(jié)多層半導體薄膜內應力的方向和水平。
7.根據權利要求1所述的方法，所述金屬襯底包括金屬合金。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于該方法進一步包括沿所述金屬襯底的垂直 方向調節(jié)所述金屬合金中金屬的密度和重量，以調節(jié)所述多層半導體薄膜內應力方向和水 平。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于該方法進一步包括沉積鈍化層，其覆蓋多 層半導體薄膜的側壁，和/或第一摻雜半導體層的部分底表面，和/或第二摻雜半導體層的 部分上表面。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于所述鈍化層包括下列材料的至少一種氧 化硅(SiOx),氮化硅(SiNx),氧化鋁(Al2O3)以及氧氮化硅(SiOxNy)。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于該方法進一步包括在所述歐姆接觸金屬 層上形成電極互補區(qū)，其中所述電極互補區(qū)的形狀實質上與所述歐姆電極的形狀形成互 補。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于所述電極互補區(qū)利用下列材料中的至少 一種填充氧化硅(SiOx),氮化硅(SiNx),氧化鋁(Al2O3)以及氧氮化硅(SiOxNy)。
13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于該方法進一步包括對未被所述歐姆電極 覆蓋的發(fā)光半導體器件的部分上表面進行表面粗化處理。
14.一種基于應力可調多層半導體薄膜的半導體發(fā)光器件，該器件包括 金屬襯底，其中所述金屬襯底的密度和/或材料組成沿垂直方向可以調節(jié)；位于所述金屬襯底上的多層半導體薄膜，其中所述多層半導體薄膜包括第一摻雜半導 體層，第二摻雜半導體層以及多量子阱(MQW)有源層；位于所述第一摻雜半導體層和所述金屬襯底之間的歐姆接觸金屬層；以及 與第二摻雜半導體層連接的歐姆電極。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于所述第一摻雜半導體層是ρ-型摻雜半導 體層。
16.根據權利要求14所述的方法，其特征在于所述第二摻雜半導體層是η-型摻雜半導體層。
17.根據權利要求14所述的方法，其特征在于所述金屬襯底包括單一金屬。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于沿所述金屬襯底的垂直方向可以調節(jié)所 述金屬的密度。
19.根據權利要求14所述的發(fā)光器件，其特征在于所述金屬襯底包括金屬合金。
20.根據權利要求19所述的發(fā)光器件，其特征在于沿所述金屬襯底的垂直方向可以調 節(jié)所述金屬合金中金屬的密度和重量。
21.根據權利要求14所述的發(fā)光器件，其特征在于該器件進一步包括鈍化層，其覆蓋 所述多層半導體薄膜的側壁，和/或部分所述第一摻雜半導體層的底表面，和/或部分所述 第二摻雜半導體層的上表面。
22.根據權利要求21所述的發(fā)光器件，其特征在于所述鈍化層包括下列材料的至少一 種氧化硅(SiOx),氮化硅(SiNx),氧化鋁(Al2O3)以及氧氮化硅(SiOxNy)。
23.根據權利要求14所述的發(fā)光器件，其特征在于該器件進一步包括歐姆接觸金屬層 內的電極互補區(qū)，其中所述電極互補區(qū)的形狀實質上與所述歐姆電極的形狀形成互補。
24.根據權利要求23所述的發(fā)光器件，其特征在于所述電極互補區(qū)利用下列材料中的 至少一種填充氧化硅(SiOx),氮化硅(SiNx),氧化鋁(Al2O3)，以及氧氮化硅(SiOxNy)。
25.根據權利要求14所述的發(fā)光器件，其特征在于對未被所述歐姆電極覆蓋的發(fā)光半 導體器件的部分上表面進行表面粗化處理。
全文摘要
一種制備基于應力可調半導體薄膜的半導體發(fā)光器件的方法，該方法包括在生長襯底上外延生長多層半導體薄膜，其中所述多層半導體薄膜包括第一摻雜半導體層，第二摻雜半導體層以及多量子阱(MQW)有源層；在所述第一摻雜半導體層上形成歐姆接觸金屬層；在所述歐姆接觸金屬層上沉積金屬襯底，其中所述金屬襯底的密度和/或材料組成沿垂直方向可以調節(jié)，從而使所述多層半導體薄膜內的應力變成可調；刻蝕去除所述生長襯底；以及形成與所述第二摻雜半導體層連接的歐姆電極。
文檔編號H01L33/00GK102067336SQ200880130739
公開日2011年5月18日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權日2008年8月19日
發(fā)明者方文卿, 江風益, 熊傳兵, 王古平, 王立 申請人:晶能光電(江西)有限公司