CN107078187A - 发光组件以及发光组件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光组件以及发光组件的制造方法,具有窗层兼支持基板及设置于窗层兼支持基板上的发光部,发光部依序包含有第二半导体层、活性层及第一半导体层,其中发光组件具有除去发光部的除去部、除去部以外的非除去部、设置于非除去部的第一半导体层上的第一奥姆电极、及设置于除去部的窗层兼支持基板上的第二奥姆电极,第一半导体层的表面以及发光部的侧面的至少一部份以绝缘保护膜所覆盖,第一半导体层的外周部除外的表面以及窗层兼支持基板的表面为经粗糙化,且发光部侧面的Rz为未满2μm。因此使漏电不良或ESD不良的发生受到抑制。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光组件以及发光组件的制造方法,特别涉及通过磊晶成长而形成一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层以及一窗层兼支持基板,以及在经除去基板后对经形成有电极的发光组件基板施以粗糙面处理时的结构以及制造方法。
背景技术
近年,发光二极管(LED)向着高效率化前进,并渐渐适用于照明设备。已知的照明设备几乎都是由InGaN系的蓝色LED与荧光剂所组合而成的设备。然而,在使用荧光剂时由于无法避免原理上的斯托克斯损失(Stokes loss)的发生,因此会有无法将荧光剂所受光的全部的光变换为其他波长的问题。特别是在相对的较蓝色为长波长的黄色与红色之类的范围中此问题尤为显著。
为了解决此问题,近年采用的技术为黄色或红色LED与蓝色LED的组合。此时,并非如COB(chip on board)型般为单面取出光,而是逐渐普及地为在板子之上并排LED并以电丝型进行发光的灯泡类型的照明设备。应用于此类型的设备的LED组件,由于须要扩及电丝全面来取出光,因此并不适用于自组件的单侧取出光的类型,理想的组件是具有自芯片全球面取出光的配光。
一般为蓝色LED的InGaN系LED所使用的是蓝宝石基板,由于蓝宝石基板相对于发光波长是透明的缘故,因此对于前述的照明设备呈现理想的形态。然而,在黄色或红色的LED中,对于发光波长将成为光吸收基板的GaAs或Ge作为起始基板,并不适用于前述的用途。
为了解决此问题,揭示有如专利文献1将透明基板接合于发光部的方法,以及揭示有如专利文献2使窗层成长至用于支持基板的厚度,而除去为光吸收基板的起始基板而成为LED的技术。
在专利文献1所揭示的方法中,由于必须接合所须厚度以上的透明基板,并且在接合后须要将基板削薄至预定的厚度,因此成为了成本上升的原因。另外,一般用于接合的基板具有200μm以上的厚度。LED组件所要求的膜厚,考虑配光特性以及与其他组件的组装性,由于最多是在100μm前后,所以必须要薄膜化加工至此程度的厚度为止。于薄膜化加工当中,由于因进行加工而使工作时数增加,以及晶圆破损的风险亦变大,成为成本上升以及生产率下降的主要原因。
另一方面,专利文献2中所揭示的将通过结晶成长成长至能用于支持基板的窗层作为支持基板的方法中,由于只须要使窗层成长至所期望的厚度为止即可,而不需要进行薄膜化加工或基板接合、粘着的步骤,故能以低成本来形成,为优良的方法。
另外,在具有前述的透明支持基板的发光组件中,一般所采取的手法是防止在发光组件内部的多重反射并以抑制光吸收的方式来提升发光效率。专利文献3中公开有:在厚的窗层兼电流扩散层与厚的窗层兼支持基板将发光部夹持的结构中,对窗层兼电流扩散层与窗层兼支持基板施以粗糙化,对发光部则不施以粗糙化的方法。但是此方法必须要形成贯穿窗层兼电流扩散层部的深沟槽(trench),此方法不仅使成本上升,由于上部与下部的电极的高低差过大的缘故,因此难以进行引线接合。即使应用于覆晶型之时也必须形成厚的绝缘膜与非常长的金属通路,成为成本上升的原因。因此,希望为上部电极部的窗层兼电流扩散层是薄的。
作为窗层兼电流扩散层的厚度薄、上部电极部与下部电极部的高低差少,且光取出部或光反射部具有粗糙面的揭示技术,可列举出专利文献4及5。专利文献4中,虽于光取出面侧与相反侧的n型半导体层表面形成有粗糙面,但为对于覆晶型的技术揭示,以自电极侧有效率的光反射至窗层侧为目的。另外,也揭示有对窗层兼支持基板与发光部双方施以粗糙化的难度。
