JP7243899B1 - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動・実装時の歩留まりが低下することなくウェーハ１枚当たりの素子の収率が向上する発光素子及び発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】 出発基板上に発光層を含むエピタキシャル層を成長する工程と、該発光層に素子形成のための分離溝を形成する工程とを有し、複数の発光素子を製造する発光素子の製造方法であって、前記製造する複数の発光素子の各々の平面視形状を、対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満であるものとし、前記製造する複数の発光素子を、所定幅の前記分離溝によって分離されるものであり、かつ、前記複数の発光素子が、前記分離溝を介して隙間無く配置するようにして前記分離溝を形成する発光素子の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子及びその製造方法に関する。

微小発光ダイオード（マイクロＬＥＤ）によるディスプレイは単色のマイクロＬＥＤによって微細加工を行うことで実現する単色ディスプレイの形態と、ＲＧＢ三色のＬＥＤをそれぞれドナー基板から移載して実現するフルカラーディスプレイの二種類が存在する。

ＲＧＢチップをそれぞれ移載して実現するフルカラーディスプレイの形態では、従来、移載コストが高く、マイクロＬＥＤディスプレイの製造コストが高騰する原因となっていた。

近年、合成石英上に形成したシリコーン膜を有するドナー基板にチップを粘着させ、出発基板とエピタキシャル層との界面に紫外線レーザーを照射することで界面を昇華させ、これにより、出発基板からドナー基板にマイクロＬＥＤを移載し、実装することで実装コストを大幅に下げることが可能な信越化学工業株式会社製のＥＺ－ＰＥＴＡＭＰシリーズ、ＳＱＤＰシリーズ、ＳＱＤＰ－Ｇシリーズ、ＳＱＲＰシリーズが開発された。

しかし、この方法は、例えば、サファイア基板上に形成されたＧａＮ系ＬＥＤには有効であるが、例えば、ＧａＡｓ基板上に形成されたＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤでは適用ができない。

上記ＥＺ－ＰＥＴＡＭＰによる移載を実現するためには、エピタキシャル機能層を永久基板に接合後、出発基板を除去し、移載を実現する技術が必要である。

特許文献１では、半導体エピタキシャル基板と仮支持基板とを誘電体層を介して熱圧着接合する技術とウェットエッチングで仮支持基板とエピタキシャル機能層を分離する技術が開示されている。

ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の接合材（接着剤）を介してサファイア基板とＬＥＤデバイス部を接着することで、サファイア基板上にＧａＮ系ＬＥＤが形成された構造と同様の工程（ＥＺ－ＰＥＴＡＭＰ）を行うことが可能となる。

ＧａＮ系ＬＥＤとＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤを組み合わせることでＲＧＢ発色可能な画素を形成することができる。表示デバイスであるディスプレイをＲＧＢの発光素子を用いて形成する場合、多数のＬＥＤを実装する必要があり、ダイス１個あたりの材料費を最小限にすることが全体のコストを抑制するために肝要である。

特許文献１では、上記のように、半導体エピタキシャル基板と仮支持基板とを誘電体層を介して熱圧着接合する技術と、ウェットエッチングで仮支持基板とエピタキシャル機能層を分離する技術が開示されているが、ＢＣＢ層等を介して接合したマイクロＬＥＤの最適なデバイス形態に関する技術ではなく、ＬＥＤ自体の材料費を低減させるための技術は、この先行技術では開示されていない。

特開２０２１－２７３０１号公報 特開２０１７－１７１６３号公報 特開２０００－１６４９３０号公報 特開２００６－１３５３０９号公報 特開２０１６－１６４９７０号公報 特開２０１６－２０７８７０号公報

上記ＥＺ－ＰＥＴＡＭＰ工程によりマイクロＬＥＤ実装コストを低減することができたものの、マイクロＬＥＤ１個あたりの単価は低減させる必要がある。しかし、従来の矩形のダイスではスペース効率は高くなく、矩形のダイス形状を選択する限り、発光面積を一定に定義すれば、ウェーハから得られる理論上のダイス数は一意に決まる。これは、移載工程を伴う実装用のＬＥＤを形成する場合、移載時に素子が上下方向に移動することから、ＬＥＤ素子間には移動の公差に合わせた隙間（素子間分離幅）が必要であるためである。素子間分離幅を含めた面積が実際の素子に必要な面積であり、素子間分離幅をゼロにできない以上、ＬＥＤ素子自体の面積と素子間分離幅を含めた面積が素子形成時に必要な面積となる。

素子間分離幅を極小化する技術として、特許文献２に示されるように、正六角形をベースとした最密構造を採用する技術が開示されている。しかし、正六角形の形状は、移動・実装を伴うマイクロＬＥＤのダイス形状としては、不十分である。

特に、マイクロＬＥＤの移載において、ダイスサイズが微小（例えば１００μｍ未満）であるゆえに、ワイヤーボンドによる素子結線の手法は用いられない。バンプを用いる場合もあるが、ＬＥＤ素子上に形成した電極と実装基板上の電極を直接電気的に結合するフリップ実装を行うことが一般的である。

フリップ実装の場合、上面に極性の異なる２電極を形成する形態が、最も実装しやすく、それゆえ採用が多い形態である。しかし、移載時には、実装位置公差ゼロはありえないため、μｍオーダーでの実装公差が必要になる。極性の異なる電極を同一面に形成しているため、その離間距離が大きいほど実装公差を大きく取ることができる。以上の要求から、マイクロＬＥＤにおいては、特許文献３に示されるように、長方形の形状を取ることが必要であるとされている。

しかし、円形・正方形・正六角形・その他正多角形の場合、ダイス外辺のサイズ以上に離間距離を取る事ができない。特許文献４、特許文献５、特許文献６などに示されるように、極力、離間距離を取るため、外辺部に電極を寄せて配置する技術が開示されている。しかし、ダイスサイズに比べてパッド電極部分があまりにも小さい。オーミック接触を取るためには、電極／界面における抵抗が一定の場合、一定以上の面積を有しないとオーミック抵抗が動作可能なレベルに低下しない。先行技術で開示されている電極面積は明らかに小さく、マイクロＬＥＤにそのまま適用すれば、オーミック接触抵抗は大きくなりすぎ、先行技術に従って形成したマイクロＬＥＤはまともに動作しない。

以上の点から、マイクロＬＥＤにおいては、特許文献３に示されるように、長方形のダイス形状、かつ、長軸方向の端部に電極を設けるという設計を取るのが最適と考えられている。

しかし、この設計では、１枚のウェーハから製造可能なダイス数の収率を上げる方法は、素子面積が決まった場合、素子間分離幅を狭める以外、方法がない。素子間分離幅を狭くすると、移動・実装時の歩留まりが低下するため、移動・移載に必要な素子間分離幅を狭く、改善することで収率を上げる方法では限界があり、これ以上、収率を上げる方法については先行技術に開示されていない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、移動・実装時の歩留まりが低下することなくウェーハ１枚当たりの素子の収率が向上する発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、出発基板上に発光層を含むエピタキシャル層を成長する工程と、該発光層に素子形成のための分離溝を形成する工程とを有し、複数の発光素子を製造する発光素子の製造方法であって、前記製造する複数の発光素子の各々の平面視形状を、対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満であるものとし、前記製造する複数の発光素子を、所定幅の前記分離溝によって分離されるものであり、かつ、前記複数の発光素子が、前記分離溝を介して隙間無く配置するように前記分離溝を形成することを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。

このような発光素子の製造方法により、発光素子の平面視形状が線対称の六角形であって、対称軸に平行な辺を有し、該平行な辺の長さが他の辺より長く、対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満の形状の発光素子を製造することができる。これにより、平面視形状が矩形の発光素子に比べてウェーハ１枚当たりの発光素子の収率を向上できる。

この場合、前記エピタキシャル層を成長する工程の後に、更に、前記エピタキシャル層に接合材を介して透光性基板を接合し、前記出発基板を除去する工程を含むことができる。

特に出発基板が透光性基板でない場合に、このようにエピタキシャル層を透光性基板に転写することにより、透光性基板上に発光素子が形成された基板に対して行うことを前提とした技術を応用することができる。

また、前記２つの頂角を、９０°以上１２０°以下とすることができる。

このような範囲の頂角とすることにより、ウェーハ１枚当たりの発光素子の収率をより高めることができる。

また、前記対称軸に平行な２辺の間の距離を、１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。

このような、平行な辺と辺の間の距離が１～１００μｍであるようなマイクロＬＥＤを製造する場合に本発明は特に有効である。

また、前記分離溝をＩＣＰドライエッチング法により形成することが好ましい。

このようなＩＣＰドライエッチング法による分離溝の形成は精度良く簡便に行うことができる。

また、前記透光性基板をサファイア、石英、及び、ガラスのいずれかとすることが好ましい。

また、透光性基板としては、これらの基板を好適に用いることができ、特にレーザーに対する透過性が高いものを選択することができる。

また、前記接合材をベンゾシクロブテン、フッ素樹脂、及び、エポキシ樹脂の少なくともいずれかとすることができる。

接合材としては、これらの接合材を好適に用いることができる。

また、本発明は、平面視形状が対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満となる形状であることを特徴とする発光素子を提供する。

このような発光素子は、電極を、六角形状のうち対称軸が通る頂部を含む三角形の部分に形成することで、発光層の素子全体の面積に対する発光層の面積比率を高めることができ、平行な辺の長さが他の辺より長くすることで実装時に位置ズレによるショートの発生を抑制できる。

この場合、前記発光素子が、接合材を介して透光性基板が接合されているものとすることができる。

このような、発光素子が接合材を介して透光性基板が接合されているものであれば、透光性基板上に発光素子が形成された基板を前提とした技術を応用することができる。

また、前記２つの頂角が９０°以上１２０°以下であることが好ましい。

このような範囲の頂角とすることにより、発光層の素子全体の面積に対する発光層の面積比率をより高めることができる。

また、前記対称軸に平行な２辺の間の距離が１μｍ以上１００μｍ以下であるものとすることができる。

このような、平行な辺と辺の間の距離が１～１００μｍであるようなマイクロＬＥＤへの応用において、本発明は特に有効である。

前記透光性基板がサファイア、石英、及び、ガラスのいずれかであることが好ましい。

透光性基板としては、これらの基板を好適に用いることができ、特にレーザーに対する透過性が高くするように選択することができる。

また、前記接合材がベンゾシクロブテン、フッ素樹脂、及び、エポキシ樹脂の少なくともいずれかであることが好ましい。

接合材としては、これらの接合材を好適に用いることができる。

本発明の発光素子の製造方法により、発光素子の平面視形状が線対称の六角形であって、対称軸に平行な辺を有し、該平行な辺の長さが他の辺より長く、対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満の形状の発光素子を製造することができる。これにより、矩形に比べてウェーハ１枚当たりの発光素子の収率を向上できる。それととともに、平行な辺の長さが他の辺より長くすることで実装時に位置ズレによるショートの発生を抑制できる。また、頂角が９０°以上であれば三角形状の頂部の機械強度が弱くなるのを防ぎ、三角形状部で割れることを抑制できる。

また、本発明の発光素子は、電極を、六角形状のうち対称軸が通る頂部を含む三角形の部分に形成することで、発光層の素子全体の面積に対する発光層の面積比率を高められ、平行な辺の長さが他の辺より長くすることで実装時に位置ズレによるショートの発生を抑制できる。

本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態の一部を示す概略断面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態の他の一部を示す概略断面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態の他の一部を示す概略断面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態の他の一部を示す概略断面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態における一つの発光層の形状を示す概略平面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態における一つの発光層の各部位を示す概略平面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態における複数の発光層が並んだ状態を示す概略平面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態における一つの発光層の形状において、コンタクトパッドの配置位置を示す概略平面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態の他の一部を示す概略断面図である。 本発明の発光素子の製造方法の第一の実施形態の他の一部を示す概略断面図である。 本発明の複数の発光素子の移載の様子を示す概略図である。 比較例で用いた発光素子の形状を示す概略平面図である。 比較例で用いた発光素子の形状において、コンタクトパッドの配置位置を示す概略平面図である。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

上述のように、移動・実装時の歩留まりが低下することなくウェーハ１枚当たりの素子の収率が向上する発光素子の製造方法が求められていた。

本発明者は、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、発光素子の形状が特定の六角形状になるように形成することを見出し、本発明を完成させた。本発明は、出発基板上に発光層を含むエピタキシャル層を成長する工程と、該発光層に素子形成のための分離溝を形成する工程とを有し、複数の発光素子を製造する発光素子の製造方法であって、前記製造する複数の発光素子の各々の平面視形状を、対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満であるものとし、前記製造する複数の発光素子を、所定幅の前記分離溝によって分離されるものであり、かつ、前記複数の発光素子が、前記分離溝を介して隙間無く配置するように前記分離溝を形成することを特徴とする発光素子の製造方法である。

また、本発明の発光素子は、平面視形状が対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満となる形状であることを特徴とする発光素子である。

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下では、本発明の態様を第一の実施形態、第二の実施形態を例示して説明する。それぞれの実施形態で類似の構成要素は図面中に同一の符号を付して説明する。また、重複する説明は一部省略する。

（第一の実施形態）
まず、第一の実施形態を説明する。第一の実施形態は、出発基板上にエピタキシャル層を成長させた後、エピタキシャル層に接合材を介して透光性基板を接合し、出発基板を除去する工程を含む実施形態である。

まず、図１に示すように出発基板１１上に、発光層を含むエピタキシャル層１８を成長する。より具体的には以下の通りである。

まず、図１に示すように第一導電型の例えばＧａＡｓからなる出発基板１１上にエッチストップ層１２をエピタキシャル成長させる。エッチストップ層１２は、例えば、第一導電型のＧａＡｓバッファ層を積層した後、例えば第一導電型のＧａＩｎＰ第一エッチストップ層を例えば０．１μｍ、例えば第一導電型のＧａＡｓ第二エッチストップ層を例えば０．１μｍ成長させることにより形成することができる。さらに、エッチストップ層１２上に、例えば、第一導電型のＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１３を例えば厚さ１．０μｍ、例えばノンドープのＡｌＧａＩｎＰ活性層１４、例えば第二導電型のＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１５を例えば１．０μｍ、第二導電型のＧａＩｎＰ中間層（不図示）を例えば０．１μｍ、更に例えば第二導電型のＧａＰ窓層１６を例えば厚さ６μｍ、順次成長し、エピタキシャル層１８を含むエピタキシャルウェーハ２０を準備する。ここで第一クラッド層１３から第二クラッド層１５までをダブルヘテロ（ＤＨ）構造部と称し（図１）、発光層に相当する。すなわち、エピタキシャル層１８は発光層を有する。なお、エピタキシャル層１８の材料はこれらに限定されず、上記のように発光層（発光素子構造）を有するものとすればよい。

本発明では、このようなエピタキシャル層１８を成長する工程の後に、図２、３に示すように、更に、エピタキシャル層１８に接合材２５を介して透光性基板３０を接合し、出発基板１１を除去する工程を含むことができる。より具体的には以下の通りである。

まず、図２に示すようにエピタキシャルウェーハ２０上に、接合材２５として、例えば熱硬化型接合材であるベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）をスピンコートし、被接合ウェーハである例えばサファイアウェーハ（透光性基板３０）と対向させて重ね合わせ、熱圧着することでエピタキシャルウェーハ２０とサファイアウェーハ（透光性基板３０）とをＢＣＢ（接合材２５）を介して接合した第一エピタキシャル接合基板を作製する。スピンコートにてＢＣＢを塗布する際、設計膜厚は例えば０．６μｍとすることができるが、この厚さに限定されるものではなく、この厚さ以上であっても、薄くても同様の効果を得ることができる。

このときの接合条件としては、例えば、２００℃以上４００℃以下の温度、１．２Ｎ／ｃｍ^２以上の圧力で加圧し、接合することができる。

また、このときの透光性基板３０として、被接合基板の材質はサファイアに限定されるものではなく、平坦性が担保されていればどのような材料も選択可能である。サファイアの他、石英、ガラスなども選択することが可能である。

また、接合材２５はＢＣＢに限らず、フッ素樹脂、エポキシ樹脂等を使用することができる。なお、ＢＣＢは層状に塗布した場合に限らず、感光性ＢＣＢを用いて孤立島状やライン状、その他の形状にパターン化し、接合の工程を行ってもよい。

次に図３に示すように出発基板１１（例えばＧａＡｓ出発基板）をウェットエッチングで除去し、その後エッチストップ層１２も除去する。エッチストップ層１２の除去は、上記のように第一エッチストップ層及び第二エッチストップ層を有する場合には、まず、エッチングにより第一エッチストップ層を露出させ、エッチャントを切り替えて第二エッチストップ層を除去してエピタキシャル層１８（エピタキシャル層１８のうちの第一クラッド層１３）を露出させることができる。このようにして、ダブルヘテロ（ＤＨ）構造部（第一クラッド層１３、活性層１４、第二クラッド層１５）と窓層１６のみを保持する第二エピタキシャル接合基板を作製することができる（図３）。

次に、発光層に素子形成のための分離溝４７を形成する（図４参照）。この分離溝４７の形成は、ＩＣＰドライエッチング法により形成することが簡便で精度が高いため好ましい。より具体的な方法を図４～８を参照して説明する。

この工程では、まず、図４に示すようにフォトリソグラフィー法によりパターンを形成し、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）により素子分離加工を行う。ＩＣＰに使用するガスは塩素及びアルゴンとすることができる。ＩＣＰ加工は接合材２５の層（ＢＣＢ層）を露出させる素子分離工程と窓層１６（ＧａＰ窓層）を露出させる露出工程の２回行うことができる。なお、この分離溝４７の形成では、このように窓層１６（ＧａＰ窓層）を露出させる場合（図４）に限定されず、活性層１４が最低限、分離されていれば良く、窓層１６（ＧａＰ窓層）の露出ではなく、第二クラッド層１５が露出する場合でも同様の効果が得られる。図４では、発光層の下部層が露出した領域として１８ａを示している。図４では、下部層露出領域１８ａとして、窓層１６を露出した場合を示している。

以上のような、出発基板１１上に発光層を含むエピタキシャル層１８を成長する工程と、該発光層に素子形成のための分離溝を形成する工程とを有し、複数の発光素子を製造する発光素子の製造方法において、本発明では、素子分離工程（発光層に素子形成のための分離溝を形成する工程）を行う際、図５～８に示すように、製造する複数の発光素子の各々の平面視形状が所定の六角形状とする。この六角形状は、対称軸を有する線対称の六角形であって、対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満であるものとする。このとき、該２つの頂角を、９０°以上１２０°以下とすることが好ましい。また、本発明では、製造する複数の発光素子を、所定幅の分離溝によって分離されるものとし、かつ、複数の発光素子が、分離溝を介して隙間無く配置するように分離溝を形成する（図７参照）。このような配置は、もし正六角形を配置したとしたらハニカム構造と呼ばれる配置に類似するものである。

図５を参照して、一つの発光素子の平面視形状を説明する。図５は、図１～図４の各工程を経て、分離溝４７により素子分離された、発光層を有するエピタキシャル層１８の平面視形状である。六角形状のうち、図５において符号５４で示された領域が後述の上部電極５４の位置であり、図５において符号５６で示された領域が後述の下部電極５６の位置である。また、下部電極５６の周囲の三角形の領域（実線で示された六角形内の破線で区切られた符号１８ａの領域）は、図４で示した下部層露出領域１８ａである。さらに、図５の実線で示された六角形外の破線は、素子分離中間線４８である。素子分離中間線４８は、素子分離により分離された個別の発光層との分離溝４７の中間線を示す。図７には、図５の発光層が、複数配列されている様子を示している（下部層露出領域１８ａの図示は省略している）。

さらに、図６を参照して、本発明における発光素子の形状を説明する。図６に示した六角形状は図５の発光層の形状に対応している。図６に示した六角形状は、対称軸ＳＡを有する線対称の六角形である。さらに、この六角形状は、対称軸ＳＡに平行な２辺（辺Ａ及び辺Ｂ）を有し、該平行な２辺（辺Ａ及び辺Ｂ）の長さが他の４辺（辺Ｃ、辺Ｄ、辺Ｅ及び辺Ｆ）より長い。さらに、対称軸ＳＡが通る２つの頂角（α及びβ）が９０°以上１８０°未満である。

このように特定された六角形状の発光素子を、本発明では、さらに、図７に示したように、所定幅の分離溝によって分離されるものとし、かつ、複数の発光素子が、分離溝を介して隙間無く配置するように、分離溝を形成する。

図８には、図５に示した発光素子と、コンタクトパッド６０が配置される位置との関係を示している。

このような発光素子の製造方法により、上記特定の六角形状の発光素子を製造することができる。これにより、矩形の発光素子に比べてウェーハ１枚当たりの発光素子の収率を向上できる。それととともに平行な辺の長さが他の辺より長くすることで実装時に位置ズレによるショートの発生を抑制できる。また、頂角が９０°以上であれば三角形状の頂部の機械強度が弱くなるのを防ぎ、三角形状部で割れることを抑制できる。

さらに、上記２つの頂角（α及びβ）を、９０°以上１２０°以下とすることが好ましい。このような範囲の頂角とすることにより、ウェーハ１枚当たりの発光素子の収率をより高めることができる。また、発光層の素子全体の面積に対する発光層の面積比率をより高めることができる。頂角が９０°より小さい場合三角部が突出しすぎて機械強度が落ちるため、実装電極と電気的に接続する際の応力に耐えることができず、突出部に欠け・割れが生じやすい。頂角が９０°以上であればこのようなダイスの破損は発生しにくい。

また、上記対称軸ＳＡに平行な２辺（Ａ及びＢ）の間の距離を、１μｍ以上１００μｍ以下とした、小さい発光素子、すなわち、マイクロＬＥＤを製造する場合に本発明は特に有効である。

図１～図４の工程を行い、素子分離加工を行った後、図９に示すように端面処理として保護膜５２を形成することが好ましい（図９）。保護膜５２としては例えばＳｉＯ_２を使用することができるが、ＳｉＯ_２に限定されるものではなく、端面が保護でき、かつ絶縁性を有する材料であればどのような材料でも選択可能である。ＳｉＮ_ｘや酸化チタン、酸化マグネシウムなども選択可能である。

次に図１０に示すように、第一導電型層（図１０では第一クラッド層１３）に接する電極（上部電極５４）及び第二導電型層（図１０では窓層１６）に接する電極（下部電極５６）を形成し、熱処理を施すことでオーミックコンタクトを形成することができる（図１０）。例えば第一導電型をｎ型とし、第二導電型をｐ型として設計し、ｎ型層に接する電極に例えばＡｕとＳｉを含有する金属を、ｐ型層に接する電極に例えばＡｕとＢｅを含有する金属を使用することができる。ｎ型電極としてはＡｕとＳｉの金属に限定されるものではなく、ＡｕとＧｅを含有する金属を使用しても同様な結果が得られる。また、ｐ型電極としてＡｕとＢｅの金属に限定されるものではなく、ＡｕとＺｎを含有する金属を使用しても同様な結果が得られる。

電極を形成したデバイスがＢＣＢを介して接合された本実施形態（第一の実施形態）は、上記ＥＺ－ＰＥＴＡＭＰ工程用の商品として供されることができる。これは、合成石英基板上に凸パターン加工がなされたテンプレート基板に、シリコーンを介して発光素子が粘着された後、被接合基板側からレーザーを照射することでＢＣＢを昇華させ、被接合基板からテンプレート基板にデバイスを移載する。移載されたデバイスはその後、駆動回路を有する実装基板に再転写され、ＲＧＢ表示装置を形成する。

実装基板に転写する際、図１１に模式的に示す様に横方向にも縦方向にも、離散的に移載される。これはＲＧＢ表示装置を形成する際、マイクロＬＥＤの形成ピッチと実装側のピッチが一般には異なるためである。

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態を説明する。この実施形態では、例えば透光性のサファイア出発基板上に、例えば第一導電型のＧａＮバッファ層を成長させ、その後、例えば第一導電型のＧａＮ第一クラッド層を厚さ１．０μｍ、例えばノンドープのＩｎＧａＮ活性層、例えば第二導電型のＡｌＧａＮ第二クラッド層を厚さ０．５μｍ、例えば第二導電型のＧａＮ窓層を厚さ６μｍで順次成長したエピタキシャル機能層として発光素子構造を有するエピタキシャルウェーハを準備する。ここで第一クラッド層から第二クラッド層までをＤＨ構造部と称する。

次にフォトリソグラフィー法によりパターンを形成し、ＩＣＰにより素子分離加工・露出加工を行う工程は第一の実施形態と同様である。

素子分離加工後、端面処理として保護膜形成工程・構造は第一の実施形態と同様である。

第一実施形態と同様に保護膜形成後、電極を形成し、オーミックコンタクトを形成する。電極は第一の実施形態とは異なり、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕなどを用いる。

電極形成後の移載方法や実装方法は、サファイア基板等の透光性基板からレーザーを照射することは第一の実施形態と同様だが、ＢＣＢを昇華するのではなく、ＧａＮバッファ層部分を昇華し、剥離する部分が第一の実施形態とは異なる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。

（実施例）
まず、図１に示すように、出発基板上に発光層を含むエピタキシャル層を成長した。具体的には、以下の通りとした。まず、ｎ型ＧａＡｓ出発基板１１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層積層後、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＩｎＰ第一エッチストップ層、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＡｓ第二エッチストップ層を形成し、エッチストップ層１２とした。エッチストップ層１２の上に厚さ１．０μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１３、ノンドープのＡｌＧａＩｎＰ活性層１４、厚さ１．０μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１５、そして厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＩｎＰ中間層（不図示）、更に厚さ６μｍのｐ型ＧａＰ窓層１６を順次成長し、エピタキシャル機能層として発光層（発光素子構造）を有するエピタキシャルウェーハ２０を準備した（図１）。

次に、図２に示すように、エピタキシャルウェーハ２０上に接合材２５としてベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）をスピンコートし、透光性基板３０であるサファイアウェーハと対向させて重ね合わせ、２Ｎ／ｃｍ^２かつ２５０℃の接合条件にて接合することで第一エピタキシャル接合基板を作製した（図２）。スピンコートにてＢＣＢを塗布する際、設計膜厚は０．６μｍとした。

次に、図３に示すように、ＧａＡｓ出発基板１１をウェットエッチングで除去し、第一エッチストップ層を露出させ、エッチャントを切り替えて第二エッチストップ層を除去してエッチストップ層１２を除去した。これにより、第一クラッド層１３を露出させ、第二エピタキシャル接合基板を作製した（図３）。

次に、図４に示すように、フォトリソグラフィー法によりパターンを形成し、ＩＣＰにより素子分離加工を行った。ＩＣＰに使用するガスは塩素およびアルゴンとし、ＩＣＰ加工はＢＣＢ層２５を露出させる素子分離工程とＧａＰ窓層１６を露出させる露出工程の２回行った（図４）。これにより、発光層に素子形成のための分離溝４７を形成した。

素子分離工程を行う際、図５～図７に示すように、素子の平面視形状が、対称軸ＳＡを有する線対称の六角形であって、対称軸ＳＡに平行な２辺（辺Ａ及び辺Ｂ）を有し、該平行な２辺（辺Ａ及び辺Ｂ）の長さが他の４辺（辺Ｃ～片Ｆ）より長く、対称軸ＳＡが通る２つの頂角（α及びβ）が１２０°となる形状とした（図５～図７）。

具体的な素子の寸法は対称軸ＳＡ上の頂部（頂角α）～頂部（頂角β）の距離が１３．５０μｍ、平行な辺Ａと辺Ｂの間の距離が７．７９μｍ、素子分離溝４７内の１つの素子面積が、８７．６４μｍ^２である。

電極は図５に示すように、六角形状内の二等辺三角形部分に設けた（上部電極５４及び下部電極５６）。図５では、後述するオーミックコンタクト電極を、１２０度の角度形状を有するエリア（図６に示す頂角α及び頂角βが含まれるエリア）に隣接させて設けた。電極とダイス外辺部との距離はフォトリソグラフィー時の公差によって決まるが、本実施例においては、公差０．２５μｍである。オーミックコンタクト電極面積をそれぞれ６．９３μｍ^２とし、電極間距離は９．００μｍであった。

本実施例では、素子間分離幅を０．８７μｍとしており、図５の破線で示した形状部分が、素子間の中間線（素子分離中間線４８）に相当する。この破線の内側が、素子作製に必要な面積であり、その面積は、幅８．６６μｍ、対称軸ＳＡ上の頂部～頂部の距離が１４．５０μｍの１０３．９２μｍ^２であった。

図７に示したように、六角形状の各素子は配置されており、個々の素子形状は、二等辺三角形の頂部を有するため、上下に配置される素子は半個ずれて配置される。図８では、図５に示した素子上に設けた実装基板とのコンタクトパッド６０の配置を示す。コンタクトパッド６０形成時のアライメント公差は０．２５μｍであり、かつ、電極端部からの幅（図中の上下方向）は４．００μｍであり、極性の異なる両電極間の離間距離は１．００μｍである。

素子分離加工後、端面処理としてＳｉＯ_２保護膜５２を形成した（図９）。次に、ｎ型層に接する電極及びｐ型層に接する電極（上部電極５４及び下部電極５６）を形成し、熱処理を施すことでオーミックコンタクトを形成した（図１０）。

（比較例）
素子分離パターンが矩形である点を除き、実施例と同様に発光素子を形成した（図１２）。

発光素子形状は長軸方向の距離が１１．２５μｍ、短軸方向の幅が７．７９μｍであった。素子分離溝内の素子面積は８７．６４μｍ^２であり、実施例と同じであった。

電極（上部電極１５４及び下部電極１５６）と素子１１８の外辺部との距離はフォトリソグラフィー時の公差によって決まるが、実施例と同様に、公差０．２５μｍであった。なお、図１２中には、下部層露出領域１１８ａも示している。オーミック電極面積を実施例と同様に、それぞれ６．９３μｍ^２とし、電極間距離は８．７５μｍであった。

実施例と同様に素子間分離幅を０．８７μｍとしており、図１２の破線（素子分離中間線１４８）で示した素子作製に必要な面積は、幅８．６６μｍ、長軸長距離１２．１２μｍの１０４．９６μｍ^２であった。このように実施例と同様の設計では、比較例における素子作製に必要な面積の方が大きくなった。

図１３に、図１２上に設けた実装基板とのコンタクトパッド１６０の配置を示す。コンタクトパッド１６０形成時のアライメント公差は０．２５μｍであり、かつ、電極端部からの幅（図中の上下方向）は４．００μｍであり、極性の異なる両電極間の離間距離は０．７５μｍであった。実施例の電極間距離は１．００μｍであったため、実施例と同様の設計では、比較例でコンタクトパッド間の離間距離の方は小さくなった。離間距離が短くなると、実装時に位置ズレによりショートを発生させやすくなるため、要求されるアライメント公差がより厳しくなってしまう。そのため、電極間の離間距離をアライメント公差に合わせられるように大きく設定する必要があるため、比較例におけるダイスは、アライメント公差に合わせて実施例より長軸方向に長くしなければならない。その分、必然的に必要なダイス面積は実施例より大きくなる。

比較例では、実施例と発光素子面積を同じくしたが、実装時に必要な要求公差に合わせた場合、比較例と同様のサイズでは設計できず、長軸方向に長いダイスにせねばならず、必然的にダイス形成に必要な面積も実施例より、より大きく設計する必要がある。コンタクトパッドの離間距離を実施例と同じ１．００μｍとした場合、長軸方向に１１．２５μｍから１１．５０μｍに０．２５μｍ延ばす必要があり、実施例と同様なアライメントを実現するために必要とされるダイス面積は、８７．６４μｍ^２から８９．５９μｍ^２に２．２％増大させる必要がある。その結果、素子作製に必要な面積（破線で示した素子分離中間線１４８の内側面積に相当）は、１０４．９６μｍ^２から１０８．００μｍ^２に２．９％増加する。実施例と比較するとこの面積は３．９％多くなっている。従って、実施例より１ウェーハあたりのダイス収率が低下する。

（実施例と比較例の比較）
実施例である図５では、発光素子の幅が７．７９μｍで、発光素子の平面視面積が８７．６４μｍ^２である。破線で示す隣接素子との距離の中間線（素子分離中間線４８）までの距離（幅）は０．４３μｍ（隣接ダイスとの距離は０．８６μｍ）である。この場合、発光素子１個当たりに必要とされる面積は中間線で囲われた領域（破線で示す素子分離中間線４８で囲われた領域）になる。この素子分離中間線４８で囲われた領域の面積は１０３．９２μｍ^２である。離間距離のルールを維持したまま、図１２に示す比較例の矩形素子を配置した場合、素子分離中間線１４８で囲われた領域は、発光素子の面積を同一とした場合、１０４．９６μｍ^２になり、実施例のデザインの方が矩形の場合（比較例）より１．００％面積が少なくなる。

前述したように、発光素子面積では１．００％の差異が生じているが、有効発光層の面積の比較においても差異が生じている。

実施例、比較例ともにオーミックコンタクト層を形成するため、下部層を露出させているが（図５では下部層露出領域１８ａ、図１２では下部層露出領域１１８ａとして表示）、露出した下部層に接する形でオーミックコンタクト電極（実施例、比較例でそれぞれ下部電極５６、下部電極１５６）を形成する。図５と図１２では、下部層に接触する電極面積をそれぞれ６．９３μｍ^２に統一している。

実施例の図５では三角形の電極、比較例の図１２では矩形の電極となる。素子分離端との縦横方向の距離（フォトリソグラフィー工程でのアライメント公差）は、前述の例示では同一ルールの０．２５μｍで統一している。

この際、下部層露出のために削った面積以外の領域に発光層が残っており、残存する発光層の面積が有効な発光に寄与する。この面積は実施例においては７５．４９μｍ^２、比較例においては７４．５５μｍ^２と約１．２５％の差異が生じている。ＬＥＤの各種特性は発光層に注入される電流密度により決まる。電流密度は発光層の面積と活性層に注入される電力量で決まるため、ＬＥＤの特性を決めるのはダイス全体の面積ではなく、発光層の面積である。

すなわち、本発明の技術を用いることで、従来に比べて発光素子全体の面積を小さくすることができ、かつ、発光素子作製に必要な占有面積を小さくすることができる。

なお、前述のダイス面積を同一に維持したまま発光層に差異が出る効果は、下部層に接する電極が四角形や台形ではなく、三角形状を有する場合、最も効果が高い。

また、ここでは、ダイスの面積を統一した場合を例示したが、発光層部の面積はダイス面積を統一した場合、実施例の方が大きく、本発明の技術を用いた場合、従来技術のダイスよりダイス面積を小さくできることは明らかである。従って、ダイス面積ではなく、発光層面積を従来技術と同様に統一して本技術を適用した場合、その作用効果は、ここで示した効果より、大きくなる。また、発光素子面積でそろえるのではなく、発光層面積をそろえて発光素子面積をより小さくしても同様の効果が得られる。

本明細書は、以下の態様を包含する。
［１］：出発基板上に発光層を含むエピタキシャル層を成長する工程と、
該発光層に素子形成のための分離溝を形成する工程と
を有し、複数の発光素子を製造する発光素子の製造方法であって、
前記製造する複数の発光素子の各々の平面視形状を、対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満であるものとし、
前記製造する複数の発光素子を、所定幅の前記分離溝によって分離されるものであり、かつ、前記複数の発光素子が、前記分離溝を介して隙間無く配置するように前記分離溝を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
［２］： 前記エピタキシャル層を成長する工程の後に、更に、前記エピタキシャル層に接合材を介して透光性基板を接合し、前記出発基板を除去する工程を含む上記［１］の発光素子の製造方法。
［３］： 前記２つの頂角を、９０°以上１２０°以下とする上記［１］又は上記［２］の発光素子の製造方法。
［４］： 前記対称軸に平行な２辺の間の距離を、１μｍ以上１００μｍ以下とする上記［１］、上記［２］又は上記［３］の発光素子の製造方法。
［５］： 前記分離溝をＩＣＰドライエッチング法により形成する上記［１］、上記［２］、上記［３］又は上記［４］の発光素子の製造方法。
［６］： 前記透光性基板をサファイア、石英、及び、ガラスのいずれかとする上記［２］、上記［３］、上記［４］又は上記［５］の発光素子の製造方法。
［７］： 前記接合材をベンゾシクロブテン、フッ素樹脂、及び、エポキシ樹脂の少なくともいずれかとする上記［２］、上記［３］、上記［４］、上記［５］又は上記［６］の発光素子の製造方法。
［８］： 平面視形状が対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満となる形状であることを特徴とする発光素子。
［９］： 前記発光素子が、接合材を介して透光性基板が接合されているものである上記［８］の発光素子。
［１０］： 前記２つの頂角が９０°以上１２０°以下である上記［８］又は上記［９］の発光素子。
［１１］： 前記対称軸に平行な２辺の間の距離が１μｍ以上１００μｍ以下である上記［８］、上記［９］又は上記［１０］の発光素子。
［１２］： 前記透光性基板がサファイア、石英、及び、ガラスのいずれかである上記［９］、上記［１０］又は上記［１１］の発光素子。
［１３］： 前記接合材がベンゾシクロブテン、フッ素樹脂、及び、エポキシ樹脂の少なくともいずれかである上記［９］、上記［１０］、上記［１１］又は上記［１２］の発光素子。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１１…出発基板、 １２…エッチストップ層、
１３…第一クラッド層、 １４…活性層、 １５…第二クラッド層、 １６…窓層、
１８…（発光層を含む）エピタキシャル層、 １８ａ…下部層露出領域、
２０…エピタキシャルウェーハ、
２５…接合材、
３０…透光性基板、
４７…素子分離溝、 ４８…素子分離中間線、
５２…保護膜、 ５４…上部電極、 ５６…下部電極、
６０…コンタクトパッド。

Claims (11)

1. 出発基板上に発光層を含むエピタキシャル層を成長する工程と、
   該発光層に素子形成のための分離溝を形成する工程と
   を有し、複数の発光素子を製造する発光素子の製造方法であって、
   前記エピタキシャル層を成長する工程の後に、更に、前記エピタキシャル層に接合材を介して透光性基板を接合し、前記出発基板を除去する工程を含み、
   前記製造する複数の発光素子の各々の平面視形状を、対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満であるものとし、
   前記製造する複数の発光素子を、所定幅の前記分離溝によって分離されるものであり、かつ、前記複数の発光素子が、前記分離溝を介して隙間無く配置するように前記分離溝を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
2. 前記２つの頂角を、９０°以上１２０°以下とすることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
3. 前記対称軸に平行な２辺の間の距離を、１μｍ以上１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子の製造方法。
4. 前記分離溝をＩＣＰドライエッチング法により形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子の製造方法。
5. 前記透光性基板をサファイア、石英、及び、ガラスのいずれかとすることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
6. 前記接合材をベンゾシクロブテン、フッ素樹脂、及び、エポキシ樹脂の少なくともいずれかとすることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
7. 平面視形状が対称軸を有する線対称の六角形であって、前記対称軸に平行な２辺を有し、該平行な２辺の長さが他の４辺より長く、前記対称軸が通る２つの頂角が９０°以上１８０°未満となる形状である発光素子であって、
   前記発光素子が、接合材を介して透光性基板が接合されているものであることを特徴とする発光素子。
8. 前記２つの頂角が９０°以上１２０°以下であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
9. 前記対称軸に平行な２辺の間の距離が１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の発光素子。
10. 前記透光性基板がサファイア、石英、及び、ガラスのいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
11. 前記接合材がベンゾシクロブテン、フッ素樹脂、及び、エポキシ樹脂の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。

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