TWI337373B - Methods of forming semiconductor devices having self aligned semiconductor mesas and contact layers and related devices - Google Patents

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Description

1337373 玖、發明說明： 【相關申請案】 本專利申請案要求下列專利申請案之利益：2002年1 2月 20曰提出之美國臨時專利申請案第6〇/435,213號，標題為 「Laser Diode With Self-Aligned Index Guide And Via」； 2002年12月20日提出之美國臨時專利申請案第6〇/434,914 號，標通為「Laser Diode With Surface Depressed Ridge Waveguide」；2002年12月2〇日提出之美國臨時專利申請案 第 60/434,999 號’標題為「Laser Diode with Etched Mesa Structure」；以及2002年12月20日提出之美國臨時專利申請 案弟 60/435,21 1號’標題為「Laser Diode With Metal Current Spreading Layer」。以上臨時專利申請案揭示之内容均以引 用方式整個併入本文中。 本發明還與下列專利申請案相關：與本份專利申請案同 時提出申請之美國專利申請案__號（律師檔案號碼 5308-280) ’ 標題「Methods Of Forming Semiconductor Mesa Structures Including Self-Aligned Contact Layers And Related Devices」（形成包括自對準接觸層之半導體平台結 構之方法及相關裝置）；與本份專利申請案同時提出申請之 美國專利申請案第_號（律師檔案號碼5308-282)，標 題「Methods Of Forming Semiconductor Devices Including
Mesa Structures And Multiple Passivation Layers And Related Devices」（形成包括平台結構及多個鈍化層之半導 體裝置之方法及相關裝置）；以及與本份專利申請案同時提 90254.DOC -6- 1337373 出申請之美國專利申請案第_號（律師檔案號碼 5308-283)，標題「Methods Of Forming Electronic Devices
Including Semiconductor Mesa Structures And Conductivity Junctions And Related Devices」（形成包括半導體平台結構 及導電連接之電子裝置之方法及相關裝置）。以上美國專利 申請案揭示之内容均以引用方式整個併入本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電子學領域，具體而言，本發明係關於形 成電子半導體裝置及相關結構之方法。 【先前技術】 雷射是一種由於光子之受激發射而產生同調單頻光 (coherent monochromatic light)之光束的裝置。光子之受激 發射還會產生光學增益，而導致雷射產生之光束具有高光 學能量。有數種材料均能夠產生雷射發光效應（⑹丨吨 effect) ’而且包括某高純度晶體（紅寶石為常見的實例）、半 導體、某些類型之玻璃、某些氣體（包括二氧化碳、氦、氬 及氖）以及某些電聚。 最近’已發展出半導體材料之雷材，因此充分利用小型 尺寸、低成本及通常與半導體裝置相關的其他優點。在半 導體技㈣域巾’光子㈣主要角色的裝置稱為「光子」 裝置或「光電」裝置。其次，光子裝置包括發發光二極體 (LED)、光偵測器、光生伏特（Photovoltaic)裝置及半導體雷 射。 庄 發射之輻射具有空 半導體雷射與其他雷射相似處在於
90254.DOC 1337373
間與時間時間同調性（spatial and temporal coherence)。如 上文所述，雷射輻射具高度單頻（即，屬於窄頻寬），並且 還會產生高度指向性光束。但是，半導體雷射在多方面上 不同於其他雷射。例如，在半導體雷射中，量子轉變 (quantum transition)與材料之價帶屬性（band property)相關 ;半導體雷射的尺寸可能非常緊密，而會具有非常窄的主 動區域，以及較大的光束離散；接面媒體的屬性可能會極 度影響半導體雷射的特性；以及對於P-N接面型雷射而言 ，會藉由將正向電流傳遞通常二極體本身來產生雷射發光 作用。整體而言，半導體雷射可提供極高效率之系統，並 且可藉由調變整個裝置引導的電流加以控制。此外，因為 半導體雷射具有極短之光子有效期限，所以可用來產生高 頻調變。其次，緊密的尺寸及此類高頻調變的能力促使半 導體雷射成為適用於光纖通信的重要光源。
廣泛而言，半導體雷射的結構應提供用以建立可發生光 放大之共振腔（resonant cavity)的光侷限（optical confinement)，以及用以產生促使受激發射發生之高電流密 度的電侷限（electrical confinement)。此外，為了產生雷射 效應（輻射受激發射），半導體可能是一種直接能隙（direct bandgap)材料，而不是間接能隙材料。如熟悉半導體特性 者所知，在直接能隙材料中，從價電帶（valence band)轉變 成導電帶（conduction band)的電子轉變不需要改變電子晶 格動量（crystal momentum)。坤化鎵及氮化鎵是直接能隙半 導體之實例。在間接能隙半導體中，有另一種狀況存在；
90254.DOC 1337373 即，價電帶與導電帶之間的電子轉變需要改變電子晶格動 量。矽及碳化矽是此類間接半導體的實例。
Sze, Physics of Semiconductor Devices 第二版（1981)第 704頁至第742頁中提供半導體雷射之理論、結構及運作的 有用解說，文獻中包括光侷限及電侷限之說明，這些頁之 内容以引用方式整個併入本文中。
如熟悉LED及雷射等光學裝置技術者所知，一既定半導 體材料可產生之電磁輻射（即，光子）的頻率可能是材料頻 帶之作用。頻帶愈小，產生的能量愈低，波長光子愈長； 而材料頻帶愈大，產生的能量愈高，波長光子愈短。例如 ，常運用在雷射的一種半導體為磷化鋁銦鎵（AlInGaP)。因 此，這項材料的頻帶（實際上，頻帶範圍取決於所含之每項 元素的mole(摩爾）或atomic(原子）分數），AlInGaP可產生的 光線可能被限制在可見光光譜的紅色光部分，即，約600 至700奈米（nm)。為了產生具有光譜之藍色光或紫外光部分 波長的光子，可使用具有相對大頻帶的半導體材料。第三 族氮化物材料（例如，氮化鎵（GaN) '三元合金氮化銦鎵 (InGaN)、氮化鋁鎵（AlGaN)及氮化鋁錮（AlInN)以及四元合 金氮化鋁鎵銦（AlInGaN))都是適用於藍色光或紫外光雷射 的受注目的候選材料，這是因為這些材料都具有相對高的 頻帶（就GaN而言，室溫下為3.36 eV)。因此，已證實以第 三族氮化物為基礎的雷射二極體發射370至420 nm範圍内 的光線。 數項共同讓渡之專利及共同申請之專利申請案同樣揭示
90254.DOC 1337373 光電裝置之設計及製造。例如，美國專利案號6’459,1〇〇、 6,373,077 ' 6,201,262 ' 6,187,606 ' 5,912,477^.5,416,342 中發表各種以氮化鎵為基礎之光電裝置的方法及結構°美 國專利第5,838,706號發表低應力雷射二極體結構°發佈之 美國專利第20020093020及第2〇〇2〇〇22290號發表適用於II 化物為基礎之光電裝置的蟲晶結構°下列美國專利申請案 說明各種金屬接觸結構及接合方法（包括覆晶接合方法）. 發佈之美國專利申請案第20020123 164號及發佈之美國專 利申請案第 030045015號’標題為「Flip Chip Bonding of Light Emitting Devices and Light Emitting Devices Suitable for Flip-Chip Bonding」；發佈之美國專利申請案第 20030042507號，標題為「Bonding of Light Emitting Diodes
