具有厚金属层的半导体发光器件制造技术

根据本发明专利技术的实施例的器件包括含有夹在n型区和p型区之间的发光层的半导体结构以及第一和第二金属接触，其中，所述第一金属接触与所述n型区直接接触，所述第二金属接触与所述p型区直接接触。第一和第二金属层分别设置在所述第一和第二金属接触上。所述第一和第二金属层厚到足以对所述半导体结构进行机械支撑。所述器件的与所述第一和第二金属层之一相邻的侧壁的一部分是反射性的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体发光器件及其制造方法
本专利技术涉及具有厚金属层的半导体发光器件。
技术介绍
包括发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、诸如表面发射激光器（VCSEL）的垂直腔激光二极管以及边缘发射激光器在内的半导体发光器件属于当前可获得的最为有效的光源之一。在能够跨越可见光谱工作的高亮度发光器件的制造当中，当前引人注意的材料系统包括III-V族半导体，尤其是镓、铝、铟、氮的二元、三元和四元合金，它们又被称为III族氮化物材料。典型地，通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其他外延技术在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其他适当的衬底上外延生长具有不同成分和掺杂剂浓度的半导体层的层叠结构，由此来制造III族氮化物发光器件。所述层叠结构往往包括形成于所述衬底之上的一个或多个掺有例如Si的n型层、形成于所述一个或多个n型层之上的处于有源区内的一个或多个发光层以及形成于所述有源区之上的掺有例如Mg的一个或多个p型层。在所述n型区和p型区上形成电接触。图1示出了一种包括大面积金属到金属互连的LED，在US7,348,212中对其给出了更加详细的说明。图1所示的结构包括附着至底座70的倒装芯片发光器件。所述倒装芯片器件包括附着至半导体器件层74的衬底73，所述半导体器件层包括至少一个设置在n型区和p型区之间的发光或有源层。n型接触71和p型接触72电连接至半导体结构74的n型和p型区。在接触71和72上形成薄金属层76a和77a，在底座70上形成薄金属层76b和77b。在底座70上，或者在接触71和72上，因而在区域76a和77a上或者在区域76b和77b上镀敷厚的可延展的金属层78和79。金属层78和79被选择为是可延展的、具有高导热性和导电性的并且适度地抗氧化。例如，金属层78和79可以是具有良好的导热性的Au；具有比Au还好的导热性的Cu；Ni；或者比Au或Cu便宜的Al。金属层78和79可以具有1微米和50微米之间的厚度，并且经常具有5微米和20微米之间的厚度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种包括厚金属层的半导体器件，所述厚金属层对所述半导体器件提供机械支撑，因而不需要底座支撑所述半导体器件。根据本专利技术的实施例的器件包括含有夹在n型区和p型区之间的发光层的半导体结构以及第一和第二金属接触，其中，所述第一金属接触与所述n型区直接接触，所述第二金属接触与所述p型区直接接触。第一和第二金属层分别设置在所述第一和第二金属接触上。所述第一和第二金属层厚到足以对所述半导体结构进行机械支撑。所述器件的与所述第一和第二金属层之一相邻的侧壁的一部分是反射性的。根据本专利技术的实施例的方法包括提供多个半导体器件的晶片，所述晶片包括含有夹在n型区和p型区之间的发光层的半导体结构以及用于每个半导体器件的第一和第二金属接触，其中，每个第一金属接触与所述n型区直接接触，每个第二金属接触与所述p型区直接接触。分别在所述晶片上的每个半导体器件的第一和第二金属接触上形成第一和第二金属层。所述第一和第二金属层厚到足以在后续处理期间对所述半导体结构进行支撑。在形成第一和第二金属层之后，形成填充所述第一和第二金属层之间的空间的电绝缘层。所述方法还包括形成与所述第一和第二金属层之一的侧壁相邻设置的反射区。附图说明图1示出了具有厚的可延展的金属互连的现有技术LED。图2示出了适于在本专利技术的实施例中使用的半导体LED。图3示出了形成于半导体LED的金属接触上的厚金属层。图4示出了使电绝缘层平坦化之后的图3的结构。图5是图4中的截面图所示的结构的平面图。图6示出了在对形成于所述厚金属层之上的电绝缘层构图之后的图4的结构。图7示出了形成接合焊盘之后的图6的结构。图8示出了形成于半导体LED的接触上的厚金属层和镀敷重新分布层。图9是图8中的截面图所示的结构的平面图。图10示出了在形成电绝缘层并使其平坦化之后图8的结构。图11示出了形成接合焊盘之后的图10的结构。图12A和12B是图11中的截面图所示的结构的不同实现的平面图。图13示出了具有用于锚固电绝缘材料的凹陷的厚金属层的一部分。图14示出了具有用于锚固电绝缘材料的突起的厚金属层的一部分。图15示出了具有多个用于锚固电绝缘材料的特征的厚金属层的一部分。图16、17、18、19、20和21说明了图14所示的突起锚固特征的形成。图22示出了具有反射侧壁的器件。