半導體裝置及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體裝置及其制造方法，且特別是涉及一種具有絕緣結構用以使半導體堆自基板絕緣的半導體裝置及其制造方法。
【背景技術】
[0002]氮化鎵化合物半導體可使用在可見光或紫外光(ultrav1let，UV)發(fā)光裝置、高功率電子裝置以及類似裝置。氮化鎵化合物半導體層一般通過成長技術生長在基板上，例如分子束嘉晶(molecular beam eptiaxy，MBE)、有機金屬化學氣相沉積(metal-orginicchemical vapor deposit1n,MOCVD)或氫化物氣相嘉晶(hydride vapor phase epitaxy,HVPE)ο
[0003]一般而言，氮化鎵化合物半導體可生長在異質基板上，例如藍寶石基板。當半導體堆生長在藍寶石基板上，不同的半導體裝置可能利用半導體堆制造。
[0004]近年來，發(fā)光裝置可通過在單一基板上經由互連導線將多數個半導體堆彼此以串聯(lián)連接而制作，用以高電壓操作制造。上述的發(fā)光裝置可使用絕緣基板形成，例如藍寶石基板作為生長基板。因此，半導體堆之間的電絕緣可相對地容易通過把生長在生長基板上的半導體層圖案化而達到，使得基板可從中暴露。
[0005]然而，半導體堆生長在藍寶石基板上可具有相對地高的結晶體缺陷密度。并且，氮化鎵化合物半導體在具有c平面(c-plane)作為生長平面的藍寶石基板上沿C軸(C-axis)方向生長，可能會表現出自發(fā)極性以及壓電極性的極化，且提供空穴與電子之間低重組率，從而限制發(fā)光效率的改善。
[0006]近年來，為了克服上述藍寶石基板的問題，使用氮化鎵基板作為生長基板來生長氮化鎵化合物半導體的技術已被開發(fā)。在此情況下，由于同質基板，也就是氮化鎵基板，被使用作為生長基板，可實現結晶體缺陷密度顯著的減少。再者，當非極性或半極性氮化鎵基板被使用作為生長基板，非極性或半極性氮化鎵化合物半導體可生長具有好的結晶性，從而解決極化引起的問題。
[0007]然而，氮化鎵基板具有電傳導性，不同于藍寶石基板。即使當制造一相對高阻值的氮化鎵基板，氮化鎵基板可能較半導體堆厚許多，以致發(fā)生實質的漏電流通過氮化鎵基板。如前所述，為了在電性傳導的基板，例如氮化鎵基板，上將多數個半導體堆彼此串聯(lián)連接，需要使多數個半導體堆自基板絕緣是。
[0008]為了使半導體堆絕緣于氮化鎵基板，可使通過相反的摻雜P型(p-type)雜質來形成氮化鎵半絕緣層。然而，相反的摻雜P型(p-type)雜質在形成均勻的絕緣層時可能具有限制。并且，由于半絕緣層可能無法提供完全地避免電流，可能容易發(fā)生漏電流通過半絕緣層O
[0009]換句話說，當多數個生長在氮化鎵基板上的半導體芯片被安裝在印刷基板或其類似基板上，氮化鎵基板的電傳導性可能由于通過氮化鎵基板的漏電流而導致半導體芯片之間電路短路。
[0010]在此【背景技術】部份揭示的前述的資料只用以加強理解本發(fā)明的【背景技術】，并因此可能包含一些信息，既非形成先前技術的任何部分，也非可能建議本技術領域的普通技術人員的先前技術。

【發(fā)明內容】

[0011]技術問題
[0012]本發(fā)明的示例性實施例提供有能力避免漏電流通過氮化鎵基板的半導體裝置及其制造方法。
[0013]本發(fā)明的示例性實施例也提供有能力避免自半導體堆至基板漏電流的半導體裝置，特別是至氮化鎵基板，及其制造方法。
[0014]本發(fā)明的示例性實施例也提供具備了有能力使基板絕緣于半導體堆的絕緣結構的半導體裝置及其制造方法。
[0015]本發(fā)明的示例性實施例也提供半導體裝置，特別是發(fā)光裝置，包含彼此以串聯(lián)連接的多數個半導體堆，使用氮化鎵(GaN)基板作為生長基板。
[0016]發(fā)明的附加特征將陳述在說明如下，以及自描述中顯而易見的部分，或可能通過實施本發(fā)明而學習。
[0017]技術方案
[0018]本發(fā)明的示例性實施例揭示半導體裝置，包括氮化鎵基板、多數個半導體堆配置在氮化鎵基板上以及絕緣圖案配置于氮化鎵基板以及多數個半導體堆之間，絕緣圖案將氮化鎵基板絕緣于半導體堆。
[0019]本發(fā)明的示例性實施例亦揭示半導體裝置的制造方法，方法包括形成具有罩幕區(qū)以及開口區(qū)的絕緣圖案在氮化鎵基板上，生長氮化鎵半導體層以覆蓋絕緣圖案以及圖案化半導體層使形成彼此分隔的多數個半導體堆。多數個半導體堆通過絕緣圖案自氮化鎵基板電性絕緣。
[0020]本發(fā)明的示例性實施例也揭示半導體裝置，包括多數個半導體芯片配置于芯片安裝基板上，以及絕緣層配置于多數個半導體芯片與芯片安裝基板之間，以將多數個半導體芯片絕緣于芯片安裝基板。多數個半導體芯片各自包括氮化鎵基板以及氮化鎵半導體堆配置于氮化鎵基板上。
[0021]本發(fā)明的示例性實施例也揭示半導體裝置，包括氮化鎵半導體堆配置于基板，以及絕緣結構配置于基板與半導體堆之間，絕緣結構使半導體堆絕緣于基板。絕緣結構包括具有罩幕區(qū)以及開口區(qū)的罩幕圖案，以及配置于罩幕圖案的開口區(qū)的孔穴。
[0022]本發(fā)明的示例性實施例也揭示了包括生長基板以及與生長基板隔開的氮化鎵半導體堆的半導體裝置的制造方法。方法包括在生長基板上形成犧牲層與罩幕圖案，罩幕圖案具有罩幕區(qū)以及開口區(qū)，犧牲層暴露于罩幕圖案的開口區(qū)，通過電化學蝕刻(electrochemical etching，ECE)蝕刻犧牲層，且生長氮化鎵半導體堆以覆蓋罩幕圖案。
[0023]應理解，前面一般的描述以及下面詳細的描述皆為示例與解釋，且旨在提供本發(fā)明的專利范圍進一步的解釋。
【附圖說明】
[0024]附圖包括提供本發(fā)明的進一步理解且并入并構成本說明書的一部分，說明本發(fā)明的實施例可與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0025]圖1為根據本發(fā)明的第一示例性實施例半導體裝置的剖視圖。
[0026]圖2與圖3為根據第一示例性實施例的半導體堆彼此以串聯(lián)連接的平面圖。
[0027]圖4表示為根據第一示例性實施例的制造半導體裝置的方法的剖視圖。
[0028]圖5為根據本發(fā)明的第二示例性實施例的半導體裝置的剖視圖。
[0029]圖6表示為根據第二示例性實施例的制造半導體裝置的方法的剖視圖。
[0030]圖7為根據本發(fā)明的第三示例性實施例的半導體裝置的剖視圖。
[0031]圖8為根據本發(fā)明的第四示例性實施例的半導體裝置的剖視圖。
[0032]圖9與圖10表示為根據第四示例性實施例的制造半導體裝置的方法的剖視圖。
[0033]圖11、圖12以及圖13為根據本發(fā)明的示例性實施例的罩幕圖案的平面圖。
[0034]圖14為根據本發(fā)明的第五示例性實施例的半導體裝置的剖視圖。
[0035]圖15與圖16表示為根據第五示例性實施例的制造半導體裝置的方法的平面圖以及剖視圖。
[0036]圖17為根據本發(fā)明的一示例性實施例，通過電化學蝕刻形成的孔穴的掃描式電子顯微鏡(scanning electronic microscope，SEM))影像。
【具體實施方式】
[0037]在下文中更充分地參照附圖描述本發(fā)明，其中示出本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可能以許多不同的形式實施，并且不應該被解釋限制于此陳述的示例性實施例。相反的，提供這些示例性實施例以致徹底的揭示以及充分的傳達本發(fā)明的范圍給本領域中的技術人員。在圖標中，為清楚起見，層和區(qū)域的尺寸以及相對尺寸可被夸大。在圖標中相同的參考標記表示相同的組件。
[0038]此將理解，當組件或是層被稱為"上"或"連接"另一組件或層時，其可直接地或直接連接至另一組件或層，或存在中間組件或層。相反的，當組件被稱為"直接在上"或"直接連接"另一組件或層時，沒有存在中間組件或層。此將理解為用以此揭示的目的，“至少一 X、Y與Z”可被解釋如只有X、只有Y、只有Z或X、Y與Z項目任兩個或多個的組合(例如:XYZ、XYY、YZ、ZZ)。
[0039]空間相對術語，例如"在...之下"、"下面"、"低于"、"上"、"上面"及其類似，可被于此使用以便于說明書描述如說明圖中一個組件或特征與另外的組件或特征的關系。此將被理解為空間相對術語旨在包含裝置在使用或操作中除了在圖中描述的方位之外的不同方位。例如，若圖中的裝置被翻過來，則組件描述如"下面"或"在...之下"其他組件或特征，將然后被導向其他組件或特征"上面"。如此，示例性術語"下面"可包括上面以及下面兩者方位。裝置可被導向到定位(旋轉90度或在其他方位)，并且于此使用的空間相對描述作相對應的解釋。
[0040]圖1為根據本發(fā)明的第一示例性實施例的半導體裝置的剖視圖。
[0041]參照圖1，根據本發(fā)明示例性實施例的半導體裝置包含基板110、絕緣圖案130以及半導體堆200。半導體裝置可還包括透明電極層190、絕緣層210以及互連導線220。
[0042]基板110為生長基板，特別是氮化鎵基板，被使用于生長氮化鎵半導體。氮化鎵基板為具有C平面(C-plane)作為生長平面的極性基板、具有非極性生長平面，例如a平面(a-plane)或m平面(m-plane)，的非極性基板、或半極性基板，其具有半極性生長平面，例如(20-21)、(20-2-1)、(10-11)、(10-1-1)、(11-22)、(11-2-2)、(30-31)、(30-3-1)及其類似平面。
[0043]半導體堆200配置于基板110上。半導體堆200具有傾斜的側表面，寬度逐漸向上減小。傾斜的側表面可在改善光提取效率的同時，增加互連導線220的可靠度。另一方面，如圖1中所示，多數個半導體堆200可被配置于單一基板110上，且通過單元分離區(qū)域200a彼此分隔。半導體堆200包含生長在基板110上的氮化鎵半導體層。特別是，半導體堆200可包含第一氮化物半導體層160、主動層170以及第二氮化物半導體層180。
[0044]第一氮化物半導體層160可為氮化物半導體層摻雜第一導電導電型(conductivity-conductivity-type)雜質，例如 III 族-N系(Group 111-N)化合物半導體層摻雜η型(n-type)雜質，例如(鋁、銦、鎵)N系的氮化物半導體層，并且可包含氮化鎵層。此外，第一氮化物半導體層160可包含無摻雜層。
[0045]主動層170可為III族-N系化合物半導體層，例如(鋁、銦、鎵)N半導體層，且可具有單一量子井結構或具有井層(未示出)的多量子井結構以及交替堆上述另外