氮化物半导体发光器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种氮化物半导体发光器件的制造方法，该氮化物半导体发光器件在去除衬底之后翘曲较小，并且可从其侧面发射光；具体地，本发明专利技术提供一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤：通过在衬底上依次层叠至少ｎ型半导体层、发光层和ｐ型半导体层，形成叠层；形成沟槽，所述沟槽对应于将要制造的氮化物半导体发光器件分割所述叠层；用牺牲层填充所述沟槽；以及通过镀敷在所述ｐ型半导体层和所述牺牲层上形成镀敷层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，具体地，涉及一 种这样的，该氮化物半导体发光器件通 过去除衬底而获得，在其上表面和下表面上包括电极，且具有高可靠性和 改善的发光效率。相关申请的交叉引用根据35 U.S.C. § 119 (e)，本申请要求于2005年9月29日提交的 美国临时申请No. 60/721,590的权益，并要求于2005年9月16日提交的 日本专利申请No. 2005-270565和于2005年9月29日提交的美国临时申请 No. 60/721,590的优先权，在此引入其内容作为参考。
技术介绍
近年来，作为用于短波长发光器件的半导体材料，GaN化合物半导体 材料已受到许多关注。通过金属有机化学气相沉积方法(MOCVD方法) 或分子束外延方法(MBE方法)，将GaN化合物半导体形成在氧化物衬 底例如蓝宝石单晶衬底或III-V族化合物村底上。蓝宝石单晶衬底的晶格常数与GaN的晶格常数相差大于等于10%。 然而，由于可以通过在蓝宝石单晶衬底上形成包括A1N或AlGaN的緩沖 层而形成具有优良特性的氮化物半导体，因此广泛^f吏用蓝宝石单晶衬底. 例如，当使用蓝宝石单晶衬底时，在蓝宝石单晶衬底上依次形成n型半导 体层、发光层和p型半导体层。由于蓝宝石单晶村底是绝缘材料，通常， 在包括蓝宝石单晶衬底的器件中，形成在p型半导体层上的正电极和形成在n型半导体层上的负电极都设置在器件的一侧上。从在一侧上包括正电 极和负电极的器件提取光的方法的实例包括面朝上(face-up)方法和倒装 芯片(flip-chip)方法，其中在面朝上方法中，使用透明电极例如ITO作 为正电极，从p型半导体侧提取光，而在倒装芯片方法中，使用高反射膜 例如Ag作为正电极，从蓝宝石衬底侧提取光。如上所述，蓝宝石单晶衬底被广泛使用。然而，由于蓝宝石是绝缘材 料，蓝宝石单晶衬底具有一些问题。首先，为了形成负电极，通过蚀刻发 光层使n型半导体暴露；因此，发光层的面积减少了负电极所占据的面积， 并且输出功率降低。其次，由于正电极和负电极位于同一侧，电流水平流 动，电流密M域地增大，因此器件产生热。第三，由于蓝宝石衬底的热 导率很低，所产生的热不被扩散，因此器件的温度升高。为了解决这些问题，使用一种方法，在该方法中，将导电衬底附接到 包括依次层叠在蓝宝石单晶衬底上的n型半导体层、发光层和p型半导体 层的器件，去除所述蓝宝石衬底，然后在所产生的叠层的两侧上设置正电 极和负电极(例如，日本专利(已授权的)公开No. 3511970)。另外，通过镀敷，而不通过附接，形成导电衬底(例如，日本未审查 的专利申请第一次公开2004-47704)。
技术实现思路
AuSn用作粘合剂的方法或者其中在真空下通过氩等离子体激活被接合的 表面的激活结方法。这些方法要求被附接的表面非常平坦光滑。因此，如 果在被附接表面上存在异物例如颗粒，则该区域不能被紧密地附接。由于 该原因，^^获得均匀附接的表面。另一方面，由于在蓝宝石衬底上层叠的n型半导体层即GaN层的厚度 在l至10pm的范围内，且层叠层的温度4艮高，例如约1，000'C，因此GaN 层具有非常高的膜应力。具体地，当在具有0.4mm厚度的蓝宝石衬底上层 叠具有5jim厚度的GaN层时，GaN层翘曲约50至lOOjun,另外，当通过4tlt在p型半导体层上形成导电衬底时，由于导电衬底 的机械强度小于蓝宝石衬底的机械强度，M生产率的观点，导电衬底的厚度被限制在10jim至200nm的范围，因此在去除蓝宝石衬底后，叠层的 翘曲变为更大。为了降低在层叠在蓝宝石衬底上的GaN层中产生的翘曲的不利影响， 分割GaN层;l有效的，对GaN层施加的应力被释放到分割开的部分中， 对整个导电衬底施加的翘曲也被释放，因此可以获得高可靠性。如上所述，当在分割GaN层之后形成导电m衬底时，即在去除蓝宝 石村底之后分割GaN层，且在p型半导体层上形成导电衬底，可以降低整 个导电衬底的翘曲，但出现以下两个问题。(1)由于GaN层即n型半导体层暴露，当通过m形成导电衬底时， n型半导体层和p型半导体层短路。(2 )用于m以形成导电衬底的材料被浸入p型半导体层、发光层和 n型半导体层的暴露侧面中，不可能从器件的侧面有效地发光。通过在p型半导体层、发光层和n型半导体层的侧面上形成保护膜， 很容易解决问题(l)。然而，仅仅通过在这些层的侧面上形成保护膜是很 难解决问题(2)的。考虑到上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种氮化物半导体发光器 件的制造方法，该氮化物半导体发光器件在去除衬底之后具有小的翘曲， 因此具有高可靠性，并且从其侧面可以有效地发光。作为进行集中于解决这些问题的努力研究的结果，本专利技术人发现，通 过在用于形成氮化物半导体发光器件的叠层中形成沟槽，并且用牺牲层填 充沟槽，该牺牲层在形成镀敷层之后被去除，可以防止用于镀敷的材料渗 入包括至少n型半导体层、发光层和p型半导体层的叠层的侧面中，并且 发现，通过在Wt后去除牺牲层，形成从其侧面有效地发光的器件，以及 发现，可以降低由去除衬底引起的翘曲。也就是，本专利技术提供以下的氮化 物半导体发光器件的制造方法。(l)一种，包括以下步骤通过在衬底上依次层叠至少n型半导体层、发光层和p型半导体层，形成叠层； 形成沟槽，所述沟槽对应于将要制造的氮化物半导体发光器件分割所述叠 层；用牺牲层填充所述沟槽；以及通过镀敷在所述p型半导体层和所述牺 牲层上形成g层。(2) 根据(1)的，其中所述制造 方法还包括去除所述牺牲层的步骤。(3) 根据(1)的，其中在形成所 述镀敷层之前在所述p型半导体层上形成金属层。(4) 根据(1)的，其中在形成所 述叠层之前在所述衬底上形成緩冲层，并且在形成所述镀敷层之后去除所 述村底和所述緩冲层。(5) 根据(3)的，其中在用所述 牺牲层填充所述沟槽之前形成仅在所述p型半导体层上形成的所迷金属 层。(6) 根据(4)的，其中通过激光 去除所述衬底。(7) 根据(1)或(2)的，其中所 述牺牲层由抗蚀剂材料构成。(8) 根据(3)的，其中所述金属 层包括欧姆接触层。(9) 根据(3)的，其中所述金属 层包括反射层。(10) 根据(3 )的，其中所述金属 层包括粘着层(adhesion layer)，所述粘着层接触形成在所述粘着层上的 层和形成在所述粘着层下的层。(11) 根据(8 )的，其中所述欧姆 接触层由选自Pt、 Ru、 Os、 Rh、 Ir、 Pd、 Ag及其合金的至少一者构成。(12 )根据(9 )的，其中所述反射层由Ag合金或Al合金构成'(13) 根据(10)的，其中所述粘 着层由选自Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W及其合金的至少一者 构成。(14) 才艮据(1)或(2)的，其中 所述4^lt^的厚度在lOjim至200nm的范围内。(15) 根据(1)或(2)的，其中 所述镀敷层由NiP合金、Cu或Cu^T构成。(16) 才艮据(1)或(2)的，其中 在形成所述,层之后，在100匸至300匸的范围内退火所获得的产品。(17 )根据(3 )的，其中在所述金 属层与所述镀fb^之间形成镀敷粘着层，以便接触所述镀敷层。(18) 根据(17)的，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤：通过在衬底上依次层叠至少ｎ型半导体层、发光层和ｐ型半导体层，形成叠层；形成沟槽，所述沟槽对应于将要制造的氮化物半导体发光器件分割所述叠层；用牺牲层填充所述沟槽；以及　 　通过镀敷在所述ｐ型半导体层和所述牺牲层上形成镀敷层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-9-16 270565/20051.一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤通过在衬底上依次层叠至少n型半导体层、发光层和p型半导体层，形成叠层；形成沟槽，所述沟槽对应于将要制造的氮化物半导体发光器件分割所述叠层；用牺牲层填充所述沟槽；以及通过镀敷在所述p型半导体层和所述牺牲层上形成镀敷层。2. 根据权利要求l的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述制 造方法还包括去除所迷牺牲层的步骤。3. 根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在 形成所述4tt层之前在所述p型半导体层上形成金属层。4. 根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在 形成所述叠层之前在所述衬底上形成緩冲层，并且在形成所述4tt层之后 去除所述衬底和所述緩冲层以暴露所述n型半导体层。5. 根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在用所6. 根据权利要求4的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中通过激 光去除所述衬底。7. 根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所 述牺牲层由抗蚀剂材料构成。8. 根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金 属层包括欧姆接触层。9. 根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金 属层包括反射层。10. 根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金属层包括粘着层，所迷粘着层接触形成在...

【专利技术属性】
技术研发人员：大泽弘，程田高史，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]