CN100386841C - 氮化物半导体器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氮化物半导体器件及其制造方法。根据本发明，其特征在于相互分离各个氮化物半导体单元器件的沟槽被裂缝抑制壁填充以消除空隙，因此使在激光剥离过程中可能在氮化物半导体单元器件中发生的裂缝和损坏最小化。此外，其特征在于通过连接加强板或裂缝抑制壁连接该器件至具有覆盖其上的连接部件的载体基底，从而保持与载体基底的强连接力。

Description

氮化物半导体器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种氮化物半导体器件及其制造方法，更特别是涉及到，一种可以使在激光剥离过程中可能在氮化物半导体单元器件内产生的裂缝和损伤最小化的氮化物半导体器件及其制造方法。
背景技术
一般，蓝宝石基底主要用作氮化物半导体生长基底。然而，由于蓝宝石本身的传导率制造使用氮化物的器件存在许多困难。此外，由于蓝宝石的热传导率大大低于其他材料，在驱动该器件中产生极大的问题。
为解决这些问题，按照惯例使用激光剥离(LLO)方法(laserlift-off method)。
由于激光束大小和均匀性的限制，该LLO方法也具有整个蓝宝石基底不能同时被移除的缺点。因此，一个均匀但是小尺寸的激光束以扫描的方式照射在蓝宝石基底上从而渐渐地顺序移除基底。
然而，非均匀性产生于激光束交叠照射的分隔器件的区域，。因此，由于非均匀性产生的裂缝传播至器件的其它区域。
为防止这一现象，使用其中氮化物层的一部分被蚀刻以分隔依次结合在Si基底、GaAs基底、金属板等上的各个器件，并且蓝宝石基底随后被移除的方法。
然而，结合过程后残留在各个器件间的沟槽中形成的空隙中的空气由于强烈的激光能而膨胀，继而在器件中产生裂缝。
发明内容
因此，本发明构想以解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种氮化物半导体器件及其制造方法，其中相互分隔各氮化物半导体单元器件的沟槽被裂缝抑制壁填充来消除空隙，以此最小化在激光剥离中可能在氮化物半导体单元器件内产生的裂缝或损伤。
本发明的另一目的是提供一种氮化物半导体器件及其制造方法，其特征是裂缝抑制壁由电介质材料制成以减少结合过程中施加的热量引起的与单元器件的反应，因此阻止器件的电和光特性的退化并且通过其固有的绝缘性质在氮化物半导体单元器件间提供电绝缘。
本发明的另一目的是提供一种氮化物半导体器件及其制造方法，其特征是电介质材料可以被用作保护层，并且氮化物半导体器件通过连接加强板或裂缝抑制壁被连接到有连接部件覆盖其上的载体基底，因此保持与载体基底的强连接力。
依照达到该目的的本发明的第一方面，提供一种制造氮化物半导体器件的方法，包括步骤：(a)在基底上形成多个被作为其间形成的空置空间的沟槽相互分隔的氮化物半导体单元器件；(b)在各氮化物半导体单元器件上形成电极；(c)在各沟槽内形成裂缝抑制壁；(d)在电极和裂缝抑制壁上形成由导电材料制成的连接加强板；(e)通过连接部件连接载体基底到连接加强板；和(f)通过激光剥离从氮化物半导体单元器件和裂缝抑制壁去除基底。
依照本发明的第二方面，提供制造氮化物半导体器件的方法，包括步骤：(a)在基底上形成多个被作为其间形成的空置空间的沟槽相互分隔的氮化物半导体单元器件；(b)在各氮化物半导体单元器件上形成电极；(c)在各沟槽内形成裂缝抑制壁；(d)通过在电极上沉积导电材料以与裂缝抑制壁上表面平齐而形成连接加强板；(e)通过连接部件连接载体基底到连接加强板；和(f)通过激光剥离从氮化物半导体单元器件和裂缝抑制壁去除基底。
依照本发明第三方面，提供制造氮化物半导体器件的方法，包括步骤：(a)在基底上形成多个被具有预置体积的空置空间相互分隔的氮化物半导体单元器件；(b)在各个氮化物半导体单元器件上形成第一电极；(c)通过以绝缘材料填充空置空间形成绝缘层；(d)在第一电极和绝缘层上形成导电材料层；(e)形成固定在导电材料层上的支托部件；(f)从多个氮化物半导体单元器件的底部去除基底；和(g)在各个氮化物半导体单元器件的底部形成第二电极。
依照本发明的第四方面，提供制造氮化物半导体器件的方法，包括步骤：(a)在基底上形成多个光发射器件，各器件包括氮化物半导体层，并且具有穿插其间的绝缘层；(b)在光发射器件和绝缘层上形成第一导电材料层；(c)形成固定在第一导电材料层上的支托部件；(d)从多个光发射器件的底部去除基底；和(e)在光发射器件的底部上形成第二导电材料层。
依照本发明的第五方面，提供一种氮化物半导体器件，包括多个光发射器件，各器件包括氮化物半导体层并且具有穿插其间的绝缘层；形成于光发射器件和绝缘层上的第一导电材料层；固定在第一导电材料层上的支托部件；和形成于光发射器件底部上的第二导电材料层。
附图说明
本发明的上述和其它的目的、特征和优点将从下列结合附图的优选实施例的描述中变得显而易见，其中：
图1a到1i为根据本发明的第一实施例说明制造氮化物半导体器件的方法的视图；
图2a到2e为根据本发明的第二实施例说明制造氮化物半导体器件的方法的视图；
图3为根据本发明的另一实施例说明制造氮化物半导体器件的方法的流程图；
图4为根据本发明的再一实施例说明制造氮化物半导体器件的方法的流程图；
图5为本发明中应用的光发射器件结构的截面示意图。
具体实施方式
在下文中，本发明的优选实施例将参照附图详细描述。
首先，根据本发明的第一实施例的制造氮化物半导体器件的方法将在下文中参照图1a到1i被解释。
第一实施例
首先，如图1a所示，氮化物半导体被沉积在异质的蓝宝石基底100上。然后，通过以预定的间隔去除该材料而形成沟槽115来提供多个氮化物半导体单元器件110，如图1b所示。
即是，氮化物半导体单元器件110在被沟槽115彼此隔开的同时被在蓝宝石基底100上形成为多个。
其后，通过沟槽115暴露的蓝宝石基底100的上部和蓝宝石基底上形成的氮化物半导体单元器件全部通过沉积的方法覆盖导电金属。然后，在沟槽115中覆盖的导电金属被除去，因此导电金属仅保留在氮化物半导体单元器件110顶部，如图1c所示，从而形成第一电极120，通过该电极外部应用的驱动电流被传输至氮化物半导体单元器件110。
其次，通过沟槽115暴露的蓝宝石基底100的上部和第一电极120被电介质材料覆盖。然后，第一电极120的上部被部分地去除。从而电介质材料保持只填充在沟槽115中并且具有比第一电极120的上表面略高的上表面，因此根据本发明形成裂缝抑制壁130(见图1d)。
尤其是，为尽量减少随后的激光剥离过程中氮化物半导体单元器件中裂缝的发生，重要的是用电介质材料不留空隙地完全填充各个沟槽。优选的电介质材料包括聚酰亚胺或苯并环丁烯(BCB)，其可以容易地被沉积和填充到沟槽中。
如上所述，本发明应用电介质材料来填充沟槽以消除空隙。因此沟槽中单元器件的界面更少由于随后连接过程中应用的热量而发生反应，因此阻止器件的电和光特性的退化。此外，填充在沟槽中的电介质材料通过其固有的绝缘特性使氮化物半导体单元器件之间电绝缘，并还可作为保护层。
同时，根据上述过程形成裂缝抑制壁130时，裂缝抑制壁130被暴露的部分和第一电极120完全被任一导电金属例如Al，Cu和Cr所覆盖以形成连接加强板140，如图1e所示。因此，在随后连接载体基底的过程中，由金属或导电材料制成的连接加强板的上表面可以容易的与主要用作连接材料的焊料反应，从而保持与载体基底的强连接力。
其后，载体基底160例如Si基底或GaAs基底通过连接部件150例如焊料，被连接至连接加强板140(见图1f)。而后，结合到氮化物半导体单元器件110的蓝宝石基底100通过激光剥离过程被分离(见图1g)。
此时，因为如上所述相互分隔氮化物半导体单元器件110的沟槽被裂缝抑制壁130填充而消除空隙，因此最小化由于激光剥离过程中应用的激光能量引起的空隙膨胀而发生在氮化物半导体单元器件中的裂缝或损坏是可能的。
同时，通过激光剥离过程蓝宝石基底被分离后，第二电极170被形成在各个氮化物半导体单元器件的下表面上(见图1h)。然后，如图1i所示，与蓝宝石基底100分离的裂缝抑制壁130，及其它层的相应部分在垂直方向被蚀刻直到载体基底160的下表面被暴露，因此完成根据本发明制造氮化物半导体的方法。
依照上述的本发明，通过用裂缝抑制壁来填充相互分隔氮化物半导体单元器件的沟槽而消除空隙。因此，最小化激光剥离过程中氮化物半导体单元器件中可能发生的裂缝或损坏是可能的。
此外，由于裂缝抑制壁由电介质材料制成，沟槽内单元器件的界面更少由于连接过程中应用的热量而发生反应，因此阻止器件的电和光特性的退化。
此外，电介质材料以其固有的绝缘性质在氮化物半导体单元器件间能够电绝缘并且还能够被用作保护层。此外，通过根据本发明形成的连接加强板或裂缝抑制壁，单元器件被连接至在载体基底上覆盖的连接部件，因此保持连接与载体基底的强连接力。
在下文中，本发明的第二实施例将参照图2a到2e被解释。
图2a到2e为说明在本发明的第二实施例的过程的视图。
第二实施例
本发明的第二实施例到裂缝抑制壁被形成与第一实施例相同，但是在通过连接部件连接载体基底的过程的方面不同。不同过程的详细程序将在下文描述。
首先，如图2a所示，根据本发明在预定的裂缝抑制壁130被形成后，感光树脂(PR)被沉积、显影和曝光因此形成感光树脂掩模200。
在裂缝抑制壁130被感光树脂掩模200所遮蔽的状态下，任一导电金属例如Al，Cu和Cr被沉积在第一电极120的各个上部直至与裂缝抑制壁130的上表面平齐，因此形成连接加强板210。
感光树脂掩模200随后被去除。其后，通过连接部件150例如焊料，载体基底160例如Si基底或GaAs基底被连接至如上所述形成的连接加强板210(见图2b)。
此时，由于连接加强板210由金属或导电材料制成，当连接至载体基底160时它能够方便地与连接部件150例如焊料反应。因此，与载体基底的强连接力可以被保持。
同时，在完成与载体基底的连接时，如图2c所示，接合至氮化物半导体单元器件110的蓝宝石基底100通过激光剥离过程分离。
在蓝宝石基底100通过激光剥离过程被分离后，第二电极170被形成在各个氮化物半导体单元器件的下表面上(见图2d)。
最后，如图2e所示，与蓝宝石基底100分离的裂缝抑制壁130和连接部件150在垂直方向上被去除，直至载体基底160的下表面被暴露，因此完成依照本发明的制造氮化物半导体器件的方法。
图3为根据本发明另一实施例说明制造氮化物半导体器件的方法的流程图。首先，被具有预定体积的空置空间互相分隔的多个氮化物半导体单元器件被形成在基底上(步骤S110)。
再次，基底优选为非导电基底例如蓝宝石基底。
其后，第一电极北行成在多个氮化物半导体单元器件的各个上(步骤S120)。
而后，绝缘材料被填充到空置空间以形成绝缘层(步骤S130)，并且在第一电极和绝缘层上形成导电材料层(步骤S140)。
随后，支托部件被形成以被固定到导电材料层的上表面(步骤S150)，并且基底从多个氮化物半导体单元器件的底部被移除(步骤S160)。
预制的载体基底被用作支托部件。如果载体基底是由金属制成的基底，它通过连接部件被固定地连接到导电材料层的上表面。
此时，连接部件优选为焊料。
此外，支托部件可形成为沉积在导电材料层上的金属薄膜。
此外，聚酰亚胺或苯并环丁烯(BCB)可被用作绝缘材料。
此外，氮化物半导体单元器件可以作为具有光发射结构300的光发射器件，在光发射结构300中N-半导体层310、活化层320和P-半导体层330顺次相互堆叠，如图5所示。
最后，第二电极被形成在各个氮化物半导体单元器件的底部(步骤S170)。
图4为根据本发明再一实施例说明制造氮化物半导体器件方法的流程图。首先，各包括氮化物半导体层并且其间穿插有绝缘层的多个光发射器件被形成于基底上(步骤S210)。
其后，第一导电材料层被形成在光发射器件和绝缘层上(步骤S220)。
随后，支托部件被形成以被固定在第一导电材料层的上表面(步骤S230)，并且基底从多个光发射器件的底部被移出(步骤S240)。
最后，第二导电层被形成在各个光发射器件的底部上(步骤S250)。
如上所述，使用根据本发明的制造氮化物半导体器件的方法，其优点在于相互分离各个氮化物半导体单元器件的沟槽被裂缝抑制壁填充以消除空隙，因此在激光剥离过程中最小化氮化物半导体单元器件中可能发生的裂缝或损坏。
此外，其优点在于裂缝抑制壁由电介质材料制成来减少连接过程应用的热引起的单元器件的反应，因此阻止器件的电和光特性的退化，并通过其固有的绝缘特性在氮化物半导体单元器件间提供电绝缘。
另外，其优点在于电介质材料可以被用作保护层，并且器件通过连接加强板或裂缝抑制壁被连接至以连接部件覆盖其上的载体基底，因此与载体基底保持强连接力。
尽管本发明按照优选实施例被说明和描述，本领域的技术人员容易理解，多种修改和变化可以在本发明的范围内被实施。显而易见，这些修改和变化落在如权利要求所限定的本发明的范围中。

Claims (7)

1.制造氮化物半导体器件的方法，包括步骤：
(a)在基底上形成多个氮化物半导体单元器件，所述氮化物半导体单元器件被形成在各个单元器件间的沟槽相互分隔，该沟槽为空置空间；
(b)在各个氮化物半导体单元器件上形成电极；
(c)在各个沟槽中形成裂缝抑制壁；
(d)在电极和裂缝抑制壁上形成连接加强板，连接加强板由导电材料制成；
(e)通过连接部件连接载体基底到连接加强板；
(f)通过激光剥离从氮化物半导体单元器件和裂缝抑制壁去除基底。
2.制造氮化物半导体器件的方法，包括步骤：
(a)在基底上形成多个氮化物半导体单元器件，所述氮化物半导体单元器件被形成于各个单元器件间的沟槽相互隔离，沟槽为空置空间；
(b)在各个氮化物半导体单元器件上形成电极；
(c)在各个沟槽中形成裂缝抑制壁；
(d)通过在电极上沉积导电材料与裂缝抑制壁上部平齐而形成连接加强板；
(e)通过连接部件连接载体基底至连接加强板；和
(f)通过激光剥离从氮化物半导体单元器件和裂缝抑制壁去除基底。
3.如权利要求1或2所述的方法，在步骤(f)后，进一步包括步骤：
(g)在分隔的氮化物半导体单元器件的底部上形成电极；和
(h)移除裂缝抑制壁，和裂缝抑制壁上的连接加强板和连接部件的部分。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是裂缝抑制壁被突出形成以超出电极上部表面。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征是裂缝抑制壁由电介质材料制成。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征是导电材料为Al、Cu和Cr中任意一种。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征是各个氮化物半导体单元器件为光发射器件。
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