CN101263611A - 氮化物半导体发光器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氮化物半导体发光器件的制造方法，该氮化物半导体发光器件在去除衬底之后翘曲较小，并且可从其侧面发射光；具体地，本发明提供一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤：通过在衬底上依次层叠至少n型半导体层、发光层和p型半导体层，形成叠层；形成沟槽，所述沟槽对应于将要制造的氮化物半导体发光器件分割所述叠层；用牺牲层填充所述沟槽；以及通过镀敷在所述p型半导体层和所述牺牲层上形成镀敷层。

Description

氮化物半导体发光器件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体发光器件的制造方法，具体地，涉及一种这样的氮化物半导体发光器件的制造方法，该氮化物半导体发光器件通过去除衬底而获得，在其上表面和下表面上包括电极，且具有高可靠性和改善的发光效率。

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2005年9月29日提交的美国临时申请No.60/721,590的权益，并要求于2005年9月16日提交的日本专利申请No.2005-270565和于2005年9月29日提交的美国临时申请No.60/721,590的优先权，在此引入其内容作为参考。

背景技术

近年来，作为用于短波长发光器件的半导体材料，GaN化合物半导体材料已受到许多关注。通过金属有机化学气相沉积方法(MOCVD方法)或分子束外延方法(MBE方法)，将GaN化合物半导体形成在氧化物衬底例如蓝宝石单晶衬底或III-V族化合物衬底上。

蓝宝石单晶衬底的晶格常数与GaN的晶格常数相差大于等于10％。然而，由于可以通过在蓝宝石单晶衬底上形成包括AlN或AlGaN的缓冲层而形成具有优良特性的氮化物半导体，因此广泛使用蓝宝石单晶衬底。例如，当使用蓝宝石单晶衬底时，在蓝宝石单晶衬底上依次形成n型半导体层、发光层和p型半导体层。由于蓝宝石单晶衬底是绝缘材料，通常，在包括蓝宝石单晶衬底的器件中，形成在p型半导体层上的正电极和形成在n型半导体层上的负电极都设置在器件的一侧上。从在一侧上包括正电极和负电极的器件提取光的方法的实例包括面朝上(face-up)方法和倒装芯片(flip-chip)方法，其中在面朝上方法中，使用透明电极例如ITO作为正电极，从p型半导体侧提取光，而在倒装芯片方法中，使用高反射膜例如Ag作为正电极，从蓝宝石衬底侧提取光。

如上所述，蓝宝石单晶衬底被广泛使用。然而，由于蓝宝石是绝缘材料，蓝宝石单晶衬底具有一些问题。首先，为了形成负电极，通过蚀刻发光层使n型半导体暴露；因此，发光层的面积减少了负电极所占据的面积，并且输出功率降低。其次，由于正电极和负电极位于同一侧，电流水平流动，电流密度局域地增大，因此器件产生热。第三，由于蓝宝石衬底的热导率很低，所产生的热不被扩散，因此器件的温度升高。

为了解决这些问题，使用一种方法，在该方法中，将导电衬底附接到包括依次层叠在蓝宝石单晶衬底上的n型半导体层、发光层和p型半导体层的器件，去除所述蓝宝石衬底，然后在所产生的叠层的两侧上设置正电极和负电极(例如，日本专利(已授权的)公开No.3511970)。

另外，通过镀敷，而不通过附接，形成导电衬底(例如，日本未审查的专利申请第一次公开2004-47704)。

发明内容

附接导电衬底的方法的实例包括其中将具有低熔点的金属化合物例如AuSn用作粘合剂的方法或者其中在真空下通过氩等离子体激活被接合的表面的激活结方法。这些方法要求被附接的表面非常平坦光滑。因此，如果在被附接表面上存在异物例如颗粒，则该区域不能被紧密地附接。由于该原因，很难获得均匀附接的表面。

另一方面，由于在蓝宝石衬底上层叠的n型半导体层即GaN层的厚度在1至10μm的范围内，且层叠层的温度很高，例如约1,000℃，因此GaN层具有非常高的膜应力。具体地，当在具有0.4mm厚度的蓝宝石衬底上层叠具有5μm厚度的GaN层时，GaN层翘曲约50至100μm。

另外，当通过镀敷在p型半导体层上形成导电衬底时，由于导电衬底的机械强度小于蓝宝石衬底的机械强度，且从生产率的观点，导电衬底的厚度被限制在10μm至200μm的范围，因此在去除蓝宝石衬底后，叠层的翘曲变为更大。

为了降低在层叠在蓝宝石衬底上的GaN层中产生的翘曲的不利影响，分割GaN层是有效的。对GaN层施加的应力被释放到分割开的部分中，对整个导电衬底施加的翘曲也被释放，因此可以获得高可靠性。

如上所述，当在分割GaN层之后形成导电镀敷衬底时，即在去除蓝宝石衬底之后分割GaN层，且在p型半导体层上形成导电衬底，可以降低整个导电衬底的翘曲，但出现以下两个问题。

(1)由于GaN层即n型半导体层暴露，当通过镀敷形成导电衬底时，n型半导体层和p型半导体层短路。

(2)用于镀敷以形成导电衬底的材料被浸入p型半导体层、发光层和n型半导体层的暴露侧面中，不可能从器件的侧面有效地发光。

通过在p型半导体层、发光层和n型半导体层的侧面上形成保护膜，很容易解决问题(1)。然而，仅仅通过在这些层的侧面上形成保护膜是很难解决问题(2)的。

考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种氮化物半导体发光器件的制造方法，该氮化物半导体发光器件在去除衬底之后具有小的翘曲，因此具有高可靠性，并且从其侧面可以有效地发光。

作为进行集中于解决这些问题的努力研究的结果，本发明人发现，通过在用于形成氮化物半导体发光器件的叠层中形成沟槽，并且用牺牲层填充沟槽，该牺牲层在形成镀敷层之后被去除，可以防止用于镀敷的材料渗入包括至少n型半导体层、发光层和p型半导体层的叠层的侧面中，并且发现，通过在镀敷后去除牺牲层，形成从其侧面有效地发光的器件，以及发现，可以降低由去除衬底引起的翘曲。也就是，本发明提供以下的氮化物半导体发光器件的制造方法。

(1)一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤：通过在衬底上依次层叠至少n型半导体层、发光层和p型半导体层，形成叠层；形成沟槽，所述沟槽对应于将要制造的氮化物半导体发光器件分割所述叠层；用牺牲层填充所述沟槽；以及通过镀敷在所述p型半导体层和所述牺牲层上形成镀敷层。

(2)根据(1)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述制造方法还包括去除所述牺牲层的步骤。

(3)根据(1)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在形成所述镀敷层之前在所述p型半导体层上形成金属层。

(4)根据(1)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在形成所述叠层之前在所述衬底上形成缓冲层，并且在形成所述镀敷层之后去除所述衬底和所述缓冲层。

(5)根据(3)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在用所述牺牲层填充所述沟槽之前形成仅在所述p型半导体层上形成的所述金属层。

(6)根据(4)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中通过激光去除所述衬底。

(7)根据(1)或(2)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述牺牲层由抗蚀剂材料构成。

(8)根据(3)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金属层包括欧姆接触层。

(9)根据(3)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金属层包括反射层。

(10)根据(3)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金属层包括粘着层(adhesion layer)，所述粘着层接触形成在所述粘着层上的层和形成在所述粘着层下的层。

(11)根据(8)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述欧姆接触层由选自Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Ag及其合金的至少一者构成。

(12)根据(9)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述反射层由Ag合金或Al合金构成。

(13)根据(10)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述粘着层由选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W及其合金的至少一者构成。

(14)根据(1)或(2)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述镀敷层的厚度在10μm至200μm的范围内。

(15)根据(1)或(2)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述镀敷层由NiP合金、Cu或Cu合金构成。

(16)根据(1)或(2)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在形成所述镀敷层之后，在100℃至300℃的范围内退火所获得的产品。

(17)根据(3)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在所述金属层与所述镀敷层之间形成镀敷粘着层，以便接触所述镀敷层。

(18)根据(17)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述镀敷粘着层包括50重量％或更大的与包含在所述镀敷层中的合金的比率为50重量％或更大的主要成分相同的成分。

(19)根据(17)或(18)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述镀敷粘着层由NiP合金或Cu合金构成。

附图说明

图1是示出本发明的氮化物半导体发光器件的截面结构的图。

图2是用于说明本发明的氮化物半导体发光器件的制造方法的图。

具体实施方式

将参考附图说明本发明的实施例。然而，本发明不限于以下实施例，例如，可以是以下实施例的组合。

图1是示出本发明的氮化物半导体发光器件的截面结构的图。图2是用于说明本发明的氮化物半导体发光器件的制造方法的图。此外，在图2中，为了便于目视，仅示出了多个氮化物半导体发光器件中的两个氮化物半导体发光器件。

