KR20130011949A - 발광소자의 제조 방법 - Google Patents

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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발광소자의 제조 방법은, III-V족 화합물 반도체층(17)이 표면에 형성된 사파이어 기판의 내부에 집광점(P1)을 맞추고, 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 해서 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 레이저광(L1)을 조사함으로써, 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a, 7b)을 형성하는 공정과, 그 후에 기판(2)의 이면(2b)에 광 반사층을 형성하는 공정과, 그 후에 개질 영역(7a, 7b)을 기점으로 해서 발생한 균열을 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킴으로써, 기판(2), 반도체층(17) 및 광 반사층을 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 절단해서 발광소자를 제조하는 공정을 구비한다.

Description

발광소자의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
사파이어 기판의 표면에 III-V족 화합물 반도체층이 형성된 웨이퍼를 절단해서 발광소자를 제조하는 방법으로서, 다음과 같은 것이 알려져 있다. 즉, 사파이어 기판의 내부에 집광점(集光点)을 맞춰 레이저광을 조사함으로써, 절단 예정 라인을 따라 사파이어 기판의 내부에 개질(改質) 영역을 형성하고, 그 개질 영역을 기점으로 해서 사파이어 기판 및 III-V족 화합물 반도체층을 절단하는 방법이다(예를 들면, 특개 2005-166728호 공보 참조).
[특허문헌] 특개 2005-166728호 공보
여기서, 상술한 바와 같은 발광소자에 있어서는 발광 효율을 높이기 위해서 사파이어 기판의 이면에 광 반사층이 형성되는 경우가 있다.
이에, 본 발명은 사파이어 기판의 이면에 광 반사층이 형성된 발광소자를 수율(收率) 좋게 제조할 수 있는 발광소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 관점의 발광소자의 제조 방법은, III-V족 화합물 반도체층이 표면에 형성된 사파이어 기판의 내부에 집광점을 맞추고, 사파이어 기판의 이면을 레이저광 입사면으로 해서, 소정의 절단 예정 라인을 따라 제1의 레이저광을 조사함으로써, 절단 예정 라인을 따라 사파이어 기판의 내부에 개질 영역을 형성하는 제2의 공정과, 제2의 공정 후에 사파이어 기판의 이면에 광 반사층을 형성하는 제3의 공정과, 제3의 공정 후에 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시킴으로써, 사파이어 기판, III-V족 화합물 반도체층 및 광 반사층을 절단 예정 라인을 따라 절단해서 발광소자를 제조하는 제4의 공정을 구비한다.
이 발광소자의 제조 방법에서는, 사파이어 기판의 이면에 광 반사층을 형성하기 전에, 사파이어 기판의 이면을 레이저광 입사면으로 해서 제1의 레이저광을 조사함으써, 사파이어 기판의 내부에 개질 영역을 형성한다. 이로 인해, 제1의 레이저광의 집광이 광 반사층에 의해서 저해되지 않기 때문에, 사파이어 기판의 내부에 소망한 개질 영역을 형성할 수 있다. 게다가, 사파이어 기판의 이면을 레이저광 입사면으로 하기 때문에, 제1의 레이저광의 조사에 의해서 III-V족 화합물 반도체층에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 사파이어 기판의 내부에 개질 영역을 형성하기 때문에, 사파이어 기판의 이면에 소망한 광 반사층을 형성할 수 있다. 이상과 같이, 이 발광소자의 제조 방법에 의하면, 소망한 III-V족 화합물 반도체층 및 광 반사층이 형성된 사파이어 기판을, 소망한 개질 영역을 기점으로 해서 절단할 수 있으므로, 사파이어 기판의 이면에 광 반사층이 형성된 발광소자를 수율 좋게 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 사파이어 기판의 내부란, III-V족 화합물 반도체층이 형성되어 있는 사파이어 기판의 표면 상도 포함하는 의미이다. 또한, 발광소자의 제조 방법은 제2의 공정 전에, 사파이어 기판의 표면에 III-V족 화합물 반도체층을 형성하는 제1의 공정을 추가로 구비해도 무방하다.
또한, 제2의 공정에서는, 제4의 공정에 있어서 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장하게 되는 균열이 적어도 사파이어 기판의 표면에 미리 도달하도록, 절단 예정 라인을 따라 사파이어 기판의 내부에 개질 영역을 형성해도 무방하다. 이 경우, 제4의 공정에 있어서 사파이어 기판, III-V족 화합물 반도체층 및 광 반사층을 절단 예정 라인을 따라 절단하는 것이 용이해지고, 특히 III-V족 화합물 반도체층의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
혹은, 제2의 공정에서는, 제4의 공정에 있어서 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장하게 되는 균열이 사파이어 기판의 이면에 미리 도달하도록, 절단 예정 라인을 따라 사파이어 기판의 내부에 개질 영역을 형성해도 무방하다. 이 경우, 제4의 공정에 있어서 사파이어 기판, III-V족 화합물 반도체층 및 광 반사층을 절단 예정 라인을 따라 절단하는 것이 용이해지고, 특히 광 반사층의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제4의 공정에서는, 광 반사층의 측면으로부터 절단 예정 라인을 따라 나이프 에지(knife edge)를 누름으로써, 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시켜도 무방하다. 이 경우, 나이프 에지의 눌림에 의해서 III-V족 화합물 반도체층에 손상이 발생하는 것을 억제하면서, 사파이어 기판, III-V족 화합물 반도체층 및 광 반사층을 절단 예정 라인을 따라 용이하게 절단할 수 있다.
또한, 발광소자의 제조 방법은, 제3의 공정 후이면서 제4의 공정 전에, 광 반사층에 대해서 흡수성을 가지는 제2의 레이저광을 광 반사층의 측면으로부터 절단 예정 라인을 따라 조사함으로써, 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시키는 공정을 추가로 구비하고, 제4의 공정에서는 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 더욱 신장시킴으로써, 사파이어 기판, III-V족 화합물 반도체층 및 광 반사층을 절단 예정 라인을 따라 절단해도 무방하다. 혹은, 제4의 공정에서는 광 반사층에 대해서 흡수성을 가지는 제2의 레이저광을 광 반사층의 측면으로부터 절단 예정 라인을 따라 조사함으로써, 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시켜도 무방하다. 이러한 경우, 제2의 레이저광의 조사에 의해서 III-V족 화합물 반도체층에 손상이 발생하는 것을 억제하면서, 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시킬 수 있다.
또한, 발광소자의 제조 방법은, 제3의 공정 후이면서 제4의 공정 전에, 사파이어 기판의 내부에 집광점을 맞추고, III-V족 화합물 반도체층에 대해서 투과성을 가지는 제3의 레이저광을 III-V족 화합물 반도체층의 측면으로부터 절단 예정 라인을 따라 조사함으로써, 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시키는 공정을 추가로 구비하고, 제4의 공정에서는 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 더욱 신장시킴으로써, 사파이어 기판, III-V족 화합물 반도체층 및 광 반사층을 절단 예정 라인을 따라 절단해도 무방하다. 혹은, 제4의 공정에서는 사파이어 기판의 내부에 집광점을 맞추고, III-V족 화합물 반도체층에 대해서 투과성을 가지는 제3의 레이저광을 III-V족 화합물 반도체층의 측면으로부터 절단 예정 라인을 따라 조사함으로써, 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시켜도 무방하다. 이러한 경우, 제3의 레이저광이 III-V족 화합물 반도체층에 대해서 투과성을 가지고 있기 때문에, 제3의 레이저광의 조사에 의해서 III-V족 화합물 반도체층에 손상이 발생하는 것을 억제하면서, 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시킬 수 있다.
이때, 절단 예정 라인의 교차 부분에만 있어서, 제3의 레이저광을 III-V족 화합물 반도체층의 측면으로부터 절단 예정 라인을 따라 조사해도 무방하다. 이 경우, 제3의 레이저광의 조사에 의해서 III-V족 화합물 반도체층에 손상이 발생하는 것을 더욱더 억제하면서, 절단 정밀도가 요구되는 절단 예정 라인의 교차 부분에 있어서, 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 사파이어 기판의 이면에 광 반사층이 형성된 발광소자를 수율 좋게 제조할 수 있다.
도 1은 개질 영역의 형성에 이용되는 레이저 가공장치의 개략 구성도이다.
도 2는 개질 영역의 형성의 대상이 되는 가공 대상물의 평면도이다.
도 3은 도 2의 가공 대상물의 III-III선을 따르는 단면도이다.
도 4는 레이저 가공 후의 가공 대상물의 평면도이다.
도 5는 도 4의 가공 대상물의 V-V선을 따르는 단면도이다.
도 6은 도 4의 가공 대상물의 VI-VI선을 따르는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 있어서 가공 대상이 되는 사파이어 기판의 사시도이다.
도 8은 도 7의 사파이어 기판의 평면도이다.
도 9는 도 8의 사파이어 기판에 III-V족 화합물 반도체층이 형성된 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 10은 도 9의 사파이어 기판에 보호 테이프가 붙여진 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 11은 도 10의 III-V족 화합물 반도체층에 요부가 형성된 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 12는 도 11의 III-V족 화합물 반도체층에 전극이 형성된 상태에서의 웨이퍼의 부분 평면도이다.
도 13은 도 12의 사파이어 기판에 개질 영역이 형성되어 있는 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 14는 도 13의 사파이어 기판에 광 반사층이 형성된 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 15는 도 14의 웨이퍼가 절단되어 있는 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 16은 도 15의 웨이퍼가 발광소자로서 절단된 상태에서의 발광소자의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 있어서 사파이어 기판에 개질 영역이 형성되어 있는 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제 3 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 있어서 사파이어 기판에 개질 영역이 형성되어 있는 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제 4 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 있어서 균열이 신장하게 되어 있는 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제 5 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 있어서 균열이 신장하게 되어 있는 상태에서의 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 21은 도 20의 웨이퍼의 부분 평면도이다.
도 22는 발광소자의 제조 방법의 변형 예를 설명하기 위한 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 23은 발광소자의 제조 방법의 다른 변형 예를 설명하기 위한 웨이퍼의 부분 단면도이다.
도 24는 기판의 이면을 연마하는 방법의 일례를 나타내는 웨이퍼의 부분 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조해서 상세히 설명한다. 또한, 각 도에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 발광소자의 제조 방법은, 사파이어 기판의 내부에 집광점을 맞추고 레이저광을 조사함으로써, 절단 예정 라인을 따라 사파이어 기판의 내부에 개질 영역을 형성하는 공정을 구비하고 있다. 이에, 우선 사파이어 기판으로 한정하지 않고, 판 모양의 가공 대상물에 대한 개질 영역의 형성에 대해서, 도 1 ~ 도 6을 참조해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공장치(100)는 레이저광(L)을 펄스 발진하는 레이저 광원(101)과, 레이저광(L)의 광축(광로) 방향을 90°변경하도록 배치된 다이크로익 미러(dichroic mirror, 103)와, 레이저광(L)을 집광하기 위한 집광용 렌즈(105)를 구비하고 있다. 또한, 레이저가공장치(100)는 집광용 렌즈(105)에서 집광된 레이저광(L)이 조사되는 가공 대상물(1)을 지지하기 위한 지지대(107)와, 지지대(107)를 이동시키기 위한 스테이지(111)와, 레이저광(L)의 출력이나 펄스폭 등을 조절하기 위해서 레이저 광원(101)을 제어하는 레이저 광원 제어부(102)와, 스테이지(111)의 구동을 제어하는 스테이지 제어부(115)를 구비하고 있다.
이 레이저 가공장치(100)에 있어서는, 레이저 광원(101)으로부터 출사된 레이저광(L)은 다이크로익 미러(103)에 의해서 그 광축의 방향을 90°변경되고, 지지대(107)상에 재치된 가공 대상물(1)의 내부에 집광용 렌즈(105)에 의해서 집광된다. 이것과 함께, 스테이지(111)가 이동하게 되고, 가공 대상물(1)이 레이저광(L)에 대해서 절단 예정 라인(5)을 따라 상대 이동하게 된다. 이로 인해, 절단 예정 라인(5)을 따른 개질 영역이 가공 대상물(1)에 형성되게 된다.
가공 대상물(1)로서는 여러 가지 재료(예를 들면, 유리, 반도체 재료, 압전 재료 등)로 이루어진 판 모양의 부재(예를 들면, 기판, 웨이퍼 등)가 이용된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)에는 가공 대상물(1)을 절단하기 위한 절단 예정 라인(5)이 설정되어 있다. 절단 예정 라인(5)은 직선 모양으로 연장된 가상선이다. 가공 대상물(1)의 내부에 개질 영역을 형성하는 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이 가공 대상물(1)의 내부에 집광점(P)을 맞춘 상태에서, 레이저광(L)을 절단 예정 라인(5)을 따라(즉, 도 2의 화살표(A) 방향으로) 상대적으로 이동시킨다. 이로 인해, 도 4 ~ 도 6에 나타내는 바와 같이, 개질 영역(7)이 절단 예정 라인(5)을 따라 가공 대상물(1)의 내부에 형성되고, 절단 예정 라인(5)을 따라 형성된 개질 영역(7)이 절단 기점 영역(8)이 된다.
또한, 집광점(P)이란 레이저광(L)이 집광하는 개소이다. 또한, 절단 예정 라인(5)은 직선 모양에 한정하지 않고 곡선상이어도 무방하고, 가상선에 한정하지 않고 가공 대상물(1)의 표면(3)에 실제로 그은 선이어도 무방하다. 또한, 개질 영역(7)은 연속적으로 형성되는 경우도 있고, 단속적으로 형성되는 경우도 있다. 또한, 개질 영역(7)은 열 상태이어도 점 상태이어도 무방하고, 요점은 개질 영역(7)은 적어도 가공 대상물(1)의 내부에 형성되어 있으면 무방하다. 또한, 개질 영역(7)을 기점으로 균열이 형성되는 경우가 있어, 균열 및 개질 영역(7)은 가공 대상물(1)의 외부 표면(표면, 이면, 혹은 외주면)에 노출하고 있어도 무방하다.
