(57)【要約】【課題】  少ない外力で基板をチップに分割するのに好適な構造を備えた半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  基板１１の主面にｐｎ接合を有する発光層１２を形成する工程と、基板１１に碁盤目状に高エネルギー粒子ビーム２０を照射する工程と、前記碁盤目状に高エネルギー粒子ビーム２０を照射した領域２１の内側に、発光層１２に電気的接続を取るための電極２２、２３、２４を形成する工程と、前記碁盤目状に高エネルギー粒子ビーム２０を照射した領域２１に沿って、前記基板１１をダイシングして複数のチップに分割する工程とを有している。【選択図】  図４
2005175291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面にｐｎ接合を有する発光層を形成する工程と、
前記基板の主面側から、前記基板に碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを前記基板の主面と反対の面に浸透するように照射する工程と、
前記高エネルギー粒子ビームを照射した碁盤目内に、前記発光層に電気的接続を取るための電極を形成する工程と、
前記碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを照射した領域に沿って、前記基板を複数のチップに分割する工程とを、
有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
基板の主面にｐｎ接合を有する発光層を形成する工程と、
前記基板の主面と反対の面側から、前記基板に碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを前記発光層に至らない所定の深さまで浸透するように照射する工程と、
前記高エネルギー粒子ビームを照射した碁盤目内に、前記発光層に電気的接続を取るための電極を形成する工程と、
前記碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを照射した領域に沿って、前記基板を複数のチップに分割する工程とを、
有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記基板は、ＳｉＣ基板またはサファイア基板であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記高エネルギー粒子ビームは、プロトン、重陽子、三重陽子、またはα粒子からなるグループと、アルゴン、キセノン、またはクリプトンからなるグループと、モリブデン、タンタル、またはタングステンからなるグループのうち、いずれかのグループから選択されることを特徴とする請求項１または請求項３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
基板の主面に形成されたｐｎ接合を有する発光層と、
前記発光層に電気的接続を取るための電極と、
を具備し、
前記基板に碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを照射した領域に沿ってチップに分割されたことを特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に係わり、特に基板を少ない外力でチップに分割するのに好適な構造を備えた半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子、なかでも発光ダイオード（ＬＥＤ）は、フルカラーディスプレイ、交通・信号機器、車載用途などに幅広く用いられている。最近、照明用途に蛍光体と組み合わせて白色が実現できる窒化ガリウム系半導体（ＩｎＧａＡｌＮ）によるＬＥＤが注目されている。
【０００３】
従来の代表的なＬＥＤの製造方法について、図１１を用いて説明する。図１１に示すように、ＭＯＣＶＤ（Metal Organized Chemical Vapor Deposition）法によりサファイア基板１０１の（０００１）面上に、バッファ層１０２、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４、ＭＱＷ活性層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０７をこの順序で積層する。
【０００４】
次に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によりｐ型ＧａＮコンタクト層１０７からｎ型ＧａＮコンタクト層１０３までの一部の領域をエッチングにより除去し、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３のｎ電極形成領域を露出させる。
【０００５】
次に、表面が平坦なｐ型ＧａＮコンタクト層１０７の上にｐ電極１０８を形成し、表面が平坦な露出したｎ電極形成領域にｎ電極１０９を形成する。
【０００６】
次に、基板１０１を、ダイシングブレードを用いて直接フルカットする方法、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後(ハーフカット)、外力によって基板１０１割る方法、あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより基板１０１に極めて細いスクライブライン(経線)を碁盤目状に引いた後、外力によって基板１０１を割る方法等を用いて、基板１０１をチップ状に分割している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１９８５７３号公報（８頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した半導体発光素子の製造方法においては、基板として使用されるサファイアやＳｉＣは、ダイヤモンドに次いで硬い材料であるため、基板のダイシングにおける切削抵抗が大きく、ダイシングフレードが消耗して生産性が悪いという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、基板を少ない外力でチップに分割するのに好適な構造を備えた半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体発光素子の製造方法では、基板の主面にｐｎ接合を有する発光層を形成する工程と、前記基板の主面側から、前記基板に碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを前記基板の主面と反対の面に浸透するように照射する工程と、前記高エネルギー粒子ビームを照射した碁盤目内に、前記発光層に電気的接続を取るための電極を形成する工程と、前記碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを照射した領域に沿って、前記基板を複数のチップに分割する工程とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板に碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを照射して局所的なダメージ領域を形成したので、ダイシングにおける切削抵抗が減少し、少ない外力で基板をチップに分割することができる。従って、半導体発光素子の生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図７は本発明の実施例１に係わる半導体発光素子の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施例は、ＳｉＣ基板にｐｎ接合を有する発光層および発光層に電気的接続を取るための電極を形成して、半導体発光素子を製造する場合の例である。
【００１３】
図１に示すように、始めに、ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面に、ｐｎ接合を有する発光層１２として、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮバファー層兼クラッド層１３、ＭＱＷ活性層１４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１５およびｐ型ＧａＮコンタクト層１６をこの順序でエピタキシャル成長させる。
【００１４】
次に、図２に示すように、ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面と反対の面に所定のチップが得られる位置を示すマーカー１７を、例えばフォトリソグラフィー法によりレジスト膜を碁盤目状にパターニングして形成する。
【００１５】
次に、図３に示すように、ｎ型ＳｉＣ基板１１に高エネルギー粒子ビームを碁盤目状に照射するためのマスク１８を用意する。
【００１６】
マスク１８にはマーカー１７と等しい碁盤目状に多数の矩形穴１９があけられており、矩形穴１９の幅はｎ型ＳｉＣ基板１１のダイシングにおける切り代より大きい幅、例えば５０μｍ幅を有している。
【００１７】
マスク１８の厚さは、照射する高エネルギー粒子ビームが透過しない厚さであれば、特に限定されない。また、マスク１８は高エネルギー粒子ビームの透過を阻止する能力が高い程マスク１８の厚さを薄くできるので、例えばアルミニュウム、鉄、タンタル、モリブデン、タングステン等のメタルマスクが望ましい。
【００１８】
次に、図４に示すよう、ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面側からマスク１８を介して高エネルギー粒子ビーム２０として、プロトンをｎ型ＳｉＣ基板１１の主面と反対の面に浸透するエネルギーにて照射し、高エネルギー粒子打ち込み領域２１を形成する。
【００１９】
ｎ型ＳｉＣ基板１１の厚さが１５０μｍ程度の場合、ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面と反対の面に浸透するためには、凡そ数ＭｅＶ程度の加速電圧が目安になる。
【００２０】
高エネルギー粒子打ち込み領域２１には、粒子のエネルギーにより局所的にダメージ領域か形成される。
【００２１】
次に、図５に示すように、高エネルギー粒子打ち込み領域２１の碁盤目内のｐ型ＧａＮコンタクト層１６にｐ電極２２、例えばＮｉ／Ａｕ透明電極を形成し、ｐ電極２２の上にボンディングパッド２３、例えばＴｉ／Ａｕを形成する。ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面と反対の面にはｎ電極２４、例えばＮｉ／Ａｕを形成する。
【００２２】
次に、図６に示すように、ｎ型ＳｉＣ基板１１をシート（図示せず）に貼り付けた後、ダイシングブレード２５を用いて、ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面側から高エネルギー粒子打ち込み領域２１に沿ってｎ型ＳｉＣ基板１１をフルカットすることにより、図７に示す半導体発光素子２６が得られる。
【００２３】
高エネルギー粒子打ち込み領域２１はダメージにより機械的強度が低下するので、ダイシングにおける切削抵抗が減少し、少ない外力でｎ型ＳｉＣ基板１１をダイシングすることが可能である。
【００２４】
図８は、図７に示した半導体発光素子２６を用いた半導体発光装置の断面図である。図８に示すように、ｐ電極２２が発光観測面側になるように、ｎ型ＳｉＣ基板１１がリードフレーム３１ａの一端部に形成された反射カップ３２の中に載置され、ｎ電極２４が導電性ペースト（図示せず）を介してリードフレーム３１ａに固着されている。
【００２５】
そして、ｐ電極２２と別のリードフレーム３１ｂの一端部とを金線３３にて接続した後、リードフレーム３１ａ、３１ｂの他端部および半導体発光素子２６を透明樹脂３４にてレンズ状にモールドすることにより、半導体発光装置３５が得られる。
【００２６】
以上説明したように、実施例１の半導体発光素子の製造方法によれば、基板に碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを照射して局所的なダメージ領域を形成したので、ダイシングにおける切削抵抗が減少し、少ない外力で基板をチップに分割することができる。従って、半導体発光素子の生産性を向上させることができる。
【００２７】
ここでは、高エネルギー粒子ビームを基板の主面と反対の面に浸透させる場合について説明したが、浸透深さは十分な切削抵抗が得られる範囲内で適宜調整しても構わない。
【００２８】
更に、基板としてＳｉＣ基板を使用する場合について説明したが、サファイア基板であっても構わない。
【００２９】
また、半導体発光装置として砲弾型のランプの場合について説明したが、表面実装型やアレイ型の半導体発光装置であっても構わない。
【実施例２】
【００３０】
図９は本発明の実施例２に係わる半導体発光素子の製造工程における高エネルギー粒子ビーム照射工程を示す断面図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００３１】
本実施例が実施例１と異なる点は、基板の主面と反対の面に高エネルギー粒子ビームを照射するようにしたことである。
【００３２】
即ち、図９に示すように、ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面と反対の面にマスク１８を介して高エネルギー粒子ビーム２０として、プロトンを発光層１２に浸透しないエネルギーにて照射し、高エネルギー粒子打ち込み領域４１を形成する。
【００３３】
次に、図５に示したように、ｐ電極２２、ボンディングパッド２３、ｎ電極２４をそれぞれ形成する。
【００３４】
次に、図６に示したように、ダイシングブレード２５を用いて、ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面と反対の面から高エネルギー粒子ビーム２０の浸透深さまで、高エネルギー粒子打ち込み領域４１に沿ってｎ型ＳｉＣ基板１１をハーフカットする。
【００３５】
高エネルギー粒子打ち込み領域４１はダメージにより機械的強度が低下するので、ダイシングにおける切削抵抗が減少し、少ない外力でｎ型ＳｉＣ基板１１をダイシングすることが可能である。
【００３６】
次に、図１０に示すように、ｎ型ＳｉＣ基板１１の主面側から楔（図示せず）を押し当てながらｎ型ＳｉＣ基板１１をブレーキングすることにより個々のチップに分離し、半導体発光素子４２を形成する。
【００３７】
発光層１２の側面には高エネルギー粒子ビーム２０の照射によるダメージ領域およびダイシングによるダメージ領域も形成されないので、半導体発光素子４２の信頼性を損ねる恐れがない。
【００３８】
以上説明したように、実施例２の半導体発光素子の製造方法によれば、基板に碁盤目状に高エネルギー粒子ビームを照射して局所的なダメージ領域を形成したので、ダイシングにおける切削抵抗が減少し、少ない外力で基板をチップに分割することができる。従って、半導体発光素子の生産性を向上させることができる。
【００３９】
上述した実施例においては、高エネルギー粒子ビームとして、プロトンを照射する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、重陽子、三重陽子、またはα粒子であっても構わない。
【００４０】
更に、高エネルギー粒子ビームは、十分な切削抵抗が得られる範囲内で、アルゴン、キセノン、クリプトンなどの非金属粒子、モリブデン、タンタル、タングステンなどの金属粒子であっても構わない。これらのより重い粒子であれば、加速電圧を低くできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１に係わる半導体発光素子の製造工程における基板に形成した発光層を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係わる半導体発光素子の製造工程におけるマーカーを形成した状態を示す断面図。
【図３】本発明の実施例１に係わる半導体発光素子の製造工程における高エネルギー粒子の照射に用いるマスクを示す図。
【図４】本発明の実施例１に係わる半導体発光素子の製造工程における高エネルギー粒子の照射工程図。
【図５】本発明の実施例１に係わる半導体発光素子の製造工程における電極を形成した状態を示す断面図。
【図６】本発明の実施例１に係わる半導体発光素子の製造工程における基板のダイシング工程図。
【図７】本発明の実施例１に係わる半導体発光素子を示す断面図。
【図８】本発明の実施例１に係わる半導体発光装置を示す断面図。
【図９】本発明の実施例２係わる半導体発光素子の製造工程におけるに高エネルギー粒子の照射工程図。
【図１０】本発明の実施例２係わる半導体発光素子を示す断面図。
【図１１】従来の半導体発光素子を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１１  ＳｉＣ基板
１２  発光層
１３  ｎ型ＧａＮバッファ層兼クラッド層
１４  ＭＱＷ活性層
１５  ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
１６  ｐ−ＧａＮコンタクト層
１７  マーカー
１８  マスク
１９  矩形穴
２０  高エネルギー粒子ビーム
２１、４１  高エネルギー粒子打ち込み領域
２２  ｐ電極
２３  ボンディングパッド
２４  ｎ電極
２５  ダイシングブレード
２６、４２  半導体発光素子
３１ａ、３１ｂ  リードフレーム
３２  反射カップ
３３  金線
３４  透明樹脂
３５  半導体発光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005175291.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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