[发明专利]一种垂直结构的半导体发光器件制造方法

说明书

技术领域

 本发明属于半导体发光器件的制造领域，具体是涉及一种垂直结构的半导体发光器件的制作方法。

背景技术

由于二极发光管在提升能源效率及寿命各方面的进展，对于在未来取代传统发光源已经产生很大的关注。二极发光结构含有三种主要不同功能层：（1）n型导电层；（2）活化发光层；及（3）p型导电层。从上述二极发光结构，当电子从n-形层流入活化发光层后与从p-形层流入的空穴结合产生电子空穴对而发出光效应。

点亮二极发光管必须将电流通过n-层及p-层的界面。通常n-层都是埋藏在p-层及多层发光层之下。在处理有效连接n-层及p-层的问题上，可用两种基本器件封装结构，（1）垂直器件结构：将n-层及p-层金属电子接触制备在器件的正反面；（2）横向器件结构：将n-层及p-层金属电子接触制备在器件同一表面。垂直结构电流是从n垂直方向传向p，有利于载流子的注入，提高复合效率的。

发明内容

本发明旨在提供一种垂直结构的半导体发光器件的制作方法。

一种垂直结构的半导体发光器件制作方法，其包含如下步骤：

1)提供一具有正、反两个表面的透光衬底，在其正面上形成一图形化过渡层，构成图形化衬底；

2）在所述图形化衬底上依次外延生长发光外延层，其自下而上至少包括：缓冲层、n型导电层、发光层、p型导电层；

3）在所述发光外延层之上形成欧姆接触层、键合层；

4）提供一导电基板，通过所述键合层将所述发光外延层与所述导电基板粘结；

5）减薄所述透光衬底；

6）在所述透光衬底背面上定义N电极区域，该N电极区域与所述图形化过渡层对应，采用激光蚀刻所述N电极区域的透光衬底至预设深度；

7）采用干法或湿法蚀刻，依次蚀刻所述N电极区域的剩余透光衬底、过渡层、缓冲层，直至露出n型导电层；

8）在露出的n型导电层上制作n电极。

在本发明中，在步骤1）中，先在所述透光衬底的正面上形成一过渡层，通过光刻、蚀刻形成图形化过渡层；衬底选取可透过可见光或者红外线的材料，其材料可以选自AlN、GaN、GaAs、Si或者蓝宝石衬底；所述图形化过渡层的材料为耐高温材料，其物态转变温度Tg大于800^oC，其图案可为图形、方形、三角形或六角形等。在步骤3）中，还可以进一步地包括在欧姆接触层上形成一金属反射镜；所述键合层形成于所述金属反射镜上，其为图形化结构。在步骤6）中，所述激光蚀刻以图形化的过渡层为对准窗口，第一次间距式线性蚀刻，第二次十字型交叉蚀刻，所述交叉位置的面积不超过图形化过渡层的面积。在步骤7）中，首先采用第一种化学溶液选择性蚀刻所述N电极区域的剩余透光衬底同时清洗激光蚀刻的残留物质；接着采用第二种化学溶液选择性蚀刻所述图形化过渡层；最后采用干蚀刻缓冲层，直至露出n型导电层。

本发明在透光衬底上制作耐高温的图形化过渡层，作为衬底蚀刻的保护膜，然后生长外延发光外延层，将外延层键合到导电基座衬底上，采用研磨微控技术将衬底减薄。先利用激光以图形化的过渡层为对准窗口，第一次间距式线性蚀刻，第二次十字型交叉蚀刻，通过调节激光的速率和功率控制蚀刻速率，接着采用干/湿蚀刻方法，将衬底蚀刻到过渡层，同时清除掉衬底上的激光蚀刻的残留，因为有过渡层保护，所以可以忽略研磨厚度的不均匀性。然后去除过渡层，露出缓冲层，利用干法蚀刻进一步蚀刻至n型导电层，然后制作N电极，最后对晶片进行逐一解离，得到垂直结构的半导体发光器件。

本发明采用激光蚀刻与干/湿法蚀刻相结合，提高器件制作过程中蚀刻效率；利用耐高温过渡层作为保护层，降低研磨厚度不均匀性对腐蚀深度的影响，确保蚀刻衬底时缓冲层不会受到破坏。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1-11根据本发明实施的一种垂直结构的半导体发光器件的制作过程的器件结构示意图。其中：