用于制造具有發(fā)光二極管的光電子器件的方法
【專利說明】用于制造具有發(fā)光二極管的光電子器件的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求法國申請FRl3/59413的優(yōu)先權，通過引用將其并入本文。
技術領域
[0003]本發(fā)明大體涉及基于半導體材料制造光電子器件的方法。本發(fā)明更具體地涉及制造包括由尤其是半導體微米線或納米線的三維元件形成的發(fā)光二極管的光電子器件的方法。
【背景技術】
[0004]術語“具有發(fā)光二極管的光電子器件”指代能夠將電信號轉換成電磁輻射的器件，并且尤其是專用于發(fā)出電磁輻射(尤其是光)的器件。能夠形成發(fā)光二極管的三維元件的示例是包括基于化合物的半導體材料的微米線或納米線，化合物主要包括至少一個組III元素和一個組V元素(例如氮化鎵GaN)(在下文中被稱為II1-V化合物)，或者主要包括至少一個組II元素和一個組VI元素(例如氧化鋅ZnO)(在下文中被稱為I1-VI化合物)。
[0005]三維元件(尤其是半導體微米線或納米線)一般被形成在襯底上，其之后被鋸開以對個體光電子器件進行定界。每個光電子器件之后被布置在封裝中，尤其是要保護三維元件。封裝可以被附接到支撐體，例如印刷電路。
[0006]這樣的光電子器件制造方法的缺點在于保護三維半導體元件的步驟必須單獨地針對每個光電子器件來執(zhí)行。另外，與包括發(fā)光二極管的光電子器件的有源區(qū)域相比較，封裝的體積可能是重大的。

【發(fā)明內容】

[0007]因此，實施例的目的在于至少部分地克服先前描述的包括發(fā)光二極管的尤其具有微米線或納米線的光電子器件的缺點。
[0008]實施例的另一目的在于抑制包括發(fā)光二極管的光電子器件的個體保護封裝。
[0009]實施例的另一目的是使包括由半導體材料制成的發(fā)光二極管的光電子器件能夠以工業(yè)規(guī)模并且以低成本來制造。
[0010]因此，實施例提供一種制造光電子器件的方法，其包括以下的連續(xù)步驟:
[0011](a)提供包括第一表面的襯底；
[0012](b)在第一表面上形成包括圓錐形或尖椎形的線形半導體元件的發(fā)光二極管的組件；
[0013](C)針對發(fā)光二極管的每個組件，形成覆蓋所述組件的每個發(fā)光二極管的電極層和在所述組件的發(fā)光二極管周圍覆蓋電極層的導電層；
[0014](d)覆蓋包封發(fā)光二極管的層的整體第一表面；
[0015](e)減小襯底厚度，在步驟(e)之后襯底包括與第一表面相對的第二表面；
[0016](f)形成與襯底絕緣并且從第二表面跨襯底一直到至少第一表面的導電元件，導電元件與導電層相接觸；
[0017](g)在第二表面上形成與襯底相接觸的至少一個第一導電墊;并且
[0018](h)將所獲得的結構切割以分開發(fā)光二極管的每個組件。
[0019]根據實施例，該方法包括:在步驟(f)處，在第二表面上形成與導電元件相接觸的至少一個第二導電墊。
[0020]根據實施例，該方法包括:形成與襯底絕緣并且從第二表面跨所述襯底一直到至少第一表面并且與發(fā)光二極管中的至少一個的基極相接觸的至少一個額外的導電元件。
[0021]根據實施例，導電元件的形成連續(xù)地包括:在步驟(e)之后，從第二表面在襯底中蝕刻開口，至少在開口的側壁上形成絕緣層，并且形成覆蓋絕緣層的導電層，或者利用導電材料填充開口。
[0022]根據實施例，導電元件的形成包括:在步驟(b)之前，跨襯底厚度的一部分從第一表面在襯底中蝕刻開口，該開口在襯底打薄步驟之后在第二表面上被打開。
[0023]根據實施例，電極層和導電層還被形成在開口中。
[0024]根據實施例，該方法包括:在步驟(b)之前，至少在開口的側壁上形成絕緣部分，并且利用導電材料填充開口。
[0025]根據實施例，在步驟(e)處，襯底完全被移除。
[0026]根據實施例，該方法還包括:針對發(fā)光二極管的每個組件，沉積與所述組件的二極管的基極相接觸的至少一個導電層。
[0027]根據實施例，該方法包括:在步驟(e)之前，將支撐體附接到包封發(fā)光二極管的層的步驟。
[0028]根據實施例，包封發(fā)光二極管的層包括在發(fā)光二極管之間的焚光粉。
[0029]根據實施例，該方法包括:形成覆蓋包封發(fā)光二極管的層或覆蓋支撐體的熒光粉層的步驟。
[0030]根據實施例，該方法包括:在包封發(fā)光二極管的層與熒光粉層之間形成能夠發(fā)射由發(fā)光二極管發(fā)出的光線且反射由熒光粉發(fā)出的光線的層的步驟。
[0031]根據實施例，該方法包括:在襯底與包封發(fā)光二級管的并且具有比發(fā)光二級管的高度大50%的高度的層之間的發(fā)光二級管周圍形成反射器的步驟。
【附圖說明】
[0032]前述和其他特征和優(yōu)點將在下面結合附圖對特定實施例的非限制性描述中詳細進行討論，在附圖之中:
[0033]圖1是具有包括在其上形成微米線或納米線的多個光電子器件的半導體襯底晶片的示例的部分簡化俯視圖；
[0034]圖2A到圖2F是以制造包括微米線或納米線的光電子器件的方法的實施例的連續(xù)步驟獲得的結構的部分簡化橫截面視圖；
[0035]圖3A和圖3B是以制造包括微米線或納米線的光電子器件的方法的另一個實施例的連續(xù)步驟獲得的結構的部分簡化橫截面視圖；
[0036]圖4和圖5是通過制造包括微米線或納米線的光電子器件的方法的其他實施例獲得的結構的部分簡化橫截面視圖；
[0037]圖6A到圖6C是以制造包括微米線或納米線的光電子器件的方法的另一個實施例的連續(xù)步驟獲得的結構的部分簡化橫截面視圖；
[0038]圖7A和7B是以制造包括微米線或納米線的光電子器件的方法的另一個實施例的連續(xù)步驟獲得的結構的部分簡化橫截面視圖；
[0039]圖8到圖10是通過制造包括微米線或納米線的光電子器件的方法的其他實施例獲得的結構的部分簡化橫截面視圖；
[0040]圖1lA到IlD是以制造包括微米線或納米線的光電子器件的方法的另一個實施例的連續(xù)步驟獲得的結構的部分簡化橫截面視圖；
[0041]圖12A到圖12E是以制造包括微米線或納米線的光電子器件的方法的另一個實施例的連續(xù)步驟獲得的結構的部分簡化橫截面視圖；
[0042]圖13是在鋸開襯底之前包括在襯底晶片上形成的微米線或納米線的光電子器件的實施例的部分簡化橫截面視圖；
[0043]圖14是圖13的光電子器件的部分簡化俯視圖；并且
[0044]圖15到圖27是包括微米線或納米線的光電子器件的實施例的部分簡化橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0045]為清楚起見，在各個附圖中利用相同的附圖標記來指代相同的元件，并且另外，如在電子電路的表示中常見的，各個附圖不一定是按比例繪制的。另外，僅僅示出并將描述對理解本發(fā)明有用的那些元件。具體地，在下文中描述的光電子器件控制裝置在本領域技術人員的能力內并且將不進行描述。
[0046]在下面的描述中，除非另行明確指示，術語“基本上”、“大約”和“約”意味著“在10 %內”。另外，“主要由材料形成的化合物”或“基于材料的化合物”意味著化合物包括大于或等于95%的所述材料的比例，該比例優(yōu)選大于99%。
[0047]本說明書涉及包括三維元件的光電子器件，三維元件例如微米線、納米線、圓錐形元件或尖椎形元件。在下面的描述中，描述了針對包括微米線或納米線的光電子器件的實施例。然而，這些實施例可以被實施用于除了微米線或納米線以外的三維元件，例如金字塔形三維元件。
[0048]術語“微米線”或“納米線”指代具有沿著優(yōu)選方向的細長形狀的三維結構，其具有被稱為小尺寸的在從5nm到2.5μηι的范圍中的優(yōu)選在從50nm到2.5μηι的范圍中的至少兩個尺寸，以及被稱為大尺寸的至少等于小尺寸的I倍、優(yōu)選至少5倍并且更優(yōu)選最大的甚至至少10倍的第三尺寸。在某些實施例中，小尺寸可以小于或等于大約Ιμπι，優(yōu)選在10nm到Ιμπι的范圍中，更優(yōu)選在從10nm到300nm的范圍中。在某些實施例中，每個微米線或納米線的高度可以大于或等于500nm，優(yōu)選在從Ιμπι到50μηι的范圍中。
[0049]在下面的描述中，術語“線”被用于意指“微米線或納米線”。優(yōu)選地，延伸通過在垂直于線的優(yōu)選方向的平面中的橫截面的重心的線的平均線路基本上形成直線并且在下文中被稱為線的“軸”。
[0050]圖1是具有在其上形成線的半導體襯底的晶片10的部分簡化俯視圖。作為示例，其是具有從500μπι到1500μπι的范圍中(例如大約725μπι)的初始厚度并且具有從10mm到300mm的范圍中(例如大約200mm)的直徑的單晶體硅晶片。有利地，其是當前在尤其是基于金屬氧化物場效應晶體管或MOS晶體管的微電子器件中的電路制造的方法中使用的硅晶片。作為變型，可以使用與微電子器件制造方法兼容的任何其他單晶體半導體，例如鍺。優(yōu)選地，半導體襯底被摻雜以將襯底的電阻率減小到針對發(fā)光二極管的串聯電阻的可接受的水平并且減小到與優(yōu)選小于幾mohm.cm的金屬的電阻率接近的電阻率。
[0051]包括發(fā)光二極管的多個光電子器件14同時被形成在晶片10上。虛線12示出在光電子器件14之間的分開界限的示例。發(fā)光二極管的數目可以根據光電子器件14而是不同的。光電子器件14可以占用具有不同表面積的晶片10的部分。光電子器件14通過沿著由線12示出的鋸開路徑鋸開晶片10的步驟來分開。
[0052]根據實施例，制造包括由三維元件(尤其是半導體線)形成的發(fā)光二極管的光電子器件11的方法，包括以下步驟:
[0053]在晶片10的第一表面上形成光電子器件的發(fā)光二極管；
[0054]利用包封層保護發(fā)光二極管的組件；
[0055]針對每個光電子器件在與包封層相反的側面上形成用于使發(fā)光二極管偏置的接觸墊;并且
[0056]鋸開晶片10以使光電子器件分開。
[0057]包封層在接觸墊形成步驟期間保護發(fā)光二極管并且在光電子器件已經被分開之后被保持。包封層在襯底已經被鋸開之后保持保護發(fā)光二極管。不必針對每個光電子器件提供在光電子器件已經被分開之后附接到該器件的針對發(fā)光二極管的保護封裝。可以減小光電子器件的體積。
[0058]另外，保護光電子器件14的發(fā)光二極管的步驟通過在包封層對線的包封來執(zhí)行，包封層在鋸開晶片10的步驟之前被全部沉積在晶片10上。該步驟因此針對被形成在晶片10上的所有光電子器件14僅僅被執(zhí)行一次。因此減小每個光電子器