CN117813674A - 暂时接合晶圆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种暂时接合晶圆，其特征在于，其为外延功能层与支撑基板暂时接合而成的暂时接合晶圆，该外延功能层在一侧的面上具有极性不同的两个以上的电极，所述外延功能层的具有所述电极的面与所述支撑基板通过未固化的热固化型接合材料而暂时接合。由此，提供一种对于暂时接合晶圆而言，能够减少接合处理后的基板去除工序后的接合不良、剥离不良，提高成品率，并且能够容易地去除暂时支撑基板的技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将安装在安装用基板的半导体基板一时地暂时接合在暂时支撑基板上的暂时接合方法及暂时接合晶圆。
背景技术
对于缓解因起始基板的物性带来的限制，提升器件系统的设计自由度而言，仅将例如发光元件等外延功能层自起始基板上分离并移置至另一基板的技术是很重要的一种技术。为了实现移置，需要一种在将外延功能层接合在暂时支撑基板上后，将起始基板去除，实现移置至永久基板的技术。
专利文献1公开了一种通过介电质层将半导体外延基板与暂时支撑基板热压接的技术、及一种利用湿式蚀刻分离暂时支撑基板与外延功能层的技术。虽然与接合性的提升并无直接关联，但作为接合时的一种方式，专利文献2公开了一种透明导电层被插入在粘合层与功能层之间的技术。
专利文献3公开了一种使用聚酰亚胺进行暂时接合，并在去除起始基板后，在基板去除面形成电极的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2021-27301号公报
专利文献2：日本专利4159421号公报
专利文献3：日本特开2008-187160号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，专利文献3由于在暂时接合与去除起始基板后形成电极，存在会因形成欧姆接触时的热处理发生剥离的问题。特别是，当形成了组合有晶格失配较大的材料系、热膨胀系数差较大的材料的异质结构时，有因热处理时的双金属效应进一步使得剥离率增高的倾向。
为了降低用于形成欧姆接触的温度，需要将掺杂剂杂质掺杂至接近固溶极限的浓度，但已被掺杂至接近固溶极限的浓度的晶体层相较于相对较低掺杂的晶体层，晶体的品质更容易降低。高掺杂层需要设置于起始基板与功能层之间。功能层由于设置于高掺杂层的上部，会受到高掺杂层的品质的影响。即，由于功能层的下部的高掺杂层的品质低，功能层的品质也会降低。
此外，为了避免因双金属造成的热变形的影响，可考虑选择热膨胀系数差较少的材料系。然而，一面维持功能层的功能一面选择热膨胀系数差较小的材料是不可能的，在技术层面上仅存在减少热膨胀系数差的影响、即减薄各层的膜厚的选项。虽然在技术层面上能够将膜厚设计得较薄，但由于减薄膜厚，变得无法充分控制功能层内的载子行为(carrier behavior)的可能性较高，功能层的设计功能会降低。
根据上述背景可知，当在支撑基板的暂时接合后形成电极并形成欧姆接触时，极难抑制因双金属效应造成的剥离。
本发明鉴于上述技术问题而完成，目的在于提供一种对于暂时接合晶圆而言，能够减少接合处理后的起始基板去除工序后的接合不良、剥离不良，提高成品率，并且能够容易地去除暂时支撑基板的技术。
解决技术问题的技术手段
为了解决上述技术问题，本发明提供一种暂时接合晶圆，其为外延功能层与支撑基板暂时接合而成的暂时接合晶圆，所述外延功能层在一侧的面上具有极性不同的两个以上的电极，并且，
所述外延功能层的具有所述电极的面与所述支撑基板通过未固化的热固化型接合材料而暂时接合。
若为这种使热固化型接合材料以未固化的状态将支撑基板暂时接合在形成有电极的面上的暂时接合晶圆，则无暂时接合部分的接合不良、剥离不良，并且由于接合材料以未固化的状态进行了接合，能够容易去除暂时支撑基板。
此外，优选所述外延功能层为发光元件。
本发明的暂时接合晶圆能够设为这种用途。
此外，优选所述外延功能层包含AlGaInP系或InGaN系材料。
本发明特别适合用于包含这种材料的外延功能层的情况。
此外，优选所述热固化型接合材料为苯并环丁烯(BCB)树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、氟树脂及环氧树脂中的任意一种。
若为这种热固化型接合材料，则不仅能够在软化状态下暂时接合，还能够容易剥离。
此外，优选所述支撑基板由硅、蓝宝石、GaP、GaAs、InP、SiC、石英、玻璃、LiTaO3及LiNbO3中的任意一种材料构成。
本发明中，能够使用例如上述支撑基板。
此外，能够将本发明的暂时接合晶圆设为：在所述外延功能层的与具有所述电极的面相反的面上不具有起始基板。
由此，能够将本发明的暂时接合晶圆制成已去除起始基板。
此外，本发明提供一种暂时接合晶圆的制造方法，其特征在于，其为将使外延功能层在起始基板上进行生长而成的外延基板暂时接合在支撑基板上的方法，其包括：
(1)在所述外延基板的所述外延功能层的一侧的面上形成极性不同的两个以上的电极的工序；及
(2)通过未固化的热固化型接合材料使所述支撑基板暂时接合在形成有所述电极的面上的工序。
通过以上述方式制造暂时接合晶圆，在电极形成工序之后进行暂时接合工序，因此不会受到电极的形成所带来的热限制，因而能够防止外延功能层与暂时支撑基板的接合不良、剥离不良，能够提高成品率。此外，由于接合材料以未固化的状态与暂时支撑基板暂时接合，能够容易去除暂时支撑基板。
此外，优选将所述外延功能层设为发光元件。
本发明能够用于制造这种用途的暂时接合晶圆。
此外，优选将所述外延功能层设为包含AlGaInP系或InGaN系材料。
本发明特别适合用于包含这种材料的外延功能层的情况。
此外，优选将所述热固化型接合材料设为苯并环丁烯(BCB)树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、氟树脂及环氧树脂中的任意一种。
若为这种热固化型接合材料，则不仅能够在软化状态下进行暂时接合，还能够容易剥离。
此外，优选将所述支撑基板设为由硅、蓝宝石、GaP、GaAs、InP、SiC、石英、玻璃、LiTaO3及LiNbO3中的任意一种材料构成。
本发明能够使用例如上述支撑基板。
此外，本发明的暂时接合晶圆的制造方法可在所述工序(2)之后进一步具有：(3)将所述起始基板从所述外延基板中去除的工序。
由此能够制造一种不具有起始基板的暂时接合晶圆。
发明效果
如上所述，本发明能够提供一种对于暂时接合晶圆而言，能够减少接合处理后的起始基板去除工序后的接合不良、剥离不良，提高成品率，并且能够容易地去除暂时支撑基板的技术。
附图说明
图1为示出本发明的暂时接合晶圆的一个例子的示意图。
图2为在本发明的暂时接合晶圆的制造方法的第一实施方案中使外延功能层在GaAs起始基板上进行生长从而制作外延基板时的示意图。
图3为在第一实施方案中在GaP窗口层上形成第一电极时的示意图。
图4为在第一实施方案中通过干式蚀刻使AlGaInP第一包覆层露出时的示意图。
图5为在第一实施方案中在AlGaInP第一包覆层上形成第二电极时的示意图。
图6为在第一实施方案中通过BCB树脂使外延功能层的形成有电极的面与支撑基板暂时接合从而制作暂时接合晶圆时的示意图。
图7为在第一实施方案中将GaAs起始基板从所制得的暂时接合晶圆中去除后的示意图。
图8为在第一实施方案中通过有机硅使去除GaAs起始基板后的暂时接合晶圆与硅晶圆粘合并进一步将支撑基板剥离后的示意图。
图9为在本发明的暂时接合晶圆的制造方法的第二实施方案中使外延功能层在蓝宝石起始基板上进行生长从而制作外延基板时的示意图。
图10为在第二实施方案中在GaN接触层上形成第一电极时的示意图。
图11为在第二实施方案中通过干式蚀刻使GaN第一包覆层露出时的示意图。
图12为在第二实施方案中在GaN第一包覆层上形成第二电极时的示意图。
图13为在第二实施方案中通过BCB树脂使外延功能层的形成有电极的面与支撑基板暂时接合从而制作暂时接合晶圆时的示意图。
图14为在第二实施方案中将蓝宝石起始基板从所制得的暂时接合晶圆中去除后的示意图。
图15为在第二实施方案中通过有机硅使去除蓝宝石起始基板后的暂时接合晶圆与硅晶圆粘合并进一步将支撑基板剥离后的示意图。
具体实施方式
如上所述，由于在将支撑基板暂时接合后形成电极，存在会因形成欧姆接触时的热处理发生剥离的问题。特别是，当形成了组合有晶格失配较大的材料系、热膨胀系数差较大的材料的异质结构时，有因热处理时的双金属效应进一步使得剥离率增高的倾向。
本申请的发明人针对上述技术问题反复进行了研究，结果发现：通过使热固化型接合材料以未固化的状态将外延功能层的具有极性不同的两个以上的电极的面与支撑基板暂时接合，无因形成电极的热处理造成的暂时接合部分的剥离，并且由于热固化型接合材料以未固化的状态进行了接合，在将暂时接合支撑基板去除时能够极容易地进行去除，从而完成了本发明。
即，本发明为一种暂时接合晶圆，其为外延功能层与支撑基板暂时接合而成的暂时接合晶圆，所述外延功能层在一侧的面上具有极性不同的两个以上的电极，并且，所述外延功能层的具有所述电极的面与所述支撑基板通过未固化的热固化型接合材料而暂时接合。
以下详细说明本发明，但本发明并不限定于此。
[暂时接合晶圆]
图1示出本发明的暂时接合晶圆的一个例子。本发明的暂时接合晶圆100中，外延功能层1在一侧的面上具有极性不同的两个电极2，外延功能层1的具有电极2的面与支撑基板3通过未固化的热固化型接合材料4而暂时接合。
以往类型的暂时接合晶圆为：在外延功能层的一侧的面上形成有电极，且在另一侧的面(与电极形成面相反的面)上暂时接合有支撑基板的结构。这是由于，在以往的暂时接合晶圆的制造工序中，首先会使在起始基板上形成外延功能层而成的外延基板的该外延功能层与支撑基板暂时接合，然后去除起始基板，并在去除了该起始基板的面上形成电极。然而，本发明的暂时接合晶圆与以往类型的暂时接合晶圆不同，其为在外延功能层与支撑基板之间配置有电极的构造。成为这种构造是由于，其通过利用后述的本发明的暂时接合晶圆的制造方法，在形成电极后进行暂时接合而制造。
[暂时接合晶圆的制造方法]
对此，本发明提供一种暂时接合晶圆的制造方法，其为将使外延功能层在起始基板上进行生长而成的外延基板暂时接合在支撑基板上的方法，其包括：
(1)在所述外延基板的所述外延功能层的一侧的面上形成极性不同的两个以上的电极的工序；及
(2)通过未固化的热固化型接合材料使所述支撑基板暂时接合在形成有所述电极的面上的工序。
这种暂时接合晶圆的制造方法不同于以往的对具有暂时接合部的晶圆实施用于形成电极的欧姆接触的热处理(欧姆热处理)的方法，其在对形成暂时接合部的初始阶段的晶圆实施电极形成及欧姆热处理后进行与支撑基板的暂时接合。因此，不存在因形成电极时的高温热处理而发生的暂时接合部的剥离和热变形，因而，能够以良好的成品率制造暂时接合晶圆。并且，本发明的暂时接合晶圆的制造方法中，由于暂时接合通过未固化的热固化型接合材料而实施，支撑基板的去除也比较容易。
以下，针对本发明，一边参照附图一边更详细地说明实施方案，但本发明并不限定于此。
(第一实施方案)
利用图2～图8，对本发明的暂时接合晶圆的制造方法的第一实施方案进行说明。第一实施方案中，将外延功能层设为包含AlGaInP系材料。
最初，准备具有作为外延功能层的发光元件结构的外延基板，其中，如图2所示，将第一导电型的GaAs缓冲层102层叠在第一导电型的GaAs起始基板101上后，依次生长例如0.3μm的第一导电型的GayIn1-yP(0.4≤y≤0.6)第一蚀刻停止层103、例如0.3μm的第一导电型的GaAs第二蚀刻停止层104、例如1.0μm的第一导电型的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0＜x≤1，0.4≤y≤0.6)第一包覆层105、无掺杂的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≤x≤0.6，0.4≤y≤0.6)活性层106、例如1.0μm的第二导电型的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0＜x≤1，0.4≤y≤0.6)第二包覆层107、例如0.1μm的第二导电型的GayIn1-yP(0.45≤y≤1)中间层108、例如4μm的第二导电型的GaP窗口层109。此处，将自AlGaInP第一包覆层105至AlGaInP第二包覆层107称为双异质(DH)结构部111(图3)。
接着，如图3所示，在第二导电型的GaP窗口层109的部分区域形成第一电极110。第一电极110适宜使用高反射性的金属，能够设为使用Au系的电极。例如能够对与GaP窗口层109相接的金属使用AuBe合金，并将Au层叠于其之上来制成第一电极110。
与第二导电型的GaP窗口层109相接的金属不限于AuBe合金，只要能够形成欧姆接触，则能够选择任何种类的金属/合金。通常，除了AuBe以外，常选择AuZn等合金。
接着，如图4所示，在形成第一电极110后，将SiO2或SiNx等具有蚀刻选择性的材料作为掩膜并使其包覆第二导电型的GaP窗口层109的除第一电极110形成区域以外的区域的一部分，并通过干式蚀刻等方法对露出部刻下切口，使第一导电型的AlGaInP第一包覆层105露出。
接着，如图5所示，作为PSV(钝化)膜113用SiO2或SiNx包覆第二导电型的GaP窗口层109、切口部侧面、第一导电型的AlGaInP第一包覆层105，并通过光刻法使第一电极110部及第一导电型的AlGaInP第一包覆层105的一部分露出。接着，在第一导电型的AlGaInP第一包覆层105上的露出部形成第二电极112。
第二电极112适宜使用高反射性的金属，能够设为使用Au系的电极。例如能够对与第一导电型的AlGaInP第一包覆层105相接的金属使用AuSi合金，并将Au层叠于其之上来制成第二电极112。
此外，与第一导电型的AlGaInP第一包覆层105相接的金属不限于AuSi合金，只要能够形成欧姆接触，则能够选择任何种类的金属/合金。通常，除了AuSi以外，常选择AuGe等合金。
此外，不一定必须在形成第二电极112前形成PSV膜113，也可在形成第二电极112后形成PSV膜113。并且，即使不形成PSV膜113本身，也能够获得相同的效果。
在形成第一/第二电极110、112后，为了获得欧姆接触，进行例如400℃且5分钟的RTA(快速热退火)热处理。此处虽示出了RTA处理的情况，但并不限定于该RTA处理，也可进行相对较低温、例如350℃且30分钟左右的处理。
接着，如图6所示，在形成欧姆接触后，将BCB树脂114旋涂于电极形成面侧，并使其与选自硅等的支撑基板115相对，在真空气氛中施加压力，于150℃保持15分钟左右，从而与支撑基板115暂时接合。BCB树脂114会因保持在超过150℃的温度条件下而推进固化，因此通过保持150℃以下的温度，能够防止BCB树脂114的固化。通过将BCB树脂114设为未固化，能够提升将支撑基板115从外延基板上剥离的剥离性。
此外，热固化型接合材料不限于苯并环丁烯(BCB)树脂，也能够设为例如聚酰亚胺(PI)树脂、氟树脂及环氧树脂。
此外，支撑基板115不限定于硅，只要为具有良好表面平坦性的材料，则能够选择任何种类的材料。能够选择例如蓝宝石、GaP、GaAs、InP、石英、玻璃、LiTaO3、LiNbO3、水晶、SiC等。
接着，如图7所示，在暂时接合在支撑基板115上之后，通过选择蚀刻法去除起始基板。利用氨过氧化氢混合物去除GaAs起始基板101，并利用稀释盐酸或盐酸系蚀刻剂去除GaInP第一蚀刻停止层103，最后利用硫酸过氧化氢混合物去除GaAs第二蚀刻停止层104，使第一导电型的AlGaInP第一包覆层105露出。通过以上方式能够制造暂时接合晶圆。
最后，如图8所示，在露出暂时接合晶圆的第一导电型的AlGaInP第一包覆层105后，使其粘合在涂布有有机硅116的硅晶圆117上，用BCB溶解液溶解软化状态的BCB树脂114从而将支撑基板115剥离后，进行单颗芯片化。
(第二实施方案)
利用图9～图15，对本发明的暂时接合晶圆的制造方法的第二实施方案进行说明。第二实施方案中，将外延功能层设为包含InGaN系材料。
最初，准备具有作为外延功能层的发光元件结构的外延基板，其中，如图9所示，将第一导电型的GaN缓冲层202层叠在蓝宝石起始基板201上后，依次生长例如1.0μm的第一导电型的GaN第一包覆层203、无掺杂的InzGa1-zN(0＜z≤0.4)活性层204、例如1.0μm的第二导电型的AlvGa1-vN(0≤v≤0.4)(GaN)第二包覆层205、例如0.1μm的第二导电型的GaN接触层206。此处，将自GaN第一包覆层203至AlGaN第二包覆层205称为双异质(DH)结构部208(图10)。
接着，如图10所示，在第二导电型的GaN接触层206的部分区域形成第一电极207。第一电极207适宜使用高反射性的金属，能够设为使用Ag系的电极。例如能够对与GaN接触层206相接的金属使用Ag，并将Pd层叠于其之上来制成第一电极207。
此外，与第二导电型的GaN接触层206相接的金属不限于Ag系金属，只要能够形成欧姆接触，则能够选择任何种类的金属/合金。通常，除了Ag以外，常选择Au、Ti等金属。
接着，如图11所示，在形成第一电极207后，将SiO2或SiNx等具有蚀刻选择性的材料作为掩膜并使其包覆第二导电型的GaN接触层206的除第一电极207形成区域以外的区域的一部分，并通过干式蚀刻等方法对露出部刻下切口，使第一导电型的GaN第一包覆层203露出。
接着，如图12所示，作为PSV膜210用SiO2或SiNx包覆GaN接触层206、切口部侧面、GaN第一包覆层203，并通过光刻法使第一电极207部及GaN第一包覆层203的一部分露出。在GaN第一包覆层203上的露出部形成第二电极209。
此外，第二电极209适宜使用高反射性的金属，能够设为使用Al系的电极。例如能够对与第一导电型的GaN第一包覆层203相接的金属使用Al金属，并将Au层叠于其之上来制成第二电极209。
此外，与第一导电型的GaN第一包覆层203相接的金属不限于Al金属，只要能够形成欧姆接触，则能够选择任何种类的金属/合金。通常，除了Al以外，常选择Ti、Au等金属。
此外，不一定必须在形成第二电极209前形成PSV膜210，也可在形成第二电极209后形成PSV膜210。并且，即使不形成PSV膜210本身，也能够获得相同的效果。
在形成第一/第二电极207、209后，为了获得欧姆接触，实施例如700℃且5分钟的RTA热处理。
接着，如图13所示，在形成欧姆接触后，将BCB树脂211旋涂于电极形成面侧，并使其与选自硅等的支撑基板212相对，并在真空气氛中施加压力，于150℃保持15分钟左右，从而与支撑基板212暂时接合。BCB树脂211会因保持在超过150℃的温度条件下而推进固化，因此通过保持150℃以下的温度，能够防止BCB树脂211的固化。通过将BCB树脂211设为未固化，能够提升将支撑基板212从外延基板上剥离的剥离性。
此外，热固化型接合材料不限于苯并环丁烯(BCB)树脂，也能够设为例如聚酰亚胺(PI)树脂、氟树脂及环氧树脂。
此外，支撑基板212不限定于硅，只要为具有良好表面平坦性的材料，则能够选择任何种类的材料。能够选择例如蓝宝石、GaP、GaAs、InP、石英、玻璃、LiTaO3、LiNbO3、水晶、SiC等。
接着，如图14所示，在暂时接合后，从起始基板侧照射激光，将GaN缓冲层202烧蚀，去除蓝宝石起始基板201，使第一导电型的GaN第一包覆层203露出。通过上述方式能够制造暂时接合晶圆。
最后，如图15所示，在露出第一导电型的GaN第一包覆层203后，使其粘合在涂布有有机硅213的硅晶圆214上，并用BCB溶解液溶解软化状态的BCB树脂211从而将支撑基板212剥离，进行单颗芯片化。
实施例
以下，使用实施例及比较例来具体说明本发明，但本发明并不限定于此。
(实施例1)
准备具有作为外延功能层的发光元件结构的外延基板，其中，将第一导电型的GaAs缓冲层层叠在第一导电型的GaAs起始基板上后，依次生长0.3μm的第一导电型的GayIn1-yP(0.4≤y≤0.6)第一蚀刻停止层、0.3μm的第一导电型的GaAs第二蚀刻停止层、1.0μm的第一导电型的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0＜x≤1，0.4≤y≤0.6)第一包覆层、无掺杂的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≤x≤0.6，0.4≤y≤0.6)活性层、1.0μm的第二导电型的(AlxGa1-x)yIn1- yP(0＜x≤1，0.4≤y≤0.6)第二包覆层、0.1μm的第二导电型的GayIn1-yP(0.45≤y≤1)中间层、4μm的第二导电型的GaP窗口层(参照图2)。
然后，在第二导电型的GaP窗口层的部分区域形成第一电极。第一电极适合使用高反射性的金属，且使用了使用Au系的电极。本技术中，对与GaP窗口层相接的金属使用AuBe合金，并将Au层叠于其之上来制成第一电极(参照图3)。
在形成第一电极后，用SiO2包覆第二导电型的GaP窗口层的除第一电极形成区域以外的区域的一部分，并通过干式蚀刻对露出部刻下切口，使第一导电型的AlGaInP第一包覆层露出(参照图4)。
作为PSV膜用SiO2包覆第二导电型的GaP窗口层、切口部侧面、第一导电型的AlGaInP第一包覆层，并通过光刻法使第一电极部及第一导电型的AlGaInP第一包覆层的一部分露出。然后，在第一导电型的AlGaInP第一包覆层上的露出部形成第二电极。此处，第二电极中对与第一导电型的AlGaInP第一包覆层相接的金属使用AuSi合金，并将Au层叠于其之上而形成(参照图5)。
在形成第一/第二电极后，为了获得欧姆接触，实施400℃且5分钟的RTA处理。
在形成欧姆接触后，将BCB树脂旋涂于电极形成面侧，并使其与由硅构成的支撑基板相对，并在真空气氛中施加压力，于150℃保持15分钟左右，从而与支撑基板暂时接合(参照图6)。
在暂时接合在支撑基板上后，利用氨过氧化氢混合物去除GaAs起始基板，并利用稀释盐酸或盐酸系蚀刻剂去除GaInP第一蚀刻停止层，最后利用硫酸过氧化氢混合物去除GaAs第二蚀刻停止层，使第一导电型的AlGaInP第一包覆层露出(参照图7)。
在露出第一导电型的AlGaInP第一包覆层后，使其粘合在涂布有有机硅的硅晶圆上，并用BCB溶解液溶解软化状态的BCB树脂从而将支撑基板剥离，进行单颗芯片化(参照图8)。
(实施例2)
准备具有作为外延功能层的发光元件结构的外延基板，其中，将第一导电型的GaN缓冲层层叠在蓝宝石起始基板上后，依次生长1.0μm的第一导电型的GaN第一包覆层、无掺杂的InzGa1-zN(0＜z≤0.4)活性层、1.0μm的第二导电型的AlvGa1-vN(0≤v≤0.4)(GaN)第二包覆层、0.1μm的第二导电型的GaN接触层(参照图9)。
然后，在第二导电型的GaN接触层的部分区域，对与GaN接触层相接的金属使用Ag，并将Pd层叠于其之上，形成第一电极(参照图10)。
在形成第一电极后，用SiO2包覆第二导电型的GaN接触层的除第一电极形成区域以外的区域的一部分，并通过干式蚀刻对露出部刻下切口，使第一导电型的GaN第一包覆层露出(参照图11)。
作为PSV膜用SiO2包覆GaN接触层、切口部侧面、GaN第一包覆层，并通过光刻法使第一电极部及GaN第一包覆层的一部分露出。在GaN第一包覆层上的露出部，对与第一导电型的GaN第一包覆层相接的金属使用Al金属，并将Au层叠于其之上，形成第二电极(参照图12)。
在形成第一/第二电极后，为了获得欧姆接触，实施700℃且5分钟的RTA热处理。
在形成欧姆接触后，将BCB树脂旋涂于电极形成面侧，并使其与由硅构成的支撑基板相对，并在真空气氛中施加压力，于150℃保持15分钟左右，从而与支撑基板暂时接合(参照图13)。
在暂时接合后，从起始基板侧照射激光，将GaN缓冲层烧蚀，去除起始基板，使第一导电型的GaN第一包覆层露出(参照图14)。
在露出第一导电型的GaN包覆层后，使其粘合在涂布有有机硅的硅晶圆上，并用BCB溶解液溶解软化状态的BCB树脂从而将支撑基板剥离，进行单颗芯片化(参照图15)。
(比较例)
准备具有作为外延功能层的发光元件结构的外延基板，其中，将第一导电型的GaAs缓冲层层叠在第一导电型的GaAs起始基板上后，依次生长0.3μm的第一导电型的GayIn1-yP(0.4≤y≤0.6)第一蚀刻停止层、0.3μm的第一导电型的GaAs第二蚀刻停止层、1.0μm的第一导电型的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0＜x≤1，0.4≤y≤0.6)第一包覆层、无掺杂的(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≤x≤0.6，0.4≤y≤0.6)活性层、1.0μm的第二导电型的(AlxGa1-x)yIn1- yP(0＜x≤1，0.4≤y≤0.6)第二包覆层、0.1μm的第二导电型的GayIn1-yP(0.45≤y≤1)中间层、4μm的第二导电型的GaP窗口层。
将BCB树脂以1.0μm旋涂在外延基板上，使其与蓝宝石晶圆相对且重叠，并进行热压接，由此制作通过BCB将外延基板与蓝宝石晶圆接合的外延接合基板。接合时，通过于250℃保持1小时进行固化处理。
利用氨过氧化氢混合物去除GaAs起始基板，使GaInP第一蚀刻停止层露出。将蚀刻剂切换成盐酸系从而去除GaInP第一蚀刻停止层，使GaAs第二蚀刻停止层露出。将蚀刻剂切换成硫酸过氧化氢混合物系从而去除GaAs第二蚀刻停止层，使第一包覆层露出。通过进行上述处理，制作仅保持双异质层和窗口层的外延接合基板。
在去除起始基板后，对与起始基板去除面(第一包覆层)相接的金属使用AuBe系，并将Au层叠于其之上，形成第一电极。
在形成第一电极后，通过干式蚀刻等方法对第一包覆层的除第一电极形成区域以外的区域的一部分刻下切口，使第二包覆层在切口部露出。
用钝化(PSV)膜包覆AlGaInP第一包覆层、切口部侧面、AlGaInP第二包覆层，并通过光刻法使第一电极部及AlGaInP第二包覆层的一部分露出。然后，在第二包覆层的露出部形成由Au构成的第二电极。
在形成第一/第二电极后，为了获得欧姆接触，实施400℃且5分钟的RTA处理。
粘合在涂布有有机硅的晶圆上后，从支撑基板侧照射激光从而进行烧蚀，将支撑基板与元件分离。
(实施例与比较例的结果比较)
对于实施例1、2及比较例中制得的暂时接合晶圆，以如下方式对面积成品率、掺杂程度(doping level)、采用P-CVD(等离子体-化学气相沉积)时的面积成品率、及漏出(leak)不良率进行比较。
[面积成品率]
表1示出成品率(粘接面积的比率)的比较。实施例1及实施例2由于已在暂时接合前结束了电极形成工序及元件分离工序，暂时接合部不会因欧姆热处理而发生剥离/变形，能够在平坦性及翘曲良好的晶圆状态下实施工序，因此能够将随着实施电极形成工序与元件分离工序的成品率维持在与非接合晶圆相同的程度。另一方面，比较例中，由于对具有暂时接合部的晶圆进行了高温的RTA热处理，暂时接合部发生剥离/变形，未能获得充分的成品率。
[表1]
| 实施例1 | 实施例2 | 比较例 | |
| 有效面积 | 97％～99％ | 96％～99％ | 10～47％ |
[掺杂程度]
BCB膜即使实施固化处理，也会在超过软化点时丧失接合力，因此无法进行高温处理。为了形成欧姆接触，需要下述中的任意一种方法：以超过BCB软化点的温度进行处理；为了避免高温处理而将金属接触层制成高掺杂层。然而，超过BCB软化点的热处理容易诱发BCB接合层的变形，导致元件成品率降低。另一方面，将接触层制成高掺杂时，容易因通电中的电迁移效应而诱发通电中的元件劣化，导致性能降低。在形成BCB接合层前的晶圆状态下实施电极形成/元件分离工序，具有能够避免所述热限制和外延基板设计上的限制的效果，能够增加设计上的自由度，并且能够避免工艺上的限制所带来的元件的品质劣化。
表2中示出实施例1和实施例2及比较例中的第一和第二电极接触层所要求的掺杂程度。实施例中，由于能够在形成电极时进行高温处理，能够以17次方数量级的掺杂程度获得欧姆接触。另一方面，比较例中，由于会对包含BCB暂时接合部的晶圆进行用于形成电极的欧姆热处理，当进行高温处理时，暂时接合部会发生剥离。因此，比较例中，若要维持高成品率，则需要在低温下进行热处理，因此需要18次方数量级的掺杂程度。
当形成掺杂程度为18次方数量级的包覆层时，容易因通电中的电迁移而在活性层中产生缺陷，成为会因通电而劣化的元件的可能性较高。
已实施18次方数量级的掺杂的发光元件只有初期特性满足品质，过渡特性无法满足品质。实施例中，由于能够采用低1位数的掺杂程度的外延层，能够避免比较例中发生的不满足过渡特性的问题。
[表2]
| 实施例1 | 实施例2 | 比较例 | |
| 第一电极接触层 | 1～5E+17[/cm3] | 1～3E+17[/cm3] | 1～2E+18[/cm3] |
| 第二电极接触层 | 1～5E+17[/cm3] | 1～5E+17[/cm3] | 1～2E+18[/cm3] |
[采用P-CVD时的面积成品率]
为了形成SiO2作为PSV膜，需要P-CVD等成膜方法，因材料反应系的主要原因而需要400℃以上的热环境。当在BCB接合后通过P-CVD进行成膜时(比较例)，需要在BCB软化点的条件下进行成膜，成膜中容易发生BCB膜的变形。BCB膜的变形会演化成外延层的浮起(剥离)现象并变得显著，且会因浮起的部分而导致最终发生剥离，进而使得成品率降低。
表3中示出投入P-CVD工序时的成品率(粘接面积的比率)。如表3所示，实施例中已获得高成品率，而在暂时接合后进行PSV膜形成工序的比较例则在PSV膜形成工序中发生了接合部的剥离，成品率降低。
[表3]
| 实施例1 | 实施例2 | 比较例 | |
| 有效面积 | 97％～100％ | 95％～100％ | 16～68％ |
[漏出不良率]
此外，若PSV膜只是硬掩膜，则也能够选择除P-CVD法以外的成膜法，例如物理成膜法。然而，在PSV膜形成中，物理成膜法由于侧面部的包覆率不良，存在无法抑制在侧面部发生的漏出的问题。
因此，如表4所示，在无法采用对于PSV成膜而言为最佳的P-CVD法的比较例的情况下，漏出不良率高于能够采用P-CVD法的实施例1和实施例2。
[表4]
| 实施例1 | 实施例2 | 比较例 | |
| 漏出不良率 | 0.01％～3.75％ | 0.01％～4.11％ | 58～100％ |
另外，本发明并不限定于上述实施方案。上述实施方案为示例，任何具有实质上与本发明的权利要求书所记载的技术构思相同的构成且发挥相同技术效果的方案均包含在本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种暂时接合晶圆，其特征在于，其为外延功能层与支撑基板暂时接合而成的暂时接合晶圆，所述外延功能层在一侧的面上具有极性不同的两个以上的电极，并且，所述外延功能层的具有所述电极的面与所述支撑基板通过未固化的热固化型接合材料而暂时接合。
2.根据权利要求1所述的暂时接合晶圆，其特征在于，所述外延功能层为发光元件。
3.根据权利要求1或2所述的暂时接合晶圆，其特征在于，所述外延功能层包含AlGaInP系或InGaN系材料。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的暂时接合晶圆，其特征在于，所述热固化型接合材料为苯并环丁烯(BCB)树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、氟树脂及环氧树脂中的任意一种。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的暂时接合晶圆，其特征在于，所述支撑基板由硅、蓝宝石、GaP、GaAs、InP、SiC、石英、玻璃、LiTaO3及LiNbO3中的任意一种材料构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的暂时接合晶圆，其特征在于，其在所述外延功能层的与具有所述电极的面相反的面上不具有起始基板。
7.一种暂时接合晶圆的制造方法，其特征在于，其为将使外延功能层在起始基板上进行生长而成的外延基板暂时接合在支撑基板上的方法，其包括：
(1)在所述外延基板的所述外延功能层的一侧的面上形成极性不同的两个以上的电极的工序；及
(2)通过未固化的热固化型接合材料使所述支撑基板暂时接合在形成有所述电极的面上的工序。
8.根据权利要求7所述的暂时接合晶圆的制造方法，其特征在于，将所述外延功能层设为发光元件。
9.根据权利要求7或8所述的暂时接合晶圆的制造方法，其特征在于，将所述外延功能层设为包含AlGaInP系或InGaN系材料。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的暂时接合晶圆的制造方法，其特征在于，将所述热固化型接合材料设为苯并环丁烯(BCB)树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、氟树脂及环氧树脂中的任意一种。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的暂时接合晶圆的制造方法，其特征在于，将所述支撑基板设为由硅、蓝宝石、GaP、GaAs、InP、SiC、石英、玻璃、LiTaO3及LiNbO3中的任意一种材料构成。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的暂时接合晶圆的制造方法，其特征在于，在所述工序(2)之后进一步具有：(3)将所述起始基板从所述外延基板中去除的工序。
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