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TW202416356A - 發光元件及其製造方法 - Google Patents

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TW202416356A
TW202416356A TW112115077A TW112115077A TW202416356A TW 202416356 A TW202416356 A TW 202416356A TW 112115077 A TW112115077 A TW 112115077A TW 112115077 A TW112115077 A TW 112115077A TW 202416356 A TW202416356 A TW 202416356A
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TW
Taiwan
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light
emitting element
layer
emitting
manufacturing
Prior art date
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TW112115077A
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English (en)
Inventor
石崎順也
Original Assignee
日商信越半導體股份有限公司
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.)
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Abstract

本發明是一種發光元件的製造方法，其具有在起始基板上生長包含發光層之磊晶層之步驟、及在該發光層上形成用以形成元件的隔離溝槽之步驟，來製造複數個發光元件，該發光元件的製造方法的特徵在於，將前述要製造的複數個發光元件各自的俯視形狀設為：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角為90°以上且小於180°；藉由規定寬度的前述隔離溝槽來隔離前述要製造的複數個發光元件，並且，將前述隔離溝槽形成為使得前述複數個發光元件隔著前述隔離溝槽且無間隙地配置。藉此，提供一種發光元件及發光元件的製造方法，其在不降低移動、構裝時的良率的情形下提升每片晶圓的元件的收率。

Description

發光元件及其製造方法
本發明有關一種發光元件及其製造方法。
藉由微小發光二極體(微型LED)而得的顯示器存在有以下二種：藉由利用單色的微型LED實行微細加工來予以實現之單色顯示器的形態、及將RGB三色的LED分別從施體基板移置來予以實行之全彩顯示器。
在將RGB晶片分別移置來予以實現之全彩顯示器的形態中，以往移置成本較高，成為微型LED顯示器的製造成本高漲的原因。
近年來開發了信越化學工業股份有限公司製造的EZ-PETAMP系列、SQDP系列、SQDP-G系列、SQRP系列，其藉由以下方式能夠大幅度降低構裝成本：使晶片黏著於具有形成於合成石英上的矽氧膜之施體基板上，並藉由對起始基板與磊晶層的界面照射紫外線雷射來使界面昇華，藉此，從起始基板將微型LED移置到施體基板上，並加以構裝。
然而，此方法雖然對於例如形成於藍寶石基板上的GaN系LED有效，但是例如在形成於GaAs基板上的AlGaInP系LED中則無法應用。
為了藉由上述EZ-PETAMP來實行移置，需要一種技術，將磊晶功能層接合在永久基板上後，將起始基板去除來實現移置。
專利文獻1中揭示一種將半導體磊晶基板與暫時支撐基板隔著介電質層加以熱壓接合的技術、及一種利用溼式蝕刻來分離暫時支撐基板與磊晶功能層的技術。
藉由隔著苯并環丁烯(BCB)等接合材料(接著劑)將藍寶石基板與LED器件部加以接着，能夠實行與在藍寶石基板上形成GaN系LED而成之結構相同的步驟(EZ-PETAMP)。
能夠藉由將GaN系LED與AlGaInP系LED加以組合，來形成能夠進行RGB顯色之像素。當使用RGB的發光元件來形成作為顯示器件的顯示器時，需要構裝多個LED，使每個晶粒的材料費在最小限度對於抑制整體的成本至關重要。
如上所述，專利文獻1中揭示了將半導體磊晶基板與暫時支撐基板隔著介電質層加以熱壓接合的技術、及利用溼式蝕刻來分離暫時支撐基板與磊晶功能層的技術，但是並非與隔著BCB層等進行接合而得的微型LED的最佳的器件形態有關之技術，此先前技術中並未揭示用以減少LED本身的材料費之技術。 [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：日本特開2017-17163號公報 專利文獻3：日本特開2000-164930號公報 專利文獻4：日本特開2006-135309號公報 專利文獻5：日本特開2016-164970號公報 專利文獻6：日本特開2016-207870號公報
