JP2013201193A - Method for manufacturing semiconductor light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体発光装置の製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
基板上に発光層を含む半導体層、電極などを形成した後、基板上で(ウェーハレベルで)半導体層を複数に分離する半導体発光装置の製造方法が知られている。 2. Description of the Related Art A method for manufacturing a semiconductor light emitting device is known in which a semiconductor layer including a light emitting layer, an electrode, and the like are formed on a substrate, and then the semiconductor layer is separated into a plurality of pieces (on a wafer level) on the substrate.
本発明の実施形態は、素子分離を簡略化できる半導体発光装置の製造方法を提供する。 Embodiments of the present invention provide a method of manufacturing a semiconductor light emitting device that can simplify element isolation.
実施形態によれば、半導体発光装置の製造方法は、基板の表面を加工し、前記基板の表面上に凸部を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記凸部の上面をキャップ膜で覆った状態で、前記基板における前記凸部に隣接する凹部に、発光層を含む半導体層を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記半導体層の表面側の一部の領域を選択的に除去し、前記半導体層の表面側に前記発光層を含まない非発光領域を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記半導体層における前記非発光領域の表面上に、n側電極を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記半導体層における前記発光層を含む発光領域の表面上に、p側電極を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記基板における少なくとも前記凸部を除去して、前記半導体層を複数に分離する工程を有する。 According to the embodiment, the method for manufacturing a semiconductor light emitting device includes a step of processing the surface of the substrate and forming a convex portion on the surface of the substrate. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device includes a step of forming a semiconductor layer including a light emitting layer in a concave portion adjacent to the convex portion in the substrate in a state where an upper surface of the convex portion is covered with a cap film. Further, the method for manufacturing the semiconductor light emitting device includes a step of selectively removing a partial region on the surface side of the semiconductor layer and forming a non-light emitting region not including the light emitting layer on the surface side of the semiconductor layer. Have. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device includes a step of forming an n-side electrode on the surface of the non-light emitting region in the semiconductor layer. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device includes a step of forming a p-side electrode on a surface of the light emitting region including the light emitting layer in the semiconductor layer. Further, the method for manufacturing the semiconductor light emitting device includes a step of removing at least the protrusions on the substrate and separating the semiconductor layer into a plurality of parts.
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in each drawing.
図1(a)は、実施形態の半導体発光装置の模式断面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す半導体発光装置の模式上面図である。 FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the semiconductor light-emitting device of the embodiment, and FIG. 1B is a schematic top view of the semiconductor light-emitting device shown in FIG.
実施形態の半導体発光装置は、半導体層15を含む。半導体層15は、第1の面15aと、その反対側に形成された第2の面とを有する。半導体層15の第1の面(図1(a)において上面)15aから主に光が外部に放出される。半導体層15の第2の面に、p側電極13及びn側電極14が設けられている。
The semiconductor light emitting device of the embodiment includes a
半導体層15は、第1の半導体層11と第2の半導体層12を有する。第1の半導体層11及び第2の半導体層12は、例えば窒化ガリウムを含む材料からなる。第1の半導体層11は、例えば電流の横方向経路として機能するn型層などを含む。第2の半導体層12は、p型層と発光層(活性層)12aを含む。
The
半導体層15の第2の面は凹凸形状に加工され、発光層12aの一部が除去されている。したがって、半導体層15の第2の面は、発光層12aを含む(または発光層12aに対向する)発光領域3と、発光層12aを含まない(または発光層12aに対向しない)非発光領域4とを有する。
The second surface of the
p側電極13は第2の面における発光領域3に設けられ、n側電極14は第2の面における非発光領域4に設けられている。第2の面において、発光領域3の面積は非発光領域4の面積よりも広い。p側電極13が第2の面(発光領域3)上に広がっている面積は、n側電極14が第2の面(非発光領域4)上に広がっている面積よりも広い。
The p-
第2の面におけるp側電極13及びn側電極14が設けられていない部分には、絶縁膜31が設けられている。絶縁膜31は、発光領域3と非発光領域4との間の段差部にも設けられている。絶縁膜31は、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの無機絶縁膜である。
An
p側電極13はp側パッド16で覆われ、n側電極14はn側パッド17で覆われている。p側パッド16及びn側パッド17は、金属材料からなり、電極の保護や、反射層としての機能を担う。
The p-
第2の面側には、さらに第1の絶縁層(以下、単に絶縁層という)32が設けられている。絶縁層32は、絶縁膜31、p側パッド16の一部、およびn側パッド17の一部を覆っている。絶縁膜31及び絶縁層32は、第1の面15a上には設けられていない。
A first insulating layer (hereinafter simply referred to as an insulating layer) 32 is further provided on the second surface side. The
絶縁層32は、例えば、微細開口のパターニング性に優れたポリイミド等の樹脂である。あるいは、絶縁層32としてシリコン酸化物やシリコン窒化物等の無機物を用いることもできる。
The
絶縁層32には、p側パッド16に達する複数の第1の開口32aと、n側パッド17に達する第2の開口32bが形成されている。
In the
絶縁層32上には、p側配線層18とn側配線層19とが互いに離間して設けられている。p側配線層18は、第1の開口32a内にも設けられ、p側パッド16及びp側電極13と電気的に接続されている。n側配線層19は、第2の開口32b内にも設けられ、n側パッド17及びn側電極14と電気的に接続されている。
On the
p側配線層18において半導体層15に対する反対側の面上には、p側金属ピラー21が設けられている。p側金属ピラー21は、p側配線層18よりも厚い。p側配線層18およびp側金属ピラー21は、実施形態におけるp側配線部を構成する。
A p-
n側配線層19において半導体層15に対する反対側の面上には、n側金属ピラー22が設けられている。n側金属ピラー22は、n側配線層19よりも厚い。n側配線層19およびn側金属ピラー22は、実施形態におけるn側配線部を構成する。
An n-
また、絶縁層32上には、第2の絶縁層として樹脂層33が設けられている。樹脂層33は、p側配線部の周囲およびn側配線部の周囲を覆っている。
A
p側配線層18におけるp側金属ピラー21との接続面以外の面、およびn側配線層19におけるn側金属ピラー22との接続面以外の面は、樹脂層33で覆われている。また、樹脂層33は、p側金属ピラー21とn側金属ピラー22との間に設けられ、p側金属ピラー21の側面及びn側金属ピラー22の側面を覆っている。樹脂層33は、p側金属ピラー21とn側金属ピラー22との間に充填されている。
The surface of the p-
p側金属ピラー21におけるp側配線層18に対する反対側の面は、樹脂層33で覆われずに露出され、実装基板に接合されるp側外部端子21aとして機能する。n側金属ピラー22におけるn側配線層19に対する反対側の面は、樹脂層33で覆われずに露出され、実装基板に接合されるn側外部端子22aとして機能する。
A surface of the p-
p側配線部、n側配線部及び樹脂層33のそれぞれの厚さは、半導体層15の厚さよりも厚い。なお、p側金属ピラー21及びn側金属ピラー22のアスペクト比(平面サイズに対する厚みの比)は1以上であることに限らず、その比は1よりも小さくてもよい。
Each of the p-side wiring part, the n-side wiring part, and the
p側金属ピラー21、n側金属ピラー22及びこれらを補強する樹脂層33は、半導体層15の支持体として機能する。したがって、半導体層15を形成するために使用した基板を後述するように除去しても、p側金属ピラー21、n側金属ピラー22及び樹脂層33を含む支持体によって、半導体層15を安定して支持し、半導体発光装置の機械的強度を高めることができる。
The p-
また、半導体発光装置を実装基板に実装した状態で半導体層15に加わる応力を、p側金属ピラー21及びn側金属ピラー22が吸収することで緩和することができる。
Moreover, the stress applied to the
p側配線層18及びp側金属ピラー21を含むp側配線部は、複数の第1の開口32a内に設けられ相互に分断された複数のビアを介して、p側パッド16に接続されている。このため、p側配線部による高い応力緩和効果が得られる。
The p-side wiring portion including the p-
あるいは、図8に示すように、1つの大きな第1の開口32aを介して、p側配線層18をp側パッド16に接続させてもよく、この場合、いずれも金属であるp側電極13、p側パッド16、p側配線層18及びp側金属ピラー21を通じた、発光層12aの放熱性の向上を図れる。
Alternatively, as shown in FIG. 8, the p-
p側配線層18、n側配線層19、p側金属ピラー21およびn側金属ピラー22の材料としては、銅、金、ニッケル、銀などを用いることができる。これらのうち、銅を用いると、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性及び絶縁材料との優れた密着性が得られる。
As a material for the p-
樹脂層33は、実装基板と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。そのような樹脂層として、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを一例として挙げることができる。
It is desirable to use a
第1の半導体層11は、n側電極14、n側パッド17及びn側配線層19を介して、n側外部端子22aを含むn側金属ピラー22と電気的に接続されている。発光層12aを含む第2の半導体層12は、p側電極13、p側パッド16及びp側配線層18を介して、p側外部端子21aを含むp側金属ピラー21と電気的に接続されている。
The
n側配線層19の一部は、絶縁層32上における発光層12aに対向する部分に重なっている。絶縁層32上に広がるn側配線層19の面積は、n側配線層19がn側パッド17と接続する面積よりも大きい。
A part of the n-
実施形態によれば、n側電極14よりも広い領域にわたって形成された発光層12aによって高い光出力を得ることができる。なおかつ、発光層12aを含まず、発光領域3よりも狭い非発光領域4に設けられたn側電極14が、これよりも面積の大きなn側配線層19として実装面側に配置し直された構造を実現できる。
According to the embodiment, a high light output can be obtained by the
p側配線層18が複数の第1の開口32aを通じてp側パッド16と接続する面積は、n側配線層19が第2の開口32bを通じてn側パッド17と接続する面積よりも大きい。よって、発光層12aへの電流分布が向上し、且つ発光層12aで発生した熱の放熱性が向上できる。
The area where the p-
半導体層15の第1の面15a上には、蛍光体層40が設けられている。さらに、半導体層15の側面15cにも、蛍光体層40が設けられている。半導体層15の側面15cのすべてが、蛍光体層40で覆われている。側面15cに設けられた蛍光体層40は、絶縁膜31、絶縁層32および樹脂層33の積層体上に支持されている。
A
蛍光体層40は、発光層12aからの放出光(励起光)を吸収し波長変換光を放出可能な蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子は、発光層12aからの光および蛍光体粒子における波長変換光に対して透明な透明樹脂に分散されている。実施形態の半導体発光装置は、発光層12aからの光と、蛍光体粒子による波長変換光との混合光を放出可能である。
The
例えば、蛍光体粒子が黄色光を発光する黄色蛍光体粒子とすると、GaN系材料である発光層12aからの青色光と、蛍光体層40における波長変換光である黄色光との混合色として、白色または電球色などを得ることができる。
For example, when the phosphor particles are yellow phosphor particles that emit yellow light, as a mixed color of blue light from the
蛍光体層としては、以下に例示する赤色蛍光体層、黄色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を用いることができる。 As the phosphor layer, a red phosphor layer, a yellow phosphor layer, a green phosphor layer, and a blue phosphor layer exemplified below can be used.
赤色蛍光体層は、例えば、窒化物系蛍光体CaAlSiN3:Euやサイアロン系蛍光体を含有することができる。 The red phosphor layer can contain, for example, a nitride phosphor CaAlSiN 3 : Eu or a sialon phosphor.
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
(M1−x,Rx)a1AlSib1Oc1Nd1・・・組成式(1)
(MはSi及びAlを除く少なくとも1種の金属元素であり、特に、Ca若しくはSrの少なくとも一方が望ましい。Rは発光中心元素であり、特に、Euが望ましい。x、a1、b1、c1、d1は、次の関係を満たす。0<x≦1、0.6<a1<0.95、2<b1<3.9、0.25<c1<0.45、4<d1<5.7)を用いることができる。
When using sialon phosphors,
(M 1-x , R x ) a1 AlSi b1 O c1 N d1 ... Formula (1)
(M is at least one metal element excluding Si and Al, and is preferably at least one of Ca or Sr. R is a luminescent center element, and particularly Eu, x, a1, b1, c1, d1 satisfies the following relationship: 0 <x ≦ 1, 0.6 <a1 <0.95, 2 <b1 <3.9, 0.25 <c1 <0.45, 4 <d1 <5.7. ) Can be used.
組成式(1)で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。 By using the sialon-based phosphor represented by the composition formula (1), the temperature characteristics of the wavelength conversion efficiency can be improved, and the efficiency in the large current density region can be further improved.
黄色蛍光体層は、例えば、シリケート系蛍光体(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Euを含有することができる。 The yellow phosphor layer can contain, for example, a silicate phosphor (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu.
緑色蛍光体層は、例えば、ハロ燐酸系蛍光体(Ba,Ca,Mg)10(PO4)6・Cl2:Euやサイアロン系蛍光体を含有することができる。 The green phosphor layer can contain, for example, a halophosphate phosphor (Ba, Ca, Mg) 10 (PO 4 ) 6 .Cl 2 : Eu or a sialon phosphor.
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
(M1−x,Rx)a2AlSib2Oc2Nd2・・・組成式(2)
(MはSi及びAlを除く少なくとも1種の金属元素であり、特に、Ca若しくはSrの少なくとも一方が望ましい。Rは発光中心元素であり、特に、Euが望ましい。x、a2、b2、c2、d2は、次の関係を満たす。0<x≦1、0.93<a2<1.3、4.0<b2<5.8、0.6<c2<1、6<d2<11)を用いることができる。
When using sialon phosphors,
(M 1-x , R x ) a2 AlSi b2 O c2 N d2 ... Formula (2)
(M is at least one metal element excluding Si and Al, and at least one of Ca and Sr is particularly desirable. R is an emission center element, and particularly Eu is preferred. X, a2, b2, c2, d2 satisfies the following relationship: 0 <x ≦ 1, 0.93 <a2 <1.3, 4.0 <b2 <5.8, 0.6 <c2 <1, 6 <d2 <11) Can be used.
組成式(2)で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。 By using the sialon-based phosphor represented by the composition formula (2), the temperature characteristics of the wavelength conversion efficiency can be improved, and the efficiency in the large current density region can be further improved.
青色蛍光体層は、例えば、酸化物系蛍光体BaMgAl10O17:Euを含有することができる。 The blue phosphor layer can contain, for example, an oxide phosphor BaMgAl 10 O 17 : Eu.
実施形態の半導体発光装置によれば、半導体層15における第1の面15aだけでなく側面15cも蛍光体層40で覆われているため、側面15cから放出される光も蛍光体層40を通過することができる。このため、側面15cからの例えば青みの強い光の漏れを抑えて、色度のばらつきを抑えることができる。
According to the semiconductor light emitting device of the embodiment, since not only the
また、半導体層15の第2の面側に設けられた絶縁膜31、絶縁層32及び樹脂層33を含む絶縁支持部は、半導体層15よりも平面サイズが大きく、その絶縁支持部は半導体層15の側面15cよりも外側に突出している。
The insulating support part including the insulating
そして、側面15cを覆う蛍光体層40は、外部端子21a、22aよりも上の上記絶縁支持部上に位置し、絶縁支持部の側面は覆っていない。すなわち、光が放出されない部分に蛍光体層40が無駄に形成されず、コスト低減が図れる。
And the
例えば、比較例として、実装基板にチップをフリップチップ実装した後に、チップを蛍光体層で覆う場合、半導体層の部分のみを覆うように蛍光体層を形成するのは難しく、チップ下の配線層、パッケージ構造、外部端子などにも蛍光体層が供給され無駄となってしまう。 For example, as a comparative example, when a chip is flip-chip mounted on a mounting substrate and then the chip is covered with a phosphor layer, it is difficult to form the phosphor layer so as to cover only the semiconductor layer, and the wiring layer under the chip In addition, the phosphor layer is supplied to the package structure, the external terminals, etc., and is wasted.
これに対して、実施形態によれば、以下に説明する製造方法により、半導体層15の第1の面15a、およびこの第1の面15aから続く側面15cのみに蛍光体層40を形成することが可能になる。
On the other hand, according to the embodiment, the
次に、図2(a)〜図6(b)を参照して、実施形態の半導体発光装置の製造方法について説明する。 Next, with reference to FIG. 2A to FIG. 6B, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device of the embodiment will be described.
図2(a)は、基板10の主面上に、マスク層51が選択的に形成されたウェーハの断面を表す。例えば、基板10はシリコン基板であり、マスク層51はシリコン酸化膜である。
FIG. 2A shows a cross section of the wafer in which the
基板10の表面は、マスク層51をマスクにして、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)法によって、エッチング加工される。これにより、図2(b)に示すように、基板10の表面に凸部10aが形成される。また、凸部10aに隣接して凹部10bが形成される。基板10は、シリコン基板であるため、容易且つ高精度に凹凸加工を行える。
The surface of the
ここで、図6(a)は、図2(b)の上面図に対応する。 Here, FIG. 6A corresponds to the top view of FIG.
