Led的集体制造的方法及led的集体制造的结构的制作方法

Led的集体制造的方法及led的集体制造的结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种发光二极管LED器件的集体制造的方法，所述方法包括基本结构(150)的形成，每一个基本结构包括n型层(132)、有源层(133)和p型层(134)，所述方法包括以下步骤：-减少每一个基本LED结构(150)的一部分的横向尺寸；-在所述基本结构(150)的侧面上形成绝缘材料(139)的一部分；-形成n型电接触垫(145)和p型电接触垫(138)；-将导电材料层(141)沉积在所述基本结构(150)上并且对所述导电材料层(141)进行抛光；以及-通过分子粘附使第二基板(50)结合在所述结构(70)的已抛光表面(70a)上。
【专利说明】LED的集体制造的方法及LED的集体制造的结构

【技术领域】 [0001] 和【背景技术】
[0002] 本发明涉及发光二极管（LED)的制造。
[0003] LED通常由与包括至少一个η型层或区域、p型层或区域和布置在η型层与p型层 之间的有源层的层的层叠对应的基本结构制造。这些基本LED结构能够由相同的生长基板 形成，在该生长基板上，通过外延生长形成有以上所描述的层的层叠，该层叠的各部分然后 被从基板切去以各自形成基本LED结构。
[0004] 然而，其它LED制造操作-诸如通过形成η型接触垫和P型接触垫或装配/去除 在高强度LED的情况下执行处理所尤其需要的生长支承对LED进行布线-单独地全部或部 分地在各个LED层面上执行，意味着基本结构彼此分离并且因此一次处理一个结构。
[0005] 相同情况适用于针对各个LED单独地执行的、将LED装配在机械支承上中所涉及 的操作和光转换材料（"磷光体"）的沉积的操作。
[0006] 尽管单独地执行这些操作允许对LED制造工艺的精度的良好控制，但是它将操作 的数量乘以要制造的LED的数量并且因此增加 LED制造费用。


【发明内容】

[0007] 本发明的目的在于通过允许LED的集体制造来补救尤其以上所提到的缺点。
[0008] 该目的利用一种发光二极管LED器件的集体制造的方法来实现，所述方法包括在 第一基板的表面上形成多个基本LED结构，所述多个基本LED结构中的每一个都包括至少 一个η型层、有源层和p型层，所述基本LED结构在所述第一基板上通过沟槽彼此间隔开， 所述方法还包括以下步骤：
[0009] -减少所述p型层、所述有源层和所述η型层的与所述有源层接触的第一部分的横 向尺寸，所述η型层具有第二部分，所述第二部分的横向尺寸大于所述η型层的所述第一部 分的横向尺寸；
[0010] -将绝缘材料层沉积在至少每一个基本结构上；
[0011] -在所述ρ型层、所述有源层和所述η型层的所述第一部分的侧面上形成绝缘材料 的一部分；
[0012] -在暴露的η型层的至少整个所述第二部分上形成η型电接触垫；
[0013] -在所述横向尺寸减少步骤之前或之后形成P型电接触垫；
[0014] -将导电材料层沉积在包括所述基本LED结构的所述第一基板的整个所述表面上 并且对所述导电材料层进行抛光，所述抛光被执行直到达到所述绝缘材料层的存在于所述 P型电接触垫和所述η型电接触垫之间的至少所述部分为止，从而形成包括所述导电材料 层的各个单独部分的结构，每一个单独部分与一个或更多个η型电接触垫接触；以及
[0015] -通过分子粘附使第二基板结合在所述结构的已抛光表面上。
[0016] 因此，本发明的方法使得可以对于存在于基板上的整个基本结构集体地形成η型 接触垫和P型接触垫。形成接触垫所需要的操作的数量相对于其中接触垫独立地形成在各 个基本结构上的现有技术在这里是相当更少的。因此具有包括能够被单独地或作为一组切 去以形成LED器件的多个布线的基本结构。
[0017] 本发明有利地使得可以形成η型接触垫和P型接触垫并且可以全部在最少的步 骤中将包括基本LED结构的基板与转印基板装配在一起，从而使得可以减少成本和生产时 间。
[0018] 在特定实施方式中，在其中金属层被沉积在整个基本结构上的相同步骤期间同时 制备η型接触垫和P型接触垫。
[0019] 在特定实施方式中，绝缘材料层被进一步沉积在存在于基本LED结构之间的沟槽 的一部分中，不包含绝缘材料的沟槽确定基本LED结构周围的切割区域的界限。
[0020] 在特定实施方式中，各个基本LED结构形成在松弛材料或部分松弛材料的岛上。
[0021] 例如，松弛材料或部分松弛材料是InGaN。
[0022] 在特定实施方式中，所述方法在第二基板的结合之后包括第一基板的去除。
[0023] 在针对整个基本结构的单个操作中去除尤其使得可以从LED器件的发光表面脱 离的初始基板。在特定情况下，基板在去除后还能够被循环使用和使用一次或更多次。
[0024] 所述方法还可以包括将光转换材料层沉积与在第一基板的去除之后暴露的基本 LED结构的表面上。
[0025] 因此具有如下的结构，即，从该结构能够切去LED器件，每一个LED器件由一个或 更多个布线的基本结构形成，提供有最终基板，并且覆盖有光转换层。
[0026] 在特定实施方式中，所述方法包括在去除第一基板之后暴露的基本LED结构的表 面上形成微结构。
[0027] 因此具有如下的结构，S卩，从该结构能够切去LED器件，每一个LED器件由一个或 更多个布线的基本结构形成，提供有最终基板和微结构，从而尤其使得可以在LED器件上 给与特定光学特性。
[0028] 在特定实施方式中，所述第二基板在所述第二基板的结合表面上包括被布置在与 所述导电材料层的单独部分或与所述P型接触垫对准的位置处的多个电接触垫。
[0029] 因此能够从第二基板给LED器件供电并且控制LED器件。
[0030] 在特定实施方式中，所述η型接触垫的形成包括将确定厚度的导电材料层沉积在 包括所述基本LED结构的所述第一基板的整个所述表面上。
[0031] 在特定实施方式中，所述方法还包括：在所述导电材料层的沉积之后，对所述导电 材料层进行定向蚀刻以便让所述导电材料层的剩余部分留在所述基本结构的侧壁上，所述 部分形成所述η型接触垫。
[0032] 在特定实施方式中，所述方法包括，在所述选择性（或定向）蚀刻步骤之后，在每 一个基本LED结构的所述ρ型层中将开口形成到有限深度并且利用导电材料来填充这些开 口以便形成P型接触垫。
[0033] 相应地，本发明涉及一种用于发光二极管LED器件的集体制造的结构，所述结构 包括第一基板，所述第一基板在表面上包括多个基本LED结构，所述多个基本LED结构中的 每一个都包括至少一个η型层、有源层和ρ型层，所述基本结构在所述第一基板上通过沟槽 彼此间隔开，每一个基本LED结构都包括：
[0034] -包括所述ρ型层、所述有源层和所述η型层的与所述有源层接触的第一部分的第 一部分以及包括所述η型层的第二部分的第二部分，每一个基本LED结构的所述第一部分 的横向尺寸小于每一个基本LED结构的所述第二部分的横向尺寸；
[0035] -绝缘材料的在所述p型层、所述有源层和所述η型层的所述第一部分的侧面上的 一部分；
[0036] -在暴露的η型层的至少整个所述第二部分上的η型电接触垫；以及
[0037] -P型电接触垫；
[0038] 所述结构在与包括所述第一基板的一侧相反的一侧上还包括平坦表面，所述平坦 表面包括导电材料的各个单独部分，每一个单独部分分别与η型电接触垫接触，导电材料 层的所述各个单独部分被所述绝缘材料层的各部分分离，
[0039] 第二基板，所述第二基板结合在所述结构的所述平坦表面上。
[0040] 在特定实施方式中，所述第二基板在所述第二基板的结合到所述结构的表面上包 括通过绝缘材料的各部分彼此分离的一系列的接触垫，
[0041] 所述一系列的接触垫中的垫与所述基本结构的所述η型电接触垫和所述ρ型电接 触垫连接。
[0042] 在特定实施方式中，所述结构在所述基本LED结构的所述η型层上还包括光转换 材料层。
[0043] 在特定实施方式中，所述结构在所述基本LED结构的所述η型层上还包括微结构。

【专利附图】

【附图说明】
[0044] 图IA至图10是示出了根据本发明的实施方式的LED器件的集体制造的示意透视 图和横截面图，
[0045] 图2A和图2B是在图IA至图10中实现的步骤的流程图，
[0046] 图3A至图3E是示出了根据本发明的实施方式的η型接触垫的变化实施方式的示 意透视图和横截面图，
[0047] 图4是在图3Α至图3Ε中实现的步骤的流程图，
[0048] 图5Α至图5Ε是示出了根据本发明的实施方式的ρ型接触垫的变化实施方式的示 意透视图和横截面图，
[0049] 图6是在图5Α至图5Ε中实现的步骤的流程图，
[0050] 图7Α至图7C是示出了根据本发明的实施方式的ρ型接触垫的变化实施方式的示 意透视图和横截面图，以及
[0051] 图8是在图7Α至图7C中实现的步骤的流程图。

【具体实施方式】
[0052] 本发明适用于发光二极管（LED)器件的集体制造。如在下面所详细地说明的，本 发明允许各自包括至少一个或更多个基本LED结构的LED器件的板上的集体制造，所述基 本LED结构在工艺的不同阶段还提供有以下元件中的一个或更多个：
[0053] -ρ型接触，
[0054] -η型接触，
[0055] -提供有垂直电子连接（通孔）以用于访问接触的最终基板，该最终基板还能够提 供有电子电路，
[0056]-光转换材料层，
[0057]-微结构，具体地光学微结构。
[0058] 能够像在下面所描述的示例中那样（即，在对存在于板上的整个基本LED结构执 行的相同操作期间）集体地制备以上所提到的所有元件中的全部。然而，如果需要的话，能 够在集体制造方法的中间阶段（例如，在形成P型接触和η型接触之后）切去LED器件，并 且然后在后续制造步骤中单独地处理LED器件。根据需要，具体地在光强度方面，从板切割 的LED器件将能够包括串联或并联连接的数个基本LED结构。
