本申請(qǐng)要求2014年5月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/996,662的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的，該臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施例一般涉及發(fā)光器件以及形成發(fā)光器件的方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(LED)，例如，GaN(氮化稼)基LED被視為用于下一代固態(tài)照明的光源選擇，并且在過去幾十年來，該領(lǐng)域的研究和發(fā)展已經(jīng)取得巨大的進(jìn)展。高亮度GaN LED已經(jīng)應(yīng)用于各種用途，例如LCD的背光、交通標(biāo)志、以及全彩顯示器。

目前，GaN LED開始進(jìn)入普通照明市場(chǎng)。為了加速滲入普通照明市場(chǎng)，需要進(jìn)一步改善GaN LED的性能。例如，GaN LED在高功率操作下的功率轉(zhuǎn)換效率必須更優(yōu)，例如高于50％，以便使它們?nèi)〈壳暗臒晒鉄?其具有約20％的功率轉(zhuǎn)換效率)，從而具有更好的顧客體驗(yàn)以及成本效益的益處。

對(duì)于進(jìn)一步改善目前基于藍(lán)寶石襯底的LED的效率，存在技術(shù)限制。由于電絕緣性質(zhì)和不良的熱導(dǎo)率(W/m·K)，基于藍(lán)寶石的LED經(jīng)?？嘤诖嬖诓涣嫉墓廨腿　⒉涣嫉纳?、高結(jié)溫(>100℃)以及高功率操作下的大效率下降(efficiency droop)(>40％)。這些缺點(diǎn)為進(jìn)一步改善高功率操作條件下的LED效率設(shè)置了嚴(yán)重的瓶頸。

因此，人們已經(jīng)提出倒置式LED(Inverted LED)的概念來解決這些問題。倒置式LED為金屬支撐物上的結(jié)構(gòu)，其中從電極的相對(duì)側(cè)來萃取光，這表示現(xiàn)代LED技術(shù)的技術(shù)水準(zhǔn)具有許多無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如相比傳統(tǒng)的橫向結(jié)構(gòu)LED，其具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)和光萃取。這些有前景的LED即使在高電流密度下操作也能具有極高的效率和極長(zhǎng)的使用壽命。倒置式LED的原理是移除藍(lán)寶石襯底，并且將LED附接至具有良好電傳導(dǎo)率和熱傳導(dǎo)率的替代襯底。替代襯底將用作傳導(dǎo)電流的電極和有效的散熱路徑。襯底移除后，能夠?qū)Ρ┞兜姆枪室鈸诫s的GaN(u-GaN)表面或者n型摻雜的GaN(n-GaN)表面進(jìn)行粗化或者圖案化，以提高光萃取效率。

然而，該技術(shù)并非能夠簡(jiǎn)單直接地實(shí)現(xiàn)，且關(guān)鍵點(diǎn)在于襯底移除工藝。在移除藍(lán)寶石之前，應(yīng)當(dāng)首先實(shí)現(xiàn)強(qiáng)且導(dǎo)電的支撐層，以便維持自支撐的(free standing)LED層并且防止在藍(lán)寶石移除期間和之后造成的任何損壞。該支撐層可通過晶圓鍵合工藝來形成，在晶圓鍵合工藝，應(yīng)用稱為熱超聲倒裝鍵合工藝的Au焊接工藝。

圖1示出了制備具有倒置式結(jié)構(gòu)的LED 100的方法。首先使用與橫向芯片相同的工藝來制備LED晶粒110，例如包括臺(tái)面蝕刻、金屬焊盤沉積、鏡面接觸層沉積、晶粒切割等。LED晶粒110包括在藍(lán)寶石襯底上依次形成的n-GaN層、MQW(多量子阱)層以及p-GaN層、以及分別在n-GaN層和p-GaN層上形成的n焊盤和p焊盤(包括透明歐姆接觸層和反射鏡)。將沉積有SiO₂鈍化層的LED晶粒110翻轉(zhuǎn)，并且使用熱超聲倒置式鍵合工藝將p焊盤和n焊盤經(jīng)由焊接凸塊122(例如，Au凸塊)和金屬接觸層124焊接或者鍵合至熱沉(submount)120(如銅或者硅晶圓)。在將LED晶粒110鍵合至熱沉120后，移除藍(lán)寶石襯底(可能是圖案化襯底)并且對(duì)其進(jìn)行粗化。在襯底和n-GaN層之間的非故意摻雜層或者n-GaN層也可加以暴露并且粗化，以提高光萃取效率。將p焊盤和n焊盤形成在同一側(cè)，從而光將不會(huì)被任何焊盤和金屬線所阻擋，如圖1所表示的發(fā)光路徑所示。

然而，由于器件至熱沉的熱傳導(dǎo)路徑是通過一個(gè)或多個(gè)焊接凸塊或者Au螺柱(Au螺柱的直徑約為50-200μm)來完成，而焊接凸塊或者Au螺柱的面積遠(yuǎn)小于整個(gè)器件的面積，因此Au焊接工藝提供了小的接觸面積來用于散熱。此外，Au焊接和熱沉制備顯著增加了LED的整體成本。相對(duì)而言，金屬電鍍是實(shí)現(xiàn)倒置式LED的粘合支撐板的一種便宜方式。然而，倒置式LED芯片的電極處于同一側(cè)上，并且必須對(duì)它們進(jìn)行隔離以形成最終的芯片。此外，對(duì)于金屬電鍍工藝來說，所有需要電鍍的部分必須是導(dǎo)電的。這個(gè)要求阻礙了將金屬電鍍技術(shù)應(yīng)用在倒置式LED制備工藝中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

各個(gè)實(shí)施例提供了一種形成發(fā)光器件的方法。所述方法可包括提供多層結(jié)構(gòu)，其中所述多層結(jié)構(gòu)依次包括襯底、第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層，并且包括至少一個(gè)金屬接觸層，所述至少一個(gè)金屬接觸層在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層兩者中的的至少一個(gè)上形成。所述方法進(jìn)一步包括在所述至少一個(gè)金屬接觸層上方形成至少一個(gè)溝槽，并且在所述至少一個(gè)溝槽中形成至少一個(gè)金屬支撐物。

附圖說明

附圖中，不同附圖中的相同引用符號(hào)一般指相同部件。附圖不一定按照比例繪制，而重點(diǎn)在于說明本發(fā)明的原理。在以下說明中，參考以下附圖描述各個(gè)實(shí)施例，其中：

圖1示出了制備具有倒置式結(jié)構(gòu)的LED的方法；

圖2示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例來形成發(fā)光器件的方法流程圖；

圖3示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖；

圖4示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了在倒置式工藝的臺(tái)面蝕刻之后的層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖；

圖5示出了示意圖，該示意圖示出了在深蝕刻之后的層結(jié)構(gòu)輪廓的俯視圖和截面圖；

圖6示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了形成有金屬接觸層的多層結(jié)構(gòu)的輪廓的俯視圖和截面圖；

圖7示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了沉積有第一鈍化層的多層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖；

圖8示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了沉積有種子層的多層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖；

圖9示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了形成有第二鈍化結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖；

圖10示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了形成有至少一個(gè)金屬支撐物的多層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖；

圖11示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了將藍(lán)寶石襯底從LED晶圓移除的工藝的俯視圖和截面圖；

圖12示出了示意圖，該示意圖示出了移除襯底之后的LED層結(jié)構(gòu)，該LED層結(jié)構(gòu)使用網(wǎng)狀島作為支撐物；

圖13示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了粗化工藝；

圖14示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了LED晶粒的分離；

圖15示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了圖14中的倒置式晶粒的仰視圖，該倒置式晶粒具有附接至藍(lán)膜的銅支撐物；

圖16示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖，該示意圖示出了發(fā)光器件。

具體實(shí)施方式

以下詳細(xì)描述參考附圖，這些附圖說明性示出本發(fā)明可以實(shí)施的具體細(xì)節(jié)和實(shí)施例。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以采用其它實(shí)施例，以及可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和邏輯上的改變。各個(gè)實(shí)施例并不一定是相互排斥的，因?yàn)橐恍?shí)施例能夠與一個(gè)或多個(gè)其它實(shí)施例組合來形成新的實(shí)施例。

各個(gè)實(shí)施例提供了使用網(wǎng)狀金屬電鍍技術(shù)來形成發(fā)光器件(例如倒置式高功率LED)的方法。比起傳統(tǒng)技術(shù)，各個(gè)實(shí)施例形成金屬支撐物(也稱為網(wǎng)狀金屬島)，作為用于隨后制備工藝的支撐物。當(dāng)將該方法應(yīng)用至倒置式制備時(shí)，在圖形化技術(shù)和網(wǎng)狀金屬島的幫助下，可同時(shí)電鍍p和n電極支撐物。比起傳統(tǒng)的倒置式技術(shù)，金屬支撐物與金屬接觸層有大很多的接觸面積將允許好很多的散熱。因此，各個(gè)實(shí)施例提供一種更具有成本效益和具有極大潛力來改善成品率和效率的方法。

應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在以下的描述中使用術(shù)語“上”、“上方”、“橫向”、“頂部”、“底部”等時(shí)，這些術(shù)語是為了方便而使用并且有助于理解相對(duì)位置或方向，而不旨在限制任何裝置或結(jié)構(gòu)、或任何裝置或結(jié)構(gòu)的任何部件的取向。

圖2示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例來形成發(fā)光器件的方法流程圖200。

在202，設(shè)置多層結(jié)構(gòu)。該多層結(jié)構(gòu)依次包括襯底、第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、有源層以及第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層，并且包括在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的至少一個(gè)上形成的至少一個(gè)金屬接觸層。

在204，在至少一個(gè)金屬接觸層上方形成至少一個(gè)溝槽。

在206，在至少一個(gè)溝槽中形成至少一個(gè)支撐物。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，多層結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)ED(發(fā)光二極管)結(jié)構(gòu)。第一及第二半導(dǎo)體層和有源層連同至少一個(gè)金屬接觸層一起形成LED結(jié)構(gòu)。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，金屬支撐物的面積基本上接近金屬支撐物下方的金屬接觸層面積。金屬支撐物的面積可指與金屬接觸層直接或間接接觸的金屬支撐物的底部表面面積。金屬接觸層的面積可指與金屬支撐物直接或間接接觸的金屬接觸層的頂部表面面積。

在各個(gè)實(shí)施例中，形成該至少一個(gè)溝槽，包括在多層結(jié)構(gòu)上方形成鈍化結(jié)構(gòu)。鈍化結(jié)構(gòu)包括鈍化部分，其限定該至少一個(gè)溝槽和/或連接相鄰的溝槽。在示例性實(shí)施例中，兩相鈍化部分可限定其間的溝槽。在示例性實(shí)施例中，可通過其間的鈍化部分連接或隔離兩相鄰溝槽。

在各個(gè)實(shí)施例中，所述方法可進(jìn)一步包括切割或蝕刻穿過一個(gè)或多個(gè)鈍化部分以形成至少一個(gè)發(fā)光器件晶粒。

在各個(gè)實(shí)施例中，鈍化部分和至少一個(gè)金屬支撐物共面。作為說明，當(dāng)翻轉(zhuǎn)多層結(jié)構(gòu)以使襯底處于頂部時(shí)，共面的鈍化部分和至少一個(gè)金屬支撐物形成且用作為襯底支撐物。

在各個(gè)實(shí)施例中，每一鈍化部可具有20μm至2mm范圍內(nèi)的寬度。

在各個(gè)實(shí)施例中，形成鈍化結(jié)構(gòu)可包括：在多層結(jié)構(gòu)上沉積光刻膠層；以及將光刻膠層曝光和顯影，使得將在至少一個(gè)金屬接觸層上的光刻膠部分移除以形成至少一個(gè)溝槽。

在各個(gè)實(shí)施例中，光刻膠層可沉積有10μm至500μm的厚度。

在各個(gè)實(shí)施例中，在形成至少一個(gè)金屬支撐物后，可移除鈍化結(jié)構(gòu)，且將絕緣材料沉積進(jìn)移除鈍化結(jié)構(gòu)的區(qū)域。

在各個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)溝槽形成有10μm至500μm的深度或厚度。

在各個(gè)實(shí)施例中，在第一半導(dǎo)體層上的金屬接觸層上方形成的溝槽深度大于在第二半導(dǎo)體層上的金屬接觸層上方形成的溝槽，使得在第一半導(dǎo)體層上的金屬接觸層上方形成的溝槽具有比在第二半導(dǎo)體層上的金屬接觸層上方形成的溝槽更大的厚度。

在各個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)金屬支撐物形成的厚度遠(yuǎn)大于至少一個(gè)金屬接觸層的厚度，使得足夠厚的金屬支撐物可用作LED結(jié)構(gòu)的金屬襯底支撐。在各個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)金屬支撐物形成有10μm至500μm的厚度。

在各個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)金屬支撐物包括銅或銀。

在各個(gè)實(shí)施例中，可使用電鍍、電子束蒸鍍、熱蒸鍍、物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)或者濺射沉積中的一種來形成至少一個(gè)金屬支撐物。

在各個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括：在形成溝槽之前，在至少一個(gè)金屬接觸層上形成種子層。

在各個(gè)實(shí)施例中，形成種子層以增強(qiáng)后續(xù)金屬支撐物沉積的粘附強(qiáng)度。種子層可包括選自以下的材料：Cu(銅)、Ni(鎳)、W(鎢)、Au(金)、TaN(氮化鉭)、Ti(鈦)、Pt(鉑)、TiN(氮化鈦)、Sn(錫)以及任何其它合適的金屬。種子層324的厚度可為10nm至500nm。

可使用以下方法來沉積種子層：電子束沉積、濺鍍、物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、離子束沉積、電化學(xué)沉積或者任何其它合適的沉積方法。

在各個(gè)實(shí)施例中，在形成溝槽之前，所述方法可進(jìn)一步包括：在多層結(jié)構(gòu)上方形成進(jìn)一步的鈍化結(jié)構(gòu)，使得將至少一個(gè)金屬接觸層基本暴露；以及在暴露的金屬接觸層上形成種子層。

在各個(gè)實(shí)施例中，形成進(jìn)一步的鈍化結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步包括：在多層結(jié)構(gòu)上沉積鈍化層，以及蝕刻鈍化層以基本暴露至少一個(gè)金屬接觸層。例如，可暴露至少一個(gè)金屬接觸層的整個(gè)頂面。

在各個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)金屬接觸層可包括光反射層。光反射層也稱為鏡面層，其在可見光譜中具有90％及以上的高反射率。鏡面層可包括Al(鋁)、Ag(銀)、Ti(鈦)、Pt(鉑)、Cr(鉻)、Pd(鈀)或具有高反射率的其它金屬。

在各個(gè)實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體上的至少一個(gè)金屬接觸層可包括一個(gè)或者多個(gè)表面布局，其包括點(diǎn)、交叉線或者交叉指。

在各個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)金屬接觸層的厚度可為3nm至2000nm。

在各個(gè)實(shí)施例中，可使用以下方法中的一種來形成至少一個(gè)金屬接觸層：電子束沉積、濺鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、離子束沉積、電化學(xué)沉積或者任何其它合適的沉積方法。

在各個(gè)實(shí)施例中，所述方法可進(jìn)一步包括：蝕刻第二半導(dǎo)體層和有源層，使得暴露第一半導(dǎo)體層的至少一個(gè)第一部分，并且第一半導(dǎo)體層的至少一個(gè)第二部分保持由有源層和第二半導(dǎo)體層所覆蓋。

在各個(gè)實(shí)施例中，在第一半導(dǎo)體層的至少一個(gè)第一部分上形成至少一個(gè)金屬接觸層。第一半導(dǎo)體層的第一部分上的至少一個(gè)金屬接觸層可稱為第一導(dǎo)電類型的金屬接觸層。第一導(dǎo)電類型的金屬接觸層可包括或者可由Ti、Al、Pt、Pd、Cr、Au、ITO(氧化銦錫)或任何其它合適的金屬、或?qū)щ娊饘傺趸镏瞥伞?/p>

在各個(gè)實(shí)施例中，在第二半導(dǎo)體層上形成至少一個(gè)金屬接觸層。在第二半導(dǎo)體層上形成的金屬接觸層可稱為第二導(dǎo)電類型的金屬接觸層。第二導(dǎo)電類型的金屬接觸層可包括或可由Ni、Ag、Ti、Au、Pt、Pd、Al、W、Mo(鉬)、Ta(鉭)、TaN、難熔金屬、金屬合金、ITO(氧化銦錫)和任何其它合適的金屬或任何這些材料的復(fù)合物中的至少一種制成。

在各個(gè)實(shí)施例中，在至少一個(gè)第一導(dǎo)電類型的金屬接觸層上方形成至少一個(gè)溝槽，并且在至少一個(gè)第二導(dǎo)電類型的金屬接觸層上方形成至少一個(gè)溝槽。在第一導(dǎo)電類型的金屬接觸層上方的溝槽和在第二導(dǎo)電類型的金屬接觸層上方的溝槽可同時(shí)或分開形成。在第一導(dǎo)電類型的金屬接觸層上方的溝槽所具有的深度可大于在第二導(dǎo)電類型的金屬接觸層上方的溝槽。

在各個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)第一導(dǎo)電類型的金屬支撐物形成在第一導(dǎo)電類型的金屬接觸層上方的至少一個(gè)溝槽中，并且至少一個(gè)第二導(dǎo)電類型的金屬支撐物形成在第二導(dǎo)電類型的金屬接觸層上方的至少一個(gè)溝槽中。第一導(dǎo)電類型的金屬支撐物和第二導(dǎo)電類型的金屬支撐物可同時(shí)或分開形成。第一導(dǎo)電類型的金屬支撐物所具有的厚度可大于第二導(dǎo)電類型的金屬支撐物。

在各個(gè)實(shí)施例中，在刻蝕第二半導(dǎo)體層和有源層以暴露第一半導(dǎo)體層的至少一個(gè)部分之后，可形成至少一個(gè)隔離溝槽，其延伸穿過第一半導(dǎo)體層的至少一個(gè)第一部分。

在各個(gè)實(shí)施例中，可通過蝕刻第一半導(dǎo)體層的第一部分直到暴露襯底來形成隔離溝槽。

在各個(gè)實(shí)施例中，隔離溝槽可填充有鈍化層。

在各個(gè)實(shí)施例中，所述方法可進(jìn)一步包括沿至少一個(gè)隔離溝槽來切割或蝕刻多層結(jié)構(gòu)以形成至少一個(gè)發(fā)光器件晶粒。

在各個(gè)實(shí)施例中，所述方法可進(jìn)一步包括使用激光剝離、研磨或化學(xué)蝕刻中的一種來移除襯底。

在各個(gè)實(shí)施例中，多層結(jié)構(gòu)可通過以下步驟來形成：在襯底上形成第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層、在第一半導(dǎo)體層上形成有源層、以及在有源層上形成第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層。

在各個(gè)實(shí)施例中，可使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或者分子束外延來在襯底上生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層、有源層以及第二半導(dǎo)體層中的一個(gè)或多個(gè)。

在各個(gè)實(shí)施例中，襯底可從包含以下材料的組中選擇：藍(lán)寶石(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)以及砷化鎵(GaAs)。在各個(gè)實(shí)施例中，襯底可以是c面襯底，也稱為(0001)襯底。在各個(gè)實(shí)施例中，襯底可涂覆有成核層，例如，GaN或AlGaN(氮化鋁鎵)成核層，以減輕襯底與后續(xù)沉積的氮化層之間的晶格失配。

在各個(gè)實(shí)施例中，在襯底上生長(zhǎng)非故意摻雜層，且其夾在襯底和第一半導(dǎo)體層之間。移除襯底以暴露非故意摻雜層。在各個(gè)實(shí)施例中，可對(duì)暴露的非故意摻雜層進(jìn)行粗化。

在各個(gè)實(shí)施例中，非故意摻雜層可包括非故意摻雜的氮化鎵(u-GaN)層，用于減輕襯底與后續(xù)沉積的氮化層之間的晶格失配。

在各個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層可包括n型摻雜的氮化鎵(n-GaN)層，或可包括其它合適的材料，如n型摻雜的氮化鋁鎵(n-AlGaN)層、n型摻雜的氮化銦鎵(n-InGaN)層或n型摻雜的氮化鋁鎵銦(n-AlGaInN)層。n型摻雜劑可以是Si(硅)或Ge(鍺)。

在各個(gè)實(shí)施例中，第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層可包括p型摻雜的氮化鎵(p-GaN)層，或可包括其它合適的材料，如p型摻雜的氮化鋁鎵(p-AlGaN)層、p型摻雜的氮化銦鎵(p-InGaN)層或p型摻雜的氮化鋁鎵銦(p-AlGaInN)層。p型摻雜劑可以是Mg(鎂)、Be(鈹)或Zn(鋅)。

在各個(gè)實(shí)施例中，有源層可包括一個(gè)或多個(gè)夾在量子壘層之間的量子阱層。在各個(gè)實(shí)施例中，有源層可包括夾在量子壘層之間的單個(gè)量子阱層，稱為單量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)，或者包括多個(gè)量子阱層，每一量子阱層夾在量子壘層之間，稱為多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。量子阱層和量子壘層可按交替次序形成。

在各個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)量子阱層可包括氮化銦鎵?？筛鶕?jù)所需的發(fā)射波長(zhǎng)來改變量子阱中的銦組分。量子阱層可以是非故意摻雜的。

在各個(gè)實(shí)施例中，量子壘層可包括氮化鎵。量子壘層可以是非故意摻雜的或者可以摻雜有n型摻雜劑，如Si或Ge。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，可以對(duì)n型和p型支撐物電鍍一次，并且使n和p金屬接觸層完全接觸金屬支撐物。不像大部分電鍍工藝那樣一次僅電鍍一個(gè)焊盤，在由鈍化結(jié)構(gòu)所提供的網(wǎng)狀圖案的幫助下，可在電鍍工藝期間連接p和n金屬支撐物，因此能夠一次就電鍍好它們。這使得LED層結(jié)構(gòu)與金屬支撐物完全接觸，因此提供較好的散熱。

不像傳統(tǒng)工藝那樣在整個(gè)晶圓層級(jí)或者完全分開的晶粒層級(jí)上完成金屬襯底沉積，可在晶粒層級(jí)上進(jìn)行各個(gè)實(shí)施例的金屬支撐物沉積/電鍍，其中鈍化結(jié)構(gòu)的鈍化部分設(shè)置在晶粒和晶粒之間以將晶粒連接在一起。

不像傳統(tǒng)技術(shù)那樣通常通過切割整個(gè)銅晶圓來獲得分離的晶粒，在各個(gè)實(shí)施例的方法中，只需要對(duì)鈍化結(jié)構(gòu)的鈍化部分進(jìn)行切割或蝕刻，由此實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的晶粒分離工藝，其具有低工作量和高產(chǎn)出。

不像傳統(tǒng)技術(shù)那樣通過臨時(shí)襯底來將分離晶粒組裝，在各個(gè)實(shí)施例中設(shè)置的鈍化結(jié)構(gòu)的鈍化部分可用作為支撐物并且將所有晶粒保持在一起，這提供了制備工藝的自支撐組裝。因此，各個(gè)實(shí)施例的方法簡(jiǎn)化了工藝、減少了成本以及改善了產(chǎn)出。

下面關(guān)于圖3至14來描述用于形成發(fā)光器件的工藝的各個(gè)實(shí)施例。

圖3示出了示意圖300，其表示根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖。

上述各個(gè)實(shí)施例對(duì)關(guān)于以下圖3和16所述的實(shí)施例是有效的，并且反之亦然。

如圖3所示，其示出了依次形成的襯底302、第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層304、有源層和第二類型的第二半導(dǎo)體層306。雖然出于說明目的將有源層和第二半導(dǎo)體層顯示和標(biāo)記為一層306，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，有源層形成并且夾在第一半導(dǎo)體層304和第二半導(dǎo)體層306之間。圖3中的層序列還可稱為L(zhǎng)ED外延結(jié)構(gòu)或LED晶圓。

在各個(gè)實(shí)施例中，可通過如下步驟形成LED外延結(jié)構(gòu)：使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或者分子束外延來在襯底302上生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層304、有源層以及第二半導(dǎo)體層306。

在下述示例性實(shí)施例中，襯底302可以是藍(lán)寶石襯底。第一半導(dǎo)體層304可以是n型摻雜層，例如n-GaN層。有源層306可以是InGaN/GaN有源層。第二半導(dǎo)體層306可以是p型摻雜層，例如p-GaN層?？梢岳斫獾氖?，各種其它合適的材料可用于相應(yīng)層。

圖4示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖400，其表示在倒置式工藝的臺(tái)面蝕刻之后的層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖。

如圖4所示，對(duì)于倒置式工藝，可以進(jìn)行臺(tái)面蝕刻，直到暴露n-GaN層304。

在各個(gè)實(shí)施例中，可蝕刻p-GaN層和有源層306，使得暴露n-GaN層304的至少一個(gè)第一部分308，并且n-GaN層304的至少一個(gè)第二部分310保持由有源層和p-GaN層306所覆蓋。臺(tái)面蝕刻可形成至少一個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)306，其可包括n-GaN層304的第一部分308和相鄰的p-GaN層以及有源層306。

圖5示出了示意圖500，其表示在深蝕刻之后的層結(jié)構(gòu)輪廓的俯視圖和截面圖。

如圖5所示，可以進(jìn)行深蝕刻，直到暴露襯底302。在各個(gè)實(shí)施例中，可蝕刻n-GaN層304的至少一個(gè)第一部分308，直到暴露襯底302，以形成至少一個(gè)隔離溝槽312。在各個(gè)實(shí)施例中，隔離溝槽312延伸穿過n-GaN層304的至少一個(gè)第一部分308，并且形成用于晶粒隔離以及后續(xù)工藝中的晶粒分離。

圖6示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖600，其表示形成有p金屬接觸層和n金屬接觸層的多層結(jié)構(gòu)的輪廓的俯視圖和截面圖。

如圖6所示，可將至少一個(gè)p金屬接觸層314沉積到p-GaN層306上。可將至少一個(gè)n金屬接觸層316沉積到n-GaN層304上，例如在n-GaN層304的第一部分308上。因此，p金屬接觸層314和n金屬接觸層316形成在相對(duì)于n-GaN層304和襯底302的同一側(cè)。

p金屬接觸層314可包括歐姆接觸層和光反射層(也稱為鏡面層)，并且可稱為p金屬鏡面接觸層314。p金屬鏡面接觸層可具有90％及以上的高反射率。p金屬鏡面接觸層314可包括或可由Ni、Ag、Ti、Au、Pt、Pd、Al、W、Mo、Ta、TaN、難熔金屬、金屬合金、ITO(氧化銦錫)和任何其它合適的金屬或這些材料的復(fù)合物中的至少一種制成。p金屬接觸層314的厚度可為3nm至2000nm?？墒褂靡韵路椒▉沓练ep金屬接觸層314：電子束沉積、濺鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、離子束沉積、電化學(xué)沉積或者任何其它合適的沉積方法。

n金屬接觸層316可包括或者可由Ti、Al、Pt、Pd、Cr、Ti、Au、ITO或任何其它合適的金屬、或?qū)щ娊饘傺趸镏瞥伞金屬接觸層316還可包括鏡面層，并且可稱為n金屬鏡面接觸層316。n金屬鏡面接觸層可具有90％及以上的高反射率。n金屬接觸層316的厚度可為3nm至2000nm。可使用以下方法來沉積n金屬接觸層316：電子束沉積、濺鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、離子束沉積、電化學(xué)沉積或者任何其它合適的沉積方法。

n金屬鏡面接觸層316可設(shè)計(jì)成各種布局，如點(diǎn)、交叉線以及交叉指等或其組合。設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)法則是以最小面積達(dá)到最好的電流擴(kuò)散，使得發(fā)光面積最大。鑒于p接觸層314和n接觸層316的同一側(cè)結(jié)構(gòu)，設(shè)置和形成n金屬鏡面接觸層316以增強(qiáng)到達(dá)n接觸區(qū)域的光的反射率。因此，相比傳統(tǒng)的橫向芯片設(shè)計(jì)，抑制了光阻擋問題。

在上述實(shí)施例中描述的包括襯底302、n-GaN層304、有源層和p-GaN層306、以及p金屬接觸層314和n金屬接觸層316的結(jié)構(gòu)可稱為多層結(jié)構(gòu)320、或可稱為L(zhǎng)ED結(jié)構(gòu)320。

在各個(gè)實(shí)施例中，可在空氣或N₂/O₂混合物中以約300-600℃進(jìn)行約5分鐘的短退火，以實(shí)現(xiàn)更好的歐姆接觸。

圖7示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖700，其表示沉積有第一鈍化結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖。

如圖7所示，可在多層結(jié)構(gòu)320上方形成第一鈍化結(jié)構(gòu)322。在各個(gè)實(shí)施例中，形成并且圖案化第一鈍化結(jié)構(gòu)322，使得基本暴露至少一個(gè)金屬接觸層。例如，p金屬接觸層314和/或n金屬接觸層316的頂面可基本暴露且無第一鈍化結(jié)構(gòu)。p金屬接觸層314和/或n金屬接觸層316的暴露面積可分別基本接近p金屬接觸層314和/或n金屬接觸層316的頂面面積。這可允許后續(xù)在金屬接觸層314、316上方形成的金屬支撐物與金屬接觸層的接觸面積足夠大。

在各個(gè)實(shí)施例中，可通過以下步驟來形成第一鈍化結(jié)構(gòu)322：在多層結(jié)構(gòu)320上沉積鈍化層322，并且蝕刻鈍化層322以基本暴露至少一個(gè)金屬接觸層314、316。

在各個(gè)實(shí)施例中，可形成鈍化層322以填充隔離溝槽312。

在各個(gè)實(shí)施例中，鈍化層322可沉積在相應(yīng)臺(tái)面結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上，例如，沉積在隔離溝槽312的側(cè)壁、金屬接觸層314、316的側(cè)壁、p-GaN層和有源層306的側(cè)壁上等。

圖8示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖800，其表示沉積有種子層的多層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖。

如圖8所示，種子層324可沉積在金屬接觸層314、316中的至少一個(gè)上，以增強(qiáng)后續(xù)金屬沉積的粘附強(qiáng)度。種子層324可包括選自Cu、Ni、W、Au、TaN、Ti、Pt、TiN、Sn和任何其它合適金屬的材料。種子層324的厚度可為10nm至500nm?？墒褂靡韵路椒▉沓练e種子層324：電子束沉積、濺鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、離子束沉積、電化學(xué)沉積或者任何其它合適的沉積方法。

在各個(gè)實(shí)施例中，可利用薄光刻膠來形成用于種子層沉積的網(wǎng)狀島圖案。因此，使用光刻膠圖案材料在至少一個(gè)金屬接觸層314、316的頂部上形成具有網(wǎng)狀圖案的種子層324。網(wǎng)狀圖案可具有許多變化，如兩島之間不同數(shù)量的網(wǎng)狀連接(例如，沉積在金屬接觸層314、316的種子層部分)以及不同寬度的網(wǎng)狀連接(例如，在相應(yīng)結(jié)構(gòu)304、306、314、316之間的鈍化層322)。

圖9示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖900，其表示形成有第二鈍化結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖。

如圖9所示，第二鈍化結(jié)構(gòu)330形成在多層結(jié)構(gòu)320上方，例如在多層結(jié)構(gòu)320上的第一鈍化結(jié)構(gòu)322上形成。第二鈍化結(jié)構(gòu)330可包括鈍化部分332，其限定在至少一個(gè)金屬接觸層314、316上方的至少一個(gè)溝槽334和/或連接相鄰的溝槽，如圖9所示。

在各個(gè)實(shí)施例中，可通過如下步驟形成第二鈍化結(jié)構(gòu)330：在多層結(jié)構(gòu)320上沉積光刻膠層336，并且將光刻膠層336曝光和顯影，使得將在至少一個(gè)金屬接觸層3143、316和種子層324上的光刻膠部分移除以形成至少一個(gè)溝槽334。示例性地，可將厚圖案化材料層336(如SU8或125nXT)旋涂到第一鈍化結(jié)構(gòu)322和種子層324的表面上。圖案化材料層336可具有10μm至500μm的厚度。在曝光后，對(duì)圖案化材料層336進(jìn)行顯影，其根據(jù)不同的烘烤工藝可能是不同的。在顯影后，圖案化結(jié)構(gòu)330形成具有無圖案化材料的溝槽334。

在各個(gè)實(shí)施例中，圖案化材料層可包括光刻膠、氧化物、氮化物或者其它合適的介電材料。

第二鈍化結(jié)構(gòu)330顯示為在第一鈍化結(jié)構(gòu)322的表面上的圖案化結(jié)構(gòu)。圖案化材料壁的厚度可為10μm至500μm。溝槽334也稱為網(wǎng)狀島區(qū)域(當(dāng)后續(xù)在溝槽中電鍍金屬時(shí)，其形成網(wǎng)狀島)，其是暴露的，沒有圖案化材料。溝槽/網(wǎng)狀島區(qū)域334的尺寸(例如寬度)可為100μm至2mm。溝槽334的深度或島區(qū)的厚度可為10μm至500μm。每一鈍化部分332(也稱為網(wǎng)狀連接部分)的寬度可為20μm至2mm。鈍化部分/網(wǎng)狀連接332的厚度可為10μm至500μm。

在各個(gè)實(shí)施例中，形成在n金屬接觸層314上方的溝槽334具有比形成在p金屬接觸層314上方的溝槽334更大的深度或厚度，如圖9所示。因此，后續(xù)形成在n金屬接觸層316上方的金屬支撐物具有比形成在p金屬接觸層314上方的金屬支撐物更大的厚度。

在各個(gè)實(shí)施例中，形成在n金屬接觸層316上方的溝槽334面積(例如，接觸種子層324或n金屬接觸層316的溝槽334的底面面積)與n金屬接觸層316的面積(例如，接觸種子層324或溝槽334的n金屬接觸層316的頂面面積)基本相等。形成在p金屬接觸層314上方的溝槽334面積(例如，接觸種子層324或p金屬接觸層314的溝槽334的底面面積)與p金屬接觸層314的面積(例如，接觸種子層324或溝槽334的p金屬接觸層314的頂面面積)基本相等。

圖10示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖1000，其表示形成有至少一個(gè)金屬支撐物的多層結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖。

如圖10所示，在形成圖9中的第二鈍化結(jié)構(gòu)330以形成溝槽/網(wǎng)狀島區(qū)域334之后，至少一個(gè)金屬支撐物344、346形成在至少一個(gè)溝槽334中。

示例性地，電鍍金屬支撐物344、346(也稱為金屬網(wǎng)狀島)來填充由第二鈍化圖案330所限定的溝槽334。形成用于p金屬接觸層314的金屬支撐物344可稱為p金屬支撐物344或p電極344。形成用于n金屬接觸層316的金屬支撐物346可稱為n金屬支撐物346或n電極346。p金屬支撐物344和n金屬支撐物346通過鈍化部分/網(wǎng)狀連接332來連接和隔離。

在各個(gè)實(shí)施例中，金屬支撐物344、346可形成有10μm至500μm的厚度。在各個(gè)實(shí)施例中，n金屬支撐物346可具有比p金屬支撐物344更大的厚度。在各個(gè)實(shí)施例中，金屬支撐物344、346的厚度遠(yuǎn)大于金屬接觸層314、316的厚度，使得厚金屬支撐物344、346可用作LED結(jié)構(gòu)的金屬襯底支撐。

在各個(gè)實(shí)施例中，p金屬支撐物344的面積(例如，接觸種子層324或p金屬接觸層314的p金屬支撐物344的底面面積)可基本上接近p金屬接觸層314的面積(例如，接觸種子層324或者p金屬支撐物344的p金屬接觸層314的頂面面積)，并且n金屬支撐物346的面積(例如，接觸種子層324或者n金屬接觸層316的n金屬支撐物346的底面面積)可基本上接近n金屬接觸層316的面積(例如，接觸種子層324或者n金屬支撐物346的n金屬接觸層316的頂面面積)，以便在金屬支撐物344、346和金屬接觸層314、316之間形成足夠大的接觸面積。

