半導體發光器件製造方法和以該方法製造的半導體發光器件的製作方法
2023-09-22 20:05:25
半導體發光器件製造方法和以該方法製造的半導體發光器件的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種半導體發光器件的製造方法以及通過該方法製造的半導體發光器件。根據本發明的一方面的半導體發光器件的製造方法包括：通過在襯底的第一主表面上順序地生長第一導電類型半導體層、有源層和第二導電類型半導體層而形成發光結構，所述襯底具有彼此相對的第一主表面和第二主表面；在所述襯底的第二主表面上形成反射膜，所述反射膜包括至少一個雷射吸收區；以及進行劃線處理，通過從所述發光結構頂部與所述雷射吸收區相對應的部分將雷射照射到所述發光結構和所述襯底來使所述發光結構和所述襯底分成器件單元。
【專利說明】半導體發光器件製造方法和以該方法製造的半導體發光器件
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體發光器件的製造方法以及通過該方法製造的半導體發光器件，更具體地說，本發明涉及在用於分離器件單元的劃線處理中能夠使對發光結構的損傷最小化的半導體發光器件的製造方法。
【背景技術】
[0002]半導體發光器件是一種對其施加電流時能夠通過在P型半導體與η型半導體之間的P-η結處發生的電子-空穴複合而發出各種顏色的光的半導體器件。與基於燈絲的發光裝置相比，半導體發光器件具有多方面的優點，例如壽命較長、功耗較低、優良的初始操作特性、抗震性高等；因此，對半導體發光器件的需求持續增長。具體地說，最近，能夠發出短波長藍光的第III族氮化物半導體已引起關注。
[0003]在普通半導體發光器件的情況下，通過在襯底的一個表面上順序地生長η型半導體層、有源層和P型半導體層來形成發光結構，然後通過劃線處理將發光結構分成器件單元。可以通過使用鑽石針尖進行機械劃線或者進行雷射劃線來執行劃線處理。在襯底的另一個表面施加有金屬反射膜的情況下，機械劃線是不可行的，這是因為使用鑽石針尖很難在軟金屬板上形成凹槽。即便襯底的另一個表面施加有金屬反射膜也可以使用雷射劃線；然而，在劃線處理中由雷射束產生的碎屑可能會吸附到發光結構上(尤其吸附在發光結構的側面)或者可能會發生晶體結構變化，發光結構在這種區域會起到吸光層的作用，從而導致照明效率的降低。
【發明內容】
[0004][技術問題]
[0005]本發明的一個方面可以提供一種在用於分離器件單元的劃線處理中能夠使對發光結構的損傷最小化的半導體發光器件的製造方法。
[0006]本發明的一個方面還可以提供一種通過上述方法製造的半導體發光器件。
[0007][技術方案]
[0008]根據本發明的一個方面，一種半導體發光器件的製造方法可以包括步驟:通過在襯底的第一主表面上順序地生長第一導電類型半導體層、有源層和第二導電類型半導體層而形成發光結構，所述襯底具有彼此相對的第一主表面和第二主表面；在所述襯底的第二主表面上形成反射膜，所述反射膜包括至少一個雷射吸收區；以及進行劃線處理，通過從所述發光結構頂部與所述雷射吸收區相對應的部分將雷射照射到所述發光結構和所述襯底來使所述發光結構和所述襯底分成器件單元。
[0009]所述方法還可以包括步驟:在所述發光結構的兩個或更多區域中去除所述發光結構的一部分，以針對每一個器件單元暴露出所述第一導電類型半導體層的一部分；在所述第一導電類型半導體層的暴露部分上形成第一電極；以及在所述第二導電類型半導體層上形成第二電極。
[0010]所述反射膜的除了所述雷射吸收區以外的區域可以由包含Ag或Al的材料製成。
[0011]所述雷射的波長可以為800nm至1200nm。
[0012]所述雷射吸收區可以由單一金屬或合金製成。
[0013]所述雷射吸收區可以由金屬氧化物製成。
[0014]所述雷射吸收區可以由從含有C、Cu和Ti的組中選出的材料製成。
[0015]所述方法還可以包括步驟:在形成所述反射膜之前對所述襯底進行研磨處理。
