專利名稱：形成發(fā)光元件用的電極結(jié)構(gòu)的方法和形成層壓結(jié)構(gòu)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于形成發(fā)光元件用的電4及結(jié)構(gòu)的方法和用 于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術：
例如，由發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)光元件通常具有包括基板、第一 導電類型的第 一化合物半導體層、活性層和第二導電類型的第二化 合物半導體層的層壓結(jié)構(gòu)。第一化合物半導體層、活性層和第二化 合物半導體層被層壓在基板上?；寤虻谝换衔锇雽w包括形成
在其上的第一電極，并且第二化合物半導體包括形成在其上的第二 電才及。關于發(fā)光元件，已知諸如通過活性層生成的光通過第二化合 物半導體層并被射出的類型的發(fā)光元件(下文中，經(jīng)常稱作"類型 2的發(fā)光元件")和諸如光通過第一化合物半導體層并被射出的類型 的發(fā)光元件(下文中，經(jīng)常稱作"類型1的發(fā)光元件")。在類型1 的發(fā)光元件中，為了實現(xiàn)提高的發(fā)光效率，期望通過活性層生成的 光線通過第二化合物半導體層并被第二電極反射。因此，具有高光 學反射率的銀(Ag)經(jīng)常用作第二電極。銀(Ag)可能會引起離子遷移。當在由銀構(gòu)成的第二電極中發(fā)
生離子遷移時，在第一化合物半導體層和第二化合物半導體層之間 會不利地發(fā)生短路，使得活性層不發(fā)光。
例如，從曰本未審查專利7>開申請第11-220171號已知用于防 止離子遷移的技術。這個專利文獻披露了一種包括第二電極(p側(cè) 電極)的氮化鎵化合物半導體設備，該第二電極具有使由銀(Ag) 構(gòu)成的第 一材料層被第二材料層覆蓋的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
通常如下形成具有上面結(jié)構(gòu)的第二電才及。例如，通過光刻纟支術 在第二化合物半導體層上形成在將形成第一材料層的部分中形成 有開口的絕緣層，并且通過真空蒸發(fā)方法在整個表面上形成第一材 料層。此后，通過第一剝離程序去除絕緣層，從而形成圖樣化的第 一材料層。然后，通過光刻技術在整個表面上再次形成在將形成第 二材料層的部分中形成有開口的絕緣層，并且通過真空蒸發(fā)方法在 整個表面上形成第二材料層。此后，去除絕緣層，從而形成圖樣化 的第二材料層。
關于具有較大尺寸(例如，約毫米)的發(fā)光元件或第二電極， 以上所述的兩個剝離程序不會引起嚴重的問題。然而，關于具有較 小尺寸(例如，約幾十微米或更小)的發(fā)光元件或第二電極，在兩 個剝離程序的每一個中的遮光膜的取向(alignment)需要高精度， 并且使用兩個剝離程序來形成第二電極的操作很繁瑣并且導致制 造成本的增力口。
因此，期望提供一種用于形成發(fā)光元件用的電極的方法、以及 用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法，在發(fā)光元件中，電極結(jié)構(gòu)由包括兩層 (即，上層和下層(其中用上層覆蓋下層))的層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用于形成發(fā)光元件用的電4及的方法的優(yōu)勢在于， <吏用單個剝離程序形 成電4及結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了 一種用于形成發(fā)光元件用的由第 一材料層和第二材料層構(gòu)成的電極結(jié)構(gòu)的方法(下文中，筒稱為"用
于形成本發(fā)明實施例的電才及結(jié)構(gòu)的方法")，該方法包^舌以下步駛i:
(A) 在化合物半導體層上形成屏蔽材料層，該屏蔽材料層具 有開口，該開口具有平均頂部直徑Rt和平均底部直^: RB (其中，
Rb〉r丁 );
(B) 通過減小將被沉積的材料的粒子密度以使用于碰撞的平 均自由程長(直進性)的物理汽相沉積方法，在屏蔽材料層上以及 在化合物半導體層中通過開口的底部露出的部分上沉積由導電材 料構(gòu)成的第一材料層；
(c) 通過除物理汽相沉積方法之外(非直進性)的汽相沉積 方法，在屏蔽材并牛層上的第一材沖+層上、在開口的底部上沉積的第 一材料層上、和在化合物半導體層中通過開口的底部露出的部分上 沉積第二才才津牛層；以及
(D) 去除屏蔽材料層和在屏蔽材料層上沉積的第 一和第二材料層。
因此，形成由第 一材料層和第二材料層構(gòu)成的電極結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個實施例，提供了 一種用于形成由第 一材料 層和第二材料層構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)的方法(下文中，簡稱為"用于形
成本發(fā)明實施例的層壓結(jié)構(gòu)的方法，，)，該方法包4舌以下步艱《(A) 在基體上形成包括開口的屏蔽材料層，該開口具有平均 頂部直^圣Rr和平均底部直徑RB (其中，RB>RT);
(B) 通過減小將被沉積的材料的粒子密度以使用于碰撞的平 均自由程長的物理汽相沉積方法，在屏蔽材料層上以及在基體中通 過開口的底部露出的部分上沉積第 一材料層；
(C) 通過除物理汽相沉積方法之外的汽相沉積方法，在屏蔽 材料層上的第一材料層上、在開口的底部上沉積的第一材料層上、 和在基體中通過開口的底部露出的部分上沉積第二材料層；以及
(D) 去除屏蔽材料層和在屏蔽材料層上沉積的第 一和第二材料層。
因此，形成由第 一材料層和第二材料層構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)。
在用于形成本發(fā)明實施例的電才及結(jié)構(gòu)的方法或用于形成本發(fā) 明實施例的層壓結(jié)構(gòu)的方法中，步驟(B )中的物理汽相沉積(PVD ) 方法包4舌真空蒸發(fā)方法、離子電鍍方法和離子汽相沉積(IVD)方 法。步艱《(C)中的汽相;冗積方法包4舌濺射方法、等離子:;冗積方法 和化學汽相沉積(CVD)方法。真空蒸發(fā)方法的實例包4舌電子束熱 ;冗積、方法、電阻熱沉4只方法和閃光(flash)沉^只方法。離子電鍍方 法的實例包括直流電(DC)方法、RF方法、多陰極方法、活性反 應方法、空心陰相^文電(HCD)方法、電場沉^積方法、RF離子電 鍍方法和反應離子電鍍方法。賊射方法的實例包凌舌二才及管賊射方 法、直流賊射方法、直流》茲控管濺射方法、高頻賊射方法、f茲控管 濺射方法、離子束濺射方法和偏壓賊射方法。CVD方法的實例包括-常壓CVD方法、減壓CVD方法、熱CVD方法、等離子CVD方 法、光CVD方法和激光i秀導CVD方法。通過最優(yōu)化沉積的條件，即，通過控制平均自由程等，可以在步艱《(B)中4吏用以上沉積方
法，并且可以在步艱《(C)中^吏用以上;;冗積方法。
在包括以上優(yōu)選實施例的用于形成本發(fā)明實施例的電極結(jié)構(gòu) 的方法或用于形成本發(fā)明實施例的層壓結(jié)構(gòu)的方法中，構(gòu)成屏蔽材 料層的材料實例包括諸如光致抗蝕材料的有機材料和無機材料。無 機材料的實例包括Si02材料、SiN材料、金屬和合金。屏蔽材料層 可以為包括有才幾材津牛層的單層結(jié)構(gòu)或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)、包括無4幾材料層的 單層結(jié)構(gòu)或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)、或包括有機材料層和無機材料層的層壓結(jié) 構(gòu)。
才及結(jié)構(gòu)的方法或用于形成本發(fā)明實施例的層壓結(jié)構(gòu)的方法(下文 中，簡稱為"根據(jù)本發(fā)明實施例的方法")中，為了便于在步驟(D) 中區(qū)域屏蔽材料層和在屏蔽材料層上沉積的第 一材料層和第二材 料層，在執(zhí)行步驟(D)之前，特別地，在步驟(B)和步驟(C) 之間、在步驟(C )和步驟(D )之間、或在步驟(B )和步驟(C ) 之間和在步驟(C )和步驟(D )之間，優(yōu)選地使屏蔽材料層經(jīng)受等 離子處理，該處理隨構(gòu)成屏蔽材料層的材料而改變。在等離子處理 中所使用的氣體包括氧氣。可替換地，使用Ar氣體或氮氣，可以 物理地去除屏蔽材料層和在屏蔽材料層上沉積的第一材料層和第 二材料層。
為了去除一種在第二材料層的邊緣部殘留的毛邊，優(yōu)選地，在 步驟(D)后進行隨構(gòu)成第二材料層的材料而改變的等離子處理、 軟蝕刻或擦洗?？商鎿Q地，可以通過諸如化學4幾械拋光(CMP)的 拋光來去除毛邊。
構(gòu)成第一材料層的材料實例包括銀(Ag )、銅(Cu )及其合金。 構(gòu)成第二材料層的材料實例包括諸如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鴒(W)、#j ( Pt )、錯(Rh )、 4巴(Pd )、 4凡(V )、 4各(Cr )、銀(Nb )、今辛(Zn )、 鉭(Ta)、鉬(Mn)、鉿(Hf)、鋁(Al)及這些金屬的合金的導電 才才泮牛和卞者^口 Si02、 SiNx、 A1202、 A1N、 Ti02、 Ta2Os及Zr02的絕纟彖 材#牛。第二材料層可以為由以上一種或多種材料構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)或
層壓結(jié)構(gòu)。
當發(fā)光元件包括了由包括第 一導電類型的第 一化合物半導體 層、活性層和第二導電類型的第二化合物半導體層的層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成 的發(fā)光層時，作為在用于形成本發(fā)明實施例的電才及結(jié)構(gòu)的方法中的 化合物半導體層(其上形成了具有開口的屏蔽材料層)的實例，可 以包括在發(fā)光層中所-使用的第二化合物半導體層。即，可以在發(fā)光 層中所使用的第二化合物半導體層上形成包括開口的屏蔽材料層。 發(fā)光層可以形成在基板上。此外，在用于形成本發(fā)明實施例的電極 結(jié)構(gòu)的方法中的化合物半導體層(其上形成了具有開口的屏蔽材料 層)的實例包括摻雜Si的n型GaN層、摻雜Si的n型InGaN層、 摻雜Mg的p型GaN層、4參雜Mg的p型InGaN層、摻雜(Te、 Si)的n型AlGaAs層、摻雜(Te、 Si)的n型GaP層、摻雜(Te、 Si)的n型AlGalnP層、摻雜(Te、 Si)的n型InP層、摻雜(Mg、 Zn )的p型AlGaAs層、摻雜(Mg、 Zn )的p型GaP層、摻雜(Mg、 Zn )的p型AlGalnP層和摻雜(Mg、 Zn )的p型InP層。在用于 形成本發(fā)明實施例的層壓結(jié)構(gòu)的方法中，其上形成了具有開口的屏 蔽材料層的基體實例包括化合物半導體層、在半導體設備上形成的 Si02、 SiN、 Ti02或Al203、絕緣層、層間介電層和絕緣膜，其中每 一層都由樹脂構(gòu)成并且形成在半導體i殳備中。例如，具有開口的屏 蔽材料層可以形成在構(gòu)成半導體設備的絕緣層上。
在用于形成本發(fā)明實施例的電極結(jié)構(gòu)的方法中，當發(fā)光元件包 括上述層壓結(jié)構(gòu)時，包括第一材料層和第二材料層的電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成 了形成在第二化合物半導體層上的第二電極?；宓膶嵗ㄋ{寶
9石基板、GaAs基^反、GaN基4反、SiC基4反、鋁基才反、ZnS基才反、 ZnO基板、A1N基板、LiMgO基板、LiGa02基板、MgAl204^A、 InP基4反、Si基4反和每個在其表面(助面，principal surface)上都 形成有底涂層或緩沖層的基板。構(gòu)成化合物半導體層或活性層的材 料實例包括GaN化合物半導體(包括AlGaN混合晶體、AlInGaN 混合晶體和InGaN混合晶體)、InN化合物半導體、A1N化合物半 導體、AlGalnP化合物半導體、AlGalnAs化合物半導體、GalnAs 化合物半導體、GalnAsP化合物半導體、GaP化合物半導體和InP 化合物半導體。用于形成第一化合物半導體層、活性層或第二化合 物半導體層的方法(沉積方法)的實例包括有機金屬化學汽相沉積
(MOCVD)方法、分子束外延(MBE)方法和氬化汽相沉積方法
(其中，卣素有助于轉(zhuǎn)移或反應)。
在用于形成化合物半導體層的MOCVD方法中所4吏用的氣體 實例包括廣為人知的氣體，例如，三曱基鎵(TMG)氣體、三乙基 鎵(TEG)氣體、三甲基鋁(TMA)氣體、三曱基銦(TMI)氣體 和砷化三氫(AsH3)。氮源氣體的實例包括氨氣和肼氣。例如，當 添加硅(Si)作為n型雜質(zhì)(n型摻雜)時，曱硅烷(SiH4)可以 ^L用^f乍Si源，并且當添力口石西(Se)時，H2Se氣可以4皮用作Se源。 另一方面，當添加鎂(Mg)作為p型雜質(zhì)(p型摻雜)時，環(huán)戊二 烯基4美氣、甲基環(huán)戊二烯基4美或二環(huán)戊二烯基《美(Cp2Mg)都可以 被用作鎂源，并且當添加鋅(Zn)時，二曱基鋅(DMZ)可以被用 作Zn源。除Si之外，n型雜質(zhì)(n型摻雜)的實例包4舌Ge、 Se、 Sn、 C和Ti。除Mg之外，p型雜質(zhì)(p型摻雜)的實例包4舌Zn、 Cd、 Be、 Ca、 Ba禾口 O。在形成發(fā)纟工光元4牛(red light-emitting device ) 的過程中，能夠使用的氣體的例包括三甲基鋁(TMA)、三乙基鋁 (TEA)、三曱基鎵(TMG)、三乙基鎵(TEG)、三甲基銦(TMI)、 三乙基銦(TEI)、磷化三氫(PH3)、砷化三氫、二曱基鋅(DMZ)、 二乙基鋅(DEZ)、 H2S、氬化硒(H2Se)和二環(huán)戊烷二乙基鋅。第一電4及形成在基4反或第一化合物半導體層上。換句話i兌，可 以從活性層沿與第二電極相反的方向或第二電極的方向得到第一 電極。特別地，第一電極連接至第一化合物半導體層，但是，在前 一種情況下，第一電極形成在第一化合物半導體層的底表面(不在 第一化合物半導體層和活性層之間的表面?zhèn)鹊牡谝换衔锇雽w 層的表面)上，或第一電才及形成在基板的背表面(不形成第一化合 物半導體層的基板的表面)上，并且，在后一種情況下，第一電極 形成在去除第二化合物半導體層和活性層的部分以露出第一化合 物半導體層部分的部分上。例如，第一電纟及可以為包括V人包:I舌金
(Au )、銀(Ag )、釔(Pd )、鋁(Al )、 4太(Ti )、鴒(W )、銅(Cu )、 鋅(Zn)、錫(Sn)及銦(In)的組中所選擇的至少一種金屬的單 層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，特別地，例如，第一電極可以為包括Ti層/Au 層、Ti層/Al層、Ti層/Pt層/Au層、Pd層/AuGe層/Au層或Ti層/Al 層/Pt層/Au層的層壓結(jié)構(gòu)。在層壓結(jié)構(gòu)的以上實例中的"/"的左邊 的層4妄近基一反。這種情況也應用于下面的描述中?？梢酝ㄟ^用于形 成本發(fā)明實施例的電^J吉構(gòu)的方法或已知方法來形成第一電極，并 且可以根據(jù)構(gòu)成第 一 電極的材料來選擇方法。當通過已知方法來形 成第一電一及時，方法實例包括4者:^口真空蒸發(fā)方法和濺射方法的PVD 方法以及各種CVD方法。
可以在第二電纟及或第一電4及上形成用于提供與外部電4及或電 路的電連接的焊盤電極。優(yōu)選地，焊盤電極具有包括從包括鈦(Ti)、 鋁(Al)、賴(Pt)、金(Au)和鎳(Ni)的組中所選擇的至少一種 金屬的單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。焊盤電才及可以為諸如Ti/Pt/Au多層結(jié) 構(gòu)或Ti/Au多層結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)。
開口的平面形;)犬并不限于圓形，例如，平面形;)大可以為矩形、 橢圓形、長方形、三角形、五邊或多邊形、圓化的三角形、圓化的 矩形、圓4匕的多邊形或沖曹形。Rt和RB^皮定義為開口的頂部和底部的對應平面形狀的直徑，每個平面形狀被-假設為圓形，具體地，通
過以下/>式來表示它們 ST =兀x (RT/2)2 SB =兀x (RB/2)2
其中，ST表示開口頂部的面積，以及Ss表示開口底部的面積。
本文中所使用的"減小粒子密度以使碰撞的平均自由程長的
PVD方法"指的是PVD方法，其能夠在;咒積氣氛中的lxl(T3 Pa 的壓力下，使構(gòu)成待通過PVD方法沉積的第一材料層的材料具有 1x10 m或更長的平均自由程，優(yōu)選地lx102 m或更長，更優(yōu)選地 lxl(^m或更長。本文中所使用的"除PVD方法之外"指的是汽相 沉積方法，其能夠在沉積氣氛中的1 x 10^Pa的壓力下，4吏構(gòu)成待 通過汽相沉積方法沉積的第二材料層的材料具有小于1 x 10m的平 均自由程，優(yōu)選地1 x 10 —1 m或更短，更優(yōu)選地1 x 10 — 2 m或更短。
優(yōu)選地，屏蔽材料層具有滿足以下關系的平均厚度J: 1 $2t/(RB-RT)$ 10
但是，屏蔽材料層的平均厚度t并不限于此。
根據(jù)構(gòu)成屏蔽材料層的材料類型，可以適當?shù)剡x擇用于從化合 物半導體層或基體中去除屏蔽材料層的方法。
在形成本發(fā)明實施例的電4及結(jié)構(gòu)的方法中，發(fā)光元件的實例包 括發(fā)光二極管(LED)和半導體激光器。本發(fā)明的以上概述并非用于描述本發(fā)明的每個示出的實施例 或每個實施。下面的附圖和詳細描述更具體例示了這些實施例。


圖1A~圖1D是用于闡述在實例1中用于形成電極結(jié)構(gòu)的方法 和用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法的發(fā)光層及其他部分的圖解、部分截面 圖。
圖2A和圖2B是繼圖1D之后的用于闡述在實例1中用于形成 電極結(jié)構(gòu)的方法和用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法的發(fā)光層及其他部分 的圖解、部分截面圖。
圖3A和圖3B是繼圖2B之后的用于闡述在實例1中用于形成 電才及結(jié)構(gòu)的方法和用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法的發(fā)光層及其他部分 的圖解、部分截面圖。
圖4A和圖4B是繼圖3B之后的用于闡述在實例1中用于形成 電才及結(jié)構(gòu)的方法和用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法的發(fā)光層及其他部分 的圖解、部分截面圖。
圖5A和圖5B是繼圖4B之后的用于闡述在實例1中用于形成 電才及結(jié)構(gòu)的方法和用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法的發(fā)光層及其他部分 的圖解、部分截面圖。
圖6是繼圖5B之后的用于闡述在實例1中用于形成電4及結(jié)構(gòu) 的方法和用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法的發(fā)光層及其他部分的圖解、部 分截面圖。
圖7是最終獲得的發(fā)光元件的圖解、部分截面圖。圖8A是在屏蔽材并牛層在步驟120和步驟130之間經(jīng)過氧等離 子處理的實例2中的發(fā)光層及其他部分的圖解、部分側(cè)視圖，以及 圖8B是使用具有層壓結(jié)構(gòu)的屏蔽材料層形成的發(fā)光層及其他部分 的圖解、部分側(cè);現(xiàn)圖。
圖9是示出了在實施例1中的步驟140完成后一種毛邊殘留在 第二材料層的邊緣處的狀態(tài)的電子顯^f效照片。
具體實施例方式
下面，將參考以下實例和附圖詳細描述本發(fā)明。 實例1
實例1涉及用于形成根據(jù)本發(fā)明實施例的電極結(jié)構(gòu)的方法和用 于形成才艮據(jù)本發(fā)明實施例的層壓結(jié)構(gòu)的方法。在實例1中，發(fā)光元 件由發(fā)光二才及管(LED)構(gòu)成。因此，在以下描述中，發(fā)光元件經(jīng) 常被稱為"發(fā)光二極管"。
如圖7的圖解、部分側(cè)浮見圖所示，實例1中的發(fā)光二才及管1包 括由包括第一導電類型(特別地，n型)的第一化合物半導體層11、 活性層12和第二導電類型(特別地，p型)的第二化合物半導體層 13的層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成的發(fā)光層14。下文中，通過實例1中的方法獲 得的電極結(jié)構(gòu)或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)被稱為第二電極22或p側(cè)電極22。對應 于化合物半導體層并對應于基體，在第二化合物半導體層13上形 成具有圓面形狀的第二電極22。另一方面，在第一化合物半導體層 11的底面(不在第一化合物半導體層11和活性層12之間的界面?zhèn)?的第一化合物半導體層11的表面)上形成第一電極(n邊電極)21， 并且第一電才及21在平面上具有圓環(huán)形狀。發(fā)光層14由層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成，層壓結(jié)構(gòu)包括由摻雜Si的AlGalnP (AlGalnP: Si)構(gòu)成的第一化合物半導體層、包括GalnP層(勢 阱層)和AlGalnP層(阻擋層)并且具有多級量子勢阱結(jié)構(gòu)(multiple quantum well structure)的；舌')"生層12、牙口由摻雜Mg的AlGalnP (AlGalnP: Mg)構(gòu)成的第二化合物半導體層13。為了^是高與電極 的親和力(affinity )，可以形成n - GaAs層(GaAs: Si)和p - GaAs 層(GaAs: Mg)作為接觸層。第一電極(n側(cè)電極)21由Pd層/AuGe 層/Au層的層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成，以及第二電極(p側(cè)電極)22由Ag層/Ni 層的層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成。即，在電極結(jié)構(gòu)(層壓結(jié)構(gòu))中，第一材料層 22A由4艮(Ag)構(gòu)成，以及第二材料層22B由鎳(Ni)構(gòu)成。在發(fā) 光二才及管1的制造方法中，發(fā)光層14形成在基才反IOA上。在由GaAs 基々反構(gòu)成的基才反10A的助面上形成由n型GaAs構(gòu)成的底涂層IOB。 在基板IOA和底涂層IOB之間形成AlGalnP層(未示出)作為蝕 刻停止層。
在實例1中的發(fā)光二極管1中，當使電流從第二電極22通過 第二化合物半導體層13和活性層12流向第一化合物半導體層11 和第一電極21時，量子勢阱結(jié)構(gòu)的活性層12被電流的注入激勵， 以從整個表面發(fā)光，使光線通過第一化合物半導體層13并射向外 部。即，在實例1中的發(fā)光二才及管為類型1的發(fā)光元件。
下面，參照圖1A~圖1D、圖2A和圖2B、圖3A和圖3B、圖 4A和圖4B、圖5A和圖5B、圖6及圖7的發(fā)光層及其他部分的圖 解、部分側(cè)4見圖和部分截面圖來描述實例1中的用于形成電才及結(jié)構(gòu) 的方法和用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法。
步驟100
首先，在由GaAs基板構(gòu)成的基板IOA的助面上，通過已知 MOCVD方法連續(xù)形成(沉積)由AlAsInP構(gòu)成的蝕刻停止層(未示出)和由n型GaAs構(gòu)成的底涂層IOB。隨后，在基^反IOA上(具 體地，在底涂層IOB上)通過已知MOCVD方法連續(xù)形成(沉積) 第一化合物半導體層ll、活性層12和第二化合物半導體層13。在 一些圖中，用單層表示發(fā)光層14A。在圖1B和圖1C中，未示出基板。
步驟110
接下來，對應于在用于形成根據(jù)本發(fā)明實施例的電極結(jié)構(gòu)的方 法中的化合物半導體層以及對應于在用于形成才艮據(jù)本發(fā)明實施例 的層壓結(jié)構(gòu)的方法中的基體，在第二化合物半導體層13上形成包 括開口 31的屏蔽材料層30，開口 31的頂部31B具有平均頂部直 徑RT,以及底部31A具有平均底部直徑RB (其中，RB>RT )。屏蔽 材料層30由光致抗蝕材料構(gòu)成，并且進行用于形成抗蝕層的已知 程序，具體地，通過旋涂方法、烘烤處理、根據(jù)石版印刷術的感光 處理、沖洗處理等的抗蝕層的沉積，因而纟尋到了圖1A的圖解、部 分側(cè)4見圖中所示的狀態(tài)。光致抗蝕材料可以為負片型光致抗蝕材 料、正片型光致抗蝕材料或負片-正片反轉(zhuǎn)型光致抗蝕材料。開口 31具有
平均頂部直徑RT = 20 ,
平均底部直4圣RB = 22 |um
頂部31B和底部31A中的每一個在平面上都具有圓形形狀， 并且開口 31的側(cè)壁31C構(gòu)成傾斜的平面，4吏得開口底部的面積大 于頂部的面積。屏蔽材料層具有4 的平均厚度J。
步驟120隨后，通過減小待沉積材料的粒子密度以使碰撞的平均自由程
長的物理汽相沉積(PVD)方法，在屏蔽材沖牛層30上和在第二化 合物半導體層13中通過開口 31的底部露出的部分上沉積第一材剩-層22A (具體地，由作為導電材料的Ag構(gòu)成的第一材料層22A), 因而得到了在圖1B的圖解、部分側(cè)一見圖中所示的狀態(tài)。關于PVD 方法，采用下面所描述的真空蒸發(fā)方法(特別地，電阻加熱蒸鍍方 法或電子束加熱方法)。
關于第一材料層22A的沉積條件
平均自由禾呈 約lxl03m
沉積氣氛的壓力 lxl(T5 Pa
沉積率 0.2nm/sec
屏蔽材料層的厚度 0.1 |nm
步驟130
材泮牛層30上的第一材津+層22A上、在開口 31的底部上沉積的第一 材料層22A上和在第二化合物半導體層13中通過開口 31的底部露 出的部分上沉積第二材津牛層22B (具體地，由Ni構(gòu)成的第二材泮十 層22B)，因而得到在圖1C的圖解、部分側(cè)-現(xiàn)圖中所示的狀態(tài)。對 于汽相沉積方法，采用了以下所述的濺射方法。
關于第二材料層22B的沉積條件 氣體 Ar平均自由程 約lxl(T2m ;冗積氣氛的壓力 1 Pa
沉積率 0.3 nm/sec
屏蔽材料層的厚度 0.3 步驟140
隨后，使用N-曱基吡咯烷酮(NMP)、丙酮和去膠劑，通過剝 離裝置去除沉積在屏蔽材料層30和屏蔽材料層上的第一材料層 22A和第二材^I"層22B。可選地，通過超聲波方法去除屏蔽材^牛層 30及沉積在屏蔽材料層上的第一材料層22A和第二材料層22B。此 外，可選地，通過上面方法的組合來進4亍去除。因此，得到在圖1D 中所示的狀態(tài)。
完成了實例1中的用于形成電才及結(jié)構(gòu)的方法或用于形成層壓結(jié) 構(gòu)的方法。
隨后，選擇性蝕刻第二化合物半導體層13和活性層12，以露 出第一化合物半導體層，隨后，在第二化合物半導體層13、活性層 12和露出的第一化合物半導體層11上形成絕緣層，并且去除形成 在露出的第一化合物半導體層11上的絕緣層部分，在第一電極(n 側(cè)電極)被形成之后，隔離發(fā)光二極管1,因而得到了發(fā)光二極管 1。另夕卜，當使用導電基板10A時，在基板10A的背面形成第一電 極(n側(cè)電極)之后，隔離發(fā)光二極管l,因而得到了發(fā)光二極管l。 此夕卜，可選地，可以通過以下所述步驟獲取發(fā)光二極管1。
步驟150具體地，隨后，發(fā)光二極管1通過第二電才及22臨時固定在臨 時固定基板40上。更具體地，準備由在表面上形成有由未固化的 粘合劑構(gòu)成的粘合層41的玻璃基板構(gòu)成的臨時基板40。將發(fā)光二 才及管1和粘合層41》文在一起，并固化粘合層41以將發(fā)光二4及管1 臨時固定在臨時固定基板41上(參看圖2A和圖2B)。
步驟160
隨后，從基板10A和底涂層10B中去除發(fā)光二極管1 (參看圖 3A)。具體地，通過對基板的背面拋光來減小由GaAs構(gòu)成的基板 IOA的厚度，隨后，通過4吏用氨水和過氧4匕氫7K〉容液的混合液蝕刻 基板10A來去除基板10A,直到露出由AlGalnP構(gòu)成的蝕刻停止層。 隨后，通過在-5'C下^f吏用鹽酸作為蝕刻液的濕蝕刻來去除蝕刻4亭止 層，并進一步去除底涂層IOB，因而露出了第一化合物半導體層11。
構(gòu)成臨時基板40的材料實例包括玻璃基板、金屬板、合金板、 陶瓷板和塑料板。用于將發(fā)光元件臨時固定在臨時基板40的方法 實例包括使用粘合劑的方法、金屬粘合方法、半導體粘合方法和金 屬-半導體粘合方法。用于從發(fā)光元件中去除基板10的方法實例 包4舌々蟲刻方法、^敫光義容々蟲方法和力。熱方法。
步驟170
接下來，在露出第一化合物半導體層11的底面上形成第一電 才及21。具體地，才艮據(jù)光刻纟支術，在整個表面上形成絕纟彖層，并在第 一化合物半導體層11中將形成第一電才及21的底面部分處的絕纟彖層 中形成開口。隨后，例如，在通過諸如真空蒸發(fā)方法或濺射方法的 PVD方法，在整個表面上形成由包括以此順序?qū)訅旱?Au/Pt/Ti/Au/AuGe/Pd的多層結(jié)構(gòu)膜構(gòu)成的第一電極21之后，去除 絕緣層和在絕緣層上的多層結(jié)構(gòu)膜。
19步驟180
準備中繼基4反(relay substrate ) 50和安裝基板60,其中，中繼 基板上已形成壓敏粘合層51并由具有微粘合能力的硅酮橡膠構(gòu)成， 以及安裝基板由玻璃基板構(gòu)成，并且在玻璃基板的預置位置已預先 形成了由金屬薄膜等構(gòu)成的對齊符號(未示出)并且在玻璃基板的 表面上已形成了由未固化的光敏樹脂構(gòu)成的粘合劑層61。
粘合劑層61基本上可以由任意材料構(gòu)成，只要材料通過某種 方法表現(xiàn)出粘合性，例如，材料通過諸如光(特別地，紫外光等)、 照射(例如，X射線)或電子束的能量線的照射表現(xiàn)出粘合性，或 者材料通過加熱或加壓表現(xiàn)出粘合性。易于形成粘合劑層并表現(xiàn)出 粘合性的材料實例包括樹脂粘合劑，特別地，光敏粘合劑、熱固粘 合劑和熱塑粘合劑。例如，當使用光敏粘合劑時，通過光或紫外光 的照射或加熱來加熱粘合劑層，乂人而表現(xiàn)出粘合性。當4吏用熱固粘 合劑時，通過光等的照射加熱粘合劑層，從而表現(xiàn)出粘合性。當使 用熱塑粘合劑時，通過光等的照射選"t奪性加熱粘合劑層的一個部 分，以使該部分熔化并流動。粘合劑層的另一個實例包括壓敏粘合 劑層(例如，由丙烯酸類樹脂構(gòu)成)。
將壓每丈粘合層51壓在位于臨時固定基才反40上具有陣列結(jié)構(gòu) (二維矩陣結(jié)構(gòu))的發(fā)光二極管1上(參看圖3B和圖4A)。構(gòu)成 中繼基板50的材料實例包括玻璃板、金屬板、合金板、陶資板、 半導體基板和塑料板。通過定位裝置(未示出)夾持中繼基板50。 通過操作定位裝置來控制中繼基板50和臨時固定基板40之間的位 置關系。隨后，例如，通過準分子激光器照射臨時基板40的背面， 從而固定發(fā)光二極管1 (參看圖4B)。進行激光熔蝕以從臨時基板 40上去除通過準分子激光器照射的發(fā)光二極管1。隨后，中繼基板 50和發(fā)光二才及管1 4皮此分離，以將乂人臨時基才反40去除的發(fā)光二才及 管1粘合至壓敏粘合層51 (見圖5A )。隨后，將發(fā)光二極管1安裝(移動或轉(zhuǎn)移)到粘合劑層61上
(圖5B和圖6)。具體地，發(fā)光二才及管1 /人中繼基^反50中去除， 并且使用形成在安裝基板60上、作為引導的對齊符號被安裝在安 裝基板60上的粘合劑層61上。發(fā)光二極管1弱粘合至壓敏粘合層 51，因此，當在發(fā)光二才及管1與粘合劑層61 4妄觸(壓在上面)的 狀態(tài)下中繼基板50沿與安裝基板60相反的方向移動時，發(fā)光二極 管1被保留在粘合劑層61上。此外，當使用輥子等將發(fā)光二極管1 深嵌入粘合劑層61時，發(fā)光二極管可以被安裝在安裝基板60上。
為了漸變，本文中將使用中繼基板50的上述方法稱為"階段 轉(zhuǎn)移方法"。通過將階段轉(zhuǎn)移方法重復期望次數(shù)，期望數(shù)目的發(fā)光 二極管以二維矩陣形式粘合至壓敏粘合層51,并且被轉(zhuǎn)移到安裝基 板60上。具體地，在實例1中，在第一階l殳轉(zhuǎn)移中，具有二維矩 陣結(jié)構(gòu)的160x120個發(fā)光二極管1粘合至壓壽丈粘合層51，然后^皮轉(zhuǎn) 移到安裝基板60上。因此，通過將階段轉(zhuǎn)移方法重復 K1920xl080)/(160xl20) = }108次，可以將1920x1080個發(fā)光二極 管1轉(zhuǎn)移到安裝基板60上。通過將上面的程序重復三次，可以以 預置間隔或螺距將預置數(shù)目的發(fā)紅光二極管、發(fā)綠光二極管和發(fā)藍 光二極管安裝到安裝基板60上。
隨后，用紫外光照射由光敏樹脂構(gòu)成的、其上安裝了發(fā)光二極 管1的粘合劑層61, 乂人而固化構(gòu)成粘合劑層61的光每丈樹脂，以將 發(fā)光二極管1固定在粘合劑層61上。隨后，發(fā)光二極管1通過第 一電極21被臨時固定在第二臨時基板上。具體地，準備由玻璃基 板構(gòu)成的、在表面已形成了由未固化的粘合劑構(gòu)成的粘合層70的 第二臨時基板。將發(fā)光二極管1和粘合層70放在一起，固化粘合 層70，從而將發(fā)光二極管1臨時固定在第二臨時基板上。隨后，通 過適當?shù)姆椒▽⒄澈蟿?1和安裝基板60從發(fā)光二極管1上去除， 因此，露出發(fā)光二4及管1的第二電4及22。步驟190
^妾下來，在整個表面上形成第二絕纟彖層71，并且在發(fā)光元件的 第二電極22之上的第二絕緣層71中形成開口 72，并且在第二電極 22、開口 72和第二絕緣層71之上形成第二接線73。第二接線73 在附圖的平面上沿垂直方向延伸。隨后，包括第二接線73的第二 絕緣層71與由玻璃基板構(gòu)成的支撐基板75通過粘合層74被放到 一起，從而將發(fā)光元件1固定在支撐基板75上。隨后，例如，用 例如準分子激光器照射第二臨時固定基板的背面。進行激光熔蝕， 以將通過準分子激光器照射的發(fā)光二極管1從第二臨時固定基板上 去除，因而露出了發(fā)光二極管1的第一電極21。接下來，在整個表 面上形成第一絕緣層76,在發(fā)光元件1的第一電極21之上的第一 絕纟彖層76中形成開口 77，并且在第一電才及21、開口 77和第一絕 纟彖層76之上形成第一4妻線78。第一4妻線78在附圖的平面上沿水平 方向上延伸。在圖7的圖解、部分截面圖中示出了這種狀態(tài)。通過 適當方法將第 一接線和第二接線連接至驅(qū)動電路，因而得到了發(fā)光 二極管以及包括發(fā)光二極管的顯示設備。在發(fā)光二極管l中，如圖 7所示，通過活性層12生成的光向下射出。
實例2
實例2為實例1的變型。在實例2中，在步駛《120和步-驟130 之間的以下所示條件下，屏蔽材料層30經(jīng)過氧等離子處理(參看 圖8A)。當屏蔽材料層30經(jīng)過氧等離子處理時，開口 31的側(cè)壁31C 向下，以可以在步驟140中輕+〉去除屏蔽材沖+層30和沉積在屏蔽 材料層上的第一材料層22A和第二材并牛層22B。可以在步驟130和 步驟140之間、或者在步驟120與步驟130之間及步驟130與步驟 140之間進行氧等離子處理。
氧等離子處理模式 RIE RF功率 300W 氣體 100%氧氣 時間 5分鐘 實例3
實例3也是實例1的變型。在步驟140完成后， 一種毛邊可能 殘留在第二材料層的邊緣處(參看圖9的電子顯微照片)。在圖9 中，通過"第一材料層，，表示的部分實質(zhì)上為包括第一材料層和第 二材料層的層壓結(jié)構(gòu)部分。另外，通過"第二材料層"表示的部分 為由第二材料層單獨構(gòu)成的部分。通過"毛邊"表示的部分示出了 第二材料層的邊緣巻起的狀態(tài)。在這種情況下，可以通過擦洗、諸 如CMP的拋光、等離子處理或軟蝕刻去除毛邊。因此，可以確保 防止毛邊作為殘渣粘附在發(fā)光元件的不期望部分的問題。
上文中，參照優(yōu)選實例描述了本發(fā)明的實施例，4旦是本發(fā)明并 不限于上述實施例，并且可以基于本發(fā)明的技術概念進行各種改變 或修改。在實例中提到的數(shù)值、材料、構(gòu)成、構(gòu)造、形狀、基板、 原料、方法等僅為實例，并且如果必要，可以使用不同的數(shù)值、材 料、構(gòu)成、構(gòu)造、形狀、基板、原料、方法等。在這些實例中，發(fā) 光二極管為類型1的發(fā)光二極管，但是，可以使用類型2的發(fā)光二 極管。例如，用于形成根據(jù)本發(fā)明實施例的層壓結(jié)構(gòu)的方法可以用 于保護由諸如銀或銅的金屬或其合金構(gòu)成的接線、接線層、電極、 或電極墊。在這些實例中，使用了具有單層結(jié)構(gòu)的屏蔽材料層30,但是， 還可以使用具有包括例如在圖8B中所示的由Si02層構(gòu)成的第一層 30A和由金屬層構(gòu)成的第二層30B的層壓結(jié)構(gòu)的屏蔽材料層。當4吏 用具有多層結(jié)構(gòu)的屏蔽材料層時，可以更容易控制開口的頂部直徑 和底部直徑。