具体实施方式图2示出了适于在本专利技术的实施例中使用的半导体发光器件。尽管在下文的讨论当中，半导体发光器件是发射蓝光或UV光的III族氮化物LED，但是也可以采用LED以外的半导体发光器件，例如，激光二极管，以及由其他材料系统制成的半导体发光器件，例如，其他III-V族材料、III族磷化物、III族砷化物、II-VI族材料、ZnO或者基于Si的材料。可以通过首先在生长衬底10上生长半导体结构而形成图2所示的器件，这是本领域已知的。生长衬底10可以是任何适当的衬底，例如，蓝宝石、SiC、Si、GaN或者复合衬底。可以首先生长n型区14，其可以包括多个具有不同成分和掺杂剂浓度的层，例如，所述层可以是比如缓冲层或成核层的准备层和/或被设计为促进生长衬底的去除的层，它们可以是n型的或者非人为掺杂的，所述层还可以是针对为了使发光区有效发光而所希望具有的特定光学、材料或电学特性设计的n型、甚至p型器件层。在所述n型区之上生长发光或有源区16。适当的发光区的例子包括单个厚的或者薄的发光层，或者含有多个通过阻挡层隔开的薄的或者厚的发光层的多量子阱发光区。之后，可以在所述发光区之上生长p型区18。与所述n型区类似，所述p型区可以包括多个具有不同成分、厚度和掺杂剂浓度的层，所述多个层包括非人为掺杂的层或者n型层。所述器件中的所有半导体材料的总厚度在一些实施例中小于10µm，在一些实施例中小于6µm。在所述p型区上形成p接触金属20。所述p接触金属20可以是反射性的并且可以是多层叠置结构。例如，所述p接触金属可以包括用于与p型半导体材料发生欧姆接触的层、反射金属层以及避免或减少反射金属的迁移的防护金属层。之后，通过标准光刻操作对所述半导体结构构图，并对其进行蚀刻，以去除所述p接触金属的整个厚度的一部分、p型区的整个厚度的一部分以及发光区的整个厚度的一部分，从而形成至少一个露出了n型区14的表面的台面，在所述台面上形成金属n接触22。图2所示的器件的平面图看起来类似于图5所示的平面图。n接触22可以具有与厚金属层26相同的形状，如下文所述。p接触20可以具有与厚金属层28相同的形状，如下文所述。所述n接触和p接触通过间隙24电隔离，可以采用固体、电介质、电绝缘材料、空气、环境气体或任何其他适当的材料填充所述间隙。所述p接触和n接触可以是任何适当的形状，并且可以按照任何适当的方式布置。对半导体结构构图以及形成n接触和p接触对于本领域技术人员是已知的。因此，n接触和p接触的形状和布置不限于图2和图5所示的实施例。而且，尽管在图2中示出了单个发光器件，但是应当理解，图2所示的器件形成于包括很多这样的器件的晶片上。在具有多个器件的晶片上的各个器件之间的区域13内，可以将所述半导体结构向下蚀刻到绝缘层，所述绝缘层可以是作为所述半导体结构的一部分的绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：包括夹在n型区和p型区之间的发光层的半导体结构；以及第一和第二金属接触，其中，所述第一金属接触与所述n型区直接接触，所述第二金属接触与所述p型区直接接触；分别设置在所述第一和第二金属接触上的第一和第二金属层，其中，所述第一和第二金属层厚到足以对所述半导体结构进行机械支撑，并且其中，所述器件与所述第一和第二金属层之一相邻的侧壁的一部分是反射性的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.08 US 61/5682811.一种半导体发光器件，包括：包括夹在n型区和p型区之间的发光层的半导体结构；以及第一和第二金属接触，其中，所述第一金属接触与所述n型区直接接触，所述第二金属接触与所述p型区直接接触；分别设置在所述第一和第二金属接触上的第一和第二金属层，其中，所述第一和第二金属层厚到足以对所述半导体结构进行机械支撑，并且其中，所述器件的与所述第一和第二金属层之一相邻的侧壁的一部分是反射性的。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述反射侧壁是设置在所述第一和第二金属层之一的侧壁上的反射金属。3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述反射侧壁是与所述第一和第二金属层之一的侧壁相邻设置的反射性电绝缘材料。4.根据权利要求3所述的器件，其中，所述反射性电绝缘材料包括设置在硅树脂和环氧树脂之一内的TiO2。5.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一和第二金属层厚于50µm。6.一种半导体发光器件的制造方法，包括：提供多个半导体器件的晶片，所述晶片包括：包括夹在n型区和p型区之间的发光层的半导体结构；以及用于每个半导体器件的第一和第二金属接触，其中，每个第一金属接触与所述n型区直接接触，每个第二金属接触与所述p型区直接接触；分别在所述晶片上的每个半导体器件的第一和第二金属接触上形成第一和第二金属层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA德萨姆伯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL