半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件的制造方法，包括步骤：在具有绝缘特性的生长衬底上形成第一外延层；在所述第一外延层上淀积具有30nm或更大厚度的厚膜层；利用激光束去除所述生长衬底；以及对因去除了所述生长衬底而暴露的所述第一外延层的表面进行处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件。更具体而言，本专利技术涉及具有高亮度的半导体器件及其 制造方法。
技术介绍
基于氮化物的半导体主要用于诸如发光二极管或激光二极管的光学半导体 器件。基于III族氮化物的半导体是光学半导体领域采用的具有最宽带隙的直接型 (direct-type)化合物半导体材料。采用这样的基于III族氮化物的半导体制作能够发射 具有处于黄色波段和紫外波段之间的范围内的宽波段的高效发光器件。但是，尽管人们在 各种工业领域进行了数年的各种尝试来提供具有大面积、高容量和高亮度的发光器件，但 是由于下述与材料和技术相关的基本困难的原因，这样的尝试均以失败告终。首先，难以提供适于生长高质量的基于氮化物的半导体的衬底。第二，难以生长包括大量铟(In)或铝(Al)的InGaN层和MGaN层。第三，难以生长具有较高空穴载流子密度的基于ρ型氮化物的半导体。第四，难以形成适于基于η型氮化物的半导体和基于P型氮化物的半导体的高质 量欧姆接触电极(=欧姆接触层)。尽管存在上述由材料和技术带来的困难，但是，在最近的1993年， Nichiachemicals (日本公司)仍然采用基于氮化物的半导体开发出了蓝光发光器件，这在 全世界尚属首次。今天，已经有人开发出了包括与磷光体结合的高亮度蓝光/绿光发光器 件的白光发光器件。这样的白光发光器件几乎应用于各种照明工业领域。为了采用高质量的基于氮化物的半导体实现具有高效率、大面积和高容量的下一 代发光器件，例如，发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，必须改善低EQE (提取量子效率) 和热散逸。基于发光器件的形状和从基于氮化物的有源层产生的光的发射方向将基于氮化 物的LED划分成两种类型。发光器件的形状涉及衬底的电特性。因而，根据发光器件的形 状，将基于氮化物的LED划分为MESA结构的基于氮化物的LED和垂直结构的基于氮化物的 LED，在前者中，在绝缘衬底的上部生长基于氮化物的发光结构，并使N型和P型欧姆电极层 平行于所述基于氮化物的发光结构对准，而后者则生长在包括硅(Si)或碳化硅(SiC)的导 电衬底上。就光强、散热和器件可靠性而言，垂直结构的基于氮化物的LED比MESA结构的基 于氮化物的LED有利，因为垂直结构的基于氮化物的LED生长在具有优越的电和热特性的 导电衬底上。此外，根据从基于氮化物的发光器件的有源层生成的光的发射方向将基于氮 化物的LED划分成顶部发射型LED和倒装型(flip-chip type) LED。就顶部发射型LED而 言，通过P欧姆接触层将基于氮化物的有源层生成的光发射至外部。相反，就倒装型LED而言，利用高反射P欧姆接触层使从基于氮化物的发光结构生成的光通过透明(蓝宝石)衬 底发射至外部。就已经得到了广泛应用的MESA结构的基于氮化物的LED而言，通过直接与基于ρ 氮化物的覆层接触的P欧姆电极层将从基于氮化物的有源层生成的光发射至外部。因此， 要想获得具有高质量的顶部发射型MESA结构的基于氮化物的LED，必须具备高质量P欧姆 接触层。这样的高质量P欧姆接触层必须具有90%或更高的较高透光率，并且欧姆接触电 阻率必须尽可能低。换言之，为了制造具有大容量、大面积和高亮度的下一代基于氮化物的顶部发射 型LED，必须实质上具备诸如低欧姆接触电阻率和薄层电阻率的电特性，从而同时执行沿横 向的电流扩展和沿P电极层的垂直方向的电流注入，由此能够补偿由低空穴密度导致的基 于P氮化物的覆层的高薄层电阻值。此外，在通过P型欧姆电极层将基于氮化物的有源层 生成的光输出至外部时，为了使光吸收降至最低，必须提供具有较高透光率和薄层电阻的P 欧姆接触电极。本领域公知的采用基于氮化物的半导体的MESA结构顶部发射型LED采用ρ欧姆 电极层，可以通过在基于P氮化物的覆层上叠置薄镍(Ni)金(Au)或诸如氧化铟锡(ITO) 的厚透明导电层的双层并然后在氧(O2)气氛或者氮(N2)气氛下退火基于ρ氮化物的覆层 而获得P欧姆电极层。具体而言，当在大约500°C的温度下对包括半透明的镍-金(Ni-Au) 并且具有大约10_3cm2到10_4 cm2的低接触电阻率值的欧姆电极层进行退火处理时，作为ρ 半导体氧化物的氧化镍(NiO)以岛的形式分布在基于ρ氮化物的覆层和镍-金欧姆电极层 之间的界面上。此外，具有优越的导电性的金(Au)颗粒嵌入到岛状氧化镍(NiO)内，由此 形成微结构。这样的微结构可以降低形成于基于ρ氮化物的覆层和镍-金欧姆电极层之间的肖 特基势垒的高度和宽度，向基于η氮化物的覆层提供空穴载流子，并分布具有优越的导电 性的金(Au)，由此实现优越的电流扩散性能。但是，由于采用由镍-金(Ni-Au)构成的ρ欧 姆电极层的基于氮化物的顶部发射型LED包括降低透光率的金(Au)，基于氮化物的顶部发 射型LED表现出低EQE (外部量子效率)，因此，基于氮化物的顶部发射型LED不适于具有高 容量、大面积和高亮度的下一代LED。出于这一原因，有人提出了另一种不采用半透明的Ni-Au提供ρ欧姆接触层的方 法。根据这一方法，通过在基于P氮化物的覆层上直接淀积包括厚透明导电材料的透明导 电氧化物层和包括诸如钛(Ti)或钽(Ta)的过渡金属的透明导电氮化物层而获得P欧姆接 触层，其中，所述透明导电材料可以是诸如作为本领域公知的用于高透明欧姆接触电极的 材料的铟an)、锡(Sn)或锌(Zn)。但是，尽管通过上述方法制造的ρ欧姆电极层能够提高 透光率，但是，P欧姆电极层和基于P氮化物的覆层之间的界面特性受到劣化，因而P欧姆 电极层不适于MESA结构的顶部发射型的基于氮化物的LED。各种文献(例如，IEEEPTL, Y. C. Lin, etc. Vol. 14，1668 和 IEEE PTL, Shyi-Ming Pan, etc. Vol. 15,646)均公开了具有良好的电和热稳定性并且通过利用ρ欧姆电极层而 表现出大EQE的基于氮化物的顶部发射型LED，所述ρ欧姆电极层是通过在不采用诸如金 (Au)或钼(Pt)的贵金属的情况下使具有优越的导电性的透明导电氧化物层与诸如镍(Ni) 或钌(Ru)的金属结合而获得的，使得所述ρ欧姆电极层的透光率高于传统镍-金(Ni-Au)电极的P欧姆电极层的透光率。最近，Semicond. Sci. Technol.公开了一篇涉及基于氮化物的顶部发射型LED的 文献，所述LED采用氧化铟锡(ITO)透明层作为ρ欧姆电极层，并且其表现出的输出功率高 于采用常规镍-金(Ni-Au)欧姆电极的常规LED的输出功率。但是，虽然采用ITO透明层 的P欧姆电极层能够使LED的EQE最大化，但是在基于氮化物的LED工作时可能生成大量 的热，因为所述P欧姆电极层具有相对较高的接触欧姆电阻率值，因而上述P欧姆电极层不 适于具有大面积、高容量和高亮度的基于氮化物的LED。为了改善可能因包括透明导电氧化物(TCO)或透明导电氮化物(TCN)的ρ欧姆电 极层而劣化的LED的电特性，LumiLeds Lighting Company (U. S.)开发出了一种LED，其通 过将氧化铟锡(ITO)与薄镍-金(Ni-Au)或薄镍-银(Ni-Ag)结合而具有更高的透光率和 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半导体器件的制造方法，包括步骤：在具有绝缘特性的生长衬底上形成第一外延层；在所述第一外延层上淀积具有３０ｎｍ或更大厚度的厚膜层；利用激光束去除所述生长衬底；以及对因去除了所述生长衬底而暴露的所述第一外延层的表面进行处理。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：成泰连，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR