專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光器件基片的蝕刻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光器件，諸如發(fā)光二極管(LED)或激光二極管，廣泛用于許多用途。正如本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員眾所周知的，半導(dǎo)體發(fā)光器件包括半導(dǎo)體具有一個(gè)或多個(gè)配置成當(dāng)其受激勵(lì)時(shí)發(fā)射相干和/或不相干光的半導(dǎo)體層的發(fā)光元件。正如本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員眾所周知的，發(fā)光二極管或激光二極管一般包括微電子基片上的二極管區(qū)域。微電子基片可以是例如砷化鎵、磷化鎵、它們的合金、碳化硅和/或藍(lán)寶石。LED的持續(xù)發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生高效和在機(jī)械上強(qiáng)健的光源，它可以覆蓋和超出可見(jiàn)頻譜。這些屬性，結(jié)合固態(tài)器件潛在的長(zhǎng)壽命，使各式各樣新的顯示用途成為可能，并且可以把LED放在與已經(jīng)根深蒂固的白熾燈和熒光燈競(jìng)爭(zhēng)的位置上。
公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.2002/0123164描述一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括具有第一和第二相對(duì)面并且對(duì)預(yù)定波長(zhǎng)范圍的輻射光透明的基片，并且所述基片具有圖案以便在橫截面上形成從第一面向第二面延伸到基片中的多個(gè)基座，所述專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容整個(gè)地結(jié)合到本文中。第二面上的二極管區(qū)域配置成在二極管區(qū)域兩端施加電壓時(shí)在預(yù)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)把光發(fā)射到基片中。在基片的反面，在二極管區(qū)域上的安裝支座配置成支持所述二極管區(qū)域，使得在二極管區(qū)域兩端施加電壓時(shí)，從二極管區(qū)域發(fā)射進(jìn)入基片的光是從所述第一面發(fā)射的?；牡谝幻婵梢园ㄔ谄渲械亩鄠€(gè)凹槽，所述多個(gè)凹槽在基片內(nèi)形成多個(gè)三角形基座。這些凹槽可以包括錐形側(cè)壁和/或成斜角的底面?；牡谝幻孢€可以包括在其中的通孔陣列。所述通孔可以包括錐形側(cè)壁和/或底面。
在GaP發(fā)光器件中，所述器件傳統(tǒng)上一直采用兩步鋸開(kāi)處理進(jìn)行個(gè)片化(singulate)。為了定義GaP器件的平臺(tái)，在GaP器件晶片上形成第一系列寬鋸片鋸痕，然后利用GaP含水的蝕刻劑蝕刻鋸痕，從鋸痕除去損傷。然后利用較薄的鋸片形成后續(xù)鋸痕，以便使GaP器件個(gè)片化。
在美國(guó)專(zhuān)利No.5,912,477中描述了干蝕刻激光切割發(fā)光二極管的技術(shù)，所述專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容整個(gè)附此作參考。
發(fā)明摘要本發(fā)明的某些實(shí)施例提供發(fā)光器件的制造方法，所述發(fā)光器件包括具有第一和第二相對(duì)面的碳化硅基片和在所述基片的第一面上的發(fā)光元件，通過(guò)利用含水蝕刻直接蝕刻所述碳化硅基片的第二面，以便除去基片處理造成的基片的損壞部分。碳化硅基片的第二面的損壞部分可能是鋸割基片、研磨基片、拋光基片、在基片中進(jìn)行注入和/或?qū)募す馓幚碓斐傻摹?br> 在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，直接蝕刻碳化硅基片的第二面是在發(fā)光器件從晶片個(gè)片化之后進(jìn)行的。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，直接蝕刻碳化硅基片的第二面是在發(fā)光器件從晶片個(gè)片化之前進(jìn)行的。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，含水蝕刻是利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，直接蝕刻碳化硅基片的第二面包括蝕刻碳化硅基片的面向碳的表面和/或蝕刻碳化硅基片的非面向碳的表面。所述面向碳的表面可以是基片的側(cè)壁。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，直接蝕刻碳化硅基片的第二面包括直接蝕刻相對(duì)于碳化硅基片的第二面傾斜的表面。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，通過(guò)利用含水蝕刻，蝕刻發(fā)光器件的基片，除去發(fā)光器件基片的光吸收區(qū)，來(lái)增大發(fā)光器件的光輸出。