第iii族氮化物半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及第III族氮化物半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件的實(shí)例包括各種器件，其包括場效應(yīng)晶體管(FET)和發(fā)光二極管(LED)等。對于那些半導(dǎo)體器件，例如，使用由第III族和第V族元素的化合物制成的第II1-V族半導(dǎo)體。
[0003]使用作為第III族元素的Al、Ga或In等并且使用作為第V族元素的N的第III族氮化物半導(dǎo)體具有高熔點(diǎn)和高的氮解離壓力，其難以進(jìn)行塊狀單晶生長。進(jìn)一步，具有大直徑的導(dǎo)電性單晶基板是不能以低成本獲得的。因此，這樣的半導(dǎo)體通常形成在藍(lán)寶石基板上。
[0004]然而，因?yàn)樗{(lán)寶石基板是絕緣性的，電流不流動(dòng)。因此，近年來，已經(jīng)研宄了其中第III族氮化物半導(dǎo)體層通過支持體來支持的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片等的制造方法，在所述方法中包括發(fā)光層的第III族氮化物半導(dǎo)體層形成在例如藍(lán)寶石基板等的生長用基板上，并且在所述支持體單獨(dú)地貼合至所述第III族氮化物半導(dǎo)體層之后，將所述藍(lán)寶石基板分離(剝離)。
[0005]圖10⑷和10⑶中示出的結(jié)構(gòu)已知為通過該方法制造的這樣的LED芯片的一方面。在圖10(A)和10(B)中的第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片200中，依次具有η型第III族氮化物半導(dǎo)體層(η層)201、發(fā)光層202和ρ型第III族氮化物半導(dǎo)體層(P層)203的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部204具有由底座基板(submount substrate) 210支持的結(jié)構(gòu)。在貫通ρ層203和發(fā)光層202的凹部的底部設(shè)置了 η側(cè)接觸層205在η層201上，同時(shí)設(shè)置了 ρ側(cè)接觸層206在ρ層203上。將用于η側(cè)接觸層205和ρ側(cè)接觸層206之間絕緣的絕緣層207設(shè)置在兩者之間。將電連接至η側(cè)接觸層的Au凸塊208Α和電連接至ρ側(cè)接觸層的Au凸塊208Β 二者從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部204的相同側(cè)延伸。底座基板210設(shè)置有η層用配線210Α和P層用配線210Β。Au凸塊208Α和η層用配線210Α接合，同時(shí)Au凸塊208Β和ρ層用配線210Β接合。將Au凸塊208Α和208Β之間的空間使用由環(huán)氧樹脂制成的底充膠209來填充。支持體210的背面設(shè)置有電連接至η層用配線210Α和ρ層用配線210Β的焊料211。將LED芯片200通過焊料211安裝在封裝基板或印刷線路板(未示出)等上。
[0006]將這樣的LED芯片200例如通過下述剝離法來制造。首先，η層201、發(fā)光層202和P層203在例如藍(lán)寶石基板等的生長用基板(未示出)上外延生長。之后，使用已知的成膜法例如刻蝕、氣相沉積、鍍覆或圖案化，形成了 η側(cè)接觸層205、ρ側(cè)接觸層206、絕緣層
207、和Au凸塊208Α、208Β。然后將生長用基板與支持基板210對齊并且按壓至支持基板210，以致Au凸塊208Α和η層用配線210Α接合，并且Au凸塊208Β和ρ層用配線210Β接合。接著，注入底充膠209，并且最后將生長用基板剝離從而獲得LED芯片200。
[0007]這樣的制造方法公開于JP 2010-533374Α (PTLl)和 JP 2006-128710Α (PTL 2)中。PTL I還記載了在將Au凸塊208Α和208Β接合至支持基板210之前，形成了底充膠209。
[0008]引用列表
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]PTL I:JP 2010-533374A
[0011]PTL 2:JP 2006-128710A

【發(fā)明內(nèi)容】

_2] 發(fā)明要解決的問題
[0013]然而，在如上所述的制造方法中，難以控制Au凸塊相對于支持基板的配線的相對位置，并且難以控制Au凸塊對支持基板的按壓力，以致難以完美地將Au凸塊與支持基板的配線對齊。進(jìn)一步，一旦Au凸塊與支持基板接觸，如果Au凸塊與支持基板的配線錯(cuò)位，再加工是不可能的。本發(fā)明的發(fā)明人關(guān)注由于那些難題導(dǎo)致的問題，充分的產(chǎn)率不可能通過以上制造方法獲得。進(jìn)一步，他們關(guān)注:如上所述的LED芯片在Au凸塊之間使用大量的底充膠，這導(dǎo)致阻礙LED芯片的散熱性，這是因?yàn)榕cAu凸塊相比該底充膠具有明顯較低的散熱性能。
[0014]因此，本發(fā)明人開始認(rèn)識(shí)到:在通過化學(xué)剝離法制造其中在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部的相同側(cè)上確保對η層的電流通路和對ρ層的電流通路的第III族氮化物半導(dǎo)體器件時(shí)，重要的是解決以上問題以用于第III族氮化物半導(dǎo)體器件的大量生產(chǎn)和性能改善。
[0015]鑒于以上問題，因此本發(fā)明的目的是提供具有較高散熱性的第III族氮化物半導(dǎo)體器件；和第III族氮化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其可以以較高產(chǎn)率制造這樣的第III族氮化物半導(dǎo)體器件。
_6] 用于解決問題的方案
[0017]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明主要包括以下特征。
[0018](I) 一種第III族氮化物半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法包括:
[0019]在生長用基板上形成通過將第一導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層、活性層和第二導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層依次堆疊而獲得的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部的第一步驟；
[0020]通過將所述第二導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層和所述活性層部分地除去而部分地露出所述第一導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層的第二步驟；
[0021]將第一接觸層形成在所述第一導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層的露出部上并且將第二接觸層形成在所述第二導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層的露出部上的第三步驟；
[0022]將絕緣層形成在露出的所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部、所述第一接觸層和所述第二接觸層上的第四步驟，其中所述第一接觸層的一部分和所述第二接觸層的一部分露出；
[0023]將由絕緣體制成的第一結(jié)構(gòu)物形成在所述絕緣層的一部分上橫斷露出表面，因此通過所述第一結(jié)構(gòu)物將所述露出表面分為具有所述第一接觸層的露出部的第一露出表面和具有所述第二接觸層的露出部的第二露出表面的第五步驟；
[0024]從所述第一和第二露出表面生長鍍覆層，因此將與所述第一接觸層的露出部接觸的用作第一電極的第一支持體形成在所述第一露出表面上，并且將與所述第二接觸層的露出部接觸的用作第二電極的第二支持體形成在所述第二露出表面上的第六步驟；和
[0025]將所述生長用基板使用剝離法來分離的第七步驟，因此制造了具有通過包括所述第一和第二支持體和所述第一結(jié)構(gòu)物的支承體來支承的所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部的第III族氮化物半導(dǎo)體器件。
[0026](2)根據(jù)以上⑴所述的第III族氮化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其中在所述第二步驟中，將所述第一導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層的露出部形成在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部中的多個(gè)位置，并且在所述第三步驟中，所述第一接觸層形成在多個(gè)位置。
[0027](3)根據(jù)以上(2)所述的第III族氮化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述第六步驟包括:
[0028]將所述第一支持體的第一層形成在所述第一露出表面上并且將所述第二支持體的第一層通過鍍覆在所述第二露出表面上生長的第一鍍覆步驟；
[0029]將由絕緣體制成并且連結(jié)至所述第一結(jié)構(gòu)物的第二結(jié)構(gòu)物形成在所述第一支持體的第一層上的步驟；和
[0030]分別通過鍍覆從露出的所述第一支持體的第一層和所述第二支持體的第一層生長所述第一支持體的第二層和所述第二支持體的第二層的第二鍍覆步驟，其中在所述第一鍍覆步驟之后，所述第二支持體的第二層的上表面面積大于所述第二支持體的第一層的上表面面積。
[0031](4) 一種第III族氮化物半導(dǎo)體器件，其包括:
[0032]各自依次具有第一導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層、活性層和第二導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部；
[0033]在貫通所述第二導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層和所述活性層的凹部的底部設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層上的第一接觸層；
[0034]設(shè)置在所述第二導(dǎo)電型第III族氮化物半導(dǎo)體層上的第二接觸層；
[0035]設(shè)置在所述第一接觸層的一部分、所述第二接觸層的一部分、和位于所述第一接觸層和所述第二接觸層之間的所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部上的，用于所述第一接觸層和所述第二接觸層之間絕緣的絕緣層，和；
[0036]在所述絕緣層上的，與所述第一接觸層部分地接觸而用作第一電極的單一的第一支持體、與所述第二接觸層部分地接觸而用作第二電極的單一的第二支持體、和位于鄰接的所述第一和第二支持體之間的由絕緣體制成的結(jié)構(gòu)物，其中所述第一和第二支持體和所述結(jié)構(gòu)物構(gòu)成用于支承所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部的支承體。
[0037](5)根據(jù)以上(4)所述的第III族氮化物半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部在多個(gè)位置具有所