CN1729581A - 形成包括自对准接触层的半导体台结构的方法和相关的器件 - Google Patents

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S·谢里克
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    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

Abstract

一种半导体器件的形成方法可以包括在基板上形成半导体层，和在与基板相对的半导体层上形成接触层。在形成半导体层和接触层之后，可以构图接触层和半导体层，使得半导体层包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁，且使得图案化的接触层位于台表面上。还讨论了有关的结构和器件。

Description

形成包括自对准接触层的半导体台结构 的方法和相关的器件
相关申请
本申请要求2002年12月20日申请的、标题为“Laser Diode WithSelf-Aligned Index Guide And Via”的美国临时申请No.60/435,213、2002年12月20日申请的、标题为“Laser Diode With SurfaceDepressed Ridge Waveguide”的美国临时申请No.60/434,914、2002年12月20日申请的、标题为“LaSer Diode with Etched MesaStructure”的美国临时申请No.60/434,999和2002年12月20日申请的、标题为“Laser Diode With Metal Current Spreading Laser”的美国临时申请No.60/435,211的优先权。在此将这些临时申请中每一个的公开内容并入这里作为参考。
本申请还涉及：同时申请的、标题为“Methods of FormingSemiconductor Devices Having Self Aligned Semiconductor Mesasand Contact Layers And Related Devices”的美国申请No.____(代理记录号No.5308-281)；同时申请的、标题为“Methods Of FormingSemiconductor Devices Including Mesa Structures And MultiplePassivation Layers And Related Devices”的美国申请No.____(代理记录号No.5308-282)和同时申请的、标题为“Methods Of FormingElectronic Devices Including Semiconductor Mesa Structures AndConductivity Junctions And Related Devices”的美国申请No.____(代理记录号No.5308-283)。在此将这些美国申请中每一个的公开内容并入这里作为参考。
技术领域
本发明涉及电子领域，且尤其涉及电子半导体器件和相关的结构的形成方法。
背景技术
激光器是产生相干单色光的光束作为光子受激发射的结果的器件。光子的受激发射还可产生光增益，其会引起通过激光器制造的光束具有高的光能量。许多材料能够产生激光效应，且包括一些高纯的晶体(红宝石是常见的例子)、半导体、一些类型的玻璃、包括二氧化碳、氦、氩和氖的一些气体和一些等离子体。
最近，在半导体材料上研究了激光器，由此获得了通常与半导体器件有关的小尺寸、低成本和其它相关的优点。在半导体技术中，将其中光子起主要作用的器件称作为“光子”或“光电子”器件。总之，光子器件包括发光二极管(LED)、光电探测器、光电器件和半导体激光器。
半导体激光器与其它的激光器相似，即发出的辐射具有空间和时间的相干性。如上所述，激光器发射是高单色的(即，窄的带宽)且它产生高定向光束的光。然而，半导体激光器可在几个方面上不同于其它的激光器。例如，在半导体激光器中，量子跃迁与材料的能带性质有关；半导体激光器在尺寸上可以很紧凑，可具有非常窄的有源区和很大散度的激光束；结介质(junction medium)的性质强烈地影响半导体激光器的特性；且对于P-N结激光器，通过使正向电流穿过二极管本身产生了激光作用。总的来说，半导体激光器可以提供很有效的系统，可通过调制定向穿过器件的电流来控制。另外，由于半导体激光器具有很短的光子寿命，所以它们用于生成高频的调制。总之，对于这种高频调制的紧凑尺寸和容量可使半导体激光器成为光纤通信的重要光源。
从广义上说，半导体激光器的结构应当提供光限制以生成其中会出现光放大的共振腔，和电限制以生成高电流密度使出现受激发射。另外，为了生成激光效应(受激发射的辐射)，半导体可以是直接带隙材料，而不是间接带隙材料。如熟悉半导体特性的人员所公知的，直接带隙材料是其中电子从价带到导带的跃迁对于电子不需要晶体动量改变的材料。砷化镓和氮化镓是直接带隙半导体的实例。在间接带隙半导体中，存在可选的情形；即对于在价带和导带之间的电子跃迁需要晶体动量的改变。硅和碳化硅是这种间接半导体的实例。
由Sze在Physics of Semicondutor Devices的第2版(1981)704-742页给出了半导体激光器的理论、结构和工作的有用说明，包括光和电限制和反射，且在此全部引入这些页作为参考。
如熟悉光子器件如LED和激光器的人员所公知的，可以由给定的半导体材料产生的电磁辐射(即，光子)的频率是材料带隙的函数。较小的带隙产生较低能量、较长波长的光子，而较宽的带隙材料产生较高能量、较短波长的光子。例如，激光器通常使用的一种半导体是磷化铝铟镓(AlInGaP)。由于该材料的带隙(实际上带隙的范围依赖于每种元素存在的摩尔或原子百分率)，所以将AlInGaP可以产生的光限制到可见光谱的红色部分，即约600至700纳米(nm)。为了产生具有在光谱的蓝色或紫外部分波长的光子，可使用具有相对大带隙的半导体材料。由于III族氮化物材料如氮化镓(GaN)、三元合金氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铝铟(AlInN)以及四元合金氮化铝镓铟(AlInGaN)相对高的带隙(对于GaN，在室温下为3.36eV)，所以是它们用于蓝色和UV激光器引人注目的候选材料。因此，III族氮化物基激光二极管已表明发出360-460nm范围的光。
许多授权的专利和共同悬而未决的专利申请同样论述了光电器件的设计和制造。例如，美国专利No.6,459,100、6,37 3,077、6,201,262、6,187,606、5,912,477和5,416,342描述了氮化镓基光电器件的各种方法和结构。美国专利No.5,8 38,706描述了低应变的氮化物激光二极管结构。公布的美国申请No.20020093020和20020022290描述了氮化物基光电器件的外延结构。在标题为“Flip Chip Bonding of LightEmitting Devices and Light Emitting Devices Suitable forFlip-Chip Bonding”的公布的美国申请No.20020123164以及公布的美国申请No.030045015、公布的标题为“Bonding of Light EmittingDiodes Having Shaped Subs trates and Collets for Bonding of LightEmitting Diodes Having Shaped Substrates”的美国申请No.20030042507和公布的标题为“Light Emitting Diodes IncluingModifications for Submount Bonding and Manufacturing MethodsTherefor”的美国申请No.20030015721中描述了各种金属接触结构和焊接法，包括倒装芯片焊接法。在美国专利No.6,475,889中描述了干蚀刻法。在标题为“Robust Group III Light Emitting Diode for HighReliability in Standard Packaging Applications”的美国申请序列No.08/920,409和公布的标题为“Robust Group III Light EmittingDiode for High Reliability in Standard Packaging Applications”的美国申请No.20030025121中描述了氮化物光电器件的钝化法。在公布的标题为“Group III Nitride Based Light Emitting DiodesStructures with a Quantum Well and Superlattice，Group IIINitride Based Quantum Well Structures and Group III Nitride BasedSuperlattice structures”的美国申请No.20030006418和公布的标题为“Ultraviolet Light Emitting Diode”的美国申请No.20030020061中描述了适合于在氮化物激光二极管中使用的有源层结构。如在此充分提出的，在此将所有的前述专利的内容、专利申请和公布的专利申请并入这里作为参考。
而且，激光二极管需要相对高的电流电平以提供用于产生激光的条件。因此，穿过激光二极管的有源区的电流分布的非均匀性可能减小其性能。
发明内容
根据本发明的实施例，半导体器件的形成方法可包括在基板上形成半导体层，和在与基板相对的半导体层上形成接触层。在形成半导体层和接触层之后，可以构图接触层和半导体层，使得半导体层包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁，且使得图案化的接触层位于台表面上。
更具体地，可配置台，以在图案化的半导层中为发光器件提供光限制或电流限制的至少一种。而且，台侧壁可没有接触层。
