專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作例如照明、信息顯示設(shè)備和信息傳送設(shè)備的光源的半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，對(duì)于發(fā)光二極管(下文中稱為L(zhǎng)ED)提高內(nèi)部產(chǎn)生的光的出射效率即外部發(fā)射效率是很重要的。
為了提高LED的外部發(fā)射效率，通常使用對(duì)于發(fā)射波長(zhǎng)透明的LED襯底。
當(dāng)對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)不透明的襯底用于LED時(shí)，該襯底吸收所發(fā)射的光，因此光基本上只發(fā)射到與相對(duì)于發(fā)光層的襯底側(cè)不同的一側(cè)的面(下文中稱為上表面)上。
另一方面，當(dāng)對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)透明的襯底用于LED時(shí)，光不僅從上表面發(fā)射而且從其他面發(fā)射。此外，在LED的襯底側(cè)表面(下面稱為下表面)被接合時(shí)，從發(fā)光層向襯底側(cè)行進(jìn)的光會(huì)被下表面反射從而從上表面和橫側(cè)面等發(fā)射。
具有這樣的透明襯底的LED通常應(yīng)用于使用InGaAsP基半導(dǎo)體材料的紅外LED、使用AlGaAs基半導(dǎo)體材料的紅外和紅色LED、使用GaAsP基半導(dǎo)體材料的黃色LED、使用GaP基半導(dǎo)體材料的綠色LED等。
近年來(lái)，在使用AlGaInP基半導(dǎo)體材料的紅色、黃色和綠色LED的開(kāi)發(fā)中，用于把多個(gè)襯底直接相互接合的晶片鍵合技術(shù)正得到迅速實(shí)際應(yīng)用。采用晶片鍵合技術(shù)，對(duì)于發(fā)射波長(zhǎng)透明的襯底被接合到LED襯底從而提高了LED的外部發(fā)射效率。
此類第一現(xiàn)有技術(shù)在JP 3230638 B中公開(kāi)。在第一現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)加壓及高溫處理，GaP(鎵磷)基透明襯底被直接接合到形成在GaAs襯底上的AlGaInP(鋁鎵銦磷)基半導(dǎo)體層表面。
第二現(xiàn)有技術(shù)在JP 3532953 B中公開(kāi)。在第二現(xiàn)有技術(shù)中，LED發(fā)光層和透明層通過(guò)含In(銦)的接合層晶片鍵合。
第三現(xiàn)有技術(shù)在JP 2001-53056 A中公開(kāi)。在第三現(xiàn)有技術(shù)中，首先在生長(zhǎng)于第一襯底上的外延層上通過(guò)掩模生長(zhǎng)第二外延層，并在該第二外延層上形成到達(dá)該掩模的溝槽。接著，在將第二襯底晶片鍵合到第二外延層上之后，將蝕刻劑置入溝槽中以蝕刻掉該掩模。這樣，第二外延層和第二襯底從第一襯底和第一外延層分離。
此外，第四現(xiàn)有技術(shù)在JP 2001-57441 A中公開(kāi)。在第四現(xiàn)有技術(shù)中，在第一半導(dǎo)體襯底和第二半導(dǎo)體襯底接合在一起之前，溝槽形成在至少第一半導(dǎo)體襯底和第二半導(dǎo)體襯底的接合表面之一上。
然而，各個(gè)現(xiàn)有技術(shù)具有下面的問(wèn)題。
即，在第一現(xiàn)有技術(shù)中，難于以優(yōu)異的產(chǎn)率把透明襯底的整個(gè)表面均勻接合到具有2英寸或3英寸直徑的晶片，該晶片在LED制造中是通常使用的。
在由本申請(qǐng)人進(jìn)行的測(cè)試中，采用圖11A的示意性前視圖和圖11B的示意性平面圖中所示的夾具(jig)50，作為GaP透明襯底的第二晶片123被擠壓與由GaAs襯底和形成在GaAs襯底上的AlGaInP基半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一晶片122緊密接觸，并在加熱爐中進(jìn)行高溫處理。這里，第一和第二晶片122、123均是具有2英寸直徑的晶片。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙?22、123在高溫處理之后從加熱爐中取出時(shí)，第一和第二晶片122、123具有裂紋，因此不能進(jìn)行下面的制造步驟。
圖12A是示出接合前第一晶片122的示意性平面圖，且圖12B是示出沿圖12A中的XIIB-XIIB線觀察的示意性剖面圖。
圖13A是示出接合后的第一和第二晶片122、123的示意性平面圖，且圖13B是從圖13A的XIIIB-XIIIB線觀察的示意性剖面圖。
如圖13A和13B所示，在第一和第二晶片122、123中產(chǎn)生裂紋112，且在晶片的中心和徑向外部產(chǎn)生類島狀態(tài)的接合部分110，從而接合部分以外的部分不被接合。結(jié)果，發(fā)生了接合失效。
因此，第一現(xiàn)有技術(shù)具有難以應(yīng)用到LED的大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題。
在第二現(xiàn)有技術(shù)中，在LED層形成在生長(zhǎng)襯底上之后以及透明襯底晶片被接合之前，除去生長(zhǎng)襯底。除去生長(zhǎng)襯底之后的LED層薄且易損壞，這導(dǎo)致產(chǎn)率減少。
此外，在第二現(xiàn)有技術(shù)中，為了抑制晶片鍵合中的晶片損壞和開(kāi)裂，需要在晶片軟化的溫度下通過(guò)氣動(dòng)活塞擠壓晶片的單元。這導(dǎo)致制造設(shè)備的復(fù)雜化和制造設(shè)備控制的復(fù)雜化。
第三現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有提供晶片鍵合步驟的細(xì)節(jié)。
在第四現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)本申請(qǐng)人進(jìn)行的測(cè)試，使用夾具50，通過(guò)在由GaAs襯底和形成于其上的AlGaInP基半導(dǎo)體層構(gòu)成的270μm厚的第一晶片122的表面上以280μm間距切割而形成寬30μm深30μm的溝槽，且作為GaP透明襯底的第二晶片123被擠壓與第一晶片122緊密接觸并在加熱爐中進(jìn)行高溫處理。在這種情況下，第一和第二晶片122、123均是具有2英寸直徑的晶片。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙?22、123在高溫處理之后從加熱爐中取出時(shí)，這些晶片有時(shí)具有沿溝槽形成方向的裂紋。例如，在沿平行于<110>方向的方向延伸的溝槽和沿垂直于<110>方向的方向延伸的溝槽形成在第一晶片122上的情形，第一和第二晶片122、123裂成約10片且作為產(chǎn)品來(lái)說(shuō)變成無(wú)用的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，該方法能夠以高產(chǎn)量容易地制造具有高的外部發(fā)射效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件，而不引起接合失效和晶片損壞。
本發(fā)明的另一目的是提供能夠通過(guò)這樣的制造方向制造的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括多個(gè)半導(dǎo)體層，至少包括發(fā)光層；和透明層，其透射來(lái)自所述發(fā)光層的光，所述各層堆疊在一起，其中所述半導(dǎo)體層和透明層的晶軸彼此大致對(duì)準(zhǔn)，且所述透明層的橫側(cè)面方向處于相對(duì)于[100]方向的-15°到+15°范圍內(nèi)。
這里，術(shù)語(yǔ)“橫側(cè)面的方向”指的是橫側(cè)面的法線方向。
在于晶片上形成上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光器件的情形中，如此排列使得透明層的橫側(cè)面方向落入相對(duì)于[100]方向的-15°到+15°范圍內(nèi)，以減輕分割晶片所需的應(yīng)力并防止晶片開(kāi)裂。
因此，能夠以高產(chǎn)量容易地制造具有高的外部發(fā)射效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件，而不引起接合失效和晶片開(kāi)裂。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，透明層具有多層結(jié)構(gòu)。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件，即使當(dāng)透明層具有多層結(jié)構(gòu)時(shí)，也能夠以高產(chǎn)量容易地制造具有高的外部發(fā)射效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，透明層的橫側(cè)面是粗糙面。
根據(jù)此實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件，透明層的橫側(cè)面是粗糙面，這增加了光出射效率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，突起和凹陷形成在透明層的橫側(cè)面上。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件，突起和凹陷形成在透明層的橫側(cè)面上，這提高了光出射效率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體層的四角被修整。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件，四角修圓的光掩模被貼附到形成有包括發(fā)光層的至少一個(gè)半導(dǎo)體層的第一晶片表面，然后蝕刻第一晶片，從而修圓第一晶片上的半導(dǎo)體層的角(見(jiàn)圖7A)。特別是當(dāng)半導(dǎo)體層的表面為方形時(shí)，由于連接第一和第二晶片之后強(qiáng)度不足，半導(dǎo)體層更易于出現(xiàn)缺陷。然而，在連接第一和第二晶片之前修整半導(dǎo)體層的角可以防止半導(dǎo)體層的缺陷。
此外，修整具有甚至在后續(xù)操作工藝中防止半導(dǎo)體層發(fā)生缺陷的效果。
而且，提供了半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，包括如下步驟在至少第一晶片表面上或第二晶片的表面上形成接合失效防止溝槽，所述第一晶片的所述表面上形成有包括發(fā)光層的至少一個(gè)半導(dǎo)體層，所述第二晶片對(duì)于所述發(fā)光層的發(fā)射波長(zhǎng)是透明的；將第二晶片放置在第一晶片表面上，從而所述第一晶片的表面和第二晶片的表面彼此接觸且第一晶片的晶軸和第二晶片的晶軸基本彼此對(duì)準(zhǔn)；在所述第一晶片和第二晶片之間的接觸表面上施加壓力，同時(shí)加熱所述接觸表面；以及從所述第一晶片和第二晶片除去第一晶片的一部分，從而至少所述發(fā)光層保留在第二晶片上，其中所述接合失效防止溝槽延伸以關(guān)于晶片解理面{110}形成從30度到60度的角度。
根據(jù)該半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，接合失效防止溝槽形成在至少第一晶片表面或第二晶片表面上。接合失效防止溝槽延伸以關(guān)于晶片解理面{110}形成從30度到60度的角。在此情形，壓力施加在第一晶片和第二晶片之間的接觸面，同時(shí)加熱該接觸面。這樣，如果第一晶片的熱膨脹系數(shù)不同于第二晶片，則膨脹和收縮應(yīng)力施加到接合失效防止溝槽的部分上。然而，由于接合失效防止溝槽在與最易破壞的晶片解理面{110}形成30度到60度角度的方向延伸，解理第一和第二晶片的應(yīng)力減小，且因此可以防止晶片損壞。
即，在與晶片解理面{110}形成例如45度角的方向延伸的接合失效防止溝槽形成在第一晶片表面或第二晶片表面至少一個(gè)上，從而由膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力可以從解理方向分散，這使得可以均勻地接合第一晶片和第二晶片而不引起晶片開(kāi)裂。
因此，能夠以高產(chǎn)量容易地制造具有高的外部發(fā)射效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件，而不引起接合失效和晶片開(kāi)裂。
接合失效防止溝槽應(yīng)該優(yōu)選在與晶片解理面{110}形成45度角的方向延伸，因?yàn)榇嗽O(shè)置可以最大地分散由膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力。
此外，接合失效防止溝槽的延伸方向應(yīng)該優(yōu)選大致平行于第一晶片表面或第二晶片表面的至少之一。
即使在第一和第二晶片是氣相外延中廣泛使用的離角(off-angle)襯底的情況，也能夠以高產(chǎn)量容易地制造具有高的外部發(fā)射效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
用于半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法適用于形成連接型半導(dǎo)體發(fā)光器件的情況。
在加熱接觸面的步驟中，第一和第二晶片經(jīng)受例如700℃到1000℃的范圍內(nèi)的熱處理。此外，進(jìn)行熱處理之后的第一和第二晶片冷卻到例如室溫。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二晶片具有多層結(jié)構(gòu)。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，即使當(dāng)?shù)诙哂卸鄬咏Y(jié)構(gòu)時(shí)，也能夠以高產(chǎn)量容易地制造具有高的外部發(fā)射效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)力弛豫膜放置在第一晶片或第二晶片的至少之一的接觸面的相對(duì)面上。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，在應(yīng)力弛豫膜設(shè)置在第一晶片或第二晶片的至少之一的接觸面的相對(duì)面上時(shí)，壓縮力施加到該接觸面，同時(shí)加熱該接觸面。這允許進(jìn)一步減少接觸面上的應(yīng)力分布偏差。
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)將由熱處理中的溫度升降引起的由第一和第二晶片之間膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生的應(yīng)力從第一和第二晶片的晶片解理面均勻分散的效果，而且能夠防止第一和第二晶片之間在其接觸面上的接合失效。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)力弛豫膜在5kg/cm2到500kg/cm2范圍內(nèi)的縮緊表面壓力下具有1.5％到3.0％范圍內(nèi)的應(yīng)力弛豫率。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，在5kg/cm2到500kg/cm2范圍內(nèi)的縮緊表面壓力下具有1.5％到3.0％范圍內(nèi)的應(yīng)力弛豫率的應(yīng)力弛豫膜允許有效減小第一晶片與第二晶片之間的接合面上的應(yīng)力偏差。
更優(yōu)選地，在5kg/cm2到20kg/cm2范圍內(nèi)的縮緊表面壓力下具有1.8％到2.5％范圍內(nèi)的應(yīng)力弛豫率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)力弛豫膜具有從0.2mm到2.0mm的厚度。
根據(jù)此實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，具有從0.2mm到2.0mm厚度的應(yīng)力弛豫膜允許有效減少第一晶片與第二晶片之間的接合面上的應(yīng)力偏差。
在由本申請(qǐng)人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，具有小于0.2mm厚度的應(yīng)力弛豫膜不能實(shí)現(xiàn)足夠的應(yīng)力弛豫，而具有超過(guò)2.0mm厚度的應(yīng)力弛豫膜難以向第一和第二晶片傳送應(yīng)力。
然而，根據(jù)應(yīng)力弛豫膜的材料，0.2mm到2.0mm范圍之外的某些厚度對(duì)該應(yīng)力弛豫膜可能是最佳的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)接合失效防止溝槽以特定間距形成，從而面對(duì)接觸面。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，采用以特定間距形成的處于面對(duì)接觸面狀態(tài)的多個(gè)接合失效防止溝槽，壓縮力施加在接觸面上同時(shí)該接觸面被加熱。這減小了在接觸面上的應(yīng)力偏差，且因此可以防止接觸面上的第一和第二晶片之間的接合失效。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，特定間距基本上等于通過(guò)分割第一和第二晶片所獲得的芯片的寬度。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，接合失效防止溝槽以幾乎等于通過(guò)分割第一和第二晶片所獲得的芯片的寬度的間距設(shè)置，且因此沿接合失效防止溝槽分割第一和第二晶片使得可以容易地獲得半導(dǎo)體發(fā)光器件芯片。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，接合失效防止溝槽通過(guò)解理(dicing)而形成。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，接合失效防止溝槽通過(guò)解理而形成，且這帶來(lái)了接合失效防止溝槽容易形成在第一晶片或第二晶片的至少之一的表面上的優(yōu)點(diǎn)，以及第一晶片中的PN結(jié)部分可以被分割為尺寸等于芯片尺寸的優(yōu)點(diǎn)，且因此容易在制造步驟過(guò)程中進(jìn)行中途測(cè)試。
此外，由于接合失效防止溝槽通過(guò)解理形成，接合失效防止溝槽的溝槽寬度可以被降低，且切割裕量可以被減小，同時(shí)可以精確調(diào)整來(lái)自解理的角度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，接合失效防止溝槽通過(guò)蝕刻形成。
根據(jù)此實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，接合失效防止溝槽通過(guò)蝕刻形成，這帶來(lái)接合失效防止溝槽容易形成在第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)的表面上的優(yōu)點(diǎn)，以及晶片蝕刻面通過(guò)蝕刻工藝之前的抗蝕劑施加而覆蓋有保護(hù)層從而在抗蝕劑上預(yù)設(shè)期望的發(fā)光層圖案允許在溝槽形成的同時(shí)形成各種發(fā)光圖案的優(yōu)點(diǎn)，以及第一晶片中的PN結(jié)部分可以分割為尺寸等于芯片尺寸的優(yōu)點(diǎn)，且因此容易在制造步驟過(guò)程中進(jìn)行中途測(cè)試。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，接合失效防止溝槽具有從5μm到80μm的深度。
根據(jù)此實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，接合失效防止溝槽具有從5μm到80μm的深度，這使得能夠有效減小接觸面上的應(yīng)力分布偏差。
如果接合失效防止溝槽太淺，即接合失效防止溝槽的深度小于5μm，則粘著表面變得不平且在接觸面上產(chǎn)生未連接部分。
如果接合失效防止溝槽太深，即接合失效防止溝槽的深度大于80μm，則第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)不再能承受應(yīng)力并引起晶片開(kāi)裂產(chǎn)生。
應(yīng)該注意，其上形成有接合失效防止溝槽的第一晶片或第二晶片中的接合失效防止溝槽優(yōu)選具有不小于100μm的從接合失效防止溝槽的底部到接觸面的相對(duì)側(cè)的深度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)具有從100μm到300μm的厚度。
根據(jù)此實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)具有從100μm到300μm的厚度，因此能夠可靠保證防止晶片開(kāi)裂的效果。
即，第一和第二晶片的小厚度帶來(lái)更大靈活性和更有效的接合失效的減少，盡管第一和第二晶片變得更易于產(chǎn)生開(kāi)裂。通過(guò)在接觸面上形成接合失效防止溝槽，接觸面上的應(yīng)力可以減小且這使得即使第一晶片和第二晶片較薄時(shí)也能夠防止它們開(kāi)裂。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一晶片的熱膨脹系數(shù)與第二晶片不同。
根據(jù)此實(shí)施例半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，即使第一晶片的熱膨脹系數(shù)與第二晶片的熱膨脹系數(shù)不接近，也可以防止第一和第二晶片被接合第一晶片和第二晶片時(shí)的應(yīng)力所破壞。
第一晶片的熱膨脹系數(shù)與第二晶片的熱膨脹系數(shù)不接近的典型例子是包括AlGaInP基外延層的GaAs襯底被用作第一晶片的例子且GaP襯底被用作第二晶片的例子。
圖14A是示出接合之前的第一實(shí)驗(yàn)晶片的示意性平面圖，且圖14B是從圖14A的線XIVB-XIVB觀察的示意性剖面圖。
如圖14A和14B所示，當(dāng)具有沿<110>方向形成在其表面上的接合失效防止溝槽226的第一實(shí)驗(yàn)晶片222被連接到第二實(shí)現(xiàn)晶片223時(shí)，第一和第二實(shí)驗(yàn)晶片222、223被膨脹和壓縮應(yīng)力所開(kāi)裂，如圖15所示。
當(dāng)具有關(guān)于<110>方向成45°角形成在其表面上的接合失效防止溝槽的第一實(shí)驗(yàn)晶片被連接到第二實(shí)驗(yàn)晶片時(shí)，第一和第二實(shí)驗(yàn)晶片均沒(méi)有裂紋。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在除去部分第一晶片之后，使用具有#7000到#2000的顆粒尺寸的解理刀將剩下的第一和第二晶片分成多個(gè)芯片，且在芯片橫側(cè)面上形成突起和凹陷。
根據(jù)此實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，突起和凹陷形成在芯片的橫側(cè)面上，這使得可以有效提高光出射。
根據(jù)此實(shí)施例，突起和凹陷形成在芯片橫側(cè)面上時(shí)的光出射效率是突起和凹陷不形成在芯片橫側(cè)面上時(shí)的光出射效率的1.3倍。
此外，解理刀的顆粒尺寸優(yōu)選為#7000到#2000(4/6μm)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在使用解理刀分割之后，蝕刻芯片的橫側(cè)面。
根據(jù)此實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，可以確定，通過(guò)在突起和凹陷形成在芯片橫側(cè)面上之后進(jìn)行除去橫側(cè)面表面層上的損壞部分的蝕刻處理，起初被該損壞部分所吸收且不能出射的發(fā)射光可以發(fā)射到外部，這進(jìn)一步提高了出射效率。
根據(jù)此實(shí)施例，應(yīng)用蝕刻處理的器件的總光通量增加到兩倍于沒(méi)有進(jìn)行該處理的器件的總光通量。在該情形，GaP襯底被用作第二晶片的實(shí)例，且GaP襯底浸在體積比為濃硫酸3∶過(guò)氧化氫溶液水1∶水1的混合溶液中，以除去GaP襯底的損壞層。應(yīng)該注意，當(dāng)突起和凹陷不形成在橫側(cè)面上時(shí)，可以類似地實(shí)現(xiàn)損壞層消除效果。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，被接合失效防止溝槽圍繞的半導(dǎo)體層的方形區(qū)的四角通過(guò)蝕刻而修整。
根據(jù)此實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，方形區(qū)的四角通過(guò)蝕刻而修整并倒圓，這防止發(fā)生四角區(qū)的缺陷。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電流阻隔層形成在第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)上。
根據(jù)此實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，電流阻隔層形成在第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)上，因此在第一晶片或第二晶片上形成與該電流阻隔層重疊的電極使得可以提高從電極側(cè)面的光出射效率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在除去部分第一晶片之后，尺寸基本等于電流阻隔層的引線接合側(cè)電極形成在剩下的第一晶片上，從而與電流阻隔層交疊。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，尺寸基本等于電流阻隔層的引線接合電極形成在剩下的第一晶片上從而與電流阻隔層交疊，因此可以提高從引線接合側(cè)電極的側(cè)面的光出射效率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電流阻隔層是形成在第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)上的凹陷。
根據(jù)此實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，電流阻隔層是形成在第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)上的凹陷，因此該凹陷可以通過(guò)例如蝕刻來(lái)形成。
因此，凹陷可以容易地形成在第一晶片或第二晶片的至少一個(gè)上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，存在多個(gè)凹陷。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，存在多個(gè)凹陷且因此可能留下非凹陷部分。
這使得可以防止剩下的第一晶片抵抗通過(guò)引線接合側(cè)電極施加的引線接合負(fù)載的機(jī)械強(qiáng)度降低。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，尺寸基本上等于形成有多個(gè)凹陷的區(qū)域的引線接合側(cè)電極形成在剩下的第一晶片上，從而與多個(gè)凹陷交疊。
根據(jù)此實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，尺寸基本上等于形成有多個(gè)凹陷的區(qū)域的引線接合側(cè)電極形成在剩下的第一晶片上，從而與多個(gè)凹陷交疊，這使得可以提高從引線接合側(cè)電極的側(cè)面上出射的光的效率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)凹陷以使其被限制在與電流阻隔層交疊的區(qū)域中。
根據(jù)此實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，形成多個(gè)凹陷以使其被限制在與電流阻隔層交疊的區(qū)域中，這使得可以可靠提高從引線接合側(cè)電極的表面出射的光的效率。
當(dāng)在晶片上形成本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光器件的情況中，透明層的橫側(cè)面關(guān)于{100}平面處于-15°到+15°范圍的設(shè)置可以減小施加到晶片裂口的應(yīng)力，并防止晶片開(kāi)裂。因此，能夠以高產(chǎn)量容易地制造具有高的外部發(fā)射效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件而不引起接合失效和晶片開(kāi)裂。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，接合失效防止溝槽延伸從而形成相對(duì)于晶片解理面{110}平面的30度到60度角度，接合失效防止溝槽形成在第一晶片表面或第二晶片表面的至少之一上，從而由膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力可以從解理方向分散。這使得可以均勻接合第一晶片和第二晶片而不引起晶片開(kāi)裂。
因此，能夠以高產(chǎn)量容易地制造具有高的外部發(fā)射效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件而不引起接合失效和晶片開(kāi)裂。
從下面給出的詳細(xì)描述和僅通過(guò)示意方式給出的附圖中，本發(fā)明將得到更充分的理解，附圖不是為了限制本發(fā)明，其中圖1是示出在本發(fā)明第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法中的接合步驟的圖；圖2A是在襯底上形成包括發(fā)光層的多個(gè)半導(dǎo)體層的示意圖；圖2B是解釋第一晶片形成的示意圖；圖2C是示出第二晶片放置在第一晶片表面上的狀態(tài)的示意圖；
圖2D是示出襯底和緩沖層從已經(jīng)接合了第二晶片的第一晶片上除去的狀態(tài)的示意圖；圖2E是示出第一晶片上的蝕刻停止層被蝕刻掉的狀態(tài)的示意圖；圖2F是示出發(fā)光二極管的完成的產(chǎn)品的示意圖；圖3A是示出接合之前的第一晶片的示意性平面圖；圖3B是從圖3A的線IIIB-IIIB觀察的示意性剖面圖；圖4是示出接合之后的第一和第二晶片的示意性平面圖；圖5是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管的示意性透視圖；圖6是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光二極管的示意性透視圖；圖7A是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光二極管的示意性平面圖；圖7B是示出圖7A中的發(fā)光二極管的示意性前視圖；圖8A是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光二極管的示意性平面圖；圖8B是示出圖8A中的發(fā)光二極管的示意性前視圖；圖9A是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光二極管的示意性平面圖；圖9B是示出圖9A中的發(fā)光二極管的示意性前視圖；圖9C是示出圖9A中的發(fā)光二極管的第二晶片的示意性平面圖；圖10A是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的發(fā)光二極管的示意性平面圖；圖10B是示出圖10A的發(fā)光二極管的示意性前視圖；圖10C是示出圖10A中的發(fā)光二極管的第二晶片的示意性平面圖；圖11A是示出半導(dǎo)體發(fā)光器件的常規(guī)制造方法的接合步驟狀態(tài)的示意性前視圖；圖11B是示出半導(dǎo)體發(fā)光器件的常規(guī)制造方法的接合步驟狀態(tài)的示意性平面圖；圖12A是示出接合前常規(guī)第一晶片的示意性平面圖；圖12B是從圖12A的線XIIB-XIIB觀察的示意性剖面圖；圖13A是示出接合之后常規(guī)的第一和第二晶片的示意性平面圖；圖13B是從圖13A的線XIIIB-XIIIB觀察的示意性剖面圖；圖14A是示出接合之前的第一實(shí)驗(yàn)晶片的示意性平面圖；圖14B是從圖14A的線XIVB-XIVB所觀察的示意性剖面圖；圖15是示出接合之后的第一和第二實(shí)驗(yàn)晶片的示意性平面圖；和圖16是示出常規(guī)半導(dǎo)體發(fā)光器件的示意性透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖結(jié)合實(shí)施例描述本發(fā)明。
在下面本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，制造了作為AlGaInP基半導(dǎo)體發(fā)光器件的發(fā)光二極管，其具有包括四元量子阱的發(fā)光層。
圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的發(fā)光二極管的制造方法的接合步驟。
此接合步驟是將第一晶片22與第二晶片23接合的步驟，其中壓縮應(yīng)力通過(guò)作為應(yīng)力弛豫膜示例的弛豫膜29施加到第一晶片22與第二晶片23之間的接觸面，同時(shí)該接觸面被加熱。
第一晶片22具有n型GaAs襯底和形成在該n型GaAs襯底上并包括發(fā)光層的多層半導(dǎo)體層。
第二晶片23由對(duì)于從發(fā)光層發(fā)射的光透明的p型GaP襯底構(gòu)成。即，p型GaP襯底作為第二晶片23的透明層的示例。
下面參考圖2A到2F給出發(fā)光二極管制造方法的描述。應(yīng)該注意，圖2A到2E所示出的是將被切割為芯片的第一晶片22和第二晶片23的部分。
