CN103733359A - 半导体发光器件制造方法和以该方法制造的半导体发光器件 - Google Patents
半导体发光器件制造方法和以该方法制造的半导体发光器件 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种半导体发光器件的制造方法以及通过该方法制造的半导体发光器件。根据本发明的一方面的半导体发光器件的制造方法包括：通过在衬底的第一主表面上顺序地生长第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层而形成发光结构，所述衬底具有彼此相对的第一主表面和第二主表面；在所述衬底的第二主表面上形成反射膜，所述反射膜包括至少一个激光吸收区；以及进行划线处理，通过从所述发光结构顶部与所述激光吸收区相对应的部分将激光照射到所述发光结构和所述衬底来使所述发光结构和所述衬底分成器件单元。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光器件的制造方法以及通过该方法制造的半导体发光器件，更具体地说，本发明涉及在用于分离器件单元的划线处理中能够使对发光结构的损伤最小化的半导体发光器件的制造方法。
背景技术
半导体发光器件是一种对其施加电流时能够通过在p型半导体与n型半导体之间的p-n结处发生的电子-空穴复合而发出各种颜色的光的半导体器件。与基于灯丝的发光装置相比，半导体发光器件具有多方面的优点，例如寿命较长、功耗较低、优良的初始操作特性、抗震性高等；因此，对半导体发光器件的需求持续增长。具体地说，最近，能够发出短波长蓝光的第III族氮化物半导体已引起关注。
在普通半导体发光器件的情况下，通过在衬底的一个表面上顺序地生长n型半导体层、有源层和p型半导体层来形成发光结构，然后通过划线处理将发光结构分成器件单元。可以通过使用钻石针尖进行机械划线或者进行激光划线来执行划线处理。在衬底的另一个表面施加有金属反射膜的情况下，机械划线是不可行的，这是因为使用钻石针尖很难在软金属板上形成凹槽。即便衬底的另一个表面施加有金属反射膜也可以使用激光划线；然而，在划线处理中由激光束产生的碎屑可能会吸附到发光结构上（尤其吸附在发光结构的侧面）或者可能会发生晶体结构变化，发光结构在这种区域会起到吸光层的作用，从而导致照明效率的降低。
发明内容
[技术问题]
本发明的一个方面可以提供一种在用于分离器件单元的划线处理中能够使对发光结构的损伤最小化的半导体发光器件的制造方法。
本发明的一个方面还可以提供一种通过上述方法制造的半导体发光器件。
[技术方案]
根据本发明的一个方面，一种半导体发光器件的制造方法可以包括步骤：通过在衬底的第一主表面上顺序地生长第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层而形成发光结构，所述衬底具有彼此相对的第一主表面和第二主表面；在所述衬底的第二主表面上形成反射膜，所述反射膜包括至少一个激光吸收区；以及进行划线处理，通过从所述发光结构顶部与所述激光吸收区相对应的部分将激光照射到所述发光结构和所述衬底来使所述发光结构和所述衬底分成器件单元。
所述方法还可以包括步驟：在所述发光结构的两个或更多区域中去除所述发光结构的一部分，以针对每一个器件单元暴露出所述第一导电类型半导体层的一部分；在所述第一导电类型半导体层的暴露部分上形成第一电极；以及在所述第二导电类型半导体层上形成第二电极。
所述反射膜的除了所述激光吸收区以外的区域可以由包含Ag或Al的材料制成。
所述激光的波长可以为800nm至1200nm。
所述激光吸收区可以由单一金属或合金制成。
所述激光吸收区可以由金属氧化物制成。
所述激光吸收区可以由从含有C、Cu和Ti的组中选出的材料制成。
所述方法还可以包括步骤：在形成所述反射膜之前对所述衬底进行研磨处理。
根据本发明的另一个方面，一种半导体发光器件可以包括：衬底，所述衬底具有彼此相对的第一主表面和第二主表面；发光结构，所述发光结构形成在所述衬底的第一主表面上并且包括第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层；反射膜，所述反射膜形成在所述衬底的第二主表面上；以及激光吸收区，所述激光吸收区形成在所述反射膜的一侧。
所述激光吸收区的侧面可以与所述衬底和所述发光结构的侧面在相同的平面上。
所述激光吸收区可以由能够吸收波长为800nm至1200nm的激光的材料制成。
所述激光吸收区可以由单一金属或合金制成。
所述激光吸收区可以由金属氧化物制成。
所述激光吸收区可以由从含有C、Cu和Ti的组中选出的材料制成。
所述反射膜可以由含有Ag或Al的材料制成。
[有益效果]
当使用根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的制造方法时，使用隐形激光进行划线处理，因而可以使在发光结构侧面上形成不期望的吸光层的情况最小化。因此，所制造的半导体发光器件可以具有改进的可靠性和照明效率。
附图说明
图1至图7是示出根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的制造方法的截面图；以及
图8是示出根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的截面图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本发明的实施例。
