JP5599675B2

JP5599675B2 - Ｌｅｄデバイスチップの製造方法

Info

Publication number: JP5599675B2
Application number: JP2010181786A
Authority: JP
Inventors: 晃吉永
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-08-16
Also published as: JP2012043863A

Description

本発明は、サファイア基板上に発光層が形成されたＬＥＤデバイスチップの製造方法に関する。

従来、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）には、ＧａＮ系の化合物半導体が用いられている。そのＧａＮ系の化合物半導体は直接遷移であることから、発光効率が高いこと、また、光の３原色の１つである青色を発光色とすること等の特性を有するため、注目されている。このようなＧａＮ系の化合物半導体を用いた発光ダイオードは、サファイア基板上に直接または窒化アルミニウムから成るバッファ層を介在させて、ｎ型のＧａＮ系の化合物半導体から成るｎ層を成長させ、そのｎ層の上にｐ型不純物を添加してｐ型のＧａＮ系の化合物半導体から成るｐ層を成長させた積層構造となっている。

このような発光ダイオードを製造するには、発光ダイオードのデバイスチップが多数形成されるウェーハ状の母材を上記積層構造で得てから、この母材を、サファイア基板に設定された分割予定ラインに沿って切断、分割して多数のデバイスチップを得ている。母材を分割するにあたっては、ＧａＮ層すなわち発光層にダメージを与えないように該発光層をエッチング処理により分割予定ラインに沿って除去してから、該分割予定ラインに沿って露出したサファイア基板に切断工具を直接作用させて切断し、デバイスチップに分割している（特許文献１等参照）。

特開２００１−１５６３３２号公報

上記従来の分割方法では、エッチング処理による発光層の除去が不十分であることによって、光が発せられる発光層の側面にはエッチング処理で除去しきれない部分が突出した状態で残る場合があった。こうなると、発光層の側面から発せられた光の一部がその突出部分によって遮断され、発光デバイスとしての輝度が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、ＧａＮから成る発光層の側面から発せられる光が遮断されにくく、輝度の向上が図られるＬＥＤデバイスチップの製造方法を提供することにある。

本発明のＬＥＤデバイスチップの製造方法は、分割予定ラインが設定されたサファイア基板の表面に、ＧａＮによるｎ層とｐ層とを含む発光層が、該表面側から該ｎ層、該ｐ層の順に積層されて形成されたＬＥＤデバイスチップの製造方法であって、
前記サファイア基板の表面が前記分割予定ラインに沿って露出するとともに、該分割予定ラインの両側の該表面に除去しきれない前記ｎ層からなる裾野の部分が残って該発光層の該分割予定ラインに臨む側面が段差状に形成されるように、該発光層を該分割予定ラインに沿ってエッチング処理により除去する工程と、前記サファイア基板の裏面側から該サファイア基板を透過する波長のレーザービームを照射して、前記ｎ層の裾野の部分に改質層を形成する工程と、前記改質層に外力を加えて該改質層を起点として前記ｎ層の裾野の部分を分割することによって該ｎ層の裾野の部分をＬＥＤデバイスチップから分離する工程と、前記エッチング処理によって前記分割予定ラインに沿って露出した前記サファイア基板の表面に加工を施すことによって、前記分割予定ラインに沿って該サファイア基板を分割する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＧａＮから成る発光層（ｎ層＋ｐ層）を分割予定ラインに沿ってエッチング処理により除去した際に除去しきれなかったｎ層の裾野の部分を分離することにより、エッチング処理で形成される発光層の側面の突出部分を無くすか、または小さくすることができる。このため、発光層の側面から発せられる光が遮断されにくくなり、輝度の向上が図られる。

なお、本発明で言う上記改質層とは、密度、屈折率、機械的強度、もしくはその他の物理的特性が周囲とは異なる状態の領域を言い、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、また、これら領域のうちの２つ以上が混在した領域も該当する。

本発明によれば、発光層の側面から発せられる光が遮断されにくく、輝度の向上が図られるＬＥＤデバイスチップの製造方法が提供されるといった効果が奏される。

本発明の一実施形態に係る製造方法を示す断面図であって、発光層を分割予定ラインに沿ってエッチング処理する工程から、ｎ層の裾野の部分に改質層を形成する工程までを示している。一実施形態の製造方法を示す断面図であって、ｎ層の裾野の部分を分離する工程から、サファイア基板を分割する工程までを示している。一実施形態の製造方法で得られたＬＥＤデバイスチップの平面図である。（ａ）は一実施形態の製造方法で得られたＬＥＤデバイスチップの発光状態、（ｂ）は従来のＬＥＤデバイスチップの発光状態を示している。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１（ａ）は、多数のＬＥＤデバイスチップを得るためのウェーハ状の母材１の一部断面を示しており、この母材１は、サファイア基板２上に発光層３が形成された構成である。発光層３はＧａＮによるｎ層３１とｐ層３２から構成されており、サファイア基板２の表面側にｎ層３１、ｐ層３２の順に積層されている。サファイア基板２の表面には、多数のＬＥＤデバイスチップに区画するための複数（図１では１本しか図示されていない）の分割予定ライン２１が格子状に形成されている。

一実施形態のＬＥＤデバイスチップの製造方法は、はじめに、母材１の発光層３における分割予定ライン２１に沿った部分をエッチング処理して除去する。図１（ｂ）はエッチング処理後の状態を示しており、同図に示すように、母材１の表面には分割予定ライン２１に沿ってサファイア基板２に達する溝１１が形成され、この溝１１によって分割予定ライン２に沿ったサファイア基板２の表面が露出した状態となる。

発光層３はエッチング処理により分割予定ライン２１に沿って除去されるものの、図１（ｂ）に示すように均等な幅で溝１１は形成されず、ｎ層３１側にはエッチング処理で除去しきれない裾野の部分３１１が残る。次の工程では、図１（ｃ）に示すようにサファイア基板２の裏面側から、サファイア基板２を透過するレーザービームＬＢを裾野の部分３１１に焦点を合わせて走査しながら照射し、この裾野の部分３１１に改質層３１２を形成する。この改質層３１２は上記の通り周囲のｎ層３１とは異なる領域であって、元のｎ層３１より脆弱化している。

次に、レーザービームＬＢの照射によって形成した改質層３１２に外力を加えて、図２（ａ）に示すように改質層３１２を起点としてｎ層３１の裾野の部分３１１を分割する。これによりｎ層３１の裾野の部分３１１は、図２（ａ）の矢印のように分離する。改質層３１２に外力を与える手段としては、例えば適宜な道具による打撃等が挙げられるが、裾野の部分３１１を分離可能であれば、いかなる手段を用いてもよい。

次に、発光層３のエッチング処理により分割予定ライン２１に沿って溝１１に露出しているサファイア基板２の表面に、図２（ｂ）に示すように切削ブレード４を切り込ませて切削加工を施し、図２（ｃ）に示すようにサファイア基板２を分割予定ライン２１に沿って切断、分割する。これにより母材１は分割予定ライン２１に沿って分割され、図３に示すＬＥＤデバイスチップ１Ａを多数得る。図３に示すように、ＬＥＤデバイスチップ１Ａには、ｎ層３１とｐ層３２の表面に電極３１５，３２５がそれぞれ配設されている。なお、サファイア基板２を切断する手段としては、切削ブレード４による切削以外の、例えばレーザービームの照射によって行ってもよい。

本実施形態のＬＥＤデバイスチップ１Ａの製造方法によれば、ＧａＮから成る発光層３（ｎ層３１＋ｐ層３２）を分割予定ライン２１に沿ってエッチング処理により除去した際に除去しきれなかったｎ層３１の裾野の部分３１１に、レーザービームＬＢを照射することにより改質層３１２を形成し、この改質層３１２を起点として裾野の部分３１１を分離している。このように裾野の部分３１１を分離することにより、図４（ａ）に示すように、エッチング処理で形成された発光層３の側面における裾野の部分３１１による突出部分を小さくすることができる。その結果、発光層３の側面から発せられる光Ｌが遮断されにくくなって輝度の向上が図られる。

一方、図４（ｂ）はｎ層３１の裾野の部分３１１が分離されずに残ったままの状態を示しており、この場合には発光層３の側面から発せられる光Ｌの一部が裾野の部分３１１で遮断される。同図で光Ｌの下側の破線で付加した領域は、裾野の部分３３１で遮断された発光領域である。したがって、図４（ａ）の一実施形態と比べると輝度が低下することは明らかである。

１…母材
１Ａ…ＬＥＤデバイスチップ
２…サファイア基板
２１…分割予定ライン
３…発光層
３１…ｎ層
３１１…裾野の部分
３１２…改質層
３２…ｐ層
ＬＢ…レーザービーム

Claims

分割予定ラインが設定されたサファイア基板の表面に、ＧａＮによるｎ層とｐ層とを含む発光層が、該表面側から該ｎ層、該ｐ層の順に積層されて形成されたＬＥＤデバイスチップの製造方法であって、
前記サファイア基板の表面が前記分割予定ラインに沿って露出するとともに、該分割予定ラインの両側の該表面に除去しきれない前記ｎ層からなる裾野の部分が残って該発光層の該分割予定ラインに臨む側面が段差状に形成されるように、該発光層を該分割予定ラインに沿ってエッチング処理により除去する工程と、
前記サファイア基板の裏面側から該サファイア基板を透過する波長のレーザービームを照射して、前記ｎ層の裾野の部分に改質層を形成する工程と、
前記改質層に外力を加えて該改質層を起点として前記ｎ層の裾野の部分を分割することによって該ｎ層の裾野の部分をＬＥＤデバイスチップから分離する工程と、
前記エッチング処理によって前記分割予定ラインに沿って露出した前記サファイア基板の表面に加工を施すことによって、前記分割予定ラインに沿って該サファイア基板を分割する工程と、
を含むことを特徴とするＬＥＤデバイスチップの製造方法。