[发明专利]第III族氮化物半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及第III族氮化物半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体器件的实例包括各种器件，其包括场效应晶体管(FET)和发光二极管(LED)等。对于那些半导体器件，例如，使用由第III族和第V族元素的化合物制成的第III-V族半导体。

使用作为第III族元素的Al、Ga或In等并且使用作为第V族元素的N的第III族氮化物半导体具有高熔点和高的氮解离压力，其难以进行块状单晶生长。进一步，具有大直径的导电性单晶基板是不能以低成本获得的。因此，这样的半导体通常形成在蓝宝石基板上。

然而，因为蓝宝石基板是绝缘性的，电流不流动。因此，近年来，已经研究了其中第III族氮化物半导体层通过支持体来支持的垂直结构LED芯片等的制造方法，在所述方法中包括发光层的第III族氮化物半导体层形成在例如蓝宝石基板等的生长用基板上，并且在所述支持体单独地贴合至所述第III族氮化物半导体层之后，将所述蓝宝石基板分离(剥离)。

图10(A)和10(B)中示出的结构已知为通过该方法制造的这样的LED芯片的一方面。在图10(A)和10(B)中的第III族氮化物半导体LED芯片200中，依次具有n型第III族氮化物半导体层(n层)201、发光层202和p型第III族氮化物半导体层(p层)203的半导体结构部204具有由底座基板(submount substrate)210支持的结构。在贯通p层203和发光层202的凹部的底部设置了n侧接触层205在n层201上，同时设置了p侧接触层206在p层203上。将用于n侧接触层205和p侧接触层206之间绝缘的绝缘层207设置在两者之间。将电连接至n侧接触层的Au凸块208A和电连接至p侧接触层的Au凸块208B二者从半导体结构部204的相同侧延伸。底座基板210设置有n层用配线210A和p层用配线210B。Au凸块208A和n层用配线210A接合，同时Au凸块208B和p层用配线210B接合。将Au凸块208A和208B之间的空间使用由环氧树脂制成的底充胶209来填充。支持体210的背面设置有电连接至n层用配线210A和p层用配线210B的焊料211。将LED芯片200通过焊料211安装在封装基板或印刷线路板(未示出)等上。

将这样的LED芯片200例如通过下述剥离法来制造。首先，n层201、发光层202和p层203在例如蓝宝石基板等的生长用基板(未示出)上外延生长。之后，使用已知的成膜法例如刻蚀、气相沉积、镀覆或图案化，形成了n侧接触层205、p侧接触层206、绝缘层207、和Au凸块208A、208B。然后将生长用基板与支持基板210对齐并且按压至支持基板210，以致Au凸块208A和n层用配线210A接合，并且Au凸块208B和p层用配线210B接合。接着，注入底充胶209，并且最后将生长用基板剥离从而获得LED芯片200。

这样的制造方法公开于JP 2010-533374A(PTL1)和JP 2006-128710A(PTL 2)中。PTL 1还记载了在将Au凸块208A和208B接合至支持基板210之前，形成了底充胶209。

引用列表

专利文献

PTL 1：JP 2010-533374A

PTL 2：JP 2006-128710A

发明内容

发明要解决的问题

然而，在如上所述的制造方法中，难以控制Au凸块相对于支持基板的配线的相对位置，并且难以控制Au凸块对支持基板的按压力，以致难以完美地将Au凸块与支持基板的配线对齐。进一步，一旦Au凸块与支持基板接触，如果Au凸块与支持基板的配线错位，再加工是不可能的。本发明的发明人关注由于那些难题导致的问题，充分的产率不可能通过以上制造方法获得。进一步，他们关注：如上所述的LED芯片在Au凸块之间使用大量的底充胶，这导致阻碍LED芯片的散热性，这是因为与Au凸块相比该底充胶具有明显较低的散热性能。

因此，本发明人开始认识到：在通过化学剥离法制造其中在半导体结构部的相同侧上确保对n层的电流通路和对p层的电流通路的第III族氮化物半导体器件时，重要的是解决以上问题以用于第III族氮化物半导体器件的大量生产和性能改善。

鉴于以上问题，因此本发明的目的是提供具有较高散热性的第III族氮化物半导体器件；和第III族氮化物半导体器件的制造方法，其可以以较高产率制造这样的第III族氮化物半导体器件。

用于解决问题的方案