JP4883991B2 - Laser lift-off method and laser lift-off device - Google Patents
Laser lift-off method and laser lift-off device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4883991B2 JP4883991B2 JP2005342734A JP2005342734A JP4883991B2 JP 4883991 B2 JP4883991 B2 JP 4883991B2 JP 2005342734 A JP2005342734 A JP 2005342734A JP 2005342734 A JP2005342734 A JP 2005342734A JP 4883991 B2 JP4883991 B2 JP 4883991B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- laser
- gan
- crystal layer
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 53
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 50
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 26
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 117
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 42
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 33
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 31
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 13
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 12
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 9
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910009372 YVO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QBJCZLXULXFYCK-UHFFFAOYSA-N magnesium;cyclopenta-1,3-diene Chemical compound [Mg+2].C1C=CC=[C-]1.C1C=CC=[C-]1 QBJCZLXULXFYCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- VCZQFJFZMMALHB-UHFFFAOYSA-N tetraethylsilane Chemical compound CC[Si](CC)(CC)CC VCZQFJFZMMALHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000927 Ge alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Au] Chemical compound [Ge].[Au] BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- -1 gallium nitride (GaN) compound Chemical class 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
本発明は、基板上に形成された結晶層をレーザーで剥離させるレーザーリフトオフ法と、そのような方法に適したレーザーを具備するレーザーリフトオフ装置に関する。 The present invention relates to a laser lift-off method in which a crystal layer formed on a substrate is peeled off by a laser, and a laser lift-off device including a laser suitable for such a method.
窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体により形成される半導体発光素子の製造方法の製造プロセスにおいて、サファイア基板上に形成されたＧａＮ系化合物結晶層を該サファイア基板の裏面からレーザー光を照射することにより剥離するレーザーリフトオフ技術が知られている。 In a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor light emitting device formed of a gallium nitride (GaN) compound semiconductor, a GaN compound crystal layer formed on a sapphire substrate is peeled off by irradiating a laser beam from the back surface of the sapphire substrate. Laser lift-off technology is known.
例えば、サファイア基板上にＧａＮ層を形成し、該サファイア基板の裏面からレーザー光を照射することにより、ＧａＮ層を形成するＧａＮが分解され、該ＧａＮ層からサファイア基板を剥離する技術が開示されている（特許文献１）。しかし、特許文献１は、照射するレーザー光の照射密度及びＧａＮ層に吸収され易い波長のレーザー光を例示するに止まっている。また、サファイア基板からＧａＮ系化合物結晶層を効率よく剥離するために、レーザー光の１ショットあたりの面積を大きくし、順次サファイア基板とＧａＮ系化合物結晶層の界面にレーザー光を照射することにより、スループット良くＧａＮ系化合物結晶層を剥離することも行われている。 For example, a technique is disclosed in which a GaN layer is formed on a sapphire substrate, and laser light is irradiated from the back surface of the sapphire substrate to decompose GaN forming the GaN layer and to peel the sapphire substrate from the GaN layer. (Patent Document 1). However, Patent Document 1 only exemplifies laser light having a wavelength that is easily absorbed by the irradiation density of the laser light to be irradiated and the GaN layer. Also, in order to efficiently peel the GaN-based compound crystal layer from the sapphire substrate, the area per shot of the laser beam is increased, and the laser beam is sequentially irradiated to the interface between the sapphire substrate and the GaN-based compound crystal layer, The GaN-based compound crystal layer is also peeled off with high throughput.
ところで、サファイア基板上に形成されたＧａＮ系化合物結晶層を当該サファイア基板の裏面からレーザー光を照射することにより剥離するためには、ＧａＮ系化合物をＧａとＮ2に分解するために必要な閾値以上の照射エネルギーを有するレーザー光を照射する必要がある。ここで、レーザー光を照射した際には、ＧａＮが分解することによりＮ2ガスが発生することから、当該ＧａＮ層にせん断応力が加わり、当該レーザー光の照射領域の境界部において、クラックが生じる場合がある。例えば、図１に示すように、レーザー光の照射領域が点形状または円形状である場合、レーザー光の照射領域の境界が凹凸構造化し、その周辺にクラックが発生してしまう問題がある。特に、数μｍ以下の厚みのＧａＮ系化合物結晶層を用いて素子を形成する場合には、Ｇａ系化合物結晶層がＮ2ガス発生によるせん断応力に耐えるための十分な強度を有しない場合もあり、剥離後の表面が凹凸化し、容易にクラックが発生してしまう。さらに、ＧａＮ系化合物結晶層のみならず、その上に形成された結晶層にクラックが伝播し、素子そのものが破壊されてしまう場合もあり、微小なサイズの素子を形成する際の問題となっている。クラックが発生した場合、素子が所要の性能を発揮できないことになり、アブレーションにより基板から剥離して形成される素子の歩留まりの低下に繋がる。 By the way, in order to peel the GaN-based compound crystal layer formed on the sapphire substrate by irradiating laser light from the back surface of the sapphire substrate, a threshold necessary for decomposing the GaN-based compound into Ga and N 2 is required. It is necessary to irradiate a laser beam having the above irradiation energy. Here, when irradiating a laser beam, N 2 gas is generated by the decomposition of GaN, so that a shear stress is applied to the GaN layer, and a crack is generated at the boundary of the irradiation region of the laser beam. There is a case. For example, as shown in FIG. 1, when the laser light irradiation area is a dot shape or a circular shape, there is a problem that the boundary of the laser light irradiation area has an uneven structure and cracks are generated in the periphery thereof. In particular, when an element is formed using a GaN-based compound crystal layer having a thickness of several μm or less, the Ga-based compound crystal layer may not have sufficient strength to withstand shear stress due to N 2 gas generation. The surface after peeling becomes uneven, and cracks are easily generated. Furthermore, cracks propagate not only to the GaN-based compound crystal layer but also to the crystal layer formed thereon, and the device itself may be destroyed, which is a problem when forming a micro-sized device. Yes. When a crack occurs, the element cannot exhibit the required performance, leading to a decrease in the yield of the element formed by peeling from the substrate by ablation.
したがって、本発明は、上述の問題点を鑑み、基板上に形成された結晶層にクラックを生じさせることなく、該基板から、平坦な剥離面を有する結晶層を剥離することができる剥離方法と、そのような方法に適したレーザーを具備する剥離装置を提供することを目的とする。 Accordingly, in view of the above-described problems, the present invention provides a peeling method capable of peeling a crystal layer having a flat peeling surface from the substrate without causing cracks in the crystal layer formed on the substrate. An object of the present invention is to provide a peeling apparatus equipped with a laser suitable for such a method.
本発明は、基板上に形成された結晶層に該基板側からレーザー光を照射することにより該結晶層を剥離するレーザーリフトオフ法であって、該レーザー光を楕円形にして照射することを特徴とする方法を提供する。さらに本発明は、上記方法に適したレーザーリフトオフ装置であって、該レーザー光を楕円形にする手段を具備した装置を提供する。 The present invention is a laser lift-off method in which a crystal layer formed on a substrate is irradiated with a laser beam from the substrate side to peel off the crystal layer, and the laser beam is irradiated in an elliptical shape. To provide a method. Furthermore, the present invention provides a laser lift-off device suitable for the above-described method, which is provided with means for making the laser beam elliptical.
本発明によると、基板上に形成された結晶層にレーザー光を楕円形にして照射することにより、レーザー光の光強度分布がなだらかになり、レーザー光が照射された領域の境界部における急激な結晶層の分解を抑制することができるため、剥離面を平坦化し、ひいてはクラックの発生を低減することが可能となる。 According to the present invention, by irradiating the crystal layer formed on the substrate with the laser beam in an elliptical shape, the light intensity distribution of the laser beam becomes gentle, and the laser light is irradiated at the boundary portion of the region. Since the decomposition of the crystal layer can be suppressed, it is possible to flatten the peeling surface and thereby reduce the occurrence of cracks.
本発明によると、基板上に形成された結晶層にレーザー光を照射するに際し、該レーザー光を楕円形にして照射する。レーザー光を楕円形にする手段の一例として、シリンドリカルレンズを使用した場合を図２に示す。シリンドリカルレンズによりレーザー光を集光することにより、レーザー光が楕円形になり、その長軸（ｙ軸）方向における光強度分布が、当該短軸（ｘ軸）方向よりなだらかになる。したがって、このように楕円形レーザー光と基板とを、当該楕円の長軸（ｙ軸）方向と略直交する方向（ｘ軸方向）において相対移動させることにより、基板上のレーザー照射領域と非照射領域との境界付近における光強度分布がなだらかになる。このため該境界付近における結晶層の急激な分解が抑制され、よって剥離面を平坦化し、かつ、クラックの発生を低減することができる。 According to the present invention, when irradiating a crystal layer formed on a substrate with laser light, the laser light is irradiated in an elliptical shape. FIG. 2 shows a case where a cylindrical lens is used as an example of means for making the laser beam elliptical. By condensing the laser beam by the cylindrical lens, the laser beam becomes elliptical, and the light intensity distribution in the major axis (y-axis) direction becomes gentler than the minor axis (x-axis) direction. Therefore, the laser irradiation region and the non-irradiation on the substrate are thus moved by relatively moving the elliptical laser beam and the substrate in a direction (x-axis direction) substantially orthogonal to the major axis (y-axis) direction of the ellipse. The light intensity distribution near the boundary with the region becomes gentle. For this reason, rapid decomposition of the crystal layer in the vicinity of the boundary is suppressed, and thus the peeled surface can be flattened and the occurrence of cracks can be reduced.
従来法により凸レンズを用いてレーザー光を集光した場合、図１に示したように、ｘ軸、ｙ軸のいずれの方向においても光強度分布が急峻となる。このため基板上のレーザー照射領域と非照射領域との境界付近において、結晶層が分解する際に大きな応力が発生し、剥離面が凹凸化し、クラックが発生しやすい。また、集光レンズを用いることなくデフォーカスしたレーザー光を照射した場合には、レーザー剥離可能な閾値は変化しないのに対して一度にレーザー照射される面積が増加するため、単位時間あたりの放熱が追いつかないことにより良好な剥離が損なわれ得る。本発明によりレーザー光を楕円形にして照射することにより、クラックのない平坦な剥離面を得ることが可能となる。 When laser light is condensed using a convex lens according to the conventional method, the light intensity distribution becomes steep in both the x-axis and y-axis directions as shown in FIG. For this reason, in the vicinity of the boundary between the laser irradiation region and the non-irradiation region on the substrate, a large stress is generated when the crystal layer is decomposed, the peeling surface becomes uneven, and cracks are likely to occur. Also, when defocused laser light is irradiated without using a condenser lens, the laser detachable threshold does not change, but the area irradiated with laser increases at the same time, so heat dissipation per unit time Good peeling can be impaired by not catching up. By irradiating the laser beam in an elliptical shape according to the present invention, it is possible to obtain a flat peeled surface without cracks.
上述したように、本発明による効果は、レーザー光を楕円形にしたことにより得られるが、特に楕円形の長軸の短軸に対する比率が１０以上、好ましくは１００以上である場合に、これが顕著となる。 As described above, the effect of the present invention can be obtained by making the laser beam elliptical, and this is particularly remarkable when the ratio of the major axis of the elliptical to the minor axis is 10 or more, preferably 100 or more. It becomes.
図３に、固定光学系を用いたレーザーリフトオフ装置の模式図を示す。図３に示した装置は、レーザー発振器１、ＬＥＤ２、ＸＹステージ３、ステージ駆動部４、ビームエキスパンダ５、柱状レンズ６、集光レンズ７、ＣＣＤカメラ８、ダイクロイックミラー９および反射鏡１０を含む。レーザー発振器１から放出されたレーザービーム１２は、ビームエキスパンダ５、柱状レンズ６、ダイクロイックミラー９および集光レンズ７を介して集光レーザービーム１３となり、ステージ駆動部４により移動するＸＹステージ３上のＬＥＤ２の全面を照射する。柱状レンズ６と集光レンズ７を組み合わせることにより、焦点距離をｘ方向とｙ方向とで異なるようにし、例えばｘ方向において強くフォーカスされ、ｙ方向にはデフォーカスされた楕円形レーザー光を形成することができる。 FIG. 3 shows a schematic diagram of a laser lift-off device using a fixed optical system. The apparatus shown in FIG. 3 includes a laser oscillator 1, an LED 2, an XY stage 3, a stage drive unit 4, a beam expander 5, a columnar lens 6, a condenser lens 7, a CCD camera 8, a dichroic mirror 9 and a reflecting mirror 10. . A laser beam 12 emitted from the laser oscillator 1 becomes a condensed laser beam 13 via a beam expander 5, a columnar lens 6, a dichroic mirror 9, and a condenser lens 7, and moves on an XY stage 3 that is moved by a stage driving unit 4. The entire surface of the LED 2 is irradiated. By combining the columnar lens 6 and the condensing lens 7, the focal length is made different between the x direction and the y direction, for example, an elliptical laser beam that is strongly focused in the x direction and defocused in the y direction is formed. be able to.
図４に、ビームスキャナを用いたレーザーリフトオフ装置の模式図を示す。図４に示した装置は、レーザー発振器１、ＬＥＤ２、ＸＹステージ３、ステージ駆動部４、ビームエキスパンダ５、柱状レンズ６、ＣＣＤカメラ８、反射鏡１０、ガルバノスキャナ１１およびｆθレンズ１４を含む。レーザー発振器１から放出されたレーザービーム１２は、ビームエキスパンダ５、柱状レンズ６、反射鏡１０、ガルバノスキャナ１１およびｆθレンズ１４を介して集光レーザービーム１３となり、ステージ駆動部４により移動するＸＹステージ３上のＬＥＤ２の全面を照射する。柱状レンズ６とｆθレンズ１４を組み合わせることにより、焦点距離をｘ方向とｙ方向とで異なるようにし、例えばｘ方向において強くフォーカスされ、ｙ方向にはデフォーカスされた楕円形レーザー光を形成することができる。 FIG. 4 is a schematic diagram of a laser lift-off device using a beam scanner. The apparatus shown in FIG. 4 includes a laser oscillator 1, LED 2, XY stage 3, stage drive unit 4, beam expander 5, columnar lens 6, CCD camera 8, reflecting mirror 10, galvano scanner 11, and fθ lens 14. A laser beam 12 emitted from the laser oscillator 1 becomes a condensed laser beam 13 via a beam expander 5, a columnar lens 6, a reflecting mirror 10, a galvano scanner 11, and an fθ lens 14, and is moved by an stage drive unit 4. The entire surface of the LED 2 on the stage 3 is irradiated. By combining the columnar lens 6 and the fθ lens 14, the focal length is made different in the x direction and the y direction, for example, an elliptical laser beam that is strongly focused in the x direction and defocused in the y direction is formed. Can do.
本発明に用いられるレーザー発振器としては、結晶層を分解することにより基板から剥離することができるものであれば、いずれのレーザー発振器を用いることができる。そのようなレーザー発振器の例として、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーおよびＹＶＯ４レーザーを挙げることができる。また、レーザー光はパルス光として照射することができ、その場合の周波数としては０．１〜１００ｋＨｚ程度（あるいはパルス長としては１〜１００ナノ秒程度）を使用することができる。 As the laser oscillator used in the present invention, any laser oscillator can be used as long as it can be separated from the substrate by decomposing the crystal layer. Examples of such a laser oscillator include a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an Nd: YAG laser, and a YVO4 laser. Laser light can be irradiated as pulsed light, and the frequency in that case can be about 0.1 to 100 kHz (or the pulse length is about 1 to 100 nanoseconds).
基板としては、結晶層が良好に形成でき、かつ、結晶層を分解するために適用な波長のレーザー光を透過するもの、例えばサファイア基板、窒化アルミニウム基板等、を用いることができる。本実施態様では、ＧａＮ系化合物の結晶層を良好に成長させることができるように主面がＣ面であるサファイア基板を用いている。また、本実施態様では、サファイア基板の表面にＧａＮ系化合物の結晶層が形成されている。この結晶層の成長方法は、種々の気相成長方法を挙げることができ、例えば、有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ（ＭＯＶＰＥ）法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などの気相成長法や、ハイドライト気相成長法（ＨＶＰＥ法）等を用いることができる。その中でもＭＯＣＶＤ法によると、迅速に結晶性の良好なものを得ることができる。ＭＯＣＶＤ法では、ＧａソースとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＥＧ（トリエチルガリウム）などのアルキル金属化合物が多く使用され、窒素源としては、アンモニア、ヒドラジンなどのガスが使用される。また、結晶層がｎ型或いはｐ型の導電性を有するようにＳｉ、Ｍｇがドープされていても良い。ここで、結晶層の厚みは、微小な素子を形成可能な程度の厚みを有しており、例えば３μｍの厚みとなるように結晶層が形成される。また、結晶層上に素子を構成する別の結晶層や電極層が形成されていても良く、結晶層上に形成される別の結晶層を複数層形成しておくこともできる。 As the substrate, a substrate that can satisfactorily form a crystal layer and transmits laser light having a wavelength suitable for decomposing the crystal layer, such as a sapphire substrate or an aluminum nitride substrate, can be used. In this embodiment, a sapphire substrate whose principal surface is a C-plane is used so that a crystal layer of a GaN-based compound can be favorably grown. In this embodiment, a GaN compound crystal layer is formed on the surface of the sapphire substrate. Examples of the crystal layer growth method include various vapor phase growth methods, for example, vapor phase growth such as organometallic compound vapor phase growth method (MOCVD (MOVPE) method) and molecular beam epitaxy method (MBE method). Or hydride vapor phase epitaxy (HVPE method) or the like can be used. Among them, the MOCVD method can quickly obtain a crystal with good crystallinity. In the MOCVD method, alkyl metal compounds such as TMG (trimethyl gallium) and TEG (triethyl gallium) are often used as the Ga source, and gases such as ammonia and hydrazine are used as the nitrogen source. Further, Si and Mg may be doped so that the crystal layer has n-type or p-type conductivity. Here, the thickness of the crystal layer is such that a minute element can be formed. For example, the crystal layer is formed to have a thickness of 3 μm. Further, another crystal layer or an electrode layer constituting the element may be formed on the crystal layer, and a plurality of other crystal layers formed on the crystal layer may be formed.
このようにＧａＮ系化合物の結晶層の上に発光素子（ＬＥＤ）を構成した積層構造体１００の例を図５に示す。サファイア基板１１０の上に、順に、剥離層としてのＧａＮ系化合物結晶層１２０、ｎ型ＡｌＧａＮ層１３０、ＡｌＧａＮ系量子井戸活性層１４０、ｐ型ＡｌＧａＮ層１５０、ｐ型ＧａＮ層１６０、ｐ電極層１７０、導電性接着剤層１８０および導電性支持体１９０が積層されている。ｎ型ＡｌＧａＮ層１３０から導電性接着剤層１８０までがＬＥＤ構造部２００を構成する。 FIG. 5 shows an example of a laminated structure 100 in which a light emitting element (LED) is formed on a crystal layer of a GaN-based compound as described above. On the sapphire substrate 110, a GaN-based compound crystal layer 120, an n-type AlGaN layer 130, an AlGaN-based quantum well active layer 140, a p-type AlGaN layer 150, a p-type GaN layer 160, and a p-electrode layer 170 are sequentially formed as a release layer. The conductive adhesive layer 180 and the conductive support 190 are laminated. The n-type AlGaN layer 130 to the conductive adhesive layer 180 constitute the LED structure 200.
剥離層としてのＧａＮ系化合物結晶層１２０は、レーザー照射により融解除去されることの他、サファイア基板１１０とＧａＮ系化合物結晶層１２０の上に成長させるｎ型ＡｌＧａＮ層１３０、及びそれに引き続いて成長させる各層との間の格子不整合を緩和してミスフィット転位を防止することを目的として設けられる。このＧａＮ系化合物結晶層１２０の厚さは１ｎｍ〜数百μｍといった広い範囲で設定することができる。 In addition to being melted and removed by laser irradiation, the GaN-based compound crystal layer 120 as the release layer is grown on the sapphire substrate 110 and the GaN-based compound crystal layer 120, and subsequently grown. It is provided for the purpose of mitigating lattice mismatch between layers and preventing misfit dislocations. The thickness of the GaN-based compound crystal layer 120 can be set in a wide range of 1 nm to several hundred μm.
ｎ型ＡｌＧａＮ層１３０の材料としては、ＡｌＧａＮ系量子井戸活性層１４０の材料よりもバンドギャップが大きくなるように設計されたｎ型ＡｌＧａＮ系化合物半導体が使用される。ｎ型ＡｌＧａＮ層の材料の好適例として、Ａｌ組成が３０原子％（Ｇａ組成は７０原子％）程度のｎ型ＡｌＧａＮ系化合物半導体が挙げられる。このｎ型ＡｌＧａＮ系化合物半導体にドープされるｎ型ドーパントとしては、例えばシラン、テトラエチルシリコン等のＳｉ源が挙げられる。ｎ型ドーパントは、ｎ型ＡｌＧａＮ層のキャリア濃度が２〜３×１０18ｃｍ-2程度になるような量でドープすればよい。ｎ型ＡｌＧａＮ層の厚さは、一般に１〜２μｍの範囲内とすればよい。 As the material of the n-type AlGaN layer 130, an n-type AlGaN-based compound semiconductor designed to have a larger band gap than the material of the AlGaN-based quantum well active layer 140 is used. A preferred example of the material of the n-type AlGaN layer is an n-type AlGaN compound semiconductor having an Al composition of about 30 atomic% (Ga composition is 70 atomic%). Examples of the n-type dopant doped in the n-type AlGaN compound semiconductor include Si sources such as silane and tetraethyl silicon. The n-type dopant may be doped in such an amount that the carrier concentration of the n-type AlGaN layer is about 2 to 3 × 10 18 cm −2 . The thickness of the n-type AlGaN layer may generally be in the range of 1 to 2 μm.
ＡｌＧａＮ系量子井戸活性層１４０の材料としては、例えば波長２００〜３５０ｎｍの深紫外発光が可能なＡｌＧａＮ系化合物半導体を使用することができる。また、量子井戸活性層の材料は、上記ｎ型ＡｌＧａＮ層１３０の材料および後述するｐ型ＡｌＧａＮ層１５０の材料よりもバンドギャップが小さくなるように設計される。量子井戸活性層は単一量子井戸（ＳＱＷ）構造であっても多重量子井戸（ＭＱＷ）構造であってもよい。量子井戸活性層の好適例として、ＡｌxＧａ1-xＮ／ＡｌyＧａ1-yＮ系量子井戸活性層（ｘ＝０．１５、ｙ＝０．２０）であって、膜厚がそれぞれ３ｎｍ／８ｎｍであるものを３〜５周期形成させたＭＱＷ構造が挙げられる。 As a material of the AlGaN quantum well active layer 140, for example, an AlGaN compound semiconductor capable of emitting deep ultraviolet light having a wavelength of 200 to 350 nm can be used. The material of the quantum well active layer is designed so that the band gap is smaller than the material of the n-type AlGaN layer 130 and the material of the p-type AlGaN layer 150 described later. The quantum well active layer may have a single quantum well (SQW) structure or a multiple quantum well (MQW) structure. Preferred examples of the quantum well active layer, Al x Ga 1-x N / Al y Ga 1-y N based quantum well active layer (x = 0.15, y = 0.20 ) a thickness, respectively An MQW structure in which 3 to 8 cycles of 3 nm / 8 nm are formed can be given.
ｐ型ＡｌＧａＮ層１５０の材料としては、上記ＡｌＧａＮ系量子井戸活性層１４０の材料よりもバンドギャップが大きくなるように設計されたｐ型ＡｌＧａＮ系化合物半導体が使用される。ｐ型ＡｌＧａＮ層の材料の好適例として、Ａｌ組成が２４〜３０原子％（Ｇａ組成は７０〜７６原子％）程度のｐ型ＡｌＧａＮ系化合物半導体が挙げられる。このｐ型ＡｌＧａＮ系化合物半導体にドープされるｐ型ドーパントとしては、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム等のＭｇ源が挙げられる。ｐ型ドーパントは、ｐ型ＡｌＧａＮ層のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-2程度になるような量でドープすればよい。ｐ型ＡｌＧａＮ層の厚さは、一般に１０〜１００ｎｍの範囲内とすればよい。 As a material of the p-type AlGaN layer 150, a p-type AlGaN-based compound semiconductor designed to have a larger band gap than the material of the AlGaN-based quantum well active layer 140 is used. A preferred example of the material of the p-type AlGaN layer is a p-type AlGaN-based compound semiconductor having an Al composition of about 24 to 30 atomic% (Ga composition is about 70 to 76 atomic%). Examples of the p-type dopant doped in the p-type AlGaN compound semiconductor include a Mg source such as biscyclopentadienyl magnesium. The p-type dopant may be doped in such an amount that the carrier concentration of the p-type AlGaN layer is about 1 × 10 17 cm −2 . In general, the thickness of the p-type AlGaN layer may be in the range of 10 to 100 nm.
後述するｐ電極層１７０との接触抵抗を下げるため、ｐ型ＧａＮ層１６０が積層されている。ｐ型ＧａＮ層１６０の材料としては、上記ｐ型ＡｌＧａＮ層１５０よりもバンドギャップが大きくなるように設計されたｐ型ＧａＮ系化合物半導体が使用される。例えば、ｐ型ＧａＮの他、上記ｐ型ＡｌＧａＮ層を構成するｐ型ＡｌＧａＮとは組成が異なるｐ型ＡｌＧａＮを使用してもよい。ｐ型ＧａＮ系化合物半導体にドープされるｐ型ドーパントとしては、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム等のＭｇ源が挙げられる。ｐ型ドーパントは、ｐ型ＧａＮ層のキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-2程度になるような量でドープすればよい。ｐ型ＧａＮ層１６０の厚さは、一般に１０〜２００ｎｍの範囲内とすればよい。 A p-type GaN layer 160 is stacked in order to reduce contact resistance with a p-electrode layer 170 described later. As a material of the p-type GaN layer 160, a p-type GaN compound semiconductor designed to have a band gap larger than that of the p-type AlGaN layer 150 is used. For example, in addition to p-type GaN, p-type AlGaN having a composition different from that of the p-type AlGaN constituting the p-type AlGaN layer may be used. Examples of the p-type dopant doped into the p-type GaN compound semiconductor include a Mg source such as biscyclopentadienyl magnesium. The p-type dopant may be doped in such an amount that the carrier concentration of the p-type GaN layer is about 5 × 10 17 cm −2 . The p-type GaN layer 160 may generally have a thickness in the range of 10 to 200 nm.
ｐ電極層１７０の材料としては、ｐ型ＧａＮ層１６０へ正孔を効率よく注入することができるものであれば特に制限はない。ｐ電極層１７０の材料の好適例として、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｇ／Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／ＩＴＯ、Ｐｄ／Ｒｅ、Ｎｉ／ＺｎＯ，Ｎｉ（Ｍｇ）／Ａｕ、Ｎｉ（Ｌａ）／Ａｕ等が挙げられる。ｐ電極層の厚さは、一般に２０〜３０００ｎｍの範囲内とすればよい。 The material of the p electrode layer 170 is not particularly limited as long as it can efficiently inject holes into the p-type GaN layer 160. Preferred examples of the material of the p electrode layer 170 include Ni / Au, Pt / Pd / Au, Pt, Pd / Ni / Au, Pd / Ag / Au / Ti / Au, Ni / ITO, Pd / Re, Ni / ZnO. , Ni (Mg) / Au, Ni (La) / Au, and the like. The thickness of the p-electrode layer may generally be in the range of 20 to 3000 nm.
導電性接着剤１８０としては、例えばＡｕ／Ｇｅ系半田を厚さ０．５〜１００μｍ程度で使用することができる。次いで、この導電性接着剤１８０を介して導電性支持体１９０を接合させる。導電性支持体１９０は、サファイア基板除去後に発光素子を支持する役割を担うと共に、ｐ電極層１７０への電流注入機能をも有する。導電性支持体１９０の材料としては、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、ＣｕＷ、Ａｕ／Ｎｉ等が挙げられる。導電性支持体１９０の厚さは、一般に５０〜５０００μｍの範囲内とすればよい。 As the conductive adhesive 180, for example, Au / Ge solder can be used with a thickness of about 0.5 to 100 μm. Next, the conductive support 190 is bonded through the conductive adhesive 180. The conductive support 190 plays a role of supporting the light emitting element after removing the sapphire substrate and also has a function of injecting current into the p electrode layer 170. Examples of the material of the conductive support 190 include GaAs, SiC, Si, Ge, C, Cu, Al, Mo, Ti, Ni, W, Ta, CuW, and Au / Ni. The thickness of the conductive support 190 may generally be in the range of 50 to 5000 μm.
本発明によると、サファイア基板１１０側から所定の波長を有するレーザー光を楕円形にして照射することにより結晶層１２０を融解させる。レーザーとしては、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザーの第３高調波（３５５ｎｍ）または第４高調波（２６６ｎｍ）を使用すればよい。このような楕円形レーザー光を、当該楕円の長軸（ｙ軸）方向と直交する方向（ｘ軸方向）において走査しながらサファイア基板側から照射することにより、結晶層１２０が融解し、これと共にサファイア基板１１０が容易に除去される。露出されたｎ型ＡｌＧａＮ層１３０の表面は平坦化され、またクラックの発生も抑えられる。 According to the present invention, the crystal layer 120 is melted by irradiating a laser beam having a predetermined wavelength in an elliptical shape from the sapphire substrate 110 side. As the laser, for example, the third harmonic (355 nm) or the fourth harmonic (266 nm) of an Nd-YAG laser may be used. By irradiating such an elliptical laser beam from the sapphire substrate side while scanning in the direction (x-axis direction) orthogonal to the major axis (y-axis) direction of the ellipse, the crystal layer 120 is melted, together with this The sapphire substrate 110 is easily removed. The exposed surface of the n-type AlGaN layer 130 is flattened and the generation of cracks is suppressed.
例１（比較例）
以下のように本発明による方法によりＡｌＧａＮ系ＬＥＤを製造した。各層の結晶成長に際しては、有機金属気相堆積法（ＭＯＣＶＤ）を使用した。また、キャリアガスには水素（Ｈ2）を使用した。但し、ｐ層電極と導電性支持体との接合は、後のＩＴＯ電極の蒸着時の基板温度を高めるため、半田には金ゲルマニウム合金（金：１２％）を用いて行った。
Example 1 (comparative example)
An AlGaN-based LED was manufactured by the method according to the present invention as follows. For crystal growth of each layer, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) was used. Further, hydrogen (H 2 ) was used as the carrier gas. However, the bonding between the p-layer electrode and the conductive support was performed using a gold germanium alloy (gold: 12%) for soldering in order to increase the substrate temperature when depositing the ITO electrode later.
所定の結晶成長装置にＣ面サファイア基板を装填した。Ｇａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、そして窒素源としてアンモニア（ＮＨ3）を供給し、温度５５０℃において、サファイア基板上に厚さ２０ｎｍのＧａＮ層を結晶層として成長させた。 A predetermined crystal growth apparatus was loaded with a C-plane sapphire substrate. Trimethylgallium (TMG) was supplied as a Ga source, and ammonia (NH 3 ) was supplied as a nitrogen source, and a GaN layer having a thickness of 20 nm was grown as a crystal layer on a sapphire substrate at a temperature of 550 ° C.
続いて、温度を１１２０℃に上昇させ、Ｇａ源としてＴＭＧを、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、窒素源としてＮＨ3を、そしてｎ型ドーパント源としてテトラエチルシリコン（ＴＥＳｉ）を供給し、ＧａＮ層の上に厚さ１μｍのｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ層を成長させた。 Subsequently, the temperature is increased to 1120 ° C., TMG is supplied as a Ga source, trimethylaluminum (TMA) is supplied as an Al source, NH 3 is supplied as a nitrogen source, and tetraethylsilicon (TESi) is supplied as an n-type dopant source. An n-type Al 0.3 Ga 0.7 N layer having a thickness of 1 μm was grown on the layer.
続いて、温度を１１２０℃に維持したまま、Ｇａ源としてＴＭＧを、Ａｌ源としてＴＭＡを、そして窒素源としてＮＨ3を供給するに際し、ＴＭＧとＴＭＡの流量を変更することにより、ｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ層の上に８ｎｍ厚のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ障壁層と３ｎｍ厚のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層が５周期からなるＡｌＧａＮ系多重量子井戸活性層を成長させた。 Subsequently, while supplying TMG as a Ga source, TMA as an Al source, and NH 3 as a nitrogen source while maintaining the temperature at 1120 ° C., by changing the flow rates of TMG and TMA, n-type Al 0.3 On the Ga 0.7 N layer, an AlGaN-based multi-quantum well active layer having an 8 nm thick Al 0.2 Ga 0.8 N barrier layer and a 3 nm thick Al 0.15 Ga 0.85 N well layer consisting of 5 periods was grown.
続いて、温度を１１２０℃に維持したまま、Ｇａ源としてＴＭＧを、Ａｌ源としてＴＭＡを、窒素源としてＮＨ3を、そしてｐ型ドーパント源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ2Ｍｇ）を供給し、ＡｌＧａＮ系多重量子井戸活性層の上に厚さ４０ｎｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ層を成長させた。 Subsequently, while maintaining the temperature at 1120 ° C., supply TMG as a Ga source, TMA as an Al source, NH 3 as a nitrogen source, and biscyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg) as a p-type dopant source. Then, a p-type Al 0.3 Ga 0.7 N layer having a thickness of 40 nm was grown on the AlGaN-based multiple quantum well active layer.
続いて、温度を１０８０℃とし、Ｇａ源としてＴＭＧを、窒素源としてＮＨ3を、そしてｐ型ドーパント源としてＣＰ2Ｍｇを供給し、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ層の上に厚さ４０ｎｍのｐ型ＧａＮ層を成長させた。 Subsequently, the temperature is set to 1080 ° C., TMG is supplied as a Ga source, NH 3 is supplied as a nitrogen source, and CP 2 Mg is supplied as a p-type dopant source, and a 40 nm-thickness is formed on the p-type Al 0.3 Ga 0.7 N layer. A p-type GaN layer was grown.
続いて、結晶成長装置から上記結晶成長法で形成した半導体積層体を取り出し、電気炉（真空理工株式会社製：ＨＰＣ−５０００）で、窒素雰囲気中３０分、８５０℃でｐ型化の活性化アニールを行った。次いで、活性化アニールを行った後、７０℃の王水で１０分間表面処理を行った積層体を蒸着装置（アネルバ株式会社製：型式ＶＩ−４３Ｎ）に装着し、ｐ型ＧａＮ層の上に厚さ２０ｎｍのＮｉと厚さ７００ｎｍの金を連続して蒸着した。蒸着後、積層体を蒸着装置から取り出し、電気炉（真空理工株式会社製：ＨＰＣ−５０００）で、４５０℃５分間、窒素含有量８０％および酸素含有量２０％の混合ガス雰囲気中でアニールを行いｐ型電極を形成した。ｐ型電極を形成後、張り合わせ工程のために、積層体を適当なサイズに切断した。積層体をサポートする厚さ３５０μｍのＧａＡｓからなる導電性支持体を適当なサイズに切断した後、アセトン、メタノール、超純水で洗浄し、乾燥させた。乾燥後、支持体の上に厚さ４０μｍの金ゲルマニウム合金（金：１２％）を配置し、その後積層体のｐ型電極面を下にして配置し、電気炉（真空理工株式会社製：ＨＰＣ−５０００）で、窒素雰囲気中、４５０℃で５分間加熱を行い積層体と支持体を接合させた。 Subsequently, the semiconductor laminate formed by the above-described crystal growth method is taken out from the crystal growth apparatus, and activation of p-type is performed at 850 ° C. in a nitrogen atmosphere for 30 minutes in an electric furnace (manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd .: HPC-5000). Annealing was performed. Next, after performing activation annealing, the laminate subjected to surface treatment with aqua regia at 70 ° C. for 10 minutes is mounted on a vapor deposition apparatus (manufactured by Anerva Co., Ltd .: Model VI-43N), and on the p-type GaN layer. A 20 nm thick Ni and a 700 nm thick gold were successively deposited. After vapor deposition, the laminate is taken out from the vapor deposition apparatus, and annealed in an electric furnace (manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd .: HPC-5000) in a mixed gas atmosphere having a nitrogen content of 80% and an oxygen content of 20% at 450 ° C for 5 minutes. A p-type electrode was formed. After forming the p-type electrode, the laminate was cut into an appropriate size for the bonding process. A conductive support made of GaAs having a thickness of 350 μm for supporting the laminate was cut into an appropriate size, washed with acetone, methanol, and ultrapure water and dried. After drying, a 40 [mu] m thick gold germanium alloy (gold: 12%) is placed on the support, and then the p-type electrode surface of the laminate is placed down, and an electric furnace (manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd .: HPC) -5000) in a nitrogen atmosphere at 450 ° C. for 5 minutes to bond the laminate and the support.
次いで、得られた積層体をサファイア基板を上向きにしてＸＹステージ上に配置した。ＸＹステージを３０ｍｍ／秒で移動させながら、サファイア基板側から、直径２０μｍのスポット状にフォーカスしたＱスイッチＬＤ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー（スペクトラフィジックス株式会社製：型式ＢＬ６Ｓ−２６６Ｑ）（波長２６６ｎｍ）を順次照射してＧａＮ層を融解させた。その後、半導体積層体を約５０℃に加熱してサファイア基板を除去した。 Next, the obtained laminate was placed on an XY stage with the sapphire substrate facing upward. While moving the XY stage at 30 mm / second, a Q-switched LD-excited Nd: YVO4 laser (Spectra Physics Co., Ltd .: Model BL6S-266Q) (wavelength 266 nm) focused in a spot shape with a diameter of 20 μm is sequentially applied from the sapphire substrate side. Irradiation melted the GaN layer. Thereafter, the semiconductor laminate was heated to about 50 ° C. to remove the sapphire substrate.
サファイア基板の除去により露出されたｎ型ＡｌＧａＮ層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真を図６に示す。剥離表面には金属Ｇａ粒子以外に縁取りされた突起物が存在していた。 The photograph which image | photographed the surface of the n-type AlGaN layer exposed by the removal of a sapphire substrate with the scanning electron microscope (SEM) is shown in FIG. On the peeling surface, there were protrusions bordered in addition to the metal Ga particles.
例２（発明例）
サファイア基板側から順次照射するＱスイッチＬＤ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー（波長２６６ｎｍ）を、シリンドリカルレンズで楕円形（長軸径６００μｍ：短軸径３．５μｍ）にフォーカスして照射したことを除き、例１と同様にしてサファイア基板を除去した。その際、積層体を載せたＸＹステージを、当該楕円の長軸方向と略直交する方向において移動させた。
Example 2 (Invention)
Except that the Q-switched LD-pumped Nd: YVO4 laser (wavelength 266 nm) that is irradiated sequentially from the sapphire substrate side is focused on an elliptical shape (major axis diameter 600 μm: minor axis diameter 3.5 μm) with a cylindrical lens. The sapphire substrate was removed as in 1. At that time, the XY stage on which the stacked body was placed was moved in a direction substantially orthogonal to the major axis direction of the ellipse.
サファイア基板の除去により露出されたｎ型ＡｌＧａＮ層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真を図７に示す。剥離表面には金属Ｇａ粒子以外に何も認められず、表面が平坦であることが観測された。 FIG. 7 shows a photograph of the surface of the n-type AlGaN layer exposed by removing the sapphire substrate taken with a scanning electron microscope (SEM). Nothing other than the metal Ga particles was observed on the peeled surface, and it was observed that the surface was flat.
例３（比較例）
サファイア基板側から照射するＱスイッチＬＤ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー（波長２６６ｎｍ）を、デフォーカスして円形（直径１００μｍ）で照射したことを除き、例１と同様にしてサファイア基板を除去した。
Example 3 (comparative example)
The sapphire substrate was removed in the same manner as in Example 1 except that a Q-switched LD-excited Nd: YVO4 laser (wavelength 266 nm) irradiated from the sapphire substrate side was defocused and irradiated in a circular shape (diameter 100 μm).
サファイア基板の除去により露出されたｎ型ＡｌＧａＮ層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真を図８に示す。レーザーの多重照射により加熱されて剥離層の一部が浮き上がったことが観測された。 FIG. 8 shows a photograph of the surface of the n-type AlGaN layer exposed by removing the sapphire substrate taken with a scanning electron microscope (SEM). It was observed that a part of the release layer was lifted by heating by multiple laser irradiation.
例４（発明例）
例２で得られた露出されたｎ型ＡｌＧａＮ層の表面をＣＭＰ法で研磨した。次いで、レーザー堆積装置（日本真空株式会社製）を用い、ＳｎＯ2とＩｎ2Ｏ3をＳｎ含有量が１５質量％となるように混合した混合物から、温度８００℃において、ｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ層の上に厚さ３００ｎｍの高錫濃度ＩＴＯ電極からなるｎ層電極を蒸着した。
Example 4 (Invention)
The surface of the exposed n-type AlGaN layer obtained in Example 2 was polished by CMP. Next, using a laser deposition apparatus (manufactured by Nippon Vacuum Co., Ltd.), from a mixture obtained by mixing SnO 2 and In 2 O 3 so that the Sn content is 15% by mass, at a temperature of 800 ° C., n-type Al 0.3 Ga 0.7 An n-layer electrode composed of a 300-nm-thick high tin concentration ITO electrode was deposited on the N layer.
ＩＴＯ電極を堆積させて得られたＬＥＤに電流１０ｍＡを注入して発光スペクトルを測定したところ、図９に示したように、例２で得られたＬＥＤは深紫外光域の波長３２０ｎｍ付近にピークを有することがわかった。 When an emission spectrum was measured by injecting a current of 10 mA into an LED obtained by depositing an ITO electrode, the LED obtained in Example 2 peaked at a wavelength of about 320 nm in the deep ultraviolet region as shown in FIG. It was found to have
１ レーザー発振器
２ ＬＥＤ
３ ＸＹステージ
４ ステージ駆動部
５ ビームエキスパンダ
６ 柱状レンズ
７ 集光レンズ
８ ＣＣＤカメラ
９ ダイクロイックミラー
１０ 反射鏡
１１ ガルバノスキャナ
１２ レーザービーム
１３ 集光レーザービーム
１４ ｆθレンズ
１００ 積層構造体
１１０ サファイア基板
１２０ 剥離層としてのＧａＮ系化合物結晶層
１３０ ｎ型ＡｌＧａＮ層
１４０ ＡｌＧａＮ系量子井戸活性層
１５０ ｐ型ＡｌＧａＮ層
１６０ ｐ型ＧａＮ層
１７０ ｐ電極層
１８０ 導電性接着剤層
１９０ 導電性支持体
２００ ＬＥＤ構造部
1 Laser oscillator 2 LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 XY stage 4 Stage drive part 5 Beam expander 6 Columnar lens 7 Condensing lens 8 CCD camera 9 Dichroic mirror 10 Reflection mirror 11 Galvano scanner 12 Laser beam 13 Condensing laser beam 14 f (theta) lens 100 Laminated structure 110 Sapphire substrate 120 Peeling GaN-based compound crystal layer 130 n-type AlGaN layer 140 AlGaN quantum well active layer 150 p-type AlGaN layer 160 p-type GaN layer 170 p-electrode layer 180 conductive adhesive layer 190 conductive support 200 LED structure
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005342734A JP4883991B2 (en) | 2005-11-28 | 2005-11-28 | Laser lift-off method and laser lift-off device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005342734A JP4883991B2 (en) | 2005-11-28 | 2005-11-28 | Laser lift-off method and laser lift-off device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007149988A JP2007149988A (en) | 2007-06-14 |
| JP4883991B2 true JP4883991B2 (en) | 2012-02-22 |
Family
ID=38211021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005342734A Active JP4883991B2 (en) | 2005-11-28 | 2005-11-28 | Laser lift-off method and laser lift-off device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4883991B2 (en) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101740331B (en) * | 2008-11-07 | 2012-01-25 | 东莞市中镓半导体科技有限公司 | Method for nondestructively peeling GaN and sapphire substrate by solid laser |
| CN101555627B (en) * | 2009-04-30 | 2012-01-25 | 苏州纳晶光电有限公司 | Laser peeling method of gallium nitride-based epitaxial film |
| CN101879657B (en) * | 2009-05-08 | 2016-06-29 | 东莞市中镓半导体科技有限公司 | Solid laser lift equipment and stripping means |
| JP2012015150A (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Ushio Inc | Laser lift-off method and laser lift-off system |
| JP4948629B2 (en) * | 2010-07-20 | 2012-06-06 | ウシオ電機株式会社 | Laser lift-off method |
| JP4661989B1 (en) * | 2010-08-04 | 2011-03-30 | ウシオ電機株式会社 | Laser lift-off device |
| JP5909854B2 (en) * | 2011-03-01 | 2016-04-27 | ウシオ電機株式会社 | Laser lift-off device and laser lift-off method |
| JP5240318B2 (en) * | 2011-04-28 | 2013-07-17 | ウシオ電機株式会社 | Laser lift-off method |
| CN103732809A (en) | 2011-08-10 | 2014-04-16 | 日本碍子株式会社 | Method for peeling group 13 element nitride film |
| JP5918749B2 (en) | 2011-08-10 | 2016-05-18 | 日本碍子株式会社 | Group 13 element nitride film and laminate thereof |
| CN103887157B (en) * | 2014-03-12 | 2021-08-27 | 京东方科技集团股份有限公司 | Optical mask plate and laser stripping device |
| US10862002B2 (en) * | 2018-04-27 | 2020-12-08 | Facebook Technologies, Llc | LED surface modification with ultraviolet laser |
| CN112447933A (en) * | 2019-08-12 | 2021-03-05 | 陕西坤同半导体科技有限公司 | Laser peeling device and laser peeling machine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2890630B2 (en) * | 1990-03-19 | 1999-05-17 | 日本電気株式会社 | Laser CVD equipment |
| JP4060511B2 (en) * | 2000-03-28 | 2008-03-12 | パイオニア株式会社 | Method for separating nitride semiconductor device |
| JP4472238B2 (en) * | 2001-08-10 | 2010-06-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Stripping method and semiconductor device manufacturing method |
-
2005
- 2005-11-28 JP JP2005342734A patent/JP4883991B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007149988A (en) | 2007-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4883991B2 (en) | Laser lift-off method and laser lift-off device | |
| US8198113B2 (en) | Production method for semiconductor light emitting devices | |
| TWI345315B (en) | ||
| US8575003B2 (en) | Method for producing a semiconductor component | |
| TWI424588B (en) | Semiconductor light emitting device manufacturing method | |
| JP2003168820A (en) | Stripping method, laser light irradiating method, and method for fabricating element using these method | |
| WO2007037504A9 (en) | Method for producing group 3-5 nitride semiconductor and method for manufacturing light-emitting device | |
| WO2006120999A1 (en) | Method of producing nitride semiconductor element | |
| CN1937271B (en) | Method of manufacturing nitride semiconductor device | |
| JP2011100767A (en) | Method of manufacturing semiconductor light-emitting element | |
| JP2006278554A (en) | AlGaN-BASED DEEP-ULTRAVIOLET LIGHT-EMITTING ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD | |
| JPWO2006104063A1 (en) | Nitride-based deep ultraviolet light emitting device and method for manufacturing the same | |
| TW201539788A (en) | Nitride semiconductor light-emitting element and method for producing same | |
| JP2008117824A (en) | Method of manufacturing nitride-based semiconductor element | |
| JP2007221051A (en) | Manufacturing method of nitride-based semiconductor element | |
| CN1714459B (en) | Method for producing a semiconductor element | |
| JP2008053372A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP4297884B2 (en) | Group III nitride p-type semiconductor and method of manufacturing the same | |
| JP2013183032A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
| JP5596375B2 (en) | Semiconductor light emitting device manufacturing method and semiconductor light emitting device | |
| JP2019169680A (en) | Light emitting element and manufacturing method for the same | |
| JP5081124B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor light emitting device | |
| WO2007089077A1 (en) | Iii-nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
| JP2006114535A (en) | Method of manufacturing nitride semiconductor element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080909 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110816 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110818 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111014 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111108 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111206 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141216 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4883991 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |