用於光發射的半導體器件的製作的製作方法

2023-06-07 18:05:36 3

專利名稱：用於光發射的半導體器件的製作的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於光發射的半導體器件的製作，具體而言(但非排他 地)涉及在藍寶石襯底上這種半導體器件的製作。
背景技術：
例如發光二極體("LED")、雷射二極體、光電檢測器、電晶體、 開關等的GaN半導體器件已廣泛用在許多應用中。公知的應用包括但不限 於交通信號、行動電話顯示背光、液晶顯示器("LCD")背光、照相機 的閃光燈，等等。用作LED、雷射二極體或照明的氮化鎵半導體的製作的 生產率相對較低。另外，已知的技術使得半導體器件的光輸出不是最優 的。發明內容根據第一優選的方面，提供了一種用於光發射的半導體器件，包括(a) 多個外延層，包括用於光生成的有源層、用於光傳輸的n型層和 用於光反射的p型層；(b) 其上具有用於導電金屬外部層的至少一個種子層的所述p型層；(c) 至少一個種子層，其包括用於提供對外部層和光反射層的不同 熱膨脹的緩衝的材料。該至少一個種子層還可包括擴散阻擋，其用於提供對施加到其的層擴 散到p型層、有源層和n型層中的至少一個的擴散的阻擋。根據第二優選的方面，提供了一種用於光發射的半導體器件，包括 (a)多個外延層，包括用於光生成的有源層、用於光傳輸的n型層和 用於光反射的p型層；(b) 其上具有用於導電金屬外部層的至少一個種子層的所述p型
層；
(c) 至少一個種子層，該至少一個種子層包括擴散阻擋，其用於提
供對施加到其的層擴散到p型層、有源層和n型層中的至少一個的擴散的 阻擋。
對於第二方面，該至少一個種子層還可包括用於提供對外部層和光反 射層的不同熱膨脹的緩衝的材料。
對於第一和第二方面，該至少一個種子層可包括多個種子層，該多個 種子層包括具有第一熱膨脹係數的反射性材料的第一種子層和具有第二熱 膨脹係數的第二材料的第二種子層。第二熱膨脹係數可大於第一熱膨脹系 數。
n型層可包括n型金屬陣列。外部層和n型金屬陣列可包括半導體器 件的端子。
根據第三優選的方面，提供了一種包括多個外延層的用於光發射的半 導體器件，該多個外延層包括
(a) p型層；
(b) p型層上的至少一個反射層；
(c) 至少一個反射層上的外部導電材料層；
(d) n型層；以及
(e) n型層上的n型金屬；
(f) n型層和p型層之間的有源層；
n型金屬以陣列形式布置在n型層的中心處以最小化其對光輸出的影 響；n型金屬和外部層是半導體器件的端子。
多個種子層可包括具有第一熱膨脹係數的反射性材料的第一種子層和 具有第二熱膨脹係數的第二材料的第二種子層；第二熱膨脹係數大於第一 熱膨脹係數。
對於上述三個方面，在第一種子層和第二種子層之間可以存在具有中 間熱膨脹係數的至少一種中間材料的至少一個中間種子層，中間熱膨脹系 數大於第一熱膨脹係數並且小於第二熱膨脹係數。外部層可由第二材料製成。反射性材料、第二材料和中間材料可以都是不同的。中間材料可以是 用於防止第二材料擴散到外延層中的擴散阻擋。外部層可以相對較厚，並 且可用作選自用於所述半導體器件的如下的至少之一結構支撐、熱沉、 散熱器、電流發散器和作為端子。陣列可包括中心部分、外部部分以及連 接中心部分和外部部分的接合部分；外部部分和接合部分用於電流發散。半導體器件可以是氮化鎵半導體器件；並且外部層可以由第二材料製成。根據第四優選的方面，提供了一種用於製作用於光發射的半導體器件的方法，該方法包括(a) 在半導體器件的多個外延層中的p型層上，形成p型金屬層；以及(b) 在p型金屬層上，施加多個種子層中的第一種子層，第一種子 層由第一材料製成，第一材料是光反射性的並且具有第一熱膨脹係數；以 及(c) 在第一種子層上形成多個種子層中的第二種子層，第二種子層 由第二材料製成，第二材料具有第二熱膨脹係數，第二熱膨脹係數大於第 一熱膨脹係數；(d) 在p型金屬層上，施加至少一個種子層，作為用於提供對施加 到其的層擴散到p型層中的擴散的阻擋的擴散阻擋。多個種子層之一可以是用於提供對施加到其的層擴散到p型層中的擴 散的阻擋的擴散阻擋。根據第五優選的方面，提供了一種用於製作用於光發射的半導體器件 的方法，該方法包括(a) 在半導體器件的多個外延層中的p型層上，形成p型金屬層；以及(b) 在p型金屬層上，施加至少一個種子層，作為用於提供對施加 到其的層擴散到p型層中的擴散的阻擋的擴散阻擋。該至少一個種子層可包括多個種子層，第一種子層由第一材料製成， 第一材料是光反射性的並且具有第一熱膨脹係數；並且在第一種子層上形 成有多個種子層中的第二種子層，第二種子層由第二材料製成，第二材料具有第二熱膨脹係數，第二熱膨脹係數大於第一熱膨脹係數。
對於第四和第五方面，該方法還可包括在第二種子層上形成外部層， 外部層相對較厚，並且用作選自用於所述半導體器件的如下的至少之一 結構支撐、熱沉、散熱器、電流發散器和作為端子。在多個外延層中的n 型金屬層上可以形成n型金屬的陣列。陣列和外部層可以是半導體器件的端子。
根據第六優選的方面，提供了一種製作包括多個外延層的用於光發射
的半導體器件的方法，該方法包括
在多個外延層中的p型層上形成多個種子層中的作為反射層的第一種
子層；
在多個種子層上形成導電材料外部層；
在多個外延層中的n型層上，在n型層的中心處形成陣列形式的n型 金屬以最小化其對光輸出的影響；n型金屬和外部層是半導體器件的端 子。
第一種子層可以由反射性材料製成並且具有第一熱膨脹係數，該方法 優選地還包括在第一種子層上形成具有第二熱膨脹係數的第二材料的第二 種子層；第二熱膨脹係數大於第一熱膨脹係數。
該方法還可包括在形成第二種子層之前在第一種子層上形成至少一個 中間種子層，該至少一個中間種子層由具有中間熱膨脹係數的至少一種材 料製成，中間熱膨脹係數大於第一熱膨脹係數並且小於第二熱膨脹係數。 外部層可以由第二材料製成。反射性材料、第二材料和中間種子層材料可 以都是不同的。半導體器件可以是氮化鎵半導體器件。
根據第七優選的方面，提供了一種製作安裝在襯底上的包括多個外延 層的用於光發射的半導體器件的方法，該方法包括
將襯底與多個外延層分離，同時多個外延層保持完整，以保留多個外 延層的電和機械屬性。
該方法還可包括在分離之前在多個外延層上形成至少一個種子層，
並且在至少一個種子層上形成外部層，外部層相對較厚，並且用作選自用
於所述半導體器件的如下的至少之一結構支撐、熱沉、散熱器、電流發散器和作為端子。
在形成至少一個種子層之後，並且在至少一個種子層上形成外部層之 前，可執行下面的步驟
(a) 對多個外延層中的p型層施加p型金屬歐姆接觸層；
(b) 在p型金屬歐姆接觸層和p型層上施加氧化物層；
(c) 從金屬歐姆接觸層上去除氧化物層；以及
(d) 在氧化物層和金屬歐姆接觸層上沉積至少一個種子層。 在步驟(d)之後並且在形成外部層之前，可以對至少一個種子層施
加厚光刻膠的圖案，外部層形成在厚光刻膠圖案之間。外部層也可形成在 厚光刻膠圖案上。外部層在分離後可被拋光。氧化物層可以是二氧化矽。 在分離襯底之後，可執行下面的步驟
(a) 通過沿每個臺面邊緣的溝槽刻蝕隔離各個器件的第一階段；
(b) 焊盤刻蝕； (C)晶片隔離；
(d) 在多個外延層中的n型層上形成n型歐姆接觸的陣列；以及
(e) 晶片分離。


為了全面理解本發明並且容易將本發明投入實用，現在將通過非限制 性示例描述本發明的優選實施例，該描述將參考說明性的附圖進行。