Having Shaped Substrates and Collets for Bonding of Light Emitting Diodes Having Shaped Substrates」；以及發佈之美 國專利申請案第20030015721號，標題為「Light Emitting Diodes Including Modifications for Submount Bonding and Manufacturing Methods Therefor」。美國專利第 6,475,889 號中說明乾式蝕刻法方法。下列美國專利申請案說明適用 於氮化物光電裝置之鈍化方法：美國專利申請案序號第 08/920,409號，標題為「Robust Group III Light Emitting Diode for High Reliability in Standard Packaging
Applications」；以及發佈之美國專利申請案序號第 20030025121號，標題為「Robust Group III Light Emitting Diode for High Reliability in Standard Packaging 90254.DOC -10- 1337373
Applications」>下列美國專利申請案說明適合運用在氮化 物雷射二極體之主動層結構：發佈之美國專利申請案序號 第 20030006418 號，標題為「Group III Nitride Based Light
Emitting Diode Structures with a Quantum Well and Superlattice, Group III Nitride Based Quantum Well Structures and Group III Nitride Based Superlattice Structures」；以及發佈之美國專利申請案序號第 20030020061 號，標題為「Ultraviolet Light Emitting Diode」 。前面提及之所有專利、專利申請案及發佈之專利申請案 的内容均以引用方式整個併入本文中。 但是，在製造及/或後續封裝期間，習知半導體雷射裝置 的易損部分可能會受損。另外，習知半導體雷射裝置的電 氣易損部分會導致洩漏電流、電短路及/或增加雷射發光臨 限值（lasing threshold)。 【發明内容】
根據本發明具體實施例，形成一半導體裝置之方法可包 括：在一基板上形成一半導體層；在該基板對面之該半導 體層上形成一導電層；以及位於該半導體層對面在該導電 層上形成一光罩。當維持該光罩以界定一半導體平台時， 可選擇性去除藉由該光罩所曝露之該導電層及該半導體層 的多個部分，該半導體平台具有介於該光罩與該基板之間 的多個平台側壁及一位於該基板對面的平台表面，並且在 介於該半導體平台與該光罩之該平台表面上界定一接觸層 。可在該光罩及該等平台側壁上形成一純化層，並且可去 90254.DOC -11 - 1337373 除該光罩及該光罩上之該純化層的多個部分。且體而〜 該接觸層可提供接料該半導體平台的歐姆接觸Γ 5 當選擇性去除該金屬層之多個部分時，會在該光罩之該 等侧壁上重新沈積該導電層的副產品。據 電層時，可增加該光罩的有效寬产。&& 千日]令政見度。此外，孩平台可被配 置成、，為該半導體結構中之—發光裝置提供絲限或電流 侷限<至：> -項。另外，該等平台側壁可能無導電接觸層。 該半導體層可能是如第⑴族氮化物半導體材料等第 III-V族半導體材料’並且形成該半導體層可包括形成一蟲 晶半導體層。另外，該半導體層可包括一第一導電率類型 (如N型）炙第一層，以及位於該基板對面之位於該第一層上 的一第二導電率類型（如p型）之第二層。具體而言，去除該 半導體層之多個部分可包括去除該第二導電率類型之該第 二層，但不去除該第一導電率類型之該第一層。在替代方 农中，去除該半導體層之多個部分可包括去除該第一層及 該第二層之多個部分。此外，該半導體層可包括一介於該
第一層與該第二層之間的主動層。 該平台中所包括的該半導體層之多個部分的厚度約〇 J 至5微米或以上範圍内，具體而言，該平台中所包括的該半 導體層之多個部分的厚度小於約25微米。此外，位於界接 該接觸層處之該平台表面的寬度為約1至3微米或以上範圍 内。 去除遠光罩及位於該光罩上之該純化層的多個部分後， 根據本發明具體實施例之方法還包括在該平台表面上及環
90254.DOC -12· 1337373 繞該接觸層之該鈍化層的多個部分上形成一導電覆蓋層。 該導電覆蓋層可包括一金屬層，例如，一層鎳（Ni)、金（Au) 、鉑（Pt)、鈦（Ti)、鎢（W)、翻（Mo)、鈕（Ta)及/或鈀（pd)。 該純化層可包括一絕緣層，例如，一層氮化碎、氧化碎及/ 或氧化鋁。另外’形成該鈍化層可包括使用化學氣體沈積 (chemical vapor deposition; CVD)、電漿增強型化學氣體 沈積(plasma enhanced chemical vapor deposition ; PECVD) 、低壓化學氣體沈積（low pressure chemical vapor deposition ; LPCVD)、濺鍍及/或電子束蒸鍍（6如抓 evaporation)來沈積該鈍化層。 該接觸層可包括多個内斜側壁及一位於該平台表面對面 之接觸表面，其中該鈍化層延伸至該接觸層之該等内斜側 土上，以及其中5玄接觸層之該接觸表面無該純化層。此外 ，鄰接該接觸表面的該等内斜側壁之多個部分可能無該鈍 化層。該半導體平台的多個側壁可具有相對於該基板之一 第-斜率’而該接觸層的多個側^可具有相對㈣基板之 一第二斜率，並且該第—斜率可能大於該第二斜率。此外 ’選擇性去除該導電層及該半導體層之多個部分可包括乾 式蝕刻法該導電層及該半導體層之多個部分。 根據本發明附加具體實施例’形成—半導體裝置之方法 可包括H板上形成—半導體結構，#中該半導體結 構具有多個平台側壁及—位於該基板對面之平台表面。在 該平台表面上形成一接觸層’其中該接觸層具有多個側壁 及一位於該平台表面對面之# 玛〈筏觸表面，以及其中該接觸層
90254.DOC -13- 1337373 實質上橫跨整個平台表面延伸。在該等平台側壁上及鄰接 孩平台表面的該等接觸層側壁之多個部分上形成—純化層 ’並且該鈍化層實質上曝露該接觸層的整個接觸表面。 該半導體結構可包括p„_v族半導體材料，例如，第⑴ 族氮化物半導體材料。此外，該半導體結構可包括一第一 導電率類型(如N型)之第一層’以及位於該基板對面之位於 該第一層上的一第二導電率類型（如P型）之第二層。該等平 台側壁可曝露該第二導電率類型之該第二層的多個部分， 但不曝露該第一導電率類型之該第一層的多個部分。在替 代方案中，該等平台側壁可曝露該第一導電率類型之該第 層的多個部分，以及曝露該第二導電率類型之該第二層 的多個部分。該半導體結構還可包括一介於該第一層與該 弟·一層之間的主動層。 孩平台中所包括的該半導體結構之多個部分的厚度約 0.1至5微米或以上範圍内，具體而言，該平台中所包括的 該半導體結構之多個部分的厚度小於約2 5微米。此外，該 半導體結構之該平台表面的寬度為約1至3微米範圍内。 根據本發明具體實施例之方法可包括在該接觸層之多個 曝露部分上及環繞該接觸層之該鈍化層的多個部分上形成 一導電覆蓋層《該導電覆蓋層包括一金屬層，例如，一層 鎳（Ni)、金（Au)、鉑（Pt)、鈦（Ti)、鎢（W)、鉬（Mo)、钽（Ta) 及/或他（Pd)。該純化層可包括一層絕緣材料，例如，氮(化 矽、氧化矽及/或氧化鋁。另外，形成該鈍化層可包括使用 化學氣體沈積（chemical vapor deposition; CVD)、電漿增 90254.DOC -14- 1337373 強型化學氣體沈積（plasma enhanced chemical vapor deposition ; PECVD)、低壓化學氣體沈積（i〇w pressure ' chemical vapor deposition ; LPCVD)、濺鍍及/或電子束蒸 · 鍍（e-beam evaporation)來沈積該鈍化層β 該等接觸層側壁可能是向内斜，而該鈍化層延伸至位於 該平台表面對面的該接觸層之該等内斜側壁上。此外或在 替代方案中，該半導體結構的該等平台側壁可具有相對於 該基板之一第一斜率，而該等接觸層側壁可具有相對於該 基板之一第二斜率，並且該第二斜率小於該第一斜率。 0 在形成該鈍化層之前，可在位於該半導體基板對面之該 接觸層上維持一光罩，並且形成該鈍化層可包括在該光罩 上形成該純化層。在形成該純化層之後，可去除該光罩及 該光罩上之該鈍化層的多個部分。據此，可使該接觸層的 接觸表面維持無該鈍化層，而不需要使用為了形成一穿過 該鈍化層之通道孔的光罩作業。此外，形成該半導體結構 及形成該接觸層可包括：在該基板上形成一半導體層；在 該半導體層上形成一導電層；以及位於該半導體層對面在 0 汶導4層上形成該光罩。接著，可去除藉由該光罩所曝露 _ 的该導電層及該半導體層的多個部分，以構成該接觸層及 該半導體結構。該鈍化層還可曝露鄰接該接觸表面的該等 ， 接觸層側壁之多個部分。 根據本發明附加具體貫施例，一種半導體裝置可包括： 一基板；以及一在該基板上之半導體結構，其中該半導體 結構具有多個平台側壁及一位於該基板對面之平台表面。
90254.DOC •15- 1337373 一接觸層係位於該平台表面上， -位於該平台表面對面之接觸表二“=個㈣及 橫跨整個平台表面延伸。一鈍 ’冑層實質上 , r 化層係位於該等平么制薜卜 及#接該平台表面的該等接觸層側壁之多個: 該純化層實質上曝㈣接觸層的整 ，並且 該半導雜結構可包一族半導:材表料面例 族氮化物半導體磐。該半導體結射包括 以及位於該基板對面之位於該二 層卜弟一導电率類型（如ρ型）之第二層。此外， 台側壁可曝露該第二導電率類型之該第二層的多個〜 但不曝露該第-導電率類型之該第—層的多個部分。: 代方案中，該等平台側壁可曝露該第_導電率類型之4 -層的多個部分’以及曝露該第二導電率類型之該第：戶 的多個部分。該半導體結構還可包括—介㈣第-層與i 第二層之間的主動層。 該平台中所包括的該半導體結構之多個部分的厚度約 0.1至5微米或以上範圍h ’具體而言，該平台中所包括的 該半導體結構之多個部分的厚度小於約25微米。該半㈣ 結構之該平台表㈣寬度為約⑴微米範圍内。 a 該半導體裝置還可包括-導電覆蓋廣，其位於該接觸層 之多個曝露部分上及環繞該接觸層之該鈍化層的多個部分 上。該導電覆蓋層可包括—金屬層，例如，一層鎳⑽、 金⑽）、銘⑼、鈥⑼、鶴（w)、姻_、㉟⑽及/钱 ⑽。該鈍化層可包括一層絕緣材料，例如，氮化石夕、氧 90254.DOC -16- 1337373 化碎及/或氧化銘。 該等接觸層側壁可能是向内斜，而該聽層延伸至位於 A平口表面對面的該接觸層之該等内斜側壁上。另外，該 純化層還可曝露鄰接該接觸表面的該等接觸層側壁之多: 部刀此外涘半導體結構的該等平台側壁可具有相對於 A基板之帛斜率，而該等接觸層側壁可具有相對於該 基板之-第二斜率，並且該第二斜率小於該第—斜率。 【實施方式】 現在將參考用以呈現本發明較佳具體實施㈣附圖來詳 細說明本發明^然而’本發明可運用不同形式具體化，並 且不應視為限於本文中提出的具體實施例。而且，提供這 些具體實施例以徹底且完整發表本發明，並且將本發明的 範蜂完整傳達給熟知技藝人士。在圖式中，基料楚明白 考量而誇大層及區域的厚度。還應明白，當將—層聲稱係 「位於另-層或基板上」時，可能為直接在另一層上或可 能有介於層間的中間層。還應明白，當將一元件聲稱係 「耦接」A「連接」另一元件時，可能為直接耦接或連接 另-几件’或可能有介於^件間的中^件。整份說明書 中相似的數字代表相似的元件。另& 一 「士 「 忏另外，本文中會使用相對 用a垂」及水平」來描述如圖所示之相對於基板或 基底層的關係。應明白，這些用詞預定涵蓋除 之定位外的不同裝置定位。 " 係以摻雜如鎂等P雜質 p型氮化物半導體材料 第III族氮化物半導體材料可能 (摻雜物）之P型材料所製成。然而， 90254.DOC •17- 1337373 會提供相對低的載體活化率（carrier activation rate)及相對 低的載體遷移率（carrier mobility)。據此，P型氮化物半導 · 體材料具有相對高電阻率之特徵。因為雷射二極體需要相 . 對高的電流位準以提供雷射發光條件，所以有助於p型氛 化物半導體材料儘可能覆蓋更多表面的歐姆接觸。 · 圖1顯示提供以P型第ΠΙ族氮化物基礎之雷射二極體的 歐姆接觸之結構的斷面圖。如圖1所示，一雷射結構2丨〇包 括一基板212，在該基板212上形成含一種或一種以上第ΠΙ · 族氮化物材料的磊晶半導體結構2 14。該磊晶半導體結構 | 14*7匕括Ν型層215' — Ρ型層217以及一介於該ν型層與 泫Ρ型層之間的主動層216。該主動層216可包括任何數量 的不同結構及/或層及/或其組合，例如，單一或多重量子 井雙異負結構及/或超晶格。該主動層216還可包括光侷 限層及電流侷限層，用以在裝置中激發雷射作用。 可基於光侷限及電流侷限之目的，將該磊晶半導體結構 214的多個部分加以分割成一平台結構22〇。一鈍化層218 可保護及隔離該Ρ型層217的曝露表面。該鈍化層218可能 _ 是一層絕緣材料，例如，二氧化矽、氮化矽、氧化鋁及/ . 或其組合。 涊雷射結構210可包括一位於該ρ型層217上之第一歐姆 接觸層226以及一位於該磊晶半導體結構214對面之該基板 212上的第二歐姆接觸層227。可在該鈍化層218及該第一 歐姆接觸層226上提供一金屬覆蓋層224，以便提供用於互 連裝置210與-外部電路的導電路徑。該金屬覆蓋層還
90254.DOC •18· 1337373 可提供裝置210的某光侷限。 雖然圖中將該第二歐姆接觸層227描繪在該基板212上， 但是可在該N型層2 15上配備歐姆接觸層227»在圖1所示的 裝置中’該基板212可包括如n型碳化矽等導電材料，以提 供一具有一「垂直」電流路徑的「垂直」裝置，該「垂直」 電流路徑係介於該第一歐姆接觸層226與該第二歐姆接觸 廣227之間且穿過該磊晶半導體結構214及該基板212。換 β之’該裝置的陽極及陰極係位於該基板212的對邊。在 「水平」裝置中，例如，可將該第二歐姆接觸層定位在該 Ν型層215的一曝露部分上，以至於該等兩個歐姆接觸皆位 於該基板的同邊。 如圖1所示，位於該Ρ型層217上的該第一歐姆接觸層226 可被形成在一通道222内，該通道222已貫通該鈍化層218 ，而得以曝露該平台220之表面22〇八的一部分。具體而言 ，可備製該平台220的方式如下：形成一磊晶半導體層、在 該磊晶半導體層上形成一光阻層、將該光阻層圖案化以曝 露該磊晶半導體層之多個部分（使用名為光微影法之技術） 以及蝕刻該磊晶半導體層之該等曝露部分，而得以構成該 平台220。接著，包括該平台22〇的該磊晶半導體結構2 i4 被該鈍化層21 8覆蓋，並且可在該鈍化層上形成且圖案化 (使用光微影法）一第二圖案化之光阻層，以曝露該鈍化層 之欲形成該通道之部分。接著，可蝕刻該鈍化層之該曝露 部分以構成用以曝露該平台表面22〇A之一部分的該通道 122。 90254.DOC -19- 1337373
