JP2013128150A - Method of manufacturing group-iii nitride semiconductor light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、GaNを成長基板として用いた、III 族窒化物半導体からなる発光の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing light emission made of a group III nitride semiconductor using GaN as a growth substrate.
従来より、半導体層の結晶性を向上させるために、成長基板としてGaN基板を用いたIII 族窒化物半導体発光素子が知られている。このような発光素子では、GaN基板裏面を加工することが望ましい。光取り出し効率を向上させたり、配光性を改善したりすることができるからである。 Conventionally, in order to improve the crystallinity of a semiconductor layer, a group III nitride semiconductor light emitting device using a GaN substrate as a growth substrate is known. In such a light emitting device, it is desirable to process the back surface of the GaN substrate. This is because the light extraction efficiency can be improved and the light distribution can be improved.
一方、GaNをウェットエッチングする方法として、光電気化学(PEC;Photo Enhanced Chemical reaction)エッチングが知られている。これは、GaNをエッチング溶液に浸した状態で、GaNのバンドギャップよりも大きいエネルギーの波長である光をGaNに照射することでエッチング速度を増加させるエッチング方法である。 On the other hand, photoelectrochemical (PEC) etching is known as a wet etching method for GaN. This is an etching method in which the etching rate is increased by irradiating GaN with light having a wavelength of energy larger than the band gap of GaN while GaN is immersed in an etching solution.
また、特許文献1には、基板に凹部を形成してメンブレン構造としたIII 族窒化物半導体レーザーが示されているが、基板にどのようにして凹部を形成するかについては具体的には示されていない。なお、メンブレン構造とは、基板の中央部に錐台状、柱体状の凹部を形成して基板端部は残した構造であり、凹部底面は基板面に平行な面であり、凹部側面は基板面に対して傾斜したテーパー面、もしくは基板面に対して垂直な面である。
GaN基板裏面の加工には、機械的研磨やドライエッチングによる加工が考えられるが、これらの方法では量産性に問題がある。そこで、ウェットエッチングをGaN基板裏面の加工に利用することが考えられる。 Although processing by mechanical polishing or dry etching can be considered for processing the back surface of the GaN substrate, these methods have a problem in mass productivity. Therefore, it is conceivable to use wet etching for processing the back surface of the GaN substrate.
しかし、ウェットエッチングでのGaN基板の加工では、エッチング深さの制御が難しく、加工形状の再現性が悪かった。 However, in the processing of a GaN substrate by wet etching, it is difficult to control the etching depth, and the reproducibility of the processed shape is poor.
そこで本発明の目的は、GaN基板が適切な深さまでエッチングされた発光素子、およびその製造方法である。 Accordingly, an object of the present invention is a light emitting device in which a GaN substrate is etched to an appropriate depth, and a method for manufacturing the same.
第1の発明は、成長基板の表面側に、III 族窒化物半導体からなる半導体層が積層された発光素子の製造方法において、成長基板は、GaNから成り、成長基板の上に、ウェットエッチング溶液に対して耐性を有し、成長基板よりもバンドギャップの大きい材料からなるストッパー層を形成するストッパー層形成工程と、ストッパー層の上に、III 族窒化物半導体からなる半導体層を積層して、最上層をp型コンタクト層とする素子層を形成する素子層形成工程と、p型コンタクト層を支持基板に接合する基板接合工程と、成長基板の裏面側から成長基板の全体を、成長基板のバンドギャップより大きくストッパー層のバンドギャップより小さいエネルギーの波長である光を用いたPECによるウェットエッチングにより除去して、ストッパー層の全面を露出する露出工程と、ストッパー層の露出面上に、n電極を形成するn電極形成工程と、を有することを特徴とする発光素子の製造方法である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a light emitting device in which a semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor is laminated on a surface side of a growth substrate, the growth substrate is made of GaN, and a wet etching solution is formed on the growth substrate. A stopper layer forming step of forming a stopper layer made of a material having a resistance to the growth and having a larger band gap than the growth substrate, and a semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor is laminated on the stopper layer, An element layer forming step of forming an element layer having the uppermost layer as a p-type contact layer, a substrate bonding step of bonding the p-type contact layer to a support substrate, and the entire growth substrate from the back side of the growth substrate The stopper is removed by wet etching with PEC using light whose wavelength is larger than the band gap and smaller than the band gap of the stopper layer. An exposure step of exposing the entire surface, on the exposed surface of the stopper layer, a light emitting device manufacturing method characterized by having the n-electrode forming step of forming an n electrode.
III 族窒化物半導体とは、GaN、AlGaN、InGaN、AlGaInNなど、一般式Alx Gay In1-x-y N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるものである。n型不純物としては、Siなどが用いられ、p型不純物としてはMgなどが用いられる。 The group III nitride semiconductor is represented by a general formula Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) such as GaN, AlGaN, InGaN, and AlGaInN. Is. Si or the like is used as the n-type impurity, and Mg or the like is used as the p-type impurity.
成長基板にはc面、m面、a面、r面など各種面方位のものを用いることができる。c面基板を用いる場合には、ストッパー層を形成する側(成長基板表面側、半導体層の成長面側)をGa極性面とすることが望ましい。すなわち、エッチングされる側の面をN極性面とすることが望ましい。Ga極性面はN極性面に比べてエッチングされにくいためである。 As the growth substrate, those having various plane orientations such as c-plane, m-plane, a-plane and r-plane can be used. When a c-plane substrate is used, it is desirable that the side on which the stopper layer is formed (growth substrate surface side, semiconductor layer growth surface side) be a Ga polar surface. That is, it is desirable that the surface to be etched be an N-polar surface. This is because the Ga polar face is less likely to be etched than the N polar face.
ストッパー層は、成長基板のバンドギャップよりも大きい材料であればよい。ストッパー層の材料をIII 族窒化物半導体とする場合は、III 族元素の組成比によってバンドギャップを調整することができる。また、ストッパー層は格子定数が成長基板に近い材料であることが望ましい。ストッパー層上に形成される半導体層の結晶性がよくなるためである。 The stopper layer may be any material that is larger than the band gap of the growth substrate. When the material of the stopper layer is a group III nitride semiconductor, the band gap can be adjusted by the composition ratio of the group III element. The stopper layer is preferably a material having a lattice constant close to that of the growth substrate. This is because the crystallinity of the semiconductor layer formed on the stopper layer is improved.
ストッパー層は、AlGaNを用いることができる。また、AlGaNの場合には、Alの組成比は5〜40%であることが望ましい。 AlGaN can be used for the stopper layer. In the case of AlGaN, the Al composition ratio is preferably 5 to 40%.
Al組成比が5%より低いと、成長基板のみを選択的にエッチングすることが難しくなるため望ましくない。また、Al組成比が40%より大きいと、結晶性が悪くなり、ストッパー層上に形成される半導体層の品質に問題が生じるため望ましくない。より望ましいAl組成比は20〜30%である。 If the Al composition ratio is lower than 5%, it is difficult to selectively etch only the growth substrate, which is not desirable. On the other hand, when the Al composition ratio is larger than 40%, the crystallinity is deteriorated, and the quality of the semiconductor layer formed on the stopper layer is problematic. A more desirable Al composition ratio is 20 to 30%.
成長基板はc面基板であり、表面側がGa極性面、裏面側がN極性面であることが望ましい。 The growth substrate is a c-plane substrate, and the front surface side is preferably a Ga polar surface and the back surface side is preferably an N polar surface.
ウェットエッチングで用いるエッチング溶液は、たとえば水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの水溶液、リン酸などである。 The etching solution used in the wet etching is, for example, an aqueous solution such as potassium hydroxide or sodium hydroxide, phosphoric acid or the like.
また、物の発明として、本明細書には、以下の発明が記載されている。
III 族窒化物半導体からなる成長基板の表面側に、III 族窒化物半導体からなる半導体層が積層された発光素子において、半導体層の成長基板側とは反対側で接合された支持基板を有し、成長基板と半導体層との間に、成長基板よりもバンドギャップの大きい材料からなるストッパー層が形成され、成長基板裏面の中央部に、錐台状または柱体状の凹部が形成され、凹部底面にストッパー層または半導体層が露出している、ことを特徴とする発光素子である。
In addition, the present invention describes the following inventions as product inventions.
In a light emitting device in which a semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor is laminated on the surface side of a growth substrate made of a group III nitride semiconductor, the light emitting device has a support substrate bonded on the side opposite to the growth substrate side of the semiconductor layer. A stopper layer made of a material having a larger band gap than the growth substrate is formed between the growth substrate and the semiconductor layer, and a frustum-like or columnar recess is formed at the center of the back surface of the growth substrate. The light-emitting element is characterized in that a stopper layer or a semiconductor layer is exposed on the bottom surface.
III 族窒化物半導体とは、GaN、AlGaN、InGaN、AlGaInNなど、一般式Alx Gay In1-x-y N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるものである。n型不純物としては、Siなどが用いられ、p型不純物としてはMgなどが用いられる。 The group III nitride semiconductor is represented by a general formula Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) such as GaN, AlGaN, InGaN, and AlGaInN. Is. Si or the like is used as the n-type impurity, and Mg or the like is used as the p-type impurity.
成長基板にはc面、m面、a面、r面など各種面方位のものを用いることができる。c面基板を用いる場合には、ストッパー層を形成する側(成長基板表面側、半導体層の成長面側)をGa極性面とすることが望ましい。すなわち、エッチングされる側の面をN極性面とすることが望ましい。Ga極性面はN極性面に比べてエッチングされにくいためである。 As the growth substrate, those having various plane orientations such as c-plane, m-plane, a-plane and r-plane can be used. When a c-plane substrate is used, it is desirable that the side on which the stopper layer is formed (growth substrate surface side, semiconductor layer growth surface side) be a Ga polar surface. That is, it is desirable that the surface to be etched be an N-polar surface. This is because the Ga polar face is less likely to be etched than the N polar face.
ストッパー層は、成長基板のバンドギャップよりも大きい材料であればよい。ストッパー層の材料をIII 族窒化物半導体とする場合は、III 族元素の組成比によってバンドギャップを調整することができる。また、ストッパー層は格子定数が成長基板に近い材料であることが望ましい。ストッパー層上に形成される半導体層の結晶性がよくなるためである。 The stopper layer may be any material that is larger than the band gap of the growth substrate. When the material of the stopper layer is a group III nitride semiconductor, the band gap can be adjusted by the composition ratio of the group III element. The stopper layer is preferably a material having a lattice constant close to that of the growth substrate. This is because the crystallinity of the semiconductor layer formed on the stopper layer is improved.
凹部底面に露出しているのは、ストッパー層であることを特徴とする発光素子が記載されている。 A light-emitting element is described in which a stopper layer is exposed at the bottom of the recess.
ストッパー層は、III 族窒化物半導体であることを特徴とする発光素子が記載されている。 A light-emitting element is described in which the stopper layer is a group III nitride semiconductor.
ストッパー層はAlGaNであることを特徴とする発光素子が記載されている。 A light-emitting element is described in which the stopper layer is AlGaN.
ストッパー層のAlの組成比は5〜40%であることを特徴とする発光素子が記載されている。 A light-emitting element is described in which the composition ratio of Al in the stopper layer is 5 to 40%.
Al組成比が5%より低いと、成長基板のみを選択的にエッチングすることが難しくなるため望ましくない。また、Al組成比が40%より大きいと、結晶性が悪くなり、ストッパー層上に形成される半導体層の品質に問題が生じるため望ましくない。より望ましいAl組成比は20〜30%である。 If the Al composition ratio is lower than 5%, it is difficult to selectively etch only the growth substrate, which is not desirable. On the other hand, when the Al composition ratio is larger than 40%, the crystallinity is deteriorated, and the quality of the semiconductor layer formed on the stopper layer is problematic. A more desirable Al composition ratio is 20 to 30%.
成長基板は、GaN基板であることを特徴とする発光素子が記載されている。 A light-emitting element is described in which the growth substrate is a GaN substrate.
成長基板はc面基板であり、表面側がGa極性面、裏面側がN極性面であることを特徴とする発光素子が記載されている。 The light-emitting element is described in which the growth substrate is a c-plane substrate, the front surface side is a Ga polar surface, and the back surface side is an N polar surface.
本発明によると、成長基板と半導体層の間にストッパー層を形成することにより、精度よく成長基板の裏面を加工することができ、特に、PECエッチングを用いれているので、より精度よく加工することができ、また加工形状の再現性も高い。 According to the present invention, by forming a stopper layer between the growth substrate and the semiconductor layer, the back surface of the growth substrate can be processed with high precision. In particular, since PEC etching is used, processing with higher precision is possible. The reproducibility of the processed shape is also high.
物の発明として、成長基板裏面の中央部に錐台状または柱体状の凹部が形成された構造(メンブレン構造)であるため、成長基板をすべて除去した場合に比べて機械的強度が強い構造となっている。また、成長基板表面上に成長基板よりもバンドギャップの大きい材料からなるストッパー層を形成するため、PECエッチングによって精度よくメンブレン構造に加工することができ、成長基板の加工形状の再現性が優れた発光素子である。 As a product invention, it has a structure (membrane structure) with a frustum-like or columnar recess formed in the center of the back of the growth substrate, so it has a higher mechanical strength than when all of the growth substrate is removed It has become. In addition, since a stopper layer made of a material having a larger band gap than the growth substrate is formed on the growth substrate surface, it can be processed into a membrane structure with high accuracy by PEC etching, and the reproducibility of the processing shape of the growth substrate is excellent. It is a light emitting element.
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the examples.
図1は、実施例1の発光素子1の構造を示す図である。発光素子1は、GaN基板10の表面上にストッパー層11が形成され、ストッパー層11上に、n型層12、活性層13、p型層14が順に積層され、p型層14上にp電極15が形成され、p電極15と支持基板16とがはんだ層17を介して接合され、GaN基板10裏面にn電極18が形成された構造である。GaN基板10が本発明の成長基板に相当し、n型層12、活性層13、p型層14は本発明の半導体層に相当する。
FIG. 1 is a diagram illustrating the structure of the light-emitting
GaN基板10は、転位密度が1×107 /cm2 以下のc面基板であり、ストッパー層11が形成されている側の面がGa極性面、N電極18が形成されている側の面がN極性面である。またGaN基板10は、GaN基板10裏面からストッパー層11までの深さの凹部19を有したメンブレン構造である。ここでメンブレン構造とは、GaN基板10裏面の中央部に錐台状、または柱体状の凹部19が設けられて、GaN基板10裏面の端部は残された構造である。凹部19の側面19aは、GaN基板10の裏面に対して約60度の傾斜を有している。このメンブレン構造により、GaN基板10がすべて除去されて薄い構造となった発光素子に比べてねじれやたわみなどに対する機械的強度が高くなっている。
The
ストッパー層11は、Alの組成比を20%とし、Siがドープされたn型のAlGaNである。このストッパー層11は、GaN基板10をPECエッチングによりメンブレン構造に加工する際に、エッチング深さを一定にするために形成するものである。なお、Siはドープされていなくてもよい。
The
なお、Alの組成比は20%である必要はないが、5〜40%であることが望ましい。Al組成比が5%より小さいと、GaNとのバンドギャップの差が小さすぎるため、PECエッチングでGaN基板10のみを選択的にエッチングすることが難しくなり、エッチング深さを一定とすることができない。また、Al組成比が40%より大きいと、ストッパー層11の結晶性が悪くなり、ストッパー層11上に形成されるn型層12、活性層13、p型層14の結晶性にも問題が生じるため望ましくない。
The composition ratio of Al is not necessarily 20%, but is preferably 5 to 40%. If the Al composition ratio is less than 5%, the difference in the band gap from GaN is too small, so that it becomes difficult to selectively etch only the
ストッパー層11の厚さは、ストッパー層11のエッチング耐性が十分に満足される範囲で可能な限り薄くすることができるが、200〜500nmであることが望ましい。200nmよりも薄いと、PECエッチングによってストッパー層11がすべてエッチングされてしまう恐れがあるからである。また、500nmよりも厚いと、n型層12、活性層13、p型層14に悪影響が生じるので望ましくない。
The thickness of the
n型層12、活性層13、p型層14の構造は、従来より知られている種々の構造を用いることができる。n型層12、p型層15は単層であってもよいし、複層であってもよく、超格子層を含んでいてもよい。たとえば、n型層12はn型コンタクト層とn型クラッド層で構成され、p型層14はp型クラッド層とp型コンタクト層で構成されたものを用いることができる。また、活性層13はMQWやSQWなどの構造を用いることができる。
As the structures of the n-
p電極15には、Ag、Rh、Pt、Ru、Alやこれらの金属を主成分とする合金などの高光反射率で低コンタクト抵抗な金属や、Ni、Ni合金、Au合金などを用いることができる。また、ITOなどの透明電極膜と高反射金属膜からなる複合層であってもよい。また、p型層14とp電極15の間にITOとTiO2 などによってDBR(分布ブラッグ反射器)構造を形成して反射率を高めるようにしてもよい。
For the p-
支持基板16には、Si、GaAs、Cu、Cu−Wなどからなる導電性基板を用いることができる。また、絶縁性基板の表面に電極パターンなどを形成したものであってもよい。
As the
はんだ層17には、Au−Sn、Au−Si、Ag−Sn−Cu、Sn−Biなどの金属共晶を用いることができる。また、金バンプによって支持基板16と接合してもよい。また、はんだ層17の替わりにAuめっきやAuペーストによって10μm以上の厚いAu層を形成し、Au層と支持基板16を接合する方法を用いてもよい。
For the
次に、実施例1の発光素子1の製造方法について、図2を参照に説明する。
Next, a method for manufacturing the light-emitting
まず、Ga極性面であるGaN基板10表面上にストッパー層11を形成し、ストッパー層11上にn型層12、活性層13、p型層14を順に形成する(図2(a))。これらはいずれもMOCVD法によって形成し、Ga源としてTMG(トリメチルガリウム)、Al源としてTMA(トリメチルアルミニウム)、In源として(トリメチルインジウム)、N源としてアンモニア、n型ドーパントであるSi源としてシラン、p型ドーパントであるMg源としてCp2 Mg(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)、を用いる。
First, the
次に、蒸着法によってp型層14上にp電極15を形成したのち、はんだ層17を介して支持基板16と接合する(図2(b))。
Next, after forming a p-
次に、GaN基板10裏面を機械研磨およびCMP(化学機械研磨)によって研磨し、SiO2 からなるマスク20を形成し、中央部が開口した形状にパターニングを行う(図2(c))。GaN基板10裏面の研磨において、ドライエッチングを併用してもよい。マスク20には、SiO2 以外のウェットエッチング耐性を有した材料を用いてもよく、たとえばレジストや、TiN、Pt、Irなどを用いることができる。
Next, the back surface of the
次に、PECエッチングによりGaN基板10の裏面をエッチングする。照射する光の波長は、GaNのバンドギャップよりも大きく、Alの組成比20%のAlGaNのバンドギャップよりも小さいエネルギーの波長とし、エッチング溶液には、KOH(水酸化カリウム)、NaOH(水酸化ナトリウム)、リン酸などを用いる。支持基板16にエッチング溶液に対して耐性を持たない材料を用いている場合は、支持基板16上にレジストなどの保護膜を形成しておく。このような波長の光の照射では、光のエネルギーがGaNのバンドギャップよりも大きいためGaNのエッチング速度は増加するが、Al組成比20%のAlGaNのバンドギャップよりも小さいためAlGaNのエッチング速度は非常に遅い。そのため、GaNとAl組成比20%のAlGaNのうち、GaNのみが選択的にエッチングされる。
Next, the back surface of the
したがって、マスク20に覆われていないGaN基板10の裏面はエッチングされ、GaN基板10の表面側に向かって次第に深くエッチングされて行くが、ストッパー層11に達する深さまでエッチングが進行すると、そこでエッチングはほぼ停止する。その結果、GaN基板10の裏面からストッパー層11までの深さの凹部19が形成され、メンブレン状となる(図2(d))。ここで、GaNに対するウェットエッチングは異方性を有しているため、凹部19は、その側面19aがGaN基板10の裏面に対して約60度の傾斜を有したテーパー形状となる。
Therefore, the back surface of the
なお、先に熱リン酸などで通常のウェットエッチングをし、その後PECエッチングによって仕上げをするようにしてもよい。また、エッチング面(凹部の底面や側面)に微細な凹凸が形成されるような条件でエッチングを行ってもよい。凹凸を設けることで光取り出し効率を向上させることができる。また、エッチングをさらに進行させるなどしてn型層13が露出するようにしてもよい。
Alternatively, normal wet etching may be performed first with hot phosphoric acid, and then finishing may be performed by PEC etching. Moreover, you may etch on the conditions that a fine unevenness | corrugation is formed in an etching surface (the bottom face and side surface of a recessed part). The light extraction efficiency can be improved by providing the unevenness. Further, the n-
その後、マスク20を除去し、GaN基板10裏面にn電極18を形成することで、図1に示す発光素子1が製造される。
Thereafter, the
なお、マスク20をエッチング溶液に対して耐性を有し、かつGaNに対するコンタクト抵抗の小さい金属によって形成し、PECエッチング工程の後に除去せずにそのまま電極として用いるようにしてもよい。
Note that the
以上のように、GaN基板10表面上に、GaNよりもバンドギャップの大きい材料であるAlGaNからなるストッパー層11を形成したことにより、GaN基板10裏面のPECエッチングはストッパー層11に達する深さで止まるため、再現性よくメンブレン構造に加工することができる。
As described above, by forming the
図3は、実施例2の発光素子2の構造を示す図である。この発光素子2は、発光素子1においてGaN基板10をすべて除去し、ストッパー層11裏面にn電極28が形成された構造である。すなわち、発光素子2は、ストッパー層11表面上にn型層12、活性層13、p型層14が順に形成され、p型層14上にp電極15が形成され、p電極15と支持基板16とがはんだ層17を介して接合され、ストッパー層11裏面にn電極28が形成された構造である。なお、実施例1の発光素子1と同一の構成部分には同一の符号を付している。
FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of the light-emitting
次に、発光素子2の製造方法について説明する。発光素子2の製造工程は、図2(b)までは発光素子1の製造工程と同一である。図2(b)に示す工程の後、マスク20を形成せずにGaN基板10裏面の全面をPECエッチングする。このエッチングは、実施例1において説明したように、ストッパー層11に達する深さまで進行すると止まる。これにより、GaN基板10がすべて除去された状態となる。その後、エッチングにより露出したストッパー層11の裏面にn電極28を形成することで発光素子2が製造される。
Next, a method for manufacturing the
このように、ストッパー層11が形成されているため、PECエッチングによって精度よくGaN基板10のみがすべて除去された構造を精度よく再現することができる。
Thus, since the
また、発光素子2は、成長基板であるGaN基板10をすべて除去した構造であるため、機械的強度は発光素子1に比べて低いが、GaN基板10の除去によって露出した面に微細な凹凸加工を施すことなどにより光取り出し効率や配光性の点で発光素子1よりも有利となる。
In addition, since the
なお、サファイア基板上に半導体層を形成し、レーザーの照射によってサファイア基板を剥離除去するレーザーリフトオフ(LLO)法を用いることによっても、発光素子2とほぼ同様の構造を実現することができるが、発光素子2はLLOを用いる場合と比較して以下の点で有利である。第1に、LLOによってサファイア基板を除去する場合は、レーザーや物理的な衝撃などによるダメージがあるが、発光素子2はウェットエッチングによってGaN基板を除去しているのでダメージが少なく、LLOに比べてリーク電流が少なく、信頼性が高い点で有利である。第2に、発光素子2はGaN基板上に半導体層をエピタキシャル成長させているため、サファイア基板上に半導体層をエピタキシャル成長させる場合よりも転位が少なく、内部量子効率が高い点で有利である。
A structure similar to that of the light-emitting
なお、いずれの実施例においても成長基板としてc面GaN基板を用いているが、本発明はこれに限るものではなく、III 族窒化物半導体からなる基板であればよく、またc面以外にもm面、a面、r面など種々の面方位のIII 族窒化物半導体基板を用いることができる。ただし、c面基板を用いる場合は、PECエッチングする側の面をN極性面とすることが望ましい。Ga極性面に比べてエッチングしやすいからである。 In any of the embodiments, a c-plane GaN substrate is used as a growth substrate. However, the present invention is not limited to this, and any substrate made of a group III nitride semiconductor may be used. Group III nitride semiconductor substrates having various plane orientations such as m-plane, a-plane, and r-plane can be used. However, when a c-plane substrate is used, it is desirable that the surface on the PEC etching side be an N-polar surface. This is because etching is easier than the Ga polar face.
また、各実施例ではストッパー層の材料としてAlGaNを用いているが、本発明は成長基板よりもバンドギャップが大きい材料であればよい。また、ストッパー層には不純物がドープされていてもよく、不純物の種類や量によりエッチングレートを制御することも可能である。 In each embodiment, AlGaN is used as the material for the stopper layer, but the present invention may be any material that has a larger band gap than the growth substrate. The stopper layer may be doped with impurities, and the etching rate can be controlled by the type and amount of impurities.
また、いずれの実施例においても、上下に電極を設けた構造の発光素子としているが、本発明はこのような構造に限るものではない。たとえば、n電極がp電極と同一面側に形成されたフリップチップ型の発光素子に対しても本発明は適用することができる。 In any of the embodiments, the light emitting element has a structure in which electrodes are provided on the upper and lower sides. However, the present invention is not limited to such a structure. For example, the present invention can also be applied to a flip-chip type light emitting element in which an n electrode is formed on the same side as a p electrode.
また、実施例1では成長基板をメンブレン状に加工しているが、本発明は他の形状への加工に対しても適用することができる。 In Example 1, the growth substrate is processed into a membrane shape, but the present invention can be applied to processing into other shapes.
また、実施例ではいずれも支持基板と接合させているが、必ずしも支持基板を用いる必要はない。 Moreover, although all are joined with the support substrate in the Example, it is not necessary to use a support substrate.
本発明は、表示装置や照明装置などに応用することができる。 The present invention can be applied to a display device, a lighting device, and the like.
10:GaN基板
11:ストッパー層
12:n型層
13:活性層
14:p型層
15:p電極
16:支持基板
18、28:n電極
10: GaN substrate 11: Stopper layer 12: n-type layer 13: active layer 14: p-type layer 15: p-electrode 16:
Claims (5)
前記成長基板は、GaNから成り、
前記成長基板の上に、ウェットエッチング溶液に対して耐性を有し、前記成長基板よりもバンドギャップの大きい材料からなるストッパー層を形成するストッパー層形成工程と、
前記ストッパー層の上に、III 族窒化物半導体からなる半導体層を積層して、最上層をp型コンタクト層とする素子層を形成する素子層形成工程と、
前記p型コンタクト層を支持基板に接合する基板接合工程と、
前記成長基板の裏面側から前記成長基板の全体を、前記成長基板のバンドギャップより大きく前記ストッパー層のバンドギャップより小さいエネルギーの波長である光を用いたPECによるウェットエッチングにより除去して、前記ストッパー層の全面を露出する露出工程と、
前記ストッパー層の露出面上に、n電極を形成するn電極形成工程と、
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。 In a method for manufacturing a light emitting device in which a semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor is laminated on the surface side of a growth substrate,
The growth substrate is made of GaN;
A stopper layer forming step for forming a stopper layer made of a material having resistance to a wet etching solution and having a larger band gap than the growth substrate on the growth substrate;
An element layer forming step of forming an element layer having a p-type contact layer as a top layer by laminating a semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor on the stopper layer;
A substrate bonding step of bonding the p-type contact layer to a support substrate;
The entire growth substrate is removed from the back side of the growth substrate by wet etching with PEC using light having a wavelength of energy larger than the band gap of the growth substrate and smaller than the band gap of the stopper layer, An exposure process that exposes the entire surface of the layer;
An n-electrode forming step of forming an n-electrode on the exposed surface of the stopper layer;
A method for manufacturing a light-emitting element, comprising:
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