JP6686155B2 - 窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法及び窒化物半導体紫外線発光素子 - Google Patents
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Description
最初に、本発明の実施形態に係る窒化物半導体紫外線発光素子の構造の一例について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る窒化物半導体紫外線発光素子の構造の一例を示した平面図である。図2は、図1のA−A断面を示した断面図である。図3は、図1のp電極及びn電極を示した平面図である。なお、図2に示す断面図では、図示の都合上、基板、半導体層及び電極の厚さ(図中の上下方向の長さ)を模式的に示しているため、必ずしも実際の寸法比とは一致しない。
一般的に、図1及び図2に示したような窒化物半導体紫外線発光素子は、平板状の基板の主面上に複数の素子構造部が整列するように形成したウエハを、素子構造部ごとに分断することで得られるチップとして作製される。ただし、図2に示したチップである窒化物半導体紫外線発光素子1が備える基板10は、主面101が球の断面に相当する半球状であるため、基板10を半球状に加工する工程が必要である。そこで、以下では、基板10を半球状に加工する工程を中心に、本発明の実施形態に係る窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法について図面を参照して説明する。
[1] 図7に示したような研削加工装置60を用いて基板10を半球状に加工した場合、研削加工によって基板10におけるレンズ面(凸状の曲面)102の表面に微細な凹凸が形成されることで、素子構造部20が出射する光が散乱して光の取出効率が低下することがあり得る。そこで、これを防止するために、研削加工後の加工対象物40に対して、さらに研磨加工をしてもよい。例えば、バレル研磨機などの周知の球体研磨装置を用いて、研削加工後の加工対象物40の表面を研磨してもよい。
10 :基板
101 :主面
102 :レンズ面(凸状の曲面)
103 :裏面
20 :素子構造部
21,21Y :AlGaN系半導体層
211 :下地層
212 :n型クラッド層(n型AlGaN)
213 :活性層
214 :電子ブロック層(p型AlGaN)
215 :p型クラッド層(p型AlGaN)
216 :p型コンタクト層(p型GaN)
22,22Y :p電極
23,23Y :n電極
24 :pメッキ電極
25 :nメッキ電極
26 :絶縁膜
31 :発光領域
32 :周辺領域
40 :加工対象物
50 :接着剤
60 :研削加工装置
61 :側壁部
62 :底部
63 :回転軸
70 :被覆膜
C :チップ
Claims (10)
- サファイア基板と、当該基板の主面上に積層される複数のAlGaN系半導体層を有するとともに通電することで発光中心波長が365nm以下の光を出射する素子構造部と、を備える窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法であって、
前記素子構造部が、前記AlGaN系半導体層の1つであって通電時に前記光が発生する活性層を有する発光領域と、前記発光領域を包囲するように形成されており前記活性層を有しない周辺領域と、に分けられた構造と有し、
前記素子構造部の少なくとも前記発光領域の全部にpメッキ電極が形成されており、
前記窒化物半導体紫外線発光素子のチップに対して、少なくとも、前記主面とは反対側の面である裏面の四つの角が凸状の曲面になるように、前記基板を研削加工する基板加工工程を備え、
前記基板加工工程が、
前記基板の前記主面同士が向かい合うように2つの前記チップが貼り合わせられた状態の加工対象物を作製する第1工程と、
前記加工対象物を研削加工する第2工程と、
前記第2工程の後に前記加工対象物を2つの前記チップに分離する第3工程と、
を備え、
前記第1工程において、はんだによって2つの前記チップの前記pメッキ電極同士が貼り合わせられた前記加工対象物を作製し、
前記第3工程において、前記はんだを加熱して融解させることを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。 - 前記基板加工工程が、前記主面に対して垂直な方向から見た平面視における前記基板が円形状、長円形状、または、角が丸い四角形状になるように、前記基板を研削加工する工程であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。
- 前記基板加工工程が、前記主面の反対側において前記主面と平行な頂面が残らないように、前記基板を研削加工する工程であることを特徴とする請求項1または2に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。
- 前記基板加工工程が、前記基板を半球状または砲弾状に研削加工する工程であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。
- 前記第2工程において、砥粒が付着された凹状の曲面を有する容器内で1以上の前記加工対象物を転動させて、前記凹状の曲面に対して前記加工対象物を衝突させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。
- 前記周辺領域の少なくとも一部に、前記発光領域を包囲するとともに前記光を反射するn電極が形成されており、前記pメッキ電極の一部が前記周辺領域における前記n電極の上方に形成されており、
前記n電極と、その上方における前記pメッキ電極との間に、これらを絶縁する絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。 - 前記基板の前記主面及び前記発光領域のそれぞれが、前記基板の前記主面に対して垂直な方向から見た平面視において中心が一致する2回対称以上の回転対称の形状であり、前記発光領域が、平面視において回転対称の中心から複数の方向に対して放射状に突出した形状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。
- 前記基板加工工程の後に、前記基板における前記曲面の少なくとも一部の表面を非晶質フッ素樹脂で被覆する被覆工程を、さらに備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。
- 前記第1工程が、2つの前記チップを貼り合わせることで前記加工対象物を作製する工程であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。
- 前記チップが、1枚の前記基板上に複数の前記素子構造部が形成されたウエハを分断することで得られるものであり、
前記第1工程が、2枚の前記ウエハを前記基板の前記主面同士が向かい合うように貼り合わせた後に、当該ウエハのそれぞれを前記チップごとに分断することで前記加工対象物を作製する工程であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。
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