JP5232971B2 - Method for manufacturing nitride-based semiconductor light-emitting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for fabricating a nitride-based semiconductor light emitting element having high light extraction efficiency and excellent in light emission characteristic and productivity. <P>SOLUTION: The process for fabricating a nitride-based semiconductor light emitting element comprises a step for forming a semiconductor layer 104 by laminating at least an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer sequentially on a first substrate 101, and obtaining a lamination semiconductor having a side face consisting of an inclining surface formed by blasting the semiconductor layer; and a step for providing a second substrate on the lamination semiconductor and then stripping the first substrate from the lamination semiconductor by irradiating the interface thereof with laser light, wherein a substrate having a Vickers hardness higher than that of the semiconductor layer is employed as the first substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、窒化物系半導体発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to the production how the nitride-based semiconductor light-emitting device.

近年、短波長発光素子用の半導体材料として、窒化物系半導体であるGaN系化合物半導体材料が注目を集めている。GaN系化合物半導体は、サファイア単結晶をはじめ、種々の酸化物やIII−V族化合物を基板として、この基板上に有機金属気相成長法(MOCVD法)や分子線エピタキシー法(MBE法)等によって形成される。   In recent years, GaN-based compound semiconductor materials that are nitride-based semiconductors have attracted attention as semiconductor materials for short-wavelength light-emitting elements. GaN-based compound semiconductors include sapphire single crystals, various oxides and III-V group compounds as substrates, and metal organic vapor phase epitaxy (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), etc. on this substrate. Formed by.

GaN系化合物半導体材料の特性として、横方向への電流拡散が小さいことが挙げられる。このため、電極の直下の半導体にしか電流が注入されず、発光層で発光した光は電極に遮られて外部に取り出されない。そこで、このような半導体発光素子では、通常、透光性正極が用いられ、透光性正極を通して光が取り出されるようになっている。   A characteristic of the GaN-based compound semiconductor material is that current diffusion in the lateral direction is small. For this reason, current is injected only into the semiconductor directly under the electrode, and light emitted from the light emitting layer is blocked by the electrode and is not extracted outside. Therefore, in such a semiconductor light emitting element, a translucent positive electrode is usually used, and light is extracted through the translucent positive electrode.

従来から用いられている透光性正極は、NiやCoの酸化物と、コンタクト金属としてAu等を組み合わせた層構造とされていた。また、近年では、ITO等より導電性の高い酸化物を使用することにより、コンタクト金属の膜厚を極力薄くして透光性を高めた層構造とされた透光性正極が用いられるようになり、発光層からの光が効率良く外部に取り出される構成とされている。   Conventionally, the translucent positive electrode used has a layer structure in which an oxide of Ni or Co and Au as a contact metal are combined. In recent years, a translucent positive electrode having a layer structure in which the thickness of the contact metal is made as thin as possible by using an oxide having higher conductivity than ITO or the like to increase translucency is used. Thus, the light from the light emitting layer is efficiently extracted to the outside.

ところで、発光素子の外部量子効率は、光取出し効率と内部量子効率を掛け合わせたものとして表される。内部量子効率とは、発光素子に注入した電流のエネルギーの内、光に変換されるエネルギーの割合である。また、光取り出し効率とは、半導体結晶内部で発生した光の内、外部へ取り出すことのできる光の割合である。   By the way, the external quantum efficiency of the light emitting element is expressed as a product of the light extraction efficiency and the internal quantum efficiency. The internal quantum efficiency is a ratio of energy converted into light in the energy of current injected into the light emitting element. The light extraction efficiency is the proportion of light that can be extracted outside of the light generated inside the semiconductor crystal.

発光素子の内部量子効率は、結晶状態の改善や構造の適正化等の検討によって、現在では70〜80%程度まで向上していると言われており、注入電流量に対して十分な効果が得られていると言える。
しかしながら、GaN系化合物半導体のみならず発光ダイオード(LED)においては、一般的に光取り出し効率が押並べて低いため、注入電流のエネルギーに対し、内部発光を充分に外部に取り出しているとは言い難い。
It is said that the internal quantum efficiency of the light-emitting element has been improved to about 70 to 80% at present due to the examination of the improvement of the crystal state and the optimization of the structure, etc., which has a sufficient effect on the amount of injected current. It can be said that it is obtained.
However, in light-emitting diodes (LEDs) as well as GaN-based compound semiconductors, the light extraction efficiency is generally low and it is difficult to say that internal light emission is sufficiently extracted outside with respect to the energy of the injected current. .

発光ダイオードの発光取り出し効率が低いのは、GaN系化合物半導体における発光層の屈折率が約2.5と、空気の屈折率が1であるのに対して非常に高く、臨界角が約25°と小さいため、結晶内で反射及び吸収を繰り返すことにより、光を外部に取り出すことができない事が原因となっている。   The light emission efficiency of the light emitting diode is low because the refractive index of the light emitting layer in the GaN-based compound semiconductor is about 2.5, which is very high compared to the refractive index of air, and the critical angle is about 25 °. This is because the light cannot be extracted outside by repeating reflection and absorption in the crystal.

GaN系化合物半導体からなる発光素子の光取り出し効率を向上させるため、側面がブラスト加工によって傾斜面に形成された半導体発光素子が提案されている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、特許文献1に記載の半導体発光素子は、ブラスト加工の角度制御を行ないながらテーパ形状を形成する方法で製造されるため、テーパ形状を安定して形成するための角度制御が難しく、生産性が低いという問題がある。
In order to improve the light extraction efficiency of a light-emitting element made of a GaN-based compound semiconductor, a semiconductor light-emitting element having a side surface formed on an inclined surface by blasting has been proposed (for example, Patent Document 1).
However, since the semiconductor light emitting device described in Patent Document 1 is manufactured by a method of forming a tapered shape while performing angle control of blasting, it is difficult to control the angle to stably form the tapered shape, and productivity There is a problem that is low.

また、半導体発光素子に用いられるサファイア基板の一部に、ブラスト加工によって凹凸が形成された半導体発光素子が提案されている(例えば、特許文献2)。
特許文献2に記載の半導体発光素子は、上記構成により、光取り出し効率の向上に一定の効果が見られる。
In addition, a semiconductor light emitting element in which irregularities are formed by blasting on a part of a sapphire substrate used for the semiconductor light emitting element has been proposed (for example, Patent Document 2).
The semiconductor light-emitting element described in Patent Document 2 has a certain effect in improving light extraction efficiency due to the above configuration.

しかしながら、GaN系化合物からなる半導体発光素子の光取り出し効率が低いのは、GaN系化合物の屈折率が大きいために内部から光を取り出しにくいことが主な原因であるため、特許文献2に記載の半導体発光素子のように、サファイア基板の一部に凹凸が形成された構成では、光取り出し効率を充分に向上させることができなかった。
特開平10−341035号公報 特開2004−56088号公報
However, the light extraction efficiency of a semiconductor light emitting device made of a GaN-based compound is mainly due to the difficulty in extracting light from the inside due to the large refractive index of the GaN-based compound. In the configuration in which the sapphire substrate is formed with unevenness like the semiconductor light emitting device, the light extraction efficiency cannot be sufficiently improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-341035 JP 2004-56088 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い光取り出し効率を有し、発光特性に優れるとともに、生産性に優れた窒化物系半導体発光素子の製造方法、窒化物系半導体発光素子及びランプを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a high light extraction efficiency, excellent light emission characteristics, and a method for producing a nitride semiconductor light emitting device excellent in productivity, nitride semiconductor light emitting device, and The purpose is to provide a lamp.

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
[1] 窒化物系半導体からなる半導体層を基板上に積層する窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、第1の基板上に、少なくともn型半導体層、発光層、及びp型半導体層を順次積層して半導体層を形成した後、該半導体層上にブラストに対して加工耐性を有するマスク層を形成し、該半導体層の前記マスク層によって覆われていない部分をブラスト加工することにより、前記半導体層を分断すると共に、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する複数の積層半導体とする工程と、前記積層半導体同士の間を埋め込むように犠牲膜を形成する工程と、前記積層半導体及び前記犠牲膜上に第2の基板を設けた後、前記第1の基板と前記積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第1の基板を前記積層半導体から剥離する工程と、前記第1の基板の剥離後に前記犠牲膜を除去する工程とを少なくとも備え、前記半導体層の厚さは3〜15μmの範囲であり、
前記ブラスト加工を、前記第1の基板よりもビッカース硬度が低いブラスト粒子を用いて行い、加工幅は30〜100μm、ブラスト粒子の平均粒径は5〜50μmであり、前記第1の基板として、前記半導体層よりも高いビッカース硬度を有する基板を用いることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
[2] 窒化物系半導体からなる半導体層を基板上に積層する窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、第1の基板上に、少なくともn型半導体層、発光層、及びp型半導体層を順次積層して半導体層を形成した後、該半導体層上にブラストに対して加工耐性を有するマスク層を形成し、該半導体層の前記マスク層によって覆われていない部分をブラスト加工することにより、前記半導体層を分断すると共に、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する複数の積層半導体とする工程と、前記積層半導体同士の間を埋め込むように犠牲膜を形成する工程と、前記p型半導体層上あるいは該p型半導体層上に形成した電極層上、及び、前記犠牲膜上に、導電体からなる第1の接合層を積層することにより、第1の積層体を形成する工程と、導電性を有する第2の基板上に少なくとも導電体からなる第2の接合層を積層することにより、第2の積層体を形成する工程と、前記第1の積層体と第2の積層体とを、前記第1の接合層と第2の接合層とを接合させることにより一体化させる工程と、前記第1の基板と前記積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第1の基板を前記積層半導体から剥離する工程と、前記第1の基板の剥離後に前記犠牲膜を除去する工程とを少なくとも備え、前記半導体層の厚さは3〜15μmの範囲であり、前記ブラスト加工を、前記第1の基板よりもビッカース硬度が低いブラスト粒子を用いて行い、加工幅は30〜100μm、ブラスト粒子の平均粒径は5〜50μmであり、前記第1の基板として、前記半導体層よりも高いビッカース硬度を有する基板を用いることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
[3] 前記積層半導体から剥離した第1の基板を、前記半導体層を形成する際の基板として再利用することを特徴とする前項1又は前項2に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
[4] 前記半導体層のビッカース硬度を、前記第1の基板のビッカース硬度の90%以下としたことを特徴とする前項1〜3の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
] 前記ブラスト粒子は、アルミナ又はシリコンを主成分としてなるものであることを特徴とする前項1〜4の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
] 前記ブラスト加工は、前記半導体層側にレジストでパターニングを施して行うことを特徴とする前項1〜の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
] 前記第1の基板がサファイアであることを特徴とする前項1〜の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
] 前記半導体層をなす窒化物系半導体がGaN系半導体であることを特徴とする前項1〜の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
[1] A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device in which a semiconductor layer made of a nitride-based semiconductor is stacked on a substrate, wherein at least an n-type semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type semiconductor are formed on the first substrate. Forming a semiconductor layer by sequentially laminating layers, forming a mask layer having processing resistance against blasting on the semiconductor layer, and blasting a portion of the semiconductor layer not covered by the mask layer; A step of dividing the semiconductor layer and forming a plurality of stacked semiconductors having side surfaces made of inclined surfaces formed by the blasting , and a step of forming a sacrificial film so as to be embedded between the stacked semiconductors. Then, after providing the second substrate on the laminated semiconductor and the sacrificial film, the first substrate is placed on the laminated semiconductor by irradiating a laser beam to the interface between the first substrate and the laminated semiconductor. And a step of removing the sacrificial film after peeling of the first substrate, and the thickness of the semiconductor layer is in the range of 3 to 15 μm,
The blasting is performed using blast particles having a Vickers hardness lower than that of the first substrate, the processing width is 30 to 100 μm, the average particle size of the blast particles is 5 to 50 μm, and the first substrate is A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device, comprising using a substrate having a Vickers hardness higher than that of the semiconductor layer.
[2] A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device in which a semiconductor layer made of a nitride-based semiconductor is stacked on a substrate, wherein at least an n-type semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type semiconductor are formed on the first substrate. Forming a semiconductor layer by sequentially laminating layers, forming a mask layer having processing resistance against blasting on the semiconductor layer, and blasting a portion of the semiconductor layer not covered by the mask layer; A step of dividing the semiconductor layer and forming a plurality of stacked semiconductors having side surfaces made of inclined surfaces formed by the blasting , and a step of forming a sacrificial film so as to be embedded between the stacked semiconductors. The first laminated body is formed by laminating a first bonding layer made of a conductor on the p-type semiconductor layer or on the electrode layer formed on the p-type semiconductor layer and on the sacrificial film. Forming a second stacked body by stacking at least a second bonding layer made of a conductor on a conductive second substrate, and the first stacked body, A step of integrating the second stacked body by bonding the first bonding layer and the second bonding layer; and irradiating the interface between the first substrate and the stacked semiconductor with a laser beam. At least a step of peeling the first substrate from the laminated semiconductor and a step of removing the sacrificial film after peeling the first substrate, and the thickness of the semiconductor layer is in the range of 3 to 15 μm. The blasting is performed using blast particles having a Vickers hardness lower than that of the first substrate, the processing width is 30 to 100 μm, and the average particle size of the blast particles is 5 to 50 μm. Higher than the semiconductor layer Production method for a nitride semiconductor light emitting device which is characterized by using a substrate having a Vickers hardness.
[3] The method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to item 1 or 2, wherein the first substrate peeled off from the laminated semiconductor is reused as a substrate for forming the semiconductor layer. .
[4] The nitride-based semiconductor light-emitting device according to any one of items 1 to 3, wherein the semiconductor layer has a Vickers hardness of 90% or less of the Vickers hardness of the first substrate. Method.
[ 5 ] The method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to any one of [ 1 ] to [ 4 ], wherein the blast particles are mainly composed of alumina or silicon.
[6] The blasting method for a nitride semiconductor light emitting device according to any one of the preceding 1-5, characterized in that performing by performing patterning with a resist on the semiconductor layer side.
[7] The preceding paragraph 1 to the production method for a nitride semiconductor light emitting device according to any one of 6, wherein the first substrate is a sapphire.
[8] The method for producing a nitride semiconductor light emitting device according to any one of the above 1 to 7, wherein the nitride semiconductor forming the semiconductor layer is characterized in that it is a GaN-based semiconductor.

本発明の窒化物系半導体発光素子の製造方法によれば、上記構成により、発光層を含む積層半導体の側面を傾斜面とすることができ、光取り出し効率が向上した窒化物系半導体発光素子を製造できるとともに、生産性が向上する。
また本発明によれば、積層半導体を形成する際の基板として、半導体層よりも高いビッカース硬度を有する第1の基板を用いるので、サンドブラスト加工を行った際に第1の基板が損傷を受ける虞が無く、これにより第1の基板を再利用することができる。
以上により、発光特性に優れた窒化物系半導体発光素子を安価に製造することができる。
According to the method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention, the nitride-based semiconductor light-emitting device with the above-described configuration can have a side surface of a laminated semiconductor including a light-emitting layer as an inclined surface, and the light extraction efficiency is improved. It can be manufactured and productivity is improved.
According to the present invention, since the first substrate having a Vickers hardness higher than that of the semiconductor layer is used as the substrate for forming the laminated semiconductor, the first substrate may be damaged when sandblasting is performed. Thus, the first substrate can be reused.
As described above, a nitride-based semiconductor light-emitting device having excellent light emission characteristics can be manufactured at low cost.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下の説明において参照する図は本実施形態の窒化物系半導体発光素子の製造方法を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の窒化物系半導体発光素子の寸法関係とは異なる場合がある。
また、本発明は以下の各実施形態に限定されるものではなく、例えばこれら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings referred to in the following description are for explaining the method of manufacturing the nitride-based semiconductor light-emitting device of the present embodiment. The size, thickness, dimensions, and the like of each part shown in the drawings are the actual nitride-based ones. The dimensional relationship of the semiconductor light emitting device may be different.
Further, the present invention is not limited to the following embodiments, and for example, the constituent elements of these embodiments may be appropriately combined.

「第1の実施形態」
本実施形態の窒化物系半導体発光素子(以下、発光素子という。)の製造方法は、第1の基板上に、少なくともn型半導体層、発光層、及びp型半導体層を順次積層して半導体層を形成する半導体層形成工程と、半導体層をブラスト加工することにより、半導体層を、ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する積層半導体とするサンドブラスト加工工程と、積層半導体上に第2の基板を設ける第2基板形成工程と、第1の基板と積層半導体との界面にレーザー光を照射して第1の基板を積層半導体から剥離するレーザーリフトオフ工程とから概略構成されている。
以下、各工程について順次説明する。
“First Embodiment”
In the method of manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device (hereinafter referred to as a light-emitting device) according to this embodiment, at least an n-type semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially stacked on a first substrate. A semiconductor layer forming step of forming a layer, a sand blasting step of blasting the semiconductor layer to make the semiconductor layer a laminated semiconductor having a side surface composed of an inclined surface formed by blasting; The second substrate forming step for providing two substrates and the laser lift-off step for irradiating the interface between the first substrate and the laminated semiconductor with laser light to separate the first substrate from the laminated semiconductor.
Hereinafter, each process will be described sequentially.

(半導体層形成工程)
半導体層形成工程では、図1に示すように、第1基板101(第1の基板)上に、n型半導体層102a、発光層102b及びp型半導体層102cを順次積層して半導体層102を形成する。
(Semiconductor layer formation process)
In the semiconductor layer forming step, as shown in FIG. 1, an n-type semiconductor layer 102a, a light emitting layer 102b, and a p-type semiconductor layer 102c are sequentially stacked on a first substrate 101 (first substrate) to form the semiconductor layer 102. Form.

第1基板101としては、サファイア単結晶(Al;A面、C面、M面、R面)、スピネル単結晶(MgAl)、ZnO単結晶、LiAlO単結晶、LiGaO単結晶、MgO単結晶などの酸化物単結晶、Si単結晶、SiC単結晶、GaAs単結晶、AlN単結晶、GaN単結晶およびZrBなどのホウ化物単結晶などの基板材料を用いることができる。本発明においても、これら基板材料を含めて、如何なる基板材料を何ら制限なく用いることができる。これらの中でもサファイア単結晶(ビッカース硬度Hv2300)、SiC単結晶(ビッカース硬度Hv2400)が、半導体層102及び後述するブラスト粒子よりもビッカース硬度が高いので好ましい。 As the first substrate 101, sapphire single crystal (Al 2 O 3 ; A plane, C plane, M plane, R plane), spinel single crystal (MgAl 2 O 4 ), ZnO single crystal, LiAlO 2 single crystal, LiGaO 2 Substrate materials such as single crystals, oxide single crystals such as MgO single crystals, Si single crystals, SiC single crystals, GaAs single crystals, AlN single crystals, GaN single crystals, and boride single crystals such as ZrB 2 can be used. . In the present invention, any substrate material including these substrate materials can be used without any limitation. Among these, sapphire single crystal (Vickers hardness Hv2300) and SiC single crystal (Vickers hardness Hv2400) are preferable because they have higher Vickers hardness than the semiconductor layer 102 and blast particles described later.

半導体層102としては、GaN系単結晶、GaP系単結晶、GaAs系単結晶、ZnO系単結晶など周知の半導体発光材料を用いることができるが、第1基板101を構成するサファイア単結晶またはSiC単結晶に対してにエピタキシャル成長可能なGaN系単結晶、ZnO系単結晶がより好ましい。さらにGaN系単結晶をもちいる方がより好ましい。   As the semiconductor layer 102, a known semiconductor light-emitting material such as a GaN-based single crystal, a GaP-based single crystal, a GaAs-based single crystal, or a ZnO-based single crystal can be used, but a sapphire single crystal or SiC constituting the first substrate 101 can be used. A GaN-based single crystal and a ZnO-based single crystal that can be epitaxially grown on the single crystal are more preferable. Furthermore, it is more preferable to use a GaN-based single crystal.

第1基板101上には、通常、バッファ層としてのGaN層を介して、GaN系半導体からなるn型半導体層102a、発光層102bおよびp型半導体層102cを積層する。使用する基板やエピタキシャル層の成長条件によっては、バッファ層が不要である場合がある。
GaN系半導体としては、例えば一般式AlXGaYInZ1-AA(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z≦1で且つ、X+Y+Z=1。記号Mは窒素(N)とは別の第V族元素を表し、0≦A<1である。)で表わされるGaN系半導体が多数知られており、本発明においても、それら周知のGaN系半導体を含めて一般式AlXGaYInZ1-AA(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z≦1で且つ、X+Y+Z=1。記号Mは窒素(N)とは別の第V族元素を表し、0≦A<1である。)で表わされるGaN系半導体を何ら制限なく用いることができる。
GaN系半導体は、Al、GaおよびIn以外に他のIII族元素を含有することができ、必要に応じてGe、Si、Mg、Ca、Zn、Be、P、AsおよびBなどの元素を含有することもできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。
On the first substrate 101, an n-type semiconductor layer 102a, a light emitting layer 102b, and a p-type semiconductor layer 102c made of a GaN-based semiconductor are usually stacked via a GaN layer as a buffer layer. Depending on the substrate used and the growth conditions of the epitaxial layer, the buffer layer may be unnecessary.
As the GaN-based semiconductor, for example, the general formula Al X Ga Y In Z N 1-A M A (0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, 0 ≦ Z ≦ 1, and X + Y + Z = 1. Symbol M is nitrogen (N) represents another group V element, and 0 ≦ A <1.) Many GaN-based semiconductors represented by this are known, and the present invention includes these well-known GaN-based semiconductors. formula Al X Ga Y in Z N 1 -a M a ( and in 0 ≦ X ≦ 1,0 ≦ Y ≦ 1,0 ≦ Z ≦ 1, X + Y + Z = 1. symbol M another is nitrogen (N) A GaN-based semiconductor represented by a group V element and 0 ≦ A <1) can be used without any limitation.
GaN-based semiconductors can contain other group III elements in addition to Al, Ga, and In, and contain elements such as Ge, Si, Mg, Ca, Zn, Be, P, As, and B as required. You can also Furthermore, it is not limited to elements that are intentionally added, but may include impurities that are inevitably included depending on film forming conditions and the like, as well as trace impurities that are included in the raw materials and reaction tube materials.

GaN系半導体の成長方法は特に限定されず、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)、などGaN系半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からMOCVD法である。
MOCVD法では、キャリアガスとして水素(H2)または窒素(N2)、III族原料であるGa源としてトリメチルガリウム(TMG)またはトリエチルガリウム(TEG)、Al源としてトリメチルアルミニウム(TMA)またはトリエチルアルミニウム(TEA)、In源としてトリメチルインジウム(TMI)またはトリエチルインジウム(TEI)、V族原料であるN源としてアンモニア(NH3)、ヒドラジン(N24)などが用いられる。また、ドーパントとしては、n型にはSi原料としてモノシラン(SiH4)またはジシラン(Si26)を、Ge原料としてゲルマンガス(GeH4)や、テトラメチルゲルマニウム((CH34Ge)やテトラエチルゲルマニウム((C254Ge)等の有機ゲルマニウム化合物を利用できる。
MBE法では、元素状のゲルマニウムもドーピング源として利用できる。p型にはMg原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム(EtCp2Mg)を用いる。
The growth method of GaN-based semiconductors is not particularly limited, and it is known to grow GaN-based semiconductors such as MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (hydride vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy). All the methods described can be applied. A preferred growth method is the MOCVD method from the viewpoint of film thickness controllability and mass productivity.
In the MOCVD method, hydrogen (H 2 ) or nitrogen (N 2 ) is used as a carrier gas, trimethyl gallium (TMG) or triethyl gallium (TEG) is used as a Ga source as a group III source, and trimethyl aluminum (TMA) or triethyl aluminum is used as an Al source. (TEA), trimethylindium (TMI) or triethylindium (TEI) as an In source, ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), or the like as an N source that is a group V source. In addition, as a dopant, for n-type, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used as a Si raw material, germanium gas (GeH 4 ) or tetramethyl germanium ((CH 3 ) 4 Ge) is used as a Ge raw material. And an organic germanium compound such as tetraethylgermanium ((C 2 H 5 ) 4 Ge) can be used.
In the MBE method, elemental germanium can also be used as a doping source. For the p-type, for example, biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) or bisethylcyclopentadienyl magnesium (EtCp 2 Mg) is used as the Mg raw material.

n型半導体層102aは、通常、下地層、nコンタクト層およびnクラッド層から構成される。nコンタクト層は下地層および/またはnクラッド層を兼ねることができる。下地層はAlXGa1―XN層(0≦x≦1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることが好ましい。その膜厚は0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なAlXGa1―XN層が得られやすい。
下地層にはn型不純物を1×1017〜1×1019/cm3の範囲内であればドープしても良いが、アンドープ(<1×1017/cm3)の方が良好な結晶性の維持という点で好ましい。n型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Si、GeおよびSn等が挙げられ、好ましくはSiおよびGeである。
下地層を成長させる際の成長温度は、800〜1200℃が好ましく、さらに好ましくは1000〜1200℃の範囲に調整する。この成長温度範囲内で成長させれば結晶性の良いものが得られる。また、MOCVD成長炉内の圧力は15〜40kPaに調整する。
The n-type semiconductor layer 102a is usually composed of an underlayer, an n contact layer, and an n clad layer. The n contact layer can also serve as an underlayer and / or an n clad layer. Underlayer Al X Ga 1-X N layer (0 ≦ x ≦ 1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.5, and more preferably 0 ≦ x ≦ 0.1) is preferably configured from. The film thickness is 0.1 μm or more, preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more. When the thickness is larger than this, an AlxGa1-XN layer with good crystallinity is easily obtained.
The underlayer may be doped with n-type impurities within the range of 1 × 10 17 to 1 × 10 19 / cm 3 , but undoped (<1 × 10 17 / cm 3 ) is a better crystal. It is preferable in terms of maintaining the property. Although it does not specifically limit as an n-type impurity, For example, Si, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably it is Si and Ge.
The growth temperature for growing the underlayer is preferably 800 to 1200 ° C, more preferably 1000 to 1200 ° C. If it grows within this growth temperature range, a crystal with good crystallinity can be obtained. The pressure in the MOCVD growth furnace is adjusted to 15 to 40 kPa.

nコンタクト層としては、下地層と同様にAlXGa1―XN層(0≦x≦1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることが好ましい。また、nコンタクト層にはn型不純物がドープされていることが好ましく、n型不純物を1×1017〜1×1019/cm3、好ましくは1×1018〜1×1019/cm3の濃度で含有すると、負極との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。n型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Si、GeおよびSn等が挙げられ、好ましくはSiおよびGeである。成長温度は下地層と同様である。
nコンタクト層を構成するGaN系半導体は、下地層と同一組成であることが好ましく、nコンタクト層と下地層との合計の膜厚を1〜20μm、好ましくは2〜15μm、さらに好ましくは3〜12μmの範囲に設定することが好ましい。nコンタクト層と下地層との合計の膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
The n contact layer is composed of an Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x ≦ 1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.5, more preferably 0 ≦ x ≦ 0.1), as in the case of the base layer. It is preferable. The n contact layer is preferably doped with an n-type impurity, and the n-type impurity is preferably 1 × 10 17 to 1 × 10 19 / cm 3 , preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3. If it is contained at a concentration of 1, it is preferable in terms of maintaining good ohmic contact with the negative electrode, suppressing the occurrence of cracks, and maintaining good crystallinity. Although it does not specifically limit as an n-type impurity, For example, Si, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably it is Si and Ge. The growth temperature is the same as that of the underlayer.
The GaN-based semiconductor constituting the n contact layer preferably has the same composition as that of the base layer, and the total film thickness of the n contact layer and the base layer is 1 to 20 μm, preferably 2 to 15 μm, more preferably 3 to 3. It is preferable to set in the range of 12 μm. When the total film thickness of the n-contact layer and the underlayer is in the above range, the crystallinity of the semiconductor is favorably maintained.

nコンタクト層と発光層3との間には、nクラッド層を設けることが好ましい。nコンタクト層の表面に生じた平坦性の悪化を埋めることできるからである。nクラッド層はAlGaN、GaN、GaInNなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。nクラッド層をGaInNで形成する場合には、発光層3のGaInNのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
nクラッド層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは0.005〜0.5μmであり、より好ましくは0.005〜0.1μmである。nクラッド層のn型ドープ濃度は1×1017〜1×1020/cm3が好ましく、より好ましくは1×1018〜1×1019/cm3である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
It is preferable to provide an n clad layer between the n contact layer and the light emitting layer 3. This is because the deterioration of the flatness generated on the surface of the n contact layer can be filled. The n-clad layer can be formed of AlGaN, GaN, GaInN, or the like. Alternatively, a heterojunction of these structures or a superlattice structure in which a plurality of layers are stacked may be used. Needless to say, when the n-cladding layer is formed of GaInN, it is preferably larger than the band gap of GaInN of the light emitting layer 3.
The thickness of the n-clad layer is not particularly limited, but is preferably 0.005 to 0.5 μm, more preferably 0.005 to 0.1 μm. The n-type doping concentration of the n-clad layer is preferably 1 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3 , more preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3 . A doping concentration within this range is preferable in terms of maintaining good crystallinity and reducing the operating voltage of the device.

次に、n型半導体層102aの上に積層される発光層102bとしては、GaN系半導体、好ましくはGa1-sInsN(0<s<0.4)のGaN系半導体からなる発光層が本発明では通常用いられる。発光層102bの膜厚としては、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚、即ち臨界膜厚が挙げられ、例えば好ましくは1〜10nmであり、より好ましくは2〜6nmである。発光層102bの膜厚が上記範囲であると発光出力の点で好ましい。
また、発光層102bは、上記のような単一量子井戸(SQW)構造の他に、上記Ga1-sInsNを井戸層として、この井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいAlcGa1-cN(0≦c<0.3)障壁層とからなる多重量子井戸(MQW)構造としてもよい。また、井戸層および障壁層には、不純物をドープしてもよい。
Next, as the light emitting layer 102b laminated on the n-type semiconductor layer 102a, a light emitting layer made of a GaN-based semiconductor, preferably a Ga 1-s In s N (0 <s <0.4) GaN-based semiconductor. Is normally used in the present invention. The film thickness of the light emitting layer 102b is not particularly limited, but may be a film thickness to the extent that a quantum effect can be obtained, that is, a critical film thickness, for example, preferably 1 to 10 nm, and more preferably 2 to 6 nm. The film thickness of the light emitting layer 102b is preferably in the above range in terms of light emission output.
In addition to the single quantum well (SQW) structure as described above, the light emitting layer 102b uses the Ga 1 -s In s N as a well layer, and Al c Ga 1 − has a larger band gap energy than the well layer. It is good also as a multiple quantum well (MQW) structure which consists of cN (0 <= c <0.3) barrier layer. The well layer and the barrier layer may be doped with impurities.

AlcGa1-cN障璧層の成長温度は700℃以上とすることが好ましく、さらに好ましくは800〜1100℃で成長させると結晶性が良好になるため好ましい。GaInN井戸層は600〜900℃、好ましくは700〜900℃で成長させる。すなわちMQWの結晶性を良好にするためには層間で成長温度を変化させることが好ましい。 The growth temperature of the Al c Ga 1-c N barrier layer is preferably 700 ° C. or higher, and more preferably 800 to 1100 ° C., since crystallinity is improved. The GaInN well layer is grown at 600 to 900 ° C., preferably 700 to 900 ° C. That is, in order to improve the MQW crystallinity, it is preferable to change the growth temperature between layers.

次に、p型半導体層102cは、通常、pクラッド層およびpコンタクト層から構成される。しかし、pコンタクト層がpクラッド層を兼ねてもよい。
pクラッド層としては、発光層102bのバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層102bへのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、AldGa1-dN(0<d≦0.4、好ましくは0.1≦d≦0.3)のものが挙げられる。pクラッド層が、このようなAlGaNからなると、発光層102bへのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。pクラッド層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1〜400nmであり、より好ましくは5〜100nmである。pクラッド層のp型ドープ濃度は、1×1018〜1×1021/cm3が好ましく、より好ましくは1×1019〜1×1020/cm3である。p型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なp型結晶が得られる。
Next, the p-type semiconductor layer 102c is usually composed of a p-cladding layer and a p-contact layer. However, the p contact layer may also serve as the p clad layer.
The p-cladding layer is not particularly limited as long as it has a composition larger than the band gap energy of the light-emitting layer 102b and can confine carriers in the light-emitting layer 102b, but is preferably Al d Ga 1-d N ( 0 <d ≦ 0.4, preferably 0.1 ≦ d ≦ 0.3). When the p-cladding layer is made of such AlGaN, it is preferable in terms of confining carriers in the light emitting layer 102b. The thickness of the p-clad layer is not particularly limited, but is preferably 1 to 400 nm, more preferably 5 to 100 nm. The p-type doping concentration of the p-clad layer is preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 1 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3 . When the p-type dope concentration is in the above range, a good p-type crystal can be obtained without reducing the crystallinity.

pコンタクト層は、少なくともAleGa1-eN(0≦e<0.5、好ましくは0≦e≦0.2、より好ましくは0≦e≦0.1)を含んでなるGaN系半導体層である。Al組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびpオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。p型不純物(ドーパント)を1×1018〜1×1021/cm3の濃度で、好ましくは5×1019〜5×1020/cm3の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。p型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはMgが挙げられる。膜厚は、特に限定されないが、0.01〜0.5μmが好ましく、より好ましくは0.05〜0.2μmである。膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。 The p-contact layer includes at least Al e Ga 1-e N (0 ≦ e <0.5, preferably 0 ≦ e ≦ 0.2, more preferably 0 ≦ e ≦ 0.1). Is a layer. When the Al composition is in the above range, it is preferable in terms of maintaining good crystallinity and good ohmic contact with the p ohmic electrode. When a p-type impurity (dopant) is contained at a concentration of 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3 , preferably at a concentration of 5 × 10 19 to 5 × 10 20 / cm 3 , good ohmic contact is achieved. It is preferable from the standpoints of maintaining the thickness, preventing the occurrence of cracks, and maintaining good crystallinity. Although it does not specifically limit as a p-type impurity, For example, Preferably Mg is mentioned. Although a film thickness is not specifically limited, 0.01-0.5 micrometer is preferable, More preferably, it is 0.05-0.2 micrometer. When the film thickness is within this range, it is preferable in terms of light emission output.

第1基板101上に積層された半導体層102のビッカース硬度は、薄膜用のビッカース硬度測定装置で測定することができる。   The Vickers hardness of the semiconductor layer 102 stacked on the first substrate 101 can be measured with a thin film Vickers hardness measuring apparatus.

(サンドブラスト加工工程)
次にサンドブラスト工程では、半導体層102をブラスト加工することにより、半導体層102を適宜分断して積層半導体104とする。形成された積層半導体104には、ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面が設けられる。
(Sandblasting process)
Next, in the sand blasting process, the semiconductor layer 102 is blasted so that the semiconductor layer 102 is appropriately divided into the stacked semiconductor 104. The formed laminated semiconductor 104 is provided with a side surface composed of an inclined surface formed by blasting.

まず、図2に示すように、半導体層102上にレジストフィルムを貼り付け、レジストフィルムを露光現像することによりブラスト加工をほどこしたい部分のレジストフィルムを除去してマスク層103を形成する。マスク層103の平面視形状は例えば正方形等の矩形状が好ましい。
レジストフィルムはブラストに対して加工耐性のあるものであればどのようなものを用いても構わないが、ブラスト加工用のレジストフィルムを用いることが好ましい。市販されているレジストフィルムとしては、東京応化工業製オーディルBFシリーズ、旭化成エレクトロニクス製サンフォートなどを用いることができる。また、レジストフィルムの露光は、通常のフォトリソグラフィーと同様に、露光機を用いて実施することができる。更に、レジストフィルムの現像は、炭酸ナトリウム水溶液をシャワー状に吹き付けることにより実施することができる。
First, as shown in FIG. 2, a resist film is attached on the semiconductor layer 102, and the resist film is exposed and developed to remove a portion of the resist film to be blasted to form a mask layer 103. The plan view shape of the mask layer 103 is preferably a rectangular shape such as a square.
Any resist film may be used as long as it has processing resistance to blasting, but it is preferable to use a resist film for blasting. As a commercially available resist film, Odile BF series manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., Sunfort manufactured by Asahi Kasei Electronics, etc. can be used. Moreover, exposure of a resist film can be implemented using an exposure machine similarly to normal photolithography. Furthermore, development of the resist film can be carried out by spraying a sodium carbonate aqueous solution in a shower form.