[0016]根據本發明的另一個方面，一種半導體發光器件可以包括:襯底，所述襯底具有彼此相對的第一主表面和第二主表面；發光結構，所述發光結構形成在所述襯底的第一主表面上並且包括第一導電類型半導體層、有源層和第二導電類型半導體層；反射膜，所述反射膜形成在所述襯底的第二主表面上；以及雷射吸收區，所述雷射吸收區形成在所述反射膜的一側。
[0017]所述雷射吸收區的側面可以與所述襯底和所述發光結構的側面在相同的平面上。
[0018]所述雷射吸收區可以由能夠吸收波長為800nm至1200nm的雷射的材料製成。
[0019]所述雷射吸收區可以由單一金屬或合金製成。
[0020]所述雷射吸收區可以由金屬氧化物製成。
[0021]所述雷射吸收區可以由從含有C、Cu和Ti的組中選出的材料製成。
[0022]所述反射膜可以由含有Ag或Al的材料製成。
[0023][有益效果]
[0024]當使用根據本發明示例性實施例的半導體發光器件的製造方法時，使用隱形雷射進行劃線處理，因而可以使在發光結構側面上形成不期望的吸光層的情況最小化。因此，所製造的半導體發光器件可以具有改進的可靠性和照明效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1至圖7是示出根據本發明示例性實施例的半導體發光器件的製造方法的截面圖；以及
[0026]圖8是示出根據本發明示例性實施例的半導體發光器件的截面圖。
【具體實施方式】
[0027]下面，將參考附圖詳細描述本發明的實施例。
[0028]然而，本發明可以具體實現為許多不同的形式，並且不應當被解釋為限於所述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了使得本發明是詳盡和完整的，並且將向本領域技術人員完整地傳達本發明的範圍。在附圖中，為了清楚起見，會放大元件的形狀和尺寸
[0029]圖1至圖7是示出根據本發明示例性實施例的半導體發光器件的製造方法的截面圖。圖8是示出根據本發明示例性實施例的半導體發光器件的截面圖，該半導體發光器件具有通過根據本發明構思所提出的方法而獲得的結構。
[0030]在根據本發明示例性實施例的半導體發光器件的製造方法中，如圖1所示，製備具有彼此相對的第一主表面和第二主表面的襯底100,並且在襯底100的第一主表面上順序地形成第一導電類型半導體層101、有源層102和第二導電類型半導體層103。在這種情況下，第一導電類型半導體層101、有源層102和第二導電類型半導體層103可以形成發光結構。在本實施例中，可以通過劃線處理將發光結構分成多個發光器件。
[0031]襯底100可以是半導體生長表面，並且可以由具有電絕緣屬性和導電屬性的材料製成，例如，藍寶石、SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN等。在使用由具有電絕緣屬性的藍寶石製成的襯底100的情況下，需要蝕刻處理來形成電極，以便與第一導電類型半導體層101連接。藍寶石是具有Hexa-Rhombo R3c對稱性的晶體，並且沿C軸的晶格常數為
13.001A，沿A軸的晶格常數為4.758A。藍寶石的晶面包括C (0001)平面、A (1120)平
面、R (1102)平面等。因為C平面有利於氮化物膜的生長並且在高溫下穩定，所以C平面主要用作氮化物半導體生長的襯底。
[0032]第一導電類型半導體層101和第二導電類型半導體層103可以是分別為由氮化物半導體製成的η型半導體層和P型半導體層。本發明構思不限於此；然而，根據本實施例，第一導電類型半導體層101和第二導電類型半導體層103可以分別理解為η型半導體層和P型半導體層。第一導電類型半導體層101和第二導電類型半導體層103可以由具有AlxInyGa (1_x_y)N (其中，O≤x≤1，O≤y≤I並且O≤x+y≤I)成分的材料製成。例如，可以使用GaN、AlGaN、InGaN等。形成在第一導電類型半導體層101與第二導電類型半導體層103之間的有源層102通過電子與空穴的複合而發出具有預定能級的光，並且可以具有交替堆疊量子勢壘層與量子阱層的多量子阱(MQW)結構，例如，InGaN/GaN結構。可以利用諸如金屬有機化學氣相沉積(M0CVD)、分子束外延(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)等現有技術中已知的生長方法來形成第一導電類型半導體層101、第二導電類型半導體層103和有源層102，以形成發光結構。
[0033]接下來，如圖2所示，去除一部分發光結構以暴露出一部分第一導電類型半導體層101。這裡，第一導電類型半導體層101的暴露部分的數量與發光器件單元的數量相對應。為了去除一部分發光結構，可以適當地使用例如電感耦合等離子體反應離子蝕刻(ICP-RIE)之類的蝕刻處理。該處理旨在通過暴露出第一導電類型半導體層101來形成電極。如果不需要暴露出第一導電類型半導體層101，例如，如果襯底100是導電襯底，則可以省略蝕刻處理。同時，圖2示出在襯底100上形成了兩個發光器件；然而，本領域普通技術人員應當清楚的是，可以形成三個或更多發光器件。
[0034]然後，如圖3所示，可以在第一導電類型半導體層101的暴露表面上形成第一電極104a，並且可以在第二導電類型半導體層103上形成第二電極104b。第一電極104a和第二電極104b均可以具有多層電極結構，該多層電極結構包括分別與第一導電類型半導體層101和第二導電類型半導體層103形成歐姆接觸的部分以及接合焊盤部分。可以通過沉積或濺射所選的金屬材料來形成第一電極104a和第二電極104b。雖然沒有示出，但是在這種情況下，為了改進歐姆接觸和電流分布，可以在第二導電類型半導體層103與第二電極104b之間形成由銦錫氧化物(ITO)等製成的透明電極。
[0035]然後，如圖4所示，對襯底100進行研磨處理以便減小其厚度。研磨處理旨在通過減小所包括的襯底100的厚度來減小最終發光器件的尺寸並提高散熱效率，並且研磨處理可以在襯底100的第二主表面上進行。研磨處理不是必要的，如果襯底100原本很薄，則可以省略研磨處理。
[0036]然後，如圖5所示，在襯底100的第二主表面上形成反射膜105，並且反射膜的一部分可以使用不同材料來形成雷射吸收區106。反射膜105可以由具有較高反光率的金屬材料(例如，Ag、Al等)製成，並且可以通過在襯底100的除了雷射吸收區106以外的表面上沉積這種金屬材料來形成，或者通過在其上粘結薄反射膜來形成。由高反射材料製成的反射膜105可以用於向上反射從發光器件(具體從有源層102)發出的光。雷射吸收區106可以形成在用於使器件單元分開的劃線區域中，並且可以由在雷射劃線處理中用於吸收雷射的材料製成。在本實施例中，使用具有較長波長的雷射(例如，波長為大約800nm至1200nm的隱形雷射)，因此，雷射吸收區106可以由用於吸收這種隱形雷射的材料製成。雷射吸收區106可以由金屬或合金製成，並且可以使用能夠吸收雷射的任何材料。例如，雷射吸收區106可以由金屬氧化物、C、Cu、或Ti等製成。
[0037]然後，如圖6所示，可以進行雷射劃線處理來將連續的發光結構分成多個發光器件單元。如上文所述，在本實施例中的雷射源107可以提供波長為大約800nm至1200nm的隱形雷射L，並且可以使雷射照射發光結構和襯底100。這裡，可以用雷射照射反射膜105和雷射吸收區106的相對側，即，發光結構頂部與雷射吸收區106相對應的一部分。在使用隱形雷射L進行劃線處理的情況下，與使用紫外線(UV)雷射的情況相比，可以明顯地減少吸附到發光結構上的碎屑或者明顯地減少形成發光結構的材料的晶體結構變化。
[0038]然而，在使用隱形雷射L的劃線處理中，如果隱形雷射L被諸如Ag、Al等高反射材料反射，則可能不會形成焦點，從而使劃線處理不可行。在本實施例中，在襯底100第二主表面上與用隱形雷射L照射的劃線區域相對應的部分處形成由能夠吸收隱形雷射L的材料製成的雷射吸收區106 ;因此，如圖7所示，隱形雷射L的焦點C可以形成在發光結構或襯底100的內部。因此，根據本實施例的劃線處理可以相對容易地使器件單元分開，並且可以使對發光結構性能的潛在損傷最小化。
[0039]同時，圖8示出了通過劃線處理分開的發光器件單元。在通過本發明示例性實施例提出的方法製造的半導體發光器件中，反射膜105可以形成在襯底100的第二主表面上，同時由能夠吸收隱形雷射L的材料製成的雷射吸收區106形成在第二主表面的一部分上。在這種情況下，如上文所述，因為雷射吸收區106位於劃線區域中，所以，如圖8所示，雷射吸收區106的側面可以與發光結構和襯底100的側面在相同的平面上。
[0040]雖然上面已經示出並描述了示例性實施例，但是本領域技術人員將會清楚，在不脫離所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下可以進行各種修改和變化。
【權利要求】
1.一種半導體發光器件的製造方法，所述方法包括步驟: 通過在襯底的第一主表面上順序地生長第一導電類型半導體層、有源層和第二導電類型半導體層而形成發光結構，所述襯底具有彼此相對的第一主表面和第二主表面； 在所述襯底的第二主表面上形成反射膜，所述反射膜包括至少一個雷射吸收區；以及 進行劃線處理，通過從所述發光結構的頂表面之上與所述雷射吸收區相對應的位置將雷射照射到所述發光結構和所述襯底來使所述發光結構和所述襯底分成器件單元。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括步驟: 在所述發光結構的兩個或更多區域中去除所述發光結構的一部分，以針對每一個器件單元暴露出所述第一導電類型半導體層的一部分； 在所述第一導電類型半導體層的暴露部分上形成第一電極；以及 在所述第二導電類型半導體層上形成第二電極。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述反射膜的除了所述雷射吸收區以外的區域由包含Ag或Al的材料製成。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述雷射的波長為SOOnm至1200nm。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述雷射吸收區由單一金屬或合金製成。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述雷射吸收區由金屬氧化物製成。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述雷射吸收區由從含有C、Cu和Ti的組中選出的材料製成。
8.根據權利要求1所述的方法，還包括步驟:在形成所述反射膜之前對所述襯底進行研磨處理。
9.一種半導體發光器件，包括: 襯底，所述襯底具有彼此相對的第一主表面和第二主表面； 發光結構，所述發光結構形成在所述襯底的第一主表面上並且包括第一導電類型半導體層、有源層和第二導電類型半導體層； 反射膜，所述反射膜形成在所述襯底的第二主表面上；以及 雷射吸收區，所述雷射吸收區形成在所述反射膜的一側。
10.根據權利要求9所述的半導體發光器件，其中，所述雷射吸收區的側面與所述襯底和所述發光結構的側面在相同的平面上。
11.根據權利要求9所述的半導體發光器件，其中，所述雷射吸收區由能夠吸收波長為800nm至1200nm的雷射的材料製成。
12.根據權利要求9所述的半導體發光器件，其中，所述雷射吸收區由單一金屬或合金製成。
13.根據權利要求9所述的半導體發光器件，其中，所述雷射吸收區由金屬氧化物製成。
14.根據權利要求9所述的半導體發光器件，其中，所述雷射吸收區由從含有C、Cu和Ti的組中選出的材料製成。
15.根據權利要求9所述的半導體發光器件，其中，所述反射膜由含有Ag或Al的材料製成。
【文檔編號】H01L33/10GK103733359SQ201180072761
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2011年8月9日 優先權日:2011年8月9日
【發明者】韓在鎬, 金晟泰, 蔡昇完, 李鍾昊, 金制遠 申請人:三星電子株式會社