CN102203966B - 半导体发光元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的半导体发光元件的制造方法具有：半导体层形成工序、接合工序、槽形成工序、光照射工序、剥离工序和切断工序。在半导体层形成工序中，在具有透光性的第1晶片的上表面形成多层氮化物半导体层。在接合工序中，在多层氮化物半导体层的上表面接合第2晶片。在槽形成工序中，形成从第1晶片的下表面至少到达多层氮化物半导体层的深度的槽。在光照射工序中，隔着第1晶片对多层氮化物半导体层的下表面照射第1光。由此，多层氮化物半导体层与第1晶片之间的接合力降低。在剥离工序中，从多层氮化物半导体层分离第1晶片。在切断工序中，沿着槽切断第2晶片，由此分割成多个半导体发光元件。

Description

半导体发光元件的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体发光元件的制造方法。
背景技术
以往，对具有放射绿～紫外区域的光的特性的半导体发光元件进行了研究。这样的半导体发光元件是采用了作为GaN系氮化物半导体材料的AlxInyGazBuN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤u≤1，并且x+y+z+u＝1)的发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。蓝色发光二极管或紫外发光二极管等半导体发光元件被与萤光体组合而使用。蓝色发光二极管或紫外发光二极管发出蓝色光或紫外光。放射出的蓝色光或紫外光通过萤光体而变化成白光。而且，还对具有蓝色发光二极管或紫外发光二极管、和萤光体的发光装置进行了研究。
在制造采用了GaN系氮化物半导体材料的半导体发光元件时，可使用晶体生长用基板。该晶体生长用基板被要求具有耐热性。而且，该晶体生长基板还被要求具有与氮化物半导体材料所具有的热膨胀率接近的热膨胀率。鉴于此，一般采用蓝宝石晶片作为晶体生长用基板。但是，蓝宝石晶片一般导电性和导热性较低。而且，蓝宝石晶片较硬。另外，蓝宝石晶片具有较低的裂开性。因此，所具有的半导体发光元件具备蓝宝石基板的器件其形状受限制，而且，所具有的半导体发光元件具备蓝宝石基板的器件需要按照高效率散热的方式进行设计。即，为了使1个半导体发光元件大量放出光，需要对半导体发光元件供给大的电流。如果对半导体发光元件供给了大的电流，则半导体发光元件会散发大量的热。因此，器件需要进行具有高散热性的设计。与之相对，以往蓝宝石晶片通过研磨而变薄。而且，以往蓝宝石晶片被从氮化物半导体除去。若具体说明，则首先在蓝宝石晶片的上面形成缓冲层。该缓冲层例如是在低温下生长的GaN。接下来，在缓冲层的上面晶体生长n型氮化物半导体层。接下来，在n型氮化物半导体层的上面晶体生长p型氮化物半导体层。接着，在p型氮化物半导体层的上表面接合支承晶片。接下来，隔着蓝宝石晶片对缓冲层照射紫外光等激光。由此，将蓝宝石晶片从n型氮化物半导体层剥离。研究了对这样的半导体发光元件的制造方法。
但是，蓝宝石晶片具有与氮化物半导体层所具有的热膨胀率不同的热膨胀率。因此，在通过研磨蓝宝石基板而使其变薄的情况下，氮化物半导体层受到蓝宝石晶片与氮化物半导体层之间的热膨胀率之差所引发的应力。该应力使蓝宝石晶片和多层氮化物半导体层产生翘曲。该翘曲使蓝宝石晶片、多层氮化物半导体层产生裂纹。
另外，在将蓝宝石晶片从多层氮化物半导体层剥离时，隔着蓝宝石晶片对多层氮化物半导体层照射激光。即，多层氮化物半导体层的缓冲层受到激光照射。由于缓冲层受到激光照射，所以GaN被分解成Ga和N。若GaN分解，则产生N2。由于该N2气体存在于多层氮化物半导体和蓝宝石晶片之间，所以对多层氮化物半导体层赋予气压。因此，N2气体的气压使多层氮化物半导体层产生微米数量级的裂纹。该裂纹成为电流泄漏的原因。因此，如此制造的半导体发光元件成品率低。
日本专利公报专利第3518455号公报(专利文献)以及专利第3795765号公报(专利文献2)公开了这样的问题的解决方法。专利文献1及专利文献2公开了在透明晶体晶片与氮化物半导体层的界面预先设置空隙的工序。该空隙缓和了在透明晶体晶片与多层氮化物半导体层之间产生的N2所产生的气压。专利文献1及专利文献2公开了以下的工序。首先，在蓝宝石晶片的上表面通过MOVPE法使包含构成多层氮化物半导体层的一部分的缓冲层的基底层晶体生长。缓冲层由GaN构成。接下来，通过光刻及蚀刻在基底层以及蓝宝石晶片的上面进行图案形成。接着，在缓冲层及蓝宝石晶片的上表面形成n型氮化物半导体层及p型氮化物半导体层。该n型氮化物半导体层及p型氮化物半导体层通过基于横向外延过生成(Epitaxial Lateral Overgrowth)的晶体生长而形成。由此，在蓝宝石晶片与多层氮化物半导体层的界面形成空隙。接下来，隔着蓝宝石晶片对缓冲层照射激光，由此将蓝宝石晶片剥离。另外，在日本专利公报第3525061号公报(专利文献3)中，也公开了一种通过光刻及蚀刻在蓝宝石晶片的上表面形成凹凸的工序。在专利文献3中，首先在蓝宝石晶片的上表面形成凹凸。接着，进行形成氮化物半导体层的工序。接下来，进行隔着蓝宝石晶片对氮化物半导体层照射激光的工序。由此，蓝宝石晶片被从多层氮化物半导体层剥离。
但是，在专利文献1及专利文献2所记载的方法中，进行了2个阶段的晶体生长。因此，当利用专利文献1及专利文献2所记载的方法制造多层氮化物半导体层时，需要很多制造时间，而且需要很多成本。另外，在形成了基底层后，蓝宝石晶片被从真空的腔室中取出。接下来，进行对基底层实施处理的第1形成工序。然后，再次在真空的腔室内进行对基底层的上面形成半导体层的第2形成工序。这里，在第1形成工序与第2形成工序之间，蓝宝石晶片被从真空的腔室取出。当蓝宝石晶片被取出到外部时，存在表面附着杂质的可能性。结果，有可能在多层氮化物半导体层中混入不必要的杂质。即，由于蓝宝石晶片被取出到外部，有可能导致多层氮化物半导体层的质量降低。
另外，在专利文献3中，在具有凹凸的蓝宝石晶片的上表面形成包含缓冲层的多层氮化物半导体层。这样形成的多层氮化物半导体层通过与横向外延过生成法不同性质的晶体生长而形成。即，在晶体生长的初期阶段，蓝宝石晶片的凹凸影响多层氮化物半导体的结晶。结果，导致多层氮化物半导体层的质量降低。
对此，日本公开专利公报特开2007-299935号公报(专利文献4)公开了其他的半导体发光元件的制造方法。专利文献4公开了一种在蓝宝石晶片的上面使多层氮化物半导体层晶体生长的工序。接着，进行形成从多层氮化物半导体层的上表面到达蓝宝石晶的上表面的槽的工序。接下来，隔着蓝宝石晶片对多层氮化物半导体层照射激光。由此，蓝宝石晶片被从多层氮化物半导体层剥离。
根据专利文献4记载的制造方法，能够保持多层氮化物半导体层的高结晶性。而且，可以防止由于在剥离蓝宝石晶片时产生的N2气体所引发的冲击而产生微米数量级的裂纹。
但是，在专利文献4所记载的半导体发光元件的制造方法中，当形成槽时，在槽的附近产生微小的凹凸。该微小的凹凸使多层氮化物半导体层与支承晶片的接合力降低。因此，存在通过切断而得到的半导体发光元件中的、多层氮化物半导体层与由支承晶片的一部分构成的支承基板的接合可靠性降低的可能性。
发明内容
本发明为了解决上述问题而提出。本发明的第1目的在于，提供一种多层氮化物半导体层发生微米数量级的裂纹得到抑制的半导体发光元件的制造方法。而且，本发明的第2目的在于，提供一种多层氮化物半导体层与支承基板可靠地接合的半导体发光元件的制造方法。
为了解决上述课题，本发明的半导体发光元件的制造方法具有：半导体层形成工序、接合工序、槽形成工序、光照射工序、剥离工序和切断工序。在半导体层形成工序中，在透过第1光的第1晶片的上表面形成多层氮化物半导体层。第1晶片具有上述第1面、和第2面。第2面位于与第1面相反一侧。所述多层氮化物半导体层包括：n型或p型的第1氮化物半导体层、和位于该第1氮化物半导体层的上表面并且具有与该第1氮化物半导体层相反型的第2氮化物半导体层。多层氮化物半导体层具有与所述第1面对置的第3面。接合工序在所述半导体层形成工序后进行。在接合工序中，在多层氮化物半导体层上接合第2晶片。槽形成工序在接合工序后进行。在槽形成工序中，形成从第1晶片的第2面至少到达多层氮化物半导体层的深度的槽。光照射工序在槽形成工序后进行。光照射工序隔着第1晶片对多层氮化物半导体层的下表面照射第1光，由此将位于多层氮化物半导体层的第3面的氮化物半导体分解。通过位于多层氮化物半导体层的第3面的氮化物半导体分解，而产生氮气。该氮气通过槽向外部放出。而且，通过位于多层氮化物半导体层的第3面的氮化物半导体分解，多层氮化物半导体层与第1晶片之间的接合力降低。剥离工序在光照射工序后进行。在剥离工序中，第1氮化物半导体层被从第1晶片剥离。切断工序在剥离工序后进行。在切断工序中，将第1氮化物半导体层、第2氮化物半导体层和第2晶片沿所述槽切断。由此，分割成多个半导体发光元件。
该情况下，在光照射工序中产生的N2气体通过槽被放出。因此，可以防止多层氮化物半导体层产生裂纹。另外，在槽形成工序中，在将多层氮化物半导体层与支承晶片接合后形成槽。该多层氮化物半导体层通过被切断而被分割成由支承基板和形成在支承基板上的多层氮化物半导体构成的多个半导体发光元件。这里，能够得到多层氮化物半导体与支承基板可靠接合的半导体发光元件。
在形成所述槽时，优选形成到达所述第2晶片的深度的槽。
该情况下，在切断工序中，可以省略对第2晶片新形成槽的工序。因此，能够容易地分割成多个半导体发光元件。
在形成所述槽时，优选通过照射激光来形成槽。
该情况下，能够利用比通过切割来形成槽时所花费的时间短的时间形成槽。而且，能够形成比通过切割而形成的槽的宽度窄的宽度的槽。由此，可以由一枚第2晶片制造多个半导体发光元件。结果，能够降低半导体发光元件的成本。
在照射所述第1光时，优选将所述第1光照射到从所述槽离开了规定距离的区域。
