半导体发光二极管上的反射层的制造制造技术

在半导体发光二极管上制造反射层。一种用于在半导体发光二极管上制造反射层的方法，该半导体发光二极管具有衬底上的若干外延层的晶片；该方法包括在若干外延层的正面上施加第一欧姆接触层，该第一欧姆接触层是反射材料以还用作反射层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】方法
本专利技术涉及半导体发光二极管上的反射层的制造，尽管不是专用的，但尤其涉及一种反射层还用作欧姆接触发光二极管正表面的这种方法和发光二极管。
技术介绍
近来发光二极管已大规模地用在移动手机、数字照相机、个人数字助理、交通指挥灯、汽车等等中。由于发出的光的亮度对于用于这种应用中的发光二极管不够充足，所以在发光二极管可以用于其它应用例如普通照明之前需要较高的亮度。为什么限制发光二极管的亮度和输出功率具有几个原因。一个主要的原因是所限制的光提取消率。由于发光二极管表面(半导体)之间的界面处的总反射，或发光二极管的塑料封装，多数发光二极管的外部效率限制到输入电功率的几个百分比，而内效率一般高至90％以上。内部量子效率的特征是对于穿过发光二极管的每个电子产生多少光子。提取效率是产生的光离开半导体发光二极管的百分比。已研究了多种方法学来提高光提取效率，包括(a)表面变形(surface texturing)(I.Schnitzer和E.Yablonovitch，C.Caneau，T.J.Gmitter，和A.Schere，Applied Physics Letters，第63卷，第2174页，1993年10月)；(b)用非吸收衬底代替吸收衬底(replacing the absorbing substratewith a non-absorbing substrate)(F.A.Kish，F.M.Steranaka，D.C.DeFevere，D.A.Vanderwater，K.G.Park，C.P.Kuo，T.D.Osentowski，M.J.Peanasky，J.G.Yu，R.M.Fletcher，D.A.Steigerwald，M.G.Craford和V.M.Robbins，Applied Physics Letters，第64卷，第2839页，1994)；(c)通过晶片结合或共晶结合在衬底上或内部提供反射镜(providing a mirror on or within the substrate by wafer bonding oreutectic bonding)(R.H.Horng，D.S.Wuu，S.C.Wei，C.Y.Tseng，M.F.Hung.K.H.Chang，P.H.Liu，K.C.Lin，Applied Physics Letters，第75卷，第3054页，1999年11月)；(d)改变芯片的几何形状；和(e)生长半导体分布的布拉格反射镜(growing a semiconductordistributed Bragg reflector mirror)(H.Sugawara，H.Itaya，G.Hatakoshi，Journal of Applied Physics，第74卷，第3189页，1993)；等等。一般反射层位于后表面上-贴覆衬底的表面。这是因为一般在正面上(尤其是用于蓝宝石衬底上的GaN发光二极管)制作半导体的欧姆接触，并且光从衬底的正面和边缘发出。为了制造该反射层，需要多个处理步骤。这是没有效率的。反射层一般与半导体层和焊料材料反应，并且反射镜层与下面的半导体的粘接也是个问题。对于GaN基和AlGaInP发光二极管，衬底不是良好的导热材料，因此希望移除衬底。另外，由于反射镜位于半导体的正面上，没有位于衬底的背表面上，并且还用作与半导体正面的欧姆接触，所以移除衬底简单化了具有反射镜的器件制造。还通过移除衬底提高了GaN蓝色激光器性能(W.S.Wong，M.A.Kneissl，美国专利6,627,921 B2)。在从半导体外延层移除衬底之前或之后，通过利用共晶结合、晶片结合或通过利用有机结合材料将半导体外延层结合至机械支撑(新的衬底)上，使工艺复杂并且限制了制造的合格率和生产量。一般结合必须在高温下进行。这会造成另外的问题。对于GaN发光二极管，难以移除用于整个晶片的蓝宝石衬底并保持外延层完整，使得通过利用结合方法大量制造更困难。这是因为结合方法没有提供外延层和新的机械衬底之间固有的且均质的结合，并且新的衬底上的外延层的翘曲会导致外延层裂缝或产生应力。
技术实现思路
根据优选的形式，提供一种在半导体发光二极管上制造反射层的方法，该半导体发光二极管由衬底上具有若干外延层的晶片制成；该方法包括在若干外延层的正面上施加第一欧姆接触层，第一欧姆接触层由反射材料制成，还用作在其与正面的界面处的反射层。该方法还可包括 (a)将导热性金属的籽晶层施加到第一欧姆接触层的正面；(b)在该籽晶层上电镀导热金属的相对厚层；和(c)移除该衬底。第一欧姆接触层可在应用籽晶层之前用粘接层涂布。可在电镀步骤之前用光刻胶图案来图案化籽晶层，电镀的相对厚的层位于光刻胶图案之间。在步骤(b)和(c)之间，可对晶片进行退火的另外步骤以提高粘接性。光刻胶图案可以是至少50微米的高度、3至500微米范围内的厚度以及300微米的间隔。可电镀籽晶层而不图案化，随后进行图案化。图案化可通过光刻胶图案化，然后湿法蚀刻；或通过相对厚层的激光束显微机械加工进行。相对厚的层可以是不大于光刻胶高度的高度。可选地，相对厚层的导热金属可电镀到大于光刻胶的高度并且随后削薄。可以通过抛光削薄。在步骤(c)之后包括在外延层的后表面上形成第二欧姆接触层的额外步骤，该第二欧姆接触层选自由不透明、透明和半透明构成的组。该第二欧姆接触层可以是空白的或图案化的。可在第二欧姆接触层上形成接合垫。可在步骤(c)之后进行欧姆接触形成和随后的处理步骤，该随后的处理步骤包括沉积导线接合垫。可在沉积第二欧姆接触层之前，清洗和蚀刻外延层露出的后表面。第二欧姆接触层可不覆盖外延层第二表面的整个区域。在形成第二欧姆接触层之后，包括测试晶片上的发光器件，以及将该晶片分成单独的器件。可制造发光器件，而没有选自由重叠、抛光和切割组成的组的一种或多种。第一欧姆接触层可位于外延层的p型层上，以及可在外延层的n型层上形成第二欧姆接触层。可在外延层上沉积电介质膜，在电介质膜和第二欧姆接触层中切割开口，并且在外延层上沉积接合垫。在步骤(c)之后，可在外延层上进行导热金属的电镀。导热金属可以是铜，并且外延层可以是若干GaN基的层。在另一方面，提供一种发光器件，包括外延层、在外延层正面上的第一欧姆接触层，第一欧姆接触层是反射材料，并且在其与外延层的界面处用作反射镜。还可以具有在第一欧姆接触层上的粘接层、在粘接层上的导热金属的籽晶层和在籽晶层上的导热金属的相对厚层。该相对厚层可以是散热片、电连接体和机械支撑构成的组的一种或多种。可在外延层的后表面上提供第二欧姆接触层；第二欧姆接触层是从3至500纳米范围的薄层。第二欧姆接触层还可包括接合垫并且可选自不透明、透明和半透明。在第一欧姆接触层和相对厚层之间的第一欧姆接触层上可以有粘接层，以及在粘接层和相对厚层之间可以有导热金属的籽晶层。相对厚层可以是至少50微米厚。该发光器件可以是发光二极管或激光器二极管。附图说明为了更好地理解本专利技术并容易投入实施，现在将仅借助非限制性实例描述本专利技术的优选实施例，参考附图(且未按规定比例)进行该描述，其中图1是在制造工艺第一阶段的发光器件的示意表示；图2是图1的发光器件在制造工艺第二阶段的示意表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在半导体发光二极管上制造反射层的方法，该半导体发光二极管由衬底上具有若干外延层的晶片制成，该方法包括在若干外延层的正面上应用第一欧姆接触层，该第一欧姆接触层是反射材料以便还用作在其与正面界面处的反射层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】SG 2004-4-7 200401964-21.一种用于在半导体发光二极管上制造反射层的方法，该半导体发光二极管由衬底上具有若干外延层的晶片制成，该方法包括在若干外延层的正面上应用第一欧姆接触层，该第一欧姆接触层是反射材料以便还用作在其与正面界面处的反射层。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括(a)将导热金属的籽晶层应用到第一欧姆接触层的正面上；(b)在籽晶层上电镀导热金属的相对厚层；以及(c)移除该衬底。3.如权利要求2所述的方法，其中在应用籽晶层之前用粘接层涂布第一欧姆接触层。4.如权利要求2或权利要求3所述的方法，其中在电镀步骤(b)之前用光刻胶图案来图案化籽晶层，该相对厚的层的电镀在光刻胶图案之间。5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中在步骤(b)和(c)之间对晶片进行另外步骤的退火，以提高粘接性。6.如权利要求4所述的方法，其中光刻胶图案是至少50微米的高度。7.如权利要求4所述的方法，其中光刻胶图案具有3至500微米范围的厚度。8.如权利要求4、6和7中任一项所述的方法，其中光刻胶图案具有300微米的间隔。9.如权利要求2至8中任一项所述的方法，其中在步骤(b)电镀籽晶层而没有图案化，随后进行图案化。10.如权利要求9所述的方法，其中图案化通过光刻胶图案化和然后湿法蚀刻以及相对厚层的激光束显微机械加工中之一进行。11.如权利要求4至10中任一项所述的方法，其中相对厚层的高度不大于光刻胶高度。12.如权利要求4至10中任一项所述的方法，其中相对厚层的导热金属电镀到大于光刻胶的高度并且随后通过抛光削薄。13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中在步骤(c)之后包括在外延层的后表面上形成第二欧姆接触层的额外步骤，该第二欧姆接触层选自由不透明、透明和半透明构成的组，该第二欧姆接触层是空白的和图案化的其中一种。14.如权利要求13所述的方法，其中在第二欧姆接触层上形成至少一个接合垫。15.如权利要求2至12中任一项所述的方法，其中在步骤(c)之后进行欧姆接触形成和随后的处理步骤，该随后的处理步骤包括沉积至少一个导线接合垫。16.如权利要求15所述的方法，其中在沉积第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：S袁，X康，
申请(专利权)人：鼎奇科技私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]