在各個(gè)實(shí)施例中，金屬支撐物/網(wǎng)狀島344、346可具備優(yōu)異導(dǎo)熱性和優(yōu)異導(dǎo)電性的性質(zhì)。銅、銀、或具備這些性質(zhì)的其它合適金屬可用作為用于金屬支撐物/網(wǎng)狀島344、346的材料。

在示例性實(shí)施例中，銅電鍍可用于將銅電鍍進(jìn)溝槽/網(wǎng)狀島區(qū)域334中，其中銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性(401W/m·K)?？墒褂眉兌葹?9％的五水硫酸銅作為電解質(zhì)，并且可以使用如樂思化學(xué)(Enthone Chemistry)的320C等添加劑作為提高銅的電鍍質(zhì)量的添加劑。電鍍電流密度的范圍可設(shè)置為2A/dm²至20A/dm²。相應(yīng)的電鍍速率范圍可為50μm/h至200μm/h。銅層344、346的厚度范圍可為10μm至500μm。還可使用其它的金屬沉積方法，如電子束蒸鍍、熱蒸鍍、PVD、CVD或者濺射沉積，來沉積金屬支撐物344、346。

在各個(gè)實(shí)施例中，金屬支撐物344、346和第二鈍化結(jié)構(gòu)330的鈍化部分332可以是共面的，如圖10所示，以便例如當(dāng)將多層結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)成朝下時(shí)用作支撐物或者金屬襯底。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例形成的金屬支撐物/網(wǎng)狀島344、346可用于多種目的。在第一方面中，金屬支撐物/網(wǎng)狀島344和346可用作為發(fā)光器件的電極。在第二方面中，金屬支撐物/網(wǎng)狀島344、346可用作為熱沉和最終的支撐物。p金屬支撐物344可具有比n金屬支撐物346更大的面積并且可用于更有效地進(jìn)行散熱。在第三方面中，金屬支撐物/網(wǎng)狀島344、346以及溝槽/網(wǎng)狀連接332可用作將所有晶粒保持在一起以用于后續(xù)工藝的連接和支撐物。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，可將金屬支撐物344、346直接形成在金屬接觸層314、316上，以物理接觸金屬接觸層314、316，而沒有形成種子層324。

在各個(gè)實(shí)施例中，在金屬支撐物沉積之后，可將第二鈍化結(jié)構(gòu)330保留作為隔離材料和附加的支撐材料。在各個(gè)實(shí)施例中，例如，如果用于第二鈍化結(jié)構(gòu)330的光刻膠材料不適用于隔離和支撐，則可使用丙酮作為溶劑來移除第二鈍化結(jié)構(gòu)330。可將絕緣材料(如強(qiáng)粘合劑和隔離材料)沉積到移除第二鈍化結(jié)構(gòu)330的區(qū)域中，以便填充在金屬支撐物344、346之間的區(qū)域中。

圖11示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖1100，其表示將藍(lán)寶石襯底從LED晶圓移除的工藝的俯視圖和截面圖。

如圖11所示，將圖10的LED層結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)以使得襯底302朝上?？墒褂眉す鈩冸x、研磨或化學(xué)蝕刻方法移除襯底302。

圖12示出了示意圖1200，其示出了移除藍(lán)寶石襯底302之后的LED層結(jié)構(gòu)，其使用網(wǎng)狀島344、346作為支撐物。

在各個(gè)實(shí)施例中，可沉積緩沖和聚結(jié)層(例如，非故意摻雜的GaN(u-GaN)層(未示出))并且將其夾在襯底和n-GaN層304之間。因此，在移除襯底302之后，可暴露u-GaN層?？刹恍枰ㄟ^蝕刻來暴露n-GaN層304，因?yàn)榭蓪接觸層316形成在n-GaN層304的另一側(cè)。

圖13示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖1300，其示出了粗化工藝。

為了改善光萃取效率，可通過濕法蝕刻、或其它圖案化技術(shù)(如例如光刻、納米壓印和納米球光刻)來對(duì)暴露的u-GaN層的表面進(jìn)行粗化。

在各個(gè)實(shí)施例中，可在移除襯底之后將n-GaN層302暴露，并且以類似的方式對(duì)暴露的n-GaN層302的表面進(jìn)行粗化。

暴露的表面可粗化有圖案350，其包括各種形狀，如圓錐形、棱錐形、柱形和半球形，并且間距、直徑和高度的尺寸范圍在在100nm至5μm范圍內(nèi)。

圖14示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖1400，其示出了LED晶粒的分離。

在對(duì)u-GaN層的表面進(jìn)行粗化和/或圖案化之后，使用金屬支撐物344、346作為金屬襯底的LED晶粒可附接或者放置在藍(lán)膜352上，并且可通過切割機(jī)或者化學(xué)蝕刻來分離，如圖14所示。

在各個(gè)實(shí)施例中，可通過第二鈍化結(jié)構(gòu)330的鈍化部分/網(wǎng)狀連接332中的一個(gè)或多個(gè)來形成一個(gè)或多個(gè)LED晶粒。在各個(gè)實(shí)施例中，可沿著至少一個(gè)隔離溝槽312來進(jìn)行切割或蝕刻以形成一個(gè)或多個(gè)LED晶粒。

在各個(gè)實(shí)施例中，可將填充在隔離溝槽312中的第一鈍化結(jié)構(gòu)322部分進(jìn)行圖案化并且移除，以將第二鈍化結(jié)構(gòu)330的鈍化部分/網(wǎng)狀連接332暴露?？汕懈罨蛭g刻鈍化部分/網(wǎng)狀連接332以分離LED晶粒。

圖15示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的示意圖1500，其表示圖14中的倒置式晶粒的仰視圖，其具有附接至藍(lán)膜的銅支撐物。

如圖15所示，將多個(gè)LED晶粒附接在藍(lán)膜352上，在移除藍(lán)膜352后，可將該多個(gè)LED晶粒分離成單顆芯片，如圖16所示。

圖16示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件晶粒或芯片1600。發(fā)光器件1600包括多層結(jié)構(gòu)1620，多層結(jié)構(gòu)1620依次包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層304(例如，n型摻雜層)、有源層以及第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層(例如，p型摻雜層)，并且具有在第一半導(dǎo)體層304和第二半導(dǎo)體層306中的至少一個(gè)上形成的至少一個(gè)金屬接觸層(例如，p金屬接觸層314和n金屬接觸層316)。發(fā)光器件1600進(jìn)一步包括至少一個(gè)金屬支撐物(例如，p金屬支撐物344和n金屬支撐物)，其形成在至少一個(gè)金屬接觸層314、316上方的至少一個(gè)溝槽中。

優(yōu)選地，可將種子層324沉積在金屬接觸層314、316和金屬支撐物344、346之間。

可通過鈍化層322來對(duì)金屬接觸層314、316進(jìn)行絕緣和連接?？赏ㄟ^進(jìn)一步的鈍化層336來對(duì)金屬支撐物344、346進(jìn)行絕緣和連接。

與p金屬接觸層314或優(yōu)選的種子層324接觸的p金屬支撐物344的面積可基本上接近與p金屬支撐物344或優(yōu)選的種子層324接觸的p金屬接觸層314的面積。與n金屬接觸層316或優(yōu)選的種子層324接觸的n金屬支撐物346的面積可基本上接近與n金屬支撐物346或優(yōu)選的種子層324接觸的n金屬接觸層316的面積。

在上面圖3至15中所述的各個(gè)實(shí)施例表示了不止一個(gè)LED晶粒。但應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)上述各個(gè)實(shí)施例包括形成溝槽和金屬支撐物的方法也可對(duì)單顆晶粒進(jìn)行。

在上述各個(gè)實(shí)施例中公開的方法可用于光電子器件的制備中，如高功率LED、光電檢測(cè)器、激光二極管和如雙極晶體管等微電子器件。

根據(jù)上述各個(gè)實(shí)施例，提供了網(wǎng)狀電鍍技術(shù)，以用于在金屬襯底上制備倒置式高功率LED。因此，可同時(shí)電鍍p電極和n電極，以便該芯片的p接觸和n接觸與金屬支撐物的接觸面積幾乎等于芯片大小。與p和n金屬支撐物一起電鍍的網(wǎng)狀金屬在電鍍工藝期間連接并且在最終的芯片制備工藝中通過刻劃或者蝕刻網(wǎng)狀連接而輕易分離，這使導(dǎo)熱面積增加至幾乎為整個(gè)器件大小。比起傳統(tǒng)的倒置式技術(shù)，這具有好得多的散熱。此外，由于電鍍的金屬支撐物可同時(shí)用作為接觸層、支撐物和熱沉，這能夠顯著減少成本。

因此，各個(gè)實(shí)施例中的方法顯著改善了散熱效率、增加了產(chǎn)出、降低了成本并且對(duì)于高功率倒置式LED的大規(guī)模生產(chǎn)來說是很有前景的。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，移除藍(lán)寶石襯底并且對(duì)暴露的GaN表面進(jìn)行粗化或者圖案化以提高光萃取效率?？稍谛纬捎贚ED層結(jié)構(gòu)和金屬支撐襯底的金屬接觸層之間應(yīng)用高反射鏡面，這也可有助于提高光萃取效率。對(duì)于倒置式LED工藝，可在相對(duì)于襯底和n-GaN層的同一側(cè)上形成n電極和p電極。因此，光線不會(huì)被任何焊盤和金屬線所阻擋。該工藝不需要蝕刻u-GaN，并且厚很多的GaN層有助于較好的光萃取。

藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性很差(熱導(dǎo)率約為41.9W/m·K)，并且LED由于結(jié)溫增加而產(chǎn)生嚴(yán)重的效率下降，該結(jié)溫增加是由藍(lán)寶石襯底的大熱阻所導(dǎo)致的。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，通過使用具有高熱導(dǎo)率的金屬支撐物，如銅金屬支撐物(熱導(dǎo)率約為401W/m·K)，LED中產(chǎn)生的熱量能夠有效散發(fā)出去并且能夠保持LED的高效率。與傳統(tǒng)倒置式工藝相比，p-GaN和熱沉之間的接觸面積大很多，這允許良好的散熱。

在傳統(tǒng)的技術(shù)中，整個(gè)晶圓層級(jí)的金屬襯底沉積和金屬襯底切割工藝是必須的?？赡茉贚ED晶圓中產(chǎn)生應(yīng)力和彎曲，這會(huì)導(dǎo)致在移除藍(lán)寶石襯底之后產(chǎn)生LED膜的龜裂和損傷。這將導(dǎo)致LED產(chǎn)生即時(shí)或潛在故障，并降低LED的產(chǎn)出和可靠性。進(jìn)一步地，在金屬襯底切割工藝期間容易產(chǎn)生金屬粒子，這對(duì)于LED而言是嚴(yán)重的污染物并且可能導(dǎo)致電流泄露和短路的問題。這些因素可降低產(chǎn)出并且引起可靠性問題。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，可使用網(wǎng)狀連接在晶粒層級(jí)進(jìn)行金屬網(wǎng)狀島沉積，其有效抑制了應(yīng)力和彎曲的產(chǎn)生。對(duì)于晶粒的分離來說，簡(jiǎn)單的切割工藝僅切割網(wǎng)狀連接部分，這將大大減少金屬顆粒污染的問題，從而改善了倒置式工藝的產(chǎn)出和可靠性。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，網(wǎng)狀連接的金屬支撐物可同時(shí)用作支撐物和p以及n電極，其節(jié)省了在制備工藝期間額外的臨時(shí)支撐晶圓的成本，并且因此減少了成本。對(duì)于倒置式工藝而言，將p和n電極焊盤均電鍍?yōu)樽灾螌?，其避免了焊接工藝并且?jié)省了用于Au螺柱金屬和熱沉的成本。結(jié)果，與倒裝芯片工藝相比，制備成本可減少10至20％。因此各個(gè)實(shí)施例的方法具有成本效益和材料/工藝上的效率。

雖然本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)參考具體實(shí)施例具體示出和描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，其中在形式和細(xì)節(jié)上可以有各種改變。因此，本發(fā)明的范圍通過所附權(quán)利要求來表示，并且因此旨在涵蓋落入權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)的所有變化。