氮化物基化合物半导体发光器件及其制作方法技术

本申请公开了一种氮化物基化合物半导体发光器件及其制作方法。该氮化物基化合物半导体发光器件具有第一衬底和氮化物基化合物半导体部分，并且该氮化物基化合物半导体部分自第一衬底侧依次包括ｐ型氮化物基化合物半导体层、有源层和ｎ型氮化物基化合物半导体层，其中该第一衬底具有沿上下方向穿透该第一衬底的通孔，并且金属膜掩埋于该通孔中。该氮化物基化合物半导体发光器件的散热性能得到了改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氮化物基化合物半导体发光器件，特别涉及一种散热性 能改善的氮化物基化合物半导体发光器件。此外，本专利技术涉及一种制作氮化 物基化合物半导体发光器件的方法。
技术介绍
传统上已经提出了一种氮化物基化合物半导体发光器件，其具有能从上 部和下部引出电极的结构以改善该器件的散热性能(例如，日本专利申请公开第2002-277804号)。图5是日本专利申请公开第2002-277804号中给出的 氮化物基化合物半导体发光器件的横截面示意图。图5所示的氮化物基化合 物半导体发光器件可通过下述步骤获得用第一欧姆电极503和第二欧姆电 极504,将导电衬底505粘附到氮化物基化合物半导体层的层叠半导体510 的晶片上，在层叠半导体510中n型层500、发光层501及p型层502逐一 地层叠于绝缘村底(未在图中示出)上；移除该绝缘衬底；露出氮化物基化 合物半导体层的层叠半导体510。负电极506和正电极507作为对应电招j皮 分别提供到露出的层叠半导体510和导电衬底505上。然而，该传统的氮化物基化合物半导体发光器件的衬底是使用GaAs、 GaP、 InP、 Si、 SiC等的导电衬底，因此与导热性好的金属衬底相比具有散 热性能较差的结构。尤其当发光器件用于大电流应用时，由于差的散热性可 能会引起芯片可靠性和发光效率的降低。
技术实现思路
本专利技术在于解决上述问题，本专利技术的目的之一是提供一种散热性能改善 的。本专利技术提供一种氮化物基化合物半导体发光器件，其具有第一衬底及氮 化物基化合物半导体部分，并且该氮化物基化合物半导体部分自第一衬底侧 依次包括p型氮化物基化合物半导体层、有源层和n型氮化物基化合物半导体层，其中该第一衬底具有沿垂直方向穿透该衬底的通孔，金属膜掩埋在该 通孔内。这里，上述金属膜的电导率和热导率优选都大于构成上述第一衬底的材 料的电导率和热导率。上述金属膜优选由自Cu、 Ag、 Au、 Ni、 Pd和Al中选出的一种或多种 金属形成。此外，上述第一衬底优选具有导电性，则在这种情形，第一衬底优选由 选自Si、 GaAs、 GaP、 InP和SiC中的材料形成。此外，第一衬底不局限于 具有导电性的衬底，也可以是不具有导电性的衬底。举例来说，构成不具有 导电性的第一衬底的材料包括蓝宝石、A1N等材料。第一衬底的厚度优选是 10到500拜。上述第一衬底的厚度优选等于或大于上述金属膜的厚度。 此外，本专利技术中的氮化物基化合物半导体发光器件优选至少在上述通孔 的内壁面和上述金属膜的侧壁面之间具有保护层。此外，本专利技术中的氮化物基化合物半导体发光器件优选具有位于上述n型氮 化物基化合物半导体层的表面上的n型电极。此外，本专利技术提供了 一种上述氮化物基化合物半导体发光器件的制作方 法。所述氮化物基化合物半导体发光器件的制作方法包括在第二衬底上依 次至少层叠n型氮化物基化合物半导体层、有源层及p型氮化物基化合物半 导体层以形成氮化物基化合物半导体部分的步骤；将具有通孔且通孔中掩埋 有金属膜的第一衬底粘附到上述氮化物基化合物半导体部分的步骤；及移除 上述第二衬底的步骤。这里，粘附上述第一衬底的步骤优选包括将属于上述第一村底的第一粘 附层与属于上述氮化物基化合物半导体部分的第二粘附层结合的步骤。第 一衬底优选按如下步骤制作(I) 在衬底的一个表面上形成第一粘附层的步骤；(II) 在衬底的另一表面上形成通孔的步骤；及(III) 在所述通孔中形成金属膜的步骤。 或者，第一衬底可以按如下步骤制作(i)在衬底的一个表面上形成孔的步骤，且该孔的深度不足以使得该孔穿透该衬底；(ii) 在所述孔中形成金属膜的步骤；(iii) 研磨或抛光村底另一表面的步骤；及(iv) 在衬底的任一表面上形成第一粘附层的步骤。上述金属膜优选由电镀、无电镀、气相沉积、溅射、印刷或这些方法中 两个或多个的组合形成。划分的步骤。在这种情形，划片优选在上述第一衬底中没有形成上述通孔的 区域中的任意位置上进行。根据本专利技术，能够提供一种氮化物基化合物半导体发光器件，其具有能 从上部和下部引出电极且改善了散热性能的结构，这是因为该发光器件使用 了能易于散热的衬底。本专利技术所述的氮化物基化合物半导体发光器件优选用 于大电流应用。通过下面结合附图对本专利技术的详细说明，本专利技术的上述和其它目的、特 征、方面及优点将更加显而易见。附图说明图1的横截面示意图示出本专利技术中氮化物基化合物半导体发光器件的优选示例。