JP5792375B2 - 窒化ガリウムベースフィルムチップの生産方法および製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光装置の製造技術に関するものである。さらに具体的に説明すると、本発明はレーザー剥離技術を採用してＧａＮベースフィルムチップを製造する方法に関するものである。
サファイア基板は、窒化ガリウムベースＬＥＤエピタキシャル成長の主要基板として、その電気伝導性及び放熱性は全て比較的に悪い。電気伝導性が悪いので、発光装置は横向構造を採用することを必要として、電流塞ぎ及び発熱を招く。悪い熱伝導性は発光装置のパワーを制限する。レーザー剥離技術を採用してサファイア基板を除去してから、発光ダイオードを垂直構造に作って、放熱問題及び出光問題を効果的に解決することができる。低い歩留まりはレーザーでサファイア基板を剥離する技術産業化のボトルネックである。サファイア、窒化ガリウムフィルム及び支持基板、三者の熱膨張係数の差異によって生成した応力のため、サファイア基板を剥離しているところ窒化ガリウムフィルムは破裂し易くなる。普通のやり方は、熱膨張係数がマッチングし且つ電気伝導性及び熱伝導性に優れる支持基板及び対応する接合技術を探す。しかし、接合界面が平らではなく且つとても小さい隙間が存在するので、レーザー剥離過程において、窒化ガリウムフィルム分解気体の高エネルギー衝撃はサファイア剥離が窒化ガリウムフィルムに対する引き止め力を招く、窒化ガリウムフィルムの損傷及び破裂を招く。従来の方法は、サファイア上のエピタキシャル層を直接に電気及び熱伝導基板に接合し、サファイアを剥離してから、デバイス構造に作るが、このように獲得したチップ歩留まりはとても低い。この方法は、レーザー剥離過程における応力作用を解決しなく、大量の窒化ガリウムフィルムチップに亀裂が入りやすくなる。
本発明の第一目的は、ＧａＮベースフィルムチップの製造方法を提供して、レーザーでサファイア基板を剥離する時にエピタキシャルフィルムが破裂する問題を解決することである。
本発明の第二目的は、チップ生産方法を提供して、サファイア基板を剥離する時にエピタキシャルフィルムが破裂する問題を解決することである。
本発明の第三目的は、窒化ガリウムチップの製造方法を提供して、サファイア基板を剥離しているところエピタキシャルフィルムが破裂する問題を解決することである。
前記第一目的を達成するため、本発明に係るＧａＮベースフィルムチップの製造方法は、以下のステップ、すなわちサファイア基板の上にｎ型ＧａＮ層、活性層、Ｐ型ＧａＮ層を順番に成長して半導体多層構造を形成するステップ；サファイア基板に対して肉薄化及び研磨処理を行うステップ；半導体多層構造の上に第一接着剤を塗布して、第一臨時基板と固化するステップ；サファイア基板に対してレーザー剥離を行い、剥離した後の面に第二接着剤を塗布して、第二臨時基板と固化するステップ；第一臨時基板及び第一接着剤を除去するステップ；共晶接合方式を採用して半導体多層構造と永久支持基板を結合するステップ；第二臨時基板及び第二接着剤を除去するステップ；を備える。
好ましくは、前記半導体多層構造の上には導電反射複合金属層が蒸着されており、且つ合金処理を行い、合金温度は４００〜６００℃である。
好ましくは、前記サファイア基板を肉薄化及び研磨処理によって１００〜１５０マイクロメートルにさせる。
好ましくは、前記半導体多層構造に対して周期性ダイシング処理を行って、ユニットデバイスを分離する。
好ましくは、前記第一接着剤は高温エポキシ樹脂改質接着剤であり、その固化した後のショア硬度は８０〜１００Ｄであり、耐温度範囲は−２５〜３００℃であり、曲げ強度は８０〜１２０ＭＰａであり、圧縮強度は２００〜３００ＭＰａである。
好ましくは、前記第一接着剤の厚さは１０〜１００マイクロメートルであり、固化温度は８０〜１６０℃であり、固化時間は３０〜１２０分間である。
好ましくは、前記第二接着剤は改質複素環樹脂であり、その耐温度範囲は−５５〜＋４２０℃であり、引張り強度は６０〜１００ＭＰａであり、曲げ強度は１０５〜２００ＭＰａである。
好ましくは、前記第二接着剤の厚さは５〜３０マイクロメートルであり、固化温度は１２０〜１８０℃であり、固化時間は１０〜６０分間である。
好ましくは、前記第一及び第二臨時基板の材質は、シリコン、サファイア、ガラス又はセラミック材質の中のいかなる一種である。
好ましくは、前記永久支持基板はシリコン基板である。
好ましくは、前記共晶接合方式はＡｕ−Ｓｎ接合であり、温度は２００〜４００℃である。
前記第二目的を達成するため、本発明に係るＧａＮベースフィルムチップの生産方法は、サファイア基板の上にｎ型ＧａＮ層、活性層、Ｐ型ＧａＮ層を成長してエピタキシャル層を形成するステップと、エピタキシャル層をエッチングし、エピタキシャル層に接着剤で第一臨時基板を粘着して固化するステップと、サファイア基板に対してレーザー剥離を行うステップと、剥離した後の表面と第二臨時基板を接合するステップと、第一臨時基板及び接着剤層を腐食してエピタキシャル層を露出するステップと、永久支持基板と接合するステップと、第二臨時基板を腐食するステップと、を備える。
好ましくは、エッチングする前に前記エピタキシャル基板整体を肉薄化して２００〜４００マイクロメートルに達する。
好ましくは、前記エッチング深さは少なくとも１マイクロメートルである。
好ましくは、前記接着剤を塗布する前に先ず前記ｐ型ＧａＮ層に保護層を蒸発し、前記保護層の材料は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２の中の一種又は多種からなり、好ましくはＩＴＯ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、ＳｉＯ２であり、前記保護層の厚さは１００〜１０００ナノメートルである。
好ましくは、前記レーザー剥離方式は、順次走査又は単結晶粒子剥離であり、好ましくは単結晶粒子剥離である。
好ましくは、前記Ｎ型ＧａＮ層と前記第二臨時基板を接合する前に先ず保護層を蒸発することができ、前記保護層の材料は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２の中の一種又は多種からなり、その厚さは１ナノメートル〜１０００ナノメートルである。
好ましくは、前記第二臨時基板との接合は、Ａｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓｎの中の一種又は多種を備え、好ましくはＡｕ−Ｉｎ接合である。
好ましくは、前記第一臨時基板、前記第二臨時基板及び前記永久支持基板は、Ｓｉ、セラミック、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｏ、ＧａＡｓ、石墨材質の中の一種又は多種であり、ウェットエッチング又は機械研磨を採用して前記第一、第二臨時基板を除去する。
好ましくは、前記臨時基板はＳｉであり、ウェットエッチング方式で基板を除去し、エッチング溶液は、硫酸、塩酸、硝酸、フッ化水素酸、酢酸、水酸化カリウム、過酸化水素水、アンモニア水、臭素水、蓚酸、過マンガン酸カリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ素、ヨウ化アンモニウムの中の一種又は多種である。
好ましくは、前記反射材料は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２の中の一種又は多種を備え、好ましくはＡｇ、Ａｌ、ＳｉＯ２であり、反射層の厚さは５０〜４００ナノメートルである。
好ましくは、前記反射材料の上に保護層があり、前記保護層材料はＴｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２の中の一種又は多種を備え、好ましくはＴｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕであり、保護層の厚さは１〜１０００ナノメートルである。
好ましくは、前記永久支持基板との接合方式は、Ａｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓｎの中の一種又は多種を備え、好ましくはＡｕ−Ｓｎ接合方式である。
前記第三目的を達成するため、本発明に係るサファイア剥離に基づくフィルムＧａＮチップの製造方法は、サファイア基板上のエピタキシャル層をエッチングするステップと、エッチングした前記エピタキシャル層上に反射層材料を作製し、且つ合金処理を行うステップと、永久支持基板と接合するステップと、前記永久支持基板の他側で樹脂を採用して第二基板と固化するステップと、前記サファイア基板をレーザー剥離するステップと、剥離してから前記第二基板及び前記樹脂を除去し、前記第二基板はレーザー剥離する前に除去することができるステップと、を備える。
好ましくは、前記エッチングはＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングを採用し、エッチング厚さは少なくとも１マイクロメートルであり、好ましくは５〜７マイクロメートルである。
好ましくは、前記反射層材料は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２の中の一種又は多種を備え、好ましくはＡｇ、Ａｌ、ＳｉＯ２であり、前記反射層材料の厚さは５００〜４０００オングストロームである。
好ましくは、前記反射層材料の外面にさらに保護層があり、前記保護層の材料は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２の中の一種又は多種を備え、好ましくはＩＴＯ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔであり、前記保護層材料の厚さは１０００〜１００００オングストロームである。
好ましくは、前記永久基板との接合はＡｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓｎの中の一種を備え、好ましくはＡｕ−Ｓｎ接合である。
好ましくは、前記樹脂はエポキシタイプ樹脂又はアクリル酸タイプ樹脂であることができ、固化方式は熱固化又はＵＶ固化であり、固化した後の硬度はｓｈｏｒｅ Ｄ１０−９５であり、好ましくはｓｈｏｒｅ Ｄ５０−９０である。
好ましくは、前記レーザー剥離方式は順次走査を採用し、レーザー波長は３５５ｎｍである。
好ましくは、前記レーザー剥離方式は単結晶粒子剥離を採用し、レーザー波長は２４８ｎｍ又は１９２ｎｍである。
好ましくは、前記第二基板は臨時基板であり、前記第二基板及び前記永久支持基板の中の少なくとも一種は、Ｓｉ、セラミック、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｏ、ＧａＡｓ、石墨、ガラス、サファイア、有機材料の中の一種又は多種であり、ウェットエッチング、機械研磨又は順次剥離する方法を採用して臨時基板を除去する。
本発明のさらに最適化方案として、前記臨時基板はＳｉであり、ウェットエッチングを採用して前記臨時基板を除去し、ウェットエッチングのエッチング溶液は、硫酸、塩酸、硝酸、フッ化水素酸、酢酸、水酸化カリウム、過酸化水素水、アンモニア水、臭素水、蓚酸、過マンガン酸カリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ素、ヨウ化アンモニウムの中の一種又は多種である。
上述の第一技術方案は以下の有益効果を有する。すなわち、
本発明は接着剤を採用してエピタキシャル層を何度も移転し、特にレーザー剥離する前にサファイアエピタキシャル層を接着剤で第一臨時基板に粘着し、この接着剤は適当な強度及び硬度を有するので、サファィア基板を剥離しているところ、窒化ガリウム分解エネルギーが均一ではないので招くサファイア整体が窒化ガリウムフィルムに対する引き裂き強度を効果的に下げることができ、従って窒化ガリウムフィルムに対する損傷を下げ、このような製造方法によって獲得したＧａＮベースフィルムチップの歩留まりを大きく高めることができる。
本発明は接着剤を採用してエピタキシャル層を何度も移転し、特にレーザー剥離する前にサファイアエピタキシャル層を接着剤で第一臨時基板に粘着し、この接着剤は適当な強度及び硬度を有するので、サファィア基板を剥離しているところ、窒化ガリウム分解エネルギーが均一ではないので招くサファイア整体が窒化ガリウムフィルムに対する引き裂き強度を効果的に下げることができ、従って窒化ガリウムフィルムに対する損傷を下げ、このような製造方法によって獲得したＧａＮベースフィルムチップの歩留まりを大きく高めることができる。
上述の第二技術方案は以下の有益効果を有する。すなわち、
移転を何度も採用し、第二回の移転過程において接合方式で第二臨時基板を固定するので、第一臨時基板及び対応する接着剤を順調に腐食することができ、この製造方法は便利をもたらし、生産の歩留まりを高める。
移転を何度も採用し、第二回の移転過程において接合方式で第二臨時基板を固定するので、第一臨時基板及び対応する接着剤を順調に腐食することができ、この製造方法は便利をもたらし、生産の歩留まりを高める。
上述の第三技術方案は以下の有益効果を有する。すなわち、
先ず永久支持基板接合を行ってから、永久接合した基板を適切な粘着材料で臨時基板に結合し、粘着材料は一定の硬度及び強度を有するので、後のレーザー剥離過程において、ＧａＮ層に対する引き裂き現象が減少し、ＧａＮフィルムチップの歩留まりを高める。
先ず永久支持基板接合を行ってから、永久接合した基板を適切な粘着材料で臨時基板に結合し、粘着材料は一定の硬度及び強度を有するので、後のレーザー剥離過程において、ＧａＮ層に対する引き裂き現象が減少し、ＧａＮフィルムチップの歩留まりを高める。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明は、以下のステップを備える。図１ａに示されたように、ＭＯＣＶＤによってサファイア基板１００の上にｎ型ＧａＮ層、活性層、ｐ型ＧａＮ層を成長してエピタキシャル層１１０を形成し、エピタキシャル層１１０はＧａＮベースエピタキシャルフィルムであり、多層半導体構造であり、導電反射複合金属層１２０を蒸着する。図１ｂに示されたように、サファイア基板に対して肉薄化及び研磨処理を行う。図１ｃに示されたように、導電反射複合金属層１２０に第一接着剤１３０を塗布してから第一臨時基板１４０と固化する。図１ｄに示されたように、レーザーでサファイア基板を剥離して、サファイア基板１００を脱落させる。図１ｅに示されたように、剥離した後の表面に第二接着剤１５０を塗布してから第二臨時基板１６０と固化する。図１ｆに示されたように、第二臨時基板１６０及び第二接着剤１５０を保護してから、第一臨時基板１４０及び第一接着剤１３０を除去する。図１ｇに示されたように、第一臨時基板及び第一接着剤を除去した後の表面を洗浄してから共晶接合１７０を行って、永久支持基板１８０を形成する。図１ｈに示されたように、第二臨時基板１６０及び第二接着剤１５０を除去する。チップ製作の他のステップを完成する。
＜実施例１＞
＜実施例１＞
ＭＯＣＶＤによってサファイア基板の上にｎ型ＧａＮ層、活性層、ｐ型ＧａＮ層を順番に成長し、電子ビームを採用してＡｇを蒸発蒸着して反射金属膜としてから、Ｃｒ/Ｐｔ/Ａｕ多層金属膜を蒸着し、５００℃で合金処理を行う。サファイア基板に対して肉薄化及び研磨処理を行って、サファイア基板の厚さを１２０マイクロメートルにさせる。サファイア基板をダイシングして、分離されたユニットデバイスを得る。多層金属膜に接着剤を塗布し、接着剤は高温エポキシ樹脂改質接着剤であり、その固化した後のショア硬度は８０〜１００Ｄであり、耐温度範囲は−２５〜３００℃であり、曲げ強度は８０〜１２０ＭＰａであり、圧縮強度は２００〜３００ＭＰａである。接着剤の厚さは２５マイクロメートルであり、第一臨時基板であるシリコン基板を粘着して、１００℃の温度で６０分間固化する。サファイア基板に対してレーザー剥離を行い、２４８ナノ準分子レーザーを採用し、パワーは５００ｍＷであり、剥離した後の表面に他の一種の接着剤を塗布し、この接着剤は改質複素環樹脂（Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｒｅｓｉｎｓ）であり、その耐温度範囲は−５５〜＋４２０℃であり、引張り強度は６０〜１００ＭＰａであり、曲げ強度は１０５〜２００ＭＰａである。第二臨時シリコン基板を粘着して、１５０℃の温度で３０分間固化する。第二臨時シリコン基板を蝋で保護してから、フッ化水素酸と過酸化水素水と硝酸（５：２：２）で第一臨時シリコン基板を腐食し、トルエンを採用して１００℃で高温エポキシ樹脂改質接着剤を腐食する。それからＡｕ−Ｓｎ接合を行って永久支持基板シリコン基板に接合し、温度は３００℃である。永久支持シリコン基板を蝋で保護してから、フッ化水素酸と過酸化水素水と硝酸（５：２：２）で第二臨時シリコン基板を腐食し、硫酸と過酸化水素水で改質複素環樹脂接着剤を腐食する。それから得たｎ型ＧａＮ層表面を洗浄して、Ｎ電極を製造する。
＜実施例２＞
＜実施例２＞
サファイア基板の上にｎ型ＧａＮ層、発光層、ｐ型ＧａＮ層を順番に成長し、電子ビームを採用してＡｇを蒸発蒸着して反射金属膜としてから、Ｃｒ/Ｐｔ/Ａｕ多層金属膜を蒸着し、５００℃で合金処理を行う。サファイア基板に対して肉薄化及び研磨処理を行って、サファイア基板の厚さを１５０マイクロメートルにさせる。サファイア基板をダイシングして、サファイアユニットに接着剤を塗布し、接着剤は高温エポキシ樹脂改質接着剤であり、その厚さは２０マイクロメートルであり、シリコン基板を粘着して、１２０℃の温度で４０分間固化する。サファイア基板に対してレーザー剥離を行い、１９３ナノ準分子レーザーを採用し、パワーは４８０ｍＶであり、剥離した後のサファイアユニットに他の一種の接着剤、改質複素環樹脂を塗布して、１２０℃の温度で６０分間固化する。フッ化水素酸と過酸化水素水と硝酸（５：２：２）でシリコン基板を腐食してから、アセトアミドを採用して１２０℃で高温エポキシ樹脂改質接着剤を腐食するとともに、第二面接着剤を蝋で保護する。それからシリコン基板にＡｕ−Ｉｎ接合を行い、温度は２３０℃であり、Ｐ面のシリコン基板を蝋で保護してから、フッ化水素酸と過酸化水素水と硝酸（５：２：２）でシリコン基板を腐食してから、Ｎ面の改質複素環樹脂を硫酸と過酸化水素水で腐食する。Ｎ面に対して洗浄及び鈍化処理を行って、Ｎ電極を製作する。
＜実施例３＞
＜実施例３＞
ＭＯＣＶＤによってサファイア基板の上に緩衝層、ｎ型ＧａＮ層、発光層、ｐ型ＧａＮ層などを順番に成長し、ＡｇＰｔを蒸着して反射複合層として、５００℃で合金処理を行う。獲得したエピタキシャル基板に蝋を塗布してから、研磨処理を行って、サファイア基板の厚さを４００マイクロメートルにさせる。サファイア基板をダイシングして、サファイアユニットに接着剤を塗布し、接着剤は高温エポキシ樹脂改質接着剤であり、その厚さは６０マイクロメートルであり、接着剤はサファイア基板に粘着され、１２０℃の温度で６０分間固化する。サファイア基板に対してレーザー剥離を行い、２４８ナノ準分子レーザーを採用し、パワーは５５０ｍＶであり、剥離した後のサファイアユニットに他の改質複素環樹脂を塗布してシリコン基板を粘着し、１２０℃の温度で６０分間固化する。アセトアミドを採用して１２０℃で高温エポキシ樹脂改質接着剤を腐食して、サファイア基板を脱落させるとともに、第二面接着剤を蝋で保護する。それからシリコン基板にＡｕ−Ｓｎ接合を行い、温度は３１０℃であり、Ｐ面のシリコン基板を蝋で保護してから、フッ化水素酸と過酸化水素水と硝酸（５：２：２）でＮ面シリコン基板を腐食してから、Ｎ面の改質複素環樹脂を硫酸と過酸化水素水で腐食する。Ｎ面に対して洗浄及び鈍化処理を行って、Ｎ電極を製作する。
＜実施例４＞
＜実施例４＞
ＭＯＣＶＤによってサファイア基板上に緩衝層、ｎ型ＧａＮ層、発光層、ｐ型ＧａＮ層を順番に成長し、Ａｇを蒸着して反射複合層として、５００℃で合金処理を行う。獲得したエピタキシャル基板に蝋を塗布してから、研磨処理を行って、サファイア基板の厚さを４００マイクロメートルにさせる。サファイア基板をダイシングして、サファイアユニットに接着剤を塗布し、接着剤は高温エポキシ樹脂改質接着剤であり、その厚さは４０マイクロメートルであり、接着剤にシリコン基板を粘着して、１１０℃の温度で７０分間固化する。サファイア基板に対してレーザー剥離を行い、１９３ナノ準分子レーザーを採用し、パワーは５００ｍＶであり、剥離した後のサファイアユニットに他の一種の接着剤、改質複素環樹脂を塗布してサファイア基板に粘着し、１５０℃の温度で３０分間固化する。先ずフッ化水素酸と過酸化水素水と硝酸（５：２：２）でシリコン基板を腐食し、アセトアミドを採用して１００℃で高温エポキシ樹脂改質接着剤を腐食する。洗浄してからシリコン基板にＡｕ−Ｓｎ接合を行い、温度は３１０℃であり、それからＮ面の改質複素環樹脂をアセトアミドで１２０℃で腐食して、サファイア基板は脱落させる。Ｎ面に対して洗浄及び鈍化処理を行って、Ｎ電極を製作する。
図１１ａ〜図１１ｋは、本発明の方法でＧａＮベースフィルムチップを製造する過程を示す図である。
図１１ａに示されたように、先ずＭＯＣＶＤ設備を使用してサファイア基板１１−１００の上にｎ−ＧａＮ層、活性層、ｐ−ＧａＮ層を成長してエピタキシャル層１１−１１０を形成する。図１１ｂに示されたように、エピタキシャル成長によって得たエピタキシャル基板に対して機械研磨肉薄化処理を行って、３８０マイクロメートルに肉薄化する。図１１ｃに示されたように、ＩＣＰ又は他の方法を採用してエピタキシャル層をエッチングし、エピタキシャル層を貫通するようにエッチングしてもよく、エピタキシャル層を貫通しないようにエッチングしてもよく、エッチング深さは５．５マイクロメートルである。図１１ｄに示されたように、ｐ型ＧａＮ層の上に保護層１１−１２０を蒸発し、保護層はＴｉ層及びＡｌ層からなり、厚さは別々に３０００オングストローム及び３０００オングストロームであり、注意しなければならないことは、この保護層は必ず必要とするものではない。図１１ｅに示されたように、保護層の上方に接着剤を塗布し、接着剤はエポキシ樹脂１１−１３０であり、このエポキシ樹脂は改質エポキシ樹脂であり、１５０℃以上に耐温し、且つ第一臨時基板１１−１４０を粘着し、この基板はシリコン基板であり、セラミック、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｏ、ＧａＡｓ、石墨などであってもよく、８０℃で第一臨時基板及び接着剤を３０分間固化する。図１１ｆに示されたように、サファイア基板をレーザーで剥離して、エピタキシャル層１１−１１０のｎ型ＧａＮ層を露出する。図１１ｇに示されたように、電子ビーム蒸発方式でｎ型ＧａＮ層の上にＴｉＡｕ層を蒸発して保護層１１−１５０として、この保護層は５０００オングストロームのＴｉ層と５０００オングストロームのＡｕ層を備え、それから２５０℃でＡｕ−Ｉｎ接合１１−１６０を採用して第二臨時シリコン基板１１−１７０と接合する。図１１ｈに示されたように、表面に一層の蝋を塗布するなどの方法で第二臨時シリコン基板を保護してから、硝酸、フッ化水素酸及び硫酸を順次に採用して第一臨時シリコン基板１１−１４０、エポキシ樹脂１１−１３０及び保護層１１−１２０を腐食して、エピタキシャル層１１−１１０のｐ型ＧａＮ層を露出する。図１１ｉに示されたように、ｐ型ＧａＮ層の上に１０００オングストロームのＡｇ層を蒸発して反射材料１１−１８０として、４２０℃で１０分間合金し、注意しなければならないことは、この反射材料は最初にエピタキシャル材料を成長してから蒸発してもよい。電子ビーム蒸発方式でＰｔ層１１−１９０を蒸発し、その厚さは１０００オングストロームであり、それからＡｕ−Ａｕ接合１１−２００を採用して永久支持シリコン基板１１−２１０と接合し、温度は３５０度である。図１１ｊに示されたように、永久支持シリコン基板に対して保護してから、硝酸、フッ化水素酸及びヨウ化アンモニウム溶液を順次に採用してシリコン基板及びＡｕＩｎ層を腐食して、改めてｎ型ＧａＮ層を得る。図１１ｋに示されたように、ＫＯＨ溶液の中でｎ型ＧａＮ層を粗くしてから、電子ビーム蒸発方式でＡｌ電極を形成して、チップの製造過程を完成してチップを得る。
図２１ａ〜図２１ｈは、本発明の方法でＧａＮベースフィルムチップを製造する過程を示す図である。
図２１ａに示されたように、先ずＭＯＣＶＤ設備を使用してサファイア基板１００の上にｎ型ＧａＮ層、活性層、ｐ型ＧａＮ層を成長してエピタキシャル層２１−１１０を形成する。図２１ｂに示されたように、エピタキシャル層をエッチングし、エッチング深さは５．５マイクロメートルであり、エピタキシャル層をエッチングして開ける。図２１ｃに示されたように、電子ビームで複合反射層材料２１−１２０を蒸発し、別々にＮｉ層及びＡｇ層を蒸発し、その厚さは別々に２０オングストローム及び１０００オングストロームであり、４２０℃で１０分間合金し、さらに電子ビームでＰｔ層及びＡｕ層を蒸発し、その厚さは別々に５０００オングストローム及び５０００オングストロームである。図２１ｄに示されたように、シリコン基板（永久支持基板）２１−１４０と複合反射材料に対してＡｕ−Ｓｎ接合２１−１３０を行い、温度は３６０℃である。図２１ｅに示されたように、シリコン基板の他の面に接着剤２１−１５０を塗布して、臨時シリコン基板（即ち第二基板である）２１−１６０と固化する。図２１ｆに示されたように、レーザー剥離を行って、サファイア基板２１−１００を剥離し、注意しなければならないことは、レーザー剥離する前に第二基板を先ず除去することができる。図２１ｇに示されたように、剥離してから硝酸、硫酸、過酸化水素水及びフッ化水素酸で臨時シリコン基板及び接着剤を腐食する。図２１ｈに示されたように、常規技術でエピタキシャル層の表面を粗くしてから、電子ビーム蒸発してアルミニウム電極を製造して、チップを得る。
Claims (14)
- ａ．サファイア基板上にｎ型ＧａＮ層、活性層、Ｐ型ＧａＮ層を順番に成長して半導体多層構造を形成するステップと、
ｂ．前記サファイア基板に対して肉薄化及び研磨処理を行うステップと、
ｃ．前記半導体多層構造の上に第一接着剤を塗布して、第一臨時基板と固化するステップと、
ｄ．前記サファイア基板に対してレーザー剥離を行い、剥離した後の面に第二接着剤を塗布して、第二臨時基板と固化するステップと、
ｅ．前記第一臨時基板及び前記第一接着剤を除去するステップと、
ｆ．共晶接合方式を採用して半導体多層構造と永久支持基板を結合するステップと、
ｇ．前記第二臨時基板及び前記第二接着剤を除去するステップと、
を備え、
前記第一接着剤は高温エポキシ樹脂接着剤であり、その固化した後のショア硬度は８０〜１００Ｄであり、耐温度範囲は−２５〜３００℃であり、曲げ強度は８０〜１２０ＭＰａであり、圧縮強度は２００〜３００ＭＰａであり、
前記第二接着剤は複素環樹脂であり、その耐温度範囲は−５５〜＋４２０℃であり、引張り強度は６０〜１００ＭＰａであり、曲げ強度は１０５〜２００ＭＰａであり、
前記共晶接合方式はＡｕ−Ｓｎ接合であり、温度は２００〜４００℃である、
ことを特徴とするＧａＮベースフィルムチップの製造方法。 - 前記半導体多層構造の上には導電反射複合金属層が蒸着されており、且つ合金処理を行い、合金温度は４００〜６００℃であることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記第一接着剤の厚さは１０〜１００マイクロメートルであり、固化温度は８０〜１６０℃であり、固化時間は３０〜１２０分間であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記第二接着剤の厚さは５〜３０マイクロメートルであり、固化温度は１２０〜１８０℃であり、固化時間は１０〜６０分間であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- サファイア基板上のエピタキシャル層をエッチングするステップと、
エッチングした前記エピタキシャル層上に反射層材料を作製し、且つ合金処理を行うステップと、
永久支持基板と接合するステップと、
前記永久支持基板の他側で樹脂を採用して第二基板と固化するステップと、
前記サファイア基板をレーザー剥離するステップと、
剥離してから前記第二基板及び前記樹脂を除去するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。 - 前記エッチングはＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングを採用し、エッチング厚さは少なくとも１マイクロメートルであることを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記反射層材料は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２の中の一種又は多種を備え、前記反射層材料の厚さは５００〜４０００オングストロームであることを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記反射層材料の外面にさらに保護層があり、前記保護層の材料は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｇ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２の中の一種又は多種を備え、前記保護層材料の厚さは１０００〜１００００オングストロームであることを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記接合はＡｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｓｎ又はＩｎ−Ｓｎの中の一種を採用することを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記樹脂はエポキシタイプ樹脂又はアクリル酸タイプ樹脂であることができ、固化方式は熱固化又はＵＶ固化であり、固化した後の硬度はｓｈｏｒｅ Ｄ１０−９５であることを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記樹脂はエポキシタイプ樹脂又はアクリル酸タイプ樹脂であることができ、固化方式は熱固化又はＵＶ固化であり、固化した後の硬度はｓｈｏｒｅ Ｄ５０−９０であることを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記剥離は順次走査を採用し、レーザー波長は３５５ｎｍであることを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記剥離は単結晶粒子剥離を採用し、レーザー波長は２４８ｎｍ又は１９２ｎｍであることを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
- 前記第二基板は、Ｓｉ、セラミック、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｏ、ＧａＡｓ、石墨、ガラス、サファイア、有機材料などの中の一種又は多種を採用し、ウェットエッチング、機械研磨又は順次剥離する方法を採用して前記第二基板を除去することを特徴とする請求項５に記載のＧａＮベースフィルムチップの製造方法。
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