マスク層51及びその下の凸部10aは、ウェーハ面上で例えば格子状の平面パターンで形成される。凸部10aは、凹部10bを連続して囲む平面パターンで形成される。図6(a)では、例えば矩形状の平面形状の凹部10bを示すが、凹部10bの平面形状は矩形状に限らない。
The
基板10の凹凸加工のマスクに使ったマスク層51を除去した後、図2(c)に示すように、凸部10aの上面上にキャップ膜61を形成する。キャップ膜61は、例えばシリコン酸化膜である。あるいは、キャップ膜61として、シリコン窒化膜を用いることもできる。
After removing the
そして、凸部10aの上面をキャップ膜61で覆った状態で、図2(d)に示すように、凹部10b内に半導体層15が形成される。
Then, with the upper surface of the
あるいは、基板10の加工に使ったマスク層51を凸部10a上にそのまま残して、半導体層15を形成するときのキャップ膜として用いてもよい。この場合、工程及び材料削減によるコスト低減を図れる。
Alternatively, the
例えば、窒化ガリウム系材料からなる半導体層15が、基板10上にMOCVD(metal organic chemical vapor deposition)法でエピタキシャル成長される。キャップ膜61で覆われずに、基板10の表面が露出している凹部10bの底面上にのみ半導体層15がエピタキシャル成長する。
For example, the
基板10の主面上に第1の半導体層11が形成され、その第1の半導体層11の上に第2の半導体層12が形成される。第1の半導体層11は、下地バッファ層、n型GaN層などを含む。第2の半導体層12は、発光層12a、p型GaN層などを含む。発光層12aは、青、紫、青紫、近紫外、紫外光などを発光するものを用いることができる。
A
半導体層15の膜厚は、凸部10aの高さと同じ、あるいは凸部10aの高さより小さくなるように制御される。半導体層15は、キャップ膜61上にオーバーグロースしない。半導体層15の形成後、キャップ膜61は、図3(a)に示すように、除去される。
The film thickness of the
ここで、図6(b)は、図3(a)の上面図に対応する。 Here, FIG. 6B corresponds to the top view of FIG.
凸部10aは、ウェーハ面上で例えば格子状の平面パターンで形成される。凸部10aは、半導体層15を連続して囲む平面パターンで形成される。
The
半導体層15の上面及び基板10の凸部10aの上面はほぼ面一にされ、それらの上面上に、図3(b)に示すマスク層55が形成される。マスク層55には、選択的に開口55aが形成されている。マスク層55は、例えばシリコン酸化膜である。
The upper surface of the
そして、マスク層55を用いた例えばRIE法により、開口55aに露出する半導体層15の表面側の一部の領域を選択的に除去する。開口55aの下の部分は、発光層12aが除去され、半導体層15の表面側に発光層12aを含まない非発光領域4が形成される。
Then, a partial region on the surface side of the
マスク層55を除去した後、図3(c)に示すように、基板10上の露出部分を絶縁膜31で覆う。絶縁膜31は、凸部10aの上面上、および半導体層15の図3(c)における上面(第2の面)に形成される。
After removing the
次に、非発光領域4上の絶縁膜31の一部を除去して非発光領域4の一部を露出させ、露出された非発光領域4上に、図3(d)に示すようにn側電極14を形成する。また、発光領域3上の絶縁膜31の一部を除去して発光領域3の一部を露出させ、露出された発光領域3上に、図4(a)に示すようにp側電極13を形成する。
Next, a part of the insulating
n側電極14及びp側電極13は、例えば、スパッタ法、蒸着法などで形成される。n側電極14とp側電極13は、どちらを先に形成してもよいし、同じ材料で同時に形成してもよい。
The n-
次に、図4(b)に示すように、p側電極13上にp側パッド16を、n側電極14上にn側パッド17を形成する。p側パッド16の上面の面積は、p側電極13と半導体層15とのコンタクト面積よりも広い。n側パッド17の上面の面積は、n側電極14と半導体層15とのコンタクト面積よりも広い。
Next, as shown in FIG. 4B, the p-
次に、図4(b)までの工程で得られた基板10上構造体のすべての露出部を、図4(c)に示す絶縁層32で覆う。その後、図示しないレジストマスクを用いたエッチングにより、絶縁層32に第1の開口32aと第2の開口32bを形成する。第1の開口32aはp側パッド16に達する。第2の開口32bはn側パッド17に達する。
Next, all exposed portions of the structure on the
次に、絶縁層32の上面、第1の開口32aの内壁(側壁及び底部)および第2の開口32bの内壁(側壁及び底部)に、メッキのシードメタルとして機能する図示しない金属膜を形成する。そして、その金属膜上に図示しないレジストを選択的に形成し、金属膜を電流経路としたCu電解メッキを行う。
Next, a metal film (not shown) that functions as a seed metal for plating is formed on the upper surface of the insulating
このメッキにより、絶縁層32上に、図4(d)に示すように、p側配線層18とn側配線層19とが形成される。p側配線層18及びn側配線層19は、メッキ法により同時に形成される例えば銅材料からなる。
By this plating, the p-
p側配線層18は、第1の開口32a内にも形成され、シードメタルである前記金属膜を介してp側パッド16と電気的に接続される。n側配線層19は、第2の開口32b内にも形成され、シードメタルである前記金属膜を介してn側パッド17と電気的に接続される。
The p-
次に、図示しないレジストをマスクに用いて、まだ残っている前記金属膜を電流経路としたCu電解メッキを行う。このメッキにより、図5(a)に示すように、p側金属ピラー21とn側金属ピラー22が形成される。p側金属ピラー21はp側配線層18上に形成され、n側金属ピラー22はn側配線層19上に形成される。
Next, using a resist (not shown) as a mask, Cu electrolytic plating using the remaining metal film as a current path is performed. By this plating, a p-
p側金属ピラー21及びn側金属ピラー22を形成した後、前記シードメタルとして使った金属膜の露出部を除去する。したがって、p側配線層18とn側配線層19間でつながっていた金属膜が分断される。
After the p-
次に、図5(a)に示すように、絶縁層32上、p側金属ピラー21の周囲およびn側金属ピラー22の周囲に、樹脂層33を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, a
そして、p側金属ピラー21、n側金属ピラー22及び樹脂層33を含む支持体に半導体層15が支持された状態で、基板10を凸部10aごと除去する。基板10は、例えばシリコン基板であり、ウェットエッチングあるいはドライエッチングによって容易に除去することができる。
Then, the
図5(b)は、基板10の除去後の状態を表す。凸部10aの除去により、絶縁膜31に達する溝56が形成される。この溝56によって、半導体層15は複数に分離される。すなわち、基板10の除去と同時に、半導体層15が複数に素子分離された構造が得られる。
FIG. 5B shows a state after the
半導体層15は、これよりも厚い支持体(p側金属ピラー21、n側金属ピラー22及び樹脂層33)によって支持されているため、基板10がなくなっても、ウェーハ状態を保つことが可能である。
Since the
また、樹脂層33を構成する樹脂、p側金属ピラー21及びn側金属ピラー22を構成する金属は、GaN系材料の半導体層15に比べて柔軟な材料である。そのため、基板10上に半導体層15を形成するエピタキシャル成長で発生した大きな内部応力が基板10の除去時に一気に開放されても、半導体層15が破損されることを回避できる。
Further, the resin constituting the
基板10を除去した後、第1の面15aは洗浄され、また必要に応じて凹凸を形成するフロスト処理が行われる。第1の面15aに微小凹凸を形成することで、光取り出し効率を向上できる。
After removing the
その後、図5(c)に示すように、第1の面15a上に、蛍光体層40を形成する。さらに、溝56内にも蛍光体層40が充填され、溝56に面していた半導体層15の側面15cにも蛍光体層40が設けられる。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the
蛍光体層40を形成する工程は、蛍光体粒子が分散された液状の透明樹脂を、印刷、ポッティング、モールド、圧縮成形などの方法によって、第1の面15a上に供給する工程と、それを熱硬化させる工程とを有する。
The step of forming the
また、樹脂層33は研削され、図5(c)に示すように、p側外部端子21aとn側外部端子22aが樹脂層33から露出される。
Further, the
そして、溝56の位置で、蛍光体層40、絶縁膜31、絶縁層32および樹脂層33を切断して、複数の半導体発光装置に個片化する。このとき、溝56内の蛍光体層40をすべて削らずに、半導体層15の側面15cに蛍光体層40が残るようにする。
Then, the
溝56には半導体層15が形成されていないため、ダイシング時に半導体層15はダメージを受けない。
Since the
ダイシングされる前までの前述した各工程は、ウェーハ状態で一括して行われる。したがって、ダイシング後に、個々の半導体発光装置ごとに、支持体の形成、絶縁材によるチップの保護、および蛍光体層の形成を行う必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。図1(a)及び(b)に示す個片化された状態で、すでに半導体層15の第1の面15a及び側面15cに蛍光体層40が形成されている。
Each process described above before dicing is performed in a lump in a wafer state. Therefore, it is not necessary to form a support, protect a chip with an insulating material, and form a phosphor layer for each individual semiconductor light emitting device after dicing, and can greatly reduce the production cost. The
以上説明した実施形態によれば、基板10における素子分離領域となる部分に予め凸部10aを加工しておいた状態で、半導体層15を基板10上に形成する。すなわち、半導体層15は、凸部10aによってすでに複数に素子分離された状態で基板10上に形成される。したがって、電極13、14やパッド16、17などを形成した後に半導体層15を分離する加工が不要であり、素子分離工程を簡略化できる。
According to the embodiment described above, the
基板10としては、サファイア基板を用いてもよい。サファイア基板は、例えばレーザーリフトオフ法によって除去することができる。
As the
すなわち、サファイア基板の裏面側から第1の半導体層11に向けてレーザ光が照射される。レーザ光は、サファイア基板に対して透過性を有し、第1の半導体層11に対しては吸収領域となる波長を有する。
That is, laser light is irradiated from the back surface side of the sapphire substrate toward the
レーザ光がサファイア基板と第1の半導体層11との界面に到達すると、その界面付近の第1の半導体層11はレーザ光のエネルギーを吸収して分解する。例えばGaN系材料の第1の半導体層11はガリウム(Ga)と窒素ガスに分解する。この分解反応により、サファイア基板と第1の半導体層11との間に微小な隙間が形成され、サファイア基板と第1の半導体層11とが分離する。レーザ光の照射を、設定された領域ごとに複数回に分けてウェーハ全体にわたって行い、サファイア基板を除去する。
When the laser light reaches the interface between the sapphire substrate and the
半導体層15が例えば窒化物半導体層の場合、サファイア基板はその半導体層15から放出される光に対する透過性を有する。したがって、サファイア基板は除去せずに、第1の面15a上に残してもよい。
When the
また、図4(d)の工程の後、基板10上に蛍光体層40を形成し、その状態で、第1の面15a上の基板10は除去せずに、凸部10aのみをダイシングにより除去して、個片化してもよい。例えば、凸部10aの幅以上の刃幅を有するブレードを用いて、凸部10aをダイシング時に除去することが可能である。この個片化された半導体発光装置の模式断面図を図7(a)に表す。この構造の場合、p側配線層18及びn側配線層19が外部端子として機能する。
4D, the
また、図5(a)の工程の後、基板10上に蛍光体層40を形成し、その状態で、第1の面15a上の基板10は除去せずに、凸部10aのみをダイシングにより除去して、個片化してもよい。この個片化された半導体発光装置の模式断面図を図7(b)に表す。
Further, after the step of FIG. 5A, the
また、蛍光体層40は必ずしも設けなくてもよい。あるいは、第1の面15a上にレンズ層を設けてもよい。
Further, the
基板10を除去した図5(b)の工程の後、露出部全面に絶縁膜を形成し、その後、蛍光体層40を形成してもよい。絶縁膜は、例えばスパッタ法、プラズマ化学気相成長法によって形成され、光取り出し効率を低下させない膜厚を有するシリコン酸化膜、シリコン窒化膜である。これにより、第1の面15aを通じた光の取り出し方向で、媒質の屈折率が大きく変化するのを防いで、光の取り出し効率を向上できる。また、蛍光体層40と第1の面15aとの密着性を向上できる。
After the step of FIG. 5B with the
実施形態によれば、p側電極上及びn側電極上に、p側電極に達する第1の開口と、n側電極に達する第2の開口とを有する第1の絶縁層を形成する工程と、第1の絶縁層上及び第1の開口内にp側配線層を形成する工程と、第1の絶縁層上及び第2の開口内にn側配線層を形成する工程と、を備えている。
また、実施形態によれば、p側配線層及びn側配線層を形成した後、基板は凸部ごと除去される。
また、実施形態によれば、凸部の除去によって形成された溝内及び半導体層の表面上に、蛍光体層を形成する工程を備えている。
また、実施形態によれば、p側配線層上にp側金属ピラーを形成する工程と、n側配線層上にn側金属ピラーを形成する工程と、を備えている。
また、実施形態によれば、p側金属ピラーの側面及びn側金属ピラーの側面に、第2の絶縁層を形成する工程を備えている。
また、実施形態によれば、p側金属ピラー及びn側金属ピラーを形成した後、基板は凸部ごと除去される。
また、実施形態によれば、凸部の除去によって形成された溝内及び半導体層の表面上に、蛍光体層を形成する工程を備えている。
また、実施形態によれば、半導体層の溝に面する側面に蛍光体層を残して、溝の位置で、蛍光体層及び第1の絶縁層を切断する工程を備えている。
According to the embodiment, forming a first insulating layer having a first opening reaching the p-side electrode and a second opening reaching the n-side electrode on the p-side electrode and the n-side electrode; And a step of forming a p-side wiring layer on the first insulating layer and in the first opening, and a step of forming an n-side wiring layer on the first insulating layer and in the second opening. Yes.
According to the embodiment, after the p-side wiring layer and the n-side wiring layer are formed, the substrate is removed together with the convex portions.
In addition, according to the embodiment, there is provided a step of forming a phosphor layer in the groove formed by removing the convex portion and on the surface of the semiconductor layer.
According to the embodiment, the method includes a step of forming a p-side metal pillar on the p-side wiring layer and a step of forming an n-side metal pillar on the n-side wiring layer.
In addition, according to the embodiment, the method includes the step of forming the second insulating layer on the side surface of the p-side metal pillar and the side surface of the n-side metal pillar.
In addition, according to the embodiment, after forming the p-side metal pillar and the n-side metal pillar, the substrate is removed together with the convex portions.
In addition, according to the embodiment, there is provided a step of forming a phosphor layer in the groove formed by removing the convex portion and on the surface of the semiconductor layer.
In addition, according to the embodiment, the method includes the step of cutting the phosphor layer and the first insulating layer at the position of the groove, leaving the phosphor layer on the side surface facing the groove of the semiconductor layer.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
3…発光領域、4…非発光領域、10…基板、10a…凸部、10b凹部、11…第1の半導体層、12…第2の半導体層、12a…発光層、13…p側電極、14…n側電極、15…半導体層、15c…側面、16…p側パッド、17…n側パッド、18…p側配線層、19…n側配線層、21…p側金属ピラー、22…n側金属ピラー、40…蛍光体層、56…溝、51…マスク層、61…キャップ膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記凸部の上面をキャップ膜で覆った状態で、前記シリコン基板における前記凸部に隣接する凹部に、発光層を含む半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の表面側の一部の領域を選択的に除去し、前記半導体層の表面側に前記発光層を含まない非発光領域を形成する工程と、
前記半導体層における前記非発光領域の表面上に、n側電極を形成する工程と、
前記半導体層における前記発光層を含む発光領域の表面上に、p側電極を形成する工程と、
前記シリコン基板を前記凸部ごと除去して、前記半導体層を複数に分離する工程と、
を備えた半導体発光装置の製造方法。 Processing the surface of the silicon substrate, forming a protrusion on the surface of the silicon substrate;
Forming a semiconductor layer including a light emitting layer in a concave portion adjacent to the convex portion in the silicon substrate in a state where the upper surface of the convex portion is covered with a cap film;
Selectively removing a partial region on the surface side of the semiconductor layer, and forming a non-light emitting region not including the light emitting layer on the surface side of the semiconductor layer;
Forming an n-side electrode on a surface of the non-light-emitting region in the semiconductor layer;
Forming a p-side electrode on the surface of the light emitting region including the light emitting layer in the semiconductor layer;
Removing the silicon substrate together with the protrusions and separating the semiconductor layer into a plurality of parts;
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device comprising:
前記凸部の上面をキャップ膜で覆った状態で、前記基板における前記凸部に隣接する凹部に、発光層を含む半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の表面側の一部の領域を選択的に除去し、前記半導体層の表面側に前記発光層を含まない非発光領域を形成する工程と、
前記半導体層における前記非発光領域の表面上に、n側電極を形成する工程と、
前記半導体層における前記発光層を含む発光領域の表面上に、p側電極を形成する工程と、
前記基板における少なくとも前記凸部を除去して、前記半導体層を複数に分離する工程と、
を備えた半導体発光装置の製造方法。 Processing the surface of the substrate, forming a protrusion on the surface of the substrate;
Forming a semiconductor layer including a light emitting layer in a concave portion adjacent to the convex portion of the substrate in a state where the upper surface of the convex portion is covered with a cap film;
Selectively removing a partial region on the surface side of the semiconductor layer, and forming a non-light emitting region not including the light emitting layer on the surface side of the semiconductor layer;
Forming an n-side electrode on a surface of the non-light-emitting region in the semiconductor layer;
Forming a p-side electrode on the surface of the light emitting region including the light emitting layer in the semiconductor layer;
Removing at least the protrusions on the substrate and separating the semiconductor layer into a plurality of layers;
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device comprising:
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