JP5119463B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、素子分離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 element having a separated element and a method for manufacturing the same.
従来から、高エネルギーバンドギャップを有する窒化物半導体を利用して、青色、緑色や紫外がそれぞれ発光可能な発光ダイオードや半導体レーザが開発されている。窒化物半導体は、例えば有機金属気相成長法(MOCVD法)やハイドライト気相成長法(HDVPE法)を用いて、例えばサファイア(Al2O3単結晶)や炭化珪素(SiC)等の基板上に緩衝層を介して積層される。その後、基板を基板上に積層された窒化物半導体ごとに所望の大きさに素子分離して、発光ダイオードや半導体レーザ等の電子デバイスとしている。 Conventionally, light emitting diodes and semiconductor lasers capable of emitting blue, green, and ultraviolet light have been developed using nitride semiconductors having a high energy band gap. Nitride semiconductors are made of, for example, a substrate such as sapphire (Al 2 O 3 single crystal) or silicon carbide (SiC) using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or hydride vapor deposition (HDVPE). It is laminated on the buffer layer. Thereafter, the substrate is separated into a desired size for each nitride semiconductor stacked on the substrate, and an electronic device such as a light emitting diode or a semiconductor laser is obtained.
基板を所望の大きさに分割して素子分離する方法としては、従来から、例えばダイサー、ダイヤモンドスクライバー等を利用した方法が用いられてきた。 As a method of separating a substrate by dividing it into a desired size, a method using a dicer, a diamond scriber or the like has been conventionally used.
ダイサーは、刃先をダイヤモンドとする円盤の回転運動により基板をカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後(ハーフカット)、外力によりカットする装置である。ダイサーは、刃先の磨耗が早くコストが高くなるという欠点を有しており、基板の切断面にクラック、チッピング等が発生しやすい。 A dicer is a device that cuts a substrate by a rotary motion of a disk having a cutting edge as diamond, or cuts a groove having a width wider than the cutting edge width (half cut) and then cuts by an external force. Dicer has the disadvantage that the cutting edge wears quickly and the cost is high, and cracks and chipping are likely to occur on the cut surface of the substrate.
またダイヤモンドスクライバーは、ダイサーと同じく先端をダイヤモンドとする針などにより基板に極めて細い素子分離線(スクライブライン)を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってカットする装置である。ダイヤモンドスクライバーは、刃先の磨耗に応じた設定や交換に熟練したオペレータが必要で、生産性が悪い。 A diamond scriber is a device that, like a dicer, draws very thin element separation lines (scribe lines) on a substrate with a needle or the like having a diamond tip, for example, in a grid pattern, and then cuts it with an external force. The diamond scriber requires an operator who is skilled in setting and exchanging according to the wear of the cutting edge, and the productivity is poor.
特に、サファイアや炭化珪素等の基板は六方晶の結晶構造を有し、M面が割れやすい性質を有する。しかし、M面及びM面に対して直角となるように碁盤目状に素子分離線を形成し、正方形や長方形に素子分離する場合、M面に沿って素子分離する場合に比べ、M面に対して直角となる面を割ることは難しい。さらにモース硬度が9と非常に固い物質であるため、ダイサーやダイヤモンドスクライバーを用いて基板を素子分離する場合は生産性が悪かった。 In particular, a substrate such as sapphire or silicon carbide has a hexagonal crystal structure and the M plane is easily broken. However, when the element separation lines are formed in a grid pattern so as to be perpendicular to the M plane and the M plane and the elements are separated into squares and rectangles, the M plane is compared with the case where the elements are separated along the M plane. It is difficult to break a plane that is at right angles to it. Furthermore, since it is a very hard material with a Mohs hardness of 9, the productivity is poor when the substrate is separated using a dicer or a diamond scriber.
そこで従来から、これらの基板を素子分離する方法として、レーザスクライバーを利用した方法が提案されている。ここで、レーザスクライバーは、レーザを照射することにより基板にスクライブラインを引いた後、外力によってカットする装置である。 Therefore, conventionally, a method using a laser scriber has been proposed as a method of separating these substrates. Here, the laser scriber is a device that draws a scribe line on a substrate by irradiating a laser and then cuts the substrate by an external force.
例えばレーザの焦点を基板面に合わせて、その焦点を面内移動させることにより、スクライブラインを形成する。そのスクライブラインに外力をかけることにより、スクライブラインに沿って基板を素子分離する方法が提案されている(特許文献1)。 For example, the laser is focused on the substrate surface and the focal point is moved in-plane to form a scribe line. There has been proposed a method of separating the substrate along the scribe line by applying an external force to the scribe line (Patent Document 1).
また、素子分離後の発光素子側面に凹部を作成して光出力を向上させるために、スクライブライン上に多数の小孔を設けて素子分離する方法が提案されている(特許文献2)。 Further, in order to improve the light output by creating a recess on the side surface of the light emitting element after element separation, a method for separating elements by providing a large number of small holes on a scribe line has been proposed (Patent Document 2).
しかしながら、このような従来のレーザ光を用いて素子分離する方法用いた場合、スクライブラインは連続した直線であった。具体的に図11に基づいて説明すると、発光素子100は、基板101と基板101上に形成された窒化物半導体102を有している。この基板101、あるいは窒化物半導体102上には、レーザ照射により、スクライブライン103が形成される。このスクライブライン103は、レーザスポットが連結した直線であった。さらに、スクライブライン103に沿って、図12に示すように、例えば基板101の側面の下部に、帯状に伸びた変質部104が形成される。すなわち、変質部104は素子分離後の発光素子100の側面上に残留することになる。
However, when using such a conventional method of element isolation using laser light, the scribe line is a continuous straight line. Specifically, referring to FIG. 11, the light emitting element 100 includes a
この変質部104では、窒化物半導体102に設けられた発光層105からの光の反射が起こりやすく発光効率が低下するため、ダイヤモンドスクライバーのようにレーザを使用しない装置を用いた素子分離方法に比べて発光素子100の発光効率の低下が見られた。
In the
また特許文献2に記載されているように、レーザを照射して基板101と窒化物半導体102の側面に凹部を形成するように小孔を形成した場合、小孔から排除された異物が基板101や窒化物半導体102の表面に付着し、発光効率の低下を引き起こしていた。
Further, as described in
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ照射することによって基板を化合物半導体ごとに素子分離する場合において、素子分離後の発光素子の発光効率の低下を抑制することを目的としている。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to suppress a decrease in light emission efficiency of a light-emitting element after element isolation in the case of element isolation of a substrate for each compound semiconductor by laser irradiation. Yes.
前記の目的を達成するため、本発明によれば、基板上に発光層となる化合物半導体を積層した発光素子を製造する方法であって、実質的に前記基板を揮散させない状態でレーザ照射することによって形成される変質部を、前記基板に不連続かつ直線状に設けることにより、前記変質部が不連続かつ直線状に配置された素子分離線を形成する工程と、前記変質部を基点として、前記素子分離線に沿って基板を切断することにより、前記基板を前記化合物半導体ごとに素子分離する工程と、を有し、前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側と、基板裏面側及び基板内部にそれぞれ形成され、基板表面側の変質部、基板裏面側の変質部、及び基板内部の変質部は、基板の表面側から見て素子分離線に沿った方向に互いにずれた位置に形成され、さらに前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成され、前記基板は厚み方向に割れやすいM面を有し、前記M面に沿って形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔は、前記M面に沿わずに形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔より大きいことを特徴とする、発光素子の製造方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device in which a compound semiconductor that becomes a light emitting layer is laminated on a substrate, and the laser irradiation is performed in a state where the substrate is not substantially volatilized. The step of forming an element separation line in which the altered portion is discontinuously and linearly disposed by discontinuously and linearly providing the altered portion formed by the substrate, with the altered portion as a base point, Cutting the substrate along the element separation line to separate the substrate for each of the compound semiconductors, and the altered portion includes a substrate surface on which the compound semiconductor is laminated , Formed on the back side of the substrate and inside the substrate, the altered portion on the substrate front side, the altered portion on the back side of the substrate, and the altered portion inside the substrate are shifted from each other in the direction along the element separation line when viewed from the front side of the substrate. The Is formed on the location, further wherein the transformed portion, the is also discontinuously formed in the thickness direction of the substrate, the substrate has a fragile M plane in the thickness direction, the element content which are formed along the M plane A method of manufacturing a light emitting device is provided, wherein an interval between the altered portions in the separation line is larger than an interval between the altered portions in the device isolation line formed not along the M plane.
このように素子分離線に沿った方向(すなわち、変質部が不連続かつ直線状に並べて配置された方向)に、変質部が不連続に設けられていることによって、本発明においては、素子分離後の基板の側面における変質部の占有面積が、従来の帯状に伸びた変質部の占有面積に比べて小さくなる。このため、発光素子内部からの光が変質部において反射するのを抑制して、外部に取出される光が増加する。したがって、発光素子の発光効率の低下を抑制することができる。
さらには、基板を揮散させず、基板の側面に凹部を形成しないことにより、凹部から排除された異物が素子分離した発光素子に付着するのを抑制することができ、発光効率の低下をさらに抑制することができる。
In this way, in the present invention, the element isolation is provided by discontinuously providing the altered portions in the direction along the element isolation line (that is, the direction in which the altered portions are discontinuously arranged in a straight line). The occupied area of the altered portion on the side surface of the subsequent substrate becomes smaller than the occupied area of the altered portion extending in a conventional belt shape. For this reason, it suppresses that the light from the inside of a light emitting element reflects in an altered part, and the light taken out outside increases. Accordingly, a decrease in light emission efficiency of the light emitting element can be suppressed.
Furthermore, by not volatilizing the substrate and not forming the recesses on the side surfaces of the substrate, it is possible to suppress the foreign matter removed from the recesses from adhering to the light-emitting element that has been separated, further suppressing the decrease in luminous efficiency. can do.
前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側に形成されていてもよい。変質部は、基板を厚み方向に素子分離する際の基点として機能する。この変質部は基板表面側に形成されているため、素子分離した化合物半導体の間に形成された素子分離溝に、素子分離の基点を確実に存在させることができる。したがって、この素子分離によって、化合物半導体を破損するおそれがない。 The altered portion may be formed on a substrate surface side on which the compound semiconductor is stacked. The altered portion functions as a base point for element separation of the substrate in the thickness direction. Since the altered portion is formed on the substrate surface side, the element isolation base point can surely exist in the element isolation groove formed between the compound semiconductors after the element isolation. Therefore, there is no possibility of damaging the compound semiconductor by this element isolation.
前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成されていてもよい。従来は素子分離する場合、変質部を形成する前に基板を例えば厚さ100μm程度まで研削していた。本発明においては、基板の厚み方向に不連続に変質部が形成されている。すなわち、基板が素子分離される際の基点間の距離を短くすることで、基板が素子分離しやすくなる。したがって、基板が例えば300μm以上の厚さでも素子分離することができ、従来の研削工程を省略することができる。 The altered portion may be formed discontinuously in the thickness direction of the substrate. Conventionally, when separating elements, the substrate is ground to a thickness of, for example, about 100 μm before forming the altered portion. In the present invention, the altered portion is formed discontinuously in the thickness direction of the substrate. That is, by shortening the distance between the base points when the substrate is separated, the substrate can be easily separated. Therefore, the element can be separated even when the substrate has a thickness of, for example, 300 μm or more, and the conventional grinding process can be omitted.
前記基板は厚み方向に割れやすいM面を有し、前記M面に沿って形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔は、前記M面に沿わずに形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔より大きくしてもよい。M面では基板を素子分離しやすいため、素子分離の際に基点となる変質部の素子分離線に沿った方向の間隔を大きくすることができる。したがって、基板のM面における変質部の占有面積がさらに小さくなるため、発光素子の発光効率の低下をさらに抑制することができる。 The substrate has an M surface that is easily cracked in the thickness direction, and an interval between the altered portions in the element separation line formed along the M surface is in the element separation line formed not along the M surface. You may make it larger than the space | interval of the said alteration part. Since the substrate is easily separated from the substrate on the M plane, the distance in the direction along the element separation line of the altered portion that becomes the base point during element separation can be increased. Therefore, since the area occupied by the altered portion on the M-plane of the substrate is further reduced, it is possible to further suppress the decrease in the light emission efficiency of the light emitting element.
別の観点による本発明によれば、基板上に発光層となる化合物半導体を有する発光素子であって、変質部を前記基板の側面に有し、かつ前記変質部が不連続であり、前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側と、基板裏面側及び基板内部にそれぞれ形成され、基板表面側の変質部、基板裏面側の変質部、及び基板内部の変質部は、基板の表面側から見て素子分離線に沿った方向に互いにずれた位置に形成され、さらに前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成され、前記基板は厚み方向に割れやすいM面を有し、前記M面に沿って形成された前記変質部の間隔は、前記M面に沿わずに形成された前記変質部の間隔より大きいことを特徴とする発光素子が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a light emitting device having a compound semiconductor to be a light emitting layer on a substrate, having a modified portion on a side surface of the substrate, the modified portion being discontinuous, Are formed on the substrate surface side where the compound semiconductor is laminated , the substrate back surface side, and the inside of the substrate, respectively, the altered portion on the substrate surface side, the altered portion on the substrate back side, and the altered portion inside the substrate are the substrate M is formed at positions shifted from each other in the direction along the element separation line when viewed from the surface side of the substrate, and the altered portion is formed discontinuously in the thickness direction of the substrate, and the substrate is easily cracked in the thickness direction. There is provided a light emitting device having a surface, wherein an interval between the altered portions formed along the M plane is larger than an interval between the altered portions formed not along the M plane.
本発明によれば、レーザ照射によって基板を化合物半導体ごとに素子分離する場合において、素子分離後の発光素子側面における変質部を減少させることができ、さらに素子分離した発光素子に異物が付着するのを抑制することができる。したがって、素子分離後の発光素子の発光効率の低下を抑制することができる。 According to the present invention, when the substrate is separated for each compound semiconductor by laser irradiation, the altered portion on the side surface of the light emitting element after the element separation can be reduced, and foreign matter adheres to the separated light emitting element. Can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency of the light emitting element after element separation.
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる素子分離前の発光素子1の平面図である。図2は、素子分離後の発光素子1の側面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view of the light-emitting element 1 before element separation according to the present embodiment. FIG. 2 is a side view of the light-emitting element 1 after element separation.
素子分離前の発光素子1は、基板2を有している。基板2の材料には、例えばサファイア(Al2O3単結晶)、炭化珪素(SiC)、シリコン(Si)、砒化ガリウム(GaAs)等が用いられる。サファイア、炭化珪素等の基板は六方晶の結晶構造を有し、M面において割れやすい性質を有している。
The light emitting element 1 before element separation has a
基板2上には、変質部11を不連続かつ直線状に並べて構成された素子分離線3、4が形成されている。素子分離線3、4は互いに交差するように設けられており、基板2上において素子分離線3、4は例えば碁盤目状に形成されている。これら素子分離線3、4のうち、図1中において横方向に設けられた一方の素子分離線3はM面に沿って形成され、図1中において縦方向に設けられた他方の素子分離線4はM面に沿わずに形成されている。
On the
基板2上には、化合物半導体としての窒化物半導体5が積層されている。窒化物半導体5は、III族窒化物と格子不整合を緩衝させるための図示しない緩衝層を介して積層されている。窒化物半導体5はその平面形状が四角形であり、隣接する窒化物半導体5の間には素子分離溝12が形成されている。上述の素子分離線3、4は、素子分離溝12に設けられている。
On the
窒化物半導体5には、図2に示すように、第1伝導型の半導体層8、発光層となる半導体層9、第2伝導型の半導体層10が緩衝層上に順に積層されている。発光層となる半導体層9と第2伝導型の半導体層10の一隅部分は、第1伝導型の半導体層8が露出するまで、除去されている。この露出した第1伝導型の半導体層8上には、N電極7が設けられている。さらに、第2伝導型の半導体層10上であって、N電極7の対角線上の対向する一隅には、P電極6が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
基板2の内部には、図2に示すとおり、素子分離線3、4に沿って基板2内の表面から厚み方向に所定の長さを有する変質部11が形成されている。ここで、変質部11とは、レーザ照射により基板が変質した箇所であり、素子分離した後に粗面になる箇所である。後述するように、これら素子分離線3、4は実質的に基板2を揮散させない状態でレーザ光を照射することにより形成されたものである。基板2を側方から見た場合、変質部11の形状は、長方形、楔形状、円形状、楕円形状、直線形状等の形状のいずれでもよい。
Inside the
上述のように、変質部11は不連続かつ直線状に形成されている。このとき、図3に示すように、隣接する変質部11同士の間隔Dを1μm〜100μm、変質部11の素子分離線3、4に沿った長さLを1μm〜50μmとするのが好ましい。その隣接する変質部11同士の間隔Dは等間隔、不等間隔でも良く、これら変質部11の長さLと変質部11同士の間隔Dは、いずれも素子分離の際に素子分離線3、4に沿って基板2を円滑に分離させ、チッピング等の不良が起きない範囲に設定される。また、図3に示すとおり、M面に沿って形成された素子分離線3を構成する変質部11の間隔は、M面に沿わずに形成された素子分離線4を構成する変質部11の間隔よりも大きく設定されている。
As described above, the altered
本実施の形態にかかる発光素子1は以上のように構成されており、次にこの発光素子1の製造方法について説明する。 The light emitting element 1 according to the present embodiment is configured as described above. Next, a method for manufacturing the light emitting element 1 will be described.
先ず、基板2上に、例えば有機金属気相成長法(MOCVD法)やハイドライト気相成長法(HDVPE法)等を用いて、図示しない緩衝層を積層する。当該緩衝層上に、第1伝導型の半導体層8、発光層となる半導体層9、第2伝導型の半導体層10を順に積層する。これらの半導体層8、9、10が窒化物半導体5を構成している。
First, a buffer layer (not shown) is laminated on the
次に、例えば反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)により、これら素子分離線3、4の形成位置の上側に積層されている窒化物半導体5を基板2が露出するまで除去する。基板2上には、素子分離線3、4に沿って、一定の幅を有する素子分離溝12を形成される。なお、窒化物半導体5をエッチングして除去する際に、第1伝導型の半導体層8を残留させてもよい。
Next, for example, by reactive ion etching (RIE), the
エッチングされた窒化物半導体5において、発光層となる半導体層9と第2伝導型の半導体層10の一隅部分を、第1伝導型の半導体層8が露出するまで、除去する。この露出した第1伝導型の半導体層8上にN電極7を設ける。さらに、第2伝導型の半導体層10上であって、N電極7の対角線上の対向する一隅に、P電極6を設ける。
In the etched
その後、基板2を窒化物半導体5が表面となるように図示しないレーザ照射治具に固定する。そして、基板2の表面より基板2の素子分離溝12に向けて、基板2を揮散させない状態でレーザ光を照射し、素子分離線3、4を形成する。このとき、レーザ光の焦点を基板2の素子分離線3、4に沿って直線状に移動させつつ、レーザ光を不連続に照射する。このレーザ照射によって、基板2の表面に素子分離線3、4に沿って変質部11が不連続かつ直線状に形成される。また、以上のようにレーザ光を不連続に照射して素子分離線3、4を形成する場合、レーザ照射は実質的に基板を揮散させない条件で行う。
Thereafter, the
こうして形成された変質部11は、レーザ光の照射によって発生する熱によって劣化するため、周囲の基板2よりも材質的に弱くなっている。そこでこの性質を利用し、次に例えばブレーカー、ダイヤモンドスクライバー、ローラー等を利用して、変質部11を基点として基板2を素子分離させる。
The altered
ブレーカーを用いる場合では、素子分離線3、4にブレードを当て荷重をかける。ダイヤモンドスクライバーを用いる場合では、従来の荷重よりも弱い荷重で素子分離線3、4をなぞる。ローラーを用いる場合では、荷重をかけながら素子分離線3、4をなぞる。
In the case of using a breaker, a load is applied by applying a blade to the
こうしてブレーカー、ダイヤモンドスクライバー、ローラー等を利用して素子部3、4に荷重を加えることにより、変質部11を基点として素子分離線3、4に沿って切断して、基板2は素子分離され、発光素子1が製造される。
In this way, by applying a load to the
以上のように、本実施の形態の発光素子1の製造方法によると、変質部11が素子分離線3、4に沿った方向に不連続に設けられることによって、素子分離後の基板2の側面における変質部11の占有面積が、従来の帯状に伸びた変質部11の占有面積に比べて小さくなる。特に、基板2が六方晶の結晶構造を有する場合、切断容易なM面に沿って形成された素子分離線3における変質部11の間隔を、M面に沿わずに形成された素子分離線4における変質部11の間隔よりも大きくして、変質部11の間隔をなるべく大きくすることにより、変質部11の占有面積をより小さくすることが可能となる。また一方、M面に沿わずに形成された素子分離線4においては、変質部11の間隔を素子分離線3に沿って形成された変質部11の間隔よりも狭くしたことにより、基板2を円滑に素子分離することが可能となる。この場合、本発明によれば、基板2の側面に対する変質部11の占有面積は例えば30%以下となる。これにより、発光素子1の内部からの光が変質部11において反射するのを抑制して、外部に取出される光が増加する。
さらには、素子分離後の基板2の側面に凹部を形成しないことにより、凹部から排除された異物が素子分離した発光素子1に付着するのを抑制することができる。
したがって、発光素子1の発光効率の低下を抑制することができる。
As described above, according to the method for manufacturing the light-emitting element 1 of the present embodiment, the altered
Furthermore, by not forming the concave portion on the side surface of the
Therefore, it is possible to suppress a decrease in the light emission efficiency of the light emitting element 1.
また、窒化物化合物5を少なくとも第1伝導型の半導体層8までエッチングにより除去して素子分離溝12を形成することにより、レーザ光が減衰せずに基板2に照射される。したがって、基板2内に変質部11を効率良く形成することができる。
Further, by removing the
また、図4(b)に示すように、変質部11が基板2裏面側にのみ設けられていた場合、裏面側から発生した亀裂が表面側に達した際に素子分離溝12から外れて、窒化物半導体5を損傷するおそれがあった。しかし本発明の実施の形態では、図4(a)に示すように、変質部11が基板2表面側の素子分離溝12に設けられているために、素子分離面が基板2上の表面においては必ず素子分離溝12に現れることになる。そのため、素子分離面によって窒化物半導体5を損傷するおそれがない。したがって、発光素子の製品の歩留まりが向上する。
Further, as shown in FIG. 4B, when the altered
以上の本実施の形態では、変質部11は窒化物半導体5が積層されている基板2表面側に設けられている。この変質部11に加えて、図5に示すように、窒化物半導体5が積層されていない基板2裏面側にも変質部21が設けられていてもよい。基板2表面側の変質部11と同様に、基板2裏面側の変質部21は、素子分離線3、4に沿った方向に不連続かつ直線状に設けられている。
In the present embodiment described above, the altered
また基板2の内部に変質部11を形成する場合、変質部11は基板2表面から基板2の内部に焦点を合わせたレーザ光を照射することで形成される。このとき、基板2の厚み方向に複数の変質部11、21を形成する場合には、レーザの光源からの距離が長い箇所より変質部11、21を形成することが好ましい。すなわち、基板2表面からレーザ光を照射して基板2表面側の変質部11と基板2裏面側の変質部21を形成する場合、基板2裏面側の変質部21、基板2表面側の変質部11の順に形成することが好ましい。
仮に、基板2表面側の変質部11を形成後、基板2裏面側の変質部21の形成する際に基板2表面からレーザ光を照射した場合、基板2裏面側の変質部21を形成する際には、レーザ光は変質部11を通過する必要がある。そうすると、変質部11でレーザ光の減衰やレーザ光の屈折等によりレーザ光の焦点にずれが生じ、変質部21の形成位置の精度が悪くなる。これに対して、基板2裏面側の変質部21を先に形成することによって、変質部21を所定の位置に高精度に形成することができる。なお、基板2表面側の変質部11を形成し、その後、基板2裏面側の変質部21を形成する場合、変質部21は、基板2の裏面からレーザ光を照射して形成するのが好ましい。
Further, when the altered
If the laser beam is irradiated from the front surface of the
変質部21も、基板2を厚み方向に素子分離する際の素子分離面の基点として機能する。変質部11と変質部21を共に素子分離の基点として切断することにより、基板2の素子分離を高精度に行うことができ、素子分離後の基板2のサイズのバラツキを小さくすることができる。したがって、発光素子1の機械的強度を均一にすることができる。
The altered
なお、この基板2内に形成された変質部11と変質部21の基板2の厚み方向の長さの合計は、例えば基板2の厚さの10〜50%とすればよい。
The total length of the altered
また、図6に示すように、基板2表面側に設けられた変質部11に加えて、基板2内部に変質部31を設けてもよい。基板2表面側の変質部11と同様に、基板2内部の変質部31も、素子分離線3、4に沿った方向に不連続かつ直線状に形成されている。変質部11に加えて、基板2内部にも素子分離の際の基点となる変質部31があり、変質部11と変質部31の基点間の距離が短いため、基板2を容易に素子分離することができる。したがって、素子分離時における発光素子1の損傷を抑制することができ、発光素子の製品の歩留まりが向上する。
Further, as shown in FIG. 6, an altered
上述の基板2の表面側と裏面側に各変質部11、21を形成した場合と同様に、変質部11と変質部31の基板2の厚み方向の長さの合計も、例えば基板2の厚さの10〜50%とすることで、加工精度が高く、高発光効率の発光素子1の製造が可能となる。
Similar to the case where the altered
また、図7に示すように、基板2表面側の変質部11、基板2裏面側の変質部21、および基板2内部の変質部31が基板2内に設けられていてもよい。さらに、図8に示すように、基板2表面側の変質部11、および基板2裏面側の変質部21に加えて、基板2内部に2列の変質部41、51を設けてもよい。変質部31と同様に、変質部41、51も、素子分離線3、4に沿った方向に不連続かつ直線状に形成されている。またこの場合、図9に示すように、基板2表面側の変質部11、基板2裏面側の変質部21、および基板2内部の変質部41、51は、基板2の表面から見て、ずれた位置に形成されていてもよい。
Further, as shown in FIG. 7, an altered
各変質部11、21、31、41、51の基板2の厚み方向の長さの合計も、変質部11と変質部21(図5)、あるいは変質部11と変質部31(図6)を設けた場合と同様に、例えば基板2の厚さの10〜50%とすればよい。また、変質部11、21、31、41、51の厚み方向の間隔は、各変質部11、21、31、41、51に沿って基板2を容易に素子分離できる間隔とすればよい。この場合、各変質部11、21、31、41、51は、基板2の厚み方向に等間隔に形成されていても、不等間隔に形成されていてもよい。
The total length of the altered
このように、基板2表面側、裏面側、および内部に複数の変質部11、21、31、41、51を設けることにより、基板2の厚み方向の素子分離時の基点間の距離がさらに短くなる。したがって、各変質部11、21、31、41、51に沿って、基板2を高精度に素子分離することができる。
特に従来は、変質部を形成する前に基板2の厚さを例えば100μm程度まで研削していたが、本発明によれば、例えば300μm以上の厚さでも基板2を研削することなく素子分離することができる。これにより、従来必要であった研削工程を省略することができ、発光素子1の製造時間を短縮することができる。
また、フリップチップ実装をする場合、基板から光が取り出される構造を有しており、厚い基板を用いて光取り出し効率の低下を抑制している。この場合、本発明の素子分離方法は、厚い基板でも研削せずに発光素子を製造することができ、効果を発揮する。
As described above, by providing the plurality of altered
In particular, conventionally, the thickness of the
Further, in the case of flip chip mounting, it has a structure in which light is extracted from the substrate, and a decrease in light extraction efficiency is suppressed by using a thick substrate. In this case, the element isolation method of the present invention can produce a light emitting element without grinding even a thick substrate, and is effective.
なお、基板2内部に変質部31、41、51を形成し、基板2表面側、裏面側に各変質部11、21の作成を行わない場合においても、基板2内部に変質部31、41、51を形成した後に、基板2の表面をダイヤモンドカッター等で素子分離線3、4に沿ってなぞることにより、基板2の表面に素子分離線3、4を形成してもよい。
Even when the altered
また、窒化物半導体5上に形成されたP電極6とN電極7は、図10に示すように、N電極7を基板2中央部に形成し、このN電極7を取り囲むようにP電極6を配置してもよい。
In addition, as shown in FIG. 10, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明の発光素子にあっては、基板の表面側、内部、または裏面側の少なくともいずれかに、不連続な変質部が素子分離線に沿って形成されていればよい。例えば基板の表面側と裏面側に変質部が設けられた場合、基板表面側と裏面側の両側の変質部が不連続に設けられていてもよいし、あるいは基板表面側の変質部が不連続に設けられ、基板裏面側の変質部が直線に設けられていてもよい。また逆に、基板表面側の変質部が直線に設けられ、基板裏面側の変質部が不連続に設けられてもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs. In the light emitting device of the present invention, a discontinuous altered portion may be formed along the device isolation line on at least one of the front side, the inside, and the back side of the substrate. For example, when altered portions are provided on the front and back sides of the substrate, the altered portions on both sides of the substrate front and back sides may be provided discontinuously, or the altered portions on the substrate front side are discontinuous. The altered portion on the back side of the substrate may be provided in a straight line. Conversely, the altered portion on the front side of the substrate may be provided in a straight line, and the altered portion on the back side of the substrate may be provided discontinuously.
(基板が薄い場合)
以下、本発明の発光素子について、従来技術の発光素子と比較をして説明する。本発明の発光素子として、先に図2で示した発光素子1を用いた。一方、従来技術の発光素子として、先に図12で示した発光素子100を用いた。
(When the board is thin)
Hereinafter, the light emitting device of the present invention will be described in comparison with the light emitting device of the prior art. As the light-emitting element of the present invention, the light-emitting element 1 previously shown in FIG. 2 was used. On the other hand, the light emitting device 100 shown in FIG. 12 was used as the light emitting device of the prior art.
発光素子1の基板2として、厚さ100μmであり洗浄されたサファイアを用いた。基板2上には、MOCVD法を利用して窒化物半導体5を堆積させた。
As the
窒化物半導体5は、次のように多層に形成されている。基板2上には、AlN緩衝層が積層されている。AlN緩衝層上には、この実施例1では第1伝導型の半導体層8であるGaN下地層が積層されている。GaN下地層上には、発光層となる半導体層9である厚さInGaN層が積層されている。InGaN層は、InGaNからなる量子井戸層と障壁層を交互に設けた多重井戸構造を有している。InGaN層上には、第2伝導型の半導体層10であるAllnGaNクラッド層が積層されている。なお、第1伝導型の半導体層8、発光層となる半導体層9、及び第2伝導型の半導体層10は、本実施例1に限定されず、それぞれがAlxInyGa1−x−yNからなる第1伝導型のクラッド層、発光層、及び第2伝導型のクラッド層を用いてもよい。
The
さらに窒化物半導体5上に、P電極6とN電極7を設けた。その後、窒化物半導体5を反応性イオンエッチングで除去し、素子分離線3、4の形成位置に沿って基板2上に素子分離溝12を形成した。なお、基板2を素子分離するためには、エッチングによって窒化物半導体5を完全に除去するのが好ましいが、この窒化物半導体5の完全除去が困難な場合は、窒化物半導体5の最下層に積層されたn層を残してもよい。
Further, a
この基板2及び窒化物半導体5を、窒化物半導体5が表面になるようにレーザ照射治具に固定させ、レーザ光を基板2の表面から素子分離溝12に向けて照射した。レーザ光を照射し、基板2表面側に変質部11を不連続かつ直線状に設けることにより、素子分離線3、4を碁盤目状に形成した。変質部11は、素子分離線3では長さが50μm、間隔が50μmの直線状であり、素子分離線4では長さが20μm、間隔が20μmの直線状であって、厚み方向に15μmの深さで形成された。
The
その後、ブレーカーを用いて、素子分離線3、4に沿ってブレードを当て荷重をかけた。このときに生じるクラックが変質部11を基点として基板2の厚み方向に伝播し、基板2を素子分離して、発光素子1を製造した。
Thereafter, a load was applied by applying a blade along the
このように製造された発光素子1は、ダイヤモンドスクライバー等により素子分離された発光素子と比較した場合、その光量低下率が5%であった。一方、変質部が連続して設けられた従来の発光素子100は、その光量低下率が15%となる。したがって、実施例1の発光素子1は従来の発光素子100に比べて光量低下率が向上していることが分かる。 The light-emitting element 1 manufactured in this way had a light amount reduction rate of 5% when compared with a light-emitting element separated by a diamond scriber or the like. On the other hand, the conventional light emitting device 100 in which the altered portions are continuously provided has a light amount reduction rate of 15%. Therefore, it can be seen that the light emitting element 1 of Example 1 has an improved light amount reduction rate as compared with the conventional light emitting element 100.
(基板が厚い場合)
次に、基板が厚い場合の発光素子について、従来技術の発光素子と比較して説明する。本発明の発光素子として、先に図7で示した発光素子1を用いた。一方、従来技術の発光素子として、先に図12で示した発光素子100を用いた。なお、従来の発光素子100は基板表面側に変質部を有する。
(When the board is thick)
Next, a light-emitting element in the case where the substrate is thick will be described in comparison with a light-emitting element of a conventional technique. As the light-emitting element of the present invention, the light-emitting element 1 previously shown in FIG. 7 was used. On the other hand, the light emitting device 100 shown in FIG. 12 was used as the light emitting device of the prior art. The conventional light emitting device 100 has an altered portion on the substrate surface side.
発光素子1の基板2として、厚さ340μmであり洗浄されたサファイアを用いた。なお、基板2上に堆積させた窒化物半導体5、P電極6、N電極7、及び素子分離溝12は、実施例1と同一である。
As the
基板2及び窒化物半導体5を、窒化物半導体5が表面になるようにレーザ照射治具に固定させ、レーザ光を基板2の表面から素子分離溝12に向けて照射した。レーザ光を基板2表面より、裏面側の変質部21、内部の変質部31、表面側の変質部11の順に焦点を合わせて照射し、変質部11、21、31を素子分離線3、4に沿った方向、及び厚み方向に沿って不連続かつ直線状に設けることにより、素子分離線3、4を碁盤目状に形成した。変質部11、21、31は、素子分離線3では長さが50μm、間隔が50μmの直線状であり、素子分離線4では長さが20μm、間隔が20μmの直線状であって、それぞれ厚さ方向に15μmの深さで形成された。
The
このように製造された発光素子1は、ダイヤモンドスクライバー等により素子分離された発光素子と比較した場合、その光量低下率が6%であった。一方、変質部が連続して設けられた従来の発光素子100は、その光量低下率が23%となる。したがって、実施例2の発光素子1は従来の発光素子100に比べて光量低下率が向上していることが分かる。 The light-emitting element 1 manufactured in this way had a light amount reduction rate of 6% when compared with a light-emitting element separated by a diamond scriber or the like. On the other hand, the conventional light emitting device 100 in which the altered portions are continuously provided has a light amount reduction rate of 23%. Therefore, it can be seen that the light emitting element 1 of Example 2 has an improved light amount reduction rate as compared with the conventional light emitting element 100.
本発明は、素子分離された発光素子とその製造方法に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for element-separated light emitting elements and manufacturing methods thereof.
1 発光素子
2 基板
3、4 素子分離線
5 窒化物半導体
11 変質部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
実質的に前記基板を揮散させない状態でレーザ照射することによって形成される変質部を、前記基板に不連続かつ直線状に設けることにより、前記変質部が不連続かつ直線状に配置された素子分離線を形成する工程と、
前記変質部を基点として、前記素子分離線に沿って基板を切断することにより、前記基板を前記化合物半導体ごとに素子分離する工程と、を有し、
前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側と、基板裏面側及び基板内部にそれぞれ形成され、
基板表面側の変質部、基板裏面側の変質部、及び基板内部の変質部は、基板の表面側から見て素子分離線に沿った方向に互いにずれた位置に形成され、
さらに前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成され、
前記基板は厚み方向に割れやすいM面を有し、
前記M面に沿って形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔は、前記M面に沿わずに形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔より大きいことを特徴とする、発光素子の製造方法。 A method for producing a light emitting device in which a compound semiconductor to be a light emitting layer is laminated on a substrate,
By providing an altered portion formed by irradiating a laser in a state that substantially does not volatilize the substrate in a discontinuous and linear manner on the substrate, the altered portion is discontinuously and linearly arranged. Forming a separation line; and
Separating the substrate for each of the compound semiconductors by cutting the substrate along the element isolation line with the altered portion as a base point, and
The altered portion is formed on the substrate surface side on which the compound semiconductor is laminated , the substrate back surface side, and the substrate inside, respectively.
The altered portion on the front side of the substrate, the altered portion on the back side of the substrate, and the altered portion inside the substrate are formed at positions shifted from each other in the direction along the element separation line as viewed from the front side of the substrate .
Furthermore, the altered portion is formed discontinuously in the thickness direction of the substrate,
The substrate has an M surface that is easily cracked in the thickness direction,
The light emitting device is characterized in that an interval between the altered portions in the element isolation line formed along the M plane is larger than an interval between the altered portions in the element isolation line formed not along the M plane. Device manufacturing method.
変質部を前記基板の側面に有し、かつ前記変質部が不連続であり、It has an altered portion on the side surface of the substrate, and the altered portion is discontinuous,
前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側と、基板裏面側及び基板内部にそれぞれ形成され、The altered portion is formed on the substrate surface side on which the compound semiconductor is laminated, the substrate back surface side, and the substrate inside, respectively.
基板表面側の変質部、基板裏面側の変質部、及び基板内部の変質部は、基板の表面側から見て素子分離線に沿った方向に互いにずれた位置に形成され、The altered portion on the front side of the substrate, the altered portion on the back side of the substrate, and the altered portion inside the substrate are formed at positions shifted from each other in the direction along the element separation line as viewed from the front side of the substrate.
さらに前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成され、Furthermore, the altered portion is formed discontinuously in the thickness direction of the substrate,
前記基板は厚み方向に割れやすいM面を有し、The substrate has an M surface that is easily cracked in the thickness direction,
前記M面に沿って形成された前記変質部の間隔は、前記M面に沿わずに形成された前記変質部の間隔より大きいことを特徴とする発光素子。The light emitting device according to claim 1, wherein an interval between the altered portions formed along the M plane is larger than an interval between the altered portions formed not along the M plane.
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