Led的集體制造的方法及led的集體制造的結構的制作方法

Led的集體制造的方法及led的集體制造的結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種發光二極管LED器件的集體制造的方法，所述方法包括基本結構(150)的形成，每一個基本結構包括n型層(132)、有源層(133)和p型層(134)，所述方法包括以下步驟：-減少每一個基本LED結構(150)的一部分的橫向尺寸；-在所述基本結構(150)的側面上形成絕緣材料(139)的一部分；-形成n型電接觸墊(145)和p型電接觸墊(138)；-將導電材料層(141)沉積在所述基本結構(150)上并且對所述導電材料層(141)進行拋光；以及-通過分子粘附使第二基板(50)結合在所述結構(70)的已拋光表面(70a)上。
【專利說明】LED的集體制造的方法及LED的集體制造的結構

【技術領域】 [0001] 和【背景技術】
[0002] 本發明涉及發光二極管（LED)的制造。
[0003] LED通常由與包括至少一個η型層或區域、p型層或區域和布置在η型層與p型層 之間的有源層的層的層疊對應的基本結構制造。這些基本LED結構能夠由相同的生長基板 形成，在該生長基板上，通過外延生長形成有以上所描述的層的層疊，該層疊的各部分然后 被從基板切去以各自形成基本LED結構。
[0004] 然而，其它LED制造操作-諸如通過形成η型接觸墊和P型接觸墊或裝配/去除 在高強度LED的情況下執行處理所尤其需要的生長支承對LED進行布線-單獨地全部或部 分地在各個LED層面上執行，意味著基本結構彼此分離并且因此一次處理一個結構。
[0005] 相同情況適用于針對各個LED單獨地執行的、將LED裝配在機械支承上中所涉及 的操作和光轉換材料（"磷光體"）的沉積的操作。
[0006] 盡管單獨地執行這些操作允許對LED制造工藝的精度的良好控制，但是它將操作 的數量乘以要制造的LED的數量并且因此增加 LED制造費用。


【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于通過允許LED的集體制造來補救尤其以上所提到的缺點。
[0008] 該目的利用一種發光二極管LED器件的集體制造的方法來實現，所述方法包括在 第一基板的表面上形成多個基本LED結構，所述多個基本LED結構中的每一個都包括至少 一個η型層、有源層和p型層，所述基本LED結構在所述第一基板上通過溝槽彼此間隔開， 所述方法還包括以下步驟：
[0009] -減少所述p型層、所述有源層和所述η型層的與所述有源層接觸的第一部分的橫 向尺寸，所述η型層具有第二部分，所述第二部分的橫向尺寸大于所述η型層的所述第一部 分的橫向尺寸；
[0010] -將絕緣材料層沉積在至少每一個基本結構上；
[0011] -在所述ρ型層、所述有源層和所述η型層的所述第一部分的側面上形成絕緣材料 的一部分；
[0012] -在暴露的η型層的至少整個所述第二部分上形成η型電接觸墊；
[0013] -在所述橫向尺寸減少步驟之前或之后形成P型電接觸墊；
[0014] -將導電材料層沉積在包括所述基本LED結構的所述第一基板的整個所述表面上 并且對所述導電材料層進行拋光，所述拋光被執行直到達到所述絕緣材料層的存在于所述 P型電接觸墊和所述η型電接觸墊之間的至少所述部分為止，從而形成包括所述導電材料 層的各個單獨部分的結構，每一個單獨部分與一個或更多個η型電接觸墊接觸；以及
[0015] -通過分子粘附使第二基板結合在所述結構的已拋光表面上。
[0016] 因此，本發明的方法使得可以對于存在于基板上的整個基本結構集體地形成η型 接觸墊和P型接觸墊。形成接觸墊所需要的操作的數量相對于其中接觸墊獨立地形成在各 個基本結構上的現有技術在這里是相當更少的。因此具有包括能夠被單獨地或作為一組切 去以形成LED器件的多個布線的基本結構。
[0017] 本發明有利地使得可以形成η型接觸墊和P型接觸墊并且可以全部在最少的步 驟中將包括基本LED結構的基板與轉印基板裝配在一起，從而使得可以減少成本和生產時 間。
[0018] 在特定實施方式中，在其中金屬層被沉積在整個基本結構上的相同步驟期間同時 制備η型接觸墊和P型接觸墊。
[0019] 在特定實施方式中，絕緣材料層被進一步沉積在存在于基本LED結構之間的溝槽 的一部分中，不包含絕緣材料的溝槽確定基本LED結構周圍的切割區域的界限。
[0020] 在特定實施方式中，各個基本LED結構形成在松弛材料或部分松弛材料的島上。
[0021] 例如，松弛材料或部分松弛材料是InGaN。
[0022] 在特定實施方式中，所述方法在第二基板的結合之后包括第一基板的去除。
[0023] 在針對整個基本結構的單個操作中去除尤其使得可以從LED器件的發光表面脫 離的初始基板。在特定情況下，基板在去除后還能夠被循環使用和使用一次或更多次。
[0024] 所述方法還可以包括將光轉換材料層沉積與在第一基板的去除之后暴露的基本 LED結構的表面上。
[0025] 因此具有如下的結構，即，從該結構能夠切去LED器件，每一個LED器件由一個或 更多個布線的基本結構形成，提供有最終基板，并且覆蓋有光轉換層。
[0026] 在特定實施方式中，所述方法包括在去除第一基板之后暴露的基本LED結構的表 面上形成微結構。
[0027] 因此具有如下的結構，S卩，從該結構能夠切去LED器件，每一個LED器件由一個或 更多個布線的基本結構形成，提供有最終基板和微結構，從而尤其使得可以在LED器件上 給與特定光學特性。
[0028] 在特定實施方式中，所述第二基板在所述第二基板的結合表面上包括被布置在與 所述導電材料層的單獨部分或與所述P型接觸墊對準的位置處的多個電接觸墊。
[0029] 因此能夠從第二基板給LED器件供電并且控制LED器件。
[0030] 在特定實施方式中，所述η型接觸墊的形成包括將確定厚度的導電材料層沉積在 包括所述基本LED結構的所述第一基板的整個所述表面上。
[0031] 在特定實施方式中，所述方法還包括：在所述導電材料層的沉積之后，對所述導電 材料層進行定向蝕刻以便讓所述導電材料層的剩余部分留在所述基本結構的側壁上，所述 部分形成所述η型接觸墊。
[0032] 在特定實施方式中，所述方法包括，在所述選擇性（或定向）蝕刻步驟之后，在每 一個基本LED結構的所述ρ型層中將開口形成到有限深度并且利用導電材料來填充這些開 口以便形成P型接觸墊。
[0033] 相應地，本發明涉及一種用于發光二極管LED器件的集體制造的結構，所述結構 包括第一基板，所述第一基板在表面上包括多個基本LED結構，所述多個基本LED結構中的 每一個都包括至少一個η型層、有源層和ρ型層，所述基本結構在所述第一基板上通過溝槽 彼此間隔開，每一個基本LED結構都包括：
[0034] -包括所述ρ型層、所述有源層和所述η型層的與所述有源層接觸的第一部分的第 一部分以及包括所述η型層的第二部分的第二部分，每一個基本LED結構的所述第一部分 的橫向尺寸小于每一個基本LED結構的所述第二部分的橫向尺寸；
[0035] -絕緣材料的在所述p型層、所述有源層和所述η型層的所述第一部分的側面上的 一部分；
[0036] -在暴露的η型層的至少整個所述第二部分上的η型電接觸墊；以及
[0037] -P型電接觸墊；
[0038] 所述結構在與包括所述第一基板的一側相反的一側上還包括平坦表面，所述平坦 表面包括導電材料的各個單獨部分，每一個單獨部分分別與η型電接觸墊接觸，導電材料 層的所述各個單獨部分被所述絕緣材料層的各部分分離，
[0039] 第二基板，所述第二基板結合在所述結構的所述平坦表面上。
[0040] 在特定實施方式中，所述第二基板在所述第二基板的結合到所述結構的表面上包 括通過絕緣材料的各部分彼此分離的一系列的接觸墊，
[0041] 所述一系列的接觸墊中的墊與所述基本結構的所述η型電接觸墊和所述ρ型電接 觸墊連接。
[0042] 在特定實施方式中，所述結構在所述基本LED結構的所述η型層上還包括光轉換 材料層。
[0043] 在特定實施方式中，所述結構在所述基本LED結構的所述η型層上還包括微結構。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044] 圖IA至圖10是示出了根據本發明的實施方式的LED器件的集體制造的示意透視 圖和橫截面圖，
[0045] 圖2A和圖2B是在圖IA至圖10中實現的步驟的流程圖，
[0046] 圖3A至圖3E是示出了根據本發明的實施方式的η型接觸墊的變化實施方式的示 意透視圖和橫截面圖，
[0047] 圖4是在圖3Α至圖3Ε中實現的步驟的流程圖，
[0048] 圖5Α至圖5Ε是示出了根據本發明的實施方式的ρ型接觸墊的變化實施方式的示 意透視圖和橫截面圖，
[0049] 圖6是在圖5Α至圖5Ε中實現的步驟的流程圖，
[0050] 圖7Α至圖7C是示出了根據本發明的實施方式的ρ型接觸墊的變化實施方式的示 意透視圖和橫截面圖，以及
[0051] 圖8是在圖7Α至圖7C中實現的步驟的流程圖。

【具體實施方式】
[0052] 本發明適用于發光二極管（LED)器件的集體制造。如在下面所詳細地說明的，本 發明允許各自包括至少一個或更多個基本LED結構的LED器件的板上的集體制造，所述基 本LED結構在工藝的不同階段還提供有以下元件中的一個或更多個：
[0053] -ρ型接觸，
[0054] -η型接觸，
[0055] -提供有垂直電子連接（通孔）以用于訪問接觸的最終基板，該最終基板還能夠提 供有電子電路，
[0056]-光轉換材料層，
[0057]-微結構，具體地光學微結構。
[0058] 能夠像在下面所描述的示例中那樣（即，在對存在于板上的整個基本LED結構執 行的相同操作期間）集體地制備以上所提到的所有元件中的全部。然而，如果需要的話，能 夠在集體制造方法的中間階段（例如，在形成P型接觸和η型接觸之后）切去LED器件，并 且然后在后續制造步驟中單獨地處理LED器件。根據需要，具體地在光強度方面，從板切割 的LED器件將能夠包括串聯或并聯連接的數個基本LED結構。
[0059] 參照圖IA至圖10以及圖2A和圖2B描述LED的集體制造的方法。
[0060] 在這里所描述的示例中，該方法從包括支承基板101、埋層102和生長島103的板 或復合生長基板100(圖1A)實現。支承基板101這里由藍寶石構成。基板101還能夠由諸 如尤其硅、碳化硅或鍺的半導體材料組成。埋層是這里用SiO 2制備的結合層。生長島103 從應變材料的生長層（這里為例如通過GaN胚層上的外延生長制備的InGaN層）獲得，并 且經由埋層102轉印到支承基板101上。
[0061] 在生長層中做出溝槽160以便確定InGaN生長島131界限。這些溝槽還使得有可 能使生長層的應變材料松弛。作為非限制性示例，各個島131這里具有邊長度為Imm的正方 形形狀。限定最終LED的形狀和尺寸的至少一部分的島的形狀和尺寸顯然可以是不同的， 其中島尤其能夠具有圓形形狀。
[0062] 該方法以通過η型層132 (在厚度上大約1 μ m)、有源層133 (大約IOnm)和p型層 134 (在厚度上大約在IOOnm與200nm之間）通過外延生長在各個島131上的外延生長的形 成開始（步驟31、52、53，圖18)，這三個層在各個島上形成基本1^0結構150。在工藝的這 個階段，具有形式為板并且在其上表面上包括被溝槽160彼此分離的多個LED結構150的 結構10。
[0063] η型層和p型層能夠以相反順序形成（p型層最接近于島131)，并且包括不同的成 分、厚度或摻雜濃度的數個層，包括無意地摻雜的層。
[0064] 有源層133是能夠由單個厚層或薄層形成或由被阻擋層彼此分離的發光量子阱 的多個層形成的發光層。
[0065] 絕緣材料層136 (這里為SiO2)通過等離子體增強化學氣相沉積（PECVD)沉積在包 括基本結構150、覆蓋基本結構150和溝槽160這二者的層136的結構10的整個上表面上 (步驟S4,圖1C)。在沉積之后，通過化學機械拋光（CMP)或蝕刻來使絕緣材料層136平整 (步驟S5,圖1C)。還能夠通過公知的旋涂玻璃（SOG)技術來形成SiO 2層136,所述SOG技 術在于將粘性SiO2前體成分沉積在旋轉器上旋轉的基板上。利用該沉積技術，SiO 2層具有 不需要后沉積平整的令人滿意的表面質量。
[0066] 根據本發明的一個方面，特定溝槽160未填滿絕緣材料136以便便于將結構切割 成各自包括一個或更多個LED結構的多個塊。不含絕緣材料的溝槽因此確定基本結構周圍 的切割區域的界限。
[0067] 粘合層135 (例如在厚度上大約IOnm的鈦層）能夠形成在絕緣材料層160上，以 便便于使結構與困難地粘附在SiO2上的特定金屬粘合（步驟S6,圖1C)。
[0068] 然后例如通過干式或濕式選擇性化學蝕刻在p型層134上打開層135和136 (步 驟S7,圖1D)。在這里所描述的示例中，開口 137形成在各個p型層134之上的層136中。 為此，使用包括保護樹脂層的蝕刻掩模，該保護樹脂層具有確定要在結構中蝕刻的區域的 界限的開口（不含樹脂的區域）。
[0069] p型接觸墊138通過至少一種導電材料的后期沉積而形成在開口 137中（步驟S8， 圖1E)。在用于接觸墊138的材料的沉積期間，所使用的掩模被保存以用于蝕刻開口 137。 在形成了 P型接觸墊138后，去除蝕刻掩模的保護樹脂，這使得可同時去除沉積在開口 137 外的P型接觸墊138的構成材料。
[0070] 形成p型接觸墊138的層能夠尤其包括：
[0071] -諸如具有厚度在IA與5nm之間的Ni、Pd或Pt的金屬，以便獲得良好的電阻率 和良好的歐姆特性。
[0072] -反射器，例如形式為具有大約IOOnm的厚度的Ag層，以便將朝向相對表面離開的 光子（即，當結構轉印至最終基板時朝向P型層移動的那些，因此在η型層132 -側找到發 射表面）返回到發射表面，以及
[0073] -擴散勢壘，例如形式為具有厚度在20nm與50nm之間的WN或TiN層。
[0074] 在整個基本結構150上形成絕緣材料層136使得可以集體地（即，在針對所有結 構150的一個操作中）形成p型接觸墊138。
[0075] 在工藝的這個階段，已經具有形式為板的結構20,其中多個基本結構150各自提 供有P型接觸墊。能夠根據所設想的最終應用在各自包括一個或更多個基本結構150的多 個器件中切去結構20,對于所切去的各個器件單獨地執行剩余LED形成操作，諸如η型接觸 墊的形成。
[0076] 在這里所描述的示例中，該方法繼續制備包括開口的η型接觸墊或例如通過化學 蝕刻去除存在于基本結構150的側表面上和在溝槽160中的絕緣材料層136 (步驟S9,圖 IF) 。在工藝的這個階段，還具有形式為板的結構30,其中多個基本結構150各自提供有能 夠在從結構切割多個器件之后單獨或多個地形成的P型接觸墊。
[0077] 然后例如通過基本結構150的側部在離各個結構的側緣的確定寬度之上并且在η 型層132中到確定深度的化學蝕刻或干式蝕刻（例如，反應性離子蝕刻（RIE))來繼續進行 研磨，以便在各個基本結構150中形成具有減少的橫向尺寸（寬度、直徑等）的研磨部151， 該研磨部包括層134和133以及與有源層133接觸的層132的第一部分1320 (步驟S10,圖 IG) 。因此，在各個基本結構150中形成了相對于包括未研磨層132的剩余部分1321的第 二底層部152具有減少的橫向尺寸（寬度、直徑等）的第一部分151。
[0078] 在研磨之后，進行薄絕緣材料層139 (例如SiO2)的全板沉積（步驟S11，圖1Η)。 絕緣材料層的厚度是有限的以便遵循基本LED結構150和溝槽160的輪廓。該沉積后面是 優先地在垂直方向上蝕刻以便打開在P接觸墊138的表面上的絕緣材料層139和在存在于 未研磨部152上的η型層132上的絕緣材料層139的定向干式蝕刻。在干式蝕刻之后，層 139僅在基本結構150的側面上保持在研磨部151上（步驟S12,圖II)。
[0079] 然后執行導電材料層140 (例如Ti/Al/Ni)的沉積，后面是優先地在垂直方向上蝕 刻以便讓層140留在基本結構150的側壁上的定向干式蝕刻（步驟S13和S14,圖1J)。導 電材料層140與存在于基本結構150的未研磨部152上的η型層132的側壁接觸，并且能 夠形成η型接觸墊145。
[0080] 幸虧用于保護各個基本結構的位于層132的未研磨部上方的該部分的絕緣材料 層139的在先沉積，旨在形成η型接觸墊145的導電材料層140能夠以總體方式（即，在單 個操作中）沉積在整個板上，這允許用于各個LED的η型接觸墊的集體制備。
[0081] 在工藝的這個階段，具有形式為板的結構40,其中多個基本結構150各自提供有P 型接觸墊和η型接觸墊，結構40能夠根據所設想的最終應用而被切割成各自包括一個或更 多個基本結構150的多個器件，對于所切去的各個器件單獨地執行剩余LED形成操作。
[0082] 在這里描述的示例中，導電材料層140僅存在于基本結構150的側壁上。根據變 化實施方式，導電材料層能夠完全地填充溝槽160。在第二情況下，連接了相鄰基本結構的 η型層132。
[0083] 根據再一個變化實施方式，存在于導電材料的兩個部分之間的溝槽中的空間能夠 填滿絕緣材料。
[0084] 在所有這些變化實施方式中，導電材料層140與暴露在未研磨部152上的η型層 132的整個外側壁接觸。因此與大的表面產生接觸，這使得能夠顯著地減少在η型接觸墊處 的電阻，而不用確實地使部件的集成密度惡化。實際上，因為在η型層周圍制備了 η型接觸 墊，所以最終部件的寬度和上表面面積增加沒有多少。
[0085] 此外，如果層140被沉積既在η型層132的側壁上且在溝槽160中（在溝槽的底 部上或填充溝槽的容積），則可以直接放入平行的數個相鄰基本結構，并且可以因此再次使 為數個結構所共有的η型接觸的電阻最小化。
[0086] 當導電材料層在兩個基本結構之間不連續時，如在它像以上所指示的那樣被蝕刻 時的情況一樣，在最終布線操作期間可以串聯連接數個基本結構。
[0087] 導電材料層141 (這里為銅）被沉積在整個板上以便利用ρ型接觸墊138和η型 接觸墊145來覆蓋它（步驟S15,圖1Κ)。導電材料層142因此覆蓋接觸墊138上方的整個 基本LED結構并且填充溝槽160,從而這里連接相鄰基本結構的η型接觸墊145。
[0088] 在層141的沉積之前，便于半導體/金屬粘合的結合層（例如Ta和/或TaN)被 優選地沉積在P型接觸墊138和η型接觸墊145上。
[0089] 導電材料層141通過化學機械拋光（CMP)拋光至深度Ppol (圖1J)以便暴露ρ型 接觸墊138并且以便形成與η型接觸墊145接觸的導電材料層141的部分或η型接觸插塞 143以便允許在這些墊中的每一個上接觸（步驟S16,圖1L)。接觸墊138和144通過絕緣 材料層139彼此分離。例如執行導電材料層141的拋光直到達到存在于ρ型電接觸墊138 與η型電接觸墊145之間的絕緣材料層139的至少該部分為止，以便形成包括導電材料層 141的各個單獨部分143的結構70,這些單獨部分143中的每一個與一個或更多個η型電 接觸墊145接觸。
[0090] 在工藝的這個階段，具有結構70,該結構70具有與直接結合在最終基板或接收方 基板（receiver substrate)上兼容的平坦表面70a。
[0091] 在這里描述的示例中，該方法繼續通過分子粘附使結構70與最終基板或接收方 基板50結合（步驟S17,圖1M)。如本身所公知的，通過分子粘附結合（還被稱作直接結 合）的原理基于使兩個表面（這里為結構70和基板50的表面70a和50a)直接接觸，S卩，不 使用特定材料（粘合劑、蠟、焊料等）。這樣的操作要求要結合的表面是足夠平滑的且不包 含微粒或污染，并且要求它們足夠接近以使得有可能通常在小于幾個納米的距離處開始接 觸。在這種情況下，兩個表面之間的吸引力足夠大以致于引起分子粘附（由要結合的兩個 表面的原子或分子之間的電子相互作用的吸引力（范德瓦爾斯力）的總和所引發的結合）。
[0092] 然而，還能夠通過諸如陽極結合、金屬結合的其它類型的結合或利用粘合劑來裝 配結構70和最終基板50。
[0093] 最終基板50使得可以至少確保對于最終LED器件的良好機械支承以及對η型接 觸墊和P型接觸墊的訪問。在目前所描述的示例中，最終基板50由板501形成，所述板501 在基板的結合表面50a -邊包括通過絕緣材料503 (例如SiN)的各部分彼此絕緣的銅接觸 墊502。各個接觸墊502形成在至少與p型接觸墊138的一部分或暴露在結構70的平坦表 面70a上的η型接觸插塞143的一部分對準的位置處（圖1M)。板501能夠尤其由礬土組 成，或由多晶AlN(良熱導體）組成，或由硅組成。
[0094] 在這種情況下，通過形成通過板501的例如銅的垂直電子連接（還被稱作通孔） 從最終基板50的結合表面50a的相反表面50b訪問結構70的ρ型接觸墊138和η型接觸 插塞143,這些垂直連接中的每一個出現在接觸墊502處（步驟S18,圖IN)。在硅的板501 的情況下，將根據所公知的硅通孔（TSV)方法來預先使通孔的內表面絕緣。優選地在結合 最終基板50之前制備電子連接504及其可選的內絕緣。
[0095] 根據變化實施方式中，最終基板能夠由實心板（例如硅或A1N)形成，在該實心板 的結合表面上已在與暴露在P型接觸墊138和η型接觸插塞143的結構70的平坦表面70a 上的部分對準的位置處切割了多個腔，所述腔填滿導電材料，例如銅。在最終基板被結合到 結構70后，使后者變薄以剝離存在于腔中的導電材料以便形成各自分別與ρ型接觸墊138 或η型接觸插塞143接觸并且可通過最終基板的背面訪問的垂直電連接。
[0096] 在最終基板材料允許的情況下，例如在最終基板由硅板形成或包括一層硅的情況 下，旨在與LED器件一起起作用的電子電路能夠預先形成并且通過形成在最終基板中的垂 直電子連接而連接至P型接觸墊138和η型接觸插塞143。在可以設想到的電子電路當中， 可以特別提到的是由無源調節器件（保護二極管、ESD電阻、電容器等）和有源調節器件 (電流調節器）。
[0097] 最終基板還能夠包括電子互連電路，該電子互連電路允許包括串聯或并聯連接的 數個基本LED結構的LED器件的制備。
[0098] 根據另一變化實施方式，結構70的表面70a能夠覆蓋有通過化學機械拋光平整的 310 2層。最終基板在這種情況下由純硅的板或絕緣基板（例如，礬土或A1N)組成。如果最 終基板的結合表面對于通過分子粘附結合來說是太粗糙的（對于5 X 5 μ m表面掃描來說通 常>0. 3nm RMS)，則還能夠沉積并且使SiO2層平整。如此制備的兩個表面通過分子粘附結 合在一起。能夠執行退火以加強結合。能夠然后使最終基板變薄（例如，至IOOym)以允 許制備與LED結構70的ρ型接觸墊和η型接觸墊接觸的垂直電連接或通孔。利用這個變 化實施方式，免受LED結構的接觸墊與最終基板的電連接或通孔之間的對準的問題，因為 電連接或通孔在使LED結構與最終基板結合之后被制備。
[0099] 在裝配了最終基板50和結構70后，例如尤其在藍寶石基板的情況下通過所公知 的激光剝離（lift-off)技術或通過化學蝕刻來去除支承基板101 (步驟S19,圖10)。在 InGaN支承基板的特定情況下，能夠通過這個技術通過插入便于基板的分離的層來適配它 通過激光剝離的去除。在通過化學蝕刻去除的情況下，還能夠插入阻擋層以保存LED結構 的剩余部分。在通過激光剝離或另一非破壞性技術去除的情況下，能夠再使用支承基板。
[0100] 在這里通過激光剝離所執行的支承基板101的去除之后，例如通過化學蝕刻去除 埋層102和生長島131 (步驟S20,圖10)。
[0101] 在工藝的這個階段獲得結構80,從該結構80能夠切去LED器件，每一個LED器件 由一個或更多個基本結構形成并且提供有基板，該基板裝配有沉積在基板的一個表面上的 η型連接和p型連接。
[0102] 仍然集體地，LED結構70的未覆蓋后表面70b能夠被蝕刻以便去除從支承基板 101、埋層102或生長島131剩余的任何殘留物并且能夠被構造為增加光從其的提取（步驟 S21，圖10)。能夠尤其通過反應性等離子體蝕刻（氯化的或氟化的）或通過UV輔助化學 (PEC)蝕刻來執行蝕刻。
[0103] 在形成白光LED器件的情況下，例如通過對結構70的表面70b施加液體磷基成分 后面是退火以使分散溶劑（旋涂玻璃）蒸發，能夠將由器件發射的光轉換成白光的一層發 光材料能夠被沉積在LED結構70的表面70b上。
[0104] 此外，例如通過將微結構納米或微印刷在結構70的表面70b表面上，LED器件能 夠提供有諸如菲涅耳（Fresnel)透鏡的微結構。
[0105] 根據本發明方法的變化實施方式，η型接觸墊形成在基本LED結構內部。這個變 化實施方式從與圖IF中所呈現的并且在以上所描述的步驟Sl至S9之后獲得的結構30相 同的結構60實現。更準確地說，如圖3A中所例示的，結構60像以上所描述的那樣包括板 或復合生長基板200,該板或復合生長基板200包括支承基板201、埋層202和被溝槽260 分離的生長島231并且上面已制備了包括η型層232、有源層233和p型層234的基本結構 250。ρ型接觸墊238像以上所描述的那樣還形成在ρ型層234上。
[0106] 根據這個變化實施方式，在各個基本結構250中做出從ρ型接觸墊138直到η型 層232的中央開口 251 (步驟S20,圖3Α)。能夠尤其通過化學蝕刻或干式蝕刻（例如反應 性離子蝕刻（RIE))來制備開口 251。
[0107] 絕緣材料層239 (例如SiO2)通過等離子體增強化學氣相沉積（PECVD)沉積在包 括基本結構250的結構200的整個上表面上，層239覆蓋基本結構250和溝槽260這二者 (步驟S21，圖3Β)。
[0108] 然后例如通過干式或濕式選擇性化學蝕刻打開層239,以便創建與開口 251相同 的深度的但是比開口 251更窄的寬度的中央開口 252 (步驟S22,圖3C)。為此，使用包括保 護樹脂層的蝕刻掩模，該保護樹脂層具有確定要在結構中蝕刻的區域的界限的開口（這里 為開口 252)。開口 252比開口 251更窄，絕緣材料層239的一部分保持在ρ型接觸墊的或 在開口 251中暴露的層234、233和232的側面上（圖3C)。
[0109] η型接觸墊245通過與在開口 252的底部處暴露的η型層232接觸的至少一種導 電材料（例如Ti/Al/Ni)的后期沉積而形成在開口 252中（步驟23,圖3D)。在用于η型 接觸墊245的材料的沉積期間，所使用的掩模被保存以用于對開口 252進行蝕刻。在形成 了接觸墊245后，去除蝕刻掩模的保護樹脂，這使得能夠同時去除沉積在開口 252外的η型 接觸墊245的構成材料（步驟S24,圖3D)。
[0110] 絕緣材料層239和η型接觸墊245通過化學機械拋光（CMP)拋光至深度Ppol (圖 3D)以便暴露ρ型接觸墊238和η型接觸墊245,從而在這些墊中的每一個上允許接觸插塞 (步驟S25,圖3Ε)。接觸墊238和245通過絕緣材料層239彼此分離。
[0111] 在工藝的這個階段，具有結構80,該結構80具有和與最終基板或接收方基板直接 結合兼容的平坦表面80a。
[0112] 該方法然后以與以上所描述的相同方式（即，通過重復以上參照圖IM至圖10所 描述的步驟S17至S20)繼續。
[0113] 根據參照圖5A至圖5E和圖6所描述的本發明方法的另一變化實施方式，在η型 接觸墊之后形成了 P型接觸墊。這個變化實施方式從與圖IG中所呈現的結構相同但是沒 有P型接觸墊的結構400實現，在形成被溝槽360分離并且包括在與以上所描述的步驟Sl、 S2和S3相同的條件下制備的η型層32、有源層333和ρ型層334的基本結構350的步驟 之后并且在與以上所描述的步驟SlO相同的條件下執行的研磨步驟之后獲得結構400。例 如，通過基本結構350的側部在確定寬度之上并且在η型層332中到確定深度的化學蝕刻 或干式蝕刻來執行研磨，以便一方面在各個基本結構350中形成具有減少的橫向尺寸并且 包括層334和333以及層332的一部分的研磨部351，并且另一方面，形成包括未研磨層332 的剩余部分的底層部352 (步驟S30,圖5Α)。
[0114] 在研磨之后，進行諸如例如以上參照步驟Sll所描述的薄絕緣材料層339(例如 SiO2)的全板沉積（步驟S31，圖5Β)。該沉積后面是優先地在垂直方向上蝕刻以便打開在 P接觸墊338的表面上的絕緣材料層339和在存在于未研磨部352上的η型層332上的絕 緣材料層339的定向干式蝕刻（與以上所描述的步驟S12相似）。在干式蝕刻之后，層339 僅在基本結構350的側面上保持在研磨部351上（步驟S32,圖5C)。
[0115] 然后執行導電材料層340(例如Ti/Al/Ni)的沉積，后面是優先地在垂直方向上蝕 刻以便讓層340留在基本結構150的側壁上的定向干式蝕刻（步驟S33和S34,圖5C)。分 別在與步驟S13和S14相同的條件下執行這些步驟S33和S34。導電材料層340與存在于 基本結構350的未研磨部352上的η型層332的側壁接觸，并且能夠形成η型接觸墊345。
[0116] 然后，例如通過在有限深度之上通過干式或濕式選擇性化學蝕刻打開P型層 334 (步驟S35,圖OT)。為此，使用包括保護樹脂層的蝕刻掩模，該保護樹脂層具有確定要在 結構中蝕刻的區域的界限的開口（即開口 337)。
