專利名稱：具有納米圖案化襯底的led的方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種具有納米圖案化襯底的LED的方法和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對于氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)，廣泛地使用了藍(lán)寶石襯底。藍(lán)寶石襯底的熱力性能和電氣隔離性較差。為了改進(jìn)GaN-LED的熱力和電氣性質(zhì)，將具有更高的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的另一種襯底接合到LED結(jié)構(gòu)上，然后移除藍(lán)寶石襯底。然而，移除藍(lán)寶石襯底是一個難題，因?yàn)樗赡芤餖ED結(jié)構(gòu)碎裂，并進(jìn)一步導(dǎo)致泄漏電流和器件退化。因此，需要能解決上述問題的GaN-LED器件的方法和結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種方法，包括在第一襯底上形成納米掩模層，其中，所述納米掩模層具有隨機(jī)布置的顆粒圖案；在所述第一襯底中生長第一外延半導(dǎo)體層，形成納米復(fù)合層；在所述納米復(fù)合層上方生長多個外延半導(dǎo)體層；從所述外延半導(dǎo)體層的第一側(cè)將第二襯底接合到所述外延半導(dǎo)體層；將輻射能施加到所述納米復(fù)合層；以及從所述外延半導(dǎo)體層的第二側(cè)將所述第一襯底與所述外延半導(dǎo)體層分隔開。在該方法中，形成所述納米掩模層包括在所述第一襯底上形成材料層；以及對所述材料層實(shí)施熱處理。在該方法中，形成所述納米掩模層包括在所述第一襯底上形成薄金屬膜；以及退火所述薄金屬膜，從而使得所述薄金屬膜液化，并在表面張力下形成納米尺寸顆粒。在該方法中，所述薄金屬膜包括鎳和銀中的至少一種。在該方法中，形成所述納米掩模層包括將含有納米尺寸微粒的聚合物溶液涂覆在所述第一襯底上；以及固化所述聚合物溶液，從而在所述第一襯底上形成具有隨機(jī)布置的顆粒的所述納米掩模層。在該方法中，所述納米掩模層包括聚酰亞胺和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種。在該方法中，所述形成納米掩模層包括將含有納米尺寸微粒的液體前體涂覆在所述第一襯底上；以及實(shí)施熱處理，從而從所述液體前體中除去溶劑，并在所述第一襯底上形成介電材料的納米掩模層。在該方法中，所述介電材料包括氧化鋁和氮化鋁中的至少一種。在該方法中，所述第一襯底包括藍(lán)寶石，所述第二襯底包括硅晶圓和金屬板中的一種。在該方法中，進(jìn)一步包括在所述第一襯底上形成介電材料層，并且形成所述納米掩模層包括在所述介電材料層上形成所述納米掩模層。在該方法中，進(jìn)一步包括在生長第一外延半導(dǎo)體層之前，使用所述納米掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述介電材料層，從而在所述介電材料層中形成開口，其中，生長所述第一外延半導(dǎo)體層包括在所述介電材料層的開口內(nèi)生長所述第一外延半導(dǎo)體層。在該方法中，其中，蝕刻所述介電材料層包括實(shí)施反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝。在該方法中，其中所述第一外延半導(dǎo)體層包括未摻雜氮化鎵(GaN)層；以及所述多個外延半導(dǎo)體層包括n-型摻雜氮化鎵(n-GaN)層和p-型摻雜氮化鎵(p_GaN)層。在該方法中，所述多個外延半導(dǎo)體層進(jìn)一步包括多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述n-GaN層和所述p_GaN層之間。在該方法中，將所述第一襯底與所述外延半導(dǎo)體層分隔開包括施加機(jī)械力，從而將所述納米復(fù)合層與所述第一襯底分隔開。在該方法中，進(jìn)一步包括在將所述第一襯底與所述外延半導(dǎo)體層分隔開后，對所述外延半導(dǎo)體層實(shí)施蝕刻工藝，生成所述外延半導(dǎo)體層的粗糙表面。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括在藍(lán)寶石襯底上形成介電材料層；在所述介電材料層上形成納米掩模層，其中，所述納米掩模層包括隨機(jī)分布在所述介電材料層上的納米尺寸顆粒；實(shí)施第一蝕刻工藝，從而移除未被所述納米掩模層覆蓋的所述介電材料層，形成納米棒，每個所述納米棒都包括來自所述介電材料層的介電部件和所述介電部件上的所述納米尺寸顆粒中的一個；在所述納米棒間隙內(nèi)的所述藍(lán)寶石襯底上生長第一外延半導(dǎo)體層，形成納米復(fù)合層，所述納米復(fù)合層具有所述第一外延半導(dǎo)體層和嵌入所述第一外延半導(dǎo)體層中的所述納米棒；在所述納米復(fù)合層上生長外延半導(dǎo)體層；將另一襯底接合到所述外延半導(dǎo)體層上；將輻射能施加到所述納米復(fù)合層；將機(jī)械力施加到所述納米棒，從而將所述藍(lán)寶石襯底與所述外延半導(dǎo)體層分隔開；以及對所述外延半導(dǎo)體層實(shí)施第二蝕刻工藝，形成所述外延半導(dǎo)體層的粗糙表面。在該方法中，施加所述輻射能包括將激光功率施加到所述納米復(fù)合層。在該方法中，形成所述納米掩模層包括在所述介電材料層上形成材料層；以及對所述材料層實(shí)施熱處理，從而形成所述納米掩模層。在該方法中，所述納米尺寸顆粒具有分布在約IOOnm和約600nm之間的直徑；以及范圍處于約IO7個顆粒/cm2至約IO9個顆粒/cm2的顆粒密度。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，包括p_型摻雜氮化鎵(p-GaN)層，位于襯底上；n-型摻雜氮化鎵(n_GaN)層，接近所述p_GaN層；多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述n-GaN層和所述p-GaN層之間；以及氮化鎵(GaN)緩沖層，位于n-GaN層上，其中，所述GaN緩沖層包括具有隨機(jī)分布的凹陷的粗糙表面。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述納米尺寸凹陷的直徑分布在約IOOnm和約600nm之間。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述納米尺寸凹陷的凹陷密度處于約IO7個顆粒/cm2至約IO9個顆粒/cm2的范圍內(nèi)。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述納米尺寸凹陷以平均間隔S和平均直徑D，以及范圍在約