[0059] 参照图IA至图10以及图2A和图2B描述LED的集体制造的方法。
[0060] 在这里所描述的示例中，该方法从包括支承基板101、埋层102和生长岛103的板 或复合生长基板100(图1A)实现。支承基板101这里由蓝宝石构成。基板101还能够由诸 如尤其硅、碳化硅或锗的半导体材料组成。埋层是这里用SiO 2制备的结合层。生长岛103 从应变材料的生长层（这里为例如通过GaN胚层上的外延生长制备的InGaN层）获得，并 且经由埋层102转印到支承基板101上。
[0061] 在生长层中做出沟槽160以便确定InGaN生长岛131界限。这些沟槽还使得有可 能使生长层的应变材料松弛。作为非限制性示例，各个岛131这里具有边长度为Imm的正方 形形状。限定最终LED的形状和尺寸的至少一部分的岛的形状和尺寸显然可以是不同的， 其中岛尤其能够具有圆形形状。
[0062] 该方法以通过η型层132 (在厚度上大约1 μ m)、有源层133 (大约IOnm)和p型层 134 (在厚度上大约在IOOnm与200nm之间）通过外延生长在各个岛131上的外延生长的形 成开始（步骤31、52、53，图18)，这三个层在各个岛上形成基本1^0结构150。在工艺的这 个阶段，具有形式为板并且在其上表面上包括被沟槽160彼此分离的多个LED结构150的 结构10。
[0063] η型层和p型层能够以相反顺序形成（p型层最接近于岛131)，并且包括不同的成 分、厚度或掺杂浓度的数个层，包括无意地掺杂的层。
[0064] 有源层133是能够由单个厚层或薄层形成或由被阻挡层彼此分离的发光量子阱 的多个层形成的发光层。
[0065] 绝缘材料层136 (这里为SiO2)通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD)沉积在包 括基本结构150、覆盖基本结构150和沟槽160这二者的层136的结构10的整个上表面上 (步骤S4,图1C)。在沉积之后，通过化学机械抛光（CMP)或蚀刻来使绝缘材料层136平整 (步骤S5,图1C)。还能够通过公知的旋涂玻璃（SOG)技术来形成SiO 2层136,所述SOG技 术在于将粘性SiO2前体成分沉积在旋转器上旋转的基板上。利用该沉积技术，SiO 2层具有 不需要后沉积平整的令人满意的表面质量。
[0066] 根据本发明的一个方面，特定沟槽160未填满绝缘材料136以便便于将结构切割 成各自包括一个或更多个LED结构的多个块。不含绝缘材料的沟槽因此确定基本结构周围 的切割区域的界限。
[0067] 粘合层135 (例如在厚度上大约IOnm的钛层）能够形成在绝缘材料层160上，以 便便于使结构与困难地粘附在SiO2上的特定金属粘合（步骤S6,图1C)。
[0068] 然后例如通过干式或湿式选择性化学蚀刻在p型层134上打开层135和136 (步 骤S7,图1D)。在这里所描述的示例中，开口 137形成在各个p型层134之上的层136中。 为此，使用包括保护树脂层的蚀刻掩模，该保护树脂层具有确定要在结构中蚀刻的区域的 界限的开口（不含树脂的区域）。
[0069] p型接触垫138通过至少一种导电材料的后期沉积而形成在开口 137中（步骤S8， 图1E)。在用于接触垫138的材料的沉积期间，所使用的掩模被保存以用于蚀刻开口 137。 在形成了 P型接触垫138后，去除蚀刻掩模的保护树脂，这使得可同时去除沉积在开口 137 外的P型接触垫138的构成材料。
[0070] 形成p型接触垫138的层能够尤其包括：
[0071] -诸如具有厚度在IA与5nm之间的Ni、Pd或Pt的金属，以便获得良好的电阻率 和良好的欧姆特性。
[0072] -反射器，例如形式为具有大约IOOnm的厚度的Ag层，以便将朝向相对表面离开的 光子（即，当结构转印至最终基板时朝向P型层移动的那些，因此在η型层132 -侧找到发 射表面）返回到发射表面，以及
[0073] -扩散势垒，例如形式为具有厚度在20nm与50nm之间的WN或TiN层。
[0074] 在整个基本结构150上形成绝缘材料层136使得可以集体地（即，在针对所有结 构150的一个操作中）形成p型接触垫138。
[0075] 在工艺的这个阶段，已经具有形式为板的结构20,其中多个基本结构150各自提 供有P型接触垫。能够根据所设想的最终应用在各自包括一个或更多个基本结构150的多 个器件中切去结构20,对于所切去的各个器件单独地执行剩余LED形成操作，诸如η型接触 垫的形成。
[0076] 在这里所描述的示例中，该方法继续制备包括开口的η型接触垫或例如通过化学 蚀刻去除存在于基本结构150的侧表面上和在沟槽160中的绝缘材料层136 (步骤S9,图 IF) 。在工艺的这个阶段，还具有形式为板的结构30,其中多个基本结构150各自提供有能 够在从结构切割多个器件之后单独或多个地形成的P型接触垫。
[0077] 然后例如通过基本结构150的侧部在离各个结构的侧缘的确定宽度之上并且在η 型层132中到确定深度的化学蚀刻或干式蚀刻（例如，反应性离子蚀刻（RIE))来继续进行 研磨，以便在各个基本结构150中形成具有减少的横向尺寸（宽度、直径等）的研磨部151， 该研磨部包括层134和133以及与有源层133接触的层132的第一部分1320 (步骤S10,图 IG) 。因此，在各个基本结构150中形成了相对于包括未研磨层132的剩余部分1321的第 二底层部152具有减少的横向尺寸（宽度、直径等）的第一部分151。
[0078] 在研磨之后，进行薄绝缘材料层139 (例如SiO2)的全板沉积（步骤S11，图1Η)。 绝缘材料层的厚度是有限的以便遵循基本LED结构150和沟槽160的轮廓。该沉积后面是 优先地在垂直方向上蚀刻以便打开在P接触垫138的表面上的绝缘材料层139和在存在于 未研磨部152上的η型层132上的绝缘材料层139的定向干式蚀刻。在干式蚀刻之后，层 139仅在基本结构150的侧面上保持在研磨部151上（步骤S12,图II)。
[0079] 然后执行导电材料层140 (例如Ti/Al/Ni)的沉积，后面是优先地在垂直方向上蚀 刻以便让层140留在基本结构150的侧壁上的定向干式蚀刻（步骤S13和S14,图1J)。导 电材料层140与存在于基本结构150的未研磨部152上的η型层132的侧壁接触，并且能 够形成η型接触垫145。
[0080] 幸亏用于保护各个基本结构的位于层132的未研磨部上方的该部分的绝缘材料 层139的在先沉积，旨在形成η型接触垫145的导电材料层140能够以总体方式（即，在单 个操作中）沉积在整个板上，这允许用于各个LED的η型接触垫的集体制备。
[0081] 在工艺的这个阶段，具有形式为板的结构40,其中多个基本结构150各自提供有P 型接触垫和η型接触垫，结构40能够根据所设想的最终应用而被切割成各自包括一个或更 多个基本结构150的多个器件，对于所切去的各个器件单独地执行剩余LED形成操作。
[0082] 在这里描述的示例中，导电材料层140仅存在于基本结构150的侧壁上。根据变 化实施方式，导电材料层能够完全地填充沟槽160。在第二情况下，连接了相邻基本结构的 η型层132。
[0083] 根据再一个变化实施方式，存在于导电材料的两个部分之间的沟槽中的空间能够 填满绝缘材料。
[0084] 在所有这些变化实施方式中，导电材料层140与暴露在未研磨部152上的η型层 132的整个外侧壁接触。因此与大的表面产生接触，这使得能够显著地减少在η型接触垫处 的电阻，而不用确实地使部件的集成密度恶化。实际上，因为在η型层周围制备了 η型接触 垫，所以最终部件的宽度和上表面面积增加没有多少。
[0085] 此外，如果层140被沉积既在η型层132的侧壁上且在沟槽160中（在沟槽的底 部上或填充沟槽的容积），则可以直接放入平行的数个相邻基本结构，并且可以因此再次使 为数个结构所共有的η型接触的电阻最小化。
[0086] 当导电材料层在两个基本结构之间不连续时，如在它像以上所指示的那样被蚀刻 时的情况一样，在最终布线操作期间可以串联连接数个基本结构。
[0087] 导电材料层141 (这里为铜）被沉积在整个板上以便利用ρ型接触垫138和η型 接触垫145来覆盖它（步骤S15,图1Κ)。导电材料层142因此覆盖接触垫138上方的整个 基本LED结构并且填充沟槽160,从而这里连接相邻基本结构的η型接触垫145。
[0088] 在层141的沉积之前，便于半导体/金属粘合的结合层（例如Ta和/或TaN)被 优选地沉积在P型接触垫138和η型接触垫145上。
[0089] 导电材料层141通过化学机械抛光（CMP)抛光至深度Ppol (图1J)以便暴露ρ型 接触垫138并且以便形成与η型接触垫145接触的导电材料层141的部分或η型接触插塞 143以便允许在这些垫中的每一个上接触（步骤S16,图1L)。接触垫138和144通过绝缘 材料层139彼此分离。例如执行导电材料层141的抛光直到达到存在于ρ型电接触垫138 与η型电接触垫145之间的绝缘材料层139的至少该部分为止，以便形成包括导电材料层 141的各个单独部分143的结构70,这些单独部分143中的每一个与一个或更多个η型电 接触垫145接触。
[0090] 在工艺的这个阶段，具有结构70,该结构70具有与直接结合在最终基板或接收方 基板（receiver substrate)上兼容的平坦表面70a。
[0091] 在这里描述的示例中，该方法继续通过分子粘附使结构70与最终基板或接收方 基板50结合（步骤S17,图1M)。如本身所公知的，通过分子粘附结合（还被称作直接结 合）的原理基于使两个表面（这里为结构70和基板50的表面70a和50a)直接接触，S卩，不 使用特定材料（粘合剂、蜡、焊料等）。这样的操作要求要结合的表面是足够平滑的且不包 含微粒或污染，并且要求它们足够接近以使得有可能通常在小于几个纳米的距离处开始接 触。在这种情况下，两个表面之间的吸引力足够大以致于引起分子粘附（由要结合的两个 表面的原子或分子之间的电子相互作用的吸引力（范德瓦尔斯力）的总和所引发的结合）。
[0092] 然而，还能够通过诸如阳极结合、金属结合的其它类型的结合或利用粘合剂来装 配结构70和最终基板50。
[0093] 最终基板50使得可以至少确保对于最终LED器件的良好机械支承以及对η型接 触垫和P型接触垫的访问。在目前所描述的示例中，最终基板50由板501形成，所述板501 在基板的结合表面50a -边包括通过绝缘材料503 (例如SiN)的各部分彼此绝缘的铜接触 垫502。各个接触垫502形成在至少与p型接触垫138的一部分或暴露在结构70的平坦表 面70a上的η型接触插塞143的一部分对准的位置处（图1M)。板501能够尤其由矾土组 成，或由多晶AlN(良热导体）组成，或由硅组成。
[0094] 在这种情况下，通过形成通过板501的例如铜的垂直电子连接（还被称作通孔） 从最终基板50的结合表面50a的相反表面50b访问结构70的ρ型接触垫138和η型接触 插塞143,这些垂直连接中的每一个出现在接触垫502处（步骤S18,图IN)。在硅的板501 的情况下，将根据所公知的硅通孔（TSV)方法来预先使通孔的内表面绝缘。优选地在结合 最终基板50之前制备电子连接504及其可选的内绝缘。
[0095] 根据变化实施方式中，最终基板能够由实心板（例如硅或A1N)形成，在该实心板 的结合表面上已在与暴露在P型接触垫138和η型接触插塞143的结构70的平坦表面70a 上的部分对准的位置处切割了多个腔，所述腔填满导电材料，例如铜。在最终基板被结合到 结构70后，使后者变薄以剥离存在于腔中的导电材料以便形成各自分别与ρ型接触垫138 或η型接触插塞143接触并且可通过最终基板的背面访问的垂直电连接。
[0096] 在最终基板材料允许的情况下，例如在最终基板由硅板形成或包括一层硅的情况 下，旨在与LED器件一起起作用的电子电路能够预先形成并且通过形成在最终基板中的垂 直电子连接而连接至P型接触垫138和η型接触插塞143。在可以设想到的电子电路当中， 可以特别提到的是由无源调节器件（保护二极管、ESD电阻、电容器等）和有源调节器件 (电流调节器）。
[0097] 最终基板还能够包括电子互连电路，该电子互连电路允许包括串联或并联连接的 数个基本LED结构的LED器件的制备。
[0098] 根据另一变化实施方式，结构70的表面70a能够覆盖有通过化学机械抛光平整的 310 2层。最终基板在这种情况下由纯硅的板或绝缘基板（例如，矾土或A1N)组成。如果最 终基板的结合表面对于通过分子粘附结合来说是太粗糙的（对于5 X 5 μ m表面扫描来说通 常>0. 3nm RMS)，则还能够沉积并且使SiO2层平整。如此制备的两个表面通过分子粘附结 合在一起。能够执行退火以加强结合。能够然后使最终基板变薄（例如，至IOOym)以允 许制备与LED结构70的ρ型接触垫和η型接触垫接触的垂直电连接或通孔。利用这个变 化实施方式，免受LED结构的接触垫与最终基板的电连接或通孔之间的对准的问题，因为 电连接或通孔在使LED结构与最终基板结合之后被制备。
[0099] 在装配了最终基板50和结构70后，例如尤其在蓝宝石基板的情况下通过所公知 的激光剥离（lift-off)技术或通过化学蚀刻来去除支承基板101 (步骤S19,图10)。在 InGaN支承基板的特定情况下，能够通过这个技术通过插入便于基板的分离的层来适配它 通过激光剥离的去除。在通过化学蚀刻去除的情况下，还能够插入阻挡层以保存LED结构 的剩余部分。在通过激光剥离或另一非破坏性技术去除的情况下，能够再使用支承基板。
[0100] 在这里通过激光剥离所执行的支承基板101的去除之后，例如通过化学蚀刻去除 埋层102和生长岛131 (步骤S20,图10)。
[0101] 在工艺的这个阶段获得结构80,从该结构80能够切去LED器件，每一个LED器件 由一个或更多个基本结构形成并且提供有基板，该基板装配有沉积在基板的一个表面上的 η型连接和p型连接。
[0102] 仍然集体地，LED结构70的未覆盖后表面70b能够被蚀刻以便去除从支承基板 101、埋层102或生长岛131剩余的任何残留物并且能够被构造为增加光从其的提取（步骤 S21，图10)。能够尤其通过反应性等离子体蚀刻（氯化的或氟化的）或通过UV辅助化学 (PEC)蚀刻来执行蚀刻。
[0103] 在形成白光LED器件的情况下，例如通过对结构70的表面70b施加液体磷基成分 后面是退火以使分散溶剂（旋涂玻璃）蒸发，能够将由器件发射的光转换成白光的一层发 光材料能够被沉积在LED结构70的表面70b上。
[0104] 此外，例如通过将微结构纳米或微印刷在结构70的表面70b表面上，LED器件能 够提供有诸如菲涅耳（Fresnel)透镜的微结构。
[0105] 根据本发明方法的变化实施方式，η型接触垫形成在基本LED结构内部。这个变 化实施方式从与图IF中所呈现的并且在以上所描述的步骤Sl至S9之后获得的结构30相 同的结构60实现。更准确地说，如图3A中所例示的，结构60像以上所描述的那样包括板 或复合生长基板200,该板或复合生长基板200包括支承基板201、埋层202和被沟槽260 分离的生长岛231并且上面已制备了包括η型层232、有源层233和p型层234的基本结构 250。ρ型接触垫238像以上所描述的那样还形成在ρ型层234上。
[0106] 根据这个变化实施方式，在各个基本结构250中做出从ρ型接触垫138直到η型 层232的中央开口 251 (步骤S20,图3Α)。能够尤其通过化学蚀刻或干式蚀刻（例如反应 性离子蚀刻（RIE))来制备开口 251。
[0107] 绝缘材料层239 (例如SiO2)通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD)沉积在包 括基本结构250的结构200的整个上表面上，层239覆盖基本结构250和沟槽260这二者 (步骤S21，图3Β)。
[0108] 然后例如通过干式或湿式选择性化学蚀刻打开层239,以便创建与开口 251相同 的深度的但是比开口 251更窄的宽度的中央开口 252 (步骤S22,图3C)。为此，使用包括保 护树脂层的蚀刻掩模，该保护树脂层具有确定要在结构中蚀刻的区域的界限的开口（这里 为开口 252)。开口 252比开口 251更窄，绝缘材料层239的一部分保持在ρ型接触垫的或 在开口 251中暴露的层234、233和232的侧面上（图3C)。
[0109] η型接触垫245通过与在开口 252的底部处暴露的η型层232接触的至少一种导 电材料（例如Ti/Al/Ni)的后期沉积而形成在开口 252中（步骤23,图3D)。在用于η型 接触垫245的材料的沉积期间，所使用的掩模被保存以用于对开口 252进行蚀刻。在形成 了接触垫245后，去除蚀刻掩模的保护树脂，这使得能够同时去除沉积在开口 252外的η型 接触垫245的构成材料（步骤S24,图3D)。
[0110] 绝缘材料层239和η型接触垫245通过化学机械抛光（CMP)抛光至深度Ppol (图 3D)以便暴露ρ型接触垫238和η型接触垫245,从而在这些垫中的每一个上允许接触插塞 (步骤S25,图3Ε)。接触垫238和245通过绝缘材料层239彼此分离。
[0111] 在工艺的这个阶段，具有结构80,该结构80具有和与最终基板或接收方基板直接 结合兼容的平坦表面80a。
[0112] 该方法然后以与以上所描述的相同方式（即，通过重复以上参照图IM至图10所 描述的步骤S17至S20)继续。
[0113] 根据参照图5A至图5E和图6所描述的本发明方法的另一变化实施方式，在η型 接触垫之后形成了 P型接触垫。这个变化实施方式从与图IG中所呈现的结构相同但是没 有P型接触垫的结构400实现，在形成被沟槽360分离并且包括在与以上所描述的步骤Sl、 S2和S3相同的条件下制备的η型层32、有源层333和ρ型层334的基本结构350的步骤 之后并且在与以上所描述的步骤SlO相同的条件下执行的研磨步骤之后获得结构400。例 如，通过基本结构350的侧部在确定宽度之上并且在η型层332中到确定深度的化学蚀刻 或干式蚀刻来执行研磨，以便一方面在各个基本结构350中形成具有减少的横向尺寸并且 包括层334和333以及层332的一部分的研磨部351，并且另一方面，形成包括未研磨层332 的剩余部分的底层部352 (步骤S30,图5Α)。
[0114] 在研磨之后，进行诸如例如以上参照步骤Sll所描述的薄绝缘材料层339(例如 SiO2)的全板沉积（步骤S31，图5Β)。该沉积后面是优先地在垂直方向上蚀刻以便打开在 P接触垫338的表面上的绝缘材料层339和在存在于未研磨部352上的η型层332上的绝 缘材料层339的定向干式蚀刻（与以上所描述的步骤S12相似）。在干式蚀刻之后，层339 仅在基本结构350的侧面上保持在研磨部351上（步骤S32,图5C)。
[0115] 然后执行导电材料层340(例如Ti/Al/Ni)的沉积，后面是优先地在垂直方向上蚀 刻以便让层340留在基本结构150的侧壁上的定向干式蚀刻（步骤S33和S34,图5C)。分 别在与步骤S13和S14相同的条件下执行这些步骤S33和S34。导电材料层340与存在于 基本结构350的未研磨部352上的η型层332的侧壁接触，并且能够形成η型接触垫345。
[0116] 然后，例如通过在有限深度之上通过干式或湿式选择性化学蚀刻打开P型层 334 (步骤S35,图OT)。为此，使用包括保护树脂层的蚀刻掩模，该保护树脂层具有确定要在 结构中蚀刻的区域的界限的开口（即开口 337)。
[0117] ρ型接触垫338通过至少一种导电材料的后期沉积而形成在开口 337中（步骤 S36,图5E)。在用于接触垫338的材料的沉积期间，所使用的掩模被保存以用于对开口 337 进行蚀刻。在形成了 P型接触垫338后，去除蚀刻掩模的保护树脂，这使得可以同时去除沉 积在开口 337外的ρ型接触垫338的构成材料。
[0118] 在工艺的这个阶段，具有形式为板的结构500,其中多个基本结构350各自提供有 P型接触垫和η型接触垫，结构500能够根据所设想的最终应用在各自包括一个或更多个基 本结构350的多个器件中被切去，对于所切去的各个器件单独地执行剩余LED形成操作。
[0119] 该方法然后以与以上所描述的相同方式（即，通过重复以上参照图IK至图10所 描述的步骤S15至S21)继续。
[0120] 根据参照图7A至图7C和图8所描述的本发明方法的另一变化实施方式，同时形 成η型接触垫和ρ型接触垫。这个变化实施方式从与以上在步骤S32结束时（即，在以下 各项之后）描述的结构相同的结构600实现：
[0121] -在与以上所描述的步骤SI、S2和S3相同的条件下执行的形成被沟槽660分离 并且包括η型层632、有源层633和ρ型层634的基本LED结构650的步骤，
[0122] -在与以上所描述的步骤SlO相同的条件下执行并且使得可以在各个基本LED结 构650中形成第一部分651的步骤，该第一部分651包括p型层634、有源层633和与有源 层633接触并且相对于包括未研磨η型层632的第二部分6321的第二底层部652具有减 少的横向尺寸（宽度、直径等）的η型层的第一部分6320，
[0123] -具有有限的厚度以便遵循基本LED结构650和沟槽660的轮廓的绝缘材料层（例 如，SiO2)的全板沉积的与以上所描述的步骤Sll相似的步骤，以及
[0124] -优先地在垂直方向上蚀刻以便仅保留在减少的横向尺寸的第一部分651上的基 本结构650的侧面上的绝缘材料层的一部分6390的定向干式蚀刻的与以上所描述的步骤 S12相似的步骤。
[0125] 在这个变化实施方式中，然后例如通过干式或湿式选择性化学蚀刻打开p型层 634至确定深度（步骤S40,图7A)。为此，使用包括保护树脂层的蚀刻掩模，该保护树脂层 具有确定要在结构中蚀刻的区域的界限的开口（这里为开口 637)。
[0126] 然后，在填充开口 637的同时，执行覆盖整个基本结构650和沟槽660的导电材料 层640的全板沉积（步骤S41，图7B)。
[0127] 导电材料层640通过化学机械抛光（CMP)抛光至深度Ppol (图7B)以便形成通过 绝缘材料的部分6390彼此分离的p型接触垫638和η型接触垫645 (步骤S42,图7C)。
[0128] 在工艺的这个阶段，具有形式为板的结构610,其中多个基本结构650各自提供有 P型接触垫和η型接触垫，结构610具有与通过分子粘附结合在最终基板或接收方基板上兼 容的平坦表面610a。
【权利要求】
1. 一种发光二极管LED器件的集体制造的方法，所述方法包括在第一基板（100)的表 面上形成多个基本LED结构（150)，所述多个基本LED结构（150)中的每一个都包括至少 一个n型层（132 ;332)、有源层（133 ;333)和p型层（134 ;334)，所述基本LED结构（150 ; 350)在所述第一基板上通过沟槽（160 ;360)彼此间隔开，所述方法还包括以下步骤： -减少所述P型层（134)、所述有源层（133)和所述n型层（132)的与所述有源层接 触的第一部分（1320)的横向尺寸，所述n型层（132)具有第二部分（1321)，所述第二部分 (1321)的横向尺寸大于所述n型层的所述第一部分（1320)的横向尺寸； -将绝缘材料层（139 ;339)沉积在至少每一个基本结构（150 ;350)上； -在所述P型层（134)、所述有源层（133)和所述n型层（132)的所述第一部分（1320) 的侧面上形成绝缘材料（139)的一部分； -在暴露的n型层（132)的至少整个所述第二部分（1321)上形成n型电接触垫（145); -在所述横向尺寸减少步骤之前或之后形成P型电接触垫（138); _将导电材料层（141)沉积在包括所述基本LED结构（150)的所述第一基板（100)的 整个所述表面上并且对所述导电材料层（141)进行抛光，所述抛光被执行直到达到所述绝 缘材料层（139)的存在于所述p型电接触垫和所述n型电接触垫（138, 145)之间的至少所 述部分为止，从而形成包括所述导电材料层（141)的各个单独部分（143)的结构（70)，每一 个单独部分（143)与一个或更多个n型电接触垫（145)接触；以及 -通过分子粘附使第二基板（50)结合在所述结构（70)的已抛光表面（70a)上。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘材料层被进一步沉积在存在于 所述基本LED结构（150 ;350)之间的所述沟槽（160 ;360)的一部分中，不包含绝缘材料的 所述沟槽确定所述基本LED结构周围的切割区域的界限。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每一个基本LED结构（150 ;350)形 成在松弛材料或部分松弛材料的岛（131 ;231 ;331)上。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述松弛材料或部分松弛材料是InGaN。
5. 根据权利要求1至4中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述方法在所述第二基 板（50)的结合之后包括所述第一基板（100)的去除。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括将光转换材料层沉积于在 所述第一基板（100)的去除之后暴露的所述基本LED结构（150)的表面（70b)上。
7. 根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述第一基板（100) 的去除之后暴露的所述基本LED结构（150)的表面（70b)上形成微结构。
8. 根据权利要求1至7中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述第二基板（50)在 所述第二基板（50)的结合表面（50a)上包括被布置在与所述导电材料层（141)的单独部 分（143)或与所述p型接触垫（138)对准的位置处的多个电接触垫（502)。
9. 根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述n型接触垫（145) 的形成包括将确定厚度的导电材料层（140)沉积在包括所述基本LED结构（150)的所述第 一基板（100)的整个所述表面上。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述导电材料层 (140)的沉积之后，对所述导电材料层进行定向蚀刻以便让所述导电材料层（140)的剩余 部分留在所述基本结构（150)的侧壁上，所述部分形成所述n型接触垫（145)。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在所述选择性蚀刻步骤 之后，在每一个基本LED结构（150)的所述p型层（134)中将开口（137)形成到有限深度 并且利用导电材料来填充这些开口以便形成P型接触垫（138)。
12. -种用于发光二极管LED器件的集体制造的结构（70)，所述结构（70)包括第一基 板（100)，所述第一基板（100)在表面上包括多个基本LED结构（150 ;350)，所述多个基本 LED结构（150 ;350)中的每一个都包括至少一个n型层（132 ;332)、有源层（133 ;333)和p 型层（134 ;334)，所述基本结构在所述第一基板上通过沟槽（160 ;360)彼此间隔开， 其特征在于，每一个基本LED结构都包括： -包括所述P型层（134)、所述有源层（133)和所述n型层（132)的与所述有源层接触 的第一部分（1320)的第一部分（151)以及包括所述n型层（132)的第二部分（1321)的第 二部分（152)，每一个基本LED结构（150)的所述第一部分（151)的横向尺寸小于每一个基 本LED结构（150)的所述第二部分（152)的横向尺寸； -绝缘材料（139)的在所述p型层（134)、所述有源层（133)和所述n型层（132)的所 述第一部分（1320)的侧面上的一部分； -在暴露的n型层（132)的至少整个所述第二部分（1321)上的n型电接触垫（145); 以及 -P型电接触垫（138); 所述结构在与包括所述第一基板的一侧相反的一侧（70a)上还包括平坦表面，所述平 坦表面包括导电材料（141)的各个单独部分（143)，每一个单独部分（143)分别与n型电接 触垫（145)接触，导电材料层的所述各个单独部分被所述绝缘材料层（139)的各部分分离， 第二基板（50)，所述第二基板（50)结合在所述结构（70)的所述平坦表面（70a)上。
13. 根据权利要求12所述的结构（70)， 其中，所述第二基板（50)在所述第二基板（50)的结合到所述结构的表面（50a)上包 括通过绝缘材料（503)的各部分彼此分离的一系列的接触垫（502)， 所述一系列的接触垫（502)中的垫与所述基本结构的所述n型电接触垫和所述p型电 接触垫连接。
14. 根据权利要求12或13所述的结构，其特征在于，所述结构在所述基本LED结构 (150)的所述n型层（132)上还包括光转换材料层。
15. 根据权利要求12至14中的任何一项所述的结构，其特征在于，所述结构在所述基 本LED结构（150)的所述n型层（132)上还包括微结构。
【文档编号】H01L33/38GK104396033SQ201380032606
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月18日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】帕斯卡·昆纳德 申请人:索泰克公司