JP4872753B2 - 窒化物led素子の製造方法 - Google Patents
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(1)(A)一方の面が鏡面である透光性の基板と、該基板の他方の面上に形成され発光ダイオード構造を備えた窒化物半導体層と、を少なくとも含む、半導体ウェハを準備する工程と、(B)上記基板の一方の面上に、分断予定ライン上の領域を保護するための保護膜を部分的に形成する工程と、(C)上記基板の一方の面上の上記保護膜で覆われていない領域をエッチング加工して凹凸面とする工程と、を有する窒化物LED素子の製造方法。
(2)上記(B)の工程において、上記保護膜の形成と同時に、上記保護膜と同じ材料を用いて、上記(C)の工程でエッチング加工に用いるためのエッチングマスクの形成を行う、上記(1)に記載の製造方法。
(3)上記(C)の工程の後、上記保護膜を除去したうえで、上記分断予定ラインに沿って上記半導体ウェハを分断する、上記(1)または(2)に記載の製造方法。
(4)上記保護膜の除去によって露出した上記基板の一方の面上に、上記分断予定ラインをなぞるように割り溝を形成する工程を有する、上記(3)に記載の製造方法。
本実施形態1では、(A)の工程が、サブ工程である(A−1)工程、(A−2)工程、(A−3)工程とからなる。
(A−1)工程では、図1に示すように、基板11上に、発光層122を挟んでn型層121とp型層123とが積層されてなる発光ダイオード構造を備えた窒化物半導体層12を形成して、半導体ウェハ10を作製する。
(B)の工程では、図4に示すように、半導体ウェハ10に含まれる基板11の裏面上に、分断予定ライン13上の領域を保護するための保護膜14を部分的に形成する。本実施形態1では、この(B)の工程において、保護膜14の形成と同時に、保護膜14と同じ材料を用いて、エッチングマスク15を形成する。エッチングマスク15は、後の(C)の工程において、基板11の裏面をエッチング加工して凹凸面とするために用いるマスクである。
(C)の工程は、保護膜14を形成した基板11の裏面上の、該保護膜14で覆われていない領域をエッチング加工して凹凸面とする工程である。この工程では、図5に示すように、基板11の裏面上の、保護膜14またはエッチングマスク15で覆われていない領域に、凹部が形成される。本実施形態1では、この(C)の工程をドライエッチング(例えば、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング)で行う。LED素子の光取出し効率を改善するために、凹部の深さは、当該LED素子の発光波長(窒化物半導体層12内における波長)の4分の1以上となるようにする。発光波長400nmのLED素子を例にすると、空気中での波長が400nmである光は、屈折率が約2.5である窒化物半導体結晶中においては、その波長が約160nmとなることから、凹部を40nm以上の深さに形成する。発光波長が近紫外〜緑色の場合、凹部の深さは、好ましくは0.1μm以上であり、より好ましくは0.5μm以上である。凹部の深さが5μmを超えると、光取出し効率の改善効果が飽和するので、凹部の深さは5μm以下としてよい。製造効率を考慮すると、好ましい凹部の深さは3μm以下である。
上述の実施形態1では、(B)の工程において、保護膜14の形成と同時に、保護膜14と同じ材料を用いて、エッチングマスク15を形成しているが、本変形実施形態では、図8に示すように、(B)の工程では保護膜14の形成のみを行う。そして、(C)の工程では、エッチングとデポジションが同時に生じる条件を用いて、基板11の裏面上の保護膜14に覆われていない領域をドライエッチング加工し、凹凸面を形成する。エッチングとデポジションが同時に生じる条件でドライエッチングを行うことにより面を加工して凹凸状にする方法の詳細については、特許文献1を参照することができる。その後の、保護膜14の除去と、半導体ウェハ10のチップへの分断は、実施形態1と同様にして行う。
本実施形態2では、(A)の工程で、図9に示す半導体ウェハ20を準備する。この半導体ウェハ20は、透光性を有する基板21上に、発光層222を挟んでn型層221とp型層223とが積層されてなる発光ダイオード構造を備えた窒化物半導体層22を形成した後、窒化物半導体層22の表面に半導体保護膜26を形成するとともに、基板21の裏面を研磨して、分断のために好適な厚さへと薄くすることにより、形成する。実施形態1と同様に、基板21の裏面は鏡面となるように研磨する。ここで、半導体保護膜26は、後の工程で行うエッチングプロセスにおいて、窒化物半導体層22の表面がエッチングされるのを防止するための保護被覆である。半導体保護膜26を形成する工程と、基板21の裏面を研磨する工程とは、いずれが先であってもよい。半導体保護膜26の材料については後述する。
本実施形態3では、(A)の工程として、前述の実施形態2と同様にして、図12に示す半導体ウェハ30を準備する。半導体保護膜36の形成は省略してもよい。次に、(B)の工程として、図13に示すように、半導体ウェハ30に含まれる基板31の裏面上に、分断予定ライン33上の領域を保護する保護膜34を形成する。保護膜34は、無機材料で形成するか、または、基板31に対する密着性の良好な金属、例えば、Ni、Ti、W、Crなどを用いて形成する。次に、基板31の裏面上の全面に、基板31の表面との密着性が低いAuからなる薄膜を形成する。そして、半導体ウェハ30を加熱することにより、Auの凝集を発生させて、基板31の裏面上の、保護膜34に覆われていない領域に、微細なAu粒子が分散した状態を得る。しかる後に、このAu微粒子をエッチングマスクに用いて、ドライエッチングを行うことにより、基板31の裏面上の保護膜34に覆われていない領域を凹凸面とする((C)の工程)。このようなAu微粒子の形成方法、およびAu微粒子をエッチングマスクとして用いた微細構造の形成方法の詳細については、特許文献2などを参照することができる。エッチング加工後、王水などを用いて保護膜34、エッチングマスク(Au微粒子)および半導体保護膜36を除去する。その後、前述の実施形態1と同様の方法を用いて、窒化物半導体層32上に負電極および正電極を形成し、最後に半導体ウェハ30を分断予定ライン33に沿って分断して、チップ状の窒化物LED素子を得る。
11、21、31 基板
12、22、32 窒化物半導体層
13、23、33 分断予定ライン
14、24、34 保護膜
15、25 エッチングマスク
26、36 半導体保護膜
P11 負電極
P12 正電極
Claims (4)
- (A)一方の面が鏡面である透光性の基板と、該基板の他方の面上に形成され発光ダイオード構造を備えた窒化物半導体層と、を少なくとも含む、半導体ウェハを準備する工程と、
(B)上記基板の一方の面上に、分断予定ライン上の領域を保護するための保護膜を部分的に形成する工程と、
(C)上記基板の一方の面上の上記保護膜で覆われていない領域をエッチング加工して凹凸面とする工程と、
を有する窒化物LED素子の製造方法。 - 上記(B)の工程において、上記保護膜の形成と同時に、上記保護膜と同じ材料を用いて、上記(C)の工程でエッチング加工に用いるためのエッチングマスクの形成を行う、請求項1に記載の製造方法。
- 上記(C)の工程の後、上記保護膜を除去したうえで、上記分断予定ラインに沿って上記半導体ウェハを分断する、請求項1または2に記載の製造方法。
- 上記保護膜の除去によって露出した上記基板の一方の面上に、上記分断予定ラインをなぞるように割り溝を形成する工程を有する、請求項3に記載の製造方法。
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