氮化物基化合物半导体发光器件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种制造氮化物基化合物半导体发光器件的方法，所述方法包括的步骤为：在衬底（１０）上形成包括多层氮化物基化合物半导体层（５、６）的半导体层结构；通过激光辐射从所述半导体层结构去除所述衬底；清洁所述半导体层结构的暴露的表面（８１），所述暴露的表面是由去除所述衬底所暴露的表面；以及在所述清洁的暴露的表面（８、８３）上形成电极（７、１１）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造可以发射从蓝光到紫外光的区域的光的氮化物基化合物半导体发光器件(激光器和发光二极管)的方法。具体而言，本专利技术涉及在从已经形成于衬底上的半导体层结构去除衬底之后清洁半导体层结构的暴露的表面。注意这里的氮化物基化合物半导体包括InxAlyGa1-x-yN(0≤x、0≤y、x+y≤1)。
技术介绍
图7是显示在日本专利公开No.09-008403中公开的发光器件的示意性横截面图。该发光器件以如下的方式制造。首先，在电绝缘蓝宝石衬底(未显示)上依次层叠氮化镓基半导体的n型层105、有源层104、p型层103和第一欧姆电极102。另一方面，在p型导电GaAs衬底100上形成第二欧姆电极101。然后，通过热压结合将这些第一欧姆电极102和第二欧姆电极101彼此结合。其后，通过研磨去除蓝宝石衬底，如期望，也通过蚀刻去除剩余的蓝宝石。在n型层105的暴露的表面上形成负电极106，该表面作为蓝宝石衬底的去除的结果而被暴露。在p型GaAs衬底100的背表面上形成正电极107。如上所述，根据日本专利公开No.09-008403，为了暴露n型层105的目的通过研磨去除蓝宝石衬底，且如期望，也通过蚀刻去除剩余的蓝宝石。在某些情形，使用激光来从形成于蓝宝石衬底上的氮化物基化合物半导体层结构去除蓝宝石衬底。具体而言，可以使用来自蓝宝石衬底侧的激光辐射来热分解与该衬底接触的化合物半导体且由此去除该衬底。在该情形，按原样去除蓝宝石衬底的整体且因此在半导体层结构的暴露的表面上没有蓝宝石剩余物保留。但是，本专利技术的专利技术人遇到了当从氮化物基化合物半导体层结构通过激光辐射来去除衬底，在氮化物基化合物半导体层结构的暴露的表面上形成电极时不能获得好的欧姆接触的情形。
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的是使可以可靠地形成电极，所述电极在氮化物基化合物半导体层结构的暴露的表面上具有好的欧姆性能，从所述层结构通过激光辐射来去除衬底，由此提供一种具有低操作电压和高可靠性的氮化物基化合物半导体发光器件。根据本专利技术，一种制造氮化物基化合物半导体发光器件的方法包括的步骤为在衬底上形成包括多层氮化物基化合物半导体层的半导体层结构；通过激光辐射从所述半导体层结构去除所述衬底；清洁所述半导体层结构的暴露的表面，所述暴露的表面是由去除所述衬底所暴露的表面；以及在清洁的暴露的表面上形成电极。通过在清洁的暴露的表面上形成电极，所述电极可以具有好的欧姆特性且因此它可以形成具有低操作电压和高可靠性的氮化物基化合物半导体发光器件。注意到在氮化物基化合物半导体层结构的暴露的表面上产生Ga等的小滴，所述暴露的表面通过用激光辐射去除所述衬底来被暴露。因此，优选的是暴露的表面与至少一清洁剂接触，所述清洁剂选自高于Ga的熔点的温度的包含盐酸的酸和水(热水)。在这样的清洁中，通过用热水擦洗暴露的表面或将暴露的表面浸入热水中，可以去除在暴露的表面上的不期望的残留物。另外，优选的清洁是将暴露的表面浸入室温、加热或沸腾的包含稀释的盐酸的酸中，或用所述酸擦洗暴露的表面。另外，更优选的是通过用热水擦洗暴露的表面、然后将暴露的表面浸入热水中且随后将暴露的表面浸入稀释的盐酸中来清洁暴露的表面。在没有这样的清洁的情形，n型氮化物基化合物半导体层通常充当光辐射的主表面，且因此残留物和通过激光辐射在n型层上产生的含Ga小滴易于阻碍从发光层发射的光，导致光提取效率的恶化。相反，在暴露的表面已经被清洁的情况下，n型氮化物基半导体层的清洁的表面不阻碍从发光层发射的光，且由此改善了光提取效率。优选的是半导体层结构的暴露的表面相应于n型氮化物基化合物半导体层。其原因如下。在暴露的表面相应于n型氮化物基化合物半导体层的情形，n型层比p型层导电率更好，且由此可以形成具有大的厚度。因此，当将n型层用激光辐射且与热水、稀释的盐酸等接触时，对于厚n型层的损伤有利地小。另外，对于位于厚n型层下的发光层的损伤也小。所使用的激光辐射的波长可以在200nm到1100nm的范围，且可以优选地使用例如248nm、266nm或355nm的波长的激光辐射，因为可以使用具有这样的波长的激光辐射来形成好的暴露的表面，其在清洁之前有少的残留物。在氮化物基化合物半导体层的清洁的暴露表面上，可以在作为部分或全部的暴露表面的任意区域上形成好的欧姆电极。附图说明当结合附图时，从本专利技术的以下的详细描述，本专利技术的以上和其他目的、特征、方面和优点将变得更加显见，在附图中图1是显示根据本专利技术的第一实施例的氮化物基化合物半导体发光器件的示意性横截面图；图2和3是用于示出第一实施例中的氮化物基化合物半导体发光器件的生产步骤的示意性横截面图；图4是显示根据本专利技术的第二实施例的氮化物基化合物半导体发光器件的示意性横截面图；图5和6是用于示出第二实施例中的氮化物基化合物半导体发光器件的生产步骤的示意性横截面图；图7是显示常规氮化物基化合物半导体发光器件的示意性横截面图。具体实施例方式如上所述，当使用激光辐射来从衬底上的氮化物基化合物半导体层结构去除蓝宝石衬底时，按原样去除整个蓝宝石衬底且在半导体层结构的暴露的表面上没有蓝宝石残留物保留。但是，本专利技术的专利技术人遇到了当从氮化物基化合物半导体层结构通过激光辐射来去除衬底，在氮化物基化合物半导体层结构的暴露的表面上形成电极时不能获得好的欧姆接触的情形。根据专利技术人对其原因的研究，发现虽然在激光辐射之后在氮化物基半导体层结构的暴露的表面上没有留下衬底残留物，但是，在暴露的表面上留下Ga等的小滴(droplet)和包含Ga的小滴。认为这些小滴易于干扰表面上的电子状态且阻碍好的欧姆接触的形成。因此，在使用激光辐射来从氮化物基化合物半导体层结构去除衬底的情形，专利技术人对作为去除衬底的结果所暴露的半导体表面上去除残留物且由此清洁半导体表面的方法进行了研究。结果，发现通过以简单和低成本方式去除氮化物基化合物半导体层结构的暴露的表面上的残留物，由此清洁暴露的表面且然后在清洁的表面上形成具有好欧姆特性的电极，可以制造具有低操作电压和高可靠性的氮化物基化合物半导体发光器件。第一实施例图1是显示根据本专利技术的第一实施例的氮化物基化合物半导体发光器件的示意性横截面图，且图2和3是图1中的发光器件的生产步骤的示意性横截面图。具体而言，例如通过以下步骤(1a)到(8a)可以制造图1的发光器件1000。(1a)在蓝宝石衬底10(见图2)上依次生长30nm厚的GaN缓冲层(未示出)、9μm厚的n型氮化物基化合物半导体层6、50nm厚的MQW(多量子阱)发光层5、和200nm厚的p型氮化物基化合物半导体层4。例如，可以使用MOCVD(金属有机化学气相沉积)方法来沉积这些半导体层。(2a)通过蒸镀在p型氮化物基化合物半导体层4上依次沉积4.5nm厚的欧姆Pd电极31、150nm厚的反射Ag金属层3和3μm厚的结合AuSn金属层2。可以使用EB(电子束)蒸镀或电阻加热蒸镀用于电极和层的气相沉积。例如AuSn合金可以包含20wt％Sn。(3a)通过EB蒸镀在支撑Si衬底1上形成1μm厚的结合Au金属层21。(4a)设置结合Au金属层21和结合AuSn金属层2来彼此面对和接触，且然后通过共晶结合在290℃的温度和3N/cm2的压力下将这些层彼此结合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造氮化物基化合物半导体发光器件的方法，包括的步骤为：在衬底（１０）上形成包括多层氮化物基化合物半导体层（５、６）的半导体层结构；通过激光辐射从所述半导体层结构去除所述衬底；清洁所述半导体层结构的暴露的表面（８１ ），所述暴露的表面是由去除所述衬底所暴露的表面；以及在所述清洁的暴露的表面（８、８３）上形成电极（７、１１）。

【技术特征摘要】
JP 2004-12-6 352344/04;JP 2005-10-17 301970/051.一种制造氮化物基化合物半导体发光器件的方法，包括的步骤为在衬底(10)上形成包括多层氮化物基化合物半导体层(5、6)的半导体层结构；通过激光辐射从所述半导体层结构去除所述衬底；清洁所述半导体层结构的暴露的表面(81)，所述暴露的表面是由去除所述衬底所暴露的表面；以及在所述清洁的暴露的表面(8、83)上形成电极(7、11)。2.根据权利要求1所述的制造氮化物基化合物半导体发光器件的方法，其中，在所述半导体层结构的所述暴露的表面(81)上产生Ga的小滴(82)，所述暴露的表面通过用所述激光辐射去除所述衬底(10)来被暴露，且然后在所述清洁的步骤中，所述暴露的表面与至少一清洁剂接触，所述清洁剂选自具有高于Ga的熔点的受控温度的水和包含盐酸的酸。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：幡俊雄，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]