图2A到2K的工艺示意图示出制作氮化物基化合物半导体发光器件的 方法的优选示例。图3A到3F的工艺示意图示出制作第一衬底的另一优选方法。图4的横截面示意图示出第一衬底的另一优选示例。图5的横截面示意图示出传统氮化物基化合物半导体发光器件结构具体实施例方式<氮化物基化合物半导体发光器件〉图1的横截面示意图示出了本专利技术中氮化物基化合物半导体发光器件的 一个优选示例。图1中所示的氮化物基化合物半导体发光器件在第一衬底 101上自第一衬底101侧依次形成p型欧姆电极105、p型氮化物基半导体接 触层106、 p型氮化物基半导体层107、有源层108及n型氮化物基化合物半导体层109。 p型氮化物基半导体接触层106、 p型氮化物基半导体层107、 有源层108及n型氮化物基化合物半导体层109构成了氮化物基化合物半导 体部分110。此外，在n型氮化物基化合物半导体层109上有n型欧姆电极 111。第一衬底101和氮化物基化合物半导体部分IIO通过第一粘附层112 和第二粘附层113彼此粘结。第一衬底101具有这样的结构，其中在导电衬底102上沿该衬底的上下 方向(厚度方向)提供有通孔，金属膜104掩埋于该通孔中。此外，第一衬 底101具有保护层，该保护层位于通孔的内壁面和金属膜104的侧壁面之间， 以及位于导电衬底102与氮化物基化合物半导体部分IIO形成侧相对的表面上。在本专利技术的氮化物基化合物半导体发光器件中，如上所述使用了掩埋有 金属膜的衬底，从而衬底的电导率和热导率整体上得到了提高。因此，由衬 底侧散热的性能要比传统衬底的高，并且能防止芯片的可靠性恶化、发光效 率降低等由散热性差引起的问题。举例来说，本专利技术中这样的氮化物基化合 物半导体发光器件优选用于大电流应用。下面将详细解释第一村底。第一衬底101具有这样的结构，其中金属膜 104掩埋于提供在导电村底102中且沿上下方向(厚度方向)穿透第一衬底 的通孔中。提供有通孔的衬底不一定要有导电性。然而，考虑到通孔形成过 程中衬底的稳定性，该衬底优选有导电性。作为具有导电性的衬底，可优选 使用Si、 GaAs、 GaP、 InP、 SiC等。考虑到通孔形成的容易程度，可更优选 使用Si衬底等。正如下面要描述的，第一衬底的作用是当生长例如几个微 米厚的氮化物基化合物半导体部分110的生长衬底(第二衬底)被移除后保 持氮化物基化合物半导体部分110。因此，为了在生长衬底移除后的流程中 稳定晶片处理，第一衬底101的厚度优选设定为10到500|im，更优选为50 到200pm。第一衬底的厚度与导电衬底102的厚度具有相同的含义。然而， 在图l所示的情况下，在导电衬底102上形成了保护层103，所以第一衬底 的厚度是导电村底102和保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物基化合物半导体发光器件，包括第一衬底和氮化物基化合物半导体部分，所述氮化物基化合物半导体部分自所述第一衬底侧依次包括ｐ型氮化物基化合物半导体层、有源层和ｎ型氮化物基化合物半导体层，其中，所述第一衬底具有沿上下方向穿透所述第一衬底的通孔，并且金属膜掩埋于所述通孔中。

【技术特征摘要】
JP 2007-7-26 194282/07;JP 2008-5-30 142705/081、一种氮化物基化合物半导体发光器件，包括第一衬底和氮化物基化合物半导体部分，所述氮化物基化合物半导体部分自所述第一衬底侧依次包括p型氮化物基化合物半导体层、有源层和n型氮化物基化合物半导体层，其中，所述第一衬底具有沿上下方向穿透所述第一衬底的通孔，并且金属膜掩埋于所述通孔中。2、 根据权利要求1所述的氮化物基化合物半导体发光器件，其中所述 金属膜的电导率和热导率均大于构成所述第一衬底的材料的电导率和热导 率。3、 根据权利要求1所述的氮化物基化合物半导体发光器件，其中所述 金属膜由自Cu、 Ag、 Au、 Ni、 Pd和Al中选出的一种、两种或多种金属构 成。4、 根据权利要求1所述的氮化物基化合物半导体发光器件，其中所述 第一衬底具有导电性。5、 根据权利要求4所述的氮化物基化合物半导体发光器件，其中所述 第一衬底由自Si、 GaAs、 GaP、 InP和SiC中选出的材料形成。6、 根据权利要求1所述的氮化物基化合物半导体发光器件，其中所述 第一衬底不具有导电性。7、 根据权利要求1所述的氮化物基化合物半导体发光器件，其中所述 第 一村底的厚度是10到500 ju m。8、 根据权利要求1所述的氮化物基化合物半导体发光器件，其中所述 第一衬底的厚度等于或大于所述金属膜的厚度。9、 根据权利要求1所述的氮化物基化合物半导体发光器件，至少在所 述通孔的内壁面和所述金属膜的侧壁面之间具有保护层。10、 根据权利要求1所述的氮化物基化合物半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：地主修，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]