JP6183189B2 - 発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
(ウエハ準備工程)
まず、図1〜図3に示すように、基板11と、基板11の一主面側に設けられた半導体構造12を有するウエハ10を準備する。図1は、本実施形態の工程を説明する模式的な平面図であり、ウエハ10の一部を拡大した図である。図2は、図1のA−A線における断面図であり、図3は、図2において楕円で囲んだ部分の拡大図である。図2及び図3に示すように、基板11は、第1の主面11aと第2の主面11bを有し、基板11の第1の主面11aには、複数の凸部13と凸部13間を接続する谷部14が設けられている。本実施形態では、後述する分割予定線が凸部13の配列された方向からずれるため、図3のように分割予定線と平行な方向(発光素子40の発光部40aと平行な方向)に沿って断面視した場合には、凸部13の形状やサイズが不揃いなものとして観察される。
次に、図6〜図8に示すように、第1分割予定線21及び第2分割予定線22に沿って第2の主面11b側からレーザ光30を照射してレーザスクライブを行う。これによって、図9及び図10に示すように、ウエハ10を分割して複数の発光素子40を得る。
基板11として、半導体構造12を成長可能な成長用基板を用いることができる。半導体構造12が窒化物半導体であれば、基板11の材料は、結晶構造が六方晶系であるものが好ましい。また、凸部13によって特定の箇所に光が集中する問題は、基板11が半導体構造12と異なる材料からなる場合に発生しやすいと考えられる。このような異種基板としては、典型的にはサファイアが挙げられる。例えば、C面を主面とするサファイア基板を用いる。この場合、凸部13が形成される前の主面がC面であって、凸部13の形成後は谷部14の底面や凸部13の上面などの平坦な面にC面が現れる。
半導体構造12は、例えば窒化物半導体からなる。具体的には、有機金属気相成長法(MOCVD)等により、基板11上にInXAlYGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)からなる半導体層を複数積層したものを用いることができる。図1〜図3に示すように、半導体構造12は、基板11の側から順に、第1導電型半導体層12a(例えばn型半導体層)と、発光層12bと、第2導電型半導体層12c(例えばp型半導体層)と、を有する。
基板11の表面には凸部13が設けられる。凸部13により半導体構造12内を伝播する光の一部が凸部13の表面で反射されて伝播方向が変化するため、光の取り出し効率を向上させることができる。凸部13は、基板11の表面の一部を除去することにより形成することができる。具体的には、適当な形状のマスクパターンを用いて、凸部となる部分以外をドライエッチング又はウェットエッチング等のエッチングにより除去する方法が挙げられる。例えば、多角形形状のマスクを用いてウェットエッチングをすると、多角形の辺に相当する部分が外側に湾曲した形状となり、多角形近似形状を容易に形成することができる。
図6に示すように、第1分割予定線21及び第2分割予定線22はそれぞれ、一定の間隔で平行に並ぶ線である。第1分割予定線21と第2分割予定線22は交差している。矩形の発光素子40を得る場合には、第1分割予定線21と第2分割予定線22は直交させる。例えば、長方形の発光素子40を得る場合には第1分割予定線21が並ぶ間隔と第2分割予定線22が並ぶ間隔を異なるものとし、正方形の発光素子40を得る場合にはそれらの間隔を等しくする。
基板11に第1変質部51及び第2変質部52を形成するレーザ光30は、基板11を透過可能な波長のものが用いられる。例えば、基板11がサファイア基板である場合は、ピーク波長が250〜1100nmのものを用いることができる。一例として、ピーク波長が1000nm〜1100nm程度のレーザ光30を用いてレーザスクライブする。第1変質部51及び第2変質部52を形成する際のレーザ光30の照射条件等は、同じものを用いることができる。第1変質部51及び第2変質部52を形成するレーザ光30は、そのパルス幅が100フェムト秒以上500ナノ秒以下であることが好ましく、さらには10ピコ秒以下であることが好ましい。多光子吸収による変質部51,52を形成することで、レーザ光30の焦点位置に生じる加工部から亀裂が広がりやすく、ウエハを精度よく分割しやすい。また、多光子吸収による加工であれば基板11が変色しないため、変色部における光吸収による発光素子の出力低下を防止できる。レーザ光のパルスエネルギは0.5〜10μJ程度とすることができる。
発光素子40の外形は、通常、略直方体であり、その場合、平面視形状は略正方形や略長方形などの略矩形である。例えば図11及び図12に示す例では、発光素子40はその平面視形状が長方形形状の略直方体である。発光素子40の平面視形状が、長方形形状などの長辺と短辺を含む形状である場合には、仮に短辺が包囲領域の中心15aが連続する方向と一致して半導体構造12の損傷が連続したとしても、発光素子40の全周に占める短辺の割合が小さいため逆方向電流の増大幅が比較的小さい。このことから、長辺を形成する分割予定線のみを包囲領域の中心15aが連続する方向からずらすこともできる。ただし、好ましくは、発光素子40のすべての辺を形成する分割予定線を、上述のように包囲領域の中心15aが連続する方向からずらしてレーザスクライブを行う。
実施形態2の発光素子の製造方法について、図18及び図19を用いて説明する。実施形態2では、凸部73の形状が異なる以外は実施形態1と同様である。
実施形態1と同様に、基板11と、基板11の一主面側に設けられた半導体構造12を有するウエハ10を準備する。基板11は、第1の主面11aと第2の主面11bを有し、基板11の第1の主面11aには、図18に示すように、複数の凸部73と凸部73間を接続する谷部14が設けられている。図18は、実施形態2における基板11の第1の主面11aの一部を拡大した図であり、凸部73の配置の一例を示す平面図である。
実施形態1と同様に、第1分割予定線21及び第2分割予定線22に沿って第2の主面11b側からレーザ光30を照射してレーザスクライブを行う。これによって、ウエハ10を分割して複数の発光素子40を得る。図19に示すように、第1分割予定線21及び第2分割予定線22は、1つの凸部73の周囲に存在する複数の包囲領域75の中心75aをそれぞれ結ぶ直線と交差する方向に伸びる線である。図19は、実施形態2における凸部73と第1分割予定線21及び第2分割予定線22の関係の一例を示す平面図である。図19において、第1分割予定線21及び第2分割予定線22は太線で示し、直線62は細線で示す。この例では、包囲領域の中心75aを結ぶ直線62が伸びる方向は6方向ある。図19において、その6方向を1つの中心75aから伸びる直線62として示す。図19に示すように、第1分割予定線21及び第2分割予定線22は、直線62のいずれとも交差する方向に伸びる線である。
11 基板
11a 第1の主面、11b 第2の主面
12 半導体構造
12a 第1導電型半導体層、12b 発光層、12c 第2導電型半導体層
13,73 凸部
13a 頂点、13b 底面、13c 稜線、13d 側面
14 谷部
15,75 包囲領域、15a,75a 包囲領域の中心
16 第1電極
17 第2電極
21 第1分割予定線
22 第2分割予定線
30 レーザ光
40 発光素子、40a 発光部
51 第1変質部
52 第2変質部
61,62 包囲領域の中心を結ぶ直線
θ1 第1角度
θ2 第2角度
d1 包囲領域の中心と凸部の距離
d2 凸部の底面の半径
Claims (13)
- 第1の主面及び第2の主面を有する基板であって、前記第1の主面において複数の凸部及び前記凸部間を接続する谷部が設けられた基板と、前記第1の主面側に設けられた半導体構造と、を有するウエハを準備する工程と、
第1分割予定線及び第2分割予定線に沿って前記第2の主面側からレーザ光を照射するレーザスクライブによってウエハを分割し、複数の発光素子を得る工程と、を備え、
前記凸部は、複数の頂点を有する多角形状の底面と、前記頂点から伸びる稜線と、前記稜線間を繋ぐ側面と、を有する錐体状又は錐台状であり、
前記谷部において複数の前記凸部のうち隣接する前記凸部の一側面によって囲まれる領域である包囲領域が、前記凸部の周囲に複数存在するように、前記凸部は規則的に配置されており、
前記第1分割予定線及び前記第2分割予定線は、1つの前記凸部の周囲に存在する複数の前記包囲領域の中心をそれぞれ結ぶ直線と交差する方向に伸びる線である
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記凸部の前記底面の形状は、三角形状、四角形状、又は六角形状であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
- 前記凸部は、三角錐状又は三角錐台状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光素子の製造方法。
- 最短距離で隣接する前記凸部は、平面視において、一方の前記凸部の前記稜線の延長線上に、他方の前記凸部の前記側面が位置するように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の発光素子の製造方法。
- 前記包囲領域の中心と前記凸部との最短距離は、10μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。
- 第1の主面及び第2の主面を有する基板であって、前記第1の主面において複数の凸部及び前記凸部間を接続する谷部が設けられた基板と、前記第1の主面側に設けられた半導体構造と、を有するウエハを準備する工程と、
第1分割予定線及び第2分割予定線に沿って前記第2の主面側からレーザ光を照射するレーザスクライブによってウエハを分割し、複数の発光素子を得る工程と、を備え、
前記凸部は、円形状の底面と、前記底面に接続された側面と、を有する円錐状又は円錐台状であり、
前記谷部において複数の前記凸部のうち隣接する前記凸部によって囲まれる領域である包囲領域が、前記凸部の周囲に複数存在するように、前記凸部は規則的に配置されており、前記包囲領域の中心と前記凸部との最短距離は、前記凸部の前記底面の半径よりも小さく、
前記第1分割予定線及び前記第2分割予定線は、1つの前記凸部の周囲に存在する複数の前記包囲領域の中心をそれぞれ結ぶ直線と交差する方向に伸びる線である
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記包囲領域の中心と前記凸部との最短距離は、10μm以下であることを特徴とする請求項6に記載の発光素子の製造方法。
- 前記凸部は、三角格子の各格子点に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。
- 前記凸部の前記側面は、平坦な面であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。
- 前記第1分割予定線及び前記第2分割予定線は、1つの前記凸部の周囲に存在する複数の前記包囲領域の中心をそれぞれ結ぶ直線と、1度以上で交差する方向に伸びる線であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。
- 前記第1分割予定線及び前記第2分割予定線は、1つの前記凸部の周囲に存在する複数の前記包囲領域の中心をそれぞれ結ぶ直線のうち、隣り合う二直線の中間を通過する中間線と同じ方向に伸びる線であるか、もしくは、前記中間線に対して、5度以下で交差する方向に伸びる線であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。
- 前記基板はサファイアからなり、前記半導体構造は窒化物半導体からなることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。
- 前記半導体構造の厚みは、3μm〜20μmであることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。
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