[发明专利]氮化物半导体发光器件的制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)(1)，本申请要求根据35U.S.C.§111(b)于2005年10月3日提交的临时申请No.60/722,443的优先权，在此引入其内容作为参考。

技术领域

本发明涉及对元件形状的加工以改善氮化物半导体发光器件特别是发光二极管的输出，还涉及可容易地使加工条件最优化并提高器件成品率的制造方法。

背景技术

III族氮化物半导体具有对应于可见光范围至紫外光范围的能量的直接带隙，并且能够高效率发光，因此将它们用于产品例如发光二极管(LED)和激光二极管(LD)中。特别地，通过与荧光材料结合对白色发光二极管的实现被预期是发光二极管的应用的新领域。

发光二极管的输出由内部量子效率与光提取效率的乘积确定，其中内部量子效率取决于外延层结构和结晶性，光提取效率取决于器件内的再吸收和器件形状。已知将加工器件形状的多种方法用于提高光提取效率(日本实用新型申请公开No.51-142870，以及日本未审查的专利公开No.56-50586)。

可以通过与氮化物半导体中相同的原理提高输出，并且可以通过以相同的方式对器件进行形状加工，实现器件的提高的发光输出(日本未审查的专利公开No.2004-6662和No.2004-87930)。

通常，使用MOCVD作为生长方法，在作为衬底的蓝宝石(Al₂O₃)或碳化硅(SiC)上生长高质量的氮化物半导体。选择蓝宝石和碳化硅是因为它们是在高温下稳定的物质，并且即使在用于通过MOCVD生长氮化物的1000℃-2000℃的温度下也稳定。

然而，还已知器件中的氮化物半导体和用作衬底的蓝宝石或SiC是难于加工的硬物质，并且通过激光加工、利用等离子体的干法蚀刻或者高温湿法蚀刻，实现对器件的加工。

激光加工包括局域地将加工位置加热至超高的温度，并且通过烧蚀和蒸发实现加工。由于高加工速度和高吞吐量，该加工方式是有利的。然而，要考虑的缺点在于，样品在加工位置附近遭受高温。

并且，通过烧蚀和蒸发散射的加工材料易于向后附着到晶片上，因此在激光加工后经常需要某种蚀刻处理。

用于蚀刻氮化物半导体的其他方法采用苛刻的加工条件，例如，在干法蚀刻中具有几十eV能量的粒子参与反应，但是就温度而言，这对应于几十万度的热能，因此根据条件，加工部分暴露于几百℃。并且，由于在干法蚀刻中，在具有处于受激态的卤素例如氯的气氛中进行加工，在希望的部分处加工元件期间，其它部分也受到影响。

当在元件上形成电极时，激光加工和蚀刻处理特别地成问题。当加工部分在电极附近时，在加工部分处产生的热引起电极表面的劣化，从而恶化器件特性。另外，用于蚀刻的卤素使得主要由金属构成的电极被大面积地侵蚀，并且如果没有用掩膜充分保护电极，电极本身会被蚀刻。在电极形成之后器件的加工过程中，有必要检查所意欲的加工条件，并且考虑它们的影响来选择条件，产生工艺窗口狭窄的问题。

发明内容

本发明的一个目的是通过具有高吞吐量的激光加工工艺作为用于加工器件形状的方法并且通过蚀刻作为在激光加工之后的处理，防止器件特性劣化并提高器件生产的成品率。

本发明基于这样的发现而实现，即通过在形成电极之前进行激光加工和激光加工后的蚀刻处理，可以避免在加工步骤中对电极特性的影响，并在改善光提取效率的同时提高元件生产成品率。

具体地，本发明包括以下发明内容。

(1)一种氮化物半导体发光器件的制造方法，所述氮化物半导体发光器件包括衬底、在所述衬底上的氮化物半导体层和在所述氮化物半导体上的电极，所述氮化物半导体发光器件的制造方法的特征在于通过激光进行的器件加工，随后是蚀刻处理，然后是电极的形成。

(2)根据上述(1)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，所述通过激光进行的器件加工实现对所述氮化物半导体层的至少一部分的去除。

(3)根据上述(1)或(2)的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，所述通过激光进行的器件加工实现在所述发光器件的所述半导体层中的沟槽和/或用于分离成各个发光器件的围绕所述器件的周边的所述半导体层中的分离槽的形成。

(4)根据上述(1)至(3)中任何一项的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，所述激光的能量高于所述氮化物半导体层的至少一部分的带隙能量。

(5)根据上述(1)至(4)中任何一项的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，所述蚀刻处理是湿法蚀刻。