在槽形成工序中，有可能在槽的内面形成使电流泄漏的泄漏通道要素。但在该情况下，可以将形成有泄漏通道要素的部分在剥离工序中与第1晶片一起除去。
优选本发明的半导体发光元件的制造方法还具有绝缘膜形成工序。绝缘膜形成工序在将第1晶片从多层氮化物半导体层分离后进行。在绝缘膜形成工序中，在槽的内面形成绝缘膜。所述切断工序在绝缘膜形成工序后进行。
该情况下，可以防止切断工序后的半导体发光元件的多层氮化物半导体层的侧面被暴露在大气中。由此，可以防止在多层氮化物半导体层的侧面附着异物。结果，可以防止半导体发光元件的电流泄漏。
优选所述第2晶片具有多个元件形成区域、和划片线区域。元件形成区域通过划片线区域被与其他元件形成区域分离。在所述槽形成工序中，按照沿着通过划片线区域的宽度方向的中心的中心线的方式形成槽。
优选多层氮化物半导体层还具有缓冲层。该缓冲层由氮化物半导体构成。缓冲层位于第1晶片上。第1氮化物半导体层位于缓冲层的上表面。缓冲层的下表面规定多层氮化物半导体层的第3面。
优选所述缓冲层由氮化镓构成。另外，优选所述第1光为紫外光。
优选多层氮化物半导体层具有多个第1区域、和第2区域。多个第1区域与所述半导体发光元件对应。所述第2区域使所述第1区域与其他第1区域分离。第1光不被照射到第2区域而被照射到所述第1区域。所述第2区域具有与槽的槽宽度的中心一致的中心的非照射宽度。第2区域具有比槽的槽宽度大的非照射宽度。
附图说明
图1是表示实施方式1的半导体发光元件的制造方法的侧面剖视图。
图2是表示实施方式2的半导体发光元件的制造方法的侧面剖视图。
图3是表示用于说明实施方式3的半导体发光元件的制造方法的侧面剖视图。
图4是用于说明上述半导体发光元件的制造方法的说明图。
图5是上述半导体发光元件的制造方法的说明图。
图6是表示实施方式4的半导体发光元件的制造方法的侧面剖视图。
具体实施方式
(实施方式1)
本实施方式中的半导体发光元件A是使用了氮化物半导体材料的发光二极管。其中，在半导体发光元件A的制造过程中，将支承晶片倒过来进行制造。因此，为了易于说明，在图1(a)～(g)中，将箭头的方向作为上方进行说明。图1(g)表示了半导体发光元件A的侧面剖视图。如图1(g)所示，半导体发光元件A具有：支承基板3、多层氮化物半导体层2、阴极电极42、阳极电极44。支承基板3由硅构成。多层氮化物半导体层2具有：p型氮化物半导体层24、发光层23和n型氮化物半导体层22。即，p型氮化物半导体层掺杂有与n型氮化物半导体层中掺杂的掺杂剂相反型的掺杂剂。阳极电极44形成在支承基板3的上面。p型氮化物半导体层被配置在阳极电极44的上面。而且，p型氮化物半导体层被接合在支承基板3的上面。发光层23被配置在p型氮化物半导体层的上面。n型氮化物半导体层被配置在发光层23的上面。阴极电极42被配置在n型氮化物半导体层的上面。
本实施方式的发光二极管是蓝色发光二极管。n型氮化物半导体层22由掺杂有n型掺杂剂的n型GaN构成。n型掺杂剂例如为Si。发光层23具有单一量子阱结构。在该单一量子阱结构中，由GaN构成的势垒层和由InGaN构成的阱层交替层叠。p型氮化物半导体层24由掺杂有p型掺杂剂的p型AlGaN层24a、和掺杂有p型掺杂剂的p型GaN层24构成。其中，p型掺杂剂例如为Mg、Zn。在本实施方式中，n型氮化物半导体层24具有2000nm的厚度。发光层23具有50nm的厚度。p型氮化物半导体层24具有100nm的厚度。但是，这些数值只是一个例子，并不被限定为这些厚度。而且，n型氮化物半导体层22、发光层23、p型氮化物半导体层各自的层构造也没有被特别限定。即，n型氮化物半导体层22、发光层23、p型氮化物半导体层根据用途等，其材料、构成、构造可以适当变更。例如，也可以使用n型GaN层和带隙能量比n型GaN层大的n型AlGaN层构成n型氮化物半导体层22。由此，可提高载流子的禁闭效率，从而促进了发光层23中的电子与空穴的再结合，结果提高了内部量子效率。另外，还可以代替上述的发光层23而采用具有单一量子阱结构或单层构造的发光层。
阴极电极42由Ni膜、Ti膜、Au膜构成。Ni膜形成在n型氮化物半导体层22的上表面。Ti膜形成在Ni膜的上表面。Au膜形成在Ti膜的上表面。该阴极电极42的材料及其层构造只是一个例子。因此，阴极电极的材料及其层构造不被限定。
另外，阳极电极44由形成在p型氮化物半导体层24的上表面的Pd膜和Pd膜上的Au膜构成。但是，阳极电极44的材料及其层构造仅为一个例子。因此，阳极电极的材料及其层构造不被限定。而且，阴极电极42以及阳极电极44的形状可以根据半导体发光元件A的设计进行变更。但在本实施方式中，n型氮化物半导体层22具有形成了阴极电极42的面、和除了形成阴极电极的部分以外的光放出面。因此，优选使阴极电极42的面积充分小于n型氮化物半导体层22的上表面的面积。
支承基板3由Si构成。但是，支承基板3的材料不限定为Si。优选支承基板3由导热率比下述的透明晶体晶片1高且具有刚性的材料构成。这样的材料例如可举出Si、Cu、CuW、Ge。
另外，在p型氮化物半导体层24的下表面形成有阳极电极44。而且，多层氮化物半导体层2与支承基板3通过由导电性材料构成的接合层5而接合。优选接合层5是SnAgCu或AuSn等无铅焊锡。但是，接合层5并不限定为无铅焊锡。可以使用Au、Sn、Ag、Cu等金属作为接合层5。另外，也可以使用含有Au、Sn、Ag、Cu中的至少一个的合金等作为接合层5。而在本实施方式中，使用了导电性材料作为接合层5的材料。但是，例如当从多层氮化物半导体层2的上表面对n型氮化物半导体层22的一部分以及发光层23的一部分进行蚀刻，使p型氮化物半导体层24的上面的一部分露出，并在多层氮化物半导体层2的上表面形成阴极电极42，在多层氮化物半导体层2的下表面形成阳极电极44时，可以使用由树脂构成的接合层。即，考虑到散热性和接合强度等，只要使用导电性材料或者树脂作为接合层5的材料即可。
下面，根据图1对本实施方式的半导体发光元件的制造方法进行说明。
首先，准备上表面为(0001)面的由蓝宝石晶片构成的透明晶体晶片1。该透明晶体晶片1被定义为第1晶片。而且，透明晶体晶片1具有第1面100和第2面200。第1面100定义透明晶体晶片1的上表面。第2面200位于与第1面100相反一侧。即，第2面200定义透明晶体晶片1的下表面。在透明晶体晶片1的上表面通过MOVPE法使由GaN构成的缓冲层21外延生长。接下来，在缓冲层21的上表面通过MOVPE法使由n型GaN构成的n型氮化物半导体层22外延生长。然后，在n型氮化物半导体层22的上表面使发光层23外延生长。发光层23具有单一量子阱结构，该单一量子阱结构具有由GaN构成的势垒层、和由InGaN构成的阱层。接下来，利用MOVPE法使由p型AlGaN层24a和p型GaN层24b构成的p型氮化物半导体层24外延生长。通过进行形成该缓冲层、n型氮化物半导体层22、发光层23、p型氮化物半导体层24的半导体层形成工序，如图1(a)那样，在透明晶体晶片1的上表面形成多层氮化物半导体层2。如图1(a)所示，多层氮化物半导体层2具有下表面，该下表面被定义为第3面300，其与所述第1面100对置。更具体而言，缓冲层具有下表面，该下表面定义第3面300。这里，缓冲层21的设置目的在于：(a)为了减少由于透明晶体晶片1与n型氮化物半导体层22的晶格不匹配而在n型氮化物半导体层22产生的贯通转移；(b)为了减少n型氮化物半导体层22的残留应变。在本实施方式中，缓冲层21由GaN构成，但缓冲层21的材料不限于GaN。缓冲层21的材料例如还可以为AlN或AlGaN等。其中，在本实施方式中，透明晶体晶片1由Al2O3构成。但是，透明晶体晶片1的材料不限于Al2O3。透明晶体晶片1的材料例如还可以是SiC、MgAl2O4、ZnO、MgO、GaP、GaAs等。另外，在半导体层形成工序中，形成多层氮化物半导体层的方法不限于MOVPE法。在半导体层形成工序中形成多层氮化物半导体层的方法例如还可以采用氢化气相生长法(HVPE法)、分子束外延法(MBE法)、或液相生长法(LPE法)等其他外延生长法。
在半导体层形成工序之后，进行对p型氮化物半导体层24进行退火的活化退火工序。在活化退火工序中，多层氮化物半导体层使用灯退火装置在N2气氛中以规定温度(例如750℃)、规定时间(例如5分钟)进行退火。通过进行活化退火工序，与p型氮化物半导体层24的p型掺杂剂结合的氢被除去。通过从p型掺杂剂中除去氢，p型掺杂剂被活化。
在活化退火工序之后，进行在多层氮化物半导体层2的上表面形成阳极电极44的第1电极形成工序。通过进行第1电极形成工序，如图1(b)所示那样，在多层氮化物半导体层2的上表面形成阳极电极。阳极电极44按下面方式形成。首先，利用光刻技术，形成按照仅在多层氮化物半导体层2的上表面形成阳极电极44的区域露出的方式被构图的第1抗蚀剂层。接下来，利用电子束蒸镀法等形成阳极电极44。接着。剥离(lift off)第1抗蚀剂层以及形成在第1抗蚀剂层上的膜。这样，阳极电极44形成在多层氮化物半导体层2的上表面。其中，半导体发光元件A具有平面尺寸为1平方毫米的支承基板3。而且，阳极电极44的形状是小于支承基板3的正方形形状。当第1电极形成工序结束时，阳极电极44以矩阵状排列在多层氮化物半导体层2的上表面。而且，阳极电极44与相邻的阳极电极44距离1mm。
接着，进行将多层氮化物半导体层2的上表面与由硅构成的支承晶片30的下表面接合的接合工序。这里，支承晶片30被定义为第2晶片。在接合工序中，多层氮化物半导体层2通过由导电性材料(由SnAgCu构成的无铅焊锡等)构成的接合层5与支承晶片30接合。具体而言，首先在支承晶片30的下表面涂敷SnAgCu糊。接下来，按照SnAgCu糊夹设在支承晶片30与多层氮化物半导体层2之间的方式来配置多层氮化物半导体层2与支承晶片30。然后，多层氮化物半导体层2、支承晶片30和SnAgCu糊以规定温度(例如270℃)、规定时间(例如10分钟)被投入到回流炉。由此，多层氮化物半导体层2与支承晶片30通过回流(reflow)而接合。结果，支承晶片30与多层氮化物半导体层2以大的接合力接合。而且，接合层具有均匀的厚度(20±5μm)。