[發明所欲解決的問題]
雖然能夠藉由上述EZ-PETAMP步驟來減少微型LED構裝成本，但是需要減少每個微型LED的單價。然而，以往的矩形的晶粒的空間利用率不高，只要選擇矩形的晶粒形狀，當將發光面積定義為固定時，從晶圓獲得的理論上的晶粒數為唯一確定。其原因在於，當形成伴隨著移置步驟之構裝用的LED時，移置時元件會在垂直方向上移動，因此LED元件間需要與移動的公差匹配的間隙(元件間隔離寬度)。包括元件間隔離寬度之面積是實際的元件所需的面積，只要無法將元件間隔離寬度設為零以上，則LED元件本身的面積和包括元件間隔離寬度之面積成為形成元件時所需的面積。
作為使元件間隔離寬度極小化之技術，如專利文獻2所示，揭示了一種技術，採用基於正六邊形之最密結構。然而，正六邊形的形狀作為伴隨著移動、構裝之微型LED的晶粒形狀是不充分的。
尤其，在移置微型LED時，晶粒尺寸微小(例如小於100μm)，因此不使用藉由打線接合進行的元件接線的方法。亦有時使用凸塊，但是一般是實行以下覆晶構裝：將形成於LED元件上的電極與構裝基板上的電極直接電性耦接。
在覆晶構裝的情況下，於頂面形成極性不同的2個電極之形態由於最容易進行構裝，因此是經常採用的形態。然而，移置時構裝位置公差不可能為零，因此需要μm級的構裝公差。由於在同一面形成極性不同的電極，因此其間隔距離越大，能夠採取越大的構裝公差。根據以上要求，認為如專利文獻3所示，在微型LED中需要採取長方形的形狀。
然而，在圓形、正方形、正六邊形、其他正多邊形的情況下，無法採取晶粒外邊的尺寸以上的間隔距離。如專利文獻4、專利文獻5、專利文獻6等所示，揭示了一種技術，為了最大限度地採取間隔距離，在以使電極靠近外邊部的方式進行配置。然而，相較於晶粒尺寸，焊墊電極部分太小。為了採取歐姆接觸，當電極/界面中的電阻為固定時，必須具有一定以上的面積，歐姆電阻才會降低至可運作的水準。先前技術所揭示的電極面積明顯較小，若直接應用於微型LED，則歐姆接觸抵抗會變過大，按照先前技術所形成的微型LED會無法正常運作。
從以上觀點來看，如專利文獻3所示，在微型LED中採取下述被認為是最佳的：長方形的晶粒形狀，且在長軸方向的端部設置電極。
然而，在此設計中，當確定元件面積時，提升能夠從1片晶圓製造的晶粒數的收率之方法不存在除了縮小元件間隔離寬度以外的方法。如果縮小元件間隔離寬度，則移動、構裝時的良率會下降，因此藉由以縮小移動、移置所需的元件間隔離寬度的方式進行改善來提升收率之方法存在限度，並且先前技術並未揭示進一步提升收率之方法。
本發明是有鑑於上述問題點而完成，其目的在於提供一種發光元件的製造方法，該製造方法在不降低移動、構裝時的良率的情形下提升每片晶圓的元件的收率。 [解決問題的技術手段]
本發明是為了達成上述目的而完成，本發明提供一種發光元件的製造方法，其具有以下步驟來製造複數個發光元件：在起始基板上生長包含發光層之磊晶層之步驟、及在該發光層上形成用以形成元件的隔離溝槽之步驟；該發光元件的製造方法的特徵在於，將前述要製造的複數個發光元件各自的俯視形狀設為：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角為90°以上且小於180°；藉由規定寬度的前述隔離溝槽來隔離前述要製造的複數個發光元件，並且，將前述隔離溝槽形成為使得前述複數個發光元件隔著前述隔離溝槽且無間隙地配置。
藉由這樣的發光元件的製造方法，能夠製造一種發光元件，其中，該發光元件的俯視形狀是以下形狀：線對稱的六邊形，並且具有與對稱軸平行的邊，該平行的邊的長度比其他邊更長，對稱軸所通過的2個頂角為90°以上且小於180°。藉此，能夠比俯視形狀為矩形之發光元件更提升每片晶圓的發光元件的收率。
此時，能夠在生長前述磊晶層之步驟後進一步包含以下步驟：隔著接合材料將透光性基板接合於前述磊晶層上，並將前述起始基板去除。
尤其當起始基板不是透光性基板時，藉由以這樣的方式將磊晶層轉印至透光性基板，能夠應用以對於在透光性基板上形成發光元件而得的基板實行作為前提之技術。
又，能夠將前述2個頂角設為90°以上且120°以下。
藉由設為這樣的範圍的頂角，能夠更提高每片晶圓的發光元件的收率。
又，能夠將與前述對稱軸平行的2邊之間的距離設為1μm以上且100μm以下。
當製造這樣的平行的邊與邊之間的距離為1～100μm之微型LED時，本發明特別有效。
又，較佳是藉由感應耦合電漿(ICP)乾式蝕刻法來形成前述隔離溝槽。
能夠精度良好且簡便地實行藉由這樣的ICP乾式蝕刻法來進行的隔離溝槽的形成。
又，較佳是將前述透光性基板設為藍寶石、石英、及玻璃中的任一種。
又，作為透光性基板，能夠適當地使用這些基板，尤其能夠選擇對於雷射的透射性較高的基板。
又，能夠將前述接合材料設為苯并環丁烯、氟樹脂、及環氧樹脂中的至少任一種。
作為接合材料，能夠適當地使用這些接合材料。
又，本發明提供一種發光元件，其特徵在於，俯視形狀是以下形狀：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角成為90°以上且小於180°。
這樣的發光元件藉由將電極形成於六邊形之中的包含對稱軸所通過的頂部之三角形的部分，能夠提高發光層相對於發光層的元件整體的面積的面積比率，藉由使平行的邊的長度比其他的邊更長，從而構裝時能夠抑制因位置偏移導致的短路的發生。
此時，能夠設為：前述發光元件隔著接合材料接合有透光性基板。
若是像這樣發光元件隔著接合材料接合有透光性基板，則能夠應用以在透光性基板上形成發光元件而得的基板作為前提之技術。
又，較佳是前述2個頂角為90°以上且120°以下。
藉由設為這樣的範圍的頂角，能夠更提高發光層相對於發光層的元件整體的面積的面積比率。
又，能夠設為：與前述對稱軸平行的2邊之間的距離為1μm以上且100μm以下。
在應用於這樣的平行的邊與邊之間的距離為1～100μm之微型LED時，本發明特別有效。
較佳是：前述透光性基板是藍寶石、石英、及玻璃中的任一種。
作為透光性基板，能夠適當地使用這些基板，尤其能夠以使對於雷射的透射性較高的方式選擇。
又，較佳是：前述接合材料是苯并環丁烯、氟樹脂、及環氧樹脂中的至少任一種。
作為接合材料，能夠適當地使用這些接合材料。 [發明的功效]
藉由本發明的發光元件的製造方法，能夠製造一種發光元件，其中，該發光元件的俯視形狀是線對稱的六邊形，並且具有與對稱軸平行的邊，該平行的邊的長度比其他邊更長，對稱軸所通過的2個頂角為90°以上且小於180°。藉此，能夠比矩形更提升每片晶圓的發光元件的收率。同時，藉由使平行的邊的長度比其他的邊更長，從而構裝時能夠抑制因位置偏移導致的短路的發生。又，能夠防止當頂角為90°以上時三角形狀的頂部的機械強度變弱，抑制在三角形狀部破裂的情形。
又，本發明的發光元件藉由將電極形成於六邊形之中的包含對稱軸所通過的頂部之三角形的部分，能夠提高發光層相對於發光層的元件整體的面積的面積比率，藉由使平行的邊的長度比其他的邊更長，從而構裝時能夠抑制因位置偏移導致的短路的發生。
以下，詳細說明本發明，但是本發明不限定於這些說明。
如上所述，尋求一種發光元件的製造方法，在不降低移動、構裝時的良率的情形下提升每片晶圓的元件的收率。
本發明人針對上述問題反覆專心研究，結果發現發光元件的形狀形成為特定的六邊形狀，從而完成本發明。本發明是一種發光元件的製造方法，其具有以下步驟來製造複數個發光元件：在起始基板上生長包含發光層之磊晶層之步驟、及在該發光層上形成用以形成元件的隔離溝槽之步驟；該發光元件的製造方法的特徵在於，將前述要製造的複數個發光元件各自的俯視形狀設為：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角為90°以上且小於180°；將前述要製造的複數個發光元件各自的俯視形狀設為：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角為90°以上且小於180°；藉由規定寬度的前述隔離溝槽來隔離前述要製造的複數個發光元件，並且，將前述隔離溝槽形成為使得前述複數個發光元件隔著前述隔離溝槽且無間隙地配置。
又，本發明的發光元件是一種發光元件，其特徵在於，俯視形狀是以下形狀：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角成為90°以上且小於180°。
以下，一邊參照圖式一邊詳細說明本發明，但是本發明不限定於這些說明。以下，例示第一實施形態、第二實施形態來說明本發明的態樣。各實施形態中類似的構成要素是在圖式中標註相同的符號來進行說明。又，省略一部分的重複的說明。
(第一實施形態) 首先，說明第一實施形態。第一實施形態是包含以下步驟之實施形態：在起始基板上生長磊晶層後，隔著接合材料將透光性基板接合於磊晶層上，並將起始基板去除。
首先，如圖1所示，在起始基板11上生長包含發光層之磊晶層18。更具體而言，如以下所述。
首先，如圖1所示，在第一導電型的由例如GaAs所構成之起始基板11上磊晶成長蝕刻停止層12。例如能夠藉由以下方式形成蝕刻停止層12：積層第一導電型的GaAs緩衝層後，成長例如0.1μm的例如第一導電型的GaInP第一蝕刻停止層、例如0.1μm的例如第一導電型的GaAs第二蝕刻停止層。進一步，在蝕刻停止層12上依序生長例如厚度為1.0μm的例如第一導電型的AlGaInP第一包覆層13、例如無摻雜的AlGaInP活性層14、例如1.0μm的例如第二導電型的AlGaInP第二包覆層15、例如0.1μm的第二導電型的GaInP中間層(未圖示)、以及例如厚度為6μm的例如第二導電型的GaP窗層16，來準備包含磊晶層18之磊晶晶圓20。此處，將第一包覆層13至第二包覆層15稱為雙異質(DH)結構部(圖1)，相當於發光層。亦即，磊晶層18具有發光層。再者，磊晶層18的材料不限定於這些材料，只要設為具有如上所述的發光層(發光元件結構)即可。
在本發明中，在生長這樣的磊晶層18之步驟後，如圖2、3所示，能夠進一步包含以下步驟：隔著接合材料25將透光性基板30接合於磊晶層18上，並將起始基板11去除。更具體而言，如以下所述。
首先，如圖2所示，在磊晶晶圓20上旋轉塗佈例如作為熱硬化型接合材料的苯并環丁烯(BCB)作為接合材料25，然後與作為被接合晶圓的例如藍寶石晶圓(透光性基板30)以相對向的方式重疊，並加以熱壓接，藉此，製作第一磊晶接合基板，該第一磊晶接合基板是將磊晶晶圓20與藍寶石晶圓(透光性基板30) 隔著BCB(接合材料25)來加以接合而得。利用旋轉塗佈來塗佈BCB時，膜厚例如能夠設為0.6μm，但是不限定於此厚度，亦可以是此厚度以上，即使較薄亦能夠獲得相同的效果。
作為此時的接合條件，例如能夠以200℃以上且400℃以下的溫度、1.2N/cm 2以上的壓力進行加壓並加以接合。
又，作為此時的透光性基板30，被接合基板的材質不限定於藍寶石，只要能夠確保平坦性，則能夠選擇任何材料。除了藍寶石以外，還能夠選擇：石英、玻璃等。
又，接合材料25不限於BCB，能夠使用氟樹脂、環氧樹脂等。再者，BCB不限於塗佈成層狀的情況，亦可使用感光性BCB並圖案化成孤立島狀或線狀、其他形狀，來實行接合的步驟。
繼而，如圖3所示，利用溼式蝕刻將起始基板11(例如GaAs起始基板)去除，然後亦將蝕刻停止層12去除。蝕刻停止層12的去除，當如上所述具有第一蝕刻停止層和第二蝕刻停止層時，首先，能夠藉由蝕刻使第一蝕刻停止層露出，切換蝕刻劑來將第二蝕刻停止層去除，使磊晶層18(磊晶層18之中的第一包覆層13)露出。能夠以這樣的方式製作僅保持有雙異質(DH)結構部(第一包覆層13、活性層14、第二包覆層15)和窗層16之第二磊晶接合基板(圖3)。
繼而，在發光層上形成用以形成元件的隔離溝槽47(參照圖4)。此隔離溝槽47的形成由於藉由ICP乾式蝕刻法來形成較簡便且精度較高，因此較佳。參照圖4～8來說明更具體的方法。
在此步驟中，首先，如圖4所示，藉由微影法來形成圖案，藉由感應耦合電漿(ICP)來實行元件隔離加工。用於ICP的氣體能夠設為氯氣和氬氣。ICP加工能夠實行2次以下步驟：使接合材料25的層(BCB層)露出之元件隔離步驟、及使窗層16(GaP窗層)露出之露出步驟。再者，此隔離溝槽47的形成不限定於以這樣的方式使窗層16(GaP窗層)露出的情況(圖4)，只要最低限度地隔離了活性層14即可，即使在不是窗層16(GaP窗層)的露出而是第二包覆層15露出的情況下，亦能夠獲得相同的效果。圖4中示出了18a作為發光層的下部層露出之區域。圖4中示出了使窗層16露出作為下部層露出區域18a的情況。
如以上所述的發光元件的製造方法具有在起始基板11上生長包含發光層之磊晶層18之步驟、及在該發光層形成用以形成元件的隔離溝槽之步驟，來製造複數個發光元件，關於該製造方法，在本發明中，實行元件隔離步驟(在發光層上形成用以形成元件的隔離溝槽之步驟)時，如圖5～8所示，要製造的複數個發光元件各自的俯視形狀設為規定的六邊形狀。此六邊形狀設為：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且是具有與對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，對稱軸所通過的2個頂角成為90°以上且小於180°。此時，較佳是將該2個頂角設為90°以上且120°以下。又，在本發明中，將要製造的複數個發光元件設為被規定寬度的隔離溝槽隔離，並且將隔離溝槽形成為使得複數個發光元件隔著隔離溝槽且無間隙地配置(參照圖7)。這樣的配置如果配置正六邊形的話，則類似於被稱為蜂巢結構之配置。
參照圖5來說明其中一個發光元件的俯視形狀。圖5是經過圖1～圖4的各步驟來利用隔離溝槽47進行元件隔離後的具有發光層之磊晶層18的俯視形狀。六邊形狀之中，圖5中以符號54表示的區域是下述上部電極54的位置，圖5中以符號56表示的區域是下述下部電極56的位置。又，下部電極56的周圍的三角形的區域(以實線表示的六邊形內的以虛線區分的符號18a的區域)是圖4所示的下部層露出區域18a。進一步，圖5的以實線表示的六邊形外的虛線是元件隔離中間線48。元件隔離中間線48表示被元件隔離所隔離的個別的發光層之間的隔離溝槽47的中間線。圖7中示出了排列有複數個圖5的發光層之狀態(省略了下部層露出區域18a的圖示)。
進一步，參照圖6來說明本發明中的發光元件的形狀。圖6所示的六邊形狀對應於圖5的發光層的形狀。圖6所示的六邊形狀是具有對稱軸SA之線對稱的六邊形。進一步，此六邊形狀具有與對稱軸SA平行的2邊(邊A和邊B)，該平行的2邊(邊A和邊B)的長度比其他4邊(邊C、邊D、邊E及邊F)更長。進一步，對稱軸SA所通過的2個頂角(α和β)為90°以上且小於180°。
在本發明中，進一步如圖7所示，將以這樣的方式界定的六邊形狀的發光元件設為被規定寬度的隔離溝槽隔離，並且將隔離溝槽形成為使得複數個發光元件隔著隔離溝槽且無間隙地配置。
圖8中示出了圖5所示的發光元件與接觸墊60配置的位置的關係。
藉由這樣的發光元件的製造方法，能夠製造上述特定的六邊形狀的發光元件。藉此，能夠比矩形的發光元件更提升每片晶圓的發光元件的收率。同時，藉由使平行的邊的長度比其他的邊更長，從而構裝時能夠抑制因位置偏移導致的短路的發生。又，能夠防止當頂角為90°以上時三角形狀的頂部的機械強度變弱，抑制在三角形狀部破裂的情形。
進一步，較佳是將上述2個頂角(α和β)設為90°以上且120°以下。藉由設為這樣的範圍的頂角，能夠更提高每片晶圓的發光元件的收率。又，能夠更提高發光層相對於發光層的元件整體的面積的面積比率。當頂角小於90°時，三角部會過於突出而機械強度降低，因此無法耐受與構裝電極電性連接時的應力，突出部容易產生缺口、破裂。若頂角為90°以上，則不易發生這樣的晶粒的破損。
又，當製造將上述與對稱軸SA平行的2邊(A和B)之間的距離設為1μm以上100μm以下之較小發光元件、亦即微型LED時，本發明特別有效。
較佳是：實行圖1～圖4的步驟，實行元件隔離加工後，如圖9所示形成保護膜52作為端面處理(圖9)。作為保護膜52，例如能夠使用SiO 2，但是不限定於SiO 2，只要是能夠保護端面且具有絕緣性之材料，能夠選擇任何材料。亦能夠選擇SiN x和氧化鈦、氧化鎂等。
繼而，能夠藉由以下方式形成歐姆接觸：如圖10所示，形成與第一導電型層(在圖10中為第一包覆層13)接觸之電極(上部電極54)和與第二導電型層(在圖10中為窗層16)接觸之電極(下部電極56)，並施以熱處理(圖10)。例如能夠將第一導電型設為n型並將第二導電型設為p型來進行設計，使用例如含有Au和Si之金屬作為與n型層接觸的電極，使用例如含有Au和Be之金屬作為與p型層接觸的電極。作為n型電極，不限定於Au和Si的金屬，即便使用含有Au和Ge之金屬，亦能夠獲得相同的結果。又，作為p型電極，不限定於Au和Be的金屬，即便使用含有Au和Zn之金屬，亦能夠獲得相同的結果。
隔著BCB接合形成有電極之器件而得的本實施形態(第一實施形態)能夠提供作為上述EZ-PETAMP步驟用的商品。此係對在合成石英基板上進行凸圖案加工而得的模板基板隔著聚矽氧黏著發光元件後，藉由從被接合基板側照射雷射來使BCB昇華，從被接合基板將器件移置到模板基板上。然後，將所移置的器件再次轉印至具有驅動電路之構裝基板，而形成RGB顯示裝置。
轉印至構裝基板時，如圖11示意性地所示，在橫方向和縱方向上離散地移置。其原因在於，形成RGB顯示裝置時，微型LED的形成間距和構裝側的間距通常不同。
(第二實施形態) 繼而，說明本發明的第二實施形態。在此實施形態中，準備磊晶晶圓，其具有發光元件結構作為磊晶功能層，該發光元件結構是在例如透光性的藍寶石起始基板上生長例如第一導電型的GaN緩衝層，然後依序生長厚度為1.0μm的例如第一導電型的GaN第一包覆層、例如無摻雜的InGaN活性層、厚度為0.5μm的例如第二導電型的AlGaN第二包覆層、厚度為6μm的例如第二導電型的GaN窗層而成。此處，將第一包覆層至第二包覆層稱為DH結構部。
繼而，以下步驟與第一實施形態相同：藉由微影法來形成圖案，藉由ICP來實行元件隔離加工、露出加工。
元件隔離加工後，作為端面處理的保護膜形成步驟、結構與第一實施形態相同。
與第一實施形態同樣地形成保護膜後，形成電極，而形成歐姆接觸。電極與第一實施形態不同，是使用Ti/Al/Ni/Au等。
形成電極後的移置方法和構裝方法，雖然從藍寶石基板等透光性基板照射雷射係與第一實施形態相同，但是以下部分與第一實施形態不同：並非使BCB昇華，而是使GaN緩衝層部分昇華並加以剝離。 [實施例]
以下，列舉實施例及比較例來詳細說明本發明，但是這些例子並非限定本發明。
(實施例) 首先，如圖1所示，在起始基板上生長包含發光層之磊晶層。具體而言，如以下所述。首先，在n型GaAs起始基板11上積層n型GaAs緩衝層後，形成厚度為0.1μm的n型GaInP第一蝕刻停止層、厚度為0.1μm的n型GaAs第二蝕刻停止層，而製成蝕刻停止層12。在蝕刻停止層12上依序生長厚度為1.0μm的n型AlGaInP第一包覆層13、無摻雜的AlGaInP活性層14、厚度為1.0μm的p型AlGaInP第二包覆層15、及厚度為0.1μm的p型GaInP中間層(未圖示)、以及厚度為6μm的p型GaP窗層16，而準備具有作為磊晶功能層的發光層(發光元件結構)之磊晶晶圓20(圖1)。
繼而，如圖2所示，在磊晶晶圓20上旋轉塗佈作為接合材料25的苯并環丁烯(BCB)，與作為透光性基板30的藍寶石晶圓以相對向的方式重疊，並以2N/cm 2且250℃的接合條件加以接合，藉此，製作第一磊晶接合基板(圖2)。利用旋轉塗佈來塗佈BCB時，設計膜厚設為0.6μm。
繼而，如圖3所示，利用溼式蝕刻將GaAs起始基板11去除，使第一蝕刻停止層露出，切換蝕刻劑來將第二蝕刻停止層去除，從而去除蝕刻停止層12。藉此，使第一包覆層13露出，而製作第二磊晶接合基板(圖3)。
繼而，如圖4所示，藉由微影法來形成圖案，藉由ICP來實行元件隔離加工。用於ICP的氣體設為氯氣和氬氣，ICP加工係實行2次以下步驟：使BCB層25露出之元件隔離步驟、及使GaP窗層16露出之露出步驟(圖4)。藉此，在發光層形成用以形成元件的隔離溝槽47。
實行元件隔離步驟時，如圖5～圖7所示，元件的俯視形狀設為以下形狀：具有對稱軸SA之線對稱的六邊形，且具有與對稱軸SA平行的2邊(邊A和邊B)，該平行的2邊(邊A和邊B)的長度比其他4邊(邊C～片F)更長，對稱軸SA所通過的2個頂角(α和β)成為120°(圖5～圖7)。
具體的元件的尺寸係對稱軸SA上的頂部(頂角α)～頂部(頂角β)的距離為13.50μm，平行的邊A與邊B之間的距離為7.79μm，元件隔離溝槽47內的其中一個元件面積為87.64μm 2。
如圖5所示，電極設置於六邊形狀內的等腰三角形部分(上部電極54和下部電極56)。在圖5中，以與具有120度的角度形狀之區域(圖6所示的包含頂角α和頂角β之區域)鄰接的方式設置下述歐姆接觸電極。電極與晶粒外邊部的距離取決於微影時的公差，在本實施例中公差為0.25μm。將歐姆接觸電極面積分別設為6.93μm 2，電極間距離為9.00μm。
在本實施例中，將元件間隔離寬度設為0.87μm，圖5的以虛線表示的形狀部分相當於元件間的中間線(元件隔離中間線48)。此虛線的內側是元件製作所需的面積，該面積為103.92μm 2，其中寬度為8.66μm，對稱軸SA上的頂部～頂部的距離為14.50μm。
如圖7所示，配置有六邊形狀的各元件，各個元件形狀具有等腰三角形的頂部，因此上下配置的元件是以錯開半個的方式配置。在圖8中，示出與設置於圖5所示的元件上的構裝基板接觸之接觸墊60的配置。形成接觸墊60時的對位公差為0.25μm，並且從電極端部起算的寬度(圖中的垂直方向)為4.00μm，極性不同的兩電極間的間隔距離為1.00μm。
元件隔離加工後，形成SiO 2保護膜52作為端面處理(圖9)。繼而，形成與n型層接觸的電極和與p型層接觸的電極(上部電極54和下部電極56)，並施以熱處理，藉此形成歐姆接觸(圖10)。
(比較例) 除了元件隔離圖案為矩形這一點以外，與實施例同樣地形成發光元件(圖12)。
發光元件形狀係長軸方向的距離為11.25μm，短軸方向的寬度為7.79μm。元件隔離溝槽內的元件面積為87.64μm 2，與實施例相同。
電極(上部電極154和下部電極156)與元件118的外邊部的距離取決於微影時的公差，與實施例同樣地公差為0.25μm。再者，圖12中亦示出了下部層露出區域118a。將歐姆電極面積與實施例同樣地分別設為6.93μm 2，電極間距離為8.75μm。
與實施例同樣地將元件間隔離寬度設為0.87μm，圖12的以虛線(元件隔離中間線148)表示的元件製作所需的面積為104.96μm 2，其中寬度為8.66μm，長軸長距離為12.12μm。如此一來，在與實施例相同的設計下，比較例中的元件製作所需的面積較大。
圖13中示出與設置於圖12上的構裝基板接觸之接觸墊160的配置。形成接觸墊160時的對位公差為0.25μm，並且從電極端部起算的寬度(圖中的垂直方向)為4.00μm，極性不同的兩電極間的間隔距離為0.75μm。實施例的電極間距離為1.00μm，因此在與實施例相同的設計下，比較例中接觸墊間的間隔距離較小。如果間隔距離較短，則構裝時變得容易因位置偏移而發生短路位置偏移，因此所要求的對位公差變得更嚴格。因此，需要將電極間的間隔距離設定為較大以匹配對位公差，因此必須使比較例中的晶粒以匹配對位公差的方式在長軸方向上比實施例更長。相對地，所需的晶粒面積必然大於實施例。
在比較例中，雖然將發光元件面積設為與實施例相同，但是當與構裝時所需的要求公差匹配時，與比較例相同的尺寸則無法進行設計，必須設為在長軸方向上較長的晶粒，晶粒形成所需的面積亦必然需要設計為大於實施例。當將接觸墊的間隔距離設為實施例與相同的1.00μm時，需要在長軸方向上從11.25μm延長0.25μm而達到11.50μm，為了實現與實施例相同的對位所需的晶粒面積需要從87.64μm 2增大2.2%而達到89.59μm 2。其結果，元件製作所需的面積(相當於以虛線表示的元件隔離中間線148的內側面積)從104.96μm 2增加2.9%而達到108.00μm 2。與實施例相比，此面積增加了3.9%。因此，相較於實施例，每片晶圓的晶粒收率下降。
(實施例與比較例的比較) 在作為實施例的圖5中，發光元件的寬度為7.79μm，發光元件的平面視面積為87.64μm 2。到以虛線表示的與相鄰元件的距離的中間線(元件隔離中間線48)為止的距離(寬度)為0.43μm(與相鄰晶粒的距離為0.86μm)。此時，每個發光元件所需的面積為由中間線所圍繞的區域(由以虛線表示的元件隔離中間線48所圍繞的區域)。由此元件隔離中間線48所圍繞的區域的面積為103.92μm 2。當在維持著間隔距離的規則的狀態下配置圖12所示的比較例的矩形元件時，由元件隔離中間線148所圍繞的區域在將發光元件的面積設為相同的情況下為104.96μm 2，實施例的設計的面積比矩形的情況(比較例)更少1.00%。
如前所述，發光元件面積產生了1.00%的差異，在有效發光層的面積的比較中亦產生了差異。
實施例、比較例皆為了形成歐姆接觸層而使下部層露出(在圖5中表示為下部層露出區域18a，在圖12中表示為下部層露出區域118a)，以與所露出的下部層接觸的方式形成歐姆接觸電極(在實施例、比較例中分別為下部電極56、下部電極156)。在圖5和圖12中，將與下部層接觸的電極面積分別統一為6.93μm 2。
實施例的圖5中為三角形的電極，比較例的圖12中為矩形的電極。與元件隔離端在縱方向和橫方向上的距離(微影步驟中的對位公差)統一為前述的例示中相同規則的0.25μm。
此時，在為了下部層露出而削減的面積以外的區域中殘留有發光層，殘存的發光層的面積有助於有效的發光。此面積在實施例中為75.49μm 2，在比較例中為74.55μm 2而產生了約1.25%的差異。LED的各種特性取決於被注入發光層中的電流密度。電流密度是以發光層的面積與被注入活性層中的電力量來決定，因此決定LED的特性的是發光層的面積，而不是整個晶粒的面積。
亦即，藉由使用本發明的技術，能夠比以往更縮小整個發光元件的面積，並且，能夠縮小發光元件製作所需的占有面積。
再者，關於在維持前述晶粒面積為相同的狀態下發光層出現差異之效果，當與下部層接觸的電極具有三角形狀，而不是四角形或梯形時，該效果最高。
又，此處例示了將晶粒的面積統一之情況，當將晶粒面積統一時，發光層部的面積是實施例較大，當使用本發明的技術時，顯然能夠使晶粒面積小於以往技術的晶粒。因此，當以與以往技術同樣地統一發光層面積而不是晶粒面積的方式應用本技術時，其作用效果會大於此處所示的效果。又，即便使發光層面積一致來更縮小發光元件面積，而不是在發光元件面積上一致，亦能夠獲得相同的效果。
本說明書包括以下態樣。 [1]：一種發光元件的製造方法，其具有以下步驟來製造複數個發光元件： 在起始基板上生長包含發光層之磊晶層之步驟、及 在該發光層上形成用以形成元件的隔離溝槽之步驟； 該發光元件的製造方法的特徵在於， 將前述要製造的複數個發光元件各自的俯視形狀設為：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角為90°以上且小於180°； 藉由規定寬度的前述隔離溝槽來隔離前述要製造的複數個發光元件，並且，將前述隔離溝槽形成為使得前述複數個發光元件隔著前述隔離溝槽且無間隙地配置。 [2]：如上述[1]所述之發光元件的製造方法，其中，在生長前述磊晶層之步驟後進一步包含以下步驟：隔著接合材料將透光性基板接合於前述磊晶層上，並將前述起始基板去除。 [3]：如上述[1]或上述[2]所述之發光元件的製造方法，其中，將前述2個頂角設為90°以上且120°以下。 [4]：如上述[1]、上述[2]或上述[3]所述之發光元件的製造方法，其中，將與前述對稱軸平行的2邊之間的距離設為1μm以上且100μm以下。 [5]：如上述[1]、上述[2]、上述[3]或上述[4]所述之發光元件的製造方法，其中，藉由ICP乾式蝕刻法來形成前述隔離溝槽。 [6]：如上述[2]、上述[3]、上述[4]或上述[5]所述之發光元件的製造方法，其中，將前述透光性基板設為藍寶石、石英、及玻璃中的任一種。 [7]：如上述[2]、上述[3]、上述[4]、上述[5]或上述[6]所述之發光元件的製造方法，其中，將前述接合材料設為苯并環丁烯、氟樹脂、及環氧樹脂中的至少任一種。 [8]：一種發光元件，其特徵在於，俯視形狀是以下形狀：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角成為90°以上且小於180°。 [9]：如上述[8]所述之發光元件，其中，前述發光元件隔著接合材料接合有透光性基板。 [10]：如上述[8]或上述[9]所述之發光元件，其中，前述2個頂角為90°以上且120°以下。 [11]：如上述[8]、上述[9]或上述[10]所述之發光元件，其中，與前述對稱軸平行的2邊之間的距離為1μm以上且100μm以下。 [12]：如上述[9]、上述[10]或上述[11]所述之發光元件，其中，前述透光性基板是藍寶石、石英、及玻璃中的任一種。 [13]：如上述[9]、上述[10]、上述[11]或上述[12]所述之發光元件，其中，前述接合材料是苯并環丁烯、氟樹脂、及環氧樹脂中的至少任一種。
再者，本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態為例示，任何具有實質上與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想相同的構成且發揮相同功效者，皆包含在本發明的技術範圍內。
11:起始基板 12:蝕刻停止層 13:第一包覆層 14:活性層 15:第二包覆層 16:窗層 18:磊晶層 18a,118a:下部層露出區域 20:磊晶晶圓 25:接合材料 30:透光性基板 47:元件隔離溝槽 48,148:元件隔離中間線 52:保護膜 54,154:上部電極 56,156:下部電極 60,160:接觸墊 118:元件 A,B,C,D,E,F:邊 SA:對稱軸 α,β:頂角
圖1是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態的一部分之概略剖面圖。 圖2是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態的另一部分之概略剖面圖。 圖3是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態的另一部分之概略剖面圖。 圖4是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態的另一部分之概略剖面圖。 圖5是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態中的其中一個發光層的形狀之概略平面圖。 圖6是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態中的其中一個發光層的各部位之概略平面圖。 圖7是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態中的排列有複數個發光層的狀態之概略平面圖。 圖8是示出在本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態中的其中一個發光層的形狀中的接觸墊的配置位置之概略平面圖。 圖9是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態的另一部分之概略剖面圖。 圖10是示出本發明的發光元件的製造方法的第一實施形態的另一部分之概略剖面圖。 圖11是示出本發明的複數個發光元件的移置的狀態之概略圖。 圖12是示出比較例中使用的發光元件的形狀之概略平面圖。 圖13是示出在比較例中使用的發光元件的形狀中的接觸墊的配置位置之概略平面圖。
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
11:起始基板
12:蝕刻停止層
13:第一包覆層
14:活性層
15:第二包覆層
16:窗層
18:磊晶層
20:磊晶晶圓

Claims (11)

  1. 一種發光元件的製造方法，其具有以下步驟來製造複數個發光元件： 在起始基板上生長包含發光層之磊晶層之步驟、及 在該發光層上形成用以形成元件的隔離溝槽之步驟； 該發光元件的製造方法的特徵在於， 在生長前述磊晶層之步驟後進一步包含以下步驟：隔著接合材料將透光性基板接合於前述磊晶層上，並將前述起始基板去除； 將前述要製造的複數個發光元件各自的俯視形狀設為：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角為90°以上且小於180°； 藉由規定寬度的前述隔離溝槽來隔離前述要製造的複數個發光元件，並且，將前述隔離溝槽形成為使得前述複數個發光元件隔著前述隔離溝槽且無間隙地配置。
  2. 如請求項1所述之發光元件的製造方法，其中，將前述2個頂角設為90°以上且120°以下。
  3. 如請求項1或2所述之發光元件的製造方法，其中，將與前述對稱軸平行的2邊之間的距離設為1μm以上且100μm以下。
  4. 如請求項1或2所述之發光元件的製造方法，其中，藉由感應耦合電漿乾式蝕刻法來形成前述隔離溝槽。
  5. 如請求項1所述之發光元件的製造方法，其中，將前述透光性基板設為藍寶石、石英、及玻璃中的任一種。
  6. 如請求項1所述之發光元件的製造方法，其中，將前述接合材料設為苯并環丁烯、氟樹脂、及環氧樹脂中的至少任一種。
  7. 一種發光元件，其特徵在於， 俯視形狀是以下形狀：具有對稱軸之線對稱的六邊形，並且具有與前述對稱軸平行的2邊，該平行的2邊的長度比其他4邊更長，前述對稱軸所通過的2個頂角成為90°以上且小於180°； 前述發光元件隔著接合材料接合有透光性基板。
  8. 如請求項7所述之發光元件，其中，前述2個頂角為90°以上且120°以下。
  9. 如請求項7或8所述之發光元件，其中，與前述對稱軸平行的2邊之間的距離為1μm以上且100μm以下。
  10. 如請求項7所述之發光元件，其中，前述透光性基板是藍寶石、石英、及玻璃中的任一種。
  11. 如請求項7所述之發光元件，其中，前述接合材料是苯并環丁烯、氟樹脂、及環氧樹脂中的至少任一種。
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