I.I和約I. 5之間的比率S/D彼此間隔。在該LED結(jié)構(gòu)中，所述襯底包括硅晶圓和金屬板中的一種。在該LED結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括高反射金屬膜，設(shè)置在所述襯底和所述P-GaN層之間。

根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可以最好地理解本發(fā)明。需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種不同部件沒有按比例繪制，并且只是用于圖示的目的。實(shí)際上，為了使論述清晰，可以任意增加或減小各種部件的數(shù)量和尺寸。圖I是根據(jù)一個或多個實(shí)施例的用于制造發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)的方法的流程圖；圖2到圖9是根據(jù)一個或多個實(shí)施例的LED結(jié)構(gòu)在不同制造階段時的截面圖；圖5a是圖5的LED結(jié)構(gòu)中的金屬層的截面圖；和圖10是根據(jù)一個或多個實(shí)施例的結(jié)合了圖9的LED結(jié)構(gòu)的一部分的LED器件的
示意圖。
具體實(shí)施例方式應(yīng)該理解，以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)施所公開的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗Ｒ韵旅枋鼋M件和配置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這僅僅是實(shí)例，并不是用于限制本發(fā)明。本公開的內(nèi)容可以在不同實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清晰的目的，并且沒有在本質(zhì)上表示各個實(shí)施例和/或所討論配置之間的關(guān)系。圖I是根據(jù)一個或多個實(shí)施例的用于制造發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)的方法的流程圖50。圖2到圖9是LED結(jié)構(gòu)100在不同制造階段時的截面圖。參考圖I到圖9，共同描述了LED結(jié)構(gòu)100和制造LED結(jié)構(gòu)100的方法50。參考圖I和圖2，方法50開始于步驟52，該步驟52提供了藍(lán)寶石襯底102，并在該藍(lán)寶石襯底102上形成介電材料層104。介電材料層104包括氧化硅。介電材料層104可以通過化學(xué)汽相沉積(CVD)沉積在藍(lán)寶石襯底102上。例如，使用包括硅烷(SiH4)和氧
(O2)的前體通過CVD形成氧化硅。在其他實(shí)例中，用于形成氧化硅的前體可以包括六氯二硅烷(HCD 或 Si2Cl6)、二氯硅烷(DCS 或 SiH2Cl2)、雙(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS 或 C8H22N28i)或二硅烷(DS或Si2H6)。如果其他介電材料能承受高溫(諸如約1000°C )熱處理，則可以將該材料用作介電材料層104。在其他實(shí)施例中，介電材料層104可選地包括氮化硅、氧氮化硅或碳化硅。在一個實(shí)施例中，介電材料層104的厚度范圍在約IOOnm和約400nm之間。仍參考圖I和圖2，該方法繼續(xù)到步驟54，在該步驟54中，形成納米掩模層106。納米掩模層106包括空間上彼此遠(yuǎn)離的納米尺寸顆粒,該納米尺寸顆粒隨機(jī)分布在介電材料層104上。在一個實(shí)施例中，納米掩模層106中的納米尺寸顆?；旧鲜菆A的，其直徑分布于約IOOnm和約600nm之間。在另一個實(shí)施例中，納米尺寸顆粒的密度處于約IO7個顆粒/cm2至約IO9個顆粒/cm2的范圍內(nèi)。在又一個實(shí)施例中，納米尺寸顆粒以平均間隔S和平均直徑D彼此間隔，其中比率S/D處于約I. I和約I. 5之間的范圍內(nèi)。納米掩模層106所包括的材料不同于介電材料層104，并且在隨后的蝕刻工藝期間對介電材料層104具有蝕刻選擇性。具體來說，隨后的蝕刻工藝基本上能夠移除介電材料層104，而此后基本上保留了納米掩模層。在一個實(shí)施例中，納米掩模層106包括聚合物材料，諸如聚酰亞胺或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。在又一個實(shí)施例中，納米掩模層106通過以下工藝形成第一步，旋轉(zhuǎn)涂布；第二步，通過烘焙除去溶劑。該第一步是將分散有納米微粒(諸如金屬微粒)的聚合物溶液旋轉(zhuǎn)涂布到介電材料層104上。該第二步是通過熱處理除去溶劑和/或固化涂布的聚合物溶液。當(dāng)溶劑隨著熱處理工藝的進(jìn)行而不斷地從涂布的聚合物溶液中減少時，聚合物材料由于因各種因素(諸如表面張力)減少了自由能而圍繞隨機(jī)分布的納米微粒聚集。聚合物材料的納米掩模層具有帶有多個隨機(jī)分布的顆粒的不連續(xù)性結(jié)構(gòu)。因此，所形成的納米掩模層106是具有聚合物材料和納米微粒的納米級復(fù)合層。在另一個實(shí)施例中，納米掩模層106包括在組分上不同于介電材料層104的介電材料。在各個實(shí)例中，納米掩模層106包括氧化鋁、氮化鋁或氧化硅。介電材料的納米掩模層106可以通過以下的類似工藝形成第一步，旋轉(zhuǎn)涂布，第二步，通過烘焙除去溶劑。該第一步使用旋轉(zhuǎn)涂布將分散有納米微粒(諸如金屬微粒)的液態(tài)(或液體前體)介電材料施加到介電材料層104上。該第二步是通過熱處理除去溶劑。使用與形成聚合物材料的納米掩模層類似的機(jī)制，形成的介電材料的納米掩模層具有帶有多個隨機(jī)分布的顆粒的不連續(xù)性結(jié)構(gòu)。因此，形成的納米掩模層106為具有介電材料和納米微粒的納米尺寸復(fù)合層。

在又一個實(shí)施例中，納米掩模層106包括金屬，諸如鎳或銀。在又一個實(shí)施例中，納米掩模層106的形成方式包括沉積和熱處理。在一個實(shí)例中，金屬的沉積使用物理汽相沉積(PVD)以形成金屬薄膜。在另一個實(shí)例中，金屬薄膜的厚度范圍在幾埃和約100埃之間。用足夠高的溫度對該金屬薄膜應(yīng)用熱處理，從而使金屬薄膜液化，并在表面張力下重新分布納米尺寸顆粒。在一個實(shí)例中，熱處理的持續(xù)時間處于約I分鐘和約10分鐘之間的范圍內(nèi)。可以通過諸如快速熱退火(RTA)裝置的適當(dāng)工具實(shí)施上述熱處理。參考圖I和圖3，該方法繼續(xù)到步驟56，在該步驟56中，使用納米掩模層106作為蝕刻掩模對介電材料層104實(shí)施蝕刻工藝。蝕刻工藝具有足夠的蝕刻選擇性，并將納米掩模層106的隨機(jī)圖案轉(zhuǎn)印到介電材料層104,形成隨機(jī)分布的介電柱,如圖3所不。實(shí)施蝕刻工藝，從而使介電材料層104開口內(nèi)的藍(lán)寶石襯底102暴露出來。蝕刻工藝具有各向異性，并且基本上是垂直蝕刻。在一個實(shí)施例中，蝕刻工藝包括等離子蝕刻或者具體來說是反應(yīng)離子蝕刻(RIE)。蝕刻工藝可以使用氟基蝕刻劑，比如CF2XF3、或者其組合。經(jīng)過蝕刻的介電材料層104的介電柱和納米掩模層106的納米尺寸顆粒構(gòu)成多個納米棒107。每個納米棒107都包括一個納米尺寸的顆粒和位于該顆粒之下的對應(yīng)的一個介電柱。在本實(shí)施例中，多個納米棒107的位置和尺寸隨機(jī)分布。多個納米棒107限定出一個或多個未被納米棒107覆蓋的藍(lán)寶石襯底102的開口區(qū)域。參考圖I和圖4，該方法繼續(xù)到步驟57，在步驟57中，在未被多個納米棒107覆蓋的開口區(qū)域內(nèi)的藍(lán)寶石襯底102上生長外延半導(dǎo)體材料層108。用外延半導(dǎo)體材料層108填充藍(lán)寶石襯底102的開口區(qū)域，形成納米復(fù)合層109。納米復(fù)合層109是具有納米尺寸結(jié)構(gòu)的材料層，并且進(jìn)一步包括外延半導(dǎo)體材料和介電材料。外延半導(dǎo)體材料層108包括半導(dǎo)體材料，并通過外延生長沉積。在一個實(shí)施例中，外延半導(dǎo)體材料層108包括氮化鎵(GaN)。在又一個實(shí)施例中，外延半導(dǎo)體材料層108包括未摻雜的GaN。參考圖I和圖4，方法繼續(xù)到步驟58，在步驟58中，生長各種外延層110。外延層110被設(shè)計為形成一個或多個發(fā)光二極管(LEDs)。在一個實(shí)施例中，外延層包括被配置為發(fā)出自發(fā)福射的n-型摻雜半導(dǎo)體層和p-型摻雜半導(dǎo)體層。在另一個實(shí)施例中,夕卜延層110進(jìn)一步包括在n-型摻雜半導(dǎo)體層和P-型摻雜半導(dǎo)體層之間設(shè)置的單量子阱(SQW)。SQW包括兩種不同的半導(dǎo)體，并能夠用于調(diào)諧LED器件的波長?？蛇x地，在n型摻雜半導(dǎo)體層和P型摻雜半導(dǎo)體層之間插入多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。MQW結(jié)構(gòu)包括多個相堆疊的SQW。MQW結(jié)構(gòu)保留了 SQW結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并且具有更大體積的允許高光功率的有源區(qū)域。在一個實(shí)施例中，外延層110為GaN基半導(dǎo)體材料。在各個實(shí)施例中，那些GaN基LED發(fā)出藍(lán)光、紫外(UV)光或者這兩種光。下面所述的為具有GaN基半導(dǎo)體材料的外延層的具體實(shí)施例。外延層110包括在納米復(fù)合層102上外延生長的緩沖層112。在一個實(shí)例中，緩沖層112包括未摻雜的GaN，所以也可以將其稱為GaN層112。在又一個實(shí)施例中，緩沖層112的厚度處于約Iym和約4iim之間的范圍內(nèi)。在另一個實(shí)施例中，外延半導(dǎo)體材料層108和緩沖層112包括相同的材料(比如未摻雜的GaN)，并由 相同的外延生長工藝依次形成。例如，外延生長工藝首先沉積外延半導(dǎo)體材料層108，并繼續(xù)形成緩沖層112。外延層110包括在緩沖層112上外延生長的n-型摻雜GaN層(n_GaN層)114。n-GaN層114包括被n_型摻雜劑(比如硅或氧)摻雜的氮化鎵半導(dǎo)體層。在一個實(shí)例中，n-GaN層114的厚度處于約I微米和約4微米之間的范圍內(nèi)。外延層110包括通過各種外延生長形成在n-GaN層114上的MQW結(jié)構(gòu)116。MQff結(jié)構(gòu)116包括多對半導(dǎo)體膜。在一個實(shí)例中，MQW結(jié)構(gòu)116包括約5對至約15對半導(dǎo)體膜。在另一個實(shí)例中，MQW結(jié)構(gòu)116的厚度范圍在Inm和約4nm之間。在一個實(shí)施例中，每對半導(dǎo)體膜都包括氮化銦鎵膜和氮化鎵膜(InGaN/GaN)。在一個實(shí)例中，InGaN/GaN膜用n_型摻雜劑摻雜。在另一個實(shí)施例中，每對半導(dǎo)體膜都包括氮化鋁鎵膜和氮化鎵膜(AlGaN/GaN)。在一個實(shí)例中，用n-型摻雜劑摻雜AlGaN/GaN膜。外延層110包括在MQW結(jié)構(gòu)116上外延生長的p_型摻雜GaN層(p_GaN層)118。在一個實(shí)施例中，P-GaN層118包括被P-型摻雜劑(比如鎂、I丐、鋅、鈹、碳、或其組合)摻雜的氮化鎵半導(dǎo)體層。在一個實(shí)例中，P-GaN層118的厚度處于約I微米和約4微米之間的范圍中。在外延半導(dǎo)體材料層108和外延層110中的各種材料可以通過適當(dāng)技術(shù)進(jìn)行外延生長，比如通過金屬有機(jī)化學(xué)汽相沉積(M0CVD，金屬有機(jī)汽相外延或M0VPE)。在一個實(shí)例中，可以使用含鎵的前體和含氮的前體外延生長GaN層(比如外延半導(dǎo)體材料層108、緩沖層112、n-GaN層114、p_GaN層118、或MQW結(jié)構(gòu)116中的GaN膜)。含鎵的前體包括三甲基鎵(TMG)、三乙基鎵(TEG)、或其他適當(dāng)化學(xué)品。含氮的前體包括氨(NH3)、叔丁基胺(TBAm)、苯肼或其他適當(dāng)化學(xué)品。在另一個實(shí)例中，可以使用含鋁的前體、含鎵的前體和含氮的前體，通過MOVPE外延生長MQW結(jié)構(gòu)116中的AlGaN膜。含鋁的前體包括TMA、TEA、或其他適當(dāng)化學(xué)品。含鎵的前體包括TMG、TEG、或其他適當(dāng)化學(xué)品。含氮的前體包括氨、TBAm、苯肼、或其他適當(dāng)化學(xué)品。可選地，可以通過其他適當(dāng)技術(shù)(比如氫化物汽相外延(HVPE)或分子束外延(MBE))外延生長各種外延層(108和110)。在一個實(shí)例中，可以使用源材料(包括氯化鎵和氨氣)通過HVPE外延生長GaN層(比如外延半導(dǎo)體材料層108和緩沖層112)。參考圖I和圖5，方法50繼續(xù)到步驟60，在步驟60中，形成金屬層120。在一個實(shí)施例中，金屬層120可以包括多層起到各種作用的金屬膜。圖5a以截面圖示出了金屬層120的一個實(shí)施例。在圖5a中，金屬層120包括作為與P-GaN層118電連接的接觸件的第一層金屬膜120a。因此,第一層金屬膜120a也被稱為p_GaN接觸件(或p_金屬)120a。在一個實(shí)例中，P-金屬120a的厚度處于約4埃和約10埃之間的范圍內(nèi)。在另一個實(shí)例中，P-金屬120a包括在p-GaN層118上形成的透明導(dǎo)電膜，比如氧化銦錫(ITO)。在其他實(shí)例中，p-金屬120a包括鎳(Ni)、鉻(Cr)、或其他適當(dāng)金屬。如圖5a中所示出的，金屬層120進(jìn)一步包括在P-金屬120a上設(shè)置的第二層金屬膜(或反射器)120b。反射器120b對發(fā)光的LED具有高反射性，從而提高了對應(yīng)LED器件的發(fā)射效率。在一個實(shí)例中，反射器120b的厚度處于約1000埃和約2000埃之間的范圍內(nèi)。在另一個實(shí)例中，反射器120b包括銀、鋁、或其他適當(dāng)金屬。如圖5a中所示出的，金屬層120還包括在反射器120b上設(shè)置的并被設(shè)計用于晶圓接合的第三金屬膜(或接合金屬)120c。在一個實(shí)例中，接合金屬120c包括金(Au)、金錫(AuSn)、金銦(AuIn)、或用于實(shí)現(xiàn)共晶接合或其他晶圓接合機(jī)制的其他適當(dāng)金屬。在另一個實(shí)例中，接合金屬120c的厚度處于約Iym和約2 iim之間的范圍內(nèi)。在一個或多個實(shí) 施例中，各個金屬膜可以通過物理汽相沉積(PVD)或其他適當(dāng)技術(shù)形成。參考圖I和圖5，方法50繼續(xù)到步驟62，在該步驟62中，形成限定了各個芯片(或管芯)123的各個溝道122。每個芯片123都包括單個LED或被配置為陣列的多個LED。將溝道122設(shè)計為圍繞著每個芯片123，并將芯片彼此分隔開。在隨后的步驟中，當(dāng)通過切割工藝分離芯片123時，應(yīng)用切割工藝通過溝道123切割LED結(jié)構(gòu)100。在一個實(shí)施例中，溝道122包括與切割工藝中所用的切割機(jī)的寬度有關(guān)的寬度。例如，溝道122可以具有約30微米或30微米以上的寬度。在本實(shí)施例中，溝道122通過各種材料層(包括n-GaN層114、MQW結(jié)構(gòu)116和p-GaN層118)形成，并進(jìn)一步延伸至緩沖層112內(nèi)。在一個實(shí)施例中，溝道122可以通過包括光刻圖案化工藝和蝕刻工藝的過程形成。例如，通過光刻工藝在金屬層120上形成經(jīng)過圖案化的光刻膠層。經(jīng)過圖案化的光刻膠層包括確定溝道的各個開口。作為一個實(shí)例，光刻工藝包括旋轉(zhuǎn)涂布、烘焙、曝光、曝光后烘焙(PEB)、和顯影。然后，使用經(jīng)過圖案化的光刻膠層作為蝕刻掩模，應(yīng)用蝕刻工藝來蝕刻各種材料層。蝕刻工藝可以包括干式蝕刻、濕式蝕刻或其組合。蝕刻工藝可以包括各個蝕刻步驟，每一步都被設(shè)計使用特定的蝕刻劑以有效移除相應(yīng)的一個或多個材料層。之后，通過濕法剝離或等離子灰化將經(jīng)過圖案化的光刻膠層移除。在可選實(shí)施例中，可以進(jìn)一步利用硬掩模，通過以下過程形成溝道122 :形成硬掩模，使用光刻工藝圖案化硬掩模，以及使用圖案化的硬掩模作為蝕刻掩模蝕刻各種材料層以形成溝道。之后，可以將硬掩模移除。在另一個實(shí)施例中，金屬層120可以用作硬掩模，并且在蝕刻形成溝道之后沒有被移除。在溝道122的側(cè)壁上形成鈍化層124以密封和保護(hù)芯片123。鈍化層124同樣還可以在溝道122的底面形成。鈍化層124包括介電材料，比如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳化硅或其他適當(dāng)?shù)慕殡姴牧?。鈍化層124具有足以保護(hù)芯片123的厚度的膜。可選地，基本上用鈍化層124填充溝道122。在另一個實(shí)例中，用多種介電材料膜填充溝道122。在又一個實(shí)例中，鈍化層124在溝道122的側(cè)壁和底面形成，并且還用聚合物材料填充溝道122。