CN101320778A

CN101320778A - 形成发光元件用的电极结构的方法和形成层压结构的方法

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Publication number: CN101320778A
Application number: CNA2008101112583A
Authority: CN
Inventors: 平尾直树
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: US20080305631A1; JP4367531B2; JP2008305874A; US7795144B2; CN101320778B

Abstract

本发明披露了一种形成发光元件用的电极结构的方法和形成层压结构的方法。形成发光元件用的电极结构的方法包括以下步骤：形成具有开口的屏蔽材料层；通过减小粒子密度以使用于碰撞的平均自由程长的物理汽相沉积方法，在屏蔽材料层和化合物半导体层中通过开口的底部露出的部分上沉积第一材料层；通过除物理汽相沉积方法之外的汽相沉积方法，在屏蔽材料层上的第一材料层上、在开口的底部沉积的第一材料层上、和在化合物半导体层中通过开口的底部露出的部分上沉积第二材料层；以及去除屏蔽材料层和在屏蔽材料层上沉积的第一和第二材料层。

Description

形成发光元件用的电极结构的方法和形成层压结构的方法

相关申请的交叉参考

本发明包含于2007年6月6日向日本专利局提交的日本专利申请第2007-149877号的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于形成发光元件用的电极结构的方法和用于形成层压结构的方法。

背景技术

例如，由发光二极管构成的发光元件通常具有包括基板、第一导电类型的第一化合物半导体层、活性层和第二导电类型的第二化合物半导体层的层压结构。第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层被层压在基板上。基板或第一化合物半导体包括形成在其上的第一电极，并且第二化合物半导体包括形成在其上的第二电极。关于发光元件，已知诸如通过活性层生成的光通过第二化合物半导体层并被射出的类型的发光元件(下文中，经常称作“类型2的发光元件”)和诸如光通过第一化合物半导体层并被射出的类型的发光元件(下文中，经常称作“类型1的发光元件”)。在类型1的发光元件中，为了实现提高的发光效率，期望通过活性层生成的光线通过第二化合物半导体层并被第二电极反射。因此，具有高光学反射率的银(Ag)经常用作第二电极。

银(Ag)可能会引起离子迁移。当在由银构成的第二电极中发生离子迁移时，在第一化合物半导体层和第二化合物半导体层之间会不利地发生短路，使得活性层不发光。

例如，从日本未审查专利公开申请第11-220171号已知用于防止离子迁移的技术。这个专利文献披露了一种包括第二电极(p侧电极)的氮化镓化合物半导体设备，该第二电极具有使由银(Ag)构成的第一材料层被第二材料层覆盖的结构。

发明内容

通常如下形成具有上面结构的第二电极。例如，通过光刻技术在第二化合物半导体层上形成在将形成第一材料层的部分中形成有开口的绝缘层，并且通过真空蒸发方法在整个表面上形成第一材料层。此后，通过第一剥离程序去除绝缘层，从而形成图样化的第一材料层。然后，通过光刻技术在整个表面上再次形成在将形成第二材料层的部分中形成有开口的绝缘层，并且通过真空蒸发方法在整个表面上形成第二材料层。此后，去除绝缘层，从而形成图样化的第二材料层。

关于具有较大尺寸(例如，约毫米)的发光元件或第二电极，以上所述的两个剥离程序不会引起严重的问题。然而，关于具有较小尺寸(例如，约几十微米或更小)的发光元件或第二电极，在两个剥离程序的每一个中的遮光膜的取向(alignment)需要高精度，并且使用两个剥离程序来形成第二电极的操作很繁琐并且导致制造成本的增加。

因此，期望提供一种用于形成发光元件用的电极的方法、以及用于形成层压结构的方法，在发光元件中，电极结构由包括两层(即，上层和下层(其中用上层覆盖下层))的层压结构构成，用于形成发光元件用的电极的方法的优势在于，使用单个剥离程序形成电极结构。

根据本发明的实施例，提供了一种用于形成发光元件用的由第一材料层和第二材料层构成的电极结构的方法(下文中，简称为“用于形成本发明实施例的电极结构的方法”)，该方法包括以下步骤：

(A)在化合物半导体层上形成屏蔽材料层，该屏蔽材料层具有开口，该开口具有平均顶部直径R_T和平均底部直径R_B(其中，R_B＞R_T)；

(B)通过减小将被沉积的材料的粒子密度以使用于碰撞的平均自由程长(直进性)的物理汽相沉积方法，在屏蔽材料层上以及在化合物半导体层中通过开口的底部露出的部分上沉积由导电材料构成的第一材料层；

(C)通过除物理汽相沉积方法之外(非直进性)的汽相沉积方法，在屏蔽材料层上的第一材料层上、在开口的底部上沉积的第一材料层上、和在化合物半导体层中通过开口的底部露出的部分上沉积第二材料层；以及

(D)去除屏蔽材料层和在屏蔽材料层上沉积的第一和第二材料层。

因此，形成由第一材料层和第二材料层构成的电极结构。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于形成由第一材料层和第二材料层构成的层压结构的方法(下文中，简称为“用于形成本发明实施例的层压结构的方法”)，该方法包括以下步骤：

(A)在基体上形成包括开口的屏蔽材料层，该开口具有平均顶部直径R_T和平均底部直径R_B(其中，R_B＞R_T)；

(B)通过减小将被沉积的材料的粒子密度以使用于碰撞的平均自由程长的物理汽相沉积方法，在屏蔽材料层上以及在基体中通过开口的底部露出的部分上沉积第一材料层；

(C)通过除物理汽相沉积方法之外的汽相沉积方法，在屏蔽材料层上的第一材料层上、在开口的底部上沉积的第一材料层上、和在基体中通过开口的底部露出的部分上沉积第二材料层；以及

因此，形成由第一材料层和第二材料层构成的层压结构。

在用于形成本发明实施例的电极结构的方法或用于形成本发明实施例的层压结构的方法中，步骤(B)中的物理汽相沉积(PVD)方法包括真空蒸发方法、离子电镀方法和离子汽相沉积(IVD)方法。步骤(C)中的汽相沉积方法包括溅射方法、等离子沉积方法和化学汽相沉积(CVD)方法。真空蒸发方法的实例包括电子束热沉积方法、电阻热沉积方法和闪光(flash)沉积方法。离子电镀方法的实例包括直流电(DC)方法、RF方法、多阴极方法、活性反应方法、空心阴极放电(HCD)方法、电场沉积方法、RF离子电镀方法和反应离子电镀方法。溅射方法的实例包括二极管溅射方法、直流溅射方法、直流磁控管溅射方法、高频溅射方法、磁控管溅射方法、离子束溅射方法和偏压溅射方法。CVD方法的实例包括常压CVD方法、减压CVD方法、热CVD方法、等离子CVD方法、光CVD方法和激光诱导CVD方法。通过最优化沉积的条件，即，通过控制平均自由程等，可以在步骤(B)中使用以上沉积方法，并且可以在步骤(C)中使用以上沉积方法。

在包括以上优选实施例的用于形成本发明实施例的电极结构的方法或用于形成本发明实施例的层压结构的方法中，构成屏蔽材料层的材料实例包括诸如光致抗蚀材料的有机材料和无机材料。无机材料的实例包括SiO₂材料、SiN材料、金属和合金。屏蔽材料层可以为包括有机材料层的单层结构或层压结构、包括无机材料层的单层结构或层压结构、或包括有机材料层和无机材料层的层压结构。

在包括以上优选实施例或结构的用于形成本发明实施例的电极结构的方法或用于形成本发明实施例的层压结构的方法(下文中，简称为“根据本发明实施例的方法”)中，为了便于在步骤(D)中区域屏蔽材料层和在屏蔽材料层上沉积的第一材料层和第二材料层，在执行步骤(D)之前，特别地，在步骤(B)和步骤(C)之间、在步骤(C)和步骤(D)之间、或在步骤(B)和步骤(C)之间和在步骤(C)和步骤(D)之间，优选地使屏蔽材料层经受等离子处理，该处理随构成屏蔽材料层的材料而改变。在等离子处理中所使用的气体包括氧气。可替换地，使用Ar气体或氮气，可以物理地去除屏蔽材料层和在屏蔽材料层上沉积的第一材料层和第二材料层。

为了去除一种在第二材料层的边缘部残留的毛边，优选地，在步骤(D)后进行随构成第二材料层的材料而改变的等离子处理、软蚀刻或擦洗。可替换地，可以通过诸如化学机械抛光(CMP)的抛光来去除毛边。

构成第一材料层的材料实例包括银(Ag)、铜(Cu)及其合金。构成第二材料层的材料实例包括诸如镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)、钒(V)、铬(Cr)、铌(Nb)、锌(Zn)、钽(Ta)、钼(Mn)、铪(Hf)、铝(Al)及这些金属的合金的导电材料和诸如SiO₂、SiN_x、Al₂O₂、AlN、TiO₂、Ta₂O₅及ZrO₂的绝缘材料。第二材料层可以为由以上一种或多种材料构成的单层结构或层压结构。

当发光元件包括了由包括第一导电类型的第一化合物半导体层、活性层和第二导电类型的第二化合物半导体层的层压结构构成的发光层时，作为在用于形成本发明实施例的电极结构的方法中的化合物半导体层(其上形成了具有开口的屏蔽材料层)的实例，可以包括在发光层中所使用的第二化合物半导体层。即，可以在发光层中所使用的第二化合物半导体层上形成包括开口的屏蔽材料层。发光层可以形成在基板上。此外，在用于形成本发明实施例的电极结构的方法中的化合物半导体层(其上形成了具有开口的屏蔽材料层)的实例包括掺杂Si的n型GaN层、掺杂Si的n型InGaN层、掺杂Mg的p型GaN层、掺杂Mg的p型InGaN层、掺杂(Te、Si)的n型AlGaAs层、掺杂(Te、Si)的n型GaP层、掺杂(Te、Si)的n型AlGaInP层、掺杂(Te、Si)的n型InP层、掺杂(Mg、Zn)的p型AlGaAs层、掺杂(Mg、Zn)的p型GaP层、掺杂(Mg、Zn)的p型AlGaInP层和掺杂(Mg、Zn)的p型InP层。在用于形成本发明实施例的层压结构的方法中，其上形成了具有开口的屏蔽材料层的基体实例包括化合物半导体层、在半导体设备上形成的SiO₂、SiN、TiO₂或Al₂O₃、绝缘层、层间介电层和绝缘膜，其中每一层都由树脂构成并且形成在半导体设备中。例如，具有开口的屏蔽材料层可以形成在构成半导体设备的绝缘层上。

在用于形成本发明实施例的电极结构的方法中，当发光元件包括上述层压结构时，包括第一材料层和第二材料层的电极结构构成了形成在第二化合物半导体层上的第二电极。基板的实例包括蓝宝石基板、GaAs基板、GaN基板、SiC基板、铝基板、ZnS基板、ZnO基板、AlN基板、LiMgO基板、LiGaO₂基板、MgAl₂O₄基板、InP基板、Si基板和每个在其表面(助面，principal surface)上都形成有底涂层或缓冲层的基板。构成化合物半导体层或活性层的材料实例包括GaN化合物半导体(包括AlGaN混合晶体、AlInGaN混合晶体和InGaN混合晶体)、InN化合物半导体、AlN化合物半导体、AlGaInP化合物半导体、AlGaInAs化合物半导体、GaInAs化合物半导体、GaInAsP化合物半导体、GaP化合物半导体和InP化合物半导体。用于形成第一化合物半导体层、活性层或第二化合物半导体层的方法(沉积方法)的实例包括有机金属化学汽相沉积(MOCVD)方法、分子束外延(MBE)方法和氢化汽相沉积方法(其中，卤素有助于转移或反应)。

在用于形成化合物半导体层的MOCVD方法中所使用的气体实例包括广为人知的气体，例如，三甲基镓(TMG)气体、三乙基镓(TEG)气体、三甲基铝(TMA)气体、三甲基铟(TMI)气体和砷化三氢(AsH₃)。氮源气体的实例包括氨气和肼气。例如，当添加硅(Si)作为n型杂质(n型掺杂)时，甲硅烷(SiH₄)可以被用作Si源，并且当添加硒(Se)时，H₂Se气可以被用作Se源。另一方面，当添加镁(Mg)作为p型杂质(p型掺杂)时，环戊二烯基镁气、甲基环戊二烯基镁或二环戊二烯基镁(Cp₂Mg)都可以被用作镁源，并且当添加锌(Zn)时，二甲基锌(DMZ)可以被用作Zn源。除Si之外，n型杂质(n型掺杂)的实例包括Ge、Se、Sn、C和Ti。除Mg之外，p型杂质(p型掺杂)的实例包括Zn、Cd、Be、Ca、Ba和O。在形成发红光元件(red light-emitting device)的过程中，能够使用的气体的例包括三甲基铝(TMA)、三乙基铝(TEA)、三甲基镓(TMG)、三乙基镓(TEG)、三甲基铟(TMI)、三乙基铟(TEI)、磷化三氢(PH₃)、砷化三氢、二甲基锌(DMZ)、二乙基锌(DEZ)、H₂S、氢化硒(H₂Se)和二环戊烷二乙基锌。

第一电极形成在基板或第一化合物半导体层上。换句话说，可以从活性层沿与第二电极相反的方向或第二电极的方向得到第一电极。特别地，第一电极连接至第一化合物半导体层，但是，在前一种情况下，第一电极形成在第一化合物半导体层的底表面(不在第一化合物半导体层和活性层之间的表面侧的第一化合物半导体层的表面)上，或第一电极形成在基板的背表面(不形成第一化合物半导体层的基板的表面)上，并且，在后一种情况下，第一电极形成在去除第二化合物半导体层和活性层的部分以露出第一化合物半导体层部分的部分上。例如，第一电极可以为包括从包括金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、钛(Ti)、钨(W)、铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)及铟(In)的组中所选择的至少一种金属的单层结构或多层结构，特别地，例如，第一电极可以为包括Ti层/Au层、Ti层/Al层、Ti层/Pt层/Au层、Pd层/AuGe层/Au层或Ti层/Al层/Pt层/Au层的层压结构。在层压结构的以上实例中的“/”的左边的层接近基板。这种情况也应用于下面的描述中。可以通过用于形成本发明实施例的电极结构的方法或已知方法来形成第一电极，并且可以根据构成第一电极的材料来选择方法。当通过已知方法来形成第一电极时，方法实例包括诸如真空蒸发方法和溅射方法的PVD方法以及各种CVD方法。

可以在第二电极或第一电极上形成用于提供与外部电极或电路的电连接的焊盘电极。优选地，焊盘电极具有包括从包括钛(Ti)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)和镍(Ni)的组中所选择的至少一种金属的单层结构或多层结构。焊盘电极可以为诸如Ti/Pt/Au多层结构或Ti/Au多层结构的多层结构。

开口的平面形状并不限于圆形，例如，平面形状可以为矩形、椭圆形、长方形、三角形、五边或多边形、圆化的三角形、圆化的矩形、圆化的多边形或槽形。R_T和R_B被定义为开口的顶部和底部的对应平面形状的直径，每个平面形状被假设为圆形，具体地，通过以下公式来表示它们：

ST＝π×(RT/2)2

SB＝π×(RB/2)2

其中，S_T表示开口顶部的面积，以及S_B表示开口底部的面积。

本文中所使用的“减小粒子密度以使碰撞的平均自由程长的PVD方法”指的是PVD方法，其能够在沉积气氛中的1×10^-3Pa的压力下，使构成待通过PVD方法沉积的第一材料层的材料具有1×10m或更长的平均自由程，优选地1×10²m或更长，更优选地1×10³m或更长。本文中所使用的“除PVD方法之外”指的是汽相沉积方法，其能够在沉积气氛中的1×10^-3Pa的压力下，使构成待通过汽相沉积方法沉积的第二材料层的材料具有小于1×10m的平均自由程，优选地1×10^-1m或更短，更优选地1×10^-2m或更短。

优选地，屏蔽材料层具有满足以下关系的平均厚度t：

1≤2t/(R_B-R_T)≤10

但是，屏蔽材料层的平均厚度t并不限于此。

根据构成屏蔽材料层的材料类型，可以适当地选择用于从化合物半导体层或基体中去除屏蔽材料层的方法。

在形成本发明实施例的电极结构的方法中，发光元件的实例包括发光二极管(LED)和半导体激光器。

本发明的以上概述并非用于描述本发明的每个示出的实施例或每个实施。下面的附图和详细描述更具体例示了这些实施例。

附图说明

图1A～图1D是用于阐述在实例1中用于形成电极结构的方法和用于形成层压结构的方法的发光层及其他部分的图解、部分截面图。

图2A和图2B是继图1D之后的用于阐述在实例1中用于形成电极结构的方法和用于形成层压结构的方法的发光层及其他部分的图解、部分截面图。

图3A和图3B是继图2B之后的用于阐述在实例1中用于形成电极结构的方法和用于形成层压结构的方法的发光层及其他部分的图解、部分截面图。

图4A和图4B是继图3B之后的用于阐述在实例1中用于形成电极结构的方法和用于形成层压结构的方法的发光层及其他部分的图解、部分截面图。

图5A和图5B是继图4B之后的用于阐述在实例1中用于形成电极结构的方法和用于形成层压结构的方法的发光层及其他部分的图解、部分截面图。

图6是继图5B之后的用于阐述在实例1中用于形成电极结构的方法和用于形成层压结构的方法的发光层及其他部分的图解、部分截面图。

图7是最终获得的发光元件的图解、部分截面图。

图8A是在屏蔽材料层在步骤120和步骤130之间经过氧等离子处理的实例2中的发光层及其他部分的图解、部分侧视图，以及图8B是使用具有层压结构的屏蔽材料层形成的发光层及其他部分的图解、部分侧视图。

图9是示出了在实施例1中的步骤140完成后一种毛边残留在第二材料层的边缘处的状态的电子显微照片。

具体实施方式

下面，将参考以下实例和附图详细描述本发明。

实例1

实例1涉及用于形成根据本发明实施例的电极结构的方法和用于形成根据本发明实施例的层压结构的方法。在实例1中，发光元件由发光二极管(LED)构成。因此，在以下描述中，发光元件经常被称为“发光二极管”。

如图7的图解、部分侧视图所示，实例1中的发光二极管1包括由包括第一导电类型(特别地，n型)的第一化合物半导体层11、活性层12和第二导电类型(特别地，p型)的第二化合物半导体层13的层压结构构成的发光层14。下文中，通过实例1中的方法获得的电极结构或层压结构被称为第二电极22或p侧电极22。对应于化合物半导体层并对应于基体，在第二化合物半导体层13上形成具有圆面形状的第二电极22。另一方面，在第一化合物半导体层11的底面(不在第一化合物半导体层11和活性层12之间的界面侧的第一化合物半导体层11的表面)上形成第一电极(n边电极)21，并且第一电极21在平面上具有圆环形状。

发光层14由层压结构构成，层压结构包括由掺杂Si的AlGaInP(AlGaInP：Si)构成的第一化合物半导体层、包括GaInP层(势阱层)和AlGaInP层(阻挡层)并且具有多级量子势阱结构(multiplequantum well structure)的活性层12、和由掺杂Mg的AlGaInP(AlGaInP：Mg)构成的第二化合物半导体层13。为了提高与电极的亲和力(affinity)，可以形成n-GaAs层(GaAs：Si)和p-GaAs层(GaAs：Mg)作为接触层。第一电极(n侧电极)21由Pd层/AuGe层/Au层的层压结构构成，以及第二电极(p侧电极)22由Ag层/Ni层的层压结构构成。即，在电极结构(层压结构)中，第一材料层22A由银(Ag)构成，以及第二材料层22B由镍(Ni)构成。在发光二极管1的制造方法中，发光层14形成在基板10A上。在由GaAs基板构成的基板10A的助面上形成由n型GaAs构成的底涂层10B。在基板10A和底涂层10B之间形成AlGaInP层(未示出)作为蚀刻停止层。

在实例1中的发光二极管1中，当使电流从第二电极22通过第二化合物半导体层13和活性层12流向第一化合物半导体层11和第一电极21时，量子势阱结构的活性层12被电流的注入激励，以从整个表面发光，使光线通过第一化合物半导体层13并射向外部。即，在实例1中的发光二极管为类型1的发光元件。

下面，参照图1A～图1D、图2A和图2B、图3A和图3B、图4A和图4B、图5A和图5B、图6及图7的发光层及其他部分的图解、部分侧视图和部分截面图来描述实例1中的用于形成电极结构的方法和用于形成层压结构的方法。

步骤100

首先，在由GaAs基板构成的基板10A的助面上，通过已知MOCVD方法连续形成(沉积)由AlAsInP构成的蚀刻停止层(未示出)和由n型GaAs构成的底涂层10B。随后，在基板10A上(具体地，在底涂层10B上)通过已知MOCVD方法连续形成(沉积)第一化合物半导体层11、活性层12和第二化合物半导体层13。在一些图中，用单层表示发光层14A。在图1B和图1C中，未示出基板。

步骤110

接下来，对应于在用于形成根据本发明实施例的电极结构的方法中的化合物半导体层以及对应于在用于形成根据本发明实施例的层压结构的方法中的基体，在第二化合物半导体层13上形成包括开口31的屏蔽材料层30，开口31的顶部31B具有平均顶部直径R_T，以及底部31A具有平均底部直径R_B(其中，R_B＞R_T)。屏蔽材料层30由光致抗蚀材料构成，并且进行用于形成抗蚀层的已知程序，具体地，通过旋涂方法、烘烤处理、根据石版印刷术的感光处理、冲洗处理等的抗蚀层的沉积，因而得到了图1A的图解、部分侧视图中所示的状态。光致抗蚀材料可以为负片型光致抗蚀材料、正片型光致抗蚀材料或负片-正片反转型光致抗蚀材料。开口31具有：

平均顶部直径R_T＝20μm

平均底部直径R_B＝22μm

顶部31B和底部31A中的每一个在平面上都具有圆形形状，并且开口31的侧壁31C构成倾斜的平面，使得开口底部的面积大于顶部的面积。屏蔽材料层具有4μm的平均厚度t。

步骤120

随后，通过减小待沉积材料的粒子密度以使碰撞的平均自由程长的物理汽相沉积(PVD)方法，在屏蔽材料层30上和在第二化合物半导体层13中通过开口31的底部露出的部分上沉积第一材料层22A(具体地，由作为导电材料的Ag构成的第一材料层22A)，因而得到了在图1B的图解、部分侧视图中所示的状态。关于PVD方法，采用下面所描述的真空蒸发方法(特别地，电阻加热蒸镀方法或电子束加热方法)。

关于第一材料层22A的沉积条件

平均自由程：约1×10³m

沉积气氛的压力： 1×10^-5Pa

沉积率： 0.2nm/sec

屏蔽材料层的厚度： 0.1μm

步骤130

接下来，通过除物理汽相沉积方法之外的汽相沉积方法在屏蔽材料层30上的第一材料层22A上、在开口31的底部上沉积的第一材料层22A上和在第二化合物半导体层13中通过开口31的底部露出的部分上沉积第二材料层22B(具体地，由Ni构成的第二材料层22B)，因而得到在图1C的图解、部分侧视图中所示的状态。对于汽相沉积方法，采用了以下所述的溅射方法。

关于第二材料层22B的沉积条件

气体： Ar

平均自由程：约1×10^-2m

沉积气氛的压力： 1Pa

沉积率： 0.3nm/sec

屏蔽材料层的厚度： 0.3μm

步骤140

随后，使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮和去胶剂，通过剥离装置去除沉积在屏蔽材料层30和屏蔽材料层上的第一材料层22A和第二材料层22B。可选地，通过超声波方法去除屏蔽材料层30及沉积在屏蔽材料层上的第一材料层22A和第二材料层22B。此外，可选地，通过上面方法的组合来进行去除。因此，得到在图1D中所示的状态。

完成了实例1中的用于形成电极结构的方法或用于形成层压结构的方法。

随后，选择性蚀刻第二化合物半导体层13和活性层12，以露出第一化合物半导体层，随后，在第二化合物半导体层13、活性层12和露出的第一化合物半导体层11上形成绝缘层，并且去除形成在露出的第一化合物半导体层11上的绝缘层部分，在第一电极(n侧电极)被形成之后，隔离发光二极管1，因而得到了发光二极管1。另外，当使用导电基板10A时，在基板10A的背面形成第一电极(n侧电极)之后，隔离发光二极管1，因而得到了发光二极管1。此外，可选地，可以通过以下所述步骤获取发光二极管1。

步骤150

具体地，随后，发光二极管1通过第二电极22临时固定在临时固定基板40上。更具体地，准备由在表面上形成有由未固化的粘合剂构成的粘合层41的玻璃基板构成的临时基板40。将发光二极管1和粘合层41放在一起，并固化粘合层41以将发光二极管1临时固定在临时固定基板41上(参看图2A和图2B)。

步骤160

随后，从基板10A和底涂层10B中去除发光二极管1(参看图3A)。具体地，通过对基板的背面抛光来减小由GaAs构成的基板10A的厚度，随后，通过使用氨水和过氧化氢水溶液的混合液蚀刻基板10A来去除基板10A，直到露出由AlGaInP构成的蚀刻停止层。随后，通过在-5℃下使用盐酸作为蚀刻液的湿蚀刻来去除蚀刻停止层，并进一步去除底涂层10B，因而露出了第一化合物半导体层11。

构成临时基板40的材料实例包括玻璃基板、金属板、合金板、陶瓷板和塑料板。用于将发光元件临时固定在临时基板40的方法实例包括使用粘合剂的方法、金属粘合方法、半导体粘合方法和金属-半导体粘合方法。用于从发光元件中去除基板10的方法实例包括蚀刻方法、激光熔蚀方法和加热方法。

步骤170

接下来，在露出第一化合物半导体层11的底面上形成第一电极21。具体地，根据光刻技术，在整个表面上形成绝缘层，并在第一化合物半导体层11中将形成第一电极21的底面部分处的绝缘层中形成开口。随后，例如，在通过诸如真空蒸发方法或溅射方法的PVD方法，在整个表面上形成由包括以此顺序层压的Au/Pt/Ti/Au/AuGe/Pd的多层结构膜构成的第一电极21之后，去除绝缘层和在绝缘层上的多层结构膜。

步骤180

准备中继基板(relay substrate)50和安装基板60，其中，中继基板上已形成压敏粘合层51并由具有微粘合能力的硅酮橡胶构成，以及安装基板由玻璃基板构成，并且在玻璃基板的预置位置已预先形成了由金属薄膜等构成的对齐符号(未示出)并且在玻璃基板的表面上已形成了由未固化的光敏树脂构成的粘合剂层61。

粘合剂层61基本上可以由任意材料构成，只要材料通过某种方法表现出粘合性，例如，材料通过诸如光(特别地，紫外光等)、照射(例如，X射线)或电子束的能量线的照射表现出粘合性，或者材料通过加热或加压表现出粘合性。易于形成粘合剂层并表现出粘合性的材料实例包括树脂粘合剂，特别地，光敏粘合剂、热固粘合剂和热塑粘合剂。例如，当使用光敏粘合剂时，通过光或紫外光的照射或加热来加热粘合剂层，从而表现出粘合性。当使用热固粘合剂时，通过光等的照射加热粘合剂层，从而表现出粘合性。当使用热塑粘合剂时，通过光等的照射选择性加热粘合剂层的一个部分，以使该部分熔化并流动。粘合剂层的另一个实例包括压敏粘合剂层(例如，由丙烯酸类树脂构成)。

将压敏粘合层51压在位于临时固定基板40上具有阵列结构(二维矩阵结构)的发光二极管1上(参看图3B和图4A)。构成中继基板50的材料实例包括玻璃板、金属板、合金板、陶瓷板、半导体基板和塑料板。通过定位装置(未示出)夹持中继基板50。通过操作定位装置来控制中继基板50和临时固定基板40之间的位置关系。随后，例如，通过准分子激光器照射临时基板40的背面，从而固定发光二极管1(参看图4B)。进行激光熔蚀以从临时基板40上去除通过准分子激光器照射的发光二极管1。随后，中继基板50和发光二极管1彼此分离，以将从临时基板40去除的发光二极管1粘合至压敏粘合层51(见图5A)。

随后，将发光二极管1安装(移动或转移)到粘合剂层61上(图5B和图6)。具体地，发光二极管1从中继基板50中去除，并且使用形成在安装基板60上、作为引导的对齐符号被安装在安装基板60上的粘合剂层61上。发光二极管1弱粘合至压敏粘合层51，因此，当在发光二极管1与粘合剂层61接触(压在上面)的状态下中继基板50沿与安装基板60相反的方向移动时，发光二极管1被保留在粘合剂层61上。此外，当使用辊子等将发光二极管1深嵌入粘合剂层61时，发光二极管可以被安装在安装基板60上。

为了渐变，本文中将使用中继基板50的上述方法称为“阶段转移方法”。通过将阶段转移方法重复期望次数，期望数目的发光二极管以二维矩阵形式粘合至压敏粘合层51，并且被转移到安装基板60上。具体地，在实例1中，在第一阶段转移中，具有二维矩阵结构的160×120个发光二极管1粘合至压敏粘合层51，然后被转移到安装基板60上。因此，通过将阶段转移方法重复{(1920×1080)/(160×120)＝}108次，可以将1920×1080个发光二极管1转移到安装基板60上。通过将上面的程序重复三次，可以以预置间隔或螺距将预置数目的发红光二极管、发绿光二极管和发蓝光二极管安装到安装基板60上。

随后，用紫外光照射由光敏树脂构成的、其上安装了发光二极管1的粘合剂层61，从而固化构成粘合剂层61的光敏树脂，以将发光二极管1固定在粘合剂层61上。随后，发光二极管1通过第一电极21被临时固定在第二临时基板上。具体地，准备由玻璃基板构成的、在表面已形成了由未固化的粘合剂构成的粘合层70的第二临时基板。将发光二极管1和粘合层70放在一起，固化粘合层70，从而将发光二极管1临时固定在第二临时基板上。随后，通过适当的方法将粘合剂层61和安装基板60从发光二极管1上去除，因此，露出发光二极管1的第二电极22。

步骤190

接下来，在整个表面上形成第二绝缘层71，并且在发光元件的第二电极22之上的第二绝缘层71中形成开口72，并且在第二电极22、开口72和第二绝缘层71之上形成第二接线73。第二接线73在附图的平面上沿垂直方向延伸。随后，包括第二接线73的第二绝缘层71与由玻璃基板构成的支撑基板75通过粘合层74被放到一起，从而将发光元件1固定在支撑基板75上。随后，例如，用例如准分子激光器照射第二临时固定基板的背面。进行激光熔蚀，以将通过准分子激光器照射的发光二极管1从第二临时固定基板上去除，因而露出了发光二极管1的第一电极21。接下来，在整个表面上形成第一绝缘层76，在发光元件1的第一电极21之上的第一绝缘层76中形成开口77，并且在第一电极21、开口77和第一绝缘层76之上形成第一接线78。第一接线78在附图的平面上沿水平方向上延伸。在图7的图解、部分截面图中示出了这种状态。通过适当方法将第一接线和第二接线连接至驱动电路，因而得到了发光二极管以及包括发光二极管的显示设备。在发光二极管1中，如图7所示，通过活性层12生成的光向下射出。

实例2

实例2为实例1的变型。在实例2中，在步骤120和步骤130之间的以下所示条件下，屏蔽材料层30经过氧等离子处理(参看图8A)。当屏蔽材料层30经过氧等离子处理时，开口31的侧壁31C向下，以可以在步骤140中轻松去除屏蔽材料层30和沉积在屏蔽材料层上的第一材料层22A和第二材料层22B。可以在步骤130和步骤140之间、或者在步骤120与步骤130之间及步骤130与步骤140之间进行氧等离子处理。

