TW202316494A - 暫時接合晶圓及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種暫時接合晶圓，其特徵在於：是磊晶功能層與支撐基板暫時接合而成，該磊晶功能層的單方的面具有極性不同的兩個以上的電極，並且，該暫時接合晶圓是前述磊晶功能層的具有前述電極的面與前述支撐基板經由未硬化的熱硬化型接合材料來暫時接合而成。藉此，提供一種技術，其在暫時接合晶圓中，減少接合處理後的基板去除步驟後的接合不良、剝離不良，而提高成品率，並且能夠使暫時支撐基板的去除更容易。

Description

暫時接合晶圓及其製造方法
本發明是有關一種暫時接合方法及暫時接合晶圓，該暫時接合方法是用以將安裝在安裝用基板的半導體基板一時地暫時接合在暫時支撐基板。
從起始基板只將例如發光元件等磊晶功能層分離並移置於另一基板的技術為對於下述而言很重要的技術：將起因於起始基板的物性的限制放寬，而提高元件系統的設計自由度。為了實現移置，而需要一種技術，其在將磊晶功能層接合在暫時支撐基板後，將起始基板去除，而實現移置於永久基板。
專利文獻1中揭示下述技術：經由介電體層來將半導體磊晶基板與暫時支撐基板熱壓合接合的技術；及以濕蝕刻來將暫時支撐基板與磊晶功能層分離的技術。專利文獻2雖與接合性的提高無直接關聯，但作為接合時的一形態，揭示一種技術，其透明導電層插入至黏著層與功能層之間。
專利文獻3揭示一種技術，其使用聚醯亞胺來暫時接合，並將起始基板去除後，於基板去除面形成電極。 [先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2021-27301號公報 專利文獻2：日本專利4159421號公報 專利文獻3：日本特開2008-187160號公報
[發明所欲解決的問題] 然而，專利文獻3有下述問題：在暫時接合及起始基板去除後形成電極，而會因歐姆接觸形成時的熱處理而發生剝離。特別是，當形成將晶格失配大的材料系和熱膨脹係數差大的材料組合而成的異質結構時，有因熱處理時的雙金屬效應而剝離率更加提高的傾向。
為了降低用於歐姆接觸形成的溫度，而必須將摻雜劑雜質摻雜直到接近固溶極限的濃度為止，但已被摻雜直到接近固溶極限的濃度為止的結晶層的結晶的品質較相對較低摻雜的結晶層更容易降低。高摻雜層必須設置於起始基板與功能層之間。功能層由於設置於高摻雜層的上部，故會受到高摻雜層的品質的影響。也就是說，功能層的下部的高摻雜層的品質低，而功能層的品質也會降低。
此外，為了避免由雙金屬所造成的熱變形的影響，而有下述這樣的思考方式：選擇熱膨脹係數差少的材料系。然而，不可能一面維持功能層的功能一面選擇熱膨脹係數差小的材料，而技術上只有下述選項：減少熱膨脹係數差的影響、也就是使各層的膜厚變薄。雖技術上能夠將膜厚設計成較薄，但使膜厚變薄，而無法充分控制在功能層內的載子行為的可能性高，而功能層的設計功能降低。
因上述背景，而當在支撐基板的暫時接合後形成電極並形成歐姆接觸時，極難以抑制由雙金屬效應所造成的剝離。
本發明是鑒於上述所欲解決的問題而完成，目的在於提供一種技術，其在暫時接合晶圓中，減少接合處理後的起始基板去除步驟後的接合不良、剝離不良，而提高成品率，並且能夠使暫時支撐基板的去除更容易。 [解決問題的技術手段]
為了解決上述所欲解決的問題，而本發明中提供一種暫時接合晶圓，其是磊晶功能層與支撐基板暫時接合而成，該磊晶功能層的單方的面具有極性不同的兩個以上的電極，並且， 該暫時接合晶圓是前述磊晶功能層的具有前述電極的面與前述支撐基板經由未硬化的熱硬化型接合材料來暫時接合而成。
如果為一種暫時接合晶圓，其是像這樣經由熱硬化型接合材料來在未硬化的狀態下使支撐基板暫時接合在形成有電極的面而成，而無暫時接合部分的接合不良、剝離不良，並且接合材料在未硬化的狀態下接合，故能夠容易進行暫時支撐基板的去除。
此外，較佳是：前述磊晶功能層為發光元件。
本發明的暫時接合晶圓能夠設為這樣的用途。
此外，較佳是：前述磊晶功能層包含AlGaInP系或InGaN系材料。
本發明當為包含這樣的材料的磊晶功能層時能夠特別合適地使用。
此外，較佳是：前述熱硬化型接合材料為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
如果為這樣的熱硬化型接合材料，則不只能夠在軟化狀態下暫時接合，且也容易剝離。
此外，較佳是：前述支撐基板是由矽、藍寶石、GaP、GaAs、InP、SiC、石英、玻璃、LiTaO 3及LiNbO 3之中的任一種材料所構成。
本發明中，能夠使用例如這樣的支撐基板。
此外，本發明的暫時接合晶圓能夠設為：前述磊晶功能層的與具有前述電極的面相反的面不具有起始基板。
這樣的本發明的暫時接合晶圓能夠設為已將起始基板去除。
此外，本發明中提供一種暫時接合晶圓的製造方法，其特徵在於：為將磊晶基板暫時接合在支撐基板的方法，該磊晶基板是在起始基板使磊晶功能層成長而成，並且，包括： (1)於前述磊晶基板的前述磊晶功能層的單方的面形成極性不同的兩個以上的電極的步驟；及 (2)經由未硬化的熱硬化型接合材料來使前述支撐基板暫時接合在形成有前述電極的面的步驟。
由於藉由以上述方式進行來製造暫時接合晶圓，而在電極形成步驟後進行暫時接合步驟，故不會受到隨著電極形成而產生的熱限制，故能夠防止磊晶功能層與暫時支撐基板的接合不良、剝離不良，而能夠提高成品率。此外，由於接合材料在未硬化的狀態下與暫時支撐基板暫時接合，故能夠容易進行暫時支撐基板的去除。
此外，較佳是：將前述磊晶功能層設為發光元件。
本發明能夠用於製造這樣的用途的暫時接合晶圓。
此外，較佳是：將前述磊晶功能層設為包含AlGaInP系或InGaN系材料。
本發明當為包含這樣的材料的磊晶功能層時能夠特別合適地使用。
此外，較佳是：將前述熱硬化型接合材料設為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
如果為這樣的熱硬化型接合材料，則不只能夠在軟化狀態下暫時接合，且也容易剝離。
此外，較佳是：將前述支撐基板設為由矽、藍寶石、GaP、GaAs、InP、SiC、石英、玻璃、LiTaO 3及LiNbO 3之中的任一種材料所構成。
本發明能夠使用例如這樣的支撐基板。
此外，本發明的暫時接合晶圓的製造方法可在前述步驟(2)後進一步具有：(3)從前述磊晶基板將前述起始基板去除的步驟。
如果這樣進行，則能夠製造一種暫時接合晶圓，其不具有起始基板。 [功效]
如上所述，本發明能夠提供一種技術，其在暫時接合晶圓中，減少接合處理後的起始基板去除步驟後的接合不良、剝離不良，而提高成品率，並且能夠使暫時支撐基板的去除更容易。
如上所述有下述問題：在將支撐基板暫時接合後形成電極，而會因歐姆接觸形成時的熱處理而發生剝離。特別是，當形成將晶格失配大的材料系和熱膨脹係數差大的材料組合而成的異質結構時，有因熱處理時的雙金屬效應而剝離率更加提高的傾向。
本發明人針對此等所欲解決的問題而反覆進行研究後，結果發現下述事實而完成本發明：經由熱硬化型接合材料來在未硬化的狀態下使磊晶功能層的具有極性不同的兩個以上的電極的面與支撐基板暫時接合，而無由電極形成的熱處理所造成的暫時接合部分的剝離，並且由於已經由熱硬化型接合材料來在未硬化的狀態下接合，故當將暫時接合支撐基板去除時能夠極容易去除。
也就是說，本發明為一種暫時接合晶圓，其是磊晶功能層與支撐基板暫時接合而成，該磊晶功能層的單方的面具有極性不同的兩個以上的電極，並且，該暫時接合晶圓是前述磊晶功能層的具有前述電極的面與前述支撐基板經由未硬化的熱硬化型接合材料來暫時接合而成。
以下詳細說明本發明，但本發明並不受此等所限定。
[暫時接合晶圓] 第1圖顯示本發明的暫時接合晶圓的一例。本發明的暫時接合晶圓100中，磊晶功能層1的單方的面具有極性不同的兩個電極2，磊晶功能層1的具有電極2的面與支撐基板3已經由未硬化的熱硬化型接合材料4來暫時接合在一起。
先前型的暫時接合晶圓的結構是：磊晶功能層的其中一面形成電極且支撐基板暫時接合在磊晶功能層的另一面(與電極形成面相反的面)而成。其原因為：在先前的暫時接合晶圓的製造步驟中，首先磊晶基板的磊晶功能層與支撐基板暫時接合，然後起始基板去除，並於該起始基板去除後的面形成電極，該磊晶基板是於起始基板上形成磊晶功能層而成。相對地，本發明的暫時接合晶圓與先前型的暫時接合晶圓不同，結構是於磊晶功能層與支撐基板之間配置有電極。成為這樣的結構的原因為：藉由如後所述的本發明的暫時接合晶圓的製造方法，而在電極形成後進行暫時接合來製造。
[暫時接合晶圓的製造方法] 於是，本發明中提供一種暫時接合晶圓的製造方法，其為將磊晶基板暫時接合在支撐基板的方法，該磊晶基板是在起始基板使磊晶功能層成長而成，並且，包括： (1)於前述磊晶基板的前述磊晶功能層的單方的面形成極性不同的兩個以上的電極的步驟；及 (2)經由未硬化的熱硬化型接合材料來使前述支撐基板暫時接合在形成有前述電極的面的步驟。
這樣的暫時接合晶圓的製造方法與對具有暫時接合部的晶圓進行用於電極的歐姆接觸形成的熱處理(歐姆熱處理)的先前方法不同，是對形成暫時接合部的前階段的晶圓進行電極形成及歐姆熱處理，然後進行與支撐基板的暫時接合。因此，由於不會因電極形成時的高溫熱處理而發生暫時接合部的剝離和熱變形，故能夠成品率良好地製造暫時接合晶圓。並且，本發明的暫時接合晶圓的製造方法中，由於暫時接合是經由未硬化的熱硬化型接合材料來進行，故支撐基板的去除也容易。
以下針對本發明，一面參照圖一面更詳細說明實施形態，但本發明並不受此所限定。
(第一實施形態) 使用第2圖～第8圖，來說明本發明的暫時接合晶圓的製造方法的第一實施形態。第一實施形態中，是將磊晶功能層設為包含AlGaInP系材料。
最初準備磊晶基板，該磊晶基板具有像第2圖顯示的這樣將第一導電型的GaAs緩衝層102積層於第一導電型的GaAs起始基板101上後將下述層依序成長而成的作為磊晶功能層的發光元件結構：第一導電型的Ga yIn 1-yP(0.4≦y≦0.6)第一蝕刻停止層103例如0.3 μm、第一導電型的GaAs第二蝕刻停止層104例如0.3 μm、第一導電型的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0＜x≦1，0.4≦y≦0.6)第一包覆層105例如1.0 μm、未摻雜的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0≦x≦0.6，0.4≦y≦0.6)活性層106、第二導電型的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0＜x≦1，0.4≦y≦0.6)第二包覆層107例如1.0 μm、第二導電型的Ga yIn 1-yP(0.45≦y≦1)中間層108例如0.1 μm、第二導電型的GaP窗口層109例如4 μm。此處，將從AlGaInP第一包覆層105直到AlGaInP第二包覆層107為止稱為雙重異質(DH)結構部111(第3圖)。
然後，像第3圖顯示的這樣於第二導電型的GaP窗口層109的一部分區域形成第一電極110。第一電極110較合適是使用高反射性的金屬，能夠設為使用Au系的電極。能夠例如：於與GaP窗口層109相接的金屬使用AuBe合金，並將Au積層於其上來設為第一電極110。
與第二導電型的GaP窗口層109相接的金屬不限於AuBe合金，只要能夠形成歐姆接觸，則能夠選擇任何種類的金屬/合金。一般而言除了AuBe以外，還經常選擇AuZn等合金。
然後，像第4圖顯示的這樣在第一電極110形成後，以SiO 2或SiNx等具有蝕刻選擇性的材料作為遮罩來將第二導電型的GaP窗口層109的第一電極110形成區域以外的區域的一部分包覆，並將露出部藉由乾蝕刻等方法來形成凹口，而使第一導電型的AlGaInP第一包覆層105露出。
然後，像第5圖顯示的這樣以SiO 2或SiNx來將第二導電型的GaP窗口層109、凹口部側面、第一導電型的AlGaInP第一包覆層105包覆來作為PSV(鈍化)膜113，並藉由光微影法來使第一電極110部及第一導電型的AlGaInP第一包覆層105的一部分露出。然後，於第一導電型的AlGaInP第一包覆層105上的露出部形成第二電極112。
第二電極112較合適是使用高反射性的金屬，能夠設為使用Au系的電極。能夠例如：於與第一導電型的AlGaInP第一包覆層105相接的金屬使用AuSi合金，並將Au積層於其上來設為第二電極112。
此外，與第一導電型的AlGaInP第一包覆層105相接的金屬不限於AuSi合金，只要能夠形成歐姆接觸，則能夠選擇任何種類的金屬/合金。一般而言除了AuSi以外，還經常選擇AuGe等合金。
此外，不一定必須在第二電極112形成前形成PSV膜113，也可在第二電極112形成後形成PSV膜113。並且，即使不形成PSV膜113本身，也能夠獲得相同的效果。
在第一/第二電極110、112形成後，為了獲得歐姆接觸，而進行例如400℃5分鐘的RTA(快速熱退火)熱處理。雖此處例示RTA處理的情形，但不限定於此RTA處理，也可進行相對較低溫、例如350℃30分鐘左右的處理。
然後，像第6圖顯示的這樣在歐姆接觸形成後，將BCB樹脂114旋轉塗佈於電極形成面側，並使其與從矽等之中選出的支撐基板115相對向，並在真空環境中施加壓力，150℃保持15分鐘左右來與支撐基板115暫時接合。BCB樹脂114由於硬化會因保持在超過150℃的溫度條件而進行，故保持150℃以下的溫度，即能夠防止BCB樹脂114的硬化。藉由將BCB樹脂114設為未硬化，即能夠提高支撐基板115的從磊晶基板的剝離性。
此外，熱硬化型接合材料不限於苯并環丁烯(BCB)樹脂，也能夠設為例如：聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂、及環氧樹脂。
此外，支撐基板115不限定於矽，只要為具有良好的表面平坦性的材料，則也能夠選擇任何種類的材料。能夠選擇例如：藍寶石、GaP、GaAs、InP、石英、玻璃、LiTaO 3、LiNbO 3、水晶、SiC等。
然後，像第7圖顯示的這樣在暫時接合在支撐基板115後，藉由選擇蝕刻法來將起始基板去除。以氨水過氧化氫溶液來將GaAs起始基板101去除，並以稀釋鹽酸或鹽酸系蝕刻劑來將GaInP第一蝕刻停止層103去除，最後以硫酸過氧化氫溶液來將GaAs第二蝕刻停止層104去除，而使第一導電型的AlGaInP第一包覆層105露出。能夠以上述方式進行來製造暫時接合晶圓。
最後，像第8圖顯示的這樣在暫時接合晶圓的第一導電型的AlGaInP第一包覆層105露出後，使其黏著在塗佈有矽氧116的矽晶圓117，並以BCB溶解液來使軟化狀態的BCB樹脂114溶解而將支撐基板115剝離後，進行單片晶片化。
(第二實施形態) 使用第9圖～第15圖，來說明本發明的暫時接合晶圓的製造方法的第二實施形態。第二實施形態中，是將磊晶功能層設為包含InGaN系材料。
最初準備磊晶基板，該磊晶基板具有像第9圖顯示的這樣將第一導電型的GaN緩衝層202積層於藍寶石起始基板201上後將下述層依序成長而成的作為磊晶功能層的發光元件結構：第一導電型的GaN第一包覆層203例如1.0 μm、未摻雜的In zGa 1-zN(0＜z≦0.4)活性層204、第二導電型的Al vGa 1-vN(0≦v≦0.4)(GaN)第二包覆層205例如1.0 μm、第二導電型的GaN接觸層206例如0.1 μm。此處，將從GaN第一包覆層203直到AlGaN第二包覆層205為止稱為雙重異質(DH)結構部208(第10圖)。
然後，像第10圖顯示的這樣於第二導電型的GaN接觸層206的一部分區域形成第一電極207。第一電極207較合適是使用高反射性的金屬，能夠設為使用Ag系的電極。能夠例如：於與GaN接觸層206相接的金屬使用Ag，並將Pd積層於其上來設為第一電極207。
此外，與第二導電型的GaN接觸層206相接的金屬不限於Ag系金屬，只要能夠形成歐姆接觸，則能夠選擇任何種類的金屬/合金。一般而言除了Ag以外，還經常選擇Au、Ti等金屬。
然後，像第11圖顯示的這樣在第一電極207形成後，以SiO 2或SiNx等具有蝕刻選擇性的材料作為遮罩來將第二導電型的GaN接觸層206的第一電極207形成區域以外的區域的一部分包覆，並將露出部藉由乾蝕刻等方法來形成凹口，而使第一導電型的GaN第一包覆層203露出。
然後，像第12圖顯示的這樣以SiO 2或SiNx來將GaN接觸層206、凹口部側面、GaN第一包覆層203包覆來作為PSV膜210，並藉由光微影法來使第一電極207部及GaN第一包覆層203的一部分露出。於GaN第一包覆層203上的露出部形成第二電極209。
此外，第二電極209較合適是使用高反射性的金屬，能夠設為使用Al系的電極。能夠例如：於與第一導電型的GaN第一包覆層203相接的金屬使用Al金屬，並將Au積層於其上來設為第二電極209。
此外，與第一導電型的GaN第一包覆層203相接的金屬不限於Al金屬，只要能夠形成歐姆接觸，則能夠選擇任何種類的金屬/合金。一般而言除了Al以外，還經常選擇Ti和Au等金屬。
此外，不一定必須在第二電極209形成前形成PSV膜210，也可在第二電極209形成後形成PSV膜210。並且，即使不形成PSV膜210本身，也能夠獲得相同的效果。
在第一/第二電極207、209形成後，為了獲得歐姆接觸，而進行例如700℃5分鐘的RTA熱處理。
然後，像第13圖顯示的這樣在歐姆接觸形成後，將BCB樹脂211旋轉塗佈於電極形成面側，並使其與從矽等之中選出的支撐基板212相對向，並在真空環境中施加壓力，150℃保持15分鐘左右來與支撐基板212暫時接合。BCB樹脂211由於硬化會因保持在超過150℃的溫度條件而進行，故保持150℃以下的溫度，即能夠防止BCB樹脂211的硬化。藉由將BCB樹脂211設為未硬化，即能夠提高支撐基板212的從磊晶基板的剝離性。
此外，熱硬化型接合材料不限於苯并環丁烯(BCB)樹脂，也能夠設為例如：聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂、及環氧樹脂。
此外，支撐基板212不限定於矽，只要為具有良好的表面平坦性的材料，則也能夠選擇任何種類的材料。能夠選擇例如：藍寶石、GaP、GaAs、InP、石英、玻璃、LiTaO 3、LiNbO 3、水晶、SiC等。
然後，像第14圖顯示的這樣在暫時接合後，從起始基板側照射雷射而將GaN緩衝層202燒蝕，而將藍寶石起始基板201去除，而使第一導電型的GaN第一包覆層203露出。能夠以上述方式進行來製造暫時接合晶圓。
最後，像第15圖顯示的這樣在第一導電型的GaN第一包覆層203露出後，使其黏著在塗佈有矽氧213的矽晶圓214，並以BCB溶解液來使軟化狀態的BCB樹脂211溶解而將支撐基板212剝離後，進行單片晶片化。 [實施例]
以下使用實施例及比較例來具體說明本發明，但本發明並不受此等所限定。
(實施例1) 準備磊晶基板，該磊晶基板具有將第一導電型的GaAs緩衝層積層於第一導電型的GaAs起始基板上後將下述層依序成長而成的作為磊晶功能層的發光元件結構：第一導電型的Ga yIn 1-yP(0.4≦y≦0.6)第一蝕刻停止層0.3 μm、第一導電型的GaAs第二蝕刻停止層0.3 μm、第一導電型的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0＜x≦1，0.4≦y≦0.6)第一包覆層1.0 μm、未摻雜的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0≦x≦0.6，0.4≦y≦0.6)活性層、第二導電型的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0＜x≦1，0.4≦y≦0.6)第二包覆層1.0 μm、第二導電型的Ga yIn 1-yP(0.45≦y≦1)中間層0.1 μm、第二導電型的GaP窗口層4 μm(參照第2圖)。
然後，於第二導電型的GaP窗口層的一部分區域形成第一電極。第一電極較合適是使用高反射性的金屬，使用使用Au系的電極。本技術中，於與GaP窗口層相接的金屬使用AuBe合金，並將Au積層於其上來設為第一電極(參照第3圖)。
在第一電極形成後，以SiO 2來將第二導電型的GaP窗口層的第一電極形成區域以外的區域的一部分包覆，並將露出部藉由乾蝕刻來形成凹口，而使第一導電型的AlGaInP第一包覆層露出(參照第4圖)。
以SiO 2來將第二導電型的GaP窗口層、凹口部側面、第一導電型的AlGaInP第一包覆層包覆來作為PSV膜，並藉由光微影法來使第一電極部及第一導電型的AlGaInP第一包覆層的一部分露出。然後，於第一導電型的AlGaInP第一包覆層上的露出部形成第二電極。此處，第二電極是於與第一導電型的AlGaInP第一包覆層相接的金屬使用AuSi合金，並將Au積層於其上來形成(參照第5圖)。
在第一/第二電極形成後，為了獲得歐姆接觸，而進行400℃5分鐘的RTA處理。
在歐姆接觸形成後，將BCB樹脂旋轉塗佈於電極形成面側，並使其與由矽所構成的支撐基板相對向，並在真空環境中施加壓力，150℃保持15分鐘左右來與支撐基板暫時接合(參照第6圖)。
在暫時接合在支撐基板後，以氨水過氧化氫溶液來將GaAs起始基板去除，並以稀釋鹽酸或鹽酸系蝕刻劑來將GaInP第一蝕刻停止層去除，最後以硫酸過氧化氫溶液來將GaAs第二蝕刻停止層去除，而使第一導電型的AlGaInP第一包覆層露出(參照第7圖)。
在第一導電型的AlGaInP第一包覆層露出後，使其黏著在塗佈有矽氧的矽晶圓，並以BCB溶解液來使軟化狀態的BCB樹脂溶解而將支撐基板剝離後，進行單片晶片化(參照第8圖)。
(實施例2) 準備磊晶基板，該磊晶基板具有將第一導電型的GaN緩衝層積層於藍寶石起始基板上後將下述層依序成長而成的作為磊晶功能層的發光元件結構：第一導電型的GaN第一包覆層1.0 μm、未摻雜的In zGa 1-zN(0＜z≦0.4)活性層、第二導電型的Al vGa 1-vN(0≦v≦0.4)(GaN)第二包覆層1.0 μm、第二導電型的GaN接觸層0.1 μm(參照第9圖)。
然後，於第二導電型的GaN接觸層的一部分區域，於與GaN接觸層相接的金屬使用Ag，並將Pd積層於其上來形成第一電極(參照第10圖)。
在第一電極形成後，以SiO 2來將第二導電型的GaN接觸層的第一電極形成區域以外的區域的一部分包覆，並將露出部藉由乾蝕刻來形成凹口，而使第一導電型的GaN第一包覆層露出(參照第11圖)。
以SiO 2來將GaN接觸層、凹口部側面、GaN第一包覆層包覆來作為PSV膜，並藉由光微影法來使第一電極部及GaN第一包覆層的一部分露出。於GaN第一包覆層上的露出部，於與第一導電型的GaN第一包覆層相接的金屬使用Al金屬，並將Au積層於其上來形成第二電極(參照第12圖)。
在第一/第二電極形成後，為了獲得歐姆接觸，而進行700℃5分鐘的RTA熱處理。
在歐姆接觸形成後，將BCB樹脂旋轉塗佈於電極形成面側，並使其與由矽所構成的支撐基板相對向，並在真空環境中施加壓力，150℃保持15分鐘左右來與支撐基板暫時接合(參照第13圖)。
在暫時接合後，從起始基板側照射雷射而將GaN緩衝層燒蝕，而將起始基板去除，而使第一導電型的GaN第一包覆層露出(參照第14圖)。
在第一導電型的GaN包覆層露出後，使其黏著在塗佈有矽氧的矽晶圓，並以BCB溶解液來使軟化狀態的BCB樹脂溶解而將支撐基板剝離後，進行單片晶片化(參照第15圖)。
(比較例) 準備磊晶基板，該磊晶基板具有將第一導電型的GaAs緩衝層積層於第一導電型的GaAs起始基板上後將下述層依序成長而成的作為磊晶功能層的發光元件結構：第一導電型的Ga yIn 1-yP(0.4≦y≦0.6)第一蝕刻停止層0.3 μm、第一導電型的GaAs第二蝕刻停止層0.3 μm、第一導電型的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0＜x≦1，0.4≦y≦0.6)第一包覆層1.0 μm、未摻雜的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0≦x≦0.6，0.4≦y≦0.6)活性層、第二導電型的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP(0＜x≦1，0.4≦y≦0.6)第二包覆層1.0 μm、第二導電型的Ga yIn 1-yP(0.45≦y≦1)中間層0.1 μm、第二導電型的GaP窗口層4 μm(參照第2圖)。
於磊晶基板將BCB樹脂旋轉塗佈1.0 μm，並使其與藍寶石晶圓相對向來疊合並熱壓合，而製作磊晶接合基板，該磊晶接合基板是經由BCB來將磊晶基板與藍寶石晶圓接合而成。接合時，250℃保持1小時而進行硬化處理。
以氨水過氧化氫溶液來將GaAs起始基板去除，而使GaInP第一蝕刻停止層露出。將蝕刻劑切換成鹽酸系來將GaInP第一蝕刻停止層去除，而使GaAs第二蝕刻停止層露出。將蝕刻劑切換成硫酸過氧化氫溶液系來將GaAs第二蝕刻停止層去除，而使第一包覆層露出。藉由進行上述處理，而製作只有保持雙重異質層及窗口層的磊晶接合基板。
在起始基板去除後，於與起始基板去除面(第一包覆層)相接的金屬使用AuBe系，並將Au積層於其上來形成第一電極。
在第一電極形成後，將第一包覆層的第一電極形成區域以外的區域的一部分藉由乾蝕刻等方法來形成凹口，而使第二包覆層在凹口部露出。
以鈍化(PSV)膜來將AlGaInP第一包覆層、凹口部側面、AlGaInP第二包覆層包覆，並藉由光微影法來使第一電極部及AlGaInP第二包覆層的一部分露出。然後，於第二包覆層的露出部形成由Au所構成的第二電極。
在第一/第二電極形成後，為了獲得歐姆接觸，而進行400℃5分鐘的RTA處理。
黏著在塗佈有矽氧的晶圓後，從支撐基板側照射雷射而燒蝕後，將支撐基板與元件分離。
(實施例與比較例的結果比較) 對於實施例1、2及比較例中所製得的暫時接合晶圓，如下所述對於面積成品率、摻雜等級、採用P-CVD(電漿-化學氣相沉積)時的面積成品率、及漏出不良率進行比較。
[面積成品率] 表1表示成品率(黏著面積的比例)的比較。實施例1及實施例2由於已在暫時接合前結束電極形成步驟及元件分離步驟，故暫時接合部不會因歐姆熱處理而剝離/變形，而能夠在平坦性及翹曲良好的晶圓狀態下實施步驟，故能夠將隨著實施電極形成步驟及元件分離步驟的成品率維持在與非接合晶圓相同程度。另一方面，比較例中，由於對具有暫時接合部的晶圓進行高溫的RTA熱處理，故暫時接合部剝離/變形，而無法獲得充分的成品率。
[表1]
  實施例1 實施例2 比較例
有效面積 97％～99％ 96％～99％ 10～47％
[摻雜等級] BCB膜由於即使實施硬化處理，如果超過軟化點，仍會喪失接合力，故無法進行高溫處理。為了進行歐姆接觸形成，而需要下述之中的任一種方法：在超過BCB軟化點的溫度進行處理；或是為了避免高溫處理而將金屬接觸層設為高摻雜層。然而，超過BCB軟化點的熱處理容易誘發BCB接合層變形，而連帶造成元件成品率降低。另一方面，將接觸層設為高摻雜，容易因通電中的電遷移效應而誘發通電中的元件劣化，而連帶造成性能降低。在BCB接合層形成前的晶圓狀態下實施電極形成/元件分離步驟有能夠避免前述熱限制、和磊晶基板設計上的限制的效果，而能夠增加設計上的自由度，並且避免隨著製程上的限制而元件的品質劣化。
表2中表示對實施例1及實施例2以及比較例中的第一及第二電極接觸層所要求的摻雜等級。實施例中，因能夠在電極形成時進行高溫處理，因此能夠以17次方級的摻雜等級來獲得歐姆接觸。另一方面，比較例中，由於會對包含BCB暫時接合部的晶圓進行用於電極形成的歐姆熱處理，故如果進行高溫處理，則暫時接合部會剝離。因此，比較例中，如果維持高成品率，則必須在低溫進行熱處理，故需要18次方級的摻雜等級。
當形成摻雜等級18次方級的包覆層時，容易因通電中的電遷移而在活性層中產生缺陷，而成為會因通電而劣化的元件的可能性高。已實施18次方級的摻雜的發光元件只有初期特性滿足品質，但過渡特性無法滿足品質。實施例中，由於能夠採用低1位數的摻雜等級的磊晶層，故能夠避免在比較例中產生的未滿足過渡特性的問題。
[表2]
  實施例1 實施例2 比較例
第一電極接觸層 1～5E＋17[/cm 3] 1～3E＋17[/cm 3] 1～2E＋18[/cm 3]
第二電極接觸層 1～5E＋17[/cm 3] 1～5E＋17[/cm 3] 1～2E＋18[/cm 3]
[採用P-CVD時的面積成品率] 為了形成SiO 2來作為PSV膜，而需要P-CVD等成膜方法，因材料反應系的主要原因而需要400℃以上的熱環境。當在BCB接合後以P-CVD來進行成膜時(比較例)，必須在BCB軟化點的條件下進行成膜，而在成膜中容易發生BCB膜的變形。BCB膜的變形會成為磊晶層的浮起(剝離)現象而顯著化，且會因浮起的部分最後會剝離而降低成品率。
表3中表示P-CVD步驟投入時的成品率(黏著面積的比例)。像表3表示的這樣，實施例中已獲得高成品率，相對地，比較例在暫時接合後進行PSV膜形成步驟，而在PSV膜形成步驟中發生接合部的剝離，而成品率降低。
[表3]
  實施例1 實施例2 比較例
有效面積 97％～100％ 95％～100％ 16～68％
[漏出不良率] 此外，如果PSV膜只是硬遮罩，則也能夠選擇P-CVD法以外的成膜法、例如物理成膜法。然而，在PSV膜形成中，物理成膜法由於側面部的包覆率不良，故有無法抑制在側面部發生的漏出這樣的問題。
因此，像表4表示的這樣，比較例在PSV成膜中無法採用最佳的P-CVD法，實施例1和實施例2能夠採用P-CVD法，此時，比較例的漏出不良率較實施例1和實施例2更加提高。
[表4]
  實施例1 實施例2 比較例
漏出不良率 0.01％～3.75％ 0.01％～4.11％ 58～100％
再者，本發明並不受上述實施形態所限定。上述實施形態只是例示，只要具有與本發明的申請專利範圍中所記載的技術思想實質上相同的構成且產生相同的作用效果，無論是何種，都包含在本發明的技術範圍內。
1:磊晶功能層 2:電極 3,115,212:支撐基板 4:未硬化的熱硬化型接合材料 100:暫時接合晶圓 101:第一導電型的GaAs起始基板 102:第一導電型的GaAs緩衝層 103:第一蝕刻停止層 104:第一導電型的GaAs第二蝕刻停止層 105:第一導電型的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP第一包覆層 106:未摻雜的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP活性層 107:第二導電型的(Al xGa 1-x) yIn 1-yP第二包覆層 108:第二導電型的Ga yIn 1-yP中間層 109:第二導電型的GaP窗口層 110,207:第一電極 111,208:雙重異質結構部 112,209:第二電極 113,210:PSV膜 114,211:BCB樹脂 116,213:矽氧 117,214:矽晶圓 201:藍寶石起始基板 202:第一導電型的GaN緩衝層 203:第一導電型的GaN第一包覆層 204:未摻雜的In zGa 1-zN活性層 205:第二導電型的Al vGa 1-vN第二包覆層 206:第二導電型的GaN接觸層
第1圖為顯示本發明的暫時接合晶圓的一例的概略圖。 第2圖為在本發明的暫時接合晶圓的製造方法的第一實施形態中在GaAs起始基板上使磊晶功能層成長而製作磊晶基板時的概略圖。 第3圖為在第一實施形態中於GaP窗口層上形成第一電極時的概略圖。 第4圖為在第一實施形態中藉由乾蝕刻來使AlGaInP第一包覆層露出時的概略圖。 第5圖為在第一實施形態中於AlGaInP第一包覆層上形成第二電極時的概略圖。 第6圖為在第一實施形態中經由BCB樹脂來使磊晶功能層的形成有電極的面與支撐基板暫時接合而製作暫時接合晶圓時的概略圖。 第7圖為在第一實施形態中從所製得的暫時接合晶圓將GaAs起始基板去除時的概略圖。 第8圖為在第一實施形態中經由矽氧來使將GaAs起始基板去除後的暫時接合晶圓與矽晶圓黏著並進一步將支撐基板剝離時的概略圖。 第9圖為在本發明的暫時接合晶圓的製造方法的第二實施形態中在藍寶石起始基板上使磊晶功能層成長而製作磊晶基板時的概略圖。 第10圖為在第二實施形態中於GaN接觸層上形成第一電極時的概略圖。 第11圖為在第二實施形態中藉由乾蝕刻來使GaN第一包覆層露出時的概略圖。 第12圖為在第二實施形態中於GaN第一包覆層上形成第二電極時的概略圖。 第13圖為在第二實施形態中經由BCB樹脂來使磊晶功能層的形成有電極的面與支撐基板暫時接合而製作暫時接合晶圓時的概略圖。 第14圖為在第二實施形態中從所製得的暫時接合晶圓將藍寶石起始基板去除時的概略圖。 第15圖為在第二實施形態中經由矽氧來使將藍寶石起始基板去除後的暫時接合晶圓與矽晶圓黏著並進一步將支撐基板剝離時的概略圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
1:磊晶功能層
2:電極
3:支撐基板
4:未硬化的熱硬化型接合材料
100:暫時接合晶圓

Claims (20)

  1. 一種暫時接合晶圓，其特徵在於：是磊晶功能層與支撐基板暫時接合而成，該磊晶功能層的單方的面具有極性不同的兩個以上的電極，並且， 該暫時接合晶圓是前述磊晶功能層的具有前述電極的面與前述支撐基板經由未硬化的熱硬化型接合材料來暫時接合而成。
  2. 如請求項1所述的暫時接合晶圓，其中，前述磊晶功能層為發光元件。
  3. 如請求項1所述的暫時接合晶圓，其中，前述磊晶功能層包含AlGaInP系或InGaN系材料。
  4. 如請求項2所述的暫時接合晶圓，其中，前述磊晶功能層包含AlGaInP系或InGaN系材料。
  5. 如請求項1所述的暫時接合晶圓，其中，前述熱硬化型接合材料為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
  6. 如請求項2所述的暫時接合晶圓，其中，前述熱硬化型接合材料為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
  7. 如請求項3所述的暫時接合晶圓，其中，前述熱硬化型接合材料為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
  8. 如請求項4所述的暫時接合晶圓，其中，前述熱硬化型接合材料為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
  9. 如請求項1至8中任一項所述的暫時接合晶圓，其中，前述支撐基板是由矽、藍寶石、GaP、GaAs、InP、SiC、石英、玻璃、LiTaO 3及LiNbO 3之中的任一種材料所構成。
  10. 如請求項1至8中任一項所述的暫時接合晶圓，其中，前述磊晶功能層的與具有前述電極的面相反的面不具有起始基板。
  11. 一種暫時接合晶圓的製造方法，其特徵在於：為將磊晶基板暫時接合在支撐基板的方法，該磊晶基板是在起始基板使磊晶功能層成長而成，並且，包括： (1)於前述磊晶基板的前述磊晶功能層的單方的面形成極性不同的兩個以上的電極的步驟；及 (2)經由未硬化的熱硬化型接合材料來使前述支撐基板暫時接合在形成有前述電極的面的步驟。
  12. 如請求項11所述的暫時接合晶圓的製造方法，其將前述磊晶功能層設為發光元件。
  13. 如請求項11所述的暫時接合晶圓的製造方法，其將前述磊晶功能層設為包含AlGaInP系或InGaN系材料。
  14. 如請求項12所述的暫時接合晶圓的製造方法，其將前述磊晶功能層設為包含AlGaInP系或InGaN系材料。
  15. 如請求項11所述的暫時接合晶圓的製造方法，其將前述熱硬化型接合材料設為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
  16. 如請求項12所述的暫時接合晶圓的製造方法，其將前述熱硬化型接合材料設為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
  17. 如請求項13所述的暫時接合晶圓的製造方法，其將前述熱硬化型接合材料設為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
  18. 如請求項14所述的暫時接合晶圓的製造方法，其將前述熱硬化型接合材料設為苯并環丁烯(BCB)樹脂、聚醯亞胺(PI)樹脂、氟樹脂及環氧樹脂之中的任一種。
  19. 如請求項11至18中任一項所述的暫時接合晶圓，其將前述支撐基板設為由矽、藍寶石、GaP、GaAs、InP、SiC、石英、玻璃、LiTaO 3及LiNbO 3之中的任一種材料所構成。
  20. 如請求項11至18中任一項所述的暫時接合晶圓，其在前述步驟(2)後進一步具有：(3)從前述磊晶基板將前述起始基板去除的步驟。
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JP4715370B2 (ja) * 2005-07-29 2011-07-06 信越半導体株式会社 発光素子及びその製造方法
JP2008187160A (ja) 2007-01-05 2008-08-14 Rohm Co Ltd 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法
CN110892506B (zh) * 2017-07-14 2024-04-09 信越化学工业株式会社 具有高热导率的器件基板及其制造方法
JP2021027301A (ja) * 2019-08-08 2021-02-22 信越半導体株式会社 半導体基板の仮接合方法

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