构图接触层和半导体层可包括在与半导体层相对的接触层上形成掩模层，且蚀刻由掩模层暴露出的部分接触层和半导体层。在构图接触层和半导体层之后，可以在台侧壁上和台表面上形成钝化层，使得钝化层位于与图案化的半导体层相对的图案化接触层的至少一部分上。而且，形成钝化层可包括横跨与基板相对的接触层形成钝化层，且可以在钝化层中形成通孔，暴露出与台表面相对的一部分接触层。另外，可在钝化层上和与台表面相对的接触层的露出部分上形成金属层。
接触层基本上覆盖整个台表面，且半导体层可包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。半导体层还可包括在P型层和N型层之间的有源层，且可形成与台电耦合的第二接触层，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。另外，N型层可位于P型层和基板之间，且P型层可位于N型层和接触层之间。
接触层可以是选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层，且半导体层可包括外延半导体材料。半导体层可包括III-V族半导体材料，且III-V族半导体材料可以是III族氮化物半导体材料。
根据本发明的另外实施例，半导体器件的形成方法可包括在基板上形成半导体结构，其中半导体结构包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面的台与基板之间的台侧壁。可在台表面上形成接触层，且可在台侧壁上和与台表面相对的部分接触层上形成钝化层。而且，钝化层可具有通孔，其中暴露出与台表面相对的部分接触层。
可配置该台，以在半导体结构中提供对于发光器件的光限制或电流限制中的至少一种。而且，台侧壁可没有接触层。
接触层基本上覆盖整个台表面，且半导体结构可包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。半导体结构还可包括在P型层和N型层之间的有源层。还可形成与半导体结构电耦合的第二接触层，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。另外，N型层可位于P型层和基板之间，且P型层可位于N型层和接触层之间。
还可在钝化层上和与半导体层相对的接触层的露出部分上形成金属层，且接触层可包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层。而且，半导体层可包括外延半导体层，如III-V族半导体材料，且尤其是III族氮化物半导体材料。
根据本发明的另外实施例，形成半导体器件的方法可包括在基板上形成半导体结构，其中半导体结构包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁。另外，可形成接触层以基本上覆盖与基板相对的整个台表面。还可在台侧壁上和与台表面相对的部分接触层上形成钝化层，其中钝化层中具有通孔，使得与台表面相对的部分接触层没有钝化层。还可在钝化层上和没有钝化层的部分接触层上形成金属层。
更具体地，可配置台，以在半导体结构中为发光器件提供光限制或电流限制的至少一种。台侧壁还可没有接触层。
另外，半导体结构可包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。半导体结构可进一步包括在P型层和N型层之间的有源层，且可形成与半导体结构电耦合的第二接触层，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。而且，N型层可位于P型层和基板之间，且P型层可位于N型层和接触层之间。
接触层可包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层，且半导体层可包括外延半导体材料，如III-V族半导体材料，尤其是III族氮化物半导体材料。
根据本发明的另一实施例，半导体器件可包括在基板上的半导体结构，其中该半导体结构包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁。可在台表面上包括接触层，且可在台侧壁上和与台表面相对的部分接触层上包括钝化层。另外，钝化层可具有通孔，其中暴露出与台表面相对的一部分接触层。
还可配置台，以在半导体结构中为发光器件提供光限制或电流限制中至少一种。另外，台侧壁可没有接触层。
接触层基本上覆盖整个台表面，且半导体结构可包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。半导体结构还可包括在P型层和N型层之间的有源层。另外，第二金属接触层可与半导体结构电耦合，使得第一和第二金属接触层限定经由P型层和N型层的电通路。此外，N型层可位于P型层和基板之间，且P型层可位于N型层和接触层之间。
另外，可在钝化层上和与半导体层相对的接触层的露出部分上提供金属层，且接触层可包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层。半导体层可包括外延半导体材料，如III-V族半导体材料，尤其是III族氮化物半导体材料。
根据本发明的更多实施例，半导体器件可包括在基板上的半导体结构，其中该半导体结构包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁。接触层基本上覆盖与基板相对的整个台表面。
还可配置台，以在半导体结构中为发光器件提供光限制或电流限制中的至少一种。而且，台侧壁可没有接触层。
另外，可在台侧壁上和与台表面相对的部分接触层上提供钝化层，其中钝化层具有通孔，其中暴露出与台表面相对的一部分接触层。还可在钝化层上和与半导体层相对的接触层的露出部分上形成金属层。
半导体结构可包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。半导体结构可进一步包括在P型层和N型层之间的有源层。另外，第二接触层可与半导体结构电耦合，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。更具体地，N型层可位于P型层和基板之间，且P型层可位于N型层和接触层之间。
接触层可包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层，且半导体层可包括外延半导体材料，如III-V族半导体材料，尤其是III族氮化物半导体材料。
附图说明
图1是说明用于半导体激光器的台结构的剖面图。
图2是说明根据本发明实施例的半导体结构的剖面图。
图3是根据本发明实施例的半导体结构剖面的扫描电子显微镜(SEM)显微照片。
图4A-E是说明根据本发明实施例的半导体结构的形成步骤的剖面图。
具体实施方式
现在将在下文参考附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以具体化为不同的形式，且不应当构建为局限于在此提出的实施例。而且，提供这些实施例，以使该公开将是彻底且完整的，并将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清楚起见，夸大了各层和区域的厚度。而且将理解的是，当将层称为在另一层或基板“上”时，其可以直接在其它层或基板上，或者还可存在中间层。而且将理解的是，当将元件称为“耦合”或“连接”到另外的元件上时，其可以直接耦合或连接到其它元件上，或者还可存在中间元件。全文中相同的数字表示相同的元件。此外，在此可使用相对的术语“垂直的”和“水平的”，以描述关于基板或基层的关系，如图所示。将理解的是，除了在图中表示的定向外，这些术语还指的是包括器件的不同定向。
 III族氮化物材料可以制作为通过掺杂P型杂质(掺杂剂)如镁的P型。然而，P型氮化物半导体材料可提供相对低的载流子激活率和相对低的载流子迁移率。因此，P型氮化物半导体材料特征为相对高的电阻率。因为激光二极管需要相对高的电流电平，以提供用于产生激光的条件，它对于与P型氮化物材料的欧姆接触有利，以覆盖尽可能多的表面面积。
图1是说明提供与P型III族氮化物基激光二极管欧姆接触的结构的剖面图。如图1所示，激光器结构210包括基板212，在基板212上形成包括一种或多种III族氮化物材料的外延半导体结构214。外延半导体结构214可以包括N型层215、P型层217和在N型与P型层之间的有源层216。有源层216可包括许多不同的结构和/或层和/或其组合中任意一种，如单个或多个量子阱、双异质结构和/或超晶格。有源层216还可包括在器件中促进激光作用的光和电流限制层。
可将部分的外延结构214构图成台结构220，用于光和电流限制目的。钝化层218可保护P型层217的露出表面并使之绝缘。钝化层218可以是绝缘材料层，如二氧化硅、氮化硅、氧化铝和/或其组合。
激光器结构210可包括在P型层217上的第一欧姆接触层226和在与外延半导体结构214相对的基板212上的第二欧姆接触层227。金属覆盖层224可提供在钝化层218上和第一欧姆接触层226上，以提供导电通路用于器件210与外部电路的连接。
虽然示出第二欧姆接触227在基板212上，但欧姆接触227可提供在N型层215上。在图1示出的器件中，基板212可包括导电材料如N型碳化硅，以提供具有经由外延半导体结构214和基板212、在第一欧姆接触226和第二欧姆接触227之间的“垂直”电流通路的“垂直”器件。换句话说，器件的阳极和阴极位于基板212的相对侧上。例如，在“水平”器件中，第二欧姆接触可位于N型层215的露出部分上，使得两个欧姆接触位于基板的同一侧上。
如图1所示，在P型层217上的欧姆接触226可以形成在通孔222内，通孔222已经经由钝化层218开口以暴露出台220的表面220A的一部分。更具体地，可以通过形成外延半导体层、在外延半导体层上形成光刻胶层、构图该光刻胶层以暴露出部分半导体层(利用公知的光刻技术)，并且蚀刻外延半导体层的露出部分以形成台220，从而制造台220。可以在氩(Ar)环境中利用包括氯(Cl2)的蚀刻剂、使用干法蚀刻来蚀刻外延半导体层。更具体地，用于外延半导体层的干法蚀刻可以包括在反应离子蚀刻(RIE)反应器中在约5-50mTorr范围的压力下和约25-1000W范围的射频(RF)功率、约2-40sccm范围速率流动的氩(Ar)和约5-50sccm范围速率流动的氯(Cl2)。
然后用钝化层218覆盖包括台220的外延半导体结构214，且可以在钝化层上形成和构图(利用光刻)第二图案化的光刻胶层，以暴露出将形成通孔的部分钝化层。然后可以蚀刻暴露出的部分钝化层，以形成通孔222，该通孔暴露出台表面220A的一部分。
然后可以在由通孔222暴露出的部分台表面220A上淀积金属层，如镍、钛、铂、钯和/或其组合。然而，由于如上所述的两个光刻步骤的容限，所以它难以使通孔222与台表面220A对准。因此，需要构图通孔222，以比台表面220A窄很多，使得钝化层218可延伸到台表面220A的大部分上，且使欧姆接触226可以不与台表面220A的大部分接触。因此，虫欧姆接触226传给台表面220A的电流可能不均匀地分布在整个台，且会使器件的性能退化。
如图1所示，钝化层218可以覆盖台220的拐角211。拐角211是结构的电学易损坏区，且钝化层可以为此提供保护。更具体地，当淀积金属覆盖层224时，可希望它保护台的拐角211。如果当淀积金属覆盖层224时没有保护拐角，则自覆盖层的金属会向下移动到台220的侧壁，其会引起电流泄露、电短路和/或激光阈电压和/或电流的增加。在台220A的拐角211上提供钝化层218的部分228还会保护台侧壁不受环境条件如高湿气的影响。
将根据本发明实施例的激光二极管结构示于图2的剖面图中。激光二极管结构可以包括基板12、外延半导体结构14、欧姆接触层36和27、钝化层34和金属覆盖层24。而且，外延半导体结构14可以包括Ⅲ-V族化合物半导体材料，如III族氮化物化合物半导体材料。欧姆接触层36和27每个都可包括金属层，如铝、铜、金、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)和/或钯(Pb)。金属覆盖层24可以包括金属层，如镍(Ni)、金(Au)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)和/或钯(Pb)。
在一些实施例中，基板12可以包括基板材料，如具有多型如2H、4H、6H、8H、15R和/或3C的N型碳化硅、蓝宝石、氮化镓和/或氮化铝。而且，基板12可以是导电的，以提供具有“垂直”电流流过外延半导体结构14和基板12的“垂直”器件。在备选方案中，基板12可以是绝缘的或半绝缘的，在基板的同一侧上提供两个欧姆接触，以提供“水平”器件。在“水平”器件中还可以使用导电基板。而且，可以限定术语“基板”，以包括补偿半导体结构14的半导体材料的非图案化部分，以及/或在基板12和半导体结构14之间没有材料跃迁。
例如，可将外延半导体结构14的一部分构图成台长条(mesastripe)，以提供光和/或电流限制。如图所示的，在台20中只包括外延半导体结构14的一部分。例如，外延半导体结构14可以包括N型和P型层，且在台20中可以包括N型和P型层中的一种或其两种的一部分。根据具体的实施例，外延半导体结构14可以包括与基板12邻接的N型层15和在与基板12相对的N型层上的P型层17。台可包括如图2所示的部分P型层17且不包括N型层15。在备选方案中，台可以包括全部的P型层17和部分(但不是全部的)的N型层；或者全部的P型层17和N型层15(使得台20的侧壁延伸到基板12上)。
外延半导体结构14还可以包括在N型层15和P型层17之间的有源层16。有源层16可以包括许多不同的结构和/或层和/或其组合。例如，有源层16可以包括单个或多个量子阱、双异质结构和/或超晶格。有源层16还可以包括可在器件中促进激光器作用的光和/或电流限制层。
借助实例，可以在基板12上形成均匀厚的外延半导体材料层，且可以在外延半导体材料层上形成欧姆接触材料层。可利用同一蚀刻掩模、通过选择性地蚀刻接触材料层和外延半导体材料层来形成台20和欧姆接触层36。而且，可以通过用于形成台20的蚀刻深度来确定台20的高度。根据本发明的实施例，台的蚀刻深度(和得到的台厚度)可以在约0.1至5微米的范围内，且根据另外的实施例可以不大于约2.5微米。另外，在台侧壁20B之间的台表面20A的宽度可以在约1至10微米的范围内或更大。利用同一蚀刻掩模构图欧姆接触层36和台20，欧姆接触层36可以基本上覆盖在台侧壁20B之间的整个台表面20A。而且，台表面20A可以是P型半导体材料。
钝化层34可以保护包括台20的外延半导体结构14并使之绝缘。例如，钝化层34可以包括绝缘材料层如二氧化硅、氮化硅、氧化铝和/或其组合，且可利用淀积技术如等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)、低压化学汽相淀积(LPCVD)、化学汽相淀积(CVD)、溅射和/或e束蒸发来形成钝化层34。经由钝化层34的通孔32可以暴露出部分欧姆接触层36，且金属覆盖层24可以经由通孔32与欧姆接触层36接触。如图所示的，钝化层34的一部分38可以与和台表面20A相对的欧姆接触层36的外围部分重叠，且由通孔32暴露出的部分欧姆接触层36可以没有钝化层34。
图3是根据本发明实施例的半导体结构的扫描电子显微镜(SEM)显微照片。如图所示的，半导体结构包括基板12′、外延半导体结构14′、欧姆接触层36′、钝化层34′和金属覆盖层24′，该外延半导体结构14′包括具有台表面20A′的台20′。如图3所示，外延半导体结构14′可以包括N型层15′和P型层17′，台20′的侧壁20B′可以延伸至基板12′，使得全部的外延半导体结构14′都包括在台20′中。
钝化层34′可以是氮化硅层，可为包括台20′的外延半导体结构14′的露出表面提供保护和绝缘。经由钝化层34′的通孔32′可以暴露出部分欧姆接触层36′，使得暴露出的部分欧姆接触层36′没有钝化层34′。金属覆盖层24′经由通孔32′与欧姆接触层36′接触。与欧姆接触层36′的外围部分重叠的钝化层34′的部分38′，其可以为欧姆接触层36′的外围部分和台20′的拐角部分提供保护，在拐角处台表面20A′和台侧壁20B′相遇。
因为欧姆接触层36′可以基本上覆盖在台侧壁20B′之间的整个台表面20A′，所以利用欧姆接触层36′而不使用在P型层17′中的电流扩布层，在金属覆盖层24′和台20′之间流动的电流可以基本上散布在台侧壁20B′之间的整个宽度的台表面20A′上。换句话说，欧姆接触层36′可以用作电流扩布层，由此通过将电流散布在台20′的P型层17′的外部来提高图3中的半导体器件的电流-传输特性。通过提供欧姆接触层36′作为电流扩布层，可提高流经外延区的电流，由此增强来自激光二极管的光发射。
将根据本发明实施例的半导体器件的形成步骤示于图4A-E中。如图4A所示，如激光二极管的半导体器件的前体结构可以包括在基板112上的前体外延半导体层114′和在前体外延半导体层114′上的前体欧姆接触层142′。前体欧姆接触层142′可以包括提供与外延半导体层欧姆接触的金属叠层。除了或在备选方案中提供与外延半导体层欧姆接触之外，前体欧姆接触层142′的金属叠层还可包括其它层，例如阻挡层和/或接合层，如在公布的美国专利申请No.2003004015(序列No.10/185,252)和公布的美国专利申请No.20030042507(序列No.10/185,350)中描述的，在此将其公开内容并入这里作为参考。
可以在前体欧姆接触层142′上提供掩模144，使得部分前体欧姆接触层142′和前体外延半导体层114′没有掩模层。例如，掩模144可以是利用光刻技术构图的光刻胶掩模。在备选方案中，掩模144可以是另外的材料层，其能够耐受用于蚀刻前体欧姆接触层142′和前体外延半导体层114′的蚀刻化学剂。
另外，前体外延半导体层114′可以包括邻接基板112的N型层和在与基板112相对的N型层上的P型层。前体外延半导体层114′还可以包括在N型层和P型层之间的有源层。例如，有源层可以包括许多不同的结构和/或层和/或其组合。例如，有源层可以包括单个或多个量子阱、双异质结构和/或超晶格。有源层还可包括光和/或电流限制层，其在完成的器件中可促进激光作用。
可选择性地除去未被掩模144覆盖的部分前体欧姆接触层142′和前体外延半导体层114′，以提供欧姆接触层142和外延的半导体层114。更具体地，外延半导体层114可以限定具有与基板相对的台表面146A的台146和在台表面146A与基板112之间的台侧壁146B，且欧姆接触层142可以基本上延伸跨过台侧壁146B之间的整个宽度的台表面146A。
因为利用同一掩模144构图欧姆接触层142和外延半导体层114，所以欧姆接触层142相对于台146的台表面146A可以是“自对准的”。因此，欧姆接触层142可以基本上延伸跨过台侧壁146B之间的整个宽度的台表面146A，而不延伸到台侧壁146B上。因此欧姆接触层142可以使电流基本上散布跨过在台侧壁146B之间的整个宽度的台表面146A，而没有与台侧壁146B短路。
如图4B所示，蚀刻深度可以是这样的，可将外延半导体层114蚀刻至基板112，以使得台侧壁146B延伸到基板112。如果外延半导体层114包括N型层和P型层，则当台侧壁延伸到基板时N型层和P型层全部都可以包括在台中。在备选方案中，可以不将半导体层114完全地蚀刻至基板，以使得台不包括所有的半导体层。如果半导体层包括N型层和P型层，则一层或两层的一部分可以包括在台中，且一层或两层的一部分可包括在与基板邻接的半导体层的未图案化的部分中。
如图4C所示，可以除去掩模144，且可以在欧姆接触层142上、台146的侧壁上和基板112上形成钝化层148。虽然示出了钝化层148直接位于部分基板112上，但如果台146的侧壁没有延伸到基板表面，则部分外延半导体层114可以在钝化层148和基板112之间。钝化层148可以是绝缘材料层如氮化硅、二氧化硅、氧化铝和/或其组合，且可以利用淀积技术例如等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)、低压化学汽相淀积(LPCVD)、化学汽相淀积(CVD)、溅射和/或e束蒸发形成钝化层148。而且，钝化层148可以形成具有约0.1至2微米范围的厚度。
然后可以在钝化层148中利用光刻构图技术形成通孔150，以由此暴露出欧姆接触层142的一部分142A。换句话说，在形成通孔150后，欧姆接触层142的暴露部分142A没有钝化层148。因为在形成钝化层148之前构图欧姆接触层142，所以用于定位通孔150的容限没有影响欧姆接触层142相对台表面120A对准的容限。而且，在邻接通孔150的欧姆接触层142上延伸的部分钝化层148可以为台146的拐角部分提供保护。
如图4E所示，可以在钝化层148上和无钝化层148的欧姆接触层142的一部分上淀积金属覆盖层152。金属覆盖层150可以是金属层，如镍、金、铂、钛、钼、钽、钯和/或其组合。因此，可以在相对远离台146的一点处的金属覆盖层152上提供与另外器件的电连接。
得到的半导体器件可以提供具有沿着半导体台长条的纵向平行于基板发光的边缘发射半导体激光器。换句话说，可以沿着与图4E的剖面相垂直的方向发光。虽然参考发光器件如激光二极管的形成方法讨论了方法和器件，但根据本发明实施例的方法可以用于形成其它的半导体器件，如常规的二极管、常规的发光二极管或包括半导体台的任何其它半导体器件。
虽然已参考本发明的优选实施例具体示出和描述了该发明，但本领域技术人员将理解，其中在不脱离如由附加的权利要求和它们的等价物限定的本发明的精神和范围的条件下，可进行形式和细节上的各种改变。

Claims (68)

1.一种半导体器件的形成方法，该方法包括：
在基板上形成半导体层；
在与基板相对的半导体层上形成接触层；以及
在形成半导体层和接触层之后，构图接触层和半导体层，使得半导体层包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁，且使得图案化的接触层位于台表面上。
2.根据权利要求1的方法，其中构图接触层和半导体层包括：
在与半导体层相对的接触层上形成掩模层，以及
蚀刻通过掩模层暴露出的部分接触层和半导体层。
3.根据权利要求1的方法，进一步包括：
在构图接触层和半导体层之后，在台侧壁上和台表面上形成钝化层，使得钝化层位于与图案化的半导体层相对的图案化的接触层的至少一部分上。
4.根据权利要求3的方法，其中形成钝化层包括，横跨与基板相对的接触层形成钝化层，该方法进一步包括：
在钝化层中形成通孔，暴露出与台表面相对的接触层的一部分。
5.根据权利要求3的方法，进一步包括：
在钝化层上和与台表面相对的接触层的露出部分上形成金属层。
6.根据权利要求1的方法，其中接触层基本上覆盖整个台表面。
7.根据权利要求1的方法，其中半导体层包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。
8.根据权利要求7的方法，其中半导体层进一步包括在P型层和N型层之间的有源层。
9.根据权利要求7的方法，进一步包括：
形成与台电耦合的第二接触层，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。
10.根据权利要求7的方法，其中N型层位于P型层和基板之间，且其中P型层位于N型层和接触层之间。
11.根据权利要求1的方法，其中接触层包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层。
12.根据权利要求1的方法，其中半导体层包括外延半导体层。
13.根据权利要求1的方法，其中半导体层包括III-V族半导体材料。
14.根据权利要求13的方法，其中III-V族半导体材料包括III族氮化物半导体材料。
15.根据权利要求1的方法，其中配置该台，以提供在图案化的半导体层中对于发光器件的光限制或电流限制中的至少一种。
16.根据权利要求1的方法，其中台侧壁没有接触层。
17.一种半导体器件的形成方法，该方法包括：
在基板上形成半导体结构，该半导体结构包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁；
在台表面上形成接触层；以及
在台侧壁上和与台表面相对的接触层的一部分上形成钝化层，钝化层具有通孔，其中暴露出与台表面相对的一部分接触层。
18.根据权利要求17的方法，其中接触层基本上覆盖整个台表面。
19.根据权利要求17的方法，其中半导体结构包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。
20.根据权利要求19的方法，其中半导体结构进一步包括在P型层和N型层之间的有源层。
21.根据权利要求19的方法，进一步包括：
形成与半导体结构电耦合的第二接触层，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。
22.根据权利要求19的方法，其中N型层位于P型层和基板之间，且其中P型层位于N型层和接触层之间。
23.根据权利要求17的方法，进一步包括：
在钝化层上和与半导体层相对的接触层的露出部分上形成金属层。
24.根据权利要求17的方法，其中接触层包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层。
25.根据权利要求17的方法，其中半导体层包括外延半导体层。
26.根据权利要求17的方法，其中半导体层包括III-V族半导体材料。
27.根据权利要求26的方法，其中III-V族半导体材料包括III族氮化物半导体材料。
28.根据权利要求17的方法，其中配置该台，以提供在半导体结构中对于发光器件的光限制或电流限制中的至少一种。
29.根据权利要求17的方法，其中台侧壁没有接触层。
30.一种半导体器件的形成方法，该方法包括：
在基板上形成半导体结构，该半导体结构包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁；以及
形成接触层，其基本上覆盖与基板相对的整个台表面。
31.根据权利要求30的方法，进一步包括：
在台侧壁上和与台表面相对的一部分接触层上形成钝化层，其中钝化层具有通孔，使得与台表面相对的一部分接触层没有钝化层。
32.根据权利要求31的方法，进一步包括：
在钝化层上和没有钝化层的部分接触层上形成金属层。
33.根据权利要求30的方法，其中半导体结构包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。
34.根据权利要求33的方法，其中半导体结构进一步包括在P型层和N型层之间的有源层。
35.根据权利要求33的方法，进一步包括：
形成与半导体结构电耦合的第二接触层，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。
36.根据权利要求33的方法，其中N型层位于P型层和基板之间，且其中P型层位于N型层和接触层之间。
37.根据权利要求30的方法，其中接触层包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层。
38.根据权利要求30的方法，其中半导体层包括外延半导体层。
39.根据权利要求30的方法，其中半导体层包括III-V族半导体材料。
40.根据权利要求39的方法，其中III-V族半导体材料包括III族氮化物半导体材料。
41.根据权利要求30的方法，其中配置该台，以提供在半导体结构中对于发光器件的光限制或电流限制中的至少一种。
42.根据权利要求30的方法，其中台侧壁没有接触层。
43.一种半导体器件，包括：
基板；
在基板上的半导体结构，该半导体结构包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁；
在台表面上的接触层；以及
钝化层，其在台侧壁上和与台表面相对的部分接触层上，该钝化层具有通孔，其中暴露出与台表面相对的一部分接触层。
44.根据权利要求43的半导体器件，其中接触层基本上覆盖整个台表面。
45.根据权利要求43的半导体器件，其中半导体结构包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。
46.根据权利要求45的半导体器件，其中半导体结构进一步包括在P型层和N型层之间的有源层。
47.根据权利要求45的半导体器件，进一步包括；
与半导体结构电耦合的第二接触层，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。
48.根据权利要求45的半导体器件，其中N型层位于P型层和基板之间，且其中P型层位于N型层和接触层之间。
49.根据权利要求43的半导体器件，进一步包括：
金属层，位于钝化层上和与半导体层相对的接触层的露出部分上。
50.根据权利要求43的半导体器件，其中接触层包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层。
51.根据权利要求43的半导体器件，其中半导体层包括外延半导体层。
52.根据权利要求43的半导体器件，其中半导体层包括III-V族半导体材料。
53.根据权利要求52的半导体器件，其中III-V族半导体材料包括III族氮化物半导体材料。
54.根据权利要求43的半导体器件，其中配置该台，以提供在半导体结构中对于发光器件的光限制或电流限制中的至少一种。
55.根据权利要求43的半导体器件，其中台侧壁没有接触层。
56.一种半导体器件，包括：
基板；
在基板上的半导体结构，该半导体结构包括具有与基板相对的台表面的台和在台表面与基板之间的台侧壁；以及
接触层，基本上覆盖与基板相对的整个台表面。
57.根据权利要求56的半导体器件，进一步包括：
钝化层，其在台侧壁上和与台表面相对的部分接触层上，该钝化层具有通孔，其中暴露出与台表面相对的一部分接触层。
58.根据权利要求57的半导体器件，进一步包括：
金属层，位于钝化层上和与该半导体层相对的接触层的露出部分上。
59.根据权利要求56的半导体器件，其中半导体结构包括P型层和N型层，其中P型层和/或N型层中之一的至少一部分包括在台中。
60.根据权利要求59的半导体器件，其中半导体结构进一步包括在P型层和N型层之间的有源层。
61.根据权利要求59的半导体器件，进一步包括；
与半导体结构电耦合的第二接触层，使得第一和第二接触层限定经由P型层和N型层的电通路。
62.根据权利要求59的半导体器件，其中N型层位于P型层和基板之间，且其中P型层位于N型层和接触层之间。
63.根据权利要求56的半导体器件，其中接触层包括选自铝、铜、金、镍、钛、铂和/或钯的金属层。
64.根据权利要求56的半导体器件，其中半导体层包括外延半导体层。
65.根据权利要求56的半导体器件，其中半导体层包括III-V族半导体材料。
66.根据权利要求65的半导体器件，其中III-V族半导体材料包括III族氮化物半导体材料。
67.根据权利要求56的半导体器件，其中配置该台，以提供在半导体结构中对于发光器件的光限制或电流限制中的至少一种。
68.根据权利要求56的半导体器件，其中台侧壁没有接触层。
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