專利名稱：用于碳化硅的包含主要由鎳組成的層的反射式歐姆接觸及其制造方法以及包含該接觸的 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于碳化硅的微電子器件及其制造方法，且更具體地說，涉及基于碳化硅的發(fā)光器件，例如發(fā)光二極管(LED)和激光二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管正廣泛用于消費(fèi)和商業(yè)應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的是，發(fā)光二極管通常包括在微型電子基板上的二極管區(qū)域。例如，微型電子基板可包含例如硅、砷化鎵、磷化鎵以及上述材料的合金、碳化硅和/或藍(lán)寶石。LED的持續(xù)發(fā)展已經(jīng)形成了可覆蓋和超過可見光譜的高效且強(qiáng)機(jī)械性的光源。這些屬性(結(jié)合固態(tài)器件的潛在長使用壽命)可使新型顯示應(yīng)用能夠多樣化，且可使LED置于與處于有利地位的白熾燈和熒光燈相競爭的地位。
在使用碳化硅制造發(fā)光器件(例如LED和/或激光二極管)時，可能希望向碳化硅(且更具體地說是n型碳化硅)提供反射式歐姆接觸。這些反射式歐姆接觸應(yīng)該簡單，以使用傳統(tǒng)微電子制造技術(shù)制造，并應(yīng)該提供低歐姆損耗和/或高反射率。這些接觸還應(yīng)該受線固結(jié)和/或基臺(submount)固結(jié)的檢驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，用于碳化硅且在某些實(shí)施例中用于n型碳化硅的反射式歐姆接觸包括在碳化硅上的主要由鎳組成的層。主要由鎳組成的層配置為向碳化硅提供歐姆接觸，并允許從碳化硅射出的光輻射由此透射。要理解到，如在此所用的主要由鎳組成的層基本只包含元素鎳，且不包含大量鎳合金、鎳氧化物和/或其它鎳化合物，但可包含少量通常與鎳相關(guān)的雜質(zhì)(包括少量上述合金或化合物)，并且還可包含少量或大量本質(zhì)上不影響元素鎳作為允許從碳化硅射出的光輻射由此透射的碳化硅歐姆接觸的基本特性和新特性的材料。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反射式歐姆接觸，還包括在主要由鎳組成的層上在碳化硅對面的反射層、在反射層上在主要由鎳組成的層對面的阻擋層、以及在阻擋層上在反射層對面的固結(jié)層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，主要由鎳組成的層和其上的反射層可為碳化硅提供可具有低歐姆損耗和/或高反射率的反射式歐姆接觸。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，主要由鎳組成的層足夠薄，以允許從碳化硅射出的基本所有光輻射都由此透射。在又一些實(shí)施例中，反射層足夠厚，以反射從主要由鎳組成的層射出的基本所有光輻射。此外，在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，碳化硅包括表面，并且主要由鎳組成的層覆蓋該表面。通過覆蓋該表面，可增強(qiáng)鎳對碳化硅的附著力，并可提供從碳化硅射出的基本所有光輻射的反射率。在又一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層只覆蓋該表面的一部分，并/或可被圖案化，例如形成柵格。
本發(fā)明的其它實(shí)施例提供了在碳化硅基板第一面上的反射式歐姆接觸和在碳化硅基板第二面上的發(fā)光區(qū)域，以提供發(fā)光元件，諸如LED或激光器。此外，在另一些實(shí)施例中，在固結(jié)層上在阻擋層的對面提供安裝組件。在又一些實(shí)施例中，向固結(jié)層提供線固結(jié)。其它外部元件也可固結(jié)到固結(jié)層。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層是由未退火鎳組成的層。此外，在一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層的厚度在大約15和大約100之間。在另一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層的厚度在大約15和25之間。在又一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層的厚度大約15，而在再一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層的厚度大約25。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，反射層包含銀和/或鋁。