JP2658446B2 - Method of manufacturing a light emitting diode - Google Patents

Method of manufacturing a light emitting diode

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は発光ダイオード(LED)、特に高輝度の発光ダイオードの製造方法に関するものである。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a light-emitting diode (LED), in particular high-intensity light-emitting diodes.

[従来の技術] 従来のダブルヘテロ構造(DH)のLEDチップを第4 The LED chips of the prior art] conventional double heterostructure (DH) 4
図,第5図に示す。 Figure, shown in Figure 5. 図中、1は表面電極、2はGaAlAsウインドウ層、3はGaAlAs活性層、4はGaAlAsクラッド層、5はGaAlAs基板、6はGaAs基板、7は裏面部分電極、8は裏面電極である。 In the figure, 1 is a surface electrode, 2 GaAlAs window layer, 3 GaAlAs active layer 4 is GaAlAs clad layer, the GaAlAs substrate 5, the GaAs substrate 6, 7 back surface portion electrode, 8 is a back electrode.

第4図の裏面反射型GaAlAsLEDは、活性層から発光した光のうち基板側へ放射された光が裏面で反射されるため、第5図のGaAs基板付LEDに比べ2倍以上の高輝度が達成できるため、屋外用などに用途は広い。 Figure 4 of the back reflective GaAlAsLED, since the light emitted to the substrate side of the light emitted from the active layer is reflected by the back surface, high brightness of more than twice compared with the fifth diagram of GaAs LED with substrate since it is possible to achieve, and the like for outdoor applications it is wide.

しかし、電極形成工程,フォトリソ工程,ダイシング工程,ステムへのダイボンディング工程などで、LED用エピタキシャルウエハ又はこれを用いて製造したLEDチップを取り扱うためには、ウエハ,チップ共に、ある程度の機械的強度が必要である。 However, the electrode forming step, the photolithography step, dicing step, such as die bonding step of the stem, in order to handle the LED chip manufactured by using the epitaxial wafer or it for the LED, a wafer, a chip both a certain degree of mechanical strength is necessary. このため、裏面反射型Ga Thus, back reflection-type Ga
AlAsLED用エピタキシャルウエハでは、第4図に示す如く、ウインドウ層2,活性層3,クラッド層4など直接発光に寄与する部位の他に、厚さ200μm程度の強度補強用Ga In AlAsLED epitaxial wafer, as shown in FIG. 4, the window layer 2, the active layer 3, the other parts that contribute to such direct emission cladding layer 4, the thickness of 200μm about strength reinforcing Ga
AlAs基板5を形成し、全厚を300μm程度にする必要がある。 To form a AlAs substrate 5, it is necessary to set the total thickness of about 300 [mu] m.

GaAlAsの結晶成長では、Alの偏折計数が大きいため、 In the crystal growth of GaAlAs, for segregation counting of Al is large,
一般に大きく均一な結晶を成長することができない。 It can not generally grow largely uniform crystals. このため、GaAlAs基板は一般に入手困難である。 Therefore, GaAlAs substrate is generally difficult to obtain.

裏面反射型GaAlAsLEDの代表的な製造方法としては、 Exemplary method of manufacturing a back reflective GaAlAsLED,
次の2つがある。 Next There are two.

(1)エピタキシャルウエハの成長は、発光素子に実績のある液相エピタキシャル成長法が用いられる。 (1) an epitaxial wafer growth, liquid phase epitaxial growth method proven to the light emitting element is used. GaAs基板上に、約200μmのGaAlAs層5を成長した後、連続してクラッド層4,活性層3,ウインド層2のDH構造を成長する。 On a GaAs substrate, after growth of the GaAlAs layer 5 of approximately 200 [mu] m, the cladding layer 4 successively, active layer 3 is grown DH structure of the window layer 2. その後、GaAs基板を研磨,エッチングなどで除去する。 Then, polished GaAs substrate is removed by etching or the like.

(2)GaAs基板上に、約200μmのGaAlAs層5を成長した後、一度ウエハを取り出し、GaAs基板の除去、GaAlAs層5の表面鏡面仕上げを行う。 (2) on a GaAs substrate, after growth of the GaAlAs layer 5 of approximately 200 [mu] m, once the wafer is taken out, the removal of the GaAs substrate, for surface mirror finish of the GaAlAs layer 5. この後、このGaAlAs基板5 After this, the GaAlAs substrate 5
を用いてクラッド層4,活性層3,ウインド層2のDH構造成長を行う。 Cladding layer 4, the active layer 3, the DH structure growth of the window layer 2 performed by using the.

[発明が解決しようとする課題] しかし、従来技術で製造した裏面反射型GaAlAsLED用エピタキシャルウエハでは、強度補強のため厚さ200μm [Problems to be Solved] However, the back surface reflective GaAlAsLED epitaxial wafer produced in the prior art, the thickness of 200μm for reinforcement
程度の強度補強用GaAlAs層が必要となる。 The degree of strength reinforcing GaAlAs layer is required.

このため、前述の製造方法(1)では、 降温開始温度1000℃という高温の成長が必要となる。 Therefore, the method of manufacturing the aforementioned (1), high-temperature growth of cooling starting temperature 1000 ° C. are required.
このため、エピタキシャル炉の消耗が激しく設備償却費が高額となる。 For this reason, consumption of epitaxial reactor is intensely expensive equipment and amortization. また200μmの厚膜を均一に成長することが難しく、特性バラツキが大きく、量産化も困難である。 Also it is difficult to grow uniformly thick film of 200 [mu] m, a large characteristic variations, it is difficult mass production.

Ga溶液に温度勾配を持たせた温度差法では、ドーパントの気相輸送,基板の輸送機構等が必要で、設備が高価となる。 In the temperature gradient method which gave a temperature gradient in the Ga solution, the dopant vapor transport of, or the like is required substrate transport mechanism, equipment becomes expensive.

また、前述の製造方法(2)では、 GaAlAs層を成長した後、一度取り出し、GaAs基板の除去,表面鏡面仕上げを行うため工程数がかかる。 Further, the method of manufacturing the aforementioned (2), after growing a GaAlAs layer, once taken out, the removal of the GaAs substrate, the number of steps for performing the surface mirror-finished such. またGa The Ga
AlAsは脆く割れ易いため、この工程の歩留りは低い。 Because AlAs is fragile fragile, the yield of the process is low.

一度取り出したGaAlAs表面は酸化され、通常の方法では正常なエピタキシャル成長ができない。 Once retrieved GaAlAs surface oxidized can not normal epitaxial growth in the usual way. また、GaAlAs In addition, GaAlAs
基板中でも光吸収が起こるため、光出力が低下する。 Since the light absorption even in the substrate occurs, the light output decreases.

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、 An object of the present invention is to solve the drawbacks of the above prior art,
強度補強用GaAlAs基板を不用とし、高出力で量産性に優れた裏面反射型GaAlAsLEDの製造方法を提供することにある。 The strength reinforcing GaAlAs substrate and unnecessary to provide a method of manufacturing a back reflective GaAlAsLED excellent in mass productivity at high output.

[課題を解決するための手段] 本発明の発光ダイオードの製造方法は、基板上にエピタキシャル成長法によりクラッド層,活性層及び光を取り出すためのウインドウ層から成るダブルヘテロ構造を形成した後、上記基板を除去し、該基板を除去して得られたエピタキシャルウエハの両面にそれぞれ所定の電極を形成し、上記基板が除去され且つ上記電極が形成されたクラッド層の裏面に補強用導電性樹脂層を形成し、その後、該補強用導電性樹脂層を形成したエピタキシャルウエハを各発光ダイオードチップ毎に切断するようにしている。 Method for producing a light-emitting diode of the present invention [Means for Solving the Problems] After the cladding layer to form a double heterostructure consisting of a window layer for extracting the active layer and the light by epitaxial growth on the substrate, the substrate removed, respectively to form a predetermined electrode on both surfaces of the epitaxial wafer obtained by removing the substrate, the reinforcing conductive resin layer on the back surface of the substrate is removed and the electrode is formed clad layer formed, then, an epitaxial wafer formed with reinforcing conductive resin layer is to be cut for each LED chip.