接下来，支承晶片30被倒过来。然后，进行形成从透明晶体晶片1的下表面到多层氮化物半导体层2的槽的槽形成工序。该槽沿着与划片线(scribe lane)对应的区域的宽度的中心线形成。由此，如图1(c)所示，得到形成了槽的透明晶体晶片及多层氮化物半导体层2。具体而言，在槽形成工序中，通过将波长为355nm、频率为10kHz、输出为5W、脉冲宽度为30nsec的THG-YAG激光器的激光以扫描速度(例如为1mm/s)进行扫描，形成了深度为350μm、宽度为40μm的槽。其中，槽的深度和宽度不被限定为上述的深度和宽度。另外，在本实施方式的槽形成工序中，槽被形成为从透明晶体晶片1的下表面到达多层氮化物半导体层2。具体而言，槽具有大于透明晶体晶片1的厚度的深度，由此，槽从透明晶体晶片1的下表面到达n型氮化物半导体层。因此，需要对透明晶体晶片1照射具有比从多层氮化物半导体层2的上表面到多层氮化物半导体层形成槽时所照射的激光的能量强的能量的激光。因此，为了防止槽的内周受到的热的影响、或槽的宽度的扩大，优选将透明晶体晶片1的厚度研磨成100nm左右的厚度。另一方面，若将透明晶体晶片1的厚度研磨成100nm以下，则操作(handling)性降低。而且，若将透明晶体晶片1的厚度研磨成100nm以下，则由于透明晶体晶片1的翘曲而有可能在多层氮化物半导体层2产生裂纹。
在槽形成工序中，使用THG-YAG激光作为用于形成槽的激光。由于THG-YAG激光是紫外激光，所以THG-YAG激光能够聚光成具有比将可见光聚光后的焦点的直径小的直径的焦点。因此，焦点中的单位面积的能量密度增加。结果，能够缩小开口面积。并且，通过使用脉冲激光，能够获得充分满足用于加工透明晶体晶片1的单位面积的能量峰值。这里，脉冲激光的输出为3W、频率为10kHz。因此，若光束的直径为φ30μm，则单位面积的能量峰值根据式：3/10000/(π×0.0015×0.0015)，约为42J/cm2。另外，由于是脉冲激光，所以能够极力降低对半导体发光元件A的热影响。而且，优选激光的脉冲宽度越短越好。即，槽形成工序中所使用的激光不限于THG-YAG激光。还可以使用具有高的输出且具有短的波长，并且脉冲宽度也短的KrF准分子飞秒激光(波长：248nm，频率：350kHz，脉冲宽度：800fs)等。其中，槽形成工序中形成的槽6的深度只要是至少到达多层氮化物半导体层2的深度即可。
另外，在槽形成工序中，利用激光形成了切槽6。但是，形成槽的手段不限于激光。形成槽的手段也可以利用切割器或干蚀刻装置等来形成。不过，在利用激光形成槽6的情况下，可以通过与检电镜等组合而向任意方向高速形成槽6。因此，该情况与利用切割器或干蚀刻装置形成切槽6的情况相比，可以用较短的时间形成槽6。并且，通过利用激光，可以使槽6的宽度为20～40μm左右，由此可以使槽的宽度变窄。因此，可以由1枚支承晶片30获得多个半导体发光元件A。即，实现了半导体发光元件A的低成本化。
在槽形成工序后，进行隔着透明晶体晶片1对多层氮化物半导体层2的下表面照射光的光照射工序。而且，在光照射工序后，进行从多层氮化物半导体层2剥离透明晶体晶片1的剥离工序。然后，进行在多层氮化物半导体层2中的支承晶片30的下面形成阴极电极42的第2电极形成工序。接下来，将支承晶片30粘贴到粘性树脂胶带8上，接着，如图1(e)所示，进行形成沿着槽6到达支承晶片30的厚度一半左右的深度的切割槽7的切割槽形成工序。这里，在光照射工序中，隔着透明晶体晶片对多层氮化物半导体层2的下表面照射由紫外光构成的激光LB。其中，该激光LB被定义为第1光。由此，将缓冲层21的GaN分解为Ga和N。当GaN被分解成Ga和N时，产生N2气体。该N2气体通过槽6被放出。因此，可以防止由于N2气体的气压而导致n型氮化物半导体层22产生微米数量级的裂纹。另一方面，通过多层氮化物半导体层2的下表面被分解成Ga和N，多层氮化物半导体层2与透明晶体晶片1之间的接合力降低。由于多层氮化物半导体层2与透明晶体晶片1之间的接合力降低，所以透明晶体晶片1能够从多层氮化物半导体层2剥离。因此，在剥离工序中，透明晶体晶片1容易被剥离。将透明晶体晶片1从多层氮化物半导体层2剥离后在多层氮化物半导体层2的表面、切槽6的内面残留的Ga例如可以通过在盐酸溶液(例如浓度为50％的盐酸)中浸渍1分钟左右而被除去。另外，即使在透明晶体晶片1不能剥离的情况下，由于分解的Ga是融点为30℃左右的金属，所以通过利用加热板等使界面附近的Ga溶融(将支承晶片30放置到加热板上使所述Ga溶融)，也可以容易地剥离透明晶体晶片1。
在光照射工序中，隔着透明晶体晶片1对多层氮化物半导体层2的下表面照射的光是由光子能量比可见光大的紫外光构成的激光LB。激光LB的照射能量为0.18J/cm2左右。
在光照射工序中，由于照射紫外光，所以使用了激光的波长为248nm的KrF准分子激光。但是，照射紫外光的激光不被限定为KrF。照射紫外光的激光例如也可以使用波长为308nm的XeCl准分子激光、波长为355nm的3倍波YAG激光、波长为266nm的4倍波YAG激光、或波长为213nm的5倍波YAG激光等。即，激光LB可根据透明晶体晶片1、多层氮化物半导体层2的材料厚度适当选择。
另外，在第2电极形成工序中，首先通过光刻技术形成用于形成阴极电极42的区域被开口的第2抗蚀剂层。接下来，通过电子束蒸镀法等形成阴极电极42。接着，利用有机溶剂将第2抗蚀剂以及第2抗蚀剂层上的不需要的膜剥离。
在切割槽形成工序之后，如图1(f)所示那样，进行利用一般的断开装置9分割成半导体发光元件A的分割工序。然后，进行拉伸切割片8的扩展工序。接下来，挑出各半导体发光元件A，得到图1(g)所示那样的各个半导体发光元件A。其中，在本实施方式中，由切割槽形成工序和分割工序构成了沿着槽6进行切割的切割工序。
如上面说明那样，本实施方式的半导体发光元件A的制造方法具有：半导体层形成工序、接合工序、槽形成工序、光照射工序、剥离工序、切断工序。在半导体层形成工序中，使多层氮化物半导体层2在透明晶体晶片1的上表面晶体生长。在接合工序中，将多层氮化物半导体层2接合在支承晶片30的上表面。在槽形成工序中，沿着与划片线对应的区域的中心线形成从透明晶体晶片1的下表面到达多层氮化物半导体层2的深度的槽。在光照射工序中，隔着透明晶体晶片1对多层氮化物半导体层2的下表面照射激光LB。由于多层氮化物半导体层2的下表面受到激光LB照射，所以存在于多层氮化物半导体层2的下层的GaN被分解为Ga和N，由此产生N2。产生的N2通过槽6被向外部放出。由此，可以防止多层氮化物半导体层2产生微米数量级的裂纹。另外，多层氮化物半导体层2与支承晶片30接合，然后形成槽6。因此，将多层氮化物半导体层2可靠地与支承晶片30接合。即，多层氮化物半导体层2被与支承基板3可靠地接合。另一方面，通过位于多层氮化物半导体层2的下表面的GaN分解，多层氮化物半导体层2与透明晶体晶片1之间的物理接合力消失。由于物理接合力消失，所以在剥离工序中，透明晶体晶片1被从多层氮化物半导体层2剥离。
(实施方式2)
本实施方式的半导体发光元件A的制造方法与实施方式1的半导体发光元件A的制造方法大致相同。因此，使用图2对与实施方式1不同的工序进行说明。其中，对于与实施方式1相同的构成赋予相同符号并省略其说明。
在本实施方式中，除实施方式1的各个工序以外，还具有研磨工序、粘贴工序。研磨工序在接合工序后进行。在研磨工序中，对透明晶体晶片1的下表面进行研磨，由此使透明晶体晶片1变薄。粘贴工序在研磨工序后进行。在粘贴工序中，对切割片8粘贴支承晶片30。在粘贴工序后进行槽形成工序。在槽形成工序中，如图2(a)所示那样，形成为从透明晶体晶片1的下表面到支承晶片30的中途的深度。其中，本实施方式在研磨工序中，使透明晶体晶片1的厚度为100μm。使槽6的深度成为250μm。使槽6的宽度成为30μm。但是，这些数值仅是一个例子，并没有特别限定。
在上述的切槽形成工序后，与实施方式1同样地进行从透明晶体晶片1的上述另一表面侧照射激光LB来进行扫描的光照射工序。图2(b)中的箭头C表示了激光LB的扫描方向的一个例子。接下来，通过进行将透明晶体晶片1剥离的剥离工序，得到图2(b)所示的构造。
这样，根据本实施方式的半导体发光元件A的制造方法，在实施方式1所说明的切割工序中，可以省略对支承晶片30新形成实施方式1中所说明的切割槽7的过程。由此，可以实现切割工序的简化。
(实施方式3)
本实施方式的半导体发光元件A的制造方法与实施方式1大致相同。因此，在本实施方式中，基于图3对特征工序进行说明。其中，对与实施方式1相同的构成赋予相同符号，并省略说明。
本实施方式的半导体发光元件的制造方法除了实施方式1的各个工序之外，还具有研磨工序。研磨工序在接合工序后进行。在研磨工序中，通过研磨透明晶体晶片1而使透明晶体晶片1的下面变薄。紧接着研磨工序，进行槽形成工序。在槽形成工序中，如图3(a)所示那样，形成为使槽6具有从透明晶体晶片1的下表面到达支承晶片30的深度。其中，本实施方式在研磨工序中使透明晶体晶片1的厚度为100μm，但该数值仅是一个例子，并不被特别限定。
另外，在光照射工序中，如图3(b)及图4所示那样，按照各半导体发光元件A各自的每个元件形成区域E1设置照射激光LB的光照射区域E2。然后，激光LB被照射到从槽6离开规定距离的区域。即，缓冲层具有被照射激光LB的照射区域、和不被照射激光LB的非照射区域S1。而且，不受激光LB照射的非照射区域S1被设置成沿着槽6。并且，非照射区域S1被设置成具有与槽6的宽度方向的中心一致的宽度方向的中心。并且，非照射区域S1被设置成具有比槽6的宽度大的宽度。
这里，在光照射工序中，使用如图4所示的激光处理系统从透明晶体晶片1的所述另一表面侧照射激光LB。该激光处理系统使用由用于调整加工点处的激光LB的能量密度的减衰器(光学减衰器)51；用于形成激光LB的照射区域(调整激光LB的分布)，并且仅利用激光LB的能量分布近似均匀的部分(光束质量高的部分)的成像掩模52；将激光LB反射来改变行进方向的固定反射镜53；对激光LB进行聚光的固定聚光透镜54等构成的光学系，从透明晶体晶片1的所述另一表面侧照射来自由KrF准分子激光构成的激光(未图示)的激光LB。而且，该激光处理系统具有：可以将载置支承晶片30的加工台62向4个轴方向(X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θ轴方向)移动的4轴加工台61；搭载有对4轴加工台61进行控制的适当程序的由微型计算机等构成的控制装置(未图示)，加工台62能够与步骤状的动作对应。
这里，对光照射工序进一步进行说明。在光照射工序中进行：对与1个半导体发光元件A的元件形成区域E1对应并设定得比该元件形成区域E1稍大的光照射区域E2照射激光LB的第1过程；和使加工台62移动与半导体发光元件A的排列间隔(在本实施方式中，与阳极电极44的排列间隔相等)相同距离量的第2过程。而且，该第1过程和第2过程被交替地反复进行。由此，对所有的光照射区域E2照射激光LB。此时，如图4所示，由于在划片线的中心有切槽6，所以能够按照切槽6与光照射区域E2不重叠的方式设定光照射区域E2。
通过反复上述的第1过程和第2过程，可以在对所有的光照射区域E2照射了激光LB后，通过将支承晶片30载置到加热板上加热，将透明晶体晶片1剥离，来获得图3(c)所示的构造。这里，由于多层氮化物半导体层2中和非照射区域S1对应的部分的面积与多层氮化物半导体层2整体的面积相比非常小，所以可以剥离透明晶体晶片1。其中，在多层氮化物半导体层2中，与非照射区域S1对应的部分残留在透明晶体晶片1上，或者被N2气体的气压粉碎。因此，能够容易地将透明晶体晶片1从多层氮化物半导体层2剥离。而且，在切槽6的周部，与非照射区域S1对应的部分和透明晶体晶片1一起被除去。
在将透明晶体晶片1剥离后，通过将残留在多层氮化物半导体层2的表面的金属Ga81和切槽6内的灰尘(被粉碎的GaN等)82例如利用盐酸溶液(例如浓度为50％的盐酸)除去，可得到图3(d)所示的构造。
另一方面，存在着在槽形成工序中由于照射激光LB时的热而导致由导电性材料构成的接合层5的一部分蒸发，作为附着物残留在槽6的内面的情况。该情况下，在驱动半导体发光元件A时，多层氮化物半导体层2的侧面的上述附着物使电流泄漏。
但是，在本实施方式的半导体发光元件A的制造方法中，即使在切槽形成工序中在切槽6附近形成了成为半导体发光元件A的电流泄漏的原因的泄漏通道要素，也可以在将形成有该泄漏通道要素的不要部位(与非照射区域S1对应的部分)在剥离工序中与透明晶体晶片1一起除去。
其中，在图4中，优选将切槽6与光照射区域E2之间的距离D设定在10～30μm左右的范围。在距离D比10μm短的情况下，由于加工台62的位置偏差的影响，存在激光LB照射到切槽6的位置的可能性。由此，照射的位置有可能发生偏差。另一方面，在比30μm长的情况下，有可能无法得到所产生的N2气体压力的缓解效果。即，距离D越短，非照射区域S1的GaN越容易被N2气体压力向切槽6侧压出，被压出的GaN的灰尘82可以通过盐酸溶液蚀刻除去。另外，作为一个实施例，在将元件形成区域E1设为930平方微米、划片线的宽度设为70μm、光照射区域E2设为950平方微米、切槽6的宽度设为30μm、距离D＝10μm的情况下，可以将透明晶体晶片1以及上述不要部位如目标那样除去。
(实施方式4)
由于本实施方式的半导体发光元件A(参照图1(g))的制造方法与实施方式3近似相同，所以参照图6仅对特征工序进行说明。其中，对于与实施方式3同样的构成要素赋予相同符号并省略其说明。
在本实施方式中，在槽形成工序中将槽6形成为到达接合层5的深度。然后，通过进行剥离工序，得到如图6(a)所示的构造。接下来，如图6(d)所示那样，进行在槽6的内面形成由硅氧化膜构成的绝缘膜71的绝缘膜形成工序。紧接着绝缘膜形成工序，进行切割工序。
在绝缘膜形成工序中，通过利用光刻技术在多层氮化物半导体层2的表面侧形成绝缘膜71的形成预定区域被开口的第3抗蚀剂层71，得到图6(b)所示的构造。接下来，利用电子束蒸镀法等形成由规定膜厚(例如100nm左右)的硅氧化膜构成的绝缘膜71。接着，通过使用了有机溶剂(例如丙酮等)的超音波洗净将第3抗蚀剂层以及该第3抗蚀剂层上的不要绝缘膜71除去(剥离即可)。
当在剥离工序后在切割槽形成工序中例如通过照射激光而形成了切割槽7的情况下，由于照射激光时的热而导致由导电性材料构成的接合层5的一部分蒸发，作为附着物残留在切割槽7的内面。对于该附着物而言，在半导体发光元件A被驱动时，多层氮化物半导体层2的侧面的所述附着物成为泄漏通道要素，结果产生电流泄漏或短路。
