发光元件的制造方法与流程

本发明涉及发光元件的制造方法。

背景技术：

在衬底上层积构成发光层的化合物半导体而成的发光元件的制造方法中，提出有如下方法：通过进行激光照射来形成元件分离线。就发光元件的制造方法而言，期望提升生产性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特许5119463号公报

技术实现要素：

本发明提供能够提升生产性的发光元件的制造方法。

根据本发明的一方面，发光元件的制造方法包括激光照射工序和分离工序。上述激光照射工序对包括衬底和半导体构造的晶片的上述衬底照射激光，在上述衬底的内部形成多个改性区域，上述衬底具有第一面及第二面，上述半导体构造设于上述第二面。上述分离工序在上述激光照射工序之后将上述晶片分离成多个发光元件。上述激光照射工序包括沿多个第一线以上述激光进行扫描的第一照射工序、和沿多个第二线以上述激光进行扫描的第二照射工序。上述多个第一线沿第一方向延伸且沿第二方向排列，上述第一方向平行于上述第一面，上述第二方向平行于上述第一面且与上述第一方向交叉。上述多个第二线沿上述第二方向延伸且沿上述第一方向排列。上述多个第一线在上述第二方向上的第一间距大于上述多个第二线在上述第一方向上的第二间距。上述第一照射工序中上述激光沿着多个第一线之一进行照射时，上述激光对沿着上述第一方向的多个第一位置进行照射，沿着上述第一方向的上述多个第一位置的第一照射间距为2.0μm以下。上述分离工序包括第一分离工序和第二分离工序，上述第一分离工序沿上述多个第二线将上述晶片分离成多个条，上述第二分离工序在上述第一分离工序之后沿上述多个第一线将上述条分离成上述多个发光元件。

根据本发明的一方面，可提供一种能够提升生产性的发光元件的制造方法。

附图说明

图1是例示实施方式的发光元件的制造方法的流程图；

图2是例示实施方式的发光元件的制造方法中使用的晶片的示意图；

图3是例示实施方式的发光元件的制造方法中使用的晶片的示意图；

图4是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意图；

图5是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意性平面图；

图6是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意性平面图；

图7是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意性平面图；

图8是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意性平面图；

图9是例示与发光元件的分离相关的实验结果的图。

附图标记说明

50…衬底；50w…晶片；50a…第一面；50b…第二面；51…半导体构造；51e…发光元件；51r…区域；52…条；53…改性区域；55…取向参考面；61…激光；61a、61b…第一、第二位置；ar…箭头；d1、d2…第一、第二方向；f1…破断强度；l1、l2…第一、第二线；lp…激光照射间距；lp1、lp2…第一、第二照射间距；p1、p2…第一、第二间距。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。

需要说明的是，附图是示意性或概念性的图，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等未必与实物相同。另外，即使在表示相同部分的情况下，有时也会根据附图的不同而以相异的方式表示彼此的尺寸或比例。

此外，本申请说明书中，关于既述的附图，对于与前述相同的要素标注同一标记并适当省略详细的说明。

图1是例示实施方式的发光元件的制造方法的流程图。

图2及图3是例示实施方式的发光元件的制造方法中使用的晶片的示意图。图2是图3的ii－ii线剖面图。图3是从图2的箭头ar观察的平面图。

如图1所示，实施方式的发光元件的制造方法包括激光照射工序(步骤s110)及分离工序(步骤s120)。激光照射工序包括第一照射工序(步骤s111)及第二照射工序(步骤s112)。分离工序包括第一分离工序(步骤s121)及第二分离工序(步骤s122)。

在激光照射工序中，对晶片照射激光。以下，对晶片的例子进行说明。

如图2及图3所示，晶片50w包括衬底50及半导体构造51。衬底50具有第一面50a及第二面50b。第二面50b是与第一面50a相反侧的面。半导体构造51例如设于第二面50b。

半导体构造51例如包括n型半导体层、活性层及p型半导体层。n型半导体层位于p型半导体层与衬底50之间。活性层位于p型半导体层与n型半导体层之间。半导体构造51例如包含inxalyga1－x－yn(0≤x，0≤y，x+y＜1)等氮化物半导体。活性层发出的光的峰值波长例如为360nm以上且650nm以下。

将从第二面50b朝向第一面50a的方向设为z轴方向。将与z轴方向垂直的一个方向设为x轴方向。将与z轴方向及x轴方向垂直的方向设为y轴方向。第一面50a及第二面50b沿x－y平面扩展。z轴方向对应于衬底50的厚度方向(例如，深度方向)。

如图3所示，半导体构造51例如包含多个区域51r。多个区域51r各自对应于一个发光元件。多个区域51r沿第一方向d1及第二方向d2排列。

第一方向d1是与第一面50a平行的一个方向。第二方向d2与第一面50a平行且与第一方向d1交叉。第二方向d2例如与第一方向d1垂直。该例中，第一方向d1沿着y轴方向。第二方向d2沿着x轴方向。

例如，衬底50例如由蓝宝石组成。衬底50例如是蓝宝石衬底(例如，c面蓝宝石衬底)。就衬底50而言，第一面50a也可以相对于c面倾斜。在衬底50是蓝宝石衬底的情况下，在一个例子中，第一方向d1沿着蓝宝石衬底的a轴。此时，第二方向d2沿着蓝宝石衬底的m轴。

衬底50具有取向参考面55。该例中，取向参考面55的延伸方向沿着晶片50w的第二方向d2。在实施方式中，第一方向d1与取向参考面55的延伸方向之间的关系是任意的。第二方向d2与取向参考面55的延伸方向之间的关系是任意的。

对这种晶片50w照射激光。将晶片50w沿着多个区域51r的边界分离。可从多个区域51r得到多个发光元件。

图4是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意图。

图4例示激光的照射。如图4所示，对晶片50w的衬底50照射激光61。该例中，激光61从第一面50a向衬底50入射。

激光61呈脉冲状射出。作为激光源，例如可使用nd：yag激光、钛蓝宝石激光、nd：yvo4激光、或nd：ylf激光等。激光61的波长是透过衬底50的光的波长。激光61例如是在800nm以上且1200nm以下的范围具有峰值波长的激光。

激光61沿着与x－y平面平行的方向扫描。例如，激光61和衬底50的相对位置沿着与x－y平面平行的方向改变。也可以是，激光61的聚光点沿z轴方向的位置(以衬底50为基准时的位置)可变。

例如，沿着沿衬底50的第一面50a的一个方向，离散地照射激光61。激光61照射到的多个位置沿着该一个方向相互分离。激光61照射到的多个位置以一个间距(激光照射间距lp)排列。激光照射间距lp对应于激光61的发射间间距。

通过激光61的照射，在衬底50的内部形成有多个改性区域53。激光61在衬底50的内部聚光。激光61产生的能量集中于衬底50内部的特定深度的位置。由此，形成有多个改性区域53。形成多个改性区域53时的激光61的聚光点的间距对应于激光照射间距lp。改性区域53例如是在衬底50的内部因激光照射而脆化的区域。

例如从多个改性区域53开始出现龟裂并进一步发展。龟裂沿衬底50的z轴方向扩展。龟裂成为衬底50的分离的开始位置。例如，在后述的分离工序中，施加力(例如，荷载或冲击等)。由此，基于龟裂，将衬底50分离。

这样，在激光照射工序(步骤s110)中，对衬底50照射激光61，以在衬底50的内部形成多个改性区域53。激光照射例如沿第一方向d1及第二方向d2进行。

然后，在分离工序(步骤s120)中，在激光照射工序之后，将晶片50w分离成多个发光元件。例如，进行沿着两个方向的分离，从而将晶片50w分离成多个发光元件。

以下，对激光照射工序的例子进行说明。

图5是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意性平面图。

图5例示第一照射工序(步骤s111)。如图5所示，在第一照射工序中，沿多个第一线l1以激光61进行扫描。

多个第一线l1沿第一方向d1延伸，且沿第二方向d2排列。如既述，第一方向d1平行于第一面50a。第二方向d2平行于第一面50a平行且与第一方向d1交叉。多个第一线l1以第一间距p1排列。第一间距p1是如下距离：第二方向d2上相邻的两个第一线l1沿着第二方向d2的距离。

多个第一线l1例如沿着在第二方向d2上排列的多个区域51r(参照图3)彼此之间的边界。

如图5所示，激光61沿着多个第一线l1之一进行照射时，激光61对多个第一位置61a进行照射。多个第一位置61a沿第一方向d1排列。多个第一位置61a的间距对应于第一照射间距lp1。第一照射间距lp1是如下距离：第一方向d1上相邻的两个第一位置61a沿着第一方向d1的距离。

在实施方式中，第一照射间距lp1例如为2.0μm以下。由此，如下面将详细说明的，能够使分离工序中的破断强度充分上升。

图6是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意性平面图。

图6例示第二照射工序(步骤s112)。如图6所示，在第二照射工序中，沿多个第二线l2以激光61进行扫描。

多个第二线l2沿第二方向d2延伸。在第一方向d1上，多个第二线l2以第二间距p2排列。第二间距p2是如下距离：第一方向d1上相邻的两个第二线l2沿着第一方向d1的距离。

多个第二线l2例如沿着在第一方向d1上排列的多个区域51r(参照图3)彼此之间的边界。

第二照射工序中，激光61沿着多个第二线l2之一进行照射时，激光61对多个第二位置61b进行照射。多个第二位置61b沿第二方向d2排列。多个第二位置61b的间距对应于第二照射间距lp2。第二照射间距lp2是如下距离：第二方向d2上相邻的两个第二位置61b沿着第二方向d2的距离。

在一个例子中，第一照射间距lp1小于第二照射间距lp2。由此，如下面将详细说明的，能够抑制分离工序中晶片的非期望分离。

在实施方式中，第一间距p1(参照图5)大于第二间距p2(参照图6)。

以下，对分离工序的例子进行说明。

图7是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意性平面图。

图7例示第一分离工序。在第一分离工序中，沿着多个第二线l2，将晶片50w分离成多个条52。例如，使用刀具，沿第二线l2对晶片50w施加荷载，由此晶片50w被分离成多个条52。在实施方式中，一个条52处于如下状态：多个区域51r沿第二方向d2排列。

图8是例示实施方式的发光元件的制造方法的一部分的示意性平面图。

图8例示第二分离工序。第二分离工序在第一分离工序之后进行。第二分离工序中，在第一分离工序之后，沿着多个第一线l1，将条52分离成多个发光元件51e。例如，使用刀具，沿第一方向d1对条52(晶片50w)施加荷载，由此条52被分离成多个发光元件51e。

例如，通过割断进行上述分离。

如既述，在实施方式中，第一间距p1大于第二间距p2。就由上述制造方法得到的多个发光元件51e的一个而言，其沿着第二方向d2的长度长于其沿着第一方向d1的长度。就多个发光元件51e的一个而言，其具有长边和短边。长边的长度实质上对应于第一间距p1。短边的长度对应于第二间距p2。

在实施方式中，在实施第一分离工序后实施第二分离工序。例如，沿着沿长边的单片化预定线(第二线l2)进行分离。之后，沿着沿短边的单片化预定线(第一线l1)进行分离。

另一方面，也可以在沿第一线l1进行了分离后，沿第二线l2进行分离。该情况下，存在如下倾向：难以在沿第一线l1进行了分离后，进行沿着第二线l2的分离。也就是说，难以在沿着沿短边的单片化预定线进行了分离后，沿着沿长边的单片化预定线进行分离。这是因为难以将沿短边分离后的晶片再沿着细的长边进行分离。

在实施方式中，在实施了第一分离工序后实施第二分离工序。由此，容易将衬底50分离成多个发光元件。

与沿着沿短边的单片化预定线分离时相比，沿着沿长边的单片化预定线分离时较易产生非期望的分离。也就是说，在分离工序时，相比于长边，短边更容易产生非期望的分离。在实施方式中，即使在沿着沿长边的单片化预定线分离的情况下，也能够抑制短边的非期望分离。

进一步地，在实施方式中，沿着第一线l1的第一照射间距lp1小至2.0μm以下。由此，可抑制第一分离工序中的非期望的沿着第一线l1的分离。

如后述，通过减小第一照射间距lp1，能够提升沿着第一线l1的破断强度。由此，难以产生例如沿着第一线l1的分离。例如，能够进一步抑制第一分离工序中因冲击而产生非期望的分离。

在实施方式中，第二照射工序中激光61进行照射时，激光61以第二照射间距lp2进行照射。在实施方式中，优选地，第二照射间距lp2大于第一照射间距lp1。

由于激光61沿着第二线l2进行照射时，第二照射间距lp2大，因而沿着第二线l2的破断强度降低。其结果，沿着第二线l2的分离变得容易。

例如，沿着第二线l2进行分离(第一分离工序)时，即使减小刀具等产生的荷载，也能够实施沿着第二线l2的分离。由于能够以小的荷载进行沿着第二线l2的分离，故而第一线l1上施加的荷载也减小，能够进一步抑制非期望地产生沿着第一线l1的分离。

例如，第二照射间距lp2例如为3.0μm以上且3.5μm以下。通过使用这种第二照射间距lp2，能够稳定地抑制非期望分离的产生。

例如，在沿着两个方向的两个分离工序中，例如，因为不均匀的荷载施加于衬底50上，而产生非期望的分离。由于非期望的分离，而产生衬底的裂纹等不良。在实施方式中，作为一方的激光照射的条件，可采用比另一方的激光照射的条件更难分离的条件。由此，可抑制非期望的分离。

在沿着两个方向的两个分离工序中，沿着一方向的分离的容易度有时不同于沿着另一方向的分离的容易度。例如，有时根据衬底50的结晶方位的方向不同，分离的容易度不同。在这种情况下，具有想要减小分离的容易度之差的参考例。

与此相对，在实施方式中，作为一方的激光照射的条件，采用比另一方的激光照射的条件更难分离的条件。即，使第一激光照射工序中的第一照射间距lp1小于第二激光照射工序中的第二照射间距lp2。通过第一激光照射工序中形成的多个改性区域53，成为沿着第一线l1的分离进行困难的状态。由此，可抑制应在第二分离工序分离的部分在第一分离工序中非期望地被分离。

在实施方式中，在进行第一分离工序和第二分离工序的情况下，可根据分离(割断)的顺序，适当地设定激光照射间距lp。由此，能够抑制非期望的分离。

根据实施方式，可提供能够提升生产性的发光元件的制造方法。

以下，说明与激光照射后的晶片50w的破断强度相关的实验结果的例子。实验中的试样包括衬底50(蓝宝石衬底)和层积有氮化物半导体的半导体构造51(参照图2)。试样的厚度约为120μm。试样的平面形状为长方形，主面的一边(长边)的长度为2200μm，另一边(短边)的长度为2000μm。沿着与试样的长边平行的中心线，对试样照射激光61。在实验中，在1μm～3.5μm之间以0.5μm为单位改变激光照射间距lp。在实验中，采用如下两种条件：沿蓝宝石衬底的m轴照射激光61的情况；沿蓝宝石衬底的a轴照射激光61的情况。激光61的脉冲周期恒定，通过改变激光61的扫描速度，来改变激光照射间距lp。激光61由yag激光器射出。激光61的波长为1040nm。

对于以各种激光照射间距lp照射过激光61的试样，测定其破断强度。在破断强度的测定中，进行弯曲试验。对试样施加三处弯曲荷载，将破断时的荷载记作破断强度。

图9是例示与发光元件的分离相关的实验结果的图。

图9的横轴是激光照射间距lp(μm)。纵轴是破断强度f1(牛顿：n)。图9中，以圆形标记表示沿a轴方向照射了激光61时的破断强度f1的值。以三角标记表示沿m轴照射了激光61时的破断强度f1的值。以方形标记表示沿a轴方向照射了激光61时的破断强度f1的值的平均值。

如图9所示，当激光照射间距lp小时，破断强度f1高。根据图9的结果，在激光照射间距lp为3μm的情况下，就沿着m轴方向的激光照射、和沿着a轴的激光照射而言，可观察到实质上同样的倾向。

由图9可知，当激光照射间距lp为2.5μm以下时，破断强度f1开始上升。当激光照射间距lp为2.0μm以下时，破断强度f1的上升显著。另一方面，在激光照射间距lp为3.0μm以上且3.5μm以下时，破断强度f1稳定为低值。

由上，第一照射间距lp1优选为2.0μm以下。第二照射间距lp2优选为3.0μm以上(3.5μm以下)。由此，在第一激光照射的破断强度f1与第二激光照射的破断强度f1之间，存在较大差别。

由图9可知，激光照射间距lp为1.5μm以下时的破断强度f1的最小值大于激光照射间距lp为3.0μm以下时的最大值。

由此，第一照射间距lp1进一步优选为1.5μm以下。由此，即使含有偏差，就破断强度f1而言也可得到足够的差。

这样，在实施方式中，根据分离(割断)的顺序，适当地设定激光照射间距lp。由此，能够抑制非期望的分离。

本发明人过去认为，通过缩窄激光照射间距，衬底容易割断。但是，如上所述可知，实际上，通过缩窄激光照射间距，破断强度f1上升，衬底不易分离。作为不易分离的理由，被认为在于，在激光的扫描线上的衬底的内部，密集地形成有多个改性区域，其相互重合，从而可抑制衬底的分离。

在实施方式中，第二间距p2优选为300μm以下。例如，第二间距p2小于300μm时，在第一分离工序中存在如下倾向：容易非期望地产生沿着第一线l1的分离。在实施方式中，通过将第一照射间距lp1设为规定的值，即使第二间距p2为300μm以下时，也可抑制非期望的分离。

在实施方式中，第一间距p1优选为1mm以上，进一步优选为1mm以上且3mm以下。

在实施方式中，第一照射工序及第二照射工序中的激光61的输出优选为100mw以上且150mw以下。当输出高于150mw时，例如，有时会对半导体构造51(例如，发光元件51e)造成损伤。当输出低于100mw时，例如，改性区域53不易形成、亦或从改性区域53开始的龟裂不易扩展。因此，衬底50的分离困难。在输出为100mw以上且150mw以下时，例如可抑制对半导体构造51的损伤，且可实现容易的分离。

在实施方式中，优选地，在第一照射工序之后实施第二照射工序。如既述，第一照射工序中的多个第一线l1的第一间距p1大于第二照射工序中的多个第二线l2的第二间距p2。例如，每单位面积的多个第一线l1的数量少于每单位面积的多个第二线l2的数量。

如既述，通过激光61的照射而形成有多个改性区域53，从多个改性区域53开始产生的龟裂不断发展，衬底50分离。当激光61的扫描次数多时，改性区域53也容易变多，衬底50的内部应力(例如，压缩应力)变大。在衬底50的内部的压缩应力大的状态下，即使形成有改性区域53，从改性区域53开始产生的龟裂也不易扩展。因此，衬底50不易分离。在衬底50的内部的压缩应力小时，衬底50容易分离。

先进行扫描次数少的第一照射工序，从而可在衬底内部的压缩应力较小的状态下，进行下一第二照射工序。例如，在扫描次数多的第二照射工序后进行扫描次数少的第一照射工序的情况下，第一照射工序在作用有强压缩应力的状态下进行。该情况下，即使形成在第一照射工序形成的改性区域53，龟裂也不易扩展，故而，不易进行衬底的割断。在实施方式中，能够抑制从第一照射工序和第二照射工序中的改性区域开始的龟裂不易扩展。由此，容易将衬底50分离。

(实施例)

在实施例中，作为晶片50w，在蓝宝石衬底上设有包含氮化物半导体的半导体构造51。蓝宝石衬底的厚度为120μm。激光61的波长约为1060nm。激光61的输出为100mw～150mw左右。

在激光照射工序中，第一方向d1与蓝宝石衬底的a轴平行。第二方向d2与蓝宝石衬底的m轴平行。第一间距p1为1100μm。第二间距p2为200μm。在第一条件下，第一照射间距lp1为1.5μm，第二照射间距lp2为3.0μm。

在分离工序中，进行沿着第二线l2的第一分离工序后，进行沿着第一线l1的第二分离工序。

将非期望割裂产生、发光元件缺损等状态判定为不良。在实施例中，产生不良的比例为0.5％。

(参考例)

在参考例中，第一照射间距lp1为3.0μm。参考例中除此以外的条件与上述实施例相同。在参考例中，产生不良的比例为2.0％。通过实施例中的制造方法，能够抑制不良，提升生产性。

根据实施方式，可提供能够提升生产性的发光元件的制造方法。

需要说明的是，在本申请说明书中，“垂直”及“平行”不仅是严格意义上的垂直及严格意义上的平行，例如还包括制造中的偏差等，只要实质上垂直及实质上平行即可。

以上，参照具体例说明了本发明的实施方式。但是，本发明不限于这些具体例。例如，就发光元件的制造方法中使用的晶片、衬底、半导体构造、发光元件及激光器等各具体的结构而言，只要本领域技术人员能够通过从公知的范围中适当选择而同样地实施本发明、得到同样的效果，就包含在本发明的范围内。

另外，对于将各具体例的任意两个以上的要素在技术上可实现的范围内组合而成的方式也是，只要包含本发明的主旨，则包含在本发明的范围内。

此外，对于本领域技术人员可基于作为本发明的实施方式而上述的发光元件的制造方法、进行适当设计变更而实施的全部的发光元件的制造方法也是，只要包含本发明的主旨，则属于本发明的范围。

此外，在本发明的构思范围内，只要是本领域技术人员可想到的各种变更例及修正例，对于这些变更例及修正例，显然也属于本发明的范围。