(57)【要約】【課題】手間をかけることなく、エレクトロマイグレーションに関する評価が好適に実施されるＬＥＤの信頼性評価方法、を提供する。【解決手段】絶縁性基板上のメイン領域に、ｐ型電極およびｎ型電極とｐ側枝電極およびｎ側枝電極とを形成するステップと、ＴＥＧ領域に、ｐ側枝電極およびｎ側枝電極と同材料から形成されるパッド部４１、パッド部４２および配線部４６を形成するステップと、メイン領域からＬＥＤチップを得るとともに、ＴＥＧ領域から評価用チップ５１を得るステップと、評価用チップ５１を用いて、ＬＥＤのエレクトロマイグレーションに対する評価を実施するステップとを備える。その評価を実施するステップは、エレクトロマイグレーション評価装置によって、パッド部４１、パッド部４２および配線部４６に通電するとともに、評価用チップ５１の高温下における特性の変化を定期的に自動測定するステップを含む。【選択図】図３
2013135034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体層が形成された絶縁性基板上の第１領域に、第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくともいずれか一方から線状に延びる枝電極とを形成するステップと、
前記絶縁性基板上の第２領域に、前記枝電極と同じ材料から形成される配線パターンを形成するステップと、
前記絶縁性基板を切断することにより、前記第１領域からＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップを得るとともに、前記第２領域から評価用チップを得るステップと、
前記第２領域から得られた前記評価用チップを用いて、ＬＥＤのエレクトロマイグレーションに対する評価を実施するステップとを備え、
前記ＬＥＤのエレクトロマイグレーションに対する評価を実施するステップは、
前記評価用チップをエレクトロマイグレーション評価装置に搭載するステップと、
前記エレクトロマイグレーション評価装置によって、所定の高温下で前記配線パターンに通電するとともに、前記評価用チップの高温下における特性の変化を定期的に自動測定するステップとを含む、ＬＥＤの信頼性評価方法。
【請求項２】
前記エレクトロマイグレーション評価装置は、セラミックから形成されたステージを有し、
前記評価用チップをエレクトロマイグレーション評価装置に搭載するステップにおいて、前記評価用チップを前記ステージに載置する、請求項１に記載のＬＥＤの信頼性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）の信頼性評価方法に関し、より特定的には、導電性薄膜上に電流供給用の配線が設けられるＬＥＤの、エレクトロマイグレーション（Electro Migration）に対する評価を実施するための信頼性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を種々の照明用途に展開するには、赤・緑・青の光の３原色を発光させる技術が不可欠である。ＬＥＤは、青色ＬＥＤの完成が遅れていたために各種の用途に展開できていなかった。しかしながら、窒化物系の青色ＬＥＤが開発されると、ＬＥＤを用いた製品は、信号だけに留まることなく、液晶モニタのバックライトや、液晶テレビのバックライト、家庭用の照明など、各種用途に展開されている。
【０００３】
さらに、近年においてはＬＥＤバックライトを搭載した液晶テレビの価格が下落してきており、このような液晶テレビが急速に普及し始めている。また、ＬＥＤを用いた照明は、従来の照明と比較して、低消費電力や省スペースの実現、水銀フリーのために環境に対して低負荷などのメリットがある。このため、ＬＥＤを用いた照明が低価格で発売され、一気に普及が進んでいる。
【０００４】
ところで、照明および液晶テレビのバックライトには、白色光が用いられる。白色光は、一般的に、青色ＬＥＤとＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）黄色蛍光体との組合せ、または青色ＬＥＤと緑色蛍光体と赤色蛍光体との組合せによって実現される。すなわち、白色光を実現する場合は、いずれの組合せであっても青色ＬＥＤが必要となる。このため、高輝度の青色ＬＥＤを、安価に、かつ大量に製造する方法が必要とされている。
【０００５】
一般的には、青色、青緑色などの短波長ＬＥＤやレーザダイオード（ＬＤ：laser diode）の発光層には、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および窒化インジウム（ＩｎＮ）、もしくはこれらの混晶などの、Ｖ族元素として窒素を含有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が用いられる。
【０００６】
このような構造を備えるＬＥＤの一例として、特開２００７−１１６１５８号公報には、同一の単位面積のＬＥＤチップサイズ内で低い駆動電圧を具現することを目的とした窒化物系半導体発光素子が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された窒化物系半導体発光素子においては、ｎ型窒化物半導体層上にｎ型電極が形成され、ｐ型窒化物半導体層上に透明電極を介してｐ型電極が形成されている。電流拡散特性を向上させることを目的に、ｎ型電極は１個のｎ型枝電極を有し、ｐ型電極は２個のｐ型枝電極を有する。
【０００７】
また、特開２００３−１５２０３９号公報には、ＥＭ（ＥＭ：Electro Migration）評価用の配線パターン形状を工夫することにより適切なＥＭ評価を行なうことを目的とした配線パターンが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたＥＭ評価用の配線パターンは、実デバイスとしてのＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）が形成されるチップ領域とは異なる特定の領域、ＴＥＧ（Test Element Group）領域に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１１６１５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献１に開示されるようにＬＥＤの導電性薄膜上に枝電極のような電流供給用の配線が設けられる場合、エレクトロマイグレーション（ＥＭ：Electro Migration）による配線寿命のテスト（ＥＭ評価）を実施する必要がある。エレクトロマイグレーションとは、導体を流れる電子と金属イオンとの運動量交換により、金属原子が移動する現象を意味する。この金属原子の移動が進行すると、空孔（ボイド）が発生し、配線が断線に至る。
【００１０】
一方、ＬＥＤの信頼性を評価する方法として、完成品である個々のＬＥＤチップの電極（ｎ型電極、ｐ型電極）にワイヤボンディングを施し、ワイヤ配線を通じて通電することにより、ＬＥＤの光出力（Ｐｏ）や動作電圧（ＶＦ）などの変動を評価する方法がある。しかしながら、このような信頼性評価方法を利用してＥＭ評価を実施しようとすると、測定される各種の特性変動が、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）によるエピタキシャル成長によって形成された化合物半導体層に起因するものなのか、もしくは枝電極に起因するものなのか区別がつかないという問題がある。
【００１１】
さらに、ＬＥＤの動作電圧を下げるために枝電極を使用する場合、発光面積をかせぐためには可能な限り枝電極の幅を小さくする必要がある。枝電極におけるエレクトロマイグレーションの発生を考慮すると、印加電流や電極構造にもよるが、電極幅の狭小化には自ずと限界がある。しかしながら、上記の信頼性評価方法では最小の電極幅を見極めることができないという問題もある。
【００１２】
また、近年、ＬＥＤチップの光出力向上の取り組みとして、反射率の高い電極材料や構造を検討し、採用する動きがある。そうした電極材料や構造の採用に信頼性上の問題がないかを判断する試験項目の一つとして、エレクトロマイグレーション評価手法が採用されている。エレクトロマイグレーション評価手法は、高温下で電極に通電して、抵抗変動がないか、カーケンダル効果等の電極材料の劣化がないかなどを見極める手法として用いられる。
【００１３】
このような評価手法のため設計された枝電極のエレクトロマイグレーション信頼性試験として、たとえば、基板上の、ＬＥＤチップが取り出される領域とは異なる特定のＴＥＧ（Test Element Group）領域に枝電極の配線パターン評価用のチップを形成し、その評価用チップをＴＯ−１８ステムなどにマウントして配線抵抗の変動を評価する方法が考えられる。しかしながら、この場合、経過時間毎にＴＯ−１８ステムを試験装置から取り出し、マニュアル測定器によって配線抵抗を測定する必要があるため、人が介在して手間と時間とを要する。また、配線パターンに対する通電が高温下で実施されるのに対して、配線抵抗の測定は、ＴＯ−１８ステムを一旦試験装置から取り外して常温下で実施されるため、正確な配線抵抗の変動が評価できないという問題がある。
【００１４】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、手間をかけることなく、エレクトロマイグレーションに関する評価が好適に実施されるＬＥＤの信頼性評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に従ったＬＥＤの信頼性評価方法は、化合物半導体層が形成された絶縁性基板上の第１領域に、第１電極および第２電極と、第１電極および第２電極の少なくともいずれか一方から線状に延びる枝電極とを形成するステップと、絶縁性基板上の第２領域に、枝電極と同じ材料から形成される配線パターンを形成するステップと、絶縁性基板を切断することにより、第１領域からＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップを得るとともに、第２領域から評価用チップを得るステップと、第２領域から得られた評価用チップを用いて、ＬＥＤのエレクトロマイグレーションに対する評価を実施するステップとを備える。ＬＥＤのエレクトロマイグレーションに対する評価を実施するステップは、評価用チップをエレクトロマイグレーション評価装置に搭載するステップと、エレクトロマイグレーション評価装置によって、所定の高温下で配線パターンに通電するとともに、評価用チップの高温下における特性の変化を定期的に自動測定するステップとを含む。
【００１６】
このように構成されたＬＥＤの信頼性評価方法によれば、絶縁性基板上にＬＥＤチップを得るための第１領域とは別の第２領域を設け、この第２領域から配線パターンが形成された評価用チップを得る。配線パターンへの通電時、化合物半導体層よりも優先的に低抵抗の配線パターンに電流が流れるため、配線パターンと同材料の枝電極を対象としたエレクトロマイグレーションの評価を実施できる。
【００１７】
この際、エレクトロマイグレーション評価装置によって、評価用チップの高温下における特性の変化を定期的に自動測定するため、人を介在させることなくエレクトロマイグレーションの評価を実施できる。また、エレクトロマイグレーション評価装置によって、配線パターンへの通電と評価用チップの特性変化の測定とを共通の温度環境下で実施するため、エレクトロマイグレーションの評価を高精度に行なうことができる。したがって、本発明によれば、手間をかけることなく、ＬＥＤのエレクトロマイグレーションに関する評価を好適に実施することができる。
【００１８】
また好ましくは、エレクトロマイグレーション評価装置は、セラミックから形成されたステージを有する。評価用チップをエレクトロマイグレーション評価装置に搭載するステップにおいて、評価用チップをそのステージに載置する。
【００１９】
このように構成されたＬＥＤの信頼性評価方法によれば、ステージの放熱性が高まるため、エレクトロマイグレーションに関する評価を、より高温の温度条件下で実施したり、より長時間に渡って実施したりできる。
【発明の効果】
【００２０】
以上に説明したように、この発明に従えば、手間をかけることなく、エレクトロマイグレーションに関する評価が好適に実施されるＬＥＤの信頼性評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法に用いられるＬＥＤウェハを示す斜視図である。
【図２】図１中のＬＥＤウェハから得られるＬＥＤチップを示す平面図である。
【図３】図１中のＬＥＤウェハから得られる評価用チップを示す平面図である。
【図４】図２中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったＬＥＤチップを示す断面図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ線上に沿った評価用チップを示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法のステップの流れを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法に用いられるエレクトロマイグレーション評価装置を示す平面図である。
【図８】比較のための通電試験の様子を示す斜視図である。
【図９】本実施例において用いた評価用チップを示す断面図である。
【図１０】配線抵抗と自己発熱温度との関係を示すグラフである。
【図１１】配線抵抗と自己発熱温度とを示す表である。
【図１２】通電試験の結果から活性化エネルギを算出する経過を示すグラフである。
【図１３】本実施例において算出された各種評価チップの寿命を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。図中に示す長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は、形状の明瞭化および簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を表わすものではない。
【００２３】
図１は、この発明の実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法に用いられるＬＥＤウェハを示す斜視図である。図２は、図１中のＬＥＤウェハから得られるＬＥＤチップを示す平面図である。図３は、図１中のＬＥＤウェハから得られる評価用チップを示す平面図である。
【００２４】
図１から図３を参照して、本実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法においては、ＬＥＤウェハ１０から複数のＬＥＤチップ２１を得るとともに、エレクトロマイグレーションに関するＬＥＤチップ２１の評価を実施するための評価用チップ５１を得る。まず、ＬＥＤチップ２１および評価用チップ５１の各チップの構造について説明する。
【００２５】
図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったＬＥＤチップを示す断面図である。図２および図４を参照して、ＬＥＤチップ２１は、ダブルヘテロ接合型の青色ＬＥＤのチップである。
【００２６】
ＬＥＤチップ２１は、絶縁性基板２２と、下部クラッド層２３、発光（活性）層２４、上部クラッド層２５およびコンタクト層２６を有する。絶縁性基板２２の主表面２２ａ上に、下部クラッド層２３、発光層２４、上部クラッド層２５およびコンタクト層２６が挙げた順に積層されている。絶縁性基板２２は、サファイアから形成されている。下部クラッド層２３は、Ｓｉが添加されたｎ型のＧａＮ層から形成されている。発光層２４は、ＩｎＧａＮ層から形成されている。上部クラッド層２５は、Ｍｇが添加されたｐ型のＡｌＧａＮから形成されている。下部クラッド層２３、発光層２４および上部クラッド層２５によって、化合物半導体層２８が構成されている。
【００２７】
ＬＥＤチップ２１は、導電性薄膜２７、ｐ型電極３１およびｎ型電極３６をさらに有する。導電性薄膜２７は、コンタクト層２６上に形成されている。導電性薄膜２７上には、ｐ型電極３１が形成されている。ＬＥＤチップ２１には、下部クラッド層２３の表面を部分的に露出させるように導電性薄膜２７と下部クラッド層２３との間に段差が設けられている。露出された下部クラッド層２３の表面上には、ｎ型電極３６が形成されている。
【００２８】
ＬＥＤチップ２１を平面視した場合に、ｐ型電極３１とｎ型電極３６とは、互いに距離を隔てて配置されている。ｐ型電極３１とｎ型電極３６とは、絶縁性基板２２の主表面２２ａに平行な平面であって、互いに異なる平面上に配置されている。
【００２９】
ｐ型電極３１から電流を供給すると、電流が導電性薄膜２７の面方向に拡散する。ｐ型電極３１から供給された電流が上部クラッド層２５および発光層２４に広面積に流れることにより、発光層２４が発光する。
【００３０】
発光層２４で発光した光は、上部クラッド層２５、コンタクト層２６および導電性薄膜２７を透過して外部に取り出される。導電性薄膜２７としては、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような高透光性の材料が用いられる。これにより、発光層２４が発光した光が導電性薄膜２７を透過するときの光の損失を低減することができる。また、ＩＴＯから形成された導電性薄膜２７は、コンタクト層２６と比較して低抵抗であるため、発光を得るための動作電流の広範囲への拡散が促進される。これにより、発光面積の拡張がもたらされるため、発光効率を向上させることができる。
【００３１】
本実施の形態におけるＬＥＤチップ２１は、導電性薄膜２７の全体に効率よく電流を供給することを目的に、ｐ側枝電極３２ｐおよびｐ側枝電極３２ｑ（以下、特に区別しない場合は、ｐ側枝電極３２という）と、ｎ側枝電極３７とをさらに有する。
【００３２】
ｐ側枝電極３２は、ｐ型電極３１から連なって形成されている。ｐ側枝電極３２は、ｐ型電極３１からｎ型電極３６に向けて線状に延びて形成されている。ｎ側枝電極３７は、ｎ型電極３６から連なって形成されている。ｎ側枝電極３７は、ｎ型電極３６からｐ型電極３１に向けて線状に延びて形成されている。ｐ側枝電極３２ｐおよびｐ側枝電極３２ｑは、それぞれ、ｎ側枝電極３７の両側で延びている。ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７は、互いに平行に延びている。ｐ側枝電極３２ｐおよびｐ側枝電極３２ｑは、互いに平行に延びている。ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７は、一定の幅Ｂを有して形成されている。ｐ型電極３１から延びるｐ側枝電極３２の間にｎ型電極３６から延びるｎ側枝電極３７が配置され、ｐ側枝電極３２とｎ側枝電極３７との間の距離を一定に維持する構造によって、電流拡散効率を改善している。
【００３３】
ｐ型電極３１、ｐ側枝電極３２、ｎ型電極３６およびｎ側枝電極３７は、たとえば、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕなどの導電性材料から形成されている。これら電極は、単層構造に限られられず、多層構造を有してもよい。ＬＥＤチップ２１においては、ｐ型電極３１およびｐ側枝電極３２とｎ型電極３６およびｎ側枝電極３７とが、化合物半導体層２８上で互いに分離して設けられている。
【００３４】
なお、以上に説明したＬＥＤチップ２１の構造は一例であり、化合物半導体層の接合構造や各層を形成する材料などは上記に限られない。
【００３５】
図５は、図３中のＶ−Ｖ線上に沿った評価用チップを示す断面図である。図３および図５を参照して、評価用チップ５１は、エレクトロマイグレーションに関するＬＥＤチップ２１の評価を実施するためのチップである。
【００３６】
評価用チップ５１は、ＬＥＤチップ２１と同様に、絶縁性基板２２、下部クラッド層２３、発光層２４、上部クラッド層２５、コンタクト層２６および導電性薄膜２７を有する。絶縁性基板２２の主表面２２ａ上に、下部クラッド層２３、発光層２４、上部クラッド層２５、コンタクト層２６および導電性薄膜２７が挙げた順に積層されている。各層を形成する材料は、ＬＥＤチップ２１と同じである。評価用チップ５１は、ＬＥＤチップ２１と同じサイズを有する。但し、評価用チップ５１は、導電性薄膜２７と下部クラッド層２３との間に段差が設けられていない点でＬＥＤチップ２１と異なる。
【００３７】
評価用チップ５１は、配線パターンとしての、パッド部４１およびパッド部４２と、配線部４６とをさらに有する。パッド部４１、パッド部４２および配線部４６は、導電性薄膜２７上に形成されている。パッド部４１、パッド部４２および配線部４６は、絶縁性基板２２の主表面２２ａに平行な同一平面上に配置されている。評価用チップ５１を平面視した場合に、パッド部４１とパッド部４２とは、互いに離間して設けられている。
【００３８】
配線部４６は、パッド部４１とパッド部４２との間で延びている。配線部４６は、線状に延びて形成されている。配線部４６は、進行方向を９０°ずつ変更しながら蛇行して延びている。配線部４６は、パッド部４１とパッド部４２との間で、ＬＥＤチップ２１のｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７と同じ幅Ｂを有して形成されている。配線部４６は、パッド部４１とパッド部４２との間で、ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７と同じ断面形状を有して形成されている。
【００３９】
なお、配線部４６は、図中に示す形状に限られず、たとえば、パッド部４１とパッド部４２との間で直線状に延びて形成されてもよい。
【００４０】
パッド部４１、パッド部４２および配線部４６は、ＬＥＤチップ２１のｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７と同一の材料から形成されている。パッド部４１、パッド部４２および配線部４６と、ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７とは、同一構造を有し、たとえば、ＬＥＤチップ２１の電極が多層構造を有する場合、パッド部４１、パッド部４２および配線部４６も多層構造を有する。評価用チップ５１においては、パッド部４１とパッド部４２とが、化合物半導体層２８上で配線部４６によって互いに繋がって設けられている。
【００４１】
図６は、この発明の実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法のステップの流れを示す図である。図７は、この発明の実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法に用いられるエレクトロマイグレーション評価装置を示す平面図である。続いて、本実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法について説明する。
【００４２】
図１および図６を参照して、まず、円盤状の絶縁性基板２２上に化合物半導体層２８を形成する（Ｓ１０１）。具体的には、ＭＯＣＶＤ法を用いて、絶縁性基板２２上に化合物半導体層２８をエピタキシャル成長させる。さらに、化合物半導体層２８上にコンタクト層２６および導電性薄膜２７を形成する。
【００４３】
次に、絶縁性基板２２上のメイン領域１４に、図２中のｐ型電極３１、ｎ型電極３６、ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７を形成し（Ｓ１０２）、絶縁性基板２２上のＴＥＧ（Test Element Group）領域１２に、図３中のパッド部４１、パッド部４２および配線部４６を形成することにより、図１中のＬＥＤウェハ１０を得る。この際、公知のフォトリソグラフィ、電子線蒸着およびリフトオフ法を用いて、これらの電極や配線パターンを形成する。メイン領域１４におけるｐ型電極３１およびｐ側枝電極３２と、ＴＥＧ領域１２におけるパッド部４１、パッド部４２および配線部４６とを、共通のマスクを用いて同時に形成する。
【００４４】
次に、絶縁性基板２２を切断することにより、メイン領域１４から複数のＬＥＤチップ２１を得るとともに、ＴＥＧ領域１２から評価用チップ５１を得る（Ｓ１０４）。
【００４５】
続いて、評価用チップ５１を用いて、エレクトロマイグレーションに関するＬＥＤチップ２１の評価を行なう。
【００４６】
図６および図７を参照して、具体的には、まず評価用チップ５１をエレクトロマイグレーション評価装置７１に搭載する（Ｓ１０５）。
【００４７】
エレクトロマイグレーション評価装置７１は、テストピースを搭載するためのステージ７２と、ステージ７２の周囲に設けられ、ステージ７２に搭載されたテストピースと評価装置とを電気的に接続するための複数のパッド部７３とを有する。エレクトロマイグレーション評価装置７１は、パッド部７３を通じて、ステージ７２に搭載されたテストピースに対して任意の大きさのストレス電流を印加する機能と、テストピースにおける配線抵抗を自動測定する機能とを有する。エレクトロマイグレーション評価装置７１は、図示しないオーブンを備えており、ステージ７２に搭載されたテストピースの周囲温度を自在に設定することができる。
【００４８】
Ｓ１０５のステップにおいては、テストピースとしての評価用チップ５１をステージ７２に載置するとともに、評価用チップ５１のパッド部４１およびパッド部４２と、エレクトロマイグレーション評価装置７１のパッド部７３との間をワイヤボンディングにより接続する。
【００４９】
次に、エレクトロマイグレーション評価装置７１によって、所定の高温下で評価用チップ５１の配線部４６に通電するとともに、評価用チップ５１の高温下における特性の変化を定期的に自動測定する（Ｓ１０６）。本実施の形態では、エレクトロマイグレーション評価装置７１によって、１００ｈ、５００ｈ、１０００ｈ後などの定期的な配線部４６における配線抵抗を、高温環境下で自動的に測定する。
【００５０】
ＬＥＤチップ２１と評価用チップ５１とを比較すると、ＬＥＤチップ２１では、化合物半導体層２８上でｐ型電極３１とｎ型電極３６とが分離しているのに対して、評価用チップ５１では、パッド部４１とパッド部４２とが配線部４６によって繋がっている。このような構成により、評価用チップ５１のパッド部４１，４２に電流を供給すると、電流は低抵抗の配線部４６に優先的に流れるため、エピタキシャル成長層である化合物半導体層２８と分離した形態で配線部４６のみの信頼性評価を実施することができる。
【００５１】
配線部４６は、ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７と同一材料から形成されており、さらに本実施の形態では、ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７と同じ幅を有して形成されている。このため、配線部４６への通電試験を通じて、ＬＥＤチップ２１のｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７を対象としたエレクトロマイグレーションの評価を実施することができる。
【００５２】
図８は、比較のための通電試験の様子を示す斜視図である。図８を参照して、評価用チップ５１に対する通電試験の実施方法として、ＴＯ１８ステム７６上に評価用チップ５１を搭載する方法が挙げられる。しかしながら、このような方法では、高温環境下で通電試験している評価用チップ５１を定期的に取り出してマニュアル測定器にてＩ−Ｖ特性を測定し、さらに、配線抵抗を計算してエージング時間ごとの変動率を評価する必要がある。また、ＬＥＤに対する通電に際しては、通電によって発生する熱（ジュール熱）はほぼチップ内に熱量として負荷し、通電を停止すると急激に温度が低下する特徴がある。ＴＯ１８ステム７６を用いた場合、通電試験と配線抵抗の測定との間に遅延時間が発生せざるを得ないため、評価用チップ５１の特性を正確に測定することができない。
【００５３】
一方、本実施の形態では、エレクトロマイグレーション評価装置７１によって配線部４６における配線抵抗の変化を定期的に自動測定するため、試験に要する手間を大幅に低減させることができる。また、高温下の試験環境が保たれたまま配線抵抗の測定が実施されるため、後述する活性化エネルギや自己発熱量などをより正確に算出し、延いてはチップの寿命をも正確に算出することができる。
【００５４】
さらに本実施の形態では、評価用チップ５１が搭載されるステージ７２がセラミックから形成されている。このような構成によれば、ステージ７２の放熱性が高まるため、エレクトロマイグレーションに関する評価を、より高い温度環境のもとで実施したり、より長時間に渡って実施したりできる。
【００５５】
なお、上記の信頼性評価方法においては、ステージ７２に１つの評価用チップ５１を搭載したが、複数の評価用チップ５１を搭載することも可能である。この場合、レイアウトの異なる複数の評価用チップを同一の試験条件下で同時に評価することができる。また、エレクトロマイグレーション評価装置７１では、複数の評価用チップを異なる試験条件下で評価することもできる。
【００５６】
また、上記の信頼性評価方法においては、ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７と同一幅の配線部４６に通電してエレクトロマイグレーションの評価を実施したが、互いに異なる幅を有する複数の配線部４６にそれぞれ通電して、配線部４６毎にエレクトロマイグレーションの評価を実施してもよい。この場合、エレクトロマイグレーションが問題とならない最小の枝電極の幅を特定することができる。以下、このような信頼性評価方法の実施例について説明する。
【００５７】
図９は、本実施例において用いた評価用チップを示す断面図である。図中には、図３中のＩＸ−ＩＸ線上に沿った評価用チップ５１の断面が示されている。本実施例では、配線部４６の線幅が５μｍまたは８μｍであり、パッド部４１，４２の電極厚みが７５０ｎｍまたは１０５０ｎｍである４種類の評価用チップ５１をサンプルとして準備した。そして、図７中に示すように、評価用チップ５１をステージ７２上に載置するとともに、各評価用チップ５１のパッド部４１，４２と、エレクトロマイグレーション評価装置７１のパッド部７３との間をワイヤボンディングにより接続した。
【００５８】
図１０は、配線抵抗と自己発熱温度との関係を示すグラフである。図１１は、配線抵抗と自己発熱温度とを示す表である。
【００５９】
次に、周囲温度を６０℃、１２０℃、１８０℃および２５０℃に設定した状態で、パッド部４１，４２を通じて配線部４６に微小通電し、配線抵抗を測定した。図１０および図１１中に、周囲温度を２５０℃に設定した場合の配線幅ごとの配線抵抗および自己発熱温度を示す。
【００６０】
次に、各周囲温度において、通電時間経過ごとの電流値（Ｉ）および電圧値（Ｖ）を測定した。本実施例では、配線部４６への印加電流を１２０ｍＡ、１５０ｍＡおよび１８０ｍＡとし、経過時間を１００ｈ、５００ｈおよび１０００ｈとして、電流値（Ｉ）および電圧値（Ｖ）を測定した。
【００６１】
図１２は、通電試験の結果から活性化エネルギを算出する経過を示すグラフである。図１３は、本実施例において算出された各種評価チップの寿命を示す表である。
【００６２】
図１２を参照して、印加電流が１２０ｍＡである場合の通電試験の結果から活性化エネルギを算出した。縦軸を、ｌｎ［ＭＴＴＦ（mean time to failure：平均故障寿命）］とし、横軸を、１／Ｔ（温度）（Ｋ-1）としたグラフ中には、６０℃、１００℃および１５０℃の各温度における１０００ｈ経過時の寿命換算の結果がプロットされている。活性化エネルギＥａは、グラフ中の直線の傾き（slope）と、ボルツマン定数（ｋ）との積によって求められ、本実施例では、slope＝１３２００、Ｅａ＝１．１４となる。
【００６３】
図１０中に示す自己発熱温度と図１２中に示す活性化エネルギとに基づいて、Tstress（自己発熱量）およびJstress（電流密度）を加味した各評価用チップ５１の寿命（ＴＴＦ）を算出し、その結果を図１３中の表に示した。図１３に示す結果から、図２中のｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７が５μｍ以上の幅を有すれば、エレクトロマイグレーション上の問題が生じないことを確認できた。また、電極膜厚を７００ｎｍに薄膜化しても、同様に問題が生じないことを確認できた。
【００６４】
以上に説明した、この発明の実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法は、化合物半導体層２８が形成された絶縁性基板２２上の第１領域としてのメイン領域１４に、第１電極としてのｐ型電極３１および第２電極としてのｎ型電極３６と、ｐ型電極３１およびｎ型電極３６の少なくともいずれか一方から線状に延びる枝電極としてのｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７とを形成するステップと、絶縁性基板２２上の第２領域としてのＴＥＧ領域１２に、ｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７と同じ材料から形成される配線パターンとしてのパッド部４１、パッド部４２および配線部４６を形成するステップと、絶縁性基板２２を切断することにより、メイン領域１４からＬＥＤチップ２１を得るとともに、ＴＥＧ領域１２から評価用チップ５１を得るステップと、ＴＥＧ領域１２から得られた評価用チップ５１を用いて、ＬＥＤのエレクトロマイグレーションに対する評価を実施するステップとを備える。ＬＥＤのエレクトロマイグレーションに対する評価を実施するステップは、評価用チップ５１をエレクトロマイグレーション評価装置７１に搭載するステップと、エレクトロマイグレーション評価装置７１によって、所定の高温下でパッド部４１、パッド部４２および配線部４６に通電するとともに、評価用チップ５１の高温下における特性の変化を定期的に自動測定するステップとを含む。
【００６５】
このように構成された、この発明の実施の形態におけるＬＥＤの信頼性評価方法によれば、評価用チップ５１への通電時、化合物半導体層２８よりも優先的に低抵抗の配線部４６に電流が流れるため、配線部４６と同材料により形成されたｐ側枝電極３２およびｎ側枝電極３７を対象にしたエレクトロマイグレーションの評価を実施することができる。さらに、本実施の形態では、ＬＥＤチップ２１と評価用チップ５１とが同じ工程で同時に形成されるため、評価用チップ５１の製造工程を簡易にすることができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、エレクトロマイグレーション評価装置７１によって、評価用チップ５１の高温下における特性の変化を定期的に自動測定するため、人を介在させることなくエレクトロマイグレーションの評価作業を簡便化できる。
【００６７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、主に、照明や液晶テレビのバックライトなどに用いられるＬＥＤの信頼性評価に好適に利用される。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ＬＥＤウェハ、１２  ＴＥＧ領域、１４  メイン領域、２１  ＬＥＤチップ、２２  絶縁性基板、２２ａ  主表面、２３  下部クラッド層、２４  発光層、２５  上部クラッド層、２６  コンタクト層、２７  導電性薄膜、２８  化合物半導体層、３１  ｐ型電極、３２，３２ｐ，３２ｑ  ｐ側枝電極、３６  ｎ型電極、３７  ｎ側枝電極、４１，４２  パッド部、４６  配線部、５１，５２  評価チップ、６１，６６  電極部、６２，６２ｐ，６２ｑ，６７  枝電極部、６３，６３ｐ，６３ｑ，６８  パッド部、７１  エレクトロマイグレーション評価装置、７２  ステージ、７３  パッド部、７６  ＴＯ１８ステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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