專利名稱：用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底以及使用該支撐襯底的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底以及使用該支 撐襯底的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。更特別地，本發(fā)明涉及1) 一種用于通過使用具有 III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜來制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底； 2) 一種用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法，通過使用具有厚的金屬膜和金屬箔片 的高性能的散熱支座，來減少在諸如激光剝離、晶片粘結(jié)等等之類的制造工藝期間對從藍 寶石襯底上分離的所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜造成的損壞，能夠改善所述半導(dǎo)體發(fā)光裝置的整 體性能；和3) —種具有散熱支座的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
大體而言，半導(dǎo)體發(fā)光裝置具有在正向電流流動時產(chǎn)生光的發(fā)光二極管(LED)和 激光二極管(LD)。特別的是，所述LED和LD具有常見的p-η結(jié)，當(dāng)在所述發(fā)光裝置上施加 電流時，電流被轉(zhuǎn)化為光子，所述發(fā)光裝置因而發(fā)出光。根據(jù)半導(dǎo)體的材料不同，所述LED和LD發(fā)出來的光具有從長波長到短波長的各種 波長。尤其是，由寬帶隙(band-gap)半導(dǎo)體制成的LED提供可見頻帶中的紅光、綠光和藍 光，并且已經(jīng)廣泛用在工業(yè)中，諸如用于電子裝置的顯示器、交通燈和用于顯示裝置的各種 光源。由于近年來白色光的發(fā)展，它將被廣泛用作下一代普遍的照明光源。III-V族氮基半導(dǎo)體通常是異質(zhì)外延地(hetro-印itaxially)生成在藍寶石的上 部，以獲得高質(zhì)量的半導(dǎo)體薄膜，藍寶石、碳化硅(Sic)、硅(Si)及類似的材料用作初始襯 底。其中，由于所述藍寶石襯底與III-V族氮基半導(dǎo)體具有顯著不同的晶格常數(shù)和熱 膨脹系數(shù)，因而難以層疊具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜。進而，由于所述藍 寶石的導(dǎo)熱性差，不能在LED上使用大的電流。由于所述藍寶石襯底自身是電絕緣體，因而 難以對從外部流入的靜電做出反應(yīng)，因靜電而造成故障的可能性高。這些缺陷不僅會降低 裝置的可靠性，而且會造成封裝工藝上的很多限制。進一步而言，絕緣體的藍寶石初始襯底具有MESA結(jié)構(gòu)，其中在與具有III-V族氮 基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)的生長方向相同的生長方向上形成η型歐姆接觸電極和ρ型歐姆 接觸電極二者。由于LED芯片面積應(yīng)當(dāng)會高于某個尺寸，這限制了 LED芯片面積的減小，妨 礙了 LED芯片產(chǎn)量的提高。MESA結(jié)構(gòu)的LED除了所述生長在作為初始襯底的藍寶石襯底的上部的這些缺點 之外，由于所述藍寶石襯底的導(dǎo)熱性差，因此難以將在所述發(fā)光裝置工作期間不可避免所 產(chǎn)生的大量熱量向外釋放。由于這些原因，限制了將附有藍寶石襯底的MESA結(jié)構(gòu)用到諸如大顯示器和普通 照明的燈的大面積和大功率(即，大電流)的發(fā)光裝置中。當(dāng)在發(fā)光裝置上長時間施加高 電流時，所產(chǎn)生的熱量致使發(fā)光活動層的內(nèi)部溫度會逐漸升高，從而逐漸降低了 LED的發(fā)光效率。與藍寶石襯底不同的是，碳化硅(SiC)襯底不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性，而且 允許層疊和生長多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜，因為它具有與III-V族氮基半導(dǎo)體類似的晶格常數(shù)和 熱膨脹系數(shù)(TEC)，這些是在半導(dǎo)體單晶薄膜生長中的重要因素。進一步而言，它允許制造 各種類型的垂直構(gòu)造的發(fā)光裝置。但是，由于高質(zhì)量的SiC襯底不容易生產(chǎn)，制造它比制造其它單晶體襯底更昂貴， 因此難以大批量生產(chǎn)。因此，最需要的是，根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟和性能，通過使用層疊在和生長在藍寶石襯底 上的具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)來提供一種高性能的發(fā)光裝置。如上文所述，通過在藍寶石、SiC或者Si等等初始襯底的上部生長高質(zhì)量的具有 III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜、從所述初始襯底上剝離所述具有III-V族氮基 半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜、以及使用所述剝離產(chǎn)物，人們作出了許多努力來制造高性能 的垂直構(gòu)造的LED，目的是為了解決與通過使用層疊/生長在作為初始襯底的藍寶石襯底 的上部的具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)的薄膜所制造的MESA結(jié)構(gòu)的LED相關(guān) 聯(lián)的問題。圖1是圖示通過使用現(xiàn)有的激光剝離(LLO)工藝來分離藍寶石襯底的過程的剖視 圖。如圖1所示，當(dāng)強能量源的激光束照射到透明的藍寶石襯底110的背側(cè)時，界面 120處強烈吸收所述激光束，從而在瞬間產(chǎn)生900°C或者更高的溫度，造成所述界面處的氮 化鎵(GaN)、InCaN的熱化學(xué)離解，進而將藍寶石襯底110與氮基半導(dǎo)體薄膜130分離開。但是，在許多文獻中都報道了，在具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜 的激光剝離工藝中，由于晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的差異，在厚的藍寶石襯底和III-V族氮 基半導(dǎo)體薄膜之間所產(chǎn)生的機械應(yīng)力，半導(dǎo)體單晶體薄膜在從藍寶石襯底上分離開后，會 受到損壞或者破損。當(dāng)多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜受到損壞或者破損時，會造成大的泄漏電流，降低了發(fā)光裝 置的芯片成品率，以及降低了發(fā)光裝置的整體性能。因此，當(dāng)前正在研究通過使用可以使多 層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜和分離的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜受到的破壞最小化的藍寶石襯底激光剝離工 藝來制造高性能的垂直構(gòu)造的LED。因此，人們已經(jīng)建議用各種方法，使得在用LLO工藝分離藍寶石初始襯底時，使具 有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的損壞和破壞最小化。圖2是圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在應(yīng)用激光剝離工藝之前，通過應(yīng)用晶片粘結(jié)和電鍍 工藝，在生長方向上緊密地附接形成傳導(dǎo)性(conductive)支座，以防止半導(dǎo)體多層發(fā)光結(jié) 構(gòu)薄膜損壞或者破裂的工藝的剖視圖。參考圖2中的(a)，在通過用激光束照射到透明的藍寶石襯底的背側(cè)以剝離具有 III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜220、230之前，通過用晶片粘結(jié)的方式在粘結(jié)層 240a的上部形成牢固地附著且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的傳導(dǎo)性支座250。參考圖2的(b)所示，在從由 藍寶石襯底210上剝離多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜220、230之前，通過用電鍍工藝在晶種層240b的 上部形成牢固地附著且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的傳導(dǎo)性支座250。圖3是圖示根據(jù)圖2中所用的現(xiàn)有技術(shù)的工藝，通過引入所述牢固地附著且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的傳導(dǎo)性支座所制造的垂直構(gòu)造的III-V族氮基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖視圖。圖3中的(a)所表示的圖是圖示通過使用圖2中的(a)所表示的用于制造傳導(dǎo) 性支座的方法來制造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖視圖。參考圖3中的(a)所圖示的用晶片粘 結(jié)來粘結(jié)的垂直構(gòu)造的LED區(qū)，它是用作為導(dǎo)熱和導(dǎo)電體的支座310、粘結(jié)層320a、具有ρ 型歐姆接觸電極的多層金屬層330、ρ型半導(dǎo)體包覆(cladding)層340、發(fā)光活動層350、η 型半導(dǎo)體包覆層360以及η型歐姆接觸電極370連續(xù)構(gòu)造的。優(yōu)選的是使用諸如硅(Si)、 鍺(Ge)、鍺化硅(SiGe)、砷化鎵(GaAs)之類具有優(yōu)良導(dǎo)熱和導(dǎo)電性的半導(dǎo)體晶片作為支座 310。但是，如圖3中的(a)所示的用于所述垂直構(gòu)造的發(fā)光裝置(LED)的支座310，當(dāng) 通過用晶片粘結(jié)來粘結(jié)Si支座或者另一種傳導(dǎo)性(conductive)的支座時，因為它與生長 有/層疊有多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜340-360的藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)(TEC)差別很大，會造 成所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜內(nèi)出現(xiàn)明顯的晶片翹曲(warpage)和細微裂紋。這樣的問題進一 步造成工藝難度，降低了由其所制造的LED的性能以及產(chǎn)品的成品率(product yield)。圖3中的(b)所示的圖形是圖示通過使用圖2的(b)中所表示的用于制造所述傳 導(dǎo)性支座的方法來制造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖視圖。參考圖3的(b)所示的通過電鍍的 方式形成的垂直構(gòu)造的LED的剖視圖，通過LLO和電鍍工藝所形成的垂直構(gòu)造的發(fā)光裝置 (LED)與圖3的(a)具有相同的結(jié)構(gòu)，除了它具有晶種層320b，而不是粘結(jié)層320a。導(dǎo)電性 支座310是通過電鍍形成的厚金屬膜，優(yōu)選的是用諸如Cu、Ni、W、Au、M0之類的單金屬或者 由它們組成的合金來形成。具有圖3中的(b)所描述的結(jié)構(gòu)的LED支座310，由于有通過電鍍形成的所述金屬 或者合金厚膜，因此具有比藍寶石襯底高很多的熱膨脹系數(shù)和柔性，從而會在諸如機械鋸 割或者激光劃刻等等之類的“芯片制造工藝”過程中造成卷曲、晶片翹曲、破損、等等。因此，亟需研發(fā)適于制造高性能的垂直構(gòu)造的發(fā)光裝置的高效率的散熱支座，以 便解決在使用LLO工藝制造垂直構(gòu)造的III-V族氮基半導(dǎo)體發(fā)光裝置時，晶片翹曲、破裂、 微裂紋、對包括退火和芯片處理的后處理有限制、低成品率，等等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面在于提供一種用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯 底，使得在晶片粘結(jié)或者激光剝離工藝過程中，在具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié) 構(gòu)薄膜內(nèi)的晶片翹曲或者破裂最小化。本發(fā)明的第二方面在于提供一種高質(zhì)量的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，使用具有 包括在所述支撐襯底內(nèi)的金屬箔片和厚金屬膜的高性能散熱支座等等，不會造成微裂紋。本發(fā)明的第三方面在于提供一種通過使用用于制造半導(dǎo)體發(fā)光裝置的所述支撐 襯底來制造具有高性能的散熱支座的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法。為了獲得所述第一方面，根據(jù)本發(fā)明的用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支 撐襯底包括由具有與層疊有包括III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的藍寶石襯底 的熱膨脹系數(shù)有5ppm或者更小差異的材料形成的所選擇的支撐襯底；在所述所選擇的支 撐襯底上形成的犧牲層；在所述犧牲層的上部形成的厚金屬膜；和在所述厚金屬層的上部 形成的由釬焊或者銅焊合金材料形成的粘結(jié)層。
為了獲得所述第二方面，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置包 括具有III-V族氮基半導(dǎo)體的發(fā)光結(jié)構(gòu)，在其上部形成有第一歐姆接觸電極，在其底部上 連續(xù)形成有第二歐姆接觸電極、絕緣薄膜、第一傳導(dǎo)性薄膜、第二傳導(dǎo)性薄膜和第一厚金屬 膜，在其側(cè)面形成有鈍化薄膜；通過第一粘結(jié)層在所述第一厚金屬膜的底部上粘結(jié)的金屬 箔片；以及通過第二粘結(jié)層在所述金屬箔片的底部粘結(jié)的第二厚金屬膜。為了獲得所述第三方面，跟據(jù)本發(fā)明的實施例的用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光 裝置的方法包括(a)制備第一晶片，在藍寶石襯底的上部連續(xù)形成具有III-V族氮基半導(dǎo) 體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜、多個第二歐姆接觸電極、第一厚金屬膜和第一一第一粘結(jié)層；(b) 制備由在所述上表面上的第一一第二粘結(jié)層和在其底部表面上形成第二一第一粘結(jié)層形 成的金屬箔片；(c)制備由在所選擇的支撐襯底的上表面上的犧牲層、第二厚金屬膜和第 二一第二粘結(jié)層所形成的第二晶片；(d)粘結(jié)所述第一晶片、所述金屬箔片和所述第二晶 片，以粘結(jié)所述第一一第一粘結(jié)層和第一一第二粘結(jié)層，并粘結(jié)所述第二一第一粘結(jié)層和 第二一第二粘結(jié)層；(e)通過激光剝離工藝從所述步驟(d)的產(chǎn)物上分離所述第一晶片的 藍寶石襯底；(f)隔離通過步驟(e)暴露的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜；(g)在步驟(f)中隔離的每 個多層發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面上形成多個第一歐姆接觸電極和在其側(cè)面的鈍化薄膜；(h)分離所 述第二晶片的所選擇的支撐襯底；以及(i)通過垂直切割在步驟(h)的產(chǎn)物來制造芯片。


圖1是圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中的常見的激光剝 離工藝(LLO)的剖視圖。圖2是圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在執(zhí)行激光剝離工藝之前在垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝 置的生長方向上形成的支撐襯底的剖視圖。圖3是圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過粘結(jié)支撐襯底和使用激光剝離工藝來制造的III-V 族氮基半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖視圖。圖4(a)至圖4(f)是圖示用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的各種模式的支持 襯底的示例的剖視圖。圖5是圖示具有由金屬箔片和多個厚金屬膜構(gòu)成的散熱支座的垂直構(gòu)造的半導(dǎo) 體發(fā)光裝置的實施例的剖視圖。圖6是圖示使用根據(jù)本發(fā)明的支撐襯底來制備垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方 法的流程圖。圖7至圖17是圖示圖6中所示的用于制備垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法的 每一個步驟的剖視圖。圖18和圖19是圖示具有由金屬箔片和一個厚金屬膜組成的散熱支座的垂直構(gòu)造 的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的示例。
具體實施例方式在下文中，參考附圖來詳細描述用于制備半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底、使用所述 支撐襯底來制備垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法以及垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。用于泡丨備垂盲構(gòu)造的發(fā)光裝I1的支擔(dān)I寸底
圖4(a)是圖示根據(jù)本發(fā)明的用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底的 實施例的剖視圖。參考圖4(a)，根據(jù)本發(fā)明的用于制造發(fā)光裝置的支撐襯底400包括所選擇的支撐 襯底410、犧牲層420、厚金屬膜430和粘結(jié)層440。當(dāng)通過激光剝離或者另一種工藝將多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜從層疊有具有III-V族氮 基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的透明藍寶石襯底(初始襯底)上分離時，所選擇的支撐襯 底410吸收機械沖擊(或者震動)，并且起到支座的作用，使所分離的具有幾微米(ym)厚 度的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的損壞最小化。所選擇的支撐襯底410是由與藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)差5ppm或者更小的材料 形成的。這使晶片的翹曲最小化，晶片的翹曲經(jīng)常是由于在晶片粘結(jié)后支撐襯底400和藍 寶石襯底之間的熱膨脹系數(shù)的差異造成的，在將所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜從所述藍寶石襯底 上分離之前執(zhí)行晶片粘結(jié)以粘結(jié)支撐襯底400與所述藍寶石襯底。因此，所選擇的支撐襯 底 410可以是由諸如藍寶石、5比、66、6&六8、5106、51、六11]\%0、六15比、81860、1102、5士02、 Si-AU GaN, ZnO、玻璃之類的單晶體、多晶體或者非晶體襯底晶片構(gòu)成，與藍寶石襯底相比 具有相同或者差5ppm或者更少的熱膨脹系數(shù)。犧牲層420可以是在從最終完成的垂直構(gòu)造的發(fā)光裝置上分離和除去所選擇的 支撐襯底410時必需的材料層，并且可以是與氮氣或者氧氣結(jié)合的單晶體、多晶體或者非 晶體化合物。當(dāng)通過用激光剝離工藝除去所選擇的支撐襯底410時，可以用作犧牲層420 的材料可以是 GaN, InGaN, ZnO、GaZnO, MgZnO, InZnO、InN、In2O3、GaInO3、MgInO4、CuInO2, ZnlnO、ITO、SnO2, Si3N4, SiO2, BeMgO, TiN、VN、CrN, TaN 之類。進一步而言，如果是通過用化學(xué)蝕刻工藝除去所選擇的支撐襯底410時，那么可 用于犧牲層420的材料可以是金屬、合金、固溶體、氧化物、氮化物或者耐熱(thermophile) 有機材料。進一步而言，當(dāng)犧牲層420是由耐熱粘性材料合成，那么所述犧牲層可以是從由 耐熱性粘接劑、耐熱性膠帶、硅酮(silicone)粘接劑和聚乙烯醇縮丁醛樹脂所組成的組中 選擇的至少一種材料。進一步而言，如果犧牲層420是SOG(旋涂玻璃)薄膜，則犧牲層420可以包括硅 酸鹽或者硅酸材料，如果犧牲層420是SOD (旋涂電介質(zhì))薄膜，則犧牲層420可以包括硅 酸鹽、硅氧烷、甲基倍半硅氧烷(methyl silsequioxane) (MSQ)、氫倍半硅氧烷(hydrogen silsequioxane) (HSQ)、MQS+HSQ、全氫硅氮烷(perhydrosilazane) (TCPS)或聚硅氮烷，等等。進一步而言，如果犧牲層420是由光刻膠制成，則犧牲層420可以是從由AZ系列、 SU-8系列、TLOR系列、TDMR系列和GXR系列所組成的組中所選擇的至少一個?？梢愿鶕?jù)所選擇的支撐襯底410的特性、分離方法和最終制造的垂直結(jié)構(gòu)來適當(dāng) 地選擇犧牲層420的構(gòu)成材料。厚金屬膜430使在制造發(fā)光裝置時源于熱變形和結(jié)構(gòu)變形得到的應(yīng)力得到衰減。 厚金屬膜430也可以作為加強材料之間的粘結(jié)的粘性增強層，以及防止材料擴散的擴散阻 擋層。厚金屬膜430可以具有大約0. 1-999 μ m的厚度，優(yōu)選的是0. 1-500 μ m。厚金屬膜430由具有從高導(dǎo)電和導(dǎo)熱性的Au、Cu、Ni、Ag、Mo、Al、Nb、W、Ti、Cr、Ta、Al、Pd、Pt和Si中選擇的至少一種成份的金屬、合金或者固溶體構(gòu)成。厚的金屬膜430可以通過物理氣相沉積(PVD)或者化學(xué)氣相沉積(CVD)的方式， 優(yōu)選的是通過電鍍或者無電鍍的方式，形成于犧牲層420上。粘結(jié)層440是粘結(jié)具有藍寶石襯底的第一晶片(圖10中1001)、金屬箔片(圖10 中810)和第二晶片(圖10中1002)所必需的材料層，第二晶片是根據(jù)本發(fā)明的支撐襯底 400。粘結(jié)層 440 可以是由具有從 Ga、Bi、In、Sn、Pb、Au、Al、Ag、Cu、Ni、Pd、Si 和 Ge 中選 擇的至少一種成份的焊接或者釬焊合金材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的用于制造具有上述結(jié)構(gòu)的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底 400可以通過在所選擇的支撐襯底410上連續(xù)層疊犧牲層420、厚金屬膜430和粘結(jié)層440 來制造。圖4(a)至圖4(f)是圖示根據(jù)本發(fā)明的用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支 撐襯底的各種模式的例子的剖視圖。圖4(a)和圖4(d)是圖示沒有被圖案化的例子的剖視圖。圖4(d)中所圖示的厚 金屬膜比圖4(a)中的金屬膜相對較厚。圖4(13)、4((3)、4(6)和4(f)是圖示犧牲層420、厚金屬膜430和粘結(jié)層440的一部 分或者全部被圖案化的例子的剖視圖。圖4(b)和4(e)是圖示粘結(jié)層440和厚金屬膜430 被圖案化的例子的剖視圖，圖(c)和4(f)是圖示圖案化被形成為直到犧牲層420的例子的 剖視圖。進一步而言，這樣的圖案化可以形成為直到所選擇的支撐襯底410的一部分，雖 然在此處并未示出。如圖4(b)、4(c)、4(e)和4(f)所示，這樣圖案化粘結(jié)層440、厚金屬膜 430、犧牲層420及其之類，便于在制造半導(dǎo)體發(fā)光裝置期間除去所選擇的支撐襯底410和 單個芯片的處理。垂肓構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置I圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的例子的剖視圖。參考圖5，垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置500包括散熱支座510，其中在金屬箔片512 的上部和底部上通過粘結(jié)層516、518粘結(jié)兩個厚金屬膜514a、514b。厚金屬膜514a形成于 層疊/生長有具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的藍寶石襯底的那一側(cè)，厚金 屬膜514b對應(yīng)于在圖4中圖示的本發(fā)明的支撐襯底400的那一側(cè)所形成的厚金屬膜430。如圖5所示，所述垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括在散熱支座510的上部的導(dǎo)電 性多層結(jié)構(gòu)520、530、第二歐姆接觸電極540、絕緣(insulating)薄膜550、具有III-V族氮 基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560、第一歐姆接觸電極570和側(cè)面鈍化薄膜580。側(cè)面鈍化薄膜580在結(jié)構(gòu)上連接到絕緣薄膜550，保護多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560的側(cè) 面部分和上表面的一部分。散熱支座510是通過在金屬箔片512和厚金屬膜514a、514b之間通過晶片粘結(jié)工 藝516a-516b、518a-518b引入粘結(jié)層516,518而形成的。金屬箔片512，是散熱支座510的一部分，不僅支撐多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560在結(jié) 構(gòu)上穩(wěn)定，并且是在施加電流的同時釋放在垂直構(gòu)造的發(fā)光裝置的工作期間所產(chǎn)生的熱量 的介質(zhì)。關(guān)于這樣的功能，金屬箔片512可以用軋壓處理后的具有導(dǎo)電和導(dǎo)熱性的厚度 為0. 1-999 μ m的金屬、合金或者固溶體中選擇的一種材料所形成的，優(yōu)選的是，包括從Cu、 Al、Ni、Nb、W、Mo、Ta、Ti、Au、Ag、Pd、Pt、Cr、Fe、V、Si 和 Ge 中選擇的至少一種成份。
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另外，厚金屬膜514a、514b，它們也是金屬箔片512的一部分，支撐著多層發(fā)光結(jié) 構(gòu)薄膜560，功能在于作為介質(zhì)施加電流，并釋放熱量。如前所述，厚金屬膜514a、514b減弱 在通過晶片粘結(jié)工藝使用支撐襯底400制造發(fā)光裝置時熱變形和結(jié)構(gòu)變形獲得的應(yīng)力。厚 金屬膜514a、514b可以具有0. 1-999 μ m的厚度。定位于金屬箔片512和厚金屬膜514a和514b之間的粘結(jié)層516、518可以用包括 從Ga、Bi、In、Sn、Pb、Au、Al、Ag、Cu、Ni、Pd、Si和Ge中選擇的至少一種成份的釬焊或者銅 焊合金材料合成。在金屬箔片512的上部和底部上層疊每個粘結(jié)層516、518之前，可以另外形成加 強材料之間的粘結(jié)的粘性增強層和防止材料擴散的擴散阻擋層，雖然并未示出。反射性的第二歐姆接觸電極540，與具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄 膜560直接接觸，由具有從Ag、Al、Rh、Pt、Au、Cu、Ni、Pd、金屬硅化物、Ag系列合金、Al系 列合金、Rh系列合金、CNTN(碳納米管網(wǎng)絡(luò))、透明傳導(dǎo)氧化物、透明傳導(dǎo)氮化物中選擇的至 少一種材料構(gòu)成，以朝上方向反射從多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560產(chǎn)生的光子。絕緣薄膜550方便于所述隔離工藝以形成單個的芯片，并由諸如5102、51版、六11 IT0、Al203、MgF、Sn02、Zn02之類的透明氧化物、透明氮化物或者透明氟化物構(gòu)成。優(yōu)選的是， 絕緣薄膜550具有全方向反射(ODR)和分布布拉格反射(DBR)結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳導(dǎo)性的厚膜是通過電鍍工藝形成時，具有在第二歐姆接觸電極540上形成的 第一傳導(dǎo)性薄膜530、加強材料之間粘結(jié)的粘性增強層、防止材料擴散的擴散阻擋層或者晶 種層的第二傳導(dǎo)性薄膜520由具有從六11、六1、六8、詘、肋、11~、11、￥、卩(1、1、0、慰、01、]\10、丁&、 Nb、Pt、NiCr, Tiff, Cuff, TiN、CrN和TiWN中選擇的至少一種材料形成。保護多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560的側(cè)面的側(cè)面鈍化薄膜580與絕緣薄膜550在結(jié)構(gòu)上 接觸并且連接，并且用從Si3N4、SiO2和絕緣材料中選擇的至少一種材料形成。形成于多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560的上部的第一歐姆接觸電極570可以由具有從Al、 Ti、Cr、Ta、Ag、Al、Rh、Pt、Au、Cu、Ni、Pd、In、La、Sn、Si、Ge、Zn、Mg、NiCr、PdCr、CrPt、NiTi、 111(州、3比、3比111^、4163111^31稀土金屬和合金、金屬硅化物、半導(dǎo)體硅化物丄^^、 透明傳導(dǎo)性氧化物和透明傳導(dǎo)性氮化物中選擇的至少一種材料形成，以便形成具有低接觸 電阻率的歐姆接觸電極。特別是，優(yōu)選的是，執(zhí)行諸如退火、氧化、滲氮之類的表面處理來形 成具有低接觸電阻率的歐姆接觸電極。多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560具有當(dāng)通過第一歐姆接觸電極570和第二歐姆接觸電極 540施加電流時產(chǎn)生光子的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)，并包括η型半導(dǎo)體包覆層、發(fā)光活動層和ρ型半 導(dǎo)體包覆層，每一層都由具有Inx(GayAlh)N(C)彡χ彡1，0彡y彡1，x+y > 0)成份的單晶 體所形成。參考圖5，當(dāng)?shù)谝粴W姆接觸電極570是η型歐姆接觸電極，第二歐姆接觸電極540 是P型歐姆接觸電極時，優(yōu)選的是，η型半導(dǎo)體包覆層被定位于第一歐姆接觸電極570的底 部上，P型半導(dǎo)體包覆層被定位于第二歐姆接觸電極540的上部。還優(yōu)選的是，在多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560的表面上形成通過表面紋理化或者圖案化 處理的光提取結(jié)構(gòu)層或者鋁膜納米格偏光片(nano-grid polarizer)，第一歐姆接觸電極 570或者第二歐姆接觸電極540與多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜560接觸，將所述發(fā)光裝置內(nèi)產(chǎn)生的大 多數(shù)光子朝外釋放。使用所沭支撐襯底來制造垂盲構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法
圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法的流程圖。 圖7至圖17是圖示在圖6中所示的每個步驟的剖視圖。將參考圖7至圖17來描述圖6。參考圖6，用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置600的方法包括制備第一晶 片(S610)、制備金屬箔片(S620)、制備第二晶片(S630)、粘結(jié)(S640)、分離藍寶石襯底 (S650)、隔離多層發(fā)光結(jié)構(gòu)(S660)、第一晶片的后處理(S670)、分離所選擇的支撐襯底 (S680)和制造單個的芯片(S690)。在制備第一晶片的步驟(S610)中，在藍寶石襯底的上部形成具有III-V族氮基 半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜和其它歐姆接觸電極等等，然后，用第一厚金屬膜IOlOa和第 一一第一粘結(jié)層1020al形成的第一晶片1001形成于它們的上面(圖10的(a))。圖7是圖示制備第一晶片1001的步驟。參考圖7，在藍寶石襯底710的上部層疊 多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720之后(圖7的(a))，然后連續(xù)層疊第二歐姆接觸電極730、絕緣薄膜 740和第一傳導(dǎo)性薄膜750 (圖7的(b))，再層疊第二傳導(dǎo)性薄膜760 (圖7的(c))。多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720是通過屬于常見的III-V族氮基半導(dǎo)體薄膜的生長裝備的 MOCVD和MBE生長系統(tǒng)在藍寶石襯底710上連續(xù)層疊/生長基本層、η型半導(dǎo)體包覆層、發(fā) 光活動層和P型半導(dǎo)體包覆層而形成的，所述基本層是低溫和高溫緩沖層。例如，III-V族氮基半導(dǎo)體薄膜720可以使用MOCVD (金屬有機化學(xué)氣相沉積)、液 相外延、氫化物氣相外延、分子束外延或者MOVPE (金屬有機氣相外延)裝備層疊在透明藍 寶石襯底710的上部。所述發(fā)光裝置的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)是通過在藍寶石襯底的上部，在600°C 或者更低的溫度直接層疊/生長低溫緩沖層，進而連續(xù)層疊/生長高溫緩沖層、摻Si的η 型半導(dǎo)體包覆層、半導(dǎo)體發(fā)光活動層和摻Mg的ρ型半導(dǎo)體包覆層而形成的。所述III-V族氮基半導(dǎo)體薄膜的低溫和高溫緩沖層、η型半導(dǎo)體包覆層、半導(dǎo)體發(fā) 光活動層、P型半導(dǎo)體包覆層中的每一層具有Inx(GayAl1I)Nd ^ χ ^ 0,1 ^ y ^ 0, x+y > 0)的成份。所述發(fā)光活動層可以是分別由Inx(GayAlh)N阻擋層和Inx(GayAly)N阱層構(gòu)成 的單量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)或者多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。具有在InN( 0. 7eV)帶隙的長波長和 AlN( 6. 2eV)帶隙的短波長之間的寬帶隙的發(fā)光裝置可以通過控制發(fā)光活動層的In、Ga、 Al的成份比例來制造。所述阱層的帶隙可以比所述阻擋層的帶隙低，以給其阱提供電子和 孔穴載子來提高內(nèi)部量子效率。特別的是，所述阱層和阻擋層中至少有一個可以是摻Si或 者摻Mg來改善發(fā)光特性并降低正向工作電壓。在分離所述藍寶石襯底之后，第一歐姆接觸電極，是η型歐姆接觸電極(圖14中 的1410)，形成于所述η型半導(dǎo)體包覆層的表面上，第二歐姆接觸電極730和絕緣薄膜740 是P型歐姆接觸電極，形成于所述P型半導(dǎo)體包覆層的表面上。在所述P型半導(dǎo)體包覆層 的上部形成第二歐姆接觸電極730和絕緣薄膜740之前，可以進一步通過表面紋理化或者 圖案化而形成光提取結(jié)構(gòu)層或者鋁膜納米格偏光片，所述P型半導(dǎo)體包覆層是多層發(fā)光結(jié) 構(gòu)薄膜720的最上部。第一傳導(dǎo)性薄膜750形成于第二歐姆接觸電極730的上部，如圖7(b)所示。當(dāng)傳 導(dǎo)性厚膜是通過用電鍍工藝形成時，具有加強材料之間的粘結(jié)的粘性增強層和防止材料擴 散的擴散阻擋層或者晶種層的第二傳導(dǎo)性薄膜760，形成于絕緣薄膜740和第一傳導(dǎo)性薄 膜750的上部(圖7的(c))。如果需要的話，通過使用常規(guī)設(shè)置成多個矩形或者方形的圖案化和干式蝕刻工藝，可以將溝槽形成為直達多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720的發(fā)光活動層，或者更深，以便于形成單 個的芯片，即使圖7中未示。形成于多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720的上部的反射性第二歐姆接觸電極730通過用具 有從Ag、Al、Rh、Pt、Au、Cu、Ni、Pd、金屬硅化物、Ag系列合金、Al系列合金、Rh系列合金、 CNTN、透明傳導(dǎo)氧化物和透明傳導(dǎo)氮化物中選擇的至少一種材料形成。絕緣薄膜740可以 由諸如Si02、SiNx, A1N、ITO, A1203、MgF、SnO2, ZnO2等等之類的透明氧化物、透明氮化物或 者透明氟化物形成。優(yōu)選的是，絕緣薄膜740是ODR結(jié)構(gòu)和DBR結(jié)構(gòu)。第一傳導(dǎo)性薄膜750和第二傳導(dǎo)性薄膜760可以是由具有從Au、Al、Ag、Rh、Ru、 Ir、Ti、V、Pd、W、Cr、Ni、Cu、Mo、Ta、Nb、Pt、NiCr、Tiff, CuW、TiN、CrN 和 TiffN 中所選擇的至 少一種材料形成。制備第一晶片的步驟(S610)可以通過接下來的程序來執(zhí)行。在形成于藍寶石襯底710上的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720上形成多個第二歐姆接觸電 極。然后，再在多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720和多個第二歐姆接觸電極730上形成絕緣薄膜740。 接著通過應(yīng)用絕緣薄膜740的部分蝕刻和沉積，再在多個第二歐姆接觸電極730上形成多 個第一傳導(dǎo)性薄膜750。當(dāng)通過用電鍍工藝形成厚金屬膜IOlOa時，在絕緣薄膜740和多個 第二歐姆接觸電極730之上形成具有增強材料之間粘結(jié)的粘性增強層和防止材料擴散的 擴散阻擋層或者晶種層的第二傳導(dǎo)性薄膜760。在制備金屬箔片的步驟中(S620)，在金屬箔片810的上表面和底表面上分別形成 第二一第一粘結(jié)層1020bl和第一一第二粘結(jié)層1020a2(圖10的(b))。圖8是圖示具有散熱支座(圖5的510)的金屬箔片810的剖視圖。金屬箔片810 是用從軋壓處理后的具有導(dǎo)熱和導(dǎo)電性的厚度為0. 1-999 μ m的金屬、合金或者固溶體中 選擇的一種形成。優(yōu)選的是，金屬箔片810包括從01^1、附、恥^0、了3、1^11^8、卩(1、 Pt、Cr、Fe、V、Si和Ge中選擇的至少一種成份。在金屬箔片810的上表面和底表面上形成第一一第二粘結(jié)層1020a2和第二一第 一粘結(jié)層1020bl之前，可以形成粘性增強層來改善粘結(jié)步驟(S640)中的粘結(jié)效果。在制備第二晶片的步驟(S630)中，具有與圖4所示的支撐襯底400的相同結(jié)構(gòu)的 第二晶片1002是通過在所選擇的支撐襯底910上連續(xù)層疊/生長犧牲層920、第二厚金屬 膜IOlOb和第二一第二粘結(jié)層1020b2來制備的(圖10的(C))。犧牲層920、厚金屬膜IOlOb和第二一第二粘結(jié)層1020b2可以是通過物理氣相沉 積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)或者電鍍的方式連續(xù)地形成于所選擇的支撐襯底910上。特別的是，犧牲層920是通過從由電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、MOCVD (金屬有機化學(xué)氣 相淀積)、濺鍍(sputtering)和PLD (脈沖激光沉積)中所選擇的至少一種方法形成，并且 第二厚金屬膜IOlOb和第一晶片的第一厚金屬膜IOlOa是通過電鍍或者無電鍍的方式形成 于所述第一晶片上。另外，在第二厚金屬膜IOlOb上形成進一步的擴散阻擋層或者粘性增強層之后， 可以形成第二 一第二粘結(jié)層1020b2。在粘結(jié)步驟(S640)中，第一晶片1001的第一一第一粘結(jié)層1020al和金屬箔片 810的第一一第二粘結(jié)層1020a2、金屬箔片810的第二一第一粘結(jié)層1020bl和第二晶片 1002的第二一第二粘結(jié)層1020b2粘結(jié)為晶片到晶片的粘結(jié)(圖11)。對于這樣的粘結(jié)，優(yōu)選的是，每個粘結(jié)層是由具有從Ga、Bi、In、Sn、Pb、Au、Al、Ag、Cu、Ni、Pd、Si和Ge中選擇 的至少一種材料的釬焊或者銅焊合金材料形成。進一步而言，在形成每個粘結(jié)層之前，可以 另外形成加強材料之間的粘結(jié)的粘性增強層和防止材料擴散的擴散阻擋層。在粘結(jié)步驟(S640)中，第一厚金屬膜IOlOa和第二厚金屬膜IOlOb讓熱和結(jié)構(gòu)應(yīng) 力衰減，并提供其它功能。因此，所述厚金屬膜可以由從具有高導(dǎo)熱和導(dǎo)電性的Au、Cu、Ni、 Ag、Mo、Al、Nb、W、Ti、Cr、Ta、Al、Pd、Pt、Si中所選擇的至少一種成份的金屬、合金或者固溶 體構(gòu)成，并可以通過用物理氣相沉積(PVD)或者化學(xué)氣相沉積(CVD)的方式形成，優(yōu)選的是 通過電鍍或者無電鍍的方式形成。粘結(jié)步驟(S640)可以在100°C至600°C的溫度和IMPa至200MPa的壓力下通過熱
壓粘結(jié)方法來執(zhí)行。在粘結(jié)步驟之后，制造從第一晶片1001的藍寶石襯底710到第二晶片1002的所 選擇的支撐襯底910的垂直構(gòu)造產(chǎn)物，如圖11中所示。在分離藍寶石襯底的步驟(S650)中，所述第一晶片的藍寶石襯底710從粘結(jié)步驟 (S640)的粘結(jié)產(chǎn)物上分離(參見圖12)。藍寶石襯底710可以通過使用一般的激光剝離工藝來分離。當(dāng)強能量源的激光束 照射到所述藍寶石襯底的背側(cè)時，在具有III-V族氮基半導(dǎo)體單晶體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜 720和藍寶石襯底710之間的界面吸收所述強激光，使得通過熱化學(xué)離解存在于所述界面 的氮化鎵(GaN)來剝離藍寶石襯底710。此處，優(yōu)選的是，進一步包括用從H2S04、HC1、K0H和BOE中選擇的至少一種在30°C 至200°C的溫度下來處理多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720暴露于空氣中的表面的步驟。還優(yōu)選的是， 通過機械_化學(xué)研磨和相繼的濕式蝕刻工藝完全除去藍寶石襯底710。所述藍寶石襯底的 濕式蝕刻工藝可以在從硫酸(H2SO4)、鉻酸(CrO3)、磷酸(H3PO4)、鎵(Ga)、鎂(Mg)、銦(In)、 鋁(Al)和它們的混合物中選擇的蝕刻溶液中執(zhí)行。所述濕式蝕刻溶液的溫度可以是200°C 或者更高。在完成藍寶石襯底710的分離之后，如圖12所示，從第一晶片1001的多層發(fā)光結(jié) 構(gòu)薄膜720到第二晶片1002的所選擇的支撐襯底910形成一個產(chǎn)物。在隔離多層發(fā)光結(jié)構(gòu)的步驟(S660)中，執(zhí)行多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720的隔離以提供 多個發(fā)光裝置，所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的表面通過從藍寶石襯底710分離被暴露出來(見 圖 13)。圖13是在執(zhí)行隔離多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720為單個芯片尺寸和形狀之后的多層發(fā) 光結(jié)構(gòu)薄膜720的剖視圖，所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜從所述藍寶石襯底分離，并被暴露到空 氣中。參考圖13，使用濕式蝕刻或者干式蝕刻工藝，執(zhí)行多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720的隔離 處理，直到絕緣薄膜740暴露在空氣中。在后處理所述第一晶片的步驟(S670)中，在每個隔離的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720上 形成第一歐姆接觸電極1410，并且在多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720的側(cè)面形成鈍化薄膜1420。圖14是形成有側(cè)面鈍化薄膜1420和第一歐姆接觸電極1410的產(chǎn)物的剖視圖。參考圖14，后處理步驟可以包括清潔、形成薄的側(cè)面鈍化膜1420和第一歐姆接觸 電極1410以及退火，等等。
在后處理所述第一晶片的步驟(S670)中，通過所述第一歐姆接觸電極材料沉積 和退火工藝，在為多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720的緩沖層或者η型半導(dǎo)體包覆層的上部形成熱穩(wěn) 定的第一歐姆接觸電極。優(yōu)選的是，通過使用從Si3N4，SiO2或者電絕緣材料中選擇的至少 一種材料，在III-V族氮基半導(dǎo)體裝置的側(cè)面或者表面上形成鈍化薄膜1420。另外，第一歐姆接觸電極1410可以由具有從Al、Ti、Cr、Ta、Ag、Al、Rh、Pt、Au、Cu、 Ni、Pd、In、La、Sn、Si、Ge、Zn、Mg、NiCr、PdCr、CrPt、NiTi、TiN、CrN, SiC、SiCN、InN、AlGaN, InGaN、稀土金屬和合金、金屬硅化物、半導(dǎo)性的硅化物、CNTN、透明傳導(dǎo)氧化物和透明傳導(dǎo) 氮化物中選擇的至少一種材料形成。在分離所選擇的支撐襯底的步驟中(S680)，使用化學(xué)蝕刻工藝的激光剝離工藝從 第二晶片1002上分離所選擇的支撐襯底910。圖15是圖示在所選擇的支撐襯底910從第二晶片1002上分離之后的產(chǎn)物的剖視圖。如上面所描述的分離藍寶石，當(dāng)所選擇的支撐襯底910是透光的，根據(jù)所述犧牲 層所用的材料，通過在透明的所選擇的支撐襯底910的背側(cè)照射具有適當(dāng)吸收波長范圍的 激光束來分離所選擇的支撐襯底910。當(dāng)照射激光束時，在犧牲層920和透明的所選擇的支 撐襯底910之間的界面吸收強激光，使得所選擇的支撐襯底910通過熱化學(xué)離解犧牲層920 的材料或者由于機械沖擊引起的分離來剝離所選擇的支撐襯底910?？梢杂蓄~外的用諸如 H2SO4,HCl,KOH和BOE之類的酸、堿或者鹽溶液在30°C至200°C的溫度下處理暴露在空氣中 的犧牲層920的殘留物的步驟。除了所述激光剝離工藝，所選擇的支撐襯底910可以通過機械_化學(xué)研磨和后繼 的濕式蝕刻工藝來完全除去。用于犧牲層920的材料可以是與氮或者氧化合的單晶體、多 晶體或者非晶體化合物，其示例包括 GaN、InGaN、ZnO, InN、In2O3, ITO、SnO2, In2O3> Si3N4, SiO2, BeMgO, MgZnO, TiN、VN、CrN, TaN 之類。進一步而言，犧牲層920可以是從由金屬、合金、固溶體、氧化物、氮化物和耐熱有 機材料組成的組中所選擇的至少一種材料，通過化學(xué)蝕刻從所選擇的支撐襯底910分開。 在這種情況下，完全除去了所選擇的支撐襯底910，從而不必須進行額外的激光剝離工藝。當(dāng)由金屬箔片810和厚金屬膜1010a、IOlOb所形成的散熱支座(圖17的1710) 的厚度足夠厚以在結(jié)構(gòu)上是穩(wěn)定的，可以用額外的支座粘結(jié)工藝來執(zhí)行制造單個芯片的步 驟。但是，優(yōu)選的是，當(dāng)散熱支座1710不是足夠厚得使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，由金屬、合金或者傳導(dǎo)性 的粘接劑構(gòu)成的附加粘結(jié)層形成為輔助支座，并且粘到散熱支座1710，使其具有足夠的厚 度，然后執(zhí)行制造單個芯片的步驟。此處，所述輔助支座可以由具有好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性的諸如Si、Ge、SiGe、ZnO、GaN、 AlGaN, GaAs, A1N、BeO等等之類的單晶體或者多晶體晶片，或者是諸如Mo、Cu、Ni、Nb、Ta、 Ti、Au、Ag、Cr,NiCr, Cuff, CuMo, Niff 等等之類的金屬箔片，或者是諸如 Cu/Mo/Cu、Cu/W/Cu、 Ni/Mo/Ni、Cu/Ti/Cu、Cu/A1N/Cu、Cu/A1203/Cu、Cu/GaAs/Cu、Cu/Si/Cu 等等之類的層壓板形 成。另外，在用有機或者無機粘結(jié)材料在第一晶片1001的表面上粘結(jié)臨時支撐襯底 之后，可以執(zhí)行分離所選擇的支撐襯底的步驟(S680)。在制造單個芯片的步驟(S690)中，通過垂直切割從所述粘結(jié)步驟(S640)到分離
18所選擇的支撐襯底的分離步驟(S680)產(chǎn)生的產(chǎn)物形成單個的芯片。圖16是圖示制造單個芯片的過程的剖視圖。參考圖16，通過使用諸如激光劃刻或者鋸割之類的機械切割工藝在隔離成芯片形 狀的側(cè)面鈍化薄膜1420之間進行切割，形成所述單個芯片。此處，在單個的芯片內(nèi)會有由 于機械沖擊和因激光切割和鋸割工藝中產(chǎn)生的大量的熱而出現(xiàn)的熱解離所造成的微裂紋。 但是，在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，金屬箔片810或者所述第一、第二厚金屬膜1010a、 1010b可以吸收機械沖擊并釋放熱量，使得這樣的問題可以緩解。圖17是圖示單芯片形式的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。參考圖17，最終完成的半導(dǎo)體發(fā)光裝置具有垂直的結(jié)構(gòu)，其中具有兩個厚金屬膜 1010a、IOlOb和金屬箔片810的散熱支座1710牢固地形成于頂部。垂盲構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置II雖然圖5和圖17圖示的是具有兩個厚金屬膜和所述金屬箔片的散熱支座510、 1710，但是可以只形成所述兩個厚金屬膜中的一個。在圖18和圖19中圖示具有這種結(jié)構(gòu) 的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的例子。圖18是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一例垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖視圖。圖18中所示的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1800包括散熱支座1810，其中第二厚 金屬膜IOlOb通過粘結(jié)層1020bl、1020b2粘結(jié)到金屬箔片810的底部，而不形成第一厚金 屬膜1010a。根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1800具有第二厚金屬膜IOlOb—金屬箔 片810—多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720的垂直結(jié)構(gòu)。圖18中圖示的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置可 以通過圖6中的圖示的方法形成。但是，在用于制備第一晶片的步驟(S610)中不形成第一 厚金屬膜1010a。圖19是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一例垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖視圖。圖19中所示的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1900包括散熱支座1910，其中第一厚 金屬膜IOlOa通過粘結(jié)層1020al、1020a2粘結(jié)在金屬箔片810的上部，而不形成第二厚金 屬膜1010b。根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1900具有金屬箔片810—第一厚金屬膜 IOlOa—多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜720的垂直結(jié)構(gòu)。在圖19中圖示的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置可以通過圖6中圖示的方法來形成。 但是，在用于制備第二晶片的步驟(S620)中不形成第二厚金屬膜1010b，或者當(dāng)所選擇的 支撐襯底910被分離時，在晶片與晶片粘結(jié)后，除去第二厚金屬膜1010b，直到第二厚金屬 膜 1010a?？梢酝ㄟ^使用圖4中的通過物理或者化學(xué)蝕刻工藝圖案化的支撐襯底除去第二 厚金屬膜1010a。根據(jù)本發(fā)明的所述支撐襯底、垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置及其制造方法可以容易 地應(yīng)用于其它領(lǐng)域。特別的是，它們也適用于具有垂直構(gòu)造的激光二極管、晶體管等等使用 同質(zhì)外延(homo-印itaxial)的III-V族氮基半導(dǎo)體襯底和具有III-V族氮基半導(dǎo)體(其 通過在藍寶石襯底的上部生長III-V族氮基半導(dǎo)體而形成)的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的各種光 電裝置。
雖然，已經(jīng)描述了特定的實施例，要理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出如權(quán)利要 求所限定的各種改變和修改而不偏離此處實施例的范疇。因此真正的保護范圍由權(quán)利要求 限定。工業(yè)應(yīng)用當(dāng)垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置是通過使用根據(jù)本發(fā)明的支撐襯底所制造的時候， 它不僅可以改善具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的LED的成品率，并且改善 散熱和防止分離所述藍寶石襯底引起靜電。進一步而言，當(dāng)垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置是通過使用根據(jù)本發(fā)明的支撐襯底來 制造時，可以消除所述晶片粘結(jié)期間的晶片翹曲，通過減少在用激光剝離工藝分離所述藍 寶石襯底等等期間在所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜中的應(yīng)力，并且使分離所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜 為晶片粘結(jié)材料最小化。另外，當(dāng)垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置是通過使用根據(jù)本發(fā)明的支撐襯底所制造 時，因為可以自由執(zhí)行諸如退火、側(cè)面鈍化等等之類的后處理，它可能提供不造成熱或者機 械損壞的高可靠性的發(fā)光裝置。另外，當(dāng)垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置是通過使用根據(jù)本發(fā)明的支撐襯底所制造 時，由于可以在本發(fā)明中使用濕式蝕刻，它比現(xiàn)有的機械和激光工藝有顯著高的制造芯片 的成品率。根據(jù)本發(fā)明的支撐襯底不僅允許通過應(yīng)用晶片粘結(jié)制造高質(zhì)量的氮基半導(dǎo)體單 晶體多層薄膜，而且允許在分離所述藍寶石襯底后的進行任何一類后處理，使得它適于制 造具有包括所述金屬箔片或者厚金屬膜的高性能的散熱支座的發(fā)光裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底，包括由具有和藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)相差5ppm或者更少的材料所形成的所選擇的支撐 襯底，在所述藍寶石襯底上層疊有包括III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜；形成于所述所選擇的支撐襯底上的犧牲層；形成于所述犧牲層的上部的厚金屬膜；和形成于所述厚金屬膜的上部的由釬焊或者銅焊合金材料形成的粘結(jié)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐襯底，其中所述所選擇的支撐襯底是由從藍寶石A1203、 氮化鋁A1N、MgO, AlSiC, BN、BeO, TiO2, Si02、GaN、ZnO和玻璃所組成的組中選擇的至少一種 材料構(gòu)成的單晶體、多晶體或者非晶體襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐襯底，其中所述的犧牲層包括⑴從由 GaN、InGaN、ZnO> GaZnO> MgZnO> InZnO、InN、In203、Galn03、Mgln04、Culn02、 ZnInO, ITO、SnO2, Si3N4, SiO2, BeMgO, MgZnO, TiN、VN、CrN 和 TaN 所組成的組中選擇的至少 一種材料，如果所述犧牲層是由與氧或者氮結(jié)合的單晶體、多晶體或者非晶體物質(zhì)所構(gòu)成 的；( )從由可以被化學(xué)蝕刻的金屬、合金、固溶體、氧化物、氮化物和耐熱有機材料所組 成的組中所選擇的至少一種材料，如果所述犧牲層是由可通過化學(xué)蝕刻方式除去的材料構(gòu) 成；(iii)從由聚酰亞胺、硅酮粘接劑和聚乙烯醇縮丁醛樹脂所構(gòu)成的耐熱粘接劑所組成 的組中所選擇的至少一種材料，如果所述犧牲層是由耐熱粘接材料構(gòu)成的；(iv)硅酸鹽或者硅酸材料，如果所述犧牲層是旋涂玻璃薄膜，(ν)硅酸鹽、硅氧烷、甲基倍半硅氧烷(MSQ)、氫倍半硅氧烷(HSQ)、甲基倍半硅氧烷 (MSQ) +氫倍半硅氧烷(HSQ)、全氫硅氮烷(TCPQ和聚硅氮烷，如果所述犧牲層是旋涂電介 質(zhì)，或者(vi)從由AZ系列、SU-8系列、TLOR系列、TDMR系列和G)(R系列組成的組中所選擇的 至少一種材料，如果所述犧牲層是由光刻膠構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐襯底，其中所述的厚金屬膜包括從由Au、Cu、Ni、Ag、M0、 Al、Nb、W、Ti、Cr、Ta、Al、Pd、Pt和Si所組成的組中所選擇的至少一種成份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐襯底，其中所述的厚金屬膜具有0.l-999um的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐襯底，其中所述粘結(jié)層是由包括從由Ga、Bi、In、Sn、Pb、 Au、Al、Ag、Cu、Ni、Pd、Si和Ge所組成的組中所選擇的至少兩種成份的合金形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐襯底，其中所述的犧牲層、所述的厚金屬膜和所述粘結(jié) 層中至少有一個被圖案化，或者所述犧牲層、所述的厚金屬膜、所述粘結(jié)層和所選擇的支撐 襯底中有一部分被圖案化。
8.一種用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法，包括(a)制備在藍寶石襯底的上部的用具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜、第 二歐姆接觸電極、第一厚金屬膜和第一一第一粘結(jié)層連續(xù)形成的第一晶片；(b)制備由在上表面上的第一一第二粘結(jié)層和在底表面上的第二一第一粘結(jié)層所形成 的金屬箔片；(c)制備根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述的用于制備半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底，作為第二晶片，該第二晶片由在所選擇的支撐襯底的上表面的犧牲層、第二厚金屬膜和第 二一第二粘結(jié)層連續(xù)形成；(d)粘結(jié)所述第一晶片、所述金屬箔片和所述第二晶片，以粘結(jié)所述第一一第一粘結(jié)層 與所述第一一第二粘結(jié)層，以及粘結(jié)所述第二一第一粘結(jié)層與所述第二一第二粘結(jié)層；(e)通過激光剝離工藝從所述步驟(d)的產(chǎn)物分離所述第一晶片的所述藍寶石襯底；(f)隔離通過所述步驟(e)所暴露的所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜；(g)在通過所述步驟(f)隔離的每個多層發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面形成多個第一歐姆接觸電 極，并在其側(cè)面形成鈍化薄膜；(h)分離所述第二晶片的所選擇的支撐襯底；以及(i)通過垂直切割所述步驟(h)的產(chǎn)物來制造芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述步驟(a)的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜包括η型半導(dǎo) 體包覆層、發(fā)光活動層和P型半導(dǎo)體包覆層，其中每一層由具有Inx(GayAlh)NO) ^ χ ^ 1, 0彡y彡1，x+y > 0)成份的單晶體構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的步驟(a)包括 (al)在所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜上形成第二歐姆接觸電極；(a2)在所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜和所述第二歐姆接觸電極上形成絕緣薄膜；(a3)在所述第二歐姆接觸電極上形成第一傳導(dǎo)性薄膜；(a4)在所述絕緣薄膜和所述第二歐姆接觸電極上形成第二傳導(dǎo)性薄膜；(a5)在所述第二傳導(dǎo)性薄膜上形成所述第一厚金屬膜；和(a6)在所述第一厚金屬膜上形成所述第一一第一粘結(jié)層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的第二傳導(dǎo)性薄膜包括擴散阻擋層和粘性 增強層，且如果是通過電鍍或者無電鍍的方式形成的，所述第一厚金屬膜進一步包括種子層。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的步驟(b)進一步包括在形成所述粘性增強 層之后，在所述金屬箔片的上表面和底表面上形成所述第一一第二粘結(jié)層和所述第二一第一粘結(jié)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的步驟(c)包括在所述第二厚金屬膜上在進 一步形成所述擴散阻擋層或者粘性增強層之后，形成所述第二一第二粘結(jié)層。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的步驟(c)的犧牲層是通過從由電子束蒸 發(fā)、熱蒸發(fā)、金屬有機化學(xué)氣相淀積、濺鍍和脈沖激光沉積所組成的組中所選擇的一種方法 形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的第一厚金屬膜或者所述第二厚金屬膜是 通過電鍍或者無電鍍的方式形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的步驟(d)是通過在100°C至600°C的溫度 和IMpa至200Mpa的壓力下的熱壓粘結(jié)方法來執(zhí)行的。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的步驟(e)在所述激光剝離工藝之后，進一 步包括化學(xué)一機械研磨或者濕式蝕刻工藝。
18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述步驟(h)中，所述所選擇的支撐襯底是通 過使用所述激光剝離工藝或者是通過化學(xué)蝕刻除去所述犧牲層來分離的。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的步驟(h)是在所述第一晶片的表面上用有 機或者無機粘結(jié)材料粘結(jié)臨時支撐襯底之后執(zhí)行的。
20.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述步驟(h)之后，在除去所述所選擇的支撐 襯底和所述犧牲層之處，形成單獨的輔助支座。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的輔助支座是由i)從由Si、Ge、SiGe、SiO、GaN,AlGaN, GaAs、AlN和BeO所組成的組中所選擇的單晶體 或者多晶體晶片；ii)從由Mo、Cu、Ni、Nb、Ta、Ti、Au、Ag、Cr、NiCr、CuW、CuMo 和 Niff 所組成的組中所選 擇的金屬箔片；或者iii)從由Cu/Mo/Cu、Cu/ff/Cu、Ni/Mo/Ni、Cu/Ti/Cu、Cu/AIN/Cu、Cu/A1203/Cu、Cu/GaAs/ Cu和Cu/Si/Cu所組成的組中所選擇的層疊結(jié)構(gòu)形成的。
22.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在步驟(a)中形成所述第二歐姆接觸電極之前， 或者在步驟(g)中形成所述第一歐姆接觸電極之前，在所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的上部通過 表面紋理化、圖案化工藝進一步形成光提取結(jié)構(gòu)層和鋁膜納米格偏光片中的至少一個。
23.一種用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法，包括(a)制造在藍寶石襯底的上部分上的由包括III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄 膜、第二歐姆接觸電極和第一一第一粘結(jié)層所連續(xù)形成的第一晶片；(b)制造用在上表面上的第一一第二粘結(jié)層和在底表面上的第二一第一粘結(jié)層所形成 的金屬箔片；(c)制造權(quán)利要求1至7中任意一項所述的用于制造半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底作為 第二晶片，該第二晶片用在所選擇的支撐襯底的上部的犧牲層、第二厚金屬膜和第二一第 二粘結(jié)層形成；(d)粘結(jié)所述第一晶片、所述金屬箔片和所述第二晶片，以粘結(jié)所述第一一第一粘結(jié)層 與所述第一一第二粘結(jié)層，并粘結(jié)所述第二一第一粘結(jié)層和所述第二一第二粘結(jié)層；(e)通過激光剝離工藝從所述步驟(d)的產(chǎn)物分離所述第一晶片的所述藍寶石襯底；(f)隔離通過所述步驟(e)所暴露的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜；(g)在通過所述步驟(f)隔離的每個多層發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面上形成多個第一歐姆接觸電 極，且在其側(cè)面形成鈍化薄膜；(h)分離所述第二晶片的所選擇的支撐襯底；以及(i)通過垂直切割所述步驟(h)中的產(chǎn)物來制造芯片。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述的步驟(h)是用有機或者無機粘結(jié)材料在 所述第一晶片的表面上粘結(jié)臨時支撐襯底之后來執(zhí)行的。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中在所述步驟(h)之后，在除去所述所選擇的支撐 襯底和所述犧牲層之處形成單獨的輔助支座。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述的輔助支座由以下材料形成i)從由Si、Ge、SiGe、SiO、GaN,AlGaN, GaAs、AlN和BeO所組成的組中所選擇的單晶體 或者多晶體晶片；ii)從由Mo、Cu、Ni、Nb、Ta、Ti、Au、Ag、Cr、NiCr、CuW、CuMo 和 Niff 所組成的組中所選 擇的金屬箔片；或者iii)從由 Cu/Mo/Cu、Cu/ff/Cu、Ni/Mo/Ni、Cu/Ti/Cu、Cu/AIN/Cu、Cu/A1203/Cu、Cu/GaAs/ Cu和Cu/Si/Cu所組成的組中所選擇的層疊結(jié)構(gòu)。
27.一種用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的方法，包括(a)制造在藍寶石襯底的上部的用具有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜、多 個第二歐姆接觸電極、第一厚金屬膜和第一一第一粘結(jié)層連續(xù)形成的第一晶片；(b)制造由在上表面上的第一一第二粘結(jié)層和在底表面上的第二一第一粘結(jié)層所形成 的金屬箔片；(c)制造用犧牲層和第二一第二粘結(jié)層在所選擇的支撐襯底的上部連續(xù)形成的第二晶片；(d)粘結(jié)所述第一晶片、所述金屬箔片和所述第二晶片，以粘結(jié)所述第一一第一粘結(jié)層 與所述第一一第二粘結(jié)層，并粘結(jié)所述第二一第一粘結(jié)層與所述第二一第二粘結(jié)層；(e)通過激光剝離工藝從所述步驟(d)的產(chǎn)物上分離所述第一晶片的所述藍寶石襯底；(f)隔離通過步驟(e)所暴露的所述多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜；(g)在通過用所述步驟(f)隔離的每個多層發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面形成多個第一歐姆接觸電 極，并在側(cè)面形成鈍化薄膜；(h)分離所述第二晶片的所選擇的支撐襯底；以及(i)通過垂直切割所述步驟(h)的產(chǎn)物來制造芯片。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述的步驟(h)是用有機或者無機粘結(jié)材料在 所述第一晶片的表面上粘結(jié)臨時支撐襯底之后執(zhí)行的。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中在步驟(h)之后，在除去所選擇的支撐襯底和所 述犧牲層之處形成單獨的輔助支座。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述的輔助支座是由i)從由Si、Ge、SiGe、ZnO,GaN, AlGaN, GaAs、AlN和BeO所組成的組中所選擇的單晶體 或者多晶體晶片；ii)從由Mo、Cu、Ni、Nb、Ta、Ti、Au、Ag、Cr、NiCr、CuW、CuMo 和 Niff 所組成的組中所選 擇的金屬箔片；或者iii)從由Cu/Mo/Cu、Cu/W/Cu、Ni/Mo/Ni、Cu/T i/Cu、Cu/AIN/Cu、Cu/A1203/Cu、Cu/GaAs/ Cu和Cu/Si/Cu所組成的組中所選擇的層疊結(jié)構(gòu)所形成的。
31.一種垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，包括具有III-V族氮基半導(dǎo)體的發(fā)光結(jié)構(gòu)，在上部形成第一歐姆接觸電極，在底部上連續(xù) 形成第二歐姆接觸電極、絕緣薄膜、第一傳導(dǎo)性薄膜、第二傳導(dǎo)性薄膜和第一厚金屬膜，并 在側(cè)面形成鈍化薄膜；通過第一粘結(jié)層在第一厚金屬膜的底部粘結(jié)的金屬箔片；和 通過第二粘結(jié)層在所述金屬箔片的底部粘結(jié)的第二厚金屬膜。
32.一種垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，包括具有III-V族氮基半導(dǎo)體的發(fā)光結(jié)構(gòu)，在上部形成第一歐姆接觸電極，在底部上連續(xù) 形成第二歐姆接觸電極、絕緣薄膜、第一傳導(dǎo)性薄膜和第二傳導(dǎo)性薄膜，并在側(cè)面形成鈍化 薄膜；通過第一粘結(jié)層在所述第二傳導(dǎo)性薄膜的底部粘結(jié)的金屬箔片；以及通過第二粘結(jié)層在所述金屬箔片的底部粘結(jié)的第二厚金屬膜。
33.一種垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，包括具有III-V族氮基半導(dǎo)體的發(fā)光結(jié)構(gòu)，在上部形成有第一歐姆接觸電極，在底部上連 續(xù)形成第二歐姆接觸電極、絕緣薄膜、第一傳導(dǎo)性薄膜、第二傳導(dǎo)性薄膜和第一厚金屬膜， 在側(cè)面形成的鈍化薄膜；和通過第一粘結(jié)層粘結(jié)在厚金屬膜的底部的金屬箔片。
34.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的多 層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜包括自其頂部的η型半導(dǎo)體包覆層、發(fā)光活動層和ρ型半導(dǎo)體包覆層，并且每一層由具有Inx(GayAl1I)NO)彡χ彡1，0彡y彡1，x+y > 0)的成份的單晶體構(gòu)成。
35.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中在所述多 層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的上部或者底部上進一步形成表面紋理、光提取結(jié)構(gòu)層和鋁膜納米格偏光 片中的至少一個。
36.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述金屬 箔片具有0. 1-999 μ m的厚度。
37.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的金 屬箔片是具有從由 Cu、Al、Ni、Nb、W、Mo、Ta、Ti、Au、Ag、Pd、Pt、Cr、Fe、V、Si 和 Ge 所組成 的組中所選擇的至少一種成份的片狀的金屬、合金或者固溶體。
38.根據(jù)權(quán)利要求31至權(quán)利要求33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中 所述的第一厚金屬膜是由金屬、合金或者固溶體形成，具有從由Au、Cu、Ni、Ag、Mo、Al、Nb、 W、Ti、Cr、Ta、Al、Pd、Pt和Si所選擇的至少一種成份。
39.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的第 一厚金屬膜具有0. 1-999 μ m的厚度。
40.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的第二厚金屬 膜是由從Au、Cu、Ni、Ag、Mo、Al、Nb、W、Ti、Cr、Ta、Al、Pd、Pt和Si所組成的組中所選擇的 至少一種成份的金屬、合金或者固溶體形成。
41.根據(jù)權(quán)利要求31或者32所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的第二厚金 屬膜具有0. 1-999 μ m的厚度。
42.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項權(quán)利要求所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中 所述的第一粘結(jié)層是由包括從由Ga、Bi、In、Sn、Pb、Au、Al、Ag、Cu、Ni、Pd、Si、Ge和Zn所 組成的組中所選擇的至少一種成份的釬焊或者銅焊合金形成。
43.根據(jù)權(quán)利要求31或者32所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的第二粘結(jié) 層是由包括從由Ga、Bi、In、Sn、Pb、Au、Al、Ag、Cu、Ni、Pd、Si、Ge和Zn所組成的組中所選 擇的至少一種成份的釬焊或者銅焊合金形成。
44.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的 第一歐姆接觸電極是由包括從由 Al、Ti、Cr、Ta、Ag、Al、Rh、Pt、Au、Cu、Ni、Pd、In、La、Sn、 Si、Ge、Zn、Mg、NiCr、PdCr、CrPt、NiTi、TiN, CrN, SiC、SiCN, InN、AlGaN, InGaN、稀土金屬、 金屬硅化物、半導(dǎo)體硅化物、CNTN、透明傳導(dǎo)氧化物和透明傳導(dǎo)氮化物所組成的組中所選擇 的至少一種成份的材料形成。
45.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的第 二歐姆接觸電極是由包括從由Ag、AURh, Pt、Au、Cu、Ni、Pd、金屬硅化物、Ag系列合金、Al 系列合金、Mi系列合金、CNTN、透明傳導(dǎo)氧化物和透明傳導(dǎo)氮化物所組成的組中所選擇的至 少一種成份的材料形成。
46.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的絕 緣薄膜是由從由透明氧化物、透明氮化物或者透明氟化物所組成的組中所選擇的任意一種 形成。
47.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的絕 緣薄膜是形成為全方向反射(ODR)結(jié)構(gòu)和分布式布拉格反射(DBR)結(jié)構(gòu)。
48.根據(jù)權(quán)利要求31至33任意一項所述的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中所述的 第一傳導(dǎo)性薄膜或者第二傳導(dǎo)性薄膜是由從411、41、48、他、如、11~、1^、￥、？(1、1、0、慰、01、 Mo、Ta、Nb、Pt、NiCr, Tiff, Cuff, TiN、CrN和TiWN所組成的組中所選擇的至少一種成份的材 料形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底和使用該支撐襯底的垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，使在制造過程中從藍寶石襯底分離的多層結(jié)構(gòu)薄膜的損壞或破損最小化，從而改善所述半導(dǎo)體發(fā)光裝置的整體性能。本發(fā)明的用于制造所述垂直構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的支撐襯底包括由具有和層疊有III-V族氮基半導(dǎo)體的多層發(fā)光結(jié)構(gòu)薄膜的藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)相差5ppm或者更少的材料所形成的所選擇的支撐襯底；在所選擇的支撐襯底上形成的犧牲層；在所述犧牲層的上部形成的厚金屬膜；和在所述厚金屬層的上部形成并由釬焊或者銅焊合金材料形成的粘結(jié)層。
文檔編號H01L33/02GK102099934SQ200980128829
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者成泰連 申請人:高麗大學(xué)校