JP2012222033A - Light-emitting diode manufacturing method and cutting method and light-emitting diode - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting diode manufacturing method and cutting method which use a metal substrate having excellent chemical resistance and which include a step of achieving the purposes for reducing debris generated when the metal substrate is cut by laser and determining the position of laser irradiation suitable for the metal substrate at the same time, and a light-emitting diode itself.SOLUTION: A light-emitting diode manufacturing method according to the present invention includes: a step of fabricating a wafer having a metal substrate consisting of plural metal plates and metal protective films covering at least the top and bottom faces of the plural metal plates and a compound semiconductor layer; a step of removing a portion on a planned cutting line of the compound semiconductor layer by etching; a step of removing, by etching, at least part of at least one of the metal protective films on a side thereof opposite to the one on which side the compound semiconductor layer is formed, thereby forming a positioning mark; and a step of irradiating, based on the positioning mark, a laser on a side of films opposite to the one on which side the compound semiconductor layer is formed, thereby cutting the metal substrate.

Description

本発明は、発光ダイオードの製造方法、切断方法及び発光ダイオードに関し、特に金属基板を基板に用いた発光ダイオードの製造方法、切断方法及び発光ダイオードに関するものである。   The present invention relates to a light emitting diode manufacturing method, a cutting method, and a light emitting diode, and more particularly to a light emitting diode manufacturing method, a cutting method, and a light emitting diode using a metal substrate as a substrate.

従来、赤色、赤外の光を発する高出力発光ダイオード(英略称:LED)として、砒化アルミニウム・ガリウム(組成式AlGa1−XAs;0≦X≦1)からなる発光層を備えた化合物半導体LEDが知られている。一方、赤色、橙色、黄色或いは黄緑色の可視光を発する高輝度発光ダイオード(英略称:LED)として、燐化アルミニウム・ガリウム・インジウム(組成式(AlGa1−XIn1−YP;0≦X≦1,0<Y≦1)からなる発光層を備えた化合物半導体LEDが知られている。これらのLEDの基板として、一般に、発光層から出射される発光に対し光学的に不透明であり、また機械的にもそれ程強度のない砒化ガリウム(GaAs)等の基板材料が用いられてきた。 Conventionally, a light - emitting layer made of aluminum gallium arsenide (compositional formula Al X Ga 1-X As; 0 ≦ X ≦ 1) is provided as a high-power light-emitting diode (an abbreviation: LED) that emits red and infrared light. Compound semiconductor LEDs are known. On the other hand, as a high-intensity light-emitting diode (English abbreviation: LED) that emits red, orange, yellow, or yellow-green visible light, aluminum phosphide, gallium, indium (composition formula (Al X Ga 1-X ) Y In 1-Y A compound semiconductor LED having a light emitting layer composed of P; 0 ≦ X ≦ 1, 0 <Y ≦ 1) is known. In general, a substrate material such as gallium arsenide (GaAs) that is optically opaque to light emitted from the light emitting layer and that is not mechanically strong has been used as a substrate for these LEDs.

このため、最近では、より高輝度のLEDを得るために、また、更なる素子の機械的強度、放熱性の向上を目的として、発光光に対して不透明な基板材料を除去して、然る後、発光光を透過または反射し、尚且つ機械強度、放熱性に優れる材料からなる支持体層(基板)を改めて接合させて、接合型LEDを構成する技術が開示されている(例えば、特許文献1〜7参照)。   Therefore, recently, in order to obtain a brighter LED, and to further improve the mechanical strength and heat dissipation of the element, the substrate material opaque to the emitted light is removed. Subsequently, a technique for constructing a junction-type LED by re-joining a support layer (substrate) made of a material that transmits or reflects emitted light and is excellent in mechanical strength and heat dissipation is disclosed (for example, a patent). Reference 1-7).

基板接合技術の開発により、支持体層として適用できる基板の自由度が増え、コスト面、機械強度、放熱性など大きなメリットを有する金属基板の適用が提案されている。
特に、高電流で光らせる必要がある高出力用の発光ダイオードは、従来のものに比べて発熱量が多く、放熱性の確保が課題となっている。金属基板は発光部(化合物半導体層)からの発熱を発光ダイオードの外部へ効率的に放出することができるので、化合物半導体層に金属基板を接合させることは、発光ダイオードの高出力化、長寿命化に有用である。
With the development of substrate bonding technology, the degree of freedom of a substrate that can be applied as a support layer has increased, and the application of a metal substrate having great advantages such as cost, mechanical strength, and heat dissipation has been proposed.
In particular, a high-power light-emitting diode that needs to emit light at a high current has a larger amount of heat generation than a conventional one, and ensuring heat dissipation is a problem. Since the metal substrate can efficiently release the heat generated from the light emitting part (compound semiconductor layer) to the outside of the light emitting diode, bonding the metal substrate to the compound semiconductor layer increases the output of the light emitting diode and increases the lifetime. It is useful for conversion.

金属基板を用いた発光ダイオードは例えば、特許文献8及び特許文献9に開示されている。   Light emitting diodes using a metal substrate are disclosed in, for example, Patent Document 8 and Patent Document 9.

発光層を有する化合物半導体層に金属基板を接合したウェハはブレードダイシングやレーザーダイシング等によりチップ化される。
ここで、ブレードダイシングは基板に高速回転する円盤状の切削ブレードを押し当てて切断するものである。
また、レーザーダイシングは基板にレーザーを照射し、そのレーザーエネルギーを吸収させて発生した熱エネルギーによって切断部を溶融、蒸散(アブレーション)させて切断を行うものである。
A wafer obtained by bonding a metal substrate to a compound semiconductor layer having a light emitting layer is formed into a chip by blade dicing, laser dicing, or the like.
Here, blade dicing is performed by pressing a disk-shaped cutting blade rotating at high speed on a substrate.
Laser dicing is performed by irradiating a substrate with a laser, absorbing the laser energy, and melting and evaporating (ablating) the cut portion with heat energy generated.

特開2001−339100号公報JP 2001-339100 A 特開平6−302857号公報JP-A-6-302857 特開2002−246640号公報JP 2002-246640 A 特許第2588849号公報Japanese Patent No. 2588849 特開2001−57441号公報JP 2001-57441 A 特開2007−81010号公報JP 2007-81010 A 特開2006−32952号公報JP 2006-32952 A 特開2005−236303号公報JP-A-2005-236303 特開2006−13499号公報JP 2006-13499 A

しかしながら、金属基板は、半導体基板、セラミックス基板等と比較して製造プロセスで使用する化学薬品に反応、腐食等により品質劣化する問題があった。具体的には、アルカリ、酸の処理に対して、溶解、変色、腐食が発生し、特性不良や収率の低下してしまうという問題があった。特に、半導体層を成長させる砒化ガリウム基板を除去する為、アルカリや酸に長時間浸漬し、砒化ガリウム基板を全て溶解する工程が一般的であるが、金属基板がこの長時間の薬品処理に耐えられないという問題があった。   However, the metal substrate has a problem that the quality of the metal substrate is deteriorated due to reaction, corrosion, or the like with a chemical used in the manufacturing process as compared with a semiconductor substrate or a ceramic substrate. Specifically, there are problems that dissolution, discoloration, and corrosion occur in the treatment of alkali and acid, resulting in poor characteristics and a decrease in yield. In particular, in order to remove the gallium arsenide substrate on which the semiconductor layer is grown, a process of immersing in alkali or acid for a long time to dissolve all the gallium arsenide substrate is common, but the metal substrate can withstand this long chemical treatment. There was a problem that it was not possible.

また、ブレードダイシングによる金属基板の切断では、ブレードに目詰まりが生じやすいため、切断が容易でないという問題がある。また、切断面に欠け(チッピング)やクラックが発生し、これが回路領域に影響を及ぼすという問題もある。さらにまた、切削ブレードの幅が大きくかつチッピングがあるために、切断予定ラインの幅を大きく取る必要があり、回路領域として有効に使用できる面積の割合が低下するという問題もある。   Further, in the cutting of the metal substrate by blade dicing, there is a problem that the cutting is not easy because the blade is likely to be clogged. There is also a problem that chipping or cracking occurs on the cut surface, which affects the circuit area. Furthermore, since the width of the cutting blade is large and there is chipping, it is necessary to increase the width of the line to be cut, and there is a problem that the ratio of the area that can be effectively used as a circuit region is reduced.

他方、レーザーダイシングによる金属基板の切断では、レーザー照射の位置決め(アラインメント)について確立した方法がなく、様々な試行錯誤がなされている段階であり、また、切断時に生成するデブリも問題になる。
ここで、デブリとは、レーザービームの照射により生成される副次生成物であって、被照射材料の溶融物や飛散物等が切断部周辺(材料表面や切断面)に付着したものである。
On the other hand, in the cutting of a metal substrate by laser dicing, there is no established method for positioning (alignment) of laser irradiation, and various trials and errors have been made, and debris generated at the time of cutting also becomes a problem.
Here, debris is a by-product generated by irradiation with a laser beam, and is obtained by adhering a melted material or scattered material of an irradiated material around the cut portion (material surface or cut surface). .

デブリは発光ダイオードの外観不良となるだけではなく、デブリがおもて面側に付いた場合はワイヤボンディング不良の原因になり、また、裏面側に付いた場合にはダイボンディング不良の原因となる。   Debris not only causes the appearance of light emitting diodes to deteriorate, but if debris attaches to the front side, it causes wire bonding failure, and if it attaches to the back side, it causes die bonding failure. .

また、このようなデブリが発光部側に多く発生すると、発光部を構成する化合物半導体層の側面に接触してショートする等、発光ダイオードの信頼性の低下を招いたりする。   In addition, when such debris is frequently generated on the light emitting portion side, the reliability of the light emitting diode may be deteriorated, for example, a short circuit occurs due to contact with the side surface of the compound semiconductor layer constituting the light emitting portion.

かかる問題を回避するために、切断部の切りしろを多くとることが考えられるが、この場合、1枚のウェハから製造できる発光ダイオードの数が減少してしまう。   In order to avoid such a problem, it is conceivable to increase the margin of the cut portion, but in this case, the number of light emitting diodes that can be manufactured from one wafer is reduced.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、基板除去工程の薬品処理に耐えうる耐薬品に優れた新しい構造の金属基板を用いることで収率が向上しかつ特性が安定した発光ダイオードを製造できると共に、レーザーダイシングによる金属基板の切断時に生成するデブリの低減とその新しい構造の金属基板に適したレーザー照射の位置決めの両方の目的を同時に果たす工程を含む発光ダイオードの製造方法、切断方法及び発光ダイオードを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a light-emitting diode having improved yield and stable characteristics by using a metal substrate having a new structure excellent in chemical resistance that can withstand chemical treatment in the substrate removal process. And a method for manufacturing a light-emitting diode including a step of simultaneously reducing the debris generated when cutting a metal substrate by laser dicing and positioning the laser irradiation suitable for the metal substrate having the new structure And it aims at providing a light emitting diode.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
(1)ウェハにレーザーを照射してチップ状の発光ダイオードを製造する方法において、
複数の金属板と該複数の金属板の少なくとも上面及び下面を覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜とからなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えたウェハを作製する工程と、前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、前記金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する工程と、位置決めマークに基づいて、前記化合物半導体層を備えた面とは反対側の面にレーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
ここで、「切断予定ライン」とは、ウェハにおいて切断する予定の位置を示すものであって、基板等の上に実際に何らかの加工が施されて形成されたラインも、実際の加工は施されていない仮想的なラインも含むものとする。
また、「切断予定ライン上の部分」とは、平面視して「切断予定ライン」を含む部分を意味する。
(2)前記複数の金属板は、前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料からなる金属板と前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料からなる金属板とを含むことを特徴とする前項(1)に記載の発光ダイオードの製造方法。
(3)前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料が、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、チタン、スズまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする前項(1)又は(2)のいずれかに記載の発光ダイオードの製造方法。
(4)前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料が、モリブデン、タングステン、クロムまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする前項(1)から(3)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(5)前記複数の金属板は三枚の金属板からなることを特徴とする前項(1)から(4)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(6)前記三層の金属板のうち、一枚枚の金属板を挟む二枚の金属板は同じ金属材料からなることを特徴とする前項(5)に記載の発光ダイオードの製造方法。
(7)前記一枚枚の金属板はモリブデンからなり、前記二枚の金属板は銅からなることを特徴とする前項(6)に記載の発光ダイオードの製造方法。
(8)前記金属保護膜は、アルミニウム、銀、金、ニッケル、チタン、スズまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする前項(1)から(7)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(9)前記発光層は、AlGaInP層またはAlGaInAs層を含むことを特徴とする前項(1)からから(8)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(10)前記化合物半導体層と前記金属基板との間に反射構造体を備えることを特徴とする前項(1)から(9)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(11)複数の金属板と該複数の金属板の少なくとも上面及び下面を覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜とからなる金属基板と、該金属基板上に形成された化合物半導体層とを備えたウェハにレーザーを照射してチップ状の発光ダイオードに切断する方法において、前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、前記金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する工程と、位置決めマークに基づいて、前記化合物半導体層を備えた面とは反対側の面にレーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、を有することを特徴とする切断方法。
(12)前項(1)から(10)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法によって製造された発光ダイオード。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
(1) In a method for manufacturing a chip-shaped light emitting diode by irradiating a laser on a wafer,
A metal substrate comprising a plurality of metal plates and a metal protective film comprising one or more films covering at least upper and lower surfaces of the plurality of metal plates; and a compound semiconductor layer including a light emitting layer formed on the metal substrate; And a step of removing a portion of the compound semiconductor layer on the planned cutting line by etching, and a surface of the metal protective film opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer. Removing at least a portion of at least one film by etching to form a positioning mark; and, based on the positioning mark, irradiating a surface opposite to the surface including the compound semiconductor layer by irradiating a laser And a step of cutting the metal substrate.
Here, the “scheduled cutting line” indicates a position to be cut on the wafer, and a line formed by actually performing some processing on the substrate or the like is also subjected to actual processing. Virtual lines that are not included are also included.
Further, the “part on the planned cutting line” means a part including the “scheduled cutting line” in plan view.
(2) The plurality of metal plates include a metal plate made of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the compound semiconductor layer and a metal made of a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the compound semiconductor layer. A method for producing a light-emitting diode according to item (1), comprising a plate.
(3) The material according to the preceding item, wherein the material having a thermal expansion coefficient larger than that of the compound semiconductor layer is made of aluminum, copper, silver, gold, nickel, titanium, tin, or an alloy thereof. The manufacturing method of the light emitting diode in any one of 1) or (2).
(4) Any of (1) to (3) above, wherein the material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the compound semiconductor layer is any one of molybdenum, tungsten, chromium, and alloys thereof. A method for producing a light-emitting diode according to claim 1.
(5) The method for manufacturing a light-emitting diode according to any one of (1) to (4), wherein the plurality of metal plates include three metal plates.
(6) The method for manufacturing a light-emitting diode according to (5) above, wherein, of the three metal plates, two metal plates sandwiching one metal plate are made of the same metal material.
(7) The method for manufacturing a light-emitting diode according to (6), wherein the one metal plate is made of molybdenum, and the two metal plates are made of copper.
(8) The metal protective film according to any one of (1) to (7), wherein the metal protective film is made of any one of aluminum, silver, gold, nickel, titanium, tin, or an alloy thereof. Manufacturing method of light emitting diode.
(9) The light emitting diode manufacturing method according to any one of (1) to (8), wherein the light emitting layer includes an AlGaInP layer or an AlGaInAs layer.
(10) The method for producing a light-emitting diode according to any one of (1) to (9), wherein a reflective structure is provided between the compound semiconductor layer and the metal substrate.
(11) A metal substrate comprising a plurality of metal plates and a metal protective film comprising one or more films covering at least the upper and lower surfaces of the plurality of metal plates, and a compound semiconductor layer formed on the metal substrate In the method of irradiating a wafer with a laser to cut into chip-shaped light emitting diodes, a step of removing a portion of the compound semiconductor layer on a cutting scheduled line by etching, and the compound semiconductor layer of the metal protective film is removed. Removing at least a part of at least one film on the surface opposite to the provided surface by etching to form a positioning mark; and on the basis of the positioning mark, opposite to the surface having the compound semiconductor layer Cutting the metal substrate by irradiating the side surface with a laser.
(12) A light-emitting diode manufactured by the method for manufacturing a light-emitting diode according to any one of (1) to (10).

本発明に係る発光ダイオードの製造方法によれば、複数の金属板と該複数の金属板の少なくとも上面及び下面を覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜とからなる金属基板を用いる構成を採用したので、耐薬品性が高く、アルカリ、酸の処理による金属基板の劣化がない発光ダイオードを製造することができる。金属保護膜が複数の金属板の側面も覆う構成を採用することにより、その効果をさらに高めることもできる。   According to the method for manufacturing a light emitting diode according to the present invention, a configuration using a metal substrate composed of a plurality of metal plates and a metal protective film composed of one or more films covering at least the upper and lower surfaces of the plurality of metal plates is adopted. Therefore, it is possible to manufacture a light emitting diode having high chemical resistance and no deterioration of the metal substrate due to alkali and acid treatment. By adopting a configuration in which the metal protective film covers the side surfaces of the plurality of metal plates, the effect can be further enhanced.

本発明に係る発光ダイオードの製造方法によれば、化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する工程と、位置決めマークに基づいて、化合物半導体層を備えた面とは反対側の面にレーザーを照射して金属基板を切断する工程とを有する構成を採用し、レーザー照射面を化合物半導体層を備えた面とは反対側の面としたので、レーザー切断が開始される金属基板の位置が化合物半導体層から遠くなる結果、デブリが化合物半導体層にまで届きにくくなり、ショートするのを防止して、歩留まりを向上させることができる。また、エッチングによってレーザー照射する側の金属基板の一部(金属保護膜の一部)を予め除去しているので、レーザー切断する金属基板の量が少なくなり、生成されるデブリ量を低減することができる。   According to the method for manufacturing a light emitting diode according to the present invention, the step of removing the portion of the compound semiconductor layer on the planned cutting line by etching, and the surface of the metal protective film opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer Removing at least a part of at least one of the films by etching to form a positioning mark, and irradiating a laser on a surface opposite to the surface having the compound semiconductor layer based on the positioning mark to form a metal A step of cutting the substrate, and the laser irradiation surface is a surface opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer, so that the position of the metal substrate where laser cutting is started is far from the compound semiconductor layer. As a result, it becomes difficult for debris to reach the compound semiconductor layer, and it is possible to prevent a short circuit and improve the yield. In addition, since a part of the metal substrate on the laser irradiation side (a part of the metal protective film) is removed in advance by etching, the amount of the metal substrate to be laser cut is reduced and the amount of debris generated is reduced. Can do.

本発明に係る発光ダイオードの製造方法によれば、複数の金属板は、前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料からなる金属板と前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料からなる金属板とを含む構成を採用することにより、金属基板全体としての熱膨張係数(温度上昇に対して実際に現れる金属基板の長さ・体積が膨張する割合)は化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の、金属基板の熱膨張量と化合物半導体層の熱膨張量との差が低減するので、化合物半導体層と金属基板との間に生成する界面応力が低減し、その結果、金属基板の化合物半導体層側と化合物半導体層の反対側とにそれぞれ存在する界面応力のうち、レーザー切断時に、一方の界面応力が先に開放されることによる金属基板の歪みが低減される。   According to the method of manufacturing a light emitting diode according to the present invention, the plurality of metal plates are smaller than the thermal expansion coefficient of the metal plate made of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the compound semiconductor layer and the compound semiconductor layer. By adopting a configuration that includes a metal plate made of a material having a thermal expansion coefficient, the thermal expansion coefficient of the entire metal substrate (the rate at which the length and volume of the metal substrate that actually appears with respect to temperature rise) expands. Since it becomes close to the coefficient of thermal expansion of the compound semiconductor layer, the difference between the amount of thermal expansion of the metal substrate and the amount of thermal expansion of the compound semiconductor layer when bonding the compound semiconductor layer and the metal substrate is reduced. The interfacial stress generated between the semiconductor layer and the metal substrate is reduced. As a result, of the interfacial stress existing on the compound semiconductor layer side and the opposite side of the compound semiconductor layer of the metal substrate, the laser During disconnection, one interface stress distortion of the metal substrate by being opened previously is reduced.

本発明に係る発光ダイオードの製造方法によれば、複数の金属板は三枚の金属板からなる構成を採用することにより、金属基板に望ましい機能例えば、機械的強度、切断容易性、放熱性等を各基板に分けて持たせた金属基板を有する発光ダイオードを製造することができる。この場合、金属基板は単一の金属板で持ち得ない機能を有することになる。例えば、Cu/Mo/Cuのように、外側の二枚の金属板を切断容易性が高い材料であるCuからなるものとし、それらが挟む真ん中の金属板に機械的強度が高い材料であるMoからなるものとすることにより、機械的強度及び切断容易性が高い金属基板とすることができる。   According to the method for manufacturing a light emitting diode according to the present invention, by adopting a configuration in which the plurality of metal plates are made of three metal plates, functions desired for the metal substrate, such as mechanical strength, ease of cutting, heat dissipation, etc. It is possible to manufacture a light emitting diode having a metal substrate in which each substrate is held separately. In this case, the metal substrate has a function that cannot be possessed by a single metal plate. For example, the outer two metal plates, such as Cu / Mo / Cu, are made of Cu, which is a material with high cutting easiness, and Mo is a material with high mechanical strength in the middle metal plate sandwiched between them. By comprising, it can be set as a metal substrate with high mechanical strength and easy cutting.

本発明に係る切断方法によれば、複数の金属板と該複数の金属板の少なくとも上面及び下面を覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜とからなる金属基板を用いる構成を採用したので、耐薬品性が高く、アルカリ、酸の処理による金属基板の劣化がない発光ダイオードを製造することができる。金属保護膜が複数の金属板の側面も覆う構成を採用することにより、その効果をさらに高めることもできる。   According to the cutting method according to the present invention, since a configuration using a metal substrate composed of a plurality of metal plates and a metal protective film composed of one or more films covering at least the upper and lower surfaces of the plurality of metal plates is employed. A light-emitting diode having high chemical resistance and no deterioration of the metal substrate due to alkali or acid treatment can be produced. By adopting a configuration in which the metal protective film covers the side surfaces of the plurality of metal plates, the effect can be further enhanced.

本発明に係る切断方法によれば、化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する工程と、平面視して位置決めマークに基づいて、前記化合物半導体層を備えた面とは反対側の面にレーザーを照射して金属基板を切断する工程とを有する構成を採用し、レーザー照射面を化合物半導体層を備えた面とは反対側の面としたので、レーザー切断が開始される金属基板の位置が化合物半導体層から遠くなる結果、デブリが化合物半導体層にまで届きにくくなり、ショートするのを防止して、歩留まりを向上させることができる。また、エッチングによってレーザー照射する側の金属基板の一部(金属保護膜の一部)を予め除去しているので、レーザー切断する金属基板の量が少なくなり、生成されるデブリ量を低減することができる。   According to the cutting method of the present invention, at least one of the step of removing the portion of the compound semiconductor layer on the planned cutting line by etching and the surface of the metal protective film opposite to the surface having the compound semiconductor layer is provided. A step of forming a positioning mark by removing at least a part of the two films by etching, and irradiating a laser on a surface opposite to the surface having the compound semiconductor layer based on the positioning mark in plan view. The step of cutting the metal substrate is adopted, and the laser irradiation surface is the surface opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer, so the position of the metal substrate where laser cutting is started is the compound semiconductor layer As a result, it is difficult for debris to reach the compound semiconductor layer as a result of being far away from the substrate, and it is possible to prevent a short circuit and improve the yield. In addition, since a part of the metal substrate on the laser irradiation side (a part of the metal protective film) is removed in advance by etching, the amount of the metal substrate to be laser cut is reduced and the amount of debris generated is reduced. Can do.

本発明の実施形態である発光ダイオードの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードに用いる金属基板の製造工程の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing process of the metal substrate used for the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法の一例を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である発光ダイオードを備えた発光ダイオードランプの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the light emitting diode lamp provided with the light emitting diode which is embodiment of this invention.

以下、本発明を適用した一実施形態である発光ダイオードの製造方法、切断方法及び発光ダイオードについて図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、具体的に示した材料や寸法等の条件は例示に過ぎない。また、同一部材には同一符号を付し説明を省略又は簡略化する。また、同一部材には適宜、同一符号を付し又は符号を省略し、説明を省略又は簡略化する。     Hereinafter, a light emitting diode manufacturing method, a cutting method, and a light emitting diode according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent. Moreover, the specific conditions such as materials and dimensions are merely examples. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and description is abbreviate | omitted or simplified. Further, the same members are appropriately given the same reference numerals or omitted, and the description thereof is omitted or simplified.

(第1の実施形態)
[発光ダイオード]
図1は、本発明の実施形態である発光ダイオードの一例を示す図である。
図1に示すように、本発明の実施形態である発光ダイオード(LED)100は、複数の金属板21A、22、21B(符号1Aは複数の金属板21A、22、21Bを示す)と複数の金属板の少なくとも上面1Aa及び下面1Abを覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜1B(1Ba、1Bb)とからなるからなる金属基板1と、金属基板1上に形成された発光層2を含む化合物半導体層3とを備えた発光ダイオード100であって、金属基板1の側面1Aaaはレーザー切断面であり、レーザー照射による副次生成物(デブリ)は金属基板1の側面1Aaa(金属板21Aの側面21Aa、金属板22の側面22a、金属保護膜の側面(符号省略)とからなる)にのみ付着している。
(First embodiment)
[Light emitting diode]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a light emitting diode (LED) 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of metal plates 21A, 22, 21B (reference numeral 1A indicates a plurality of metal plates 21A, 22, 21B) and a plurality of metal plates 21A, 22, 21B. A metal substrate 1 comprising a metal protective film 1B (1Ba, 1Bb) comprising one or a plurality of films covering at least the upper surface 1Aa and the lower surface 1Ab of the metal plate, and a light emitting layer 2 formed on the metal substrate 1 In the light emitting diode 100 including the compound semiconductor layer 3, the side surface 1Aaa of the metal substrate 1 is a laser cut surface, and the byproduct (debris) by the laser irradiation is the side surface 1Aaa (of the metal plate 21A) of the metal substrate 1. It is attached only to the side surface 21Aa, the side surface 22a of the metal plate 22, and the side surface (reference numeral omitted) of the metal protective film.

<化合物半導体層>
化合物半導体層3は、発光層2を含む化合物半導体の積層構造体であって、複数のエピタキシャル成長させた層を積層してなるエピタキシャル積層構造体である。
化合物半導体層3としては、例えば、発光効率が高く、基板接合技術が確立されているAlGaInP層またはAlGaInAs層などを利用できる。AlGaInP層は、一般式(AlGa1−XIn1−YP(0≦X≦1,0<Y≦1)で表される材料からなる層である。この組成は、発光ダイオードの発光波長に応じて、決定される。赤および赤外発光の発光ダイオードを作製する際に用いられるAlGaInAs層の場合も同様に、構成材料の組成は発光ダイオードの発光波長に応じて決定される。また、AlGaAs、GaAs、InGaAsなども含まれる。
化合物半導体層3は、n型またはp型の何れか一の伝導型の化合物半導体であり、内部でpn接合が形成される。なお、化合物半導体層3の表面の極性はp型、n型のどちらでもよい。
<Compound semiconductor layer>
The compound semiconductor layer 3 is a stacked structure of compound semiconductors including the light emitting layer 2 and is an epitaxial stacked structure formed by stacking a plurality of epitaxially grown layers.
As the compound semiconductor layer 3, for example, an AlGaInP layer or an AlGaInAs layer that has high light emission efficiency and has established a substrate bonding technique can be used. AlGaInP layer is a layer consisting of the general formula (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P (0 ≦ X ≦ 1,0 <Y ≦ 1) material represented by. This composition is determined according to the emission wavelength of the light emitting diode. Similarly, in the case of the AlGaInAs layer used when manufacturing red and infrared light emitting diodes, the composition of the constituent materials is determined according to the light emission wavelength of the light emitting diodes. Also included are AlGaAs, GaAs, InGaAs and the like.
The compound semiconductor layer 3 is a compound semiconductor of either n-type or p-type conductivity, and a pn junction is formed inside. The polarity of the surface of the compound semiconductor layer 3 may be either p-type or n-type.

図1に示すように、化合物半導体層3は、例えば、コンタクト層12cと、クラッド層10aと、発光層2と、クラッド層10bと、GaP層13とからなる。   As shown in FIG. 1, the compound semiconductor layer 3 includes, for example, a contact layer 12c, a cladding layer 10a, a light emitting layer 2, a cladding layer 10b, and a GaP layer 13.

コンタクト層12cは、オーミック(Ohmic)電極の接触抵抗を下げるための層であり、例えば、Siドープしたn型のGaAsからなり、キャリア濃度を1×1018cm−3とし、層厚を0.05μmとする。 The contact layer 12c is a layer for reducing the contact resistance of the ohmic electrode, and is made of, for example, Si-doped n-type GaAs, having a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 and a layer thickness of 0.1. 05 μm.

クラッド層10aは、例えば、Siをドープしたn型のAl0.5In0.5Pからなり、キャリア濃度を3×1018cm−3とし、層厚を0.5μmとする。 The clad layer 10a is made of, for example, Si-doped n-type Al 0.5 In 0.5 P, has a carrier concentration of 3 × 10 18 cm −3 , and a layer thickness of 0.5 μm.

発光層2は公知の発光層を用いることができるが、AlGaInP層またはAlGaInAs層を含むのが好ましく、例えば、アンドープの(Al0.2Ga0.80.5In0.5P/(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pの10対の積層構造からなり、層厚を0.2μmとする。
発光層2は、ダブルへテロ構造(Double Hetero:DH)、単一量子井戸構造(Single Quantum Well:SQW)または多重量子井戸構造(Multi Quantum Well:MQW)などの構造を有する。ここで、ダブルへテロ構造は、放射再結合を担うキャリアを閉じ込められる構造である。また、量子井戸構造は、井戸層と、前記井戸層を挟む2つの障壁層を有する構造であって、SQWは井戸層が1つのものであり、MQWは井戸層が2以上のものである。化合物半導体層3の形成方法としては、MOCVD法などを用いることができる。
発光層2から単色性に優れる発光を得るためには、発光層2としてMQW構造を用いることが好ましい。
The light emitting layer 2 may be a known light emitting layer, but preferably includes an AlGaInP layer or an AlGaInAs layer. For example, an undoped (Al 0.2 Ga 0.8 ) 0.5 In 0.5 P / ( It consists of a laminated structure of 10 pairs of Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and the layer thickness is 0.2 μm.
The light emitting layer 2 has a structure such as a double hetero structure (Double Hetero: DH), a single quantum well structure (Single Quantum Well: SQW), or a multiple quantum well structure (Multi Quantum Well: MQW). Here, the double heterostructure is a structure in which carriers responsible for radiative recombination can be confined. The quantum well structure has a well layer and two barrier layers sandwiching the well layer. The SQW has one well layer and the MQW has two or more well layers. As a method for forming the compound semiconductor layer 3, an MOCVD method or the like can be used.
In order to obtain light emission excellent in monochromaticity from the light emitting layer 2, it is preferable to use an MQW structure as the light emitting layer 2.

クラッド層10bは、例えば、Mgをドープしたp型のAl0.5In0.5Pからなり、キャリア濃度を8×1017cm−3とし、層厚を0.5μmとする。 The clad layer 10b is made of, for example, p-type Al 0.5 In 0.5 P doped with Mg, has a carrier concentration of 8 × 10 17 cm −3 , and a layer thickness of 0.5 μm.

GaP層13は、例えば、Mgをドープしたp型GaP層であり、キャリア濃度を5×1018cm−3とし、層厚を2μmとする。 The GaP layer 13 is, for example, a p-type GaP layer doped with Mg, and has a carrier concentration of 5 × 10 18 cm −3 and a layer thickness of 2 μm.

化合物半導体層3の構成は、上記に記載した構造に限られるものではなく、例えば、素子駆動電流を化合物半導体層3の全般に平面的に拡散させる電流拡散層や、素子駆動電流の通流する領域を制限するための電流阻止層または電流狭窄層などを有していてもよい。   The configuration of the compound semiconductor layer 3 is not limited to the structure described above. For example, a current diffusion layer for planarly diffusing the element driving current in the entire compound semiconductor layer 3 or the element driving current flowing therethrough. A current blocking layer or a current confinement layer for limiting the region may be provided.

<第1の電極、第2の電極>
第1の電極6および第2の電極8はそれぞれオーミック電極であり、それらの形状および配置は、化合物半導体層3に電流を均一に拡散させるものであればよく、特に限定されない。例えば、平面視したときに円状または矩形状の電極を用いることができ、一個の電極として配置することも、複数の電極を格子状に配置することもできる。
<First electrode, second electrode>
Each of the first electrode 6 and the second electrode 8 is an ohmic electrode, and their shape and arrangement are not particularly limited as long as the current is uniformly diffused in the compound semiconductor layer 3. For example, a circular or rectangular electrode can be used when viewed from above, and the electrodes can be arranged as a single electrode or a plurality of electrodes can be arranged in a grid.

第1の電極6の材料としては、コンタクト層12cとしてn型の化合物半導体を用いた場合には、例えば、AuGe、AuGeNi、AuSiなどを用いることができ、コンタクト層12cとしてp型の化合物半導体を用いた場合には、例えば、AuBe、AuZnなどを用いることができる。
また、更にその上にAuなどを積層して、酸化を防止させるとともに、ボンディング特性を向上させることができる。
As the material of the first electrode 6, when an n-type compound semiconductor is used as the contact layer 12c, for example, AuGe, AuGeNi, AuSi or the like can be used, and a p-type compound semiconductor is used as the contact layer 12c. When used, for example, AuBe, AuZn, or the like can be used.
Further, Au or the like can be further laminated thereon to prevent oxidation and improve bonding characteristics.

第2の電極8の材料としては、GaP層13としてn型の化合物半導体を用いた場合には、例えば、AuGe、AuGeNi、AuSiなどを用いることができ、GaP層13としてp型の化合物半導体を用いた場合には、例えば、AuBe、AuZnなどを用いることができる。   As the material of the second electrode 8, when an n-type compound semiconductor is used as the GaP layer 13, for example, AuGe, AuGeNi, AuSi or the like can be used, and a p-type compound semiconductor is used as the GaP layer 13. When used, for example, AuBe, AuZn, or the like can be used.

<反射構造体>
図1に示すように、化合物半導体層3の反射構造体4側の面3bには、第2の電極8を覆うように反射構造体4が形成されている。反射構造体4は、金属膜15と透明導電膜14とが積層されてなる。
<Reflection structure>
As shown in FIG. 1, the reflective structure 4 is formed on the surface 3 b of the compound semiconductor layer 3 on the reflective structure 4 side so as to cover the second electrode 8. The reflective structure 4 is formed by laminating a metal film 15 and a transparent conductive film 14.

金属膜15は、銅、銀、金、アルミニウムなどの金属およびそれらの合金などにより構成されている。これらの材料は光反射率が高く、反射構造体4からの光反射率を90%以上とすることができる。金属膜15を形成することにより、発光層2からの光を金属膜15で正面方向fへ反射させて、正面方向fでの光取り出し効率を向上させることができる。これにより、発光ダイオードをより高輝度化できる。   The metal film 15 is made of a metal such as copper, silver, gold, or aluminum, or an alloy thereof. These materials have high light reflectivity, and the light reflectivity from the reflective structure 4 can be 90% or more. By forming the metal film 15, the light from the light emitting layer 2 is reflected by the metal film 15 in the front direction f, and the light extraction efficiency in the front direction f can be improved. Thereby, the brightness of the light emitting diode can be further increased.

金属膜15は、透明導電膜14側からAg、Ni/Tiバリヤ層、Au系の共晶金属(接続用金属)からなる積層構造が好ましい。
金属膜15の化合物半導体層3と反対側の面15bに形成された前記接続用金属は、電気抵抗が低く、低温で溶融する金属である。前記接続用金属を用いることにより、化合物半導体層3に熱ストレスを与えることなく、金属基板を接続できる。
接続用金属としては、化学的に安定で、融点の低いAu系の共晶金属などを用いられる。前記Au系の共晶金属としては、例えば、AuSn、AuGe、AuSiなどの合金の共晶組成(Au系の共晶金属)を挙げることができる。
また、接続用金属には、チタン、クロム、タングステンなどの金属を添加することが好ましい。これにより、チタン、クロム、タングステンなどの金属がバリヤ金属として機能して、金属基板に含まれる不純物などが金属膜15側に拡散して、反応することを抑制できる。
The metal film 15 preferably has a laminated structure made of Ag, a Ni / Ti barrier layer, and an Au-based eutectic metal (connecting metal) from the transparent conductive film 14 side.
The connecting metal formed on the surface 15b of the metal film 15 opposite to the compound semiconductor layer 3 is a metal having a low electrical resistance and melting at a low temperature. By using the connecting metal, the metal substrate can be connected without applying thermal stress to the compound semiconductor layer 3.
As the connection metal, an Au-based eutectic metal that is chemically stable and has a low melting point is used. Examples of the Au-based eutectic metal include a eutectic composition (Au-based eutectic metal) of an alloy such as AuSn, AuGe, and AuSi.
Further, it is preferable to add a metal such as titanium, chromium, or tungsten to the connection metal. Thereby, metals such as titanium, chromium, and tungsten can function as barrier metals, and impurities contained in the metal substrate can be prevented from diffusing to the metal film 15 side and reacting.

透明導電膜14は、ITO膜、IZO膜、などにより構成されている。なお、反射構造体4は、金属膜15だけで構成してもよい。
また、透明導電膜14の代わりに、または、透明導電膜14とともに、透明な材料の屈折率差を利用したいわゆるコールドミラー、例えば、酸化チタン膜、酸化ケイ素膜の多層膜や白色のアルミナ、AlNを用いて、金属膜15に組み合わせてもよい。SiO膜、SiN膜、TiO膜、TiN膜などの非導電性透明膜を用いる場合、非導電性透明膜の一部を貫通する様に金属膜の一部を配置してもよい。
The transparent conductive film 14 is composed of an ITO film, an IZO film, or the like. Note that the reflective structure 4 may be composed of only the metal film 15.
Further, instead of or together with the transparent conductive film 14, a so-called cold mirror using a difference in refractive index of a transparent material, for example, a multilayer film of titanium oxide film, silicon oxide film, white alumina, AlN May be combined with the metal film 15. When a nonconductive transparent film such as a SiO 2 film, a SiN film, a TiO 2 film, or a TiN film is used, a part of the metal film may be disposed so as to penetrate a part of the nonconductive transparent film.

<金属基板>
金属基板1は複数の金属板1Aと複数の金属板の少なくとも上面1Aa及び下面1Abを覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜1Bとからなる。金属保護膜1Bは金属板の側面を覆うのが好ましい。
<Metal substrate>
The metal substrate 1 includes a plurality of metal plates 1A and a metal protective film 1B made of one or more films covering at least the upper surface 1Aa and the lower surface 1Ab of the plurality of metal plates. The metal protective film 1B preferably covers the side surface of the metal plate.

反射構造体4を構成する金属膜15の化合物半導体層3と反対側の面15bに、金属基板1の接合面1aが接合されている。
金属基板1の厚さは、50μm以上150μm以下とすることが好ましい。
金属基板1の厚さが150μmより厚い場合には、発光ダイオードの製造コストが上昇して好ましくない。また、金属基板1の厚さが50μmより薄い場合には、ハンドリング時に割れ、かけ、反りなどが容易に生じて、製造歩留まりを低下させるおそれが発生する。
A bonding surface 1a of the metal substrate 1 is bonded to a surface 15b on the opposite side of the compound semiconductor layer 3 of the metal film 15 constituting the reflective structure 4.
The thickness of the metal substrate 1 is preferably 50 μm or more and 150 μm or less.
When the thickness of the metal substrate 1 is thicker than 150 μm, the manufacturing cost of the light emitting diode increases, which is not preferable. Further, when the thickness of the metal substrate 1 is less than 50 μm, cracking, bending, warping, etc. easily occur during handling, which may reduce the manufacturing yield.

複数の金属板の構成としては、2種類の金属板すなわち、第1の金属板21と第2の金属板22とが交互に積層されてなるものが好ましい。
金属基板1枚あたりの第1の金属板21と第2の金属板22の枚数は、合わせて3〜9枚とすることが好ましく、3〜5枚とすることがより好ましい。
第1の金属板21と第2の金属板22の枚数を合わせて2層とした場合には、厚さ方向での熱膨張が不均衡となり、金属基板1の反りが発生する。逆に、第1の金属板21と第2の金属板22の枚数を合わせて9層より多くした場合には、第1の金属板21と第2の金属板22の層の厚さをそれぞれ薄くする必要が生じる。第1の金属板21または第2の金属板22からなる単層基板を層の厚さを薄くして作製することは困難であり、各層の厚さを不均一にして、発光ダイオードの特性をばらつかせるおそれが発生する。さらに、前記単層基板の製造が困難であることから、発光ダイオードの製造コストを悪化させるおそれも生じる。
As the configuration of the plurality of metal plates, two types of metal plates, that is, a structure in which the first metal plate 21 and the second metal plate 22 are alternately laminated are preferable.
The total number of the first metal plate 21 and the second metal plate 22 per metal substrate is preferably 3 to 9, more preferably 3 to 5.
When the first metal plate 21 and the second metal plate 22 are combined to form two layers, the thermal expansion in the thickness direction becomes unbalanced, and the warp of the metal substrate 1 occurs. Conversely, when the total number of the first metal plate 21 and the second metal plate 22 is more than nine layers, the thicknesses of the first metal plate 21 and the second metal plate 22 are set to be different from each other. It is necessary to make it thinner. It is difficult to produce a single-layer substrate made of the first metal plate 21 or the second metal plate 22 with a thin layer thickness. The thickness of each layer is non-uniform, and the characteristics of the light-emitting diode are improved. There is a risk of dispersal. Furthermore, since it is difficult to manufacture the single-layer substrate, the manufacturing cost of the light emitting diode may be deteriorated.

第1の金属板21と第2の金属板22の枚数は、合わせて奇数とすることがより好ましい。
特に3枚として、一枚の金属板を挟む二層の金属板は同じ金属材料からなるものとすることが好ましい。この場合、挟む二枚の金属板を同じエッチャントを用いて湿式エッチングで切断予定ラインに相当する部分を除去することができる。
More preferably, the number of the first metal plate 21 and the second metal plate 22 is an odd number in total.
In particular, it is preferable that the two metal plates sandwiching one metal plate are made of the same metal material. In this case, it is possible to remove a portion corresponding to the line to be cut by wet etching using the same etchant between the two metal plates sandwiched.

<金属保護膜>
金属保護膜1Bは一又は複数の膜からなる。
それらの膜はアルミニウム、銀、金、ニッケル、チタン、スズまたはこれらの合金のいずれかからなるのが好ましい。
金属保護膜1Bとしては、密着性がよいニッケルと耐薬品に優れる金を組み合わせた積層構造からなるのが最も好ましい。
金属保護膜の厚さは、特に制限はないが、耐久性とコストのバランスから、0.2〜5μm、好ましくは、0.5〜3μmが適正な範囲である。高価な金の厚さは、2μm以下が望ましい。
<Metal protective film>
The metal protective film 1B is composed of one or a plurality of films.
These films are preferably made of any of aluminum, silver, gold, nickel, titanium, tin or alloys thereof.
The metal protective film 1B is most preferably composed of a laminated structure in which nickel having good adhesion and gold having excellent chemical resistance are combined.
The thickness of the metal protective film is not particularly limited, but in the range of durability and cost, 0.2 to 5 μm, preferably 0.5 to 3 μm is an appropriate range. The thickness of expensive gold is desirably 2 μm or less.

複数の金属板は、化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料からなる金属板と化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料からなる金属板とを含むのが好ましい。
化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料はアルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、チタン、スズまたはこれらの合金のいずれかからなるのが好ましい。
また、化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料が、モリブデン、タングステン、クロムまたはこれらの合金のいずれかからなるのが好ましい。
The plurality of metal plates include a metal plate made of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the compound semiconductor layer and a metal plate made of a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the compound semiconductor layer. preferable.
The material having a thermal expansion coefficient larger than that of the compound semiconductor layer is preferably made of any of aluminum, copper, silver, gold, nickel, titanium, tin, and alloys thereof.
Moreover, it is preferable that the material which has a thermal expansion coefficient smaller than the thermal expansion coefficient of a compound semiconductor layer consists of molybdenum, tungsten, chromium, or these alloys.

<第1の金属板>
第1の金属板21(21A、21B)は、第2の金属板として化合物半導体層3より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、少なくとも化合物半導体層3より熱膨張係数が大きい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第2の金属板として化合物半導体層3より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、第1の金属板21(21A、21B)は少なくとも化合物半導体層3より熱膨張係数が小さい材料からなることが好ましい。
<First metal plate>
The first metal plate 21 (21A, 21B) is made of a material having a coefficient of thermal expansion larger than that of the compound semiconductor layer 3 at least when a material having a smaller coefficient of thermal expansion than that of the compound semiconductor layer 3 is used as the second metal plate. It is preferable. By adopting this configuration, the thermal expansion coefficient of the entire metal substrate is close to the thermal expansion coefficient of the compound semiconductor layer, thus suppressing warpage and cracking of the metal substrate when joining the compound semiconductor layer and the metal substrate. This is because the manufacturing yield of light emitting diodes can be improved. Therefore, when a material having a larger thermal expansion coefficient than the compound semiconductor layer 3 is used as the second metal plate, the first metal plate 21 (21A, 21B) is made of at least a material having a smaller thermal expansion coefficient than the compound semiconductor layer 3. It is preferable to become.

第1の金属板21としては、例えば、銀(熱膨張係数=18.9ppm/K)、銅(熱膨張係数=16.5ppm/K)、金(熱膨張係数=14.2ppm/K)、アルミニウム(熱膨張係数=23.1ppm/K)、ニッケル(熱膨張係数=13.4ppm/K)およびこれらの合金などを用いることが好ましい。
第1の金属板21の厚みは、5μm以上50μm以下とすることが好ましく、5μm以上20μm以下とすることがより好ましい。
なお、第1の金属板21の厚みと第2の金属板21の厚みとは異なっていてもよい。さらに、金属基板1が複数の第1の金属板21と第2の金属板22により形成される場合に、各層の厚みはそれぞれ異なっていてもよい。
Examples of the first metal plate 21 include silver (thermal expansion coefficient = 18.9 ppm / K), copper (thermal expansion coefficient = 16.5 ppm / K), gold (thermal expansion coefficient = 14.2 ppm / K), Aluminum (thermal expansion coefficient = 23.1 ppm / K), nickel (thermal expansion coefficient = 13.4 ppm / K), alloys thereof, and the like are preferably used.
The thickness of the first metal plate 21 is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 20 μm or less.
The thickness of the first metal plate 21 and the thickness of the second metal plate 21 may be different. Furthermore, when the metal substrate 1 is formed of a plurality of first metal plates 21 and second metal plates 22, the thicknesses of the respective layers may be different from each other.

金属基板1の接合面1a及び反対側の面1bに、電気的接触を安定化させる接合補助膜、または、ダイボンド用の共晶金属を形成するのが好ましい。
反射構造体の金属膜15の接続用金属としてAu系の共晶金属を用いる場合には、金属基板1の接合面1aに、金属基板1側からNi/Au膜を形成するのが好ましい。このNi膜及びAu膜はメッキにより形成することができる。
これにより、接合工程を簡便に行うことができる。前記接合補助膜としては、Au、AuSnなどを用いることができる。
It is preferable to form a bonding auxiliary film that stabilizes electrical contact or a eutectic metal for die bonding on the bonding surface 1 a and the opposite surface 1 b of the metal substrate 1.
When an Au-based eutectic metal is used as a connection metal for the metal film 15 of the reflective structure, it is preferable to form a Ni / Au film on the bonding surface 1a of the metal substrate 1 from the metal substrate 1 side. The Ni film and Au film can be formed by plating.
Thereby, a joining process can be performed simply. As the auxiliary bonding film, Au, AuSn, or the like can be used.

なお、化合物半導体層3に金属基板1を接合する方法は、上記に記載した方法に限られるものではなく、例えば、拡散接合、接着剤、常温接合方法など公知の技術を適用することもできる。   In addition, the method of joining the metal substrate 1 to the compound semiconductor layer 3 is not restricted to the method described above, For example, well-known techniques, such as a diffusion joining, an adhesive agent, and a normal temperature joining method, can also be applied.

第1の金属板21の合計の厚さは、金属基板1の厚さの5%以上50%以下であることが好ましく、10%以上30%以下であることがより好ましく、15%以上25%以下であることが更に好ましい。第1の金属板21の合計の厚さが金属基板1の厚さの5%未満の場合は、熱膨張係数が高い第1の金属板21の効果が小さくなり、ヒートシンク機能が低下する。逆に、第1の金属板21の厚さが金属基板1の厚さの50%を超える場合は、金属基板1を化合物半導体層3と接続させたときの熱による金属基板1の割れを抑制できない。つまり、第1の金属板21と化合物半導体層3との間の大きな熱膨張係数の差により、熱による金属基板1の割れを発生させて、接合不良発生を招く場合が生じる。
特に、第1の金属板21として銅を用いた場合には、銅の合計の厚さが、金属基板1の厚さの5%以上40%以下であることが好ましく、10%以上30%以下であることがより好ましく、15%以上25%以下であることが更に好ましい。
第1の金属板21の厚みは、5μm以上30μm以下とすることが好ましく、5μm以上20μm以下とすることがより好ましい。
The total thickness of the first metal plate 21 is preferably 5% to 50%, more preferably 10% to 30%, and more preferably 15% to 25% of the thickness of the metal substrate 1. More preferably, it is as follows. When the total thickness of the first metal plate 21 is less than 5% of the thickness of the metal substrate 1, the effect of the first metal plate 21 having a high thermal expansion coefficient is reduced, and the heat sink function is lowered. Conversely, when the thickness of the first metal plate 21 exceeds 50% of the thickness of the metal substrate 1, cracking of the metal substrate 1 due to heat when the metal substrate 1 is connected to the compound semiconductor layer 3 is suppressed. Can not. That is, a large difference in thermal expansion coefficient between the first metal plate 21 and the compound semiconductor layer 3 may cause cracks in the metal substrate 1 due to heat, leading to poor bonding.
In particular, when copper is used as the first metal plate 21, the total thickness of copper is preferably 5% or more and 40% or less of the thickness of the metal substrate 1, and is preferably 10% or more and 30% or less. It is more preferable that it is 15% or more and 25% or less.
The thickness of the first metal plate 21 is preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 20 μm or less.

<第2の金属板>
第2の金属板22は、第1の金属板として化合物半導体層3より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、その熱膨張係数が化合物半導体層3の熱膨張係数より小さい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第1の金属板として化合物半導体層3より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、第2の金属板22はその熱膨張係数が化合物半導体層3の熱膨張係数より大きい材料からなることが好ましい。
<Second metal plate>
When the second metal plate 22 is made of a material having a larger thermal expansion coefficient than the compound semiconductor layer 3 as the first metal plate, the second metal plate 22 is made of a material whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the compound semiconductor layer 3. Is preferred. By adopting this configuration, the thermal expansion coefficient of the entire metal substrate is close to the thermal expansion coefficient of the compound semiconductor layer, thus suppressing warpage and cracking of the metal substrate when joining the compound semiconductor layer and the metal substrate. This is because the manufacturing yield of light emitting diodes can be improved. Therefore, when a material having a smaller thermal expansion coefficient than the compound semiconductor layer 3 is used as the first metal plate, the second metal plate 22 is made of a material whose thermal expansion coefficient is larger than that of the compound semiconductor layer 3. It is preferable.

例えば、化合物半導体層3としてAlGaInP層(熱膨張係数=約5.3ppm/K)を用いた場合には、第2の金属板22としてモリブデン(熱膨張係数=5.1ppm/K)、タングステン(熱膨張係数=4.3ppm/K)、クロム(熱膨張係数=4.9ppm/K)およびこれらの合金などを用いることが好ましい。   For example, when an AlGaInP layer (thermal expansion coefficient = about 5.3 ppm / K) is used as the compound semiconductor layer 3, molybdenum (thermal expansion coefficient = 5.1 ppm / K), tungsten (as the second metal plate 22). Thermal expansion coefficient = 4.3 ppm / K), chromium (thermal expansion coefficient = 4.9 ppm / K), and alloys thereof are preferably used.

本発明の一実施形態の発光ダイオード100として、発光層2を含む化合物半導体層3に金属基板1が接合された発光ダイオード100であって、金属基板1は、第1の金属板21と第2の金属板22とが交互に積層されてなり、第1の金属板21は、熱膨張係数が化合物半導体層3の材料より大きく、第2の金属板22は、熱膨張係数が化合物半導体層3の材料より小さい材料からなる構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。   The light emitting diode 100 according to an embodiment of the present invention is a light emitting diode 100 in which a metal substrate 1 is bonded to a compound semiconductor layer 3 including a light emitting layer 2, and the metal substrate 1 includes a first metal plate 21 and a second metal plate 1. The first metal plate 21 has a thermal expansion coefficient larger than that of the compound semiconductor layer 3, and the second metal plate 22 has a thermal expansion coefficient of the compound semiconductor layer 3. If a structure made of a material smaller than the above material is employed, heat dissipation is excellent, cracking of the substrate during bonding can be suppressed, and high voltage can be applied to emit light with high luminance.

本発明の一実施形態の発光ダイオード100として、第2の金属板22の材料が、化合物半導体層3の熱膨張係数の±1.5ppm/K以内となる熱膨張係数を有する材料である構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。   The light emitting diode 100 according to an embodiment of the present invention has a configuration in which the material of the second metal plate 22 is a material having a thermal expansion coefficient that is within ± 1.5 ppm / K of the thermal expansion coefficient of the compound semiconductor layer 3. When employed, it is excellent in heat dissipation, can suppress cracking of the substrates during bonding, and can emit light with high brightness by applying a high voltage.

本発明の一実施形態の発光ダイオード100として、第1の金属板21が、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、チタン、スズまたはこれらの合金からなる構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。   As the light emitting diode 100 according to an embodiment of the present invention, when the first metal plate 21 employs a configuration made of aluminum, copper, silver, gold, nickel, titanium, tin, or an alloy thereof, the heat dissipation is excellent and the bonding is performed. In this case, cracking of the substrate can be suppressed, and high voltage can be applied to emit light with high luminance.

本発明の一実施形態の発光ダイオード100として、第2の金属板22が、モリブデン、タングステン、クロムまたはこれらの合金からなる構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。   When the second metal plate 22 adopts a structure made of molybdenum, tungsten, chromium, or an alloy thereof as the light emitting diode 100 of one embodiment of the present invention, it has excellent heat dissipation and suppresses cracking of the substrate during bonding. It is possible to emit light with high luminance by applying a high voltage.

本発明の一実施形態の発光ダイオード100として、第1の金属板21が銅からなり、第2の金属板22がモリブデンからなり、第1の金属板21と第2の金属板22との層の数が合わせて3層以上9層以下とされている構成を採用すると、放熱性に優れ、接合の際の基板の割れを抑制でき、高電圧を印加して、高輝度で発光させることができる。   As the light emitting diode 100 according to an embodiment of the present invention, the first metal plate 21 is made of copper, the second metal plate 22 is made of molybdenum, and the first metal plate 21 and the second metal plate 22 are layers. Adopting a configuration in which the number of layers is 3 or more and 9 or less, it is excellent in heat dissipation, can suppress the cracking of the substrate during bonding, and can emit light with high luminance by applying a high voltage it can.

[発光ダイオードの製造方法]
次に、本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法について説明する。
本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法は、複数の金属板と該複数の金属板の少なくとも上面及び下面を覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜とからなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えたウェハを作製する工程と、化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する工程と、前記位置決めマークに基づいて、化合物半導体層を備えた面とは反対側の面にレーザーを照射して金属基板を切断する工程と、を有する。
まず、金属基板の製造工程について説明する。
[Method for manufacturing light-emitting diode]
Next, the manufacturing method of the light emitting diode which is embodiment of this invention is demonstrated.
A method of manufacturing a light-emitting diode according to an embodiment of the present invention includes a metal substrate including a plurality of metal plates and a metal protective film including one or more films covering at least upper and lower surfaces of the plurality of metal plates, and the metal A step of manufacturing a wafer including a compound semiconductor layer including a light-emitting layer formed on a substrate, a step of removing a portion of the compound semiconductor layer on a planned cutting line by etching, and a compound semiconductor of the metal protective film Removing at least part of at least one film on the surface opposite to the surface provided with the layer by etching to form a positioning mark; and a surface including the compound semiconductor layer based on the positioning mark; Includes a step of irradiating the opposite surface with a laser to cut the metal substrate.
First, the manufacturing process of a metal substrate is demonstrated.

<金属基板の製造工程>
まず、複数の金属板を重ね合わせてホットプレスして一体の金属板1Aを形成する。
<Manufacturing process of metal substrate>
First, a plurality of metal plates are stacked and hot pressed to form an integral metal plate 1A.

まず、2枚の略平板状の第1の金属板21(21A、21B)と、1枚の略平板状の第2の金属板22を用意する。例えば、第1の金属板21(21A、21B)としては厚さ10μmのCu、第2の金属板22としては厚さ75μmのMoを用いる。
次に、図2(a)に示すように、前記2枚の第1の金属板21の間に前記第2の金属板22を挿入してこれらを重ねて配置する。
First, two substantially flat plate-like first metal plates 21 (21A, 21B) and one substantially flat plate-like second metal plate 22 are prepared. For example, Cu having a thickness of 10 μm is used as the first metal plate 21 (21A, 21B), and Mo having a thickness of 75 μm is used as the second metal plate 22.
Next, as shown in FIG. 2A, the second metal plate 22 is inserted between the two first metal plates 21, and these are stacked.

次に、所定の加圧装置に前記基板を配置して、高温下で、第1の金属板21と第2の金属板22に矢印の方向に荷重をかける。これにより、図2(b)に示すように、第1の金属板21がCuであり、第2の金属板22がMoであり、Cu(10μm)/Mo(75μm)/Cu(10μm)の3枚からなる金属板1Aを形成する。
金属基板1は、例えば、熱膨張係数が5.7ppm/Kとなり、熱伝導率は220W/m・Kとなる。
Next, the said board | substrate is arrange | positioned to a predetermined pressurization apparatus, and a load is applied to the 1st metal plate 21 and the 2nd metal plate 22 in the direction of the arrow under high temperature. Accordingly, as shown in FIG. 2B, the first metal plate 21 is Cu, the second metal plate 22 is Mo, and Cu (10 μm) / Mo (75 μm) / Cu (10 μm). Three metal plates 1A are formed.
For example, the metal substrate 1 has a thermal expansion coefficient of 5.7 ppm / K and a thermal conductivity of 220 W / m · K.

次に、金属板1Aの全面を覆う金属保護膜を形成する。
次に、図2(c)に示すように、金属板1Aの全面すなわち、上面、下面及び側面を覆う金属保護膜2を形成する。このとき、図2(c)に示す金属板1Aは各発光ダイオードに個片化のために切断される前のものなので、金属保護膜が覆う側面とは金属板(プレート)の外周側面である。従って、個片化後の各発光ダイオードの金属板1の側面を金属保護膜2で覆う場合には別途、金属保護膜で側面を覆う工程を実施する。
図2(c)は、金属板1Aの外周端側でない箇所の一部を示しているものであり、外周側面の金属保護膜は図に表れていない。
Next, a metal protective film that covers the entire surface of the metal plate 1A is formed.
Next, as shown in FIG. 2C, a metal protective film 2 that covers the entire surface of the metal plate 1A, that is, the upper surface, the lower surface, and the side surfaces is formed. At this time, the metal plate 1A shown in FIG. 2C is the one before being cut into individual light-emitting diodes, so that the side surface covered by the metal protective film is the outer peripheral side surface of the metal plate (plate). . Therefore, when covering the side surface of the metal plate 1 of each light-emitting diode after separation into pieces with the metal protective film 2, a step of covering the side surface with the metal protective film is performed separately.
FIG. 2 (c) shows a part of the metal plate 1A that is not on the outer peripheral end side, and the metal protective film on the outer peripheral side surface does not appear in the drawing.

尚、後のエッチング液による半導体基板除去工程を行う際に、金属保護膜が金属板の全面を覆っていればよく、その半導体基板除去工程後の工程において金属板の金属保護膜の一部が除去され、最終的に製造された発光ダイオードの金属基板が金属板の全面を金属保護膜で覆われていなくても構わない。   In addition, when performing the semiconductor substrate removal process by the etching liquid later, it is sufficient that the metal protective film covers the entire surface of the metal plate, and in the process after the semiconductor substrate removal process, a part of the metal protective film of the metal plate is formed. The metal substrate of the light-emitting diode that is removed and finally manufactured may not have the entire surface of the metal plate covered with the metal protective film.

金属保護膜は公知の膜形成方法を用いることができるが、側面を含めた全面に膜形成ができるめっき法が最も好ましい。
例えば、無電解めっき法では、ニッケルその後、金をめっきし、金属板の上面、側面、下面をニッケル膜及び金膜(金属保護膜)で覆われた金属基板1を作製できる。
めっき材質は、特に制限はなく、銅、銀、ニッケル、クロム、白金、金など公知の材質が適用できるが、密着性がよいニッケルと耐薬品に優れる金を組み合わせた層が最適である。
めっき厚さは、特に制限はないが、耐久性とコストのバランスから、0.2〜5μm、好ましくは、0.5〜3μmが適正な範囲である。高価な金の厚さは、1μm以下が望ましい。例えば、ニッケルを2μm、ニッケル上に金を1μmの積層構造とすることできる。
めっき法は、公知の技術、薬品が使用できる。電極が不要な無電解めっき法が、簡便で望ましい。
A known film forming method can be used for the metal protective film, but a plating method capable of forming a film on the entire surface including the side surface is most preferable.
For example, in the electroless plating method, nickel is then plated with gold, and the metal substrate 1 in which the upper surface, the side surface, and the lower surface of the metal plate are covered with the nickel film and the gold film (metal protective film) can be produced.
The plating material is not particularly limited, and known materials such as copper, silver, nickel, chromium, platinum, and gold can be applied. However, a layer that combines nickel having good adhesion and gold having excellent chemical resistance is optimal.
The plating thickness is not particularly limited, but in the range of durability and cost, 0.2 to 5 μm, preferably 0.5 to 3 μm is an appropriate range. The thickness of expensive gold is desirably 1 μm or less. For example, a stacked structure of nickel of 2 μm and gold on nickel of 1 μm can be formed.
As the plating method, known techniques and chemicals can be used. An electroless plating method that does not require an electrode is simple and desirable.

なお、この後、化合物半導体層3の接合面の大きさに合わせて切断した後、表面を鏡面加工してもよい。   After that, after cutting according to the size of the bonding surface of the compound semiconductor layer 3, the surface may be mirror-finished.

<化合物半導体層および第2の電極形成工程>
まず、図3に示すように、半導体基板11の一面11a上に、複数のエピタキシャル層を成長させてエピタキシャル積層体17を形成する。
半導体基板11は、エピタキシャル積層体17形成用基板であり、例えば、一面11aが(100)面から15°傾けた面とされた、Siドープしたn型のGaAs単結晶基板である。このように、エピタキシャル積層体17としてAlGaInP層またはAlGaAs層を用いる場合、エピタキシャル積層体17を形成する基板として、砒化ガリウム(GaAs)単結晶基板を用いることができる。
<Compound semiconductor layer and second electrode formation step>
First, as shown in FIG. 3, a plurality of epitaxial layers are grown on the one surface 11 a of the semiconductor substrate 11 to form an epitaxial multilayer 17.
The semiconductor substrate 11 is a substrate for forming an epitaxial layered body 17 and is, for example, a Si-doped n-type GaAs single crystal substrate in which one surface 11a is inclined by 15 ° from the (100) plane. As described above, when an AlGaInP layer or an AlGaAs layer is used as the epitaxial multilayer 17, a gallium arsenide (GaAs) single crystal substrate can be used as the substrate on which the epitaxial multilayer 17 is formed.

化合物半導体層3の形成方法としては、有機金属化学気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)法、分子線エピタキシャル(Molecular Beam Epitaxicy:MBE)法や液相エピタキシャル(Liquid Phase Epitaxicy:LPE)法などを用いることができる。   As a method for forming the compound semiconductor layer 3, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, or a liquid phase epitaxial (Liquid Phase Epitaxy) method is used. Etc. can be used.

本実施形態では、トリメチルアルミニウム((CHAl)、トリメチルガリウム((CHGa)及びトリメチルインジウム((CHIn)をIII族構成元素の原料に用いた減圧MOCVD法を用いて、各層をエピタキシャル成長させる。
なお、Mgのドーピング原料にはビスシクロペンタジエニルマグネシウム((CMg)を用いる。また、Siのドーピング原料にはジシラン(Si)を用いる。また、V族構成元素の原料としては、ホスフィン(PH)又はアルシン(AsH)を用いる。
なお、p型のGaP層13は、例えば、750°Cで成長させ、その他のエピタキシャル成長層は、例えば、730°Cで成長させる。
In the present embodiment, the low pressure MOCVD method using trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al), trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga), and trimethylindium ((CH 3 ) 3 In) as group III constituent elements. Each layer is epitaxially grown using
Note that biscyclopentadienyl magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used as a Mg doping material. Further, disilane (Si 2 H 6 ) is used as a Si doping raw material. Further, phosphine (PH 3 ) or arsine (AsH 3 ) is used as a raw material for the group V constituent element.
The p-type GaP layer 13 is grown at 750 ° C., for example, and the other epitaxial growth layers are grown at 730 ° C., for example.

具体的には、まず、半導体基板11の一面11a上に、Siをドープしたn型のGaAsからなる緩衝層12aを成膜する。緩衝層12aとしては、例えば、Siをドープしたn型のGaAsを用い、キャリア濃度を2×1018cm−3とし、層厚を0.2μmとする。
次に、緩衝層12a上に、Siドープしたn型の(Al0.5Ga0.50.5In0.5Pからなるエッチングストップ層12bを成膜する。
エッチングストップ層12bは、半導体基板をエッチング除去する際、クラッド層および発光層までがエッチングされてしまうことを防ぐための層であり、例えば、Siドープの(Al0.5Ga0.50.5In0.5Pからなり、層厚を0.5μmとする。
次に、エッチングストップ層12b上に、Siドープしたn型のGaAsからなるコンタクト層12cを成膜する。
次に、コンタクト層12c上に、Siをドープしたn型のAl0.5In0.5Pからなるクラッド層10aを成膜する。
次に、クラッド層10a上に、アンドープの(Al0.2Ga0.80.5In0.5P/(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pの10対の積層構造からなる発光層2を成膜する。
次に、発光層2上に、Mgをドープしたp型のAl0.5In0.5Pからなるクラッド層10bを成膜する。
次に、クラッド層10b上に、Mgドープしたp型のGaP層13を成膜する。
Specifically, first, a buffer layer 12 a made of n-type GaAs doped with Si is formed on one surface 11 a of the semiconductor substrate 11. As the buffer layer 12a, for example, n-type GaAs doped with Si is used, the carrier concentration is 2 × 10 18 cm −3 , and the layer thickness is 0.2 μm.
Next, an etching stop layer 12b made of Si-doped n-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P is formed on the buffer layer 12a.
The etching stop layer 12b is a layer for preventing the cladding layer and the light emitting layer from being etched when the semiconductor substrate is removed by etching, for example, Si-doped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0. It consists .5 In 0.5 P, the thickness and 0.5 [mu] m.
Next, a contact layer 12c made of Si-doped n-type GaAs is formed on the etching stop layer 12b.
Next, a cladding layer 10a made of n-type Al 0.5 In 0.5 P doped with Si is formed on the contact layer 12c.
Next, undoped (Al 0.2 Ga 0.8 ) 0.5 In 0.5 P / (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P 10 is formed on the cladding layer 10a. A light emitting layer 2 having a pair of laminated structures is formed.
Next, a clad layer 10b made of p-type Al 0.5 In 0.5 P doped with Mg is formed on the light emitting layer 2.
Next, a Mg-doped p-type GaP layer 13 is formed on the cladding layer 10b.

次に、p型のGaP層13の半導体基板11と反対側の面13aを、表面から1μmの深さに至るまで鏡面研磨して、表面の粗さを、例えば、0.18nm以内とする。
次に、図4に示すように、p型のGaP層13の半導体基板11と反対側の面13a上に第2の電極(オーミック電極)8を形成する。第2の電極8は、例えば、0.4μmの厚さのAuBe上に0.2μmの厚さのAuが積層されてなる。第2の電極8は、例えば、平面視したときに20μmφの円形状であり、60μmの間隔で形成される。
Next, the surface 13a opposite to the semiconductor substrate 11 of the p-type GaP layer 13 is mirror-polished to a depth of 1 μm from the surface to make the surface roughness within 0.18 nm, for example.
Next, as shown in FIG. 4, a second electrode (ohmic electrode) 8 is formed on the surface 13 a opposite to the semiconductor substrate 11 of the p-type GaP layer 13. For example, the second electrode 8 is formed by laminating Au having a thickness of 0.2 μm on AuBe having a thickness of 0.4 μm. For example, the second electrode 8 has a circular shape of 20 μmφ when viewed in plan, and is formed at intervals of 60 μm.

<反射構造体形成工程>
次に、図5に示すように、p型のGaP層13の半導体基板11と反対側の面13aおよび第2の電極8を覆うようにITO膜からなる透明導電膜14を形成する。次に、450℃の熱処理を施して、第2の電極8と透明導電膜14との間にオーミックコンタクトを形成する。
<Reflection structure forming process>
Next, as shown in FIG. 5, a transparent conductive film 14 made of an ITO film is formed so as to cover the surface 13 a opposite to the semiconductor substrate 11 of the p-type GaP layer 13 and the second electrode 8. Next, a heat treatment at 450 ° C. is performed to form an ohmic contact between the second electrode 8 and the transparent conductive film 14.

次に、図6に示すように、透明導電膜14のエピタキシャル積層体17と反対側の面14aに、蒸着法を用いて、銀(Ag)合金からなる膜を0.7μm成膜した後、ニッケル(Ni)/チタン(Ti)からなる膜を0.5μm、金(Au)からなる膜を1μm成膜して、金属膜15とした。
これにより、金属膜15と透明導電膜14とからなる反射構造体4が形成される。
Next, as shown in FIG. 6, after a film made of a silver (Ag) alloy is formed on the surface 14 a of the transparent conductive film 14 on the side opposite to the epitaxial laminate 17 by a vapor deposition method, A metal film 15 was formed by forming a film made of nickel (Ni) / titanium (Ti) to a thickness of 0.5 μm and a film made of gold (Au) to a thickness of 1 μm.
Thereby, the reflective structure 4 including the metal film 15 and the transparent conductive film 14 is formed.

<金属基板接合工程>
次に、図7に示すように、反射構造体4とエピタキシャル積層体17とを形成した半導体基板11と、前記金属基板の製造工程で形成した金属基板1と、を減圧装置内に搬入して、反射構造体4の接合面4aと金属基板1の接合面1aとが対向して重ねあわされるように配置する。
次に、前記減圧装置内を3×10−5Paまで排気した後、半導体基板11と金属基板1とを400℃に加熱した状態で、500kgの荷重を印加して反射構造体4の接合面4aと金属基板1の接合面5aと接合して、接合構造体18を形成する。
<Metal substrate bonding process>
Next, as shown in FIG. 7, the semiconductor substrate 11 on which the reflective structure 4 and the epitaxial laminate 17 are formed, and the metal substrate 1 formed in the manufacturing process of the metal substrate are carried into a decompression device. The bonding surface 4a of the reflective structure 4 and the bonding surface 1a of the metal substrate 1 are arranged to face each other and overlap each other.
Next, after evacuating the inside of the decompression device to 3 × 10 −5 Pa, a load of 500 kg is applied in a state where the semiconductor substrate 11 and the metal substrate 1 are heated to 400 ° C. 4a and the joining surface 5a of the metal substrate 1 are joined together to form a joined structure 18.

<半導体基板および緩衝層除去工程>
次に、図8に示すように、接合構造体18から、半導体基板11及び緩衝層12aをアンモニア系エッチャントにより選択的に除去する。
このとき、本発明の金属基板は金属保護膜に覆われており、エッチャントに対する耐性が高いため、金属基板が品質劣化することが防止される。
<Semiconductor substrate and buffer layer removal step>
Next, as shown in FIG. 8, the semiconductor substrate 11 and the buffer layer 12a are selectively removed from the bonding structure 18 with an ammonia-based etchant.
At this time, since the metal substrate of the present invention is covered with the metal protective film and has high resistance to the etchant, the quality of the metal substrate is prevented from being deteriorated.

<エッチングストップ層除去工程>
次に、エッチングストップ層12bを塩酸系エッチャントにより選択的に除去する。これにより、発光層2を有する化合物半導体層3が形成される。
このとき、本発明の金属基板は金属保護膜に覆われており、エッチャントに対する耐性が高いため、金属基板が品質劣化することが防止される。
<Etching stop layer removal process>
Next, the etching stop layer 12b is selectively removed with a hydrochloric acid-based etchant. Thereby, the compound semiconductor layer 3 having the light emitting layer 2 is formed.
At this time, since the metal substrate of the present invention is covered with the metal protective film and has high resistance to the etchant, the quality of the metal substrate is prevented from being deteriorated.

<第1の電極形成工程>
次に、真空蒸着法を用いて、化合物半導体層3の反射構造体4と反対側の面3aに電極用導電膜を成膜する。前記電極用導電膜としては、例えば、AuGe/Ni/Auからなる金属板構造を用いることができる。例えば、AuGe(Ge質量比12%)を0.15μmの厚さで成膜した後、Niを0.05μmの厚さで成膜し、さらにAuを1μmの厚さで成膜する。
次に、一般的なフォトリソグラフィー手段を利用して、前記電極用導電膜を例えば、平面視円形状にパターニングして、n型オーミック電極(第1の電極)6として、発光ダイオードのウェハを作製する。
<First electrode forming step>
Next, a conductive film for an electrode is formed on the surface 3a of the compound semiconductor layer 3 opposite to the reflective structure 4 by using a vacuum deposition method. As the electrode conductive film, for example, a metal plate structure made of AuGe / Ni / Au can be used. For example, AuGe (Ge mass ratio 12%) is formed to a thickness of 0.15 μm, Ni is then formed to a thickness of 0.05 μm, and Au is further formed to a thickness of 1 μm.
Next, by using a general photolithography means, the electrode conductive film is patterned into a circular shape in plan view, for example, and a light emitting diode wafer is produced as an n-type ohmic electrode (first electrode) 6. To do.

上記第1の電極形成工程のパターニングで用いたマスクを用いて、コンタクト層12cのうち、例えば、アンモニア水(NHOH)/過酸化水素(H22)/純水(H20)混合液により、n型オーミック電極(第1の電極)6の下以外の部分をエッチングで除去する。これにより、n型オーミック電極(第1の電極)6とコンタクト層12cの平面形状は図1に示すように、実質的に同一の形状となる。 Of the contact layer 12c, for example, ammonia water (NH 4 OH) / hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) / pure water (H 2 0) using the mask used in the patterning in the first electrode formation step. The portion other than the bottom of the n-type ohmic electrode (first electrode) 6 is removed by etching with the mixed solution. As a result, the planar shapes of the n-type ohmic electrode (first electrode) 6 and the contact layer 12c are substantially the same as shown in FIG.

なお、この後、例えば、420°Cで3分間熱処理を行って、n型オーミック電極(第1の電極)6の各金属を合金化することが好ましい。これにより、n型オーミック電極(第1の電極)6を低抵抗化することができる。   After that, it is preferable to alloy each metal of the n-type ohmic electrode (first electrode) 6 by performing heat treatment at 420 ° C. for 3 minutes, for example. Thereby, the resistance of the n-type ohmic electrode (first electrode) 6 can be reduced.

図9(a)〜図9(c)を参照して、化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を除去する工程(おもて面エッチング工程)について説明する。
なお、図9(a)〜図9(c)においては、化合物半導体層を備えたおもて面側から金属基板の一部までしか描いていない。
With reference to FIG. 9A to FIG. 9C, a process of removing a portion of the compound semiconductor layer on the planned cutting line (front surface etching process) will be described.
In FIGS. 9A to 9C, only the part from the front surface provided with the compound semiconductor layer to the metal substrate is shown.

<化合物半導体層除去工程>
まず、図9(a)に示すように、発光ダイオードのウェハの化合物半導体層3上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによって、例えば、幅60μm程度の切断予定ラインパターンを含むレジストパターン31を形成する。
<Compound semiconductor layer removal step>
First, as shown in FIG. 9A, a resist is applied on the compound semiconductor layer 3 of the light emitting diode wafer, and a resist pattern 31 including a line pattern to be cut having a width of about 60 μm is formed by photolithography, for example. .

次いで、露出されている化合物半導体層の切断予定ライン上の部分をエッチングによって除去する(符号3A参照)。
化合物半導体層の除去幅はこの後の金属板の除去幅を決める。従って、化合物半導体層の除去幅は、この後のレーザー切断時に生成されるデブリ量を低減するために、レーザーによる切断幅より広い幅であるのが好ましい。例えば、おもて面からレーザー照射してレーザー切断を行う場合はレーザーによる切断幅より40μm程度広いのが好ましい。また、裏面からレーザー照射してレーザー切断を行う場合はレーザーによる切断幅は20μm程度広いのが好ましい。
Next, the exposed portion of the compound semiconductor layer on the line to be cut is removed by etching (see reference numeral 3A).
The removal width of the compound semiconductor layer determines the removal width of the subsequent metal plate. Accordingly, the removal width of the compound semiconductor layer is preferably wider than the cutting width by the laser in order to reduce the amount of debris generated during the subsequent laser cutting. For example, when laser cutting is performed by laser irradiation from the front surface, the width is preferably about 40 μm wider than the laser cutting width. Further, when laser cutting is performed by laser irradiation from the back surface, the cutting width by the laser is preferably about 20 μm wide.

次いで、図9(b)に示すように、そのウェハを塩化第二鉄液に浸漬して、ITO層14とNi層33の、化合物半導体層の除去した部分の下方に位置する部分をエッチングして除去する(符号14A、33A参照)。   Next, as shown in FIG. 9B, the wafer is immersed in a ferric chloride solution, and the portions of the ITO layer 14 and the Ni layer 33 located below the portion where the compound semiconductor layer is removed are etched. (See reference numerals 14A and 33A).

次いで、図9(c)に示すように、ウェハをフッ酸系液、例えば、水素二フッ化アンモニウム2〜3%、フッ化アンモニウム0.05〜0.1%に水を加えた溶液に浸漬して、Ti層34の、上記除去した部分の下方に位置する部分をエッチングして除去する(符号34A参照)。   Next, as shown in FIG. 9C, the wafer is immersed in a hydrofluoric acid-based liquid, for example, a solution obtained by adding water to hydrogen difluoride 2-3% and ammonium fluoride 0.05-0.1%. Then, the portion of the Ti layer 34 located below the removed portion is removed by etching (see reference numeral 34A).

次いで、ウェハをAu系エッチング液、例えば、シアン系のエッチング液に浸漬して、Au層35、Au層36の、上記除去した部分の下方に位置する部分をエッチングして除去する(符号35A、36A参照)。   Next, the wafer is immersed in an Au-based etching solution, for example, a cyan-based etching solution, and the portions of the Au layer 35 and Au layer 36 located below the removed portion are etched and removed (reference numeral 35A, 36A).

次いで、ウェハを、Niに対するエッチング速度がMoに対するエッチング速度より高くNiを選択的にエッチングできる塩化第二鉄液に浸漬して、Ni層37の、上記除去した部分の下方に位置する部分をCu層21Aが露出するまでエッチングして除去する(符号37A参照)。
なお、この工程においては、エッチング時間を制御することによりCu層21Aが露出したら、エッチングを停止することができるが、塩化第二鉄液はCuに対するエッチング速度がMoに対するエッチング速度より高いので、Cu層21Aまでエッチングしても構わない。
Next, the wafer is immersed in a ferric chloride solution whose etching rate for Ni is higher than that for Mo and can selectively etch Ni, and the portion of the Ni layer 37 located below the removed portion is Cu. Etching is performed until the layer 21A is exposed (see reference numeral 37A).
In this step, if the Cu layer 21A is exposed by controlling the etching time, the etching can be stopped. However, the ferric chloride solution has a higher etching rate for Cu than that for Mo, so Etching may be performed up to the layer 21A.

以上の手順によって、切断予定ライン上の化合物半導体層を除去することができる。   By the above procedure, the compound semiconductor layer on the cutting line can be removed.

<位置決めマーク形成工程>
図10(a)〜図10(c)を参照して、金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する工程について説明する。
なお、図10(a)〜図10(c)においては、化合物半導体層を備えたおもて面の反対側の金属基板の一部しか描いていない。
<Positioning mark formation process>
Referring to FIGS. 10A to 10C, at least a part of at least one film on the surface opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer of the metal protective film is removed by etching. A process of forming the positioning mark will be described.
In FIGS. 10A to 10C, only a part of the metal substrate on the opposite side of the front surface provided with the compound semiconductor layer is illustrated.

位置決めマーク形成の目的は、レーザーダイシングの位置決め(アラインメント)に用いるマークを形成することと、そのために金属保護膜の一部を除去することによってデブリを低減することである。前者を重視する場合には金属保護膜の除去量は少なくても足りるが、後者を重視する場合には金属保護膜の除去量を多めにするのが好ましい。両方の目的を十分に果たすために、金属保護膜の、切断予定ライン(ストリート)全体に相当する部分を除去するのが好ましい。   The purpose of the positioning mark formation is to form a mark used for positioning (alignment) of laser dicing and to reduce debris by removing a part of the metal protective film for that purpose. If the former is important, the removal amount of the metal protective film may be small, but if the latter is important, it is preferable to increase the removal amount of the metal protective film. In order to sufficiently fulfill both purposes, it is preferable to remove a portion of the metal protective film corresponding to the entire line to be cut (street).

なお、レーザーダイシングのダイシングズレを解消する方法として、金属保護膜をエッチングするのと同様のストリートの開口部を有するパターンのレジストをつけた後、金属保護膜をエッチングしないでレジストをつけた状態でダイシングすることが考えられる。この方法では、デブリはレジスト上に付着させて除去することができるが、デブリ除去は不完全であり、また、熱によりレジストが変質したり、焼きついたりすること等の問題が発生することが考えられる。
また、位置決めマーク用にスパッタ等でパターニングされた膜を形成する(ダイシングラインに凸部を形成する)という方法も考えられるが、デブリ対策にならず、また、材料コストがアップしてしまうという問題がある。
As a method of eliminating the dicing deviation of laser dicing, after applying a resist having a pattern having a street opening similar to etching the metal protective film, the resist is applied without etching the metal protective film. Dicing can be considered. In this method, the debris can be removed by adhering to the resist, but the debris removal is incomplete, and problems such as degeneration or burning of the resist due to heat may occur. Conceivable.
Although a method of forming a film patterned by sputtering or the like for the positioning mark (forming a convex part on the dicing line) is also conceivable, it is not a countermeasure against debris, and the material cost increases. There is.

まず、図10(a)に示すように、発光ダイオードのウェハ裏面の金属基板1上に形成された金属保護膜(Au/Ni層)上に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィーによって、位置決めマークの形状に対応する部分(少なくとも一部)を除去したレジストパターン41を形成する。
位置決めマークの形状は、レーザーダイシングの位置決め(アラインメント)に用いるマークとして機能すれば制限はないが、切断予定ライン(ストリート)のクロス(十字)部分のみの形状や、切断予定ライン(ストリート)の数箇所にマークを形成する等でもよい。
切断予定ライン上部分の全体を位置決めマークとし、その部分の金属保護膜を除去すると、レーザーダイシングによって生成されるデブリ量をより低減することができ好ましい。
First, as shown in FIG. 10A, a resist is applied on the metal protective film (Au / Ni layer) formed on the metal substrate 1 on the back surface of the light emitting diode wafer, and the positioning mark is formed by photolithography. A resist pattern 41 from which a portion (at least a portion) corresponding to the shape is removed is formed.
The shape of the positioning mark is not limited as long as it functions as a mark used for laser dicing positioning (alignment), but the shape of only the cross section of the planned cutting line (street) and the number of planned cutting lines (street) A mark may be formed at a location.
It is preferable that the entire portion on the line to be cut is used as a positioning mark and the metal protective film in that portion is removed, so that the amount of debris generated by laser dicing can be further reduced.

次いで、図10(b)に示すように、ウェハをAu系エッチング液、例えば、シアン系のエッチング液に浸漬して、Au層(少なくとも一つの膜)42の、上記除去した部分の下方に位置する部分をエッチングして除去して位置決めマークを形成する(符号42Aで示した部分)。   Next, as shown in FIG. 10B, the wafer is immersed in an Au-based etching solution, for example, a cyan-based etching solution, and is positioned below the removed portion of the Au layer (at least one film) 42. A portion to be etched is removed by etching to form a positioning mark (portion indicated by reference numeral 42A).

以上の手順によって、金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する。   Through the above procedure, at least a part of at least one of the surfaces of the metal protective film opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer is removed by etching to form a positioning mark.

本実施形態では、Au/Ni層の二層積層構造の金属保護膜のうち、一層のAu層のみをエッチングしたが、Au/Ni層の二層ともエッチングしてもよい。また、三層以上の積層の場合において、全層を除去しても、そのうちの一部の層を除去してもよい。   In the present embodiment, only one Au layer of the metal protective film having a two-layer structure of Au / Ni layers is etched, but both Au / Ni layers may be etched. In the case of three or more layers, all the layers may be removed or some of them may be removed.

<レーザーダイシング工程>
次に、前工程で、金属保護膜の一部をエッチング除去して形成した位置決めマークを目印にして、化合物半導体層を備えた面とは反対側の面にレーザーを照射して金属基板を切断する。
<Laser dicing process>
Next, the metal substrate is cut by irradiating the surface opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer with the positioning mark formed by etching away a part of the metal protective film in the previous process as a mark To do.

レーザーによる切断条件としてはLED素子製造プロセスで使用される条件でよい。
例えば、レーザー波長を355nmとし、送り速度を20mm/secとした条件で金属基板を切断することができる。
The laser cutting conditions may be those used in the LED element manufacturing process.
For example, the metal substrate can be cut under conditions where the laser wavelength is 355 nm and the feed rate is 20 mm / sec.

レーザーダイシングのレーザー走査は複数回に分けて行ってもよい。その際、レーザービームの太さを変えてダイシングしてもよい。   Laser scanning of laser dicing may be performed in a plurality of times. At that time, dicing may be performed by changing the thickness of the laser beam.

金属基板のレーザー切断面はその後、Auめっきするのが好ましい。   The laser cut surface of the metal substrate is then preferably Au plated.

<発光ダイオードランプ>
本発明の実施形態である発光ダイオードを備えた発光ダイオードランプについて説明する。
図11は、本発明の実施形態である発光ダイオードランプの一例を示す断面模式図である。図11に示すように、本発明の実施形態である発光ダイオードランプ50は、パッケージ基板55と、パッケージ基板55上に形成された2つの電極端子53、54と、電極端子54上に搭載された発光ダイオード100と、発光ダイオード100を覆うように形成されたシリコンなどからなる透明樹脂(封止樹脂)51と、を有している。
発光ダイオード100は、化合物半導体層3と反射構造部4と金属基板1と第1の電極6と第2の電極8を有しており、金属基板1が電極端子53と接続されるように配置されている。また、第1の電極6と電極端子54とはワイヤボンディングされている。電極端子53、54に印加された電圧が、第1の電極6と第2の電極8を介して化合物半導体層3に印加され、化合物半導体層3に含まれる発光層が発光する。発光された光は、正面方向fに取り出される。
<Light emitting diode lamp>
A light-emitting diode lamp including a light-emitting diode according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of a light-emitting diode lamp according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, a light emitting diode lamp 50 according to an embodiment of the present invention is mounted on a package substrate 55, two electrode terminals 53 and 54 formed on the package substrate 55, and the electrode terminal 54. The light emitting diode 100 and a transparent resin (sealing resin) 51 made of silicon or the like formed so as to cover the light emitting diode 100 are included.
The light emitting diode 100 includes the compound semiconductor layer 3, the reflection structure 4, the metal substrate 1, the first electrode 6, and the second electrode 8, and is disposed so that the metal substrate 1 is connected to the electrode terminal 53. Has been. The first electrode 6 and the electrode terminal 54 are wire bonded. The voltage applied to the electrode terminals 53 and 54 is applied to the compound semiconductor layer 3 through the first electrode 6 and the second electrode 8, and the light emitting layer included in the compound semiconductor layer 3 emits light. The emitted light is extracted in the front direction f.

パッケージ基板55は、その熱抵抗が10℃/W以下とされている。これにより、発光層2に1W以上の電力を加えて発光させたときでも、ヒートシンクとして機能させることができ、発光ダイオード100の放熱性をより高めることができる。
なお、パッケージ基板の形状は、これに限定されず、他の形状のパッケージ基板を用いてもよい。他の形状のパッケージ基板を用いたLEDランプ製品においても、放熱性を十分確保できるので、高出力、高輝度の発光ダイオードランプとすることができる。
The package substrate 55 has a thermal resistance of 10 ° C./W or less. Thereby, even when 1 W or more of electric power is applied to the light emitting layer 2 to emit light, it can function as a heat sink, and the heat dissipation of the light emitting diode 100 can be further enhanced.
The shape of the package substrate is not limited to this, and a package substrate having another shape may be used. Also in LED lamp products using package substrates of other shapes, sufficient heat dissipation can be ensured, so that a light-emitting diode lamp with high output and high brightness can be obtained.

まず、発光層として(Al0.2Ga0.80.5In0.5P/(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pの10対の積層構造からなるもので厚さ4μm、GaP層が2μm、反射構造体がAg層0.7μm、Ni/Tiバリヤ層0.5μm、Au層1μm、金属基板がCu板10μm/Mo板75μm/Cu板10μmの三層構造の両側に金属保護膜としてNi層2μm、Au層1μmを順に形成したものからなるウェハを作製した。 First, the light emitting layer has a laminated structure of 10 pairs of (Al 0.2 Ga 0.8 ) 0.5 In 0.5 P / (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P. The thickness is 4 μm, the GaP layer is 2 μm, the reflective structure is Ag layer 0.7 μm, the Ni / Ti barrier layer 0.5 μm, the Au layer 1 μm, the metal substrate is Cu plate 10 μm / Mo plate 75 μm / Cu plate 10 μm. A wafer made of an Ni layer having a thickness of 2 μm and an Au layer having a thickness of 1 μm as metal protective films on both sides of the layer structure was produced.

このウェハのおもて面について、金属基板のおもて面側の金属保護膜(Ni層及びAu層)までをエッチングによって除去して、幅60μmの溝を形成した。また、裏面については金属基板の裏面側のAu層のみをエッチングによって除去して、幅40μmの溝を形成した。
次いで、ウェハの裏面から、レーザー波長355nm、送り速度20mm/secの条件で金属基板をレーザー切断した。
On the front surface of the wafer, the metal protective film (Ni layer and Au layer) on the front surface side of the metal substrate was removed by etching to form a groove having a width of 60 μm. For the back surface, only the Au layer on the back surface side of the metal substrate was removed by etching to form a groove having a width of 40 μm.
Next, the metal substrate was laser-cut from the back surface of the wafer under the conditions of a laser wavelength of 355 nm and a feed rate of 20 mm / sec.

こうして作製したチップ状の発光ダイオードについてレーザー顕微鏡で観察した。
デブリは、金属基板の裏面側の側面には付着していたが、おもて面側の化合物半導体層の側面及び裏面側の金属保護膜の露出している表面に付着しているデブリは観察されなかった。
The chip-shaped light emitting diode thus fabricated was observed with a laser microscope.
Although debris was attached to the side surface on the back side of the metal substrate, debris attached to the side surface of the compound semiconductor layer on the front side and the exposed surface of the metal protective film on the back side was observed. Was not.

本発明は金属基板を基板に用いた発光ダイオードの製造方法、切断方法及び発光ダイオードを利用する産業において利用可能性がある。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a light emitting diode manufacturing method using a metal substrate as a substrate, a cutting method, and an industry using the light emitting diode.

1 金属基板
1A 金属板
1Aa 上面
1Ab 下面
1Aaa 側面
1B、1Ba、1Bb 金属保護膜
2 発光層
3 化合物半導体層
4 反射構造体
10a、10b クラッド層
13 電流拡散層
14 透明導電膜
15 金属膜
21(21A、21B) 第1の金属板
22 第2の金属板
50 発光ダイオードランプ
100 発光ダイオード(発光ダイオードチップ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal substrate 1A Metal plate 1Aa Upper surface 1Ab Lower surface 1Aaa Side surface 1B, 1Ba, 1Bb Metal protective film 2 Light emitting layer 3 Compound semiconductor layer 4 Reflective structure 10a, 10b Clad layer 13 Current diffusion layer 14 Transparent conductive film 15 Metal film 21 (21A 21B) First metal plate 22 Second metal plate 50 Light emitting diode lamp 100 Light emitting diode (light emitting diode chip)

Claims (12)

ウェハにレーザーを照射してチップ状の発光ダイオードを製造する方法において、
複数の金属板と該複数の金属板の少なくとも上面及び下面を覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜とからなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えたウェハを作製する工程と、
前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、
前記金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する工程と、
位置決めマークに基づいて、前記化合物半導体層を備えた面とは反対側の面にレーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
In a method of manufacturing a chip-like light emitting diode by irradiating a laser on a wafer,
A metal substrate comprising a plurality of metal plates and a metal protective film comprising one or more films covering at least upper and lower surfaces of the plurality of metal plates; and a compound semiconductor layer including a light emitting layer formed on the metal substrate; Producing a wafer comprising:
Removing the portion of the compound semiconductor layer on the line to be cut by etching;
A step of removing at least a part of at least one of the surfaces of the metal protective film opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer by etching to form a positioning mark;
A step of irradiating a laser on a surface opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer based on the positioning mark to cut the metal substrate;
A method for producing a light emitting diode, comprising:
前記複数の金属板は、前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料からなる金属板と前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料からなる金属板とを含むことを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードの製造方法。   The plurality of metal plates include a metal plate made of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the compound semiconductor layer, and a metal plate made of a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the compound semiconductor layer. The method of manufacturing a light emitting diode according to claim 1, comprising: 前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料が、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、チタン、スズまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の発光ダイオードの製造方法。   The material having a thermal expansion coefficient larger than that of the compound semiconductor layer is made of aluminum, copper, silver, gold, nickel, titanium, tin, or an alloy thereof. The manufacturing method of the light emitting diode in any one of. 前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料が、モリブデン、タングステン、クロムまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。   4. The material according to claim 1, wherein the material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the compound semiconductor layer is made of molybdenum, tungsten, chromium, or an alloy thereof. 5. Manufacturing method of light emitting diode. 前記複数の金属板は三枚の金属板からなることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。   The method of manufacturing a light emitting diode according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of metal plates are made of three metal plates. 前記三枚の金属板のうち、一枚の金属板を挟む二枚の金属板は同じ金属材料からなることを特徴とする請求項5に記載の発光ダイオードの製造方法。   6. The method of manufacturing a light emitting diode according to claim 5, wherein, of the three metal plates, two metal plates sandwiching one metal plate are made of the same metal material. 前記一枚の金属板はモリブデンからなり、前記二枚の金属板は銅からなることを特徴とする請求項6に記載の発光ダイオードの製造方法。   7. The method of manufacturing a light emitting diode according to claim 6, wherein the one metal plate is made of molybdenum, and the two metal plates are made of copper. 前記金属保護膜は、アルミニウム、銀、金、ニッケル、チタン、スズまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。   The method for manufacturing a light emitting diode according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal protective film is made of any one of aluminum, silver, gold, nickel, titanium, tin, or an alloy thereof. 前記発光層は、AlGaInP層またはAlGaInAs層を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。   The method for manufacturing a light emitting diode according to claim 1, wherein the light emitting layer includes an AlGaInP layer or an AlGaInAs layer. 前記化合物半導体層と前記金属基板との間に反射構造体を備えることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。   The method for manufacturing a light emitting diode according to claim 1, further comprising a reflective structure between the compound semiconductor layer and the metal substrate. 複数の金属板と該複数の金属板の少なくとも上面及び下面を覆う一又は複数の膜からなる金属保護膜とからなる金属基板と、該金属基板上に形成された化合物半導体層とを備えたウェハにレーザーを照射してチップ状の発光ダイオードに切断する方法において、
前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、
前記金属保護膜のうち化合物半導体層を備えた面とは反対側の面の少なくとも一つの膜の少なくとも一部を、エッチングによって除去して位置決めマークを形成する工程と、
平面視して前記位置決めマークに基づいて、レーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、
を有することを特徴とする切断方法。
A wafer comprising a metal substrate comprising a plurality of metal plates, a metal protective film comprising one or more films covering at least the upper and lower surfaces of the plurality of metal plates, and a compound semiconductor layer formed on the metal substrate. In the method of cutting the chip-like light emitting diode by irradiating the laser to
Removing the portion of the compound semiconductor layer on the line to be cut by etching;
A step of removing at least a part of at least one of the surfaces of the metal protective film opposite to the surface provided with the compound semiconductor layer by etching to form a positioning mark;
A step of cutting the metal substrate by irradiating a laser based on the positioning mark in plan view;
The cutting method characterized by having.
請求項1から10のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法によって製造された発光ダイオード。   The light emitting diode manufactured by the manufacturing method of the light emitting diode as described in any one of Claim 1 to 10.
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JP2019114651A (en) * 2017-12-22 2019-07-11 晶呈科技股▲分▼有限公司 Structure of vertical light-emitting diode die and manufacturing method thereof

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