半導(dǎo)體元件的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種半導(dǎo)體元件的制造方法，包括：提供一基板；形成一半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)于該基板上，該半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)包括有源層；研磨該基板的一背面，以移除該基板的一部；以及通過(guò)蝕刻以移除該基板的一剩余部。本發(fā)明可改善制造工藝，制作出高效率與機(jī)械上耐用的半導(dǎo)體元件。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體元件的制造方法
[0001 ]本發(fā)明是一件分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為20 I I年09月13日，申請(qǐng)?zhí)枮?01110276404.X，發(fā)明名稱(chēng)為:發(fā)光二極管的制造方法。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光源(semiconductor light source)，尤其涉及一種半導(dǎo)體元件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]于本處使用的發(fā)光二極管為用于產(chǎn)生具有特定波長(zhǎng)或介于一特定波長(zhǎng)范圍的一光線(xiàn)的一半導(dǎo)體光源。通常發(fā)光二極管用于顯示燈(indicator lamp)中，且逐漸地應(yīng)用于顯示器(displays)中。當(dāng)施加電壓并橫跨于由相反摻雜的半導(dǎo)體化合物膜層所形成的一p-n結(jié)時(shí)，發(fā)光二極管可發(fā)出光線(xiàn)。使用不同材料以改變半導(dǎo)體層的能隙以及形成一有源層于p-n結(jié)內(nèi)可產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)。此外，選擇性的熒光材料則改變了由發(fā)光二極管所產(chǎn)生光線(xiàn)的特性。
[0004]發(fā)光二極管的持續(xù)發(fā)展已形成了可覆蓋可見(jiàn)光光譜及其后波長(zhǎng)的有效且機(jī)械上耐用的光源。當(dāng)其耦接于可能的長(zhǎng)效固態(tài)元件時(shí)，將可形成多種新的顯示方面應(yīng)用，并可使得發(fā)光二極管處于可與固有的白熾及熒光燈具相競(jìng)爭(zhēng)的一地位。然而，仍需要持續(xù)思考制造工藝的改善，以制作出高效率與機(jī)械上耐用的發(fā)光二極管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的制造方法，以制作出較佳的發(fā)光二極管。
[0006]依據(jù)一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的制造方法，包括:
[0007]提供一藍(lán)寶石基板;形成一發(fā)光結(jié)構(gòu)于該藍(lán)寶石基板上，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括:一第一摻雜層，摻雜有第一導(dǎo)電類(lèi)型的一第一摻質(zhì)；一有源層，位于該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位于該有源層之上，該第二摻雜層摻雜有相反于該第一導(dǎo)電類(lèi)型的一第二導(dǎo)電類(lèi)型的一第二摻質(zhì);研磨該藍(lán)寶石基板的一背面，以移除該藍(lán)寶石基板的一部；以及借由蝕刻以移除該藍(lán)寶石基板的一剩余部。
[0008]依據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的制造方法，包括:
[0009]提供一成長(zhǎng)基板；形成一發(fā)光結(jié)構(gòu)于該成長(zhǎng)基板之上，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括:一緩沖層;一第一摻雜層，位于該緩沖層之上，該第一摻雜層摻雜有第一類(lèi)型的一第一摻質(zhì)；一有源層，位于該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位于該有源層之上，該第二摻雜層摻雜有相反于該第一類(lèi)型的一第二類(lèi)型的一第二摻質(zhì);蝕刻出多個(gè)溝道于該發(fā)光結(jié)構(gòu)內(nèi)，以形成具有露出側(cè)壁的多個(gè)發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu);沉積一保護(hù)層以覆蓋該露出側(cè)壁;借由研磨該成長(zhǎng)基板的一背面，以移除該成長(zhǎng)基板的一第一部；以及借由蝕刻以移除該成長(zhǎng)基板的一剩余部。
[0010]依據(jù)又一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的制造方法，包括:
[0011 ]提供一成長(zhǎng)基板；形成一發(fā)光結(jié)構(gòu)于該成長(zhǎng)基板之上，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括:一緩沖層;一第一摻雜層，位于該緩沖層之上，該第一摻雜層摻雜有一第一類(lèi)型的一第一摻質(zhì)；一有源層，位于該第一摻雜層之上；以及一第二摻雜層，位于該有源層之上，該第二摻雜層摻雜有相反于該第一類(lèi)型的一第二類(lèi)型的一第二摻質(zhì);蝕刻出多個(gè)溝道于該發(fā)光結(jié)構(gòu)內(nèi)，以形成多個(gè)發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu);借由研磨該成長(zhǎng)基板的一背面，以移除該成長(zhǎng)基板的一第一部，使得該成長(zhǎng)基板的一剩余部約為5微米；以及借由等離子體蝕刻或濕蝕刻以移除該成長(zhǎng)基板的一剩余部。
[0012]為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附的附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1-圖2為一流程圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明的多個(gè)觀點(diǎn)的發(fā)光二極管的制造方法；以及
[0014]圖3-圖15顯示了依據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的發(fā)光二極管于制作中多個(gè)階段的附圖。
[0015]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0016]11、12?發(fā)光二極管的制造方法；
[0017]13、15、16、17、18、19、20 ?操作；
[0018]30?發(fā)光結(jié)構(gòu)；31?基板；
[0019]33?緩沖層;35?摻雜層；
[0020]37?多重量子阱層;39?摻雜層；
[0021]41?緩沖層;43?反光金屬層；
[0022]45?阻劑圖案;47?溝道；
[0023]51?保護(hù)層;53?結(jié)合金屬層；
[0024]55?經(jīng)薄化的成長(zhǎng)基板;57?粘著金屬層；
[0025]59?基板;61?粗糙表面；
[0026]63?薄接觸結(jié)構(gòu);64?接觸接墊；
[0027]65?保護(hù)層;67?暫時(shí)性接觸物；
[0028]69、71?電極探針。
【具體實(shí)施方式】
[0029]可以理解的是，于下文中提供了用于施行本發(fā)明的不同特征的多個(gè)不同實(shí)施例，或范例?；诤?jiǎn)化本發(fā)明的目的，以下描述了構(gòu)件與設(shè)置情形的特定范例。然而，此些構(gòu)件與設(shè)置情形僅作為范例之用而非用于限制本發(fā)明。舉例來(lái)說(shuō)，于描述中關(guān)于于一第二元件之上或上的第一元件的形成可包括了第一元件與第二元件為直接接觸的實(shí)施情形，且也包括了于第一元件與第二元件之間包括了額外元件的實(shí)施情形，因而使得第一元件與第二元件之間并未直接接觸。此外，于不同范例中本發(fā)明可重復(fù)參考標(biāo)號(hào)及或文字。此些重復(fù)情形細(xì)基于簡(jiǎn)化與清楚的目的，而并非用于顯示于不同實(shí)施例及/或附圖間所探討的關(guān)聯(lián)性。
[0030]于圖1與圖2內(nèi)顯示了依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法11與12。圖3-圖15為依據(jù)本發(fā)明的部分實(shí)施實(shí)施例中的一發(fā)光二極管于多個(gè)工藝階段中的概括局部附圖。發(fā)光二極管可為具有數(shù)個(gè)此發(fā)光二極管的一顯示器或一發(fā)光裝置的一部，而此些發(fā)光二極管可單獨(dú)地或一并地控制。此發(fā)光二極管也可為一集成電路、一芯片上系統(tǒng)的一部或其上可能包括如電阻、電容、電感、二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)、互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(CMOS)、雙載流子結(jié)晶體管(BJT)、橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(LDM0S)、高功率金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或其他類(lèi)型的晶體管的多個(gè)無(wú)源與有源的微電子元件的部分?？梢岳斫獾氖?，基于較佳了解本發(fā)明的發(fā)明概念的目的，此些附圖已經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化。如此，可以理解的是可于如圖1-圖2的方法施行之前、之中與之后施行額外工藝，而也僅于此處簡(jiǎn)單描述某些工藝，且所描述的工藝可為多種工藝所替換以達(dá)到相同效果。
[0031]請(qǐng)參照?qǐng)D1，方法11起使于操作13，以提供一基板。此基板包括了適用于成長(zhǎng)一發(fā)光結(jié)構(gòu)的一材料。因此，此基板也可稱(chēng)為一成長(zhǎng)基板或一成長(zhǎng)晶片。于不同實(shí)施例中，基板包括了藍(lán)寶石(sapphire)。其他實(shí)施例中，基板包括氮化鎵、碳化硅、硅或其他適用于成長(zhǎng)發(fā)光結(jié)構(gòu)的適當(dāng)材料。于操作15中，可于基板上形成一發(fā)光結(jié)構(gòu)。此發(fā)光結(jié)構(gòu)通常為一半導(dǎo)體二極管。
[0032]圖3顯示了位于一基板31上的一發(fā)光結(jié)構(gòu)30。發(fā)光結(jié)構(gòu)30形成于基板31之上。于本實(shí)施例中，發(fā)光結(jié)構(gòu)30包括了一摻雜層35、一多重量子講(multiple quantum well，MQW)層37以及一摻雜層39。摻雜層35與39為經(jīng)相反摻雜的半導(dǎo)體層。于部分實(shí)施例中，摻雜層35包括了一 η型氮化鎵材料，而摻雜層39包括了 P型氮化鎵材料。于其他實(shí)施例中，摻雜層35可包括一 P型氮化鎵材料，而摻雜層39可包括一 η型氮化鎵材料。圖3中所示的多重量子阱層37包括了如氮化鎵與氮化銦鎵的有源材料(active materials)的數(shù)個(gè)交錯(cuò)(或間隔)層。如此處的使用中，于發(fā)光二極管內(nèi)的有源材料為于操作時(shí)自一發(fā)光二極管處發(fā)光一主要來(lái)源。舉例來(lái)說(shuō)，于一實(shí)施例中，多重量子阱層37包括了十層的氮化鎵與十層的氮化銦鎵，其中一氮化銦鎵層形成于一氮化鎵層之上，而另一氮化鎵層則形成于此氮化銦鎵層之上，且繼續(xù)按照上述形態(tài)實(shí)施。交錯(cuò)膜層的數(shù)量及其厚度影響了發(fā)光效率。多重量子阱層37的厚度可為如約100-2000納米，約I微米或約1.5微米。
[0033]于圖3中，摻雜層35、多重量子阱層37與摻雜層39均采用外延成長(zhǎng)工藝所形成。于此外延成長(zhǎng)工藝中，一通常為氮化鎵層(于某些范例中為氮化鋁)的第一未摻雜層33成長(zhǎng)于基板31之上。此第一未摻雜層33也稱(chēng)之為一緩沖層33。此緩沖層可為約500納米至5微米，例如約為1.5微米或約2微米。接著依序地成長(zhǎng)膜層35、37與39。而于外延成長(zhǎng)工藝中可借由于一氣體源中加入雜質(zhì)而完成摻雜。于此些外延成長(zhǎng)工藝中，形成了位于相反的摻雜層35與39間的包括多重量子阱層37的一 p-n結(jié)(或一 p-n 二極管)。當(dāng)電壓施加于摻雜層35與摻雜層39之間時(shí)，電流將流過(guò)發(fā)光結(jié)構(gòu)30，而多重量子阱層37將發(fā)出光線(xiàn)。由多重量子阱層37所發(fā)出的光線(xiàn)的顏色與所發(fā)射光線(xiàn)的波長(zhǎng)有關(guān)，其可借由改變多重量子阱層37的成分與結(jié)構(gòu)而達(dá)成調(diào)整。舉例來(lái)說(shuō)，于氮化銦鎵層的銦含量的微小增加可使得輸出波長(zhǎng)的偏移朝向更長(zhǎng)的波長(zhǎng)。
[0034]形成發(fā)光結(jié)構(gòu)30的操作可選擇性地包括形成未顯示于圖3內(nèi)的額外膜層。例如，可于摻雜層39之上增加一歐姆接觸層或其他膜層。此些其他膜層可包括一氧化銦錫(ITO)層或其他的透明導(dǎo)電層。
[0035]為了促進(jìn)于操作時(shí)發(fā)光二極管的良好電性接觸、光漏出與有效冷卻情形，于許多發(fā)光二極管產(chǎn)品中將移除成長(zhǎng)基板，特別是于高功率發(fā)光二極管的應(yīng)用中。于一范例中，采用電磁波(例如一激發(fā)激光)以摧毀介于成長(zhǎng)基板與緩沖層33間的界面，因而分解了位于界面處的緩沖材料。此界面可為一未摻雜氮化鎵層。如藍(lán)寶石的此成長(zhǎng)基板可被剝離并移除。于此激光剝離(laser Iift-off，LLO)方法中，使用激發(fā)激光所產(chǎn)生的激光光束自藍(lán)寶石側(cè)注射進(jìn)入發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，以分解位于介于基板與緩沖層間的界面處的氮化鎵材料成為鎵原子與氮?dú)?。?dāng)基板移除之后，此激光剝離方法通常適用于發(fā)光二極管的制造。此激光剝離方法的一特征為于許多范例中，經(jīng)移除的藍(lán)寶石可循環(huán)并再次作為一成長(zhǎng)基板，進(jìn)而節(jié)省了材料成本。然而，如發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)及于此處所披露的，此激光剝離方法并不適用于許多先進(jìn)發(fā)光二極管應(yīng)用與有效率制作。
[0036]此激光剝離方法通常使用了高激光功率密度以分解位于緩沖層與基板界面處的氮化鎵。激光光點(diǎn)通常設(shè)定為發(fā)光二極管的裸片尺寸以確保完美的剝離。隨著成長(zhǎng)基板尺寸的增加，于相同基板上可成長(zhǎng)越來(lái)越多的發(fā)光二極管裸片，隨著激光移除自點(diǎn)至點(diǎn)(裸片至裸片)，激光剝離的時(shí)間因而增加。由于高功率密度限制了激光光束區(qū)域或光點(diǎn)，適用于激光剝離工藝的發(fā)光二極管裸片的尺寸也受到限制。隨著使用較大的發(fā)光二極管裸片的高功率發(fā)光二極管的越來(lái)越廣泛應(yīng)用，此激光剝離工藝恐無(wú)法符合越來(lái)越大裸片的干凈剝離的需求。
[0037]為了確?？梢瞥麄€(gè)基板，激光光點(diǎn)稍微地覆蓋了邊緣處。然而，此高功率密度具非常的毀滅性，而可于每一激光光點(diǎn)覆蓋處的邊緣造成破裂。此激光可能毀壞露出表面與發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。于操作時(shí)，此些破裂與毀損可能造成了漏電流。
[0038]由于激光光束進(jìn)入通過(guò)了藍(lán)寶石，如果于發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)成長(zhǎng)之后的藍(lán)寶石界面包括了不規(guī)則情形，此激光剝除工藝可能為非均勻的。因此，公知激光剝離方法也包括了背側(cè)的藍(lán)寶石研磨步驟以改善激光剝除工藝的均勻性。此藍(lán)寶石研磨降低了于工藝結(jié)束后藍(lán)寶石的回收可能性并增加了工藝時(shí)間與成本。
[0039]于一方面，本發(fā)明關(guān)于不包括使用一激光光束的多重操作中移除一成長(zhǎng)基板的一方法。藍(lán)寶石基板首先采用一單一研磨料或多重研磨料而研磨至一第一特定厚度。并借由干蝕刻或濕蝕刻方式以移除剩余的藍(lán)寶石基板。
[0040]請(qǐng)?jiān)俅螀⒄請(qǐng)D1，于操作17中，借由研磨成長(zhǎng)基板的一背側(cè)以移除成長(zhǎng)基板的一第一部。于部分實(shí)施例中，可調(diào)整此研磨，以移除足夠的成長(zhǎng)基板，使其殘留有約3-20微米、約10微米或約5微米。此研磨依照所使用研磨料而于一操作中或多個(gè)操作中完成。研磨機(jī)臺(tái)則為含結(jié)合有環(huán)氧樹(shù)脂或蠟的極細(xì)尺寸的鉆石微粒的研磨輪(wheel)。當(dāng)基板設(shè)置于此機(jī)臺(tái)上時(shí)，研磨輪緊迫基板背側(cè)并依照不同方向而旋轉(zhuǎn)。借由施加于基板的剪力(shearforce)，此硬的鉆石顆粒自基板背側(cè)移除了硅。薄硅基板的研磨操作則可額外地牽涉了化學(xué)蝕刻劑。部分用于背側(cè)研磨硅基板的商用機(jī)臺(tái)可用于如藍(lán)寶石基板的其他基板的應(yīng)用。
[0041]于一范例中，僅使用了一次的研磨操作。而研磨料可為具有介于15-5微米的尺寸的鉆石微粒。于控制研磨均勻度與速率之下，研磨料的選擇可最大化移除率。此研磨操作約為30-90分鐘。
[0042]于其他范例中，使用了多于一次的研磨操作。于其他范例中。一第一研磨操作可較單一研磨操作移除較少材料。此第一研磨操作可移除足夠成長(zhǎng)基板，使其剩余多于6微米。舉例來(lái)說(shuō)，可使用鉆石微粒研磨料，而晶片的研磨可采用大尺寸微粒的研磨料于約為35分鐘的研磨時(shí)間下，以薄化晶片自約430微米至約50微米。接著于一第二階段研磨工藝中再采用6微米的鉆石研磨料研磨此約50微米厚的晶片約20分鐘，使之至約5微米厚度。第一操作研磨料可經(jīng)過(guò)選擇，以具有最大移除率。而于第二階段研磨工藝中，其研磨則移除成長(zhǎng)基板至特定厚度。因此第一研磨料可較第二研磨料及當(dāng)使用多于兩道操作時(shí)的其他后續(xù)研磨料為較硬且/或較具腐蝕性。相較于采用激光剝離方法，起始的藍(lán)寶石背面狀況并不適用于研磨工藝。因此，不像激光剝離工藝般需要先研磨表面，于此研磨操作之前并沒(méi)有施行表面準(zhǔn)備措施。
[0043]于研磨操作17之后，可借由圖1內(nèi)操作19中的蝕刻以移除成長(zhǎng)基板的剩余部。于部分實(shí)施例中，此蝕刻為采用感應(yīng)親合等離子體(inductively coupled plasma，ICP)的干蝕亥IJ。感應(yīng)耦合等離子體蝕刻可使用如氮、氬、氪、氙的惰性元素、氧或其他已知?dú)怏w。此感應(yīng)親合等尚子體蝕刻可使用反應(yīng)性尚子兀素，例如含氟蝕刻劑(即CF4、CHF3、SF6、C4F8、C4F10、(^202、0:13、0:1疋2、〇卩3(:1、(:2(:1卩5)、含氯蝕亥1」劑(即隊(duì)13、8(:13+(:12、0:14、0:14+(:12、8(:13+Cl 2、CCl3F、CCl2F2、CF3CU C2ClF5 )、含溴蝕刻劑(即HBr)及其他含鹵素蝕刻劑。于工藝腔體內(nèi)可臨場(chǎng)地產(chǎn)生一高密度等離子體。此等離子體蝕刻操作可于少于約150°C的一基板溫度下施行，較佳地約為室溫下施行?？捎诨逄幨┘右黄珘阂詫?dǎo)引等離子體朝向基板。
[0044]此等離子體干蝕刻可采用其他等離子體產(chǎn)生方式而施行，包括了電容耦合等離子體(capacitively coupled plasma，CCP)、磁控等離子體(magnetron plasma)、電子回旋共振(electron cyclotron resonance，ECR)等離子體、或微波等離子體。等離子體可臨場(chǎng)或遙控地產(chǎn)生。此等離子體具有高離子密度。
[0045]或者，于部分實(shí)施例中，上述蝕刻為濕蝕刻。此濕蝕刻可使用硫酸、磷酸或此些蝕刻劑的組合。于一濕蝕刻中，基板浸入于一蝕刻溶液中一段時(shí)間直到移除足夠量的成長(zhǎng)基板。硫酸可為H2 S O4，而磷酸可為H3 P O4。此蝕刻溶液也可使用些許的醋酸(CH3⑶OH )、硝酸(HN03)、水與其他常用的蝕刻劑成分。舉例來(lái)說(shuō)，此蝕刻溶液可為包括醋酸、硝酸與水的的3硫酸:1磷酸混合物。也可加熱此蝕刻溶液至高于100°C、高于200°C、高于300°C或高于400°C。此濕蝕刻可于低于如I大氣壓或高于1.5大氣壓或2大氣壓的一壓力下的一腔體內(nèi)施行。典型的蝕刻溶液為于大氣壓下的300°C的包括醋酸、硝酸與水的3硫酸:I磷酸混合物。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可設(shè)計(jì)一濕蝕刻工藝以達(dá)到一適當(dāng)蝕刻率與選擇率。由于制作出的發(fā)光二極管的整個(gè)部分暴露于蝕刻溶液中，元件的部分可先為一保護(hù)層所保護(hù)。保護(hù)層可選擇于蝕刻工藝中具有一蝕刻率遠(yuǎn)低于成長(zhǎng)基板的蝕刻率的材料。保護(hù)層也可適當(dāng)?shù)馗采w露出發(fā)光二極管平臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，換句話(huà)說(shuō)，其可足夠地順應(yīng)因此于元件本身并無(wú)不期待的蝕刻發(fā)生。
[0046]圖2為依據(jù)本發(fā)明的較廣流程11及不同實(shí)施例的一示范流程12的工藝流程圖。此范例流程12顯示了依據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施例的制作包括具有移除其內(nèi)基板的一發(fā)光二極管的一發(fā)光二極管封裝物的一工藝。于示范流程12以外的其他工藝所形成的其他類(lèi)型的發(fā)光二極管封裝物也適用依據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施例的制作包括具有移除其內(nèi)基板的一發(fā)光二極管的一發(fā)光二極管封裝物的一工藝。在此顯示了包括了借由焊錫凸塊而附著于一封裝物基板的一倒裝芯片發(fā)光二極管封裝物的一范例。
[0047]請(qǐng)參照?qǐng)D2，于操作13中，提供如一藍(lán)寶石基板的一成長(zhǎng)基板。于操作15中，于此基板上形成一發(fā)光結(jié)構(gòu)。接著選擇性地形成一接觸金屬層于發(fā)光結(jié)構(gòu)之上，以及于操作16中形成一連結(jié)金屬層于接觸金屬層之上?？稍O(shè)置一反射金屬層于接觸金屬層與連結(jié)金屬層之間。于操作17中，接著采用一切割道圖案(scribe pattern)以蝕刻此結(jié)構(gòu)，以形成發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)。于操作18中沉積一保護(hù)層以保護(hù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，特別地保護(hù)露出的平臺(tái)側(cè)壁部。于操作19中，借由研磨基板的背面以移除成長(zhǎng)基板的第一部。如前所示，此研磨操作可包括采用不同研磨料的一或多個(gè)操作。接著于操作20中，可借由等離子體蝕刻、濕蝕刻或其組合的蝕刻以移除成長(zhǎng)基板的剩余部。
[0048]圖3-圖15顯示了如圖2的工藝流程的示范中間結(jié)構(gòu)。圖3顯示了形成前述的發(fā)光結(jié)構(gòu)30。圖4顯示了形成于發(fā)光結(jié)構(gòu)30上的一接觸金屬層41與選擇性的一反光金屬層43。接觸金屬層41為一金屬，其可為鎳、如鎳/金的鎳合金，或如絡(luò)/鈾/金、鈦/招/鈦/金的金屬合金、或其他相似合金。于一實(shí)施例中，接觸金屬41層為鎳/銀合金。接觸金屬層41牢固地粘著于發(fā)光結(jié)構(gòu)30與反光金屬層43的頂層。反光金屬層43可為如招、銅、鈦、銀、金的金屬、如鈦/鉑/金的此些材料的合金、或其結(jié)合。特別地，銀與鋁為公知的適用于藍(lán)光的良好反光物?？山栌梢晃锢須庀喑练e(PVD)工藝或一化學(xué)氣相沉積(CVD)或其他沉積工藝以形成反光層。接觸金屬層41與反光金屬層43可具有約為300納米的一結(jié)合厚度。
[0049]接觸金屬層41與選擇性的反光金屬層43使用一物理氣相沉積工藝或一化學(xué)氣相沉積工藝或其他沉積工藝且沉積有相同的圖案。此些膜層可采用不同技術(shù)而沉積。舉例來(lái)說(shuō)，反光金屬層43可沉積采用電化學(xué)電鍍，而接觸金屬層41可采用物理氣相沉積而沉積。
[0050]圖5顯示了位于金屬層41與43之上且環(huán)繞之的一阻劑圖案45。于工件之上沉積、曝光與顯影一阻劑圖案。此圖案定義出了環(huán)繞了金屬層41與43的一區(qū)域。圖6顯示了依據(jù)平臺(tái)圖案(mesa pattern)45而蝕刻至如圖5所示的發(fā)光結(jié)構(gòu)30內(nèi)的數(shù)個(gè)溝道(streets)47、或溝槽。此些溝道47分隔了個(gè)別的發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)(light-emitting mesa structure)。而此些溝道顯示了具有高深寬比，然而此些附圖并未依照實(shí)際比例繪示，而且此些溝道可寬于其所顯示的情形。此平臺(tái)結(jié)構(gòu)可具有數(shù)個(gè)微米的高以及數(shù)百或數(shù)千個(gè)微米的寬。此溝道的寬度可為多于50微米寬。如圖所示，蝕刻停止于約為介于緩沖層33與成長(zhǎng)基板31間的界面。于不同實(shí)施例中，此工藝可包括一輕度過(guò)度蝕刻，而基板31可做為一蝕刻停止層。
[0051 ]此發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)的蝕刻可為一干蝕刻或一濕蝕刻。對(duì)于干蝕刻而言，可使用采用氬或氮等離子體的一感應(yīng)耦合等離子體(ICP)。而對(duì)于濕蝕刻而言，可依序使用鹽酸(HCl)、氫氟酸(HF)、氫碘酸(HI )、硫酸(H2SO4)、亞磷酸(H2PO4)、磷酸(H3PO4)或其結(jié)合。部分的濕蝕刻劑需要一較高溫度以達(dá)到一有效蝕刻率，例如磷酸具有約為50-100°C的蝕刻溫度。
[0052]如圖7A所示，于蝕刻形成發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)后，移除阻劑圖案45。接著形成一保護(hù)層51于發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂面與側(cè)壁之上，以及位于溝道47內(nèi)基板之上，如圖7B所示。此保護(hù)層51保護(hù)了露出表面免于受到于后續(xù)工藝中所使用的材料所造成的不期望反應(yīng)。特別地，保護(hù)層51保護(hù)了發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)的露出免于受到如阻劑移除、背側(cè)研磨與背側(cè)蝕刻等后續(xù)工藝操作的影響。因此，可選擇蝕刻工藝中相較于成長(zhǎng)基板的具有一較低蝕刻率的保護(hù)層51。保護(hù)層51也可適當(dāng)?shù)馗采w了露出的發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁，換句話(huà)說(shuō)，其可為足夠地順應(yīng)。依據(jù)保護(hù)層材料，上述考量將限制了可用于沉積此材料的工藝類(lèi)型。
[0053]于部分實(shí)施例中，保護(hù)層51可為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、摻碳氧化硅、摻碳氮化硅或其他已知的非導(dǎo)電性保護(hù)材料。舉例來(lái)說(shuō)，可采用等離子體加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝而沉積一氧化硅。等離子體加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積為常用的，基于其他介電沉積技術(shù)使用了一較高溫度，其將于早先沉積的金屬層41與43處造成問(wèn)題。于使用等離子體加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積以沉積氧化硅中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可調(diào)整工藝以沉積一適當(dāng)膜層。
[0054]為了避免環(huán)繞多重量子阱層37的漏電流，故特別地重要需保護(hù)多重量子阱層37的側(cè)壁及其鄰近膜層的部分。保護(hù)一較大區(qū)域?yàn)橛欣?，由于如此可減少了后續(xù)蝕刻工藝毀損發(fā)光結(jié)構(gòu)30的可能性。依照工藝與所使用材料，可沉積且形成不同厚度的保護(hù)層51于如圖所示的側(cè)壁及于場(chǎng)(field)或水平區(qū)域之上。經(jīng)測(cè)量，自側(cè)壁至發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)的保護(hù)層51約為600埃，或至少為100埃，且可約為1000納米之多，其依照所使用的等離子體形態(tài)與偏壓情形而決定。
[0055]如圖8A所示，接著借由圖案化與蝕刻而移除位于發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂面上的保護(hù)層51的一部。如圖所示，移除位于膜層39上的保護(hù)層51，以露出接觸金屬層41與反光金屬層43。形成一阻劑圖案于保護(hù)層51上，以保護(hù)位于溝道內(nèi)與發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上的保護(hù)層的一部。接著借由干蝕刻或濕蝕刻以蝕刻去除位于發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)上及環(huán)繞金屬層41與43的保護(hù)層51的未保護(hù)部分(unprotected port1n)。
[0056]圖SB顯示了形成于接觸金屬層41與反光金屬層43上的額外的結(jié)合金屬層53。此結(jié)合金屬材料可為適用于結(jié)合具有一粘著金屬層與一接合基板的一軟金屬(soft metal)。舉例來(lái)說(shuō)，此結(jié)合材料可為金或金/錫合金。于移除保護(hù)層51的一部后，于結(jié)合金屬材料的沉積中并不需要去除或移除阻劑圖案。接合金屬可采用物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或包括了電沉積(electrodeposit1n)或無(wú)電沉積(electroless deposit1n)的其他沉積工藝所沉積。
[0057]如圖9所示，接著反置發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)與成長(zhǎng)基板且將之連結(jié)于一連結(jié)基板(bonding substrate)。此連結(jié)金屬層53連結(jié)于位于一基板59上的一粘著金屬層57。此基板59通常為一硅基板，但可為一金屬或陶瓷。適當(dāng)?shù)幕蹇删哂幸桓邿釋?dǎo)率，例如硅或銅。粘著金屬層可由金、錫、或此些材料的合金所制成。連結(jié)金屬層53以及粘著金屬層57可通過(guò)共晶連結(jié)(eutectic bonding)或金屬連結(jié)(metal bonding)而連結(jié)。于共晶連結(jié)中，連結(jié)金屬層可為一金/錫合金，而粘著金屬層可由金所制成。于金屬連結(jié)中，金屬層53與57可均為金。
[0058]于發(fā)光二極管的裸片連結(jié)至基板后，可依照此處所述的數(shù)個(gè)操作而移除成長(zhǎng)基板31。圖10顯示了經(jīng)過(guò)一或多個(gè)研磨工藝后的一經(jīng)薄化的成長(zhǎng)基板55。圖11顯示了于完全去除成長(zhǎng)基板后的連結(jié)于連結(jié)基板59的發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)。如先前描述，經(jīng)薄化的成長(zhǎng)基板55借由干蝕刻或濕蝕刻而移除。于完全移除成長(zhǎng)基板之后，各發(fā)光平臺(tái)結(jié)構(gòu)可稱(chēng)為發(fā)光二極管裸片。每一發(fā)光二極管裸片彼此可單獨(dú)地產(chǎn)生光線(xiàn)。
[0059]圖12顯示了具有一部的緩沖層33被移除的安裝有發(fā)光二極管裸片的基板。首先可應(yīng)用一阻劑圖案以保護(hù)結(jié)構(gòu)的部分免于工藝中被移除。阻劑圖案可形成于發(fā)光二極管裸片的邊緣、保護(hù)層表面51以及金屬層53與57的表面上。可應(yīng)用如感應(yīng)耦合等離子體工藝的一干蝕刻工藝以移除部分的緩沖層33。值得注意的是雖然于圖12中顯示了緩沖層33的邊緣殘留于發(fā)光二極管裸片上，但其并非必要的。此些附圖與文字描述采用阻劑以保護(hù)了邊緣，因而不需移除保護(hù)層51。然而，可使用用于保護(hù)阻劑層51的其他方法，例如早于移除緩沖層前先沉積一犧牲層。通常，采用經(jīng)偏壓的感應(yīng)耦合等離子體(ICP)以及使用例如氬、氪或氙的較重分子以施行實(shí)體蝕刻工藝。
[0060]請(qǐng)參照?qǐng)D13，可接著處理第一摻雜層35的露出表面，以得到一粗糙表面61并形成金屬接觸物63與64于表面處。于部分實(shí)施例中，此表面先經(jīng)過(guò)圖案化以保護(hù)用于形成金屬接觸物63的區(qū)域，且接著經(jīng)過(guò)等離子體處理以形成一粗糙表面?？墒褂貌捎萌缏鹊幕瘜W(xué)蝕刻劑的一等離子體蝕刻以沿著氮化鎵結(jié)晶晶格結(jié)構(gòu)蝕刻其表面，以形成具有小的三角形的一粗糙表面。可接著圖案化經(jīng)粗糙化的表面以用于接觸金屬的沉積。于特定實(shí)施例中，可沉積接觸金屬以形成具有數(shù)個(gè)接觸接墊64及薄接觸物63的內(nèi)連圖案于裸片表面。如此一內(nèi)連結(jié)夠可散布電流于表面之上。于圖14內(nèi)顯示了示范的一接觸圖案?？山栌杀〗佑|結(jié)構(gòu)63連結(jié)接觸接墊64。此薄接觸物63可約為20-30微米寬，而接觸接墊可約為50-80微米寬。值得注意的是，借由形成接觸物于經(jīng)粗糙化表面些上或是借由將接觸金屬置入于等離子體蝕刻中，可省略了阻劑圖案化的步驟可去除，而接觸電阻可能相應(yīng)地增加。
[0061 ]也可沉積一額外的保護(hù)層材料65以保護(hù)露出的導(dǎo)電金屬層53的側(cè)壁。此額外的保護(hù)層65的材料可相同如保護(hù)層51的組成物或?yàn)椴煌牧?。保護(hù)層65的材料可直接沉積于保護(hù)層51之上。
[0062]于接觸結(jié)構(gòu)63與64完成之后，便大體形成了一發(fā)光二極管。于安裝至連結(jié)基板之上及早于切割之前，可選擇性地測(cè)試或分組(binning)此發(fā)光二極管。于測(cè)試與分組過(guò)程中，移動(dòng)電極而橫跨發(fā)光二極管裸片與發(fā)光二極管裸片間的基板。測(cè)量每一發(fā)光二極管裸片的輸出。于此階段中，于發(fā)光二極管裸片內(nèi)的任何缺陷將造成了其光輸出量低于最低規(guī)范，因而其將被標(biāo)記并于后續(xù)程序中被移除。倘若有缺陷的發(fā)光二極管裸片于稍后才被發(fā)現(xiàn)與拋棄，則將造成了如包裝、透鏡模塑及熒光涂布等更多材料與工藝方面的損失。如此的早期缺陷產(chǎn)品移除情形節(jié)省了工藝時(shí)間與材料成本。具有光線(xiàn)輸出符合最小規(guī)范的發(fā)光二極管裸片經(jīng)過(guò)分類(lèi)而成為不同分組，以用于具有不同特性的產(chǎn)品的進(jìn)一步制作。
[0063]圖15顯示了測(cè)試與分組基板安裝的發(fā)光二極管裸片的一范例。在此顯示了形成于用于測(cè)試與分組的發(fā)光二極管裸片的各裸片的溝道處的暫時(shí)性接觸物(t e m P ο r a r ycontacts)?？蓤D案化與開(kāi)啟保護(hù)層材料65的一部，以使得可沉積此暫時(shí)性接觸物67。此操作可通常與接觸物結(jié)構(gòu)63與64的沉積時(shí)同時(shí)進(jìn)行。于測(cè)試與分組工藝中，將一電流導(dǎo)通并橫跨此發(fā)光二極管裸片并測(cè)量得到的一光輸出量。采用一對(duì)電極探針69與71接觸接觸物64與暫時(shí)性接觸物67。此測(cè)試可包括測(cè)量相應(yīng)于不同電流輸入量的不同輸出情形。具有相似反應(yīng)的發(fā)光二極管將可歸類(lèi)為同類(lèi)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可注意到此臨時(shí)性接觸物也可用于測(cè)試相鄰的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管裸片，此時(shí)此些結(jié)構(gòu)同時(shí)測(cè)試且具有相同類(lèi)型。
[0064]于發(fā)光二極管裸片經(jīng)過(guò)分組后，其可經(jīng)過(guò)切割或分割成為各發(fā)光二極管。分割程序可為一非蝕刻工藝，其可采用如一激光光束或一切割刀的一切割裝置以實(shí)體地分隔發(fā)光二極管裸片。經(jīng)過(guò)切割之后，適用于產(chǎn)生光線(xiàn)的每一發(fā)光二極管可實(shí)體地且電性地相互獨(dú)立。
[0065]雖然本發(fā)明已以?xún)?yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體元件的制造方法，包括: 提供一基板； 形成一半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)于該基板上，該半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)包括有源層； 研磨該基板的一背面，以移除該基板的一部；以及 通過(guò)蝕刻以移除該基板的一剩余部。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中研磨該基板的背面包括依序使用具有不同硬度或顆粒尺寸的兩種研磨料。3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中該蝕刻為等離子體蝕刻或濕蝕刻。4.一種半導(dǎo)體元件的制造方法，包括: 提供一成長(zhǎng)基板； 形成一半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)于該成長(zhǎng)基板之上，該半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)包括: 一緩沖層；以及 一有源層，位于該緩沖層上； 蝕刻出多個(gè)溝道于該半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)，以形成具有露出側(cè)壁的多個(gè)半導(dǎo)體疊層平臺(tái)結(jié)構(gòu)； 沉積一保護(hù)層以覆蓋該露出側(cè)壁； 通過(guò)研磨該成長(zhǎng)基板的一背面，以移除該成長(zhǎng)基板的一第一部；以及 通過(guò)蝕刻以移除該成長(zhǎng)基板的一剩余部。5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包括: 形成一接觸金屬層于該半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)之上；以及 形成一連結(jié)金屬層于該接觸金屬層之上。6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包括: 通過(guò)接合該連結(jié)金屬層與位于一硅基板上的一粘著金屬層，以附著該成長(zhǎng)基板上的所述多個(gè)半導(dǎo)體疊層平臺(tái)結(jié)構(gòu)與該硅基板。7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包括于移除該成長(zhǎng)基板后，移除該緩沖層。8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包括: 粗糙化該半導(dǎo)體疊層的一露出表面的一部；以及 形成一金屬接觸物于該半導(dǎo)體疊層的該露出表面的一剩余部之上。9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，還包括: 形成一暫時(shí)接觸物于該粘著金屬層上； 施加跨越該暫時(shí)接觸物與位于該半導(dǎo)體疊層上的該金屬接觸物的一電壓，以使得由該半導(dǎo)體疊層平臺(tái)結(jié)構(gòu)發(fā)出光線(xiàn)； 測(cè)量該發(fā)射光線(xiàn)；以及 依據(jù)該發(fā)射光線(xiàn)的測(cè)量以分組該半導(dǎo)體疊層平臺(tái)結(jié)構(gòu)。10.一種半導(dǎo)體元件的制造方法，包括: 提供一成長(zhǎng)基板； 形成一半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)于該成長(zhǎng)基板之上，該半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)包括一有源層； 蝕刻出多個(gè)溝道于該半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)，以形成多個(gè)半導(dǎo)體疊層平臺(tái)結(jié)構(gòu)； 通過(guò)研磨該成長(zhǎng)基板的一背面，以移除該成長(zhǎng)基板的一第一部，使得該成長(zhǎng)基板的一剩余部約為5微米;以及 通過(guò)等離子體蝕刻或濕蝕刻以移除該成長(zhǎng)基板的一剩余部。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK105845787SQ201610104400
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2011年9月13日
【發(fā)明人】黃泓文, 夏興國(guó), 邱清華
【申請(qǐng)人】晶元光電股份有限公司