JP3239774B2 - ３族窒化物半導体発光素子の基板分離方法 - Google Patents
３族窒化物半導体発光素子の基板分離方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
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- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
- H10H20/825—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Dicing (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、青色発光ダイオード、
青色レーザダイオード等の発光素子に用いられる３族窒
化物半導体発光素子のチップ分離方法に関する。
青色レーザダイオード等の発光素子に用いられる３族窒
化物半導体発光素子のチップ分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図９に示すように、サファイア基
板１上にｎ層３、４と発光層５とｐ層６１、６２、６３
とを、順次、積層して、発光層５とｐ層６１、６２、６
３とｎ層４の一部を除去してｎ層３の一部を露出させ、
この露出した電極形成領域Ａにｎ層３、４のための電極
８を形成し、ｐ層６３の上面にそのｐ層６１、６２、６
３のための電極７を形成した窒化ガリウム系化合物半導
体を用いた発光素子が知られている。そして、発光素子
チップの製造方法として、特開平５−３４３７４２号公
報に記載されたものがある。この方法は、ｎ層の電極形
成領域Ａを形成するためのエッチング工程において、素
子分離を行うためのブレード４０による加工領域Ｅにお
いてもｎ層３を露出させ、次に、その露出した加工領域
Ｅのｎ層３をサファイア基板１までブレード４０でダイ
シングして、その後にサファイア基板１をダイシング又
はスクライビングして各チップに分離するものである。
板１上にｎ層３、４と発光層５とｐ層６１、６２、６３
とを、順次、積層して、発光層５とｐ層６１、６２、６
３とｎ層４の一部を除去してｎ層３の一部を露出させ、
この露出した電極形成領域Ａにｎ層３、４のための電極
８を形成し、ｐ層６３の上面にそのｐ層６１、６２、６
３のための電極７を形成した窒化ガリウム系化合物半導
体を用いた発光素子が知られている。そして、発光素子
チップの製造方法として、特開平５−３４３７４２号公
報に記載されたものがある。この方法は、ｎ層の電極形
成領域Ａを形成するためのエッチング工程において、素
子分離を行うためのブレード４０による加工領域Ｅにお
いてもｎ層３を露出させ、次に、その露出した加工領域
Ｅのｎ層３をサファイア基板１までブレード４０でダイ
シングして、その後にサファイア基板１をダイシング又
はスクライビングして各チップに分離するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記方法による分離方
法は、ｎ層３のための電極形成領域Ａとブレード４０に
よる加工領域Ｅとが連続するようにエッチングされ、そ
のｎ層３が露出した加工領域Ｅにおいて、加工線２０に
沿ってダイシングするものである。しかしながら、この
ダイシング工程において、ブレード４０による回転力の
ために、ｎ層３にクラックＣが発生し、そのクラックＣ
は電極８の下部に至る。この結果、ｎ層３の電流路にク
ラックＣが介在することになり、そのクラックＣが電流
供給量の低下、電流路の遮断等の原因となり、製造歩留
りが低下し、発光効率が低下し、素子寿命が低下してい
た。
法は、ｎ層３のための電極形成領域Ａとブレード４０に
よる加工領域Ｅとが連続するようにエッチングされ、そ
のｎ層３が露出した加工領域Ｅにおいて、加工線２０に
沿ってダイシングするものである。しかしながら、この
ダイシング工程において、ブレード４０による回転力の
ために、ｎ層３にクラックＣが発生し、そのクラックＣ
は電極８の下部に至る。この結果、ｎ層３の電流路にク
ラックＣが介在することになり、そのクラックＣが電流
供給量の低下、電流路の遮断等の原因となり、製造歩留
りが低下し、発光効率が低下し、素子寿命が低下してい
た。
【０００４】本発明は、このような課題を解決するため
に成されたものであり、その目的は、ブレードによるダ
イシング時に発生するクラックが素子領域にまで侵入し
ないようにすることで、製造歩留りの向上、発光効率の
向上、素子寿命の向上を図ることである。
に成されたものであり、その目的は、ブレードによるダ
イシング時に発生するクラックが素子領域にまで侵入し
ないようにすることで、製造歩留りの向上、発光効率の
向上、素子寿命の向上を図ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
と、光を出力する発光層と、この発光層を挟み発光層に
対して電流を供給し、基板に近い側に形成された第１の
伝導形を示す第１層と基板に遠い側に形成され第１の伝
導形と異なる第２の伝導形を示す第２層とを有し、それ
らの各層が３族窒化物半導体で形成された発光素子の基
板分離方法において、第１層に対する電極形成領域が露
出するように、その電極形成領域の第２層、発光層をエ
ッチングして除去し、露出した電極形成領域において、
その電極形成領域よりも狭い範囲で第１層に対する第１
電極を形成し、電極形成領域の周辺部とブレードの側面
との間に発光層と第２層とが存在する位置において、ダ
イシングすることを特徴とする。
と、光を出力する発光層と、この発光層を挟み発光層に
対して電流を供給し、基板に近い側に形成された第１の
伝導形を示す第１層と基板に遠い側に形成され第１の伝
導形と異なる第２の伝導形を示す第２層とを有し、それ
らの各層が３族窒化物半導体で形成された発光素子の基
板分離方法において、第１層に対する電極形成領域が露
出するように、その電極形成領域の第２層、発光層をエ
ッチングして除去し、露出した電極形成領域において、
その電極形成領域よりも狭い範囲で第１層に対する第１
電極を形成し、電極形成領域の周辺部とブレードの側面
との間に発光層と第２層とが存在する位置において、ダ
イシングすることを特徴とする。
【０００６】請求項２の発明は、ダイシングが、第２
層、発光層、第１層の各層が除去され基板の表面に分離
溝が形成されるまで行われ、さらに、基板の裏面におい
て溝に対応する位置をスクライブし、基板に荷重をかけ
て、基板を各チップ毎に分離することを特徴とする。
層、発光層、第１層の各層が除去され基板の表面に分離
溝が形成されるまで行われ、さらに、基板の裏面におい
て溝に対応する位置をスクライブし、基板に荷重をかけ
て、基板を各チップ毎に分離することを特徴とする。
【０００７】請求項３の発明は、第１層に対する電極形
成領域を露出させるエッチングは、ブレードの加工領域
を除き、発光層と第２層との発光領域の周囲をも同時に
除去するものであり、ダイシングは、加工領域の幅より
も狭い幅のブレードを用いて、そのブレードの両側に発
光層と第２層とが残る位置において行われることを特徴
とする。
成領域を露出させるエッチングは、ブレードの加工領域
を除き、発光層と第２層との発光領域の周囲をも同時に
除去するものであり、ダイシングは、加工領域の幅より
も狭い幅のブレードを用いて、そのブレードの両側に発
光層と第２層とが残る位置において行われることを特徴
とする。
【０００８】請求項４の発明は、基板をサファイアとし
たことを特徴とする。
たことを特徴とする。
【０００９】
【作用及び発明の効果】請求項１の発明では、ダシイン
グ時に、露出させた電極形成領域の周辺とブレードの側
面との間に、発光層と第２層とが存在する。即ち、電極
形成領域は周囲よりも薄く、その周辺部は、発光層と第
２層の側壁で囲まれて、Ｌ字形状の段差が生じている。
この段差のため、この段差の角部に応力を集中させるこ
とができ、ダイシング時に受ける歪みにより発生するク
ラックを、ブレードの先端部側面と段差の角部との間に
閉じ込めることができる。よって、クラックが電極形成
領域上に形成される第１電極の下部に伸びて形成される
ことが減少するために、クラックが電流路に介在するこ
とが防止され、製造歩留りが向上し、発光効率が向上
し、素子寿命が向上する。
グ時に、露出させた電極形成領域の周辺とブレードの側
面との間に、発光層と第２層とが存在する。即ち、電極
形成領域は周囲よりも薄く、その周辺部は、発光層と第
２層の側壁で囲まれて、Ｌ字形状の段差が生じている。
この段差のため、この段差の角部に応力を集中させるこ
とができ、ダイシング時に受ける歪みにより発生するク
ラックを、ブレードの先端部側面と段差の角部との間に
閉じ込めることができる。よって、クラックが電極形成
領域上に形成される第１電極の下部に伸びて形成される
ことが減少するために、クラックが電流路に介在するこ
とが防止され、製造歩留りが向上し、発光効率が向上
し、素子寿命が向上する。
【００１０】請求項２の発明では、ダイシングを基板の
表面に分離溝が形成されるまで行う、いわゆるハーフカ
ットとし、基板の裏面において分離溝に対応する位置を
スクライブし、基板に荷重をかけて、基板を各チップ毎
に分離するようにしている。よって、ダイシングで基板
を完全に切断する場合に比べて、ブレードに対する負荷
が小さくなり、クラックの発生を抑制することができる
と共に、ブレードの寿命を向上させることができる。
表面に分離溝が形成されるまで行う、いわゆるハーフカ
ットとし、基板の裏面において分離溝に対応する位置を
スクライブし、基板に荷重をかけて、基板を各チップ毎
に分離するようにしている。よって、ダイシングで基板
を完全に切断する場合に比べて、ブレードに対する負荷
が小さくなり、クラックの発生を抑制することができる
と共に、ブレードの寿命を向上させることができる。
【００１１】請求項３の発明は、第１層に対する電極形
成領域を露出させるエッチングにおいて、ブレードの加
工領域を除き、発光層と第２層との発光領域の周囲をも
同時に除去している。よって、ブレードの加工領域と発
光領域との間は、発光層と第２層が存在しない溝が形成
されることになる。そして、ダイシングは、加工領域の
幅よりも狭い幅のブレードを用いて、そのブレードの両
側に発光層と第２層とが残る位置において行われる。こ
の結果、ブレードの両側面と発光領域を囲む溝との間に
は、発光層と第２層とが存在する。即ち、電極形成領域
及び発光領域の周囲の溝は周囲よりも薄く、その周辺部
は、発光層と第２層の側壁で囲まれて、Ｌ字形状の段差
を生じている。請求項１の発明と同様に、この段差のた
め、この段差の角部に応力を集中させることができ、ダ
イシング時に受ける歪みにより発生するクラックを、ブ
レードの先端部の両側面と段差の角部との間に閉じ込め
ることができる。よって、クラックが電極形成領域上に
形成される第１電極の下部及び発光領域の下部に伸びて
形成されることが減少するために、クラックの電流路に
対する悪影響が防止されるので、製造歩留りが向上し、
発光効率が向上し、素子寿命が向上する。
成領域を露出させるエッチングにおいて、ブレードの加
工領域を除き、発光層と第２層との発光領域の周囲をも
同時に除去している。よって、ブレードの加工領域と発
光領域との間は、発光層と第２層が存在しない溝が形成
されることになる。そして、ダイシングは、加工領域の
幅よりも狭い幅のブレードを用いて、そのブレードの両
側に発光層と第２層とが残る位置において行われる。こ
の結果、ブレードの両側面と発光領域を囲む溝との間に
は、発光層と第２層とが存在する。即ち、電極形成領域
及び発光領域の周囲の溝は周囲よりも薄く、その周辺部
は、発光層と第２層の側壁で囲まれて、Ｌ字形状の段差
を生じている。請求項１の発明と同様に、この段差のた
め、この段差の角部に応力を集中させることができ、ダ
イシング時に受ける歪みにより発生するクラックを、ブ
レードの先端部の両側面と段差の角部との間に閉じ込め
ることができる。よって、クラックが電極形成領域上に
形成される第１電極の下部及び発光領域の下部に伸びて
形成されることが減少するために、クラックの電流路に
対する悪影響が防止されるので、製造歩留りが向上し、
発光効率が向上し、素子寿命が向上する。
【００１２】又、請求項４の発明は基板をサファイアと
したことを特徴としており、脆いサファアイ基板の切断
に対して本発明方法は有効である。
したことを特徴としており、脆いサファアイ基板の切断
に対して本発明方法は有効である。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図４において、発光ダイオード１０は、サファ
イア基板１を有しており、そのサファイア基板１上に50
0 ÅのAlN のバッファ層２が形成されている。そのバッ
ファ層２の上には、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度2 ×1018
/cm3のシリコンドープGaN から成るｎ層３（請求項の第
１層）が形成されている。そして、電極８を形成する電
極形成領域Ａを除いたｎ層３の上には、順に、膜厚約2.
0 μｍ、電子濃度2×1018/cm3のシリコンドープの(Alx2
Ga1-x2)y2In1-y2N から成るｎ層４（請求項の第１
層）、膜厚約0.3 μｍ、亜鉛(Zn)及びシリコンドープの
(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から成る発光層５、膜厚約1.0
μｍ、ホール濃度5 ×1017/cm3、マグネシウム濃度1 ×
1020/cm3のマグネシウムドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2
N から成るｐ層６１（第２層）、膜厚約0.2 μｍ、ホー
ル濃度5 ×1017/cm3、マグネシウム濃度1 ×1020/cm3の
マグネシウムドープのGaN から成る第２コンタクト層６
２（第２層）、膜厚約500 Å、ホール濃度 2×1017/c
m3、マグネシウム濃度2 ×1020/cm3のマグネシウムドー
プのGaN から成る第１コンタクト層６３（第２層）が形
成されている。
明する。図４において、発光ダイオード１０は、サファ
イア基板１を有しており、そのサファイア基板１上に50
0 ÅのAlN のバッファ層２が形成されている。そのバッ
ファ層２の上には、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度2 ×1018
/cm3のシリコンドープGaN から成るｎ層３（請求項の第
１層）が形成されている。そして、電極８を形成する電
極形成領域Ａを除いたｎ層３の上には、順に、膜厚約2.
0 μｍ、電子濃度2×1018/cm3のシリコンドープの(Alx2
Ga1-x2)y2In1-y2N から成るｎ層４（請求項の第１
層）、膜厚約0.3 μｍ、亜鉛(Zn)及びシリコンドープの
(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から成る発光層５、膜厚約1.0
μｍ、ホール濃度5 ×1017/cm3、マグネシウム濃度1 ×
1020/cm3のマグネシウムドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2
N から成るｐ層６１（第２層）、膜厚約0.2 μｍ、ホー
ル濃度5 ×1017/cm3、マグネシウム濃度1 ×1020/cm3の
マグネシウムドープのGaN から成る第２コンタクト層６
２（第２層）、膜厚約500 Å、ホール濃度 2×1017/c
m3、マグネシウム濃度2 ×1020/cm3のマグネシウムドー
プのGaN から成る第１コンタクト層６３（第２層）が形
成されている。
【００１４】そして、第１コンタクト層６３に接続する
電極７とｎ層３の露出面である電極形成領域Ａ上に電極
８が形成されている。電極７は第１コンタクト層６３上
一様に厚さ６０Åに形成された金(Au)から成る層７１を
有しており、この層は透明電極として機能する。又、層
７１の上の一部にはワイヤがボンディングされるパッド
として機能する厚さ１．５μｍの金(Au)から成る層７３
とが形成されている。
電極７とｎ層３の露出面である電極形成領域Ａ上に電極
８が形成されている。電極７は第１コンタクト層６３上
一様に厚さ６０Åに形成された金(Au)から成る層７１を
有しており、この層は透明電極として機能する。又、層
７１の上の一部にはワイヤがボンディングされるパッド
として機能する厚さ１．５μｍの金(Au)から成る層７３
とが形成されている。
【００１５】又、電極８は、ｎ層３に接合する厚さ1.5
μｍのアルミニウム(Al)から成る層で構成されている。
μｍのアルミニウム(Al)から成る層で構成されている。
【００１６】次に、この構造の発光ダイオード１０の製
造方法について説明する。上記発光ダイオード１０は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH
3)3)（以下「TMG 」と記す) とトリメチルアルミニウム
(Al(CH3)3)（以下「TMA」と記す) とトリメチルインジ
ウム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す) と、ジエチル亜
鉛(C2H5)2Zn （以下「DEZ 」と記す) とシラン(SiH4)と
シクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下
「CP2Mg 」と記す）である。
造方法について説明する。上記発光ダイオード１０は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH
3)3)（以下「TMG 」と記す) とトリメチルアルミニウム
(Al(CH3)3)（以下「TMA」と記す) とトリメチルインジ
ウム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す) と、ジエチル亜
鉛(C2H5)2Zn （以下「DEZ 」と記す) とシラン(SiH4)と
シクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下
「CP2Mg 」と記す）である。
【００１７】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温度1100
℃でサファイア基板１を気相エッチングした。
ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温度1100
℃でサファイア基板１を気相エッチングした。
【００１８】次に、温度を 400℃まで低下させて、H2を
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で供給して、AlN のバッファ層２が約 500Åの
厚さに形成された。次に、サファイア基板１の温度を11
50℃に保持し、N2又はH2を20liter／分、NH3 を 10lite
r／分、TMG を1.12×10-4モル／分、H2ガスにより0.86p
pm に希釈されたシランを10×10-9モル／分の割合で導
入し、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のシリコ
ンドープのGaN から成るｎ層３を形成した。
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で供給して、AlN のバッファ層２が約 500Åの
厚さに形成された。次に、サファイア基板１の温度を11
50℃に保持し、N2又はH2を20liter／分、NH3 を 10lite
r／分、TMG を1.12×10-4モル／分、H2ガスにより0.86p
pm に希釈されたシランを10×10-9モル／分の割合で導
入し、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のシリコ
ンドープのGaN から成るｎ層３を形成した。
【００１９】上記のｎ層３を形成した後、続いて、サフ
ァイア基板１の温度を850 ℃に保持し、N2又はH2を10 l
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.1 ×10-4モ
ル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを10
×10-9モル／分の割合で導入し、膜厚約0.5 μｍ、濃度
1 ×1018/cm3のシリコンドープの(Al0.47Ga0.53)0.9In
0.1N から成るｎ層４を形成した。
ァイア基板１の温度を850 ℃に保持し、N2又はH2を10 l
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.1 ×10-4モ
ル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを10
×10-9モル／分の割合で導入し、膜厚約0.5 μｍ、濃度
1 ×1018/cm3のシリコンドープの(Al0.47Ga0.53)0.9In
0.1N から成るｎ層４を形成した。
【００２０】続いて、温度を850 ℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×
10-4モル／分、DEZ を2.0 ×10-4モル／分及びH2ガスに
より0.86ppm に希釈されたシランを10×10-9モル／分で
30分間導入し、膜厚約0.3 μｍの亜鉛(Zn)とシリコン(S
i)ドープの(Al0.3Ga0.7)0.94In0.06N から成る発光層５
を形成した。この発光層５における亜鉛(Zn)とシリコン
(Si)の濃度は、共に、 5×1018/cm3である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×
10-4モル／分、DEZ を2.0 ×10-4モル／分及びH2ガスに
より0.86ppm に希釈されたシランを10×10-9モル／分で
30分間導入し、膜厚約0.3 μｍの亜鉛(Zn)とシリコン(S
i)ドープの(Al0.3Ga0.7)0.94In0.06N から成る発光層５
を形成した。この発光層５における亜鉛(Zn)とシリコン
(Si)の濃度は、共に、 5×1018/cm3である。
【００２１】続いて、温度を1100℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.1 ×
10-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分導入
し、膜厚約1.0 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの(Al
0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成るｐ層６１を形成した。
ｐ層６１のマグネシウムの濃度は1 ×1020/cm3である。
この状態では、ｐ層６１は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上
の絶縁体である。次に、温度を850 ℃に保持し、N2又は
H2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×
10-4モル／分、及び、CP2Mg を 2×10-4モル／分の割合
で導入し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの
GaN から成る第２コンタクト層６２を形成した。第２コ
ンタクト層６２のマグネシウムの濃度は 1×1020/cm3で
ある。この状態では、第２コンタクト層６２は、まだ、
抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。続いて、温度を85
0 ℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を 10lit
er／分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、CP2Mg を 4
×10-4モル／分の割合で導入し、膜厚約500 Åのマグネ
シウム(Mg)ドープのGaN から成る第１コンタクト層６３
を形成した。第１コンタクト層６３のマグネシウムの濃
度は 2×1020/cm3である。この状態では、第１コンタク
ト層６３は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体であ
る。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.1 ×
10-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分導入
し、膜厚約1.0 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの(Al
0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成るｐ層６１を形成した。
ｐ層６１のマグネシウムの濃度は1 ×1020/cm3である。
この状態では、ｐ層６１は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上
の絶縁体である。次に、温度を850 ℃に保持し、N2又は
H2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×
10-4モル／分、及び、CP2Mg を 2×10-4モル／分の割合
で導入し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの
GaN から成る第２コンタクト層６２を形成した。第２コ
ンタクト層６２のマグネシウムの濃度は 1×1020/cm3で
ある。この状態では、第２コンタクト層６２は、まだ、
抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。続いて、温度を85
0 ℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を 10lit
er／分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、CP2Mg を 4
×10-4モル／分の割合で導入し、膜厚約500 Åのマグネ
シウム(Mg)ドープのGaN から成る第１コンタクト層６３
を形成した。第１コンタクト層６３のマグネシウムの濃
度は 2×1020/cm3である。この状態では、第１コンタク
ト層６３は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体であ
る。
【００２２】次に、４５０℃で４５分間熱処理すること
により、第１コンタクト層６３、第２コンタクト層６２
及びｐ層６１は、それぞれ、ホール濃度 2×1017/cm3，
5×1017/cm3， 5×1017/cm3、抵抗率 2Ωcm，0.8 Ωc
m，0.8 Ωcmのｐ伝導型半導体となった。このようにし
て、多層構造のウエハが得られた。
により、第１コンタクト層６３、第２コンタクト層６２
及びｐ層６１は、それぞれ、ホール濃度 2×1017/cm3，
5×1017/cm3， 5×1017/cm3、抵抗率 2Ωcm，0.8 Ωc
m，0.8 Ωcmのｐ伝導型半導体となった。このようにし
て、多層構造のウエハが得られた。
【００２３】次に、第１コンタクト層６３の上に、スパ
ッタリングによりSiO2層を2000Åの厚さに形成した。次
に、そのSiO2層上にフォトレジストを塗布した。そし
て、フォトリソグラフにより、第１コンタクト層６３上
において、ｎ層３を露出させる電極形成領域Ａのフォト
レジストを除去した。
ッタリングによりSiO2層を2000Åの厚さに形成した。次
に、そのSiO2層上にフォトレジストを塗布した。そし
て、フォトリソグラフにより、第１コンタクト層６３上
において、ｎ層３を露出させる電極形成領域Ａのフォト
レジストを除去した。
【００２４】次に、フォトレジストによって覆われてい
ないSiO2層をフッ化水素酸系エッチング液で除去した。
次に、フォトレジスト及びSiO2層によって覆われていな
い部位の第１コンタクト層６３、第２コンタクト層６
２、ｐ層６１、発光層５及びｎ層４を、真空度0.04Tor
r、高周波電力0.44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合
で供給しドライエッチングした後、Arでドライエッチン
グした。この工程により、図１に示すように、ｎ層３の
表面を露出させて矩形状の電極形成領域Ａを形成した。
電極形成領域Ａの周囲は、図１、図２に示すように、第
１コンタクト層６３、第２コンタクト層６２、ｐ層６
１、発光層５及びｎ層４の側壁８１でとり囲まれてい
る。
ないSiO2層をフッ化水素酸系エッチング液で除去した。
次に、フォトレジスト及びSiO2層によって覆われていな
い部位の第１コンタクト層６３、第２コンタクト層６
２、ｐ層６１、発光層５及びｎ層４を、真空度0.04Tor
r、高周波電力0.44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合
で供給しドライエッチングした後、Arでドライエッチン
グした。この工程により、図１に示すように、ｎ層３の
表面を露出させて矩形状の電極形成領域Ａを形成した。
電極形成領域Ａの周囲は、図１、図２に示すように、第
１コンタクト層６３、第２コンタクト層６２、ｐ層６
１、発光層５及びｎ層４の側壁８１でとり囲まれてい
る。
【００２５】次に、第１コンタクト層６３上に残ってい
るSiO2層をフッ化水素酸で除去した。次に、図４に示す
ように、第１コンタクト層６３の表面一様に透明電極と
して、厚さ６０Åの金(Au)から成る層７１を形成した。
その後、ボンディングパッドとして、厚さ１．５μｍの
金(Au)層７３とを形成した。
るSiO2層をフッ化水素酸で除去した。次に、図４に示す
ように、第１コンタクト層６３の表面一様に透明電極と
して、厚さ６０Åの金(Au)から成る層７１を形成した。
その後、ボンディングパッドとして、厚さ１．５μｍの
金(Au)層７３とを形成した。
【００２６】一方、ｎ層３の電極８として、厚さ1.5 μ
ｍのアルミニウム(Al)から成る層を形成した。
ｍのアルミニウム(Al)から成る層を形成した。
【００２７】その後、温度６００℃にて１分間合金化処
理を施して、図４に示す発光ダイオード１０が２次元配
列された図１に示す形状のウエハ３０が形成された。
理を施して、図４に示す発光ダイオード１０が２次元配
列された図１に示す形状のウエハ３０が形成された。
【００２８】次に、図１に示すウエハ３０において、各
素子の電極７間の加工領域Ｅの中央に設定されたダイシ
ングライン２０に沿って、図２に示すように、加工領域
Ｅの幅Ｗよりも狭い幅のブレード４０を用いて、サファ
イア基板１の表面から１５μｍの深さまでダイシング
し、図３に示すように分離溝１６を形成した。この時、
図２に示すように、ブレード４０の側面４０ａと電極形
成領域Ａの側壁８１との間の領域Ｇには、第１コンタク
ト層６３、第２コンタクト層６２、ｐ層６１、発光層５
及びｎ層４が存在する。よって、応力は電極形成領域Ａ
とＬ字形状に立設された側壁８１との交線Ｂに集中する
ことになり、ダイシング時に発生するクラックＣはこの
交線Ｂに向かって形成される。この結果、クラックＣは
電極形成領域Ａ、従って、電極８の下部には侵入しな
い。よって、電極８に対する電流路がクラックＣによっ
て妨害されることがない。
素子の電極７間の加工領域Ｅの中央に設定されたダイシ
ングライン２０に沿って、図２に示すように、加工領域
Ｅの幅Ｗよりも狭い幅のブレード４０を用いて、サファ
イア基板１の表面から１５μｍの深さまでダイシング
し、図３に示すように分離溝１６を形成した。この時、
図２に示すように、ブレード４０の側面４０ａと電極形
成領域Ａの側壁８１との間の領域Ｇには、第１コンタク
ト層６３、第２コンタクト層６２、ｐ層６１、発光層５
及びｎ層４が存在する。よって、応力は電極形成領域Ａ
とＬ字形状に立設された側壁８１との交線Ｂに集中する
ことになり、ダイシング時に発生するクラックＣはこの
交線Ｂに向かって形成される。この結果、クラックＣは
電極形成領域Ａ、従って、電極８の下部には侵入しな
い。よって、電極８に対する電流路がクラックＣによっ
て妨害されることがない。
【００２９】尚、図３に示すように、分離溝１６のサフ
ァイア基板１での深さｄは１０〜２０μｍが望ましい。
ァイア基板１での深さｄは１０〜２０μｍが望ましい。
【００３０】次に、図３に示すように、サファイア基板
１の裏面１ｂにおいて、分離溝１６に対面する位置にス
クライブライン１５を形成し、ウエハ３０にローラによ
る荷重をかけて、各チップに分離した。
１の裏面１ｂにおいて、分離溝１６に対面する位置にス
クライブライン１５を形成し、ウエハ３０にローラによ
る荷重をかけて、各チップに分離した。
【００３１】このように形成された発光ダイオード１０
のチップをリードフレームに取り付け、電極７の金層７
４及び電極８とリードフレームのランド間を金線でボン
ディングした。上記の発光ダイオード１０において、ｎ
層３に対する電極８の接触抵抗は１０-5Ωcm以下であっ
た。又、ボンディング強度をワイヤプルテストにて確認
したが、十分な接合強度が得られた。又、オーミック性
は良好であった。
のチップをリードフレームに取り付け、電極７の金層７
４及び電極８とリードフレームのランド間を金線でボン
ディングした。上記の発光ダイオード１０において、ｎ
層３に対する電極８の接触抵抗は１０-5Ωcm以下であっ
た。又、ボンディング強度をワイヤプルテストにて確認
したが、十分な接合強度が得られた。又、オーミック性
は良好であった。
【００３２】次に、第２実施例について説明する。この
実施例では、図５、図６に示すように、ｎ層３に対する
電極形成領域Ａを形成するエッチング工程において、電
極７の下部に当たる発光領域Ｄの周囲にｎ層３が露出し
た溝２１を形成している。そして、ブレード４０でダイ
シングされる加工領域Ｅには第１コンタクト層６３、第
２コンタクト層６２、ｐ層６１、発光層５及びｎ層４が
存在する。発光領域Ｄの周辺に溝２１を形成することの
みが、第１実施例と異なる。
実施例では、図５、図６に示すように、ｎ層３に対する
電極形成領域Ａを形成するエッチング工程において、電
極７の下部に当たる発光領域Ｄの周囲にｎ層３が露出し
た溝２１を形成している。そして、ブレード４０でダイ
シングされる加工領域Ｅには第１コンタクト層６３、第
２コンタクト層６２、ｐ層６１、発光層５及びｎ層４が
存在する。発光領域Ｄの周辺に溝２１を形成することの
みが、第１実施例と異なる。
【００３３】このように形成した後、図５に示すよう
に、ウエハ３０において、各素子の電極７間の加工領域
Ｅの中央に設定されたダイシングライン２０に沿って、
図６に示すように、加工領域Ｅの幅Ｗよりも狭い幅のブ
レード４０を用いて、ダイシングライン２０に沿ってサ
ファイア基板１の表面から１５μｍの深さまでダイシン
グし、図７に示すように分離溝１６を形成した。
に、ウエハ３０において、各素子の電極７間の加工領域
Ｅの中央に設定されたダイシングライン２０に沿って、
図６に示すように、加工領域Ｅの幅Ｗよりも狭い幅のブ
レード４０を用いて、ダイシングライン２０に沿ってサ
ファイア基板１の表面から１５μｍの深さまでダイシン
グし、図７に示すように分離溝１６を形成した。
【００３４】この時、図６に示すように、加工領域Ｅに
おいて、ブレード４０の側面４０ａ、４０ｂと電極形成
領域Ａの側壁８１ａ、８１ｂとのそれぞれの間の領域Ｇ
１、Ｇ２には、第１コンタクト層６３、第２コンタクト
層６２、ｐ層６１、発光層５及びｎ層４が存在する。
おいて、ブレード４０の側面４０ａ、４０ｂと電極形成
領域Ａの側壁８１ａ、８１ｂとのそれぞれの間の領域Ｇ
１、Ｇ２には、第１コンタクト層６３、第２コンタクト
層６２、ｐ層６１、発光層５及びｎ層４が存在する。
【００３５】よって、応力は電極形成領域ＡとＬ字形状
に立設された側壁８１ａ、８１ｂとのそれぞれの交線Ｂ
１、Ｂ２に集中することになり、ダイシング時にブレー
ド４０の両側に発生するクラックＣはこの交線Ｂに向か
って形成される。この結果、クラックＣは加工領域Ｅの
両側に存在する発光領域Ｄ及び片側に存在する電極形成
領域Ａの下部には侵入しない。よって、電流路がクラッ
クＣにより妨害されることなく、又、発光領域Ｄがクラ
ックＣにより破壊されることがないために、発光素子の
製造歩留り、発光効率、素子寿命が増大する。
に立設された側壁８１ａ、８１ｂとのそれぞれの交線Ｂ
１、Ｂ２に集中することになり、ダイシング時にブレー
ド４０の両側に発生するクラックＣはこの交線Ｂに向か
って形成される。この結果、クラックＣは加工領域Ｅの
両側に存在する発光領域Ｄ及び片側に存在する電極形成
領域Ａの下部には侵入しない。よって、電流路がクラッ
クＣにより妨害されることなく、又、発光領域Ｄがクラ
ックＣにより破壊されることがないために、発光素子の
製造歩留り、発光効率、素子寿命が増大する。
【００３６】尚、第１実施例、第２実施例における加工
領域Ｅにおいて、第１コンタクト層６３、第２コンタク
ト層６２、ｐ層６１、発光層５及びｎ層４が残るそれぞ
れの領域Ｇ、領域Ｇ１、Ｇ２の幅は、２μm 〜４０μm
の範囲であることが望ましい。２μm より狭いとクラッ
クをそれらの領域に閉じ込める効果が少なく、４０μm
より広いと、１枚のウエハから取れる発光素子の数が低
下するために望ましくない。
領域Ｅにおいて、第１コンタクト層６３、第２コンタク
ト層６２、ｐ層６１、発光層５及びｎ層４が残るそれぞ
れの領域Ｇ、領域Ｇ１、Ｇ２の幅は、２μm 〜４０μm
の範囲であることが望ましい。２μm より狭いとクラッ
クをそれらの領域に閉じ込める効果が少なく、４０μm
より広いと、１枚のウエハから取れる発光素子の数が低
下するために望ましくない。
【００３７】各層の構成成分、組成比は上記実施例で記
述したものに限定されるものではなく、２元、３元、４
元の３族窒化物半導体を用いることができる。又、基板
には、サファイアの他、SiC 等を用いることもできる。
さらに、電極７、８の形状は、矩形形状としたが、これ
に限定されるものではなく、電極８を円形状として、電
極７をその部分円弧状に切り取られた形状としても良
い。
述したものに限定されるものではなく、２元、３元、４
元の３族窒化物半導体を用いることができる。又、基板
には、サファイアの他、SiC 等を用いることもできる。
さらに、電極７、８の形状は、矩形形状としたが、これ
に限定されるものではなく、電極８を円形状として、電
極７をその部分円弧状に切り取られた形状としても良
い。
【図１】本発明の第１実施例の分離方法を示すための半
導体発光素子を形成したウエハの平面断面図。
導体発光素子を形成したウエハの平面断面図。
【図２】第１実施例の分離方法の工程を示したウエハの
正面断面図。
正面断面図。
【図３】第１実施例の分離方法の工程を示したウエハの
正面断面図。
正面断面図。
【図４】第１実施例の基板上に形成された発光ダイオー
ドの構成を示した断面図。
ドの構成を示した断面図。
【図５】第２実施例にかかる分離方法を示すための半導
体発光素子を形成したウエハの平面断面図。
体発光素子を形成したウエハの平面断面図。
【図６】第２実施例の分離方法の工程を示したウエハの
正面断面図。
正面断面図。
【図７】第２実施例の分離方法の工程を示したウエハの
正面断面図。
正面断面図。
【図８】従来の分離方法の工程を示したウエハの平面断
面図。
面図。
【図９】従来の分離方法の工程を示したウエハの正面断
面図。
面図。
１０…発光ダイオード １…サファイア基板 ２…バッファ層 ３…ｎ層 ４…ｎ層 ５…発光層 ７，８…電極 １５…スクライブライン １６…分離溝 ２１…溝 ３０…ウエハ ４０…ブレード ４０ａ、４０ｂ…ブレードの側面 ６１…ｐ層 ６２…第２コンタクト層 ６３…第１コンタクト層 ７１…金層 ７３…金層 ８１…側壁 Ａ…電極形成領域 Ｂ…交線 Ｃ…クラック Ｄ…発光領域 Ｅ…加工領域
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−125958（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343742（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−222807（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−142763（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315646（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−131069（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−330631（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 21/301
Claims (4)
- 【請求項１】 基板と、光を出力する発光層と、この発
光層を挟み発光層に対して電流を供給し、基板に近い側
に形成された第１の伝導形を示す第１層と基板に遠い側
に形成され前記第１の伝導形と異なる第２の伝導形を示
す第２層とを有し、それらの各層が３族窒化物半導体で
形成された発光素子の基板分離方法において、 前記第１層に対する電極形成領域が露出するように、そ
の形成領域の前記第２層、前記発光層をエッチングして
除去し、 露出した前記電極形成領域において、その電極形成領域
よりも狭い範囲で前記第１層に対する第１電極を形成
し、 前記電極形成領域の周辺部とブレードの側面との間に前
記発光層と前記第２層とが存在する位置において、ダイ
シングすることを特徴とする３族窒化物半導体発光素子
の基板分離方法。 - 【請求項２】 前記ダイシングは、前記第２層、前記発
光層、前記第１層の各層が除去され前記基板の表面に分
離溝が形成されるまで行われ、 前記基板の裏面において前記分離溝に対応する位置をス
クライブし、 前記基板に荷重をかけて、前記基板を各チップ毎に分離
することを特徴とする３族窒化物半導体発光素子の基板
分離方法。 - 【請求項３】 前記第１層に対する電極形成領域を露出
させる前記エッチングは、前記ブレードの加工領域を除
き、前記発光層と前記第２層との発光領域の周囲をも同
時に除去するものであり、 前記ダイシングは、前記加工領域の幅よりも狭い幅のブ
レードを用いて、そのブレードの両側に前記発光層と前
記第２層とが残る位置において行われることを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の３族窒化物半導体発光
素子の基板分離方法。 - 【請求項４】 前記基板はサファイアであることを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の３族窒
化物半導体発光素子の基板分離方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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