專(zhuān)利名稱(chēng)：分離半導(dǎo)體激光二極管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體激光二極管的方法，更具體地，涉及一種分離半導(dǎo)體激光二極管的方法，通過(guò)該方法可保護(hù)垂直于激光振蕩層并具有清潔表面的激光發(fā)射面。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)高密度信息寫(xiě)入的需求的增加，對(duì)發(fā)射可見(jiàn)光譜中的光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)的需要也在增加。結(jié)果，在可見(jiàn)光譜中發(fā)射激光的各種類(lèi)型的半導(dǎo)體激光二極管(以下稱(chēng)為“LD”)得以出現(xiàn)。其中，III-V族氮化物半導(dǎo)體LD因?yàn)槠渲苯愚D(zhuǎn)移方法和其可能的蘭色激光振蕩而吸引了特別的注意，在該方法中，激光振蕩的幾率較高。
通常，為了制造具有低閾值電壓和高功率的半導(dǎo)體LD，必須切割半導(dǎo)體LD以使半導(dǎo)體LD的激光發(fā)射面垂直于振蕩層并具有清潔的表面。
在切割半導(dǎo)體LD的過(guò)程中，激光的亮度極大地降低，并且如果激光發(fā)射面不垂直于振蕩層且具有粗糙的表面，則激光在激光發(fā)射面上散射。在這種情況下，半導(dǎo)體LD的臨界電流和臨界電壓都有所增加。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的與半導(dǎo)體LD的上述切割相關(guān)的半導(dǎo)體LD分離方法將參照?qǐng)D1和2說(shuō)明。
在蘭寶石襯底2上順序形成n型GaN基化合物半導(dǎo)體層4、其中產(chǎn)生激光的GaN基有源層6、以及p型GaN基化合物半導(dǎo)體層8。預(yù)定的蝕刻工藝形成多個(gè)半導(dǎo)體LD、一支撐體12以及一n型電極部分14，其中每個(gè)半導(dǎo)體LD具有形成有p型電極16的隆脊區(qū)10，該n型電極部分14中形成有p型電極16和n型電極18。在蘭寶石襯底2的部分底面上刻劃出分離半導(dǎo)體LD所需的基本切割線(xiàn)。更確切地，沿著用于以金剛石尖分割半導(dǎo)體LD的潛在分割線(xiàn)L刻劃基礎(chǔ)切割線(xiàn)。通過(guò)利用陶瓷刀具在潛在分割線(xiàn)L上方的隆脊區(qū)10上施加壓力，形成如圖2所示的具有激光發(fā)射面20的半導(dǎo)體LD 22。
在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體LD分離方法中，N電極和P電極之間的臺(tái)階較高，且壓力必須施加的潛在分隔線(xiàn)L上方的隆脊區(qū)10上，以切割厚n型化合物半導(dǎo)體層、發(fā)射激光的有源層和p型化合物半導(dǎo)體層。此時(shí)，激光發(fā)射面未沿蘭寶石襯底的主晶面形成，但化合物半導(dǎo)體層通常沿形成在蘭寶石襯底的化合物半導(dǎo)體層的主晶面切割。
當(dāng)蘭寶石襯底上的半導(dǎo)體LD沿不同于蘭寶石襯底主晶面的晶面切割時(shí)，振蕩器的長(zhǎng)度被改變，且激光發(fā)射面不垂直于必須發(fā)射激光的方向。結(jié)果，激光發(fā)射減少，且分離半導(dǎo)體LD的工藝產(chǎn)量隨半導(dǎo)體LD的再生產(chǎn)率的降低而減小。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種分離半導(dǎo)體LD的方法，通過(guò)該方法，半導(dǎo)體LD可通過(guò)施加較小的力而切割，可以獲得垂直于激光發(fā)射方向且具有清潔表面的激光發(fā)射面，且半導(dǎo)體LD的再生產(chǎn)率可提高。
因此，為了實(shí)現(xiàn)以上目的，提供一種分離半導(dǎo)體激光二極管的方法。在一襯底上形成n型化合物半導(dǎo)體層。具有n型化合物半導(dǎo)體層的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管形成在n型化合物半導(dǎo)體層上，使得半導(dǎo)體激光二極管的激光發(fā)射區(qū)彼此相連。在半導(dǎo)體激光二極管和用于彼此連接半導(dǎo)體激光二極管的激光發(fā)射區(qū)周?chē)コ齨型化合物半導(dǎo)體層和形成半導(dǎo)體激光二極管的材料層。垂直橫穿激光發(fā)射區(qū)的基礎(chǔ)切割線(xiàn)形成在半導(dǎo)體激光二極管之間的襯底背部。半導(dǎo)體激光二極管沿各基礎(chǔ)切割線(xiàn)彼此分離。
在形成多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管時(shí)，形成多個(gè)包括隆脊部分和p型化合物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體激光二極管，該隆脊部分在n型化合物半導(dǎo)體層上在激光發(fā)射方向上具有長(zhǎng)條形狀，該p型化合物半導(dǎo)體層在該隆脊部分的隆脊上具有p型電極。
在形成多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管時(shí)，形成多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，該半導(dǎo)體激光二極管在n型化合物半導(dǎo)體層的鄰近隆脊部分的預(yù)定區(qū)域上具有n型電極。
在形成多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管時(shí)，在隔開(kāi)p型化合物半導(dǎo)體層的隆脊部分的預(yù)定區(qū)域上形成具有支撐體的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，該支撐體用于釋放封裝半導(dǎo)體激光二極管時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。
有源層為InxAlyGa1-x-yN層，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1或具有多個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)的InxAlyGa1-x-yN層。
在去除n型化合物半導(dǎo)體層和形成半導(dǎo)體激光二極管的材料層時(shí)，首先在多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管形成過(guò)程中所獲得的合成結(jié)構(gòu)上形成掩膜，該掩膜覆蓋多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管和用以將多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管在沿激光發(fā)射的方向上彼此連接的部分。接著，其實(shí)形成有掩膜的合成結(jié)構(gòu)被蝕刻直到暴露出襯底，這時(shí)掩膜被去除。
利用本發(fā)明，可以獲得半導(dǎo)體LD的激光發(fā)射面，該發(fā)射面垂直于激光發(fā)射方向并具有清潔的表面。結(jié)果，半導(dǎo)體LD的再生產(chǎn)率提高，這明顯降低了分離半導(dǎo)體LD的重復(fù)工藝中在襯底切割面的相反方向上切割半導(dǎo)體LD的激光發(fā)射面的頻率。也即，在分離半導(dǎo)體LD的工藝中，故障可減至最小。


通過(guò)參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的以上目的和優(yōu)點(diǎn)將變得清晰，其中圖1是說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體LD分離方法的半導(dǎo)體LD平面視圖；圖2是說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體LD分離方法的半導(dǎo)體LD透視圖；圖3至7是順序說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體LD分離方法的基本概念的透視圖；圖8至10是分別說(shuō)明根據(jù)圖3至7的基本概念的本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體LD分離方法步驟的透視圖(圖8)和平面圖(圖9和10)；以及圖11是一隆脊型半導(dǎo)體LD的透視圖，該半導(dǎo)體LD根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體LD分離方法分離。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體LD分離方法將參照附圖描述。為了清晰起見(jiàn)，附圖中，層或區(qū)的厚度被放大。
圖3至7是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體LD分離方法的步驟的透視圖。參見(jiàn)圖3，在襯底40上形成n型化合物半導(dǎo)體層42。在n型化合物半導(dǎo)體層42上形成多個(gè)半導(dǎo)體LD44、一n型電極、一激光振蕩層和一p型電極，每個(gè)LD包括n型化合物半導(dǎo)體層42。在發(fā)射激光的方向46上，彼此連接半導(dǎo)體LD44的激光發(fā)射部分，更具體地連接激光振蕩區(qū)。此處，優(yōu)選的是，如果可能，用于將鄰近的半導(dǎo)體LD44彼此連接的連接部分50形成來(lái)垂直于襯底40的主晶面。為了方便起見(jiàn)，垂直貫穿連接部分50的潛在線(xiàn)52被認(rèn)為是確定了襯底40的主晶面。
半導(dǎo)體LD44和連接部分50用掩模圖案M覆蓋，如圖4所示。將掩模圖案M用作蝕刻掩模來(lái)蝕刻n型化合物半導(dǎo)體層42的暴露部分42a直至襯底40露出。優(yōu)選的是，蝕刻為各向異性干法蝕刻。去除掩模圖案M。
結(jié)果，如圖5所示，僅多個(gè)半導(dǎo)體LD44和連接部分50保留在襯底40上。
如圖6所示，利用金剛石尖在襯底40的底面上形成基礎(chǔ)切割線(xiàn)54以垂直于連接部分50并橫穿半導(dǎo)體LD44。
如圖7所示，通過(guò)在與基礎(chǔ)切割線(xiàn)54相對(duì)的連接部分50的區(qū)域中在線(xiàn)上施加預(yù)定力56，將鄰近的半導(dǎo)體LD44彼此分離。此處，連接部分50的厚度遠(yuǎn)小于襯底40的厚度，且連接部分50的寬度W因蝕刻變得遠(yuǎn)窄于襯底40的寬度。于是，通過(guò)施加較小的力，半導(dǎo)體LD44可彼此均勻地分離，n型化合物半導(dǎo)體層42的連接部分50在與襯底40的主晶面52相同的方向上得以切割。結(jié)果，半導(dǎo)體LD44的切割面的方向(即穿過(guò)其而發(fā)射激光的激光發(fā)射面的方向)等于襯底40的主晶面52。通過(guò)這些步驟可獲得具有垂直于激光發(fā)射方向并具有清潔表面的激光發(fā)射面的半導(dǎo)體LD。
將描述一種分離隆脊型半導(dǎo)體LD的方法，半導(dǎo)體LD的上述分離方法將用于該LD。
圖8至10是分別說(shuō)明其上具有隆脊部分的半導(dǎo)體LD的分離方法的步驟的透視圖和平面圖。參照?qǐng)D8，在襯底70上順序形成n型GaN基化合物半導(dǎo)體層72、發(fā)射激光的GaN基有源層74、以及p型GaN基化合物半導(dǎo)體層76。優(yōu)選的是，襯底70包括蘭寶石。n型和p型GaN基化合物半導(dǎo)體層72和76由GaN基III-V族氮化物半導(dǎo)體形成。預(yù)定的蝕刻工藝將p型GaN基化合物半導(dǎo)體層76的一部分去除。因p型GaN基化合物半導(dǎo)體層76的一部分的去除而暴露的GaN有源層74的一部分于是得以去除。在GaN有源層74的該部分下的N型GaN基化合物半導(dǎo)體層72的部分也去除預(yù)定的厚度。結(jié)果，在p型GaN基化合物半導(dǎo)體層76和n型GaN基化合物半導(dǎo)體層72的暴露部分之間形成預(yù)定的臺(tái)階。其上形成有p型電極的隆脊部分82和支撐體80形成在p型GaN基化合物半導(dǎo)體層76上。N型電極部分78形成在n型GaN化合物半導(dǎo)體層72的暴露區(qū)上。結(jié)果，其上具有隆脊部分82的多個(gè)半導(dǎo)體LD88形成在襯底70上。此處，優(yōu)選的是，隆脊部分82具有長(zhǎng)條形狀，使得其連接相鄰的半導(dǎo)體LD的隆脊部分。優(yōu)選的是，釋放在半導(dǎo)體LD88切割和封裝時(shí)施加到隆脊部分82上的應(yīng)力的支撐部分80形成至與隆脊部分82的隆脊部件86有相同的深度。此外，作為激光振蕩層的GaN有源層74由GaN基III-V族氮化物半導(dǎo)體形成，例如InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1)。此處，GaN有源層74可為單層InxAlyGa1-x-yN，或者可以是多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。
在此實(shí)施例中，半導(dǎo)體LD88僅具有最少的部件。但是由GaN化合物半導(dǎo)體層和包層形成的波導(dǎo)層還可分別形成在GaN有源層74和n型或p型GaN基化合物半導(dǎo)體層72和76之間。其后，p型電極84和n型電極部分78a分別形成在隆脊部分82和n型電極部分78上。
參照?qǐng)D9，覆蓋多個(gè)半導(dǎo)體LD88和連接半導(dǎo)體LD88的連接部90、并暴露其它部分的掩模圖案M1形成在襯底70上。利用掩模圖案M1作為蝕刻掩模各向異性地干蝕刻暴露的部分，直到襯底70暴露。優(yōu)選的是，各向異性干蝕刻是感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)離子蝕刻(ICP-RIE)。然后，去除掩模圖案M1。
如圖10所示，各向異性干蝕刻去除半導(dǎo)體LD88和連接部分90周?chē)膎型和p型化合物半導(dǎo)體層72和76以及GaN有源層74。于是，僅半導(dǎo)體LD88和連接部分90保留在襯底70上。
參見(jiàn)圖10，可看出，連接部分90的寬度W1遠(yuǎn)窄于襯底70的寬度Ws和半導(dǎo)體LD88的寬度Wd。于是，明顯的是，形成在n型和p型半導(dǎo)體激光層72和76的連接部分90下方的部分的寬度遠(yuǎn)窄于襯底70的寬度Ws或半導(dǎo)體LD88的寬度Wd。
在切割半導(dǎo)體LD88以彼此分離之前，穿過(guò)連接部分90的基礎(chǔ)切割線(xiàn)L1形成在半導(dǎo)體LD88之間的襯底70背側(cè)上，以容易地切割半導(dǎo)體LD88。通過(guò)利用金剛石尖刻劃襯底70的底面而形成該切割線(xiàn)L1。該基礎(chǔ)切割線(xiàn)L1形成在半導(dǎo)體LD88之間。
利用預(yù)定的工具，例如陶瓷刀具，將預(yù)定的力施加到與基礎(chǔ)切割線(xiàn)L1相對(duì)的部分上。通過(guò)此力，沿該基礎(chǔ)切割線(xiàn)L1切割襯底70。此處，因?yàn)檫B接部分90的寬度W1較窄，且其厚度遠(yuǎn)小于襯底70的厚度，所以連接部分90準(zhǔn)確地沿相應(yīng)于基礎(chǔ)切割線(xiàn)L1的潛在線(xiàn)得以切割。連接部分90的垂直于激光發(fā)射方向且具有清潔表面的切割面用作半導(dǎo)體LD88的激光發(fā)射面。
圖11是根據(jù)上述步驟分離的隆脊型半導(dǎo)體ID的透視圖。附圖標(biāo)記H和I表示通過(guò)蝕刻暴露的面，且附圖標(biāo)記G表示通過(guò)切割暴露的連接部分90的第一切割面。附圖標(biāo)記G1表示第一切割面G的一部分，激光自該部分發(fā)射。暴露在第一切割面G的相反方向上的第二切割面涂覆有作為反射面的介電層。
當(dāng)形成在襯底上的多個(gè)半導(dǎo)體LD根據(jù)本發(fā)明的上述方法彼此分離時(shí)，通過(guò)具有較窄寬度的隆脊部分確定了存在于基礎(chǔ)切割線(xiàn)L1上的p型GaN基化合物半導(dǎo)體層76、GaN基有源層74和n型GaN基化合物半導(dǎo)體層72。因?yàn)閚型和p型電極之間的臺(tái)階形成得低于現(xiàn)有技術(shù)，所以通過(guò)施加較小的力形成了與形成在襯底上的基礎(chǔ)切割線(xiàn)L1相應(yīng)的激光發(fā)射面，即劈裂面。
諸多內(nèi)容得以在以上說(shuō)明中詳細(xì)闡述。但是，它們是對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以將上述半導(dǎo)體LD分離方法用于非隆脊形狀的其它形狀的半導(dǎo)體LD的分離工藝，例如每個(gè)均具有襯底下方的n型電極元件或熱發(fā)射元件的半導(dǎo)體LD的分離工藝。于是，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書(shū)確定，而不是上述實(shí)施例。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體LD分離方法中，在將半導(dǎo)體LD彼此分離前，去除了半導(dǎo)體LD和用于將半導(dǎo)體LD彼此連接的連接部分周?chē)膒型和n型化合物半導(dǎo)體層、以及有源層。結(jié)果，n型化合物半導(dǎo)體層的厚度遠(yuǎn)小于襯底的厚度，且n型和p型化合物半導(dǎo)體層和有源層的切割部分的寬度遠(yuǎn)窄于襯底的寬度。于是，襯底的切割面相應(yīng)于n型和p型化合物半導(dǎo)體層和有源層的切割面，即激光發(fā)射面。這意味著，半導(dǎo)體LD的激光發(fā)射面垂直于發(fā)射激光的方向，并具有清潔表面。結(jié)果，半導(dǎo)體LD的再生產(chǎn)率增加，這明顯降低了分離半導(dǎo)體LD的重復(fù)工藝中在襯底切割面的相反方向上切割半導(dǎo)體LD的激光發(fā)射面的頻率。也即，在分離半導(dǎo)體LD的工藝中，故障可減至最小。
權(quán)利要求
1.一種分離半導(dǎo)體激光二極管的方法，該方法包括(a)在一襯底上形成n型化合物半導(dǎo)體層；(b)在n型化合物半導(dǎo)體層上形成具有n型化合物半導(dǎo)體層的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，使得半導(dǎo)體激光二極管的激光發(fā)射區(qū)彼此相連；(c)在半導(dǎo)體激光二極管和用于彼此連接半導(dǎo)體激光二極管的激光發(fā)射區(qū)周?chē)?，去除n型化合物半導(dǎo)體層和形成半導(dǎo)體激光二極管的材料層；(d)在半導(dǎo)體激光二極管之間的襯底背部形成垂直橫穿激光發(fā)射區(qū)的基礎(chǔ)切割線(xiàn)；以及(e)沿各基礎(chǔ)切割線(xiàn)彼此分離半導(dǎo)體激光二極管。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)還包括形成多個(gè)包括隆脊部分和p型化合物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體激光二極管，該隆脊部分在n型化合物半導(dǎo)體層上在激光發(fā)射方向上具有長(zhǎng)條形狀，該p型化合物半導(dǎo)體層在該隆脊部分的隆脊部件上具有p型電極。