JP2010186829A

JP2010186829A - 発光素子の製造方法

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Publication number: JP2010186829A
Application number: JP2009028908A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Akaike; 康彦赤池; Akira Saeki; 亮佐伯; Yoshinori Natsume; 嘉徳夏目
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2010-08-26
Also published as: EP2216835A1; US8110451B2; US20100203659A1; US20120104446A1; TW201031027A

Abstract

【課題】ウェーハ接着界面における応力が低減され、輝度及び信頼性が改善された発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の基板と、前記第１の基板上に設けられ且つ発光層を含む第１の半導体層と、前記第１の半導体層の上に設けられた第１の金属層と、を有する第１の積層体を形成する工程と、前記第１の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する第２の基板と、前記第２の基板上に設けられた第２の金属層と、を有する第２の積層体を形成する工程と、前記第１の金属層と前記第２の金属層とを接触させた状態で加熱する第１の接着工程と、前記第１の接着工程の後に前記第１の基板を除去する工程と、前記除去する工程ののち、前記第１の接着工程の温度よりも高い温度において加熱する第２の接着工程と、を備えたことを特徴とする発光素子の製造方法が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子の製造方法に関する。

青〜赤色を含む可視光を放出可能な半導体発光素子は、照明、ディスプレイ、及び信号機などに広く用いることができる。このような発光素子を高輝度とすると、蛍光灯や白熱電球などに替わる光源としてより用途が拡大可能である。また、駆動電流の低減により低消費電力が容易となる。

この場合、バンドギャップ波長が略８７０ｎｍであるＧａＡｓなどを基板とする発光素子では、発光素子から放出され７００ｎｍ以下の発光波長を有する可視光が基板に吸収され、輝度が低下する問題がある。

もし、バンドギャップ波長が略５５０ｎｍであるＧａＰなどを基板とすると、これより波長が長い可視光は基板による光吸収を低減できるので輝度を高めることが容易となる。しかしながら、黄緑から赤色波長範囲の可視光を放出可能なＩｎＧａＡｌＰ系半導体の格子定数は、ＧａＰの格子定数との差が数％と大きく、ＧａＰ基板に低結晶欠陥密度のＩｎＧａＡｌＰ系発光層を直接形成することが困難である。

ウェーハ接着による発光素子の製造方法に関する技術開示例がある（特許文献１）。この例では、基板と発光層部とを金属層を介して接着する。この場合、拡散ブロック用半導体層を設けて金属層から発光層への金属拡散を抑制し、発光特性の低下を抑制している。
しかしながら、基板貼り合わせの熱処理工程において、基板のクラックを抑制しつつ良好なウェーハ接着特性を得ることは困難である。

特開２００５−１９４２４号公報

ウェーハ接着界面における応力が低減され、輝度及び信頼性が改善された発光素子の
製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、第１の基板と、前記第１の基板上に設けられ且つ発光層を含む第１の半導体層と、前記第１の半導体層の上に設けられた第１の金属層と、を有する第１の積層体を形成する工程と、前記第１の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する第２の基板と、前記第２の基板上に設けられた第２の金属層と、を有する第２の積層体を形成する工程と、前記第１の金属層と前記第２の金属層とを接触させた状態で加熱する第１の接着工程と、前記第１の接着工程の後に前記第１の基板を除去する工程と、前記除去する工程ののち、前記第１の接着工程の温度よりも高い温度において加熱する第２の接着工程と、を備えたことを特徴とする発光素子の製造方法が提供される。

ウェーハ接着界面における応力が低減され、輝度及び信頼性が改善された発光素子の製造方法が提供される。

第１の実施形態にかかる発光素子の模式断面図第１の実施形態にかかる発光素子の製造方法の工程断面図比較例にかかる発光素子の製造方法の工程断面図第２の実施形態にかかる発光素子の製造方法を表す工程断面図第２の実施形態の変形例の工程断面図第３の実施形態にかかる発光素子の模式断面図第３の実施形態の発光素子の製造方法を表す工程断面図第３の実施形態の変形例の模式断面図

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる発光素子の模式断面図である。
第２の基板４０は、例えばｐ型Ｓｉからなり、その厚さを２５０μｍなどとする。しかし基板はこれに限定されることはなく、ＧｅやＳｉＣなどの材料であっても、また導電型がｎ型であってもよい。第２の基板４０と、その上に設けられた第２の金属層４２と、は第２の積層体４３を構成している。

また、化合物半導体からなる半導体層４６は、第１の金属層４４を介して第２の積層体４３と接着されている。すなわち、第１の金属層４４と、第２の金属層４２と、は、接着界面４７において接着されている。なお、第１の金属層４４及び第２の金属層４２は、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層したものとすることができる。この場合、最上層のＡｕ膜が互いに接着されることになる。

半導体層４６の上には上側電極５０が、また第２の基板４０には下側電極５２が、それぞれ設けられている。半導体層４６は発光層４６ａを有しており、発光層４６ａから上方及び側方にそれぞれ光が放出される。また、発光層４６ａから下方へ放出された光は、第１の金属層４４で上方または側方に反射可能であり輝度を高めることができる。もし、発光層４６ａがＩｎＧａＡｌＰ系半導体であると、放出光は可視光の波長範囲とすることが
できる。

なお、本明細書において、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体とは、Ｉｎ_ｘ（Ｇａ_ｙＡｌ_１−ｙ）_１−ｘＰ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）なる組成式で表される材料であり、ｐ型不純物やｎ型不純物が添加されたものも含むものとする。

図２は、第１の実施形態にかかる発光素子の製造方法の工程断面図である。
図２（ａ）のように、ｎ型ＧａＡｓなどからなる第１の基板４８の上に、ＩｎＧａＡｌＰなどを含む半導体層４６を、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法またはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy)法などを用いて形成し、さらに第１の金属層４４を形成し、第１の積層体４９とする。発光層４６ａがＩｎＧａＡｌＰ系半導体の場合、黄緑から赤色の波長範囲の可視光が放出可能となる。すなわち、ＩｎＧａＡｌＰなどからなる半導体層４６は、ＧａＡｓに格子整合が容易であるので良好な結晶とすることができる。これに対して、格子定数が異なるＳｉ基板の上に、ＩｎＧａＡｌＰ半導体層を直接形成することは困難である。

ＭＯＣＶＤ法に用いる原料は、例えばＴＭＧ(Trimethyl Gallium)、ＴＭＡ(Trimethyl Aluminum)、ＴＭＩ(Trimethyl Indium)などの有機金属や、アルシン（AsH₃)、フォスフィン（PH₃)などの水素化物ガスなどとすることができる。またｐ型不純物としては、ＤＭＺ(Dimethyl Zinc)を原料とするＺｎなどとし、ｎ型不純物としては、Ｓｉなどとすることができる。

他方、図２（ｂ）のように、ｐ型Ｓｉなどからなる第２の基板４０の上に、第２の金属層４２を、真空蒸着法などを用いて形成し、第２の積層体４３とする。

次に、第１の金属層４４及び第２の金属層４２を、例えば室温において接触させ、例えば１００〜２００℃の温度範囲で略３０分間加熱する第１の接着工程を行う。このようにして、図２（ｃ）のように、第１の積層体４９及び第２の積層体４３が接着界面４７において接着される。

この場合、貼り合わせを、例えば真空中または低圧力中で行うと貼り合わせ界面における空気などを排除して密着性が高まるのでより好ましい。また、不活性ガス雰囲気や真空中で加熱を行うと第１及び第２金属層４４、４２の酸化が抑制できるのでより好ましい。

続いて、図２（ｄ）のように、第１の基板４８を、機械的研磨法及び溶液エッチング法の少なくとも一方を用いて除去する。この場合、第１の基板４８を完全に除去しても良いが、一部を残してもよい。こののち、第１の接着工程の温度よりも高く、例えば、３５０〜５００℃の温度範囲で略３０分間加熱する第２の接着工程を行う。第２の接着工程を、不活性ガス雰囲気中で行うと第１及び第２の金属層４４、４２の酸化が抑制できるのでより好ましい。なお、第１及び第２の金属層４４、４２をＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構造とし、加重を加えつつ第１及び第２の接着工程を行うと、ＡｕとＡｕとの間で接着強度を高めることができるのでより好ましい。

続いて、上側電極５０及び下側電極５２を形成し、上側電極５０と半導体層４６との間、及び下側電極５２と第２の基板４０との間を、オーミックコンタクトとする。この場合、オーミックコンタクトを形成するためのシンター温度は、例えば第２の接着工程の温度よりも低い３５０℃などとすると、上側電極５０と半導体層４６、下側電極５２と第２の基板４０、との間で安定なオーミックコンタクトとすることができる。

または、第１の基板４８を除去した工程ののち、上側電極５０及び下側電極５２を形成し、第１の接着工程の温度よりも高い温度まで加熱する第２の接着工程としてもよい。この場合、第２の接着工程の温度を、例えば３５０〜５００℃の範囲とすると、接着強度を高めつつ、オーミックコンタクトを形成することができる。このようにして、図１に表す発光素子が完成する。

さらに、第１の接着工程において、接着するＡｕなどの金属の表面にイオン及びプラズマなどを照射すると不要な酸化膜及び有機物などを除去することができて、金属表面に原子の活性な結合手を露出することができる。すなわち、結合に必要なエネルギーを低減できる。このために、より低温においても接着が容易となるのでより好ましい。もし、表面活性化ののち超高真空下において、接着を行うと常温に近い温度でウェーハの接着ができる場合もある。

本製造方法において、第１の接着工程が第２の接着工程よりも低温で行われるが、第１の基板４８を除去する工程においてエピタキシャル層である半導体層４６が剥離などを生じないような接着強度を確保することは容易である。また第２の接着工程は第１の基板４８が除去されたのち行われる。もし、第２の接着工程を行わないと、チップ分離の工程に耐える接着強度が確保できない場合が生じる。本実施形態では、第１の接着工程の温度よりも高い温度の第２の接着工程を行うことにより、第１の金属層４４と第２の金属層４２との接着強度がより高まり、チップ分離や組立工程におけるチップ破損を抑制できる。

さらに、接着界面４７においてウェーハクラック及び転位などの抑制されるので、輝度及び信頼性が改善された素子特性を得ることが容易となる。なお、半導体層と、半導体やサファイヤなどからなる基板と、を金属層を介すことなく接着するにはより高い温度で接着することが必要である。

第２の基板４０をＳｉとすると、ＧａＡｓなどよりも基板の強度が高く、またチップ分離が容易であるので量産性が高い組立工程とすることができる。

図３は、比較例にかかる発光素子の製造方法の工程断面図を表す。
図３（ａ）のように、ｎ型ＧａＡｓなどからなる第１の基板１４８の上に、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体などからなる半導体層１４６、及び第１の金属層１４４を真空蒸着法などを用いて形成する。第１の金属層１４４は、半導体層１４６側から、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの順序で積層されたものとすることができる。

他方、図３（ｂ）のように、ｐ型Ｓｉなどからなる第２の基板１４０の上に、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕなどからなる第２の金属層１４２を真空蒸着法などを用いて形成する。

次に、これらのウェーハの表面の第１及び第２の金属層１４４、１４２を、例えば真空中で貼り合わせた状態で、不活性ガス雰囲気中などにおいて、３００〜５００℃の温度範囲略３０分間加熱する接着工程を行う。このようにして、２つのウェーハは、接着界面１４７において接着される（図３（ｃ））。

続いて、図３（ｄ）のように、第１の基板１４８を、機械的研磨法及び溶液エッチング法の少なくとも一方を用いて除去する。この場合、第１の基板１４８を完全に除去しても良いが、一部を残してもよい。こののち、上側電極及び下側電極が形成され、チップに分離される。

ここで、例えば、第１の基板１４８を、直径が３インチ、且つ厚さが３００μｍのＧａＡｓからなるものとし、第２の基板１４０を、直径が３インチ、且つ厚さが２５０μｍのＳｉからなるものとする。これらの基板を含む積層体を、真空中で貼り合わせ、加重を加えながら略３００℃の熱処理を行い、接着したウェーハの反りをダイヤルゲージを用いて測定した。この反りは１００μｍ以下でありクラックの発生が抑制できたものの、直径数ｍｍのボイドが数十発生した。

一般に、ＳｉとＧａＡｓとの間には大きな熱膨張係数差があるため、加熱する接着工程において、両方の基板の間に大きな応力が作用する。このために、図３（ｃ）にドット線で表した領域１４０ａ、１４８ａに転位やクラックを生じやすい。転位やクラックはチップの機械的強度を低下させるので、組立工程においてチップの破損などを生じやすい。さらに、転位やクラックに起因する結晶欠陥が発光層１４６ａまで広がると、光出力などを低下させることがある。異なる材料からなる２つの基板が接着された状態で加熱温度をより低くすると応力を低減できる半面、接着強度が低下するので温度の低下には限界がある。

すなわち、比較例では、接着温度を低くして低応力としてクラックを抑制しているが、ボイドの発生を抑制することが困難である。一般に、金属を含まない半導体や絶縁体をウェーハ状態で接着するには、金属層を介した接着温度よりも高く、例えば６００℃以上などとする。この場合、Ｚｎなどの不純物原子が発光層などへ入り込み、発光特性を劣化させやすい。これに対して、本実施形態では金属層を介して６００℃以下でウェーハ接着を行い、特性の劣化を抑制できるのでより好ましい。また、基板としてＳｉを用いることが可能となり、機械的強度を高めることが容易となるので組立工程の量産性を高めることができる。

図４は、第２の実施形態にかかる発光素子の製造方法を表す工程断面図である。
すなわち、第１の積層体４９の第１の金属層４４は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどからなる第１の金属膜４４ａと、ＡｕＳｎなどからなる第２の金属膜４４ｂと、Ａｕなどからなる第３の金属膜４４ｃと、を有するものとする（図４（ａ））。なお、第３の金属膜４４ｃを省略することができるが、これを設けることにより真空または低圧力中の貼り合わせ工程中でのＳｎなどの蒸発を抑制し真空装置内の汚染を抑制することができるのでより好ましい。

また、図４（ａ）において、第２の金属膜４４ｂとしてＡｕＳｎ共晶半田（組成比により融点が制御できるが、略２７０℃近傍に極小値がある）を用いる場合、第１の接着工程（図４（ｃ））の温度をその融点以下の、例えば２５０℃とすると、第１の積層体４９と第２の積層体４３との接着強度は、ＧａＡｓからなる第１の基板４８のエッチングに耐える接着強度とできる。この場合、例えば、硫酸系と過酸化水素水、またはアンモニアと過酸化水素水、との混合液などを用いて第１の基板４８を除去する（図４（ｄ））。

このあと、例えば３００℃でＡｕＳｎ共晶半田を溶融すると、薄いＡｕなどからなる第３の金属膜４４ｃは、ＡｕＳｎ半田と一体となり溶融されるか、または第２の金属層４２を構成するＡｕと接着される。このようにして、ボイドが抑制され接着強度の高い接着界面４７とすることができる。なお、第１及び第２の接着工程を不活性ガス雰囲気中で行うと、第１の金属層４４及び第２の金属層４２の酸化が抑制できる。また、加重を加えると、接着強度をより高めることができる。本実施形態では、第２の接着工程の降温過程ではＧａＡｓのような第１の基板４８がすでに除去されているので、Ｓｉのような第２の基板４０はＧａＡｓからの応力を受けることはなくクラック及び転位の抑制が容易となる。

ここで、第２の基板４０を、直径が３インチ且つ厚さが２５０μｍのＳｉ基板とし、第１の基板４８を、直径が３インチ且つ厚さが３００μｍのＧａＡｓ基板とする。第１の積層体４９と第２の積層体４３とを、貼り合わせ状態で３００℃まで加熱することにより接着し、ウェーハの反りを測定したところ、３００〜４００μｍと大きくなり、Ｓｉウェーハにクラックが生じた。これは、室温とＡｕＳｎが溶融する約３００℃との間の温度差により生じた熱膨張係数差により生じた応力による。すなわち、ＡｕＳｎ共晶半田を用いた接着では、融点またはそれよりやや低い温度で接着界面の原子が固定され室温まで冷却される過程において応力が大となり、Ａｕ−Ａｕの接着よりもクラックを生じやすいことが判明した。

３００Ｋにおける熱膨張係数（または熱膨張率）は、Ｓｉでは２．４×１０^−６／Ｋ、ＧａＡｓでは６．４×１０^−６／Ｋ、Ａｕでは１４．２×１０^−６／Ｋ、であり、ＳｉがＧａＡｓやＡｕよりも小さいので、融点から室温までの降温過程でＳｉ基板に圧縮応力が加わる。すなわち、材質の異なる基板が接着された状態で、略３００℃から室温まで降温すると、熱膨張係数が小さい方の基板に圧縮応力が加わるのでクラックが生じやすくなり好ましくない。本実施形態では、第１の接着工程では、ＡｕＳｎ半田の融点である略２７０℃よりも低い温度で接着し、ＧａＡｓ基板を除去して応力を低減可能な状態で、融点以上まで昇温するので、Ｓｉ基板に加わる応力が低減されつつ、ＡｕＳｎ半田の溶融により、ボイドが抑制され接着強度が高められる。

共晶半田としては、ＡｕＧｅ（融点略３５６℃）、ＡｕＳｉ（融点略３７０℃）などがあり、融点が低い金属としてＩｎ（融点略１５６℃）などがある。これらの金属を用いることも可能である。
なお、発光層から下方へ向かう光は第１の金属膜４４ａにより上方または側方に反射可能であるので輝度を高めることが容易となる。

図５は、第２の実施形態の変形例にかかる発光素子の工程断面図である。
図５（ａ）のように、半導体層４６の上の第１の金属層４４を、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの順に積層した構造とする。他方、図５（ｂ）のように、第２の基板４０上の第２の金属層４２は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどからなる第１の金属膜４２ａ、ＡｕＳｎなどからなる第２の金属膜４２ｂ、及びＡｕなどからなる第３の金属膜４２ｃを有するものとする。図５（ｃ）のように、これらを貼り合わせ、第１の接着工程により接着界面５７において接着する。このあと、第１の基板４８を除去し、さらに第２の接着工程を行う。本変形例のように、第２の基板４０側に、ＡｕＳｎなどの半田層を設けてもよい。さらに、第１及び第２の基板４８、４０の両方にＡｕＳｎなどの半田層を設けて接着を行ってもよい。

図６は、第３の実施形態にかかる発光素子の模式断面図である。
また、図７は、第３の実施形態の発光素子の製造方法を表す工程断面図である。
第２の積層体６３は、ｐ型Ｓｉなどからなる第２の基板６０と、第２の金属層６２と、を有している。また第１の積層体６９は、サファイヤなどからなる第１の基板６８と、第１の基板６８に設けられた半導体層６６と、第１の金属層６４と、を有している。第２の金属層６２と、第１の金属層６４と、は、接着界面６７で接着されている。半導体層６６は、ＩｎＧａＡｌＮ系半導体からなり、発光層６６ａは、例えば青色近傍の波長を有する光を放出可能である。

なお、本明細書において、ＩｎＧａＡｌＮ系半導体とは、Ｂ_ｘＩｎ_ｙＧａ_ｚＡｌ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる組成式で表わされる半導体を表し、これに導電型を制御するための不純物を添加したものも含む。

また、半導体層６６の上面には上側電極７０、第２の基板６０の裏面には下側電極７２が設けられている。発光層６６ａからの光は上側電極７０が設けられていない半導体層６６の上面、及び側方に放出可能である。

図７（ａ）において、例えば厚さが２５０μｍのサファイヤなどからなる第１の基板６８の上に、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などを用いて半導体層６６が形成されている。ＭＯＣＶＤ法に用いる材料は、ＴＭＧ、ＴＭＡ、及びＴＭＩなどの有機金属や、アンモニアなどのガスとする。また、ｐ型不純物としてＭｇ、ｎ型不純物としてＳｉを用いることができる。また、Ｍｇのソースとしてビスシクロペンタジエニルマグネシウム、Ｓｉのソースとしてシランを用いることができる。

なお、半導体層６６は、第１の基板６８の上に、ＡｌＮからなるバッファ層を略５００℃で成長し、さらに連続して略１０００℃においてＧａＮ電流ブロック層６６ｄ（厚さ：０．２μｍ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層６６ｃ（厚さ：０．５μｍ）、ｎ型ＧａＮ電流拡散層（厚さ：１．５μｍ）、ｎ型ＩｎＧａＡｌＮクラッド層（厚さ：０．６μｍ）、発光層６６ａ（厚さ：０．１μｍ）、ｐ型ＩｎＧａＡｌＮクラッド層（厚さ：０．３μｍ）、及びｐ型ＧａＮコンタクト層がこの順序で結晶成長により形成されている。発光層６６ａは、発光波長が青色〜緑色の範囲となるように適正な組成とされる。また、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌまたはその合金、及びＡｇまたはその合金などからなる第１の金属層６４が真空蒸着法などを用いて形成される。

他方、ｐ型Ｓｉなどからなる第２の基板６０は、真空蒸着法などを用いて形成され、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどからなる第２の金属層６２を有している（図７（ｂ））。第２の金属層６２と第１の金属層６４とは、例えば室温で貼り合わた状態で且つ不活性ガス中で、１００〜２００℃で３０分加熱する第１の接着工程を行うことにより接着界面６７で接着される（図７（ｃ））。

続いて、第１の基板６８を、例えばレーザーリフトオフ法及び機械的研磨法の少なくともいずれかを用いて除去する。レーザーリフトオフ法では、第１の基板６８側からレーザー光を照射することにより、第１の基板６８と半導体層６６との界面において、半導体層６６を構成するＧａＮがＧａとＮとに分解する。分解されたＮが気化して体積が増加することにより第１の基板６８側が除去可能となる（図７（ｄ））。その後、第１の接着工程温度よりも高い温度である４００〜５００℃で３０分加熱する第２の接着工程を、不活性ガス雰囲気中で行う。なお、加重を加えつつ第１及び第２の接着工程を行うと接着強度を高めることができより好ましい。さらに、上側電極７０及び下側電極７２を形成し、チップに分割すると図６の発光素子が完成する。なお、上側電極７０は、ボンディング電極７０ａ及び細線電極７０ｂを有している。

ボンディング電極７０ａと細線電極７０ｂとは電気的に接続されているので、ボンディングワイヤを介してボンディング電極７０ａ及び細線電極７０ｂを経由して発光層６６に電流が注入される。他方ボンディング電極７０ａとｎ型ＧａＮコンタクト層６６ｃとの間にはＧａＮ電流ブロック層６６ｄが設けられているので電流が注入されない。このためにボンディング電極７０ａの下方の発光層６６ａは発光が抑制され、ボンディング電極７０ａにより遮光され光取り出し効率が低下することを抑制できる。また、発光層６６ａから下方へ放射される光は第１の金属層６４で上方または側方に反射されるので輝度を高めることが容易となる。

本実施形態により、第１の接着工程の温度は１００〜２００℃の範囲と低いので降温工程において基板に加わる応力が低減できクラックや転位の発生が抑制される。また、第２の接着工程では、サファイヤなどからなる第１の基板６８が除去されているので、より高い温度の接着後の降温工程においてクラックや転位の発生が抑制されつつ、ボイドが低減されより高い接着強度とすることができる。このため、発光素子の信頼性が改善される。本実施形態において、第２の基板６０をＳｉとすると、サファイヤやＧａＮ（ウェーハ口径を大とすることが困難）からなる基板を有するチップよりも、チップ分離以降の組立工程が容易となり、青〜緑色発光素子の量産性を高めることができる。

図８は、第３の実施形態の変形例にかかる発光素子を表す模式断面図である。
第１の金属層６４と半導体層６６との間に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide)やＺｎＯからなり、導電性を有する透明電極６５を設ける。もし第１の金属層６４がＡｕ、ＡｕＧｅなどを含むと、半導体層６６との間で合金層を形成しやすい。この合金層は放出光を吸収し光反射率を低下させる。これに対して、透明電極６５を設けると合金化及びこれに伴う光反射率の低下を抑制でき、光取り出し効率を高く保つことが容易となる。

第１〜第３の実施形態によれば、ウェーハ接着界面における応力が低減され、輝度及び信頼性が改善された発光素子の製造方法が提供可能である。この製造方法によれば、照明装置及び表示装置などに応用可能な高輝度かつ高信頼性の発光装置を高い量産性により提供可能となる。

以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明を構成する基板、半導体層、金属層、積層体、電極などの材質、サイズ、形状、配置、及び接着条件などに関して、当業者が各種変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。

４０、６０第２の基板、４２、６２第２の金属層、４３、６３第２の積層体、４４、６４第１の金属層、４６、６６半導体層、４７、５７、６７接着界面、４８、６８第１の基板、４９、６９第１の積層体、５０、７０上側電極、５２、７２下側電極

Claims

第１の基板と、前記第１の基板上に設けられ且つ発光層を含む第１の半導体層と、前記第１の半導体層上に設けられた第１の金属層と、を有する第１の積層体を形成する工程と、
前記第１の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する第２の基板と、前記第２の基板上に設けられた第２の金属層と、を有する第２の積層体を形成する工程と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層とを接触させた状態で加熱する第１の接着工程と、
前記第１の接着工程ののちに前記第１の基板を除去する工程と、
前記除去する工程ののち、前記第１の接着工程の温度よりも高い温度において加熱する第２の接着工程と、
を備えたことを特徴とする発光素子の製造方法。
前記第２の接着工程は、前記第１の半導体層に第１の電極を形成し且つ前記第２の基板に第２の電極を形成したのち、前記第１の接着工程の前記温度よりも高い温度において加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の発光素子の製造方法。
前記第１の金属層は、融点の異なる第１及び第２の金属膜を有し、
前記第１の金属膜と前記第２の金属層との間に設けられる前記第２の金属膜の融点は、前記第１の金属膜の融点及び前記第２の金属層の融点のいずれよりも低いことを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
前記第２の金属膜は、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｉ、及びＩｎのうちのいずれかを有することを特徴とする請求項３記載の発光素子の製造方法。
前記第１の基板は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＳｉＣ、及びサファイヤのうちのいずれかからなり、
前記第２の基板は、Ｓｉからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。