在图1中示出的氮化物半导体发光器件(下面简称为“发光器件”)2包括氮化物半导体层(“半导体叠层”)3，该半导体叠层3包括n型半导体层103、发光层104和p型半导体层105。半导体叠层3的侧面5暴露，并且在包括在半导体叠层3中的p型半导体层105的中心部分处，即在图1中半导体叠层3的顶面的中心处，依次形成构成金属层6的欧姆接触层107、反射层108和粘着层109。粘着层109包括覆盖部分109b和凸缘(flange)部分109a，覆盖部分109b形成在反射层108上、欧姆接触层107和反射层108的侧面上、以及p型半导体层105的顶面的周边部分上，凸缘部分109a与覆盖部分109b连续地连接且从p型半导体层105的边缘朝向半导体叠层3的外部延伸。在粘着层109上，通过用于镀敷层的粘着层(简称为“镀敷粘着层”)110形成镀敷层111。另外，在镀敷层111的上表面上形成正电极212，且在n型半导体层103的下表面上形成负电极213。

为了制造图1中所示的发光器件2，首先，制备衬底101，并在衬底101上形成缓冲层102，如图2中所示

用于衬底101的材料的实例包括氧化物单晶例如蓝宝石单晶(Al₂O₃；A面、C面、M面和R面)、尖晶石单晶(MgAl₂O₄)、ZnO单晶、LiAlO₂单晶、LiGaO₂单晶和MgO单晶；以及常规衬底材料例如Si单晶、SiC单晶和GaAs单晶。这些材料可用于衬底101而没有任何限制。当将导电材料例如由SiC构成的衬底用作衬底101时，在制造在其两个表面上包括正电极212和负电极213的发光器件2时，不必去除衬底101。然而，由于绝缘的缓冲层102不能被使用，并且在缓冲层102上生长的半导体叠层3的晶体劣化，因此不能制成具有优良特性的发光器件2。因此，在本发明中，即使将导电的SiC或Si用于衬底101，仍有必要去除衬底101。

形成缓冲层102，以改善n型导电层103的结晶性。具体地，蓝宝石单晶的晶格常数与GaN单晶的晶格常数相差10％或更大。当在由蓝宝石单晶构成的衬底上形成由GaN构成的缓冲层102时，通过由其晶格常数介于构成衬底101的蓝宝石单晶与构成n型半导体层103的GaN单晶的晶格常数之间的AlN或AlGaN形成缓冲层102，可以改善构成n型半导体层103的GaN的结晶性。

然后，在缓冲层102上依次形成至少n型半导体层103、发光层104和p型半导体层105，从而制成具有异质结结构的半导体叠层3。

作为用于半导体叠层3的半导体，已知由通用分子式Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，且x+y＜1)表示的许多氮化物半导体。在本发明中，可以使用由该通用分子式表示的氮化物半导体而没有任何限制。

不限制用于这些氮化物半导体3的制造方法。本发明可以使用已知的作为用于生长III族氮化物半导体的方法的所有方法，例如金属有机化学气相沉积方法(MOCVD)、氢化物气相外延(HVPE)和分子束外延方法(MBE)。其中，从膜厚度可控性和批量生产率的观点来看，MOCVD是优选的。

当使用MOCVD制造氮化物半导体3时，优选将氢气(H₂)或氮气(N₂)用作载气；将三甲基镓(TMG)或三乙基镓(TEG)用作III族源材料的Ga源；将三甲基铝(TMA)或三乙基铝(TEA)用作Al源；将三甲基铟(TMI)或三乙基铟(TEI)用作In源；且将氨(NH₃)或肼(N₂H₄)用作V族源材料的N源。作为n型掺杂剂，例如，优选将甲硅烷(SiH₄)或乙硅烷(Si₂H₆)用作Si源，且优选将锗烷(GeH₄)用作Ge源。作为p型掺杂剂，例如，将双环戊二烯基镁(Cp₂Mg)或双乙基环戊二烯基镁((EtCp)₂Mg)用作Mg源。

如图2所示，在衬底101上形成沟槽4，以对应于将要制造的发光器件2分割半导体叠层3。沟槽4对应于发光器件2分割半导体叠层3，并且沟槽4的底部到达图2中的缓冲层102的表面。半导体叠层3的侧面5从沟槽4的侧壁暴露，并且缓冲层102从沟槽4的底部暴露。

例如，当将蓝宝石单晶用作衬底101时，本发明可以没有任何限制地使用任何常规方法来分割半导体叠层3，例如蚀刻方法、激光切割方法以及激光剥离方法。然而，就稍后进行的对衬底101的去除而论，优选采用不损伤蓝宝石衬底101的用于分割半导体叠层3的方法。因此，当通过蚀刻方法分割半导体叠层3时，优选选择对于半导体层3具有较快蚀刻速率而对于蓝宝石衬底101具有较低蚀刻速率的方法。当使用激光分割半导体叠层3时，根据半导体叠层3与蓝宝石衬底101的吸收波长之间的差异，优选使用波长范围在300至400nm的激光。

此后，如图2所示，用牺牲层106填充沟槽4。在对应于发光器件2分割半导体叠层3的情况下，沟槽4的宽度即被分隔的半导体叠层3之间的距离为约1至30μm，并且其深度为约1至10μm。

实际上，很难使用膜形成方法例如CVD、溅射和沉积来填充沟槽4，这是因为它们具有低的膜形成速率。因此，在本发明中，为了填充沟槽4，形成牺牲层106，也就是，用牺牲层106的材料填充沟槽4。

优选牺牲层106由去除牺牲层106时不损伤半导体叠层3、粘着层109和镀敷层111的材料形成。构成牺牲层106的材料的优选实例包括抗蚀剂材料、树脂和陶瓷。特别地，由于抗蚀剂材料通过显影来选择性填充沟槽4，并且通过使用专用的剥离剂可容易地去除，因此更优选抗蚀剂材料。因为通过HF可容易地去除SiO₂，陶瓷也是更优选的。在SiO₂中，更优选旋涂玻璃(SOG)材料，因为其可紧密地填充沟槽4。

作为用于制造牺牲层106的方法，可以使用任何常规方法，例如旋涂方法、喷雾(spray)方法以及浸涂(dip coating)方法。特别地，就生产率而论，优选旋涂方法。

然后，如图2所示，在p型半导体层105上形成包括欧姆接触层107、反射层108和粘着层109的金属层6。

为了在p型半导体层105上形成金属层6，首先，在p型半导体层105的中心形成欧姆接触层107。

要求欧姆接触层107具有低的与p型氮化物半导体层105的接触电阻。就与p型氮化物半导体层105的接触电阻而言，优选将铂族元素例如Pt、Ru、Os、Rh、Ir和Pd或Ag、或者其合金作为用于欧姆接触层107的材料。其中，更优选Pt、Ir、Rh和Ru，最优选Pt。当将Ag用于欧姆接触层107时，获得优良的反射性。然而，存在Ag的接触电阻高于Pt的接触电阻的问题。因此，Pt是用于欧姆接触层107的最优选材料。然而，Ag可用于其中不要求高接触电阻的器件中。

为了稳定地获得低接触电阻，欧姆接触层107的厚度优选为0.1nm或更大，更优选1nm或更大。特别地，当欧姆接触层107的厚度为1nm或更大时，可以获得均匀的接触电阻。

然后，在欧姆接触层107上形成反射层108，以提高光的反射率。反射层108优选由Ag合金或Al合金构成。在可见至紫外波长内，Ag合金具有比Pt、Ir、Rh、Ru、Os和Pd更高的反射率。也就是，由于来自发光层104的光被有效地反射，使用由Ag合金或Al合金构成的反射层可以制成高功率的器件。另外，当反射层108由Ag合金或Al合金构成且使得欧姆接触层107足够薄以允许光充分地穿过时，除了获得优良的欧姆接触外，还可获得充分的反射光。因此，可以制成高功率的发光器件2。

欧姆接触层107的厚度优选为30nm或更小，更优选10nm或更小。作为制造欧姆接触层107和反射层108的方法，可以没有任何限制地使用常规溅射方法和沉积方法。

此外，当牺牲层106由抗蚀剂材料构成时，在用抗蚀剂材料填充沟槽4之前，优选通过构图形成金属层6。特别地，更优选在用抗蚀剂材料填充沟槽4之前形成仅在p型半导体层105上形成的欧姆接触层107和反射层108。其原因在于，由于抗蚀剂材料用于构图，如果用抗蚀剂材料填充沟槽4，则填充沟槽4的抗蚀剂材料将通过构图被剥离。

然后，如图2所示，形成粘着层109，以覆盖欧姆接触层107和反射层108的侧面、反射层108的顶面、p型半导体层105的顶面的周边部分、以及牺牲层106的顶面。粘着层109改善在粘着层上形成的层与在粘着层下形成的层之间的粘着性。也就是，在本实施例中，粘着层109提高反射层108和p型半导体层105与镀敷层111之间的粘着性。粘着层109由具有优良的与p型半导体层105的粘着性的金属构成。可构成粘着层109的材料的实例包括Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W及其合金。

然后，在粘着层109上形成镀敷粘着层110。镀敷粘着层110提高镀敷层111与粘着层109之间的粘着性。包括在镀敷粘着层110中的材料根据用于形成镀敷层111的镀敷材料而变化。为了提高与镀敷层111的粘着性，镀敷粘着层110优选由这样的材料构成，该材料包括50重量％或更大的与镀敷层111的50重量％或更大的主要成分相同的成分。例如，当通过镀敷NiP形成镀敷层111时，镀敷粘着层110优选由Ni合金形成，更优选由NiP形成。另外，当通过镀敷Cu形成镀敷层111时，镀敷粘着层110优选由Cu合金形成，更优选由Cu形成。

为了获得优良的粘着性，粘着层109和镀敷粘着层110的厚度优选为0.1nm或更大，更优选为1nm或更大。虽然对粘着层109和镀敷粘着层110的厚度没有上限，但从生产率的观点，厚度的上限优选为2nm或更小。

不限制用于粘着层109和镀敷粘着层110的制造方法，其实例包括常规溅射方法和沉积方法。由于在溅射方法中具有高能量的溅射颗粒轰击基底表面以形成膜，可以形成具有高粘着性的膜。因此，优选将溅射方法用于形成粘着层109和镀敷粘着层110。

然后，通过镀敷方法在镀敷粘着层110上形成镀敷层111。镀敷方法包括无电镀敷方法和电解镀敷方法。当通过无电镀敷方法形成镀敷层111时，优选镀敷NiP合金。相反地，当通过电解镀敷方法形成镀敷层111时，优选镀敷Cu或Cu合金。

为了维持镀敷的足够强度，镀敷层111的厚度优选为10μm或更大。然而，如果镀敷层111过厚，则镀敷层111容易剥离且生产率降低；因此，优选厚度为200μm或更小。

在镀敷之前，优选使用广泛使用的中性洗涤剂脱脂并清洗镀敷粘着层110的表面。另外，还优选使用酸例如硝酸化学蚀刻镀敷粘着层110的表面，以去除在镀敷粘着层110上的自然氧化物膜。

当通过NiP镀敷形成镀敷层111时，优选使用包括镍源例如硫酸镍和氯化镍以及磷源例如次磷酸盐的镀敷浴(plating bath)，通过无电镀敷形成镀敷层111。用于无电镀敷中的镀敷浴的适合的商业化产品的实例包括由Uemura & Co.，Ltd销售的NIMUDEN

HDX。在无电镀敷期间镀敷浴的pH优选在4至10的范围内，其温度优选在30至95℃的范围内。

当通过镀敷Cu或Cu合金形成镀敷层111时，优选使用包括Cu源例如硫酸铜的镀敷浴，通过电解镀敷形成镀敷层111。在电解镀敷期间镀敷浴优选为强酸性的，也就是，其pH优选为2或更小。其温度优选在10至50℃的范围内，更优选为室温(25℃)。电流密度优选在0.5至10A/dm²的范围内，更优选在2至4A/dm²的范围内。

另外，为了使表面光滑，优选将匀平剂(leveling agent)添加到镀敷浴。所使用的匀平剂的商业化产品的实例包括由Uemura & Co.，Ltd销售的ETN-1-A和ETN-1-B。

为了提高镀敷层111与镀敷粘着层110的粘着性，优选退火镀敷层111。退火温度优选在100至300℃的范围内，以提高粘着性。如果退火温度高于300℃，则粘着性进一步提高，但欧姆特性会劣化。

在形成镀敷层111之后，衬底101与缓冲层102一起被去除。衬底101的去除方法的实例包括任何常规方法，例如抛光、蚀刻和激光剥离。

在通过抛光、蚀刻等去除了衬底101、缓冲层102之后，n型氮化物半导体层103暴露。

此后，牺牲层106也被去除。作为牺牲层106的去除方法，可以没有任何限制地使用常规方法，例如湿法蚀刻方法和干法蚀刻方法。

然后，在n型氮化物半导体层103上形成负电极213。作为负电极213，已知具有各种组成和结构的负电极。在本发明中，可以没有任何限制地使用常规的负电极。

作为形成在镀敷层111上的正电极212，已知包括Au、Al、Ni、Cu等的各种正电极。在本发明中，可以没有任何限制地使用常规的正电极。

通过切割镀敷层111、镀敷粘着层110和粘着层109，获得如图1所示的发光器件2。

实例

下面，将参考实例和比较实例来说明根据本发明的氮化物半导体发光器件2的制造方法。此外，本发明不限于以下实例。

实例1

通过以下步骤制造如图1所示的氮化物半导体发光器件。

如图2所示，在蓝宝石衬底101上，形成由10nm厚度的AlN构成的缓冲层102和半导体叠层3。通过在缓冲层102上依次层叠形成厚度为5μm的Si掺杂的n型GaN接触层；厚度为30μm的n型In_0.1Ga_0.9N覆层(n型半导体层103)；具有多量子阱结构的发光层104，其中层叠五次厚度为30nm的Si掺杂的n型GaN势垒层和厚度为2.5nm的In_0.2Ga_0.8N阱层，然后层叠势垒层；厚度为50nm的Mg掺杂的p型Al_0.07Ga_0.93N覆层(p型半导体层105)；以及厚度为150nm的Mg掺杂的p型GaN接触层，形成半导体叠层3。

然后，通过在半导体叠层3中干法蚀刻，形成沟槽4，以使沟槽4到达缓冲层102，以对应于将要制造的各发光器件2分割半导体叠层3。此后，形成包括欧姆接触层107和反射层108的金属层6。即，通过在包括在半导体叠层3中的p型GaN接触层上溅射，形成厚度为1.5nm的Pt层作为欧姆接触层107。然后，通过在欧姆接触层107上溅射，形成厚度为20nm的Ag层作为反射层108。通过常规光刻和剥离技术形成Pt和Ag图形。

此后，用由抗蚀剂材料构成的牺牲层106填充分割半导体叠层3的沟槽4。使用其商品名为AZ5214且由Clariant Corporation销售的抗蚀剂材料。在用抗蚀剂材料填充沟槽4之后，在110℃下进行前烘30分钟，然后曝光和显影牺牲层106，并在110℃下对其进行后烘15分钟。此后，通过溅射形成厚度为20nm的Cr层作为粘着层109。通过溅射形成由厚度为30nm的NiP合金(Ni：80at％，P：20at％)构成的膜作为镀敷粘着层110。

在25℃下将镀敷粘着层110的表面浸入硝酸溶液(5N)中30秒，以去除在镀敷粘着层110的表面上形成的氧化物膜。

然后，使用镀敷浴(由Uemura & Co.，Ltd销售的NIUMUDEN

HDX-7G)，通过无电镀敷方法，在粘着层110上形成由厚度为50μm的NiP合金构成的膜作为镀敷层111。在这样的条件下进行无电镀敷，其中pH为4.6，温度为90℃，且处理时间为3小时。在用水清洗并干燥镀敷层111之后，使用清洁炉在250℃下对其退火1小时。此后，通过激光剥离方法去除衬底101和缓冲层102，以暴露n型半导体层103。

然后，通过使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为脱离剂，去除牺牲层106。通过沉积在n型半导体层103上形成厚度为400nm的ITO膜(SnO₂：10质量％)。然后，通过沉积在ITO的表面的中心上形成包括厚度为40nm的Cr膜、厚度为100nm的Ti膜和厚度为1,000nm的Au膜的负电极213。通过常规光刻和剥离技术形成负电极213的图形。

在镀敷层111的表面上，通过沉积形成包括厚度为1,000nm的Au膜的正电极212。然后，通过切片将镀敷层111分割成具有350μm×350μm尺寸的如图1所示的氮化物半导体发光器件2。

在TO-18金属管壳中安装所产生的氮化物半导体发光器件2，并使用测试仪测量20mA的输入电流时的输出功率。在该实例中的发光器件的输出功率为18mW。

实例2

以与实例1相同的方式制备氮化物半导体发光器件，但是通过溅射Cu替代NiP合金膜，形成厚度为30nm的镀敷粘着层110，并通过电解镀敷Cu替代无电镀敷NiP合金，形成厚度为50μm的镀敷层111。

此外，在这样的条件下进行用于获得镀敷层111的对Cu的电解镀敷，其中使用包括80g/L的CuSO₄、200g/L的硫酸、以及匀平剂(由Uemura &Co.，Ltd销售，1.0mL/L的ETN-1-A和1.0mL/L的ETN-1-B)的镀敷浴，电流密度为2.5A/cm²，温度为室温，镀敷时间为3小时，并且将包含磷酸铜的材料用作阳极。

在TO-18金属管壳中安装所产生的氮化物半导体发光器件2，并使用测试仪测量20mA的输入电流时的输出功率。在该实例中的发光器件的输出功率为18mW。

比较实例

以与实例1相同的方式制备比较的氮化物半导体发光器件，但是通过CVD方法在半导体叠层3的暴露于沟槽4的侧面上形成厚度为100nm的SiO₂膜。

在TO-18金属管壳中安装所产生的氮化物半导体发光器件2，并使用测试仪测量20mA的输入电流时的输出功率。在该实例中的发光器件的输出功率为12mW。

由这些结果很明显，由于通过在沟槽4中填充抗蚀剂材料即形成牺牲层106，防止了用于镀敷半导体叠层3的材料渗入半导体叠层3的侧面5中，因此在去除牺牲层106之后可以从半导体叠层3的侧面5发光。因此，在实例1中获得高输出功率例如18mW。类似地，在包括由Cu制成的镀敷层111的实例2中的氮化物半导体发光器件2中，获得高输出功率例如18mW。

比较而言，由于用于镀敷半导体叠层3的材料渗入半导体叠层3的侧面5，不能从半导体叠层3的侧面5发射足够的光。从而，输出功率低，例如12mW。

工业适用性

通过本发明的制造方法制造的氮化物半导体发光器件具有优良的特性和稳定性，并且这是适合用于发光二极管、灯等的材料的。

Claims (19)

1.一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤：

通过在衬底上依次层叠至少n型半导体层、发光层和p型半导体层，形成叠层；

形成沟槽，所述沟槽对应于将要制造的氮化物半导体发光器件分割所述叠层；

用牺牲层填充所述沟槽；以及

通过镀敷在所述p型半导体层和所述牺牲层上形成镀敷层。

2.根据权利要求1的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述制造方法还包括去除所述牺牲层的步骤。

3.根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在形成所述镀敷层之前在所述p型半导体层上形成金属层。

4.根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在形成所述叠层之前在所述衬底上形成缓冲层，并且在形成所述镀敷层之后去除所述衬底和所述缓冲层以暴露所述n型半导体层。

5.根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在用所述牺牲层填充所述沟槽之前形成仅在所述p型半导体层上形成的所述金属层。

6.根据权利要求4的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中通过激光去除所述衬底。

7.根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述牺牲层由抗蚀剂材料构成。

8.根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金属层包括欧姆接触层。

9.根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金属层包括反射层。

10.根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述金属层包括粘着层，所述粘着层接触形成在所述粘着层上的层和形成在所述粘着层下的层。

11.根据权利要求8的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述欧姆接触层由选自Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Ag及其合金的至少一者构成。

12.根据权利要求9的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述反射层由Ag合金或Al合金构成。

13.根据权利要求10的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述粘着层由选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W及其合金的至少一者构成。

14.根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述镀敷层的厚度在10μm至200μm的范围内。

15.根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述镀敷层由NiP合金、Cu或Cu合金构成。

16.根据权利要求1或2的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在形成所述镀敷层之后，在范围为100℃至300℃的温度下退火所获得的产品。

17.根据权利要求3的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述在所述金属层与所述镀敷层之间形成镀敷粘着层，以便接触所述镀敷层。

18.根据权利要求17的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述镀敷粘着层包括50重量％或更大的与包含在所述镀敷层中的合金的50重量％或更大的主要成分相同的成分。

19.根据权利要求17或18的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述镀敷粘着层由NiP合金或Cu合金构成。

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