[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201080071007.2
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN103283003A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 鳥羽隆一;門脅嘉孝;曹明煥;李錫雨;張弼國
• 申請（專利權）人: 同和電子科技有限公司;偉方亮有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L33/32;H01S5/323
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及一種使用外延生長形成的III族氮化物半導體的半導體裝置的構造及其制造方法。

技術背景

GaN所代表的III族氮化物半導體因其帶隙較寬，作為藍色、綠色等發光二極管（LED）、鐳射二極管（LD）等發光器件、功率器件的材料而被廣泛使用。就半導體材料的代表硅而言，一般使用切取自大口徑大塊晶體而得到的大口徑晶片。對此，就此化合物半導體而言，取得大口徑（例如直徑4厘米以上）的大塊晶體是件非常困難的事情。因此，在制造使用了此種化合物半導體的半導體裝置時，一般會使用在與此不同的材料所構成的基板上，使此化合物半導體發生異質外延生長的晶片。而且，構成LED、LD的pn結合、異質結合也是再在其上面進行外延生長來獲得。

例如，藍寶石等作為可以促成GaN單結晶生長的外延生長用基板材料而為人們所知。藍寶石相對容易獲得大孔徑的大塊單結晶，而且通過適當選擇其面方位，可以在其單結晶所構成的基板上促成GaN發生異質外延生長。通過此過程，就可以得到大口徑的GaN單結晶所形成的晶片。

在此，通過在藍寶石基板上形成p型GaN層和n型GaN層而形成pn結合，但是，一般而言，獲得優質的p型GaN層比獲得n型GaN層更困難。因此，通常在此構成上，依次通過外延生長在藍寶石基板上形成厚的n型GaN層，而在n型GaN層上形成薄的p型GaN層。就此構成而言，因為構成基板的藍寶石為絕緣性，與p型GaN層、n型GaN層發生電流接觸時，經常都要從上側（與基板相反的一側）取出。因為藍寶石是透明的，在發光器件上，可從下側取出發光（倒樁芯片結構）。

圖9為此結構的發光器件制造工序的簡化示意圖。在此制造方法中，首先如圖9（a）所示，在藍寶石基板91上依次形成了n型GaN層92、p型GaN層93。并且，實際上，在n型GaN層92與藍寶石基板91之間，通常形成緩沖層，用來提高n型GaN層92的結晶性，但在此處省略了此記載。其后，如圖9（b）所示，通過將此表面進行部分蝕刻，形成暴露出n型GaN層92的區域，在此部分形成n側電極94，在p型GaN層93的表面形成p側電極95。

關于此結構的電極材料構成，例如在專利文獻1中有記載。在此文獻中記載如下：在n側電極94處，尤其作為與n型GaN層92接觸的一層，通過焊濺形成了Cr或Cr合金，在其上面，經由Ti形成了Au層，此構造對于n型GaN層92擁有良好的歐姆接觸特性。而且在專利文獻2中也有記載：Ti和Al的合金對于n型GaN層92擁有良好的歐姆接觸特性。即是說，將此結構的電極連接在n型GaN層92上，就可以降低電極電阻，得到擁有良好發光特性的發光器件。

在圖9的結構中，發光從下側取出，但在圖9（b）中的右側，在上側，n型GaN層92暴露出的區域完全不對發光做貢獻。因此，作為擁有更高發光效率的形態，要撤除作為生長用基板的藍寶石基板，也使用了在n型GaN層的里側形成n側電極的結構。圖10為此結構的發光器件制造方法的簡化示意圖。

在此制造方法中，首先如圖10（a）所示，在藍寶石基板91上，經由剝離層96依次形成n型GaN層92、p型GaN層93。之后，如圖10（b）所示，通過化學性處理（化學剝離）、激光照射（激光剝離）來去除剝離層96。由此，將藍寶石基板91與n型GaN層92相分離，暴露出n型GaN層92的下面。由此，如圖10（c）所示，可分別在n型GaN層92下面的一部分形成n側電極94，以及在p型GaN層93上面處形成p側電極95。在此結構中，與圖9的結構相比，可擴大實質性的發光面積，因此，得到了更高的發光效率。而且，不需要從p型GaN層93的上面一側取出光來，所以，也可以擴大對光不透明的p側電極95的面積，在p型GaN層93的表面廣范圍內形成p側電極95。一般而言，p型GaN層93的電阻率相比n型GaN層92要高，所以，擴大p側電極95的面積對于降低電極部分的電阻是有效的。并且，如果使用對發光波長反射率較高的材料作為與p型GaN層接觸的p型歐姆電極，就會將發光層的光反射到對抗面一側，可得到更高的發光效率。

專利文獻1：日本專利特開2005-197670號公報

專利文獻2：日本專利特開平7-45867號公報

發明內容

發明要解決的課題