JP4680762B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
Light emitting device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4680762B2 JP4680762B2 JP2005360441A JP2005360441A JP4680762B2 JP 4680762 B2 JP4680762 B2 JP 4680762B2 JP 2005360441 A JP2005360441 A JP 2005360441A JP 2005360441 A JP2005360441 A JP 2005360441A JP 4680762 B2 JP4680762 B2 JP 4680762B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- emitting element
- plane
- light emitting
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、基板の劈開を利用して形成された発光素子、特に、ガリウム酸化物の基板上に結晶成長させて形成され、劈開を利用して作製された発光素子、及び、その製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device formed by using cleavage of a substrate, and more particularly to a light emitting device formed by crystal growth on a substrate of gallium oxide and manufactured using cleavage, and a method for manufacturing the same. .
従来の発光素子として、ＳｉＣからなる基板上にＧａＮからなるｎ型層およびｐ型層を積層したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このＳｉＣを用いた発光素子は、ＳｉＣの単結晶ウエハを用い、この基板上にＧａＮからなるｎ型層およびｐ型層を形成して、劈開を利用したダイシング加工によりこれらを切り出すことによって、複数の発光素子にすることによって製造されている。 As a conventional light-emitting device, a device in which an n-type layer and a p-type layer made of GaN are stacked on a substrate made of SiC is known (for example, see Patent Document 1). The light emitting device using SiC is formed by using an SiC single crystal wafer, forming an n-type layer and a p-type layer made of GaN on the substrate, and cutting them out by dicing using cleavage. It is manufactured by making it a light emitting element.
また、基板を紫外領域の光を透過するものとし、可視領域から紫外領域の光を透過する無色透明の導電体を得ることができ、その導電体を基板に用いて垂直電極構造とすることが可能であり、基板側をも光の取り出し面とすることができる発光素子として、ガリウム酸化物の基板を使用して発光素子を形成したものが開発されている(例えば、特許文献２参照)。 In addition, the substrate can transmit light in the ultraviolet region, and a colorless and transparent conductor that transmits light in the visible region to the ultraviolet region can be obtained. The conductor can be used as a substrate to form a vertical electrode structure. As a light-emitting element that can be used as a light extraction surface, a light-emitting element formed using a gallium oxide substrate has been developed (for example, see Patent Document 2).
また、ニオブ酸リチウム単結晶等の酸化物単結晶からなる母材を、劈開を利用してダイシング加工する方法や、短パルスレーザを照射して熱応力により劈開面で割断する方法等が知られている(例えば、特許文献３、４参照)。
しかし、特許文献２に開示された発光素子は、ガリウム酸化物の基板を使用したもので、このガリウム酸化物の基板は、劈開性の強い面方位とそうでない面方位があり、劈開性をすべて利用して基板上に形成された複数の発光素子を切り出すことは困難である。 However, the light-emitting element disclosed in Patent Document 2 uses a gallium oxide substrate, and this gallium oxide substrate has a plane orientation with a strong cleavage and a plane orientation with no cleavage. It is difficult to cut out a plurality of light-emitting elements formed on a substrate by using them.
一方、ガリウム酸化物の基板は、面方位により劈開性が特に強い面が存在し、従来から使用されていたダイシング加工方法では歩留まりのよい素子製製作が困難である。特に、β―Ｇａ２Ｏ３基板は、発光素子が形成される基板表面に平行な面も劈開性を有し、従来のダイシング加工方法で切り出そうとすると、切り出し端面の近傍で、剥がれやクラック等が発生し易い。 On the other hand, a gallium oxide substrate has a surface with particularly strong cleaving properties depending on the plane orientation, and it is difficult to manufacture a device with a high yield by a dicing method conventionally used. In particular, the β-Ga 2 O 3 substrate has a cleaving property parallel to the surface of the substrate on which the light emitting element is formed, and if it is cut out by a conventional dicing method, Cracks are likely to occur.
また、特許文献３、４に開示された方法は、全ての面において劈開を利用してダイシング加工あるいは割断する方法であるので、ガリウム酸化物の基板及びこの基板上に形成した発光素子の切り出しには適用できないという問題があった。 In addition, the methods disclosed in Patent Documents 3 and 4 are methods for dicing or cleaving using cleavage on all surfaces, so that a gallium oxide substrate and a light-emitting element formed on the substrate are cut out. There was a problem that could not be applied.
従って、本発明の目的は、ガリウム酸化物の基板上に形成した発光素子を、劈開性の強い方向には劈開を利用し、劈開性の弱い方向にはダイシング加工等を行うことにより、加工部近傍で剥がれやクラック等を発生させずに、ガリウム酸化物の基板上に結晶成長させて形成され、劈開を利用して作製された発光素子、及び、その製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to use a light emitting device formed on a gallium oxide substrate by using cleavage in a direction with strong cleavage and performing dicing processing or the like in a direction with low cleavage. It is an object of the present invention to provide a light-emitting element that is formed by crystal growth on a gallium oxide substrate without causing peeling or cracking in the vicinity and that is manufactured by using cleavage, and a manufacturing method thereof.
