JP2012256646A - Method for observation of electroluminescence - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光デバイスのエレクトロルミネッセンスの観察方法に関する。 The present invention relates to a method for observing electroluminescence of a semiconductor light emitting device.
半導体発光デバイスでは、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬともいう。）の観察によって、半導体発光デバイスの不具合箇所を発見することができる（例えば、特許文献１、非特許文献１及び非特許文献２参照）。 In a semiconductor light emitting device, a defective portion of the semiconductor light emitting device can be found by observing electroluminescence (hereinafter also referred to as EL) (see, for example, Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2).
特許文献１及び非特許文献１では、半導体発光デバイスをエピダウン形態で搭載部材に載置して、半導体発光デバイスを半田により搭載部材に実装する。また、非特許文献２では、裏面電極に窓を形成したレーザーダイオードをエピダウン形態で実装する。 In Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, a semiconductor light emitting device is mounted on a mounting member in an epi-down form, and the semiconductor light emitting device is mounted on the mounting member by soldering. In Non-Patent Document 2, a laser diode in which a window is formed on the back electrode is mounted in an epi-down form.
特許文献１、非特許文献１及び非特許文献２における実装では、半田が半導体発光デバイスの側面に回り込むときがある。半導体発光デバイスの側面に回り込んだ半田は、半導体発光デバイスのエピタキシャル半導体層が薄いとき、ショートを発生させる可能性がある。ショートにより、半導体発光デバイスは破損する。 In the mounting in Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2, the solder sometimes wraps around the side surface of the semiconductor light emitting device. The solder that has entered the side surface of the semiconductor light emitting device may cause a short circuit when the epitaxial semiconductor layer of the semiconductor light emitting device is thin. The semiconductor light emitting device is damaged by the short circuit.
本発明は、半導体発光デバイスが破損されることなくエレクトロルミネッセンスを観察することが可能なエレクトロルミネッセンスの観察方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electroluminescence observation method capable of observing electroluminescence without damaging a semiconductor light emitting device.
本発明のエレクトロルミネッセンスの観察方法は、基板と、該基板の主面の上に設けられた複数のエピタキシャル半導体層を含む積層と、該積層の上に設けられた第１の電極と、基板の裏面の上に設けられた第２の電極とを含む半導体発光デバイスを準備する工程と、第２の電極の一部及び基板の一部を研磨して、半導体発光デバイスに研磨面を形成する工程と、接触面を有する支持体を準備する工程と、研磨面を形成した後に、第１の電極が接触面に接するように、半導体発光デバイスを支持体の上に載置する工程と、プローブを第２の電極に押し付け、プローブと支持体とにより半導体発光デバイスを挟んで半導体発光デバイスを保持する工程と、第１の電極と第２の電極との間の印加電流に応答するエレクトロルミネッセンスを半導体発光デバイスに発生させて、研磨面を介して該エレクトロルミネッセンスを観察する工程とを備える。 The electroluminescence observation method of the present invention includes a substrate, a stack including a plurality of epitaxial semiconductor layers provided on the main surface of the substrate, a first electrode provided on the stack, a substrate A step of preparing a semiconductor light emitting device including a second electrode provided on the back surface, and a step of polishing a part of the second electrode and a part of the substrate to form a polished surface on the semiconductor light emitting device. And a step of preparing a support having a contact surface; a step of placing the semiconductor light emitting device on the support so that the first electrode is in contact with the contact surface after forming the polished surface; and a probe. A step of holding the semiconductor light emitting device by pressing the second electrode and sandwiching the semiconductor light emitting device between the probe and the support, and electroluminescence in response to an applied current between the first electrode and the second electrode. It is generated in the optical device, and a step of observing the electroluminescent through the polishing surface.
この方法では、半導体発光デバイスにおける第２の電極の一部及び基板の一部を研磨して、研磨面を形成する。プローブを第２の電極に押し付け、プローブと支持体とにより半導体発光デバイスを挟む。この半導体発光デバイスが半田を用いることなく保持されるので、ショートにより半導体発光デバイスが破損されることを防止できる。第１の電極と第２の電極との間に電流を印加して、半導体発光デバイスにＥＬを発生させる。半導体発光デバイスにおける第２の電極の一部は研磨により除去されているので、研磨面を介してＥＬを観察することができる。従って、半導体発光デバイスが破損されることなくＥＬを観察することができる。 In this method, a part of the second electrode and part of the substrate in the semiconductor light emitting device are polished to form a polished surface. The probe is pressed against the second electrode, and the semiconductor light emitting device is sandwiched between the probe and the support. Since this semiconductor light emitting device is held without using solder, it is possible to prevent the semiconductor light emitting device from being damaged by a short circuit. An electric current is applied between the first electrode and the second electrode to generate EL in the semiconductor light emitting device. Since part of the second electrode in the semiconductor light emitting device is removed by polishing, EL can be observed through the polished surface. Therefore, the EL can be observed without damaging the semiconductor light emitting device.
本発明のエレクトロルミネッセンスの観察方法における接触面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で２〜８μｍであることが好ましい。このような接触面によれば、第１の電極と接触面との間の電気的な接続を向上できる。 In the electroluminescence observation method of the present invention, the surface roughness of the contact surface is preferably 2 to 8 μm in terms of arithmetic average roughness (Ra). According to such a contact surface, electrical connection between the first electrode and the contact surface can be improved.
本発明のエレクトロルミネッセンスの観察方法における支持体は、導電性を有する材料からなることが好ましい。第１の電極は支持体の接触面と接しているので、支持体を介して第１の電極に電源を接続することができる。 The support in the electroluminescence observation method of the present invention is preferably made of a conductive material. Since the first electrode is in contact with the contact surface of the support, a power source can be connected to the first electrode through the support.
本発明のエレクトロルミネッセンスの観察方法における支持体は、基体と、該基体の主面の上に設けられた導電膜とを有し、基体は導電膜と別の材料からなっていてもよい。例えばゲルのような導電性を有しない材料であっても基体に用いることができるので、支持体を好適に変形させることができる。 The support in the electroluminescence observation method of the present invention has a base and a conductive film provided on the main surface of the base, and the base may be made of a material different from that of the conductive film. For example, even a non-conductive material such as a gel can be used for the substrate, so that the support can be suitably deformed.
本発明によれば、半導体発光デバイスが破損されることなくエレクトロルミネッセンスを観察することが可能なエレクトロルミネッセンスの観察方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the observation method of the electroluminescence which can observe electroluminescence without damaging a semiconductor light-emitting device is provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明によるエレクトロルミネッセンスの観察方法の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付す。 Hereinafter, embodiments of an electroluminescence observation method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are given to the same elements.
図１〜図６を参照しながら、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンスの観察方法を説明する。本実施形態では、半導体発光デバイスの一例としてレーザダイオード（ＬＤ）を説明するが、本実施形態の半導体発光デバイスはこれに限られない。 An electroluminescence observation method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a laser diode (LD) will be described as an example of a semiconductor light emitting device, but the semiconductor light emitting device of the present embodiment is not limited to this.
図１は、エレクトロルミネッセンスの観察方法における主要なステップを示す図面である。工程Ｓ１０１では半導体発光デバイスを準備する。半導体発光デバイスは、例えば図２に示される構造を有する。半導体発光デバイス１は、基板１０、半導体積層２０、第１の電極３１、及び第２の電極３２を含んでいる。基板１０は、例えばシリコンをドープしたｎ型ＩｎＰ基板等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。半導体積層２０には、トレンチ溝２１ａ、２１ｂが設けられている。トレンチ溝２１ａ、２１ｂの間には半導体メサ２５が設けられている。 FIG. 1 is a drawing showing major steps in an electroluminescence observation method. In step S101, a semiconductor light emitting device is prepared. The semiconductor light emitting device has a structure shown in FIG. 2, for example. The semiconductor light emitting device 1 includes a substrate 10, a semiconductor stack 20, a first electrode 31, and a second electrode 32. The substrate 10 is made of a III-V group compound semiconductor such as an n-type InP substrate doped with silicon. The semiconductor laminate 20 is provided with trench grooves 21a and 21b. A semiconductor mesa 25 is provided between the trench grooves 21a and 21b.
半導体積層２０は、複数のエピタキシャル半導体層を含んでいる。エピタキシャル半導体層には、下部クラッド層２２、活性層２３、及び上部クラッド層２４があり、基板１０の上にこの順に形成されて半導体メサ２５をなす。下部クラッド層２２は、例えばｎ型ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。活性層２３は、多重量子井戸構造を含み、例えばＡｌＧａＩｎＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。上部クラッド層２４は、例えばｐ型ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。 The semiconductor stack 20 includes a plurality of epitaxial semiconductor layers. The epitaxial semiconductor layer includes a lower cladding layer 22, an active layer 23, and an upper cladding layer 24, which are formed on the substrate 10 in this order to form a semiconductor mesa 25. The lower cladding layer 22 is made of a III-V group compound semiconductor such as n-type InP, for example. The active layer 23 has a multiple quantum well structure and is made of a III-V group compound semiconductor such as AlGaInAs. The upper cladding layer 24 is made of a III-V group compound semiconductor such as p-type InP.
埋込層２６は、基板１０の上に設けられている。下部クラッド層２２、活性層２３、及び上部クラッド層２４の側面は、埋込層２６により埋め込まれている。埋込層２６は、例えばＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。 The buried layer 26 is provided on the substrate 10. Side surfaces of the lower clad layer 22, the active layer 23, and the upper clad layer 24 are buried with a buried layer 26. The buried layer 26 is made of a III-V group compound semiconductor such as InP, for example.
コンタクト層２７は、上部クラッド層２４及び埋込層２６の上に設けられている。コンタクト層２７は、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。保護層２８は、半導体積層２０の上に設けられている。保護層２８は、開口部２８ａを有している。保護層２８は、例えば酸化シリコン等の酸化物からなる。 The contact layer 27 is provided on the upper cladding layer 24 and the buried layer 26. The contact layer 27 is made of a III-V group compound semiconductor such as p-type InGaAs. The protective layer 28 is provided on the semiconductor stack 20. The protective layer 28 has an opening 28a. The protective layer 28 is made of an oxide such as silicon oxide.
第１の電極３１は保護層２８の上に設けられている。第１の電極は３１は保護層２８の開口部２８ａを介してコンタクト層２７と接触している。基板１０の裏面の上に第２の電極３２が設けられている。 The first electrode 31 is provided on the protective layer 28. The first electrode 31 is in contact with the contact layer 27 through the opening 28 a of the protective layer 28. A second electrode 32 is provided on the back surface of the substrate 10.
図３の（ａ）部を参照すると、工程Ｓ１０２では、第２の電極３２の一部と基板１０の一部とを研磨して基板１０に研磨面１１を形成する。半導体発光デバイス１の研磨を容易にするために、半導体発光デバイス１は搭載部材にワックス等を用いて固定される。研磨治具等を用いて基板１０の一部と共に第２の電極３２の一部を削る。基板１０の裏面１０ａにおける一の稜部１０ｂから研磨が開始され、裏面１０ａと側面１０ｄとを連結する斜線１１ａを含む面を形成するように削る。その結果、裏面１０ａに対して所望の角度を有する研磨面１１が半導体発光デバイス１に形成される。図３の（ａ）部では、研磨面１１が実線で描かれており、研磨して削り取られた第２の電極３２及び基板１０が破線で描かれている。 Referring to part (a) of FIG. 3, in step S <b> 102, a part of the second electrode 32 and a part of the substrate 10 are polished to form the polishing surface 11 on the substrate 10. In order to facilitate polishing of the semiconductor light emitting device 1, the semiconductor light emitting device 1 is fixed to the mounting member using wax or the like. A part of the second electrode 32 is cut together with a part of the substrate 10 using a polishing jig or the like. Polishing is started from one ridge portion 10b on the back surface 10a of the substrate 10, and the surface is cut so as to form a surface including the oblique line 11a connecting the back surface 10a and the side surface 10d. As a result, a polished surface 11 having a desired angle with respect to the back surface 10 a is formed on the semiconductor light emitting device 1. In part (a) of FIG. 3, the polishing surface 11 is drawn with a solid line, and the second electrode 32 and the substrate 10 polished and scraped are drawn with a broken line.
研磨された半導体発光デバイス１ａの基板１０は研磨面１１を有する。第２の電極３２は、基板１０の一の稜部１０ｂの側から所定の領域が削り取られている。基板１０の裏面１０ａの上には削り取られなかった第２の電極３２ａがある。活性層２３は、基板１０の研磨面１１と第１の電極３１との間にある。研磨面１１は、活性層２３から出射されるＥＬが観察可能な大きさや形状をなすことができる。 The substrate 10 of the polished semiconductor light emitting device 1a has a polished surface 11. A predetermined region of the second electrode 32 is cut away from the one ridge portion 10 b side of the substrate 10. On the back surface 10a of the substrate 10, there is a second electrode 32a that has not been scraped off. The active layer 23 is between the polishing surface 11 of the substrate 10 and the first electrode 31. The polished surface 11 can have such a size and shape that the EL emitted from the active layer 23 can be observed.
工程Ｓ１０３では支持体４０を準備する。保持部材４２は、マウント４１と支持体４０とを備える。保持部材４２は、プローブと支持体４０とで半導体発光デバイス１ａを挟んで保持すると共に、半導体発光デバイス１ａの第１の電極３１と電源とを電気的に接続する。マウント４１は支持体４０及び半導体発光デバイス１ａを支持する。マウント４１は、支持体４０よりも大きい硬度を有し、且つ支持体４０の厚さよりも充分に厚いので、プローブ等を半導体発光デバイス１ａに押し付けた場合でも変形しない。マウント４１には、例えば石英ガラス、ステンレス鋼板（ＳＵＳ板）、及び樹脂板を用いることができる。支持体４０は、マウント４１の主面４１ａの上に設けられている。支持体４０は、半導体発光デバイス１ａを支持して、半導体発光デバイス１ａに電流を印加するための電源と第１の電極３１とを電気的に接続する。 In step S103, the support 40 is prepared. The holding member 42 includes a mount 41 and a support body 40. The holding member 42 holds the semiconductor light emitting device 1a between the probe and the support 40, and electrically connects the first electrode 31 of the semiconductor light emitting device 1a and the power source. The mount 41 supports the support 40 and the semiconductor light emitting device 1a. The mount 41 has a hardness greater than that of the support body 40 and is sufficiently thicker than the thickness of the support body 40. Therefore, the mount 41 does not deform even when a probe or the like is pressed against the semiconductor light emitting device 1a. For the mount 41, for example, quartz glass, stainless steel plate (SUS plate), and resin plate can be used. The support 40 is provided on the main surface 41 a of the mount 41. The support 40 supports the semiconductor light emitting device 1 a and electrically connects the power source for applying a current to the semiconductor light emitting device 1 a and the first electrode 31.
支持体４０は薄膜状の構成を有し、マウント４１の主面４１ａの上に例えば金（Ｋ２４、純度９９．９９質量％以上）をスパッタリングすることにより形成される。支持体４０の厚さは、１００ｎｍ程度であるときには充分な変形量が得られないので、例えば１μｍ以上５０μｍ以下の厚さが好ましい。支持体４０は、半導体発光デバイス１ａの第１の電極３１と接する接触面４０ａを有する。接触面４０ａの面積は、半導体発光デバイス１ａの裏面１０ａの面積よりも大きい。 The support 40 has a thin film configuration, and is formed by sputtering gold (K24, purity 99.99% by mass or more) on the main surface 41a of the mount 41, for example. When the thickness of the support 40 is about 100 nm, a sufficient amount of deformation cannot be obtained. Therefore, for example, a thickness of 1 μm or more and 50 μm or less is preferable. The support 40 has a contact surface 40a in contact with the first electrode 31 of the semiconductor light emitting device 1a. The area of the contact surface 40a is larger than the area of the back surface 10a of the semiconductor light emitting device 1a.
支持体４０の材料は、プローブ４３を第２の電極３２に押し付けたときに支持体４０が変形可能な程度の硬度を有する。半導体発光デバイス１ａとマウント４１との間に挟まれた支持体４０は、支持体４０の厚さが薄くなるように変形する。支持体４０の材料は、発明者らの知見によれば、ビッカース硬度において２５〜１５０ＨＶの範囲の硬度を有するものが好ましい。例えば、金（Ｋ２４、純度９９．９９質量％以上、２５〜７０ＨＶ）、プラチナ（ＰＴ１０００、純度９９．９９質量％以上、５０〜１１０ＨＶ）、プラチナ（ＰＴ９００、純度９０質量％、６０〜１３０ＨＶ）は、支持体４０の材料として好適に用いることができる。また、金（Ｋ１８、純度７５質量％、１５０〜２５０ＨＶ）、プラチナ（ｐｔ８５０、純度８５質量％、７０〜２００ＨＶ）を支持体４０の材料として用いてもよい。 The material of the support 40 has such a hardness that the support 40 can be deformed when the probe 43 is pressed against the second electrode 32. The support body 40 sandwiched between the semiconductor light emitting device 1a and the mount 41 is deformed so that the thickness of the support body 40 is reduced. According to the knowledge of the inventors, the material of the support 40 preferably has a Vickers hardness in the range of 25 to 150 HV. For example, gold (K24, purity 99.99% by mass or more, 25-70HV), platinum (PT1000, purity 99.99% by mass or more, 50-110HV), platinum (PT900, purity 90% by mass, 60-130HV) It can be suitably used as a material for the support 40. Further, gold (K18, purity 75 mass%, 150 to 250 HV), platinum (pt 850, purity 85 mass%, 70 to 200 HV) may be used as the material of the support 40.
支持体４０は、例えば金、インジウム又はプラチナ等の導電性を有する金属材料からなり、半導体発光デバイス１ａに電流を印加するための電源と第１の電極３１とを電気的に接続する。支持体４０が金（Ｋ２４、純度９９．９９質量％以上、２５〜７０ＨＶ）からなり、接触面４０ａの表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ、最大高さ（Ｒｙ）で８μｍ、或いは十点平均粗さ（Ｒｚ）で６μｍであるとき、第１の電極３１と接触面４０ａとの間において好適に電気的な接続を確保できる。従って、接触面４０ａの表面粗さは、上述した数値の二分の一以上から２倍未満が好ましい範囲である。すなわち、第１の電極３１と接触面４０ａとの間において好適に電気的な接続を確保するためには、接触面４０ａにおける表面粗さが、例えば算術平均粗さ（Ｒａ）で２〜８μｍ、最大高さ（Ｒｙ）で４〜１６μｍ或いは十点平均粗さ（Ｒｚ）で３〜１２μｍであることが好ましい。半導体発光デバイス１ａの第１電極２８が形成された面の構造は、例えば３μｍ程度の凹凸を有する場合がある。これ故、例えば、接触表面４０ａの表面粗さを最大高さ（Ｒｙ）で４μｍ以上とすることにより半導体発光デバイス１ａの第１の電極３１を支持体４０に安定して接触させることができる。また、例えば、接触表面４０ａの表面粗さを最大高さ（Ｒｙ）で１６μｍ以下とすることにより、半導体発光デバイス１ａを支持体４０の上に載置したときに、半導体デバイス１ａが傾くことを抑制することができる。このような表面粗さを有する接触面４０ａは、例えば上述した表面粗さを有するサンドペーパーなどを接触表面４０ａに押し付けて、上述した表面粗さを有するサンドペーパーの表面形状を接触表面４０ａに転写することにより形成する。接触面４０ａの表面粗さは、例えば表面粗さ測定器により測定する。 The support 40 is made of a conductive metal material such as gold, indium, or platinum, for example, and electrically connects the power source for applying a current to the semiconductor light emitting device 1 a and the first electrode 31. The support 40 is made of gold (K24, purity 99.99 mass% or more, 25 to 70 HV), and the surface roughness of the contact surface 40a is 4 μm in arithmetic average roughness (Ra), 8 μm in maximum height (Ry), Alternatively, when the ten-point average roughness (Rz) is 6 μm, electrical connection can be suitably ensured between the first electrode 31 and the contact surface 40a. Therefore, the surface roughness of the contact surface 40a is preferably in the range of 1/2 or more to less than 2 times the numerical value described above. That is, in order to ensure an appropriate electrical connection between the first electrode 31 and the contact surface 40a, the surface roughness of the contact surface 40a is, for example, 2 to 8 μm in terms of arithmetic average roughness (Ra), The maximum height (Ry) is preferably 4 to 16 μm, or the ten-point average roughness (Rz) is preferably 3 to 12 μm. The structure of the surface on which the first electrode 28 of the semiconductor light emitting device 1a is formed may have unevenness of about 3 μm, for example. Therefore, for example, by setting the surface roughness of the contact surface 40a to 4 μm or more at the maximum height (Ry), the first electrode 31 of the semiconductor light emitting device 1a can be stably brought into contact with the support 40. Further, for example, by setting the surface roughness of the contact surface 40a to 16 μm or less at the maximum height (Ry), the semiconductor device 1a is inclined when the semiconductor light emitting device 1a is placed on the support 40. Can be suppressed. For the contact surface 40a having such a surface roughness, for example, the sandpaper having the surface roughness described above is pressed against the contact surface 40a, and the surface shape of the sandpaper having the surface roughness described above is transferred to the contact surface 40a. To form. The surface roughness of the contact surface 40a is measured by, for example, a surface roughness measuring instrument.
図３の（ｂ）部を参照すると、工程Ｓ１０４では、研磨面１１を有する半導体発光デバイス１ａを支持体４０の上に載置する。半導体発光デバイス１ａの第１の電極３１が、支持体４０の接触面４０ａと接するように載置する。 Referring to part (b) of FIG. 3, in step S <b> 104, the semiconductor light emitting device 1 a having the polishing surface 11 is placed on the support 40. The first electrode 31 of the semiconductor light emitting device 1 a is placed so as to be in contact with the contact surface 40 a of the support 40.
図４の（ａ）部を参照すると、工程Ｓ１０５では、プローブ４３を用いて半導体発光デバイス１ａを保持する。支持体４０とプローブ４３とで半導体発光デバイス１ａを挟む。より具体的には、プローブ４３を第２の電極３２ａに押し付ける。支持体４０は、マウント４１よりも柔らかい材料からなる場合には、半導体発光デバイス１ａとマウント４１との間にある支持体４０は支持体４０の厚さが薄くなるように変形する。この変形は塑性変形である。 Referring to part (a) of FIG. 4, in step S <b> 105, the semiconductor light emitting device 1 a is held using the probe 43. The semiconductor light emitting device 1 a is sandwiched between the support 40 and the probe 43. More specifically, the probe 43 is pressed against the second electrode 32a. When the support 40 is made of a softer material than the mount 41, the support 40 between the semiconductor light emitting device 1a and the mount 41 is deformed so that the thickness of the support 40 is reduced. This deformation is plastic deformation.
図４の（ｂ）部を参照すると、工程Ｓ１０６では、半導体発光デバイス１ａから出射されるエレクトロルミネッセンスを観察する。プローブ４３と支持体４０との間に電源４４を接続する。半導体発光デバイス１ａは、支持体４０の接触面４０ａの上に保持されている。電源４４は、導電性を有する支持体４０を介して、第１の電極３１に接続される。半導体発光デバイス１ａに電流を印加すると、印加電流に応答してエレクトロルミネッセンスが発生する。研磨面１１を介して該エレクトロルミネッセンスを画像取得装置４５により観察する。画像取得装置４５として、例えばＣＣＤカメラ、ＩｎＧａＡｓカメラ又は顕微鏡等を用いることができる。画像取得装置４５を用いてエレクトロルミネッセンスを観察することにより、エレクトロルミネッセンスの二次元画像を得る。以上の工程により、半導体発光デバイス１ａのエレクトロルミネッセンスの二次元像が得られる。 Referring to part (b) of FIG. 4, in step S106, electroluminescence emitted from the semiconductor light emitting device 1a is observed. A power supply 44 is connected between the probe 43 and the support 40. The semiconductor light emitting device 1 a is held on the contact surface 40 a of the support 40. The power supply 44 is connected to the first electrode 31 through the support 40 having conductivity. When a current is applied to the semiconductor light emitting device 1a, electroluminescence is generated in response to the applied current. The electroluminescence is observed by the image acquisition device 45 through the polished surface 11. As the image acquisition device 45, for example, a CCD camera, an InGaAs camera, a microscope, or the like can be used. By observing electroluminescence using the image acquisition device 45, a two-dimensional image of electroluminescence is obtained. Through the above steps, a two-dimensional image of electroluminescence of the semiconductor light emitting device 1a is obtained.
ここで、エレクトロルミネッセンスの像の例について、図５を参照して説明する。図５の（ａ）部を参照すると、半導体発光デバイスの発光領域を示す領域Ｋ１の全体でエレクトロルミネッセンスが観察されるので、この半導体発光デバイスには不具合箇所がないことがわかる。図５の（ｂ）部の例では、図５の（ａ）部に示す半導体発光デバイスとは別の半導体発光デバイスの発光領域を示している。半導体発光デバイスの発光領域を示す領域Ｋ２の一部の領域ＭにおいてＥＬが発光していない場所があるので、領域Ｍにおいて不具合が生じていることがわかる。 Here, an example of an electroluminescence image will be described with reference to FIG. Referring to part (a) of FIG. 5, since electroluminescence is observed in the entire region K1 indicating the light emitting region of the semiconductor light emitting device, it can be seen that this semiconductor light emitting device has no defective portion. In the example of part (b) of FIG. 5, a light emitting region of a semiconductor light emitting device different from the semiconductor light emitting device shown in part (a) of FIG. 5 is shown. Since there is a place where EL does not emit light in a part of the region K2 indicating the light emitting region of the semiconductor light emitting device, it can be seen that a defect occurs in the region M.
図６を参照すると、工程Ｓ１０７では、半導体発光デバイス１ａを支持体４０から取り外す。第２の電極３２ａに押し付けていたプローブ４３を第２の電極３２ａから離す。半導体発光デバイス１ａを支持体４０から取り外す。 Referring to FIG. 6, in step S <b> 107, the semiconductor light emitting device 1 a is removed from the support body 40. The probe 43 pressed against the second electrode 32a is separated from the second electrode 32a. The semiconductor light emitting device 1a is removed from the support 40.
支持体４０から取り外した半導体発光デバイス１ａは、第１の電極３１が支持体４０に半田等を用いて実装されていないので第１の電極３１には半田等の付着物がない。これ故、例えば支持体４０から取り外した半導体発光デバイス１ａの第１の電極３１側から断面を形成して、その断面を観察する場合であっても、第１の電極３１に付着した付着物を取り除く作業は不要である。従って、迅速かつ容易に断面観察などの故障解析を実施できる。 In the semiconductor light emitting device 1a removed from the support 40, the first electrode 31 is not mounted on the support 40 using solder or the like, and therefore the first electrode 31 is free from deposits such as solder. Therefore, for example, even when the cross section is formed from the first electrode 31 side of the semiconductor light emitting device 1a removed from the support 40 and the cross section is observed, the adhering matter attached to the first electrode 31 is removed. The work to remove is unnecessary. Therefore, failure analysis such as cross-sectional observation can be performed quickly and easily.
本実施形態のエレクトロルミネッセンスの観察方法では、半導体発光デバイス１ａが有する第２の電極３２ａにプローブ４３を押し付ける。これにより、支持体４０とプローブ４３とにより半導体発光デバイス１ａを挟むことができる。この半導体発光デバイス１ａが半田を用いることなく保持されるので、半田によるショートで半導体発光デバイス１ａが破損されることを防止できる。更に、半田により半導体発光デバイス１ａを基板に固定する工程を省略することができるので、ＥＬの像を得るための工程数を短縮することが可能となり、実装工程中に破損される可能性を低減できる。第１の電極３１と第２の電極３２ａとの間に電流を印加して、半導体発光デバイス１ａにＥＬを発生させる。半導体発光デバイス１ａにおける第２の電極３２ａの一部は研磨により除去されているので、基板１０に形成された研磨面１１を介してＥＬを観察することにより、該ＥＬの二次元像を得ることができる。従って、半導体発光デバイス１ａが破損されることなくＥＬの像を得ることができる。半導体発光デバイス１ａは半田等を用いることなく保持されているので、該ＥＬの二次元像を得た後プローブ４３を第２の電極３２ａから離間させると、半導体発光デバイス１ａを支持体４０から容易に取り外すことができる。従って、エレクトロルミネッセンスを観察した後に、迅速かつ容易に断面観察などの故障解析を実施できる。また、基板１０を裏面１０ａ側から研磨して研磨面１１を形成するので、本実施形態のエレクトロルミネッセンスの観察方法は、スループットに優れ、鮮明なＥＬの像を得ることができる。 In the electroluminescence observation method of the present embodiment, the probe 43 is pressed against the second electrode 32a of the semiconductor light emitting device 1a. Thereby, the semiconductor light emitting device 1 a can be sandwiched between the support 40 and the probe 43. Since the semiconductor light emitting device 1a is held without using solder, it is possible to prevent the semiconductor light emitting device 1a from being damaged by a short circuit due to solder. Furthermore, since the process of fixing the semiconductor light emitting device 1a to the substrate with solder can be omitted, the number of processes for obtaining an EL image can be shortened, and the possibility of damage during the mounting process is reduced. it can. An electric current is applied between the first electrode 31 and the second electrode 32a to generate an EL in the semiconductor light emitting device 1a. Since a part of the second electrode 32a in the semiconductor light emitting device 1a is removed by polishing, a two-dimensional image of the EL is obtained by observing the EL through the polishing surface 11 formed on the substrate 10. Can do. Therefore, an EL image can be obtained without damaging the semiconductor light emitting device 1a. Since the semiconductor light emitting device 1a is held without using solder or the like, if the probe 43 is separated from the second electrode 32a after obtaining a two-dimensional image of the EL, the semiconductor light emitting device 1a can be easily separated from the support 40. Can be removed. Therefore, after observing electroluminescence, failure analysis such as cross-sectional observation can be performed quickly and easily. Moreover, since the polishing surface 11 is formed by polishing the substrate 10 from the back surface 10a side, the electroluminescence observation method of the present embodiment is excellent in throughput and can obtain a clear EL image.
また、本実施形態のエレクトロルミネッセンスの観察方法では、プローブ４３を第２の電極３２ａに押し付ける。押し付けた結果、支持体４０が変形し第１の電極３１と接触面４０ａとの局所的な密着度が増加する。更に第１の電極３１と接触面４０ａとが接触している領域における単位面積当たりに作用する力が増大するので第１の電極３１と接触面４０ａとの間の電気的な接続を確保できる。本実施形態における接触面４０ａの表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で２〜８μｍであるので、第１の電極３１と接触面４０ａとの間の電気的な接続を好適に確保できる。また、支持体４０は導電性を有する材料からなるので、支持体４０を介して第１の電極３１に電源４４を接続することができる。 Further, in the electroluminescence observation method of the present embodiment, the probe 43 is pressed against the second electrode 32a. As a result of the pressing, the support 40 is deformed, and the local adhesion between the first electrode 31 and the contact surface 40a is increased. Further, since the force acting per unit area in the region where the first electrode 31 and the contact surface 40a are in contact with each other increases, the electrical connection between the first electrode 31 and the contact surface 40a can be ensured. Since the surface roughness of the contact surface 40a in this embodiment is 2-8 micrometers in arithmetic mean roughness (Ra), the electrical connection between the 1st electrode 31 and the contact surface 40a can be ensured suitably. . In addition, since the support 40 is made of a conductive material, the power supply 44 can be connected to the first electrode 31 through the support 40.
以上、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンスの観察方法について説明したが、本発明はこれに限定されない。上記実施形態では、支持体４０が例えば金やインジウム等から構成される例を示したが、支持体４０の構成はこれに限定されない。例えば、支持体４０は基体と該基体の上に形成された導電膜とを備えたものであってもよい。導電膜は第１の電極３１と電源４４とを電気的に接続する。導電膜は本実施形態で例示した、例えば金（Ｋ２４、純度９９．９９質量％以上）等の導電性の金属材料からなる。導電膜は基体の上にスパッタリングにより形成される。導電膜の厚さは例えば２μｍである。導電膜の厚さには好ましい範囲があり、例えば１０ｍｍ程度の厚さでは本発明の効果を得ることができない。また、基体は導電膜よりも変形しやすい材料からなる場合には、プローブ４３を第２の電極３２ａに押し付けたときに基体は変形する。基体は導電膜と別の材料からなる。基体は、例えばシリコーンゲルのゲル状材料からなる。 The electroluminescence observation method according to the present embodiment has been described above, but the present invention is not limited to this. In the said embodiment, although the example which the support body 40 comprised from gold | metal | money, an indium, etc. was shown, the structure of the support body 40 is not limited to this. For example, the support 40 may include a base and a conductive film formed on the base. The conductive film electrically connects the first electrode 31 and the power supply 44. The conductive film is made of a conductive metal material such as gold (K24, purity 99.99% by mass or more) exemplified in the present embodiment. The conductive film is formed on the substrate by sputtering. The thickness of the conductive film is, for example, 2 μm. There is a preferable range for the thickness of the conductive film. For example, when the thickness is about 10 mm, the effect of the present invention cannot be obtained. When the base is made of a material that is more easily deformed than the conductive film, the base is deformed when the probe 43 is pressed against the second electrode 32a. The substrate is made of a material different from that of the conductive film. The substrate is made of a gel-like material such as silicone gel.
以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体発光デバイスが破損されることなくエレクトロルミネッセンスを観察することが可能なエレクトロルミネッセンスの観察方法が提供される。 As described above, according to the present embodiment, an electroluminescence observation method capable of observing electroluminescence without damaging the semiconductor light emitting device is provided.
１、１ａ…半導体発光デバイス、１０…基板、１１…研磨面、２０…積層部、２１ａ、２１ｂ…トレンチ溝、２２…下部クラッド層、２３…活性層、２４…上部クラッド層、２５…半導体メサ、２６…埋込層、２７…コンタクト層、２８…保護層、２８ａ…開口部、３１…第１の電極、３２、３２ａ…第２の電極、４０…支持体、４０ａ…接触面、４１…マウント、４１ａ…主面、４２…保持部材、４３…プローブ、４４…電源、４５…画像取得装置、Ｋ１、Ｋ２、Ｍ…領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Semiconductor light-emitting device, 10 ... Board | substrate, 11 ... Polishing surface, 20 ... Laminate part, 21a, 21b ... Trench groove, 22 ... Lower clad layer, 23 ... Active layer, 24 ... Upper clad layer, 25 ... Semiconductor mesa 26 ... buried layer, 27 ... contact layer, 28 ... protective layer, 28a ... opening, 31 ... first electrode, 32, 32a ... second electrode, 40 ... support, 40a ... contact surface, 41 ... Mount, 41a ... main surface, 42 ... holding member, 43 ... probe, 44 ... power supply, 45 ... image acquisition device, K1, K2, M ... area.
Claims (4)
前記第２の電極の一部及び前記基板の一部を研磨して、前記半導体発光デバイスに研磨面を形成する工程と、
接触面を有する支持体を準備する工程と、
前記研磨面を形成した後に、前記第１の電極が前記接触面に接するように、前記半導体発光デバイスを前記支持体の上に載置する工程と、
プローブを前記第２の電極に押し付け、前記プローブと支持体とにより前記半導体発光デバイスを挟んで前記半導体発光デバイスを保持する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の印加電流に応答するエレクトロルミネッセンスを前記半導体発光デバイスに発生させて、前記研磨面を介して該エレクトロルミネッセンスを観察する工程とを備える、エレクトロルミネッセンスの観察方法。 A substrate, a stack including a plurality of epitaxial semiconductor layers provided on the main surface of the substrate, a first electrode provided on the stack, and a second provided on the back surface of the substrate A step of preparing a semiconductor light emitting device including a plurality of electrodes;
Polishing a part of the second electrode and a part of the substrate to form a polished surface on the semiconductor light emitting device;
Preparing a support having a contact surface;
Placing the semiconductor light emitting device on the support so that the first electrode is in contact with the contact surface after forming the polished surface;
Pressing the probe against the second electrode and holding the semiconductor light emitting device with the semiconductor light emitting device sandwiched between the probe and a support;
Generating electroluminescence in response to an applied current between the first electrode and the second electrode in the semiconductor light emitting device and observing the electroluminescence through the polished surface. Luminescence observation method.
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| JP2014216598A (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-17 | ローム株式会社 | Semiconductor light-emitting element |
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