JP5763858B2 - Iii族窒化物半導体縦型構造ledチップの製造方法 - Google Patents
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(1)成長用基板の上に、第1伝導型のIII族窒化物半導体層、発光層および前記第1伝導型とは異なる第2伝導型のIII族窒化物半導体層を順次積層して発光構造積層体を形成する発光構造積層体形成工程と、
前記成長用基板の一部が露出するよう、前記発光構造積層体の一部を除去することで、独立した複数個の発光構造部を形成する発光構造部形成工程と、
前記複数個の発光構造部上にオーミック電極層、および、導電性サポート体と接続するための接続層を形成する工程と、
前記接続層を介して下部電極を兼ねる導電性サポート体を形成する工程と、
前記成長用基板を前記複数個の発光構造部からリフトオフする剥離工程と、
前記発光構造部間で前記サポート体を切断することにより、各々がサポート部に支持された前記発光構造部を有する複数個のLEDチップに個片化する切断工程と、
を具え、前記発光構造部形成工程は、前記複数個の発光構造部の各々の平面が、円またはコーナーに丸みを有する4n角形状(nは正の整数とする。)となるよう、前記発光構造積層体の一部を除去することを含み、
前記発光構造積層体の一部の除去は前記剥離工程前に行い、
前記剥離工程前に、前記発光構造部間に位置するサポート体に該サポート体を貫通する複数の貫通溝または貫通孔を設け、
前記剥離工程は、フォトケミカルリフトオフ法を用いて行うことを特徴とするIII族窒化物半導体縦型構造LEDチップの製造方法。
また、反射層としては、Rh等の反射率が高いため、上記オーミック電極層との兼用も可能だが、発光領域が緑から青色の場合にはAgやAl層等を、紫外線領域ではRhやRu層等を用いるのがより好ましい。
また、接続層は、サポート体107の形成方法にもよるが、接合法、例えば加熱圧着によりサポート体107を接合する場合、Au、Au-Sn、ハンダ等とすることができる。
すなわち、図5(a)および図6(a)に一例として示されるように、発光構造部106間に位置するサポート体107の部分には、サポート体107を貫通する複数の貫通溝109または貫通孔110が設けられるのが好ましい。サポート体に孔や溝を設けることにより、1つの発光構造部に関与するサポート体の領域を擬似的に分割し、発光構造部に加わるサポート部側からの応力を緩和、分散させることができるからである。
切断面はブレード切削面またはレーザーによる溶解面となる。非切断面はドライエッチング面やレジストマスクを除去した後の面である。非切断面は、たとえばケミカルリフトオフや電極形成時にエッチング液に接触する場合がある。粗さなどで一概に定義することは困難だが、光学顕微鏡等で切断面と非切断面との表面状態の差を観察することができる。
本発明に従う縦型LEDは、一例として図4に示されるように、サポート部107aと、このサポート部107a上に設けられた第2伝導型III族窒化物半導体層、第2伝導型III族窒化物半導体層の上に設けられた発光層、および、発光層の上に設けられた第2伝導型とは異なる伝導型の第1伝導型III族窒化物半導体層を有する発光構造部106とを一対の電極で挟んだ構造を有し、発光構造部106の平面形状が、円またはコーナーに丸みを有する4n角形状(nは正の整数とする。)であり、かつサポート部107aの平面は、発光構造部106の平面よりも大きくかつ異なる形状を有し、かかる構成を有することにより、発光構造部106にクラックが少なく、高品質の縦型LEDを提供することができるものである。
L1≦0.8L0
但し、L0は、4n角形状がコーナーに丸みを有さない場合の4n角形状の一辺の長さとする。
L0=W×tan(180°/N)
であり、コーナーの丸みの曲率半径Rの円弧がコーナーで交わる辺に内接する場合、面取り後の辺(直線部)の長さL1は
L1=L0−2×R/tan((180°−360°/N)/2)
であり、L1とL0の比率L1/L0は
L1/L0=1−2×R/W/tan((180°−360°/N)/2)/tan(180°/N)
=1−2×R/W/tan(90°−180°/N)/tan(180°/N)
=1−2×R/W
となってWとRで決まり、Nにはよらないことになる。
実験例1〜8は、サファイア基板上に、リフトオフ層(CrN層、厚さ:18nm)を形成後、n型III族窒化物半導体層(GaN層、厚さ:7μm)、発光層(InGaN系MQW層、厚さ:0.1μm)、p型III族窒化物半導体層(GaN層、厚さ:0.2μm)を順次積層して発光構造積層体を形成し、その後、サファイア基板の一部が露出するよう、発光構造積層体の一部を除去することで、横断面の形状が、正方形、コーナーに丸みを有する正方形、または円となるよう、
島状に独立した複数個の発光構造部を形成した。コーナーに丸みを付与する前の正方形の一辺の長さL0、コーナーの曲率半径R、丸み付与後の一辺の直線部の長さL1、L0に対するL1の比率L1/L0は、表1に示す。
発光構造積層体の一部を除去することで、横断面の形状が、正八角形、コーナーに丸みを有する正八角形、または円となるよう、島状に独立した複数個の発光構造部を形成したこと以外は、上記実験例と同様な方法によりサファイア基板を剥離した。
発光構造積層体の一部を除去することで、横断面の形状が、正十二角形、コーナーに丸みを有する正十二角形、または円となるよう、島状に独立した複数個の発光構造部を形成したこと以外は、上記実験例と同様な方法によりサファイア基板を剥離した。
発光構造積層体の一部を除去することで、横断面の形状が、正方形(従来例)または円となるよう、島状に独立した複数個の発光構造部を形成した。発光構造部の幅Wは1000μmであり、コーナーに丸みを付与する前の正方形の一辺の長さL0、コーナーの曲率半径R、丸み付与後の一辺の直線部の長さL1、L0に対するL1の比率L1/L0は、表1に示す。また、個々の素子の配置は碁盤の目状の升目内とした。素子間のピッチは1250μmである。
実験例1〜22について、サファイア基板を発光構造部から剥離することで露出した発光構造部の表面を光学顕微鏡観察し、クラックの発生状況ならびにウエハ面内でのクラック発生率を調べた。特徴として、クラックは、図10(a)に示すような、コーナー周辺からチップ中央に向けて伸展する形態、または図10(b)に示すような、コーナー周辺近傍に発生する形態であり、直線状の辺の部分での発生はなかった。これらコーナー周辺からチップ中央に向かうクラックおよびコーナー周辺近傍のクラックの発生率を表1および図7〜図9に示す。なお、図7は、実験例1〜8の結果を、図8は実験例9〜14の結果を、図9は実験例15〜22の結果をそれぞれ示したものである。
101 成長用基板
102 第1伝導型のIII族窒化物半導体層
103 発光層
104 第2伝導型のIII族窒化物半導体層
105 発光構造積層体
106 発光構造部
107 下部電極を兼ねた導電性サポート部
107a 切断後の導電性サポート部
108 上部電極
109 貫通溝
110 貫通孔
111 溝(エッチングチャンネル)
200 縦型LEDチップ
201 発光構造部
202 下部電極を兼ねた導電性サポート部
203 上部電極
Claims (3)
- 成長用基板の上に、第1伝導型のIII族窒化物半導体層、発光層および前記第1伝導型とは異なる第2伝導型のIII族窒化物半導体層を順次積層して発光構造積層体を形成する発光構造積層体形成工程と、
前記成長用基板の一部が露出するよう、前記発光構造積層体の一部を除去することで、独立した複数個の発光構造部を形成する発光構造部形成工程と、
前記複数個の発光構造部上にオーミック電極層、および、導電性サポート体と接続するための接続層を形成する工程と、
前記接続層を介して下部電極を兼ねる導電性サポート体を形成する工程と、
前記成長用基板を前記複数個の発光構造部からリフトオフする剥離工程と、
前記発光構造部間で前記サポート体を切断することにより、各々がサポート部に支持された前記発光構造部を有する複数個のLEDチップに個片化する切断工程と、
を具え、前記発光構造部形成工程は、前記複数個の発光構造部の各々の平面が、円またはコーナーに丸みを有する4n角形状(nは正の整数とする。)となるよう、前記発光構造積層体の一部を除去することを含み、
前記発光構造積層体の一部の除去は前記剥離工程前に行い、
前記剥離工程前に、前記発光構造部間に位置するサポート体に該サポート体を貫通する複数の貫通溝または貫通孔を設け、
前記剥離工程は、フォトケミカルリフトオフ法を用いて行うことを特徴とするIII族窒化物半導体縦型構造LEDチップの製造方法。 - 前記切断工程は、前記複数の貫通溝または貫通孔を通るよう行われる請求項1に記載のIII族窒化物半導体縦型構造LEDチップの製造方法。
- 前記導電性サポート体の形成工程は、接合法、湿式成膜法、乾式成膜法を用いて行われる請求項1または2に記載のIII族窒化物半導体縦型構造LEDチップの製造方法。
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