JP2002359399A - 発光素子の製造方法及び発光素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 素子の高光度化を図りつつも煩雑さを減ずる
ことができる発光素子の製造方法、及び発光素子を提供
する。 【解決手段】 本発明の発光素子の製造方法において
は、第１導電型の第一主表面１２と第２導電型の第二主
表面１３とを有する半導体ウェーハ２００の第一主表面
に、メサエッチング用のマスク２０ａ’を形成するマス
ク形成工程と、メサエッチング処理によりメサ部１０を
形成するメサエッチング工程と、メサエッチング用のマ
スク２０ａ’をパターニングして電極２０ａにする電極
形成工程と、メサ部１０に沿って半導体ウェーハ２００
を切断するウェーハ切断工程と、少なくともメサ部１０
および側面部１１に粗面加工を施す粗面加工工程とをこ
の順に行う。
ことができる発光素子の製造方法、及び発光素子を提供
する。 【解決手段】 本発明の発光素子の製造方法において
は、第１導電型の第一主表面１２と第２導電型の第二主
表面１３とを有する半導体ウェーハ２００の第一主表面
に、メサエッチング用のマスク２０ａ’を形成するマス
ク形成工程と、メサエッチング処理によりメサ部１０を
形成するメサエッチング工程と、メサエッチング用のマ
スク２０ａ’をパターニングして電極２０ａにする電極
形成工程と、メサ部１０に沿って半導体ウェーハ２００
を切断するウェーハ切断工程と、少なくともメサ部１０
および側面部１１に粗面加工を施す粗面加工工程とをこ
の順に行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子の製造方
法及び発光素子に関するものである。
法及び発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】導電型の異なる半導体が積層されること
によりｐ−ｎ接合が形成され、そのｐ−ｎ接合界面近傍
で起こるキャリアの再結合を発光源として利用した半導
体発光素子は、明るさ不足がしばしば問題となる。素子
の光度を向上させるには、発光層部に注入されたキャリ
アの再結合が効率よく行われればよく、そのための材料
および構造の検討・改善がなされてきた。しかしなが
ら、長年にわたる進歩の結果、発光層部の材料および構
造の改善に基づく光電変換効率は、理論上の限界に次第
に近づきつつある。従って、一層高い光度の素子を得よ
うとした場合、素子からの光取り出し効率が極めて重要
なものとなる。
によりｐ−ｎ接合が形成され、そのｐ−ｎ接合界面近傍
で起こるキャリアの再結合を発光源として利用した半導
体発光素子は、明るさ不足がしばしば問題となる。素子
の光度を向上させるには、発光層部に注入されたキャリ
アの再結合が効率よく行われればよく、そのための材料
および構造の検討・改善がなされてきた。しかしなが
ら、長年にわたる進歩の結果、発光層部の材料および構
造の改善に基づく光電変換効率は、理論上の限界に次第
に近づきつつある。従って、一層高い光度の素子を得よ
うとした場合、素子からの光取り出し効率が極めて重要
なものとなる。
【０００３】光取り出し効率を向上させる方法として
は、例えば特開２０００−１９６１４１号公報に、素子
の外周面に微細な凹凸を形成するという技術が開示され
ている。この技術によると、発光層部内から漏出しよう
とする光が、自身の表面での全反射により内側に戻って
しまう現象が緩和され、光取り出し効率を向上させるこ
とができる。
は、例えば特開２０００−１９６１４１号公報に、素子
の外周面に微細な凹凸を形成するという技術が開示され
ている。この技術によると、発光層部内から漏出しよう
とする光が、自身の表面での全反射により内側に戻って
しまう現象が緩和され、光取り出し効率を向上させるこ
とができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の発光素子におい
ては、個々の素子に分離される予定の半導体ウェーハに
おいて、それぞれの素子に対応する電極を形成したのち
に、ダイヤモンドカッター等の切削刃を用いてｐ−ｎ接
合に至るまでハーフダイスを行うことにより、個々の素
子について電気特性および発光特性をウェーハの時点で
調べることができる。このハーフダイス方式は、ハーフ
ダイスによって半導体ウェーハに導入された歪を除去す
るためのエッチング処理を行う必要があり、また、ダイ
シング工程も煩雑であるので好ましくない。
ては、個々の素子に分離される予定の半導体ウェーハに
おいて、それぞれの素子に対応する電極を形成したのち
に、ダイヤモンドカッター等の切削刃を用いてｐ−ｎ接
合に至るまでハーフダイスを行うことにより、個々の素
子について電気特性および発光特性をウェーハの時点で
調べることができる。このハーフダイス方式は、ハーフ
ダイスによって半導体ウェーハに導入された歪を除去す
るためのエッチング処理を行う必要があり、また、ダイ
シング工程も煩雑であるので好ましくない。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、素子の高光度化を図りつつも工程の煩
雑さを減じた発光素子の製造方法、及び発光素子を提供
することを目的とする。
れたものであり、素子の高光度化を図りつつも工程の煩
雑さを減じた発光素子の製造方法、及び発光素子を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】粗面加工
により素子の高光度化を図りつつも、工程の煩雑さを減
ずることのできる製造方法を本発明者らが検討した結
果、以下に示す発光素子の製造方法を発明するに至っ
た。すなわち、本発明の発光素子の製造方法は、第１導
電型の第一主表面と、第２導電型の第二主表面と、側面
部と、前記第一主表面および側面部に隣接して形成され
たメサ部とを有する発光素子の製造方法において、第１
導電型の第一主表面と第２導電型の第二主表面とを有す
る半導体ウェーハの第一主表面に、メサエッチング用の
マスクを形成するマスク形成工程と、メサエッチング処
理によりメサ部を形成するメサエッチング工程と、メサ
エッチング用のマスクをパターニングして電極にする電
極形成工程と、メサ部に沿って半導体ウェーハを切断す
るウェーハ切断工程と、少なくともメサ部および側面部
に粗面加工を施す粗面加工工程とをこの順に行うことを
特徴とする。
により素子の高光度化を図りつつも、工程の煩雑さを減
ずることのできる製造方法を本発明者らが検討した結
果、以下に示す発光素子の製造方法を発明するに至っ
た。すなわち、本発明の発光素子の製造方法は、第１導
電型の第一主表面と、第２導電型の第二主表面と、側面
部と、前記第一主表面および側面部に隣接して形成され
たメサ部とを有する発光素子の製造方法において、第１
導電型の第一主表面と第２導電型の第二主表面とを有す
る半導体ウェーハの第一主表面に、メサエッチング用の
マスクを形成するマスク形成工程と、メサエッチング処
理によりメサ部を形成するメサエッチング工程と、メサ
エッチング用のマスクをパターニングして電極にする電
極形成工程と、メサ部に沿って半導体ウェーハを切断す
るウェーハ切断工程と、少なくともメサ部および側面部
に粗面加工を施す粗面加工工程とをこの順に行うことを
特徴とする。
【０００７】上記本発明の発光素子の製造方法に示す通
り、素子分離用溝（以下、メサ溝という）をメサエッチ
ングにより形成した後、該メサエッチング用のマスクを
パターニングすることにより電力供給のための電極とし
てそのまま利用できる。ハーフダイスを行う代わりに、
メサエッチングを行ってｐ−ｎ接合に至るメサ溝を形成
するので、ハーフダイスを行う場合と全く同様に、分離
されるべき個々の素子の特性を容易に検査できる。煩雑
なハーフダイシング工程を行わずに済み、加工歪除去の
ためのエッチングも必要ない。すなわち、工程が簡略化
され加工コストを低減することが可能である。特性検査
終了後、メサ溝に沿ってウェーハの切断を行うと、一方
の電極側が台地形状を有するいわゆるメサ型の素子が得
られる。
り、素子分離用溝（以下、メサ溝という）をメサエッチ
ングにより形成した後、該メサエッチング用のマスクを
パターニングすることにより電力供給のための電極とし
てそのまま利用できる。ハーフダイスを行う代わりに、
メサエッチングを行ってｐ−ｎ接合に至るメサ溝を形成
するので、ハーフダイスを行う場合と全く同様に、分離
されるべき個々の素子の特性を容易に検査できる。煩雑
なハーフダイシング工程を行わずに済み、加工歪除去の
ためのエッチングも必要ない。すなわち、工程が簡略化
され加工コストを低減することが可能である。特性検査
終了後、メサ溝に沿ってウェーハの切断を行うと、一方
の電極側が台地形状を有するいわゆるメサ型の素子が得
られる。
【０００８】メサエッチング用のマスクとしては、Ａｕ
またはＡｕを主体とする合金を好適に使用できる。Ａｕ
またはＡｕを主体とする合金は、ウェーハをエッチング
するためのエッチング液に侵され難く、これをマスクと
して使用すれば、メサエッチングを行う際にマスクが剥
がれて必要な部分までエッチングされてしまうといった
不具合が生じない。すなわち、有機物のレジストでマス
クする場合と比較してメサ溝を精度良く形成することが
できる（図７（ａ）および（ｂ）参照）。メサ溝が精度
良く形成されることにより、電気特性および発光特性等
の検査も正確に行うことができ、個々の素子に切断する
際のダイシング装置における画像認識も正確に行われる
ので、素子の製造が一層スムーズに行える。そして、ウ
ェーハを切断した後に粗面加工を施せば、少なくとも側
面部およびメサ部に粗面が形成され、高光度化の図られ
た本発明の発光素子が得られる。
またはＡｕを主体とする合金を好適に使用できる。Ａｕ
またはＡｕを主体とする合金は、ウェーハをエッチング
するためのエッチング液に侵され難く、これをマスクと
して使用すれば、メサエッチングを行う際にマスクが剥
がれて必要な部分までエッチングされてしまうといった
不具合が生じない。すなわち、有機物のレジストでマス
クする場合と比較してメサ溝を精度良く形成することが
できる（図７（ａ）および（ｂ）参照）。メサ溝が精度
良く形成されることにより、電気特性および発光特性等
の検査も正確に行うことができ、個々の素子に切断する
際のダイシング装置における画像認識も正確に行われる
ので、素子の製造が一層スムーズに行える。そして、ウ
ェーハを切断した後に粗面加工を施せば、少なくとも側
面部およびメサ部に粗面が形成され、高光度化の図られ
た本発明の発光素子が得られる。
【０００９】また、電極形成面となる、素子の第一主表
面の電極部を除く部分にも粗面加工を施すことが好まし
く、さらに、第一主表面の反対側の面である第二主表面
は研磨加工が施された平滑面とすることが好ましい。素
子内部から漏出しようとする光は、あらゆる方向に進む
が、通常、素子の裏面は光取り出し面とはされないの
で、裏面に到達した光は、むしろ全反射して側面部等に
導かれた方がよい。
面の電極部を除く部分にも粗面加工を施すことが好まし
く、さらに、第一主表面の反対側の面である第二主表面
は研磨加工が施された平滑面とすることが好ましい。素
子内部から漏出しようとする光は、あらゆる方向に進む
が、通常、素子の裏面は光取り出し面とはされないの
で、裏面に到達した光は、むしろ全反射して側面部等に
導かれた方がよい。
【００１０】以上のようにして製造することができる本
発明の発光素子は、第１導電型の第一主表面と、第２導
電型の第二主表面と、側面部と、第一主表面および側面
部に隣接して形成されたメサ部とを有する発光素子にお
いて、少なくともメサ部および側面部に粗面加工が施さ
れていることを特徴とする。
発明の発光素子は、第１導電型の第一主表面と、第２導
電型の第二主表面と、側面部と、第一主表面および側面
部に隣接して形成されたメサ部とを有する発光素子にお
いて、少なくともメサ部および側面部に粗面加工が施さ
れていることを特徴とする。
【００１１】上記本発明の発光素子は、素子の側面部お
よびメサ部に粗面加工が施されて微細な凹凸が形成され
ている。メサ部を形成することにより、光を素子外部に
効率よく導けるようになり、さらに、そのメサ部にも粗
面加工が施されているので、表面で光が全反射する確率
も低い。
よびメサ部に粗面加工が施されて微細な凹凸が形成され
ている。メサ部を形成することにより、光を素子外部に
効率よく導けるようになり、さらに、そのメサ部にも粗
面加工が施されているので、表面で光が全反射する確率
も低い。
【００１２】また、メサエッチング用のマスクを電極と
してそのまま使用する発光素子の製造方法は以下の通り
とすることもできる。その製造方法は、第１導電型の第
一主表面と、第２導電型の第二主表面と、側面部と、前
記第一主表面および側面部に隣接して形成されたメサ部
とを有する発光素子の製造方法において、第１導電型の
第一主表面と第２導電型の第二主表面とを有する半導体
ウェーハの第一主表面に、メサエッチング用のマスクを
形成するマスク形成工程と、メサエッチング処理により
メサ部を形成するメサエッチング工程と、メサ部に粗面
加工を施す粗面加工工程と、メサエッチング用のマスク
をパターニングして電極にする電極形成工程と、メサ部
に沿って半導体ウェーハを切断するウェーハ切断工程と
をこの順に行うことを特徴とする。
してそのまま使用する発光素子の製造方法は以下の通り
とすることもできる。その製造方法は、第１導電型の第
一主表面と、第２導電型の第二主表面と、側面部と、前
記第一主表面および側面部に隣接して形成されたメサ部
とを有する発光素子の製造方法において、第１導電型の
第一主表面と第２導電型の第二主表面とを有する半導体
ウェーハの第一主表面に、メサエッチング用のマスクを
形成するマスク形成工程と、メサエッチング処理により
メサ部を形成するメサエッチング工程と、メサ部に粗面
加工を施す粗面加工工程と、メサエッチング用のマスク
をパターニングして電極にする電極形成工程と、メサ部
に沿って半導体ウェーハを切断するウェーハ切断工程と
をこの順に行うことを特徴とする。
【００１３】上記製造方法によれば、メサ溝をメサエッ
チングにより形成した後、該メサエッチング用のマスク
をパターニングすることにより電力供給のための電極と
してそのまま利用できるばかりでなく、メサ溝を形成し
た直後の工程において粗面加工を施すので、メサ部にの
み選択的に粗面を形成することが可能となる。両主表面
はエッチングされることはないので、粗面加工を施すと
却って光の強度が低下してしまう恐れがある半導体ウェ
ーハを用い、発光素子を製造する場合に有効である。
チングにより形成した後、該メサエッチング用のマスク
をパターニングすることにより電力供給のための電極と
してそのまま利用できるばかりでなく、メサ溝を形成し
た直後の工程において粗面加工を施すので、メサ部にの
み選択的に粗面を形成することが可能となる。両主表面
はエッチングされることはないので、粗面加工を施すと
却って光の強度が低下してしまう恐れがある半導体ウェ
ーハを用い、発光素子を製造する場合に有効である。
【００１４】上記のようにして製造することができる本
発明の発光素子は、第１導電型の第一主表面と、第２導
電型の第二主表面と、側面部と、前記第一主表面および
側面部に隣接して形成されたメサ部とを有する発光素子
において、メサ部には粗面加工が施され、メサ部を除く
外周面は該メサ部における外周面よりも凹凸の小さい面
とされていることを特徴とする。
発明の発光素子は、第１導電型の第一主表面と、第２導
電型の第二主表面と、側面部と、前記第一主表面および
側面部に隣接して形成されたメサ部とを有する発光素子
において、メサ部には粗面加工が施され、メサ部を除く
外周面は該メサ部における外周面よりも凹凸の小さい面
とされていることを特徴とする。
【００１５】上記の発光素子によれば、メサ部を除く素
子の外周面にあえて粗面加工を施さない場合であって
も、少なくともメサ部にだけは粗面が形成されているた
め、全く粗面加工が施されていないものと比べると、高
い光度を得ることができる。
子の外周面にあえて粗面加工を施さない場合であって
も、少なくともメサ部にだけは粗面が形成されているた
め、全く粗面加工が施されていないものと比べると、高
い光度を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発光素子の製造方
法、及び発光素子について、添付の図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の発光素子の概略を示す断面図
である。まず図１に示す発光素子１００は、異なる導電
型の半導体単結晶が積層した構造とされ、積層厚み方向
における両端は第１導電型の第一主表面（以下、上面と
いう）１２と、第２導電型の第二主表面（以下、裏面と
いう）１３とされ、そのそれぞれに電極を有する。例え
ば、第２導電型を示す裏面１３がｎ型半導体単結晶１に
より形成され、その上にｐ型半導体単結晶２が積層して
第１導電型を示す上面１２が形成される。そして、ｎ型
半導体単結晶１とｐ型半導体単結晶２との界面にｐ−ｎ
接合が形成される。上面１２および裏面１３のそれぞれ
には、電極２０ａおよび２０ｂが形成されている。上面
１２に隣接する部位は、裏面１３に近づくにつれて積層
厚み方向と垂直な方向の断面積を増加させる形のメサ部
１０とされている。メサ部１０は、凹曲面状の外周面を
有する。発光素子１００の側面部１１は積層厚み方向に
対して概ね垂直とされ、裏面１３およびメサ部１０に隣
接する形とされている。なお、メサ部１０は上面１２か
らｐ−ｎ接合を完全に含む領域まで形成されている。
法、及び発光素子について、添付の図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の発光素子の概略を示す断面図
である。まず図１に示す発光素子１００は、異なる導電
型の半導体単結晶が積層した構造とされ、積層厚み方向
における両端は第１導電型の第一主表面（以下、上面と
いう）１２と、第２導電型の第二主表面（以下、裏面と
いう）１３とされ、そのそれぞれに電極を有する。例え
ば、第２導電型を示す裏面１３がｎ型半導体単結晶１に
より形成され、その上にｐ型半導体単結晶２が積層して
第１導電型を示す上面１２が形成される。そして、ｎ型
半導体単結晶１とｐ型半導体単結晶２との界面にｐ−ｎ
接合が形成される。上面１２および裏面１３のそれぞれ
には、電極２０ａおよび２０ｂが形成されている。上面
１２に隣接する部位は、裏面１３に近づくにつれて積層
厚み方向と垂直な方向の断面積を増加させる形のメサ部
１０とされている。メサ部１０は、凹曲面状の外周面を
有する。発光素子１００の側面部１１は積層厚み方向に
対して概ね垂直とされ、裏面１３およびメサ部１０に隣
接する形とされている。なお、メサ部１０は上面１２か
らｐ−ｎ接合を完全に含む領域まで形成されている。
【００１７】裏面１３を除く外周面、すなわち電極部を
除く上面１２とメサ部１０および側面部１１は、湿式エ
ッチングにより粗面加工が施された、微細な凹凸を有す
る粗面とされている。これにより、発光素子１００とそ
の周囲との界面において、ｐ−ｎ接合近傍で発せられた
光が全反射してしまう確率を低減することができ、ひい
ては光取り出し効率を向上させることができる。
除く上面１２とメサ部１０および側面部１１は、湿式エ
ッチングにより粗面加工が施された、微細な凹凸を有す
る粗面とされている。これにより、発光素子１００とそ
の周囲との界面において、ｐ−ｎ接合近傍で発せられた
光が全反射してしまう確率を低減することができ、ひい
ては光取り出し効率を向上させることができる。
【００１８】例えば、発光波長が６００ｎｍ近傍のＧａ
ＡｓＰ系発光素子においては、ＧａＰの屈折率ｎが約
３．３、ＧａＡｓの屈折率ｎが約３．８であることか
ら、それらの混晶であるＧａＡｓＰの屈折率ｎは約３．
３〜約３．８であることが分かる。互いに屈折率の異な
るある媒体から他の媒体へと光が入射するとき、それら
の屈折率の差に応じて媒体同士の界面にて光が全反射さ
れる条件が決まる。
ＡｓＰ系発光素子においては、ＧａＰの屈折率ｎが約
３．３、ＧａＡｓの屈折率ｎが約３．８であることか
ら、それらの混晶であるＧａＡｓＰの屈折率ｎは約３．
３〜約３．８であることが分かる。互いに屈折率の異な
るある媒体から他の媒体へと光が入射するとき、それら
の屈折率の差に応じて媒体同士の界面にて光が全反射さ
れる条件が決まる。
【００１９】図６（ａ）の模式図に示すように、界面で
光がちょうど全反射される出射角＝９０°となるときの
臨界角度θｃは、入射側の媒体の屈折率をｎ１、出射側
の媒体の屈折率をｎ２として、 θc＝ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１）‥‥ と表される。もし、出射側の媒体が空気であるならば、
屈折率は近似的に真空の屈折率（＝１）に等しいとみな
すことができるので、これを用いれば、 θc＝ｓｉｎ−１（１／ｎ１）‥‥ と表すことができる。
光がちょうど全反射される出射角＝９０°となるときの
臨界角度θｃは、入射側の媒体の屈折率をｎ１、出射側
の媒体の屈折率をｎ２として、 θc＝ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１）‥‥ と表される。もし、出射側の媒体が空気であるならば、
屈折率は近似的に真空の屈折率（＝１）に等しいとみな
すことができるので、これを用いれば、 θc＝ｓｉｎ−１（１／ｎ１）‥‥ と表すことができる。
【００２０】例えば屈折率ｎ１＝約３．３〜約３．８の
ＧａＡｓＰ混晶の場合、全反射の臨界角度θｃ＝約１５
°〜約１８°となる。θｃよりも小さい角度、すなわち
界面に対して垂直に近い角度で到達した光のみが空気中
に放出される。θｃよりも大きな角度で界面に到達した
光は、結晶内部に全反射していずれは吸収されてしま
う。
ＧａＡｓＰ混晶の場合、全反射の臨界角度θｃ＝約１５
°〜約１８°となる。θｃよりも小さい角度、すなわち
界面に対して垂直に近い角度で到達した光のみが空気中
に放出される。θｃよりも大きな角度で界面に到達した
光は、結晶内部に全反射していずれは吸収されてしま
う。
【００２１】これに対して、光の取り出し面が微細な凹
凸を有する粗面とされていると、θｃよりも大きな角度
で界面に到達した光に対しても、図６（ｂ）に示すよう
に、局所的にはθｃよりも小さい角度を有する凸面が存
在するので、光は空気中に透過することができる。
凸を有する粗面とされていると、θｃよりも大きな角度
で界面に到達した光に対しても、図６（ｂ）に示すよう
に、局所的にはθｃよりも小さい角度を有する凸面が存
在するので、光は空気中に透過することができる。
【００２２】なお、凹凸の度合いについては、発光素子
１００を構成する材料、組成および構造等を考慮して、
光の取り出し効率が最も良好となるように最適化するこ
とができる。すなわち、素子を構成する材料の屈折率と
素子の発光波長とを考慮して、凹凸が緩やかすぎず、微
細でありすぎないようにエッチング条件を変化させれば
よく、例えば特開２０００−１９６１４１号公報に記載
されている方法が適用できる。
１００を構成する材料、組成および構造等を考慮して、
光の取り出し効率が最も良好となるように最適化するこ
とができる。すなわち、素子を構成する材料の屈折率と
素子の発光波長とを考慮して、凹凸が緩やかすぎず、微
細でありすぎないようにエッチング条件を変化させれば
よく、例えば特開２０００−１９６１４１号公報に記載
されている方法が適用できる。
【００２３】一方、裏面１３はラッピング、ポリッシン
グ等の研磨加工が施された平滑面とするのがよい。通
常、裏面１３はフレーム等に固定されて光が漏出できな
いので、裏面１３に到達した光は、むしろ全反射されて
他の面に導かれたほうがよいからである。すなわち、こ
の裏面１３はなるべく凹凸のない平滑面であることが望
ましい。
グ等の研磨加工が施された平滑面とするのがよい。通
常、裏面１３はフレーム等に固定されて光が漏出できな
いので、裏面１３に到達した光は、むしろ全反射されて
他の面に導かれたほうがよいからである。すなわち、こ
の裏面１３はなるべく凹凸のない平滑面であることが望
ましい。
【００２４】このような、本発明の発光素子は以下のよ
うにして製造できる。例えばＧａＰ単結晶基板上にＧａ
ＡｓＰ単結晶層をエピタキシャル成長させたエピタキシ
ャルウェーハを加工して、メサ形状をなす本発明の発光
素子１００を得ることができるので、これを一実施形態
として以下の説明を記載する。
うにして製造できる。例えばＧａＰ単結晶基板上にＧａ
ＡｓＰ単結晶層をエピタキシャル成長させたエピタキシ
ャルウェーハを加工して、メサ形状をなす本発明の発光
素子１００を得ることができるので、これを一実施形態
として以下の説明を記載する。
【００２５】以下、図２の工程説明図を参照しつつ説明
を記載する。まず、主表面の面方位が（１００）である
ｎ型ＧａＰ単結晶基板３０上に、ｎ型ＧａＰエピタキシ
ャル層３１、混晶率ｘが変化するｎ型ＧａＡｓ１−ｘＰ
ｘ混晶率変化層３２、窒素を添加したｎ型ＧａＡｓ
１−ｘＰｘ混晶率一定層３３を順次積層したのちに、ｎ
型ＧａＡｓ１−ｘＰｘ混晶率一定層３３の表面よりＺｎ
を拡散させて、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘＰｘ混晶率一定層３
３の一部をｐ型に反転させてｐ型ＧａＡｓ１−ｘＰ ｘ混
晶率一定層３４を形成し、その混晶率一定層３３と３４
との境界にｐ−ｎ接合を有するＧａＡｓＰエピタキシャ
ルウェーハ２００を得る（ウェーハ作製工程）。ｎ型
ＧａＡｓ１−ｘＰｘ混晶率変化層３２は、ｎ型ＧａＰエ
ピタキシャル層３１からｎ型ＧａＡｓ１−ｘＰｘ混晶率
一定層３３にかけて混晶の組成が徐々に変化しており、
格子不整合による歪を緩和している。
を記載する。まず、主表面の面方位が（１００）である
ｎ型ＧａＰ単結晶基板３０上に、ｎ型ＧａＰエピタキシ
ャル層３１、混晶率ｘが変化するｎ型ＧａＡｓ１−ｘＰ
ｘ混晶率変化層３２、窒素を添加したｎ型ＧａＡｓ
１−ｘＰｘ混晶率一定層３３を順次積層したのちに、ｎ
型ＧａＡｓ１−ｘＰｘ混晶率一定層３３の表面よりＺｎ
を拡散させて、ｎ型ＧａＡｓ１−ｘＰｘ混晶率一定層３
３の一部をｐ型に反転させてｐ型ＧａＡｓ１−ｘＰ ｘ混
晶率一定層３４を形成し、その混晶率一定層３３と３４
との境界にｐ−ｎ接合を有するＧａＡｓＰエピタキシャ
ルウェーハ２００を得る（ウェーハ作製工程）。ｎ型
ＧａＡｓ１−ｘＰｘ混晶率変化層３２は、ｎ型ＧａＰエ
ピタキシャル層３１からｎ型ＧａＡｓ１−ｘＰｘ混晶率
一定層３３にかけて混晶の組成が徐々に変化しており、
格子不整合による歪を緩和している。
【００２６】次に、ウェーハ２００の裏面１３にラッピ
ング、ポリッシング等の研磨加工を施したのち、真空蒸
着法等の方法によりＡｕ、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金、Ａｕ
−Ｓｉ合金、Ａｕ−Ｓｉ−Ｎｉ合金等による金属被膜を
形成する。この金属被膜を、例えばエッチング液ＫＩ−
Ｉ２水溶液を用いたフォトエッチングにより所望の形状
に加工したのち、ウェーハ２００とのオーム性接触を得
るためにＡｒガス等の不活性雰囲気中、概ね４００℃〜
６００℃の温度にて熱処理を行い裏面電極２０ｂを得る
（裏面電極形成工程）。熱処理条件は、半導体および
金属の種類によって異なるので状況に応じて最適化する
とよい。
ング、ポリッシング等の研磨加工を施したのち、真空蒸
着法等の方法によりＡｕ、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金、Ａｕ
−Ｓｉ合金、Ａｕ−Ｓｉ−Ｎｉ合金等による金属被膜を
形成する。この金属被膜を、例えばエッチング液ＫＩ−
Ｉ２水溶液を用いたフォトエッチングにより所望の形状
に加工したのち、ウェーハ２００とのオーム性接触を得
るためにＡｒガス等の不活性雰囲気中、概ね４００℃〜
６００℃の温度にて熱処理を行い裏面電極２０ｂを得る
（裏面電極形成工程）。熱処理条件は、半導体および
金属の種類によって異なるので状況に応じて最適化する
とよい。
【００２７】メサ形状をなす本発明の発光素子１００
は、図１で示したメサ部１０となるべきメサ溝をウェー
ハ２００の時点で形成し、そのメサ溝の内周面に沿って
ウェーハを切断すれば得られる。メサ溝を形成するため
に、有機物のレジストでマスクしてエッチングを試みる
と、図７（ｂ）の模式図に示すようにメサエッチングが
進行するにつれ、マスク２０ｒが徐々に削られてしまう
ので、メサ溝を精度良く形成することが難しい。メサ溝
５０がシャープに形成されていない場合、電気特性およ
び発光特性を正確に調べることができないばかりか、最
終的にダイシングを行って素子を分離する際にダイシン
グ位置を定めるための画像認識が正確に行えない、光度
が低下する等の不具合が生ずる。
は、図１で示したメサ部１０となるべきメサ溝をウェー
ハ２００の時点で形成し、そのメサ溝の内周面に沿って
ウェーハを切断すれば得られる。メサ溝を形成するため
に、有機物のレジストでマスクしてエッチングを試みる
と、図７（ｂ）の模式図に示すようにメサエッチングが
進行するにつれ、マスク２０ｒが徐々に削られてしまう
ので、メサ溝を精度良く形成することが難しい。メサ溝
５０がシャープに形成されていない場合、電気特性およ
び発光特性を正確に調べることができないばかりか、最
終的にダイシングを行って素子を分離する際にダイシン
グ位置を定めるための画像認識が正確に行えない、光度
が低下する等の不具合が生ずる。
【００２８】本発明である発光素子の製造方法において
は、ＡｕまたはＡｕを主体とする合金をメサエッチング
用のマスクとして使用するので、レジストをマスクとし
て使用する場合と比べると、マスクがエッチング処理時
に剥離する頻度は非常に低い。ゆえに、図７（ａ）に示
すように精度良くエッチングされたメサ溝を形成するこ
とができる。
は、ＡｕまたはＡｕを主体とする合金をメサエッチング
用のマスクとして使用するので、レジストをマスクとし
て使用する場合と比べると、マスクがエッチング処理時
に剥離する頻度は非常に低い。ゆえに、図７（ａ）に示
すように精度良くエッチングされたメサ溝を形成するこ
とができる。
【００２９】メサ溝形成のためのメサエッチング用マス
ク２０ａ’は、裏面電極２０ｂを形成したときと同様の
方法により得ることができる（マスク形成工程）。メ
サエッチング用マスク２０ａ’を形成後、例えば８５ｖ
ｏｌ％リン酸水溶液と３０ｖｏｌ％過酸化水素水とを
１：１の体積比にて混合したエッチング液を用いて上面
１２をエッチングすると、凹状のメサ溝５０が形成され
る（メサエッチング工程）。なお、裏面１３が接触面
となるようにウェーハ２００を予め半導体用粘着テープ
に貼着させる、あるいは裏面１３に耐酸性のワックスを
塗布して、ウェーハ２００の裏面１３をエッチング液か
ら保護するとよい。
ク２０ａ’は、裏面電極２０ｂを形成したときと同様の
方法により得ることができる（マスク形成工程）。メ
サエッチング用マスク２０ａ’を形成後、例えば８５ｖ
ｏｌ％リン酸水溶液と３０ｖｏｌ％過酸化水素水とを
１：１の体積比にて混合したエッチング液を用いて上面
１２をエッチングすると、凹状のメサ溝５０が形成され
る（メサエッチング工程）。なお、裏面１３が接触面
となるようにウェーハ２００を予め半導体用粘着テープ
に貼着させる、あるいは裏面１３に耐酸性のワックスを
塗布して、ウェーハ２００の裏面１３をエッチング液か
ら保護するとよい。
【００３０】マスク２０ａ’は、上面１２を完全に覆う
形となっているため、このままでは光が漏出できない。
そこで、ウェーハの上面１２が露出するように、このマ
スク２０ａ’の周縁部を除去する形にパターニングした
のち、エッチング処理により該周縁部を除去し、最適な
大きさおよび形状の上面電極２０ａを得る（電極形成
工程）。その後、ウェーハとオーム性接触を得るため
に、裏面電極２０ｂ形成のときと同様の熱処理を行う。
形となっているため、このままでは光が漏出できない。
そこで、ウェーハの上面１２が露出するように、このマ
スク２０ａ’の周縁部を除去する形にパターニングした
のち、エッチング処理により該周縁部を除去し、最適な
大きさおよび形状の上面電極２０ａを得る（電極形成
工程）。その後、ウェーハとオーム性接触を得るため
に、裏面電極２０ｂ形成のときと同様の熱処理を行う。
【００３１】そして、実際の素子として使用するために
凹状のメサ溝５０に沿って、すなわち溝の最も深くなる
位置に切削刃が当接するようにしてウェーハ２００を切
断する（ウェーハ切断工程）。
凹状のメサ溝５０に沿って、すなわち溝の最も深くなる
位置に切削刃が当接するようにしてウェーハ２００を切
断する（ウェーハ切断工程）。
【００３２】切断された個々の素子の外周面に対し、例
えばＩ２を１部に対し、硝酸を４０部〜８０部、フッ化
水素を４０部〜３００部、酢酸を４００部〜２０００部
のモル組成比で水溶液中に含むエッチング液を用いて粗
面加工を施す（、粗面加工工程）。粗面加工により
素子１００の上面電極２０ａ部を除く上面１２と、メサ
部１０および側面部１１に微細な凹凸（粗面）が形成さ
れる。裏面１３は、粘着テープに保護されているので粗
面は形成されない。以上説明した順序にて各工程を行う
ことにより、本発明の発光素子１００を得ることができ
る。
えばＩ２を１部に対し、硝酸を４０部〜８０部、フッ化
水素を４０部〜３００部、酢酸を４００部〜２０００部
のモル組成比で水溶液中に含むエッチング液を用いて粗
面加工を施す（、粗面加工工程）。粗面加工により
素子１００の上面電極２０ａ部を除く上面１２と、メサ
部１０および側面部１１に微細な凹凸（粗面）が形成さ
れる。裏面１３は、粘着テープに保護されているので粗
面は形成されない。以上説明した順序にて各工程を行う
ことにより、本発明の発光素子１００を得ることができ
る。
【００３３】ところで、これまで述べてきたように、メ
サエッチング用のマスクと電極とを兼用した形の本発明
の発光素子の製造方法によれば、図４に示すような、メ
サ部１０にのみ粗面加工が施され、メサ部１０を除く外
周面は該メサ部１０における外周面よりも凹凸の小さい
面とされた発光素子１００’を得ることもできる。通
常、光の取り出し効率を向上させるための粗面加工は、
これまで述べてきた通り、光の取り出し面すべてに対し
て行われることが望ましい。一方、光の取り出し効率を
向上させるためにｐ型単結晶２自体が数μｍの非常に薄
い層で構成され、ｐ−ｎ接合が素子の主表面からごく近
い領域に形成されることがある。このような場合、上面
１２に粗面加工を施すとｐ型層の多くが削り取られてし
まい、逆に発光効率を低下させてしまう恐れがある。そ
こで、メサ部１０にのみ粗面加工が施された発光素子１
００’を例示できる。以下に、この図４に示す発光素子
１００’の製造方法を図５の工程説明図に基づいて説明
する。
サエッチング用のマスクと電極とを兼用した形の本発明
の発光素子の製造方法によれば、図４に示すような、メ
サ部１０にのみ粗面加工が施され、メサ部１０を除く外
周面は該メサ部１０における外周面よりも凹凸の小さい
面とされた発光素子１００’を得ることもできる。通
常、光の取り出し効率を向上させるための粗面加工は、
これまで述べてきた通り、光の取り出し面すべてに対し
て行われることが望ましい。一方、光の取り出し効率を
向上させるためにｐ型単結晶２自体が数μｍの非常に薄
い層で構成され、ｐ−ｎ接合が素子の主表面からごく近
い領域に形成されることがある。このような場合、上面
１２に粗面加工を施すとｐ型層の多くが削り取られてし
まい、逆に発光効率を低下させてしまう恐れがある。そ
こで、メサ部１０にのみ粗面加工が施された発光素子１
００’を例示できる。以下に、この図４に示す発光素子
１００’の製造方法を図５の工程説明図に基づいて説明
する。
【００３４】図５のに示すウェーハ２００の作製工程
から、メサ部５０を形成するメサエッチング工程まで
は、図２の工程説明図で述べた通りである。異なるの
は、メサエッチング用のマスク２０ａ’をパターニング
して周縁部を除去して電極とする以前に、ウェーハ２０
０の主面に対して粗面加工（粗面加工工程）を施す点
である。このような工程順序により得られるウェーハ２
００’は、メサ溝５０のみに微細な凹凸（粗面）を有す
る。その後、フォトエッチングを行い、表面電極２０ａ
を形成する（電極形成工程）。あとは、ウェーハ２０
０’をメサ溝５０に沿って切断する（、ウェーハ切
断工程）ことにより、図４に示した発光素子１００’が
得られる。
から、メサ部５０を形成するメサエッチング工程まで
は、図２の工程説明図で述べた通りである。異なるの
は、メサエッチング用のマスク２０ａ’をパターニング
して周縁部を除去して電極とする以前に、ウェーハ２０
０の主面に対して粗面加工（粗面加工工程）を施す点
である。このような工程順序により得られるウェーハ２
００’は、メサ溝５０のみに微細な凹凸（粗面）を有す
る。その後、フォトエッチングを行い、表面電極２０ａ
を形成する（電極形成工程）。あとは、ウェーハ２０
０’をメサ溝５０に沿って切断する（、ウェーハ切
断工程）ことにより、図４に示した発光素子１００’が
得られる。
【００３５】そして例えば、図３に示すように、得られ
た発光素子１００あるいは１００’をリードフレーム７
０に固定するとともに、ワイヤーボンディングして、周
囲をエポキシコートすることによりシングルランプＬＥ
Ｄ１０１が得られる。
た発光素子１００あるいは１００’をリードフレーム７
０に固定するとともに、ワイヤーボンディングして、周
囲をエポキシコートすることによりシングルランプＬＥ
Ｄ１０１が得られる。
【００３６】
【実験例】ＧａＰ単結晶基板上にＧａＡｓＰ単結晶層を
積層させた形態のＧａＡｓＰエピタキシャルウェーハを
公知の気相エピタキシャル成長方法により、発光波長が
６１８ｎｍとなるように混晶比を調整して作製した。こ
のＧａＡｓＰエピタキシャルウェーハを使用し、本発明
の発光素子の製造方法により、電極２０ａ，２０ｂと裏
面１３以外の素子外周面に粗面加工が施され、裏面１３
に研磨加工が施された本発明のメサ型の発光素子１００
を得た。素子のサイズは、結晶の積層方向に射影して測
定される値で、０．２９×０．２９ｍｍ□とした。得ら
れた発光素子をリードフレーム７０上に銀ペーストで固
定するとともに、金細線でボンディングして、周囲を透
明エポキシ樹脂でモールドしてシングルランプＬＥＤ
（発光ダイオード）を作製した。作製した発光ダイオー
ドに対して２０ｍＡの直流電流を流し、その光度を測定
したとき、５．６６９ｍｃｄの光度が得られた。
積層させた形態のＧａＡｓＰエピタキシャルウェーハを
公知の気相エピタキシャル成長方法により、発光波長が
６１８ｎｍとなるように混晶比を調整して作製した。こ
のＧａＡｓＰエピタキシャルウェーハを使用し、本発明
の発光素子の製造方法により、電極２０ａ，２０ｂと裏
面１３以外の素子外周面に粗面加工が施され、裏面１３
に研磨加工が施された本発明のメサ型の発光素子１００
を得た。素子のサイズは、結晶の積層方向に射影して測
定される値で、０．２９×０．２９ｍｍ□とした。得ら
れた発光素子をリードフレーム７０上に銀ペーストで固
定するとともに、金細線でボンディングして、周囲を透
明エポキシ樹脂でモールドしてシングルランプＬＥＤ
（発光ダイオード）を作製した。作製した発光ダイオー
ドに対して２０ｍＡの直流電流を流し、その光度を測定
したとき、５．６６９ｍｃｄの光度が得られた。
【００３７】以上、本発明は実施の形態に限定されるも
のではなく、要旨を逸脱しない範囲にて種々の態様で実
施できることはいうまでもない。また、図面は、理解の
ための模式的な図であることを断っておく。
のではなく、要旨を逸脱しない範囲にて種々の態様で実
施できることはいうまでもない。また、図面は、理解の
ための模式的な図であることを断っておく。
【図１】本発明の発光素子の概略を示す断面図。
【図２】本発明の発光素子の製造方法を説明する工程説
明図。
明図。
【図３】シングルランプＬＥＤの断面模式図。
【図４】本発明の発光素子の変形例を示す断面図。
【図５】図４に示した発光素子の製造方法を説明する工
程説明図。
程説明図。
【図６】光の全反射条件を説明する説明図。
【図７】ウェーハへのメサ溝形成態様を示す断面模式
図。
図。
１０ メサ部 １１ 側面部 １２ 上面（第一主表面） １３ 裏面（第二主表面） ２０ａ 上面電極 ２０ｂ 裏面電極 ２０ａ’ メサエッチング用マスク ５０ メサ溝 １００，１００’ 発光素子 ２００ 半導体ウェーハ
フロントページの続き (72)発明者 金子 康継 群馬県安中市磯部二丁目13番１号 信越半 導体株式会社磯部工場内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA02 CA37 CA38 CA74 CA75 CA77 CA85 DA18 DA44
Claims (7)
- 【請求項１】 第１導電型の第一主表面と、第２導電型
の第二主表面と、側面部と、前記第一主表面および前記
側面部に隣接して形成されたメサ部とを有する発光素子
の製造方法において、 第１導電型の第一主表面と第２導電型の第二主表面とを
有する半導体ウェーハの前記第一主表面に、メサエッチ
ング用のマスクを形成するマスク形成工程と、メサエッ
チング処理によりメサ部を形成するメサエッチング工程
と、前記メサエッチング用のマスクをパターニングして
電極にする電極形成工程と、前記メサ部に沿って前記半
導体ウェーハを切断するウェーハ切断工程と、少なくと
も前記メサ部および前記側面部に粗面加工を施す粗面加
工工程とをこの順に行うことを特徴とする発光素子の製
造方法。 - 【請求項２】 第１導電型の第一主表面と、第２導電型
の第二主表面と、側面部と、前記第一主表面および前記
側面部に隣接して形成されたメサ部とを有する発光素子
の製造方法において、 第１導電型の第一主表面と第２導電型の第二主表面とを
有する半導体ウェーハの前記第一主表面に、メサエッチ
ング用のマスクを形成するマスク形成工程と、メサエッ
チング処理によりメサ部を形成するメサエッチング工程
と、前記メサ部に粗面加工を施す粗面加工工程と、前記
メサエッチング用のマスクをパターニングして電極にす
る電極形成工程と、前記メサ部に沿って前記半導体ウェ
ーハを切断するウェーハ切断工程とをこの順に行うこと
を特徴とする発光素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記メサエッチング用のマスクは、Ａｕ
またはＡｕを主体とする合金からなることを特徴とする
請求項１または２記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項４】 第１導電型の第一主表面と、第２導電型
の第二主表面と、側面部と、前記第一主表面および前記
側面部に隣接して形成されたメサ部とを有する発光素子
において、少なくとも前記メサ部および前記側面部に粗
面加工が施されていることを特徴とする発光素子。 - 【請求項５】 第１導電型の第一主表面と、第２導電型
の第二主表面と、側面部と、前記第一主表面および前記
側面部に隣接して形成されたメサ部とを有する発光素子
において、前記メサ部には粗面加工が施され、前記メサ
部を除く外周面は該メサ部における外周面よりも凹凸の
小さい面とされていることを特徴とする発光素子。 - 【請求項６】 前記第一主表面には電極が形成され、該
電極部を除く前記第一主表面に粗面加工が施されている
ことを特徴とする請求項４記載の発光素子。 - 【請求項７】 前記第二主表面には研磨加工が施されて
いることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記
載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001165794A JP2002359399A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 発光素子の製造方法及び発光素子 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001165794A JP2002359399A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 発光素子の製造方法及び発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002359399A true JP2002359399A (ja) | 2002-12-13 |
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ID=19008422
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|---|---|---|---|
| JP2001165794A Pending JP2002359399A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 発光素子の製造方法及び発光素子 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002359399A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005106975A1 (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 発光素子の製造方法及び発光素子 |
| WO2005106976A1 (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 発光素子の製造方法及び発光素子 |
| JP2006324507A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Mitsubishi Chemicals Corp | 発光ダイオードの製造方法 |
| WO2006129595A1 (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 発光素子の製造方法 |
| WO2007097242A1 (ja) * | 2006-02-24 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 発光素子 |
| JP2015185744A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 旭化成株式会社 | 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子 |
| CN117995954A (zh) * | 2024-04-07 | 2024-05-07 | 江西求是高等研究院 | 一种微显示芯片制备方法及微显示芯片 |
Citations (7)
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