JP2009212357A - Nitride-based semiconductor light-emitting element and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride-based semiconductor light-emitting element having a positive electrode at one side of a nitride-based semiconductor laminated structure and a negative electrode at the other side and a method for manufacturing the nitride-based semiconductor light-emitting element. <P>SOLUTION: The nitride-based semiconductor light-emitting element includes: a holding substrate (10) including a metallic layer region (2) and a resin layer region (3); a nitride-based semiconductor laminated structure (30) including p-type nitride-based semiconductor layers (31, 32) successively laminated on the holding substrate, an active layer (33) and an n-type nitride-based semiconductor layer (34); and a p-type ohmic electrode (20) brought into ohmic-contact with the p-type nitride-based semiconductor layer between the holding substrate and the p-type nitride-based semiconductor layer. A metallic layer region included in the holding substrate is electrically conducted through the p-type ohmic electrode to the p-type nitride-based semiconductor layer, and the peripheral edge of the nitride-based semiconductor laminated structure (30) is retreated from the peripheral edge to the inside of the holding substrate (10). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は窒化物系半導体発光素子とその製造方法に関し、特に窒化物系半導体積層構造の一方側に正電極を有しかつ他方側に負電極を有する窒化物系半導体発光素子とその製造方法との改善に関する。   The present invention relates to a nitride-based semiconductor light-emitting device and a method for manufacturing the same, and in particular, a nitride-based semiconductor light-emitting device having a positive electrode on one side and a negative electrode on the other side of a nitride-based semiconductor multilayer structure, and a method for manufacturing the same. Related to improvements.

図20の模式的な断面図は、特許文献1の特開2001−313422号公報に開示された窒化物系半導体発光素子の一例を示しており、この発光素子は窒化物系半導体積層構造の一方側に正電極を有しかつ他方側に負電極を有している。なお、本願の図面において、長さ、幅、厚さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を表してはいない。また、本願の図面において、同一の参照番号は同一部分または相当部分を表している。   The schematic cross-sectional view of FIG. 20 shows an example of a nitride-based semiconductor light-emitting device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313422 of Patent Document 1, and this light-emitting device has one side of a nitride-based semiconductor multilayer structure. It has a positive electrode on the side and a negative electrode on the other side. In the drawings of the present application, dimensional relationships such as length, width, and thickness are appropriately changed for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships. In the drawings of the present application, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

図20の窒化物系半導体発光素子においては、窒化物系半導体層を成長させるためのウエハ状結晶成長用基板(図示せず)上に、少なくともn型窒化物系半導体層200とp型窒化物系半導体層201を含む窒化物系半導体積層構造、オーミック接触を得るための第1金属層202、および保持基板210が順次に形成される。保持基板210は正電極としての第2金属層領域205と樹脂層領域206とを含んでいる。第2金属層領域205は、メッキによって形成される。保持基板210が形成された後には、n型窒化物系半導体層200の少なくとも一部を露出させるように結晶成長用基板の少なくとも一部が除去され、n型窒化物系半導体層200の露出表面上に負電極が設けられる。
特開2001−313422号公報
In the nitride-based semiconductor light-emitting device of FIG. 20, at least an n-type nitride-based semiconductor layer 200 and a p-type nitride are formed on a wafer-like crystal growth substrate (not shown) for growing a nitride-based semiconductor layer. A nitride-based semiconductor multilayer structure including the base-based semiconductor layer 201, a first metal layer 202 for obtaining ohmic contact, and a holding substrate 210 are sequentially formed. The holding substrate 210 includes a second metal layer region 205 and a resin layer region 206 as positive electrodes. The second metal layer region 205 is formed by plating. After the holding substrate 210 is formed, at least part of the crystal growth substrate is removed so that at least part of the n-type nitride semiconductor layer 200 is exposed, and the exposed surface of the n-type nitride semiconductor layer 200 is exposed. A negative electrode is provided on the top.
JP 2001-313422 A

本発明者が図20の窒化物系半導体発光素子の製造に関して検討したところ、結晶成長用基板の少なくとも一部を除去した後において、窒化物系半導体積層構造の応力に起因するウエハ面の反りによる高低差が数mm程度にもなり、その後のプロセスにおけるウエハの処理に困難を伴うことが判明した。   The inventor examined the manufacture of the nitride-based semiconductor light-emitting device shown in FIG. 20 and found that the wafer surface was warped due to the stress of the nitride-based semiconductor multilayer structure after removing at least a part of the crystal growth substrate. The difference in height was as small as several millimeters, and it was found that the wafer processing in the subsequent process is difficult.

すなわち、ウエハ面の反りが大きい場合には、例えばフォトリソグラフィにおいて広い領域で焦点を合わせることが困難になり、そのウエハから得られる複数の窒化物系半導体発光素子における性能低下と品質のばらつきが生じ得る。   In other words, when the wafer surface is warped, it becomes difficult to focus on a wide area, for example, in photolithography, resulting in performance degradation and quality variations in a plurality of nitride semiconductor light emitting devices obtained from the wafer. obtain.

このような先行技術における課題に鑑み、本発明は、窒化物系半導体積層構造の一方側に正電極を有しかつ他方側に負電極を有する窒化物系半導体発光素子とその製造方法とを改善することを目的としている。   In view of such problems in the prior art, the present invention improves a nitride-based semiconductor light-emitting element having a positive electrode on one side of a nitride-based semiconductor multilayer structure and a negative electrode on the other side, and a method for manufacturing the same. The purpose is to do.

本発明による窒化物系半導体発光素子は、金属層領域と樹脂層領域とを含む保持基板、この保持基板上において順次積層されたp型窒化物系半導体層、活性層およびn型窒化物系半導体層を含む窒化物系半導体積層構造、および保持基板とp型窒化物系半導体層との間においてそのp型窒化物系半導体層にオーミック接触しているp型用オーミック電極を含み、保持基板に含まれる金属層領域はp型用オーミック電極を介してp型窒化物系半導体層に電気的に導通しており、窒化物系半導体積層構造の周縁は保持基板の周縁から内側へ後退させられていることを特徴としている。   A nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention includes a holding substrate including a metal layer region and a resin layer region, a p-type nitride-based semiconductor layer, an active layer, and an n-type nitride-based semiconductor sequentially stacked on the holding substrate. A p-type ohmic electrode that is in ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer between the holding substrate and the p-type nitride semiconductor layer. The included metal layer region is electrically connected to the p-type nitride-based semiconductor layer through the p-type ohmic electrode, and the periphery of the nitride-based semiconductor multilayer structure is retreated inward from the periphery of the holding substrate. It is characterized by being.

なお、窒化物系半導体積層構造の周縁が保持基板の周縁から内側へ後退させられている理由は、複数の発光素子領域を含むウエハのプロセスにおいて窒化物系半導体積層構造の応力に起因するウエハの反りを軽減するための溝がその半導体積層構造内に形成され、その溝を通ってチップ分割された後に溝幅の片側が痕跡として残るからである。   The reason why the peripheral edge of the nitride-based semiconductor multilayer structure is recessed inward from the peripheral edge of the holding substrate is that the wafer structure including a plurality of light-emitting element regions is affected by the stress of the nitride-based semiconductor multilayer structure. This is because a groove for reducing warpage is formed in the semiconductor laminated structure, and after dividing the chip through the groove, one side of the groove width remains as a trace.

なお、保持基板に含まれる金属層領域の側面が樹脂層領域で覆われることによって、金属マイグレーションの防止または金属層領域の経時変化の防止が可能となる。金属層領域の平面形状は特に制限されず、例えば円形状、楕円形状、多角形状などであり得る。発光素子チップにおける金属層領域の数は特に制限されないが、金属層領域の占有面積は発光素子チップの放熱性の観点からできるだけチップサイズに近くなる程度に大きい方が好ましい。ただし、複数の発光素子領域を含むウエハのプロセス中において金属層領域の応力に起因するウエハ反りが問題となる場合には、より小さいサイズの金属層領域を複数形成することによって、ウエハの反りを低減しつつ熱伝導性および電気伝導性の維持を図ることができる。   In addition, by covering the side surface of the metal layer region included in the holding substrate with the resin layer region, it is possible to prevent metal migration or change with time of the metal layer region. The planar shape of the metal layer region is not particularly limited, and may be, for example, a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape. The number of metal layer regions in the light emitting element chip is not particularly limited, but the occupied area of the metal layer region is preferably as large as possible to be as close to the chip size as possible from the viewpoint of heat dissipation of the light emitting element chip. However, if the wafer warpage caused by the stress of the metal layer region becomes a problem during the process of the wafer including a plurality of light emitting element regions, the warp of the wafer can be reduced by forming a plurality of metal layer regions of smaller size. Thermal conductivity and electrical conductivity can be maintained while reducing.

保持基板は、窒化物系半導体層積層構造を成長させるための結晶成長用基板の除去後においてその半導体積層構造を保持する役割をも担っており、後のプロセスにおいて保持基板を含むウエハのハンドリングを安定させることができる。保持基板の厚さは、10μm〜500μmの範囲内にあることが好ましく、50μm〜200μmの範囲内にあることがより好ましい。   The holding substrate also plays a role of holding the semiconductor laminated structure after the removal of the crystal growth substrate for growing the nitride-based semiconductor layer laminated structure, and handles the wafer including the holding substrate in a later process. It can be stabilized. The thickness of the holding substrate is preferably in the range of 10 μm to 500 μm, and more preferably in the range of 50 μm to 200 μm.

保持基板は、p型用オーミック電極およびp型窒化物系半導体層との間に介在するバリア膜をさらに含むことが好ましい。このバリア膜は、金属層領域とp型オーミック電極との間の拡散を防止する役割とともに、金属層領域を電解メッキで形成する際のメッキ用シード層としての役割をも果たすように形成される。さらに、バリア膜は、ウエハから結晶成長用基板を除去した後に窒化物系半導体積層構造内に溝を形成する際に、エッチングストップ層としての役割をも果たす。なお、溝が形成される領域に付加的なエッチングストップ層としてSiO2やSiNなどの絶縁膜を形成し、その上にバリア膜が形成されてもよい。 The holding substrate preferably further includes a barrier film interposed between the p-type ohmic electrode and the p-type nitride semiconductor layer. The barrier film is formed to prevent diffusion between the metal layer region and the p-type ohmic electrode, and also to serve as a plating seed layer when the metal layer region is formed by electrolytic plating. . Further, the barrier film also serves as an etching stop layer when a groove is formed in the nitride-based semiconductor multilayer structure after removing the crystal growth substrate from the wafer. An insulating film such as SiO 2 or SiN may be formed as an additional etching stop layer in the region where the groove is formed, and a barrier film may be formed thereon.

保持基板に含まれる金属層領域は、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Rhからなる群から選ばれる1種の金属、またはこれらの金属の積層を含み得る。この金属層領域は正電極の役割をも担うので、発光素子チップにおける電気伝導と熱伝導を向上させる観点をも考慮して、Cu、Ag、またはAuを適用することが望ましい。なお、金属層領域にCuなどの酸化しやすい金属を適用する場合、Cu層上に酸化しにくい金属層を形成してもよい。   The metal layer region included in the holding substrate may include one kind of metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, and Rh, or a stack of these metals. Since this metal layer region also serves as a positive electrode, it is desirable to apply Cu, Ag, or Au in consideration of the viewpoint of improving electric conduction and heat conduction in the light emitting element chip. Note that when a metal that is easily oxidized, such as Cu, is applied to the metal layer region, a metal layer that is not easily oxidized may be formed on the Cu layer.

n型窒化物系半導体層は、その表面の少なくとも一部に凹凸を含むことが好ましい。これによって、活性層から放出された光を窒化物系半導体積層構造の外部に効率よく取出すことができる。n型窒化物系半導体層の表面上には、n型用オーミック電極をさらに含むことが好ましい。n型用オーミック電極は、n型窒化物系半導体層の凹凸が形成されていない表面上に形成されてもよく、凹凸が形成された表面上に形成されてもよい。表面凹凸構造による光取出し効率の向上の観点からは、n型窒化物系半導体層はn型用オーミック電極形成領域以外の表面上に凹凸を有していることが好ましい。   The n-type nitride semiconductor layer preferably includes irregularities on at least a part of its surface. As a result, light emitted from the active layer can be efficiently extracted outside the nitride-based semiconductor multilayer structure. It is preferable that an n-type ohmic electrode is further included on the surface of the n-type nitride semiconductor layer. The n-type ohmic electrode may be formed on the surface of the n-type nitride-based semiconductor layer where the unevenness is not formed, or may be formed on the surface where the unevenness is formed. From the viewpoint of improving the light extraction efficiency by the surface uneven structure, the n-type nitride semiconductor layer preferably has unevenness on the surface other than the n-type ohmic electrode formation region.

本発明による窒化物系半導体発光素子の製造方法においては、ウエハ状の結晶成長用基板の上に、n型窒化物系半導体層、窒化物系半導体活性層、およびp型窒化物系半導体層を順に成長させて窒化物系半導体積層構造を形成し、p型窒化物系半導体層上にp型用オーミック電極を形成し、p型窒化物系半導体層とp型用オーミック電極とを覆うように保持基板を形成し、この保持基板上にサポート部材を接合し、結晶成長用基板を除去してn型窒化物系半導体層の表面を露出させ、サポート部材が接合されたウエハがその後のプロセスに供されることを特徴としている。   In the method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention, an n-type nitride-based semiconductor layer, a nitride-based semiconductor active layer, and a p-type nitride-based semiconductor layer are formed on a wafer-like crystal growth substrate. Growing in order to form a nitride-based semiconductor multilayer structure, forming a p-type ohmic electrode on the p-type nitride-based semiconductor layer, and covering the p-type nitride-based semiconductor layer and the p-type ohmic electrode. A holding substrate is formed, a support member is bonded onto the holding substrate, the crystal growth substrate is removed to expose the surface of the n-type nitride-based semiconductor layer, and the wafer to which the support member is bonded is used in a subsequent process. It is characterized by being provided.

なお、保持基板の形成においては、p型窒化物系半導体層とp型用オーミック電極とを覆うバリア膜を形成し、このバリア膜上においてp型用オーミック電極の上方に金属層領域を形成しかつ残りの領域に樹脂層領域を形成することが好ましい。この際に、バリア膜および金属層領域を覆うように樹脂層が形成され、この樹脂層は金属層領域の表面が露出するまで研削または研磨されて樹脂層領域に加工されることが好ましい。この方法では、特に金属層領域が厚いかまたはそれらの間隔が狭い場合に、金属層領域以外の領域のみに樹脂を埋め込む場合に比べて樹脂の埋め込みの均一性と容易性が改善され得る。   In forming the holding substrate, a barrier film covering the p-type nitride semiconductor layer and the p-type ohmic electrode is formed, and a metal layer region is formed on the barrier film above the p-type ohmic electrode. And it is preferable to form a resin layer area | region in the remaining area | region. At this time, a resin layer is preferably formed so as to cover the barrier film and the metal layer region, and this resin layer is preferably ground or polished until the surface of the metal layer region is exposed and processed into the resin layer region. In this method, the uniformity and ease of resin embedding can be improved as compared with the case where the resin is embedded only in the region other than the metal layer region, particularly when the metal layer region is thick or the distance between them is narrow.

