JP5628641B2 - 半導体発光装置の製造方法および半導体ウエハ - Google Patents
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有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)によりAlxInyGazN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)からなる半導体膜を形成することができるC面サファイア基板を成長用基板10として用意する。
有機金属気相成長法によりAlxInyGazN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)からなるn型GaN層22、活性層24およびp型GaN層26を含む半導体膜20を加工された成長用基板10上に形成する。具体的には、成長用基板10をMOCVD装置に設置し、基板温度約1000℃とし、水素雰囲気中で約10分程度の熱処理を行う。(サーマルクリーニング)。続いて、基板温度(成長温度)を500℃とし、TMG(トリメチルガリウム)(流量10.4μmol/min)およびNH3(流量3.3LM)を約3分間供給してGaN層からなる低温バッファー層(図示せず)を形成する。その後、基板温度(成長温度)を1000℃まで昇温し、約30秒間保持することで低温バッファー層を結晶化させる。
p型GaN層26の表面に電子ビーム蒸着法などにより例えばITO(Indium Tin Oxide)膜およびAg膜を順次成膜し、リフトオフ法などによりパターニングしてp側電極32を形成する。p側電極32は、p型GaN層26との間でオーミック性接触を形成するとともに活性層24から放射された光をn型GaN層22の側に向けて反射させる反射面を形成する。
上記各工程を経たウエハの表面全体を覆うようにSiO2などからなる絶縁膜40を形成する。続いて電子ビーム蒸着法などにより絶縁膜40上に例えばAuSnからなる共晶接合層42を形成する。共晶接合層42は、後の工程において支持基板50を半導体膜20に接合するための接合層として機能する(図1(d))。
成長用基板10に代えて半導体膜20を支持するための支持基板50を用意する。支持基板50として例えばSi単結晶基板を用いることができる。支持基板50上にPt、Ti、Ni、Au、AuSnをこの順番で積層し、複合接合層(図示せず)を形成する。続いて、この支持基板50側の複合接合層と半導体膜20側の共晶接合層42とを密着させ、真空又はN2雰囲気中で熱圧着することにより、支持基板50を半導体膜20に接合する(図2(a))。尚、支持基板50は、絶縁膜40上にCu等の金属膜をめっき成長させることにより形成されるものであってもよい。
レーザリフトオフ(LLO)法を用いて成長用基板10を半導体膜20から剥離する。レーザリフトオフにはエキシマレーザを使用することができる。図3に示すように、成長用基板10の裏面側から発光素子の1区画に相当する範囲にレーザを照射する。レーザは、照射範囲を順次移動させながら照射され、成長用基板10の全面に亘って照射される。照射されたレーザは、半導体膜20に達し、成長用基板10との界面近傍におけるGaNを金属GaとN2ガスに分解する。これにより、成長用基板10と半導体膜20との間に空隙が形成され、成長用基板10が半導体膜20から剥離する。成長用基板10が除去されたことにより、半導体膜20が露出するとともに成長用基板10の凸部12上に延在しているp側配線34の一部が露出する。成長用基板10の除去に伴って、凸部12に対応する位置に複数の発光素子を分割する溝(ストリート)60が形成される。従って、ストリートを形成するためのエッチング工程が不要となる(図2(b))。
成長用基板10を除去することにより表出した半導体膜20の側面に、スパッタ法およびリフトオフ法などを用いてSiO2等からなる絶縁膜72を形成する。次に、成長用基板10を除去することにより表出したn型GaN層22の表面からストリート60の底面において露出した隣接する発光素子のp側配線34に至るn側配線74を形成する。n側配線74は、n型GaN層22との間でオーミック性接触を形成しており、n側電極を兼ねている。n側配線74は、予め所定のパターニングを施したレジストを形成しておき、電子ビーム蒸着法等によりTiおよびAlを順次成膜した後、レジストをリフトオフして配線材料をパターニングすることにより形成される。半導体膜20の側面とn側配線74との間に絶縁膜72が介在するように、n側配線74は、半導体膜20の側面において絶縁膜72を覆うように形成される。尚、本実施例に係る半導体発光装置においては、n型GaN層22側が光取り出し面となるため、n側配線74がn型半導体層22の上面を覆う面積を極力小さくすることが好ましい。
ダイシングによりストリート60に沿って支持基板50を切断し、ウエハ上に形成された複数の半導体発光装置を分離する。本実施例では、半導体発光装置1は複数の発光素子を含む。半導体発光装置の構成単位は任意に設定することができ、従ってダイシングラインは適宜設定される。尚、半導体発光装置の分離は、ダイシングに限らず、ポイントスクライブ/ブレイキング、レーザスクライブなどにより行うことも可能である。以上の各工程を経ることにより半導体発光装置1が完成する。
Claims (8)
- 半導体膜の結晶成長を行うための成長用基板に少なくとも1つの凹部を形成する工程と、
前記成長用基板の凹部内に選択的に気相成長法により半導体膜を成長させ、前記凹部内に発光素子を形成する工程と、
前記半導体膜の表面に支持体を形成する工程と、
前記成長用基板を除去する工程と、を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 前記成長用基板は複数の凹部と、前記複数の凹部を画定する凸部と、を有し、
前記発光素子は、前記複数の凹部の各々の内部に形成されることを特徴とする請求項1に製造方法。 - 前記凸部により隔てられた互いに隣接する発光素子間を前記成長用基板を除去する前または後に導体配線で接続する工程を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
- 前記半導体膜を形成する前に、前記凸部の上面に前記半導体膜の結晶成長を阻害するマスクを形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の製造方法。
- 前記成長用基板を除去した後、前記凸部に対応する部分に形成される溝に沿って前記支持体を切断する工程を更に含むことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1つに記載の製造方法。
- 前記凸部はテーパ形状を有することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1つに記載の製造方法。
- 複数の凹部を有する成長用基板と、
前記複数の凹部の各々の内部に形成されたn型半導体層、活性層およびp型半導体層を含む半導体膜と、を含むこと特徴とする半導体ウエハ。 - 前記半導体膜の表面に設けられた導電膜を更に有することを特徴とする請求項7に記載の半導体ウエハ。
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