本申請(qǐng)案是以日本專利申請(qǐng)案2015-177258號(hào)(申請(qǐng)日：2015年9月9日)作為基礎(chǔ)申請(qǐng)案且享受其優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)案通過參考此基礎(chǔ)申請(qǐng)案而包含該基礎(chǔ)申請(qǐng)案的全部內(nèi)容。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其是在第1襯底上形成包含發(fā)光層的半導(dǎo)體，之后，將該半導(dǎo)體移載并形成于不同于第1襯底的第2襯底上。半導(dǎo)體層與第2襯底例如是隔著金屬層而接合。然而，含有不同材料的層疊構(gòu)造的內(nèi)部包含應(yīng)變，存在半導(dǎo)體發(fā)光裝置的可靠性下降的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種減少了襯底與接合金屬層之間的應(yīng)變的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。

實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括：襯底，具有設(shè)有凹部的表面；發(fā)光體，設(shè)于所述襯底的所述表面上；以及第1金屬層，在所述發(fā)光體與所述襯底之間覆蓋所述表面，且與所述凹部的內(nèi)面相接。所述發(fā)光體包括：第1導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體層、第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層、以及設(shè)于所述第1半導(dǎo)體層與所述第2半導(dǎo)體層之間的發(fā)光層。

附圖說明

圖1(a)及(b)是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的截面示意圖。

圖2(a)及(b)、圖3(a)及(b)、圖4(a)及(b)、圖5(a)及(b)是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造過程的截面示意圖。

圖6(a)及(b)是表示第1實(shí)施方式的襯底的表面的示意圖。

圖7是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照?qǐng)D式對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說明。對(duì)于圖式中的同一部分標(biāo)注同一編號(hào)且適當(dāng)省略其詳細(xì)說明，僅針對(duì)不同的部分進(jìn)行說明。另外，圖式是示意性或概念性的，各部分的厚度與寬度的關(guān)系、部分之間的大小比率等未必要與實(shí)際相同。而且，即使表示相同的部分，各圖式中有時(shí)也會(huì)表現(xiàn)為彼此不同的尺寸或比率。

進(jìn)而，使用各圖中所示的X軸、Y軸及Z軸對(duì)各部分的配置及構(gòu)成進(jìn)行說明。X軸、Y軸、Z軸彼此正交，分別表示X方向、Y方向、Z方向。而且，有時(shí)將Z方向作為上方、將其相反方向作為下方進(jìn)行說明。

各實(shí)施方式的記載是例示，發(fā)明并不限于這些記載。而且，構(gòu)成各實(shí)施例的要素只要技術(shù)上可行，則共通適用。

[第1實(shí)施方式]

圖1是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的截面示意圖。圖1(a)是沿圖1(b)中所示的A-A線的截面圖。圖1(b)是俯視圖。

如圖1(a)所示，半導(dǎo)體發(fā)光裝置1包括襯底10與發(fā)光體20。發(fā)光體20設(shè)于襯底10之上。

襯底10是例如具有導(dǎo)電性的硅襯底。襯底10的表面10a具有凹部10r。凹部10r是以其平均深度為0.01微米(μm)以上且2μm以下的方式設(shè)置。

發(fā)光體20包括第1半導(dǎo)體層(以下稱為n型半導(dǎo)體層21)、發(fā)光層23及第2半導(dǎo)體層(p型半導(dǎo)體層25)。發(fā)光層23設(shè)于n型半導(dǎo)體層21與p型半導(dǎo)體層25之間。為了提高出光效率，發(fā)光體20的上表面20a受到粗面化處理。

半導(dǎo)體發(fā)光裝置1中，在襯底10與發(fā)光體20之間，包括金屬層30、金屬層40及金屬層50。金屬層30是以覆蓋襯底10的表面10a及凹部10r的內(nèi)面且與凹部10r的內(nèi)面相接的方式設(shè)置。即，金屬層30包含嵌入至凹部10r的部分。金屬層40設(shè)于金屬層30之上。金屬層50設(shè)于金屬層40與發(fā)光體20之間。

