JPH04340287A - 発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光素子の新規な製造
方法及び発光素子の新規な評価方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光素子は、電流を流すことによって発
光させることのできる素子であり、通常ＧａＰ、ＧａＡ
ｌＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ等の発光効率の高い化
合物半導体のｐｎ接合ダイオードとして作られる。

【０００３】これらの発光素子の従来の製造工程及びそ
の発光性能の評価を行う従来の工程を図１０に基づいて
説明する。 ■工程１：ｐ層及びｎ層を有するエピタキシャルウェー
ハ２の上面に金系電極からなるｎ電極４を個々に離間し
た状態で形成するとともに金系のｐ電極６をウェーハ２
の下面一面に形成し、■工程２：ラインｌのごとく各素
子８毎にフルダイシングし各素子を分離せしめ、■工程
３：エキスパンドした後、硫酸：過酸化水素：水（５：
１：１）を用いて発光素子にエッチングを行い、■工程
４：この分離された各発光素子８を用いてランプＬを組
立て、■工程５：一定の割合で抜き取り、ランプＬの性
能を測定してその評価を行うものであった。

【０００４】上記した発光素子のうち、ＧａＡｌＡｓエ
ピタキシャルウェーハは、エピタキシャル層が厚く、ウ
ェーハの反りも大きく、へき開性が強いためフルダイシ
ングによる素子分離の際ウェーハにダメージが入り割れ
やすいという問題があるため、従来のフルダイシングに
よる素子の分離工程が不適当であった。

【０００５】さらに、ＧａＡｌＡｓエピタキシャルウェ
ーハの場合、光取り出し効率を高めるために窓層となる
ｎ層の厚さが他の発光素子に比べて厚いため、エッチン
グによる良好な構造の形成も困難であった。即ち、過剰
な横方向へのエッチングによって素子上部の形状が小さ
くなり過ぎてしまうという問題が生じていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点を解決するために発明されたもので、ｐ
ｎ接合位置の深い発光素子、特にＧａＡｌＡｓ発光素子
を極めて好適に製造することができる発光素子の製造方
法、及び発光素子の発光性能の評価を極めて効率よく行
うことができるようにした発光素子の評価方法を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の発光素子の製造方法においては、ｐｎ接合
を有する半導体ウェーハ面にｎ及びｐ電極を形成する工
程と、該半導体ウェーハ面にホトレジスト膜を被覆する
工程と、上記ホトレジスト膜の所定部分を除去して溝形
成用の開口部を形成する工程と、上記開口部を通して半
導体ウェーハをブロム−メタノール溶液によりエッチン
グし断面Ｕ字形溝を形成する工程と、残りのホトレジス
ト膜を剥離する工程と、断面Ｕ字形溝部分をダイシング
等により各発光素子に分離する工程とを有するものであ
る。

【０００８】上記半導体ウェーハとしてＧａＡｌＡｓを
用いるのが好適である。ブロム─メタノール溶液濃度は
２．５〜３．５％が好ましい。上記断面Ｕ字形溝の深さ
を少なくともｐｎ接合位置よりも深い位置までエッチン
グするのがよく、例えばｐｎ接合位置までの層厚さが６
０μｍの場合、溝の深さを７０μｍとするのが好ましい
。

【０００９】本発明の発光素子の評価方法においては、
ｐｎ接合を有する半導体ウェーハ面にｎ及びｐ電極を形
成する工程と、該半導体ウェーハ面にホトレジスト膜を
被覆する工程と、上記ホトレジスト膜の所定部分を除去
して溝形成用の開口部を形成する工程と、上記開口部を
通して半導体ウェーハをｐｎ接合に達するまでブロム−
メタノール溶液によりエッチングし断面Ｕ字形溝を形成
する工程と、残りのホトレジスト膜を剥離する工程とを
行った後、電気的に素子間を分離された各発光素子の全
てについてオートプローバーによってその発光特性を評
価し、次いで各発光素子をダイシング分離するようにし
たものである。

【００１０】上記半導体ウェーハとしてＧａＡｌＡｓを
用い、かつ２．５〜３．５％ブロム−メタノール溶液を
用いるのが好適である。上記断面Ｕ字形溝の深さを少な
くともｐｎ接合位置よりも深い位置までエッチングする
のがよく、例えばｐｎ接合位置までの層厚さが６０μｍ
の場合、溝の深さを７０μｍとするのが好ましい。

【００１１】オートプローバーを用いる発光性能の評価
は、全数について行なえるので全数について特性を保証
することができる利点がある。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明方法を添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明による発光素子の製造工程及び
評価工程を示す説明図で、前記した図１０の従来工程と
同様の図面である。図１において図１０と同様の部材は
同一の符号を用いる ■工程１：ｐ層及びｎ層を有するエピタキシャルウェー
ハ２の上面に金系電極からなるｎ電極４を個々に離間し
た状態で形成するとともに金系のｐ電極６をウェーハ２
の下面一面に形成し、■工程２：ｎ電極４を包囲するよ
うに被覆するｎレジスト膜４ａ、及びｐ電極６を被覆す
るｐレジスト膜６ａを通常のフォトリソ工程と同様に形
成する。■工程３：ブロム−メタノールを用いてｐｎ接
合に達するまで断面Ｕ字形溝のエッチングを行い、各素
子のオートプロービングが可能なように各ｎ極を互いに
電気的に分離せしめ、■工程４：ｎレジスト膜４ａ及び
ｐレジスト膜６ａを剥離し、■工程５：全ての素子につ
いてオートプローバーによって発光性能の評価を行い、
■工程６：ラインｍのごとく断面Ｕ字形溝に沿ってダイ
シングして、各発光素子を完全に分離形成する。オート
プローバーを用いる発光性能の評価は、全数について行
なえるので全数について特性を完全に保証することがで
きる利点がある。これに反し、図１０に示した従来工程
のごとく、一定割合で抜き取り、ランプを組み立てて性
能評価する場合には、特性保証は抜き取り保証となり、
その保証は不完全であった。

【００１３】さらに本発明の実施例を以下に記載する。 実施例１ 図１の工程において、ＧａＡｌＡｓエピタキシャルウェ
ーハ（厚さ２００〜２５０μｍ、ｐｎ接合位置の深さは
６０μｍ）を用い、ブロム−メタノール（ブロム３％）
を用いて８分間エッチングを行った。このときの、エッ
チレートは８．８μｍ／分であり、７０μｍのエッチン
グを行うことができた。このウェーハのエッチング状態
を光学顕微鏡で観察し、その結果を図２に示した。同図
から明らかなごとく、エッチングによるウェーハの断面
形状はＵ字形（溝状開口部の幅がエッチング溝の深さの
約２倍となっている）であり極めて良好な断面形状が得
られることが判明した。

【００１４】この得られた発光素子について、オートプ
ローバーによる出力とチップの輝度との相関を調べたと
ころ、図３に示す如く良好な相関が得られ、本発明の評
価法が極めて有効であることが示された。

【００１５】また、ブロム−メタノールのブロム組成比
を変えた場合のエッチレートを測定して図４に示した。 このエッチレートのグラフによって、エッチング時間を
前もってきめて所定の深さのエッチングを行うことがで
きる。

【００１６】実施例２ エッチャントとして表１に示した濃度のブロム−メタノ
ールを用いて表１に示したエッチング時間だけエッチン
グを行い、エッチング深さを５０μｍとした以外は、実
施例１と同様の手順を行った。このウェーハのエッチン
グ状態を光学顕微鏡で観察し、そのエッチング形状の良
否を表１に示した。２．０〜４．０％ブロム−メタノー
ル溶液のいずれの濃度でも図２に示した場合と同様にウ
ェーハの断面形状はＵ字形であり、良好な断面形状が得
られることが判明した。

【００１７】実施例３ エッチャントとして表２に示した濃度のブロム−メタノ
ールを用いて表２に示したエッチング時間だけエッチン
グを行い、エッチング深さを７０μｍとした以外は、実
施例１と同様の手順を行った。このウェーハのエッチン
グ状態を光学顕微鏡で観察し、そのエッチング形状の良
否を表２に示した。２．５〜３．５％ブロム−メタノー
ル溶液のいずれの濃度でも図２に示した場合と同様にウ
ェーハの断面形状はＵ字形であり、良好な断面形状が得
られることが判明した。しかし、ブロム−メタノール溶
液が２．０％の場合には、図５に示したごとく、エッチ
ングによるエッチング深さは充分でありウェーハの断面
形状は略Ｕ字形であるが、上端部が絞られてネック部と
なっており、あまり良好なＵ字形とは言えない形状であ
ることが判明した。また、ブロム−メタノール溶液が４
．０％の場合には、図６に示したごとく、断面形状は良
好なＵ字形であるが、レジストの侵食が激しく保護部ま
でエッチングされてしまうことが判明した。

【００１８】比較例１ エッチャントとして硫酸：過酸化水素：水（３：１：１
）を用いた以外は、実施例１と同様にしてエッチングを
行った。４０μｍのエッチングを行うことができた。 このウェーハのエッチング状態を光学顕微鏡で観察し、
その結果を図６に示した。同図から明らかなごとく、エ
ッチングによるウェーハの断面形状は平底状であって、
良好なＵ字形は得られないことが判明した。

【００１９】比較例２ エッチャントとしてリン酸：過酸化水素（１：１）を用
いた以外は、実施例１と同様にしてエッチングを行った
。４５μｍのエッチングを行うことができた。このウェ
ーハのエッチング状態を光学顕微鏡で観察し、その結果
を図７に示した。同図から明らかなごとく、エッチング
によるウェーハの断面形状は逆三角状であって、良好な
Ｕ字形は得られないことが判明した。

【００２０】比較例３ エッチャントとして５０％フッ酸水溶液：水（１：１０
）を用いた以外は、実施例１と同様にしてエッチングを
行った。５０μｍのエッチングを行うことができた。 このウェーハのエッチング状態を光学顕微鏡で観察し、
その結果を図８に示した。同図から明らかなごとく、エ
ッチングによるウェーハの断面形状は側壁の削られた丸
底状であって、良好なＵ字形は得られないことが判明し
た。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の製造方法に
よれば、割れ易い発光材料からなる発光素子、特にＧａ
ＡｌＡｓ発光素子を極めて好適に製造することができる
。また、本発明の評価方法によれば、ｐｎ接合位置の深
い発光素子、特にＧａＡｌＡｓ発光素子の発光性能の評
価を極めて効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の工程を示す図面である。

【図２】実施例１のエッチングを行った場合の半導体ウ
ェーハの断面形状を示す図面である。

【図３】実施例１の発光素子のオートプローバー光出力
と輝度との相関を示すグラフである。

【図４】ブロム−メタノールのブロム組成比を変えた場
合のエッチレートを示すグラフである。

【図５】２％ブロム−メタノール溶液で１０分間のエッ
チングを行った場合の半導体ウェーハの断面形状を示す
図面である。

【図６】４％ブロム−メタノール溶液で６．８分間のエ
ッチングを行った場合の半導体ウェーハの断面形状を示
す図面である。

【図７】比較例１のエッチングを行った場合の半導体ウ
ェーハの断面形状を示す図面である。

【図８】比較例２のエッチングを行った場合の半導体ウ
ェーハの断面形状を示す図面である。

【図９】比較例３のエッチングを行った場合の半導体ウ
ェーハの断面形状を示す図面である。

【図１０】従来の発光素子の製造工程及び評価工程を示
す図面である。

【符号の説明】

２　　エピタキシャルウェーハ ４　　ｎ電極 ４ａ　　ｎレジスト膜 ６　　ｐ電極 ６ａ　　ｐレジスト膜 ｍ　　ライン Ｌ　　ランプ

【表１】

【表２】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ｐｎ接合を有する半導体ウェーハ面に
   ｎ及びｐ電極を形成する工程と、該半導体ウェーハ面に
   ホトレジスト膜を被覆する工程と、上記ホトレジスト膜
   の所定部分を除去して溝形成用の開口部を形成する工程
   と、上記開口部を通して半導体ウェーハをブロム−メタ
   ノール溶液によりエッチングし断面Ｕ字形溝を形成する
   工程と、残りのホトレジスト膜を剥離する工程と、断面
   Ｕ字形溝部分をダイシング等により各発光素子に分離す
   る工程とを有する発光素子の製造方法。
2. 【請求項２】　　上記半導体ウェーハがＧａＡｌＡｓで
   あることを特徴とする請求項１記載の発光素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】　　２．５〜３．５％ブロム−メタノール
   溶液を用いて少なくともｐｎ接合位置よりも深い位置ま
   で断面Ｕ字形溝をエッチングにより形成することを特徴
   とする請求項１又は２記載の発光素子の製造方法。
4. 【請求項４】　　ｐｎ接合を有する半導体ウェーハ面に
   ｎ及びｐ電極を形成する工程と、該半導体ウェーハ面に
   ホトレジスト膜を被覆する工程と、上記ホトレジスト膜
   の所定部分を除去して溝形成用の開口部を形成する工程
   と、上記開口部を通して半導体ウェーハをｐｎ接合に達
   するまでブロム−メタノール溶液によりエッチングし断
   面Ｕ字形溝を形成する工程と、残りのホトレジスト膜を
   剥離する工程とを行った後、電気的に素子間を分離され
   た各発光素子の全てについてオートプローバーによって
   その発光特性を評価し、次いで各発光素子をダイシング
   分離するようにしたことを特徴とする発光素子の評価方
   法。
5. 【請求項５】　　上記半導体ウェーハがＧａＡｌＡｓで
   あることを特徴とする請求項４記載の発光素子の評価方
   法。
6. 【請求項６】　　２．５〜３．５％ブロム−メタノール
   溶液を用いて少なくともｐｎ接合位置よりも深い位置ま
   で断面Ｕ字形溝をエッチングにより形成することを特徴
   とする請求項４又は５記載の発光素子の評価方法。