[0117] ρ型接觸墊338通過至少一種導電材料的后期沉積而形成在開口 337中（步驟 S36,圖5E)。在用于接觸墊338的材料的沉積期間，所使用的掩模被保存以用于對開口 337 進行蝕刻。在形成了 P型接觸墊338后，去除蝕刻掩模的保護樹脂，這使得可以同時去除沉 積在開口 337外的ρ型接觸墊338的構成材料。
[0118] 在工藝的這個階段，具有形式為板的結構500,其中多個基本結構350各自提供有 P型接觸墊和η型接觸墊，結構500能夠根據所設想的最終應用在各自包括一個或更多個基 本結構350的多個器件中被切去，對于所切去的各個器件單獨地執行剩余LED形成操作。
[0119] 該方法然后以與以上所描述的相同方式（即，通過重復以上參照圖IK至圖10所 描述的步驟S15至S21)繼續。
[0120] 根據參照圖7A至圖7C和圖8所描述的本發明方法的另一變化實施方式，同時形 成η型接觸墊和ρ型接觸墊。這個變化實施方式從與以上在步驟S32結束時（即，在以下 各項之后）描述的結構相同的結構600實現：
[0121] -在與以上所描述的步驟SI、S2和S3相同的條件下執行的形成被溝槽660分離 并且包括η型層632、有源層633和ρ型層634的基本LED結構650的步驟，
[0122] -在與以上所描述的步驟SlO相同的條件下執行并且使得可以在各個基本LED結 構650中形成第一部分651的步驟，該第一部分651包括p型層634、有源層633和與有源 層633接觸并且相對于包括未研磨η型層632的第二部分6321的第二底層部652具有減 少的橫向尺寸（寬度、直徑等）的η型層的第一部分6320，
[0123] -具有有限的厚度以便遵循基本LED結構650和溝槽660的輪廓的絕緣材料層（例 如，SiO2)的全板沉積的與以上所描述的步驟Sll相似的步驟，以及
[0124] -優先地在垂直方向上蝕刻以便僅保留在減少的橫向尺寸的第一部分651上的基 本結構650的側面上的絕緣材料層的一部分6390的定向干式蝕刻的與以上所描述的步驟 S12相似的步驟。
[0125] 在這個變化實施方式中，然后例如通過干式或濕式選擇性化學蝕刻打開p型層 634至確定深度（步驟S40,圖7A)。為此，使用包括保護樹脂層的蝕刻掩模，該保護樹脂層 具有確定要在結構中蝕刻的區域的界限的開口（這里為開口 637)。
[0126] 然后，在填充開口 637的同時，執行覆蓋整個基本結構650和溝槽660的導電材料 層640的全板沉積（步驟S41，圖7B)。
[0127] 導電材料層640通過化學機械拋光（CMP)拋光至深度Ppol (圖7B)以便形成通過 絕緣材料的部分6390彼此分離的p型接觸墊638和η型接觸墊645 (步驟S42,圖7C)。
[0128] 在工藝的這個階段，具有形式為板的結構610,其中多個基本結構650各自提供有 P型接觸墊和η型接觸墊，結構610具有與通過分子粘附結合在最終基板或接收方基板上兼 容的平坦表面610a。
【權利要求】
1. 一種發光二極管LED器件的集體制造的方法，所述方法包括在第一基板（100)的表 面上形成多個基本LED結構（150)，所述多個基本LED結構（150)中的每一個都包括至少 一個n型層（132 ;332)、有源層（133 ;333)和p型層（134 ;334)，所述基本LED結構（150 ; 350)在所述第一基板上通過溝槽（160 ;360)彼此間隔開，所述方法還包括以下步驟： -減少所述P型層（134)、所述有源層（133)和所述n型層（132)的與所述有源層接 觸的第一部分（1320)的橫向尺寸，所述n型層（132)具有第二部分（1321)，所述第二部分 (1321)的橫向尺寸大于所述n型層的所述第一部分（1320)的橫向尺寸； -將絕緣材料層（139 ;339)沉積在至少每一個基本結構（150 ;350)上； -在所述P型層（134)、所述有源層（133)和所述n型層（132)的所述第一部分（1320) 的側面上形成絕緣材料（139)的一部分； -在暴露的n型層（132)的至少整個所述第二部分（1321)上形成n型電接觸墊（145); -在所述橫向尺寸減少步驟之前或之后形成P型電接觸墊（138); _將導電材料層（141)沉積在包括所述基本LED結構（150)的所述第一基板（100)的 整個所述表面上并且對所述導電材料層（141)進行拋光，所述拋光被執行直到達到所述絕 緣材料層（139)的存在于所述p型電接觸墊和所述n型電接觸墊（138, 145)之間的至少所 述部分為止，從而形成包括所述導電材料層（141)的各個單獨部分（143)的結構（70)，每一 個單獨部分（143)與一個或更多個n型電接觸墊（145)接觸；以及 -通過分子粘附使第二基板（50)結合在所述結構（70)的已拋光表面（70a)上。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述絕緣材料層被進一步沉積在存在于 所述基本LED結構（150 ;350)之間的所述溝槽（160 ;360)的一部分中，不包含絕緣材料的 所述溝槽確定所述基本LED結構周圍的切割區域的界限。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，每一個基本LED結構（150 ;350)形 成在松弛材料或部分松弛材料的島（131 ;231 ;331)上。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述松弛材料或部分松弛材料是InGaN。
5. 根據權利要求1至4中的任何一項所述的方法，其特征在于，所述方法在所述第二基 板（50)的結合之后包括所述第一基板（100)的去除。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括將光轉換材料層沉積于在 所述第一基板（100)的去除之后暴露的所述基本LED結構（150)的表面（70b)上。
7. 根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述第一基板（100) 的去除之后暴露的所述基本LED結構（150)的表面（70b)上形成微結構。
8. 根據權利要求1至7中的任何一項所述的方法，其特征在于，所述第二基板（50)在 所述第二基板（50)的結合表面（50a)上包括被布置在與所述導電材料層（141)的單獨部 分（143)或與所述p型接觸墊（138)對準的位置處的多個電接觸墊（502)。
9. 根據權利要求1至8中的任何一項所述的方法，其特征在于，所述n型接觸墊（145) 的形成包括將確定厚度的導電材料層（140)沉積在包括所述基本LED結構（150)的所述第 一基板（100)的整個所述表面上。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：在所述導電材料層 (140)的沉積之后，對所述導電材料層進行定向蝕刻以便讓所述導電材料層（140)的剩余 部分留在所述基本結構（150)的側壁上，所述部分形成所述n型接觸墊（145)。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在所述選擇性蝕刻步驟 之后，在每一個基本LED結構（150)的所述p型層（134)中將開口（137)形成到有限深度 并且利用導電材料來填充這些開口以便形成P型接觸墊（138)。
12. -種用于發光二極管LED器件的集體制造的結構（70)，所述結構（70)包括第一基 板（100)，所述第一基板（100)在表面上包括多個基本LED結構（150 ;350)，所述多個基本 LED結構（150 ;350)中的每一個都包括至少一個n型層（132 ;332)、有源層（133 ;333)和p 型層（134 ;334)，所述基本結構在所述第一基板上通過溝槽（160 ;360)彼此間隔開， 其特征在于，每一個基本LED結構都包括： -包括所述P型層（134)、所述有源層（133)和所述n型層（132)的與所述有源層接觸 的第一部分（1320)的第一部分（151)以及包括所述n型層（132)的第二部分（1321)的第 二部分（152)，每一個基本LED結構（150)的所述第一部分（151)的橫向尺寸小于每一個基 本LED結構（150)的所述第二部分（152)的橫向尺寸； -絕緣材料（139)的在所述p型層（134)、所述有源層（133)和所述n型層（132)的所 述第一部分（1320)的側面上的一部分； -在暴露的n型層（132)的至少整個所述第二部分（1321)上的n型電接觸墊（145); 以及 -P型電接觸墊（138); 所述結構在與包括所述第一基板的一側相反的一側（70a)上還包括平坦表面，所述平 坦表面包括導電材料（141)的各個單獨部分（143)，每一個單獨部分（143)分別與n型電接 觸墊（145)接觸，導電材料層的所述各個單獨部分被所述絕緣材料層（139)的各部分分離， 第二基板（50)，所述第二基板（50)結合在所述結構（70)的所述平坦表面（70a)上。
13. 根據權利要求12所述的結構（70)， 其中，所述第二基板（50)在所述第二基板（50)的結合到所述結構的表面（50a)上包 括通過絕緣材料（503)的各部分彼此分離的一系列的接觸墊（502)， 所述一系列的接觸墊（502)中的墊與所述基本結構的所述n型電接觸墊和所述p型電 接觸墊連接。
14. 根據權利要求12或13所述的結構，其特征在于，所述結構在所述基本LED結構 (150)的所述n型層（132)上還包括光轉換材料層。
15. 根據權利要求12至14中的任何一項所述的結構，其特征在于，所述結構在所述基 本LED結構（150)的所述n型層（132)上還包括微結構。
【文檔編號】H01L33/38GK104396033SQ201380032606
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2012年6月22日
【發明者】帕斯卡·昆納德 申請人:索泰克公司