[发明专利]集成电路发光器件、模块以及制造工艺

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月8日提交的美国专利申请No.12/480,463的优先权，该美国专利申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本专利申请涉及集成电路(IC)发光器件。

背景技术

诸如发光二极管(LED)和激光二极管等的固态光源，与诸如白炽光或者荧光照明等的其它形式的照明相比具有显著的优势。例如，当LED或者激光二极管以红、绿和蓝元件的阵列布置时，它们能够用作白光光源或者彩色显示器。在这样的结构中，固态光源通常比传统的白炽灯或者荧光灯更高效并且产生更少的热。虽然固态照明具有一定的优势，但是用于固态照明的传统的半导体结构和器件相对昂贵。传统固态发光器件的高成本部分是因为传统固态发光器件的制造工艺复杂且耗时这一事实。制造工艺的细节受制于传统的固态发光器件的结构。

参考图1，传统的LED结构100包括例如可以由蓝宝石、碳化硅或者尖晶石形成的衬底105。缓冲层110形成在衬底105上。缓冲层110主要充当润湿层(wetting layer)，以促成对蓝宝石衬底光滑、均匀的覆盖。缓冲层110典型地由GaN、InGaN、AlN或者AlGaN形成，并且具有大约100-500埃的厚度。典型地，使用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)将缓冲层130沉积为薄的非晶层。

p型掺杂的III-V族化合物层120形成在缓冲层110上。p型掺杂的III-V族化合物层120典型地由GaN制成。InGaN量子阱层130形成在p型掺杂的III-V族化合物层120上。然后，活性III-V族化合物层140形成在InGaN量子阱层130上。n型掺杂的III-V族化合物层150形成在层140上。对p型掺杂的III-V族化合物层120进行n型掺杂。p型电极160(阳极(anode))形成在n型掺杂的III-V族化合物层150上。n型电极170(阴极(cathode))形成在第一III-V族化合物层120上。

与图1所示的器件相关的传统制造工艺的问题在于，需要一系列选择性蚀刻步骤以使阴极170能够在p型掺杂的III-V族化合物层120上形成。这些选择性蚀刻阶段复杂并且耗时，因此使整个制造工艺更加昂贵。

传统制造工艺的另一个问题是，仅在将晶圆切割为芯片(切片)并且封装(例如，引线接合)芯片之后进行用于检测制造缺陷以及确定器件特性的器件测试。换言之，测试针对各芯片分别进行。结果，即使有缺陷的芯片也被封装(因为在封装阶段尚未识别出它们)，这导致时间、精力和材料浪费在封装有缺陷的芯片。此外，需要对所有芯片分别测试使得整个制造工艺更耗时和复杂。

另外，与图1中的器件相关的问题是，阴极170遮挡部分发射光使其不能从器件射出。这一效应降低了器件的整体效率。已用于减轻这一效应的方法是在制造工艺的最后从底部将衬底105研磨到非常小的厚度，以使光能够从衬底的底表面射出。然而，这使得制造工艺越发复杂和耗时，并且浪费衬底材料。

发明内容

这里介绍的是集成电路器件，可以是诸如LED等的的发光器件，其中，电极形成在器件的衬底的相反侧以及活性(发光)层的相反侧上。例如，第一电极(例如阳极)可以形成在生长在衬底的顶表面的活性层上，第二电极(例如阴极)形成在衬底的底表面上。该方法消除了对诸如传统LED制造工艺中为形成阴极的目的所采用的复杂、耗时且昂贵的多阶段选择性蚀刻工艺的需要。此外，因为该方法不需要衬底研磨，所以减少了材料(例如，半导体衬底)的浪费。另外，因为电极之一形成在衬底的底表面，所以电极不会遮挡由器件的活性层生成的光。

这里所述的在衬底的相反侧上形成电极还允许在半导体晶圆上形成多个这样的器件，其中，晶圆上的所有这样的器件能够在晶圆上共用它们的第一电极和第二电极。该方法允许在晶圆上对所有器件同时进行针对制造缺陷的测试，这简化和缩短了测试。此外，时间和精力不会浪费在封装(例如，引线接合)有缺陷的器件。另外，该技术允许在不使用任何引线接合的情况下，通过直接将这样的器件连接到安装衬底来将这样的器件封装为可操作模块，这进一步缩短和简化了制造工艺。

附图说明

在附图中，以示例而非限制的方式示出本发明的一个以上实施方式，相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是传统LED结构的截面图；

图2是根据本申请的实施方式的发光器件的立体图；

图3是发光器件的沿图2中的线A-A的截面图；

图4是图3中的发光器件的顶部的详细的截面图；

图5是图3中的发光器件的底部的详细的截面图；