才艮據(jù)本發(fā)明的實施例，通過^叉一次形成具有開口 (開口頂部小 于開口底部)的屏蔽材津+層的方法，可以在化合物半導體層或通過 開口的底部露出的基體上形成第 一材料層和覆蓋第 一材料層的第 二材料層。因此，與已知技術不同，本發(fā)明實施例的方法不需要釆 用兩個剝離程序，因此，在每個剝離程序中不需要用于遮光板高精 度的相關對齊的操作。無需最優(yōu)化用于第 一材料層和第二材料層的 相關排列的精度，可以形成包括第一材料層和第二材料層的電極結(jié) 構(gòu)或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)，并且第 一材料層和第二材并牛層的構(gòu)成可以-故簡化并 且降低了成本。通過控制RB和RT的值來確定第二材料層對第一材 料層的覆蓋度，并且可以相對簡單地控制Rb和Rt的伍。在形成具 有幾十樣史米或更小量級尺寸的電極結(jié)構(gòu)或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)方面，本發(fā)明的 實施例尤其有效。
權利要求
1.一種用于形成發(fā)光元件中的電極結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟(A)在化合物半導體層上形成屏蔽材料層，所述屏蔽材料層包括具有平均頂部直徑RT和平均底部直徑RB的開口，其中，RB＞RT；(B)通過減小將被沉積的材料的粒子密度以使用于碰撞的平均自由程長的物理汽相沉積方法，在所述屏蔽材料層上以及在所述化合物半導體層中通過所述開口的所述底部露出的部分上沉積由導電材料構(gòu)成的第一材料層；(C)通過除所述物理汽相沉積方法之外的汽相沉積方法，在所述屏蔽材料層上的所述第一材料層上、在所述開口的所述底部上沉積的所述第一材料層上、和在所述化合物半導體層中通過所述開口的所述底部露出的部分上沉積第二金屬材料層；以及(D)去除所述屏蔽材料層和在所述屏蔽材料層上沉積的所述第一和第二材料層，從而形成由所述第一材料層和所述第二材料層構(gòu)成的所述電極結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述步驟(B)中的所述 物理汽相沉積方法為真空蒸發(fā)方法，而所述步驟(C)中的所 述汽相沉積方法為濺射方法或化學汽相沉積方法。
3. 才艮據(jù)4又利要求1所述的方法，其中，所述屏蔽材料層由光致抗 蝕才才#+或無一幾材^牛構(gòu)成。
4. 一種用于形成層壓結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包4舌以下步艱《(A)在基體上形成屏蔽材料層，所述屏蔽材料層包括具 有平均頂部直徑Rt和平均底部直徑Rb的開口 ，其中，RB>RT;(B )通過減小將被沉積的材料的粒子密度以使用于碰撞 的平均自由程長的物理汽相沉積方法，在所述屏蔽材并+層上以 及在所述基體中通過所述開口的所述底部露出的部分上沉積 第一材料層；(C )通過除所述物理汽相沉^積方法之外的汽相沉積方 法，在所述屏蔽材料層上的所述第一材料層上、在所述開口的 所述底部上沉積的所述第一材料層上、和在所述基體中通過所 述開口的所述底部露出的部分上沉積第二材坤牛層；以及(D )去除所述屏蔽材料層和在所述屏蔽材料層上沉積的 所述第 一和第二材料層，從而形成由所述第 一材料層和所述第 二材坤+層構(gòu)成的所述層壓結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述步驟(B)中的所述 物理汽相沉積方法為真空蒸發(fā)方法，而所述步驟(C)中的所 述汽相沉積方法為賊射方法或化學汽相沉積方法。
6. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述屏蔽材料層由光致抗 蝕材#+或無一幾材一牛構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種形成發(fā)光元件用的電極結(jié)構(gòu)的方法和形成層壓結(jié)構(gòu)的方法。形成發(fā)光元件用的電極結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟形成具有開口的屏蔽材料層；通過減小粒子密度以使用于碰撞的平均自由程長的物理汽相沉積方法，在屏蔽材料層和化合物半導體層中通過開口的底部露出的部分上沉積第一材料層；通過除物理汽相沉積方法之外的汽相沉積方法，在屏蔽材料層上的第一材料層上、在開口的底部沉積的第一材料層上、和在化合物半導體層中通過開口的底部露出的部分上沉積第二材料層；以及去除屏蔽材料層和在屏蔽材料層上沉積的第一和第二材料層。
文檔編號H01L21/00GK101320778SQ200810111258
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月5日 優(yōu)先權日2007年6月6日
發(fā)明者平尾直樹 申請人:索尼株式會社