덧붙여서, 여기서 레이저광(L)은 가공 대상물(1)을 투과함과 아울러, 가공 대상물(1)의 내부의 집광점 근방에서 특히 흡수되고, 이로 인해, 가공 대상물(1)에 개질 영역(7)이 형성된다(즉, 내부 흡수형 레이저 가공). 따라서, 가공 대상물(1)의 표면(3)에서는 레이저광(L)이 거의 흡수되지 않기 때문에, 가공 대상물(1)의 표면(3)이 용융할 일은 없다. 일반적으로, 표면(3)으로부터 용융되어 제거되어 구멍이나 홈 등의 제거부가 형성되는(표면 흡수형 레이저 가공) 경우, 가공 영역은 표면(3)측으로부터 서서히 이면 측으로 진행한다.
여기서, 개질 영역은 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 외의 물리적 특성이 주위와는 다른 상태가 된 영역을 말한다. 개질 영역으로서는 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙(crack) 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있고, 이것들이 혼재한 영역도 있다. 또한, 개질 영역으로서는 가공 대상물의 재료에 있어서 개질 영역의 밀도가 비개질 영역의 밀도와 비교해서 변화한 영역이나, 격자 결함이 형성된 영역이 있다(이것들을 통틀어 고밀도 전이 영역이라고도 한다).
또한, 용융 처리 영역이나 굴절률 변화 영역, 개질 영역의 밀도가 비개질 영역의 밀도와 비교해서 변화한 영역, 격자 결함이 형성된 영역은, 추가로 그것들 영역의 내부나 개질 영역과 비개질 영역의 계면에 균열(갈라짐, 마이크로 크랙 등)을 내포하고 있는 경우가 있다. 내포되는 균열은 개질 영역의 전면에 퍼지는 경우, 일부분만이나 복수 부분에 형성되는 경우가 있다. 가공 대상물(1)로서는 예를 들면 실리콘, 유리, LiTaO3 또는 사파이어(Al2O3)로 이루어진 기판이나 웨이퍼, 또는 그와 같은 기판이나 웨이퍼를 포함하는 것을 들 수 있다.
또한, 개질 영역(7)은 절단 예정 라인(5)을 따라 개질 스폿(가공 흔적)이 복수 형성된 것이다. 개질 스폿이란 펄스 레이저광의 1 펄스의 샷(즉 1 펄스의 레이저 조사：레이저 샷)으로 형성되는 개질 부분이며, 개질 스폿이 모임으로써 개질 영역(7)이 된다. 개질 스폿으로서는 크랙 스폿, 용융 처리 스폿 혹은 굴절률 변화 스폿, 또는 이것들 적어도 1개가 혼재하는 형태 등을 들 수 있다.
이 개질 스폿에 대해서는, 요구되는 절단 정밀도, 요구되는 절단면의 평탄성, 가공 대상물의 두께, 종류, 결정 방위 등을 고려하고, 그 크기나 발생하는 균열의 길이를 적당히 제어하는 것이 바람직하다.
[제 1 실시형태]
제 1 실시형태에서는, 다음과 같이 발광소자로서 발광 다이오드를 제조한다. 우선, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이 사파이어 기판(2)을 준비한다. 사파이어 기판(2)은 C면을 표면(2a) 및 이면(2b)으로 하는 원판 모양의 단결정 사파이어 기판이다. 사파이어 기판(2)의 M면은 오리엔테이션 플랫(이하,「OF」라고 한다)(19)에 거의 수직이 되고 있고, 사파이어 기판(2)의 A면은 OF(19)에 거의 평행이 되고 있다.
계속해서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 III-V족 화합물 반도체층(이하, 간단히「반도체층」이라고 한다)(17)을 형성한다. 반도체층(17)은 사파이어 기판(2)의 표면(2a)상에 적층된 제1 도전형 반도체층인 n형 반도체층(17a), 및 n형 반도체층(17a)상에 적층된 제2 도전형 반도체층인 p형 반도체층(17b)을 가지고 있다. n형 반도체층(17a) 및 p형 반도체층(17b)은, 예를 들면 GaN 등의 질화물 반도체(III-V족 화합물 반도체)로 이루어지고, 서로 pn접합 되어 있다.
또한, n형 반도체층(17a) 및 p형 반도체층(17b)에 있어서 발생한 열을 효율 좋게 방열시킬 수 있도록, 사파이어 기판(2)의 두께는 50μm ~ 200μm, 바람직하게는 50μm ~ 150μm로 되어 있다. 또한, n형 반도체층(17a)의 두께는 예를 들면 6μm이며, p형 반도체층(17b)의 두께는 예를 들면 1μm이다.
계속해서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 보호 테이프(23)를 붙인다. 그리고, 도 11에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인(5a, 5b(도 8 참조))에 의해서 확정되는 영역마다 p형 반도체층(17b)이 아일랜드 모양으로 남도록 반도체층(17)을 에칭(etching)함으로써 요부(25)를 형성한다. 이때, 요부(25)의 낮은 면을 n형 반도체층(17a)의 도중에 위치시킨다.
또한, 에칭 방법에는 웨트(wet) 에칭 및 드라이(dry) 에칭이 있지만, 요부(25)를 형성할 때에는 그 어느 것을 이용해도 무방하다. 웨트 에칭으로서는 예를 들면 인산 및 황산의 혼산에 의한 에칭이 있다. 또한, 드라이 에칭으로서는 예를 들면 반응성 이온 에칭(RIE), 반응성 이온 빔 에칭(RIB), 이온 밀링(ion milling) 등이 있다. 또한, 에칭 이외 방법으로 요부(25)를 형성해도 좋다.
또한, 절단 예정 라인(5a, 5b)은 도 8에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)에 대해서, 예를 들면 2 mm간격의 격자모양으로 설정된다. 절단 예정 라인(5a)은 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 복수 개 설정되고, 절단 예정 라인(5b)은 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 복수 개 설정된다. 여기서, M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)이란, 절단 예정 라인(5a)이 M면에 평행한 경우뿐만이 아니라, M면에 대해서 ±10°의 범위 내에서 기울어져 있는 경우도 포함한다. 마찬가지로, A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)이란, 절단 예정 라인(5b)이 A면에 평행한 경우뿐만이 아니라, A면에 대해서 ±10°의 범위 내에서 기울어져 있는 경우도 포함한다.
계속해서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 요부(25)의 낮은 면(즉, 에칭에 의해 노출한 n형 반도체층(17a)의 표면)에 전극(18a)를 형성하고, 아일랜드 모양으로 남겨진 p형 반도체층(17b)의 표면에 전극(18b)을 형성한다. 이로 인해, n형 반도체층(17a)과 전극(18a)을 전기적으로 접속하고, p형 반도체층(17b)과 전극(18b)을 전기적으로 접속한다.
계속해서, 도 13에 나타내는 바와 같이, 반도체층(17)을 보호하도록 반도체층(17)에 보호 테이프(24)를 붙이고, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)으로부터 보호 테이프(23)를 제거한다. 이 상태에서, 상술한 레이저 가공장치(100)를 이용해서, 다음과 같이 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a, 7b)을 형성한다.
즉, 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 내부에 집광점(P1)을 맞추고, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 해서, 절단 예정 라인(5b)을 따라 펄스 레이저광인 레이저광(제1의 레이저광)(L1)을 조사한다. 여기에서는, 지지대(107)의 이동에 의해서 후술하는 제1의 상대속도보다 느린 제2의 상대속도로, 절단 예정 라인(5b)을 따라 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다.
이 레이저광(L1)의 조사에 의해서, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7b)을 형성한다. 개질 영역(7b)으로서는 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이나, 이것들이 혼재한 영역이 형성된다.
또한, 1 펄스의 레이저광(L1)의 조사에 의해서 개질 부분이 형성되지만, 후술하는 제1의 형성 피치보다 좁은 제2의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 절단 예정 라인(5b)을 따라 나열함으로써, 개질 영역(7b)을 형성한다. 제2의 형성 피치는 제2의 상대속도를 레이저광(L1)의 반복 주파수로 나눈 값이 된다. 예를 들면, 제2의 상대속도를 600mm/초로 하고, 레이저광(L1)의 반복 주파수를 100kHz라 하면, 제2의 형성 피치는 6μm(=600mm/초÷100kHz)가 된다.
계속해서, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 내부에 집광점(P1)을 맞추고, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 해서 절단 예정 라인(5a)을 따라 레이저광(L1)을 조사한다. 여기에서는, 지지대(107)의 이동에 의해서 제1의 상대속도로 절단 예정 라인(5a)을 따라 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다.
이 레이저광(L1)의 조사에 의해서, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a)을 형성한다. 개질 영역(7b)으로서는 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이나, 이것들이 혼재한 영역이 형성된다.
또한, 1 펄스의 레이저광(L1)의 조사에 의해서 개질 부분이 형성되지만, 제1의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 절단 예정 라인(5a)을 따라 나열함으로써, 개질 영역(7a)을 형성한다. 제1의 형성 피치는 제1의 상대속도를 레이저광(L1)의 반복 주파수로 나눈 값이 된다. 예를 들면, 제1의 상대속도를 1000mm/초로 하고, 레이저광(L1)의 반복 주파수를 100kHz로 하면, 제1의 형성 피치는 10μm(=1000mm/초÷100kHz)가 된다.
계속해서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 보호 테이프(24)가 반도체층(17)에 붙여진 상태에서 사파이어 기판(2)을 반사막 형성 장치로 반송하고, 개질 영역(7a, 7b)이 내부에 형성된 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 광 반사층(21)을 형성한다. 광 반사층(21)은 DBR(Distributed Bragg Reflector)막, 및 당해 DBR막의 외측에 형성된 금속막을 포함하고 있어, 레이저광(L1)을 거의 투과하지 않는다(혹은 반사한다). 이 광 반사층(21)은 제조된 발광 다이오드의 발광 효율을 높이기 위한 것이다. 또한, 보호 테이프(24)를 다른 보호 테이프(혹은, 보호 부재)로 바꿔 붙여, 다른 보호 테이프(혹은, 보호 부재)가 반도체층(17)에 붙여진 상태에서 사파이어 기판(2)을 반사막 형성 장치로 반송해도 무방하다. 이 경우, 다른 보호 테이프(혹은, 보호 부재)는 내열성을 가지는 것이 바람직하다.
계속해서, 도 15에 나타내는 바와 같이, 광 반사층(21)을 보호하도록 광 반사층(21)에 확장 테이프(29)를 붙이고, 반도체층(17)으로부터 보호 테이프(24)를 제거한다. 이 상태에서, 다음과 같이 사파이어 기판(2), 반도체층(17) 및 광 반사층(21)(이하,「사파이어 기판(2) 등」이라고 한다)을 절단한다.
즉, 도 15의 (a)에 나타내는 바와 같이, 광 반사층(21)의 측면으로부터 확장 테이프(29)를 통해서 절단 예정 라인(5b)을 따라 나이프 에지(28)를 누름으로써, 개질 영역(7b)을 기점으로 해서 발생한 균열(26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킨다. 이로 인해, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 스트라이프(stripe) 모양으로 절단한다.
계속해서, 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같이, 광 반사층(21)의 측면으로부터 확장 테이프(29)를 통해서 절단 예정 라인(5a)을 따라 나이프 에지(28)를 누름으로써, 개질 영역(7a)을 기점으로 해서 발생한 균열(26a)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킨다. 이로 인해, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 칩(chip) 모양으로 절단한다.
또한, 제 1 실시형태에서는, 균열(26a, 26b)은 사파이어 기판(2) 등을 나이프 에지(28)의 눌림에 의해서 절단하기 직전까지는, 사파이어 기판(2)의 표면(2a) 및 이면(2b)에는 도달하고 있지 않다. 단, 균열(26a, 26b)은 사파이어 기판(2) 등을 나이프 에지(28)의 눌림에 의해서 절단하기 직전까지, 개질 영역(7a, 7b)을 기점으로 해서 사파이어 기판(2)의 내부에 발생하고 있는 경우도, 발생하고 있지 않은 경우도 있다.
계속해서, 도 16에 나타내는 바와 같이, 확장 테이프(29)를 확장시킴으로써, 사파이어 기판(2) 등이 칩 모양으로 절단됨으로써 형성된 복수의 발광 다이오드(31)를 서로 이간시킨다. 각 발광 다이오드(31)는 사파이어 기판(2), pn접합된 n형 반도체층(17a) 및 p형 반도체층(17b), n형 반도체층(17a)과 전기적으로 접속된 전극(18a), p형 반도체층(17b)과 전기적으로 접속된 전극(18b), 및 광 반사층(21)을 가지고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법에서는, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 광 반사층(21)을 형성하기 전에, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 해서 레이저광(L1)을 조사함으로써, 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a, 7b)을 형성한다. 이로 인해, 레이저광(L1)의 집광이 광 반사층(21)에 의해 저해되지 않기 때문에, 사파이어 기판(2)의 내부에 소망한 개질 영역(7a, 7b)을 형성할 수 있다. 게다가, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 하기 때문에, 레이저광(L1)의 조사에 의해서 반도체층(17)에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a, 7b)을 형성하기 때문에, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 소망한 광 반사층(21)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 의하면, 소망한 반도체층(17) 및 광 반사층(21)이 형성된 사파이어 기판(2)을 소망한 개질 영역(7a, 7b)을 기점으로 해서 절단할 수 있으므로, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 광 반사층(21)이 형성된 발광 다이오드(31)를 수율 좋게 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 사파이어 기판(2) 등을 절단할 때, 광 반사층(21)의 측면으로부터 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 나이프 에지(28)를 누름으로써, 개질 영역(7a, 7b)을 기점으로 해서 발생한 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킨다. 이로 인해, 나이프 에지(28)의 눌림에 의해서 반도체층(17)에 손상이 발생하는 것을 억제하면서, 사파이어 기판(2) 등을 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 용이하게 절단할 수 있다.
또한, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)에 대해서는, 제1의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 형성하고, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)에 대해서는, 제1의 형성 피치보다 좁은 제2의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 형성한다. 이와 같이 개질 부분을 형성함으로써, 절단 예정 라인(5a)을 따라 형성된 개질 영역(7a)으로부터 발생하는 균열(26a), 및 절단 예정 라인(5b)을 따라 형성된 개질 영역(7b)으로부터 발생하는 균열(26b) 양쪽 모두에 대해서, 그것들의 사행(蛇行)이 억제된다.
이것은 절단 예정 라인(5b)에 대해서, 절단 예정 라인(5a)에 대해서와 마찬가지로, 제1의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 형성하면, 절단 예정 라인(5b)을 따라 형성된 개질 영역(7b)으로부터 발생하는 균열(26b)의 사행이 커지는 경향이 있다라는 지견에 기초한 것이다. 그 이유로서는, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)을 따르는 편이, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)을 따르는 것보다 벽개(劈開)하기 어렵기(즉, 큰 절단력을 필요로 한다) 때문이라고 생각된다.
또한, 개질 영역(7a, 7b)을 형성할 때에는, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)을 따라 개질 영역(7b)을 형성한 후에, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)을 따라 개질 영역(7a)을 형성한다. 상술한 바와 같이, A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)에 대해서는, 제1의 형성 피치보다 좁은 제2의 형성 피치로, 보다 정밀도 높게 복수의 개질 부분을 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 개질 영역(7a)을 형성하기 전에 개질 영역(7b)을 형성함으로써, 개질 영역(7b)의 형성시에 절단 예정 라인(5b)이 절단 예정 라인(5a)과 교차하는 부분에 있어서, 개질 영역(7b)을 형성하기 위한 레이저광(L1)의 조사가 개질 영역(7a)에 의해서 저해되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 절단 예정 라인(5b)을 따라 형성된 개질 영역(7b)으로부터 발생하는 균열(26b)의 사행을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 레이저광(L1)을 조사할 때, 제1의 상대속도로 절단 예정 라인(5a)을 따라 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고, 제 1의 상대속도보다 느린 제2의 상대속도로 절단 예정 라인(5b)을 따라 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이로 인해, 제1의 형성 피치, 및 제1의 형성 피치보다 좁은 제2의 형성 피치의 조절을 용이하면서 정확하게 실시할 수 있다.
또한, 사파이어 기판(2) 등을 절단할 때에는, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 스트라이프 모양으로 절단한 후에, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 칩 모양으로 절단한다. 이로 인해, 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 절단하는데 필요로 하는 힘을 경감하고, 절단 예정 라인(5b)을 따른 사파이어 기판(2) 등의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이것은 M면을 따르도록 형성된 개질 영역(7a)을 절단의 기점으로 하는 경우에 비해, A면을 따르도록 형성된 개질 영역(7b)을 절단의 기점으로 하는 경우 쪽이, 큰 절단력을 필요로 한다(절단하는데 필요로 하는 힘이 커진다)라는 지견에 기초한 것이다. 또한, 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등이 절단되어 있지 않은 상태에서, 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 절단하는 경우에 비해, 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등이 절단되어 있는 상태에서, 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 절단하는 경우 쪽이, 큰 절단력을 필요로 하기 때문이다.
또한, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 스트라이프 모양으로 절단한 후에, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 칩 모양으로 절단하는 것이 바람직한 경우가 있다. 절단 예정 라인(5a)에 대해서는, 제2의 형성 피치보다 넓은 제1의 형성 피치로 복수의 개질 부분이 형성되고 있기 때문에, 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등이 절단되어 있는 상태에서, 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 절단하면, 절단 예정 라인(5a)을 따른 사파이어 기판(2) 등의 절단 정밀도가 저하하는 경우가 있다. 이것에 대해, 절단 예정 라인(5b)에 대해서는, 제1의 형성 피치보다 좁은 제2의 형성 피치로 복수의 개질 부분이 형성되어 있기 때문에, 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등이 절단되어 있는 상태에서, 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 절단해도, 절단 예정 라인(5b)을 따른 사파이어 기판(2) 등의 절단 정밀도의 저하가 억제되는 경우가 있다. 이에, 개질 영역(7b)을 기점으로 해서 사파이어 기판(2) 등을 절단하기 전에, 개질 영역(7a)을 기점으로 해서 사파이어 기판(2) 등을 절단함으로써, 절단 예정 라인(5b)을 따른 사파이어 기판(2) 등의 절단 정밀도의 저하를 억제하면서, 절단 예정 라인(5a)을 따른 사파이어 기판(2) 등의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
[제 2 실시형태]
제 2 실시형태의 발광소자의 제조 방법은, 레이저광(L1)의 조사에 의해서 개질 영역(7a, 7b)을 형성함과 아울러, 균열(26a, 26b)을 적어도 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 미리 도달시키는 점에서, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법과 주로 차이가 난다.
즉, 도 17(a)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 반도체층(17)을 형성한 후에, 사파이어 기판(2)의 내부에 집광점(P1)을 맞추고, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 해서 절단 예정 라인(5b)을 따라 레이저광(L1)을 조사한다. 이때, 레이저광(L1)의 조사 조건(사파이어 기판(2)의 표면(2a)으로부터 집광점(P1)까지의 거리 등)을 조절함으로써, 균열(26b)이 적어도 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 미리 도달하도록, 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7b)을 형성한다.
계속해서, 도 17(b)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 내부에 집광점(P1)을 맞추고, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 해서 절단 예정 라인(5a)을 따라 레이저광(L1)을 조사한다. 이때, 레이저광(L1)의 조사 조건을 조절함으로써, 균열(26a)이 적어도 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 미리 도달하도록, 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a)을 형성한다.
또한, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)에 대해서는, 제1의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 형성하고, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)에 대해서는, 제1의 형성 피치보다 좁은 제2의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 형성하는 점 등은, 제 1 실시형태와 같다. 또한, 개질 영역(7a, 7b)의 형성시에 발생하는 균열(26a, 26b)은, 제 1 실시형태에서 기술한 바와 같이 사파이어 기판(2) 등을 절단할 때에, 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장하게 되는 것이다. 이 균열(26a, 26b)은 개질 영역(7a, 7b)의 형성시에, 적어도 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 도달하면 좋기 때문에, 개질 영역(7a, 7b)의 형성시에, 반도체층(17)의 내부에 도달해도 무방하고, 반도체층(17)의 외부 표면에 도달해도 무방하다.
이상 설명한 바와 같이, 제 2 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 의하면, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법과 동일한 효과 외에, 다음과 같은 효과가 달성된다. 즉, 제 2 실시형태의 발광소자의 제조 방법에서는, 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장하게 되는 균열(26a, 26b)이 적어도 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 미리 도달하도록, 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a, 7b)을 형성한다. 이로 인해, 예를 들면, 광 반사층(21)의 측면으로부터 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 나이프 에지(28)를 눌렀을 때에, 균열(26a, 26b)이 열리도록 해서 사파이어 기판(2)의 이면(2b)의 측에 신장하기 쉬워지기 때문에, 사파이어 기판(2) 등을 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 용이하게(비교적 작은 힘으로) 절단할 수 있다. 또한, 균열(26a, 26b)을 적어도 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 미리 도달시킴으로써, 반도체층(17)의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 광 반사층(21)을 형성할 때에는, 진공 증착 등을 위한 가열로 내에 사파이어 기판(2)이 배치되기 때문에, 사파이어 기판(2)으로 반도체층(17)과의 열팽창률의 차이에 의해서, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)의 측면이 성장하고, 또한 사파이어 기판(2)의 표면(2a)의 측면이 줄어드는 것처럼 사파이어 기판(2)이 휘기 쉽다. 이때, 균열(26a, 26b)이 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 도달하고 있으므로, 사파이어 기판(2)은 균열(26a, 26b)이 닫혀지도록 휘어지게 된다. 따라서, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 광 반사층(21)을 형성할 때에, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 균열(26a, 26b)이 도달하기 어려워진다.
또한, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 광 반사층(21)을 형성할 때에, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 균열(26a, 26b)을 도달시키기 어렵게 하는 관점에서는, 개질 영역(7a, 7b)의 형성시에 발생하는 균열(26a, 26b)을 반도체층(17)의 외부 표면에 도달시키지 않고, 사파이어 기판(2)의 표면(2a) 또는 반도체층(17)의 내부에서 멈추게 하는 것이 바람직하다.
[제 3 실시형태]
제 3 실시형태의 발광소자의 제조 방법은, 레이저광(L1)의 조사에 의해서 개질 영역(7a, 7b)을 형성함과 아울러, 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 미리 도달시키는 점에서, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법과 주로 차이가 난다.
즉, 도 18(a)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 반도체층(17)을 형성한 후에, 사파이어 기판(2)의 내부에 집광점(P1)을 맞추고, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 해서 절단 예정 라인(5b)을 따라 레이저광(L1)을 조사한다. 이때, 레이저광(L1)의 조사 조건(사파이어 기판(2)의 표면(2a)으로부터 집광점(P1)까지의 거리 등)을 조절함으로써, 균열(26b)이 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 미리 도달하도록, 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7b)을 형성한다.
계속해서, 도 18(b)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 내부에 집광점(P1)을 맞추고, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 레이저광 입사면으로 해서 절단 예정 라인(5a)을 따라 레이저광(L1)을 조사한다. 이때, 레이저광(L1)의 조사 조건을 조절함으로써, 균열(26a)이 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 미리 도달하도록, 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a)을 형성한다.
또한, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)에 대해서는, 제1의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 형성하고, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)에 대해서는, 제1의 형성 피치보다 좁은 제2의 형성 피치로 복수의 개질 부분을 형성하는 점 등은, 제 1 실시형태와 같다. 또한, 개질 영역(7a, 7b)의 형성시에 발생하는 균열(26a, 26b)은, 제 1 실시형태에서 기술한 바와 같이, 사파이어 기판(2) 등을 절단할 때에 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장하게 되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 제 3 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 의하면, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법과 동일한 효과 외에, 다음과 같은 효과가 달성된다. 즉, 제 3 실시형태의 발광소자의 제조 방법에서는, 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장하게 되는 균열(26a, 26b)이 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 미리 도달하도록, 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a, 7b)을 형성한다. 이로 인해, 예를 들면 반도체층(17)의 측면으로부터 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 나이프 에지(28)를 누르거나, 혹은 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 붙여진 확장 테이프(29)를 확장시키거나 한 때에, 균열(26a, 26b)이 열리도록 해서 반도체층(17)의 측면에 신장하기 쉬워지기 때문에, 사파이어 기판(2) 등을 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 용이하게(비교적 작은 힘으로) 절단할 수 있다. 또한, 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 미리 도달시킴으로써, 광 반사층(21)의 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 개질 영역(7a, 7b)을 형성할 때에는, 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 반도체층(17)으로부터 멀리할 수 있기 때문에, 레이저광(L1)의 조사에 의해서 반도체층(17)에 손상이 발생하는 것을 더욱더 억제할 수 있다.
또한, 광 반사층(21)을 형성할 때에는, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)에 균열(26a, 26b)이 도달하고 있는 것으로 되지만, 이 균열(26a, 26b)은 거의 닫혀 있기 때문에 사파이어 기판(2)의 이면(2b)으로의 광 반사층(21)의 형성은 저해되지 않는다.
[제 4 실시형태]
제 4 실시형태의 발광소자의 제조 방법은, 사파이어 기판(2) 등을 레이저광(L2)의 조사에 의해 절단하는 점에서, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법과 주로 차이가 난다.
즉, 도 19의 (a)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a, 7b)을 형성한 후에, 광 반사층(21)에 집광점(P2)을 맞추고, 광 반사층(21)에 대해서 흡수성을 가지는 레이저광(제2의 레이저광)(L2)을 광 반사층(21)의 측면으로부터 절단 예정 라인(5b)을 따라 조사함으로써, 개질 영역(7b)을 기점으로 해서 발생한 균열(26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킨다. 이 균열(26b)의 신장은, 광 반사층(21)으로 레이저광(L2)이 흡수된 결과 발생하는 가열 유인(誘引)에 의한 것이다. 이로 인해, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 스트라이프 모양으로 절단한다.
계속해서, 도 19의 (b)에 나타내는 바와 같이, 광 반사층(21)에 집광점(P2)을 맞추고, 레이저광(L2)을 광 반사층(21)의 측면으로부터 절단 예정 라인(5a)을 따라 조사함으로써, 개질 영역(7a)을 기점으로 해서 발생한 균열(26a)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킨다. 이 균열(26a)의 신장은, 광 반사층(21)으로 레이저광(L2)이 흡수된 결과 발생하는 가열 유인에 의한 것이다. 이로 인해, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 칩 모양으로 절단한다.
또한, 레이저광(L2)의 조사에 의해서는, 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시키는 것만으로, 반도체층(17)의 외부 표면 및 광 반사층(21)의 외부 표면의 적어도 한쪽에 도달시키지 않아도 무방하다. 그 경우에는, 나이프 에지(28)의 눌림이나 확장 테이프(29)의 확장 등에 의해서 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 외력을 작용시키고, 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 더욱 신장시킴으로써, 사파이어 기판(2) 등을 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 절단하면 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 제 4 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 의하면, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법과 동일한 효과 외에, 다음과 같은 효과가 달성된다. 즉, 제 4 실시형태의 발광소자의 제조 방법에서는, 광 반사층(21)에 레이저광(L2)을 흡수시켜 균열(26a, 26b)을 신장시키므로, 레이저광(L2)의 조사에 의해서 반도체층(17)에 손상이 발생하는 것을 억제하면서, 개질 영역(7a, 7b)을 기점으로 해서 발생한 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킬 수 있다.
[제 5 실시형태]
제 5 실시형태의 발광소자의 제조 방법은, 사파이어 기판(2) 등을 레이저광(L3)의 조사에 의해서 절단하는 점에서, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법과 주로 차이가 난다.
즉, 도 20의 (a)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 내부에 개질 영역(7a, 7b)을 형성한 후에, 사파이어 기판(2)의 내부에 집광점(P3)을 맞추고, 반도체층(17)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(제3의 레이저광)(L3)을 반도체층(17)의 측면으로부터 절단 예정 라인(5b)을 따라 조사함으로써, 개질 영역(7b)을 기점으로 해서 발생한 균열(26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킨다. 이 균열(26b)의 신장은, 이미 형성되어 있던 개질 영역(7b)이나 그 주변 부분에서, 반도체층(17)을 투과한 레이저광(L3)이 흡수된 결과 발생하는 가열 유인, 혹은 새로운 개질 영역의 형성에 의한 것이다. 이로 인해, 사파이어 기판(2)의 A면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5b)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 스트라이프 모양으로 절단한다. 또한, 반도체층(17)이 GaN으로 이루어진 경우, 당해 반도체층(17)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L3)의 파장은, 예를 들면 1340nm(Nd：YVO4 레이저를 이용한 것)가 된다.
계속해서, 도 20의 (b)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 내부에 집광점(P3)을 맞추고, 레이저광(L3)을 반도체층(17)의 측면으로부터 절단 예정 라인(5a)을 따라 조사함으로써, 개질 영역(7a)을 기점으로 해서 발생한 균열(26a)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킨다. 이 균열(26a)의 신장은, 이미 형성되어 있던 개질 영역(7a)이나 그 주변 부분에서, 반도체층(17)을 투과한 레이저광(L3)이 흡수된 결과 발생하는 가열 유인, 혹은 새로운 개질 영역의 형성에 의한 것이다. 이로 인해, 사파이어 기판(2)의 M면을 따르도록 설정된 절단 예정 라인(5a)을 따라 사파이어 기판(2) 등을 칩 모양으로 절단한다.
또한, 레이저광(L3)의 조사에 의해서는, 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시키는 것만으로, 반도체층(17)의 외부 표면 및 광 반사층(21)의 외부 표면의 적어도 한쪽에 도달시키지 않아도 무방하다. 그 경우에는, 나이프 에지(28)의 눌림이나 확장 테이프(29)의 확장 등에 의해서 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 외력을 작용시키고, 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 더욱 신장시킴으로써, 사파이어 기판(2) 등을 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 절단하면 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 제 5 실시형태의 발광소자의 제조 방법에 의하면, 제 1 실시형태의 발광소자의 제조 방법과 동일한 효과 외에, 다음과 같은 효과가 달성된다. 즉, 제 5 실시형태의 발광소자의 제조 방법에서는, 반도체층(17)에 투과시키는 한편 사파이어 기판(2)의 내부에 있어서의 소정의 부분에 레이저광(L3)을 흡수시켜 균열(26a, 26b)을 신장시키므로, 레이저광(L3)의 조사에 의해서 반도체층(17)에 손상이 발생하는 것을 억제하면서, 개질 영역(7a, 7b)을 기점으로 해서 발생한 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킬 수 있다.
또한, 도 21에 나타내는 바와 같이, 레이저광(L3)의 조사를 ON/OFF 제어하고, 절단 예정 라인(5a)과 절단 예정 라인(5b)과의 교차 부분에만 있어서, 레이저광(L3)의 조사를 수행하도록 해도 무방하다. 이 경우, 레이저광(L3)의 조사에 의해서 반도체층(17)에 손상이 발생하는 것을 더욱더 억제하면서, 절단 정밀도가 요구되는 절단 예정 라인(5a, 5b)의 교차 부분에 있어서, 개질 영역(7a, 7b)을 기점으로 해서 발생한 균열(26a, 26b)을 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 신장시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 각 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 22에 나타내는 바와 같이 개질 영역(7a)(7b)을 형성할 때에는, 1개의 절단 예정 라인(5a)(5b)에 대해서 사파이어 기판(2)의 두께 방향으로 나열하도록 복수 열의 개질 영역(7a)(7b)을 형성해도 무방하다. 이것에 의하면, 사파이어 기판(2)이 비교적 두꺼운 경우여도, 사파이어 기판(2) 등을 보다 작은 힘으로 나누어 절단할 수 있다.
또한, 발광소자로서 반도체 레이저를 제조할 수 있다. 그 경우, 도 23에 나타내는 바와 같이 사파이어 기판(2)을 준비하고, 제1 도전형 반도체층인 n형 반도체층(33a), 활성층(33b), 및 제2 도전형 반도체층인 p형 반도체층(33c)을 이 순서로 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 형성한다. n형 반도체층(33a), 활성층(33b) 및 p형 반도체층(33c)은 예를 들면 GaN 등의 III-V족 화합물 반도체로 이루어지고, 양자 우물 구조를 구성하고 있다. 계속해서, n형 반도체층(33a)의 도중(途中)에 낮은 면이 위치하도록 절단 예정 라인(5a)(5b)을 따라 요부(25)를 형성하고, 이것에 의해, 활성층(33b)을 사이에 두어 대향하는 공진면(35)을 형성한다. 그 후는, 상술한 발광 다이오드(31)의 제조 방법과 마찬가지로 광 반사층을 형성하고, n형 반도체층(33a), 활성층(33b) 및 p형 반도체층(33c), 사파이어 기판(2) 및 광 반사층을 절단 예정 라인(5a)(5b)을 따라 절단한다.
또한, 개질 영역(7a)(7b)을 형성하기 전에, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 연마해서 사파이어 기판(2)을 박형화해도 무방하다. 그 경우, 도 24의 (a)에 나타내는 바와 같이, 반도체층(17)을 보호하도록 반도체층(17)에 보호 테이프(24)를 붙인다. 그리고, 도 24의 (b)에 나타내는 바와 같이, 사파이어 기판(2)의 이면(2b)을 연마하고, 사파이어 기판(2)을 소정의 두께로 박형화한다.
또한, 반도체층(17)의 재료로서는, GaN 등의 질화물 반도체의 외, GaAlAs, GaAlAsP, GaAlInP 등의 III-V족 화합물 반도체를 이용할 수 있다. 그리고, 반도체층(17)은 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 직접적으로 형성되는 경우나, 어떠한 막이나 층을 통해서 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 간접적으로 형성되는 경우가 있다. 또한, 사파이어 기판(2)의 표면(2a)에 전기적 접속을 위한 콘택트층이나 광 반사층 등이 형성되고 있어도 무방하다. 또한, 상기 실시형태에서는 제1 도전형이 n형으로 되고, 제2 도전형이 p형으로 되어 있지만, 제1 도전형이 p형으로 되고 제2 도전형이 n형으로 되어도 무방하다.
또한, 개질 영역은 다광자 흡수에만 기인해서 형성되는 경우로 한정되지 않고, 다광자 흡수에 상당하는 광 흡수 등 그 외의 광 흡수나 열적 영향에 기인해서 형성되는 경우도 있다. 즉, 다광자 흡수는 개질 영역을 형성해 얻는 현상의 일례이다.
또한, 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키기 때문에, 레이저 광원(101)측(레이저 광원(101), 다이크로익 미러(103) 및 집광용 렌즈(105) 등)을 이동시켜도 무방하고, 지지대(107) 및 레이저 광원(101)측의 양쪽 모두를 이동시켜도 무방하다.
또한, 보호 테이프(23)를 사용하는 상기 실시형태의 각각에 있어서는, 에칭시에 사파이어 기판(2)을 고정할 수 있는 형태가 있다면, 보호 테이프(23) 이외의 것을 사용해도 무방하다. 예를 들면, 보호 테이프(23) 이외에도 반도체 프로세스에서 통상 사용되는 웨이퍼(사파이어 기판)의 고정 방법을 이용할 수 있다.
또한, 보호 테이프(24)를 사용하는 상기 실시형태의 각각에 있어서는, 보호 테이프(24)는 다음의 광반사층(21) 형성시에 기판 가열 등으로 150℃ ~ 300℃의 환경하에 놓여지기 때문에, 광 반사층(21)의 형성시의 온도에 있어서 내열성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 보호 테이프(24)로서는, 반도체층(17)을 보호하기 위해서 탄성의 수지 테이프를 사용하지만, 반도체층(17)을 보호하는 기능이 있으면 좋기 때문에, 보호 테이프(24) 이외에도 여러 가지의 유지 부재를 이용할 수 있다. 예를 들면, 반도체층(17)과 접촉해서 고정하는 기능을 가지는 접착층을 표면에 구비한 기판(유리나 세라믹, 금속 등의 강체로 이루어진 기판)을 유지 부재로서 이용할 수 있다. 이와 같은 유지 부재에 있어서도, 광 반사층(21)의 형성시 온도에 있어서 내열성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 보호 테이프(24)는 광 반사층(21)을 형성하기 전에, 광 반사층(21)의 형성시 온도에 있어서 내열성을 가지는 다른 보호 테이프나 보호 부재로 바꿔 붙여도 무방하다.
본 발명에 의하면, 사파이어 기판의 이면에 광 반사층이 형성된 발광소자를 수율 좋게 제조할 수 있다.
100 : 레이저 가공장치 101 : 레이저 광원
102 : 레이저 광원 제어부 103 : 다이크로익 미러
105 : 집광용 렌즈 107 : 지지대
111 : 스테이지 115 : 스테이지 제어부

Claims (10)

  1. III-V족 화합물 반도체층이 표면에 형성된 사파이어 기판의 내부에 집광점을 맞추고, 상기 사파이어 기판의 이면을 레이저광 입사면으로 해서 소정의 절단 예정 라인을 따라 제1의 레이저광을 조사함으로써, 상기 절단 예정 라인을 따라 상기 사파이어 기판의 내부에 개질 영역을 형성하는 제2의 공정과,
    상기 제2의 공정 후에, 상기 사파이어 기판의 상기 이면에 광 반사층을 형성하는 제3의 공정과,
    상기 제3의 공정 후에, 상기 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 균열을 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시킴으로써, 상기 사파이어 기판, 상기 III-V족 화합물 반도체층 및 상기 광 반사층을 상기 절단 예정 라인을 따라 절단해서 발광소자를 제조하는 제4의 공정을 구비하는 발광소자의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2의 공정에서는, 상기 제4의 공정에 있어서 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장하게 되는 상기 균열이 적어도 상기 사파이어 기판의 상기 표면에 미리 도달하도록, 상기 절단 예정 라인을 따라 상기 사파이어 기판의 내부에 상기 개질 영역을 형성하는 발광소자의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2의 공정에서는, 상기 제4의 공정에 있어서 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장하게 되는 상기 균열이 상기 사파이어 기판의 상기 이면에 미리 도달하도록, 상기 절단 예정 라인을 따라 상기 사파이어 기판의 내부에 상기 개질 영역을 형성하는 발광소자의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4의 공정에서는, 상기 광 반사층의 측면으로부터 상기 절단 예정 라인을 따라 나이프 에지를 누름으로써, 상기 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 상기 균열을 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시키는 발광소자의 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3의 공정 후이면서 상기 제4의 공정 전에, 상기 광 반사층에 대해서 흡수성을 가지는 제2의 레이저광을 상기 광 반사층의 측면으로부터 상기 절단 예정 라인을 따라 조사함으로써, 상기 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 상기 균열을 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시키는 공정을 추가로 구비하고,
    상기 제4의 공정에서는, 상기 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 상기 균열을 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 더욱 신장시킴으로써, 상기 사파이어 기판, 상기 III-V족 화합물 반도체층 및 상기 광 반사층을 상기 절단 예정 라인을 따라 절단하는 발광소자의 제조 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4의 공정에서는, 상기 광 반사층에 대해서 흡수성을 가지는 제2의 레이저광을 상기 광 반사층의 측면으로부터 상기 절단 예정 라인을 따라 조사함으로써, 상기 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 상기 균열을 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시키는 발광소자의 제조 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3의 공정 후이면서 상기 제4의 공정 전에, 상기 사파이어 기판의 내부에 집광점을 맞추고, 상기 III-V족 화합물 반도체층에 대해서 투과성을 가지는 제3의 레이저광을 상기 III-V족 화합물 반도체층의 측면으로부터 상기 절단 예정 라인을 따라 조사함으로써, 상기 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 상기 균열을 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시키는 공정을 추가로 구비하고,
    상기 제4의 공정에서는, 상기 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 상기 균열을 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 더욱 신장시킴으로써, 상기 사파이어 기판, 상기 III-V족 화합물 반도체층 및 상기 광 반사층을 상기 절단 예정 라인을 따라 절단하는 발광소자의 제조 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4의 공정에서는, 상기 사파이어 기판의 내부에 집광점을 맞추고, 상기 III-V족 화합물 반도체층에 대해서 투과성을 가지는 제3의 레이저광을 상기 III-V족 화합물 반도체층의 측면으로부터 상기 절단 예정 라인을 따라 조사함으로써, 상기 개질 영역을 기점으로 해서 발생한 상기 균열을 상기 사파이어 기판의 두께 방향으로 신장시키는 발광소자의 제조 방법.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 절단 예정 라인의 교차 부분에만 있어서, 상기 제3의 레이저광을 상기 III-V족 화합물 반도체층의 측면으로부터 상기 절단 예정 라인을 따라 조사하는 발광소자의 제조 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2의 공정 전에, 상기 사파이어 기판의 상기 표면에 상기 III-V족 화합물 반도체층을 형성하는 제1의 공정을 추가로 구비하는 발광소자의 제조 방법.
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