JP2011096935A - エピタキシャルウエハ、エピタキシャルウエハの製造方法、発光素子ウエハ、発光素子ウエハの製造方法、及び発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単結晶基板22上に結晶成長により形成された半導体結晶層30が形成されたLEDウエハ10Aは、半導体結晶層30の表面の素子形成領域の一部が結晶成長面に比べて粗面化された粗面部50を備えている。このLEDウエハ10Aの表面14Aに、均一な膜厚のレジスト膜42を形成する。
【選択図】図8
Description
図1(A)は、本発明の実施の形態で原材料として使用される発光ダイオード(LED)用のエピタキシャルウエハの外観を示す斜視図である。図1(B)は、図1(A)に示すエピタキシャルウエハからLEDチップが個片化される様子を示す模式図である。図1(C)は、図1(A)に示すエピタキシャルウエハの積層構成を示す断面図である。
図3は、LEDウエハの表面にスピンコートでレジスト膜を成膜する様子を示す模式図である。図3に示すように、LEDウエハ10の表面14に、スピンコートでレジスト膜を成膜する場合には、LEDウエハ10を回転軸Lの周り(例えば、矢印A方向)に回転させる。回転軸Lは、LEDウエハ10の中心点36通り、LEDウエハ10の表面14に垂直な軸である。
図5(A)及び(B)は、本発明の実施の形態に係るLEDウエハの製造工程を示す
工程図である。本発明の実施の形態に係るLEDウエハは、上記の原材料となるLEDウエハから、コメット欠陥の原因になる突起を除去したものである。
図6は、本発明の実施の形態に係る突起が除去されたLEDウエハの平面図である。研磨により突起が除去されたLEDウエハ10Aは、その表面14Aの素子形成領域の一部が結晶成長面(鏡面)に比べて粗面化された粗面部50を備えている。この例では、検出された3つの欠陥部分461〜463が研磨されて(図5(A)及び(B)参照)、表面14Aには3つの粗面部501〜503が形成されている。
次に、上記のLEDウエハ10Aを用いて作製されたLED素子の構造について説明する。図9は、本発明の実施の形態に係るLED素子(発光素子)の構造を概略的に示す断面図である。図9に示すように、LED素子20Aは、単結晶基板22、半導体結晶層30、コンタクト層52、p側電極54、n側電極56、及び保護膜58を備えている。コンタクト層52は、インジウムすず酸化物(ITO)等の透明な導電性材料で構成することができる。p側電極54及びn側電極56は、金(Au)等の金属などで構成することができる。保護膜58は、金属酸化物等の絶縁材料で構成することができる。
直径2インチのサファイ基板のm面にGaN系半導体結晶層を成膜して得られたLEDウエハ(エピスター社製、「ES−WQBL」)を用意した。LEDウエハの表面(p−GaN層表面)には、直径100μmと直径200μmの突起欠陥がそれぞれ10個存在することを確認した。
突起欠陥を除去していないLEDウエハを用いた以外は、実施例1と同様にして、レジスト膜を形成し、このレジスト膜を用いてフォトニック結晶加工を実施した。レジスト膜を形成した時点で、突起周辺にコメット欠陥を生じていることが確認された。その後のエッチングにより形成された円孔は、位置により不定形で形状がゆがんでおり、コメット欠陥部分の深さは数10nmであった。微細凹凸構造は形成されていないに等しい。得られたLEDウエハの面内発光分布を測定したところ、順電流3.5Vでの光量分布が4.0mWから6.0mWであった。実施例1と比べて光量分布が広く、光量ばらつきが増加していることが分かる。
10A LEDウエハ
12 OF
14 表面
14A 表面
16 不使用領域
18 素子形成領域
20 LEDチップ
20A LED素子
22 単結晶基板
24 n型半導体層
26 発光層
28 p型半導体層
30 半導体結晶層
32 部分
34 突起
36 中心点
38 ディスペンサー
40 塗布液
42 レジスト膜
43 円孔
44 円孔
45 スケール
46 欠陥部分
48 ペンシルグラインダー
48A 研磨部
50 粗面部
52 コンタクト層
54 p側電極
56 n側電極
58 保護膜
60 一部
62 円孔
70 コメット欠陥
Claims (13)
- 単結晶基板と、
前記単結晶基板上に結晶成長により形成された半導体結晶層であって、前記半導体結晶層の表面の素子形成領域の一部が結晶成長面に比べて粗面化された半導体結晶層と、
を備えたエピタキシャルウエハ。 - 前記粗面化された表面は、算術表面粗さRaが0.1μm以上で且つ10μm以下である請求項1に記載のエピタキシャルウエハ。
- 前記粗面化された表面の面積は、前記半導体結晶層の表面の総面積の0.1%以下である請求項1又は請求項2に記載のエピタキシャルウエハ。
- 前記素子は、発光ダイオード(LED)である請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のエピタキシャルウエハ。
- 前記半導体結晶層は、窒化ガリウム(GaN)系半導体、ガリウム砒素(GaAs)系半導体、インジウム・ガリウム・アルミニウム・リン(InGaAlP)系半導体、及び酸化亜鉛(ZnO)系半導体からなる群から選択されるいずれか1種である請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のエピタキシャルウエハ。
- 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のエピタキシャルウエハを製造するエピタキシャルウエハの製造方法であって、
前記半導体結晶層の表面の素子形成領域に在る突起部を検出し、
検出された前記突起部を研磨により除去し、
前記素子形成領域の一部を粗面化するエピタキシャルウエハの製造方法。 - 前記突起部を前記半導体結晶層の表面と略同じ高さになるように研磨する請求項6に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
- 前記突起部をペンシルグラインダにより研磨する請求項6又は請求項7に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
- 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のエピタキシャルウエハを更に加工してなる発光素子ウエハであって、
前記エピタキシャルウエハの表面にレジスト膜が形成された発光素子ウエハ。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のエピタキシャルウエハを更に加工してなる発光素子ウエハであって、
前記エピタキシャルウエハの表面に、0.05μm以上1μm未満の直径を有する孔がサブミクロンオーダのピッチで配列された多孔質構造が形成された発光素子ウエハ。 - 請求項9に記載の発光素子ウエハの製造方法であって、
スピンコートにより前記レジスト膜を形成する発光素子ウエハの製造方法。 - 請求項10に記載の発光素子ウエハの製造方法であって、
前記エピタキシャルウエハの表面にフォトレジスト膜を形成し、
前記フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィーにより、前記エピタキシャルウエハの表面に、0.05μm以上1μm未満の直径を有する孔がサブミクロンオーダのピッチで配列された多孔質構造を形成する、
発光素子ウエハの製造方法。 - 請求項10に記載の発光素子ウエハから個片化されたチップを備えた発光素子。
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