發(fā)光元件的制造方法以及發(fā)光元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法以及使用該方法制造的發(fā)光元件，在制造發(fā)光元件時，不會因為形成設(shè)置于單晶襯底上的縱孔而對發(fā)光元件層造成損壞；在該發(fā)光元件的制造方法中，經(jīng)過下述工序來制造發(fā)光元件(80)，該工序是指：在發(fā)光元件用單晶襯底(30A)的一面(32T)上形成發(fā)光元件層(40)；接著，對發(fā)光元件用單晶襯底(30A)的另一面(32B)進行研磨，直到成為縱孔(34A)沿厚度方向貫穿發(fā)光元件用單晶襯底(30A)的狀態(tài)為止；接著，通過從縱孔(34B)的另一面(32B)的開口部(36B)側(cè)向縱孔(34B)內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從而形成從發(fā)光元件層(40)側(cè)延續(xù)至另一面(32B)的開口部(36B)為止的導(dǎo)電部(50)。
【專利說明】發(fā)光元件的制造方法以及發(fā)光元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光元件的制造方法以及發(fā)光元件。
【背景技術(shù)】
[0002]作為發(fā)光元件，在藍寶石襯底等的單晶襯底上設(shè)有由一層以上的半導(dǎo)體層等層壓而成且具有作為發(fā)光元件的功能的層(發(fā)光元件層)的元件已被廣泛認知。在具有上述層結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件中，一對電極在元件的厚度方向上按照第一電極、發(fā)光元件層、絕緣性單晶襯底、第二電極的順序配置。
[0003]作為發(fā)光元件的一種的LED (Light Emitting Diode:發(fā)光二極管)的制造方法，存在在藍寶石襯底上作為發(fā)光元件層而形成LED后利用激光將藍寶石襯底剝離的激光剝離(laser lift-off)技術(shù)。使用激光剝離技術(shù)可以制造可流通大電流的立式LED,但是,通過激光很難將藍寶石襯底完全剝離，另外激光也會對LED造成損壞，因而成品率較差。
[0004]因此，公開了下述制造方法，即，為了將發(fā)光元件層與第二電極電連接，而在單晶襯底上設(shè)置沿厚度方向貫穿單晶襯底的縱孔，并向該縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料或者使導(dǎo)電性材料形成為層狀，由此來確保發(fā)光元件層與第二電極之間的導(dǎo)通(參照專利文獻I~4)。另外，在發(fā)光元件層與單晶襯底之間進而設(shè)有緩沖層的情況下，設(shè)置沿厚度方向貫穿單晶襯底和緩沖層的縱孔，并向該縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料(參照專利文獻1、3、4)。在使用上述制造方法的情況下，由于無需將單晶襯底從發(fā)光元件層完全剝離，因而成品率提高。
[0005]在上述專利文獻I~4中所記載的技術(shù)中，在形成設(shè)置于單晶襯底上的緩沖層或構(gòu)成發(fā)光元件層的各層 中的至少一部分層之后，利用干蝕刻或者激光燒蝕等各種蝕刻方法來形成縱孔。
[0006]【在先技術(shù)文獻】
[0007]【專利文獻】
[0008]專利文獻1:日本公報、特開平8-83929號
[0009]專利文獻2:日本公報、特開平10-173235號
[0010]專利文獻3:日本公報、特開平10-84167號
[0011]專利文獻4:日本公報、特開平11-45892號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]但是，在利用專利文獻I~4所例示的工藝制造發(fā)光元件的情況下，當(dāng)形成縱孔時的蝕刻量過大時，有時會對發(fā)光元件層造成損壞。該情況下，會對發(fā)光元件的發(fā)光特性等造成不良影響。另一方面，當(dāng)為了避免過度蝕刻而導(dǎo)致蝕刻量不足時，無法確保發(fā)光元件層與設(shè)置于單晶襯底的、與設(shè)有發(fā)光元件層的一側(cè)為相反側(cè)的電極(第二電極)之間的導(dǎo)通路徑。即，該情況下無法制造發(fā)光元件本身。
[0013]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其課題在于提供一種在制造發(fā)光元件時不會因為形成設(shè)置于單晶襯底上的縱孔而對發(fā)光元件層造成損壞的發(fā)光元件的制造方法、以及利用該發(fā)光元件的制造方法進行制造的發(fā)光元件。
[0014]上述課題是通過以下的本發(fā)明而實現(xiàn)。gp，
[0015]第一本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法的特征在于，至少經(jīng)過發(fā)光元件層形成工序、研磨工序以及導(dǎo)電部形成工序來制造發(fā)光元件，其中，在發(fā)光元件層形成工序中，在設(shè)有縱孔的發(fā)光元件用單晶襯底的一面上形成發(fā)光元件層，該縱孔僅在上述一面上具有開口部；研磨工序是在至少經(jīng)過該發(fā)光元件層形成工序后，對發(fā)光元件用單晶襯底的另一面進行研磨，直到成為縱孔沿厚度方向貫穿發(fā)光元件用單晶襯底的狀態(tài)為止；導(dǎo)電部形成工序是在至少經(jīng)過研磨工序后，從縱孔的另一面的開口部側(cè)向縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從而形成從發(fā)光元件層側(cè)延續(xù)至另一面的開口部為止的導(dǎo)電部。
[0016]第二本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法的特征在于，使用帶膜發(fā)光元件用單晶襯底并至少經(jīng)過研磨工序和導(dǎo)電部形成工序來制造發(fā)光元件，其中，帶膜發(fā)光元件用單晶襯底具有發(fā)光元件用單晶襯底和薄膜，發(fā)光元件用單晶襯底設(shè)有僅在一面上具有開口部的縱孔，薄膜設(shè)置于該發(fā)光元件用單晶襯底的上述一面上，并且，該薄膜由至少包含由GaN系材料構(gòu)成的層的一個以上的層構(gòu)成；在研磨工序中，對發(fā)光元件用單晶襯底的另一面進行研磨，直到成為縱孔沿厚度方向貫穿發(fā)光元件用單晶襯底的狀態(tài)為止；導(dǎo)電部形成工序是在至少經(jīng)過研磨工序后，從縱孔的另一面的開口部側(cè)向縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從而形成從薄膜側(cè)延續(xù)至另一面的開口部為止的導(dǎo)電部。
[0017]第一本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法和第二本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法的一實施方式，優(yōu)選發(fā)光元件用單晶襯底至少經(jīng)過變質(zhì)層形成工序和縱孔形成工序進行制造，其中，在變質(zhì)層形成工序中，通過使焦點對準單晶襯底的一面的表面附近處的方式從單晶襯底的該一面?zhèn)日丈浼す猓瑥亩纬奢S向中心線與該一面交叉且呈大致柱狀的變質(zhì)層；縱孔形成工序是在至少經(jīng)過該變質(zhì)層形成工序之后，通過使至少上述一面與蝕刻溶液接觸而將變質(zhì)層選擇性地溶解、除去，從而形成僅在上述一面上具有開口部的縱孔。
[0018]第一本發(fā)明的 發(fā)光元件的制造方法和第二本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法的另一實施方式，優(yōu)選激光的照射以滿足從下述A和B中選擇的任一個照射條件的方式來實施。
[0019]〈照射條件A>
[0020].激光波長:200nm ~350nm
[0021]?脈沖寬度:納秒級
[0022]<照射條件B〉
[0023].激光波長:350nm ~2000nm
[0024].脈沖寬度:飛秒級~皮秒級
[0025]第一本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法和第二本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法的另一實施方式，優(yōu)選縱孔的內(nèi)壁面由蝕刻面構(gòu)成，并且，縱孔的內(nèi)徑相對于縱孔的深度方向，隨著從一面的開口部側(cè)朝向另一面的開口部側(cè)前進而以大致呈一次函數(shù)關(guān)系的方式變小。
[0026]第一本發(fā)明的發(fā)光元件的特征在于，至少經(jīng)過發(fā)光元件層形成工序、研磨工序以及導(dǎo)電部形成工序進行制造，其中，在發(fā)光元件層形成工序中，在設(shè)有縱孔的發(fā)光元件用單晶襯底的一面上形成發(fā)光元件層，該縱孔僅在上述一面上具有開口部；研磨工序是在至少經(jīng)過該發(fā)光元件層形成工序后，對發(fā)光元件用單晶襯底的另一面進行研磨，直到成為縱孔沿厚度方向貫穿單晶襯底的狀態(tài)為止；導(dǎo)電部形成工序是在至少經(jīng)過研磨工序后，從縱孔的另一面的開口部側(cè)向縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從而形成從發(fā)光元件層側(cè)延續(xù)至另一面的開口部為止的導(dǎo)電部。
[0027]第二本發(fā)明的發(fā)光元件的特征在于，使用帶膜發(fā)光元件用單晶襯底并至少經(jīng)過研磨工序和導(dǎo)電部形成工序進行制造，其中，帶膜發(fā)光元件用單晶襯底具有發(fā)光元件用單晶襯底和薄膜，發(fā)光元件用單晶襯底設(shè)有僅在一面上具有開口部的縱孔，薄膜設(shè)置于該發(fā)光元件用單晶襯底的上述一面上，并且，該薄膜由至少包含由GaN系材料構(gòu)成的層的一個以上的層構(gòu)成；在研磨工序中，對發(fā)光元件用單晶襯底的另一面進行研磨，直到成為縱孔沿厚度方向貫穿發(fā)光元件用單晶襯底的狀態(tài)為止；導(dǎo)電部形成工序是在至少經(jīng)過研磨工序后，從縱孔的另一面的開口部側(cè)向縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從而形成從薄膜側(cè)延續(xù)至另一面的開口部為止的導(dǎo)電部。
[0028]第一本發(fā)明的發(fā)光兀件和第二本發(fā)明的發(fā)光兀件的一實施方式，優(yōu)選發(fā)光兀件用單晶襯底至少經(jīng)過變質(zhì)層形成工序和縱孔形成工序進行制造，其中，在變質(zhì)層形成工序中，通過使焦點對準單晶襯底的一面的表面附近處的方式從單晶襯底的該一面?zhèn)日丈浼す?，從而形成軸向中心線與該一面交叉且呈大致柱狀的變質(zhì)層；縱孔形成工序是在至少經(jīng)過該變質(zhì)層形成工序后，通過使至少上述一面與蝕刻溶液接觸而將變質(zhì)層選擇性地溶解、除去，從而形成僅在上述一面上具有開口部的縱孔。
[0029]第三本發(fā)明的發(fā)光元件的特征在于，其具有:發(fā)光元件用單晶襯底，其具有從一面貫穿至另一面且兩面的開口部的形狀呈大致圓形的縱孔；發(fā)光元件層，其設(shè)置于上述一面上；第一電極，其設(shè)置于該發(fā)光元件層的、與設(shè)置有發(fā)光元件用單晶襯底的一側(cè)為相反側(cè)的面上；第二電極，其設(shè)置于上述另一面上；以及導(dǎo)電部，其由填充在縱孔內(nèi)的導(dǎo)電性材料構(gòu)成并且將第二電極與發(fā)光元件層電連接；縱孔的內(nèi)壁面由蝕刻面構(gòu)成，并且，縱孔的內(nèi)徑相對于縱孔的深度方向，隨著從一面的開口部側(cè)朝向另一面的開口部側(cè)前進而以大致呈一次函數(shù)關(guān)系的方式變小。
[0030](發(fā)明效果)
[0031]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在制造發(fā)光元件時不會因為形成設(shè)置于單晶襯底上的縱孔而對發(fā)光元件層造成損壞的發(fā)光元件的制造方法、以及利用該發(fā)光元件的制造方法進行制造的發(fā)光元件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是表示第一本實施方式的發(fā)光元件的制造中所使用的發(fā)光元件用單晶襯底的一例的模式剖面圖。
[0033]圖2是對第一本實施方式的發(fā)光元件的制造方法的一例進行說明的模式剖面圖。在此，圖2 (A)是說明發(fā)光元件層形成工序的圖，圖2(B)是說明研磨工序的圖，圖2(C)是說明導(dǎo)電部形成工序的圖。
[0034]圖3是表示第二本實施方式的發(fā)光元件的制造方法中所使用的帶膜發(fā)光元件用單晶襯底的一例的模式剖面圖。
[0035]圖4是對發(fā)光元件用單晶襯底的制造方法的另一例進行說明的模式剖面圖。在此，圖4(A)是表示激光照射期間的單晶襯底的一例的剖面圖，圖4(B)是表示圖4(A)所示的激光照射處理結(jié)束后的單晶襯底的一例的剖面圖。[0036]圖5是表示縱孔的具體剖面形狀的一例的模式剖面圖。
[0037]圖6是制造例的試樣中的縱孔的剖面形狀的光學(xué)顯微鏡照片。
[0038]圖7是表示制造例的試樣中的變質(zhì)層形成狀態(tài)的俯視圖，且是沿著網(wǎng)格線對單晶襯底的面內(nèi)照射激光后的單晶襯底的俯視圖。
[0039]圖8是制造例中的圖7的SA部分的放大圖。
[0040]圖9是在E-E部分處將制造例中的圖7所示的單晶襯底切斷時的單晶襯底的剖面圖。
[0041]圖10是圖9的SB部分的放大圖。
[0042](符號說明)
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光元件的制造方法，其特征在于， 至少經(jīng)過發(fā)光元件層形成工序、研磨工序以及導(dǎo)電部形成工序來制造發(fā)光元件， 在所述發(fā)光元件層形成工序中，在設(shè)有縱孔的發(fā)光元件用單晶襯底的一面上形成發(fā)光元件層，其中，所述縱孔僅在所述一面上具有開口部， 所述研磨工序是在至少經(jīng)過所述發(fā)光元件層形成工序之后，對所述發(fā)光元件用單晶襯底的另一面進行研磨，直到成為所述縱孔沿厚度方向貫穿所述發(fā)光元件用單晶襯底的狀態(tài)為止， 所述導(dǎo)電部形成工序是在至少經(jīng)過所述研磨工序后，從所述縱孔的所述另一面的開口部側(cè)向所述縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從而形成從所述發(fā)光元件層側(cè)延續(xù)至所述另一面的所述開口部為止的導(dǎo)電部。
2.一種發(fā)光元件的制造方法，其特征在于， 使用帶膜發(fā)光元件用單晶襯底并至少經(jīng)過研磨工序和導(dǎo)電部形成工序來制造發(fā)光元件， 所述帶膜發(fā)光元件用單晶襯底具有發(fā)光元件用單晶襯底和薄膜，其中，所述發(fā)光元件用單晶襯底設(shè)有僅在一面上具有開口部的縱孔，所述薄膜設(shè)置于所述發(fā)光元件用單晶襯底的所述一面上，并且，所述薄膜由至少包含由GaN系材料構(gòu)成的層的一個以上的層構(gòu)成，在所述研磨工序中，對所述發(fā)光元件用單晶襯底的另一面進行研磨，直到成為所述縱孔沿厚度方向貫穿所述發(fā)光元件用單晶襯底的狀態(tài)為止， 所述導(dǎo)電部形成工序是在至少經(jīng)過所述研磨工序后，從所述縱孔的所述另一面的開口部側(cè)向所述縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從 而形成從所述薄膜側(cè)延續(xù)至所述另一面的所述開口部為止的導(dǎo)電部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光元件的制造方法，其特征在于， 所述發(fā)光元件用單晶襯底至少經(jīng)過變質(zhì)層形成工序和縱孔形成工序進行制造， 在所述變質(zhì)層形成工序中，通過使焦點對準單晶襯底的一面的表面附近處的方式從所述單晶襯底的所述一面?zhèn)日丈浼す?，從而形成軸向中心線與所述一面交叉且呈大致柱狀的變質(zhì)層， 所述縱孔形成工序是在至少經(jīng)過所述變質(zhì)層形成工序后，通過使至少所述一面與蝕刻溶液接觸而將所述變質(zhì)層選擇性地溶解、除去，從而形成僅在所述一面上具有開口部的縱孔。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光元件的制造方法，其特征在于， 所述激光的照射以滿足從下述A和B中選擇的任一個照射條件的方式來實施。 〈照射條件A> ?激光波長:200nm~350nm ?脈沖寬度:納秒級 <照射條件B〉 ?激光波長:350nm~2000nm ?脈沖寬度:飛秒級~皮秒級
5.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的發(fā)光元件的制造方法，其特征在于， 所述縱孔的內(nèi)壁面由蝕刻面構(gòu)成，所述縱孔的內(nèi)徑相對于所述縱孔的深度方向，隨著從所述一面的開口部側(cè)朝向所述另一面的開口部側(cè)前進而以大致呈一次函數(shù)關(guān)系的方式變小。
6.一種發(fā)光兀件，其特征在于， 至少經(jīng)過發(fā)光元件層形成工序、研磨工序以及導(dǎo)電部形成工序進行制造， 在所述發(fā)光元件層形成工序中，在設(shè)有縱孔的發(fā)光元件用單晶襯底的一面上形成發(fā)光元件層，其中，所述縱孔僅在所述一面上具有開口部， 所述研磨工序是在至少經(jīng)過所述發(fā)光元件層形成工序后，對所述發(fā)光元件用單晶襯底的另一面進行研磨，直到成為所述縱孔沿厚度方向貫穿所述單晶襯底的狀態(tài)為止， 所述導(dǎo)電部形成工序是在至少經(jīng)過所述研磨工序后，從所述縱孔的所述另一面的開口部側(cè)向所述縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從而形成從所述發(fā)光元件層側(cè)延續(xù)至所述另一面的所述開口部為止的導(dǎo)電部。
7.一種發(fā)光元件，其特征在于，使用帶膜發(fā)光元件用單晶襯底并至少經(jīng)過研磨工序和導(dǎo)電部形成工序進行制造，所述帶膜發(fā)光元件用單晶襯底具有發(fā)光元件用單晶襯底和薄膜，其中，所述發(fā)光元件用單晶襯底設(shè)有僅在一面上具有開口部的縱孔，所述薄膜設(shè)置于所述發(fā)光元件用單晶襯底的所述一面上，并且，所述薄膜由至少包含由GaN系材料構(gòu)成的層的一個以上的層構(gòu)成，在所述研磨工序中，對所述發(fā)光元件用單晶襯底的另一面進行研磨，直到成為所述縱孔沿厚度方向貫穿所述發(fā)光元件用單晶襯底的狀態(tài)為止， 所述導(dǎo)電部形成工序是在至少經(jīng)過所述研磨工序后，從所述縱孔的所述另一面的開口部側(cè)向所述縱孔內(nèi)填充導(dǎo)電性材料，從而形成從所述薄膜側(cè)延續(xù)至所述另一面的所述開口部為止的導(dǎo)電部。
8.如權(quán)利要求6或7所述的發(fā)光元件，其特征在于， 所述發(fā)光元件用單晶襯底至少經(jīng)過變質(zhì)層形成工序和縱孔形成工序進行制造， 在所述變質(zhì)層形成工序中，通過使焦點對準單晶襯底的一面的表面附近處的方式從所述單晶襯底的所述一面?zhèn)日丈浼す猓瑥亩纬奢S向中心線與所述一面交叉且呈大致柱狀的變質(zhì)層， 所述縱孔形成工序是在至少經(jīng)過所述變質(zhì)層形成工序后，通過使至少所述一面與蝕刻溶液接觸而將所述變質(zhì)層選擇性地溶解、除去，從而形成僅在所述一面上具有開口部的縱孔。
9.一種發(fā)光兀件，其特征在于，具有: 發(fā)光元件用單晶襯底，其具有從一面貫穿至另一面且兩面的開口部的形狀呈大致圓形的縱孔； 發(fā)光元件層，其設(shè)置于所述一面上； 第一電極，其設(shè)置于所述發(fā)光元件層的、與設(shè)有所述發(fā)光元件用單晶襯底的一側(cè)為相反側(cè)的面上； 第二電極，其設(shè)置于所述另一面上；以及 導(dǎo)電部，其由填充在所述縱孔內(nèi)的導(dǎo)電性材料構(gòu)成并且將所述第二電極與所述發(fā)光元件層電連接， 所述縱孔的內(nèi)壁面由蝕刻面構(gòu)成，所述縱孔的內(nèi)徑相對于所述縱孔的深度方向，隨著從所述一面的開口部側(cè)朝向所述另一面的開口部側(cè)前進而以 大致呈一次函數(shù)關(guān)系的方式變小。
【文檔編號】H01L33/38GK103548158SQ201280024069
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月23日
【發(fā)明者】會田英雄, 青田奈津子, 武田秀俊, 本莊慶司, 星野仁志 申請人:并木精密寶石株式會社, 株式會社迪思科