TWI266462B - Nitride-based compound semiconductor light emitting device, structural unit thereof, and fabricating method thereof - Google Patents

Description

1266462 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種能夠發出在紅光至紫外光範圍内之光 之基於氮化物之化合物半導體發光裝置、其構造單元及其 製造方法。更特定言之，本發明關於一種具有一與其結合 之導電基板且具有一凹槽部分之基於氮化物之化合物半導 體發光裝置、其構造單元及其製造方法。 【先前技術】 例如由 InxGayAlzN (x+y+z=i，0gx<1，〇2z<1)代表 之基於氮化物之化合物半導體具有大能帶隙及高熱穩定 性，且可藉由調節其組成來控制該帶隙寬度。因而，該基 於氮化物之化合物半導體引起了人們的注意’其作為可應 用於各種半導體裝置之材料，諸如發光裝置、高溫裝置及 其它裝置。 詳言之，對於使用基於氮化物之化合物半導體之發光二 極體而吕’已研製出在藍色至綠色波長範圍内具有某些“ 級發光強度之裝置且其已進入實踐用途。對於用於大容量 光碟媒體之攝像官光源而言，使用基於氮化物之化合物半 導體之雷射二極體的實踐應用正成為研究及發展之一目 標。 ，曰本專利特許公開案第09_0〇8403號揭示了該雷射或發 光二極體之裝置構造。具體言之，如圖7所示，在形成正 電極07之V電基板1〇〇上形成第一歐姆電極—及第二歐 姆電極1 0 1 一活性 基於氮化鎵之半導體之一 P型層103、 104586.doc 1266462 層104及一 N型層1〇5連續堆疊於其上，且負電極1〇6進一步 形成於其上。此處，藉由熱壓結合法來將第一歐姆電極 1 0 2與弟—歐姆電極101結合在'起。 同樣地，在日本專利特許公開案第09-008403號中所描 述之習知技術中，一歐姆電極形成於一導電基板上，且使 用熱壓結合法或其類似方法來結合該基於氮化鎵之半導體 層。 鲁 然而，以該技術難以經由歐姆電極及結合金屬層來將大 面積導電基板之整個表面均勻地熱及壓力結合至該基於氮 化鎵之半導體層之整個表面。因此，該導電基板與該基於 • 氮化物之半導體層之間之黏著較差，導致其整個表面剝 落。 此外’该導電基板會由於與該歐姆電極之間之較差黏著 而自其剝落。若該導電基板與該歐姆電極彼此完全分離， 則不可能移除阻礙形成發光裝置之藍寶石基板。若其彼此 • 部分分離，則電流自該基於氮化鎵之半導體層至該導電基 板之流動將會困難，導致操作電壓增大，藉此引起發光裝 置之可靠性下降。 另外，若發生部分剝落，則支撐基板在將晶圓切割成晶 片後可與該基於氮化物之半導體層分離，導致製造方法之 產率下降。 又，该部分剝落態在該方法期間將引起溶劑、抗蝕劑或 #刻劑渗透。舉例而言’在製造燈發光裝置後，樹脂、水 或其類似物進入該剝落部分，其使該剝落膨脹，可能破壞 104586.doc 1266462 歐姆電極及結合金屬層。此將降低該發光裝置之可靠性。 又’當將Αιι導線結合至襯墊電極時，若該導電基板與其 上所形成之歐姆電極之間之黏著較差，則將會發生該導電 基板自該歐姆電極剝落，藉此引起操作電壓增大。 【發明内容】 本發明係用於解決上述習知技術問題。本發明之一目的 為改良結合金屬層與歐姆電極之間之黏著以及導電基板與 ^ 歐姆電極之間之黏著，以提供高度可靠且確保高產率之基 於氮化物之化合物半導體發光裝置、其構造單元及其製造 方法。 • 根據本杳明之一悲樣，基於氮化物之化合物半導體發光 ， 裝置包括：—第—導電基板；在該第-導電基板上形成之 一第一歐姆電極；在該第一歐姆電極上形成之一結合金屬 層，在w亥結合金屬層上形成之一第二歐姆電極；及在該第 一馱姆電極上形成之一基於氮化物之化合物半導體層。該 _ 基於氮化物之化合物半導體層包括至少一P型層、一發光 層及一N型層，且具有一凹槽部分或一凹形部分。 5亥第一導電基板較佳具有一凹槽部分。 該第一導電基板較佳為選自由Si、GaAs、GaP、以及 InP組成之群之材料的至少一種的半導體。 較佺使用第二基板形成該基於氮化物之化合物半導體 層’且該第二基板為藍寶石、尖晶石或銳⑽之絕緣基 板，或為碳化石夕、矽、氧化鋅或坤化鎵之導電基板。 。亥結合金屬層較佳包括第一結合金屬層及第二結合金屬 104586.doc 1266462 層。 二 =:::括…個由…™成 光‘詈福t月之另1樣’基於氮化物之化合物半導體發 &一冓造單元包括具有連續形成於第二基板上之一緩衝 :、:：N型層、一發光層及_p型層之基於氮化物之化合物 ¥ -層’其中該基於氮化物之化合物半導體層具有一凹

槽部=此處’該凹槽部分亦可形成於該第二基板中。 /第基板較佳為藍寶石、尖晶石或銳酸鐘之絕緣基 板，或為碳切、⑪、氧㈣或料鎵之導電基板。 在忒基於氮化物之化合物半導體層上較佳進一 第二歐姆電極。 "根據本發明之另一態樣，基於氮化物之化合物半導體發 、，裝置有第一導電基板及上述基於氮化物之化合物半 導體1光裝置構造單元’該第—導電基板與上述基於氮化 物之化合物半導體發光裝置構造單元經由—結合金屬層整 合成一片以使得該基於氮化物之半導體層與該第一導電基 板彼此相鄰。 該第一導電基板較佳具有一凹槽部分。 根據本發明之又一態樣，基於氮化物之化合物半導體發 光裝置之製造方法包括··在_第二基板上形成_基於氮化 物之化合物半導體層之步驟；在該基於氮化物之化合物半 導體層中形成一凹槽部分之步驟；在具有該凹槽部分之基 於氮化物之化合物半導體層上形成一第二歐姆電極之步 104586.doc 1266462 板以曝露該基於氮化物之化合物半 驟；在該第二歐姆電極上形成一第二結合金屬層之步驟； 在一第一導電基板上形成一第一歐姆電極之步驟；在該第 一歐姆電極上形成一第一結合金屬層之步驟；將該第二結 合金屬層結合至該第二結合金屬層之步驟；移除該第二^ 導體層之一表面的步 驟；及在該經曝露之表面上形成透明電極之步驟

根據本發明之又一態樣，基於氮化物之化合物半導體發 光裝置之製造方法包括：在一第二基板上形成一基於氮二 物之化合物半導體層之步驟；在該基於氮化物之化合物半 導體層中形成一凹槽部分之步驟；在具有該凹槽部分之基 於氮化物之化合物半導體層上形成一第二歐姆電極之步 驟；在該第二歐姆電極上形成一第二結合金屬層之步驟； 在一第一導電基板中形成一凹槽部分之步驟；在具有該凹 槽部分之第一導電基板上形成一第一歐姆電極之步驟；在 該第一歐姆電極上形成一第一結合金屬層之步驟；將該第 尨合金屬層結合至該第二結合金屬層之步驟；移除該第 二基板以曝露該基於氮化物之化合物半導體層之一表面的 步驟；及在該經曝露之表面上形成透明電極之步驟。 在該第二基板上形成基於氮化物之化合物半導體層之步 驟車父佳包括自該第二基板側面以至少一 N型層、一發光芦 及一P型層之順序連續堆疊至少一N型層、一發光層及一p 型層之步驟。 忒製造方法較佳進一步包括在形成第二歐姆電極之步驟 與形成第二結合金屬層之步驟之間在該第二歐姆電極上形 104586.doc 1266462 成-反射層之步驟’且形成該第二結合金屬層之步驟包括 在該反射層上形成該第二結合金屬層之步驟。 根據本發明，一凹槽部分形成於第二基板上，且另一凹 中，且形成該等結合金 之經減少之面積。此確 槽部分視情況形成於第一導電基板 屬層中之至少一層以具有用於結合

保該第—導電基板與該第二基板之間之良好黏著。以該良 好黏著，該發光裝置之操作電壓減小，且因此，可提供高 度可罪且產生面光輸出之基於氮化物之化合物半導體發光 裝置。亦促進分割成複數個發光裝置，且亦改良該基減 化物之化合物半導體發光裝置之方法產率。 &當結合隨附圖式時，本發明之前述及其它目的、特徵、 悲樣及優勢將自本發明之下列詳細描述而變得更顯而易 見0 【實施方式】 本發明之基於氮化物之化合物半導體發光裝£包一括第 -導電基板、在該第一導電基板上形成之一第一歐姆電 極、在該第-歐姆電極上形成之一結合金屬層、在該結合 孟屬層上形成之一第二歐姆電極及在該第二歐姆電極上形 成之基於氮化物之化合物半導體層。該基於氮化物之化 合物半導體層包括至少一Ρ型層、一發光層及一Ν型層，且 具有一凹槽部分或一凹形部分。 因為該凹槽部分形成於該基於氮化物之化合物半導體層 中所以可降低用於結合該結合金屬層之面積。此在該等 結合金屬層之間提供緊密接觸，且結果確保該第一導電基 104586.doc 1266462 板與該基於氮化物之化合物半導體層之間之良好黏著。此 處β亥凹槽部分係指具有凹陷或沉陷之凹形，該凹形並不 侷限於凹槽。 在下文中，本發明將參照圖示進行詳細描述。圖1為本 發明之一基於氮化物之化合物半導體發光裝置之示意性剖 視圖。本發明之基於氮化物之化合物半導體發光裝置包括 在第一導電基板11上形成之第一歐姆電極丨2、在第一歐姆 電極12上形成之結合金屬層20、在結合金屬層20上形成之 第二歐姆電極13、在第二歐姆電極13上形成之基於氮化物 之化合物半導體層30、在基於氮化物之化合物半導體層3〇 上形成之透明電極1 7及在透明電極1 7上形成之襯墊電極 18。凹槽部分50形成於基於氮化物之化合物半導體層3〇 中’其減少與基於氮化物之化合物半導體層3 〇接觸之結合 金屬層20之面積，藉以確保與第一導電基板丨丨之良好黏 著。 在圖1中，基於氮化物之化合物半導體層3〇由自第一導 電基板11側面以一 P型層31、一發光層32及一 N型層33之順 序連續堆疊一P型層31、一發光層32及一N型層33來形成， 以使其充當發光裝置。結合金屬層20由第一結合金屬層2][ 及第二結合金屬層22形成。 較佳地，在圖1之基於氮化物之化合物半導體發光裝置 中’在第一導電基板11之背面上進一步形成一歐姆電極 14 ’且在襯墊電極1 8上形成導線結合1 〇。仍較佳地，在第 二歐姆電極13與第二結合金屬層22之間形成一反射層19。 104586.doc -11 - 1266462 在圖1中，形成凹槽部分50以延伸至反射層19及第二結合 金屬層22。具體言之，在相關發光裝置之製造過程中，在 基於氮化物之化合物半導體層30中形成凹槽部分50後於P 型層31上形成反射層19及第二結合金屬層22，以使得反射 層19及第二結合金屬層22維持半導體層30之凹槽部分。 在本發明中，Si、GaAs、GaP、Ge或InP可用於第一導 電基板11。在此狀況下，第一導電基板之電阻較佳在不低 於1(T4 Qcm及不大於10 Qcm之範圍内。難以製造具有低於 1〇-4 Qcm之電阻的基板。若電阻超過1〇 Qcm，則與歐姆電 極之歐姆接觸將降低而引起電壓增大，導致該發光裝置之 驅動電壓增大。該電阻更佳在不低於1〇-3 Qcni及不大於 10·2 Qcm之範圍内。 第一導電基板11較佳具有不小於50 μιη且不多於5〇〇 之厚度。若厚度超過500 μπι，則難以分割成晶片。若厚度 小於50 μιη，則難以處理晶片。

在本發明中，Α卜Cr、Ti、喊丁⑷可用於該第一歐姆 電極，儘管不侷限於其。 外在本發明中，如稍後所描述，提供該結合金屬層以確保 第-與第二歐姆電極之間之良好黏著。對於該結合金屬層 而吕，可使用 Au、Sn、Αυ Sin、λ ο. λ

Sn Au_Sl或Au-Ge。在該結合 金屬層由兩個或兩個以上層形. 滑φ戚之狀況下，相同或不同材 料可用於該等層，或可組合選 口 k目以上材科之相同或不同材 料以適用於個別層。 此處，由兩個或兩個以上層 /曰〜风之結合金屬層之狀況可 W4586.doc -12- 1266462 包括如下狀況。在形成結合金屬層之過程中，在該第—& 姆電極上預先形成第一結合金屬層，且在該第二:姆 上預先形成第二結合金屬層，且第一與第二結合金屬層結 η在一起，在該狀況下該結合金屬層由兩層組成。另—奋 例為其中該第一及第二結合金屬層在結合前各由複數個二 形成之狀況。 培 在本發明中，Pd、Pt、Ni、Au或见_如可用於該第二歐 φ 姆電極，儘管不侷限於其。該第二歐姆電極較佳具有不小 於1 nm且不多於15 nm之厚度。若厚度超過15 nm，則所發 射之光之透射可變得不^。若厚度小於i nm，則歐姆接觸 ， 可降低。 在本發明中，基於氮化物之化合物半導體可發射紅光至 紫外光範圍内之光線。該基於氮化物之化合物半導體可為 InxAlyGahjN (〇Sx，〇分，x+yu)，儘管不侷限於其。本發 明之基於氮化物之化合物半導體層自第二基板之側面包括 • 一N型層、一發光層及一p型層，其將在稍後描述。可使用 已知方法之任一者來製造該N型層、該發光層及該p型層， X 4已知方法可包括金屬有機化學汽相沈積（m〇CVd)、分 子束磊晶法（MBE)及其它方法。 在本毛月中，在製造上述基於氮化物之化合物半導體層 後形成一凹槽部分。可使用反應式離子蝕刻法（rie)來形 成"亥凹槽部分，以具有較佳在不小於1 μπι且不彡於100 μπι 之範圍内的寬度。若寬度超過1 〇〇 μπι，則可獲得之晶片數 目可下降。若寬度小於1 μηι，則難以分割成晶片。在深度 104586.doc -13- 1266462 方面，較佳形成該凹槽部分以達到第二基板或延伸至該第 二基板中部，如稍後描述。 j本發明中，於結合至第一結合金屬層前（意即，結合 至第一導電基板前）藉由在該第二基板上以一緩衝層、一N 型層、一發光層及一P型層之順序堆疊一缓衝層'一 N型 層、一發光層及一P型層來將該基於氮化物之化合物半導 體層製成基於氮化物之化合物半導體發光裝置。 更具體言之，如圖2所示，在第二基板35上以一緩衝層 36、一 N型層33、一發光層32及一 p型層31之順序堆疊一緩 衝層36、一 N型層33、一發光層32及一 p型層31，以形成一 基於氮化物之化合物半導體層。接著，在該基於氮化物之 化合物半導體層中形成一凹槽部分5〇以達到緩衝層％或延 伸至該第二基板中部，以藉此獲得一基於氮化物之化合物 半導體發光裝置構造單元。其後，在不具有該凹槽部分5〇 之P型層部分上，藉由蒸發法或其類似方法以第二歐姆電 極13、一反射層19、一障壁層（未顯示）及第二結合金屬層 22之順序形成第二歐姆電極丨3、一反射層19、一障壁層 (未圖示）及第二結合金屬層22。接著，該構造單元内之第 二結合金屬層22結合至第一結合金屬層21。 以此方式，藉由預先形成該基於氮化物之化合物半導體 發光裝置構造單元確保了該基於氮化物之化合物半導體層 與第-導電基板之間之良好黏著。另外促進了該基於氮化 物之化合物半導體層中之凹槽部分的形成。又，可在該半 導體發光裝置之相對侧面形成複數個電極。 104586.doc -14- 1266462 該第二基板可為諸如藍寶石、尖晶石或鈮酸鋰之絕緣基 板，或可為諸如碳化矽、矽、氧化鋅或砷化鎵之導電基 板。可藉由研磨、拋光或雷射升離來移除該基板。 該反射層係用於向上反射來自該發光層之光。該反射層 1由Ag、A1或與八以昆合之稀土元素（Nd或類似元素）形 成，儘管不侷限於其。 該障壁層係用於防止結合金屬進入該反射層。該障壁層 可由Μο、Νι、Τι或Ni-Ti形成，儘管不侷限於其。該障壁 籲隸佳具有不小於5 nm之厚度。若厚度小於5 nm，則該障 壁層之厚度可變得不均勻，在該狀況下該結合金屬可藉由 不形成該障壁層之區域進入該反射層。 在本發明中，該透明電極可由Pd、Ni或Ni-Au形成，且 可具有不小於1 mn且不多於15 nm之厚度。若厚度超過15 nm則所叙射之光不可透射。若厚度小於1 nm，則歐姆接 觸可降低。 • 在本發明中，上述基於氮化物之化合物半導體發光裝置 構造單元可經由結合金屬層結合，意即其可結合至該第一 導電基板上所形成之第一結合金屬層，以組合該第一導電 基板與该基於氮化物之化合物半導體層，以藉此獲得一基 於氮化物之化合物半導體發光裝置。對於上述結合而言， 可採用共晶結合法，其可在約25〇。〇至約32(rc範圍内之溫 度及約200 N至約3000 圍内之壓力的條件下進行。 在本發明中，一凹槽部分亦可形成於該第一導電基板 中’對於該凹槽部分可採用钱刻。該凹槽部分較佳具有不 104586.doc •15- 1266462 小於2 μιη且不多於15〇 μηι之寬度。若寬度超過15〇 μηι， 則s亥弟一導電基板無法支撐該基於氮化物之化合物半導體 發光裝置構造單元。若寬度小於2 μιη，則難以形成與在該 基於氮化物之化合物半導體發光裝置構造單元中所形成之 凹槽部分相對的凹槽部分。對於蝕刻而言，可採用基於氫 氟酉文之姓刻劑或用於乾式钕刻之基於鹵素之氣體。

如上文所述，在本發明中，當將該第一導電基板與該基 於氮化物之化合物半導體層結合成一片時，可在結合至該 基於氮化物之化合物半導體層前於該第一導電基板中形成 一凹槽部分。當複數個凹槽部分形成於該第一導電基板及 該基於氮化物之化合物半導體層時，則進一步減少用於結 合之面積，藉以確保更可靠的黏著。 在下文中將描述本發明之基於氮化物之化合物半導體發 光裝置之製造方法。本發明之基於氮化物之化合物半導體 發光裝置之製造方法包括在第三基板上形成基於氮化物之 化合物半導體層之步驟、在該基於氮化物之化合物半導體 層上形成-凹槽部分之步驟、在具有該凹槽部分之基於氮 =物之化σ物半導體層上形成第二歐姆電極之步驟、在該 第-歐姆電極上形成第二結合金屬層之步驟、在第一導電 基，上形成第—歐姆電極之步驟、在該第-歐姆電極上形 ::-結合金屬層之步驟、將該第一與第二結合金屬層結 =一起之步驟、移除該第二基板以曝露該基於氮化物之 口物半導體層之—表面的步驟及在該經曝露之表面上形 成透明電極之步驟。 104586.doc -16- 1266462 如上文所解釋，本發明之製造方法特徵在於在該第二基 板上預先形成具有該凹槽部分之基於氮化物之化合物半導 體層、第二歐姆電極及第二結合金屬層，且此構造結合至 包括第一導電基板、第一歐姆電極及第一結合金屬層之第 一導電基板側面上的構造。圖3顯示其中第二基板側面上 之構造與第一導電基板側面上之構造整合成一片之狀態， 其中該第一與第二結合金屬層彼此結合。

以此方式，藉由在基於氮化物之化合物半導體層中形成 該凹槽部分，可減少用於結合之面積，藉以確保該基於氮 ，物之化合物半導體層與該第一導電基板之間之良好黏 著另外可在该裝置頂部及底部形成複數個電極，其經 由結合金屬層結合在—起。此防止了該等歐姆電極之剝落 並確保了良好黏著。因此’可獲得高度可靠之發光裝置。 另外，在本發明之製造方法中，在如圖3所示將第一導 電基板側面上之構造與第二基板側面上之構造整合成一片 後移除第二基板35。當移除第二基㈣時，預先形成之凹 槽=分可分離該等裝置構造，其簡化了該發光裝置分割 過程。其後’在對應於凹槽部分5〇之位置中以與基板表面 垂直，方向將一切割道引入該第一導電基板。沿該切割道 進行该分割過程，且因此勢 裝置。 U圖1中所不之本發明之發光 金明之製造方法中’較佳在結合該第-與第二結合 金屬層則於該第一導電基板上預先形成一凹槽部分… 具體言之’如圖4中所示，纟第-導電基板11上形成第— 104586.doc -17- 1266462 歐姆電極12及第一結合金屬層21前藉由蝕刻來形成凹槽部 分5 1。其後，如圖5中所示，如在上述製造方法之狀況 下，將第二基板側面之構造與第一導電基板側面之構造整 合成一片且移除該第二基板。其後，以與基板表面垂直之 方向將一切割道引入該第一導電基板，至凹槽部分Η之底 部X。該切割道用於分割晶圓，藉以獲得如圖6中所示之基 於氮化物之化合物半導體發光裝置。 以此方式’亦藉由在第一導電基板中形成該凹槽部分， 可進-步在尺寸上減小用於在第一結合金屬層與第二結合 金屬層之間結合之面積，且因此進一步增大結合強度。 在本發明之製造方法中，在第一 ^ 牡弟¥電基板上形成第一歐 姆電極及第一結合金屬層之步驟 稽田電子束（EB)墓發 法、濺鍍法或耐熱蒸發法來進行。 “、、 、 ％仃另外，在基於氮化物之 化合物半導體層上形成第-歐姐堂 7风乐一 &人姆電極之步驟可 法或其類似方法來進行。 由£3蒸發 另外’在本發明之製造方法中，可藉由使用共晶 來將第一結合金屬層與第二結合金屬層結合在—起：二 狀況下，可根據所使用材料來將溫 在此 又，方楚一道Φ甘』 又及昼力設定成適當。 在第一 ¥電基板中形成切割道之+ 外透射型切割器以與基板表面垂直二精由使用紅 對於）凹槽部分之第一導電A 自對應於（或相 ” w 板之背側形成該切割道爽、隹 打。另外，沿該切割道執行 」道來進 行。 ^之步驟可藉由斷裂來進 在下文中’本發明將參昭眘 只例進行詳細解釋。應注意本 104586.doc -18- 1266462 發明並不限於其。 實例1 在本實例中’形成如圖丨中所示之基於氮化物之化合物 半導體發光裝置，如下文詳細解釋。 在用作第一基板35之藍寶石基板上，藉由m〇cvd連續 形成由GaN材料製成之緩衝層36、一 N型基於氮化物之 化合物半導體層33、_多量子牌（mqw)發光層Μ及一 ？型 基於氮化物之化合物半導體層31。具體言之，將GaN緩衝 層36形成為20 nm厚度，將基於氮化物之化合物半導體 層33形成為5 μιη厚度，將MQW發光層32形成為50 nm厚 度且將P型基於氮化物之化合物半導體層31形成為15〇 nm厚度。 接著，在形成於該藍寶石基板上之基於氮化物之化合物 半導體層中形成一凹槽部分5〇。此時採用RIE。將該凹槽 部分之寬度設定為20 μιη，且設定其深度以達到該藍寶石 基板。 其後，在Ρ型基於氮化物之化合物半導體層31上，藉由 瘵發法以一第二歐姆電極13、——反射層19及一第二結合金 屬層22之順序而形成第二歐姆電極13、反射層19及第二結 合金屬層。具體言之，藉由ΕΒ蒸發法，將pd(3 nm)形成為 第一馱姆電極13，將Ag(15〇 nm)形成為一反射層19，將 Mo(5〇 nm)形成為一障壁層（未圖示），及將AuSn(3 及 AU(1〇 nm)形成為第二結合金屬層22。此處，AuSn中所含 之Sn為2〇貝里〇/0。上述Au(1〇 nm)用作用於AuSn層之抗氧 104586.doc •19- 1266462 化膜以此方式’形成—基於氮化物之化合物半導體發光 裝置構造單元。 接著在第導電基板11上形成第一歐姆電極及第一 結合=屬層21。具體言之，使用EB蒸發法，在由si材料製 成之弟 V電基板上形成用作第一歐姆電極12之Ti(15 nm)/Al(150 nm)，且在其上形成用作一障壁層（未圖示）之 Mo(50 nm)及用作第一結合金屬層21之八以(3 。 其後，將具有凹槽部分5〇之基於氮化物之化合物半導體 層與该第-導電基板結合在—起。意即，將上述基於氮化 物之化合物半導體發光裘置構造單元與該第一導電基板整 合成一片。更具體言之，將由Au材料製成之第一結合金屬 層21與第二結合金屬層222AuSn層上之Au層彼此相對排 列，且在290。(：之溫度及300 N之壓力下進行共晶結合以將 其結合在一起。 其後，移除作為第二基板35之藍寶石基板。具體言之， 自该藍寶石基板之鏡面加工背側照射yag_thg雷射光（波 長35 5 nm) ’用於熱分解該藍寶石基板、與該藍寶石基板 形成介面之GaN材料之緩衝層36&n型層33之一部分。 另外’在藉由移除未形成凹槽部分50之藍寶石基板來曝 露之N型層33的一部分上形成一由IT〇(摻雜％之1112〇3)製 成之透明電極17。在透明電極17之中心處形成一 Ν型結合 概墊電極1 8。在Ν型結合襯墊電極1 8上球形結合Αιι導線 10。在第一導電基板]^之背面上進一步形成一歐姆電極 14 °因此，製成該基於氮化物之化合物半導體發光裝置。 104586.doc -20- 1266462 人f以上描述中，其中形成有凹槽部分之基於氮化物之化 ]:半導體層結合至不具有凹槽部分之第一導電基板之晶 圓或者，可在該第一導電基板側面中形成一凹槽部分， 且相關基板可結合至不具有凹槽部分之基於氮化物之化合 物半導體層之晶圓。 根據實例1，在形成於藍寶石基板上之基於氣化物之化 合物半導體層中形成一凹槽部分。此可減少在結合第一導 ”板側面上之曰曰圓與第二基板侧面上之晶圓時的結合表 面的面積’且因此確保在個別側面上形成第一與第二結合 金屬層之間之良好黏著。其增大了結合強度，且進一步確 保了其之間之緊密接觸。結果，防止了第一導電基板關於 該基於氮化物之化合物半導體層之亲“落，並減少了晶片分 割後之晶圓剝落。因此，隨著該製程之產率增大，可提供 便宜之基於氮化物之化合物半導體發光裝置。另外，在該 基於氮化物之化合物半導體層中提供凹槽部分使得可以僅 藉由移除該藍寶石基板來分割該基於氮化物之化合物半導 體層，藉以進一步促進晶片分割。 實例2 在本實例中，製造如圖6中所示之基於氮化物之化合物 半導體發光裝置，如下文詳細描述。 在用作第二基板35之藍寶石基板上，藉由MOCVD法連 績形成一由GaN材料製成之缓衝層36、一 N型基於氮化物 之化合物半導體層33、—MQW發光層32及一p型基於氮化 物之化合物半導體層31。具體言之，在該藍寳石基板上， 104586.doc -21 - 1266462 將GaN緩衝層36形成為30 nm厚度，將N型基於氮化物之化 合物半導體層33在其上形成為5 μπι厚度，將MQW發光層 32在其上形成為5〇nm厚度，及將ρ型基於氮化物之化合物 半導體層31在其上形成為200 nm厚度。 接著’使用RIE在該藍寶石基板上之基於氮化物之化合 物半導體層中形成一凹槽部分5〇。將該凹槽部分之寬度製 成20 μπι且深度達到該藍寶石基板。 接著’在Ρ型基於氮化物之化合物半導體層31(除了凹槽 部分50)之表面上，藉由ΕΒ蒸發法形成一第二歐姆電極 13 反射層19及一第二結合金屬層22。具體言之，將厚 度為3 nm之Pd形成為第二歐姆電極13，將厚度為15〇 nm之

Ag-Nd形成為反射金屬層19，將厚度為5〇 nm之M〇形成為 一障壁層（未圖示），且將厚度分別為3 μιη及1〇 AuSn 及Au形成為第二結合金脣層22。此處，中所含之％ 為20質量％。上述Auffi作用於AuSn之抗氧化膜。以此方 式，製成一基於氮化物之化合物半導體發光裝置構造單 元0 接著，在由Si材料製成之具有一凹槽部分51之第一導電 基板11上，使用EB蒸發法形成第—歐姆電極12及第一結合 金屬層21。具體言之，使用基於氫.氟酸之蝕刻劑，在第一 導電基板11中將凹槽部分51形成為特线度，#中寬度為 2〇 μπα。另外’在該Si基板（除了凹槽部分51)之表面上^將 Ti(15 nm)/Al(l5〇 nm)形成為第一歐姆電極12，將厚度為π 之Mo形成為一障壁層(未圖示)，且將厚度為3二之心 104586.doc -22- 1266462 形成為第一結合金屬層2 1。 其後，藉由將第一與第二結合金屬層結合在一起來將具 有凹槽部分50之基於氮化物之化合物半導體層上的構造與 有凹槽部分51之第一導電基板上的構造整合成一片。意 即’將該基於氮化物之化合物半導體發光裝置構造單元與 該第一導電基板上之構造結合。具體言之，將上述AuSn層 上之上述Au層21與Au層22彼此相對排列，且在29〇〇c之溫 _ 度及200 N之壓力下進行共晶結合以將其結合。 接著，移除該藍寶石基板。具體言之，自該藍寶石基板 之鏡面加工背側照射YAG-THG雷射光（波長355 nm)，用於 - 熱分解該藍寶石基板、與該藍寶石基板形成介面之缓衝層 • 及N型層之一部分，以藉此移除該藍寶石基板。 其後，在藉由移除該藍寶石基板來曝露型層33之約 整個表面上形成ITO(摻雜Sn之In^3)透明電極17。在該透 明電極17之中心處形成一 N型結合襯墊電極18。在N型結 _ 合襯墊電極18上球形結合Au導線1〇。因此獲得該基於氮化 物之化合物半導體發光裝置。 此處，雖然透明電極17形成於N型層33之約整個表面之 上’但其可為分枝形電極。或者，可單獨提供該N型結合 襯墊電極。 在本貫例中，在該Si基板中形成該凹槽部分，且亦在該 藍寶石基板（基於氮化物之化合物半導體層堆疊於其上）上 形成該凹槽部分。與實例1之狀況相比，此可進一步減少 結合該等裝置構造時之結合表面的面積，且進一步改良該 104586.doc •23- 1266462

Si基板及該藍寶石基板上所形成之結合金屬層之間之黏 著。因此，進一步增大了結合強度，且確保了更有利的黏 著。結果，防止了 Si基板關於該基於氮化物之化合物半導 體層之剝落，並減少了晶片分割過程後之晶圓剝落。因 此’改良了製程產率，並可提供便宜之基於氮化物之化合 物半導體發光裝置。 雖然已詳細描述及說明了本發明，但應清楚地瞭解到其 _ 僅作為說明及實例且不能認為是限制，本發明之精神及範 疇僅受附加之申請專利範圍之條款所限制。 【圖式簡單說明】 _ 圖1為根據本發明之一基於氮化物之化合物半導體發光 • 裝置之示意性剖視圖。 圖2為根據本發明之一基於氮化物之化合物半導體發光 裝置構造單元之示意性剖視圖。 圖3為說明其中第一與第二結合金屬層彼此結合以將第 • 一基板側面之構造與第一導電基板側面之構造組合成一片 之狀態的示意性剖視圖。 圖4為說明其中一凹槽部分形成於第一導電基板中之狀 態的示意性剖視圖。 圖5為說明其中第一與第二結合金屬層彼此結合以將第 二基板侧面之構造與第—導電基板侧面之構造組合成一片 之狀態的示意性剖視圖。 圖6為根據本發明之一基於氮化物之化合物半導體發光 裝置之示意性剖視圖。 104586.doc -24- 1266462 圖7為一習知之基於氮化物之化合物半導體發光裝置之 示意性剖視圖。 【主要元件符號說明】 10 導線結合/ A U導線 11 第一導電基板 12 第一歐姆電極 13 第二歐姆電極 14 歐姆電極

17 透明電極 1 8 襯墊電極 19 反射層 20 結合金屬層 21 第一結合金屬層 22 第二結合金屬層 30 基於氮化物之化合物半導體層 3 1 P型層 32 發光層 33 N型層 35 第二基板 3 6 緩衝層 50 凹槽部分 51 凹槽部分 100 導電基板 101 第二歐姆電極 104586.doc -25- 1266462 102 第一歐姆電極 103 P型層 104 活性層 105 N型層 106 負電極 107 正電極 X 凹槽部分5 1之底部

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Claims (1)

1266462 十、申請專利範圍： I 一種基於氮化物之化合物半導體發光裝置，其包含： 一第一導電基板（11); 在該第一導電基板（u)上形成之一第一歐姆電極 (12)； 在該第一歐姆電極（12)上形成之一結合金屬層（20); 在該結合金屬層（20)上形成之一第二歐姆電極（π);及 在邊第二歐姆電極（13 )上形成之一基於氮化物之化合 物半導體層（30)，其中 该基於氮化物之化合物半導體層（3〇)包括至少一 p型層 (31) 舍光層（32)及一 N型層（3 3)，且具有一凹槽部分 (50)或一凹形部分。 2·如請求項1之基於氮化物之化合物半導體發光裝置，其 中該第一導電基板（11)具有一凹槽部分（51)或一凹形部 分0 3.如明求項1之基於氮化物之化合物半導體發光裝置，其 中該第-導電基板⑴）為選自Si、GaAs、Gap、以及㈣ 組成之群之材料的至少一種的半導體。 (如請求項i之基於氮化物之化合物半導體發光裝置，其 中該基於氮化物之化合物半導體層㈣係使用—第二基 板（35)來形成’且該第二基板（35)為藍寶石、尖晶石或 鈮酸經之絕緣基板，或為碳切1、氧化鋅或石中化嫁 之導電基板。 5· U員1之基於亂化物之化合物半導體發光裝置，其 104586.doc 1266462 中該結合金>1層（2G)包括-第—結合金屬層（21)及一第 二結合金屬層（22)。 6.如請求項丨之基於氮化物之化合物半導體發光裝置，其 中》亥、、’D δ孟屬層（20)包括至少兩個由彼此不同之材料形 成或由相同材料形成之層。 7· 一種基於氮化物之化合物半導體發光裝置構造單元，其 包括具有連續形成於一第二基板（35)上之一緩衝層 (36)、一 Ν型層（33)、一發光層（32)及一 ρ型層之基於 氮化物之化合物半導體層（30)，其中該基於氮化物之化 合物半導體層（3 0)具有一凹槽部分（5〇)。 8 ·如明求項7之基於氮化物之化合物半導體發光裝置構造 單元，其中該凹槽部分（50)亦形成於該第二基板（35) 中。

如請求項7之基於氮化物之化合物半導體發光裝置構造 單元，其中該第二基板（3 5)為藍寶石、尖晶石或銳酸鋰 之絕緣基板，或為碳化矽、矽、氧化鋅或砷化鎵之導電 基板。 10·如請求項7之基於氮化物之化合物半導體發光裝置構造 單元，其中在該基於氮化物之化合物半導體層（3〇)上進 一步形成一第二歐姆電極（13)。 u· —種基於氮化物之化合物半導體發光裝置，其具有一第 一導電基板（11)及請求項7中所述之基於氮化物之化合物 半導體發光裝置構造單元，該第一導電基板（11)與請求 項7中所述之基於氮化物之化合物半導體發光裝置構造 104586.doc 1266462 單凡經由一結合金屬層（20)而整合成一片以使得該基於 氮化物之化合物半導體層（30)與該第一導電基板（丨丨）彼此 相鄰。 如請求項11之基於氮化物之化合物半導體發光裝置，其 中该第一導電基板（11)具有一凹槽部分（51)。 U· —種基於氮化物之化合物半導體發光裝置之製造方法， 其包含以下步驟： 在一第一基板（35)上形成一基於氮化物之化合物半導 體層（30); 在該基於氮化物之化合物半導體層（3〇)形成一凹槽部 分（50); 在具有該凹槽部分（50)之基於氮化物之化合物半導體 層（3 0)上形成一第二歐姆電極（13); 在該第二歐姆電極（13)上形成一第二結合金屬層 (22)； 在一弟一導電基板（11)上形成一第一歐姆電極（12); 在该弟一歐姆電極（12)上形成一第一結合金屬層 (21)； 將該第一結合金屬層（21)結合至該第二結合金屬層 (22)； 移除該第二基板（35)以曝露該基於氮化物之化合物半 導體層（30)之一表面；及 在該經曝露之表面上形成一透明電極。 14·如請求項13之基於氮化物之化合物半導體發光裝置之製 104586.doc 1266462 造方法’其中在該第二基板（35)上形成該基於氮化物之 化合物半導體層（3〇)之步驟包括自該第二基板側面以至 少一 N型層（33)、一發光層p2)及一 p型層（31)之順序連續 堆疊至少一 N型層（33)、一發光層（32)及一 P型層（31)之步 驟。 1 5 ·如睛求項13之基於氮化物之化合物半導體發光裝置之製 造方法，其在該形成該第二歐姆電極（13)之步驟與該形 成遠第二結合金屬層（22)之步驟之間包含在該第二歐姆 電極（13)上形成一反射層（19)之步驟，且該形成該第二 結合金屬層（22)之步驟包括在該反射層〇 9)上形成該第 二結合金屬層（22)之步驟。 1 6. —種基於氮化物之化合物半導體發光裝置之製造方法， 其包含以下步驟： 在一第二基板（35)上形成一基於氮化物之化合物半導 體層（30); 在該基於氮化物之化合物半導體層（3〇)上形成一凹槽 部分（50); 在具有該凹槽部分（50)之基於氮化物之化合物半導體 層（3 0)上形成一第二歐姆電極（丨3); 在該第二歐姆電極（13)上形成一第二結合金屬層 (22); 在一第一導電基板（11)形成一凹槽部分（51); 在具有該凹槽部分（51)之第一導電基板（11)上形成一 第一歐姆電極（12); 104586.doc 1266462 在該第一歐姆電極（12)上形成一第一結合金屬層 (21); 將該第一結合金屬層（21)結合至該第二結合金屬層 (22)； 移除該第二基板（35)以曝露該基於氮化物之化合物半 導體層（30)之一表面；及 在該經曝露之表面上形成一透明電極。

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