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(b)還包括形成多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，該半導(dǎo)體激光二極管在n型化合物半導(dǎo)體層的鄰近隆脊部分的預(yù)定區(qū)域上具有n型電極。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中步驟(b)還包括在隔開(kāi)p型化合物半導(dǎo)體層的隆脊部分的預(yù)定區(qū)域上形成具有支撐體的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，該支撐體用于釋放封裝半導(dǎo)體激光二極管時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，襯底包括蘭寶石。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，襯底包括蘭寶石。
7.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，p型化合物半導(dǎo)體層包括GaN基III-V族氮化物半導(dǎo)體。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，n型化合物半導(dǎo)體層包括GaN基III-V族氮化物半導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，有源層由多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管的p型電極下方的GaN基III-V族氮化物半導(dǎo)體形成。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，有源層為InxAlyGa1-x-yN層，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，有源層為具有多個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)的InxAlyGa1-x-yN層，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(c)包括在步驟(b)中獲得的所得結(jié)構(gòu)上形成掩模，該掩模覆蓋了多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管和用于在發(fā)射激光的方向上將多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管彼此連接的部分；蝕刻其上形成有掩模的合成結(jié)構(gòu)直到露出襯底；以及去除掩模。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，其上形成有掩模的該所得結(jié)構(gòu)通過(guò)感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)離子蝕刻而刻蝕。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種分離半導(dǎo)體激光二極管的方法。在該方法中，在一襯底上形成n型化合物半導(dǎo)體層。在n型化合物半導(dǎo)體層上形成具有n型化合物半導(dǎo)體層的多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管，使得半導(dǎo)體激光二極管的激光發(fā)射區(qū)彼此相連。在半導(dǎo)體激光二極管和用于彼此連接半導(dǎo)體激光二極管的激光發(fā)射區(qū)周?chē)コ齨型化合物半導(dǎo)體層和形成半導(dǎo)體激光二極管的材料層。在半導(dǎo)體激光二極管之間的襯底背部形成垂直橫穿激光發(fā)射區(qū)的基礎(chǔ)切割線(xiàn)。沿各基礎(chǔ)切割線(xiàn)彼此分離半導(dǎo)體激光二極管。于是，可以獲得垂直于有源層的且具有清潔表面的激光發(fā)射面。此外，在分離半導(dǎo)體激光二極管的工藝中可將故障減至最小。
文檔編號(hào)H01S5/323GK1427517SQ0214588
公開(kāi)日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2002年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月17日
發(fā)明者崔光基 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社