JPH0410536A - エピタキシャル層と基板の分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は基板上に形成したエピタキシャル層を含む半導
体素子製造工程に係り、特にエピタキシャル層と基板の
分離方法に関するものである。

［従来の技術］ 通常、半導体デバイスの多くのものは、薄膜エピタキシ
ャル層を含む。第２図はその一例で、ＧａＡｓ系材料を
使用した赤色発光タイオードの断面図である。

ｐ型ＧａλＳ基板２１の上にｐ型ＧａＡ１２ＡＳエピタ
キシャル層２２．ｎ型ＧａＡ（Ａｓエビタ牛シャル層２
３の薄膜が形成されている。薄膜の形成方法としては液
相エピタキシー法（ＬＰＥ）気相エピタキシー法（ＶＰ
Ｅ）、有機金属エピタキシー法（ＭＯＶＰＥ）、分子線
エピタキシー法（ＭＢＥ）等があり、いずれかが採用さ
れる。

素子の動作は、通常、このエピタキシャル層で行われる
。第２図の例では、ｐ型ＧａＡｌ２Ａｓエピタキシャル
層２２とｎ型ＧａＡ（７Ａｓ工ピタキンヤル層２３との
接合部近傍で発光する。

従って、素子としてはエピタキシャル層のみ必要であり
、基板２１は不必要となる場合か多い。

また基板２１中を流れる漏れ電流や基板２１中に熱か蓄
積されることにより素子特性か劣化する場合かある。こ
のような理由から基板２１を取り除き、エピタキシャル
層２２．２３のみを残す工夫かなされている。

その方法として、従来、■基板切削性、■選択エツチン
グ法、■ＣＬＥＦＴ法、■ＰＦＴ法の４つがあった。

■の基板切削法は、エピタキシャル層側をガラス板やウ
ェハに貼りつけ、基板を切削ないし研磨してこれを除去
するものである。基板の厚さは、通常、数百μｍ以上あ
る。これに対して、エピタキシャル層は数μｍ程度と薄
い。切削・研磨によってエピタキシャル層のみ残すには
、相当な加工精度技術か要求される。特に、基板の厚さ
か一様でなかったり、基板とエピタキシャル層界面か平
坦でない場合、切削・研磨によってエピタキシャル層の
み残すのは不可能に近い。

■の選択エツチングは、エピタキシャル層側をガラス板
やウェハに貼り付け、エツチング液に浸漬して基板を溶
融除去するものである。この場合、基板のみを溶解し、
エピタキシャル層及び貼り付は板には影響を及ぼさない
液を使用しなければならないため、エツチング液はごく
狭い範囲に限定される。基板とエピタキシャル層、貼り
付は板の材料の組み合わせによっては、適当なエツチン
グ液か無い場合も多い。また、一般に半導体のエツチン
グ液は毒性の強いものが多く安全上も好ましくない。例
えば、選択エツチング液として良く使われるＨＦは、極
めて毒性の強いことで知られている。

■ＣＬＥＦＴ法（Ｃｌｅａｖａｇｅ　ｏｆ　Ｌａｔｅｒ
ａｌ　Ｅｐｉｔａｘｉａｌ　Ｆｉｌｍｓ　ｆｏｒ　Ｔｒ
ａｎｓｆｅｒ法）は、カーボンストライプ上へのエピタ
キシャル層のｏｖｅｒ−ｇｒｏｗｔｈを利用したもので
ある。半導体基板上にカーボン層を形成し、この上にエ
ピタキシャル層を成長させる。

そして、エピタキシャル層側を固定用基板に貼り付けた
後、この固定用基板と半導体基板とをそれぞれ２枚の支
持台に貼り付け、両支持台間にくさびを入れて、半導体
基板とエピタキシャル層とを剥離する。基板からエピタ
キシャル層を機械的に剥きとるので、危険性を伴うと共
に操作性か悪い。

■Ｐ　Ｆ　Ｔ　（Ｐｅｅｌｅｄ　Ｆｉｌｍ　Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ　：剥離薄膜法）は、例えばＧａＡｓ基板上
にＧ　ａ　ｏ３Ａｆ２ｏ　７ＡＳ層を５μｍ、さらにそ
の上に必要な太陽電池構造を液相成長法により形成する
。その後、表面をワックスで覆い選択エツチング液（Ｈ
Ｆ）の中に浸す。ＨＦは中間層のＧ　ａ　（１３ＡＣｏ
、ｔＡ　Ｓのみをエツチングするため、上部の薄膜（〜
２０μｍ）か基板から剥離する。基板はその後、何１０
回も使うことができるか、エツチング液ＨＦは既述した
ように、毒性か極めて高く安全上好ましくない。

［発明か解決しようとする課題］ 上記した従来の■〜■の基板除去方法によると次のよう
な欠点があった。

■の研磨法、■の選択エツチング法のいずれの方法を使
用しても、基板は切削・研磨あるいは溶解されて無くな
ってしまうので、再度利用することはできない。その結
果、基板として特に高価な化合物半導体基板を用いる場
合には、資源の有効利用か図れなかった。

■のＣＬＥＦＴ法、■のＰＦＴ法を使用すると、基板の
再利用か可能となるものの、■では機械的に剥離するた
め再現性や作業性に問題かあり、また、■ではエツチン
グ液の毒性か強（安全性に欠けるという問題かあった。

本発明の目的は、特にＰＦＴ法を改善することによって
、前記した従来技術の欠点を解消し、簡易、かつ安全に
基板とエピタキシャル層とを分離することか可能なエピ
タキシャル層と基板の分離方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、基板と、エピタキシャル層との開にＡ
ＱＡｓ系より成る分離層を成長し、分離作業時に水また
は酸・アルカリ系等の溶解液によってＡＬＡｓ系層を分
解することにあり、それによって分離作業を大幅に簡便
かつ正確にし、かつ基板の再利用を可能せしめるもので
ある。

即ち、本発明のエピタキシャル層と基板の分離方法は、
基板上に、ｌ及びＡｓを含む化劇物の薄膜を分離層とし
て成長し、その上にエピタキシャル層を成長した後、上
記分離層を非毒性で分離層のみを低化学反応で溶かす溶
解液に浸して除去し、分離層上のエピタキシャル層と基
板とを分離するようにしたものである。

そして、上記分離層に使用する化合物をＡ（Ａｓとする
他、Ａｌ１の混晶比か０９以上のＧａＡ（ＡｓＩ　ｎＡ
ＱＡｓ、ＧａＡ（！Ａｓ　Ｐ、ｌ　ｎＡρＡｓＰのいず
れか１つとすることもてきる。

また、分離層に使用する化合物の溶解液はＯ′Ｃ以上の
水とすることもできるか、これ以外に酸・アルカリ系薬
品液（ＨＣ（！、ＨｔＳＯｔ、ＨＮＯ３ＮＨ，（ＯＨ）
、ＮａＯＨ，ＫＯＨ）またはその水溶液、あるいは水溶
性有機溶剤（メタノール。

エタノール、アセトン）または、水溶性有機溶剤と水と
の混合液でもよい。

ここで、ＡＱの混晶比を０．９以上としたのは、上記し
た化学反応性の低い溶解液で分離層のみを有効に溶解さ
せるためである。

また、上記分離層上に成長させるエピタキシャル層の材
料はＧａＡｓまたはＧａＡ１７Ａｓであることか好まし
い。

さらに、上記基板の材料はＧａＡｓをはしめ、その他に
ＧａＩｎＰ、Ｚｎ５ｅ、ＺｎＣｄ５ｅＣｕＡＱＳｅ２の
いずれかにすることもてきる。

［作用］ Ａ（Ａｓは温水、酸、アルカリ等と反応して分解しアル
７ン等を生しる。また、Ａ（２及びＡｓを含む化合物も
ＡＱの混晶比か高いと同様に分解する。

従って、基板上にＡ１２及びＡｓを含む化合物、例えば
ＡＱＡｓやＡ［の混晶比か０９以上のＧａＡＱＡｓ、Ｉ
ｎＡＬＡｓ、ＧａＡ（！ＡｓＰまたはＩｎＡＱＡｓＰの
いずれかから成る薄膜を分離層として成長し、更にその
上にエピタキシャル層を成長してウェハを作製する。ウ
ェハ表面にはエピタキシャル層を保護する保護板を貼り
付ける。

そして、上記分離層に使用する化合物を溶解するか、上
記保護板、エピタキシャル層、基板を溶解せず、しかも
毒性のない溶解液、例えば水１酸・アルカリ系液、酸・
アルカリ系液の水溶液、水溶性有機溶剤、または水溶性
有機溶剤と水との混合液に上記ウェハを浸すと、分離層
か分解・除去されて分離層上のエピタキシャル層と基板
とか分離する。

し実施例ｊ 以下、本発明の詳細な説明する。

本実施例ては、ＧａＡｓ基板とＧａＡＱＡｓｘピタキシ
ャル層との間に分離層としてＡｆ７Ａｓエピタキシャル
層を介在させ、ＧａＡＣΔＳエピタ牛／ヤル層側表面に
、水溶性でない接着剤にて保護板を接着し、これを常温
の水に浸す。すると、分離層か水によって分解し、基板
とエピタキシャル層とが分離する。

さて、本実施例を第１図および第３図〜第５図を用いて
具体的に説明する。なお、ここでは赤色発光タイオード
のエピタキシャル層と基板とを分離した例について説明
する。

１０ｍｍ角のｐ型Ｇ　ａ　、Ａ、　ｓ基板ｌ上にＡ＋２
Ａｓエピタキシャル層４を１０μｍの厚さて成長し、そ
の上にそれぞれ５μｍ厚のｎ型ＧａＡｇＡｓエピタキシ
ャル層３．ｐ型ＧａＡ（７Ａｓ工ピタキンヤル層２を成
長した。このとき、ＧａＡＳ、Ａ（Ａｓ、ＧａＡＱＡｓ
はいずれも同程度の格子定数を有するため（ＧａＡｓ　
：　５．６４１人　、Ａ（Ａｓ：５．６６２人　　Ｇａ
ＡＱＡｓはＧａＡｓとＡ（ｊＡｓの中間）、結晶性のよ
いエピタキシャル層を形成することができた（第１図）
。

このエピタキシャルウェハのｐ　’１　ｃ　ａ　Ａ　Ｉ
Ａｓエピタキシャル層２の表面にガラス板６を高分子接
着剤５を用いて貼り合わせた（第３図）。

これを常温で水に浸漬して、数分毎に撹拌したところ、
数時間で分離層としてのＡｌＡｓ工ピタキシヤル層４が
分解し、エピタキシャル層２．３と基板１とを共に溶解
させることなく分離することかできた（第４図及び第５
図）。

以上述へたように本実施例によれば、基板と、エピタキ
シャル層との間にＡ１２Ａｓより成る分離層を成長し、
分離作業時に水によりＡａＡ　Ｓ層を分解して分離作業
を行うようにしたので、機械的に剥離を伴わず再現性や
作業性か良好であり、また、エツチング液も毒性かない
ので安全性か確保される。

また、基板は溶解せずに残り再利用かできるため、材料
費の大幅低減と資源の有効利用か図れる。

特に基板材料として埋蔵量の少ないＧａやＩｎを用いる
場合には特に有用である。

さらに、従来の基板切削法等に比べ、基板除去作業か著
しく簡便になり製造コストを大幅に低減できる。

なお、本発明に用いるエピタキシャル用基板はＡ（！Ａ
Ｓを成長することかできるものならば材料は問わない。

特にＧａＡｓのようにＡｇＡｓに格子定数か近いもので
あれば、良好な結晶性か得られるため極めて有効である
。格子定数が近い結晶としては、ＧａＡｓの他Ｇａ　Ｉ
ｎＰ、Ｚｎ５ｅ。

ＺｎＣｄＳｅ、Ｃｕ／’ｔ２ｓｅｐ等か挙げられる。ま
た、これらの結晶よりやや格子定数の差が大きい結晶（
例えばＳ　ｉ、ＩｎＰＧａＰＳＺｎＳ）の場合でも、格
子不整合による欠陥か導入されるか、単結晶を得ること
は可能である。

同様にＡ（！Ａｓエピタキシャル層上に成長するエピタ
キシャル層も、可能な材料なら何でも良い。

良好な結晶性を得るには、格子定数か近いものか良く、
ＧａＡｓ、ＧａＡ（ＡｓＳ　Ｇａ　ｌｎＰ、、Ｚｎ５ｅ
、ＺｎＣｄ５ｅＸＣｕＡ（Ｓｅ等のエピタ牛ンヤルには
極めて有用である。

［発明の効果］ 以上、本発明によれば次のような効果を発揮する。

（１）分離作業時、危険な薬品や機械的工程か入らない
ので安全性に優れる。

（２）エピタキシャル層と異なる材料の基板との接合か
容易にてきるので、新規の素子を容易に製造できる。

（３）毒性の強いＨＦなとのエツチング液と異なり、化
学反応の少ない水、酸・アルカリないし水溶性有機溶剤
を用いているので化学的作用により性能か劣化すること
かなく、安全性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用するために分離層を介在させ
た赤色発光タイオート用のエビタキンヤル層付ウェハの
一例を示す断面図、第２図はエピタキシャル層を基板上
に成長した赤色発光タイオートの従来例を示す断面図、
第３図は第１図に示すエビタキンヤル層付ウェハにカラ
ス板を貼り付けた時の断面図、第４図は第３図に示した
ウェハを水に浸漬した時の様子を示す説明図、第５図は
第４図に示した水への浸漬後、ＡｇＡｓ層か分解しエピ
タキシャル層と基板とを分離した時の様子を示す断面図
である。 １はｐ型ＧａＡｓ基板、２はｐ型ＧａＡρＡｓエピタキ
シャル屓、３はｎ型ＧａＡρＡｓエピタキシャル層、４
は分離層としてのＡ（！Ａｓエピタキシャル層、５は高
分子接着剤、６はカラス板、７は水である。 本実施例による分離層介設 第１図 従来構造の発光夕゛イオード 第２図 本実施例による力゛ラス板貼付図 第３図 本実施例による溶解説明図 第４図 本実施例による分離説明図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上にＡｌ及びＡｓを含む化合物の薄膜を分離層
   として成長し、 その上にエピタキシャル層を成長した後、 上記分離層を非毒性で分離層のみを低化学反応で溶かす
   溶解液に浸して除去し、 分離層上のエピタキシャル層と基板とを分離するように
   したことを特徴とするエピタキシャル層と基板の分離方
   法。 ２、上記分離層に使用する化合物がＡｌＡｓである請求
   項１に記載のエピタキシャル層と基板の分離方法。 ３、上記分離層に使用する化合物がＧａＡｌＡｓ、Ｉｎ
   ＡｌＡｓ、ＧａＡｌＡｓＰ、ＩｎＡｌＡｓＰのいずれか
   １つで、そのＡｌの混晶比が０．９以上の混晶である請
   求項１に記載のエピタキシャル層と基板の分離方法。 ４、上記溶解液が水である請求項１ないし３のいずれか
   に記載のエピタキシャル層と基板の分離方法。 ５、上記溶解液が酸もしくはアルカリ系液のいずれか、
   または、酸もしくはアルカリ系液と水との混合液である
   請求項１ないし３のいずれかに記載のエピタキシャル層
   と基板の分離方法。 ６、上記溶解液が水溶性有機溶剤または水溶性有機溶剤
   と水との混合液である請求項１ないし３のいずれかに記
   載のエピタキシャル層と基板の分離方法。 ７、上記分離層上に成長させるエピタキシャル層の材料
   がＧａＡｓまたは／およびＧａＡｌＡｓである請求項１
   ないし６のいずれかに記載のエピタキシャル層と基板の
   分離方法。８、上記基板の材料がＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ
   、ＺｎＳｅ、ＺｎＣｄＳｅ、ＣｕＡｌＳｅ＿２のいずれ
   かである請求項１ないし７に記載のエピタキシャル層と
   基板の分離方法。