半导体装置和制造半导体装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置和一种制造该半导体装置的方法。所述方法包括：在GaN基底上形成第一GaN层、牺牲层和第二GaN层，其中，牺牲层的带隙比这些GaN层的带隙窄；形成贯穿第二GaN层和牺牲层的凹槽；在第二GaN层上生长GaN基半导体层以形成半导体堆叠件；在半导体堆叠件上形成支撑基底；以及通过蚀刻牺牲层来从半导体堆叠件去除GaN基底。因此，由于利用凹槽蚀刻牺牲层，所以可以在不损坏支撑基底的情况下使支撑基底与半导体堆叠件分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置和制造半导体装置的方法
本专利技术涉及一种半导体装置和一种制造该半导体装置的方法，更具体地讲，涉及一种发光二极管和一种制造该发光二极管的方法。
技术介绍
通常，由于诸如氮化镓(GaN)和氮化铝(AlN)的第III族氮化物具有优异的热稳定性和直接跃迁型能带结构，因此最近第III族氮化物在可见和紫外区域中作为用于发光装置的材料而备受关注。特别地，利用氮化铟镓(InGaN)的蓝色和绿色发光装置已经用于各种应用，例如，大尺寸全彩色平板显示器、交通灯、室内照明、高密度光源、高分辨率输出系统和光学通信等。由于难于制造能够在其上生长第III族氮化物半导体层的均质基底，因此通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)的工艺使第III族氮化物半导体层生长在晶体结构与第III族氮化物半导体层相似的异质基底上。具有六方晶系结构的蓝宝石基底(特别地，具有c平面作为生长表面的蓝宝石基底)通常被用作异质基底。近来，已经开发了通过下述步骤来制造具有竖直结构的高效发光二极管(LED)的技术：在诸如蓝宝石基底的异质基底上生长诸如氮化物半导体层的外延层，将支撑基底结合到外延层，然后利用激光剥离技术等分离异质基底。由于诸如蓝宝石基底的异质基底和生长在异质基底上的外延层具有不同的物理性质，因此可以利用异质基底和外延层之间的界面容易地分离生长基底。然而，生长在异质基底上的外延层由于外延层与生长基底之间的晶格失配以及外延层与生长基底之间的热膨胀系数的不同而具有相对较高的位错密度。生长在蓝宝石基底上的外延层通常具有1E8/cm2或更大的位错密度。对利用具有这样高位错密度的外延层改善LED的发光效率存在着局限性。此外，沿c轴方向生长的GaN基化合物半导体层具有由自发极化和压电极化导致的极性。因此，电子和空穴的复合率降低，并且在改善发光效率方面存在着局限性。同时，最近已经展开了对通过将GaN基底用作生长基底生长外延层来制造LED的研究。然而，由于GaN基底与生长在其上的外延层是均质的，因此难于通过将GaN基底与外延层分离开来制造具有竖直结构的高效LED。由于生长在a平面或m平面上的GaN基化合物半导体层是非极性的，因此在GaN基化合物半导体层中不出现自发极性或压电极性。然而，在a平面或m平面上生长GaN基化合物半导体层具有许多要解决的问题，因此目前还没有被广泛应用。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供一种去除了生长基底的具有竖直结构的高效发光二极管(LED)和一种制造该高效发光二极管的方法。本专利技术的另一目的在于提供一种制造去除了氮化镓(GaN)生长基底的具有竖直结构的高效LED的方法。本专利技术的又一目的在于提供一种具有改善的光提取效率的高效LED和一种制造高效LED的方法。本专利技术的还一目的在于提供一种制造非极性或半极性LED的方法。本专利技术的还一目的在于提供一种具有种子层的半导体装置基底和一种利用该半导体装置基底制造半导体装置的方法，其中，种子层的材料、晶格常数或热膨胀系数分别与将生长在其上的半导体层的材料、晶格常数或热膨胀系数相同或相似。技术方案本专利技术提供了一种半导体装置，特别地涉及一种发光二极管(LED)和一种制造发光二极管的方法。根据本专利技术的一方面，提供了一种LED，所述LED包括：支撑基底；半导体堆叠件，布置在支撑基底上并具有氮化镓(GaN)基p型半导体层、GaN基活性层和GaN基n型半导体层；p电极层，在支撑基底和半导体堆叠件之间与p型半导体层欧姆接触；以及透明氧化物层，布置在半导体堆叠件上并且具有凹凸图案，其中，半导体堆叠件形成为具有5×106/cm2或更小的位错密度。因此，因半导体层的低位错密度和晶体质量而能够缓解LED的下垂现象，LED的下垂现象可能因位错密度的增大而产生。半导体堆叠件可以由生长在GaN基底上的半导体层形成。此外，能够利用具有凹凸图案的透明氧化物层来提取光，从而改善LED的光提取效率。根据本专利技术的另一方面，提供了一种LED，所述LED包括：支撑基底；半导体堆叠件，布置在支撑基底上并具有GaN基p型半导体层、GaN基活性层和GaN基n型半导体层；p电极层，在支撑基底和半导体堆叠件之间与p型半导体层欧姆接触；n电极层，布置在支撑基底和半导体堆叠件之间并且通过贯穿p型半导体层和活性层的通孔连接至n型半导体层；以及绝缘层，用于使p电极层和n电极层彼此绝缘，其中，半导体堆叠件形成为具有5×106/cm2或更小的位错密度。通过在半导体堆叠件和支撑基底之间设置p电极层和n电极层，能够防止在光发射表面发生光损失。根据本专利技术的又一方面，提供了一种制造LED的方法，所述方法包括：在GaN基底上形成第一GaN层、牺牲层和第二GaN层，其中，牺牲层的带隙比这些GaN层的带隙窄；形成贯穿第二GaN层和牺牲层的凹槽；在第二GaN层上生长GaN基半导体层以形成半导体堆叠件；在半导体堆叠件上形成支撑基底；以及通过蚀刻牺牲层来从半导体堆叠件去除GaN基底。可以利用光增强化学蚀刻技术来蚀刻牺牲层。根据本专利技术的还一方面，提供了一种制造LED的方法，所述方法包括：在GaN基底上形成GaN层和牺牲层。牺牲层由带隙比GaN层的带隙窄的GaN基半导体形成。所述方法还包括在牺牲层上生长GaN基半导体层以形成半导体堆叠件；形成贯穿半导体堆叠件和牺牲层的凹槽；在半导体堆叠件上形成支撑基底；以及通过蚀刻牺牲层以使GaN基底与半导体堆叠件分开。牺牲层可以由InGaN形成。可以利用光增强化学蚀刻技术来执行对牺牲层的蚀刻。例如，可以通过利用穿过KOH或NaOH溶液中的GaN基底的光照射牺牲层来执行对牺牲层的蚀刻。在去除GaN基底之后，可以在n型半导体层上形成具有凹凸图案的透明氧化物层。半导体堆叠件包括GaN基n型半导体层、GaN基活性层和GaN基p型半导体层。所述方法还可以包括：在形成支撑基底之前，形成与半导体堆叠件的p型半导体层欧姆接触的p电极层。在一些实施例中，所述方法还可以包括：在形成支撑基底之前，形成用于填充凹槽的填充物。在形成填充物之前，可以使p电极层形成为限制在半导体堆叠件的范围内。可选择地，在形成填充物之后，可以形成p电极层以覆盖半导体堆叠件和填充物。所述方法还可以包括在支撑基底下方形成结合焊盘。根据本专利技术的还一方面，提供了一种制造LED的方法，所述方法包括：导电基底；布置在基底上的氮化镓(GaN)基半导体堆叠件。这里，半导体堆叠件包括作为半极性半导体层的活性层。GaN基半导体堆叠件包括生长在半极性GaN基底上的半导体层。半极性GaN基底可以是具有关于c平面以15度至85度范围的角度倾斜的主表面的斜切半极性GaN基底。在一些实施例中，导电基底可以是半极性GaN基底，但是不限于此。例如，基底可以是附着到半导体堆叠件的金属基底。另外，反射层可以布置在导电基底和半导体堆叠件之间。LED还可以包括布置在半导体堆叠件上的透明氧化物层，透明氧化物层可以具有凹凸图案。半导体堆叠件的邻近于透明氧化物层的上表面可以具有凹凸图案。根据本专利技术的还一方面，提供了一种制造LED的方法，所述方法包括：准备具有关于c平面以15度至85度范围的角度倾斜的主表面的斜切半极性GaN基底；在基底上生长半极性GaN基半导体层以形成半导体堆叠件。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管(LED)，包括：支撑基底；半导体堆叠件，布置在支撑基底上，并包括氮化镓(GaN)基p型半导体层、GaN基活性层和GaN基n型半导体层；p电极层，在支撑基底和半导体堆叠件之间与p型半导体层欧姆接触；以及透明氧化物层，布置在半导体堆叠件上并且具有凹凸图案，其中，半导体堆叠件形成为具有5×106/cm2或更小的位错密度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.14 KR 10-2011-0134130;2011.12.15 KR 10-2011.一种发光二极管(LED)，包括：支撑基底；半导体堆叠件，布置在支撑基底上，并包括利用氮化镓基底用作生长基底生长的氮化镓(GaN)基p型半导体层、GaN基活性层和GaN基n型半导体层；p电极层，在支撑基底和半导体堆叠件之间与p型半导体层欧姆接触；以及透明氧化物层，布置在半导体堆叠件上并且具有凹凸图案，其中，半导体堆叠件形成为具有5×106/cm2或更小的位错密度，其中，所述发光二极管不具有生长基底。2.如权利要求1所述的发光二极管，所述发光二极管还包括布置在透明氧化物层上并电连接至n型半导体层的n电极焊盘。3.如权利要求1所述的发光二极管，所述发光二极管还包括：n电极层，布置在支撑基底和半导体堆叠件之间并且通过贯穿p型半导体层和活性层的通孔连接至n型半导体层；以及绝缘层，用于使p电极层和n电极层彼此绝缘。4.如权利要求3所述的发光二极管，所述发光二极管还包括：形成在p电极层上的p电极焊盘。5.一种发光二极管，包括：支撑基底；半导体堆叠件，布置在支撑基底上，并包括利用氮化镓基底用作生长基底生长的GaN基p型半导体层、GaN基活性层和GaN基n型半导体层；p电极层，在支撑基底和半导体堆叠件之间与p型半导体层欧姆接触；以及n电极层，布置在支撑基底和半导体堆叠件之间，并且通过贯穿p型半导体层和活性层的通孔连接至n型半导体层；以及绝缘层，用于使p电极层和n电极层彼此绝缘，其中，半导体堆叠件形成为具有5×106/cm2或更小的位错密度，其中，所述发光二极管不具有生长基底。6.如权利要求5所述的发光二极管，所述发光二极管还包括布置在支撑基底下方的结合焊盘。7.如权利要求5所述的发光二极管，所述发光二极管还包括形成在p电极层上的p电极焊盘。8.如权利要求5所述的发光二极管，其中，绝缘层使n电极层与p型半导体层和活性层在通孔内绝缘。9.如权利要求8所述的发光二极管，所述发光二极管还包括布置在半导体堆叠件上并且具有凹凸图案的透明氧化物层。10.一种制造发光二极管的方法，所述方法包括：在GaN基底上形成第一GaN层、牺牲层和第二GaN层，牺牲层的带隙比这些GaN层的带隙窄；形成贯穿第二GaN层和牺...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐源哲，赵大成，李贞勋，南基范，
申请(专利权)人：首尔伟傲世有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR