JP2012227234A - Light-emitting device, and method of manufacturing the same - Google Patents

Light-emitting device, and method of manufacturing the same Download PDF

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豪 伊藤
Yasushi Yoshida
裕史 吉田
Hayato Inui
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device capable of splitting at an intended position with accuracy without meandering of a splitting line by utilizing an altered layer by laser irradiation and a dicing groove in splitting, and of improving an optical output of the light-emitting element with ease and certainty by utilizing a recessed part caused by the dicing groove of the obtained light-emitting element, and to provide a method of manufacturing the same.SOLUTION: A light-emitting device has: a light-emitting element having a semiconductor layer laminated on a first principal surface of a sapphire substrate having the first principal surface and a second principal surface; a package to which the second principal surface of the sapphire substrate is bonded, and on which the light-emitting element is mounted; and an encapsulation member containing a phosphor, and encapsulating the light-emitting element. In the sapphire substrate, an outer edge of the second principal surface is located inside an outer edge of the first principal surface. The sapphire substrate has a recessed part formed by one curve surface of the sapphire substrate and the package. The phosphor is arranged in the recessed part.

Description

本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the light emitting device.

従来から、半導体層が積層されたサファイアウェハを割断してチップ化するために、ダイサーでサファイアウェハ下面にダイシング溝を形成し、さらに、スクライバーを用いてダイシング溝内にスクライブラインを形成し、その後、ローラ等の荷重をスクライブラインに負荷する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
また、レーザースクライバーでシリコン等のウェハ内部に変質層を形成した後、ウェハ裏面に切削ブレードによって溝を形成し、その後破断させる方法が提案されている（例えば、特許文献２及び３）。
これらの方法では、チップ化するために、割断溝でのブレイキングを必要とする。
しかし、発光素子に一般的に使用されているサファイアウェハは、シリコン等と異なって非常に硬質であり、実際には、相当の深さで均一なダイシング溝を形成すること自体が困難である。加えて、ウェハ裏面側からスクライブ溝を形成しても、そのスクライブ溝に沿ったウェハ及び半導体層の積層構造のブレイキングを、意図する部位のみに収めることが極めて困難であり、結局、半導体層にクラック又はチッピング等を発生させる事態を招く。
また、レーザースクライバーを用いると、ウェハが気化した際に発生するデブリによって光出力の低下を招くなどの課題もある。 Conventionally, in order to cleave a sapphire wafer on which a semiconductor layer is laminated, a dicing groove is formed on the lower surface of the sapphire wafer with a dicer, and a scribe line is formed in the dicing groove using a scriber. A method of applying a load such as a roller to a scribe line has been proposed (for example, Patent Document 1).
In addition, a method has been proposed in which after an altered layer is formed inside a wafer such as silicon with a laser scriber, a groove is formed on the back surface of the wafer with a cutting blade and then fractured (for example, Patent Documents 2 and 3).
In these methods, breaking at the cutting groove is required to obtain a chip.
However, a sapphire wafer generally used for a light emitting element is very hard unlike silicon or the like, and it is actually difficult to form a uniform dicing groove at a considerable depth. In addition, even if the scribe groove is formed from the back side of the wafer, it is extremely difficult to fit the breaking of the laminated structure of the wafer and the semiconductor layer along the scribe groove only in the intended portion. It causes a situation where cracks or chipping occurs.
In addition, when a laser scriber is used, there is a problem in that a light output is reduced due to debris generated when the wafer is vaporized.

特開平８−２７４３７１号公報JP-A-8-274371 特開２００８−２２７２７６号公報JP 2008-227276 A 特開２００９−２０６１６２号公報JP 2009-206162 A

サファイア基板を用いた窒化物半導体層の積層体から発光素子を作製する際に、実際に、従来の公知の方法を利用して割断しても、意図する部位での精度のよい割断ができず、半導体層のチッピング、クラックが発生し、歩留りの低下を防止することができないのが現状である。
特に、レーザースクライバーを利用する場合には、得られた発光素子の光出力の低下をも招く。 When manufacturing a light-emitting element from a laminate of nitride semiconductor layers using a sapphire substrate, even if it is actually cleaved using a known method, it cannot be cleaved with high precision at the intended site. However, the present situation is that chipping and cracking of the semiconductor layer occur and it is impossible to prevent the yield from decreasing.
In particular, when a laser scriber is used, the light output of the obtained light emitting element is also reduced.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、サファイアウェハを割断する際に、レーザ照射による変質層及びダイシング溝を利用することにより、割断ラインが蛇行せず、意図する部位で精度よく割断することができるとともに、得られた発光素子のサファイアウェハ裏面におけるダイシング溝に起因する凹部を利用することにより、簡便かつ確実に発光素子の光出力を向上させることができる発光装置及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. When a sapphire wafer is cleaved, an alteration layer and a dicing groove formed by laser irradiation are used so that the cleaving line does not meander and an intended portion. And a light emitting device capable of improving the light output of the light emitting element easily and reliably by using the recess due to the dicing groove on the back surface of the sapphire wafer of the obtained light emitting element It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a light emitting device.

本発明の発光装置は、第１主面と第２主面とを有するサファイア基板の前記第１主面に積層された半導体層を備える発光素子、
前記サファイア基板の前記第２主面が接合されて前記発光素子が載置されるパッケージ及び
蛍光体が含有され、かつ前記発光素子を封止する封止部材を含む発光装置であって、
（１）前記サファイア基板は、前記第２主面の外縁が前記第１主面の外縁よりも内側に位置し、かつ前記サファイア基板の１つの曲面と前記パッケージとからなる凹部を有しており、該凹部内に前記蛍光体が配置されているか、
（２）前記サファイア基板は、前記第２主面の外縁が前記第１主面の外縁よりも内側に位置し、かつ前記サファイア基板の１つの平面と前記パッケージとからなる凹部を有しており、該凹部内に前記蛍光体が配置されていることを特徴とする。
これらの発光装置においては、
前記凹部は、前記サファイア基板の前記第２主面の外縁に位置することが好ましい。
前記凹部は、前記サファイア基板の前記第２主面から、前記サファイア基板の厚みの半分以内の深さを有することが好ましい。
前記凹部は、前記サファイア基板の前記第１主面側から前記第２主面側にかけて、その幅が漸次変化してなることが好ましい。 A light emitting device of the present invention includes a semiconductor layer laminated on the first main surface of a sapphire substrate having a first main surface and a second main surface,
A light-emitting device including a package on which the second main surface of the sapphire substrate is bonded and the light-emitting element is placed; a phosphor; and a sealing member that seals the light-emitting element;
(1) The sapphire substrate has an outer edge of the second main surface located on an inner side of the outer edge of the first main surface, and has a concave portion formed by one curved surface of the sapphire substrate and the package. The phosphor is disposed in the recess,
(2) The sapphire substrate has an outer edge of the second main surface positioned on an inner side of the outer edge of the first main surface, and has a recess formed by one plane of the sapphire substrate and the package. The phosphor is disposed in the recess.
In these light emitting devices,
It is preferable that the said recessed part is located in the outer edge of the said 2nd main surface of the said sapphire substrate.
The recess preferably has a depth within half of the thickness of the sapphire substrate from the second main surface of the sapphire substrate.
It is preferable that the width of the concave portion is gradually changed from the first main surface side to the second main surface side of the sapphire substrate.

また、本発明の発光装置の製造方法では、
サファイアウェハの第１主面に半導体層を積層し、
前記サファイアウェハの第２主面側からサファイアウェハ内部にレーザ照射して割断用の変質層を形成し、
前記サファイアウェハの前記第２主面かつ前記変質層に対応する位置に、ダイシング溝を形成するとともに前記変質層を除去し、
前記サファイアウェハ及び半導体層を割断して発光素子を形成することを含むことを特徴とする。 In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention,
A semiconductor layer is laminated on the first main surface of the sapphire wafer,
Irradiating laser into the sapphire wafer from the second main surface side of the sapphire wafer to form an altered layer for cleaving,
Forming a dicing groove at a position corresponding to the second main surface and the altered layer of the sapphire wafer, and removing the altered layer;
The method includes cleaving the sapphire wafer and the semiconductor layer to form a light emitting element.

本発明によれば、発光素子のサファイアウェハ裏面におけるダイシング溝に起因する凹部を利用することにより、簡便かつ確実に発光素子の光出力を向上させた発光装置を提供することができる。
また、サファイアウェハを割断する際に、レーザ照射による変質層及びダイシング溝を利用することにより、割断ラインが蛇行せず、意図する部位で精度よく割断することができ、歩留まりを向上させることができる発光装置の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light-emitting device which improved the light output of the light emitting element simply and reliably can be provided by utilizing the recessed part resulting from the dicing groove in the sapphire wafer back surface of a light emitting element.
Further, when the sapphire wafer is cleaved, by using the altered layer and the dicing groove by laser irradiation, the cleaving line does not meander and can be cleaved accurately at the intended site, and the yield can be improved. A method for manufacturing a light-emitting device can be provided.

本発明の発光装置の構成を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the structure of the light-emitting device of this invention. 図１Ａの発光装置のＣ−Ｃ’線断面における発光素子近傍の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the light emitting element vicinity in the C-C 'line cross section of the light-emitting device of FIG. 1A. 本発明の発光装置に搭載される発光素子の構造を説明するための平面図断面図である。It is a top view sectional drawing for demonstrating the structure of the light emitting element mounted in the light-emitting device of this invention. 図２ＡのＡ−Ａ’線の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the A-A 'line | wire of FIG. 2A. 本発明の発光装置に搭載される別の発光素子の構造を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the structure of another light emitting element mounted in the light-emitting device of this invention. 本発明の発光装置の構成を発光素子の配光性を示すグラフである。It is a graph which shows the light distribution of a light emitting element about the structure of the light-emitting device of this invention.

以下、本件発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体発光素子を例示するものであって、本発明は半導体発光素子を以下のものに特定しない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a semiconductor light emitting element for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the semiconductor light emitting element as follows. Furthermore, in the following description, the same name and reference numeral indicate the same or the same members, and detailed description will be omitted as appropriate.

（発光装置）
本発明の発光装置１は、例えば、図１Ａに示すように、発光素子１０がパッケージに搭載され、発光素子１０の表面が封止部材２によって封止されて構成されている。 (Light emitting device)
For example, as illustrated in FIG. 1A, the light emitting device 1 of the present invention is configured by mounting a light emitting element 10 on a package and sealing the surface of the light emitting element 10 with a sealing member 2.

（発光素子）
図２Ａに示すように、本発明の発光装置１に搭載される発光素子１０は、サファイア基板１１上に、任意にバッファ層等の１層又は複数層（図示せず）を介して、第１導電型（以下「ｎ型」ということがある）半導体層１２、発光層１３及び第２導電型（以下「ｐ型」ということがある）半導体層１４をこの順に積層した半導体層１５が形成されている。半導体層１５は、部分的に除去されて、そこからｎ型半導体層１２が露出している。以下、サファイア基板１１の半導体層１５の積層面を「表面１１ａ」又は「第１主面」ということがある。
露出したｎ型半導体層１２上及び第２導電型半導体層１４上には、それらの半導体層に対して略全面に、それぞれｎ側電極１６、ｐ側電極１７が形成されている。ｐ側電極１７上には、パッド電極１８が形成されている。
発光素子１０の表面には保護膜（図示せず）が形成されている。
なお、発光素子は、半導体層の組成によって種々の波長の光を出射させることができる。例えば、本発明においては、光出力をより向上させることを実現できるという観点から、青色光（波長３８０〜４８０ｎｍ程度）を出射する発光素子であることが好ましい。
発光素子１０がパッケージに搭載される場合には、発光素子におけるサファイア基板１１がパッケージに接合されるように、サファイア基板における、半導体層１５の積層面と反対側の面（以下「裏面１１ｂ」又は「第２主面」ということがある）が下側に配置される。 (Light emitting element)
As shown in FIG. 2A, the light-emitting element 10 mounted on the light-emitting device 1 of the present invention includes a first layer on a sapphire substrate 11 and one or more layers (not shown) such as a buffer layer. A semiconductor layer 15 is formed by laminating a conductive type (hereinafter sometimes referred to as “n-type”) semiconductor layer 12, a light emitting layer 13, and a second conductive type (hereinafter also referred to as “p-type”) semiconductor layer 14 in this order. ing. The semiconductor layer 15 is partially removed, from which the n-type semiconductor layer 12 is exposed. Hereinafter, the laminated surface of the semiconductor layer 15 of the sapphire substrate 11 may be referred to as “surface 11a” or “first main surface”.
On the exposed n-type semiconductor layer 12 and the second conductive semiconductor layer 14, an n-side electrode 16 and a p-side electrode 17 are formed on substantially the entire surface of the semiconductor layers, respectively. A pad electrode 18 is formed on the p-side electrode 17.
A protective film (not shown) is formed on the surface of the light emitting element 10.
Note that the light-emitting element can emit light having various wavelengths depending on the composition of the semiconductor layer. For example, in the present invention, a light-emitting element that emits blue light (wavelength of about 380 to 480 nm) is preferable from the viewpoint that it is possible to further improve the light output.
When the light emitting element 10 is mounted on a package, the surface of the sapphire substrate opposite to the stacked surface of the semiconductor layers 15 (hereinafter referred to as “rear surface 11 b” or so on) “Sometimes referred to as“ second main surface ”) is disposed on the lower side.

図２Ｂに示すように、サファイア基板１１は、その側面であって、裏面１１ｂ側に、凹部２０が形成されている。この凹部２０は、サファイア基板１１の裏面１１ｂの外縁が、表面１１ａの外縁よりも内側に位置することにより形成されている。また、この凹部２０は、サファイア基板１１における１つの平面２１と、後述するパッケージによって形成されている。さらに、凹部は、図２Ｃに示すように、サファイア基板１１における１つの曲面３１と、後述するパッケージによって形成された凹部３０であってもよい。
この凹部２０は、サファイア基板の外縁に位置していれば、その深さ及び幅は特に限定されないが、例えば、凹部２０は、サファイア基板１１の裏面１１ｂから、サファイア基板１１の厚みの半分以内の深さＤを有することが好ましく、サファイア基板１１の厚みの１／５〜半分程度がより好ましい。具体的には、２０〜９０μｍ程度が適しており、３０〜７０μｍ程度が好ましい。
また、凹部２０は、サファイア基板の裏面１１ｂにおいて、その外縁から、サファイア基板の厚み（１００％）以内の幅Ｗを有することが適しており、９０％程度以内の幅Ｗが好ましく、３０〜９０％程度の幅Ｗがより好ましい。具体的には、３０〜１００μｍ程度が適している。
なお、通常、サファイア基板１１は、発光素子においては２００μｍ程度以下の厚み、例えば、１００〜１８０μｍ程度の厚みを有している。
凹部２０は、上述した深さＤ及び幅Ｗを有している限り、その形状等は特に限定されないが、サファイア基板の表面から裏面にかけて、その幅が漸次変化していることが好ましい。特に、その幅が、表面側は小さく、裏面側が大きくなるように、漸次変化していることが好ましい。ここで「漸次」とは、徐々に変化していることを意味し、急激な変化、つまり、サファイア基板の表裏面に対して略垂直方向に急激に入り込むような変化ではないことが好ましい。
なお、凹部３０も上記と同様である。
凹部２０及び凹部３０は、例えば、サファイア基板の表裏面に対して傾斜角度が４５〜７５°程度のテーパー形状（図２Ｂ中、平面２１）又はその接線が４５〜７５°程度となる曲面３１（図２Ｃ）などを有していることが好ましい。これによって、上述したような、サファイア基板の表裏面に対して略垂直方向に急激に入り込むような変化に起因する、サファイア基板の裏面側での光の横方向への反射による減衰を回避することができる。また、発光素子から発せられ、サファイア基板の内部に侵入した光の一部がこの傾斜によって反射し、正面方向への光の取り出しとともに、傾斜部分からの光の取り出しをも上昇させることができる。また、このような傾斜範囲に調整することにより、サファイア内部に侵入した光の反射回数を減らし、効率よく正面方向に反射させることができる。曲面であれば、光取り出し効率がより向上するため好ましい。 As shown in FIG. 2B, the sapphire substrate 11 has a recess 20 formed on the side surface thereof on the back surface 11b side. The recess 20 is formed by the outer edge of the back surface 11b of the sapphire substrate 11 being located inside the outer edge of the surface 11a. Further, the recess 20 is formed by one plane 21 in the sapphire substrate 11 and a package described later. Further, as shown in FIG. 2C, the concave portion may be a single curved surface 31 in the sapphire substrate 11 and a concave portion 30 formed by a package described later.
If this recessed part 20 is located in the outer edge of a sapphire substrate, the depth and width will not be specifically limited, For example, the recessed part 20 is less than half the thickness of the sapphire substrate 11 from the back surface 11b of the sapphire substrate 11. It preferably has a depth D, and more preferably about 1/5 to half the thickness of the sapphire substrate 11. Specifically, about 20-90 micrometers is suitable and about 30-70 micrometers is preferable.
Moreover, it is suitable for the recessed part 20 to have the width W within the thickness (100%) of a sapphire substrate from the outer edge in the back surface 11b of a sapphire substrate, the width W within about 90% is preferable, and 30-90 A width W of about% is more preferable. Specifically, about 30 to 100 μm is suitable.
In general, the sapphire substrate 11 has a thickness of about 200 μm or less, for example, a thickness of about 100 to 180 μm in the light emitting element.
As long as the recess 20 has the depth D and the width W described above, the shape and the like are not particularly limited, but it is preferable that the width gradually changes from the front surface to the back surface of the sapphire substrate. In particular, it is preferable that the width gradually changes so that the front surface side is small and the back surface side is large. Here, “gradual” means that it is gradually changing, and it is preferable that the change is not a sudden change, that is, a change that suddenly enters in a substantially vertical direction with respect to the front and back surfaces of the sapphire substrate.
The recess 30 is the same as described above.
The concave portion 20 and the concave portion 30 are, for example, a tapered shape (a plane 21 in FIG. 2B) having an inclination angle of about 45 to 75 ° with respect to the front and back surfaces of the sapphire substrate, or a curved surface 31 whose tangent is about 45 to 75 °. 2C) and the like are preferable. This avoids the attenuation due to the reflection of light on the back surface side of the sapphire substrate due to the change that suddenly enters the front and back surfaces of the sapphire substrate as described above. Can do. In addition, a part of the light emitted from the light emitting element and entering the sapphire substrate is reflected by this inclination, so that the extraction of light from the inclined part can be increased along with the extraction of light in the front direction. Moreover, by adjusting to such an inclination range, the number of reflections of the light which penetrate | invaded sapphire can be reduced, and it can reflect in a front direction efficiently. A curved surface is preferable because the light extraction efficiency is further improved.

通常、発光素子は、平面形状が、四角形又は略四角形であるために、凹部は、対向する２面において形成されていてればよく、つまり、サファイア基板の裏面の外縁の略半分以上に形成されていればよく、２組の対向する面において形成されていることが好ましい。さらに、サファイア基板の裏面の略全外縁に形成されていることが好ましい。このような部位に、このような形状で凹部が配置していることにより、後述する蛍光体をこの凹部に収めることにより、発光層から出射される光が比較的集中する部位に蛍光体を配置することができるために、効果的に、より多くの光を取り出すことができる。
発光素子は、１つの発光装置に１つ搭載されていればよいが、２つ以上搭載されていてもよい。 Usually, since the planar shape of the light emitting element is a quadrangle or a substantially quadrangular shape, the concave portion only needs to be formed on two opposing surfaces, that is, formed on approximately half or more of the outer edge of the back surface of the sapphire substrate. What is necessary is just to be formed, and it is preferable that it forms in two sets of opposing surfaces. Furthermore, it is preferable that the sapphire substrate is formed on substantially the entire outer edge of the back surface. Since the concave portion is arranged in such a part in such a part, the phosphor is arranged in a part where light emitted from the light emitting layer is relatively concentrated by accommodating the fluorescent substance described later in the concave part. Therefore, more light can be extracted effectively.
One light-emitting element may be mounted on one light-emitting device, but two or more light-emitting elements may be mounted.

（パッケージ）
パッケージは、発光素子１０を保護するとともに、通常、発光素子１０の電極に接続されて端子として機能する一対の金属部材３を樹脂４によって一体的に成形されたものである。上述した凹部２０又は凹部３０は、パッケージ、通常、金属部材と、サファイア基板１１とによって形成されている。
（金属部材）
金属部材は、発光素子と電気的に接続するための電極であり、実質的に板状であればよく、波形板状、凹凸を有する板状であってもよい。材料は特に限定されず、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子で発生する熱を効率的に逃がすことができる。例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもの、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等が挙げられる。
金属部材は、通常、１つの発光装置において２本以上備えられており、さらに発光素子の数＋１本以上、あるいは、発光素子数の２倍本以上であることが適当である。
金属部材の材料、形状、大きさ、厚み等は特に限定されるものではないが、発光素子に適当な電力を供給することができるような材料等であることが必要である。 (package)
The package is formed by integrally forming a pair of metal members 3 that protect the light emitting element 10 and that function as terminals by being connected to the electrodes of the light emitting element 10. The recess 20 or the recess 30 described above is formed by a package, usually a metal member, and the sapphire substrate 11.
(Metal member)
The metal member is an electrode for electrically connecting to the light emitting element, and may be substantially plate-shaped, and may be corrugated plate-shaped or plate-shaped having irregularities. The material is not particularly limited, and it is preferably formed of a material having a relatively large thermal conductivity. By forming with such a material, heat generated in the light emitting element can be efficiently released. For example, a material having a thermal conductivity of about 200 W / (m · K) or more, a material having a relatively large mechanical strength, or a material that can be easily punched or etched is preferable. Specific examples include metals such as copper, aluminum, gold, silver, tungsten, iron and nickel, and alloys such as iron-nickel alloys and phosphor bronze.
Usually, two or more metal members are provided in one light emitting device, and it is appropriate that the number of light emitting elements is +1 or more, or more than twice the number of light emitting elements.
The material, shape, size, thickness, and the like of the metal member are not particularly limited, but it is necessary that the metal member be a material that can supply appropriate power to the light emitting element.

（樹脂）
パッケージを成形する樹脂は、金属部材を一体的に成形し、発光素子及び金属部材に対して、絶縁性を確保することができるものであれば、どのような材料であってもよい。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等、具体的には、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂、セラミック等が挙げられる。また、これらの材料には、着色剤として、種々の染料又は顔料等を混合して用いてもよい。着色剤としては、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、カーボンブラック等が挙げられる。 (resin)
The resin for forming the package may be any material as long as the metal member is integrally formed and insulation can be ensured with respect to the light emitting element and the metal member. For example, thermoplastic resin, thermosetting resin, etc., specifically, polyphthalamide (PPA), polycarbonate resin, polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), ABS resin, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin , Resin such as PBT resin, ceramic and the like. Moreover, you may mix and use various dyes or pigments for these materials as a coloring agent. Examples of the colorant include Cr 2 O 3 , MnO 2 , Fe 2 O 3 , and carbon black.

金属部材を含むパッケージの大きさ及び形状は特に限定されるものではなく、平面視における外形状（平面外形状）としては、通常、四角形であるが、例えば、円、楕円、三角形、多角形又はこれらに近似する形状等どのような形状でもよい。なかでも、長手方向い延設された四角形形状であることが好ましい。   The size and shape of the package including the metal member are not particularly limited, and the outer shape in a plan view (out-plane shape) is usually a quadrangle, for example, a circle, an ellipse, a triangle, a polygon, Any shape such as a shape approximating these may be used. Of these, a rectangular shape extending in the longitudinal direction is preferable.

パッケージの表面には、開口４ａが形成されており、開口４ａの底面に金属部材３が露出しており、この金属部材３上に、発光素子１０が搭載されている。つまり、発光素子のサファイア基板が金属部材に連結されている。これによって、発光素子で発生した熱を金属部材に逃がすことができる。
発光素子の連結は、通常、接合部材を介して行なわれる。例えば、青及び緑発光を有し、サファイア基板を用いた発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にＡｌメッキをしてもよいし、樹脂を使用せず、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材を用いてもよい。 An opening 4 a is formed on the surface of the package, the metal member 3 is exposed on the bottom surface of the opening 4 a, and the light emitting element 10 is mounted on the metal member 3. That is, the sapphire substrate of the light emitting element is connected to the metal member. Thereby, the heat generated in the light emitting element can be released to the metal member.
The light emitting elements are usually connected via a joining member. For example, in the case of a light emitting element having blue and green light emission and using a sapphire substrate, an epoxy resin, silicone, or the like can be used. In consideration of deterioration from light and heat from the light emitting element, the back surface of the light emitting element may be plated with Al, without using resin, solder such as Au—Sn eutectic, low melting point metal, etc. A material may be used.

（封止部材）
発光素子は、例えば、図１Ｂに示すように、通常、その表面が封止部材２によって封止されている。封止部材２は、外力、水分等から発光素子１０を保護することができるとともに、ワイヤを保護する。また、蛍光体２ｂを含有させて、発光素子１０から出射された光を所定の波長に変換させることができる。
従って、封止部材２は、発光素子で発光した光を透過させるものであり、かつ蛍光体２ｂを含有するものであれば特に限定されるものではなく、当該分野で公知のものを利用することができる。 (Sealing member)
For example, as shown in FIG. 1B, the surface of the light emitting element is usually sealed with a sealing member 2. The sealing member 2 can protect the light emitting element 10 from external force, moisture, and the like, and also protects the wire. Moreover, the fluorescent substance 2b can be contained and the light radiate | emitted from the light emitting element 10 can be converted into a predetermined wavelength.
Therefore, the sealing member 2 is not particularly limited as long as it transmits light emitted from the light emitting element and contains the phosphor 2b, and a known member in the field can be used. Can do.

封止部材としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂等の耐候性に優れた透明樹脂又は硝子等が挙げられる。特に、透明樹脂は、工程中あるいは保管中に透光性被覆材内に水分が含まれた場合においても、１００℃で１４時間以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことができ、水蒸気爆発、発光素子とモールド部材との剥がれを防止することができる。   Examples of the sealing member include transparent resin or glass having excellent weather resistance such as epoxy resin, silicone resin, acrylic resin, and urea resin. In particular, even when transparent resin contains moisture in the translucent coating material during the process or during storage, the moisture contained in the resin is removed from the outside air by baking at 100 ° C. for 14 hours or more. It is possible to prevent water vapor explosion and peeling of the light emitting element and the mold member.

封止部材に含有される蛍光体は、発光素子からパッケージの外部へ出射される光の波長を変換させる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２などの無機蛍光体など、種々の蛍光体が利用できる。
本発明の発光装置では、特に、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を利用することにより、青色光を出射する発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系の光とが得られ、白色系の光を信頼性よく得ることができる。また、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２蛍光体を利用すると、青色の光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系の光とが得られ、白色系の光を信頼性よく得ることができる。特に、本発明の発光素子のサファイア基板の凹部形状に起因して、白色系の光において、最も光取り出しの向上が確認されている。また、蛍光体を完全に沈降させて気泡を除くとともに、凹部内への高濃度の蛍光体の配置によって、より色むらを低減させることができる。
なお、蛍光体は、封止部材の全重量の１５〜２０％程度で含有されることが適している。 The phosphor contained in the sealing member converts the wavelength of light emitted from the light emitting element to the outside of the package. When the light from the light-emitting element is high-energy short-wavelength visible light, nitrogen-containing CaO—Al 2 O activated with an organic phosphor, a perylene derivative, ZnCdS: Cu, YAG: Ce, Eu and / or Cr Various phosphors such as an inorganic phosphor such as 3- SiO 2 can be used.
In the light-emitting device of the present invention, in particular, by using a YAG: Ce phosphor, light from a light-emitting element that emits blue light and yellow light that partially absorbs the light to obtain a complementary color are obtained. Thus, white light can be obtained with high reliability. In addition, when a nitrogen-containing CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 phosphor activated with Eu and / or Cr is used, blue light and red light that partially absorbs the light and becomes complementary color are generated. Thus, white light can be obtained with high reliability. In particular, due to the concave shape of the sapphire substrate of the light emitting device of the present invention, the most improved light extraction has been confirmed in white light. In addition, the phosphor is completely settled to remove bubbles, and the color unevenness can be further reduced by arranging the phosphor with a high concentration in the recess.
In addition, it is suitable that the phosphor is contained in about 15 to 20% of the total weight of the sealing member.

封止部材２中には、蛍光体２ｂを均一に又は偏在させて含有するが、図１Ｂに示したように、発光素子１０の表面及び／又は凹部２０に近接して蛍光体２ｂを配置させる。特に、発光素子のサファイア基板の側面の金属部材側表面（裏面）に形成された凹部２０内に蛍光体２ｂが配置するように、蛍光体を含有する封止部材２を配置させる。このように、サファイア基板の裏面側に蛍光体を配置させることにより、従来光のサファイア基板での光吸収を最小限に留めるとともに、比較的光が集中する部位に蛍光体を配置することができるために、出射された光をより一層蛍光体によって波長変換させて取り出すことが可能となり、光出力を向上させることができる。
従来光は、発光層から出射された光の一部が、サファイア基板裏面に向かってサファイア基板内を通過し、金属部材表面で反射して、サファイア基板内を再度通過していた。これにより、発光層から出射された光は、サファイア基板内での通過によってより吸収され、光取りだし効率を低減する因子に晒される機会があった。
一方、サファイア基板の裏面側に凹部を設け、その内部に蛍光体を配置することにより、発光層から出射され、サファイア基板裏面に向かう光の一部を凹部の存在によって、金属部材に反射させることなく、外部に取り出しやすくすることができる。また、比較的光が集中する部位である凹部近傍から外部に取り出した光を積極的に蛍光体に吸収させることにより、光波長の変化をより向上させることができる。 The sealing member 2 contains the phosphor 2b uniformly or unevenly distributed, but as shown in FIG. 1B, the phosphor 2b is disposed in the vicinity of the surface of the light emitting element 10 and / or the recess 20. . In particular, the sealing member 2 containing the phosphor is disposed so that the phosphor 2b is disposed in the recess 20 formed on the metal member side surface (back surface) of the side surface of the sapphire substrate of the light emitting element. As described above, by arranging the phosphor on the back surface side of the sapphire substrate, it is possible to minimize the light absorption of the conventional light on the sapphire substrate and to arrange the phosphor in a portion where light is relatively concentrated. Therefore, the emitted light can be further wavelength-converted by the phosphor and taken out, and the light output can be improved.
In the conventional light, part of the light emitted from the light emitting layer passes through the sapphire substrate toward the back surface of the sapphire substrate, is reflected by the surface of the metal member, and passes through the sapphire substrate again. As a result, the light emitted from the light emitting layer is more absorbed by passing through the sapphire substrate and exposed to a factor that reduces the light extraction efficiency.
On the other hand, by providing a recess on the back side of the sapphire substrate and arranging a phosphor inside the sapphire substrate, a part of the light emitted from the light emitting layer and directed to the back surface of the sapphire substrate is reflected on the metal member due to the presence of the recess. And can be easily taken out to the outside. Further, the change in the light wavelength can be further improved by positively absorbing the light extracted to the outside from the vicinity of the concave portion, which is a relatively light-concentrating portion.

封止部材には、拡散剤を含有させてもよい。拡散剤は、光を拡散させるものであり、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。光拡散剤としては、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等が挙げられる。   The sealing member may contain a diffusing agent. The diffusing agent diffuses light and can reduce the directivity from the light emitting element and increase the viewing angle. Examples of the light diffusing agent include calcium carbonate, aluminum oxide, and titanium oxide.

（発光装置の製造方法）
本発明の発光装置の製造方法では、上述した発光装置を製造するために、まず、サファイアウェハを準備する。サファイアウェハは、市販のもののいずれをも用いることができる。特に、六方晶の結晶構造を有するものが好ましい。また、オリエンタルフラットを有し、サファイアウェハの第１主面（表面）が、Ｃ面であるものが好ましい。このようなサファイアウェハを用いることにより、後述するレーザ照射及び溝形成によって、サファイアウェハを、意図する方向に、精度よく割断させることができる。 (Method for manufacturing light emitting device)
In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, a sapphire wafer is first prepared in order to manufacture the above-described light emitting device. Any commercially available sapphire wafer can be used. In particular, those having a hexagonal crystal structure are preferred. Moreover, what has an oriental flat and the 1st main surface (surface) of a sapphire wafer is a C surface is preferable. By using such a sapphire wafer, the sapphire wafer can be cleaved with high precision in the intended direction by laser irradiation and groove formation to be described later.

サファイアウェハの第１主面（表面）上に、第１導電型半導体層、発光層及び第２導電型半導体層をこの順に積層して、半導体層を形成する。半導体層は、当該分野で通常利用されている方法により、条件等を適宜調整して形成することができる。
例えば、半導体層は、ＭＯＶＰＥ、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）等の公知の技術により形成することができる。 On the 1st main surface (surface) of a sapphire wafer, a 1st conductivity type semiconductor layer, a light emitting layer, and a 2nd conductivity type semiconductor layer are laminated in this order, and a semiconductor layer is formed. The semiconductor layer can be formed by appropriately adjusting conditions and the like by a method usually used in this field.
For example, the semiconductor layer can be formed by a known technique such as MOVPE, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor deposition (HVPE), molecular beam epitaxial growth (MBE), or the like.

次いで、サファイアウェハの第２主面（裏面）側からサファイアウェハ内部にレーザを照射して割断用の変質層を形成する。レーザは、例えば、フェムト秒レーザ、ピコ秒レーザ、ナノ秒レーザ、ステルスレーザー等を用いることが好ましく、フェムト秒レーザがより好ましい。これらのレーザは、レーザのパルス幅をフェムト秒／ピコ秒単位等にまで圧縮して発振させることができるレーザであり、通常、数百〜千ｎｍ程度、例えば、８００ｎｍ程度波長の光を出射するものが挙げられる。このようなレーザを用いることにより、サファイアウェハの表面ではなく、厚み方向の内部において効率的に、かつ意図する部位にのみ変質層を形成することができる。   Next, a laser-irradiated laser beam is irradiated into the sapphire wafer from the second main surface (back surface) side of the sapphire wafer to form an altered layer for cleaving. As the laser, for example, a femtosecond laser, a picosecond laser, a nanosecond laser, a stealth laser, or the like is preferably used, and a femtosecond laser is more preferable. These lasers can oscillate by compressing the laser pulse width to femtoseconds / picosecond units or the like, and usually emit light having a wavelength of about several hundred to 1,000 nm, for example, about 800 nm. Things. By using such a laser, the altered layer can be formed efficiently only in the intended portion, not in the surface of the sapphire wafer but in the thickness direction.

レーザ照射は、サファイアウェハの裏面から一定の深さの１箇所のみに行ってもよいが、サファイアウェハの厚み、変質層の大きさ、照射するレーザのパワー等を考慮して、深さ方向に位置を異ならせて、２箇所、３箇所又はそれ以上に行なってもよい。このようなレーザ照射によって変質層が形成されるが、その位置は、後工程におけるダイシング溝の深さよりもサファイアウェハの裏面側に偏在させることが好ましい。これにより、後工程の溝形成のためのダイシングによって、変質層を完全にサファイアウェハから除去することができ、変質層での光の反射／吸収を防止することができる。   Laser irradiation may be performed only at a certain depth from the back surface of the sapphire wafer, but in the depth direction in consideration of the thickness of the sapphire wafer, the size of the altered layer, the power of the laser to be irradiated, etc. You may carry out in two places, three places, or more by changing a position. Although the deteriorated layer is formed by such laser irradiation, the position is preferably unevenly distributed on the back surface side of the sapphire wafer rather than the depth of the dicing groove in the subsequent step. Thereby, the altered layer can be completely removed from the sapphire wafer by dicing for forming a groove in a later step, and reflection / absorption of light at the altered layer can be prevented.

例えば、レーザ照射時のサファイアウェハの厚みが１００〜１８０μｍ程度であり、後工程における溝の深さが３０〜４０μｍとする場合には、サファイアウェハの裏面から４０〜２０μｍ（例えば、３０μｍ）程度及び３５〜１５μｍ（例えば、２５μｍ）程度の深さに２段階でレーザ照射することが挙げられ、溝の深さが４０〜６０μｍとする場合には、サファイアウェハの裏面から９０〜７０μｍ（例えば、８０μｍ）程度、６４〜４５μｍ（例えば、５５μｍ）程度及び４０〜２０μｍ（例えば、３０μｍ）程度の深さに３段階でレーザ照射することが挙げられる。また、別の観点から、サファイアウェハの厚みが、１００〜１５０μｍ程度では２段階で、１５０〜１８０μmでは３段階でレーザ照射することが好ましい。
このように、サファイアウェハの内部にレーザ照射して変質層を形成することにより、後工程の溝形成時に変質層を除去する場合であっても、レーザ照射による極微細なクラックをサファイアウェハの厚み方向に導入することができ、後工程の割断を、意図する位置でかつ意図する方向に、高精度に行なうことができる。 For example, when the thickness of the sapphire wafer at the time of laser irradiation is about 100 to 180 μm and the depth of the groove in the subsequent process is 30 to 40 μm, about 40 to 20 μm (for example, 30 μm) from the back surface of the sapphire wafer; The laser irradiation may be performed in two stages to a depth of about 35 to 15 μm (for example, 25 μm). When the groove depth is 40 to 60 μm, the back surface of the sapphire wafer is 90 to 70 μm (for example, 80 μm). ), About 64 to 45 μm (for example, 55 μm) and about 40 to 20 μm (for example, 30 μm), and laser irradiation in three stages. From another viewpoint, it is preferable that laser irradiation is performed in two stages when the thickness of the sapphire wafer is about 100 to 150 μm and in three stages when the thickness is 150 to 180 μm.
Thus, by forming a deteriorated layer by irradiating the inside of the sapphire wafer with a laser, even if the deteriorated layer is removed at the time of forming a groove in a subsequent process, the fine cracks caused by the laser irradiation are removed. It can be introduced in the direction, and the subsequent process can be cleaved with high accuracy at the intended position and in the intended direction.

なお、通常、レーザ照射する前に、半導体層を形成したサファイアウェハに対して、任意の順序で、(i)第２導電型半導体層側から、第２導電型半導体層と、発光層と、第１導電型半導体層の厚み方向の一部とを除去して、第１導電型半導体層を露出させ、１単位の発光素子を規定するストリートを形成するとともに、第１導電型半導体層に対して電極を形成するための面を形成する、(ii)第２導電型半導体層上にｐ側電極、さらに任意にｐ側パッド電極を形成する、(iii)露出させた第１導電型半導体層上にｎ側電極、さらに任意にｎ側パッド電極を形成する、(iv)上述したサファイアウェハの厚みを得るために、サファイアウェハの裏面を研削／研磨するなどを行なっていることが好ましい。   In general, before the laser irradiation, the sapphire wafer on which the semiconductor layer is formed is, in any order, (i) from the second conductivity type semiconductor layer side, the second conductivity type semiconductor layer, the light emitting layer, A portion of the first conductivity type semiconductor layer in the thickness direction is removed to expose the first conductivity type semiconductor layer to form a street defining one unit of light emitting element, and to the first conductivity type semiconductor layer (Ii) forming a p-side electrode and optionally a p-side pad electrode on the second conductive type semiconductor layer; (iii) exposing the first conductive type semiconductor layer It is preferable to form an n-side electrode and optionally an n-side pad electrode on the top, and (iv) grinding / polishing the back surface of the sapphire wafer to obtain the thickness of the sapphire wafer described above.

これらの工程は、特に用いる手法及び材料等、限定されず、当該分野で通常行なわれている手法及び材料を用いて行なうことができる。
特に、ストリートは、例えば、幅１０〜５０μｍ程度で形成することが好ましい。また、ストリートは、発光素子の形状に合わせて種々の方向に形成することができるが、サファイアウェハのオリエンタルフラットに対して、少なくとも平行方向及び垂直方向のいずれか、好ましくは双方向に延長するように形成することが好ましい。
また、サファイアウェハは、レーザ照射及びダイシング溝を形成する際に、上述した厚みとなるように、研削／研磨することが好ましい。 These steps are not particularly limited to methods and materials used, and can be performed using methods and materials usually performed in the field.
In particular, the street is preferably formed with a width of about 10 to 50 μm, for example. Further, the street can be formed in various directions according to the shape of the light emitting element. However, the street extends at least in one of the parallel direction and the vertical direction, preferably in both directions, with respect to the oriental flat of the sapphire wafer. It is preferable to form.
Further, the sapphire wafer is preferably ground / polished so as to have the above-described thickness when the laser irradiation and the dicing groove are formed.

上述したレーザ照射は、ストリートが形成された位置に対応するサファイアウェハ内部に行なうことが好ましい。ここでのレーザ照射は、上述したオリエンタルフラットに平行に延びるストリートにおいては、ストリート内（好ましくはストリートの中心）に対応するサファイアウェハ内部に行なう。また、オリエンタルフラットに垂直に延びるストリートにおいては、劈開が出る方向（つまり、劈開によって、サファイアウェハの割断が、サファイアウェハの表面に対して垂直にならず、傾斜する方向）を考慮して、若干シフトした位置に対応するウェハ内部に、レーザ照射を行なうことが好ましい。シフトの程度は、割断するサファイアウェハの厚み等によって適宜調整することができるが、上述したウェハ厚みの範囲であれば、例えば、数μｍ〜十μｍ程度、好ましくは３〜８μｍ程度、より好ましくは４〜７μｍ程度が挙げられる。このようなシフトによって、サファイアウェハの表面、つまり半導体層側において、ストリート内で精度よく割断させることができ、半導体層に対するクラック及びチッピング等の発生を阻止することができる。   The laser irradiation described above is preferably performed inside the sapphire wafer corresponding to the position where the street is formed. The laser irradiation here is performed inside the sapphire wafer corresponding to the inside of the street (preferably the center of the street) in the street extending in parallel with the above-described oriental flat. In addition, in the street extending perpendicularly to the oriental flat, the direction in which cleavage occurs (that is, the direction in which the cleavage of the sapphire wafer is not perpendicular to the surface of the sapphire wafer due to cleavage) Laser irradiation is preferably performed inside the wafer corresponding to the shifted position. The degree of shift can be adjusted as appropriate depending on the thickness of the sapphire wafer to be cleaved, but is within the range of the wafer thickness described above, for example, about several μm to 10 μm, preferably about 3 to 8 μm, more preferably. About 4-7 micrometers is mentioned. By such a shift, the surface of the sapphire wafer, that is, the semiconductor layer side can be cleaved with high accuracy in the street, and the occurrence of cracks and chipping to the semiconductor layer can be prevented.

続いて、サファイアウェハの第２主面（裏面）に、ダイシング溝を形成する。このダイシング溝は、先の工程で形成した変質層に対応する位置、つまり、厚み方向に存在する変質層の位置を表面に投影した位置に形成することが好ましい。言い換えると、ストリートが形成されている部位の裏面側の位置に形成することが好ましい。
ダイシング溝の幅は、例えば、用いるダイシングブレードによって適宜選択することができる。例えば、幅が１００〜５００μｍ程度のブレードを用いることが適しており、好ましくは１５０〜４００μｍ程度である。また、別の観点から、サファイアウェハの厚みの２倍程度以下、好ましくは、１８０％程度以下、より好ましくは６０〜１８０％程度のブレード幅のブレードを用いる。
ダイシング溝の深さは、例えば、用いるサファイアウェハの厚みによって適宜調整することができる。例えば、ウェハの厚みの半分以内の深さＤを有することが好ましく、ウェハ厚みの１／５〜１／２程度の深さを有することがより好ましい。具体的には、２０〜８０μｍ程度が適しており、３０〜６０μｍ程度が好ましい。
このようなダイシング溝の形成によって、先に形成した変質層を略完全に除去することができる。 Subsequently, a dicing groove is formed on the second main surface (back surface) of the sapphire wafer. This dicing groove is preferably formed at a position corresponding to the deteriorated layer formed in the previous step, that is, a position where the position of the deteriorated layer existing in the thickness direction is projected onto the surface. In other words, it is preferably formed at a position on the back side of the portion where the street is formed.
The width of the dicing groove can be appropriately selected depending on, for example, the dicing blade used. For example, it is suitable to use a blade having a width of about 100 to 500 μm, preferably about 150 to 400 μm. From another viewpoint, a blade having a blade width of about twice or less, preferably about 180% or less, more preferably about 60 to 180% of the thickness of the sapphire wafer is used.
The depth of the dicing groove can be appropriately adjusted depending on, for example, the thickness of the sapphire wafer to be used. For example, the depth D is preferably within half of the thickness of the wafer, and more preferably about 1/5 to 1/2 of the wafer thickness. Specifically, about 20-80 micrometers is suitable and about 30-60 micrometers is preferable.
By forming such dicing grooves, the previously formed deteriorated layer can be removed almost completely.

ダイシング溝を形成する場合には、ダイシングによる荷重を最小限として、カッタースクライブ、カッター溝入れ加工等の手法をその後に別個に行なうことによって、サファイアウェハ及び半導体層を割断することができる。
あるいは、ダイシング溝を形成する場合には、回転するブレードをサファイアウェハに押圧することから、ダイシングによる荷重によって、サファイアウェハ及び半導体層を、同時に割断してもよい。同時の割断を行なうことにより、より製造工程を簡略化することができる。 When forming the dicing grooves, the sapphire wafer and the semiconductor layer can be cleaved by performing a technique such as cutter scribe and cutter grooving separately after minimizing the load due to dicing.
Alternatively, when the dicing groove is formed, the rotating blade is pressed against the sapphire wafer, so that the sapphire wafer and the semiconductor layer may be cleaved simultaneously by a load due to dicing. By simultaneously cleaving, the manufacturing process can be further simplified.

本発明においては、上述した工程を行なうことにより、サファイアウェハの所定の位置で割断を行なうことができ、半導体層への損傷を回避することができる。また、上述したようなサファイアウェハの裏面側において、ダイシング溝に起因する凹部を形成することができるために、この発光素子を用いて発光装置を組み立てた場合に、より光の取り出し効率を向上させることができるという、予想外の効果がある。   In the present invention, by performing the above-described steps, cleaving can be performed at a predetermined position of the sapphire wafer, and damage to the semiconductor layer can be avoided. Moreover, since the recessed part resulting from a dicing groove | channel can be formed in the back surface side of a sapphire wafer as mentioned above, when a light-emitting device is assembled using this light-emitting element, the light extraction efficiency is further improved. It has an unexpected effect.

本発明の発光装置の製造方法では、このように発光素子を得た後、上述したように、発光装置を完成させるために、さらに、割断された発光素子のサファイア基板を、金属部材を備えるパッケージの金属部材に連結し、サファイア基板の凹部を含む発光素子の全表面に蛍光体を含有する封止部材を被覆することが好ましい。
発光素子の金属部材への連結、発光素子の表面に蛍光体を含有する封止部材の形成は、当該分野で公知の方法により行なうことができる。 In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, after obtaining the light emitting element in this way, as described above, in order to complete the light emitting device, the sapphire substrate of the cleaved light emitting element is further provided with a metal member. It is preferable to cover the entire surface of the light emitting element including the concave portion of the sapphire substrate with a sealing member containing a phosphor.
The connection of the light emitting element to the metal member and the formation of the sealing member containing the phosphor on the surface of the light emitting element can be performed by methods known in the art.

以下に、本発明の発光装置及び発光装置の製造方法を詳細に説明する。
実施の形態１ この実施の形態の発光装置１は、図１Ａに示すように、発光素子１０を保護するとともに、発光素子１０の電極に接続されて端子として機能する一対の金属部材３を樹脂４によって一体的に成形されたパッケージを有しており、このパッケージは、金属部材３の一部を露出する開口４ａを有している。そして、発光素子１０がパッケージの開口４ａに搭載されている。なお、発光装置１には、保護素子５が搭載されている。 Below, the light-emitting device of this invention and the manufacturing method of a light-emitting device are demonstrated in detail.
Embodiment 1 As shown in FIG. 1A, a light-emitting device 1 according to this embodiment protects a light-emitting element 10 and connects a pair of metal members 3 functioning as terminals connected to electrodes of the light-emitting element 10 to a resin 4 The package has an opening 4a that exposes a part of the metal member 3. The light emitting element 10 is mounted in the opening 4a of the package. The light emitting device 1 is equipped with a protective element 5.

発光素子１０は、図２Ａ及び図２Bに示すように、サファイア基板１１上に半導体層１５が形成されている。半導体層１５は、第１導電型半導体層１２、発光層１３及び第２導電型半導体層１４が積層されて形成されている。第２導電型半導体層１４、発光層１３及び第１導電型半導体層１２の厚み方向の一部が除去されて、そこから第１導電型半導体層１２が露出した露出部１９が形成されている。また、その外周には、ストリートに対応する露出部１９が配置されている。
露出したｎ型半導体層１２上及び第２導電型半導体層１４上には、それらの半導体層に対して略全面に、それぞれｎ側電極１６、ｐ側電極１７が形成されている。また、ｐ側電極１７上には、パッド電極１８が形成されている。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the light emitting element 10 has a semiconductor layer 15 formed on a sapphire substrate 11. The semiconductor layer 15 is formed by laminating a first conductivity type semiconductor layer 12, a light emitting layer 13, and a second conductivity type semiconductor layer. Part of the second conductive type semiconductor layer 14, the light emitting layer 13, and the first conductive type semiconductor layer 12 in the thickness direction is removed, and an exposed portion 19 from which the first conductive type semiconductor layer 12 is exposed is formed. . Moreover, the exposed part 19 corresponding to a street is arrange | positioned in the outer periphery.
On the exposed n-type semiconductor layer 12 and the second conductive semiconductor layer 14, an n-side electrode 16 and a p-side electrode 17 are formed on substantially the entire surface of the semiconductor layers, respectively. A pad electrode 18 is formed on the p-side electrode 17.

サファイア基板１１は、図２Ｂに示すように、その側面であって、裏面１１ｂ側に、凹部２０が形成されている。この凹部２０は、サファイア基板１１の裏面１１ｂの外縁が、表面１１ａの外縁よりも内側に位置することにより形成されており、サファイア基板１１の１つの平面２１とパッケージの一面とから構成されている。その深さＤは、６０μｍ程であり、幅は１００μｍ程度である。よって、傾斜角度は、約６０°である。
この発光素子１０は、略長方形形状（７００×２４０μｍ）を有していることから、凹部は、四角形の対向する２組の面、つまり、全外縁に形成されている。 As shown in FIG. 2B, the sapphire substrate 11 has a recess 20 formed on the side surface of the sapphire substrate 11 on the back surface 11b side. The concave portion 20 is formed by the outer edge of the back surface 11b of the sapphire substrate 11 being located inside the outer edge of the front surface 11a, and is constituted by one flat surface 21 of the sapphire substrate 11 and one surface of the package. . The depth D is about 60 μm and the width is about 100 μm. Therefore, the inclination angle is about 60 °.
Since the light emitting element 10 has a substantially rectangular shape (700 × 240 μm), the recesses are formed on two opposing faces of the square, that is, on the entire outer edge.

上述した発光素子１０は、発光装置１の金属部材３上にサファイア基板が連結されているように搭載されている。
また、図１Ｂに示すように、発光素子１０を搭載するためのパッケージの開口４ａ内には、発光素子１０の側面及び上面の全表面に、さらに、発光素子１０のサファイア基板１１の凹部２０を確実に埋め込むように、蛍光体２ｂが含有された封止部材２によって被覆され、封止されている。
蛍光体としては、黄色蛍光体ＹＡＧ、封止部材はシリコーン樹脂によって形成されており、蛍光体が、全封止部材の重量に対して１５〜２０％程度が含有されている。 The light emitting element 10 described above is mounted on the metal member 3 of the light emitting device 1 so that a sapphire substrate is connected.
In addition, as shown in FIG. 1B, a recess 20 of the sapphire substrate 11 of the light emitting element 10 is further formed on the entire surface of the side surface and the upper surface of the light emitting element 10 in the opening 4 a of the package for mounting the light emitting element 10. It is covered and sealed with the sealing member 2 containing the phosphor 2b so as to be securely embedded.
As the phosphor, the yellow phosphor YAG, the sealing member is formed of a silicone resin, and the phosphor contains about 15 to 20% with respect to the weight of the entire sealing member.

（発光装置の製造方法）
上述した発光装置は、以下の製造方法によって形成することができる。
まず、サファイアウェハを準備する。サファイアウェハは、オリエンタルフラットを有し、サファイアウェハの第１主面がＣ面であるものを選択する。
このサファイアウェハの第１主面（表面）上に、ＭＯＶＰＥ反応装置を用い、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるバッファ層を１０ｎｍ、ノンドープＧａＮ層を１．５μｍ、ｎ型窒化物半導体層１４として、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ型コンタクト層を２．１６５μｍ、ＧａＮ層（４ｎｍ）とＩｎＧａＮ層（２ｎｍ）とを交互に１０回積層させた超格子のｎ型クラッド層を６４ｎｍ、最初に膜厚が３ｎｍのＩｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる井戸層と膜厚が１５ｎｍのアンドープＧａＮからなる障壁層が、障壁層から繰り返し交互に６層ずつ積層され、最後に障壁層が積層されて形成された多重量子井戸構造の発光層１６（総膜厚１２３ｎｍ）、ｐ型窒化物半導体層１８として、ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層（４ｎｍ）とＭｇドープＩｎＧａＮ層（２ｎｍ）とを交互に１０回積層させた超格子のｐ型クラッド層を０．２μｍ、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を０．５μｍの膜厚でこの順に成長させ、ウェハを作製する。
得られたウェハを反応容器内で、窒素雰囲気中、６００℃にてアニールし、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層をさらに低抵抗化する。
アニール後、ウェハを反応容器から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、エッチング装置でマスクの上からエッチングし、ｎ型コンタクト層の一部を露出させて露出部１９を形成する。この露出部１９は、ｎ側電極を形成する領域と、オリエンタルフラットに対して水平方向及び垂直方向に配置された幅２０〜３０μｍ程度のストリートとする。 (Method for manufacturing light emitting device)
The light emitting device described above can be formed by the following manufacturing method.
First, a sapphire wafer is prepared. The sapphire wafer has an oriental flat, and a sapphire wafer whose first main surface is a C plane is selected.
On the first main surface (surface) of this sapphire wafer, using a MOVPE reactor, a buffer layer made of Al 0.1 Ga 0.9 N is 10 nm, a non-doped GaN layer is 1.5 μm, and an n-type nitride semiconductor layer 14 is Si An n-type contact layer made of doped GaN is 2.165 μm, a superlattice n-type cladding layer in which a GaN layer (4 nm) and an InGaN layer (2 nm) are alternately stacked 10 times is 64 nm, and the film thickness is initially 3 nm. A well layer made of In 0.3 Ga 0.7 N and a barrier layer made of undoped GaN with a film thickness of 15 nm were alternately and repeatedly stacked from the barrier layer by six layers, and finally the barrier layer was stacked. An Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer (4 nm) and an Mg-doped InGaN layer as a light emitting layer 16 (total film thickness 123 nm) having a multiple quantum well structure and a p-type nitride semiconductor layer 18 A p-type cladding layer of a superlattice in which (2 nm) is alternately laminated 10 times is grown in this order to a thickness of 0.2 μm and a p-type contact layer made of Mg-doped GaN in this order to produce a wafer. .
The obtained wafer is annealed in a reaction vessel at 600 ° C. in a nitrogen atmosphere to further reduce the resistance of the p-type cladding layer and the p-type contact layer.
After annealing, the wafer is taken out of the reaction vessel, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the uppermost p-type contact layer, and etched from above the mask with an etching apparatus to expose a part of the n-type contact layer. An exposed portion 19 is formed. The exposed portion 19 is a region having an n-side electrode and a street having a width of about 20 to 30 μm arranged in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the oriental flat.

サファイアウェハを、裏面側から研磨して、１１５μｍ程度の厚みとする。
次いで、サファイアウェハが上になるように、ウェハをUVシートに貼り合わせたあと、フェムト秒レーザ装置にセットする。
サファイアウェハの裏面側から、フェムト秒レーザにより、ストリートに対応する位置であって、オリエンタルフラットに対して垂直な方向に、変質層を形成する。
この際のフェムト秒レーザの条件は、波長：赤外、パワー：０．１５Ｗ、加工速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ、１００ｋＨｚとした。 The sapphire wafer is polished from the back surface side to a thickness of about 115 μm.
Next, the wafer is bonded to a UV sheet so that the sapphire wafer is on top, and then set in a femtosecond laser apparatus.
From the back surface side of the sapphire wafer, the altered layer is formed by a femtosecond laser at a position corresponding to the street and in a direction perpendicular to the oriental flat.
The conditions of the femtosecond laser at this time were as follows: wavelength: infrared, power: 0.15 W, processing speed: 300 mm / sec, 100 kHz.

続いて、オリエンタルフラットに対して平行な方向に、同様に変質層を形成する。
この場合、サファイアウェハの厚みが１１５μｍであるために、サファイアウェハの裏面から、それぞれ、３７μｍの深さ及び３０μｍの深さに、２段階でレーザを照射する。
その後、得られたサファイアウェハを、ダイサーにセットし、サファイアウェハ裏面側から、ストリートに対応する位置に、ダイシング溝を形成する。ダイシング溝形成では、先端が尖っている形状のブレードを用いる。最初に、オリエンタルフラットに対して平行方向に溝を形成するとともに、サファイアウェハ及び半導体層を同時に割断する。その後、オリエンタルフラットに対して垂直方向に溝を形成するとともにサファイアウェハ及び半導体層を同時に割断する。ここでの溝の深さは、６０μｍ程度とした。
ブレイク終了後、ウェハ洗浄を行った。 Subsequently, an altered layer is similarly formed in a direction parallel to the oriental flat.
In this case, since the thickness of the sapphire wafer is 115 μm, the laser is irradiated in two steps from the back surface of the sapphire wafer to a depth of 37 μm and a depth of 30 μm, respectively.
Thereafter, the obtained sapphire wafer is set on a dicer, and a dicing groove is formed at a position corresponding to the street from the back surface side of the sapphire wafer. In forming the dicing groove, a blade having a sharp tip is used. First, a groove is formed in a direction parallel to the oriental flat, and the sapphire wafer and the semiconductor layer are simultaneously cut. Then, while forming a groove | channel perpendicularly | vertically with respect to an oriental flat, a sapphire wafer and a semiconductor layer are cleaved simultaneously. The groove depth here was about 60 μm.
After the break, wafer cleaning was performed.

得られた発光素子のサファイアウェハ側を、金属部材を備えたパッケージの金属部材に連結し、発光素子の全表面に、サファイア基板の上述したダイシング溝に起因する凹部内を確実に埋め込むように、蛍光体を含有する封止部材を被覆した。   The sapphire wafer side of the obtained light emitting element is connected to the metal member of the package including the metal member, and the entire surface of the light emitting element is securely embedded in the recess due to the dicing grooves described above of the sapphire substrate. A sealing member containing a phosphor was coated.

このようにして得られた発光装置１５個について、特性評価を行なった。
なお、この比較のために、同様のレーザ照射を行なうのみで、ダイシング溝を形成せずに、劈開によって割断した発光装置を準備し、同様の特性評価を行なった。
具体的には、得られた発光装置に対して、電流２０ｍＡを印加し、明るさ（ｌｍ）を比較した。
その結果、比較例のものに対して、平均３％程度の光出力向上が認められた。なお、評価した１５個の全てについて、比較例のものに対して出力向上の傾向が認められた。 The characteristics of the 15 light-emitting devices thus obtained were evaluated.
For this comparison, a light emitting device that was cleaved by cleaving without forming a dicing groove only by performing the same laser irradiation was prepared, and the same characteristic evaluation was performed.
Specifically, a current of 20 mA was applied to the obtained light emitting device, and the brightness (lm) was compared.
As a result, an average improvement in light output of about 3% was observed with respect to the comparative example. In addition, about all 15 evaluated, the tendency of an output improvement was recognized with respect to the thing of a comparative example.

また、実施の形態の発光装置における発光素子と、上述した比較のための発光装置における発光素子について、発光装置周囲の発光強度を３度毎に測定して配光性を評価した。
その結果、図３に示すように、実施の形態の発光素子のφ＝０°及び９０°のいずれの方向における配光性についても、特に、前面及び側面近傍において、強い強度が観察された。
これは、上述したように、サファイア基板の表裏面に対して略垂直方向に急激に入り込むような変化に起因する、サファイア基板の裏面側での光の横方向への反射による減衰を有効に回避し、発光素子から発せられ、サファイア基板の内部に侵入した光の一部をこの傾斜によって反射させて、正面方向への光の取り出し及び傾斜部分からの光の取り出しを上昇させることができるからである。 In addition, for the light-emitting element in the light-emitting device of the embodiment and the light-emitting element in the light-emitting device for comparison described above, the light distribution around the light-emitting device was measured every 3 degrees to evaluate the light distribution.
As a result, as shown in FIG. 3, strong intensity was observed especially in the vicinity of the front surface and the side surface of the light emitting element of the embodiment in both directions of φ = 0 ° and 90 °.
As described above, this effectively avoids the attenuation due to the reflection of light on the back surface side of the sapphire substrate caused by the change that suddenly enters the front and back surfaces of the sapphire substrate. Then, a part of the light emitted from the light emitting element and entering the inside of the sapphire substrate is reflected by this inclination, so that the light extraction in the front direction and the light extraction from the inclined part can be increased. is there.

さらに、図１ＡのＢ−Ｂ’線で切り込み、パッケージ側面を除去して、発光装置の発光強度分布を測定した。測定は、電流を印加して、発光装置内での発光素子の光の分布を光ビーム計測システム（レーザービームプロファイラ）装置で観察／撮影することによって行なった。
また、この比較のために、蛍光体としてシリコーン樹脂＋黄色蛍光体（白色）を用いる代わりに、シリコーン樹脂（蛍光体混入なし）を用いて製造した発光装置を準備して、同様に発光強度分布を測定した。
その結果、青色の発光装置は、発光層付近において最も強度の強い発光分布が観察されたが、白色の発光装置では、発光層付近と同等のレベルで、サファイア基板の凹部近傍においても、強い発光分布が観察されることを確認した。 Further, a cut was made along the line BB ′ in FIG. 1A, the package side surface was removed, and the light emission intensity distribution of the light emitting device was measured. The measurement was performed by applying current and observing / photographing the light distribution of the light emitting element in the light emitting device with a light beam measuring system (laser beam profiler) device.
For this comparison, instead of using a silicone resin + yellow phosphor (white) as the phosphor, a light-emitting device manufactured using a silicone resin (without phosphor incorporation) was prepared, and the emission intensity distribution was similarly obtained. Was measured.
As a result, in the blue light emitting device, the strongest light emission distribution was observed in the vicinity of the light emitting layer, but in the white light emitting device, the light emission was strong even in the vicinity of the concave portion of the sapphire substrate at the same level as in the vicinity of the light emitting layer. It was confirmed that the distribution was observed.

実施の形態２
この実施の形態の発光装置は、図２Ｃに示すように、サファイア基板１１は、その側面であって、裏面１１ｂ側に、凹部３０が形成されており、この凹部３０は、サファイア基板１１の１つの曲面３１とパッケージの一面とから構成されている以外は、実質的に実施の形態１の発光装置と同様である。
サファイア基板１１の１つの曲面３１は、実施の形態１の発光装置の製造方法において、サファイアウェハ裏面側からダイシング溝を形成する際に、先端が尖っていない、例えば、四角形状のブレードを用いることが好ましい。 Embodiment 2
In the light emitting device of this embodiment, as shown in FIG. 2C, the sapphire substrate 11 has a side surface on which the concave portion 30 is formed on the back surface 11 b side. The light emitting device of the first embodiment is substantially the same as that of the light emitting device of the first embodiment except that it is composed of one curved surface 31 and one surface of the package.
One curved surface 31 of the sapphire substrate 11 uses, for example, a square blade with a sharp tip when forming a dicing groove from the back surface side of the sapphire wafer in the method of manufacturing the light emitting device of the first embodiment. Is preferred.

本発明の半導体発光素子及びその製造方法は、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、センサー用光源、信号機等、種々の発光装置及びその製造方法に利用することができる。   The semiconductor light emitting device and the manufacturing method thereof according to the present invention include various light emitting devices such as an illumination light source, various indicator light sources, an in-vehicle light source, a display light source, a liquid crystal backlight light source, a sensor light source, and a traffic light. Can be used in the way.

１ 発光装置
２ 封止部材
２ｂ 蛍光体
３ 金属部材
４ 樹脂
４ａ 開口
５ 保護素子
１０ 発光素子
１１ 基板
１２ 第１導電型半導体層
１３ 発光層
１４ 第２導電型半導体層
１５ 半導体層
１６ ｎ側電極
１７ ｐ側電極
１８パッド電極
１９ 露出部
２０、３０ 凹部
２１ 平面
３１ 曲面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-emitting device 2 Sealing member 2b Phosphor 3 Metal member 4 Resin 4a Opening 5 Protection element 10 Light emitting element 11 Substrate 12 1st conductivity type semiconductor layer 13 Light emitting layer 14 2nd conductivity type semiconductor layer 15 Semiconductor layer 16 N side electrode 17 p-side electrode 18 pad electrode 19 exposed portion 20, 30 concave portion 21 plane 31 curved surface

Claims (6)

第１主面と第２主面とを有するサファイア基板の前記第１主面に積層された半導体層を備える発光素子、
前記サファイア基板の前記第２主面が接合されて前記発光素子が載置されるパッケージ及び
蛍光体が含有され、かつ前記発光素子を封止する封止部材を含む発光装置であって、
前記サファイア基板は、前記第２主面の外縁が前記第１主面の外縁よりも内側に位置し、かつ前記サファイア基板の１つの曲面と前記パッケージとからなる凹部を有しており、該凹部内に前記蛍光体が配置されていることを特徴とする発光装置。 A light emitting device comprising a semiconductor layer stacked on the first main surface of a sapphire substrate having a first main surface and a second main surface;
A light-emitting device including a package on which the second main surface of the sapphire substrate is bonded and the light-emitting element is placed; a phosphor; and a sealing member that seals the light-emitting element;
The sapphire substrate has a concave portion in which an outer edge of the second main surface is located on an inner side of the outer edge of the first main surface, and is formed of one curved surface of the sapphire substrate and the package. A light-emitting device, wherein the phosphor is disposed inside. 第１主面と第２主面とを有するサファイア基板の前記第１主面に積層された半導体層を備える発光素子、
前記サファイア基板の前記第２主面が接合されて前記発光素子が載置されるパッケージ及び
蛍光体が含有され、かつ前記発光素子を封止する封止部材を含む発光装置であって、
前記サファイア基板は、前記第２主面の外縁が前記第１主面の外縁よりも内側に位置し、かつ前記サファイア基板の１つの平面と前記パッケージとからなる凹部を有しており、該凹部内に前記蛍光体が配置されていることを特徴とする発光装置。 A light emitting device comprising a semiconductor layer stacked on the first main surface of a sapphire substrate having a first main surface and a second main surface;
A light-emitting device including a package on which the second main surface of the sapphire substrate is bonded and the light-emitting element is placed; a phosphor; and a sealing member that seals the light-emitting element;
The sapphire substrate has a concave portion in which an outer edge of the second main surface is positioned on an inner side of an outer edge of the first main surface, and is formed of one plane of the sapphire substrate and the package. A light-emitting device, wherein the phosphor is disposed inside. 前記凹部は、前記サファイア基板の前記第２主面の外縁に位置する請求項１又は２に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 1, wherein the recess is located on an outer edge of the second main surface of the sapphire substrate. 前記凹部は、前記サファイア基板の前記第２主面から、前記サファイア基板の厚みの半分以内の深さを有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 1, wherein the recess has a depth within half of the thickness of the sapphire substrate from the second main surface of the sapphire substrate. 前記凹部は、前記サファイア基板の前記第１主面側から前記第２主面側にかけて、その幅が漸次変化してなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。   The light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein a width of the concave portion is gradually changed from the first main surface side to the second main surface side of the sapphire substrate. サファイアウェハの第１主面に半導体層を積層し、
前記サファイアウェハの第２主面側からサファイアウェハ内部にレーザ照射して割断用の変質層を形成し、
前記サファイアウェハの前記第２主面かつ前記変質層に対応する位置に、ダイシング溝を形成するとともに前記変質層を除去し、
前記サファイアウェハ及び半導体層を割断して発光素子を形成することを含む発光装置の製造方法。 A semiconductor layer is laminated on the first main surface of the sapphire wafer,
Irradiating laser into the sapphire wafer from the second main surface side of the sapphire wafer to form an altered layer for cleaving,
Forming a dicing groove at a position corresponding to the second main surface and the altered layer of the sapphire wafer, and removing the altered layer;
A method for manufacturing a light emitting device, comprising: forming a light emitting element by cleaving the sapphire wafer and the semiconductor layer.
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