半导体模板衬底、使用半导体模板衬底的发光元件及其制造方法技术

一种发光元件包括半导体层、发光叠层结构和形成在所述发光叠层结构的一个表面中的多个倒金字塔结构。当相对于所述发光叠层结构垂直延伸时，所述倒金字塔结构的横截面面积减小。由于所述倒金字塔结构所致，所述发光元件呈现出更易于制造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体模板衬底、使用该半导体模板衬底的发光器件以及制造该发光器件的方法，更具体地，涉及用于降低晶体缺陷并能够容易分离的半导体模板衬底、使用该半导体模板衬底的发光器件以及制造该发光器件的方法。
技术介绍
常规半导体发光器件形成为具有诸如蓝宝石等绝缘衬底的水平器件或垂直器件。例如，图6A示出了常规的水平半导体发光器件，图6B示出了常规的垂直半导体发光器件。水平半导体发光器件包括依次堆叠在蓝宝石衬底I上的缓冲层2、n型氮化物半导体层3、有源层4和P型氮化物半导体层5。P型电极6形成在P型氮化物半导体层5上，并且，通过在蚀刻工艺中去除P型氮化物半导体层5和有源层4的部分区域，在η型氮化物半导体层3的暴露部分上形成η型电极7。然而，在图6Α的水平发光器件中，相对地减小了发光面积，且表面漏电流增大，导致水平发光器件的发射性能降低。此外，由于电流所通过的面积相对较小，所以电阻增大，从而工作电压增大。出于这个原因，产生了热量，导致水平发光器件的使用寿命降低。此外，在图6Β的垂直发光器件中，在衬底上形成P型氮化物半导体层5的操作与水平发光器件的操作是相同的。在形成η型电极7之前，使绝缘衬底与发光器件分离，随后在η型半导体层3的底部形成η型电极7。在此情况下，通常使用激光剥离工艺来分离绝缘衬底。通过在透明蓝宝石衬底的背面照射强能量源的激光束，使激光束在缓冲层与蓝宝石衬底之间的界面中强烈吸收，从而瞬`间产生900°C或以上的温度，由此使界面中的氮化物半导体热化学熔解并使蓝宝石衬底与垂直`发光器件分离。然而，激光剥离工艺引起了包括有源层的发光堆叠结构的热/机械变形。例如，由于不同的晶格常数和热膨胀系数所致，机械应力出现在氮化物半导体层与厚蓝宝石衬底之间，由于垂直氮化物半导体发光元件发光器件不能承受机械应力，所以垂直氮化物半导体发光器件受到机械/热损伤。如上所述，当堆叠发光结构的薄膜受到损伤时，引起了高漏电流，此外，发光器件的芯片产量大大减少，导致发光器件的整个性能的降低。
技术实现思路
技术问题鉴于上述情况，本专利技术提供了一种半导体模板衬底，以防止在进行分离工艺的过程中对半导体衬底的损伤。此外，本专利技术提供了一种优异的半导体发光器件。此外，本专利技术提供了一种制造优异的半导体发光器件的方法。技术方案本专利技术涉及一种解决上述问题的途径。在形成发光器件的过程中，分离层用于使发光器件易于与半导体衬底分离。根据本专利技术，由于分离层所致，发光器件具有倒金字塔结构。根据本专利技术的第一方面，提供了一种发光器件。所述发光器件包括半导体层、发光堆叠结构和多个倒金字塔结构。所述发光堆叠结构形成在所述半导体层的第一表面上，并且每一所述倒金字塔结构形成在所述半导体层的与所述第一表面相对的第二表面上。当在垂直方向上从所述第二表面更远地延伸每一所述倒金字塔结构时，每一所述倒金字塔结构的截面面积减小。根据本专利技术的第二方面，提供了一种制造发光器件的方法。缓冲层形成在衬底上。多个金字塔结构从所述缓冲层突起。形成与所述缓冲层分离的半导体层。通过从每一所述金字塔结构上生长晶体，形成与所述缓冲层分离的半导体层。所述金字塔结构连接所述缓冲层和所述半导体层。发光堆叠结构形成在所述半导体层上。切断每一所述金字塔结构或者使每一所述金字塔结构与所述缓冲层之间的接触表面分离，以使所述半导体层与所述缓冲层分离。根据本专利技术的第三方面，提供了一种制造发光器件的方法。缓冲层形成在衬底上。将所述缓冲层划分成多个分离的发光器件区域，以在所述分离的发光器件区域中形成所划分的分离的半导体层。分别形成在所述分离的发光器件区域中的所述分离的半导体层通过多个突起部连接至对应于所述分离的发光器件区域的所述缓冲层。发光堆叠结构形成在每一所述分离的半导体层上。切断每一所述金字塔结构或者使每一所述金字塔结构与所述缓冲层之间的接触表面分离，以使所述半导体层与所述缓冲层分离。根据本专利技术的第四方面，提供了一种制造发光器件的方法。缓冲层形成在衬底上。将所述缓冲层划分成多个发光器件区域，并且分别在所述发光器件区域中形成多个金字塔结构。从各个所述金字塔结构的顶部生长所述金字塔结构以形成具有劈裂表面的半导体层，所述劈裂表面划分所述发光器件区域。通过所述金字塔结构连接所述半导体层和所述缓冲层，并且使所述半导 体层与所述缓冲层分离。在所述半导体层上形成发光堆叠结构，以形成分离的辅助发光器件。切断每一所述金字塔结构以将所述半导体层从所述缓冲层剥离。使所述分离的辅助发光器件相对于所述劈裂表面分离。根据本专利技术的第五方面，提供了一种制造发光器件的方法。缓冲层形成在衬底上。将所述缓冲层划分成多个发光器件区域，以在所述发光器件区域中形成多个金字塔结构。从各个所述金字塔结构的顶部生长所述金字塔结构以形成多个半导体层，所述多个半导体层对应于各个发光器件区域并且彼此分离。通过所述金字塔结构连接所述半导体层和所述缓冲层，并且使所述半导体层与所述缓冲层分离。在所述半导体层上形成发光堆叠结构，以形成分离的发光器件。切断所述金字塔结构以形成彼此分离的发光器件。根据本专利技术的第六方面，提供了一种半导体衬底模板。所述半导体衬底模板包括形成在衬底上的缓冲层、形成在所述缓冲层上的多个金字塔结构、以及形成在所述缓冲层上的半导体层。所述半导体层与所述缓冲层分离，并且通过所述多个金字塔结构连接至所述缓冲层。根据本专利技术的第七方面，提供了一种半导体衬底模板。所述半导体衬底模板包括形成在衬底上的缓冲层，所述缓冲层被划分成多个辅助发光区域；从各个所述辅助发光区域向上突起的多个突起部；以及多个分离的半导体层，形成在各个所述突起部上，以便与各个所述辅助发光区域中的所述缓冲层分离。有益效果根据本专利技术的实施例，将半导体衬底简单地与绝缘衬底分离，因此，未损伤所述半导体衬底，从而制造出具有优异的性能的发光器件。另外，在半导体衬底的底部上形成凹凸图案而无需额外的分离工艺，从而简化了制造工艺。此外，即使在使分离的发光器件与所述半导体衬底分离的工艺中，也能够不损伤所述半导体衬底。附图说明图1A和IB是示出根据本专利技术的一个实施例的制造发光器件的方法的示图；图2A和2B是用于描述根据本专利技术的另一实施例的制造发光器件的方法的示图；图3A至3G是用于描述根据本专利技术的另一实施例的制造发光器件的方法的示图；图4是示意性地示出用于形成电极的夹具的示图；图5A至5C是示出根据本专利技术的一个实施例制造的发光器件的处理中(in-process)材料的示图；以及图6A和6B是示意性地示出常规的水平发光器件和常规垂直发光器件的示图。具体实施例方式在下文中，将会参照附图详细描述本专利技术的实施例，以便本领域技术人员可以容易地实施这些实施例。首先，将会参照图1A和IB描述根据本专利技术的一个实施例的半导体晶体制造方法。例如，本实施例是利用蓝宝石衬底生长η型GaN晶体的实施例。然而，衬底和缓冲层、半导体层以及发光堆叠结构所用的材料并不限于此。在操作SllO中，缓冲层20形成在绝缘衬底10上，具有多个曝光图案39的掩模层30形成在缓冲层20上。在图1A中，以圆形形状示出曝光图案39。然而，曝光图案39可以形成为诸如四边形、三角形或六边形等多边形形状，并且可以不同地设置。衬底10可以是蓝宝石衬底或者是包括硅、GaAs、InP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.31 KR 10-2010-0029496;2010.06.23 KR 10-2011.一种发光器件，包括 半导体层； 发光堆叠结构，形成在所述半导体层的第一表面上；以及 多个倒金字塔结构，形成在所述半导体层的与所述第一表面相对的第二表面上，其中，当在垂直方向上从所述第二表面更远地延伸每一所述倒金字塔结构时，每一所述倒金字塔结构的截面面积减小。2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，每一所述倒金字塔结构的截面表面的形状为圆形或多边形。3.根据权利要求2所述的发光器件，其中 每一所述倒金字塔结构的直径约为O. 5 μ m至5 μ m,并且 所述倒金字塔结构之间的间隔约为O. 5 μ m至10 μ m。4.根据权利要求3所述的发光器件，其中， 所述半导体层包括氮化物，并且 每一所述倒金字塔结构的横截面表面与所述第二表面平行。5.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述倒金字塔结构和所述半导体层包括氮化物6.根据权利要求5所述的发光器件，其中，所述半导体层是与衬底分离的半导体层，并且 所述倒金字塔结构有利于所述衬底与所述半导体层之间的分离。7.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述倒金字塔结构包括具有第一坡度的第一倒金字塔结构和具有与所述第一坡度不同的坡度的第二倒金字塔结构。8.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述第一倒金字塔结构的截面面积大于所述第二倒金字塔结构的截面面积。9.一种发光器件，包括 半导体层； 发光堆叠结构，形成在所述半导体层的第一表面上；以及 多个凹凸部，形成在所述半导体层的与所述第一表面相对的第二表面上，所述凹凸部具有不同的高度。10.一种照明器件，其包括根据权利要求1至9所述的发光器件。11.一种制造发光器件的方法，所述方法包括 在衬底上形成缓冲层； 形成从所述缓冲层突起的多个金字塔结构； 通过从每一所述金字塔结构上生长晶体来形成与所述缓冲层分离的半导体层，所述金字塔结构连接所述缓冲层和所述半导体层； 在所述半导体层上形成发光堆叠结构；以及 切断每一所述金字塔结构或者使每一所述金字塔结构与所述缓冲层之间的接触表面分离，以使所述半导体层与所述缓冲层分离。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述形成所述多个金字塔结构包括使所述缓冲层的一些部分晶体生长，以形成所述多个金字塔结构。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述使所述缓冲层的一些部分晶体生长包括 在所述缓冲层上形成具有曝光图案的掩模层；以及 使所述曝光图案所暴露的所述缓冲层的一些部分晶体生长。14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述半导体层和所述发光堆叠结构由包括氮化物的材料形成，并且 顺序地执行所述形成所述半导体层和所述形成所述发光堆叠结构。15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述使所述半导体层与所述缓冲层分离包括在所述半导体层上留下每一所述金字塔结构的一部分。16.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述使所述半导体层与所述缓冲层分离之后， 在所述发光堆叠结构的第一表面上形成第一电极；以及 在所述半导体层的第二表面上形成第二电极，在所述第二电极中留有每一所述金字塔结构的一部分。17.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述使所述半导体层与所述缓冲层分离之前，在所述发光堆叠结构的第一表面上形成第一电极。18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述切断每一所述金字塔结构以使所述半导体层与所述缓冲层分离使用物理冲击。19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述使所述半导体层与所述缓冲层分离包括对所述衬底施加应变。20.一种制造发光器件的方法，所述方法包括 在衬底上形成缓冲层； 将所述缓冲层划分成多个分离的发光器件区域，以在所述分离的发光器件区域中形成所划分的分离的半导体层，其中，分别形成在所述分离的发光器件区域中的所述分离的半导体层通过多个突起部连接至对应于所述分离的发光器件区域的所述缓冲层； 在每一所述分离的半导体层上形成发光堆叠结构；以及 切断每一金字塔结构或者使每一所述金字塔结构与所述缓冲层之间的接触表面分离，以使所述半导体层与所述缓冲层分离。21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述划分所述缓冲层以形成所划分的分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：安亨洙，梁瑉，河弘周，
申请(专利权)人：CS解决方案有限公司，
类型：
国别省市：