光吸收區(qū)可以對(duì)應(yīng)于由發(fā)光器件制造時(shí)對(duì)基片的處理造成損壞的基片區(qū)域。例如，由處理基片造成損壞的基片區(qū)域可以對(duì)應(yīng)于基片中的鋸溝。由處理基片造成損壞的基片區(qū)域還可以對(duì)應(yīng)于被研磨、拋光和/或激光加工的基片區(qū)域。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，基片是碳化硅基片。另外，蝕刻基片可以包括蝕刻碳化硅基片的碳面和/或蝕刻碳化硅基片的非碳面。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，基片是藍(lán)寶石基片。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，蝕刻基片是在發(fā)光器件的個(gè)片化之后進(jìn)行的。含水蝕刻可以包括用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。含水蝕刻可以進(jìn)行至少約50分鐘。含水蝕刻可以在至少約80℃溫度下進(jìn)行。另外，可以通過(guò)直接蝕刻基片來(lái)提供對(duì)基片的蝕刻。
在本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光器件的制造包括利用具有足以增大通過(guò)基片提取的光量的蝕刻參數(shù)的含水蝕刻蝕刻發(fā)光器件的基片。基片的蝕刻可以包括蝕刻所述基片，以便除去在發(fā)光器件制造中由處理基片造成損壞的基片區(qū)域的至少一部分。由處理基片造成損壞的基片區(qū)域可以對(duì)應(yīng)于基片中的鋸溝。由處理基片造成損壞的基片區(qū)域還可以對(duì)應(yīng)于被研磨、拋光、注入和/或激光加工的基片區(qū)域。
在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，基片是碳化硅基片。蝕刻基片可以包括蝕刻碳化硅基片的碳面和/或蝕刻碳化硅基片的非碳面?；奶济婵梢允腔拿鎸?duì)碳的側(cè)壁。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，基片是藍(lán)寶石基片。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在發(fā)光器件的個(gè)片化之后進(jìn)行足以增大通過(guò)基片提取的光量的蝕刻基片的操作。含水蝕刻可以包括用KOH:K3Fe(CN)6蝕刻。含水蝕刻可以進(jìn)行至少約50分鐘。所述含水蝕刻還可以在至少約80℃的溫度下進(jìn)行。足以增大通過(guò)基片提取的光量的蝕刻基片的操作可以包括直接蝕刻基片。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，制造發(fā)光器件包括采用含水蝕刻來(lái)蝕刻發(fā)光器件的碳化硅基片，以便從發(fā)光器件碳化硅基片的表面除去無(wú)定形碳化硅的至少一部分。無(wú)定形碳化硅可以對(duì)應(yīng)于由制造發(fā)光器件時(shí)處理基片造成損壞的基片區(qū)域。由處理基片造成損壞的基片區(qū)域可以對(duì)應(yīng)于基片中的鋸溝、被研磨、拋光、注入和/或激光加工的基片區(qū)域。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，在發(fā)光器件的個(gè)片化之后進(jìn)行蝕刻發(fā)光器件的碳化硅基片，以便從碳化硅基片的表面除去至少一部分無(wú)定形碳化硅。
含水蝕刻可以包括利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。含水蝕刻可以進(jìn)行至少約50分鐘。含水蝕刻可以是在至少約80℃的溫度下進(jìn)行。可以通過(guò)直接蝕刻所述基片來(lái)進(jìn)行蝕刻發(fā)光器件的碳化硅基片，以便從碳化硅基片的表面除去至少一部分無(wú)定形碳化硅。
在本發(fā)明再一些其他的實(shí)施例中，制造發(fā)光器件包括鋸割發(fā)光器件的碳化硅基片，并蝕刻發(fā)光器件的碳化硅基片的至少一個(gè)已鋸割表面。蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面可以包括蝕刻碳化硅基片的碳面和/或蝕刻碳化硅基片的非碳面。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在發(fā)光器件的個(gè)片化之后進(jìn)行蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面的操作。還可以通過(guò)執(zhí)行對(duì)基片的含水蝕刻來(lái)進(jìn)行蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面的操作。含水蝕刻可以包括利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。含水蝕刻可以進(jìn)行至少約50分鐘。含水蝕刻可以在至少約80℃的溫度下進(jìn)行。蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面可以包括直接蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面。
附圖的簡(jiǎn)短說(shuō)明

圖1是舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造步驟的流程圖。
圖2是舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的制造步驟的流程圖。
圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例的蝕刻之前和之后的發(fā)光器件的橫截面圖。
詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)將參照其中表示本發(fā)明的實(shí)施例的附圖，在下文中更充分地描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，因而不應(yīng)解釋為限于這里提出的實(shí)施例。寧可說(shuō)，提供這些實(shí)施例是為了使所述公開(kāi)透徹和完全，并充分地向本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范圍。附圖中，為清晰起見(jiàn)，層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)大小可以是夸張的。類(lèi)似的號(hào)碼全都指類(lèi)似的元件。正如在這里使用的，術(shù)語(yǔ)″和/或″包括相關(guān)的所列出的項(xiàng)目的任何一個(gè)或多個(gè)和它們的所有組合。
應(yīng)該明白，盡管術(shù)語(yǔ)第一、第二等在這里可以使用來(lái)描述不同的元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)只用來(lái)把一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)區(qū)域、層或部分區(qū)分開(kāi)。因而，在不脫離本發(fā)明的傳授的情況下，下面所討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以被說(shuō)成是第二元件、部件、區(qū)域、層或部分。
本發(fā)明的某些實(shí)施例提供一種用于通過(guò)蝕刻器件基片的至少一個(gè)被損壞表面以便除去所述被損壞表面的至少一部分來(lái)制造發(fā)光器件的方法。盡管不受任何特定的操作理論束縛，但人們相信，發(fā)光器件的光吸收區(qū)可以是由對(duì)發(fā)光器件執(zhí)行以下處理操作引起的諸如鋸割器件使之個(gè)片化和/或?yàn)榱私⑵骷墓馓崛√卣鳎瑢?duì)器件進(jìn)行研磨、拋光、注入和/或激光加工。光吸收區(qū)可以是由作為對(duì)器件的基片和/或?qū)犹幚淼慕Y(jié)果的器件的基片和/或?qū)拥膿p傷引起的。因而，通過(guò)蝕刻發(fā)光器件的被損壞表面，可以除去一些或全部光吸收區(qū)，從而增加從器件提取的光。
本發(fā)明的實(shí)施例可以適用于制造半導(dǎo)體發(fā)光器件，諸如發(fā)光二極管、激光二極管和/或其它半導(dǎo)體器件，所述其它半導(dǎo)體器件包括可以包括硅、碳化硅、氮化鎵和/或其它半導(dǎo)體材料的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層；基片，可以包括藍(lán)寶石、硅、碳化硅和/或其它微電子基片；以及一個(gè)或多個(gè)接觸層，可以包括金屬和/或其它導(dǎo)電層。在某些實(shí)施例中，可以提供紫外、藍(lán)和/或綠LED。
例如，發(fā)光器件可以是基于氮化鎵的LED或在碳化硅基片上制造的激光器，諸如美國(guó)北卡羅來(lái)納州Durham的Cree，Inc.(公司)制造和銷(xiāo)售的器件。本發(fā)明適合于供以下的美國(guó)專(zhuān)利中描述的LED和/或激光器使用No.6,201,262；6,187,606；6,120,600；5,912,477；5,739,554；5,631,190；5,604,135；5,523,589；5,416,342；5,393,993；5,338,944；5,210,051；5,027,168；5,027,168；4,966,862和/或4,918,497，這些專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容全文附此作參考。其它適當(dāng)?shù)腖ED和/或激光器在以下公開(kāi)的專(zhuān)利公開(kāi)中描述2003年1月9日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)No.2003/0006418 A1，題為″帶有量子阱和超點(diǎn)陣的基于III族氮化物的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)、基于III族氮化物的量子阱結(jié)構(gòu)和基于III族氮化物的超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)″以及No.US 2002/0123164A1題為″包括針對(duì)光提取進(jìn)行的修改的發(fā)光二極管及其制作方法″。另外，磷涂層LED，諸如在2003年9月9日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序號(hào)No.10/659,241，題為″包括錐形側(cè)壁的磷涂層發(fā)光二極管及其制作方法″中描述的也可以適用于本發(fā)明的各實(shí)施例。所述LED和/或激光器可以配置成這樣工作，使得出現(xiàn)穿過(guò)基片的光發(fā)射。在這樣的實(shí)施例中，基片可以具有圖案，以便增強(qiáng)器件的光輸出，例如，在上列美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)No.US 2002/0123164 A1中描述的。
