WO2014115830A1 - Method for manufacturing semiconductor light-emitting element - Google Patents

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Abstract

Provided is a method for manufacturing a semiconductor light-emitting element in which a group III nitride semiconductor grown on a sapphire substrate on which convex parts or concave parts have been formed can be flawlessly separated from the sapphire substrate. Manufacturing the semiconductor light-emitting element includes: a step for forming periodic concave or convex parts on the flat part of the surface of the sapphire substrate; a step for forming a buffer layer made from a group III nitride semiconductor on the flat part and the concave or convex parts of the sapphire substrate; a step for heat-treating the sapphire substrate, removing at least a part of the buffer layer from the concave or convex parts, and leaving the buffer layer on the flat part; a step for growing the group III nitride semiconductor from the buffer layer on the flat part so as to fill the concave or convex parts; a step for causing a support substrate to adhere to the reverse surface of the sapphire substrate; and a step for causing the buffer layer on the flat part of the sapphire substrate to absorb energy from a laser, and separating the group III nitride semiconductor from the sapphire substrate.

Description

半導体発光素子の製造方法Manufacturing method of semiconductor light emitting device
 本発明は、半導体発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
 低温堆積緩衝層技術、p型伝導性制御、n型伝導性制御、高効率発光層の作製法等の基幹技術の積み重ねにより、高輝度の青色、緑色、白色等の発光ダイオードが既に実用化されている。現在、発光ダイオードにおいては、半導体の屈折率が基板、空気等の屈折率よりも大きく、発光層から発せられた光の多くの部分が全反射もしくはフレネル反射により発光ダイオードの外部に取り出せないため、光取り出し効率の向上が課題となっている。 High-intensity blue, green, white, and other light-emitting diodes have already been put into practical use through the accumulation of basic technologies such as low-temperature deposition buffer layer technology, p-type conductivity control, n-type conductivity control, and a method for producing high-efficiency light-emitting layers. ing. Currently, in the light emitting diode, the refractive index of the semiconductor is larger than the refractive index of the substrate, air, etc., and a large part of the light emitted from the light emitting layer cannot be extracted outside the light emitting diode by total reflection or Fresnel reflection. Improvement of light extraction efficiency is a problem.
 この課題を解決するために、半導体表面に数ミクロン周期の凹凸加工を施した構造が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。半導体表面の光取り出し側に凹凸構造を設けると、光散乱の効果により全反射は消失し、比較的広い放射角にわたって50%程度の透過率を得ることができ、光取り出し効率を50%程度まで向上させることができる。 In order to solve this problem, a structure in which a semiconductor surface is subjected to uneven processing with a period of several microns has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). By providing a concavo-convex structure on the light extraction side of the semiconductor surface, total reflection disappears due to the effect of light scattering, a transmittance of about 50% can be obtained over a relatively wide radiation angle, and the light extraction efficiency can be up to about 50%. Can be improved.
 さらに、凹凸構造の周期を発光ダイオードの光学波長の2倍以下まで小さくし、光取り出し効率を向上させることも提案されている(例えば、特許文献1参照)。この場合、数ミクロン周期の凹凸構造とは光取り出しのメカニズムが異なり、光の波動性が顕在化して、屈折率の境界が消失してフレネル反射が抑制される。このような構造は、フォトニック結晶や、モスアイ構造と呼ばれており、光取り出し効率を50%程度までは向上させることができる。 Furthermore, it has also been proposed to improve the light extraction efficiency by reducing the period of the concavo-convex structure to 2 times or less of the optical wavelength of the light emitting diode (see, for example, Patent Document 1). In this case, the light extraction mechanism is different from the concavo-convex structure having a period of several microns, the wave nature of light becomes obvious, the boundary of the refractive index disappears, and Fresnel reflection is suppressed. Such a structure is called a photonic crystal or a moth-eye structure, and the light extraction efficiency can be improved up to about 50%.
 さらにまた、凹凸構造の周期を光のコヒーレント長より小さくし、回折作用を利用して光を取り出すことが、本願発明者らにより提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2には、サファイア基板の表面上に形成され発光層を含むIII族窒化物半導体と、サファイア基板の表面側に形成され発光層から発せられる光が入射し当該光の光学波長より大きく当該光のコヒーレント長より小さい周期で凹部又は凸部が形成された回折面と、基板の裏面側に形成され回折面にて回折した光を反射して回折面へ再入射させるAl反射膜と、を備える半導体発光素子が記載されている。この半導体発光素子によれば、回折作用により透過した光を回折面に再入射させて、回折面にて再び回折作用を利用して透過させることにより、複数のモードで光を素子外部へ取り出すことができる。 Furthermore, the inventors of the present application have proposed that the period of the concavo-convex structure be made smaller than the coherent length of light and that light be extracted using a diffraction action (see, for example, Patent Document 2). In Patent Document 2, a group III nitride semiconductor formed on the surface of a sapphire substrate and including a light-emitting layer and light emitted from the light-emitting layer formed on the surface side of the sapphire substrate are incident and are larger than the optical wavelength of the light. A diffractive surface in which concave or convex portions are formed with a period smaller than the coherent length of light, and an Al reflective film that is formed on the back side of the substrate and reflects light diffracted by the diffractive surface and re-enters the diffractive surface. A semiconductor light emitting device comprising is described. According to this semiconductor light emitting device, the light transmitted by the diffractive action is re-incident on the diffractive surface, and the light is transmitted again using the diffractive action on the diffractive surface, thereby extracting the light in a plurality of modes to the outside of the device. Can do.
 ところで、サファイア基板上にIII族窒化物半導体を形成し、導電性の支持基板をIII族窒化物半導体のサファイア基板と反対側に貼り付けた後、サファイア基板を剥離する発光素子の製造方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。特許文献3に記載の製造方法では、凸部を有するサファイア基板上にIII族窒化物半導体を成長させた後、レーザリフトオフ等によりIII族窒化物半導体からサファイア基板を剥離している。これにより、III族窒化物半導体の表面に凹凸が形成された状態となる。 By the way, a method for manufacturing a light-emitting element is known in which a group III nitride semiconductor is formed on a sapphire substrate, a conductive support substrate is attached to the side opposite to the sapphire substrate of the group III nitride semiconductor, and then the sapphire substrate is peeled off. (For example, see Patent Document 3). In the manufacturing method described in Patent Document 3, after a group III nitride semiconductor is grown on a sapphire substrate having a convex portion, the sapphire substrate is peeled from the group III nitride semiconductor by laser lift-off or the like. As a result, irregularities are formed on the surface of the group III nitride semiconductor.
特開2005-354020号公報JP 2005-354020 A 国際公開第2011/027679号International Publication No. 2011/0276779 特開2012-234853号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-234853
 しかしながら、特許文献3に記載の方法では、サファイア基板上に一様にIII族窒化物半導体を成長させているため、III族窒化物半導体における転位密度やレーザ光の吸収係数は、サファイア基板の平坦部上であっても凸部上であってもさほど変わらない。従って、レーザ光が平坦部上のみならず凸部上でも吸収され、基板剥離時に凹凸形状が損なわれるという問題点があった。 However, in the method described in Patent Document 3, the group III nitride semiconductor is uniformly grown on the sapphire substrate. Therefore, the dislocation density and the laser light absorption coefficient in the group III nitride semiconductor are flat with the sapphire substrate. Even if it is on a part or a convex part, it does not change so much. Therefore, there is a problem that the laser beam is absorbed not only on the flat part but also on the convex part, and the concave-convex shape is damaged when the substrate is peeled off.
