CN102610706B - 铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法 - Google Patents
铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102610706B CN102610706B CN201110026126.2A CN201110026126A CN102610706B CN 102610706 B CN102610706 B CN 102610706B CN 201110026126 A CN201110026126 A CN 201110026126A CN 102610706 B CN102610706 B CN 102610706B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stress
- thin film
- ingaaln thin
- gallium
- indium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
本发明公开了一种铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，涉及一种铟镓铝氮基半导体发光器件。该方法用于释放调节铟镓铝氮薄膜的应力，使器件的光电性能和可靠性获得提高。该方法包括：在生长衬底上形成铟镓铝氮薄膜；在铟镓铝氮薄膜上形成有呈图形化的、膨胀系数小于或者大于所述铟镓铝氮薄膜的应力调节筋，该应力调节筋减弱后续加工对铟镓铝氮薄膜产生的应力的变化趋势。本发明提出在铟镓铝氮薄膜上面制备一种图形化的应力调节筋结构，该应力调节筋附着在铟镓铝氮薄膜的表面，具有足以影响铟镓铝氮薄膜的应力的厚度。该应力调节筋所用的材料选择是根据制造的需要而选择相适应热膨胀系数的材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件的制造方法，特别是涉及铟镓铝氮基半导体发光器件。
背景技术
目前商品化的铟镓铝氮发光器件，其生长衬底均是异质生长衬底，主要有3种：蓝宝石衬底、碳化硅衬底和硅衬底；其他衬底上虽然也可以用于外延铟镓铝氮薄膜，但目前还没有形成商品化的器件；同质生长衬底虽然也可以做成发光器件，然而同质生长衬底成本非常高，商品化尚不成熟。
铟镓铝氮薄膜与异质衬底之间存在线性热膨胀系数的差异，外延生长铟镓铝氮薄膜的温度一般都在1000℃左右，当外延生长铟镓铝氮薄膜完成以后降到室温时会由于热膨胀系数的不匹配导致在铟镓铝氮薄膜里面存在很大的应力。对于(0001)面的氮化镓而言，当它外延在蓝宝石衬底上时，在室温状态薄膜受到压应力；当它外延在碳化硅衬底和硅衬底时，在室温状态受到张应力。尤其是硅衬底，由于(0001)面的氮化镓与硅之间的热膨胀系数相差很大，因而室温状态时外延薄膜极易产生裂纹和缺陷增加。铟镓铝氮薄膜，是一种极性很强的材料，当应力状态发生变化时，会使得铟镓铝氮薄膜叠层的能带结构发生相应的变化，从而使得器件的光电性能发生相应的变化；另外，铟镓铝氮薄膜的应力状态不同，原子的内能会不同，在器件工作时，其原子发生迁移的能力会不同，因此薄膜应力也会直接影响到器件的可靠性。
非极性或半极性的铟镓铝氮薄膜，虽然它可以解决应力对发光效率的影响问题，但它会引入新的热胀冷缩的应力问题。例如，蓝宝石衬底上的非极性氮化镓与衬底之间的热失配问题是一个比硅衬底氮化镓还突出的外延应力问题。只要有应力存在，在器件工作过程中其原子的扩散迁移能力就会受到影响，从而器件的可靠性就会受到影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，该方法用于释放调节铟镓铝氮薄膜的应力，使器件的光电性能和可靠性获得提高。
为了解决本发明的技术问题，本发明提出一种铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，包括：
在生长衬底上形成铟镓铝氮薄膜；
在铟镓铝氮薄膜上形成有呈图形化的、膨胀系数小于或者大于所述铟镓铝氮薄膜的应力调节筋，该应力调节筋减弱后续加工对铟镓铝氮薄膜产生的应力的变化趋势。
减弱应力的变化趋势的结果可以是用于维持铟镓铝氮薄膜的应力，例如，铟镓铝氮薄膜在后续步骤中受到张应力，该应力调节筋给予铟镓铝氮薄膜的压应力等于该张应力，使铟镓铝氮薄膜维持原来的应力状态；也可以是用于调整铟镓铝氮薄膜的应力，例如，铟镓铝氮薄膜在后续步骤中受到张应力，该应力调节筋给予铟镓铝氮薄膜的压应力大于该张应力，使铟镓铝氮薄膜整体受到压应力。
优选地：应力调节筋为氮化硅、氧化硅材料或者铜材料。
优选地：所述生长衬底为图形化衬底，其包括衬底台面，铟镓铝氮薄膜生长在图形化衬底的台面上。在每个台面上的铟镓铝氮薄膜上的应力调节筋的形状呈方形、矩形、田字型、四字形、米字形或方格形。
优选地：所述应力调节筋的厚度为0.1um～100um。
优选地：所述应力调节筋为热膨胀系数大于铟镓铝氮薄膜材料的金属或有机物，或者所述应力调节筋为具有固化膨胀效果的材料。
优选地：所述生长衬底为硅衬底、氧化铝衬底或者碳化硅衬底。
优选地：在铟镓铝氮薄膜的背面形成第一功能层，该背面为铟镓铝氮薄膜背对所述应力调节筋的一面，在完成第一功能层的制作后去除应力调节筋。
优选地：在所述应力调节筋上形成有欧姆接触反光层。
优选地：所述第一功能层为焊接层。
优选地：所述应力调节筋的分布延伸到铟镓铝氮薄膜边缘上，在铟镓铝氮薄膜上均衡分布。这样的结构有利于发挥应力调节筋的均衡调节作用，使铟镓铝氮薄膜受到的调节力度更均匀，防止其轻微的形变以及不对称外形。应力调节筋呈闭环形处于铟镓铝氮台面的边缘，可以取得更好的应力调节筋对铟镓铝氮薄膜的施力效果。
本发明的有益效果：
相比现有技术，本发明提出在铟镓铝氮薄膜上面制备一种图形化的应力调节筋结构，该应力调节筋附着在铟镓铝氮薄膜的表面，具有足以影响铟镓铝氮薄膜的应力的厚度。该应力调节筋所用的材料选择是根据制造的需要而选择相适应热膨胀系数的材料。例如，如果后续工序附着在铟镓铝氮薄膜背面的层将导致铟镓铝氮薄膜降温后受到张应力，则可以选择热膨胀系数大于铟镓铝氮薄膜的材料做应力调节筋，即先在铟镓铝氮薄膜正面制作应力调节筋，以在制作铟镓铝氮薄膜背面的层后，铟镓铝氮薄膜受到应力调节筋的压应力作用，该压应力平衡彼张应力；如果后续工序附着在铟镓铝氮薄膜背面的层将导致铟镓铝氮薄膜降温后受到压应力，则可以选择热膨胀系数小于铟镓铝氮薄膜的材料做应力调节筋，即先在铟镓铝氮薄膜正面制作应力调节筋，以在制作铟镓铝氮薄膜背面的层后，铟镓铝氮薄膜受到应力调节筋的张应力作用，该张应力平衡彼压应力。
这种对铟镓铝氮薄膜生产过程中产生的应力进行的调节方式，有助于减弱铟镓铝氮薄膜在生产过程中的应力积累，改善其应力状况，从而使最终产品的光电性能和可靠性得到提高。
附图说明
图1是本发明的一种结构图。
图2是本发明的第二种结构图。
图3至图17是本发明的一种实施例过程示意，其中图3所示为制作应力调节筋4，图4为制作欧姆接触反光层5，图5为制作粘接层6，图6为制作第一个转移基板7，图7为去掉生长衬底1，图8为制作第二个转移基板10，图9为去掉第一个转移基板，图10为制作第三个转移基板12，图11为去掉第二个转移基板，图12为在芯片阵列上去除了处于凹槽14位置的填充物，图13为对芯片阵列的表面进行粗化处理，图14为去边处理，图15为钝化处理，图16为制作电极，图17为切割器件。
具体实施方式
本发明提供一种铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其包括：在生长衬底上形成铟镓铝氮薄膜；在铟镓铝氮薄膜上形成有呈图形化的、膨胀系数小于或者大于所述铟镓铝氮薄膜的应力调节筋，该应力调节筋减弱后续加工对铟镓铝氮薄膜产生的应力的变化趋势。
减弱应力的变化趋势的结果可以是用于维持铟镓铝氮薄膜的应力，例如，铟镓铝氮薄膜在后续步骤中受到张应力，该应力调节筋给予铟镓铝氮薄膜的压应力等于该张应力，使铟镓铝氮薄膜维持原来的应力状态；也可以是用于调整铟镓铝氮薄膜的应力。
例如，铟镓铝氮薄膜在后续步骤中受到张应力，该应力调节筋给予铟镓铝氮薄膜的压应力大于该张应力，使铟镓铝氮薄膜整体受到压应力。应力调节筋最后可以存在于器件里面，也可以不存在于器件里面。它可以是热膨胀系数小于铟镓铝氮薄膜的0.1微米至100微米厚度的氮化硅、氧化硅。由于其热膨胀系数小于铟镓铝氮薄膜，它可以有效的防止在后继加工过程中铟镓铝氮薄膜的膨胀或收缩，从而起到维持薄膜应力的作用。
再例如，它可以是热膨胀系数大于铟镓铝氮薄膜的金属，它的形成温度较高时，降到室温时它对铟镓铝氮薄膜会产生压缩效果，当外延衬底(同生长衬底)去除后，其对铟镓铝氮薄膜有一定的空间尺度的压缩效果。它也可是热膨胀系数大于铟镓铝氮薄膜的有机物，例如聚酰亚胺之类的有机物，当固化温度较高时，其降到室温应力调节筋会有对铟镓铝氮薄膜的压缩作用。如果铟镓铝氮薄膜受到的是来自于外延衬底的压应力，则此应力调节筋对于薄膜张应力的回复有加强效果。
再例如，如果应力调节筋是一种具有固化膨胀效果的材料，则对与铟镓铝氮薄膜具有扩张的效果。如果铟镓铝氮薄膜是受到压应力的作用，则外延衬底去除后，应力调节筋的存在可以帮助铟镓铝氮薄膜所受压应力回复。
具体实践工艺例：504是金属铜环，其形状与铟镓铝氮薄膜阵列相似，其形成温度为室温。在方环形成后，在其上形成欧姆接触反光层505(也可以不形成欧姆接触反光层505)。下一步骤中的506是一种热熔固化的有机物，将其实现如图4所示的粘结，然后去除外延衬底如图5所示。然后用粘结层509与第二个转移基板510粘结。通过调整粘接层509的固化温度，就可以实现对铟镓铝氮薄膜的应力进行调节。在高于金属铜环504成形温度固化粘接层509时，会由于铜环504的膨胀而使得铟镓铝氮薄膜503膨胀，铟镓铝氮薄膜503所受的张应力加大或压应力减小；在低于铜环504形成的温度固化时，可以使铟镓铝氮薄膜503所受的张应力变小或压应力变大。在粘接层509固化完成后，去除铜环504，则铟镓铝氮薄膜503的应力从而获得调节及固定，然后完成后继的图形化芯片要素的工作。
对本实施方式所做的任何显而易见的修改，关键步骤显而易见的重新罗列组合，关键要素的重新拼凑都是受本发明所保护的。
参看图1所示，在图形化硅衬底21上生长铟镓铝氮薄膜22，在铟镓铝氮薄膜22的上面制作应力调节筋23。该应力调节筋23的形状可以是如图1所示的方形，还可以是如图2所示的米字形，或者是其它形状如矩形、田字型、四字形、米字形或方格形，以及其它图形图案。
应力调节筋为氮化硅、氧化硅材料或者铜材料。
在铟镓铝氮薄膜的背面形成第一功能层，该背面为铟镓铝氮薄膜背对所述应力调节筋的一面，在完成第一功能层的制作后去除应力调节筋。上述实施例的第一功能层为焊接层，在其它实施例中还可以是粘接层。
图中标识说明：外延衬底501、凹槽502、铟镓铝氮薄膜503、应力调节筋504、欧姆接触反光层505、压焊金属层506、第一个转移基板507、基板背面保护层508、粘接层509、第二个转移基板510、压焊层511、第三个转移基板512、第二基板背面保护层513、凹槽514、粗化图形515、经过去边处理的边缘516、钝化增透层517、没有钝化增透层的位置518、电极519、切痕位置520、衬底21、铟镓铝氮薄膜22、应力调节筋23、应力调节筋24。
Claims (11)
1.一种铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，包括：
在生长衬底上形成铟镓铝氮薄膜；
在铟镓铝氮薄膜上形成有呈图形化的、膨胀系数小于或者大于所述铟镓铝氮薄膜的应力调节筋，该应力调节筋减弱后续加工对铟镓铝氮薄膜产生的应力的变化趋势。
2.根据权利要求1所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于：应力调节筋为氮化硅、氧化硅材料或者铜材料。
3.根据权利要求1所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于：所述生长衬底为图形化衬底，其包括衬底台面，铟镓铝氮薄膜生长在图形化衬底的台面上。
4.根据权利要求3所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于：在每个台面上的铟镓铝氮薄膜上的应力调节筋的形状呈方形、矩形、田字型、四字形、米字形或方格形。
5.根据权利要求1所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于：所述应力调节筋为热膨胀系数大于铟镓铝氮薄膜材料的金属或有机物；或者为具有固化膨胀效果的材料。
6.根据权利要求1所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于：所述生长衬底为硅衬底、氧化铝衬底或者碳化硅衬底。
7.根据权利要求1所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于：所述应力调节筋的厚度为0.1um～100um。
8.根据权利要求1所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于包括：
在铟镓铝氮薄膜的背面形成第一功能层，该背面为铟镓铝氮薄膜背对所述应力调节筋的一面，在完成第一功能层的制作后去除应力调节筋。
9.根据权利要求1所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于包括：在所述应力调节筋上形成有欧姆接触反光层。
10.根据权利要求8所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于包括：所述第一功能层为焊接层。
11.根据权利要求1所述的铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法，其特征在于包括：所述应力调节筋的分布延伸到铟镓铝氮薄膜边缘上，在铟镓铝氮薄膜上均衡分布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110026126.2A CN102610706B (zh) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | 铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110026126.2A CN102610706B (zh) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | 铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102610706A CN102610706A (zh) | 2012-07-25 |
| CN102610706B true CN102610706B (zh) | 2016-03-02 |
Family
ID=46527959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110026126.2A Active CN102610706B (zh) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | 铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102610706B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1697205A (zh) * | 2005-04-15 | 2005-11-16 | 南昌大学 | 在硅衬底上制备铟镓铝氮薄膜及发光器件的方法 |
| CN1953220A (zh) * | 2005-04-15 | 2007-04-25 | 南昌大学 | 在硅衬底上制备铟镓铝氮薄膜及发光器件的方法 |
| CN101820041A (zh) * | 2010-04-01 | 2010-09-01 | 晶能光电（江西）有限公司 | 降低硅衬底led外延应力的方法以及结构 |
| CN101840967A (zh) * | 2009-05-08 | 2010-09-22 | 晶能光电（江西）有限公司 | 铟镓铝氮半导体发光器件及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3991823B2 (ja) * | 2002-09-04 | 2007-10-17 | 昭和電工株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体結晶、その製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体エピタキシャルウェーハ |
| TW200807760A (en) * | 2006-05-23 | 2008-02-01 | Alps Electric Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor light emitting element |
| CN101295758B (zh) * | 2007-04-29 | 2013-03-06 | 晶能光电（江西）有限公司 | 含有碳基衬底的铟镓铝氮发光器件以及其制造方法 |
-
2011
- 2011-01-24 CN CN201110026126.2A patent/CN102610706B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1697205A (zh) * | 2005-04-15 | 2005-11-16 | 南昌大学 | 在硅衬底上制备铟镓铝氮薄膜及发光器件的方法 |
| CN1953220A (zh) * | 2005-04-15 | 2007-04-25 | 南昌大学 | 在硅衬底上制备铟镓铝氮薄膜及发光器件的方法 |
| CN101840967A (zh) * | 2009-05-08 | 2010-09-22 | 晶能光电（江西）有限公司 | 铟镓铝氮半导体发光器件及其制备方法 |
| CN101820041A (zh) * | 2010-04-01 | 2010-09-01 | 晶能光电（江西）有限公司 | 降低硅衬底led外延应力的方法以及结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102610706A (zh) | 2012-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101495581B1 (ko) | 다층막이 형성된 단결정 기판, 다층막이 형성된 단결정 기판의 제조 방법 및 소자 제조 방법 | |
| KR101636721B1 (ko) | GaN성장용 복합기판의 제조방법 | |
| CN105514224A (zh) | 一种用于GaN生长的低应力状态复合衬底的制备方法 | |
| FR2977260B1 (fr) | Procede de fabrication d'une couche epitaxiale epaisse de nitrure de gallium sur un substrat de silicium ou analogue et couche obtenue par ledit procede | |
| WO2006113442A8 (en) | Wafer separation technique for the fabrication of free-standing (al, in, ga)n wafers | |
| ATE522930T1 (de) | Herstellungsverfahren von epitaxial gewachsenen schichten auf einer verbundstruktur | |
| ATE556433T1 (de) | Herstellungsverfahren einer verbundstruktur mit einer stabilen oxidbindungsschicht | |
| CN102456721A (zh) | 陶瓷衬底的氮化镓基芯片及制造方法 | |
| CN102339798B (zh) | 复合式基板、氮化镓基元件及氮化镓基元件的制造方法 | |
| CN105514231A (zh) | 一种用于GaN生长的低应力状态复合衬底 | |
| KR101540080B1 (ko) | 레이저 리프트 오프 공정과 이중 전사를 이용한 반도체 소자의 제조방법 | |
| CN101710567A (zh) | 具有复合碳基衬底的氮化镓基半导体器件及其制造方法 | |
| CN103633199B (zh) | 利用蓝宝石衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管的方法 | |
| KR20140091751A (ko) | GaN성장용 복합기판 | |
| CN105826438A (zh) | 一种具有金属缓冲层的发光二极管及其制备方法 | |
| CN102610706B (zh) | 铟镓铝氮基发光器件制造过程中的应力调节方法 | |
| US20050241571A1 (en) | Method of growing nitride single crystal on silicon substrate, nitride semiconductor light emitting device using the same, method of manufacturing the same | |
| JP2013247362A (ja) | 半導体素子用薄膜貼り合わせ基板の製造方法 | |
| CN105957932B (zh) | 晶片接合方法及发光二极管的制作方法 | |
| US20130029472A1 (en) | GaN BONDED SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING GaN BONDED SUBSTRATE | |
| CN109312491A (zh) | 氮化物半导体模板、氮化物半导体模板的制造方法以及氮化物半导体自支撑基板的制造方法 | |
| CN202058735U (zh) | 陶瓷衬底的氮化镓基芯片 | |
| RU2013143729A (ru) | Композиция полупроводниковая подложка, полупроводниковое устройство и способ изготовления | |
| WO2018040660A1 (zh) | 一种激光二极管及其制作方法 | |
| JP2001253800A (ja) | 薄型サファイヤ基板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 330029, No. 699 AI Sihu Road, Nanchang hi tech Development Zone, Jiangxi, China Patentee after: Jingneng optoelectronics Co.,Ltd. Address before: 330029, No. 699 AI Sihu Road, Nanchang hi tech Development Zone, Jiangxi, China Patentee before: LATTICE POWER (JIANGXI) Corp. |