本発明は、上記目的を達成するために、（１００）又は（８０１）の面方位を有するβ−Ｇａ ２ Ｏ ３ 基板上にＧａＮ系化合物半導体薄膜が形成された矩形形状の発光素子であって、前記β−Ｇａ ２ Ｏ ３ 基板は、前記発光素子の一端面を形成する（００１）面と、前記発光素子の他の端面を形成する（０１０）面とを有することを特徴とする発光素子を提供し、また、（００１）の面方位を有するβ−Ｇａ ２ Ｏ ３ 基板上にＧａＮ系化合物半導体薄膜が形成された矩形形状の発光素子であって、前記β−Ｇａ ２ Ｏ ３ 基板は、前記発光素子の一端面を形成する（１００）面と、前記発光素子の他の端面を形成する（０１０）面とを有することを特徴とする発光素子を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rectangular light emitting device in which a GaN-based compound semiconductor thin film is formed on a β-Ga 2 O 3 substrate having a (100) or (801) plane orientation. The β-Ga 2 O 3 substrate has a (001) plane that forms one end face of the light emitting element and a (010) plane that forms the other end face of the light emitting element. And a rectangular light emitting device in which a GaN-based compound semiconductor thin film is formed on a β-Ga 2 O 3 substrate having a (001) plane orientation , wherein the β-Ga 2 O 3 substrate is There is provided a light emitting device having a (100) surface forming one end surface of the light emitting device and a (010) surface forming another end surface of the light emitting device.
本発明は、上記目的を達成するために、（１００）、又は（８０１）の面方位を有するβ−Ｇａ ２ Ｏ ３ 基板上にＧａＮ系化合物半導体薄膜が結晶成長により形成された後に、矩形形状に切出された発光素子の製造方法であって、前記発光素子の一端面の少なくとも一部は（００１）面の劈開により形成されるとともに、前記端面と垂直な他の端面は（０１０）面のダイシングにより形成されたことを特徴とする発光素子の製造方法を提供し、また、（１００）又は（８０１）の面方位を有するβ−Ｇａ ２ Ｏ ３ 基板上にＧａＮ系化合物半導体薄膜が結晶成長により形成された後に、矩形形状に切出された発光素子の製造方法であって、前記発光素子の一端面の少なくとも一部は（００１）面の劈開により形成されるとともに、前記端面と垂直な他の端面は所定の波長のレーザ光を照射して行う（０１０）面のレーザ加工により形成されたことを特徴とする発光素子の製造方法を提供し、また、（００１）の面方位を有するβ−Ｇａ ２ Ｏ ３ 基板上にＧａＮ系化合物半導体薄膜が結晶成長により形成された後に、矩形形状に切出された発光素子の製造方法であって、前記発光素子の一端面の少なくとも一部は（１００）面の劈開により形成されるとともに、前記端面と垂直な他の端面は（０１０）面のダイシングにより形成されたことを特徴とする発光素子の製造方法を提供し、また、（００１）の面方位を有するβ−Ｇａ ２ Ｏ ３ 基板上にＧａＮ系化合物半導体薄膜が結晶成長により形成された後に、矩形形状に切出された発光素子の製造方法であって、前記発光素子の一端面の少なくとも一部は（１００）面の劈開により形成されるとともに、前記端面と垂直な他の端面は所定の波長のレーザ光を照射して行う（０１０）面のレーザ加工により形成されたことを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rectangular shape after a GaN-based compound semiconductor thin film is formed by crystal growth on a β-Ga 2 O 3 substrate having a (100) or (801) plane orientation. A method of manufacturing a light emitting device cut out in a step, wherein at least a part of one end surface of the light emitting device is formed by cleaving the (001) plane, and the other end surface perpendicular to the end surface is a (010) plane. And a method of manufacturing a light emitting device, characterized in that a GaN-based compound semiconductor thin film is crystallized on a β-Ga 2 O 3 substrate having a (100) or (801) plane orientation. A method of manufacturing a light-emitting element that is formed by growth and then cut into a rectangular shape, wherein at least a part of one end face of the light-emitting element is formed by cleaving the (001) plane and is perpendicular to the end face. The other end face is formed by laser processing of a (010) plane performed by irradiating a laser beam of a predetermined wavelength, and provides a (001) plane orientation. A method of manufacturing a light emitting device cut into a rectangular shape after a GaN-based compound semiconductor thin film is formed by crystal growth on a β-Ga 2 O 3 substrate having at least a part of one end surface of the light emitting device Is provided by cleaving the (100) plane, and the other end face perpendicular to the end face is formed by dicing the (010) plane. ), And a GaN-based compound semiconductor thin film is formed by crystal growth on a β-Ga 2 O 3 substrate having a plane orientation of 1). Small end face Ku and also some while being formed by cleavage of the (100) plane, said end face perpendicular other end surface formed by laser processing in which predetermined conducted by irradiating a laser beam with a wavelength (010) plane Provided is a method for manufacturing a light emitting device.
本発明の発光素子及びその製造方法によれば、加工部近傍で剥がれやクラック等を発生させずに、ガリウム酸化物の基板上に結晶成長させて形成され劈開を利用して作製された発光素子、及び、その製造方法を提供することが可能となる。 According to the light emitting device and the method of manufacturing the same of the present invention, the light emitting device formed by crystal growth on the gallium oxide substrate without causing peeling or cracking in the vicinity of the processed portion and using the cleavage. It is possible to provide a manufacturing method thereof.
（ガリウム酸化物基板）
図１は、発光素子が形成されたガリウム酸化物基板を示す図である。
(Gallium oxide substrate)
FIG. 1 is a diagram illustrating a gallium oxide substrate on which a light emitting element is formed.
ガリウム酸化物基板であるβ―Ｇａ２Ｏ３基板１は、所定の面方位を有してウエハー状に加工された基板である。β―Ｇａ２Ｏ３基板１の場合には、基板表面は、（１００）、（０１０）、（００１）面、又は、（８０１）面とされ、（１００）面に強い劈開性を有している。また、上記のように、基板表面を（１００）、（０１０）、（００１）面又は（８０１）面とした場合は、（００１）面にも劈開性が認められる。 The β-Ga 2 O 3 substrate 1 that is a gallium oxide substrate is a substrate that has a predetermined plane orientation and is processed into a wafer shape. In the case of the β-Ga 2 O 3 substrate 1, the substrate surface is a (100), (010), (001) plane, or (801) plane, and has a strong cleaving property to the (100) plane. ing. As described above, when the substrate surface is the (100), (010), (001) plane or (801) plane, the (001) plane is also cleaved.
β―Ｇａ２Ｏ３基板１上に結晶成長により発光素子を形成する場合は、ウエハー加工、及び、発光素子形成の容易さにより、（１００）面又は（８０１）面を基板表面にする。この場合、（００１）面を劈開を利用して割断し、（０１０）面をダイシング等により切断して、β―Ｇａ２Ｏ３基板１上に多数形成された発光素子をベアチップとして取り出す。 When a light emitting element is formed on the β-Ga 2 O 3 substrate 1 by crystal growth, the (100) plane or the (801) plane is set as the substrate surface due to the ease of wafer processing and light emitting element formation. In this case, the (001) plane is cleaved using cleavage, the (010) plane is cut by dicing or the like, and a large number of light emitting elements formed on the β-Ga 2 O 3 substrate 1 are taken out as bare chips.
尚、β―Ｇａ２Ｏ３基板１の面方位を識別するものとして、ノッチ、溝、又はオリエンテーションフラット等の識別部１ａが形成されているのが好ましい。 In order to identify the plane orientation of the β-Ga 2 O 3 substrate 1, it is preferable that an identification portion 1a such as a notch, a groove, or an orientation flat is formed.
（発光素子の形成）
図２は、ＭＯＣＶＤ法を示す概略図であり、ＭＯＣＶＤ装置の主要部を示す概略断面を示す。ＭＯＣＶＤ装置１００は、真空ポンプおよび排気装置（図示せず）を備えた排気部１０６が接続された反応容器１０１と、β―Ｇａ２Ｏ３基板１を載置するサセプタ１０２と、サセプタ１０２を加熱するヒータ１０３と、サセプタ１０２を回転、上下移動させる制御軸１０４と、β―Ｇａ２Ｏ３基板１に向って斜め、または水平に原料ガスを供給する石英ノズル１０５と、各種原料ガスを発生する、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス発生装置１１１、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス発生装置１１２、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガス発生装置１１３等を備える。なお、必要に応じてガス発生装置の数を増減してもよい。窒素源としてＮＨ３が用いられ、キャリアガスとしてＨ２が用いられる。ＧａＮ薄膜を形成するときは、ＴＭＧとＮＨ３が、ＡｌＧａＮ薄膜を形成するときは、ＴＭＡ、ＴＭＧおよびＮＨ３が、ＩｎＧａＮ薄膜を形成するときは、ＴＭＩ、ＴＭＧおよびＮＨ３が用いられる。
ＭＯＣＶＤ装置１００により薄膜を形成するには、例えば、以下のように行う。まず、β―Ｇａ２Ｏ３基板１は、薄膜が形成される面を上にしてサセプタ１０２に保持され、反応容器１０１内に設置される。
(Formation of light emitting element)
FIG. 2 is a schematic view showing the MOCVD method, and shows a schematic cross section showing the main part of the MOCVD apparatus. The MOCVD apparatus 100 heats the reaction vessel 101 to which an exhaust unit 106 having a vacuum pump and an exhaust device (not shown) is connected, a susceptor 102 on which the β-Ga 2 O 3 substrate 1 is placed, and the susceptor 102. Generating heater 103, control shaft 104 for rotating and moving susceptor 102 up and down, quartz nozzle 105 for supplying source gas obliquely or horizontally toward β-Ga 2 O 3 substrate 1, and various source gases are generated. , A TMG (trimethylgallium)
In order to form a thin film by the MOCVD apparatus 100, for example, the following is performed. First, the β-Ga 2 O 3 substrate 1 is held by the susceptor 102 with the surface on which the thin film is formed facing upward, and is installed in the reaction vessel 101.
このとき、β―Ｇａ２Ｏ３基板１は、β―Ｇａ２Ｏ３基板１の劈開領域２とダイシング領域３に囲まれた矩形領域、すなわち、発光素子領域４に発光素子が所定の位置関係で形成されるようにサセプタ１０２に保持する。 At this time, the β-Ga 2 O 3 substrate 1 has a predetermined positional relationship between the light emitting elements in the rectangular region surrounded by the cleavage region 2 and the dicing region 3 of the β-Ga 2 O 3 substrate 1, that is, the light emitting element region 4. Is held by the susceptor 102 so as to be formed.
（ＬＥＤ素子の構成）
図３は、発光素子としてのＬＥＤの構成を示すものである。
(Configuration of LED element)
FIG. 3 shows a configuration of an LED as a light emitting element.
このＬＥＤ素子１０は、ｎ型の導電型を有するβ−Ｇａ２Ｏ３基板１を有し、β―Ｇａ２Ｏ３基板１上にＳｉドープのｎ＋−ＧａＮ層１２と、Ｓｉドープのｎ−ＡｌＧａＮ層１３と、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸構造を有するＭＱＷ（Multiple-Quantum Well）１４と、Ｍｇドープのｐ−ＡｌＧａＮ層１５と、Ｍｇドープのｐ＋−ＧａＮ層１６と、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなるｐ電極１７とを順次積層して形成されており、β―Ｇａ２Ｏ３基板１の下面に設けられるｎ電極１８とを有する。 The LED element 10 has a β-Ga 2 O 3 substrate 1 having n-type conductivity, an n + -GaN layer 12 of Si doped on β-Ga 2 O 3 substrate 1, the Si-doped n -AlGaN layer 13, MQW (Multiple-Quantum Well) 14 having an InGaN / GaN multiple quantum well structure, Mg-doped p-AlGaN layer 15, Mg-doped p + -GaN layer 16, and ITO (Indium A p-electrode 17 made of Tin Oxide) is sequentially stacked, and has an n-electrode 18 provided on the lower surface of the β-Ga 2 O 3 substrate 1.
ｎ＋−ＧａＮ層１２およびｐ＋−ＧａＮ層１６は、１１００℃の成長温度条件でキャリアガスとしてＮ２を使用し、ＮＨ３とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をβ―Ｇａ２Ｏ３基板１が配置されたリアクタ内に供給することにより形成される。ｎ＋−ＧａＮ層１２についてはｎ型の導電性を付与するためのドーパントとしてモノシラン（ＳｉＨ４）をＳｉ原料として使用し、ｐ＋−ＧａＮ層１６についてはｐ型の導電性を付与するためのドーパントとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）をＭｇ原料として使用する。また、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３およびｐ−ＡｌＧａＮ層１５については、上記したもののほかに更にＴＭＡをリアクタ内に供給することによって形成される。 The n + -GaN layer 12 and the p + -GaN layer 16 use N 2 as a carrier gas under the growth temperature condition of 1100 ° C., and the β-Ga 2 O 3 substrate 1 is arranged with NH 3 and trimethylgallium (TMG). Formed by feeding into the reactor. For n + -GaN layer 12, monosilane (SiH 4 ) is used as a Si raw material as a dopant for imparting n-type conductivity, and for p + -GaN layer 16, p-type conductivity is imparted. Cyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) is used as a Mg raw material as a dopant. The n-AlGaN layer 13 and the p-AlGaN layer 15 are formed by further supplying TMA into the reactor in addition to the above.
ＭＱＷ１４は、１１００℃の成長温度条件でキャリアガスとしてＨ２を使用し、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）とＴＭＧをリアクタ内に供給することによって形成される。ＩｎＧａＮの形成時にはＴＭＩとＴＭＧが供給され、ＧａＮの形成時にはＴＭＧが供給される。 The MQW 14 is formed by using H 2 as a carrier gas under a growth temperature condition of 1100 ° C. and supplying trimethylindium (TMI) and TMG into the reactor. TMI and TMG are supplied when InGaN is formed, and TMG is supplied when GaN is formed.
（ＬＥＤ素子の製造工程）
まず、ＭＯＣＶＤ装置のサセプタにβ―Ｇａ２Ｏ３基板１を搭載する。
(LED element manufacturing process)
First, the β-Ga 2 O 3 substrate 1 is mounted on the susceptor of the MOCVD apparatus.
（ＧａＮ形成工程）
次に、所定の温度（４００℃）に昇温して、Ｎ２の供給を開始する。続いてリアクタ内の昇温を開始し、１１００℃となったときに昇温を停止し、その温度を維持するとともにＴＭＧを６０ｓｃｃｍ供給することによって膜厚１μｍのｎ＋−ＧａＮ層１２を形成する。次に、リアクタへのＮ２の供給を停止し、Ｈ２を供給する。
(GaN formation process)
Next, the temperature is raised to a predetermined temperature (400 ° C.), and supply of N 2 is started. Subsequently, the temperature inside the reactor is started, and when the temperature reaches 1100 ° C., the temperature rise is stopped, and the temperature is maintained and TMG is supplied at 60 sccm to form the n + -GaN layer 12 having a thickness of 1 μm. . Next, the supply of N 2 to the reactor is stopped and H 2 is supplied.
以降、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３、ＭＱＷ１４、ｐ−ＡｌＧａＮ１５層、ｐ＋−ＧａＮ層１６、ｐ電極１７、およびｎ電極１８を順次作成するが、これらについての製造工程については説明を省略する。 Thereafter, the n-AlGaN layer 13, the MQW 14, the p-AlGaN 15 layer, the p + -GaN layer 16, the p electrode 17, and the n electrode 18 are sequentially formed, but the description of the manufacturing process for these is omitted.
（劈開によるＧａ２Ｏ３基板の割断）
上記の工程により発光素子が形成されたβ―Ｇａ２Ｏ３基板１は、電気特性、不良チェック等の検査後、劈開を利用して割断する。
(Cleaving the Ga 2 O 3 substrate by cleavage)
The β-Ga 2 O 3 substrate 1 on which the light emitting element is formed by the above process is cleaved by using cleavage after inspection such as electrical characteristics and defect check.
図４は、発光素子が形成されたβ―Ｇａ２Ｏ３基板１を所定の劈開領域に沿って劈開させ、短冊状のβ―Ｇａ２Ｏ３基板に割断する方法を説明する斜視図である。発光素子が形成されたβ―Ｇａ２Ｏ３基板１を識別部１ａにより劈開方向を特定し、固定ベース１２０の所定の位置に固定する。劈開領域２に合わせて割断ブレード１２１を位置決めして、割断ブレード１２１を下方に押下げて、劈開領域２に所定のせん断力を加えることで劈開させる。この工程を繰り返すことで、発光素子が形成されたβ―Ｇａ２Ｏ３基板１は、短冊状チップ５となる。
FIG. 4 is a perspective view for explaining a method of cleaving the β-Ga 2 O 3 substrate 1 on which the light emitting element is formed along a predetermined cleavage region and cleaving it into a strip-shaped β-Ga 2 O 3 substrate. . The cleavage direction of the β-Ga 2 O 3 substrate 1 on which the light emitting element is formed is specified by the identification unit 1 a and fixed to a predetermined position of the fixed base 120. The cleaving blade 121 is positioned in accordance with the cleavage region 2, the cleaving blade 121 is pushed down, and the cleaving region 2 is cleaved by applying a predetermined shearing force. By repeating this process, the β-Ga 2 O 3 substrate 1 on which the light emitting element is formed becomes a strip-shaped
（ダイシング工程によるβ―Ｇａ２Ｏ３基板の切断）
図５は、劈開により形成された短冊状チップ５をダイヤモンドブレード１３０により切断する方法を説明する斜視図である。短冊状チップ５のダイシング領域３に沿って、ダイヤモンドブレード１３０を回転させて切断する。切断方向あるいは切断領域は、劈開性が小さい、あるいは劈開性が無い方向に設定するので、このダイシング工程により発光素子が形成された個々のチップにチッピング等の悪影響を与えることなく切断することができる。
(Cutting of β-Ga 2 O 3 substrate by dicing process)
FIG. 5 is a perspective view for explaining a method of cutting the strip-shaped
（レーザ加工によるβ―Ｇａ２Ｏ３基板の切断）
図６は、ダイシング工程に替えて、レーザ加工により短冊状チップの切断を行う方法を説明する斜視図である。
(Cutting of β-Ga 2 O 3 substrate by laser processing)
FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of cutting a strip-shaped chip by laser processing instead of the dicing process.
光源１４０であるＹＡＧレーザを所定の条件で駆動し、レーザビーム１４１を出射させる。駆動は、連続Ｑスイッチによる発振駆動による。波長変換部１４２により波長２６６ｎｍの第４高調波に変換されたレーザビーム１４１を、コリメーターレンズ１４３で平行光にして反射ミラー１４４で反射させた後、集光レンズ１４５を光軸方向に移動させて、短冊状チップ５の表面又は表面から所定の前後位置に焦点を結ぶようにフォーカス調整を行う。
The YAG laser that is the light source 140 is driven under a predetermined condition to emit a laser beam 141. Driving is based on oscillation driving by a continuous Q switch. The laser beam 141 converted into the fourth harmonic wave having a wavelength of 266 nm by the wavelength converter 142 is converted into parallel light by the collimator lens 143 and reflected by the reflection mirror 144, and then the condenser lens 145 is moved in the optical axis direction. Thus, the focus adjustment is performed so that the surface of the strip-shaped
レーザ出力、発振周波数、Ｘ方向及びＹ方向への加工速度、走査回数を所定の値に設定して、加工を行う。まず、ＸあるいはＹ方向へ、ＸＹテーブル１４６を移動させ、設定した走査回数だけレーザビーム１４１を短冊状チップ５の表面に照射して、加工溝５ｂを形成することにより基板加工を行う。割断又は切断するために必要な所定の溝数を加工し終わったら、上記と直角なＹあるいはＸ方向へ、ＸＹテーブル１４６を移動させ、設定した走査回数だけレーザビーム１４１を短冊状チップ５の表面に照射して加工を行う。
Processing is performed by setting the laser output, the oscillation frequency, the processing speed in the X direction and the Y direction, and the number of scans to predetermined values. First, the substrate is processed by moving the XY table 146 in the X or Y direction and irradiating the surface of the strip-shaped
ＹＡＧレーザの第４高調波は波長２６６ｎｍであり、その光透過スペクトルから、約３０％はβ―Ｇａ２Ｏ３に吸収される。また、波長２６６ｎｍは、β―Ｇａ２Ｏ３の吸収端２４８〜２５８ｎｍに近接した波長である。この結果、短冊状チップ５の表面に照射されたレーザビーム１４１は、加工部を加熱溶融する熱加工だけではなく、β―Ｇａ２Ｏ３の分子間結合の少なくとも一部を断ち切り、ガス化あるいは極微粒子化させて飛散させて加工部を除去する、いわゆる、レーザアブレーション加工が行われる。
The fourth harmonic of the YAG laser has a wavelength of 266 nm, and about 30% is absorbed by β-Ga 2 O 3 from its light transmission spectrum. The wavelength 266 nm is a wavelength close to the absorption edge 248 to 258 nm of β-Ga 2 O 3 . As a result, the laser beam 141 applied to the surface of the strip-shaped
尚、光源１４０によるレーザビーム１４１の加工波長は、上記の波長２６６ｎｍに限られず、β―Ｇａ２Ｏ３の吸収端２４８〜２５８ｎｍより長波長側であっても、光吸収が行われる３００ｎｍ以下の波長範囲であれば、上記の基板加工が可能である。 The processing wavelength of the laser beam 141 by the light source 140 is not limited to the above-mentioned wavelength of 266 nm, but is 300 nm or less at which light absorption is performed even on the longer wavelength side than the absorption edge 248 to 258 nm of β-Ga 2 O 3 . If it is in the wavelength range, the above substrate processing is possible.
このようなレーザ加工により、短冊状チップ５の表面には、割断又は切断のための加工溝５ａが格子状に形成される。加工溝５ａに沿って、所定の力を加えることにより、短冊状チップ５は必要なチップ形状に割断される。あるいは、加工溝５ａが短冊状チップ５を貫通すれば、所定の力を加えることなく、短冊状チップ５は必要なチップ形状に切断される。
By such laser processing, the processing grooves 5 a for cleaving or cutting are formed in a lattice shape on the surface of the strip-shaped
（発光素子の組立て）
上記のようにβ―Ｇａ２Ｏ３基板１から劈開、割断、又は、切断により取出された個々のベアチップは、以下のような工程により、発光装置として組立てられる。
(Assembly of light emitting element)
Each bare chip taken out from the β-Ga 2 O 3 substrate 1 by cleavage, cleaving, or cutting as described above is assembled as a light emitting device by the following process.
β―Ｇａ２Ｏ３基板１、ｎ電極１８、エピタキシャル層２１、ｐ電極１７で構成される発光素子は、回路基板等へ挿入接続されるリードピン３１を有するサブマウント３０に導電性の金属ペースト等を介して実装される。サブマウント３０は、ｎ型のシリコン基板で形成されているので、ＬＥＤ素子１０を静電気から保護するためのツェナーダイオードとして動作し、ｎ電極１８は、サブマウント３０上に形成されたｐ型半導体層３０ａに電気的に接続され、ｐ電極１７は、ボンディング電極１９、ボンディング部２０を介してボンディングワイヤ２２によりサブマウント３０に電気的に接続される。以上の工程により、回路基板等へ実装可能な発光素子ユニットとして完成する。
The light-emitting element composed of the β-Ga 2 O 3 substrate 1, the n electrode 18, the epitaxial layer 21, and the p electrode 17 has a conductive metal paste or the like on a submount 30 having lead pins 31 inserted and connected to a circuit board or the like. Implemented through Since the submount 30 is formed of an n-type silicon substrate, it operates as a Zener diode for protecting the LED element 10 from static electricity, and the n-electrode 18 is a p-type semiconductor layer formed on the submount 30. The p-electrode 17 is electrically connected to the submount 30 by the bonding wire 22 through the
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、加工部近傍で剥がれやクラック等を発生させずに、ガリウム酸化物の基板上に結晶成長させて形成され劈開を利用して作製された発光素子、及び、その製造方法を提供することが可能となる。特に、劈開性の強さが異なる面を有するβ―Ｇａ２Ｏ３基板上に形成された発光素子を、劈開を利用して平滑な面として切出すと共に、他の面をダイシング又はレーザ加工により切出すので、歩留まりが高くなり生産性が向上する。また、上記の実施の形態では、発光素子はＬＥＤであるとしたが、同様の工程により、レーザ素子を形成することができ、この場合には、劈開面を光共振器として利用することができるという効果を有する。
(Effect of embodiment)
According to the embodiment of the present invention, a light-emitting element formed by crystal growth on a gallium oxide substrate without causing peeling or cracking in the vicinity of a processed part, and produced using cleavage, and The manufacturing method can be provided. In particular, a light-emitting element formed on a β-Ga 2 O 3 substrate having surfaces with different cleaving strengths is cut out as a smooth surface using cleavage, and the other surface is cut by dicing or laser processing. Since it is cut out, the yield is increased and the productivity is improved. In the above embodiment, the light emitting element is an LED. However, a laser element can be formed by the same process. In this case, the cleavage plane can be used as an optical resonator. It has the effect.
１ β―Ｇａ２Ｏ３基板
２ 劈開領域
３ ダイシング領域
４ 発光素子領域
５ 短冊状チップ
１０ ＬＥＤ素子
１２ ｎ＋−ＧａＮ層
１３ ｎ−ＡｌＧａＮ層
１４ ＭＱＷ
１５ ｐ−ＡｌＧａＮ層
１６ ｐ＋−ＧａＮ層
１７ ｐ電極
１８ ｎ電極
１９ ボンディング電極
２０ ボンディング部
２１ エピタキシャル層
２２ ボンディングワイヤ
３０ サブマウント
３１ リードピン
1 β-Ga 2 O 3 substrate 2 cleavage region 3 dicing region 4 light emitting
15 p-
Claims (10)
前記β−Ｇａ２Ｏ３基板は、前記発光素子の一端面を形成する（００１）面と、前記発光素子の他の端面を形成する（０１０）面とを有することを特徴とする発光素子。 A rectangular light emitting device in which a GaN-based compound semiconductor thin film is formed on a β-Ga 2 O 3 substrate having a plane orientation of (100) or (801),
The β-Ga 2 O 3 substrate has a (001) plane that forms one end face of the light emitting element and a (010) plane that forms the other end face of the light emitting element.
前記β−Ｇａ２Ｏ３基板は、前記発光素子の一端面を形成する（１００）面と、前記発光素子の他の端面を形成する（０１０）面とを有することを特徴とする発光素子。 A rectangular light emitting device in which a GaN-based compound semiconductor thin film is formed on a β-Ga 2 O 3 substrate having a (001) plane orientation,
The β-Ga 2 O 3 substrate has a (100) plane that forms one end face of the light emitting element and a (010) plane that forms the other end face of the light emitting element.
前記発光素子の一端面の少なくとも一部は（００１）面の劈開により形成されるとともに、
前記端面と垂直な他の端面は（０１０）面のダイシングにより形成されたことを特徴とする発光素子の製造方法。 A method of manufacturing a light-emitting element cut into a rectangular shape after a GaN-based compound semiconductor thin film is formed on a β-Ga 2 O 3 substrate having a plane orientation of (100) or (801) by crystal growth. ,
At least a part of one end face of the light emitting element is formed by cleaving the (001) plane,
The other end face perpendicular to the end face is formed by dicing a (010) plane.
前記発光素子の一端面の少なくとも一部は（００１）面の劈開により形成されるとともに、
前記端面と垂直な他の端面は所定の波長のレーザ光を照射して行う（０１０）面のレーザ加工により形成されたことを特徴とする発光素子の製造方法。 A method of manufacturing a light-emitting element cut into a rectangular shape after a GaN-based compound semiconductor thin film is formed on a β-Ga 2 O 3 substrate having a plane orientation of (100) or (801) by crystal growth. ,
At least a part of one end face of the light emitting element is formed by cleaving the (001) plane,
The other end face perpendicular to the end face is formed by laser processing of a (010) plane performed by irradiating a laser beam having a predetermined wavelength.
前記発光素子の一端面の少なくとも一部は（１００）面の劈開により形成されるとともに、
前記端面と垂直な他の端面は（０１０）面のダイシングにより形成されたことを特徴とする発光素子の製造方法。 A method of manufacturing a light-emitting element cut into a rectangular shape after a GaN-based compound semiconductor thin film is formed by crystal growth on a β-Ga 2 O 3 substrate having a (001) plane orientation,
At least a part of one end surface of the light emitting element is formed by cleaving the (100) plane,
The other end face perpendicular to the end face is formed by dicing a (010) plane.
前記発光素子の一端面の少なくとも一部は（１００）面の劈開により形成されるとともに、
前記端面と垂直な他の端面は所定の波長のレーザ光を照射して行う（０１０）面のレーザ加工により形成されたことを特徴とする発光素子の製造方法。 A method of manufacturing a light-emitting element cut into a rectangular shape after a GaN-based compound semiconductor thin film is formed by crystal growth on a β-Ga 2 O 3 substrate having a (001) plane orientation,
At least a part of one end surface of the light emitting element is formed by cleaving the (100) plane,
The other end face perpendicular to the end face is formed by laser processing of a (010) plane performed by irradiating a laser beam having a predetermined wavelength.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005360441A JP4680762B2 (en) | 2005-12-14 | 2005-12-14 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
| US11/636,709 US20070134833A1 (en) | 2005-12-14 | 2006-12-11 | Semiconductor element and method of making same |
| CN2006101622604A CN1983555B (en) | 2005-12-14 | 2006-12-13 | Method of making semiconductor element |
| US12/801,974 US20100270548A1 (en) | 2005-12-14 | 2010-07-06 | Semiconductor element and method of making same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005360441A JP4680762B2 (en) | 2005-12-14 | 2005-12-14 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007165625A JP2007165625A (en) | 2007-06-28 |
| JP4680762B2 true JP4680762B2 (en) | 2011-05-11 |
Family
ID=38165964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005360441A Expired - Fee Related JP4680762B2 (en) | 2005-12-14 | 2005-12-14 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4680762B2 (en) |
| CN (1) | CN1983555B (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008016694A (en) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Toyoda Gosei Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2010131806A (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Disco Abrasive Syst Ltd | METHOD FOR DIVIDING AlTiC SUBSTRATE |
| JP5378829B2 (en) * | 2009-02-19 | 2013-12-25 | 住友電気工業株式会社 | Method for forming epitaxial wafer and method for manufacturing semiconductor device |
| KR100969127B1 (en) | 2010-02-18 | 2010-07-09 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device, method for fabricating the light emitting device and light emitting device package |
| CN103781948B (en) * | 2011-09-08 | 2017-11-17 | 株式会社田村制作所 | Crystal laminate structure and its manufacture method |
| JP5543672B2 (en) * | 2011-09-08 | 2014-07-09 | 株式会社タムラ製作所 | Crystal structure |
| JP6253150B2 (en) | 2014-05-09 | 2017-12-27 | 株式会社タムラ製作所 | Epitaxial wafer and method for manufacturing the same |
| CN112959526A (en) * | 2021-02-04 | 2021-06-15 | 济南晶正电子科技有限公司 | Composite film cutting method, composite film and electronic component |
| JP2022148550A (en) * | 2021-03-24 | 2022-10-06 | Tdk株式会社 | Gallium oxide substrate division method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002252185A (en) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of manufacturing nitride semiconductor chip |
| JP2004014709A (en) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
| JP2004342857A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Univ Waseda | Gallium oxide system light emitting element and manufacturing method therefor |
| JP2005340308A (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Koha Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3679097B2 (en) * | 2002-05-31 | 2005-08-03 | 株式会社光波 | Light emitting element |
| JP2004095859A (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Sharp Corp | Semiconductor laser and manufacturing method thereof |
-
2005
- 2005-12-14 JP JP2005360441A patent/JP4680762B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-12-13 CN CN2006101622604A patent/CN1983555B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002252185A (en) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of manufacturing nitride semiconductor chip |
| JP2004014709A (en) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
| JP2004342857A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Univ Waseda | Gallium oxide system light emitting element and manufacturing method therefor |
| JP2005340308A (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Koha Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007165625A (en) | 2007-06-28 |
| CN1983555B (en) | 2010-05-19 |
| CN1983555A (en) | 2007-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4680762B2 (en) | Light emitting device and manufacturing method thereof | |
| US20070134833A1 (en) | Semiconductor element and method of making same | |
| JP5167384B2 (en) | Substrate dividing method | |
| US8836086B2 (en) | Semiconductor light emitting chip and method for processing substrate | |
| JP3449201B2 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor device | |
| US8927348B2 (en) | Method of manufacturing group-III nitride semiconductor light-emitting device, and group-III nitride semiconductor light-emitting device, and lamp | |
| KR101323585B1 (en) | Solid-state laser lift-off apparatus and lift-off method | |
| JP3604550B2 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor device | |
| CN102203966B (en) | Method for manufacturing semiconductor light-emitting element | |
| US8198113B2 (en) | Production method for semiconductor light emitting devices | |
| US8691602B2 (en) | Method for producing semiconductor light-emitting chip | |
| JP4883991B2 (en) | Laser lift-off method and laser lift-off device | |
| US7652299B2 (en) | Nitride semiconductor light-emitting device and method for fabrication thereof | |
| JP2007087973A (en) | Manufacture of nitride semiconductor device, method for manufacturing nitride semiconductor device, and nitride semiconductor light-emitting device obtained by the same | |
| JP4937599B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
| JP2005142278A (en) | Nitride semiconductor light-emitting diode chip and its manufacturing method | |
| US8916904B2 (en) | Semiconductor light emitting element, method for producing semiconductor light emitting element and light emitting device | |
| JP2021525452A (en) | How to split a bar with one or more devices | |
| JP5271563B2 (en) | Method of manufacturing nitride semiconductor device | |
| JP4244618B2 (en) | Method of manufacturing nitride semiconductor device | |
| KR100674486B1 (en) | Nitride semiconductor light-emitting device and method for fabrication thereof | |
| JP2009032795A (en) | Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting element | |
| WO2007080795A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting element, nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing such nitride semiconductor light emitting device | |
| US20130175571A1 (en) | Semiconductor light emitting element, method for producing semiconductor light emitting element and light emitting device | |
| JP2006024909A (en) | Method for dividing substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080226 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100824 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100907 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101108 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20101108 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20101108 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110105 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110203 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |