(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板の表面側に半導体層を有し、裏面側に金属膜を有する半導体発光素子の製造方法であって、
前記サファイア基板の表面側に前記半導体層を形成する工程と、
前記サファイア基板の裏面を機械研磨する工程と、
前記サファイア基板の裏面に対して波数５００〜５４０ｃｍ-1の光を照射したときに波数５１９〜５２４ｃｍ-1に吸光度の極小値を有するまで、前記サファイア基板の裏面を化学機械研磨する工程と、
前記サファイア基板の裏面側に前記金属膜を形成する工程と、
前記半導体発光素子ごとに分割する工程と、を少なくとも行い、
前記化学機械研磨する工程において、さらに前記サファイア基板の裏面に対して波数６００〜７００ｃｍ-1の光を照射したときに波数６２９〜６３４ｃｍ-1における吸光度の極大値が最大となるまで、前記サファイア基板の裏面を化学機械研磨する半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記化学機械研磨する工程と前記金属膜を形成する工程との間に、前記サファイア基板の裏面側から前記サファイア基板の内部にレーザ光を照射する工程を行い、
前記半導体発光素子ごとに分割する工程において、前記レーザ光が照射された位置に沿って分割することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記金属膜は、Ａｕを主成分とする層を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記金属膜は、前記サファイア基板側からＡｇ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、ＡｕＳｎの順に少なくとも積層された複数の層で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置等に使用される半導体素子の製造方法に係り、特に、半導体素子の基板の裏面に金属膜を備える半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＬＥＤ等の半導体発光素子は、半導体発光装置等に使用することが知られている。この半導体素子は、例えば、サファイア基板に電極及び発光層等を形成し、裏面に金属膜を設けた構成が提案されている。そして、半導体発光素子は、製造される過程において、化学機械研磨あるいは化学エッチングにより基板を研磨することが行われており、一定以上のレベルに基板を研磨した後に金属膜が設けられている。
一例として、半導体発光素子を用いる半導体発光装置は、特許文献１に示すように、研削機を用いてウェハの厚みを１００μｍに調整し、その後、研磨機を用いて５０μｍまで調整することが記載されている。また、この半導体発光装置では、ウェハの裏面は研磨機により磨かれていることが記載されている。
【０００３】
また、他の例としての半導体発光素子は、特許文献２に示すように、サファイア基板の裏面をラッピング加工や切削などにより削り、サファイア基板を所望の厚さにした後、化学機械研磨や化学エッチングなどによりこの裏面を平坦化し、鏡面にする構成が提案されている。
【０００４】
さらに、他の構成の半導体発光素子は、特許文献３に示すように、サファイア基板の裏面に形成された金属膜が「Ａｇ／Ｎｉ／Ｒｈ／Ａｕ」の積層構造を有する構成とすることが提案されている。この半導体発光素子は、その積層構造により、サファイア基板から金属膜が剥離することを解決するものである。
したがって、半導体発光素子では、単に基板を機械的に研削および研磨することや、ラッピング加工や切削後に化学機械研磨処理であるＣＭＰ処理することにより鏡面化することや、あるいは、サファイア基板裏面に形成された金属膜の積層構造とすることについて、よく知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３２３４３号公報
【特許文献２】特開平１０−３０８５３２号公報
【特許文献３】特開２００７−２５８６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の半導体発光素子における製造方法では、以下に示す問題点が存在した。
すなわち、半導体発光素子は、表面に半導体層を有するサファイア基板（ウェハ）の裏面に、金属膜として例えばＡｇ層を形成する場合、特許文献３にも記載されているとおり、基本的にサファイア基板とＡｇ層との密着性が悪く、剥離の原因になっていた。
さらに、半導体発光素子は、サファイア基板の裏面が、機械研磨した際のダメージが残っていたり、あるいは、ゴミが付着していたりする為に、化学機械研磨で鏡面化しても金属膜との密着性を悪化させることがあった。
【０００７】
特に、半導体発光素子は、金属膜にＡｕを主成分とする硬度の低い層を含む場合には、ウェハを半導体素子ごとに分割する際に、金属膜が剥がれたり、引きちぎれたりしてバリや欠損が発生し易くなるといった新たな問題を有していた。
また、半導体発光素子は、機械研磨のダメージが残存した状態にあると、Ａｕを主成分とする金属膜を有する構成では、実装後に剥離することや、また、光取出し効率の低下（引きちぎれ部分から光が漏れる）が発生する恐れもあった。
【０００８】
本発明は、前記した問題点に鑑みて創案されたものであり、基板と金属膜との密着性に悪影響を与える要因を排除し、基板の裏面に設けた金属膜にバリや損傷が発生することをなくすことができる半導体発光素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために、以下に示すような半導体発光素子の製造方法とした。すなわち、半導体発光素子の製造方法は、サファイア基板の表面側に半導体層を有し、裏面側に金属膜を有する半導体発光素子の製造方法であって、前記サファイア基板の表面側に前記半導体層を形成する工程と、前記サファイア基板の裏面を機械研磨する工程と、前記サファイア基板の裏面に対して波数５００〜５４０ｃｍ−１の光を照射したときに波数５１９〜５２４ｃｍ−１に吸光度の極小値を有するまで、前記サファイア基板の裏面を化学機械研磨する工程と、前記サファイア基板の裏面側に前記金属膜を形成する工程と、前記半導体発光素子ごとに分割する工程と、を少なくとも行うこととした。
【００１０】
かかる手順により、半導体発光素子の製造方法では、サファイア基板の表面に半導体層を形成して、そのサファイア基板の裏面を機械研磨すると、機械研磨によりサファイア基板の裏面に微細なひび割れが発生した状態となるが、化学機械研磨する工程によりそのひび割れを影響がないように取り除くようにしている。半導体発光素子の製造方法では、サファイア基板の裏面に発生している微細なひび割れを取り除く指標として所定波数の光を照射し、その光の所定波数の吸光度が極小値を有するまで化学機械研磨することとしている。そのため、半導体発光素子の製造方法では、所定の指標となるまで化学機械研磨して、その後金属膜を形成し、半導体発光素子ごとに分割して半導体発光素子を形成しており、分割するときにサファイア基板と金属膜との密着性が高いことが少なくとも一つの要因となって金属膜にバリや欠損が発生することを抑制する。
【００１１】
また、前記半導体発光素子の製造方法は、前記化学機械研磨する工程において、さらに前記サファイア基板の裏面に対して波数６００〜７００ｃｍ−１の光を照射したときに波数６２９〜６３４ｃｍ−１における吸光度の極大値が最大となるまで、前記サファイア基板の裏面を化学機械研磨することとしても構わない。
かかる手順により、半導体発光素子の製造方法では、所定波数の極大と極小の２つの範囲により化学機械研磨する状態を特定しているので、化学機械研磨する指標が明らかになる。
【００１２】
さらに、前記半導体発光素子の製造方法は、前記化学機械研磨する工程と前記金属膜を形成する工程との間に、前記サファイア基板の裏面側から前記サファイア基板の内部にレーザ光を照射する工程を行い、前記半導体発光素子ごとに分割する工程において、前記レーザ光が照射された位置に沿って分割することとしても構わない。
かかる手順によると、半導体発光素子の製造方法では、レーザ光を照射する工程によりスクライブを行うことでブレードによる分割をより行い易くしている。
【００１３】
そして、前記半導体発光素子の製造方法は、前記金属膜が、Ａｕを主成分とする層を含む構成とすることや、あるいは、前記金属膜が、前記サファイア基板側からＡｇ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、ＡｕＳｎの順に少なくとも積層された複数の層で構成されている構成としても構わない。
かかる手順により、半導体発光素子の製造方法では、Ａｕを含む層を備えるような柔らかな構成であっても、サファイア基板の裏面が剥離の原因となるひび割れ等が最小限となり、金属膜にバリや欠損が発生することをなくすことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る半導体発光素子の製造方法では、機械研磨したときにサファイア基板の表面に形成される微細なヒビや塵埃を十分に除去でき、半導体発光素子ごとに分割するときに金属膜にバリや欠損が発生することを抑え、歩留まりを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る半導体発光素子の製造方法により作製した半導体発光素子を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体発光素子の製造方法の手順を示す模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る半導体発光素子の製造方法において、化学機械研磨前後のサファイア基板の表面状態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る半導体発光素子の製造方法により化学機械研磨したサファイア基板の表面に、特定波数の光を照射したときの吸光度を示すグラフ図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る半導体発光素子の製造方法により作製したブレード工程後の半導体発光素子を正面から観察した図、（ｂ）は、本発明に係る半導体発光素子の製造方法から外れた製造条件により作製されたブレード工程後の半導体発光素子を正面から観察した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る半導体発光素子の製造方法にていて図面を参照して説明する。なお、はじめに半導体発光素子の構成の一例を説明し、その後に半導体発光素子の製造方法の一例について説明する。また、説明する図面では、各構成等について誇張して記載している場合がある。
【００２０】
（半導体発光素子）
図１に示すように、半導体発光素子１は、サファイア基板２の一側面となる表面（第１主面）上に半導体層６を有し、他側面となる裏面（第２主面）上に金属膜５を有し、半導体層６の発光層６ｂから発光する半導体素子である。なお、半導体発光素子１は、半導体層６の上にｐ側電極パッド７及びｎ側電極パッド８を形成した状態を示している。
［基板］
半導体発光素子１の基板としてここでは、サファイア基板２が用いられる。このサファイア基板２は、第２主面が機械研磨及び所定の研磨面となるように化学機械研磨されて形成されている。このサファイア基板２は、その材質はすでに知られているものが使用されている。
【００２１】
［発光素子構造：半導体層］
図１に示すように、サファイア基板２の表面に形成される半導体層６は、少なくとも発光素子構造を有するものとして形成されている。この半導体層６は、好ましくはｎ型半導体若しくはｐ型半導体が含まれているものであり、さらに好ましくはｐ−ｎ接合を有するものである。具体例としては、サファイア基板２の表面に、ｎ型半導体層６ｃ、及び、ｐ型半導体層６ａが設けられた構造とし、表面である第１主面側を光取り出し側とする発光素子構造となる。なお、半導体層６は、同一面側にｎ型半導体層６ｃ側には、ｎ側電極パッド８が形成され、また、ｐ型半導体層６ａ側にはｐ側電極パッド７が形成されて、図示しない接続ワイヤを介して外部電極と接続されるように構成されている。
【００２２】
また、半導体層６は、一例として、ＧａＮ系窒化物半導体が好ましく用いることができ、具体的には、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を発光層に用いた構造である。半導体層６は、前記した構造であると、３６５ｎｍ以上、好ましくは３８０ｎｍ以上、更に好ましくは４００ｎｍ以上の波長域（赤色まで）において、発光効率の優れた半導体発光素子１として形成することができる。
【００２３】
［金属膜］
金属膜５は、反射層３及び接続層４を備えている。そして、反射層３は、銀又は銀合金からなる光を反射するメタライズ層３ａと、密着層３ｂと、応力緩和層１３（Ｒｈ層３ｃ、Ａｕ層３ｄ）とを備えている。また、反射層３は、メタライズ層３ａが単層あるは積層構造の場合があるが、ここでは単層である場合について説明する。また密着層３ｂはＮｉ層である場合について説明する。さらに、応力緩和層１３は、Ｒｈ層３ｃおよびＡｕ層３ｄである場合について説明する。
【００２４】
［反射層：メタライズ層］
反射層３は、半導体層６によって発光した光を、効率的に反射させて、最大限の光を外部に取り出す層である。
反射層３は、銀又は銀合金のメタライズ層３ａを用いることにより、放熱性の良好な半導体装置を得ることができる。そのため、メタライズ層３ａは、大電流を流したときの発熱を緩和することができ、素子を高出力化することが可能となる。このメタライズ層３ａは、可視光域における反射率の波長依存性が比較的大きく、特に、近紫外域から長波長側において、反射率が急激に増大する。そのため、メタライズ層３ａは、反射を最大限に利用できるように、半導体層６が好適な反射率が利用できる波長を発光する前記した構成であることが好ましい。なお、メタライズ層３ａは、３５０ｎｍ以上の発光する波長に対して反射率が高くなり、発光する波長が３８０ｎｍ以上になることで反射率が高くなるため好ましい。
【００２５】
メタライズ層３ａは、サファイア基板２に接触して形成されていることが好ましい。メタライズ層３ａは、ここに照射された光を効率的に反射させること及び透光性基板であるサファイア基板２との間の応力を考慮して、例えば、２０ｎｍ〜１μｍ程度の厚みで形成されることが適当である。メタライズ層３ａは、なかでも、５０〜３００ｎｍ程度の厚みが好ましい。また、別の観点から、絶縁性基板上に形成された銀又は銀合金のメタライズ層３ａの膜応力が、−５Ｍｐａから−３０Ｍｐａ程度におさまるような膜厚とすることが適当である。
【００２６】
このメタライズ層３ａは、銀からなる単層であってもよいし、銀合金からなる単層であってもよい。メタライズ層３ａを銀合金とする場合には、銀と、Ｐｔ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｎｄ及びＲｅからなる群から選択される１種又は２種以上の合金が挙げられる。メタライズ層３ａは、銀合金とする場合、銀の割合としては、９０質量％程度以上、好ましくは９４質量％程度以上、９５質量％程度以上、さらに好ましくは９６質量％程度以上含有されていることが好ましい。
【００２７】
メタライズ層３ａには、例えば、銀層が積層して形成され、さらにニッケル層である密着層３ｂが積層されている。この密着層３ｂは、銀との合金化が起こりにくく、銀又は銀合金のメタライズ層３ａの反射効率を最大限に発揮させることができるとともに、サファイア基板２に対して、引張応力を有するために、サファイア基板２と銀又は銀合金のメタライズ層３ａとの間の応力を緩和させる方向に作用する。
【００２８】
［密着層］
密着層３ｂは、銀又は銀合金のメタライズ層３ａに接触して形成されていることが好ましい。この密着層３ｂの膜厚は、前記した作用を発揮し得るのであれば特に限定されるものではなく、例えば、２０〜５００ｎｍ程度が挙げられ、好ましくは５０〜３００ｎｍ程度である。また、密着層３ｂは、別の観点から、サファイア基板２上にメタライズ層３ａと密着層３ｂとが形成された状態で、膜応力を算出した場合に、７０〜１７００Ｍｐａ程度、好ましくは１７０〜１０００Ｍｐａ程度となるような膜厚とすることが好ましい。さらに、ニッケル層である密着層３ｂは、銀層もしくは銀合金層であるメタライズ層３ａとの密着性及び応力緩和層との密着性がよく、積層構造の密着性を良好とし、放熱性を向上させた半導体発光素子１を得ることができる。