金屬層30及50包含例如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉑(Pt)或鎳(Ni)等。金屬層40包含熔點(diǎn)低于金屬層30及50的材料。金屬層40包含例如焊錫材料等接合金屬。金屬層30及50作為抑制金屬層40內(nèi)所含的金屬原子的擴(kuò)散的位障金屬發(fā)揮功能。

半導(dǎo)體發(fā)光裝置1還包括p側(cè)電極60、接合墊65及n側(cè)電極70。p側(cè)電極60設(shè)于發(fā)光體20與金屬層50之間。

p側(cè)電極60包括接觸層61與封蓋層63。接觸層61與p型半導(dǎo)體層25相接，且電連接于p型半導(dǎo)體層25。封蓋層63是在p型半導(dǎo)體層25上覆蓋接觸層61。接觸層61及封蓋層63包含對(duì)從發(fā)光層23放射的光進(jìn)行反射的材料、例如為銀或鋁。

封蓋層63包含沿金屬層50的表面延伸至發(fā)光體20的外側(cè)的部分(延伸部63e)。接合墊65設(shè)于延伸部63e之上。接合墊65例如經(jīng)由金屬線而將p側(cè)電極60連接于外部電路。

n側(cè)電極70設(shè)于n型半導(dǎo)體層21之上，且電連接于n型半導(dǎo)體層21。n側(cè)電極70例如也作為接合墊發(fā)揮功能。

半導(dǎo)體發(fā)光裝置1還包括金屬層15與鈍化膜27。金屬層15與襯底10的背面10b相接，且與其電連接。當(dāng)要將半導(dǎo)體發(fā)光裝置1裝設(shè)于例如安裝襯底時(shí)，將金屬層15連接于焊錫材料等。由此，能更有效率地釋放出發(fā)光體20所產(chǎn)生的焦耳熱。鈍化膜27覆蓋發(fā)光體20的側(cè)面且保護(hù)發(fā)光層23的端面。鈍化膜27例如為硅氧化膜。

如圖1(b)所示，半導(dǎo)體發(fā)光裝置1具有例如四角形的外形。在發(fā)光體20周圍設(shè)有切割線DL。在切割線DL上，露出金屬層50。而且，接觸層61在X-Y平面內(nèi)位于封蓋層63的內(nèi)側(cè)。

接著，參照?qǐng)D2(a)～圖5(b)，對(duì)第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的制造方法進(jìn)行說明。圖2(a)～圖5(b)是依序表示半導(dǎo)體發(fā)光裝置1的制造過程的截面示意圖。

如圖2(a)所示，在襯底100之上依序磊晶成長n型半導(dǎo)體層21、發(fā)光層23及p型半導(dǎo)體層25。襯底100為例如硅襯底。n型半導(dǎo)體層21、發(fā)光層23及p型半導(dǎo)體層25例如使用以有機(jī)金屬作為原料的MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)而形成。

n型半導(dǎo)體層21包含例如n型氮化鎵層(GaN層)。而且，n型半導(dǎo)體層21也可還包含含有GaN、氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)等的緩沖層。緩沖層設(shè)于襯底100與n型GaN層之間。

發(fā)光層23包含例如由含有氮化銦鎵(InGaN)的井層與含有GaN的障壁層構(gòu)成的量子井。而且，發(fā)光層23也可具有含有多個(gè)量子井的多重量子井構(gòu)造。

p型半導(dǎo)體層25具有例如層疊有p型AlGaN層與p型GaN層的構(gòu)造。p型AlGaN層形成于發(fā)光層23之上，p型GaN層形成于p型AlGaN層之上。

進(jìn)而，在p型半導(dǎo)體層25之上形成p側(cè)電極60。p側(cè)電極60包含接觸層61與封蓋層63。接觸層61選擇性地形成于p型半導(dǎo)體層25之上。接觸層61為例如含有銀的金屬層。此處，所謂“選擇性地形成”是指并非形成于整個(gè)p型半導(dǎo)體層25，而是形成為覆蓋規(guī)定的區(qū)域。例如，對(duì)于形成于整個(gè)p型半導(dǎo)體層25的金屬層，使用光刻法圖案化為規(guī)定的形狀。

