JP2009283762A - Method for manufacturing nitride compound semiconductor led - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エピタキシャル用基板を剥離して製造する工程を有する窒化物系化合物半導体LEDの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a nitride-based compound semiconductor LED having a step of manufacturing by peeling an epitaxial substrate.
導電性の支持体を貼り合わせてレーザ光によりエピタキシャル用基板を剥離して作製する窒化物系化合物半導体LEDは、電極構造を上下方向に作製できることから、(i)同一の発光面積に対してチップ面積を小さくでき、(ii)量産性に優れ、(iii)熱放散の良い支持体を作製することができ、大電流タイプのLED作製に有効な製造方法として期待されている。 A nitride-based compound semiconductor LED produced by laminating an epitaxial substrate with a laser beam by laminating a conductive support can produce an electrode structure in the vertical direction. The area can be reduced, (ii) excellent mass productivity, and (iii) a heat-dissipating support can be produced, which is expected as an effective production method for producing a large current type LED.
この製造方法により製造される窒化物系化合物半導体LEDは、光の取り出し表面を凹凸構造にして、光取り出し表面と空気との界面での光の全反射を抑制し、光出力を向上させることができる。そこで、光取り出し表面に凹凸構造をつける方法として、たとえば、特許文献1には、光取り出し面の結晶表面に反応性イオンエッチング装置(以下、「RIE装置」という)を用いてドライエッチングを行なう方法が挙げられている。以下に、従来例の窒化物系化合物半導体LEDの製造方法を図22〜25を参照しつつ概略的に説明する。
The nitride-based compound semiconductor LED manufactured by this manufacturing method can improve the light output by making the light extraction surface an uneven structure, suppressing total reflection of light at the interface between the light extraction surface and air. it can. Therefore, as a method for providing the light extraction surface with a concavo-convex structure, for example,
まず図22に示されるように、サファイア基板101上に、厚さ250nmのGaNバッファ層102と、厚さ1μmのアンドープGaN層103と、厚さ4μmのn型GaN層104と、GaNからなるバリア層とInGaNからなるウェル層とを含む厚さ100nmの発光層105と、厚さ30nmのp型AlGaN層106と厚さ200nmのp型GaN層107とを、有機金属気相成長法(MOCVD法)を用いてこの順に成長させ、さらにその積層体上に厚さ15ÅのPd層108を蒸着し、その上に厚さ300nmのAg−Nd層109と、厚さ3.3nmのNi−Ti層110と、をスパッタにより形成した後に、500℃の真空中で熱処理を行ない、Pd層108とp型GaN層107とを合金化する。
First, as shown in FIG. 22, on a
次いで図23に示されるように、上記Ag−Nd層109の一部とNi−Ti層110の一部をフォトリソグラフィにより260μmφのパターンでウェットエッチングによる除去した後に、厚さ0.3μmのSiO2膜111をプラズマCVD法で蒸着する。そしてSiO2膜111のNi−Ti層110上に位置する部分に、90μmφの開口部を作製するためにフォトリソグラフィによりマスクを作製し、Ni−Ti層110が露出するまでウェットエッチングを行なってSiO2膜111の一部を除去し、さらに、厚さ100nmのTi層112と、厚さ120nmのPt層113と、厚さ3μmのAu層114とを蒸着する。
Next, as shown in FIG. 23, a part of the Ag—
次いで図24に示されるように、Si基板115上に、厚さ100nmのTi層116と、厚さ120nmのPt層117と、厚さ500nmのAu層118と、厚さ3μmのAu−Sn層119と、をこの順に蒸着する。次いで、上記で作製したサファイア基板101からAu層114までを積層したウェハのAu層114とSi基板115からAu−Sn層119までを積層したウェハのAu−Sn層119とを共晶接合法を用いて真空雰囲気下で温度300℃、圧力300N/cm2にて接合する。
Next, as shown in FIG. 24, on the
次いで波長355nmのYAG−THGレーザ光をサファイア基板101からみて発光層105とは異なる側の面から照射し、サファイア基板101と接するGaNバッファ層102およびアンドープGaN層103を熱分解することにより上記サファイア基板101を除去する。そしてn型GaN層104が露出した表面に、特許文献1に示されたようにRIE装置を用いたドライエッチングを行なうことにより、n型GaN層104の表面に凹凸を形成させる。このn型GaN104の表面上の凹凸が窒化物系化合物半導体LEDの光取り出し効率を向上させる。
Next, YAG-THG laser light having a wavelength of 355 nm is irradiated from a surface different from the
そして、最後に図25に示されるように、フォトレジスト工程とリフトオフ工程を用いて上記凹凸を有するn型GaN層104の表面の中央に厚さ150ÅのTiと厚さ500nmのAuの2層からなる層120(以下、「Au層」という)をこの順に作製する。さらに、Si基板115に厚さ150ÅのTiと厚さ150nmのAlと厚さ150ÅのTiの3層からなる層(以下「Al層」という)121を作製して得られた窒化物系化合物半導体LEDのウエハを、ダイヤモンドスクライブ法を用いて、350μmピッチのチップに分割し、窒化物系化合物半導体LEDを得る。
ところが、従来例の窒化物系化合物半導体LEDの製造において、サファイア基板101を剥離した後に露出したn型GaN層104の表面の状態が不安定なため、単にRIE装置を用いてドライエッチングしても、n型GaN層104の表面に凹凸の分布および形状が安定してできることがなく、極端な場合は凹凸が殆どできない場合があった。このため、表面に凹凸が形成されている部分は光の取り出し効率が高いものの、凹凸が形成されない部分は光の取り出し効率が低く、安定して光取り出し効率の高い窒化物系化合物半導体LEDを量産することができなかった。
However, in the manufacture of the nitride-based compound semiconductor LED of the conventional example, the surface state of the n-
そこで本発明の目的は、光取り出し面上にできる凹凸をより均一に形成でき、光取り出し効率の高い窒化物系化合物半導体LEDを安定的に量産できる製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of uniformly forming irregularities formed on a light extraction surface and stably mass-producing a nitride compound semiconductor LED having high light extraction efficiency.
本発明は、エピタキシャル用基板上に少なくとも第1導電型半導体層と発光層と第2導電型半導体層とをこの順に結晶成長させてGaを含有する窒化物半導体積層体を形成する工程と、上記窒化物半導体積層体の上記第2導電型半導体層側の表面に反射電極層を形成する工程と、上記エピタキシャル用基板を剥離する工程と、上記窒化物半導体積層体の上記エピタキシャル用基板を剥離した面をドライエッチングして前記窒化物半導体積層体に凹凸形状を作製する工程と、上記ドライエッチングした窒化物半導体積層体をO2プラズマ処理あるいはO3アッシング処理する工程と、を含むことを特徴とする窒化物系化合物半導体LEDの製造方法である。 The present invention includes a step of forming a nitride semiconductor laminate containing Ga by crystal growth of at least a first conductive semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductive semiconductor layer in this order on an epitaxial substrate; Forming a reflective electrode layer on the surface of the nitride semiconductor multilayer body on the second conductivity type semiconductor layer side, exfoliating the epitaxial substrate, and exfoliating the epitaxial substrate of the nitride semiconductor multilayer body And a step of producing a concavo-convex shape in the nitride semiconductor laminate by dry etching a surface, and a step of performing O 2 plasma treatment or O 3 ashing treatment on the dry-etched nitride semiconductor laminate. This is a method for manufacturing a nitride-based compound semiconductor LED.
そこで、上記エピタキシャル用基板を剥離する工程は、第1導電型半導体層からみてエピタキシャル用基板側からレーザ光を照射し、窒化物半導体積層体の一部を熱分解することによって行なうことが好ましい。 Therefore, the step of peeling off the epitaxial substrate is preferably performed by irradiating a laser beam from the epitaxial substrate side as viewed from the first conductivity type semiconductor layer and thermally decomposing a part of the nitride semiconductor multilayer body.
また上記窒化物半導体積層体を上記ドライエッチングする工程を行なう前に、窒化物半導体積層体のGaをウェットエッチング法により除去することが好ましく、そのウェットエッチング法に用いられるエッチング液は塩酸系であることが好ましい。 Further, it is preferable to remove Ga from the nitride semiconductor multilayer body by a wet etching method before the step of dry etching the nitride semiconductor multilayer body, and an etching solution used for the wet etching method is a hydrochloric acid type. It is preferable.
また上記ドライエッチングは、Cl2とSiCl4の材料ガスを用いることが好ましく、そのドライエッチングの間にO2プラズマ処理あるいはO3アッシング処理する工程を含むことが好ましく、ドライエッチングにおける材料ガスは、Cl2の流量がSiCl4の流量よりも大きいことが好ましい。 The dry etching preferably uses Cl 2 and SiCl 4 material gases, and preferably includes a step of O 2 plasma treatment or O 3 ashing treatment between the dry etchings. The flow rate of Cl 2 is preferably larger than the flow rate of SiCl 4 .
また上記ドライエッチング工程と上記O2プラズマ処理あるいはO3アッシング処理する工程の間は、窒化物半導体積層体の表面が大気に暴露しないことが好ましい。上記製造方法によれば、第1導電型半導体層上の凹凸形状は平坦部が形成されず、光出力の良好な窒化物系化合物半導体LEDを安定して製造することができる。 Further, it is preferable that the surface of the nitride semiconductor multilayer body is not exposed to the air between the dry etching step and the O 2 plasma treatment or O 3 ashing step. According to the said manufacturing method, the uneven | corrugated shape on a 1st conductivity type semiconductor layer does not form a flat part, but can produce nitride compound semiconductor LED with favorable light output stably.
本発明によれば、光取り出し面上の凹凸をより均一に形成させることができ、光取り出し効率の高い窒化物系化合物半導体LEDを安定的に量産することができる。 According to the present invention, the unevenness on the light extraction surface can be formed more uniformly, and a nitride-based compound semiconductor LED with high light extraction efficiency can be stably mass-produced.
以下、本発明の好ましい実施の形態1および2を説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものとし、本発明は以下の実施の形態1および2に限られるものではない。
Hereinafter, preferred
(実施の形態1)
実施の形態1において、後述する工程1〜13とすることによって窒化物系化合物半導体LEDが製造される。以下に、本実施の形態1の特徴である工程1〜13について図1〜13を参照しつつ説明する。
(Embodiment 1)
In
(工程1)
まず図1に示されるように、エピタキシャル用基板1上に、バッファ層2と、アンドープ層3と、第1導電型半導体層4と、発光層5と、第2導電型半導体層6、7と、を有機金属気相成長法(MOCVD法)を用いてこの順に成長させる。これにより、エピタキシャル用基板1上に、Gaを含有する窒化物半導体積層体の一例を形成することができる。
(Process 1)
First, as shown in FIG. 1, a
ここで、エピタキシャル用基板1に用いられる材料としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、サファイア、スピネル、ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウムなどを挙げることができる。
Here, as a material used for the
またバッファ層2およびアンドープ層3に用いられる材料としては、たとえばGaN材料を用いることができる。バッファ層2の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、10〜500nm程度とすることができる。またアンドープ層3の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、0.1〜50μm程度とすることができる。
As a material used for the
また第1導電型半導体層4に用いられる材料としては、n型GaNとすることができる。第1導電型半導体層4の厚さは特に限定されるものではなく、たとえば、2〜10μmとすることができる。
The material used for the first conductivity
また発光層5は、GaNからなるバリア層とInqGa1−qN(0<q<1)からなるウェル層とを含む構成のものを用いることができる。これらバリア層とウェル層の厚さは特に限定されるものではなく、たとえば、それぞれ3〜30nm、0.5〜5nmとすることができる。
The light-emitting
また第2導電型半導体層6、7は、p型AlGaN層とp型GaN層の2層からなる。これらp型AlGaN層とp型GaN層の層の厚さは特に限定されるものではなく、たとえば、それぞれ10〜100nm、50〜1000nmとすることができる。
The second
(工程2)
次いで図2に示されるように、上記第2導電型半導体層6、7の表面上にp型オーミック電極8と、反射電極層9と、カバー層10とをこの順に形成し、その後熱処理により、p型オーミック電極8と第2導電型半導体層7のp型GaN層とが合金化する。
(Process 2)
Next, as shown in FIG. 2, a p-
ここで、p型オーミック電極8に用いられる材料としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Pdなどを挙げることができる。またp型オーミック電極8の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、1〜1000Å程度とすることができる。またp型オーミック電極8は蒸着により形成することが好ましい。
Here, as a material used for the p-
反射電極層9としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Ag−Ndを挙げることができる。また反射電極層9の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、1〜1000nm程度とすることができる。
As the
カバー層10としては、たとえば、Ni−Tiを挙げることができる。またカバー層10の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、0.1〜100nm程度とすることができる。反射電極層9およびカバー層10は、例えばスパッタにより形成することができる。
Examples of the
また上記の熱処理は、p型オーミック電極8と第2導電型半導体層7のp型GaN層とが合金化できる条件であれば、特に限定されるものではないが、たとえば200〜1000℃とすることができ、真空中で処理されることが好ましい。
The above heat treatment is not particularly limited as long as the p-
(工程3)
次いで図3に示されるように、上記反射電極層9およびカバー層10の一部を除去し、p型オーミック電極8の一部を露出させる。これにより、p型オーミック電極8からみてエピタキシャル用基板1とは反対側の表面は、p型オーミック電極8とカバー層10とからなるパターンが作製される。
(Process 3)
Next, as shown in FIG. 3, a part of the
ここで、反射電極層9とカバー層10を除去する方法としては、たとえばフォトリソグラフィおよびエッチングを利用した方法を用いることができる。フォトリソグラフィおよびエッチングを利用した方法を用いる場合、p型オーミック電極8とカバー層10のパターンは1〜500μmφ程度とすることができ、たとえばレジストに覆われていない部分をウェットエッチングすることにより、反射電極層9およびカバー層10を除去することができる。
Here, as a method of removing the
(工程4)
次いで図4に示されるように、上記p型オーミック電極8の露出している表面上、カバー層10とが露出している表面上および反射電極層9とカバー層10との積層体の側面上に絶縁保護膜11を蒸着する。絶縁保護膜11に用いられる材料としては、絶縁性を有するものであればどのようなものでもよいが、たとえばSiO2、SiN、Si3N4、HfO2、TiO2、Al2O3、HfLaO、HfAlO、LaAlOなどを挙げることができる。なかでもSiO2やSiNは、製膜の制御性がよいため好ましく用いられる。また絶縁保護膜11は単層に限られるものではなく多層構造であってもよい。
(Process 4)
Next, as shown in FIG. 4, the exposed surface of the p-
絶縁保護膜11の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば0.1〜30μm程度とすることもできる。また絶縁保護膜11を形成する方法としては、たとえばプラズマCVD法を用いることができる。
The thickness of the insulating
(工程5)
次いで図5に示されるように、絶縁保護膜11の一部を除去しカバー層10の表面の一部を露出させた後に、絶縁保護膜11上および露出したカバー層10上に、密着層12、拡散防止層13および第1の接着用金属層14を形成する。なお、密着層12と拡散防止層13は必ずしも必要ではなく、第1の接着用金属層14がこれらの機能を兼ねる層とすることもできる。
(Process 5)
Next, as shown in FIG. 5, after removing a part of the insulating
ここで、絶縁保護膜11の一部を除去する方法としては、たとえばフォトリソグラフィおよびエッチングを利用した方法を用いることができる。すなわち絶縁保護膜11の表面にマスクを作製し、カバー層10が露出するまで絶縁保護膜11のウェットエッチングを行なう。このフォトリソグラフィによりパターンを作製する場合、絶縁保護膜11の開口部としてはたとえば10〜300μmφ程度とすることができる。
Here, as a method of removing a part of the insulating
また密着層12および拡散防止層13を構成する金属または合金としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、NiTi、Ti、Ni、W、TiW、Pt、Mo、Nb、Taなどを挙げることができる。密着層12および拡散防止層13の厚さは、特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば1〜1000nm程度とすることができる。なお、密着層12、拡散防止層13を形成する方法としては、たとえば蒸着を用いることができる。
As the metal or alloy constituting the
また第1の接着用金属層14に用いられる金属または合金としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Au、AuSn、AuGe、AuSi、AgとPdとCuとの合金などを挙げることができる。第1の接着用金属層14の厚さは、特に制限されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば0.1〜30μm程度とすることができる。なお、第1の接着用金属層14を形成する方法としては、たとえば蒸着を用いることができる。
As the metal or alloy used for the first
(工程6)
次いで図6に示されるように、導電性基板15の上に第1のオーミック層16と、拡散防止層17と、接合層18と、第2の接着用金属層19とをこの順に形成する。
(Step 6)
Next, as shown in FIG. 6, a first
ここで、導電性基板15に用いられる材料としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Siなどを挙げることができる。また、第1のオーミック層16に用いられる材料としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Tiなどを挙げることができる。この第1のオーミック層16の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、1〜1000nm程度とすることができる。
Here, as a material used for the
また、拡散防止層17としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Ptなどを挙げることができる。また拡散防止層17の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、1〜1000nm程度とすることができる。
Further, as the
また、接合層18としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Auなどを挙げることができる。また接合層18の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、10〜3000nm程度とすることができる。
As the
また、第2の接着用金属層19としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、AuSnなどを挙げることができる。また第2の接着用金属層19の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、0.1〜100μm程度とすることができる。
Also, as the second
(工程7)
次いで図7に示されるように、工程1〜5で作製したエピタキシャル用基板1から第1の接着用金属層14までを積層したウェハの第1の接着用金属層14と工程6で作製した導電性基板15から第2の接着用金属層19までを積層したウェハの第2の接着用金属層19とを貼り合わせる。
(Step 7)
Next, as shown in FIG. 7, the first
ここで、ウェハを貼り合わせる方法としては、たとえば共晶接合法を用いることができる。共晶接合法を用いた場合、温度は100〜500℃、圧力は10〜1000N/cm2の条件下で行なうことが好ましく、また真空雰囲気下で行なうことが好ましい。 Here, as a method of bonding the wafers, for example, a eutectic bonding method can be used. When the eutectic bonding method is used, the temperature is preferably 100 to 500 ° C. and the pressure is preferably 10 to 1000 N / cm 2 , and is preferably performed in a vacuum atmosphere.
(工程8)
次いで図8に示されるように、レーザ光をエピタキシャル用基板1からみて発光層5とは異なる側の面から照射し、エピタキシャル用基板1(図示せず)と接するバッファ層2(図示せず)およびアンドープ層3の一部を熱分解することによって上記エピタキシャル用基板1を除去する。
(Process 8)
Next, as shown in FIG. 8, a laser layer is irradiated from a surface different from the
ここで、上記エピタキシャル用基板1の剥離に用いられるレーザ光とは、たとえばYAG−THGレーザ光が好ましく、そのレーザ光の波長は355nmであることが好ましい。
またレーザ光によりアンドープ層3の一部を熱分解した後に、アンドープ層3の表面には、Gaドロップレットが生じていると考えられ、このGaドロップレットが工程10において均一にエッチングすることを阻害していると考えられる。なお、GaドロップレットはGaを含むと考えられる。
Here, for example, a YAG-THG laser beam is preferable as the laser beam used for peeling off the
In addition, it is considered that Ga droplets are generated on the surface of the
(工程9)
そこで、図9に示されるように、前記Gaドロップレットを除去するためウェットエッチングを行ない、アンドープ層3の表面を洗浄する。
(Step 9)
Therefore, as shown in FIG. 9, wet etching is performed to remove the Ga droplets, and the surface of the
ここでウエットエッチングに用いられるエッチング液は塩酸系であることが好ましく、さらに塩酸の水溶液であることが好ましい。塩酸の水溶液の場合、たとえば、35%の塩酸水溶液を用いることができる。このウエットエッチングによりアンドープ層3の表面のGaが除去または洗浄されて、次の工程10において均一にエッチングすることができるようになると考えられる。
Here, the etching solution used for wet etching is preferably a hydrochloric acid-based solution, and more preferably an aqueous solution of hydrochloric acid. In the case of an aqueous hydrochloric acid solution, for example, a 35% aqueous hydrochloric acid solution can be used. It is considered that Ga on the surface of the
(工程10)
次いで図10に示されるように、アンドープ層3の表面を、エッチングすることによりアンドープ層3の表面に一定の規則性を持った活性なGa層が作製される。なお、図10においては、アンドープ層3の表面をエッチングする場合について述べているが、本発明においては、アンドープ層3とともに第1導電型半導体層4の表面がエッチングされてもよく、アンドープ層3が形成されない場合には第1導電型半導体層4の表面のみがエッチングされてもよい。
(Process 10)
Next, as shown in FIG. 10, an active Ga layer having a certain regularity on the surface of the
ここで、上記アンドープ層3および/または第1導電型半導体層4の表面のエッチングは、ドライエッチングであることが好ましく、RIE装置を用いたドライエッチングであることがさらに好ましい。RIE装置を用いたドライエッチングの場合、ドライエッチングはCl2やSiCl4などの材料ガスにより行なうことが好ましい。上記材料ガスを用いる場合、Cl2の流量がSiCl4の流量よりも大きいことが好ましく、さらにCl2の流量とSiCl4の流量の比率が2:1程度であることが好ましい。
Here, the etching of the surface of the
また上記エッチングによりアンドープ層3および/または第1導電型半導体層4の表面にできる一定の規則性とは、たとえば凹凸形状が考えられ、凹凸形状の場合であれば、その凹凸のピッチは10〜5000nm程度、深さは0.01〜1μm程度となることが好ましい。
The regularity that can be formed on the surface of the
(工程11)
次いで図11に示されるように、上記活性なGa層を酸化することによってアンドープ層3の表面にGa酸化膜24が形成される。
(Step 11)
Next, as shown in FIG. 11, a
上記活性なGa層を酸化する方法として、たとえばO2プラズマ処理する方法や、O3アッシング処理する方法を挙げることができる。ここで、O2プラズマ処理としては、たとえば、真空中でO2を励起させプラズマ状態にし、活性なGa層に触れさせることによって、活性なGa層をGa酸化膜24に酸化させる処理を挙げることができる。また、O3アッシング処理としては、たとえば、高濃度のオゾンを活性なGa層に触れさせることによって、活性なGa層をGa酸化膜24に酸化させる処理を挙げることができる。ここで、O2プラズマ処理に用いられる材料ガスには、O2が含まれていればよく、必ずしも全てがO2でなくてもよい。ここで、O3アッシング処理に用いられる材料ガスには、O3が含まれていればよく、必ずしも全てがO3でなくてもよい。
Examples of the method for oxidizing the active Ga layer include a method of performing O 2 plasma treatment and a method of performing O 3 ashing treatment. Here, examples of the O 2 plasma treatment include a treatment in which the active Ga layer is oxidized to the
(工程12)
次に図12に示されるように、活性なGa層を酸化した後に、再度エッチングを行なうことにより、第1導電型半導体層4上に再現性良く凹凸が作製される。
(Step 12)
Next, as shown in FIG. 12, the active Ga layer is oxidized and then etched again, whereby irregularities are formed on the first conductivity
本工程12のエッチングはアンドープ層3(図示せず)を除去するまで行なわれることが好ましく、エッチングは工程10に用いられるエッチングと同一の条件および方法で行なわれることが好ましい。また上記工程10のエッチング開始から工程12のエッチングが終了するまでの間において、上記アンドープ層3(図示せず)、活性なGa層およびGa酸化膜24の表面は大気に暴露しないことが好ましい。
The etching in this
(工程13)
次に図13に示されるように、第1導電型半導体層4の上記凹凸を設けた側の中央にn型オーミック電極20を作製し、さらに導電性基板15の第1のオーミック層16とは反対側の面上にオーミック電極21を作製する。
(Step 13)
Next, as shown in FIG. 13, an n-
ここで、n型オーミック電極20としては、従来公知のものを採用することができ、たとえばTi、Auなどを挙げることができる。またn型オーミック電極20は、金属の単層構造または多層構造のいずれの構造もとることができる。n型オーミック電極20の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、1〜1000nm程度とすることができる。また多層構造とする場合、各層の厚さは1nmより小さくなることもある。またn型オーミック電極20は、フォトレジスト工程とリフトオフ工程を用いることによって設けることができるが、これらの方法に限られるものではない。またn型オーミック電極20は、第1導電型半導体層4の中央に設けることが望ましい。
Here, a conventionally well-known thing can be employ | adopted as the n-
さらに、オーミック電極21としては、従来公知のものを採用することができ、たとえばTi、Alなどを挙げることができる。またオーミック電極21は、金属の単層構造または多層構造のいずれの構造もとることができる。オーミック電極21の厚さは特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば、1〜1000nm程度とすることができるが、多層構造とする場合、各層の厚さは1nmよりも小さくなることもある。
Furthermore, as the
最後に上記工程13で得られた窒化物系化合物半導体LEDのウエハを、たとえばダイヤモンドスクライブ法やレーザスクライブ法、あるいはダイシング法を用いて、たとえば350μmピッチのチップに分割し、実施の形態1の窒化物系化合物半導体LEDを得る。
Finally, the nitride compound semiconductor LED wafer obtained in the
(実施の形態2)
実施の形態2において、実施の形態1の工程5〜13にかえて、後述する工程14〜21とすることによって、窒化物系化合物半導体LEDが製造される。具体的な実施の形態2の特徴は、実施の形態1の導電性基板15をメッキ支持層23に変えることを特徴とする。よって以下に、本実施の形態2の特徴である工程14〜21について図14〜21を参照しつつ説明する。工程1〜4については実施の形態1と同様の方法であるので、ここでの説明は省略する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a nitride compound semiconductor LED is manufactured by replacing the
(工程14)
実施の形態1の工程4の後において、図14に示されるように、絶縁保護膜11の一部を除去しカバー層10を露出させた後に、絶縁保護膜11上および露出したカバー層10上に、密着層12、拡散防止層13、メッキ用シード層22を形成する。絶縁保護膜11の一部を除去する方法や密着層12および拡散防止層13を形成する方法については、実施の形態1の工程5と同一の方法であるが、その後に第1の接着用金属層14ではなく、メッキ用シード層22を設ける点で実施の形態1と異なる。
(Step 14)
After
ここで、メッキ用シード層22に用いられる金属または合金としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Auを挙げることができる。メッキ用シード層22の厚さは、特に限定されるものではなく、当該分野において通常用いられている厚さを採用することができ、たとえば10〜5000nm程度とすることができる。
Here, as a metal or an alloy used for the
なお、絶縁保護膜11上および露出したカバー層10上に、密着層12、拡散防止層13、メッキ用シード層22を形成する方法としては、たとえば蒸着を用いることができる。
As a method of forming the
(工程15)
次に図15に示されるように、上記メッキ用シード層22からみて拡散防止層13とは反対側の面上に、メッキ支持層23を作製する。ここで、メッキ支持層23に用いられる金属としては、従来公知のものを採用することができ、たとえば、Cuを挙げることができる。
(Step 15)
Next, as shown in FIG. 15, a
(工程16)
次いで図16に示されるように、レーザ光をエピタキシャル用基板1からみて発光層5とは異なる側の面から照射し、エピタキシャル用基板1と接するバッファ層2およびアンドープ層3の一部を熱分解することによって上記エピタキシャル用基板1を除去する。
(Step 16)
Next, as shown in FIG. 16, laser light is irradiated from a surface different from the
(工程17)
次いで図17に示されるように、前記Gaドロップレットを除去するためウェットエッチングを行ない、アンドープ層3の表面を洗浄する。
(Step 17)
Next, as shown in FIG. 17, wet etching is performed to remove the Ga droplets, and the surface of the
(工程18)
次いで図18に示されるように、アンドープ層3の表面を、エッチングすることによりアンドープ層3の表面に一定の規則性を持った活性なGa層が作製される。なお、図18においては、アンドープ層3の表面をエッチングする場合について述べているが、本発明においては、アンドープ層3とともに第1導電型半導体層4の表面がエッチングされてもよく、アンドープ層3が形成されない場合には第1導電型半導体層4の表面のみがエッチングされてもよい。
(Step 18)
Next, as shown in FIG. 18, the surface of the
(工程19)
次いで図19に示されるように、上記活性なGa層を酸化することによってアンドープ層3の表面にGa酸化膜24を作製する。
(Step 19)
Next, as shown in FIG. 19, a
(工程20)
次いで図20に示されるように、活性なGa層を酸化した後に、再度エッチングを行なうことにより、第1導電型半導体層4上に再現性良く凹凸を作製する。ここで、工程20においては、たとえば、工程12と同様の方法でGa酸化膜24とアンドープ層3および/または第1導電型半導体層4の表面をエッチングすることにより、Ga酸化膜24とアンドープ層3を除去することができる。
(Step 20)
Next, as shown in FIG. 20, the active Ga layer is oxidized and then etched again, thereby forming irregularities on the first conductivity
(工程21)
次に図21に示されるように、第1導電型半導体層4の上記凹凸を設けた側の中央にn型オーミック電極20を作製し、さらに導電性基板15の第1のオーミック層16とは反対側の面上にオーミック電極21を作製する。
そして、その後に実施の形態1と同様の方法でチップに分割し、実施の形態2の窒化物系化合物半導体LEDを得る。
(Step 21)
Next, as shown in FIG. 21, an n-
Thereafter, the chip is divided into chips by the same method as in the first embodiment, and the nitride-based compound semiconductor LED in the second embodiment is obtained.
以上のようにして作製した窒化物系化合物半導体LEDは、光取り出し面の凹凸を再現性良く作製できるために、より光出力が高い窒化物系化合物半導体LEDを安定して量産することができる。 Since the nitride-based compound semiconductor LED manufactured as described above can be manufactured with high reproducibility of the unevenness of the light extraction surface, the nitride-based compound semiconductor LED with higher light output can be stably mass-produced.
なお、実施の形態1および2では導電性基板15やメッキ層の上でエピタキシャル用基板1を剥離したが、支持基板を形成せず直接回路基板に実装した上で、エピタキシャル用基板1を剥離しても、同一の効果が得られる。よって、本発明は支持基盤を形成してからエピタキシャル用基板1を剥離する場合に限られるものではなく、直接回路基板に実装した上でエピタキシャル用基板1を剥離する工程も含まれる。
In the first and second embodiments, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明によれば、光取り出し面の表面凹凸を再現性良く作製でき、光出力の高い窒化物系化合物半導体LEDを安定して量産することができる。 According to the present invention, the surface unevenness of the light extraction surface can be produced with good reproducibility, and a nitride compound semiconductor LED having a high light output can be stably mass-produced.
1 エピタキシャル用基板、2 バッファ層、3 アンドープ層、4 第1導電型半導体層、5,105 発光層、6,7 第2導電型半導体層、8 p型オーミック電極、9 反射電極層、10 カバー層、11 絶縁保護膜、12 密着層、13 拡散防止層、14 第1の接着用金属層、15 導電性基板、16 第1のオーミック層、17 拡散防止層、18 接合層、19 第2の接着用金属層、20 n型オーミック電極、21 オーミック電極、22 メッキ用シード層、23 メッキ支持層、24 Ga酸化膜、101 サファイア基板、102 GaNバッファ層、103 アンドープGaN層、104 n型GaN層、106 p型AlGaN層、107 p型GaN層、108 Pd層、109 Ag−Nd層、110 Ni−Ti層、111 SiO2膜、112,116 Ti層、113,117 Pt層、114,118,120 Au層、115 Si基板、119 Au−Sn層、121 Al層。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記窒化物半導体積層体の前記第2導電型半導体層側の表面に反射電極層を形成する工程と、
前記エピタキシャル用基板を剥離する工程と、
前記窒化物半導体積層体の前記エピタキシャル用基板を剥離した面をドライエッチングして前記窒化物半導体積層体に凹凸形状を作製する工程と、
前記ドライエッチングした窒化物半導体積層体をO2プラズマ処理あるいはO3アッシング処理する工程と、を含むことを特徴とする窒化物系化合物半導体LEDの製造方法。 Forming a nitride semiconductor laminate containing Ga by crystal growth of at least a first conductive semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductive semiconductor layer in this order on an epitaxial substrate;
Forming a reflective electrode layer on the surface of the nitride semiconductor multilayer body on the second conductivity type semiconductor layer side;
Peeling the epitaxial substrate;
A step of dry-etching the surface of the nitride semiconductor laminate from which the epitaxial substrate has been peeled to produce a concavo-convex shape in the nitride semiconductor laminate; and
And a step of subjecting the dry-etched nitride semiconductor laminate to O 2 plasma treatment or O 3 ashing treatment.
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2008
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