CN101689585A - 半导体发光装置及其制造方法 - Google Patents

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CN101689585A CN200880020294A CN200880020294A CN101689585A CN 101689585 A CN101689585 A CN 101689585A CN 200880020294 A CN200880020294 A CN 200880020294A CN 200880020294 A CN200880020294 A CN 200880020294A CN 101689585 A CN101689585 A CN 101689585A
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伊藤洋平
中西康夫
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Abstract

本发明提供一种半导体发光装置及其制造方法，该半导体发光装置具有透明基板和半导体发光元件，该透明基板具有第一主面和与该第一主面相对的第二主面，该透明基板在第一主面和第二主面之间的侧面为粗糙面；该半导体发光元件配置在透明基板的第一主面上且具有层积氮化物半导体而构成的氮化物半导体层。

Description

半导体发光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体发光装置，特别是涉及具有形成在氮化物半导体的晶片上的半导体发光元件的半导体发光装置及其制造方法。
背景技术
由III族氮化物半导体构成的半导体发光装置用于发光二极管(LED)等。作为III族氮化物半导体的例子，有氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)等。典型的III族氮化物半导体用AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)表示。作为采用III族氮化物半导体的半导体发光装置，例如有依次层积掺杂n型掺杂物的III族氮化物半导体层(n型半导体层)、发光层(有源层)和掺杂p型掺杂物的III族氮化物半导体层(p型半导体层)的结构的半导体发光元件等。
在作为透明基板的蓝宝石等晶片上层积氮化物半导体，从而在晶片上形成多个半导体发光装置。晶片状态下的制造工序完成之后，晶片被分割为多个芯片，从而制造出在透明基板上层积有氮化物半导体的半导体发光装置。
以往，在将晶片分割为多个芯片时，将晶片的背面研磨而使晶片的厚度从350μm减薄到100μm左右，然后用金刚石切割刀具等在形成有氮化物半导体的晶片表面上形成划线(スクライブライン)。然后，从背面对划线施加冲击，因断裂而将晶片分割为芯片(例如，参照专利文献1)。在此，所谓“断裂”是指将晶片分割为多个芯片的切割(折断)、切断等。
专利文件1：(日本)特许第3449201号公报
然而，在蓝宝石等晶片的表面上形成划线之后，在由晶片断裂成含有形成在透明基板上的氮化物半导体的芯片时，透明基板的侧面(切断面)成为镜面。因此，存在这样的问题，即由形成在透明基板上的半导体发光元件的有源层生成并入射到透明基板的光，在透明基板的侧面被反射而难以从透明基板输出到外部。
另外，当仅在蓝宝石那样的硬的晶片的一表面上形成划线并由晶片断裂成各芯片时，根据施加冲击的情况不同而导致断裂的方向不固定，有时也会在未形成划线的面的切断部位附近产生裂纹。因此，在芯片表面产生断裂或碎片(破片)而导致芯片的形状不均匀，存在半导体发光装置的成品率降低的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种半导体发光装置及其制造方法，能够向透明基板的外部有效地输出从透明基板上的半导体发光元件入射到透明基板的光，并且在将晶片分割为芯片时能够抑制在切断部位产生裂纹。
根据本发明的一方式，提供一种半导体发光装置，具有：透明基板，其具有第一主面和与该第一主面相对的第二主面，该透明基板在第一主面和第二主面之间的侧面为粗糙面；以及半导体发光元件，其配置在透明基板的第一主面上且层积氮化物半导体而构成。
根据本发明的另一方式，提供一种半导体发光装置的制造方法，将具有形成有氮化物半导体层的第一主面和与该第一主面相对的第二主面且由蓝宝石构成的晶片分割为多个芯片，该半导体发光装置的制造方法，包括：准备切断装置的步骤；在粘接带上粘贴晶片的步骤；通过切断装置将晶片从第一主面和第二主面中的一主面切割至另一主面，直至将晶片分割为多个芯片的步骤。
根据本发明，能够提供一种半导体发光装置及其制造方法，能够向透明基板的外部有效地输出从透明基板上的半导体发光元件入射到透明基板的光，并且在将晶片分割为芯片时能够抑制在切断部位产生裂纹。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的半导体发光装置的结构例的示意图；
图2是表示本发明第一实施方式的半导体发光装置的例子的立体图；
图3是表示本发明第一实施方式的半导体发光装置的有源层的结构例的示意图；
图4是本发明第一实施方式的半导体发光装置的有源层的结晶生长中的气流模式图；
图5是用于说明本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的例子的工序剖面图；
图6是用于说明本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的其他例子的工序剖面图；
图7是用于说明本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的其他例子的工序剖面图；
图8是表示本发明第一实施方式的半导体发光装置的结构例的示意图；
图9是表示本发明第一实施方式的半导体发光装置的结构例的示意图；
图10是表示本发明第一实施方式的半导体发光装置的结构例的示意图；
图11是表示本发明第一实施方式的半导体发光装置的结构例的示意图；
图12是表示通过与本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法相关的技术制造的半导体发光装置的特性的表格；
图13是表示通过与本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法相关技术的制造方法制造的半导体发光装置的特性的曲线图；
图14是基于本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法切断基板的切断面的图像数据；
图15是基于相关技术的制造方法切断基板的切断面的图像数据；
图16是基于本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法切断基板的切断面的图像数据；
图17是基于本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法切断基板的切断面的图像数据；
图18是用于说明本发明第二实施方式的半导体发光装置的制造方法的例子的工序剖面图；
图19是用于说明在本发明第二实施方式的半导体发光装置的制造方法中使用的激光束宽度的示意图；
图20是表示散焦量和切口宽度之间的关系的表格；
图21是基于本发明第二实施方式的半导体发光装置的制造方法切断芯片的切断面的图像数据；
图22是基于相关技术的制造方法切断的芯片的切断面的图像数据；
图23是用于说明本发明第二实施方式的半导体发光装置的制造方法的其他例子的工序剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的第一实施方式和第二实施方式。在下面的附图说明中，对相同或相似的部分赋予相同或相似的附图标记。但是，需要提醒的是，附图只是示意性的图，厚度与平面尺寸之间的关系、各层厚度的比例等与现实的情况不同。因此，应参考以下的说明来判断具体的厚度、尺寸。另外，在彼此的附图之间也不言而喻包含彼此的尺寸关系、比例不同的部分。
另外，以下表示的第一实施方式和第二实施方式是用于使本发明的技术思想具体化的装置、方法的例示，在本发明的技术思想中，并不将结构部件的材质、形状、结构、配置等特定于下述的部件上。本发明的技术思想能够在要求保护的范围内进行各种变更。
(第一实施方式)
如图1所示，本发明第一实施方式的半导体发光装置具有透明基板1和半导体发光元件，其中，透明基板1具有第一主面111和与该第一主面111相对的第二主面112，该透明基板1在第一主面111和第二主面112之间的侧面为粗糙面；半导体发光元件配置在透明基板1的第一主面111上，并且具有层积氮化物半导体而构成的氮化物半导体层30。如图2(a)～图2(b)所示，透明基板1的侧面101如在后面叙述那样，因通过切断晶片来构成芯片的切割工序产生的凹凸而成为粗糙面。图2(a)是图1所示的半导体发光装置的立体图，图2(b)是放大透明基板1的侧面101的SEM照片(倍率约为6000倍)。
图1所示的氮化物半导体层30是具有掺杂n型掺杂物的n型半导体层2、配置在n型半导体层上的有源层3和配置在有源层3上的p型半导体层4的半导体发光元件。
透明基板1可以采用例如由氮化物半导体构成的基板等。具体地讲，透明基板1能够使用蓝宝石。透明基板1的厚度为40μm～700μm左右，优选为350μm左右。
n型半导体层2、有源层3和p型半导体层4分别可以采用III族氮化物半导体。n型半导体层2向有源层3供给电子，p型半导体层4向有源层3供给空穴。通过使已供给的电子和空穴在有源层3再结合而产生光。
n型半导体层2可以采用掺杂作为n型掺杂物的硅(Si)等的膜厚为0.2～5μm左右的III族氮化物半导体例如GaN层等。p型半导体层4可以采用掺杂p型掺杂物的膜厚为0.05～1μm左右的III族氮化物半导体例如GaN层等。作为p型掺杂物，可以使用锰(Mn)、锌(Zn)、镉(Cd)、钾(Ca)、铍(Be)、碳(C)等。
有源层3具有量子阱结构，该量子阱为通过带隙大于阱层32的势垒层31以三明治状夹住阱层32而构成。另外，有源层3可以是将通过势垒层以三明治状夹住阱层的量子阱结构作为单位结构，并且n次层积该单位结构而构成的多重量子阱(MQW)结构(n为2以上的整数)。在采用MQW结构的情况下，有源层3例如如图3所示，具有通过第一势垒层311～第n势垒层31n及最后势垒层310分别夹住的第一阱层321～第n阱层32n。具体地讲，第一阱层321配置在第一势垒层311和第二势垒层312之间，省略图示的第二阱层配置在第二势垒层312和第三势垒层(未图示)之间。然后，第n阱层32n配置在第n势垒层31n和最后势垒层310之间。有源层3的第一势垒层311配置在n型半导体层2上，p型半导体层4配置在有源层3的最后势垒层310上。
以下，将MQW结构的情况下具有有源层3的第一势垒层311～第n势垒层31n和最后势垒层310统称为“势垒层31”。另外，将有源层3所包含的所有阱层统称为“阱层32”。势垒层31例如由GaN膜构成，阱层32例如由氮化铟镓(InGaN)膜构成。另外，在阱层32中的铟(In)的组成比例根据需要产生的光的波长而适当地设定。另外，作为势垒层31，可以采用In的组成比小于阱层32中的组成比的InGaN膜。
图1所示的半导体发光装置还具有在n型半导体层2上施加电压的n侧电极50以及在p型半导体层4上施加电压的p侧电极40。如图1所示，n侧电极50配置在将p型半导体层4、有源层3和n型半导体层2的一部分区域进行台面蚀刻而露出的n型半导体层2的表面上。p侧电极40配置在p型半导体层4上。n侧电极50例如由铝(Al)膜构成，p侧电极40例如由钛(Ti)膜、镍(Ni)膜或者氧化铟锡(ITO)膜、氧化锌(ZnO)膜等透明电极构成，或者由钯(Pd)-金(Au)合金膜构成。然后，n侧电极50和p侧电极40分别与n型半导体层2和p型半导体层进行欧姆连接。
以下说明图1所示的半导体发光装置的制造方法的例子。另外，以下所述的半导体发光装置的制造方法是一个例子，不言而喻，通过包括其变形例的除该例子以外的各种制造方法也可以实现。
作为制造方法，通过众所周知的金属有机化学气相沉积(MOCVD)法等在透明基板1上生长GaN。例如，在对蓝宝石基板等透明基板1进行热清洗之后，通过例如由GaN膜或AlN膜构成的缓冲层，将基板温度设定在1000℃左右，并在透明基板1上作为n型半导体层2将以3×1018原子/cm3左右的浓度掺杂Si的GaN膜生长1～5μm左右。此时，作为原料气体供给三甲基镓(TMG)、氨(NH3)和硅烷(SH4)而形成n型半导体层2。
接着，交替层积例如由GaN膜构成的势垒层31和由GaN膜构成的阱层32，以在n型半导体层2上形成有源层3。具体地讲，调整形成有源层3时的基板温度和原料气体的流量，同时，交替而连续使势垒层31和阱层32生长，形成将势垒层31和阱层32层积而构成的有源层3。在有源层3为MQW结构的情况下，通过调节基板温度和原料气体的流量，将层积阱层32和带隙大于阱层32的势垒层31的工序作为单位工序，将该单位工序反复进行n次例如8次左右，得到交替层积势垒层31和阱层32的层积结构。
图4表示层积势垒层31和阱层32的例子。在图4所示的基板温度Ta下形成势垒层31，在基板温度Tb下形成阱层32。即，在将基板温度设定在Ta的时刻t10～t11形成第一势垒层311。接着，在时刻t11～t12使基板温度降低直到基板温度达到Tb。然后，在时刻t12～t13，在基板温度Tb下形成第一阱层321。之后，在时刻t13～t20使基板温度上升直到基板温度达到Ta，形成第二势垒层312。然后，同样地在基板温度Ta和基板温度Tb下分别交替形成势垒层31和阱层32。然后，在时刻tn0～tn1形成第n势垒层31n，在时刻tn1～tn2使基板温度下降直到基板温度达到Tb，在时刻tn2～tn3形成第n阱层32n。然后，在时刻tn3～te0使基板温度上升直到基板温度达到Ta，在时刻te0～te1形成最后势垒层310而完成有源层3。另外，在基板温度上升或者下降时，能够使势垒层31或者阱层32生长，也能够中断势垒层31或者阱层32生长。
在形成势垒层31时，作为原料气体向成膜用的处理装置供给例如TMG气体和NH3气体。另一方面，在形成阱层32时，作为原料气体向处理装置供给例如TMG气体、三甲基铟(TMI)气体和NH3气体。另外，将TMG气体、TMI气体和NH3气体，分别作为Ga原子的原料气体、In原子的原料气体和氮原子的原料气体而供给。
接着，将基板温度设定在800℃～1000℃左右，在有源层3上将掺杂p型掺杂物的p型半导体层4形成0.05～1μm左右。p型半导体层4可以采用例如作为p型掺杂物以3×1019原子/cm3左右的浓度掺杂Mg的GaN层等。当掺杂Mg时，作为原料气体供给TMG气体、NH3气体和二茂基镁(Cp2Mg)气体，以形成p型半导体层4。
然后，通过反应性离子蚀刻等进行台面蚀刻进行除去直至p型半导体层4～n型半导体层2的中途，以使n型半导体层2的表面露出。然后，在露出的n型半导体层2的表面上通过蒸镀形成n侧电极50，在p型半导体层4上通过蒸镀形成p侧电极40，完成图1所示的半导体发光装置的半导体发光元件。
接着，参照图5(a)～图5(c)说明制造图1所示的半导体发光装置的方法，该半导体发光装置为将形成有多个所述半导体发光元件的晶片20通过切断装置分割成芯片而形成。以下说明的本发明第一实施方式的半导体发光装置的制造方法是将具有形成有氮化物半导体层30的第一主面和与该第一主面相对的第二主面且将由蓝宝石构成的晶片20分割成多个芯片的半导体发光装置的制造方法，包括：准备切断装置的步骤；在粘接带10上粘贴晶片20的步骤；以及通过切断装置将晶片20从第一主面和第二主面中的一主面切断至另一主面，直到将晶片20分割为芯片201和芯片202的步骤。图5(a)～图5(c)所示的制造方法是如下的切割工序，即作为切断装置使用具有刀具的切割机，将晶片20从晶片中相对的第一主面和第二主面中的一主面切割至另一主面，直到将晶片20分割为多个芯片。
在晶片20的第一主面上层积有图1所示的氮化物半导体层30，形成有半导体发光元件。在此，例示性地说明通过切割机从第一主面朝向第二主面切断晶片的情况。即，将第一主面作为切断开始面，将第二主面作为切断结束面，通过对晶片20实施切割工序直到分割为芯片201和芯片202，从而将晶片20分割为多个图1所示的半导体发光装置。芯片201和芯片202分别是图1所示的半导体发光装置。
首先，如图5(a)所示，在将带基体材料11和粘接剂12层积而构成的粘接带10的粘接剂12侧，粘贴晶片20的第二主面。
接着，如图5(b)所示，通过切割机具有的第一刀具100，从第一主面切割至第二主面直至将晶片20分割为芯片201和芯片202。即，晶片202被完全切断，第一刀具100的前端到达粘接带10。
接着，如图5(c)所示，粘接带10被扩展(延伸带)，作为图1所示的半导体发光装置能够获得芯片201和芯片202。
第一刀具100的刀刃厚度例如为50～200μm左右，第一刀具100可以采用在树脂和金属内配置有多个金刚石的树脂和金属刀具等。虽然树脂刀具和金属刀具的硬度低于透明基板1能够采用的蓝宝石基板，但是，通过设定金刚石的粒径、集中度(配置)，能够切断蓝宝石基板。金属刀具的接合材料为金属，树脂刀具的结合材料为热固性树脂(酚醛树脂等)。
作为粘接带10的带基体材料11，例如可以采用硬质聚氯乙烯树脂(PVC)、聚烯烃(PO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。另外，粘接剂12的厚度优选为5～10μm左右。如果粘接剂12过厚，粘贴的晶片20容易移动。
以上说明了通过第一刀具100进行从晶片20的第一主面到第二主面的完全切断的例子，但是，不言而喻，也可以通过第一刀具100进行从第二主面到第一主面的完全切断。
另外，在由晶片断裂成各芯片的方法中，需要将晶片的厚度设定在100μm左右例如80μm，但是，如果根据参照图5(a)～图5(c)说明的晶片的分割方法，即使厚度为350μm左右也能够完全切断晶片20。因此，能够省略减薄晶片20的工序。而且，由于无需施加用于由晶片断裂成芯片的冲击，因此能够缩短制造工序。
接着，说明作为切断装置使用具有第一刀具和刀刃厚度薄于第一刀具的刀刃的第二刀具的切割机，将晶片20分割为芯片的切割工序的例子。具体地讲，将晶片20的第一主面或者第二主面中的一主面作为切断开始面，将另一主面作为切断结束面，利用第一刀具从切断开始面切割至晶片20中的中间地点而形成槽。然后，利用第二刀具从中间地点切割至切断结束面形成槽而切断晶片20，直到将晶片20分割为多个芯片(半导体发光装置)。
参照图6(a)～图6(d)详细说明使用具有第一刀具和第二刀具的切割机的晶片切断方法。在此，说明从第一主面朝向第二主面切断晶片20的例子。即，将第一主面作为切断开始面，将第二主面作为切断结束面，将晶片20切断为多个芯片。
首先，如图6(a)所示，在将带基体材料11和粘接剂12层积而构成的粘接带10的粘接剂12侧，粘贴将氮化物半导体层30形成在第一主面上且作为分割对象的晶片20的第二主面。
接着，如图6(b)所示，利用第一刀具100从第一主面切割至晶片20的厚度方向的中途而形成槽。
接着，如图6(c)所示，利用刀刃厚度薄于第一刀具100的第二刀具110，从晶片20的由第一刀具100形成的槽的底部切割至第二主面而形成槽，直到被分割为芯片201和芯片202。即，晶片20被完全切断，第二刀具110的前端到达粘接带10。
接着，如图6(d)所示，粘接带10扩展(延伸带)，作为图1所示的半导体发光装置能够得到芯片201和芯片202。
第一刀具100的刀刃厚度例如为50～200μm左右。第二刀具110的刀刃厚度例如为20～100μm左右，选择比第一刀具100的刀刃厚度薄的厚度。作为第一刀具100和第二刀具110，可以采用例如在树脂和金属内配置多个金刚石的树脂刀具和金属刀具等。
由于利用第二刀具110进行完全切断晶片20的最后阶段，因此，如图6(c)所示，在第二刀具110到达第二主面的时刻，形成在晶片20上的槽的侧面不与第二刀具110接触。因此，可以得到破片少且形状良好的芯片。当晶片20的厚度为350μm左右时，例如优选利用第一刀具100形成300μm左右深的槽，利用第二刀具110切削剩下的50μm左右而切断晶片20。
如图6(d)所示，芯片201和芯片202的与透明基板1的第一主面垂直方向的切断面为锥形，该锥形依赖于第一刀具100的前端部的形状。例如，如果要使锥形的倾斜度陡峭，则将第一刀具100的前端部的截面形状做成小圆弧或者V形状，如果要使锥形的倾斜度平缓，则将第一刀具100的前端部的截面形状做成大的圆弧。
在上述中说明了利用第一刀具100和第二刀具110从晶片20的第一主面到第二主面完全切断的例子，但是，不言而喻，也可以从第二主面到第一主面进行完全切断。在图7(a)～图7(d)中，表示将第二主面作为切断开始面，将第一主面作为切断结束面，从第二主面朝向第一主面切断晶片20的例子。
首先，如图7(a)所示，在将带基体材料11和粘接剂12层积而构成的粘接带10的粘接剂12侧，粘贴形成有氮化物半导体层30的第一主面。
接着，如图7(b)所示，利用第一刀具100从第二主面切割至晶片20的厚度方向的中途而形成槽。
接着，如图7(c)所示，利用刀刃厚度薄于第一刀具100的第二刀具110，从晶片20的由第一刀具100形成的槽的底部切割至第一主面而形成槽，直到被分割为芯片201和芯片202。
接着，如图7(d)所示，粘接带10扩展(延伸带)，作为半导体发光装置能够得到芯片201和芯片202。
如果根据以上说明的晶片切断方法，则能够通过完全切断分割晶片20。因此，与形成划线之后由晶片断裂成各芯片的方法不同，能够抑制在切断部位附近产生裂纹，芯片表面的形状均匀，因此，能够提高半导体发光装置的成品率。而且，通过使用刀刃厚度不同的两个刀具，能够取得抑制破片的形状良好的芯片。
根据参照图6(a)～图6(d)或者图7(a)～图7(d)说明的方法，由于利用切割机完全切断晶片，因此，透明基板1的侧面因在切割工序中通过切断产生的凹凸而成为图2(b)所示的粗糙面。因此，从半导体发光元件的有源层3入射到透明基板1的光，在透明基板1的侧面不被反射而容易从透明基板向外部输出，能够改善半导体发光装置的输出效率。
如前所述，半导体发光装置的侧面依赖于第一刀具100的前端部的形状等而成为锥形。在图8中表示参照图6(a)～图6(d)说明的方法而制造的半导体发光装置的例子，即，将晶片20的第一主面作为切断开始面，将第二主面作为切断结束面而制造的半导体发光装置的例子。如图8所示，半导体发光装置的第一主面侧的面积小于第二主面侧的面积，与第一主面垂直方向的半导体发光装置的侧面(切断面)成为锥形。
另外，在图9中表示参照图7(a)～图7(d)说明的方法而制造的半导体发光装置的例子，即，将晶片20的第二主面作为切断开始面，将第一主面作为切断结束面而制造的半导体发光装置的例子。如图9所示，半导体发光装置的第一主面侧的面积大于第二主面侧的面积，与第一主面垂直方向的半导体发光装置的侧面(切断面)成为锥形。
另外，在图8和图9所示的例子中，侧面的锥形为曲线，但也可以将锥形形成为直线。在图10中表示将晶片20的第一主面作为切断开始面且将第二主面作为切断结束面而制造侧面的锥形为直线的半导体发光装置的例子。另外，在图11中表示将晶片20的第二主面作为切断开始面且将第一主面作为切断结束面而制造侧面的锥形为直线的半导体发光装置的例子。
<实施例>
下面，对按照下述方法将晶片切断而制造的半导体发光装置的特性和形状进行比较，该方法包括：参照图5(a)～图5(c)说明的晶片切断方法、即通过采用一个刀具的切割机切断晶片的方法(以下称为“完全切断”)；参照图6(a)～图6(d)说明的晶片切断方法、即通过采用刀刃厚度不同的两个刀具的切割机从第一主面至第二主面将晶片切断的方法(以下称为“第一锥型切断”)；参照图7(a)～图7(d)说明的晶片切断方法、即通过采用刀刃厚度不同的两个刀具的切割机从第二主面至第一主面将晶片切断的方法(以下称为“第二锥型切断”)；以及由晶片断裂成各芯片的方法(以下称为“划线切断”)。
图12是比较通过“完全切断”、“第一锥型切断”、“第二锥型切断”和“划线切断”的各方法制造的半导体发光元件的芯片厚度和发出的光的输出的表格。图12的“蓝宝石厚度”一栏表示由蓝宝石构成的透明基板的厚度，在“输出比”一栏中，将利用划线器切断蓝宝石厚度为40μm的晶片时的半导体发光元件的输出作为1而表示。
在图13中表示将图12所示的特性曲线化的结果。在图13中，黑圆点标记是“完全切断”的数据，黑三角标记是“第一锥型切断”的数据，黑方块标记是“第二锥型切断”的数据，棱形标记是“划线切断”的数据。
如图12和图13所示，无论按照哪种切断方法，如果蓝宝石厚度增厚，则输出增大。蓝宝石厚度优选为60μm以上，为了得到大的输出，更优选为350μm左右。由于通过“划线切断”能够切断的蓝宝石厚度被限定在80μm左右，因此，利用参照图5～图7说明的刀具将晶片完全切断的方法，相比于由晶片断裂成各芯片的方法更有利。
另外，从图12和图13可知，在蓝宝石厚度相等的情况下，利用刀具将晶片完全切断的方法，相比于由晶片断裂成各芯片的方法，能够得到大的输出。这是因为，利用刀具将晶片完全切断而得到的半导体发光装置的侧面为粗糙面，通过由晶片断裂成各芯片的方法得到的半导体发光装置的侧面为镜面。即，通过利用切割机将晶片完全切断，由此，因在切割工序中进行切断而在透明基板1的侧面生成凹凸，成为如图2(b)所示的粗糙面。因此，由半导体发光元件的有源层3生成并入射到透明基板1的光，在透明基板1的侧面未被反射，容易从侧面向外部输出，从而提高输出。
在图14(a)中表示通过“完全切断”将蓝宝石厚度为350μm的晶片切断时的芯片的切断面。图14(b)是将图11(a)的局部放大(约6000倍)后的SEM照片。
在图15(a)中表示通过“划线切断”将蓝宝石厚度为80μm的晶片切断时的芯片的切断面。如图15所示，在作为划线而形成于表面的槽的切断面上存在凹凸，但是，在比该槽更深的部分的切断面上凹凸小而成为镜面。图15(b)是将图15(a)的镜面的局部放大(约6000倍)后的SEM照片。
如图14(b)和图15(b)所示，通过“划线切断”而得到的芯片的大部分切断面为光滑的镜面，与之相对，通过“完全切断”而得到的芯片的整个切断面为粗糙面。因此，在采取“划线切断”的情况下，由半导体发光元件的有源层生成并入射到蓝宝石基板的光，在芯片的切断面被反射而难以从蓝宝石基板输出，与之相对，在采取“完全切断”的情况下，由于芯片的切断面为粗糙面，入射到蓝宝石基板的光从芯片的侧面(切断面)向外部输出，并且输出变大。通过调整配置在刀具表面的金刚石的粒径，从而能够调整芯片的切断面的粗糙度。
在图16中表示通过“第一锥型切断”将蓝宝石厚度为350μm的晶片切断时的芯片的切断面。如图16所示，如采用“第一锥型切断”，则第二主面侧的芯片宽度大于第一主面侧的宽度。
在图17中表示通过“第二锥型切断”将蓝宝石厚度为350μm的晶片切断时的芯片的切断面。如图17所示，如采用“第二锥型切断”，则第一主面侧的芯片宽度大于第二主面侧的宽度。
如以上所述的说明，本发明第一实施方式的半导体发光装置通过由切割机将晶片完全切断，如图2(b)所示，透明基板1的侧面因在切割工序中进行切断所生成的凹凸而成为粗糙面。因此，在图1所示的半导体发光装置中，由形成在透明基板1上的氮化物半导体层30的有源层3生成并入射到透明基板1的光，在透明基板1的侧面未被反射且容易地向外部输出，从而能够有效地输出光。而且，根据本发明第一实施方式的制造方法，在将晶片20分割为芯片而制造半导体发光装置的情况下，能够抑制在切断部位产生裂纹。
(第二实施方式)
参照图18(a)～图18(c)说明，作为切断装置使用激光器并从第一主面朝向第二主面切断晶片20的本发明第二实施方式的半导体发光装置的制造方法。即，作为切断装置使用激光器这一点，不同于作为切断装置使用具有刀具的切割机的第一实施方式的制造方法。在此，说明将第一主面作为切断开始面且将第二主面作为切断结束面，将晶片20切断为多个芯片的例子。另外，如在后面叙述的那样，也能够将第二主面作为切断开始面且将第一主面作为切断结束面来切断晶片20。
首先，如图18(a)所示，在将带基体材料11和粘接剂12层积而构成的粘接带10的粘接剂12侧，粘贴将氮化物半导体层30形成在第一主面上且作为分割对象的晶片20的第二主面。
接着，如图18(b)所示，将激光器的焦点设定在第一主面和第二主面中靠近激光器的面即切断开始的第一主面和激光器的中间地点P。以下，将中间地点P和第一主面的距离值称为“散焦量”。在散焦量和通过激光器的激光束蚀刻晶片20而形成的槽的宽度(切口宽度)之间存在相关性，以使切口宽度达到规定值的方式设定散焦量。在后面叙述散焦量的设定值。
接着，如图18(c)所示，利用从在图18(b)中说明的那样设定焦点的激光器输出的激光束，将晶片从第一主面完全切断至第二主面，得到分别形成有氮化物半导体层30的芯片201和芯片202。
如图19所示，在将激光器的焦点处的激光束宽度设为D0、将入射激光束直径设为Din、将焦点距离设为F的情况下，激光束宽度D0通过下式(1)表示：
D0＝4×F×λ/(π×Din)...(1)
在式(1)中，λ为激光波长。作为激光器，可以采用激光波长λ＝532nm的YAG(yttrium-aluminum-garnet：钇铝石榴石)激光器等，但是，激光波长λ也可以为266nm或者355nm。
例如，在激光器的规格为F＝1.5cm、λ＝532nm、Din＝5.98μm的情况下，激光束宽度D0＝5.98μm。即，理论上在焦点处的激光束宽度约为6μm，当在第一主面上设定激光器的焦点时，切口宽度同样也约为6μm。
在图20中表示上述规格的激光器中的散焦量和切口宽度之间的关系。如图20所示，例如在将散焦量设定为1μm的情况下，切口宽度达到9μm。
通常，通过激光器切断晶片时产生的物体(碎片)附着在切断中的槽的侧面上，但是，当切口宽度窄时，有时存在碎片将槽填埋而使得晶片的切断变得困难的情况。因此，例如优选将散焦量设定成使切口宽度达到10μm左右，以使切口宽度达到槽不会被碎片填埋的程度。
在图21中表示通过如上所述的方法切断的厚度为80μm的芯片的切断面。如图21所示，因利用激光器的切断而产生的凹凸形成在芯片的整个切断面上。
为了进行比较，在图22中表示形成划线之后由晶片断裂成各芯片时的芯片的切断面。图22是通过激光器将槽形成至20μm深处之后切断厚度为80μm的芯片的例子。如图22所示，虽然凹凸形成在通过激光器而形成的槽的切断面上，但是，比该槽深的部分的切断面的凹凸小，切断面成为镜面。
在上述中，说明了通过激光器从晶片20的第一主面完全切断至第二主面的例子，但是，不言而喻也可以通过激光器从第二主面完全切断至第一主面。此时，设定合适的散焦量以使切口宽度达到规定宽度，并将激光器的焦点设定在成为切断开始面的第二主面和激光器之间。以下参照图23(a)～图23(c)说明具体的方法。
首先，如图23(a)所示，在粘接带10的粘接剂12侧，粘贴晶片20的第一主面。
接着，如图23(b)所示，将激光器的焦点设定在切断开始的第二主面和激光器的中间地点P。作为中间地点P和第二主面的距离的散焦量，设定成使切口宽度达到规定值。
接着，如图23(c)所示，通过从如在图23(b)中说明的那样设定焦点的激光器输出的激光束，将晶片20从第二主面完全切断至第一主面，得到分别形成有氮化物半导体层30的芯片201和芯片202。
根据以上说明的本发明第二实施方式的半导体发光装置的制造方法，能够通过完全切断来分割晶片20。因此，与形成划线之后由晶片断裂成各芯片的方法不同，能够抑制在切断部位附近产生裂纹，芯片表面的形状均匀，故能够提高半导体发光装置的成品率。
另外，在由晶片断裂成各芯片的方法中，需要将晶片厚度设定在100μm左右，例如设定为80μm，但是，根据本发明第二实施方式的半导体发光装置的制造方法，即使晶片厚度为350μm左右，也能够完全切断晶片20。因此，能够省略减薄晶片20的工序。而且，由于不需要施加用于由晶片断裂成芯片的冲击，因此，能够缩短制造工序。其他方面与第一实施方式实质上相同，省略重复的记载。
如以上的说明所述，根据本发明第二实施方式的半导体发光装置的制造方法，通过利用激光器完全切断晶片，能够抑制在切断部位产生裂纹并从晶片20分割半导体发光装置，该半导体发光装置能够有效地输出由半导体发光元件的有源层3生成并入射到透明基板1的光。
(其他实施方式)
如上所述，通过第一实施方式和第二实施方式记载了本发明，但是，不应理解为构成该公开的一部分的论述和附图限定本发明。对本领域技术人员来说，从该公开中明显地能够得到各种替代的实施方式、实施例及运用技术。
在已叙述的实施方式的说明中，表示了半导体发光元件具有通过n型半导体层2和p型半导体层4以三明治形状夹住有源层3的量子阱结构的例子，但是，发光元件也可以具有n型半导体层和p型半导体层直接接合的pn结等其他结构。另外，虽然表示了在蓝宝石的晶片上层积氮化物半导体的例子，但是，即使是除此之外的半导体层或结构，当晶片难以断裂时，也能够适用上述划线方法。
这样，本发明不言而喻包含在此未记载的各种实施方式等。因此，本发明的技术范围根据从上述说明得到的合适的权利要求书请求保护的范围的发明特定事项来确定。
工业实用性
本发明的半导体发光装置及其制造方法能够用于包含制造含有在半导体基板上配置的半导体层的发光装置的制造业的半导体产业或者电子设备产业。

Claims (12)

1.一种半导体发光装置，具有：
透明基板，其具有第一主面和与该第一主面相对的第二主面，该透明基板在所述第一主面和所述第二主面之间的侧面为粗糙面；以及
半导体发光元件，其配置在所述透明基板的第一主面上且层积氮化物半导体而构成。
2.如权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述半导体发光元件具有依次层积n型半导体层、有源层和p型半导体层的结构。
3.如权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述透明基板的厚度为40μm以上700μm以下。
4.如权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
所述第一主面和所述第二主面的面积不同，所述透明基板的与所述第一主面垂直方向的切断面为锥形。
5.如权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
由于利用切割工序切断所述透明基板而生成的凹凸，所述侧面成为粗糙面。
6.一种半导体发光装置的制造方法，将具有形成有氮化物半导体层的第一主面和与该第一主面相对的第二主面且由蓝宝石构成的晶片分割为多个芯片，该半导体发光装置的制造方法的特征在于，包括：
准备切断装置的步骤；
在粘接带上粘贴所述晶片的步骤；
通过所述切断装置将所述晶片从所述第一主面和第二主面中的一主面切割至另一主面，直到将所述晶片分割为多个所述芯片的步骤。
7.如权利要求6所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，
所述切断装置为激光器，在切断所述晶片的步骤中，将所述激光器的焦点设定在所述第一主面和所述第二主面中靠近所述激光器的面与所述激光器之间的中间地点，利用从已设定所述焦点的所述激光器输出的激光束，将所述晶片从靠近所述激光器的面切断至与靠近所述激光器的面相对的面。
8.如权利要求7所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，
所述激光器的波长为532nm、266nm和355nm中的任一个。
9.如权利要求6所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，
所述切断装置具有刀具，在切断所述晶片的步骤中，利用所述刀具将所述晶片从所述第一主面和所述第二主面中的一主面切断至另一主面。
10.如权利要求9所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，
所述刀具为在树脂和金属内配置有多个金刚石的树脂和金属刀具。
11.如权利要求6所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，
所述切断装置具有第一刀具和刀刃厚度薄于该第一刀具的第二刀具，在切断所述晶片的步骤中，利用所述第一刀具从所述第一主面和所述第二主面中的一主面切断至所述晶片中的中间地点而形成槽，利用所述第二刀具从所述中间地点切断至所述第一主面和所述第二主面中的另一主面而形成槽，从而切断所述晶片。
12.如权利要求11所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，
所述第一刀具和所述第二刀具为在树脂和金属内配置多个金刚石的树脂和金属刀具。
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