半導体発光装置の製造方法
【課題】半導体層と支持基板との間に介在する熱硬化性樹脂の半導体層および成長用基板の側面への這い上がりを防止することができる半導体発光装置の製造方法を提供する
【解決手段】
サファイア基板１０上に半導体結晶を成長させて半導体層２０を形成する。支持基板３０の表面に熱硬化性樹脂からなる樹脂層４０を形成する。樹脂層４０を間に挟んで半導体層２０と支持基板３０とを密着させた状態で樹脂層４０を熱硬化させて支持基板３０と半導体層２０とを接合する。樹脂層４０の熱硬化後にサファイア基板１０を除去する。支持基板３０と半導体層２０とを接合する前に、樹脂層４０の半導体層２０と接する部分の周辺領域の表層部に樹脂層４０の流動性を低減または喪失させる流動抑制部４１を形成する。
【解決手段】
サファイア基板１０上に半導体結晶を成長させて半導体層２０を形成する。支持基板３０の表面に熱硬化性樹脂からなる樹脂層４０を形成する。樹脂層４０を間に挟んで半導体層２０と支持基板３０とを密着させた状態で樹脂層４０を熱硬化させて支持基板３０と半導体層２０とを接合する。樹脂層４０の熱硬化後にサファイア基板１０を除去する。支持基板３０と半導体層２０とを接合する前に、樹脂層４０の半導体層２０と接する部分の周辺領域の表層部に樹脂層４０の流動性を低減または喪失させる流動抑制部４１を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光装置に関し、特に半導体層の結晶成長に用いられる成長用基板をレーザリフトオフ法により除去する工程を含む半導体発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の発光素子は、近年の技術の進歩により高効率、高出力化されている。しかし、高出力化に伴って発光素子から発せられる熱量も増加し、これによる信頼性の低下が問題となっている。これを解決するために結晶成長に用いられる比較的熱伝導率の低い成長用基板を除去し、これに代えて比較的熱伝導率の高い部材で半導体層を支持する所謂thin-film構造のＬＥＤが提案されている。Thin-film構造によれば、発光素子の放熱性が改善される他、成長用基板を除去することにより光取り出し効率の向上も期待できる。例えば、ＧａＮ系半導体結晶を含む半導体層から成長用基板を剥離する方法として成長用基板の裏面側からレーザを照射してＧａＮを分解するレーザリフトオフ（ＬＬＯ）法が知られている。
【０００３】
レーザリフトオフ（ＬＬＯ）法によって成長用基板を除去する場合、ＧａＮ結晶の分解に伴ってＮ２ガスが発生し、その衝撃によって半導体層にクラックが発生する場合がある。これを防止するために、半導体層を支持基板と接合する際に、これらの間の空間に樹脂を充填し、半導体層を支持基板上に強固に固着させる方法がある。例えば特許文献１には、支持基板と、該支持基板上にフリップチップ接続された半導体層との間に液状のアンダーフィル材を充填しこれを硬化させた後に、成長用基板をレーザリフトオフ法により除去することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４４９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、従来の半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。半導体層２０がサファイア基板１０上に形成された後、ｐ電極およびｎ電極の形成が行われ、チップ状に個片化される。その後、表面にｐ電極およびｎ電極に対応する電極が形成された支持基板３０と半導体層２０とが共晶接合などの方法で接合される。次に、半導体層２０と支持基板３０との間の空間を充填するように液状の熱硬化性樹脂４０が充填される。その後、熱処理によって熱硬化性樹脂４０が熱硬化される。次に、レーザリフトオフ法によりサファイア基板１０が除去される。
【０００６】
このような製造方法によれば、液状の熱硬化性樹脂４０を充填したときに熱硬化性樹脂４０が半導体層２０の側面およびサファイア基板１０の側面に這い上がり、サファイア基板１０の剥離が困難となる場合がある。かかる状態においてサファイア基板１０を剥離しようとすると半導体層２０にストレスが加わりクラックが生じる場合もある。
【０００７】
熱硬化性樹脂４０は、支持基板３０と半導体層２０の接合前に支持基板３０上に供給される場合もあるが、この場合においても半導体層２０と支持基板３０とを貼り合わせる際の押圧印加によって熱硬化性樹脂４０が半導体膜２０の側面およびサファイア基板１０の側面に這い上がるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、半導体層と支持基板との間に介在する熱硬化性樹脂の半導体層および成長用基板の側面への這い上がりを防止することができる半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、成長用基板上に半導体結晶を成長させて半導体層を形成する工程と、支持基板の表面に熱硬化性樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層を間に挟んで前記半導体層と前記支持基板とを密着させた状態で前記樹脂層を熱硬化させて前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程と、前記樹脂層の熱硬化後に前記成長用基板を除去する工程と、を含む半導体発光装置の製造方法であって、前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程の前に、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表層部に前記樹脂層の流動性を低減または喪失させる流動抑制部を形成する工程を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、支持基板と半導体層とを接合する工程の前に、樹脂層の半導体層と接する部分の周辺領域の表層部に樹脂層の流動性を低減または喪失させる流動抑制部が形成されるので、樹脂層を間に挟んで半導体層と支持基板とを接合したときに半導体層側面および成長用基板側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができる。これにより、半導体膜にダメージを与えることなく支持基板を除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る熱硬化層の形成領域を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｄ）は、本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
【実施例１】
【００１３】
図２乃至図４は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【００１４】
（半導体層の形成）
半導体結晶の成長を行うための成長用基板としてサファイア基板１０を用意する。サファイア基板１０を水素雰囲気中で１０００℃、１０分間加熱してサファイア基板１０のサーマルクリーニングを行う。次にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によりサファイア基板１０上に低温バッファ層２１、下地ＧａＮ層２２、ｎ型ＧａＮ層２３、活性層２４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５、ｐ型ＧａＮ層２６からなる半導体層２０を形成する。具体的には、基板温度を５００℃とし、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）（流量10.4μmol/min）およびＮＨ３（流量3.3LM）を約３分間供給してＧａＮからなる低温バッファ層２１をサファイア基板１０上に形成する。その後、基板温度を１０００℃まで昇温し、約３０秒間保持することで低温バッファ層２１を結晶化させる。続いて、基板温度を１０００℃に保持したままＴＭＧ（流量45μmol/min）およびＮＨ３（流量4.4LM）を約２０分間供給し、厚さ約１μｍの下地ＧａＮ層２２を形成する。次に、基板温度１０００℃にてＴＭＧ（流量45μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントガスとしてＳｉＨ４（流量2.7×10-9mol/min）を約１００分間供給し、厚さ約５μｍのｎ型ＧａＮ層２３を形成する。続いて、ｎ型ＧａＮ層２３の上に活性層２４を形成する。本実施例では、活性層２４としてInGaN/GaNからなる多重量子井戸構造を適用した。すなわち、InGaN/GaNを１周期として５周期の成長を行う。具体的には、基板温度を７００℃とし、ＴＭＧ（流量3.6μmol/min）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）（流量10μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）を約３３秒間供給し、厚さ約２．２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層を形成し、続いてＴＭＧ（流量3.6μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）を約３２０秒間供給して厚さ約１５ｎｍのＧａＮ障壁層を形成する。かかる処理を５周期分繰り返すことにより活性層２４が形成される。次に、基板温度を８７０℃まで昇温し、ＴＭＧ（流量8.1μmol/min）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）（流量7.5μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントとしてＣｐ２Ｍｇ（bis-cyclopentadienyl Mg）（流量2.9×10-7μmol/min）を約５分間供給し、厚さ約４０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５を形成する。続いて、基板温度を保持したまま、ＴＭＧ（流量18μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントとしてＣｐ２Ｍｇ（流量2.9×10-7μmol/min）を約７分間供給し、厚さ約１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層２６を形成する。サファイア基板１０上には、これらの各層によって構成される半導体層２０が形成される（図２（ａ））。
【００１５】
（ｎ型半導体層の露出）
半導体層２０をｐ型ＧａＮ層２６の表面から部分的エッチングして凹部２０ａを形成し、凹部２０ａの底面においてｎ型ＧａＮ層２３を露出させる。具体的には、フォトリソグラフィ技術によってｎ型ＧａＮ層２３を露出させる領域に開口部を有するレジストマスク（図示せず）をｐ型ＧａＮ層２６の表面に形成した後、ウエハを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置に投入する。上記レジストマスクを介して半導体層２０をｐ型ＧａＮ層２６の表面からエッチングして、凹部２０ａを形成して凹部２０ａの底面においてｎ型ＧａＮ層２３を露出させる。その後、レジストマスクを除去する（図２（ｂ））。
【００１６】
（保護膜の形成）
凹部２０ａを形成することにより露出した半導体層２０の側面等を覆う保護膜５０を形成する。具体的には、スパッタ法などにより、ウエハ上に厚さ約３００ｎｍのＳｉＯ２膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術によりＳｉＯ２膜にパターニングを施して保護膜５０を形成する。ｎ型ＧａＮ層２３およびｐ型ＧａＮ層２６の表面には、それぞれｎ電極およびｐ電極を形成するための開口部５０ａおよび５０ｂが形成される。尚、保護膜５０はＳｉＯ２限らずＳｉ３Ｎ４やＴａＮ等の他の絶縁膜により構成されていてもよい。また、保護膜５０を構成する絶縁体を電子ビーム蒸着法やＣＶＤ法にて成膜することも可能である（図２（ｃ））。
【００１７】
（ｎ電極およびｐ電極の形成）
保護膜５０の開口部５０ａにおいて露出しているｎ型ＧａＮ層２３の表面にＴｉおよびＡｌを順次蒸着してｎ電極６１を形成する。その後、保護膜５０の開口部５０ｂにおいて露出しているｐ型ＧａＮ層２６の表面にＰｔ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕを順次蒸着してｐ電極６２を形成する。その後、ｎ電極６１およびｐ電極６２上にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕを順次蒸着して接合層（図示せず）を形成する（図２（ｄ））。
【００１８】
（半導体層の分割）
半導体層２０に半導体発光装置の１区画を画定する素子分割溝を形成する。具体的には、半導体層２０の表面にレジスト材を塗布した後、露光・現像処理を経て素子分割溝に対応した格子状パターンのレジストマスク（図示せず）を形成する。次に、ウエハをＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置に投入し、Ｃｌ２プラズマによるドライエッチングによりレジストマスクの開口部において露出した半導体層２０をエッチングしてサファイア基板１０に達する格子状の素子分割溝を形成する。続いて、素子分割溝に沿って、サファイア基板１０をダイシングしてサファイア基板１０および半導体層２０からなる積層体をチップ状に個片化する（図３（ａ））。
【００１９】
（支持基板の準備）
半導体層２０を支持するための支持基板３０を用意する。支持基板３０は、例えば熱伝導率がサファイア基板１０よりも高く、半導体層２０を支持するのに十分な機械的強度を有する部材が好ましい。支持基板３０として、例えばシリコン基板、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、表面に絶縁層が形成された金属基板などを用いることが可能である。支持基板３０の表面には、ｎ電極６１およびｐ電極６２に対応したＳｎＡｇなどからなる共晶メタル３１がパターニングされている。尚、支持基板３０上に配線を設けることとしてもよい（図３（ｂ））。
【００２０】
（熱硬化性樹脂層の形成）
支持基板３０の表面に熱硬化性樹脂を供給して樹脂層４０を形成する。樹脂層４０は、例えばポリイミドフィルム（東レ製ＮＣＦ：non-conductive film）を用いて形成することができる。ポリイミドフィルムは、熱硬化性のポリイミド接着剤がカバーフィルム（ＰＥＴ）で挟まれたフィルム状の接着材である。ポリイミド接着剤はカバーフィルムを剥がした後、支持基板３０の表面に貼り付けることにより支持基板３０上に供給することができる。ポリイミド接着剤は硬化温度よりも低い所定範囲内の温度で加熱することによって軟化し（粘度が低くなり）、凹凸を有する基板上に気泡を生じることなくラミネートすることが可能である。ポリイミド接着剤は、例えば約８０℃程度で加熱した支持基板３０上に貼り付けられる。尚、ディスペンス法、スピンコート法などの手法によって、支持基板３０の表面に液状の熱硬化性樹脂を供給することとしてもよい（図３（ｃ））。
【００２１】
（流動抑制部の形成）
支持基板３０上に形成された樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域を熱硬化して、樹脂層４０の表層部に熱硬化層４１を形成する。樹脂層４０は熱硬化層４１において流動性が低減または喪失する。すなわち、熱硬化層４１は樹脂層４０の流動性を低減または喪失させる流動抑制部として機能する。具体的には、樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域に例えば波長２４８ｎｍ、エネルギー密度３００ｍＪ／ｃｍ２のエキシマレーザを照射して樹脂層４０の部分的な熱硬化を行って熱硬化層４１を形成する。エキシマレーザのエネルギー密度を適切に設定することにより樹脂層４０の表層部のみを熱硬化させることが可能である。熱硬化層４１のパターニングは例えばレーザ走査による直接描画によって行うことが可能である。尚、かかる熱硬化処理において、樹脂層４０の表層部を完全に硬化させることを要しない。すなわち、熱硬化層４１は樹脂層４０の流動性を低減または喪失させる機能を有する限りゲル状態であってもよい（図３（ｄ））。
【００２２】
図５は、表面に樹脂層４０が形成された支持基板３０の上面図である。図５において、後の工程において当接される半導体層２０の外縁に対応する部分が破線で示され、熱硬化層４１がハッチングで示されている。すなわち、図５において破線の内側が半導体層２０の接する部分である。熱硬化層４１は、樹脂層４０の半導体層２０と接する部分の周辺領域に形成され且つ半導体層２０の外縁部と接触する（重なる）位置に設けられる。熱硬化層４１は、例えば矩形環状パターンを有するように形成される。また、熱硬化層４１は、ｎ電極６１、ｐ電極６２およびこれらの電極に対応する共晶メタル３１の形成領域の外側に形成される。
【００２３】
（支持基板の分割）
支持基板３０をダイシングなどの方法によってチップ状に個片化する。支持基板３０の１つの個片は、例えば先の工程において個片化されたサファイア基板１０および半導体層２０からなる積層体のサイズよりも一回り大きいサイズを有する。図５において支持基板３０の分割ラインが一点鎖線で示されている。尚、樹脂層４０を構成するポリイミドフィルムは、熱硬化前のシート状態において支持基板３０とともにダイシングすることが可能である（図４（ａ））。
【００２４】
（半導体層と支持基板の接合）
個片化された支持基板３０を８０℃程度で加熱することにより樹脂層４０を軟化または液状化させ、樹脂層４０に流動性を持たせる。このとき不可逆性の熱硬化によって形成された熱硬化層４１は、固体状態を維持する。樹脂層４０の粘度が低い状態において、半導体層２０の個片と支持基板３０の個片とを密着させ、押圧を印加する。半導体層２０上に形成されたｎ電極６１およびｐ電極６２と支持基板３０上に形成された共晶メタル３１とが接触するように位置合せがなされる。半導体層２０の内側部分は、樹脂層４０の粘度の低い部分と接する。一方、半導体層２０の外縁部は先の熱硬化処理によって形成された熱硬化層４１と接する。さらに、半導体層２０の外縁部よりも外側には半導体層２０を囲むように熱硬化層４１が延在している。このように、樹脂層４０の半導体層２０との接触部の周辺領域には流動性を有しない熱硬化層４１が形成されている故、軟化または液状化した樹脂層４０に半導体層２０の個片を押し付けたとしても、半導体層２０の側面およびサファイア基板１０の側面に樹脂材料が這い上がることはない。
【００２５】
半導体層２０と支持基板３０とを密着・加圧した状態において、周囲温度を約２５０℃まで上昇させる。これにより、半導体層２０上に形成されたｎ電極６１およびｐ電極６２と支持基板３０上に形成された共晶メタル３１とが共晶接合を形成するとともに樹脂層４０が硬化する。すなわち、半導体層２０および成長用基板１０からなる積層体は支持基板３０の表面に強固に固定される（図４（ｂ））。尚、半導体層２０と支持基板３０との接合は共晶接合に限らず、Ａｕ−Ａｕ接合などのメタル接合であってもよい。
【００２６】
（成長用基板の除去）
サファイア基板１０を半導体層２０から剥離する。サファイア基板１０の剥離には、レーザリフトオフ法を用いることができる。具体的には、サファイア基板１０の裏面側（半導体層２０の形成面とは反対側）から波長２４８ｎｍ、エネルギー密度８５０ｍＪ／ｃｍ２のエキシマレーザを照射する。これによりサファイア基板１０との界面近傍におけるＧａＮ結晶がＧａとＮ２ガスに分解し、サファイア基板１０が半導体層２０から剥離する。半導体層２０は、支持基板３０上に樹脂層４０を介して強固に固定されているためＮ２ガスの発生に伴う衝撃が緩和され、半導体層２０におけるクラックの発生が防止される。また、流動抑制部４１によって半導体層２０の側面およびサファイア基板１０の側面への樹脂材料の這い上がりが生じなくなったので、レーザ照射後、半導体層２０にダメージを与えることなくサファイア基板１０を容易に除去すること可能となる（図４（ｃ））。尚、レーザリフトオフに使用されるレーザはエキシマレーザに限らずＹＡＧレーザなどの他のレーザであってもよい。以上の各工程を経ることにより、半導体発光装置が完成する。
【実施例２】
【００２７】
以下に、本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。実施例２に係る製造方法は、樹脂層４０の表面に流動抑制部を形成する工程が上記した実施例１の場合と異なる。それ以外の工程は上記した実施例１に係るものと同様であるのでその説明については省略する。
【００２８】
図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施例に係る半導体発光装置の製造方法における流動抑制部の形成工程を示す断面図である。支持基板３０上には樹脂層４０が形成されている。樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域（流動抑制部を形成する領域）に開口部を有する保護テープ７０を樹脂層４０表面に貼り付ける（図６（ａ））。
【００２９】
次に、蒸着法、スパッタ法などによりＡｌやＣｕなどの金属からなるメタル層４１ａを保護テープ７０が貼り付けられた樹脂層４０上に形成する。メタル層４１ａは、保護テープ７０の表面および保護テープ７０の開口部において露出している樹脂層４０の表面に形成される（図６（ｂ））。
【００３０】
次に、保護テープ７０上に堆積しているメタル層４１ａを保護テープ７０とともに除去する（図６（ｃ））。その後、ダイシングなどの方法により支持基板３０をチップ状に個片化する（図６（ｄ））。
【００３１】
樹脂層４０の表面に形成されたメタル層４１ａは、実施例１における熱硬化層４１と同様、樹脂層４０の表層部の流動性を低減または喪失させる流動抑制部として機能することができる。メタル層４１ａは、実施例１に係る熱硬化層４１と同様、樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域に形成され、例えば矩形状パターンを有する（図５参照）。尚、上記の説明では、メタル層で流動抑制部を形成する場合を例示したが、流動抑制部を金属以外の他の固体材料により構成することも可能である。すなわち、流動抑制部は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの既存の方法で成膜することができ、樹脂層４０の硬化温度において固体状態を維持する材料により構成することができる。流動抑制部を構成する他の候補材料としては、例えばＳｉＯ２などが挙げられる。
【００３２】
このように、樹脂層４０上にメタル層４１ａなどにより構成される流動抑制部を形成することにより上記した実施例１の場合と同様、半導体層側面およびサファイア基板側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができ、レーザリフトオフ法などによって半導体層にダメージを与えることなくサファイア基板を容易に除去することが可能となる。
【実施例３】
【００３３】
以下に、本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。実施例３に係る製造方法は、樹脂層４０の表面に流動抑制部を形成する工程が上記した実施例１の場合と異なる。それ以外の工程は、上記した実施例１に係るものと同様であるので、その説明については省略する。
【００３４】
図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３実施例に係る半導体発光装置の製造方法における流動抑制部の形成工程を示す断面図である。支持基板３０上には樹脂層４０が形成されている。樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域（流動抑制部を形成する領域）に開口部を有する保護テープ７０を樹脂層４０表面に貼り付ける（図７（ａ））。
【００３５】
次に、スピンコート法などにより保護テープ７０が貼り付けられた樹脂層４０上にＵＶ硬化性樹脂を塗布してＵＶ硬化性樹脂層４１ｂを形成する。ＵＶ硬化性樹脂層４１ｂは、保護テープ７０の表面および保護テープ７０の開口部において露出している熱硬化性樹脂からなる樹脂層４０の表面に形成される。続いて、支持基板３０の表面にＵＶ光を照射してＵＶ硬化性樹脂層４１ｂを硬化させる。ＵＶ硬化性樹脂層４１ｂは、樹脂層４０とは硬化方式が異なる故、ＵＶ硬化性樹脂層４１ｂのみを硬化させることが可能である（図７（ｂ））。
【００３６】
次に、保護テープ７０上に堆積しているＵＶ硬化樹脂層４１ｂを保護テープ７０とともに除去する（図７（ｃ））。その後、ダイシングなどの方法により支持基板３０をチップ状に個片化する（図７（ｄ））。
【００３７】
樹脂層４０の表面に形成されたＵＶ硬化性樹脂層４１ｂは、実施例１における熱硬化層４１と同様、樹脂層４０の表層部の流動性を低減または喪失させる流動抑制部として機能することができる。ＵＶ硬化性樹脂層４１ｂは、実施例１に係る熱硬化層４１と同様、樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域に形成され、例えば矩形状パターンを有する（図５参照）。このように、樹脂層４０上にＵＶ硬化性樹脂層４１ｂにより構成される流動抑制部を形成することにより上記した実施例１の場合と同様、半導体層側面およびサファイア基板側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができ、レーザリフトオフ法などによって半導体層にダメージを与えることなくサファイア基板を容易に除去することが可能となる。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本発明の各実施例に係る半導体発光装置の製造方法によれば、半導体層２０と支持基板３０との間に熱硬化性樹脂からなる樹脂層４０が介在しているので、半導体層２０は支持基板３０上に強固に固定される。これによりレーザリフトオフ法によって成長用基板を除去する際の半導体層２０へのダメージを緩和することができる。ところで、半導体層と支持基板との間の隙間が小さい場合には、事後的に樹脂材料材を隙間に充填することは一般的に容易ではない。しかしながら、上記した各実施例に示されるように、半導体層２０と支持基板３０の接合の前に支持基板３０上に樹脂層４０を形成しておくことにより、半導体層２０と支持基板３０との間の隙間が比較的小さい場合でも、これらの隙間に樹脂層４０を介在させることが可能となる。すなわち、本発明の各実施例に係る製造方法によれば、半導体層と支持基板との接合部材としてバンプなどの比較的高さのある構造物を有しない場合にも半導体層と支持基板との間に樹脂層を介在させることが可能となる。
【００３９】
また、本発明の各実施例に係る半導体発光装置の製造方法によれば、樹脂層４０の半導体層２０と接する部分の周辺領域に樹脂層４０の流動性を低減または喪失させる流動抑制部が形成されるので、半導体層２０と支持基板３０とを密着させて押圧を印加しても半導体層２０側面およびサファイア基板１０側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができる。従って、半導体層２０にストレスを与えることなくサファイア基板１０を除去することが可能となる。また、流動抑制部を半導体層２０の外縁部と接する（重なる）位置に設けることにより、樹脂材料の這い上がりを確実に防止することができる。
【００４０】
尚、上記各実施例においては、半導体層２０および支持基板３０を個片化した後にこれらを接合することとしたが、半導体層と支持基板とをウエハレベルで接合して、その後チップ状に個片化することとしてもよい。この場合、流動抑制部をウエハ状の支持基板の外縁部に沿って形成することにより、半導体ウエハの側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができる。また、この場合、ウエハ状の支持基板の表面に貼り付けられるポリイミドテープは、ウエハ形状に対応したシート状であってもよいし、チップ状に分割されていてもよい。
【００４１】
また、樹脂層４０の材料として異方性導電接着剤を用いることができる。異方性導電接着剤は、熱硬化性樹脂に導電性を有する微細な金属粒子を混ぜ合わせたものであり、熱および圧力を印加することにより、特定の方向のみに導電経路を形成する樹脂材料である。異方性導電接着剤を用いる場合、半導体層２０と支持基板３０とを電気的に接続するための共晶接合層が不要となり半導体層２０および支持基板３０上には電極パッドのみを設ければよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０ サファイア基板
２０ 半導体層
３０ 支持基板
４０ 樹脂層
４１ 熱硬化層
４１ａ メタル層
４１ｂ ＵＶ硬化性樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光装置に関し、特に半導体層の結晶成長に用いられる成長用基板をレーザリフトオフ法により除去する工程を含む半導体発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の発光素子は、近年の技術の進歩により高効率、高出力化されている。しかし、高出力化に伴って発光素子から発せられる熱量も増加し、これによる信頼性の低下が問題となっている。これを解決するために結晶成長に用いられる比較的熱伝導率の低い成長用基板を除去し、これに代えて比較的熱伝導率の高い部材で半導体層を支持する所謂thin-film構造のＬＥＤが提案されている。Thin-film構造によれば、発光素子の放熱性が改善される他、成長用基板を除去することにより光取り出し効率の向上も期待できる。例えば、ＧａＮ系半導体結晶を含む半導体層から成長用基板を剥離する方法として成長用基板の裏面側からレーザを照射してＧａＮを分解するレーザリフトオフ（ＬＬＯ）法が知られている。
【０００３】
レーザリフトオフ（ＬＬＯ）法によって成長用基板を除去する場合、ＧａＮ結晶の分解に伴ってＮ２ガスが発生し、その衝撃によって半導体層にクラックが発生する場合がある。これを防止するために、半導体層を支持基板と接合する際に、これらの間の空間に樹脂を充填し、半導体層を支持基板上に強固に固着させる方法がある。例えば特許文献１には、支持基板と、該支持基板上にフリップチップ接続された半導体層との間に液状のアンダーフィル材を充填しこれを硬化させた後に、成長用基板をレーザリフトオフ法により除去することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４４９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、従来の半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。半導体層２０がサファイア基板１０上に形成された後、ｐ電極およびｎ電極の形成が行われ、チップ状に個片化される。その後、表面にｐ電極およびｎ電極に対応する電極が形成された支持基板３０と半導体層２０とが共晶接合などの方法で接合される。次に、半導体層２０と支持基板３０との間の空間を充填するように液状の熱硬化性樹脂４０が充填される。その後、熱処理によって熱硬化性樹脂４０が熱硬化される。次に、レーザリフトオフ法によりサファイア基板１０が除去される。
【０００６】
このような製造方法によれば、液状の熱硬化性樹脂４０を充填したときに熱硬化性樹脂４０が半導体層２０の側面およびサファイア基板１０の側面に這い上がり、サファイア基板１０の剥離が困難となる場合がある。かかる状態においてサファイア基板１０を剥離しようとすると半導体層２０にストレスが加わりクラックが生じる場合もある。
【０００７】
熱硬化性樹脂４０は、支持基板３０と半導体層２０の接合前に支持基板３０上に供給される場合もあるが、この場合においても半導体層２０と支持基板３０とを貼り合わせる際の押圧印加によって熱硬化性樹脂４０が半導体膜２０の側面およびサファイア基板１０の側面に這い上がるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、半導体層と支持基板との間に介在する熱硬化性樹脂の半導体層および成長用基板の側面への這い上がりを防止することができる半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、成長用基板上に半導体結晶を成長させて半導体層を形成する工程と、支持基板の表面に熱硬化性樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層を間に挟んで前記半導体層と前記支持基板とを密着させた状態で前記樹脂層を熱硬化させて前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程と、前記樹脂層の熱硬化後に前記成長用基板を除去する工程と、を含む半導体発光装置の製造方法であって、前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程の前に、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表層部に前記樹脂層の流動性を低減または喪失させる流動抑制部を形成する工程を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、支持基板と半導体層とを接合する工程の前に、樹脂層の半導体層と接する部分の周辺領域の表層部に樹脂層の流動性を低減または喪失させる流動抑制部が形成されるので、樹脂層を間に挟んで半導体層と支持基板とを接合したときに半導体層側面および成長用基板側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができる。これにより、半導体膜にダメージを与えることなく支持基板を除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る熱硬化層の形成領域を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｄ）は、本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
【実施例１】
【００１３】
図２乃至図４は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【００１４】
（半導体層の形成）
半導体結晶の成長を行うための成長用基板としてサファイア基板１０を用意する。サファイア基板１０を水素雰囲気中で１０００℃、１０分間加熱してサファイア基板１０のサーマルクリーニングを行う。次にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によりサファイア基板１０上に低温バッファ層２１、下地ＧａＮ層２２、ｎ型ＧａＮ層２３、活性層２４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５、ｐ型ＧａＮ層２６からなる半導体層２０を形成する。具体的には、基板温度を５００℃とし、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）（流量10.4μmol/min）およびＮＨ３（流量3.3LM）を約３分間供給してＧａＮからなる低温バッファ層２１をサファイア基板１０上に形成する。その後、基板温度を１０００℃まで昇温し、約３０秒間保持することで低温バッファ層２１を結晶化させる。続いて、基板温度を１０００℃に保持したままＴＭＧ（流量45μmol/min）およびＮＨ３（流量4.4LM）を約２０分間供給し、厚さ約１μｍの下地ＧａＮ層２２を形成する。次に、基板温度１０００℃にてＴＭＧ（流量45μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントガスとしてＳｉＨ４（流量2.7×10-9mol/min）を約１００分間供給し、厚さ約５μｍのｎ型ＧａＮ層２３を形成する。続いて、ｎ型ＧａＮ層２３の上に活性層２４を形成する。本実施例では、活性層２４としてInGaN/GaNからなる多重量子井戸構造を適用した。すなわち、InGaN/GaNを１周期として５周期の成長を行う。具体的には、基板温度を７００℃とし、ＴＭＧ（流量3.6μmol/min）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）（流量10μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）を約３３秒間供給し、厚さ約２．２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層を形成し、続いてＴＭＧ（流量3.6μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）を約３２０秒間供給して厚さ約１５ｎｍのＧａＮ障壁層を形成する。かかる処理を５周期分繰り返すことにより活性層２４が形成される。次に、基板温度を８７０℃まで昇温し、ＴＭＧ（流量8.1μmol/min）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）（流量7.5μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントとしてＣｐ２Ｍｇ（bis-cyclopentadienyl Mg）（流量2.9×10-7μmol/min）を約５分間供給し、厚さ約４０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５を形成する。続いて、基板温度を保持したまま、ＴＭＧ（流量18μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントとしてＣｐ２Ｍｇ（流量2.9×10-7μmol/min）を約７分間供給し、厚さ約１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層２６を形成する。サファイア基板１０上には、これらの各層によって構成される半導体層２０が形成される（図２（ａ））。
【００１５】
（ｎ型半導体層の露出）
半導体層２０をｐ型ＧａＮ層２６の表面から部分的エッチングして凹部２０ａを形成し、凹部２０ａの底面においてｎ型ＧａＮ層２３を露出させる。具体的には、フォトリソグラフィ技術によってｎ型ＧａＮ層２３を露出させる領域に開口部を有するレジストマスク（図示せず）をｐ型ＧａＮ層２６の表面に形成した後、ウエハを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置に投入する。上記レジストマスクを介して半導体層２０をｐ型ＧａＮ層２６の表面からエッチングして、凹部２０ａを形成して凹部２０ａの底面においてｎ型ＧａＮ層２３を露出させる。その後、レジストマスクを除去する（図２（ｂ））。
【００１６】
（保護膜の形成）
凹部２０ａを形成することにより露出した半導体層２０の側面等を覆う保護膜５０を形成する。具体的には、スパッタ法などにより、ウエハ上に厚さ約３００ｎｍのＳｉＯ２膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術によりＳｉＯ２膜にパターニングを施して保護膜５０を形成する。ｎ型ＧａＮ層２３およびｐ型ＧａＮ層２６の表面には、それぞれｎ電極およびｐ電極を形成するための開口部５０ａおよび５０ｂが形成される。尚、保護膜５０はＳｉＯ２限らずＳｉ３Ｎ４やＴａＮ等の他の絶縁膜により構成されていてもよい。また、保護膜５０を構成する絶縁体を電子ビーム蒸着法やＣＶＤ法にて成膜することも可能である（図２（ｃ））。
【００１７】
（ｎ電極およびｐ電極の形成）
保護膜５０の開口部５０ａにおいて露出しているｎ型ＧａＮ層２３の表面にＴｉおよびＡｌを順次蒸着してｎ電極６１を形成する。その後、保護膜５０の開口部５０ｂにおいて露出しているｐ型ＧａＮ層２６の表面にＰｔ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕを順次蒸着してｐ電極６２を形成する。その後、ｎ電極６１およびｐ電極６２上にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕを順次蒸着して接合層（図示せず）を形成する（図２（ｄ））。
【００１８】
（半導体層の分割）
半導体層２０に半導体発光装置の１区画を画定する素子分割溝を形成する。具体的には、半導体層２０の表面にレジスト材を塗布した後、露光・現像処理を経て素子分割溝に対応した格子状パターンのレジストマスク（図示せず）を形成する。次に、ウエハをＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置に投入し、Ｃｌ２プラズマによるドライエッチングによりレジストマスクの開口部において露出した半導体層２０をエッチングしてサファイア基板１０に達する格子状の素子分割溝を形成する。続いて、素子分割溝に沿って、サファイア基板１０をダイシングしてサファイア基板１０および半導体層２０からなる積層体をチップ状に個片化する（図３（ａ））。
【００１９】
（支持基板の準備）
半導体層２０を支持するための支持基板３０を用意する。支持基板３０は、例えば熱伝導率がサファイア基板１０よりも高く、半導体層２０を支持するのに十分な機械的強度を有する部材が好ましい。支持基板３０として、例えばシリコン基板、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、表面に絶縁層が形成された金属基板などを用いることが可能である。支持基板３０の表面には、ｎ電極６１およびｐ電極６２に対応したＳｎＡｇなどからなる共晶メタル３１がパターニングされている。尚、支持基板３０上に配線を設けることとしてもよい（図３（ｂ））。
【００２０】
（熱硬化性樹脂層の形成）
支持基板３０の表面に熱硬化性樹脂を供給して樹脂層４０を形成する。樹脂層４０は、例えばポリイミドフィルム（東レ製ＮＣＦ：non-conductive film）を用いて形成することができる。ポリイミドフィルムは、熱硬化性のポリイミド接着剤がカバーフィルム（ＰＥＴ）で挟まれたフィルム状の接着材である。ポリイミド接着剤はカバーフィルムを剥がした後、支持基板３０の表面に貼り付けることにより支持基板３０上に供給することができる。ポリイミド接着剤は硬化温度よりも低い所定範囲内の温度で加熱することによって軟化し（粘度が低くなり）、凹凸を有する基板上に気泡を生じることなくラミネートすることが可能である。ポリイミド接着剤は、例えば約８０℃程度で加熱した支持基板３０上に貼り付けられる。尚、ディスペンス法、スピンコート法などの手法によって、支持基板３０の表面に液状の熱硬化性樹脂を供給することとしてもよい（図３（ｃ））。
【００２１】
（流動抑制部の形成）
支持基板３０上に形成された樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域を熱硬化して、樹脂層４０の表層部に熱硬化層４１を形成する。樹脂層４０は熱硬化層４１において流動性が低減または喪失する。すなわち、熱硬化層４１は樹脂層４０の流動性を低減または喪失させる流動抑制部として機能する。具体的には、樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域に例えば波長２４８ｎｍ、エネルギー密度３００ｍＪ／ｃｍ２のエキシマレーザを照射して樹脂層４０の部分的な熱硬化を行って熱硬化層４１を形成する。エキシマレーザのエネルギー密度を適切に設定することにより樹脂層４０の表層部のみを熱硬化させることが可能である。熱硬化層４１のパターニングは例えばレーザ走査による直接描画によって行うことが可能である。尚、かかる熱硬化処理において、樹脂層４０の表層部を完全に硬化させることを要しない。すなわち、熱硬化層４１は樹脂層４０の流動性を低減または喪失させる機能を有する限りゲル状態であってもよい（図３（ｄ））。
【００２２】
図５は、表面に樹脂層４０が形成された支持基板３０の上面図である。図５において、後の工程において当接される半導体層２０の外縁に対応する部分が破線で示され、熱硬化層４１がハッチングで示されている。すなわち、図５において破線の内側が半導体層２０の接する部分である。熱硬化層４１は、樹脂層４０の半導体層２０と接する部分の周辺領域に形成され且つ半導体層２０の外縁部と接触する（重なる）位置に設けられる。熱硬化層４１は、例えば矩形環状パターンを有するように形成される。また、熱硬化層４１は、ｎ電極６１、ｐ電極６２およびこれらの電極に対応する共晶メタル３１の形成領域の外側に形成される。
【００２３】
（支持基板の分割）
支持基板３０をダイシングなどの方法によってチップ状に個片化する。支持基板３０の１つの個片は、例えば先の工程において個片化されたサファイア基板１０および半導体層２０からなる積層体のサイズよりも一回り大きいサイズを有する。図５において支持基板３０の分割ラインが一点鎖線で示されている。尚、樹脂層４０を構成するポリイミドフィルムは、熱硬化前のシート状態において支持基板３０とともにダイシングすることが可能である（図４（ａ））。
【００２４】
（半導体層と支持基板の接合）
個片化された支持基板３０を８０℃程度で加熱することにより樹脂層４０を軟化または液状化させ、樹脂層４０に流動性を持たせる。このとき不可逆性の熱硬化によって形成された熱硬化層４１は、固体状態を維持する。樹脂層４０の粘度が低い状態において、半導体層２０の個片と支持基板３０の個片とを密着させ、押圧を印加する。半導体層２０上に形成されたｎ電極６１およびｐ電極６２と支持基板３０上に形成された共晶メタル３１とが接触するように位置合せがなされる。半導体層２０の内側部分は、樹脂層４０の粘度の低い部分と接する。一方、半導体層２０の外縁部は先の熱硬化処理によって形成された熱硬化層４１と接する。さらに、半導体層２０の外縁部よりも外側には半導体層２０を囲むように熱硬化層４１が延在している。このように、樹脂層４０の半導体層２０との接触部の周辺領域には流動性を有しない熱硬化層４１が形成されている故、軟化または液状化した樹脂層４０に半導体層２０の個片を押し付けたとしても、半導体層２０の側面およびサファイア基板１０の側面に樹脂材料が這い上がることはない。
【００２５】
半導体層２０と支持基板３０とを密着・加圧した状態において、周囲温度を約２５０℃まで上昇させる。これにより、半導体層２０上に形成されたｎ電極６１およびｐ電極６２と支持基板３０上に形成された共晶メタル３１とが共晶接合を形成するとともに樹脂層４０が硬化する。すなわち、半導体層２０および成長用基板１０からなる積層体は支持基板３０の表面に強固に固定される（図４（ｂ））。尚、半導体層２０と支持基板３０との接合は共晶接合に限らず、Ａｕ−Ａｕ接合などのメタル接合であってもよい。
【００２６】
（成長用基板の除去）
サファイア基板１０を半導体層２０から剥離する。サファイア基板１０の剥離には、レーザリフトオフ法を用いることができる。具体的には、サファイア基板１０の裏面側（半導体層２０の形成面とは反対側）から波長２４８ｎｍ、エネルギー密度８５０ｍＪ／ｃｍ２のエキシマレーザを照射する。これによりサファイア基板１０との界面近傍におけるＧａＮ結晶がＧａとＮ２ガスに分解し、サファイア基板１０が半導体層２０から剥離する。半導体層２０は、支持基板３０上に樹脂層４０を介して強固に固定されているためＮ２ガスの発生に伴う衝撃が緩和され、半導体層２０におけるクラックの発生が防止される。また、流動抑制部４１によって半導体層２０の側面およびサファイア基板１０の側面への樹脂材料の這い上がりが生じなくなったので、レーザ照射後、半導体層２０にダメージを与えることなくサファイア基板１０を容易に除去すること可能となる（図４（ｃ））。尚、レーザリフトオフに使用されるレーザはエキシマレーザに限らずＹＡＧレーザなどの他のレーザであってもよい。以上の各工程を経ることにより、半導体発光装置が完成する。
【実施例２】
【００２７】
以下に、本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。実施例２に係る製造方法は、樹脂層４０の表面に流動抑制部を形成する工程が上記した実施例１の場合と異なる。それ以外の工程は上記した実施例１に係るものと同様であるのでその説明については省略する。
【００２８】
図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施例に係る半導体発光装置の製造方法における流動抑制部の形成工程を示す断面図である。支持基板３０上には樹脂層４０が形成されている。樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域（流動抑制部を形成する領域）に開口部を有する保護テープ７０を樹脂層４０表面に貼り付ける（図６（ａ））。
【００２９】
次に、蒸着法、スパッタ法などによりＡｌやＣｕなどの金属からなるメタル層４１ａを保護テープ７０が貼り付けられた樹脂層４０上に形成する。メタル層４１ａは、保護テープ７０の表面および保護テープ７０の開口部において露出している樹脂層４０の表面に形成される（図６（ｂ））。
【００３０】
次に、保護テープ７０上に堆積しているメタル層４１ａを保護テープ７０とともに除去する（図６（ｃ））。その後、ダイシングなどの方法により支持基板３０をチップ状に個片化する（図６（ｄ））。
【００３１】
樹脂層４０の表面に形成されたメタル層４１ａは、実施例１における熱硬化層４１と同様、樹脂層４０の表層部の流動性を低減または喪失させる流動抑制部として機能することができる。メタル層４１ａは、実施例１に係る熱硬化層４１と同様、樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域に形成され、例えば矩形状パターンを有する（図５参照）。尚、上記の説明では、メタル層で流動抑制部を形成する場合を例示したが、流動抑制部を金属以外の他の固体材料により構成することも可能である。すなわち、流動抑制部は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの既存の方法で成膜することができ、樹脂層４０の硬化温度において固体状態を維持する材料により構成することができる。流動抑制部を構成する他の候補材料としては、例えばＳｉＯ２などが挙げられる。
【００３２】
このように、樹脂層４０上にメタル層４１ａなどにより構成される流動抑制部を形成することにより上記した実施例１の場合と同様、半導体層側面およびサファイア基板側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができ、レーザリフトオフ法などによって半導体層にダメージを与えることなくサファイア基板を容易に除去することが可能となる。
【実施例３】
【００３３】
以下に、本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。実施例３に係る製造方法は、樹脂層４０の表面に流動抑制部を形成する工程が上記した実施例１の場合と異なる。それ以外の工程は、上記した実施例１に係るものと同様であるので、その説明については省略する。
【００３４】
図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３実施例に係る半導体発光装置の製造方法における流動抑制部の形成工程を示す断面図である。支持基板３０上には樹脂層４０が形成されている。樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域（流動抑制部を形成する領域）に開口部を有する保護テープ７０を樹脂層４０表面に貼り付ける（図７（ａ））。
【００３５】
次に、スピンコート法などにより保護テープ７０が貼り付けられた樹脂層４０上にＵＶ硬化性樹脂を塗布してＵＶ硬化性樹脂層４１ｂを形成する。ＵＶ硬化性樹脂層４１ｂは、保護テープ７０の表面および保護テープ７０の開口部において露出している熱硬化性樹脂からなる樹脂層４０の表面に形成される。続いて、支持基板３０の表面にＵＶ光を照射してＵＶ硬化性樹脂層４１ｂを硬化させる。ＵＶ硬化性樹脂層４１ｂは、樹脂層４０とは硬化方式が異なる故、ＵＶ硬化性樹脂層４１ｂのみを硬化させることが可能である（図７（ｂ））。
【００３６】
次に、保護テープ７０上に堆積しているＵＶ硬化樹脂層４１ｂを保護テープ７０とともに除去する（図７（ｃ））。その後、ダイシングなどの方法により支持基板３０をチップ状に個片化する（図７（ｄ））。
【００３７】
樹脂層４０の表面に形成されたＵＶ硬化性樹脂層４１ｂは、実施例１における熱硬化層４１と同様、樹脂層４０の表層部の流動性を低減または喪失させる流動抑制部として機能することができる。ＵＶ硬化性樹脂層４１ｂは、実施例１に係る熱硬化層４１と同様、樹脂層４０の半導体層２０が接する部分の周辺領域に形成され、例えば矩形状パターンを有する（図５参照）。このように、樹脂層４０上にＵＶ硬化性樹脂層４１ｂにより構成される流動抑制部を形成することにより上記した実施例１の場合と同様、半導体層側面およびサファイア基板側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができ、レーザリフトオフ法などによって半導体層にダメージを与えることなくサファイア基板を容易に除去することが可能となる。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本発明の各実施例に係る半導体発光装置の製造方法によれば、半導体層２０と支持基板３０との間に熱硬化性樹脂からなる樹脂層４０が介在しているので、半導体層２０は支持基板３０上に強固に固定される。これによりレーザリフトオフ法によって成長用基板を除去する際の半導体層２０へのダメージを緩和することができる。ところで、半導体層と支持基板との間の隙間が小さい場合には、事後的に樹脂材料材を隙間に充填することは一般的に容易ではない。しかしながら、上記した各実施例に示されるように、半導体層２０と支持基板３０の接合の前に支持基板３０上に樹脂層４０を形成しておくことにより、半導体層２０と支持基板３０との間の隙間が比較的小さい場合でも、これらの隙間に樹脂層４０を介在させることが可能となる。すなわち、本発明の各実施例に係る製造方法によれば、半導体層と支持基板との接合部材としてバンプなどの比較的高さのある構造物を有しない場合にも半導体層と支持基板との間に樹脂層を介在させることが可能となる。
【００３９】
また、本発明の各実施例に係る半導体発光装置の製造方法によれば、樹脂層４０の半導体層２０と接する部分の周辺領域に樹脂層４０の流動性を低減または喪失させる流動抑制部が形成されるので、半導体層２０と支持基板３０とを密着させて押圧を印加しても半導体層２０側面およびサファイア基板１０側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができる。従って、半導体層２０にストレスを与えることなくサファイア基板１０を除去することが可能となる。また、流動抑制部を半導体層２０の外縁部と接する（重なる）位置に設けることにより、樹脂材料の這い上がりを確実に防止することができる。
【００４０】
尚、上記各実施例においては、半導体層２０および支持基板３０を個片化した後にこれらを接合することとしたが、半導体層と支持基板とをウエハレベルで接合して、その後チップ状に個片化することとしてもよい。この場合、流動抑制部をウエハ状の支持基板の外縁部に沿って形成することにより、半導体ウエハの側面への樹脂材料の這い上がりを防止することができる。また、この場合、ウエハ状の支持基板の表面に貼り付けられるポリイミドテープは、ウエハ形状に対応したシート状であってもよいし、チップ状に分割されていてもよい。
【００４１】
また、樹脂層４０の材料として異方性導電接着剤を用いることができる。異方性導電接着剤は、熱硬化性樹脂に導電性を有する微細な金属粒子を混ぜ合わせたものであり、熱および圧力を印加することにより、特定の方向のみに導電経路を形成する樹脂材料である。異方性導電接着剤を用いる場合、半導体層２０と支持基板３０とを電気的に接続するための共晶接合層が不要となり半導体層２０および支持基板３０上には電極パッドのみを設ければよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０ サファイア基板
２０ 半導体層
３０ 支持基板
４０ 樹脂層
４１ 熱硬化層
４１ａ メタル層
４１ｂ ＵＶ硬化性樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長用基板上に半導体結晶を成長させて半導体層を形成する工程と、
支持基板の表面に熱硬化性樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層を間に挟んで前記半導体層と前記支持基板とを密着させた状態で前記樹脂層を熱硬化させて前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程と、
前記樹脂層の熱硬化後に前記成長用基板を除去する工程と、を含む半導体発光装置の製造方法であって、
前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程の前に、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表層部に前記樹脂層の流動性を低減または喪失させる流動抑制部を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記流動抑制部は、固体状態またゲル状態を呈していることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記流動抑制部を形成する工程は、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表層部を熱硬化させる処理を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記流動抑制部を形成する工程において、前記樹脂層はレーザ照射によって部分的に熱硬化されることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記流動抑制部を形成する工程は、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表面に前記樹脂層の硬化温度において固体状態を維持する固体材料層を形成する処理を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項６】
前記固体材料層はメタル層であることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記流動抑制部を形成する工程は、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表面に光硬化性樹脂を供給し、前記光硬化性樹脂を硬化させる処理を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項８】
前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程において、前記流動抑制部は前記半導体層の外縁部と接することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項９】
前記半導体層は、III族窒化物系半導体結晶を含み、前記成長用基板はレーザリフトオフ法により除去されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項１】
成長用基板上に半導体結晶を成長させて半導体層を形成する工程と、
支持基板の表面に熱硬化性樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層を間に挟んで前記半導体層と前記支持基板とを密着させた状態で前記樹脂層を熱硬化させて前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程と、
前記樹脂層の熱硬化後に前記成長用基板を除去する工程と、を含む半導体発光装置の製造方法であって、
前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程の前に、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表層部に前記樹脂層の流動性を低減または喪失させる流動抑制部を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記流動抑制部は、固体状態またゲル状態を呈していることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記流動抑制部を形成する工程は、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表層部を熱硬化させる処理を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記流動抑制部を形成する工程において、前記樹脂層はレーザ照射によって部分的に熱硬化されることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記流動抑制部を形成する工程は、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表面に前記樹脂層の硬化温度において固体状態を維持する固体材料層を形成する処理を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項６】
前記固体材料層はメタル層であることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記流動抑制部を形成する工程は、前記樹脂層の前記半導体層と接する部分の周辺領域の表面に光硬化性樹脂を供給し、前記光硬化性樹脂を硬化させる処理を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項８】
前記支持基板と前記半導体層とを接合する工程において、前記流動抑制部は前記半導体層の外縁部と接することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項９】
前記半導体層は、III族窒化物系半導体結晶を含み、前記成長用基板はレーザリフトオフ法により除去されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７７６１１（Ｐ２０１３−７７６１１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５１２６（Ｐ２０１１−２１５１２６）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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