上記補強用導電性樹脂層を形成(裏打ち)する代わりに、上記基板が除去され且つ上記電極が形成されたクラッド層の裏面に導電性樹脂を介して金属板を貼付け、その後、該金属板を貼付けたエピタキシャルウエハを各発光ダイオードチップ毎に切断するようにしてもよい。 Instead of forming (lining) of the reinforcing conductive resin layer, Paste a metal plate via the conductive resin on the back surface of and the electrode the substrate is removed are formed cladding layer, then the metal plate the sticking epitaxial wafer may be cut for each LED chip.

[作用] 従来の強度補強用GaAlAs基板をなくし、ダブルヘテロ構造の裏面全体を導電性樹脂で裏打ち又は金属板を貼付けて補強したものであるため、150μm程度のウエハで取扱うことが可能であり、ウエハ価格を大幅に低減し、特性バラツキを低減することができる。 [Operation] eliminate the conventional strength reinforcing GaAlAs substrate, since the entire back surface of the double heterostructure in which reinforced by a backing or sheet metal pasted with a conductive resin, it is possible to handle with 150μm approximately wafer, the wafer price greatly reduced, it is possible to reduce variation in characteristics. また、導電性樹脂或いは金属板はGaAlAs基板の場合に比べ光吸収が少ないため、光出力も高輝度化できる。 Furthermore, conductive resin or metal plate for small light absorption than that of GaAlAs substrate, light output can be higher luminance.

補強用導電性樹脂としては、貴金属粉を含有した耐熱性樹脂ペーストを用いることができる。 The reinforcing conductive resin, it is possible to use a heat-resistant resin paste containing a noble metal powder. その樹脂ペーストには、エポキシ樹脂,ポリイシド系樹脂を用いることができ、貴金属粉としては、銀粉,金粉またはこれらを含む合金の粉末を利用できる。 Its resin paste, an epoxy resin, can be used Poriishido resin, as the precious metal powder, available silver powder, a powder of an alloy containing gold dust or them.

樹脂膜の厚さとしては、50μmから300μmが適当である。 The thickness of the resin film, 300 [mu] m is suitable from 50 [mu] m. 半導体ウエハとしては、化合物半導体ウエハを用いることができる。 As the semiconductor wafer, it is possible to use a compound semiconductor wafer.

貼付け用金属板としては、鉄,アルミニウム,銅,真鍮の導電性金属板を利用できる。 The sticking a metal plate, available iron, aluminum, copper, brass conductive metal plate.

[実施例] 本発明の実施例を図で参照しながら説明する。 It will be described with reference to examples of the embodiment the present invention in FIG.

第1図は導電性樹脂で補強したLEDチップの実施例を示す。 Figure 1 shows an embodiment of an LED chip reinforced with conductive resin. 発光波長は660μmである。 The emission wavelength is 660μm. ここでは、通常のクラッド層4,活性層3,ウインドウ層2のダブルヘテロ構造(DH)の表面,裏面に、表面電極1,裏面部分電極7を設け、裏面に補強用の導電性樹脂9の膜を形成している。 Here, normal cladding layer 4, the active layer 3, the surface of the double heterostructure of the window layer 2 (DH), to the back surface, the surface electrode 1, the back surface portion electrode 7 provided for reinforcement to the back surface of the conductive resin 9 to form a film.

製造方法としては、液相エピタキシャル成長法により、GaAs基板より膜厚100μmのクラッド層4,1μmの活性層3,50μmのウインドウ層2からなるDH構造を形成する。 As a manufacturing method, by the liquid phase epitaxial growth method, to form the DH structure consisting of a window layer 2 of the active layer 3,50μm cladding layer 4,1μm of thickness 100μm from GaAs substrate. この後、表面に直径150μmの金電極1を、それら電極中心間の間隔が350μmになるように形成する。 Thereafter, the gold electrode 1 diameter 150μm on the surface, the spacing between the electrodes centers is formed so that the 350 .mu.m. 電極の形成は、予めフォトリソ工程で電極パターンを形成した上に電極を蒸着し、リフトオフ工程で形成した。 Formation of electrodes, an electrode is deposited on the formation of the electrode pattern in advance photolithography process, to form a lift-off process. この後、400℃で3分間、N 2雰囲気でアロイを行い合金化した。 Thereafter, 3 minutes at 400 ° C., alloyed perform alloy in an N 2 atmosphere.

表面電極1を形成したウエハは、表面を下に向け石英トレイにセットする。 Wafer forming the surface electrode 1 is set in a quartz tray for face down. この後、ウエハをトレイごとGaAs After this, each of the wafer tray GaAs
の選択エッチング液に入れ、GaAs基板を除去する。 Placed in a selective etching solution to remove the GaAs substrate. エッチング液には、H 2 O 2 :NH 4 OH=10:1の混合溶液を室温で用いた。 The etching solution, H 2 O 2: NH 4 OH = 10: 1 mixed solution was used at room temperature.

GaAs基板を除去したGaAlAsウエハは、石英トレイに乗せたまま乾燥し、金属マスクを上に乗せ固定する。 GaAlAs wafer removing the GaAs substrate, and dried while placed on a quartz tray and fixed items placed upon a metal mask. 金属マスクには、直径30μmの孔がそれら孔中心間の間隔が1 The metal mask, holes of diameter 30μm is the spacing between their hole centers 1
00μmmになるように開けられている。 Are opened so that the 00μmm. この状態のウエハ蒸着装置にセットし、金属マスク上から全電極7を蒸着し、表面電極1と同様アロイを行い合金化する。 This was set in the wafer deposition apparatus state, deposited all the electrodes 7 on the metal mask, to alloy subjected to the same alloy as the surface electrode 1. これにより、裏面には直径30μmの部分電極7が100μm間隔で形成される。 Thus, the back surface portion electrode 7 having a diameter of 30μm are formed at 100μm intervals.

これらの工程は石英トレイに乗せたまま行えるため、 Because performed while these steps were placed in a quartz tray,
全厚150μmのウエハでもウエハ割れを防止できる。 The wafer cracking can also be prevented in the wafer of the total thickness 150μm. 従って、歩留りが向上する。 Therefore, the yield is improved.

金属マスクを取り外した後、裏面に銀−エポキシ導電性樹脂9を厚さが200μmになるように塗る。 After removing the metal mask, silver on the back - paint to epoxy conductive resin 9 the thickness is 200 [mu] m. この後、17 After this, 17
0℃に30分加熱し樹脂を硬化させる。 0 ℃ the heated 30 minutes to cure the resin.

樹脂硬化後のウエハは、通常のプロセス工程にて素子に分離された後、ダイシングによりフルカットされチップに分離される。 Wafer after resin curing, after being separated into elements by an ordinary process step, are separated into chips is fully cut by dicing. 即ち、導電性樹脂槽9の形成により、 That is, the formation of the conductive resin tank 9,
全厚150μmのウエハでも、後工程での処理が可能になる。 In the wafer of the total thickness 150 [mu] m, it is possible to process in the subsequent step.

第2図は導電性樹脂9の代りに金属板10で補強したLE Figure 2 is reinforced with a metal plate 10 in place of the conductive resin 9 LE
Dチップの一実施例を示す。 D shows an embodiment of a chip.

上記実施例と同様、裏面に全電極7を形成し、金属マスクを取り外した後、裏面に銀−エポキシ導電性樹脂9 Similar to the above embodiment, the entire electrode 7 is formed on the back surface, after removing the metal mask, silver on the back - epoxy conductive resin 9
でアルミ板(金属板10)を貼付けた。 In was pasted aluminum plate (metal plate 10). アルミ板の厚さは The thickness of the aluminum plate
200μmである。 It is 200μm. この後、170℃に30分加熱し樹脂を硬化させる。 Thereafter, curing the 30-minute heating the resin to 170 ° C.. 樹脂を硬化後のウエハは、通常の工程でチップに分離される。 Wafer after curing the resin is separated into chips in a conventional process.

前述の如く製造したチップは、エポキシダイボンディングによりステム上へボンディングされ、ワイヤーボンディング,樹脂モールドを経てLEDを製造した。 Chip manufactured as described above is bonded onto the stem with an epoxy die bonding, to produce a LED via wire bonding, resin molding.

第3図に、このLEDの発光出力を測定し、GaAlAs基板使用及びGaAs基板使用のLEDと比較した結果を示す。 In Figure 3, the light emission output of the LED is measured, indicating the result of comparison with the LED of GaAlAs substrate used and the GaAs substrate used. 本L This L
EDの発光出力特性(曲線A)は、GaAlAs基板使用のLED ED in light output characteristic (curve A) is a GaAlAs substrate using LED
(曲線B),GaAs基板使用のLED(曲線C)よりも、高輝度が得られることが分かる。 (Curve B), than the GaAs substrate used for LED (curve C), it can be seen that high luminance is obtained. これはGaAlAs基板中での光吸収がないためであり、発光光度が約20%向上できることを意味している。 This is because there is no light absorption in the GaAlAs substrate, the emission intensity is means that it can increase by about 20%.

上記実施例の特徴をまとめると、次のようになる。 To summarize the features of the above embodiment is as follows.

(1)エピタキシャル成長において、通常のDH構造と同様、900℃以下からの成長条件が用いられるため、一般に均一なウエハが製造できる。 (1) In the epitaxial growth, as with conventional DH structure, the growth condition from 900 ° C. or less is used, generally uniform wafer can be produced.

(2)GaAlAs基板中での光吸収がないため、発光光度が約20%向上できた。 (2) because there is no light absorption in the GaAlAs substrate during the emission intensity could be increased by about 20%.

(3)通常のプロセス工程、素子製造が利用できるため、特殊な装置を必要としない。 (3) Since the normal process steps, the device manufacturing available and does not require special equipment.

(4)ウエハ割れ等が減少し、歩留りが向上した。 (4) wafer cracking or the like is reduced, and yield is improved.

上記実施例では、波長660μmの赤色LEDに関して記載したが、本発明は、赤外LEDなど、GaAlAs層を補強するため厚く成長している発光素子一般に広く利用できる。 In the above embodiment has been described with respect to the red LED wavelength 660Myuemu, the present invention, such as an infrared LED, can be widely used in light emitting devices generally have grown thick to reinforce the GaAlAs layer.

[発明の結果] 以上述べたように、本発明によれば、以下の顕著な効果を奏することができる。 As described above [Result of the Invention According to the present invention can exhibit remarkable effects below.

(1)従来の強度補強用GaAlAs基板をなくし、ダブルヘテロ構造の裏面全体を導電性樹脂で裏打ち又は金属板を貼付けて補強したものであるため、150μm程度のウエハで取扱うことが可能であり、ウエハ価格を大幅に低減し、特性バラツキを低減することができる。 (1) eliminate the conventional strength reinforcing GaAlAs substrate, since the entire back surface of the double heterostructure in which reinforced by a backing or sheet metal pasted with a conductive resin, it is possible to handle with 150μm approximately wafer, the wafer price greatly reduced, it is possible to reduce variation in characteristics. ウエハ割れ等が減少し、歩留りも向上すると共に、通常のプロセス工程、素子製造が利用できるため、特殊な装置を必要としない。 Wafer cracking or the like is reduced, yield is thereby improved, since the usual process steps, the device manufacturing available and does not require special equipment.

(2)また、強度補強用GaAlAs基板が存在せず、該GaAl (2) Further, there is no strength reinforcing GaAlAs substrate, the GaAl
As基板中での光吸収がないため、発光光度を向上できる。 Since there is no light absorption in the As the substrate, thereby improving the light emission intensity.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図は本発明の一実施例を示すLEDチップの断面図、 Figure 1 is a sectional view of an LED chip showing an embodiment of the present invention,
第2図は本発明の他の実施例を示すLEDチップの断面図、第3図は本発明LEDの発光特性の測定例を示す図、 Cross-sectional view of an LED chip Fig. 2 showing another embodiment of the present invention, Figure 3 shows an example of measurement of light emission characteristics of the present invention LED drawing,
第4図は従来の裏面反射型GaAlAsLEDチップの断面図、 Figure 4 is a cross-sectional view of a conventional back surface reflective GaAlAsLED chip,
第5図はGaAs基板を用いた従来のLEDチップの断面図である。 FIG. 5 is a sectional view of a conventional LED chip using GaAs substrates. 図中、1は表面電極、2はGaAlAsウインドウ層、3はGa In the figure, 1 is a surface electrode, 2 GaAlAs window layer, 3 Ga
AlAs活性層、4はGaAlAsクラッド層、5はGaAlAs基板、 AlAs active layer, GaAlAs cladding layer 4, 5 is GaAlAs substrate,
6はGaAs基板、7は裏面部分電極、8は裏面電極、9は導電性樹脂、10は金属板を示す。 The GaAs substrate 6, the back surface portion electrode 7, the back surface electrode 8, the conductive resin 9, 10 denotes a metal plate.

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】基板上にエピタキシャル成長法によりクラッド層,活性層及び光を取り出すためのウインドウ層から成るダブルヘテロ構造を形成した後、上記基板を除去し、該基板を除去して得られたエピタキシャルウエハの両面にそれぞれ所定の電極を形成し、上記基板が除去され且つ上記電極が形成されたクラッド層の裏面に補強用導電性樹脂層を形成し、その後、該補強用導電性樹脂層を形成したエピタキシャルウエハを各発光ダイオードチップ毎に切断する発光ダイオードの製造方法。 1. A cladding layer by epitaxial growth on a substrate to form a double heterostructure consisting of a window layer for extracting the active layer and the light, the substrate was removed, it was obtained by removing the substrate epitaxial on both surfaces of the wafer to form a predetermined electrode, the substrate forming a reinforcing conductive resin layer on the back surface of the removed and the electrode is formed clad layer, then forming a reinforcing conductive resin layer method of manufacturing a light emitting diode for cutting was epitaxial wafer for each LED chip.
  2. 【請求項2】基板上にエピタキシャル成長法によりクラッド層,活性層及び光を取り出すためのウインドウ層から成るダブルヘテロ構造を形成した後、上記基板を除去し、該基板を除去して得られたエピタキシャルウエハの両面にそれぞれ所定の電極を形成し、上記基板が除去され且つ上記電極が形成されたクラッド層の裏面に導電性樹脂を介して金属板を貼付け、その後、該金属板を貼付けたエピタキシャルウエハを各発光ダイオードチップ毎に切断する発光ダイオードの製造方法。 2. A cladding layer by epitaxial growth on a substrate to form a double heterostructure consisting of a window layer for extracting the active layer and the light, the substrate was removed, it was obtained by removing the substrate epitaxial on both surfaces of the wafer to form a predetermined electrode, Paste a metal plate via the conductive resin on the back surface of the substrate is removed and the electrode is formed clad layer, then an epitaxial wafer having adhered to the metal plate method of manufacturing a light-emitting diode is cut into each light-emitting diode chip.
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