然而，本发明可以具体实现为许多不同的形式，并且不应当被解释为限于所述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本发明是详尽和完整的，并且将向本领域技术人员完整地传达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见，会放大元件的形状和尺寸
图1至图7是示出根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的制造方法的截面图。图8是示出根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的截面图，该半导体发光器件具有通过根据本发明构思所提出的方法而获得的结构。
在根据本发明示例性实施例的半导体发光器件的制造方法中，如图1所示，制备具有彼此相对的第一主表面和第二主表面的衬底100，并且在衬底100的第一主表面上顺序地形成第一导电类型半导体层101、有源层102和第二导电类型半导体层103。在这种情况下，第一导电类型半导体层101、有源层102和第二导电类型半导体层103可以形成发光结构。在本实施例中，可以通过划线处理将发光结构分成多个发光器件。
衬底100可以是半导体生长表面，并且可以由具有电绝缘属性和导电属性的材料制成，例如，蓝宝石、SiC、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2、GaN等。在使用由具有电绝缘属性的蓝宝石制成的衬底100的情况下，需要蚀刻处理来形成电极，以便与第一导电类型半导体层101连接。蓝宝石是具有Hexa-Rhombo R3c对称性的晶体，并且沿C轴的晶格常数为
沿A轴的晶格常数为
蓝宝石的晶面包括C（0001）平面、A（1120）平面、R（1102）平面等。因为C平面有利于氮化物膜的生长并且在高温下稳定，所以C平面主要用作氮化物半导体生长的衬底。
第一导电类型半导体层101和第二导电类型半导体层103可以是分别为由氮化物半导体制成的n型半导体层和p型半导体层。本发明构思不限于此；然而，根据本实施例，第一导电类型半导体层101和第二导电类型半导体层103可以分别理解为n型半导体层和p型半导体层。第一导电类型半导体层101和第二导电类型半导体层103可以由具有AlxInyGa（1-x-y）N（其中，0≤x≤1，0≤y≤1并且0≤x+y≤1）成分的材料制成。例如，可以使用GaN、AlGaN、InGaN等。形成在第一导电类型半导体层101与第二导电类型半导体层103之间的有源层102通过电子与空穴的复合而发出具有预定能级的光，并且可以具有交替堆叠量子势垒层与量子阱层的多量子阱（MQW）结构，例如，InGaN/GaN结构。可以利用诸如金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）、氢化物气相外延（HVPE）等现有技术中已知的生长方法来形成第一导电类型半导体层101、第二导电类型半导体层103和有源层102，以形成发光结构。
接下来，如图2所示，去除一部分发光结构以暴露出一部分第一导电类型半导体层101。这里，第一导电类型半导体层101的暴露部分的数量与发光器件单元的数量相对应。为了去除一部分发光结构，可以适当地使用例如电感耦合等离子体反应离子蚀刻（ICP-RIE）之类的蚀刻处理。该处理旨在通过暴露出第一导电类型半导体层101来形成电极。如果不需要暴露出第一导电类型半导体层101，例如，如果衬底100是导电衬底，则可以省略蚀刻处理。同时，图2示出在衬底100上形成了两个发光器件；然而，本领域普通技术人员应当清楚的是，可以形成三个或更多发光器件。
然后，如图3所示，可以在第一导电类型半导体层101的暴露表面上形成第一电极104a，并且可以在第二导电类型半导体层103上形成第二电极104b。第一电极104a和第二电极104b均可以具有多层电极结构，该多层电极结构包括分别与第一导电类型半导体层101和第二导电类型半导体层103形成欧姆接触的部分以及接合焊盘部分。可以通过沉积或溅射所选的金属材料来形成第一电极104a和第二电极104b。虽然没有示出，但是在这种情况下，为了改进欧姆接触和电流分布，可以在第二导电类型半导体层103与第二电极104b之间形成由铟锡氧化物（ITO）等制成的透明电极。
然后，如图4所示，对衬底100进行研磨处理以便减小其厚度。研磨处理旨在通过减小所包括的衬底100的厚度来减小最终发光器件的尺寸并提高散热效率，并且研磨处理可以在衬底100的第二主表面上进行。研磨处理不是必要的，如果衬底100原本很薄，则可以省略研磨处理。
然后，如图5所示，在衬底100的第二主表面上形成反射膜105，并且反射膜的一部分可以使用不同材料来形成激光吸收区106。反射膜105可以由具有较高反光率的金属材料（例如，Ag、Al等）制成，并且可以通过在衬底100的除了激光吸收区106以外的表面上沉积这种金属材料来形成，或者通过在其上粘结薄反射膜来形成。由高反射材料制成的反射膜105可以用于向上反射从发光器件（具体从有源层102）发出的光。激光吸收区106可以形成在用于使器件单元分开的划线区域中，并且可以由在激光划线处理中用于吸收激光的材料制成。在本实施例中，使用具有较长波长的激光（例如，波长为大约800nm至1200nm的隐形激光），因此，激光吸收区106可以由用于吸收这种隐形激光的材料制成。激光吸收区106可以由金属或合金制成，并且可以使用能够吸收激光的任何材料。例如，激光吸收区106可以由金属氧化物、C、Cu、或Ti等制成。