专利文献5中,揭示有于发光部表面施以粗糙化,并于发光部侧面具有不同角度的平台形状或单纯的平台形状的技术。此状况下,基板所采用的是不需要粗糙面的反射型的结构。另外,揭示有发光部表面通过微影法而形成2μm周期等的凹凸的技术。
另一方面,于以磊晶成长形成窗层兼支持基板的状况下,由于晶格不匹配使得基板有大的翘曲,即便采用接触曝光法以微影法于发光部表面形成2μm以下间距的均匀图案也是极为困难的。因此,于以磊晶成长形成窗层兼支持基板的状况下,发光部表面的粗糙化利用粗化液来进行。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特许第5427585号公报。
[专利文献2]日本特许第4569858号公报
[专利文献3]日本特许第4715370号公报
[专利文献4]日本特开2007-059518号公报
[专利文献5]日本特开2011-198992号公报
发明内容
然而,于以粗化液进行发光部表面的粗糙化后经实施组件分离的状况下,组件已分离的发光部的侧面的形状成为反映经粗糙化的发光部表面的凹凸的形状。此为在组件分离中,相对于凹部由于较薄而使发光部的蚀刻较早结束而到达窗层兼支持基板部,凸部则是由于较厚而较晚到达窗层兼支持基板部。因此,于凸部进行蚀刻期间,凹部对发光部过蚀刻,导致于发光部的侧面的蚀刻方向的投影视图中形成凹凸。如此,通过粗化液对发光部的表面粗糙化之后,于进行组件分离的状况下,经组件分离的发光部的侧面的形状中电场容易集中于凸部,因此有发生漏电不良或ESD(静电放电)不良的问题。
有鉴于上述问题点,本发明的目的为提供一种发光组件以及发光组件的制造方法,具有窗层兼支持基板与发光部,以粗化液对发光部粗糙化之后,于进行组件分离的发光组件中能抑制漏电不良或ESD不良的发生。
为了达成上述目的,本发明提供一种发光组件,具有一窗层兼支持基板及设置于该窗层兼支持基板上的一发光部,该发光部依序包含有为第二导电型的一第二半导体层、一活性层、及为第一导电型的第一半导体层,其中该发光组件具有经除去该发光部的一除去部、该除去部以外的一非除去部、设置于该非除去部的该第一半导体层上的一第一奥姆电极、及设置于该除去部的该窗层兼支持基板上的一第二奥姆电极,以及该第一半导体层之表面以及该发光部之侧面的至少一部份以一绝缘保护膜所覆盖,该第一半导体层的外周部除外的表面以及该窗层兼支持基板的表面为经粗糙化,且该发光部侧面的Rz为未满2μm。
通过此种发光组件,在能透过粗糙化来提升发光效率的同时,亦可实现依存于发光部侧面的凹凸形状的漏电不良及ESD不良的发生获得抑制的发光组件。
此时,较佳地,该窗层兼支持基板由GaP、GaAsP、AlGaAs、蓝宝石(Al2O3)、石英(SiO2)、SiC之中的任一个所构成,该第一半导体层、该活性层、该第二半导体层由AlGaInP或AlGaAs所构成。
如此一来,作为该窗层兼支持基板、该第一半导体层、该活性层、该第二半导体层,能够适合使用上述之类的材料。
另外,通过本发明所提供的一种发光组件的制造方法,包含:发光部形成步骤,于基板上,以与该基板为晶格匹配系的材料通过磊晶成长而依序成长一第一半导体层、一活性层、一第二半导体层而形成一发光部;窗层兼支持基板形成步骤,于该发光部之上以对该基板为非晶格匹配系的材料通过磊晶成长而形成一窗层兼支持基板;除去步骤,除去该基板;第一奥姆电极形成步骤,于该第一半导体层的表面形成一第一奥姆电极;第一粗糙面处理步骤,于该第一半导体层的表面进行粗糙面处理;组件分离步骤,形成除去该发光部的一部分的一除去部以及其以外的一非除去部;第二奥姆电极形成步骤,于经除去该发光部的窗层兼支持基板上形成一第二奥姆电极;覆盖步骤,以绝缘保护膜覆盖该第一半导体层表面以及该发光部的侧面的至少一部分;以及第二粗糙面处理步骤,粗糙化该窗层兼支持基板的表面以及侧面,其中于该第一粗糙面处理步骤中,不粗糙化该第一奥姆电极周边以及在其之后的该组件分离步骤中成为该非除去部的该第一半导体层表面的外周部的区域。
通过此种制造方法,在能透过粗糙化来提升发光效率的同时,亦可制造依存于发光部侧面的凹凸形状的漏电不良或ESD不良的发生受到抑制的发光组件。
此时,较佳地,该基板为GaP、GaAsP、AlGaAs、蓝宝石(Al2O3)、石英(SiO2)、SiC之中的任一个,该窗层兼支持基板为GaP或GaAsP,以及该第一半导体层、该活性层、该第二半导体层为AlGaInP或AlGaAs。
如此一来,作为基板、窗层兼支持基板、第一半导体层、活性层、第二半导体层,能够适合使用上述之类的材料。
此时,较佳地,该第一粗糙面处理步骤,使用有机酸与无机酸的混合液而进行,该有机酸包含:柠檬酸、丙二酸、甲酸、乙酸及酒石酸中的任一种以上,该无机酸包含:盐酸、硫酸、硝酸及氢氟酸中的任一种以上;以及在该第二粗糙面处理步骤中,使用包含柠檬酸、丙二酸、甲酸、乙酸及酒石酸的有机酸中的任一种以上,且包含:盐酸、硫酸、硝酸及氢氟酸的无机酸中的任一种以上,且包含碘的溶液而进行。
以这种方式,能确实地将表面粗糙化。
此时,该组件分离步骤,能通过包含盐酸的湿式蚀刻液的湿式蚀刻法来进行,并于该第一粗糙面处理步骤中使非Al含有层残留于未粗糙化区域,而作为蚀刻屏蔽使用。
以这种方式,能于经进行组件分离的发光部的侧面得到清楚的平台形状。
此时,较佳地,该非Al含有层包含GaAs、InGaP、InGaAs、Ge之中的任一层以上,并于该湿式蚀刻后进行除去该非Al含有层的步骤。
以这种方式,能于经进行组件分离的发光部的侧面更确实地得到清楚的平台形状。
另外,该组件分离步骤,能通过包含氯化氢的气体的干式蚀刻法来进行。
以这种方式,能于经进行组件分离的发光部的侧面得到无收缩的形状。
本发明的发光组件以及发光组件的制造方法,在能透过粗糙化来提升发光效率的同时,亦能得到依附于发光部侧面的凹凸形状的漏电不良或ESD不良的发生受到抑制的发光组件。
附图说明
图1是显示本发明的发光组件的一例的概略图。
图2是显示本发明的发光组件的制造方法的一例的步骤图。
图3是显示本发明的发光组件的制造方法的制造过程中基板上的发光部与窗层兼支持基板经成长为磊晶基板的概略图。
图4是显示本发明的发光组件的制造方法的制造过程中自磊晶基板经除去基板的发光组件基板的概略图。
图5是本发明的发光组件的制造方法的制造过程中经形成第一奥姆电极的发光组件基板的概略图。
图6是本发明的发光组件的制造方法的制造过程中经进行第一粗糙面处理的发光组件基板的概略图。
图7是本发明的发光组件的制造方法的制造过程中经进行组件分离步骤的发光组件基板的概略图。
图8是显示本发明的发光组件的制造方法的制造过程中经形成第二奥姆电极,以及经形成绝缘保护膜的发光组件基板的概略图。
图9是实施例1的发光组件的概略图。
图10是实施例2的发光组件的概略图。
图11是实施例1中组件分离端部的照片。
图12是比较例中组件分离端部的照片。
图13是显示实施例以及比较例中发光组件的反向电压(VR)的频率的示意图。
图14是显示实施例以及比较例中发光组件的ESD电压与ESD不良率的关系的示意图。
图15是显示实验中发光部的侧面的Rz与VR不良率之间的关系的示意图。
具体实施方式
以下,说明本发明的实施方式,但本发明并不限定于此。
如同前述,通过粗化液对发光部的表面一样的粗糙化之后,进行组件分离的状况下,会有漏电不良或ESD不良发生的问题。
因此,本申请的发明人为了解决此类问题进行了深入研究。其结果发现,对发光部表面粗糙化时,透过不对在之后的组件分离中成为第一半导体层表面的外周部的领域进行粗糙化,能使发光部侧面的Rz为未满2μm,如此一来,能抑制漏电不良或ESD不良。并且对为了实施此些内容的最佳的型态进行了详细的调查,从而完成本发明。
首先参考图1说明本发明的发光组件。
如图1所示,本发明的发光组件1,具有一窗层兼支持基板107及设置于该窗层兼支持基板107上的一发光部108,该发光部108依序包含有为第二导电型的一第二半导体层105、一活性层104、为第一导电型的一第一半导体层103。
能使窗层兼支持基板107由GaP、GaAsP、AlGaAs、蓝宝石(Al2O3)、石英(SiO2)、SiC等所构成,能使第一半导体层103、活性层104、第二半导体层105由AlGaInP或AlGaAs所构成。
发光组件1具有经除去发光部108的至少第一半导体层103与活性层104的一除去部170、该除去部170以外的一非除去部180、设置于该非除去部180的第一半导体层103上的一第一奥姆电极121、及设置于该除去部170的该窗层兼支持基板107上的一第二奥姆电极122。
该第一半导体层103之表面以及该发光部108之侧面的至少一部份以一绝缘保护膜150所覆盖,该第一半导体层103的外周部(第二领域131)除外的表面以及该窗层兼支持基板107的表面为经粗糙化,且发光部108侧面的Rz为未满2μm。
再者,本申请中的Rz以表示表面的10点平均高度(JIS B0601-1994)来界定。
通过此种本发明的发光组件1,在透过粗糙化来提升发光效率的同时,由于发光部108侧面的Rz为未满2μm,因此能成为依存于凹凸形状的漏电不良以及ESD不良的发生获得抑制的发光组件。
接下来,参考图2~图8说明本发明的发光组件的制造方法。
首先,作为显示于图3的起始基板,准备基板101(图2的SP1)。
作为基板101能够适合使用GaAs或Ge。
以这种方式,由于能以晶格匹配将后述的活性层104的材料进行磊晶成长,可轻易使活性层104的质量提升,而得到亮度上升或寿命特性的提升。
接下来,于基板101上,通过磊晶成长而依序成长晶格常数与基板101为不同的为第一导电型的第一半导体层103、活性层104、及为第二导电型的第二半导体层105而形成发光部108(图2的SP2)。
再者,虽未图示,较佳地,为了后述除去基板101的步骤,于基板101与第一半导体层103之间插入基板除去选择蚀刻层。
接下来,发光部108之上以对基板101为非晶格匹配的材料通过磊晶成长而形成窗层兼支持基板107,而制作出磊晶基板109(图2的SP3)。
上述SP2、3中,具体来说,如图3所示,例如能于基板101上通过MOVPE法(有机金属气相磊晶法)或MBE(分子束磊晶法)、CBE(化学束磊晶法)而于由为第一导电型的第一半导体层103、活性层104、为第二导电型的第二半导体层105所构成的发光部108之上,制作出依缓冲层106、窗层兼支持基板107的顺序磊晶成长的磊晶基板109。
再者,窗层兼支持基板107亦可通过HVPE法(氢化物气相成长法)而形成。
活性层104因应发光波长并以(AlxGal-x)yIn1-yP(0<x≦1、0.4≦y≦0.6)或AlzGal- zAs(0≦z≦0.45)而被形成。应用于可见光照明的状况下,适合选择AlGaInP,应用于红外照明的状况下,适合选择AlGaAs。但是,关于活性层104的设计,由于通过利用超晶格等可将波长调整至因材料成分所致的波长以外,因此不限于上述的材料。
第一半导体层103、第二半导体层105可自AlGaInP或AlGaAs中选择,此选择不一定要与活性层104为相同的材料。
本实施例中,是以为最单纯的结构的第一半导体层103、活性层104、第二半导体层105皆为同样的材料的AlGaInP的状况来作为例子,为了提升第一半导体层103或第二半导体层105的特性,各层内一般含有复数层,第一半导体层103或第二半导体层105并不限定于为单一层。
作为窗层兼支持基板107,能够适合使用GaP、GaAsP、AlGaAs、蓝宝石(Al2O3)、石英(SiO2)、SiC等。以GaAsP或GaP形成窗层兼支持基板107的状况下,以InGaP来形成缓冲层106为最适合。
另外,也能以为晶格匹配系的材料的AlGaAs来形成窗层兼支持基板107。另外,作为窗层兼支持基板107,若选择GaAsP,则耐候性良好。
然而,由于GaAsP与AlGaInP系材料或AlGaAs系材料之间存在有大的晶格不匹配,因此GaAsP里会渗入高密度的应变或贯穿式差排。其结果导致磊晶基板109有大的翘曲。
在此,较佳地,为了防止因自然超晶格的形成所导致的波长漂移,发光部108相对于成长面以结晶学理上为12度以上的倾斜来进行成长。此倾斜方向虽能选择任何的方向,于以切划线裂片步骤来采用分离组件步骤的状况下,如果切划线的一方选择结晶轴不倾斜而垂直相交的方向,而切划线的另一方选择结晶轴倾斜的方向,即能减少组件侧面相对于组件表面以及内面倾斜的面。因此,一般切划线的一方虽选择不倾斜的方向,20度左右的组件侧面的倾斜在组装上不会有太大的问题。因此,上述垂直相交方向并不需严密的一致,较垂直相交方向±20度左右的角度范围包含于概念上的垂直相交方向。
接下来,自磊晶基板109除去基板101,制作出如图4所示的发光组件基板110(图2的SP4)。
具体来说,能通过湿式蚀刻法自磊晶基板109除去基板101,成为发光组件基板110。
接下来,如图5所示,于发光组件基板110的第一半导体层103的基板除去面120上,形成供给电位至发光组件的第一奥姆电极121(图2的SP5)。
接下来,于图6所示进行于第一半导体层103的表面进行粗糙面处理的第一粗糙面处理步骤(图2的SP6)。第一粗糙面处理步骤中,对于第一奥姆电极121周边的第三区域130以及第一半导体层103的表面的一部分的第二区域131不进行粗糙化。
第一粗糙面处理步骤,使用有机酸与无机酸的混合液而进行,作为该有机酸的能包含羧酸,特别是柠檬酸、丙二酸、甲酸、乙酸及酒石酸中的任一种以上,该无机酸则能使用包含盐酸、硫酸、硝酸及氢氟酸中的任一种以上。
以这种方式,能确实地将表面粗糙化。
第三区域130于第一粗糙面处理步骤中有抑止过蚀刻以及抑制第一奥姆电极121的电极剥离的效果。另一方面,为了不因为粗糙化的效果而致使反射防止效果减少,第三区域130的宽度必须要设定为不至于过宽的适当地宽度。作为反射防止效果的减少较少以及可得到电极剥离的抑制的效果的宽度,以具有通过第一粗糙面处理而被粗糙化的深度的0.5~15倍左右的宽度为较适合。较佳地,粗糙面的凹凸高度为发光波长的1/2的整数倍数。
第二区域131的宽度,以具有通过第一粗糙面处理而被粗糙化的深度的0.5~15倍左右的宽度为较适合。
在此,将前述的基板除去选择蚀刻层设置于第一半导体层103之上的状况下,于该基板除去选择蚀刻层与第一半导体层103之间设置有第一粗糙面处理选择蚀刻层(未图示)为较佳,如此在除去基板后第一粗糙面处理选择蚀刻层残留于第二区域131,即可进行第一粗糙面处理。以这种方式,于第一粗糙面处理步骤中能减低对光阻图案下的过蚀刻。
由于第一粗化液对于由非Al含有材料所组成的层具有选择蚀刻性,第一粗糙面处理选择蚀刻层以GaAs、InGaP、InGaAs、Ge来构成为较佳。以这种方式,将第一粗糙面处理选择蚀刻层端部作为起点形成刻面,能抑止图案下的过蚀刻。但是,使用第一粗糙面处理选择蚀刻层的状况下,由于非Al含有材料对于发光波长会吸收光,故第一粗糙面处理后,最好加入以SPM等的过氧化氢溶液含有液体来选择性除去第一粗糙面处理选择蚀刻层的步骤。
第二区域131的宽度不只有受第一粗糙面处理所进行的粗糙化深度的制约,亦有受微影的对位精度的制约。使用对位精度高的定位仪或步进器能使对于对位精度所预测的追加宽度少许即可,另一方面,使用对位精度低的定位仪的状况下,则最好预测精度而准备较多的追加宽度为较佳。
通过进行以上的步骤,能于第一半导体层103表面得到未粗糙化的平坦的第二区域131。如此一来,能于后述的组件分离步骤中抑制经组件分离的发光部108的侧面的凹凸发生。
接下来,如图7所示,进行形成除去该发光部108的一部分的除去部170以及其以外的非除去部180的组件分离步骤(图2的SP7)。
组件分离步骤,能通过例如微影法,以光阻剂对第一半导体层103上预定的区域(图6中第二奥姆电极形成区域140、切划线区域141)予以开口而形成图案,能将此光阻剂作为蚀刻屏蔽使用来进行蚀刻。
上述蚀刻通过包含盐酸的湿式蚀刻液的湿式蚀刻法而能形成:第二半导体层105、使缓冲层106或窗层兼支持基板107露出的除去部170以及除去部170以外的非除去部180。
此时,上述的第一粗糙面处理步骤中,能使非Al含有层(未图示)残留于未粗糙化的第二区域131而予以作为蚀刻屏蔽使用。
非Al含有层可包含GaAs、InGaP、InGaAs、Ge之中的任一层以上。非Al含有层由于以含有盐酸的蚀刻液无法蚀刻,而会以非Al含有层端部作为起点而形成刻面,故能于经进行组件分离的发光部108的侧面得到清楚的平台形状。但是,于使用非Al含有层的状况下,在组件分离步骤后,最好进行以SPM(硫酸/过氧化氢水)等的过氧化氢溶液含有液体来选择性除去非Al含有层的步骤。
另外,组件分离步骤中,除了上述的湿式蚀刻法之外,也能通过使用含有卤素气体或较佳为含有氯化氢的气体的方法来进行干式蚀刻法。
以这种方式,能于进行组件分离的发光部的侧面得到无收缩(过蚀刻)的形状。
接下来,如图8所示,在经除去发光部108的窗层兼支持基板107上的除去部170上形成第二奥姆电极122(图2的SP8)。
接下来,如图8所示,以绝缘保护膜150覆盖第一半导体层103表面以及发光部108的侧面的至少一部分(图2的SP9)。
绝缘保护膜150只要是透明且具有绝缘性的材料,任何一种材料皆可。作为绝缘保护膜150能够适合使用例如石英或氮化硅。通过此种之物,能容易通过微影法与含有氢氟酸的蚀刻液,来对第一奥姆电极121以及第二奥姆电极122的上部进行开口加工。
接下来,如图1所示,进行第二粗糙面处理步骤来对窗层兼支持基板107的表面以及侧面进行粗糙化(图2的SP10)。
在进行第二粗糙面处理前,较佳的,首先沿着除去部170划切划线,并通过进行裂片来分离发光组件而形成发光组件晶粒。发光组件晶粒形成后,较佳地,使发光组件晶粒转移至承载胶带而位于窗层兼支持基板107的上面后,进行下面所述的第二粗糙面处理。
在第二粗糙面处理步骤能使用包含柠檬酸、丙二酸、甲酸、乙酸及酒石酸的有机酸中的任一种以上,且包含:盐酸、硫酸、硝酸及氢氟酸的无机酸中的任一种以上,且包含碘的溶液而进行。
在上述提到的第一粗糙面处理步骤中所使用的施加于第一半导体层103的第一粗化液,以及在第二粗糙面处理步骤中施加于窗层兼支持基板107的第二粗化液,二者的液体成分为相异。因此,由于蚀刻特性相异的缘故,而必然的会使第一半导体层103与窗层兼支持基板107所具有的粗糙面的形状以及Ra(算术平均粗糙度)为相异之物。
通过上述所说明的本发明的发光组件的制造方法,透过于第一半导体层103表面设置未粗糙化的第二区域131,于组件分离步骤中,由于能抑制于发光部108产生的过蚀刻,因此经组件分离的发光部108的侧面的形状与第二区域131的形状大致相同。因此,由于能使经组件分离的发光部108的侧面的Rz为未满2μm,因此能使经组件分离的发光部108的侧面的形状中发生电场集中于凸部之情况获得抑制。如此一来,能透过粗糙化来提升发光效率的同时,亦可制造依存于发光部侧面的凹凸形状的漏电不良或ESD不良的发生受到抑制的发光组件。
[实施例]
以下,显示本发明的实施例及比较例而更为具体的说明本发明,但本发明并未被限定于此。
<实施例1>
结晶轴自﹝001﹞方向朝﹝110﹞方向15°倾斜的厚度280μm的n型GaAs基板101上使n型GaAs缓冲层(未图示)成长0.5μm,以及使n型AlInP基板除去选择蚀刻层(未图示)成长1μm后,以MOVPE法形成由AlGaInp所组成的n型披覆层(第一半导体层103)、活性层104、p型披覆层(第二半导体层105)所构成的6.5μm的发光部108,再形成由p型InGaP所组成的0.3μm的缓冲层106,以及形成作为GaP窗层兼支持基板107的一部分而由p型GaP所组成的1μm的层。接下来,移至HVPE炉使由p型GaP组成的窗层兼支持基板107成长120μm而得到磊晶基板109(参考图3)。
接下来,除去GaAs基板101、GaAs缓冲层及n型AlInP基板除去选择蚀刻层而制作出发光组件基板110(参考图4)。
接下来,将第一奥姆电极121形成到发光组件基板110的第一半导体层103的基板除去面120上(参考图5),通过微影法而形成以光阻剂覆盖第三区域130以及第二区域131的图案。如图9所示,第三区域130沿着第一奥姆电极,第二区域131沿着组件分离预定线160设置。第三区域130的宽度则设为蚀刻深度的4倍的2μm。另外,第二区域131的宽度则设为6μm。
接下来于第一半导体层103表面实施第一粗糙面处理步骤(参考图6)。第一粗化液是由乙酸和盐酸的混合液所制作出,在常温下1分钟蚀刻而实现粗糙面处理。
接下来,通过微影法,以光阻剂覆盖第二奥姆电极形成区域140以及裂片区域141(参考图6)以外的区域,通过含有盐酸的湿式蚀刻液的湿式蚀刻法实施组件分离步骤,而形成除去发光部108并使窗层兼支持基板107露出的除去部170、以及其以外的非除去部180(参考图7)。
进行以上步骤的结果,经进行组件分离的发光部的侧面的Rz因应光阻图案精度而显示于0.5μm左右。
接下来,于除去部170形成第二奥姆电极122(参考图8)。接下来,层叠由石英所构成的绝缘保护膜150,以绝缘保护膜150覆盖第一半导体层103表面以及发光部108的侧面。并且,第一奥姆电极121以及第二奥姆电极122部分通过微影法与氢氟酸蚀刻而于绝缘保护膜150形成开口部。
接下来,沿着露出的除去部170划切划线,沿着切划线延伸裂痕线,之后,通过进行切裂而分离组件,而形成发光组件晶粒。
发光组件晶粒形成后,使组件晶粒转移至承载胶带而使设置有第一奥姆电极的面位于贴近胶带面侧,之后,实施第二粗糙面处理步骤。在第二粗糙面处理步骤中进行窗层兼支持基板的粗糙化时所使用的粗化液,是由乙酸与氢氟酸、碘的混合液所制作出。并且,在常温下1分钟蚀刻来进行第二粗糙面处理。
通过上述的方法而制作出图9所显示的发光组件。
图11是显示实施例1中组件分离部的端部的照片。自图11可得知,显示以直线予以形成第二区域131的端部的状态。
以上述所制作出的发光组件制作灯泡,并进行了测定与评价。
以实施例1所制造出的发光组件所制作出的灯泡于反向施加电流值10μA时将反向电压(VR)的结果显示于图13。再者,图13也合并显示后述的实施例2以及比较例的结果。
其结果,如图13所示,以实施例1以及后述的实施例2所制作出的灯泡,在反向施加电流值在10μA的状况下,VR必须要在30V以上,VR值显示于未满30V的灯泡并未发生。另一方面,以后述的比较例所制作出的灯泡的约半数的VR值显示为未满30V。如此得知本发明的发光组件在通过第二区域的存在其反向电压的特性为成为优良之物。
接下来,使用以实施例1所制造出的发光组件而制作出的灯泡,将进行ESD检验的结果显示于图14。ESD实施条件是以HBM(HumanBody Model)来进行。再者,于图14合并显示后述的实施例2以及比较例的结果。
其结果,如图14所示,以实施例1以及后述的实施例2所制作出的灯泡,于至2000V为止的ESD检验中并未发生ESD破坏。另一方面后面所述的比较例中于100V左右的ESD电压下发生ESD破坏,至600V之前投入检验中的全部的组件皆已被ESD破坏。
<实施例2>
首先,与实施例1相同,进行至第一粗糙面处理步骤。
接下来,为了进行干式蚀刻法,以石英膜覆盖第一半导体层、第一奥姆电极至300nm,通过微影法予以形成组件分离预定形状的光阻图案。接下来,通过氢氟酸对图案开口部进行蚀刻。
并且,将具有开口图案的石英膜作为蚀刻屏蔽来实施干式蚀刻法。进行干式蚀刻时通过导入含有氯的气体的RIE法或是ICP法来实施组件分离,除去发光部,而形成露出窗层兼支持基板的除去部。
进行以上步骤的结果,已进行组件分离的发光部的侧面的Rz因应石英罩的图案精度而显示于0.5μm左右。
之后,与实施例1相同,进行自第二奥姆电极的形成至第二粗糙面处理步骤,而制造出如图10所显示的发光组件。
以上述步骤所制作出的发光组件进行灯泡的制作,并进行了测定与评价。
以实施例2中所制造出的发光组件所制作出的灯泡在反向施加电流值10μA时的反向电压(VR)的结果显示于图13。
其结果,如图13所示,以实施例2所制作出的灯泡,反向施加电流值为10μA的状况下,VR必须在30V以上,VR值未满30V的灯泡并未发生。由此得知本发明的发光组件在通过第二区域的存在其反向电压的特性为成为优良之物。
接下来,使用以实施例2所制造出的发光组件而制作出的灯泡,将进行ESD检验的结果显示于图14。ESD实施条件是以HBM(HumanBody Model)来进行。
其结果,如图14所示,以实施例2所制作出的灯泡,于至2000V为止的ESD检验中并未发生ESD破坏。
<比较例>
于第一粗糙面处理步骤中,除了未设置第二区域以外,进行与实施例1相同的发光组件的制造。
其结果,在比较例中通过第一粗糙面处理而产生的凹凸(第一半导体层表面的Rz=0.6μm前后)通过组件分离步骤而增大,而使经进行组件分离的发光部的侧面的Rz达到3~4μm。
图12中是显示比较例中的组件分离部端部的照片。
以上述所制作出的发光组件进行灯泡的制作,并进行了测定与评价。
以比较例所制造出的发光组件所制作出的灯泡在反向施加电流值10μA时的反向电压(VR)的结果显示于图13。
其结果,如图13所示,显示出以比较例所制作出的灯泡的大约半数的VR值未满30V。
接下来,使用以比较例所制造出的发光组件而制作出的灯泡,将进行ESD检验的结果显示于图14。ESD实施条件是以HBM(HumanBody Model)来进行。
其结果,如图14所示,以比较例所制作出的灯泡,在100V左右的ESD电压下发生ESD破坏,至600V之前投入检验中的全部的组件皆已被ESD破坏。
<实验>
除了变化组件分离步骤形成时的屏蔽图案,以及变化发光部的侧面的Rz以外,以实施例1的方法所制造出的发光组件制作出多个灯泡(实验1)。
除了变化组件分离步骤形成时的屏蔽图案,以及变化发光部的侧面的Rz以外,以实施例2的方法所制造出的发光组件制作出多个灯泡(实验2)。
并且,以上述的实验1、2的灯泡在反向施加电流值10μA时的进行VR不良率的测定的结果显示于图15。再者,反向施加电流10μA时的VR值为未满30V者作为VR不良进行测定。
其结果,如图15所示,实验1、2共同在未满2μm之前,VR不良虽然几乎没有发生,于Rz在2μm以上的状况下,得知VR不良同时于实验1、2开始增加。
经进行组件分离的发光部侧面的形状,由于几乎是承继组件分离步骤中第一半导体层的外周部的形状,故于图15显示出组件分离步骤时的第一半导体层的外周部的凹凸越大,则越容易发生VR不良。
因此,发光部侧面的Rz必须要为未满2μm。图15虽只有显示VR不良,但关于显示施加反偏压时的泄漏电流值的IR特性也有相同的倾向。
另外,虽然准备发光部侧面的凹凸在发光部侧面上并非均匀,而是发光组件侧面的一部分的凹凸量为一半的图案来进行测定,但VR不良发生的倾向与以同一凹凸量所构成的图案的状况是同样的。因此,得知发光部侧面的凹凸与VR不良率发生的关系为:发光部侧面的Rz只要在2μm以上即会显示增加VR不良率。因此,为了抑制泄漏不良或ESD不良,发光部侧面的Rz必须要未满2μm。
此外,本发明并未被限定于上述实施例,上述实施例为例示,凡具有与本发明的申请专利范围所记载的技术思想实质上相同的构成,能得到同样的作用效果者,皆被包含在本发明的技术范围内。
Claims (8)
1.一种发光组件,具有一窗层兼支持基板及设置于该窗层兼支持基板上的发光部,该发光部依序包含有为第二导电型的第二半导体层、活性层及为第一导电型的第一半导体层,其中
该发光组件具有经除去该发光部的除去部、该除去部以外的非除去部、设置于该非除去部的该第一半导体层上的第一奥姆电极、及设置于该除去部的该窗层兼支持基板上的第二奥姆电极,以及
该第一半导体层的表面以及该发光部的侧面的至少一部份以绝缘保护膜所覆盖,该第一半导体层的外周部除外的表面以及该窗层兼支持基板的表面为经粗糙化,且该发光部侧面的Rz为未满2μm。
2.如权利要求1所述的发光组件,其中
该窗层兼支持基板由GaP、GaAsP、AlGaAs、蓝宝石(Al2O3)、石英(SiO2)、SiC之中的任一个所组成,该第一半导体层、该活性层、该第二半导体层由AlGaInP或AlGaAs所组成。
3.一种发光组件的制造方法,包含:
发光部形成步骤,于基板上,以与该基板为晶格匹配系的材料通过磊晶成长而依序成长第一半导体层、活性层、第二半导体层而形成发光部;
窗层兼支持基板形成步骤,于该发光部之上以对该基板为非晶格匹配系的材料通过磊晶成长而形成一窗层兼支持基板;
除去步骤,除去该基板;
第一奥姆电极形成步骤,于该第一半导体层的表面形成第一奥姆电极;
第一粗糙面处理步骤,于该第一半导体层的表面进行粗糙面处理;
组件分离步骤,形成除去该发光部的一部分的除去部以及其以外的非除去部;
第二奥姆电极形成步骤,于经除去该发光部的窗层兼支持基板上形成第二奥姆电极;
覆盖步骤,以绝缘保护膜覆盖该第一半导体层表面以及该发光部的侧面的至少一部分;以及
第二粗糙面处理步骤,粗糙化该窗层兼支持基板的表面以及侧面,
其中于该第一粗糙面处理步骤中,不粗糙化该第一奥姆电极周边以及在其之后的该组件分离步骤中成为该非除去部的该第一半导体层表面的外周部的区域。
4.如权利要求3所述的发光组件的制造方法,其中
该基板为GaAs或Ge,该窗层兼支持基板为GaP、GaAsP、AlGaAs、蓝宝石(Al2O3)、石英(SiO2)、SiC之中的任一个,以及该第一半导体层、该活性层、该第二半导体层为AlGaInP或AlGaAs。
5.如权利要求4所述的发光组件的制造方法,其中
在该第一粗糙面处理步骤中,使用有机酸与无机酸的混合液而进行,该有机酸包含:柠檬酸、丙二酸、甲酸、乙酸及酒石酸中的任一种以上,该无机酸包含:盐酸、硫酸、硝酸和氢氟酸中的任一种以上;以及
在该第二粗糙面处理步骤中,使用包含柠檬酸、丙二酸、甲酸、乙酸及酒石酸的有机酸中的任一种以上,且包含:盐酸、硫酸、硝酸及氢氟酸的无机酸中的任一种以上,且包含碘的溶液而进行。
6.如权利要求3至5中任一项所述的发光组件的制造方法,其中
在该组件分离步骤中,通过包含盐酸的湿式蚀刻液的湿式蚀刻法来进行,并于该第一粗糙面处理步骤中使非Al含有层残留于未粗糙化区域,而作为蚀刻屏蔽使用。
7.如权利要求6所述的发光组件的制造方法,其中
该非Al含有层包含GaAs、InGaP、InGaAs、Ge之中的任一层以上,并于该湿式蚀刻后进行除去该非Al含有层的步骤。
8.如权利要求3至5中任一项所述的发光组件的制造方法,其中
在该组件分离步骤中,通过包含氯化氢的气体的干式蚀刻法来进行。
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