在圖1中舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的發(fā)光器件制造方法。如在圖1看到的，在發(fā)光器件的制造中對(duì)發(fā)光器件的基片進(jìn)行加工(方框100)。這種處理導(dǎo)致在基片內(nèi)建立光吸收區(qū)，使得工作時(shí)至少某些光在基片中被光吸收區(qū)吸收。如上面討論的，光吸收區(qū)可以起因于對(duì)基片的損傷，所述損傷是由對(duì)基片的處理引起的。例如，對(duì)基片的處理可以導(dǎo)致形成基片的無(wú)定形區(qū)域。
然后在含水蝕刻中蝕刻處理過(guò)的基片(方框110)。所述蝕刻可以除去由對(duì)基片的處理引起的一些或全部光吸收區(qū)和/或損壞區(qū)域。例如，若基片的處理造成無(wú)定形區(qū)域，則可以除去一些或全部無(wú)定形區(qū)域。通過(guò)在基片處理之后蝕刻發(fā)光器件的基片，可以增加發(fā)光器件的光輸出。例如，正如以下討論的，對(duì)于帶有基于氮化鎵的發(fā)光元件的碳化硅基片，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在鋸割所述器件以便在發(fā)光器件的基片中提供光提取特征之后，作為對(duì)器件的含水蝕刻的結(jié)果，增大了發(fā)光器件的光輸出。
在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，基片是碳化硅基片。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，基片是藍(lán)寶石基片。碳化硅基片的處理可以包括鋸割碳化硅基片，例如，為了在碳化硅基片中提供光提取特征和/或使發(fā)光器件從包括多個(gè)發(fā)光器件的晶片個(gè)片化。碳化硅基片的處理還可以包括對(duì)發(fā)光基片的激光加工，例如，為了提供激光燒蝕、特征圖案形成和/或發(fā)光器件的個(gè)片化。碳化硅基片的處理還可以包括研磨和/或拋光所述基片。處理碳化硅基片還可以包括對(duì)碳化硅基片的注入。碳化硅基片的處理，可以出現(xiàn)在發(fā)光元件在基片上的形成以前、在其過(guò)程中或之后。
對(duì)基片的蝕刻可以通過(guò)任何能夠蝕刻基片的適當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù)提供。在其中基片是碳化硅的本發(fā)明的特定實(shí)施例中，所述蝕刻可以是可以蝕刻碳化硅的任何蝕刻。含水蝕刻可以在個(gè)片化以前或之后以多晶片的方式進(jìn)行，因此，可以更適合于擴(kuò)大至工業(yè)生產(chǎn)。因此，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，蝕刻是含水蝕刻。例如，蝕刻可以是利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。適當(dāng)?shù)奈g刻劑由美國(guó)的麻薩諸塞州Rowley的Transene Corporation(公司)作為GaP蝕刻劑提供。用于藍(lán)寶石的適當(dāng)?shù)奈g刻劑可以包括例如H3PO4和/或H3PO4:H2SO4的混合物。
在某些實(shí)施例中，直接蝕刻所述碳化硅。如在這里使用的，直接蝕刻是指蝕刻碳化硅，以便除去碳化硅，而不首先把碳化硅轉(zhuǎn)換為另一個(gè)材料，諸如氧化物。在某些實(shí)施例中，可以首先把光吸收區(qū)轉(zhuǎn)換為氧化物，然后除去所述氧化物。利用犧牲氧化物除去損壞的碳化硅的技術(shù)是眾所周知，因此，這里不再進(jìn)一步描述。例如，參見(jiàn)Carl-Mikael Zetterling(2002)所著″碳化硅器件處理技術(shù)″第4章；另見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No.6,214,107，其公開(kāi)全文附此作參考。但是，在個(gè)片化之后蝕刻器件的場(chǎng)合，在實(shí)踐中使用犧牲氧化物來(lái)去除損傷可能是困難的，因?yàn)橐话阌脕?lái)氧化碳化硅的高溫可能熔化所述器件附于其上的藍(lán)帶或其它載體。
