專(zhuān)利名稱(chēng)：高效率發(fā)光二極管的制造方法和由此得到的二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管的制造方法，更具體地說(shuō)，涉及一種利用激光切割碳化硅襯底晶片上由碳化硅和氮化鎵制成的各個(gè)二極管的一種方法。
術(shù)語(yǔ)“激光”是“受激發(fā)射光放大”的縮寫(xiě)。激光在可見(jiàn)光譜或其它電磁光譜部分產(chǎn)生相干單色光束。由于具有單一的波長(zhǎng)和頻率，激光束具有極高的能量。由于能量高，在很多工業(yè)應(yīng)用中，激光束用于難加工材料的切割或者可能或必須按嚴(yán)格控制的圖案切割或劃線(xiàn)的物體。
由于半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)需要在很小的范圍內(nèi)有相對(duì)準(zhǔn)確的容差和圖案，因此在生產(chǎn)過(guò)程中已嘗試用激光對(duì)半導(dǎo)體材料形成圖案，切割，或別的方式處理。然而，至今為止這種努力取得成果很小。主要問(wèn)題有兩個(gè)第一，激光的能量損壞制造中的器件。第二，激光和被處理的材料尤其是被切割的材料之間的反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品留在被制造結(jié)構(gòu)的表面，以后必須除去這些副產(chǎn)品。假如沒(méi)有可用的或滿(mǎn)足要求的除去技術(shù)，這些副產(chǎn)品就會(huì)使由此形成的器件性能下降或甚至損壞。
發(fā)光二極管是一種在p-n結(jié)上加電勢(shì)差時(shí)發(fā)射包括可見(jiàn)光的半導(dǎo)體器件。有多種方法制造發(fā)光二極管和一些關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，但這些已是眾所周知的，在此所要描述的發(fā)明適用于其中的大部分或全部。因此，以后這些方法除非必需用于解釋本發(fā)明外將不會(huì)加以詳細(xì)討論。作為例子，Sze的<半導(dǎo)體器件物理>第二版(1981)第12-14章完整地解釋了各種光量子器件，包括LED。
然而熟悉半導(dǎo)體材料和由這些材料制成的器件的人都知道，發(fā)光二極管能產(chǎn)生的光的顏色通常是由半導(dǎo)體材料的性質(zhì)，最主要是由帶隙決定的。帶隙表示了各個(gè)原子價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能量躍遷。根據(jù)量子力學(xué)原理，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的躍遷受限于精確的帶隙或受限于與同樣是表征材料以及其摻雜劑和雜質(zhì)特性的帶隙有關(guān)的確定的中間態(tài)。簡(jiǎn)言之，材料的帶隙限制了基于帶隙躍遷所發(fā)射的光的顏色。
熟悉半導(dǎo)體材料、光以及它們之間相互作用的人都知道，躍遷發(fā)射光子的能量與它的頻率有關(guān)，E＝hν，這里“E”是光子能量，“h”是普朗克常數(shù)，“ν”是頻率。這樣，通常以電子伏特“eV”表示的帶隙能量寬度把它能產(chǎn)生的光子限制在一定的能量從而把光子限制在一定的頻率。
其次，光子的頻率和波長(zhǎng)成反比關(guān)系，λ＝c/ν，這里“c”是光速，“λ”是產(chǎn)生的波長(zhǎng)。
由于這些限制，帶隙小的材料只能產(chǎn)生波長(zhǎng)長(zhǎng)，頻率低的光子，這些光子在可見(jiàn)光譜的紅(770-622nm)、橙(622-597nm)、黃(597-577nm)波段。波長(zhǎng)大約在525納米的光具有更純的綠色，因此要產(chǎn)生這種光子，半導(dǎo)體材料的帶隙要在2.36eV左右。類(lèi)似，發(fā)射較純藍(lán)色光的波長(zhǎng)在470納米量級(jí)，這樣需要帶隙為2.64eV或更大的半導(dǎo)體材料。當(dāng)然，給特定的顏色或顏色的邊界指定特定的波長(zhǎng)在某種程度上是任意的，應(yīng)該把這看成是一種說(shuō)明性的而不能看成是絕對(duì)的。
僅有少數(shù)半導(dǎo)體材料具有合適的帶隙能產(chǎn)生這種光。兩種可選的材料是碳化硅(α-SiC的帶隙是2.86eV)和氮化鎵(3.36eV)。
人們對(duì)碳化硅的理論特性的認(rèn)識(shí)已經(jīng)有一些年月，但只是在最近十年體晶生長(zhǎng)、外延生長(zhǎng)、器件制造等技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展的情況下才由碳化硅生產(chǎn)出能工作的器件，這些發(fā)展大部分是由本發(fā)明的共同受讓人提出的。碳化硅有極高的熔點(diǎn)(大約2830℃)，物理硬度極大(通常用作研磨劑)，具有超過(guò)150種晶體形狀，它們中的大部分是由相對(duì)很小的熱力學(xué)差別來(lái)劃分的。
氮化鎵以及和它相關(guān)的第三族氮化物(即元素周期表中的第三族)是其它可選材料，但是，直到今天還沒(méi)有找到令人滿(mǎn)意的能用作適當(dāng)器件襯底的氮化鎵或其它第三族氮化物的大體積單晶的生長(zhǎng)方法。因此，氮化鎵器件一般是在藍(lán)寶石(Al2O3)上制成，而最近在碳化硅上制成。
迄今為止制造發(fā)射藍(lán)光譜區(qū)光的LED的最成功的努力是使用“臺(tái)式”(mesa)結(jié)構(gòu)?！芭_(tái)式”一詞通常指器件的襯底橫截面積比有源區(qū)面積大的結(jié)構(gòu)，該有源區(qū)一般在襯底上由兩個(gè)或多個(gè)外延層形成。當(dāng)在單個(gè)晶片上制作多個(gè)器件時(shí)，常規(guī)的臺(tái)式結(jié)構(gòu)在有源區(qū)之間提供了物理隔離，這是目前批量生產(chǎn)這種器件的最常用的方法。臺(tái)階之間的間距提供了器件之間機(jī)械隔離的空間。一般地，使用一些能工作在這樣硬材料上的工具完成機(jī)械隔離，例如，鉆石鋸或最近提出的共同未決的轉(zhuǎn)讓申請(qǐng)序列號(hào)為08/290,458放電機(jī)器(“EDM”)，該申請(qǐng)于1994年8月15日提出。一般說(shuō)，EDM用于把大體積單晶分割成襯底晶片，鉆石鋸用于從晶片切割已形成于晶片上的各個(gè)芯片。
然而，在某種環(huán)境下，臺(tái)式結(jié)構(gòu)限制了制造工藝和成品器件的效率。由于傾向于需要相當(dāng)大的晶片面積百分比來(lái)形成各個(gè)臺(tái)階之間的隔離，臺(tái)式結(jié)構(gòu)降低了制造效率。這樣，在能減少臺(tái)階隔離面積的條件下，相應(yīng)地有源器件結(jié)構(gòu)所占的晶片面積百分比就會(huì)增加。然而迄今為止，鉆石鋸在能減少臺(tái)階隔離面積方面仍存在限制因素。
鉆石鋸切割也易于在各個(gè)LED芯片上產(chǎn)生相當(dāng)?shù)谋砻婀鉂嵍?，這些光滑表面易于激勵(lì)LED內(nèi)部光的反射而不是光的外部發(fā)射。從這一方面考慮，熟悉器件的人都明白，光是從器件的結(jié)發(fā)射的，為了能成為可見(jiàn)光，它必須傳到和離開(kāi)器件的邊緣。這樣，由于光在內(nèi)部反射，減少了所得到的器件的外部量子效應(yīng)。
共同未決的共同轉(zhuǎn)讓申請(qǐng)序列號(hào)08/081,688提出一種增加外部效率的技術(shù)，該申請(qǐng)于1993年6月23日提出，它描述了一種利用光學(xué)方法增加這種二極管外部效率的擴(kuò)展外延層。
然而，當(dāng)試圖使用激光切割碳化硅或氮化鎵等材料時(shí)發(fā)現(xiàn)激光反應(yīng)產(chǎn)生預(yù)期的和料想不到的問(wèn)題。預(yù)期的問(wèn)題包括不希望的副產(chǎn)品和對(duì)器件形成的損壞。料想不到的問(wèn)題來(lái)自碳化硅所特有的缺點(diǎn)。具體地說(shuō)，在其它的材料中，對(duì)于器件，尤其是對(duì)于其晶體結(jié)構(gòu)的損壞能改變?cè)摬牧袭a(chǎn)生的色強(qiáng)，但并不改變顏色本身。相反，若在碳化硅上產(chǎn)生一定類(lèi)型的損傷，尤其是點(diǎn)缺陷，它們將易于形成復(fù)合中心，這些復(fù)合中心把二極管發(fā)射的可見(jiàn)光從藍(lán)色變成綠色。這樣，盡管希望以可控方式能產(chǎn)生碳化硅的綠色LED(例如見(jiàn)共同未決申請(qǐng)序列號(hào)08/290,020，該申請(qǐng)于1994年8月12日提交)，但當(dāng)希望發(fā)射藍(lán)光的LED時(shí)，產(chǎn)生綠LED是很不利的。
關(guān)于一般激光切割，尤其是碳化硅及氮化鎵的激光切割的問(wèn)題，迄今為止沒(méi)有滿(mǎn)意的解決方案。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用碳化硅和氮化鎵制造發(fā)光二極管的方法。該方法增加了量子效率并且通過(guò)去掉了臺(tái)式結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生臺(tái)式結(jié)構(gòu)所必需的技術(shù)從而能以更高的生產(chǎn)率來(lái)生產(chǎn)。
本發(fā)明通過(guò)用碳化硅制造增加了外部效率的發(fā)光二極管來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。在第一方面，本方法包括在碳化硅的一部分的一個(gè)表面上對(duì)一激光束的導(dǎo)向，在此部分上激光足以使得它撞擊的碳化硅汽化，籍此形成該碳化硅部分的切割。然后，干法刻蝕碳化硅以除去激光切割碳化硅部分時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
在另一方面，本發(fā)明包括一高效的發(fā)光二極管，該二極管包括碳化硅襯底和在襯底上形成p-n結(jié)的至少兩個(gè)外延層。外延層的側(cè)邊緣和襯底的側(cè)壁重合。作成歐姆接觸以在結(jié)的兩端加電勢(shì)，形成的結(jié)的特征在于當(dāng)在p-n結(jié)的兩端加一電勢(shì)差時(shí)，結(jié)產(chǎn)生可見(jiàn)光譜藍(lán)光區(qū)的光發(fā)射。
在又一個(gè)方面，本發(fā)明包括一高效的發(fā)光二極管，該二極管的重合的外延層側(cè)邊緣具有網(wǎng)狀表面。
在又一方面，本發(fā)明包括碳化硅發(fā)光二極管前體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一由在其上有形成p-n結(jié)于其間的至少兩個(gè)外延層的碳化硅襯底組成的晶片，以及在晶片里的多個(gè)溝槽。
通過(guò)以下的詳細(xì)描述和附圖，前述的和其它的目標(biāo)以及本發(fā)明的優(yōu)越性將變得更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)發(fā)光二極管的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)二極管前體結(jié)構(gòu)的晶片的透視圖；圖3是圖2中沿3-3的橫截面視圖，該圖說(shuō)明了襯底、外延層、和溝槽。
本發(fā)明是一種利用碳化硅制造增加外部效率的發(fā)光二極管的方法。在第一方面，本方法包括在碳化硅的一部分的一個(gè)表面上一激光束的導(dǎo)向，在此部分激光足以使得它撞擊的碳化硅汽化，籍此形成碳化硅部分的切割。然后，干法刻蝕碳化硅以除去激光切割碳化硅部分時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
更具體地說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)激光在下述的激光導(dǎo)向步驟工作最有效，該步驟包括對(duì)能量等于或大于被切割的碳化硅帶隙的波長(zhǎng)的光導(dǎo)向。盡管申請(qǐng)人并不希望受到任何特殊理論的限制，但看起來(lái)對(duì)應(yīng)于能量小于碳化硅帶隙的波長(zhǎng)的激光在切割和汽化碳化硅時(shí)效率很低，這也許是因?yàn)槲斩鹊脑?，因此需要極高的功率，而這就趨于弊大于利。
這樣，激光導(dǎo)向步驟包括在6H碳化硅部分引導(dǎo)波長(zhǎng)為433納米或更短的光，或在3C碳化硅部分引導(dǎo)波長(zhǎng)為539納米或更短的光，該碳化硅的帶隙為2.3eV。類(lèi)似，對(duì)帶隙為3.26eV的4H碳化硅，波長(zhǎng)應(yīng)為380納米或更短，對(duì)帶隙為2.99eV的15R碳化硅，波長(zhǎng)應(yīng)為415納米或更短。