首先，如圖2A所示，在n型GaAs襯底1上，形成n型GaAs緩沖層2、n型AlGaAs蝕刻停止層3、n型AlGaAs電流擴(kuò)散層4、n型AlGaInP緩沖層5、n型AlInP覆層6、作為發(fā)光層示例的AlGaInP有源層7(具有四阱的MQW多量子阱結(jié)構(gòu))、間隙層16、p型AlInP覆層17、中間層18、p型GaInP第一連接接觸層19、p型GaP第二連接接觸層20和GaAs蓋層21。各層通過(guò)MOCVD(金屬氧化物化學(xué)氣相沉積)工藝形成。
隨后，如圖2B所示，蓋層21被除去，并除去通過(guò)除去蓋層21而暴露的第二連接接觸層20的2μm厚的部分(在圖2B中由雙點(diǎn)劃線示出的部分)。然后，具有2μm厚的部分的第二連接接觸層20的表面20a通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)被拋光到鏡面光滑狀態(tài)。這樣，獲得了第一晶片22。
第一晶片22應(yīng)該通過(guò)切削襯底的方式處理以預(yù)先防止接合失效。在本實(shí)施例中，n型GaAs襯底被切削以具有270μm的襯底厚度。如果襯底厚度太小，會(huì)引起第一晶片22開(kāi)裂，且因此根據(jù)第一晶片22的材料和施加到第一晶片22的應(yīng)力來(lái)確定其合適值。
接著，在第一晶片22的外延表面上，即第二連接接觸層20的表面20a上，通過(guò)解理或通過(guò)使用光掩模和蝕刻而形成多個(gè)圖3A、3B和4所示的接合失效防止溝槽26。每個(gè)接合失效防止溝槽26關(guān)于(0-11)平面形成約45°角。更具體而言，各個(gè)接合失效防止溝槽26關(guān)于晶片解理方向形成約45°角。換言之，各個(gè)接合失效防止溝槽26延伸從而關(guān)于晶片解理平面形成約45°角。這里，晶格取向和晶格表面分別由括在<>、[]和()、{}中的數(shù)字表示。在數(shù)字(標(biāo)號(hào))中，在晶體學(xué)中負(fù)數(shù)必須通過(guò)數(shù)字上增加“-”(橫杠)來(lái)表達(dá)。然而，不能通過(guò)軟件(微軟公司的“WORD”)在數(shù)字上增加橫杠，因此在此說(shuō)明書(shū)中在數(shù)字前面增加負(fù)號(hào)來(lái)表示。
此后，如圖2C所示，第二晶片23放置在作為第一晶片22表面的第二連接接觸層20的表面20a上。結(jié)果，第二晶片23的表面23a與第二連接接觸層20的表面20a形成接觸。
此外，第二晶片23放置在連接接觸層20的表面20a上，使得第一晶片22的取向平面大致與第二晶片23的取向平面對(duì)準(zhǔn)。更具體地，第二晶片23放置在連接接觸層20的表面上，使得第一晶片22的取向平面法線變得基本平行于第二晶片23的取向平面的法線。結(jié)果，第一晶片的晶軸幾乎與第二晶片的晶軸對(duì)準(zhǔn)。這樣，第一晶片22的取向平面和第二晶片23的取向平面均為(0-11)平面。
接著，進(jìn)行第一晶片22和第二晶片23的接合步驟。在接合步驟中，使用圖1所示的夾具50將第一晶片22和第二晶片23接合。
夾具50由石英制成并具有用于支撐第一晶片22的下基底51、用于覆蓋圖1中的第二晶片23的上表面的加壓板52、和在接收特定水平的力時(shí)擠壓加壓板52的加壓部分53。
加壓部分53如此設(shè)置從而由框54垂直引導(dǎo)，該框從前側(cè)觀察基本為U形?？?4與下基底51嚙合以將力適當(dāng)傳送到設(shè)置在下基底51和加壓部分53之間的加壓板52。
PBN(熱解氮化硼)24設(shè)置在下基底51與第一晶片22之間。
第二晶片23的表面23a被鏡面拋光并與第一晶片22的鏡面拋光表面20a形成接觸。
第二晶片23的表面23a與第一晶片22的表面20a形成接觸，使得第一晶片22的表面20a的生長(zhǎng)軸與第二晶片23的表面23a的生長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)。
弛豫膜29設(shè)置在作為第二晶片23的上表面并與第一晶片22和第二晶片23之間的接觸面相對(duì)的面上。更具體而言，弛豫膜29與第二晶片23的表面形成接觸，該表面與第一晶片22一側(cè)相對(duì)。
弛豫膜29由在5kg/cm2到500kg/cm2范圍內(nèi)的縮緊表面壓力下具有1.5％到3.0％范圍內(nèi)的應(yīng)力弛豫率的材料形成，并具有1mm的厚度。
此外，PBN 25放置在弛豫膜29的上表面上(與第二晶片23一側(cè)相對(duì)的面)，且?jiàn)A具的加壓板52與PBN 25的上表面(與弛豫膜29一側(cè)相對(duì)的面)形成接觸。然后，適當(dāng)?shù)牧Ρ皇┘拥綂A具的加壓部分53，從而壓縮力通過(guò)加壓板52和弛豫膜29施加到第一晶片22與第二晶片23之間的接觸面。在此狀態(tài)，第一和第二晶片22、23以及夾具50置于加熱爐中并在750℃被加熱一小時(shí)。這樣，壓縮力施加到第一和第二晶片22、23的接觸面，其狀態(tài)為應(yīng)力偏差被弛豫膜29減小。結(jié)果，如圖2D所示，在幾乎整個(gè)接觸面上形成足夠的接合表面40。
此外，接合失效防止溝槽26不僅能減小傾向于引起開(kāi)裂的解理方向的應(yīng)力并防止晶片開(kāi)裂，而且能在整個(gè)第一和第二晶片22、23上提供充分的接合狀態(tài)。
在加熱和冷卻后，接合的第一和第二晶片22、23被從加熱爐中取出。進(jìn)行此晶片鍵合(直接接合)的第一和第二晶片22、23的接合體沒(méi)有圖13A所示的開(kāi)裂、接合失效等。
此后，通過(guò)NH4OH-H2O2混合溶液蝕刻掉包括在第一晶片22中的GaAs襯底1和n型緩沖層2。
接著，如圖2E所示，蝕刻掉包括在第一晶片22中的n型AlGaAs蝕刻停止層3。
然后，如圖2F所示，在通過(guò)除去蝕刻停止層3而暴露出的電流擴(kuò)散層4的表面上形成引線接合側(cè)電極45。對(duì)第二晶片23與第一晶片22相對(duì)的表面進(jìn)行背部磨制(back grinding)，以形成第二晶片23為特定厚度。在背部磨制之后，在第二晶片23與第一晶片22一側(cè)相對(duì)的面上形成管芯接合側(cè)電極46。
接著，為了合金化晶片與電極之間的連接部分，在約450℃下進(jìn)行熱處理15分鐘。
然后，其上形成有電極的第一和第二晶片22、23通過(guò)解理被分割成芯片，由此完成發(fā)光二極管。
于是，相對(duì)于晶片解理方向形成約45°角的接合失效防止溝槽26形成在作為接合面的第一晶片22表面20a上，因此可以防止第一和第二晶片22、23的接合體具有裂紋、接合失效等。
因此，可以通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的方法沿整個(gè)面均勻接合第一和第二晶片22、23而不引起晶片開(kāi)裂。結(jié)果，能夠以高于常規(guī)情況的產(chǎn)量制造具有高的發(fā)射強(qiáng)度的發(fā)光二極管。
此外，使接合失效防止溝槽26之間的間距對(duì)應(yīng)于芯片尺寸，從而能夠相對(duì)容易地將第一和第二晶片22、23的接合體沿接合失效防止溝槽26分割為芯片。
此外，分割為芯片所采用的解理的顆粒尺寸應(yīng)該優(yōu)選處于#7000到#2000(No.7000到No.2000)的范圍中。
此外，通過(guò)蝕刻形成接合失效防止溝槽26帶來(lái)能夠容易地使用光掩模在第一晶片22的表面20a上形成電流阻隔層的優(yōu)點(diǎn)。
雖然在本實(shí)施例中已經(jīng)制造了具有MQW結(jié)構(gòu)發(fā)光層的發(fā)光二極管，可以制造量子阱結(jié)構(gòu)以外的發(fā)光層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
此外，本發(fā)明可以廣泛用于具有與此實(shí)施例不同的組成的發(fā)光二極管。更具體而言，本發(fā)明適用于任何發(fā)光二極管，而不限于所述組成和發(fā)射顏色，例如紅(AlGaAs等)、藍(lán)(GaN、InGaN、SiC等)、黃(AlGaInP等)和綠(AlGaInP等)。
雖然在此實(shí)施例中，與晶片解理方向形成約45°角的接合失效防止溝槽26形成在作為接合面的第一晶片22的表面20a上，由接合失效防止溝槽26關(guān)于晶片解理方向形成的角度不限于45°。更具體而言，接合失效防止溝槽延伸從而相對(duì)于晶片解理平面{1-10}形成30度到60度角，且可以形成在作為接合面的第一晶片22的表面20a上。
在此接合失效防止溝槽形成在作為接合面的第一晶片22的表面20a上的情況，獲得圖5所示的發(fā)光二極管。在此發(fā)光二極管中，第二晶片23的橫側(cè)面(陰影)的方向關(guān)于<100>方向處于-15°到+15°范圍。更具體而言，第二晶片23的橫側(cè)面的法線平行于關(guān)于<100>方向-15°到+15°范圍的方向。在該情形，第二晶片23的橫側(cè)面的例子包括(100)平面、(-100)平面、(010)平面、(0-10)平面、(001)平面、和(00-1)平面。更具體而言，第二晶片23的橫側(cè)面的例子是{100}平面。在發(fā)光二極管中，具有平行于<110>方向的法線的面由雙點(diǎn)劃線示出。
另一方面，在由常規(guī)制造方法制造的發(fā)光二極管中，具有平行于<110>方向的法線的面由圖16中的雙點(diǎn)劃線示出。
應(yīng)該注意，圖5中的參考標(biāo)號(hào)30代表由n型AlGaAs電流擴(kuò)散層4、n型AlGaInp緩沖層5、n型AlInP覆層6、AlGaInP有源層7、間隙層16、p型AlInP覆層17、中間層18、p型GaInP第一連接接觸層19和p型GaP第二連接接觸層20構(gòu)成的外延層。此外，在圖16中，對(duì)應(yīng)于圖5中的組成元件的組成元件由與圖5中的組成元件相同的參考標(biāo)號(hào)指定。
雖然此實(shí)施例中使用由GaP制成的第二晶片23，也可以使用由GaP以外的材料制成的第二晶片。
此外，本發(fā)明的第二晶片可以是由對(duì)于發(fā)光層不透明的襯底和形成在其上的對(duì)光透明的透明層構(gòu)成的晶片，在此情況下，透明層應(yīng)該連接到第一晶片表面。
本發(fā)明也適用于發(fā)光二極管以外的半導(dǎo)體激光器等。
雖然此實(shí)施例中的弛豫膜29在5kg/cm2到500kg/cm2范圍內(nèi)的縮緊表面壓力下具有1.5％到3.0％的應(yīng)力弛豫率，但是弛豫膜29在5kg/cm2到500kg/cm2范圍內(nèi)的縮緊表面壓力下僅需要具有1.5％到5.0％范圍的應(yīng)力弛豫率。更具體而言，在5kg/cm2到20kg/cm2范圍內(nèi)的縮緊表面壓力下應(yīng)力弛豫率應(yīng)該是1.8％到2.5％。
此外，弛豫膜29的厚度不限于1mm，且可以適當(dāng)設(shè)置在0.2mm到2.0mm范圍。
此外，弛豫膜29可以放置在第一晶片22的下表面(在下基底51一側(cè)的面)上，而不是第二晶片23的上表面(在加壓部分53一側(cè)的面)上。
此外，在此實(shí)施例中的發(fā)光二極管中，第二晶片23的橫側(cè)面可以是粗糙表面，或者突起和凹陷可以形成在第二晶片23的橫側(cè)面上(包括陰影面的橫側(cè)面)，如圖6所示。
此外，如圖7A和7B所示，外延層30的四角可以通過(guò)修整而倒圓。
此外，如圖8A和8B所示，與引線接合側(cè)電極45交疊的電流阻隔層27形成在第二晶片23的表面23a上。這樣，電流阻隔層27形狀基本與引線接合側(cè)電極45相同。即，電流阻隔層的尺寸基本等于引線接合側(cè)電極45的尺寸。此外，電流阻隔層27不形成在未與引線接合側(cè)電極45交疊的區(qū)域中。即，電流阻隔層27形成為限制在與引線接合側(cè)電極45交疊的區(qū)域中。
電流阻隔層27可以由例如絕緣材料形成。
從電流阻隔層27旁通過(guò)的電流流到AlGaInP有源層7。因此，光不是從引線接合側(cè)電極45下面的區(qū)域中發(fā)光，該處所發(fā)射的光不能從引線接合側(cè)面出射，而是在引線接合側(cè)電極45周?chē)膮^(qū)域發(fā)光，該處所發(fā)射的光可以出射。這允許提高引線接合側(cè)面的光出射效率。
此外，如圖9A、9B和9C所示，與引線接合側(cè)電極45交疊的一個(gè)凹陷28可以形成在第二晶片23的表面23a上。這樣，凹陷28不形成在不與引線接合側(cè)電極45交疊的區(qū)域中。即，凹陷28被形成為被限定在與引線接合側(cè)電極45交疊的區(qū)域中。此外，凹陷28基本形成在第二晶片23的表面23a的中心。
凹陷28可以通過(guò)例如蝕刻技術(shù)而容易地形成。當(dāng)然，在連接第一晶片22和第二晶片23之前進(jìn)行凹陷28的形成。
在形成凹陷28的情況下，實(shí)現(xiàn)了與形成電流阻隔層27的情況中相同的效果。
此外，可以形成多個(gè)凹陷28，如圖10A、10B和10C所示。在此情形，所有凹陷28被形成為被限定在與引線接合側(cè)電極45交疊的區(qū)域中。此外，多個(gè)凹陷28形成為大致聚集在第二晶片23的表面23a的中心。
應(yīng)該注意，圖10C中的雙點(diǎn)劃線圓圈代表與引線接合側(cè)電極45交疊的區(qū)域。在此區(qū)域中，存在沒(méi)有形成凹陷28的區(qū)域。即，該區(qū)域包括非凹陷部分。
圖9A、9B、9C和圖10A、10B、10C中凹陷28的深度如此設(shè)定從而第二晶片23能承受來(lái)自上側(cè)的引線接合負(fù)載。
如上描述了本發(fā)明的實(shí)施例，明顯其可以以各種方式改變。這樣的變體不應(yīng)被看作脫離了本發(fā)明的精神和范疇，且所有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的改進(jìn)也包括在權(quán)利要求的范疇內(nèi)。
參考標(biāo)號(hào)7 AlGaInP有源層22 第一晶片23 第二晶片26 接合失效防止溝槽27 電流阻隔層28 凹陷29 弛豫膜30 外延層
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括多個(gè)半導(dǎo)體層，至少包括發(fā)光層；和透明層，其透射來(lái)自所述發(fā)光層的光，所述各層堆疊在一起，其中所述半導(dǎo)體層和透明層的晶軸彼此大致對(duì)準(zhǔn)，且所述透明層的橫側(cè)面方向關(guān)于[100]方向處于-15°到+15°范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述透明層具有多層結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述透明層的橫側(cè)面是粗糙面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中突起和凹陷形成在所述透明層的橫側(cè)面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述半導(dǎo)體層的四角被修整。
6.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，包括如下步驟在第一晶片的表面或第二晶片的表面的至少之一上形成接合失效防止溝槽，所述第一晶片的所述表面上形成有包括發(fā)光層的至少一個(gè)半導(dǎo)體層，所述第二晶片對(duì)于所述發(fā)光層的發(fā)射波長(zhǎng)是透明的；將第二晶片放置在第一晶片表面上，從而所述第一晶片的表面和第二晶片的表面彼此接觸且第一晶片的晶軸和第二晶片的晶軸基本彼此對(duì)準(zhǔn)；在所述第一晶片和第二晶片之間的接觸表面上施加壓力，同時(shí)加熱所述接觸表面；以及從所述第一晶片和第二晶片除去第一晶片的一部分，使得至少所述發(fā)光層保留在第二晶片上，其中所述接合失效防止溝槽延伸以關(guān)于晶片解理面{110}形成從30度到60度的角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述第二晶片具有多層結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中應(yīng)力弛豫膜設(shè)置在第一晶片或第二晶片的至少之一的接觸表面的相對(duì)面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述應(yīng)力弛豫膜在5kg/cm2到500kg/cm2范圍內(nèi)的縮緊表面壓力下具有1.5％到3.0％的應(yīng)力弛豫率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述應(yīng)力弛豫膜具有從0.2mm到2.0mm的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中多個(gè)接合失效防止溝槽以特定間距形成，從而面對(duì)所述接觸表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述特定間距基本等于分割所述第一晶片和第二晶片所獲得的芯片的寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述接合失效防止溝槽通過(guò)解理形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述接合失效防止溝槽通過(guò)蝕刻形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述接合失效防止溝槽具有從5μm到80μm的深度。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述第一晶片或第二晶片的至少之一具有從100μm到300μm的厚度。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述第一晶片的熱膨脹系數(shù)不同于第二晶片。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在除去部分第一晶片后，剩下的第一晶片和第二晶片被解理刀分成多個(gè)芯片，該解理刀具有從#7000到#2000的顆粒尺寸，且突起和凹陷形成在所述芯片的橫側(cè)面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在使用所述解理刀分割之后，蝕刻所述芯片的橫側(cè)面。
20.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中被所述接合失效防止溝槽所圍繞的半導(dǎo)體層的方形區(qū)的四角通過(guò)蝕刻而修整。
21.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中電流阻隔層形成在所述第一晶片或第二晶片的至少之一上。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中在除去部分所述第一晶片之后，尺寸基本與所述電流阻隔層相同的引線接合側(cè)電極形成在剩下的第一晶片上，從而與所述電流阻隔層交疊。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述電流阻隔層是形成在所述第一晶片或第二晶片的至少之一上的凹陷。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中存在多個(gè)凹陷。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中尺寸基本與形成有多個(gè)凹陷的區(qū)域相同的引線接合側(cè)電極形成在剩下的第一晶片上，從而與所述多個(gè)凹陷交疊。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其中所述多個(gè)凹陷形成為被限定在與所述電流阻隔層交疊的區(qū)域中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法，該半導(dǎo)體發(fā)光器件通過(guò)層疊包括AlGaInP有源層的外延層(30)和透射從有源層產(chǎn)生的光的第二晶片(23)而形成。外延層(30)和第二晶片(23)的晶軸彼此大致對(duì)齊，并關(guān)于所述第二晶片(23)的橫側(cè)面{100}處于－15°到+15°范圍。該具有高外部發(fā)射效率的連接型半導(dǎo)體發(fā)光器件允許以高產(chǎn)量容易地在整個(gè)晶片表面上實(shí)現(xiàn)均勻的晶片鍵合，而不引起接合失效和晶片開(kāi)裂。
文檔編號(hào)H01L33/06GK1893134SQ20061010064
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者龜谷英司, 井口緣織, 渡邊信幸, 村上哲朗 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社