然后，如图6所示，可以进行激光划线处理来将连续的发光结构分成多个发光器件单元。如上文所述，在本实施例中的激光源107可以提供波长为大约800nm至1200nm的隐形激光L，并且可以使激光照射发光结构和衬底100。这里，可以用激光照射反射膜105和激光吸收区106的相对侧，即，发光结构顶部与激光吸收区106相对应的一部分。在使用隐形激光L进行划线处理的情况下，与使用紫外线（UV）激光的情况相比，可以明显地减少吸附到发光结构上的碎屑或者明显地减少形成发光结构的材料的晶体结构变化。
然而，在使用隐形激光L的划线处理中，如果隐形激光L被诸如Ag、Al等高反射材料反射，则可能不会形成焦点，从而使划线处理不可行。在本实施例中，在衬底100第二主表面上与用隐形激光L照射的划线区域相对应的部分处形成由能够吸收隐形激光L的材料制成的激光吸收区106；因此，如图7所示，隐形激光L的焦点C可以形成在发光结构或衬底100的内部。因此，根据本实施例的划线处理可以相对容易地使器件单元分开，并且可以使对发光结构性能的潜在损伤最小化。
同时，图8示出了通过划线处理分开的发光器件单元。在通过本发明示例性实施例提出的方法制造的半导体发光器件中，反射膜105可以形成在衬底100的第二主表面上，同时由能够吸收隐形激光L的材料制成的激光吸收区106形成在第二主表面的一部分上。在这种情况下，如上文所述，因为激光吸收区106位于划线区域中，所以，如图8所示，激光吸收区106的侧面可以与发光结构和衬底100的侧面在相同的平面上。
虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是本领域技术人员将会清楚，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改和变化。
Claims (15)
1.一种半导体发光器件的制造方法，所述方法包括步骤：
通过在衬底的第一主表面上顺序地生长第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层而形成发光结构，所述衬底具有彼此相对的第一主表面和第二主表面；
在所述衬底的第二主表面上形成反射膜，所述反射膜包括至少一个激光吸收区；以及
进行划线处理，通过从所述发光结构的顶表面之上与所述激光吸收区相对应的位置将激光照射到所述发光结构和所述衬底来使所述发光结构和所述衬底分成器件单元。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：
在所述发光结构的两个或更多区域中去除所述发光结构的一部分，以针对每一个器件单元暴露出所述第一导电类型半导体层的一部分；
在所述第一导电类型半导体层的暴露部分上形成第一电极；以及
在所述第二导电类型半导体层上形成第二电极。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反射膜的除了所述激光吸收区以外的区域由包含Ag或Al的材料制成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光的波长为800nm至1200nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光吸收区由单一金属或合金制成。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光吸收区由金属氧化物制成。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光吸收区由从含有C、Cu和Ti的组中选出的材料制成。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：在形成所述反射膜之前对所述衬底进行研磨处理。
9.一种半导体发光器件，包括：
衬底，所述衬底具有彼此相对的第一主表面和第二主表面；
发光结构，所述发光结构形成在所述衬底的第一主表面上并且包括第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层；
反射膜，所述反射膜形成在所述衬底的第二主表面上；以及
激光吸收区，所述激光吸收区形成在所述反射膜的一侧。
10.根据权利要求9所述的半导体发光器件，其中，所述激光吸收区的侧面与所述衬底和所述发光结构的侧面在相同的平面上。
11.根据权利要求9所述的半导体发光器件，其中，所述激光吸收区由能够吸收波长为800nm至1200nm的激光的材料制成。
12.根据权利要求9所述的半导体发光器件，其中，所述激光吸收区由单一金属或合金制成。
13.根据权利要求9所述的半导体发光器件，其中，所述激光吸收区由金属氧化物制成。
14.根据权利要求9所述的半导体发光器件，其中，所述激光吸收区由从含有C、Cu和Ti的组中选出的材料制成。
15.根据权利要求9所述的半导体发光器件，其中，所述反射膜由含有Ag或Al的材料制成。
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