專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)總體涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，更具體地，涉及一種可防止與引線接合的焊盤脫離的半導(dǎo)體發(fā)光器件。在本文中，半導(dǎo)體發(fā)光器件是指通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)發(fā)光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其示例是III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。III族氮化物半導(dǎo)體是由包括Al(x)fei(y) In(lTy)N(0^x^l,0^x+y ^ 1)的化合物制成的。另外，其他示例可以是基于砷化鎵(GaAs)的用于紅外發(fā)射的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
本部分提供涉及本公開(kāi)的背景信息，其不一定是現(xiàn)有技術(shù)。圖1是例示常規(guī)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)示例的圖。III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括基板100、在基板100上生長(zhǎng)的緩沖層200、在緩沖層200上生長(zhǎng)的η 型III族氮化物半導(dǎo)體層300、在η型III族氮化物半導(dǎo)體層300上生長(zhǎng)的發(fā)光層(active layer) 400、在發(fā)光層400上生長(zhǎng)的ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層500、在ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層500上形成的ρ側(cè)電極600、在ρ側(cè)電極600上形成的ρ側(cè)焊盤700、在通過(guò)對(duì)ρ型 III族氮化物半導(dǎo)體層500和發(fā)光層400進(jìn)行臺(tái)面刻蝕而露出的η型III族氮化物半導(dǎo)體層300上形成的η側(cè)電極800、以及保護(hù)膜900。對(duì)于基板100，可以將GaN基板用作同質(zhì)基板(homo-substrate)，并且可以將藍(lán)寶石基板、SiC基板或Si基板用作異質(zhì)基板(hetero-substrate)。然而，可以使用其上可以生長(zhǎng)III族氮化物半導(dǎo)體層的任何類型的基板。在使用SiC基板的情況下，η側(cè)電極800可以形成在SiC基板的側(cè)面上。在基板100上生長(zhǎng)的III族氮化物半導(dǎo)體層通常通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)汽相沉積 (MOCVD)來(lái)生長(zhǎng)。緩沖層200用來(lái)克服異質(zhì)基板100和III族氮化物半導(dǎo)體之間晶格常數(shù)熱膨脹系數(shù)的差異。美國(guó)專利第5，122，845號(hào)描述了一種在380°C至800°C下、在藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)具有100A至500A厚度的AlN緩沖層的技術(shù)。另外，美國(guó)專利第5，290, 393號(hào)描述了一種在 200 V至900 V下、在藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)具有1OA至5000A厚度的Al (x) Ga (l_x) N (0彡χ彡1) 緩沖層的技術(shù)。此外，美國(guó)待審專利公開(kāi)第2006/1Μ4Μ號(hào)提出了一種在600°C至990°C下生長(zhǎng)SiC緩沖層(籽晶層)并且在其上生長(zhǎng)^i(X)Ga(I-X)NOXx彡1)的技術(shù)。優(yōu)選地， 無(wú)摻雜的GaN層的生長(zhǎng)優(yōu)先于η型III族氮化物半導(dǎo)體層300的生長(zhǎng)。GaN層可被認(rèn)為是緩沖層200的一部分或η型III族氮化物半導(dǎo)體層300的一部分。在η型III族氮化物半導(dǎo)體層300中，至少η側(cè)電極800區(qū)域(η型接觸層)摻雜有摻雜物。優(yōu)選地，η型接觸層由GaN制成，并且摻雜有Si。美國(guó)專利第5，733，796號(hào)描述了一種通過(guò)調(diào)整Si與另外的原材料的混合比來(lái)以目標(biāo)摻雜濃度對(duì)η型接觸層進(jìn)行摻雜的技術(shù)。發(fā)光層400通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光量子(光)。通常，發(fā)光層400包括In (x) Ga (^x) N (0 < χ彡1)，并具有單個(gè)量子阱和多個(gè)量子阱。P型III族氮化物半導(dǎo)體層500摻雜有例如Mg的適當(dāng)?shù)膿诫s物，并且通過(guò)激活過(guò)程而具有P型傳導(dǎo)性。美國(guó)專利第5，Μ7，533號(hào)描述了一種通過(guò)電子束輻照來(lái)激活P型III 族氮化物半導(dǎo)體層的技術(shù)。此外，美國(guó)專利第5，306，662號(hào)描述了一種通過(guò)在至少400°C進(jìn)行退火而激活P型III族氮化物半導(dǎo)體層的技術(shù)。