JP2008306021A - Ledチップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LEDチップの製造方法は、窒化物半導体層を有するLEDチップを製造するための方法であって、サファイア基板上に窒化物系バッファ層が形成されており、当該窒化物系バッファ層上に窒化物系半導体層が形成されてなる構造を有するLEDチップ構造体に対して、窒化物系バッファ層を化学エッチングにより除去する化学エッチング工程を有することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
その一因として、窒化物系半導体層を有するLEDチップの或る種のものについては、サファイア基板上に窒化物系半導体層が積層されてなる構造を有しており、基板の構成材料であるサファイアが熱伝導率の小さいものであることが挙げられる。
ここに、特許文献1によれば、例えば厚さ300μmのサファイア基板を除去するために、リン酸と硫酸とを1対2の割合で混合し、温度を350℃とした混合液をエチング液として用いた場合には、その処理に120分間もの時間を要することとなる。
サファイア基板上に窒化物系バッファ層が形成されており、当該窒化物系バッファ層上に窒化物系半導体層が形成されてなる構造を有するLEDチップ構造体に対して、窒化物系バッファ層を化学エッチングにより除去する化学エッチング工程を有することを特徴とする。
先ず、図2に示すような、例えば厚さ300μmのサファイア基板21の上面(図2において上面)全面に窒化物系バッファ層(以下、単に「バッファ層」ともいう。)22が形成されており、このバッファ層22の上面(図2において上面)に、n−GaNよりなるn型半導体層11と、InGaNよりなる発光層12と、p−GaNよりなるp型半導体層13とがこの順に積層されてなる窒素物系半導体層が形成されてなる構造を有するLEDチップ構造体20を用意する。
この例におけるLEDチップ構造体20は、n型半導体層11の上面に複数(3つ)の凸部11Aおよび凹部11Bが交互に形成されており、凸部11A上には、各々、発光層12およびp型半導体層13が積層され、これにより分離用溝23が形成されている。また、分離用溝23の底面、すなわちn型半導体層11の上面における凹部11B上には、各々、n電極16が形成されており、p型半導体層13の上面(図2において上面)には、各々、p電極15形成されている。
また、バッファ層22は、その厚みが20〜300nmであることが好ましく、特に、化学エッチング工程における溶解上の観点から、100〜300nmであることが好ましい。
バッファ層22の厚みが20nm未満である場合には、エッチング液のしみ込みが不十分になり、エッチング不良となる。一方、300nmを超える場合には、厚みが大きいためにエッチングに面内分布が発生し、生産性が悪くなるおそれがある。
n型半導体層11の厚みが50μm未満である場合には、LED基板が薄いため、ハンドリング用板材を外した後の取り扱いが困難となる。一方、100μmを超える場合には、厚みが大きいために熱伝導性が悪くなり、LED素子の熱特性が悪くなるおそれがある。
接着剤層26の厚みが0.5μm未満である場合には、接着性が悪く、剥がれやすくなるおそれがあり、一方、20μmを超える場合には、接着性が高すぎて剥がれにくくなるおそれがある。
ここに、「接着剤層26の厚み」とは、図3に示したようにLEDチップ構造体20がその上面に凹凸を有するものである場合には、最小値(図3においては、p電極15上に形成された接着剤層の厚み)を示す。
そして、LEDチップ構造体20上に接着剤層26によってハンドリング用板材25が固着された構成の被化学エッチング処理体28における当該LEDチップ構造体20に対して化学エッチングを施すことにより、当該LEDチップ構造体20におけるバッファ層22が化学エッチングされ、このバッファ層22が化学エッチングされることに伴ってサファイア基板21が当該バッファ層22と共にLEDチップ構造体20から除去され、その結果、図4に示すような、被化学エッチング処理体28において、バッファ層22およびサファイア基板21が除去されてなる構成の化学エッチング処理済体29が得られる。
また、エッチング液として、水酸化カリウム(KOH)溶液および水酸化ナトリウム(NaOH)溶液を用いる場合には、純水で希釈されてなる、その濃度が5〜99vol%のものであっても、また濃度が100vol%のものであってもよい。
このようにして得られた化学エッチング処理済体29を加熱処理することにより、接着剤層26を除去すると共にハンドリング用板材25を剥離した後、さらに、例えばアセトンなどの有機溶剤によって洗浄することによって接着剤層26の残渣を除去することにより、図5に示すような、LEDチップ構造体20において、バッファ層22およびサファイア基板21が除去されてなる構成のLEDチップ連結体30が得られる。
このようにして得られたLEDチップ連結体30は、ニッケル系ブレードなどにより、分離用溝23において、n型半導体層11の凸部11A上に積層されてなる発光層12およびp型半導体層13の一方の側面(図5においては左側面)に沿ってn型半導体層11が切断されて分離されることにより、LEDチップ10が製造される。
なお、サファイア基板上に窒化物系バッファ層および窒化物系半導体層がこの順に積層されてなる構成を有する、従来公知のLEDチップにおいては、窒化物系半導体層を構成するn型半導体層の厚みは、通常、5μm程度とされ、また、窒化物系バッファ層の厚みは、通常、50〜100nmとされている。
図6において、47は接合部形成用材料金属膜41によって接合層46と共に形成されたバリアメタル層である。
例えば、図7(a)に示すように、LEDチップとして、n電極およびp電極が共に設けられてなる構造を有するものではなく、p電極15のみが設けられており、n電極16は、図7(b)に示すように、接合される放熱部材45上に設けられる構造を有するものを製造することもできる。
図7(a)および(b)において、LEDチップ50は、n型半導体層11上にn電極16を設ける必要がないものであることから、n型半導体層11の上面全面に発光層12およびp型半導体層13がこの順に積層されてなる構造を有している。また、p電極15は、p型半導体層13上に設けられている。
先ず、図2に示す構造を有し、厚み300μmのサファイア基板上に、厚み300nmの窒化アルミニウムよりなる窒化物系バッファ層が形成されており、この窒化物系バッファ層上に、厚み70μmのn−GaNよりなるn型半導体層、厚み2.5nmのInGaNよりなる発光層および厚み210nmのp−GaNよりなるp型半導体層がこの順に積層されてなる窒化物系半導体層が形成され、また、p型半導体層上に、Ti膜、Pt膜およびAu膜よりなるp電極が形成され、分離用溝の底面を構成するn型半導体層上にAuGe合金膜、Ni膜およびAu膜よりなるn電極が形成されてなる構成のLEDチップ構造体を用意した。
また、このLEDチップ構造体と共に、当該LEDチップ構造体を構成するサファイア基板よりも大径でLEDチップ構造体の上面よりも大面積の表面を有する、厚さ500μmの青板ガラス基板よりなるハンドリング用板材を用意した。
窒化物系バッファ層は、エッチング処理時間20分間で溶解し、これにより、当該窒化物系バッファ層が除去され、それに伴ってサファイア基板が取り除かれた(図4参照)。
11 n型半導体層
11A 凸部
11B 凹部
12 発光層
13 p型半導体層
15 p電極
16 n電極
20 LEDチップ構造体
21 サファイア基板
22 窒化物系バッファ層
23 分離用溝
25 ハンドリング用板材
26 接着剤層
28 被化学エッチング処理体
29 化学エッチング処理済体
30 LEDチップ連結体
41 接合部形成用材料金属膜
45 放熱部材
46 接合層
47 バリアメタル層
49 メタルパターン
50 LEDチップ
Claims (4)
- 窒化物系半導体層を有するLEDチップを製造するためのLEDチップの製造方法であって、
サファイア基板上に窒化物系バッファ層が形成されており、当該窒化物系バッファ層上に窒化物系半導体層が形成されてなる構造を有するLEDチップ構造体に対して、窒化物系バッファ層を化学エッチングにより除去する化学エッチング工程を有することを特徴とするLEDチップの製造方法。 - LEDチップ構造体における窒化物系バッファ層の厚みが20〜300nmであることを特徴とする請求項1に記載のLEDチップの製造方法。
- LEDチップ構造体における窒化物系半導体層がn−GaNよりなるn型半導体層、InGaNよりなる発光層およびp−GaNよりなるp型半導体層がこの順に積層されてなる構造を有し、窒化物系バッファ層上に積層されているn型半導体層の厚みが50〜100μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のLEDチップの製造方法。
- 化学エッチング工程に供するLEDチップ構造体の窒化物半導体層上に、耐酸化性および耐アルカリ性を有する接着剤によってハンドリング用板材を接着することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のLEDチップの製造方法。
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