发光元件的制造方法技术

本发明专利技术提供了即使包含发光层部的化合物半导体层极薄、且产生弯曲时，仍能够在不致产生裂痕及缺口的前提下确实地进行与元件基板间的贴合的发光元件的制造方法。该方法是将化合物半导体层５０与元件基板７重叠制得层压体１３０，以于第一加压构件５１的金属主体５１ａ与层压体１３０的第一主表面之间及第二加压构件５２的金属主体５２ａ与层压体１３０的第二主表面之间两方的至少任一方、介设热塑性高分子材料构成的加压缓冲层１５０、１１１的状态，在分别具有金属主体５１ａ、５２ａ的第一加压构件５１与第二加压构件５２之间配置该层压体１３０。然后，以可软化加压缓冲层１５０、１１１的贴合温度来加热层压体１３０，并隔着软化的加压缓冲层１５０、１１１对该层压体１３０加压，藉此在第一加压构件５１与第二加压构件５２之间进行化合物半导体层５０与元件基板７的贴合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
日本专利特开2001-339100号公报日本专利特开2001-68731号公报发光二极体与半导体激光等的发光元件中，为谋求高亮度化，从元件取得光的效率是极重要的因素。以日本专利特开2001-339100号公报为首的各种公报均揭示了将成长用的GaAs基板除去，并将补强用的Si基板(具有导电性)通过反射用Au层贴合于除去面的技术。该Au层由于反射率高且反射率对入射角的依存性小，所以在谋求取得光的效率的提升上极为有利。又，如日本专利特开2001-68731号公报揭示，为了从发光层部的两面获得光，先将GaAs基板剥离，再重新贴上在发光波长区域内透明的GaP等透明元件基板。上述方法中，将包含发光层部及电流扩散层的薄化合物半导体层贴合于半导体或金属构成的元件基板的步骤是必须的。一般而言，发光元件常采用的III-V族化合物半导体具有脆且易产生缺口的特性，当薄化合物半导体层贴合于元件基板时，若其贴合的加压力不均，则该化合物半导体层极容易产生裂痕或缺口，从而直接产成不良品。又，在化合物半导体层，因其与成长用基板的晶格常数不一致或线膨胀系数的不同等会产生弯曲，该弯曲将使上述裂痕及缺口更容易产生。本专利技术的课题是提供，即使包含发光层部的化合物半导体层较薄，且产生弯曲时，仍能在不致产生裂痕及缺口下确实地进行与元件基板间的贴合。
技术实现思路
本专利技术的是在具有发光层部的III-V族化合物半导体构成的化合物半导体层贴合元件基板而制得发光元件的方法，为了完成上述课题，该方法的特征是，将化合物半导体层与元件基板重叠而制得层压体，以于第一加压构件的金属主体与层压体的第一主表面之间及第二加压构件的金属主体与层压体的第二主表面之间两方的至少任一方、介设热塑性高分子材料构成的加压缓冲层的状态，在分别具有金属主体的第一加压构件与第二加压构件之间配置该层压体，以可软化加压缓冲层的贴合温度来加热层压体，并隔着软化的加压缓冲层对该层压体加压，藉此在第一加压构件与第二加压构件之间进行化合物半导体层与元件基板的贴合。为了使薄化合物半导体层确实地贴合于元件基板，必须使化合物半导体层与元件基板重叠并贴合，且以该状态对贴合面施加均一的压力。这时，化合物半导体层发生裂痕或缺口的主要原因可总结为该贴合压力在面内分布的不均一。导致该贴合压力不均一化的主要原因，例如有元件基板及化合物半导体层的厚度不均一、弯曲等。元件基板的厚度不均一，大多是因研削、研磨或外延成长的不均一所造成。若研削、研磨或外延成长有不均一，则基板的主表面彼此无法平行，即一方对另一方呈倾斜，对应于该倾斜方向而产生基板厚度的不均一，即使重叠上化合物半导体层而制成层压体后，仍会持续造成该层压体的厚度不均一。又，关于弯曲的问题，在成长用基板上异质外延成长的化合物半导体层中，基于该成长用基板与外延层的晶格常数不一致及线膨胀系数的不同等容易发生弯曲。不管是何种情形，在层压体的偏厚部或弯曲所造成的突出部上，由于加压构件的加压面会偏靠于此而容易使负荷集中，由此形成化合物半导体层出现裂痕或缺口的直接原因。本专利技术中，至少在任一加压构件的金属主体与层压体之间介设热塑性高分子材料构成的加压缓冲层，并设定可使该热塑性高分子材料软化的贴合温度，在贴合时使加压缓冲层呈软化状态。接着，隔着该软化后的加压缓冲层，于上述贴合温度下，在第一加压构件与第二加压构件间对层压体加压，藉以进行贴合。由于软化后的加压缓冲层显现流动性，所以即使层压体出现厚度不均或弯曲等，利用贴合时的加压，也可按照与层压体(或该层压体与加压构件间所介设的其他构件，例如与化合物半导体层结合的后述的临时支承基板)的接触面变形，其结果是，可对层压体施加在面内方向均一的加压力。因此，即使作为贴合对象的化合物半导体层极薄，仍能极有效地防止或抑制因上述厚度不均或弯曲出现的裂痕及缺口。特别是当形成层压体的化合物半导体层产生弯曲时，通过隔着加压缓冲层来施加均一压力，能够边矫正该弯曲边进行朝向元件基板的贴合。具体而言，设化合物半导体层的主表面外径为d(mm)，设化合物半导体层所产生的弯曲的厚度方向移位为u(μm)，要使化合物半导体层所产生的弯曲处于u/d值在7(μm/mm)以下的范围时，可通过使用加压缓冲层，在抑制裂痕、缺口发生的状态下，边矫正该化合物半导体层的弯曲边将其贴合于元件基板。加压缓冲层例如为形成于(加压构件的)金属主体表面的高分子材料被覆层。通过将加压缓冲层以高分子材料被覆层的形式与加压构件的加压面一体化，当层压体配置于加压构件之间时，可省去准备加压缓冲层的工序，进而谋求贴合步骤的高效率化。另一方面，加压缓冲层也能采用在金属主体与层压体间所插入的可拆装的高分子材料片。若在加热状态下进行反复加压，由于加压缓冲层会逐渐消耗或产生永久变形，故必须在适当的次数下更换。若以上述高分子材料片来构成加压缓冲层，则使用寿命结束时的更换变得非常容易。另一方面，若由高分子材料被覆层来构成，则使用寿命结束时必须以研磨等来除去旧被覆层，再形成新的被覆层。上述高分子材料被覆层或高分子材料片能以含氟树脂来构成。含氟树脂的耐热性佳，于大气中可保持高温安定性，不易与金属等产生反应，且表面的摩擦系数小。因此，树脂不易附着于层压体，也不容易出现摩擦等所造成的破坏层压体的现象，且不易与加压构件的金属主体进行反应而变质。适用于本专利技术的含氟树脂可列举聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、4-氟乙烯-6-氟丙烯共聚物(FEP)、4-氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、4-氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氟乙烯(PVF)、氟乙烯-烃类乙烯醚共聚物、聚氯三氟乙烯(PCTFE)等。另外，也可在化合物半导体层的第一主表面侧，隔着成为加压缓冲层的高分子材料结合层贴合临时支承基板，并在第一加压构件与第二加压构件之间同时对层压体与该临时支承基板进行夹压和加热。依据该方法，除了以高分子材料结合层作为加压缓冲层所带来的效果之外，由于在薄化合物半导体层上贴合了临时支承基板，所以在形成层压体时的化合物半导体层的处理变得更容易。其结果是，因操作失败所致的化合物半导体层的破损机率降低，进而有助于发光元件的制造优良率的提升。当临时支承贴合体所组装的化合物半导体层的整体厚度为极薄的7～30μm时，使用上述临时支承基板的效果特别的显著。发光元件以被覆化合物半导体层的光取得面、即第一主表面的一部分的方式形成光取得面侧电极，在该化合物半导体层的第二主表面上，隔着具有使来自发光层部的光反射至光取得面侧的反射面的金属层贴合元件基板。这时，前述层压体按照元件基板、金属层及化合物半导体层的顺序层压，且为降低该化合物半导体层与该金属层的接触电阻而在金属层与化合物半导体层之间配置贴合侧接合合金化层。由于隔着高反射率的金属层来进行贴合，所以可提升发光元件的取得光的效率。这时，为降低化合物半导体层与金属层的接触电阻，必须在两者间分散配置接合金属层，并通过热处理进行合金化。将此点纳入考虑的本专利技术的，使用临时支承基板来实施以下步骤。即，在成长用基板的第一主表面上进行化合物半导体层的外延成长的化合物半导体层成长步骤；在化合物半导体层的第一主表面侧形成光取得面侧电极的光取得面侧电极形成步骤；在化合物半导体层的第二主表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
发光元件的制造方法，它是在具有发光层部的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体构成的化合物半导体层贴合元件基板而制得发光元件的方法，其特征在于，将前述化合物半导体层与前述元件基板重叠制得层压体，以于第一加压构件的金属主体与前述层压体的第一主表面之间及第二加压构件的金属主体与前述层压体的第二主表面之间两方的至少任一方、介设热塑性高分子材料构成的加压缓冲层的状态，在分别具有金属主体的第一加压构件与第二加压构件之间配置该层压体，以可软化前述加压缓冲层的贴合温度来加热前述层压体，并隔着软化的前述加压缓冲层对该层压体加压，藉此在前述第一加压构件与前述第二加压构件之间进行前述化合物半导体层与前述元件基板的贴合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萩本和德，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]