JP3362836B2 - Method for manufacturing optical semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing optical semiconductor device

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JP3362836B2 JP36042797A JP36042797A JP3362836B2 JP 3362836 B2 JP3362836 B2 JP 3362836B2 JP 36042797 A JP36042797 A JP 36042797A JP 36042797 A JP36042797 A JP 36042797A JP 3362836 B2 JP3362836 B2 JP 3362836B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、短波長LED、短
波長LD(Laser Diode)、光センサーや太陽電池など
に利用される光半導体素子に係わり、特に透光性基板上
に窒化物半導体を有する高光利用効率の光半導体素子及
びこれを量産性よく形成できる製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor element used for a short-wavelength LED, a short-wavelength LD (Laser Diode), an optical sensor, a solar cell and the like, and more particularly to a nitride semiconductor on a transparent substrate. The present invention relates to an optical semiconductor device having high light utilization efficiency and a manufacturing method capable of forming the optical semiconductor device with high mass productivity.

【0002】[0002]

【従来技術】窒化物半導体(InXGaYAl1-X-YN、
0≦X、0≦Y、X+Y≦1)は半導体のバンドギャッ
プが狭いものから広いものまで種々形成することができ
る。そのため青色や紫外域から橙色に発光波長があるL
EDやLD(Laser Diode)として有望視されている。
また、高温でも駆動可能な窒化物半導体の特性を活かし
た光センサーや起電力が高い太陽電池が光半導体素子と
して挙げられる。
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors (In X Ga Y Al 1-XY N,
0 ≦ X, 0 ≦ Y, and X + Y ≦ 1) can be variously formed from a semiconductor having a narrow band gap to a wide band gap. Therefore, there is an emission wavelength L from blue or ultraviolet to orange.
Promising as ED and LD (Laser Diode).
In addition, optical sensors that utilize the characteristics of nitride semiconductors that can be driven even at high temperatures and solar cells with high electromotive force are examples of optical semiconductor elements.

【0003】このような窒化物半導体を利用した半導体
素子は単結晶を量産性よく形成させることが難しいた
め、通常屈折率が約1.8と高く臨界屈折角も小さいサ
ファイアやスピネル基板上にMOCVD法などを利用し
て窒化物半導体を積層せざるを得ない。
Since it is difficult to form a single crystal in a semiconductor device using such a nitride semiconductor with high mass productivity, MOCVD is usually performed on a sapphire or spinel substrate having a high refractive index of about 1.8 and a small critical refraction angle. There is no choice but to stack nitride semiconductors by using the method.

【0004】サファイアやスピネルなどに積層される窒
化物半導体はヘテロエピ構造である。窒化物半導体はサ
ファイア基板などとは格子定数不整が大きく熱膨張率も
異なる。サファイア基板は六方晶系という結晶構造を有
しており、その性質上へき開性を有していない。さら
に、サファイア、窒化物半導体ともモース硬度がほぼ9
と非常に硬い物質である。そのため、GaAsやGaP
など他の半導体とは異なり基板や半導体層そのものが硬
い。また、ヘテロエピ構造であるため容易に種々の形状
に形成させることもできない。さらに基板自体が絶縁性
を持つ場合、半導体層側の制約が多い。
A nitride semiconductor layered on sapphire or spinel has a heteroepitaxial structure. The nitride semiconductor has a large lattice constant mismatch with a sapphire substrate and the like, and also has a different coefficient of thermal expansion. The sapphire substrate has a crystal structure called a hexagonal system and does not have a cleavage property by its nature. Furthermore, the Mohs hardness of both sapphire and nitride semiconductors is almost 9
And is a very hard substance. Therefore, GaAs and GaP
Unlike other semiconductors, the substrate and semiconductor layer itself are hard. Further, since it is a hetero-epitaxial structure, it cannot be easily formed into various shapes. Furthermore, when the substrate itself has an insulating property, there are many restrictions on the semiconductor layer side.

【0005】このような光半導体素子の一例としてLE
Dチップの製造方法を図6(A)〜(D)を用いて示
す。図6(A)にはサファイア基板601上にAlNな
どを低温で形成させたバッファー層、n型コンタクト層
として働くGaN、活性層として働くInGaN、p型
クラッド層として働くGaAlN、p型コンタクト層と
して働くGaNが積層された窒化物半導体602及びp
型及びn型半導体をエッチングなどにより露出させた後
により形成された電極620、621を有する構成とし
てある半導体ウエハーを形成する(図6(A))。次
に、半導体ウエハーをLEDチップとしての大きさに分
割する溝603をダイサーにより形成する(図6
(B))。溝603の底面にスクライブライン604を
入れる(図6(C))。スクライブライン604に沿っ
て、ローラー等によって圧力を加え半導体ウエハーの分
離を行い光半導体素子610を製造する(図6
(D))。こうして形成された光半導体素子610の各
電極に電力を供給することにより比較的短波長の可視光
や紫外域が発光可能なLEDチップを形成することがで
きる。
LE is an example of such an optical semiconductor device.
A method for manufacturing the D chip will be described with reference to FIGS. FIG. 6A shows a buffer layer in which AlN or the like is formed on a sapphire substrate 601 at low temperature, GaN that acts as an n-type contact layer, InGaN that acts as an active layer, GaAlN that acts as a p-type clad layer, and p-type contact layer. Nitride semiconductor 602 and p in which working GaN is laminated
A semiconductor wafer having a structure having electrodes 620 and 621 formed by exposing the mold and the n-type semiconductor by etching or the like is formed (FIG. 6A). Next, a groove 603 for dividing the semiconductor wafer into LED chip sizes is formed by a dicer (FIG. 6).
(B)). A scribe line 604 is put on the bottom surface of the groove 603 (FIG. 6C). A semiconductor wafer is separated by applying pressure along a scribe line 604 with a roller or the like to manufacture an optical semiconductor element 610 (FIG. 6).
(D)). By supplying electric power to each electrode of the optical semiconductor element 610 thus formed, it is possible to form an LED chip capable of emitting visible light having a relatively short wavelength and ultraviolet light.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、より発
光効率の高い発光素子、変換効率の高い或いは感度の高
い受光素子などの光半導体素子が求められる現在におい
ては上記構成の光半導体素子では十分ではなく、より特
性の優れた光半導体素子の開発が求められている。した
がって、本発明は量産性よく光利用効率の高い光半導体
素子を提供することにある。
However, at present, an optical semiconductor element having the above-mentioned structure is not sufficient, because an optical semiconductor element such as a light emitting element having a higher luminous efficiency, a light receiving element having a higher conversion efficiency or a higher sensitivity is required. Development of an optical semiconductor device having more excellent characteristics is required. Therefore, the present invention is to provide an optical semiconductor device having high mass productivity and high light utilization efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決する手段】 本発明は、透光性基板(501)
上に窒化物半導体(502)が積層された半導体ウエハー(50
0)を分割して形成する光半導体素子(510)の製造方法で
ある。特に、窒化物半導体(502)積層面側と対向する透
光性基板の裏面側から窒化物半導体(502)に達しない第
1の溝部(503)及び分割に利用しない第2の溝部(513)を
形成する工程と、第1の溝部(503)と第2の溝部(513)の
形成後に前記透光性基板の裏面側を研磨することで複数
の曲面形状(504)を形成する工程と、第1の溝部(503)に
沿って半導体ウエハー(100)を分割する工程とを有する
光半導体素子の製造方法である。
The present invention provides a transparent substrate (501).
A semiconductor wafer (50) with a nitride semiconductor (502) laminated on top
(0) is divided and formed by the manufacturing method of the optical semiconductor element (510).
is there. In particular, a transparent film facing the laminated surface of the nitride semiconductor (502).
Do not reach the nitride semiconductor (502) from the back side of the optical substrate.
The first groove (503) and the second groove (513) not used for division
The process of forming the first groove portion (503) and the second groove portion (513)
After the formation, the back side of the transparent substrate is polished to obtain a plurality of layers.
To form the curved shape (504) of the first groove (503)
Dividing the semiconductor wafer (100) along
It is a manufacturing method of an optical semiconductor element.

【0008】本発明の請求項2に記載の光半導体素子の
製造方法は、第1の溝部(503)及び第2の溝部(513)の形
成がレーザー照射でしてなることを特徴とする。
The optical semiconductor element according to claim 2 of the present invention
The manufacturing method is based on the shapes of the first groove part (503) and the second groove part (513).
It is characterized in that it is formed by laser irradiation.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明者は種々の実験の結果、窒
化物半導体が積層された透光性基板を特定形状とするこ
とにより光利用効率の高い光半導体素子を形成できるこ
とを見出し本発明を成すに到った。また、光半導体素子
形成時に研磨工程を追加するだけで比較的簡単に量産性
よく上述の特定形状をもった光半導体素子を形成できる
ことをも見出したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As a result of various experiments, the present inventor has found that an optical semiconductor device having high light utilization efficiency can be formed by forming a transparent substrate on which a nitride semiconductor is laminated into a specific shape. Came to achieve. It has also been found that an optical semiconductor element having the above-described specific shape can be formed relatively easily with good mass productivity simply by adding a polishing step when forming an optical semiconductor element.

【0010】本発明は窒化物半導体形成時に使用する透
光性基板を曲面形状に加工することにより、光半導体素
子内部に閉じこめられていた光を外部に効率よく放出さ
せ光利用効率を向上させたものである。また、窒化物半
導体ウエハー分割時に形成する溝部を利用することによ
り上述の曲面形状を制御性よく形成できることにより量
産性の高い窒化物半導体素子を形成できるものである。
According to the present invention, the light-transmissive substrate used for forming a nitride semiconductor is processed into a curved shape, so that the light trapped inside the optical semiconductor element can be efficiently emitted to the outside to improve the light utilization efficiency. It is a thing. Further, by utilizing the groove portion formed at the time of dividing the nitride semiconductor wafer, the curved surface shape described above can be formed with good controllability, so that a nitride semiconductor element having high mass productivity can be formed.

【0011】即ち、図6(D)のような光半導体素子6
10である発光素子の形状では、窒化物半導体層で発光
した発光波長の一部は基板裏面側にも向かう。これらの
光は基板形状が略直方体形状になっていることもあり、
基板内で臨界角反射をおこして窒化物半導体素子の外部
に光が出ていかない。外部に放出されたとしても基板内
で吸収損失を生じるものもある。同様に、受光素子では
外部からの光が全反射等され窒化物半導体層に効率よく
吸収できていないと考えられる。
That is, an optical semiconductor device 6 as shown in FIG.
In the shape of the light emitting element of 10, a part of the emission wavelength emitted from the nitride semiconductor layer goes to the back surface side of the substrate. These lights may have a substantially rectangular parallelepiped shape,
Light is not emitted to the outside of the nitride semiconductor device by causing critical angle reflection in the substrate. Some of them cause absorption loss in the substrate even if they are released to the outside. Similarly, it is considered that the light-receiving element cannot be efficiently absorbed by the nitride semiconductor layer due to total reflection of light from the outside.

【0012】本発明は図2の如く、光半導体素子の基板
裏面側を曲面形状204としてレンズ効果を持たすこと
により半導体層202で発光して裏面に向かった光の臨
界角反射を防ぎ効率よく光を取り出す。或いは、裏面側
から入射しようとする受光波長の臨界角反射を防ぎ効率
よく集光して取り込むことを可能とする。即ち、臨界角
屈折率を透光性基板201の形状を変えることにより大
きくさせ光利用効率を向上させたものである。
According to the present invention, as shown in FIG. 2, the back surface side of the optical semiconductor element has a curved surface shape 204 so as to have a lens effect, so that the semiconductor layer 202 emits light and the light directed to the back surface is prevented from being reflected at a critical angle, so that the light is efficiently emitted. Take out. Alternatively, it is possible to prevent the critical angle reflection of the received light wavelength which is about to enter from the back surface side and efficiently collect and capture the light. That is, the critical angle refractive index is increased by changing the shape of the transparent substrate 201 to improve the light utilization efficiency.

【0013】また、本発明は図1の如く半導体ウエハー
100から光半導体素子110の分割時に使用する溝部
103を利用することにより量産性よく上述の光半導体
素子110を形成することができるものである。即ち、
半導体ウエハー100分割時に使用する透光性基板10
1に設けられた溝部103を研磨することにより所望の
曲面形状104をも制御性良く形成させることができる
と共に量産性をも向上しうるものである。以下本発明の
構成例を示す。
Further, according to the present invention, the above-mentioned optical semiconductor element 110 can be formed with high mass productivity by utilizing the groove portion 103 used when dividing the optical semiconductor element 110 from the semiconductor wafer 100 as shown in FIG. . That is,
Translucent substrate 10 used when dividing a semiconductor wafer 100
By polishing the groove portion 103 provided in No. 1, a desired curved surface shape 104 can be formed with good controllability and mass productivity can be improved. Hereinafter, a configuration example of the present invention will be shown.

【0014】発光素子として具体的には、裏面側が研磨
により凹レンズ形状となったサファイア基板の表面上に
GaNのバッファー層を形成させる。バッファー層上に
n型GaNからなるコンタクト層、アンドープInGa
Nからなる発光層、p型AlGaNからなるクラッド
層、p型GaNからなるコンタクト層を積層させること
により光拡散性があり光利用効率の高い発光ダイオード
を形成させることができる。
Specifically, as a light emitting device, a GaN buffer layer is formed on the surface of a sapphire substrate whose back surface is made into a concave lens shape by polishing. N-type GaN contact layer on the buffer layer, undoped InGa
By stacking a light emitting layer made of N, a clad layer made of p-type AlGaN, and a contact layer made of p-type GaN, it is possible to form a light emitting diode having light diffusivity and high light utilization efficiency.

【0015】同様に、受光素子として具体的には、裏面
側が研磨により凸レンズ形状のスピネル基板の表面上に
GaNのバッファー層を形成させる。バッファー層上の
n型GaNに一対の対向電極を形成させることにより光
感度の高い光センサーを形成させることもできる。以
下、本発明の構成について詳述する。
Similarly, as a light receiving element, specifically, a GaN buffer layer is formed on the surface of a spinel substrate having a convex lens shape by polishing the back surface side. It is also possible to form an optical sensor having high photosensitivity by forming a pair of counter electrodes on the n-type GaN on the buffer layer. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

【0016】(光半導体素子110、210、310、
410、510)本発明の光半導体素子とは透光性基板
101上に窒化物半導体(InXGaYAl1-X-YN、0
≦X、0≦Y、X+Y≦1)102が形成されたもので
あり光電変換素子として機能する。窒化物半導体102
は、透光性基板上にMOCVD法やHVPE法を利用し
て形成させることができる。透光性基板上には低温で形
成させたGaN、AlN、GaAlNなどのバッファー
層を利用することによりその上に形成させる窒化物半導
体の結晶性をより向上させることができる。窒化物半導
体はそのままで形成させるとn型伝導性を持つ半導体を
形成することができる。所望の抵抗率などを持ったn型
半導体などとさせるためには、Si、Ge、C、Tiな
どのn型不純物をドープさせることにより形成させるこ
とができる。
(Optical semiconductor elements 110, 210, 310,
410, 510) The optical semiconductor device of the present invention means a nitride semiconductor (In X Ga Y Al 1-XY N, 0 on a transparent substrate 101.
≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) 102 is formed and functions as a photoelectric conversion element. Nitride semiconductor 102
Can be formed on the translucent substrate by using the MOCVD method or the HVPE method. By using a buffer layer of GaN, AlN, GaAlN or the like formed at a low temperature on the transparent substrate, the crystallinity of the nitride semiconductor formed thereon can be further improved. If the nitride semiconductor is formed as it is, a semiconductor having n-type conductivity can be formed. In order to obtain an n-type semiconductor having a desired resistivity or the like, it can be formed by doping an n-type impurity such as Si, Ge, C or Ti.

【0017】他方、窒化物半導体はp型不純物としてM
g、Zn、Be、Ca、Sr及びBaをドープしただけ
ではp型化し難い。低抵抗なp型半導体とするためには
p型不純物をドープした後、400℃以上の温度でアニ
ールさせる或いは電子線照射させることによりp型化さ
せることができる。窒化物半導体を所望によりp型、i
型及びn型に複数積層させショットキー接合、MIS接
合、PIN接合、pn接合などとすることにより発光素
子や受光素子として形成させることができる。
On the other hand, the nitride semiconductor is M as a p-type impurity.
It is difficult to achieve p-type by only doping g, Zn, Be, Ca, Sr, and Ba. In order to obtain a p-type semiconductor having a low resistance, it is possible to make it a p-type by annealing at a temperature of 400 ° C. or higher or by irradiating with an electron beam after doping a p-type impurity. A nitride semiconductor is optionally p-type, i
Can be formed as a light-emitting element or a light-receiving element by stacking a plurality of p-type and n-type layers to form a Schottky junction, a MIS junction, a PIN junction, a pn junction, or the like.

【0018】このような窒化物半導体を形成させる基板
としては、炭化珪素、窒化ガリウム、酸化亜鉛、サファ
イアやスピネルなどが挙げられるが量産性、その後に形
成させる窒化物半導体の結晶性を考慮して透光性絶縁基
板であるサファイアやスピネルが好ましい。
As a substrate on which such a nitride semiconductor is formed, silicon carbide, gallium nitride, zinc oxide, sapphire, spinel, etc. may be mentioned. Considering mass productivity and crystallinity of a nitride semiconductor to be formed thereafter. A transparent insulating substrate such as sapphire or spinel is preferable.

【0019】光半導体素子110は窒化物半導体ウエハ
ー100の透光性基板101に溝部103を形成させた
後、レーザーやスクライバーなどによりブレイク・ライ
ン105を形成し外力により分割することで形成するこ
とができる。したがって、溝部103の形成はレンズ効
果を有する透光性基板裏面側152の曲面形状を形成し
た後でもよいし、溝部103を利用して形成することも
できる。
The optical semiconductor element 110 can be formed by forming a groove portion 103 in the transparent substrate 101 of the nitride semiconductor wafer 100, and then forming a break line 105 by a laser or a scriber and dividing the break line 105 by an external force. it can. Therefore, the groove 103 may be formed after forming the curved surface shape of the rear surface side 152 of the transparent substrate having a lens effect, or may be formed by utilizing the groove 103.

【0020】溝部103を利用して曲面形状104を形
成させる場合は量産性よく簡単に本発明の光半導体素子
110を形成させることができる。
When the curved surface shape 104 is formed using the groove 103, the optical semiconductor element 110 of the present invention can be easily formed with good mass productivity.

【0021】透光性基板裏面152側のレンズ効果を有
する曲面104とは、透光性基板101の端部のみ湾曲
し基板側から観測して縁なしの正方形や長方形を形成す
るものでも良いし、レンズ効果が顕著な円形、楕円形な
どでもよい。また、レンズ効果を奏するものも凸レンズ
形状や凹レンズ形状など種々選択することができる。
The curved surface 104 having the lens effect on the rear surface 152 side of the transparent substrate may be one in which only the end portion of the transparent substrate 101 is curved to form a square or a rectangle without an edge when observed from the substrate side. Alternatively, the shape may be circular, elliptical, or the like with a remarkable lens effect. In addition, it is possible to select variously those having a lens effect, such as a convex lens shape and a concave lens shape.

【0022】光半導体素子110の透光性基板がレンズ
効果を有する場合、特に光半導体素子110の電極12
0を光の反射などに有効利用することができる。そのた
め、光半導体素子の電極材料には、金、アルミニウム、
白金や種々の合金、ITOなどの金属酸化物を種々選択
することができる。金属で形成させた場合、その膜厚を
調整させることにより透過率が低く反射性が高い反射膜
120や透過率の高い透明電極320としても利用する
ことができる。
When the light-transmissive substrate of the optical semiconductor element 110 has a lens effect, especially the electrode 12 of the optical semiconductor element 110.
0 can be effectively used for reflection of light. Therefore, gold, aluminum, and
Various metal oxides such as platinum, various alloys, and ITO can be selected. When it is made of metal, it can be used as the reflective film 120 having low transmittance and high reflectivity and the transparent electrode 320 having high transmittance by adjusting the film thickness.

【0023】光半導体素子310、410の曲面形状3
04の上に形成される反射膜309、409としては、
窒化物半導体302が発光する或いは受光する光を効率
よく反射するものであればよく、金、銀、銅、アルミニ
ウム等の金属の他、合金や誘電体多層膜で形成させるこ
ともできる。
Curved shape 3 of optical semiconductor elements 310 and 410
As the reflection films 309 and 409 formed on 04,
Any material can be used as long as it efficiently reflects the light emitted or received by the nitride semiconductor 302, and may be formed of an alloy or a dielectric multilayer film in addition to a metal such as gold, silver, copper or aluminum.

【0024】(窒化物半導体ウエハーに形成された溝部
103、303、503、513)半導体積層面側15
1と対向する透光性基板側裏面152から半導体層10
2に達しない溝部103は、研磨により透光性基板10
1の裏面に曲面104を形成させることに利用される。
溝部103の少なくとも一部は後に窒化物半導体ウエハ
ー100から窒化物半導体素子110に分割させるため
に好適に利用することができる。
(Grooves 103, 303, 503, 513 formed on the nitride semiconductor wafer) Semiconductor laminated surface side 15
1 to the semiconductor layer 10 from the rear surface 152 of the transparent substrate facing the transparent substrate.
The groove portion 103 that does not reach 2 is polished so that the transparent substrate 10
It is used to form a curved surface 104 on the back surface of 1.
At least a part of the groove 103 can be suitably used for dividing the nitride semiconductor wafer 100 into the nitride semiconductor device 110 later.

【0025】本発明において透光性基板101に設けら
れた溝部103は曲面形状104を形成させるためにも
利用することができる。特に、曲面形状104は設けら
れる溝部103の間隔や溝部の深さにより制御すること
ができる。
In the present invention, the groove portion 103 provided in the transparent substrate 101 can also be used to form the curved surface shape 104. In particular, the curved surface shape 104 can be controlled by the distance between the groove portions 103 provided and the depth of the groove portions.

【0026】具体的には、裏面を同じように研磨させて
も溝部以外の部分(凸部)の大きさが一定で溝部の幅を
変化させる或いは溝部の幅が一定で溝部以外の部分(凸
部)の大きさを変化させることにより研磨速度が異な
る。溝部以外の部分(凸部)の幅が一定で溝部の間隔を
広くさせれば広くなるほど研磨速度が速くなる傾向にあ
る。また、溝部の幅が狭い(凸部占有率が高い)ほど凸
部の研磨能率は低下するが選択性は優れる。同様に溝の
幅が一定で溝部以外の部分(凸部)の大きさが小さくな
ればなるほど研磨速度が速くなる傾向にある。
Specifically, even if the back surface is polished in the same manner, the size of the portion (projection) other than the groove is constant and the width of the groove is changed, or the portion of the groove other than the groove (convex) is constant. The polishing rate varies depending on the size of the (part). If the width of the portion (convex portion) other than the groove portion is constant and the interval between the groove portions is widened, the polishing rate tends to increase as the width increases. Further, the narrower the width of the groove portion (the higher the occupation ratio of the convex portion), the lower the polishing efficiency of the convex portion, but the better the selectivity. Similarly, as the width of the groove is constant and the size of the portion (projection) other than the groove becomes smaller, the polishing rate tends to become faster.

【0027】これらはポリシングによる研磨圧力分布に
より差が生じると考えられるため溝部の幅、間隔や深さ
によって透光性基板の曲面を所望に形成させることがで
きる。溝部の大きさや深さなどと研磨により透光性基板
の曲面を所望の曲面形状に形成させることができる。透
光性基板の曲面形状としては凸レンズ形状、凹レンズ形
状が挙げられる。また、発光観測面側から視て真円形状
や楕円形上など種々の曲面を構成することができる。
Since it is considered that the difference occurs depending on the polishing pressure distribution due to polishing, the curved surface of the transparent substrate can be formed as desired depending on the width, interval and depth of the groove. The curved surface of the translucent substrate can be formed into a desired curved surface shape by polishing the size and depth of the groove and the like. The curved surface shape of the transparent substrate may be a convex lens shape or a concave lens shape. Further, various curved surfaces such as a perfect circle shape and an elliptical shape can be formed when viewed from the emission observation surface side.

【0028】ダイサーにより溝部を形成させる場合は、
溝部の幅が15から35μmが好ましく、より好ましく
は20から25μmである。15μmより溝の幅が狭く
なるとダイサーの刃先のぶれが大きく均一に形成し難い
傾向にある。また、溝部の幅が大きければ大きいほど半
導体ウエハーから分割できる窒化物半導体素子の数が少
なくなり量産性が悪くなる。また、半導体ウエハーの分
離に利用される溝部の深さは、半導体ウエハーを端面が
平滑に分割させるために20μm以上が好ましい。特
に、溝部はその底面と半導体積層面側の表面との間隔が
30から100μmの範囲内でほぼ均一であることが好
ましい。
When the groove is formed by a dicer,
The width of the groove is preferably 15 to 35 μm, more preferably 20 to 25 μm. When the width of the groove is narrower than 15 μm, the dicing edge of the dicer becomes large and it is difficult to form the groove uniformly. Also, the larger the width of the groove, the smaller the number of nitride semiconductor elements that can be divided from the semiconductor wafer, and the worse the mass productivity. Further, the depth of the groove portion used for separating the semiconductor wafer is preferably 20 μm or more in order to divide the semiconductor wafer into smooth end faces. In particular, it is preferable that the gap between the bottom surface of the groove and the surface on the semiconductor laminated surface side be substantially uniform within the range of 30 to 100 μm.

【0029】溝部の幅をより小さくかつ深く形成させる
ためにはレーザー加工機によりサファイア基板やスピネ
ル基板に溝部を形成させることができる。このようなレ
ーザー加工機としては、YAGレーザー、エキシマレー
ザーやCO2レーザーが好適に用いることができる。特
に、YAGレーザーは熱の変質が少なく溝部を形成する
ことができる。また、CO2レーザーは出力を向上させ
ることができるためより大きなかつ、より深い溝部の形
成に優れる。レーザー加工機によって照射されるレーザ
ー照射面の形状はフィルターを通すことなどにより真円
状、楕円状や矩形状など所望の形状に調節させることも
できる。
In order to make the width of the groove smaller and deeper, the groove can be formed on the sapphire substrate or spinel substrate by a laser processing machine. As such a laser processing machine, a YAG laser, an excimer laser or a CO 2 laser can be preferably used. In particular, the YAG laser can form the groove portion with little deterioration of heat. Further, since the CO 2 laser can improve the output, it is excellent in forming a larger and deeper groove. The shape of the laser-irradiated surface irradiated by the laser processing machine can be adjusted to a desired shape such as a perfect circle, an ellipse or a rectangle by passing it through a filter.

【0030】レーザー加工機により溝部を形成させる場
合はレーザー照射装置自体を移動させても良いし照射さ
れるレーザーのみミラーなどで走査して溝部を形成させ
ることもできる。さらには、半導体ウエハーを保持する
ステージを水平方向に種々駆動させることにより所望の
深さの溝部を縦横所望に形成させることができる。
When the groove is formed by a laser processing machine, the laser irradiation device itself may be moved, or only the laser to be irradiated may be scanned by a mirror or the like to form the groove. Further, by moving the stage for holding the semiconductor wafer in various directions in the horizontal direction, it is possible to form the groove portion having a desired depth in the desired vertical and horizontal directions.

【0031】(研磨)断面形状が矩形形状を示す基板を
研磨した場合、矩形形状のエッジ部分の研磨が特に進行
し角が落ちたような形状になる。半導体ウエハー100
の基板裏面側152から半導体層102に達しない溝部
103を形成し、その後半導体ウエハーの裏面側152
を研磨することにより溝部103以外の透光性基板裏面
部分に曲面形状104が形成される。
(Polishing) When a substrate having a rectangular cross-sectional shape is polished, the rectangular edge portion is particularly polished, resulting in a shape in which the corners are reduced. Semiconductor wafer 100
The groove portion 103 that does not reach the semiconductor layer 102 is formed from the back surface side 152 of the substrate, and then the back surface side 152 of the semiconductor wafer is formed.
By polishing, the curved surface shape 104 is formed on the rear surface of the translucent substrate other than the groove 103.

【0032】透光性基板101の研磨は半導体ウエハー
100に一定の加圧をかけスラリを用いて行うことがで
きる。研磨に用いられるスラリには種々のものが挙げら
れるがシリカやダイヤモンドなどが好適に挙げられる。
溝部を半導体ウエハーの分割に利用する場合、上述の如
き溝部の幅や深さに制限があるため透光性基板の曲面を
形成させるためには、砥粒の平均粒径を6μm以下のも
のを用いることが好ましく平均粒径3μmがより好まし
い。以下、本発明の具体的実施例について詳述するが本
実施例のみに限定されるものでないことは言うまでもな
い。
The light-transmissive substrate 101 can be polished by applying a constant pressure to the semiconductor wafer 100 and using a slurry. Various slurries are used for polishing, and silica and diamond are preferable.
When the groove is used for dividing a semiconductor wafer, the average grain size of the abrasive grains is 6 μm or less in order to form the curved surface of the transparent substrate because the width and depth of the groove are limited as described above. It is preferably used, and more preferably an average particle size of 3 μm. Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

【0033】[0033]

【実施例】(参考例1)厚さ200μmであり洗浄され
たサファイアを透光性基板101としMOCVD法を用
いて窒化物半導体102を積層させ窒化物半導体ウエハ
ー100を形成させた。窒化物半導体は基板を分割した
後に光半導体素子110である発光素子として働くよう
多層膜として成膜させた。まず、510℃において原料
ガスとしてNH3(アンモニア)ガス、TMG(トリメ
チルガリウム)ガス及びキャリアガスである水素ガスを
流すことにより厚さ約200オングストロームのバッフ
ァー層として働くGaNを形成させた。
Example (Reference Example 1) A nitride semiconductor wafer 100 was formed by stacking nitride semiconductors 102 using a sapphire having a thickness of 200 μm and washed and using a translucent substrate 101 by MOCVD. The nitride semiconductor was formed as a multilayer film so as to function as a light emitting element which is the optical semiconductor element 110 after dividing the substrate. First, NH 3 (ammonia) gas, TMG (trimethylgallium) gas, and hydrogen gas as a carrier gas were caused to flow at 510 ° C. to form GaN serving as a buffer layer having a thickness of about 200 Å.

【0034】次に、TMGガスの流入を止めた後、反応
装置の温度を1150℃に挙げ再びNH3(アンモニ
ア)ガス、TMGガス、ドーパントガスとしてSiH4
(シラン)ガス、キャリアガスとして水素ガスを流すこ
とによりn型コンタクト層として働く厚さ約4μmのG
aN層を形成させた。
Next, after stopping the inflow of TMG gas, the temperature of the reactor was raised to 1150 ° C. and NH 3 (ammonia) gas, TMG gas, and SiH 4 as a dopant gas were added again.
G having a thickness of about 4 μm that acts as an n-type contact layer by flowing a (silane) gas and hydrogen gas as a carrier gas
An aN layer was formed.

【0035】活性層は、一旦、キャリアガスのみとさせ
反応装置の温度を800℃に保持し後、原料ガスとして
NH3(アンモニア)ガス、TMGガス、TMI(トリ
メチルインジウム)及びキャリアガスとして水素ガスを
流すことにより厚さ約3nmのアンドープInGaN層
を堆積させた。
In the active layer, only the carrier gas is once kept and the temperature of the reactor is kept at 800 ° C., then NH 3 (ammonia) gas, TMG gas, TMI (trimethylindium) as a source gas and hydrogen gas as a carrier gas. To deposit an undoped InGaN layer having a thickness of about 3 nm.

【0036】活性層上にクラッド層を形成させるため原
料ガスの流入を停止し反応装置の温度を1050℃に保
持した後、原料ガスとしてNH3(アンモニア)ガス、
TMA(トリメチルアルミニウム)ガス、TMGガス、
ドーパントガスとしてCp2Mg(シクロペンタジエル
マグシウム)ガス及びキャリアガスとして、水素ガスを
流しp型クラッド層として厚さ約0.1μmのGaAl
N層を形成させた。
In order to form a clad layer on the active layer, the flow of the raw material gas was stopped and the temperature of the reactor was maintained at 1050 ° C., and then NH 3 (ammonia) gas was used as the raw material gas.
TMA (trimethylaluminum) gas, TMG gas,
Cp 2 Mg (cyclopentadiermagnesium) gas as a dopant gas and hydrogen gas as a carrier gas were caused to flow, and GaAl having a thickness of about 0.1 μm was used as a p-type cladding layer.
An N layer was formed.

【0037】最後に、反応装置の温度を1050℃に維
持し原料ガスとしてNH3(アンモニア)ガス、TMG
ガス、ドーパントガスとしてCp2Mgガス及びキャリ
アガスとして水素ガスを流しp型コンタクト層として厚
さ約0.5μmのGaN層を形成させた(なお、p型窒
化物半導体層は400℃以上でアニール処理してあ
る。)。
Finally, the temperature of the reactor was maintained at 1050 ° C. and NH 3 (ammonia) gas and TMG were used as raw material gases.
Gas, Cp 2 Mg gas as a dopant gas, and hydrogen gas as a carrier gas were caused to flow to form a GaN layer having a thickness of about 0.5 μm as a p-type contact layer (the p-type nitride semiconductor layer is annealed at 400 ° C. or higher). It has been processed.)

【0038】半導体ウエハー100に、RIE(Reacti
ve Ion Etching)によって窒化物半導体表面側151か
ら溝部103が形成されるサファイア基板101との境
界面が露出するまでエッチング面130を形成させ複数
の島状窒化物半導体層102が形成された半導体ウエハ
ー100を用いる。なお、エッチング時にpn各半導体
が露出するようマスクを形成させエッチング後除去させ
てある。また、pn各半導体層には、p型電極120、
n型電極121として金属電極がスパッタリング法によ
り形成されている。サファイア基板側152から光を取
り出すため、半導体上に設けた電極を発光波長に対して
非透過性若しくは透過率が低くなるような厚さとさせて
ある(図1(A))。
RIE (Reacti
A semiconductor wafer in which a plurality of island-shaped nitride semiconductor layers 102 are formed by forming an etching surface 130 until the boundary surface with the sapphire substrate 101 where the groove 103 is formed is exposed from the nitride semiconductor surface side 151 by ve ion etching. 100 is used. A mask is formed so that each pn semiconductor is exposed during etching, and is removed after etching. Further, in each pn semiconductor layer, a p-type electrode 120,
A metal electrode is formed as the n-type electrode 121 by a sputtering method. In order to extract light from the sapphire substrate side 152, the electrode provided on the semiconductor is made non-transparent or has a low transmittance with respect to the emission wavelength (FIG. 1A).

【0039】形成された窒化物半導体ウエハー100の
サファイア基板101を100μmまで研磨した後、半
導体ウエハー100のサファイア基板101裏面側15
2が上になるように水平方向に自由駆動可能なテーブル
上に真空チャックを用いて固定させた(不示図)。
After polishing the formed sapphire substrate 101 of the nitride semiconductor wafer 100 to 100 μm, the sapphire substrate 101 rear surface side 15 of the semiconductor wafer 100 is polished.
It was fixed using a vacuum chuck on a table that could be freely driven in the horizontal direction so that 2 was on the top (not shown).

【0040】ブレード回転数30,000rpm、切断
速度3mm/secでステージを移動させることにより
サファイア基板101の底面に幅約25μm、深さ約2
0μmの溝をほぼ均一に縦横に形成し溝部103とさせ
る。溝部103は窒化物半導体ウエハー101のサファ
イア基板裏面側152から見るとエッチング面130と
略平行に形成されておりそれぞれがその後に光半導体素
子110となる300μm角の大きさに形成させてある
(図1(B))。
By moving the stage at a blade rotation speed of 30,000 rpm and a cutting speed of 3 mm / sec, a width of about 25 μm and a depth of about 2 are formed on the bottom surface of the sapphire substrate 101.
Grooves of 0 μm are formed substantially vertically and horizontally to form the groove portions 103. The groove 103 is formed substantially parallel to the etching surface 130 when viewed from the back surface side 152 of the sapphire substrate of the nitride semiconductor wafer 101, and each of them is formed to have a size of 300 μm square to become the optical semiconductor element 110 afterwards (FIG. 1 (B)).

【0041】次に、片面研磨機と研磨剤となる平均粒径
3μmのダイヤモンド・スラリを用いてサファイア基板
の裏面側152に研磨を行い、レンズ作用をする曲面形
状104に形成する(図1(C))。
Next, the back surface side 152 of the sapphire substrate is polished by using a single-side polishing machine and a diamond slurry having an average particle diameter of 3 μm serving as a polishing agent to form a curved surface shape 104 acting as a lens (FIG. C)).

【0042】半導体ウエハー100を洗浄後、曲面形状
104を形成するために利用した溝部103にスクライ
バーによりスクライブライン105を形成する(図1
(E))。
After cleaning the semiconductor wafer 100, a scribe line 105 is formed by a scriber in the groove portion 103 used to form the curved surface shape 104 (FIG. 1).
(E)).

【0043】溝部103に沿ってローラー(不示図)に
より荷重をかけ、窒化物半導体ウエハー100を切断分
離することができる(図1(E))。
A load can be applied along the groove 103 by a roller (not shown) to cut and separate the nitride semiconductor wafer 100 (FIG. 1 (E)).

【0044】以上のようにして、透光性基板がレンズ効
果を有する曲面形状を持つフリップチップ型の光半導体
素子110としてLEDチップを形成することができ
る。
As described above, an LED chip can be formed as the flip-chip type optical semiconductor element 110 in which the transparent substrate has a curved surface shape having a lens effect.

【0045】このLEDチップの実装例を図2に示す。
窒化物半導体層202が積層された表面側を下向きにマ
ウント部材として導電性ペースト206であるAg含有
樹脂を用いて実装基板208上の電極207に固定す
る。透光性基板201の裏面側に形成した曲面形状20
4がレンズとして機能し光半導体素子210の光量が有
効に利用可能となる。また、Auを厚膜で堆積させるこ
とにより発光波長に対するp型電極220の反射率を高
くしてある。これにより図中下方に向いて半導体発光層
から放出された発光波長もp型電極220で反射し効率
よく光半導体素子から取り出すことが可能となる。ま
た、p型電極の発光波長に対する透過率を低くすること
によって、光半導体素子から放出される発光波長により
マウント部材206の劣化を防ぐことが可能となる。
A mounting example of this LED chip is shown in FIG.
The surface side on which the nitride semiconductor layer 202 is laminated is fixed downward to the electrode 207 on the mounting substrate 208 by using Ag containing resin which is the conductive paste 206 as a mount member. Curved surface shape 20 formed on the back surface side of the transparent substrate 201
4 functions as a lens, and the light amount of the optical semiconductor element 210 can be effectively used. Further, by depositing Au in a thick film, the reflectance of the p-type electrode 220 with respect to the emission wavelength is increased. As a result, the emission wavelength emitted downward from the semiconductor light emitting layer is reflected by the p-type electrode 220 and can be efficiently extracted from the optical semiconductor element. Further, by lowering the transmittance of the p-type electrode with respect to the emission wavelength, it becomes possible to prevent deterioration of the mount member 206 due to the emission wavelength emitted from the optical semiconductor element.

【0046】また、光ファイバー209との光学的な接
続性も向上することができる。さらに、図7の如く、溝
部端面が曲面形状となっているためスクライバー駆動時
にスクライバーの刃先が溝部からずれ歪んだスクライブ
ライン702が形成されることがない。即ち、スクライ
バーの刃先をガイド可能な溝部周辺に沿って所望通りの
スクライブライン701を形成することができる。さら
に、溝部を窒化物半導体ウエハー分割のためにも利用す
るため、窒化物半導体ウエハー分割の工程を簡略化する
ことが可能となる。
Also, the optical connectivity with the optical fiber 209 can be improved. Further, as shown in FIG. 7, since the end surface of the groove has a curved surface, the scribe line 702 in which the blade edge of the scriber is displaced from the groove and distorted is not formed when the scriber is driven. That is, the desired scribe line 701 can be formed along the periphery of the groove that can guide the blade edge of the scriber. Further, since the groove portion is also used for dividing the nitride semiconductor wafer, the process of dividing the nitride semiconductor wafer can be simplified.

【0047】(参考例2)厚さ200μmであり洗浄さ
れたサファイアを透光性基板301としMOCVD法を
用いて窒化物半導体302を積層させ窒化物半導体ウエ
ハー300を形成させた。窒化物半導体302は透光性
基板301を分割した後に光半導体素子である発光素子
310として働くよう多層膜として成膜させた。まず、
510℃において原料ガスとしてNH3(アンモニア)
ガス、TMG(トリメチルガリウム)ガス及びキャリア
ガスである水素ガスを流すことにより厚さ約200オン
グストロームのバッファー層として働くGaNを形成さ
せた。
Reference Example 2 A nitride semiconductor wafer 300 was formed by stacking nitride semiconductors 302 using the MOCVD method with sapphire having a thickness of 200 μm and washed as a transparent substrate 301. The nitride semiconductor 302 was formed as a multilayer film so as to function as a light emitting device 310 which is an optical semiconductor device after dividing the transparent substrate 301. First,
NH 3 (ammonia) as a source gas at 510 ° C.
Gas, TMG (trimethylgallium) gas, and hydrogen gas, which is a carrier gas, were caused to flow to form GaN having a thickness of about 200 Å which functions as a buffer layer.

【0048】次に、TMGガスの流入を止めた後、反応
装置の温度を1150℃に挙げ再びNH3(アンモニ
ア)ガス、TMGガス、ドーパントガスとしてSiH4
(シラン)ガス、キャリアガスとして水素ガスを流すこ
とによりn型コンタクト層として働く厚さ約4μmのG
aN層を形成させた。
Next, after the inflow of TMG gas was stopped, the temperature of the reactor was raised to 1150 ° C. and NH 3 (ammonia) gas, TMG gas, and SiH 4 as a dopant gas were added again.
G having a thickness of about 4 μm that acts as an n-type contact layer by flowing a (silane) gas and hydrogen gas as a carrier gas
An aN layer was formed.

【0049】活性層は、一旦、キャリアガスのみとさせ
反応装置の温度を800℃に保持し後、原料ガスとして
NH3(アンモニア)ガス、TMGガス、TMI(トリ
メチルインジウム)及びキャリアガスとして水素ガスを
流すことにより厚さ約3nmのアンドープInGaN層
を堆積させた。
In the active layer, only the carrier gas is once kept and the temperature of the reactor is kept at 800 ° C., then NH 3 (ammonia) gas, TMG gas, TMI (trimethylindium) as a source gas and hydrogen gas as a carrier gas. To deposit an undoped InGaN layer having a thickness of about 3 nm.

【0050】活性層上にクラッド層を形成させるため原
料ガスの流入を停止し反応装置の温度を1050℃に保
持した後、原料ガスとしてNH3(アンモニア)ガス、
TMA(トリメチルアルミニウム)ガス、TMGガス、
ドーパントガスとしてCp2Mg(シクロペンタジエル
マグシウム)ガス及びキャリアガスとして、水素ガスを
流しp型クラッド層として厚さ約0.1μmのGaAl
N層を形成させた。
In order to form a clad layer on the active layer, the flow of the raw material gas was stopped and the temperature of the reactor was maintained at 1050 ° C., and then NH 3 (ammonia) gas was used as the raw material gas.
TMA (trimethylaluminum) gas, TMG gas,
Cp 2 Mg (cyclopentadiermagnesium) gas as a dopant gas and hydrogen gas as a carrier gas were caused to flow, and GaAl having a thickness of about 0.1 μm was used as a p-type cladding layer.
An N layer was formed.

【0051】最後に、反応装置の温度を1050℃に維
持し原料ガスとしてNH3(アンモニア)ガス、TMG
ガス、ドーパントガスとしてCp2Mgガス及びキャリ
アガスとして水素ガスを流しp型コンタクト層として厚
さ約0.5μmのGaN層を形成させた(なお、p型窒
化物半導体層は400℃以上でアニール処理してあ
る。)。
Finally, the temperature of the reactor is maintained at 1050 ° C., NH 3 (ammonia) gas and TMG are used as raw material gases.
Gas, Cp 2 Mg gas as a dopant gas, and hydrogen gas as a carrier gas were caused to flow to form a GaN layer having a thickness of about 0.5 μm as a p-type contact layer (the p-type nitride semiconductor layer is annealed at 400 ° C. or higher). It has been processed.)

【0052】半導体ウエハー300に、RIE(Reacti
ve Ion Etching)によって窒化物半導体が積層された表
面側351から溝部が形成されるサファイア基板との境
界面が露出するまでエッチングしエッチング面320を
形成させ複数の島状窒化物半導体層が形成された半導体
ウエハー300を用いる。なお、エッチング時にpn各
半導体が露出するようマスクを形成させエッチング後除
去させてある。また、pn各半導体層には、p型電極3
20及びn型電極321として電極がスパッタリング法
により形成されている。半導体表面側からp型電極32
0を介して光を取り出すためp型電極320の厚みをA
uを1000オングストロームと薄く形成させてある
(図3(A))。
RIE (Reacti
by ve ion etching, etching is performed from the front surface side 351 where the nitride semiconductor is laminated until the boundary surface with the sapphire substrate where the groove is formed is exposed to form an etching surface 320 to form a plurality of island-shaped nitride semiconductor layers. The semiconductor wafer 300 is used. A mask is formed so that each pn semiconductor is exposed during etching, and is removed after etching. Further, the p-type electrode 3 is formed on each pn semiconductor layer.
Electrodes are formed as the 20 and n-type electrodes 321 by a sputtering method. P-type electrode 32 from the semiconductor surface side
In order to extract light through 0, the thickness of the p-type electrode 320 is set to A
u is formed as thin as 1000 angstrom (FIG. 3 (A)).

【0053】こうして形成された窒化物半導体ウエハー
300のサファイア基板301を100μmまで研磨し
た後、半導体ウエハー300のサファイア基板裏面側3
52が上になるように水平方向に自由駆動可能なテーブ
ル上に真空チャックを用いて固定させた(不示図)。
After polishing the sapphire substrate 301 of the nitride semiconductor wafer 300 thus formed to 100 μm, the sapphire substrate back surface side 3 of the semiconductor wafer 300 is polished.
It was fixed using a vacuum chuck on a table that could be freely driven in the horizontal direction so that 52 was on the top (not shown).

【0054】ブレード回転数30,000rpm、切断
速度3mm/secでステージを移動させることにより
サファイア基板301の底面に幅約25μm、深さ約2
0μmの溝をほぼ均一に縦横に形成し溝部303とさせ
る。溝部303は、半導体ウエハー300のサファイア
基板裏面側352から見るとエッチング面330と略平
行に形成されておりそれぞれがその後に光半導体素子3
10となる300μm角の大きさに形成させてある(図
3(B))。
By moving the stage at a blade rotation speed of 30,000 rpm and a cutting speed of 3 mm / sec, a width of about 25 μm and a depth of about 2 are formed on the bottom surface of the sapphire substrate 301.
Grooves having a thickness of 0 μm are formed substantially vertically and horizontally to form groove portions 303. The groove portion 303 is formed substantially parallel to the etching surface 330 when viewed from the back surface side 352 of the sapphire substrate of the semiconductor wafer 300, and each of them is formed after that.
It is formed in a size of 300 μm square, which is 10 (FIG. 3B).

【0055】次に、片面研磨機と研磨剤となる平均粒径
3μmのダイヤモンド・スラリを用いてサファイア基板
301の裏面側352の研磨を行い透光性基板301が
レンズ効果を有する曲面形状304を形成する。
Next, the back surface 352 of the sapphire substrate 301 is polished by using a single-sided polishing machine and a diamond slurry having an average particle diameter of 3 μm, which serves as a polishing agent, so that the transparent substrate 301 has a curved surface shape 304 having a lens effect. Form.

【0056】半導体ウエハー300を洗浄後、真空蒸着
法によりAlの反射膜309を窒化物半導体ウエハーの
裏面全面となる透光性基板裏面側352上に形成する
(図3(C))。
After cleaning the semiconductor wafer 300, a reflective film 309 of Al is formed on the rear surface 352 of the transparent substrate, which is the entire rear surface of the nitride semiconductor wafer, by a vacuum evaporation method (FIG. 3C).

【0057】反射膜309の形成後に、溝部303の底
面にレーザー照射により深さ5μmのブレイク・ライン
305を形成する(図3(D))。
After forming the reflection film 309, a break line 305 having a depth of 5 μm is formed on the bottom surface of the groove 303 by laser irradiation (FIG. 3D).

【0058】次に、溝部303に沿って加重をかけたロ
ーラーを走らせ半導体ウエハー300を切断し光半導体
素子310であるLEDチップを形成させる(図3
(E))。
Then, a weighted roller is run along the groove 303 to cut the semiconductor wafer 300 to form an LED chip which is an optical semiconductor element 310 (FIG. 3).
(E)).

【0059】溝部303、スクライブ・ライン305の
形成をレーザーで行うため、スクライバーなど機械的に
溝部を形成させるものに較べカッターの消耗、劣化によ
る加工精度のバラツキ、刃先交換のために発生するコス
トを低減することができる。また、溝部303を窒化物
半導体ウエハー300分割のためにも利用するため、半
導体ウエハー分割の工程を減らすことが可能となる。さ
らに、レーザー照射により反射膜が設けられた透光性基
板上にブレイク・ラインを形成するため、ブレイク・ラ
イン形成時にブレードが反射膜309を構成するAlな
どの金属による目詰まりを起こすこともない。
Since the groove 303 and the scribe line 305 are formed by a laser, compared with a machine such as a scriber for mechanically forming the groove, variation in machining accuracy due to wear and deterioration of the cutter, and cost required for cutting edge replacement. It can be reduced. Further, since the groove portion 303 is also used for dividing the nitride semiconductor wafer 300, it is possible to reduce the step of dividing the semiconductor wafer. Further, since the break line is formed on the translucent substrate provided with the reflection film by laser irradiation, the blade does not become clogged with the metal such as Al forming the reflection film 309 when the break line is formed. .

【0060】この光半導体素子410の実装例を図4に
示す。エポキシ樹脂などのマウント部材を用いて光半導
体素子を実装基板408にマウントし光半導体素子41
0の電極と実装基板408上に設けられた外部電極とを
ワイヤーボンディングすることにより実装が完成する
(不示図)。光半導体素子410の透光性基板裏面側が
曲面形状を有するため発光波長を効率よく集光して外部
に取り出すことが可能となる。また、反射膜409はマ
ウント部材406に入射する光量を低減するため、光半
導体素子410や外部からの発光波長が原因となるダイ
ボンド部材406の劣化を低減することが可能となる。
特に、野外で使用される光半導体素子や発光波長が紫外
線域にある場合は効果が大きい。
An example of mounting the optical semiconductor element 410 is shown in FIG. The optical semiconductor element is mounted on the mounting substrate 408 by using a mounting member such as epoxy resin.
Mounting is completed by wire bonding the 0 electrode and the external electrode provided on the mounting substrate 408 (not shown). Since the back surface side of the light transmissive substrate of the optical semiconductor element 410 has a curved surface shape, it becomes possible to efficiently collect the emission wavelength and take it out to the outside. Further, since the reflection film 409 reduces the amount of light incident on the mount member 406, it is possible to reduce deterioration of the die bond member 406 caused by the wavelength of light emitted from the optical semiconductor element 410 and the outside.
In particular, the effect is great when the optical semiconductor element used outdoors or the emission wavelength is in the ultraviolet range.

【0061】(比較例1)参考例1において研磨工程を
行わず、曲面を持たない以外は同様にしてLEDチップ
を形成させた。形成されたLEDチップを、参考例1及
び参考例2のLEDチップと比較した。参考例1のLE
Dチップと比較したところ参考例1の光量が曲面を持た
ない比較例1のLEDチップに較べ約1.3倍に向上す
る。同様に参考例2のLEDチップと比較したところ
考例2の光量が曲面を持たない比較例1のLEDチップ
に較べ約1.2倍に向上する。
Comparative Example 1 An LED chip was formed in the same manner as in Reference Example 1 , except that the polishing step was not performed and the surface did not have a curved surface. The formed LED chip is referred to as Reference Example 1 and
And the LED chip of Reference Example 2 . LE of Reference Example 1
When compared with the D chip, the light amount of Reference Example 1 is improved by about 1.3 times as compared with the LED chip of Comparative Example 1 having no curved surface. Ginseng Similarly was compared with LED chips of Example 2
The light amount of the consideration example 2 is improved by about 1.2 times as compared with the LED chip of the comparison example 1 having no curved surface.

【0062】(実施例1)溝部503をレーザーにより
形成させると共に光半導体素子の分割に利用しない溝部
513も形成させた以外は参考例1と同様にして半導体
ウエハー500を形成させた(図5(A))。なお、レ
ーザー(356nm)はYAGレーザー照射装置から1
6J/cm2で照射させつつステージを移動させること
によりサファイア基板501の底面に幅約30μm、深
さ約5μmの溝を縦横に形成し溝部503とさせてあ
る。溝部503はその底面と半導体層面の表面との間隔
が、95μm内で、ほぼ均一になるように調整し形成さ
れる。分割に利用しない溝部513は溝部503よりも
浅く形成させてある。
Example 1 A semiconductor wafer 500 was formed in the same manner as in Reference Example 1 except that the groove 503 was formed by a laser and the groove 513 not used for dividing the optical semiconductor element was also formed (see FIG. A)). The laser (356 nm) is 1 from the YAG laser irradiation device.
By moving the stage while irradiating at 6 J / cm 2 , a groove having a width of about 30 μm and a depth of about 5 μm is formed vertically and horizontally on the bottom surface of the sapphire substrate 501 to form a groove portion 503. The groove portion 503 is adjusted and formed so that the distance between the bottom surface and the surface of the semiconductor layer surface is substantially uniform within 95 μm. The groove 513 not used for division is formed shallower than the groove 503.

【0063】透光性基板501の裏面側552を研磨す
ることにより半導体ウエハー裏面に曲面形状504を形
成する。研磨により後に形成される光半導体素子510
の1個に対して4個のレンズとして働く曲面形状が形成
される(図5(C))。
A curved surface shape 504 is formed on the back surface of the semiconductor wafer by polishing the back surface side 552 of the transparent substrate 501. Optical semiconductor element 510 formed later by polishing
A curved surface shape that functions as four lenses is formed for each of the two (FIG. 5C).

【0064】次に光半導体素子510の大きさに相当す
る溝部503の底面にのみブレイク・ライン505を形
成する。このとき、レーザーによって形成されるブレイ
ク・ライン505の深さが、3μm 以上になるように
レーザー出力を調整する(図5(D))。
Next, the break line 505 is formed only on the bottom surface of the groove portion 503 corresponding to the size of the optical semiconductor element 510. At this time, the laser output is adjusted so that the depth of the break line 505 formed by the laser is 3 μm or more (FIG. 5D).

【0065】続いて、溝部503に沿ってローラーによ
って荷重を作用させ、半導体ウエハー500を切断し光
半導体素子510を分離する(図5(E))。
Subsequently, a load is applied by a roller along the groove 503 to cut the semiconductor wafer 500 and separate the optical semiconductor element 510 (FIG. 5 (E)).

【0066】溝部503、513、ブレイク・ライン5
05の形成をレーザーで行うため、カッターの消耗、劣
化による加工精度のバラツキ、刃先交換のために発生す
るコストを低減することができる。
Grooves 503 and 513, break line 5
Since the layer No. 05 is formed by a laser, it is possible to reduce consumption of the cutter, variation in processing accuracy due to deterioration, and cost to replace the cutting edge.

【0067】[0067]

【発明の効果】光半導体素子は基板裏面側が曲面形状を
持ち、従来は臨界角反射の為に光半導体素子の外部に取
り出せなかった光を取り出せる。或いは、取り込めなか
った光を取り込めるようになり光半導体素子の光利用効
率が向上する。
EFFECTS OF THE INVENTION The optical semiconductor element has a curved surface on the back surface side of the substrate, and can extract light that could not be extracted to the outside of the optical semiconductor element due to critical angle reflection in the related art. Alternatively, the light that could not be captured can be captured, and the light utilization efficiency of the optical semiconductor element is improved.

【0068】曲面形状をもつ透光性基板裏面上に反射膜
を形成することにより、透光性基板裏面側が発光波長又
は受光波長に対してパラボナ・アンテナ同様の効果を果
たす。そのため、効率よく光半導体素子から光を取り出
す又は光を取り込むことが可能となる。
By forming the reflective film on the back surface of the transparent substrate having a curved surface, the back surface side of the transparent substrate has the same effect as the parabona antenna with respect to the emission wavelength or the reception wavelength. Therefore, it becomes possible to efficiently extract light from the optical semiconductor element or to extract light.

【0069】さらに、光半導体素子を半導体層面側を下
にして実装するフリップチップ型とする場合、曲面形状
の基板裏面がレンズとしての効果を持つ。更に、p型電
極が反射鏡として機能するため発光効率若しくは受光効
率の高い光半導体素子となる。
Further, in the case of a flip-chip type in which the optical semiconductor element is mounted with the semiconductor layer surface side facing down, the back surface of the curved substrate has the effect of a lens. Further, since the p-type electrode functions as a reflecting mirror, it becomes an optical semiconductor element having high light emitting efficiency or light receiving efficiency.

【0070】本発明の製造方法とすることにより、簡単
に光利用効率の高い光半導体素子を製造することが可能
となる。
By using the manufacturing method of the present invention, it becomes possible to easily manufacture an optical semiconductor element having a high light utilization efficiency.

【0071】また、レーザーにより溝部を形成すること
により、従来のようなスクライブ・カッター劣化、交換
により発生していた加工コストの低減が可能となる。溝
部に沿ってウエハーを分割することにより、形状の揃っ
た光半導体素子を比較的簡単に歩留りよく得ることが可
能となる。
Further, by forming the groove portion with a laser, it becomes possible to reduce the processing cost which has been caused by deterioration and replacement of the scribe cutter as in the prior art. By dividing the wafer along the groove, it becomes possible to obtain an optical semiconductor element having a uniform shape relatively easily and with high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は参考例1における光半導体ウエハーの
加工方法を示した模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a method for processing an optical semiconductor wafer in Reference Example 1 .

【図2】 図2は参考例1における光半導体素子の実装
例を示した模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a mounting example of an optical semiconductor element in Reference Example 1 .

【図3】 図3は参考例2における光半導体ウエハーの
加工方法を示した模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a method for processing an optical semiconductor wafer in Reference Example 2 .

【図4】 図4は参考例2における光半導体素子の実装
例を示した模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a mounting example of an optical semiconductor element in Reference Example 2 .

【図5】 図5は実施例1における光半導体ウエハーの
加工方法を示した模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a method for processing an optical semiconductor wafer in Example 1 .

【図6】 図6は本発明と比較のために示す光半導体ウ
エハーの加工方法を示した模式図である。
FIG. 6 is a schematic view showing a method of processing an optical semiconductor wafer shown for comparison with the present invention.

【図7】 図7は本発明の効果の一つを示す模式的説明
図である。
FIG. 7 is a schematic explanatory view showing one of the effects of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100、300、500・・・窒化物半導体ウエハー 101、201、301、401、501・・・透光性
基板 102、202、302、402、502・・・窒化物
半導体 103、303・・・透光性基板に設けられた溝部 104、204、304、504・・・透光性基板の裏
面側に設けられた曲面形状 105、305、505・・・ブレイク・ライン 110、210、310、410、510・・・光半導
体素子 120、220、320、420・・・p型電極 121、321、421・・・n型電極 130、330・・・エッチング面 151、351、551・・・第1の主面 152、352、552・・・第2の主面 206、406・・・マウント部材 207・・・実装基板上の電極 208、408・・・実装基板 209・・・光ファイバーの端部 309、409・・・反射膜 503・・・光半導体素子の分割に利用する溝部 513・・・光半導体素子の分割に利用しない溝部 600・・・半導体ウエハー 601・・・透光性基板 602・・・窒化物半導体 603・・・溝 604・・・スクライブ・ライン 610・・・光半導体素子 620・・・p型電極 621・・・n型電極 701・・・溝に沿って形成された所望通りのスクライ
ブライン 702・・・歪んだスクライブライン
100, 300, 500 ... Nitride semiconductor wafer 101, 201, 301, 401, 501 ... Translucent substrate 102, 202, 302, 402, 502 ... Nitride semiconductor 103, 303 ... Transparency Grooves 104, 204, 304, 504 provided on the light-transmitting substrate ... Curved shapes 105, 305, 505 provided on the back surface side of the light-transmitting substrate ... Break lines 110, 210, 310, 410, 510 ... Optical semiconductor element 120, 220, 320, 420 ... P-type electrode 121, 321, 421 ... N-type electrode 130, 330 ... Etching surface 151, 351, 551 ... First Main surface 152, 352, 552 ... Second main surface 206, 406 ... Mount member 207 ... Electrode 208, 408 on mounting board ... Mounting board 209 ... Fiber end portions 309, 409 ... Reflective film 503 ... Grooves 513 used for division of optical semiconductor element 513 ... Grooves not used for division of optical semiconductor element 600 ... Semiconductor wafer 601 ... Translucent Substrate 602 ... nitride semiconductor 603 ... groove 604 ... scribing line 610 ... optical semiconductor element 620 ... p-type electrode 621 ... n-type electrode 701 ... along groove Formed scribe line 702 ... Distorted scribe line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−298344(JP,A) 特開 平6−45646(JP,A) 特開 平7−131069(JP,A) 特開 平8−102549(JP,A) 実開 昭57−106246(JP,U) 特公 昭51−18788(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-8-298344 (JP, A) JP-A-6-45646 (JP, A) JP-A-7-131069 (JP, A) JP-A-8- 102549 (JP, A) Actual development Sho 57-106246 (JP, U) Japanese Patent Sho 51-18788 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 33/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 透光性基板(501)上に窒化物半導体(502)
が積層された半導体ウエハー(500)を分割して形成する
光半導体素子(510)の製造方法であって、 前記窒化物半導体(502)積層面側と対向する透光性基板
の裏面側から前記窒化物半導体(502)に達しない第1の
溝部(503)及び第2の溝部(513)を形成する工程と、前記第1の溝部(503)と分割に利用しない前記第2の溝
部(513) の形成後に前記透光性基板(501)の裏面側を研磨
することで複数の曲面形状(504)を形成する工程と、 前記第1の溝部(503)に沿って半導体ウエハー(500)を分
割する工程とを有することを特徴とする光半導体素子の
製造方法。
1. A nitride semiconductor (502) on a transparent substrate (501 ).
Is a method for manufacturing an optical semiconductor element (510) formed by dividing a laminated semiconductor wafer (500) , wherein the nitride semiconductor (502) is laminated from the rear surface side of the transparent substrate facing the laminated surface side. The first that does not reach the nitride semiconductor (502)
A step of forming a groove part (503) and a second groove part (513) , and the second groove which is not used for division with the first groove part (503)
A step of forming a plurality of curved surface shapes (504) by polishing the back surface side of the translucent substrate (501) after forming the part (513) , and a semiconductor wafer ( ) along the first groove part (503). 500) is divided, and the manufacturing method of the optical-semiconductor element characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記第1の溝部(503)及び第2の溝部(51
3)の形成がレーザー照射による請求項1に記載された光
半導体素子の製造方法。
2. The first groove portion (503) and the second groove portion (51)
The method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1, wherein the formation of 3) is performed by laser irradiation.
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