[发明专利]发光二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件以及制作半导体器件的方法。例如，本发明涉及发光二极管及其制作方法，具体涉及提高包括纳米棒阵列的发光二极管的光学性能。

背景技术

半导体器件制造通常包括可以是湿法蚀刻或干法蚀刻的蚀刻工艺，借助蚀刻工艺可以去除半导体晶片的某些区域。这种工艺通常包括在晶片的上层之上提供掩模，掩模覆盖该层的一部分并暴露要去除的区域。在已经提供掩模并用掩模控制晶片的蚀刻之后，去除掩模。然而，形成和去除掩模会损坏晶片的半导体层。

例如，在制造发光二极管（LED）时，晶片的上层通常是例如p型掺杂氮化镓层（p-GaN）的p-型（或n-型）半导体层。已知的是在p-GaN层上形成例如二氧化硅（SiO₂）或氮化硅的掩模，以控制对p-GaN的蚀刻以形成纳米棒。在掩模干法蚀刻中使用的材料可以引起p-GaN层严重降级或“去活性”，这是因为这些材料会在p-GaN层上沉积掩模层。这两种工艺都能限制提取率以及电学性能，其后果是可以限制所制造的LED的光学性能和可靠性。

发明内容

本发明提供了一种制造发光二极管的方法，所述方法包括以下步骤：提供包括多个层的半导体晶片，所述多个层包括发光层；在所述半导体晶片之上提供保护层；以及在所述半导体晶片上执行多个加工步骤以形成发光二极管；其中，设置所述保护层以在所述多个加工步骤中的至少一个步骤中保护所述半导体晶片。

所述多个加工步骤可以包括在所属保护层之上提供掩模。掩模可以限定掩蔽区域和暴露区域。所述多个加工步骤可以包括在暴露区域对半导体晶片进行成形。保护层可以被设置以在提供掩模的步骤中的至少一部分中保护所述半导体晶片。

对所述半导体晶片进行成形通常包括蚀刻、并且所述暴露区域可以形成在所述成形步骤中要蚀刻掉的蚀刻区域。

提供掩模的步骤可以包括在所述保护层之上提供掩模层，然后蚀刻透所述掩模层的区域以形成掩模。所述保护层可以被设置以在提供掩模层的步骤和蚀刻掩模层的步骤中的至少一个步骤中保护所述晶片。

提供掩模还可以包括在掩模层之上提供金属层。例如，可以包括在所述掩模层之上提供金属层并将金属层退火以形成在其间限定出蚀刻区域的金属岛。

所述处理步骤还包括用酸对已蚀刻过的半导体晶片进行处理。所述酸可以是硝酸，处理温度为至少100℃。酸处理步骤的持续时间可以为至少1分钟。所述酸可以包括酸溶液，例如，浓度至少为50%的硝酸溶液。

所述加工步骤可以包括去除掩模。

所述加工步骤可以包括在已蚀刻过的半导体晶片之上提供接触层。例如，如果所述晶片的顶层是p型层，接触层可以是p型接触层，如果所述晶片的顶层是n型层，接触层可以是n型接触层。

保护层可以包括金属氧化物，优选包括铟锡氧化物、氧化锌和氧化钛中的至少一种。

保护层的厚度优选不大于100nm，更优选不大于50nm，更加优选不大于40nm。保护层的厚度优选不小于10nm，更优选的是不小于20nm，更加优选的是不小于30nm。

附图说明

参照附图，仅通过示例的方式对本发明的实施例进行说明，其中：

图1a、1b和1c示出了根据本发明实施例的制作发光二极管的方法的步骤的连续组；

图2a和2b示意地示出了适于制造发光二极管的半导体晶片，其中已经对该半导体晶片分别应用了图1a和图1b中的方法步骤；

图3示意地示出了根据本发明实施例的发光二极管，该发光二极管是由图1a-1c的方法制造的；

图4a至4d示出了根据本发明的实施例的在退火前和退火后的ITO保护层、SiO₂掩模层；

图5a-5d示出了酸固化步骤之前和之后的半导体晶片，其中，制备的保护性ITO层的厚度约为50nm；

图6a-6d示出了酸固化步骤之前和之后的半导体晶片，其中，制备的保护性ITO层的厚度约为35nm；

图7和图8示出了制造的具有和不具有ITO保护层的LED器件的电流与电压特性。

具体实施方式

参见图3，在该实施例中，发光二极管（LED）300是根据图1a-1c所示的方法100制造的。