JP2012019137A - 発光ダイオードの製造方法、切断方法及び発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る発光ダイオードの製造方法は、複数の金属層からなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えたウェハを作製する工程と、前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、前記複数の金属層のうちレーザー照射面の反対側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、平面視して前記金属層の前記除去された部分に沿って、レーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図9
Description
特に、高電流で光らせる必要がある高出力用の発光ダイオードは、従来のものに比べて発熱量が多く、放熱性の確保が課題となっている。金属基板は発光部(化合物半導体層)からの発熱を発光ダイオードの外部へ効率的に放出することができるので、化合物半導体層に金属基板を接合させることは、発光ダイオードの高出力化、長寿命化に有用である。
ここで、ブレードダイシングは基板に高速回転する円盤状の切削ブレードを押し当てて切断するものである。
また、レーザーダイシングは基板にレーザーを照射し、そのレーザーエネルギーを吸収させて発生した熱エネルギーによって切断部を溶融、蒸散(アブレーション)させて切断を行うものである。
ここで、デブリとは、レーザービームの照射により生成される副次生成物であって、被照射材料の溶融物や飛散物等が切断部周辺(材料表面や切断面)に付着したものである。
(1)ウェハにレーザーを照射してチップ状の発光ダイオードを製造する方法において、
複数の金属層からなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えたウェハを作製する工程と、前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、前記複数の金属層のうちレーザー照射面の反対側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、平面視して前記金属層の前記除去された部分に沿って、レーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
ここで、「切断予定ライン」とは、ウェハにおいて切断する予定の位置を示すものであって、基板等の上に実際に何らかの加工が施されて形成されたラインも、実際の加工は施されていない仮想的なラインも含むものとする。
また、「切断予定ライン上の部分」とは、平面視して「切断予定ライン」を含む部分を意味する。
また、「複数の金属層」とは、例えば2段階で形成された隣接する2つの金属層であって同じ金属材料からなるものは単一材料の金属層であって一層の金属層であるから、少なくとも隣接する金属層は異種の金属材料からなるものを意味する。
(2)前記金属基板を切断する工程の前に、前記複数の金属層のうち前記レーザー照射面側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分をエッチングによって除去する工程をさらに備えたことを特徴とする前項(1)に記載の発光ダイオードの製造方法。
(3)前記複数の金属層は、前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料と前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料を含むことを特徴とする前項(1)又は(2)のいずれかに記載の発光ダイオードの製造方法。
(4)前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料が、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、チタンまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする前項(1)から(3)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(5)前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料が、モリブデン、タングステン、クロムまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする前項(1)から(4)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(6)前記複数の金属層は三層の金属層であることを特徴とする前項(1)から(5)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(7)前記三層の金属層のうち、一層の金属層を挟む二層の金属層は同じ金属材料からなることを特徴とする前項(6)に記載の発光ダイオードの製造方法。
(8)前記一層の金属層はモリブデンからなり、前記二層の金属層は銅からなることを特徴とする前項(7)に記載の発光ダイオードの製造方法。
(9)前記三層の金属層のうち、一層の金属層を挟む二層の金属層をエッチングによって除去し、前記一層の金属層をレーザーによって切断することを特徴とする前項(6)から(8)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(10)前記発光層は、AlGaInP層またはAlGaAs層を含むことを特徴とする前項(1)から(9)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(11)前記化合物半導体層と前記金属基板との間に反射構造体を備えることを特徴とする前項(1)から(10)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
(12)複数の金属層からなる金属基板と、該金属基板上に形成された化合物半導体層とを備えたウェハにレーザーを照射してチップ状の発光ダイオードに切断する方法において、
前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、
前記複数の金属層のうちレーザー照射面の反対側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、平面視して前記金属層の前記除去された部分に沿って、レーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、を有することを特徴とする切断方法。
(13)前記金属基板を切断する工程の前に、前記複数の金属層のうち前記レーザー照射面側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分をエッチングによって除去する工程をさらに備えたことを特徴とする前項(12)に記載の切断方法。
(14)前項(1)から(13)のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法によって製造された発光ダイオード。
(15)複数の金属層からなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えた発光ダイオードであって、前記金属基板の側面は、該金属基板の厚さ方向に並んで配置する湿式エッチング面とレーザー切断面とからなり、複数の金属層のうち、前記化合物半導体層側の少なくとも一層の金属層の側面と前記化合物半導体層の反対側の少なくとも一層の金属層の側面とは湿式エッチング面からなり、レーザー照射による副次生成物は前記金属基板の側面にのみ付着していることを特徴とする発光ダイオード。
(16)前記複数の金属層は三層の金属層であり、一層の金属層を挟む二層の金属層の側面は湿式エッチング面からなり、前記一層の金属層の側面はレーザー切断面からなることを特徴とする前項(15)に記載の発光ダイオード。
(17)前記一層の金属層はモリブデンからなり、前記二層の金属層は銅からなることを特徴とする前項(16)に記載の発光ダイオード。
そして、レーザー切断中に金属基板内の応力の釣り合いが崩れる程度が低減される結果、金属基板が歪む程度を低減でき、ダイシングラインが所期の位置からずれる程度を低減でき、チップの分割性を良好に維持することができ、発光ダイオードチップが異常な形状になることを防止できる。
また、複数存在する界面の応力のうちいくつかの界面応力を開放した状態で位置合わせしてレーザー切断を行うことになるので、この点からもダイシングラインが所期の位置からずれる程度を低減できる。
さらに、エッチングよってその金属層の切断予定ライン上の部分を除去することによって、レーザー切断する金属基板の厚みを薄くしているので、レーザー切断中に発生する熱量が低下し、発熱による金属基板の膨張を抑制でき、この結果、ダイシングのピッチ幅のぶれを低減できると共に、熱の影響で発光ダイオードチップの裏面側の形状が変わるのを防止できる。
さらには、金属基板を複数の金属層からなる構成なので、エッチング選択性を利用して金属層ごとにエッチングすることが可能となり、金属基板のエッチング深さの制御が容易になる。
さらにまた、全ての金属層をレーザー切断するのではなく、一部をエッチングによって除去することでレーザー切断する金属の量が少なくなるので、レーザー切断時に生成されるデブリ量が低減し、発光層を含む化合物半導体層の側面に接触してショートするのを防止できる。また、金属基板のおもて面及び裏面にデブリが付着するのを防止でき、もしくは、付着量を低減できるので、外観不良を低減できると共に、ワイヤボンディング不良やダイボンディング不良が低減できる。
また、この構成とすることにより、レーザー照射面が発光層を含む化合物半導体層側である場合には、その面側の金属層がエッチングされているので、レーザー切断が開始される金属基板の位置が化合物半導体層から遠くなる。その結果、デブリが化合物半導体層にまで届かなくなり、ショートするのを防止でき、歩留まりを向上させることができる。
また、複数存在する界面の界面応力のうちいくつかの界面応力を開放した状態で位置合わせしてレーザー切断を行うことになるので、この点からもダイシングラインが所期の位置からずれる程度を低減することができる。
さらに、エッチングよってその金属層の切断予定ライン上の部分を除去することによって、レーザー切断する金属基板の厚みを薄くしているので、レーザー切断中に発生する熱量が低下し、発熱による金属基板の膨張を抑制でき、この結果、ダイシングのピッチ幅のぶれを低減することができると共に、熱の影響で発光ダイオードチップの裏面側の形状が変わるのを防止することができる。
さらにまた、金属基板を複数の金属層からなる構成なので、エッチング選択性を利用して金属層ごとにエッチングすることが可能となり、金属基板のエッチング深さの制御が容易になる。
また、この構成とすることにより、レーザー照射面が発光層を含む化合物半導体層側である場合には、その面側の金属層がエッチングされているので、レーザー切断が開始される金属基板の位置が化合物半導体層から遠くなる。その結果、デブリが化合物半導体層にまで届かなくなり、ショートするのを防止でき、歩留まりを向上させることができる。
[発光ダイオード]
図1は、本発明の実施形態である発光ダイオードの一例を示す図である。
図1に示すように、本発明の実施形態である発光ダイオード(LED)1は、複数の金属層21A、22、21Bからなる金属基板5と、金属基板5上に形成された発光層2を含む化合物半導体層3とを備えた発光ダイオード1であって、金属基板5の側面5aaは、金属基板5の厚さ方向に並んで配置する湿式エッチング面とレーザー切断面とからなり、複数の金属層のうち、化合物半導体層に遠い側から少なくとも一層の金属層の側面21Baは湿式エッチング面からなり、金属層の側面22a及び化合物半導体層に近い側の金属層の側面21Aaはレーザー切断面からなり、レーザー照射による副次生成物は金属基板5の側面5aaにのみ付着している。
化合物半導体層に遠い側の金属層の側面21Aaは湿式エッチング面からなってもよい。
化合物半導体層3は、発光層2を含む化合物半導体の積層構造体であって、複数のエピタキシャル成長させた層を積層してなるエピタキシャル積層構造体である。
化合物半導体層3としては、例えば、発光効率が高く、基板接合技術が確立されているAlGaInP層またはAlGaAs層などを利用できる。AlGaInP層は、一般式(AlXGa1−X)YIn1−YP(0≦X≦1,0<Y≦1)で表される材料からなる層である。この組成は、発光ダイオードの発光波長に応じて、決定される。赤および赤外発光の発光ダイオードを作製する際に用いられるAlGaAs層の場合も同様に、構成材料の組成は発光ダイオードの発光波長に応じて決定される。
化合物半導体層3は、n型またはp型の何れか一の伝導型の化合物半導体であり、内部でpn接合が形成される。なお、化合物半導体層3の表面の極性はp型、n型のどちらでもよい。
発光層2は、ダブルへテロ構造(Double Hetero:DH)、単一量子井戸構造(Single Quantum Well:SQW)または多重量子井戸構造(Multi Quantum Well:MQW)などの構造を有する。ここで、ダブルへテロ構造は、放射再結合を担うキャリアを閉じ込められる構造である。また、量子井戸構造は、井戸層と、前記井戸層を挟む2つの障壁層を有する構造であって、SQWは井戸層が1つのものであり、MQWは井戸層が2以上のものである。化合物半導体層3の形成方法としては、MOCVD法などを用いることができる。
発光層2から単色性に優れる発光を得るためには、発光層2としてMQW構造を用いることが好ましい。
第1の電極6および第2の電極8はそれぞれオーミック電極であり、それらの形状および配置は、化合物半導体層3に電流を均一に拡散させるものであればよく、特に限定されない。例えば、平面視したときに円状または矩形状の電極を用いることができ、一個の電極として配置することも、複数の電極を格子状に配置することもできる。
また、更にその上にAuなどを積層して、酸化を防止させるとともに、ワイヤボンディングを向上させることができる。
図1に示すように、化合物半導体層3の反射構造体4側の面3bには、第2の電極8を覆うように反射構造体4が形成されている。反射構造体4は、金属膜15と透明導電膜14とが積層されてなる。
金属膜15の化合物半導体層3と反対側の面15bに形成された前記接続用金属は、電気抵抗が低く、低温で溶融する金属である。前記接続用金属を用いることにより、化合物半導体層3に熱ストレスを与えることなく、金属基板を接続できる。
接続用金属としては、化学的に安定で、融点の低いAu系の共晶金属などを用いられる。前記Au系の共晶金属としては、例えば、AuSn、AuGe、AuSiなどの合金の共晶組成(Au系の共晶金属)を挙げることができる。
また、接続用金属には、チタン、クロム、タングステンなどの金属を添加することが好ましい。これにより、チタン、クロム、タングステンなどの金属がバリヤ金属として機能して、金属基板に含まれる不純物などが金属膜15側に拡散して、反応することを抑制できる。
また、透明導電膜14の代わりに、または、透明導電膜14とともに、透明な材料の屈折率差を利用したいわゆるコールドミラー、例えば、酸化チタン膜、酸化ケイ素膜の多層膜や白色のアルミナ、AlNを用いて、金属膜15に組み合わせてもよい。
金属基板5は複数の金属層からなる。
反射構造体4を構成する金属膜15の化合物半導体層3と反対側の面15bに、金属基板5の接合面5aが接合されている。
金属基板5の厚さは、50μm以上150μm以下とすることが好ましい。
金属基板5の厚さが150μmより厚い場合には、発光ダイオードの製造コストが上昇して好ましくない。また、金属基板5の厚さが50μmより薄い場合には、ハンドリング時に割れ、かけ、反りなどが容易に生じて、製造歩留まりを低下させるおそれが発生する。
金属基板1枚あたりの第1の金属層21と第2の金属層22の層数は、合わせて3〜9層とすることが好ましく、3〜5層とすることがより好ましい。
第1の金属層21と第2の金属層22の層数を合わせて2層とした場合には、厚さ方向での熱膨張が不均衡となり、金属基板5の反りが発生する。逆に、第1の金属層21と第2の金属層22の層数を合わせて9層より多くした場合には、第1の金属層21と第2の金属層22の層の厚さをそれぞれ薄くする必要が生じる。第1の金属層21または第2の金属層22からなる単層基板を層の厚さを薄くして作製することは困難であり、各層の厚さを不均一にして、発光ダイオードの特性をばらつかせるおそれが発生する。さらに、前記単層基板の製造が困難であることから、発光ダイオードの製造コストを悪化させるおそれも生じる。
特に3層として、一層の金属層を挟む二層の金属層は同じ金属材料からなるものとすることが好ましい。この場合、挟む二層の金属層を同じエッチャントを用いて湿式エッチングで切断予定ラインに相当する部分を除去することができる。
第1の金属層21(21A、21B)は、第2の金属層として化合物半導体層3より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、少なくとも化合物半導体層3より熱膨張係数が大きい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第2の金属層として化合物半導体層3より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、第1の金属層21(21A、21B)は少なくとも化合物半導体層3より熱膨張係数が小さい材料からなることが好ましい。
第1の金属層21の厚みは、5μm以上50μm以下とすることが好ましく、5μm以上20μm以下とすることがより好ましい。
なお、第1の金属層21の厚みと第2の金属層21の厚みとは異なっていてもよい。さらに、金属基板5が複数の第1の金属層21と第2の金属層22により形成される場合に、各層の厚みはそれぞれ異なっていてもよい。
反射構造体の金属膜15の接続用金属としてAu系の共晶金属を用いる場合には、金属基板5の接合面5aに、金属基板5側からNi/Au膜を形成するのが好ましい。このNi膜及びAu膜はメッキにより形成することができる。
これにより、接合工程を簡便に行うことができる。前記接合補助膜としては、Au、AuSnなどを用いることができる。
特に、第1の金属層21として銅を用いた場合には、銅の合計の厚さが、金属基板5の厚さの5%以上40%以下であることが好ましく、10%以上30%以下であることがより好ましく、15%以上25%以下であることが更に好ましい。
第1の金属層21の厚みは、5μm以上30μm以下とすることが好ましく、5μm以上20μm以下とすることがより好ましい。
第2の金属層22は、第1の金属層として化合物半導体層3より熱膨張係数が大きい材料を用いる場合には、その熱膨張係数が化合物半導体層3の熱膨張係数より小さい材料からなることが好ましい。この構成とすることにより、金属基板全体としての熱膨張係数が化合物半導体層の熱膨張係数に近いものとなるため、化合物半導体層と金属基板とを接合する際の金属基板の反りや割れを抑制することができ、発光ダイオードの製造歩留まりを向上させることができるからである。従って、第1の金属層として化合物半導体層3より熱膨張係数が小さい材料を用いる場合には、第2の金属層22はその熱膨張係数が化合物半導体層3の熱膨張係数より大きい材料からなることが好ましい。
次に、本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法について説明する。
本発明の実施形態である発光ダイオードの製造方法は、複数の金属層からなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えたウェハを作製する工程と、前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、前記複数の金属層のうちレーザー照射面の反対側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、平面視して前記金属層の前記除去された部分に沿って、レーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、を有する。
まず、金属基板の製造工程について説明する。
金属基板5として、熱膨張係数が化合物半導体層3の材料より大きい第1の金属層と、熱膨張係数が化合物半導体層3の材料より小さい第2の金属層とを採用して、ホットプレスして形成する。
次に、図2(a)に示すように、前記2枚の第1の金属板21の間に前記第2の金属板22を挿入してこれらを重ねて配置する。
金属基板5は、例えば、熱膨張係数が5.7ppm/Kとなり、熱伝導率は220W/m・Kとなる。
また、金属基板5の接合面5aに、電気的接触を安定化させるため接合補助膜を形成してもよい。前記接合補助膜としては、金、白金、ニッケルなどを用いることができる。例えば、メッキにより、金属基板5の接合面5a上にニッケルを2μm成膜した後、前記ニッケル上に金を1μm成膜する。
さらにまた、前記接合補助膜の代わりに、ダイボンド用のAuSn等の共晶金属を形成してもよい。これにより、接合工程を簡便にすることができる。
まず、図3に示すように、半導体基板11の一面11a上に、複数のエピタキシャル層を成長させてエピタキシャル積層体17を形成する。
半導体基板11は、エピタキシャル積層体17形成用基板であり、例えば、一面11aが(100)面から15°傾けた面とされた、Siドープしたn型のGaAs単結晶基板である。このように、エピタキシャル積層体17としてAlGaInP層またはAlGaAs層を用いる場合、エピタキシャル積層体17を形成する基板として、砒化ガリウム(GaAs)単結晶基板を用いることができる。
なお、Mgのドーピング原料にはビスシクロペンタジエチニルマグネシウム((C5H5)2Mg)を用いる。また、Siのドーピング原料にはジシラン(Si2H6)を用いる。また、V族構成元素の原料としては、ホスフィン(PH3)又はアルシン(AsH3)を用いる。
なお、p型のGaP層13は、例えば、750°Cで成長させ、その他のエピタキシャル成長層は、例えば、730°Cで成長させる。
次に、緩衝層12a上に、Siドープしたn型の(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pからなるエッチングストップ層12bを成膜する。
エッチングストップ層12bは、半導体基板をエッチング除去する際、クラッド層および発光層までがエッチングされてしまうことを防ぐための層であり、例えば、Siドープの(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pからなり、層厚を0.5μmとする。
次に、エッチングストップ層12b上に、Siドープしたn型のGaAsからなるコンタクト層12cを成膜する。
次に、コンタクト層12c上に、Siをドープしたn型のAl0.5In0.5Pからなるクラッド層10aを成膜する。
次に、クラッド層10a上に、アンドープの(Al0.2Ga0.8)0.5In0.5P/(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pの10対の積層構造からなる発光層2を成膜する。
次に、発光層2上に、Mgをドープしたp型のAl0.5In0.5Pからなるクラッド層10bを成膜する。
次に、クラッド層10b上に、Mgドープしたp型のGaP層13を成膜する。
次に、図4に示すように、p型のGaP層13の半導体基板11と反対側の面13a上に第2の電極(オーミック電極)8を形成する。第2の電極8は、例えば、0.4μmの厚さのAuBe上に0.2μmの厚さのAuが積層されてなる。第2の電極8は、例えば、平面視したときに20μmφの円形状であり、60μmの間隔で形成される。
次に、図5に示すように、p型のGaP層13の半導体基板11と反対側の面13aおよび第2の電極8を覆うようにITO膜からなる透明導電膜14を形成する。次に、450℃の熱処理を施して、第2の電極8と透明導電膜14との間にオーミックコンタクトを形成する。
これにより、金属膜15と透明導電膜14とからなる反射構造体4が形成される。
次に、図7に示すように、反射構造体4とエピタキシャル積層体17とを形成した半導体基板11と、前記金属基板の製造工程で形成した金属基板5と、を減圧装置内に搬入して、反射構造体4の接合面4aと金属基板5の接合面5aとが対向して重ねあわされるように配置する。
次に、前記減圧装置内を3×10−5Paまで排気した後、半導体基板11と金属基板5とを400℃に加熱した状態で、500kgの荷重を印加して反射構造体4の接合面4aと金属基板5の接合面5aと接合して、接合構造体18を形成する。
次に、図8に示すように、接合構造体18から、半導体基板11及び緩衝層12aをアンモニア系エッチャントにより選択的に除去する。
次に、エッチングストップ層12bを塩酸系エッチャントにより選択的に除去する。これにより、発光層2を有する化合物半導体層3が形成される。
次に、真空蒸着法を用いて、化合物半導体層3の反射構造体4と反対側の面3aに電極用導電膜を成膜する。前記電極用導電膜としては、例えば、AuGe/Ni/Auからなる金属層構造を用いることができる。例えば、AuGe(Ge質量比12%)を0.15μmの厚さで成膜した後、Niを0.05μmの厚さで成膜し、さらにAuを1μmの厚さで成膜する。
次に、一般的なフォトリソグラフィー手段を利用して、前記電極用導電膜を例えば、平面視円形状にパターニングして、n型オーミック電極(第1の電極)6として、発光ダイオードのウェハを作製する。
まず、図9(a)に示すように、発光ダイオードのウェハの化合物半導体層3上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによって、例えば、幅60μm程度の切断予定ラインパターンを含むレジストパターン31を形成する。
化合物半導体層の除去幅はこの後の金属層の除去幅を決める。従って、化合物半導体層の除去幅は、この後のレーザー切断時に生成されるデブリ量を低減するために、レーザーによる切断幅より広い幅であるのが好ましい。例えば、おもて面からレーザー照射してレーザー切断を行う場合はレーザーによる切断幅より40μm程度広いのが好ましい。また、裏面からレーザー照射してレーザー切断を行う場合はレーザーによる切断幅は20μm程度広いのが好ましい。
次いで、図9(b)に示すように、そのウェハを塩化第二鉄液に浸漬して、ITO層14とNi層33の、化合物半導体層の除去した部分の下方に位置する部分をエッチングして除去する(符号14A、33A参照)。
次いで、ウェハをAu系エッチング液、例えば、シアン系のエッチング液に浸漬して、Au層35、36の、上記除去した部分の下方に位置する部分をエッチングして除去する(符号35A、36A参照)。
次いで、ウェハを、Ni、Cuに対するエッチング速度がMoに対するエッチング速度より高くNi、Cuを選択的にエッチングできる塩化第二鉄液に浸漬して、Ni層37及びCu層21Aの、上記除去した部分の下方に位置する部分をMo層22が露出するまでエッチングして除去する(符号37A、21AA参照)。
以上の手順によって、切断予定ライン上の化合物半導体層及びおもて面金属層を除去することができる。
図10(a)〜図10(c)を参照して、裏面金属層の切断予定ライン上の部分を除去する工程について説明する。
以上の手順によって、切断予定ライン上の裏面Cu層を除去する。
但し、レーザー照射をおもて面から行う場合は、裏面金属層除去工程、化合物半導体層除去工程、おもて面金属層除去工程の順に行うのが簡便で好ましい。他方、レーザー照射を裏面から行う場合は、化合物半導体層除去工程、おもて面金属層除去工程、裏面金属層除去工程の順に行うのが簡便で好ましい。
例えば、すべての除去工程を行った後に、裏面の切断予定ライン上の金属層を除去した部分に沿って、レーザーを照射してMo層を切り込んで金属基板を切断する。
例えば、レーザー波長を355nmとし、送り速度を20mm/secとした条件で金属基板を切断することができる。
本発明の実施形態である発光ダイオードを備えた発光ダイオードランプについて説明する。
図11は、本発明の実施形態である発光ダイオードランプの一例を示す断面模式図である。図11に示すように、本発明の実施形態である発光ダイオードランプ50は、パッケージ基板55と、パッケージ基板55上に形成された2つの電極端子53、54と、電極端子54上に搭載された発光ダイオード1と、発光ダイオード1を覆うように形成されたシリコンなどからなる透明樹脂(封止樹脂)51と、を有している。
発光ダイオード1は、化合物半導体層3と反射構造部4と金属基板5と第1の電極6と第2の電極8を有しており、金属基板5が電極端子53と接続されるように配置されている。また、第1の電極6と電極端子54とはワイヤボンディングされている。電極端子53、54に印加された電圧が、第1の電極6と第2の電極8を介して化合物半導体層3に印加され、化合物半導体層3に含まれる発光層が発光する。発光された光は、正面方向fに取り出される。
なお、パッケージ基板の形状は、これに限定されず、他の形状のパッケージ基板を用いてもよい。他の形状のパッケージ基板を用いたLEDランプ製品においても、放熱性を十分確保できるので、高出力、高輝度の発光ダイオードランプとすることができる。
次いで、ウェハのおもて面から、レーザー波長355nm、送り速度20mm/secの条件で金属基板のMo層をレーザー切断した。
デブリは、金属基板のおもて面側のCu層の側面及び裏面側のCu層の側面には付着していたが、おもて面側のCu層及び裏面側のCu層の露出している表面に付着しているデブリは観察されなかった。
2 発光層
3 化合物半導体層
4 反射構造体
5 金属基板
14 透明導電膜
15 金属接合膜
21(21A、21B) 第1の金属層
22 第2の金属層
50 発光ダイオードランプ
55 金属基板
Claims (17)
- ウェハにレーザーを照射してチップ状の発光ダイオードを製造する方法において、
複数の金属層からなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えたウェハを作製する工程と、
前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、
前記複数の金属層のうちレーザー照射面の反対側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、
平面視して前記金属層の前記除去された部分に沿って、レーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。 - 前記金属基板を切断する工程の前に、前記複数の金属層のうち前記レーザー照射面側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分をエッチングによって除去する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記複数の金属層は、前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料と前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料を含むことを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記化合物半導体層の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料が、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、チタンまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記化合物半導体層の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する材料が、モリブデン、タングステン、クロムまたはこれらの合金のいずれかからなることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記複数の金属層は三層の金属層であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記三層の金属層のうち、一層の金属層を挟む二層の金属層は同じ金属材料からなることを特徴とする請求項6に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記一層の金属層はモリブデンからなり、前記二層の金属層は銅からなることを特徴とする請求項7に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記三層の金属層のうち、一層の金属層を挟む二層の金属層をエッチングによって除去し、前記一層の金属層をレーザーによって切断することを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記発光層は、AlGaInP層またはAlGaAs層を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記化合物半導体層と前記金属基板との間に反射構造体を備えることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 複数の金属層からなる金属基板と、該金属基板上に形成された化合物半導体層とを備えたウェハにレーザーを照射してチップ状の発光ダイオードに切断する方法において、
前記化合物半導体層の切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、
前記複数の金属層のうちレーザー照射面の反対側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分を、エッチングによって除去する工程と、
平面視して前記金属層の前記除去された部分に沿って、レーザーを照射して前記金属基板を切断する工程と、
を有することを特徴とする切断方法。 - 前記金属基板を切断する工程の前に、前記複数の金属層のうち前記レーザー照射面側の少なくとも一層の、前記切断予定ライン上の部分をエッチングによって除去する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項12に記載の切断方法。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法によって製造された発光ダイオード。
- 複数の金属層からなる金属基板と、該金属基板上に形成された発光層を含む化合物半導体層とを備えた発光ダイオードであって、
前記金属基板の側面は、該金属基板の厚さ方向に並んで配置する湿式エッチング面とレーザー切断面とからなり、
複数の金属層のうち、前記化合物半導体層側の少なくとも一層の金属層の側面と前記化合物半導体層の反対側の少なくとも一層の金属層の側面とは湿式エッチング面からなり、
レーザー照射による副次生成物は前記金属基板の側面にのみ付着していることを特徴とする発光ダイオード。 - 前記複数の金属層は三層の金属層であり、一層の金属層を挟む二層の金属層の側面は前記湿式エッチング面からなり、前記一層の金属層の側面は前記レーザー切断面からなることを特徴とする請求項15に記載の発光ダイオード。
- 前記一層の金属層はモリブデンからなり、前記二層の金属層は銅からなることを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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