[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2005年5月10日且发明名称为“半导体器件及其制造方法”的中国专利申请No.200510070180.1的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种诸如氮化物半导体激光器件的半导体器件，以及制造这种半导体器件的方法。

背景技术

与AlGaInAs基和AlGaInP基半导体相比，诸如GaN、AlGaN、GaInN、AlGaInN的氮化物半导体，及其混合晶体具有带隙Eg较大的特点，并且是直接跃迁半导体材料。对于半导体发光器件而言，例如发光范围在紫外线到绿光的短波长范围的半导体激光器和覆盖从紫外线到红光的宽发光波长范围的发光二极管，这些属性使得氮化物半导体成为了具有吸引力的材料。因此，人们认为氮化物半导体将在高密度光盘和全色显示器到环境和医疗领域的方面获得广泛的应用。

而且，氮化物半导体比GaAs基半导体以及其他半导体具有更高的导热系数，因此预计在高温、高输出功率器件方面将获得广泛应用。此外，氮化物半导体不要求使用与AlGaAs基半导体中的砷(As)、ZnCdSSe基半导体中的镉相对应的材料，或用于它们的诸如砷化三氢(AsH₃)的原材料，因此预期属于环保化合物半导体材料。

对于氮化物半导体而言，一个传统的问题在于：以氮化物半导体激光器件为例，在制造氮化物半导体器件的过程中，成品率，即正常工作的氮化物半导体激光器件的数量与在单个晶片上生产的器件总量的比值，极低。

原因如下所述。为了将同一晶片上制造的各个氮化物半导体激光器件相互分离，首先，将晶片沿垂直于氮化物半导体激光器件的谐振腔的方向解理，从而将所述晶片分成长条，谐振腔的端面形成于解理表面处。接下来，为了进一步将现在共在氮化物半导体衬底的相互解理的条状分离件上的各个氮化物半导体激光器件分离，就要沿平行于谐振腔的方向进一步劈裂所生成的长条。这里，在将晶片分成长条时，如果氮化物半导体衬底是由诸如n型GaN的氮化物半导体构成的，那么氮化物半导体衬底和位于其上的氮化物半导体生长层在垂直于谐振腔的方向具有解理面，因此易于解理。

但是，由于由诸如n型GaN的氮化物半导体构成的氮化物半导体衬底具有六方晶体结构，在平行于谐振腔方向的方向不具有解理面，因此，难以将所述长条进一步分成独立的氮化物半导体激光器件。因此，这里的拆分会导致剥落和断裂，以及沿非预期的方向解理，这些会导致低成品率。

根据针对这一问题提供的传统解决方案，在氮化物半导体生长层覆盖了衬底顶部之后，采用划片机从氮化物半导体生长层的表面至衬底厚度的一半刻槽，之后打磨衬底使之变薄，接下来，在利用划片机形成的沟槽表面上画上划线，最后，在衬底上施加一负载。这有助于以优良的成品率彼此分离各个氮化物半导体激光器件(参见Japanese Patent Application Laid-Open No.H5-315646)。

低成品率的另一个原因在于裂纹的产生。此类裂纹可能起源于覆盖衬底顶部的氮化物半导体生长层。特别是，在制造氮化物半导体激光器件时，在衬底顶部覆盖氮化物半导体生长层，并且这一氮化物半导体生长层是由不同类型的膜组成的，例如GaN、AlGaN和InGaN膜。这里，形成氮化物半导体生长层的不同膜具有不同的晶格常数，从而引起晶格失配，导致裂纹的产生。为了避免这种情况，根据一种传统的推荐方法，采用一种经过处理后的衬底，并且，在其顶部形成氮化物半导体生长层后，在氮化物半导体生长层的表面上形成凹陷，而不是对表面进行平坦化。这有助于减少裂纹(参见Japanese Patent Application Laid-Open No.2002-246698)。通过采用这种方法，有可能减少例如由形成于衬底顶部构成氮化物半导体生长层的各个膜之间的晶格常数失配引起的裂纹。

在采用上述Japanese Patent Application Laid-Open No.2002-246698(日本专利申请公开No.2002-246698)中公开的技术制造氮化物半导体激光器件时，作为例子，氮化物半导体生长层的构造可以如图19所示。