垂直型第iii 族氮化物半導(dǎo)體led 芯片及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于更高效地制造減少了形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)中的裂紋的高品質(zhì)垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的方法。該垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法包括：在生長(zhǎng)基板上以生長(zhǎng)基板與發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體之間設(shè)置有剝離層的方式通過(guò)順次地堆疊第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層、發(fā)光層和第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層形成發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體的第一步驟，第二導(dǎo)電類型不同于第一導(dǎo)電類型；通過(guò)部分去除發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體以使生長(zhǎng)基板部分露出而形成多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二步驟；形成具有下電極并一體支撐多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性支撐體的第三步驟；通過(guò)用化學(xué)剝離工藝去除剝離層使生長(zhǎng)基板從多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)分離的第四步驟；和通過(guò)將發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的導(dǎo)電性支撐體進(jìn)行分割而使均具有由導(dǎo)電性支撐體支撐的發(fā)光結(jié)構(gòu)的多個(gè)LED芯片單片化的第五步驟。在第四步驟之前，在發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域中形成貫通的第一通孔使得至少剝離層露出。在第四步驟中經(jīng)由第一通孔供給蝕刻劑。
【專利說(shuō)明】垂直型第I I I族氮化物半導(dǎo)體LED芯片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及堆疊了 III族氮化物半導(dǎo)體層的垂直型LED芯片以及該芯片的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，由III族元素和V族元素的化合物制成的II1-V族半導(dǎo)體被廣泛地用于諸如發(fā)光二極管(LED)等的器件。
[0003]利用Al、Ga、In等作為III族元素并利用N作為V族元素的III族氮化物半導(dǎo)體具有高的熔點(diǎn)和高的氮溶解壓力(dissociation pressure of nitrogen),這使得難以進(jìn)行大塊單晶(bulk single crystal)生長(zhǎng)。此外，無(wú)法以低成本得到具有大直徑的導(dǎo)電性單晶基板。于是，典型地在藍(lán)寶石基板上形成這樣的半導(dǎo)體。
[0004]然而，由于藍(lán)寶石基板具有絕緣特性，所以電流不在基板中流動(dòng)。于是，傳統(tǒng)上使用電流在橫向方向上流動(dòng)的橫向結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過(guò)如下方法得到:將通過(guò)使η型III族氮化物半導(dǎo)體層、活性層(發(fā)光層)和P型III族氮化物半導(dǎo)體層在藍(lán)寶石基板上順次地生長(zhǎng)而形成的發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體部分地去除，以使η型III族氮化物半導(dǎo)體層露出；并且分別在露出的η型III族氮化物半導(dǎo)體層和P型III族氮化物半導(dǎo)體層上設(shè)置η型電極和ρ型電極。
[0005]響應(yīng)于此，近年來(lái)已經(jīng)研究出了以下用于得到垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片的技術(shù)。在藍(lán)寶石基板上形成了由除了 III族元素(例如，Al、Ga等)以外的特定元素制成的緩沖層之后，形成發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體。用導(dǎo)電性支撐體來(lái)支撐發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體，并接著通過(guò)用化學(xué)蝕刻選擇性地溶解緩沖層而使藍(lán)寶石基板分離(剝離)。導(dǎo)電性支撐體和發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體處于一對(duì)電極之間(參見(jiàn)專利文獻(xiàn)I)。注意，這里的“緩沖層”是用于發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體的外延生長(zhǎng)的緩沖層，其也可以稱作用于使發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體從藍(lán)寶石基板分離的剝離層。
[0006]引用列表
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特許第4172657號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

_9] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0010]為制造諸如LED等的具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體芯片，使用如下工藝:將由除了 III族元素以外的金屬或金屬氮化物制成的剝離層蝕刻以使外延層從藍(lán)寶石基板分離的典型的化學(xué)剝離工藝，或在通過(guò)用諸如紫外光等的光進(jìn)行照射使剝離層激活的狀態(tài)下進(jìn)行蝕刻的光化學(xué)剝離工藝。這些是將剝離層浸潰在特定溶液內(nèi)由此使外延層從生長(zhǎng)基板剝離的工藝，并且在本說(shuō)明書(shū)中統(tǒng)稱為“化學(xué)剝離工藝”。可選的表達(dá)可以是“從外延層剝離生長(zhǎng)基板”。
[0011]這里，待蝕刻的剝離層具有大約幾納米到幾十納米的小的厚度，使得不能容易地將蝕刻溶液供給至具有幾英寸面積的基板與外延層之間的間隙。因此，在一些情況中，完成所有蝕刻步驟需要幾天時(shí)間。
[0012]此外，本發(fā)明人通過(guò)如下方法進(jìn)行了初次分割:通過(guò)干法蝕刻用網(wǎng)格圖案對(duì)藍(lán)寶石基板上的由III族氮化物半導(dǎo)體制成的發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體進(jìn)行槽加工直到藍(lán)寶石基板為止，由此將發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體變成多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光結(jié)構(gòu)。接著，形成具有一體地支撐發(fā)光結(jié)構(gòu)的基板形狀的導(dǎo)電性支撐體，并接著通過(guò)化學(xué)剝離工藝將藍(lán)寶石基板分離。剝離之后的各發(fā)光結(jié)構(gòu)仍由導(dǎo)電性支撐體一體地支撐。發(fā)現(xiàn)這導(dǎo)致了在已經(jīng)被剝離的分離的發(fā)光結(jié)構(gòu)中以相當(dāng)大的比率形成有裂紋。裂紋似乎是在剝離中由導(dǎo)電性支撐體支撐的發(fā)光結(jié)構(gòu)從藍(lán)寶石基板分開(kāi)時(shí)形成的。
[0013]在公開(kāi)發(fā)表的專利文獻(xiàn)、學(xué)術(shù)文獻(xiàn)等中未公開(kāi)這種裂紋的形成，部分是因?yàn)樵摷夹g(shù)尚在研究和開(kāi)發(fā)的過(guò)程中。然而，這是用于實(shí)現(xiàn)垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的量產(chǎn)的待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0014]鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種高品質(zhì)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片，其減少了在發(fā)光結(jié)構(gòu)中形成的裂紋，以及用于更加高效地制造LED芯片的方法。
[0015]用于解決問(wèn)題的方案
[0016]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明主要包括以下內(nèi)容。
[0017](I)一種垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，所述方法包括:第一步驟，在生長(zhǎng)基板上以所述生長(zhǎng)基板和發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體之間設(shè)置有剝離層的方式、通過(guò)順次地堆疊第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層、發(fā)光層和第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層而形成所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體，所述第二導(dǎo)電類型不同于所述第一導(dǎo)電類型；
[0018]第二步驟，通過(guò)部分地去除所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體以使所述生長(zhǎng)基板部分地露出而形成多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光結(jié)構(gòu)；
[0019]第三步驟，形成具有下電極的導(dǎo)電性支撐體，該導(dǎo)電性支撐體一體地支撐多個(gè)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)；
[0020]第四步驟，通過(guò)利用化學(xué)剝離工藝去除所述剝離層而使所述生長(zhǎng)基板從多個(gè)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)分離；和
[0021]第五步驟，將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的所述導(dǎo)電性支撐體進(jìn)行分割，由此將均具有由所述導(dǎo)電性支撐體支撐的所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的多個(gè)LED芯片單片化，
[0022]其中，在所述第四步驟之前，以在各所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域開(kāi)口使得至少所述剝離層被露出的方式形成第一通孔，并且
[0023]在所述第四步驟中，從所述第一通孔供給蝕刻劑。
[0024](2)根據(jù)以上(I)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其中，在所述第三步驟中，在所述導(dǎo)電性支撐體中的與各所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域?qū)?yīng)的部分中、以與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)中的所述第一通孔連通的方式設(shè)置貫通所述導(dǎo)電性支撐體的第二通孔。
[0025](3 )根據(jù)以上(I)或(2 )的垂直型第111族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其中，在所述第二步驟中，將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)制成具有圓化角部的截面形狀。
[0026](4)根據(jù)以上(3)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其中，在所述第二步驟中，將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)制成具有圓化角部的四邊形的截面形狀。
[0027](5)根據(jù)以上(4)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其中，R/Ltl在0.1至0.5的范圍內(nèi)，其中，R是所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的所述角部的曲率半徑，L0是假設(shè)所述四邊形的所述角部未被圓化時(shí)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的所述四邊形的邊長(zhǎng)。
[0028](6)根據(jù)以上(I)至(5)中的任一項(xiàng)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其中，所述第一通孔和/或所述第二通孔具有20 μ m以上的直徑。
[0029](7)根據(jù)以上(I)至(6)中的任一項(xiàng)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其中，所述第三步驟通過(guò)接合法、濕式成膜法和干式成膜法中的任一種來(lái)進(jìn)行。
[0030](8)根據(jù)以上(I)至(7)中的任一項(xiàng)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其中，所述LED芯片在各所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域中包括第一通孔。
[0031](9)一種垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片，其包括:具有下電極的導(dǎo)電性支撐體；發(fā)光結(jié)構(gòu)，其具有設(shè)置在所述導(dǎo)電性支撐體上的第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層、設(shè)置在所述第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層上的發(fā)光層和設(shè)置在所述發(fā)光層上的第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層，所述第一導(dǎo)電類型不同于所述第二導(dǎo)電類型；和設(shè)置在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的上電極，
[0032]其中，通孔以貫通所述發(fā)光結(jié)構(gòu)和所述導(dǎo)電性支撐體的方式設(shè)置在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域。
[0033]發(fā)明的效果
[0034]根據(jù)本發(fā)明，以在各發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域中開(kāi)口使得至少剝離層被露出的方式形成有第一通孔，并且從第一通孔供給蝕刻劑。因此，能夠更加高效地制造減少了形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)中的裂紋的高品質(zhì)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1的(A)至圖1的(E)示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片100的制造方法的流程。
[0036]圖2的(A)是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法的過(guò)程中的待剝離晶圓的俯視圖(省略了導(dǎo)電性支撐體109的情況下的俯視圖)，圖2的(B)是在圖2的(A)的狀態(tài)下沿著線1-1截取的截面圖。
[0037]圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片100的俯視圖。
[0038]圖4的(A)至圖4的(D)是被單片化之前的LED芯片的照片，示出了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法的過(guò)程中的蝕刻的進(jìn)展。
[0039]圖5是示出了在圖4的(A)至圖4的(D)中蝕刻之后的LED芯片的發(fā)光結(jié)構(gòu)的角部處形成的裂紋的照片。
[0040]圖6是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的制造方法中的發(fā)光結(jié)構(gòu)的圖，圖示了發(fā)光結(jié)構(gòu)的截面具有圓化角部的情況。
[0041]圖7是示出實(shí)施例中的R/U與裂紋發(fā)生率之間的關(guān)系的圖表。
[0042]圖8是示出實(shí)施例中的通孔直徑與一小時(shí)蝕刻直徑之間的關(guān)系的圖表。
[0043]圖9的(A)至圖9的(F)示意性地示出根據(jù)比較例I的垂直型LED芯片200的制造方法的流程。
[0044]圖10是示意性地示出形成有被單片化之前的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的晶圓(圖9的(E)中示出的狀態(tài))的俯視圖。
[0045]圖11的(A)是示出在通過(guò)圖9中示出的方法制造出的LED芯片的發(fā)光結(jié)構(gòu)中形成的裂紋的照片。圖11的(B)是在通過(guò)根據(jù)比較例3的方法制造出的LED芯片的發(fā)光結(jié)構(gòu)中形成的裂紋的照片。
[0046]圖12是示意性地示出根據(jù)比較例2的垂直型LED芯片300的制造方法中的形成有被單片化之前的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的晶圓的俯視圖。
[0047]圖13的(A)是示意性地示出根據(jù)比較例3的垂直型LED芯片400的制造方法中的形成有被單片化之前的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的晶圓的俯視圖，圖13的(B)是示意性地示出圖13的(A)中的沿著虛線單片化了的一個(gè)LED芯片400的側(cè)視圖。
[0048]圖14的(A)是示意性地示出根據(jù)比較例4的垂直型LED芯片500的制造方法中的形成有被單片化之前的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的晶圓的俯視圖，圖14的(B)是示意性地示出圖14的(A)中的沿著虛線單片化了的一個(gè)LED芯片500的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]將參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。原則上，根據(jù)本發(fā)明的垂直型LED芯片和比較例的垂直型LED芯片所通用的組成部件在文中用具有相同的后兩位數(shù)字的附圖標(biāo)記表示，并因此將不重復(fù)其說(shuō)明。此外，在LED芯片的示意性截面圖中，為了便于說(shuō)明將剝離層和發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體放大；所以，圖示部件之間的比例與實(shí)際比例不一致。
[0050]如圖1的(A)至圖1的(E)所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片(以下簡(jiǎn)稱為“垂直型LED芯片”)100的制造方法包括以下步驟:第一步驟，在生長(zhǎng)基板101上以在生長(zhǎng)基板101與發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體106之間設(shè)置有剝離層102的方式通過(guò)順次地堆疊第一導(dǎo)電類型111族氮化物半導(dǎo)體層103、發(fā)光層104和第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層105而形成發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體106，第二導(dǎo)電類型不同于第一導(dǎo)電類型(圖1的(A));第二步驟，通過(guò)部分地去除發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體106以使生長(zhǎng)基板101部分地露出而形成例如島狀的多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光結(jié)構(gòu)107 (圖1的(B));第三步驟，形成具有下電極的導(dǎo)電性支撐體109，該導(dǎo)電性支撐體109 —體地支撐多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)107 (圖1的(C));第四步驟，通過(guò)利用化學(xué)剝離工藝去除剝離層102而使生長(zhǎng)基板101從多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)107分離(圖1的(D));和第五步驟，通過(guò)切割等分割發(fā)光結(jié)構(gòu)107之間的導(dǎo)電性支撐體109，由此使各具有由切割開(kāi)的導(dǎo)電性支撐體109A支撐的發(fā)光結(jié)構(gòu)107的多個(gè)LED芯片100單片化(圖1的(E))，其中，在第四步驟之前的圖1的(B)中所示第二步驟中，以在各發(fā)光結(jié)構(gòu)107的中央?yún)^(qū)域開(kāi)口使得至少剝離層102露出(在圖1中生長(zhǎng)基板101露出)的方式形成有第一通孔108，并且在圖1的(D)中示出的第四步驟中，從第一通孔108供給蝕刻劑，由此從中央至邊緣選擇性地蝕刻剝離層102。此外，在圖1的(C)中示出的第三步驟中，在導(dǎo)電性支撐體109中的與各發(fā)光結(jié)構(gòu)107的中央?yún)^(qū)域?qū)?yīng)的部分中以與發(fā)光結(jié)構(gòu)107中的通孔108連通的方式設(shè)置貫通導(dǎo)電性支撐體109的第二通孔110。注意，如圖1的(E)所示，可以在第四步驟(分離步驟)之后添加在發(fā)光結(jié)構(gòu)107的分離側(cè)上形成上電極111的另一步驟。
[0051]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過(guò)從第一通孔108供給蝕刻劑以從中央至邊緣選擇性地蝕刻剝離層102能夠高效地抑制發(fā)光結(jié)構(gòu)107中的裂紋的形成。此外，前述分離能夠減少蝕刻所需的時(shí)間，這使得能夠更高效地制造垂直型LED芯片。[0052]以下，將與比較例的技術(shù)進(jìn)行比較來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)含義。
[0053](比較例I)
[0054]圖9的(A)至圖9的(F)示意性地示出了根據(jù)比較例I的垂直型LED芯片200的制造方法的流程。該制造方法包括如下步驟:第一步驟，在生長(zhǎng)基板201上以在生長(zhǎng)基板201與發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體206之間設(shè)置有剝離層202的方式通過(guò)順次地堆疊第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層203、發(fā)光層204和第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層205而形成發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體206，第二導(dǎo)電類型不同于第一導(dǎo)電類型(圖9的(A));第二步驟，通過(guò)部分地去除發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體206以使生長(zhǎng)基板201部分地露出而形成多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光結(jié)構(gòu)207 (圖9的(B));第三步驟，形成還用作下電極的導(dǎo)電性支撐體209，該導(dǎo)電性支撐體209 —體地支撐多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)207 (圖9的(C));第四步驟，通過(guò)利用化學(xué)剝離工藝去除剝離層202而使生長(zhǎng)基板201從多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)207分離(圖9的(D));在發(fā)光結(jié)構(gòu)207的分離側(cè)上形成上電極211的步驟(圖9的(E));和第五步驟，通過(guò)切割等分割發(fā)光結(jié)構(gòu)207之間的導(dǎo)電性支撐體209，由此使各具有由切割開(kāi)的導(dǎo)電性支撐體209A支撐的發(fā)光結(jié)構(gòu)207的多個(gè)LED芯片200單片化(圖9的(F))。如圖10所示，發(fā)光結(jié)構(gòu)207具有正方形截面形狀。此外，在各發(fā)光結(jié)構(gòu)207的中央?yún)^(qū)域中沒(méi)有通孔，并且特別是在支撐體209的位于發(fā)光結(jié)構(gòu)207之間的部分中也未設(shè)置用作蝕刻劑入口的通孔。于是，在第四步驟中，蝕刻從剝離層202的邊緣開(kāi)始行進(jìn)。圖10是示意性地示出形成有被單片化之前的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的晶圓(圖9的(E)中示出的狀態(tài))的俯視圖，并且單片化待沿著虛線進(jìn)行。
[0055]根據(jù)發(fā)明人的研究，發(fā)現(xiàn)在以上方法的剝離之后在發(fā)光結(jié)構(gòu)中以高的比率形成了裂紋。圖11的(A)示出用光學(xué)顯微鏡從上方觀察到的當(dāng)根據(jù)比較例實(shí)際進(jìn)行了剝離時(shí)形成了裂紋的狀態(tài)。發(fā)光結(jié)構(gòu)207的一個(gè)邊的邊長(zhǎng)為1000 μ m。示出了 X形裂紋帶從角部附近延伸至中央部。(這是將在下面說(shuō)明的比較例1，并且裂紋的發(fā)生率為95.5%。)具有裂紋的產(chǎn)品被當(dāng)作有缺陷的產(chǎn)品，這涉及到產(chǎn)出量、成本和生產(chǎn)率方面的嚴(yán)重問(wèn)題。在邊長(zhǎng)為500 μ m以上的大尺寸芯片的發(fā)光結(jié)構(gòu)中顯著地形成有延伸至中央的這樣的裂紋。
[0056]這樣的裂紋以從角部開(kāi)始延伸的方式形成，并且這被認(rèn)為是與當(dāng)生長(zhǎng)基板201從發(fā)光結(jié)構(gòu)207分離時(shí)集中在發(fā)光結(jié)構(gòu)的溶解前部的角部附近的應(yīng)力分布相關(guān)聯(lián)，該應(yīng)力例如為在剝離層的溶解前部處的在生長(zhǎng)基板201與發(fā)光結(jié)構(gòu)207以及被連接的支撐體209之間的應(yīng)力。裂紋似乎是在剝離中當(dāng)發(fā)光結(jié)構(gòu)207從生長(zhǎng)基板201脫離時(shí)形成的。此外，該方法具有的另一問(wèn)題是:由于蝕刻從剝離層202的邊緣開(kāi)始進(jìn)行，所以用了非常長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成分離。
[0057]為了減少比較例I中形成的這樣的裂紋，發(fā)明人考慮了以下說(shuō)明的比較例2至4。
[0058](比較例2)
[0059]圖12是示意性地示出根據(jù)比較例2的垂直型LED芯片300的制造方法中的形成有被單片化之前的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的晶圓的俯視圖。除了在形成多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光結(jié)構(gòu)307的步驟中發(fā)光結(jié)構(gòu)307具有圓形截面形狀之外，該方法與比較例I中的相同。具體地，在各發(fā)光結(jié)構(gòu)307的中央?yún)^(qū)域中沒(méi)有通孔，特別是在支撐體309的位于發(fā)光結(jié)構(gòu)307之間的部分中未設(shè)置用作蝕刻劑入口的通孔。結(jié)果，在第四步驟中，蝕刻從剝離層(未示出)的邊緣開(kāi)始進(jìn)行。在圖12中，附圖標(biāo)記311表示上電極。此外，沿著虛線進(jìn)行單片化。
[0060]根據(jù)發(fā)明人的研究，發(fā)現(xiàn)通過(guò)該方法進(jìn)行剝離之后，在發(fā)光結(jié)構(gòu)中有效地減少了從角部延伸至中央的裂紋。這被認(rèn)為是因?yàn)榘l(fā)光結(jié)構(gòu)具有防止在蝕刻期間應(yīng)力集中在角部處(從邊緣開(kāi)始進(jìn)行的蝕刻的矢量之間的沖突)的圓形形狀。以上由發(fā)明人在PCT/JP2009/069230中進(jìn)行了說(shuō)明。然而，這之后發(fā)現(xiàn)，在發(fā)光結(jié)構(gòu)內(nèi)部以相當(dāng)大的發(fā)生率新形成了裂紋點(diǎn)。此外，該方法還具有的待解決的問(wèn)題是，用了非常長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成分離。
[0061](比較例3)
[0062]圖13的(A)是示意性地示出根據(jù)比較例3的垂直型LED芯片400的制造方法中的形成有被單片化之前的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)407的晶圓的俯視圖，圖13的(B)是示意性地示出圖13的(A)中的沿著虛線被單片化了的一個(gè)LED芯片400的側(cè)視圖。除了在支撐體409的位于發(fā)光結(jié)構(gòu)407之間的部分中沿著切割線設(shè)置了通槽412之外，該方法與比較例2中的相同。具體地，發(fā)光結(jié)構(gòu)407具有圓形截面形狀并且在其中央?yún)^(qū)域未設(shè)置通孔。此外，由于可以從通槽412供給蝕刻劑，所以在第四步驟中，蝕刻從被單片化之前的各LED芯片的邊緣開(kāi)始進(jìn)行。在圖13中，附圖標(biāo)記411表示上電極。
[0063]根據(jù)發(fā)明人的研究，剝離之后在單個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)407中形成的裂紋的形式與比較例2中的相同。圖11的(B)示出用光學(xué)顯微鏡從上方觀察到的當(dāng)根據(jù)比較例實(shí)際進(jìn)行剝離時(shí)形成裂紋的狀態(tài)。在發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央部形成了裂紋點(diǎn)。此外，在該方法的情況中，蝕刻從各器件的邊緣開(kāi)始進(jìn)行，使得分離所需的時(shí)間比比較例I和比較例2中的短。然而，期望進(jìn)一步減少分離所需的時(shí)間。
[0064](比較例4)
[0065]圖14的(A)是示意性地示出根據(jù)比較例4的垂直型LED芯片500的制造方法中的形成有被單片化之前的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)507的晶圓的俯視圖，圖14的(B)是示意性地示出圖14的(A)中的沿著虛線被單片化了的一個(gè)LED芯片500的側(cè)視圖。除了在支撐體509的位于發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的部分(切割線的交叉處)中設(shè)置了通孔513之外，該方法與比較例2中的相同。具體地，發(fā)光結(jié)構(gòu)507具有圓形截面形狀并且在其內(nèi)的中央?yún)^(qū)域中未設(shè)置通孔。此夕卜，由于可以從通孔513供給蝕刻劑，所以在第四步驟中，蝕刻從被單片化之前的各LED芯片的邊緣開(kāi)始進(jìn)行。在圖14中，附圖標(biāo)記511表示上電極。
[0066]根據(jù)發(fā)明人的研究，剝離之后在單個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)507中形成的裂紋的形式與比較例2中的相同。此外，同樣在該方法中，蝕刻從各器件的邊緣開(kāi)始進(jìn)行，使得分離所需的時(shí)間比比較例I和2中的短。然而，期望進(jìn)一步減少分離所需的時(shí)間。
[0067](本發(fā)明的實(shí)施方式)
[0068]發(fā)明人對(duì)比較例2至4中形成的裂紋點(diǎn)的形式進(jìn)行了多方面研究。當(dāng)如比較例3和4中一樣從發(fā)光結(jié)構(gòu)的邊緣側(cè)供給蝕刻劑時(shí)，蝕刻在剝離層中從邊緣開(kāi)始進(jìn)行至中央。發(fā)現(xiàn):應(yīng)力被施加于發(fā)光結(jié)構(gòu)從生長(zhǎng)基板脫離時(shí)所在的溶解前部，即發(fā)光結(jié)構(gòu)以發(fā)光結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)基板之間設(shè)置有剝離層的方式附接于生長(zhǎng)基板所在的部分以及發(fā)光結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)基板彼此脫離所在的部分之間的交界區(qū)域，從而形成了裂紋。當(dāng)剝離層上的蝕刻即將完成時(shí)，在中央部還殘留有剝離層，由于集中在中央部的應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋的形成。即使在比較例2的情況中，蝕刻的最終階段也發(fā)生在發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央部處。
[0069]另一方面，在該實(shí)施方式中，蝕刻的進(jìn)展及蝕刻的作用和效果如下。圖2的(A)是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法的工藝中的待剝離的晶圓的俯視圖(省略了導(dǎo)電性支撐體109的俯視圖)，圖2的(B)是圖2的(A)的狀態(tài)下的沿著線1-1截取的截面圖。圖4的(A)至圖4的(D)是示出了如下所述的示例I中的實(shí)際蝕刻的進(jìn)展的顯微照片。蝕刻劑從第一通孔108供給，并且剝離層102被選擇性地從中央部向邊緣蝕刻。在該場(chǎng)合下，溶解前部同心地?cái)U(kuò)展至邊緣，這能夠防止應(yīng)力集中在發(fā)光結(jié)構(gòu)107的中央?yún)^(qū)域。結(jié)果，能夠抑制發(fā)光結(jié)構(gòu)107的中央?yún)^(qū)域的裂紋點(diǎn)的形成。此外，由于蝕刻未從剝離層的側(cè)表面進(jìn)行，所以還能夠抑制大范圍地從角部延伸至中央部的X形裂紋的形成。此外，能夠以相同的方式幾乎同時(shí)地進(jìn)行晶圓上的單個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的蝕刻。另外，成功地減少了蝕刻所需的時(shí)間。因此，能夠更加高效地制造垂直型LED芯片。
[0070]此外，在該實(shí)施方式中，蝕刻從剝離層102的中央部開(kāi)始傳播，因此，只要發(fā)光結(jié)構(gòu)能夠彼此隔離即可，相鄰發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的距離(器件間的節(jié)距)能夠比比較例中的小。因此，能夠增加發(fā)光面積，并且能夠以減小了的每晶圓有效面積損失來(lái)抑制裂紋形成。雖然效果取決于芯片尺寸而變化，但作為示例，當(dāng)發(fā)光結(jié)構(gòu)的尺寸是1000 μ m的正方形時(shí)，為了確保蝕刻劑的路徑，比較例中的分割槽的寬度為200 μ m至250 μ m。然而，在本方法中，分割槽的寬度可以是80μπι。在之前的示例中，每芯片所需的面積為1.44mm2至1.56mm2。另一方面，在本實(shí)施方式中僅需1.17mm2，使得待得到的器件的數(shù)量增加了 23%至33%。換言之，裂紋形成的抑制和有效面積的增加這兩個(gè)效果都能夠增加每晶圓的產(chǎn)出量。
[0071]圖3是示意性地示出垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片100的俯視圖。垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片100包括:具有下電極的導(dǎo)電性支撐體109A ;發(fā)光結(jié)構(gòu)107，其具有設(shè)置在導(dǎo)電性支撐體109A上的第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層105、設(shè)置在第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層105上的發(fā)光層104、和設(shè)置在發(fā)光層104上的第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層103，第一導(dǎo)電類型不同于第二導(dǎo)電類型；以及設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)107上的上電極，其中，在發(fā)光結(jié)構(gòu)107的中央?yún)^(qū)域以貫通發(fā)光結(jié)構(gòu)107和支撐體109A的方式設(shè)直有通孔108和110。注意，附圖標(biāo)記IllA表不焊盤(pán)電極。
[0072](第一步驟)
[0073]優(yōu)選地使用藍(lán)寶石基板或者在藍(lán)寶石基板上形成有AlN膜的AlN模板基板作為生長(zhǎng)基板101。生長(zhǎng)基板可以取決于待形成的剝離層的種類；由III族氮化物半導(dǎo)體制成的發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體的Al、Ga和In的組合物；LED芯片的品質(zhì)；成本等來(lái)選擇。
[0074]剝離層102優(yōu)選地是化學(xué)剝離工藝中的由諸如CrN等的除了 III族元素以外的金屬或金屬氮化物制成的緩沖層，原因是這樣的緩沖層可以被化學(xué)選擇性蝕刻溶解。剝離層102優(yōu)選地通過(guò)濺射法、真空沉積法、離子鍍敷法或MOCVD法來(lái)沉積。
[0075]發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體106的第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型可以分別是η型和ρ型或與之相反。第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層103、發(fā)光層104和第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層105可以通過(guò)MOCVD外延地生長(zhǎng)在剝離層102上。
[0076](第二步驟)
[0077]對(duì)于部分去除發(fā)光結(jié)構(gòu)106，優(yōu)選的是采用干法蝕刻。這是因?yàn)橛蒊II族氮化物半導(dǎo)體層制成的發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體106的蝕刻的終點(diǎn)可以被可再現(xiàn)性地控制。此外，當(dāng)相鄰發(fā)光結(jié)構(gòu)107接合時(shí)，需要在后面的步驟中再次形成分割槽。所以，以使得生長(zhǎng)基板101的一部分露出的方式進(jìn)行發(fā)光結(jié)構(gòu)106的一部分的去除。第一通孔108可以在第四步驟之前的任意時(shí)間形成，但是優(yōu)選地添加到第二步驟中。形成通孔的步驟可以添加在第二步驟之前或之后。以下可以認(rèn)為是可選方法:在第一步驟中未生長(zhǎng)的部分可以被用作通孔，或者通過(guò)在第三步驟中形成第二通孔來(lái)形成第一通孔。然而，這些可選方法可能由于增加了步驟數(shù)量而導(dǎo)致生產(chǎn)率劣化。
[0078]在本發(fā)明中，在促進(jìn)高度均勻蝕刻方面優(yōu)選的是在外接發(fā)光結(jié)構(gòu)的圓的中心處設(shè)置第一通孔108 ;然而，本發(fā)明不限于此?！爸醒?yún)^(qū)域”在本文中是指覆蓋了從外接圓的中心開(kāi)始的0.4L的范圍的區(qū)域，其中長(zhǎng)度L是指外接發(fā)光結(jié)構(gòu)的圓的半徑；該區(qū)域更優(yōu)選地覆蓋從中心開(kāi)始的覆蓋了 0.2L的范圍的區(qū)域。第一通孔108可以設(shè)置在中央?yún)^(qū)域?？蛇x地，如果發(fā)光結(jié)構(gòu)的寬高比高(例如，兩倍以上)，則可以限定出多個(gè)內(nèi)接圓并且內(nèi)接圓的中心群可以被當(dāng)做“中央?yún)^(qū)域”。在該情況中，可以在中央?yún)^(qū)域設(shè)置一個(gè)或多個(gè)通孔。
[0079]通孔的截面形狀不特別地限制，例如可以是圓形形狀或者與發(fā)光結(jié)構(gòu)相似的形狀。
[0080]當(dāng)?shù)谝煌?08和/或第二通孔110具有圓形形狀時(shí)，它們的直徑優(yōu)選為20 μ m以上。當(dāng)直徑小于20 μ m時(shí)，在通過(guò)干法蝕刻形成時(shí)通孔108不能到達(dá)晶圓面中的剝離層，這會(huì)妨礙剝離層上的蝕刻的進(jìn)展。此外，從實(shí)現(xiàn)減少蝕刻所需時(shí)間的充分效果的角度，直徑優(yōu)選地為50 μ m以上。注意，過(guò)度大的通孔也不是優(yōu)選的，因?yàn)檫@將浪費(fèi)大面積的發(fā)光結(jié)構(gòu)。從確保發(fā)光結(jié)構(gòu)的足夠面積的角度，直徑優(yōu)選為相對(duì)于發(fā)光結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度L2的50%以下，更優(yōu)選為30%以下。
[0081]在本發(fā)明中，不特別限制發(fā)光結(jié)構(gòu)107的截面形狀。例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)可以具有如上述第二步驟中的正方形形狀。然而，在第二步驟中，發(fā)光結(jié)構(gòu)具有帶有圓化角部的截面形狀。就有利于切割而言，截面形狀優(yōu)選地為帶有圓化角部的四邊形。
[0082]根據(jù)發(fā)明人的研究，當(dāng)發(fā)光結(jié)構(gòu)具有如圖4的(A)至圖4的(D)所示的示例中的正方形形狀時(shí)，雖然防止了形成大范圍地從角部延伸至中央的X形裂紋，然而如圖5所示，發(fā)現(xiàn)在角部處形成了非常小的裂紋。還發(fā)現(xiàn)具有圓化角部的形狀使得蝕刻時(shí)從生長(zhǎng)基板101脫離之后被傳遞至支撐體109的施加于發(fā)光結(jié)構(gòu)107的應(yīng)力被分散，這能夠充分地抑制小裂紋的形成，并能夠得到高品質(zhì)的LED芯片。
[0083]表述“圓化”可以另述為“以具有曲率半徑的方式彎曲”或者“倒角”，并且形狀優(yōu)選但不限于平滑和弧形的?？蛇x地，角部可以具有多個(gè)某種類型的具有曲面的切割面。
[0084]這里，在本發(fā)明中，如上所述，輕微的圓度就足以防止在角部處形成小裂紋。因此，能夠在確保大的發(fā)光面積以及不浪費(fèi)大的每晶圓有效面積的同時(shí)阻止形成裂紋。具體地，由于使發(fā)光結(jié)構(gòu)的角部圓化而減小的面積優(yōu)選地相對(duì)于角部未圓化的情況中的面積為10%以下，更優(yōu)選地為5%以下。
[0085]此外，如圖6所示，R/U優(yōu)選地在0.1至0.5的范圍內(nèi)，其中R是發(fā)光結(jié)構(gòu)的角部的曲率半徑，Ltl是假設(shè)四邊形的角部未被圓化時(shí)的發(fā)光結(jié)構(gòu)的四邊形的邊長(zhǎng)。如果R/U小于0.1，則不能充分地抑制在角部處的小裂紋的形成，而如果R/U超過(guò)0.5，則不能充分地確保發(fā)光結(jié)構(gòu)的面積。注意，在這里，發(fā)光結(jié)構(gòu)的未被圓化之前在其角部處交叉的兩條線之間內(nèi)切的圓弧的半徑被稱為曲率半徑R。
[0086](第三步驟)
[0087]雖然圖中未示出，但是在第三步驟中，優(yōu)選地以如下方式在多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)107與導(dǎo)電性支撐體109之間形成歐姆電極層和連接層:使得歐姆電極層與多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)107中的每一個(gè)接觸，并且連接層與導(dǎo)電性支撐體109接觸。更優(yōu)選地，在歐姆電極層與連接層之間形成附加的反射層；或者，歐姆電極層還用作反射層。這些層可以通過(guò)諸如真空氣相沉積法、離子鍍法或?yàn)R射法等的干式成膜法來(lái)形成。
[0088]前述歐姆電極層可以由高功函數(shù)金屬(例如,諸如Pd、Pt、Rh、Au或Ag等的貴金屬；或者Co或Ni)形成。因?yàn)镽h等具有高的反射率，所以以上歐姆電極層也可以用作反射層。然而，當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)在綠色至藍(lán)色的范圍內(nèi)時(shí)，優(yōu)選地使用Ag、Al等制成的層。而當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)在紫外范圍內(nèi)時(shí)，優(yōu)選地使用Rh、Ru等制成的層。此外，連接層的種類取決于形成導(dǎo)電性支撐體109的方法。當(dāng)導(dǎo)電性支撐體109通過(guò)例如熱壓接合等的接合方法被接合至連接層時(shí)，連接層可以由Au、Au-Sn、焊料等制成。
[0089]當(dāng)采用接合方法時(shí)，預(yù)先形成有第二通孔110的導(dǎo)電性的硅基板、CuW合金基板、Mo基板等在熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率方面適用于支撐體109。以使得發(fā)光結(jié)構(gòu)和支撐體中的通孔對(duì)齊的方式進(jìn)行接合。此外，導(dǎo)電性支撐體109可以通過(guò)濕式或干式鍍敷形成。例如，采用Cu或Au電鍍；Cu、N1、Au等可以被用作連接層。在該場(chǎng)合中，用抗蝕劑等保護(hù)第一通孔108和第二通孔110以使它們不被連接層或鍍層填充。
[0090](第四步驟)
[0091]第四步驟優(yōu)選地通過(guò)上述典型的化學(xué)剝離工藝或光化學(xué)剝離工藝進(jìn)行。當(dāng)剝離層由CrN制成時(shí)，可使用的蝕刻劑的示例包括硝酸鈰二銨溶液或氰化鉀類溶液。而當(dāng)剝離層由ScN制成時(shí)，蝕刻劑的示例包括鹽酸、硝酸或有機(jī)酸。
[0092]此外，發(fā)光結(jié)構(gòu)107的通過(guò)第四步驟而已經(jīng)露出的表面優(yōu)選地通過(guò)濕法清洗來(lái)清潔。接著，通過(guò)干法蝕刻和/或濕法蝕刻來(lái)修整表面的給定厚度，并且利用抗蝕劑作為掩模通過(guò)剝離來(lái)形成η型歐姆電極和接合焊盤(pán)電極。Al、Cr、T1、N1、Pt、Au等被用作電極材料。Pt、Au等作為覆蓋層被沉積在歐姆電極和接合焊盤(pán)上，以減小配線電阻并改善引線接合的附著性。注意，發(fā)光結(jié)構(gòu)107的側(cè)面和表面可以設(shè)置有由Si02、SiN等制成的保護(hù)膜。剝離之后也可以在通孔上設(shè)置保護(hù)膜。
[0093](第五步驟)
[0094]在第五步驟中，利用例如刀片切片機(jī)(blade dicer)或激光切片機(jī)來(lái)進(jìn)行發(fā)光結(jié)構(gòu)107之間的切割。為了防止對(duì)發(fā)光結(jié)構(gòu)107造成熱或破碎性損傷，發(fā)光結(jié)構(gòu)107 —般以大約ΙΟμπι至30μπι的典型余量被置于各導(dǎo)電性支撐部109Α的周緣內(nèi)。
[0095]以上示出了典型實(shí)施方式的示例，并且本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式。
[0096]實(shí)施例
[0097](實(shí)驗(yàn)例I)
[0098]首先，將說(shuō)明經(jīng)由各發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央處的通孔對(duì)剝離層進(jìn)行蝕刻的情況。在
(0001)藍(lán)寶石基板上，通過(guò)濺射法將金屬Cr沉積至18nm，然后在MOCVD設(shè)備中在氨氣環(huán)境下進(jìn)行了氮化處理。此后，在形成的CrN緩沖層(也用作剝離層)上，使具有InGaN類發(fā)光層的藍(lán)色LED結(jié)構(gòu)層生長(zhǎng)至ΙΟμπι。接著，通過(guò)干法蝕刻制出到達(dá)生長(zhǎng)基板的分割槽，由此形成1200μπι見(jiàn)方的正方形發(fā)光結(jié)構(gòu)。器件節(jié)距為1280μπι。在該情況中，發(fā)光結(jié)構(gòu)的角部未有意地形成倒角。同時(shí)，在發(fā)光結(jié)構(gòu)中制出具有ΙΟΟμπι直徑的貫通開(kāi)口。接著，通過(guò)濺射法將Cu層沉積至I μ m，由此形成了用于鍍敷的連接層。此外，通過(guò)電鍍法形成了 ΙΟΟμπι厚的支撐體。注意，在貫通開(kāi)口內(nèi)形成了由厚膜抗蝕劑制成的立柱，由此防止貫通開(kāi)口在鍍敷期間被填充。在該時(shí)間點(diǎn)，貫通開(kāi)口內(nèi)的厚膜抗蝕劑未被Cu鍍敷，并且去除抗蝕劑，由此形成了從發(fā)光結(jié)構(gòu)貫通至支撐體的通孔。
[0099]隨后，用從通孔供給的蝕刻劑對(duì)剝離層進(jìn)行蝕刻。圖4的(A)至圖4的(D)示出了用光學(xué)顯微鏡從透明的藍(lán)寶石基板側(cè)觀察到的蝕刻的進(jìn)展。剝離層為金屬灰色，從而在照片中看起來(lái)是黑色。圖4的(A)示出蝕刻前的狀態(tài)，并且如圖4的(B)所示，蝕刻在從同心的中心朝向外側(cè)均勻地傳播的狀態(tài)下行進(jìn)(剝離層由于被溶解而變成透明的)。在圖4的(C)中，在四個(gè)角部處剝離層稍微剩余；然而，最終如圖4的(D)所示完成了分離。
[0100]圖4的(A)至圖4的(D)顯示，在該實(shí)驗(yàn)例中未形成如圖11的(A)所示的宏觀的X形裂紋。此外，在從中央開(kāi)始的整個(gè)區(qū)域中也未觀察到宏觀裂紋點(diǎn)。然而，如圖5所示，近距離觀察顯示，可能在角部附近形成了具有ΙΟμπι以下的長(zhǎng)度的微觀裂紋。這被認(rèn)為是因?yàn)槿鐖D4的(C)所示應(yīng)力會(huì)局部地集中在剝離層稍微剩余所在的角部的部分處的緣故。
[0101](實(shí)驗(yàn)例2)
[0102]作為應(yīng)對(duì)，為了阻止應(yīng)力集中在剝離層的蝕刻即將完成時(shí)的部分處，考慮使應(yīng)力分散至被溶解了的部分。在通過(guò)從發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央供給蝕刻劑來(lái)蝕刻剝離層的情況中，如圖4的(A)至圖4的(D)所示,蝕刻像圓一般各向同性地(isotropically)進(jìn)行擴(kuò)展。發(fā)光結(jié)構(gòu)的平面的四個(gè)角部處的圓弧的長(zhǎng)度與應(yīng)力的分散程度相關(guān)聯(lián)(見(jiàn)圖6);于是，對(duì)角部處的倒角部的形狀和微觀裂紋的發(fā)生率進(jìn)行了檢查。注意，即使微觀裂紋形成在四個(gè)角部中的一個(gè)處也會(huì)導(dǎo)致有缺陷的芯片。于是，確定出每個(gè)芯片的裂紋形成。
[0103]在這里，假設(shè)被倒角前的正方形的長(zhǎng)度為L(zhǎng)ci,利用了在交叉線之間內(nèi)切的圓的半徑R作為參數(shù)進(jìn)行了本實(shí)驗(yàn)。制備試樣的方法與實(shí)驗(yàn)例I中所說(shuō)明的過(guò)程相同。設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央的通孔的直徑為50 μ m。在Ltl為1200 μ m的狀態(tài)下試樣被制備成具有156 μ m、240 μ m、330 μ m、417 μ m、505 μ m和600 μ m的R。倒角之后的正方形的面積與倒角之前的各個(gè)正方形的面積的比率為98.5%,96.6%,93.5%,89.6%,84.8%和78.5%。
[0104]對(duì)于具有如上所示的R/U的各試樣，在2200至2600個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)中形成了微觀裂紋，發(fā)現(xiàn)了圖7中所示的關(guān)系。在這里，橫軸表示R與Ltl的比率，而左邊的縱軸表示微觀裂紋的發(fā)生率。注意，右邊的縱軸表示發(fā)光結(jié)構(gòu)的面積與假定為在角部未形成圓角的正方形的發(fā)光結(jié)構(gòu)的面積的比率。結(jié)果，當(dāng)R/U的值為0.1以上時(shí)，抑制微觀裂紋的形成的效果變得明顯，而當(dāng)值為0.2以上時(shí)，充分地抑制了微觀裂紋的形成。注意，當(dāng)R/U的值為0.5時(shí)，發(fā)光結(jié)構(gòu)在形狀上為圓形。存在著發(fā)光結(jié)構(gòu)的平面的面積減小導(dǎo)致光輸出功率減小的擔(dān)憂；然而，相信通過(guò)改善外延生長(zhǎng)條件和其他器件結(jié)構(gòu)能夠補(bǔ)償這種減小。于是，為了抑制微觀裂紋的形成，R/U在0.1以上的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地為0.2以上直到0.5。例如，當(dāng)R為240 μ m (R/L0=0.2)時(shí)，即使由于圓度致使發(fā)光面積的損失為3.4%，也能夠顯著地抑制裂紋的形成。
[0105](實(shí)驗(yàn)例3)
[0106]接著，檢查了用于供給蝕刻劑的通孔的直徑與剝離層的蝕刻速度之間的關(guān)系。以與實(shí)驗(yàn)例I中相同的方法制備了試樣。然而，發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央處的通孔和支撐體中的通孔的直徑在10 μ m至400 μ m的范圍內(nèi)。將剝離層在蝕刻劑中浸潰I個(gè)小時(shí)，通過(guò)與由蝕刻形成的溶解前部的圓的直徑對(duì)應(yīng)的蝕刻量來(lái)評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖8示出評(píng)價(jià)結(jié)果，該結(jié)果顯示通孔的直徑越大，蝕刻直徑就越大。然而，當(dāng)通孔的直徑為200 μ m以上時(shí)，蝕刻量的增加變得平緩。注意，由于僅從中央供給蝕刻劑，所以以上趨勢(shì)是恒定的，而不取決于與發(fā)光結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)通孔的直徑為ΙΟμπι時(shí)，蝕刻是可能的；然而，當(dāng)通過(guò)干法蝕刻在發(fā)光結(jié)構(gòu)中形成通孔時(shí)，存在著通孔未到達(dá)剝離層的情況，致使剝離層未被部分地蝕刻。當(dāng)直徑為20μπι以上時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。所以，通孔的尺寸優(yōu)選地為20μπι以上。注意，圖9中右邊的縱軸表示Ltl為1200 μ m時(shí)相對(duì)于通孔的直徑的發(fā)光結(jié)構(gòu)的面積損失率。損失率隨著Ltl的改變而改變，從而可以通過(guò)增加蝕刻速度等適當(dāng)?shù)卮_定通孔的直徑。
[0107](實(shí)施例)
[0108]在藍(lán)寶石基板上形成剝離層(CrN層，厚度:18nm)，并且接著順次地堆疊η型III族氮化物半導(dǎo)體層(GaN層，厚度:7 μ m)、發(fā)光層(InGaN類MQW層，厚度:0.1 μ m)和ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層(GaN層，厚度:0.2 μ m)以形成發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體。隨后，將發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體部分地去除以使藍(lán)寶石基板部分地露出，由此得到了具有圓化角部的正方形發(fā)光結(jié)構(gòu)。因此，形成了島狀的獨(dú)立的多個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)。各半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的寬度W為1200 μ m，并且器件以矩陣形式配置。器件之間的節(jié)距為1280μπι。在角部圓化之前的正方形的邊長(zhǎng)Ltl為1200 μ m,角部的曲率半徑R為330 μ m,并且R/L。為0.275。
[0109]當(dāng)形成了以上發(fā)光結(jié)構(gòu)時(shí)，在各獨(dú)立的發(fā)光結(jié)構(gòu)中的中央位置處形成具有50μπι的直徑的通孔。
[0110]在發(fā)光結(jié)構(gòu)上(除了通孔)形成歐姆電極層(Ag，厚度:0.1 μ m)和連接層(Ti/Cu，厚度:1.5 μ m)，并且用厚膜抗蝕劑覆蓋通孔。此后，通過(guò)第一鍍敷形成Cu (厚度:80μπι)，并且通過(guò)另外的第二鍍敷形成Cu (厚度:80μπι)，由此獲得支撐體。各鍍敷均是使用硫酸銅類電解液的電鍍，其中，溶液的溫度在25°C至30°C的范圍內(nèi)，并且沉積速度為35 μ m/hr。在該時(shí)間點(diǎn)上，通孔中的厚膜抗蝕劑未被Cu鍍敷，并且去除抗蝕劑，由此形成了從發(fā)光結(jié)構(gòu)貫通至支撐體的通孔。
[0111]隨后，利用化學(xué)剝離工藝使藍(lán)寶石基板分離。用光學(xué)顯微鏡對(duì)剝離之后發(fā)光結(jié)構(gòu)中的宏觀/微觀裂紋的形成進(jìn)行檢查。被檢查的發(fā)光結(jié)構(gòu)的數(shù)量為3860個(gè)，并且未形成宏觀/微觀裂紋。此外，蝕刻在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)完成。
[0112](比較例I)
[0113]除了發(fā)光結(jié)構(gòu)具有Ltl為1000 μ m的正方形的形狀、未在中央?yún)^(qū)域形成通孔并且器件節(jié)距為1250μπι之外，以與實(shí)施例中相同的方式制備了如圖10所示的試樣。用光學(xué)顯微鏡觀察剝離后的發(fā)光結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn):在1910個(gè)被檢查的結(jié)構(gòu)中，在1824個(gè)中形成了大范圍地從角部延伸至中央的X形裂紋，發(fā)生率為95.5%。此外，蝕刻在32小時(shí)內(nèi)完成。
[0114](比較例2)
[0115]除了發(fā)光結(jié)構(gòu)具有直徑為1000 μ m的圓形的形狀、未在中央?yún)^(qū)域形成通孔并且器件節(jié)距為1250μπι之外，以與實(shí)施例中相同的方式制備了如圖12所示的試樣。用光學(xué)顯微鏡觀察剝離后的發(fā)光結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn):在1890個(gè)被檢查的結(jié)構(gòu)中，在437個(gè)中形成了大范圍地從角部延伸至中央的X形裂紋(發(fā)生率為23.1%)。在1607個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央形成了裂紋點(diǎn)，發(fā)生率為85.0%。此外，蝕刻在28小時(shí)內(nèi)完成。
[0116](比較例3和4)
[0117]在比較例2的制造過(guò)程中，除了通過(guò)下面的步驟在支撐體中形成了通槽或通孔之夕卜，以與比較例2中相同的方式制備了如圖13 (比較例3)或如圖14 (比較例4)所示的試樣。[0118]在各單個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的ρ層上形成了歐姆電極層(NiO和Ag)，并接著將光致抗蝕劑埋設(shè)在分割槽內(nèi)并同時(shí)在各發(fā)光結(jié)構(gòu)的P歐姆電極層部中形成開(kāi)口，由此形成了用于將結(jié)構(gòu)連接至支撐體的連接層(Ni/Au/Cu)。接著，形成厚膜抗蝕劑的立柱，以防止在待說(shuō)明的鍍敷中形成Cu膜。在如圖13的(A)所示的圍繞發(fā)光結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格線上或者在如圖14的(A)所示的線交叉所在的點(diǎn)處形成立柱。注意，通過(guò)蝕刻預(yù)先將立柱形成位置上的連接層的部分去除。
[0119]接著，利用硫酸銅類電解液進(jìn)行了用Cu進(jìn)行的電鍍，以形成80 μ m的導(dǎo)電性支撐體。溶液溫度在25°C至30°C的范圍內(nèi)，并且沉積速度為25 μ m/hr。然后，通過(guò)化學(xué)清潔將埋設(shè)在分割槽內(nèi)的立柱部和抗蝕劑去除，并且形成了貫通導(dǎo)電性支撐體的槽或孔。注意，將圖13的(A)中示出的通槽形成為具有70 μ m的寬度和900 μ m的長(zhǎng)度的四個(gè)邊。將圖14的(A)中示出的通孔的形狀均形成為邊長(zhǎng)410 μ m的矩形棱柱。
[0120]用光學(xué)顯微鏡觀察剝離后的發(fā)光結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn):在比較例3中，在1900個(gè)被檢查的結(jié)構(gòu)中，在38個(gè)中形成了大范圍地從角部延伸至中央的X形裂紋(發(fā)生率為2.0%)。在1045個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域形成了裂紋點(diǎn)，發(fā)生率為55.5%。此外，蝕刻在3.5小時(shí)內(nèi)完成。在比較例4中，在2038個(gè)被檢查的結(jié)構(gòu)，在108個(gè)中形成了大范圍地從角部延伸至中央的X形裂紋(發(fā)生率為5.3%)。978個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域形成了裂紋點(diǎn)，發(fā)生率為48.0%。此外，蝕刻在4.5小時(shí)內(nèi)完成。
[0121]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0122]根據(jù)本發(fā)明，以在發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域開(kāi)口以使得至少剝離層被露出的方式形成第一通孔，并且從第一通孔供給蝕刻劑。因此，能夠更加高效地制造減少了形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)中的裂紋的高品質(zhì)的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片。
[0123]附圖標(biāo)記列表
[0124]100:垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片
[0125]101:生長(zhǎng)基板
[0126]102:剝離層
[0127]103:第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層
[0128]104:發(fā)光層
[0129]105:第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層
[0130]106:發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體
[0131]107:發(fā)光結(jié)構(gòu)
[0132]108:第一通孔
[0133]109:具有下電極的導(dǎo)電性支撐體
[0134]109A:切割后的導(dǎo)電性支撐體
[0135]110:第二通孔
[0136]111:上電極
[0137]IllA:焊盤(pán)電極
【權(quán)利要求】
1.一種垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，所述方法包括: 第一步驟，在生長(zhǎng)基板上以所述生長(zhǎng)基板和發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體之間設(shè)置有剝離層的方式、通過(guò)順次地堆疊第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層、發(fā)光層和第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層而形成所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體，所述第二導(dǎo)電類型不同于所述第一導(dǎo)電類型； 第二步驟，通過(guò)部分地去除所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊體以使所述生長(zhǎng)基板部分地露出而形成多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光結(jié)構(gòu)； 第三步驟，形成具有下電極的導(dǎo)電性支撐體，該導(dǎo)電性支撐體一體地支撐多個(gè)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)； 第四步驟，通過(guò)利用化學(xué)剝離工藝去除所述剝離層而使所述生長(zhǎng)基板從多個(gè)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)分離；和 第五步驟，將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的所述導(dǎo)電性支撐體進(jìn)行分割，由此將均具有由所述導(dǎo)電性支撐體支撐的所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的多個(gè)LED芯片單片化， 其中，在所述第四步驟之前，以在各所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域開(kāi)口使得至少所述剝離層被露出的方式形成第一通孔，并且 在所述第四步驟中，從所述第一通孔供給蝕刻劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其特征在于，在所述第三步驟中，在所述導(dǎo)電性支撐體中的與各所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域?qū)?yīng)的部分中、以與所述發(fā)光結(jié)構(gòu)中的所述第一通孔連通的方式設(shè)置貫通所述導(dǎo)電性支撐體的第二通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其特征在于，在所述第二步驟中，將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)制成具有圓化角部的截面形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其特征在于，在所述第二步驟中，將所述發(fā)光結(jié)構(gòu)制成具有圓化角部的四邊形的截面形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其特征在于，R/U在0.1至0.5的范圍內(nèi)，其中，R是所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的所述角部的曲率半徑，Ltl是假設(shè)所述四邊形的所述角部未被圓化時(shí)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的所述四邊形的邊長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其特征在于，所述第一通孔和/或所述第二通孔具有20 μ m以上的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法，其特征在于，所述第三步驟通過(guò)接合法、濕式成膜法和干式成膜法中的任一種來(lái)進(jìn)行。
8.—種垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片，其由根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片的制造方法制造，所述LED芯片在各所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域中包括第一通孔。
9.一種垂直型第III族氮化物半導(dǎo)體LED芯片，其包括: 具有下電極的導(dǎo)電性支撐體； 發(fā)光結(jié)構(gòu)，其具有設(shè)置在所述導(dǎo)電性支撐體上的第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層、設(shè)置在所述第二導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層上的發(fā)光層和設(shè)置在所述發(fā)光層上的第一導(dǎo)電類型III族氮化物半導(dǎo)體層，所述第一導(dǎo)電類型不同于所述第二導(dǎo)電類型；和設(shè)置在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上的上電極， 其中，通孔以貫通所述發(fā)光結(jié)構(gòu)和所述導(dǎo)電性支撐體的方式設(shè)置在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域。
【文檔編號(hào)】H01L33/32GK103814447SQ201180072086
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月12日
【發(fā)明者】曹明煥, 李錫雨, 張弼國(guó), 鳥(niǎo)羽隆一, 門(mén)脅嘉孝 申請(qǐng)人:偉方亮有限公司, 同和電子科技有限公司