金属装置的磊晶结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属装置，例如发光二极管(LED)、电源装置、雷射二极管、及直立的孔洞表面发射装置，及其制造方法。
【背景技术】
[0002]微电子装置，例如金属装置，对于我们日常生活扮演着重要的角色。举例而言，LED存在普遍的应用中，例如手机、家电、及其他电子装置。近年来，光电装置应用范围在从影像显示器到光学储存器到发光及医学仪器的氮化物基底的半导体材料(例如，具有氮化镓或是GaN)，其需量求大幅增加。
[0003]常用的蓝光LED是以具有氮化物，例如GaN、AlGaN, InGaN及AlInGaN的复合半导体材料形成的。这些发光装置的大部分半导体层是磊晶成长在非导电的蓝宝石基板上。
【发明内容】
[0004]本发明的一实施例提供一种半导体芯片。该半导体芯片包括金属基板、设置在该金属基板上的磊晶结构及覆盖于该磊晶结构侧表面的非导电材料。该磊晶结构包括耦合于该金属基板的P掺杂层及设置在该P掺杂层上的η掺杂层。
[0005]本发明的另一实施例提供一种直立的发光二极管(VLED)芯片。该VLED芯片包括金属基板、设置于该金属基板上的磊晶结构及非导电材料，该非导电材料围绕于η-GaN层的上表面、及稱合于该金属基板的p-GaN层的一部分。该嘉晶结构包括稱合于该金属基板的P-GaN层、耦合于该P掺杂层、用以发光的多重量子井(MQW)层、及耦合于该多重量子井的η-GaN层。
[0006]本发明的又另一实施例提供一种半导体芯片。该半导体芯片包括金属层、耦合于该金属层的P掺杂层、设置于该P掺杂层上的多重量子井层、及至少覆盖该多重量子井层侧表面的一部分的非导通性材料。
[0007]本发明的又另一实施例提供一种晶圆组件。该晶圆组件包括基板、设置于该基板上的数个磊晶结构、及覆盖数个该磊晶结构侧表面的非导电材料。各个该磊晶结构包括耦合于该基板的η掺杂层、及设置于该η掺杂层上的P掺杂层。
[0008]本发明的又另一实施例是一种方法。该方法包括设置包含数个半导体芯片形成于载具上的晶圆组件，该芯片通过形成于该芯片之间的渠道分开，并具有耦合于该载具的η掺杂层、及设置在该η掺杂层上的P掺杂层；至少以非导电材料填充渠道区域的一部分；及在数个该半导体芯片上形成金属板，以使该非导通材料至少在形成时，维持该金属板在数个该半导体芯片的该P掺杂层的最大高度或更高的高度。
[0009]本发明的又另一实施例是一种方法。该方法包括设置包含数个VLED芯片形成于载具上的晶圆组件，该VLED芯片通过形成于该芯片之间的渠道分开，并具有耦合于该载具的η掺杂层、设置在该η掺杂层上、用以发光的多重量子井层、及设置于该多重量子井层上的P掺杂层；至少以非导电材料填充渠道区域的一部分；及在数个该半导体芯片上形成金属板，以使该非导通材料至少在形成时，维持该金属板在数个该VLED芯片的该P掺杂层的最大高度或更高的高度。
【附图说明】
[0010]图1为晶圆沉积于载具上的磊晶结构的横剖面概略显示图；
[0011]图2为以装置之间的渠道区域定义出的装置；
[0012]图3为将图2的磊晶结构加上镜子后的示意图；
[0013]图4a_d为将图3b的晶圆加上非导电材料的示意图；
[0014]图5a_c为非导通材料及绝缘材料的选择示意图；
[0015]图6a_c为显示镜子、绝缘层、及非导通材料的选择示意图；
[0016]图7为沉积一种金属或更多个额外的金属层、及导通保护层的示意图；
[0017]图8a_b为从晶圆组件移除载具的不意图；
[0018]图9为以金属填充台地部分的示意图；
[0019]图10为直立的发光二极管(VLED)装置的制造方法流程图。
[0020]附图标记说明:1-蓝宝石；2-基板；3-装置；4_镜子；5_非导通材料；6_p_GaN ；7-n-GaN;8-多重量子井层；9_绝缘层；10_金属层；11_脉冲雷射；100，200，300，400a，400b, 400c, 400d, 500a,500b,500c,600a,600b,600c,700, 800a,800b,900-晶圆；1000-处理；1002-在蓝宝石基板上形成磊晶结构(EPI):n-GaN/MQff/p-AlGaN/GaN ;1006_选择性地在EPI顶部形成镜子；1008_以绝缘层覆盖至少渠道部分；1010-从渠道选择性地移除绝缘层的部分；1012_以非导通材料填充渠道；1014_选择性的移除非导通材料；1016_沉积一个或更多个金属层至想要得到的厚度；1018_将蓝宝石基板分开磊晶晶圆组件；1020_选择性地，从渠道移除任何存在的材料；1022_分开芯片，封装。
【具体实施方式】
[0021 ] 以下是实施例及其试验数据等，但本发明的内容并不局限于这些实施例的范围。
[0022]本发明的实施例对于发光二极管(LED)及其制造技术提供改进，包括较高的产量及较好的效能，例如LED的亮度较高及较佳的热传导度。此外，本发明揭露适用于GaN基底的电子装置，例如直立的发光二极管(VLED)装置、电源装置、雷射二极管、及直立的孔洞发射雷射装置，其中金属装置的散热速度很高、且金属装置具有原本已被移除的非(或是低)热导通及/或是非(或是低)电导通载具的制造技术的改进。
[0023]参照图1，晶圆100包含载具。尽管该载具可以由蓝宝石、碳化硅(SiC)、硅、锗、氧化锌(ZnO)、或是砷化镓(GaAs)组成，但此处所设置的范例指的是由蓝宝石组成的载具。可以形成具有η型GaN层、以InGaN/GaN形成的一个或更多个量子井、及P型AlGaN/GaN层的多重层磊晶结构(EPI)。尽管η型层及P型层可以包含不同的复合半导体材料，例如GaN、AlGaN, InGaN、及AlInGaN，以下将描述该η型层及该ρ型层。
[0024]现在参照图2，可以使用不同的方法定义出一个或更多个装置，该装置利用使用直接切过ρ-η接面及有可能切过载具的处理，如200所示。这些方法是熟知本技术人员已知的方法，在此不会再描述。
[0025]现在参照图3、4a-d、5a_c、及6a_c，可以在p_GaN6的顶部形成镜子4以作为光子的反射器。作为范例的该镜子可以由多重层组成，例如Ni/Ag/Ni/Au、Ag/Ni/Au、Ti/Ag/Ni/Au、Ag/Pt、或是Ag/Pd、或是Ag/Cr,或使用包含Ag、Au、Cr、Pt、Pd、或是Al的合金。选择性地，该镜子4可以在形成绝缘层9之后再形成，如图6a-b，为了要保护接面区域。在此情况中，该镜子4可以在从不想设置绝缘层9的区域部分移除绝缘层9之后再形成。图3、4a-d、及6a-c显示形成磊晶晶圆组件上的镜子4的各种不同方法。
[0026]在从不想设置绝缘层9的区域移除绝缘层9之后，一个或更多个也为热导通层的电性绝缘层(以下称为绝缘层9)可形成在接面的顶部以保护接面。对于某些实施例而言，如图6a-b所示，镜子4和绝缘层9可以用以下步骤来定义:(i )沉积绝缘层9 ; (i i )形成屏蔽层；(iii)使用湿蚀刻或是干蚀刻以移除p-GaN6层顶部的绝缘层9部分；(iv)沉积镜子4 ;及<>)接着，挖起屏蔽层，以便把镜子4留在暴露出的p_GaN6顶部。
[0027]—个或更多个也为热导通层的非导电层(以下称为非导通材料5)可以用于填充渠道，也就是在定义出的装置之间的区域，并至少覆盖磊晶结构部分侧表面。侧表面可以定义成磊晶结构的不同层的沿着渠沟的侧边表面(例如，非水平的表面)。以非导通材料5填充渠道可以优异地减少、吸收、或是停止可能会在分开磊晶晶圆组件时损害电子装置的潜在破坏性力量的交互作用(例如，紫外(UV)光吸收或是雷射引发的冲击波)。举例而言，用于填充渠道的非导通材料5可以是有机材料，例如环氧化物、聚合物、聚酰亚胺、热塑性塑料、及溶胶凝胶。也可使用光感性有机材料，例如SU-8、NR-7、或是AZ5214E，所以可以不使用屏蔽来定义材料。非导通材料5也可以包含无机材料，例如Si02、ZnO、Ta2O5, T12, HfO、或是MgO。填充渠道的非导通材料5也覆盖p_GaN6，以作为更进一步保护主动区的层(见图5a_c)。非导通材料5可以是在多重层的镜子4之上、或是与多重层的镜子4共平面。
[0028]对于一些实施例而言，绝缘层9可以单独使用或是联合非导通材料5使用。或者，非导通材料5页可如未显示绝缘层9的图5c般单独使用。此外，