JP2005203737A - Method of manufacturing semiconductor light-emitting device - Google Patents

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Ichiro Suehiro
一郎 末廣
Yuji Hotta
祐治 堀田
Naoki Sadayori
直樹 貞頼
Noriaki Harada
憲章 原田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor light-emitting device whereby light can be efficiently captured from the semiconductor light-emitting device and a damage on the semiconductor light-emitting device can be prevented during manufacturing. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the semiconductor light-emitting device includes (1) a step of stacking a layer containing polycarbodiimide on a light-capturing surface of the semiconductor light-emitting device, and (2) a step of forming asperities on the layer containing polycarbodiimide. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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

半導体発光素子の光取出し効率を高くするために、半導体発光素子の光取出し表面に凹凸構造を形成することが報告されている(例えば、特許文献1参照)。   In order to increase the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device, it has been reported that a concavo-convex structure is formed on the light extraction surface of the semiconductor light emitting device (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、前記のように半導体表面に凹凸形状を加工するためには、RIE(reactive ion etching)やイオンミリング(ion milling)の方法によりエッチングする必要があり、工程に手間とコストがかかる。   However, in order to process the concavo-convex shape on the semiconductor surface as described above, it is necessary to perform etching by a method of RIE (reactive ion etching) or ion milling, which requires labor and cost for the process.

そこで、半導体発光素子の光取出し表面に、ポリイミド樹脂にTiOを添加してなる反射防止膜を形成し、さらに該膜に金型プレスを用いて凹凸を形成することにより、光取出し効率が向上することが知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2000−196152 特願2003−174191
Therefore, the light extraction efficiency is improved by forming an antireflection film by adding TiO 2 to polyimide resin on the light extraction surface of the semiconductor light emitting device, and further forming irregularities on the film using a mold press. It is known to do (see, for example, Patent Document 2).
JP 2000-196152 A Japanese Patent Application No. 2003-174191

しかしながら、前記膜には、ポリイミドを使用しているため、該膜に金型プレスを用いて凹凸を形成するには、通常、300℃以上で、1MPaより大きな圧力を半導体発光素子にかける必要がある。そのような高温高圧では、半導体発光素子が破損するおそれがある。   However, since polyimide is used for the film, it is usually necessary to apply a pressure greater than 1 MPa to the semiconductor light emitting element at 300 ° C. or higher in order to form irregularities using a mold press on the film. is there. At such high temperature and pressure, the semiconductor light emitting device may be damaged.

従って、本発明は、半導体発光素子からの光取出し効率が良く、製造時の半導体発光素子の破損を防止できる半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that has good light extraction efficiency from the semiconductor light emitting device and can prevent damage to the semiconductor light emitting device during manufacturing.

すなわち、本発明は、
(A)(a)半導体発光素子の光取り出し面側にポリカルボジイミドを含む層を積層する工程、及び(b)前記ポリカルボジイミドを含む層に凹凸を形成する工程を含む半導体発光素子の製造方法、
(B)前記ポリカルボジイミドが一般式(1):
That is, the present invention
(A) (a) a step of laminating a layer containing polycarbodiimide on the light extraction surface side of the semiconductor light-emitting device, and (b) a method of manufacturing a semiconductor light-emitting device comprising the step of forming irregularities on the layer containing polycarbodiimide,
(B) The polycarbodiimide is represented by the general formula (1):

Figure 2005203737
Figure 2005203737

(式中、Rはジイソシアナート残基を、Rはモノイソシアナート残基を表し、nは1〜100の整数である)
で表されることを特徴とする(A)記載の半導体発光素子の製造方法、ならびに
(C)凹凸形成前の前記ポリカルボジイミド層の厚さが0.5〜10μmであることを特徴とする(A)または(B)記載の半導体発光素子の製造方法
に関する。
(Wherein R represents a diisocyanate residue, R 1 represents a monoisocyanate residue, and n is an integer of 1 to 100)
(A) The manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to (A), and (C) the thickness of the polycarbodiimide layer before unevenness formation is 0.5 to 10 μm ( The present invention relates to a method for producing a semiconductor light emitting device according to A) or (B).

本発明によれば、製造中の半導体発光素子の損傷を防止することができ、光取出し効率のよい半導体発光素子を製造することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage of the semiconductor light-emitting device under manufacture can be prevented, and a semiconductor light-emitting device with high light extraction efficiency can be manufactured.

本発明の半導体発光素子の製造方法は、
(1)半導体発光素子の光取り出し面側にポリカルボジイミドを含む層(本明細書において、ポリカルボジイミド層という場合がある)を積層する工程、及び、
(2)前記ポリカルボジイミドを含む層に凹凸を形成する工程
を含む。
The method for producing a semiconductor light emitting device of the present invention includes:
(1) a step of laminating a layer containing polycarbodiimide (sometimes referred to as a polycarbodiimide layer in the present specification) on the light extraction surface side of the semiconductor light emitting device; and
(2) including a step of forming irregularities in the layer containing the polycarbodiimide.

本発明の製造方法により製造される半導体発光素子の一例を図1に示す。基板1の片面に1層以上の半導体層2が積層された構造を有する。また、半導体層2の上には、電極4が形成され、凹凸状に加工されたポリカルボジイミド層3が積層されている。さらに、ポリカルボジイミド層3および半導体層2の一部が選択的にエッチング除去され、電極5が形成されている。かかる半導体発光素子からの発光は、基板1と反対側の面、すなわち半導体層2およびポリカルボジイミド層3が積層されている面(本明細書において、光取出し面という場合がある)から観察される。   An example of a semiconductor light emitting device manufactured by the manufacturing method of the present invention is shown in FIG. The substrate 1 has a structure in which one or more semiconductor layers 2 are stacked on one side. On the semiconductor layer 2, an electrode 4 is formed, and a polycarbodiimide layer 3 processed into an uneven shape is laminated. Further, the polycarbodiimide layer 3 and a part of the semiconductor layer 2 are selectively removed by etching to form an electrode 5. Light emission from the semiconductor light emitting element is observed from the surface opposite to the substrate 1, that is, the surface on which the semiconductor layer 2 and the polycarbodiimide layer 3 are stacked (in this specification, sometimes referred to as a light extraction surface). .

半導体層の上にポリカルボジイミド層(屈折率=約1.7〜1.8)を積層することにより、半導体層(屈折率=約2.5〜3.5)と周囲雰囲気(例えば、空気(屈折率=約1)、エポキシ樹脂(屈折率=約1.54)など)との屈折率差が緩和され、その結果、各層間の臨界角が広がって、半導体発光素子からの光の取出しが容易となり、そして、凹凸状の加工をポリカルボジイミド層に施すことにより、表面の凹凸構造が2層間の臨界角内で入射する光を増加するので、光取出し効率が向上するという効果が発現される。さらに、ポリカルボジイミド層を使用することにより、製造中の半導体発光素子の損傷を防止することもできる。   By laminating a polycarbodiimide layer (refractive index = about 1.7 to 1.8) on the semiconductor layer, the semiconductor layer (refractive index = about 2.5 to 3.5) and the ambient atmosphere (for example, air ( Refractive index difference of about 1), epoxy resin (refractive index = about 1.54), etc. is relaxed. As a result, the critical angle between each layer widens, and light is extracted from the semiconductor light emitting device. By applying uneven processing to the polycarbodiimide layer, the surface uneven structure increases the amount of incident light within the critical angle between the two layers, so that the effect of improving the light extraction efficiency is exhibited. . Furthermore, the use of the polycarbodiimide layer can also prevent damage to the semiconductor light emitting device during manufacture.

本発明に使用される基板としては、例えば、サファイア基板、シリコンカーバイド基板、シリコン基板などが挙げられ、光透過性および屈折率の確保ならびに市場への供給安定性の観点から、サファイア基板が好ましい。基板の厚さは、好ましくは50〜500μm、より好ましくは50〜80μmである。   Examples of the substrate used in the present invention include a sapphire substrate, a silicon carbide substrate, a silicon substrate, and the like, and a sapphire substrate is preferable from the viewpoints of securing light transmittance and refractive index and supply stability to the market. The thickness of the substrate is preferably 50 to 500 μm, more preferably 50 to 80 μm.

本発明に使用される半導体層としては、例えば、GaN層、GaP層、GaS層、GaAs層などの当該分野で通常使用される半導体層が挙げられ、発光色により適宜選択される。半導体層の形成は、公知の方法に従えば良く、例えば、MOVCD法によって基板上に形成され、基板上に形成されるバッファー層、p層、発光層、n層などを全て含めた半導体層全体の厚さは、好ましくは1〜5μmである。   Examples of the semiconductor layer used in the present invention include semiconductor layers usually used in the field such as a GaN layer, a GaP layer, a GaS layer, and a GaAs layer, and are appropriately selected depending on the emission color. The semiconductor layer may be formed by a known method. For example, the entire semiconductor layer is formed on the substrate by the MOVCD method and includes all of the buffer layer, p layer, light emitting layer, n layer, and the like formed on the substrate. The thickness of is preferably 1 to 5 μm.

本発明に使用される電極の材料としては、例えば、金、銀、ニッケル、クロム、銅などが挙げられ、実装後工程での接合性および表面の安定性の確保の観点から、金が好ましい。   Examples of the material for the electrode used in the present invention include gold, silver, nickel, chromium, copper, and the like. Gold is preferable from the viewpoint of securing the bondability and surface stability in the post-mounting process.

電極は、公知の方法、例えば、蒸着などによって、ポリカルボジイミド層の形成前に半導体層の上に形成されてもよく、ポリカルボジイミド層の形成後に半導体層の上に形成されてもよい。前者の場合、電極の上にポリカルボジイミド層が積層されていることになるが、ポリカルボジイミド層の形成後にポリカルボジイミド層の上にレジストマスクを形成し、電極上のポリカルボジイミド層をRIEなどで除去して、電極を露出させればよい。後者の場合、ポリカルボジイミド層の上にレジストマスクを形成し、電極形成部のポリカルボジイミド層をRIEなどで除去した後、蒸着などにより電極形成部に電極を形成すればよい。   The electrode may be formed on the semiconductor layer before the formation of the polycarbodiimide layer by a known method such as vapor deposition, or may be formed on the semiconductor layer after the formation of the polycarbodiimide layer. In the former case, a polycarbodiimide layer is laminated on the electrode. After forming the polycarbodiimide layer, a resist mask is formed on the polycarbodiimide layer, and the polycarbodiimide layer on the electrode is removed by RIE or the like. Then, the electrode may be exposed. In the latter case, a resist mask is formed on the polycarbodiimide layer, the polycarbodiimide layer in the electrode forming portion is removed by RIE, and then an electrode is formed in the electrode forming portion by vapor deposition or the like.

本発明に使用されるポリカルボジイミドとしては、種々のポリカルボジイミドが挙げられるが、高屈折率が得られる点から、式(1):   Examples of the polycarbodiimide used in the present invention include various polycarbodiimides. From the viewpoint of obtaining a high refractive index, the formula (1):

Figure 2005203737
Figure 2005203737

(式中、Rはジイソシアナート残基を、Rはモノイソシアナート残基を表し、nは1〜100の整数である)
で表されるポリカルボジイミドが好ましい。
(Wherein R represents a diisocyanate residue, R 1 represents a monoisocyanate residue, and n is an integer of 1 to 100)
The polycarbodiimide represented by these is preferable.

本発明において、前記式(1)で表されるポリカルボジイミドは、1種若しくは2種以上のジイソシアネートを縮合反応させ、モノイソシアネートで末端封鎖することにより得られる。   In the present invention, the polycarbodiimide represented by the formula (1) is obtained by subjecting one or more diisocyanates to a condensation reaction and end-capping with monoisocyanate.

前記式(1)中、Rは、原料として使用されるジイソシアネートの残基を、R1 は、同様に原料として使用されるモノイソシアネートの残基を表す。また、nは1〜100の整数である。 In the formula (1), R represents a diisocyanate residue used as a raw material, and R 1 represents a monoisocyanate residue similarly used as a raw material. Moreover, n is an integer of 1-100.

原料であるジイソシアネート及びモノイソシアネートは芳香族系又は脂肪族系のいずれであってもよく、それぞれ芳香族系又は脂肪族系のものを単独で若しくは両者を共に用いることができる。本発明においては、ポリカルボジイミドの屈折率をより高くする観点からは、芳香族系のものが好適に使用される。即ち、ジイソシアネート及びモノイソシアネートの少なくとも一方が芳香族系のものを含むか若しくは芳香族系であるか、又はいずれも芳香族系のものであるのが好ましい。中でも、ジイソシアネートが脂肪族系及び芳香族系のものであり、かつモノイソシアネートが芳香族系のものであるのがより好ましく、ジイソシアネート及びモノイソシアネートのいずれもが芳香族系のものであるのが特に好ましい。   The diisocyanate and monoisocyanate as raw materials may be either aromatic or aliphatic, and aromatic or aliphatic can be used alone or in combination. In the present invention, aromatic ones are preferably used from the viewpoint of increasing the refractive index of polycarbodiimide. That is, it is preferable that at least one of diisocyanate and monoisocyanate includes an aromatic one or an aromatic one, or both are aromatic. Among them, it is more preferable that the diisocyanate is aliphatic and aromatic, and the monoisocyanate is more aromatic, and it is particularly preferable that both the diisocyanate and the monoisocyanate are aromatic. preferable.

本発明において使用されるジイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、リジンジイソシアネート、メチルシクロヘキサン−2,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、1−メトキシフェニル−2,4−ジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2,2−ビス[4−(4−イソシアネートフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−イソシアネートフェノキシ)フェニル]プロパンなどが挙げられる。   Examples of the diisocyanate used in the present invention include hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, Isophorone diisocyanate, cyclohexyl diisocyanate, lysine diisocyanate, methylcyclohexane-2,4′-diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate Naphthalene diisocyanate, 1-methoxyphenyl-2,4-diisocyanate, 3, '-Dimethoxy-4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-diphenyl ether diisocyanate, 2,2-bis [4- (4-isocyanatophenoxy) phenyl ] Hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (4-isocyanatophenoxy) phenyl] propane and the like.

中でも、高屈折率が得られる点から、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート及びナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート及びドデカメチレンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種が好適に使用され、ナフタレンジイソシアネートがより好適に使用される。   Among them, at least one selected from the group consisting of tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and naphthalene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate and dodecamethylene diisocyanate is preferably used from the point of obtaining a high refractive index, and naphthalene diisocyanate. Are more preferably used.

これらのジイソシアネートは単独で若しくは2種以上を混合して用いることができるが、耐熱性の観点からは、2〜3種を混合して用いることが好ましい。   These diisocyanates can be used alone or in admixture of two or more, but from the viewpoint of heat resistance, it is preferable to use a mixture of two or three.

原料であるジイソシアネートとしては、使用される全ジイソシアネート中、芳香族ジイソシアネートが、好ましくは10モル%以上(上限は100モル%)含まれるものが好適である。当該ジイソシアネートとしては、前記好適なものを用いるのが望ましい。   As the diisocyanate as the raw material, those containing 10 mol% or more (upper limit of 100 mol%) of aromatic diisocyanate in the total diisocyanate used are suitable. As the diisocyanate, it is desirable to use the preferred ones.

本発明において使用されるモノイソシアネートとしては、例えば、シクロヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、p−ニトロフェニルイソシアネート、p−及びm−トリルイソシアネート、p−ホルミルフェニルイソシアネート、p−イソプロピルフェニルイソシアネート、1−ナフチルイソシアネートなどが挙げられる。   Examples of the monoisocyanate used in the present invention include cyclohexyl isocyanate, phenyl isocyanate, p-nitrophenyl isocyanate, p- and m-tolyl isocyanate, p-formylphenyl isocyanate, p-isopropylphenyl isocyanate, 1-naphthyl isocyanate and the like. Is mentioned.

モノイソシアネートとしては、モノイソシアネート同士間での反応が生じず、かつ効率よくポリカルボジイミドの末端封鎖が進行するという観点から、芳香族モノイソシアネートが好適に使用され、1−ナフチルイソシアネートがより好適に使用される。   As the monoisocyanate, aromatic monoisocyanate is preferably used, and 1-naphthyl isocyanate is more preferably used from the viewpoint that reaction between monoisocyanates does not occur and end-capping of polycarbodiimide proceeds efficiently. Is done.

これらのモノイソシアネートは単独で若しくは2種以上を混合して用いることができる。   These monoisocyanates can be used alone or in admixture of two or more.

末端封鎖に使用されるモノイソシアネートは、保存安定性の観点から、使用するジイソシアネート成分100モルに対して1〜10モルの範囲で用いるのが好ましい。   The monoisocyanate used for end-capping is preferably used in the range of 1 to 10 moles with respect to 100 moles of the diisocyanate component used from the viewpoint of storage stability.

本発明に使用されるポリカルボジイミドの製造は、所定の溶媒中、カルボジイミド化触媒の存在下、原料としてのジイソシアネートを縮合反応によりカルボジイミド化させ、モノイソシアネートにより末端封鎖することにより行う。   The polycarbodiimide used in the present invention is produced by subjecting diisocyanate as a raw material to carbodiimidization by a condensation reaction in a predetermined solvent in the presence of a carbodiimidization catalyst and end-capping with monoisocyanate.

ジイソシアネートの縮合反応の反応温度としては、通常、0〜150℃であり、好ましくは10〜120℃である。   The reaction temperature for the condensation reaction of diisocyanate is usually 0 to 150 ° C., preferably 10 to 120 ° C.

原料のジイソシアネートに脂肪族ジイソシアネートと芳香族ジイソシアネートとを併用する場合は低温で反応させるのが好ましい。反応温度としては、0〜50℃が好ましく、10〜40℃がより好ましい。反応温度がかかる範囲内であれば、脂肪族ジイソシアネートと芳香族ジイソシアネートとの縮合反応が充分に進行するので好ましい。   When aliphatic diisocyanate and aromatic diisocyanate are used in combination with the raw material diisocyanate, it is preferably reacted at a low temperature. As reaction temperature, 0-50 degreeC is preferable and 10-40 degreeC is more preferable. A reaction temperature within such a range is preferable because the condensation reaction between the aliphatic diisocyanate and the aromatic diisocyanate proceeds sufficiently.

脂肪族ジイソシアネートと芳香族ジイソシアネートとからなるポリカルボジイミドに対し、反応溶液中に過剰に存在する芳香族ジイソシアネートを、さらに反応させることを所望する場合、反応温度は40〜150℃が好ましく、50〜120℃がより好ましい。反応温度がかかる範囲内であれば、任意の溶媒を用いて反応を円滑に進行させることができるので好ましい。   When it is desired to further react the aromatic diisocyanate present in excess in the reaction solution with respect to the polycarbodiimide composed of aliphatic diisocyanate and aromatic diisocyanate, the reaction temperature is preferably 40 to 150 ° C., 50 to 120 ° C is more preferred. A reaction temperature within such a range is preferable because the reaction can be smoothly advanced using an arbitrary solvent.

反応溶液中のジイソシアネート濃度は5〜80重量%であるのが好適である。ジイソシアネート濃度がかかる範囲内にあれば、カルボジイミド化が充分に進行し、また、反応の制御が容易であるので好ましい。   The diisocyanate concentration in the reaction solution is preferably 5 to 80% by weight. A diisocyanate concentration within this range is preferable because carbodiimidization proceeds sufficiently and the reaction can be easily controlled.

モノイソシアネートによる末端封鎖は、ジイソシアネートのカルボジイミド化の初期、中期、末期又は全般にわたり、モノイソシアネートを反応溶液中に加えることにより行うことができる。当該モノイソシアネートとしては芳香族モノイソシアネートが好ましい。   End-capping with monoisocyanate can be carried out by adding monoisocyanate to the reaction solution throughout the initial, intermediate, final or general stages of carbodiimidization of diisocyanate. The monoisocyanate is preferably an aromatic monoisocyanate.

カルボジイミド化触媒としては、公知のリン系触媒がいずれも好適に使用される。例えば、1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−2−オキシド、或いはこれらの3−ホスホレン異性体などのホスホレンオキシドが挙げられる。   Any known phosphorus-based catalyst is preferably used as the carbodiimidization catalyst. For example, 1-phenyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-2-phospholene-1-oxide, 1-ethyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene- Examples include 2-oxides or phospholene oxides such as 3-phospholene isomers thereof.

ポリカルボジイミドの製造に使用される溶媒(有機溶媒)としては、公知のものが使用される。具体的には、テトラクロロエチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒が挙げられる。これらの溶媒は単独で若しくは2種以上を混合して用いることができる。また、これらの溶媒は、得られたポリカルボジイミドを溶解する場合にも使用される。   As the solvent (organic solvent) used for the production of polycarbodiimide, known solvents are used. Specifically, halogenated hydrocarbons such as tetrachloroethylene, 1,2-dichloroethane, chloroform, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, toluene, xylene, and the like And aromatic hydrocarbon-based solvents. These solvents can be used alone or in admixture of two or more. These solvents are also used when dissolving the obtained polycarbodiimide.

なお、反応の終点は、赤外分光分析(IR測定)によるカルボジイミド構造(N=C=N)由来の吸収(2140cm-1)の観測及びイソシアネート由来の吸収(2280cm-1)の消失により確認することができる。 The end point of the reaction is confirmed by observation of absorption (2140 cm −1 ) derived from a carbodiimide structure (N═C═N) by infrared spectroscopic analysis (IR measurement) and disappearance of absorption derived from isocyanate (2280 cm −1 ). be able to.

カルボジイミド化反応の終了後、通常、ポリカルボジイミドは溶液として得られるが、さらにメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ヘキサンなどの貧溶媒に得られた溶液を投入し、ポリカルボジイミドを沈澱として析出させ、未反応のモノマーや触媒を取り除いてもよい。   After completion of the carbodiimidization reaction, polycarbodiimide is usually obtained as a solution, but further, a solution obtained in a poor solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, hexane or the like is added, polycarbodiimide is precipitated as a precipitate, and unreacted The monomer or catalyst may be removed.

また、一旦、沈澱として回収されたポリカルボジイミドの溶液を調製するには、当該沈澱を所定の操作により洗浄し、乾燥を行い、再度有機溶媒に溶解する。このような操作を行うことにより、ポリカルボジイミド溶液の保存安定性を向上させることができる。   In order to prepare a solution of polycarbodiimide recovered as a precipitate, the precipitate is washed by a predetermined operation, dried, and dissolved again in an organic solvent. By performing such an operation, the storage stability of the polycarbodiimide solution can be improved.

さらに、ポリカルボジイミド溶液中に副生成物が含まれる場合には、例えば、適当な吸着剤を用い、副生成物を吸着除去して、精製してもよい。吸着剤としては、例えば、アルミナゲル、シリカゲル、活性炭、ゼオライト、活性酸化マグネシウム、活性ボーキサイト、フラースアース、活性白土、分子ふるいカーボンなどが挙げられ、それらの吸着剤は単独で若しくは2種以上を併用することができる。   Furthermore, when a by-product is contained in the polycarbodiimide solution, for example, by using an appropriate adsorbent, the by-product may be adsorbed and removed for purification. Examples of the adsorbent include alumina gel, silica gel, activated carbon, zeolite, activated magnesium oxide, activated bauxite, fruct earth, activated clay, and molecular sieve carbon. These adsorbents may be used alone or in combination of two or more. can do.

以上より、本発明に使用されるポリカルボジイミドが得られる。光取出し効率をより高くする観点から、主鎖構造が芳香族及び脂肪族ジイソシアネートから構成され、かつ末端封鎖が芳香族モノイソシアネートよりなるものが好適であり、主鎖構造が芳香族ジイソシアネートから構成され、かつ末端封鎖が芳香族モノイソシアネートよりなるものがさらに好適である。   From the above, the polycarbodiimide used in the present invention is obtained. From the viewpoint of increasing the light extraction efficiency, it is preferable that the main chain structure is composed of aromatic and aliphatic diisocyanates and the end capping is composed of aromatic monoisocyanates, and the main chain structure is composed of aromatic diisocyanates. More preferably, the end capping is made of aromatic monoisocyanate.

具体的には、ポリカルボジイミドとしては、前記式(1)のRで表されるジイソシアネート残基中、10モル%以上(上限は100モル%)が芳香族ジイソシアネート残基であるものが好ましく、前記式(1)のR1で表されるモノイソシアネート残基が芳香族モノイソシアネート残基であるものが好ましい。また、ジイソシアネート残基としては、トリレンジイソシアネート残基、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート残基、ナフタレンジイソシアネート残基、ヘキサメチレンジイソシアネート残基及びドデカメチレンジイソシアネート残基からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、ナフタレンジイソシアネート残基がより好ましく、該芳香族モノイソシアネート残基としては、1−ナフチルイソシアネート残基が好ましい。 Specifically, the polycarbodiimide is preferably an aromatic diisocyanate residue in which 10 mol% or more (upper limit is 100 mol%) of the diisocyanate residue represented by R in the formula (1), What the monoisocyanate residue represented by R < 1 > of Formula (1) is an aromatic monoisocyanate residue is preferable. The diisocyanate residue may be at least one selected from the group consisting of tolylene diisocyanate residue, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate residue, naphthalene diisocyanate residue, hexamethylene diisocyanate residue and dodecamethylene diisocyanate residue. A naphthalene diisocyanate residue is more preferable, and the aromatic monoisocyanate residue is preferably a 1-naphthyl isocyanate residue.

さらに、屈折率を高くする目的で、ポリカルボジイミド層には、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物微粒子を添加してもよい。金属酸化物微粒子の平均粒径としては、透明性の確保の観点から、好ましくは2〜100nmである。ポリカルボジイミド層における金属酸化物微粒子の含有量は、ポリカルボジイミドの固形分に対して、好ましくは20〜50体積%、より好ましくは22〜30体積%である。このように、ポリカルボジイミド層に金属酸化物微粒子を添加することにより、ポリカルボジイミド層の屈折率を1.8〜2.1程度にすることができる。   Further, for the purpose of increasing the refractive index, metal oxide fine particles such as titanium oxide and zirconium oxide may be added to the polycarbodiimide layer. The average particle diameter of the metal oxide fine particles is preferably 2 to 100 nm from the viewpoint of ensuring transparency. The content of the metal oxide fine particles in the polycarbodiimide layer is preferably 20 to 50% by volume, more preferably 22 to 30% by volume with respect to the solid content of the polycarbodiimide. Thus, the refractive index of a polycarbodiimide layer can be made into about 1.8-2.1 by adding metal oxide microparticles | fine-particles to a polycarbodiimide layer.

ポリカルボジイミド層は、例えば、以下のようにして形成することができる。前記一般式(1)で表されるポリカルボジイミドをシクロヘキサノン、トルエンなどの溶媒に溶解させ、任意に金属酸化物微粒子を添加して分散させた溶液を、公知の方法、例えば、キャスティング、スピンコートなどにより、半導体層の表面に塗布し、乾燥させてポリカルボジイミド層を形成する。なお、半導体層の表面への塗布は、上記のように個々の素子に切断する前に行われてもよいし、切断した後に行われてもよい。   The polycarbodiimide layer can be formed, for example, as follows. A solution obtained by dissolving the polycarbodiimide represented by the general formula (1) in a solvent such as cyclohexanone or toluene, and optionally adding and dispersing metal oxide fine particles, is a known method such as casting or spin coating. Is applied to the surface of the semiconductor layer and dried to form a polycarbodiimide layer. The application to the surface of the semiconductor layer may be performed before cutting into individual elements as described above, or may be performed after cutting.

半導体層の表面に塗布したポリカルボジイミド溶液の乾燥は、ポリカルボジイミドの硬化反応をあまり進行させずに乾燥させるよう、溶媒の除去が可能な程度の温度、時間で行うことが好ましい。具体的な乾燥温度は、20〜200℃が好ましく、50〜150℃がより好ましい。また、時間は、5〜60分間が好ましく、10〜20分間がより好ましい。   Drying of the polycarbodiimide solution applied to the surface of the semiconductor layer is preferably performed at a temperature and a time at which the solvent can be removed so that the polycarbodiimide is dried without allowing the curing reaction of the polycarbodiimide to proceed so much. The specific drying temperature is preferably 20 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C. The time is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 10 to 20 minutes.

ポリカルボジイミド層は、上記のように半導体層の表面に直接形成することによって半導体発光素子上に積載することもできるが、以下のように、ポリカルボジイミドシートを予め作製し、該シートを半導体層の表面に配置することによって半導体発光素子上に積載することもできる。   The polycarbodiimide layer can be stacked on the semiconductor light-emitting element by directly forming on the surface of the semiconductor layer as described above. However, as described below, a polycarbodiimide sheet is prepared in advance, and the sheet is formed on the semiconductor layer. It can also be stacked on a semiconductor light emitting device by being arranged on the surface.

ポリカルボジイミドシートは、例えば、以下のようにして形成することができる。前記一般式(1)で表されるポリカルボジイミドをシクロヘキサノン、トルエンなどの溶媒に溶解させ、任意に金属酸化物微粒子を添加して分散させた溶液を、公知の方法、例えば、キャスティング、スピンコートなどにより、例えば表面をシリコーン処理したセパレータの表面に塗布し、乾燥させてポリカルボジイミドシートを形成する。次いで、該シートを半導体層の上に配置してポリカルボジイミド層とする。なお、該セパレータは、該ポリカルボジイミドシートが半導体発光素子上に積載される前に除去されてもよく、また、半導体発光素子上に積載された後に除去されてもよい。   The polycarbodiimide sheet can be formed, for example, as follows. A solution obtained by dissolving the polycarbodiimide represented by the general formula (1) in a solvent such as cyclohexanone or toluene, and optionally adding and dispersing metal oxide fine particles, is a known method such as casting or spin coating. For example, a polycarbodiimide sheet is formed by applying to the surface of a separator treated with silicone and drying. Next, the sheet is disposed on the semiconductor layer to form a polycarbodiimide layer. The separator may be removed before the polycarbodiimide sheet is stacked on the semiconductor light emitting element, or may be removed after being stacked on the semiconductor light emitting element.

セパレータの表面に塗布したポリカルボジイミドシートの乾燥は、ポリカルボジイミドの硬化反応をあまり進行させず乾燥させるよう、溶媒の除去が可能な程度の温度、時間で行うことが好ましい。具体的な乾燥温度は、20〜350℃が好ましく、50〜200℃がより好ましい。また、時間は、30秒〜3分間が好ましい。   It is preferable to dry the polycarbodiimide sheet applied to the surface of the separator at a temperature and a time at which the solvent can be removed so that the polycarbodiimide sheet is dried without causing the curing reaction of the polycarbodiimide to proceed so much. The specific drying temperature is preferably 20 to 350 ° C, more preferably 50 to 200 ° C. The time is preferably 30 seconds to 3 minutes.

上記のように得られたポリカルボジイミド層の厚さは、光透過時の光の減衰を防止し、凹凸の加工性を確保する観点から、0.5〜30μmが好ましく、0.5〜20μmがより好ましく、0.5〜10μmがさらに好ましく、1〜5μmがさらにより好ましい。また、屈折率は、光取出し効率をより高くする観点から、1.7以上が好ましく、1.85以上がより好ましい。さらに、150℃における弾性率は、凹凸の加工性を確保する観点から、0.2〜3GPaが好ましく、0.2〜1GPaがより好ましい。   The thickness of the polycarbodiimide layer obtained as described above is preferably 0.5 to 30 μm, and preferably 0.5 to 20 μm from the viewpoint of preventing the attenuation of light during light transmission and ensuring the processability of unevenness. More preferably, 0.5-10 micrometers is further more preferable, and 1-5 micrometers is still more preferable. The refractive index is preferably 1.7 or more, more preferably 1.85 or more, from the viewpoint of further increasing the light extraction efficiency. Furthermore, the elastic modulus at 150 ° C. is preferably 0.2 to 3 GPa and more preferably 0.2 to 1 GPa from the viewpoint of ensuring the processability of the unevenness.

上記のように形成されたポリカルボジイミド層への凹凸の形成は、例えば、ポリカルボジイミド層の表面を所定の凹凸を持つ金型を用いて加熱・加圧することにより行うことができる。本発明においては、金型として、例えば、ポリイミドシートやポリカーボネートシートにレーザー加工により所定の凹凸を加工したものをマスターとして、ニッケルなどの金属を電鋳して作製したものなどを使用することができる。   Formation of irregularities on the polycarbodiimide layer formed as described above can be performed, for example, by heating and pressurizing the surface of the polycarbodiimide layer using a mold having predetermined irregularities. In the present invention, as a mold, for example, a polyimide sheet or polycarbonate sheet processed with predetermined irregularities by laser processing can be used as a master, which is produced by electroforming a metal such as nickel. .

金型による凹凸の形成は、例えば、ポリカルボジイミド層を凹凸に形成できるように図2に示すような金型6のアラインメントを行い、さらに、図3に示すように熱プレス板7ともう一方の熱プレス板7の間に半導体発光素子を挿入し、加熱・加圧を行うことにより、工程(1)で積層したポリカルボジイミド層に凹凸を形成することができる。   The unevenness is formed by the mold, for example, by aligning the mold 6 as shown in FIG. 2 so that the polycarbodiimide layer can be formed in the unevenness, and further, as shown in FIG. By inserting a semiconductor light emitting element between the hot press plates 7 and performing heating and pressurization, irregularities can be formed in the polycarbodiimide layer laminated in the step (1).

加熱・加圧の条件としては、好ましくは70〜200℃、より好ましくは100〜180℃での加熱、および好ましくは0.1〜10MPa、より好ましくは0.1〜3MPaでの加圧を、好ましくは5秒〜3分間、より好ましくは10秒〜1分間行う条件が挙げられる。   The heating and pressurizing conditions are preferably 70 to 200 ° C., more preferably 100 to 180 ° C., and preferably 0.1 to 10 MPa, more preferably 0.1 to 3 MPa. The conditions are preferably 5 seconds to 3 minutes, more preferably 10 seconds to 1 minute.

ポリカルボジイミド層の表面に形成された凹凸の形状としては、光取出し効率が向上するように設計されていれば特に限定されないが、凹凸形状を得る金型の加工精度の確保の観点から、半球状、円錐状、ピラミッド型などが好ましい。光取出し効率の最適化のためには、各凹凸における頂部と底部の距離(高さ)は、1〜5μmが好ましく、各凸部分の幅は、1〜5μmが好ましく、頂部のピッチは、凸部分の幅の1.0〜2.0倍が好ましく、1.5倍がさらに好ましい。   The shape of the unevenness formed on the surface of the polycarbodiimide layer is not particularly limited as long as it is designed to improve the light extraction efficiency, but from the viewpoint of ensuring the processing accuracy of the mold for obtaining the uneven shape, hemispherical A conical shape or a pyramid shape is preferable. In order to optimize the light extraction efficiency, the distance (height) between the top and bottom of each irregularity is preferably 1 to 5 μm, the width of each convex part is preferably 1 to 5 μm, and the pitch of the top part is convex. The width of the part is preferably 1.0 to 2.0 times, more preferably 1.5 times.

ポリカルボジイミド層に凹凸を形成した後、層中のポリカルボジイミドを完全に硬化させるため、さらに、120〜200℃程度の温度で、1〜5時間程度加熱することが好ましい。   After forming irregularities in the polycarbodiimide layer, it is preferable to further heat at a temperature of about 120 to 200 ° C. for about 1 to 5 hours in order to completely cure the polycarbodiimide in the layer.

以上のようにして得られた半導体発光素子を、例えば、ダイシング装置などで個々の半導体発光素子に切断する。   The semiconductor light-emitting element obtained as described above is cut into individual semiconductor light-emitting elements using, for example, a dicing apparatus.

以上のように半導体発光素子を製造することにより、凹凸形成時の半導体発光素子の破損を防止でき、さらに、光取出し効率のよい半導体発光素子が得られる。   By manufacturing the semiconductor light emitting element as described above, it is possible to prevent the semiconductor light emitting element from being damaged when the unevenness is formed, and to obtain a semiconductor light emitting element with high light extraction efficiency.

なお、本発明の製造方法としては、上記のように半導体層上にポリカルボジイミド層を積層した後、ポリカルボジイミド層に凹凸を形成する方法も挙げられるが、予め凹凸が形成されたポリカルボジイミド層を半導体層上に積層する方法もまた、本発明に包含される。   In addition, as a manufacturing method of this invention, after laminating | stacking a polycarbodiimide layer on a semiconductor layer as mentioned above, the method of forming an unevenness | corrugation in a polycarbodiimide layer is also mentioned, However, The polycarbodiimide layer by which the unevenness | corrugation was formed previously is also mentioned. A method of stacking on a semiconductor layer is also encompassed by the present invention.

本発明の製造方法により製造された半導体発光素子は、公知の方法に従って、発光ダイオード(LED)の製造に使用される。例えば、砲弾型LEDを製造する場合、反射板の機能としてのカップ内平坦部に銀ペーストなどにより半導体発光素子をボンディングし、その後、金線を使用しワイヤーボンディングを行い、電極端子とリードフレーム間を接続する。その後、従来使用されるエポキシ樹脂にて、トランスファー成型などで樹脂封止することにより、砲弾型LEDが製造される。   The semiconductor light emitting device manufactured by the manufacturing method of the present invention is used for manufacturing a light emitting diode (LED) according to a known method. For example, when manufacturing a bullet-type LED, a semiconductor light-emitting element is bonded to the flat part in the cup as a function of the reflector with a silver paste or the like, and then wire bonding is performed using a gold wire between the electrode terminal and the lead frame. Connect. Thereafter, a bullet-type LED is manufactured by resin sealing with a conventionally used epoxy resin by transfer molding or the like.

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は当該実施例のみに限定されるものではない。   Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited only to the said Example.

なお、以下において、合成反応は全て窒素気流下で行った。IR測定は、FT/IR−230(日本分光社製)を用いて行った。   In the following, all synthesis reactions were carried out under a nitrogen stream. The IR measurement was performed using FT / IR-230 (manufactured by JASCO Corporation).

製造例1 ポリカルボジイミドの製造
攪拌装置、滴下漏斗、還流冷却器、温度計を取り付けた500mLの四つ口フラスコにトリレンジイソシアネート(異性体混合物:三井武田ケミカル製T−80)を29.89g(171.6mmol)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを94.48g(377.52mmol)、ナフタレンジイソシアネートを64.92g(308.88mmol)、トルエンを184.59g入れ、混合した。
Production Example 1 Production of polycarbodiimide 29.89 g of tolylene diisocyanate (isomer mixture: T-80 manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) in a 500 mL four-necked flask equipped with a stirring device, a dropping funnel, a reflux condenser, and a thermometer. 171.6 mmol), 94.48 g (377.52 mmol) of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 64.92 g (308.88 mmol) of naphthalene diisocyanate, and 184.59 g of toluene were mixed.

さらに、1−ナフチルイソシアネートを8.71g(51.48mmol)と3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−2−オキシドを0.82g(4.29mmol)添加し、攪拌しながら100℃に昇温し、2時間保持した。   Further, 8.71 g (51.48 mmol) of 1-naphthyl isocyanate and 0.82 g (4.29 mmol) of 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-2-oxide were added and the temperature was raised to 100 ° C. with stirring. Warm and hold for 2 hours.

IR測定にて反応の終点を確認し、反応液を室温まで冷却することにより、ポリカルボジイミド溶液を得た。なお、ポリカルボジイミドのジイソシアネート残基の100モル%が芳香族ジイソシアネート残基であった。また、前記式(1)におけるnは15〜77で分布していた。   The end point of the reaction was confirmed by IR measurement, and the reaction solution was cooled to room temperature to obtain a polycarbodiimide solution. In addition, 100 mol% of the diisocyanate residue of polycarbodiimide was an aromatic diisocyanate residue. Moreover, n in the said Formula (1) was distributed by 15-77.

得られたポリカルボジイミド溶液を、シクロヘキサノンで固形分が20重量%となるように希釈して溶液を調製し、ポリカルボジイミドの固形分に対して33体積%となるように酸化チタニウム(平均粒子径:100nm、大日本インキ社製)を添加し、酸化チタニウムを分散させて、ポリカルボジイミド塗布液を得た。その粘度を、粘度計(トキメック社製:EC−100S)を用いて測定したところ、75mPa・sであった。   The obtained polycarbodiimide solution was diluted with cyclohexanone so that the solid content was 20% by weight to prepare a solution, and titanium oxide (average particle diameter: 100 nm, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) was added and titanium oxide was dispersed to obtain a polycarbodiimide coating solution. It was 75 mPa * s when the viscosity was measured using the viscometer (the Tokimec company make: EC-100S).

得られた塗布液をスピンコートによりガラス基板に塗布して、150℃で1時間乾燥して、厚さ2μmのポリカルボジイミド層を形成し、分光光度計(日立社製:V−3000)を用い波長550nm、温度25℃で屈折率を測定したところ、2.05であり、粘弾性測定装置(セイコーインスツルメント社製:DMS120)を用い150℃における弾性率を測定したところ、0.3GPaであった。   The obtained coating solution was applied to a glass substrate by spin coating, dried at 150 ° C. for 1 hour to form a 2 μm-thick polycarbodiimide layer, and a spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd .: V-3000) was used. When the refractive index was measured at a wavelength of 550 nm and a temperature of 25 ° C., it was 2.05, and the elastic modulus at 150 ° C. was measured using a viscoelasticity measuring device (manufactured by Seiko Instruments Inc .: DMS120). there were.

製造例2 ポリカルボジイミドシートの製造
製造例1で得られたポリカルボジイミド溶液を剥離剤(フッ素化シリコーン)で処理したポリエチレンテレフタレートからなるセパレータ(厚さ50μm)(東レ社製)の上に塗布した。これを130℃にて1分間加熱した後、150℃で1分間加熱し、セパレータを外して仮硬化したポリカルボジイミドシート(厚さ20μm)を得た。
Production Example 2 Production of Polycarbodiimide Sheet The polycarbodiimide solution obtained in Production Example 1 was coated on a separator (thickness 50 μm) (made by Toray Industries, Inc.) made of polyethylene terephthalate treated with a release agent (fluorinated silicone). This was heated at 130 ° C. for 1 minute and then heated at 150 ° C. for 1 minute to remove the separator and obtain a temporarily cured polycarbodiimide sheet (thickness 20 μm).

実施例1 半導体発光素子の製造 Example 1 Production of a semiconductor light emitting device

サファイアウェハ基板にGaN層を形成して、GaN層上に電極(金電極)を形成した素子(直径100mm、厚さ100μm)を用意した。   An element (diameter 100 mm, thickness 100 μm) in which a GaN layer was formed on a sapphire wafer substrate and an electrode (gold electrode) was formed on the GaN layer was prepared.

該素子の表面にスピンコート(5000rpm、60秒)により、製造例1で製造した塗布液を塗布して、無風乾燥機を用いて120℃で30分間乾燥し、厚さ2μmのポリカルボジイミド層を形成した。   The coating liquid produced in Production Example 1 was applied to the surface of the device by spin coating (5000 rpm, 60 seconds) and dried at 120 ° C. for 30 minutes using a non-air dryer to form a polycarbodiimide layer having a thickness of 2 μm. Formed.

次に、図2に示すような幅4μm、高さ2μmの半球状の凹みを、ピッチ6μmで有するニッケル製の金型(110mm×110mm)を用意した。   Next, a nickel mold (110 mm × 110 mm) having hemispherical recesses with a width of 4 μm and a height of 2 μm as shown in FIG. 2 at a pitch of 6 μm was prepared.

図3に示すように加圧式真空ラミネーター(ニチゴーモートン社製:V130)の熱プレス板7に該金型6および半導体発光素子をセットし、150℃、0.3MPaにてポリカルボジイミド層3の表面に1分間加熱・加圧して凹凸を形成した。   As shown in FIG. 3, the mold 6 and the semiconductor light emitting device are set on a hot press plate 7 of a pressure type vacuum laminator (manufactured by Nichigo Morton: V130), and the surface of the polycarbodiimide layer 3 at 150 ° C. and 0.3 MPa. Were heated and pressurized for 1 minute to form irregularities.

次に、ポリカルボジイミド層の上にレジストマスクを形成し、電極上のポリカルボジイミド層をRIEで除去して、電極4を露出させた。   Next, a resist mask was formed on the polycarbodiimide layer, the polycarbodiimide layer on the electrode was removed by RIE, and the electrode 4 was exposed.

その後、ポリカルボジイミド層のポリカルボジイミドを完全に硬化させるため、さらに、175℃で5時間、半導体発光素子を加熱した。次に、半導体発光素子をダイサーにより0.4mm×0.4mmのサイズに切断し、個々の半導体発光素子を得た。   Thereafter, in order to completely cure the polycarbodiimide in the polycarbodiimide layer, the semiconductor light emitting device was further heated at 175 ° C. for 5 hours. Next, the semiconductor light emitting element was cut into a size of 0.4 mm × 0.4 mm with a dicer to obtain individual semiconductor light emitting elements.

実施例2 半導体発光素子の製造
サファイアウェハ基板にGaN層を形成して、GaN層上に電極(金電極)を形成した素子(直径100mm、厚さ100μm)を用意した。
Example 2 Production of Semiconductor Light-Emitting Element An element (diameter: 100 mm, thickness: 100 μm) in which a GaN layer was formed on a sapphire wafer substrate and an electrode (gold electrode) was formed on the GaN layer was prepared.

該素子の表面に製造例2で作製したポリカルボジイミドシートを半導体発光素子のGaN層および電極を形成した面に配置し、ポリカルボジイミド層とし、次いで、実施例1と同じニッケル製の金型を重ねて、加圧式真空ラミネータ(ニチゴーモートン社製:V130)により、150℃、0.3MPa、1分間加熱・加圧することで、ポリカルボジイミドシート層の半導体発光素子面への接着およびポリカルボジイミドシート層の表面での凹凸形成を行った。   The polycarbodiimide sheet prepared in Production Example 2 is placed on the surface of the element on the surface where the GaN layer and the electrode of the semiconductor light emitting element are formed to form a polycarbodiimide layer, and then the same nickel mold as in Example 1 is stacked. Then, by applying pressure / pressure laminator (manufactured by Nichigo Morton: V130) at 150 ° C., 0.3 MPa for 1 minute, the polycarbodiimide sheet layer is adhered to the semiconductor light emitting element surface and the polycarbodiimide sheet layer is Irregularities were formed on the surface.

次に、ポリカルボジイミド層の上にレジストマスクを形成し、電極上のポリカルボジイミド層をRIEで除去して、電極4を露出させた。   Next, a resist mask was formed on the polycarbodiimide layer, the polycarbodiimide layer on the electrode was removed by RIE, and the electrode 4 was exposed.

その後、ポリカルボジイミド層のポリカルボジイミドを完全に硬化させるため、さらに、175℃で5時間、半導体発光素子を加熱した。次に、半導体発光素子をダイサーにより0.4mm×0.4mmのサイズに切断し、個々の半導体発光素子を得た。   Thereafter, in order to completely cure the polycarbodiimide in the polycarbodiimide layer, the semiconductor light emitting device was further heated at 175 ° C. for 5 hours. Next, the semiconductor light emitting element was cut into a size of 0.4 mm × 0.4 mm with a dicer to obtain individual semiconductor light emitting elements.

比較例1
製造例1で製造したポリカルボジイミド塗布液を用いて、ポリカルボジイミド層に凹凸を形成しないこと以外は実施例1と同様に半導体素子を製造した。
Comparative Example 1
Using the polycarbodiimide coating solution produced in Production Example 1, a semiconductor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the unevenness was not formed on the polycarbodiimide layer.

比較例2
ポリイミド溶液(日東電工社製:JR−200)をスピンコートによりガラス基板に塗布して、150℃で1時間乾燥して、厚さ2μmのポリイミド層を形成し、分光光度計(日立社製:V−3000)を用い波長550nm、温度25℃で屈折率を測定したところ1.68であり、粘弾性測定装置(セイコーインスツルメント社製:DMS120)を用い150℃における弾性率を測定したところ、23GPaであった。
Comparative Example 2
A polyimide solution (manufactured by Nitto Denko Corporation: JR-200) was applied to a glass substrate by spin coating, dried at 150 ° C. for 1 hour to form a polyimide layer having a thickness of 2 μm, and a spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd .: V-3000) was used to measure the refractive index at a wavelength of 550 nm and a temperature of 25 ° C., which was 1.68, and the elastic modulus at 150 ° C. was measured using a viscoelasticity measuring device (Seiko Instruments Inc .: DMS120). , 23 GPa.

ポリイミド溶液を用いて実施例1と同様の圧力・温度条件で半導体素子を製造しようとしたが、ポリイミド層に凹凸を形成することができず、ポリイミド層に凹凸加工が施された半導体素子を製造することができなかった。   An attempt was made to produce a semiconductor element using a polyimide solution under the same pressure and temperature conditions as in Example 1, but the polyimide layer could not be formed with irregularities, and a semiconductor element was produced with irregularities on the polyimide layer. I couldn't.

試験例
実施例1、実施例2および比較例1で得られた半導体発光素子、ならびに比較例2において凹凸加工を施していない半導体発光装置をカップ付リードフレーム内に熱可塑性樹脂をベースとした銀ペーストにてカップ部に実装、熱乾燥により固定し、その後、金線を使用し、半導体発光素子電極部とリードフレームをワイヤーボンダーにより配線接続を行った。その後、砲弾型LED封止成型用カップを使用し、エポキシ樹脂で砲弾型形状に封止し、砲弾型LEDを得た。得られた砲弾型LEDに通電し、発光量を測定した。発光量の測定は、積分球を使用し、全天発光量をMCPD−3000(大塚電子(株)製)により測定して行った。結果を表1に示す。
Test Example A semiconductor light-emitting device obtained in Example 1, Example 2 and Comparative Example 1, and a semiconductor light-emitting device not subjected to unevenness processing in Comparative Example 2 were silver-based on a thermoplastic resin in a lead frame with a cup. The paste was mounted on the cup portion and fixed by heat drying. Thereafter, a gold wire was used, and the semiconductor light emitting element electrode portion and the lead frame were connected to each other by a wire bonder. Thereafter, a bullet-type LED sealing molding cup was used, and it was sealed into a bullet-shaped shape with an epoxy resin to obtain a bullet-type LED. The obtained bullet-type LED was energized and the amount of luminescence was measured. The amount of luminescence was measured by using an integrating sphere and measuring the amount of total luminescence with MCPD-3000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The results are shown in Table 1.

Figure 2005203737
Figure 2005203737

以上の結果より、半導体層の上にポリカルボジイミド層を積層し、さらにポリカルボジイミド層に凹凸が形成された半導体発光素子を用いて製造したLEDは、比較例の半導体発光素子を用いて製造したLEDと対比して、発光量の増加が認められることから、光取出し効率が高いことがわかる。   Based on the above results, an LED manufactured using a semiconductor light emitting device in which a polycarbodiimide layer is laminated on a semiconductor layer and unevenness is formed on the polycarbodiimide layer is an LED manufactured using the semiconductor light emitting device of the comparative example. In contrast to this, an increase in the amount of light emission is observed, indicating that the light extraction efficiency is high.

本発明の製造方法は、砲弾型LEDなどの発光ダイオードに使用される半導体発光素子の製造に利用できる。   The manufacturing method of this invention can be utilized for manufacture of the semiconductor light-emitting device used for light emitting diodes, such as a bullet-type LED.

本発明の製造方法により製造される半導体発光素子の一態様の断面図である。It is sectional drawing of the one aspect | mode of the semiconductor light-emitting device manufactured by the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法に使用される金型の一態様の断面図である。It is sectional drawing of the one aspect | mode of the metal mold | die used for the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法における凹凸の形成工程を示す図である。It is a figure which shows the formation process of the unevenness | corrugation in the manufacturing method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 半導体層
3 ポリカルボジイミド層
4 電極
5 電極
6 金型
7 熱プレス板
1 Substrate 2 Semiconductor layer 3 Polycarbodiimide layer 4 Electrode 5 Electrode 6 Mold 7 Hot press plate

Claims (4)

(1)半導体発光素子の光取り出し面側にポリカルボジイミドを含む層を積層する工程、及び
(2)前記ポリカルボジイミドを含む層に凹凸を形成する工程
を含む半導体発光素子の製造方法。
(1) A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: laminating a layer containing polycarbodiimide on the light extraction surface side of the semiconductor light emitting device; and (2) forming irregularities on the layer containing polycarbodiimide.
前記ポリカルボジイミドが一般式(1):
Figure 2005203737
(式中、Rはジイソシアナート残基を、Rはモノイソシアナート残基を表し、nは1〜100の整数である)
で表されることを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The polycarbodiimide has the general formula (1):
Figure 2005203737
(Wherein R represents a diisocyanate residue, R 1 represents a monoisocyanate residue, and n is an integer of 1 to 100)
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein
凹凸形成前の前記ポリカルボジイミド層の厚さが0.5〜30μmであることを特徴とする請求項1または2記載の半導体発光素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein a thickness of the polycarbodiimide layer before formation of irregularities is 0.5 to 30 μm. 凹凸形成前の前記ポリカルボジイミド層の厚さが0.5〜10μmであることを特徴とする請求項1または2記載の半導体発光素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein a thickness of the polycarbodiimide layer before formation of irregularities is 0.5 to 10 μm.
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