對(duì)氮化鎵和它的3.36eV帶隙，最好是波長(zhǎng)為369納米或更短的光，可以是適當(dāng)?shù)姆椒ú襟E，其與上述的方法步驟或者一致或者類(lèi)似。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，激光導(dǎo)向步驟包括波長(zhǎng)為355納米或266納米的激光導(dǎo)向。熟悉激光器件的人將意識(shí)到355納米是三倍頻的釹釔鋁金剛砂(“NdYAG”)激光，而266納米代表同樣激光的四倍頻率。該激光應(yīng)具有至少250毫瓦的輸出功率，而最好大約為800毫瓦。對(duì)直徑大約為0.4mil(1000mil＝1英寸)的一束光，在切割材料上能產(chǎn)生大約77至247千瓦/平方厘米的功率密度。
一些晶體材料的特性和兩倍、三倍、四倍或其它倍乘激光頻率的技術(shù)已被很好地了解，在此就不另外加以詳細(xì)描述。然而，作為并不是限定性的例子，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3,949,323；4,884,277；和5,144,630說(shuō)明了這些特性和技術(shù)的一部分。
如前所述，迄今為止妨礙半導(dǎo)體材料的激光切割得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)缺點(diǎn)是它產(chǎn)生的熔渣材料，該材料保留在切割半導(dǎo)體材料的表面，特別是布滿(mǎn)器件前體的晶片。這些副產(chǎn)品最后或多或少地?fù)p壞或毀壞晶片上的器件前體。
迄今為止，還沒(méi)有獲得滿(mǎn)意的除去熔渣的技術(shù)。然而，在本發(fā)明中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)干法刻蝕步驟(避免“濕”--即，溶液--化學(xué)的步驟)將除去激光切割碳化硅部分時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。特別是，干法刻蝕可以除去切割過(guò)程中形成的點(diǎn)缺陷，該點(diǎn)缺陷將降低碳化硅二極管產(chǎn)生的光顏色。在優(yōu)選實(shí)施方式中，干法刻蝕碳化硅部分步驟包括用含氟的氣體如三氟化氮、氮氧化物、三氟化氨、氧氣、六氟化硫、四氟化碳、或它們的混合氣體刻蝕步驟。干法刻蝕碳化硅的示例技術(shù)在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,865,685和4,981,551中闡明，該專(zhuān)利在這里完全作為參考。當(dāng)干法刻蝕氮化鎵時(shí)，最好選用含氯氣體，如Cl2(一般和H2混合)、BCl3、和SiCl4。
如剛才所述，本發(fā)明可應(yīng)用于切割碳化硅的任何部分，但是最好包括在單晶碳化硅襯底上的激光導(dǎo)向，在該襯底上至少有兩個(gè)碳化硅外延層，這些外延層之間形成發(fā)光p-n結(jié)。本方法最好包括在晶片的一個(gè)表面引導(dǎo)激光束，該晶片由大量鄰接的碳化硅發(fā)光二極管前體組成，以一定的圖案沿著晶片表面引導(dǎo)激光束從而在鄰接的發(fā)光二極管前體之間形成大量的溝槽。然后，如剛才所述干法刻蝕晶片以除去激光束切割晶片時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。不消說(shuō)激光可以從晶片的前端或后端切割晶片，前端是器件前體部分而后端是襯底部分。
本發(fā)明還可以包括沿著切割線(xiàn)將被切割的碳化硅部分分離，從而形成兩個(gè)碳化硅部分。當(dāng)切割一個(gè)晶片時(shí)，本方法還包括干法刻蝕晶片步驟之后的沿溝槽分離晶片步驟。這種分離形成了所需要的各個(gè)LED或LED組?，F(xiàn)今，分離可以直接用商用分離機(jī)器完成。例如，加利福尼亞州圣羅沙Dynatex的DX2+斷晶片機(jī)。當(dāng)然，這種商用器件是示例性而不是限定本發(fā)明的技術(shù)。