進(jìn)行蝕刻的特定條件可以取決于所利用的蝕刻劑、引起損傷的處理的屬性、光吸收/損傷區(qū)域的特性和/或要除去的基片材料的數(shù)量。例如可以通過(guò)以下方法來(lái)為特定的處理操作選擇這樣的條件例如，用試驗(yàn)方法確定利用不同的蝕刻條件(例如，時(shí)間和/或溫度)類(lèi)似地處理的器件的光輸出，并根據(jù)光輸出選擇蝕刻條件。但是，在其中基片是碳化硅的本發(fā)明的特定實(shí)施例中，損傷是鋸割造成的，基片用KOH:K3Fe(CN)6進(jìn)行蝕刻，蝕刻可以在至少約80℃的溫度下進(jìn)行，例如，從約80℃至90℃進(jìn)行至少約50分鐘，例如，從約50分鐘至約一小時(shí)。也可以使用其它時(shí)間和/或溫度。因此，不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明的實(shí)施例限于這里描述的特定的示范性蝕刻參數(shù)。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，所述蝕刻操作蝕刻碳化硅基片的碳面和/或碳化硅基片的非碳面。所述蝕刻操作還可以蝕刻如下的基片表面該基片表面是相對(duì)于與其上形成發(fā)光元件的基片表面相對(duì)的基片表面傾斜的。正如在這里使用的，傾斜是指表面不平行于參考表面。
圖2是舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的制造步驟的流程圖。如在圖2中看到的，鋸割發(fā)光器件的基片，以便提供光提取特征和/或使晶片上的器件個(gè)片化(方框200)。這種處理操作的結(jié)果是在基片內(nèi)形成光吸收區(qū)，使得工作時(shí)至少一些光被基片中的光吸收區(qū)吸收。如上面討論的，這種光吸收區(qū)可以起因于由鋸割基片引起的對(duì)基片的損傷。例如，基片的鋸割可能導(dǎo)致形成基片的無(wú)定形區(qū)域。
然后蝕刻基片的至少一個(gè)已鋸割表面(方框210)?？梢赃@樣進(jìn)行所述蝕刻，以便除去由對(duì)基片的處理引起的一些或全部光吸收區(qū)和/或損壞區(qū)域。例如，若對(duì)基片的鋸割造成無(wú)定形區(qū)域，則可以除去一些或全部無(wú)定形區(qū)域。通過(guò)在基片鋸割之后蝕刻發(fā)光器件的基片，可以增大發(fā)光器件的光輸出。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，已鋸割表面的蝕刻是干蝕刻和/或含水蝕刻。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，所述蝕刻是感應(yīng)耦合等離子體(ICP)蝕刻。但是，ICP蝕刻一般是逐個(gè)晶片進(jìn)行的，因此，在擴(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn)上可能存在困難。含水蝕刻可以在個(gè)片化以前或之后以多晶片的方式進(jìn)行，因此可能更適合于擴(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn)。因此，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，蝕刻是含水蝕刻。例如，蝕刻可以是利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。美國(guó)麻薩諸塞州Rowley的TranseneCorporation(公司)提供適當(dāng)?shù)奈g刻劑，作為GaP蝕刻劑。藍(lán)寶石適當(dāng)?shù)奈g刻劑可以包括例如H3PO4和/或H3PO4:H2SO4混合物。
對(duì)已鋸割基片的蝕刻可以出現(xiàn)在器件的個(gè)片化以前或之后。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在晶片上加有藍(lán)帶或其它載體，然后鋸割所述晶片，使這些器件個(gè)片化，然后在這些個(gè)片化后的器件仍舊在藍(lán)帶上時(shí)對(duì)其進(jìn)行蝕刻。還可以對(duì)所述器件進(jìn)行鋸割，以便提供光提取特征，例如公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.US 2002/0123164 A1中所描述的。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的蝕刻之前的發(fā)光器件300的橫截面。如在圖3A看到的，在基片310的第一表面312上形成發(fā)光元件320。如上面討論的，基片310可以是碳化硅基片，具體地說(shuō)是單晶碳化硅基片。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，基片310是藍(lán)寶石基片。基片310已經(jīng)形成它的多個(gè)光提取特征，如用基片310第二表面314中的溝槽所舉例說(shuō)明的?；牡诙砻?14與基片310的第一表面的相對(duì)。如上面討論的，這些溝槽可以例如，通過(guò)鋸割基片310形成。這些溝槽具有包括表面316的側(cè)壁，表面316相對(duì)于基片310的第二表面314是傾斜的。如在這里使用的，基片的側(cè)壁包括基片的外邊緣和/或溝槽的側(cè)壁或在基片內(nèi)結(jié)束或伸展到基片的特征。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，基片310的第二表面314是碳化硅基片的碳面。在這樣的實(shí)施例中，傾斜表面316(側(cè)壁)可以包括碳化硅基片的非碳面(例如，傾斜表面316的垂直部分)以及碳化硅基片的碳面(例如，傾斜表面316的傾斜部分)。
