CN111613703A - 薄膜结构半导体器件光电隔离结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构及其制造方法，包括如下步骤：1)提供生长基板；于生长基板表面形成半导体发光材料层；2)于半导体发光材料层的表面形成环形沟槽；3)于环形沟槽的底部及侧壁形成光电隔离层；4)于半导体发光材料层的表面形成欧姆接触层；5)于欧姆接触层的表面及光电隔离层的表面形成反射镜层；6)于半导体发光材料层的表面形成金属键合层；7)提供键合基板，将步骤6)所得结构键合于键合基板的表面，并去除生长基板；8)去除部分半导体发光材料层；9)于半导体发光材料层的表面形成电极。本发明可以实现电极等金属层之间的电隔离及各芯片之间的光隔离。

Description

薄膜结构半导体器件光电隔离结构及其制造方法
技术领域
本发明属于半导体器件及制造领域，特别是涉及一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构及其制造方法。
背景技术
在现有的用于发光的薄膜结构半导体器件光电隔离结构中一般会包括有若干个可以发光的薄膜结构芯片中，尤其是薄膜倒装结构芯片，用于发光的半导体材料层的一侧用于制作芯片的电极，一侧用于光的出射。由于在芯片的同侧需要进行金属布线，即芯片的P电极及N 电极位于芯片的同侧，因此，一定需要在两层金属电极(即P电极与N电极)之间和PN结的侧面做绝缘层以将二者电隔离，所述绝缘层的材料可以包括二氧化硅等绝缘材料。为了保证能够彻底绝缘电隔离，防止金属电极之间的电击穿或者PN结之间的短路，通常所述绝缘层的厚度需要非常后，一般需要达到1.5微米～5微米之间。而所述绝缘层的厚度较厚会产生较大的膜层应力，较大的膜层应力通常会造成绝缘层局部崩裂，甚至脱落，从而降低了器件的可靠性，良品率较低。此外，由于现有的芯片除了出光面出光外，芯片的侧面也会有光发出，当相邻芯片之间的间距很小时，芯片侧面发出的侧光会对相邻芯片的出光造成干扰，从而影响器件结构的出光品质。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构及其制造方法，用于解决现有技术中的半导体芯片器件由于P电极与N电极等金属布线层位于芯片的同一侧，金属之间所需的绝缘层的厚度较厚，从而导致绝缘层局部崩裂、脱落，进而导致器件的可靠性及良品率较低的问题，以及芯片侧面发出的侧光会对相邻芯片的出光造成干扰，从而影响器件结构的出光品质的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法，所述薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法包括如下步骤：
1)提供生长基板，所述生长基板包括芯片区域；于所述生长基板表面形成半导体发光材料层；
2)于所述芯片区域内的所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成环形沟槽，所述环形沟槽将所述芯片区域分割为发光区域及孤岛区域；其中，所述发光区域位于所述环形沟槽内侧，所述孤岛区域位于所述环形沟槽外围；
3)于所述环形沟槽的底部及侧壁形成光电隔离层；
4)于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成欧姆接触层；
5)于所述芯片区域内的所述欧姆接触层远离所述半导体发光材料层的表面及所述光电隔离层远离所述半导体发光材料层的表面形成反射镜层，所述反射镜层覆盖所述欧姆接触层及所述光电隔离层；
6)于所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成金属键合层，所述金属键合层覆盖所述反射镜层；
7)提供键合基板，将步骤6)所得结构经由所述金属键合层键合于所述键合基板的表面，并去除所述生长基板；
8)去除部分所述半导体发光材料层，使得所述光电隔离层将保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层与所述金属键合层电隔离；及
9)于保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述反射镜层的表面形成电极。
可选地，步骤2)中，所述环形沟槽为倒梯形沟槽，所述环形沟槽侧壁的倾斜角度小于等于45°，所述环形沟槽的深度大于2微米，所述环形沟槽底部的宽度大于1微米；步骤3)中，所述光电隔离层覆盖所述环形沟槽的底部及侧壁，所述光电隔离层的材料层包括氮化硅、二氧化硅及氧化钛中的至少一种；所述光电隔离层的厚度为2000埃～3μm；步骤4)中，所述欧姆接触层包括透明导电层或镍金导电层，所述欧姆接触层的厚度为200埃～1000埃；步骤6)中，所述金属键合层包括金键合层、锡键合层、镍键合层、金锡合金键合层或镍锡合金键合层。
可选地，步骤7)中提供的所述键合基板包括导电基板或导光基板。
可选地，步骤8)包括如下步骤：采用减薄工艺去除部分所述半导体发光材料层直至露出所述光电隔离层，使得保留的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述光电隔离层的高度。
可选地，步骤8)包括如下步骤：
8-1)采用减薄工艺去除部分所述半导体发光材料层直至露出所述光电隔离层，使得保留的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述光电隔离层的高度；及
8-2)去除位于所述孤岛区域内的所述半导体发光材料层。
可选地，步骤8)包括如下步骤：去除位于所述孤岛区域内的所述半导体发光材料层。
本发明还提供一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构，所述薄膜结构半导体器件光电隔离结构包括：
键合基板；
金属键合层，位于所述键合基板的表面；及
LED芯片，经由所述金属键合层键合于所述键合基板上；所述LED芯片包括：
反射镜层，位于所述金属键合层远离所述键合基板的表面；