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該層的厚度在大約700和大約2μm之間。在另一些實(shí)施例中，該層的厚度至少大約700。在又一些實(shí)施例中，該層的厚度大約1000。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，阻擋層包含鉑。在一些實(shí)施例中，該層的厚度在大約250和大約1μm之間。在另一些實(shí)施例中，該層的厚度至少大約250。在另一些實(shí)施例中，該層的厚度大約500，并在又一些實(shí)施例中，該層的厚度大約1000。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，固結(jié)層包含金。在一些實(shí)施例中，該層的厚度在大約250和大約1μm之間。在另一些實(shí)施例中，該層的厚度至少大約250。在另一些實(shí)施例中，該層的厚度大約500，并在又一些實(shí)施例中，該層的厚度大約1μm。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，通過在其第二面包括二極管區(qū)域的碳化硅基板的第一面上沉積主要由鎳組成的第一層，可制造發(fā)光元件，諸如發(fā)光二極管。在第一層上在第一面的對面沉積包含銀和/或鋁的第二層。在第二層上在第一層的對面沉積包含鉑的第三層。在第三層上在第二層的對面沉積包含金的第四層。第四層固結(jié)到外部元件，諸如安裝組件、基臺和/或線。在沉積第一層期間、沉積第一層和沉積第二層之間、沉積第二層和沉積第三層之間、沉積第三層和沉積第四層之間、或沉積第四層和固結(jié)第四層之間，不進(jìn)行退火。在另一些實(shí)施例中，在沉積第一層期間、沉積第一層和沉積第二層之間、沉積第二層和沉積第三層之間、沉積第三層和沉積第四層之間、沉積第四層和固結(jié)第四層之間、以及在固結(jié)第四層期間，也不進(jìn)行圖案化。在又一些實(shí)施例中，可在這些操作中的至少一個操作中進(jìn)行圖案化。此外，在另一些實(shí)施例中，所有上述沉積步驟都在室溫下進(jìn)行。因而，本發(fā)明的一些實(shí)施例通過在接觸制造過程中消除一些圖案化步驟和/或不使用高溫退火可提供容易的制造。


圖1-3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例包括反射式歐姆接觸的LED的截面視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例制造LED和/或反射式歐姆接觸的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照示出本發(fā)明實(shí)施例的附圖來更全面地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。而是，由于提供這些實(shí)施例使得本公開詳細(xì)而全面，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_(dá)了本發(fā)明的范圍。為了清晰起見，在附圖中放大了層的厚度和區(qū)域。相同標(biāo)號始終表示相同元件。要理解到，當(dāng)稱元件(諸如層、區(qū)域或基板)在另一元件上時，該元件可直接在或直接延伸到另一元件上，或者也可存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件直接在另一元件上時，則不存在中間元件。此外，在此描述和示出的每個實(shí)施例還包括其補(bǔ)充說明型實(shí)施例。
現(xiàn)在將廣泛參考基于碳化硅的基板上的基于氮化鎵的發(fā)光二極管來描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解到，本發(fā)明的許多實(shí)施例可采用碳化硅基板和/或?qū)右约鞍l(fā)光元件(諸如發(fā)光二極管或激光二極管)的任意組合。因而，組合可包括例如在碳化硅基板上的碳化硅二極管。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的發(fā)光元件(例如發(fā)光二極管)和反射式歐姆接觸的截面視圖。如圖1所示，這些發(fā)光二極管100包括碳化硅基板110(例如n型碳化硅基板)，該基板具有第一和第二相對面110a和110b，并且其對預(yù)定波長范圍內(nèi)的光輻射透明，即，不吸收或反射預(yù)定波長范圍內(nèi)的所有光輻射。二極管區(qū)域130在第二面110b上，并配置為在二極管區(qū)域兩端(例如，在歐姆接觸120和150兩端)施加電壓時，將預(yù)定波長范圍內(nèi)的光發(fā)射到對預(yù)定波長范圍內(nèi)的光輻射透明的碳化硅基板110內(nèi)。
