JP2004343138A - Process for fabricating compound semiconductor light emitting element - Google Patents

Process for fabricating compound semiconductor light emitting element Download PDF

Info

Publication number
JP2004343138A
JP2004343138A JP2004211540A JP2004211540A JP2004343138A JP 2004343138 A JP2004343138 A JP 2004343138A JP 2004211540 A JP2004211540 A JP 2004211540A JP 2004211540 A JP2004211540 A JP 2004211540A JP 2004343138 A JP2004343138 A JP 2004343138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
substrate
layer
light emitting
conductive material
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.)
Pending
Application number
JP2004211540A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kuchino
啓史 口野
Katsumi Yagi
克己 八木
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.)
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Tottori Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo 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 Tokyo Sanyo Electric Co Ltd, Tottori Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2004211540A priority Critical patent/JP2004343138A/en
Publication of JP2004343138A publication Critical patent/JP2004343138A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/32257Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic the layer connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/3025Electromagnetic shielding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/382Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a process for fabricating a chip in which wire bonding is required only once, alignment is facilitated in packaging, and man-hour is reduced. <P>SOLUTION: In the process for fabricating a compound semiconductor light emitting element by forming an n-type semiconductor thin film layer 13, an active layer and a p-type semiconductor thin film layer 17, in layers, on one side of a substrate 11 and providing one electrode 32 on the upper surface of the p-type semiconductor thin film layer 17 and the other electrode 33a on the other side of the substrate 11, a vertical hole 20 reaching the n-type semiconductor thin film layer 13 being connected with the electrode 33a is made from the other side of the substrate 11 by irradiating a short wave laser beam having a wavelength of 500 nm or less, the electrode 33a provided on the other side of the substrate 11 is connected electrically with the n-type semiconductor thin film layer 13 through a conductive material 30 filling the vertical hole 20, the electrode 32 is connected with a first lead electrode 101 on a base mount 100 and the electrode 33a is connected with a second lead electrode 103 by a bonding wire 104. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、青色発光ダイオード、青色レーザダイオード等の化合物半導体発光素子とその製造方法に関わり、特にサファイア等の絶縁性基板上にエピタキシャル成長された窒化物系化合物半導体を備える発光素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a compound semiconductor light emitting device such as a blue light emitting diode and a blue laser diode and a method of manufacturing the same, and more particularly to a method of manufacturing a light emitting device including a nitride compound semiconductor epitaxially grown on an insulating substrate such as sapphire.

青色発光ダイオード、青色レーザダイオード等に用いる窒化物系化合物半導体のエピタキシャル成長は、窒化物系化合物半導体と格子整合するサファイア(Al23)基板上に行われるのが一般的である。窒化物系化合物半導体を用いた青色系の半導体素子の基本構造は、例えば、第23図に示されるような構造になっている。すなわち、サファイア基板210上に、例えば、AlXGa1-XN(0≦X≦1)からなるバッファ層220が設けられ、このバッファ層220上に、例えば、シリコン(Si)がドープされたn型のGaNからなるn型コンタクト層230が形成されている。そして、n型コンタクト層230上に、例えば、シリコン(Si)がドープされたn型AlXGa1-XN(0≦X≦1)からなるn型クラッド層240が形成されている。このn型クラッド層240上に、例えば、AlaInbGa1-a-bN(0≦a、0≦b、a+b≦1)組成の多重量子井戸からなる活性層250が形成されている。この活性層250上に、例えば、マグネシウム(Mg)がドープされたp型のAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなるp型クラッド層260が形成され、このp型クラッド層260上に、例えば、マグネシウム(Mg)がドープされたp型のGaNからなるp型コンタクト層270が形成されている。 Epitaxial growth of a nitride-based compound semiconductor used for a blue light-emitting diode, a blue laser diode, or the like is generally performed on a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate lattice-matched to the nitride-based compound semiconductor. The basic structure of a blue semiconductor device using a nitride compound semiconductor is, for example, a structure as shown in FIG. That is, a buffer layer 220 made of, for example, Al x Ga 1 -xN (0 ≦ X ≦ 1) is provided on the sapphire substrate 210, and the buffer layer 220 is doped with, for example, silicon (Si). An n-type contact layer 230 made of n-type GaN is formed. Then, on the n-type contact layer 230, for example, an n-type cladding layer 240 made of n-type Al x Ga 1 -xN (0 ≦ X ≦ 1) doped with silicon (Si) is formed. On this n-type cladding layer 240, for example, Al a In b Ga 1- ab N (0 ≦ a, 0 ≦ b, a + b ≦ 1) active layer 250 made of multiple quantum well composition is formed. On this active layer 250, for example, a p-type clad layer 260 made of p-type Al Y Ga 1-Y N (0 ≦ Y ≦ 1) doped with magnesium (Mg) is formed. On p. 260, for example, a p-type contact layer 270 made of p-type GaN doped with magnesium (Mg) is formed.

そして、p型コンタクト層270の表面にp型電極280が設けられ、積層された半導体層の一部がエッチングされて露出したn型コンタクト層230の表面にn型電極290が設けられている。   A p-type electrode 280 is provided on the surface of the p-type contact layer 270, and an n-type electrode 290 is provided on the surface of the n-type contact layer 230 where a part of the stacked semiconductor layers is exposed by etching.

上記したサファイア基板は絶縁体であるため、導電性基板を備える通常の発光デバイスのように、基板裏面に電極を設け、半導体層表面に設けられたもうひとつの電極とで両極の電極を成し、通電することができない。   Since the above-mentioned sapphire substrate is an insulator, an electrode is provided on the back surface of the substrate and a bipolar electrode is formed with another electrode provided on the surface of the semiconductor layer as in a normal light emitting device including a conductive substrate. , Can not be energized.

このため、上記したように、半導体層の表面から半導体層の一部を取り除き、一方の伝導型半導体層を露出させ、残った半導体層表面に他方の極の電極を形成することで、半導体層表面側に両方の電極を設け通電し、デバイスとして機能させていた。   Therefore, as described above, a part of the semiconductor layer is removed from the surface of the semiconductor layer, one conductive semiconductor layer is exposed, and an electrode of the other pole is formed on the remaining semiconductor layer surface. Both electrodes were provided on the surface side, and electricity was supplied to function as a device.

この構造では両極電極が同一面側に存在するため、遮光される部分の面積が大きく、光取り出し効率が悪い。そして、両極電極が同一面側に存在する所為でどうしても2回のワイヤボンディングが必要であるという問題があった。更に、フェースダウン実装する場合、チップの両極電極が、それに対向する基台の電極の位置と正確に合致しなければならず、この位置合わせが非常に精密で難しいという問題があった。   In this structure, since the bipolar electrodes are on the same surface side, the area of the light-shielded portion is large, and the light extraction efficiency is poor. Then, there is a problem that two wire bondings are absolutely necessary because the bipolar electrodes are present on the same surface side. Further, in the case of face-down mounting, the bipolar electrodes of the chip must exactly match the positions of the electrodes of the base facing the chip, and there has been a problem that this alignment is very precise and difficult.

ところで、サファイア基板側から半導体層とコンタクトを取るためにサファイア基板にコンタクト孔を形成した半導体発光素子が、特許文献1に示されている。この半導体発光素子は、サファイア基板の裏面側に段差が形成され、この段差により薄く形成された基板の肉薄部分に半導体層を露出させるコンタクト孔が反応性イオンエッチングにより設けられている。   A semiconductor light emitting device in which a contact hole is formed in a sapphire substrate to make contact with a semiconductor layer from the sapphire substrate side is disclosed in Patent Document 1. In this semiconductor light emitting device, a step is formed on the back surface side of the sapphire substrate, and a contact hole for exposing the semiconductor layer is provided by a reactive ion etching in a thin portion of the substrate formed thin by the step.

確かに、上記明細書に示されている半導体発光素子においては、サファイア基板側から半導体層とのコンタクトを取ることができ、基板側と半導体層側とに電極を分けて配置させることができる。
特開平10−173235号公報
Indeed, in the semiconductor light emitting device described in the above specification, a contact with the semiconductor layer can be made from the sapphire substrate side, and electrodes can be separately arranged on the substrate side and the semiconductor layer side.
JP-A-10-173235

しかし、この素子においては、反応性イオンエッチングでコンタクト孔を形成するために、予め基板に段差を形成する必要があり、工程が複雑になると共に、エッチング加工時に基板の割れが発生しやすいなどの問題があった。   However, in this device, in order to form a contact hole by reactive ion etching, it is necessary to form a step in the substrate in advance, which complicates the process and easily breaks the substrate during etching. There was a problem.

そこで、本発明は、光取り出し効率の向上を図ることを課題の1つとする。そして、1回のワイヤボンディングで済み、位置合わせの容易な実装が可能で、工数の低減につながるチップの作製を課題の1つとする。更に、工程数を削減し、基板の割れなどの発生を削減し、歩留まりの良い素子を提供することを課題の1つとしている。   Therefore, an object of the present invention is to improve light extraction efficiency. Another object is to manufacture a chip that can be mounted with a simple wire bonding and can be easily aligned and that leads to a reduction in man-hours. Another object is to reduce the number of steps, reduce the occurrence of cracks in the substrate, and provide an element with a high yield.

請求項1に記載の発明は、基板の一面上に、第1の伝導型の半導体薄膜層と、活性層と、第2の伝導型の半導体薄膜層とを積層形成し、この第2の伝導型の半導体薄膜層上面に一方の電極を基板の他面上に他方の電極を設ける化合物半導体発光素子の製造方法において、前記基板の他面側から他方の電極と接続される第1の伝導型の半導体薄膜層に到達する深さの縦穴を波長が500nm以下の短波長レーザを照射して設け、前記基板の他面に設けた電極と前記第1の半導体薄膜層を前記縦穴に形成した導電性材料を介して電気的に接続し、前記一方の電極を基台の第1のリード電極に接続し、前記他方の電極を第2のリード電極にワイヤボンド線で接続することを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, a first conductive type semiconductor thin film layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor thin film layer are formed on one surface of a substrate. A method of manufacturing a compound semiconductor light-emitting device in which one electrode is provided on the upper surface of a semiconductor thin film layer and the other electrode is provided on the other surface of the substrate, wherein the first conductive type is connected to the other electrode from the other surface of the substrate. A vertical hole having a depth reaching the semiconductor thin film layer is provided by irradiating a short-wavelength laser having a wavelength of 500 nm or less, and an electrode provided on the other surface of the substrate and the first semiconductor thin film layer are formed in the vertical hole. Electrically connected via a conductive material, the one electrode is connected to a first lead electrode of a base, and the other electrode is connected to a second lead electrode by a wire bond wire. .

請求項2に記載の発明は、請求項1の構成に加え、前記化合物半導体発光素子が複数形成されたウェハを個々の発光素子に分割する際に、レーザ加工によって溝を形成し、この溝に沿ってウェハを個々の発光素子に分割することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a groove is formed by laser processing when dividing a wafer on which a plurality of the compound semiconductor light emitting elements are formed into individual light emitting elements. Along the way, the wafer is divided into individual light emitting elements.

請求項3に記載の発明は、請求項1の構成に加え、前記溝加工の後、加工によってダメージを受けた半導体層を塩素系、フッ素系のガスを用いてドライエッチングによって除去することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, after the groove processing, the semiconductor layer damaged by the processing is removed by dry etching using a chlorine-based or fluorine-based gas. And

請求項4に記載の明は、請求項2の構成に加え、前記溝加工をレーザ加工によって行う際、加工を絶縁性基板側、または半導体層積層側、または絶縁性基板側と半導体層積層側の両方から行うことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, when the groove processing is performed by laser processing, the processing is performed on the insulating substrate side, the semiconductor layer laminated side, or the insulating substrate side and the semiconductor layer laminated side. It is characterized by performing from both.

上記のように、本発明によれば高効率の光取り出しが可能となる。また、素子の静電耐圧向上を図ることができる。   As described above, according to the present invention, highly efficient light extraction is possible. Further, the electrostatic breakdown voltage of the element can be improved.

そして第2伝導型半導体層のみで基台との位置合わせを行えばよく、容易で且つ正確な実装が可能とすることができる。   Then, the alignment with the base only needs to be performed using only the second conductivity type semiconductor layer, and easy and accurate mounting can be performed.

本発明を添付の図面に従ってより詳細に説明する。   The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

まず、第1の実施形態について、第1図及び第2図を参照して説明する。第1図は、この発明の第1の実施形態にかかる化合物半導体発光素子1の裏面側から1個の素子を見た底面図、第2図は、第1図のII-IIに沿って断面した化合物半導体発光素子1の断面図である。   First, a first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a bottom view of one compound semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention as viewed from the back surface side, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II-II of FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the compound semiconductor light emitting device 1 obtained.

第2図に示すように、素子1は、その上下方向に貫通する孔2を備えていることを特徴としている。この貫通孔2は、レーザ光を照射するレーザ加工によって直径が30μm〜100μmの円柱状、または円錐状に形成される。尚、貫通孔2は、表裏の開口部の直径が広く、中央部が窪んだ中すぼみ形状に形成しても良い。   As shown in FIG. 2, the element 1 is characterized in that it has a hole 2 penetrating in the vertical direction. The through-hole 2 is formed in a columnar or conical shape with a diameter of 30 μm to 100 μm by laser processing for irradiating a laser beam. In addition, the through-hole 2 may be formed in the shape of a middle hollow with a large diameter at the front and back openings and a hollow central portion.

この実施の形態では直径50μmの孔2をレーザ加工により形成した。レーザは、半導体層の積層側から照射するのが好ましい。この孔2は、素子の上下方向の電気的な通路(電気的パス)として利用される。電気的パスを形成するために、孔2には、その内部を充填するように、導電性材料3が設けられる。この導電性材料3としては、例えば、導電ペーストを圧入法により充填する。   In this embodiment, the hole 2 having a diameter of 50 μm is formed by laser processing. It is preferable that the laser is irradiated from the side where the semiconductor layers are stacked. The hole 2 is used as a vertical electric path (electric path) of the element. In order to form an electric path, the hole 2 is provided with a conductive material 3 so as to fill the inside thereof. As the conductive material 3, for example, a conductive paste is filled by a press-fitting method.

また、導電性材料3は、メッキなどにより形成することもできる。メッキは、例えば、ニッケル(Ni)をシードとして孔2の表面に蒸着した後、銅(Cu)メッキし、孔2の内壁面に導電性材料3を形成すればよい。   Further, the conductive material 3 can be formed by plating or the like. The plating may be performed, for example, by evaporating nickel (Ni) as a seed on the surface of the hole 2 and then performing copper (Cu) plating to form the conductive material 3 on the inner wall surface of the hole 2.

更に、内部を充填する場合には、導電性ペースト以外に、溶融半田、あるいは金属のマイクロボールなどを用いることができる。   Furthermore, when filling the inside, in addition to the conductive paste, molten solder or metal microballs can be used.

素子1は、基板11上に2層以上の半導体薄膜が積層された半導体層4を備えて構成される。基板11は、絶縁性基板によって構成される。基板11は、例えばサファイア基板によって構成される。素子1は、基板11にバッファ層12を介して、第1の伝導型半導体層と第2の伝導型半導体層が積層された半導体層4が順次形成される。   The element 1 includes a semiconductor layer 4 in which two or more semiconductor thin films are stacked on a substrate 11. The substrate 11 is constituted by an insulating substrate. The substrate 11 is composed of, for example, a sapphire substrate. In the element 1, a semiconductor layer 4 in which a first conductive semiconductor layer and a second conductive semiconductor layer are stacked on a substrate 11 via a buffer layer 12 is sequentially formed.

バッファ層12と半導体層4は、例えば、MOCVD法により形成され、例えば、バッファ層12としては、基板11上に膜厚300nm程度のAlXGa1-XN(0≦X≦1)層が形成される。そして、このバッファ層12上に、例えば、シリコン(Si)がドープされた膜厚3μm程度のn型のGaN層からなるn型コンタクト層13が形成される。そして、n型コンタクト層13上に、例えば、シリコン(Si)がドープされた膜厚300nm程度のn型AlXGa1-XN(0≦X≦1)からなるn型クラッド層14が形成される。このn型クラッド層14上に、例えば、AlaInbGa1-a-bN(0≦a、0≦b、a+b≦1)組成の多重量子井戸からなる活性層15が形成されている。この活性層15上に、例えば、マグネシウム(Mg)がドープされた膜厚300nm程度のp型のAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなるp型クラッド層16が形成され、このp型クラッド層16上に、例えば、マグネシウム(Mg)がドープされた膜厚500nm程度のp型のGaNからなるp型コンタクト層17が形成される。 The buffer layer 12 and the semiconductor layer 4 are formed, for example, by the MOCVD method. For example, as the buffer layer 12, an Al X Ga 1 -X N (0 ≦ X ≦ 1) layer having a thickness of about 300 nm is formed on the substrate 11. It is formed. Then, an n-type contact layer 13 made of, for example, an n-type GaN layer doped with silicon (Si) and having a thickness of about 3 μm is formed on the buffer layer 12. Then, on the n-type contact layer 13, for example, an n-type clad layer 14 made of n-type Al x Ga 1 -xN (0 ≦ x ≦ 1) doped with silicon (Si) and having a thickness of about 300 nm is formed. Is done. On this n-type cladding layer 14, for example, Al a In b Ga 1- ab N (0 ≦ a, 0 ≦ b, a + b ≦ 1) active layer 15 of multiple quantum well composition is formed. On this active layer 15, for example, a p-type cladding layer 16 made of p-type Al Y Ga 1 -YN (0 ≦ Y ≦ 1) doped with magnesium (Mg) and having a thickness of about 300 nm is formed. On this p-type cladding layer 16, for example, a p-type contact layer 17 made of p-type GaN doped with magnesium (Mg) and having a thickness of about 500 nm is formed.

なお、バッファ層12を介在させることなく直接半導体層4を基板11上に形成することもできる。   Note that the semiconductor layer 4 can be directly formed on the substrate 11 without the buffer layer 12 interposed therebetween.

n型コンタクト層13(第1の伝導型半導体層)の一部は、その上に積層された半導体層(第2の伝導型半導体層を含む)が除去され、その一部が露出した露出領域10を有している。半導体層4の除去は、ドライエッチングを含む工程によって行われる。この露出領域10に、前記貫通孔2を配置している。   An exposed region where a part of the n-type contact layer 13 (first conductive type semiconductor layer) has a semiconductor layer (including the second conductive type semiconductor layer) laminated thereon removed and is partially exposed. It has ten. The removal of the semiconductor layer 4 is performed by a process including dry etching. The through-hole 2 is arranged in the exposed region 10.

半導体層4のダメージを抑えるために、基板11の半導体層4が形成された面と同じ側からレーザ照射を行うことが望ましい。孔2の形状は上下の直径が同一の円柱状に設定されるが、若干のテーパーが形成される。また、半導体層4からレーザを照射した後、基板11の側からレーザを照射して貫通孔2を形成することもできる。レーザは、基板11において光吸収が生じる波長を有するものが選択される。   In order to suppress damage to the semiconductor layer 4, it is desirable to perform laser irradiation from the same side of the substrate 11 as the surface on which the semiconductor layer 4 is formed. The shape of the hole 2 is set to a columnar shape having the same upper and lower diameters, but a slight taper is formed. Further, after the semiconductor layer 4 is irradiated with the laser, the laser may be irradiated from the side of the substrate 11 to form the through-hole 2. A laser having a wavelength at which light absorption occurs in the substrate 11 is selected.

ここでは、基板11にサファイア基板を用いるので、波長が500nm以下の短波長レーザが用いられる。この実施形態では、固体レーザであるYAGレーザの第3高調波を利用した波長が355nmの紫外レーザを用いている。繰り返し周波数(f)3kHz、走査速度0.5mm/秒、デフォーカス(DF)−80μm、パワー1.85Wで、n電極の中心位置を孔2の中心位置として半導体層4側から1秒程度レーザ照射し、50μmの穴を形成した。孔2の直径は、デフォーカス(DF)、照射時間を制御することで、30μm〜100μmの間で形成することができる。   Here, since a sapphire substrate is used as the substrate 11, a short-wavelength laser having a wavelength of 500 nm or less is used. In this embodiment, an ultraviolet laser having a wavelength of 355 nm using the third harmonic of a YAG laser which is a solid-state laser is used. With a repetition frequency (f) of 3 kHz, a scanning speed of 0.5 mm / sec, a defocus (DF) of -80 μm, and a power of 1.85 W, a laser is applied for about one second from the semiconductor layer 4 side with the center position of the n-electrode as the center position of the hole 2. Irradiated to form a 50 μm hole. The diameter of the hole 2 can be formed between 30 μm and 100 μm by controlling the defocus (DF) and the irradiation time.

なお、レーザの種類は上記以外に、YAGレーザの基本波1060nmや、第2高調波533nm、更に第4高調波266nmを用いることもできる。   It should be noted that, besides the above, a YAG laser fundamental wave of 1060 nm, a second harmonic wave of 533 nm, and a fourth harmonic wave of 266 nm can also be used.

上記のように形成された孔2に導電性材料3が充填される。なお、孔2に導電性材料3を充填する前に、レーザ加工により半導体層4に与えたダメージ層をドライエッチングにより除去するとよい。この半導体層に与えたダメージをドライエッチングにより除去する際に用いるエッチングガスとしては、塩素系、フッ素系のガスを用いることができる。   The hole 2 formed as described above is filled with the conductive material 3. Before the hole 2 is filled with the conductive material 3, the damaged layer given to the semiconductor layer 4 by laser processing may be removed by dry etching. As an etching gas used for removing the damage given to the semiconductor layer by dry etching, a chlorine-based gas or a fluorine-based gas can be used.

導電性材料3の充填は、例えば、次のように行われる。まず、半導体層4側を下向きにし、基板11側に導電性材料を充填した所望の大きさの領域をくり抜いた粘着シートのマスクを貼り付ける。マスクのくり抜き部を中心に導電ペーストなどの導電性材料を塗り込む。導電性材料をへらなどで押さえつけ、孔2内に圧入する。孔2内に導電性材料3が圧入され、孔2に導電性材料3を充填すると、マスクである粘着シートを剥がし、200℃の温度にて、30分間、硬化炉内で熱処理を施し、導電性材料3を硬化させる。その後、余分な導電性材料を剥離液により除去して、孔2内に導電性材料3の充填作業が終わる。   The filling of the conductive material 3 is performed, for example, as follows. First, the semiconductor layer 4 side is turned downward, and a mask of an adhesive sheet obtained by hollowing out a region of a desired size filled with a conductive material is attached to the substrate 11 side. A conductive material such as a conductive paste is applied around the hollowed portion of the mask. The conductive material is pressed with a spatula or the like and pressed into the hole 2. When the conductive material 3 is pressed into the hole 2 and the hole 2 is filled with the conductive material 3, the pressure-sensitive adhesive sheet serving as a mask is peeled off, and a heat treatment is performed in a curing furnace at a temperature of 200 ° C. for 30 minutes to obtain a conductive material. The conductive material 3 is cured. After that, the excess conductive material is removed by the stripping liquid, and the operation of filling the hole 2 with the conductive material 3 is completed.

続いて、必要に応じて、基板11の裏面をバックラップし、350μm〜430μm程度の基板11の厚みを95μm程度に薄くする。   Subsequently, if necessary, the back surface of the substrate 11 is back-wrapped, and the thickness of the substrate 11 of about 350 μm to 430 μm is reduced to about 95 μm.

そして、n型コンタクト層13には、前記露出領域10においてオーミックコンタクトをとるための電極31を形成している。露出領域10のn型オーミック電極31は、貫通孔2の上縁と接するように配置される。このn型コンタクト層13上に形成されたn型オーミック電極31と導電材料3とが電気的に接続される。貫通孔2に形成される導電材料3をn型コンタクト層13とオーミックコンタクトが可能な材料を用いれば、この電極31は、前記貫通孔2に配置した導電性材料3と兼ねることもできる。すなわち、貫通孔2に導電性材料3を形成することによって、その材料がn型コンタクト層13とオーミックコンタクトが可能であれば、電極31の形成は省略することができる。貫通孔2に形成した導電性材料3を電極31と兼ねることもできる。また、電極31の形成に用いる金属材料を貫通孔2の導電性材料3に兼用することもできる。   An electrode 31 for forming an ohmic contact in the exposed region 10 is formed on the n-type contact layer 13. The n-type ohmic electrode 31 in the exposed region 10 is arranged so as to be in contact with the upper edge of the through hole 2. The n-type ohmic electrode 31 formed on the n-type contact layer 13 is electrically connected to the conductive material 3. If the conductive material 3 formed in the through hole 2 is a material that can make ohmic contact with the n-type contact layer 13, the electrode 31 can also serve as the conductive material 3 arranged in the through hole 2. That is, when the conductive material 3 is formed in the through hole 2 and the material can form an ohmic contact with the n-type contact layer 13, the formation of the electrode 31 can be omitted. The conductive material 3 formed in the through hole 2 can also serve as the electrode 31. Further, the metal material used for forming the electrode 31 can also be used as the conductive material 3 of the through hole 2.

p型コンタクト層17には、これとオーミックコンタクトをとるための電極32を形成している。この電極32は、p型コンタクト層17の全面を覆うように形成している。この電極32は、素子1の発する光を反射する反射性の電極としている。   The p-type contact layer 17 has an electrode 32 for making an ohmic contact therewith. The electrode 32 is formed so as to cover the entire surface of the p-type contact layer 17. The electrode 32 is a reflective electrode that reflects light emitted from the element 1.

更に、この電極32をp型コンタクト層17の一部のみを覆うように形成し、この部分で素子1の発する光を反射させ、この部分で反射しなかった光は、この電極32に対しp型コンタクト層17と反対側に形成されたこの素子1の発する光の波長を反射する部材によって反射させることもできる。電極32側から光を取り出す場合などにおいては、この電極32は、素子1の発する光を透過する光透過性の電極とすることもできる。   Further, the electrode 32 is formed so as to cover only a part of the p-type contact layer 17, and the light emitted from the element 1 is reflected at this part. The wavelength of light emitted from the element 1 formed on the side opposite to the mold contact layer 17 can be reflected by a member that reflects the light. When light is extracted from the electrode 32 side, the electrode 32 may be a light transmissive electrode that transmits light emitted from the element 1.

第1図及び第2図に示すように、基板11の半導体層4が形成された面とは反対の面(裏面)には、電極33が形成されている。この電極33は、前記貫通孔2に配置した導電性材料3と電気的に接続される。この電極33は、前記貫通孔2に配置した電極材料と兼ねることもできる。この電極33は所定厚さのパッド電極34を兼ねている。この実施形態では、第1図に示すように、前記貫通孔2を覆うように、パッド電極34を配置しているが、貫通孔2と離れた位置にパッド電極34を配置することもできる。パッド電極34は、ワイヤボンド接続に利用される。パッド電極34は、露出領域10と平面的に重なる位置に配置しているが、例えば、後述する第19図に示すものと同様に、露出領域10と平面的に重なる位置を避けて配置することもできる。   As shown in FIGS. 1 and 2, an electrode 33 is formed on a surface (back surface) of the substrate 11 opposite to the surface on which the semiconductor layer 4 is formed. This electrode 33 is electrically connected to the conductive material 3 arranged in the through hole 2. The electrode 33 can also serve as an electrode material arranged in the through hole 2. This electrode 33 also serves as a pad electrode 34 having a predetermined thickness. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the pad electrode 34 is arranged so as to cover the through hole 2, but the pad electrode 34 may be arranged at a position apart from the through hole 2. The pad electrode 34 is used for wire bond connection. The pad electrode 34 is arranged at a position overlapping the exposed region 10 in a plane. For example, like the one shown in FIG. 19 described later, the pad electrode 34 is arranged so as to avoid a position overlapping the exposed region 10 in a plane. You can also.

このような素子1は、ウェハ(図示せず)として直径が2インチ程度の基板上に複数形成された後、そのウェハを基盤の目状に分離することにより、個々の素子とされる。ウェハを分割する際には、前記貫通孔2の形成に用いたレーザ光を利用して素子分離用の溝を形成することができる。分離用の溝は、基板11の半導体層4が形成された側と反対側の面、或いは基板11の半導体層4が形成された面、或いは基板11の半導体層4が形成された側と反対側の面及び基板11の半導体層4が形成された面の両方に形成することができる。   After a plurality of such devices 1 are formed on a substrate having a diameter of about 2 inches as a wafer (not shown), the wafer is separated into individual eyes by separating the wafer into bases. When dividing the wafer, a groove for element isolation can be formed by using the laser beam used for forming the through hole 2. The separation groove is opposite to the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed, the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed, or the surface opposite to the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed. It can be formed on both the side surface and the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed.

分離用溝の深さは、基板11の半導体層4が形成された側と反対側の面に形成する場合は、基板11の裏側から活性層15の手前までの深さに設定される。この実施形態では、基板11の一部が残るように、基板11の厚さよりも若干短い長さに設定される。基板11の半導体層4が形成された面に溝を形成する場合でも、分離用溝の深さは、基板11の厚さの20〜70%に設定するのが好ましい。更に、レーザ加工で生じたダメージ層を、ドライエッチングによって取り除くことが望ましい。このドライエッチングに使用するエッチングガスとしては、塩素系、フッ素系ガスが適している。   When the separation groove is formed on the surface of the substrate 11 opposite to the side on which the semiconductor layer 4 is formed, the depth of the separation groove is set to the depth from the back side of the substrate 11 to just before the active layer 15. In this embodiment, the length is set to be slightly shorter than the thickness of the substrate 11 so that a part of the substrate 11 remains. Even when a groove is formed on the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed, the depth of the separation groove is preferably set to 20 to 70% of the thickness of the substrate 11. Further, it is desirable to remove a damaged layer generated by laser processing by dry etching. As an etching gas used for the dry etching, a chlorine-based gas or a fluorine-based gas is suitable.

第3図は、前記発光素子1を備える発光装置を示している。発光素子1は、基板11が上に位置するように上下反転され、第1のリード電極100上に配置される。素子1の電極32が導電材料101によって第1のリード電極100に電気的に接続される。導電材料101の真上に第1のリード電極100が接着するよう注意を要するのみで、微細な位置合わせは不要である。導電材料101が電極31やn型コンタクト層13に接することを防止するために、これらの上を絶縁材料102によって被覆しておくことが望ましい。この被覆のための絶縁材料102は、前記露出領域10を覆うように予め素子1に配置しておくのが望ましい。基板11側のパッド電極34と第2のリード電極103が金線104などのワイヤボンド線によって電気的に接続される。   FIG. 3 shows a light emitting device including the light emitting element 1. The light emitting element 1 is turned upside down so that the substrate 11 is located above, and is arranged on the first lead electrode 100. The electrode 32 of the element 1 is electrically connected to the first lead electrode 100 by the conductive material 101. It is only necessary to pay attention so that the first lead electrode 100 is bonded directly above the conductive material 101, and fine positioning is not required. In order to prevent the conductive material 101 from coming into contact with the electrode 31 and the n-type contact layer 13, it is desirable to cover them with an insulating material 102. It is desirable that the insulating material 102 for this coating is disposed on the element 1 in advance so as to cover the exposed region 10. The pad electrode 34 on the substrate 11 and the second lead electrode 103 are electrically connected by a wire bond line such as a gold wire 104.

第1、第2のリード電極100、103間に所定の電圧または電流を供給すると、第1リード電極100、導電材料101、電極32、半導体層4、電極31、導電性材料3、電極33(34)、ワイヤボンド線104、第2リード電極103の経路が形成され、活性層15から光が取り出される。ここで、発光素子1をLED表示器に利用する場合は、光り取り出し効率を高めるために、素子1や電極100、103を樹脂によってモールドすることが望ましい。   When a predetermined voltage or current is supplied between the first and second lead electrodes 100 and 103, the first lead electrode 100, the conductive material 101, the electrode 32, the semiconductor layer 4, the electrode 31, the conductive material 3, and the electrode 33 ( 34), a path is formed between the wire bond line 104 and the second lead electrode 103, and light is extracted from the active layer 15. Here, when the light emitting element 1 is used for an LED display, it is desirable to mold the element 1 and the electrodes 100 and 103 with resin in order to increase the light extraction efficiency.

両電極を基板の一方の側に配置する従来例に比べて、基板11の一方と他方に電極をそれぞれ配置することができるので、電極による遮光を抑制して光り取り出し効率を高めることができる。また、ワイヤボンドも1個所で済み、組立作業性を高めることができる。そしてp型の電極32のみで基台との位置合わせを行えばよく、容易で且つ正確な実装を可能とすることができる。   Compared to the conventional example in which both electrodes are arranged on one side of the substrate, the electrodes can be arranged on one side and the other side of the substrate 11, respectively, so that the light shielding by the electrodes can be suppressed and the light extraction efficiency can be increased. In addition, only one wire bond is required, and assembling workability can be improved. Then, the alignment with the base only needs to be performed using only the p-type electrode 32, and easy and accurate mounting can be performed.

次に、第2の実施形態について、第4図及び第5図を参照して説明する。第4図は素子1の底面図で、第1図と対応する。第5図は、第4図のV−Vに沿った断面図で、第2図と対応する。第1図及び第2図に示す第1の実施形態と同一構成要素には、同一の符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略し、相違点を中心に説明する。   Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. FIG. 4 is a bottom view of the element 1 and corresponds to FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV of FIG. 4, and corresponds to FIG. The same components as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here to avoid duplication of description, and the description will focus on differences. I do.

素子1は、その上下方向に延びるn型コンタクト層13に達し、n型コンタクト層13を貫通しない縦穴20を備えていることを特徴としている。この縦穴20は、レーザ光を照射するレーザ加工によって直径30μm〜100μmの円柱状、または円錐状に形成される。尚、縦穴20は、開口部並びに底部の直径が広く、中央部が窪んだ中すぼみ形状に形成しても良い。   The element 1 has a vertical hole 20 which reaches the n-type contact layer 13 extending in the vertical direction and does not penetrate the n-type contact layer 13. The vertical hole 20 is formed in a cylindrical shape or a conical shape with a diameter of 30 μm to 100 μm by laser processing for irradiating a laser beam. Note that the vertical hole 20 may be formed in a hollow shape with a large diameter at the opening and at the bottom, and a recess at the center.

この実施の形態では直径50μmの縦穴20をレーザ加工により形成した。この縦穴20は、素子の上下方向の電気的な通路(電気的パス)として利用される。電気的パスを形成するために、縦穴20には、その内面を覆うように金属薄膜などの導電性材料30が形成される。導電性材料30は、細部に形成が容易なメッキよって形成するのが好ましいが、穴の外径が大きい場合やテーパー面が形成されている場合などには、金属の蒸着によって形成することもできる。縦穴20は、その内部を金属材料などの導電性材料によって充填することもできる。   In this embodiment, a vertical hole 20 having a diameter of 50 μm is formed by laser processing. The vertical hole 20 is used as a vertical electric path (electric path) of the element. In order to form an electrical path, a conductive material 30 such as a metal thin film is formed in the vertical hole 20 so as to cover the inner surface thereof. The conductive material 30 is preferably formed by plating that is easy to form in detail, but when the outer diameter of the hole is large or when a tapered surface is formed, the conductive material 30 can also be formed by vapor deposition of a metal. . The inside of the vertical hole 20 can be filled with a conductive material such as a metal material.

導電性材料30をメッキで形成する場合には、例えば、縦穴20の内壁に膜厚20nm程度のチタン(Ti)、白金(Pt)、金(Au)等のn型コンタクト層13とオーミックコンタクトがとれる積層膜を蒸着により形成し、その後、銅(Cu)をメッキして、縦穴20の内壁面にメッキ層からなる導電性材料30を形成する。尚、この導電性材料30は、n型コンタクト層13とオーミックコンタクトが可能な材料だけで形成しても良く、また、オーミックコンタクトが可能な材料でn型コンタクト層13と接触する膜を縦穴20内に形成し、その上に、メッキ、導電性ペースト等を設けて導電性材料30を形成しても良い。   When the conductive material 30 is formed by plating, for example, an n-type contact layer 13 of titanium (Ti), platinum (Pt), gold (Au) or the like having a thickness of about 20 nm is formed on the inner wall of the vertical hole 20 and an ohmic contact. A laminated film is formed by vapor deposition, and then copper (Cu) is plated to form a conductive material 30 made of a plating layer on the inner wall surface of the vertical hole 20. The conductive material 30 may be formed only of a material capable of making ohmic contact with the n-type contact layer 13, or a film capable of making ohmic contact with the n-type contact layer 13 may be formed by a vertical hole 20. The conductive material 30 may be formed by providing plating, a conductive paste, or the like thereon.

また、金属を充填する場合は、導電性ペースト、溶蝕半田、あるいは金属のマイクロボールなどを用いることができる。   When metal is filled, conductive paste, erosion solder, metal microballs, or the like can be used.

n型コンタクト層13は、第1の実施形態においては、その上に位置する半導体層4の一部が除去され、その一部が露出して露出領域が形成されていた。しかし、この実施形態では、n型コンタクト層13とコンタクトを取る領域において、n型コンタクト層13とその上に位置するp型コンタクト層17を含む半導体層が同一平面形状に形成されているので、従来の露出領域が形成されていない。   In the first embodiment, the n-type contact layer 13 has a portion of the semiconductor layer 4 located thereon removed and a portion thereof exposed to form an exposed region. However, in this embodiment, the semiconductor layer including the n-type contact layer 13 and the p-type contact layer 17 located thereon is formed in the same plane shape in a region that makes contact with the n-type contact layer 13. No conventional exposed area is formed.

縦穴20は、レーザ照射して穴開け加工を施すことによって形成される。レーザ照射は、半導体層4へのダメージを抑えるために、基板11の半導体層4が形成された面(表面)とは反対の面(裏面)側から行われる。縦穴20の形状は上下の直径が同一の円柱状に設定されるが、若干のテーパーが形成される。この実施形態では、レーザ照射する前に、例えば、基板11の裏面をバックラップし、350μm〜430μm程度の基板11の厚みを45μm程度に薄くする。そして、開口部の直径が50μm、底部が40μmのすり鉢状の縦穴20を形成した。   The vertical hole 20 is formed by irradiating a laser beam and performing a boring process. The laser irradiation is performed from the surface (back surface) of the substrate 11 opposite to the surface (front surface) on which the semiconductor layer 4 is formed, in order to suppress damage to the semiconductor layer 4. The shape of the vertical hole 20 is set to a columnar shape having the same upper and lower diameters, but a slight taper is formed. In this embodiment, before the laser irradiation, for example, the back surface of the substrate 11 is back-wrapped, and the thickness of the substrate 11 of about 350 μm to 430 μm is reduced to about 45 μm. Then, a mortar-shaped vertical hole 20 having an opening of 50 μm in diameter and a bottom of 40 μm was formed.

レーザは、第1の実施形態と同様に、基板11において光吸収が生じる波長を有するものが選択される。ここでは、基板11にサファイア基板を用いるので、波長が500nm以下の短波長レーザが用いられる。この第2の実施形態も第1の実施形態と同様に、固体レーザであるYAGレーザの第3高調波を利用した波長が355nmの紫外レーザを用いている。また、YAGレーザの基本波、1060nmや、第2高調波533nm、更に第4高調波266nmを用いることもできる。   As in the first embodiment, a laser having a wavelength at which light absorption occurs in the substrate 11 is selected. Here, since a sapphire substrate is used as the substrate 11, a short-wavelength laser having a wavelength of 500 nm or less is used. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, an ultraviolet laser having a wavelength of 355 nm using a third harmonic of a YAG laser which is a solid-state laser is used. In addition, a fundamental wave of a YAG laser, 1060 nm, a second harmonic 533 nm, and a fourth harmonic 266 nm can also be used.

レーザ光は、その強度分布としてガウシアン分布のビームプロファイルを持つものが利用される。縦穴20は、その先端がn型コンタクト層13内に達する範囲で形成される。更に、縦穴20は、その先端がクラッド層14には達しない範囲で形成される。   A laser beam having a Gaussian distribution beam profile as its intensity distribution is used. The vertical hole 20 is formed in a range where the tip reaches the inside of the n-type contact layer 13. Furthermore, the vertical hole 20 is formed in a range where the tip does not reach the cladding layer 14.

n型コンタクト層13に接続された導電性材料30は、上述したように、n型コンタクト層13とオーミックコンタクトをとるに適した金属薄膜が用いられる。p型コンタクト層17には、これとオーミックコンタクトをとるための電極32を形成している。この電極32は、p型コンタクト層17の全面を覆うように形成している。この電極32は、p型コンタクト層17の一部のみを覆うように形成することもできる。この電極32は、素子1の発する光を反射する反射性の電極としている。   As described above, as the conductive material 30 connected to the n-type contact layer 13, a metal thin film suitable for making ohmic contact with the n-type contact layer 13 is used. The p-type contact layer 17 has an electrode 32 for making an ohmic contact therewith. The electrode 32 is formed so as to cover the entire surface of the p-type contact layer 17. The electrode 32 can be formed so as to cover only a part of the p-type contact layer 17. The electrode 32 is a reflective electrode that reflects light emitted from the element 1.