氧等离子处理

模式： RIE

RF功率： 300W

气体： 100％氧气

时间： 5分钟

实例3

实例3也是实例1的变型。在步骤140完成后，一种毛边可能残留在第二材料层的边缘处(参看图9的电子显微照片)。在图9中，通过“第一材料层”表示的部分实质上为包括第一材料层和第二材料层的层压结构部分。另外，通过“第二材料层”表示的部分为由第二材料层单独构成的部分。通过“毛边”表示的部分示出了第二材料层的边缘卷起的状态。在这种情况下，可以通过擦洗、诸如CMP的抛光、等离子处理或软蚀刻去除毛边。因此，可以确保防止毛边作为残渣粘附在发光元件的不期望部分的问题。

上文中，参照优选实例描述了本发明的实施例，但是本发明并不限于上述实施例，并且可以基于本发明的技术概念进行各种改变或修改。在实例中提到的数值、材料、构成、构造、形状、基板、原料、方法等仅为实例，并且如果必要，可以使用不同的数值、材料、构成、构造、形状、基板、原料、方法等。在这些实例中，发光二极管为类型1的发光二极管，但是，可以使用类型2的发光二极管。例如，用于形成根据本发明实施例的层压结构的方法可以用于保护由诸如银或铜的金属或其合金构成的接线、接线层、电极、或电极垫。

在这些实例中，使用了具有单层结构的屏蔽材料层30，但是，还可以使用具有包括例如在图8B中所示的由SiO2层构成的第一层30A和由金属层构成的第二层30B的层压结构的屏蔽材料层。当使用具有多层结构的屏蔽材料层时，可以更容易控制开口的顶部直径和底部直径。

根据本发明的实施例，通过仅一次形成具有开口(开口顶部小于开口底部)的屏蔽材料层的方法，可以在化合物半导体层或通过开口的底部露出的基体上形成第一材料层和覆盖第一材料层的第二材料层。因此，与已知技术不同，本发明实施例的方法不需要采用两个剥离程序，因此，在每个剥离程序中不需要用于遮光板高精度的相关对齐的操作。无需最优化用于第一材料层和第二材料层的相关排列的精度，可以形成包括第一材料层和第二材料层的电极结构或层压结构，并且第一材料层和第二材料层的构成可以被简化并且降低了成本。通过控制R_B和R_T的值来确定第二材料层对第一材料层的覆盖度，并且可以相对简单地控制R_B和R_T的值。在形成具有几十微米或更小量级尺寸的电极结构或层压结构方面，本发明的实施例尤其有效。

Claims

1.一种用于形成发光元件中的电极结构的方法，所述方法包括以下步骤：

(A)在化合物半导体层上形成屏蔽材料层，所述屏蔽材料层包括具有平均顶部直径R_T和平均底部直径R_B的开口，其中，R_B＞R_T；

(B)通过减小将被沉积的材料的粒子密度以使用于碰撞的平均自由程长的物理汽相沉积方法，在所述屏蔽材料层上以及在所述化合物半导体层中通过所述开口的所述底部露出的部分上沉积由导电材料构成的第一材料层；

(C)通过除所述物理汽相沉积方法之外的汽相沉积方法，在所述屏蔽材料层上的所述第一材料层上、在所述开口的所述底部上沉积的所述第一材料层上、和在所述化合物半导体层中通过所述开口的所述底部露出的部分上沉积第二金属材料层；以及

(D)去除所述屏蔽材料层和在所述屏蔽材料层上沉积的所述第一和第二材料层，从而形成由所述第一材料层和所述第二材料层构成的所述电极结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(B)中的所述物理汽相沉积方法为真空蒸发方法，而所述步骤(C)中的所述汽相沉积方法为溅射方法或化学汽相沉积方法。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述屏蔽材料层由光致抗蚀材料或无机材料构成。

4.一种用于形成层压结构的方法，所述方法包括以下步骤：

(A)在基体上形成屏蔽材料层，所述屏蔽材料层包括具有平均顶部直径R_T和平均底部直径R_B的开口，其中，R_B＞R_T；

(B)通过减小将被沉积的材料的粒子密度以使用于碰撞的平均自由程长的物理汽相沉积方法，在所述屏蔽材料层上以及在所述基体中通过所述开口的所述底部露出的部分上沉积第一材料层；

(C)通过除所述物理汽相沉积方法之外的汽相沉积方法，在所述屏蔽材料层上的所述第一材料层上、在所述开口的所述底部上沉积的所述第一材料层上、和在所述基体中通过所述开口的所述底部露出的部分上沉积第二材料层；以及

(D)去除所述屏蔽材料层和在所述屏蔽材料层上沉积的所述第一和第二材料层，从而形成由所述第一材料层和所述第二材料层构成的所述层压结构。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述步骤(B)中的所述物理汽相沉积方法为真空蒸发方法，而所述步骤(C)中的所述汽相沉积方法为溅射方法或化学汽相沉积方法。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述屏蔽材料层由光致抗蚀材料或无机材料构成。