美國(guó)待審專利公開(kāi)第2006/157714號(hào)提出了一種通過(guò)將氨與胼基原材料一起用作用于生長(zhǎng)P型III族氮化物半導(dǎo)體層的氮前體、 而無(wú)需激活過(guò)程使P型III族氮化物半導(dǎo)體層具有P型傳導(dǎo)性的技術(shù)。P側(cè)電極600用于使電流易于供應(yīng)至ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層500。美國(guó)專利第5，563，422號(hào)描述了一種關(guān)于透光電極的技術(shù)，該透光電極由形成在ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層500的幾乎整個(gè)表面上并且與其歐姆接觸的Ni和Au構(gòu)成。另外，美國(guó)專利第 6，515，306號(hào)描述了一種在ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層上形成η型超晶格層、并且在其上形成由ITO制成的透光電極的技術(shù)。同時(shí)，ρ側(cè)電極600可以足夠厚以至不透射光線而將光線反射向基板。該技術(shù)稱為倒裝芯片技術(shù)。美國(guó)專利第6，194，743號(hào)描述了一種關(guān)于電極結(jié)構(gòu)的技術(shù)，該電極結(jié)構(gòu)包括具有至少20nm的厚度的Ag層、覆蓋Ag層的擴(kuò)散阻擋層以及包含Au和Al并覆蓋擴(kuò)散阻擋層的接合層。ρ側(cè)焊盤700和η側(cè)電極800用于供電和外部接線。美國(guó)專利第5，563，422號(hào)描述了一種使用Ti和Al形成η側(cè)電極的技術(shù)。保護(hù)膜900由SiO2制成，其可以省略。同時(shí)，η型III族氮化物半導(dǎo)體層300或ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層500可由單層或多層組成。最近，提出了一種通過(guò)激光或濕法刻蝕將基板100從III族氮化物半導(dǎo)體層上移除來(lái)制造垂直發(fā)光器件的技術(shù)。然而，這種發(fā)光器件存在問(wèn)題，即，當(dāng)在ρ側(cè)焊盤700上執(zhí)行引線接合時(shí)，ρ側(cè)焊盤 700可能從發(fā)光器件上脫離。圖2是例示美國(guó)專利第5，563，422號(hào)中公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)示例的圖。該專利公開(kāi)了一種涉及發(fā)光器件的技術(shù)，通過(guò)將P側(cè)焊盤510直接附著至P 型III族氮化物半導(dǎo)體層310來(lái)防止當(dāng)在ρ側(cè)焊盤510上進(jìn)行引線接合時(shí)ρ側(cè)焊盤510從發(fā)光器件上脫離。發(fā)光器件包括基板110、形成在基板110上的η型III族氮化物半導(dǎo)體層 210、形成在η型III族氮化物半導(dǎo)體層210上的ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層310、形成在ρ 型III族氮化物半導(dǎo)體層310上并具有開(kāi)口部分412的ρ側(cè)電極410、形成在通過(guò)刻蝕而露出的η型III族氮化物半導(dǎo)體層210上的η側(cè)電極610、和形成在ρ側(cè)電極410上并通過(guò)開(kāi)口部分412與ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層310相接觸的ρ側(cè)焊盤510。然而，這種發(fā)光器件也存在問(wèn)題，即，當(dāng)在ρ側(cè)焊盤510上進(jìn)行引線接合時(shí)，由于ρ 側(cè)焊盤510 (例如，如Cr和Au的金屬)和ρ側(cè)電極410 (例如，如ITO的導(dǎo)電氧化膜)之間的附著性較差，P側(cè)焊盤510可能從發(fā)光器件上脫離。并且，為了確保ρ側(cè)焊盤510和ρ側(cè)電極410之間的電氣接觸，ρ側(cè)焊盤510和ρ 側(cè)電極410必須在一定程度上相互重疊，這導(dǎo)致發(fā)光器件的發(fā)光效率的損失
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題將在用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式的下面的部分中描述由本公開(kāi)解決的問(wèn)題。技術(shù)方案這部分提供本公開(kāi)的總體概括，并且不是其全部范圍或其所有特征的全面公開(kāi)。根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，一種半導(dǎo)體發(fā)光器件包括多個(gè)半導(dǎo)體層，其包括具有第一傳導(dǎo)性的第一半導(dǎo)體層、具有與第一傳導(dǎo)性不同的第二傳導(dǎo)性的第二半導(dǎo)體層、以及插入在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間、并且通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)發(fā)光的發(fā)光層；焊盤，其電連接到所述多個(gè)半導(dǎo)體層；第一電極，其在所述多個(gè)半導(dǎo)體層上延伸；以及第二電極，其從焊盤向第一電極延伸并將焊盤電連接到第一電極。有益效果根據(jù)本公開(kāi)的半導(dǎo)體發(fā)光器件能夠防止在引線接合時(shí)焊盤從發(fā)光器件上脫離。另外，對(duì)于根據(jù)本公開(kāi)的另一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，焊盤可被牢固地附著，可以促進(jìn)發(fā)光器件的電流供應(yīng)。


圖1是例示常規(guī)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)示例的圖；圖2是例示美國(guó)專利第5，563，422號(hào)所公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)示例的圖；圖3是例示根據(jù)本公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)示例的圖；圖4是例示根據(jù)本公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)示例的截面圖；圖5是例示根據(jù)本公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法的一個(gè)示例的圖；并且圖6是根據(jù)本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件隨著電流變化發(fā)光時(shí)的照片。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖3和圖4是例示根據(jù)本公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)示例的圖， 其中圖4是沿著圖3的線A-A’的截面圖。發(fā)光器件包括基板10、在基板10上生長(zhǎng)的緩沖層20、在緩沖層20上生長(zhǎng)的η型III族氮化物半導(dǎo)體層30、在η型III族氮化物半導(dǎo)體層 30生長(zhǎng)的發(fā)光層40、在發(fā)光層40上生長(zhǎng)的ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層50、在通過(guò)刻蝕至少P型III族氮化物半導(dǎo)體層50和發(fā)光層40而露出的η型III族氮化物半導(dǎo)體層30上形成的η側(cè)電極80、ρ側(cè)焊盤70、ρ側(cè)電極60和分支電極72和82。ρ側(cè)焊盤70形成在ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層50上，將引線接合至ρ側(cè)焊盤70 來(lái)向發(fā)光器件供電。P側(cè)焊盤70由這樣一種材料制成，該材料對(duì)于ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層50具有高附著力以持續(xù)地附著于其上，即使當(dāng)在引線接合的過(guò)程中或其后被引線拉扯時(shí)，也是如此。例如，通過(guò)堆積Cr/Ni/Au來(lái)形成大約1. 5 μ m的厚度的ρ側(cè)焊盤70。ρ側(cè)電極60用于幫助向整個(gè)ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層50供電，并形成在ρ型 III族氮化物半導(dǎo)體層50上。P側(cè)電極60可以由導(dǎo)電氧化物薄膜制成。P側(cè)電極60具有開(kāi)口部分65來(lái)防止ρ側(cè)焊盤70由于ρ側(cè)電極60和ρ側(cè)焊盤70之間的附著力低而被外力從P型III族氮化物半導(dǎo)體層50上脫離，并因而與P側(cè)焊盤70相分離。例如，P側(cè)電極60 可以由銦錫氧化物(ITO)制成并具有大約1750A的厚度。分支電極72與ρ側(cè)焊盤70和ρ側(cè)電極60相接觸。這樣，通過(guò)分支電極72將供應(yīng)給P側(cè)焊盤70的電流供應(yīng)至P側(cè)電極60，使得到整個(gè)P型III族氮化物半導(dǎo)體層50的電流供應(yīng)變得容易，同時(shí)在P側(cè)焊盤70和ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層50之間保持強(qiáng)的附著力。為此，分支電極72從ρ側(cè)焊盤70在ρ側(cè)電極60上延伸。例如，可以通過(guò)堆疊Cr/ Ni/Au形成大約1. 5 μ m的厚度的分支電極72。下面，將描述根據(jù)本公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法的一個(gè)示例。圖5是例示根據(jù)本公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法的一個(gè)示例的圖。首先，在基板10上生長(zhǎng)緩沖層20、n型III族氮化物半導(dǎo)體層30、發(fā)光層40、和ρ 型III族氮化物半導(dǎo)體層50(見(jiàn)圖5中(a))。接下來(lái)，對(duì)ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層50和發(fā)光層40進(jìn)行蝕刻，以露出η型III 族氮化物半導(dǎo)體層30，使得可在其上形成η側(cè)電極80 (見(jiàn)圖5中(b))。接著，可以由光刻完成具有開(kāi)口部分65的ρ側(cè)電極60的形成，即，在ρ型 III族氮化物半導(dǎo)體層50上除了預(yù)期的P側(cè)電極60的區(qū)域以外的區(qū)域形成光刻膠 (photoresist) 90 (見(jiàn)圖5中(b))，在ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層50上沉積ρ側(cè)電極60 (見(jiàn)圖5中(c))，并移除光刻膠90 (見(jiàn)圖5中(d))。可在用于露出η型III族氮化物半導(dǎo)體層 30的刻蝕處理之前形成ρ側(cè)電極60。同時(shí)，為了形成具有開(kāi)口部分65的ρ側(cè)電極60，開(kāi)口部分65可以這樣形成，即， 在P型III族氮化物半導(dǎo)體層50上形成P側(cè)電極60，在P側(cè)電極60上形成刻蝕掩膜(未圖示)以露出開(kāi)口部分65的預(yù)期的區(qū)域，并通過(guò)濕法刻蝕來(lái)移除由刻蝕掩膜(未圖示)露出的P側(cè)電極60。例如，如果ρ側(cè)電極60由ITO制成，可以通過(guò)將ρ側(cè)電極60在包含HCl 的大約45°C的溶液中浸泡大約30秒來(lái)完成濕法刻蝕。接著，將ρ側(cè)焊盤70形成在由開(kāi)口部分65露出的ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層50 上(見(jiàn)圖5中(e))。同時(shí)，通過(guò)例如單獨(dú)的處理來(lái)形成分支電極72。例如，可以通過(guò)電子束沉積來(lái)持續(xù)地堆疊Cr、Ni和Au層以形成大約1. 5 μ m的厚度的ρ側(cè)焊盤70?？梢砸耘c上述相同的方式來(lái)形成η側(cè)電極80和分支電極82。圖6是根據(jù)本公開(kāi)的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件隨著電流變化發(fā)光時(shí)的照片。 可以看出，光從整個(gè)發(fā)光器件均勻地發(fā)出，這是因?yàn)樵诜种щ姌O72 (見(jiàn)圖幻連接到ρ側(cè)焊盤70 (見(jiàn)圖幻和ρ側(cè)電極60 (見(jiàn)圖幻的配置中，電流平滑地?cái)U(kuò)散到ρ側(cè)電極60 (見(jiàn)圖3) 的緣故。以下將描述本發(fā)明的各種實(shí)施方式。(1)半導(dǎo)體發(fā)光器件包括具有開(kāi)口部分的ρ側(cè)電極，使得ρ側(cè)焊盤和ρ側(cè)電極可分離開(kāi)。在這種結(jié)構(gòu)下，可以防止P側(cè)焊盤由于P側(cè)焊盤和P側(cè)電極之間的附著力低而在引線接合期間被外力從發(fā)光器件上脫離。應(yīng)注意的是，P側(cè)焊盤和P側(cè)電極之間的局部重疊存在于從P側(cè)焊盤延伸的分支電極形成區(qū)域。(2)半導(dǎo)體發(fā)光器件包括從ρ側(cè)焊盤延伸并與P側(cè)電極相接觸的分支電極。在這種結(jié)構(gòu)下，可以將電流從P側(cè)焊盤提供至P側(cè)電極。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括多個(gè)半導(dǎo)體層，所述多個(gè)半導(dǎo)體層包括具有第一傳導(dǎo)性的第一半導(dǎo)體層、具有與所述第一傳導(dǎo)性不同的第二傳導(dǎo)性的第二半導(dǎo)體層、以及插入在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層之間、并且通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)發(fā)光的發(fā)光層； 焊盤，所述焊盤電連接到所述多個(gè)半導(dǎo)體層； 第一電極，所述第一電極在所述多個(gè)半導(dǎo)體層上延伸；以及第二電極，所述第二電極從所述焊盤向所述第一電極延伸并將所述焊盤電連接到所述第一電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電極與所述焊盤分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括第三電極，所述第三電極形成在通過(guò)刻蝕至少所述第二半導(dǎo)體層和所述發(fā)光層而露出的所述第一半導(dǎo)體層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述焊盤形成在所述第二半導(dǎo)體層上，所述第一電極形成在所述第二半導(dǎo)體層上并與所述焊盤相分離；并且其中，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括第三電極，所述第三電極形成在在通過(guò)刻蝕至少所述第二半導(dǎo)體層和所述發(fā)光層而露出的所述第一半導(dǎo)體層上；以及第四電極，所述第四電極從所述第三電極延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述發(fā)光器件是III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，更具體地，涉及這樣的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括多個(gè)半導(dǎo)體層，其包括具有第一傳導(dǎo)性的第一半導(dǎo)體層、具有與第一傳導(dǎo)性不同的第二傳導(dǎo)性的第二半導(dǎo)體層、以及插入在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間、并且通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)發(fā)光的發(fā)光層；焊盤，其電連接到多個(gè)半導(dǎo)體層；第一電極，其在多個(gè)半導(dǎo)體層上延伸；以及第二電極，其從焊盤向第一電極延伸并使焊盤和第一電極相互電連接。
文檔編號(hào)H01L33/36GK102239576SQ200980148845
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者南起燃, 金昌臺(tái) 申請(qǐng)人:艾比維利股份有限公司