JP2011517085A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明に係る発光素子は、支持基板と、上記支持基板の上に反射性オーミック接触層と、上記反射性オーミック接触層の上に工程補助領域及び上記工程補助領域により区分されるオーミック接触領域を含む機能性複合層と、上記それぞれのオーミック接触領域の上に第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、を含む。
Description
本発明は、発光素子及びその製造方法に関するものである。
最近、発光素子として発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）が脚光を浴びている。発光ダイオードは、電気エネルギーを光エネルギーに変換する効率が高く、寿命が平均５年以上に長いため、エネルギー消耗とメインテナンス費用を格段に低減できる長所があるので、次世代の照明分野で注目されている。
上記発光ダイオードは、第１導電型の半導体層、活性層、及び第２導電型の半導体層を含んで構成され、上記第１導電型の半導体層及び第２導電型の半導体層を通じて印加される電流に従って上記活性層で光を発生させる。
一方、上記発光ダイオードはラテラルタイプの発光ダイオードとバーチカルタイプの発光ダイオードとに分けられる。
上記ラテラルタイプの発光ダイオードでは、成長基板の上に上記第１導電型の半導体層、活性層、及び第２導電型の半導体層を形成し、電極層の形成のために上記第１導電型の半導体層が一部露出されるように上記第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を一部除去するため、発光面積が減少して光効率が低下する短所がある。
また、ラテラルタイプの発光ダイオードでは、上記成長基板の上に上記第１導電型の半導体層、活性層、及び第２導電型の半導体層が配置されるため、熱伝導率の低い上記成長基板によって熱放出が困難であるという短所がある。
一方、上記バーチカルタイプの発光ダイオードでは、上記第１導電型の半導体層の上に第１電極層を形成し、上記第２導電型の半導体層の下に第２電極層を形成するので、電極層の形成のために活性層を除去する必要がないので、発光面積が減少しない。したがって、ラテラルタイプの発光ダイオードに比べて光効率が向上できる。
また、上記バーチカルタイプの発光ダイオードは、第２電極層を通じて熱伝達がなされるので、熱放出が容易であるという長所がある。
一方、上記バーチカルタイプの発光ダイオードは、上記第２導電型の半導体層の下に上記第２電極層として支持基板を形成する時、電気メッキ（electro-plating）方法とウエハ結合（wafer bonding）方法を利用できる。
上記電気メッキ方法により上記支持基板を形成する場合、製造工程が容易であるという長所はあるが、上記発光ダイオードの信頼性が低下する短所があり、上記ウエハ結合方法により上記支持基板を形成する場合、製造工程が難しいという短所はあるが、上記発光ダイオードの信頼性が優れる長所がある。特に、上記ウエハ結合方法により上記支持基板を形成する場合、成長基板と支持基板とが互いに異種物質であるため、熱膨張係数の差によってウエハ結合後、熱的ストレスにより発光ダイオードにクラックまたは非結合（debonding）の問題が発生することがある。
また、上記バーチカルタイプの発光ダイオードは、成長基板を分離して上記第１導電型の半導体層の上に第１電極層を形成するが、上記成長基板の分離時、レーザビーム（laser beam）を用いる場合、レーザビームの面積より大きい発光面積を有する発光ダイオードを製作できないという限界がある。
本発明の目的は、新たな構造の発光素子及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、新たな方式のウエハ結合方法を用いた発光素子製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、大面積の発光面積を有する発光素子及びその製造方法を提供することにある。
本発明に係る発光素子は、支持基板と、上記支持基板の上に反射性オーミック接触層と、上記反射性オーミック接触層の上に工程補助領域及び上記工程補助領域により区分されるオーミック接触領域を含む機能性複合層と、上記それぞれのオーミック接触領域の上に第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、を含む。
本発明に係る発光素子は、支持基板と、上記支持基板の上に反射性オーミック接触層と、上記反射性オーミック接触層の周辺部の上に工程補助領域、及び上記工程補助領域に囲まれたオーミック接触領域を含む機能性複合層と、上記オーミック接触領域の上に第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、を含む。
本発明に係る発光素子製造方法は、成長基板の上に第１導電型の半導体層、上記第１導電型の半導体層の上に活性層、上記活性層の上に第２導電型の半導体層、上記第２導電型の半導体層の上に工程補助領域、及び上記工程補助領域により区分されるオーミック接触領域を含む機能性複合層、上記機能性複合層の上に反射性オーミック接触層が形成された第１構造物を準備するステップと、支持基板に第２構造物を準備するステップと、臨時基板で第３構造物を準備するステップと、上記第２構造物を挟んで、ウエハ結合層を媒介にして、上記第１構造物、第２構造物、及び第３構造物を結合して複合構造物を形成するステップと、上記複合構造物から上記成長基板を分離するステップと、上記工程補助領域が露出されるように上記第１導電型の半導体層、活性層、及び第２導電型の半導体層を選択的にエッチングして複数の単位構造物の発光半導体層を形成するステップと、上記第１導電型の半導体層の上に第１電極層を形成するステップと、上記臨時基板を除去するステップと、を含む。
本発明によれば、新たな構造の発光素子及びその製造方法を提供することができる。
本発明によれば、新たな方式のウエハ結合方法を用いた発光素子製造方法を提供することができる。
本発明によれば、大面積の発光面積を有する発光素子及びその製造方法を提供することができる。
本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するのではない。
図１は、第１実施形態に係る発光素子の構造を説明する図である。
図１を参照すれば、第１実施形態に係る発光素子は、支持基板２１０と、上記支持基板２１０の上に拡散障壁層７０と、上記拡散障壁層７０の上に反射性オーミック接触層６０と、上記反射性オーミック接触層６０の上に機能性複合層５０と、上記機能性複合層５０の上に第２導電型の半導体層４０、活性層３０、及び第１導電型の半導体層２０を含む発光半導体層と、上記発光半導体層の上に第１電極層９００を含む。
また、上記支持基板２１０の下にはダイ結合層２４０が形成されることができ、上記ダイ結合層２４０は発光素子が設置される回路基板またはダイに低い抵抗で堅く結合できるようにする。
上記支持基板２１０は、電気伝導性物質膜に、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＳｉＣ、またはＧａＡｓのうち、少なくともいずれか１つを含むウエハ基板で形成されるか、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｄ、またはＷのうち、少なくともいずれか１つを含む金属、合金、または固溶体で形成できる。
上記支持基板２１０は、１０μｍ乃至１ｍｍの厚さを有する板（sheet）、ディスク（disk）、またはホイル（foil）の形態であって、電気メッキ（electro-plating）、物理的蒸気蒸着（ＰＶＤ）、化学的蒸気蒸着（ＣＶＤ）方法により形成できる。
また、上記支持基板２１０と反射性オーミック接触層６０との間には第１ウエハ結合層８０と第２ウエハ結合層２３０が形成されることができ、上記第１ウエハ結合層８０と第２ウエハ結合層２３０は、上記支持基板２１０と反射性オーミック接触層６０が堅い結合をなすことができるようにする。
上記第１ウエハ結合層８０と第２ウエハ結合層２３０は、一定の圧力及び温度で強い結合力を有する電気伝導性物質膜で形成され、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｒ、または希土類金属のうち、少なくともいずれか１つが含まれて形成できる。
また、上記発光半導体層の側面にはパッシベーション層７００が形成されることができ、上記発光半導体層の上には光抽出構造８００が形成できる。
上記拡散障壁層７０は、上記第１ウエハ結合層８０と第２ウエハ結合層２３０が３００℃乃至６００℃で結合される際、上記第１ウエハ結合層８０と第２ウエハ結合層２３０に含まれた物質が上記反射性オーミック接触層６０に拡散されることを防止するために形成される。
上記機能性複合層５０は、工程補助領域（process assisting region）５１と、オーミック接触領域（ohmic contact region）５２と、電流遮断領域（current blocking region）５３と、を含む。
上記オーミック接触領域５２は上記工程補助領域５１により複数領域に区分され、上記電流遮断領域５３は上記オーミック接触領域５２の内に配置される。
上記工程補助領域５１は、格子セル（lattice cell）形態で形成されることができ、上記工程補助領域５１により区分された領域には上記第２導電型の半導体層４０、活性層３０、及び第１導電型の半導体層２０を含む発光半導体層が各々形成される。
上記工程補助領域５１は、電気絶縁性物質または上記第２導電型の半導体層４０とショットキー接触界面を形成する物質で形成されることができ、例えば、上記工程補助領域５１は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、またはＳｉＯ２のうち、いずれか１つで形成できる。
また、上記工程補助領域５１は、レーザビームを用いたレーザリフトオフ方式により成長基板を分離する時に誘発される発光半導体層の損傷を防止して成長基板を分離できるようにし、上記発光半導体層を複数個の単位構造物に分離するアイソレーションエッチング（isolation etching）工程で発生するエッチング副産物により発光素子の性能が低下することを防止できるようにする。
上記工程補助領域５１は、上記発光半導体層をなす物質と密着性が優れて、アイソレーションエッチング工程で使われるドライエッチング粒子と反応性の低い物質で形成できる。
また、上記工程補助領域５１は、上記パッシベーション層７００を形成する際、良質のパッシベーション層７００が形成できるように助ける役割をする。
また、上記工程補助領域５１は、上記パッシベーション層７００を形成する際、良質のパッシベーション層７００が形成できるように助ける役割をする。
上記オーミック接触領域５２は、上記第２導電型の半導体層４０と界面接触抵抗の低いオーミック接触界面を形成し、外部から印加された電流が上記発光半導体層に垂直方向に円滑に注入できるようにする。
上記オーミック接触領域５２は、光学的に高い透過率を有する透過体（transparentor）、または高い反射率を有する反射体（reflector）で形成されることができ、例えば、上記オーミック接触領域５２が透過体で形成される場合、インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、または酸化されたニッケル−金（ＮｉＯ−Ａｕ）のうち、少なくともいずれか１つが使われることができ、上記オーミック接触領域５２が反射体で形成される場合、銀（Ａｇ）、銀（Ａｇ）が含まれた合金、銀（Ａｇ）が含まれた固溶体、ロジウム（Ｒｈ）、ロジウム（Ｒｈ）が含まれた合金、ロジウム（Ｒｈ）が含まれた固溶体、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム（Ａｌ）が含まれた合金、またはアルミニウム（Ａｌ）が含まれた固溶体のうち、少なくともいずれか１つで形成できる。
上記電流遮断領域５３は、上記発光半導体層に注入される電流が一部の領域に集中する現象を防止して、電流が広い領域に広がって流れることができるようにする。例えば、上記電流遮断領域５３は、電気絶縁性物質、大気（air）が詰められた空いた空間、または上記第２導電型の半導体層４０とショットキー接触界面を形成する物質のうち、いずれか１つで形成できる。
図示してはいないが、上記電流遮断領域５３は複数個に分離されて形成できる。
上記第２導電型の半導体層４０、活性層３０、及び第１導電型の半導体層２０を含む発光半導体層は、グループ３族窒化物系半導体物質で形成されることができ、例えば、上記第１導電型の半導体層２０はＳｉのようなｎ型ドーパントを含む窒化ガリウム層で形成されることができ、上記第２導電型の半導体層４０はＭｇのようなｐ型ドーパントを含む窒化ガリウム層で形成できる。また、上記活性層３０は電子と正孔とが再結合して光を発生させる層であって、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、またはＡｌＩｎＧａＮのうち、いずれか１つを含んで形成されることができ、上記活性層３０に使われる物質の種類によって上記発光素子から放出される光の波長が決まる。
一方、図示してはいないが、上記第２導電型の半導体層４０と上記機能性複合層５０との間には界面改質層（interface modification layer）がさらに形成されることもできる。
上記界面改質層は、スーパーラティス構造（supperlattice structure）、第１導電型のドーパントが注入されたＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、またはＡｌＧａＮのうちのいずれか１つ、第２導電型のドーパントが注入されたＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、またはＡｌＧａＮのうちのいずれか１つ、または窒素極性で形成された表面（nitrogen-polar surface）を有するグループ３族窒化物系うちのいずれか１つで形成できる。特に、上記スーパーラティス構造で形成された界面改質層は、グループ２族、３族、または４族元素成分を含む窒化物（nitride）、または炭素窒化物（carbon nitride）で形成できる。
上記発光半導体層は、上記工程補助領域５１により複数領域に区分された上記オーミック接触領域５２の上に各々形成され、上記発光半導体層の側面と、上面の一部領域には上記パッシベーション層７００が形成される。
上記パッシベーション層７００は、少なくとも一部分が上記工程補助領域５１の上に配置され、例えば、電気絶縁性物質であるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、またはＳｉ３Ｎ４のうち、いずれか１つで形成できる。
上記パッシベーション層７００は、上記発光半導体層がより堅く支持できるようにすると共に、上記発光半導体層に電気的な短絡が発生することを防止する。
上記第１電極層９００は、上記第１導電型の半導体層２０の上に形成され、複数個に区分された単位構造物の上の第１導電型の半導体層２０に共通に接触できる。また、上記第１電極層９００の一部は、上記パッシベーション層７００の間の空間に配置されて上記発光半導体層と水平方向でオーバーラップされて配置できる。
上記第１電極層９００は、上記第１導電型の半導体層２０とオーミック接触を形成する。
上記光抽出構造８００は、上記第１導電型の半導体層２０の上に形成され、上記活性層３０で放出された光が効果的に外部に抽出できるようにする。例えば、上記光抽出構造８００は、上記第１導電型の半導体層２０を選択的にエッチングしたパターンで形成されるか、上記第１導電型の半導体層２０の上に形成されたドーパントが含まれていない窒化物層を選択的にエッチングしたパターンで形成されることもできる。
図２乃至図１５は、第１実施形態に係る発光素子製造方法を説明する図である。
図２及び図３を参照すれば、成長基板１０の上に第１導電型の半導体層２０、活性層３０、及び第２導電型の半導体層４０を含む発光半導体層を形成する。そして、上記第２導電型の半導体層４０の上に機能性複合層５０を形成する。
例えば、上記成長基板１０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、またはガリウムアセナイド（ＧａＡｓ）のうち、いずれか１つが使用できる。
図示してはいないが、上記成長基板１０の上に上記第１導電型の半導体層２０を成長させる前に、上記成長基板１０の上に、例えば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、またはＧａＮのうち、少なくともいずれか１つを含むバッファ層を形成できる。
そして、上記第２導電型の半導体層４０と上記機能性複合層５０との間には界面改質層を形成することもできる。
上記機能性複合層５０は、工程補助領域５１、オーミック接触領域５２、及び電流遮断領域５３を含み、図３には上記機能性複合層５０の平面的な形態が例示されている。
上記工程補助領域５１は、格子セル（lattice cell）形態で形成されることができ、上記工程補助領域５１により上記オーミック接触領域５２が複数個の単位セル領域（Ｈ）に区分される。図３には上記工程補助領域５１により上記オーミック接触領域５２が４部分の単位セル領域（Ｈ）に区分されたものが例示されている。
上記単位セル領域（Ｈ）の面積は上記成長基板１０の分離時に使われるレーザビームの面積より小さく設計され、上記機能性複合層５０の面積は上記成長基板１０の分離時に使われるレーザビームの面積より大きく設計できる。
上記それぞれの単位セル領域（Ｈ）の内には上記電流遮断領域５３が形成されることができ、図３には上記オーミック接触領域５２の中心から放射方向に延びて形成された電流遮断領域５３が例示されている。
図４を参照すれば、上記機能性複合層５０の上に反射性オーミック接触層６０、拡散障壁層７０、及び第１ウエハ結合層８０を形成する。したがって、図４に示すような第１構造物１００が製造できる。
図５を参照すれば、上面及び下面に各々第２ウエハ結合層２３０と第３ウエハ結合層２２０が形成された支持基板２１０を含む第２構造物２００が製造される。上記第３ウエハ結合層２２０は、上記第２ウエハ結合層２３０と同一な物質で形成できる。
図６を参照すれば、臨時基板３１０の上に犠牲分離層３２０と第４ウエハ結合層３３０が形成された第３構造物３００が準備される。
上記臨時基板３１０は上記成長基板１０と熱膨張係数差が２ｐｐｍ／℃以下を有する材質で形成されることができ、上記成長基板１０と同一な物質で形成できる。例えば、上記臨時基板３１０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、またはガリウムアセナイド（ＧａＡｓ）のうち、いずれか１つが使用できる。
上記犠牲分離層３２０は、レーザビームが照射されることによって、熱−化学分解反応を起こすＺｎＯを含む２−６族化合物、ＧａＮを含む３−５族化合物、ＩＴＯ、ＰＺＴ、またはＳＵ−８のうち、いずれか１つで形成されるか、湿式溶液で速く溶解されるＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＳｉＯ２、またはＳｉＮｘのうち、いずれか１つで形成できる。
上記第４ウエハ結合層３３０は、上記第２ウエハ結合層２３０と同一な物質で形成できる。
図７を参照すれば、図４に図示された第１構造物１００、図５に図示された第２構造物２００、及び図６に図示された第３構造物３００を相互結合して複合構造物を形成する。
上記第１ウエハ結合層８０は上記第２ウエハ結合層２３０と結合され、上記第３ウエハ結合層２２０は上記第４ウエハ結合層３３０と結合される。
上記第１構造物１００、第２構造物２００、及び第３構造物３００の結合は、一定の圧力と３００℃乃至６００℃の温度で結合できる。
上記第３構造物３００は上記第２構造物２００を中心に上記第１構造物１００と対応する位置に配置され、上記第１構造物１００と第３構造物３００は類似な熱膨張係数を有するため、上記第１構造物１００と第２構造物２００との結合過程で熱膨張係数の差によりクラックが発生するか、ディボンディングされる問題を解消できる。
図８を参照すれば、図７に図示された複合構造物から上記成長基板１０を分離する。
上記成長基板１０はエキシマレーザ（eximer laser）を用いたレーザリフトオフ（laser lift-off）方式を利用するか、乾式または湿式エッチング方式を利用することもできる。
上記成長基板１０に一定の波長を有するエキシマレーザビームをフォーカシングして照射すれば、上記成長基板１０と上記第１導電型の半導体層２０との境界面に熱エネルギーが集中して上記第１導電型の半導体層２０の界面がガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ）分子に熱化学分解されながら上記成長基板１０が分離される。
上記レーザビームは、上記工程補助領域５１により区分される上記オーミック接触領域５２のサイズ（Ｌ２）より大きいものが使われる。
したがって、１番目のレーザビームが照射された後、２番目のレーザビームが照射されれば、上記工程補助領域５１の上で上記１番目のレーザビームと２番目のレーザビームが重畳される。
図９を参照すれば、上記レーザビームの重畳された照射により上記工程補助領域５１の上の上記発光半導体層領域（Ｌ、Ｍ、Ｎ）は損傷を受ける。
図１０を参照すれば、上記工程補助領域５１の上の上記発光半導体層領域（Ｌ、Ｍ、Ｎ）を湿式エッチングまたはドライエッチングを通じてメサエッチング（MESA etching）して除去する。したがって、上記工程補助領域５１が露出されながら上記発光半導体層は複数個の単位構造物に分離される。
図１１を参照すれば、上記発光半導体層の上面及び側面にパッシベーション層７００を形成する。上記パッシベーション層７００は、上記工程補助領域５１と接触できる。
上記パッシベーション層７００は、２００ｎｍ乃至１０００ｎｍの厚さで形成できる。
図１２を参照すれば、上記発光半導体層の上に形成されたパッシベーション層７００を部分的に除去し、上記第１導電型の半導体層２０の上に光抽出構造８００を形成する。
上記光抽出構造８００は、湿式エッチングを通じて一定な規則性のない凹凸パターンで形成するか、リソグラフィ工程を通じて規則性のある凹凸パターンで形成することもできる。
図１３を参照すれば、上記第１導電型の半導体層２０の上に第１電極層９００を形成する。
上記第１電極層９００は、複数個の単位構造物の上の第１導電型の半導体層２０と同時に電気的に連結できるように形成される。
上記第１電極層９００は、少なくとも一部が上記工程補助領域５１と垂直方向にオーバーラップされる。そして、上記第１電極層９００は一部分が上記パッシベーション層７００の間に埋め込まれることもできる。
図１４を参照すれば、上記臨時基板３１０が露出されるようにアイソレーションエッチング１０００を行って上記臨時基板３１０の上に複数個の発光素子を形成する。
図１５を参照すれば、上記臨時基板３１０をレーザリフト−オフ方式、ドライエッチング方式、湿式エッチング方式、ＣＭＰ方式、またはポリシング（Polishing）方式により除去する。
上記臨時基板３１０をレーザリフト−オフ方式により分離する場合、上記犠牲分離層３２０が熱化学分解されながら上記臨時基板３１０が除去される。
そして、上記第３ウエハ結合層２２０及び第４ウエハ結合層３３０を除去し、上記支持基板２１０の下にダイ結合層２４０を形成する。
したがって、第１実施形態に係る発光素子が製作できる。
図１６は、第２実施形態に係る発光素子を説明する図である。
第２実施形態に係る発光素子を説明するに当たって第１実施形態に係る発光素子の説明と重複する説明は省略する。
図１６を参照すれば、第２実施形態に係る発光素子は、支持基板２１０と、上記支持基板２１０の上に拡散障壁層７０と、上記拡散障壁層７０の上に反射性オーミック接触層６０と、上記反射性オーミック接触層６０の上に機能性複合層５０と、上記機能性複合層５０の上に第２導電型の半導体層４０、活性層３０、及び第１導電型の半導体層２０を含む発光半導体層と、上記発光半導体層の上に第１電極層９００と、を含む。
また、上記支持基板２１０の下にはダイ結合層２４０が形成できる。
また、上記支持基板２１０と反射性オーミック接触層６０との間には第１ウエハ結合層８０と第２ウエハ結合層２３０が形成できる。
また、上記発光半導体層の側面にはパッシベーション層７００が形成されることができ、上記発光半導体層の上には光抽出構造８００が形成できる。
上記機能性複合層５０は、工程補助領域（process assisting region）５１と、オーミック接触領域（ohmic contact region）５２と、電流遮断領域（current blocking region）５３と、を含む。
上記工程補助領域５１は上記反射性オーミック接触層６０の周辺部の上に形成され、上記オーミック接触領域５２は上記工程補助領域５１に囲まれて配置され、上記電流遮断領域５３は上記オーミック接触領域５２内に配置される。
そして、図示してはいないが、上記第２導電型の半導体層４０と上記機能性複合層５０との間には界面改質層（interface modification layer）がさらに形成されることもできる。
上記第１電極層９００は、上記第１導電型の半導体層２０の上に形成される。上記第１電極層９００は、上記第１導電型の半導体層２０とオーミック接触を形成する。
上記光抽出構造８００は上記第１導電型の半導体層２０の上に形成され、上記活性層３０から放出された光が効果的に外部に抽出できるようにする。
図１７乃至図１９は、第２実施形態に係る発光素子製造方法を説明する図である。
第２実施形態に係る発光素子製造方法は、第１実施形態に係る発光素子製造方法と大部分の工程が類似している。特に、図２乃至図１２で説明された第１実施形態に係る発光素子製造方法は、第２実施形態に係る発光素子製造方法と同一である。
したがって、図２乃至図１２の説明と対応する第２実施形態に係る発光素子製造方法についての説明は省略する。
図１７を参照すれば、図１２に図示されたそれぞれの単位構造物の第１導電型の半導体層２０の上に第１電極層９００を形成する。
図１８を参照すれば、上記臨時基板３１０が露出されるようにアイソレーションエッチング１０００を行って上記臨時基板３１０の上に複数個の発光素子を形成する。
図１９を参照すれば、上記臨時基板３１０をレーザリフト−オフ方式、ドライエッチング方式、湿式エッチング方式、ＣＭＰ方式、またはポリシング（Polishing）方式により除去する。
上記臨時基板３１０をレーザリフト−オフ方式により分離する場合、上記犠牲分離層３２０が熱化学分解されながら上記臨時基板３１０が除去される。
そして、上記第３ウエハ結合層２２０及び第４ウエハ結合層３３０を除去し、上記支持基板２１０の下にダイ結合層２４０を形成する。
したがって、第２実施形態に係る発光素子が製作できる。
以上、実施形態を中心として説明したが、これは単に例示であり、本発明を限定するのでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で以上に例示されていない種々の変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に関連した差異点は添付された請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
本発明は、電子素子または光源に使われる半導体素子の製造方法に適用できる。
Claims (16)
- 支持基板と、
前記支持基板の上に反射性オーミック接触層と、
前記反射性オーミック接触層の上に工程補助領域及び前記工程補助領域により区分されるオーミック接触領域を含む機能性複合層と、
前記それぞれのオーミック接触領域の上に第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、
を含むことを特徴とする発光素子。 - 前記機能性複合層は、前記オーミック接触領域内に配置された電流遮断領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
- 前記オーミック接触層と前記支持基板との間に拡散障壁層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
- 前記拡散障壁層と支持基板との間にウエハ結合層を含むことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
- 前記発光半導体層の側面及び上面の一部に形成されたパッシベーション層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
- 前記パッシベーション層は、少なくとも一部分が前記工程補助領域と垂直方向にオーバーラップされて配置されることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
- 前記工程補助領域の上に垂直方向にオーバーラップされる位置に前記発光半導体層と共通に電気的に連結される第１電極層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
- 前記第１電極層は、一部分が前記発光半導体層と水平方向でオーバーラップされて配置されることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
- 前記工程補助領域は、格子セル形態で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
- 前記第２導電型の半導体層と前記機能性複合層との間にスーパーラティス構造（supperlattice structure）、第１導電型のドーパントが注入されたＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、またはＡｌＧａＮのうちのいずれか１つ、第２導電型のドーパントが注入されたＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、またはＡｌＧａＮのうちのいずれか１つ、または窒素極性で形成された表面（nitrogen-polar surface）を有するグループ３族窒化物系うちのいずれか１つで形成される界面改質層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
- 前記工程補助領域は、電気絶縁性物質または前記第２導電型の半導体層とショットキー接触界面を形成する物質に、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、またはＳｉＯ２のうち、いずれか１つで形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
- 前記電流遮断領域は、電気絶縁性物質、大気（air）が詰められた空いた空間、または前記第２導電型の半導体層とショットキー接触界面を形成する物質のうち、いずれか１つで形成されることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
- 支持基板と、
前記支持基板の上に反射性オーミック接触層と、
前記反射性オーミック接触層の周辺部の上に工程補助領域及び前記工程補助領域に囲まれたオーミック接触領域を含む機能性複合層と、
前記オーミック接触領域の上に第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含む発光半導体層を含むことを特徴とする発光素子。 - 前記支持基板と前記オーミック接触層との間に拡散障壁層を含むことを特徴とする請求項１３に記載の発光素子。
- 前記拡散障壁層と支持基板との間にウエハ結合層を含むことを特徴とする請求項１４に記載の発光素子。
- 成長基板の上に第１導電型の半導体層、前記第１導電型の半導体層の上に活性層、前記活性層の上に第２導電型の半導体層、前記第２導電型の半導体層の上に工程補助領域及び前記工程補助領域により区分されるオーミック接触領域を含む機能性複合層、前記機能性複合層の上に反射性オーミック接触層が形成された第１構造物を準備するステップと、
支持基板に第２構造物を準備するステップと、
臨時基板に第３構造物を準備するステップと、
前記第２構造物を挟んで、ウエハ結合層を媒介にして、前記第１構造物、第２構造物、及び第３構造物を結合して複合構造物を形成するステップと、
前記複合構造物から前記成長基板を分離するステップと、
前記工程補助領域が露出されるように前記第１導電型の半導体層、活性層、及び第２導電型の半導体層を選択的にエッチングして複数の単位構造物の発光半導体層を形成するステップと、
前記第１導電型の半導体層の上に第１電極層を形成するステップと、
前記臨時基板を除去するステップと、
を含むことを特徴とする発光素子製造方法。
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