JP2009212256A - Manufacturing method for light-emitting diode, manufacturing method for semiconductor device, and manufacturing method for function element - Google Patents

Manufacturing method for light-emitting diode, manufacturing method for semiconductor device, and manufacturing method for function element Download PDF

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寿和 安田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a light-emitting diode, wherein a substrate can be easily exfoliated at low cost without almost damaging nitride-based group III-V compound semiconductor layers that form a light-emitting diode structure after such layers are grown on the substrate, and a vertical current injection type light-emitting diode can be easily manufactured. <P>SOLUTION: A metallic convex portion 12 is formed on a substrate 11, and nitride-based group III-V compound semiconductor layers 14 are grown at a concave portion 13 between the convex portion 12 and the substrate after the concave portion 13 takes a shape of a triangular cross section with a bottom face as a base. After the lateral growth of the nitride-based group III-V compound semiconductor layers 14, a light-emitting diode structure is formed by growing the nitride-based group III-V compound semiconductor layers including an active layer 17 thereon. Subsequently, the substrate 11 is exfoliated from those nitride-based group III-V compound semiconductor layers by removing the convex portion 12 through electrolysis. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、発光ダイオードの製造方法、半導体素子の製造方法および機能素子の製造方法に関し、例えば、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた発光ダイオードの製造に適用して好適なものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting diode, a method for manufacturing a semiconductor element, and a method for manufacturing a functional element. For example, the present invention is suitable for application to manufacturing a light emitting diode using a nitride III-V compound semiconductor. .

例えば垂直電流注入型のGaN系発光ダイオードを製造する場合には、サファイア基板上にGaN系半導体層を成長させて発光ダイオード構造を形成し、その上に一方の電極を形成した後、このGaN系半導体層からサファイア基板を剥離し、その裏面に他方の電極を形成する必要がある。従来、サファイア基板上にGaN系半導体層を成長させた後、このGaN系半導体層からサファイア基板を剥離する技術としては、KrFエキシマーレーザによる波長248nmのパルスレーザ光をサファイア基板を通してこのサファイア基板との界面の部分のGaN系半導体層に照射して熱分解する技術が多く用いられている(例えば、非特許文献1参照。)。最近、別の技術として、サファイア基板上に金属バッファ層を成長させてからその上にGaN系半導体層を成長させた後、この金属バッファ層を化学エッチングにより除去することによりサファイア基板を剥離する技術が提案されている(例えば、非特許文献2参照。)。そのほかの技術として、サファイア基板上にGaN系半導体層を成長させた後、温度を上下させて冷熱サイクルを加えることにより両者の熱膨張係数差によるひずみを生じさせることによりサファイア基板を剥離する技術も提案されている。   For example, when manufacturing a vertical current injection type GaN-based light emitting diode, a GaN-based semiconductor layer is grown on a sapphire substrate to form a light-emitting diode structure, one electrode is formed thereon, and then the GaN-based light-emitting diode is formed. It is necessary to peel the sapphire substrate from the semiconductor layer and form the other electrode on the back surface. Conventionally, after a GaN-based semiconductor layer is grown on a sapphire substrate, a technique for peeling the sapphire substrate from the GaN-based semiconductor layer is as follows. A technique of irradiating and thermally decomposing a GaN-based semiconductor layer at the interface portion is used (see, for example, Non-Patent Document 1). Recently, as another technique, after a metal buffer layer is grown on a sapphire substrate, a GaN-based semiconductor layer is grown thereon, and then the sapphire substrate is removed by removing the metal buffer layer by chemical etching. Has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 2). As another technology, after growing a GaN-based semiconductor layer on a sapphire substrate, the temperature is raised and lowered, and a thermal cycle is applied to cause strain due to the difference in thermal expansion coefficient between the two to peel off the sapphire substrate. Proposed.

一方、一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は当該基板と異なる材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させ、この第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させ、この第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させて発光ダイオード構造を形成するようにした発光ダイオードの製造方法が本出願人により提案されている(特許文献1参照。)。   On the other hand, a substrate having a plurality of convex portions on one main surface, and the convex portions are made of a material different from that of the substrate, and the concave portion of the substrate has a triangular cross-sectional shape with the bottom surface as the base. A first nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown through the state, and a second nitride-based III-V compound semiconductor layer is formed on the substrate from the first nitride-based III-V compound semiconductor layer. A layer is laterally grown, and a third nitride III-V compound semiconductor layer of the first conductivity type, an active layer, and a second conductivity are formed on the second nitride III-V compound semiconductor layer. The present applicant has proposed a method for manufacturing a light emitting diode in which a light emitting diode structure is formed by sequentially growing a fourth nitride-based group III-V compound semiconductor layer of a type (see Patent Document 1). .

Appl.Phys.Lett.72,599(1998)Appl.Phys.Lett.72,599 (1998) [平成18年6月7日検索]、インターネット〈URL:http://www.cir.tohoku.ac.jp/j/3activity/seika/seika04/yao.html〉[Search June 7, 2006], Internet <URL: http://www.cir.tohoku.ac.jp/j/3activity/seika/seika04/yao.html> 特開2007−116097号公報JP 2007-116097 A

サファイア基板上にGaN系半導体層を成長させた後、このGaN系半導体層からサファイア基板を剥離するために、パルスレーザ光をサファイア基板との界面の近傍の部分のGaN系半導体層に照射して熱分解する上述の従来の技術は、KrFエキシマーレーザという高価で大掛かりな設備を要するため、剥離コストが高く、ひいてはGaN系発光ダイオードの製造コストが高くつくという問題がある。また、金属バッファ層を化学エッチングにより除去することによりサファイア基板を剥離する技術では、サファイア基板とGaN系半導体層との間にはさまれた金属バッファ層をサイドエッチングする必要があるが、サファイア基板とGaN系半導体層との間の隙間にエッチング液を途中で淀みを生ずることなく継続的に均一に供給することは容易ではないため、エッチングの制御性が悪く、エッチングが不均一となり、エッチングに長時間かかるなどの多くの点で問題がある。さらに、冷熱サイクルを加えることによりサファイア基板を剥離する技術では、GaN系半導体層に大きな負荷がかかるため、大きな物理的損傷が生じ、場合によっては亀裂破壊が生じてしまうおそれもある。   After growing the GaN-based semiconductor layer on the sapphire substrate, the GaN-based semiconductor layer in the vicinity of the interface with the sapphire substrate is irradiated with a pulsed laser beam in order to peel the sapphire substrate from the GaN-based semiconductor layer. The above-described conventional technique for thermal decomposition requires a large and expensive equipment such as a KrF excimer laser, so that there is a problem that the separation cost is high and the manufacturing cost of the GaN-based light emitting diode is high. Moreover, in the technology for removing the sapphire substrate by removing the metal buffer layer by chemical etching, it is necessary to side-etch the metal buffer layer sandwiched between the sapphire substrate and the GaN-based semiconductor layer. Since it is not easy to continuously supply the etching solution into the gap between the GaN-based semiconductor layer without causing stagnation in the middle, the controllability of the etching is poor, the etching becomes uneven, and the etching is difficult. There are problems in many ways, such as taking a long time. Furthermore, in the technique of peeling the sapphire substrate by applying a cooling and heating cycle, a large load is applied to the GaN-based semiconductor layer, so that a large physical damage occurs, and in some cases, a crack breakage may occur.

そこで、この発明が解決しようとする課題は、発光ダイオード構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層を基板上に成長させた後、この基板を窒化物系III−V族化合物半導体層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、垂直電流注入型の発光ダイオードを容易に製造することができる発光ダイオードの製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、発光ダイオード、半導体レーザ、トランジスタなどを含む各種の半導体素子の素子構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層を基板上に成長させた後、この基板をこの窒化物系III−V族化合物半導体層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、垂直電流注入型の発光ダイオードなどの半導体素子を容易に製造することができる半導体素子の製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、発光ダイオード、半導体レーザ、トランジスタなどの半導体素子だけでなく、誘電体素子、超伝導素子、電気光学素子などを含む各種の機能素子の素子構造を形成する層を基板上に成長させた後、この基板をこの層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、垂直電流注入型の発光ダイオードなどの機能素子を容易に製造することができる機能素子の製造方法を提供することである。
Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to grow a nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a light-emitting diode structure on a substrate, and then to form the nitride-based III-V compound semiconductor layer on the substrate. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a light emitting diode that can be easily peeled off at low cost without causing any physical damage to the light emitting diode and can easily manufacture a vertical current injection type light emitting diode.
Another problem to be solved by the present invention is that after a nitride III-V compound semiconductor layer forming element structures of various semiconductor elements including a light emitting diode, a semiconductor laser, and a transistor is grown on a substrate. The substrate can be easily peeled off at low cost with almost no physical damage to the nitride III-V compound semiconductor layer, and a semiconductor device such as a vertical current injection type light emitting diode can be easily manufactured. It is providing the manufacturing method of the semiconductor device which can do.
Still another problem to be solved by the present invention is not only a semiconductor element such as a light emitting diode, a semiconductor laser, and a transistor, but also an element structure of various functional elements including a dielectric element, a superconducting element, an electro-optical element, and the like. After the layer to be formed is grown on the substrate, the substrate can be easily peeled off at low cost with almost no physical damage to the layer, and functional elements such as vertical current injection type light emitting diodes can be easily obtained. It is providing the manufacturing method of the functional element which can be manufactured.

上記課題を解決するために、第1の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は少なくとも表面が第1の金属からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記活性層および上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、上記凸部の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する工程と、
上記凸部、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層または上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の一部が露出するように第2の溝を形成する工程と、
上記第2の溝内に露出した上記凸部、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層または上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の少なくとも一部の上に上記第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極を形成する工程と、
上記凸部および上記取り出し電極をアノード、上記第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で上記凸部の少なくとも一部を電気分解して除去することにより上記基板を上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記活性層および上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法である。
In order to solve the above problem, the first invention is:
A substrate having a plurality of protrusions on one main surface, the protrusions having at least a surface made of a first metal, and having a triangular cross-sectional shape with the bottom surface of the recess in the substrate. Growing a first nitride-based III-V compound semiconductor layer through a state;
Laterally growing a second nitride III-V compound semiconductor layer on the substrate from the first nitride III-V compound semiconductor layer;
On the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third conductivity type third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type fourth nitride. Sequentially growing a III-V compound semiconductor layer,
The first nitride III-V compound semiconductor layer, the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the above Of the fourth nitride-based III-V compound semiconductor layer, a portion corresponding to the concave portion is formed in the depth direction from the surface of the fourth nitride-based III-V compound semiconductor layer. Forming a first groove by removing until a portion is exposed;
Forming a second groove so that a part of the convex portion, the third nitride-based III-V compound semiconductor layer, or the second nitride-based III-V compound semiconductor layer is exposed; ,
The at least part of the protrusion exposed in the second groove, the third nitride III-V compound semiconductor layer, or the second nitride III-V compound semiconductor layer Forming an extraction electrode made of a second metal having a smaller ionization tendency than the first metal;
The substrate is obtained by electrolyzing and removing at least a part of the convex portion in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as an anode, and a counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as the first metal as a cathode. From the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth nitride III-V compound semiconductor layer. A method for producing a light-emitting diode, comprising: a step of peeling.

基板上の凸部の少なくとも表面を構成する第1の金属は、各種のものであってよいが、窒化物系III−V族化合物半導体層の成長温度よりも高い融点を有することが必要である。この第1の金属は、具体的には、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)などである。この凸部はその全体を単一の金属により形成するのが最も簡便であるが、必要に応じて、凸部の表面を含む部分を第1の金属により形成し、その他の部分を他の材料により形成してもよい。これらの材料は、各種のものであってよく、導電性の有無も問わないが、例えば、酸化物や窒化物や炭化物などの誘電体、第1の金属と異なる金属や合金などの導電体などである。酸化物としては、例えば、酸化シリコン(SiOx )、酸化チタン(TiOx )、酸化タンタル(TaOx )などの各種のものを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。窒化物としては、例えば、窒化シリコン(SiNx )、SiON、CrN、CrNOなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。炭化物としては、SiC、HfC、ZrC、WC、TiC、CrCなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。取り出し電極を構成する第2の金属は、第1の金属よりもイオン化傾向が小さい金属の中から必要に応じて選択される。一例を挙げると、第1の金属としてCu、第2の金属として金(Au)を用いる。 The first metal constituting at least the surface of the convex portion on the substrate may be various, but it is necessary to have a melting point higher than the growth temperature of the nitride III-V compound semiconductor layer. . Specifically, the first metal is copper (Cu), chromium (Cr), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), palladium (Pd), platinum (Pt), or the like. It is simplest to form the entire convex portion with a single metal, but if necessary, the portion including the surface of the convex portion is formed with the first metal, and the other portions are made of other materials. May be formed. These materials may be various materials, and may or may not have electrical conductivity. For example, dielectric materials such as oxides, nitrides, and carbides, conductors such as metals and alloys different from the first metal, etc. It is. As the oxide, for example, various oxides such as silicon oxide (SiO x ), titanium oxide (TiO x ), and tantalum oxide (TaO x ) can be used, and two or more of these can be mixed or laminated. It can also be used in the form of a membrane. As the nitride, for example, silicon nitride (SiN x ), SiON, CrN, CrNO or the like can be used, and two or more of these can be mixed or used in the form of a laminated film. As the carbide, SiC, HfC, ZrC, WC, TiC, CrC or the like can be used, and two or more of these can be mixed or used in the form of a laminated film. The second metal constituting the extraction electrode is selected as needed from metals having a smaller ionization tendency than the first metal. As an example, Cu is used as the first metal, and gold (Au) is used as the second metal.

第1の窒化物系III−V族化合物半導体層および第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の導電型は問わず、p型、n型、i型のいずれであってもよく、互いに同一導電型であってもそうでなくてもよく、さらには第1の窒化物系III−V族化合物半導体層あるいは第2の窒化物系III−V族化合物半導体層内に互いに導電型が異なる二つ以上の部分が混在してもよい。   The conductivity type of the first nitride III-V compound semiconductor layer and the second nitride III-V compound semiconductor layer may be any of p-type, n-type, and i-type, The conductivity types may or may not be the same conductivity type, and the conductivity types may be within the first nitride III-V compound semiconductor layer or the second nitride III-V compound semiconductor layer. Two or more different parts may be mixed.

典型的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる際に、基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して垂直方向に転位が発生し、この転位が上記の三角形状の断面形状となる状態の第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の斜面またはその近傍に到達したとき、上記の一主面に平行な方向に、三角形状部から遠ざかるように屈曲する。ここで、三角形状の断面形状あるいは三角形状部における三角形状とは、正確な三角形だけでなく、例えば頂部が丸まったものなど、近似的に三角形とみなすことができるものも含むことを意味する(以下同様)。また、好適には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長初期に、基板の凹部の底面に複数の微小核が生成し、これらの微小核が成長し合体して行く過程で基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して垂直方向に発生する転位が、上記の一主面に平行な方向に繰り返し屈曲される。こうすることで、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長時に上部に抜ける転位を少なくすることができる。   Typically, when the first nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown, dislocations are generated in a direction perpendicular to the principal surface of the substrate from the interface with the bottom surface of the recess of the substrate. When the dislocation reaches the slope of the first nitride-based III-V compound semiconductor layer in the state of having a triangular cross-sectional shape or the vicinity thereof, a triangular portion is formed in a direction parallel to the one principal surface. Bend away from the camera. Here, the triangular cross-sectional shape or the triangular shape in the triangular portion means not only an accurate triangle, but also includes what can be regarded as an approximate triangle, such as a rounded top (for example) ( The same applies below). Preferably, in the initial stage of growth of the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer, a plurality of micronuclei are formed on the bottom surface of the concave portion of the substrate, and these micronuclei grow and coalesce. Thus, dislocations generated from the interface with the bottom surface of the concave portion of the substrate in a direction perpendicular to one main surface of the substrate are repeatedly bent in a direction parallel to the one main surface. By doing so, dislocations that escape to the top during the growth of the first nitride-based III-V compound semiconductor layer can be reduced.

典型的には、基板の一主面に凸部と凹部とを交互に周期的に形成する。この場合、凸部および凹部の周期は、好適には、3〜5μmであるが、これに限定されるものではない。また、凸部の底辺の長さと凹部の底辺の長さとの比は、好適には0.5〜3であり、最も好適には0.5付近であるが、これに限定されるものではない。基板の一主面から見たこの凸部の高さは、好適には0.3μm以上、より好適には1μm以上であるが、これに限定されるものではない。この凸部は、好適には基板の一主面に対して傾斜した側面(例えば、基板の一主面と接する側面)を有し、この側面と基板の一主面とのなす角度をθとすると、光の取り出し効率の向上を図る観点より、好適には100°<θ<160°、より好適には132°<θ<139°あるいは147°<θ<154°であり、最も好適には135°あるいは152°であるが、これに限定されるものではない。この凸部の断面形状は、種々の形状であってよく、その側面も平面だけでなく曲面であってもよいが、例えば、n角形(ただし、nは3以上の整数)、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形などである。凹部の断面形状も種々の形状であってよいが、例えば、n角形(ただし、nは3以上の整数)、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているものや、円形、楕円形などである。光の取り出し効率の向上を図る観点より、好適には、この凹部の断面形状は逆台形状とする。ここで、逆台形状とは、正確な逆台形だけでなく、近似的に逆台形とみなすことができるものも含むことを意味する(以下同様)。この場合、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の転位密度を最小化する観点より、好適には、凹部の深さ(凸部の高さと同じ)をd、凹部の底面の幅をWg 、三角形状の断面形状となる状態の第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の斜面と基板の一主面とがなす角度をαとしたとき、2d≧Wg tanαが成立するように、d、Wg 、αを決める。αは通常一定であるため、この式が成立するようにd、Wg を決める。dは、大きすぎると原料ガスが凹部の内部に十分に供給されず、凹部の底面からの第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長に支障を来し、逆に小さすぎると基板の凹部だけでなく、その両側の凸部にも第1の窒化物系III−V族化合物半導体層が成長してしまうため、これらを防止する観点より、一般的には0.5μm<d<5μmの範囲内に選ばれ、典型的には1.0±0.2μmの範囲内に選ばれるが、これに限定されるものではない。Wg は、一般的には0.5〜5μmであり、典型的には2±0.5μmの範囲内に選ばれるが、これに限定されるものではない。凸部の上面の幅Wt は、凸部の断面形状が三角形状の場合は0であるが、凸部の断面形状が台形状の場合は、この凸部は第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の横方向成長に使用する領域であるため、長ければ長いほど転位密度の少ない部分の面積を大きくすることができる。凸部の断面形状が台形状の場合、Wt は一般的には1〜1000μmであるが、これに限定されるものではない。 Typically, convex portions and concave portions are alternately and periodically formed on one main surface of the substrate. In this case, although the period of a convex part and a recessed part is 3-5 micrometers suitably, it is not limited to this. Further, the ratio of the length of the bottom of the convex portion to the length of the bottom of the concave portion is preferably 0.5 to 3, and most preferably around 0.5, but is not limited thereto. . The height of the convex portion as viewed from one main surface of the substrate is preferably 0.3 μm or more, more preferably 1 μm or more, but is not limited thereto. The convex portion preferably has a side surface inclined with respect to one main surface of the substrate (for example, a side surface in contact with one main surface of the substrate), and an angle between the side surface and one main surface of the substrate is θ. Then, from the viewpoint of improving the light extraction efficiency, preferably 100 ° <θ <160 °, more preferably 132 ° <θ <139 ° or 147 ° <θ <154 °, and most preferably Although it is 135 degrees or 152 degrees, it is not limited to this. The cross-sectional shape of the convex portion may be various shapes, and the side surface may be a curved surface as well as a flat surface. For example, an n-gon (where n is an integer of 3 or more), specifically Triangles, quadrangles, pentagons, hexagons, etc., or those with their corners cut off, rounded corners, circles, ellipses, etc. Although the cross-sectional shape of the recess may be various shapes, for example, an n-gon (where n is an integer of 3 or more), specifically, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, or the like, or these corners are cut off. Or rounded, oval, etc. From the viewpoint of improving the light extraction efficiency, preferably, the cross-sectional shape of the recess is an inverted trapezoid. Here, the inverted trapezoidal shape means not only an accurate inverted trapezoid but also includes an object that can be approximately regarded as an inverted trapezoid (the same applies hereinafter). In this case, from the viewpoint of minimizing the dislocation density of the second nitride-based III-V compound semiconductor layer, it is preferable that the depth of the concave portion (same as the height of the convex portion) be d and the width of the bottom surface of the concave portion. when a you a W g, the angle between the inclined surface and the main surface of the substrate of the first nitride III-V compound semiconductor layer in a state where a triangular cross-sectional shape is alpha, the 2d ≧ W g tan [alpha D, W g , and α are determined so as to hold. Since α is normally constant, d and W g are determined so that this equation is satisfied. If d is too large, the source gas is not sufficiently supplied to the inside of the recess, which hinders the growth of the first nitride-based III-V compound semiconductor layer from the bottom of the recess, and conversely if d is too small. The first nitride-based III-V compound semiconductor layer grows not only on the concave portion of the substrate but also on the convex portions on both sides thereof. From the viewpoint of preventing these, generally, 0.5 μm <d It is selected within the range of <5 μm and typically selected within the range of 1.0 ± 0.2 μm, but is not limited thereto. W g is generally 0.5 to 5 μm and is typically selected within the range of 2 ± 0.5 μm, but is not limited thereto. The width W t of the upper surface of the convex portion is 0 when the cross-sectional shape of the convex portion is triangular, but when the cross-sectional shape of the convex portion is trapezoidal, this convex portion is the second nitride III- Since this is a region used for lateral growth of the group V compound semiconductor layer, the longer the area, the larger the area of the portion with less dislocation density. When the cross-sectional shape of the convex portion is trapezoidal, W t is generally 1-1000 μm, but is not limited thereto.

凸部または凹部は、例えば、基板上の一方向にストライプ状に延在するようにしてもよいし、少なくとも互いに交差する第1の方向および第2の方向にストライプ状に延在するようにすることにより凸部がn角形(ただし、nは3以上の整数)、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形、点状などの二次元パターンとなるようにしてもよい。好適な一つの例では、凸部が六角形の平面形状を有し、この凸部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凸部を囲むように凹部が形成される。こうすることで、活性層から放出される光を360°の全方向に効率よく取り出すことができる。あるいは、凹部が六角形の平面形状を有し、この凹部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凹部を囲むように凸部が形成されるようにしてもよい。基板の凹部がストライプ状である場合、この凹部は、例えば、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の〈1−100〉方向に延在し、あるいは、基板として例えばサファイア基板を用いる場合にはこのサファイア基板の〈11−20〉方向に延在してもよい。凸部は、例えば、n角錐(ただし、nは3以上の整数)、具体的には三角錐、四角錐、五角錐、六角錐など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まったもの、円錐、楕円錐などである。   For example, the convex portion or the concave portion may extend in a stripe shape in one direction on the substrate, or may extend in a stripe shape in at least a first direction and a second direction intersecting each other. As a result, the convex portion is an n-gon (where n is an integer of 3 or more), specifically, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, or the like, or those with the corners cut off, rounded, or circular Alternatively, it may be a two-dimensional pattern such as an ellipse or a dot. In a preferred example, the convex portions have a hexagonal planar shape, the convex portions are two-dimensionally arranged in a honeycomb shape, and concave portions are formed so as to surround the convex portions. By doing so, light emitted from the active layer can be efficiently extracted in all directions of 360 °. Alternatively, the recess may have a hexagonal planar shape, the recesses may be two-dimensionally arranged in a honeycomb shape, and a protrusion may be formed so as to surround the recess. When the concave portion of the substrate has a stripe shape, the concave portion extends, for example, in the <1-100> direction of the first nitride-based III-V compound semiconductor layer, or a sapphire substrate is used as the substrate, for example. In some cases, the sapphire substrate may extend in the <11-20> direction. The convex portion is, for example, an n-pyramid (where n is an integer of 3 or more), specifically, a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a pentagonal pyramid, a hexagonal pyramid, etc., or a cut or rounded corner. Things, cones, elliptical cones, etc.

第3の窒化物系III−V族化合物半導体層には、これと電気的に接続された状態で第1の導電型側の電極を形成する。同様に、第4の窒化物系III−V族化合物半導体層にも、これと電気的に接続された状態で第2の導電型側の電極を形成する。これらの第1の導電型側の電極または第2の導電型側の電極を通して光を取り出す場合、この光を取り出す側の電極の材料としては透明導電材料が用いられ、その反対側の電極の材料としては、好適には、活性層からの発光波長の光の反射率が高い高反射材料が用いられるが、これに限定されるものではない。   In the third nitride-based III-V compound semiconductor layer, an electrode on the first conductivity type side is formed in a state of being electrically connected thereto. Similarly, an electrode on the second conductivity type side is formed on the fourth nitride-based III-V compound semiconductor layer in a state of being electrically connected thereto. When light is extracted through these first conductivity type side electrodes or second conductivity type side electrodes, a transparent conductive material is used as the material of the light extraction side electrode, and the material of the electrode on the opposite side is used. For example, a highly reflective material having a high reflectance of light having an emission wavelength from the active layer is preferably used, but is not limited thereto.

上述のように、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長時に上部に抜ける転位を少なくすることができるが、上部に抜けた転位は上層の第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第4の窒化物系III−V族化合物半導体層に伝播し、貫通転位となる。この貫通転位は、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの凹部に対応する部分(凹部の上の部分)に集中する。この貫通転位およびその近傍は結晶性が悪く、非発光中心が多く存在するため、発光効率を低下させ、特に活性層に存在する非発光中心は発光効率に大きな悪影響を及ぼす。そこで、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの凹部に対応する部分を、第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、凸部の一部、典型的には凸部の側面が露出するまで除去することにより第1の溝を形成すると、この貫通転位のうちの少なくとも活性層およびその上層に発生したものを除去することができるため、非発光中心を大幅に減少させることができる。この除去する部分の幅は、凸部の一部が露出し、かつ例えばこの貫通転位の全部または大部分を除去することができる幅であればよいが、典型的には凹部の幅より大きくする。このように第1の溝内に凸部の一部を露出させるようにしているため、後の工程において電解液中で凸部を電気分解する際にこの第1の溝内で凸部に電解液が接触することが可能となる。この除去は、例えば、反応性イオンエッチング(RIE)法、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などの各種の方法により行うことができる。典型的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体層、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの凹部に対応する部分を、第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、基板が露出し、かつ凸部の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する。こうすることで、貫通転位をほとんど除去することができる。   As described above, the number of dislocations that escape to the top during the growth of the first nitride-based III-V compound semiconductor layer can be reduced, but the dislocations that escape to the top are the second nitride-based III-V in the upper layer. It propagates to the group compound semiconductor layer, the third nitride-based III-V group compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth nitride-based group III-V compound semiconductor layer to form threading dislocations. This threading dislocation includes a first nitride-based III-V compound semiconductor layer, a second nitride-based III-V compound semiconductor layer, a third nitride-based III-V compound semiconductor layer, an active layer, and The fourth nitride-based III-V group compound semiconductor layer concentrates on a portion corresponding to the recess (portion above the recess). The threading dislocations and the vicinity thereof have poor crystallinity and a large number of non-emissive centers exist, so that the luminous efficiency is lowered. In particular, the non-radiative centers present in the active layer have a great adverse effect on the luminous efficiency. Therefore, the first nitride III-V compound semiconductor layer, the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth Of the nitride-based III-V compound semiconductor layer, a portion corresponding to the concave portion is formed in a depth direction from the surface of the fourth nitride-based III-V compound semiconductor layer, typically a part of the convex portion. If the first groove is formed by removing until the side surface of the convex portion is exposed, at least the active layer and the layer generated above the threading dislocation can be removed. Can be reduced. The width of the portion to be removed may be any width as long as a part of the convex portion is exposed and all or most of the threading dislocations can be removed, but is typically larger than the width of the concave portion. . As described above, since a part of the convex portion is exposed in the first groove, when the convex portion is electrolyzed in the electrolytic solution in a later step, the convex portion is electrolyzed in the first groove. The liquid can come into contact. This removal can be performed by various methods such as a reactive ion etching (RIE) method, a powder blast method, and a sand blast method. Typically, a first nitride III-V compound semiconductor layer, a second nitride III-V compound semiconductor layer, a third nitride III-V compound semiconductor layer, an active layer, and A portion of the fourth nitride III-V compound semiconductor layer corresponding to the recess is exposed in the depth direction from the surface of the fourth nitride III-V compound semiconductor layer, and The first groove is formed by removing until a part of the convex portion is exposed. By doing so, threading dislocations can be almost eliminated.

一方、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる際、凸部の上の部分の第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の会合部には貫通転位が集中し、この第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の貫通転位が上層の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第4の窒化物系III−V族化合物半導体層に伝播する。この貫通転位は、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの互いに隣接する凹部の間の中央部に対応する部分(凹部の間の中央部の上の部分)に集中する。そこで、好適には、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの互いに隣接する凹部の間の中央部に対応する部分を、第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、少なくとも第3の窒化物系III−V族化合物半導体層が露出するまで除去することにより第3の溝を形成すると、この貫通転位のうちの少なくとも活性層およびその上層に発生したものを除去することができるため、非発光中心を大幅に減少させることができる。この除去する部分の幅は、例えばこの貫通転位の全部または大部分を除去することができる幅であればよい。この除去も、例えば、RIE法、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などの各種の方法により行うことができる。必要に応じて、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層、第4の窒化物系III−V族化合物半導体層および凸部のうちの互いに隣接する凹部の間の中央部に対応する部分を、第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、基板が露出するまで除去することにより第3の溝を形成してもよい。こうすることで、この第3の溝内にも凸部が露出するため、後の工程において電解液中で凸部を電気分解する際に凸部と電解液との接触面積をさらに大きくすることができ、電気分解による凸部の除去が容易となる。   On the other hand, when the second nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown in the lateral direction, threading dislocations are present at the association portion of the second nitride-based III-V compound semiconductor layer above the convex portion. The threading dislocations of the second nitride-based III-V compound semiconductor layer are concentrated, and the third nitride-based III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth nitride-based III-V group of the upper layer are concentrated. Propagates to the compound semiconductor layer. This threading dislocation is caused by the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth nitride III-V compound semiconductor layer. It concentrates on the part corresponding to the center part between the mutually adjacent recessed parts (part on the center part between recessed parts). Therefore, preferably, the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth nitride III-V compound semiconductor layer are used. At least a third nitride III-V group in the depth direction from the surface of the fourth nitride III-V compound semiconductor layer. If the third groove is formed by removing the compound semiconductor layer until it is exposed, at least the active dislocations of the threading dislocations and those generated in the upper layer can be removed, thereby greatly reducing the non-luminescent center. Can be made. The width of the part to be removed may be a width that can remove all or most of the threading dislocations, for example. This removal can also be performed by various methods such as RIE, powder blasting, and sand blasting. As needed, a second nitride III-V compound semiconductor layer, a third nitride III-V compound semiconductor layer, an active layer, a fourth nitride III-V compound semiconductor layer, and By removing the portion corresponding to the central portion between the concave portions adjacent to each other among the convex portions from the surface of the fourth nitride-based III-V compound semiconductor layer in the depth direction until the substrate is exposed. A third groove may be formed. By doing so, since the convex portion is exposed also in the third groove, when the convex portion is electrolyzed in the electrolytic solution in a later step, the contact area between the convex portion and the electrolytic solution is further increased. This makes it easy to remove the convex portion by electrolysis.

第2の溝は凸部または第3の窒化物系III−V族化合物半導体層の一部が露出するように、あるいは、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層が導電性である場合にはこの第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の一部が露出するように形成する。第2の溝は、好適には、基板を横断し、かつ第1の溝と交差するように形成する。第2の溝が基板を横断するとは、基板の外周のある部位から他の部位までこの第2の溝が延在していることを意味する。このように第2の溝が第1の溝と交差すると、第2の溝は第1の溝と連通する。第3の溝を凸部が露出するように形成する場合には、第2の溝を第1の溝およびこの第3の溝と交差するように形成し、第2の溝が第1の溝および第3の溝と連通するようにするのが好ましい。こうすることで、後の工程において電解液中で凸部を電気分解する際にこれらの第1の溝、第2の溝および第3の溝を通って凸部に電解液が接触することが可能となる。好適には、第2の溝は全ての第1の溝または第1の溝および第3の溝と連通するが、基板の剥離に支障がない限り、部分的に連通しない部分があってもよい。必要に応じて、第2の溝を第1の溝を形成する工程で同時に形成するようにしてもよい。   The second groove has a convex portion or a part of the third nitride-based III-V compound semiconductor layer exposed, or the second nitride-based III-V compound semiconductor layer is conductive. In some cases, the second nitride III-V compound semiconductor layer is formed so as to be exposed. The second groove is preferably formed so as to cross the substrate and cross the first groove. That the second groove crosses the substrate means that the second groove extends from one part of the outer periphery of the substrate to another part. When the second groove intersects the first groove in this way, the second groove communicates with the first groove. In the case where the third groove is formed so that the convex portion is exposed, the second groove is formed so as to intersect the first groove and the third groove, and the second groove is the first groove. It is preferable to communicate with the third groove. By carrying out like this, when electrolyzing a convex part in electrolyte solution in a later process, electrolyte solution may contact a convex part through these 1st groove | channel, 2nd groove | channel, and 3rd groove | channel. It becomes possible. Preferably, the second groove communicates with all the first grooves or the first groove and the third groove, but there may be a portion that does not partially communicate as long as it does not interfere with the peeling of the substrate. . If necessary, the second groove may be formed simultaneously in the step of forming the first groove.

第2の溝内に露出した凸部、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層または第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の少なくとも一部の上に形成する、第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極は、凸部との導通を良くするために、好適には、第2の溝内に露出した凸部、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層または第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の全体の上に形成する。この取り出し電極は、凸部の上に直接形成される場合にはこの凸部と直接電気的に接続される。第3の窒化物系III−V族化合物半導体層は第1の導電型であるため、取り出し電極が第3の窒化物系III−V族化合物半導体層の上に形成される場合、第2の窒化物系III−V族化合物半導体層が導電性であるとすると、この取り出し電極は、この第3の窒化物系III−V族化合物半導体層および第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を介して凸部と電気的に接続される。取り出し電極が導電性の第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の上に形成される場合にはこの第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を介して凸部と電気的に接続される。この取り出し電極は、必要に応じて、凸部を電気分解した後に除去してもよい。   A first protrusion formed in the second groove, formed on at least a part of the third nitride III-V compound semiconductor layer or the second nitride III-V compound semiconductor layer; The extraction electrode made of the second metal having a smaller ionization tendency than that of the metal is preferably a protrusion exposed in the second groove, the third nitride system, in order to improve the conduction with the protrusion. It is formed on the entire group III-V compound semiconductor layer or the second nitride-based group III-V compound semiconductor layer. When the extraction electrode is directly formed on the convex portion, the extraction electrode is directly electrically connected to the convex portion. Since the third nitride-based III-V compound semiconductor layer is of the first conductivity type, the second electrode is formed when the extraction electrode is formed on the third nitride-based III-V compound semiconductor layer. Assuming that the nitride-based III-V compound semiconductor layer is conductive, the extraction electrode includes the third nitride-based III-V compound semiconductor layer and the second nitride-based III-V compound semiconductor layer. It is electrically connected to the convex portion through the layer. When the take-out electrode is formed on the conductive second nitride-based III-V compound semiconductor layer, the protrusion is electrically connected with the second nitride-based III-V compound semiconductor layer. Connected to. If necessary, the extraction electrode may be removed after electrolysis of the convex portion.

凸部を電気分解する際にカソードとして用いる対極を構成する金属としては、典型的には凸部を構成する第1の金属が用いられるが、イオン化傾向が第1の金属とほぼ等しい、第1の金属と異なる金属を用いてもよい。第2の金属からなる取り出し電極が第2の溝内に露出した第3の窒化物系III−V族化合物半導体層の上に形成される場合には、凸部、第3の窒化物系III−V族化合物半導体層および取り出し電極の全体をアノードとする。電気分解用の電解液としては従来公知のものを用いることができ、凸部を構成する第1の金属の種類に応じて適宜選択される。   As the metal constituting the counter electrode used as the cathode when electrolyzing the convex portion, the first metal constituting the convex portion is typically used, but the ionization tendency is substantially equal to the first metal. A metal different from these metals may be used. When the extraction electrode made of the second metal is formed on the third nitride-based III-V compound semiconductor layer exposed in the second groove, the convex portion, the third nitride-based III The whole of the group V compound semiconductor layer and the extraction electrode is used as an anode. As the electrolytic solution for electrolysis, a conventionally known electrolytic solution can be used, and is appropriately selected according to the type of the first metal constituting the convex portion.

この発光ダイオードの製造方法は、典型的には、凸部を電気分解する前に、基板の取り出し電極側の面に支持基板を貼り付ける工程をさらに有する。こうすることで、凸部を電気分解することにより基板を剥離した後の発光ダイオード構造体はこの支持基板によって機械的に支持されるため、破壊や損傷を防止することができるとともに、取り扱いが容易となる。典型的には、支持基板上にあらかじめ電極を形成しておき、この電極が基板の取り出し電極と接触するように支持基板を貼り付けるが、これに限定されるものではない。この電極を構成する金属としては、凸部を構成する金属よりもイオン化傾向が小さい金属、例えば第2の溝内に形成される取り出し電極を構成する金属と同一の金属が用いられる。支持基板の形状は種々の形状であってよく、基板の形状に応じて適宜選ばれるが、円形や長方形などが一般的である。   This method of manufacturing a light emitting diode typically further includes a step of attaching a support substrate to the surface of the substrate on the extraction electrode side before electrolyzing the convex portion. By doing so, the light emitting diode structure after peeling off the substrate by electrolyzing the convex portion is mechanically supported by this support substrate, so that it can be prevented from being broken or damaged, and easy to handle. It becomes. Typically, an electrode is formed in advance on a support substrate, and the support substrate is pasted so that this electrode comes into contact with the take-out electrode of the substrate, but the present invention is not limited to this. As the metal constituting the electrode, a metal having a smaller ionization tendency than the metal constituting the convex portion, for example, the same metal as the metal constituting the extraction electrode formed in the second groove is used. The shape of the support substrate may be various shapes and is appropriately selected according to the shape of the substrate, but is generally circular or rectangular.

基板としては種々のものを用いることができる。窒化物系III−V族化合物半導体と異なる物質からなる基板としては、具体的には、例えば、サファイア(c面、a面、r面などを含み、これらの面からオフした面のものも含む)、SiC(6H、4H、3Cを含む)、Si、ZnS、ZnO、LiMgO、GaAs、スピネル(MgAl2 4 、ScAlMgO4 )、ガーネット、CrN(例えば、CrN(111))などからなる基板を用いることができ、好適には、これらの材料からなる六方晶基板または立方晶基板、より好適には六方晶基板を用いる。基板としては、窒化物系III−V族化合物半導体(GaN、AlGaInN、AlN、GaInNなど)からなる基板を用いてもよい。あるいは、基板として、窒化物系III−V族化合物半導体と異なる物質からなる基板上に窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させ、この窒化物系III−V族化合物半導体層に上記の凸部を形成したものであってもよい。基板の形状は種々の形状であってよいが、典型的には円形である。 Various substrates can be used as the substrate. Specifically, the substrate made of a material different from the nitride III-V compound semiconductor includes, for example, sapphire (including a c-plane, a-plane, r-plane, etc., and a plane off from these planes). ), SiC (including 6H, 4H, 3C), Si, ZnS, ZnO, LiMgO, GaAs, spinel (MgAl 2 O 4 , ScAlMgO 4 ), garnet, CrN (for example, CrN (111)), etc. Preferably, a hexagonal or cubic substrate made of these materials, more preferably a hexagonal substrate is used. As the substrate, a substrate made of a nitride III-V group compound semiconductor (GaN, AlGaInN, AlN, GaInN, etc.) may be used. Alternatively, a nitride III-V compound semiconductor layer is grown as a substrate on a substrate made of a material different from the nitride III-V compound semiconductor, and the nitride III-V compound semiconductor layer is formed on the nitride III-V compound semiconductor layer. What formed the convex part may be sufficient. The shape of the substrate may be various shapes, but is typically circular.

第1〜第4の窒化物系III−V族化合物半導体層および活性層を構成する窒化物系III−V族化合物半導体層は、最も一般的には、AlX y Ga1-x-y-z Inz Asu 1-u-v v (ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦u≦1、0≦v≦1、0≦x+y+z<1、0≦u+v<1)からなり、より具体的には、AlX y Ga1-x-y-z Inz N(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z<1)からなり、典型的には、AlX Ga1-x-z Inz N(ただし、0≦x≦1、0≦z≦1)からなり、具体例を挙げると、GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN、AlGaInNなどからなる。第1〜第4の窒化物系III−V族化合物半導体層および活性層を構成する窒化物系III−V族化合物半導体層は、例えばGaNにBやCrなどを含ませると転位の屈曲を促進する効果があるので、BGaN、GaNにBをドープしたGaN:B、GaNにCrをドープしたGaN:Crなどからなるものであってもよい。特に最初に基板の凹部に成長させる第1の窒化物系III−V族化合物半導体層としては、好適には、GaN、InX Ga1-x N(0<x<0.5)、AlX Ga1-x N(0<x<0.5)、AlX Iny Ga1-x-y N(0<x<0.5、0<y<0.2)からなるものが用いられる。第1の導電型はn型であってもp型であってもよく、それに応じて第2の導電型はp型またはn型である。また、基板上に最初に成長させるいわゆる低温バッファ層としてはGaNバッファ層、AlNバッファ層、AlGaNバッファ層などが一般的に用いられるが、これらにCrをドープしたものやCrNバッファ層などを用いてもよい。 The first to fourth nitride III-V compound semiconductor layer and the nitride constituting the active layer based III-V compound semiconductor layer, most commonly, Al X B y Ga 1- xyz In z As u N 1-uv P v (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1, 0 ≦ x + y + z <1, 0 ≦ u + v <consists 1), more specifically, Al X B y Ga 1- xyz in z N ( However, 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1,0 ≦ x + y + z <1) Typically, it consists of Al x Ga 1 -xz In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1). Specific examples are GaN, InN, AlN, AlGaN, InGaN. And AlGaInN. The nitride III-V compound semiconductor layer constituting the first to fourth nitride III-V compound semiconductor layers and the active layer promotes the bending of dislocations when, for example, B or Cr is contained in GaN. Therefore, it may be made of BGaN, GaN: B doped GaN: B, GaN: Cr doped GaN: Cr, or the like. Particularly first first nitride III-V compound semiconductor layer grown on the recessed portions of the substrate, preferably, GaN, In X Ga 1- x N (0 <x <0.5), Al X A material consisting of Ga 1-x N (0 <x <0.5) and Al x In y Ga 1-xy N (0 <x <0.5, 0 <y <0.2) is used. The first conductivity type may be n-type or p-type, and the second conductivity type is p-type or n-type accordingly. In addition, as a so-called low-temperature buffer layer that is first grown on the substrate, a GaN buffer layer, an AlN buffer layer, an AlGaN buffer layer, etc. are generally used, and those doped with Cr or CrN buffer layers are used. Also good.

第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の厚さは、必要に応じて選ばれ、典型的には数μm程度以下であるが、用途などによってはより厚く、例えば数10〜300μm程度であってもよい。
第1〜第4の窒化物系III−V族化合物半導体層および活性層を構成する窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法としては、例えば、有機金属化学気相成長(MOCVD)、ハイドライド気相エピタキシャル成長あるいはハライド気相エピタキシャル成長(HVPE)、分子線エピタキシー(MBE)などの各種のエピタキシャル成長法を用いることができるが、これに限定されるものではない。
The thickness of the second nitride-based III-V compound semiconductor layer is selected as necessary, and is typically about several μm or less, but is thicker depending on the application, for example, about several tens to 300 μm. It may be.
Examples of a method for growing the nitride III-V compound semiconductor layers constituting the first to fourth nitride III-V compound semiconductor layers and the active layer include, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), Various epitaxial growth methods such as hydride vapor phase epitaxial growth, halide vapor phase epitaxial growth (HVPE), and molecular beam epitaxy (MBE) can be used, but are not limited thereto.

この第1の発明により製造される発光ダイオードは、発光を用いる各種の電子機器に適用して好適なものである。例えば、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞれ少なくとも一つ含むセルが複数個配列した光源セルユニット、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイなどにおいて、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つ、取り分け緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードとして、この第1の発明により製造される発光ダイオードを用いる。赤色発光の発光ダイオードとしては、例えば、AlGaInP系半導体を用いたものを用いることもできる。あるいは、一つまたは複数の発光ダイオードを有する電子機器において、その少なくとも一つの発光ダイオードとして、この第1の発明により製造される発光ダイオードを用いる。   The light-emitting diode manufactured according to the first invention is suitable for application to various electronic devices that use light emission. For example, in a light source cell unit, a light emitting diode backlight, a light emitting diode illumination device, a light emitting diode display, etc., in which a plurality of cells each including at least one red light emitting diode, green light emitting diode, and blue light emitting diode are arranged. , At least one of a red light emitting diode, a green light emitting diode and a blue light emitting diode, and particularly as at least one of a green light emitting diode and a blue light emitting diode. A light emitting diode manufactured according to the invention is used. As the red light emitting diode, for example, a diode using an AlGaInP-based semiconductor can be used. Alternatively, in an electronic device having one or a plurality of light emitting diodes, the light emitting diode manufactured according to the first invention is used as the at least one light emitting diode.

第2の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は少なくとも表面が第1の金属からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に、素子構造を形成し、かつ上記凸部と導通した少なくとも一層の導電性の窒化物系III−V族化合物半導体層を含む第5の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層および上記第5の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第5の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、上記凸部の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する工程と、
上記凸部または上記導電性の窒化物系III−V族化合物半導体層の一部が露出するように第2の溝を形成する工程と、
上記第2の溝内に露出した上記凸部または上記導電性の窒化物系III−V族化合物半導体層の少なくとも一部の上に上記第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極を形成する工程と、
上記凸部および上記取り出し電極をアノード、上記第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で上記凸部の少なくとも一部を電気分解して除去することにより上記基板を上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層および上記第5の窒化物系III−V族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法である。
The second invention is
A substrate having a plurality of convex portions on one main surface, the convex portions having at least a surface made of the first metal, and having a triangular cross-sectional shape with the bottom surface as the bottom of the concave portion of the substrate. Growing a first nitride-based III-V compound semiconductor layer through a state;
Laterally growing a second nitride III-V compound semiconductor layer on the substrate from the first nitride III-V compound semiconductor layer;
The fifth nitride-based III-V compound semiconductor layer includes an element structure formed on the second nitride-based III-V compound semiconductor layer and includes at least one conductive nitride-based III-V compound semiconductor layer electrically connected to the protrusion. Growing a nitride III-V compound semiconductor layer of
In the recess of the first nitride III-V compound semiconductor layer, the second nitride III-V compound semiconductor layer, and the fifth nitride III-V compound semiconductor layer. Forming a first groove by removing a corresponding portion in a depth direction from the surface of the fifth nitride-based III-V compound semiconductor layer until a part of the convex portion is exposed; and ,
Forming a second groove so that a part of the convex portion or the conductive nitride-based III-V compound semiconductor layer is exposed;
From the second metal having a smaller ionization tendency than the first metal on the convex portion exposed in the second groove or at least part of the conductive nitride-based III-V compound semiconductor layer Forming an extraction electrode,
The substrate is obtained by electrolyzing and removing at least a part of the convex portion in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as an anode, and a counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as the first metal as a cathode. And a step of peeling from the second nitride III-V compound semiconductor layer and the fifth nitride III-V compound semiconductor layer.

第2の発明において、半導体素子には、一般的な発光ダイオード、サブバンド間遷移発光型(量子カスケード型)発光ダイオード、通常の半導体レーザ、サブバンド間遷移発光型(量子カスケード型)半導体レーザのような発光素子のほか、フォトダイオードなどの受光素子あるいはセンサ、太陽電池、さらには高電子移動度トランジスタなどの電界効果トランジスタ(FET)やヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)などのバイポーラトランジスタのようなトランジスタに代表される電子走行素子が含まれる。素子構造を形成する第5の窒化物系III−V族化合物半導体層は半導体素子の種類に応じて適宜設計される。例えば、半導体素子が発光ダイオードである場合、第5の窒化物系III−V族化合物半導体層は、第1の発明における第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を含み、この場合、第5の窒化物系III−V族化合物半導体層が含む導電性の窒化物系III−V族化合物半導体層は例えば第3の窒化物系III−V族化合物半導体層である。
第2の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第1の発明に関連して説明したことが成立する。
In the second invention, the semiconductor element includes a general light emitting diode, an intersubband transition emission type (quantum cascade type) light emitting diode, an ordinary semiconductor laser, and an intersubband transition emission type (quantum cascade type) semiconductor laser. In addition to such light emitting elements, light receiving elements such as photodiodes or sensors, solar cells, and field effect transistors (FET) such as high electron mobility transistors and transistors such as bipolar transistors such as heterojunction bipolar transistors (HBT) The electronic travel element represented by is included. The fifth nitride group III-V compound semiconductor layer forming the element structure is appropriately designed according to the type of the semiconductor element. For example, when the semiconductor element is a light emitting diode, the fifth nitride-based III-V group compound semiconductor layer includes the third nitride-based III-V group compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth layer in the first invention. In this case, the conductive nitride III-V compound semiconductor layer included in the fifth nitride III-V compound semiconductor layer is, for example, a third nitride III-V compound semiconductor layer. It is a nitride III-V compound semiconductor layer.
In the second invention, what has been described in relation to the first invention is valid as far as it is not contrary to the nature thereof.