【００２９】
ここでは、ニッケル層を密着層３ｂとしてメタライズ層３ａに積層することが好ましく、更に、密着層３ｂの上にＲｈ層３ｃ及びＡｕ層３ｄからなる応力緩和層１３を積層することが好ましい。すなわち、本発明の更に好ましい態様においては、後述するように、銀又は銀合金のメタライズ層３ａの上に、ニッケル層となる密着層３ｂ及び応力緩和層１３の双方が形成されることにより、両者の間の応力が緩和され、剥がれを防止して、密着性を向上させることができる。また、サファイア基板２と銀又は銀合金のメタライズ層３ａの密着性が向上することにより、両者の接する面積が大きくなりサファイア基板２から銀又は銀合金のメタライズ層３ａへの放熱性を向上させることができ、大電流を流すことができる半導体発光素子１を得ることができる。
【００３０】
また、サファイア基板２上に銀又は銀合金からなるメタライズ層３ａ、ニッケル層の密着層３ｂ、応力緩和層１３をこの順に積層すると、メタライズ層３ａと密着層３ｂと応力緩和層１３の各々は密着性がよく、密着層３ｂと応力緩和層１３で応力を緩和し、反射層３の密着性を向上させる。これによって、サファイア基板２から応力緩和層１３までの間で、それらの内部に存在する応力を緩和させることができる。
【００３１】
［応力緩和層］
応力緩和層１３は、サファイア基板２、メタライズ層３ａ及び密着層３ｂの積層構造において存在する応力とは逆の応力、例えば引張応力に対する圧縮応力、をかけることによって結果的に応力若しくはそれによる内部のひずみを緩和するように機能する層である。半導体発光素子１では、これらの積層構造における作用が相まって、ニッケル層である密着層３ｂと応力緩和層１３との間の応力を確実に緩和させることができ、サファイア基板２と銀又は銀合金のメタライズ層３ａの間の剥がれを防止し、両者の密着性を確保することができる。
【００３２】
この応力緩和層１３は、上記作用を発揮し得るものであればよく、ここでは、例えば、Ｒｈ層３ｃと、Ａｕ層３ｄの金属又はこれらの合金等を積層して形成されている。Ｒｈ層３ｃは、後述するダイボンディング層（接続層）を形成するために用いられる成分の拡散を防止することができる材料であり好ましい。応力緩和層１３は、その膜厚が、用いる材料によって適宜調整することができる。例えば、応力緩和層１３は、１００〜１０００ｎｍ程度の膜厚に調整できることが挙げられる。
【００３３】
なお、本発明において、各層の引張応力及び圧縮応力は、以下のように定義する。
まず、サファイア基板２の反りを曲率半径で測定し、この値を基準値とする。次に、応力の測定対象とする層をサファイア基板２に形成し、サファイア基板２の層形成側の反り（曲率半径）を測定する。サファイア基板２の厚さ、層形成前後の反りの大きさとサファイア基板２のヤング率から、層内部の応力を算出する。なお、その値が「＋」の場合にはその層は基板に対して引張応力を有し、「−」の場合にその層は圧縮応力を有するとして表わす。
【００３４】
そして、半導体発光素子１では、積層時の応力が、相殺される若しくは、若干の圧縮応力を持つことが好ましい。その理由として、サファイア基板２に対して引張応力である場合、積層膜層は周囲から剥がれがおこる傾向にあるためである。一方、サファイア基板２に対して圧縮応力である場合は、積層膜層の中央部に浮きが生じる傾向にある。半導体発光素子１の周囲には、サファイア基板２や半導体層６を素子化した際の加工面があるので、強度的に不安定であるため、周囲から剥がれが起こる場合、素子への影響が大きい。よって、半導体発光素子１では、応力緩和層１３を形成したときに、若干の圧縮応力があった方が、この後の工程等で素子の周囲に力がかかった場合にも周囲からの剥がれによる素子への影響を抑制することができ、好ましいと考えられる。
【００３５】
さらに、反射層３において銀又は銀合金のメタライズ層３ａ、ニッケル層の密着層３ｂ、Ｒｈ層３ｃ及びＡｕ層３ｄの応力緩和層１３は、当該分野で公知の方法、例えば、蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、めっき法等によって形成することができる。
【００３６】
［接続層］
図１に示すように、接続層４は、金を主成分として外部と接続するためのものである。この接続層４は、特に限定されないが、実装用基板と半導体発光素子１との間に介在してダイボンド材料として機能し得る材料であればよく、ここでは、Ａｕ−Ｓｎ系の合金を用いている。
【００３７】
この接続層４は、融点５００℃以下、特に融点４００℃以下の金属材料であり、共晶合金膜として構成されている。これらの中でも特にＡｕ−Ｓｎの共晶合金が好ましい。この接続層４にＡｕ−Ｓｎの共晶合金膜を用いると、熱圧着による銀又は銀合金層の劣化、実装時の失敗が少なく、強度も強いという利点がある。
【００３８】
なお、本発明においては、接続層４にＡｕを含む共晶合金膜を用いているが、Ｒｈ層３ｃのつぎにＡｕ層３ｄを形成しているので、応力緩和層１３のＲｈ層３ｃとの間の密着性の向上ができ、あるいは、ダイボンディング材料成分（例えば、Ｓｎ）の拡散を防止することができる構成になっている。
以上説明したように、半導体発光素子１は、金属膜５が、サファイア基板２側からＡｇ層、Ｎｉ層、Ｒｈ層、Ａｕ層、ＡｕＳｎ層の順に積層されている。
【００３９】
半導体発光素子１は、サファイア基板２の裏面の微細なひび割れを除去するように化学機械研磨して金属膜５を設けているので密着性に優れ、金属層５がサファイア基板２から剥離するのを抑制できるため、光取り出し効率に優れたものとすることができる。
【００４０】
つぎに、半導体発光素子の製造方法につて、図２及び図３を参照してその一例を説明する。
図２に示すように、半導体発光素子１の製造方法Ｓは、サファイア基板準備工程Ｓ１と、半導体層形成工程Ｓ２と、機械研磨工程Ｓ３と、化学機械研磨工程Ｓ４と、スクライブ工程Ｓ５と、反射層形成工程Ｓ６と、接続層形成工程Ｓ７と、ブレード工程Ｓ８とを順に行っている。なお、半導体発光素子の製造方法Ｓでは、半導体層６を形成する工程として、エピ成長工程を含む半導体層形成工程Ｓ２を行っている。また、金属膜を形成する工程は、反射層形成工程Ｓ６及び接続層形成工程Ｓ７を行っている。そして、半導体発光素子１ごとに分割する工程は、スクライブ工程Ｓ５及びブレード工程Ｓ８を行っている。さらに、半導体発光素子の製造方法Ｓでは、本発明に関連しない洗浄工程等の当然製造工程において行われる公知の工程についてはその説明を省略している。
【００４１】
図２に示すように、サファイア基板準備工程Ｓ１は、α−アルミナ（α−Ａｌ２Ｏ３）単結晶の基板をサファイアインゴットからワイヤソー等で所定厚みに切り出してサファイア基板２を形成している。形成されたサファイア基板２は、オリエンテーションフラットがその一部に形成されている。
【００４２】
半導体層形成工程Ｓ２は、サファイア基板２の一方の面（第１主面）にエピタキシャル結晶層であるバッファ層を成長させて形成する。このバッファ層は、ＬＰＥ法、ＶＰＥ法、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法等のすでに知られた方法により形成される。続いて、そのバッファ層上に半導体層６を形成する。半導体成形工程Ｓ２では、半導体層６は、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、スパッタリング法等の公知技術により形成される。また、半導体層６の上には、例えば、マスクパターニング技術をベースに、ドライエッチング、真空蒸着、スパッタ製膜等の加工技術を用いて、ｐ側電極パッド７及びｎ側電極パッド８ならびに保護膜（図示せず）が形成される。
【００４３】
次に、半導体層６が形成されたサファイア基板２は、機械研磨工程Ｓ３により所定の厚みまで機械研磨される。なお、サファイア基板２の裏面を研削加工して所定の厚みまで荒削りする工程を機械研磨工程Ｓ３の前に研削工程（図示せず）として行っても構わない。この研削工程を行うことにより、製造時間を短縮することができ、サファイア基板２の厚みを適宜変更可能とする。
【００４４】
機械研磨工程Ｓ３では、サファイア基板２の裏面を、例えば、ダイヤモンドホイールを使用しながら研磨、研削し、目的の残存厚みまで薄くする。残存厚みの目安は、一例として、チップ一辺の長さの１／３程度以下である。なお、機械研磨工程Ｓ３においてもスラリーを使用して所定の荷重および所定の回転数で研磨する。機械研磨工程Ｓ３で使用されるスラリーは、例えば、コロイダルシリカであり、次工程で使用されるコロイダルシリカの粒径よりも大きな３〜１０μｍの範囲のものが使用される。
なお、機械研磨工程Ｓ３では、図３（ａ）に示すように、サファイア基板２の研磨面に微小なクラック（ヒビ割れ）が発生しているダメージ層が形成され、そのダメージ層には研磨粉などの異物が付着している状態となっている可能性が高い。
【００４５】
したがって、図２及び図３（ｂ）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）工程Ｓ４により、サファイア基板２のダメージ層や異物を最大限除去する。化学機械研磨工程Ｓ４では、化学機械研磨装置２０により、機械研磨工程Ｓ３よりも粒形の小さなスラリーが使用され化学機械研磨が行われる。図２に示すように、化学機械研磨装置２０は、スラリーの供給機構２２と、所定回転数で回転しながら所定の範囲を移動する研磨パッド２１とを備えた公知の装置である。この化学機械研磨装置２０により行われる化学機械研磨工程Ｓ４では、スラリーの粒径が３０〜１００ｎｍの範囲のものが使用される。
【００４６】
また、化学機械研磨工程Ｓ４では、研磨パッド２１としては、発泡性の樹脂を使用したタイプ、無発泡の樹脂を使用したタイプ、不織布でできたタイプや、硬質の研磨層の下地として、不織布やウレタンフォームを使った、いわゆる積層タイプ等が使用される。さらに、化学機械研磨工程Ｓ４では、研磨パッド２１の回転する回転数、荷重及び化学機械研磨時間は予め設定された範囲内で行われる。
【００４７】
この化学機械研磨工程Ｓ４では、サファイア基板２の裏面となる研磨面に対して波数５００〜５４０ｃｍ−１の光を照射したときに波数５１９〜５２４ｃｍ−１に吸光度の極小値を有するまで化学機械研磨を行っている。さらに、ここでは、化学機械研磨工程Ｓ４では、サファイア基板２の裏面となる研磨面に対して波数６００〜７００ｃｍ−１の光を照射したときに波数６２９〜６３４ｃｍ−１における吸光度の極大値が最大となるまで化学機械研磨している（図４参照）。
【００４８】
サファイア基板２の裏面を前記した所定の範囲となるまで化学機械研磨することで、サファイア基板２と後記する金属膜５の密着強度を上げ、かつ、後記するブレード工程Ｓ８において金属膜５のバリや欠損を抑制することが可能となる。なお、図４では、縦軸に「Ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ」（吸光度：平行光線が物体中を通過するとき，入射光強度を透過光強度で割った値の常用対数）を取り、横軸に「Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ(ｃｍ−１)」（波数）を取って、サファイア基板２の研磨面の状態を示している。
【００４９】
なお、図４に示すように、サファイア鏡面としたものは、高圧力で長時間かけてサファイア基板を化学機械研磨して、ほぼ完全に微細なヒビや付着物を除去した状態として、吸光度を測定したものである。サファイア基板２は、図４のサファイア鏡面の状態を基準としてその状態に近い、あるいは、それ以上の状態になるように化学機械研磨することが望ましい。
【００５０】
化学機械研磨工程Ｓ４では、サファイア基板２の裏面の化学機械研磨状態が前記した範囲となるようにするために、スラリーの種類、粒径、研磨パッドの種類、化学機械研磨時間、化学機械研磨時の荷重については特に限定されるものではない。なお、サファイア基板２の裏面の化学機械研磨状態を分析する方法としては、赤外分光法等により行うことができる。
【００５１】
化学機械研磨工程Ｓ４が終了したサファイア基板２は、図２に示すように、レーザ光照射装置３０によりスクライブ線をサファイア基板２内部に形成するスクライブ工程Ｓ５が行われる。このスクライブ工程Ｓ５を行うことで、後記するブレード工程Ｓ８の分割作業をより確実にすることが可能となる。スクライブ工程Ｓ５は、既存条件、既存装置及び既存方法により行われる。
【００５２】
.  サファイア基板２内にスクライブ線を形成した後に、図１及び図２に示すように、そのサファイア基板２の研磨面である裏面に、金属膜５の反射層３を形成する反射層形成工程Ｓ６が行われる。この反射層形成工程Ｓ６は、スパッタリング法等により各層が積層される。ここでは、反射層３としてＡｇ層であるメタライズ層３ａ、Ｎｉ層である密着層３ｂ、Ｒｈ層３ｃ、Ａｕ層３ｄがその順でサファイア基板２の裏面にスパッタリング法により積層されて形成される。
さらに、反射層３が形成された後に、接続層形成工程Ｓ７が行われる。この接続層形成工程Ｓ７は、スパッタリングにより接続層４であるＡｕＳｎ層を反射層３のＡｕ層３ｄ上に積層して形成する。
【００５３】
接続層４が形成されて金属膜５がサファイア基板２に形成されると、次にブレード工程Ｓ８により各チップに分割される作業が行われる。このブレード工程Ｓ８は、分割装置４０によりチップの半導体発光素子１に分割する。ブレード工程Ｓ８で使用される分割装置４０は、既にサファイア基板２に形成されているスクライブの位置に対応して分割させるブレード４１と、このブレード４１で分割するときに分割位置に対応する箇所を支持する受け台４２と備えている。そして、ブレード工程Ｓ８が行われる場合には、金属膜５を保護すると共に分割されたチップが分散しないように保持するスクライブシート４３と、半導体層６側を保護する保護フィルム４４とがそれぞれ設けられた状態で行われることになる。このブレード工程Ｓ９により、素子区画に沿って裁断され、一つ一つの半導体発光素子１が全体から分割された状態でスクライブシート４３により保持された状態となる。
【００５４】
分割された半導体発光素子１は、スクライブシート４３及び保護フィルム４４を除去することで一つ一つに分けられ、パッケージ等に設置されて発光装置として使用されることになる。図５（ａ）に示すように、半導体発光素子１は、分割された状態でスクライブシート４３が貼られた状態において、各半導体発光素子１，１の間には、金属膜５にバリや欠損が発生していない限り、光を反射するものが存在しないので、半導体発光素子１の周囲における素子区画の黒っぽい縁部分（例えば、白抜き太矢印で示す位置）として確認されることになる。
【００５５】
なお、本発明において、化学機械研磨した後のサファイア基板２の裏面を、波数５００〜５４０ｃｍ−１の光を照射したときに波数５１９〜５２４ｃｍ−１に吸光度の極小値を有する（と共に、波数６００〜７００ｃｍ−１の光を照射したときに波数６２９〜６３４ｃｍ−１における吸光度の極大値が最大となる）場合にいて、数値で特定した。そして、本発明では、その数値で特定した理由としては、実験した結果に基づいてバリや欠損の発生率から特定したものである。
【００５６】
なお、以上の説明において、半導体発光素子の製造方法では、サファイア基板２について化学機械研磨の研磨条件を特定したが、サファイア基板２と同等な機能を備える基板として、前記した化学機械研磨の研磨条件と同等となるように透光性基板を化学機械研磨することとしても構わない。例えば、透明基板としては、窒化物半導体を成長させる基板として、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮＧＯ（ＮｄＧａＯ３）基板、ＬｉＡｌＯ２基板、ＬｉＧａＯ３基板、ＧａＮ等が挙げられ、好ましくは酸化物基板であり、更に好ましくはウルツ鉱型結晶であるものを用いる構成である。
【００５７】
また、半導体層６は、発光構造を備えるものであれば活性層を有さない構造でもよく、この場合は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との界面において、発光する発光領域となる。また、絶縁性基板であるサファイア基板２は、その表面（第１主面）又は裏面（第２主面）が凹凸形状に加工（図示せず）されて、光取り出し効率を高める構造を有していてもよい。
【００５８】
さらに、反射層３を構成するメタライズ層３ａに銀合金を用いることによって、膜質に優れて耐性が向上し、反射層が塑性変形するのを防ぎ、少なからず密着性を改善でき、耐熱性を高めることができる。また、メタライズ層３ａを銀合金とすることで、熱圧着などの圧力、熱が加わる環境で使用される場合に膜強度に優れた半導体発光素子１及び発光装置（図示せず）を形成することができる。従って、半導体発光素子１は、銀合金層を有することによって密着性・耐熱性に優れたものとすることができ、好ましくは、銀単層とを積層するように組み合わせて用いること、サファイア基板２との密着性などの銀合金の特性を必要とする場合にはサファイア基板側に銀合金層を配置する。
【００５９】
メタライズ層３ａは、銀合金層及び銀層の積層構造とする場合、サファイア基板（透光性基板）２側から順に、銀合金／銀／銀合金の積層構造等とすることができる。通常、銀又は銀合金のメタライズ層３ａが形成された後、他の層を形成する際又はダイボンディングする際などに、２００〜５００℃程度に加熱されることとなる。この加熱により、メタライズ層３ａは、合金化が進んで銀の高反射率が最大限に発揮されるため都合がよい。また、透明基板の第２の主面に接触して銀層と銀合金層の多層反射層とすることもできる。これにより、基板に接触して形成された銀層の高い反射率により発光した光を好適に反射し、続いて形成された銀合金層によりこの後に形成される保護層との密着性をよくすることができる。
【００６０】
また、応力緩和層１３の材料としては、例えば、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）等の金属又はこれらの合金等が挙げられる。
【００６１】
また、接続層４は、金を主成分として外部と接続するためのものである。接続層４は、特に限定されないが、実装用基板と半導体素子との間に介在してダイボンド材料として機能し得る材料であればよく、ここでは、Ａｕ−Ｓｎ系の合金、ダイボンドに耐えられる、つまり、機械的強度、応力性、耐熱性、耐湿性、熱伝導性等の性質を有する樹脂（例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等）、銀等からなるペースト等であってもよい。
【００６２】
接続層４のなかでも、融点５００℃以下の金属材料、特に融点４００℃以下の金属材料が好ましい。このような金属としては、共晶合金膜が挙げられる。好ましい共晶合金としては、既に説明したＡｕとＳｎとを主成分とする合金以外の例えば、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、またはＡｕとＧｅとを主成分とする合金などが挙げられる。
【００６３】
［発光装置］
なお、半導体発光素子１を発光装置（図示せず）に実装する場合には、半導体発光素子の実装部として、半導体発光素子１をダイボンディングすることができるものであればよく、例えば、発光素子用、受光素子用のステム、平面実装用セラミック基板、プラスチック基板等が挙げられる。発光装置は、例えば、装置の基体・筐体に設けられた素子実装部に接続層４を介して、多層構造を設けた半導体発光素子を熱圧着などで実装して、各電極にワイヤなどで、発光装置のリード電極とそれぞれ接続して、半導体発光素子を封止部材で封止するなどしたものとなる。
【００６４】
なお、以上説明したように半導体発光素子の製造方法において、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、前記した記載事項に特定されるものではない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている各工程、構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明に係る半導体発光素子の製造方法によって作製された半導体発光素子について、ブレード工程Ｓ８で金属膜５に生じるバリや欠損の発生率についての実施例を説明する。なお、この実施例は、一例でありこの実施例に限定されるものではない。
半導体発光素子の製造方法において、特に、化学機械研磨工程Ｓ４の条件について、サファイア基板２の研磨面に対して波数５００〜５４０ｃｍ−１の光を照射したときに波数５１９〜５２４ｃｍ−１に吸光度の極小値を有することと共に、波数６００〜７００ｃｍ−１の光を照射したときに波数６２９〜６３４ｃｍ−１における吸光度の極大値が最大となるか否かの状態を形成して実験を行っている。
【００６６】
サファイア基板２の研磨面に対する吸光度の測定は、      赤外分光法により分析して測定した。つまり、表１に示す以下の条件で、表２に示す比較例１〜３、実施例１〜３を作成したサンプルについて、それぞれサファイア基板の裏面を赤外分光法にて分析した。なお、分析にはフーリエ変換赤外分光装置（ニコレー・ジャパン製 Nexus870）を用いた。
なお、表１において、１ｋｇｆは９．８Ｎに換算できる。また、表１において、ｒ.p.mは、rotation per minuteの略である。
【００６７】
【表１】
0005862333.tif 000002
【００６８】
実施例１〜３にかかる半導体発光素子１は、その製造方法において、既に説明した各工程Ｓ１〜Ｓ８を行う共に、機械研磨工程Ｓ３の前に研削工程行い、化学機械研磨工程Ｓ４を行った後に、洗浄作業が行われたサファイア基板２の研磨面をフーリエ変換赤外分光装置で測定した。
【００６９】
実施例１〜３では、スラリー粒径（３０〜１００ｎｍ）と回転数（２０〜６０ｒ.ｐ.ｍ）を同じ条件として実験した。表２に示すように、実施例１では、研磨パッドからの荷重を６０ｋｇで、２０分間、サファイア基板２を化学機械研磨した。実施例２では、研磨パッドからの荷重を６０ｋｇで３０分間、サファイア基板２を化学機械研磨した。実施例３では、研磨パッドからの荷重を６０ｋｇで６０分間、サファイア基板２を化学機械研磨した。実施例１〜３のそれぞれのサンプルウエハをブレード工程Ｓ８で分割したときに発生する金属膜のバリや欠損の発生率を表２に示す。
【００７０】
また、比較例１では、機械研磨工程Ｓ３の後に、化学機械研磨工程Ｓ４を行なわずに洗浄作業を行ったサファイア基板２の研磨面をフーリエ変換赤外分光装置で測定した。そして、その後、各工程Ｓ５〜Ｓ８までを行ってバリや欠損の発生率を検証した。そして、比較例２は、化学機械研磨工程Ｓ４において、研磨パッドからの荷重を４０ｋｇで回転数２０〜６０ｒ.ｐ.ｍにして、３０〜１００ｎｍのスラリー粒径により２０分間、サファイア基板２を化学機械研磨した。そして、比較例２では、そのサファイア基板２の研磨面を、フーリエ変換赤外分光装置で測定した。比較例３では、研磨パッドからの荷重を６０ｋｇで回転数を２０〜６０ｒ.ｐ.ｍにして、２０〜６０ｒ.ｐ.ｍのスラリー粒径により１０分間、サファイア基板２を化学機械研磨し、前記と同様に測定した。
【００７１】
なお、図５に示すように、比較例１〜３及び実施例１〜３は、ブレード工程Ｓ８の後に、スクライブシート４３はそのままで、保護フィルム４４を除去した状態で観察あるいは撮影して金属膜５にバリや欠損が発生しているか否かを確認した。半導体発光素子１の金属膜５がバリや欠損が発生している場合では、図５（ｂ）に示すように、半導体発光素子１の間にその金属膜５の隣に位置する金属膜５の端部が、白抜き矢印で示すように、白っぽく半導体発光素子１の回りを縁取るように見て取れる。また、半導体発光素子１の金属膜５が引きちぎられていない場合では、図５（ａ）に示すように、半導体発光素子１の間には、半導体素子１の周りには、白抜き矢印で示すように、黒枠状となっており白っぽいものが確認できない状態となる。
【００７２】
【表２】
0005862333.tif 000003
【００７３】
図４に示すように、化学機械研磨によりサファイア基板２の研磨面に対して波数５００〜５４０ｃｍ−１の光を照射したときに波数５１９〜５２４ｃｍ−１に吸光度の極小値を有することと共に、波数６００〜７００ｃｍ−１の光を照射したときに波数６２９〜６３４ｃｍ−１における吸光度の極大値が最大となる場合である実施例１〜３では、バリや欠損の発生率が極めて小さく１％未満（表２では、０．７５％未満）となった。これに対して、比較例１〜３では、化学機械研磨条件が本発明の条件範囲から外れているため、バリや欠損の発生率が大きく５％を越え１０％以上となっている。なお、今回の比較例２は、背景技術で記載した特許文献３の構成を示しており、この特許文献３に記載の構成の場合、引きちぎり発生率が１４％を超えている。
【００７４】
なお、バリや欠損の発生率は、比較例１〜３及び実施例１〜３の各条件のウェハを３枚ずつ（一ウェハ当たりの半導体発光素子１の個数は３６００）作製し、その全てについてブレード工程Ｓ８後に保護フィルム４４を除去した状態で観察し、金属膜５の状態により算出した。
以上の比較例１〜３及び実施例１〜３の構成において、本発明の化学機械研磨の条件を満足している場合には、バリや欠損の発生率を極めて小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１      半導体発光素子
２      サファイア基板
３      反射層
３ａ    メタライズ層
３ｂ    密着層
３ｃ    Ｒｈ層
３ｄ    Ａｕ層
４      接続層
５      金属膜
６      半導体層
６ａ    ｐ型半導体層
６ｂ    発光層
６ｃ    ｎ型半導体層
７      ｐ側電極パッド
８      ｎ側電極パッド
１３    応力緩和層
２０    化学機械研磨装置
２１    研磨パッド
２２    供給機構
３０    レーザ光照射装置
４０    分割装置
４１    ブレード
４２    受け台
４３    スクライブシート
４４    保護フィルム
Ｓ      半導体発光素子の製造方法
Ｓ１    サファイア基板準備工程
Ｓ２    半導体層形成工程
Ｓ３    機械研磨工程
Ｓ４    化学機械研磨工程
Ｓ５    スクライブ工程
Ｓ６    反射層形成工程
Ｓ７    接続層形成工程
Ｓ８    ブレード工程
【図１】
0005862333.tif 000004
【図２】
0005862333.tif 000005
【図３】
0005862333.tif 000006
【図４】
0005862333.tif 000007
【図５】
0005862333.tif 000008