但根据本实施方式的半导体发光元件A的制造方法，由于在切槽形成工序中露出的多层氮化物半导体层2的侧面在切割工序前被绝缘膜71包覆，所以在切割槽形成工序中，通过设定切割槽7的宽度以便在多层氮化物半导体层2的侧面残留绝缘膜71，由此，在切割工序后的半导体发光元件A中，多层氮化物半导体层2的侧面被绝缘膜71包覆，可以防止上述侧面露出，能够防止由于异物等向多层氮化物半导体层2的侧面的附着而导致半导体发光元件A发生电流泄漏。另外，绝缘膜71不限于硅氧化膜，例如还可以是硅氮化膜等。
在上述各实施方式中，作为半导体发光元件A，例示了可见光发光二极管，但并不限于可见光发光二极管，也可以是紫外发光二极管或红外发光二极管。

Claims (11)

1.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
(a)在透过第1光的第1晶片的第1面形成多层氮化物半导体层，所述第1晶片具有所述第1面、和与该第1面成为相反侧的第2面，所述多层氮化物半导体层包括：n型或p型的第1氮化物半导体层、和位于该第1氮化物半导体层的上表面且具有与该第1氮化物半导体层相反型的第2氮化物半导体层，所述多层氮化物半导体层具有与所述第2面对置的第3面，
(b)在形成了所述多层氮化物半导体层之后，在所述多层氮化物半导体层上接合第2晶片，
(c)在将所述多层氮化物半导体层与所述第2晶片接合后，形成从所述第1晶片的所述第2面至少到达所述多层氮化物半导体层的深度的槽，
(d)在形成了所述槽后，隔着第1晶片对所述多层氮化物半导体层的第3面照射第1光，由此将位于所述多层氮化物半导体层的第3面的氮化物半导体分解，通过位于所述多层氮化物半导体层的第3面的氮化物半导体被分解而产生氮气，该氮气通过所述槽向外部放出，通过位于多层氮化物半导体层的第3面的氮化物半导体被分解，多层氮化物半导体层与第1晶片之间的接合力降低，
(e)将所述第1晶片从所述第1氮化物半导体层分离，
(f)在将所述第1晶片分离后，沿着所述槽切断所述第1氮化物半导体层、所述第2氮化物半导体层和所述第2晶片，由此分割成多个半导体发光元件。
2.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在形成所述槽时，形成到达所述第2晶片的深度的槽。
3.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在形成所述槽时，通过照射激光来形成槽。
4.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在照射所述第1光时，将所述第1光照射到从所述槽离开了规定距离的区域。
5.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，还具有下述工序：
(g)在除去了所述第1晶片后，在所述槽的内面形成绝缘膜，
在形成了所述绝缘膜后，进行所述切断。
6.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述第2晶片具有：多个元件形成区域、和将该元件形成区域与其他元件形成区域分割的划片线区域，
在形成所述槽时，按照沿着通过所述划片线区域的宽度方向的中心的中心线的方式形成槽。
7.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述多层氮化物半导体层还具有缓冲层，该缓冲层由氮化物半导体构成，
在形成所述多层氮化物半导体层时，所述缓冲层位于所述第1晶片上，所述第1氮化物半导体层位于所述缓冲层的上表面，
所述缓冲层的下表面规定所述多层氮化物半导体层的所述第3面。
8.根据权利要求7所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述缓冲层由氮化镓构成。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述第1光为紫外光。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述多层氮化物半导体层具有与多个所述半导体发光元件对应的多个第1区域、和使所述第1区域与其他所述第1区域分离的第2区域，
在照射所述第1光时，所述第1光不被照射到所述第2区域而被照射到所述第1区域，
所述第2区域具有与所述槽的槽宽度的中心一致的中心的非照射宽度，
所述非照射宽度比所述槽的槽宽度大。
11.根据权利要求9所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述多层氮化物半导体层具有与多个所述半导体发光元件对应的多个第1区域、和使所述第1区域与其他所述第1区域分离的第2区域，
在照射所述第1光时，所述第1光不被照射到所述第2区域而被照射到所述第1区域，
所述第2区域具有与所述槽的槽宽度的中心一致的中心的非照射宽度，
所述非照射宽度比所述槽的槽宽度大。
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