由于本發(fā)明方法的有效性，它還可以包括在晶片上導(dǎo)向激光的步驟之前在晶片上的二極管前體上加金屬接觸的步驟。和臺(tái)式技術(shù)相比這提供了更有效的平面工藝的可能性和優(yōu)勢(shì)。
在本方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，導(dǎo)向激光步驟還包括Q開(kāi)關(guān)激光，由此構(gòu)成激光產(chǎn)生的溝槽內(nèi)壁結(jié)構(gòu)。關(guān)于激光技術(shù)的其它方面，Q開(kāi)關(guān)在激光技術(shù)領(lǐng)域已得到很好的理解，將在其它場(chǎng)合進(jìn)行詳細(xì)討論。優(yōu)選的開(kāi)關(guān)頻率在大約1KHz的量級(jí)，最好大約為3KHz。這種開(kāi)關(guān)頻率為優(yōu)選的激光頻率提供了最大的功率輸出。
在另一方面，本發(fā)明包括高效的發(fā)光二極管。這種二極管在圖1中10所示。在這種實(shí)施方式中，二極管包括碳化硅襯底11和圖1中層12和13所示的至少兩個(gè)外延層。不消說(shuō)，存在包括更進(jìn)一步或另外的用于各種目的的外延層的器件結(jié)構(gòu)。這樣，這里關(guān)于兩層的說(shuō)明和討論是用于解釋本發(fā)明的而不僅是限定性的。
如圖1所示，12和13外延層的邊緣和11襯底的側(cè)壁重合。換句話(huà)說(shuō)，本發(fā)明以非臺(tái)式結(jié)構(gòu)制造二極管。如前所述，臺(tái)式結(jié)構(gòu)降低了從任意給定晶片表面積能生產(chǎn)的有源器件數(shù)目。與此相反，通過(guò)晶片前體結(jié)構(gòu)本發(fā)明大大提高了生產(chǎn)潛力。
在二極管10上加上歐姆接觸14和15，盡管圖1顯示出背部接觸14完全覆蓋了二極管的底部，在優(yōu)選實(shí)施方式中該接觸不完全覆蓋底面以防止寄生光吸收。頂部接觸15僅覆蓋表面的小部分。
當(dāng)兩端加上電勢(shì)時(shí)p-n結(jié)產(chǎn)生可見(jiàn)光譜的藍(lán)光區(qū)發(fā)射。藍(lán)光碳化硅發(fā)光二極管的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,918,497和5,027,168里得到清楚的說(shuō)明，這些專(zhuān)利和本發(fā)明一起共同轉(zhuǎn)讓?zhuān)谶@里完全作為參考。具體地說(shuō)，在藍(lán)光發(fā)光二極管中，16所示的結(jié)產(chǎn)生約450和490納米的光發(fā)射。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，外延層可以包括和所引用的參考專(zhuān)利中所述結(jié)構(gòu)一致的碳化硅或氮化鎵。
當(dāng)把本發(fā)明引入綠光發(fā)光二極管時(shí)(例如、“用碳化硅制成的真綠光發(fā)光二極管”序列號(hào)08/290,020，1994年8月12日申請(qǐng)，在這里完全作為參考)，該結(jié)將產(chǎn)生大約520至540納米之間的光發(fā)射。對(duì)氮化鎵二極管，光發(fā)射大約在350至550納米之間。
在本方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，外延層的側(cè)壁以及，如果需要的話(huà)，襯底11的側(cè)壁，是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。即，它們具有帶有圖案的表面。在本發(fā)明前面所指的“Q開(kāi)關(guān)”方法步驟可以產(chǎn)生這種類(lèi)似描述的網(wǎng)狀邊緣，關(guān)于這種邊緣的最類(lèi)似的描述(盡管肯定不是一個(gè)限定性的描述)是該網(wǎng)狀邊通過(guò)一系列的逐個(gè)的鉆孔以形成縱向切割線(xiàn)而形成。這種切割邊緣更類(lèi)似于柱面鉆孔邊緣而不是鏡像表面。如背景部分所述，鉆石鋸產(chǎn)生的光滑表面和其它機(jī)械切割技術(shù)易于激勵(lì)光的內(nèi)部反射而不是外部發(fā)射。這樣，本發(fā)明的激光切割技術(shù)在所需要的邊緣產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增加了形成器件的效率。
在又一方面，本發(fā)明包括圖2中以20表示的晶片所示的碳化硅發(fā)光二極管前體結(jié)構(gòu)。圖3是一放大了的晶片20的橫截面視圖，該視圖顯示了晶片包括一在其上形成p-n結(jié)24的至少兩個(gè)外延層22和23的碳化硅襯底21。一個(gè)示例性的晶片包括具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)側(cè)壁的多個(gè)溝槽25。更進(jìn)一步，在一示例性的實(shí)施方式中，在8.5mil厚度的晶片中溝槽的高寬比為6∶1，該高寬比大于鉆石鋸在這樣薄的晶片上所能完成的高寬比。大的高寬比提供了很多優(yōu)點(diǎn)。包括更大的暴露側(cè)壁，結(jié)果是增加了效率，也增加了從任意給定的晶片面積形成更多器件的能力。
圖3不一定是按比例示出的，但是在本發(fā)明的典型實(shí)施方式中，晶片的厚度大約為8.5mil，溝槽的寬大約為1mil，深大約為6mil。前體結(jié)構(gòu)可以更進(jìn)一步包括圖3所示的金屬化背部接觸26和頂部歐姆接觸27。
如前述的實(shí)施方式，外延層可以包括碳化硅或氮化鎵。
盡管，在此使用“氮化鎵”這個(gè)詞語(yǔ)，應(yīng)該明白本發(fā)明適用于各種III族元素的氮化物，例如共同未決申請(qǐng)序列號(hào)08/309,251的于1994年9月20日申請(qǐng)的“具有III族氮化物有源區(qū)和長(zhǎng)壽命的垂直幾何發(fā)光二極管”和序列號(hào)為08/307,173的也于1994年9月20申請(qǐng)的“具有III族氮化物有源區(qū)的低應(yīng)變激光結(jié)構(gòu)”中描述的III族氮化物。這些專(zhuān)利完全作為在這里描述的技術(shù)的參考，以上描述的技術(shù)將適用于這種器件的制造，也適用于完全由碳化硅制成的器件的制造。類(lèi)似，本發(fā)明的方法步驟可以應(yīng)用于所有器件而不僅局限于在此討論的示范的LED。
再有，一些生長(zhǎng)碳化硅體單晶和碳化硅外延層的技術(shù)在以前的共同轉(zhuǎn)讓的或僅許可于本應(yīng)用的受讓人的專(zhuān)利中描述。這些示例性的專(zhuān)利包括體單晶生長(zhǎng)(No.4,866,005)、外延生長(zhǎng)(No.4912,064)、碳化硅的干法刻蝕(Nos.4865,685和4,981,551)、和發(fā)光二極管的特殊結(jié)構(gòu)(Nos.4918,497；5,027,168；和5,338,944)的專(zhuān)利。
說(shuō)明書(shū)中已提出了本發(fā)明的優(yōu)選的和示例性的實(shí)施方式，同樣是說(shuō)明性的，并不局限于此，在以下的權(quán)利要求中提出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種由碳化硅制造外部效率增加了的發(fā)光二極管的方法，該方法包括在碳化硅一部分的一個(gè)方向上引導(dǎo)激光束；其特征在于激光足以使得它撞擊的碳化硅汽化，籍此形成碳化硅部分的切割線(xiàn)；然后，干法刻蝕碳化硅以除去激光切割碳化硅部分時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中激光導(dǎo)向步驟包括對(duì)具有其能量等于或大于被切割的碳化硅帶隙的波長(zhǎng)的激光的導(dǎo)向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中干法刻蝕碳化硅部分的步驟包括使用含氟氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在碳化硅部分激光導(dǎo)向步驟包括在其上形成有p-n結(jié)的至少兩個(gè)碳化硅外延層的單晶碳化硅襯底的激光的導(dǎo)向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括沿著切割線(xiàn)分離被切割的碳化硅部分從而形成兩個(gè)碳化硅部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中激光束導(dǎo)向步驟包括在一晶片的一個(gè)表面導(dǎo)向激光束，該晶片由多個(gè)鄰接的碳化硅發(fā)光二極管前體組成，激光足以使得它撞擊的碳化硅汽化，籍此形成碳化硅部分的切割線(xiàn)；以一定的圖案沿著晶片表面導(dǎo)向激光束從而在鄰接的發(fā)光二極管前體之間形成多個(gè)溝槽；以及干法刻蝕晶片以除去激光束切割晶片時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在一晶片的一個(gè)表面導(dǎo)向激光束步驟包括在晶片背部襯底表面導(dǎo)向激光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在一晶片的一個(gè)表面導(dǎo)向激光束步驟包括在晶片前部器件表面導(dǎo)向激光束。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括在晶片上導(dǎo)向激光步驟之前在晶片上的二極管前體加金屬接觸的步驟。
10.一種高效的發(fā)光二極管，包括碳化硅襯底(11)；在所述襯底上的至少兩個(gè)其間形成p-n結(jié)的外延層(12、13)；以及給所述結(jié)提供電勢(shì)的歐姆接觸(14、15)；其特征在于所述的外延層的所述邊緣和所述的襯底側(cè)壁重合；以及當(dāng)兩端加上電勢(shì)差時(shí)所述的p-n結(jié)產(chǎn)生可見(jiàn)光譜的藍(lán)光區(qū)或綠光區(qū)發(fā)射。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的發(fā)光二極管，其中所述的外延層從碳化硅和氮化鎵組成的組中選擇。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的發(fā)光二極管，其中所述的外延層的所述各個(gè)側(cè)壁包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的發(fā)光二極管，其特征在于該結(jié)產(chǎn)生大約為350和550納米之間的光發(fā)射。
14.一種由氮化鎵制造外部效率增加了的發(fā)光二極管的方法，該方法包括在一晶片的一個(gè)表面導(dǎo)向激光束，該晶片由多個(gè)鄰接的氮化鎵發(fā)光二極管前體組成；其特征在于激光足以使得它撞擊的氮化鎵汽化，籍此形成氮化鎵的切割線(xiàn)；以一定的圖案沿著晶片表面導(dǎo)向激光束從而在鄰接的發(fā)光二極管前體之間形成多個(gè)溝槽；以及干法刻蝕晶片以除去激光束切割晶片時(shí)產(chǎn)生的汽化副產(chǎn)品。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括在干法刻蝕晶片步驟之后沿溝槽分離晶片。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括在晶片上激光導(dǎo)向步驟之前在晶片上的二極管前體加金屬接觸的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中激光導(dǎo)向步驟包括對(duì)具有其能量等于或大于被切割的氮化鎵帶隙的波長(zhǎng)的激光的導(dǎo)向。
全文摘要
公開(kāi)了一種由碳化硅制造外部效率增加了的發(fā)光二極管的方法，該方法包括在碳化硅一部分的一個(gè)方向上導(dǎo)向一激光束，和激光足以使得它撞擊的碳化硅氣化，藉此形成碳化硅部分的切割線(xiàn)；然后，干法刻蝕碳化硅部分以除去激光切割碳化硅部分時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。也公開(kāi)了由此得到的晶片和二極管的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/04GK1163014SQ95196058
公開(kāi)日1997年10月22日 申請(qǐng)日期1995年10月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月7日
發(fā)明者哥拉德·H·尼格雷 申請(qǐng)人:克里研究公司