專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
第III-V族氮化物半導(dǎo)體由于其極好的物理和化學(xué)特性而作為發(fā)光器件例如發(fā) 光二極管(LED)和激光二極管(LD)等的芯材料受到關(guān)注。第III-V族氮化物半導(dǎo)體包括 具有式InxAlyGai—x—yN(其中0《x《l，0《y《l和0《x+y《1)的半導(dǎo)體材料。
發(fā)光二極管(LED)是一種利用化合物半導(dǎo)體的特性將電轉(zhuǎn)化成紅外線或光以發(fā) 送和接收信號(hào)或用作光源的半導(dǎo)體器件。 由這些半導(dǎo)體材料制成的LED或LD廣泛用于發(fā)光器件以獲得光，并且用作用于各 種產(chǎn)品如移動(dòng)電話的鍵盤發(fā)光二極管、電告示板和照明設(shè)備的光源。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施方案提供一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括在發(fā)光結(jié)構(gòu)上的電極部分內(nèi)的防彎曲 構(gòu)件。 實(shí)施方案提供一種通過使用利用多個(gè)圖案的防彎曲構(gòu)件防止多個(gè)半導(dǎo)體層彎曲 的半導(dǎo)體發(fā)光器件。 實(shí)施方案提供一種利用與發(fā)光結(jié)構(gòu)上的電極和防彎曲構(gòu)件相對(duì)應(yīng)的高熔點(diǎn)金屬 圖案改善彎曲問題的半導(dǎo)體發(fā)光器件。 —個(gè)實(shí)施方案提供一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層，其包括第 一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層；和在所述有源層上的第二導(dǎo)電半 導(dǎo)體層；在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層之下的電極；在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的電極部 分；和防彎曲構(gòu)件，其包括在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的圖案。 —個(gè)實(shí)施方案提供一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層，其包括第一 導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層；和在所述有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo) 體層；在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層之下的電極；在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的反射電極 層；在所述反射電極層上的導(dǎo)電支撐構(gòu)件；包括在所述反射電極層和所述導(dǎo)電支撐構(gòu)件之 間的圖案的第一防彎曲構(gòu)件；和設(shè)置在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層的外周部分上的溝道層。
—個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)在附圖和下文的說明中闡述。從說明書和附圖以及 權(quán)利要求，其它特征將變得明顯。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。 圖2 5是示出根據(jù)第一實(shí)施方案的防彎曲構(gòu)件的圖案實(shí)例的圖。 圖6 12是示出制造圖1中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法的圖。 圖13是根據(jù)第二實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。 圖14是根據(jù)第三實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。 圖15是根據(jù)第四實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。 圖16是根據(jù)第五實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。 圖17是根據(jù)第六實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)描述本公開內(nèi)容的一些實(shí)施方案，其實(shí)例在附圖中示出。在實(shí)施方案 的說明中，各層的"上"或"下"可以參照附圖來描述，各層的厚度也是作為例子來描述并不 限于附圖中的厚度。 在一些實(shí)施方案的說明中，將會(huì)理解，當(dāng)層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)稱為在另一 襯底、層(或膜)、區(qū)域、極板或圖案的"上"或"下"時(shí)，所述"上"和"下"包括"直接"和"間 接"的所有含義。
圖1是根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。 參照?qǐng)D1 2，半導(dǎo)體發(fā)光器件100包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120、第二 導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、溝道層140、電極層150、防彎曲構(gòu)件160、導(dǎo)電支撐構(gòu)件170和電極115。
發(fā)光器件100包括利用多個(gè)化合物半導(dǎo)體層如第III-V族化合物半導(dǎo)體的LED， LED可以為發(fā)藍(lán)光、綠光或紅光的有色LED或UV LED。從LED發(fā)出的光可以在實(shí)施方案的 技術(shù)范圍內(nèi)以多種方式實(shí)現(xiàn)。 所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電半 導(dǎo)體層130。 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層IIO可由摻雜有第一導(dǎo)電摻雜劑的第III-V族元素的化合物半 導(dǎo)體的至少一種如GaN、AlN、AlGaN、 InGaN、 InN、 InAlGaN、 AlInN、 AlGaAs、 GaP、 GaAs、 GaAsP 和AlGalnP形成。在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110是N型半導(dǎo)體的情況下，第一導(dǎo)電摻雜劑包括 N型摻雜劑如Si、Ge、Sn、Se、和Te。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110可形成為單層或多層，但是不限 于此。 電極115形成于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110之下，電極115可形成為具有預(yù)定形狀的 預(yù)定圖案，但是不限于此。電極115的位置可以位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110的底部區(qū)域的 中央側(cè)以供給電流，并且形狀可以形成為圓形或多邊形。電極115可作為第一導(dǎo)電半導(dǎo)體 層110的電極或形成單獨(dú)的電極，但是不限于此。 電極115可利用選自Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag和Au的材料形成，但是 不限于此。 有源層120形成于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層IIO之上，并且可以形成為單量子阱結(jié)構(gòu)或 多量子阱結(jié)構(gòu)。有源層120可以通過利用第III-V族元素的化合物半導(dǎo)體材料，由阱層和 勢(shì)壘層的結(jié)構(gòu)如InGaN阱層/GaN勢(shì)壘層周期性地形成。導(dǎo)電覆層可以形成在有源層120之上和/或之下，并且所述導(dǎo)電覆層可由AlGaN-基半導(dǎo)體形成。 第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130形成在有源層120之上，并且可以由摻雜有第二導(dǎo)電摻雜 劑的第III-V族元素的化合物半導(dǎo)體的至少一種如GaN、 A1N、 AlGaN、 InGaN、 InN、 InAlGaN、 AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGalnP形成。在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130是P型半導(dǎo)體 的情況下，第二導(dǎo)電摻雜劑包括P型摻雜劑如Mg和Zn。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可形成為單 層或多層，但是不限于此。 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可以限定發(fā)光結(jié)構(gòu) 135。 也可以在第二導(dǎo)電層120上形成N型半導(dǎo)體層(未顯示)或P型半導(dǎo)體層(未顯 示)。此外，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110可以包括P型半導(dǎo)體層，而第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可包 括N型半導(dǎo)體層。因此，發(fā)光結(jié)構(gòu)135可包括選自N-P結(jié)、P-N結(jié)、N-P-N結(jié)和P-N-P結(jié)中的 至少一種。 溝道層140形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的上部外周。第一絕緣層140可在第二
導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的外周區(qū)域上形成為具有帶狀、環(huán)狀和框狀的連續(xù)圖案。 溝道層140可形成為絕緣層或透明導(dǎo)電層，其可包括選自Si02、 SiOx、 SiOxNy、
Si3N4、 A1203、 Ti02、 ITO(銦錫氧化物)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鋅錫氧化物(IZTO)、銦鋁鋅氧
化物(IAZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、銻錫氧化物
(ATO)、鎵鋅氧化物(GZO) 、 IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO中的至少一種。 溝道層140不僅可使用所述材料，而且也可以使用透過激光的材料或幾乎不被激 光產(chǎn)生碎片的材料。此外，溝道層140可提高與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的材料的粘附力。溝 道層140可形成為具有2 ii m或更小的寬度或厚度，但是不限于此。 蝕刻第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的外周以暴露出 溝道層140的外側(cè)。因此，溝道層140可將電極層150與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130隔開。
在制造期間輻照的激光透過溝道層140以解決發(fā)光結(jié)構(gòu)135的側(cè)面脫層。溝道層 140還可防止由電極層150或?qū)щ娭螛?gòu)件170產(chǎn)生的金屬碎片被引入半導(dǎo)體層110、 120 和130的外側(cè)中。此外，溝道層140可防止?jié)駳鉂B入半導(dǎo)體層110、 120和130的外側(cè)中。
電極部分可形成在溝道層140和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上。電極部分包括電極層 150和導(dǎo)電支撐構(gòu)件170，并且防彎曲構(gòu)件160在電極部分內(nèi)布置為多個(gè)圖案。
電極層150形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的頂部?jī)?nèi)側(cè)處，并且可作為反射電極層。 電極層150可由選自Ag、 Ni、 Al、 Rh、 Pd、 Ir、 Ru、 Mg、 Zn、 Pt、 Au、 Hf和其選擇性組合的材料 形成。 此外，電極層150可由具有歐姆特性的反射電極材料形成，或者可以在電極層150 和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130之間形成歐姆接觸層(未顯示)。歐姆接觸層可形成為層或多個(gè) 圖案，其材料可包括但不限于銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鋅錫氧化物(IZTO)、 銦鋁鋅氧化物(IAZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、銻 錫氧化物(ATO)、鎵鋅氧化物(GZO) 、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO中 的至少一種。 防彎曲構(gòu)件160在電極層150上形成為預(yù)定圖案。防彎曲構(gòu)件160可通過選擇性
6利用具有預(yù)定強(qiáng)度的材料、耐熱材料、絕緣材料和導(dǎo)電材料形成。 防彎曲構(gòu)件160可通過選擇性利用絕緣材料形成，所述絕緣材料包括氮化物或氧 化物，例如Si02、 Si3N4、 A1203、 Ti02、 SiOx、 SiNx2、 SiNx和SiOxNy。 防彎曲構(gòu)件160的厚度可以為約100nm至約10 y m，其寬度可根據(jù)芯片的尺寸或電 特性變化。 防彎曲構(gòu)件160可形成為具有預(yù)定形狀的圖案，例如具有利用柱狀、棒狀、半圓形 和同心圓形狀的點(diǎn)陣形狀的圖案、交叉至少一次的形狀如十字形狀或格子狀的圖案、和具 有條狀的圖案，并且圖案的形狀可以改變。 導(dǎo)電支撐構(gòu)件170可以形成在防彎曲構(gòu)件160和電極層150之上。導(dǎo)電支撐構(gòu)件 170可用作底部襯底，并且其材料可包括銅(Cu)、金(Au)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、銅-鎢(Cu-W) 和載具晶圓(carrier wafer)如Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC、Ga203、SiGe和GaN。導(dǎo)電支撐構(gòu)件 170可以通過電鍍法形成，或者可以形成為板狀，但是不限于此。導(dǎo)電支撐構(gòu)件170可以形 成為具有約30 ii m至約150 ii m的厚度，但是不限于此。 在此處，防彎曲構(gòu)件160可布置為在電極層150和導(dǎo)電支撐構(gòu)件170之間的多個(gè) 圖案，以為半導(dǎo)體發(fā)光器件100的整個(gè)區(qū)域提供預(yù)定強(qiáng)度。例如，當(dāng)通過電極115進(jìn)行引線 結(jié)合時(shí)，防止LED芯片因連接設(shè)備所引起的沖擊而彎曲。此外，防彎曲構(gòu)件160可防止LED 芯片因LED芯片所產(chǎn)生的熱而彎曲，并且改善芯片特性的劣化，例如LED芯片的破裂或脫層。 圖2 5是示出根據(jù)第一實(shí)施方案的防彎曲構(gòu)件的圖案實(shí)例的圖。
參照?qǐng)D2，防彎曲構(gòu)件160可形成為以規(guī)則間隔布置的尺寸均勻的矩形柱圖案的 點(diǎn)陣形狀。防彎曲構(gòu)件160的圖案間隔可以形成為規(guī)則或不規(guī)則的間隔，并且形狀可以形 成為多邊形柱形，例如三角柱和五角柱。 參照?qǐng)D3，防彎曲構(gòu)件161可以形成為以規(guī)則間隔布置的具有預(yù)定直徑的圓柱形
圖案的點(diǎn)陣形狀。此外，防彎曲構(gòu)件161的圖案間隔可以形成為規(guī)則或不規(guī)則的周期。此
外，防彎曲構(gòu)件161可以形成為具有預(yù)定曲率的柱形，例如圓柱或橢圓柱。 參照?qǐng)D4，防彎曲構(gòu)件162可形成為以規(guī)則間隔布置的平行棒狀圖案的條狀。防彎
曲構(gòu)件162的圖案間隔可以形成為規(guī)則或不規(guī)則的間隔。此外，防彎曲構(gòu)件162的衡截面
可以為矩形柱或半球形，但是不限于此。 參照?qǐng)D5，防彎曲構(gòu)件163可以形成為其中第一方向與第二方向直角相交的平行 圖案的格子狀。格子狀可包括其中圖案與另一圖案至少相交一次的結(jié)構(gòu)，該形狀的兩個(gè)方 向可以以直角或預(yù)定角度相交，但是不限于此。 圖6 12是示出制造圖1中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法的圖。 參照?qǐng)D6，將襯底101裝入生長(zhǎng)設(shè)備中，并且在其上形成第II至VI族元素的化合 物半導(dǎo)體層。 生長(zhǎng)設(shè)備可以包括電子束蒸發(fā)器、物理氣相沉積(PVD)設(shè)備、化學(xué)氣相沉積(CVD) 設(shè)備、等離子體激光沉積(PLD)設(shè)備、雙型熱蒸發(fā)器、濺射設(shè)備和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積 (MOCVD)設(shè)備，但是不限于此。 襯底101可選自藍(lán)寶石襯底(Al203)、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ga203、導(dǎo)電襯底 和GaAs?？梢栽谝r底IOI的頂面之上形成凹凸圖案?？梢孕纬衫玫贗I至VI族元素的化合物半導(dǎo)體的層或圖案，例如選自Zn0層(未顯示)、緩沖層(未顯示)和未摻雜的半導(dǎo)體 層(未顯示)中的至少一種。 緩沖層和未摻雜的半導(dǎo)體層可以利用第III-V族元素的化合物半導(dǎo)體形成，緩沖 層可降低與襯底的晶格常數(shù)差異，而未摻雜的半導(dǎo)體層可由未摻雜的GaN-基半導(dǎo)體形成。
包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層的發(fā)光結(jié)構(gòu)135形成于襯底101上。發(fā)光結(jié)構(gòu)135包括 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110形成 在襯底101或其它半導(dǎo)體層上，有源層120形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110上，第二導(dǎo)電半導(dǎo) 體層130形成在有源層120上。 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110可由摻雜有第一導(dǎo)電摻雜劑的第III-V族元素的化合物半 導(dǎo)體的至少一種如GaN、AlN、AlGaN、 InGaN、 InN、 InAlGaN、 AlInN、 AlGaAs、 GaP、 GaAs、 GaAsP 和AlGalnP形成。在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110是N型半導(dǎo)體層的情況下，第一導(dǎo)電摻雜劑包 括N型摻雜劑如Si、Ge、Sn、Se和Te。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110可形成為單層或多層，但是不 限于此。 有源層120形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層IIO之上，并且有源層120可以形成為單量 子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)。有源層120可以通過利用第III-V族元素的化合物半導(dǎo)體材料 由阱層和勢(shì)壘層的結(jié)構(gòu)如InGaN阱層/GaN勢(shì)壘層周期性地形成。 導(dǎo)電覆層可以形成在有源層120之上和/或之下，并且所述導(dǎo)電覆層可由 AlGaN-基半導(dǎo)體形成。 第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130形成在有源層120上，并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可以由 摻雜有第二導(dǎo)電摻雜劑的第III-V族元素的化合物半導(dǎo)體的至少一種如GaN、 A1N、 AlGaN、 InGaN、 InN、 InAlGaN、 AlInN、 AlGaAs、 GaP、 GaAs、 GaAsP和AlGalnP形成。在第二導(dǎo)電半導(dǎo) 體層130是P型半導(dǎo)體的情況下，第二導(dǎo)電摻雜劑包括P型摻雜劑如Mg和Zn。第二導(dǎo)電半 導(dǎo)體層130可形成為單層或多層，但是不限于此。 此外，可以在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上形成第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層(未顯示)，例如N 型半導(dǎo)體層或P型半導(dǎo)體層。因此，在發(fā)光結(jié)構(gòu)135中可形成選自N-P結(jié)、P-N結(jié)、N-P-N結(jié) 和P-N-P結(jié)結(jié)構(gòu)中的至少一種。 在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上使用掩模圖案，以形成溝道層140。溝道層140沿第二 導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的頂部外周形成，并且形狀可以形成為例如帶狀、環(huán)狀、框狀和閉環(huán)狀的
連續(xù)圖案。 溝道層140可由透明絕緣材料或透明導(dǎo)電材料形成，并且其材料包括選自Si02、 SiOx、SiOxNy、Si3N4、AlA、Ti02、銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鋅錫氧化物(IZTO)、 銦鋁鋅氧化物(IAZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、銻 錫氧化物(ATO)、鎵鋅氧化物(GZO) 、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO中 的至少一種。 溝道層140不僅可由所述材料形成，而且也可以由透過激光的材料或幾乎不被激 光產(chǎn)生碎片的材料形成，但是不限于此。此外，溝道層140可由與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130具 有良好粘附力的材料形成。溝道層140可形成為具有2ym或更小的寬度或厚度，但是不限 于此。 暴露出第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的內(nèi)部區(qū)域142。
參照?qǐng)D7，在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上的一些區(qū)域或整個(gè)區(qū)域上形成電極層150。
極層150可由具有籽金屬、歐姆金屬和反射金屬的至少一種特性的材料形成。電 極層150可用作反射電極層，并且其材料包括選自Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、 Hf和其選擇性組合的至少一種。
電極層150可在溝道層140上形成并延伸。 參照?qǐng)D8，在電極層150上形成防彎曲構(gòu)件160。通過利用選自濺射、電子束沉積、 CVD或PECVD方法中的至少一種方法，使用掩模圖案形成具有預(yù)定圖案的防彎曲構(gòu)件160。 防彎曲構(gòu)件160可由選擇性包括具有預(yù)定強(qiáng)度的材料、耐熱材料、絕緣材料、氮化物和氧化 物的材料形成。防彎曲構(gòu)件160可由選自SiOySisNpAlAJiOySiOpSiN^JiNjPSiOxNy 中的至少一種形成。 防彎曲構(gòu)件160的厚度可以為約100nm至約10 y m，其寬度可根據(jù)芯片的尺寸或電 特性變化。 防彎曲構(gòu)件160可形成為具有預(yù)定形狀的圖案，例如具有利用柱狀、棒狀、半圓形 和同心圓形狀的點(diǎn)陣形狀的圖案、交叉至少一次的圖案如十字形狀或格子狀、和具有條狀 的圖案，并且圖案的形狀可以改變。 參照?qǐng)D9，導(dǎo)電支撐構(gòu)件170可以形成在防彎曲構(gòu)件160和電極層150之上。導(dǎo)電 支撐構(gòu)件170可用作底部襯底，并且其材料可包括銅(Cu)、金(Au)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、銅-鎢 (Cu-W)和載具晶圓如Si、 Ge、 GaAs、 ZnO、 SiC、 Ga203、 SiGe和GaN。導(dǎo)電支撐構(gòu)件170可以 通過電鍍法形成，或者可以形成為板狀，但是不限于此。導(dǎo)電支撐構(gòu)件170可以形成為具有 約30iim至約150iim的厚度，但是不限于此。 防彎曲構(gòu)件160可以在作為電極部分的電極層150和導(dǎo)電支撐構(gòu)件170之間布置 為圖案形狀，以為半導(dǎo)體發(fā)光器件100的整個(gè)區(qū)域提供預(yù)定的強(qiáng)度。 參照?qǐng)D9和IO，將導(dǎo)電支撐構(gòu)件170設(shè)置在基底上以除去襯底101。襯底101通 過物理和/或化學(xué)法除去。 物理去除法通過用具有預(yù)定波長(zhǎng)的激光輻照襯底101 (激光剝離LLO)來分離襯 底IOI。在襯底101和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110之間形成有另一半導(dǎo)體層(例如緩沖層)的 情況下，襯底101可以通過化學(xué)除去法利用濕蝕刻劑除去緩沖層來分離。
可以通過感應(yīng)耦合等離子體/反應(yīng)性離子蝕刻(ICP/RIE)法在去除襯底101的第 一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層110的表面上進(jìn)行蝕刻過程。 參照?qǐng)Dll禾P12，在芯片-芯片邊界區(qū)域(即通道區(qū))上執(zhí)行隔離蝕刻以將區(qū)域分
成芯片單元。然后，蝕刻發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外溝槽137以暴露出溝道層140。在該情況下，溝
道層140的外側(cè)暴露于發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外側(cè)，并且溝道層140的外側(cè)可將電極層150與發(fā)
光結(jié)構(gòu)135的側(cè)壁分開。相反，發(fā)光結(jié)構(gòu)135具有從芯片外壁向內(nèi)移動(dòng)的效果。 電極115形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110之下。電極115可以形成為預(yù)定形狀和預(yù)
定圖案，但是不限于此。電極115可在形成電極之后單獨(dú)形成，或者可以用作電極，但是不
限于此。 在此，可以在隔離蝕刻之前或之后、或芯片分離之后進(jìn)行形成電極115的過程，但 是不限于此。 在半導(dǎo)體發(fā)光器件100中，芯片接合導(dǎo)電支撐構(gòu)件170，并且通過電極115進(jìn)行引線接合。在該情況下，在電極115接合期間由接合設(shè)備施加的沖擊通過發(fā)光結(jié)構(gòu)135傳遞 到防彎曲構(gòu)件160。然后，防彎曲構(gòu)件160可以承受沖擊以消除發(fā)光結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層110、 120和130可能彎曲的問題。此夕卜，防彎曲構(gòu)件160可防止LED芯片因LED芯片所產(chǎn)生的熱 而彎曲。因此，可以改善芯片特性的劣化，如LED芯片的破裂或脫層。 圖13是根據(jù)第二實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。在第二實(shí)施方案的說 明中，相同的附圖標(biāo)記將用于表示與第一實(shí)施方案相同的部分，并且將參照第一實(shí)施方案 省去重復(fù)說明。 參照?qǐng)D13，半導(dǎo)體發(fā)光器件IOOA包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120、第二導(dǎo) 電半導(dǎo)體層130、保護(hù)層140、電極層150、第一防彎曲構(gòu)件160、第二防彎曲構(gòu)件165、導(dǎo)電支 撐構(gòu)件170和電極115。 第一防彎曲構(gòu)件160可以在電極層150上布置為多個(gè)圖案。將參照防彎曲構(gòu)件來 詳細(xì)說明第一防彎曲構(gòu)件160。 第二防彎曲構(gòu)件165形成在電極層150上的中央?yún)^(qū)域上，即對(duì)應(yīng)于電極115的區(qū) 域或位置上。 第二防彎曲構(gòu)件165可形成為尺寸與電極115相對(duì)應(yīng)，并且可以形成為圓柱狀或 多邊形柱狀。 第二防彎曲構(gòu)件165可形成為高熔點(diǎn)金屬圖案如W和Mo，并且可由具有高強(qiáng)度的 導(dǎo)電金屬材料形成。第二防彎曲構(gòu)件165由熔點(diǎn)高于電極層150的熔點(diǎn)的金屬形成。
第二防彎曲構(gòu)件165可形成為具有至少1 y m，例如約1 y m至約10 y m的厚度以增 強(qiáng)強(qiáng)度。此外，第二防彎曲構(gòu)件165可形成為具有與第一防彎曲構(gòu)件160相同的厚度或更 厚，并且可形成為數(shù)目與電極115的數(shù)目相對(duì)應(yīng)。 第二防彎曲構(gòu)件165可以形成在與電極115相對(duì)應(yīng)的位置上以支承和保護(hù)LED芯 片不因引線接合期間所施加的直接沖擊而彎曲。 因此，可以改善封裝器件中因LED芯片的破裂或脫層引起的器件特性或芯片特性 的劣化。 圖14是根據(jù)第三實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。在第三實(shí)施方案的說 明中，相同的附圖標(biāo)記用于表示與第一實(shí)施方案相同的部分，并且將參照第一實(shí)施方案省 去重復(fù)部分的重復(fù)說明。 參照?qǐng)D14，半導(dǎo)體發(fā)光器件IOOB包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120、第二導(dǎo) 電半導(dǎo)體層130、溝道層140A、電極層150、防彎曲構(gòu)件160、導(dǎo)電支撐構(gòu)件170和電極115。
溝道層140A可形成為具有帶狀、環(huán)狀和框狀(例如閉環(huán)狀)的連續(xù)圖案。
溝道層140可包括通過利用掩模圖案的透明絕緣層，例如選自Si02、 SiOx、 SiOxNy、 Si3N4、 A1203和Ti02的至少一種。 電極層150形成在溝道層140和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上，防彎曲構(gòu)件160形成 在電極層150上。 突起147形成在溝道層140的內(nèi)側(cè)之下。突起147可以形成為具有暴露出第一導(dǎo) 電半導(dǎo)體層110的深度。 溝道層140的突起147可以形成為連續(xù)的閉環(huán)狀例如帶狀或環(huán)狀，可以基于半導(dǎo) 體層11Q、120和130的外壁形成為在約lym至約5iim(Dl)的范圍內(nèi)，并且該范圍可以根據(jù)芯片的尺寸變化。 溝道層140的突起147可以將發(fā)光結(jié)構(gòu)135分成有源區(qū)Al和無源區(qū)A2。有源區(qū) Al的半導(dǎo)體層110、 120和130正常工作，而無源區(qū)A2的半導(dǎo)體層Hl、121和131不正常工 作。無源區(qū)A2的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層lll可以部分用于電流通路。 即使發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外部半導(dǎo)體層111、 121和131短路，因?yàn)闇系缹?40的突起
147使發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外側(cè)鈍化，所以有源區(qū)A1的半導(dǎo)體層110U20和130也正常工作。
此外，溝道層140的突起147可以濕氣滲入芯片的外側(cè)中。因?yàn)闇系缹?40的突起147可
以形成為單或雙凹凸結(jié)構(gòu)，所以它可以增強(qiáng)與發(fā)光結(jié)構(gòu)135的粘附力。 圖15是根據(jù)第四實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。在第四實(shí)施方案的說
明中，相同的附圖標(biāo)記將用于表示與第一實(shí)施方案相同的部分，并且將參照第一實(shí)施方案
省去重復(fù)部分的重復(fù)說明。 參照?qǐng)D15，半導(dǎo)體發(fā)光器件IOOC包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120、第二導(dǎo)
電半導(dǎo)體層130、電極層150、防彎曲構(gòu)件160、導(dǎo)電支撐構(gòu)件170和電極115。 可以在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層IIO之下形成預(yù)定的粗糙結(jié)構(gòu)112，但是形狀不限于粗
糙結(jié)構(gòu)112。 可以不在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上形成圖1中的溝道層140。在該情況下，電極層
150可以設(shè)置在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的內(nèi)側(cè)上，并且可以形成為不暴露于發(fā)光結(jié)構(gòu)135的
外溝槽137。防彎曲構(gòu)件160A的一些部分可暴露于發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外溝槽137。 圖16是根據(jù)第五實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。在第五實(shí)施方案的說
明中，相同的附圖標(biāo)記將用于表示與第一實(shí)施方案相同的部分，并且將參照第一實(shí)施方案
省去重復(fù)部分的重復(fù)說明。 參照?qǐng)D16，半導(dǎo)體發(fā)光器件IOOD包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120、第二導(dǎo) 電半導(dǎo)體層130、電極層150、防彎曲構(gòu)件160、導(dǎo)電支撐構(gòu)件170和電極115。
在半導(dǎo)體發(fā)光器件100D中，可以不在發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外壁上形成切槽，并且可以 形成直徑與導(dǎo)電支撐構(gòu)件170相同的發(fā)光結(jié)構(gòu)135。 圖17是根據(jù)第六實(shí)施方案的半導(dǎo)體發(fā)光器件的側(cè)截面圖。在第六實(shí)施方案的說 明中，相同的附圖標(biāo)記將用于表示與第一實(shí)施方案相同的部分，并且將參照第一實(shí)施方案 省去重復(fù)部分的重復(fù)說明。 參照?qǐng)D17，在半導(dǎo)體發(fā)光器件100E中，在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的上部外周上形 成溝道層140，并且在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130和溝道層140上形成防彎曲構(gòu)件160B。防彎 曲構(gòu)件160B的圖案和材料參照第一實(shí)施方案進(jìn)行選擇。 在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130中，可以在防彎曲構(gòu)件160B的圖案之間形成電極層 150B。電極層150B可以形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上，并且可以形成或可以不形成防彎 曲構(gòu)件160B。防彎曲構(gòu)件160B的圖案形狀可以設(shè)置為與第一實(shí)施方案幾乎相同的結(jié)構(gòu)，或 者可以考慮電極層150B的電特性進(jìn)行變化。 在電極層150B中，可以在與電極115相對(duì)應(yīng)的位置上形成高熔點(diǎn)金屬的圖案，但 是不限于此。 上述第一至第六實(shí)施方案中可與各實(shí)施方案的獨(dú)立特征一起選擇性地應(yīng)用于其 它實(shí)施方案，并且可以在實(shí)施方案的技術(shù)范圍內(nèi)修改。此外，所公開的防彎曲構(gòu)件特性不僅可以作為實(shí)施方案的特性在垂直式半導(dǎo)體發(fā)光器件的襯底上實(shí)現(xiàn)，而且可以在水平式半導(dǎo) 體發(fā)光器件的襯底上實(shí)現(xiàn)。 —個(gè)實(shí)施方案提供一種制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括形成包括第一 導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的發(fā)光結(jié)構(gòu)；在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上形成電極 層；在電極層上形成布置為多個(gè)圖案的防彎曲構(gòu)件；在發(fā)光結(jié)構(gòu)之下形成電極；和在防彎 曲構(gòu)件和電極層上形成導(dǎo)電支撐構(gòu)件。 —些實(shí)施方案可提供防止LED芯片因接合引起的沖擊而彎曲的效果。 —些實(shí)施方案可防止LED芯片特性因接合引起的沖擊而劣化。 —些實(shí)施方案可使熱引起的LED芯片的彎曲最小化。 —些實(shí)施方案可改善半導(dǎo)體層和其它層之間的粘附力。 —些實(shí)施方案可防止多個(gè)化合物半導(dǎo)體層的層間短路缺陷。 —些實(shí)施方案可防止因濕氣滲入多個(gè)化合物半導(dǎo)體層中而引起的短路問題。 —些實(shí)施方案可改善垂直式半導(dǎo)體發(fā)光器件的可靠性。 —些實(shí)施方案可提供半導(dǎo)體發(fā)光器件，如LED。 —些實(shí)施方案可改善半導(dǎo)體發(fā)光器件的電可靠性。 —些實(shí)施方案可改善垂直型半導(dǎo)體發(fā)光器件的光效率。 —些實(shí)施方案可將包括封裝的半導(dǎo)體發(fā)光器件的光源應(yīng)用至照明領(lǐng)域、指示領(lǐng)域 和顯示領(lǐng)域。 雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施方案描述了一些實(shí)施方案，但是應(yīng)理解， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)多種其它修改方案和實(shí)施方案，它們也在本公開原理的精神和 范圍內(nèi)。更具體地，可以在本公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，對(duì)主題組合布置的組成 部件和/或布置進(jìn)行各種變化和修改。除了對(duì)組成部件和/或布置進(jìn)行變化和修改之外， 可替代的用途對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言也是明顯的。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層，其包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層；和在所述有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層之下的電極；在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的電極部分；和防彎曲構(gòu)件，其包括在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的圖案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述電極部分包括在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的電極層；并且在所述電極層上有導(dǎo) 電支撐構(gòu)件；禾口所述防彎曲構(gòu)件布置在所述電極層和所述導(dǎo)電支撐構(gòu)件之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述防彎曲構(gòu)件包括氮化物基絕緣材 料或氧化物基絕緣材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述防彎曲構(gòu)件包括多個(gè)包含絕緣材 料的第一防彎曲圖案；和與所述電極相對(duì)應(yīng)的第二防彎曲圖案。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第二防彎曲圖案由熔點(diǎn)高于所述 電極部分的材料的熔點(diǎn)的金屬形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述防彎曲構(gòu)件包括選自Si02、Si3N4、 Al203、Ti02、Si0x、SiNx2、SiNx和SiOxNy中的至少一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述防彎曲構(gòu)件包括選自條狀、鋸齒 狀、其中多個(gè)圖案至少交叉一次的形狀、點(diǎn)陣狀和格子狀的圖案中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述防彎曲構(gòu)件包含選自W和Mo中的 至少一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述防彎曲構(gòu)件的厚度為約lym至約 10 ii m。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括 溝道層，其包括在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上部外周的連續(xù)圖案，其中所述溝道層包括選自Si02、Si0x、Si0xNy、Si3N4、AlA、Ti02、銦錫氧化物(IT0)、銦鋅 氧化物(IZ0)、銦鋅錫氧化物(IZT0)、銦鋁鋅氧化物(IAZ0)、銦鎵鋅氧化物(IGZ0)、銦鎵錫 氧化物(IGT0)、鋁鋅氧化物(AZ0)、銻錫氧化物(AT0)、鎵鋅氧化物(GZ0) 、 Ir0x、 Ru0x、 Ru0x/ IT0、Ni/Ir0乂Au和Ni/Ir0x/Au/IT0中的至少一種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述防彎曲構(gòu)件布置在所述電極部 分和所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述防彎曲構(gòu)件的一部分暴露在所 述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層的外周區(qū)域周圍。
13. —種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層，其包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源 層；和在所述有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層之下的電極； 在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的反射電極層；在所述反射電極層上的導(dǎo)電支撐構(gòu)件；包括在所述反射電極層和所述導(dǎo)電支撐構(gòu)件之間形成的圖案的第一防彎曲構(gòu)件；禾口 設(shè)置在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層的外周部分上的溝道層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括在所述反射電極層和所述第二導(dǎo) 電半導(dǎo)體層之間形成的N型半導(dǎo)體層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層之下的 粗糙結(jié)構(gòu)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一防彎曲構(gòu)件包括選自 Si02、Si3N4、Al203、Ti02、Si0x、SiNx2、SiNx和SiOxNy中的至少一種。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括第二防彎曲構(gòu)件，所述第二防彎 曲構(gòu)件包括與多個(gè)電極相對(duì)應(yīng)的圖案并且由金屬材料形成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第二防彎曲構(gòu)件形成為比所述 第一防彎曲構(gòu)件的圖案厚度厚。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其包括歐姆接觸層，所述歐姆接觸層包括在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層和所述電極層之間的層或 圖案。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述溝道層由透明絕緣材料形成并 且延伸到所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的外側(cè)。
全文摘要
實(shí)施方案涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層，其包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層；和在所述有源層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層之下的電極；在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的電極部分；和防彎曲構(gòu)件，其包括在所述多個(gè)化合物半導(dǎo)體層上的圖案。
文檔編號(hào)H01L33/40GK101740701SQ20091024632
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
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