用于制备具有双面钝化的半导体发光器件的方法技术

一种制备半导体发光器件的方法，该方法包括在第一衬底上制备多层半导体结构，其中所述多层半导体结构包括第一掺杂半导体层，ＭＱＷ有源层，第二掺杂半导体层以及第一钝化层。该方法进一步包括图形化并刻蚀部分所述第一钝化层以暴露所述第一掺杂半导体层，然后形成与所述第一掺杂半导体层连接的第一电极，接着，所述多层结构被邦定至第二衬底上并去除所述第一衬底，形成与所述第二掺杂半导体层连接的第二电极，此外，形成第二钝化层，其大体上覆盖所述多层结构的侧壁和未被所述第二电极覆盖的所述第二掺杂半导体层的部分表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制备半导体发光器件的方法。更具体而言，本专利技术涉及一种制备 能有效降低漏电流并增强器件的可靠性的新的具有双面钝化的半导体发光器件的方法。
技术介绍
期待固态照明引领下一代照明技术。高度发光二极管(HB-LED)从作为光源用于 显示器件至替代用于传统照明的灯泡，其应用数量越来越广泛。一般来说，成本，能效及亮 度是决定LED商业生存能力的三个最主要的参数。LED产生的光来自有源区，该区夹于受主掺杂层(ρ-型掺杂层)和施主掺杂层 (η-型掺杂层)之间。当LED被施以正向电压时，载流子，包括来自ρ-型掺杂层的空穴和 来自η-型掺杂层的电子在有源区复合。在直接带隙材料中，这种复合释放出光子形式的能 量，或是波长对应有源区内材料的带隙能的光。为保证LED的高效率，理想的是使载流子只在有源区复合，而不会在其他地方如 LED侧面复合。然而，由于LED侧面上晶体结构的突然终止(abrupt termination)，致使大 量的复合中心存在于这样的表面上。此外，LED表面对它周围的环境非常敏感，这会导致额 外的杂质和缺陷。环境诱使的损害可大大地降低LED的可靠性和稳定性。为了使LED与诸 如温气，离子杂质，外界电场，热等多种环境因素隔绝并保持LED的功能性和稳定性，保持 表面洁净并确保可靠的LED封装显得非常重要。另外，利用表面钝化保护LED表面同样也 非常关键。一般来说表面钝化包括在LED表面上沉积非反应性材料组成的薄层。图1图示了用于垂直电极结构LED的常规钝化方法。该LED结构从上至下包括钝 化层100，η-侧(或P-侧)电极102，Π-型(或P-型)掺杂半导体层104，基于多量子阱 (MQff)结构的有源层106，ρ-型(或η-型)掺杂半导体层108，ρ-侧(或η-侧)电极110 以及衬底112。钝化层降低了不想发生的载流子在LED表面上的复合。对于图1中所示的垂直结 构LED来说，表面复合趋向于发生在MQW有源区106的侧壁。尽管如此，由常规钝化层形成 的侧壁覆盖，如图1所示的层100，往往不甚理想。这种质量差的侧壁覆盖一般是通过标准 薄膜沉积技术如等离子增强化学汽相沉积(PECVD)和磁控溅射沉积获得。由钝化层形成的 侧壁覆盖的质量在具有更陡峭台阶(steps)如台阶高于2μπι的器件中更差，而对于大多数 垂直电极LED来说大多如此。在这种情况下，钝化层往往含有大量的孔。这些孔的存在将 大大降低钝化层减少载流子表面复合的能力。反过来，增大的表面复合率增加了反向漏电 流量，从而导致LED效率和稳定性降低。此外，形成P-侧电极的金属会扩散至有源区，使漏 电流增大。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供一种制备半导体发光器件的方法，该方法包括在第一衬 底上制备多层半导体结构，其中所述多层半导体结构包括第一掺杂半导体层，MQW有源层，第二掺杂半导体层以及第一钝化层。该方法进一步包括图形化并刻蚀部分所述第一钝化层 以暴露所述第一掺杂半导体层，接着形成与所述第一掺杂半导体层连接的第一电极。接着， 将所述多层结构邦定至第二衬底上并去除所述第一衬底，形成与所述第二掺杂半导体层连 接的第二电极。此外，形成第二钝化层，其大体上覆盖所述第一和第二掺杂半导体层以及 MQW有源层的侧壁，以及未被所述第二电极覆盖的所述第二掺杂半导体层的部分表面。在该实施例的一个变型中，所述第二衬底包括下列材料中的至少一种Cu，Cr, Si 以及SiC。在该实施例的一个变型中，所述第一钝化层包括下列材料中的至少一种GaN和 A1N。在该实施例的一个变型中，所述第二钝化层包括下列材料中的至少一种SiOx， SiNx 以及 SiOxNy。在该实施例的一个变型中，所述第一掺杂半导体层是P-型掺杂半导体层。在该实施例的一个变型中，所述第二掺杂半导体层是Π-型掺杂半导体层。在该实施例的一个变型中，所述MQW有源层包括GaN和InGaN。在该实施例的一个变形中，所述第一衬底包括由沟槽和台面组成的预制图形。在该实施例的一个变型中，形成所述第二钝化层包括下列方法中的至少一种等 离子增强化学汽相沉积(PECVD)，磁控溅射沉积以及电子束(e-束)蒸发。在该实施例的一个变型中，所述第一钝化层的厚度为100 2000埃，且所述第二 钝化层的厚度为300 10000埃。附图说明图1图示用于垂直电极结构LED的常规钝化方法。图2A图示根据本专利技术一个实施例的具有被预制图形化成沟槽和台面的部分衬底。图2B图示根据本专利技术一个实施例的预制图形化衬底的横截面视图。图3给出一张图表说明根据本专利技术一个实施例的制备具有双面钝化的发光器件 的步骤。具体实施例方式给出以下描述，使得本领域技术人员能够制造和使用本专利技术，且这些描述是在具 体应用及其需求的背景下提供的。对于本领域技术人员来说，公开实施例的多种变型是显 而易见的，且在不偏离本专利技术精神实质和范围的前提下，这里限定的一般原理可应用于其 他实施例和应用中。因此，本专利技术并不限于所给出的实施例，而是与权利要求的最宽范围一致。本专利技术的实施例提供一种制备具有双面钝化的LED器件的方法。双面钝化覆盖器 件的上下两面，可有效降低载流子的表面复合，进而提高LED器件的稳定性。在本专利技术的一 个实施例中，取代只沉积单个钝化层的做法，在多层半导体结构(包括η-型掺杂层，ρ-型 掺杂层及有源层)的外表面上沉积两个钝化层(上钝化层和下钝化层)。下钝化层的存在 使有源区和P-侧(或η-侧)电极之间基本上隔绝。在本专利技术的一个实施例中，下钝化层的形成应用的是与形成多层结构相同的沉积方法，因此简化了制备过程。制备衬底InGaAlN(InxGayAl1^yNjO ^ χ ^ 1,0 ^ y ^ 1)是用于制备短波长发光器件的优 选材料中的一种。为了在常规大面积衬底(如Si晶片)上生长无裂纹多层InGaAlN结构 以促进高质量、低成本、短波长LED的大规模生产，这里介绍一种包括预制图形化衬底成沟 槽和台面的生长方法。预制图形化衬底成沟槽和台面能有效释放多层结构内由于衬底表面 和多层结构之间晶格系数和热膨胀系数不匹配导致的应力。图2A图示了根据本专利技术一个实施例的利用光刻和等离子刻蚀技术而具有预刻蚀 图形的部分衬底的顶视图。刻蚀得到方形台面200和沟槽202。图2B通过图示根据本专利技术 一个实施例的图2A中沿着水平线AA’的预制图形化衬底的横截面视图，更加清楚地图示了 台面和沟槽的结构。正如图2B所示，沟槽204的侧壁有效地形成了隔离台面结构，如台面 202及部分台面208和210的侧壁。每个台面限定一个独立的表面区域用于生长单个的半 导体器件。应注意的是，可以应用不同的光刻和刻蚀技术在半导体衬底上形成沟槽和台面。 同样应注意的是，除了形成图2A所示的正方形台面200，通过改变沟槽202的图形可形成 任选的几何形状。这些任选几何形状的其中一些可包括但不限于三角形，矩形，平行四边 形，六边形，圆形或其他不规则形状。制备具有双面钝化的发光器件图3给出流程图说明根据本专利技术一个实施例的制备具有双面钝化的发光器件的 步骤。在步骤3A中，预制图形化而具有沟槽和台面的衬底制备完成后，利用多种生长技术 可形成InGaAlN多层结构，其中生长技术包括但不限于金属有机化学汽相沉积(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备半导体发光器件的方法，该方法包括：　　在第一衬底上制备多层半导体结构，其中所述多层半导体结构包括第一掺杂半导体层，ＭＱＷ有源层，第二掺杂半导体层以及第一钝化层；　　图形化并刻蚀部分所述第一钝化层以暴露所述第一掺杂半导体层；　　形成与所述第一掺杂半导体层连接的第一电极；　　将所述多层结构邦定至第二衬底上；　　去除所述第一衬底；　　形成与所述第二掺杂半导体层连接的第二电极；以及　　形成第二钝化层，其大体上覆盖所述第一和第二掺杂半导体层以及ＭＱＷ有源层侧壁，以及未被所述第二电极覆盖的所述第二掺杂半导体层的部分表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：江风益，王立，
申请(专利权)人：晶能光电江西有限公司，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]