专利名称：Led晶片的制造方法
技术领域：
本发明涉及LED (发光二极管)晶片的制造方法。
背景技术：
近年来，将具有氮化物类半导体层的LED晶片接合在放热构件上而构 成的LED元件作为显示装置或照明装置的光源逐渐加以使用，但是在使用 上述的LED晶片作为光源的构成构件的装置中，由于由LED晶片所发生的 热不能充分放热，而产生例如难以达成高亮度化等问题。
其原因之一可列举为，关于具有氮化物类半导体层的LED晶片的某种 晶片，具有在蓝宝石基板上层叠氮化物类半导体层的构造，作为基板构成 材料的蓝宝石热传导率较小。
然而，在LED晶片制造方面，为了形成氮化物类半导体层，从与应形 成的氮化物类半导体层的关系，具体而言，例如从晶格常数的观点来看， 必须使用蓝宝石基板作为基板，而且将该蓝宝石基板予以去除后的形态的 LED晶片并没有作为市售品而予以产品化。
而且，被提案有使用由磷酸与硫酸的混合液所构成的用以溶解蓝宝石 的蚀刻液，通过化学蚀刻将在蓝宝石基板上形成有氮化物类半导体层而构 成的构造体中的蓝宝石基板本身予以去除的方法(参照专利文献1)。
然而，在上述方法中，并未设置蚀刻阻挡层，而且蓝宝石不具有良好 溶解性，因而必须以缓慢的蚀刻速度，并且一面根据蚀刻速度进行时间管 理， 一面进行蚀刻处理，因此存在无法有效地获得LED晶片，而且其处理 本身也并不容易的问题。
在此，根据专利文献l，为了去除例如厚度300um的蓝宝石基板， 以1比2的比例混合磷酸及硫酸，当使用将温度设为350'C的混合液作为蚀 刻液时，其处理需要120分钟的时间。
专利文献l日本特开2001-284314号公报
发明内容
本发明是基于以上情形所进行的发明，其目的在于提供一种在其工序 上，可以轻易且有效地去除在形成氮化物类半导体层时所使用的蓝宝石基
板的LED晶片的制造方法。
本发明的LED晶片的制造方法是用以制造具有氮化物类半导体层的 LED晶片的LED晶片的制造方法，其特征为具有化学蚀刻工序对于具有在 蓝宝石基板上形成有氮化物类缓冲层、且在该氮化物类缓冲层上形成有氮 化物类半导体层的构造的LED晶片构造体，通过化学蚀刻将氮化物类缓冲 层去除。
在本发明的LED晶片的制造方法中，优选为LED晶片构造体中的氮化 物类缓冲层的厚度以20 300nm。
在本发明的LED晶片的制造方法中，优选为LED晶片构造体中的氮化 物类半导体层具有依序层叠有由n-GaN所构成的n型半导体层、由InGaN 所构成的发光层及由p-GaN所构成的p型半导体层的构造，且层叠在氮化 物类缓冲层上的n型半导体层的厚度为50 100um。
在本发明的LED晶片的制造方法中，优选为通过具有抗氧化性及耐碱 性的粘着剂，将处理用板材粘着在供化学蚀刻工序用的LED晶片构造体的 氮化物半导体层上。
发明的效果
根据本发明的LED晶片的制造方法，在具有在蓝宝石基板上依序层叠 有氮化物类缓冲层及氮化物类半导体层而成的构造的LED晶片构造体中， 并非通过化学蚀刻来去除由对于溶剂的溶解性较小的蓝宝石所构成的蓝宝 石基板本身，而是通过化学蚀刻由比蓝宝石对于溶剂的溶解性大的材料所 构成的氮化物类缓冲层，而由氮化物类半导体层去除蓝宝石基板，由此可 以较为容易且在短时间内将蓝宝石基板去除，因此可轻易且有效地去除在 形成氮化物类半导体层时所使用的蓝宝石基板。
此外，在本发明的LED晶片的制造方法中，由于在化学蚀刻中，可由
氮化物类半导体层将蓝宝石基板去除，因而在晶片切割时，不需要进行用以切断非常硬且不易切断的蓝宝石基板的特殊加工，因此可防止因进行用 以切断蓝宝石基板的特殊加工所引起的成品率降低等弊端。
此外，根据本发明的LED晶片的制造方法，与在形成氮化物类半导体 层时使用蓝宝石基板无关，可获得不具有蓝宝石基板的构造的LED晶片， 因此对于该LED晶片，不会发生因具有热传导率较小的蓝宝石基板所产生 的弊端，可获得良好的耐热性及热传导率，因此该LED晶片可以适合于作 为例如显示装置或照明装置的光源的构成材料。
图1是表示通过本发明的LED晶片的制造方法所得的LED晶片的构成 的一例的说明图。
图2是表示本发明的LED晶片的制造方法所使用的LED晶片构造体的 构成的一例的说明图。
图3是表示在图2的LED晶片构造体上形成粘着剂层并且固接处理用 板材的构成的被化学蚀刻处理体的说明图。
图4是表示将由图3的被化学蚀刻处理体去除氮化物类缓冲层及蓝宝 石基板而构成的化学蚀刻处理完成体的说明图。
图5是由图4的化学蚀刻处理完成体去除粘着剂层及处理用板材而构 成的LED晶片连结体的说明图。
图6(a)是表示在该LED晶片的下面形成有接合部形成用材料金属膜 的状态下，通过本发明的LED晶片的制造方法所得的LED晶片的一例的说 明图，(b)是表示将(a)的LED晶片接合在放热构件上的状态的说明图。
图7(a)是表示通过本发明的LED晶片的制造方法所得的LED晶片的 另一例，在该LED晶片的下面形成有接合部形成用材料金属膜的状态下的 说明图，(b)是表示将(a)的LED晶片接合在放热构件上的状态的说明图， (c)是表示俯视接合在(b)的放热构件上的LED晶片的状态的说明图。
主要元件符号说明 10: LED晶片 11: n型半导体层11A:凸部
11B:凹部
12:发光层
13: p型半导体层
15: p电极
16: n电极
20: LED晶片构造体
21:蓝宝石基板
22:氮化物类缓冲层
23:分离用槽
25:处理用板材
26:粘着剂层
28:被化学蚀刻处理体
29:化学蚀刻处理完成体
30: LED晶片连结体
41:接合部形成用材料金属膜
45:放热构件
46:接合层
47:阻挡金属层
49:金属图案
50: LED晶片
具体实施例方式
以下对本发明进行详细说明。
本发明的LED晶片的制造方法的特征为具有化学蚀刻工序对于具有
在蓝宝石基板上形成有氮化物类缓冲层、且在该氮化物类缓冲层上形成有
氮化物类半导体层的构造的LED晶片构造体，通过化学蚀刻将氮化物类缓 冲层去除，通过该制造方法所得的LED晶片如图1所示，不具有蓝宝石基 板而是由氮化物类半导体层所构成。
图1所示LED晶片10是蓝色发光LED晶片，具有依序层叠有由n-GaN (氮
6化镓)所构成的n型半导体层11、由InGaN所构成的发光层12、由p-GaN 所构成的P型半导体层13的氮化物类半导体层，该n型半导体层11在其 上面(图1中的上面)具有段差，在其下段的上面形成有例如由AuGe合金(金 锗合金)膜、Ni(镍)膜及Au(金)膜所构成的n电极16，在上段的上面层叠 有发光层12及p型半导体层13，且在该p型半导体层13的上面(图1中的 上面)形成有例如由Ti(钛)膜、Pt(铀)膜及Au膜所构成的p电极15。
以下，作为本发明的LED晶片的制造方法的一个具体例，使用图示详 细说明用以制造图1所示的LED晶片10的方法。 <化学蚀刻准备工序>
首先，准备如图2所示的LED晶片构造体20，其具有在例如厚度300 u m的蓝宝石基板21上面(图2中的上面)整面形成有氮化物类缓冲层(以下 也仅称为"缓冲层")22，在该缓冲层22的上面(图2中的上面)形成有依 序层叠有由n-GaN所构成的n型半导体层11、由InGaN所构成的发光层12、 由p-GaN所构成的p型半导体层13的氮化物类半导体层的构造。
该例中的LED晶片构造体20是在n型半导体层11的上面交替形成有 多个(3个)凸部11A及凹部11B，在凸部IIA上是分别层叠发光层12及p 型半导体层13，由此形成有分离用槽23。此外，在分离用槽23的底面， 也即在n型半导体层11的上面中的凹部11B上分别形成有n电极16，在p 型半导体层13的上面(在图2中的上面)分别形成有p电极15。
在LED晶片构造体20中，缓冲层22是由例如氮化铝所构成。
此外，缓冲层22优选为其厚度为20 300nm，尤其从化学蚀刻工序 中的溶解上的观点来看，优选为100 300nm。
当缓冲层22的厚度未满20nm时，蚀刻液渗入不充分，而形成蚀刻不 良。另一方面，当超过300nm时，由于厚度较大，因此会有在蚀刻时发生
面内分布，并使生产性劣化的担忧。
n型半导体层11优选为其厚度为50 100 y m，特别是优选为70 90
li m。
当n型半导体层ll的厚度未满50um时，由于LED基板较薄，因此 在卸除处理用板材后会难以处理。另一方面，当超过100um时，由于厚度 较大而使热传导性劣化，有LED元件的热特性劣化的担忧。此外，作为构成LED晶片构造体20中的氮化物类半导体层的发光层 12及p型半导体层13的厚度的一例，发光层12的厚度例如为2. 5nm， p 型半导体层13的厚度例如为210nm。
具有如上构成的LED晶片构造体20是通过适当方法，例如在蓝宝石 基板21的上面整面形成缓冲层22，且在该缓冲层22的上面整面通过外延 结晶生长法形成依序层叠有n型半导体层11、发光层12及p型半导体层 13而成的构造的氮化物类半导体层，之后，通过适当方法去除该氮化物类 半导体层中的应形成分离用槽23的区域的p型半导体层13及发光层12、 以及n型半导体层11的一部分，由此使n型半导体层11的一部分露出， 并且形成分离用槽23之后，可通过适当方法分别在p型半导体层13上形 成P电极15，并在n型半导体层11上形成n电极16而获得。
接着，准备具有比构成LED晶片构造体20的蓝宝石基板21大的径长， 也就是说比LED晶片构造体20的上面面积大的表面、由例如厚度500nm 的蓝板玻璃基板所构成的处理用板材25，如图3所示，在LED晶片构造体 20的上面(图3中的上面)，即在氮化物类半导体层的上面整面，将处理用 板材25粘着在以覆盖p电极15及n电极16的方式涂敷具有抗氧化性及耐 碱性的粘着剂(以下也称为"抗氧化性/耐碱性粘着剂")所形成的粘着剂层 26上而固接。
作为粘着剂层26的构成材料的抗氧化性/耐碱性粘着剂，优选为其透 明且具有非感光性，同时具有高平坦性、耐气性，例如可使用"FSC"(Shipley 公司制)等。
优选为粘着剂层26的厚度为0. 5 20 u m。
当粘着剂层26的厚度未达0. 5 ii m时，粘着性较差，有易剥离的担忧， 另一方面，当超过20um时，粘着性会过高而变得难以剥离。
在此，"粘着剂层26的厚度"是指如图3所示，当LED晶片构造体20 为在其上面具有凹凸部时表示最小值(图3中，是形成在p电极15上的粘 着剂层的厚度)。 〈化学蚀刻工序〉
接着，对于通过粘着剂层26在LED晶片构造体20上固接有处理用板 材25的构成的被化学蚀刻处理体28中的该LED晶片构造体20施行化学蚀刻，由此将该LED晶片构造体20中的缓冲层22进行化学蚀刻，伴随该缓 冲层22进行化学蚀刻，伺时将蓝宝石基板21与该缓冲层22 —起由LED晶 片构造体20去除，结果如图4所示，在被化学蚀刻处理体28中，获得将 缓冲层22及蓝宝石基板21去除而构成的化学蚀刻处理完成体29。
虽然蚀刻液对应于应予以化学蚀刻的缓冲层22的构成材料而适当选 择，但是例如当缓冲层22由氮化铝所构成时，可使用氢氧化钾(KOH)溶液、 氢氧化钠(NaOH)溶液等。
此外，当使用氢氧化钾(KOH)溶液及氢氧化钠(NaOH)溶液作为蚀刻液 时，可为以纯水稀释而成且其浓度为5 99vol%，也可为浓度为100vol%。
作为蚀刻处理条件，蚀刻处理温度是常温(25'C) 5(TC，此外，蚀刻 处理时间依赖于缓冲层22的构成材料及厚度、蚀刻溶液的种类及浓度，例 如当缓冲层22由氮化铝所构成，其厚度为20nm，并且使用浓度100 %的氢 氧化钾溶液作为蚀刻液时，例如为5 20秒的时间。
构成被化学蚀刻处理体28的缓冲层22是由所露出的侧面(在图3所 示的被化学蚀刻处理体28中，缓冲层22的与纸面呈垂直的面及左右面)， 朝向里面方向(图3中与纸面呈垂直的方向及左右方向)，逐渐受到化学蚀 刻。
〈化学蚀刻后处理工序〉
通过将如上所得的化学蚀刻处理完成体29进行加热处理，由此去除 粘着剂层26并将处理用板材25剥离，之后进一步通过例如丙酮等有机溶 剂进行清洗而去除粘着剂层26的残渣，由此获得在图5所示的LED晶片构 造体20中将缓冲层22及蓝宝石基板21去除而构成的LED晶片连结体30。
作为加热处理条件，加热温度例如为50 20(TC，而且在例如加热温 度为20(TC时，加热时间通常为1分钟。
通过有机溶剂所进行的清洗处理是在例如常温、5分钟的条件下进行。 〈晶片切割工序〉
如上所得的LED晶片连结体30是通过镍类刀等，在分离用槽23中， 沿着层叠在n型半导体层11的凸部11A上的发光层12及p型半导体层13 的其中一侧面(图5中为左侧面)而将n型半导体层11切断而分离，由此制 造LED晶片10。根据上述的本发明的LED晶片的制造方法，对于具有在蓝宝石基板 21上依序层叠有缓冲层22及氮化物类半导体层而成的构造的LED晶片构造 体20，并非通过化学蚀刻来去除由对于溶剂的溶解性较小的蓝宝石所构成 的蓝宝石基板21本身，而是通过将由比蓝宝石对于溶剂的溶解性较大的材 料所构成的缓冲层22进行蚀刻，而从氮化物类半导体层去除蓝宝石基板 21，与将蓝宝石基板21本身进行化学蚀刻的情形相比，可较为容易且在较 短时间内将蓝宝石基板21去除，因此可轻易且有效地去除用于形成氮化物 类半导体层的蓝宝石基板21。
此外，在如上所示的LED晶片的制造方法中，通过将LED晶片构造体 20形成为缓冲层22及构成氮化物类半导体层的n型半导体层11的厚度为 较大，由此在化学蚀刻工序中，不会对于与缓冲层22相邻接的n型半导体 层11造成较大影响，仅对该缓冲层22进行蚀刻。
另外，在具有在蓝宝石基板上依序层叠有氮化物类缓冲层及氮化物类 半导体层而构成的以往周知的LED晶片中，构成氮化物类半导体层的n型 半导体层的厚度一般是形成为5um左右，此外，氮化物类缓冲层的厚度一 般是形成为50 100nm。
此外，在如上所示的LED晶片的制造方法中，供晶片切割工序用的 LED晶片连结体30不具有蓝宝石基板，因而不需要进行用以切断非常硬、 且不易切断的蓝宝石基板21的特殊加工，具体而言，不需要使用例如金刚 石切削器，而可适当使用镍类刀等，因此可以防止因使用金刚石切削器所 产生的成品降低等，并且可以缩短切割晶片所需的时间。
此外，根据如上所示的LED晶片的制造方法，与在形成氮化物类半导 体层时使用蓝宝石基板21无关，可获得不具有蓝宝石基板的构造的LED晶 片10，因此在该LED晶片10并不会产生因具有热传导率较小的蓝宝石基板 所造成的不良影响，而可获得良好的耐热性及热传导率，因此将该LED晶 片10接合于放热构件上的构成的LED元件可以适用作为例如显示装置或照
明装置的光源。
通过如上所示的本发明的LED晶片的制造方法所得的不具有蓝宝石 基板的构造的LED晶片10如图6(a)所示，在例如构成氮化物类半导体层的 n型半导体层11的下面(图6(a)中的下面)形成接合部形成用材料金属膜41，如图6(b)所示，通过由该接合部形成用材料金属膜41及形成在放热构 件45的上面的接合部形成用材料金属膜所形成的合金层46，接合在例如由 氮化铝所构成的放热构件45的上面(图6(b)中的上面)，由此形成为LED 元件。
在图6中，47是通过接合部形成用材料金属膜41与接合层46 —起 形成的阻挡金属层。
在本发明的LED晶片的制造方法中，通过准备对应于应形成的LED晶 片的构造来作为LED晶片构造体，可制造具有各种构造的LED晶片。
例如，作为LED晶片，如图7(a)所示，并非具有共同设有n电极及p 电极的构造，而仅设有P电极15，如图7(b)所示，也可制造具有将n电极 16设在所接合的放热构件45上的构造的LED晶片。
在图7(a)及(b)中，LED晶片50并不需要在n型半导体层11上设置 n电极16，因此具有在n型半导体层11的上面整面依序层叠有发光层12 及P型半导体层13的构造。此外，p电极15是设在p型半导体层13上。
在将具有如上构成的LED晶片50作为构成构件的LED元件中，例如 图7 (c)所示，LED晶片50通过形成在接合有该LED晶片50的放热构件45 的上面、由例如铝或金等所构成的金属图案49而与n电极16电连接。
在本发明中，不限于上述实施形态，而可施加各种变更。
以下就本发明的具体实施例加以说明，本发明并非限定于此。 (实施例1)
首先，准备有LED晶片构造体，其具有如图2所示的构造在厚度为 300 u m的蓝宝石基板上形成有由厚度为300nm的氮化铝所构成的氮化物类 缓冲层，在该氮化物类缓冲层上形成依序层叠有厚度70um的由n-GaN所 构成的n型半导体层、厚度2. 5nm的由InGaN所构成的发光层及厚度210nm 的由p-GaN所构成的p型半导体层的氮化物类半导体层，此外，在P型半 导体层上形成由Ti膜、Pt膜及Au膜所构成的p电极，在构成分离用槽的 底面的n型半导体层上形成有由AuGe合金膜、Ni膜及Au膜所构成的n电 极。此外，与该LED晶片构造体一起准备有由厚度500um的蓝板玻璃基 板所构成的处理用板材，其具有比构成该LED晶片构造体的蓝宝石基板大 的径长而且比LED晶片构造体的上面面积大的表面。
接着，在LED晶片构造体中的氮化物类半导体层的上面整面，以覆盖 p电极及n电极的方式涂敷抗氧化性/耐碱性粘着剂"FSC" (Shipley公司 制)，由此以使p电极上的厚度为lOym的方式形成粘着剂层，通过在该粘
着剂层上粘着处理用板材并固接，制作出被化学蚀刻处理体(参照图3)。
将所得的被化学蚀刻处理体浸渍在由浓度100%的氢氧化钾溶液所构 成的蚀刻液中，且以蚀刻处理温度25'C的条件进行氮化物类缓冲层的化学 蚀刻。
氮化物类缓冲层是以蚀刻处理时间20分钟进行溶解，由此去除该氮 化物类缓冲层，随之去除蓝宝石基板(参照图4)。
之后，将由被化学蚀刻处理体去除氮化物类缓冲层及蓝宝石基板而构 成的化学蚀刻处理完成体以加热温度20(TC、加热时间1分钟的条件进行加 热处理后，再通过丙酮，以常温、5分钟的条件进行清洗处理，由此去除粘 着剂层，并且将处理用板材剥离，而获得在LED晶片构造体中将缓冲层及 蓝宝石基板去除而构成的LED晶片连结体(参照图5)。
将所得的LED晶片连结体使用镍类刀，在分离用槽中，沿着层叠在n 型半导体层的凸部上的发光层及P型半导体层的其中一侧面而将n型半导 体层切断并分离，由此获得如图1所示的不具有蓝宝石基板的构成的LED 晶片。经确认该LED晶片，并未有碎屑(chipping)产生。
权利要求
1.一种LED晶片的制造方法，是用以制造具有氮化物类半导体层的LED晶片的LED晶片的制造方法，其特征为，具有化学蚀刻工序对于具有在蓝宝石基板上形成有氮化物类缓冲层、且在该氮化物类缓冲层上形成有氮化物类半导体层的构造的LED晶片构造体，通过化学蚀刻将氮化物类缓冲层去除。
2. 如权利要求1所述的LED晶片的制造方法，其特征为， LED晶片构造体中的氮化物类缓冲层的厚度为20 300nm。
3. 如权利要求1或2所述的LED晶片的制造方法，其特征为，LED晶片构造体中的氮化物类半导体层具有依序层叠有由n-GaN所构 成的n型半导体层、由InGaN所构成的发光层及由p-GaN所构成的p型半 导体层的构造，且层叠在氮化物类缓冲层上的n型半导体层的厚度为50 100 um。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的LED晶片的制造方法，其特征为， 通过具有抗氧化性及耐碱性的粘着剂，将处理用板材粘着在供化学蚀刻工序用的LED晶片构造体的氮化物半导体层上。
全文摘要
本发明提供一种LED晶片的制造方法，在其工序上，可以轻易且有效地去除在形成氮化物类半导体层时所使用的蓝宝石基板。本发明的LED晶片的制造方法是用以制造具有氮化物类半导体层的LED晶片的方法，其特征为具有化学蚀刻工序对于具有在蓝宝石基板上形成有氮化物类缓冲层，且在该氮化物类缓冲层上形成有氮化物类半导体层的构造的LED晶片构造体，通过化学蚀刻将氮化物类缓冲层去除。
文档编号H01L33/20GK101320777SQ20081010830
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月6日 优先权日2007年6月8日
发明者今井勇次 申请人:优志旺电机株式会社