電極32側から光を取り出す場合などにおいては、この電極32は、素子1の発する光を透過する光透過性の電極とすることもできる。この電極32は、それ自体が透光性である以外に、遮光性の導電性材料を櫛歯状あるいはメッシュ状に形成することによって、光透過性構造を有する電極とすることもできる。この第2の実施形態においては、n型電極上の半導体層4を除去していないので、電極12側から光を取り出す場合には、光の出射面積を広くすることができる。   When light is extracted from the electrode 32 side, the electrode 32 may be a light transmissive electrode that transmits light emitted from the element 1. The electrode 32 may be an electrode having a light-transmitting structure by forming a light-shielding conductive material in a comb shape or a mesh shape in addition to the light-transmitting itself. In the second embodiment, since the semiconductor layer 4 on the n-type electrode is not removed, the light emission area can be increased when light is extracted from the electrode 12 side.

更に、この電極は、電極32の側から光を取り出さない場合、この部分通過した光を、この電極32に対しp型コンタクト層17と反対側に形成されたこの素子の発する光の波長を反射する部材によって反射させることもできる。   Further, when light is not extracted from the side of the electrode 32, the electrode reflects the partially transmitted light to the wavelength of light emitted from the element formed on the side opposite to the p-type contact layer 17 with respect to the electrode 32. It can also be reflected by a member that does.

第4図及び第5図に示すように、基板11の半導体層4が形成された面とは反対の面には、電極33aが形成されている。この電極33aは、前記縦穴20に配置した導電性材料30aと電気的に接続される。この電極33aは、前記縦穴20に配置した導電性材料30と兼ねることもできる。この電極33aは所定厚さのパッド電極34aを兼ねている。この第2の実施形態では、第4図に示すように、前記縦穴20を塞ぐように、パッド電極34aを配置し、遮光領域の削減を図っているが、後述する第19図に示すものと同様に、縦穴20と離れた位置にパッド電極34aを配置することもできる。パッド電極34aの面積は、縦穴20の入口の面積よりも大きく設定されている。パッド電極34aは、ワイヤボンド接続に利用される。   As shown in FIGS. 4 and 5, an electrode 33a is formed on the surface of the substrate 11 opposite to the surface on which the semiconductor layer 4 is formed. The electrode 33a is electrically connected to the conductive material 30a arranged in the vertical hole 20. This electrode 33a can also serve as the conductive material 30 arranged in the vertical hole 20. The electrode 33a also serves as a pad electrode 34a having a predetermined thickness. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the pad electrode 34a is arranged so as to close the vertical hole 20 to reduce the light shielding area. Similarly, the pad electrode 34a can be arranged at a position apart from the vertical hole 20. The area of the pad electrode 34 a is set to be larger than the area of the entrance of the vertical hole 20. The pad electrode 34a is used for wire bond connection.

第4図に示すように、この第2の実施形態では、パッド電極34a及び縦穴20は、基板11の1つの角に位置するようにして配置しているが、第6図、第7図に示すように、平面的に見て基板11の1つの辺の中央近傍や基板の中心部に配置することもできる。縦穴20は、基板11の外側縁11aから一定の距離を保って外側縁11aよりも内側に配置している。   As shown in FIG. 4, in the second embodiment, the pad electrode 34a and the vertical hole 20 are arranged so as to be located at one corner of the substrate 11, but FIG. 6 and FIG. As shown, it can also be arranged near the center of one side of the substrate 11 or in the center of the substrate when viewed in plan. The vertical hole 20 is arranged inside the outer edge 11 a while keeping a certain distance from the outer edge 11 a of the substrate 11.

このような素子1は、上記したように、ウェハ(図示せず)として直径が2インチ程度の基板上に複数形成された後、そのウェハを基盤の目状に分離することにより、個々の素子とされる。ウェハを分割する際には、前記縦穴20の形成に用いたレーザ光を利用して素子分離用の溝を形成することができる。分離用の溝は、基板11の半導体層4が形成された側と反対側の面、或いは基板11の半導体層4が形成された面、或いは基板11の半導体層4が形成された側と反対側の面及び基板11の半導体層4が形成された面の両方に形成することができる。分離用溝の深さは、基板11の半導体層4が形成された側と反対側の面に形成する場合は、基板11の裏側から活性層15の手前までの深さに設定される。この実施形態では基板11の一部が残るように、基板11の厚さよりも若干短い長さに設定される。基板11の半導体層4が形成された面に溝を形成する場合でも、分離用溝の深さは、基板11の厚さの20〜70%に設定するのが好ましい。更に、レーザ加工で生じたダメージ層を、ドライエッチングによって取り除くことが望ましい。   As described above, a plurality of such elements 1 are formed on a substrate having a diameter of about 2 inches as a wafer (not shown), and then the wafer is separated into bases, thereby forming individual elements. It is said. When dividing the wafer, a groove for element isolation can be formed by using the laser beam used for forming the vertical hole 20. The separation groove is opposite to the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed, the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed, or the surface opposite to the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed. It can be formed on both the side surface and the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed. When the separation groove is formed on the surface of the substrate 11 opposite to the side on which the semiconductor layer 4 is formed, the depth of the separation groove is set to the depth from the back side of the substrate 11 to just before the active layer 15. In this embodiment, the length is set to be slightly shorter than the thickness of the substrate 11 so that a part of the substrate 11 remains. Even when a groove is formed on the surface of the substrate 11 on which the semiconductor layer 4 is formed, the depth of the separation groove is preferably set to 20 to 70% of the thickness of the substrate 11. Further, it is desirable to remove a damaged layer generated by laser processing by dry etching.

基板11の裏面に、分離用溝と同様にして、ウェハの縦と横方向に基盤の目状に長溝を形成し、この長溝を介して、n型コンタクト層13とのコンタクトをとる構造の場合は、ウェハの分割に際して、長溝から素子の分離が始まることによる素子の形状異常が発生する可能性が高い。   In the case of a structure in which a long groove is formed on the back surface of the substrate 11 in the vertical and horizontal directions of the wafer in the same manner as the separation groove, and the n-type contact layer 13 is contacted through the long groove. However, when the wafer is divided, there is a high possibility that the shape of the device is abnormal due to the start of the device separation from the long groove.

しかしながら、上記実施形態のように、素子分離用溝とは形態が相違する縦穴20を形成したので、素子分離がこの縦穴20から始まることに起因して発生する素子形状の異常を未然に防止することができる。   However, as in the above embodiment, since the vertical hole 20 having a different form from the element isolation groove is formed, an abnormality in the element shape caused by element isolation starting from the vertical hole 20 is prevented beforehand. be able to.

第8図は、前記発光素子1を備える発光装置を示している。発光素子1は、基板11を光取出面とするために、基板11が上に位置するように上下反転され、第1のリード電極100上に配置される。素子1の電極32は導電性材料101によって第1のリード電極100に電気的に接続される。基板11側のパッド電極34aと第2のリード電極103は金線104などのワイヤボンド線よって電気的に接続される。   FIG. 8 shows a light emitting device including the light emitting element 1. The light-emitting element 1 is turned upside down so that the substrate 11 is located above, and is disposed on the first lead electrode 100 in order to use the substrate 11 as a light extraction surface. The electrode 32 of the element 1 is electrically connected to the first lead electrode 100 by the conductive material 101. The pad electrode 34a on the substrate 11 and the second lead electrode 103 are electrically connected by a wire bond line such as a gold wire 104.

第2のリード電極100、103間に所定の電圧または電流を供給すると、第1リード電極100、導電材料101、電極32、半導体層4、導電性材料30a、電極33a(34a)、ワイヤボンド線104、第2リード電極103の経路が形成され、活性層15から光が取り出される。したがって、電流経路に電界が集中する個所が少ない構造となり、静電耐圧を高めることができる。   When a predetermined voltage or current is supplied between the second lead electrodes 100 and 103, the first lead electrode 100, conductive material 101, electrode 32, semiconductor layer 4, conductive material 30a, electrode 33a (34a), wire bond wire 104, a path of the second lead electrode 103 is formed, and light is extracted from the active layer 15. Therefore, the structure in which the number of places where the electric field is concentrated on the current path is small, and the electrostatic breakdown voltage can be increased.

活性層15から出力される光は、基板11を透過して素子1の外に取り出される。ここで、発光素子1をLED表示器に利用する場合は、光取り出し効率を高めるために、素子1や電極100、103を樹脂によってモールドすることが望ましい。   Light output from the active layer 15 passes through the substrate 11 and is extracted out of the element 1. Here, when the light emitting element 1 is used for an LED display, it is desirable to mold the element 1 and the electrodes 100 and 103 with resin in order to increase the light extraction efficiency.

両電極を基板の一方の側に配置する従来例に比べて、基板の一方と他方に電極をそれぞれ配置することができるので、電極による遮光を抑制して光取り出し効率を高めることができる。また、ワイヤボンドも1個所で済み、組立作業性を高めることができる。   Compared to the conventional example in which both electrodes are arranged on one side of the substrate, the electrodes can be arranged on one side and the other side of the substrate, respectively, so that light shielding by the electrodes can be suppressed and the light extraction efficiency can be increased. In addition, only one wire bond is required, and assembling workability can be improved.

次に、第3の実施形態について、第9図、第10図を参照して説明する。第9図は、素子1の底面図で第4図と対応する。第10図は、第9図のX−Xに沿った断面図で、第5図と対応する。上記した第1及び第2の実施形態と同一構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。   Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. FIG. 9 is a bottom view of the element 1 and corresponds to FIG. FIG. 10 is a sectional view taken along the line XX of FIG. 9 and corresponds to FIG. The same components as those in the above-described first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and differences will be mainly described.

この第3の実施形態は、第2の実施形態に溝35とそこに配置した導電性材料36を追加した点に特徴が有る。すなわち、基板11の裏面に半導体素子1を貫通しない溝35を追加した。この溝35の先端は、n型コンタクト層13に接している。   The third embodiment is characterized in that a groove 35 and a conductive material 36 disposed therein are added to the second embodiment. That is, a groove 35 that does not penetrate the semiconductor element 1 is added to the back surface of the substrate 11. The tip of the groove 35 is in contact with the n-type contact layer 13.

