[发明专利]氮化物基发光装置的主基板

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别涉及一种用于氮化物基发光装置 的主基板。

发明背景

目前，在半导体领域发光二极管(LED)是一种最新的和发展 最快速的技术。过去十多年，尽管LED已经用作为指示和信号目的，但是 技术的发展和改进使得LED能够广泛应用于照明应用。

含有V族元素氮(N)的半导体，已经证明可用于短波长发光 装置。在其之间，已经对氮化镓基半导体作为发光二极管做了广泛的研究， 如In_xGa1-_xN和Al_xGa_yIn_zN，所以这类LED已经被投入实际应用。

通常，GaN基LED生长在一个蓝宝石基板上。GaN半导体层 生长在蓝宝石基板上。但蓝宝石不是一个良好的导热或导电导体，所以主 基板要被贴附到GaN半导体层，并去除蓝宝石。主基板必须满足许多要求， 如提供足够的机械支撑，提供良好的导热性和导电性，以及CTE(热膨胀 系数)要匹配。CTE如果不匹配，会导致大量应力，这又导致GaN层出 现裂纹和可靠性问题。

用于替换基板的现有已知材料有许多限制。例如，纯金属如铜， 尽管能够提供导热性和导电性，但CTE太不匹配，且太软而不易在装置制 作过程里使用，以及很难使用激光或切割锯切割一个宽度小于100um的切 割线。在电镀之前，光刻胶SU8可被用来分隔铜基板，但此过程会增加成 本并使工艺过程变得困难。而且，很难将此装置集成到基于硅的集成电路 内。对于金属合金，如铜钨(CuW)合金，尽管能够提供更好的CTE匹配， 但需要大量的钨，这会降低铜的性能。对于纯半导体材料，如硅，价格低 廉且容易将装置集成到电路内。但是，纯半导体材料提供比铜更小的导热 性和导电性，在LED尺寸扩大时这会限制装置的性能。

所以，需要一种LED基板，其能够克服已知基板材料的诸多 缺陷。

发明概述

依照本发明的一个实施例，披露了一种制作氮化物基薄膜半导 体装置的主基板的方法。此方法包括步骤：提供一个半导体层；在半导体 层上蚀刻一个孔图案，在半导体层上电镀金属以填满半导体层上形成的孔； 将半导体层键合到一个氮化镓(GaN)层上，而GaN层是外延生长在蓝宝 石基板上的外延层；然后去除蓝宝石基板。

依照本发明的另一个实施例，披露了一种制作氮化物基薄膜半 导体装置的主基板的方法。此方法包括步骤：提供一个硅层；在硅层的一 侧上蚀刻一个盲孔图案；将硅层键合到一个氮化镓(GaN)层上，而该GaN 层是外延生长在蓝宝石基板上的外延层，其中具有孔图案的硅层一侧被键 合到GaN层；薄化硅层以露出硅层上的孔图案，在硅层上电镀铜以填满硅 层上形成的孔；然后去除蓝宝石基板。

依照本发明的另一个实施例，披露了一个具有主基板的氮化物 基半导体结构。此氮化物基半导体包括一个蓝宝石基板；在基板上形成的 一个或多个半导体层，其中一个半导体层包括多个金属部分，其中硅层上 有多个蚀刻出的孔，多个金属部分包括被填满在多个孔里的金属。

依照本发明的另一个实施例，披露了一个具有主基板的氮化物 基半导体结构。此氮化物基半导体包括一个蓝宝石基板；在蓝宝石基板上 形成的一个或多个氮化镓(GaN)层；一个被电镀到一个或多个GaN层的 金属层；以及一个被键合到金属层的半导体层。

依照本发明的另一个实施例，披露了一个具有主基板的氮化物 基半导体结构。此氮化物基半导体包括一个蓝宝石基板；在蓝宝石基板上 形成的一个或多个氮化镓(GaN)层；一个被电镀到一个或多个GaN层的 金属层，其中金属层包括一种两个不同金属的组合。

从以下的详细描述，其中通过附图描述本发明实施例，本领域 技术人员将容易理解本发明的其它实施例。将会认识到，本发明还会有其 它不同的实施例，只是在各方面对其一些细节作出改变，而不会脱离本发 明的精神和范围。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一个半导体结构的部分截面示意 图。

图2是本发明一个实施例的一个半导体结构的部分截面示意 图。

图3是本发明一个实施例的一个半导体结构的部分截面示意 图。

图4是本发明一个实施例的一个半导体结构的部分截面示意 图。

图5是本发明一个实施例的一个半导体结构的部分截面示意 图。