具有嵌入式纳米级结构的光子器件制造技术

本发明专利技术涉及一种制造发光装置的方法。该方法包括在衬底上方形成第一III-V族化合物层。该第一III-V族化合物层具有第一导电类型。在第一III-V族化合物层上方形成多量子阱(MQW)层。然后在该MQW层上方形成第二III-V族化合物层。该第二III-V族化合物层具有与第一导电类型不同的第二导电类型。此后，在第二III-V族化合物层上方形成多个导电元件。然后在第二III-V族化合物层上方以及在导电元件上方形成反光层。导电元件每一个都比反光层具有更好的粘着特性和导电特性。本发明专利技术提供了具有嵌入式纳米级结构的光子器件。

【技术实现步骤摘要】

一般而言，本专利技术涉及半导体制造，更具体而言，涉及半导体发光器件的制造。
技术介绍
本文所用的LED器件是用于产生特定波长或波长范围的光的半导体光源。传统上LED器件用于指示灯，并且越来越多地用于显示器。当在由相反掺杂的半导体化合物层形成的p-n结之间施加电压时，LED器件发射出光。可以使用不同的材料通过改变半导体层的带隙以及通过在P-η结内制造有源层来产生不同波长的光。传统上，通过在生长衬底上生长多个发光结构来制造LED。发光结构连同下面的生长衬底被分成独立的LED管芯。在分离之前或之后的某一时刻，对每个LED管芯添加电极或导电焊盘，从而允许在该结构之间导电。发光结构以及在其上形成发光结构的晶圆在本文中被称为外延晶圆。然后通过添加封装基板、可选的荧光材料、以及光学器件(诸如，透镜和反射镜)来封装LED管芯，从而形成光发射体。可以利用不同的结构形成LED器件。例如，一些LED结构包括垂直LED结构和倒装芯片LED结构。这些结构可以带来诸如更好的热管理、减少的电流拥挤、或封装效率的益处。常规的垂直LED结构或倒装芯片LED结构可以应用反射层来重定向光路。然而，由于反射层的弱粘着特性和低欧姆接触特性，常规的垂直LED结构或倒装芯片LED结构可能出现缺陷。因此，虽然现有的制造LED器件的方法大体上足以实现它们的预期目的，但这些方法在各个方面并不是完全令人满意的。仍在继续寻求改进垂直LED结构或倒装芯片LED结构的反射层的粘着特性和欧姆接触特性的方法和设计。
技术实现思路
本专利技术的较为宽泛的形式之一涉及了一种制造光子器件的方法。所述方法包括:在衬底上方形成第一掺杂半导体层；在所述第一掺杂半导体层上方形成量子讲层；在所述量子阱层上方形成第二掺杂半导体层，相反地掺杂所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层；在所述第二掺杂半导体层上方形成经图案化的掩模层；在所述第二掺杂半导体层上方以及在所述经图案化的掩模层上方形成导电层；以及去除所述经图案化的掩模层，从而去除直接在所述经图案化的掩模层上形成的部分所述导电层，其中，通过在去除所述经图案化的掩模层之后保留在所述第二掺杂半导体层上设置的部分所述导电层形成多个欧姆接触元件；以及在所述第二掺杂半导体层上方以及在所述欧姆接触元件上方形成反射层。在一些实施例中，所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层每一个都包括II1-V族材料。在一些实施例中，所述II1-V族材料包括氮化镓。在一些实施例中， 所述欧姆接触元件每一个都包括:镍、钛、铝、钼、钯、铟、锡、或其I=1-Wl O在一些实施例中，所述欧姆接触元件每一个都具有在约3埃至约20埃范围内的厚度。在一些实施例中，所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层中的一个是η型掺杂的，以及所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层中的另一个是P型掺杂的。在一些实施例中，所述欧姆接触元件具有周期性分布(periodicdistribution)。在一些实施例中，所述反射层包括铝、银、或其合金。在一些实施例中，所述欧姆接触元件占据了总芯片表面积的一百分比，所述百分比在约0.5%至约20%的范围内。在一些实施例中，所述方法进一步包括:在所述反射层上方形成接合金属层；以及通过所述接合金属层将衬底接合至所述光子器件。本专利技术的另一种较为宽泛的形式涉及一种制造发光装置的方法。所述方法包括:在衬底上方形成第一 II1-V族化合物层，其中，所述第一 II1-V族化合物层具有第一导电类型；在所述第一 II1-V族化合物层上方形成多量子阱(MQW)层；在所述MQW层上方形成第二 II1-V族化合物层，其中，所述第二 II1-V族化合物层具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；在所述第二 II1-V族化合物层上方形成多个导电元件；以及在所述第二 II1-V族化合物层上方以及在所述导电元件上方形成反光层；其中，所述导电元件每一个都具有比反光层更好的粘着特性和导电特性。在一些实施例中，所述第一 II1-V族化合物层和所述第二 II1-V族化合物层每一个都包括氮化镓材料。在一些实施例中，所述导电元件每一个都包括镍、钛、铝、钼、钯、铟、锡、及其组合中的至少一种。在一些实施例中，所述反光层包括铝、银、及其组合中的至少一种。在一些实施例中，所述导电兀件每一个都具有不大于约20埃或最多至约50埃的厚度；以及所述反射层具有大于约1000埃的厚度。在一些实施例中，通过形成具有周期性分布的经图案化的掩模层至少部分地形成所述导电元件。本专利技术的又一种较为宽泛的形式涉及一种光子器件。所述光子器件包括:在衬底上方设置的第一掺杂半导体层；在所述第一掺杂半导体层上方设置的量子阱层；在所述量子阱层上方设置的第二掺杂半导体层，所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层是相反掺杂的；在所述第二掺杂半导体层上方设置的多个纳米级结构；以及在所述第二掺杂半导体层上方以及在所述纳米级结构上方设置的反射层，其中，所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层每一个都包括II1-V族材料；以及所述纳米级结构基本上薄于所述反射层。在一些实施例中,所述纳米级结构每一个都包括:镍、钛、招、钼、钮、铟、锡、或其合金。在一些实施例中，所述纳米级结构具有周期性分布并且比所述反射层薄约50倍。在一些实施例中，所 述光子器件包括倒装芯发光二极管(LED)结构或垂直LED结构。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的各方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚论述起见，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1至图7是根据本专利技术各个方面的示例LED结构的示意性片断截面侧视图。图8是示出了根据本专利技术各个方面制造LED器件的方法的流程图。具体实施例方式应当了解为了实施各个实施例的不同部件，以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例。在下面描述元件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然这些仅仅是实例并不打算限定。例如，在下面的描述中第一部件在第二部件上方或者在第二部件上的形成可以包括其中第一和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可以包括其中可以在第一和第二部件之间形成的额外的部件，使得第一和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，诸如“顶部”、“底部”、“下方”、“上方”等术语用于简便的目的，而不意味将实施例的范围限制到任何具体的方位上。出于简明和清楚的目的，还可以以不同的比例任意绘制各个部件。另外，本专利技术可以重复各个实例中的参考标号和/或字符。这种重复出于简明和清楚的目的，并且其本身不表示所论述的各个实施例和/或结构之间的关系。可以使用半导体器件来制造光子器件，诸如，发光二极管(LED)器件。当导通时，LED器件可以发射出诸如可见光谱中的不同颜色的光的辐射以及紫外波长或红外波长辐射。与传统的光源(例如，白炽灯泡)相比，LED器件提供了诸如更小的尺寸、更低的能耗、更长的使用寿命、各种可应用的颜色，以及更好的耐用性和可靠性的优点。这些优点以及更便宜和更稳健地制造LED器件的LED制造技术的进步使得LED器件在近些年来越来越受欢迎。然而，现有的LED制造技术可能面临某些缺点。其中的一个缺点是，对于具有常规垂直结构或倒装芯片结构的LED器件而言，在其中形成的反射层可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光子器件的方法，包括：在衬底上方形成第一掺杂半导体层；在所述第一掺杂半导体层上方形成量子阱层；在所述量子阱层上方形成第二掺杂半导体层，相反地掺杂所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层；在所述第二掺杂半导体层上方形成经图案化的掩模层；在所述第二掺杂半导体层上方以及在所述经图案化的掩模层上方形成导电层；去除所述经图案化的掩模层，从而去除直接在所述经图案化的掩模层上形成的部分所述导电层，其中，通过在去除所述经图案化的掩模层之后保留所述导电层设置在所述第二掺杂半导体层上的部分来形成多个欧姆接触元件；以及在所述第二掺杂半导体层上方以及在所述欧姆接触元件上方形成反射层。

【技术特征摘要】
2012.01.19 US 13/354,1621.一种制造光子器件的方法，包括: 在衬底上方形成第一掺杂半导体层； 在所述第一掺杂半导体层上方形成量子阱层； 在所述量子阱层上方形成第二掺杂半导体层，相反地掺杂所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层； 在所述第二掺杂半导体层上方形成经图案化的掩模层； 在所述第二掺杂半导体层上方以及在所述经图案化的掩模层上方形成导电层； 去除所述经图案化的掩模层，从而去除直接在所述经图案化的掩模层上形成的部分所述导电层，其中，通过在去除所述经图案化的掩模层之后保留所述导电层设置在所述第二掺杂半导体层上的部分来形成多个欧姆接触元件；以及 在所述第二掺杂半导体层上方以及在所述欧姆接触元件上方形成反射层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述欧姆接触元件每一个都包括选自由镍、钛、铝、钼、钯、铟、锡、及其合金组成的组中的材料。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述欧姆接触元件每一个都具有处于约3埃至约20埃范围内的厚度。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述欧姆接触元件具有周期性分布。5.根据权利要求1所述的 方法，其中，所述反射层包括铝、银、及其合金中的一种。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述欧姆接触元件占据了总芯片表面积的一百分比，所述百分比在约0.5%至约20%的范围内。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李逸骏，朱荣堂，邱清华，黄泓文，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：