JP2006253724A - Iii-group nitride compound semiconductor light emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、III族窒化物系化合物半導体発光素子とその製造方法に関し、特に発光素子の基板裏面に、反射効果等を考慮して形成される反射層とその形成方法に関する。 The present invention relates to a group III nitride compound semiconductor light-emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a reflective layer formed on the back surface of a substrate of the light-emitting device in consideration of a reflection effect and the method for forming the same.
反射効果等を鑑みて基板裏面に反射層が形成されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子、又はその製造方法に関する従来技術としては、下記特許文献1乃至4に記載されているもの等が一般に知られている。
しかしながら、これらの従来技術においては、発光素子の基板裏面に形成される反射層の基板との密着性が十分には確保できていないために、この発光素子の製造中や使用中等に、反射層が基板から剥離することが有った。
また、特に発光素子の製造中に、上記の反射層に粘着シートを貼り付けて発光素子(又は発光素子の集合体である半導体ウエハ)を粘着シート上に固定する工程を有する製造方法を採用した場合には、この反射層の一部或いは全部が、粘着シート側に付着して、基板から剥がれてしまうことがしばしばあり、発光素子の生産性(歩留り)が向上しないと言う問題があった。
However, in these prior arts, since the adhesion of the reflective layer formed on the back surface of the light emitting element to the substrate is not sufficiently ensured, the reflective layer is produced during manufacture or use of the light emitting element. May peel from the substrate.
In addition, a manufacturing method including a step of fixing the light emitting element (or a semiconductor wafer as an aggregate of the light emitting elements) on the pressure sensitive adhesive sheet by attaching the pressure sensitive adhesive sheet to the reflective layer particularly during the manufacture of the light emitting element is adopted. In some cases, a part or all of the reflective layer adheres to the pressure-sensitive adhesive sheet side and is often peeled off from the substrate, resulting in a problem that the productivity (yield) of the light-emitting element is not improved.
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、上記の反射層の剥離現象を防止することにより、半導体発光素子の生産性を大幅に向上させることである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to significantly improve the productivity of semiconductor light-emitting elements by preventing the above-mentioned peeling phenomenon of the reflective layer. .
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第1の手段は、絶縁性基板上にIII族窒化物系化合物半導体より成る複数の半導体層が結晶成長により積層された発光素子において、発光層から放出される光を反射する金属を含む反射層を絶縁性基板裏面に形成し、この反射層に、その一部分を絶縁性基板の側壁の一部にまで拡張することにより形成した拡張部を設け、発光素子の側壁に、上記の反射層の拡張を制限する短絡防止溝を設けることである。
In order to solve the above problems, the following means are effective.
That is, the first means includes a metal that reflects light emitted from the light emitting layer in a light emitting device in which a plurality of semiconductor layers made of a group III nitride compound semiconductor are stacked on an insulating substrate by crystal growth. The reflective layer is formed on the back surface of the insulating substrate, and an extended portion formed by extending a part of the reflective layer to a part of the side wall of the insulating substrate is provided. The reflective layer is formed on the side wall of the light emitting element. It is to provide a short-circuit prevention groove that restricts the expansion of.
また、第2の手段は、上記の第1の手段において、上記の拡張部を上記の反射層形成面の外周の略一周に渡って形成し、短絡防止溝を側壁の外周の略一周に渡って形成することである。 Further, the second means is the same as the first means, wherein the extended portion is formed over substantially the entire circumference of the reflection layer forming surface, and the short-circuit prevention groove is formed over substantially the entire circumference of the side wall. Is to form.
また、第3の手段は、上記の第1の手段において、反射層を少なくとも1層の金属層を備えた多層構造にすることである。 The third means is that in the first means, the reflective layer has a multilayer structure including at least one metal layer.
また、第4の手段は、上記の第3の手段において、上記の多層構造を構成する一部の層だけで上記の拡張部を形成することである。
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
The fourth means is that, in the third means, the extension portion is formed by only a part of the layers constituting the multilayer structure.
The above-described problems can be solved by the above means.
反射層形成面の外周付近の反射層と基板との密着性が、上記の拡張部の形成により大幅に補強されるため、反射層が反射層形成面の外周付近を起点として剥がれることが無くなる。このため、反射層に粘着シートを貼り付けて発光素子を粘着シート上に固定する工程を設けても、反射層剥離を有する不良品が発生することがない。 Since the adhesion between the reflective layer near the outer periphery of the reflective layer forming surface and the substrate is greatly reinforced by the formation of the extended portion, the reflective layer does not peel off from the vicinity of the outer peripheral surface of the reflective layer forming surface. For this reason, even if the process which affixes an adhesive sheet on a reflective layer and fixes a light emitting element on an adhesive sheet is provided, the defective product which has reflective layer peeling does not generate | occur | produce.
これにより、発光効率を高めるために反射層を設けた半導体発光素子の品質や生産性を大幅に向上させることができる。 Thereby, the quality and productivity of the semiconductor light emitting device provided with the reflective layer in order to increase the light emission efficiency can be greatly improved.
また、上記の短絡防止溝を形成することにより、反射層を構成する金属層(反射層)の拡張が、半導体層にまで及ぶことが無くなる。これにより、反射層と半導体層との短絡が確実に防止できる。 In addition, by forming the short-circuit prevention groove, the metal layer (reflective layer) constituting the reflective layer does not extend to the semiconductor layer. Thereby, the short circuit with a reflective layer and a semiconductor layer can be prevented reliably.
尚、上記の反射層には多層構造を採用しても良く、また、上記の拡張部は反射層を構成する少なくとも1層の拡張(発光素子側壁への上記拡張)により構成されていれば良い。また、反射層を多層構造とする場合には、その内の少なくとも1層が光を効率よく反射する金属層より構成されていれば良い。 The reflective layer may have a multi-layer structure, and the extended portion may be formed by extending at least one layer constituting the reflective layer (extended to the side wall of the light emitting element). . Further, when the reflective layer has a multilayer structure, at least one of the layers may be formed of a metal layer that reflects light efficiently.
また、上記の拡張部は、反射層形成面の外周一周に渡って形成されていることが望ましいが、この拡張部は必ずしも外周一周に渡って全面的に形成されていなくとも良い。この様な場合においても、上記の作用により、従来よりも生産性を向上させることができる。 In addition, it is desirable that the extended portion is formed over the entire outer periphery of the reflective layer forming surface, but the extended portion does not necessarily have to be formed over the entire outer periphery. Even in such a case, the productivity can be improved as compared with the conventional case due to the above-described action.
また、上記の短絡防止溝は、上記の拡張部を形成する側壁の全てに各々設けられていることが望ましいが、発光素子の形状や、蒸着時の素子の配置方法等の反射層成膜条件(拡張部形成条件)等によっては、必ずしも拡張部を形成する側壁の全てに渡って、短絡防止溝を形成しなくとも良い。これらの場合にも、上記の作用・効果を得ることができる。 In addition, it is desirable that the short-circuit prevention groove is provided on each of the side walls that form the extended portion. However, the reflective layer deposition conditions such as the shape of the light-emitting element and the arrangement method of the element during vapor deposition Depending on (expansion portion forming conditions) and the like, the short-circuit prevention groove may not necessarily be formed over the entire side wall forming the expansion portion. Also in these cases, the above-mentioned actions and effects can be obtained.
また、拡張部形成工程における複数の発光素子の配置間隔は、0.1μm〜500μm程度が望ましい。より望ましくは、発光素子の配置間隔は1μm〜50μm程度が理想的である。
この間隔が狭過ぎると、上記の拡張部が小さくなり過ぎて、反射層が剥がれ易くなる。また、この間隔が広過ぎると、上記の配置面上に配置できる半導体チップ(発光素子)の数が少なくなってしまい、発光素子を量産する際に生産性が十分には向上しない。
In addition, the arrangement interval of the plurality of light emitting elements in the extension portion forming step is preferably about 0.1 μm to 500 μm. More preferably, the arrangement interval of the light emitting elements is ideally about 1 μm to 50 μm.
If this interval is too narrow, the above-mentioned extended portion becomes too small and the reflective layer is easily peeled off. In addition, if the distance is too wide, the number of semiconductor chips (light emitting elements) that can be arranged on the arrangement surface is reduced, and the productivity is not sufficiently improved when mass producing the light emitting elements.
また、蒸着等により反射層や拡張部を形成する場合、反射層の材料は材料発散元より放射状かつ直線的に供給されるが、上記の配置面を回転させ、この回転軸から十分離れた位置(偏心した位置)に蒸着源等の発散位置を配置することにより、上記の拡張部を各発光素子の側壁一周に渡って容易に形成することができる様になる。ただし、この回転運動は反射層材料の発散位置と発光素子が配列される配置面との相対運動であれば良いため、発散位置と配置面のどちらを運動させるかは任意である。従って、例えば、両方運動させても良い。また、この回転運動は、例えば可動範囲が200〜300°程度の回動運動に置き換えても良い。
このような角度変動手段により、発光素子の側壁の外周約一周に渡って、上記の拡張部を容易かつ正確に形成することが可能となる。
In addition, when the reflective layer or the extended portion is formed by vapor deposition or the like, the material of the reflective layer is supplied radially and linearly from the material divergence source, but the above-mentioned arrangement surface is rotated and the position sufficiently separated from the rotation axis. By disposing the diverging position of the vapor deposition source or the like at the (eccentric position), the extended portion can be easily formed over the entire side wall of each light emitting element. However, since this rotational movement may be a relative movement between the divergence position of the reflective layer material and the arrangement surface on which the light emitting elements are arranged, it is arbitrary to move the divergence position or the arrangement surface. Thus, for example, both may be exercised. Moreover, you may replace this rotational motion with the rotational motion whose movable range is about 200-300 degrees, for example.
Such an angle changing means makes it possible to easily and accurately form the extended portion over the entire circumference of the side wall of the light emitting element.
また、上記の反射層には、アルミニウム(Al)や銀(Ag)等から形成された金属層を用いると高い反射率が得られるが、その他にもロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、金(Au)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、インジウム(In)、モリブデン(Mo)、又はこれらの金属元素の内の少なくとも1種類以上を含んだ合金より、反射層を形成しても良い。
また、反射層は、金属以外にもハーフミラー、SiO2等の白色無機膜、白色塗料等から形成しても良い。
Moreover, when a metal layer formed of aluminum (Al), silver (Ag), or the like is used for the reflective layer, a high reflectance can be obtained. In addition, rhodium (Rh), ruthenium (Ru), platinum (Pt), gold (Au), copper (Cu), palladium (Pd), chromium (Cr), nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), indium (In), molybdenum (Mo), or The reflective layer may be formed from an alloy containing at least one of these metal elements.
In addition to the metal, the reflective layer may be formed of a half mirror, a white inorganic film such as SiO 2 , a white paint, or the like.
また、これらの反射層の膜厚は、5nm以上、20μm以下であれば良い。ただし、より望ましいこの膜厚の範囲は、金属の種類にも若干は依存するものの、概ね30〜1000nm程度であり、更により望ましくは50〜500nm程度が理想的である。この膜厚が薄過ぎると反射率が低くなり、また、厚過ぎると成膜コスト(金属材料、成膜時間等のコスト)が必要以上に高くなる。 Moreover, the film thickness of these reflective layers should just be 5 nm or more and 20 micrometers or less. However, the more desirable range of this film thickness is about 30 to 1000 nm, more preferably about 50 to 500 nm, although it depends somewhat on the type of metal. If this film thickness is too thin, the reflectance will be low, and if it is too thick, the film formation costs (cost of metal materials, film formation time, etc.) will be higher than necessary.
また、例えば、アルミニウムや銀等から形成された反射層を、2層のアルミナ(Al2O3)層等で挟んだ形態(多層構造)の反射層を形成しても良い。アルミナは、透光性、耐蝕性、及び金属やサファイヤ基板等との密着性に優れた材料として用いることができるため、上記の様な多層構造を採用することにより、反射率、密着性、及び耐蝕性の全てに渡って優れた反射層を形成することも可能である。 In addition, for example, a reflective layer in a form (multilayer structure) in which a reflective layer formed of aluminum, silver, or the like is sandwiched between two alumina (Al 2 O 3 ) layers or the like may be formed. Alumina can be used as a material having excellent translucency, corrosion resistance, and adhesion to metals, sapphire substrates, etc., so by adopting the multilayer structure as described above, reflectance, adhesion, and It is also possible to form an excellent reflective layer over the entire corrosion resistance.
また、金属やサファイヤ基板等との密着性や、透光性、耐蝕性等に優れた材料としては、アルミナの他にも、TiO2、MgO、MgCO3、Ta2O5、ZnO、In2O3、SiO2、SnO2、ZrO2等の金属酸化物やセラミックス等を用いることができる。 In addition to alumina, TiO 2 , MgO, MgCO 3 , Ta 2 O 5 , ZnO, In 2 can be used as materials excellent in adhesion to metals, sapphire substrates, and the like, translucency, and corrosion resistance. Metal oxides such as O 3 , SiO 2 , SnO 2 , ZrO 2 , ceramics, and the like can be used.
尚、半導体結晶の成長基板には、サファイア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、砒化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ガリウムリチウム(LiGaO2)、硫化モリブデン(MoS)等の材料を用いることができる。 Semiconductor crystal growth substrates include sapphire, spinel, silicon, silicon carbide, zinc oxide, gallium phosphide, gallium arsenide, magnesium oxide, manganese oxide, lithium gallium oxide (LiGaO 2 ), molybdenum sulfide (MoS), etc. Materials can be used.
尚、以上の作用・効果は、少なくともAlxGayIn1-x-yN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)にて表される2元系、3元系、若しくは4元系の半導体から成る半導体層が積層されたLED等のIII族窒化物系化合物半導体発光素子/受光素子に対して得ることができる。また、更に、III族元素の一部は、ボロン(B)、タリウム(Tl)で置き換えても良く、また、窒素(N)の一部、若しくは全部をリン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)、又はビスマス(Bi)で置き換えても良い。 In addition, the above operation / effect is at least a binary system and a ternary system represented by Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). Alternatively, it can be obtained for a group III nitride compound semiconductor light emitting element / light receiving element such as an LED in which a semiconductor layer made of a quaternary semiconductor is stacked. Furthermore, a part of the group III element may be replaced by boron (B) or thallium (Tl), and part or all of the nitrogen (N) may be phosphorus (P), arsenic (As), It may be replaced with antimony (Sb) or bismuth (Bi).
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
図1は、本第1実施例に係わるIII族窒化物系化合物半導体発光素子100(以下、「半導体発光素子100」或いは、単に「素子100」等と言う場合がある。)の模式的な断面図である。本発光素子100は、サファイヤより成る基板11の裏面11bに形成された光反射用の反射層10の構造に大きな特徴を有する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a group III nitride compound semiconductor light emitting device 100 (hereinafter sometimes referred to as “semiconductor
より具体的には、本第1実施例の半導体発光素子100の構造は、以下に示す通りである。
More specifically, the structure of the semiconductor
即ち、基板11は、略正方形に形成されている。この基板11の上には窒化アルミニウム(AlN)から成る膜厚約25nmのバッファ層12が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaNから成る膜厚約4.0μmの高キャリア濃度n+層13(n型コンタクト層13)が形成されている。この高キャリア濃度n+層13(n型コンタクト層13)の上にSiドープのn型GaNから成る膜厚約0.5μmのn型クラッド層14が形成されている。
That is, the
そして、n型クラッド層14の上に膜厚約35ÅのGa0.8In0.2Nから成る井戸層151と膜厚約35ÅのGaNから成るバリア層152とが交互に積層された多重量子井戸(MQW)構造の発光層15が形成されている。バリア層151は4層、井戸層152は5層である。発光層15の上にはp型Al0.15Ga0.85Nから成る膜厚約50nmのp型クラッド層16が形成されている。さらに、p型クラッド層16の上にはp型GaNから成る膜厚約100nmのp型コンタクト層17が形成されている。
Then, a multiple quantum well (MQW) in which a
又、p型コンタクト層17の上には金属蒸着による透光性の正電極18Aが、n+層13の上には負電極18Bが形成されている。透光性の正電極18Aは、p型コンタクト層17に接合する膜厚約15Åのコバルト(Co)と、Coに接合する膜厚約60Åの金(Au)とで構成されている。負電極18Bは膜厚約200Åのバナジウム(V)と、膜厚約1.8μmのアルミニウム(Al)又はAl合金で構成されている。正電極18A上の一部には、バナジウム(V)とAu、Al、又は、それらの合金から成る膜厚約1.5μmの電極パッド20が形成されている。
Further, a translucent
更に、基板11の裏面11bには、後から詳細にその構成・製法が説明される様に、発光素子の側壁21aのサファイヤ基板付近の外周略1周に渡って拡張部10aが設けられた反射層10が形成されている。
In addition, the
次に、この発光素子100の製造方法について説明する。
上記発光素子100は、有機金属気相成長法(以下「MOVPE」と略す)による気相成長により製造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3)、キャリアガス(H2,N2)、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)(以下「TMG」と記す)、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)(以下「TMA」と記す)、トリメチルインジウム(In(CH3)3)(以下「TMI」と記す)、シラン(SiH4)とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg」と記す)である。
Next, a method for manufacturing the
The
まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したa面を主面とした単結晶の基板11をMOVPE装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常圧でH2を反応室に流しながら温度1100℃で基板11をベーキングした。
次に、基板11の温度を400℃まで低下させて、H2、NH3及びTMAを供給してAlNのバッファ層12を約25nmの膜厚に形成した。
First, a
Next, the temperature of the
次に、基板11の温度を1150℃に保持し、H2、NH3、TMG及びシランを供給し、膜厚約4.0μm、電子濃度2×1018/cm3のGaNから成る高キャリア濃度n+層13を形成した。
次に、基板11の温度を1150℃に保持し、N2又はH2、NH3、TMG、TMA及びシランを供給して、膜厚約0.5μm、電子濃度1×1018/cm3のGaNから成るクラッド層14を形成した。
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
上記のクラッド層14を形成した後、続いて、N2又はH2、NH3、TMG及びTMIを供給して、膜厚約35ÅのGa0.8In0.2Nから成る井戸層151を形成した。次に、N2又はH2、NH3及びTMGを供給して、膜厚約35ÅのGaNから成るバリア層152を形成した。さらに、井戸層151とバリア層152を同一条件で繰り返し形成し、MQW構造の発光層15を形成した。
After forming the
次に、基板11の温度を1100℃に保持し、N2又はH2、NH3、TMG、TMA及びCP2Mgを供給して、膜厚約50nm、マグネシウム(Mg)をドープしたp型Al0.15Ga0.85Nから成るクラッド層16を形成した。
次に、基板11の温度を1100℃に保持し、N2又はH2、NH3、TMG及びCP2Mgを供給して、膜厚約100nm、Mgをドープしたp型GaNから成るコンタクト層17を形成した。
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
次に、コンタクト層17の上にエッチングマスクを形成し、所定領域のマスクを除去して、マスクで覆われていない部分のコンタクト層17、クラッド層16、発光層15、クラッド層14、n+層13の一部を塩素を含むガスによる反応性イオンエッチングによりエッチングして、n+層13の表面を露出させた。
次に、以下の手順で、n+層13に対する電極18Bと、コンタクト層17に対する透光性の電極18Aとを形成した。
Next, an etching mask is formed on the
Next, an
(1)フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりn+層13の露出面上の所定領域に窓を形成して、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、膜厚約200Åのバナジウム(V)と膜厚約1.8μmのAlを蒸着した。次に、フォトレジストを除去する。これによりn+層13の露出面上に電極18Bが形成される。
(2)次に、表面上にフォトレジストを一様に塗布して、フォトリソグラフィにより、コンタクト層17の上の電極形成部分のフォトレジストを除去して、窓部を形成する。
(3)蒸着装置にて、フォトレジスト及び露出させたコンタクト層17上に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、膜厚約15ÅのCoを成膜し、このCo上に膜厚約60ÅのAuを成膜する。
(1) A photoresist is applied, a window is formed in a predetermined region on the exposed surface of the n + layer 13 by photolithography, and after evacuation to a high vacuum of the order of 10 −6 Torr or less, vanadium having a film thickness of about 200 mm (V) and Al having a film thickness of about 1.8 μm were deposited. Next, the photoresist is removed. As a result, an
(2) Next, a photoresist is uniformly applied on the surface, and the photoresist in the electrode forming portion on the
(3) After evacuating the photoresist and the exposed
(4)次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法によりフォトレジスト上に堆積したCo、Auを除去し、コンタクト層17上に透光性の電極18Aを形成する。
(5)次に、透光性の電極18A上の一部にボンディング用の電極パッド20を形成するために、フォトレジストを一様に塗布して、その電極パッド20の形成部分のフォトレジストに窓を開ける。次に、バナジウム(V)とAu、Al、又は、それらの合金を膜厚1.5μm程度に、蒸着により成膜させ、(4)の工程と同様に、リフトオフ法により、フォトレジスト上に堆積したバナジウム(V)とAu、Al、又はそれらの合金から成る膜を除去して、電極パッド20を形成する。
(4) Next, the sample is taken out from the vapor deposition apparatus, Co and Au deposited on the photoresist are removed by a lift-off method, and a
(5) Next, in order to form an
(6)その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O2ガスを供給して圧力を十数Paとし、その状態で雰囲気温度を約550℃にして、3分程度、加熱し、コンタクト層17、クラッド層16をp型低抵抗化すると共にコンタクト層17と電極18Aとの合金化処理、n+層13と電極18Bとの合金化処理を行った。
(6) Thereafter, the sample atmosphere is evacuated with a vacuum pump, O 2 gas is supplied to set the pressure to a dozen Pa, and in this state, the atmosphere temperature is set to about 550 ° C., and heating is performed for about 3 minutes. The
この様にして、1枚のサファイヤ基板を共有することにより連結された多数の半導体チップ(反射層や側壁(分離溝)等が未だ無い発光素子100)の集合体(以下、「半導体ウエハ200」と言う。)が製造される。
In this manner, an assembly (hereinafter referred to as “
以下、図2〜図5を用いて、半導体発光素子100の分離方法と反射層10の形成方法について説明する。
まず、上記の様にして製造された半導体ウエハ200を電極が形成されている面側より、基板11に達する程度の深さにまでダイシングし、分離溝21を形成する(分離溝形成工程)。この分離溝の基板に対する深さ(基板上面からの深さ)は、約10μm〜20μm程度で良い。
Hereinafter, a method for separating the semiconductor
First, the
次に、研磨盤を用いて、上記の様に分離溝21により各発光素子単位に半ば分離された状態の半導体ウエハ200の基板面11bを研磨し、基板11を薄板化する(薄板化工程)。薄板化された半導体ウエハ200は分離溝21の部分が最も基板11が薄肉であるので、基板面11b側から見ると、この分離溝21を視覚的に認識することができる。
Next, using the polishing machine, the
次に、電極が形成されている面に、ステンレス製の支持リング60にて支持されている粘着シート24を貼着し、図2に示す構成を得る(貼り付け工程)。即ち、本図2は、この貼り付け工程後の、粘着シート24を有する半導体ウエハ200(以下、「半導体ウエハ201」と言う。)の模式的な平面図である。
Next, the pressure-
次に、スクライバを用いて基板面11b側を分離溝21に沿ってスクライビングし、分割線(スクライブライン)25を形成する(スクライブ工程)。この分割線形成後の断面構成を示せば、図3のようになる。即ち、図3は、本第1実施例の半導体ウエハ201のスクライブ工程後の断面形状を示す模式的な断面図である。
Next, the
次に、ブレーキング装置により分割線付近に荷重を作用させて、半導体ウエハ201を各チップ単位に分離し(ブレーク工程)、更に、粘着シート24を上下左右に略等方的に引き伸ばすこと(エキスパンド工程)により、図4の構成を得る。即ち、本図4は、このエキスパンド工程後の半導体ウエハ201の模式的な断面図である。この時の各チップ間の隙間25aの幅は、概ね10μm前後とした。
Next, a load is applied to the vicinity of the dividing line by a braking device to separate the
次に、基板面11b上に、蒸着により反射層10を積層する。
図5は、上記図4のエキスパンド工程後(蒸着工程前)の半導体ウエハ201を基板側(基板面11b側)から見た模式的な平面図である。上記のエキスパンド工程実行後は、本図5に示す様に、半導体ウエハ201は上下左右に若干広がっている。
Next, the
FIG. 5 is a schematic plan view of the
以下、本図5に示す様に、基板面11bをxy平面(z=0)と仮定し、支持リング60の中央に原点Oを置いた右手系の座標系を用いる。また、z軸正の向きから計った余緯度(極距離)をθとし、xz面(y=0)からyz面(x=0)への向きに計った経度をφとする。この時、極座標表示による蒸着源の位置座標(r,θ,φ)は、次の式(1)〜式(3)を満たす様に設置することが望ましい。
Hereinafter, as shown in FIG. 5, the
ただし、ここでrは蒸着源の原点Oからの距離であり、Rは支持リング60の半径である。また、図5の例示とは異なって、半導体ウエハ201の大きさが、支持リング60の大きさよりも大幅に小さい場合には、式(1)は必ずしも満たされる必要は無い。
Here, r is the distance from the origin O of the vapor deposition source, and R is the radius of the
r≧R …(1)
π/30≦θ≦π/3 …(2)
0≦φ≦2π …(3)
r ≧ R (1)
π / 30 ≦ θ ≦ π / 3 (2)
0 ≦ φ ≦ 2π (3)
例えば、まず最初に蒸着源の位置を(r,θ,φ)=(4R,π/4,0)に固定する。そして、支持リング60は座標系に固定したまま、この蒸着源の位置をz軸の回りに1回転(0≦φ≦2π)回転運動させる。この様な角度変動手段を用いて蒸着源の位置を移動させながら、各発光素子100の基板面11b上に反射層10を真空蒸着処理により形成すれば、同時に前記の拡張部10aも、図1の様に各発光素子100の側壁21aの外周一周に渡って形成することができる。
For example, first, the position of the vapor deposition source is fixed at (r, θ, φ) = (4R, π / 4, 0). Then, with the
ただし、この様な回転運動は、反射層形成面(基板面11b)と蒸着源とが相対的に運動することに意味があるので、蒸着源は座標系に固定したまま、支持リング60の方をz軸を回転軸として回転させても良い。この様な方法によっても同等の作用・効果を得る。
However, such a rotational movement is meaningful in that the reflective layer forming surface (
以上の様にして、図1に示される拡張部10aを備えた反射層10が形成された(反射層形成工程)。
この様に、素子の側壁21aに拡張部10aを形成することにより、反射層10は反射層形成面(基板面11b)の周付近においても、基板11に強く密着されるため、その後、反射層10を有する面(基板面11b)側に粘着シートを貼り付けても、反射層10は基板11の下面(基板面11b)から剥離しなくなった。これにより、反射層10が製造中に剥離することによる不良品の発生が全く無くなり、生産性が大幅に向上した。
As described above, the
Thus, by forming the
尚、上記の反射層10の形成は、引き伸ばし処理(エキスパンド工程)後に実施することが望ましいが、上記の蒸着(反射層形成工程)は、エキスパンド工程を省略して、上記のブレーク工程後に実施しても良い。
The formation of the
例えば、分割線25(スクライブライン)の幅と深さを各々約1μm程度以上とすれば、上記の様にブレーク工程後の引き伸ばし処理(エキスパンド工程)を実施しなくとも、発光素子100の反射層形成面(基板面11b)の外周付近における反射層10(拡張部10a)の基板との密着度を、少なくとも一応以上の剥離防止効果が得られる程度にまで向上させることができる。
For example, if the width and depth of the dividing line 25 (scribe line) are each about 1 μm or more, the reflective layer of the
また、発光素子100の側壁21aの少なくとも一部分に、拡張部10aの広がり過ぎによる短絡を防止するため、この拡張を制限する短絡防止溝を形成しても良い。図6は、この様な短絡防止溝Hを設けた、本第2実施例のIII族窒化物系化合物半導体発光素子101の模式的な断面図である。
この様に、短絡防止溝Hを形成することにより、反射層10を構成する金属層(拡張部10a)の発光素子側壁21aにおける拡張が、半導体層付近にまで及ぶことが無くなる。これにより、反射層と電極との短絡が確実に防止できる。
Further, in order to prevent a short circuit due to the expansion of the
In this way, by forming the short-circuit prevention groove H, the metal layer (
また、上記の短絡防止溝Hは、上記の拡張部10aを形成する全ての箇所に各々設けられていることが望ましいが、発光素子の形状や、蒸着時の素子の配置方法等の反射層成膜条件(拡張部形成条件)等によっては、必ずしも拡張部を形成する箇所の全てに渡って、短絡防止溝を形成しなくとも良い。
The short-circuit prevention grooves H are preferably provided at all locations where the
尚、上記の各実施例においては、発光素子100,101の反射層10は単層構造であったが、基板面に形成される反射層は、少なくとも1層の金属層を備えた多層構造により構成しても良い。また、この金属層自身を多層構造とする構成を採用しても良い。これらの構成により、反射層の高い反射率や強い耐蝕性を確保しつつ、更に基板と反射層との密着度を向上させることも可能である。
In each of the above embodiments, the
また、上記の各実施例においては、発光素子100,101は、基板11を有するが、基板は、本発明の必須構成要素ではないので、無くとも良い。また、反射層10は、金属層以外にもハーフミラー、SiO2等の白色無機膜、白色塗料等から形成することも可能である。
Further, in each of the above embodiments, the
また、上記の各実施例においては、発光素子100,101の発光層15はMQW構造としたが、SQWやGa0.8In0.2N等から成る単層、その他、任意の混晶比の4元、3元、2元系のAlGaInNとしても良い。又、p型不純物としてMgを用いたがベリリウム(Be)、亜鉛(Zn)等のII族元素を用いることができる。
In each of the above embodiments, the
又、本発明はLEDやLDの発光素子に利用可能であると共に受光素子にも利用することができる。 In addition, the present invention can be used for a light receiving element as well as an LED or LD light emitting element.
100,101 … LED(III族窒化物系化合物半導体発光素子)
201 … 粘着シート上に固定された半導体ウエハ
10 … 反射層(単層構造の例)
10a … 拡張部
11 … 基板
11b … 基板面
12 … バッファ層
13 … n型コンタクト層
14 … n型クラッド層
15 … 発光層(MQW発光層)
16 … p型クラッド層
17 … p型コンタクト層
18A … 正電極金属層
18B … 負電極金属層
21 … 分離溝
21a … 発光素子の側壁
24 … 粘着シート
25 … 分割線(スクライブライン)
25a … 発光素子間の隙間(間隔)
100, 101 ... LED (Group III nitride compound semiconductor light emitting device)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
25a: Gap (interval) between light emitting elements
Claims (4)
発光層から放出される光を反射する金属を含む反射層が前記絶縁性基板裏面に形成されており、
前記反射層は、その一部分を前記絶縁性基板の側壁の一部にまで拡張することにより形成した拡張部を有し、
前記側壁は、前記拡張を制限する短絡防止溝を有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子。 In a light emitting device in which a plurality of semiconductor layers made of a group III nitride compound semiconductor are stacked on an insulating substrate by crystal growth,
A reflective layer containing a metal that reflects light emitted from the light emitting layer is formed on the back surface of the insulating substrate;
The reflective layer has an extended part formed by extending a part thereof to a part of a side wall of the insulating substrate;
The Group III nitride compound semiconductor light-emitting device, wherein the side wall has a short-circuit preventing groove for limiting the expansion.
且つ前記短絡防止溝は、前記側壁の外周の略一周に渡って形成されていることを特徴とする請求項1に記載のIII族窒化物系化合物半導体発光素子。 The extended portion is formed over substantially the entire circumference of the reflective layer forming surface,
2. The group III nitride compound semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the short-circuit prevention groove is formed over substantially the entire circumference of the side wall. 3.
The group III nitride compound semiconductor light-emitting device according to claim 3, wherein the extended portion is formed by only a part of the layers constituting the multilayer structure.
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