接著，可在藉由該通道222所曝露之該平台表面220A的 該部分上沈積一層金屬，例如，鎳、銘、紅及/或其組合。 然而，如上文所述之兩個光微影法步驟的容限，可能會造 成難以對齊該通道222與該平台表面220A。據此，必須將 該通道222圖案化成為顯著比該平台表面220A窄，促使該 鈍化層21 8可延伸至該平台表面220A的多個重要部分，並 且促使該歐姆接觸層226不會接觸到該平台表面220A的該 等重要部分。因此，從該歐姆接觸層226行進到該平台表面 220A的電流會非均勻地分佈於整個平台，並且裝置效能可 能會降級。
如圖1所示，該鈍化層2 1 8可覆蓋該平台220的多個邊角 2 11。該等平台邊角2 11可能是該結構的電氣易損區域，並 且該鈍化層可提供平台邊角保護。具體而言，當沈積該金 屬覆蓋層224時，會希望保護該等平台邊角211。如果沈積 該金屬覆蓋層224過程中未保護該等平台邊角，則源自於該 金屬覆蓋層的金屬會向下遷移至該平台220側壁，這會造 成電流洩漏、電氣短路及/或增加雷射發光臨限電壓。在該 平台220 A之該等平台邊角211上提供該鈍化層218還可保 護平台側壁不受如高溼度等環境條件影響。 圖2顯示一種根據本發明具體實施例之雷射二極體結構 。如圖2所示，一雷射二極體結構30可包括一基板12及一 磊晶半導體結構14，該磊晶半導體結構14含第III-V族半導 體材料等半導體材料，具體而言，含如第III族氮化物半導 體材料等半導體材料。該磊晶半導體結構14可包括一 N型 90254.DOC -20- 1337373 層15及一 P型層丨7。該磊晶半導體結構14還可包括一介於 該N型層與該p型層之間的主動層16。 忒基板1 2可包括一種材料，例如具有如2H、4H、6H、 8H、15R及3C等多型之N型碳化石夕；藍寶石；氣化嫁；及/ 或氮化鋁。藉由提供一導電基板，就可提供一「垂直」裝 置，而得以提供一穿過該磊晶半導體結構14及該基板12的 電流路徑。如圖2所示，在位於該基板12對邊的歐姆接觸層 36與27之間提供一「垂直」電流路徑。在替代方案中，可 提供 水平」裝置，使该等歐姆接觸位於該基板的同邊 ，在此情況下，該基板可能是絕緣、半絕緣或導電。 m主動層16包括任何數量的不同結構及/或層及/或其組 合。例如，該主動層16可包括單一或多重量子井、雙異質 結構及/或超晶格。該主動層16還可包括光侷限層及/或電 流侷限層’用以在裝置中激發雷射作用。 將該磊晶半導體結構14的多個部分加以分割成一半導體 平台20，例如，為了提供光侷限及電流侷限。如圖2所示， 該P型層⑽-部分可被包括該平台2()内，而不需要將該n 型層15的任何部分包括該平台2〇中。在替代方案中，可將 孩王動層16及/或該N型層15的多個部分或所有部分包括該 平台2〇中。該平台20的厚度（例如，藉由用於形成該平台的 蝕刻深度來決定）可能在約0.丨至5微米範圍内，具體而言， 該平台的厚度小於約2.5微米。該平台表面2〇A的寬度（如 圖3之斷面圖所示）可能在約1至3微米範圍内，並且該平台 的長度（垂直於如圖2之斷面圖）可能顯然較大。
90254.DOC -21 · 1337373 如圖2所示’可將該歐姆接觸層36形成在該平台表面2〇a 上’並且可將該歐姆接觸層27形成在位於該平台20對面之 該基板12上。另外如圖2所示，該歐姆接觸層36可能實質 上直接接觸該平台表面20A的整個寬度。 鈍化層34可保護且隔離該p型層丨7的多個曝露表面，並 且該鈍化層34可能是一層絕緣材料，例如，二氧化矽、氮 化矽、氧化鋁及/或其組合。另外，可使用沈積技術來形成 該純化層，例如，電漿增強型化學氣體沈積（PEcVD)、低 壓化學氣體沈積（LPCVD)、化學氣體沈積（CVD)、濺鍍及/ 或電子束蒸鍍。如圖所示，該鈍化層34可延伸而遍佈該平 台表面20A的整個周邊部分’藉以覆蓋該平台2〇中位於該 平台表面20A與平台側壁交接處的潛在易損邊角部分。該 鈍化層34還可覆蓋該歐姆接觸層36的多個斜侧壁部分。金 屬覆蓋層24可包括一層金屬，例如，鎳（Ni)、金（Au)、鉑（pt) 、鈦（Ti)、鉬（Mo)、钽（Ta)、鈀（Pd)及/或其組合。如圖所示 ’該金屬覆蓋層24可能接觸於該歐姆接觸層36，以促進該 雷射二極體與一外部裝置的電接觸，例如，該歐姆接觸層 可提供一佈線表面，及/或用電連接另一裝置的其他粘合表 面。 圖3A至3F顯示根據本發明第二項具體實施例之雷射二 極體製造方法的斷面圖。如圖3 A所示，一雷射二極體前軀 體結構可包括一磊晶半導體結構14,，而該磊晶半導體結構 14’可包含一N型層15及一P型層17、該磊晶半導體結構還 可包括一介於該N型層與該P型層之間的主動層16 ^此外， 90254.DOC •22- 1337373 金屬層42可包括一金屬堆疊，用以提供歐姆接觸以接觸 位於該基板12對面的該磊晶半導體結構14，。除了提供提供 歐姆接觸以接觸於該磊晶半導體結構14，以外，該金屬層 42的一金屬堆疊還可包括其他層，例如，障壁層及/或粘 合層，例如，發佈之美國專利申請案第2〇〇3〇〇45〇15號（序 號1〇/185,252)以及發佈之美國專利申請案第2〇〇3〇〇425〇7 號（序號10/185，350)中的說明所述，其内容均以引用方式整 個併入本文中。在該金屬層42，上提供一光罩44，以曝露該 金屬層42’及該磊晶半導體結構丨4，的多個部分。例如，該光 罩44可能是一種使用光微影法所圖案化的光阻光罩。在替 代方案中，泫光罩44可能是一層另一種材料，其可抵抗用 來蝕刻該金屬層42’與磊晶半導體結構14,的蝕刻化學。 如圖3B所不，可使用（例如）乾式蝕刻法來選擇性去除藉 由該光罩44所曝露的該金屬層42，及該磊晶半導體結構14, 之多個部分，以提供該歐姆接觸層42及含該p型層17的該 平ϋ20 °雖然圖中描繪出該平台20僅曝露該P型層17的多 個部分’但是可將該磊晶半導體結構14，的多個曝露部分去 除至較深的深度’促使所有ρ型層17皆被包含在該平台中 ’以至於該主動層丨6的所有或多個部分被包含在該平台中 ’及/或該N型層15的所有或多個部分被包含在該平台中。 例如’可將該金屬層42,及該磊晶半導體結構14,的多個曝露 部分向下去除至該基板12。 可使用乾式蝕刻法來去除該金屬層42,及該磊晶半導體 結構14’的多個曝露部分，例如，反應性離子蝕刻法
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(Reactive Ion Etch ; RIE)、電子粒子迴旋加速器共振 (Electron Cyclotron Resonance ; ECR)電漿姓刻及/或電感搞 合電敵（Inductively Coupled Plasma ; ICP)姓刻。具體而言 ’可在含氯（Cl2)蝕刻劑的氬（Ar)環境中，使用乾式蝕刻法 來蝕刻該金屬層及該磊晶半導體結構。例如，在壓力為約5 至50 mTorr範圍内以及RF(射頻）功率約200至l〇〇〇W範圍内 的RIE反應裝置中，氬的流速可為約2至40 seem，以及氯的 流速可為約5至50 seem。這些蝕刻參數僅作為實例，並且 可使用其他蝕刻參數。
圖3C及圖3D顯示平台蝕刻完成後該歐姆接觸層42與該 光罩44之交點的詳細圖式。如圖3C所示，隨著蝕刻進展到 金屬層42'以構成該歐姆接觸層42，殘餘物45會在該光罩44 的側壁44A上增長。該殘餘物45起因於蝕刻該金屬層42,之 材料重新沈積。具體而言’當乾式蝕刻法該金屬層42,時， 反應離子41衝擊會不斷衝擊該金屬層42,(如圖3D所示），並 且該等反應離子41會實際上去除該金屬層42·的曝露部分 。蝕刻如離子4 1及/或被蝕刻之材料的副產品會形成殘餘物 45，這是隨著蝕刻金屬層421的進展而在該光罩44側壁上增 長的殘餘物。因為殘餘物45會隨著蝕刻進展到該金屬層42, 而有效增加該光罩44的寬度’所以隨著蝕刻深度遞增，可 能會遮住/掩蔽該金屬層42'的增加區域而不被蝕刻，因此 ，該歐姆接觸層42的側壁42 A可能會向内斜或向内傾。 一旦已徹底蝕刻該金屬層42,以提供該歐姆接觸層42,而 且開始蝕刻該P型層17,，就可能減少及/或排除蝕刻如殘餘 90254.DOC -24- 1337373 物45等Μ產品會重新沈積在該等光罩側壁“A上。據此， β半導體平台2〇之側壁相對於該基板的斜率大於該歐姆接 觸層42之側壁42Α相對於該基板的斜率。 如圖3Ε所tf，一鈍化層34會形成在該ρ型層口的曝露部 刀上、形成在該光罩44上以及形成在該歐姆接觸層42之斜 面側壁的多個部分上。該鈍化層34可包括—層絕緣材料， 例如，氮化矽、二氧化碎及/或氧化銘。另外，可使用沈積 技術來形成該純化層34’例如’電漿增強型化學氣體沈積 (PECVD)、低壓化學氣體沈積(LpcvD)、化學氣體沈積 (CVD)、濺鍍及/或電子束蒸鍍。根據某些具體實施例，該 鈍化層34的厚度可稍微大於蝕刻該半導體層的深度❶該鈍 化層34的厚度可在約〇.1至2微米範圍内，而且蝕刻該半導 fla層的衣度稍微小於該純化層的厚度。 因此該歐姆接觸層42的側壁可能是向内斜，所以位於該 歐姆接觸層42之該等内斜側壁上的該鈍化層34之多個部分 38會覆蓋該半導體平台20的多個邊角部分。因此，該純化 層3 4之該等部分38為該半導體平台20的該等邊角部分提供 電氣及/或物理保護。接著，可使用揮發（lift_〇ff)技術來去 除該光罩44及位於該光罩上之該純化層34的多個部分。於 是’該鈍化層34之覆蓋該半導體平台20的多個部分38可有 效提供一自對準通道’並且該自對準通道環繞且保護著該 歐姆接觸層42。換言之’用於圖案化該歐姆接觸層42及該 半導體平台20的同一光罩也被用來界定該歐姆接觸層之曝 露到該鈍化層的接觸表面。 90254.DOC -25- 1337373 接著，可在該鈍化層34上以及該歐姆接觸層42之曝露部 分上沈積一金屬覆蓋層50，如圖3F所示。該金屬覆蓋層可 能是一層金屬，例如，鎳（Ni)、金（Au)、鉑（Pt)、鈦（Ti)、 ， 偽CW)、4目（Mo)、钽（Ta)、鈀（Pd)及/或其組合。因此，該半 導體平台20的多個部分38界定一自對準通道，以允許介於 該歐姆接觸層42與該金屬覆蓋層5〇之間接觸，同時減少介 於孩金屬覆蓋層50與該p型層之間接觸的可能性。藉由減 少介於該金屬覆蓋層50與該半導體平台2〇之間接觸的可能 · 性’就可能減少洩漏電流、電短路及/或臨限電壓，圖4顯 _ 不根據本發明具體實施例之半導體雷射結構的照片β 將參考圖5來討論本發明附加具體實施例。如圖5之斷面 圖所示’根據本發明具體實施例之半導體裝置可包括一基 板112以及一位於該基板112上的半導體結構114，該半導 體結構114包含一半導體平台12〇，而該半導體平台12〇具 有多個半導體平台侧壁12〇Α及一位於該基板i丨2對面的半 導體平台表面120B。位於該半導體平台表面i2〇B上的一歐 姆接觸層136可包括側壁136A以及一位於該半導體平台表 f 面120B對面的接觸表面136B，並且該歐姆接觸層136實質 k 上橫跨整個該半導體平台表面12〇b延伸。可在該等半導體 平台側壁120 A上及鄰接該半導體平台表面丨2〇B的該等歐 姆接觸層側壁1 36A之多個部分上形成一鈍化層丨34，並且 β鈍化層134可實質上曝露該歐姆接觸層136的整個接觸表 面136Β。該鈍化層134還可曝露鄰接該接觸表面U6B的該 等歐姆接觸層側壁136 Α之多個部分。
90254.DOC -26- 1337373 具體而言，該接觸層136A可能是内斜，而該鈍化層i34 可延伸至鄰接該等半導體平台側壁120A的該等歐姆接觸 層侧土之泫等内斜侧壁上。鄰接該半導體平台表面1 2〇b 的該等歐姆接觸層側壁136A之多個部分可能被該鈍化層 134覆盍，並且鄰接該接觸表面13印的該等歐姆接觸層側 壁136A之多個部分可能無該鈍化層134。此外，該半導體 結構114的該等半導體平台侧壁12〇A可具有相對於該基板 之一第一斜率，而該等歐姆接觸層側壁136Λ可具有相對於 孩基板之一第二斜率，其中該第二斜率小於該第一斜率。 藉由在鄰接該半導體平台表面的該等歐姆接觸層側壁 136A之多個部分上提供該鈍化層134，該鈍化層就可保護 介於該等半導體平台側壁120A與該半導體平台表面12〇b 之間的半導體平台1 2〇之多個邊角部分。如圖5所示，該半 導體裝置還可包括一導電覆蓋層124，該導電覆蓋層124位 於該鈍化層134上以及該歐姆接觸層136之多個曝露部分上 。具體而言，該導電覆蓋層124可提供電接觸以接觸該接觸 表面136B以及該等歐姆接觸層側壁136A之多個曝露部分 ，以提供一穿過該半導體結構114之該半導體平台12〇的電 流路徑。此外’可在該基板112上之該半導體結構114的對 面提供一第二接觸層127’以便在該導電覆蓋層ι24與該第 二接觸層127之間界定一穿過該歐姆接觸層136、該半導體 結構114及該基板11 2的「垂直」電流路徑。在替代方案中 ，可在鄰接該半導體結構114之該基板112的表面上提供_ 苐一接觸層’或在鄰接該半導體平台之該半導體結構114 90254.DOC -27- 1337373 的表面上提供一第二接觸層，以便界定一「水平」電流路 徑。 根據本發明特定具體實施例，該半導體結構114可包括一 第一導電率類型之第一層，以及在該基板112對面之位於該 第一層上的一第二導電率類型之第二層。具體而言，該第 一層可能是N型層，而該第二層可能是P型層，以便在該等 層之間界定一 P-N接面。此外，該半導體裝置可能是發光 裝置，以便響應通過該P-N接面的電流而發射光線。具體 而言，該半導體裝置可能是半導體雷射，以便從平行於該 基板且垂直於該斷面圖平面的該半導體結構114發射出同 調光線。 該等半導體平台側壁120A可曝露該第二導電率類型之 該第二層的多個部分，但不曝露該第一導電率類型之該第 一層的多個部分。據此，該P-N接面可能位於在該半導體 平台120下方的該半導體結構114中。在替代方案中，該等 半導體平台側壁120A可曝露該第一導電率類型之該第一 層的多個部分，並且曝露該第二導電率類型之該第二層的 多個部分。據此，該P-N接面可能位於該半導體結構114的 該半導體平台120中。 該半導體結構114還可包括一介於該第一導電率類型之 該第一層與該第二導電率類型之該第二層之間的主動層。 一主動層可包括不同結構及/或層及/或其組合，例如，單 一或多重量子井、雙異質結構及/或超晶格。一主動層還可 包括光侷限層及/或電流侷限層，用以在裝置中激發雷射作 90254.DOC -28- 1337373 用。 根據本發明具體實施例，該半導體平台1 2〇中所包含的該 半導體結構114之多個部分的厚度可為約01至5微米範圍 内。根據本發明附加具體實施例，該半導體平台i 2〇中所包 含的該半導體結構Π 4之多個部分的厚度小於約2.5微米。 此外’該半導體結構114之該半導體平台表面i2〇b的寬度 為約1至3微米範圍内，其中該寬度是圖5中描繪之該半導體 平台表面120B的橫向尺寸。 該平台120的長度是垂直於圖5之斷面圖的平台尺寸，並 且平台長度顯然大於平台寬度。藉由使平台長度顯然大於 平口見度，本援供一半導體雷射裝置時，該平台就可提供 光侷限及/或電流侷限。 如圖5所示，該半導體結構114可具有一半導體平台 以及一介於該半導體平台12〇與該基板U2之間的非圖案化 部分，以至於該第一導電率類型之該第一層的至少一部分 未被納入該半導體平台12〇中。在替代方案中該等半導體 平台側壁12GA可從該半導體平台表面！細延伸至該基板 112 ’以至於該第一導電率類型之該第一層全部被納入該 半導體平台120中。
該半導體結構丨丨4可包括第Ιη·ν族半導體材料，例如 第πι族氮化物半導體材料。另外，該基板丨12可包括如 有選自2Η、4Η、6Η、8Η、15R及/或3C等多型型碳化 。或者’該基板可包括另—種材料，例如，藍寶石氮 鎵及/或氮化铭。s在該基板U2之位於該半導體結構114
90254.DOC -29- 1337373 對面上提供該第二接觸層127時，該基板112可能為導電型 。如果未提供一穿過該基板112的電流路徑，則可使用非導 電型基板材料。另外，用詞「基板」可被定義為包括用於 製造該半導體結構114之半導體材料的一非圖案化部分，及 /或可能沒有沒有一種在該基板112與該半導體結構丨14之 間轉變的材料。另外，該半導體結構還可能是磊晶半導體 結構。 該導電覆蓋層124可能是一金屬層，例如，一層錄（Ni) 、金（Au)、鉑（Pt)、鈦（Ti)、鎢（W)、鉬（Mo) ' 鈕（Ta)及 /或 在巴（Pd)。該純化層可能是一層絕緣材料，例如，一層氮化 石夕、氧化石夕及/或氧化銘。另外，可使用如下技術來形成該 純化層：化學氣體沈積（CVD)、電漿增強型化學氣體沈積 (PECVD)、低壓化學氣體沈積（LPCvD)、濺鍍及/或電子束 蒸鍍。 圖6A至6D顯示用於形成圖5所示之半導體裝置之步驟。 如圖6A所示’可將一半導體層114,形成一基板112上，並且 可將一導電層136,形成在該基板112對面的該半導體層114, 上’以及可將一光罩U4形成在該半導體層114,對面的該導 電層136’上《如上文所述，該基板可包括一種材料，例如 具有如2H、4H、6H、8H、15R及3C等多型之N型碳化矽基 板，藍寶石，氮化鎵；及/或氮化鋁。該導電層136'可包括 一種金屬，例如，鎳（Ni)、鈦（Ti)、鉑（pt)及/或鈀（pd)，以 及忒光罩144可能是一光阻光罩或其他光罩材料，其可抵抗 用以圖案化該導電層136|與該半導體層114ι的蝕刻處理。 90254.DOC -30- 1337373 該半導體層114,可包括如第m_v族半導體材料等之半導 體材料，具體而言，可包括第III族氮化物半導體材料。另 外，該半導體材料可包括一第一導電率類型之第一層，以 及位於該基板對面之位於該第一層上的一第二導電率類型 之第_層。具體而言，該第一層可能是N型半導體層，而 該第二層可能是位於該基板對面之位於該N型半導體層上 的p型半導體層，以便在該等層之間界定一 p_N接面。另外 ，形成該半導體層可包括形成一磊晶半導體層。 此外，該半導體層可包括一介於該N型層與該P型層之間 的主動層。一主動層可包括不同結構及/或層及/或其組合 ，例如，單一或多重量子井、雙異質結構及/或超晶格。一 王動層還可包括光侷限層及/或電流侷限層，用以在裝置中 激發雷射作用。 如圖6B所示，選擇性去除藉由該光罩144所曝露的該導 电層136’及該半導體層114,之多個部分，以界定該歐姆接觸 層136及包含一半導體平台12〇的該半導體結構ιΐ4，而該 半導體平台120具有多個半導體平台側壁12〇A及一半導體 平台表面120B。可使用乾式蝕刻法來選擇性去除該導電層 及該半導體層的多個部分，例如，反應性離子蝕刻法（rie) 、電子粒子迴旋加速器共振（ECR)電漿蝕刻及/或電感耦合 電漿（icp)㈣。例如，可纟含氯（cl2)敍刻劑的氯（Ar)環境 中，使用乾式触刻法來姓刻該+導體I。例如，可藉由下 歹J方式來執行乾式蝕刻法：在壓力為約5至5 〇 範圍内 以及RF(射頻）功率約2〇〇至1〇〇〇〜範圍内的rie反應裝置中
90254.DOC -31 - 1337373 ’氬的流速可為約2至40 seem，以及氣（Cl2)的流速可為約5 至50 seem。這些製程條件僅作為實例，並且可根據本發明 具體實施例使用其他製程條件。 根據本發明具體實施例，該半導體層114,可被蝕刻至約 〇. 1至5微米範圍内之深度。根據本發明附加具體實施例，
該半導體層Π4,可被蝕刻小於約2.5微米之深度。蝕刻深度 將決定該半導體平台120的厚度。如上文所述，該半導體層 Π41可包括一位於該基板之第一導電率層（如n型層），以及 位於該基板對面之位於該第一導電率層上的一第二導電率 類型層（如P型層”另外，蝕刻深度可能促使僅有沿著形成 4平台側壁120A的該第二毕電率類型層之多個部分才會 被曝露出來。在替代方案中，蝕刻深度可能促使沿著形成 之平台側壁120A的該第一導電率類型層之多個部分也被 曝露。雖然圖中描繪出蝕刻僅延伸到該半導體層U4，之厚 度的一部分，但是蝕刻可延伸到該半導體層的整個厚度， 以促使鄰接該等半導體平台側壁12〇人的該基板112之多個 部分被曝露。另外，還可提供該光罩144，以促使該半導體 平台表面120B的寬度為約1至3微米範圍内。 如圖6B所示，隨著蝕刻進展到該導電層丨36,，殘餘物144, 會在該光罩144的側壁上增長。具體而言，藉由在乾式㈣ 期間衝擊電子，就可實際上去除該導電層136，之多個部分 ，並且部份去除之材料會產生在鮮側壁上增長的殘餘物 。因為殘餘物會隨時間增長， 可能會遮住該導電層的較大部 所以隨著蝕刻深度遞增，而 分不被蝕刻，以至於該歐姆
90254.DOC •32、 1337373 接觸層136的該等側壁136A向内斜。一旦完成蝕刻至該導 電層136'，蝕刻該半導體層丨μ'就會導致減少在光罩側壁上 產生殘餘物，以至於該等半導體平台側壁1 2〇A的斜率可大 於該等歐姆接觸層侧壁1 3 6 A的斜率。 因為會同時將歐姆接觸層136及該半導體平台120圖案化 ，所以該歐姆接觸層136可提供實質上橫跨整個該半導體平 台表面120B的覆蓋區域，而不會延伸該等半導體平台側壁 120A。因此，該歐姆接觸層136可相對於該半導體平台表 面120B而「自對準」。據此，通過該平台表面流動的電流 了為电子裝置供改良的電流散佈。此外，該歐姆接觸層 136可提供對該半導體平台ι2〇邊角的改良保護。 如圖6C所示，可在該半導體平台12〇之多個側壁12〇八上 以及菘光軍144上形成一鈍化層134。換言之，在形成該鈍 化層時會維護該光罩144。還可在鄰接該半導體平台表面 12 0 B的該等歐姆接觸層侧壁丨3 6 A之多個部分上形成該鈍 化層。因為在形成該鈍化層時會維護該光罩，所以該鈍化 層不是直接形成在該歐姆接觸層的該接觸表面13沾上。由 於被殘餘物144·遮住，所以還可使鄰接該接觸表面㈠⑽的 該等歐姆接觸層側壁丨3 6 A之多個部分維持無該鈍化層。 藉由在泫歐姆接觸層136之該等内斜側壁1A之多個部 分上提供該鈍化層，就可為該半導體平台⑶的該等邊角 部分提供額外的保護。 該鈍化層U4可包括一層絕緣材料，例如，氮化石夕、氧化 矽及/或氧化鋁。另外’可使用如下一或多項技術來形成該
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純化層：化學氣體沈積（CVD)、電漿增強型化學氣體沈積 (PECVD)、低壓化學氣體沈積（LPCVD)、濺鍍及/或電子束 蒸鍵。根據本發明具體實施例，形成之該鈍化層34的厚度 大於該半導體平台120的厚度（即，蝕刻至該半導體層114' 的深度），但是小於該半導體平台12〇加上該歐姆接觸層136 的組合厚度。據此，該鈍化層可覆蓋該等半導體平台側壁 1 20A及这歐姆接觸層側壁u6A的多個部分，但是該歐姆接 觸表面1 36B仍然延伸至該鈍化層。該鈍化層的厚度可在約 0.1至2.0微米範圍内，而稍微小於該半導體平台12〇的厚度。
接著’例如可使用揮發（lift-off)技術來去除該光罩144及 位於該光罩上之該鈍化層134的多個部分，藉以曝露該歐姆 接觸層136的該接觸表面136B。因此，可透過該鈍化層來 曝露該接觸表面136B’而不需要使用為了形成一穿過該鈍 化層之通道孔的另一項光罩作業。換言之，該鈍化層可相 對於該歐姆接觸層而「自對準」。接著，可在該接觸表面 136B及環境該歐姆接觸層136的該鈍化層n4之多個部分 上形成一導電覆蓋層124。具體而言，該導電覆蓋層i24可 包括一金屬，例如，鎳（Ni)、金（Au)、鉑（pt)、鈦（Ti)、鎢 (W)、翻（Mo)、|a(Ta)及/或鈀（Pd)。該導電覆蓋層ι24可提 供用於佈線粘合或其他互連結構的大幅面積。 此外’可在該半導體平台12〇對面的該基板112上提供一 第二歐姆接觸1 27。雖然圖中描繪出在形成該半導體平台 120之後才形成該第二歐姆接觸，但是可在製造該半導體 裝置的任何時間點形成該第二歐姆接觸丨27。對於在該半 90254.DOC -34· 1337373 導體裝置對面之該基板上提供該第二歐姆接觸而言可提 供穿過該半導體平台及該基板的「垂直」電流路徑。在替 代方案中，可在鄰接該半導體平台之該基板的表面上提供 一第二歐姆接觸，或在位於該基板對面之該半導體層ιΐ4, 的表面上提供一第二歐姆接觸，以便提供一「水平」電流 路徑。 製成的半導體裝置可提供邊緣發射型半導體雷射，其中 會沿著-半導體平台狹長地帶之縱向方向往平行於該基板 方向發光。換言之，可沿著垂直於圖6D之斷面圖的方向發 ^雖然已引用形成如雷射二極體等發光裝置之形成來討 、 裝置仁疋可使用根據本發明具體實施例之方法 來形成其他半導體裝置，例如，習知的二極體、習知的發 光極⑼或包含一半導體平台的任何其他半導體裝置。 雖然本發明參考其較佳具體實施例進行說明，熟知技藝 人士應知道各種變更的形式及細節，而不會脫離本發明的 精神與範疇及其同等項。 【圖式簡單說明】 台結構的斷面圖》 實施例之半導體雷射 結構的斷 實施例之半導體雷射結構斷面 圖1顯示半導體雷射之平 圖2顯示根據本發明具體 面圖。 明具體實施例之形成半導體雷 圖3A至3F顯示根據本發 射結構之步驟的斷面圖。 圖4顯示根據本發明具體 的掃描電子顯微鏡相片。
90254.DOC -35. 1337373 圖5顯示根據本發明具體實施例之半導體裝置結構的斷 面圖。 圖6A至6D顯示根據本發明具體實施例之形成半導體裝 置結構之步驟的斷面圖。 【圖式代表符號說明】 30 雷射二極體結構 210 雷射結構（裝置） 211 平台邊角 12, 112, 212 基板 14, 14', 214 磊晶半導體結構 114 半導體結構 114' 半導體層 15, 215 N型層 16, 216 主動層 17, 17', 217 P型層 34, 218, 134 純化層 20, 120 半導體平台 120A 半導體平台側壁 120B 半導體平台表面 220 平台結構 20A, 220A 平台表面 222 通道 24, 50, 224 金屬覆蓋層 124 導電覆蓋層 90254.DOC -36- 1337373 226 第一歐姆接觸層 227 第二歐姆接觸層 127 第二接觸層 36, 27, 42, 136 歐姆接觸層 38 鈍化層34之多個部分 136' 導電層 42A, 136A 歐姆接觸層的側壁 136B 歐姆接觸層的接觸表面 41 反應離子 42， 金屬層 44, 144 光罩 44A 光罩側壁 45, 144， 殘餘物 90254.DOC -37-

Claims (1)

1337373 第092136164號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99月8月）----| 拾、申請專利範圍：卜月鴨Λ更叫 1· 一種形成半導體裝置之方法，該方法包括： 在一半導體層上形成一導電金屬層； 位於該半導體層對面在該導電金屬層上形成一光罩； 田維持s亥光罩以界定一半導體平台時，選擇性去除藉 由該光罩所曝露之該導電金屬層及該半導體層的多個部 刀，忒半導體平台具有多個平台側壁及一平台表面，並 且在介於該半導體平台與該光軍之該平台表面上界定— 金屬接觸層； 在6玄光罩上及該等平台側壁上形成一鈍化層；以及 去除該光罩及位於該光罩的該鈍化層之多個部分，因 此暴露該金屬接觸層 如申請專利範圍第！項 第III-V族半導體材料。 之部分。 2. 之方法，其中該半導體層包括一 3 ·如申請專利範圍第2項 因乐ζ項之方法’其中該半導體層包括一 第ΙΠ族氮化物半導體材料。 4. =申請專利範圍第1項之方法，其中該半導體層包括一 第产導電率類型之第—層，以及位於該基板對面之位於 該第一層上的—第-道 5. 弟一導電率類型之第二層。 如申請專利範圍第4項 .,+ ^ , π 方法，其中去除該半導體層之 多個部分包括去除兮笛_ ’、μ第—導電率類型之該第二層，但不 去除該第一導電率相〗 电丰頒型之該第一層。 6.如申請專利範圍第4 . ^ ^ 々μα 、 方法’其中去除該半導體層之 多個部分包括去除 于、°茨第—層及該第二層之多個部分。 90254-990817.doc 7-如申請專利範圍第4 -介㈣第爲， 其中該半導體層還包括 玄第—層與該第二層之間的主動層。 8. 如申請專利範圍第丨 今丰…“ 其中該平台中所包含的 層之多個部分的厚度為約。⑴微米範圍内。 9. 如申凊專利範圍第8項之方 兮*推μ s 其中该平台中所包含的 +導體層之多個部分的厚度小於約2.5微米。 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中位於界接該接觸層 處之該平台表面的寬度為約1至5微米或以上範圍内。 如申請專利範圍第！項之方法，進一步包括： /去除該光罩及位於該光罩上之該鈍化層的多個部分 後’在該平台表面上及環繞該接觸層之該鈍化層的多個 部分上形成一導電覆蓋層。 12.如申請專利範圍第"項之方法，其中該導電覆蓋層包含 一金屬層。 13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該導電覆蓋層包括 鎳（Ni)、金（Au)、鉑（Pt)、鈦（Ti)、鎢（W)、鉬（Mo)、鈕（Ta) 及/或鈀（Pd)中至少一項。 14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該鈍化層包括氮化 矽、氡化矽及/或氧化鋁中至少一項。 1 5-如申請專利範圍第1項之方法，其中形成該鈍化層包括 使用化學氣體沈積（CVD)、電漿增強型化學氣體沈積 (PECVD)、低壓化學氣體沈積（LPCVD)、濺鍍及/或電子 束蒸鍵（e-beam evaporation)中至少一項技術來沈積該鈍 化層。 90254-990817.doc 1337373 16·如申請專利範圍第β之方法，其中該接觸層包括多個' 内斜側壁及-位於該半導體平台表面對面之接觸表面， 其中《玄鈍化層延伸至该接觸層之該等内斜側壁上，以及 其中該接觸層的該接觸表面無該鈍化層。 Κ如申請專·圍第16項之方法，其中鄰接該接觸表面的 該等内斜側壁之多個部分無該鈍化層。 U.如申請專利範圍第丨項之方法，其中該半導體平台的多 個側壁具有相對於該基板之一第一斜率，其中該接觸層 的多個側壁具有相對於該基板之一第二斜率，並且該第 馨 一斜率大於該第二斜率。 19. 如申請專利範圍以項之方法，其中選擇性去除該導電 層及該半導體層之多個部分包括乾式触刻法該導電層及 該半導體層之多個部分。 20. 如申請專利範圍第1之方法，其中形成該半導體層包 括形成一磊晶半導體層。 21‘如申請專利範圍第1項之方法，其中該半導體平台被配 置成，為該圖案化之半導體層中的一發光装置提供光偈 φ 限或電流侷限之至少一項。 22_如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括： 當選擇性去除該導電層之多個部分時，該導電層的副 產品會重新沈積在該光罩之該等側壁上。 23. —種形成半導體裝置之方法，該方法包括： 形成一半導體結構，其包括具有多個平台側壁及一平 台表面的一平台； 90254-990817.doc 1337373 在該平台表面上形成-金屬接觸層，其中該金屬接觸 層具有多個側壁及-位於該平台表面對面之接觸表面， 以及其中該金屬接觸層實質上橫跨整個平台表面延伸； 以及 ’ 在形成該金屬接觸層後，形成一鈍化層於該等平台側 壁上及鄰接該平台表面的該等接觸層側壁之多個部分上 ，並且其中該金屬接觸層的整個接觸表面沒有該鈍化層 P 24‘如申請專利範圍第23項之方法，其中該半導體結構包括 一第III-V族半導體材料。 25. 如辛請專利範圍第24項之方法，其中該半導體結構包括 一第III族氮化物半導體材料。 26. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該半導體結構包括 -第-導電率類型之第一層，以及位於該基板對面之位 於該第一層上的一第二導電率類型之第二層。 27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該等平台側壁曝露 該第二導電率類型之該第二層的多個部分，但不曝露該 第—導電率類型之該第一層的多個部分。 28. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該等平台側壁曝露 該第一導電率類型之該第一層的多個部分以及該第二導 電率類型之該第二層的多個部分。 29’如申請專利範圍第％項之方法其中該半導體結構還包 括介於該第一層與該第二層之間的主動層。 30.如申請專利範圍第23項之方法，其中該平台中所包含的 90254-9908l7.doc -4- 1337373 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 該半導體結構之多個部分的厚度為約〇1至5微米範圍内。.. 如申請專利範圍第3G項之方法，其中該平台中所包含的-該半導體結構之多個部分的厚度小於約25微米。 ·· 如申請專利範圍第23項之方法，其中該半導體結構之該 平台表面的寬度為約1至3微米範圍内。 · 如申請專利範圍第23項之方法，進—步包括： 形成一導電覆蓋層於該接觸層之多個曝露部分上及 環繞該接觸層之該鈍化層的多個部分上。 如申請專利範圍第33項之方法，其中該導電覆蓋層包含 · 一金屬層。 如申請專利範園第34項之方法，其中該導電覆蓋層包括 鎳（Ni)、金（Au)、鉑（Pt)、鈦（Ti) ' 鎢（w)、鉬（M〇)、鈕（Ta) 及/或纪（Pd)中至少一項。 如申請專利範圍第23項之方法，其中該鈍化層包括氮化 矽、氧化矽及/或氧化鋁中至少一項。 如申請專利範圍第23項之方法，其中形成該鈍化層包括 使用化學氣體沈積（CVD)、電漿增強型化學氣體沈積 ® (PEC VD)、低壓化學氣體沈積（LPCVD)、濺鍍及/或電子 束蒸鍍（e-beam evaporation)中至少一項技術來沈積該鈍 化層。 如申請專利範圍第23項之方法，其令該等接觸層側壁是 向内斜’其中該鈍化層延伸至位於該平台表面對面之該 接觸層之該等内斜側壁上。 如申請專利範圍第23項之方法，其中該半導體結構的該 90254-990817.doc ) 1337373 等平台壁具有相對於該基板之一第一斜率，其中該等接 觸層側壁具有相對於該基板之—第二斜率，並且該第一 斜率大於該第二斜率。 4〇‘如申請專利範圍第23項之方法，進一步包括： 在形成該鈍化層之前，會在位於該半導體基板對面之 該接觸層上輯-光罩，其中形成該鈍化層包括在該光 罩上形成該鈍化層；以及 在形成該鈍化層之後，去除該光罩及該光罩上之該鈍 化層的多個部分。 41. 如申請專利範圍第4〇項之方法，其中形成該半導體結構 及形成該接觸層包括：在該基板上形成一半導體層；在 «玄半導體層上形成一導電層；位於該半導體層對面在該 導電層上形成該光罩；去除藉由該光罩所曝露的該導電 層及4半導體層的多個部分以構成該接觸層及該半導 體結構。 42. 如申請專利範圍第41項之方法，進—步包括： 當去除藉由該光罩所曝露的該導電層之多個部分時， 該導電層的副產品會重新沈積在該光罩之該等側壁上。 43. 如申吻專利祀圍第23項之方法其中該純化層曝露鄰接 該接觸表面的該等接觸層側壁之多個部分。 44. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該半導體平台被配 置成’為料導體結構巾的一發光裝置提供絲限或電 流揭限之至少一項。 45. 々申μ專利犯圍第23項之方法其中該等平台側壁無接 90254-990817.doc -6 · 1337373 觸層。 46. —種半導體裝置，包括·· 半導體結構，其包括具有多個平台側壁及—平扭的 平台表面的一平台； —金屬接觸層，其位於該平坦的平台表面上，其中上 金屬接觸層具有多個側壁及位於該平坦的平台表面對該 之-接觸表面，以及其中該金屬接觸層實f上橫跨整個 平坦的平台表面延伸，使相鄰於該平台的該金屬接觸層 的整個表面係平坦的，錢該平台側壁沒有該金屬接; 層；以及 一絕緣鈍化層，其位於該等平台側壁上及鄰接該平坦 的平台表面的該等金屬接觸層側壁之多個部分上，其中 ’、'邑’彖鈍化層貫貝上曝露該金屬接觸層的整個接觸表面 47. 如申請專利範圍第46項之半導體裝置，其令該半導體結 構包括一第III_V族半導體材料。 48. 如申請專利範圍第47項之半導體裝置其中該半導體結 構包括一第III族氮化物半導體材料。 49. 如申請專利範圍第46項之半導體裝置其中該半導體結 構包括一第一導電率類型之第一層，以及位於該基板對 面之位於該第一層上的一第二導電率類型之第二層。 5〇.如申請專利範圍第49項之半導體裝置，其中該等平台側 壁曝露該第二導電率類型之該第二層的多個部分，但不 曝露該第-導電率類型之該第一層的多個部分。 90254-990817.doc B5t373 51. 如申請專利範圍第49項之半 T ▼ ®教置’其中該 壁曝露該第一導電率類型之該第_ 層的多個部分以及該 第一導電率類型之該第二層的多個部分。 52. 如申請專利範圍第49項之半 播、吾6 , 褒置，其中該半導體結 構還包括一介於該第一層與該第二 <間的主動層。 53. 如申清專利範圍第46項之 戒置，其中該平台中所 包含的該半導體結構之多個部 _ 1刀旳7予度為約0.1至5微米
抱圍内。 认如申請專利範圍第53項之半導體裝置，其中該平台中所 包含的該半導體結構之多個部分的厚度小於約25微米。 55. 如申請專利範㈣46項之半導體裝置，其中該半導體結 構之該平台表面的寬度為約〗至3微米範圍内。 56. 如申請專利範圍第46項之半導體裝置，進一步包括： -導電覆蓋層’其位於該接觸層之多個曝露部分上及 J衣繞該接觸層之該鈍化層的多個部分上。 A如申請專利範圍第56項之半導體裝置，其中該導電覆蓋 層包含一金屬層。 58. 如申請專利範圍第57項之半導體震置，其中該導電覆蓋 層包括鎳（Ni)、金（Au)、鉑（Pt)、鈦（Ti)、鎢（w)、鉬（m〇) 、鈕（Ta)及/或鈀（Pd)中至少一項。 59. 如申請專利範圍第46項之半導體裝置其中該鈍化層包 括氮化>6夕、氧化矽及/或氧化鋁中至少一項。 60. 如申請專利範圍第46項之半導體裝置其中該等接觸層 側壁是向内斜，其中該鈍化層延伸至位於該平台表面對 90254-990817.doc 面之έ玄接觸層之該等内斜側壁上。 61.如申請專利範圍第46項之半導體裝置，其中該半導體結 構的該等平台壁具有相對於該基板之一第一斜率，其中 該等接觸層側壁具有相對於該基板之一第二斜率，並且 該第一斜率大於該第二斜率。 62· ^申請專利範圍第46項之半導體裝置，其中該鈍化層曝 露鄰接該接觸表面的該等接觸層側壁之多個部分。 63. 如申請專利範圍第46項之半導體裝置，其中該平台被配 置成，為該半導體結構中的一發光裝置提供光侷限或電 流侷限之至少一項。 64. 如申請專利範圍第46項之半導體結構，其中該等平台側 壁無接觸層。. 65. —種形成半導體裝置之方法，該方法包括： 形成一半導體結構，其包括一平台，該平台具有一平 台表面及多個平台側壁； 在该平台表面上形成—導電金屬接觸層； 在該導電金屬接觸層上形成一光罩； 在該光罩上及該等平台側壁上形成一鈍化層；以及 去除該光罩及位於該光罩的該鈍化層之多個部分。 66. 如申請專利範圍第65項之方法，其中形成該導電接觸層 包括形成-延伸至越過該光罩的金属層，並且在形成該 純化層之前’選擇性去除延伸至越過該光罩的該金屬層 之多個部分。 6 7 ·如申請專利範圍第66項之太，、土 # ^ $夂方法，其令形成該半導體結構 90254-990817.doc -9- ⑶/373 包括形成一延伸至越過該光罩的半導體層，並且在形成 該鈍化層之前，選擇性去除延伸至越過該光罩的該半導 體層之多個部分。 68.如申請專利範圍第66項之方法，進一步包括：
當選擇性去除該金屬層之多個部分時，該金屬層的昏 產品會重新沈積在該光罩之該等側壁上。 限 69.如申請專利範圍第65項 為該半導體結構中的_ 之至少一項。 之方法’其中該平台被配置成 發光裝置提供光侷限或電流偈 7〇.如申請專利範圍第65項之方法 電接觸層。 其中該等平台側壁無導
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