次に、図3に示すように、ブラスト粒子を半導体層102及びマスク層103上に吹きつけてサンドブラスト加工を施す。これにより、半導体層102のうち、マスク層103の覆われた部分は加工されず、マスク層103によって覆われていない部分がブラスト粒子によって研削されて半導体層102が分断され、平面視略矩形状の積層半導体104が形成される。積層半導体104の側面はサンドブラスト加工によって傾斜面104dとなる。
サンドブラスト加工による傾斜面の形状は、全体として傾斜した形状であればどのような形状でもよい。例えば、テーパ形状でもよく、単斜面形状でもよい。傾斜角度は20°〜70°の範囲が光取り出し効率がより向上するので好ましい。
Next, as shown in FIG. 3, blast particles are sprayed onto the semiconductor layer 102 and the mask layer 103 to perform sandblasting. As a result, the portion of the semiconductor layer 102 that is covered with the mask layer 103 is not processed, and the portion that is not covered with the mask layer 103 is ground by the blast particles, so that the semiconductor layer 102 is divided into a substantially rectangular shape in plan view. The laminated semiconductor 104 is formed. The side surface of the laminated semiconductor 104 becomes an inclined surface 104d by sandblasting.
The shape of the inclined surface by sandblasting may be any shape as long as the shape is inclined as a whole. For example, a taper shape may be sufficient and a single slope shape may be sufficient. The tilt angle is preferably in the range of 20 ° to 70 ° because the light extraction efficiency is further improved.

ブラスト処理に用いるブラスト粒子はどのような形をしていても構わないが、球状または針状であることが、安定的にテーパ形状が作成できるので好ましく、球状であることがより好ましい。
ブラスト処理に用いるブラスト粒子の粒径は、加工幅や半導体層の厚さにより変化するが、加工幅30〜100μm、半導体層の厚さ3〜15μmの範囲では、ブラスト粒子の平均粒径は5〜50μmであることが好ましい。この範囲であれば、良好なテーパ形状を作成できる。
The blast particles used for the blast treatment may have any shape, but a spherical shape or a needle shape is preferable because a tapered shape can be stably formed, and a spherical shape is more preferable.
The particle size of the blast particles used for the blast treatment varies depending on the processing width and the thickness of the semiconductor layer. In the processing width of 30 to 100 μm and the thickness of the semiconductor layer of 3 to 15 μm, the average particle size of the blast particles is 5 It is preferably ˜50 μm. If it is this range, a favorable taper shape can be created.

そして、図4に示すようにマスク層103を除去する。個のようにして、傾斜面104dを有する積層半導体104が形成される。積層半導体104同士の間においては、半導体層の残差が残らず、第1の基板101の基板面101aが完全に露出していることが、後述のレーザーリフトオフ工程における積層半導体104の破損を防止できる点で好ましい。   Then, the mask layer 103 is removed as shown in FIG. In this way, the laminated semiconductor 104 having the inclined surface 104d is formed. Between the stacked semiconductors 104, there is no residual semiconductor layer, and the substrate surface 101a of the first substrate 101 is completely exposed to prevent damage to the stacked semiconductor 104 in the laser lift-off process described later. It is preferable in that it can be performed.

尚、サンドブラスト加工はp型半導体層104cまで積層された状態で実施しても良いし、後述する相互拡散防止層の形成後でも構わない。また、この途中の工程で実施しても構わない。     Note that the sandblasting may be performed in a state where the p-type semiconductor layer 104c is laminated, or after the formation of an interdiffusion prevention layer described later. Moreover, you may implement in the process in the middle.

図5(A)〜図5(C)は、サンドブラスト加工による積層半導体の側面の傾斜面形状の作成を模式的に示した図である。図中、104はブラスト粒子である。
ブラスト粒子105を用いて半導体層102を加工した場合には、第1基板101よりもビッカース硬度が小さいブラスト粒子105を用いることにより、第1基板101側はほとんど加工されない、かつ、ブラスト粒子105の形状が球形状または針状であるので、図5(A)〜図5(C)に示すようにマスク層103と第1基板101に阻害されて積層半導体104の側面に加工できない領域が発生する。ブラスト粒子105は上述のように球形状または針状であるので、積層半導体104の側面において加工できない領域は第1基板101側にそって大きくなり、テーパ状の加工を施すことが可能になる。
FIG. 5A to FIG. 5C are diagrams schematically illustrating the creation of the inclined surface shape of the side surface of the laminated semiconductor by sandblasting. In the figure, 104 is a blast particle.
When the semiconductor layer 102 is processed using the blast particles 105, the first substrate 101 side is hardly processed by using the blast particles 105 having a Vickers hardness smaller than that of the first substrate 101. Since the shape is a spherical shape or a needle shape, a region that cannot be processed on the side surface of the stacked semiconductor 104 is generated by being blocked by the mask layer 103 and the first substrate 101 as shown in FIGS. . Since the blast particle 105 has a spherical shape or a needle shape as described above, a region that cannot be processed on the side surface of the laminated semiconductor 104 becomes large along the first substrate 101 side, and a tapered processing can be performed.

一方、ブラスト粒子105の硬度が第1基板101よりも硬い場合や、ブラスト粒子105の硬度が第1基板101よりも小さい場合でも、極端にブラスト粒子105の衝突速度が大きい場合や、長時間加工した場合は、第1基板101側へも加工が進行してしまう。このような場合、図6(A)に示すようにテーパ形状は第1基板101に対して徐々に直角に近づいていき、最終的には図6(B)に示すようにテーパ形状が消滅してしまう。このように第1基板101側まで加工してしまことはテーパ形状を作成することにとって好ましくない。   On the other hand, even when the hardness of the blast particle 105 is harder than that of the first substrate 101, or when the hardness of the blast particle 105 is smaller than that of the first substrate 101, when the collision speed of the blast particle 105 is extremely high, In this case, the processing proceeds to the first substrate 101 side. In such a case, the tapered shape gradually approaches a right angle with respect to the first substrate 101 as shown in FIG. 6A, and finally the tapered shape disappears as shown in FIG. 6B. End up. Processing to the first substrate 101 side in this way is not preferable for creating a tapered shape.

なお、本発明は第1基板101をほとんど加工せずに半導体層102を加工してテーパー形状からなる傾斜面104dを有する積層半導体104を作成するので、ブラスト粒子105のビッカース硬度が第1基板101よりも硬くとも構わない。しかしながら、ブラスト粒子105のビッカース硬度が第1基板101よりも硬い場合、第1基板101側をほとんど加工せずにテーパ状の形状を作成するためには、ブラスト粒子105の突出圧や加工時間をより厳密に制御しなければならない。したがって、ブラスト粒子105のビッカース硬度は第1基板101よりも低いことが好ましい。   In the present invention, the semiconductor layer 102 is processed to form the laminated semiconductor 104 having the inclined surface 104d having a tapered shape without processing the first substrate 101, so that the Vickers hardness of the blast particle 105 is the first substrate 101. It may be harder. However, when the Vickers hardness of the blast particle 105 is harder than that of the first substrate 101, in order to create a tapered shape without almost processing the first substrate 101 side, the protrusion pressure and processing time of the blast particle 105 are set. It must be controlled more strictly. Accordingly, the Vickers hardness of the blast particle 105 is preferably lower than that of the first substrate 101.

以上のことから、半導体層102のビッカース硬度は、第1基板101のビッカース硬度の10%〜90%の範囲であることが好ましい。90%を超えると第1基板101と半導体層102のビッカース硬度の差がほとんどなくなるので、半導体層102の加工条件によっては、第1基板101も加工されてしまう可能性が高くなる。下限は特には限定されないが、レジストフィルムの貼付けや現像で半導体層102にダメージが加わらないようにするためには10%以上であることが好ましい。   From the above, the Vickers hardness of the semiconductor layer 102 is preferably in the range of 10% to 90% of the Vickers hardness of the first substrate 101. If it exceeds 90%, the difference in Vickers hardness between the first substrate 101 and the semiconductor layer 102 is almost eliminated, so that there is a high possibility that the first substrate 101 is also processed depending on the processing conditions of the semiconductor layer 102. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 10% or more in order to prevent damage to the semiconductor layer 102 by pasting or developing a resist film.

また、第1基板101(サファイア単結晶またはSiC単結晶)上にエピタキシャル成長した半導体層102(GaN系単結晶)をブラスト加工する場合、アルミナ、シリコン系のブラスト粒子は、サファイア単結晶、SiC単結晶よりもビッカース硬度が低く、GaN系単結晶とはビッカース硬度が同等前後であるので、GaN系半導体層へのテーパ加工に好ましい。   When the semiconductor layer 102 (GaN-based single crystal) epitaxially grown on the first substrate 101 (sapphire single crystal or SiC single crystal) is blasted, alumina and silicon-based blast particles are sapphire single crystal and SiC single crystal. The Vickers hardness is lower than that of the GaN-based single crystal, and the Vickers hardness is about the same as that of the GaN-based single crystal.

なおビッカース硬度は測定方法により結果に差が生じることがあるので、ビッカース硬度の比較は同じ装置を用いて実施することが好ましい。半導体層102は薄膜(1〜20μm程度)であるので、薄膜用のビッカース硬度測定装置を用いることが好ましい。
半導体層102のビッカース硬度は、上述のように薄膜用のビッカース硬度測定装置で測定することができるが、同じ装置でブラスト粒子のビッカース硬度を測定することは困難である。ブラスト粒子のビッカース硬度はバルクのビッカース硬度を代用することになるが、この値と薄膜用のビッカース硬度測定装置の値を正確に比較することは困難である。したがって、現実的には一定条件でブラスト加工を行い、半導体層102に対する加工レートが第1基板101に対する加工レートよりも大きければよい。半導体層102に対する加工レートが第1基板101に対する加工レートの3倍以上であれば好ましく。さらに、10倍であればより好ましい。
In addition, since a difference may arise in a result depending on a measuring method, it is preferable to perform the comparison of the Vickers hardness using the same apparatus. Since the semiconductor layer 102 is a thin film (about 1 to 20 μm), it is preferable to use a Vickers hardness measuring apparatus for the thin film.
The Vickers hardness of the semiconductor layer 102 can be measured with the thin film Vickers hardness measuring apparatus as described above, but it is difficult to measure the Vickers hardness of the blast particles with the same apparatus. The Vickers hardness of the blast particles substitutes the bulk Vickers hardness, but it is difficult to accurately compare this value with the value of the Vickers hardness measuring device for the thin film. Therefore, in reality, it is sufficient that the blast processing is performed under a certain condition and the processing rate for the semiconductor layer 102 is larger than the processing rate for the first substrate 101. It is preferable that the processing rate for the semiconductor layer 102 be three times or more the processing rate for the first substrate 101. Furthermore, 10 times is more preferable.

(第2基板形成工程)
次に、第2基板形成工程では、積層半導体上にオーミックコンタクト層等を形成し、更にその上に第2の基板を設ける。
(Second substrate forming step)
Next, in the second substrate forming step, an ohmic contact layer or the like is formed on the laminated semiconductor, and a second substrate is further provided thereon.

ここで、第2の基板を設ける理由について説明する。
積層半導体104を形成する際の基板としてサファイア基板を採用した場合、サファイアは絶縁体であるので、上下電極構造の発光素子を製造するためには、サファイアからなる第1基板101を最終的に剥離しなければならない。
しかし、第1基板101を剥離すると、積層半導体の厚みが1〜20μm程度しかないので、積層半導体104のみでは、その後の処理に耐えうる機械強度を得ることができない。また、本発明におけるブラスト加工を実施すると半導体層102が積層半導体104として分割されてしまい、この状態で第1基板101を剥離してしまうと、積層半導体104がバラバラになってしまう。
この問題を解決するためには、第1基板101とは反対側に別の基板(第2の基板)を作製することが有効である。第2の基板(以下、第2基板という。)の作製方法としては、メッキにより第2基板を作製する方法と、導電性を持つシリコンや金属基板を第2基板として貼り付ける方法があるが、ここでは、メッキにより第2基板を作製する方法について説明する。
Here, the reason for providing the second substrate will be described.
When a sapphire substrate is used as the substrate for forming the laminated semiconductor 104, since sapphire is an insulator, the first substrate 101 made of sapphire is finally peeled off in order to manufacture a light emitting element having an upper and lower electrode structure. Must.
However, when the first substrate 101 is peeled off, the thickness of the laminated semiconductor is only about 1 to 20 μm, so that the mechanical strength that can withstand the subsequent processing cannot be obtained with the laminated semiconductor 104 alone. In addition, when the blasting process according to the present invention is performed, the semiconductor layer 102 is divided as the laminated semiconductor 104, and if the first substrate 101 is peeled in this state, the laminated semiconductor 104 will be separated.
In order to solve this problem, it is effective to produce another substrate (second substrate) on the side opposite to the first substrate 101. As a method for manufacturing the second substrate (hereinafter referred to as the second substrate), there are a method of manufacturing the second substrate by plating and a method of attaching a conductive silicon or metal substrate as the second substrate. Here, a method of manufacturing the second substrate by plating will be described.

まず図7に示すように、積層半導体104のp型半導体層104cの上に、オーミックコンタクト層106、反射層107及び相互拡散防止層108を形成する。   First, as shown in FIG. 7, the ohmic contact layer 106, the reflective layer 107, and the mutual diffusion prevention layer 108 are formed on the p-type semiconductor layer 104 c of the stacked semiconductor 104.

オーミックコンタクト層106に要求される性能としては、p型半導体層104cとの接触抵抗が小さいことが必須である。オーミックコンタクト層106の材料はp型半導体層104cとの接触抵抗の観点から、Pt、Ru、Os、Rh、Ir、Pd等の白金族またはAgが好ましい。さらに好ましくはPt,Ir,RhおよびRuである。Ptが特に好ましい。Agを用いることは良好な反射を得るためには好ましいが、接触抵抗はPtよりも低い。したがって、接触抵抗がそれほど要求されない用途にはAgを用いることも可能である。
オーミックコンタクト層106の厚さは、低接触抵抗を安定して得るために0.1nm以上とすることが好ましい。さらに好ましくは1nm以上であり、均一な接触抵抗が得られる。
As the performance required for the ohmic contact layer 106, it is essential that the contact resistance with the p-type semiconductor layer 104c is small. The material of the ohmic contact layer 106 is preferably a platinum group such as Pt, Ru, Os, Rh, Ir, Pd or Ag from the viewpoint of contact resistance with the p-type semiconductor layer 104c. More preferred are Pt, Ir, Rh and Ru. Pt is particularly preferred. Using Ag is preferable for obtaining good reflection, but the contact resistance is lower than Pt. Therefore, Ag can be used for applications that do not require much contact resistance.
The thickness of the ohmic contact layer 106 is preferably 0.1 nm or more in order to stably obtain a low contact resistance. More preferably, it is 1 nm or more, and uniform contact resistance is obtained.

オーミックコンタクト層106上には、Ag合金、Al合金などの反射層107を形成する。Pt,Ir,Rh、Ru、OS,PdなどはAg合金と比較すると可視光から紫外領域の反射率が低い。したがって、発光層104bからの光が十分に反射せずに出力の高い素子を得ることが難しい。この場合、オーミックコンタクト層106を光が十分に透過するほどに薄く形成し、Ag合金などの反射層107を形成して反射光を得る方が、良好なオーミック接触が得られ、かつ出力の高い素子を作成することができる。この場合、オーミックコンタクト層106の膜厚は30nm以下とすることが好ましい。さらに好ましくは10nm以下である。
反射層107の膜厚は良好な反射率を得るために0.1nm以上とすることが好ましい。さらに好ましくは1nm以上であり、均一な密着性が得られる。Ag合金はマイグレーションを起こしやすいので薄い方が好ましい。したがって、膜厚は200nm以下にすることが好ましい。
On the ohmic contact layer 106, a reflective layer 107 such as an Ag alloy or an Al alloy is formed. Pt, Ir, Rh, Ru, OS, Pd, and the like have a lower reflectance from visible light to ultraviolet region than Ag alloys. Therefore, it is difficult to obtain an element with high output because the light from the light emitting layer 104b is not sufficiently reflected. In this case, it is better to form the ohmic contact layer 106 thin enough to allow light to pass therethrough, and to form the reflection layer 107 such as an Ag alloy to obtain reflected light, thereby obtaining good ohmic contact and higher output. An element can be created. In this case, the thickness of the ohmic contact layer 106 is preferably 30 nm or less. More preferably, it is 10 nm or less.
The thickness of the reflective layer 107 is preferably 0.1 nm or more in order to obtain a good reflectance. More preferably, it is 1 nm or more, and uniform adhesion is obtained. The Ag alloy is easy to cause migration, so the thinner one is preferable. Therefore, the film thickness is preferably 200 nm or less.

反射層107の成膜方法については、特に制限されることはなく公知のスパッタ法や蒸着法を用いることができる。スパッタ法はスパッタ粒子が高エネルギーを持って基板表面に衝突して成膜されるので、密着力の高い膜を得ることができる。したがって、スパッタ法を用いる方がさらに好ましい。   A method for forming the reflective layer 107 is not particularly limited, and a known sputtering method or vapor deposition method can be used. In the sputtering method, since the sputtered particles collide with the substrate surface with high energy to form a film, a film having high adhesion can be obtained. Therefore, it is more preferable to use the sputtering method.

次に、図8に示すように、積層半導体104同士の間に犠牲層109を形成する。
犠牲層109を形成することなくメッキ法によって第2基板を形成すると、サンドブラスト加工によって形成された傾斜面104dにもメッキが施されてしまう。傾斜面104dにはn型半導体層104aとp型半導体層104cが露出しているので、メッキがその部分に施されると、n型半導体層104aとp型半導体層104cとが短絡してしまう。これを防ぐためにはメッキ処理の前に、傾斜面104dを覆うように犠牲層109を形成すればよい。犠牲層109は、第1基板101の剥離後に除去すればよい。
Next, as illustrated in FIG. 8, a sacrificial layer 109 is formed between the stacked semiconductors 104.
If the second substrate is formed by a plating method without forming the sacrificial layer 109, the inclined surface 104d formed by the sandblasting process is also plated. Since the n-type semiconductor layer 104a and the p-type semiconductor layer 104c are exposed on the inclined surface 104d, the n-type semiconductor layer 104a and the p-type semiconductor layer 104c are short-circuited when plating is performed on those portions. . In order to prevent this, the sacrificial layer 109 may be formed so as to cover the inclined surface 104d before the plating process. The sacrificial layer 109 may be removed after the first substrate 101 is peeled off.

