JP2024079235A - 発光素子の検査方法及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光素子の断線不良を検査する方法を提供する。【解決手段】発光素子の検査方法は、n側半導体層31と、p側半導体層32と、n側半導体層31とp側半導体層32との間に配置された活性層33と、を含む半導体構造体30と、n側電極41及びp側電極42を含む電極40と、を含む発光素子20の検査方法であって、n側電極41及びp側電極42を導電性の液体50に電気的に接触させた状態で、発光素子20に光60を照射し、第1フォトルミネッセンス像を得る第1撮像工程と、第1撮像工程において、得られた第1フォトルミネッセンス像の明暗に基づいて、発光素子20の断線不良を検査する第1検査工程と、を含む。【選択図】図3
Description
本開示は、発光素子の検査方法及び製造方法に関する。
半導体の検査の方法として、フォトルミネッセンス(PL)を観測する方法が開示されている(例えば特許文献1)。
本開示に係る実施形態は、断線不良を検査する方法を提供することを課題とする。
実施形態に開示される発光素子の検査方法は、n側半導体層と、p側半導体層と、前記n側半導体層と前記p側半導体層との間に配置された活性層と、を含む半導体構造体と、n側電極及びp側電極を含む電極と、を含む発光素子の検査方法であって、前記n側電極及び前記p側電極を導電性の液体に電気的に接触させた状態で、前記発光素子に光を照射し、第1フォトルミネッセンス像を得る第1撮像工程と、前記第1撮像工程において、得られた前記第1フォトルミネッセンス像の明暗に基づいて、前記発光素子の断線不良を検査する第1検査工程と、を含む。
また、実施形態に開示される発光素子の製造方法は、n側半導体層と、n側半導体層の上に配置された活性層と、前記活性層上に配置されたp側半導体層と、を含む半導体構造体と、n側電極及びp側電極を含む電極と、を備えた発光素子を準備する準備工程と、実施形態に開示される発光素子の検査方法による選別工程と、を含む。
本開示に係る実施形態によれば、断線不良の検査を行うことができる。
実施形態における一例を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す実施形態は、本開示に係る技術的思想を具現化するための発光素子の検査方法及び検査装置並びに発光素子及びその製造方法を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張又は簡略化していることがある。また、実施形態について、「覆う」とは直接接する場合に限らず、間接的に、例えば他の部材を介して覆う場合も含む。
[発光素子の検査方法]
実施形態に係る発光素子の検査方法について、図面を参照しながら説明する。
実施形態に係る発光素子の検査方法について、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、発光素子の検査方法S10は、第1撮像工程S11と、第1検査工程S12と、を含む。発光素子の検査方法S10は、さらに、第2撮像工程S21と、第2検査工程S22と、を含む。
(発光素子)
発光素子の検査方法S10の対象となる発光素子20は、少なくとも半導体構造体30及び電極40を有する。
発光素子の検査方法S10の対象となる発光素子20は、少なくとも半導体構造体30及び電極40を有する。
図2Cに示すように、半導体構造体30は、n側半導体層31と、p側半導体層32と、n側半導体層31とp側半導体層32との間に配置される活性層33と、を有する。半導体構造体30は、例えば、InXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等の窒化物半導体を用いることができる。なお、窒化物半導体としては、例えば、GaN、InGaN、AlGaN、AlInGaN等が挙げられる。活性層33は、例えば、複数の井戸層と、複数の障壁層を含む量子井戸構造とすることができる。半導体構造体30の発光ピーク波長は特に限定されない。半導体構造体30の発光ピーク波長は、例えば250nm以上800nm以下である。図2Aに示すように、半導体構造体30は、例えば成長基板B1上に配置されている。成長基板B1は、例えばサファイアやスピネル(MgA12O4)のような絶縁性基板を用いることができる。発光素子20の光取出し面は、成長基板B1側である。半導体構造体30は、p側半導体層32上に導電性及び透光性を有する透光層34を有することができる。
図2Aから図2Cにおいて、発光素子20は互いに離隔した複数の素子領域35を有するが、発光素子20は少なくとも1つの素子領域35を有していればよい。素子領域35は、1個の発光素子として機能することができる領域である。図2Bに示すように、複数の素子領域35は、少なくとも第1素子領域35Aと、第1素子領域35Aと隣り合う第2素子領域35Bを含む。図2Cに示すように、素子領域35は、n側半導体層31と、活性層33と、p側半導体層32とを含む。第1素子領域35Aのn側半導体層31Aと第2素子領域35Bのn側半導体層31Bは、n側半導体層31Aとn側半導体層31Bとの間に位置する接続領域31Eを介して連続している。図2Cにおいて、第1素子領域35Aの領域と接続領域31Eとの境界、第2素子領域35Bの領域と接続領域31Eとの境界を、それぞれ2点鎖線で示している。
電極40は、n側電極41及びp側電極42を含む。n側電極41は、n側接続電極43と、n側導電層45と、を有する。図2Cに示すように、n側半導体層31は、n側接続電極43を介してn側導電層45と電気的に接続されている。p側電極42は、p側接続電極44とp側導電層46とを有する。p側半導体層32は、p側接続電極44を介してp側導電層46と電気的に接続されている。n側電極41及びp側電極42は、例えば、Ti、Rh、Au、Pt、Al、Ag、RhまたはRuを含む単層の金属層、または、これら金属層のうち少なくとも2つを含む積層構造とすることができる。
発光素子20は、さらに、n側接続電極43とp側接続電極44とを絶縁する絶縁層210を有している。図2Cに示すように、絶縁層210は、n側半導体層31の側面の一部、活性層33の側面、p側半導体層32の側面を覆っている。また、絶縁層210は、n側接続電極43の上面の一部と側面、透光層34の上面の一部と側面、p側接続電極44の上面の一部と側面を覆っている。絶縁層210は、活性層33からの光に対し透光性を有する。絶縁層210は、例えばシリコン酸化膜とすることができる。
(第1撮像工程)
図3に示すように、第1撮像工程S11は、n側電極41及びp側電極42を導電性の液体50に電気的に接触させた状態で、発光素子20に光60を照射し、第1フォトルミネッセンス像71(以下、「第1PL像71」と略称する)を得る工程である。
図3に示すように、第1撮像工程S11は、n側電極41及びp側電極42を導電性の液体50に電気的に接触させた状態で、発光素子20に光60を照射し、第1フォトルミネッセンス像71(以下、「第1PL像71」と略称する)を得る工程である。
第1撮像工程S11について説明する。まず、半導体構造体30と電極40とを含む発光素子20を準備する。次に、準備した発光素子20の電極40が導電性の液体50に接するように配置する。電極40が液体50に接していることで、n側電極41とp側電極42とが電気的に短絡することが可能な状態となる。次に、準備した発光素子20に光60を照射し、発光素子20を励起する。励起させた状態で発光素子20を撮像し、第1PL像71を得る。光60を照射すると、断線不良が生じている素子領域35は、フォトルミネッセンス発光70(以下、「PL発光70」と略称する)が生じ、断線不良の生じていない素子領域35は、PL発光70が生じない。ここで、断線不良とは、例えば、発光素子20の製造工程においてごみの噛みこみ、電極40の成膜不良等によって、電極40とn側半導体層31、p側半導体層32とが電気的に接続されていない場合をいう。
導電性の液体50は、例えば水溶液である。液体50は、溶質の全部又は一部がイオン化して1μS/cm以上の導電率となっていればよい。液体50は、弱酸や弱アルカリの水溶液とすることが好ましい。例えば、クエン酸、または、アンモニアの何れかの水溶液とすることがより好ましい。これにより、電極40の腐食を低減することができる。
図3に示すように、第1撮像工程S11において、発光素子20は、液体50に少なくともn側電極41及びp側電極42を接触させた状態で撮像される。また、発光素子20は、p側接続電極44とp側導電層46との間まで液体50に接触させた状態で撮像されてもよいし、発光素子20の全てを液体50に接触させた状態で撮像されてもよい。
光60の発光ピーク波長は、対象物である発光素子20の吸収端波長よりも短波長であってもよいし、対象物である発光素子20の発光ピーク波長よりも短波長であってもよい。なお、発光素子20の発光ピーク波長とは、発光素子20の有する半導体構造体30が発する発光ピーク波長のことである。例えば、光60の発光ピーク波長は、400nm以上470nm未満である。例えば、発光素子20の発光ピーク波長が470nmである場合、470nmよりも短い光60を照射する。例えば、発光素子20の発光ピーク波長より10nm程度短い460nm以下の光60の発光ピーク波長を設定してもよい。これにより、後述する第1検査工程S12においてPL発光70の観察がしやすい。光60と、PL発光70と、の発光ピーク波長の差があることで、観察に必要な波長を、後述する第2フィルタ132、ダイクロイックミラー133によって抽出しやすい。光60は、n側半導体層31側から照射される。光60は、発光素子20全体に均一な強度で照射される。光60の放射照度は、特に限定されない。光60の放射照度は、例えば0.5W/cm2以上2W/cm2以下である。また、光60の照射時間は、光60の放射照度、後述する検査装置10の撮像時間によって、適宜設定することができる。光60の照射時間は、例えば0秒より大きければよい。製造工程を短縮する観点から照射時間は、1秒以下であってよい。
図4Aは、第1PL像71を模式的に示している。第1PL像71は、例えば、30個の素子領域35を有する。PL発光70が生じている場合は白色で、PL発光70が生じていない場合はドットで表されている。30個の素子領域35は、それぞれの位置を明らかにするために、行記号R1-R5及び列記号C1-C6を付している。30個の素子領域35のうち、R2C3、R4C5の位置にある2個の素子領域35は、白色で示されており、PL発光70が生じていることがわかる。その他の素子領域35は、ドットで示されており、PL発光70が生じていないことがわかる。図4Cは、第1PL像71の一部を拡大した写真である。図4Cは、中央の素子領域35においてPL発光70が生じている。第1PL像71は、PL発光70が生じている素子領域35の外周近くにおいて、PL発光70が生じている素子領域35の光の一部が漏れていることがある。
図1に示すように、第1撮像工程S11は、第1PL像を得る工程の前又は後に、発光素子20を短絡させず、かつ、光60を照射せずに撮像された、可視光画像を得る工程を備えてよい。可視光画像とは、発光素子20に撮像用の照明光として白色光等の可視光を照射して撮像された画像である。なお、この撮像用の照明光は、発光素子20を励起可能な光60を含んでもよいが、主に発光素子20を励起しない波長の光を含むものである。そのため、可視光画像は、第1PL像71、後述する第2PL像72とは異なるものである。可視光画像は素子領域35の境界が明瞭になるように撮像されることが好ましい。これにより、それぞれの素子領域の位置の特定が容易である。第1PL像71において素子領域35の境界が明瞭であれば、可視光画像を得る工程は省略してもよい。なお、図4Bは、可視光画像であるため、PL発光70が生じていないことを表すドットを付している。
第1PL像を得る工程は暗室で実施することが好ましい。可視光画像を得る工程は、第1PL像を得る工程を実施した暗室内にて照明をつけて実施することができるあるいは、暗室以外で実施することができる。
(第1検査工程)
第1検査工程S12は、第1撮像工程S11において得られた第1PL像71の明暗に基づいて、発光素子20の断線不良を検査する工程である。
第1検査工程S12は、第1撮像工程S11において得られた第1PL像71の明暗に基づいて、発光素子20の断線不良を検査する工程である。
図1に示すように、第1検査工程S12は、PL発光70が生じている素子領域35の位置を特定する工程と、特定された位置を記録する工程と、を備えている。位置を特定する工程は、図4A、4Cに示すように、PL発光70が生じている素子領域35を特定する工程である。第1PL像71においてPL発光70が生じている素子領域35は、断線不良が生じている領域であり、PL発光70が生じていない素子領域35は、断線不良が生じていない領域である。PL発光70が生じている部分は明るく見え、PL発光70が生じていない部分は暗く見える。これらの明暗に基づいて、断線不良が生じている素子領域35を特定する。特定された位置を記録する工程は、特定された素子領域35の位置を記録する工程である。図4Aに示す例においては、R2C3、R4C5に位置する素子領域35を断線不良として記録する。
第1撮像工程S11と第1検査工程S12は、複数の素子領域35の断線不良の検査を一括で行うことができる。そのため、検査時間を短縮することができる。例えば、素子領域35が小さい場合、それぞれの電極40にプローブを当てて検査をすると手間がかかり、また検査時間も長くなりやすい。素子領域35が小さい場合でも、第1撮像工程S11と第1検査工程S12を行うことで、簡易に断線不良を検査することができる。ここで素子領域35が小さいとは、素子領域35の外縁の一辺の大きさが100μm以下の場合、一辺の大きさが60μm以下の場合である。
(検査装置)
第1撮像工程S11と第1検査工程S12は、検査装置10を用いて行うことができる。図5に示すように、検査装置10は、光源部12と、フィルタ部13と、撮像部14と、を備えている。なお、検査装置10を用いて、後述する第2撮像工程S21、第2検査工程S22の工程も行うことができる。
第1撮像工程S11と第1検査工程S12は、検査装置10を用いて行うことができる。図5に示すように、検査装置10は、光源部12と、フィルタ部13と、撮像部14と、を備えている。なお、検査装置10を用いて、後述する第2撮像工程S21、第2検査工程S22の工程も行うことができる。
光源部12は、光60を発することのできる光源を有する。光源部12は、フォトルミネッセンスの励起光となる光60を発光素子20に照射する光源を有する。光60は、フィルタ部13を通り発光素子20に照射される。光源は、例えばLEDである。光源は、1個でも複数個でもよい。例えば、光源部12が複数の光源を有する場合、発光素子20から出る光の発光ピーク波長に合わせて光源を選択することができる。また、例えば、光源部12が1個の光源を有する場合、フィルタ部13によって、光源の発する光の一部を遮断し、選択された波長の光を照射することができる。
フィルタ部13は、特定の波長の光を遮る機能を有する光学フィルタである。フィルタ部13は、光60が通る第1フィルタ131と、発光素子20の発する光が通る第2フィルタ132と、ダイクロイックミラー133と、を有する。例えば、第1フィルタ131は、光源部12の光のうち、対象物である発光素子20の発光ピーク波長より長い波長の光を遮る。これにより、470nmより短い波長の光が発光素子20へ照射される。光源部12が対象物の発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長を有する場合、第1フィルタを備えていなくてもよい。ダイクロイックミラー133は、特定の波長の光を反射し、特定の波長の光より長波を透過させる。例えば、ダイクロイックミラー133は、発光ピーク波長が460nmである光60を反射し、発光素子20へ照射される。例えば、ダイクロイックミラー133は、発光ピーク波長が470nmであるPL発光70を透過させ、第2フィルタ132へ入射される。第2フィルタ132は、PL発光70のうち観察に不要な波長の光を遮る。これにより、後述する撮像部14は観察したい波長のPL発光70を撮像することができる。第1フィルタ131、第2フィルタ132、ダイクロイックミラー133は、励起光の波長又は検査対象の発光素子のPL光に応じて適宜選択することができる。
撮像部14は、PL発光70を撮像することのできる装置である。撮像部14によって撮像されることで、第1PL像、後述する第2PL像を得ることができる。撮像部14は、さらに、可視光画像も撮像することのできる装置であることが好ましい。撮像部14は、例えばカメラを有する。カメラは、例えば可視光カメラである。対象物である発光素子20の発光ピーク波長が紫外域または赤外域である場合、カメラは、紫外線カメラまたは赤外線カメラである。
検査装置10は、さらに、画像処理部15を備える。画像処理部15は、撮像部14と連動してデータ処理を行う装置である。第1撮像工程S11で得られた第1PL像71のデータは、撮像部14から画像処理部15に送られる。例えば、画像処理部15は、撮像部14によって得た第1PL像71もしくは可視光画像から発光素子20の外縁を判別し、発光素子20にアドレスを付与して位置を特定する、第1処理を行うことができる。アドレスは、例えば図4Aに示す行記号、列記号である。
また、予め定めた波長における明るさを発光素子20ごとに数値化し、その明るさの数値を予め設定された閾値と比較する、第2処理を行うことができる。画像処理部15は、例えば、各素子領域35の明るさを数値化し、その数値が予め定めた閾値よりも大きい場合にPL光を発していると判定することができる。第1処理にて付与されたアドレスと第2処理の判定結果とを照合し、明るさと位置の情報から断線不良の生じている素子領域35を特定する。また、画像処理部15は、断線不良と判定された素子領域35の位置を記録する。第2処理は、例えば、第1撮像工程S11を行った後、後述する第2撮像工程S21を行った後に行う。
また、検査装置10は、さらに、水槽101と、水槽101を支持するステージ102と、を備えている。なお、検査装置10は、発光素子20を搬送する搬送アーム103を備えていてもよい。なお、発光素子20は、検査装置10まで人間の手で搬送してもよい。
水槽101は、発光素子20が配置される部材である。水槽101内に、導電性の液体50が配置される。水槽101は、発光素子20のn側電極41及びp側電極42を水槽101内で水平に保持する保持具104を備えている。また、ステージ102は、保持具104によって固定された水槽101を水平面方向及び鉛直方向に移動させることができる。搬送アーム103は、例えば発光素子20を吸着することで搬送する。
図1に示すように、発光素子の検査方法S10は、第1撮像工程S11の前又は後に、第2撮像工程S21と、第2検査工程S22と、をさらに含むことができる。
(第2撮像工程)
第2撮像工程S21は、n側電極41及びp側電極42を導電性の液体50に電気的に接触させない状態で、発光素子20に光60を照射し、第2フォトルミネッセンス像72(以下、第2PL像72と略称する)を得る工程である。例えば、n側電極41とp側電極42とは大気中にあり、n側電極41とp側電極42とが電気的に短絡しない状態である。第2撮像工程S21では、液体50を用いずに発光素子20を撮像する。第2撮像工程S21における光60は、第1撮像工程S11と同様の光源を用い、かつ、同様の照射条件で照射する。
第2撮像工程S21は、n側電極41及びp側電極42を導電性の液体50に電気的に接触させない状態で、発光素子20に光60を照射し、第2フォトルミネッセンス像72(以下、第2PL像72と略称する)を得る工程である。例えば、n側電極41とp側電極42とは大気中にあり、n側電極41とp側電極42とが電気的に短絡しない状態である。第2撮像工程S21では、液体50を用いずに発光素子20を撮像する。第2撮像工程S21における光60は、第1撮像工程S11と同様の光源を用い、かつ、同様の照射条件で照射する。
第2撮像工程S21は、n側電極41とp側電極42とが電気的に短絡していない状態で光60を照射する。そのため、発光素子20の短絡不良を検査することができる。短絡不良の生じている素子領域35はPL発光70が生じていない。
図6は、第2PL像72を模式的に示している。30個の素子領域35のうち、R1C5及びR4C2の位置にある2個の素子領域35は白色で表されており、PL発光70が生じていることがわかる。その他の素子領域35は、ドットで表されており、PL発光70が生じていない。
(第2検査工程)
第2検査工程S22は、第2撮像工程S21において得られた第2PL像72の明暗に基づいて、発光素子20の短絡不良を検査する工程である。
第2検査工程S22は、第2撮像工程S21において得られた第2PL像72の明暗に基づいて、発光素子20の短絡不良を検査する工程である。
図1に示すように、第2検査工程S22は、PL発光70が生じていない素子領域35の位置を特定する工程と、特定された位置を記録する工程と、を備えている。位置を特定する工程は、図6に示すように、PL発光70が生じていない素子領域35を特定する工程である。第2PL像72において、PL発光70が生じていない素子領域35は短絡不良が生じている領域であり、PL発光70が生じている素子領域35は短絡不良が生じていない領域である。PL発光70が生じている部分は明るく見え、PL発光70が生じていない部分は暗く見える。これらの明暗に基づいて、短絡不良が生じている素子領域35を特定する。特定された位置を記録する工程は、特定された素子領域35の位置を記録する工程である。図6に示す例においては、R1C5及びR4C2に位置する素子領域35を短絡不良として記録する。
画像処理部15における処理は、基本的に第1撮像工程S11の処理と同様である。第2撮像工程S21で得られた第2PL像72のデータは、撮像部14から画像処理部15に送られる。画像処理部15は、例えば、各素子領域35の明るさを数値化し、その数値が予め定めた閾値よりも小さい場合にPL光を発していないと判定することができる。第1処理にて付与されたアドレスと第2処理の判定結果とを照合し、明るさと位置の情報から短絡不良を特定する。また、画像処理部15は、短絡不良と判定された素子領域35の位置を記録する。
なお、第1検査工程S12、第2検査工程S22における断線不良又は短絡不良の判定は、画像処理部15によらず、人が目視で第1PL像71又は第2PL像72を判定してもよい。この場合、人が、判定結果を画像処理部15に入力して、記録してもよい。
[発光素子の製造方法]
次に、実施形態に係る発光素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
次に、実施形態に係る発光素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図7に示すように、発光素子の製造方法S30は、n側半導体層31と、n側半導体層31の上に配置された活性層33と、活性層33上に配置されたp側半導体層32と、を含む半導体構造体30と、n側電極41及びp側電極42を含む電極40と、を備えた発光素子20を準備する準備工程S31と、発光素子の検査方法S10による選別工程と、を含む。選別工程は、第1選別工程S32Aを少なくとも含む。また、選別工程は、第2選別工程S32Bをさらに含むことができる。さらに、発光素子の製造方法S30は、個片化工程S33と、光取出し面形成工程S34と、支持基板除去工程S35と、を含むことができる。
(準備工程)
準備工程S31は、半導体構造体30及び電極40を備えた発光素子20を準備する工程である。図8Aに示すように、発光素子の検査方法S10で説明した発光素子20を準備する。図8Aは、図2Cと同様に、第1素子領域35Aの領域と接続領域31Eとの境界、第2素子領域35Bの領域と接続領域31Eとの境界を、それぞれ2点鎖線で示している。
準備工程S31は、半導体構造体30及び電極40を備えた発光素子20を準備する工程である。図8Aに示すように、発光素子の検査方法S10で説明した発光素子20を準備する。図8Aは、図2Cと同様に、第1素子領域35Aの領域と接続領域31Eとの境界、第2素子領域35Bの領域と接続領域31Eとの境界を、それぞれ2点鎖線で示している。
(第1選別工程)
第1選別工程S32Aは、準備した発光素子20に対して第1撮像工程S11を行う工程である。
第1選別工程S32Aは、準備した発光素子20に対して第1撮像工程S11を行う工程である。
(個片化工程)
個片化工程S33は、隣り合う素子領域35を個片化する工程である。
個片化工程S33は、隣り合う素子領域35を個片化する工程である。
まず、図8Bに示すように、第1撮像工程S11の後、接着層220を介して、発光素子20の電極40側と、支持基板B2とが向かい合うように接合し、成長基板B1を除去する。接着層220は、n側導電層45、p側導電層46、絶縁層210を覆っている。接着層220は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、又はポリイミド樹脂である。成長基板B1は、レーザリフトオフ法、研削、研磨、エッチング等の方法によって除去することができる。成長基板B1がサファイア基板である場合、レーザリフトオフ法によって除去することが好ましい。
次に、図8Cに示すように、成長基板B1を除去することで露出したn側半導体層31の表面311を、ケミカルメカニカルポリッシング法によって研磨する。研磨は、接続領域31Eを除去するように行うことが好ましい。絶縁層210の一部、接着層220を研磨してよい。これにより、隣り合う素子領域35が連続しない状態となり、発光素子20が個片化される。以下、個片化された発光素子20を発光素子21と称する。
(光取出し面形成工程)
光取出し面形成工程S34は、n側半導体層31の表面311を粗面化して光取出し面を形成する工程である。
光取出し面形成工程S34は、n側半導体層31の表面311を粗面化して光取出し面を形成する工程である。
図8Dに示すように、n側半導体層31の表面311の外縁に第1保護層231を形成する。第1保護層231は、絶縁層210の端部も覆うように形成される。図8Eに示すように、第1保護層231は、n側半導体層31の表面311へ枠状に配置される。第1保護層231は、例えばシリコン酸化膜である。第1保護層231は、例えばスパッタ法によって表面311の全面に形成される。表面311の外周部以外の第1保護層231は、図示しないレジストマスクを用いた反応性イオンエッチング法により除去される。
n側半導体層31の表面311を粗面化する。図8Dに示すように、第1保護層231から露出しているn側半導体層31の表面311に粗面を形成する。光取出し面となるn側半導体層31の表面311を粗面化することで、光取出し効率を向上させることができる。表面311の粗面化は、例えば反応性イオンエッチング法、ウェットエッチング法を用いることができる。表面311の粗面化は、表面311の外周部以外の第1保護層231を除去した際に用いたレジストマスクを、表面311の外周部の第1保護層231上に残した状態で行うことができる。
図8Dに示すように、粗面化されたn側半導体層31を覆うように第2保護層232を配置する。第2保護層232は、第1保護層231上に配置してもよいし、配置されなくてもよい。第2保護層232は、例えばシリコン酸化膜である。第2保護層232は、例えばスパッタ法で形成することができる。
第2保護層232を形成した後、個片化された発光素子21の間に位置する接着層220の一部を除去する。これにより、図8Dに示すように、半導体構造体30の側面に位置する絶縁層210が、接着層220の一部から露出される。また、複数の発光素子21は、支持基板B2上において空間を隔てて互いに分離される。
(第2選別工程)
第2選別工程S32Bは、良品及び不良品を区別して選別する工程である。第2選別工程S32Bは、発光素子21に対して第2撮像工程S21を行う工程と、第1検査工程S12及び第2検査工程S22を行う工程と、を含む。
第2選別工程S32Bは、良品及び不良品を区別して選別する工程である。第2選別工程S32Bは、発光素子21に対して第2撮像工程S21を行う工程と、第1検査工程S12及び第2検査工程S22を行う工程と、を含む。
第1検査工程S12及び第2検査工程S22によって、断線不良又は短絡不良の発光素子21が特定され、記録される。記録した検査結果をもとに、例えば、後述する支持基板除去工程S35後に不良品を除去する。なお、図7では、第2撮像工程S21は、光取出し面形成工程S34の後に行っているが、第1選別工程S32Aにおいて第1撮像工程S11の前又は後に行ってもよく、個片化工程S33と光取出し面形成工程S34との間に行ってもよい。
(支持基板除去工程)
支持基板除去工程S35は、支持基板B2及び接着層220を除去する工程である。図8Fに示すように、発光素子21は、支持基板B2及び接着層220が除去されて、n側導電層45、p側導電層46が露出している。支持基板B2は、支持基板B2の接着層220と向かい合う面とは反対側の面側からレーザー光を照射することで、接着層220の一部が除去され、発光素子21を支持基板B2から取り外すことができる。支持基板B2から取り外された発光素子21は、粘着性のある別の支持基板に第2保護層232側の面を接合する。そして、発光素子21に残った接着層220を除去し、n側導電層45、p側導電層46を露出させる。なお、発光素子21は、別の支持基板に接合された後、支持基板B2から取り外されてもよい。発光素子21に残った接着層220は、例えば反応性イオンエッチング法によって除去することができる。
支持基板除去工程S35は、支持基板B2及び接着層220を除去する工程である。図8Fに示すように、発光素子21は、支持基板B2及び接着層220が除去されて、n側導電層45、p側導電層46が露出している。支持基板B2は、支持基板B2の接着層220と向かい合う面とは反対側の面側からレーザー光を照射することで、接着層220の一部が除去され、発光素子21を支持基板B2から取り外すことができる。支持基板B2から取り外された発光素子21は、粘着性のある別の支持基板に第2保護層232側の面を接合する。そして、発光素子21に残った接着層220を除去し、n側導電層45、p側導電層46を露出させる。なお、発光素子21は、別の支持基板に接合された後、支持基板B2から取り外されてもよい。発光素子21に残った接着層220は、例えば反応性イオンエッチング法によって除去することができる。
図9は、接着層220を除去した発光素子21をn側導電層45及びp側導電層46の側から見た斜視図である。なお、図9は、図8Fに示すn側導電層45、p側導電層46、絶縁層210、それぞれの凹凸の一部を省略して概略を例示している。
発光素子の製造方法S30は、発光素子の製造工程の各段階で、断線不良の検査を行うことができる。これにより、良品の発光素子21を発光装置に組み込むことができる。そのため、歩留まりを向上させることができる。
なお、第1検査工程S12と第2検査工程S22とは、分けて行ってもよい。第1検査工程S12は、第1撮像工程S11の後に行うことができる。第2検査工程S22は、第2撮像工程S21の後に行うことができる。
本発明の実施形態は、以下の検査方法及び製造方法を含む。
[項1]
n側半導体層と、p側半導体層と、前記n側半導体層と前記p側半導体層との間に配置された活性層と、を含む半導体構造体と、n側電極及びp側電極を含む電極と、を含む発光素子の検査方法であって、
前記n側電極及び前記p側電極を導電性の液体に電気的に接触させた状態で、前記発光素子に光を照射し、第1フォトルミネッセンス像を得る第1撮像工程と、
前記第1撮像工程において、得られた前記第1フォトルミネッセンス像の明暗に基づいて、前記発光素子の断線不良を検査する第1検査工程と、を含む発光素子の検査方法。
[項2]
前記第1撮像工程の前又は後に、前記n側電極及び前記p側電極を導電性の液体に電気的に接触させない状態で、前記発光素子に前記光を照射し、第2フォトルミネッセンス像を得る第2撮像工程と、
前記第2撮像工程において得られた前記第2フォトルミネッセンス像の明暗に基づいて、前記発光素子の短絡不良を検査する、第2検査工程と、をさらに含む項1に記載の発光素子の検査方法。
[項3]
前記導電性の液体は、水溶液である、項1又は項2に記載の発光素子の検査方法。
[項4]
前記水溶液は、クエン酸、または、アンモニアの何れか1つを含む、項3に記載の発光素子の検査方法。
[項5]
前記発光素子に照射する前記光の発光ピーク波長は、400nm以上470nm未満である項1から項4の何れか一項に記載の発光素子の検査方法。
[項6]
n側半導体層と、n側半導体層の上に配置された活性層と、前記活性層上に配置されたp側半導体層と、を含む半導体構造体と、n側電極及びp側電極を含む電極と、を備えた発光素子を準備する準備工程と、
項1から項5の何れか一項に記載の発光素子の検査方法による選別工程と、を含む、発光素子の製造方法。
[項7]
前記準備工程において、前記半導体構造体は、互いに離隔した複数の素子領域を有し、
前記複数の素子領域は、それぞれ、前記n側半導体層、前記活性層、及び、前記p側半導体層を含む、項6に記載の発光素子の製造方法。
[項8]
前記準備工程において、前記複数の素子領域は、少なくとも第1素子領域と、前記第1素子領域と隣り合う第2素子領域と、を含み、
前記第1素子領域のn側半導体層と、前記第2素子領域のn側半導体層と、は、接続領域を介して連続している、項6又は項7に記載の発光素子の製造方法。
[項1]
n側半導体層と、p側半導体層と、前記n側半導体層と前記p側半導体層との間に配置された活性層と、を含む半導体構造体と、n側電極及びp側電極を含む電極と、を含む発光素子の検査方法であって、
前記n側電極及び前記p側電極を導電性の液体に電気的に接触させた状態で、前記発光素子に光を照射し、第1フォトルミネッセンス像を得る第1撮像工程と、
前記第1撮像工程において、得られた前記第1フォトルミネッセンス像の明暗に基づいて、前記発光素子の断線不良を検査する第1検査工程と、を含む発光素子の検査方法。
[項2]
前記第1撮像工程の前又は後に、前記n側電極及び前記p側電極を導電性の液体に電気的に接触させない状態で、前記発光素子に前記光を照射し、第2フォトルミネッセンス像を得る第2撮像工程と、
前記第2撮像工程において得られた前記第2フォトルミネッセンス像の明暗に基づいて、前記発光素子の短絡不良を検査する、第2検査工程と、をさらに含む項1に記載の発光素子の検査方法。
[項3]
前記導電性の液体は、水溶液である、項1又は項2に記載の発光素子の検査方法。
[項4]
前記水溶液は、クエン酸、または、アンモニアの何れか1つを含む、項3に記載の発光素子の検査方法。
[項5]
前記発光素子に照射する前記光の発光ピーク波長は、400nm以上470nm未満である項1から項4の何れか一項に記載の発光素子の検査方法。
[項6]
n側半導体層と、n側半導体層の上に配置された活性層と、前記活性層上に配置されたp側半導体層と、を含む半導体構造体と、n側電極及びp側電極を含む電極と、を備えた発光素子を準備する準備工程と、
項1から項5の何れか一項に記載の発光素子の検査方法による選別工程と、を含む、発光素子の製造方法。
[項7]
前記準備工程において、前記半導体構造体は、互いに離隔した複数の素子領域を有し、
前記複数の素子領域は、それぞれ、前記n側半導体層、前記活性層、及び、前記p側半導体層を含む、項6に記載の発光素子の製造方法。
[項8]
前記準備工程において、前記複数の素子領域は、少なくとも第1素子領域と、前記第1素子領域と隣り合う第2素子領域と、を含み、
前記第1素子領域のn側半導体層と、前記第2素子領域のn側半導体層と、は、接続領域を介して連続している、項6又は項7に記載の発光素子の製造方法。
10 検査装置
12 光源部
13 フィルタ部
14 撮像部
15 画像処理部
20、21発光素子
30 半導体構造体
31 n側半導体層
32 p側半導体層
33 活性層
34 透光層
35 素子領域
40 電極
41 n側電極
42 p側電極
50 液体
60 光
71 第1PL像
72 第2PL像
101 水槽
102 ステージ
103 搬送アーム
104 保持具
210 絶縁層
220 接着層
B1 成長基板
B2 支持基板
S10 発光素子の検査方法
S11 第1撮像工程
S12 第1検査工程
S21 第2撮像工程
S22 第2検査工程
S30 発光素子の製造方法
S31 準備工程
S32A 第1選別工程
S32B 第2選別工程
S33 個片化工程
S34 光取出し面形成工程
S35 支持基板除去工程
12 光源部
13 フィルタ部
14 撮像部
15 画像処理部
20、21発光素子
30 半導体構造体
31 n側半導体層
32 p側半導体層
33 活性層
34 透光層
35 素子領域
40 電極
41 n側電極
42 p側電極
50 液体
60 光
71 第1PL像
72 第2PL像
101 水槽
102 ステージ
103 搬送アーム
104 保持具
210 絶縁層
220 接着層
B1 成長基板
B2 支持基板
S10 発光素子の検査方法
S11 第1撮像工程
S12 第1検査工程
S21 第2撮像工程
S22 第2検査工程
S30 発光素子の製造方法
S31 準備工程
S32A 第1選別工程
S32B 第2選別工程
S33 個片化工程
S34 光取出し面形成工程
S35 支持基板除去工程
Claims (8)
- n側半導体層と、p側半導体層と、前記n側半導体層と前記p側半導体層との間に配置された活性層と、を含む半導体構造体と、n側電極及びp側電極を含む電極と、を含む発光素子の検査方法であって、
前記n側電極及び前記p側電極を導電性の液体に電気的に接触させた状態で、前記発光素子に光を照射し、第1フォトルミネッセンス像を得る第1撮像工程と、
前記第1撮像工程において、得られた前記第1フォトルミネッセンス像の明暗に基づいて、前記発光素子の断線不良を検査する第1検査工程と、を含む発光素子の検査方法。 - 前記第1撮像工程の前又は後に、前記n側電極及び前記p側電極を導電性の液体に電気的に接触させない状態で、前記発光素子に前記光を照射し、第2フォトルミネッセンス像を得る第2撮像工程と、
前記第2撮像工程において得られた前記第2フォトルミネッセンス像の明暗に基づいて、前記発光素子の短絡不良を検査する、第2検査工程と、をさらに含む請求項1に記載の発光素子の検査方法。 - 前記導電性の液体は、水溶液である、請求項1に記載の発光素子の検査方法。
- 前記水溶液は、クエン酸、または、アンモニアの何れか1つを含む、請求項3に記載の発光素子の検査方法。
- 前記発光素子に照射する前記光の発光ピーク波長は、400nm以上470nm未満である請求項1に記載の発光素子の検査方法。
- n側半導体層と、n側半導体層の上に配置された活性層と、前記活性層上に配置されたp側半導体層と、を含む半導体構造体と、n側電極及びp側電極を含む電極と、を備えた発光素子を準備する準備工程と、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の発光素子の検査方法による選別工程と、を含む、発光素子の製造方法。 - 前記準備工程において、前記半導体構造体は、互いに離隔した複数の素子領域を有し、
前記複数の素子領域は、それぞれ、前記n側半導体層、前記活性層、及び、前記p側半導体層を含む、請求項6に記載の発光素子の製造方法。 - 前記準備工程において、前記複数の素子領域は、少なくとも第1素子領域と、前記第1素子領域と隣り合う第2素子領域と、を含み、
前記第1素子領域のn側半導体層と、前記第2素子領域のn側半導体層と、は、接続領域を介して連続している、請求項7に記載の発光素子の製造方法。
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