TW201251106A - Method for manufacturing light-emitting element, and light-emitting element - Google Patents

Method for manufacturing light-emitting element, and light-emitting element Download PDF

Info

Publication number
TW201251106A
TW201251106A TW101117176A TW101117176A TW201251106A TW 201251106 A TW201251106 A TW 201251106A TW 101117176 A TW101117176 A TW 101117176A TW 101117176 A TW101117176 A TW 101117176A TW 201251106 A TW201251106 A TW 201251106A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
emitting element
crystal substrate
layer
vertical hole
Prior art date
Application number
TW101117176A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI495148B (zh
Inventor
Hideo Aida
Natsuko Aota
Hidetoshi Takeda
Keiji Honjo
Hitoshi Hoshino
Original Assignee
Namiki Precision Jewel Co Ltd
Disco Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Namiki Precision Jewel Co Ltd, Disco Corp filed Critical Namiki Precision Jewel Co Ltd
Publication of TW201251106A publication Critical patent/TW201251106A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI495148B publication Critical patent/TWI495148B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/387—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape with a plurality of electrode regions in direct contact with the semiconductor body and being electrically interconnected by another electrode layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/382—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

201251106 (二）本代表圖之元件符號簡單說明： 30〜發光元件用單晶基板； 30八~發光元件用單晶基板； 30B〜發光元件用單晶基板；32B〜第二面； 32T〜第一面； 34~豎孔； 34B〜豐孔； 3 6 T ~開σ部； 5 0 ~導電部； 70~電極； 34A〜賢孔； 3 6 B〜開口部； 40〜發光元件層； 6 0〜電極； 80-發光元件。 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 無。 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於發光元件的製造方法及發光元件。 【先前技術】 作為發光元件者，右g贫 在藍貝石基板等的單晶基板上設置 層積有一層以上的丰逡舯爲楚 千導體層專、且具有發光元件的功能之
層（發光元件層）的元件是瘩A 疋贗為人知。在具有這樣的層結構 的發光元件中’ 一對雷搞Θ 4 參疋以相對於元件的厚度方向為第 一電極、發光元件層、絕緣性 J早日日基板、第二電極的順 201251106 序而配置。 作為發光元件的—種之⑽⑴邮Emitting Diode: ”極體)的製造方法者’有雷射舉離技術，其是在藍寶 製作LED作為發光元件層之後，使用雷射剝離藍 寶石基板。若使用雷射舉離技術可製造可流經大電流之豎 型LED，但藉由雷射難以完全剝離藍寶石基板，加上亦會 發生藉由雷射對LED的損傷，因此產率不佳。 β因此，有人提出的製造方法(請參考專利文獻H)， =為:電性連接發光元件層與第二電極，在單晶基板設置 杈亙厚度方向而貫通單晶基板的豎孔’在此豎孔内充填或 以層狀形成導電性材料’確保發光元件層與第二電極之間 的導通3外’在發光元件層與單晶基板之間還設置緩衝 層時’叹置貫通單晶基板及緩衝層的厚度方向的登孔’在 此賢孔内充填導電性材料（請參考專利文獻1、3、4)。若 使用這樣的製造方法’就無必要將單晶基板完全與發光元 件層剝離，因此提升了產率。 在揭露於這些專利文獻Η的技術中，在單晶基板上 形成構成緩衝層、發光元件層的各層中的至少-部份的層 之後’利用乾蝕刻、雷射剝蝕(laser abla 二 触刻方法而形成豐孔。 種的 【先行技術文獻】 【專利文獻】 【專利文獻1】曰本特開平8_83929號公報 【專利文獻2】日本特開平1〇_1 73235號公報 201251106 【專利文獻3】曰本特開平10-841 67號公報 【專利文獻4】日本特開平n_45892號公報 【發明内容】 【發明所欲解決的問題】 」而W用在專利文獻卜4例*的製程製it發光元件 時，形成豐孔時的飯刻量過大時，有對發光元件層造成傷 害的可能性。此時’會對發光元件的發光特性等造成不良 影響°另-方面’ $ 了避免過度㈣，若㈣量不足則無 法確保發光元件層 '與在單晶基板之發光元件層的設置側 的相反側設置的電極（第二電極）之間的導通路徑。也就是 此時無法製造發光元件本身。 有鑑於此，本發明的目的是提供一種發光元件的製造 方法以及藉由此發光元件的製造方法所製造的發光元件’ 其在製造發光元件時，可以使得因形成設在單晶基板的豎 孔而造成對發光元件層的傷害減為零。 【用以解決問題的手段】 上述目的是藉由以下的本發明而達成。也就是： 第項之本發明的發光元件的製造方法，其特徵在 於：至少經由以下步驟而製造一發光元件：發光元件層形 成步驟，其中一發光元件用單晶基板是設有僅在一側之面 具有開口部的豎孔’在此發光元件用單晶基板的上述一側 之面上，形成一發光元件層；研磨步驟在至少經過此發 光兀件層形成步驟後，研磨發光元件用單晶基板的另一側 201251106 之面’直到成為豎孔在發光元件用單晶基板的厚度方向貫 通的狀態，以及導電部形成步驟，在至少經過研磨步驟後， 從登孔的另—側之面的開口部那一側，在g孔内充填導電 性材料，藉此形成從發光元件層那_側連續到另一侧之面 的開口部之導電部。 第二項之本發明的發光元件的製造方法其特徵在 於：使用附有薄膜的發光元件用單晶基板，至少經由以下 夕驟而製le #光兀件’其中該附有薄膜的發光元件用單 晶f板具有一發光元件用單晶基板與-薄膜，此發光元件 用單晶基板是設有僅在一側之面具有開口部的登孔，此薄 膜是設於此發光元件用單晶基板的一側之面，並由一層以 上之含有由至少、GaN系材料構成之層所構成：研磨步驟， 研磨發光元件用單晶基板的另—側之面，直到成為賢孔在 發光元件用單晶基板的厚度方向貫通的狀態；以及導電部 形成步驟，在至少經過研磨步驟後，從暨孔的另一側之面 的開口部那-側，在置孔内充填導電性材料，藉此形成從 膜側連續到另一側之面的開口部之導電部。 第一項之本發明的發光元件的製造方法及第二項之本 發明的發光元件的製造方法之一實施樣態，是發光元件用 單晶基板較好為至少經由以下步驟而製作：改質層形成步 驟’在單晶基板的-侧之面的表面附近作對焦，從單晶基 板的-側之面照射雷射，藉此形成軸向中心線與上述一側 之面交叉之大致柱狀的改質層；以及登孔形成步驟，在至 少經過此改質層形成步驟後，至少使一側之面接觸㈣溶 201251106 液’選擇性地溶解、移除改質層，形成僅在—側之面 開口部的豎孔。 ~有 第項之本發明的發光元件的製造方法及第二項之本 發明的發光元件的製造方法之另一個實施樣態，較好為： 雷射的照射’是以滿足從下列A肖B的選擇的任—項記葡 的照射條件的方式而實施： 〈照射條件A> 雷射波長：200nm〜350nm 脈衝寬度：奈秒等級（order) 〈照射條件B> •雷射波長：350nm〜2000nm •脈衝寬度：毫微微（femt0)秒等級（〇rder)〜微微 (pico)秒專級（Qrdej·)。 第一項之本發明的發光元件的製造方法及第二項之本 發明的發光元件的製造方法之另一個實施樣態，較好為. 豎孔的内壁面是由蝕刻面構成；以及在豎孔的深度方向之 豎孔的内徑，是隨著從一侧之面的開口部那一側行進到另 一側之面的開口部那一側，成大致一次函數式的減少。 第一項之本發明的發光元件，其特徵在於：至少經由 以下步驟製造而成：發光元件層形成步驟，其中一發光元 件用單基板是設有僅在一側之面具有開口部的豎孔，在 此發光元件用單晶基板的上述一側之面上，形成發光元件 層；研磨步驟，在至少經過此發光元件層形成步驟後，研 磨發光元件用單晶基板的另一側之面，直到成為豎孔在單 6 201251106 晶基板的厚度方向貫 s , 貝通的狀悲，以及導電部形成步驟，/ 至少經過研磨步驟後 驟在 側，在豎孔内充填導電 — 那一 一側連續到另-側之面的開口部之導電部。 層那 第-項之本發明的發光元件，其特徵在於 薄膜的發光元件用單曰Α 、子方；附有 上 早日日基板，至少經由以下步驟萝诰而 成’其中此附有薄膜的絡出-# 、 有賴的發先兀件用單晶基板具有-發光元 件用單晶基板盘一蓮胺 -溥膜，此發光元件用單晶基板是設有 在一側之面具有開口部 7丑孔此溥膜是設於此發先元株 用單晶基板的上述一側之面，* ώ a r尤兀件 ι惻之面，並由一層以上之含有由至少
GaN糸材料構成之《所错士、. * 。 ㈣構成·研磨步驟’研磨發光元件用 旱日日基板的另一相丨丨夕品 , 彳成為豎孔在發光元件用單晶 基板的厚度方向I補Μ . 通的狀I，以及導電部形成步驟，在至 少經過研磨步驟後，從暨孔的另一側之面的開口部那一 側’在豎孔内充填導f性材料’ #此形成從膜側連續到另 —側之面的開口部之導電部。 項之本發明的發光元件及第二項之本發明的發光 元件之—實施樣態，較好為發光元件用單晶基板是至少經 由以下步驟而製作：改質層形成步驟，在單晶基板的一側 之面的表面附近作餅隹，π 卞f…、攸單日日基板的一側之面照射雷 射’藉此形成軸向中心線與上述—側之面交叉之大致柱狀 的文質層’以及g孔形成步驟，I至少經過此改質層形成 '驟後#由至少使一側之面接觸钱刻溶液，選擇性地溶 解移除改質層，形成僅在一側之面具有開口部的賢孔。 7 201251106 第三項之本發明的發光元件，其特徵在於包含：—發 光兀件用單晶基板，具有從一側之面貫通至另—側之面且 兩面的開口部的形狀成大致圓形的豎孔；—發光元件層 設於-側之面上一第一電極，設置於此發光元件層：面 上，此面與設置該發光元件用單晶基板的那—側為相反 側；-第二電極，設置於另一側之面；以及一導電部，由 充填於豎孔内的導電性材料構成，且電性連接第二電極及 該光元件層4中：豎孔的内壁面是由蝕刻面構成丨以及 在登孔的深度方向之暨孔的内經，是隨著從一側之面的開 口部那一側行進到另—側之面的帛口部那一侧，成大致I 次函數式的減少。 【發明功效】 藉由本發明，可提供一種發光元件的製造方法以及藉 由此發光兀件的製造方法所製造的發光元件，其在製造發 光元件時，可以使得因形成設在單晶基板的&孔而造成對 發光元件層的傷害減為零。 【實施方式】 【用以實施發明的最佳形態】 第項之本發明的發光元件的製造方法，其特徵在 於：至少經由以下步驟而製造-發光元件：發光元件層形 成V驟其中發光元件用單晶基板是設有僅在一側之面 ”有開σ u卩的登孔’在此發光元件用單晶基板的上述一側 ’ ---4· — - . _ 光疋件層；研磨步驟，在至少經過發光 8 201251106 70件層形成步驟後，研磨發光元件用單晶基板的另一側之 面’直到成為豎孔在發光元件用單晶基板的厚度方向貫通 勺狀‘w ’以及導電部形成步驟’在至少經過研磨步驟後， 丑孔的另側之面的開口部那一側，在置;孔内充填導電 性材料，藉此形成從發光元件層那一側連續到另一側之面 的開口部之導電部。 在此處，用來製造發光元件的發光元件用單晶基板， 是設有僅在—側之面具有開口部的豎孔《第1圖是一模式 剖面® ’顯示用於製造第一項之本實施形態的發光元件之 發光元件用單晶基板的一例。 第1圖所示發光元件用單晶基板30A(30),是設有僅 在-側之面（第-面32T)具有開口部36T的登孔ΜΑ(⑷。 在此處’登孔34A的數量、在第一面挪的面内的配置位 置專’可適當選擇。另外’置孔34八的開口部3βτ的來狀 亦可適當選擇為圓形、橢圓形、帶狀等。另外，在以 明中，是以開口部36Τ的开4u° m 、圓形的情況為前提來 作说明。在此處，登孔34A的深度是可作適當_ 從研磨發Μ件用單晶基板3GA的另—側之面（第二面-疋 的研磨步驟（也就是背面研磨處理）中儘可能減少研磨 觀點，深度Y較大的情況會較好。此時， 里 後文敘述的各種豎孔形成方法而容易實現㈣刻=藉由 度γ較料30呈度的範圍内。另外，又’深 34A的開口部36T中的内徑χ並無特別 ，在暨孔 10 // m以下、較好為5 # m以下。& 旦較好為 下丑孔34八的開口部中的内 201251106 徑X為以下的情況，在製造發光元件而在第一面32t 形成發光元件層時，若使用EL0G( Epitaxial Lateral Over Growth，側向磊晶覆蓋成長）法，則可以以不將構成發光元 件層的材料埋入豎孔34A的方式，形成發光元件層。另外， 内徑X的下限值並無特別限定，但在製造發光元件時，為 了可以確實地將金屬等的導電性材料充填於豎孔34A内， 内禮X較好為2 /z m以上。另外，深度γ比内徑χ的比值（γ/χ) 並無特別限定’但較好為3以上、更好為8以上。此時， 可形成縱深大的豎孔34Α。 丑孔34Α的形成方法，可適當使用習知的蝕刻法，例 如列舉以下的姓刻4。首先，在單晶基板的單面，形成耐 钱刻膜後’將此耐姓刻膜圖形化而設置開口部。之後，藉 由乾姓刻或㈣刻儀刻在開口部内曝露的單晶基板表面： 而可以形成豎孔34Α。
/ΖΓ J 有開口部的耐蝕刻膜），但若使用雷…r 幕製程來形成豎孔34“广 則可以以以 r + 34A。例如，在單晶基板表面的一部4 二射雷射，使構成單晶基板的材料蒸發，而可以形或 刻㈣刻。另外，亦可丄之後，可視需求實施，』 部分區域形成改質層後，』由、在單晶基板表面的 去此改質層，形成，孔34A。另Γ❹1選擇性地除 孔34A的形成方法中 ^上㈣的各種的豎 的觀點，以藉由雷射二=有效率地形成豎孔 射形成改質層後進行溼蝕刻的 10 201251106 方法為佳。 接下來’針對發光元件層形成步驟、研磨步驟及導電 部形成步驟作說明。第2圖是一模式剖面圖，說明第一項 之本實施形態的發光元件的製造方法的一例。在此處，第 2(A)圖是說明發光元件層形成步驟，第2(β)圖是說明研磨 步驟，第2 (C)圖是說明導電部形成步驟。 首先，在發光元件層形成步驟中，如第2(Α)圖所示， 在發光元件用單晶基板30Α的一側之面（第一面32Τ)上， 形成發光元件層40。另外，在發光元件層形成步驟中，在 發光元件層40的成膜之前，亦可在第一面32Τ上，視需求 形成緩衝層。在第2(A)圖所示例子中，開口部36τ是成大 致圓形’且其内徑是2" m〜5/zm程度之適用於藉由EL〇G法 成膜的大小。然後，使用EL〇G法形成發光元件層4〇。因 此，在第2(A)圖所示例子中，構成發光元件層4〇的材料 實質上未存在於豎孔34A内。 在此處，若此發光元件層40是包含氮化鎵等構成的至 少:層以上的半導體|、且具有豸電時會發光的功能，可 I田選擇已知的發光元件的層構造。也就是發光元件層4 〇 的層構造、加上構成發光元件層4 "各層的膜#、材料及 結晶性/非結晶性，是按照發光元件被要求的發光特性發 光元件的製程等作適當選擇。 然而較好為構成發光元件層40的至少任一層是結晶 性層。另外，從可利用曝露於發光元件用單晶基板3〇a的 2T的結晶面來作磊晶成長的觀點，構成發光元件 11 201251106 層40的各層中，至少直接接觸發光元件用單晶基板 第一面32T的層是έ士曰性μ屉i 勺 ΑΠμ ”曰性的層為佳’亦可構成發光元件層 40的全部的層均為結晶性的層。 , 1 益日日成長是包含令· 目同組成或混晶的同質蟲晶成長、異Μ晶成長。另外， 構成發光元件層40的各層的材料’是按照製作的元件 適當選擇，但若考慮到由藍寶石等的單晶材料構成發光元 件用早晶基板3GA的情況，構成各層的材料亦較好為金屬 材料、金屬氧化物材料、無機半導體材料等的無機材料， 較好為全部的層均由這些無機材料構成。但是使用 MOCVDCMetal Organs Che.ical Vapor Deposx t xon ； ^ ^ 金屬化學氣相沉積）法作為成臈法時，會有在層的有機材料 中包含有基金屬來源之有機物的情況。 構成發光元件層40的各層的具體例，是適用於使用例 如用於面發光雷射等的發光元件、用於光感應器、太陽電 池等的受光元件、用於電子電路的半導體元件等之各種氮 化物半導體的元件的製造的具體例，可列舉出GaN系、 AlGaN系、InGaN系等的氮化物半導體結晶層。例如，如果 製造使用氮化物半導體的發光元件，則在發光元件用單晶 基板30A的第一面32T上，首先形成由GaN而成的緩衝層。 其後，在此緩衝層上，可形成依下列順序層積的層構造構 成的發光元件層40:由η型GaN而成的η型接觸層、！！型 AlGaN而成的η型彼覆層、η型InGaN而成的η型活性層' ρ型AlGaN而成的ρ型披覆層、ρ型GaN而成的ρ型接觸層。 發光元件層40及依需求而設置的缓衝層的成膜方法 12 ⑧ 201251106
結晶層等的半導體結晶層時，更好為使用m〇cvd法、 未特別限定，k ™ n h ,丄上-‘、， 同的成膜方： 相成膜法作，
Vapor Depoj 佳。另外， 法（Hydnde Vapor Phase Epitaxy ;氫化物氣相磊晶法
Beam Epitaxy ;分子束磊晶法）等的氣 特別好是發光元件用單晶基板3〇a的第 Μ B E 法（Μ ο 1 e c u 1 a I* 相成膜法。另外， 一面32T為鏡面狀態（表面粗糙度Ra為lnm以下程度）。為 了使第面32T成為鏡面狀態，可對發光元件用單晶基板 3 0 A的第一面 發光元件用單 32T實施鏡面研磨。或者亦可對欲形成用於 P曰基板30A的製作之單晶基板的豎孔34A之 面實施鏡面研磨後，使用此單晶基板製作發光元件用單晶 基板30A。經由這樣的製程製作的發光元件用單晶基板 30A ’其第一面32T亦成為鏡面狀態。 至少經過第2(A)圖所示的發光元件層形成步驟後實 細研磨步驟（也就是背面研磨處理）（第2(B)圖）來研磨發光 凡件用單晶基板30A的另一侧之面（第二面32B)，直到豎 孔34A成在發光元件用單晶基板3〇A的厚度方向貫通的狀 態。然後，在此背面研磨處理已結束的階段，在第二面32b 亦形成具有開口部36B的貫穿孔（豎孔34B(34))。另外， 在背面研磨處理時，以將第2(A)圖所示的發光元件層4〇 的表面貼附、固定於平坦的基板的狀態，研磨第二面32β。 13 201251106 另外’背面研磨處理後的發光元件用單晶基板30β(3〇)的 厚度’是依存於背面研磨處理前的豎孔34Α的深度，但可 以是30以in〜1 〇〇 # m程度的範圍内。 另一方面’在形成例示於專利文獻卜4等的發光元件 層及依需求設置的緩衝層的至少一部分後，在形成豎孔之 習知的發光元件的製造方法中，形成豎孔時的蝕刻量過多 時，會對這些層造成損傷’甚至有亦對發光元件的發光特 性造成不良影響的可能性。另外，成豎孔時的蝕刻量不足 時，則與夾置單晶基板而設於發光元件的相反側的電極之 導通無法確保。因此，形成豎孔時有必要極為正確地控制 蝕刻里。此外，為了提昇蝕刻量的控制性，蝕刻速率不可 過大。然而，在第一項之本實施形態的發光元件的製造方 法中，是對已是形成有豎孔34A的狀態的發光元件用單晶 基板30A形成發光元件層4〇’就完全無必要考慮上述問題。 接下來，在至少經過研磨步驟後’從豎孔34β之在另 一側之面（第二面32B)新形成的開口部36B那一側，在欧 孔⑽内充填導電性材料，藉此實施導電部形成步驟心 成從發光元件層40那一側連續到另一側之面（第二面Μ” 的開口部36B之導電部5。(第2(c)圖）。此時，通常在形成 導電部50的同時，形成電極6〇覆蓋第二面咖的表面。 構成導電部50及電極60的材料，可列舉出例如AH。 = :、AU等或上述之合金構成的金屬材料，還有添加磷 =雜物的導電性㈣等。在此處，成膜法在使用金 屬材料時可使用真空蒸鑛法等，在使用導電性複晶料可 201251106 使用CVD法等。 另外’通常在形成發光元件層4〇後任意的時間 ::兀件層40之設置發光元件用單晶基板_那_側的相 反側的面’形成與電極60同樣的薄膜狀的電極 在形成電叫7。時，亦可藉由圖形化，在發 ， 4〇的表面、僅在第二面⑽的既定區域内設置電極60、70: 藉此，可獲得第2⑹圖所示發光元件8〇。在此處在發光 疋件層4G與電極70之間’亦可視需求設置導電性材料構 成的其他層。另外’由於發光元件8〇通常是呈現可 數個晶片的薄片狀，將發光元件8。裁斷而成為晶片。 以上說明之經由例示於第2圖的製程而製作的第—項 之本實施形態的發光元件8。，具有如下所述的構造。也就 是此發光元件80是如第2(C)圖所示，具有發光元件用單 晶基板30B、發光元件層40、電極7〇(第一電極）、電極6吖第 二電極）與導電部5G。發光元件用單晶基板謂是具有從 -側之面（第-面32T)貫通至另一側之面(第二面32b)且 兩面的開口部36T、36B的形狀成大致圓形的豎孔34b;發 光元件層40是設於發光元件用單晶基板3〇B的一側之面 (第二面32B)上；電極70(第一電極）是設置於該發光元件 層40的一面上’此面與設置發光元件用單晶基板3〇β的那 一側為相反侧；電極60(第二電極）是設置於發光元件用單 晶基板30B的另一側之面（第二面32B);導電部5〇是由充 填於豐孔34B内的導電性材料構成，且電性連接電極6〇及 發光元件層40。 15 201251106 另外，用於製造發光元件80的發光元件用單晶基板 30A的構成材料，只要是藍寶石等的單晶材料就無特別限 定’一般以藍寶石為特佳。 接下來，針對第二項之本發明的發光元件的製造方法 作°兒明。&第二項之本發明的#光元件的製造方法中，是 …、有薄膜的發光元件用單晶基板，其中附有薄膜的發 光兀件用早晶基板具有一發光元件用單晶基板與—薄膜， =發光7C件用單晶基板是設有僅在—側之面具有開口部的 i孔，此缚膜是設於此發光元件用單晶基才反的—侧之面， ' s 乂上之含有由至少GaN系材料構成之層所構成。 然後’至少經由以下步驟而製造—發光元件：研磨步驟， :磨(構成附有薄膜的發光元件用單晶基板的)發光元件用 早晶基板的另一側之面，古$丨| 达Μ 直!成為登孔在發光元件用單晶 土板的厚度方向貫通的狀態；以及導電部形成步驟，在至 少經過研磨步驟後’從暨孔的另-側之面的開口部那一 側’在m内充填導電性材料’肖此形成從膜側連續到另 一側之面的開口部之導電部。 第3圖是一模式剖面圖，顯示用於第二項之本實施形 態的發光元件的製造方 頂^方法之附有溥膜的發光元件用單晶基 板的-例。第3圖所示附有薄膜的發光元件用單晶基板 1QQH^於第1圖的發光元件用單晶基板3GA的第一 面32T設置膜42，膜42是由令s !丄 疋由3至少由GaN系材料構成的
層之*層以' 上的層構成。钟B 成也就疋’犋42若含GaN系材料構 成的層，可任意為多層膜或單層膜。在此處，膜42是藉由 ⑧ 16 201251106 :的成膜方法形成於發光元件用單晶基板繼的第一面 元件屛二犋42是具有構成含㈣系材料構成的層的發光 、曰之各層中的至少-層。也就是臈42可以是含構 件#7光π件層40 #全部的層而具有作為上述發光元 曰&功能的膜，也可以是僅含構成上述發光元件層 4。的-部分的層而不具作為上述發光元件層4〇的功能的 膜。另外，膜42為不具作為上述發光元件層4()的功能的 膜時，在研磨步驟開始前或研磨步驟以後任意的時間點， 在膜42進—步層積必要的層，而完成上述發光元件層40。 因此’在第二項之本實施形態的發光元件的製造方法中， 並無如習知的發光元件的製造方法一般在形成暨孔時的钱 刻量過多時對設於發光元件用軍晶基板3〇α的第一面m 上的層造成損傷之虞。 另外’第一項之本實施形態的發光元件的製造方法中 的研磨步驟及導電部形成步驟，除了使用第3圖所示附有 薄膜的發光元件用單晶基板10〇來取代在第2(A)圖所示的 發光元件用單晶基板30Α的第一面32Τ上設置發光元件層 40的基板’與例示於第2圖的第一項之本實施形態的發光 元件的製造方法實質相同。 在以上說明之用於第一項之本實施形態的發光元件的 製造方法的發光元件用單晶基板3〇Α、及構成用於第二項 之本=施形態的發光元件的製造方法的附有薄膜的發光元 件用單晶基板100之發光元件用單晶基板3〇Α設置的登孔 34Α，可適當地使用如已敘述的各種钱刻方法來形成。然 17 201251106 而’特別好的情況是：豎孔34A是使用藉由雷射照射形成 改質層及此改質層的溼蝕刻而形成。 此時’發光元件用早晶基板30A，是可至少經由以下 的步驟製造：改質層形成步驟，在單晶基板的—側之面的 表面附近作對焦，從單晶基板的一側之面照射雷射，藉此 形成軸向中心線與一侧之面交叉之大致柱狀的改質層；以 及賢孔形成步驟，在至少經過此改質層形成步驟後，藉由 至少使一側之面接觸蝕刻溶液，選擇性地溶解、移除改質 層，形成僅在至少一側之面具有開口部的豎孔。在此處， 用於製造發光元件用單晶基板3〇A的單晶基板可使用已知 的單晶基板，但一般以使用藍寶石基板為特佳。 ,在此製造方法中，在形成豎孔34A時，藉由雷射照射， 形成轴向H與單晶基板的—側之面交叉之大致柱狀的 改質層。這樣的雷射照射處理，.以藉由構成單晶基板的材 ;斗^發（剝姓）形成孔洞為目的的雷射照射處理相比，是 :糟由雷射照射而在每單位時間、單位面積投入的能量的 里較少的方式、$ 間。 。此，容易大幅縮短雷射處理所需時 =處’面對_溶液的㈣速率，與改質層的周 明，推定是因為受：二率大了許多。其詳細理由 質化）。因此，若射照射的基材的結晶程度降低（非1 的基材的_==述改質層的㈣速率與改質層周I 周圍的基材同 U異’即使使改質層與改質心 蝕刻溶液，實質上僅改質層選擇性i 18 201251106 受到溶解、移险。.,
的Μ、告方β d/、 ，在述的發光元件用單晶基板30A ’與在單晶基板表面設置耐_罩幕而藉由 屋㈣㈣刻形成登請的—般技術相比，可以不使 用耐蝕刻罩幕而形成欧 J +便 丑 。也就疋在形成豎孔34A時， 可貫現無罩幕邀* τ 暂m m 此’在形成上述改質層後，將此改 質層作座叙刻Μ •'，不系要實施在乾蝕刻或溼蝕刻的 e ’種步驟也就是耐蝕刻膜的成膜 膜的圖形化步酹 & μ & ^ …4處理後的耐姓刻膜的移除步驟、以 现k二V驟實施的清洗步驟等的其他步驟。 另：方面，與乾蝕刻相比，溼蝕刻一般在調整蝕刻溶 液的組成、液溫等之下， 留曰車乂今易獲仵南蝕刻速率。然而， 早“板、特別是藍寶石材質構成的單 及溼蝕刻中均為難以成5丨M W 在乾姓刻 刻而形成" 材料。因此，在藉由座飯 竿種”二4Α的一般的技術中，登孔34Α的形成需要 =::間、。然而，在形成改質層後對此改質層㈣ 麵對i f ^材料等的單晶材料本身作 钱刻而形成豎孔34A，而β茲士 + 屋 微睹.· 而疋稭由雷射照射單晶材料而使其 文、’ *此對容易受到溼蝕刻的材料（構成改質； 作澄钱刻而形成暨孔“ + L構成改質層的材料） 丑孔。因此，在本實施形態 單晶基板的製造方法中，可“、 赞九凡件用 中了大幅紐短溼蝕刻所需時間。 如以上說明’在形成改質層後將此改質層作 方法中，在形成豎；^丨q ^的 夺，需要實施利用雷射照射 質層形成步驟及利用、、琢叙方丨 ’’、、、勺文 扪用溼蝕刻的豎孔形成步驟之二 但任一步驟均可在 a ' ’ 申短％間貫施。因此’在形成改質層 19 201251106 方法中’與溼蝕刻、乾蝕刻、或 組合二種蝕刻方法之複合式蝕刻 後將此改質層作溼蝕刻的 在專利文獻2、4等例示的 的任一項比較，可以較短時間形成H34A。也就是，形 成豎孔的產能非常高。
此外，在形成改質層後將此改質層作座钱刻的方法中 的㈣刻’與一般的等向性的㈣刻不同，而是實質上僅 選擇性地溶解、移除改質層之異向性的㈣刻。因此，在 形成改質層後將此改質層作溼蝕刻的方法中，形成豎孔34A 時，仍可作與可作具異向性㈣刻之乾飯刻或㈣的雷射 钮刻相同程度的形狀控制。 卜作溼蝕刻時，蝕刻溶液的液溫較好為設定在2⑽ °C ~30(TC程度的範圍内。 另外，可成為豎孔34A的改質層，示藉由雷射照射形 成° =形成改質層為目的的雷射照射，可以在極短時間 中對單晶基板表面的複數個位置實施。例如，在直徑2英 =的單晶基板的面内’形成四百五十萬個左右料4一 程度的改質層。因&，在形成改質層後將此改質層作溼蝕 刻的方法中，可以容易土也製造在表面内具有複數個暨孔Μα 之發光元件用單晶基板30A。 接下來，針對各改質層形成步驟及登孔形成步驟作更 詳細的說明。首先’在改質層形成步驟中，如第4圖所示， 在單晶基板的一側之面的表面附近作對焦，藉由照射雷 射’形成軸向中心線與上述一側之面交又之大致柱狀的改 質層。第4圖是-模式剖面圖’說明發光元件用單晶基板 20 201251106 的製以方法的其他例子具體而言是針對改質層形成步驟 的實把心心作，兒明的剖面圖。在此處，帛4⑷圖是顯示雷 射'.、、射田令的單晶基板之一例的剖面圖，第4⑻圖是顯示 已完成第4(A)圖所示的雷射處理的單晶基板之一例的剖面 在弟4圖所示實施樣態 -1 攸乐 iBj 〇c i n\^ 一 WJ 照、射
雷射LB。在此處’雷㈣的焦點位置是固定於第一面12T 的附近’具體而言’在單晶基板1GA的厚度方向 12T為基準（深度〇) ^由 此狀態持L雷射LB 深度^而若在 U雷射LB’軸向中心線與第一面12 改質層14，是以從深度D的位 仏士上 1甲到第一面12T那一伽 的方式形成。藉此’可以獲得形 質層U之單晶基板⑽（1()卜 Μ 4⑻圖的改 在此處，改質層14的深度 波長、雷射功帛、雷射的點尺寸、：由適當選擇雷射 條件來控制。另外，雷㈣時間等的雷射照射 12τ(及第二面12Β)成9。度的角：為從相對於第一面 需求從成不滿90度的角度的方向“向照射，但亦可視 Μ直交的方向照射雷射LB 另外’從對第-面 亦對第-面12T成直交。另外，改！層層14的轴向中心、“ 設定為比單晶基板1〇D的厚度小报多。^的深度’―般是 板10的厚度、雷射照射條件而決^然而，雖由單晶基 14形成為從第一面12T那一側到達第—但亦可以將改質層 14的深度與單晶基板1〇D的厚度相等面Ι2β，使改質層 21 201251106 在第4圖所示例子中 的隹點位置社*，、、射雷射LB當中，雷射LB 置固疋在從第-δ 12T起算深* 在照射雷射lb去Φ 又D的位置。然而， 田中，亦可將雷射u的隹 的位置移動到第一 Φ12Τ那一側 …、：位置從… 適當選擇，但—# _ ，針對深度D可作 另外，… 好為設定在3°…。。…範圍内。 另外’以上說明的雷射照射的樣 單晶美拓1 η 4计 味件’疋特別適用於 早日日基板10為藍寶石基板的情況。 :對雷射照射條件，若是可形成所需深度及寬度的改 曰 可貫施任何的照射條件。然而一般而言，為了可 在短時間帶中集中能吾而可一々 果""量而可獲得南峰值輪出這-點，較好 為使用斷續性發出雷射光的脈衝f射之示於下列⑴及⑵ 的雷射照射條件。 (1) 雷射波長：200nm〜5000rnn (2) 脈衝寬度：毫微微（femt〇)秒等級（〇rder)〜奈秒等 級（〇rder)(lfs-i〇〇0ns) 另外，在上述的照射條件的範圍内，更好為進一步選 擇下列A或B所示的照射條件。 〈照射條件A> •雷射波長：200nm〜350nm *脈衝寬度·奈秒等級（〇rder)(lns~1000ns)。另外， 更好為1 Ons〜1 5ns。 〈照射條件B> •雷射波長：350nm〜2000nm •脈衝寬度：毫微微（f emt〇)秒等級〜微微（p i co)秒等 ⑧ 22 201251106 級（lfs〜10〇〇pS)。另冰 另卜’更好為200fs〜800fs。 另外’比起照射條株 為較短波長區的雷射。射條# A是使用雷射波長 外的其他條件為相同而實二：使雷射波長及脈衝寬度以 照射條…情況可縮::::=二照射條件B， 苟了形成具有相同程度的深度及 寬度的改質層U所需要的雷射加工時間。 衣度及 宫/外，從實用性、量產性等的觀點，t射波長及脈衝 外的其他條件較好為在以下所示範圍内作選擇。 •重複頻率：50kHz〜50(^1^
•照射功率：〇 05w〜〇 8W •雷射的點尺寸：0.5….〇㈣(更好為2心3 ” 前後） •試樣臺的掃描速度：100mm/s〜1()()()mm/s 接下來，藉由使示於第4(B)圖之形成有改質層的單晶 基板10D與蝕刻溶液接觸，實質上選擇性地僅溶解、除去 改質層14。另外，溼蝕刻一般是將單晶基板1〇D浸潰於充 滿於蝕刻槽的蝕刻溶液中而進行，但亦可以以例如僅使第 一面1 2ΐ那一側接觸蝕刻溶液的樣態來實施。藉由此溼蝕 刻處理，如第1圖所示，可以獲得具有豎孔34Α(34)的發 光元件用單晶基板30Α，豎孔34Α(34)在第一面32Τ具有開 口部36Τ。另外，在此發光元件用單晶基板3〇α中，第一 面3 2Τ、第二面3 2Β及豎孔3 4Α，是各自對應於第4(B)圖 所示的單晶基板10D的第一面12Τ、第二面12Β及改質層 14 ° 23 201251106 在此處，單晶基板ίο為藍寶石基板時，在暨孔形成步 驟使用的蝕刻溶液’是使用含磷酸鹽為主成分的钱刻溶 液。在此蝕刻溶液中，除了磷酸鹽之外亦可視需求添加其 他成分。另外，其他成分例如以調整pH值等為目的，可使 用硫酸、鹽酸等的磷酸鹽以外的酸類；以提昇飯刻溶液的 浸透性等為目的，可使用十二烷基苯磺酸鈉等的界面活性 劑。在此處’含磷酸鹽為主成分的蝕刻溶液，是對於藍寶 石材料本身具有徐緩地侵蝕、溶解的能力，對於藉由對藍 寶石照射雷射而改質的改質材料、也就是構成改質層14的 材料，具有顯著地侵蝕、溶解的能力。因此，若使用此蝕 刻溶液，可實質上選擇性地僅溶解、除去改質材料。另外， 蝕刻溶液中所含磷酸鹽等的各成分的濃度、蝕刻溶液的溫 度等，可作適當選擇。蝕刻溶液的液溫，較好為設定在 °C〜300°C程度的範圍内。 另外，在第1圖所示例子中，為了說明上的方便，是 顯示相對於深度方向具有固定内徑的豎孔3“。然而，在 改質層14受到溼蝕刻而形成豎孔34A的過程中，在鄰近豎 孔34A的内壁面的開口部36τ附近那一側，是受到蝕刻^ 液侵姓較長的時間。因此，形成改質層14後，在座飯刻^ 改質層14的方法中，豎孔34Α的内徑X會在深度方向有緩 緩地變窄的傾向。帛5圖是_模式剖面圖，顯示示於第'1 圖的丑孔34Α的具體剖面形狀的一例。也就是第5圖是顯 不豎孔34Α的内徑在深度方向緩緩地變窄的情況；換句話 '兄，是顯示内徑Χ隨著與第- ® 32Τ的深度為零時的深产 24 201251106 距離成大致比例地縮小之情況。在此處，示於第5圖的例 子中’具有僅在一側之面（第一面32T)具有開口部36T、且 開口部36T的形狀為大致圓形之豎孔34A，豎孔34A的内 壁面34WB、34WB是由藉著溼蝕刻而形成的蝕刻面構成。而 在豎孔34A的深度方向之豎孔34A的内徑X，是隨著從開 口部36T那一側行進到豎孔34A的底部34D那一側，成大 致一次函數式的減少。如此，内徑相對於豎孔34A的深度 方向成大致一次函數式的減少的詳細理由尚未明朗，但我 們認為是例如在改質層14的溼蝕刻時，蝕刻溶液通常是從 開口部36T那一側供應之緣故。也就是我們認為是在形成 旦孔3 4 A時，在賢孔3 4 A的深度方向之蚀刻溶液的滞留時 間’是隨著從開口部36T那一側行進到底部34D那—側， 成大致一次函數式的減少之緣故。 另外，在示於第5圖的豎孔34A中，開口部36τ附近 的豎孔34Α的内壁面34WT，是成和緩的傾斜面，相對於第 一面32T成例如約3〇度~約6〇度程度的角度；比開口部 圖中未圖示）的 36T附近更靠近第二面32b那—側（在第 豎孔34A的内壁面34WB，是成陡峭的傾斜面，相對於第一 面32T成例如約8〇度以上、未滿9〇度程度的角度。
在此處’具有如第5圖所示-般的剖面形狀的豎孔34A 中的最大内徑Xmax， 面的方式形成的暨孔 最大值。另外，如第 3 6 T的附近而由對第 是意指以對第-面32τ成陡哨的傾斜 34Α的内壁部分的内徑中，内徑X的 5圖所示，内壁面34WT是在開口部 —面32T和緩的傾斜面構成，内壁面 25 201251106 34WB是在比開口部36T附近更靠近第二面32B那一側而由 對第一面32T陡峭的傾斜面構成，在豎孔34A具有上述内 壁面34WT與内壁面34WB時，在豎孔34A的深度方向之豎 孔34A的内徑X的大致一次函數式的減少，是至少在開口 部36T的附近以外的區域，換句話說可發生於内壁面 34WB。另外，在第5圖所示例子中，豎孔34A的底部34]) 的剖面形狀是尖銳而成為錐形，但亦可以是半圓形或梯形。 另外，在乾蝕刻後進一步實施溼蝕刻時，蝕刻溶液是 一口氣流入藉由乾蝕刻形成的豎孔34A内。因此，如形成 第5圖所不豎孔34A時之在豎孔34A的深度方向之蝕刻溶 液的滯留時間差，是不會發生。因此，也沒有起因於在豎 孔34A的深度方向的蝕刻溶液的滯留時間差而使内徑X隨 著豎孔34A的深度方向減少的情況。另外，藉由雷射照射 而使藍寶石材料蒸發而形成豎孔34A時，亦因為雷射光的 指向性高之故，而形成與使用乾蝕刻時同樣的豎孔34a。 接下來，說明發光元件用單晶基板30A的具體的製造 例0 (製造例） 在例示於第4圖的眘*&拔站盘& & # β -..... _
1 0Α。另外，單晶基板1 0Α是對第一面 度0.43mm之附有定向平面 單晶基板’作為單晶基板 一面12T預先作鏡面研磨， ⑧ 26 201251106 而成為表面粗糙度Ra為lnm程度的第—面12T。 接下來，在平坦的試樣臺上，以第二面ΐ2β為下表面 側，藉由真空吸附固定單晶基板10A。m態下，從單 晶基板i〇A的第-面12T那一側照射雷射u。另外，在两 射雷射LB當中的焦點位置，是設定在成為從第一面12Τ: 表面起算的深度…的位置’從與第一面12Τ直交 的方向照射雷~ LB。雷射LB的照射條件的細節如以下： 〇 〜雷射照射條件一
•雷射波長：l〇45nm •脈衝寬度：500fs •重複頻率：l〇〇kHz •雷射的點尺寸：1. 6〜3. 5/z m •照射功率：300mW .試樣臺的掃描速度：1〇〇〇mm/s 根據以上說明的雷射照射條件，沿著第7圖以虛線所 示的格線照射雷射LB，如第8圖所示在上述單晶基板1〇八 的面内以加工線間（也就是格線間）的加工間距OhchW為 1 00 // m、以在各加工線上的改質層彼此的間隔$ ^ "爪， 形成改質層U’而獲得單晶基板另夕卜藉由光學顯 微鏡觀察此單晶基板1()c：的裁斷面時，確認改質層Η是從 由第-面12T起算的深度約別㈣的位置延伸到第二面m 那一側的方式而形成為柱狀。此時的雷射加工所需時間為 勺5刀‘里在第9圖顯不單晶基板！ 〇])的剖面圖。還有如 27 201251106 為2 /z m、深度γ 第ίο圖所示，柱狀的改質層14的内徑 為 40 // m。 接下來，將形成有改質層14的單晶基板i〇c浸潰於液 溫2赃的姓刻溶液（碟酸濃纟卿中15》鐘而進行㈣ 刻後’為了清洗而將此單晶基板i 〇c浸潰於水中，再進一 步浸潰於IPA(異丙醇）中’之後使其乾燥。藉此獲得在面 内形成有405萬個的豎孔34A之發光元件用單晶基板 另外，雷射加工及在其前後實施的單晶基板1〇八的真 空吸附固定等的其他處理所需要的時間為約5分鐘溼蝕 刻處理及其所伴隨的清洗處理等的其他的處理所需要的時 間為約15分鐘。也就是對於單晶基板1〇A，為了形成豎孔 34A所需要的時間為20分鐘。 (評量） 針對在製造例中製作的試樣，以裁斷線通過開口部36丁 的中心點的方式裁斷試樣後，以掃描式電子顯微鏡觀察試 樣的截面’針對豎孔34Α的截面形狀、最大内徑Xmax、深 度Y、比值（Y/Xmax)來作評量。結果示於表1。另外，將製 造例的試樣的豎孔的截面形狀的光學顯微鏡照片示於第5 圖，作為參考。 ⑧ 28 201251106 【表1】 製造例 雷射加工條件 雷射波長（nm) 1045 脈衝寬度（fs) 500 重複頻率（kHz) 100 點尺寸（gm) 1.6-3. 5 雷射功率(mW) 300 試樣臺掃描速度(mm/s) 1000 溼蝕刻條件 蝕刻溶液的液溫(°C) 250 1虫刻溶液中的浸潰時間（分鐘） 15 形成豎孔所需時間 20分鐘 豎孔的形狀、尺寸 截面形狀 第5圖 最大内徑Χ( /ζιη) 2 深度Y(//m) 40 Y/X 20 乾蝕刻的蝕刻速率，例如在揭露於專利文獻2的例子 中，最大約2. 3 // m/hr。另外，在與製造例相同的溼蝕刻 條件中，#刻藍寶石本身時的钱刻速率為約9 // m/hr。而 在乾蝕刻或溼蝕刻的實施時所需的耐蝕刻罩幕的形成及移 除所需要的一連串的作業（例如成膜、曝光、顯影等）中， 亦依存於使用的設備等，但通常需要約30分鐘〜90分鐘程 度。因此，欲使用這些蝕刻方法而製造具豎孔之發光元件 用單晶基板、且豎孔具有與製造例同程度的深度Y時，可 說是以乾蝕刻需要約7小時〜8小時程度，以溼蝕刻需要約 5小時〜6小時程度。瞭解到：也就是使用單純的乾蝕刻或 溼蝕刻而製造具豎孔之發光元件用單晶基板、且豎孔具有 與製造例同程度的深度Y時，需要的時間遠比製造例還多。 (雷射蝕刻中的豎孔形成） 為了藉由雷射蝕刻而點狀式地形成具有與製造例同程 29 201251106 ::冰度γ的豎孔34A’以製造例的雷射照射條件為基礎 來作相，獲得了以下的條件。&雷射照射條件不是為了 藍寶石材料的改質’而是為了可以蒸發(剝蝕)藍寶石材 料，其特徵在於相對於製造例的雷射照 幅增加雷射功率。 料而主要地大 一雷射照射條件一
•雷射波長：266nm •脈衝寬度：1〇〜2〇ns •重複頻率：l〇kHz •雷射的點尺寸：m •照射功率：1. 3W 在此處’在上述的雷射照射條件中，形成具有與製 例同程度的深度的豎孔所需要的時間，約為3· 〇毫秒。 此’瞭解到.在對單晶基板表面作雷射掃描之下，形成 製造例的試樣相同數量的豎孔’最短也需要約3小時。丨 解到：也就是使用單純的雷射蝕刻而製造具暨孔之發光; 件用單晶基板、且豎孔具有與製造例同程度的深度γ時 需要的時間遠比製造例還多。 另外’以上說明之藉由雷射照射形成改質層"並蝕刻 此改質層14的方法、使用此方法而製作的發光元件用單晶 基板30Α 亦可使用於第—項之本實施形態的發光元件 的製造方法及第二項之本實施形態的發光元件的製造方法 以外的其他的發光元件的製造方法，$外，亦可用於使用 發光元件以外的單晶基板之各種元件的製造。 30 ⑧ 201251106 【圖式簡單說明】 第1圖疋一模式剖面圖，顯示用於製造第一項之本實 施形態的發光元件之發光元件用單晶基板的一例。 第2圖是一模式剖面圖，說明第一項之本實施形態的 發光疋件的製造方法的一例。在此處’第2(a)圖是說明發 光元件層形成步驟，第2(B)圖是說明研磨步驟，第2(c) 圖是說明導電部形成步驟。 第3圖是一;^式剖面圖，顯示用於第二項之本實施形 態的發光元件的製造方法之附有賴的發光元件用單晶基 板的一例。 第4圖是一模式剖面圖，說明發光元件用單晶基板的 製造方法的其他例子。在此處，第4(A)圖是顯示雷射照射 當中的單晶基板之一例的剖面圖’第4(B)圖是顯示已完成 第4(A)圖所示的雷射處理的單晶基板之一例的剖面圖。 第5圖是一模式剖面圖，顯示豎孔的具體剖面形狀的 一例0 第6圖是製造例的試樣的豎孔的剖面形狀的光學顯微 鏡照片。 第7圖是顯示製造例的試樣的改質層形成狀態之平面 圖，其為沿著格線將雷射照射於單晶基板的面内之單晶基 板的平面圖。 第8圖是製造例中的第7圖的SA部分的放大圖。 第9圖疋將製造例中的第7圖所示的單晶基板在e_e 31 201251106 部分裁斷時的單晶基板的剖面 第10圖是第9圖的SB部 【主要元件符號說明】 10〜單晶基板； 10C、10D〜單晶基板； 12T~f — 面； 30~發光元件用單晶基板； 30A~發光元件用單晶基板； 30B〜發光元件用單晶基板； 32T〜第一面； 34A〜豐孔； 34D〜底部； 34WT〜内壁面； 36T〜開口部； 42〜膜； 6 0〜電極； 80〜發光元件； 100〜附有薄膜的發光元件 LB〜雷射； SB〜部分。 的放大圖。 10A~單晶基板； 12B~第二面； 14〜改質層； 32B〜第二面； 34〜豎孔； 34B~豎孔； 34WB〜内壁面； 3 66~開口部； 4 0〜發光元件層； 50〜導電部； 7 0〜電極； 早晶基板， 5 A ~部分； 32

Claims (1)

  1. 201251106 七、申請專利範圍： 1.-種發光元件的製造方法， 以下步驟而製造一發光元件： ’、 於，至少經由 發光元件層形成步驟，复6 /、〒一發光元件用星θ 設有僅在一側之面具有開口部 用單日日基板是 晶基板的上述-側之面上，开^ L ’在該發光元件用單 也成一發光元件層； 研磨步驟，在至.少經過該 ^赞先兀件層形成步驄 磨該發光元件用單晶基板的另驟後’研 側之面，直到成為·^ @ π 在該發光元件用單晶基板的厚 L 厚度方向貝通的狀態；以及 導電部形成步驟，在至少勉w ^ 久 至'經過該研磨步驟後，從該欧 孔的上述另一側之面的開σ 抓 丑 “ "Η卜在該豎孔内充填導 電性材料，藉此形成從該發光 兄異導 分尤兀件層那一側連續到上述另 一側之面的開口部之導電部。 2. 一種發光元件的製造方法’其特徵在於：使用附有 膜的發光元件用單晶基板，至少經由以下步驟而製造一 發光7L件’其中該附有薄膜的發光元件用單晶基板具有一 發光凡件用單晶基板與一薄膜，該發光元件用單晶基板是 設有僅在-側之面具有開口部的豎孔，該薄膜是設於該發 光凡件用單晶基板的上述一側之面，並由一層以上之含有 由至）GaN系材料構成之層所構成： 研磨步驟，研磨該發光元件用單晶基板的另一側之 面，直到成為該豎孔在該發光元件用單晶基板的厚度方向 貫通的狀態；以及 導電部形成步驟，在至少經過該研磨步驟後，從該暨 33 201251106 孔的上述另一側之面的開口部那一側，在該豎孔内充填導 電性材料’藉此形成從上述膜側連續到上述另一側之面的 開口部之導電部。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述之發光元件的製造 方法’其特徵在於該發光元件用單晶基板是至少經由以下 步驟而製作： 改質層形成步驟，在一單晶基板的一側之面的表面附 近作對焦，從該單晶基板的一侧之面照射雷射，藉此形成 軸向中心線與上述一側之面交叉之大致柱狀的一改質層； 旦孔形成步驟’在至少經過該改質層形成步驟後藉 由至少使上述一側之面接觸蝕刻溶液，選擇性地溶解、移 除該改質層，形成僅在上述一側之面具有開口部的登孔。 4. 如申請專利範圍第3項所述之發光元件的製造方 法，其特徵在於該雷射的照射，是以滿足從下列A與B選 擇的任一項記載的照射條件的方式而實施： 〈照射條件A> •雷射波長：200nm〜350nm 脈衝寬度：奈秒等級（order) 〈照射條件B> 雷射波長：350nm〜2000nin .脈衝寬度··毫微微（femto)秒等級（〇rder)〜微微 (pic〇)秒等級（order)。 5·如申請專利範圍第丨或4項任一項所述之發光元件 的製造方法，其特徵在於： 34 201251106 該豎孔的内壁面是由蝕刻面構成；以及 ’是隨著從上述 側之面的開口部 在該豎孔的深度方向之該豎孔的内徑 一側之面的開口部那—側行進到上述另一 那一側，成大致一次函數式的減少。 至少經由以下步驟製 6_ —種發光元件，其特徵在於 造而成： I光兀件層形成步驟，其中一發光元件用單晶基板是 設有僅在-側之面具有開口部的Μ，在該發Μ件用單 晶基板的上述一側之面上，形成一發光元件層； 研磨步驟，在至少經過該發光元件層形成步驟後研 磨該發光ϋ件用單晶基板的另—側之面，直到成為該&孔 在該發光元件用單晶基板的厚度方向貫通的狀態；以及 導電部形成步驟，在至少經過該研磨步驟後，從該豎 孔的上述另一側之面的開口部那一側，在該豎孔内充填導 電性材料’藉此形成從該發光元件層那一側連續到上述另 一側之面的開口部之導電部。 7. —種發光兀件，其特徵在於：對於附有薄膜的發光 凡件用單晶基板，至少經由以下步驟製造而成，其中該附 有薄膜的發光元件用單晶基板具有一發光元件用單晶基板 與一薄膜，該發光元件用單晶基板是設有僅在一側之面具 有開口部的豎孔，該薄膜是設於該發光元件用單晶基板的 上述-側之面，並由一層以上之含有由至少、Μ系材料構 成之層所構成： 研磨步驟，研磨該發光元件用單晶基板的另一側之 35 201251106 面，直到成為該豎孔在該發光元件用單晶基板的厚度方向 貫通的狀態；以及 導電部形成步驟，在至少經過該研磨步驟後，從該豎 孔的上it另側之面的開口部那一側，在該豎孔内充填導 電性材料’藉此形成從上述膜側連續到上述另一側之面的 開口部之導電部。 8. 如申請專利範圍第6或7項所述之發光元件，其特 徵在於該發光元件用單曰曰曰基板是至少、經由以T步驟而製 作： ’ 改質層形成步驟，在一單晶基板的一側之面的表面附 近作對焦’攸该單晶基板的一側之面照射雷射，藉此形成 軸向中心線與上述-側之面交又之大致柱狀的一改質層； 豎孔形成步驟，在至少經過該改質層形成步驟後，至 少使上述一側之面接觸蝕刻溶液，選擇性地溶解、移除該 改質層，形成僅在上述一側之面具有開口部的豎孔。 9. 一種發光元件，其特徵在於包含： 發光元件用單晶基板，具有從一側之面貫通至另一 側之面且兩面的開口部的形狀成大致圓形的豎孔； 一發光元件層，設於上述一側之面上； 一第一電極，設置於該發光元件層的一面上，該面與 叹置該發光元件用單晶基板的那一側為相反側； —第二電極’設置於上述另一側之面；以及 一導電部，由充填於該豎孔内的導電性材料構成，且 電性埠接該第二電極及該發光元件層；其中 36 201251106 該豎孔的内壁面是由蝕刻面構成；以及 在該豎孔的深度方向之該豎孔的内徑，是隨著從上述 一側之面的開口部那一側行進到上述另一側之面的開口部 那一側，成大致一次函數式的減少。 37
TW101117176A 2011-05-23 2012-05-15 A light-emitting element manufacturing method and a light-emitting element TWI495148B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011114636 2011-05-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201251106A true TW201251106A (en) 2012-12-16
TWI495148B TWI495148B (zh) 2015-08-01

Family

ID=47216967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101117176A TWI495148B (zh) 2011-05-23 2012-05-15 A light-emitting element manufacturing method and a light-emitting element

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9065032B2 (zh)
EP (1) EP2717335A4 (zh)
JP (2) JPWO2012160880A1 (zh)
KR (1) KR101516609B1 (zh)
CN (1) CN103548158B (zh)
TW (1) TWI495148B (zh)
WO (1) WO2012160880A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2768012B1 (de) * 2013-01-30 2017-06-28 Fraunhofer-ges. zur Förderung der Angewandten Forschung E.V. Verfahren zum Ablösen eines scheibenförmigen Einkristalls von einem Grundkörper unter Anwendung eines Elektrostrahles
FR3011383B1 (fr) * 2013-09-30 2017-05-26 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de dispositifs optoelectroniques a diodes electroluminescentes
JP6704699B2 (ja) * 2015-09-11 2020-06-03 アルパッド株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
CN108732652A (zh) * 2018-05-25 2018-11-02 厦门大学 一种氮化物光子晶体及其制备方法
DE102020114195A1 (de) * 2020-05-27 2021-12-02 Lpkf Laser & Electronics Aktiengesellschaft Verfahren zum Einbringen einer Ausnehmung in ein Substrat

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0883929A (ja) 1994-09-14 1996-03-26 Rohm Co Ltd 半導体発光素子、およびその製造方法
JP3691934B2 (ja) 1996-06-17 2005-09-07 株式会社東芝 窒化ガリウム系化合物半導体発光デバイス及びその製造方法
JP3706448B2 (ja) 1996-12-06 2005-10-12 ローム株式会社 半導体発光素子
JPH10308640A (ja) * 1997-05-07 1998-11-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電デバイスの製造方法
JP4264992B2 (ja) * 1997-05-28 2009-05-20 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法
US6239033B1 (en) * 1998-05-28 2001-05-29 Sony Corporation Manufacturing method of semiconductor device
JP3362836B2 (ja) * 1997-12-26 2003-01-07 日亜化学工業株式会社 光半導体素子の製造方法
US6657237B2 (en) * 2000-12-18 2003-12-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. GaN based group III-V nitride semiconductor light-emitting diode and method for fabricating the same
JP4880820B2 (ja) 2001-01-19 2012-02-22 株式会社レーザーシステム レーザ支援加工方法
US7276742B2 (en) 2001-11-19 2007-10-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Compound semiconductor light emitting device and its manufacturing method
JP2004104100A (ja) * 2002-09-10 2004-04-02 Arima Optoelectronics Corp 発光ダイオード及びその製造方法
JP2004272014A (ja) * 2003-03-10 2004-09-30 Seiko Epson Corp 光通信モジュールの製造方法、光通信モジュール、及び電子機器
JP2004288839A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Fujikura Ltd 反応性イオンエッチング装置
JP4182841B2 (ja) * 2003-08-28 2008-11-19 セイコーエプソン株式会社 単結晶基板の加工方法
US7202181B2 (en) * 2004-03-26 2007-04-10 Cres, Inc. Etching of substrates of light emitting devices
JP4766966B2 (ja) * 2005-09-07 2011-09-07 京セラ株式会社 発光素子
KR100716790B1 (ko) * 2005-09-26 2007-05-14 삼성전기주식회사 질화갈륨계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
WO2007081964A2 (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Cree, Inc. Silicon carbide dimpled substrate
WO2007089077A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-09 Epivalley Co., Ltd. Iii-nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JP5232375B2 (ja) * 2006-10-13 2013-07-10 アイシン精機株式会社 半導体発光素子の分離方法
JP4142699B2 (ja) 2006-07-14 2008-09-03 ユーディナデバイス株式会社 発光素子の製造方法
KR101364718B1 (ko) * 2007-02-15 2014-02-19 서울바이오시스 주식회사 발광 소자 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015173293A (ja) 2015-10-01
CN103548158B (zh) 2016-10-19
KR20140006986A (ko) 2014-01-16
CN103548158A (zh) 2014-01-29
EP2717335A1 (en) 2014-04-09
US9065032B2 (en) 2015-06-23
TWI495148B (zh) 2015-08-01
JP6023270B2 (ja) 2016-11-09
KR101516609B1 (ko) 2015-05-04
WO2012160880A1 (ja) 2012-11-29
JPWO2012160880A1 (ja) 2014-07-31
US20140217458A1 (en) 2014-08-07
EP2717335A4 (en) 2014-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI254468B (en) Compound semiconductor light-emitting device and production method thereof
US10784145B2 (en) Wafer composite and method for producing a semiconductor component
TW201251106A (en) Method for manufacturing light-emitting element, and light-emitting element
CN102203966B (zh) 半导体发光元件的制造方法
JP5996250B2 (ja) リフトオフ方法
TWI470675B (zh) 半導體裝置之製造方法
TW201130591A (en) Method for cutting workpiece
TW200849673A (en) LED chip production method
JP2010232423A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2010114374A (ja) 半導体素子の製造方法
TW201010143A (en) Light emitting element, and method for manufacturing the element
TWI224875B (en) Method to manufacture a light-emitting semiconductor-component
US7791097B2 (en) Nitride semiconductor device and manufacturing method of the same
TW201214745A (en) Method for forming a light emitting device
JP2011192752A (ja) 半導体素子の製造方法
JP4834309B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2006121092A (ja) Ｓｏｉ基板、その製造方法、そしてｓｏｉ基板を用いた浮遊構造体の製造方法
JP4770706B2 (ja) 薄膜半導体の製造方法
JP4420475B2 (ja) 薄膜半導体の製造方法
JP2015144177A (ja) Ｌｅｄ素子製造用ウェハとその作製方法、およびｌｅｄ素子
TW201347033A (zh) 提供結晶半導體材料薄層之方法及相關結構與裝置
JP2013135175A (ja) 複合基板およびその製造方法
JP2010114375A (ja) 半導体素子の製造方法
JP5440550B2 (ja) 薄膜半導体の製造方法
JP5360127B2 (ja) 薄膜半導体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees