[发明专利]一种应用合成分隔法激光剥离GaN基发光器件及其制造方法

摘要

本发明所公开的一种应用合成分隔法激光剥离GaN基发光器件及其制造方法，采用合成分隔法分离各单元GaN基发光器件，结合干法蚀刻去除部分GaN基外延层和激光划开GaN基外延层的方法，可以保证各单元GaN基发光器件间的绝对分隔，降低激光剥离过程裂缝的产生率，又可以保护器件的性能在激光隔离过程不受破坏；在各单元GaN基发光器件间预留区域作为激光剥离牺牲区，并与单元发光器件作隔离，避免在激光剥离过程中激光束交叠照射产生的裂缝延伸并破坏其发光器件，提高激光剥离后发光器件的成品率；激光剥离牺牲区被一金属环裹绕，激光剥离后，牺牲区中的外延层残骸可以容易随金属环的蚀刻而被一并去除。

主权项

1.一种应用合成分隔法激光剥离GaN基发光器件的制造方法，包括下列步骤：1)在蓝宝石衬底上生长具有N半导体层、活性层和P半导体层结构的GaN基外延膜；2)采用合成分隔法分离各单元GaN基发光器件，即采用干法蚀刻按预定的间隔去除部分GaN基外延层，在蓝宝石衬底上形成两种不同尺寸的多个单元GaN基发光区，其中，较大尺寸区域保留作为发光器件，较小尺寸区域作为激光剥离牺牲区，牺牲区尺寸在40～200μm之间，干蚀刻形成的凹槽深度在0.5～2μm之间，凹槽宽度在5～20μm之间，在激光剥离牺牲区用激光并列先后按一定的间隔划开两道，隔离激光剥离牺牲区，并分隔各单元GaN基发光器件，激光波长小于GaN半导体材料的发光波长，包含266nm和355nm波长的激光；3)在P半导体层顶部形成欧姆接触及金属反射层，其反射金属膜材料优选Ag，厚度在80-300nm之间，也可以由Al、Ag、Ni、Au、Cu、Pd、Rh金属所形成的任一种合金制成，可以通过高温退火改善金属膜与P半导体层的欧姆接触特性和附着力，至此，在激光剥离牺牲区形成金属环裹绕；4)在凹槽内沉积钝化膜，填平凹槽，钝化膜材料是SiO2或Si3N4等绝缘材料，厚度在0.5～2μm之间；5)在金属反射层上沉积多层金属膜，此多层金属层的作用主要是保护反射金属膜；6)通过粘接材料将GaN基外延连接到支撑部件上，支撑部件具有良好的导热和导电性能，支撑部件由GaAs、Ge、Si，Cu其中任一材料制成；7)通过LLO方法将蓝宝石衬底与GaN基发光器件分离；8)通过化学蚀刻将激光剥离牺牲区的金属环去除，随之对应区域的氮化物半导体材料残骸也一起除去；9)清洁并蚀刻去除顶部部分GaN半导体层，去除凹槽对应位置的N层半导体材料；10)沉积钝化膜，钝化膜材料是SiO2或Si3N4等绝缘材料，厚度在80～500nm之间；11)通过光刻将N电极位置的钝化膜蚀刻去除，在钝化膜开孔的位置沉积N电极金属，在支撑部件底部沉积P电极金属；12)最后，经过划片处理或切断处理的过程形成垂直结构GaN基发光芯片。