用于制造半导体发光元件的方法_2

文档序号:9402160阅读:来源:国知局
半导体层13被共同地称为半导体结构层14。为了生长半导体结构层14,使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法。
[0032]在该实施方式中,在晶体生长面是C面的蓝宝石基板上顺序地生长缓冲层(未示出)、n-GaN层11、InGaN层/GaN层的有源层12、p_AlGaN覆盖层(未示出)以及ρ-GaN层13ο
[0033]接下来,在P型半导体层13上形成P电极15。为了形成P电极15,例如,可以使用溅射方法和电子束蒸发方法。在该实施方式中,在P型半导体层13上形成构图掩模(patterned mask)(未示出),通过电子束蒸发方法顺序地形成Ni层、Ag层和Ni层,并且通过剥离方法来去除掩模,以形成P电极15。
[0034]接着,形成金属层16,以覆盖整个P电极15。金属层16包括防止p电极15的材料迀移的盖层(未示出)以及用于接合到下面描述的支承基板的接合层。作为用于金属层16的材料,可以使用诸如T1、TiW、Pt、N1、Au、AuSn和Cu这样的金属材料。为了形成金属层16,例如,可以使用溅射方法和电子束蒸发方法。在该实施方式中,形成Ti层、Pt层和AuSn层,以覆盖整个P电极15。
[0035]接下来,针对每个元件使半导体结构层14分离,并且在半导体结构层14的侧部上形成保护膜17。为了形成保护膜17,使用溅射方法。作为用于保护膜17的材料,可以使用诸如S1jP SiN这样的绝缘材料。在该实施方式中,在半导体结构层14的侧部上形成S12膜。
[0036]接着,单独地准备支承基板18,并且通过金属层15使支承基板18接合到半导体结构层14。作为用于支承基板18的材料,例如,可以使用具有在表面上形成的AuSn或Au的金属层(未示出)的Si基板或者诸如镀制的Cu合金这样的已知材料。为了半导体结构层14和支承基板18之间的接合,使用热压接合。在该实施方式中,通过加热和压缩接合来使具有形成的AuSn层的Si基板18和形成在半导体结构层14的一侧的金属层15接合。
[0037]接着,从半导体结构层14去除为了生长半导体结构层14而使用的用于生长的基板。为了去除用于生长的基板,使用激光剥离。在该实施方式中,使用KrF准分子激光(excimer laser)辐射蓝宝石基板,以使蓝宝石基板与n_GaN层11分离。因此,蓝宝石基板被去除,以使n-GaN层11的C面(即,GaN的N极性面)暴露。
[0038]接下来,如图2的(b)所示,然后在η型半导体层11上形成掩模层19,该掩模层19具有包括沿着半导体材料的晶轴等间隔排列的多个开口 19Α的图案。作为用于掩模层19的材料,例如,可以使用光刻胶。在该实施方式中,在n-GaN层11的表面上形成掩模层19,该掩模层19具有直径为300nm的圆形开口 19A按照三角形网格形状以1.5 μπι的节距(pitch)排列的图案。具体地,将抗蚀剂层涂覆在n-GaN层11的整个表面,并且在热板上进行预先烘烤。接下来,通过图案使光刻胶暴露于UV光。然后,将晶圆浸入到显影剂中,以执行对图案的显影。
[0039]接着,通过惰性气体来对从掩模层19中的开口 19A暴露的η型半导体层11的表面进行等离子体处理。作为用于惰性气体的材料,例如,可以使用Ar。对于等离子体处理,例如,可以使用溅射设备、干蚀刻设备等。在该实施方式中,使用溅射设备的反向溅射功能,利用Ar的等离子体来辐射n-GaN层11的暴露部分达约5分钟。
[0040]如图2的(C)所示,使用有机溶剂来去除掩模层19,并且利用碱性溶液来对η型半导体层11的表面进行湿蚀刻。具体地,将半导体晶圆浸入到诸如四甲基氨溶液(TMAH)和氢氧化钾溶液(KOH)这样的碱性溶液中。在该实施方式中,将晶圆浸入到约70°C的TMAH中。此时,在η型半导体层11的表面上形成多个六棱锥状突出部(即,微锥体20),所述多个六棱锥状突出部根据掩模层19中的开口 19Α的排列形式而排列,并且从晶体结构得到。
[0041]如图2的⑷所示,然后在η型半导体层11的表面上形成保护层21。作为用于保护层21的材料,可以使用诸如S1jP SiN这样的绝缘材料。为了形成保护层21,使用溅射方法。不需要在要形成下面描述的η电极22的部分中形成保护层21。
[0042]接下来,在η型半导体层11的表面上形成η电极22。为了形成η电极22,例如,可以使用溅射方法和电子束蒸发方法。在该实施方式中,在η型半导体层11的表面上形成未形成有保护层21的部分,在η型半导体层11上形成构图掩模(未示出),通过电子束蒸发方法顺序地形成Ti层、Al层、Ti层、Pt层和Au层,并且通过剥离方法来去除掩模,以形成η电极22。之后,针对每个元件对支承基板18进行划分,以获得半导体发光元件10。
[0043]将参照图3的(a)和(b)来描述掩模层19中的开口 19A的排列形式。图3的(a)和(b)示意性地示出了掩模层19的表面,并且在附图中,虚线示出了半导体结构层14的晶轴。
[0044]在该实施方式中,掩模层19的开口 19A按照图3的(a)中示出的排列形式形成。具体地,开口 19A等间隔地排列,使得与开口 19A中的任一个相邻的开口 19A均设置在正六边形的顶点处,并且正六边形的两个相对的边与半导体结构层14的晶轴的[11-20]方向平行。换句话说,多个开口 19A在半导体结构层14的晶轴的[11-20]方向上等间隔地排列,并且在[2-1-10]方向上等间隔地排列。半导体结构层14的晶轴的方向可以例如基于通常形成在用于生长的基板中并且示出晶体取向的被称作定向平面(OF)的切割部分来获知。
[0045]掩模层19的开口 19A可以按照图3的(b)中示出的排列形式来形成。具体地,开口 19A等间隔地排列,使得与开口 19A中的任一个相邻的开口 19A均设置在正六边形的顶点处,并且正六边形的两个相对的边与半导体膜20的晶轴的[1-100]方向平行。换句话说,开口 19A在半导体膜20的晶轴的[1-100]方向上等间隔地排列,并且在[10-10]方向上等间隔地排列。该排列形式对应于通过将图3的(a)的开口 19A的排列旋转90°而获得的排列形式。
[0046]微锥体按照图3的(a)中示出的排列形式以及图3的(b)中示出的排列形式形成的进展正如在专利文献I中描述的(分别在专利文献I中的图6和图4)。在微锥体的形成完成的部分和时机方面,在按照这两种排列形式形成微锥体期间存在差异。
[0047]在图3的(a)中示出的排列形式(该实施方式)中,当在相邻的微锥体的底部处的正六边形的边彼此接触时,微锥体的形成完成。因此,在这种情况下的微锥体的最深部是在微锥体的底部处的正六边形的平面的边。相反,在图3的(b)中示出的排列形式中,当在相邻的微锥体的底部处的正六边形的顶点彼此接触时,微锥体的形成完成。因此,在这种情况下微锥体的最深部是在微锥体的底部处的正六边形的面的顶点部分。
[0048]因此,直到微锥体按照图3的(a)中示出的排列形式的形成完成为止所需要的时间更短,并且容易地控制微锥体的底部。这种排列形式在提高光提取效率和可靠性方面是优选的。相反,在图3的(b)中示出的排列形式中,难以控制微锥体的底部。因此,直到每个微锥体的形成完成为止所需要的时间可以是有偏差的(dispersed)。例如,可以在底部处的正六边形的顶点部分处形成没有进行蚀刻的部分或者过度地进行蚀刻的部分。没有进行蚀刻的部分存在作为平坦部分,并且该平坦部分对提高光提取效率没有贡献。当过度地进行蚀刻时,可能发生电极材料的暴露等而降低可靠性。
[0049]参照图4的(a)至(d),将具体地描述图2的(C)的湿蚀刻步骤的突出部20的形成的进展。图4的(a)是示出了在等离子体处理步骤之后去除掩模19
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