參考圖I和圖6，方法50繼續(xù)到步驟64，在步驟64中，對LED器件100實(shí)施晶圓接合工藝。在晶圓接合工藝期間，將第二襯底126通過金屬層120，具體是通過接合金屬120c接合到LED結(jié)構(gòu)100上。在一個實(shí)施例中，第二襯底126是硅晶圓。在另一個實(shí)施例中，第二襯底126包括金屬板或具有適當(dāng)材料特征(包括在其上固定LED結(jié)構(gòu)100的機(jī)械強(qiáng)度)的其他適當(dāng)?shù)牟牧稀５诙r底126進(jìn)一步包括通過PVD或其他適當(dāng)技術(shù)在第二襯底126上設(shè)置的另一種接合金屬膜128。在各個實(shí)施例中，接合金屬膜128包括Au、AuSn、AuIn、或其他適當(dāng)接合金屬。接合金屬膜128在組成上可以與接合金屬120c相同或者不同，取決于晶圓接合機(jī)制和規(guī)格。例如，將接合金屬120c和接合金屬膜128配對以達(dá)到共晶晶圓接合。在一個實(shí)例中，晶圓接合工藝包括實(shí)施熱退火和在熱退火期間施加機(jī)械壓力以增加接合強(qiáng)度。注意，圖6由圖5倒置示出。參考圖I和圖7，方法50繼續(xù)到步驟66，在步驟66中，對納米復(fù)合層109施加輻射能。在一個實(shí)施例中，輻射能包括來自激光源的激光束。如上所述，納米復(fù)合層109包括納米棒107和外延半導(dǎo)體材料層108。相對于外延半導(dǎo)體材料層108選擇福射能,從而使得外延半導(dǎo)體材料層108基本上吸收了該輻射能。輻射能足夠大，從而足以分解納米復(fù)合層109中的外延半導(dǎo)體材料層208。在本實(shí)施例中，外延半導(dǎo)體材料層108包括GaN。當(dāng)將輻射能施加到納米復(fù)合層109時，外延半導(dǎo)體材料層108中的GaN材料被分解成鎵和氮。在一個實(shí)施例中，輻射能包括來自激光源的電磁能，其也被稱為激光。在一個實(shí)例中，激光源包括波長小于200nm的固態(tài)激光源。在另一個實(shí)例中，激光源包括氪氟(KrF)準(zhǔn)分子激光 器。在又一個實(shí)例中，將來自激光源的光能以曝光模式施加到納米復(fù)合層109。在曝光模式中，通過一次照射將光能同時施加到一個區(qū)域。一個區(qū)域可以包括一個芯片，或可選地包括多個芯片。作為一個實(shí)例，一次照射可以包括激光源的一次脈沖(被稱為一次照射)。當(dāng)對納米復(fù)合層109施加輻射光時，由于顯著累積的應(yīng)力，該輻射光在每次激光發(fā)射的邊界區(qū)域可能引起LED芯片123碎裂。碎裂可能導(dǎo)致LED的電流泄漏和器件性能下降。公開的方法和納米復(fù)合層109的納米結(jié)構(gòu)解決了這些問題。在方法50的本實(shí)施例中，通過應(yīng)用具有隨機(jī)納米圖案的納米復(fù)合層109，使外延半導(dǎo)體材料層108直接在生長區(qū)域減少的藍(lán)寶石襯底102上生長。相應(yīng)地減少GaN層112和藍(lán)寶石襯底102之間的機(jī)械應(yīng)力。還將碎裂問題最小化。而且，介電材料層104基本上不能吸收激光能。因此，還降低了分解外延半導(dǎo)體材料層108中的GaN所必需的激光功率。參考圖I和圖7，方法50繼續(xù)到步驟67，在步驟67中，從LED結(jié)構(gòu)100上分離藍(lán)寶石襯底102。具體來說，施加外部機(jī)械力，以破壞納米棒107或破壞納米棒107和藍(lán)寶石襯底102之間的粘合性。在各個實(shí)施例中，步驟66和步驟67是同步、重疊進(jìn)行的，或者在各個實(shí)施例中是依次進(jìn)行的。在一個實(shí)例中，在步驟66應(yīng)用輻射能之后實(shí)施步驟67施加機(jī)械力。在另一個實(shí)例中，同步實(shí)施步驟67的施加機(jī)械力和步驟66的施加福射能。在又一個實(shí)例中，在步驟66施加福射能期間,開始步驟67中的施加機(jī)械力。參考圖I和圖8，方法50繼續(xù)到步驟68，在該步驟68中，還要進(jìn)行蝕刻工藝以移除納米棒107。該蝕刻工藝被設(shè)計為基本上移除氮化鎵。納米棒107包括介電材料層104和納米掩模層106。在步驟67中分離了藍(lán)寶石襯底102后，一部分納米棒107可能部分地與藍(lán)寶石襯底102 —起被移除。在蝕刻工藝期間，還要移除介電材料層104和納米掩模層106，但使用不同的蝕刻率，比如比氮化鎵的蝕刻率更小的蝕刻率。由于氮化鎵和介電材料層104(和納米掩模層106)之間的蝕刻速率不同，因此，生成不平坦的表面輪廓(或粗糙表面)。通過對蝕刻持續(xù)時間進(jìn)行適當(dāng)控制，緩沖層112基本上被移除，并且將n-GaN層114與粗糙表面132 —起暴露出來。將蝕刻工藝應(yīng)用于移除藍(lán)寶石襯底102后暴露的LED結(jié)構(gòu)100的表面。在一個實(shí)施例中，蝕刻工藝包括反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝，該RIE工藝使用氯基蝕刻劑來有效地移除氮化鎵。在一個具體實(shí)例中，蝕刻工藝使用電感耦合等離子體反應(yīng)離子蝕刻(ICP-RIE)。粗糙表面132可以提高光提取并增強(qiáng)LED器件100的性能。在本實(shí)施例中，生成粗糙表面132而不使用光刻工藝來限定蝕刻掩模。而且，粗糙表面132具有進(jìn)一步提高光提取效率的隨機(jī)圖案。在一個實(shí)施例中，外延層110的粗糙表面132具有與納米掩模層104的隨機(jī)分布的顆粒圖案相似的輪廓。例如，外延層110的粗糙表面132包括彼此間隔且隨機(jī)分布的納米尺寸的凹陷(或局部凹槽區(qū)域)。在另一個實(shí)例中，外延層110中的納米尺寸凹陷基本上是圓的，并具有分布在約IOOnm和約600nm之間的直徑。在另一個實(shí)施例中，納米級凹陷的凹陷密度處于約IO7凹坑/cm2至約IO9凹坑/cm2的范圍內(nèi)。在又一個實(shí)施例中，納米尺寸凹陷用平均間隔S和平均直徑D彼此間隔，其中，比率S/D處于約I. I和約I. 5之間的范圍內(nèi)。參考圖I和圖9，方法50繼續(xù)到步驟70，在步驟70中，在外延層110的粗糙表面上形成金屬層(或n-GaN接觸件或n_金屬)134。金屬層134包括鉻(Cr)、金(Au)、鈦(Ti)、鋁(Al)、其他適當(dāng)金屬、或其組合。通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄖT如PVD將金屬層134配置在外延層 110上。金屬層134的厚度可以處于從約I微米至約4微米的范圍內(nèi)。進(jìn)一步圖案化金屬層134，以在每個芯片123上形成一個或多個接觸部件。金屬層134接觸外延層110。具體來說，金屬層134電連接n-GaN層114。在方法50之前、期間或之后可以包括其他工藝步驟。例如，可以應(yīng)用芯片切割工藝來分離各個芯片123。隨后實(shí)施各種封裝步驟來封裝用于不同用途的分離LED芯片。例如，封裝步驟包括將LED芯片連接到封裝載板上，為了電連接進(jìn)行布線，圍繞LED芯片應(yīng)用熒光粉層來調(diào)諧從LED芯片發(fā)出的光的波長，以及為了有效發(fā)光而在LED芯片上形成透鏡。圖10提供了用LED芯片142封裝的示例性的LED器件140。LED芯片142為來自圖9的LED結(jié)構(gòu)100的LED芯片。在各個實(shí)例中，LED芯片包括一個發(fā)光二極管或配置為陣列的多個發(fā)光二極管。將LED芯片142通過粘合材料(諸如銀膏)或焊接連接到承載襯底144上。在一個實(shí)施例中，承載襯底144包括娃晶圓或娃晶圓的一部分。在又一個實(shí)施例中，LED芯片142的電極通過諸如穿透硅通孔(TSV)的適當(dāng)結(jié)構(gòu)連接到電源線上。LED器件140包括置于LED芯片142周圍且被設(shè)計用于改變從LED芯片142發(fā)出的光的發(fā)光材料(或熒光粉)148。通過操作，發(fā)光材料148能夠由LED芯片142激勵，并且發(fā)出光，該光的波長大于由LED芯片142發(fā)出的光的波長。在一個實(shí)例中，將發(fā)光材料148散布于透明材料150中，比如硅酮或環(huán)氧材料。LED器件140還包括用于提高發(fā)射效率的在LED芯片142上形成的且與LED芯片142對齊的透鏡152。在一個實(shí)施例中，透鏡152包括在某種程度上能有效聚焦發(fā)射光的彎曲表面154。透鏡152包括在承載襯底144上形成的并進(jìn)一步封裝LED芯片142和發(fā)光材料148的透明材料，如圖10所示。在一個實(shí)施例中，透明材料包括采用諸如模塑的適當(dāng)技術(shù)形成的硅酮。LED器件140可以進(jìn)一步包括其他組件，比如其他封裝組件或驅(qū)動電路。雖然在本公開中提供并解釋了各個實(shí)施例，但在不脫離本公開的精神的情況下可以使用其他備選方案和實(shí)施例。在一個實(shí)施例中，襯底102可以包括不同于藍(lán)寶石的材料，該材料在形成外延層110后將被移除。在方法50中所使用的納米掩模層106仍可有效地降低為除去襯底102的激光剝離工藝期間的激光功率和應(yīng)力。在另一個實(shí)施例中，納米掩模層106直接在襯底102上形成，并在形成外延層110期間用作外延生長掩模。在該實(shí)施例中，除去介電材料層104。相應(yīng)地，在應(yīng)用輻射能后的蝕刻工藝期間移除納米掩模層106，形成外延層110的粗糙表面。在又一個實(shí)施例中，可以對LED結(jié)構(gòu)100中的外延層110進(jìn)行不同設(shè)計，以形成各種LED結(jié)構(gòu)或其他發(fā)光結(jié)構(gòu)。外延層110包括被配置為在電磁波譜的紫外區(qū)域中發(fā)出自發(fā)輻射的n-型摻雜半導(dǎo)體層114和P-型摻雜半導(dǎo)體層118。在一個實(shí)施例中，n-型半導(dǎo)體層114包括帶有n-型摻雜劑(諸如硅或氧)的n-型氮化鋁鎵(n-AlGaN)，而p-型半導(dǎo)體層118包括帶有P-型摻雜劑(諸如鎂)的P-型氮化鋁鎵(P-AlGaN)。外延層110可以進(jìn)一步包括在n-型摻雜半導(dǎo)體層114和P-型摻雜半導(dǎo)體層118之間形成的多量子阱116。在一個實(shí)施例中，多量子阱116包括氮化鎵/氮化鋁鎵(GaN-AlGaN)膜?？蛇x地，多量子阱116可以包括AlInGaN。在另一個實(shí)施例中，外延層110進(jìn)一步包括在藍(lán)寶石襯底110和n-型摻雜半導(dǎo)體層114之間形成的緩沖層112，比如氮化鎵(GaN)緩沖層?？蛇x地，緩沖層112包括氮化鋁(AlN)。外延層110可以進(jìn)一步包括在緩沖層112和n-型摻雜的半導(dǎo)體層114形成的超晶格層。在一個實(shí)例中，超晶格層包括氮化鋁/氮化鋁鎵(AlN/AlGaN)膜。 因此，本公開提供了一種制造光電二極管(LED)器件的方法。在一個實(shí)施例中，該方法包括在第一襯底上形成納米掩模層，其中，納米掩模層具有隨機(jī)布置的顆粒圖案；在第一襯底中生長第一外延半導(dǎo)體層，形成納米復(fù)合層；在納米復(fù)合層上方生長若干外延半導(dǎo)體層；從外延半導(dǎo)體層的第一側(cè)將第二襯底接合到外延半導(dǎo)體層；將輻射能施加到納米復(fù)合層；以及從外延半導(dǎo)體層的第二側(cè)將第一襯底與外延半導(dǎo)體層分隔開。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，形成納米掩模層包括在第一襯底上形成材料層；以及對材料層實(shí)施熱處理。在另一實(shí)施例中，形成實(shí)施納米掩模層包括在實(shí)施第一襯底上形成薄金屬膜；以及退火薄金屬膜，從而使得薄金屬膜液化，并在表面張力下形成納米尺寸顆粒。該薄金屬膜包括鎳和銀中的至少一種。在又一實(shí)施例中，形成納米掩模層包括將含有納米尺寸微粒的聚合物溶液涂覆在實(shí)施第一襯底上；以及固化聚合物溶液，從而在第一襯 底上形成具有隨機(jī)布置的顆粒的納米掩模層。納米掩模層包括聚酰亞胺和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種。在又一實(shí)施例中，形成實(shí)施納米掩模層包括將含有納米尺寸微粒的液體前體涂覆在第一襯底上；以及實(shí)施熱處理，從而從液體前體中除去溶劑，并在第一襯底上形成介電材料的納米掩模層。介電材料包括氧化鋁和氮化鋁中的至少一種。在又一實(shí)施例中，第一襯底包括藍(lán)寶石，第二襯底包括硅晶圓和金屬板中的一種。在又一實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括在第一襯底上形成介電材料層，并且形成納米掩模層包括在介電材料層上形成納米掩模層。在又一實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括在生長第一外延半導(dǎo)體層之前，使用納米掩模層作為蝕刻掩模蝕刻介電材料層，從而在介電材料層中形成開口，其中，生長第一外延半導(dǎo)體層包括在介電材料層的開口內(nèi)生長第一外延半導(dǎo)體層。蝕刻介電材料層包括實(shí)施反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝。在又一實(shí)施例中，第一外延半導(dǎo)體層包括未摻雜氮化鎵(GaN)層；以及若干外延半導(dǎo)體層包括n-型摻雜氮化鎵(n-GaN)層和p-型摻雜氮化鎵(p_GaN)層。在又一實(shí)施例中，若干外延半導(dǎo)體層進(jìn)一步包括多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在n-GaN層和P-GaN層之間。將第一襯底與外延半導(dǎo)體層分隔開包括施加機(jī)械作用力，從而將納米復(fù)合層與第一襯底分隔開。在又一實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括在將第一襯底與外延半導(dǎo)體層分隔開后，對外延半導(dǎo)體層實(shí)施蝕刻工藝，生成外延半導(dǎo)體層的粗糙表面。
本公開還公開了方法的另一實(shí)施例。該方法包括在藍(lán)寶石襯底上形成介電材料層；在介電材料層上形成納米掩模層，其中，納米掩模層包括隨機(jī)分布在介電材料層上的納米尺寸顆粒；實(shí)施第一蝕刻工藝，從而移除未被納米掩模層覆蓋的介電材料層，形成納米棒，每個納米棒都包括來自介電材料層的介電部件和介電部件上的納米尺寸顆粒中的一個；在納米棒間隙內(nèi)的藍(lán)寶石襯底上生長第一外延半導(dǎo)體層，形成納米復(fù)合層，納米復(fù)合層具有第一外延半導(dǎo)體層和嵌入第一外延半導(dǎo)體層中的納米棒；在納米復(fù)合層上生長外延半導(dǎo)體層；將另一襯底接合到外延半導(dǎo)體層上；將輻射能施加到納米復(fù)合層；將機(jī)械力施加到納米棒，從而將藍(lán)寶石襯底與外延半導(dǎo)體層分隔開；以及對外延半導(dǎo)體層實(shí)施第二蝕刻工藝，形成外延半導(dǎo)體層的粗糙表面。在該方法的一個實(shí)施例中，實(shí)施輻射能包括將激光功率施加到納米復(fù)合層。在另一實(shí)施例中，形成納米掩模層包括在介電材料層上形成材料層；以及對材料層實(shí)施熱處理，從而形成納米掩模層。在另一實(shí)施例中，納米尺寸顆粒具有分布在約IOOnm和約600nm之間的直徑；以及范圍處于約IO7個顆粒/cm2至約IO9個顆粒/cm2的顆粒密度。
本公開還提供了 LED結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。該LED結(jié)構(gòu)包括p_型摻雜氮化鎵(p_GaN)層，位于襯底上；n-型摻雜氮化鎵(n-GaN)層，接近p_GaN層；多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在n-GaN層和p-GaN層之間；以及氮化鎵(GaN)緩沖層，位于n_GaN層上，其中，GaN緩沖層包括具有隨機(jī)分布的凹陷的粗糙表面。在LED結(jié)構(gòu)的一個實(shí)例中，納米尺寸凹陷的直徑分布在約IOOnm和約600nm之間。在另一實(shí)施例中，納米尺寸凹陷的凹陷密度處于約IO7個顆粒/cm2至約IO9個顆粒/cm2的范圍內(nèi)。在又一實(shí)施例中，納米尺寸凹陷以平均間隔S和平均直徑D，以及范圍在約I. I和約I. 5之間的比率S/D彼此間隔。襯底包括硅晶圓和金屬板中的一種。該LED結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步包括高反射金屬膜，設(shè)置在襯底和P-GaN層之間。上面論述了多個實(shí)施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改其他用于執(zhí)行與本文所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 在第一襯底上形成納米掩模層，其中，所述納米掩模層具有隨機(jī)布置的顆粒圖案； 在所述第一襯底中生長第一外延半導(dǎo)體層，形成納米復(fù)合層； 在所述納米復(fù)合層上方生長多個外延半導(dǎo)體層； 從所述外延半導(dǎo)體層的第一側(cè)將第二襯底接合到所述外延半導(dǎo)體層； 將輻射能施加到所述納米復(fù)合層；以及 從所述外延半導(dǎo)體層的第二側(cè)將所述第一襯底與所述外延半導(dǎo)體層分隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，形成所述納米掩模層包括 在所述第一襯底上形成材料層；以及 對所述材料層實(shí)施熱處理，或者 其中，形成所述納米掩模層包括 在所述第一襯底上形成薄金屬膜；以及 退火所述薄金屬膜，從而使得所述薄金屬膜液化，并在表面張力下形成納米尺寸顆粒， 其中，所述薄金屬膜包括鎳和銀中的至少一種，或者 其中，形成所述納米掩模層包括 將含有納米尺寸微粒的聚合物溶液涂覆在所述第一襯底上；以及固化所述聚合物溶液，從而在所述第一襯底上形成具有隨機(jī)布置的顆粒的所述納米掩模層， 其中，所述納米掩模層包括聚酰亞胺和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種，或者 其中，所述形成納米掩模層包括 將含有納米尺寸微粒的液體前體涂覆在所述第一襯底上；以及實(shí)施熱處理，從而從所述液體前體中除去溶劑，并在所述第一襯底上形成介電材料的納米掩模層。
其中，所述介電材料包括氧化鋁和氮化鋁中的至少一種，或者 其中，所述第一襯底包括藍(lán)寶石，所述第二襯底包括硅晶圓和金屬板中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第一襯底上形成介電材料層，并且形成所述納米掩模層包括在所述介電材料層上形成所述納米掩模層， 所述方法進(jìn)一步包括在生長第一外延半導(dǎo)體層之前，使用所述納米掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述介電材料層，從而在所述介電材料層中形成開口，其中，生長所述第一外延半導(dǎo)體層包括在所述介電材料層的開口內(nèi)生長所述第一外延半導(dǎo)體層， 其中，蝕刻所述介電材料層包括實(shí)施反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中 所述第一外延半導(dǎo)體層包括未摻雜氮化鎵(GaN)層；以及 所述多個外延半導(dǎo)體層包括n-型摻雜氮化鎵(n-GaN)層和p-型摻雜氮化鎵(p_GaN)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述多個外延半導(dǎo)體層進(jìn)一步包括多量子阱(MQff)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述n-GaN層和所述p_GaN層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，將所述第一襯底與所述外延半導(dǎo)體層分隔開包括施加機(jī)械力，從而將所述納米復(fù)合層與所述第一襯底分隔開，或者所述方法進(jìn)一步包括在將所述第一襯底與所述外延半導(dǎo)體層分隔開后，對所述外延半導(dǎo)體層實(shí)施蝕刻工藝，生成所述外延半導(dǎo)體層的粗糙表面。
7.一種方法，包括 在藍(lán)寶石襯底上形成介電材料層； 在所述介電材料層上形成納米掩模層，其中，所述納米掩模層包括隨機(jī)分布在所述介電材料層上的納米尺寸顆粒； 實(shí)施第一蝕刻工藝，從而移除未被所述納米掩模層覆蓋的所述介電材料層，形成納米棒，每個所述納米棒都包括來自所述介電材料層的介電部件和所述介電部件上的所述納米尺寸顆粒中的一個； 在所述納米棒間隙內(nèi)的所述藍(lán)寶石襯底上生長第一外延半導(dǎo)體層，形成納米復(fù)合層，所述納米復(fù)合層具有所述第一外延半導(dǎo)體層和嵌入所述第一外延半導(dǎo)體層中的所述納米棒; 在所述納米復(fù)合層上生長外延半導(dǎo)體層； 將另一襯底接合到所述外延半導(dǎo)體層上； 將輻射能施加到所述納米復(fù)合層； 將機(jī)械力施加到所述納米棒，從而將所述藍(lán)寶石襯底與所述外延半導(dǎo)體層分隔開；以及 對所述外延半導(dǎo)體層實(shí)施第二蝕刻工藝，形成所述外延半導(dǎo)體層的粗糙表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，施加所述輻射能包括將激光功率施加到所述納米復(fù)合層， 其中，形成所述納米掩模層包括 在所述介電材料層上形成材料層；以及 對所述材料層實(shí)施熱處理，從而形成所述納米掩模層， 其中，所述納米尺寸顆粒具有 分布在約IOOnm和約600nm之間的直徑；以及 范圍處于約IO7個顆粒/cm2至約IO9個顆粒/cm2的顆粒密度。
9.一種發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)，包括 P-型摻雜氮化鎵(P-GaN)層，位于襯底上； n-型摻雜氮化鎵(n-GaN)層,接近所述p_GaN層； 多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述n-GaN層和所述p_GaN層之間；以及氮化鎵(GaN)緩沖層，位于n-GaN層上，其中，所述GaN緩沖層包括具有隨機(jī)分布的凹陷的粗糙表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED結(jié)構(gòu)，其中，所述納米尺寸凹陷的直徑分布在約IOOnm和約600nm之間，或者 其中，所述納米尺寸凹陷的凹陷密度處于約IO7個顆粒/cm2至約IO9個顆粒/cm2的范圍內(nèi)，或者 其中，所述納米尺寸凹陷以平均間隔S和平均直徑D，以及范圍在約I. I和約I. 5之間的比率S/D彼此間隔，或者 其中，所述襯底包括硅晶圓和金屬板中的一種，或者所述方法進(jìn)一步包括高反射金屬膜， 設(shè)置在所述襯底和所述P-GaN層之間。
全文摘要
本公開提供了一種制造光電二極管(LED)器件的方法的一個實(shí)施例。該方法包括在第一襯底上形成納米掩模層，其中，納米掩模層具有隨機(jī)布置的顆粒圖案；在第一襯底中生長第一外延半導(dǎo)體層，形成納米復(fù)合層；在納米復(fù)合層上方生長若干外延半導(dǎo)體層；從外延半導(dǎo)體層的第一側(cè)將第二襯底接合到外延半導(dǎo)體層；將輻射能施加到納米復(fù)合層；以及從外延半導(dǎo)體層的第二側(cè)將第一襯底與外延半導(dǎo)體層分隔開。本發(fā)明還提供了一種具有納米圖案化襯底的LED的方法和結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L33/00GK102760812SQ20121009808
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者夏興國, 邱清華 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司