溝35は、前記縦穴20と同様に、レーザ照射して形成される。溝35は、縦穴20と連絡され互いに繋がっている。溝35は、基板11の外側縁11aから露出しないように、基板11の外側縁11aと一定の距離を保って外側縁11aの内側に形成している。溝35は、基板11の外側形状に沿うような平面ロ字型に形成している。溝35が基板11の外側縁と交差しない形状で、溝35の外側に基板が額縁状に連続する形状であるので、溝35が素子分離に与える悪影響を抑制することができる。   The groove 35 is formed by laser irradiation similarly to the vertical hole 20. The groove 35 is connected to the vertical hole 20 and connected to each other. The groove 35 is formed inside the outer edge 11a while keeping a certain distance from the outer edge 11a of the substrate 11 so as not to be exposed from the outer edge 11a of the substrate 11. The groove 35 is formed in a flat rectangular shape along the outer shape of the substrate 11. Since the groove 35 does not intersect with the outer edge of the substrate 11 and the substrate has a frame-like shape outside the groove 35, the adverse effect of the groove 35 on element isolation can be suppressed.

溝35の内面には、導電性材料36が形成されている。この導電性材料36は、前記縦穴20に形成した電気的パス形成用の導電性材料30と同じ材料で同時に形成しているが、同種の材料で、個別に形成することもできる。この導電性材料36は、n型コンタクト層13にオーミックコンタクトして電気的に接続している。したがって、第2の実施形態に比べて、n型コンタクト層13と電極33aとの電気的な接続面積を広く確保することができる。導電性材料36は、n型コンタクト層13にオーミックコンタクトする金属を極薄く形成することにより、活性層15の光を透過する透光性とすることもできる。導電性材料30も、n型コンタクト層13にオーミックコンタクトする金属を極薄く形成することにより、活性層15の光を透過する透光性とすることができる。導電性材料36あるいは導電性材料30の全部あるいは一部を透光性とすることにより、遮光性の場合に比べて光り取り出し効率を格段に高めることができる。この発光素子も、先の実施形態と同様に、第8図に示すような発光装置に組み込まれて利用される。   A conductive material 36 is formed on the inner surface of the groove 35. The conductive material 36 is formed simultaneously with the same material as the conductive material 30 for forming the electric path formed in the vertical hole 20, but may be formed separately from the same material. The conductive material 36 is in ohmic contact with the n-type contact layer 13 and is electrically connected. Therefore, compared to the second embodiment, it is possible to secure a wider electrical connection area between the n-type contact layer 13 and the electrode 33a. The conductive material 36 can be made translucent to transmit the light of the active layer 15 by forming a very thin metal that makes ohmic contact with the n-type contact layer 13. The conductive material 30 can also be made translucent to transmit the light of the active layer 15 by forming a very thin metal that makes ohmic contact with the n-type contact layer 13. By making all or part of the conductive material 36 or the conductive material 30 translucent, the light extraction efficiency can be remarkably increased as compared with the case of the light shielding property. This light emitting element is used by being incorporated in a light emitting device as shown in FIG. 8, as in the previous embodiment.

次に、第4の実施形態について、第11図及び第12図を参照して説明する。第11図は素子1の底面図で、第1図と対応する。第12図は、第11図のX−Xに沿った断面図で、第2図と対応する。第1図、第2図に示す実施形態と同一構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。   Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. FIG. 11 is a bottom view of the element 1 and corresponds to FIG. FIG. 12 is a sectional view taken along the line XX of FIG. 11 and corresponds to FIG. The same components as those in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第1の実施形態に溝35とそこに配置した電極材料36を追加した点に特徴が有る。すなわち、基板11の裏面に半導体素子1を貫通しない溝35を追加した。この溝35の先端は、n型コンタクト層13に接している。   The feature is that a groove 35 and an electrode material 36 arranged therein are added to the first embodiment. That is, a groove 35 that does not penetrate the semiconductor element 1 is added to the back surface of the substrate 11. The tip of the groove 35 is in contact with the n-type contact layer 13.

溝35は、前記貫通孔2と同様に、レーザ照射して形成される。溝35は、貫通孔2と連絡され互いに繋がっている。溝35は、基板11の外側縁11aから露出しないように、基板11の外側縁11aよりも内側に形成している。また、貫通孔2内には、内壁面に導電材料3aが形成されている。   The groove 35 is formed by irradiating a laser similarly to the through hole 2. The grooves 35 are connected to the through holes 2 and are connected to each other. The groove 35 is formed inside the outer edge 11 a of the substrate 11 so as not to be exposed from the outer edge 11 a of the substrate 11. In the through hole 2, a conductive material 3a is formed on the inner wall surface.

そして、第3の実施形態と同様に、溝35は、基板11の外側形状に沿うような平面ロ字型に形成している。溝35の内面には、前記貫通孔2の内壁面に形成した電気的パス形成用の導電性材料3aと同じもしくは同種の電極材料36が形成されている。この電極材料36は、n型コンタクト層13にオーミックコンタクトして電気的に接続している。したがって、第1の実施形態に比べて、n型コンタクト層13と電極33との電気的な接続面積を広く確保することができる。   Further, similarly to the third embodiment, the groove 35 is formed in a flat rectangular shape along the outer shape of the substrate 11. On the inner surface of the groove 35, an electrode material 36 which is the same as or similar to the conductive material 3a for forming an electric path formed on the inner wall surface of the through hole 2 is formed. The electrode material 36 is in ohmic contact with the n-type contact layer 13 and is electrically connected. Therefore, a larger electrical connection area between the n-type contact layer 13 and the electrode 33 can be secured than in the first embodiment.

次に、第5の実施形態について、第13図及び第14図を参照して説明する。第13図は素子1の底面図で、第1図と対応する。第14図は、第13図のX−Xに沿った断面図で、第2図と対応する。第1図、第2図に示す実施形態と同一構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。   Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. 13 and FIG. FIG. 13 is a bottom view of the element 1 and corresponds to FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 13 and corresponds to FIG. The same components as those in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第1の実施形態に縦穴37と、その中に配置した電極材料38と、この電極材料38を基板11裏面で接続する電極39を追加した点に特徴がある。すなわち、基板11の裏面に半導体素子1を貫通しない縦穴37を複数追加形成した。この縦穴37の先端は、n型コンタクト層13に接している。縦穴37は、前記貫通孔2と同様に、レーザ照射して形成される。縦穴37は、貫通孔2と連絡されないで独立して形成される。縦穴37は、基板11の外側縁11aからはみ出さないように、基板11の外側縁11aよりも内側に形成している。縦穴37は、基板11の角に対応して貫通孔2を除く3つの角に近接して形成している。前記貫通孔2の内壁には導電性材料3bが形成されている。そして、縦穴37の内面には、前記貫通孔2に形成した導電性材料3bと同じもしくは同種の電極材料38が形成されている。この電極材料38は、n型コンタクト層13にオーミックコンタクトして電気的に接続している。   The first embodiment is characterized in that a vertical hole 37, an electrode material 38 disposed therein, and an electrode 39 for connecting the electrode material 38 on the back surface of the substrate 11 are added. That is, a plurality of vertical holes 37 not penetrating the semiconductor element 1 were additionally formed on the back surface of the substrate 11. The tip of the vertical hole 37 is in contact with the n-type contact layer 13. The vertical hole 37 is formed by laser irradiation similarly to the through hole 2. The vertical hole 37 is formed independently without being connected to the through hole 2. The vertical hole 37 is formed inside the outer edge 11 a of the substrate 11 so as not to protrude from the outer edge 11 a of the substrate 11. The vertical holes 37 are formed near three corners except the through hole 2 corresponding to the corners of the substrate 11. A conductive material 3b is formed on the inner wall of the through hole 2. On the inner surface of the vertical hole 37, an electrode material 38 that is the same as or similar to the conductive material 3b formed in the through hole 2 is formed. The electrode material 38 is in ohmic contact with the n-type contact layer 13 and is electrically connected.

貫通孔2の導電性材料3bと縦穴37の電極材料38を接続する電極39は、電極33を形成する時に同時に形成される。電極39によって、導電性材料3bと電極材料38は基板11の裏側にて相互に接続される。縦穴37の電極材料38は、パッド電極34を形成する電極33の材料によっても相互に接続している。したがって、第1の実施形態に比べて、n型コンタクト層13と電極33の間の電気的な接続面積を広く確保することができる。また、第4の実施形態に比べて、縦穴37内の電極によって遮光される面積を少なくすることができる。   The electrode 39 connecting the conductive material 3b of the through hole 2 and the electrode material 38 of the vertical hole 37 is formed at the same time when the electrode 33 is formed. The electrode 39 connects the conductive material 3 b and the electrode material 38 to each other on the back side of the substrate 11. The electrode material 38 of the vertical hole 37 is also connected to each other by the material of the electrode 33 forming the pad electrode 34. Therefore, a larger electrical connection area between the n-type contact layer 13 and the electrode 33 can be ensured than in the first embodiment. Further, compared with the fourth embodiment, the area shielded by the electrodes in the vertical holes 37 can be reduced.

上記各実施形態において、電極32を光透過性の薄い電極とする場合、あるいはワイヤボンド用の電極が必要な場合などにおいては、図14に示すように、電極32上に、所定の厚さのパッド電極40を別途形成しても良い。   In each of the above embodiments, when the electrode 32 is a light-transmitting thin electrode, or when an electrode for wire bonding is required, as shown in FIG. The pad electrode 40 may be formed separately.

また、第15図、第16図の第6の実施形態に示すように、p型コンタクト層17、p型クラッド層16、活性層15、n型クラッド層14の周囲をn型コンタクト層13が露出するまでエッチングしてメサを形成し、露出したn型コンタクト層部に電極を貫通孔2と電気接続するように作製することで、半導体内部での電流分布を広げ、pn接合面の一部に電流の集中が起こらなくなるため、その結果静電耐圧を向上させることができる。   As shown in the sixth embodiment of FIGS. 15 and 16, an n-type contact layer 13 surrounds the p-type contact layer 17, the p-type cladding layer 16, the active layer 15, and the n-type cladding layer 14. A mesa is formed by etching until it is exposed, and an electrode is formed in the exposed n-type contact layer so as to be electrically connected to the through-hole 2, so that the current distribution inside the semiconductor is widened and a part of the pn junction surface is formed. Therefore, the concentration of current does not occur, so that the electrostatic withstand voltage can be improved.

次に、第7の実施形態について、第17図及び第18図を参照して説明する。第17図は、素子1の底面図で第4図と対応する。第18図は、第17図のX−Xに沿った断面図で、第5図と対応する。上記各実施形態と同一構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。   Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. FIG. 17 is a bottom view of the element 1 and corresponds to FIG. FIG. 18 is a sectional view taken along the line XX of FIG. 17 and corresponds to FIG. The same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and the description will focus on differences.

第2の実施形態に縦穴37aと、その中に配置した導電性材料38aと、この導電性材料38aを基板11裏面で接続する電極39aを追加した点に特徴がある。すなわち、基板11の裏面に半導体素子1を貫通しない縦穴37aを複数追加形成した。この縦穴37aの先端は、n型コンタクト層13に接している。縦穴37aは、前記縦穴20と同様に、レーザ照射して形成される。縦穴37aは、縦穴20と連絡されないで独立して形成される。縦穴37aは、基板11の外側縁11aからはみ出さない様に、基板11の外側縁11aよりも内側に形成している。縦穴37aは、基板11の角に対応して縦穴20の近傍を除く3つの角に近接して形成している。縦穴37aの内面には、前記縦穴20に形成した導電性材料31aと同じ、もしくは同種の導電性材料38bが形成されている。この導電性材料38bは、n型コンタクト層13にオーミックコンタクトして電気的に接続している。   The second embodiment is characterized in that a vertical hole 37a, a conductive material 38a disposed therein, and an electrode 39a for connecting the conductive material 38a on the back surface of the substrate 11 are added. That is, a plurality of vertical holes 37a that do not penetrate the semiconductor element 1 are additionally formed on the back surface of the substrate 11. The tip of the vertical hole 37a is in contact with the n-type contact layer 13. The vertical hole 37a is formed by laser irradiation similarly to the vertical hole 20. The vertical hole 37a is formed independently without being connected to the vertical hole 20. The vertical hole 37 a is formed inside the outer edge 11 a of the substrate 11 so as not to protrude from the outer edge 11 a of the substrate 11. The vertical holes 37 a are formed close to three corners corresponding to the corners of the substrate 11 except for the vicinity of the vertical hole 20. On the inner surface of the vertical hole 37a, a conductive material 38b that is the same as or similar to the conductive material 31a formed in the vertical hole 20 is formed. The conductive material 38b is in ohmic contact with the n-type contact layer 13 and is electrically connected.

縦穴20の導電性材料31aと縦穴37aの導電性材料38bを接続する電極33aと電極39aは、両材料33a、39aを同時に形成することによって形成される。電極39aによって、導電性材料31aと導電性材料38bは基板11の裏側にて相互に接続される。縦穴20の導電性材料31aと縦穴37aの導電性材料38bは、パッド電極34を形成する電極33aの材料によっても相互に接続している。電極39aを透光性とする場合には、電極33aによる遮光を防ぐために、電極39a上の電極33aはパッド電極34を残して除去するのが好ましい。したがって、第2の実施形態に比べて、n型コンタクト層13と電極33aの間の電気的な接続面積を広く確保することができる。また、第3の実施形態に比べて、縦穴20内の材料によって遮光される面積を少なくすることができる。この発光素子も、先の実施形態と同様に、第8図に示すように、基板11が上側になるような配置によって発光装置に組み込まれて利用される。   The electrode 33a and the electrode 39a that connect the conductive material 31a of the vertical hole 20 and the conductive material 38b of the vertical hole 37a are formed by simultaneously forming both materials 33a and 39a. The conductive material 31a and the conductive material 38b are connected to each other on the back side of the substrate 11 by the electrode 39a. The conductive material 31a of the vertical hole 20 and the conductive material 38b of the vertical hole 37a are also connected to each other by the material of the electrode 33a forming the pad electrode 34. When the electrode 39a is translucent, it is preferable to remove the electrode 33a on the electrode 39a while leaving the pad electrode 34 in order to prevent light blocking by the electrode 33a. Therefore, compared to the second embodiment, a wider electrical connection area between the n-type contact layer 13 and the electrode 33a can be ensured. Further, compared with the third embodiment, the area shielded by the material in the vertical hole 20 can be reduced. This light-emitting element is also used by being incorporated in a light-emitting device in an arrangement such that the substrate 11 is on the upper side, as shown in FIG. 8, as in the previous embodiment.

上記各実施形態において、電極32を光透過性の電極とする場合、あるいはワイヤボンド用の電極が必要な場合などにおいては、第18図に示すように、電極32上に、所定の厚さのパッド電極40を別途形成しても良い。このようにすれば、第18図に示す素子1をそのままの形態、すなわち基板11の半導体層4が形成された面を光り取り出し面として、第8図に示す発光装置に組み込むことができる。そして、基板11側の電極33を第1のリード電極100に接続し、反対側の電極40を第2のリード電極103にワイヤボンド接続することができる。   In each of the above embodiments, when the electrode 32 is a light transmissive electrode, or when an electrode for wire bonding is required, a predetermined thickness of the electrode 32 is formed on the electrode 32 as shown in FIG. The pad electrode 40 may be formed separately. In this way, the element 1 shown in FIG. 18 can be incorporated into the light emitting device shown in FIG. 8 in the form as it is, that is, the surface on which the semiconductor layer 4 of the substrate 11 is formed as a light extraction surface. Then, the electrode 33 on the substrate 11 side can be connected to the first lead electrode 100, and the electrode 40 on the opposite side can be wire-bonded to the second lead electrode 103.

次に、第8の実施形態について、第19図、第20図を参照して説明する。図19は素子1の底面図で第4図と対応する。図20は、図19のX−Xに沿った断面図で、図1と対応する。上記各実施形態と同一構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。   Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 19 and 20. FIG. 19 is a bottom view of the element 1 and corresponds to FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 19, and corresponds to FIG. The same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and the description will focus on differences.

第2の実施形態の縦穴20の断面形状を深さ方向に先細りの形状とした点と、導電性材料31aに接続したパッド電極34bを縦穴20aと離して配置した点に特徴がある。すなわち、縦穴20aの形状を円筒状から円錐台形に変更した。このような縦穴20aは、例えば、レーザビーム加工する際の、レーザ光の強度分布をガウシアン分布のビームプロファイルからそのピーク部分をカットした形態をとる分布のもの(シェイプドビームのビームプロファイル)に変更することによって形成することができる。   The second embodiment is characterized in that the cross-sectional shape of the vertical hole 20 is tapered in the depth direction, and that the pad electrode 34b connected to the conductive material 31a is arranged apart from the vertical hole 20a. That is, the shape of the vertical hole 20a was changed from a cylindrical shape to a truncated cone shape. For example, such a vertical hole 20a is changed from a Gaussian distribution beam profile to a distribution having a form in which a peak portion thereof is cut (a beam profile of a shaped beam) during laser beam processing. Can be formed.

縦穴20aが上記の形状であるので、基板11の裏側から導電性材料30aを蒸着やスパッタ等によって形成するに際して、縦穴20aの内面に所定の厚さの導電性材料を形成するのが容易になる。また、縦穴20aの傾斜した面を光反射面として利用することができる。この発光素子も、先の実施形態と同様に、第21図に示すように基板11が上側になるような配置によって発光装置に組み込まれて利用される。   Since the vertical hole 20a has the above-mentioned shape, it is easy to form a conductive material having a predetermined thickness on the inner surface of the vertical hole 20a when forming the conductive material 30a from the back side of the substrate 11 by vapor deposition, sputtering, or the like. . Further, the inclined surface of the vertical hole 20a can be used as a light reflecting surface. This light-emitting element is also used by being incorporated in a light-emitting device in such an arrangement that the substrate 11 is on the upper side as shown in FIG. 21, as in the previous embodiment.

縦穴20aを基板の中央に配置し、パッド電極34bをその横の辺の中央部に隣接して配置したが、第22図に示すような配置に変更することもできる。同図(a)は、縦穴20aを基板の中央に配置し、パッド電極34aを基板11の角に配置した例を示す。同図(b)は、縦穴20aを基板11の対角線方向の一方の角に配置し、パッド電極34bを基板11の対角線方向の他方の角に配置した例を示す。同図(c)は、縦穴20aを基板11の1つの辺の中央部に隣接して配置し、パッド電極34bを基板11の1つの角に配置した例を示す。同図(d)は、縦穴20aを基板11の対角線方向の両方の角に配置し、パッド電極34bを基板34aの別の対角線方向の一方の角に配置した例を示す。   Although the vertical hole 20a is arranged at the center of the substrate and the pad electrode 34b is arranged adjacent to the center of the lateral side, the arrangement may be changed as shown in FIG. FIG. 3A shows an example in which the vertical hole 20a is arranged at the center of the substrate, and the pad electrode 34a is arranged at a corner of the substrate 11. FIG. 3B shows an example in which the vertical hole 20a is arranged at one corner of the substrate 11 in the diagonal direction, and the pad electrode 34b is arranged at the other corner of the substrate 11 in the diagonal direction. FIG. 3C shows an example in which the vertical hole 20 a is arranged adjacent to the center of one side of the substrate 11, and the pad electrode 34 b is arranged at one corner of the substrate 11. FIG. 4D shows an example in which the vertical holes 20a are arranged at both corners of the substrate 11 in the diagonal direction, and the pad electrodes 34b are arranged at one corner of another diagonal direction of the substrate 34a.

この発光素子も、先の実施形態と同様に、第21図に示すように基板11が上側になるような配置によって発光装置に組み込まれて利用される。   This light-emitting element is also used by being incorporated in a light-emitting device in such an arrangement that the substrate 11 is on the upper side as shown in FIG. 21, as in the previous embodiment.

本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を外れない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、基板11として絶縁基板以外に半導体基板を用いる場合にも適用することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention can be applied to a case where a semiconductor substrate is used as the substrate 11 other than the insulating substrate.

以上のように、本発明の化合物半導体発光素子は、青色発光ダイオード、青色レーザダイオードなどに適している。   As described above, the compound semiconductor light emitting device of the present invention is suitable for a blue light emitting diode, a blue laser diode, and the like.

この発明の第1の実施形態にかかる化合物半導体発光素子1の裏面側から1個の素子を見た底面図である。FIG. 2 is a bottom view of one compound semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention as viewed from the back surface side. 第1図のII-IIに沿って断面した化合物半導体発光素子1の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the compound semiconductor light emitting device 1 taken along a line II-II in FIG. 本発明の第1の実施形態にかかる化合物半導体発光素子を有する表示器の断面図である。1 is a sectional view of a display having a compound semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention. この発明の第2の実施形態にかかる化合物半導体発光素子1の裏面側から1個の素子を見た底面図である。FIG. 9 is a bottom view of one compound semiconductor light emitting device 1 according to a second embodiment of the present invention as viewed from the back surface side. 第4図のV-Vに沿って断面した化合物半導体発光素子1の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of the compound semiconductor light emitting device 1 taken along a line VV in FIG. 本発明の第2の実施形態の変形例を示す素子の底面図である。It is a bottom view of an element showing a modification of a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態の変形例を示す素子の底面図である。It is a bottom view of an element showing a modification of a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態にかかる化合物半導体発光素子を有する表示器の断面図である。It is a sectional view of a display which has a compound semiconductor light emitting element concerning a 2nd embodiment of the present invention. この発明の第3の実施形態にかかる化合物半導体発光素子1の裏面側から1個の素子を見た底面図である。FIG. 11 is a bottom view of one compound semiconductor light emitting device 1 according to a third embodiment of the present invention as viewed from the back surface side. 第9図のX-Xに沿って断面した化合物半導体発光素子1の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of the compound semiconductor light emitting device 1 taken along a line XX in FIG. 9; この発明の第4の実施形態にかかる化合物半導体発光素子1の裏面側から1個の素子を見た底面図である。FIG. 14 is a bottom view of one compound semiconductor light emitting device 1 according to a fourth embodiment of the present invention, as viewed from the back surface side. 第11図のX-Xに沿って断面した化合物半導体発光素子1の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of the compound semiconductor light emitting device 1 taken along a line XX in FIG. この発明の第5の実施形態にかかる化合物半導体発光素子1の裏面側から1個の素子を見た底面図である。FIG. 13 is a bottom view of one compound semiconductor light emitting device 1 according to a fifth embodiment of the present invention, as viewed from the back surface side. 第13図のX-Xに沿って断面した化合物半導体発光素子1の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of the compound semiconductor light emitting device 1 taken along a line XX in FIG. 本発明の第6の実施形態の変形例を示す素子の平面図である。It is a top view of an element showing a modification of a 6th embodiment of the present invention. 本発明の第6実施形態の変形例を示す素子の平面図である。It is a top view of an element showing a modification of a 6th embodiment of the present invention. この発明の第7の実施形態にかかる化合物半導体発光素子1の裏面側から1個の素子を見た底面図である。FIG. 15 is a bottom view of one compound semiconductor light emitting device 1 according to a seventh embodiment of the present invention, as viewed from the back surface side. 第17図のX-Xに沿って断面した化合物半導体発光素子1の断面図である。FIG. 18 is a sectional view of the compound semiconductor light emitting device 1 taken along a line XX in FIG. 17; この発明の第8の実施形態にかかる化合物半導体発光素子1の裏面側から1個の素子を見た底面図である。It is the bottom view which looked at one element from the back side of the compound semiconductor light emitting element 1 concerning an 8th embodiment of this invention. 第19図のX-Xに沿って断面した化合物半導体発光素子1の断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of the compound semiconductor light emitting device 1 taken along a line XX in FIG. 本発明の第8の実施形態にかかる化合物半導体発光素子を有する表示器の断面図である。It is a sectional view of a display which has a compound semiconductor light emitting element concerning an 8th embodiment of the present invention. 本発明の第8の実施形態の変形例を示す素子の底面図である。It is a bottom view of an element showing a modification of an 8th embodiment of the present invention. 従来例の素子の斜視図である。It is a perspective view of the element of the conventional example.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 化合物半導体素子
2 貫通孔
3 導電性材料
4 半導体層
11 基板
12 バッファ層
13 n型コンタクト層
17 p型コンタクト層
31 n型オーミック電極
32 電極
Reference Signs List 1 compound semiconductor element 2 through hole 3 conductive material 4 semiconductor layer 11 substrate 12 buffer layer 13 n-type contact layer 17 p-type contact layer 31 n-type ohmic electrode 32 electrode

Claims (4)

基板の一面上に、第1の伝導型の半導体薄膜層と、活性層と、第2の伝導型の半導体薄膜層とを積層形成し、この第2の伝導型の半導体薄膜層上面に一方の電極を基板の他面上に他方の電極を設ける化合物半導体発光素子の製造方法において、前記基板の他面側から他方の電極と接続される第1の伝導型の半導体薄膜層に到達する深さの縦穴を波長が500nm以下の短波長レーザを照射して設け、前記基板の他面に設けた電極と前記第1の半導体薄膜層を前記縦穴に形成した導電性材料を介して電気的に接続し、前記一方の電極を基台の第1のリード電極に接続し、前記他方の電極を第2のリード電極にワイヤボンド線で接続することを特徴とする化合物半導体発光素子の製造方法。 A first conductive type semiconductor thin film layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor thin film layer are formed on one surface of a substrate, and one of the first conductive type semiconductor thin film layers is formed on the upper surface of the second conductive type semiconductor thin film layer. In a method of manufacturing a compound semiconductor light emitting device in which an electrode is provided on the other surface of a substrate, the depth reaching the first conductive type semiconductor thin film layer connected to the other electrode from the other surface of the substrate. Are provided by irradiating a short-wavelength laser having a wavelength of 500 nm or less, and the electrode provided on the other surface of the substrate is electrically connected to the first semiconductor thin film layer via a conductive material formed in the vertical hole. A method for manufacturing a compound semiconductor light-emitting device, wherein the one electrode is connected to a first lead electrode of a base, and the other electrode is connected to a second lead electrode by a wire bond wire. 前記化合物半導体発光素子が複数形成されたウェハを個々の発光素子に分割する際に、レーザ加工によって溝を形成し、この溝に沿ってウェハを個々の発光素子に分割することを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。 When dividing the wafer on which the plurality of compound semiconductor light emitting elements are formed into individual light emitting elements, a groove is formed by laser processing, and the wafer is divided into individual light emitting elements along the groove. Item 2. The method for manufacturing a compound semiconductor light emitting device according to Item 1. 前記溝加工の後、加工によってダメージを受けた半導体層を塩素系、フッ素系のガスを用いてドライエッチングによって除去することを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。 2. The method according to claim 1, wherein after the groove processing, the semiconductor layer damaged by the processing is removed by dry etching using a chlorine-based or fluorine-based gas. 前記溝加工をレーザ加工によって行う際、加工を絶縁性基板側、または半導体層積層側、または絶縁性基板側と半導体層積層側の両方から行うことを特徴とする請求項2に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。


The compound semiconductor according to claim 2, wherein when the groove processing is performed by laser processing, the processing is performed from the insulating substrate side, the semiconductor layer lamination side, or both the insulating substrate side and the semiconductor layer lamination side. A method for manufacturing a light-emitting element.


JP2004211540A 2001-11-19 2004-07-20 Process for fabricating compound semiconductor light emitting element Pending JP2004343138A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004211540A JP2004343138A (en) 2001-11-19 2004-07-20 Process for fabricating compound semiconductor light emitting element

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001353003 2001-11-19
JP2001358042 2001-11-22
JP2002138356 2002-05-14
JP2002138357 2002-05-14
JP2002289732 2002-10-02
JP2002289731 2002-10-02
JP2004211540A JP2004343138A (en) 2001-11-19 2004-07-20 Process for fabricating compound semiconductor light emitting element

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003546411A Division JPWO2003044872A1 (en) 2001-11-19 2002-11-19 Compound semiconductor light emitting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004343138A true JP2004343138A (en) 2004-12-02

Family

ID=33545702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004211540A Pending JP2004343138A (en) 2001-11-19 2004-07-20 Process for fabricating compound semiconductor light emitting element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004343138A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7217995B2 (en) * 2004-11-12 2007-05-15 Macronix International Co., Ltd. Apparatus for stacking electrical components using insulated and interconnecting via
CN100446288C (en) * 2006-08-01 2008-12-24 金芃 Semiconductor chip or device with vertical structure through-hole
CN100452460C (en) * 2006-05-29 2009-01-14 金芃 Through-hole ventical structure semiconductor chip and device
US8183591B2 (en) 2009-03-31 2012-05-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Light-emitting devices
US8354681B2 (en) 2006-07-04 2013-01-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof
EP2458654A4 (en) * 2009-07-22 2016-01-20 Panasonic Ip Man Co Ltd Light emitting diode

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7217995B2 (en) * 2004-11-12 2007-05-15 Macronix International Co., Ltd. Apparatus for stacking electrical components using insulated and interconnecting via
CN100452460C (en) * 2006-05-29 2009-01-14 金芃 Through-hole ventical structure semiconductor chip and device
US8354681B2 (en) 2006-07-04 2013-01-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof
CN100446288C (en) * 2006-08-01 2008-12-24 金芃 Semiconductor chip or device with vertical structure through-hole
US8183591B2 (en) 2009-03-31 2012-05-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Light-emitting devices
US8299492B2 (en) 2009-03-31 2012-10-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Light-emitting devices
US8546843B2 (en) 2009-03-31 2013-10-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting devices
US8772823B2 (en) 2009-03-31 2014-07-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Light-emitting devices
EP2458654A4 (en) * 2009-07-22 2016-01-20 Panasonic Ip Man Co Ltd Light emitting diode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPWO2003044872A1 (en) Compound semiconductor light emitting device
US10475778B2 (en) Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
KR101945140B1 (en) Nitride semiconductor ultraviolet light-emitting element and nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device
JP5313256B2 (en) Strong LED structure for substrate lift-off
TWI595686B (en) Semiconductor light-emitting device
US20060001035A1 (en) Light emitting element and method of making same
JP2011223049A (en) Method of removing substrate for high light extraction led
JP5698633B2 (en) Semiconductor light emitting device, light emitting module, and method of manufacturing semiconductor light emitting device
TW201349573A (en) Semiconductor light emitting device
JP2005322847A (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2011108911A (en) Semiconductor light-emitting device and manufacturing method of the same
JP2006140297A (en) Semiconductor light-emitting device and manufacturing method therefor, and lighting module and lighting device equipped therewith
TW201826576A (en) Light emitting diode (led) structure and method for forming a flip chip led structure
JP2004297095A (en) Process for fabricating compound semiconductor light emitting device
US10651337B2 (en) Supporting substrate for semiconductor device, semiconductor apparatus comprising the same, and method for manufacturing the same
JP2012174902A (en) Method of manufacturing nitride semiconductor light-emitting element
CN110021691B (en) Semiconductor light emitting device
JP2006073618A (en) Optical element and manufacturing method thereof
JP2004343138A (en) Process for fabricating compound semiconductor light emitting element
JPH10335699A (en) Compound semiconductor light emitting element and manufacture thereof
KR102387087B1 (en) Method of manufacturing supporting substrate for semiconductor light emittin device
JP2004297097A (en) Compound semiconductor light emitting element
JP2004343139A (en) Compound semiconductor light emitting element
JP2005005727A (en) Compound semiconductor light emitting device
JP2004297096A (en) Compound semiconductor light emitting device