保持基板に含まれる金属層領域は、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着、スパッタ、印刷またはこれらの複合によって形成され得る。なお、50μm以上の厚さの金属層領域が望まれる場合には、電解メッキを利用することが好ましい。   The metal layer region included in the holding substrate can be formed by electrolytic plating, electroless plating, vapor deposition, sputtering, printing, or a combination thereof. When a metal layer region having a thickness of 50 μm or more is desired, electrolytic plating is preferably used.

サポート部材が接合されて結晶成長用基板が除去された後において、n型窒化物系半導体層の露出された表面から窒化物系半導体積層構造内へ第1種の溝がエッチングにて形成されることが好ましい。これらの第1種溝によって、結晶成長用基板を除去した後におけるウエハの反りを大幅に低減させることができる。   After the support member is joined and the crystal growth substrate is removed, a first type groove is formed by etching from the exposed surface of the n-type nitride semiconductor layer into the nitride semiconductor multilayer structure. It is preferable. These first-type grooves can greatly reduce the warpage of the wafer after the crystal growth substrate is removed.

また、n型窒化物系半導体層の露出された表面には、凹凸領域が形成されることが好ましい。この場合、サポート部材によってウエハの反りが低減されていることから、凹凸領域を均一性よく形成することが可能となる。   Moreover, it is preferable that an uneven region is formed on the exposed surface of the n-type nitride-based semiconductor layer. In this case, since the warpage of the wafer is reduced by the support member, the uneven region can be formed with good uniformity.

n型窒化物系半導体層の露出された表面の一部領域には、n型用オーミック電極が形成され得る。この場合にも、サポート部材によってウエハの反りが低減されていることから、複数のn型用オーミック電極を均一性よく形成することが可能となる。   An n-type ohmic electrode may be formed in a partial region of the exposed surface of the n-type nitride semiconductor layer. Also in this case, since the warpage of the wafer is reduced by the support member, a plurality of n-type ohmic electrodes can be formed with good uniformity.

サポート部材は、窒化物系半導体積層構造内へ第1種溝が形成された後で、n型用オーミック電極が形成された後に保持基板から除去され得る。第1種溝の形成前にサポート部材を除去すれば、窒化物系半導体積層構造の応力によってウエハの反りが数mm程度になり、以後におけるウエハのプロセスが困難となる。他方、第1種溝の形成後にサポート部材を除去すれば、窒化物系半導体積層構造の応力が大幅に低減され得ることから、ウエハの反りを数百μm程度まで抑えることができ、以後におけるウエハのプロセスが安定化され得る。さらに好ましくは、チップ分割の直前までサポート部材を貼り付けた状態でウエハをプロセスに供することである。このことにより、サポート部材がない状態に比べてウエハ反りを抑制することができ、プロセスにおけるウエハのより安定した処理が可能となる。最終的にチップ分割前にはサポート部材が除去されるが、第1種溝の形成によってウエハ反りが低減されているので、チップ分割時に使用するダイシングシートにてウエハの反りの補正が可能となり、ダイシングシートへのウエハの貼り付けおよびチップ分割を容易に精度よく行なうことができる。   The support member can be removed from the holding substrate after the first type groove is formed in the nitride-based semiconductor multilayer structure and after the n-type ohmic electrode is formed. If the support member is removed before the formation of the first type groove, the warp of the wafer becomes about several millimeters due to the stress of the nitride-based semiconductor multilayer structure, and the subsequent wafer process becomes difficult. On the other hand, if the support member is removed after the formation of the first type groove, the stress of the nitride-based semiconductor multilayer structure can be greatly reduced, so that the warpage of the wafer can be suppressed to about several hundred μm. The process can be stabilized. More preferably, the wafer is subjected to the process in a state where the support member is attached until just before the chip division. As a result, the wafer warpage can be suppressed as compared with the state without the support member, and the wafer can be more stably processed in the process. Finally, the support member is removed before the chip division, but since the wafer warpage is reduced by the formation of the first type groove, the warpage of the wafer can be corrected by the dicing sheet used at the time of chip division. The wafer can be attached to the dicing sheet and the chip can be divided easily and accurately.

さらに、窒化物系半導体積層構造の形成後であってp型用オーミック電極の形成前において、p型窒化物系半導体層の表面から窒化物系半導体積層構造内に第2種の溝が形成されてもよい。この第2種溝の効果によって、サポート部材を貼り付けた後に結晶成長用基板を除去する際に、窒化物系半導体積層構造において応力によるクラックが入る可能性(結晶成長用基板による応力が開放されて窒化物系半導体積層構造が自身の形態に戻ろうとするが、その半導体積層構造がサポート部材で固定されているために応力の逃げ場がなくなり、結果としてクラックとなって応力が開放される)が回避され得る。この第2種溝は、窒化物系半導体積層構造のpn接合の保護とその側面からの光取出し効率低下の防止のために、透明性絶縁膜で埋め込まれることが好ましい(第2種溝が透明性絶縁膜で埋め込まれなければ、以後のプロセスにおいて第2種溝内部にp型用オーミック電極、バリア膜、金属層領域などの材料が堆積して不都合を生じる)。   Further, after the formation of the nitride-based semiconductor multilayer structure and before the formation of the p-type ohmic electrode, a second type groove is formed in the nitride-based semiconductor multilayer structure from the surface of the p-type nitride-based semiconductor layer. May be. Due to the effect of the second type groove, when removing the crystal growth substrate after attaching the support member, there is a possibility of cracking due to stress in the nitride-based semiconductor multilayer structure (the stress due to the crystal growth substrate is released). The nitride-based semiconductor multilayer structure tries to return to its own form, but since the semiconductor multilayer structure is fixed by the support member, there is no stress escape field, resulting in cracks and release of the stress) Can be avoided. The second type groove is preferably filled with a transparent insulating film in order to protect the pn junction of the nitride-based semiconductor multilayer structure and prevent the light extraction efficiency from being reduced from the side surface (the second type groove is transparent). If the conductive insulating film is not buried, materials such as the p-type ohmic electrode, the barrier film, and the metal layer region are deposited in the second type trench in the subsequent process, resulting in inconvenience).

以上のような本発明によれば、窒化物系半導体積層構造の一方側に正電極を有しかつ他方側に負電極を有する窒化物系半導体発光素子とその製造方法とを改善することができる。   According to the present invention as described above, it is possible to improve a nitride-based semiconductor light-emitting element having a positive electrode on one side of a nitride-based semiconductor multilayer structure and a negative electrode on the other side, and a manufacturing method thereof. .

本発明者が図20に示された特許文献1の窒化物系半導体発光素子を検討した結果として、以下の事項が判明した。   As a result of studying the nitride-based semiconductor light-emitting device of Patent Document 1 shown in FIG. 20 by the present inventor, the following matters have been found.

(1) 結晶成長用基板の除去前であれば、保持基板210の形成条件(メッキ条件、メッキ液、樹脂層厚、樹脂の種類など)の調整により、ウエハの反りを数十μm程度まで低減させ得るが、この場合でも結晶成長用基板の除去後にはウエハの反りがmm程度になる。   (1) Before removing the substrate for crystal growth, the warpage of the wafer is reduced to about several tens of μm by adjusting the formation conditions (plating conditions, plating solution, resin layer thickness, resin type, etc.) of the holding substrate 210. Even in this case, the warpage of the wafer becomes about mm after removing the crystal growth substrate.

(2) 窒化物系半導体積層構造に溝を形成することによって、その半導体積層構造が保持基板に及ぼす応力を低減させることが可能となり、その結果として結晶成長用基板の除去後においてもウエハの反りを数百μm程度まで低減させることができる。   (2) By forming a groove in the nitride-based semiconductor multilayer structure, it is possible to reduce the stress exerted on the holding substrate by the semiconductor multilayer structure, and as a result, even after removing the crystal growth substrate, the warp of the wafer is reduced. Can be reduced to about several hundred μm.

すなわち、メッキを利用して形成される保持基板を採用するためには、結晶成長用基板の除去前に窒化物系半導体積層構造の応力を低減させるか、または結晶成長用基板除去後の窒化物系半導体積層構造の応力を何らかの部材で一旦受け止めた後にその半導体積層構造の応力を低減させる手法が必要不可欠である。   That is, in order to employ a holding substrate formed by using plating, the stress of the nitride-based semiconductor multilayer structure is reduced before the removal of the crystal growth substrate, or the nitride after the removal of the crystal growth substrate is removed. A technique for reducing the stress of the semiconductor multilayer structure after receiving the stress of the semiconductor multilayer structure once by some member is indispensable.

(3) さらに、(2)の場合よりも安定したウエハをプロセスに供するためには、ウエハの反りをさらに低減させるかまたは補正する方法が必要になる。   (3) Furthermore, in order to provide a more stable wafer to the process than in the case of (2), a method for further reducing or correcting the warpage of the wafer is required.

本発明者による検討結果として判明した上記事項(1)〜(3)に鑑み、本発明は以下の手法を利用する。   In view of the above-mentioned matters (1) to (3) that have been clarified as a result of examination by the present inventor, the present invention uses the following method.

(i) 結晶成長用基板除去後の窒化物系半導体積層構造の応力をサポート部材によって一旦受け止め、これによってウエハ反りを低減させる手法を用いる。   (I) A technique is used in which the stress of the nitride-based semiconductor multilayer structure after removing the substrate for crystal growth is temporarily received by the support member, thereby reducing the warpage of the wafer.

(ii) ウエハの反りの影響をサポート部材によって抑制した状態でプロセスにウエハを供することによって、より安定したプロセスが可能となる。   (Ii) By providing the wafer to the process in a state where the influence of the warpage of the wafer is suppressed by the support member, a more stable process becomes possible.

(iii) プロセス中において、結晶成長用基板を除去して露出されるn型窒化物系半導体層側から窒化物系半導体積層構造内へエッチングにて溝を形成する。この溝によって、窒化物系半導体積層構造の応力を低減させることが可能となり、サポート部材を除去した後のウエハの反りを低減させることができる。   (Iii) During the process, a groove is formed by etching from the n-type nitride semiconductor layer side exposed by removing the crystal growth substrate into the nitride semiconductor multilayer structure. This groove makes it possible to reduce the stress of the nitride-based semiconductor multilayer structure, and to reduce the warpage of the wafer after the support member is removed.

(iv) サポート部材の除去は、ウエハのチップ分割の直前に行なう。サポート部材の除去によってウエハは若干反るが、窒化物系半導体積層構造に溝が形成されていない場合に比べて反りが大幅に低減されるので、チップ分割時のダイシングシートへのウエハの貼り付けおよびチップ分割を容易に行なうことができる。   (Iv) The support member is removed immediately before dividing the wafer into chips. Although the wafer is slightly warped by the removal of the support member, the warpage is greatly reduced as compared to the case where no groove is formed in the nitride-based semiconductor multilayer structure, so that the wafer is attached to the dicing sheet during chip division. In addition, chip division can be easily performed.

(実施形態1)
図1の模式的断面図は、本発明の実施形態1による窒化物系半導体発光素子を示している。この窒化物系半導体発光素子は、保持基板10下に、p型用オーミック電極20、p型窒化物系半導体コンタクト層31、p型窒化物系半導体層32、窒化物系半導体活性層33、およびn型窒化物系半導体層34が順次積層されている。すなわち、これらの窒化物系半導体層31−34が窒化物系半導体積層構造30を構成している。n型窒化物系半導体層34はその表面の少なくとも一部に凹凸34aを含み、その表面上にn型用オーミック電極40が形成されている。
(Embodiment 1)
The schematic cross-sectional view of FIG. 1 shows a nitride-based semiconductor light-emitting device according to Embodiment 1 of the present invention. The nitride-based semiconductor light-emitting device includes a p-type ohmic electrode 20, a p-type nitride-based semiconductor contact layer 31, a p-type nitride-based semiconductor layer 32, a nitride-based semiconductor active layer 33, and a holding substrate 10 below. N-type nitride semiconductor layers 34 are sequentially stacked. That is, these nitride-based semiconductor layers 31-34 constitute the nitride-based semiconductor multilayer structure 30. The n-type nitride semiconductor layer 34 includes irregularities 34a on at least a part of its surface, and an n-type ohmic electrode 40 is formed on the surface.

保持基板10は、その下面側のバリア膜1を含むとともに、このバリア膜1上に形成された正電極としての金属層領域2とその側面を覆う樹脂層領域3とを含んでいる。なお、金属層領域2の平面形状は特に制限されず、例えば円形状、楕円形状、多角形状などであり得る。   The holding substrate 10 includes a barrier film 1 on the lower surface side thereof, and also includes a metal layer region 2 as a positive electrode formed on the barrier film 1 and a resin layer region 3 covering the side surface thereof. Note that the planar shape of the metal layer region 2 is not particularly limited, and may be, for example, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, or the like.

図1の窒化物系半導体発光素子は、図2から図14の模式的断面図において図解されているプロセスを経て製造され得る。   The nitride-based semiconductor light-emitting device of FIG. 1 can be manufactured through the process illustrated in the schematic cross-sectional views of FIGS.

図2において、MOCVD(有機金属気相堆積)法を用いて、結晶成長用基板としてのサファイア基板50上に、バッファ層51、n型窒化物系半導体層34、窒化物系半導体MQW(多重量子井戸)活性層33、p型窒化物系半導体層32、p型窒化物系半導体コンタクト層31を順次積層したウエハが作製される。なお、図2から図13はウエハ内における一つの発光素子作製領域のみを示しているが、実際にウエハは2次元的に連続して広がる複数の発光素子作製領域を含んでいる。   In FIG. 2, a buffer layer 51, an n-type nitride semiconductor layer 34, a nitride semiconductor MQW (multiple quantum) are formed on a sapphire substrate 50 as a crystal growth substrate using MOCVD (metal organic vapor deposition). Well) A wafer in which an active layer 33, a p-type nitride semiconductor layer 32, and a p-type nitride semiconductor contact layer 31 are sequentially stacked is manufactured. 2 to 13 show only one light emitting element manufacturing region in the wafer, the wafer actually includes a plurality of light emitting element manufacturing regions that spread two-dimensionally in succession.

図3において、窒化物系半導体積層構造30が形成されたウエハがMOCVD装置から取出され、p型半導体コンタクト層31上にp型用オーミック電極20が形成される。このオーミック電極20は、フォトマスクを用いたエッチングによってパターニングされている。なお、p型用オーミック電極20として例えばPd層(厚さ1.5nm)、Ag層(厚さ300nm)およびNi層(厚さ100nm)を順次積層することができるが、これらの層の材料および厚さはこれらの例に限定されない。例えば、Pd層の代わりにNi層、Pt層などを用いることができ、またAg層の代わりにAg−Nd層、APC(Ag−Pd−Cu)層などを用いることができる。   In FIG. 3, the wafer on which the nitride-based semiconductor multilayer structure 30 is formed is taken out from the MOCVD apparatus, and the p-type ohmic electrode 20 is formed on the p-type semiconductor contact layer 31. The ohmic electrode 20 is patterned by etching using a photomask. As the p-type ohmic electrode 20, for example, a Pd layer (thickness 1.5 nm), an Ag layer (thickness 300 nm), and a Ni layer (thickness 100 nm) can be sequentially laminated. The thickness is not limited to these examples. For example, a Ni layer, a Pt layer, or the like can be used instead of the Pd layer, and an Ag—Nd layer, an APC (Ag—Pd—Cu) layer, or the like can be used instead of the Ag layer.

図4において、p型半導体コンタクト層31およびp型用オーミック電極20を覆うように、バリア膜1が形成される。なお、バリア膜1は例えば拡散防止層としてのTi層(厚さ200nm)とメッキ用シード層としてのCu層(厚さ300nm)を順次積層して形成することができるが、これらの層の材料および厚さはこれらの例に限定されない。例えば、Ti層の代わりにTiN層、TiW層、TaN層などを適用することも可能であり、Cu層の代わりにAu層などを適用することも可能である。   In FIG. 4, the barrier film 1 is formed so as to cover the p-type semiconductor contact layer 31 and the p-type ohmic electrode 20. The barrier film 1 can be formed by sequentially laminating, for example, a Ti layer (thickness 200 nm) as a diffusion preventing layer and a Cu layer (thickness 300 nm) as a plating seed layer. And the thickness is not limited to these examples. For example, a TiN layer, a TiW layer, a TaN layer or the like can be applied instead of the Ti layer, and an Au layer or the like can be applied instead of the Cu layer.

図5において、バリア膜1上にフォトマスク層60がパターンニングされる。そして、フォトマスク層60の開口領域に露出されたバリア膜1上に、金属層領域2が電解メッキによって形成される。この際に、バリア膜1に含まれるCu層がメッキ用シード層として作用する。金属層領域2は例えばCuメッキ層であり得るが、これに限定されず、Auメッキ層やAgメッキ層などであってもよい。   In FIG. 5, the photomask layer 60 is patterned on the barrier film 1. Then, the metal layer region 2 is formed on the barrier film 1 exposed in the opening region of the photomask layer 60 by electrolytic plating. At this time, the Cu layer contained in the barrier film 1 acts as a plating seed layer. The metal layer region 2 can be, for example, a Cu plating layer, but is not limited thereto, and may be an Au plating layer, an Ag plating layer, or the like.

フォトマスク層60の厚さは、電解メッキで形成される金属層領域2の厚さに比べて大きいことが望ましい。例えば、金属層領域2の厚さを100μmにする場合、フォトマスク層60は100μmより厚いことが望ましい。メッキプロセスで一般的に使われる手法にしたがって、フォトマスク材料として厚膜用の液状レジストやドライフイルムなどを用いることができる。フォトマスク層60のパターン化後において、マスク開口部のスカム除去を行なうことによって、メッキ層2の均一性や密着力を向上させることができる。このスカム除去についても、メッキプロセスで一般的に使われる手法を利用することができる。   The thickness of the photomask layer 60 is preferably larger than the thickness of the metal layer region 2 formed by electrolytic plating. For example, when the thickness of the metal layer region 2 is 100 μm, the photomask layer 60 is desirably thicker than 100 μm. According to a method generally used in the plating process, a liquid resist for thick film, dry film, or the like can be used as a photomask material. By removing the scum from the mask opening after patterning the photomask layer 60, the uniformity and adhesion of the plating layer 2 can be improved. For this scum removal, a technique generally used in the plating process can be used.

電解メッキによって金属層領域2を形成する際には、ウエハが電解メッキ浴に浸漬される。この浸漬時間は特に限定されず、金属層領域2に要求される性質や厚さの均一性などに応じて適宜選択され、例えば30〜180分間程度であり得る。より具体的には、例えば100μm厚の金属層領域2を形成する場合には、浸漬時間は90分間程度に設定され得る。   When forming the metal layer region 2 by electrolytic plating, the wafer is immersed in an electrolytic plating bath. This immersion time is not particularly limited, and is appropriately selected according to the properties required for the metal layer region 2 and the uniformity of thickness, and may be, for example, about 30 to 180 minutes. More specifically, for example, when the metal layer region 2 having a thickness of 100 μm is formed, the immersion time can be set to about 90 minutes.

金属層領域2は、複数種類の金属層を含んで形成されてもよい。例えば、金属層領域2が酸化しやすいCuなどの金属層を含む場合、Cu層のメッキの後に引き続いて例えばAu層またはNi層とAu層との積層をメッキしてもよい。金属層領域2の最外表面が酸化しにくい物質で形成されることによって、その信頼性が向上することとなる。この場合の酸化防止層の厚に特に限定はないが、酸化防止の目的としての厚さは1μm以下で十分である。   The metal layer region 2 may be formed including a plurality of types of metal layers. For example, when the metal layer region 2 includes a metal layer such as Cu that easily oxidizes, for example, the Au layer or a laminate of the Ni layer and the Au layer may be plated after the Cu layer plating. By forming the outermost surface of the metal layer region 2 from a material that is difficult to oxidize, its reliability is improved. The thickness of the antioxidant layer in this case is not particularly limited, but a thickness of 1 μm or less is sufficient for the purpose of preventing oxidation.

なお、金属層領域2の形成方法は電解メッキに限られず、無電解メッキ、蒸着、スパッタ、印刷などの他の方法を用いることもできる。また、金属層領域2の形成後、この金属層領域2の外側において、多層バリア膜1の最上層のメッキ用シード層をエッチングで除去しておくてもよい。ここで、多層バリア膜1中のシード層と金属層領域2とが同一金属種である場合、シード層をエッチング除去する際に同じ厚さだけ金属層領域2もエッチングされるので、そのエッチング後の金属層領域2の厚さが保持基板10の厚さになるように調整される。   In addition, the formation method of the metal layer area | region 2 is not restricted to electrolytic plating, Other methods, such as electroless plating, vapor deposition, sputtering, and printing, can also be used. In addition, after the metal layer region 2 is formed, the plating seed layer as the uppermost layer of the multilayer barrier film 1 may be removed by etching outside the metal layer region 2. Here, when the seed layer and the metal layer region 2 in the multilayer barrier film 1 are the same metal species, the metal layer region 2 is also etched by the same thickness when the seed layer is removed by etching. The thickness of the metal layer region 2 is adjusted to be the thickness of the holding substrate 10.

図6において、剥離液を用いてフォトマスク層60が除去された後に、バリア膜1および金属層領域2を覆うように樹脂層3aが形成される。樹脂層3aはエポキシ樹脂などを使用して形成することができ、エポキシ樹脂は例えば印刷法によるコーティング後に熱硬化され得る。樹脂層3aの厚さは、金属層領域2の厚さ以上であることが望ましい。例えば、金属層領域2の厚さが100μmである場合、樹脂層3aの厚さは150μm以上であることが好ましく、本実施形態では200μmに設定される。   In FIG. 6, after the photomask layer 60 is removed using a stripping solution, a resin layer 3 a is formed so as to cover the barrier film 1 and the metal layer region 2. The resin layer 3a can be formed using an epoxy resin or the like, and the epoxy resin can be thermally cured after coating by a printing method, for example. The thickness of the resin layer 3a is desirably equal to or greater than the thickness of the metal layer region 2. For example, when the thickness of the metal layer region 2 is 100 μm, the thickness of the resin layer 3a is preferably 150 μm or more, and is set to 200 μm in this embodiment.

図7において、樹脂層3aは金属層領域2が露出するまで研削または研磨され、樹脂層領域3に加工される。これによって、保持基板10の形成が完了する。   In FIG. 7, the resin layer 3 a is ground or polished until the metal layer region 2 is exposed, and is processed into the resin layer region 3. Thereby, the formation of the holding substrate 10 is completed.

図8において、金属層領域2および樹脂層領域3上に、サポート部材70が貼り付けられる。このサポート部材70は、粘着シート71と支持基板72を含んでいる。本実施形態では粘着シートとして170℃タイプの熱発泡シートが使用されるが、以後のプロセス温度より高い温度タイプの他の熱発泡シートを用いることもできる。また、支持基板72としてはサファイア基板が用いられ得るが、一般的に使用されるSi基板、GaAs基板などの他の基板を使用してもよい。   In FIG. 8, a support member 70 is attached on the metal layer region 2 and the resin layer region 3. The support member 70 includes an adhesive sheet 71 and a support substrate 72. In this embodiment, a 170 ° C. type thermally foamed sheet is used as the adhesive sheet, but other thermally foamed sheets of a temperature type higher than the subsequent process temperature can also be used. The support substrate 72 may be a sapphire substrate, but other substrates such as a commonly used Si substrate and GaAs substrate may be used.

図9において、結晶成長用サファイア基板50を除去し、n型窒化物系半導体層34の表面を露出させる。具体的には、まずレーザ剥離によってサファイア基板50を除去した後、残存するバッファ層51上のGa残滓を塩酸系ウエットエッチングなどにより除去し、ついでドライエッチングによってn型窒化物系半導体層34の表面を露出させる。   In FIG. 9, the crystal growth sapphire substrate 50 is removed, and the surface of the n-type nitride semiconductor layer 34 is exposed. Specifically, after removing the sapphire substrate 50 by laser peeling, the remaining Ga residue on the buffer layer 51 is removed by hydrochloric acid wet etching or the like, and then the surface of the n-type nitride semiconductor layer 34 by dry etching. To expose.

図10において、n型窒化物系半導体層34の表面上に例えば厚さ10μmのレジストマスクパターン(図示せず)を形成後、ドライエッチングによって窒化物系半導体積層構造30に溝36を形成する。この溝36を形成することによって、サポート部材70を除去した後のウエハの反りを低減させることができる。ドライエッチングで溝36を形成した後には、剥離液によってレジストパターンが除去される。   In FIG. 10, after forming a resist mask pattern (not shown) having a thickness of, for example, 10 μm on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 34, a groove 36 is formed in the nitride semiconductor stacked structure 30 by dry etching. By forming the groove 36, the warpage of the wafer after the support member 70 is removed can be reduced. After the grooves 36 are formed by dry etching, the resist pattern is removed with a stripping solution.

図11において、n型窒化物系半導体層34の表面上に例えば厚さ10μmのレジストマスクパターン(図示せず)を形成し、ドライエッチングによって表面凹凸構造34aを形成する。本実施形態ではこの表面凹凸構造34aにおける高低差が1μmに設定されるが、この高低差の値に限定されない。ドライエッチングで表面凹凸構造34aを形成した後には、剥離液によってレジストパターンが除去される。なお、表面凹凸構造34aは、KOHなどを利用するウエットエッチングで形成されてもよい。   In FIG. 11, a resist mask pattern (not shown) having a thickness of, for example, 10 μm is formed on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 34, and the surface uneven structure 34a is formed by dry etching. In the present embodiment, the height difference in the surface uneven structure 34a is set to 1 μm, but the value is not limited to this height difference value. After the surface concavo-convex structure 34a is formed by dry etching, the resist pattern is removed with a stripping solution. The surface uneven structure 34a may be formed by wet etching using KOH or the like.

図12において、表面凹凸構造34a上の部分的領域にn型用オーミック電極40が形成される。n型用オーミック電極40として例えばHf層(厚さ5nm)およびAl層(厚さ900nm)を順次積層し得るが、これらの層の材料および厚さはこれらの例に限定されない。   In FIG. 12, an n-type ohmic electrode 40 is formed in a partial region on the surface uneven structure 34a. For example, an Hf layer (thickness 5 nm) and an Al layer (thickness 900 nm) can be sequentially stacked as the n-type ohmic electrode 40, but the material and thickness of these layers are not limited to these examples.

図13において、ウエハからサポート部材70が除去される。具体的には、粘着シート71の発泡開始温度以上の加熱によってサポート部材70が除去され得るので、ホットプレート上にウエハを置いて170℃に加熱することでサポート部材70が除去された。   In FIG. 13, the support member 70 is removed from the wafer. Specifically, since the support member 70 can be removed by heating at or above the foaming start temperature of the adhesive sheet 71, the support member 70 was removed by placing the wafer on a hot plate and heating to 170 ° C.

図14において、サポート部材70の除去後に、ウエハのn型窒化物系半導体層34側にダイシングシート90を貼り付け、図中の矢印で示されているように、樹脂層領域3内におけるダイシングまたはレーザスクライブによってチップ分割を行なう。金属層領域2内でチップ分割すれば、金属層領域2の分割側面が露出されて保護されない状態になるので、金属層領域2の劣化の原因となる。また、発光素子チップ当たりの金属層領域2の総面積が減少して、発光素子チップの放熱性が低下するおそれが生じる。   In FIG. 14, after the support member 70 is removed, a dicing sheet 90 is attached to the n-type nitride-based semiconductor layer 34 side of the wafer, and as shown by the arrows in the drawing, dicing in the resin layer region 3 or The chip is divided by laser scribing. If the chip is divided in the metal layer region 2, the divided side surfaces of the metal layer region 2 are exposed and are not protected, causing deterioration of the metal layer region 2. Further, the total area of the metal layer region 2 per light emitting element chip is reduced, and there is a possibility that the heat dissipation of the light emitting element chip is lowered.

(実施形態2)
図15の模式的断面図は、本発明の実施形態2による窒化物系半導体発光素子の製造プロセスの一段階を示している。本実施形態2における図15のプロセス段階は、実施形態1の図5のプロセス段階に対応している。
(Embodiment 2)
The schematic cross-sectional view of FIG. 15 shows one stage of the manufacturing process of the nitride-based semiconductor light-emitting device according to Embodiment 2 of the present invention. The process stage in FIG. 15 in the second embodiment corresponds to the process stage in FIG. 5 in the first embodiment.

しかし、図5のウエハは一つの発光素子領域当りに一つの金属層領域2を含んでいるのに比べて、本実施形態2による図15のウエハは一つの発光素子領域当りに複数の金属層領域2aを含んでいることにおいて異なっている。すなわち、図15においては、レジスト層60aが一つの発光素子領域内に複数の開口を含んでおり、それらの開口内に金属層領域2aが形成される。図15のウエハは、その後に実施形態1の場合と同様のプロセスを経て、複数の発光素子チップに加工される。   However, the wafer of FIG. 5 according to the second embodiment has a plurality of metal layers per light emitting element region, as compared with the case where the wafer of FIG. 5 includes one metal layer region 2 per light emitting element region. It differs in that it includes the region 2a. That is, in FIG. 15, the resist layer 60a includes a plurality of openings in one light emitting element region, and the metal layer region 2a is formed in these openings. The wafer shown in FIG. 15 is subsequently processed into a plurality of light emitting element chips through the same process as in the first embodiment.

(実施形態3)
図16と図17の模式的断面図は、本発明の実施形態3による窒化物系半導体発光素子の製造プロセスの中途段階を示している。本実施形態3においても、実施形態1の図3に示されているウエハが形成される。
(Embodiment 3)
The schematic cross-sectional views of FIGS. 16 and 17 show a middle stage of the manufacturing process of the nitride-based semiconductor light-emitting device according to Embodiment 3 of the present invention. Also in the third embodiment, the wafer shown in FIG. 3 of the first embodiment is formed.

図16は、本実施形態3に関して、図3に続くプロセス段階を示している。このプロセス段階においては、p型半導体コンタクト層31とp型オーミック電極20とを覆うように絶縁膜4が1μmの厚さに形成される。その後、フォトマスク(図示せず)を利用するエッチングによって、p型オーミック電極20上の領域において絶縁膜4が部分的に除去される。もちろん、そのフォトマスクは、エッチング終了後に除去される。こうして、図16のウエハが得られる。なお、絶縁膜4はSiO2、SiN、SOG(スピン・オン・グラス)、ポリイミドなどの単層膜またはこれらの積層膜で形成することができ、絶縁膜4の厚さは1μmに限定さずに0.5〜5μmの範囲内で選択され得る。 FIG. 16 shows the process steps following FIG. In this process step, the insulating film 4 is formed to a thickness of 1 μm so as to cover the p-type semiconductor contact layer 31 and the p-type ohmic electrode 20. Thereafter, the insulating film 4 is partially removed in the region on the p-type ohmic electrode 20 by etching using a photomask (not shown). Of course, the photomask is removed after the etching is completed. In this way, the wafer of FIG. 16 is obtained. The insulating film 4 can be formed of a single layer film such as SiO 2 , SiN, SOG (spin on glass), polyimide, or a laminated film thereof, and the thickness of the insulating film 4 is not limited to 1 μm. Can be selected within the range of 0.5 to 5 μm.

図17においては、p型オーミック電極20と絶縁膜4とを覆うように、バリア膜1aが形成される。このバリア膜1aは、図4におけるバリア膜1と同様に形成され得る。   In FIG. 17, the barrier film 1 a is formed so as to cover the p-type ohmic electrode 20 and the insulating film 4. This barrier film 1a can be formed in the same manner as the barrier film 1 in FIG.

本実施形態3における図17のウエハも、実施形態1の図5以後と同様のプロセスを経て、複数の発光素子チップに加工される。   The wafer of FIG. 17 in the third embodiment is also processed into a plurality of light emitting element chips through the same process as that of FIG.

なお、本実施形態3における絶縁膜4は、バリア膜1aと同様にバリア効果を発揮し得るとともに、図10に示されているような溝36をエッチングで形成する際のエッチングストップ層としての効果をも発揮し得る。   In addition, the insulating film 4 in the third embodiment can exhibit a barrier effect similarly to the barrier film 1a, and also serves as an etching stop layer when the groove 36 as shown in FIG. 10 is formed by etching. Can also demonstrate.

(実施形態4)
図18と図19の模式的断面図は、本発明の実施形態4による窒化物系半導体発光素子の製造プロセスの中途段階を示している。本実施形態4においても、実施形態1の図2に示されているウエハが形成される。
(Embodiment 4)
18 and 19 show the middle stages of the manufacturing process of the nitride-based semiconductor light-emitting device according to Embodiment 4 of the present invention. Also in the fourth embodiment, the wafer shown in FIG. 2 of the first embodiment is formed.

図18は、本実施形態4に関して、図2に続くプロセス段階を示している。このプロセス段階においては、p型半導体コンタクト層31上にフォトマスク81が形成され、半導体積層構造30の残厚が0.5μmになるように溝82がエッチングによって形成される。しかし、半導体積層構造30のうちで溝82の底部に残る厚さは0.5μmに限定されず、0.5〜5μmの範囲内で選択され得る。   FIG. 18 shows the process steps following FIG. In this process step, a photomask 81 is formed on the p-type semiconductor contact layer 31, and a groove 82 is formed by etching so that the remaining thickness of the semiconductor stacked structure 30 becomes 0.5 μm. However, the thickness remaining at the bottom of the groove 82 in the semiconductor multilayer structure 30 is not limited to 0.5 μm, and may be selected within a range of 0.5 to 5 μm.

本実施形態4における溝82は、図9と同様の後のプロセス段階でサポート部材70を貼り付けた状態で結晶成長用基板50を除去する際に、窒化物系半導体積層構造30の応力によるクラックの発生を抑制するように作用し得る。なお、溝82の平面位置は、図10と同様の後のプロセス段階で形成される溝36に一致すように形成されることが望ましい。   In the fourth embodiment, the groove 82 is a crack caused by the stress of the nitride-based semiconductor multilayer structure 30 when the crystal growth substrate 50 is removed in a state where the support member 70 is attached in a later process step similar to FIG. It can act to suppress the occurrence of. The planar position of the groove 82 is preferably formed so as to coincide with the groove 36 formed in a later process step similar to FIG.

図19においては、フォトマスク81を除去した後に、溝82が透光性絶縁膜83によって埋込まれる。ここで、透光性絶縁膜82は、SiO2、SiN、SOG(スピン・オン・グラス)、ポリイミドなどの単層膜またはこれらの積層膜で形成することがでる。溝82が透光性絶縁膜83によって埋込まれる理由は、窒化物系半導体積層構造30のpn接合の保護とその側面からの光取出し効率の低下防止のためである。仮に溝82を透光性絶縁膜83で埋込むことなくその後のプロセス段階に進めば、オーミック電極20、バリア膜1、第1金属層2領域などの材料が溝82内に堆積して不都合を生じるからである。 In FIG. 19, after removing the photomask 81, the trench 82 is filled with a translucent insulating film 83. Here, the translucent insulating film 82 can be formed of a single layer film such as SiO 2 , SiN, SOG (spin-on-glass), polyimide, or a laminated film thereof. The reason why the trench 82 is filled with the translucent insulating film 83 is to protect the pn junction of the nitride-based semiconductor multilayer structure 30 and to prevent a decrease in light extraction efficiency from its side surface. If the groove 82 is not filled with the translucent insulating film 83 and the process proceeds to the subsequent process stage, materials such as the ohmic electrode 20, the barrier film 1, and the first metal layer 2 region are deposited in the groove 82, which causes inconvenience. Because it occurs.

本実施形態4における図19のウエハも、実施形態1の図3以後と同様のプロセスを経て、複数の発光素子チップに加工される。   The wafer of FIG. 19 in the fourth embodiment is also processed into a plurality of light emitting element chips through the same process as that of FIG.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

以上のように、本発明によれば、窒化物系半導体積層構造の一方側に正電極を有しかつ他方側に負電極を有する窒化物系半導体発光素子において、その素子の特性および製造方法を改善することができる。   As described above, according to the present invention, in a nitride-based semiconductor light-emitting device having a positive electrode on one side of a nitride-based semiconductor multilayer structure and a negative electrode on the other side, the characteristics and manufacturing method of the device Can be improved.

本発明の一実施形態による窒化系半導体発光素子を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. 図1の窒化系半導体発光素子の製造プロセスにおける一段階を示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one stage in the manufacturing process of the nitride semiconductor light emitting device of FIG. 1. 図2に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 2. 図3に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 3. 図4に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 4. 図5に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 5. 図6に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 6. 図7に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 7. 図8に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 8. 図9に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 9. 図10に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 10. 図11に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 11. 図12に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 12. 図13に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 13. 本発明の他の実施形態による窒化系半導体発光素子の製造プロセスにおける一段階を示す模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing one stage in a manufacturing process of a nitride semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態による窒化系半導体発光素子の製造プロセスにおける一段階を示す模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing one stage in a manufacturing process of a nitride semiconductor light emitting device according to still another embodiment of the present invention. 図16に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 16. 本発明のさらに他の実施形態による窒化系半導体発光素子の製造プロセスにおける一段階を示す模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing one stage in a manufacturing process of a nitride semiconductor light emitting device according to still another embodiment of the present invention. 図18に続くプロセス段階を示す模式的断面図である。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a process step subsequent to FIG. 18. 特許文献1による窒化物系半導体発光素子を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to Patent Document 1.

符号の説明Explanation of symbols

1、1a バリア膜、2、2a 金属層領域、3 樹脂層領域、3a 樹脂層、4 絶縁膜、10 保持基板、20 p型オーミック電極、30 窒化物系半導体積層構造、31 p型窒化物系半導体コンタクト層、32 p型窒化物系半導体層、33 活性層、34 n型窒化物系半導体層、34a 表面凹凸、36 溝、40 n型用オーミック電極、50 結晶成長用基板、51 バッファ層、60、60a フォトレジストマスク、70 サポート部材、71 粘着シート、72 支持基板、81 フォトマスク、82 溝、83 絶縁膜、90 ダイシングシート、200 n型窒化物系半導体層、201 p型窒化物系半導体層、202 第1金属層、205 第2金属層、206 樹脂領域、210 保持基板。   1, 1a barrier film, 2, 2a metal layer region, 3 resin layer region, 3a resin layer, 4 insulating film, 10 holding substrate, 20 p-type ohmic electrode, 30 nitride-based semiconductor multilayer structure, 31 p-type nitride-based Semiconductor contact layer, 32 p-type nitride semiconductor layer, 33 active layer, 34 n-type nitride semiconductor layer, 34a surface irregularities, 36 grooves, 40 n-type ohmic electrode, 50 crystal growth substrate, 51 buffer layer, 60, 60a Photoresist mask, 70 Support member, 71 Adhesive sheet, 72 Support substrate, 81 Photomask, 82 Groove, 83 Insulating film, 90 Dicing sheet, 200 n-type nitride semiconductor layer, 201 p-type nitride semiconductor Layer, 202 first metal layer, 205 second metal layer, 206 resin region, 210 holding substrate.

Claims (17)

金属層領域と樹脂層領域とを含む保持基板、
前記保持基板上において順次積層されたp型窒化物系半導体層、活性層、およびn型窒化物系半導体層を含む窒化物系半導体積層構造、および
前記保持基板と前記p型窒化物系半導体層との間においてそのp型窒化物系半導体層にオーミック接触しているp型用オーミック電極を含み、
前記保持基板に含まれる前記金属層領域は前記p型用オーミック電極を介して前記p型窒化物系半導体層に電気的に導通しており、
前記窒化物系半導体積層構造の周縁は前記保持基板の周縁から内側へ後退させられていることを特徴とする窒化物系半導体発光素子。
A holding substrate including a metal layer region and a resin layer region;
A nitride-based semiconductor multilayer structure including a p-type nitride-based semiconductor layer, an active layer, and an n-type nitride-based semiconductor layer, which are sequentially stacked on the holding substrate, and the holding substrate and the p-type nitride-based semiconductor layer A p-type ohmic electrode in ohmic contact with the p-type nitride-based semiconductor layer,
The metal layer region included in the holding substrate is electrically connected to the p-type nitride-based semiconductor layer through the p-type ohmic electrode,
A nitride-based semiconductor light-emitting device, wherein a periphery of the nitride-based semiconductor multilayer structure is recessed inward from a periphery of the holding substrate.
前記保持基板に含まれる前記金属層領域の側面は前記樹脂層領域によって覆われていることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子。   2. The nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein a side surface of the metal layer region included in the holding substrate is covered with the resin layer region. 前記保持基板は前記p型用オーミック電極および前記p型窒化物系半導体層との間に介在するバリア膜をさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の窒化物系半導体発光素子。   The nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the holding substrate further includes a barrier film interposed between the p-type ohmic electrode and the p-type nitride-based semiconductor layer. 前記保持基板に含まれる前記金属層領域は、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Rhからなる群から選ばれる1種の金属、またはこれらの金属の積層を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。   The metal layer region included in the holding substrate includes one kind of metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, and Rh, or a stack of these metals. Item 4. The nitride-based semiconductor light-emitting device according to any one of Items 1 to 3. 前記保持基板の厚さが10μm〜500μmの範囲内にあることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。   5. The nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the holding substrate has a thickness in a range of 10 μm to 500 μm. 前記n型窒化物系半導体層はその表面の少なくとも一部に凹凸を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。   6. The nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the n-type nitride-based semiconductor layer includes irregularities on at least a part of a surface thereof. 前記n型窒化物系半導体層の表面上にn型用オーミック電極をさらに含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。   The nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 1, further comprising an n-type ohmic electrode on a surface of the n-type nitride-based semiconductor layer. ウエハ状の結晶成長用基板の上に、n型窒化物系半導体層、窒化物系半導体活性層、およびp型窒化物系半導体層を順に成長させて窒化物系半導体積層構造を形成し、
前記p型窒化物系半導体層上にp型用オーミック電極を形成し、
前記p型窒化物系半導体層と前記p型用オーミック電極とを覆うように保持基板を形成し、
前記保持基板上にサポート部材を接合し、
前記結晶成長用基板を除去して前記n型窒化物系半導体層の表面を露出させ、
前記サポート部材が接合されたウエハがその後のプロセスに供されることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
On the wafer-like crystal growth substrate, an n-type nitride semiconductor layer, a nitride semiconductor active layer, and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially grown to form a nitride semiconductor stacked structure,
Forming a p-type ohmic electrode on the p-type nitride semiconductor layer;
Forming a holding substrate so as to cover the p-type nitride semiconductor layer and the p-type ohmic electrode;
Bonding a support member on the holding substrate,
Removing the crystal growth substrate to expose a surface of the n-type nitride semiconductor layer;
A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device, wherein the wafer to which the support member is bonded is subjected to a subsequent process.
前記保持基板の形成において、前記p型窒化物系半導体層と前記p型用オーミック電極とを覆うバリア膜を形成し、このバリア膜上において前記p型用オーミック電極の上方に金属層領域を形成しかつ残りの領域に樹脂層領域を形成することを特徴とする請求項8に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   In the formation of the holding substrate, a barrier film is formed to cover the p-type nitride semiconductor layer and the p-type ohmic electrode, and a metal layer region is formed on the barrier film above the p-type ohmic electrode. And the resin layer area | region is formed in the remaining area | region, The manufacturing method of the nitride type semiconductor light-emitting device of Claim 8 characterized by the above-mentioned. 前記バリア膜および前記金属層領域を覆うように樹脂層が形成され、この樹脂層は前記金属層領域の表面が露出するまで研削または研磨されて前記樹脂層領域に加工されることを特徴とする請求項9に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   A resin layer is formed so as to cover the barrier film and the metal layer region, and the resin layer is ground or polished until the surface of the metal layer region is exposed to be processed into the resin layer region. The method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 9. 前記保持基板に含まれる前記金属層領域は、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着、スパッタ、印刷またはこれらの複合によって形成されることを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   The nitride according to any one of claims 8 to 10, wherein the metal layer region included in the holding substrate is formed by electrolytic plating, electroless plating, vapor deposition, sputtering, printing, or a combination thereof. For manufacturing a semiconductor light emitting device. 前記n型窒化物系半導体層の露出された表面から前記窒化物系半導体積層構造内へ第1種の溝がエッチングにて形成されることを特徴とする請求項8から11のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   12. The first type groove is formed by etching from the exposed surface of the n-type nitride semiconductor layer into the nitride semiconductor multilayer structure. Of manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device. 前記n型窒化物系半導体層の露出された表面に凹凸領域が形成されることを特徴とする請求項8から12のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 8, wherein an uneven region is formed on the exposed surface of the n-type nitride-based semiconductor layer. 前記n型窒化物系半導体層の露出された表面の一部領域にn型用オーミック電極が形成されることを特徴とする請求項8から13のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   14. The nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 8, wherein an n-type ohmic electrode is formed in a partial region of the exposed surface of the n-type nitride-based semiconductor layer. Production method. 前記サポート部材は、前記n型用オーミック電極が形成された後に前記保持基板から除去されることを特徴とする請求項14に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   The method according to claim 14, wherein the support member is removed from the holding substrate after the n-type ohmic electrode is formed. 前記窒化物系半導体積層構造の形成後であって前記p型用オーミック電極の形成前において、p型窒化物系半導体層の表面から前記窒化物系半導体積層構造内に第2種の溝が形成されることを特徴とする請求項8から15のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   A second type groove is formed in the nitride-based semiconductor multilayer structure from the surface of the p-type nitride-based semiconductor layer after the formation of the nitride-based semiconductor multilayer structure and before the formation of the p-type ohmic electrode. The method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 8, wherein 前記第2種の溝は透光性絶縁膜によって埋め込まれること特徴とする積層構造8から16のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to any one of the stacked structures 8 to 16, wherein the second type groove is filled with a light-transmitting insulating film.
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