JP5422341B2 - Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5422341B2
JP5422341B2 JP2009257035A JP2009257035A JP5422341B2 JP 5422341 B2 JP5422341 B2 JP 5422341B2 JP 2009257035 A JP2009257035 A JP 2009257035A JP 2009257035 A JP2009257035 A JP 2009257035A JP 5422341 B2 JP5422341 B2 JP 5422341B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
film
emitting device
semiconductor light
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009257035A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011103328A (en
Inventor
竜舞 斎藤
裕介 横林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP2009257035A priority Critical patent/JP5422341B2/en
Publication of JP2011103328A publication Critical patent/JP2011103328A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5422341B2 publication Critical patent/JP5422341B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Description

本発明は半導体発光素子に関し、特に、半導体発光素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device.

近年、半導体発光素子は高効率化によりその用途が液晶ディスプレイのバックライトなどの表示機器光源のみならず一般照明や車両用灯具などの照明機器分野にも広がっている。例えば、これまでの携帯電話用液晶バックライトの光源として半導体発光素子を使用する場合は20mA程度の電流で駆動させていたが、照明分野ではより高出力で使用するため1Aと50倍の駆動電流を必要とする。駆動電流の増加と共に半導体発光素子からの発熱量も増加する。このため高出力が求められる半導体発光素子およびそれを用いた光半導体装置では放熱のために支持体にCu(銅)を採用することが研究、開発されている。Cuによる支持体は種々の形成方法が考えられるが、例えばメッキ法を用いて形成する方法が知られている。Cuの金属板をウエハへ単純に張り合わせる方法もあるが、メッキ法を用いれば張り合わせ時にウエハに圧力を加える必要が無く歩留まりの向上などが期待されている。   In recent years, semiconductor light-emitting elements have been used not only for display device light sources such as backlights for liquid crystal displays but also for lighting devices such as general lighting and vehicular lamps due to higher efficiency. For example, when a semiconductor light emitting device is used as a light source of a liquid crystal backlight for a cellular phone so far, it was driven with a current of about 20 mA. However, in the illumination field, it is driven with a higher output of 1 A and 50 times the driving current. Need. As the driving current increases, the amount of heat generated from the semiconductor light emitting element also increases. For this reason, the research and development of adopting Cu (copper) as a support for heat dissipation in semiconductor light-emitting elements that require high output and optical semiconductor devices using the same have been conducted. Various methods of forming the support made of Cu are conceivable. For example, a method of forming using a plating method is known. There is a method of simply bonding a Cu metal plate to a wafer. However, if a plating method is used, it is not necessary to apply pressure to the wafer at the time of bonding, and an improvement in yield is expected.

一方、青色発光を示す半導体発光素子の主材料であるAlInGaN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)で表されるIII族窒化物半導体は、一般的に格子定数の異なるサファイヤなどの異種基板を成長基板(ウエハ)としてその上に形成され、その結晶成長の過程で応力を内在させてしまうために結晶成長後のIII族窒化物半導体のウエハが反ってしまう問題があった。この問題を解決する一つの手法として、結晶成長後の半導体膜ウエハを半導体発光素子領域に区画、細分化する方法がある。すなわち、ウエハの半導体膜の一部をドライエッチングなどにより除去することで内在する応力を解放し、平坦となったウエハに上述のような支持体を形成した後に成長基板(サファイヤ)をレーザリフトオフなどの手法により剥離、除去するというものである。しかし、半導体膜の一部を除去して区画する際、区画ごとの半導体膜の積層構造(n型層、発光層となる活性層、p型層)の側面が表出することになり、その後の工程中に付着物などが側面に付くとリークなどの不良が多くなり歩留まりを低下させる。さらに上述のようなメッキ法を単純に用いた場合、半導体膜を除去してできた区画のための溝(ストリート、分割溝と称する)にメッキが入り込み、半導体発光素子の側面でのショートしたり、半導体発光素子の側面にもメッキが入り込んでしまうために側面からの光取出から放射される光がCuメッキに吸収されることによる光取り出し効率の低下などの問題があった。 On the other hand, a group III represented by Al x In y Ga z N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1), which is a main material of a semiconductor light emitting device that emits blue light. Nitride semiconductors are generally formed on a different substrate such as sapphire having a different lattice constant as a growth substrate (wafer), and stress is inherent in the process of crystal growth. There was a problem that the nitride semiconductor wafer was warped. As one method for solving this problem, there is a method of dividing and subdividing a semiconductor film wafer after crystal growth into a semiconductor light emitting element region. That is, a part of the semiconductor film of the wafer is removed by dry etching or the like to release the inherent stress, and the growth substrate (sapphire) is laser lifted off after the above-described support is formed on the flattened wafer. This is the method of peeling and removing by this method. However, when part of the semiconductor film is removed and partitioned, side surfaces of the stacked structure of the semiconductor film for each partition (n-type layer, active layer serving as a light-emitting layer, p-type layer) are exposed. If deposits or the like adhere to the side surface during this step, defects such as leakage increase and yield decreases. Further, when the plating method as described above is simply used, plating enters a groove (street, referred to as a divided groove) for a partition formed by removing the semiconductor film, and a short circuit occurs on the side surface of the semiconductor light emitting element. In addition, since the plating also enters the side surface of the semiconductor light emitting device, there is a problem such as a decrease in light extraction efficiency due to the light emitted from the light extraction from the side surface being absorbed by the Cu plating.

以上のような問題を回避するため、格子状に半導体膜に形成された分割溝にレジストを充填し、次いで、半導体膜および充填レジストを覆うようにメッキ膜を形成し、次いで、サファイア基板を除去してから、露出した半導体層にn型電極を形成し、レジストを除去してからダイシングする半導体発光素子の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   In order to avoid the above problems, the resist is filled in the dividing grooves formed in the semiconductor film in a lattice shape, and then a plating film is formed so as to cover the semiconductor film and the filling resist, and then the sapphire substrate is removed. Then, a method of manufacturing a semiconductor light emitting element is proposed in which an n-type electrode is formed on the exposed semiconductor layer, and the resist is removed before dicing (see, for example, Patent Document 1).

図1は、かかる従来の半導体発光素子の製造方法工程を説明する製造方法、例えば、メッキ法を用いて金属板を形成した半導体発光素子の製造方法のフローチャートである。この製造方法は、MOCVD(有機金属化学気相成長法)などを用いて成長基板上に半導体膜を形成(図1(a))し、ウエハの半導体膜をチップ領域に分割(図1(b))し、分割された半導体膜上へp型電極を形成(図1(c))し、分割溝をレジスト材により埋め込み(図1(d))、分割された半導体膜と埋め込まれた分割溝上にメッキ用の導電膜となるメッキ用金属膜を全面に形成(図1(e))し、メッキ法により金属膜上にメッキ支持体を形成(図1(f))し、成長基板を除去し半導体膜を露出させ(図1(g))、露出された半導体膜上にn型電極を形成(図1(h))し、最後に半導体膜および金属板を分割することで個々の半導体発光素子にチップ化する(図1(i))、それぞれの工程からなる。   FIG. 1 is a flowchart of a manufacturing method for explaining the conventional manufacturing method steps of a semiconductor light emitting device, for example, a manufacturing method of a semiconductor light emitting device in which a metal plate is formed using a plating method. In this manufacturing method, a semiconductor film is formed on a growth substrate using MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) or the like (FIG. 1A), and the semiconductor film of the wafer is divided into chip regions (FIG. 1B). )), A p-type electrode is formed on the divided semiconductor film (FIG. 1 (c)), and the dividing groove is filled with a resist material (FIG. 1 (d)). A metal film for plating, which becomes a conductive film for plating, is formed over the groove (FIG. 1E), a plating support is formed on the metal film by plating (FIG. 1F), and a growth substrate is formed. The semiconductor film is removed and exposed (FIG. 1 (g)), an n-type electrode is formed on the exposed semiconductor film (FIG. 1 (h)), and finally the semiconductor film and the metal plate are divided into individual parts. The semiconductor light emitting device is formed into a chip (FIG. 1 (i)) and includes respective steps.

特開2007−81312JP2007-83112

特許文献1の図では分割溝に充填されたレジスト材は表面が平坦になるよう描かれ、通常のフォトリソグラフィ技術が使用されていると記載されているが、発明者は、鋭意研究の結果、従来の窒化物系半導体発光素子の製造方法では、半導体発光素子の歩留まりの低下や、メッキ未形成領域の発生(金属膜断線)が生じることを知見した。   In the figure of Patent Document 1, the resist material filled in the dividing grooves is drawn so that the surface is flat, and it is described that a normal photolithography technique is used. It has been found that in the conventional method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element, the yield of the semiconductor light-emitting element is reduced and the generation of a plating-unformed region (metal film disconnection) occurs.

かかる不都合を図を用いて説明する。   Such inconvenience will be described with reference to the drawings.

図2は、半導体発光素子領域3を区画する格子状に分割溝4にレジストを充填して、半導体膜および充填レジストを覆うようにメッキ用金属膜を全面に形成した後のウエハの概略平面図を示す。図3は、かかる分割溝4付近の構造を示すメッキ用金属膜を全面に形成した後のウエハの部分拡大断面図である。図3中、10は成長基板を、20は半導体膜を、30はp型電極を、40は金属膜を、50はレジスト層をそれぞれ示す。   FIG. 2 is a schematic plan view of a wafer after a resist is filled in the dividing grooves 4 in a lattice shape that divides the semiconductor light emitting element region 3, and a plating metal film is formed on the entire surface so as to cover the semiconductor film and the filling resist. Indicates. FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the wafer after a metal film for plating showing the structure in the vicinity of the dividing groove 4 is formed on the entire surface. In FIG. 3, 10 is a growth substrate, 20 is a semiconductor film, 30 is a p-type electrode, 40 is a metal film, and 50 is a resist layer.

電子ビーム蒸着法を用いてAuなどメッキ開始用の金属膜40を予めウエハ全面に成膜しておく必要がある。後のメッキ支持体形成で用いる電解メッキにおいて、金属膜40はメッキ浴中のCuイオンを引き寄せるための電極の役割を果たしており、メッキを形成したい領域は全て互いに電気的に接続されている必要がある。   It is necessary to form a metal film 40 for starting plating such as Au on the entire surface of the wafer in advance by using an electron beam evaporation method. In the electrolytic plating used in the subsequent plating support formation, the metal film 40 serves as an electrode for attracting Cu ions in the plating bath, and all the regions where plating is to be formed must be electrically connected to each other. is there.

特許文献1ではレジスト層50の高さが分割溝4の深さと等しくなるように説明されているが、実際のフォトリソグラフィの実験では、レジスト材全面塗布後の露光や現像後に形状固定のためのベーキング処理など複数の工程を経るので、実際はベーキング処理によってフォトレジスト材が熱収縮を起こし、分割溝4に充填されたレジスト層50は体積が減少することによって凹形状(いわゆる「引け」)となり、その縁側端には鋭い形状の角(スパイクS)が形成されてしまうことが分かった。このような形状となったレジスト材上に例えば電子ビーム蒸着などで金属膜40を成膜しようとするとスパイクS上で金属膜が形成されず、半導体膜20上の金属膜40と分割溝4(レジスト材)上の金属膜40の電気的な接続が途切れる。そのため、半導体膜20上の金属膜40は電気的に孤立し、メッキ法によるメッキ支持体形成(図1(f))後でもメッキがうまく開始されずに、図4に示すように分割溝端(スパイクS)を境にメッキ(支持体)の未形成や剥がれ(走査型電子顕微鏡(SEM)像)などが生じた場合があり、製造の歩留を低下させた。   In Patent Document 1, it is described that the height of the resist layer 50 is equal to the depth of the dividing groove 4, but in an actual photolithography experiment, the shape is fixed after exposure or development after the entire resist material is applied. Since a plurality of processes such as a baking process are performed, the photoresist material actually undergoes thermal shrinkage due to the baking process, and the resist layer 50 filled in the dividing grooves 4 becomes a concave shape (so-called “shrink”) due to a decrease in volume. It has been found that a sharp corner (spike S) is formed at the edge of the edge. When the metal film 40 is formed on the resist material having such a shape by, for example, electron beam evaporation, the metal film is not formed on the spike S, and the metal film 40 on the semiconductor film 20 and the dividing groove 4 ( The electrical connection of the metal film 40 on the resist material is interrupted. Therefore, the metal film 40 on the semiconductor film 20 is electrically isolated, and the plating is not started well even after the plating support is formed by the plating method (FIG. 1 (f)), and as shown in FIG. In some cases, plating (support) was not formed or peeled off (spike SEM image) at the spike S), resulting in a decrease in manufacturing yield.

さらに、上記のような金属膜40の断線が無かった領域(電気的接続されている領域)でも、図5に示すように分割溝4に沿ってメッキ膜が大きく盛り上がっている(SEM像)場合があった。図3に示すように、従来技術で示された手法で作製した分割溝4のレジスト層50の埋め込み部は、成長基板10側へ「引け(凹形状)」た状態で形成されてしまう状態では、図6に示すように金属膜40上のメッキ膜60(なお、メッキ支持体、金属支持体、又はCu支持体とも称する)は金属膜40法線方向へ成長するので、凹形状レジスト材上では凹部の中央に向けて成長する(図6(a))。図6(b)に示すように、金属膜40上にメッキされるCuメッキ膜60が厚さ10μmを超えた付近から「引け」部の中央で互いに接触し、レジスト材埋め込み部中央付近で押し合う形でメッキ形成が継続することになる。このメッキの押し合いにより、連続形成されるCuメッキ膜中に応力が蓄積され、支持体60として実用的な厚さ60μm以上に達した時点で埋め込まれた分割溝中央付近が、もしくは形成されたメッキ膜60全体が浮き上がり、最悪では、図6(c)に示すように、メッキ膜60全体が金属膜40から剥離してしまう場合があり、製造の歩留を低下させた。   Further, even in a region where the metal film 40 is not disconnected (electrically connected region) as described above, the plating film is greatly swelled along the dividing groove 4 as shown in FIG. 5 (SEM image). was there. As shown in FIG. 3, the embedded portion of the resist layer 50 in the dividing groove 4 produced by the technique shown in the prior art is formed in a state of being “drawn (concave)” toward the growth substrate 10 side. As shown in FIG. 6, the plating film 60 on the metal film 40 (also referred to as a plating support, metal support, or Cu support) grows in the normal direction of the metal film 40. Then, it grows toward the center of the recess (FIG. 6A). As shown in FIG. 6B, the Cu plating film 60 plated on the metal film 40 comes into contact with each other at the center of the “shrinkage” portion from the vicinity where the thickness exceeds 10 μm, and is pressed near the center of the resist material embedded portion. The plating will continue in a matching manner. As a result of this plating contact, stress is accumulated in the continuously formed Cu plating film, and when the thickness of the support 60 reaches a practical thickness of 60 μm or more, the embedded portion near the center of the dividing groove or formed plating is formed. The entire film 60 is lifted up, and in the worst case, as shown in FIG. 6C, the entire plated film 60 may be peeled off from the metal film 40, thereby reducing the manufacturing yield.

またさらに、フォトマスクとフォトリソグラフィを用いてレジスト材を分割溝4に充填した場合、従来技術で示された手法で作製したレジスト層50の埋め込み部は図7(a)に示すように成長基板10側へ「引け(凹形状)」た状態で形成されてしまうので、図7(b)に示すようにメッキ用金属膜40を全面に形成し、図7(c)に示すようにメッキ法により金属膜40上にメッキ支持体60を形成し、図8(a)に示すようにレーザーリフトオフ法で成長基板10を除去し半導体膜20を露出させ、図8(b)に示すようにレジスト層50を除去するとともに露出された半導体膜上にn型電極を形成し(図1(h))、図8(c)に示すように最後に半導体膜区画を分割することで個々の半導体発光素子にチップ化するが、「引け(凹形状)」に対応した凸形状をもってメッキ用金属膜40および支持体60が作製されるので、個々の半導体膜20の半導体発光素子は図9に示したような断面形状を持つことになる。図からわかるように、半導体膜20周囲の支持体部60の凸形状部は半導体膜20の端側面からの放射光(矢印)の光路を阻害することになり、例え支持体60の凸形状部で光が反射したとしても、支持体部の反射率は低いので光は大幅に減衰され、光取り出し効率に悪影響を与えてしまう問題があった。   Further, when the resist material is filled in the dividing grooves 4 using a photomask and photolithography, the embedded portion of the resist layer 50 produced by the technique shown in the prior art is a growth substrate as shown in FIG. The metal film for plating 40 is formed on the entire surface as shown in FIG. 7B, and the plating method is used as shown in FIG. 7C. Then, a plating support 60 is formed on the metal film 40, the growth substrate 10 is removed by the laser lift-off method as shown in FIG. 8A, and the semiconductor film 20 is exposed. As shown in FIG. The layer 50 is removed and an n-type electrode is formed on the exposed semiconductor film (FIG. 1 (h)), and finally the semiconductor film section is divided as shown in FIG. The chip is made into an element, but “shrinking (concave Since the plating metal film 40 and the support 60 have a convex shape corresponding to Jo) "is manufactured, the semiconductor light emitting element of each of the semiconductor film 20 will have a cross sectional shape as shown in FIG. As can be seen from the figure, the convex portion of the support portion 60 around the semiconductor film 20 obstructs the optical path of the emitted light (arrow) from the end side surface of the semiconductor film 20. Even if the light is reflected, there is a problem that since the reflectance of the support portion is low, the light is greatly attenuated, and the light extraction efficiency is adversely affected.

そこで、本発明は、これら問題に鑑み、メッキ未形成領域の発生を防止するとともに半導体発光素子製造の歩留と光取り出し効率を向上できる半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。   In view of these problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same capable of preventing the generation of an unplated region and improving the yield and light extraction efficiency in manufacturing the semiconductor light emitting device. .

上記課題を解決するために、本発明の半導体発光素子の製造方法は、基板上に活性層を含む半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を半導体発光素子領域に区画する分割溝を形成する工程と、前記分割溝にレジスト材を充填して埋め込み保護部を形成する工程と、前記半導体膜および前記埋め込み保護部の表面を覆うメッキ開始用の金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に金属メッキからなる金属支持体を形成する工程と、を含み、前記埋め込み保護部を形成する工程は、前記埋め込み保護部の表面が前記金属支持体側へ隆起した凸型の曲面を有するように前記充填されたレジスト材を成形する工程を含むことを特徴とする。これにより、従来は困難であったメッキ未形成領域の発生防止と、半導体発光素子製造の歩留向上を実現するとともに、埋め込み保護部が分割後の半導体発光素子の外周側の沈降する曲面形状の裾野部を画定するモールドとして機能するので、半導体発光素子の光取り出し効率の向上に貢献することができる。   In order to solve the above-described problems, a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention includes a step of forming a semiconductor film including an active layer on a substrate, and a dividing groove that partitions the semiconductor film into a semiconductor light emitting device region. A step of filling the dividing groove with a resist material to form a buried protection portion, a step of forming a metal film for initiating plating covering the surface of the semiconductor film and the buried protection portion, and a step on the metal film Forming a metal support made of metal plating, and the step of forming the embedding protection portion includes a convex curved surface in which the surface of the embedding protection portion is raised toward the metal support. It includes a step of forming a filled resist material. As a result, it is possible to prevent generation of an unplated region, which has been difficult in the prior art, and to improve the yield of semiconductor light emitting device manufacturing, and the embedded protection portion has a curved surface shape that settles on the outer peripheral side of the divided semiconductor light emitting device. Since it functions as a mold that defines the skirt portion, it can contribute to the improvement of the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device.

上記の半導体発光素子の製造方法において、前記充填されたレジスト材を成形する工程は、前記半導体膜及び前記分割溝上に前記レジスト材を塗布する工程と、フォトマスクを介して前記レジスト材を露光及び現像して前記分割溝に対応するレジスト材のパターンを形成する工程と、前記レジスト材を液状化するまで加熱する工程と、前記レジスト材を冷却する工程と、を含むこととすることができる。   In the method of manufacturing a semiconductor light emitting device, the step of forming the filled resist material includes a step of applying the resist material on the semiconductor film and the dividing groove, and exposing the resist material through a photomask. A step of developing and forming a pattern of a resist material corresponding to the dividing groove, a step of heating until the resist material is liquefied, and a step of cooling the resist material can be included.

上記の半導体発光素子の製造方法において、前記埋め込み保護部の曲面の接線と基板の表面のなす角度が60度以下であることとすることができる。   In the above method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the angle formed by the tangent line of the curved surface of the embedded protection portion and the surface of the substrate may be 60 degrees or less.

上記の半導体発光素子の製造方法において、前記分割溝に充填するレジスト材の粘度が90cP以上であることとすることができる。   In the above method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the viscosity of the resist material filling the dividing grooves may be 90 cP or more.

上記の半導体発光素子の製造方法において、前記半導体膜を形成する工程は、前記基板上にn型半導体層、活性層、p型半導体層からなる半導体膜を形成する工程を含むこと、前記分割溝を形成する工程の前に、前記p型半導体層の上にp型電極積層する工程を含み、前記金属支持体を形成する工程の後に、前記n型半導体層から前記基板を剥離して、前記n型半導体層の光取り出し面を露出させる工程と、前記光取り出し面にn型電極を形成する工程と、前記分割溝の底面に沿って前記金属支持体を分割する工程と、を含むこととすることができる。 In the method of manufacturing a semiconductor light emitting device, the step of forming the semiconductor film includes a step of forming a semiconductor film made of an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on the substrate, before the step of forming a includes the step of laminating a p-type electrode on the p-type semiconductor layer, after the step of forming the metal support, is peeled off the substrate from the n-type semiconductor layer, Exposing the light extraction surface of the n-type semiconductor layer, forming an n-type electrode on the light extraction surface, and dividing the metal support along the bottom surface of the dividing groove. It can be.

本発明の半導体発光素子は、上記の半導体発光素子の製造方法により製造された半導体発光素子であって、前記金属支持体は、前記金属膜を介して前記半導体膜へ接合され、前記半導体膜周りに外側へ向けて沈降する曲面を有することを特徴とする。   The semiconductor light-emitting device of the present invention is a semiconductor light-emitting device manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor light-emitting device, wherein the metal support is bonded to the semiconductor film via the metal film, and around the semiconductor film It has a curved surface that sinks outward.

上記の半導体発光素子において、前記沈降する曲面の接線と前記半導体膜及び前記金属膜間の界面のなす角度が60度以下であることとすることができる。   In the semiconductor light emitting device, an angle formed between a tangent line of the settling curved surface and an interface between the semiconductor film and the metal film may be 60 degrees or less.

本発明によれば、製造歩留まりを向上させることができ、放熱性に優れるとともに光取り出し効率の向上した半導体発光素子の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a manufacturing yield can be improved, the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device which was excellent in heat dissipation and improved light extraction efficiency can be provided.

従来の半導体発光素子の製造方法の製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the manufacturing method of the conventional semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法の製造工程における半導体発光素子領域3を区画する格子状に分割溝4にレジストを充填して、半導体膜および充填レジストを覆うようにメッキ用金属膜を全面に形成した後のウエハの概略平面図である。After the resist is filled in the dividing grooves 4 in a lattice shape for partitioning the semiconductor light emitting element region 3 in the manufacturing process of the semiconductor light emitting element manufacturing method, and a metal film for plating is formed on the entire surface so as to cover the semiconductor film and the filled resist It is a schematic plan view of the wafer. 図2の線AAに沿った部分拡大断面図である。FIG. 3 is a partial enlarged cross-sectional view along line AA in FIG. 2. 半導体発光素子の製造方法の製造工程におけるメッキ支持体形成の後のメッキ(支持体)の未形成や剥がれの様子を示すウエハのSEM像である。It is the SEM image of the wafer which shows the state of the non-formation of the plating (support body) after the plating support body formation in the manufacturing process of the manufacturing method of a semiconductor light emitting element, or peeling. 半導体発光素子の製造方法の製造工程におけるメッキ支持体形成の後のメッキ膜が大きく盛り上がっている様子を示すウエハのSEM像である。It is a SEM image of the wafer which shows a mode that the plating film after the plating support formation in the manufacturing process of the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device is greatly raised. 半導体発光素子の製造方法の製造工程における分割溝付近の構造を示すメッキ用金属膜を全面に形成した後の様子を示すウエハの部分拡大断面図である。It is the partial expanded sectional view of a wafer which shows the mode after forming the metal film for plating which shows the structure of the division groove vicinity in the manufacturing process of the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device on the whole surface. 半導体発光素子の製造方法の製造工程における分割溝付近の構造を示すメッキ用金属膜を全面に形成した後の様子を示すウエハの部分拡大断面図である。It is the partial expanded sectional view of a wafer which shows the mode after forming the metal film for plating which shows the structure of the division groove vicinity in the manufacturing process of the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device on the whole surface. 半導体発光素子の製造方法の製造工程における分割溝付近の構造を示すメッキ用金属膜を全面に形成した後の様子を示すウエハの部分拡大断面図である。It is the partial expanded sectional view of a wafer which shows the mode after forming the metal film for plating which shows the structure of the division groove vicinity in the manufacturing process of the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device on the whole surface. 従来の半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the conventional semiconductor light-emitting device. 本発明の実施形態である半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor light-emitting device which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法の製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法の製造工程を説明するウエハの部分拡大断面図である。It is the partial expanded sectional view of the wafer explaining the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法の製造工程を説明するウエハの部分拡大断面図である。It is the partial expanded sectional view of the wafer explaining the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法の製造工程を説明するウエハの部分拡大断面図である。It is the partial expanded sectional view of the wafer explaining the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device which is embodiment of this invention. 本発明の本実施例による半導体発光素子の製造方法の製造工程におけるメッキ後の表面を示すウエハのSEM像である。It is a SEM image of the wafer which shows the surface after plating in the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device by this example of the present invention.

以下に、本発明による一実施形態、サファイア基板にGaN系半導体を成長させる半導体発光素子について、図面を用いて説明する。以下に示す実施形態の成長装置は、GaN、AlN、InNなどのGaN系半導体の混晶のエピタキシャル膜を、MOCVD法で成長させる装置であるが、本発明を具体化する例の1つであって、本発明は下記実施形態に限定されない。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention, a semiconductor light emitting device for growing a GaN-based semiconductor on a sapphire substrate, will be described with reference to the drawings. The growth apparatus of the embodiment described below is an apparatus for growing an epitaxial film of a mixed crystal of GaN-based semiconductor such as GaN, AlN, InN, etc. by MOCVD, but is one example that embodies the present invention. Thus, the present invention is not limited to the following embodiment.

図10はかかる実施形態の半導体発光素子の概略構成図である。   FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the semiconductor light emitting device of this embodiment.

図10に示すように、半導体発光素子は、n型電極70、半導体膜20と、p型電極30、メッキ用の金属膜40、メッキ膜60(金属支持体)とから構成されている。半導体膜20はn型電極70側から順に積層されたn型半導体層21、活性層22およびp型半導体層23とを含む。   As shown in FIG. 10, the semiconductor light emitting device includes an n-type electrode 70, a semiconductor film 20, a p-type electrode 30, a plating metal film 40, and a plating film 60 (metal support). The semiconductor film 20 includes an n-type semiconductor layer 21, an active layer 22, and a p-type semiconductor layer 23 that are sequentially stacked from the n-type electrode 70 side.

この半導体発光素子は、半導体膜20の外周側のメッキ膜60上に沈降する曲面形状の裾野部41を有する。裾野部41の沈降する曲面は、その接線が半導体膜20とp型電極30の界面の平面と交わる角度θの範囲で0度≦θ≦60度の曲面である。この角度θの範囲であれば半導体膜20の端側面からの放射光(矢印)の光路を阻害することがなくなり、大幅に光取り出し効率が向上する。   This semiconductor light emitting element has a curved bottom 41 that settles on the plating film 60 on the outer peripheral side of the semiconductor film 20. The curved surface where the skirt portion 41 sinks is a curved surface of 0 ° ≦ θ ≦ 60 ° in the range of an angle θ where the tangent line intersects the plane of the interface between the semiconductor film 20 and the p-type electrode 30. Within this range of angle θ, the optical path of the emitted light (arrow) from the end side surface of the semiconductor film 20 is not obstructed, and the light extraction efficiency is greatly improved.

なお、n型半導体層21の上面20aは活性層22からの光を外部に取り出す光取り出し面であり、ここを化学的にあるいは機械的処理によって粗面化して、半導体発光素子の光取り出し効率を高める構造とすることもできる。   The upper surface 20a of the n-type semiconductor layer 21 is a light extraction surface for extracting light from the active layer 22 to the outside, and this is roughened by chemical or mechanical treatment to improve the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device. It can also be set as the structure which raises.

n型電極70は、半導体膜20のn型半導体層21とオーミック接触することによって、半導体膜20の負極となっている。図10に示すn型電極70は、n型半導体層21に接するCr、Ti、Au、Al、Niなどからなる多層構造としてもよい。p型電極30は、金属膜40を介してメッキ膜60と電気的に接続されており、メッキ膜60がp型電極30の取り出し電極となっている。また、p型電極30およびn型電極70とは、半導体膜20の厚み方向両側に対向配置され、n型電極70の面積がp型電極30より小となる関係になっている。これにより、本実施形態の半導体発光素子は光取り出しを向上させている。   The n-type electrode 70 forms an anode of the semiconductor film 20 by making ohmic contact with the n-type semiconductor layer 21 of the semiconductor film 20. The n-type electrode 70 shown in FIG. 10 may have a multilayer structure made of Cr, Ti, Au, Al, Ni, etc. in contact with the n-type semiconductor layer 21. The p-type electrode 30 is electrically connected to the plating film 60 through the metal film 40, and the plating film 60 serves as an extraction electrode for the p-type electrode 30. The p-type electrode 30 and the n-type electrode 70 are disposed opposite to each other on both sides in the thickness direction of the semiconductor film 20 so that the area of the n-type electrode 70 is smaller than that of the p-type electrode 30. Thereby, the semiconductor light emitting device of this embodiment improves light extraction.

p型電極30もp型半導体層23とオーミック接触することによって、半導体膜20の正極となっている。p型電極30の材料は、Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Ag、Ti、Au、Niのいずれかを含む単層膜、積層膜、合金を用いることができる。   The p-type electrode 30 is also in ohmic contact with the p-type semiconductor layer 23, thereby forming the positive electrode of the semiconductor film 20. As a material of the p-type electrode 30, a single layer film, a laminated film, or an alloy containing any of Pt, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Ag, Ti, Au, and Ni can be used.

次に、図10に示すように、p型電極30のメッキ膜60側に配置されている金属膜40は、メッキ膜60をメッキ法によって形成する際の下地となる層であって、少なくとも最表面には支持体形成時のメッキ浴に溶解しないAuまたはNiを用いることが好ましく、Au単層膜として形成してもよいが、合金や、p型電極30へのCuの拡散防止機能を有するTi、Taなどを介して積層してもよい。金属膜40全体の厚さは、例えば1〜5μmである。   Next, as shown in FIG. 10, the metal film 40 disposed on the plating film 60 side of the p-type electrode 30 is a layer serving as a base when the plating film 60 is formed by a plating method. It is preferable to use Au or Ni that does not dissolve in the plating bath at the time of forming the support on the surface, and it may be formed as an Au single layer film, but has a function of preventing diffusion of Cu into the alloy or p-type electrode 30. You may laminate | stack via Ti, Ta, etc. The total thickness of the metal film 40 is, for example, 1 to 5 μm.

メッキ膜60は、金属膜40を下地として、たとえば電気メッキ法により形成される金属層である。Cuは熱伝導性が高いので、半導体発光素子の基体の材質として好ましい。熱伝導性が高いCuからなるメッキ膜60を備えることによって、活性層22で発生した熱を外部に容易に放出することができ、半導体発光素子の放熱効率を高めることができる。
さらに、Cuは、電気抵抗が低いので、半導体発光素子の基体の材質として好ましい。Cuからなるメッキ部70は、金属膜40を介してp型電極30と接合されているので導電端子として用いることができ、p型端子と接続する配線を用いなくても良い。
The plating film 60 is a metal layer formed, for example, by electroplating using the metal film 40 as a base. Since Cu has high thermal conductivity, Cu is preferable as a material for the substrate of the semiconductor light emitting device. By providing the plating film 60 made of Cu having high thermal conductivity, the heat generated in the active layer 22 can be easily released to the outside, and the heat dissipation efficiency of the semiconductor light emitting device can be improved.
Furthermore, since Cu has a low electric resistance, it is preferable as a material for the substrate of the semiconductor light emitting device. Since the plated portion 70 made of Cu is joined to the p-type electrode 30 via the metal film 40, it can be used as a conductive terminal, and a wiring connected to the p-type terminal need not be used.

メッキ膜60の厚みは、50〜200μmとすることが好ましく、60μm程度とすることがより好ましい。メッキ膜60の厚みが50μm未満である場合には、メッキ膜60が薄すぎるため、半導体発光素子としての耐久性に劣るばかりでなく、取り扱いが困難となり生産効率が低下する。逆に、200μmを超える場合には、レーザースクライブにより半導体発光素子に分割することが困難となる。   The thickness of the plating film 60 is preferably 50 to 200 μm, and more preferably about 60 μm. When the thickness of the plating film 60 is less than 50 μm, the plating film 60 is too thin, so that the durability as a semiconductor light emitting element is not only inferior, but handling becomes difficult and production efficiency decreases. On the other hand, when it exceeds 200 μm, it becomes difficult to divide into semiconductor light emitting elements by laser scribing.

p型半導体層23、活性層22、およびn型半導体層21とから構成される半導体膜20としては、GaN系単結晶の他に、GaP系単結晶、GaAs系単結晶、ZnO系単結晶など周知の半導体発光材料を用いることができる。特にGaN系単結晶の場合は成長基板のサファイアの他に、SiC単結晶からなる成長基板も利用できる。   As the semiconductor film 20 composed of the p-type semiconductor layer 23, the active layer 22, and the n-type semiconductor layer 21, in addition to a GaN-based single crystal, a GaP-based single crystal, a GaAs-based single crystal, a ZnO-based single crystal, etc. A known semiconductor light emitting material can be used. In particular, in the case of a GaN-based single crystal, a growth substrate made of a SiC single crystal can be used in addition to sapphire as a growth substrate.

GaN系単結晶からなる半導体層としては、例えば一般式AlInGaN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)で表わされる窒化物半導体が用いられる。 As the semiconductor layer made of a GaN-based single crystal, for example, nitridation represented by the general formula Al x In y Ga z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1). A physical semiconductor is used.

n型半導体層21は、図示しないが、下地層と、n型不純物がドープされたnコンタクト層と、活性層22に接するnクラッド層とが積層されて構成される。nコンタクト層は下地層および/またはnクラッド層を兼ねることができる。下地層にも少量のn型不純物を所定の範囲内でドープしても良いが、アンドープであれば良好な結晶性が維持できる。n型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Si、GeおよびSnなどが挙げられ、好ましくはSiおよびGeであり、より好ましくはSiが用いられる。nコンタクト層にはn型不純物がドープされていることが好ましく、n型電極70との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。   Although not shown, the n-type semiconductor layer 21 is configured by laminating a base layer, an n-contact layer doped with an n-type impurity, and an n-cladding layer in contact with the active layer 22. The n contact layer can also serve as an underlayer and / or an n clad layer. A small amount of n-type impurity may be doped within a predetermined range also in the underlayer, but good crystallinity can be maintained if it is undoped. Although it does not specifically limit as an n-type impurity, For example, Si, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably it is Si and Ge, More preferably, Si is used. The n-contact layer is preferably doped with an n-type impurity, which is preferable in terms of maintaining good ohmic contact with the n-type electrode 70, suppressing crack generation, and maintaining good crystallinity.

nコンタクト層と活性層22との間には、nクラッド層を設けることができる。nクラッド層はAlGaN、GaN、GaInNなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。nクラッド層をGaInNで形成する場合には、活性層22のGaInNのバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。また、屈折率の高い半導体材料から構成することが好ましい。   An n-cladding layer can be provided between the n-contact layer and the active layer 22. The n-clad layer can be formed of AlGaN, GaN, GaInN, or the like. Alternatively, a heterojunction of these structures or a superlattice structure in which a plurality of layers are stacked may be used. When the n-cladding layer is formed of GaInN, it is desirable to make it larger than the band gap of GaInN of the active layer 22. Moreover, it is preferable to comprise from a semiconductor material with a high refractive index.

次に、n型半導体層21の隣の活性層22としては、ダブルへテロ、単一量子井戸(SQW)または多重量子井戸(MQW)のいずれの構造であってもよい。   Next, the active layer 22 adjacent to the n-type semiconductor layer 21 may have any structure of double hetero, single quantum well (SQW), or multiple quantum well (MQW).

また、p型半導体層23は、活性層22に接するpクラッド層と、pコンタクト層とが積層されて構成できる。pクラッド層としては、活性層22のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、活性層22へのキャリアの閉じ込めができる組成であれば特に限定されない。pクラッド層およびpコンタクト層のp型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはMgが挙げられる。   The p-type semiconductor layer 23 can be formed by stacking a p-clad layer in contact with the active layer 22 and a p-contact layer. The p-cladding layer is not particularly limited as long as it has a composition larger than the band gap energy of the active layer 22 and can confine carriers in the active layer 22. Although it does not specifically limit as a p-type impurity of a p clad layer and a p contact layer, For example, Preferably Mg is mentioned.

次に、本実施形態である半導体発光素子の製造方法について図に基づいて説明する。図11(a)〜(i)は、本実施形態の概要を説明する、電気または電解メッキ法を用いてメッキ支持体を形成する半導体発光素子の製造方法のフローチャートである。図12〜図14は、本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法を示す概略断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIGS. 11A to 11I are flowcharts of a method for manufacturing a semiconductor light-emitting element for forming a plating support using an electric or electrolytic plating method, explaining the outline of the present embodiment. 12 to 14 are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

−−半導体膜形成工程−−
図12(a)に示すように、成長基板10上に、n型半導体層21、活性層22およびp型半導体層23を順次積層して半導体膜20を形成する(図11(a))。
--Semiconductor film formation process--
As shown in FIG. 12A, an n-type semiconductor layer 21, an active layer 22, and a p-type semiconductor layer 23 are sequentially stacked on the growth substrate 10 to form a semiconductor film 20 (FIG. 11A).

成長基板10としては、サファイア基板など半導体膜をエピタキシャル成長させるのに適した基板を用いるのが好ましい。その他、GaAs、InP、GaPなどのIII−V族化合物半導体単結晶基板や、シリコン(Si)基板などを用いることができる。なお基板10とn型半導体層21との格子定数が10%以上も異なるため、基板10上に半導体膜20を形成する際には、あらかじめ基板10上にバッファ層を形成することができる。この場合に、バッファ層として、基板10とn型半導体層21との中間の格子定数を有するAlNやAlGaNなどを用いることで、n型半導体層21の欠陥を減少できる。   As the growth substrate 10, it is preferable to use a substrate suitable for epitaxially growing a semiconductor film such as a sapphire substrate. In addition, a III-V compound semiconductor single crystal substrate such as GaAs, InP, or GaP, a silicon (Si) substrate, or the like can be used. Note that since the lattice constants of the substrate 10 and the n-type semiconductor layer 21 differ by 10% or more, a buffer layer can be formed on the substrate 10 in advance when the semiconductor film 20 is formed on the substrate 10. In this case, defects in the n-type semiconductor layer 21 can be reduced by using AlN, AlGaN, or the like having an intermediate lattice constant between the substrate 10 and the n-type semiconductor layer 21 as the buffer layer.

半導体膜20の成長方法は特に限定されず、MOCVD(有機金属気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)などで窒化物半導体をエピタキャル成長できる。   The growth method of the semiconductor film 20 is not particularly limited, and a nitride semiconductor can be epitaxially grown by MOCVD (metal organic vapor phase epitaxy), HVPE (hydride vapor phase epitaxy), MBE (molecular beam epitaxy) or the like.

例えば、MOCVD法では、キャリアガスとして水素(H)または窒素(N)、III族原料であるGa源としてトリメチルガリウム(TMG)またはトリエチルガリウム(TEG)、Al源としてトリメチルアルミニウム(TMA)またはトリエチルアルミニウム(TEA)、In源としてトリメチルインジウム(TMI)またはトリエチルインジウム(TEI)、V族原料であるN源としてアンモニア(NH)、ヒドラジン(N)などが用いられる。また、ドーパントとしては、n型にはSi原料としてモノシラン(SiH)またはジシラン(Si)を用いることができる。p型にはMg原料としては、たとえば、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CpMg)などを用いることができる。 For example, in the MOCVD method, hydrogen (H 2 ) or nitrogen (N 2 ) as a carrier gas, trimethyl gallium (TMG) or triethyl gallium (TEG) as a Ga source which is a group III source, trimethyl aluminum (TMA) or Al as a source Triethylaluminum (TEA), trimethylindium (TMI) or triethylindium (TEI) as the In source, ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), or the like as the N source that is a group V raw material are used. As the dopant, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) can be used as the Si raw material for the n-type. For the p-type, for example, biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) can be used as the Mg raw material.

−−分割溝形成工程−−
図12(b)に示すように、成長基板10上のn型半導体層21、活性層22およびp型半導体層23を貫き、複数の矩形の半導体発光素子領域に区画する格子状の分割溝4を半導体膜20に形成する(図11(b))。
--Division groove forming process--
As shown in FIG. 12B, a lattice-shaped dividing groove 4 that penetrates through the n-type semiconductor layer 21, the active layer 22, and the p-type semiconductor layer 23 on the growth substrate 10 and divides into a plurality of rectangular semiconductor light emitting element regions. Is formed on the semiconductor film 20 (FIG. 11B).

通常のフォトリソグラフィ技術、例えば、反応性イオンエッチング(RIE : Reactive Ion Etching)などを用いてパターニングすることにより、図2に示すように分割溝4を半導体膜20に格子状に形成して半導体膜20を半導体発光素子領域に区画する。分割溝4は、得られる半導体発光素子の外形を決定するが、分割溝にはn型半導体層21、活性層22およびp型半導体層23が露出する。   By patterning using a normal photolithography technique, for example, reactive ion etching (RIE), the dividing grooves 4 are formed in a lattice shape in the semiconductor film 20 as shown in FIG. 20 is partitioned into semiconductor light emitting element regions. The dividing groove 4 determines the outer shape of the obtained semiconductor light emitting device, and the n-type semiconductor layer 21, the active layer 22 and the p-type semiconductor layer 23 are exposed in the dividing groove.

−−p型電極形成工程−−
図12(c)に示すように、フォトリソグラフィ技術や電子ビーム蒸着法などを用いて、分割後の半導体膜20の各々のp型半導体層23上に、p型電極30を形成する(図11(c))。
--P-type electrode formation process--
As shown in FIG. 12C, a p-type electrode 30 is formed on each p-type semiconductor layer 23 of the divided semiconductor film 20 by using a photolithography technique or an electron beam evaporation method (FIG. 11). (C)).

−−分割溝凸型埋め込み工程−−
図12(d)および図13(b)〜図13(c)に示すように、分割溝4にレジスト材からなる凸型の埋め込み保護部51を形成する(図11(d))。埋め込み保護部51の高さは分割溝4の深さを越えて盛り上がるように形成する。
--- Divided groove convex embedding process ---
As shown in FIGS. 12 (d) and 13 (b) to 13 (c), a convex embedding protection portion 51 made of a resist material is formed in the dividing groove 4 (FIG. 11 (d)). The height of the embedding protection part 51 is formed so as to rise beyond the depth of the dividing groove 4.

図12(d)に示すように、分割溝4の深さより大きい厚みで、レジスト材を塗布形成する。まず、スピンコート法を用いて、所定粘度のフォトレジスト材を分割溝4を満たすように、ウエハに塗布する。塗布されたレジスト材が前工程にて形成されている分割溝4、p型半導体層23およびp型電極30を覆い、凹凸構造を保持したまま凹凸のあるレジスト層50を形成する。   As shown in FIG. 12D, a resist material is applied and formed with a thickness larger than the depth of the dividing groove 4. First, using a spin coating method, a photoresist material having a predetermined viscosity is applied to the wafer so as to fill the dividing grooves 4. The applied resist material covers the dividing grooves 4, the p-type semiconductor layer 23, and the p-type electrode 30 formed in the previous step, and forms an uneven resist layer 50 while maintaining the uneven structure.

図13(a)に示すように、第1ベーク工程としてレジスト層50形状を維持させたまま、ウエハの熱処理を行う。その後、露光工程として、格子状の分割溝に対応する所望パターンのフォトマスクMSK(レジスト層50の凹部、すなわち分割溝4の上を遮光する)を用いてレジスト材に適したパワーでレジスト層50を露光する。これにより、非露光部に潜像が形成される。   As shown in FIG. 13A, the wafer is heat-treated while maintaining the shape of the resist layer 50 as the first baking step. Thereafter, as an exposure step, the resist layer 50 is applied with a power suitable for the resist material using a photomask MSK having a desired pattern corresponding to the grid-like division grooves (light shielding is applied to the concave portions of the resist layer 50, that is, the division grooves 4). To expose. Thereby, a latent image is formed in the non-exposed part.

そのフォトマスクMSKの除去後、第2ベーク工程としてレジスト層50形状を維持させたまま、ウエハの熱処理を行い固化させた後に、30分間のガス抜きを行う。第2ベークの加熱により、レジスト層50全体が焼き締まる結果、分割溝4中央付近のレジスト材が引けて固化する。   After removing the photomask MSK, the wafer is heat-treated and solidified while maintaining the shape of the resist layer 50 as a second baking step, and then degassed for 30 minutes. As a result of the baking of the second baking, the entire resist layer 50 is baked, and as a result, the resist material near the center of the dividing groove 4 is pulled and solidified.

次に、図13(b)に示すように、現像工程としてレジスト層50形状を維持させたまま、現像液にウエハを浸しての現像処理を行い不要な箇所のレジスト層50のレジスト材を除去する。この時、マスクを通して垂直に露光された分割溝4内のレジスト材は、塗布されたレジスト層50の斜辺途中(凹部の内壁に対応)でパターニングされることになるため、分割溝4上周囲部にレジストのスパイクSが形成される。分割溝4内のレジスト材は、略中央が引けて両端に突起が形成された断面形状を有する。   Next, as shown in FIG. 13B, the developing process is performed by immersing the wafer in a developing solution while maintaining the shape of the resist layer 50 as a developing process, and the resist material of the resist layer 50 in unnecessary portions is removed. To do. At this time, the resist material in the dividing groove 4 that is vertically exposed through the mask is patterned in the middle of the oblique side of the applied resist layer 50 (corresponding to the inner wall of the recess). A resist spike S is formed on the substrate. The resist material in the dividing groove 4 has a cross-sectional shape in which a substantially central portion is drawn and protrusions are formed at both ends.

次に、図13(c)に示すように、第3ベークすなわち再ベーキングとして加熱処理を行うことによって、分割溝4内のレジストをスパイクとともに再度液状化させ、分割溝内で表面張力によって凸形状にレジストを凝集する。この状態にて冷却工程として降温過程を経る間に再びレジストが固化し、凸型構造を有する埋め込み保護部51を形成できる。このように、第3ベーク工程において埋め込み保護部51の表面が隆起した凸型の曲面を有するように分割溝4内の充填レジスト材を成形する。   Next, as shown in FIG. 13C, the resist in the dividing groove 4 is liquefied again with spikes by performing heat treatment as the third baking, that is, re-baking, and the convex shape is formed by surface tension in the dividing groove. Aggregates the resist. In this state, the resist is solidified again through a temperature lowering process as a cooling process, and the embedded protection part 51 having a convex structure can be formed. Thus, the filling resist material in the dividing groove 4 is formed so that the surface of the embedding protection portion 51 has a raised convex curved surface in the third baking step.

埋め込み保護部51は、埋め込み保護部の頂点にて基板と平行な接線が引ける連続した凸曲面の表面を有することが好ましく、埋め込み保護部51との接線が成長用基板と交わる角度θの範囲が0度≦θ≦60度であることが好ましい。実験結果として、例えば電子ビーム蒸着時の成膜速度により、ウエハ平面に対して傾いた面(斜面部)では平面部よりも成膜後の金属膜40の膜厚が薄く形成される場合がある。この斜面部の厚さは、前記角度θを用いて、平面部のcosθ倍であり、例えばθ=60度の時は1/2となる。金属膜40はメッキ開始用の下地であるため薄い方が好ましいが、膜厚があまりにも薄い場合は十分に成膜されず電気的、物理的に分離しやすくなってしまう。また、レジスト材は感光性有機化合物であるから金属膜40との密着性は必ずしも良いわけではない。そのため、ある程度の金属膜40の膜厚がない場合は工程中に薄い金属膜40の一部が剥離することが考えられる。したがって、上記角度θの範囲外(θ>60度)では形成される金属膜40の形成後の工程に耐えられる十分な膜厚を金属膜40が確保できなくなる。また、上記角度θは、10度以上とすることにより、支持体に入射して吸収される光が大幅に減少するため、光取り出し効率が向上する。従って、上記角度θの範囲は10度≦θ≦60度であることが好ましい。   The embedding protection part 51 preferably has a continuous convex curved surface where a tangent line parallel to the substrate can be drawn at the apex of the embedding protection part, and the range of the angle θ at which the tangent line with the embedding protection part 51 intersects the growth substrate. It is preferable that 0 degree ≦ θ ≦ 60 degrees. As an experimental result, the film thickness of the metal film 40 after the film formation may be thinner than the plane portion on the surface (slope portion) inclined with respect to the wafer plane, for example, due to the film formation speed during electron beam evaporation. . The thickness of the slope portion is cos θ times that of the plane portion using the angle θ, and becomes 1/2 when θ = 60 degrees, for example. Since the metal film 40 is an underlayer for starting plating, it is preferable to be thin. However, when the film thickness is too thin, the metal film 40 is not sufficiently formed and is easily separated electrically and physically. Further, since the resist material is a photosensitive organic compound, the adhesion with the metal film 40 is not necessarily good. Therefore, when there is no film thickness of the metal film 40 to some extent, it is considered that a part of the thin metal film 40 is peeled off during the process. Therefore, when the angle θ is out of the range (θ> 60 degrees), the metal film 40 cannot secure a sufficient film thickness that can withstand the steps after the formation of the metal film 40 to be formed. In addition, by setting the angle θ to 10 degrees or more, the light incident on the support and absorbed is greatly reduced, and the light extraction efficiency is improved. Accordingly, the range of the angle θ is preferably 10 degrees ≦ θ ≦ 60 degrees.

さらに、半導体膜の側面が成長基板に対して60度より小さい角度で傾斜している場合、角度θは、半導体膜の側面の成長基板に対する角度より大きいことが好ましい。特に、ドライエッチングにより半導体膜の除去を行った場合、半導体膜の側面は成長基板に対して約45度の傾きを有するため、上記角度θを45度以上とすることが好ましい。半導体側面から放射される光は側面に対して垂直な方向を中心に分布しているため、上記角度θを45度以上とすることで半導体側面と接線のなす角も90度以上となり、半導体側面から放射される光の大部分が支持基板に入射せず、支持基板による光吸収を低減することができる。従って、上記角度θの範囲は、45度≦θ≦60度であることがより好ましい。   Furthermore, when the side surface of the semiconductor film is inclined at an angle smaller than 60 degrees with respect to the growth substrate, the angle θ is preferably larger than the angle of the side surface of the semiconductor film with respect to the growth substrate. In particular, when the semiconductor film is removed by dry etching, the side face of the semiconductor film has an inclination of about 45 degrees with respect to the growth substrate. Therefore, the angle θ is preferably set to 45 degrees or more. Since the light emitted from the semiconductor side surface is distributed around the direction perpendicular to the side surface, by setting the angle θ to 45 degrees or more, the angle formed between the semiconductor side surface and the tangent line becomes 90 degrees or more. Most of the light emitted from the light does not enter the support substrate, and light absorption by the support substrate can be reduced. Therefore, the range of the angle θ is more preferably 45 degrees ≦ θ ≦ 60 degrees.

使用するレジスト材の粘度は90cP以上、より好ましくは300cP以上必要である。ただし、1cP(センチポアズ)=0.001Pa・s(パスカル秒)である。これは、レジスト層50を分割溝4の深さと同程度(10μm前後)またはそれ以上の厚さでウエハに塗布するためである。上記値よりも粘度が低いレジスト材では十分に厚いレジスト層50を形成できず、凸形状を実現するどころか、分割溝4を充填できなくなるからである。レジスト材が粘度90cP未満の場合、レジスト材が分割溝4の側面を覆うだけである。   The resist material used must have a viscosity of 90 cP or more, more preferably 300 cP or more. However, 1 cP (centipoise) = 0.001 Pa · s (pascal second). This is because the resist layer 50 is applied to the wafer at a thickness approximately equal to the depth of the dividing grooves 4 (around 10 μm) or more. This is because a resist material 50 having a viscosity lower than the above value cannot form a sufficiently thick resist layer 50, and instead of realizing a convex shape, the dividing grooves 4 cannot be filled. When the resist material has a viscosity of less than 90 cP, the resist material only covers the side surface of the dividing groove 4.

このように、レジスト材料を分割溝4に充填した後、露光現像処理を行って、その後、再度の加熱を行いレジスト材料を流動化して分割溝4から盛り上がる、すなわち隆起した後に、固化する。その結果、凸型の埋め込み保護部51が分割溝4に対応して格子状に形成される。この凸型の埋め込み保護部51は、次の工程で形成する金属膜40が分割溝4側面のn型半導体層21、活性層22およびp型半導体層23に成膜されることを防止するための保護層として機能するだけでなく、埋め込み保護部51は分割後の半導体発光素子の外周側の沈降する曲面形状の裾野部41を画定するモールドとして機能する。   As described above, after the resist material is filled into the divided grooves 4, exposure development processing is performed, and then the heating is performed again to fluidize the resist material so that it rises from the divided grooves 4, that is, rises and solidifies. As a result, convex embedding protection portions 51 are formed in a lattice shape corresponding to the dividing grooves 4. The convex embedded protection part 51 prevents the metal film 40 formed in the next step from being formed on the n-type semiconductor layer 21, the active layer 22, and the p-type semiconductor layer 23 on the side surface of the dividing groove 4. In addition to functioning as a protective layer, the embedded protective portion 51 functions as a mold for defining a curved bottom portion 41 that settles on the outer peripheral side of the divided semiconductor light emitting element.

−−金属膜形成工程−−
図13(d)に示すように、埋め込み保護部51の凸表面上およびp型電極30の表面30a上に金属膜40を形成する(図11(e))。金属膜40の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法などを用いることができる。
--Metal film formation process--
As shown in FIG. 13D, a metal film 40 is formed on the convex surface of the embedded protection part 51 and on the surface 30a of the p-type electrode 30 (FIG. 11E). As a method for forming the metal film 40, an evaporation method, a sputtering method, or the like can be used.

−−メッキ支持体形成工程−−
図14(a)に示すように、金属膜40全面にメッキ膜60を形成する(図11(f))。メッキ膜60の形成は、電解メッキ法、金属膜40に電流を流しつつ電気メッキ法などを用いることができる。メッキ膜60の厚みは、50〜200μmとすることが好ましく、60μmとすることができる。一般に、メッキ処理は、脱脂、酸処理、中和、水洗、メッキ、水洗という一連の処理である。脱脂、酸処理、中和、水洗の処理は、必要に合わせ適宜条件を選択して行う。メッキ膜の材料としては、Cuなどを用いることができる。なお、非メッキ部は保護被覆される。
--Plating support forming process--
As shown in FIG. 14A, a plating film 60 is formed on the entire surface of the metal film 40 (FIG. 11F). The plating film 60 can be formed by an electrolytic plating method, an electroplating method while passing a current through the metal film 40, or the like. The thickness of the plating film 60 is preferably 50 to 200 μm, and can be 60 μm. In general, the plating process is a series of processes including degreasing, acid treatment, neutralization, water washing, plating, and water washing. Degreasing, acid treatment, neutralization, and water washing treatment are performed by appropriately selecting conditions according to need. Cu or the like can be used as a material for the plating film. The non-plated part is covered with a protective coating.

−−成長基板剥離工程−−
図14(b)に示すように、レーザリフトオフ法を用いてn型半導体層21の表面を露出させる(図11(g))。レーザ光を成長基板10側から基板10と半導体膜20との界面近傍に照射して、界面部分のバッファ層およびn型半導体層21の一部を熱分解させて、成長基板10から、半導体膜20、p型電極および金属膜40を積層したメッキ膜60(支持基板)を剥離させる。なお、レーザーリフトオフ法の他に、研磨法、エッチング法など他の公知の技術を成長基板剥離に用いることもできる。
--Growth substrate peeling process--
As shown in FIG. 14B, the surface of the n-type semiconductor layer 21 is exposed using a laser lift-off method (FIG. 11G). Laser light is irradiated from the growth substrate 10 side to the vicinity of the interface between the substrate 10 and the semiconductor film 20 to thermally decompose a part of the buffer layer and the n-type semiconductor layer 21 at the interface portion. 20, The plating film 60 (support substrate) on which the p-type electrode and the metal film 40 are laminated is peeled off. In addition to the laser lift-off method, other known techniques such as a polishing method and an etching method can also be used for peeling the growth substrate.

次に、図14(c)に示すように、分割溝4に形成したレジスト材の埋め込み保護部51を除去し、分割溝4を露出させる。埋め込み保護部51除去にはN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの通常のレジスト除去の溶剤で除去することができる。   Next, as shown in FIG. 14C, the resist material embedding protection portion 51 formed in the dividing groove 4 is removed to expose the dividing groove 4. The removal of the buried protective part 51 can be performed with a normal resist removing solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).

−−n型電極形成工程−−
図14(c)に示すように、エッチングなどの清浄後、n型半導体層21表面上に所定の金属を積層して、n型電極70を形成する(図11(h))。なお、n型電極70としては順次積層して多層構造を用いてもよい。n型電極70の形成方法としては、たとえば、スパッタ法や蒸着法などを用いることができる。
--N-type electrode formation process--
As shown in FIG. 14C, after cleaning such as etching, a predetermined metal is laminated on the surface of the n-type semiconductor layer 21 to form an n-type electrode 70 (FIG. 11H). Note that the n-type electrode 70 may be sequentially stacked to have a multilayer structure. As a method of forming the n-type electrode 70, for example, a sputtering method or a vapor deposition method can be used.

−−チップ化工程−−
図14(d)に示すように、分割溝4のほぼ中央となる位置で分割溝底面の垂線上をメッキ膜60側からレーザ光(矢印)を照射しながら走査することにより、レーザースクライブを行い分割する(図11(i))。ここでは、粘着テープなどでステージとしての耐熱基板にn型半導体層21表面側を固定することで実行でき、メッキ膜60とともに半導体発光素子を容易に分割できる。メッキ膜60を有する半導体発光素子を分割する際には従来のレーザースクライブ法を適用できる。
--- Chip formation process--
As shown in FIG. 14 (d), laser scribing is performed by scanning the vertical line on the bottom surface of the dividing groove while irradiating laser light (arrow) from the side of the plating film 60 at a position approximately at the center of the dividing groove 4. Divide (FIG. 11 (i)). Here, it can be executed by fixing the surface side of the n-type semiconductor layer 21 to a heat-resistant substrate as a stage with an adhesive tape or the like, and the semiconductor light emitting element can be easily divided together with the plating film 60. A conventional laser scribing method can be applied when dividing the semiconductor light emitting device having the plating film 60.

このようにして作製された本実施形態の半導体発光素子は、図10に示すように、半導体膜20の外周側のメッキ膜60上に沈降する曲面形状の裾野部41を有するので、半導体膜20の端側面からの放射光(矢印)の光路を阻害することがなくなり、大幅に光取り出し効率が向上する。得られた半導体発光素子の金属支持体は図10に示すように半導体膜20から放射された光が従来に比べてメッキ膜60に当たり難い形状となる。   As shown in FIG. 10, the semiconductor light emitting device of this embodiment manufactured in this way has a curved skirt 41 that settles on the plating film 60 on the outer peripheral side of the semiconductor film 20, and thus the semiconductor film 20 The optical path of the radiated light (arrow) from the end side surface is not obstructed, and the light extraction efficiency is greatly improved. As shown in FIG. 10, the obtained metal support of the semiconductor light emitting device has a shape in which light emitted from the semiconductor film 20 is less likely to hit the plating film 60 as compared with the conventional case.

また、半導体発光素子の製造方法よれば、レジスト材からなる凸型の埋め込み保護部51を当該裾野部41を画定するモールドとして機能させるので、容易に半導体発光素子を製造することができるだけでなく、メッキ膜60未形成や剥がれ、全体が浮き上がりの発生を大幅に減少でき、その製造歩留まりを上げて製造コストを低下させることができる。   Further, according to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the convex embedded protection portion 51 made of a resist material functions as a mold for defining the skirt portion 41, so that the semiconductor light emitting device can be easily manufactured, The plating film 60 is not formed or peeled off, and the overall occurrence of lifting can be greatly reduced, and the manufacturing yield can be increased and the manufacturing cost can be reduced.

−−半導体膜形成(図11(a))−−
MOCVDにてAlInGaN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)を成長可能な成長基板(C面サファイア基板)10を準備し、MOCVDを用いて前記成長基板10上にAlInGaNからなるn型半導体層21、活性層22(発光層)、p型半導体層23が積層された半導体膜20を結晶成長させた。
--Semiconductor film formation (FIG. 11A)-
A growth substrate (C-plane sapphire substrate) 10 capable of growing Al x In y Ga z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1) by MOCVD is prepared. Then, the semiconductor film 20 in which the n-type semiconductor layer 21 made of Al x In y Ga z N, the active layer 22 (light emitting layer), and the p-type semiconductor layer 23 are stacked on the growth substrate 10 by MOCVD is crystal-grown. I let you.

具体的には、成長基板としてサファイヤ基板をMOCVD装置に投入し、水素雰囲気中にて1000℃で、10分間加熱した(サーマルクリーニング)。次に約500℃、トリメチルガリウム(TMG)10.4μmol/分、アンモニア(NH)3.3LMを3分間供給して低温バッファ層(GaN層)を形成した。次に1000℃まで昇温して30秒間保持することにより前記低温バッファ層を結晶化させ、そのままの温度でTMG45μmol/分、NH4.4LMを20分間供給し下地GaN層約1μmを形成した。温度l000℃でTMG45μmol/分、NH4.4LM、SiH2.7×10−9μmol/分を120分間供給しn−GaN層(n型半導体層21)を厚さ約7μmに成長させた。 Specifically, a sapphire substrate as a growth substrate was put into an MOCVD apparatus and heated at 1000 ° C. for 10 minutes in a hydrogen atmosphere (thermal cleaning). Next, about 500 ° C., trimethylgallium (TMG) 10.4 μmol / min and ammonia (NH 3 ) 3.3LM were supplied for 3 minutes to form a low-temperature buffer layer (GaN layer). Next, the temperature was raised to 1000 ° C. and held for 30 seconds to crystallize the low-temperature buffer layer, and TMG 45 μmol / min and NH 3 4.4LM were supplied at the same temperature for 20 minutes to form an underlying GaN layer of about 1 μm. . At a temperature of 1000 ° C., TMG 45 μmol / min, NH 3 4.4LM, SiH 4 2.7 × 10 −9 μmol / min are supplied for 120 minutes to grow the n-GaN layer (n-type semiconductor layer 21) to a thickness of about 7 μm. It was.

活性層22にはInGaN/GaNからなる多重量子井戸構造を適用した。ここではInGaN/GaNの2層を1周期として5周期成長を行った。温度約700℃でTMG3.6μmol/分、トリメチルインジウム(TMI)10μmol/分、NH4.4LMを33秒供給し、膜厚約2.2nmのInGaN井戸層およびTMG3.6μmol/分、NH4.4LMを320秒供給し、膜厚約15nmのGaN障壁層の成長を5周期分繰り返した。 A multiple quantum well structure made of InGaN / GaN was applied to the active layer 22. Here, five periods of growth were performed with two layers of InGaN / GaN as one period. At a temperature of about 700 ° C., TMG 3.6 μmol / min, trimethylindium (TMI) 10 μmol / min, NH 3 4.4LM were supplied for 33 seconds, an InGaN well layer having a thickness of about 2.2 nm and TMG 3.6 μmol / min, NH 3 4.4LM was supplied for 320 seconds, and the growth of the GaN barrier layer having a thickness of about 15 nm was repeated for five cycles.

温度を870℃まで上げ、TMG8.1μmol/分、トリメチルアルミニウム(TMA)7.5μmol/分、NH4.4LM、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CpMg)2.9×10−7μmol/分を5分間供給しp−AlGaNクラッド層の約40nmを成長させた。引き続きそのままの温度でTMG18μmol/分、NH4.4LM、CpMg2.9×10−7μmol/分を7分間供給しp−GaN層(p型半導体層23)約150nmを成長させた。 The temperature was raised to 870 ° C., TMG 8.1 μmol / min, trimethylaluminum (TMA) 7.5 μmol / min, NH 3 4.4LM, biscyclopentadienylmagnesium (Cp 2 Mg) 2.9 × 10 −7 μmol / For 5 minutes, about 40 nm of the p-AlGaN cladding layer was grown. Subsequently, TMG 18 μmol / min, NH 3 4.4LM, Cp 2 Mg 2.9 × 10 −7 μmol / min were supplied at the same temperature for 7 minutes to grow a p-GaN layer (p-type semiconductor layer 23) of about 150 nm.

−−分割溝形成(図11(b))−−
フォトリソグラフィ技術を用いて、分割溝4を形成する領域が開口したレジストマスクを形成した。その後ウエハを反応性イオンエッチング装置に投入し、Clプラズマによるドライエッチング処理により分割溝4を二段階の手順で形成した。具体的には、プロセス圧力0.2Pa、高周波電力100W、バイアス電力50W、Cl供給量20sccmで1680秒間、処理した。本条件でのGaN系半導体膜20の膜厚に合わせた条件であり、ドライエッチング条件は上記に限定されているわけではない。
--Division groove formation (FIG. 11 (b))-
Using a photolithography technique, a resist mask having an opening in a region for forming the dividing groove 4 was formed. Thereafter, the wafer was put into a reactive ion etching apparatus, and the division grooves 4 were formed by a two-step procedure by dry etching treatment using Cl 2 plasma. Specifically, the treatment was performed at a process pressure of 0.2 Pa, a high frequency power of 100 W, a bias power of 50 W, and a Cl 2 supply amount of 20 sccm for 1680 seconds. The conditions are in accordance with the film thickness of the GaN-based semiconductor film 20 under these conditions, and the dry etching conditions are not limited to the above.

−−p型電極形成(図11(c))−−
フォトリソグラフィおよび電子ビーム蒸着法を用いて、p型電極形成領域が露出したp型半導体層23表面の所望の位置にPt:1nm/Ag:150nm/Ti:100nm/Pt:100nm/Au:200nmからなる反射層を兼ねたp型電極30を形成した。なお、ここでは、分割溝形成工程後に電極形成を行ったが、半導体膜形成工程後に電極を形成しても良く、その工程順序に限定がないことは、容易に推測できることである。
--P-type electrode formation (FIG. 11 (c))-
Using photolithography and electron beam vapor deposition, Pt: 1 nm / Ag: 150 nm / Ti: 100 nm / Pt: 100 nm / Au: 200 nm is applied to a desired position on the surface of the p-type semiconductor layer 23 where the p-type electrode formation region is exposed. A p-type electrode 30 serving also as a reflective layer was formed. Here, the electrodes are formed after the dividing groove forming step, but the electrodes may be formed after the semiconductor film forming step, and it can be easily estimated that the order of the steps is not limited.

−−分割溝凸型埋め込み(図11(d))−−
分割溝4にレジスト材料を充填した後、露光、現像し、分割溝を埋め込んだ。すなわち、分割溝4の埋め込み保護部51を形成した。なお、レジスト材料としては公知のものを使用することができるが、最適な選択としてポジ型レジストを選択した。以下に詳細を示す。
--Division groove convex embedding (FIG. 11 (d))-
After the dividing groove 4 was filled with a resist material, exposure and development were performed to fill the dividing groove. That is, the embedding protection part 51 of the dividing groove 4 was formed. A known resist material can be used, but a positive resist was selected as the optimum selection. Details are shown below.

−−ポジレジストによる凸形埋め込み保護部形成条件−−
(レジスト材塗布)ポジ型レジスト材(東京応化製:LA300PM)を用いて、スピンコート条件:4000rpmによって約7.5μm塗布した。塗布されたレジスト材は、前工程にて形成された分割溝およびp型電極の構造をトレースし、凹凸構造を保持したまま形成され、凹凸のあるレジスト層50が形成された。6μm以上の厚膜レジスト層50を形成する場合、レジスト材粘度は90cP以上必要となる。レジスト材粘度は90cP未満では分割溝に十分に高い凸形状を維持する量のレジスト材が残らないからである。
--- Conditions for forming convex embedding protection with positive resist--
(Resist Material Application) A positive resist material (manufactured by Tokyo Ohka: LA300PM) was used, and spin coating conditions: about 7.5 μm was applied at 4000 rpm. The applied resist material traces the structure of the dividing groove and the p-type electrode formed in the previous step, and is formed while maintaining the concavo-convex structure, and the concavo-convex resist layer 50 is formed. When the thick resist layer 50 having a thickness of 6 μm or more is formed, the resist material viscosity needs to be 90 cP or more. This is because when the resist material viscosity is less than 90 cP, there is no resist material in an amount that maintains a sufficiently high convex shape in the dividing groove.

(第1ベーク)その後、第1ベーク:90℃にて120秒間の熱処理を行った。   (First Bake) Then, the first bake was performed at 90 ° C. for 120 seconds.

(露光)その後、所望パターンのフォトマスクを用いて250mJ/cmにて露光を行った。 (Exposure) Thereafter, exposure was performed at 250 mJ / cm 2 using a photomask having a desired pattern.

(第2ベーク)その後、第2ベーク:110℃にて120秒間の熱処理を行い固化させた後に、30分の間にガス抜きを行った。第2ベークの加熱により、レジスト材全体が焼き締まる結果、分割溝4中央付近のレジスト材が引けて固化した。   (Second Bake) Then, the second bake was heat-treated at 110 ° C. for 120 seconds to solidify, and then degassed for 30 minutes. As a result of the baking of the second baking, the entire resist material was baked, and as a result, the resist material near the center of the dividing groove 4 was pulled and solidified.

(現像)その後、現像液(クリアラントジャパン製:AZ600MF)を用いて現像を行い不要な箇所のレジスト層50のレジスト材を除去した。この時、マスクを通して垂直に露光されたレジスト層は、レジスト層の斜辺途中(凹部の内壁に対応)でパターニングされることになるため、分割溝4上周囲部にスパイクが形成された。   (Development) Thereafter, development was performed using a developer (Clearant Japan: AZ600MF) to remove the resist material of the resist layer 50 in unnecessary portions. At this time, since the resist layer exposed vertically through the mask is patterned in the middle of the oblique side of the resist layer (corresponding to the inner wall of the recess), spikes were formed on the periphery of the dividing groove 4.

(第3ベーク)再ベーキング処理として150℃にて20分を行うことによって埋め込み保護部前駆体が再度液状化し、分割溝内で表面張力によって凸形状に凝集した。この状態より降温過程を経る間に再び固化し、凸型構造を有する埋め込み保護部51の形成された。   (Third baking) By performing 20 minutes at 150 ° C. as a re-baking treatment, the embedded protective portion precursor was liquefied again and aggregated into a convex shape by surface tension in the dividing groove. From this state, the embedded protective part 51 having a convex structure was formed by solidifying again during the temperature lowering process.

以上の工程により、良好な電解メッキ状態をウエハ面内全ての領域において確保可能となり、特に分割溝4上で、メッキ膜60中の蓄積応力によって浮き上がり、剥離を起こすことなくメッキ支持体を形成することが可能となった。さらに、埋め込み保護部端部のスパイク形状も埋め込み保護部51の斜面に一体された。これにより、電解メッキ時の導通性をウエハ面内全ての領域において良好に確保可能となり、金属膜40およびメッキ膜60が断線を起こすことなく形成可能となった。   Through the above steps, a good electrolytic plating state can be ensured in all regions in the wafer surface. In particular, the plating support body is formed on the dividing groove 4 without being lifted by the accumulated stress in the plating film 60 and causing peeling. It became possible. Further, the spike shape at the end of the embedded protection part is also integrated with the slope of the embedded protection part 51. As a result, it is possible to satisfactorily ensure electrical conductivity during electrolytic plating in all regions within the wafer surface, and the metal film 40 and the plating film 60 can be formed without disconnection.

−−金属膜形成(図11(e))−−
分割溝4埋め込み面およびp型電極表面上にメッキ開始用の金属膜40を形成した。電子ビーム蒸着法によりTi:100nm/Au:400nmを形成し、続けてスパッタ法や電子線ビーム蒸着法に比べて成膜速度が大幅に速い抵抗加熱法にてAu:3000nmを形成した。具体的メッキ用導電膜の形成方法としては、蒸着法、スパッタなどを用いることができる。
--Metal film formation (FIG. 11 (e))-
A metal film 40 for starting plating was formed on the buried surface of the dividing groove 4 and the p-type electrode surface. Ti: 100 nm / Au: 400 nm was formed by an electron beam evaporation method, and then Au: 3000 nm was formed by a resistance heating method in which the film formation rate was significantly higher than that of a sputtering method or an electron beam evaporation method. As a specific method for forming the conductive film for plating, vapor deposition, sputtering, or the like can be used.

−−メッキ支持体形成(図11(f))−−
ウエハをメッキ浴内に浸し、電解メッキ法を用いて銅メッキによる支持体60を厚さ約150μmとなるように積層した。具体的には、シアン化銅もしくは硫酸銅ベースの浴を用いて銅メッキによる支持体60形成した。その際に、メッキの剛性や平坦性などの機械的特性を調整するための添加剤として有機物ベースの平滑剤や光沢剤を用いても良い。図15は本実施例によるメッキ後の表面(支持体60の裏面)のSEM像を示す。図5の従来技術のものと比較してもわかるように、本実施例を用いて形成された支持体60の裏面は平坦で剥離もない。
--Plating support formation (FIG. 11 (f))-
The wafer was immersed in a plating bath, and a copper plated support 60 was laminated to a thickness of about 150 μm using an electrolytic plating method. Specifically, the support 60 was formed by copper plating using a copper cyanide or copper sulfate-based bath. At that time, organic-based smoothing agents and brightening agents may be used as additives for adjusting mechanical properties such as plating rigidity and flatness. FIG. 15 shows an SEM image of the front surface (back surface of the support 60) after plating according to this example. As can be seen from the comparison with the prior art of FIG. 5, the back surface of the support 60 formed using this embodiment is flat and does not peel off.

−−成長基板剥離(図11(g))−−
次に既存のレーザリフトオフ法を用いて成長基板10を除去し半導体膜20(n−GaN層)表面を露出させた。具体的には、成長基板10(サファイヤ)側からレーザを照射し、成長基板10と半導体膜20との界面にあるGaNをガリウム(Ga)と窒素(N)に分解することで成長基板10を半導体膜20から剥離できた。成長基板10の除去方法は他にも研削、研磨やRIEなどの手段も適用できる。また、成長基板10にSiやSiCなど特定の溶液に溶解するものを用いれば化学的な処理(ウエットエッチング)により成長基板10を除去できる。
--Growth substrate peeling (FIG. 11 (g))-
Next, the growth substrate 10 was removed by using an existing laser lift-off method to expose the surface of the semiconductor film 20 (n-GaN layer). Specifically, the growth substrate 10 is irradiated with laser from the growth substrate 10 (sapphire) side to decompose GaN at the interface between the growth substrate 10 and the semiconductor film 20 into gallium (Ga) and nitrogen (N 2 ). Was peeled from the semiconductor film 20. Other methods such as grinding, polishing, and RIE can also be applied to the growth substrate 10 removal method. If the growth substrate 10 is dissolved in a specific solution such as Si or SiC, the growth substrate 10 can be removed by chemical treatment (wet etching).

−−n型電極形成(図11(h))−−
フォトリソグラフィおよび電子ビーム蒸着法を用いて、成長基板10が除去され露出したn型半導体層21表面の所望の位置にTi:1nm/Pt:100nm/Au:1500nmからなるn型電極70を形成した。
--N-type electrode formation (FIG. 11 (h))-
An n-type electrode 70 made of Ti: 1 nm / Pt: 100 nm / Au: 1500 nm was formed at a desired position on the surface of the n-type semiconductor layer 21 exposed by removing the growth substrate 10 using photolithography and electron beam evaporation. .

−−チップ化(図11(i))−−
ウエハを個々の半導体発光素子に区画しチップ化した。具体的には金属支持体60の所望の領域を除去することでチップ化した。具体的には金属支持体60の表面にYAGレーザを照射して金属支持体60を切断し、個々の半導体発光素子に分割した。
--- Chip (FIG. 11 (i))-
The wafer was divided into individual semiconductor light emitting elements to form chips. Specifically, a chip was formed by removing a desired region of the metal support 60. Specifically, the metal support 60 was cut by irradiating the surface of the metal support 60 with a YAG laser and divided into individual semiconductor light emitting devices.

以上の工程を経ることで、放熱性と光取り出しに優れた半導体発光素子を得ることができた。   By passing through the above process, the semiconductor light-emitting device excellent in heat dissipation and light extraction was able to be obtained.

以上の実施例に拠れば、分割溝に充填される埋め込み保護部51の形状がスパイク部を持たないように形成したため、メッキ開始用の金属膜をウエハ面内全域で電気的に孤立する領域が発生することなく成膜できるようになった。これによりメッキ断線の抑制され電解メッキによる半導体膜上へのメッキ膜(支持体)形成を確実に行うことが可能となり、歩留まりを向上させることができた。   According to the above embodiment, since the shape of the embedding protection portion 51 filled in the dividing groove is formed so as not to have the spike portion, there is a region where the metal film for starting plating is electrically isolated throughout the wafer surface. The film can be formed without generation. As a result, the disconnection of the plating is suppressed, and the plating film (support) can be reliably formed on the semiconductor film by electrolytic plating, and the yield can be improved.

埋め込み保護部51のスパイク形状をなくし、緩やかな凸形状とするには、通常のフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト層50をパターニング後、最後に120〜150℃より好ましくは130℃)の温度で15〜25分間(より好ましくは20分間)のベーキング処理を行うことで可能である。このとき、レジスト材に粘度が90cP以上、より好ましくは300cP以上のものを用いることにより分割溝を充填するようなレジスト層50のパターンを得ることができる。   In order to eliminate the spike shape of the embedding protection part 51 and make it a gentle convex shape, after patterning the resist layer 50 using a normal photolithography technique, the temperature is finally 15 to 120 ° C., more preferably 130 ° C. It is possible by performing a baking treatment for ˜25 minutes (more preferably 20 minutes). At this time, by using a resist material having a viscosity of 90 cP or more, more preferably 300 cP or more, a pattern of the resist layer 50 that fills the dividing grooves can be obtained.

分割溝に充填される埋め込み保護部51が緩やかな凸形状(0度≦θ≦60度の接線のみを持つもの)の表面を有しているため、従来技術に示したようにメッキ膜の形成中に分割溝上でメッキ膜どうしが押し合うことがなく、剥離しない平坦なメッキ表面を達成できる。   Since the embedding protection portion 51 filled in the dividing groove has a gently convex surface (having only a tangent line of 0 ° ≦ θ ≦ 60 °), the plating film is formed as shown in the prior art. The plating films do not press against each other on the dividing groove, and a flat plating surface that does not peel off can be achieved.

分割された半導体領域の周辺を凸型レジスト材で埋め込み、メッキ膜を形成し、基板を剥離した後、電極形成工程とチップ化工程を経ることで、作製された半導体発光素子の活性層端から取り出された光の進行方向に対しては、メッキ支持体面を含む遮蔽物を無くすことができ、光取り出し効率を向上させることが可能となった。   The periphery of the divided semiconductor region is filled with a convex resist material, a plating film is formed, the substrate is peeled off, and then through an electrode formation step and a chip formation step, from the active layer end of the manufactured semiconductor light emitting device With respect to the traveling direction of the extracted light, the shielding object including the plating support surface can be eliminated, and the light extraction efficiency can be improved.

本発明は、製造歩留まりを向上させることができ、放熱性に優れるとともに光取り出し効率の高い半導体発光素子が得られるため、半導体発光素子を各種の表示ランプなどに利用する光産業などにおいて利用可能性がある。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can improve the manufacturing yield, and can provide a semiconductor light emitting device with excellent heat dissipation and high light extraction efficiency. Therefore, the present invention can be used in the optical industry where the semiconductor light emitting device is used for various display lamps. There is.

4 分割溝
10 成長基板
20 半導体膜
20a 光取り出し面
21 n型半導体層
22 活性層
23 p型半導体層
30 p型電極
40 金属膜
50 レジスト層
51 埋め込み保護部
60 金属支持体、支持体、メッキ膜
70 n型電極
S スパイク
4 Dividing groove 10 Growth substrate 20 Semiconductor film 20a Light extraction surface 21 n-type semiconductor layer 22 active layer 23 p-type semiconductor layer 30 p-type electrode 40 metal film 50 resist layer 51 buried protection part 60 metal support, support, plating film 70 n-type electrode S spike

Claims (6)

半導体発光素子の製造方法であって、
基板上に活性層を含む半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜を半導体発光素子領域に区画する分割溝を形成する工程と、
前記分割溝にレジスト材を充填して埋め込み保護部を形成する工程と、
前記半導体膜および前記埋め込み保護部の表面を覆うメッキ開始用の金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に金属メッキからなる金属支持体を形成する工程と、を含み、
前記埋め込み保護部を形成する工程は、前記埋め込み保護部の表面が前記金属支持体側へ隆起した凸型の曲面を有するように前記充填されたレジスト材を成形する工程を含むこと、並びに、
前記充填されたレジスト材を成形する工程は、前記半導体膜及び前記分割溝上に前記レジスト材を塗布する工程と、フォトマスクを介して前記レジスト材を露光及び現像して前記分割溝に対応するレジスト材のパターンを形成する工程と、前記レジスト材を液状化するまで加熱する工程と、前記レジスト材を冷却する工程と、を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
Forming a semiconductor film including an active layer on a substrate;
Forming a dividing groove for partitioning the semiconductor film into a semiconductor light emitting element region;
Filling the dividing groove with a resist material to form a buried protection portion;
Forming a metal film for initiating plating covering the surface of the semiconductor film and the embedded protection part;
Forming a metal support made of metal plating on the metal film,
The step of forming the embedding protection part includes the step of molding the filled resist material so that the surface of the embedding protection part has a convex curved surface raised to the metal support side , and
The step of forming the filled resist material includes a step of applying the resist material on the semiconductor film and the dividing groove, and a resist corresponding to the dividing groove by exposing and developing the resist material through a photomask. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device , comprising: a step of forming a pattern of a material; a step of heating until the resist material is liquefied; and a step of cooling the resist material .
前記埋め込み保護部の曲面の接線と基板の表面のなす角度が60度以下であることを特微とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1 wherein there the angle between the buried protective portion of the curved surface of the tangent and the surface of the substrate is less than 60 degrees. 前記分割溝に充填するレジスト材の粘度が90cP以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体発光素子の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1 or 2 viscosity of the resist material filling the dividing grooves is equal to or not less than 90 cP. 前記半導体膜を形成する工程は、前記基板上にn型半導体層、活性層、p型半導体層からなる半導体膜を形成する工程を含むこと、
前記分割溝を形成する工程の前に、前記p型半導体層の上にp型電極積層する工程を含み、
前記金属支持体を形成する工程の後に、前記n型半導体層から前記基板を剥離して、前記n型半導体層の光取り出し面を露出させる工程と、前記光取り出し面にn型電極を形成する工程と、前記分割溝の底面に沿って前記金属支持体を分割する工程と、を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか1に記載の半導体発光素子の製造方法。
Forming the semiconductor film includes forming a semiconductor film including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on the substrate;
Before the step of forming the dividing groove, wherein the step of laminating a p-type electrode on the p-type semiconductor layer,
After the step of forming the metal support, the step of peeling the substrate from the n-type semiconductor layer to expose the light extraction surface of the n-type semiconductor layer, and forming an n-type electrode on the light extraction surface process and method of manufacturing a semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1-3, characterized in that it comprises the steps of dividing the metal support along the bottom surface of the dividing groove.
請求項1〜のいずれか1に記載の半導体発光素子の製造方法により製造された半導体発光素子であって、
前記金属支持体は、前記金属膜を介して前記半導体膜へ接合され、前記半導体膜周りに外側へ向けて沈降する曲面を有することを特徴とする半導体発光素子。
A semiconductor light emitting device manufactured by the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1-4,
The semiconductor light-emitting element, wherein the metal support has a curved surface that is bonded to the semiconductor film through the metal film and settles outward around the semiconductor film.
前記沈降する曲面の接線と前記半導体膜及び前記金属膜間の界面のなす角度が60度以下であることを特微とする請求項記載の半導体発光素子。 6. The semiconductor light emitting device according to claim 5 , wherein an angle formed by a tangent of the sinking curved surface and an interface between the semiconductor film and the metal film is 60 degrees or less.
JP2009257035A 2009-11-10 2009-11-10 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP5422341B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009257035A JP5422341B2 (en) 2009-11-10 2009-11-10 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009257035A JP5422341B2 (en) 2009-11-10 2009-11-10 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011103328A JP2011103328A (en) 2011-05-26
JP5422341B2 true JP5422341B2 (en) 2014-02-19

Family

ID=44193558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009257035A Expired - Fee Related JP5422341B2 (en) 2009-11-10 2009-11-10 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5422341B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030189215A1 (en) * 2002-04-09 2003-10-09 Jong-Lam Lee Method of fabricating vertical structure leds
JP5091233B2 (en) * 2006-06-23 2012-12-05 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド Vertical light emitting device and manufacturing method thereof
JP2008053685A (en) * 2006-08-23 2008-03-06 Samsung Electro Mech Co Ltd Vertical-structure gallium nitride light-emitting diode element, and its manufacturing method
JP2010507262A (en) * 2006-10-18 2010-03-04 ナイテック インコーポレイテッド Vertical deep ultraviolet light emitting diode
JP4951443B2 (en) * 2007-08-24 2012-06-13 昭和電工株式会社 Manufacturing method of light emitting diode

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011103328A (en) 2011-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8097478B2 (en) Method for producing light-emitting diode
US7754504B2 (en) Light-emitting diode, method for making light-emitting diode, integrated light-emitting diode and method for making integrated light-emitting diode, method for growing a nitride-based III-V group compound semiconductor, light source cell unit, light-emitting diode
JP5286045B2 (en) Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP4660453B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor light emitting device
JP5250856B2 (en) Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor light emitting device
JP5237763B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5301418B2 (en) Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device
JP4951443B2 (en) Manufacturing method of light emitting diode
JP5232975B2 (en) Light emitting diode manufacturing method, light emitting diode, and lamp
JP5074138B2 (en) Manufacturing method of light emitting diode
JP2009123717A (en) Method for producing group iii nitride semiconductor layer, group iii nitride semiconductor light-emitting device, and lamp
JP2009105123A (en) Light-emitting diode, and manufacturing method thereof
JP2012004501A (en) Ultraviolet semiconductor light-emitting element
JP2009099675A (en) Method of manufacturing light emitting diode, light emitting diode, and lamp
JP2010093186A (en) Method of manufacturing gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting element, layered structure of gallium nitride-based compound semiconductor element, gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting element, and lamp
JP2007220865A (en) Group iii nitride semiconductor light emitting device, and its manufacturing method
US8309381B2 (en) Group III nitride semiconductor light-emitting device and production method therefor
JP5422341B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP5207944B2 (en) Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP2015043468A (en) Ultraviolet semiconductor light-emitting element
JP2013128150A (en) Method of manufacturing group-iii nitride semiconductor light-emitting element
KR101072199B1 (en) Light emitting device and method for fabricating the same
US20230127257A1 (en) Method for removing a device using an epitaxial lateral overgrowth technique
JP4282743B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor light emitting device
US20070126008A1 (en) Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, positive electrode for the device, light-emitting diode and lamp using the device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121001

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130508

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130704

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5422341

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees