JP2005332877A

JP2005332877A - Light emitting diode element and its manufacturing method

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Publication number: JP2005332877A
Application number: JP2004148040A
Authority: JP
Inventors: Tomio Inoue; 登美男井上
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the emission luminance of a light emitting diode element 31 which emits ultraviolet rays. <P>SOLUTION: The light emitting diode element 31 is laminated on the front surface of a metal plate 29. An n-type semiconductor layer 23 is laminated through a light reflecting surface 28. An ultraviolet ray emitting layer 24 is laminated on the front surface of this n-type semiconductor layer. A p-type semiconductor layer 25 is laminated on the front surface of this light emitting layer. Further, a p-type electrode 26 is provided in the p-type semiconductor layer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発光ダイオード素子のうち、主として波長λが約３７０ｎｍより短い紫外線を発光する発光ダイオード素子と、この発光ダイオード素子を製造する方法とに関するものである。 The present invention relates to a light emitting diode element that emits ultraviolet light having a wavelength λ shorter than about 370 nm, and a method for manufacturing the light emitting diode element.

一般に、この種の発光ダイオード素子は、例えば、特許文献１及び特許文献２等に記載され、且つ、その概略を図２に示すように、サファイヤ基板１の上面にＧａＮ等によるバッファ層２を積層して形成し、このバッファ層２の上面にｎ型半導体層３を積層して形成し、このｎ型半導体層３の上面に紫外線を発光する発光層４を積層して形成し、この発光層４の上面にｐ型半導体層５を積層して形成し、更に、前記ｎ型半導体層３に繋がるｎ電極６と、前記ｐ型半導体層５に繋がるｐ電極７を各々形成するという構成にしていることは周知の通りであり、この構造の発光ダイオード素子は、フリップチップ型と称するもので、前記発光層４で発光した紫外線は、図１に矢印で示すように、主として、前記サファイヤ基板１を透過するように出射される。 In general, this type of light-emitting diode element is described in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2, and a buffer layer 2 made of GaN or the like is laminated on the upper surface of a sapphire substrate 1 as shown in FIG. The n-type semiconductor layer 3 is laminated on the upper surface of the buffer layer 2, and the light-emitting layer 4 that emits ultraviolet light is laminated on the upper surface of the n-type semiconductor layer 3. 4 is formed by laminating a p-type semiconductor layer 5 on the top surface, and an n-electrode 6 connected to the n-type semiconductor layer 3 and a p-electrode 7 connected to the p-type semiconductor layer 5 are formed. As is well known, the light-emitting diode element having this structure is called a flip-chip type, and the ultraviolet light emitted from the light-emitting layer 4 is mainly formed by the sapphire substrate 1 as indicated by arrows in FIG. Out to penetrate It is.

この構成において、前記バッファ層２は、前記サファイヤ基板１と前記ｎ型半導体層３とが結晶構造において相違することから、前記サファイヤ基板１の上面に前記ｎ型半導体層３を積層して形成することのために必要であるが、このバッファ層２は、前記発光層４において発光した紫外線を吸収するように作用するから、この分だけ紫外線の発光輝度が低下することになる。 In this configuration, the buffer layer 2 is formed by stacking the n-type semiconductor layer 3 on the upper surface of the sapphire substrate 1 because the sapphire substrate 1 and the n-type semiconductor layer 3 are different in crystal structure. Although necessary for this, the buffer layer 2 acts so as to absorb the ultraviolet light emitted from the light emitting layer 4, so that the emission luminance of the ultraviolet light is reduced accordingly.

そこで、最近、主として紫外線を発光する発光ダイオード素子においては、その光の輝度の向上を図るために、以下に述べるように、前記バッファ層を除去するようにした発光ダイオード素子の製造方法が提案されている。 Therefore, recently, in order to improve the luminance of the light emitting diode element mainly emitting ultraviolet light, a method for manufacturing the light emitting diode element in which the buffer layer is removed as described below has been proposed. ing.

すなわち、先ず、図２（ａ）に示すように、サファイヤ基板１１の上面に、ＧａＮ等によるバッファ層１２を、このバッファ層１２の上面にｎ型半導体層１３を、このｎ型半導体層１３の上面に紫外線の発光層１４を、そして、この発光層１４の上面にｐ型半導体層１５を各々積層して形成する。 That is, first, as shown in FIG. 2A, a buffer layer 12 made of GaN or the like is formed on the upper surface of the sapphire substrate 11, an n-type semiconductor layer 13 is formed on the upper surface of the buffer layer 12, and the n-type semiconductor layer 13 is formed. An ultraviolet light emitting layer 14 is formed on the upper surface, and a p-type semiconductor layer 15 is formed on the upper surface of the light emitting layer 14.

次いで、図２（ｂ）に示すように、前記ｐ型半導体層１５の上面に、オーミック電極層を介してＣｕ−Ｗ合金等の金属板１８を、積層して固着する。 Next, as shown in FIG. 2B, a metal plate 18 such as a Cu—W alloy is laminated and fixed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 15 via an ohmic electrode layer.

次いで、図２（ｃ）に示すように、積層体の全体を裏返しにして、そのサファイヤ基板１１とバッファ層１２との境界接合面に対して、前記サファイヤ基板１１の上側に配設したレーザ光源Ａからのレーザ光線を前記サファイヤ基板１１を透過して焦点を合わせて照射し、前記バッファ層１２を前記レーザ光線の吸収により加熱して、前記境界接合面に熱膨張差による歪みを発生することにより、図２（ｄ）に示すように、前記サファイヤ基板１１を、前記バッファ層１２から剥離・分離する。これを、レーザリフトオフと称する。 Next, as shown in FIG. 2C, the laser light source disposed on the upper side of the sapphire substrate 11 with respect to the boundary joint surface between the sapphire substrate 11 and the buffer layer 12 with the entire laminate turned upside down. A laser beam from A is transmitted through the sapphire substrate 11 to be focused and irradiated, and the buffer layer 12 is heated by absorption of the laser beam to generate distortion due to a difference in thermal expansion at the boundary interface. 2D, the sapphire substrate 11 is peeled off and separated from the buffer layer 12 as shown in FIG. This is called laser lift-off.

次いで、前記サファイヤ基板１１を剥離・分離することで露出した前記バッファ層１２を、図２（ｅ）に示すように、これに対して回転するラッピング盤Ｂを押し当てるというラッピングを行う等のような研磨又は研削処理を施すことにより、図２（ｆ）に示すように、前記バッファ層１２の総てを除去して、その下側におけるｎ型半導体層１３を露出する。 Next, as shown in FIG. 2E, the buffer layer 12 exposed by peeling and separating the sapphire substrate 11 is lapped by pressing a rotating lapping board B against it. By performing an appropriate polishing or grinding process, as shown in FIG. 2F, all of the buffer layer 12 is removed, and the n-type semiconductor layer 13 on the lower side is exposed.

但し、このｎ型半導体層１３は、前記発光層１４で発光される紫外線を吸収しない化合物半導体から構成されている。 However, the n-type semiconductor layer 13 is made of a compound semiconductor that does not absorb ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 14.

次いで、図２（ｇ）に示すように、前記ｎ型半導体層１３の上面に、複数個のｎ電極１６を形成したのち、図２（ｈ）に示すように、ダイシングカッターＣにて複数個の発光ダイオード素子１０ごとに分割する。 Next, as shown in FIG. 2G, a plurality of n electrodes 16 are formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 13, and then a plurality of dicing cutters C are used as shown in FIG. Each light emitting diode element 10 is divided.

このように製造された発光ダイオード素子１０は、ｐ電極となる金属板１８の上面に、ｐ半導体層１５とｎ型半導体層１３とがその間に発光層１４を挟んで積層状に形成され、前記ｎ型半導体層１３の上面にｎ電極１６を形成して成る構造であり、前記ｐ電極となる金属板１８とｎ電極１６との間に電流を印加した場合に前記発光層１４において発光した紫外線の総てを、図２（ｇ）に矢印で示すように、ｐ電極となる金属板１８の存在により反射して上向きに出射するというものである。 The light-emitting diode element 10 manufactured in this way is formed on a top surface of a metal plate 18 to be a p-electrode, in which a p-semiconductor layer 15 and an n-type semiconductor layer 13 are stacked with a light-emitting layer 14 interposed therebetween, An n-electrode 16 is formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 13 and ultraviolet light emitted from the light-emitting layer 14 when a current is applied between the metal plate 18 serving as the p-electrode and the n-electrode 16. As shown by the arrows in FIG. 2 (g), all of these are reflected and emitted upward due to the presence of the metal plate 18 serving as a p-electrode.

そして、その製造過程において、紫外線を吸収するバッファ層１２が除去されていることにより、バッファ層を備えていない分だけ紫外線の発光輝度を向上することができるとともに、積層方向の一端面に金属板１８のｐ電極を設ける一方、他端面にｎ電極１６を設けた構造にできる。
特開平９−１５３６４５号公報特開２００４−１０４１３２号公報 In the manufacturing process, the buffer layer 12 that absorbs ultraviolet rays is removed, so that the emission luminance of ultraviolet rays can be improved by the amount not provided with the buffer layer, and a metal plate is formed on one end surface in the stacking direction. While the 18 p electrodes are provided, the n electrode 16 is provided on the other end surface.
JP-A-9-153645 JP 2004-104132 A

しかし、前記した従来の方法は、サファイヤ基板１１に形成したｐ半導体層１５に対して、前記サファイヤ基板１１とは熱膨張率が大幅に相違する金属板１８を積層して固着するものであることにより、この積層・固着を高い温度で行ったのち冷めた状態のときに、積層体の全体が、大きい熱膨張係数の差で、図２（ｃ）に二点鎖線で示すように大きく反り変形するから、その後のレーザリフトオフにおいて、前記サファイヤ基板１１とバッファ層１２との境界接合面に対してレーザ光線をその焦点を合わせた状態で照射することができないという状態になり、ひいては、前記サファイヤ基板１１をバッファ層１２から剥離・分離することができないことになる。 However, in the conventional method described above, a metal plate 18 having a thermal expansion coefficient significantly different from that of the sapphire substrate 11 is laminated and fixed to the p semiconductor layer 15 formed on the sapphire substrate 11. Thus, when this lamination / adhesion is carried out at a high temperature and then cooled, the entire laminate is greatly warped and deformed as shown by a two-dot chain line in FIG. Therefore, in the subsequent laser lift-off, the boundary surface between the sapphire substrate 11 and the buffer layer 12 cannot be irradiated with a laser beam in a focused state. As a result, the sapphire substrate 11 cannot be peeled / separated from the buffer layer 12.

この場合において、前記積層物の反り変形は、その大きさに比例して増大することにより、前記レーザリフトオフによるサファイヤ基板１１の剥離・分離は、前記積層体が小さい場合にしか適用できず、換言すると、一つの積層体にて製造することができる発光ダイオード素子の個数が少ない場合にしか適用することができない。 In this case, the warp deformation of the laminate increases in proportion to the size thereof, so that the sapphire substrate 11 can be peeled and separated by the laser lift-off only when the laminate is small. Then, it can be applied only when the number of light-emitting diode elements that can be manufactured with one laminate is small.

しかも、前記従来の方法においては、前記したように、前記ｐ電極になる金属板１８を積層・固着することにより、バッファ層１２の除去を、RIE/プラズマエッチング等のようなエッチング処理にて行うことができず（なぜならば、前記バッファ層１２の除去するためのエッチング処理により、前記金属板１８も同時にエッチングされるから）、ラッピング等のような研磨又は研削処理にて行うようにしなければならず、この研磨又は研削処理による発光層１４に対して大きなダメージを及ぼすことになるから、製造過程での不良品の発生率が高くなる。 Moreover, in the conventional method, as described above, the metal layer 18 to be the p-electrode is stacked and fixed, thereby removing the buffer layer 12 by an etching process such as RIE / plasma etching. (Because the metal plate 18 is etched at the same time by the etching process for removing the buffer layer 12), it must be performed by polishing or grinding such as lapping. First, since the light emitting layer 14 due to this polishing or grinding process is greatly damaged, the incidence of defective products during the manufacturing process is increased.

要するに、従来の方法においては、前記したように、一つの積層体にて製造することができる発光ダイオード素子の個数が少ないことと、製造過程での不良品の発生率が高いことと相俟って、製造コストが大幅にアップするという問題があった。 In short, in the conventional method, as described above, the number of light-emitting diode elements that can be manufactured in one laminated body is small, and the occurrence rate of defective products in the manufacturing process is high. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost is significantly increased.

また、前記従来の方法においては、前記金属板１８が、ｐ電極になり、且つ、放熱板になることに加えて、発光層１４において発光した光の総てを上向きに反射する機能として作用するものの、この金属板１８には、オーミック層を介して前記ｐ型半導体層１５が接していることにより、この金属板１８のうちオーミック層を介して前記ｐ型半導体層１５が接する表面を、光反射率が最も高い銀を使用した反射面に構成した場合に、前記金属板１８とｎ電極１６との間に電流を印加した状態で水分が関与した場合に、前記銀による反射面にマイグレーションが発生するから、前記金属板１８のうち前記ｐ型半導体層１５が接する表面に、銀を使用して反射率の高い反射面を形成することができず、銀の反射面を使用できない分だけ、紫外線の発光輝度が低くなるという問題もあった。 In the conventional method, the metal plate 18 functions as a p-electrode and a heat radiating plate, and also functions as a function of reflecting all light emitted from the light-emitting layer 14 upward. However, since the p-type semiconductor layer 15 is in contact with the metal plate 18 through an ohmic layer, the surface of the metal plate 18 in contact with the p-type semiconductor layer 15 through the ohmic layer is exposed to light. When a reflective surface using silver having the highest reflectivity is used, if moisture is involved between the metal plate 18 and the n-electrode 16, migration occurs on the reflective surface due to silver. Therefore, on the surface of the metal plate 18 where the p-type semiconductor layer 15 is in contact, a reflective surface having a high reflectance cannot be formed using silver, and the silver reflective surface cannot be used. UV Bright degree there is a problem that is low.

本発明は、これらの問題を解消した発光ダイオード素子と、その製造方法とを提供することを技術的課題とするものである。 It is a technical object of the present invention to provide a light-emitting diode element that solves these problems and a manufacturing method thereof.

この技術的課題を達成するため本発明における発光ダイオード素子は、請求項１に記載したように、
「金属板の表面に、光の反射面を挟んでｎ型半導体層が、このｎ型半導体層の表面に紫外線の発光層が、この発光層の表面にｐ型半導体層が各々積層して形成され、更に、前記ｐ型半導体層にｐ電極が設けられている。」
ことを特徴としている。 In order to achieve this technical problem, a light emitting diode device according to the present invention is as described in claim 1.
“An n-type semiconductor layer is formed on the surface of a metal plate with a light reflecting surface interposed therebetween, an ultraviolet light-emitting layer is formed on the surface of the n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer is formed on the surface of the light-emitting layer. Furthermore, a p-electrode is provided on the p-type semiconductor layer.
It is characterized by that.

また、本発明における発光ダイオード素子の製造方法は、請求項３に記載したように、「透明基板の表面にバッファ層を形成する工程と、このバッファ層に表面に、ｎ型半導体層、紫外線の発光層及びｐ型半導体層を積層して形成する工程と、前記ｐ型半導体層の表面にガラス層を形成する工程と、前記透明基板を前記バッファ層から剥離・分離してバッファ層を露出する工程と、前記バッファ層を除去して前記ｎ型半導体層を露出する工程と、前記ｎ型半導体層の表面に金属板を積層して固着する工程と、前記ガラス層を除去して前記ｐ型半導体層を露出する工程と、前記ｐ型半導体層にｐ電極を設ける工程とから成る。」
ことを特徴としている。 The method for manufacturing a light-emitting diode device according to the present invention includes a step of forming a buffer layer on the surface of a transparent substrate, and an n-type semiconductor layer and an ultraviolet ray on the surface of the buffer layer. A step of laminating and forming a light emitting layer and a p-type semiconductor layer; a step of forming a glass layer on the surface of the p-type semiconductor layer; and peeling and separating the transparent substrate from the buffer layer to expose the buffer layer. A step of removing the buffer layer to expose the n-type semiconductor layer, a step of laminating and fixing a metal plate on the surface of the n-type semiconductor layer, and removing the glass layer to form the p-type It comprises a step of exposing the semiconductor layer and a step of providing a p-electrode on the p-type semiconductor layer. "
It is characterized by that.

前記請求項１に記載した構成において、金属板は、ｎ電極と、放熱板とを兼ねる一方、この金属板とｎ型半導体層の間における光の反射面は、発光層で発光した紫外線の総てを反射するから、紫外線の発光輝度を向上することができるのであり、しかも、この光の反射面は、従来のように、ｐ型半導体層に接するのではなく、ｎ型半導体層に接していることにより、この光の反射面を、請求項２に記載したように、銀による光反射面に構成しても、この銀による光反射面にマイグレーションが発生することがなく、換言すると、前記光の反射面を、光の反射率の高い銀による光の反射面にすることができるから、発光ダイオード素子から出射される紫外線の発光輝度を、前記従来の場合よりも大幅に向上することができる。 In the configuration described in claim 1, the metal plate serves as an n-electrode and a heat radiating plate, and the light reflection surface between the metal plate and the n-type semiconductor layer is a total of ultraviolet rays emitted from the light-emitting layer. In addition, the light emission brightness of ultraviolet rays can be improved, and the light reflecting surface is not in contact with the p-type semiconductor layer as in the prior art, but is in contact with the n-type semiconductor layer. Therefore, even if the light reflecting surface is configured to be a silver light reflecting surface as described in claim 2, no migration occurs on the silver light reflecting surface. Since the light reflecting surface can be a light reflecting surface made of silver with high light reflectivity, the emission luminance of ultraviolet rays emitted from the light emitting diode element can be greatly improved as compared with the conventional case. it can.

一方、製造方法に関して、サファイヤ等の透明基板に形成したｐ型半導体層の表面にガラス層を形成したのち、前記透明基板の剥離・分離を行うもので、前記ガラス層は、前記サファイヤ等による透明基板と熱膨張係数を略等しくすることができるので、これらの積層体が反り変形することを、従来のように金属板を積層して固着する場合よりも著しく小さくすることができる。 On the other hand, regarding the manufacturing method, a glass layer is formed on the surface of a p-type semiconductor layer formed on a transparent substrate such as sapphire, and then the transparent substrate is peeled and separated. The glass layer is transparent by the sapphire or the like. Since the thermal expansion coefficient can be made substantially equal to that of the substrate, the warping deformation of these laminates can be made significantly smaller than in the case where metal plates are laminated and fixed as in the prior art.

このために、前記サファイヤ等の透明基板をバッファ層から剥離・分離することに、前記したレーザリフトオフを適用する場合に、前記積層体を大きくしても、この積層体における透明基板とバッファ層との境界接合面の全体に対して、レーザ光線をその焦点を当該境界接合面に正確に合わせた状態にして確実に照射できるから、前記一つの積層体によって製造することができる発光ダイオード素子の個数を、前記従来の場合によりも大幅に増大することができる。 For this reason, even when the laser lift-off is applied to the separation / separation of the transparent substrate such as the sapphire from the buffer layer, the transparent substrate and the buffer layer in the stacked body The number of light-emitting diode elements that can be manufactured by the one laminated body can be reliably irradiated with the laser beam in a state where the focal point is precisely aligned with the boundary interface. Can be significantly increased as compared with the conventional case.

また、前記サファイヤ等の透明基板を剥離・分離したあとにおいて、前記バッファ層及びｐ型半導体層並びにｎ型半導体層等を支持するものが、従来のように金属板ではなく、前記ｐ型半導体層に対して積層して形成したガラス層であることにより、前記バッファ層の除去に、従来のように、ラッピング等のような研磨又は研削処理によることなく、RIE/プラズマエッチング等のようなエッチング処理を適用することができる。 Further, after the transparent substrate such as the sapphire is peeled and separated, what supports the buffer layer, the p-type semiconductor layer, the n-type semiconductor layer, etc. is not a metal plate as in the prior art, but the p-type semiconductor layer. Since the glass layer is formed by laminating with respect to the above, the buffer layer is removed by an etching process such as RIE / plasma etching without using a polishing or grinding process such as lapping as in the prior art. Can be applied.

これに加えて、前記ガラス層を、金属板を積層して固着したあとにおいて除去するに際しても、ふっ酸を使用してのエッチング処理により、前記金属板を浸食することなく前記ガラス層を容易に除去することができる。 In addition to this, when removing the glass layer after laminating and fixing the metal plate, the glass layer can be easily removed without eroding the metal plate by etching treatment using hydrofluoric acid. Can be removed.

このように、本発明の製造方法によると、前記バッファ層の除去、及びバッファ層の除去のために使用するガラス層の除去を、エッチング処理にて至極簡単に行うことができるにより、発光層に対して及ぼすダメージを小さくでき、製造途中における不良品の発生率を、前記従来の場合によりも大幅に低減できるから、このことと、前記したように、一つの積層体によって製造することができる発光ダイオード素子の個数を大幅に多くできることとが相俟って、発光ダイオード素子の製造コストの大幅な低減を図ることができる。 As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the removal of the buffer layer and the removal of the glass layer used for the removal of the buffer layer can be performed extremely easily by an etching process. This can reduce the damage to the product, and can significantly reduce the incidence of defective products during production compared to the conventional case. Therefore, as described above, light emission that can be produced with a single laminate. Combined with the fact that the number of diode elements can be greatly increased, the manufacturing cost of the light-emitting diode elements can be greatly reduced.

特に、この製造方法においては、請求項４，５に記載した構成にすることにより、紫外線の発光輝度をより高くした発光ダイオード素子を製造することができる。 In particular, in this manufacturing method, a light emitting diode element with higher ultraviolet light emission luminance can be manufactured by using the configuration described in claims 4 and 5.

以下、本発明の実施の形態による製造方法を、図３〜図１２の図面について説明する。 Hereinafter, a manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

先ず、図３に示すように、サファイヤ等の基板２１の上面に、ＧａＮ等によるバッファ層２２を、このバッファ層２２の上面にｎ型半導体層２３を、このｎ型半導体層２３の上面に紫外線の発光層２４を、そして、この発光層２４の上面にｐ型半導体層２５を各々積層して形成する。 First, as shown in FIG. 3, a buffer layer 22 made of GaN or the like is formed on the upper surface of a substrate 21 such as sapphire, an n-type semiconductor layer 23 is formed on the upper surface of the buffer layer 22, and an ultraviolet ray is applied on the upper surface of the n-type semiconductor layer 23. The light emitting layer 24 and the p-type semiconductor layer 25 are stacked on the light emitting layer 24, respectively.

次いで、図４に示すように、前記ｐ型半導体層２５の上面に、ガラス層３０を、適宜厚さに形成して、積層体にする。 Next, as shown in FIG. 4, a glass layer 30 is appropriately formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 25 to form a laminate.

このガラス層３０は、例えば、ＰｂＯ₂Ｂ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂ を成分とするガラス粉末と微量の樹脂成分とを混ぜて所定の厚さに塗布し、乾燥したのち酸素又は窒素雰囲気の中で４００〜６００℃の温度で焼成することによって形成する。 The glass layer 30 is made of, for example, a glass powder containing PbO ₂ B ₂ O ₃ and SiO ₂ and a small amount of a resin component mixed and applied to a predetermined thickness, dried, and then in an oxygen or nitrogen atmosphere. It forms by baking at the temperature of 400-600 degreeC.

このガラス層３０における熱膨張係数は、前記サファイヤ等の透明基板２１における熱膨張係数に近似しているから、前記した焼成工程の後に、冷めた状態において、積層体の全体における反り変形を、前記従来のように、金属板を積層・固着する場合よりも遥かに小さくできる。 Since the thermal expansion coefficient in the glass layer 30 is close to the thermal expansion coefficient in the transparent substrate 21 such as sapphire, the warp deformation in the entire laminate is reduced in the cooled state after the firing step described above. It can be made much smaller than in the case where metal plates are laminated and fixed as in the prior art.

次いで、前記積層体を、図５に示すように、そのサファイヤ等の透明基板２１が上向きになるように裏替えにして、その透明基板２１とバッファ層２２との境界接合面に対して、前記透明基板２１の上側に配設したレーザ光源Ａからのレーザ光線を前記透明基板２１を透過して焦点を合わせて照射し、前記バッファ層２２を前記レーザ光線の吸収により加熱して、前記境界接合面に熱膨張差による歪みを発生することにより、図６に示すように、前記透明基板２１を、前記バッファ層２２から剥離・分離して、バッファ層２２を露出する。 Next, as shown in FIG. 5, the laminate is turned over so that the transparent substrate 21 such as sapphire faces upward, and the boundary bonding surface between the transparent substrate 21 and the buffer layer 22 is A laser beam from a laser light source A disposed on the upper side of the transparent substrate 21 is transmitted through the transparent substrate 21 so as to be focused, and the buffer layer 22 is heated by absorption of the laser beam, so that the boundary bonding is performed. By generating a distortion due to a difference in thermal expansion on the surface, the transparent substrate 21 is peeled and separated from the buffer layer 22 as shown in FIG. 6 to expose the buffer layer 22.

このサファイヤ等の透明基板２１の剥離・分離をしたあとでは、前記ｎ型半導体層２３，発光層２４及びｐ型半導体層２５を、前記ガラス層３０にて支持した状態になる。 After the transparent substrate 21 such as sapphire is peeled and separated, the n-type semiconductor layer 23, the light emitting layer 24, and the p-type semiconductor layer 25 are supported by the glass layer 30.

そして、前記サファイヤ等の透明基板２１を剥離・分離するに際して、前記積層体は、前記したように透明基板２１とガラス層３０との熱膨張係数が近似していることで、反り変形が小さいことにより、この積層体を大きくしても、当該積層体における透明基板２１とバッファ層２２との境界接合面の全体に対して、レーザ光線をその焦点を当該境界接合面に正確に合わせた状態にして確実に照射するできるから、前記透明基板２１をバッファ層２２から確実に剥離・分離することができる。 When the transparent substrate 21 such as sapphire is peeled / separated, the laminated body has a small warpage deformation because the thermal expansion coefficients of the transparent substrate 21 and the glass layer 30 are approximated as described above. Thus, even if this laminate is enlarged, the laser beam is focused on the boundary interface with respect to the entire boundary interface between the transparent substrate 21 and the buffer layer 22 in the laminate. Therefore, the transparent substrate 21 can be reliably peeled off and separated from the buffer layer 22.

次いで、前記積層体における露出する前記バッファ層２２を、例えば、RIE/プラズマエッチング等のようなエッチング処理にて、図７に示すように、除去して、ｎ型半導体層２３を露出する。 Next, the exposed buffer layer 22 in the stacked body is removed by an etching process such as RIE / plasma etching as shown in FIG. 7 to expose the n-type semiconductor layer 23.

次いで、前記ｎ型半導体層２３の表面に、図８に示すように、オーミック接続による光の反射率の高い金属、例えば、アルミニウム又は銀による光の反射面２８を、更にその上にバリアメタルとＡｕとを電気メッキ又は真空蒸着或いはスパッタリング等にて形成する。 Then, on the surface of the n-type semiconductor layer 23, as shown in FIG. 8, a light reflecting surface 28 made of a metal having a high light reflectivity due to ohmic connection, for example, aluminum or silver, and a barrier metal are further formed thereon. Au is formed by electroplating, vacuum deposition, sputtering, or the like.

一方、図９に示すように、Ｃｕ−Ｗ合金等の金属板２９を用意して、この金属板２９の表面に、例えば、Ａｕ−Ｓｎ合金等の接合用合金層を形成する。 On the other hand, as shown in FIG. 9, a metal plate 29 such as a Cu—W alloy is prepared, and a bonding alloy layer such as an Au—Sn alloy is formed on the surface of the metal plate 29.

次いで、前記金属板２９を、前記積層体におけるｎ型半導体層２３に対して、図９に示すように、当該金属板２９が前記ｎ型半導体層２３における光の反射面２８に向かうようにして、積層して固着する。 Next, with respect to the n-type semiconductor layer 23 in the stacked body, the metal plate 29 is directed toward the light reflection surface 28 in the n-type semiconductor layer 23 as shown in FIG. , Laminated and fixed.

この金属板２９の固着は、当該金属板２９の表面に予め形成した例えば、Ａｕ−Ｓｎ合金等の接合用合金を加熱することによって行われる。 The metal plate 29 is fixed by heating a bonding alloy such as an Au—Sn alloy formed in advance on the surface of the metal plate 29.

次いで、前記積層体における前記ガラス層３０を、図１１に示すように、例えば、ふっ酸によるエッチング処理にて除去することにより、その下側におけるｐ型半導体層２５を露出する。 Next, as shown in FIG. 11, the glass layer 30 in the laminate is removed by, for example, etching treatment with hydrofluoric acid, thereby exposing the p-type semiconductor layer 25 on the lower side thereof.

このガラス層３０を除去したあとでは、前記ｎ型半導体層２３、発光層２４及びｐ型半導体層２５から成る積層体を、前記金属板２９にて支持する状態になる。 After the glass layer 30 is removed, the laminate composed of the n-type semiconductor layer 23, the light emitting layer 24, and the p-type semiconductor layer 25 is supported by the metal plate 29.

次いで、前記工程で露出した前記ｐ型半導体層２５の表面に、図１２に示すように、ｐ電極２６の複数個を、製品としての発光ダイオード素子３１における一辺の寸法に合わせたピッチ間隔、正確には、前記発光ダイオード素子３１における一辺の寸法Ｌに、後述するダイシングカッターＤにおける切削幅寸法Ｗを加えたピッチ間隔で形成する。 Next, on the surface of the p-type semiconductor layer 25 exposed in the step, as shown in FIG. 12, a plurality of p-electrodes 26 are arranged at a pitch interval that matches the dimension of one side of the light-emitting diode element 31 as a product. Is formed at a pitch interval obtained by adding a dimension L of one side of the light emitting diode element 31 to a cutting width dimension W of a dicing cutter D described later.

次いで、前記積層体を、図１３に示すように、当該積層体のうち前記各ｐ電極２６の間の部分を、切削幅寸法ＷのダイシングカッターＤにて切削することにより、複数個の発光ダイオード素子３１に分割する。 Next, as shown in FIG. 13, the laminate is cut at a portion between the p-electrodes 26 in the laminate with a dicing cutter D having a cutting width dimension W, so that a plurality of light emitting diodes are obtained. Divide into elements 31.

ここに製造された発光ダイオード素子３１は、図１３に示すように、その一辺の寸法Ｌの大きさであり、金属板２９の表面に、光の反射面２８を挟んでｎ型半導体層２３を、このｎ型半導体層２３の表面に紫外線の発光層２４を、この発光層２４の表面にｐ型半導体層２５を各々積層して形成し、更に、前記ｐ型半導体層２５の表面にｐ電極２６を設けて成る構成である。 The light emitting diode element 31 manufactured here has a dimension L of one side as shown in FIG. 13, and the n-type semiconductor layer 23 is formed on the surface of the metal plate 29 with the light reflection surface 28 interposed therebetween. An ultraviolet light emitting layer 24 is formed on the surface of the n-type semiconductor layer 23, a p-type semiconductor layer 25 is formed on the surface of the light-emitting layer 24, and a p-electrode is formed on the surface of the p-type semiconductor layer 25. 26 is provided.

この構成において、前記金属板２９が、ｎ電極になり、発光ダイオード素子３１の使用に際して、プリント回路基板における配線パターン又はリードフレーム等に対してダイボンディングされるとともに、放熱板として作用することにより、大電流化を図ることができる。 In this configuration, the metal plate 29 becomes an n electrode, and when the light emitting diode element 31 is used, the metal plate 29 is die-bonded to a wiring pattern or a lead frame in the printed circuit board and acts as a heat sink, Large current can be achieved.

そして、前記発光層２４において発光した紫外線の総てが、前記金属板２９とｎ型半導体層２３との間における光反射面２８にて上向きに反射されることにより、紫外線の発光輝度を確実に向上することをできる。 Then, all of the ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 24 are reflected upward by the light reflecting surface 28 between the metal plate 29 and the n-type semiconductor layer 23, so that the emission luminance of the ultraviolet rays is ensured. Can be improved.

この場合、前記光反射面２８は、前記ｎ型半導体層２３に接していることにより、この光反射面２８を、銀による光反射面に構成しても、この銀による光反射面にマイグレーションが発生することがなく、換言すると、前記光反射面２８を、光の反射率の高いに銀による光反射面にすることができるから、紫外線の発光輝度を大幅に向上できる。 In this case, since the light reflecting surface 28 is in contact with the n-type semiconductor layer 23, even if the light reflecting surface 28 is configured as a light reflecting surface made of silver, migration occurs on the light reflecting surface made of silver. In other words, since the light reflecting surface 28 can be a light reflecting surface made of silver with high light reflectivity, the emission luminance of ultraviolet rays can be greatly improved.

また、前記ｐ電極２６には、発光ダイオード素子３１の使用に際して、ワイヤボンディングにおける金属線、又はリードフレーム等が接合されるが、このｐ電極２６を、透明体にて構成することが、発光輝度の向上を図る意味から好ましい。 In addition, when the light emitting diode element 31 is used, the p electrode 26 is bonded to a metal wire or a lead frame in wire bonding. The p electrode 26 may be made of a transparent material to emit light. This is preferable from the viewpoint of improvement.

極く一般的な紫外線発光ダイオード素子を示す図である。It is a figure which shows a very general ultraviolet light emitting diode element. 従来における発光ダイオード素子を製造方法を示すである。It shows a manufacturing method of a conventional light emitting diode element. 本発明の製造方法において第１の工程を示す図である。It is a figure which shows a 1st process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第２の工程を示す図である。It is a figure which shows a 2nd process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第３の工程を示す図である。It is a figure which shows the 3rd process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第４の工程を示す図である。It is a figure which shows a 4th process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第５の工程を示す図である。It is a figure which shows a 5th process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第６の工程を示す図である。It is a figure which shows the 6th process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第７の工程を示す図である。It is a figure which shows the 7th process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第８の工程を示す図である。It is a figure which shows the 8th process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第９の工程を示す図である。It is a figure which shows the 9th process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第１０の工程を示す図である。It is a figure which shows the 10th process in the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法において第１１の工程を示す図である。It is a figure which shows the 11th process in the manufacturing method of this invention.

Explanation of symbols

２１透明基板
２２バッファ層
２３ｎ型半導体層
２４発光層
２５ｐ型半導体層
２６ｐ電極２９金属板２８光の反射面
３０ガラス層
３１発光ダイオード素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Transparent substrate 22 Buffer layer 23 N type semiconductor layer 24 Light emitting layer 25 P type semiconductor layer 26 P electrode 29 Metal plate 28 Light reflecting surface 30 Glass layer 31 Light emitting diode element

Claims

An n-type semiconductor layer is formed on the surface of the metal plate with a light reflecting surface interposed therebetween, an ultraviolet light-emitting layer is formed on the surface of the n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer is formed on the surface of the light-emitting layer. Furthermore, a p-electrode is provided on the p-type semiconductor layer.

2. The light-emitting diode element according to claim 1, wherein the light reflecting surface is a reflecting surface made of aluminum or silver.

A step of forming a buffer layer on the surface of the transparent substrate; a step of forming an n-type semiconductor layer, an ultraviolet light emitting layer and a p-type semiconductor layer on the buffer layer; and a surface of the p-type semiconductor layer. Forming a glass layer on the surface, peeling and separating the transparent substrate from the buffer layer to expose the buffer layer, removing the buffer layer to expose the n-type semiconductor layer, and n A step of laminating and fixing a metal plate on the surface of the p-type semiconductor layer, a step of removing the glass layer to expose the p-type semiconductor layer, and a step of providing a p-electrode on the p-type semiconductor layer. A method for producing a light-emitting diode element, characterized by comprising:

4. The method of manufacturing a light-emitting diode element according to claim 3, wherein a light reflecting surface is formed on a surface of the metal plate on the n-type semiconductor layer side.

4. The method for manufacturing a light-emitting diode element according to claim 3, wherein the reflecting surface is a reflecting surface made of aluminum or silver.