仍參照圖1，在這些實(shí)施例中，二極管區(qū)域130包括n型層132、活性區(qū)域134以及p型層136。歐姆接觸150和120分別形成到p型層136和n型碳化硅基板110，以分別提供陽極160和陰極140。在一些實(shí)施例中，包括n型層132、活性區(qū)域134和/或p型層136的二極管區(qū)域130包含基于氮化鎵的半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包括諸如氮化銦鎵和/或氮化鋁銦鎵的合金。還要理解到，可在n型氮化鎵層132和碳化硅基板110之間提供緩沖層，例如包含氮化鋁鎵，例如在美國專利5393993、5523589、6177688和題為“InGaN發(fā)光二極管垂直幾何結(jié)構(gòu)”的申請No.09/154363中所描述的，好像在此全面闡述一樣，其公開的全部內(nèi)容由此通過引用結(jié)合于此。
活性區(qū)域134可包括單一的n型層、p型層或基于本征氮化鎵的材料、另一相同結(jié)構(gòu)、單異質(zhì)結(jié)構(gòu)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)和/或量子井結(jié)構(gòu)，所有這些都是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。此外，活性區(qū)域134可包括由一個或多個覆層所限制的發(fā)光層。在一些實(shí)施例中，n型氮化鎵層132包含硅摻雜氮化鎵，而p型氮化鎵層136包含鎂摻雜氮化鎵。此外，活性區(qū)域134最好可包括至少一個氮化銦鎵量子井。
例如，發(fā)光元件諸如二極管100可以是在碳化硅基板上制造的基于氮化鎵的LED或激光器，諸如由北卡羅來納州達(dá)拉謨的Cree公司生產(chǎn)并銷售的那些器件。例如，本發(fā)明可適合與在美國專利Nos.6201262、6187606、6120600、5912477、5739554、5631190、5604135、5523589、5416342、5393993、5338944、5210051、5027168、5027168、4966862和/或4918497所描述的LED和/或激光器一起使用，好像在此全面闡述一樣，其公開的內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。在2001年5月30日提交的題為“具有多量子井和超晶格結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)”的美國臨時專利申請No.60294378、題為“多量子發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)”的美國臨時專利申請No.60/294445以及題為“具有超晶格結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)”的美國臨時專利申請No.60294308中、在2002年5月7日提交的題為“具有量子井和超晶格的族III基于氮化物的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)、族III基于氮化物的量子井結(jié)構(gòu)和族III基于氮化物的超晶格結(jié)構(gòu)”的美國專利申請No.10/140796、以及2001年7月23日提交的題為“包括用于光提取的基板改進(jìn)的發(fā)光二極管及其制造方法”的美國臨時專利申請No.10/05782、和2002年1月25日提交的題為“包括用于光提取的基板改進(jìn)的發(fā)光二極管及其制造方法”的美國專利申請No.10/05782中，描述了其它適用的LED和/或激光器，好像全面闡述一樣，其公開的內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。此外，諸如在2002年9月19日提交的題為“包括錐形側(cè)壁的涂磷發(fā)光二極管及其制造方法”的美國臨時專利申請No.60/411980中描述的(好像全面闡述一樣，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此)涂磷LED，也可適用于本發(fā)明的實(shí)施例。
LED和/或激光器可配置成以通過基板發(fā)生光輻射的方式操作。在這種實(shí)施例中，基板可被圖案化，以便增強(qiáng)器件的光輸出，例如在2001年7月23日提交的題為“包括用于光提取的基板改進(jìn)的發(fā)光二級管及其制造方法”的美國臨時專利申請No.60/307235中所描述的，或在2002年1月25日提交的題為“包括用于光提取的基板改進(jìn)的發(fā)光二極管及其制造方法”的美國專利申請No.10/057821中所描述的，好像在此全面闡述一樣，其公開的內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
在一些實(shí)施例中，用于p型氮化鎵層136的歐姆接觸150包含鉑、鎳和/或鈦/金。在另一些實(shí)施例中，可使用包含例如鋁和/或銀的反射式歐姆接觸。在p型氮化鎵上形成歐姆接觸的其它合適材料可用于歐姆接觸150。例如在美國專利5767581中顯示了n型氮化鎵和p型氮化鎵的歐姆接觸的實(shí)例，好像在此全面闡述一樣，其公開的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
仍參照圖1，在一些實(shí)施例中，基板110包含對預(yù)定波長范圍內(nèi)的光輻射透明的碳化硅基板。這些基板可以是半絕緣(高阻抗)的，以使根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接觸可用作反射器。在美國專利5718760(其轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)中描述了一種用于制造對預(yù)定波長范圍內(nèi)光輻射透明的碳化硅基板的技術(shù)，好像在此全面闡述一樣，其公開的全部內(nèi)容由此通過引用結(jié)合于此。碳化硅基板110可包含2H、4H、6H、8H、15R和/或3C多型。對于光電應(yīng)用，6H和/或4H多型可以是優(yōu)選的。在另一些實(shí)施例中，碳化硅基板110是補(bǔ)償型無色碳化硅基板，如上文引用的美國專利5718760中所描述的。例如在美國專利6177688中所描述的，可在基板上形成基于氮化鎵的外延層，隨后可處理該外延層以產(chǎn)生如圖1所示的結(jié)構(gòu)。
繼續(xù)圖1的描述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供用于碳化硅(例如n型碳化硅基板110的第一面110a)的反射式歐姆接觸120。如圖1所示，這些歐姆接觸可包括在碳化硅上(例如在n型碳化硅基板110的第一面110a上)的主要由鎳組成的層122，也稱為第一層。如在此所用的主要由鎳組成的層基本只包含元素鎳，并且不包含大量鎳合金、鎳氧化物和/或其它鎳化合物，但可包含少量通常與鎳相關(guān)的雜質(zhì)，包括少量上述合金或化合物，并且還可包含少量或大量本質(zhì)上不影響元素鎳作為還允許從碳化硅射出的光輻射由此透射的碳化硅歐姆接觸的基本和新特性的材料。在一些實(shí)施例中，這些少量少于大約0.01％。在另一些實(shí)施例中，它們少于大約1％。
在一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層122足夠厚，以向碳化硅基板110提供歐姆接觸，而又足夠薄，以允許從碳化硅基板110的第一面110a射出的至少某些光輻射由此透射。在另一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層122足夠薄，以允許從碳化硅基板第一面110a射出的基本所有光輻射由此透射。在一些實(shí)施例中，基本所有光輻射大于光輻射的大約50％。在另一些實(shí)施例中，基本所有光輻射大于光輻射的大約90％。在一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層122的厚度在大約15和大約100之間。在另一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層122的厚度在大約15和大約25之間。在又一些實(shí)施例中，層122的厚度大約25，而在再一些實(shí)施例中，該層的厚度大約15。
反射式歐姆接觸120還包括在主要由鎳組成的層122上在碳化硅基板110對面的導(dǎo)電反射層124，也稱為第二層。在一些實(shí)施例中，該反射層足夠厚，以反射從主要由鎳組成的層122射出的基本所有光輻射。在一些實(shí)施例中，基本所有光輻射大于光輻射的大約50％。在另一些實(shí)施例中，基本所有光輻射大于光輻射的大約90％。在一些實(shí)施例中，反射層124包含銀和/或鋁。在另一些實(shí)施例中，反射層124的厚度至少大約700。在又一些實(shí)施例中，反射層124的厚度在大約700和大約2μm之間。在再一些實(shí)施例中，反射層124的厚度大約1000。
如圖1所示，反射式歐姆接觸120還包括在反射層124上在主要由鎳組成的層122對面的導(dǎo)電阻擋層126，也稱為第三層。在一些實(shí)施例中，該阻擋層足夠厚，以減少或防止雜質(zhì)從阻擋層126外部遷移到反射層124和/或主要由鎳組成的歐姆層122內(nèi)。在一些實(shí)施例中，阻擋層包含鉑。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，阻擋層的厚度至少大約250。在另一些實(shí)施例中，阻擋層的厚度在大約250和大約1μm之間。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，例如當(dāng)反射式歐姆接觸120附在如圖1所示的基臺210上時，阻擋層的厚度大約500。在本發(fā)明的又一些實(shí)施例中，例如當(dāng)如圖2和圖3所示對反射式歐姆接觸120進(jìn)行線固結(jié)時，阻擋層126的厚度大約1000。
最后，還參照圖1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反射式歐姆接觸包括在阻擋層126上在反射層124對面的導(dǎo)電固結(jié)層128，也稱為第四層。在一些實(shí)施例中，固結(jié)層128包含金。在一些實(shí)施例中，固結(jié)層128的厚度至少大約250。在另一些實(shí)施例中，固結(jié)層128的厚度在大約250和大約1μm之間。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，例如當(dāng)反射式歐姆接觸120附在如圖1所示的基臺210上時，固結(jié)層128的厚度大約為500。在另一些實(shí)施例中，例如當(dāng)如圖2和3所示對反射式歐姆接觸120進(jìn)行線固結(jié)時，固結(jié)層的厚度大約1μm。
固結(jié)層128可固結(jié)到安裝支架或基臺210上，例如熱沉。環(huán)氧銀可用于固結(jié)。如上所述，當(dāng)將固結(jié)層128固結(jié)到安裝支架210上時，在一些實(shí)施例中可使用相對薄的阻擋層126和固結(jié)層128。例如，可使用大約500厚的阻擋層126和大約500厚的固結(jié)層128。還如圖1所示，可經(jīng)由固結(jié)區(qū)域162在陰極160和歐姆接觸150之間提供線164或其它電連接。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的LED 100可封裝在包括用于光發(fā)射的光學(xué)元件(諸如透鏡182)的傳統(tǒng)穹隆結(jié)構(gòu)180中。整個穹隆結(jié)構(gòu)180也可起光學(xué)元件的作用。穹隆結(jié)構(gòu)180可包含塑料、玻璃和/或其它材料，并且其中還可包含硅膠、磷和/或其它材料。在上面結(jié)合的專利申請No.10/057821中描述了可與根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的反射式歐姆接觸一起使用的其它LED結(jié)構(gòu)。
代替阻止或抑制光進(jìn)入基板(如傳統(tǒng)上可做到的)，本發(fā)明的一些實(shí)施例促進(jìn)在二極管區(qū)域130中產(chǎn)生的光進(jìn)入基板110，在基板中光可以最有效地提取。因而，本發(fā)明的一些實(shí)施例特別適于用在所謂“倒裝芯片”或“倒置”封裝配置中，這將結(jié)合圖2和3描述。本發(fā)明的實(shí)施例還可與傳統(tǒng)的“正面朝上”或“非倒裝芯片”封裝一同使用，這結(jié)合圖1描述了。
現(xiàn)在參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，包括反射式歐姆接觸120的LED 200包括基板110′和二極管區(qū)域130。如圖2所示，以倒裝芯片配置提供這些LED 200，其中基板110′向上(遠(yuǎn)離基臺210)，而二極管區(qū)域130向下(靠近基臺210)。如圖2還示出，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，基板110′可配置為使第一面110a′的表面積小于第二面110b′。然而，在其它實(shí)施例中，該表面積可以相等，或第二面110b′的表面積小于第一面110a′。使用傳統(tǒng)技術(shù)將線220固結(jié)到固結(jié)層128上。對于線固結(jié)，在一些實(shí)施例中可使用較厚阻擋層126和/或固結(jié)層128，如上所述。例如，阻擋層126的厚度可以是大約1000，且固結(jié)層128的厚度可以是大約1μm。如圖2還示出，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，主要由鎳組成的層122和/或反射式歐姆接觸120可覆蓋基板110′的整個第一面110a′。在上文結(jié)合的專利申請No.10/057821中可找到具有面積不同的第一和第二面的基板的LED的附加說明。
圖3是包括根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的反射式歐姆接觸120的其它LED截面視圖。如圖3所示，這些LED 300包括碳化硅基板，諸如包括具有與第一面110a″相鄰的傾斜部分110c的至少一個側(cè)壁的n-SiC基板110″。傾斜部分110c與第一面110a″形成非正交角，例如120°角的鈍角。如圖3所示，在一些實(shí)施例中，傾斜部分110c可從第一面110a″一直延伸到第二面110b″。在2002年9月19日提交的題為“包括錐形側(cè)壁的涂磷發(fā)光二極管及其制造方法”的臨時專利申請No.60/411980中，進(jìn)一步描述了具有與第一面110a″相鄰的傾斜部分110c的碳化硅基板的實(shí)施例。
圖4是說明制造用于碳化硅的反射式歐姆接觸的方法的流程圖，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，包括用于基于碳化硅的光電器件，例如LED。如圖4所示，在塊140，例如在其第二面上包括二極管區(qū)域130的碳化硅基板(諸如圖1-3的基板110、110′或110″)的第一面上分別沉積主要由鎳組成的第一層(諸如圖1-3的層122)。如已經(jīng)描述的，可使用許多技術(shù)制造基板和二極管區(qū)域。
參照新塊420，在第一層上在第一面的對面沉積包含銀和/或鋁的第二層，諸如圖1-3的反射層124。參照塊430，在第二層上在第一層的對面沉積包含鉑的第三層，諸如圖1-3的阻擋層126。在塊440，在第三層上在第二層的對面沉積包含金的第四層，諸如圖1-3的固結(jié)層128。最后，參照塊450，將第四層固結(jié)到外部元件，諸如圖1的基臺210或圖2和3的線220。上文所述的所有沉積步驟410-440都可使用電子束沉積、熱蒸鍍、噴鍍沉積和/或其它傳統(tǒng)沉積技術(shù)來進(jìn)行。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在塊410期間、塊410和420之間、塊420和430之間、塊430和440之間、塊440和450之間或在塊450期間，不進(jìn)行退火。因而，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，反射式歐姆接觸是在沒有退火的沉積態(tài)(as-deposited)條件下形成的。退火可產(chǎn)生不需要的主要由鎳組成的第一層的氧化物，并/或損害反射器的反射率。
此外，如圖1-3所示，根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，反射式歐姆接觸120覆蓋碳化硅基板110、110′、110″的整個第一面110a、110a′、110a″。換句話說，在圖4的塊410期間、塊410和420之間、塊420和430之間、塊430和440之間或塊440和450之間，不進(jìn)行圖案化。在另一些實(shí)施例中，可在這些塊的至少一個期間或之間進(jìn)行圖案化。
最后，根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，如圖4所示，可使用傳統(tǒng)的電子束沉積、熱蒸鍍、噴鍍沉積和/或其它傳統(tǒng)沉積技術(shù)在室溫下進(jìn)行塊410-440的沉積。不必使用高溫退火。
因而，已描述了n型碳化硅以及一些實(shí)施例中的重?fù)诫sn+碳化硅的反射式歐姆接觸。這些接觸可在反射式接觸-碳化硅交界面提供低的電損耗和光損耗。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，這些接觸包括厚度分別為25/1000/500/500的Ni/Ag/Pt/Au各層。主要由鎳組成的層122幾乎對入射光全透明，這是由于該層足夠薄。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，其它金屬(諸如鈦或鉻)的光吸收遠(yuǎn)大于鎳或鉑，甚至在25薄的層中。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，作為歐姆金屬，鎳可能優(yōu)于鉑。例如參見授予Slater等人的在2001年10月31日提交的題為“用于垂直器件的背面歐姆接觸的低溫形成”的美國專利專利申請No.10/603331，好像在此全面闡述一樣，其全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。因而，本發(fā)明的實(shí)施例提供了主要由鎳組成的歐姆層122。
本發(fā)明的第二實(shí)施例也使用包含銀的反射層124。銀可以是極好的反射器。此外，阻擋層126和固結(jié)層128是化學(xué)穩(wěn)定層，其可保護(hù)鎳和銀鏡不受化學(xué)侵蝕和/或氧化。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反射式歐姆接觸120可具有低光吸收和低電損耗。
包含大量鎳氧化物或沉積態(tài)歐姆(諸如Ti/Pt/Au)的退火或燒結(jié)鎳的傳統(tǒng)碳化硅接觸可能具有電損耗和/或光損耗。由于這些傳統(tǒng)接觸可能有損耗，所以傳統(tǒng)上碳化硅基板表面上的覆蓋量可能受限制，以避免入射光和反射光的吸收和衰減。更具體地說，在發(fā)光二極管中，n型碳化硅基板的傳統(tǒng)接觸可以是可能僅覆蓋20％碳化硅基板表面的柵格。該柵格可用光刻工藝步驟來形成，由此通過向碳化硅表面選擇性地沉積或加上金屬或通過從碳化硅表面選擇性地蝕刻或減去金屬可將歐姆金屬圖案化成柵格。傳統(tǒng)柵格接觸允許用于壓模固定的環(huán)氧銀在碳化硅上的歐姆金屬柵格線之間作為反射器。
與此成鮮明的對比，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的反射式歐姆接觸可提供較大的接觸面積，并在某些實(shí)施例中可覆蓋整個基板表面，這改進(jìn)了金屬-碳化硅交界面的電阻，同時提供了環(huán)氧銀的反射質(zhì)。較大的接觸面積還可減少對碳化硅和歐姆金屬之間較低特定接觸電阻的需求。此外，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，與用于制造基于碳化硅的LED晶片和芯片的傳統(tǒng)柵格接觸方法相比，在無需提供光刻的情況下，在整個碳化硅表面放置金屬的能力可提供在勞動力、處理和潛在的晶片損壞、循環(huán)時間、輸出檢查活動和/或成本方面的減少。
還要理解到，根據(jù)固結(jié)到固結(jié)層的外部元件，阻擋層和固結(jié)層的厚度可以改變。例如，在圖2和3所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，固結(jié)片也是碳化硅基板的歐姆接觸。本發(fā)明的這些實(shí)施例可采用厚度大約1000的含鉑阻擋層126，以及厚度大約1μm的含金固結(jié)層128。由此可形成低損耗反射式基板接觸-固結(jié)片組合。
在附圖和說明書中已公開了本發(fā)明的實(shí)施例，而且雖然采用了特定術(shù)語，但它們僅是一般和描述性意義，并不是出于限制目的，本發(fā)明的范圍在隨后的權(quán)利要求書中闡述。
權(quán)利要求
1.一種用于碳化硅的反射式歐姆接觸，包括主要由鎳組成的層，在所述碳化硅上，其配置為向所述碳化硅提供歐姆接觸，并允許從所述碳化硅射出的光輻射由此透射；反射層，在所述主要由鎳組成的層上在所述碳化硅的對面；阻擋層，在所述反射層上在所述主要由鎳組成的層對面；以及固結(jié)層，在所述阻擋層上在所述反射層的對面。
2.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述主要由鎳組成的層足夠厚以向所述碳化硅提供歐姆接觸，而又足夠薄以允許從所述碳化硅射出的光輻射由此透射。
3.如權(quán)利要求2所述的反射式歐姆接觸，其中所述主要由鎳組成的層足夠薄，以允許從所述碳化硅射出的基本所有光輻射由此透射。
4.如權(quán)利要求2所述的反射式歐姆接觸，其中所述反射層足夠厚，以反射從所述主要由鎳組成的層射出的基本所有光輻射。
5.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述碳化硅包括表面，并且其中所述主要由鎳組成的層覆蓋所述表面。
6.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述碳化硅是n型碳化硅。
7.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，與所述碳化硅上的二極管區(qū)域結(jié)合。
8.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述主要由鎳組成的層是由未退火鎳組成的層。
9.如權(quán)利要求7所述的反射式歐姆接觸，還與在所述固結(jié)層上在所述阻擋層對面的安裝組件結(jié)合。
10.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述主要由鎳組成的層的厚度在大約15與大約100之間。
11.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述主要由鎳組成的層的厚度在大約15與大約25之間。
12.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述反射層包含銀和/或鋁。
13.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述阻擋層包含鉑。
14.如權(quán)利要求1所述的反射式歐姆接觸，其中所述固結(jié)層包括金。
15.一種用于碳化硅的接觸，包括第一層，在所述碳化硅上主要由鎳組成；第二層，在第一層上在所述碳化硅的對面包含銀和/或鋁；第三層，在第二層上在第一層的對面包含鉑；以及第四層，在第三層上在第二層的對面包含金。
16.如權(quán)利要求15所述的接觸，其中所述碳化硅包括表面，并且其中第一層覆蓋所述表面。
17.如權(quán)利要求15所述的接觸，其中所述碳化硅是n型碳化硅。
18.如權(quán)利要求15所述的接觸，與所述碳化硅上的二極管區(qū)域結(jié)合。
19.如權(quán)利要求15所述的接觸，其中第一層由未退火的鎳組成。
20.如權(quán)利要求18所述的接觸，還與在第四層上在第三層對面的安裝組件結(jié)合。
21.如權(quán)利要求15所述的接觸，其中第一層的厚度在大約15與大約100之間。
22.如權(quán)利要求15所述的接觸，其中第二層的厚度至少大約700。
23.如權(quán)利要求15所述的接觸，其中第三層的厚度至少大約250。
24.如權(quán)利要求15所述的接觸，其中第四層的厚度至少大約250。
25.一種發(fā)光器件，包括碳化硅基板，具有第一和第二相對面；發(fā)光區(qū)域，在第二面上；歐姆接觸，在二極管區(qū)域上在第二面的對面；主要由鎳組成的層，在第一面上，其配置為向第一面提供歐姆接觸，并允許從第一面射出的光輻射由此透射；反射層，在所述主要由鎳組成的層上在第一面的對面；阻擋層，在所述反射層上在所述主要由鎳組成的層的對面；以及固結(jié)層，在所述阻擋層上在所述反射層的對面。
26.如權(quán)利要求25所述的器件，其中所述主要由鎳組成的層足夠厚以向所述碳化硅提供歐姆接觸，而又足夠薄以允許從所述碳化硅射出的光輻射由此透射。
27.如權(quán)利要求26所述的器件，其中所述主要由鎳組成的層足夠薄，以允許從第一面射出的基本所有光輻射由此透射。
28.如權(quán)利要求26所述的器件，其中所述反射層足夠厚，以反射從所述主要由鎳組成的層射出的基本所有光輻射。
29.如權(quán)利要求25所述的器件，其中所述主要由鎳組成的層覆蓋第一面。
30.如權(quán)利要求25所述的器件，其中所述主要由鎳組成的層是由未退火的鎳組成的層。
31.如權(quán)利要求25所述的器件，還與在所述固結(jié)層上在所述阻擋層的對面的安裝組件結(jié)合。
32.如權(quán)利要求25所述的器件，其中所述主要由鎳組成的層的厚度在大約15與大約100之間。
33.如權(quán)利要求25所述的器件，其中所述反射層包含銀和/或鋁。
34.如權(quán)利要求25所述的器件，其中所述阻擋層包含鉑。
35.如權(quán)利要求25所述的器件，其中所述固結(jié)層包含金。
36.一種發(fā)光器件，包括碳化硅基板，具有第一和第二相對面；發(fā)光區(qū)域，在第二面上；歐姆接觸，在所述發(fā)光區(qū)域上在第二面的對面；第一層，在第一面上主要由鎳組成；第二層，在第一層上在第一面的對面包含銀和/或鋁；第三層，在第二層上在第一層的對面包含鉑；以及第四層，在第三層上在第二層的對面包含金。
37.如權(quán)利要求36所述的器件，其中第一層覆蓋第一面。
38.如權(quán)利要求36所述的器件，其中第一層由未退火的鎳組成。
39.如權(quán)利要求36所述的器件，還與在第四層上在第三層對面的安裝組件結(jié)合。
40.如權(quán)利要求36所述的器件，其中第一層的厚度在大約15與大約100之間。
41.如權(quán)利要求36所述的器件，其中第二層的厚度至少大約700。
42.如權(quán)利要求36所述的器件，其中第三層的厚度至少大約250。
43.如權(quán)利要求36所述的器件，其中第四層的厚度至少大約250。
44.一種制造發(fā)光器件的方法，包括在其第二面包括發(fā)光區(qū)域的碳化硅基板的第一面上沉積主要由鎳組成的第一層；在第一層上在第一面的對面沉積包含銀和/或鋁的第二層；在第二層上在第一層的對面沉積包含鉑的第三層；在第三層上在第二層的對面沉積包含金的第四層；以及將第四層固結(jié)到外部元件，其中在沉積第一層期間、在沉積第一層和沉積第二層之間、在沉積第二層和沉積第三層之間、在沉積第三層和沉積第四層之間、在沉積第四層和固結(jié)第四層之間、以及在固結(jié)第四層期間不進(jìn)行退火。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中在所述沉積第一層期間、在所述沉積第一層和所述沉積第二層之間、在所述沉積第二層和所述沉積第三層之間、在所述沉積第三層和所述沉積第四層之間、以及在所述沉積第四層和所述固結(jié)第四層之間也不進(jìn)行圖案化。
46.如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述沉積第一層、所述沉積第二層、所述沉積第三層以及所述沉積第四層所有都在室溫下進(jìn)行。
全文摘要
用于n型碳化硅的反射式歐姆接觸包括碳化硅上的主要由鎳組成的層。主要由鎳組成的層配置成向碳化硅提供歐姆接觸，并允許從碳化硅射出的光輻射由此透射。反射層在主要由鎳組成的層上，在碳化硅的對面。阻擋層在反射層上，在主要由鎳組成的層對面，并且固結(jié)層在阻擋層上，在反射層的對面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，主要由鎳組成的層和其上的反射層可以為碳化硅提供低歐姆損耗和/或高反射率的反射式歐姆接觸。
文檔編號H01L33/50GK1748325SQ200480003804
公開日2006年3月15日 申請日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月14日
發(fā)明者D·B·小斯拉特, H·哈格萊特納 申請人:克里公司