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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-02
(45)【発行日】2022-11-11
(54)【発明の名称】発光素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 33/22 20100101AFI20221104BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20221104BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20221104BHJP
B23K 26/53 20140101ALI20221104BHJP
【ＦＩ】
H01L33/22
H01L33/50
H01L21/78 B
H01L21/78 L
B23K26/53
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2019231153
(22)【出願日】2019-12-23
(65)【公開番号】P2021100046
(43)【公開日】2021-07-01
【審査請求日】2021-03-04
(73)【特許権者】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【弁理士】
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100172188
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 敬人
(72)【発明者】
【氏名】井上 芳樹
(72)【発明者】
【氏名】北濱 俊
(72)【発明者】
【氏名】粟飯原 善之
(72)【発明者】
【氏名】松下 良樹
(72)【発明者】
【氏名】東谷 圭介
【審査官】右田 昌士
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１０８１７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０４０９８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７４９０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８８５３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／１３９３７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－２０１４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２５１７５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１６２５６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－００８３３４７（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４
Ｈ０１Ｌ ２１／３０１
Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の凸部が形成された第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する基板の前記第１面上に、発光層を含む半導体構造を形成する工程と、前記半導体構造の一部を除去し、前記半導体構造から前記第１面が露出した露出領域を形成することで、前記半導体構造を複数の発光部に区画する工程と、
前記露出領域に形成された前記凸部をエッチングする工程と、
前記第２面に蛍光体を含む透光体を接合し、前記基板と前記透光体とが接合された接合体を形成する工程と、
前記第２面に前記透光体を接合した後、前記第１面側から前記露出領域にレーザ光を照射し、前記基板の内部に前記露出領域に沿った複数の改質領域を形成する工程と、
前記複数の改質領域を形成した後、平面視において前記複数の改質領域を形成した部分に重なる前記透光体を除去する工程と、
前記接合体を、前記改質領域に沿って分割する工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項2】
複数の凸部が形成された第１領域と、前記第１領域の表面よりも算術平均粗さが小さい表面の第２領域とを有する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する基板の前記第１面上に、発光層を含む半導体構造を形成する工程と、前記半導体構造の一部を除去し、前記半導体構造から前記第２領域が露出した露出領域を形成することで、前記半導体構造を複数の発光部に区画する工程と、
前記第２面に蛍光体を含む透光体を接合し、前記基板と前記透光体とが接合された接合体を形成する工程と、
前記第２面に前記透光体を接合した後、前記第１面側から前記露出領域にレーザ光を照射し、前記基板の内部に前記露出領域に沿った複数の改質領域を形成する工程と、
前記複数の改質領域を形成した後、平面視において前記複数の改質領域を形成した部分に重なる前記透光体を除去する工程と、
前記接合体を、前記改質領域に沿って分割する工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項3】
前記半導体構造を形成する工程において、前記第１面に、前記第２領域を覆い、前記第１領域の一部を覆うマスクを設けた状態で前記第１面をエッチングして、前記第１面に前記第１領域と前記第２領域を形成する請求項２記載の発光素子の製造方法。
【請求項4】
前記半導体構造を形成する工程において、前記第１面の全面に前記複数の凸部を形成した後、前記第２領域に設けられた凸部をエッチングして、前記第１面に前記第１領域と前記第２領域を形成する請求項２記載の発光素子の製造方法。
【請求項5】
前記第２面に前記透光体を接合する前に、前記第２面側から前記基板を薄くし、前記基板に第３面を形成する工程をさらに備え、前記透光体を接合する工程において、前記第３面に前記透光体を接合する請求項１～４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項6】
前記基板を薄くする工程において、前記基板の厚さを５０μｍ以下にする請求項５記載の発光素子の製造方法。
【請求項7】
前記基板の内部に前記複数の改質領域を形成する工程において、前記改質領域から前記基板の厚み方向に亀裂を生じさせ、前記亀裂を前記第１面及び前記第３面に到達させる請求項５又は６に記載の発光素子の製造方法。
【請求項8】
前記基板はサファイア基板であり、前記半導体構造は窒化物半導体層により形成される請求項１～７のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項9】
前記露出領域の幅は、１０μｍ以上１００μｍ以下である請求項１～８のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項10】
前記透光体を除去する工程において、前記透光体に前記複数の改質領域に沿って溝を形成し、
前記溝は、前記基板まで到達しないように形成する請求項１～９のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項11】
前記半導体構造を前記複数の発光部に区画する工程の前に、前記半導体構造体の上面にマスクを形成する工程を備え、
前記半導体構造を前記複数の発光部に区画する工程において除去される前記半導体構造の前記一部は、前記マスクで覆われていない部分であり、
前記凸部をエッチングする工程において、前記マスクから露出された前記凸部をエッチングする請求項１、５～９のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項12】
前記接合体を形成する工程において、前記基板と前記透光体とを直接接合する請求項１～１１のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項13】
前記凸部をエッチングする工程において、前記露出領域の前記第１面をエッチングし、前記露出領域の前記第１面と、前記発光部が形成された領域の前記第１面との間に段差を形成する請求項１、５～１２のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
基板の上に発光層を含む半導体構造を形成したウェーハをダイシングする方法として、特許文献１には、基板内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成し、この改質領域から伸展する亀裂を起点にウェーハを割断する方法が開示されている。また、複数の凸部が形成された基板の表面上に、発光層を含む半導体構造を成長させる方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５５５６６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
基板の裏面に蛍光体を含む透光体を接合した後、基板および透光体を一括して割断する場合には、基板の裏面側から透光体を介して基板の内部にレーザ光を集光させることは難しい。そのため、複数の凸部が形成された基板の表面側からレーザ光を照射し、基板の内部に改質領域を形成することが求められる。しかしながら、その場合、レーザ光が複数の凸部によって散乱され、基板の内部に改質領域を形成することが困難となる懸念がある。
【0005】
本発明は、レーザ光を基板の内部に効率良く集光させることで改質領域を形成し、複数の凸部が形成された基板と、蛍光体を含む透光体との接合体を改質領域に沿って分割することができる発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、発光素子の製造方法は、複数の凸部が形成された第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する基板の前記第１面上に、発光層を含む半導体構造を形成する工程と、前記半導体構造の一部を除去し、前記半導体構造から前記第１面が露出した露出領域を形成することで、前記半導体構造を複数の発光部に区画する工程と、前記露出領域に形成された前記凸部をエッチングする工程と、前記第２面に蛍光体を含む透光体を接合し、前記基板と前記透光体とが接合された接合体を形成する工程と、前記第２面に前記透光体を接合した後、前記第１面側から前記露出領域にレーザ光を照射し、前記基板の内部に前記露出領域に沿った複数の改質領域を形成する工程と、前記複数の改質領域を形成した後、平面視において前記複数の改質領域を形成した部分に重なる前記透光体を除去する工程と、前記接合体を、前記改質領域に沿って分割する工程と、を備える。
本発明の一態様によれば、発光素子の製造方法は、複数の凸部が形成された第１領域と、前記第１領域の表面よりも算術平均粗さが小さい表面の第２領域とを有する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する基板の前記第１面上に、発光層を含む半導体構造を形成する工程と、前記半導体構造の一部を除去し、前記半導体構造から前記第２領域が露出した露出領域を形成することで、前記半導体構造を複数の発光部に区画する工程と、前記第２面に蛍光体を含む透光体を接合し、前記基板と前記透光体とが接合された接合体を形成する工程と、前記第２面に前記透光体を接合した後、前記第１面側から前記露出領域にレーザ光を照射し、前記基板の内部に前記露出領域に沿った複数の改質領域を形成する工程と、前記複数の改質領域を形成した後、平面視において前記複数の改質領域を形成した部分に重なる前記透光体を除去する工程と、前記接合体を、前記改質領域に沿って分割する工程と、を備える。
本発明の一態様によれば、発光素子の製造方法は、複数の凸部が形成された第１領域と、前記第１領域の表面よりも算術平均粗さが小さい表面の第２領域とを有する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する基板の前記第１面上に、発光層を含む半導体構造を形成する工程と、前記半導体構造の一部を除去し、前記半導体構造から前記第２領域が露出した露出領域を形成することで、前記半導体構造を複数の発光部に区画する工程と、前記第２面に蛍光体を含む透光体を接合し、前記基板と前記透光体とが接合された接合体を形成する工程と、前記第２面に前記透光体を接合した後、前記第１面側から前記露出領域にレーザ光を照射し、前記基板の内部に前記露出領域に沿った複数の改質領域を形成する工程と、前記複数の改質領域を形成した後、平面視において前記複数の改質領域を形成した部分に重なる前記透光体を除去する工程と、前記接合体を、前記改質領域に沿って分割する工程と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明の発光素子の製造方法によれば、レーザ光を基板の内部に効率良く集光させることで改質領域を形成し、複数の凸部が形成された基板と、蛍光体を含む透光体との接合体を改質領域に沿って分割することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図1B】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図2A】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図2B】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図3A】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式平面図である。
【図3B】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図4A】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図4B】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図5A】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式平面図である。
【図5B】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図6A】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図6B】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図7A】本発明の一実施形態の発光素子の製造方法を示す模式平面図である。
【図7B】本発明の一実施形態の発光素子の模式平面図である。
【図8A】本発明の他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図8B】本発明の他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図9】本発明の他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式平面図である。
【図10A】本発明の他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図10B】本発明の他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図11A】本発明のさらに他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図11B】本発明のさらに他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図12A】本発明のさらに他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【図12B】本発明のさらに他の実施形態の発光素子の製造方法を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【0010】
【0011】
図１Ａに示すように、基板１０は、第１面１１と、第１面１１の反対側の第２面１２とを有する。第１面１１には、複数の凸部１３が形成されている。凸部１３は、例えば、円錐形状である。または、凸部１３は円錐台形状であってもよい。
【0012】
図１Ｂに示すように、基板１０における複数の凸部１３が形成された第１面１１上に、発光層２０ａを含む半導体構造２０を形成する。半導体構造２０は、例えば、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法により、基板１０の第１面１１上にエピタキシャル成長される。半導体構造２０の厚みは、例えば、５μｍ以上１５μｍ以下である。
【0013】
基板１０は、発光層２０ａが発する光に対して透光性を有する。基板１０は、例えばサファイア基板である。第１面１１は、例えば、サファイアのｃ面である。なお、第１面１１は、ｃ面に対して半導体構造２０を結晶性よく形成できる範囲で傾斜していてもよい。複数の凸部１３が設けられた第１面１１上に半導体構造２０を形成することで、半導体構造２０の転位密度を低減することができる。また、複数の凸部１３を設けることで発光層２０ａが発する光を第１面１１に入射させやすくできる。
【0014】
半導体構造２０は、例えば、ガリウムを含む窒化物半導体層により形成される。ガリウムを含む窒化物半導体層としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ等が挙げられる。本明細書において「窒化物半導体」とは、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）なる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。図１Ｂに示すように、半導体構造２０は、ｎ側半導体層２０ｎおよびｐ側半導体層２０ｐが含まれている。図７Ｂに示すように、ｎ側半導体層２０ｎと導通するｎ電極２１ｎと、ｐ側半導体層２０ｐに導通するｐ電極２１ｐがそれぞれ形成され、ｎ電極２１ｎとｐ電極２１ｐとの間に電圧が印加されることで発光層２０ａから光が発せられる。例えば、ｐ側半導体層２０ｐの上面に設けられるｐ電極２１ｐには、発光層２０ａからの光に対して高い反射率を有する、銀やアルミニウム等の金属材料を用いる。
【0015】
発光層２０ａは、例えば、複数の井戸層と複数の障壁層とを有する多重量子井戸構造を有する。発光層２０ａが発する光のピーク波長は、例えば、３６０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である。
【0016】
基板１０上に半導体構造２０を形成した後、図２Ａに示すように、半導体構造２０の一部を除去する。半導体構造２０の上面にマスク９１を形成した後、ガリウムを含む窒化物半導体層である半導体構造２０の一部を厚さ方向にエッチングする。マスク９１には、例えばフォトリソグラフィ法により形成されたレジスト膜を用いる。半導体構造２０の除去には、例えばＳｉＣｌ４ガスを用いたドライエッチングを用いる。
【0017】
図２Ａに示すように、半導体構造２０におけるマスク９１で覆われていない部分が除去され、半導体構造２０から基板１０の第１面１１が露出した露出領域３２が形成される。
【0018】
複数の露出領域３２が、第１面１１に平行な面内において互いに直交するストリート状に形成される。図３Ａに示すように、複数の露出領域３２は、半導体構造２０を複数の発光部３１に区画する。露出領域３２の幅は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。
【0019】
露出領域３２には第１面１１に形成された凸部１３が露出する。その露出領域３２に露出する凸部１３をエッチングする。露出領域３２に露出する凸部１３のエッチングは、露出領域３２を形成したときと同じマスク９１をそのまま用いて、または別のマスクを再形成して発光部３１を覆った状態で行う。露出領域３２に露出する凸部１３は、例えば、ＢＣｌ３ガスを用いたドライエッチングにより除去する。
【0020】
露出領域３２に露出する凸部１３がエッチングされ、図２Ｂに示すように、凸部１３の高さがエッチングされていない凸部１３よりも低くなる。また、隣り合う２つの凸部１３の間の間隔も隣り合う２つのエッチングされていない凸部１３の間隔よりも広くなる。例えば、図２Ａに示すエッチング前の凸部１３の高さは１μｍ以上２μｍ以下程度であり、図２Ｂに示すエッチング後の凸部１３の高さは０．１μｍ以上０．５μｍ以下程度になる。または、エッチングにより、凸部１３を完全に消失させてしまってもよい。これにより、露出領域３２の第１面１１の算術平均粗さは、発光部３１が形成された領域の第１面１１の算術平均粗さよりも小さくなる。
【0021】
また、凸部１３だけでなく、露出領域３２の第１面１１もエッチングされ、露出領域３２の第１面１１は、発光部３１が形成された領域の第１面１１よりも第２面１２側に後退する。したがって、発光部３１が形成された領域の第１面１１と、露出領域３２の第１面１１との間に段差が形成される。
【0022】
露出領域３２をエッチングした後、図３Ｂに示すように、基板１０を第２面１２側から薄くする。第２面１２を、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により薄くし、さらに鏡面研磨処理を行うことで第３面１４を形成する。例えば、薄くする前には２００μｍ程度であった基板１０の厚さを、５０μｍ以下にする。
【0023】
基板１０を薄くする前に、半導体構造２０の一部を除去して、基板１０上で複数の発光部３１に分離しておくことで、基板１０に対して生じる半導体構造２０の応力を緩和でき、基板１０と半導体構造２０からなるウェーハの反りを抑制することができる。
【0024】
基板１０を薄くした後、図４Ａに示すように、基板１０の第３面１４に透光体４０を接合し、基板１０と透光体４０とが接合された接合体５０を形成する。透光体４０は、鏡面研磨処理された第３面１４に直接接合される。接合体５０に透光体４０を接合する方法としては、例えば、表面活性化接合を用いることができる。
【0025】
透光体４０は蛍光体を含む。蛍光体は、発光層２０ａが発する光によって励起され、発光層２０ａが発する光の波長とは異なる波長の光を発する。透光体４０は、例えばシリコーン樹脂などの樹脂、またはガラスに蛍光体を含有させたものである。また、透光体４０は、蛍光体を含む焼結体でもよい。蛍光体には、例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）等を用いる。透光体４０の厚さは、基板１０よりも厚く、さらに、基板１０と半導体構造２０との合計厚さよりも厚い。透光体４０の厚さは、例えば、７０μｍ以上１２０μｍ以下である。
【0026】
基板１０と透光体４０とが接合された接合体５０を形成した後、図４Ｂに示すように、第１面１１側から露出領域３２の基板１０にレーザ光Ｌを照射する。基板１０に透光体４０を接合することで、基板１０が透光体４０に支持された状態となり、基板１０へのレーザ光の照射を安定して行うことができる。基板１０を薄くする工程を行う場合には強度が不十分となりやすく、基板１０に透光体４０を接合し強度を向上させることが好ましい。
【0027】
レーザ光は、パルス状に出射される。レーザ光源として、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、または、Ｎｄ：ＹＬＦレーザなどが用いられる。レーザ光の波長は、基板１０を透過する光の波長である。レーザ光は、例えば、８００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する。
【0028】
【0029】
レーザ光は、基板１０の内部の特定の深さの位置において集光され、その位置にレーザ光のエネルギーが集中し、図５Ｂに示すように、基板１０の内部に改質領域６０が形成される。改質領域６０は、レーザ光が集光されていない基板１０の部分よりも脆化した領域である。
【0030】
レーザ光は露出領域３２が延びる方向に沿って走査され、図５Ａに示すように、複数の改質領域６０が露出領域３２が延びる方向に沿って形成される。複数の改質領域６０は、露出領域３２が延びる方向に沿って互いに離間していてもよいし、互いの一部が重なっていてもよい。
【0031】
レーザ光の照射で形成された改質領域６０は応力を発生させ、その応力により基板１０の内部に亀裂が生じる。図５Ｂに示すように、改質領域６０から基板１０の厚み方向に亀裂ｃが生じ、亀裂ｃは第１面１１及び第３面１４に到達する。亀裂ｃは、第３面１４に接合された透光体４０に到達している。
【0032】
改質領域６０は基板１０の内部の異なる深さの位置に形成してもよい。例えば、第１の深さの位置で露出領域３２が延びる方向に沿って形成される複数の第１の改質領域６０と、第１の深さとは異なる第２の深さの位置で露出領域３２が延びる方向に沿って形成される複数の第２の改質領域６０を形成してもよい。この場合、平面視において、複数の第１の改質領域６０と複数の第２の改質領域６０とは重なるように形成される。
【0033】
本実施形態によれば、レーザ光が照射される露出領域３２の凸部１３の高さは、発光部３１が形成された領域の凸部１３の高さよりも低くされる、またはレーザ光が照射される露出領域３２の凸部１３は消失している。すなわち、露出領域３２の第１面１１の算術平均粗さは、発光部３１が形成された領域の第１面１１の算術平均粗さよりも小さい。そのため、第１面１１側からレーザ光を照射する場合に、レーザ光の凸部１３による散乱が抑制され、基板１０の内部にレーザ光を効率良く集光させ改質領域６０を形成することができる。なお、第３面１４側からレーザ光を照射する場合には、透光体４０を介してレーザ光を基板１０の内部に集光させる必要がある。しかしながら、透光体４０には蛍光体などが含まれているため、レーザ光が蛍光体により散乱され基板１０の内部に集光させることが難しい。
【0034】
基板１０の内部に複数の改質領域６０を形成した後、図６Ａに示すように、透光体４０に溝４１を形成する。透光体４０における基板１０との接合面の反対側の面から溝４１を形成する。溝４１は、例えばブレードダイシング等により形成する。
【0035】
平面視において、複数の改質領域６０を形成した部分に重なる透光体４０の一部が除去され、溝４１が形成される。複数の改質領域６０に沿って溝４１が形成される。溝４１は基板１０まで到達してもよい。溝４１は基板１０までは到達しないように形成することが好ましい。これにより、例えば、ブレードダイシングにより溝４１を基板１０に到達させるように形成した場合に生じるおそれのある基板１０の破損が抑制される。溝４１と基板１０との間に残される透光体４０の厚さは、例えば、２０μｍ以上５０μｍである。例えば、透光体４０の厚さが１８０μｍ程度である場合、溝４１と基板１０との間に３０μｍ程度の厚さの透光体４０が残される。また、溝４１の幅は、例えば、３０μｍ以上６０μｍ以下である。前述したレーザ光の照射工程の後に溝４１を形成するため、レーザ光の照射工程中の透光体４０の割れを防ぐことができる。
【0036】
透光体４０に溝４１を形成した後、例えば押圧部材を用いて接合体５０に力を加え、図６Ｂに示すように、接合体５０を溝４１および改質領域６０に沿って分割する。接合体５０の分割時には、基板１０と透光体４０とが一括して割断される。例えば、基板１０の内部に改質領域６０を形成せず、基板１０に亀裂を生じさせていない場合、接合体５０に力を加えても分割することが難しい。また接合体５０を分割できたとしても基板１０が意図しない方向に割れ、基板１０の欠け等が生じることで歩留まりを低下させるおそれがある。基板１０を薄く、例えば５０μｍ以下の厚さにしておくことで、基板１０の欠けの発生をさらに抑制しながら基板１０を分割することができる。
【0037】
【0038】
【0039】
基板１０の第１面１１は、複数の凸部１３が形成された第１領域７１と、第１領域７１の外周に位置し第１領域７１の表面よりも算術平均粗さが小さい表面の第２領域７２とを有する。
【0040】
半導体構造２０は第１領域７１に設けられ、第２領域７２は半導体構造２０から露出している。また、基板１０の第１面１１は、第１領域７１と第２領域７２との間に段差を有する。
【0041】
発光層２０ａが発した光の一部は、基板１０を透過して透光体４０に入射し、透光体４０中の蛍光体を励起する。本実施形態の発光素子１では、発光層２０ａの光の色と、蛍光体が発した光の色とを混合した色の光が得られる。本実施形態の発光素子１では、透光体４０における基板１０との接合面とは反対側の面から主に光が外部に取り出される。発光部３１が形成された領域においては、基板１０と半導体構造２０との界面に所望の高さの凸部１３が存在するため、半導体構造２０から基板１０への光の入射効率を向上でき、発光素子１の光の取り出し効率を向上できる。
【0042】
【0043】
図８Ａに示すように、基板１０の第１面１１に選択的にマスク９４ａ、９５を形成する。マスク９５は、第１面１１において凸部を形成しない領域を覆う。またマスク９４ａは、第１面１１において凸部を形成する領域の一部を覆う。この状態で第１面１１をエッチングする。第１面１１において凸部を形成する領域において、マスク９４ａは、凸部１３を形成する領域に対応して設けられる。第１面１１において凸部を形成しない領域におけるマスク９５の厚みは、第１面１１において凸部を形成する領域におけるマスク９４ａの厚みよりも厚い。第１面１１において凸部を形成しない領域におけるマスク９５は、第１面１１側から絶縁膜９２とレジスト膜９４ｂとが積層された積層構造を有する。絶縁膜９２には、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等を用いる。マスク９４ａはレジスト膜である。絶縁膜９２は、第１面１１をエッチングするエッチャントに対するエッチングレートがレジスト膜であるマスク９４ａやレジスト膜９４ｂよりも小さい。
【0044】
マスク９４ａ、９５を用いた第１面１１のエッチングにより、図８Ｂに示すように、第１面１１におけるマスク９４ａ、９５で覆われていない第１領域７１に複数の凸部１３が形成される。第１領域７１において、第１面１１は、マスク９４ａに覆われていない部分がエッチングされ、マスク９４ａで覆われた部分はマスク９４ａがエッチングされながら第１面１１がエッチングされる。このようなエッチングが行われることで、複数の凸部１３が設けられた第１領域７１が形成される。第１面１１におけるマスク９５で覆われた第２領域７２においては、レジスト膜９４ｂはエッチングされるが、絶縁膜９２が残存するため凸部が形成されない。したがって、第１面１１に、複数の凸部１３が形成された第１領域７１と、凸部１３が形成されず、第１領域７１の表面よりも算術平均粗さが小さい表面の第２領域７２とが形成される。第２領域７２に残存した絶縁膜９２は、エッチング等により除去し、第２領域７２の表面を露出させる。
【0045】
エッチングされた第１領域７１の第１面１１は、第２領域７２の第１面１１よりも第２面１２側に後退する。したがって、第１領域７１の第１面１１と、第２領域７２の第１面１１との間に段差が形成される。
【0046】
図９は、第１領域７１と第２領域７２が形成された基板１０の第１面１１の上面図である。
【0047】
図９に示すように、複数の第２領域７２が、第１面１１に平行な面内において互いに直交するストリート状に形成される。凸部１３が形成された複数の第１領域７１が、第２領域７２によって区画される。第２領域７２の幅は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。
【0048】
図１０Ａに示すように、基板１０の第１面１１上には半導体構造２０が形成される。半導体構造２０は、第１領域７１および第２領域７２を含む第１面１１上にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長される。
【0049】
その後、前述した実施形態と同様、半導体構造２０の上面を選択的にマスクで覆った状態で半導体構造２０をエッチングする。具体的には、半導体構造２０の上面のうち、平面視で第１領域７１と重なる上面を覆うマスクを半導体構造２０の上面に形成する。これにより、図１０Ｂに示すように、第２領域７２上の半導体構造２０の一部が除去され、第２領域７２の第１面１１が半導体構造２０から露出した露出領域３２が形成される。露出領域３２は、半導体構造２０を複数の発光部３１に区画する。
【0050】
その後、前述した図３Ｂ以降の工程が続けられる。レーザ光が照射される露出領域３２の第１面１１には凸部が形成されていない。そのため、露出領域３２におけるレーザ光の散乱が抑制され、基板１０の内部にレーザ光を効率良く集光させ改質領域６０を形成することができる。本実施形態においては、露出領域３２は加工が行われておらず平坦な面であるため、基板１０の内部にレーザ光をさらに効率良く集光させることができる。
【0051】
【0052】
図１１Ａに示すように、基板１０の第１面１１の全面に複数の凸部１３が形成されている。そして、第１面１１上に選択的にマスク９３を形成する。マスク９３は、第１面１１の第１領域７１を覆い、第１面１１の第２領域７２を覆わない。
【0053】
そして、マスク９３で覆われていない第２領域７２に設けられた凸部１３をエッチングする。マスク９３を用いたエッチングにより、図１１Ｂに示すように、第２領域７２の凸部１３の高さが、第１領域７１の凸部１３の高さよりも低くなる。また、第２領域７２において隣り合う２つの凸部１３の間の間隔も、第１領域７１において隣り合う２つの凸部１３の間の間隔よりも広くなる。または、第２領域７２の凸部１３を完全に消失させてしまってもよい。これにより、第２領域７２の第１面１１の算術平均粗さは、第１領域７１の第１面１１の算術平均粗さよりも小さくなる。
【0054】
また、凸部１３だけでなく、第２領域７２の第１面１１もエッチングされ、第２領域７２の第１面１１は、第１領域７１の第１面１１よりも第２面１２側に後退する。したがって、第１領域７１の第１面１１と、第２領域７２の第１面１１との間に段差が形成される。
【0055】
第２領域７２の凸部１３をエッチングした後、図１２Ａに示すように、基板１０の第１面１１上に半導体構造２０が形成される。半導体構造２０は、第１領域７１および第２領域７２上にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長される。
【0056】
その後、前述した実施形態と同様、半導体構造２０の上面を選択的にマスクで覆った状態で半導体構造２０をエッチングする。具体的には、半導体構造２０の上面のうち、平面視で第１領域７１と重なる上面を覆うマスクを半導体構造２０の上面に形成する。これにより、図１２Ｂに示すように、第２領域７２上の半導体構造２０の一部が除去され、第２領域７２の第１面１１が半導体構造２０から露出した露出領域３２が形成される。露出領域３２は、半導体構造２０を複数の発光部３１に区画する。
【0057】
その後、前述した図３Ｂ以降の工程が続けられる。本実施形態においても、レーザ光が照射される露出領域３２の第１面１１の算術平均粗さは、発光部３１が形成された第１領域７１の第１面１１の算術平均粗さよりも小さい。そのため、露出領域３２におけるレーザ光の散乱が抑制され、基板１０の内部にレーザ光を効率良く集光させ改質領域６０を形成することができる。
【0058】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【0059】
１…発光素子、１０…基板、１１…第１面、１２…第２面、１３…凸部、１４…第３面、２０…半導体構造、２０ａ…発光層、２０ｎ…ｎ側半導体層、２０ｐ…ｐ側半導体層、２１ｎ…ｎ電極、２１ｐ…ｐ電極、３１…発光部、３２…露出領域、４０…透光体、５０…接合体、６０…改質領域、７１…第１領域、７２…第２領域
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】