半导体发光材料层，位于所述反射镜层远离所述金属键合层的一侧；
光电隔离层，位于所述反射镜层远离所述金属键合层的表面，所述光电隔离层为环形隔离层，以将所述LED芯片分割为发光区域及孤岛区域；其中，所述发光区域位于所述光电隔离层的内侧，所述孤岛区域位于所述光电隔离层外围；所述光电隔离层将位于所述发光区域内的所述半导体发光材料层与所述金属键合层电隔离；
欧姆接触层，位于所述发光区域内，且位于所述半导体发光材料层与所述反射镜层之间；
电极，位于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述欧姆接触层的表面。
可选地，所述光电隔离层包括水平部及自所述水平部两端向所述水平部两侧延伸的倾斜侧壁部，所述倾斜侧壁部与所述水平部一体连接，且自所述水平部向所述金属键合层延伸。
可选地，所述倾斜侧壁部的倾斜角度小于等于45°，所述倾斜侧壁部的高度大于2微米，所述水平部的宽度大于1微米。
可选地，所述光电隔离层的材料层包括氮化硅、二氧化硅及氧化钛中的至少一种；所述光电隔离层的厚度为2000埃～3μm。
可选地，所述欧姆接触层包括透明导电层或镍金导电层，所述欧姆接触层的厚度为200 埃～1000埃；所述金属键合层包括金键合层、锡键合层、镍键合层、金锡合金键合层或镍锡合金键合层。
可选地，所述键合基板包括导电基板或导光基板。
可选地，所述半导体发光材料层位于所述发光区域、所述孤岛区域及所述电隔离层的部分表面，且至少位于所述发光区域内的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述电隔离层的高度。
可选地，所述半导体发光材料层位于所述发光区域及所述电隔离层的部分表面，且所述发光区域内的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述电隔离层的高度。
可选地，所述半导体发光材料层位于所述发光区域及所述电隔离层的部分表面。
如上所述，本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构及其制造方法，具有以下有益效果：
本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法通过在芯片区域内的发光区域的外围形成环形沟槽，在环形沟槽的侧壁及底部形成光电隔离层，并由光电隔离层将位于发光区域内的半导体发光材料层与金属键合层电隔离，可以实现电极等金属层之间的电隔离，减少电击穿或因绝缘不良导致的芯片漏电等问题；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中，位于半导体发光材料层一侧的电极作为N电极，金属键合层可以作为P电极， P电极与N电极分别位于半导体发光材料层的两侧，不需要额外的绝缘层来进行隔离，可以减小薄膜结构半导体器件光电隔离结构中的应力；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中，保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述光电隔离层的高度，光电隔离层可以隔离半导体发光材料层侧面发出光线，使得半导体发光材料层发出的光只能从半导体发光材料层远离反射镜层的表面发出，而不会从半导体发光材料层的侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质；
本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构通过光电隔离层将位于发光区域内的半导体发光材料层与金属键合层电隔离，可以有效避免电极等金属层之间的电隔离，减少电击穿或因绝缘不良导致的芯片漏电等问题；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构中，位于半导体发光材料层一侧的电极作为N电极，金属键合层可以作为P电极，P电极与N电极分别位于半导体发光材料层的两侧，不需要额外的绝缘层来进行隔离，可以减小薄膜结构半导体器件光电隔离结构中的应力；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述光电隔离层的高度，光电隔离层可以隔离半导体发光材料层侧面发出光线，使得半导体发光材料层发出的光只能从半导体发光材料层远离反射镜层的表面发出，而不会从半导体发光材料层的侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
附图说明
图1显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法的流程图。
图2至图3显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤1)所得结构的截面结构示意图。
图4显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤2)所得结构的截面结构示意图。
图5显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤3)所得结构的截面结构示意图。
图6显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤4)所得结构的截面结构示意图。
图7显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤5)所得结构的截面结构示意图。
图8显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤6)所得结构的截面结构示意图。
图9至图10显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤7)所得结构的截面结构示意图。
图11至图14显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤8)所得结构的截面结构示意图。
图15至图18显示为本发明实施例一中提供的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中步骤9)所得结构的截面结构示意图。
组件标号说明
10 生长基板
101 芯片区域
1011 发光区域
1012 孤岛区域
11 半导体发光材料层
12 环形沟槽
13 光电隔离层
131 水平部
132 倾斜侧壁部
14 欧姆接触层
15 反射镜层
16 金属键合层
17 键合基板
18 电极
α 环形沟槽侧壁的倾斜角度
β 光电隔离层的倾斜侧壁的倾斜角度
H 光电隔离层的高度
D 保留的发光区域内的半导体发光材料层的厚度
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图18。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
实施例一
请参阅图1，本实施例提供提供一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法，所述薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法包括如下步骤：
1)提供生长基板，所述生长基板包括芯片区域；于所述生长基板表面形成半导体发光材料层；
2)于所述芯片区域内的所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成环形沟槽，所述环形沟槽将所述芯片区域分割为发光区域及孤岛区域；其中，所述发光区域位于所述环形沟槽内侧，所述孤岛区域位于所述环形沟槽外围；
3)于所述环形沟槽的底部及侧壁形成光电隔离层；
4)于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成欧姆接触层；
5)于所述芯片区域内的所述欧姆接触层远离所述半导体发光材料层的表面及所述光电隔离层远离所述半导体发光材料层的表面形成反射镜层，所述反射镜层覆盖所述欧姆接触层及所述光电隔离层；
6)于所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成金属键合层，所述金属键合层覆盖所述反射镜层；
7)提供键合基板，将步骤6)所得结构经由所述金属键合层键合于所述键合基板的表面，并去除所述生长基板；
8)去除部分所述半导体发光材料层，使得所述光电隔离层将保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层与所述金属键合层电隔离；
9)于保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述反射镜层的表面形成电极。
在步骤1)中，请参阅图2中的S1步骤及图2至图3，提供生长基板10，所述生长基板10包括芯片区域101；于所述生长基板10表面形成半导体发光材料层11。
作为示例，所述生长基板10为用于生长所述半导体发光材料层11的基板，所述生长基板10可以包括但不仅限于硅基板、氮化镓基板或蓝宝石基板等等。
作为示例，所述生长基板10包括所述芯片区域101的数量可以根据实际需要进行设定，若干个所述芯片区域101之间有切割道相隔离。需要进一步说明的是，图2至图18均仅示意出所述生长基板10的一个所述芯片区域101，所述生长基板10包括的其他所述芯片区域101 并未示意出。
作为示例，所述芯片区域101均形成有所述半导体发光材料层11，所述半导体发光材料层11覆盖所述生长基板10的整个表面。
作为示例，所述半导体发光材料层11可以包括任意一种光致发光或电致发光的材料层，优选地，所述半导体发光材料层11可以包括三五族材料层，更为优选地，本实施例中，所述半导体发光材料层11为氮化镓材料层。
作为示例，所述半导体发光材料层11可以通过外延生长工艺生长于所述生长基板10的表面。当然，在其他示例中，所述半导体发光材料层11还可以通过物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺等工艺形成于所述生长基板10的表面。
作为示例，所述半导体发光材料层11的厚度可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述半导体发光材料层11的厚度大于2微米。
在步骤2)中，请参阅图1中的S2步骤及图4，于所述芯片区域101内的所述半导体发光材料层11远离所述生长基板10的表面形成环形沟槽12，所述环形沟槽12将所述芯片区域101分割为发光区域1011及孤岛区域1012；其中，所述发光区域1011位于所述环形沟槽 12内侧，所述孤岛区域1012位于所述环形沟槽12外围。
作为示例，可以采用光刻刻蚀工艺于所述芯片区域101内的所述半导体发光材料层11内形成所述环形沟槽12。所述半导体发光材料层11形成有所述环形沟槽12的一侧为P型侧，所述半导体发光材料层11与所述生长基板10相接触的一侧为N型侧。
作为示例，所述环形沟槽12可以为倒梯形沟槽，即所述环形沟槽12的纵截面形状可以为倒梯形；所述环形沟槽12侧壁的倾斜角度α小于等于45°，所述环形沟槽12的深度可以根据实际需要进行设定，优选地，所述环形沟槽12的深度小于所述半导体发光材料层11的厚度，更为优选地，本实施例中，所述环形沟槽12的深度可以大于2微米，所述环形沟槽12底部的宽度可以大于1微米。
作为示例，所述环形沟槽12分别环绕于所述发光区域1011的四周外围，以将所述发光区域1011与所述孤岛区域1012相隔离。
在步骤3)中，请参阅图1中的S3步骤及图5，于所述环形沟槽12的底部及侧壁形成光电隔离层13。
作为示例，可以采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述光电隔离层13。所述光电隔离层13完全覆盖所述环形沟槽12的底部及侧壁。
作为示例，可以首先于所述半导体发光材料层11远离所述生长衬底10的表面及所述环形沟槽12的底部、侧壁形成电隔离材料层，然后通过光刻刻蚀工艺去除位于所述半导体发光材料层11远离所述生长衬底10的表面的所述电隔离材料层，保留于所述环形沟槽12内的所述电隔离材料层即为所述光电隔离层13。
作为示例，所述光电隔离层13即具有绝缘的电隔离作用，又具有较低的光透过率，从而起到电隔离及隔光的效果。所述光电隔离层13的材料层可以包括氮化硅、二氧化硅及氧化钛中的至少一种；所述光电隔离层13的厚度可以为2000埃～3μm。
作为示例，所述光电隔离层13包括水平部131及自所述水平部131两端向所述水平部 131两侧延伸的倾斜侧壁部132，所述倾斜侧壁部132与所述水平部131一体连接。所述水平部131位于所述环形凹槽12的底部，所述倾斜侧壁部132位于所述环形凹槽12的侧壁表面。
需要说明的是，为了保障电隔离效果，所述光电隔离层13还可以自所述环形沟槽12的侧壁延伸至所述半导体发光材料层11远离所述生长衬底10的表面。
在步骤4)中，请参阅图1中的S4步骤及图6，于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11远离所述生长基板10的表面形成欧姆接触层14。
作为示例，所述欧姆接触层14可以包括透明导电层(ITO)或镍金(NiAu)导电层，所述欧姆接触层14的厚度可以为200埃～1000埃。
作为示例，所述发光区域1011内的所述欧姆接触层14可以覆盖部分所述发光区域1011，也可以完全覆盖整个所述发光区域1011。
作为示例，可以采用但不仅限于物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述欧姆接触层14。
在步骤5)中，请参阅图1中的S5步骤及图7，于所述芯片区域101内的所述欧姆接触层14远离所述半导体发光材料层11的表面及所述光电隔离层13远离所述半导体发光材料层 11的表面形成反射镜层15，所述反射镜层15覆盖所述欧姆接触层14及所述光电隔离层13。
作为示例，可以采用但不仅限于物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述反射镜层15。
作为示例，所述反射镜层15优选为完全覆盖整个所述发光区域1011。
在步骤6)中，请参阅图1中的S6步骤及图8，于所述半导体发光材料层11远离所述生长基板10的表面形成金属键合层16，所述金属键合层16覆盖所述反射镜层15。
作为示例，可以采用但不仅限于物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述金属键合层16。
作为示例，所述金属键合层16可以包括金键合层、锡键合层、镍键合层、金锡合金键合层或镍锡合金键合层等等。
作为示例，所述金属键合层16优选为覆盖整个所述半导体发光材料层11远离所述生长基板10的表面，即所述金属键合层16覆盖所有的所述芯片区域101及所述芯片区域101之间的区域。
在步骤7)中，请参阅图1中的S7步骤及图9至图10，提供键合基板17，将步骤6)所得结构经由所述金属键合层16键合于所述键合基板17的表面，并去除所述生长基板10。
作为示例，步骤6)所得结构与所述键合基板17键合后，所述金属键合层16远离所述半导体发光材料层11的表面为键合面直接与所述键合基板17的表面相接触，如图9所示。
作为示例，所述键合基板17可以包括导电基板。具体的，所述键合基板17可以包括但不仅限于硅基板或铜基板等等。
作为示例，可以采用激光剥离或化学腐蚀剥离等工艺去除所述生长基板10。去除所述生长基板10后，露出所述半导体发光材料层11的N型侧，如图10所示。
在步骤8)中，请参阅图1中的S8步骤及图11至图13，去除部分所述半导体发光材料层11，使得所述光电隔离层13将保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与所述金属键合层16电隔离。
在一示例中，如图11所示，去除位于所述孤岛区域1012的所述半导体发光材料层11及部分位于所述芯片区域101的所述半导体发光材料层11；首先，可以采用减薄工艺(譬如，机械研磨工艺)对整个所述半导体发光材料层11进行减薄以去除部分所述半导体发光材料层 11直至露出所述光电隔离层13，使得保留于所述发光区域101内的所述半导体发光材料层 11的厚度D不大于所述光电隔离层13的高度H，即保留的所述半导体发光材料层11的厚度 D不大于所述环形沟槽12的深度，亦即所得结构如图11所示放置时，保留于所述芯片区域 101内的所述半导体发光材料层11的上表面不高于所述光电隔离层13的所述水平部131的上表面；然后，去除位于所述孤岛区域1012内及所述光电隔离层13表面的所述半导体发光材料层11；此时，保留的所述半导体发光材料层11仅位于所述发光区域1011内。保留于所述芯片区域101内的所述半导体发光材料层11的厚度D不大于所述光电隔离层13的高度H，可以确保保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与所述金属键合层16等导电材料层由所述光电隔离层13隔离开，从而实现保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与其他导电材料层的电隔离；同时，保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的侧壁完全由所述光电隔离层13覆盖，所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11发出的光只能经由所述半导体发光材料层11远离所述反射镜层15的表面出射，而不会侧面出射，从而可以避免所述芯片区域101的所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
在另一示例中，如图12所示，去除位于所述孤岛区域1012的所述半导体发光材料层11 及部分位于所述芯片区域101的所述半导体发光材料层11；首先，可以采用减薄工艺(譬如，机械研磨工艺)对整个所述半导体发光材料层11进行减薄以去除部分所述半导体发光材料层 11直至露出所述光电隔离层13，使得保留于所述发光区域101内的所述半导体发光材料层 11的厚度D不大于所述光电隔离层13的高度H，即保留的所述半导体发光材料层11的厚度 D不大于所述环形沟槽12的深度，亦即所得结构如图12所示放置时，保留于所述芯片区域 101内的所述半导体发光材料层11的上表面不高于所述光电隔离层13的所述水平部131的上表面；然后，去除位于所述孤岛区域1012内的所述半导体发光材料层11；此时，保留的所述半导体发光材料层11仅位于所述发光区域1011内及所述光电隔离层13的部分表面。该示例中所得的结构可以实现保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与其他导电材料层的电隔离，并可以避免所述芯片区域101的所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
在又一示例中，如图13所示，可以采用减薄工艺(譬如，机械研磨工艺)对整个所述半导体发光材料层11进行减薄以去除部分所述半导体发光材料层11直至露出所述光电隔离层 13，使得保留于所述发光区域1011的所述半导体发光材料层11的厚度D不大于所述光电隔离层13的高度H，即保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的厚度D不大于所述环形沟槽12的深度，亦即所得结构如图13所示放置时，保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的上表面不高于所述光电隔离层13的所述水平部131的上表面。该示例中所得的结构可以实现保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与其他导电材料层的电隔离，并可以避免所述芯片区域101的所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
在又一示例中，如图14所示，去除位于所述孤岛区域1012内的所述半导体发光材料层 11。具体的，可以采用光刻刻蚀工艺去除位于所述孤岛区域1012内的所述半导体发光材料层11，此时，位于所述发光区域1011内的及位于所述电隔离层13表面的所述半导体发光材料层11并未被减薄去除，即保留的所述半导体发光材料层11的厚度D大于所述电隔离层13 的高度H。此时，由于保留的所述半导体发光材料层11均位于所述发光区域1011内及所述电隔离层13的表面，保留的所述半导体发光材料层11由所述电隔离层13电隔离开，可以实现保留的所述半导体发光材料层11与其他导电材料层的电隔离。
在步骤9)中，请参阅图1中的S9步骤及图15至图18，于保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11远离所述反射镜层15的表面形成电极18。
作为示例，可以采用但不仅限于物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成所述电极18，所述电极18可以包括金电极、银电极、铜电极、镍电极、铝电极等等。
本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中，本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法通过在所述芯片区域101内的所述发光区域1011的外围形成所述环形沟槽12，在所述环形沟槽12的侧壁及底部形成所述光电隔离层13，并由所述光电隔离层13将位于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与所述金属键合层16电隔离，可以实现所述电极18等金属层之间的电隔离，减少电击穿或因绝缘不良导致的芯片漏电等问题；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中，位于所述半导体发光材料层 11一侧的所述电极18可以作为N电极，所述金属键合层16可以作为P电极，P电极与N电极分别位于所述半导体发光材料层11的两侧，不需要额外的绝缘层来进行隔离，可以减小薄膜结构半导体器件光电隔离结构中的应力；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中，保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的厚度不大于所述光电隔离层13的高度，所述光电隔离层13可以隔离所述半导体发光材料层11侧面发出光线，使得所述半导体发光材料层11发出的光只能从所述半导体发光材料层11远离所述反射镜层15 的表面发出，而不会从所述半导体发光材料层11的侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
实施例二
请结合图2至图14继续参阅图15至图18，本发明还提供一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构，所述薄膜结构半导体器件光电隔离结构包括：键合基板17；金属键合层16，所述金属键合层16位于所述键合基板17的表面；及LED芯片，所述LED芯片经由所述金属键合层16键合于所述键合基板17上；所述LED芯片包括：反射镜层15，所述反射镜层15位于所述金属键合层16远离所述键合基板17的表面；半导体发光材料层11，所述半导体发光材料层11位于所述反射镜层15远离所述金属键合层16的一侧；光电隔离层13，所述光电隔离层13位于所述反射镜层15远离所述金属键合层16的表面，所述光电隔离层13为环形隔离层，以将所述LED芯片分割为发光区域1011及孤岛区域1012；其中，所述发光区域1011 位于所述光电隔离层13的内侧，所述孤岛区域1012位于所述光电隔离层13外围；所述光电隔离层13将位于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与所述金属键合层16电隔离；欧姆接触层14，所述欧姆接触层14位于所述发光区域1011内，且位于所述半导体发光材料层11与所述反射镜层15之间；电极18，所述电极18位于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11远离所述欧姆接触层14的表面。
作为示例，所述键合基板17可以包括导电基板或导光基板。具体的，所述键合基板17 可以包括但不仅限于硅基板或铜基板等等。
作为示例，所述金属键合层16可以包括金键合层、锡键合层、镍键合层、金锡合金键合层或镍锡合金键合层等等。
作为示例，所述金属键合层16优选为覆盖整个所述芯片区域101。
作为示例，所述反射镜层15优选为完全覆盖整个所述发光区域1011。
作为示例，所述光电隔离层13的数量与所述芯片区域101的数量相同，且一个所述芯片区域101内设有一个所述光电隔离层13。
作为示例，所述光电隔离层13的材料层可以包括氮化硅、二氧化硅及氧化钛中的至少一种；所述光电隔离层13的厚度可以为2000埃～3μm。
作为示例，所述光电隔离层13包括水平部131及自所述水平部131两端向所述水平部 131两侧延伸的倾斜侧壁部132，所述倾斜侧壁部132与所述水平部131一体连接，且自所述水平部131向所述金属键合层16延伸。
作为示例，所述倾斜侧壁部132的倾斜角度β可以小于等于45°，所述倾斜侧壁部132 的高度可以大于2微米，所述水平部131的宽度可以大于1微米
作为示例，所述欧姆接触层14可以包括透明导电层(ITO)或镍金(NiAu)导电层，所述欧姆接触层14的厚度可以为200埃～1000埃。
作为示例，位于所述发光区域1011内的所述欧姆接触层14可以覆盖部分所述发光区域 1011，也可以完全覆盖整个所述发光区域1011。
在一示例中，如图15所示，所述半导体发光材料层11仅位于所述发光区域1011内，所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的厚度D不大于所述光电隔离层13的高度H 即为如图15所示放置时，保留于所述芯片区域101内的所述半导体发光材料层11的上表面不高于所述光电隔离层13的所述水平部131的上表面；然后，去除位于所述孤岛区域1012内及所述光电隔离层13表面的所述半导体发光材料层11；此时，保留的所述半导体发光材料层11仅位于所述发光区域1011内。保留于所述芯片区域101内的所述半导体发光材料层11的厚度D不大于所述光电隔离层13的高度H，可以确保保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与所述金属键合层16等导电材料层由所述光电隔离层13隔离开，从而实现保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与其他导电材料层的电隔离；同时，保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的侧壁完全由所述光电隔离层13覆盖，所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11发出的光只能经由所述半导体发光材料层11远离所述反射镜层15的表面出射，而不会侧面出射，从而可以避免所述芯片区域101的所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
在另一示例中，如图16所示，所述半导体发光材料层11位于所述发光区域1011及所述电隔离层13的部分表面，且所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的厚度D不大于所述电隔离层13的高度H；此时，位于所述电隔离层13表面的所述半导体发光材料层11具体位于所述电隔离层13中的所述倾斜侧壁部132的表面。该示例中所得的结构可以实现保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与其他导电材料层的电隔离，并可以避免所述芯片区域101的所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
在又一示例中，如图17所示，所述半导体发光材料层11位于所述发光区域1011、所述孤岛区域1012及部分所述电隔离层13(即所述电隔离层13的所述倾斜侧壁部132)的表面，且至少位于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的厚度D不大于所述电隔离层 13的高度H；此时，位于所述电隔离层13表面的所述半导体发光材料层11具体位于所述电隔离层13中的所述倾斜侧壁部132的表面。该示例中所得的结构可以实现保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与其他导电材料层的电隔离，并可以避免所述芯片区域101的所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
在又一示例中，如图18所示，所述半导体发光材料层11位于所述发光区域1011及所述电隔离层13的部分表面；此时，位于所述电隔离层13表面的所述半导体发光材料层11具体位于所述电隔离层13中的所述倾斜侧壁部132的表面。此时，位于所述发光区域1011内的及位于所述电隔离层13表面的所述半导体发光材料层11并未被减薄去除，即此时的所述半导体发光材料层11的厚度D大于所述电隔离层13的高度H。此时，由于所述半导体发光材料层11均位于所述发光区域1011内及所述电隔离层13的表面，所述半导体发光材料层11由所述电隔离层13电隔离开，可以实现所述半导体发光材料层11与其他导电材料层的电隔离。
本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构通过所述光电隔离层13将位于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11与所述金属键合层16电隔离，可以实现所述电极18 等金属层之间的电隔离，减少电击穿或因绝缘不良导致的芯片漏电等问题；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构中，位于所述半导体发光材料层11一侧的所述电极18可以作为 N电极，所述金属键合层16可以作为P电极，P电极与N电极分别位于所述半导体发光材料层11的两侧，不需要额外的绝缘层来进行隔离，可以减小薄膜结构半导体器件光电隔离结构中的应力；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构中，保留于所述发光区域1011内的所述半导体发光材料层11的厚度不大于所述光电隔离层13的高度，所述光电隔离层13可以隔离所述半导体发光材料层11侧面发出光线，使得所述半导体发光材料层11发出的光只能从所述半导体发光材料层11远离所述反射镜层15的表面发出，而不会从所述半导体发光材料层11的侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。
综上所述，本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构及其制造方法，所述薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法包括如下步骤：1)提供生长基板，所述生长基板包括芯片区域；于所述生长基板表面形成半导体发光材料层；2)于所述芯片区域内的所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成环形沟槽，所述环形沟槽将所述芯片区域分割为发光区域及孤岛区域；其中，所述发光区域位于所述环形沟槽内侧，所述孤岛区域位于所述环形沟槽外围；3)于所述环形沟槽的底部及侧壁形成光电隔离层；4)于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成欧姆接触层；5)于所述芯片区域内的所述欧姆接触层远离所述半导体发光材料层的表面及所述光电隔离层远离所述半导体发光材料层的表面形成反射镜层，所述反射镜层覆盖所述欧姆接触层及所述光电隔离层；6)于所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成金属键合层，所述金属键合层覆盖所述反射镜层；7) 提供键合基板，将步骤6)所得结构经由所述金属键合层键合于所述键合基板的表面，并去除所述生长基板；8)去除部分所述半导体发光材料层，使得所述光电隔离层将保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层与所述金属键合层电隔离；及9)于保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述反射镜层的表面形成电极。本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法通过在芯片区域内的发光区域的外围形成环形沟槽，在环形沟槽的侧壁及底部形成光电隔离层，并由光电隔离层将位于发光区域内的半导体发光材料层与金属键合层电隔离，可以实现电极等金属层之间的电隔离，减少电击穿或因绝缘不良导致的芯片漏电等问题；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中，位于半导体发光材料层一侧的电极作为N电极，金属键合层可以作为P电极，P电极与N电极分别位于半导体发光材料层的两侧，不需要额外的绝缘层来进行隔离，可以减小薄膜结构半导体器件光电隔离结构中的应力；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法中，保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述光电隔离层的高度，光电隔离层可以隔离半导体发光材料层侧面发出光线，使得半导体发光材料层发出的光只能从半导体发光材料层远离反射镜层的表面发出，而不会从半导体发光材料层的侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构通过光电隔离层将位于发光区域内的半导体发光材料层与金属键合层电隔离，可以有效避免电极等金属层之间的电隔离，减少电击穿或因绝缘不良导致的芯片漏电等问题；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构中，位于半导体发光材料层一侧的电极作为N电极，金属键合层可以作为P电极，P电极与N电极分别位于半导体发光材料层的两侧，不需要额外的绝缘层来进行隔离，可以减小薄膜结构半导体器件光电隔离结构中的应力；本发明的薄膜结构半导体器件光电隔离结构保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述光电隔离层的高度，光电隔离层可以隔离半导体发光材料层侧面发出光线，使得半导体发光材料层发出的光只能从半导体发光材料层远离反射镜层的表面发出，而不会从半导体发光材料层的侧面出光，从而避免相邻芯片之间的光干扰，提高了器件结构的出光品质。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)提供生长基板，所述生长基板包括芯片区域；于所述生长基板表面形成半导体发光材料层；
2)于所述芯片区域内的所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成环形沟槽，所述环形沟槽将所述芯片区域分割为发光区域及孤岛区域；其中，所述发光区域位于所述环形沟槽内侧，所述孤岛区域位于所述环形沟槽外围；
3)于所述环形沟槽的底部及侧壁形成光电隔离层；
4)于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成欧姆接触层；
5)于所述芯片区域内的所述欧姆接触层远离所述半导体发光材料层的表面及所述光电隔离层远离所述半导体发光材料层的表面形成反射镜层，所述反射镜层覆盖所述欧姆接触层及所述光电隔离层；
6)于所述半导体发光材料层远离所述生长基板的表面形成金属键合层，所述金属键合层覆盖所述反射镜层；
7)提供键合基板，将步骤6)所得结构经由所述金属键合层键合于所述键合基板的表面，并去除所述生长基板；
8)去除部分所述半导体发光材料层，使得所述光电隔离层将保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层与所述金属键合层电隔离；及
9)于保留于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述反射镜层的表面形成电极。
2.根据权利要求1所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法，其特征在于：步骤2)中，所述环形沟槽为倒梯形沟槽，所述环形沟槽侧壁的倾斜角度小于等于45°，所述环形沟槽的深度大于2微米，所述环形沟槽底部的宽度大于1微米；步骤3)中，所述光电隔离层覆盖所述环形沟槽的底部及侧壁，所述光电隔离层的材料层包括氮化硅、二氧化硅及氧化钛中的至少一种；所述光电隔离层的厚度为2000埃～3μm；步骤4)中，所述欧姆接触层包括透明导电层或镍金导电层，所述欧姆接触层的厚度为200埃～1000埃；步骤6)中，所述金属键合层包括金键合层、锡键合层、镍键合层、金锡合金键合层或镍锡合金键合层。
3.根据权利要求1所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法，其特征在于：步骤7)中提供的所述键合基板包括导电基板或导光基板。
4.根据权利要求1所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法，其特征在于：步骤8)包括如下步骤：采用减薄工艺去除部分所述半导体发光材料层直至露出所述光电隔离层，使得保留的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述光电隔离层的高度。
5.根据权利要求1所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法，其特征在于：步骤8)包括如下步骤：
8-1)采用减薄工艺去除部分所述半导体发光材料层直至露出所述光电隔离层，使得保留的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述光电隔离层的高度；及
8-2)去除位于所述孤岛区域内的所述半导体发光材料层。
6.根据权利要求1所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构的制造方法，其特征在于：步骤8)包括如下步骤：去除位于所述孤岛区域内的所述半导体发光材料层。
7.一种薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于，包括：
键合基板；
金属键合层，位于所述键合基板的表面；及
LED芯片，经由所述金属键合层键合于所述键合基板上；所述LED芯片包括：
反射镜层，位于所述金属键合层远离所述键合基板的表面；
半导体发光材料层，位于所述反射镜层远离所述金属键合层的一侧；
光电隔离层，位于所述反射镜层远离所述金属键合层的表面，所述光电隔离层为环形隔离层，以将所述LED芯片分割为发光区域及孤岛区域；其中，所述发光区域位于所述光电隔离层的内侧，所述孤岛区域位于所述光电隔离层外围；所述光电隔离层将位于所述发光区域内的所述半导体发光材料层与所述金属键合层电隔离；
欧姆接触层，位于所述发光区域内，且位于所述半导体发光材料层与所述反射镜层之间；
电极，位于所述发光区域内的所述半导体发光材料层远离所述欧姆接触层的表面。
8.根据权利要求7所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于：所述光电隔离层包括水平部及自所述水平部两端向所述水平部两侧延伸的倾斜侧壁部，所述倾斜侧壁部与所述水平部一体连接，且自所述水平部向所述金属键合层延伸。
9.根据权利要求8所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于：所述倾斜侧壁部的倾斜角度小于等于45°，所述倾斜侧壁部的高度大于2微米，所述水平部的宽度大于1微米。
10.根据权利要求7所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于：所述光电隔离层的材料层包括氮化硅、二氧化硅及氧化钛中的至少一种；所述光电隔离层的厚度为2000埃～3μm。
11.根据权利要求7所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于：所述欧姆接触层包括透明导电层或镍金导电层，所述欧姆接触层的厚度为200埃～1000埃；所述金属键合层包括金键合层、锡键合层、镍键合层、金锡合金键合层或镍锡合金键合层。
12.根据权利要求7所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于：所述键合基板包括导电基板或导光基板。
13.根据权利要求7所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于：所述半导体发光材料层位于所述发光区域、所述孤岛区域及所述电隔离层的部分表面，且至少位于所述发光区域内的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述电隔离层的高度。
14.根据权利要求7所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于：所述半导体发光材料层位于所述发光区域及所述电隔离层的部分表面，且所述发光区域内的所述半导体发光材料层的厚度不大于所述电隔离层的高度。
15.根据权利要求7所述的薄膜结构半导体器件光电隔离结构，其特征在于：所述半导体发光材料层位于所述发光区域及所述电隔离层的部分表面。
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