JP5146817B2 - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子に関し、特に、別の基板に半導体層を接着する構成の半導体発光素子に関する。

半導体発光素子においては、活性層で発生した光を効率良く取り出すために、成長基板上に活性層等の半導体層を成長させた後、別の基板に半導体層を接着し、成長時の基板を除去することで光取り出し効率を向上させた構成のＭＢ(Metal Bonding)−ＬＥＤが提案されている（特許文献１および特許文献２）。

上記特許文献２には、光取り出し効率を向上させる手法として、ＧａＮ半導体層の表面に凹凸加工を施し、活性層で発生した光を表面で散乱させることにより上方に出射させる構造が開示されている。すなわち、サファイア基板上に成長させたＧａＮ半導体層の上にｐ型電極およびはんだ層を形成した後、はんだ層をシリコン基板に接着し、その後、サファイア基板をレーザリフトオフ加工により剥離する。特許文献２では、接着層としてＡｕ／Ｓｎ合金が用いられている。サファイア基板を剥離した半導体層の表面（窒素原子が表出しているＮ面）をＫＯＨ溶液に浸し、光を照射することにより光強化化学エッチングを行う。これにより、半導体層の表面に凹凸加工を施している。

特開２００５−１７５４６２号公報 特表２００7−５２１６４１号公報

しかしながら、発明者らの研究によると、シリコン等の支持基板に接着したＩｎＡｌＧａＮ半導体層をＫＯＨ溶液に浸し、その表面を凹凸形状に加工しようとすると、接着層またはｐ型電極層に含まれる金属がＫＯＨと反応または溶解し、半導体層が支持基板から剥離する現象が起こることが明らかになった。半導体層のみでは、厚みが３〜６ｕｍと薄くもろいため、その後の電極形成等の工程に耐える機械的強度がない。このため、支持基板から半導体層を剥離させることなく、凹凸加工する必要がある。

本発明の目的は、ＭＢ−ＬＥＤ型半導体発光素子の表面にウエットエッチングにより凹凸を形成することのできる製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば以下のような半導体発光素子の製造方法が提案される。すなわち、半導体層と電極層とを備える発光素子構造体の電極層側を接着層により支持基板に接着する接着工程と、電極層と接着層のうち、アルカリ性溶液に反応する金属を含有する層の端面を保護膜で被覆する被覆工程と、半導体層の表面をアルカリ性溶液でエッチングし、凹凸加工するエッチング工程とを有する製造方法である。これにより、保護膜がアルカリ性溶液から電極層や接着層を保護するため、これらがアルカリ性溶液により浸食されて半導体層が支持基板から剥がれる現象を防止できる。

上記アルカリ性溶液に反応する金属としては、例えば、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、ＰｂおよびＣｒを挙げることができる。上記半導体層は、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ層を用いる。アルカリ性溶液は、例えば、ＫＯＨ溶液を用いる。

上記被覆工程としては、例えば、保護膜の材料溶液を電極層や接着層の端面に塗布することが可能である。

また、支持基板に発光素子構造体が入る大きさの凹部を設けておき、接着工程では、凹部の底面に発光素子構造体を接着し、被覆工程において保護膜の材料溶液を発光素子構造体と凹部の内壁との間隙に充填する。これにより、電極層や接着層の端面に容易に保護膜を形成することができる。このとき、支持基板の凹部の縁に所定の深さの切り欠きを設けておくことにより、保護膜の材料溶液の充填深さを切り欠き深さにより調整することが可能である。

接着層は、複数の層からなり、そのうちの少なくとも１層でもアルカリ性溶液に反応する金属を含有する場合には、保護膜で被覆することが有効である。

発光素子構造体の半導体層側に半導体基板が付着している構成の場合、接着工程後被覆工程前に半導体基板を削り、薄膜形状として半導体層上に残存させることが可能である。この場合、エッチング工程では薄膜形状の半導体基板の表面を凹凸加工することが可能である。これにより、半導体層を直接凹凸加工しなくても、同等の光学的効果を得ることができる。

本発明によれば、半導体層と電極層とを備える発光素子構造体の電極層側を接着層により支持基板に接着するＭＢ−ＬＥＤ型の半導体発光素子を製造する際に、電極層と接着層のうちアルカリ性溶液に反応する金属を含有する層の端面を保護膜で被覆するため、電極層や接着層をアルカリ性溶液で浸食されることなく、半導体層をアルカリ性溶液でエッチングすることができる。よって、半導体層が支持基板から剥がれる現象を防止しながら、半導体層を凹凸加工することが可能である。

本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。
（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１の製造方法で製造される半導体発光素子の構造について図１を用いて説明する。この半導体発光素子は、導電性の支持基板２０と、ＬＥＤ構造体２１と、支持基板２０とＬＥＤ構造体２１とを接着する接着層１３とを備えた構造である。

ＬＥＤ構造体２１は、接着層１３側から順に配置された、ｐ型電極層１１と、３層構造の半導体層１０と、ｎ型電極１６とを含んでいる。３層の半導体層１０は、ｐ型電極層１１側から順に、ｐ型半導体層１０３、活性層１０２、ｎ型半導体層１０１からなる化学式Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦1、０≦ｙ≦1、０≦ｘ＋ｙ≦1で表わされるIII族窒化物系半導体である。半導体層１０の上面は、光の取り出し効率を高めるために、凹凸加工が施されている。ｐ型電極層１１は、例えばＰｔ／Ａｇ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの５層構造とする。ｎ型電極１６は、例えばＴｉ／Ａｌの２層構造とする。

導電性の支持基板２０は、図１のように、導電性基板２００を導電層２０１、２０２によって挟んだ構造である。導電性基板２００としては、ここではＳｉを用いる。導電層２０１、２０２としては、例えばＰｔ層を用いる。

接着層１３は、ＬＥＤ構造体２１側に配置されたバリアメタル層１３１と、支持基板２０側に配置された下地層１３３と、これらの間に挟まれたはんだ層１３２とを含む。はんだ層１３２は、例えばＮｉとＡｕとＳｎの合金により形成する。バリアメタル層１３１は、はんだ層１３２の元素がＬＥＤ構造体２１に侵入するのを防止する層であり、例えばＴａＮ／ＴｉＷ／ＴａＮの３層構造とする。下地層１３３は、はんだ層１３２と導電層２０１との密着性を向上させる層であり、例えばＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの３層構造とする。

つぎに、実施形態１の半導体発光素子の製造方法について図２（ａ）〜（ｇ）、図３、図４（ａ）〜（ｃ）および図５を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｇ）は、各工程で形成される層構造を示す図であり、図３は、図２（ｃ）の工程における層構成の拡大図であり、図４（ａ）〜（ｃ）はデバイス化工程を示す図であり、図５は、製造の手順を示す工程図である。

(1)ＬＥＤ構造形成工程（図５のステップ３１〜３７）
図２（ａ）のように、支持基板２０とは別に用意したサファイア等のウエハ状成長基板２５上に、例えばＭＯＣＶＤ等の技術を用いて半導体層１０を成長させる（ステップ３１〜３３）。図３に成長基板２５を反転させて図示しているように、半導体層１０は、成長基板２５側から順にｎ型半導体層１０１、活性層１０２、ｐ型半導体層１０３の順に成長させる。サファイアを基板２５として用いた場合、ｐ型半導体層１０３の上面は、Ｇａ原子が表出するＣプラス面となる。半導体層１０の膜厚は、３層合わせて例えば１０μｍ程度とする。成長基板２５としては、サファイアに限らず、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板、ＧａＡｓ基板等、ＧａＮがエピタキシャル成長可能な種々の基板を用いることができる。半導体層１０の構成は、上記の３層構造に限らず、発光効率をより向上させるため活性層１０２に多重量子井戸構造を適用したり、ｐ型半導体層１０３にＡｌＧａＮクラッドを挿入することも可能である。このような構成の場合も半導体層１０の総膜厚を１０μｍ程度になるよう設計する。

次に、半導体層１０をアクティべーション処理する（ステップ３４）。具体的には、大気または窒素雰囲気中で８５０℃、１分間加熱処理をする。この後、半導体層１０の上にｐ型電極層１１を形成する（ステップ３５）。これにより、半導体層１０とｐ型電極層１１からなるＬＥＤ構造体２１が形成される。本実施の形態では、後のエッチング工程（ステップ４２）でアルカリ性溶液を用いるが、このアルカリ性溶液に反応する元素、Ｔｉ，Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｒ等を含有する材料であっても、ｐ型電極層１１の材料として用いることが可能である。例えば、ｐ型電極層１１を、Ｐｔ／Ａｇ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの５層構造（合計膜厚０．７μｍ）とすることができる。ｐ型電極層１１の層構成は、半導体層１０へ電気を供給するだけではなく、活性層１０２から発生された光を、光放出面（ｎ型半導体層）側へ高効率に反射させる機能も有する。

(2)接着層形成工程（ステップ３８）
次に、図２（ｂ）のようにＬＥＤ構造体２１の上に、接着層１３を構成するバリアメタル層１３１および第１はんだ層１３２ａを形成する（ステップ３８）。まず、バリアメタル層１３１として、ＴａＮ／ＴｉＷ／ＴａＮの３層構造（合計膜厚０．４μｍ）を形成する。この上に、第１はんだ層１３２ａとして、Ｎｉ／Ａｕの２層（合計膜厚０．３３μｍ）を形成する。第１はんだ層１３２ａは、支持基板２０側に形成されている第２はんだ層（ＡｕＳｎ層）１３２ｂと加熱および加圧処理により相互に拡散し、ＮｉＡｕＳｎはんだ層１３２を形成する。なお、接着層１３の下地層１３３は、後述するように支持基板２０側に予め形成しておく。

本実施の形態では、後のエッチング工程（ステップ４２）でアルカリ性溶液（ＫＯＨ溶液）を用いるが、後述するように保護膜１７を用いるため、接着層１３およびｐ型電極層１１を構成する層のいずれかが、このアルカリ性溶液に反応する元素、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｒ等を含有する材料であっても構わない。そのため、本実施形態では、接着層１３のうちバリアメタル層１３１および下地層１３３をＴｉを含有する材料で形成し、はんだ層１３２をＳｎを含有する材料で形成している。

(3)支持基板接着工程（ステップ３９）
次に、導電性支持基板２０として、図１のようにウエハ状のＳｉ基板２００の両面に導電層２０１、２０２としてＰｔ層が形成されたものを用意する。導電性支持基板２０の上には、予め接着層１３の下地層１３３として、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの３層構造（合計膜厚０．２８μｍ）と、第２はんだ層１３２ｂとして、ＡｕＳｎ層（膜厚０．６μｍ）を形成しておく。

図２（ｃ）および図３に示したように、成長基板２５を反転させ、第１はんだ層１３２ａが、支持基板２０上の第２はんだ層１３２ｂと接するように、ウエハ状の支持基板２０上に搭載する。そして、ＬＥＤ構造体２１付き成長基板２５を、３２０℃、１ｋＮの圧力で支持基板２０に加圧する。これにより、第１はんだ層１３２ａと第２はんだ層１３２ｂは溶融して相互に拡散し、ＮｉＡｕＳｎ合金層であるはんだ層１３２を形成する。成長基板２５のＬＥＤ構造体２１は、はんだ層１３２により支持基板２０に接着される（ステップ３９）。

なお、ここでは第１はんだ層１３２ａを成長基板側２５に、第２はんだ層１３２ｂを支持基板２０側に形成したが、いずれか一方の基板に両方の層１３２ａ、１３２ｂを形成しておくことも可能である。

(4)成長基板除去工程（ステップ４０）
次に、図２（ｄ）のように、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）等の公知の工程を用いて、成長基板２５をＬＥＤ構造体２１から剥離する（ステップ４０）。これにより、ＬＥＤ構造体２１／接着層１３／ウエハ状の支持基板２０の構成（ウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８と呼ぶ）が得られる。

(5)保護膜形成工程（ステップ４１）
次に図２（ｅ）に示すように、ウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８を耐アルカリ性溶液保護膜１７で覆う（ステップ４１）。これにより、ウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８の端面から露出しているｐ型電極層１１および接着層１３を次工程で用いるアルカリ性溶液から保護し、次工程でＬＥＤ構造体２１が支持基板２０から剥離するのを防止する。保護膜１７は、ウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８の接着層１３およびｐ型電極層１１の端面を被覆するように形成する。また、次工程で凹凸加工する半導体層１０の上面は、保護膜１７を配置せず、露出されるようにする。

保護膜１７の材質は、次工程で行うアルカリ性溶液を用いたエッチングの間、接着層１３およびｐ型電極層１１にアルカリ性溶液を接触させない耐久性を発揮できるものを用いる。また、次工程のエッチングの後は、容易に保護膜１７を除去することができる材質であることが望ましい。本実施形態では、耐アルカリ性溶液保護膜１７を有機材料により形成する。有機材料を用いることにより、材料溶液の塗布工程により保護膜１７を形成でき、しかも有機溶媒等で洗浄することにより保護膜１７を容易に除去することができる。

具体的には、材料溶液として、日産化学工業株式会社製ProTEK B3（主成分エチルエトキシプロピオネートおよびイソアミルメチルケトン）を用い、スピンコート塗布後、所定温度で乾燥することにより保護膜１７を形成する。半導体層１０の上面に保護膜１７を形成しないようにするために、本実施形態では材料溶液をＬＥＤ構造体２１の周縁部に滴下し、スピンコートすることにより周囲に広げる手法を用いる。これにより、図２（ｅ）のように、ＬＥＤ構造体２１、接着層１３および支持基板２０の側面部に材料溶液を塗布して保護膜１７を形成し、ＬＥＤ構造体２１の半導体層１０上面には保護膜１７を形成しないことが可能である。スピンコート塗布の条件は、１０００ｒｐｍ／９０ｓｅｃ、乾燥工程は、１１０℃で２ｍｉｎ後２０５℃で２ｍｉｎとすることができる。

さらに、本実施形態では、支持基板２０の裏面にも保護膜１７を形成した。支持基板１７が十分にアルカリ性溶液に対して耐久性を有する場合は必要ないが、本実施形態の支持基板１７に用いられるＳｉは長時間アルカリ性溶液に浸すと侵食され、表面のＰｔ層が剥離する場合がある。保護膜１７の塗布方法は材料溶液を支持基板全面もしくは中心部付近に滴下する以外は半導体層１０上面に塗布する場合と同じである（スピンコート条件、乾燥工程）。

なお、ウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８と耐アルカリ性溶液保護膜１７の密着性が良好でない場合は、耐アルカリ性溶液保護膜１７の材料溶液の塗布の前に界面処理剤（例えばプライマー、ProTEK B3 Primer（主成分１−メトキシー２−プロパノール)）等を塗布することにより密着性を改善することが可能である。

また、耐アルカリ性溶液保護膜１７の材料溶液として、感光性があり、感光部分または非感光部分を所定の現像液で除去できる機能を有するものを用いることも可能である。この場合、ウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８の上面および側面の全体に材料溶液を塗布した後、感光性を利用して露光処理し、所定の溶液で現像することにより、ＬＥＤ構造体２１の半導体層１０の上面の保護膜１７を除去することができる。感光性のある材料溶液としては、日産化学工業株式会社製ProTEK PSを用いることができる。

(6)凹凸加工工程（ステップ４２）
上記保護膜形成工程を施したウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８は、少なくともｐ型電極層１１および接着層１３の端面が耐アルカリ性溶液保護膜１７に覆われ、ＬＥＤ構造体２１の半導体層１０の上面が露出されている（図２（ｅ））。この半導体層１０の上面は、サファイア等の成長基板２５に接していた面であり、ＧａＮのＮ原子が表出しているＣマイナス面である。Ｃマイナス面は、ＫＯＨ等のアルカリ性溶液に浸すことにより異方性ウエットエッチングできることが知られている。よって、保護膜１７付きウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８を、図２（ｆ）のようにＫＯＨ等のアルカリ性溶液に浸すことにより、ランダムな凹凸を有する面に加工することができる（ステップ４２）。例えば、５０℃、５ｍｏｌ／ＬのＫＯＨ溶液に１２０分浸し、異方性ウェットエッチングを行う。

なお、ＫＯＨ溶液は、ｐ型電極層１１および接着層１３に含まれる金属元素Ｔｉと反応するが、本実施の形態では、ｐ型電極層１１および接着層１３の端面が保護膜１７によって被われているため、ＫＯＨがｐ型電極層１１および接着層１３と接触することはない。よって、凹凸加工処理のためにＫＯＨに浸しても、ｐ型電極層１１および接着層１３が浸食されることはなく、半導体層１０が支持基板２０から剥離する現象を防止することができる。

(7)保護膜除去工程（ステップ４３）
アセトン等の有機溶剤によりウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８を洗浄し、耐アルカリ性溶液保護膜１７を除去する（ステップ４３）。これにより、図２（ｇ）および図４（ａ）に示したように、表面が凹凸加工されたＬＥＤ構造体２１が接着されたウエハ状支持基板２０を得ることができる。

(8)ｎ型電極形成工程（ステップ４４）
以下、デバイス化の工程を行う。まず、図４（ｂ）のように、ウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８の凹凸加工された上面にｎ型電極１６を所定の位置に形成する（ステップ４４）。形成方法としては、例えば蒸着等の一般的な成膜方法を用いる。

(9)ダイシング工程（ステップ４５）
図４（ｃ）のように、ウエハ状ＭＢ−ＬＥＤ構造体２８を格子状にダイシング加工することにより、チップサイズに分割する。以上により、半導体層１０の表面が凹凸加工されたＭＢ−ＬＥＤ型の半導体発光素子を製造することができる。

上述してきたように、本実施の形態では、半導体層１０の上面に凹凸加工を施したＭＢ−ＬＥＤ型の半導体発光素子を、半導体層１０を支持基板２０から剥離させることなく製造することができる。これにより、発光効率に優れた半導体発光素子を提供できる。

成長基板２５の除去方法は、上述したようなレーザリフトオフによる剥離に限定されるものではなく、研削・研磨や、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等のドライエッチングの手法を用いたり、これらの各手法を組み合わせて用いることができる。なお、成長基板２５が、導電性を有する材料（例えばドーピングされたＧａＮ）である場合には、成長基板２５をドライエッチングで薄膜化して残存させることも可能である。この場合、凹凸加工は、残存させるＧａＮ成長基板２５に施す。

（実施形態２）
本発明の実施形態２の半導体発光素子の製造方法について図６（ａ）〜（ｇ）および図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

実施形態２の製造方法は、図６（ａ）のように、ウエハ状の成長基板２５上にＬＥＤ構造体２１を形成する工程を行った後、図６（ｂ）のようにバリアメタル層１３１および第１はんだ層１３２ａを形成する工程を実施形態１と同様に行う。

つぎに、図６（ｃ）、図７（ａ）のようにウエハ状の支持基板４０を接着する。このとき、実施形態２では、ウエハ状の成長基板２５が入る大きさであって、ウエハ状の成長基板２５の外形に沿った形状の凹部４１を備えた支持基板４０を用いる。凹部４１の直径は、ウエハ状の成長基板２５の直径に対して所定のクリアランスを生じるように設計されている。

支持基板の凹部４１の底面には、下地層１３３と第２はんだ層１３２ｂを予め形成しておく。第１はんだ層１３２ａは、凹部４０の底面の第２はんだ層１３２ｂと接し、実施形態１と同様に加圧および加熱されることにより溶融し、相互に拡散することにより、はんだ層１３２を形成する。

つぎに、レーザリフトオフ（ＬＬＯ）等の公知の手法により成長基板２５を剥離する。この後、図６（ｅ）、図７（ｂ）のように、凹部４１の内壁と、接着層１３およびＬＥＤ構造体２１との間に生じる間隙４２に耐アルカリ性溶液保護膜１７の材料溶液を満たし、さらに支持基板４０の裏面にも塗布する。これにより、接着層１３およびＬＥＤ構造体２１の側面に材料溶液を塗布する。材料溶液は、実施形態１と同様のものを用いることができる。その後、所定の乾燥工程を施すことにより、保護膜１７を形成する。

ＬＥＤ構造体２１の側面に保護膜１７が形成される高さは、凹部４１の縁の高さによって決定されるため、凹部４１の深さを適切に設計しておくことにより接着層１３およびｐ型電極膜１１の端面を被覆し、かつ、半導体層１０の上面を被覆しない形状に保護膜１７を形成することができる。

すなわち、接着後のはんだ層１３２の厚みと下地層１３３の厚みとバリアメタル層１３１の厚みの合計を接着層１３の厚みとすると、支持基板４０の凹部４１の深さｈを、（接着層１３の厚み＋Ｐ型電極層１１の厚み）＜ｈ＜（接着層１３の厚み＋ＬＥＤ構造体２１の厚み）に設定することにより、接着層１３およびｐ型電極膜１１の端面を確実に被覆し、かつ、半導体層１０の上面を被覆しない形状に保護膜１７を形成することができる。

なお、接着前の第１および第２はんだ層１３２ａ、１３２ｂの厚みから接着後のはんだ層１３２の厚みを推測し、支持基板４０の凹部４１の深さを設計することも可能である。このとき、接着後のはんだ層１３２の厚みは、接着前の第１はんだ層１３２ａと第２はんだ層１３２ｂの厚みの合計よりも減少するため、減少する厚みを考慮する必要がある。。

また、耐アルカリ性溶液保護膜１７の材料溶液の表面張力が大きい場合、接着層１３およびＬＥＤ構造体２１の側面を材料溶液が這い上がるため、凹部４１の縁の高さよりも高い位置まで保護膜１７が形成される。よって、表面張力を考慮して、這い上がりの高さを予め計算または実験により求めておき、その分だけ凹部４１の深さｈを浅く設計しておくことが望ましい。

実施形態１で示したように、下地層１３３が０．２８μｍ、はんだ層１３２が０．６μｍ、バリアメタル層１３１が０．４μｍの膜厚の場合、凹部４１の深さｈは、具体的には１．３μｍ程度となる。

間隙４２の幅、すなわち、支持基板４０と接着層１３との距離は、耐アルカリ性溶液保護膜１７の材料溶液が侵入することができる幅であって、乾燥後の保護膜１７が、エッチングの間、アルカリ性溶液を接着層１３等に接触させない耐久性を発揮する厚さを有するように設計する。

以下、図６（ｆ）に示したアルカリ性溶液を用いたエッチング工程、および、保護膜除去工程を実施形態１と同様に行うことにより、図６（ｇ）の構造を得ることができる。これを実施形態１と同様にデバイス化することにより、半導体発光素子を得ることができる。

実施形態２において、ｐ型電極層１１が、アルカリ性溶液に反応する元素を含まない場合には、端面を保護膜１７で被覆する必要がない。この場合、接着層１３の端面を被覆する高さまで保護膜１７が形成されるように凹部の深さｈを設定することができる。具体的には、深さｈを、（接着層１３の厚み）＜ｈ＜（接着層１３の厚み＋ＬＥＤ構造体２１の厚み）に設定する。

また、実施形態２において、図８（ａ）に示したように、支持基板４０に、凹部４１の縁の一部を切り欠く溝部８１を形成しておくことも可能である。この場合、図８（ｂ）、（ｃ）のように、凹部４１の保護膜１７の材料溶液は溝部８１から外側に流れ出るため、凹部４１の底から溝部８１の底までの高さｈ’が、保護膜１７が形成される高さになる。よって、溝部８１の深さを変えることにより、保護膜１７の形成される高さを調節することができる。これにより、ＬＥＤ構造体２１の上面に保護膜１７が被ることを防ぎやすくなるという効果が得られる。

なお、実施形態２において、成長基板２５としてＧａＮ等を用い、成長基板２５を研磨等により薄膜化して残存させる構成にすることも可能である。この場合、凹部４１の底から残存する成長基板２５の上面までの高さは、成長基板２５を残存させない場合よりも高くなる。このため、保護膜１７の材料溶液が、表面張力により残存する成長基板２５の上面に到達する可能性が低くなり、保護膜形成工程が容易になる。

上述してきたように、実施形態１および実施形態２の製造方法によると、耐アルカリ性溶液保護膜を形成する工程を導入したことにより、接着層１３やｐ型電極層１１がＫＯＨ等のアルカリ性溶液に侵食されることがないため、剥離等の不具合なしに半導体層表面に凹凸加工を形成することができる。

また、実施形態２に形態の製造方法では、支持基板に凹部を導入することで、容易に保護膜１７を形成することができるという効果がある。

本実施形態１および２で製造される半導体発光素子は、ＬＥＤ素子として、またそれを用いた装置全般に用いることができる。

実施形態１の製造方法で得られる半導体発光素子の一例を示す断面図。 （ａ）〜（ｇ）実施形態１の製造方法の各工程を示す説明図。 実施形態１の製造方法における接着工程を示す説明図。 （ａ）〜（ｃ）実施形態１の製造方法のデバイス化の各工程を示す説明図。 実施形態１の製造方法を示す工程図。 （ａ）〜（ｇ）実施形態２の製造方法の各工程を示す説明図。 （ａ）実施形態２において、成長基板２１を支持基板４０の凹部に配置し、ＬＥＤ構造体２１を接着する工程を示す斜視図、（ｂ）支持基板４０とＬＥＤ構造体２１の間隙に保護膜１７を形成する工程を示す斜視図。 （ａ）実施形態２おいて、支持基板４０の凹部の縁に溝８１を設けた場合の接着工程を示す斜視図、（ｂ）溝８１付きの支持基板４０とＬＥＤ構造体２１の間隙に保護膜１７を形成する工程を示す斜視図、（ｃ）溝８１付きの支持基板４０とＬＥＤ構造体２１の間隙に保護膜１７を形成する工程を示す断面図。

符号の説明

１０…半導体層、１１…ｐ型電極層、１３…接着層、１６…ｎ型電極、１７…耐アルカリ性溶液保護膜、２１…ＬＥＤ構造体、２５…成長基板、４０…支持基板、４１…凹部、４２…間隙、８１…溝、１０１…ｎ型半導体層、１０２…活性層、１０３…ｐ型半導体層、１３１…バリアメタル層、１３２…はんだ層、１３２ａ…第１はんだ層、１３２ｂ…第２はんだ層、１３３…下地層。

Claims (8)

1. 半導体層と電極層とを備える発光素子構造体の前記電極層側を接着層により支持基板に接着する接着工程と、
   前記電極層と接着層のうち、アルカリ性溶液に反応する金属を含有する層の端面を保護膜で被覆する被覆工程と、
   前記半導体層の表面をアルカリ性溶液でエッチングすることにより、凹凸加工するエッチング工程とを有し、
   前記支持基板は、前記発光素子構造体が入る大きさの凹部を有し、前記接着工程では、前記凹部の底面に前記発光素子構造体を接着し、
   前記被覆工程は、前記保護膜の材料溶液を前記発光素子構造体と前記凹部の内壁との間隙に充填する工程を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、前記アルカリ性溶液に反応する金属は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、ＰｂおよびＣｒのうちいずれかであることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の半導体発光素子の製造方法において、前記半導体層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦1、０≦ｙ≦1、０≦ｘ＋ｙ≦1）により形成されていることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法において、前記被覆工程は、前記保護膜の材料溶液を前記端面に塗布する工程を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
5. 請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、前記支持基板の凹部の縁に所定の深さの切り欠きを設けておき、前記保護膜の材料溶液の充填深さを前記切り欠きの深さにより調整することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法において、前記アルカリ性溶液は、ＫＯＨ溶液であることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法において、前記接着層は複数の層からなり、そのうちの少なくとも１層が前記アルカリ性溶液に反応する金属を含有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法において、前記発光素子構造体の前記半導体層側には半導体基板が付着しており、前記接着工程後前記被覆工程前に前記半導体基板を削り、薄膜形状として前記半導体層上に残存させ、前記エッチング工程では前記薄膜形状の半導体基板の表面を凹凸加工することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。

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