第3の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は少なくとも表面が第1の金属からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第1の層を成長させる工程と、
上記第1の層から上記基板上に第2の層を横方向成長させる工程と、
上記第2の層上に上記凸部と導通した少なくとも一層の導電性の層を含む第3の層を成長させる工程と、
上記第1の層、上記第2の層および上記第3の層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第3の層の表面から深さ方向に、上記凸部または上記導電性の層の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する工程と、
上記凸部または上記導電性の層の一部が露出するように第2の溝を形成する工程と、
上記第2の溝内に露出した上記凸部または上記導電性の層の少なくとも一部の上に上記第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極を形成する工程と、
上記凸部および上記取り出し電極をアノード、上記第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で上記凸部の少なくとも一部を電気分解して除去することにより上記基板を上記第2の層および上記第3の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
The third invention is
A substrate having a plurality of convex portions on one main surface, the convex portions having at least a surface made of the first metal, and having a triangular cross-sectional shape with the bottom surface as the bottom of the concave portion of the substrate. Growing a first layer through a state;
Laterally growing a second layer on the substrate from the first layer;
Growing a third layer including at least one conductive layer electrically connected to the protrusion on the second layer;
Of the first layer, the second layer, and the third layer, the portion corresponding to the concave portion is formed in the depth direction from the surface of the third layer, with the convex portion or the conductive layer. Forming a first groove by removing until a part of is exposed;
Forming a second groove so that a part of the convex portion or the conductive layer is exposed;
Forming a lead electrode made of a second metal having a smaller ionization tendency than the first metal on at least a part of the convex portion or the conductive layer exposed in the second groove;
The substrate is obtained by electrolyzing and removing at least a part of the convex portion in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as an anode, and a counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as the first metal as a cathode. And a step of peeling from the second layer and the third layer.

第4の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は少なくとも表面が第1の金属からなるものを用い、当該基板上に上記凸部と導通した少なくとも一層の導電性の層を含む第4の層を成長させる工程と、
上記第4の層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第4の層の表面から深さ方向に、上記凸部または上記導電性の層の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する工程と、
上記凸部または上記導電性の層の一部が露出するように第2の溝を形成する工程と、
上記第2の溝内に露出した上記凸部または上記導電性の層の少なくとも一部の上に上記第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極を形成する工程と、
上記凸部および上記取り出し電極をアノード、上記第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で上記凸部の少なくとも一部を電気分解して除去することにより上記基板を上記第4の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
The fourth invention is:
A substrate having a plurality of convex portions on one main surface, the convex portions using at least a surface made of a first metal, and including at least one conductive layer electrically connected to the convex portions on the substrate. Growing a fourth layer;
The portion corresponding to the concave portion of the fourth layer is removed from the surface of the fourth layer in the depth direction until the convex portion or a part of the conductive layer is exposed. Forming a groove of 1;
Forming a second groove so that a part of the convex portion or the conductive layer is exposed;
Forming a lead electrode made of a second metal having a smaller ionization tendency than the first metal on at least a part of the convex portion or the conductive layer exposed in the second groove;
The substrate is obtained by electrolyzing and removing at least a part of the convex portion in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as an anode, and a counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as the first metal as a cathode. A method of manufacturing a functional element, comprising: a step of peeling the substrate from the fourth layer.

機能素子は、上記の半導体素子(発光素子、受光素子、電子走行素子など)のほかに、圧電素子、焦電素子、光学素子(非線形光学結晶を用いる第2次高調波発生素子など)、誘電体素子(強誘電体素子を含む)、超伝導素子なども含む。この場合、素子構造を形成する層の材料は、上記のような各種の半導体素子では、窒化物系III−V族化合物半導体のほか、ウルツ鉱型(wurtzit)構造、より一般的には六方晶系の結晶構造を有する他の半導体、例えばZnOなどの酸化物半導体、α−ZnS、α−CdS、α−CdSeなど、さらにはCrN(111)やオキシカルコゲナイド系半導体などの他の結晶構造を有する各種の半導体からなるものであってもよい。ここで、オキシカルコゲナイド系半導体とは、オキシカルコゲナイドLnMOCh(ただし、Lnは少なくとも一種のランタノイド、MはCuまたはCd、Chは少なくとも一種のカルコゲン)またはこのオキシカルコゲナイドの構成元素の一部を他の元素により置換した半導体をいい、Lnは具体的には、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuからなる群より選ばれた少なくとも一種である。圧電素子、焦電素子、光学素子、誘電体素子、超伝導素子などでは、例えば六方晶系の結晶構造を有する酸化物などの各種の材料を用いることができる。   Functional elements include piezoelectric elements, pyroelectric elements, optical elements (second harmonic generation elements using nonlinear optical crystals, etc.), dielectrics, in addition to the above semiconductor elements (light emitting elements, light receiving elements, electron transit elements, etc.). Also included are body elements (including ferroelectric elements), superconducting elements, and the like. In this case, the material of the layer forming the element structure is a nitride-based III-V group compound semiconductor, a wurtzit structure, or more generally a hexagonal crystal in various semiconductor elements as described above. Other semiconductor structures having a crystalline structure such as oxide semiconductors such as ZnO, α-ZnS, α-CdS, α-CdSe, and other crystalline structures such as CrN (111) and oxychalcogenide semiconductors It may be made of various semiconductors. Here, the oxychalcogenide-based semiconductor means oxychalcogenide LnMOCh (where Ln is at least one lanthanoid, M is Cu or Cd, and Ch is at least one chalcogen) or a part of the constituent elements of the oxychalcogenide is another element. In particular, Ln is selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. At least one kind. For the piezoelectric element, pyroelectric element, optical element, dielectric element, superconducting element, and the like, various materials such as an oxide having a hexagonal crystal structure can be used.

機能素子として発光ダイオードあるいは半導体レーザを含むものを用いることにより、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイなど、さらには発光ダイオードあるいは半導体レーザを光源とするプロジェクタあるいはリアプロジェクションテレビ、グレーティングライトバルブなどの電子機器を構成することができる。
第3および第4の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第1および第2の発明に関連して説明したことが成立する。
By using a device including a light emitting diode or a semiconductor laser as a functional element, a light emitting diode backlight, a light emitting diode illumination device, a light emitting diode display, etc., a projector or a rear projection television set using a light emitting diode or a semiconductor laser as a light source, a grating light Electronic devices such as valves can be configured.
In the third and fourth inventions, the matters other than the above are explained in relation to the first and second inventions unless they are contrary to the nature.

上述のように構成された第1〜第4の発明においては、第2の金属からなる取り出し電極を形成した基板あるいはさらに取り出し電極側の面に支持基板を貼り付けた基板を電解液中に浸漬すると、電解液は第1の溝および第2の溝あるいは第1の溝、第2の溝および第3の溝内で少なくとも表面が第1の金属からなる凸部と接触する。そして、凸部および取り出し電極をアノード、第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で電気分解を行うと、凸部の少なくとも表面が電気化学的に徐々に溶解して除去されるため、基板上に成長させた層を基板から剥離することができる。この場合、電気分解の速さはアノード、カソード間に印加する電圧により容易に制御することができるため、この剥離の速さを容易に制御することができる。この剥離の際には、凸部が電気分解により徐々に除去されるため、基板上に成長させた層にほとんど物理的損傷が生じないようにすることができる。   In the first to fourth inventions configured as described above, the substrate on which the extraction electrode made of the second metal is formed or the substrate on which the support substrate is attached to the surface on the extraction electrode side is immersed in the electrolytic solution. Then, the electrolytic solution comes into contact with the first groove and the second groove or the first groove, the second groove, and the third groove at least on the convex portion made of the first metal. Then, when electrolysis is performed in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as the anode and the counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as that of the first metal in the electrolytic solution, at least the surface of the convex portion is gradually dissolved electrochemically. Therefore, the layer grown on the substrate can be peeled off from the substrate. In this case, since the electrolysis speed can be easily controlled by the voltage applied between the anode and the cathode, the peeling speed can be easily controlled. At the time of peeling, the convex portions are gradually removed by electrolysis, so that physical damage can hardly occur in the layer grown on the substrate.

この発明によれば、発光ダイオード構造あるいは素子構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層を基板の一方の主面に成長させた後、この基板を窒化物系III−V族化合物半導体層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、例えば、発光効率が高い垂直電流注入型の発光ダイオードなどを容易に製造することができる。そして、この発光効率が高い垂直電流注入型の発光ダイオードを用いて、例えば、高性能の光源セルユニット、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオード光通信装置、光空間伝送装置、各種の電子機器などを実現することができる。   According to the present invention, after a nitride III-V compound semiconductor layer forming a light emitting diode structure or an element structure is grown on one main surface of the substrate, the substrate is then nitrided III-V compound semiconductor. For example, a vertical current injection type light emitting diode having high luminous efficiency can be easily manufactured. And using this vertical current injection type light emitting diode with high luminous efficiency, for example, high performance light source cell unit, light emitting diode backlight, light emitting diode illumination device, light emitting diode display, light emitting diode optical communication device, optical space transmission Devices, various electronic devices, and the like can be realized.

また、素子構造を形成する層を基板の一方の主面に成長させた後、この基板を素子構造を形成する層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、発光効率が高い垂直電流注入型の発光ダイオードなどの各種の機能素子を容易に製造することができる。   In addition, after the layer that forms the element structure is grown on one main surface of the substrate, the substrate can be easily peeled off at a low cost with almost no physical damage to the layer that forms the element structure, Various functional elements such as a vertical current injection type light emitting diode having high luminous efficiency can be easily manufactured.

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
図1〜図15はこの発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を示す。この発光ダイオードは、GaNなどの窒化物系III−V族化合物半導体を用いたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
1 to 15 show a method for manufacturing a light-emitting diode according to a first embodiment of the present invention. This light-emitting diode uses a nitride III-V compound semiconductor such as GaN.

この第1の実施形態においては、図1に示すように、まず、平坦な一主面を有し、窒化物系III−V族化合物半導体と異なる材料からなる基板11を用意し、この基板11上に断面形状が例えば台形状または長方形状の凸部12を所定の平面形状で周期的に形成する。この基板11の形状は種々の形状であってよいが、ここでは円形とする。凸部12の間には逆台形状または長方形状の断面形状を有する凹部13が形成される。この基板11としては、例えばすでに述べたものを用いることができるが、具体的には、例えばサファイア基板であり、その主面は例えばc面である。凸部12および凹部13の平面形状はすでに述べた各種の平面形状とすることができるが、例えば、図16に示すように、凸部12および凹部13とも一方向に延在するストライプ形状を有する場合や、図17に示すように、凸部12が六角形の平面形状を有し、これを蜂の巣状に二次元配列した場合などである。典型的には、図16における点線の方向(ストライプに直交する方向)が後述の窒化物系III−V族化合物半導体層14のa軸と平行となり、図17における点線の方向(最隣接の凸部12間を結ぶ方向)が、後述の窒化物系III−V族化合物半導体層14のm軸と平行となるようにする。例えば、基板11がサファイア基板である場合、図16におけるストライプ形状の凸部12および凹部13の延在方向はサファイア基板の〈1−100〉方向であり、図17における凹部13の延在方向は同じくサファイア基板の〈1−100〉方向である。これらの延在方向はサファイア基板の〈11−20〉方向であってもよい。   In the first embodiment, as shown in FIG. 1, first, a substrate 11 having a flat main surface and made of a material different from a nitride III-V compound semiconductor is prepared. The convex part 12 whose cross-sectional shape is trapezoid shape or a rectangular shape is periodically formed on a predetermined planar shape on it. Although the shape of the substrate 11 may be various shapes, it is circular here. A concave portion 13 having an inverted trapezoidal shape or a rectangular cross-sectional shape is formed between the convex portions 12. As this substrate 11, for example, those already described can be used. Specifically, for example, a sapphire substrate is used, and its main surface is, for example, a c-plane. The planar shape of the convex portion 12 and the concave portion 13 can be the various planar shapes already described. For example, as shown in FIG. 16, both the convex portion 12 and the concave portion 13 have a stripe shape extending in one direction. In other cases, as shown in FIG. 17, the convex portion 12 has a hexagonal planar shape and is two-dimensionally arranged in a honeycomb shape. Typically, the direction of the dotted line in FIG. 16 (direction perpendicular to the stripe) is parallel to the a-axis of the nitride III-V compound semiconductor layer 14 described later, and the direction of the dotted line in FIG. The direction connecting the portions 12) is parallel to the m-axis of the nitride III-V compound semiconductor layer 14 described later. For example, when the substrate 11 is a sapphire substrate, the extending direction of the stripe-shaped convex portion 12 and the concave portion 13 in FIG. 16 is the <1-100> direction of the sapphire substrate, and the extending direction of the concave portion 13 in FIG. Similarly, it is the <1-100> direction of the sapphire substrate. These extending directions may be the <11-20> direction of the sapphire substrate.

凸部12は、少なくとも表面が金属からなり、典型的にはその全体が金属からなる。この金属としては、少なくとも窒化物系III−V族化合物半導体の成長温度よりも高い融点を有する金属が用いられる。この凸部12は従来公知の方法により形成することができる。例えば、基板11上に凸部12の形成用の材料からなる膜を形成した後、この膜をRIE法などを用いたエッチングによりパターニングすることにより凸部12を形成したり、基板11上に凸部12に対応する部分が開口したレジストパターンを形成し、基板11の全面に凸部12の形成用の材料からなる膜を形成した後、レジストパターンをその上に形成された膜とともに除去(リフトオフ)したりすることにより凸部12を形成することができる。   The convex portion 12 is at least a surface made of metal, and typically is entirely made of metal. As this metal, a metal having a melting point higher than at least the growth temperature of the nitride III-V compound semiconductor is used. The convex portion 12 can be formed by a conventionally known method. For example, after forming a film made of a material for forming the convex portion 12 on the substrate 11, the convex portion 12 is formed by patterning the film by etching using the RIE method or the like. A resist pattern having an opening corresponding to the portion 12 is formed, a film made of a material for forming the convex portion 12 is formed on the entire surface of the substrate 11, and then the resist pattern is removed together with the film formed thereon (lift-off). ) To form the convex portion 12.

次に、サーマルクリーニングなどを行うことによりこの基板11および凸部12の表面を清浄化した後、この基板11上に従来公知の方法により例えば550℃程度の成長温度で例えばGaNバッファ層、AlNバッファ層、CrNバッファ層、CrドープGaNバッファ層あるいはCrドープAlNバッファ層(図示せず)を成長させる。次に、特許文献1に記載された方法と同様にしてMOCVD法により窒化物系III−V族化合物半導体のエピタキシャル成長を行う。すなわち、凹部13の底面から成長を開始させ、窒化物系III−V族化合物半導体からなる微小核を複数生成させ、これらの微小核の成長および合体の過程を経て、凹部13の底面を底辺とし、基板11の主面に対して傾斜したファセットを斜面に有する二等辺三角形状の断面形状となるように窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させ、引き続いて、窒化物系III−V族化合物半導体層の成長をその斜面のファセット面方位を維持しながら行う。こうして、図2に示すように、凹部13を埋めるように、断面形状が五角形状の窒化物系III−V族化合物半導体層14が成長する。図2において、凹部13の底面を底辺とし、基板11の主面に対して傾斜したファセットを斜面に有する二等辺三角形状の断面形状の窒化物系III−V族化合物半導体層14を一点鎖線で示す。例えば、この窒化物系III−V族化合物半導体層14の延在方向はその〈1−100〉方向であり、その斜面のファセットは(1−101)面である。この窒化物系III−V族化合物半導体層14は、アンドープであっても、n型不純物またはp型不純物をドープしてもよい。この窒化物系III−V族化合物半導体層14の成長条件については後述する。窒化物系III−V族化合物半導体層14の延在方向はその〈11−20〉方向であってもよい。窒化物系III−V族化合物半導体層14には基板11との界面から転位15が発生する。   Next, the surfaces of the substrate 11 and the projections 12 are cleaned by performing thermal cleaning or the like, and then, for example, a GaN buffer layer or an AlN buffer is formed on the substrate 11 at a growth temperature of, for example, about 550 ° C. A layer, a CrN buffer layer, a Cr-doped GaN buffer layer, or a Cr-doped AlN buffer layer (not shown) is grown. Next, a nitride III-V compound semiconductor is epitaxially grown by MOCVD in the same manner as described in Patent Document 1. That is, the growth is started from the bottom surface of the recess 13 to generate a plurality of micronuclei made of a nitride III-V compound semiconductor, and through the process of growth and coalescence of these micronuclei, the bottom surface of the recess 13 is used as the bottom. The nitride III-V compound semiconductor layer is grown so as to have an isosceles triangular cross-sectional shape having a facet inclined with respect to the main surface of the substrate 11, and subsequently, the nitride III-V The group compound semiconductor layer is grown while maintaining the facet plane orientation of the slope. Thus, as shown in FIG. 2, a nitride-based III-V group compound semiconductor layer 14 having a pentagonal cross-sectional shape is grown so as to fill the recess 13. In FIG. 2, a nitride-based III-V group compound semiconductor layer 14 having an isosceles triangular cross section having a bottom surface of the recess 13 as a base and a facet inclined with respect to the main surface of the substrate 11 on the inclined surface is indicated by an alternate long and short dash line. Show. For example, the extending direction of the nitride III-V compound semiconductor layer 14 is the <1-100> direction, and the facet of the inclined surface is the (1-101) plane. The nitride III-V compound semiconductor layer 14 may be undoped or doped with n-type impurities or p-type impurities. The growth conditions for the nitride III-V compound semiconductor layer 14 will be described later. The extending direction of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 may be the <11-20> direction. Dislocations 15 are generated in the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 from the interface with the substrate 11.

次に、成長条件を横方向成長が支配的となる条件に設定して成長を続けると、窒化物系III−V族化合物半導体層14は横方向成長して断面形状が六角形状となる状態で凸部12の上に広がって行き、さらに横方向成長を続けると、窒化物系III−V族化合物半導体層14はその厚さを増しながら成長し、遂には隣接する凹部13から成長した窒化物系III−V族化合物半導体層14同士が凸部12上で接触し、会合する。引き続いて、窒化物系III−V族化合物半導体層14をその表面が基板11の主面と平行な平坦面となるまで横方向成長させる。この状態の窒化物系III−V族化合物半導体層14を図3に示す。こうして成長された窒化物系III−V族化合物半導体層14には基板11と平行な方向に窒化物系III−V族化合物半導体層14の転位15が伝播するが、この窒化物系III−V族化合物半導体層14の上層部の転位密度は極めて低くなる。この場合、この窒化物系III−V族化合物半導体層14はn型であるとする。   Next, when the growth condition is set to a condition in which the lateral growth is dominant and the growth is continued, the nitride III-V compound semiconductor layer 14 grows in the lateral direction and the cross-sectional shape becomes a hexagonal shape. When the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 grows while increasing in thickness as it spreads over the convex portion 12 and continues to grow in the lateral direction, the nitride finally grown from the adjacent concave portion 13 grows. The group III-V compound semiconductor layers 14 come into contact with each other on the convex portion 12 and are associated with each other. Subsequently, the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 is laterally grown until the surface thereof becomes a flat surface parallel to the main surface of the substrate 11. The nitride III-V compound semiconductor layer 14 in this state is shown in FIG. Dislocations 15 of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 propagate in the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 grown in this manner in a direction parallel to the substrate 11. The dislocation density in the upper layer portion of the group compound semiconductor layer 14 is extremely low. In this case, it is assumed that the nitride III-V compound semiconductor layer 14 is n-type.

次に、図3に示すように、窒化物系III−V族化合物半導体層14上に、例えばMOCVD法により、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18を順次エピタキシャル成長させる。これらの窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18においては、凸部12の中央部近傍、すなわち互いに隣接する凹部13から成長する窒化物系III−V族化合物半導体層14同士の会合部では、貫通転位19が高密度(例えば、108 /cm2 程度以上)に発生し、凹部13の上の部分でも低密度ではあるが貫通転位19が発生し、その他の部分は低転位密度となっている。例えば、凹部13の深さd=1μm、底面の幅Wg =2μmの場合、この低転位密度の部分の転位密度は6×107 /cm2 であり、凹凸加工を施した基板11を用いない場合に比べて1〜2桁転位密度が低減される。凹部13の側壁に対して垂直方向への転位の発生は一切起きない。図18に、凸部12が図16に示す平面形状を有する場合の貫通転位19の分布を示す。また、図19に、凸部12が図17に示す平面形状を有する場合の貫通転位19の分布を示す。 Next, as shown in FIG. 3, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 16, the nitride III-V group are formed on the nitride III-V compound semiconductor layer 14 by, for example, MOCVD. An active layer 17 using a compound semiconductor and a p-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 18 are sequentially epitaxially grown. In these nitride III-V compound semiconductor layer 14, n-type nitride III-V compound semiconductor layer 16, active layer 17, and p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18, a convex portion 12, that is, threading dislocations 19 at a high density (for example, about 10 8 / cm 2 or more) in the vicinity of the center portion of 12, that is, in the meeting portion between the nitride-based III-V group compound semiconductor layers 14 grown from the adjacent recesses 13. The threading dislocations 19 are generated in the portion above the recess 13 although the density is low, and the other portions have a low dislocation density. For example, when the depth d of the recess 13 is 1 μm and the width W g of the bottom surface is 2 μm, the dislocation density of the low dislocation density portion is 6 × 10 7 / cm 2 , and the substrate 11 subjected to the uneven processing is used. The dislocation density is reduced by 1 to 2 orders of magnitude compared to the case where there is no dislocation. No dislocation occurs in the direction perpendicular to the side wall of the recess 13. FIG. 18 shows a distribution of threading dislocations 19 when the convex portion 12 has the planar shape shown in FIG. FIG. 19 shows a distribution of threading dislocations 19 when the convex portion 12 has the planar shape shown in FIG.

上記の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長原料は、例えば、Gaの原料としてはトリエチルガリウム((C2 5 3 Ga、TEG)またはトリメチルガリウム((CH3 3 Ga、TMG)、Alの原料としてはトリメチルアルミニウム((CH3 3 Al、TMA)、Inの原料としてはトリエチルインジウム((C2 5 3 In、TEI)またはトリメチルインジウム((CH3 3 In、TMI)を、Nの原料としてはアンモニア(NH3 )を用いる。ドーパントについては、n型ドーパントとしては例えばシラン(SiH4 )あるいはジシラン(Si2 6 )を、p型ドーパントとしては例えばビス(メチルシクロペンタジエニル)マグネシウム((CH3 5 4 2 Mg)、ビス(エチルシクロペンタジエニル)マグネシウム((C2 5 5 4 2 Mg)あるいはビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム((C5 5 2 Mg)を用いる。また、上記の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、例えば、H2 ガスが用いられる。 The growth source of the above-mentioned nitride III-V compound semiconductor layer is, for example, triethylgallium ((C 2 H 5 ) 3 Ga, TEG) or trimethyl gallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG as a Ga source. ), Trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA) as a raw material of Al, triethylindium ((C 2 H 5 ) 3 In, TEI) or trimethylindium ((CH 3 ) 3 In, TMI), and ammonia (NH 3 ) is used as a raw material for N. As for the dopant, for example, silane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used as the n-type dopant, and bis (methylcyclopentadienyl) magnesium ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 is used as the p-type dopant. Mg), bis (ethylcyclopentadienyl) magnesium ((C 2 H 5 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis (cyclopentadienyl) magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used. For the carrier gas atmosphere during the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer, eg, H 2 gas is used.

この第1の実施形態においては、窒化物系III−V族化合物半導体層14の貫通転位密度を最小化するために、凹部13の底面の幅Wg 、凹部13の深さ、すなわち凸部12の高さd、および、図2において一点鎖線で示す状態の窒化物系III−V族化合物半導体層14の斜面と基板11の主面とのなす角度αが下記の式を満たすように決められている(図20参照)。
2d≧Wg tanα
例えば、Wg =2.1μm、α=59°の場合にはd≧1.75μm、Wg =2μm、α=59°の場合にはd≧1.66μm、Wg =1.5μm、α=59°の場合にはd≧1.245μm、Wg =1.2μm、α=59°の場合にはd≧0.966μmとする。ただし、いずれの場合もd<5μmとするのが望ましい。
In the first embodiment, in order to minimize the threading dislocation density of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14, the width W g of the bottom surface of the recess 13 and the depth of the recess 13, that is, the protrusion 12 2 and the angle α formed by the slope of the nitride III-V compound semiconductor layer 14 in the state indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 2 and the principal surface of the substrate 11 are determined to satisfy the following formula: (See FIG. 20).
2d ≧ W g tan α
For example, when W g = 2.1 μm and α = 59 °, d ≧ 1.75 μm, W g = 2 μm, and when α = 59 °, d ≧ 1.66 μm, W g = 1.5 μm, α When d = 59 °, d ≧ 1.245 μm, W g = 1.2 μm, and when α = 59 °, d ≧ 0.966 μm. However, in any case, it is desirable that d <5 μm.

図2に示す窒化物系III−V族化合物半導体層14の成長時には、成長原料のV/III比を高めに、成長温度を低めに設定するのが好ましい。具体的には、窒化物系III−V族化合物半導体層14の成長を1気圧の圧力条件下で行う場合は、成長原料のV/III比を例えば13000±2000の範囲、成長温度を例えば1100±50℃の範囲に設定するのが好ましい。成長原料のV/III比については、窒化物系III−V族化合物半導体層14の成長をx気圧の圧力条件下で行う場合は、流速と圧力との関係を規定するベルヌーイの法則から、圧力の変化量を二乗した分のV/III比、具体的には概ね(13000±2000)×x2 に設定するのが好ましい。例えば、0.92気圧(700Torr)で成長を行う場合は、成長原料のV/III比を11000±1700の範囲(例えば、10530)に設定するのが好ましい。xは一般的には0.01〜2気圧である。成長温度については、1気圧以下の圧力条件下で成長を行う場合は、窒化物系III−V族化合物半導体層14の横方向成長を抑え、凹部13への窒化物系III−V族化合物半導体層14の選択成長を容易にするため、より低い成長温度に設定するのが好ましい。例えば、0.92気圧(700Torr)で成長を行う場合は、成長温度を1050±50℃の範囲(例えば、1050℃)に設定するのが好ましい。以上のようにすることで、図2に示すように窒化物系III−V族化合物半導体層14が成長する。この際、凸部12上からは窒化物系III−V族化合物半導体層14は成長を開始しない。成長速度は一般的には0.5〜5.0μm/h、好適には3.0μm/h程度とする。窒化物系III−V族化合物半導体層14が例えばGaN層の場合、原料ガスの流量は、例えば、TMGは20SCCM、NH3 は20SLMである。一方、図3に示す工程における窒化物系III−V族化合物半導体層14の成長(横方向成長)は、成長原料のV/III比を低めに、成長温度を高めに設定する。具体的には、窒化物系III−V族化合物半導体層14の成長を1気圧の圧力条件下で行う場合は、成長原料のV/III比を例えば5000±2000の範囲、成長温度を例えば1200±50℃の範囲に設定する。成長原料のV/III比については、窒化物系III−V族化合物半導体層14の成長をx気圧の圧力条件下で行う場合は、流速と圧力との関係を規定するベルヌーイの法則から、圧力の変化量を二乗した分のV/III比、具体的には概ね(5000±2000)×x2 に設定するのが好ましい。例えば、0.92気圧(700Torr)で成長を行う場合は、成長原料のV/III比を4200±1700の範囲(例えば、4232)に設定するのが好ましい。成長温度については、1気圧以下の圧力条件下で成長を行う場合は、窒化物系III−V族化合物半導体層14の表面の荒れを防止し、横方向成長を良好に行うため、より低い成長温度に設定するのが好ましい。例えば、0.92気圧(700Torr)で成長を行う場合は、成長温度を1150±50℃の範囲(例えば、1110℃)に設定するのが好ましい。窒化物系III−V族化合物半導体層14が例えばGaN層の場合、原料ガスの流量は、例えば、TMGは40SCCM、NH3 は20SLMである。こうすることで、図3に示すように窒化物系III−V族化合物半導体層14が横方向成長する。 At the time of growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 shown in FIG. 2, it is preferable to set the growth temperature low so as to increase the V / III ratio of the growth raw material. Specifically, when the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 is performed under a pressure condition of 1 atm, the V / III ratio of the growth material is in the range of, for example, 13000 ± 2000, and the growth temperature is, for example, 1100. It is preferable to set in the range of ± 50 ° C. Regarding the V / III ratio of the growth material, when the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 is performed under a pressure condition of x atmospheric pressure, the pressure is determined from Bernoulli's law that defines the relationship between the flow velocity and the pressure. It is preferable to set the V / III ratio corresponding to the square of the amount of change, specifically (13000 ± 2000) × x 2 . For example, when the growth is performed at 0.92 atmospheres (700 Torr), the V / III ratio of the growth raw material is preferably set to a range of 11000 ± 1700 (for example, 10530). x is generally from 0.01 to 2 atmospheres. Regarding the growth temperature, when growth is performed under a pressure condition of 1 atm or less, lateral growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 is suppressed, and the nitride-based III-V compound semiconductor in the recess 13 is suppressed. In order to facilitate the selective growth of the layer 14, it is preferable to set it to a lower growth temperature. For example, when growth is performed at 0.92 atmospheres (700 Torr), the growth temperature is preferably set in a range of 1050 ± 50 ° C. (for example, 1050 ° C.). By doing so, the nitride III-V compound semiconductor layer 14 grows as shown in FIG. At this time, the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 does not start to grow from above the convex portion 12. The growth rate is generally 0.5 to 5.0 μm / h, preferably about 3.0 μm / h. When the nitride III-V compound semiconductor layer 14 is, for example, a GaN layer, the flow rate of the source gas is, for example, 20 SCCM for TMG and 20 SLM for NH 3 . On the other hand, the growth (lateral growth) of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 in the step shown in FIG. 3 is performed by setting the growth temperature higher while lowering the V / III ratio of the growth material. Specifically, when the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 is performed under a pressure condition of 1 atm, the V / III ratio of the growth material is in the range of 5000 ± 2000, for example, and the growth temperature is, for example, 1200. Set in the range of ± 50 ° C. Regarding the V / III ratio of the growth material, when the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 is performed under a pressure condition of x atmospheric pressure, the pressure is determined from Bernoulli's law that defines the relationship between the flow velocity and the pressure. It is preferable to set the V / III ratio corresponding to the square of the amount of change, specifically (5000 ± 2000) × x 2 . For example, when the growth is performed at 0.92 atmospheres (700 Torr), the V / III ratio of the growth material is preferably set in the range of 4200 ± 1700 (for example, 4232). As for the growth temperature, when growth is performed under a pressure condition of 1 atm or less, the surface of the nitride III-V compound semiconductor layer 14 is prevented from being roughened, and the lateral growth is favorably performed. It is preferable to set the temperature. For example, when growth is performed at 0.92 atmospheres (700 Torr), the growth temperature is preferably set in the range of 1150 ± 50 ° C. (eg, 1110 ° C.). When the nitride-based III-V group compound semiconductor layer 14 is, for example, a GaN layer, the flow rate of the source gas is, for example, 40 SCCM for TMG and 20 SLM for NH 3 . By doing so, the nitride III-V compound semiconductor layer 14 is laterally grown as shown in FIG.

次に、こうして窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させた基板11をMOCVD装置から取り出す。
次に、p型窒化物系III−V族化合物半導体層18のp型不純物を活性化するために、例えばN2 とO2 との混合ガス(組成は例えばN2 が99%、O2 が1%)の雰囲気中において550〜750℃(例えば、650℃)あるいは580〜620℃(例えば、600℃)の温度で熱処理を行う。ここで、例えば、N2 にO2 を混合することで活性化が起きやすくなる。また、例えば、O、Nと同様に電気陰性度の高いF、Clなどの原料としてハロゲン化窒素(NF3 、NCl3 など)をN2 またはN2 とO2 との混合ガス雰囲気に混合するようにしてもよい。この熱処理の時間は例えば5分〜2時間あるいは40分〜2時間、一般的には10〜60分程度である。熱処理の温度を比較的低くするのは、熱処理時の活性層17などの劣化を防止するためである。なお、この熱処理は、後述のp側電極を形成した後に行ってもよい。
Next, the substrate 11 on which the nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown in this way is taken out from the MOCVD apparatus.
Next, in order to activate the p-type impurity of the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18, for example, a mixed gas of N 2 and O 2 (composition is, for example, 99% N 2 and O 2 In a 1% atmosphere, heat treatment is performed at a temperature of 550 to 750 ° C. (for example, 650 ° C.) or 580 to 620 ° C. (for example, 600 ° C.). Here, for example, activation is easily caused by mixing O 2 with N 2 . Further, for example, nitrogen halide (NF 3 , NCl 3, etc.) is mixed in a mixed gas atmosphere of N 2 or N 2 and O 2 as a raw material such as F and Cl having high electronegativity as in O and N. You may do it. The time for this heat treatment is, for example, 5 minutes to 2 hours or 40 minutes to 2 hours, generally about 10 to 60 minutes. The reason for the relatively low temperature of the heat treatment is to prevent deterioration of the active layer 17 and the like during the heat treatment. In addition, you may perform this heat processing, after forming the below-mentioned p side electrode.

次に、p型窒化物系III−V族化合物半導体層18上にリソグラフィーにより、凹部13に対応する部分の窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18に発生した貫通転位19を含む所定部分に対応する部分が開口した所定形状のレジストパターン(図示せず)を形成した後、このレジストパターンをマスクとして例えばRIE法により基板11が露出するまでエッチングする。このエッチングにより、図4に示すように、溝20が形成され、この溝20の部分にあった貫通転位19が除去される。この後、レジストパターンを除去する。次に、p型窒化物系III−V族化合物半導体層18上にリソグラフィーにより、凸部12の中央部に対応する部分の窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18に発生した貫通転位19を含む所定部分に対応する部分が開口した所定形状のレジストパターン(図示せず)を形成した後、このレジストパターンをマスクとして例えばRIE法によりn型窒化物系III−V族化合物半導体層16の厚さ方向の途中の深さまでエッチングする。このエッチングにより、溝21が形成され、この溝21の部分にあった貫通転位19が除去される。溝20および溝21の形成順序は逆にしてもよい。   Next, by lithography on the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18, a portion of the nitride III-V compound semiconductor layer 14 corresponding to the recess 13, the n-type nitride III-V compound A resist pattern (not shown) having a predetermined shape having an opening corresponding to a predetermined portion including threading dislocations 19 generated in the semiconductor layer 16, the active layer 17, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18 is formed. Then, etching is performed using the resist pattern as a mask until the substrate 11 is exposed, for example, by RIE. By this etching, a groove 20 is formed as shown in FIG. 4, and threading dislocations 19 in the groove 20 are removed. Thereafter, the resist pattern is removed. Next, by lithography on the p-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 18, portions of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 corresponding to the central portion of the convex portion 12, the n-type nitride-based III A resist pattern (not shown) having a portion corresponding to a predetermined portion including a threading dislocation 19 generated in the -V group compound semiconductor layer 16, the active layer 17, and the p-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 18. After that, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 16 is etched to a depth in the middle of the thickness direction by the RIE method using the resist pattern as a mask. By this etching, a groove 21 is formed, and the threading dislocation 19 in the portion of the groove 21 is removed. The order of forming the grooves 20 and 21 may be reversed.

次に、図5に示すように、窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18が成長された基板11を横断し、かつ例えば図16または図17において点線で示す方向に直線状に延在する細長い溝22を形成し、この溝22内に凸部12を露出させる。この溝22は具体的には例えば次のようにして形成する。すなわち、まず、p型窒化物系III−V族化合物半導体層18上に、形成しようとする溝22に対応する部分が開口したレジストパターン(図示せず)を形成する。次に、このレジストパターンをマスクとして例えばRIE法により窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18を凸部12が露出するまでエッチングする。こうして溝22が形成される。図5には、一例として凸部12が図16に示すようにストライプ形状である場合の溝20の延在方向を示してある。この溝22は少なくとも一つ形成すれば足りるが、必要に応じて互いに平行に複数形成してもよい。図6Aに溝22の外側でこの溝22に平行な直線(図5のA−A線)に沿っての断面図、図6Bに溝22の中心線(図5のB−B線)に沿っての断面図を示す。この場合、この溝22は全ての溝20および溝21と連通している。   Next, as shown in FIG. 5, the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14, the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 16, the active layer 17, and the p-type nitride-based III-V group compound. An elongated groove 22 is formed that extends across the substrate 11 on which the semiconductor layer 18 has been grown and extends linearly, for example, in the direction indicated by the dotted line in FIG. 16 or 17, and the protrusion 12 is exposed in the groove 22. . Specifically, the groove 22 is formed as follows, for example. That is, first, a resist pattern (not shown) having an opening corresponding to the groove 22 to be formed is formed on the p-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 18. Next, using this resist pattern as a mask, the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14, the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 16, the active layer 17, and the p-type nitride-based III- The V group compound semiconductor layer 18 is etched until the protrusions 12 are exposed. Thus, the groove 22 is formed. FIG. 5 shows, as an example, the extending direction of the groove 20 when the convex portion 12 has a stripe shape as shown in FIG. It is sufficient to form at least one groove 22, but a plurality of grooves 22 may be formed in parallel to each other as necessary. 6A is a cross-sectional view along a straight line (A-A line in FIG. 5) parallel to the groove 22 outside the groove 22, and FIG. 6B is along a center line (B-B line in FIG. 5) of the groove 22. All cross-sectional views are shown. In this case, the groove 22 communicates with all the grooves 20 and 21.

次に、図7Bに示すように、溝22内に露出した凸部12上に、この凸部12を構成する金属よりもイオン化傾向が小さい金属からなる取り出し電極23を形成する。ここで、図7Bは溝22の中心線(図5のB−B線)に沿っての断面図を示す。図7Aに、この状態における溝22の外側でこの溝22に平行な直線(図5のA−A線)に沿っての断面図を示す。一例を挙げると、凸部12を構成する金属としてCuを用い、この取り出し電極23を構成する金属としてAuを用いる。この取り出し電極23は具体的には例えば次のようにして形成する。すなわち、まず、溝22内に露出した凸部12の上の部分だけが開口したレジストパターン(図示せず)を形成した後、凸部12を構成する金属よりもイオン化傾向が小さい金属を真空蒸着法により全面に形成した後、このレジストパターンをその上に形成された金属膜とともに除去する。こうして、溝22内に露出した凸部12上に取り出し電極23が形成される。この取り出し電極23は例えばめっき法により形成することも可能である。   Next, as shown in FIG. 7B, the extraction electrode 23 made of a metal having a smaller ionization tendency than the metal constituting the protrusion 12 is formed on the protrusion 12 exposed in the groove 22. Here, FIG. 7B shows a cross-sectional view along the center line of the groove 22 (the BB line in FIG. 5). FIG. 7A shows a cross-sectional view along a straight line (A-A line in FIG. 5) outside the groove 22 in this state and parallel to the groove 22. As an example, Cu is used as the metal constituting the convex portion 12, and Au is used as the metal constituting the extraction electrode 23. Specifically, for example, the extraction electrode 23 is formed as follows. That is, first, after forming a resist pattern (not shown) in which only a portion above the convex portion 12 exposed in the groove 22 is opened, a metal having a smaller ionization tendency than the metal constituting the convex portion 12 is vacuum deposited. After forming the entire surface by the method, this resist pattern is removed together with the metal film formed thereon. In this way, the extraction electrode 23 is formed on the convex portion 12 exposed in the groove 22. The extraction electrode 23 can be formed by, for example, a plating method.

次に、図8に示すように、基板11の取り出し電極23側の面に基板11より大きい支持基板24を貼り付ける。図9Aに溝22の外側でこの溝22に平行な直線(図8のA−A線)に沿っての断面図、図9Bに溝22の中心線(図8のB−B線)に沿っての断面図を示す。図9Bに示すように、支持基板24の一方の主面には凸部12を構成する金属よりもイオン化傾向が小さい金属からなる電極25が形成されており、この電極25が取り出し電極23の上面と接触している。この電極25により全ての取り出し電極23が互いに電気的に接続されている。一例を挙げると、凸部12を構成する金属としてCuを用い、取り出し電極23を構成する金属としてAuを用いる場合、この電極25を構成する金属としてはAuを用いる。   Next, as shown in FIG. 8, a support substrate 24 larger than the substrate 11 is attached to the surface of the substrate 11 on the extraction electrode 23 side. 9A is a cross-sectional view taken along the straight line (A-A line in FIG. 8) parallel to the groove 22 outside the groove 22, and FIG. 9B is along the center line (BB line in FIG. 8) of the groove 22. All cross-sectional views are shown. As shown in FIG. 9B, an electrode 25 made of a metal having a smaller ionization tendency than the metal constituting the convex portion 12 is formed on one main surface of the support substrate 24, and this electrode 25 is the upper surface of the extraction electrode 23. In contact with. All the extraction electrodes 23 are electrically connected to each other by this electrode 25. As an example, when Cu is used as the metal constituting the convex portion 12 and Au is used as the metal constituting the extraction electrode 23, Au is used as the metal constituting the electrode 25.

次に、図10に示すように、電解槽26中に入れられた電解液27中に基板11および支持基板24の全体を浸漬するとともに、電解液27中に対極28を浸漬する。この対極28としては、凸部12を構成する金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなるものを用いる。一例を挙げると、凸部12を構成する金属としてCuを用いる場合、この対極28を構成する金属としてはCuを用いる。電解液27としては従来公知のものを用いることができ、凸部12を構成する金属や凸部12を電気分解する速さなどに応じて適宜調製される。例えば、凸部12を構成する金属としてCuを用いる場合、電解液27として硫酸銅溶液を用いる。より具体的には、電解液27としては、例えば、CuSO4 :H2 SO4 =1:1(モル比)(H2 SO4 溶液の濃度:1mol/l)を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 10, the entire substrate 11 and the support substrate 24 are immersed in the electrolytic solution 27 placed in the electrolytic bath 26, and the counter electrode 28 is immersed in the electrolytic solution 27. As this counter electrode 28, the thing which consists of the metal which comprises the convex part 12, and the metal whose ionization tendency is substantially equal is used. For example, when Cu is used as the metal constituting the convex portion 12, Cu is used as the metal constituting the counter electrode 28. As the electrolytic solution 27, a conventionally known one can be used, and is appropriately prepared according to the metal constituting the convex portion 12, the speed at which the convex portion 12 is electrolyzed, and the like. For example, when Cu is used as the metal constituting the convex portion 12, a copper sulfate solution is used as the electrolytic solution 27. More specifically, for example, CuSO 4 : H 2 SO 4 = 1: 1 (molar ratio) (concentration of H 2 SO 4 solution: 1 mol / l) can be used as the electrolytic solution 27.

そして、凸部12、取り出し電極23および電極25をアノード、対極28をカソードとして、すなわち凸部12、取り出し電極23および電極25に対して対極28が負電位となるように電圧を印加して凸部12を電気分解し、除去する。こうして凸部12が除去されると、図11に示すように、基板11が窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18から剥離する。この電気分解の際にカソードに対してアノードに印加する直流電圧は凸部12を電気分解する速さなどに応じて適宜選択されるが、例えば約0.3Vである。また、この電気分解の際にアノードに流す直流電流密度は凸部12を電気分解する速さなどに応じて適宜選択されるが、例えば、約0.1mA/cm2 に設定して凸部12を電気分解することができる。 Then, the convex portion 12, the extraction electrode 23 and the electrode 25 are set as an anode, and the counter electrode 28 is set as a cathode, that is, a voltage is applied to the convex portion 12, the extraction electrode 23 and the electrode 25 so that the counter electrode 28 has a negative potential. The part 12 is electrolyzed and removed. When the convex portion 12 is removed in this manner, as shown in FIG. 11, the substrate 11 becomes a nitride III-V compound semiconductor layer 14, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 16, an active layer 17, and The p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18 is peeled off. The DC voltage applied to the anode with respect to the cathode during the electrolysis is appropriately selected according to the speed at which the convex portion 12 is electrolyzed, and is about 0.3 V, for example. In addition, the density of the direct current that flows through the anode during the electrolysis is appropriately selected according to the speed of electrolysis of the convex portion 12. For example, the convex portion 12 is set to about 0.1 mA / cm 2. Can be electrolyzed.

こうして基板11が剥離することにより、図12に示すように、支持基板24上に発光ダイオード構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層が形成されたものが得られる。図13Aに溝22の外側でこの溝22に平行な直線(図12のB−B線)に沿っての断面図、図13Bに溝22の中心線(図12のA−A線)に沿っての断面図を示す。
この後、必要に応じて溝22内の取り出し電極23を除去する。
As a result of the substrate 11 being peeled off, a nitride-based III-V compound semiconductor layer that forms a light-emitting diode structure is formed on the support substrate 24 as shown in FIG. FIG. 13A is a cross-sectional view taken along the straight line (line BB in FIG. 12) parallel to the groove 22 outside the groove 22, and FIG. 13B is along the center line (line AA in FIG. All cross-sectional views are shown.
Thereafter, the extraction electrode 23 in the groove 22 is removed as necessary.

次に、図14に示すように、溝20の内部を誘電体29により埋め込んで表面を平坦化した後、窒化物系III−V族化合物半導体層14の裏面にn側電極30を形成する。この誘電体29としては、窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18の屈折率よりも小さい屈折率を有し、かつ、活性層17からの発光波長の光に対して透明なものが用いられ、具体的には例えばSiO2 が用いられる。
次に、このn側電極30側の面を別の支持基板(図示せず)に貼り付けた後、支持基板24を電極25とともに剥離する。
次に、図15に示すように、溝21の内部を誘電体31により埋め込んで表面を平坦化した後、p型窒化物系III−V族化合物半導体層18上にp側電極32を形成する。
Next, as shown in FIG. 14, the inside of the groove 20 is filled with a dielectric 29 to flatten the surface, and then an n-side electrode 30 is formed on the back surface of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14. The dielectric 29 includes a nitride III-V compound semiconductor layer 14, an n-type nitride III-V compound semiconductor layer 16, an active layer 17, and a p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18. A material having a refractive index smaller than the refractive index of the active layer 17 and transparent to light having an emission wavelength from the active layer 17 is used. Specifically, for example, SiO 2 is used.
Next, after attaching the surface on the n-side electrode 30 side to another support substrate (not shown), the support substrate 24 is peeled off together with the electrode 25.
Next, as shown in FIG. 15, the inside of the groove 21 is filled with a dielectric 31 to planarize the surface, and then a p-side electrode 32 is formed on the p-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 18. .

ここで、p側電極32およびn側電極30を高反射電極あるいは透明電極とすることにより、光の取り出し方向を選択することができる。p側電極32を高反射電極とする場合には、その材料として、例えば、AgやAgを主成分として含むAg合金などの高反射率を有するオーミック金属を用いるのが好ましい。
以上により、目的とする垂直電流注入型発光ダイオードが製造される。
Here, by using the p-side electrode 32 and the n-side electrode 30 as highly reflective electrodes or transparent electrodes, the light extraction direction can be selected. When the p-side electrode 32 is a highly reflective electrode, it is preferable to use an ohmic metal having high reflectivity such as Ag or an Ag alloy containing Ag as a main component.
Thus, the intended vertical current injection type light emitting diode is manufactured.

この発光ダイオードの具体的な構造例について説明する。すなわち、例えば、n型窒化物系III−V族化合物半導体層14が、下から順に、n型GaN層およびn型GaInN層、p型窒化物系III−V族化合物半導体層18が下から順に、p型AlInN層、p型GaN層およびp型GaInN層である。活性層17は例えばGaInN系の多重量子井戸(MQW)構造(例えば、GaInN量子井戸層とGaN障壁層とを交互に積層したもの)を有し、この活性層17のIn組成は発光ダイオードの発光波長に応じて選ばれ、例えば発光波長405nmでは〜11%、450nmでは〜18%、520nmでは〜24%である。p側電極32の材料としては、例えばAgやPd/Agなどを用い、あるいは必要に応じてこれに加えてTi、W、Cr、WN、CrNなどからなるバリアメタルを用いる。n側電極30としては、例えばTi/Pt/Au構造のものを用いる。
こうして得られた発光ダイオードにおいては、p側電極32とn側電極30との間に順方向電圧を印加して電流を流すことにより発光を行わせ、外部に光を取り出す。活性層17のIn組成の選定により、赤色〜紫外の発光、取り分け青色発光、緑色発光または赤色発光を得ることができる。
A specific structural example of the light emitting diode will be described. That is, for example, the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 is in order from the bottom, the n-type GaN layer and the n-type GaInN layer, and the p-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 18 is in order from the bottom. A p-type AlInN layer, a p-type GaN layer, and a p-type GaInN layer. The active layer 17 has, for example, a GaInN-based multiple quantum well (MQW) structure (for example, one in which GaInN quantum well layers and GaN barrier layers are alternately stacked), and the In composition of the active layer 17 is the light emission of the light emitting diode. It is selected according to the wavelength. For example, it is ˜11% at an emission wavelength of 405 nm, ˜18% at 450 nm, and ˜24% at 520 nm. As the material of the p-side electrode 32, for example, Ag, Pd / Ag, or the like is used, or a barrier metal made of Ti, W, Cr, WN, CrN, or the like is used in addition to this, if necessary. As the n-side electrode 30, for example, a Ti / Pt / Au structure is used.
In the light-emitting diode thus obtained, light is emitted by applying a forward voltage between the p-side electrode 32 and the n-side electrode 30 to flow current, and light is extracted outside. By selecting the In composition of the active layer 17, red to ultraviolet light emission, particularly blue light emission, green light emission, or red light emission can be obtained.

以上のように、この第1の実施形態によれば、基板11上に成長された発光ダイオード構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層を、高価で大掛かりな装置を用いることなく、しかもこれらの窒化物系III−V族化合物半導体層に物理的損傷をほとんど与えることなく、基板11から容易に剥離することができることにより、互いに対向したp側電極32とn側電極30との間に電流を流す垂直電流注入型の発光ダイオードを低コストで製造することができる。また、基板11を必要に応じて表面研磨などの表面処理を経てリサイクルすることができるので、資源を有効利用することができるとともに、発光ダイオードの製造コストの低減を図ることができる。   As described above, according to the first embodiment, the nitride III-V compound semiconductor layer forming the light emitting diode structure grown on the substrate 11 can be formed without using an expensive and large-scale apparatus. Moreover, since these nitride-based III-V compound semiconductor layers can be easily separated from the substrate 11 with little physical damage, the gap between the p-side electrode 32 and the n-side electrode 30 facing each other can be reduced. It is possible to manufacture a vertical current injection type light emitting diode that allows current to flow through at low cost. Further, since the substrate 11 can be recycled through surface treatment such as surface polishing as necessary, resources can be effectively used and the manufacturing cost of the light emitting diode can be reduced.

また、窒化物系III−V族化合物半導体層14の貫通転位は基板11の凸部12の中央部近傍に集中し、その他の部分の転位密度は例えば6×107 /cm2 程度と従来の凹凸加工基板を用いた場合に比べて大幅に低減されるため、窒化物系III−V族化合物半導体層14およびその上に成長される活性層17などの窒化物系III−V族化合物半導体層の結晶性は大幅に向上し、非発光中心なども大幅に減少する。さらに、窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18に発生した貫通転位19を、溝20、21を形成することにより除去しているので、この除去された部分の貫通転位19およびその近傍の部分に集中して発生した非発光中心を除去することができる。このため、非発光再結合の大幅な低減を図ることができる。これによって、発光効率が極めて高い窒化物系III−V族化合物半導体系発光ダイオードを得ることができる。 Further, the threading dislocations in the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 are concentrated in the vicinity of the central portion of the convex portion 12 of the substrate 11, and the dislocation density in other portions is, for example, about 6 × 10 7 / cm 2 . Since it is greatly reduced as compared with the case of using a concavo-convex processed substrate, a nitride III-V compound semiconductor layer such as a nitride III-V compound semiconductor layer 14 and an active layer 17 grown thereon is provided. The crystallinity of this material is greatly improved, and the non-luminescent center and the like are also greatly reduced. Further, threading dislocations generated in the nitride III-V compound semiconductor layer 14, the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 16, the active layer 17, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18. 19 is removed by forming the grooves 20 and 21, the threading dislocation 19 in the removed portion and the non-luminescent center that is concentrated in the vicinity thereof can be removed. For this reason, a significant reduction in non-radiative recombination can be achieved. As a result, a nitride III-V compound semiconductor light emitting diode with extremely high luminous efficiency can be obtained.

加えて、この窒化物系III−V族化合物半導体系発光ダイオードの製造に必要なエピタキシャル成長は1回で済み、しかも成長マスクが不要であるだけでなく、基板11上の凸部12は基板11上に凸部12の材料となる膜を形成し、これをエッチング、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などにより加工するだけで形成することができるので、凹凸加工が困難なサファイア基板などの基板11の加工が不要であるため、製造工程が簡単であり、低コストで窒化物系III−V族化合物半導体系発光ダイオードを製造することができる。   In addition, the epitaxial growth necessary for manufacturing the nitride-based III-V compound semiconductor light-emitting diode is only required once, and not only a growth mask is not required, but also the protrusion 12 on the substrate 11 is formed on the substrate 11. Since a film that becomes the material of the convex portion 12 is formed on the substrate and this is processed only by etching, powder blasting method, sand blasting method, etc., processing of the substrate 11 such as a sapphire substrate, which is difficult to process unevenness, is possible. Since it is unnecessary, the manufacturing process is simple, and a nitride III-V compound semiconductor light emitting diode can be manufactured at low cost.

次に、この発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態においては、図21に示すように、第1の実施形態の図4に示す工程において、凸部12の中央部に対応する部分の窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18に発生した貫通転位19を含む所定部分を基板11が露出するまでエッチングして溝21を形成し、この溝21内に凸部12の側面を露出させる。
Next explained is the second embodiment of the invention.
In the second embodiment, as shown in FIG. 21, in the step shown in FIG. 4 of the first embodiment, a portion of the nitride-based III-V compound semiconductor layer corresponding to the central portion of the convex portion 12 14 until a predetermined portion including the threading dislocation 19 generated in the n-type nitride III-V compound semiconductor layer 16, the active layer 17, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18 is exposed. The groove 21 is formed by etching, and the side surface of the convex portion 12 is exposed in the groove 21.

この後、第1の実施形態と同様に工程を進めて、図22に示すように、電解槽26中に入れられた電解液27中に基板11および支持電極24の全体を浸漬するとともに、電解液27中に対極28を浸漬し、凸部12を電気分解して除去する。こうして基板11を剥離する。この場合、凸部12は溝20、22内に露出しているだけでなく、溝21内にも露出しているので、電解液はこれらの溝20〜22内で凸部12と接触するため、凸部12に対する電解液の接触面積が大きくなり、これによって凸部12を電気分解により除去しやすくなり、凸部12をより短時間で除去することができる。
この後、第1の実施形態と同様に工程を進めて、目的とする発光ダイオードを製造する。
この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点に加えて、基板11の剥離をより短時間で行うことができるので、発光ダイオードの製造をより短時間で行うことができるという利点を得ることができる。
Thereafter, the process proceeds in the same manner as in the first embodiment. As shown in FIG. 22, the entire substrate 11 and the support electrode 24 are immersed in an electrolytic solution 27 placed in the electrolytic cell 26 and electrolysis is performed. The counter electrode 28 is immersed in the liquid 27, and the convex portion 12 is electrolyzed and removed. In this way, the substrate 11 is peeled off. In this case, since the convex portion 12 is exposed not only in the grooves 20 and 22 but also in the groove 21, the electrolytic solution contacts the convex portion 12 in these grooves 20 to 22. The contact area of the electrolytic solution with respect to the convex portion 12 is increased, whereby the convex portion 12 can be easily removed by electrolysis, and the convex portion 12 can be removed in a shorter time.
Thereafter, the process proceeds in the same manner as in the first embodiment to manufacture a target light emitting diode.
According to the second embodiment, in addition to the same advantages as those of the first embodiment, the substrate 11 can be peeled off in a shorter time, so that the light emitting diode can be manufactured in a shorter time. The advantage that it can be obtained.

次に、この発明の第3の実施形態について説明する。
この第3の実施形態においては、図23に示すように、第1の実施形態の図5および図6に示す工程において溝22を形成する際に、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16の厚さ方向の途中の深さまでエッチングして溝22を形成し、この溝22内にn型窒化物系III−V族化合物半導体層16を露出させる。
次に、図24に示すように、溝22内に露出したn型窒化物系III−V族化合物半導体層16上に取り出し電極23を形成する。この取り出し電極23はn型窒化物系III−V族化合物半導体層16を介して凸部12と電気的に接続されている。
この後、第1の実施形態と同様に工程を進めて、図25に示すように、電解槽26中に入れられた電解液27中に基板11および支持電極24の全体を浸漬するとともに、電解液27中に対極28を浸漬し、凸部12を電気分解して除去する。こうして基板11を剥離する。
この後、第1の実施形態と同様に工程を進めて、目的とする発光ダイオードを製造する。
この第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next explained is the third embodiment of the invention.
In the third embodiment, as shown in FIG. 23, when forming the groove 22 in the step shown in FIGS. 5 and 6 of the first embodiment, the n-type nitride III-V compound semiconductor is formed. Etching is performed to a depth in the middle of the thickness direction of the layer 16 to form a groove 22, and the n-type nitride III-V group compound semiconductor layer 16 is exposed in the groove 22.
Next, as shown in FIG. 24, an extraction electrode 23 is formed on the n-type nitride-based III-V compound semiconductor layer 16 exposed in the groove 22. The extraction electrode 23 is electrically connected to the convex portion 12 through the n-type nitride-based III-V group compound semiconductor layer 16.
Thereafter, the process proceeds in the same manner as in the first embodiment. As shown in FIG. 25, the entire substrate 11 and the support electrode 24 are immersed in the electrolytic solution 27 placed in the electrolytic cell 26, and electrolysis is performed. The counter electrode 28 is immersed in the liquid 27, and the convex portion 12 is electrolyzed and removed. In this way, the substrate 11 is peeled off.
Thereafter, the process proceeds in the same manner as in the first embodiment to manufacture a target light emitting diode.
According to the third embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.

次に、この発明の第4の実施形態について説明する。
この第2の実施形態においては、第3の実施形態において溝21を形成する際に、凸部12の中央部に対応する部分の窒化物系III−V族化合物半導体層14、n型窒化物系III−V族化合物半導体層16、活性層17およびp型窒化物系III−V族化合物半導体層18に発生した貫通転位19を含む所定部分を基板11が露出するまでエッチングして溝21を形成し、この溝21内に凸部12の側面を露出させる。
この後、第1の実施形態と同様に工程を進めて、図26に示すように、電解槽26中に入れられた電解液27中に基板11および支持電極24の全体を浸漬するとともに、電解液27中に対極28を浸漬し、凸部12を電気分解して除去する。こうして基板11を剥離する。この場合、凸部12は溝20、22内に露出しているだけでなく、溝21内にも露出しているので、電解液はこれらの溝20〜22内で凸部12と接触するため、凸部12に対する電解液の接触面積が大きくなり、これによって凸部12を電気分解により除去しやすくなり、凸部12をより短時間で除去することができる。
この後、第1の実施形態と同様に工程を進めて、目的とする発光ダイオードを製造する。
この第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点に加えて、基板11の剥離をより短時間で行うことができるので、発光ダイオードの製造をより短時間で行うことができるという利点を得ることができる。
Next explained is the fourth embodiment of the invention.
In the second embodiment, when the groove 21 is formed in the third embodiment, a portion of the nitride-based III-V compound semiconductor layer 14 corresponding to the central portion of the convex portion 12 and the n-type nitride are formed. A predetermined portion including threading dislocations 19 generated in the III-V compound semiconductor layer 16, the active layer 17, and the p-type nitride III-V compound semiconductor layer 18 is etched until the substrate 11 is exposed to form the groove 21. The side surface of the convex portion 12 is exposed in the groove 21.
Thereafter, the process proceeds in the same manner as in the first embodiment, and as shown in FIG. 26, the entire substrate 11 and the support electrode 24 are immersed in an electrolytic solution 27 placed in the electrolytic cell 26, and electrolysis is performed. The counter electrode 28 is immersed in the liquid 27, and the convex portion 12 is electrolyzed and removed. In this way, the substrate 11 is peeled off. In this case, since the convex portion 12 is exposed not only in the grooves 20 and 22 but also in the groove 21, the electrolytic solution contacts the convex portion 12 in these grooves 20 to 22. The contact area of the electrolytic solution with respect to the convex portion 12 is increased, whereby the convex portion 12 can be easily removed by electrolysis, and the convex portion 12 can be removed in a shorter time.
Thereafter, the process proceeds in the same manner as in the first embodiment to manufacture a target light emitting diode.
According to the fourth embodiment, in addition to the same advantages as those of the first embodiment, the substrate 11 can be peeled in a shorter time, so that the light emitting diode can be manufactured in a shorter time. The advantage that it can be obtained.

次に、この発明の第5の実施形態について説明する。
この第5の実施形態においては、第1〜第4の実施形態のいずれかにより得られる青色発光の発光ダイオードおよび緑色発光の発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光の発光ダイオード(例えば、AlGaInP系発光ダイオード)を用いて発光ダイオードバックライトを製造する場合について説明する。
第1〜第4の実施形態のいずれかにより青色発光の発光ダイオードをフリップチップの形で得る。同様にして、緑色発光の発光ダイオードをフリップチップの形で得る。一方、赤色発光の発光ダイオードとしては、n型GaAs基板上にAlGaInP系半導体層を積層してダイオード構造を形成し、その上部にp側電極を形成する工程を経る、AlGaInP系発光ダイオードをチップの形で用いるものとする。
Next explained is the fifth embodiment of the invention.
In the fifth embodiment, in addition to the blue light emitting diode and the green light emitting diode obtained by any one of the first to fourth embodiments, a separately prepared red light emitting diode (for example, an AlGaInP system). A case of manufacturing a light emitting diode backlight using a light emitting diode) will be described.
A blue light emitting diode is obtained in the form of a flip chip according to any of the first to fourth embodiments. Similarly, a green light emitting diode is obtained in the form of a flip chip. On the other hand, as a red light emitting diode, an AlGaInP light emitting diode is formed by stacking an AlGaInP semiconductor layer on an n-type GaAs substrate to form a diode structure and forming a p-side electrode thereon. It shall be used in the form.

そして、図27に示すように、配線基板61上に上述のような赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を一単位(セル)とし、これを所定のパターンで必要な数配置する。次に、この一単位を覆うように透明樹脂のポッティングを行った後、この透明樹脂のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂は固化し、それに伴い少し縮小する。こうして、図28に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を一単位としたものが透明樹脂68により封止されて配線基板61上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
As shown in FIG. 27, a red light emitting diode chip 63, a green light emitting diode chip 64, and a blue light emitting diode chip 65 as described above are formed as one unit (cell) on the wiring board 61. Are arranged in a predetermined pattern as necessary. Next, after potting the transparent resin so as to cover this one unit, the transparent resin is cured. By this curing process, the transparent resin is solidified and is slightly reduced accordingly. In this way, as shown in FIG. 28, the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 as a unit are sealed with the transparent resin 68 to form a wiring board 61. A light-emitting diode backlight arranged in an array is obtained.
This light emitting diode backlight is suitable for use in a backlight of a liquid crystal panel, for example.

次に、この発明の第6の実施形態について説明する。
この第6の実施形態においては、第5の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を配線基板61上に所定のパターンで必要な数配置した後、図29に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ63を覆うようにこの発光ダイオードチップ63に適した透明樹脂69のポッティングを行い、緑色発光の発光ダイオードチップ64を覆うようにこの発光ダイオードチップ64に適した透明樹脂70のポッティングを行い、青色発光の発光ダイオードチップ65を覆うようにこの発光ダイオードチップ65に適した透明樹脂71のポッティングを行う。この後、透明樹脂69〜71のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂69〜71は固化し、それに伴い少し縮小する。こうして、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65を一単位としたものが配線基板61上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, as in the fifth embodiment, a red light emitting diode chip 63, a green light emitting diode chip 64, and a blue light emitting diode chip 65 are arranged on a wiring board 61 in a predetermined manner. After arranging a necessary number of patterns, as shown in FIG. 29, potting of a transparent resin 69 suitable for the light emitting diode chip 63 is performed so as to cover the red light emitting diode chip 63, and a green light emitting diode chip 64 is formed. The transparent resin 70 suitable for the light emitting diode chip 64 is potted so as to cover the light emitting diode chip 64, and the transparent resin 71 suitable for the light emitting diode chip 65 is potted so as to cover the blue light emitting diode chip 65. Thereafter, the curing treatment of the transparent resins 69 to 71 is performed. By this curing process, the transparent resins 69 to 71 are solidified and are slightly reduced accordingly. In this way, a light emitting diode backlight in which the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 as a unit are arranged in an array on the wiring board 61 is obtained. .
This light emitting diode backlight is suitable for use in a backlight of a liquid crystal panel, for example.

次に、この発明の第7の実施形態について説明する。
この第7の実施形態においては、第1〜第4の実施形態のいずれかにより得られる青色発光の発光ダイオードおよび緑色発光の発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光の発光ダイオードを用いて光源セルユニットを製造する場合について説明する。
図30Aに示すように、この第7の実施形態においては、第5の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65をそれぞれ少なくとも一つ含み、これらが所定のパターンで配置されたセル75をプリント配線基板76上に所定のパターンで必要な数配置する。この例では、各セル75は、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65をそれぞれ一つ含み、これらが正三角形の頂点に配置されている。図30Bにセル75を拡大して示す。各セル75における赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65の間隔aは例えば4mmであるが、これに限定されるものではない。セル75の間隔bは例えば30mmであるが、これに限定されるものではない。プリント配線基板76としては、例えば、FR4(Flame Retardant Type 4の略)基板やメタルコア基板やフレキシブル配線基板などを用いることができるが、放熱性を有するプリント配線基板であれば他のものを用いることもでき、これらに限定されるものではない。第5の実施形態と同様にして、各セル76を覆うように透明樹脂68のポッティングを行い、あるいは、第5の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ63を覆うように透明樹脂69のポッティングを行い、緑色発光の発光ダイオードチップ64を覆うように透明樹脂70のポッティングを行い、青色発光の発光ダイオードチップ65を覆うように透明樹脂71のポッティングを行う。こうして、赤色発光の発光ダイオードチップ63、緑色発光の発光ダイオードチップ64および青色発光の発光ダイオードチップ65からなるセル75がプリント配線基板76上に配置された光源セルユニットが得られる。
Next explained is the seventh embodiment of the invention.
In the seventh embodiment, in addition to the blue light emitting diode and the green light emitting diode obtained by any of the first to fourth embodiments, a light emitting cell using a separately prepared red light emitting diode is used. The case where a unit is manufactured will be described.
As shown in FIG. 30A, in the seventh embodiment, as in the fifth embodiment, a red light emitting diode chip 63, a green light emitting diode chip 64, and a blue light emitting diode chip 65 are provided. A required number of cells 75 each including at least one and arranged in a predetermined pattern are arranged on the printed wiring board 76 in a predetermined pattern. In this example, each cell 75 includes a red light emitting diode chip 63, a green light emitting diode chip 64, and a blue light emitting diode chip 65, which are arranged at the apexes of an equilateral triangle. FIG. 30B shows the cell 75 in an enlarged manner. The interval a between the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 in each cell 75 is, for example, 4 mm, but is not limited thereto. The interval b of the cells 75 is, for example, 30 mm, but is not limited to this. As the printed wiring board 76, for example, an FR4 (abbreviation of Flame Retardant Type 4) board, a metal core board, a flexible wiring board, or the like can be used, but any other printed wiring board having heat dissipation can be used. However, it is not limited to these. As in the fifth embodiment, potting of the transparent resin 68 is performed so as to cover each cell 76, or, as in the fifth embodiment, the transparent resin 68 is covered so as to cover the red light emitting diode chip 63. 69, potting of the transparent resin 70 is performed so as to cover the green light emitting diode chip 64, and potting of the transparent resin 71 is performed so as to cover the blue light emitting diode chip 65. In this way, a light source cell unit is obtained in which the cells 75 including the red light emitting diode chip 63, the green light emitting diode chip 64, and the blue light emitting diode chip 65 are arranged on the printed wiring board 76.

プリント配線基板76上のセル75の配置の具体例を図31および図32に示すが、これらに限定されるものではない。図31に示す例はセル75を4×3の二次元アレイ状に配置したもの、図32に示す例はセル75を6×2の二次元アレイ状に配置したものである。
図33はセル75の他の構成例を示す。この例では、セル75は、赤色発光の発光ダイオードチップ63を一つ、緑色発光の発光ダイオードチップ64を二つ、青色発光の発光ダイオードチップ65を一つ含み、これらが例えば正方形の頂点に配置されている。二つの緑色発光の発光ダイオードチップ64はこの正方形の一つの対角線の両端の頂点に配置され、赤色発光の発光ダイオードチップ63および青色発光の発光ダイオードチップ65はこの正方形のもう一つの対角線の両端の頂点に配置されている。
この光源セルユニットを一つまたは複数配列することにより、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適な発光ダイオードバックライトを得ることができる。
Although the specific example of arrangement | positioning of the cell 75 on the printed wiring board 76 is shown in FIG.31 and FIG.32, it is not limited to these. In the example shown in FIG. 31, the cells 75 are arranged in a 4 × 3 two-dimensional array, and in the example shown in FIG. 32, the cells 75 are arranged in a 6 × 2 two-dimensional array.
FIG. 33 shows another configuration example of the cell 75. In this example, the cell 75 includes one red light emitting diode chip 63, two green light emitting diode chips 64, and one blue light emitting diode chip 65, which are arranged at the apex of a square, for example. Has been. Two green light emitting diode chips 64 are arranged at the apexes of both ends of one diagonal of the square, and a red light emitting diode chip 63 and a blue light emitting diode chip 65 are arranged at both ends of the other diagonal of the square. It is placed at the vertex.
By arranging one or a plurality of the light source cell units, a light emitting diode backlight suitable for use in a backlight of a liquid crystal panel, for example, can be obtained.

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の第1〜第7の実施形態において挙げた数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセス、凸部12および凹部13の方位などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセス、凸部12および凹部13の方位などを用いてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
For example, the numerical values, materials, structures, shapes, substrates, raw materials, processes, orientations of the convex portions 12 and the concave portions 13 and the like given in the first to seventh embodiments are merely examples, and if necessary, Different numerical values, materials, structures, shapes, substrates, raw materials, processes, orientations of the convex portions 12 and the concave portions 13 may be used.

この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に形成する凸部の平面形状の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the planar shape of the convex part formed on a board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に形成する凸部の平面形状の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the planar shape of the convex part formed on a board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させた窒化物系III−V族化合物半導体層の貫通転位の分布の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the example of distribution of the threading dislocation of the nitride type III-V compound semiconductor layer grown on the board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法において基板上に成長させた窒化物系III−V族化合物半導体層の貫通転位の分布の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the example of distribution of the threading dislocation of the nitride type III-V compound semiconductor layer grown on the board | substrate in the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による発光ダイオードの製造方法において用いる凹凸基板を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the uneven substrate used in the manufacturing method of the light emitting diode by 1st Embodiment of this invention. この発明の第2の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode by 4th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode backlight by 5th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode backlight by 5th Embodiment of this invention. この発明の第6の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode backlight by 6th Embodiment of this invention. この発明の第7の実施形態による光源セルユニットを示す平面図およびこの光源セルユニットのセルの拡大図である。It is the top view which shows the light source cell unit by 7th Embodiment of this invention, and the enlarged view of the cell of this light source cell unit. この発明の第7の実施形態による光源セルユニットの一つの具体例を示す平面図である。It is a top view which shows one specific example of the light source cell unit by 7th Embodiment of this invention. この発明の第7の実施形態による光源セルユニットの他の具体例を示す平面図である。It is a top view which shows the other specific example of the light source cell unit by 7th Embodiment of this invention. この発明の第7の実施形態による光源セルユニットのセルの他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of the cell of the light source cell unit by 7th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…基板、12…凸部、13…凹部、14…窒化物系III−V族化合物半導体層、15…転位、16…n型窒化物系III−V族化合物半導体層、17…活性層、18…p型窒化物系III−V族化合物半導体層、19…貫通転位、20〜22…溝、23…取り出し電極、24…支持基板、25…電極、26…電解槽、27…電解液、63〜65…発光ダイオードチップ、68〜71…透明樹脂、75…セル、76…プリント配線基板   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Board | substrate, 12 ... Convex part, 13 ... Recessed part, 14 ... Nitride type III-V group compound semiconductor layer, 15 ... Dislocation, 16 ... N type nitride type III-V group compound semiconductor layer, 17 ... Active layer, 18 ... p-type nitride III-V compound semiconductor layer, 19 ... threading dislocation, 20-22 ... groove, 23 ... extraction electrode, 24 ... support substrate, 25 ... electrode, 26 ... electrolyzer, 27 ... electrolyte, 63-65 ... Light emitting diode chip, 68-71 ... Transparent resin, 75 ... Cell, 76 ... Printed wiring board

Claims (9)

一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は少なくとも表面が第1の金属からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に第1の導電型の第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、活性層および第2の導電型の第4の窒化物系III−V族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記活性層および上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、上記凸部の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する工程と、
上記凸部、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層または上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の一部が露出するように第2の溝を形成する工程と、
上記第2の溝内に露出した上記凸部、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層または上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層の少なくとも一部の上に上記第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極を形成する工程と、
上記凸部および上記取り出し電極をアノード、上記第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で上記凸部の少なくとも一部を電気分解して除去することにより上記基板を上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記活性層および上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
A substrate having a plurality of convex portions on one main surface, the convex portions having at least a surface made of the first metal, and having a triangular cross-sectional shape with the bottom surface as the bottom of the concave portion of the substrate. Growing a first nitride-based III-V compound semiconductor layer through a state;
Laterally growing a second nitride III-V compound semiconductor layer on the substrate from the first nitride III-V compound semiconductor layer;
On the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third conductivity type third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type fourth nitride. Sequentially growing a III-V compound semiconductor layer,
The first nitride III-V compound semiconductor layer, the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the above Of the fourth nitride-based III-V compound semiconductor layer, a portion corresponding to the concave portion is formed in the depth direction from the surface of the fourth nitride-based III-V compound semiconductor layer. Forming a first groove by removing until a portion is exposed;
Forming a second groove so that a part of the convex portion, the third nitride-based III-V compound semiconductor layer, or the second nitride-based III-V compound semiconductor layer is exposed; ,
The at least part of the protrusion exposed in the second groove, the third nitride III-V compound semiconductor layer, or the second nitride III-V compound semiconductor layer Forming an extraction electrode made of a second metal having a smaller ionization tendency than the first metal;
The substrate is obtained by electrolyzing and removing at least a part of the convex portion in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as an anode, and a counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as the first metal as a cathode. From the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth nitride III-V compound semiconductor layer. A method for producing a light-emitting diode, comprising: a step of peeling.
上記基板を横断し、かつ上記第1の溝と交差するように上記第2の溝を形成することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードの製造方法。   2. The method of manufacturing a light emitting diode according to claim 1, wherein the second groove is formed so as to cross the substrate and intersect the first groove. 上記基板の上記取り出し電極側の面に支持基板を貼り付ける工程をさらに有することを特徴とする請求項2記載の発光ダイオードの製造方法。   The method of manufacturing a light emitting diode according to claim 2, further comprising a step of attaching a support substrate to a surface of the substrate on the side of the extraction electrode. 上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記活性層および上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、上記基板が露出し、かつ上記凸部の一部が露出するまで除去することにより上記第1の溝を形成することを特徴とする請求項3記載の発光ダイオードの製造方法。   The first nitride III-V compound semiconductor layer, the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the above A portion of the fourth nitride III-V compound semiconductor layer corresponding to the recess is exposed in the depth direction from the surface of the fourth nitride III-V compound semiconductor layer. 4. The method of manufacturing a light emitting diode according to claim 3, wherein the first groove is formed by removing until a part of the convex portion is exposed. 上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記活性層および上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの互いに隣接する上記凹部の間の中央部に対応する部分を、上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、少なくとも上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層が露出するまで除去することにより第3の溝を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項4記載の発光ダイオードの製造方法。   Of the second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, and the fourth nitride III-V compound semiconductor layer At least the third nitride III-V in the depth direction from the surface of the fourth nitride III-V compound semiconductor layer. 5. The method of manufacturing a light emitting diode according to claim 4, further comprising a step of forming a third groove by removing the group compound semiconductor layer until it is exposed. 上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記活性層、上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層および上記凸部のうちの互いに隣接する上記凹部の間の中央部に対応する部分を、上記第4の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、上記基板が露出するまで除去することにより上記第3の溝を形成することを特徴とする請求項5記載の発光ダイオードの製造方法。   The second nitride III-V compound semiconductor layer, the third nitride III-V compound semiconductor layer, the active layer, the fourth nitride III-V compound semiconductor layer, and the above A portion corresponding to a central portion between the concave portions adjacent to each other among the convex portions is removed in the depth direction from the surface of the fourth nitride-based III-V compound semiconductor layer until the substrate is exposed. 6. The method of manufacturing a light emitting diode according to claim 5, wherein the third groove is formed. 一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は少なくとも表面が第1の金属からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第1の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層から上記基板上に第2の窒化物系III−V族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層上に、素子構造を形成し、かつ上記凸部と導通した少なくとも一層の導電性の窒化物系III−V族化合物半導体層を含む第5の窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第1の窒化物系III−V族化合物半導体層、上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層および上記第5の窒化物系III−V族化合物半導体層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第5の窒化物系III−V族化合物半導体層の表面から深さ方向に、上記凸部の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する工程と、
上記凸部または上記導電性の窒化物系III−V族化合物半導体層の一部が露出するように第2の溝を形成する工程と、
上記第2の溝内に露出した上記凸部または上記導電性の窒化物系III−V族化合物半導体層の少なくとも一部の上に上記第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極を形成する工程と、
上記凸部および上記取り出し電極をアノード、上記第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で上記凸部の少なくとも一部を電気分解して除去することにより上記基板を上記第2の窒化物系III−V族化合物半導体層および上記第5の窒化物系III−V族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
A substrate having a plurality of convex portions on one main surface, the convex portions having at least a surface made of the first metal, and having a triangular cross-sectional shape with the bottom surface as the bottom of the concave portion of the substrate. Growing a first nitride-based III-V compound semiconductor layer through a state;
Laterally growing a second nitride III-V compound semiconductor layer on the substrate from the first nitride III-V compound semiconductor layer;
The fifth nitride-based III-V compound semiconductor layer includes an element structure formed on the second nitride-based III-V compound semiconductor layer and includes at least one conductive nitride-based III-V compound semiconductor layer electrically connected to the protrusion. Growing a nitride III-V compound semiconductor layer of
In the recess of the first nitride III-V compound semiconductor layer, the second nitride III-V compound semiconductor layer, and the fifth nitride III-V compound semiconductor layer. Forming a first groove by removing a corresponding portion in a depth direction from the surface of the fifth nitride-based III-V compound semiconductor layer until a part of the convex portion is exposed; and ,
Forming a second groove so that a part of the convex portion or the conductive nitride-based III-V compound semiconductor layer is exposed;
From the second metal having a smaller ionization tendency than the first metal on the convex portion exposed in the second groove or at least part of the conductive nitride-based III-V compound semiconductor layer Forming an extraction electrode,
The substrate is obtained by electrolyzing and removing at least a part of the convex portion in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as an anode, and a counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as the first metal as a cathode. Separating the second nitride-based III-V compound semiconductor layer and the fifth nitride-based III-V compound semiconductor layer.
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は少なくとも表面が第1の金属からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第1の層を成長させる工程と、
上記第1の層から上記基板上に第2の層を横方向成長させる工程と、
上記第2の層上に上記凸部と導通した少なくとも一層の導電性の層を含む第3の層を成長させる工程と、
上記第1の層、上記第2の層および上記第3の層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第3の層の表面から深さ方向に、上記凸部または上記導電性の層の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する工程と、
上記凸部または上記導電性の層の一部が露出するように第2の溝を形成する工程と、
上記第2の溝内に露出した上記凸部または上記導電性の層の少なくとも一部の上に上記第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極を形成する工程と、
上記凸部および上記取り出し電極をアノード、上記第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で上記凸部の少なくとも一部を電気分解して除去することにより上記基板を上記第2の層および上記第3の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
A substrate having a plurality of convex portions on one main surface, the convex portions having at least a surface made of the first metal, and having a triangular cross-sectional shape with the bottom surface as the bottom of the concave portion of the substrate. Growing a first layer through a state;
Laterally growing a second layer on the substrate from the first layer;
Growing a third layer including at least one conductive layer electrically connected to the protrusion on the second layer;
Of the first layer, the second layer, and the third layer, the portion corresponding to the concave portion is formed in the depth direction from the surface of the third layer, with the convex portion or the conductive layer. Forming a first groove by removing until a part of is exposed;
Forming a second groove so that a part of the convex portion or the conductive layer is exposed;
Forming a lead electrode made of a second metal having a smaller ionization tendency than the first metal on at least a part of the convex portion or the conductive layer exposed in the second groove;
The substrate is obtained by electrolyzing and removing at least a part of the convex portion in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as an anode, and a counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as the first metal as a cathode. A method for producing a functional element, comprising: separating the layer from the second layer and the third layer.
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は少なくとも表面が第1の金属からなるものを用い、当該基板上に上記凸部と導通した少なくとも一層の導電性の層を含む第4の層を成長させる工程と、
上記第4の層のうちの上記凹部に対応する部分を、上記第4の層の表面から深さ方向に、上記凸部または上記導電性の層の一部が露出するまで除去することにより第1の溝を形成する工程と、
上記凸部または上記導電性の層の一部が露出するように第2の溝を形成する工程と、
上記第2の溝内に露出した上記凸部または上記導電性の層の少なくとも一部の上に上記第1の金属よりもイオン化傾向が小さい第2の金属からなる取り出し電極を形成する工程と、
上記凸部および上記取り出し電極をアノード、上記第1の金属とイオン化傾向がほぼ等しい金属からなる対極をカソードとして電解液中で上記凸部の少なくとも一部を電気分解して除去することにより上記基板を上記第4の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
A substrate having a plurality of convex portions on one main surface, the convex portions using at least a surface made of a first metal, and including at least one conductive layer electrically connected to the convex portions on the substrate. Growing a fourth layer;
The portion corresponding to the concave portion of the fourth layer is removed from the surface of the fourth layer in the depth direction until the convex portion or a part of the conductive layer is exposed. Forming a groove of 1;
Forming a second groove so that a part of the convex portion or the conductive layer is exposed;
Forming a lead electrode made of a second metal having a smaller ionization tendency than the first metal on at least a part of the convex portion or the conductive layer exposed in the second groove;
The substrate is obtained by electrolyzing and removing at least a part of the convex portion in the electrolytic solution using the convex portion and the extraction electrode as an anode, and a counter electrode made of a metal having a substantially same ionization tendency as the first metal as a cathode. A method for producing a functional element, comprising the step of:
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