封蓋層63選擇性地形成于p型半導(dǎo)體層25之上，且覆蓋接觸層61。封蓋層63包含例如與接觸層61相接的銀層。而且，封蓋層63也可具有例如從接觸層61側(cè)起依序包含鉑(Pt)、鈦(Ti)及金(Au)的層疊構(gòu)造。銀及鉑對(duì)于從發(fā)光層23放射的光具有高反射率。

如圖2(b)所示，在p型半導(dǎo)體層25之上形成金屬層40a及50。金屬層50覆蓋p型半導(dǎo)體層25的表面及p側(cè)電極60。金屬層40a設(shè)于金屬層50之上。

金屬層50包含例如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉑(Pt)及鎳(Ni)中的至少一種，且是使用濺鍍法形成。金屬層40a包含例如鎳錫(NiSn)或金錫(AuSn)等焊錫材料，且是使用真空蒸鍍法形成。

如圖3(a)所示，使襯底10與襯底100相向配置。襯底10及100是以使各自上所形成的金屬層40a與金屬層40b相向的方式配置。

襯底10的表面10a包含凹部10r。凹部10r通過例如對(duì)表面10a選擇性地進(jìn)行蝕刻而形成。該蝕刻中，采用例如利用光刻法形成的抗蝕遮罩。凹部10r優(yōu)選為以平均深度成為0.01μm以上且2μm以下的方式形成。更優(yōu)選為，以0.01μm以上且1μm以下的方式形成。

進(jìn)而，金屬層30及40b形成于表面10a上。金屬層30包含例如Ti、TiN、Pt及Ni中的至少一種。金屬層30是例如利用濺鍍法以嵌入至凹部10r內(nèi)部的方式形成。

金屬層30以覆蓋襯底10的表面10a及凹部10r的方式形成，金屬層40b以覆蓋金屬層30的方式形成。金屬層40b例如包含NiSn或AuSn等焊錫材料，且是使用真空蒸鍍法而形成。

如圖3(b)所示，使襯底10與襯底100接合。例如，在金屬層40a與金屬層40b接觸的狀態(tài)下，升溫至高于焊錫材料的熔點(diǎn)的溫度。由此，金屬層40a及40b熔融，一體化為金屬層40。

如圖4(a)所示，將襯底100從n型半導(dǎo)體層21的表面除去。襯底100例如在通過研削而變薄之后，使用濕式蝕刻而除去。另外，圖4(a)中將圖3(b)上下顛倒而進(jìn)行表示(參照該圖中的XYZ軸)。

如圖4(b)所示，使n型半導(dǎo)體層21的表面21a粗面化。例如，使用堿性溶液對(duì)n型半導(dǎo)體層21進(jìn)行濕式蝕刻。該蝕刻過程中，使用n型半導(dǎo)體層21的蝕刻速度依存于其結(jié)晶面的蝕刻液。由此，能使蝕刻速度比其他部分慢的結(jié)晶面露出于表面21a。結(jié)果，在n型半導(dǎo)體層21的表面21a形成有凹凸，使其粗面化。

如圖5(a)所示，選擇性地除去n型半導(dǎo)體層21、發(fā)光層23、p型半導(dǎo)體層25，形成發(fā)光體20。發(fā)光體20可例如使用熱磷酸進(jìn)行濕式蝕刻。在發(fā)光體20周圍，露出封蓋層63的延伸部63e及金屬層50。

如圖5(b)所示，形成鈍化膜27、接合墊65及n側(cè)電極。例如，利用使用等離子CVD形成的硅氧化膜覆蓋發(fā)光體20、金屬層50及延伸部63e。接著，選擇性地除去硅氧化膜，在發(fā)光體20的上表面20a及延伸部63e上形成開口。而且，形成切割線DL。

接著，形成接合墊65與n側(cè)電極70。接合墊65形成于延伸部63e之上。n側(cè)電極70選擇性地形成于發(fā)光體20之上，且與上表面20a相接。對(duì)接合墊65及n側(cè)電極70，可使用例如利用真空蒸鍍法形成的鋁層。而且，接合墊65及n側(cè)電極70能同時(shí)形成。進(jìn)而，在襯底10的背面形成金屬層15，完成半導(dǎo)體發(fā)光裝置1。

圖6是表示實(shí)施方式的襯底10的表面的示意圖。圖6(a)是表示襯底10的上表面的平面圖，圖6(b)是襯底10的截面圖。

如圖6(a)所示，在襯底10的表面設(shè)有多個(gè)凸部10p。凹部10r設(shè)于多個(gè)凸部10p之間。凸部10p可在襯底10的表面10a上具有多種形狀。例如，如A1～A3所示，也可具有三角形或四角形的形狀。而且，如B1～B3所示，也可為圓或橢圓。進(jìn)而，如C1～C3所示，也可配置成千鳥狀。

如圖6(b)所示，凸部10p的高度為0.01μm～2μm。換而言之，凹部10r的平均深度為0.01μm～2μm。而且，例如，X方向上的凸部10p的配置周期為0.1～100μm。而且，X方向上的凸部10p的寬度Wp優(yōu)選為比X方向上的凹部10r的寬度Wr更寬。

本實(shí)施方式中，凹部10r形成于襯底10的表面10a，金屬層30是以嵌入至凹部10r的方式形成。由此，能緩解襯底10與金屬層30之間的應(yīng)力、提高密接性。

例如，在硅襯底與其上所形成的金屬層之間，通過在其界面形成金屬硅化物，能提高密接性。然而，通過形成金屬硅化物，對(duì)硅襯底與金屬層之間進(jìn)一步施加應(yīng)力。對(duì)此，本實(shí)施方式中，優(yōu)選為，在襯底10與金屬層30之間不形成金屬硅化物。因此，不會(huì)因金屬硅化物而產(chǎn)生應(yīng)力，能提高襯底10與金屬層30之間的密接性。而且，也可通過省略金屬硅化物的形成步驟來降低制造成本。

[第2實(shí)施方式]

圖7是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置2的截面示意圖。如圖7所示，半導(dǎo)體發(fā)光裝置2包括發(fā)光體20與襯底110。發(fā)光體20是隔著金屬層30、40及50而設(shè)于襯底110之上。

襯底110具有已粗面化的表面110a。表面110a包含多個(gè)凹部10s。凹部10s的深度例如為0.01μm以上且2μm以下。金屬層30形成于表面110a之上，且嵌入至凹部10s內(nèi)部。

襯底110具有例如由錠切成的狀態(tài)的表面、也就是所謂as slice(作為切片)的表面。而且，襯底110具有例如使用平均粒徑為16μm(JIS#1000)的氧化鋁進(jìn)行研磨后的表面。

本實(shí)施方式中，也將金屬層30形成于襯底110上，且嵌入至凹部10s。由此，能緩解金屬層30與襯底110之間的應(yīng)力、提高密接性。而且，通過使用未經(jīng)過鏡面加工的襯底，也能降低制造成本。

另外，本申請(qǐng)案說明書中，“氮化物半導(dǎo)體”包含B_xIn_yAl_zGa_1-x-y-zN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z≦1)的III-V族化合物半導(dǎo)體而且還包括混晶，該混晶中，作為V族元素，除了含有N(氮)之外還含有磷(P)或砷(As)等。而且，當(dāng)具有所述組成且還含有為了抑制導(dǎo)電型等各種物性而添加的各種元素時(shí)、及還含有非有意添加的各種元素時(shí)，也屬于“氮化物半導(dǎo)體”。

已說明了本發(fā)明的若干實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為示例提出，并非意在限定發(fā)明范圍。這些新穎的實(shí)施方式可由其他多種形態(tài)實(shí)施，可在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)進(jìn)行多種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形屬于發(fā)明范圍或宗旨，且屬于權(quán)利要求書中記載的發(fā)明及與其等效的范圍。

[符號(hào)的說明]

1、2 半導(dǎo)體發(fā)光裝置

10、100、110 襯底

10a、21a、110a 表面

10b 背面

10p 凸部

10r、10s 凹部

15、30、40、40a、40b、50 金屬層

20 發(fā)光體

20a 上表面

21 n型半導(dǎo)體層

23 發(fā)光層

25 p型半導(dǎo)體層

27 鈍化膜

60 p側(cè)電極

61 接觸層

63 封蓋層

63e 延伸部

65 接合墊

70 n側(cè)電極

DL 切割線