在附圖中
圖1是在製作工藝中的第一階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖2是在製作工藝中的第二階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖3是在製作工藝中的第三階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖4是在製作工藝中的第四階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖；圖5是在製作工藝中的第五階段的半導體的不按比例的示意件截面
圖6是在製作工藝中的第六階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖7是在製作工藝中的第七階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖8是在製作工藝中的第八階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖9是在製作工藝中的第九階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖10是在製作工藝中的第十階段的半導體的不按比例的示意性截面
圖11是在製作工藝中的第十一階段的半導體的不按比例的示意性截 面圖12是在製作工藝中的第十二階段的半導體的不按比例的示意性截 面圖13(a)是在製作工藝中的第十三階段的半導體的不按比例的示意性截 面圖13(b)是圖13(a)的半導體的底視圖14(a)是在製作工藝中的第十四階段的半導體的不按比例的示意性截 面圖14(b)是圖14(a)的半導體的底視圖15(a)是在製作工藝中的第十五階段的半導體的不按比例的示意性截 面圖15(b)是圖15(a)的半導體的底視圖16是在製作工藝中的第十六階段的半導體的不按比例的示意性截 面圖17(a)是在製作工藝中的第十七階段的半導體的不按比例的示意性截 面圖；圖17(b)是圖17(a)的半導體的底視圖。
具體實施例方式
下面描述的GaN器件是由外延晶片製作的，外延晶片由藍寶石襯底上 的薄半導體層(被稱為外延層)的層疊構成。外延層的組分和厚度取決於 晶片設計，並且決定了由該晶片所製作的器件所發射的光的光顏色(波 長)。通常薄的緩衝層首先被沉積在藍寶石襯底上，其厚度通常在10到 30nm的範圍內，並且可以是AlN或GaN。在該說明書中，這一層未被描 述或圖示。在薄緩衝層的頂部，沉積了由GaN、 AlGaN、 InN、 InGaN、 AlGalnN等構成的其他層。為了實現高晶片質量，通常在緩衝層上沉積n 型層，接著是非故意摻雜有源區域。最終，沉積p型摻雜層。有源區域通 常是由單個量子阱或多個量子阱構成的雙異質結構，並且用於光生成。但 是其可以是其他形式，例如量子點。外延層的沉積通常通過金屬有機物化 學氣相沉積("MOCVD")或分子束外延("MBE")進行。外延層的 厚度在若干納米到若干微米的範圍內。
首先參考圖1，該工藝在已經向藍寶石襯底4施加了 n型氮化鎵 (GaN)層3、量子阱或有源層2和p型GaN層l之後開始。然後在p型 層1上施加p金屬層5。 p型金屬層5可以是鎳-金(NiAu)或其他合適的 金屬。隨後使用標準光刻和刻蝕來對層5進行圖案化。這是通過對金屬層 5施加薄的光刻膠層(圖2中的層6(a))，接著進行光刻膠曝光和顯影來 完成的。光刻膠圖案6(a)用作用於刻蝕金屬層5的刻蝕掩模。刻蝕可以是 溼法化學刻蝕或等離子體幹法刻蝕(見圖2)。然後去除光刻膠6(a)。仍 保留在P型GaN層l的表面上的圖案化層5將用作對p型GaN層1的歐 姆接觸層。在層5被圖案化之前或之後可以進行退火。
p型層1相對較薄一通常不超過、但是優選地小於1微米。
通過標準薄膜沉積方法，將二氧化矽(Si02)層7沉積在剩餘的p金 屬層部分5和p型GaN層1上(圖3)。這可以通過等離子體增強化學氣 相沉積("PECVD")、濺射、蒸鍍或其他合適的技術進行。
如圖4所示，第二光刻膠層6(b)被施加在氧化物層7上。然後光刻膠被圖案化並用作用於刻蝕氧化物層7的掩模。執行氧化物層7的溼法刻蝕 或幹法刻蝕(等離子體刻蝕)。在沒有光刻膠6(b)的區域中的氧化物被去
除，而受光刻膠6(b)保護的氧化物7在刻蝕後保留。圖案化的第二光刻膠 層6(b)在面積上比NiAu層5大，以使得剩餘的Si02層7延伸跨過NiAu 層5並且沿NiAu層5的側壁向下直到p型GaN層1，如圖4所示。
如圖5所示，第二光刻膠層6(b)被去除，以進行p型GaN層l、量子 阱層2和n型GaN層3的臺面刻蝕(mesa etching)。該刻蝕針對p型 GaN層1和量子阱層2的整個深度，但是僅針對n型GaN層3的深度的一 小部分。圖5中圖案化的氧化物7用作幹法刻蝕掩模以限定隨後在其上形 成器件的臺面。
圖5的Si02層7被去除並被Si02全塗覆隔離層8 (圖6)替換，隔離 層8覆蓋了整個頂面。然後在Si02層8上施加光刻膠層6(c)。隨後通過曝 光和後續的顯影對光刻膠層6(c)進行圖案化，以使得其覆蓋除臺面中心部 位(在p型金屬層5上)外的每一處。第三光刻膠層6(c)圍繞外圍延伸並 延伸向中心，並且第三光刻膠層6(c)—般是環形的。因此第三光刻膠層6(c) 不覆蓋Si02層8的中心部分17。接著進行Si02窗口刻蝕以去除NiAu層5 上的Si02層8的中心部分17，從而暴露出NiAu層5的頂部。
然後去除第三光刻膠層6(c)，接著進行種子層沉積，如圖8所示。種 子層是三個不同的金屬層。第一種子層11很好地粘附到NiAu層5，並且 可以是鉻或鈦。接著是第二層10和第三層9，分別是鉭和銅。可以使用其 他金屬。第一種子層11優選地具有良好的反射性以反射在發光器件中生 成的光。第二種子層10充當擴散阻擋，防止置於其頂部的銅或其他金屬 (例如，第三種子層9)擴散到歐姆接觸層和半導體外延層中。第三種子 層9充當用於後續電鍍的種子層。
種子層的熱膨脹係數可能不同於GaN的熱膨脹係數，後者是3.17。盡 管歐姆接觸層(Ni和Au)的熱膨脹係數也不同於GaN的熱膨脹係數(它 們分別是14.2和13.4)，但是它們相對較薄(若干納米)並且不會對下方 的GaN外延層造成嚴重的應力問題。但是，稍後添加的電鍍銅可能厚達幾 百微米，從而可能引起嚴重的應力問題。從而，種子層可用於緩衝應力。這可能是由於以下因素中的一個或多個
(a) 具有足夠的柔性以吸收應力，
(b) 具有足夠的內部滑動特性以吸收應力， (C)具有足夠的剛性以抵抗應力，以及
(d)具有分級的熱膨脹係數。
在分級熱係數的情況下，第一層11的熱膨脹係數優選地小於第二層
10的熱膨脹係數，而第二層的熱膨脹係數優選地小於第三層9的熱膨脹系 數。例如，第一層11可以是鉻，其熱膨脹係數為4.9，第二層IO可以是 鉭，其熱膨脹係數為6.3，而第三層9可以是銅，其熱膨脹係數為16.5。 以這種方式，熱膨脹係數從&02層8和GaN層逐級變化到外部的銅層9。 替換方案是使膨脹係數不同，以使得在所關注的溫度下， 一個金屬層膨脹 而另一個收縮。
如果外部的銅9被直接施加到Si02層8和p金屬層5，則它們的熱膨 脹率的差異將導致碎裂、分離和/或失效。通過沉積不同材料的多個種子層 11、 10和9，尤其是各自具有不同熱膨脹係數的金屬，熱膨脹的應力散布 在層11、 10和9上，從而碎裂、分離和/或失效的可能性很低。第一種子 層11應當是具有相對較低的熱膨脹係數的材料，而最終層9可以具有較 高的熱膨脹係數。如果有中間層10，則中間層應當具有介於層11和9之 間的膨脹係數，並且應當從第一層11分級變化到最終層9。可以沒有中間 層10，或者可以有任何所要求數目的或者所需數目的中間層10 (—層、 兩層、三層等等)。
或者，種子層9、 10和11可以被單個電介質層替換，例如具有過孔 或通孔的A1N，以使得銅層9(a)能夠連接到p型金屬層5。
為了圖案化鍍上相對較厚的金屬(例如在去除原始襯底4之後將用作 新襯底和熱沉的銅)厚的光刻膠圖案12通過標準光刻被施加到外部的銅 種子層9 (圖9)，並且在由厚光刻膠12限定的區域中鍍上剩餘的金屬 9(a)，然後在整個厚光刻膠12上鍍上金屬9(a)(圖10)以形成單個金屬支 撐層9(a)。
或者，在施加厚光刻膠12之前，外部的銅種子層9可以在用於形成厚光刻膠12 (圖9)和鍍上主銅層9(a)的臺面之間的通路中心被部分刻 蝕。這具有提高粘附力的優點。
然後根據已知技術進行藍寶石襯底5的去除或卸除，所述已知技術例 如是Kelly所描述的技術[M.K. Kelly, 0. Ambacher, R. Dimitrov, R. Handschuh和M. Stutzmann, phys. Stat Sol. (a) 159, R3 (1997)]。也可以通過 拋光或溼法刻蝕來去除襯底。這暴露出n型GaN層3的最下層表面13。 優選的是，進行襯底5的卸除是優選的，而保持外延層完整以提高去除的 質量和結構強度。通過使外延層在去除時保持完整，外延層的電和機械屬 性被保留。
在去除了原始襯底4之後，厚的鍍上的金屬9(a)充當新的機械支 撐；並且在半導體器件工作期間能夠充當下面的一個或多個熱沉、散熱 器、用於p型層1的端子和電流發散器。由於p型層1相對較薄，因此在 有源層2中生成的熱量能夠更容易被傳導到厚層9(a)。
如圖12所示，隨後通過從新暴露的表面沿著臺面邊緣進行溝槽刻 蝕，來使器件彼此隔離，如圖12至14所示，其中光刻膠層6(d)在刻蝕工 藝期間保護n型GaN層3的區域。
或者，n型層3的最下層表面13可以在與光刻膠12對齊的位置處被 解理，分離出多個晶片。這對於雷射二極體是有利的，因為n型層3的暴 露側面基本是平行的，從而引起了大量的總內部反射。這充當用於改善的 定向光輸出的光放大系統。
在對Si02層8的暴露表面、n型GaN層3的側面和n型GaN層3的 中心施加了第五光刻膠層6(e)之後進行焊盤刻蝕(圖13(a)和(b))，從而形 成n型GaN層3的突出部分14和凹進部分15。
然後去除光刻膠6(e)，並且對n型GaN層3和Si02層8的外圍的暴露 表面施加第六光刻膠6(f)，從而留下用於晶片隔離的間隙16。刻透間隙16 和Si02層8以及種子層(圖14)，直到暴露出直到厚光刻膠12的末端。 去除光刻膠6(f)。
對從Si02層8的邊緣直到與n型GaN層3的中心相鄰的所有暴露的 下表面施加第七光刻膠層6(g)，其中中心間隙17保留(圖15)。隨後在光刻膠6(g)上施加一個或多個n型金屬層18，其中在n型GaN 層3的中心處的間隙17的層18被直接施加到GaN層3 (圖16)。去除附 有層18的光刻膠層6(g)，而留下附著到間隙17先前所在位置處的n型 GaN層3的中心17的層18。
然後將銅層9(a)拋光磨平(圖17)並分離晶片。
以這種方式，種子層11、 10、 9和銅層9(a)充當用於增強光輸出的反 射器，其中銅層9(a)是一個端子，從而不幹擾光輸出。第二端子是n型 GaN層3上的層18，並且這是處於層3的中心處和/或圍繞層3的中心的 陣列，從而最小化了其對光輸出的影響，並且增強了電流的擴散。該陣列 具有通常向其施加鍵合部位的中心部分19、外部部分20以及連接中心部 分19和外部部分20的接合部分21。外部部分20和接合部分21用於分散 電流以最大化光輸出。如圖17(a)所示，部分20、 21可具有形成在層3中 的小溝槽以幫助粘附。
在對銅層9(a)拋光之後，晶片可能處於以下狀態若干晶片是物理上 互連的，但是利用二氧化矽層8在n型層一側上電隔離。n型層連接依據 通常的實際使用，並且可以個別地、集中地或者按任何所需或所要求的組 合或排列來編址。利用銅層9(a)， p型層將具有用於所有晶片的公共連 接。以這種方式，若干個晶片可以同時工作以實現最大光輸出，或者通過 n型層連接的適當控制可以實現任何可能的組合或序列。銅層9(a)提供了 p 型層一側上的公共連通性、物理強度和支撐，並且充當公共的熱沉。氧化 物層8的存在提供了電隔離，並且防止了洩漏。
儘管層18被示為具有方形、十字形和點狀的陣列，但是其可以具有 任何合適的陣列形式和形狀。
為了生長高質量的GaN層，通常圖1中的前0.5-1.5微米的GaN層4 是非摻雜的，從而它是不導電的。為了導電，該層需要通過刻蝕去除。但 是，對於要沉積鍵合焊盤19的面積，將該不導電層保持在鍵合焊盤19之 下是有利的，以使得電流不會垂直流經該面積，而是在n-GaN層3上擴 展。圖17(a)示出了示例性的接觸，其中在圓形鍵合焊盤19之下保留有不 導電材料。儘管在前面的描述中已經描述了本發明的優選實施例，但是本領域技 術人員應當理解，可以對設計或構造的細節進行許多變化或修改，而不脫 離本發明的範圍。
權利要求
1.一種用於光發射的半導體器件，包括(a)多個外延層，包括用於光生成的有源層、用於光傳輸的n型層和用於光反射的p型層；(b)其上具有用於導電金屬外部層的至少一個種子層的所述p型層；(c)至少一個種子層，其包括用於提供對所述外部層和所述光反射層的不同熱膨脹的緩衝的材料。
2. 如權利要求1所述的半導體器件，其中所述至少一個種子層還包括 擴散阻擋，其用於提供對施加到其的層擴散到所述p型層、所述有源層和 所述n型層中的至少一個的擴散的阻擋。
3. —種用於光發射的半導體器件，包括(a) 多個外延層，包括用於光生成的有源層、用於光傳輸的n型層和用 於光反射的p型層；(b) 其上具有用於導電金屬外部層的至少一個種子層的所述p型層；(c) 至少一個種子層，所述至少一個種子層包括擴散阻擋，其用於提供 對施加到其的層擴散到所述p型層、所述有源層和所述n型層中的至少一 個的擴散的阻擋。
4. 如權利要求3所述的半導體器件，其中所述至少一個種子層還包括 用於提供對所述外部層和所述光反射層的不同熱膨脹的緩衝的材料。
5. 如權利要求1至4中的任意一項所述的半導體器件，其中所述至少一 個種子層包括多個種子層，所述多個種子層包括具有第一熱膨脹係數的反射 性材料的第一種子層和具有第二熱膨脹係數的第二材料的第二種子層。
6. 如權利要求5所述的半導體器件，其中所述第二熱膨脹係數大於所 述第一熱膨脹係數。
7. 如權利要求1至6中的任意一項所述的半導體器件，其中所述n型 層包括n型金屬陣列。
8. 如權利要求7所述的半導體器件，其中所述外部層和所述n型金屬 陣列包括所述半導體器件的端子。
9. 包括多個外延層的用於光發射的半導體器件，所述多個外延層包括(a) p型層;(b) 所述p型層上的至少一個反射層；(C)所述至少一個反射層上的外部導電材料層；(d) n型層；以及(e) 所述n型層上的n型金屬；(f) 所述n型層和所述p型層之間的有源層；所述n型金屬以陣列形式布置在所述n型層的中心處以最小化其對光 輸出的影響；所述n型金屬和所述外部層是所述半導體器件的端子。
10. 如權利要求9所述的半導體器件，其中所述多個種子層包括具有 第一熱膨脹係數的反射性材料的第一種子層和具有第二熱膨脹係數的第二 材料的第二種子層；所述第二熱膨脹係數大於所述第一熱膨脹係數。
11. 如權利要求5至8或權利要求10中的任意一項所述的半導體器 件，其中在所述第一種子層和所述第二種子層之間存在具有中間熱膨脹系 數的至少一種中間材料的至少一個中間種子層，所述中間熱膨脹係數大於 所述第一熱膨脹係數並且小於所述第二熱膨脹係數。
12. 如權利要求5至8、權利要求IO或權利要求11中的任意一項所述 的半導體器件，其中所述外部層是由所述第二材料製成的。
13. 如權利要求11或權利要求12所述的半導體器件，其中所述反射 性材料、所述第二材料和所述中間材料都是不同的。
14. 如權利要求5至8或權利要求11至13中的任意一項所述的半導體 器件，其中所述中間材料是用於防止所述第二材料擴散到所述外延層中的 擴散阻擋。
15. 如權利要求1至14中的任意一項所述的半導體器件，其中所述外 部層相對較厚，並且用作選自用於所述半導體器件的如下的至少之一結 構支撐、熱沉、散熱器、電流發散器和作為端子。
16. 如權利要求7至15中的任意一項所述的半導體器件，其中所述陣 列包括中心部分、外部部分以及連接所述中心部分和所述外部部分的接合 部分；所述外部部分和所述接合部分用於電流發散。
17. 如權利要求1至16中的任意一項所述的半導體器件，其中所述半 導體器件是氮化鎵半導體器件。
18. 如權利要求5至8或10至17中的任意一項所述的半導體器件，其 中所述外部層是由所述第二材料製成的。
19. 一種用於製作用於光發射的半導體器件的方法，所述方法包括(a) 在所述半導體器件的多個外延層中的p型層上，形成p型金屬 層；以及(b) 在所述p型金屬層上，施加多個種子層中的第一種子層，所述 第一種子層由第一材料製成，所述第一材料是光反射性的並且具有第一熱 膨脹係數；以及(c) 在所述第一種子層上形成所述多個種子層中的第二種子層，所 述第二種子層由第二材料製成，所述第二材料具有第二熱膨脹係數，所述 第二熱膨脹係數大於所述第一熱膨脹係數；(d) 在所述p型金屬層上，施加至少一個種子層，作為用於提供對 施加到其的層擴散到所述p型層中的擴散的阻擋的擴散阻擋。
20. 如權利要求19所述的方法，其中所述多個種子層之一是用於提供 對施加到其的層擴散到所述p型層中的擴散的阻擋的擴散阻擋。
21. —種用於製作用於光發射的半導體器件的方法，所述方法包括-(a) 在所述半導體器件的多個外延層中的p型層上，形成p型金屬 層；以及(b) 在所述p型金屬層上，施加至少一個種子層作為用於提供對施 加到其的層擴散到所述p型層中的擴散的阻擋的擴散阻擋。
22. 如權利要求21所述的方法，其中所述至少一個種子層包括多個種 子層，第一種子層由第一材料製成，所述第一材料是光反射性的並且具有 第一熱膨脹係數；並且在所述第一種子層上形成有所述多個種子層中的第 二種子層，所述第二種子層由第二材料製成，所述第二材料具有第二熱膨 脹係數，所述第二熱膨脹係數大於所述第一熱膨脹係數。
23. 如權利要求19、 20或22中的任意一項所述的方法，還包括在所 述第二種子層上形成外部層，所述外部層相對較厚，並且用作選自用於所述半導體器件的如下的至少之一結構支撐、熱沉、散熱器、電流發散器 和作為端子。
24. 如權利要求19至23中的任意一項所述的方法，還包括在所述多 個外延層中的n型金屬層上形成n型金屬的陣列。
25. 如引用權利要求23的權利要求24所述的方法，其中所述陣列和 所述外部層是所述半導體器件的端子。
26. —種製作包括多個外延層的用於光發射的半導體器件的方法，所述方法包括在所述多個外延層中的p型層上形成多個種子層中的作為反射層的第一種子層；在所述多個種子層上形成導電材料外部層；在所述多個外延層中的n型層上，在所述n型層的中心處形成陣列形 式的n型金屬，以最小化其對光輸出的影響；所述n型金屬和所述外部層 是所述半導體器件的端子。
27. 如權利要求26所述的方法，其中所述第一種子層由反射性材料制 成並且具有第一熱膨脹係數，所述方法還包括在所述第一種子層上形成具 有第二熱膨脹係數的第二材料的第二種子層；所述第二熱膨脹係數大於所 述第一熱膨脹係數。
28. 如權利要求19、 20、 22至25或27中的任意一項所述的方法，還 包括在形成所述第二種子層之前在所述第一種子層上形成至少一個中間種 子層，所述至少一個中間種子層由具有中間熱膨脹係數的至少一種材料制 成，所述中間熱膨脹係數大於所述第一熱膨脹係數並且小於所述第二熱膨 脹係數。
29. 如權利要求23至25、 27或28中的任意一項所述的方法，其中所 述外部層由所述第二材料製成。
30. 如權利要求28或權利要求29所述的方法，其中所述反射性材 料、所述第二材料和所述中間種子層材料都是不同的。
31. 如權利要求19至30中的任意一項所述的方法，其中所述半導體 器件是氮化鎵半導體器件。
32. —種製作安裝在襯底上的包括多個外延層的用於光發射的半導體器件的方法，所述方法包括將所述襯底與所述多個外延層分離，同時所述多個外延層保持完整， 以保留所述多個外延層的電和機械屬性。
33. 如權利要求32所述的方法，還包括在分離之前在所述多個外延 層上形成至少一個種子層，並且在所述至少一個種子層上形成外部層，所 述外部層相對較厚，並且用作選自用於所述半導體器件的如下的至少之 —:結構支撐、熱沉、散熱器、電流發散器和作為端子。
34. 如權利要求33所述的方法，其中在形成所述至少一個種子層之後，並且在所述至少一個種子層上形成所述外部層之前，執行下面的步驟(a) 對所述多個外延層中的p型層施加p型金屬歐姆接觸層；(b) 在所述p型金屬歐姆接觸層和所述p型層上施加氧化物層； (C)從所述金屬歐姆接觸層上去除所述氧化物層；以及(d)在所述氧化物層和所述金屬歐姆接觸層上沉積所述至少一個種子層。
35. 如權利要求34所述的方法，其中在步驟(d)之後並且在形成所 述外部層之前，對所述至少一個種子層施加厚光刻膠的圖案，所述外部層 形成在所述厚光刻膠圖案之間。
36. 如權利要求35所述的方法，其中所述外部層也形成在所述厚光刻 膠圖案上。
37. 如權利要求35或權利要求36所述的方法，其中所述外部層隨後 被拋光。
38. 如權利要求34至37中的任意一項所述的方法，其中所述氧化物 層是二氧化矽。
39. 如權利要求32至38中的任意一項所述的方法，其中在分離所述 襯底之後，執行下面的步驟(a) 通過沿每個臺面邊緣的溝槽刻蝕隔離各個器件的第一階段；(b) 焊盤刻蝕；(c) 晶片隔離；(d) 在所述多個外延層中的n型層上形成n型歐姆接觸的陣列；以及(e) 晶片分離。
全文摘要
本發明公開了一種具有多個外延層的用於光發射的半導體器件，該多個外延層具有用於光發射的n型層和用於光反射的p型層。p型層具有用於導電金屬外部層的至少一個種子層。該至少一個種子層是用於提供對外部層和光反射層的不同熱膨脹的緩衝的材料。
文檔編號H01L21/00GK101317278SQ200680044817
公開日2008年12月3日 申請日期2006年9月1日 優先權日2005年9月29日
發明者吳大可, 康學軍, 述 袁 申請人:霆激技術有限公司