JP5273423B2 - 窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、窒化物半導体発光素子の製造方法に関するもので、より詳しくは、レーザーリフトオフ工程で発生されるクラックによる歩留まり減少を緩和させることができる窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
一般的に、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体は、可視光の全領域のみならず、紫外線の領域に至る広い範囲の光を発する特性を有する。このような窒化物半導体は、紫外線と青緑色を具現するための光素子物質として大きく脚光を浴びている。
窒化物半導体を発光素子に適用するためには、高品位の窒化物半導体単結晶薄膜を成長させる技術が必需となる。一般的に、窒化物半導体は、異種基板であるサファイア(Ａｌ２Ｏ３)基板、又はシリコンカーバイド(ＳｉＣ)基板上に有機金属化学気相蒸着法(ＭＯＣＶＤ)及び分子ビームエピタキシー法(ＭＢＥ)などを利用したヘテロエピタキシー(ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｙ)法により成長される。
しかしながら、窒化物単結晶がサファイア基板で成長しても、サファイアと窒化物間には約１３％の格子定数の差が存在し熱膨脹係数の差(-３４％)も大きいため、サファイア基板と窒化物単結晶の界面との間で応力が発生され得る。そこで、窒化物半導体素子を同種基板である窒化物単結晶基板上で直接成長させるために、フリースタンディング(ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ)窒化物単結晶基板が要求される。
このようなフリースタンディング窒化物単結晶基板は、図１に示しているように、サファイア基板のような予備基板１１上に窒化物単結晶層１５を成長させ、それからレーザーリフトオフ(ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ ｏｆｆ)工程を利用して予備基板１１から窒化物単結晶層１５を分離する工程により得ることができる。上記レーザーリフトオフ工程は、レーザー照射によって予備基板１１との界面領域の窒化物単結晶層１５を金属に分解し、分解された金属を溶融させて分離する方式により行われる。ここで、レーザーが照射された窒化物単結晶部分Ａは、金属ガリウム(Ｇａ)と窒素(１/２Ｎ２)に分解される。
窒化物単結晶を分離するレーザーリフトオフ工程は、特許文献１に記載されているように、垂直構造発光素子の製造にも利用することができる。こうした垂直構造窒化物発光素子の製造工程は、予備基板上に形成された窒化物発光構造の上面に永久基板を付着した後に、予備基板と窒化物発光構造をレーザーリフトオフ工程により分離する方式で行われる。
しかし、上述した工程において使用される予備基板も異種基板であるので、格子定数と熱膨脹係数の差による応力のため深刻な曲げとクラックＣが発生されるような不具合がやはり存在する。とりわけ、熱膨脹係数による熱応力は、高温(９００〜１２００℃)で成長される窒化物単結晶をレーザーリフトオフのための常温への冷却過程において深刻に引き起こされる恐れがある。
これを防止するために、特許文献２に記載されているように高温の条件を維持する間にレーザーリフトオフ工程を行う方案があるが、特殊設計された蒸着設備が要求されるような厄介さがある。
従って、当技術分野においては、より簡素な方法を通じて窒化物単結晶(または、窒化物発光構造)と異種基板である予備基板との間の応力による問題が解決できる方案が求められてきた。
大韓民国登録特許４８３０４９号 大韓民国特許出願２００５-００００２６５号
本発明の目的は、流動性と接着性を有する硬化性物質を窒化物発光素子の上面に塗布して支持層を提供することで応力によるクラック及び曲げ発生を抑制し、工程中の取り扱いをより容易にすることのできる新たな窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による窒化物半導体発光素子の製造方法は、予備基板上に第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層が順次積層された発光構造物を形成する段階と、前記発光構造物を個別の発光ダイオードの大きさで区画するように、前記発光構造物を所定の幅で所定の残存厚さを有するよう上面から除去して溝を形成する段階と、流動性を有する硬化性接着物質を、前記溝を充填し前記発光構造物の上面に所定の厚さを有するように塗布し、その後前記硬化性接着物質を硬化させることにより前記発光構造物を支持するポリマー支持層を形成する段階と、前記溝の残存厚さで前記発光構造物が分離していない状態で、前記予備基板の下面にレーザーを照射し前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階と、前記発光構造物の分離された面を接合面として、前記発光構造物と導電性を有する永久基板とを接合する段階と、前記発光構造物から前記ポリマー支持層を除去する段階と、前記永久基板の下面と前記発光構造物の上面にそれぞれ第１及び第２電極を形成する段階とを有し、前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階において、前記発光構造物の前記残存厚さの部分はレーザーの照射による分解により分離し前記個別の発光ダイオードの大きさで自動的に分離されることを特徴とする。
前記発光構造物に前記溝を形成する段階において、前記発光構造物の残存厚さは、５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。
前記発光構造物に前記溝を形成する段階において、前記幅は、１０〜５００μｍであることが好ましい。
前記予備基板は、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ ２ Ｏ ４ 、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ ２ 及びＬｉＧａＯ ２ から構成された群より選択された物質から成る基板であることが好ましい。
前記硬化性接着物質は、前記発光構造物と接着力を有し、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂及び自然硬化性樹脂から構成された群より選択された少なくとも一種であることが好ましい。
前記硬化性接着物質は、エポキシ樹脂であることが好ましい。
前記硬化性接着物質を塗布する工程は、スピンコーティングまたはハンドプリンティングによって行われることが好ましい。
前記ポリマー支持層の厚さは、０．０１〜５ｍｍであることが好ましい。
前記第１及び第２導電型窒化物半導体層は、それぞれｐ型及びｎ型窒化物半導体層であることが好ましい。
上記目的を達成するためになされた本発明による窒化物半導体発光素子の製造方法は、予備基板上に第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層が順次に積層された発光構造物を形成する段階と、前記発光構造物を個別の発光ダイオードの大きさで区画するように、前記発光構造物を所定の幅で所定の残存厚さを有するよう上面から除去して溝を形成する段階と、前記第２導電型窒化物半導体層上に電極を形成する段階と、流動性を有する硬化性接着物質を、前記溝を充填し前記発光構造物の上面に所定の厚さを有するように塗布し、その後前記硬化性接着物質を硬化させることにより前記発光構造物を支持するポリマー支持層を形成する段階と、前記溝の残存厚さで前記発光構造物が分離していない状態で、前記予備基板の下面にレーザーを照射し前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階と、前記発光構造物から前記ポリマー支持層を除去する段階とを有し、前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階において、前記発光構造物の前記残存厚さの部分はレーザーの照射による分解により分離し前記個別の発光ダイオードの大きさで自動的に分離されることを特徴とする。
本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、流動性を有する硬化性接着物質を塗布する簡素な方式で窒化物発光構造物に密着された支持層を提供することによって、応力発生によるクラック及び曲げ発生を防止するばかりでなく、工程中、あるいは工程後に安全な取り扱いを図ることができる。
以下、添付された図面を用いて本発明をより詳しく説明する。
図２ａないし図２ｅは、本発明の一実施形態による窒化物単結晶基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。
先ず、図２ａのように、本発明の窒化物単結晶基板の製造方法は、予備基板２１上に窒化物単結晶層２５を設ける段階から開始される。予備基板２１としては、サファイア基板が主に用いられるが、これに限定されず、窒化物単結晶より大きいバンドギャップを有する物質から成る基板が使用され得る。例えば、このような予備基板２１は、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２及びＬｉＧａＯ２から構成された群より選択された物質から成る基板であることができる。上記窒化物単結晶層２５は、ＡｌｘＩｎｙＧａ(１-ｘ-ｙ)Ｎ組成式(ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ+ｙ≦１である)を満足する物質であることができる。このような窒化物単結晶層２５の成長は、ＨＶＰＥ(Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ)、ＭＯＣＶＤ(Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)、またはＭＢＥ(Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ)を利用することができ、通常９００〜１２００℃の高温条件で行うため、常温に切り換えられる過程において応力の発生条件に容易に露出される。
次に、図２ｂのように、上記窒化物単結晶層２５上面に流動性を有する硬化性接着物質２６を塗布する工程を行う。本発明に採用可能な硬化性接着物質２６は、流動性を有し、定められた条件で硬化され支持構造物を構成することができる物質であれば使用可能である。例えば、上記硬化性接着物質２６は、上記予備基板２１と高い接着強度を保持することが可能である熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、自然硬化性樹脂、またはその混合樹脂が用いられる。好ましくは、窒化物単結晶層２５と優れた接着強度を有する熱硬化性物質であるエポキシ樹脂を用いることができる。このような流動性を有する硬化性接着物質２６は、スピンコーティングまたはハンドプリンティングのような従来の塗布工程により窒化物単結晶層２５上面に容易に提供され得る。
次に、図２ｃのように、上記塗布された硬化性接着物質２６を硬化させポリマー支持層２６’を形成する。本硬化工程は、選択された硬化性接着物質２６の硬化条件に応じて適切に選択して用いても良い。例えば、エポキシ樹脂を用いた場合には、適切な温度で露出させることにより所望のポリマー支持層２６’を形成することができる。上記ポリマー支持層２６’は、応力が印加される窒化物単結晶層２５と密着されクラック、または曲げ発生を防止すると同時に、工程中、或は工程後に窒化物単結晶層２５の取り扱いを容易にすることができる。そのために、ポリマー支持層２６’の厚さｔは、少なくとも１０μｍであることが好ましいが、取り扱い及び後処理工程を考慮する場合に１００μｍ以上がより好ましい。但し、５ｍｍを超える場合に均一な厚さが困難であるため、５ｍｍ以下に形成することが好ましい。
次いで、図２ｄのように、上記予備基板２１下面にレーザーを照射して上記予備基板２１から上記窒化物単結晶層２５を分離する。照射されるレーザーとして、予備基板２１物質のバンドギャップより小さく、窒化物単結晶層２５のバンドギャップより大きいエネルギーに該当する波長を有するレーザーを選択する。例えば、予備基板２１がサファイア基板の場合には、３５５ｎｍのＮｄ-ＹＡＧレーザーが使用され得る。レーザーが照射された領域Ａは、上述したように、窒素と金属に分解される。例えば、ＧａＮ層を形成する場合には、金属ガリウム(Ｇａ)と窒素(１/２Ｎ２)に分解され得る。スキャン方式でレーザーを全体面積に亘って照射し窒化物単結晶層２５の界面領域Ａを分解させることによって、予備基板２１から窒化物単結晶層２５を分離させることができる。
最終的に、図２ｅのように、上記窒化物単結晶層２５から上記ポリマー支持層２６’を取り除くことができる。ポリマー支持層２６’は、適切なソルベントを用いて容易に除去することができる。このように除去の容易さも本発明の長所と言える。上記ポリマー支持層２６’の形成物質によって多様な有機ソルベントまたはホットウォーターのような適切なソルベントが使用され得る。必要に応じて、本除去工程を省略し、上記ポリマー支持層２６’を最終ユーザに提供するまで保持させることが可能である。即ち、予備基板の除去工程後にもポリマー支持層２６’は窒化物単結晶層２５また窒化物単結晶基板の安全な取り扱いを確保することができ、ポリマー支持層２６’は簡単な処理で容易に除去されるので、窒化物単結晶層２５の最終使用時まで支持手段として提供されることが可能である。
図３ａないし図３ｈの各々は、本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。上述した図２ａないし図２ｅに説明された事項は本窒化物半導体発光素子の製造工程に応用することができる。
先ず、本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法は、図３ａのように予備基板３１上に第１導電型窒化物半導体層３５ａ、活性層３５ｂ及び第２導電型窒化物半導体層３５ｃを順次に積層する過程で開始する。予備基板３１としては、サファイア基板が主に用いられるが、これに限定されない。第１導電型窒化物半導体層３５ａ、活性層３５ｂ及び第２導電型窒化物半導体層３５ｃは、所望の窒化物発光構造物３５を形成する。
続いて、図３ｂのように、上記窒化物発光構造物３５を所望の個別発光ダイオードの大きさで部分的に切断させることが可能である。本切断工程は、本発明に採用され得る多様な形態の切断工程中の予備切断工程を例示する。このような切断溝Ｈによりレーザーリフトオフ工程中に生じる応力を緩和する役割が期待できる。また、後続工程において塗布される硬化性接着物質３６(図３ｃの３６参照)が上記切断溝Ｈに流れ込まれ硬化されることによって窒化物発光構造物３５とより強固に結合されたポリマー支持層(図３ｄの３６’参照)を得ることができる。そのために、上記切断溝Ｈの幅、即ち切断幅ｇは１０〜５００μｍであることが好ましい。切断幅が１０μｍ未満の場合には、その領域に接着物質が充填され難く、５００μｍを超えた場合には、ウェーハ損失面積が大きくなりすぎるとの問題がある。
次に、図３ｃのように、上記窒化物発光構造物３５の上面に流動性を有する硬化性接着物質３６を塗布する。上記したように、塗布される硬化性接着物質３６は流動性を有するため、切断溝Ｈに充填されることができる。後続硬化工程後に、切断溝(Ｈ)に充填されたポリマー部分(Ｒ)によって上記ポリマー支持層３６’は、上記窒化物発光構造物により堅固に保持されることができる。本発明に採用可能な硬化性接着物質３６としては、上記予備基板３１と高い接着強度を保持することが可能である熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、自然硬化性樹脂、またはその混合樹脂が使用されることが可能であり、好ましくは熱硬化性物質であるエポキシ樹脂が使用され得る。上記硬化性接着物質３６は、スピンコーティングまたはハンドプリンティングのような従来の塗布工程により窒化物発光構造物３５の上面に容易に提供され得る。
続いて、図３ｄのように、上記硬化性接着物質３６を硬化させポリマー支持層３６’を形成する。本硬化工程は、選択された硬化性接着物質３６の硬化条件によって適切に選択して使用され得る。上記ポリマー支持層３６’は、応力が印加される窒化物発光構造物３５と密着されクラックまたは曲げ発生を防止するとともに、工程中に窒化物発光構造物３５の取り扱いを容易にすることができる。そのために、ポリマー支持層３６’の厚さｔは、少なくとも１０μｍであることが好ましく、単純支持のみならず、取り扱い工程を考慮する場合には１００μｍ以上であることがより好ましい。一方、均一な厚さが容易に実現されるよう、５ｍｍを超えないことが好ましい。
次に、図３ｅのように、上記予備基板３１の下面にレーザーを照射して上記予備基板３１から上記窒化物発光構造物３５を分離する。上述したように、本工程においてレーザーは、予備基板３１物質のバンドギャップより小さく、窒化物単結晶のバンドギャップより大きいエネルギーに該当する波長を有するものを使用する。また、本実施形態のように、図３ｂの部分分離段階を採用する場合に、その残存された厚さ(図３ｂのｔａ)を適切に設定することによって、本レーザーリフトオフ工程とともに窒化物発光構造物３５を個別発光素子単位に完全に分離させることが可能である。こうした完全な分離は、残存された厚さｔａの窒化物部分がＡで示された部分のように、レーザーリフトオフ過程で分解されたり、リフトオフ過程で物理的衝撃により追加的な工程なしにも自動的に除去されたりすることができるので、実現され得る。このように、部分分離工程と結合してレーザーリフトオフ工程において窒化物発光構造物３５を個別発光素子単位に完全に分離させるためには、上記窒化物発光構造物３５の残存した厚さｔａは５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。
次に、図３ｆのように、上記窒化物発光構造物３５の分離した面(即ち、第１導電型窒化物半導体層３５ａの下面)が接合面として提供されるよう、上記窒化物発光構造物３５と導電性を有する永久基板４１とを接合させる。永久基板４１としては、代表的にシリコン基板が用いられるが、これに限定されず、ゲルマニウム、ＳｉＣ、ＺｎＯまたはＧａＡｓ物質から成る多様な導電性基板を選択して使用しても良い。
本接合工程は、加熱圧着方式でも行うことが可能であり、本実施形態のように別の導電性接着層４２を利用することができる。このような導電性接着層４２には、Ａｕ-Ｓｎ、Ｓｎ、Ａｕ-Ａｇ、Ａｇ-Ｃｕ、またはＰｂ-Ｃｕを使用することができる。また、本発明によれば、各層３５ａ、３５ｂ、３５ｃが永久基板４１上に積層された順が予備基板３１で成長された順を保持する。これは、大韓民国登録特許４８３０４９号のような従来の方法と比べ技術的差異と言える。
次に、図３ｇのように、上記窒化物発光構造物３５から上記ポリマー支持層３６’を除去し、上記永久基板４１の下面と上記窒化物発光構造物３５の上面にそれぞれ第１及び第２電極４４ａ、４４ｂを形成する。このようなポリマー支持層３６’は、形成物質による好適なソルベントを利用して容易に除去され得る。本実施形態のように、切断溝部に一部のポリマー支持層３６’があっても、エポキシ樹脂のような通常的硬化性樹脂は、適切なソルベントによって容易に溶解されるので、きれいに除去されることができる。ポリマー支持層３６’の除去工程後に第１及び第２電極４４ａ、４４ｂを図３ｇに示しているように、導電性基板の下面と第２導電型窒化物半導体層にそれぞれ提供する。ここで、オーミックコンタクトが容易なｎ型窒化物半導体層を上部に配置されたい場合には、図３ａの工程においてｐ型窒化物半導体層、活性層及びｎ型窒化物半導体層の順に形成する必要がある。これは先述したように、最終層の順が最初成長の順に保持され得るからである。
最終的に、図３ｈのように、上記結果物を個別発光ダイオード３０に完全に分離させる。本実施形態においては、予め部分的に切断された溝Ｈに沿って導電性永久基板４１まで完全分離する工程により実施されるが、本発明による分離工程は、多様な形態に変形され得る。例えば、図３ｂの部分切断工程を採用せず、上記第１及び第２電極４４ａ、４４ｂを形成する段階の後に上記窒化物発光構造物３５を所望の個別発光ダイオードの大きさで完全に切断する方式で行うことができる。これに反して、図３ｂの窒化物発光構造物３５のみを切断したり、図３ｄのレーザーリフトオフ工程で残存した部分を除去した後、本切断工程では導電性永久基板４１の切断工程のみで行うことができる。
本発明による窒化物半導体発光素子の製造方法は、導電性永久基板を採用しない形態として提供され得る。この場合に、窒化物発光素子は、基板部分なしに窒化物単結晶構造のみで構成され得る。
本実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法は、図４ａのように予備基板５１ 上に第１導電型窒化物半導体層５５ａ、活性層５５ｂ及び第２導電型窒化物半導体層５５ｃを順次に積層する過程から開始される。第１導電型窒化物半導体層５５ａ、活性層５５ｂ及び第２導電型窒化物半導体層５５ｃは所望の窒化物発光構造物５５を形成する。
次に、図４ｂのように、上記窒化物発光構造物５５を所望の個別発光ダイオードの大きさに切断させることが可能である。本切断工程は、上述したように、完全切断工程または部分切断工程で具現されることができ、本実施形態はレーザーリフトオフ工程を通して除去できる厚さのみを残存させる部分切断工程で示した上、説明する。本工程において切断溝を通してレーザーリフトオフ工程中に発生される応力を緩和する役割を期待することができる。上記切断溝の幅、即ち、切断幅は１０〜５００μｍであることが好ましい。
次に、図４ｃのように、上記第２導電型窒化物半導体層５５ｃの上面に電極６４を設けた後、上記窒化物発光構造物５５の上面に流動性を有する硬化性接着物質５６を塗布する。本実施形態においては、接着物質塗布工程において先に一側電極を設ける。これに限定されないが、一般的に第２導電型窒化物半導体層５５ｃはｐ型であるため、オーミックコンタクトのための好適な電極形態が採用され得る。上記したように、塗布される硬化性接着物質５６は、流動性を有するため、切断溝Ｈに充填され得る。上記硬化性接着物質５６は、スピンコーティングまたはハンドプリンティングのような従来の塗布工程で窒化物発光構造物５５の上面に容易に提供され得る。
続いて、図４ｄのように、上記硬化性接着物質５６を硬化させポリマー支持層５６’を形成する。本硬化工程は、選択された硬化性接着物質５６の硬化条件に応じて適切に選択して用いても良い。上記ポリマー支持層５６’は、応力が印加される窒化物発光構造物５５と密着されクラックまたは曲げ発生を防止するとともに、工程中に窒化物発光構造物５５の取り扱いを容易にすることができる。そのため、ポリマー支持層５６’の厚さは少なくとも１０μｍであることが好ましく、単純支持のみならず、取扱工程を考慮する場合には１００μｍ以上であることがより好ましい。一方、均一な厚さが容易に具現されるよう、５ｍｍを超えないことが好ましい。
次に、図４ｅのように、上記予備基板５１下面にレーザーを照射して上記予備基板５１から上記窒化物発光構造物５５を分離する。上述したように、本工程においてレーザーは、予備基板５１物質のバンドギャップより小さく、窒化物単結晶のバンドギャップより大きいエネルギーに該当する波長を有するものを使用する。また、先述した図３ｄにおいて説明したように、部分切断工程において残存された厚さ部分は、本レーザーリフトオフ工程でＡで示されたように分解されたり、熱衝撃により破損されたりすることで、除去することができ、これにより、窒化物発光構造物５５は個別発光素子単位に完全に分離させることが可能である。これは後続個別チップ分離工程をより容易に行うことができるとの長所を提供する。このように、本レーザーリフトオフ工程において窒化物発光構造物５５を完全に分離させるためには、上記窒化物発光構造物５５の残存した厚さは、５ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。
このように、得られた発光構造物は、永久基板に付着されてない状態で発光ダイオードとして使用できる。この場合に、第１導電型窒化物半導体層５５ａには別の電極をさらに設けなくても済む。即ち、第１導電型窒化物半導体層５５ａがオーミック接触形成に有利なｎ型半導体層の場合に、パッケージ基板または他の印刷回路基板などのボードの電極パッドに直接実装され発光動作することができる。
また、上記ポリマー支持層５６’は、有機ソルベントまたはホットウォーターのような多様なソルベントで除去されることができるが、この場合に基板によって支持されないため、比較的厚いポリマー支持層５６’(少なくとも１００μｍの厚さ)を採用して個別発光素子の取り扱いをより容易にすることができる。
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付された請求範囲によって限定される。従って、請求範囲に記載した本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、変形及び変更が可能であるであろうし、これもやはり本発明の範囲に属すると言えるであろう。
従来の窒化物単結晶分離のためのレーザーリフトオフ工程を示す概路図である。 本発明の一実施形態による窒化物単結晶基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物単結晶基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物単結晶基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物単結晶基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物単結晶基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別断面図である。
符号の説明
１１ 予備基板
１５ 窒化物単結晶層
２１ 予備基板
２５ 窒化物単結晶層
２６ 硬化性接着物質
２６' ポリマー支持層
３１ 予備基板
３５ 窒化物発光構造物
３５ａ 第１導電型窒化物半導体層
３５ｂ 活性層
３５ｃ 第２導電型窒化物半導体層
３６ 硬化性接着物質
３６' ポリマー支持層
４１ 永久基板
４２ 導電性接着層
４４ａ 第１電極
４４ｂ 第２電極
５１ 予備基板
５５ 窒化物発光構造物
５５ａ 第１導電型窒化物半導体層
５５ｂ 活性層
５５ｃ 第２導電型窒化物半導体層
５６ 硬化性接着物質
５６’ ポリマー支持層
６４ 電極

Claims (18)

  1. 予備基板上に第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層が順次積層された発光構造物を形成する段階と、
    前記発光構造物を個別の発光ダイオードの大きさで区画するように、前記発光構造物を所定の幅で所定の残存厚さを有するよう上面から除去して溝を形成する段階と、
    流動性を有する硬化性接着物質を、前記溝を充填し前記発光構造物の上面に所定の厚さを有するように塗布し、その後前記硬化性接着物質を硬化させることにより前記発光構造物を支持するポリマー支持層を形成する段階と、
    前記溝の残存厚さで前記発光構造物が分離していない状態で、前記予備基板の下面にレーザーを照射し前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階と、
    前記発光構造物の分離された面を接合面として、前記発光構造物と導電性を有する永久基板とを接合する段階と、
    前記発光構造物から前記ポリマー支持層を除去する段階と、
    前記永久基板の下面と前記発光構造物の上面にそれぞれ第１及び第２電極を形成する段階とを有し、
    前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階において、前記発光構造物の前記残存厚さの部分はレーザーの照射による分解により分離し前記個別の発光ダイオードの大きさで自動的に分離されることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
  2. 前記発光構造物に前記溝を形成する段階において、前記発光構造物の残存厚さは、５ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  3. 前記発光構造物に前記溝を形成する段階において、前記幅は、１０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  4. 前記予備基板は、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２及びＬｉＧａＯ２から構成された群より選択された物質から成る基板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  5. 前記硬化性接着物質は、前記発光構造物と接着力を有し、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂及び自然硬化性樹脂から構成された群より選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  6. 前記硬化性接着物質は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  7. 前記硬化性接着物質を塗布する工程は、スピンコーティングまたはハンドプリンティングによって行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  8. 前記ポリマー支持層の厚さは、０．０１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  9. 前記第１及び第２導電型窒化物半導体層は、それぞれｐ型及びｎ型窒化物半導体層であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  10. 予備基板上に第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層が順次に積層された発光構造物を形成する段階と、
    前記発光構造物を個別の発光ダイオードの大きさで区画するように、前記発光構造物を所定の幅で所定の残存厚さを有するよう上面から除去して溝を形成する段階と、
    前記第２導電型窒化物半導体層上に電極を形成する段階と、
    流動性を有する硬化性接着物質を、前記溝を充填し前記発光構造物の上面に所定の厚さを有するように塗布し、その後前記硬化性接着物質を硬化させることにより前記発光構造物を支持するポリマー支持層を形成する段階と、
    前記溝の残存厚さで前記発光構造物が分離していない状態で、前記予備基板の下面にレーザーを照射し前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階と、
    前記発光構造物から前記ポリマー支持層を除去する段階とを有し、
    前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階において、前記発光構造物の前記残存厚さの部分はレーザーの照射による分解により分離し前記個別の発光ダイオードの大きさで自動的に分離されることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
  11. 前記発光構造物に前記溝を形成する段階において、前記発光構造物の残存厚さは、５ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  12. 前記発光構造物に前記溝を形成する段階において、前記幅は、１０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  13. 前記予備基板は、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２及びＬｉＧａＯ２から構成された群より選択された物質から成る基板であることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  14. 前記硬化性接着物質は、前記発光構造物と接着力を有し、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂及び自然硬化性樹脂から構成された群より選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  15. 前記硬化性接着物質は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  16. 前記硬化性接着物質を塗布する工程は、スピンコーティングまたはハンドプリンティングにより行われることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  17. 前記ポリマー支持層の厚さは、０．０１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  18. 前記発光構造物を形成する段階を、９００度から１２００度の温度で実行し、
    前記予備基板から前記発光構造物を分離する段階を、常温で実行することを特徴とする請求項１又は１０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
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