犠牲層109としては、犠牲層109を除去するときに、GaNからなる積層半導体104、正極、負極等の金属層、メッキ基板である第2基板にダメージを与えない材質を選択することが好ましい。
例えば、犠牲層109の材料としては、レジスト材料、樹脂、セラミックスなどが好ましい。特にレジスト材料は現像すれば、そのまま選択的に溝を埋めることができ、かつ、専用の剥離材を使用すれば容易に除去することができるのでさらに好ましい。セラミックを用いる場合は、SiOがHFにより容易に除去できるので好ましい。さらに、SiOからなる犠牲層を形成する際にはSOG(スピン・オン・グラス)材料を用いることが、溝を十分に充填することができ好ましい。
As the sacrificial layer 109, it is preferable to select a material that does not damage the laminated semiconductor 104 made of GaN, the metal layer such as the positive electrode and the negative electrode, and the second substrate that is the plating substrate when the sacrificial layer 109 is removed.
For example, the material of the sacrificial layer 109 is preferably a resist material, resin, ceramics, or the like. In particular, if the resist material is developed, it is more preferable because the groove can be selectively filled as it is, and if a special release material is used, it can be easily removed. When ceramic is used, it is preferable because SiO 2 can be easily removed by HF. Further, when forming a sacrificial layer made of SiO 2 , it is preferable to use an SOG (spin-on-glass) material because the groove can be sufficiently filled.

犠牲層109としてレジストを用いる場合、パターニングをする金属層の形成をレジストによる溝埋め前に実施することが好ましい。特にオーミックコンタクト層106や反射層107の形成はレジストによる溝埋め前に実施することがさらに好ましい。これは、パターニングするためにはレジストを用いるために、先にレジストによる溝埋め前に実施されていると、溝埋め部のレジストの剥離が生じてしまうためである。
犠牲層109を塗布する方法としては、スピンコート法、スプレー法、ディップコート法など公知の方法で塗布することが好ましい。さらに、生産性の観点からスピンコート法を用いることが好ましい。
また、犠牲層109を形成する際には、犠牲層109の上面が相互拡散防止層108の上面と同一面になるように形成することが好ましい。
また、犠牲層109の除去方法としては、ウエットエッチング法、ドライエッチング法など公知の方法を何ら制限なく用いることが出来る。
In the case of using a resist as the sacrificial layer 109, it is preferable to form a metal layer to be patterned before filling the groove with the resist. In particular, the ohmic contact layer 106 and the reflective layer 107 are more preferably formed before filling the groove with a resist. This is because since a resist is used for patterning, if the resist is first filled before the groove is filled with the resist, the resist at the groove filling portion is peeled off.
The sacrificial layer 109 is preferably applied by a known method such as a spin coating method, a spray method, or a dip coating method. Furthermore, it is preferable to use a spin coat method from the viewpoint of productivity.
Further, when the sacrificial layer 109 is formed, the sacrificial layer 109 is preferably formed so that the upper surface of the sacrificial layer 109 is flush with the upper surface of the interdiffusion prevention layer 108.
As a method for removing the sacrificial layer 109, a known method such as a wet etching method or a dry etching method can be used without any limitation.

尚、犠牲層109の形成に代えて、傾斜面104dに保護膜を形成することも有効である。保護膜としては、酸化シリコン、酸化アルミニウムなどを用いることができる。   It is also effective to form a protective film on the inclined surface 104d instead of forming the sacrificial layer 109. As the protective film, silicon oxide, aluminum oxide, or the like can be used.

次に、図9に示すように、相互拡散防止層108及び犠牲層109の上に、メッキ密着層110及び第2基板111を形成する。相互拡散防止層108に直接メッキを施してもよいが、メッキの密着性を向上させるためにはメッキ密着層110を用いることが好ましい。   Next, as shown in FIG. 9, the plating adhesion layer 110 and the second substrate 111 are formed on the interdiffusion prevention layer 108 and the sacrificial layer 109. Although the mutual diffusion prevention layer 108 may be directly plated, it is preferable to use the plating adhesion layer 110 in order to improve the adhesion of plating.

メッキ密着層110の材料は、メッキにより形成する第2基板111の材質によって異なってくるが、メッキ成分に主に含まれる物質を多く含んでいたほうが密着性を向上させる。例えば、メッキ密着層110は、メッキ基板である第2基板111の50質量%以上を占める主成分と同一の組成を、50質量%以上含有する構成とすることが好ましい。
例えば、第2基板111にNiPメッキを用いる場合、メッキ密着層110にはNi系合金を用いることが好ましい。さらに好ましくはNiP合金を用いることである。また、第2基板111にCuメッキを用いる場合、メッキ密着層110にはCu系合金を用いることが好ましい。さらに好ましくはCuを用いることである。
The material of the plating adhesion layer 110 differs depending on the material of the second substrate 111 formed by plating, but the adhesion is improved when the material mainly contained in the plating component is contained. For example, the plating adhesion layer 110 preferably includes 50% by mass or more of the same composition as the main component occupying 50% by mass or more of the second substrate 111 which is a plating substrate.
For example, when NiP plating is used for the second substrate 111, it is preferable to use a Ni-based alloy for the plating adhesion layer 110. More preferably, a NiP alloy is used. When Cu plating is used for the second substrate 111, it is preferable to use a Cu-based alloy for the plating adhesion layer 110. More preferably, Cu is used.

メッキ密着層110の厚さは、良好な密着性を得るために0.1nm以上とすることが好ましい。さらに好ましくは1nm以上であり、均一な密着性が得られる。メッキ密着層110の厚さに特に上限はないが、生産性の観点から2μm以下にすることが好ましい。
メッキ密着層110の成膜方法については、特に制限されることはなく公知のスパッタ法や蒸着法を用いることができる。スパッタ法は、スパッタ粒子が高エネルギーを持って基板表面に衝突して成膜されるので、密着性の高い膜を得ることができる。したがって、スパッタ法を用いることがより好ましい。
The thickness of the plating adhesion layer 110 is preferably 0.1 nm or more in order to obtain good adhesion. More preferably, it is 1 nm or more, and uniform adhesion is obtained. The thickness of the plating adhesion layer 110 is not particularly limited, but is preferably 2 μm or less from the viewpoint of productivity.
A method for forming the plating adhesion layer 110 is not particularly limited, and a known sputtering method or vapor deposition method can be used. In the sputtering method, since the sputtered particles collide with the substrate surface with high energy to form the film, a film having high adhesion can be obtained. Therefore, it is more preferable to use a sputtering method.

次に、メッキ基板である第2基板111には、無電解メッキ、電解メッキのどちらでも適用することができる。無電解メッキの場合、材料としてはNiP合金メッキを用いることが好ましく、電解メッキの場合、材料としてはCuを用いることが好ましい。
第2基板111の厚さは、基板としての強度を保つために10μm以上とすることが好ましい。また、第2基板111が厚すぎるとメッキの剥離が起こりやすくなり、かつ生産性も低くなるので200μm以下とすることが好ましい。
Next, either electroless plating or electrolytic plating can be applied to the second substrate 111 which is a plating substrate. In the case of electroless plating, NiP alloy plating is preferably used as the material, and in the case of electrolytic plating, Cu is preferably used as the material.
The thickness of the second substrate 111 is preferably 10 μm or more in order to maintain the strength as a substrate. Further, if the second substrate 111 is too thick, peeling of the plating is likely to occur and the productivity is lowered, so that the thickness is preferably 200 μm or less.

メッキを実施する際は、積層半導体104、メッキ密着層110等の表面を、汎用の中性洗剤等を用いて予め脱脂洗浄しておくことが好ましい。また、硝酸などの酸を用いてメッキ密着層110等の表面に化学エッチングを施すことにより、メッキ密着層110上の自然酸化膜を除去するのが好ましい。   When performing plating, it is preferable to degrease and clean the surfaces of the laminated semiconductor 104, the plating adhesion layer 110, and the like in advance using a general-purpose neutral detergent or the like. Further, it is preferable to remove the natural oxide film on the plating adhesion layer 110 by performing chemical etching on the surface of the plating adhesion layer 110 or the like using an acid such as nitric acid.

NiPメッキ等のメッキ処理方法としては、メッキ浴として、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどのニッケル源と、次亜リン酸塩などのリン源を含むものを用いた無電解メッキ処理法を採用することができる。無電解メッキ法に用いられるメッキ浴として好適な市販品としては、上村工業製のニムデンHDXなどがある。無電解メッキ処理を行う際のメッキ浴のpHは4〜10、温度は30〜95℃とすることが好ましい。
また、CuまたはCu合金のメッキ処理方法としては、メッキ浴として、例えば硫酸銅などのCu源を用いる電解メッキ処理法を採用することができる。電気メッキ処理を行う際のメッキ浴のpHは2以下の強酸条件下で実施することが好ましい。温度は10〜50℃とすることが好ましく、常温(25℃)で実施することがより好ましい。電流密度は0.5〜10A/dmで実施することが好ましく、2〜4A/dmで実施することがより好ましい。
また、表面を平滑化させるためにレベリング剤を添加することがより好ましい。レベリング剤に用いられる市販品としては、例えば上村工業製のETN−1−AやETN−1−Bなどが用いられる。
As a plating treatment method such as NiP plating, an electroless plating treatment method using a nickel bath such as nickel sulfate or nickel chloride and a phosphorus source such as hypophosphite as a plating bath is employed. be able to. A commercially available product suitable as a plating bath used in the electroless plating method includes Nimden HDX manufactured by Uemura Kogyo. The pH of the plating bath when performing the electroless plating treatment is preferably 4 to 10, and the temperature is preferably 30 to 95 ° C.
Moreover, as a plating treatment method for Cu or Cu alloy, an electrolytic plating treatment method using a Cu source such as copper sulfate can be employed as a plating bath. The pH of the plating bath when performing electroplating is preferably 2 or less under strong acid conditions. The temperature is preferably 10 to 50 ° C., more preferably at room temperature (25 ° C.). The current density is preferably carried out at 0.5~10A / dm 2, and more preferably carried out in 2~4A / dm 2.
Moreover, it is more preferable to add a leveling agent in order to smooth the surface. As a commercial item used for the leveling agent, for example, ETN-1-A and ETN-1-B manufactured by Uemura Kogyo are used.

上述のようにして得られた第2基板111の密着性を向上させるため、熱処理を行っても良い。熱処理温度は100〜300℃の範囲とすることが、密着性向上の点から好ましい。熱処理温度を上述の範囲以上とすると、密着性がさらに向上する可能性はあるものの、オーミック性が低下してしまう虞があるので好ましくない。   In order to improve the adhesion of the second substrate 111 obtained as described above, heat treatment may be performed. It is preferable from the point of the adhesive improvement that the heat processing temperature shall be the range of 100-300 degreeC. If the heat treatment temperature is set to the above range or more, the adhesiveness may be further improved, but the ohmic property may be lowered, which is not preferable.

(レーザーリフトオフ工程)
次にレーザーリフトオフ工程では、第1基板101と積層半導体104との界面にレーザー光を照射して第1基板101を積層半導体104から剥離する。
第1基板101の剥離方法としては、研磨法、エッチング法、レーザリフトオフ法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来るが、本発明では第1基板101を再利用する観点から、第1基板101をそのまま剥離することが可能なレーザリフトオフ法を用いることが好ましい。
(Laser lift-off process)
Next, in the laser lift-off process, the first substrate 101 is separated from the laminated semiconductor 104 by irradiating the interface between the first substrate 101 and the laminated semiconductor 104 with laser light.
As a peeling method of the first substrate 101, a known technique such as a polishing method, an etching method, or a laser lift-off method can be used without any limitation. In the present invention, from the viewpoint of reusing the first substrate 101, the first substrate 101 is used. It is preferable to use a laser lift-off method that can peel 101 as it is.

レーザリフトオフ法を用いる場合は、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)を用いることが好ましい。
エキシマレーザを用いてレーザリフトオフ法を用いる場合、エキシマレーザの面状のレーザ光として照射されることが好ましい。面状のレーザ光は、その面内において均一なビームプロファイルを持つことが好ましい。面の形状は円形、四角形などどのような形も取りうるが、一般的に発光素子は正方形または長方形であるので、面の形状は四角形の方が好ましい。面の大きさは一辺の長さが100μm〜5mmであるが、発光素子の大きさや生産性を考えた場合、300μm〜2mmが好ましい。レーザのエネルギー密度は0.3〜5J/cmが好ましく、さらには、0.5〜2J/cmがより好ましい。
When the laser lift-off method is used, it is preferable to use a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength 193 nm).
When using a laser lift-off method using an excimer laser, it is preferable to irradiate it as a planar laser beam of an excimer laser. The planar laser beam preferably has a uniform beam profile in the plane. The shape of the surface may be any shape such as a circle or a rectangle, but since the light emitting element is generally a square or a rectangle, the shape of the surface is preferably a rectangle. As for the size of the surface, the length of one side is 100 μm to 5 mm, but when considering the size and productivity of the light emitting element, 300 μm to 2 mm is preferable. Energy density of the laser is preferably 0.3~5J / cm 2, further, 0.5~2J / cm 2 is more preferable.

図10には、積層半導体104とレーザ光Lの照射範囲との位置関係を第1基板側から見た平面図で示す。図10に示すように、面状のレーザ光Lの最外周部(斜線で示した四角形の外周部)が、分割された積層半導体104の分割された部分(半導体層のない部分)に照射されていることが好ましい。これは図11(A)に示すように、レーザ光Lの最外周部が積層半導体104上にあると、その部分でひずみが発生してしまい積層半導体104側にクラックK等の損傷が生じてしまうためである。図11(B)に示すようにレーザ光Lの最外周部の下に何もなければ、ひずみは発生しないので積層半導体104に損傷を与えることなく基板剥離を実施することができる。また、図11(C)に示すように、積層半導体104間の分割部分に少しでも半導体層104eが残っていると、レーザ光Lの最外周部でひずみが発生し積層半導体104にクラックK等の損傷を与えることになる。   FIG. 10 is a plan view of the positional relationship between the laminated semiconductor 104 and the irradiation range of the laser light L as viewed from the first substrate side. As shown in FIG. 10, the outermost peripheral portion (square outer peripheral portion indicated by oblique lines) of the planar laser beam L is irradiated to the divided portion (the portion without the semiconductor layer) of the divided stacked semiconductor 104. It is preferable. As shown in FIG. 11A, when the outermost peripheral portion of the laser beam L is on the laminated semiconductor 104, distortion occurs in that portion, and damage such as a crack K occurs on the laminated semiconductor 104 side. It is because it ends. As shown in FIG. 11B, if there is nothing under the outermost peripheral portion of the laser beam L, no distortion occurs, so that the substrate can be peeled without damaging the laminated semiconductor 104. Further, as shown in FIG. 11C, if the semiconductor layer 104e remains even in a part between the laminated semiconductors 104, distortion occurs in the outermost peripheral portion of the laser light L, and the laminated semiconductor 104 has cracks K and the like. Will cause damage.

剥離後の第1基板101(サファイア基板)は、基板自体に損傷がなければ剥離した後、表面を平滑化させるための再研磨だけで再利用が可能である。ドライエッチングなどでは、分割部分から完全に半導体層の残さを除去すること、及び、サファイア基板に損傷を与えないようにすること、の両立が困難である。一方、本発明では、サファイア基板はほとんど加工されず、積層半導体104だけを完全に除去することができるので、この問題を容易に解決することができる。本発明を用いれば基板剥離後の第1基板101の表面を少なくとも1μm程度研磨すれば、第1基板101の再利用が可能になる。   The first substrate 101 (sapphire substrate) after peeling can be reused only by re-polishing for smoothing the surface after peeling if the substrate itself is not damaged. In dry etching or the like, it is difficult to simultaneously remove the residue of the semiconductor layer from the divided portion and to prevent damage to the sapphire substrate. On the other hand, in the present invention, the sapphire substrate is hardly processed, and only the laminated semiconductor 104 can be completely removed. Therefore, this problem can be easily solved. By using the present invention, the first substrate 101 can be reused by polishing the surface of the first substrate 101 after peeling off the substrate by at least about 1 μm.

そして、第1基板101の剥離によって露出したn型半導体層104aに負極113を形成し、第2基板111には正極112を形成する。そして、第2基板111を素子毎に分割することによって、図12に示すような上下電極構造の発光素子114が得られる。
分割方法としてはレーザスクライブ法、ダイシング法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来る。
また、正極112はAu、Al、NiおよびCu等の材料を用いた各種構造が公知であり、これら公知の材料を何ら制限なく用いることが出来る。また、負極113としては、各種組成および構造の負極が公知であり、これら公知の負極を何ら制限なく用いることが出来る。
Then, a negative electrode 113 is formed on the n-type semiconductor layer 104 a exposed by peeling the first substrate 101, and a positive electrode 112 is formed on the second substrate 111. Then, by dividing the second substrate 111 for each element, a light emitting element 114 having an upper and lower electrode structure as shown in FIG. 12 is obtained.
As the dividing method, a known technique such as a laser scribing method or a dicing method can be used without any limitation.
Moreover, the positive electrode 112 has various structures using materials such as Au, Al, Ni and Cu, and these known materials can be used without any limitation. Moreover, as the negative electrode 113, negative electrodes having various compositions and structures are known, and these known negative electrodes can be used without any limitation.

「第2の実施形態」
本実施形態の発光素子の製造方法は、第1の基板上に、少なくともn型半導体層、発光層、及びp型半導体層を順次積層して半導体層を形成する半導体層形成工程と、該半導体層をブラスト加工することにより、前記半導体層を、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する積層半導体とするサンドブラスト工程と、前記p型半導体層上あるいは該p型半導体層上に形成した電極層上に、導電体からなる第1の接合層を積層することにより、第1の積層体を形成する第1積層体形成工程と、導電性を有する第2の基板上に少なくとも導電体からなる第2の接合層を積層することにより、第2の積層体を形成する第2積層体形成工程と、第1の積層体と第2の積層体とを、第1の接合層と第2の接合層とを接合させることにより一体化させる接合工程と、第1の基板と積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第1の基板を前記積層半導体から剥離するレーザーリフトオフ工程とを少なくとも具備して構成されている。
“Second Embodiment”
The method for manufacturing a light-emitting element according to this embodiment includes a semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer by sequentially stacking at least an n-type semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type semiconductor layer on a first substrate; Forming the semiconductor layer on the p-type semiconductor layer or on the p-type semiconductor layer by blasting the layer to form the semiconductor layer on the p-type semiconductor layer having a side surface composed of an inclined surface formed by the blasting; A first laminated body forming step of forming a first laminated body by laminating a first bonding layer made of a conductor on the electrode layer, and at least a conductor on the second substrate having conductivity By laminating the second bonding layer comprising: a second stacked body forming step of forming the second stacked body; the first stacked body and the second stacked body; Bonding two bonding layers It is configured to include at least a joining step for further integration and a laser lift-off step for irradiating the interface between the first substrate and the laminated semiconductor with laser light to separate the first substrate from the laminated semiconductor. .

以下、各工程について順次説明するが、上記の各工程のうち、半導体形成工程、サンドブラスト加工工程及びレーザーリフトオフ工程については、第1の実施形態における各工程と同様の工程なので、説明を省略もしくは簡単に説明する。   Hereinafter, each step will be described in order, but among the above steps, the semiconductor forming step, the sandblasting step, and the laser lift-off step are the same as the steps in the first embodiment, and therefore the description is omitted or simplified. Explained.

図13には、本実施形態の発光素子の製造方法の概略を示す。図13において、(A)〜(C)は製造手順のステップを示している。
図13において、ステップ(A)では、第1基板201上にn型半導体層、発光層およびp型半導体層が順次積層されてなるGaN系半導体からなる積層半導体204を形成し、さらにオーミックコンタクト層、反射層及び相互拡散防止層からなる機能層205を形成した後、最上層に金属からなる第1接合層206を形成し、第1積層体200とする。
また、第2基板(導電性基板)301上に、中間層302を形成した後、その中間層302上に第2接合層303を形成し、第2積層体300とする。
In FIG. 13, the outline of the manufacturing method of the light emitting element of this embodiment is shown. In FIG. 13, (A)-(C) show the steps of the manufacturing procedure.
In FIG. 13, in step (A), a laminated semiconductor 204 made of a GaN-based semiconductor in which an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially laminated is formed on a first substrate 201, and an ohmic contact layer is further formed. After forming the functional layer 205 composed of the reflective layer and the mutual diffusion prevention layer, the first bonding layer 206 composed of metal is formed as the uppermost layer, and the first laminated body 200 is obtained.
In addition, after forming the intermediate layer 302 on the second substrate (conductive substrate) 301, the second bonding layer 303 is formed on the intermediate layer 302 to form the second stacked body 300.

第1接合層206と第2接合層303の接合界面の結晶構造、結晶方位が揃っているほど、接合時の安定性は高まるので接合強度が増加する。理想的には同一物質で同一結晶構造を有し結晶方位が面直方向、面内方向揃っていれば接合界面に結晶ひずみ等は発生しないのでバルク同等の強度が発生するものと考えられる。
したがって、第1接合層206と第2接合層303が実質的に同一物質であり、かつ、接合面直方向の結晶方位が同一であれば接合強度が増加するので好ましい。
さらに、第1接合層206と第2接合層303が同じ結晶構造を有し、かつ、接合面直方向と接合面内方向の結晶方位が共に同一であれば接合強度が増加するのでより好ましい。
さらに、第1接合層206と第2接合層303が同じ物質、同じ結晶構造を有し、かつ、接合面直方向と接合面内方向の結晶方位が共に同一であれば接合強度が増加するのでより好ましい。
実質的に同一物質とは、第1接合層206およびと第2接合層303における同一物質の濃度が50at%以上であり、かつ、同じ結晶構造を有し、その格子定数差が5%以内であると定義される。
さらに、第1接合層206と第2接合層303は結晶構造が同一で、第1接合層の格子定数と第2接合層303の格子定数の差が5%以内であることがより好ましい。
さらに、第1接合層206と第2接合層303が同一物質であれば、より好ましい。
例えば、第1接合層206がAu(111)面であれば、と第2接合層303がAu(111)であることが最も好ましい。
As the crystal structure and crystal orientation of the bonding interface between the first bonding layer 206 and the second bonding layer 303 are aligned, the stability at the time of bonding increases, so that the bonding strength increases. Ideally, if the same material is used and has the same crystal structure and the crystal orientation is aligned in the direction perpendicular to the plane, the crystal strain or the like does not occur at the bonding interface, so that it is considered that the bulk equivalent strength is generated.
Accordingly, it is preferable that the first bonding layer 206 and the second bonding layer 303 are substantially the same material and have the same crystal orientation in the direction perpendicular to the bonding surface, since the bonding strength increases.
Further, it is more preferable that the first bonding layer 206 and the second bonding layer 303 have the same crystal structure, and the crystal strength in the direction perpendicular to the bonding surface and the direction in the bonding surface is the same, because the bonding strength increases.
Furthermore, if the first bonding layer 206 and the second bonding layer 303 have the same material and the same crystal structure, and the crystal orientations in the direction perpendicular to the bonding surface and the direction in the bonding surface are the same, the bonding strength increases. More preferred.
The substantially same material means that the concentration of the same material in the first bonding layer 206 and the second bonding layer 303 is 50 at% or more, has the same crystal structure, and has a lattice constant difference within 5%. Is defined as being.
Further, it is more preferable that the first bonding layer 206 and the second bonding layer 303 have the same crystal structure, and the difference between the lattice constants of the first bonding layer and the second bonding layer 303 is within 5%.
Furthermore, it is more preferable if the first bonding layer 206 and the second bonding layer 303 are the same material.
For example, if the first bonding layer 206 is an Au (111) surface, the second bonding layer 303 is most preferably Au (111).

次のステップ(B)では、第1積層体200と第2積層体300とを、第1接合層206と第2接合層303同士を接合させることにより一体化させる。
続いてステップ(C)では、第1積層体200から第1基板201を除去した後、電極(図示省略)を設けて、発光素子400とする。
なお、ここでは、第1積層体200に機能層205を設け、第2積層体300に中間層302を設けるようにしたが、機能層205および中間層302は、省くこともでき、必要に応じて適宜設けられる層である。後述するように、機能層205としてはオーミックコンタクト層、反射層、相互拡散防止層からなる積層体を用いることができ、中間層302としては配向調整層、相互拡散防止層、格子整合層からなる積層体を用いることができる。
In the next step (B), the first stacked body 200 and the second stacked body 300 are integrated by bonding the first bonding layer 206 and the second bonding layer 303 together.
Subsequently, in step (C), after removing the first substrate 201 from the first stacked body 200, an electrode (not shown) is provided to form the light emitting element 400.
Here, the functional layer 205 is provided in the first stacked body 200 and the intermediate layer 302 is provided in the second stacked body 300. However, the functional layer 205 and the intermediate layer 302 can be omitted, and if necessary. The layer is appropriately provided. As will be described later, the functional layer 205 can be a laminate composed of an ohmic contact layer, a reflective layer, and an interdiffusion prevention layer, and the intermediate layer 302 is composed of an orientation adjustment layer, an interdiffusion prevention layer, and a lattice matching layer. A laminate can be used.

上記手順で製造されたGaN系半導体発光素子1は少なくとも、図13(C)に示すように、GaN系半導体からなる積層半導体204が積層され最上層に金属からなる第1接合層206を有する積層体200Aと、その第1接合層206に接合する第2接合層303とを有している。この第2接合層303は、第2基板301上に形成されているとともにその第2基板301が形成されている側とは反対側の面が第1接合層206と接合している。   As shown in FIG. 13C, the GaN-based semiconductor light-emitting element 1 manufactured by the above procedure is a stacked layer having a stacked semiconductor 204 made of a GaN-based semiconductor and a first bonding layer 206 made of metal as the uppermost layer. 200 </ b> A and a second bonding layer 303 bonded to the first bonding layer 206. The second bonding layer 303 is formed on the second substrate 301 and the surface opposite to the side on which the second substrate 301 is formed is bonded to the first bonding layer 206.

(半導体層形成工程〜第1積層体形成工程)
次に図14〜図18を参照して、サファイア単結晶からなる第1基板を用いて作成した、基板貼付け法のよる上下電極構造の発光素子およびその製造方法をより詳細に説明する。
図14は、第1積層体200の構成例の断面を模式的に示す図である。図中、サファイアからなる第1基板201上には、n型半導体層204a、発光層204b及びp型半導体層204cからなる積層半導体204と、オーミックコンタクト層205a、反射層205b及び相互拡散防止層205cからなる機能層205と、第1接合層206とが積層されて、第1積層体200を構成している。
(Semiconductor layer formation process-1st laminated body formation process)
Next, with reference to FIGS. 14-18, the light emitting element of the upper-lower electrode structure by the board | substrate sticking method produced using the 1st board | substrate which consists of a sapphire single crystal, and its manufacturing method are demonstrated in detail.
FIG. 14 is a diagram schematically showing a cross section of a configuration example of the first stacked body 200. In the figure, on a first substrate 201 made of sapphire, a laminated semiconductor 204 made up of an n-type semiconductor layer 204a, a light emitting layer 204b and a p-type semiconductor layer 204c, an ohmic contact layer 205a, a reflective layer 205b, and an interdiffusion prevention layer 205c. A functional layer 205 made of the above and a first bonding layer 206 are laminated to form a first laminated body 200.

積層半導体204は、第1の実施形態の場合と同様に、n型半導体層204a、発光層204b及びp型半導体層204cを順次積層することにより形成することができる。
n型半導体層204a、発光層204b及びp型半導体層204cは何れもGaN系単結晶であるので、第1接合層206の結晶方位を制御するためには、オーミックコンタクト層205aおよび反射層205bの結晶方位も制御する必要性がある。
GaNの結晶構造はウルツ鉱構造であり、格子定数はa=3.16Å(0.316nm)、c=5.13Å(0.513nm)である。オーミックコンタクト層205aが接するp型半導体層204cはAlが添加されているので格子定数は変動するが、その添加量は多くとも10%程度であるので、格子定数はほぼa=3.16Å(0.316nm)といえる(AlNの結晶構造もウルツ鉱構造であり、格子定数はa=3.08Å(0.308nm)、c=4.93Å(0.493nm)であるので10%程度の添加量では格子定数はほとんど同じである。)。
As in the case of the first embodiment, the stacked semiconductor 204 can be formed by sequentially stacking an n-type semiconductor layer 204a, a light emitting layer 204b, and a p-type semiconductor layer 204c.
Since the n-type semiconductor layer 204a, the light emitting layer 204b, and the p-type semiconductor layer 204c are all GaN-based single crystals, in order to control the crystal orientation of the first bonding layer 206, the ohmic contact layer 205a and the reflective layer 205b There is also a need to control the crystal orientation.
The crystal structure of GaN is a wurtzite structure, and the lattice constants are a = 3.16Å (0.316 nm) and c = 5.13Å (0.513 nm). Since the p-type semiconductor layer 204c in contact with the ohmic contact layer 205a is doped with Al, the lattice constant fluctuates. However, since the addition amount is at most about 10%, the lattice constant is approximately a = 3.16Å (0 (The crystal structure of AlN is also a wurtzite structure, and the lattice constants are a = 3.08 Å (0.308 nm) and c = 4.93 Å (0.493 nm), so the added amount is about 10%. Then the lattice constant is almost the same.)

第1基板201をサファイア単結晶としたとき、その第1基板201上に積層されたGaN系単結晶からなる積層半導体204(n型半導体層204a、発光層204b、p型半導体層204c)は(00・1)配向であるので、その上に積層されるオーミックコンタクト層205a、反射層205b、第1接合層206は六方晶系の(00・1)面を有するか、面心立方晶系の(111)面を有していることが好ましい。
GaN系単結晶の(00・1)配向上に六方晶系の(00・1)面が配向するためには、格子定数の差が20%以内であることが好ましい。この範囲であれば接合面直方向に結晶方向を揃えることができる。GaNの格子定数がa=3.16Å(0.316nm)であるので、オーミックコンタクト層205a、反射層205b、第1接合層206に用いる六方晶系の格子定数は、a=2.53Å(0.253nm)〜3.79Å(0.379nm)が好ましい。なお、配向が(00・1)であるので格子定数cはどのような値をとっても構わない。
When the first substrate 201 is a sapphire single crystal, the stacked semiconductor 204 (n-type semiconductor layer 204a, light-emitting layer 204b, p-type semiconductor layer 204c) made of a GaN-based single crystal stacked on the first substrate 201 is ( (00 · 1) orientation, the ohmic contact layer 205a, the reflective layer 205b, and the first bonding layer 206 laminated thereon have a hexagonal (00 · 1) plane or a face-centered cubic crystal. It preferably has a (111) plane.
In order for the hexagonal (00 · 1) plane to be oriented on the (00 · 1) orientation of the GaN-based single crystal, the difference in lattice constant is preferably within 20%. Within this range, the crystal direction can be aligned in the direction perpendicular to the joint surface. Since the lattice constant of GaN is a = 3.16Å (0.316 nm), the hexagonal lattice constant used for the ohmic contact layer 205a, the reflective layer 205b, and the first bonding layer 206 is a = 2.53Å (0 .253 nm) to 3.79 mm (0.379 nm). Since the orientation is (00 · 1), the lattice constant c may take any value.

積層半導体204はGaN系単結晶からなる半導体であるので、接合面内方向を見た場合、図15に示すように六角形が規則的に配列した構造になっている。したがって、接合面内方向に結晶方位を揃えるためには、もともと面内方向に結晶方位が揃っている単結晶を用いるのが好ましい。接合面内方向に結晶方位を揃えるため、接合面直方向同様、格子定数の差が20%以内であることが好ましい。なお、接合面内方向の結晶方位を揃えるとは、接合面内における規則的な結晶構造が維持されているということである。例えば、GaN単結晶は六方晶であるので、(00・1)面が配向した場合、面内方向では6回対象の規則性が維持されている。この場合、接合層においても、この6回対象の規則性が維持されることになる。   Since the laminated semiconductor 204 is a semiconductor composed of a GaN-based single crystal, the hexagonal shape is regularly arranged as shown in FIG. Therefore, in order to align the crystal orientation in the in-plane direction, it is preferable to use a single crystal whose crystal orientation is originally aligned in the in-plane direction. In order to align the crystal orientation in the in-bonding direction, it is preferable that the difference in lattice constant is within 20% as in the case of the straight direction of the bonding surface. Note that aligning the crystal orientation in the in-bonding direction means that a regular crystal structure in the bonding surface is maintained. For example, since the GaN single crystal is a hexagonal crystal, when the (00 · 1) plane is oriented, the regularity of the object six times is maintained in the in-plane direction. In this case, the regularity of the object six times is also maintained in the bonding layer.

面心立方晶系の(111)面は図15に示すように、六方晶系の(00・1)面と同じ配列の結晶面を取る。面心立方晶系の格子定数aの1/√2が六方晶系の格子定数aに相当する。六方晶系の場合と同様、格子定数の差が20%以内であることが好ましいので、オーミックコンタクト層205a、反射層205b、第1接合層206に用いる面心立方晶系の格子定数はa=3.58Å(0.358nm)〜5.36Å(0.536nm)が好ましい。この範囲であれば、GaN系単結晶を使用する上では、接合面直方向および接合面内方向の結晶方位を揃えることができる。   As shown in FIG. 15, the face-centered cubic (111) plane has the same crystal plane as the hexagonal (00 · 1) plane. 1 / √2 of the lattice constant a of the face-centered cubic system corresponds to the lattice constant a of the hexagonal system. As in the case of the hexagonal system, the difference in lattice constant is preferably within 20%. Therefore, the lattice constant of the face-centered cubic system used for the ohmic contact layer 205a, the reflective layer 205b, and the first bonding layer 206 is a = The range of 3.58 mm (0.358 nm) to 5.36 mm (0.536 nm) is preferable. Within this range, when using a GaN-based single crystal, the crystal orientations in the direction perpendicular to the joint surface and the direction in the joint surface can be aligned.

なお、結晶面表記の中の「・」は、結晶面を表すミラーブラベー指数の省略形を示す。すなわち、結晶面を表わすのにGaNのような六方晶系では、通常(hkil)と4つの指数で表わすが、この中で「i」に関してはi=−(h+k)と定義されており、この「i」の部分を省略した形式では、(hk・l)と表記する。   Note that “·” in the crystal plane notation indicates an abbreviation of the Miller Bravay index representing the crystal plane. That is, in the hexagonal system such as GaN to represent the crystal plane, it is represented by normal (hkil) and four indices, and among these, “i” is defined as i = − (h + k). In a format in which “i” is omitted, it is expressed as (hk · l).

次に、オーミックコンタクト層205aに要求される性能としては、p型半導体層204cとの接触抵抗が小さいことが必須であるが、本発明においては、さらに結晶構造および格子定数が上述の範囲であることが好ましい。
オーミックコンタクト層205aの材料としては、p型半導体層204cとの接触抵抗の観点と結晶構造および格子定数の観点から、Pt(面心立方晶構造 a=3.93Å(0.393nm))、Ru(六方最密充填構造 a=2.70Å(0.270nm))、Re(六方最密充填構造 a=2.76Å(0.276nm))、Os(六方最密充填構造 a=2.74Å(0.274nm、))、Rh(面心立方晶構造 a=3.80Å(0.380nm))、Ir(面心立方晶構造 a=3.84Å(0.384nm))、Pd(面心立方晶構造 a=3.89Å(0.389nm))等の白金族、またはAg(面心立方晶構造 a=4.09Å(0.409nm))を用いることが好ましい。さらに好ましくは、Pt、Ir、Rh及びRuであり、Ptが特に好ましい。
Next, as the performance required for the ohmic contact layer 205a, it is essential that the contact resistance with the p-type semiconductor layer 204c is small. However, in the present invention, the crystal structure and the lattice constant are within the above-mentioned ranges. It is preferable.
As a material of the ohmic contact layer 205a, Pt (face-centered cubic structure a = 3.93Å (0.393 nm)), Ru from the viewpoint of contact resistance with the p-type semiconductor layer 204c, and from the viewpoint of crystal structure and lattice constant. (Hexagonal closest packed structure a = 2.70 Å (0.270 nm)), Re (Hexagonal closest packed structure a = 2.76 = (0.276 nm)), Os (Hexagonal closest packed structure a = 2.74 Å ( 0.274 nm,)), Rh (face-centered cubic structure a = 3.80 Å (0.380 nm)), Ir (face-centered cubic structure a = 3.84 Å (0.384 nm)), Pd (face-centered cubic) It is preferable to use a platinum group such as crystal structure a = 3.89Å (0.389 nm)) or Ag (face-centered cubic crystal structure a = 4.09Å (0.409 nm)). More preferred are Pt, Ir, Rh and Ru, with Pt being particularly preferred.

オーミックコンタクト層205aにAgを用いることは、良好な反射を得るためには好ましいが、接触抵抗はPtよりも大きい。したがって、接触抵抗がそれほど要求されない用途にはAgを用いることも可能である。
オーミックコンタクト層205aの厚さは、低接触抵抗を安定して得るために0.1nm以上とすることが好ましい。さらに好ましくは1nm以上であり、均一な接触抵抗が得られる。また、オーミックコンタクト層205aはAg合金等と比較すると反射率は低いので膜厚は30nm以下とすることが好ましい。さらに好ましくは10nm以下である。
The use of Ag for the ohmic contact layer 205a is preferable for obtaining good reflection, but the contact resistance is larger than Pt. Therefore, Ag can be used for applications that do not require much contact resistance.
The thickness of the ohmic contact layer 205a is preferably 0.1 nm or more in order to stably obtain a low contact resistance. More preferably, it is 1 nm or more, and uniform contact resistance is obtained. Further, since the ohmic contact layer 205a has a lower reflectance than an Ag alloy or the like, the film thickness is preferably 30 nm or less. More preferably, it is 10 nm or less.

次に、反射層205bにはAg、Al(面心立方晶構造 a=4.05Å(0.405nm))等を用いることができる。また、Agには耐食性、耐温度性を向上させるためにMo、Cu、Ndなどを添加することが効果的である。添加量は何れの元素も5at%以下であるので格子定数は大きく変わらない。Alには平坦性を向上させるためにNdなどを添加することが効果的である。添加量は何れの元素も5at%以下であるので格子定数は大きく変わらない。   Next, Ag, Al (face-centered cubic structure a = 4.05Å (0.405 nm)), or the like can be used for the reflective layer 205b. In addition, it is effective to add Mo, Cu, Nd or the like to Ag in order to improve corrosion resistance and temperature resistance. Since the amount of addition is 5 at% or less for any element, the lattice constant does not change significantly. It is effective to add Nd or the like to Al in order to improve the flatness. Since the amount of addition is 5 at% or less for any element, the lattice constant does not change significantly.

次に、第1接合層206には格子構造および格子定数が、六方晶系でa=2.53Å(0.253nm)〜3.79Å(0.379nm)あるいは、面心立方晶系でa=3.58Å(0.358nm)〜5.36Å(0.536nm)であればどのような単体金属あるいは合金を使用しても構わないが、接合時に真空中で不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射して容易に表面が活性化する金属であることが好ましい。なお、活性化するとは表面の不純物が取れダングリングボンドが剥き出しになっている状態を示す。金属は大気中では表面が酸化されていることが多いために、酸素との親和力が小さい方が容易に酸化皮膜を除去できる。したがって、貴金属を用いることが好ましい。
第1接合層206に用いられる金属としては、Au、Ag、Ir、Pt、Pd、Rh、Ru、Re、Cuなどの単体金属、あるいはこれらの金属をすくなくとも2種類以上含む合金であることが好ましい。
Next, the first bonding layer 206 has a lattice structure and a lattice constant of a = 2.53Å (0.253 nm) to 3.79Å (0.379 nm) in the hexagonal system, or a = in the face-centered cubic system. Any single metal or alloy may be used as long as it is 3.58 nm (0.358 nm) to 5.36 mm (0.536 nm), but an inert gas ion beam or an inert gas in a vacuum at the time of bonding. A metal whose surface is easily activated by irradiation with a neutral atom beam is preferable. The activation means that the surface impurities are removed and the dangling bonds are exposed. Since the surface of metal is often oxidized in the atmosphere, the oxide film can be easily removed with a smaller affinity with oxygen. Therefore, it is preferable to use a noble metal.
The metal used for the first bonding layer 206 is preferably a single metal such as Au, Ag, Ir, Pt, Pd, Rh, Ru, Re, or Cu, or an alloy containing at least two of these metals. .

反射層205bと第1接合層206との間には、反射層205bと第1接合層206との間の密着性向上や相互拡散防止のために相互拡散防止層205cを設けることが好ましいが、相互拡散防止層205cが特に無くてもよい。これらの層を設けるときにおいても、その層を構成する単体金属あるいは合金の格子構造および格子定数が、六方晶系でa=2.53Å(0.253nm)〜3.79Å(0.379nm)あるいは、面心立方晶系でa=3.58Å(0.358nm)〜5.36Å(0.536nm)である必要性がある。例えば、反射層205bにAg、第1接合層206にAuを用いた場合、AgとAuは全率固溶するので相互拡散が生じてしまう。これを防ぐために、相互拡散防止層205cとしてPt、Ru、Re、Os、Rh、Ir、Pd、Ti(六方最密充填構造 a=2.95Å(0.295nm))、Hf(六方最密充填構造 a=3.20Å(0.320nm))、Zr(六方最密充填構造 a=3.23Å(0.323nm))などを用いることができる。   An interdiffusion prevention layer 205c is preferably provided between the reflective layer 205b and the first bonding layer 206 in order to improve adhesion between the reflective layer 205b and the first bonding layer 206 and to prevent mutual diffusion. The interdiffusion prevention layer 205c may be omitted. Even when these layers are provided, the lattice structure and the lattice constant of the single metal or alloy constituting the layers are a = 2.53Å (0.253 nm) to 3.79Å (0.379 nm) or hexagonal system. In the face-centered cubic system, a is required to be 3.58 (0.358 nm) to 5.36 (0.536 nm). For example, when Ag is used for the reflective layer 205b and Au is used for the first bonding layer 206, Ag and Au are completely dissolved, causing mutual diffusion. In order to prevent this, the interdiffusion prevention layer 205c is made of Pt, Ru, Re, Os, Rh, Ir, Pd, Ti (hexagonal close-packed structure a = 2.95Å (0.295 nm)), Hf (hexagonal close-packed packing). Structures a = 3.20 Å (0.320 nm)), Zr (hexagonal close-packed structure a = 3.23 Å (0.323 nm)), and the like can be used.

積層半導体204に対するサンドブラスト加工は、p型半導体層304cまで積層した状態で実施しても良いし、第1接合層206を形成した後でも構わない。また、この途中の工程で実施しても構わない。具体的な加工方法は、第1の実施形態の場合と同様にすればよい。
サンドブラスト加工による傾斜面204dの形状は、傾斜していれば、どのような形状でも構わない。例えば、テーパー面状でもよく、単斜面状でもよい。傾斜角度は20°〜70°の範囲が光取り出し効率がより向上するので好ましい。
Sandblasting for the stacked semiconductor 204 may be performed in a state where the p-type semiconductor layer 304c is stacked, or after the first bonding layer 206 is formed. Moreover, you may implement in the process in the middle. A specific processing method may be the same as in the case of the first embodiment.
The shape of the inclined surface 204d by sandblasting may be any shape as long as it is inclined. For example, a tapered surface shape or a single slope shape may be used. The tilt angle is preferably in the range of 20 ° to 70 ° because the light extraction efficiency is further improved.

(第2積層体形成工程)
図16には、第2積層体300の構成例の断面を模式的に示す。図中、導電性を有する第2基板301上には、アモルファス層または格子整合層302と、第2接合層303とが順に積層されて、第2積層体300を構成している。なお、格子整合層または配向調整層302は、第2基板301と第2接合層303との格子整合性が確保されていれば特に設ける必要はない。
第2基板301には導電性を有すればどのような物質を用いることができるが、金属または導電性を有するシリコンを用いることが好ましい。金属であればどのような物質を用いることができるが、熱伝導率の高いCuまたはCu合金を用いることが好ましい。シリコンは熱伝導率ではCuなどの金属に劣るが、シリコン(111)を使用すると結晶配向性を制御しやすいこと、GaN系半導体発光素子を素子に分割する際の加工性の良さなどの利点を有している。
(Second laminated body forming step)
In FIG. 16, the cross section of the structural example of the 2nd laminated body 300 is shown typically. In the drawing, an amorphous layer or lattice matching layer 302 and a second bonding layer 303 are sequentially stacked on a conductive second substrate 301 to form a second stacked body 300. Note that the lattice matching layer or the alignment adjustment layer 302 is not particularly required as long as the lattice matching between the second substrate 301 and the second bonding layer 303 is ensured.
Any material can be used for the second substrate 301 as long as it has conductivity, but it is preferable to use metal or silicon having conductivity. Any material can be used as long as it is metal, but Cu or Cu alloy having high thermal conductivity is preferably used. Silicon is inferior to metals such as Cu in terms of thermal conductivity, but if silicon (111) is used, it is easy to control crystal orientation and good workability when dividing a GaN-based semiconductor light-emitting device into elements. Have.

第2基板301に金属単結晶基板を用いることも可能であるが、コストが高くなってしまう。したがって、多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板を使用することが好ましい。しかしながら、多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板に直接、第2接合層303を形成すると金属の結晶面の影響をうけてしまい、六方晶系の(00・1)面または、面心立方晶系の(111)面を優先的に成長させることができない。
多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板の影響を抑えるためには、第2接合層303を形成する前に、アモルファス層302を形成することが好ましい。アモルファス層302には、アモルファス化する金属であればどのような物質を使用することも可能であるが、第2接合層302の六方晶系の(00・1)面または、面心立方晶系の(111)面を優先的に成長させる特性を有していることが好ましい。
具体的には、Co、NiおよびFeから選ばれる何れか1種類以上と、W、Mo、TaおよびNbから選ばれる何れか1種類以上とを含むこと金属であるか、RuおよびReから選ばれる何れか1種類以上と、W、Mo、TaおよびNbから選ばれる何れか1種類以上とを含むこと金属であることが好ましい。
さらに具体的は、CoW系合金、CoMo系合金、CoTa系合金、CoNb系合金、NiW系合金、NiMo系合金、NiTa系合金、NiNb系合金、FeW系合金、FeMo系合金、FeTa系合金、FeNb系合金、RuW系合金、RuMo系合金、RuTa系合金、RuNb系合金、ReW系合金、ReMo系合金、ReTa系合金、ReNb系合金であることが好ましい。
Although it is possible to use a metal single crystal substrate for the second substrate 301, the cost increases. Therefore, it is preferable to use a metal substrate that is polycrystalline and does not have a uniform crystal orientation. However, if the second bonding layer 303 is formed directly on a polycrystalline metal substrate having a uniform crystal orientation, it is affected by the crystal plane of the metal, resulting in a hexagonal (00 · 1) plane or face-centered cubic. Crystalline (111) planes cannot be preferentially grown.
In order to suppress the influence of a polycrystalline metal substrate having a uniform crystal orientation, it is preferable to form the amorphous layer 302 before the second bonding layer 303 is formed. Any material can be used for the amorphous layer 302 as long as it is an amorphous metal. However, the hexagonal (00 · 1) plane or the face-centered cubic system of the second bonding layer 302 can be used. It is preferable that the (111) plane has a property of preferentially growing.
Specifically, it is a metal containing at least one selected from Co, Ni and Fe and at least one selected from W, Mo, Ta and Nb, or selected from Ru and Re. It is preferable that it is a metal containing any one or more types and one or more types selected from W, Mo, Ta and Nb.
More specifically, CoW alloy, CoMo alloy, CoTa alloy, CoNb alloy, NiW alloy, NiMo alloy, NiTa alloy, NiNb alloy, FeW alloy, FeMo alloy, FeTa alloy, FeNb An alloy based on Ru, RuW, RuMo, RuTa, RuNb, ReW, ReMo, ReTa, or ReNb is preferred.

第2接合層303には第1接合層206と同様の理由で、Au、Ag、Ir、Pt、Pd、Rh、Ru,Re、Cuなどの単体金属あるいは、これら金属をすくなくとも2種類以上含む合金であることが好ましい。   For the same reason as the first bonding layer 206, the second bonding layer 303 is a single metal such as Au, Ag, Ir, Pt, Pd, Rh, Ru, Re, Cu, or an alloy containing at least two kinds of these metals. It is preferable that

アモルファス層302と第2接合層303との間には、第2接合層303の結晶性を高めるために、結晶性向上層を設けても良い。しかしながらこれらの層を設けるときにおいても、その層を構成する単体金属あるいは合金の格子構造および格子定数が、六方晶系でa=2.53Å(0.253nm)〜3.79Å(0.379nm)あるいは、面心立方晶系でa=3.58Å(0.358nm)〜5.36Å(0.536nm)である必要性がある。結晶性向上層にはPt、Ru、Re、Os、Rh、Ir、Pd、Ti、Hf、Zrなどもちいることができるが、特にPtを用いることが良好な(111)が得られるので好ましい。   A crystallinity improving layer may be provided between the amorphous layer 302 and the second bonding layer 303 in order to increase the crystallinity of the second bonding layer 303. However, even when these layers are provided, the lattice structure and lattice constant of the single metal or alloy constituting the layer is a = 2.53 (0.253 nm) to 3.79 (0.379 nm) in the hexagonal system. Alternatively, it is necessary that a = 3.58? (0.358nm) to 5.36? (0.536nm) in a face-centered cubic system. Pt, Ru, Re, Os, Rh, Ir, Pd, Ti, Hf, Zr, and the like can be used for the crystallinity improving layer, but it is particularly preferable to use Pt because (111) is preferable.

アモルファス層302を用いた場合、面直方向の結晶性を制御することは可能であるが、面内方向の結晶性を制御することはできない。面直方向に加えて、面内方向の結晶性を制御することにより、さらに接合強度を向上させることができる。
面直方向と面内方向の制御は第2基板として単結晶基板を用いることにより可能であるが、第1接合層206との接合を考えるとシリコン単結晶の(111)面を用いることが好ましい。
導電性を有するシリコン単結晶の(111)面を用いる場合、シリコン単結晶の(111)面の原子配列は、GaN(00・1)面の原子配列と同じであるので、Au,Ag,Cu,Pt,Pd,Rh,Cu,Ir等の面心立方構造(111)面、Ru,Re等の六法最密充填の(00・1)を配向させやすい。しかしながら、面心立方構造のAuの格子定数aが4.08Å(0.408nm)に対して、Siの格子定数aは5.43Å(0.543nm)と25%もずれているために、面心立方構造の(111)面を配向させることは容易ではない。Ru,Re等の六法最密充填に関しても格子定数が大きくことなるために(00・1)を配向させることは容易ではない。
Au,Ag,Cu,Pt,Pd,Rh,Cu,Ir等の面心立方構造(111)面、Ru,Re等の六法最密充填の(00・1)をSi(111)上に成長させるためには、2つの手法がある。
When the amorphous layer 302 is used, the crystallinity in the direction perpendicular to the plane can be controlled, but the crystallinity in the in-plane direction cannot be controlled. By controlling the crystallinity in the in-plane direction in addition to the perpendicular direction, the bonding strength can be further improved.
Although the control of the perpendicular direction and the in-plane direction can be performed by using a single crystal substrate as the second substrate, it is preferable to use the (111) plane of silicon single crystal in consideration of bonding with the first bonding layer 206. .
When the (111) plane of the silicon single crystal having conductivity is used, the atomic arrangement of the (111) plane of the silicon single crystal is the same as the atomic arrangement of the GaN (00 · 1) plane, so that Au, Ag, Cu , Pt, Pd, Rh, Cu, Ir, etc., and the (111) plane of the center-centered cubic structure, and the six-method closest packing (00 · 1) such as Ru, Re, etc. are easily oriented. However, since the lattice constant a of Au having a face-centered cubic structure is 4.08 Å (0.408 nm), the lattice constant a of Si is shifted to 5.43 Å (0.543 nm) by 25%. It is not easy to orient the (111) plane of the center cubic structure. Even in the six-method close-packing such as Ru and Re, the lattice constant is large, and it is not easy to orient (00 · 1).
A face-centered cubic structure (111) surface such as Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Rh, Cu, and Ir, and six-method closest packing (00 · 1) such as Ru and Re are grown on Si (111). There are two ways to do this.

一つの手法は、(111)面を有するシリコン単結晶基板をRCA洗浄等で十分に基板表面を洗浄したのちに、希フッ酸などで表面を水素終端させ、その後、超高真空を有する成膜装置を用いて成膜することである。希フッ酸の濃度は0.1〜2質量%程度が好ましく、1〜20分程度の処理をすることにより、(111)面を有するシリコン単結晶基板表面を水素終端化させることができる。なお、RCA洗浄は表面酸化膜を均一にする働きがあり、水素終端化後のSi単結晶表面をより平坦化できるので好ましい。成膜中に酸素、窒素などの不純物ガスあるときれいな洗浄面が保たれないので、真空装置の到達真空度は高いほう好ましい。到達真空度は1.0×10−4〜1.0×10−8Paが好ましく。さらには、5.0×10−5〜1.0×10−6Paが好ましい。高真空であればあるほど、エピタキシャル成長はしやすくなるが、真空装置で1.0×10−8Paを達成するためには、大きな排気量をもつ排気系を備えたり、長時間真空装置をベーキングしなければならないなど効率性に欠ける。(111)面を有するシリコン単結晶基板表面が水素終端されていれば、1.0×10−4Paよりも高真空、より好ましくは5.0×10−5Paより高真空であれば、良好なエピタキシャル成長を実現することができる。 One method is to sufficiently clean the surface of a silicon single crystal substrate having a (111) plane by RCA cleaning or the like, then terminate the surface with hydrogen fluoride or the like, and then form a film having an ultrahigh vacuum. It is forming into a film using an apparatus. The concentration of dilute hydrofluoric acid is preferably about 0.1 to 2% by mass, and the silicon single crystal substrate surface having the (111) plane can be hydrogen-terminated by performing the treatment for about 1 to 20 minutes. RCA cleaning is preferable because it has a function of making the surface oxide film uniform, and the surface of the Si single crystal after hydrogen termination can be further planarized. If an impurity gas such as oxygen or nitrogen is present during the film formation, a clean cleaning surface cannot be maintained. Therefore, the ultimate vacuum degree of the vacuum device is preferably higher. The ultimate vacuum is preferably 1.0 × 10 −4 to 1.0 × 10 −8 Pa. Furthermore, 5.0 * 10 < -5 > -1.0 * 10 < -6 > Pa is preferable. The higher the vacuum, the easier the epitaxial growth, but in order to achieve 1.0 × 10 −8 Pa with the vacuum device, an exhaust system with a large displacement is provided or the vacuum device is baked for a long time. There is a lack of efficiency. If the surface of the silicon single crystal substrate having the (111) plane is hydrogen-terminated, the vacuum is higher than 1.0 × 10 −4 Pa, more preferably higher than 5.0 × 10 −5 Pa. Good epitaxial growth can be realized.

AgはSiとはシリサイドを形成しないので、最も容易に、(111)面を有するシリコン単結晶基板表面上に良好なエピタキシャル成長を実現することができる。
(111)面を有するシリコン単結晶基板表面上にAgを成膜する場合、そのままでも第2接合層303として使用できるが、第2接合層303としてはより酸化されにくいAuを用いることがより好ましい。この場合、AgとAuは全率固溶するので相互拡散が生じてしまう。これを防ぐために、相互拡散防止層としてPt、Ru、Re、Os、Rh、Ir、Pd、Ti(六方最密充填構造 a=2.95Å(0.295nm))、Hf(六方最密充填構造 a=3.20Å(0.320nm))、Zr(六方最密充填構造 a=3.23Å(0.323nm))などを用いることができる。
Since Ag does not form silicide with Si, it is most easily possible to realize good epitaxial growth on the surface of a silicon single crystal substrate having a (111) plane.
When Ag is formed on the surface of a silicon single crystal substrate having a (111) plane, it can be used as it is as the second bonding layer 303, but it is more preferable to use Au which is less oxidizable as the second bonding layer 303. . In this case, since Ag and Au are completely dissolved, mutual diffusion occurs. In order to prevent this, Pt, Ru, Re, Os, Rh, Ir, Pd, Ti (hexagonal close-packed structure a = 2.95Å (0.295 nm)), Hf (hexagonal close-packed structure) a = 3.20 cm (0.320 nm)), Zr (hexagonal close-packed structure a = 3.23 cm (0.323 nm)), or the like can be used.

もう一つの手法としては、格子整合層を用いることである。
格子整合層は、六方最密充填構造を有し、Si(111)面の対応する一辺の長さa/√2の3.84Å(0.384nm)とのずれが20%以内であることが、Si(111)面上に六方最密充填構造の(00・1)が配向するので好ましい。またSiは単結晶を使用するので、格子定数の差が20%以内であれば、接合面内方向に結晶方位を揃えることができる。
格子整合層としては、Hf(六方最密充填構造、a=3.20Å(0.320nm))、Mg(六方最密充填構造、a=3.21Å(0.321nm))、Zr(六方最密充填構造、a=3.23Å(0.323nm))を用いることがSi(111)面の対応する一辺の長さa/√2の3.84Å(0.384nm)とのずれが20%以内であるので好ましい。
Another technique is to use a lattice matching layer.
The lattice matching layer has a hexagonal close-packed structure, and the deviation from the corresponding side length a / √2 of 3.84 mm (0.384 nm) within the Si (111) plane is within 20%. , (00 · 1) having a hexagonal close-packed structure is preferably oriented on the Si (111) plane. Further, since Si uses a single crystal, the crystal orientation can be aligned in the in-bonding direction if the difference in lattice constant is within 20%.
As the lattice matching layer, Hf (hexagonal close-packed structure, a = 3.20Å (0.320 nm)), Mg (hexagonal close-packed structure, a = 3.21Å (0.321 nm)), Zr (hexagonal close-packed structure) Using a close-packed structure, a = 3.23 Å (0.323 nm)) has a 20% deviation from the corresponding side length a / √2 of 3.84 a (0.384 nm) of the Si (111) surface. Is preferable.

格子整合層を成膜する前に、Si基板上から表面酸化膜を除去することが好ましい。表面酸化膜が存在するとSi(111)面を反映した結晶成長が著しく阻害されるのを除去することができる。表面酸化膜を除去する方法としては真空装置内でバイアスエッチング等の方法を用いることが好ましい。
また、格子整合層として、Hf,Mg,Zrを用いた場合、格子整合層Hf,Mg,Zrの(00・1)配向上に六方晶系の(00・1)面が配向するためには、格子定数の差が20%以内であることが好ましい。この範囲であれば接合面直方向に結晶方向を揃えることができる。したがって、接合層2に用いる六方晶系の格子定数はa=2.58Å(0.258nm)〜3.84Å(0.384nm)が好ましい。なお、配向が(00・1)であるので格子定数cはどのような値をとっても構わない。
It is preferable to remove the surface oxide film from the Si substrate before forming the lattice matching layer. If the surface oxide film exists, it is possible to remove the significant inhibition of crystal growth reflecting the Si (111) plane. As a method for removing the surface oxide film, it is preferable to use a method such as bias etching in a vacuum apparatus.
When Hf, Mg, Zr is used as the lattice matching layer, the hexagonal (00 · 1) plane is oriented on the (00 · 1) orientation of the lattice matching layer Hf, Mg, Zr. The lattice constant difference is preferably within 20%. Within this range, the crystal direction can be aligned in the direction perpendicular to the joint surface. Therefore, the hexagonal lattice constant used for the bonding layer 2 is preferably a = 2.58 (0.258 nm) to 3.84 (0.384 nm). Since the orientation is (00 · 1), the lattice constant c may take any value.

面心立方晶系の(111)面は図15に示すように、六方晶系の(00・1)面と同じ配列の結晶面を取る。面心立方晶系の格子定数aの1/√2が六方晶系の格子定数aに相当する。六方晶系の場合と同様、格子定数の差が20%以内であることが好ましいので、第2接合層303に用いる面心立方晶系の格子定数はa=3.65Å(0.365nm)〜5.42Å(0.542nm)が好ましい。この範囲であれば、格子整合層上に、接合面直および接合面内の結晶方位を揃えることができる。   As shown in FIG. 15, the face-centered cubic (111) plane has the same crystal plane as the hexagonal (00 · 1) plane. 1 / √2 of the lattice constant a of the face-centered cubic system corresponds to the lattice constant a of the hexagonal system. As in the case of the hexagonal system, the difference in lattice constant is preferably within 20%. Therefore, the lattice constant of the face-centered cubic system used for the second bonding layer 303 is a = 3.65Å (0.365 nm) to It is preferably 5.42 mm (0.542 nm). Within this range, it is possible to align the crystal orientation directly on the bonding surface and within the bonding surface on the lattice matching layer.

格子整合層を用いた場合でも第2接合層303には、Au、Ag、Ir、Pt、Pd、Rh、Ru,Re、Cuなどの単体金属あるいは、これら金属をすくなくとも2種類以上含む合金であることが好ましいが、格子整合層との配向性を考えると、Au、Ag、Ir、Pt、Pd、Rh、Ru,Re、などの単体金属あるいは、これら金属をすくなくとも2種類以上含む合金であることがさらに好ましい。   Even when the lattice matching layer is used, the second bonding layer 303 is a single metal such as Au, Ag, Ir, Pt, Pd, Rh, Ru, Re, or Cu, or an alloy containing at least two kinds of these metals. However, considering the orientation with the lattice matching layer, it should be a single metal such as Au, Ag, Ir, Pt, Pd, Rh, Ru, Re, or an alloy containing at least two of these metals. Is more preferable.

(接合工程)
図17は、第1積層体200と第2積層体300を接合する工程を説明する模式図である。2つの基板ホルダー401、401の各々に接合させようとする接合サンプル(第1積層体200、第2積層体300)を添着し、各接合サンプルの表面(第1接合層206の接合面、第2接合層303の接合面)に向けて、不活性ガスビーム源403から不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射し、その後接合サンプルの各々の接合面を重ね合わせる。
接合方法は真空中で各接合層206、303の表面が活性化された状態(ダングリングボンドが剥き出しになった状態)で接合する方法であれば、どのような方法を用いることも可能であるが、上記のように、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射した後、接合面を重ね合わせることが好ましい。
(Joining process)
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a process of bonding the first stacked body 200 and the second stacked body 300. Bonded samples (first stacked body 200 and second stacked body 300) to be bonded to each of the two substrate holders 401 and 401 are attached, and the surface of each bonded sample (the bonded surface of the first bonding layer 206, the first stacked layer). (2) the inert gas ion beam or the inert gas neutral atom beam is irradiated from the inert gas beam source 403 toward the bonding surface of the bonding layer 303, and then the bonding surfaces of the bonding samples are superimposed.
Any bonding method can be used as long as bonding is performed in a state where the surfaces of the bonding layers 206 and 303 are activated in a vacuum (dangling bonds are exposed). However, as described above, it is preferable to overlap the bonding surfaces after irradiation with an inert gas ion beam or an inert gas neutral atom beam.

不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射した後、接合面を重ね合わせるまでには一定時間(例えば1秒〜60秒)を要するので、ガスの再付着による各接合層206、303の表面の汚染が心配される。このために、真空装置内の到達真空度は、10−4Pa以下として不純物ガス量を低減させることが好ましい。さらに好ましくは10−5Pa以下である。
接合時には加圧することが接合強度を向上させるので好ましい。加圧の圧力は0.1〜100MPaであることが好ましい。0.1MPa未満では圧力が弱すぎて十分な接合強度を得られない。100MPaを超えると、基板を損傷する恐れがある。さらに好ましくは1〜10MPaである。
不活性ガスには、不活性であればどのようなガスを使用することも可能であるが、He、Ne、Ar、Kr、Xeを用いることが好ましい。特にArは低コストで入手できるので、さらに好ましい。
接合時、あるいは接合後に加温することは接合強度を上げるために好ましい。但し、第1基板201がサファイアで、第2基板301がシリコン単結晶または金属の場合、サファイアとシリコンまたは金属は熱膨張係数差が大きいので200℃以下であることが好ましい。
After irradiation with an inert gas ion beam or an inert gas neutral atom beam, it takes a certain time (for example, 1 second to 60 seconds) to overlap the bonding surfaces. Contamination of the surface of 303 is a concern. For this reason, it is preferable to reduce the amount of impurity gases by setting the ultimate vacuum in the vacuum apparatus to 10 −4 Pa or less. More preferably, it is 10 < -5 > Pa or less.
It is preferable to apply pressure at the time of bonding because the bonding strength is improved. The pressure for pressurization is preferably 0.1 to 100 MPa. If the pressure is less than 0.1 MPa, the pressure is too weak to obtain sufficient bonding strength. If it exceeds 100 MPa, the substrate may be damaged. More preferably, it is 1-10 MPa.
Any gas can be used as the inert gas as long as it is inert, but it is preferable to use He, Ne, Ar, Kr, or Xe. In particular, Ar is more preferable because it can be obtained at low cost.
Heating at the time of bonding or after bonding is preferable in order to increase the bonding strength. However, when the first substrate 201 is sapphire and the second substrate 301 is a silicon single crystal or metal, it is preferable that the temperature is 200 ° C. or less because sapphire and silicon or metal have a large difference in thermal expansion coefficient.

(レーザーリフトオフ工程)
レーザーリフトオフ工程では、第1基板201と積層半導体204との界面にレーザー光を照射して第1基板201を積層半導体204から剥離する。
第1基板201の剥離方法としては、研磨法、エッチング法、レーザリフトオフ法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来るが、本発明では第1基板201を再利用する観点から、第1基板201をそのまま剥離することが可能なレーザリフトオフ法を用いることが好ましい。
レーザーリフトオフ法の具体的な手順は、第1の実施形態の場合と同様に行えばよい。
(Laser lift-off process)
In the laser lift-off process, the first substrate 201 is separated from the laminated semiconductor 204 by irradiating the interface between the first substrate 201 and the laminated semiconductor 204 with laser light.
As a peeling method of the first substrate 201, a known technique such as a polishing method, an etching method, or a laser lift-off method can be used without any limitation. In the present invention, from the viewpoint of reusing the first substrate 201, the first substrate 201 is used. It is preferable to use a laser lift-off method that can peel 201 as it is.
The specific procedure of the laser lift-off method may be performed in the same manner as in the first embodiment.

そして、第1基板201の剥離によって露出したn型半導体層204aに負極208を形成し、第2基板301には正極207を形成する。そして、第2基板301を素子毎に分割することによって、図18に示すような上下電極構造の発光素子400が得られる。
分割方法としてはレーザスクライブ法、ダイシング法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来る。
また、正極207はAu、Al、NiおよびCu等の材料を用いた各種構造が公知であり、これら公知の材料を何ら制限なく用いることが出来る。また、負極208としては、各種組成および構造の負極が公知であり、これら公知の負極を何ら制限なく用いることが出来る。
Then, a negative electrode 208 is formed on the n-type semiconductor layer 204 a exposed by peeling off the first substrate 201, and a positive electrode 207 is formed on the second substrate 301. Then, by dividing the second substrate 301 for each element, a light emitting element 400 having an upper and lower electrode structure as shown in FIG. 18 is obtained.
As the dividing method, a known technique such as a laser scribing method or a dicing method can be used without any limitation.
Further, the positive electrode 207 has various known structures using materials such as Au, Al, Ni, and Cu, and these known materials can be used without any limitation. As the negative electrode 208, negative electrodes having various compositions and structures are known, and these known negative electrodes can be used without any limitation.

次に、上記の発光素子400を用いてランプを構成した場合について説明する。
図19は本発明に係るランプ(砲弾型)の一例を模式的に示した断面図である。図19に示すランプは、図18に示す上下電極型の発光素子1605を実装したものであり、この発光素子1605を用いたこと以外は従来公知の方法により製造することができる。具体的には、例えば2本のフレーム1602A、1602Bのうち、フレーム1602Bに発光素子1605の正極を銀ペーストなどの導電性接着材で接着し、発光素子1605の負極を金からなるワイヤー1603でフレーム1602Aに接合した後、透明な樹脂からなるモールド1604で発光素子1605の周辺をモールドすることにより作成することができる。
Next, a case where a lamp is configured using the light emitting element 400 will be described.
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing an example of a lamp (bullet type) according to the present invention. The lamp shown in FIG. 19 has the upper and lower electrode type light emitting elements 1605 shown in FIG. 18 mounted thereon, and can be manufactured by a conventionally known method except that this light emitting element 1605 is used. Specifically, for example, of the two frames 1602A and 1602B, the positive electrode of the light emitting element 1605 is bonded to the frame 1602B with a conductive adhesive such as silver paste, and the negative electrode of the light emitting element 1605 is framed with a wire 1603 made of gold. After bonding to 1602A, the periphery of the light-emitting element 1605 can be molded with a mold 1604 made of a transparent resin.

以上説明したように、本発明の実施形態である発光素子114、400の製造方法によれば、発光層104b、204bを含む積層半導体104、204の側面を傾斜面104d、204dとすることができ、光取り出し効率が向上した発光素子114、400を製造できるとともに、生産性を向上することができる。
また、積層半導体104、204を形成する際の基板として、半導体層よりも高いビッカース硬度を有する第1基板101、201を用いるので、サンドブラスト加工を行った際に第1基板101、201が損傷を受ける虞が無く、これにより第1基板101、201を再利用することができる。
以上により、発光特性に優れた発光素子114、400を安価に製造することができる。
As described above, according to the method for manufacturing the light emitting elements 114 and 400 according to the embodiment of the present invention, the side surfaces of the stacked semiconductors 104 and 204 including the light emitting layers 104b and 204b can be the inclined surfaces 104d and 204d. In addition, the light emitting elements 114 and 400 with improved light extraction efficiency can be manufactured, and productivity can be improved.
Moreover, since the 1st board | substrates 101 and 201 which have higher Vickers hardness than a semiconductor layer are used as a board | substrate at the time of forming the laminated semiconductors 104 and 204, when the sandblasting was performed, the 1st board | substrates 101 and 201 were damaged. There is no risk of receiving it, so that the first substrates 101 and 201 can be reused.
As described above, the light-emitting elements 114 and 400 having excellent light-emitting characteristics can be manufactured at low cost.

(実施例1)
以下に説明するように、図18に示す上下電極構造の発光素子を製造し、発光出力を測定した。
まず、サファイア単結晶からなる第1基板上に、AlNからなるバッファ層を形成し、このバッファ層上に窒化ガリウム(GaN)系化合物半導体からなる半導体層を形成した。この半導体層は、厚さ4μmのアンドープGaNからなる下地層と、厚さ2μmのGeドープn型GaNコンタクト層および厚さ0.02μmのn型In0.1Ga0.9Nクラッド層がこの順序で積層されたn型半導体層と、厚さ16nmのSiドープGaN障壁層および厚さ2.5nmのIn0.06Ga0.94N井戸層を5回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層と、厚さ0.01μmのMgドープp型Al0.07Ga0.93Nクラッド層と厚さ0.18μmのMgドープp型Al0.02Ga0.98Nコンタクト層がこの順序で積層されたp型半導体層とを順次積層することにより形成した。
この構造において、n型GaNコンタクト層のキャリア濃度は1×1019cm-3であり、GaN障壁層のSiドープ量は1×1017cm-3であり、p型AlGaNコンタクト層のキャリア濃度は5×1018cm-3であり、p型AlGaNクラッド層のMgドープ量は5×1019cm-3であった。
また、半導体層の各層の積層は、MOCVD法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
Example 1
As described below, the light emitting device having the upper and lower electrode structures shown in FIG. 18 was manufactured, and the light emission output was measured.
First, a buffer layer made of AlN was formed on a first substrate made of sapphire single crystal, and a semiconductor layer made of a gallium nitride (GaN) -based compound semiconductor was formed on the buffer layer. This semiconductor layer is formed by laminating a base layer made of undoped GaN having a thickness of 4 μm, a Ge-doped n-type GaN contact layer having a thickness of 2 μm, and an n-type In 0.1 Ga 0.9 N cladding layer having a thickness of 0.02 μm in this order. A light emitting layer having a multiple quantum well structure in which an n-type semiconductor layer, a Si-doped GaN barrier layer having a thickness of 16 nm and an In 0.06 Ga 0.94 N well layer having a thickness of 2.5 nm are stacked five times, and finally a barrier layer is provided. And a p-type semiconductor layer in which a Mg-doped p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer having a thickness of 0.01 μm and a Mg-doped p-type Al 0.02 Ga 0.98 N contact layer having a thickness of 0.18 μm are stacked in this order. It was formed by sequentially laminating.
In this structure, the carrier concentration of the n-type GaN contact layer is 1 × 10 19 cm −3 , the Si doping amount of the GaN barrier layer is 1 × 10 17 cm −3 , and the carrier concentration of the p-type AlGaN contact layer is 5 a × 10 18 cm -3, Mg doping amount of p-type AlGaN cladding layer was 5 × 10 19 cm -3.
The layers of the semiconductor layers were stacked by MOCVD under normal conditions well known in the technical field.

次に、p型半導体層上に、厚さ1.5nmのPt層を、オーミックコンタクト層としてスパッタ法により成膜した。
次に、反射層として厚み20nmのAg層と、相互拡散防止層として20nmのPt層と、第1接合層として20nmのAu層とを、この順番でスパッタ法により成膜することにより、第1積層体を形成した。
Next, a Pt layer having a thickness of 1.5 nm was formed as an ohmic contact layer on the p-type semiconductor layer by a sputtering method.
Next, an Ag layer having a thickness of 20 nm as a reflective layer, a Pt layer having a thickness of 20 nm as an anti-diffusion layer, and an Au layer having a thickness of 20 nm as a first bonding layer are formed in this order by sputtering, so that the first A laminate was formed.

次にサンドブラスト法を用いて、半導体層を、傾斜面を有する積層半導体に加工した。
まず最初に、レジストフィルム(東京応化製BF45Z)を半導体層の表面に密着させた。次に、露光機を用いてレジストフィルムを所定のパターンで露光した。次に、350μm角の格子状パターンを残してレジストフィルムを除去した。格子状パターンの間隔は50μmとした。そして、炭酸ナトリウム水溶液を用いて現像を実施した。
次に、サンドブラスト装置を用いて平均粒径20μmのホワイトアランダム(ビッカース硬度2000)を用いてブラスト加工を実施した。その後、超音波洗浄にてレジストフィルムおよびブラスト粒子残渣を除去した。
以上のようにして、傾斜面を有する積層半導体を形成した。
Next, the semiconductor layer was processed into a laminated semiconductor having an inclined surface by using a sandblast method.
First, a resist film (BF 45Z manufactured by Tokyo Ohka) was adhered to the surface of the semiconductor layer. Next, the resist film was exposed with a predetermined pattern using an exposure machine. Next, the resist film was removed leaving a 350 μm square lattice pattern. The interval between the lattice patterns was 50 μm. Then, development was performed using an aqueous sodium carbonate solution.
Next, blasting was performed using white alundum (Vickers hardness 2000) having an average particle diameter of 20 μm using a sand blasting apparatus. Thereafter, the resist film and the blast particle residue were removed by ultrasonic cleaning.
As described above, a laminated semiconductor having an inclined surface was formed.

ブラスト加工を施した積層半導体の断面SEM写真を図20に示し、平面SEM写真を図21に示す。図20に示すように、第1基板301上の半導体層302に、傾斜角度45度の傾斜面が形成できていることがわかる。   A cross-sectional SEM photograph of the laminated semiconductor subjected to blasting is shown in FIG. 20, and a planar SEM photograph is shown in FIG. As shown in FIG. 20, it can be seen that an inclined surface with an inclination angle of 45 degrees can be formed in the semiconductor layer 302 on the first substrate 301.

次に、表面に(111)面を有するSi単結晶からなる第2基板を用意し、この第2基板に、50nmのAg層と、20nmのPt層と、第2の接合層として20nmのAu層とを、この順でスパッタにより成膜した。このようにして第2積層体を形成した。なお、Si基板(第2基板)にAgを成膜する前に、RCA洗浄を実施し、希フッ酸(0.5質量%)を用いて10分間処理した。また、スパッタ装置の到達真空度は1.0×10−5Paとした。 Next, a second substrate made of a Si single crystal having a (111) plane on the surface is prepared, and a 50 nm Ag layer, a 20 nm Pt layer, and a 20 nm Au layer as a second bonding layer are prepared on the second substrate. The layers were formed by sputtering in this order. In this way, a second laminate was formed. Note that before the Ag film was formed on the Si substrate (second substrate), RCA cleaning was performed, and the substrate was treated with dilute hydrofluoric acid (0.5 mass%) for 10 minutes. The ultimate vacuum of the sputtering apparatus was 1.0 × 10 −5 Pa.

次に、第1積層体と第2積層体とを真空装置内で、第1接合層と第2接合層との各接合面を重ね合わせて接合させた。このときの、真空装置内の到達真空度は1.0×10-5Paとし、各接合面にArガス中性原子ビームを1分間照射した後、5MPaの圧力で加圧して接合させた。なお、接合時および接合前後には加温処理は施さなかった。
次に、第1積層体と第2積層体との接合体に対してレーザリフトオフ法を適用して、第1基板を除去した。レーザリフトオフ法にはArFエキシマレーザを用い、1ショットあたりのレーザ照射面積を700μm×700μmとして、1000mJ/cm2のエネルギー密度で実施した。
Next, the first stacked body and the second stacked body were bonded in a vacuum apparatus by overlapping the bonding surfaces of the first bonding layer and the second bonding layer. At this time, the ultimate degree of vacuum in the vacuum apparatus was 1.0 × 10 −5 Pa, and each bonding surface was irradiated with an Ar gas neutral atom beam for 1 minute, and then pressed and bonded at a pressure of 5 MPa. In addition, the heating process was not performed at the time of joining and before and after joining.
Next, a laser lift-off method was applied to the joined body of the first stacked body and the second stacked body to remove the first substrate. An ArF excimer laser was used for the laser lift-off method, and the laser irradiation area per shot was set to 700 μm × 700 μm, and the energy density was 1000 mJ / cm 2 .

次に、ドライエッチング法により、AlNからなるバッファ層、およびアンドープGaNからなる下地層を除去して、n型半導体層を露出させた。
次いで、n型半導体層の表面上の中央部に、Cr(40nm)、Ti(100nm)、Au(1000nm)からなる負極を蒸着法により成膜した。負極のパターンは、公知のフォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いた。
また、第2基板の表面上には、Au(1000nm)からなる正極を蒸着法により成膜した。
そして、ダイシングにより分割し、図18に示すような350μm角の発光素子とした。
Next, the buffer layer made of AlN and the base layer made of undoped GaN were removed by a dry etching method to expose the n-type semiconductor layer.
Next, a negative electrode made of Cr (40 nm), Ti (100 nm), and Au (1000 nm) was formed on the central portion on the surface of the n-type semiconductor layer by vapor deposition. A known photolithography technique and lift-off technique were used for the negative electrode pattern.
A positive electrode made of Au (1000 nm) was formed on the surface of the second substrate by a vapor deposition method.
Then, it was divided by dicing to obtain a 350 μm square light emitting device as shown in FIG.

得られた発光素子について、TO−18缶パッケージに実装して、テスターによって印加電流20mAにおける発光出力を測定した。その結果、Vfは3.1Vであり、Poは18mWであった。   About the obtained light emitting element, it mounted in the TO-18 can package, and the light emission output in 20 mA of applied currents was measured with the tester. As a result, Vf was 3.1 V and Po was 18 mW.

(比較例1)
半導体層に対する加工として、サンドブラスト法に代えて、公知のフォトリソグラフィー法を用いたこと以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し、実施例1と同様に評価した。
得られた発光素子について、TO−18缶パッケージに実装して、テスターによって印加電流20mAにおける発光出力を測定した。その結果、Vfは3.1Vであり、Poは14mWであり、Poが実施例1よりも低くなった。
(Comparative Example 1)
A light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that a known photolithography method was used instead of the sand blasting method as a process for the semiconductor layer, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1.
About the obtained light emitting element, it mounted in the TO-18 can package, and the light emission output in 20 mA of applied currents was measured with the tester. As a result, Vf was 3.1 V, Po was 14 mW, and Po was lower than that in Example 1.

(実施例2)
10枚の第1基板を用いて実施例1の半導体発光素子を作製し、第1基板(サファイア)へのダメージ、半導体発光素子へのクラックを顕微鏡観察により調査した。
(比較例2)
10枚の第1基板を用いて比較例1の半導体発光素子を作製し、第1基板(サファイア)へのダメージ、半導体発光素子へのクラックを顕微鏡観察により調査した。
(Example 2)
The semiconductor light-emitting device of Example 1 was manufactured using ten first substrates, and damage to the first substrate (sapphire) and cracks in the semiconductor light-emitting device were examined by microscopic observation.
(Comparative Example 2)
The semiconductor light emitting device of Comparative Example 1 was manufactured using ten first substrates, and the damage to the first substrate (sapphire) and the cracks in the semiconductor light emitting device were examined by microscopic observation.

実施例2においては、10枚の基板全てにおいて、サファイアへのダメージがなく、発光素子に対するクラックの発生もなかった。一方、比較例2においては、10枚の基板のうち、4枚の基板についてサファイアへのダメージが観察された。また、5枚の基板について発光素子へのクラックが確認された。   In Example 2, there was no damage to the sapphire and no cracks were generated on the light emitting element in all 10 substrates. On the other hand, in Comparative Example 2, damage to sapphire was observed for 4 substrates out of 10 substrates. Moreover, the crack to a light emitting element was confirmed about five board | substrates.

図1は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。FIG. 1 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。FIG. 2 is a cross-sectional process diagram illustrating the method for manufacturing the light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。FIG. 3 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。FIG. 4 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法におけるサンドブラスト工程を説明する断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a sandblasting process in the method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法におけるサンドブラスト工程を説明する断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a sandblasting process in the method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。FIG. 7 is a cross-sectional process diagram illustrating the method for manufacturing the light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。FIG. 8 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。FIG. 9 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法におけるレーザーリフトオフ工程を説明する平面模式図である。FIG. 10 is a schematic plan view illustrating a laser lift-off process in the method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図11は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法におけるレーザーリフトオフ工程を説明する断面模式図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a laser lift-off process in the method for manufacturing a light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図12は、本発明の第1の実施形態である発光素子の製造方法によって製造された発光素子を示す断面模式図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device manufactured by the method for manufacturing a light emitting device according to the first embodiment of the present invention. 図13は、本発明の第2の実施形態である発光素子の製造方法を説明する工程図である。FIG. 13 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to the second embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第2の実施形態である発光素子の製造方法を説明する図であって、第1の積層体を示す断面模式図である。FIG. 14 is a view for explaining the method for manufacturing the light-emitting element according to the second embodiment of the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing the first laminate. 図15は、本発明の第2の実施形態である発光素子の製造方法を説明する図であって、結晶構造を説明する模式図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to the second embodiment of the present invention, and is a schematic diagram illustrating a crystal structure. 図16は、本発明の第2の実施形態である発光素子の製造方法を説明する図であって、第2の積層体を示す断面模式図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to the second embodiment of the present invention, and is a schematic cross-sectional view illustrating a second stacked body. 図17は、本発明の第2の実施形態である発光素子の製造方法のおける接合工程を説明する模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a bonding step in the method for manufacturing a light emitting device according to the second embodiment of the present invention. 図18は、本発明の第2の実施形態である発光素子の製造方法によって製造された発光素子を示す断面模式図である。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device manufactured by the method for manufacturing a light emitting device according to the second embodiment of the present invention. 図19は、発光素子を備えたランプを示す断面模式図である。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view illustrating a lamp including a light emitting element. 図20は、実施例1におけるサンドブラスト工程後の積層半導体を示す断面SEM写真である。20 is a cross-sectional SEM photograph showing the laminated semiconductor after the sandblasting process in Example 1. FIG. 図21は、実施例1におけるサンドブラスト工程後の積層半導体を示す平面SEM写真である。FIG. 21 is a planar SEM photograph showing the laminated semiconductor after the sandblasting process in Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

101,201…第1基板(第1の基板)、102,202…半導体層、102a、104a…n型半導体層、102b,104b…発光層、102c,104c…p型半導体層、104,204…積層半導体、104d、204d…傾斜面(側面)、111,301…第2基板(第2の基板)、114,400…発光素子(窒化物系半導体発光素子)、200…第1積層体(第1の積層体)、206…第1接合層(第1の接合層)、300…第2積層体(第2の積層体)、303…第2接合層(第2の接合層)

101, 201 ... first substrate (first substrate), 102, 202 ... semiconductor layer, 102a, 104a ... n-type semiconductor layer, 102b, 104b ... light emitting layer, 102c, 104c ... p-type semiconductor layer, 104, 204 ... Stacked semiconductor, 104d, 204d ... inclined surface (side surface), 111, 301 ... second substrate (second substrate), 114, 400 ... light emitting element (nitride semiconductor light emitting element), 200 ... first stacked body (first) 1), 206... 1st bonding layer (first bonding layer), 300... 2nd stacking body (second stacking body), 303... 2nd bonding layer (second bonding layer).

Claims (8)

窒化物系半導体からなる半導体層を基板上に積層する窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、
第1の基板上に、少なくともn型半導体層、発光層、及びp型半導体層を順次積層して半導体層を形成した後、該半導体層上にブラストに対して加工耐性を有するマスク層を形成し、該半導体層の前記マスク層によって覆われていない部分をブラスト加工することにより、前記半導体層を分断すると共に、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する複数の積層半導体とする工程と、
前記積層半導体同士の間を埋め込むように犠牲膜を形成する工程と、
前記積層半導体及び前記犠牲膜上に第2の基板を設けた後、前記第1の基板と前記積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第1の基板を前記積層半導体から剥離する工程と、
前記第1の基板の剥離後に前記犠牲膜を除去する工程とを少なくとも備え、
前記半導体層の厚さは3〜15μmの範囲であり、
前記ブラスト加工を、前記第1の基板よりもビッカース硬度が低いブラスト粒子を用いて行い、
加工幅は30〜100μm、ブラスト粒子の平均粒径は5〜50μmであり、
前記第1の基板として、前記半導体層よりも高いビッカース硬度を有する基板を用いることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
A method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device in which a semiconductor layer made of a nitride semiconductor is laminated on a substrate,
A semiconductor layer is formed by sequentially stacking at least an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer on a first substrate, and then a mask layer having processing resistance against blasting is formed on the semiconductor layer. Then, by blasting a portion of the semiconductor layer that is not covered by the mask layer , the semiconductor layer is divided, and a plurality of stacked semiconductors having side surfaces made of inclined surfaces formed by the blasting are obtained. Process,
Forming a sacrificial film so as to be embedded between the stacked semiconductors;
Providing a second substrate on the laminated semiconductor and the sacrificial film, and then irradiating a laser beam on an interface between the first substrate and the laminated semiconductor to separate the first substrate from the laminated semiconductor; When,
And a step of removing the sacrificial film after peeling off the first substrate,
The semiconductor layer has a thickness in the range of 3 to 15 μm,
The blasting is performed using blast particles having a Vickers hardness lower than that of the first substrate,
The processing width is 30-100 μm, the average particle size of the blast particles is 5-50 μm,
A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element, wherein a substrate having a Vickers hardness higher than that of the semiconductor layer is used as the first substrate.
窒化物系半導体からなる半導体層を基板上に積層する窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、
第1の基板上に、少なくともn型半導体層、発光層、及びp型半導体層を順次積層して半導体層を形成した後、該半導体層上にブラストに対して加工耐性を有するマスク層を形成し、該半導体層の前記マスク層によって覆われていない部分をブラスト加工することにより、前記半導体層を分断すると共に、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する複数の積層半導体とする工程と、
前記積層半導体同士の間を埋め込むように犠牲膜を形成する工程と、
前記p型半導体層上あるいは該p型半導体層上に形成した電極層上、及び、前記犠牲膜上に、導電体からなる第1の接合層を積層することにより、第1の積層体を形成する工程と、
導電性を有する第2の基板上に少なくとも導電体からなる第2の接合層を積層することにより、第2の積層体を形成する工程と、
前記第1の積層体と第2の積層体とを、前記第1の接合層と第2の接合層とを接合させることにより一体化させる工程と、
前記第1の基板と前記積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第1の基板を前記積層半導体から剥離する工程と、
前記第1の基板の剥離後に前記犠牲膜を除去する工程とを少なくとも備え、
前記半導体層の厚さは3〜15μmの範囲であり、
前記ブラスト加工を、前記第1の基板よりもビッカース硬度が低いブラスト粒子を用いて行い、
加工幅は30〜100μm、ブラスト粒子の平均粒径は5〜50μmであり、
前記第1の基板として、前記半導体層よりも高いビッカース硬度を有する基板を用いることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
A method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device in which a semiconductor layer made of a nitride semiconductor is laminated on a substrate,
A semiconductor layer is formed by sequentially stacking at least an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer on a first substrate, and then a mask layer having processing resistance against blasting is formed on the semiconductor layer. Then, by blasting a portion of the semiconductor layer that is not covered by the mask layer , the semiconductor layer is divided, and a plurality of stacked semiconductors having side surfaces made of inclined surfaces formed by the blasting are obtained. Process,
Forming a sacrificial film so as to be embedded between the stacked semiconductors;
A first stacked body is formed by stacking a first bonding layer made of a conductor on the p-type semiconductor layer or on the electrode layer formed on the p-type semiconductor layer and on the sacrificial film. And a process of
Forming a second laminate by laminating at least a second bonding layer made of a conductor on a conductive second substrate;
Integrating the first laminate and the second laminate by joining the first joining layer and the second joining layer; and
Irradiating a laser beam to an interface between the first substrate and the laminated semiconductor to separate the first substrate from the laminated semiconductor;
And a step of removing the sacrificial film after peeling off the first substrate,
The semiconductor layer has a thickness in the range of 3 to 15 μm,
The blasting is performed using blast particles having a Vickers hardness lower than that of the first substrate,
The processing width is 30-100 μm, the average particle size of the blast particles is 5-50 μm,
A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element, wherein a substrate having a Vickers hardness higher than that of the semiconductor layer is used as the first substrate.
前記積層半導体から剥離した第1の基板を、前記半導体層を形成する際の基板として再利用することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。     The method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the first substrate separated from the laminated semiconductor is reused as a substrate for forming the semiconductor layer. 前記半導体層のビッカース硬度を、前記第1の基板のビッカース硬度の90%以下としたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。     4. The method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein a Vickers hardness of the semiconductor layer is 90% or less of a Vickers hardness of the first substrate. 前記ブラスト粒子は、アルミナ又はシリコンを主成分としてなるものであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 The method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to any one of claims 1 to 4, wherein the blast particles are mainly composed of alumina or silicon. 前記ブラスト加工は、前記半導体層側にレジストでパターニングを施して行うことを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 The blasting method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to any one of claim 1 to 5, wherein the resist to perform subjected to patterning in the semiconductor layer side. 前記第1の基板がサファイアであることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 Production method for a nitride semiconductor light emitting device according to any one of claim 1 to 6, wherein the first substrate is a sapphire. 前記半導体層をなす窒化物系半導体がGaN系半導体であることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 Production method for a nitride semiconductor light emitting device according to any one of claim 1 to 7, wherein the nitride semiconductor forming the semiconductor layer is a GaN-based semiconductor.
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