发光二极管的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种制造例如发光二极管的半导体器件的方法（100）。所述方法（100）包括提供半导体晶片，以及在半导体晶片之上提供保护层。优选所述保护层包括铟锡氧化物。在所述晶片上执行多个加工步骤，设置所述保护层以在所述多个加工步骤中保护所述晶片。所述加工步骤可以包括：在保护层之上形成掩模层（115），所述掩模层用于蚀刻透所述保护层并蚀刻进入所述半导体晶片、去除所述掩模层、或蚀刻提供在选择性蚀刻的半导体晶片之上的填充材料（150）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种制造例如发光二极管的半导体器件的方法（100）。所述方法（100）包括提供半导体晶片，以及在半导体晶片之上提供保护层。优选所述保护层包括铟锡氧化物。在所述晶片上执行多个加工步骤，设置所述保护层以在所述多个加工步骤中保护所述晶片。所述加工步骤可以包括：在保护层之上形成掩模层（115），所述掩模层用于蚀刻透所述保护层并蚀刻进入所述半导体晶片、去除所述掩模层、或蚀刻提供在选择性蚀刻的半导体晶片之上的填充材料（150）。【专利说明】
本专利技术涉及半导体器件以及制作半导体器件的方法。例如，本专利技术涉及发光二极管及其制作方法，具体涉及提高包括纳米棒阵列的发光二极管的光学性能。
技术介绍
半导体器件制造通常包括可以是湿法蚀刻或干法蚀刻的蚀刻工艺，借助蚀刻工艺可以去除半导体晶片的某些区域。这种工艺通常包括在晶片的上层之上提供掩模，掩模覆盖该层的一部分并暴露要去除的区域。在已经提供掩模并用掩模控制晶片的蚀刻之后，去除掩模。然而，形成和去除掩模会损坏晶片的半导体层。例如，在制造发光二极管(LED)时，晶片的上层通常是例如P型掺杂氮化镓层(P-GaN)的P-型(或η-型)半导体层。已知的是在p_GaN层上形成例如二氧化硅(SiO2)或氮化硅的掩模，以控制对P-GaN的蚀刻以形成纳米棒。在掩模干法蚀刻中使用的材料可以引起P-GaN层严重降级或“去活性”，这是因为这些材料会在P-GaN层上沉积掩模层。这两种工艺都能限制提取率以及电学性能，其后果是可以限制所制造的LED的光学性能和可靠性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种制造发光二极管的方法，所述方法包括以下步骤:提供包括多个层的半导体晶片，所述多个层包括发光层；在所述半导体晶片之上提供保护层；以及在所述半导体晶片上执行多个加工步骤以形成发光二极管；其中，设置所述保护层以在所述多个加工步骤中的至少一个步骤中保护所述半导体晶片。所述多个加工步骤可以包括在所属保护层之上提供掩模。掩模可以限定掩蔽区域和暴露区域。所述多个加工步骤可以包括在暴露区域对半导体晶片进行成形。保护层可以被设置以在提供掩模的步骤中的至少一部分中保护所述半导体晶片。对所述半导体晶片进行成形通常包括蚀刻、并且所述暴露区域可以形成在所述成形步骤中要蚀刻掉的蚀刻区域。提供掩模的步骤可以包括在所述保护层之上提供掩模层，然后蚀刻透所述掩模层的区域以形成掩模。所述保护层可以被设置以在提供掩模层的步骤和蚀刻掩模层的步骤中的至少一个步骤中保护所述晶片。提供掩模还可以包括在掩模层之上提供金属层。例如，可以包括在所述掩模层之上提供金属层并将金属层退火以形成在其间限定出蚀刻区域的金属岛。所述处理步骤还包括用酸对已蚀刻过的半导体晶片进行处理。所述酸可以是硝酸，处理温度为至少100°c。酸处理步骤的持续时间可以为至少I分钟。所述酸可以包括酸溶液，例如，浓度至少为50%的硝酸溶液。所述加工步骤可以包括去除掩模。所述加工步骤可以包括在已蚀刻过的半导体晶片之上提供接触层。例如，如果所述晶片的顶层是P型层，接触层可以是P型接触层，如果所述晶片的顶层是η型层，接触层可以是η型接触层。保护层可以包括金属氧化物，优选包括铟锡氧化物、氧化锌和氧化钛中的至少一种。保护层的厚度优选不大于IOOnm,更优选不大于50nm,更加优选不大于40nm。保护层的厚度优选不小于IOnm,更优选的是不小于20nm,更加优选的是不小于30nm。【专利附图】【附图说明】参照附图，仅通过示例的方式对本专利技术的实施例进行说明，其中:图la、lb和Ic示出了根据本专利技术实施例的制作发光二极管的方法的步骤的连续组；图2a和2b示意地示出了适于制造发光二极管的半导体晶片，其中已经对该半导体晶片分别应用了图1a和图1b中的方法步骤；图3示意地示出了根据本专利技术实施例的发光二极管，该发光二极管是由图1a-1c的方法制造的；图4a至4d示出了根据本专利技术的实施例的在退火前和退火后的ITO保护层、SiO2掩模层；图5a_5d示出了酸固化步骤之前和之后的半导体晶片，其中，制备的保护性ITO层的厚度约为50nm ；图6a_6d示出了酸固化步骤之前和之后的半导体晶片，其中，制备的保护性ITO层的厚度约为35nm ；图7和图8示出了制造的具有和不具有ITO保护层的LED器件的电流与电压特性。【具体实施方式】参见图3，在该实施例中，发光二极管(LED)300是根据图1a-1c所示的方法100制造的。参见图1a和图2a，制造LED300的第一步骤105是提供合适的半导体晶片201。晶片201是常规的并且构建自衬底205，在该情况下，衬底205包括蓝宝石(sapphire)层，在蓝宝石层上是由η型掺杂氮化镓(n-GaN)形成的η型层210。η型层210之上是有源层215，在有源层215之上是由P型掺杂GaN (ρ-GaN)形成的ρ型层220。诸如其它的III族氮化物的半导体可以用在其它的实施例中。有源层215包括多个发光层或发射层(未不出)。发射层由InxGa1-JiN和InyGa1-JfN形成，InxGaxN 形成 InxGaxN 量子讲(QW,Quantum Well)层，InyGa1yN 形成势鱼层,其中，x>y，X或y的取值范围在O~I之间。从而，这些化合物在发射层中提供了多个量子阱。可选择的，有源层215可以包括形成单个发射层的单个的InzGa1=N层(z的取值范围在O~I之间)。在步骤110，在ρ型层220之上利用例如溅射或电子束蒸镀或热蒸镀形成保护层225。保护层225由铟锡氧化物形成，并以大约35nm的均匀厚度沉积。提供铟锡氧化物(ITO)保护层225可以在后续的加工步骤(例如其它层的蚀刻以及沉积)中保护晶片201。提供适当厚度的保护层225是重要的，如在下文中将描述的。其它的材料(包括其它的金属氧化物、特别是氧化锌和氧化钛)也可以被用作保护层。在步骤115，例如采用离子增强化学气相沉积(PECVD)在保护层225之上提供第一掩模层230。尽管还有其它可选择的合适的材料用于制作第一掩模层，第一掩模层230由二氧化硅形成，并被沉积成具有大约200nm的均匀厚度。PECVD工艺采用SiH4和N2O以及O2沉积SiO2，采用SiH4以及NH3制备氮化硅，从而，在此沉积过程中产生氢离子。由于氢离子易于破坏P-GaN层，ITO保护层在此沉积过程中保护ρ-GaN层。在步骤120中，在第一掩模层230之上提供包括镍的第二掩模层235。这个步骤可以通过热蒸镀或溅射或电子束蒸镀完成。在该步骤120中，形成具有大约5至50nm范围内的均匀厚度的镍层，然后在流动氮气的气氛下以600°C至900°C范围内的温度对该镍层进行退火。退火工艺的持续时间在I至10分钟之间，以使镍层形成第二掩模层235，该第二掩模层包括在第一掩模层230之上不规律分布的自组装镍岛。每个镍岛分别覆盖第一掩模层230的上表面上的大约圆形的区域，这些圆形区域的直径通常不小于IOOnm而且不大于lOOOnm。从而，第二掩模层235可以用作蚀刻下层的SiO2层的掩模，其中，镍岛遮盖下层的SiO2层的区域，镍岛之间的间隔留下SiO2层的暴露区域，限定出下层的SiO2层要被蚀刻的区域。令人惊讶的是，专利技术人已经发现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，
申请(专利权)人：塞伦光子学有限公司，
类型：
国别省市：