用于制造具有发光二极管的光电子器件的方法
【专利说明】用于制造具有发光二极管的光电子器件的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求法国申请FRl3/59413的优先权，通过引用将其并入本文。
技术领域
[0003]本发明大体涉及基于半导体材料制造光电子器件的方法。本发明更具体地涉及制造包括由尤其是半导体微米线或纳米线的三维元件形成的发光二极管的光电子器件的方法。
【背景技术】
[0004]术语“具有发光二极管的光电子器件”指代能够将电信号转换成电磁辐射的器件，并且尤其是专用于发出电磁辐射(尤其是光)的器件。能够形成发光二极管的三维元件的示例是包括基于化合物的半导体材料的微米线或纳米线，化合物主要包括至少一个组III元素和一个组V元素(例如氮化镓GaN)(在下文中被称为II1-V化合物)，或者主要包括至少一个组II元素和一个组VI元素(例如氧化锌ZnO)(在下文中被称为I1-VI化合物)。
[0005]三维元件(尤其是半导体微米线或纳米线)一般被形成在衬底上，其之后被锯开以对个体光电子器件进行定界。每个光电子器件之后被布置在封装中，尤其是要保护三维元件。封装可以被附接到支撑体，例如印刷电路。
[0006]这样的光电子器件制造方法的缺点在于保护三维半导体元件的步骤必须单独地针对每个光电子器件来执行。另外，与包括发光二极管的光电子器件的有源区域相比较，封装的体积可能是重大的。
【发明内容】
[0007]因此，实施例的目的在于至少部分地克服先前描述的包括发光二极管的尤其具有微米线或纳米线的光电子器件的缺点。
[0008]实施例的另一目的在于抑制包括发光二极管的光电子器件的个体保护封装。
[0009]实施例的另一目的是使包括由半导体材料制成的发光二极管的光电子器件能够以工业规模并且以低成本来制造。
[0010]因此，实施例提供一种制造光电子器件的方法，其包括以下的连续步骤:
[0011](a)提供包括第一表面的衬底；
[0012](b)在第一表面上形成包括圆锥形或尖椎形的线形半导体元件的发光二极管的组件；
[0013](C)针对发光二极管的每个组件，形成覆盖所述组件的每个发光二极管的电极层和在所述组件的发光二极管周围覆盖电极层的导电层；
[0014](d)覆盖包封发光二极管的层的整体第一表面；
[0015](e)减小衬底厚度，在步骤(e)之后衬底包括与第一表面相对的第二表面；
[0016](f)形成与衬底绝缘并且从第二表面跨衬底一直到至少第一表面的导电元件，导电元件与导电层相接触；
[0017](g)在第二表面上形成与衬底相接触的至少一个第一导电垫;并且
[0018](h)将所获得的结构切割以分开发光二极管的每个组件。
[0019]根据实施例，该方法包括:在步骤(f)处，在第二表面上形成与导电元件相接触的至少一个第二导电垫。
[0020]根据实施例，该方法包括:形成与衬底绝缘并且从第二表面跨所述衬底一直到至少第一表面并且与发光二极管中的至少一个的基极相接触的至少一个额外的导电元件。
[0021]根据实施例，导电元件的形成连续地包括:在步骤(e)之后，从第二表面在衬底中蚀刻开口，至少在开口的侧壁上形成绝缘层，并且形成覆盖绝缘层的导电层，或者利用导电材料填充开口。
[0022]根据实施例，导电元件的形成包括:在步骤(b)之前，跨衬底厚度的一部分从第一表面在衬底中蚀刻开口，该开口在衬底打薄步骤之后在第二表面上被打开。
[0023]根据实施例，电极层和导电层还被形成在开口中。
[0024]根据实施例，该方法包括:在步骤(b)之前，至少在开口的侧壁上形成绝缘部分，并且利用导电材料填充开口。
[0025]根据实施例，在步骤(e)处，衬底完全被移除。
[0026]根据实施例，该方法还包括:针对发光二极管的每个组件，沉积与所述组件的二极管的基极相接触的至少一个导电层。
[0027]根据实施例，该方法包括:在步骤(e)之前，将支撑体附接到包封发光二极管的层的步骤。
[0028]根据实施例，包封发光二极管的层包括在发光二极管之间的焚光粉。
[0029]根据实施例，该方法包括:形成覆盖包封发光二极管的层或覆盖支撑体的荧光粉层的步骤。
[0030]根据实施例，该方法包括:在包封发光二极管的层与荧光粉层之间形成能够发射由发光二极管发出的光线且反射由荧光粉发出的光线的层的步骤。
[0031]根据实施例，该方法包括:在衬底与包封发光二级管的并且具有比发光二级管的高度大50%的高度的层之间的发光二级管周围形成反射器的步骤。
【附图说明】
[0032]前述和其他特征和优点将在下面结合附图对特定实施例的非限制性描述中详细进行讨论，在附图之中:
[0033]图1是具有包括在其上形成微米线或纳米线的多个光电子器件的半导体衬底晶片的示例的部分简化俯视图；
[0034]图2A到图2F是以制造包括微米线或纳米线的光电子器件的方法的实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图；
[0035]图3A和图3B是以制造包括微米线或纳米线的光电子器件的方法的另一个实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图；
[0036]图4和图5是通过制造包括微米线或纳米线的光电子器件的方法的其他实施例获得的结构的部分简化横截面视图；
[0037]图6A到图6C是以制造包括微米线或纳米线的光电子器件的方法的另一个实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图；
[0038]图7A和7B是以制造包括微米线或纳米线的光电子器件的方法的另一个实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图；
[0039]图8到图10是通过制造包括微米线或纳米线的光电子器件的方法的其他实施例获得的结构的部分简化横截面视图；
[0040]图1lA到IlD是以制造包括微米线或纳米线的光电子器件的方法的另一个实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图；
[0041]图12A到图12E是以制造包括微米线或纳米线的光电子器件的方法的另一个实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图；
[0042]图13是在锯开衬底之前包括在衬底晶片上形成的微米线或纳米线的光电子器件的实施例的部分简化横截面视图；
[0043]图14是图13的光电子器件的部分简化俯视图；并且
[0044]图15到图27是包括微米线或纳米线的光电子器件的实施例的部分简化横截面视图。
【具体实施方式】
[0045]为清楚起见，在各个附图中利用相同的附图标记来指代相同的元件，并且另外，如在电子电路的表示中常见的，各个附图不一定是按比例绘制的。另外，仅仅示出并将描述对理解本发明有用的那些元件。具体地，在下文中描述的光电子器件控制装置在本领域技术人员的能力内并且将不进行描述。
[0046]在下面的描述中，除非另行明确指示，术语“基本上”、“大约”和“约”意味着“在10 %内”。另外，“主要由材料形成的化合物”或“基于材料的化合物”意味着化合物包括大于或等于95%的所述材料的比例，该比例优选大于99%。
[0047]本说明书涉及包括三维元件的光电子器件，三维元件例如微米线、纳米线、圆锥形元件或尖椎形元件。在下面的描述中，描述了针对包括微米线或纳米线的光电子器件的实施例。然而，这些实施例可以被实施用于除了微米线或纳米线以外的三维元件，例如金字塔形三维元件。
[0048]术语“微米线”或“纳米线”指代具有沿着优选方向的细长形状的三维结构，其具有被称为小尺寸的在从5nm到2.5μηι的范围中的优选在从50nm到2.5μηι的范围中的至少两个尺寸，以及被称为大尺寸的至少等于小尺寸的I倍、优选至少5倍并且更优选最大的甚至至少10倍的第三尺寸。在某些实施例中，小尺寸可以小于或等于大约Ιμπι，优选在10nm到Ιμπι的范围中，更优选在从10nm到300nm的范围中。在某些实施例中，每个微米线或纳米线的高度可以大于或等于500nm，优选在从Ιμπι到50μηι的范围中。
[0049]在下面的描述中，术语“线”被用于意指“微米线或纳米线”。优选地，延伸通过在垂直于线的优选方向的平面中的横截面的重心的线的平均线路基本上形成直线并且在下文中被称为线的“轴”。
[0050]图1是具有在其上形成线的半导体衬底的晶片10的部分简化俯视图。作为示例，其是具有从500μπι到1500μπι的范围中(例如大约725μπι)的初始厚度并且具有从10mm到300mm的范围中(例如大约200mm)的直径的单晶体硅晶片。有利地，其是当前在尤其是基于金属氧化物场效应晶体管或MOS晶体管的微电子器件中的电路制造的方法中使用的硅晶片。作为变型，可以使用与微电子器件制造方法兼容的任何其他单晶体半导体，例如锗。优选地，半导体衬底被掺杂以将衬底的电阻率减小到针对发光二极管的串联电阻的可接受的水平并且减小到与优选小于几mohm.cm的金属的电阻率接近的电阻率。
[0051]包括发光二极管的多个光电子器件14同时被形成在晶片10上。虚线12示出在光电子器件14之间的分开界限的示例。发光二极管的数目可以根据光电子器件14而是不同的。光电子器件14可以占用具有不同表面积的晶片10的部分。光电子器件14通过沿着由线12示出的锯开路径锯开晶片10的步骤来分开。
[0052]根据实施例，制造包括由三维元件(尤其是半导体线)形成的发光二极管的光电子器件11的方法，包括以下步骤:
[0053]在晶片10的第一表面上形成光电子器件的发光二极管；
[0054]利用包封层保护发光二极管的组件；
[0055]针对每个光电子器件在与包封层相反的侧面上形成用于使发光二极管偏置的接触垫;并且
[0056]锯开晶片10以使光电子器件分开。
[0057]包封层在接触垫形成步骤期间保护发光二极管并且在光电子器件已经被分开之后被保持。包封层在衬底已经被锯开之后保持保护发光二极管。不必针对每个光电子器件提供在光电子器件已经被分开之后附接到该器件的针对发光二极管的保护封装。可以减小光电子器件的体积。
[0058]另外，保护光电子器件14的发光二极管的步骤通过在包封层对线的包封来执行，包封层在锯开晶片10的步骤之前被全部沉积在晶片10上。该步骤因此针对被形成在晶片10上的所有光电子器件14仅仅被执行一次。因此减小每个光电子器