作為對(duì)基片310進(jìn)行所述處理的結(jié)果，在基片310內(nèi)可能形成光吸收區(qū)330。光吸收區(qū)330可以對(duì)應(yīng)于基片310的損壞區(qū)域。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，光吸收區(qū)330是無(wú)定形碳化硅區(qū)域。盡管圖中示出在傾斜表面316上的光吸收區(qū)330，但是，光吸收區(qū)也可以存在于其它表面上，諸如在基片310的第二面314上。另外，盡管圖3A中以基本上均勻厚度的連續(xù)區(qū)域的形式示出光吸收區(qū)330，但是所述區(qū)域可以是不連續(xù)和/或具有不均勻的厚度。
正如上面所描述的，對(duì)圖3A的發(fā)光器件300進(jìn)行蝕刻，以便除去光吸收區(qū)330的至少一部分，以便提供發(fā)光器件300′，如在圖3B舉例說(shuō)明的。對(duì)基片310的蝕刻操作蝕刻傾斜表面316，以便除去光吸收區(qū)330的至少一部分。因而，所述蝕刻操作可以蝕刻碳化硅基片的非碳面和碳化硅基片的碳面。所述蝕刻操作還可以蝕刻第二表面314和與第二表面314平行的表面(諸如溝槽的底部)，因此，所述蝕刻操作還可以蝕刻碳化硅基片的碳面。
采用足以把從發(fā)光器件300′的基片提取的光量增大到大于從發(fā)光器件300的基片310提取的光量的蝕刻參數(shù)來(lái)蝕刻發(fā)光器件300。在某些實(shí)施例中，進(jìn)行所述蝕刻以便從基片310除去全部光吸收區(qū)330。但是，因?yàn)楣馕諈^(qū)330可以是厚度不均勻的和/或因?yàn)楣馕諈^(qū)330的位置可能以不同的方式影響發(fā)光器件的光輸出，所以蝕刻之后在基片310內(nèi)可能仍舊有一些光吸收區(qū)330。例如，若一小時(shí)的蝕刻達(dá)到四小時(shí)蝕刻的光輸出的99.9％，則從制造觀點(diǎn)看，利用一小時(shí)蝕刻而不利用四小時(shí)蝕刻可能是有利的，盡管在基片310內(nèi)仍舊有一些光吸收區(qū)330。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以進(jìn)行過(guò)蝕刻，以保證除去全部光吸收區(qū)330。
以下示例是為示范性目的而設(shè)置的，不是想要限制本發(fā)明的范圍。
示例根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在蝕刻之前和之后測(cè)量從美國(guó)北卡羅來(lái)納州Durham的Cree Inc.(公司)購(gòu)得的發(fā)光二極管XB900，XB300和XB500的光輸出。二極管XB900，XB300和XB500是碳化硅基片上的基于氮化鎵的二極管。鋸割這些二極管以便進(jìn)行個(gè)片化并至少在器件的周邊形成光提取特征。
在第一測(cè)試中，發(fā)光二極管XB900在從約80℃至90℃的溫度下在KOH:K3Fe(CN)6中蝕刻大約一小時(shí)。發(fā)光二極管被封裝在T0-18頭上的Dymax(UV)穹頂內(nèi)。表1反映20mA驅(qū)動(dòng)電流下這些器件的輸出。
表1.XB900的光輸出
在表1中，初始值列是蝕刻之前器件的光輸出，以毫瓦(mW)為單位。蝕刻之后列是器件蝕刻之后的光輸出，以mW為單位。蝕刻之后列中的”無(wú)”表示未進(jìn)行蝕刻的對(duì)比組。(之后/初始值)列是裸芯片增益百分?jǐn)?shù)。Dymax er列是Dymax封裝的LED管芯的輻射通量，mW。(dymax/初始值)列是未蝕刻管芯/芯片對(duì)封裝元件的增益百分?jǐn)?shù)(表示蝕刻元件的較高的光提取)。
還測(cè)試了發(fā)光二極管XB300、發(fā)光二極管XB500和發(fā)光二極管XB900。在KOH:K3Fe(CN)6中蝕刻大約50分鐘之前和之后，測(cè)量了二極管光輸出。二極管安裝在T0-18頭上，不帶封裝。所述測(cè)試的結(jié)果反映在表2中。
表2.XB300，XB500和XB900的光輸出
本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)明白，已經(jīng)聯(lián)系圖1-3B個(gè)別地描述本發(fā)明不同的實(shí)施例。但是，根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，可以提供圖1-3B實(shí)施例的組合和子組合。
正如從表1所看到的，XB900 LED的光輸出在蝕刻之后增大了約13-15％。正如從表2所看到的，XB300和XB900的光輸出增大約15-16％，而XB500的光輸出在蝕刻之后增大約11-12％。因而，根據(jù)上述結(jié)果來(lái)看，發(fā)光二極管基片的蝕刻在增大通過(guò)二極管基片提取的光量上是有效的。
在附圖中和說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例，盡管使用具體的術(shù)語(yǔ)，但是它們是只用于一般和描述性的意義上的，而不用于限制的目的，本發(fā)明的范圍在以下權(quán)利要求書(shū)中提出。
權(quán)利要求
1.一種制造包括碳化硅基片的發(fā)光器件的方法，所述碳化硅基片具有第一和第二相對(duì)面以及在所述基片的第一面上的發(fā)光元件，所述方法包括利用含水蝕刻直接蝕刻所述碳化硅基片的所述第二面，以便除去由對(duì)所述基片的處理引起的所述基片的損壞部分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳化硅基片的所述第二面的所述損壞部分是由鋸割所述基片、研磨所述基片、拋光所述基片、在所述基片中進(jìn)行注入和/或?qū)λ龌募す馓幚硪鸬摹?br> 3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中直接蝕刻所述碳化硅基片的所述第二面是在所述發(fā)光器件從晶片個(gè)片化之后進(jìn)行的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中直接蝕刻所述碳化硅基片的所述第二面是在所述發(fā)光器件從晶片個(gè)片化之前進(jìn)行的。
5.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述含水蝕刻包括利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中直接蝕刻所述碳化硅基片的所述第二面還包括蝕刻所述碳化硅基片面向碳的表面。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述碳化硅基片的所述面向碳的表面包括所述基片的側(cè)壁的面向碳的表面。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中直接蝕刻所述碳化硅基片的所述第二面還包括蝕刻所述碳化硅基片的非面向碳的表面。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中直接蝕刻所述碳化硅基片的所述第二面包括直接蝕刻相對(duì)于所述碳化硅基片的所述第二面傾斜的表面。
10.一種增大發(fā)光器件的光輸出的方法包括利用含水蝕刻蝕刻所述發(fā)光器件的基片，以便至少部分地除去所述發(fā)光器件基片的光吸收區(qū)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述光吸收區(qū)對(duì)應(yīng)于在所述發(fā)光器件制造中由處理所述基片造成損壞的基片區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述由處理基片造成損壞的基片區(qū)域?qū)?yīng)于所述基片中的鋸溝。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述由處理基片造成損壞的基片區(qū)域?qū)?yīng)于所述基片被研磨、拋光、注入和/或激光加工的區(qū)域。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述基片包括碳化硅基片。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中蝕刻基片包括蝕刻所述碳化硅基片的碳面。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中蝕刻基片還包括蝕刻所述碳化硅基片的非碳面。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中蝕刻基片包括蝕刻所述碳化硅基片的碳面?zhèn)缺凇?br> 18.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述基片包括藍(lán)寶石基片。
19.如權(quán)利要求10所述的方法，其中蝕刻基片是在所述發(fā)光器件的個(gè)片化之后進(jìn)行的。
20.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述含水蝕刻包括利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述含水蝕刻進(jìn)行至少約50分鐘。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述含水蝕刻是在至少約80℃的溫度下進(jìn)行的。
23.如權(quán)利要求10所述的方法，其中蝕刻基片包括直接蝕刻所述基片。
24.一種制造發(fā)光器件的方法包括利用含水蝕刻并且采用足以增大通過(guò)所述基片提取的光量的蝕刻參數(shù)蝕刻所述發(fā)光器件的基片。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中蝕刻基片包括蝕刻基片以除去所述基片的在所述發(fā)光器件制造中由處理所述基片造成損壞的區(qū)域的至少一部分。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中由處理基片造成損壞的基片區(qū)域?qū)?yīng)于所述基片中的鋸溝。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中由處理基片造成損壞的基片區(qū)域?qū)?yīng)于所述基片被研磨、拋光、注入和/或激光加工的區(qū)域。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述基片包括碳化硅基片。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中蝕刻基片包括蝕刻所述碳化硅基片的碳面。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中蝕刻基片還包括蝕刻所述碳化硅基片的非碳面。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中蝕刻基片還包括蝕刻所述碳化硅基片的碳面?zhèn)缺凇?br> 32.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述基片包括藍(lán)寶石基片。
33.如權(quán)利要求24所述的方法，其中蝕刻基片是在所述發(fā)光器件的個(gè)片化之后進(jìn)行的。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述含水蝕刻包括利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述含水蝕刻進(jìn)行至少約50分鐘。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中所述含水蝕刻是在至少約80℃的溫度下進(jìn)行的。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其中蝕刻基片包括直接蝕刻所述基片。
38.一種制造發(fā)光器件的方法包括利用含水蝕刻蝕刻所述發(fā)光器件的碳化硅基片，以便從所述發(fā)光器件的所述碳化硅基片的表面除去至少一部分無(wú)定形碳化硅。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述無(wú)定形碳化硅對(duì)應(yīng)于在所述發(fā)光器件制造中由處理所述基片造成損壞的基片區(qū)域。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中由處理所述基片造成損壞的所述基片區(qū)域?qū)?yīng)于所述基片中的鋸溝。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其中由處理所述基片造成損壞的所述基片區(qū)域?qū)?yīng)于所述基片被研磨、拋光、注入和/或激光加工的區(qū)域。
42.如權(quán)利要求38所述的方法，其中蝕刻所述基片是在所述發(fā)光器件的個(gè)片化之后進(jìn)行的。
43.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述含水蝕刻包括利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述含水蝕刻進(jìn)行至少約50分鐘。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述含水蝕刻是在至少約80℃的溫度下進(jìn)行的。
46.如權(quán)利要求38所述的方法，其中蝕刻基片包括直接蝕刻所述基片。
47.一種制造發(fā)光器件的方法包括鋸割所述發(fā)光器件的碳化硅基片；以及蝕刻所述發(fā)光器件的所述碳化硅基片的至少一個(gè)已鋸割表面。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面包括蝕刻所述碳化硅基片的碳面。
49.如權(quán)利要求47所述的方法，其中蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面還包括蝕刻所述碳化硅基片的非碳面。
50.如權(quán)利要求47所述的方法，其中蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面還包括蝕刻所述碳化硅基片的碳面?zhèn)缺凇?br> 51.如權(quán)利要求47所述的方法，其中蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面是在所述發(fā)光器件的個(gè)片化之后進(jìn)行的。
52.如權(quán)利要求47所述的方法，其中蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面包括進(jìn)行對(duì)所述基片的含水蝕刻。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其中所述含水蝕刻包括利用KOH:K3Fe(CN)6的蝕刻。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其中所述含水蝕刻進(jìn)行至少約50分鐘。
55.如權(quán)利要求53所述的方法，其中所述含水蝕刻是在至少約80℃的溫度下進(jìn)行的。
56.如權(quán)利要求47所述的方法，其中蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面包括直接蝕刻至少一個(gè)已鋸割表面。
全文摘要
發(fā)光器件的制造包括蝕刻發(fā)光器件的基片。所述蝕刻可以是足以增大通過(guò)基片提取的光量的含水蝕刻。所述蝕刻可以是對(duì)碳化硅基片的直接含水蝕刻。所述蝕刻可以從基片除去由對(duì)基片的其它處理引起的損傷，諸如由鋸割基片引起的損傷。所述蝕刻可以除去基片中碳化硅的無(wú)定形區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L21/04GK1950955SQ200580009426
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者G·H·內(nèi)格利 申請(qǐng)人:克里公司