 本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、凸部又は凹部が形成されたサファイア基板上に成長したIII族窒化物半導体を、サファイア基板から的確に剥離することができる半導体発光素子の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is to accurately peel off a group III nitride semiconductor grown on a sapphire substrate on which a convex portion or a concave portion is formed from the sapphire substrate. Another object is to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
 本発明によれば、サファイア基板の表面の平坦部に、周期的な凹部又は凸部を形成する周期構造形成工程と、前記サファイア基板の前記平坦部、及び、前記凹部又は前記凸部にIII族窒化物半導体からなるバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、前記サファイア基板に熱処理を施し、前記凹部又は前記凸部から前記バッファ層の少なくとも一部を除去し、前記平坦部上に前記バッファ層を残留させるバッファ層一部除去工程と、前記凹部又は凸部を埋めるように、前記平坦部上の前記バッファ層からIII族窒化物半導体を成長させる半導体層形成工程と、前記サファイア基板の裏面に支持基板を貼り付ける支持基板貼付工程と、前記サファイア基板の前記平坦部上の前記バッファ層にレーザのエネルギーを吸収させ、前記III族窒化物半導体を前記サファイア基板から剥離させるレーザリフトオフ工程と、を含む半導体発光素子の製造方法が提供される。 According to the present invention, the periodic structure forming step of forming periodic recesses or protrusions on the flat portion of the surface of the sapphire substrate, and the flat portion of the sapphire substrate and the group III on the recesses or the protrusions A buffer layer forming step of forming a buffer layer made of a nitride semiconductor; and applying heat treatment to the sapphire substrate to remove at least a part of the buffer layer from the concave portion or the convex portion, and the buffer layer on the flat portion On the back surface of the sapphire substrate, a step of removing a part of the buffer layer to leave the semiconductor layer, a step of forming a group III nitride semiconductor from the buffer layer on the flat portion so as to fill the concave portion or the convex portion, and A supporting substrate pasting step for pasting a supporting substrate, and absorbing the laser energy in the buffer layer on the flat portion of the sapphire substrate, thereby allowing the group III nitride semiconductor to The method of manufacturing a semiconductor light emitting device comprising, a laser lift-off step of peeling from the sapphire substrate is provided with.
 上記半導体発光素子の製造方法において、前記サファイア基板の表面の平坦部は、c面であってもよい。 In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the flat portion of the surface of the sapphire substrate may be a c-plane.
 上記半導体発光素子の製造方法において、前記凹部又は前記凸部が、c面を有しなくともよい。 In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the concave portion or the convex portion may not have a c-plane.
 上記半導体発光素子の製造方法において、前記凹部又は凸部の間隔は、1μm未満であってもよい。 In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the interval between the concave portions or the convex portions may be less than 1 μm.
 上記半導体発光素子の製造方法において、前記凹部の深さ又は凸部の高さは、100nm以上1μm未満であってもよい。 In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the depth of the concave portion or the height of the convex portion may be 100 nm or more and less than 1 μm.
 本発明によれば、凸部又は凹部が形成されたサファイア基板上に成長したIII族窒化物半導体を、サファイア基板から的確に剥離することができる。 According to the present invention, the group III nitride semiconductor grown on the sapphire substrate on which the convex portion or the concave portion is formed can be accurately separated from the sapphire substrate.
図1は、本発明の一実施形態を示す半導体発光素子の模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light emitting device showing an embodiment of the present invention. 図2はサファイア基板を示し、(a)が模式斜視図、(b)がA-A断面を示す模式説明図、(c)が模式拡大説明図である。2A and 2B show a sapphire substrate, in which FIG. 2A is a schematic perspective view, FIG. 2B is a schematic explanatory view showing an AA section, and FIG. 2C is a schematic enlarged explanatory view. 図3は、プラズマエッチング装置の概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view of the plasma etching apparatus. 図4は、サファイア基板における周期構造形成工程を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a periodic structure forming process in the sapphire substrate. 図5Aはサファイア基板及びマスク層のエッチング方法の過程を示し、(a)は加工前のサファイア基板を示し、(b)はサファイア上にマスク層を形成した状態を示し、(c)はマスク層上にレジスト膜を形成した状態を示し、(d)はレジスト膜にモールドを接触させた状態を示し、(e)はレジスト膜にパターンが形成された状態を示す。5A shows a process of an etching method for a sapphire substrate and a mask layer, (a) shows a sapphire substrate before processing, (b) shows a state in which a mask layer is formed on sapphire, and (c) shows a mask layer. A state where a resist film is formed is shown, (d) shows a state where a mold is brought into contact with the resist film, and (e) shows a state where a pattern is formed on the resist film. 図5Bはサファイア基板及びマスク層のエッチング方法の過程を示し、(f)はレジスト膜の残膜を除去した状態を示し、(g)はレジスト膜を変質させた状態を示し、(h)はレジスト膜をマスクとしてマスク層をエッチングした状態を示し、(i)はマスク層をマスクとしてサファイア基板をエッチングした状態を示す。FIG. 5B shows the process of the etching method of the sapphire substrate and the mask layer, (f) shows a state where the remaining film of the resist film is removed, (g) shows a state where the resist film is altered, and (h) shows The mask layer is etched using the resist film as a mask, and (i) shows the sapphire substrate etched using the mask layer as a mask. 図5Cはサファイア基板及びマスク層のエッチング方法の過程を示し、(j)はマスク層をマスクとしてサファイア基板をさらにエッチングした状態を示し、(k)はサファイア基板から残ったマスク層を除去した状態を示し、(l)はサファイア基板にウェットエッチングを施した状態を示す。FIG. 5C shows the process of the etching method of the sapphire substrate and the mask layer, (j) shows a state where the sapphire substrate is further etched using the mask layer as a mask, and (k) shows a state where the remaining mask layer is removed from the sapphire substrate. (L) shows a state in which wet etching is performed on the sapphire substrate. 図6は、発光素子の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing a light emitting device. 図7は、発光素子の製造方法の過程を示し、(a)はサファイア基板にバッファ層を形成した状態を示し、(b)はバッファ層の一部を除去した状態を示し、(c)は残留したバッファ層を核として下地層を形成した状態を示す。7A and 7B show a process of a method for manufacturing a light emitting device, where FIG. 7A shows a state where a buffer layer is formed on a sapphire substrate, FIG. 7B shows a state where a part of the buffer layer is removed, and FIG. A state in which a base layer is formed using the remaining buffer layer as a nucleus is shown. 図8は発光素子の製造方法の過程を示し、(a)はサファイア基板に半導体積層部を形成した状態を示し、(b)は半導体積層部にバリアメタル層を形成した状態を示し、(c)はサファイア基板に支持基板を貼り付ける状態を示す。8A and 8B show a process of a method for manufacturing a light emitting device, where FIG. 8A shows a state in which a semiconductor laminated portion is formed on a sapphire substrate, FIG. 8B shows a state in which a barrier metal layer is formed on the semiconductor laminated portion, and FIG. ) Shows a state where the support substrate is attached to the sapphire substrate. 図9は、サファイア基板に支持基板が貼り付けられた接合体の模式断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a joined body in which a support substrate is attached to a sapphire substrate. 図10は、レーザ照射装置の概略説明図である。FIG. 10 is a schematic explanatory diagram of a laser irradiation apparatus. 図11は、バッファ層に焦点を合わせてレーザを照射する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for irradiating a laser beam with a focus on the buffer layer. 図12は、レーザリフトオフによりサファイア基板を剥離した状態を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory view showing a state where the sapphire substrate is peeled off by laser lift-off. 図13は、変形例を示すものであって、サファイア基板を示し、(a)が模式斜視図、(b)がA-A断面を示す模式説明図である。FIG. 13 shows a modified example, showing a sapphire substrate, in which (a) is a schematic perspective view, and (b) is a schematic explanatory view showing an AA cross section. 図14は、変形例を示す半導体発光素子の模式断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light emitting device showing a modification.
 図1から図12は本発明の一実施形態を示すものであり、図1は半導体発光素子の模式断面図である。 1 to 12 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor light emitting device.
 図1に示すように、発光素子1は、支持基板2上に、第1のバリアメタル層3、接着材8、第2のバリアメタル層4、III族窒化物半導体からなる半導体積層部5、III族窒化物半導体からなる下地層6、n側電極7が、支持基板2側からこの順で形成されたものである。支持基板2の裏面にはp側電極9が形成されている。半導体積層部5は、p型GaN層51、多重量子井戸活性層52、n型GaN層53を、支持基板2側からこの順で有している。この発光素子1は、サファイア基板100と支持基板2とを接合した後、サファイア基板100をレーザリフトオフ法により除去して製造される。 As shown in FIG. 1, the light emitting element 1 includes a first barrier metal layer 3, an adhesive 8, a second barrier metal layer 4, a semiconductor stacked portion 5 made of a group III nitride semiconductor, on a support substrate 2. A base layer 6 made of a group III nitride semiconductor and an n-side electrode 7 are formed in this order from the support substrate 2 side. A p-side electrode 9 is formed on the back surface of the support substrate 2. The semiconductor stacked unit 5 includes a p-type GaN layer 51, a multiple quantum well active layer 52, and an n-type GaN layer 53 in this order from the support substrate 2 side. The light emitting element 1 is manufactured by bonding the sapphire substrate 100 and the support substrate 2 and then removing the sapphire substrate 100 by a laser lift-off method.
 図2は成長基板用のサファイア基板を示し、(a)が模式斜視図、(b)がA-A断面を示す模式説明図、(c)が模式拡大説明図である。 FIG. 2 shows a sapphire substrate for a growth substrate, in which (a) is a schematic perspective view, (b) is a schematic explanatory view showing an AA section, and (c) is a schematic enlarged explanatory view.
 この発光素子1を製造するにあたり、まず、III族窒化物半導体を成長させる成長基板としてサファイア基板100を準備する。図2(a)及び(b)に示すように、サファイア基板100は、窒化物半導体が成長されるc面({0001})を表面側に有している。表面には、このc面が露出している平坦部101と、平坦部101に周期的に形成された複数の凸部102と、が形成され、光の回折作用を得ることができる。各凸部102の表面にはc面が露出していない。各凸部102の形状は、円錐、多角錐等の錐状の他、錐の上部を切り落とした円錐台、多角錐台等の錐台状とすることができる。本実施形態においては、各凸部102は円錐台状に形成された後、エッチングにより上部が丸められている。 In manufacturing the light emitting device 1, first, a sapphire substrate 100 is prepared as a growth substrate on which a group III nitride semiconductor is grown. As shown in FIGS. 2A and 2B, the sapphire substrate 100 has a c-plane ({0001}) on which a nitride semiconductor is grown on the surface side. On the surface, a flat portion 101 where the c-plane is exposed and a plurality of convex portions 102 periodically formed on the flat portion 101 are formed, and a light diffraction effect can be obtained. The c-plane is not exposed on the surface of each convex portion 102. The shape of each convex portion 102 may be a truncated cone shape such as a cone or a polygonal pyramid, or a truncated cone shape such as a truncated cone or a truncated polygonal truncated cone. In this embodiment, after each convex part 102 is formed in a truncated cone shape, the upper part is rounded by etching.
 図2(a)に示すように、平面視にて、各凸部102の中心が正三角形の頂点の位置となるように、所定の周期で仮想の三角格子の交点に整列して形成される。尚、ここでいう周期とは、隣接する凸部102における高さのピーク位置の距離をいう。 As shown in FIG. 2A, in a plan view, the projections 102 are formed in alignment with the intersections of the virtual triangular lattice at a predetermined cycle so that the center of each convex portion 102 is the position of the vertex of the regular triangle. . Here, the period refers to the distance between the height peak positions of adjacent convex portions 102.
 本実施形態においては、図2(c)に示すように、各凸部102は、平坦部101から上方へ伸びる側面103と、側面103の上端から凸部102の中心側へ湾曲して伸びる湾曲部104とを有する。後述するように、湾曲部104は、凸部102のウェットエッチングにより形成される。ウェットエッチング前、凸部102は、側面103と平坦な上面の会合部により角が形成された状態となっている。この状態の凸部102にウェットエッチングを施すことにより、平坦な上面が消失して凸部102の上側全体が湾曲部104となる。本実施形態においては、具体的に、各凸部102は、基端部の直径が380nmであり、高さは350nmとなっている。尚、各凸部102の高さが100nm以上でないと、十分な回折作用を得ることができないおそれがある。サファイア基板100の表面は、各凸部102の他は平坦部101となっており、半導体の横方向成長が助長されるようになっている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2C, each convex portion 102 has a side surface 103 extending upward from the flat portion 101, and a curve extending curvedly from the upper end of the side surface 103 toward the center side of the convex portion 102. Part 104. As will be described later, the curved portion 104 is formed by wet etching of the convex portion 102. Before the wet etching, the convex portion 102 is in a state where corners are formed by the meeting portion of the side surface 103 and the flat upper surface. By performing wet etching on the convex portion 102 in this state, the flat upper surface disappears and the entire upper side of the convex portion 102 becomes the curved portion 104. Specifically, in the present embodiment, each convex portion 102 has a base end diameter of 380 nm and a height of 350 nm. In addition, if the height of each convex part 102 is not 100 nm or more, there exists a possibility that sufficient diffraction effect cannot be obtained. The surface of the sapphire substrate 100 is a flat portion 101 in addition to the convex portions 102, so that the lateral growth of the semiconductor is promoted.
 ここで、図3から図5Cを参照してサファイア基板100の作製方法について説明する。図3は、サファイア基板を加工するためのプラズマエッチング装置の概略説明図である。 Here, a method for manufacturing the sapphire substrate 100 will be described with reference to FIGS. 3 to 5C. FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a plasma etching apparatus for processing a sapphire substrate.
 図3に示すように、プラズマエッチング装置200は、誘導結合型(ICP)であり、サファイア基板100を保持する平板状の基板保持台201と、基板保持台201を収容する容器202と、容器202の上方に石英板205を介して設けられたコイル203と、基板保持台201に接続された電源204と、を有している。コイル203は立体渦巻形のコイルであり、コイル中央から高周波電力を供給し、コイル外周の末端が接地されている。エッチング対象のサファイア基板100は直接或いは搬送用トレーを介して基板保持台201に載置される。基板保持台201にはサファイア基板100を冷却するための冷却機構が内蔵されており、冷却機構は冷却制御部206によって制御される。容器202は供給ポートを有し、Oガス、Arガス等の各種ガスが供給可能となっている。 As shown in FIG. 3, the plasma etching apparatus 200 is an inductively coupled (ICP) type, a flat substrate holding table 201 that holds the sapphire substrate 100, a container 202 that houses the substrate holding table 201, and a container 202 A coil 203 provided via a quartz plate 205 and a power source 204 connected to the substrate holding table 201. The coil 203 is a solid spiral coil, which supplies high-frequency power from the center of the coil and is grounded at the outer periphery of the coil. The sapphire substrate 100 to be etched is placed on the substrate holding table 201 directly or via a transfer tray. The substrate holding table 201 has a built-in cooling mechanism for cooling the sapphire substrate 100, and the cooling mechanism is controlled by the cooling control unit 206. The container 202 has a supply port and can supply various gases such as O 2 gas and Ar gas.
 このプラズマエッチング装置200でエッチングを行うにあたっては、基板保持台201にサファイア基板100を載置した後、容器202内の空気を排出して減圧状態とする。そして、容器202内に所定の処理ガスを供給し、容器202内のガス圧力を調整する。その後、コイル203及び基板保持台201に高出力の高周波電力を所定時間供給して、反応ガスのプラズマ207を生成させる。このプラズマ207によってサファイア基板100のエッチングを行う。 In performing the etching with the plasma etching apparatus 200, the sapphire substrate 100 is placed on the substrate holding table 201, and then the air in the container 202 is discharged to be in a reduced pressure state. Then, a predetermined processing gas is supplied into the container 202, and the gas pressure in the container 202 is adjusted. Thereafter, high-frequency high-frequency power is supplied to the coil 203 and the substrate holder 201 for a predetermined time to generate a plasma 207 of a reactive gas. The sapphire substrate 100 is etched by the plasma 207.
 次いで、図4、図5A、図5B及び図5Cを参照して、プラズマエッチング装置200を用いたエッチング方法について説明する。
 図4は、サファイア基板100における周期構造形成工程を示すフローチャートである。図4に示すように、サファイア基板100の表面の平坦部101に周期的な凸部102を形成する周期構造形成工程は、マスク層形成工程S1と、レジスト膜形成工程S2と、パターン形成工程S3と、残膜除去工程S4と、レジスト変質工程S5と、マスク層のエッチング工程S6と、サファイア基板のエッチング工程S7と、マスク層除去工程S8と、湾曲部形成工程S9と、を含んでいる。
Next, an etching method using the plasma etching apparatus 200 will be described with reference to FIGS. 4, 5A, 5B, and 5C.
FIG. 4 is a flowchart showing a periodic structure forming process in the sapphire substrate 100. As shown in FIG. 4, the periodic structure forming step for forming the periodic convex portions 102 on the flat portion 101 of the surface of the sapphire substrate 100 includes a mask layer forming step S1, a resist film forming step S2, and a pattern forming step S3. And a remaining film removing step S4, a resist alteration step S5, a mask layer etching step S6, a sapphire substrate etching step S7, a mask layer removing step S8, and a curved portion forming step S9.
 図5Aはサファイア基板及びマスク層のエッチング方法の過程を示し、(a)は加工前のサファイア基板を示し、(b)はサファイア基板上にマスク層を形成した状態を示し、(c)はマスク層上にレジスト膜を形成した状態を示し、(d)はレジスト膜にモールドを接触させた状態を示し、(e)はレジスト膜にパターンが形成された状態を示す。
 図5Bはサファイア基板及びマスク層のエッチング方法の過程を示し、(f)はレジスト膜の残膜を除去した状態を示し、(g)はレジスト膜を変質させた状態を示し、(h)はレジスト膜をマスクとしてマスク層をエッチングした状態を示し、(i)はマスク層をマスクとしてサファイア基板をエッチングした状態を示す。尚、変質後のレジスト膜は、図中、塗りつぶすことで表現している。
 図5Cはサファイア基板及びマスク層のエッチング方法の過程を示し、(j)はマスク層をマスクとしてサファイア基板をさらにエッチングした状態を示し、(k)はサファイア基板から残ったマスク層を除去した状態を示し、(l)はサファイア基板にウェットエッチングを施した状態を示す。
5A shows the process of the etching method of the sapphire substrate and the mask layer, (a) shows the sapphire substrate before processing, (b) shows the state in which the mask layer is formed on the sapphire substrate, and (c) shows the mask. A state where a resist film is formed on the layer is shown, (d) shows a state where a mold is brought into contact with the resist film, and (e) shows a state where a pattern is formed on the resist film.
FIG. 5B shows the process of the etching method of the sapphire substrate and the mask layer, (f) shows the state where the remaining film of the resist film is removed, (g) shows the state where the resist film has been altered, and (h) The mask layer is etched using the resist film as a mask, and (i) shows the sapphire substrate etched using the mask layer as a mask. Incidentally, the resist film after the alteration is expressed by painting out in the drawing.
FIG. 5C shows the process of the etching method of the sapphire substrate and the mask layer, (j) shows a state where the sapphire substrate is further etched using the mask layer as a mask, and (k) shows a state where the remaining mask layer is removed from the sapphire substrate. (L) shows a state in which wet etching is performed on the sapphire substrate.
 まず、図5A(a)に示すように、加工前のサファイア基板100を準備する。エッチングに先立って、サファイア基板100を所定の洗浄液で洗浄しておく。 First, as shown in FIG. 5A (a), a sapphire substrate 100 before processing is prepared. Prior to etching, the sapphire substrate 100 is cleaned with a predetermined cleaning solution.
 次いで、図5A(b)に示すように、サファイア基板100にマスク層130を形成する(マスク層形成工程:S1)。本実施形態においては、マスク層130は、サファイア基板100上のSiO層131と、SiO層131上のNi層132と、を有している。各層131,132の厚さは任意であるが、例えばSiO層を1nm以上100nm以下、Ni層132を1nm以上100nm以下とすることができる。尚、マスク層130は、単層とすることもできる。マスク層130は、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等により形成される。 Next, as shown in FIG. 5A (b), a mask layer 130 is formed on the sapphire substrate 100 (mask layer forming step: S1). In the present embodiment, the mask layer 130 has a SiO 2 layer 131 on the sapphire substrate 100 and a Ni layer 132 on the SiO 2 layer 131. The thickness of each of the layers 131 and 132 is arbitrary. For example, the SiO 2 layer can be 1 nm to 100 nm and the Ni layer 132 can be 1 nm to 100 nm. Note that the mask layer 130 may be a single layer. The mask layer 130 is formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD method, or the like.
 次に、図5A(c)に示すように、マスク層130上にレジスト膜140を形成する(レジスト膜形成工程:S2)。本実施形態においては、レジスト膜140として熱可塑性樹脂が用いられ、スピンコート法により均一な厚さに形成される。レジスト膜140は、例えばエポキシ系樹脂からなり、厚さが例えば100nm以上300nm以下である。尚、レジスト膜140として、光硬化性樹脂を用いることもできる。 Next, as shown in FIG. 5A (c), a resist film 140 is formed on the mask layer 130 (resist film forming step: S2). In the present embodiment, a thermoplastic resin is used as the resist film 140 and is formed to have a uniform thickness by a spin coating method. The resist film 140 is made of, for example, an epoxy resin and has a thickness of, for example, not less than 100 nm and not more than 300 nm. Note that a photocurable resin can also be used as the resist film 140.
 そして、レジスト膜140をサファイア基板100ごと加熱して軟化させ、図5A(d)に示すように、モールド150でレジスト膜140をプレスする。モールド150の接触面には凹凸構造151が形成されており、レジスト膜140が凹凸構造151に沿って変形する。 Then, the resist film 140 is heated and softened together with the sapphire substrate 100, and the resist film 140 is pressed with a mold 150 as shown in FIG. 5A (d). An uneven structure 151 is formed on the contact surface of the mold 150, and the resist film 140 is deformed along the uneven structure 151.
 この後、プレス状態を保ったまま、レジスト膜140をサファイア基板100ごと冷却して硬化させる。そして、モールド150をレジスト膜140から離隔することにより、図5A(e)に示すように、レジスト膜140に凹凸構造141が転写される(パターン形成工程:S3)。ここで、凹凸構造141の周期は1μm未満となっている。本実施形態においては、凹凸構造141の周期は460nmである。また、本実施形態においては、凹凸構造141の凸部143の直径は100nm以上300nm以下となっており、例えば230nmである。また、凸部143の高さは100nm以上300nm以下となっており、例えば250nmである。この状態で、レジスト膜140の凹部には残膜142が形成されている。 Thereafter, the resist film 140 is cooled and cured together with the sapphire substrate 100 while keeping the pressed state. Then, by separating the mold 150 from the resist film 140, the concavo-convex structure 141 is transferred to the resist film 140 as shown in FIG. 5A (e) (pattern forming step: S3). Here, the period of the concavo-convex structure 141 is less than 1 μm. In the present embodiment, the period of the concavo-convex structure 141 is 460 nm. Moreover, in this embodiment, the diameter of the convex part 143 of the uneven structure 141 is 100 nm or more and 300 nm or less, for example, 230 nm. Moreover, the height of the convex part 143 is 100 nm or more and 300 nm or less, for example, 250 nm. In this state, a remaining film 142 is formed in the recess of the resist film 140.
 以上のようにレジスト膜140が形成されたサファイア基板100を、プラズマエッチング装置200の基板保持台201に取り付ける。そして、例えばプラズマアッシングにより残膜142を取り除いて、図5B(f)に示すように被加工材であるマスク層130を露出させる(残膜除去工程:S4)。本実施形態においては、プラズマアッシングの処理ガスとしてOガスが用いられる。このとき、レジスト膜140の凸部143もアッシングの影響を受け、凸部143の側面44は、マスク層130の表面に対して垂直でなく、所定の角度だけ傾斜する。 The sapphire substrate 100 on which the resist film 140 is formed as described above is attached to the substrate holding table 201 of the plasma etching apparatus 200. Then, the residual film 142 is removed by, for example, plasma ashing to expose the mask layer 130 that is a workpiece as shown in FIG. 5B (f) (residual film removing step: S4). In the present embodiment, O 2 gas is used as a processing gas for plasma ashing. At this time, the convex portion 143 of the resist film 140 is also affected by ashing, and the side surface 44 of the convex portion 143 is not perpendicular to the surface of the mask layer 130 but is inclined by a predetermined angle.
 そして、図5B(g)に示すようにレジスト膜140を変質用条件にてプラズマに曝して、レジスト膜140を変質させてエッチング選択比を高くする(レジスト変質工程:S5)。本実施形態においては、レジスト膜140の変質用の処理ガスとして、Arガスが用いられる。また、本実施形態においては、変質用条件として、プラズマをサファイア基板100側に誘導するための電源204のバイアス出力が、後述のエッチング用条件よりも低くなるよう設定される。 Then, as shown in FIG. 5B (g), the resist film 140 is exposed to plasma under the condition for alteration, thereby altering the resist film 140 and increasing the etching selectivity (resist alteration step: S5). In the present embodiment, Ar gas is used as a processing gas for modifying the resist film 140. In the present embodiment, as the condition for alteration, the bias output of the power supply 204 for inducing plasma to the sapphire substrate 100 side is set to be lower than the etching condition described later.
 この後、エッチング用条件にてプラズマに曝し、エッチング選択比が高くなったレジスト膜140をマスクとして被加工材としてのマスク層130のエッチングを行う(マスク層のエッチング工程:S6)。本実施形態においては、レジスト膜140のエッチング用の処理ガスとして、Arガスが用いられる。これにより、図5B(h)に示すように、マスク層130にパターン133が形成される。 Thereafter, the mask layer 130 as a workpiece is etched using the resist film 140 that has been exposed to plasma under etching conditions and has a high etching selectivity as a mask (mask layer etching step: S6). In the present embodiment, Ar gas is used as a processing gas for etching the resist film 140. As a result, a pattern 133 is formed in the mask layer 130 as shown in FIG. 5B (h).
 ここで、変質用条件とエッチング用条件について、処理ガス、アンテナ出力、バイアス出力等を適宜に変更できるが、本実施形態のように同一の処理ガスを用いてバイアス出力を変えることが好ましい。具体的に、変質用条件について、処理ガスをArガスとし、コイル203のアンテナ出力を350W、電源204のバイアス出力50Wとすると、レジスト膜140の硬化が観察された。そして、エッチング用条件について、処理ガスをArガスとし、コイル203のアンテナ出力を350W、電源204のバイアス出力を100Wとすると、マスク層130のエッチングが観察された。尚、エッチング用条件に対してバイアス出力を低くする他、アンテナ出力を低くしたり、ガス流量を少なくしても、レジストの硬化が可能である。 Here, the processing gas, the antenna output, the bias output, and the like can be changed as appropriate for the alteration condition and the etching condition, but it is preferable to change the bias output using the same processing gas as in this embodiment. Specifically, with respect to the condition for alteration, when the processing gas is Ar gas, the antenna output of the coil 203 is 350 W, and the bias output of the power supply 204 is 50 W, curing of the resist film 140 was observed. Etching of the mask layer 130 was observed when the etching gas was Ar gas, the antenna output of the coil 203 was 350 W, and the bias output of the power source 204 was 100 W. In addition to lowering the bias output relative to the etching conditions, the resist can be cured even if the antenna output is reduced or the gas flow rate is reduced.
 次に、図5B(i)に示すように、マスク層130をマスクとして、サファイア基板100のエッチングを行う(サファイア基板のエッチング工程:S7)。本実施形態においては、マスク層130上にレジスト膜140が残った状態でエッチングが行われる。また、処理ガスとしてBClガス等の塩素系ガスを用いたプラズマエッチングが行われる。 Next, as shown in FIG. 5B (i), the sapphire substrate 100 is etched using the mask layer 130 as a mask (sapphire substrate etching step: S7). In the present embodiment, etching is performed with the resist film 140 remaining on the mask layer 130. Further, plasma etching is performed using a chlorine-based gas such as BCl 3 gas as a processing gas.
 そして、図5C(j)に示すように、エッチングが進行していくと、サファイア基板100に凸部102が形成される。凸部102の高さは1μm未満である。本実施形態においては、凹凸構造の高さは、350nmである。尚、凹凸構造の高さを350nmより大きくすることもできる。ここで、凹凸構造の高さが、例えば300nmのように比較的浅くするのならば、図5B(i)に示すように、レジスト膜140が残留した状態でエッチングを終了しても差し支えない。 Then, as shown in FIG. 5C (j), as etching progresses, a convex portion 102 is formed on the sapphire substrate 100. The height of the convex portion 102 is less than 1 μm. In the present embodiment, the height of the concavo-convex structure is 350 nm. Note that the height of the concavo-convex structure can be made larger than 350 nm. Here, if the height of the concavo-convex structure is relatively shallow, for example, 300 nm, the etching may be finished with the resist film 140 remaining as shown in FIG. 5B (i).
 本実施形態においては、マスク層130のSiO層131により、サイドエッチングが助長されて、凸部102の側面103が傾斜している。また、レジスト膜140の側面143の傾斜角によっても、サイドエッチングの状態を制御することができる。尚、マスク層130をNi層132の単層とすれば、凸部102の側面103を主面に対してほぼ垂直にすることができる。 In the present embodiment, side etching is promoted by the SiO 2 layer 131 of the mask layer 130, and the side surface 103 of the convex portion 102 is inclined. The side etching state can also be controlled by the inclination angle of the side surface 143 of the resist film 140. If the mask layer 130 is a single layer of the Ni layer 132, the side surface 103 of the convex portion 102 can be made substantially perpendicular to the main surface.
 この後、図5C(k)に示すように、所定の剥離液を用いてサファイア基板100上に残ったマスク層130を除去する(マスク層除去工程:S8)。本実施形態においては、高温の硝酸を用いることでNi層132を除去した後、フッ化水素酸を用いてSiO層131を除去する。尚、レジスト膜140がマスク層130上に残留していても、高温の硝酸でNi層132とともに除去することができるが、レジスト膜140の残留量が多い場合はOアッシングにより予めレジスト膜140を除去しておくことが好ましい。 Thereafter, as shown in FIG. 5C (k), the mask layer 130 remaining on the sapphire substrate 100 is removed using a predetermined stripping solution (mask layer removing step: S8). In this embodiment, after removing the Ni layer 132 by using high-temperature nitric acid, the SiO 2 layer 131 is removed by using hydrofluoric acid. Note that even if the resist film 140 remains on the mask layer 130, it can be removed together with the Ni layer 132 with high-temperature nitric acid. However, if the residual amount of the resist film 140 is large, the resist film 140 is previously obtained by O 2 ashing. Is preferably removed.
 そして、図5C(l)に示すように、ウェットエッチングにより凸部102の角を除去して湾曲部を形成する(湾曲部形成工程:S9)。ここで、エッチング液は任意であるが、例えば170℃程度に加温したリン酸水溶液、いわゆる“熱リン酸”を用いることができる。以上の工程を経て、表面に凹凸構造を有するサファイア基板100が作製される。 And as shown to FIG. 5C (l), the corner | angular part of the convex part 102 is removed by wet etching, and a curved part is formed (curved part formation process: S9). Here, the etching solution is arbitrary, but for example, a phosphoric acid aqueous solution heated to about 170 ° C., so-called “hot phosphoric acid” can be used. Through the above steps, the sapphire substrate 100 having a concavo-convex structure on the surface is manufactured.
 このサファイア基板100のエッチング方法によれば、レジスト膜140をプラズマに曝して変質させたので、マスク層130とレジスト膜140のエッチングの選択比を高くすることができる。これにより、マスク層130に対して微細で深い形状の加工を施しやすくなり、微細な形状のマスク層130を十分に厚く形成することができる。 According to this etching method of the sapphire substrate 100, the resist film 140 is exposed to plasma and altered, so that the etching selectivity between the mask layer 130 and the resist film 140 can be increased. Thereby, it becomes easy to process the mask layer 130 with a fine and deep shape, and the mask layer 130 with a fine shape can be formed sufficiently thick.
 また、プラズマエッチング装置200により、レジスト膜140の変質と、マスク層130のエッチングとを連続的に行うことができ、工数が著しく増大することもない。本実施形態においては、電源204のバイアス出力を変化させることにより、レジスト膜140の変質とマスク層130のエッチングとを行っており、簡単容易にレジスト膜140の選択比を高くすることができる。 Further, the plasma etching apparatus 200 can continuously perform the alteration of the resist film 140 and the etching of the mask layer 130, and the man-hour is not significantly increased. In the present embodiment, the resist film 140 is altered and the mask layer 130 is etched by changing the bias output of the power supply 204, and the selectivity of the resist film 140 can be easily increased.
 さらに、十分に厚いマスク層130をマスクとして、サファイア基板100のエッチングを行うようにしたので、サファイア基板100に対して微細で深い形状の加工を施しやすくなる。特に、サファイア基板において、周期が1μm以下で深さが300nm以上の凹凸構造を形成することは、マスク層が形成された基板上にレジスト膜を形成し、レジスト膜を利用してマスク層のエッチングを行うエッチング方法では従来は不可能であったが、本実施形態のエッチング方法では可能となる。特に、本実施形態のエッチング方法では、周期が1μm以下で深さが500nm以上の凹凸構造を形成するのに好適である。 Furthermore, since the sapphire substrate 100 is etched using the sufficiently thick mask layer 130 as a mask, it becomes easy to process the sapphire substrate 100 in a fine and deep shape. In particular, forming a concavo-convex structure with a period of 1 μm or less and a depth of 300 nm or more in a sapphire substrate forms a resist film on the substrate on which the mask layer is formed, and etches the mask layer using the resist film. In the etching method that performs the above, it has been impossible in the past, but in the etching method of the present embodiment, it is possible. In particular, the etching method of this embodiment is suitable for forming a concavo-convex structure having a period of 1 μm or less and a depth of 500 nm or more.
 ナノスケールの周期的な凹凸構造はモスアイと称されるが、このモスアイの加工をサファイアに行う場合、サファイアは難削材であることから、200nm程度の深さまでしか加工ができなかった。しかしながら、200nm程度の段差では、モスアイとして不十分な場合があった。本実施形態のエッチング方法は、サファイア基板にモスアイ加工を施す場合の新規な課題を解決したものといえる。 The nanoscale periodic concavo-convex structure is called moth eye, but when sapphire is processed to sapphire, sapphire is a difficult-to-cut material and can only be processed to a depth of about 200 nm. However, a step of about 200 nm may be insufficient as a moth eye. It can be said that the etching method of this embodiment has solved a novel problem in the case of performing moth-eye processing on a sapphire substrate.
 尚、被加工材として、SiO/Niからなるマスク層130を示したが、マスク層130がNiの単層であったり他の材料であってもよいことは勿論である。要は、レジストを変質させて、マスク層130とレジスト膜140のエッチング選択比を高くすればよいのである。 Although the mask layer 130 made of SiO 2 / Ni is shown as a workpiece, it is needless to say that the mask layer 130 may be a single Ni layer or other material. In short, the resist may be altered to increase the etching selectivity between the mask layer 130 and the resist film 140.
 また、プラズマエッチング装置200のバイアス出力を変化させて変質用条件とエッチング用条件とするものを示したが、アンテナ出力、ガス流量を変化させる他、例えば処理ガスを変更することで設定してもよい。要は、変質用条件は、レジストがプラズマに曝された際に変質してエッチング選択比が高くなる条件であればよい。 In addition, although the bias output of the plasma etching apparatus 200 is changed to be the condition for alteration and the condition for etching, the antenna output and the gas flow rate are changed, and for example, it can be set by changing the processing gas. Good. In short, the condition for alteration may be a condition in which the resist is altered when the resist is exposed to plasma and the etching selectivity is increased.
 また、マスク層130としてNi層132が含まれるものを示したが、他の材料のエッチングであっても本発明を適用可能なことはいうまでもない。尚、本実施形態のエッチング方法は、サファイア基板の他に、SiC、Si、GaAs、GaN、InP、ZnO等の基板にも適用可能である。 Although the mask layer 130 includes the Ni layer 132, it goes without saying that the present invention can be applied to etching of other materials. In addition, the etching method of this embodiment is applicable also to substrates, such as SiC, Si, GaAs, GaN, InP, ZnO, besides a sapphire substrate.
 次いで、図6を参照して、発光素子1の製造方法について説明する。
 図6は、発光素子1の製造方法を示すフローチャートである。図6に示すように、本実施形態の発光素子1の製造方法は、周期構造形成工程S10と、バッファ層形成工程S20と、バッファ層一部除去工程S30と、半導体成長工程S40と、支持基板貼付工程S50と、レーザリフトオフ工程S60と、n側電極形成工程S70と、p側電極形成工程S80と、を含んでいる。半導体成長工程S40は、下地層6を形成する工程と、半導体積層部5を形成する工程の両方を含む。
Next, a method for manufacturing the light emitting element 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing the light-emitting element 1. As shown in FIG. 6, the manufacturing method of the light emitting device 1 of the present embodiment includes a periodic structure forming step S10, a buffer layer forming step S20, a buffer layer partial removing step S30, a semiconductor growth step S40, and a support substrate. It includes a pasting step S50, a laser lift-off step S60, an n-side electrode forming step S70, and a p-side electrode forming step S80. The semiconductor growth step S <b> 40 includes both a step of forming the base layer 6 and a step of forming the semiconductor stacked portion 5.
 図7は、発光素子の製造方法の過程を示し、(a)はサファイア基板にバッファ層を形成した状態を示し、(b)はバッファ層の一部を除去した状態を示し、(c)は残留したバッファ層を核として下地層を形成した状態を示す。 7A and 7B show a process of a method for manufacturing a light emitting device, where FIG. 7A shows a state where a buffer layer is formed on a sapphire substrate, FIG. 7B shows a state where a part of the buffer layer is removed, and FIG. A state in which a base layer is formed using the remaining buffer layer as a nucleus is shown.
 本実施形態においては、図7(a)に示すように、まず、サファイア基板100の平坦部101及び凸部102にIII族窒化物半導体からなるバッファ層61を形成する(バッファ層形成工程S20)。バッファ層61は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により例えば500℃程度の低温で成長されるので、サファイア基板100の平坦部101及び凸部102の上に一様な厚さで形成される。バッファ層61の厚さは、例えば15nm以上35nm以下である。また、バッファ層61は、GaAl1-xN(0≦x≦1)の材料から構成され、例えばAlNとすることができる。ここで、バッファ層61の厚さを15nm未満とすると吸収層として厚さを確保できないおそれがある。一方、バッファ層61の厚さが35nmを超えると、バッファ層61上に成長される窒化物半導体の結晶品質が低下するおそれがある。尚、バッファ層61は、MOCVD法の他、スパッタリング法のような他の製法により形成することもできる。スパッタリング法の場合、基板の温度を例えば600℃程度として形成することができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, first, a buffer layer 61 made of a group III nitride semiconductor is formed on the flat portion 101 and the convex portion 102 of the sapphire substrate 100 (buffer layer forming step S20). . Since the buffer layer 61 is grown at a low temperature of, for example, about 500 ° C. by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), it is formed with a uniform thickness on the flat portion 101 and the convex portion 102 of the sapphire substrate 100. . The thickness of the buffer layer 61 is, for example, not less than 15 nm and not more than 35 nm. The buffer layer 61 is made of a material of Ga x Al 1-x N (0 ≦ x ≦ 1), and can be, for example, AlN. Here, if the thickness of the buffer layer 61 is less than 15 nm, the thickness of the absorbing layer may not be ensured. On the other hand, if the thickness of the buffer layer 61 exceeds 35 nm, the crystal quality of the nitride semiconductor grown on the buffer layer 61 may be degraded. The buffer layer 61 can be formed by other manufacturing methods such as a sputtering method in addition to the MOCVD method. In the case of sputtering, the substrate can be formed at a temperature of about 600 ° C., for example.
 次いで、図7(b)に示すように、サファイア基板100に熱処理を施し、凸部102からバッファ層61を除去し、平坦部101上にバッファ層61を残留させる(バッファ層一部除去工程S30)。熱処理の温度は、例えば800℃以上1200℃以下である。ここで、熱処理の温度を800℃未満とするとバッファ層61を凸部102から十分に除去できないおそれがある。一方、熱処理の温度が1200℃を超えるとバッファ層61が消失してしまうおそれがある。尚、凸部102に僅かながらバッファ層61が残留する場合もあり、凸部102からバッファ層61の少なくとも一部が除去されていればよい。このバッファ層61の転位密度は、約1×1010cm-2以上である。 Next, as shown in FIG. 7B, the sapphire substrate 100 is subjected to a heat treatment to remove the buffer layer 61 from the convex portion 102 and leave the buffer layer 61 on the flat portion 101 (buffer layer partial removal step S30). ). The temperature of heat processing is 800 degreeC or more and 1200 degrees C or less, for example. Here, if the heat treatment temperature is less than 800 ° C., the buffer layer 61 may not be sufficiently removed from the convex portion 102. On the other hand, if the temperature of the heat treatment exceeds 1200 ° C., the buffer layer 61 may disappear. Note that the buffer layer 61 may remain slightly on the convex portion 102, and it is sufficient that at least a part of the buffer layer 61 is removed from the convex portion 102. The dislocation density of the buffer layer 61 is about 1 × 10 10 cm −2 or more.
 この後、図7(c)に示すように、平坦部101上のバッファ層61からIII族窒化物半導体からなる下地層6を結晶成長させる(半導体成長工程S40)。下地層6は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により形成される。下地層6は、800℃以上1200℃以下で成長され、凸部102を埋めるように成長するが、凸部102から成長することはない。サファイア基板100の表面には周期的に凸部102が形成されているが、下地層6の成長初期に転位密度を低減するための大きな核を形成し、その後横方向成長を促進することで平坦化が図られる。下地層6の転位密度は、界面から2.5μm程度成長させた箇所で約2×10cm-2である。下地層6は、各凸部102に沿って周期的に形成される複数の錐台状の凹部62を表面に有している。下地層6の厚さは例えば1.5μm以上4.0μm以下であり、好ましくは2.5μm以上3.5μm以下である。下地層6が薄すぎると、下地層6を平坦かつ転位密度を低くできない。一方、下地層6が厚すぎると、基板の反りが大きくなり、レーザーリフトオフに支障をきたすおそれがある。また、下地層6の厚さを抑えるためには、凸部102の高さを1μm未満とすることが好ましい。 Thereafter, as shown in FIG. 7C, the underlayer 6 made of a group III nitride semiconductor is crystal-grown from the buffer layer 61 on the flat portion 101 (semiconductor growth step S40). The underlayer 6 is formed by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method. The underlayer 6 is grown at 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower and grows so as to fill the convex portion 102, but does not grow from the convex portion 102. Protrusions 102 are periodically formed on the surface of the sapphire substrate 100, but flat by forming large nuclei for reducing the dislocation density at the initial stage of growth of the underlayer 6 and then promoting lateral growth. Is achieved. The dislocation density of the underlayer 6 is about 2 × 10 8 cm −2 at a location grown about 2.5 μm from the interface. The underlayer 6 has a plurality of frustum-shaped concave portions 62 formed on the surface periodically along the convex portions 102. The thickness of the underlayer 6 is, for example, not less than 1.5 μm and not more than 4.0 μm, preferably not less than 2.5 μm and not more than 3.5 μm. If the underlayer 6 is too thin, the underlayer 6 cannot be flat and the dislocation density cannot be lowered. On the other hand, if the underlayer 6 is too thick, the warpage of the substrate becomes large, which may hinder laser lift-off. Moreover, in order to suppress the thickness of the underlayer 6, it is preferable that the height of the convex portion 102 is less than 1 μm.
 図8は発光素子の製造方法の過程を示し、(a)はサファイア基板に半導体積層部を形成した状態を示し、(b)は半導体積層部にバリアメタル層を形成した状態を示し、(c)はサファイア基板に支持基板を貼り付ける状態を示す。また、図9は、サファイア基板に支持基板が貼り付けられた接合体の模式断面図である。 8A and 8B show a process of a method for manufacturing a light emitting device, where FIG. 8A shows a state in which a semiconductor laminated portion is formed on a sapphire substrate, FIG. 8B shows a state in which a barrier metal layer is formed on the semiconductor laminated portion, and FIG. ) Shows a state where the support substrate is attached to the sapphire substrate. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a joined body in which a support substrate is attached to a sapphire substrate.
 図8(a)に示すように、下地層6に続いて、第1導電型層としてのn型GaN層53を形成する。n型GaN層53はn-GaNで構成される。次いで、発光層としての多重量子井戸活性層52を形成する。多重量子井戸活性層52は、GalnN/GaNで構成される。次いで、第2導電型層としてのp型GaN層51を形成する。p型GaN層51は、p-GaNで構成されている。n型GaN層53からp型GaN層51までは、III族窒化物半導体のエピタキシャル成長により連続的に形成される(半導体成長工程S40)。尚、第1導電型層、活性層及び第2導電型層を少なくとも含み、第1導電型層及び第2導電型層に電圧が印加されると、電子及び正孔の再結合により活性層にて光が発せられるものであれば、半導体層の層構成は任意である。 As shown in FIG. 8A, an n-type GaN layer 53 as a first conductivity type layer is formed following the base layer 6. The n-type GaN layer 53 is composed of n-GaN. Next, a multiple quantum well active layer 52 as a light emitting layer is formed. The multiple quantum well active layer 52 is made of GalnN / GaN. Next, a p-type GaN layer 51 as a second conductivity type layer is formed. The p-type GaN layer 51 is composed of p-GaN. The n-type GaN layer 53 to the p-type GaN layer 51 are continuously formed by epitaxial growth of a group III nitride semiconductor (semiconductor growth step S40). In addition, when a voltage is applied to the first conductive type layer and the second conductive type layer at least including the first conductive type layer, the active layer, and the second conductive type layer, the active layer is formed by recombination of electrons and holes. The layer structure of the semiconductor layer is arbitrary as long as it emits light.
 続いて、図8(b)に示すように、半導体積層部5上にバリアメタル層4を形成する。バリアメタル層4は、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により形成される。バリアメタル層4は、p型GaN層51上に形成される所定ペア数のTi/W/Tiの層と、この層の表面に形成されるNi層を含んでいる。 Subsequently, as shown in FIG. 8B, the barrier metal layer 4 is formed on the semiconductor stacked portion 5. The barrier metal layer 4 is formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or the like. The barrier metal layer 4 includes a predetermined number of pairs of Ti / W / Ti layers formed on the p-type GaN layer 51 and a Ni layer formed on the surface of this layer.
 さらに、図8(c)に示すように、バリアメタル層4上に接着材81を形成する。接着材81は、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により形成される。接着材81は、例えば、Au-Snはんだからなる。 Further, as shown in FIG. 8C, an adhesive 81 is formed on the barrier metal layer 4. The adhesive 81 is formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or the like. The adhesive 81 is made of, for example, Au—Sn solder.
 一方、図8(c)に示すように、支持基板2に、バリアメタル層3及び接着材82を支持基板2側からこの順で形成する。本実施形態においては、バリアメタル層3は、例えば、支持基板2上に形成されるTi層と、Ti層の上に形成されるW層と、を含んでいる。また、本実施形態においては、接着材82は、例えば、Au-Snはんだからなる。 On the other hand, as shown in FIG. 8C, the barrier metal layer 3 and the adhesive 82 are formed on the support substrate 2 in this order from the support substrate 2 side. In the present embodiment, the barrier metal layer 3 includes, for example, a Ti layer formed on the support substrate 2 and a W layer formed on the Ti layer. In the present embodiment, the adhesive 82 is made of, for example, Au—Sn solder.
 そして、サファイア基板100と支持基板2とを互いに接着材81,82を接触させた状態で加熱する。この後、図9に示すように、接着材81,82を溶融固化してサファイア基板100とシリコン基板2が接着層8により接合された接合体160を作製する(支持基板貼付工程S50)。これにより、サファイア基板100の裏面に支持基板2が貼り付けられる。 Then, the sapphire substrate 100 and the support substrate 2 are heated with the adhesives 81 and 82 in contact with each other. Thereafter, as shown in FIG. 9, the adhesives 81 and 82 are melted and solidified to produce a joined body 160 in which the sapphire substrate 100 and the silicon substrate 2 are joined by the adhesive layer 8 (support substrate pasting step S50). Thereby, the support substrate 2 is affixed on the back surface of the sapphire substrate 100.
 次いで、サファイア基板100をレーザリフトオフ法により除去する(レーザリフトオフ工程S60)。図10はレーザ照射装置の概略説明図であり、図11はバッファ層に焦点を合わせてレーザを照射する説明図であり、図12はレーザリフトオフによりサファイア基板を剥離した状態を示す説明図である。 Next, the sapphire substrate 100 is removed by a laser lift-off method (laser lift-off step S60). FIG. 10 is a schematic explanatory view of a laser irradiation apparatus, FIG. 11 is an explanatory view of irradiating a laser with a focus on a buffer layer, and FIG. .
 図10に示すように、レーザ照射装置300は、レーザビームを発振するレーザ発振器310、発振されたレーザビームの方向を変えるミラー320、レーザビームをフォーカシングする光学レンズ330及びレーザビームの照射対象である作業対象物、即ち接合体160を支持するためのステージ340を有する。また、レーザ照射装置300は、レーザビームの経路を真空状態に維持するハウジング350を有していてもよい。 As shown in FIG. 10, a laser irradiation apparatus 300 is a laser oscillator 310 that oscillates a laser beam, a mirror 320 that changes the direction of the oscillated laser beam, an optical lens 330 that focuses the laser beam, and a laser beam irradiation target. A stage 340 for supporting the work object, that is, the joined body 160 is provided. The laser irradiation apparatus 300 may include a housing 350 that maintains the laser beam path in a vacuum state.
 レーザ発振器310は、KrF、ArF等のエキシマレーザとすることができる。レーザ発振器310で放出されたビームは、ミラー320で反射されて方向が変更される。ミラー320は、レーザビームの方向を変更するために複数設けられる。また、光学レンズ330は、ステージ340の上方に位置し、接合体160に入射されるレーザビームをフォーカシングする。 The laser oscillator 310 can be an excimer laser such as KrF or ArF. The beam emitted from the laser oscillator 310 is reflected by the mirror 320 and its direction is changed. A plurality of mirrors 320 are provided to change the direction of the laser beam. The optical lens 330 is positioned above the stage 340 and focuses the laser beam incident on the joined body 160.
 ステージ340は、図示しない移動手段によりx方向及び/又はy方向に移動し、その上に載置された接合体160を移動する。レーザビームは、サファイア基板100を通して照射され、III族窒化物半導体のレーザの焦点位置にて吸収される。本実施形態においては、図11に示すように、レーザ光の焦点を平坦部101上のバッファ層61に合わせてレーザを水平方向に走査する。 The stage 340 is moved in the x direction and / or the y direction by a moving means (not shown), and moves the joined body 160 placed thereon. The laser beam is irradiated through the sapphire substrate 100 and absorbed at the focal position of the laser of the group III nitride semiconductor. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the laser beam is scanned in the horizontal direction with the focus of the laser beam aligned with the buffer layer 61 on the flat portion 101.
 バッファ層61は、下地層6と比較して転位密度が高く、下地層6と比べてレーザの吸収係数が大きい。また、バッファ層61は平坦部101上のみに形成されている。従って、平坦部101上のバッファ層61に集中的にエネルギーを吸収させることができ、図12に示すように下地層6をサファイア基板100から的確に剥離することができる。すなわち、平坦部101上以外の部分でエネルギー吸収が生じて、下地層6の凹凸形状62が損なわれたりすることはない。 The buffer layer 61 has a higher dislocation density than the underlayer 6, and has a larger laser absorption coefficient than the underlayer 6. The buffer layer 61 is formed only on the flat portion 101. Therefore, energy can be intensively absorbed in the buffer layer 61 on the flat portion 101, and the underlying layer 6 can be accurately peeled from the sapphire substrate 100 as shown in FIG. That is, energy absorption does not occur in portions other than on the flat portion 101, and the uneven shape 62 of the underlayer 6 is not impaired.
 また、バッファ層61は、サファイア基板100の表面から成長したのでサファイア基板100との結合力が凸部102上の下地層6と比べて高い。従って、バッファ層61にレーザ光のエネルギーを吸収させることにより、図12に示すように下地層6をサファイア基板100から的確に剥離することができる。 Further, since the buffer layer 61 is grown from the surface of the sapphire substrate 100, the bonding force with the sapphire substrate 100 is higher than that of the base layer 6 on the convex portion 102. Therefore, by allowing the buffer layer 61 to absorb the energy of the laser light, the base layer 6 can be accurately peeled from the sapphire substrate 100 as shown in FIG.
 この後、下地層6にn側電極7を形成し(n側電極形成工程S70)、研磨により薄くした支持基板2にp側電極9(p側電極形成工程S80)を形成した後、ダイシングにより複数の発光素子1に分割することにより、図1に示すように発光素子1が製造される。 Thereafter, the n-side electrode 7 is formed on the underlayer 6 (n-side electrode forming step S70), the p-side electrode 9 (p-side electrode forming step S80) is formed on the support substrate 2 thinned by polishing, and then dicing is performed. By dividing into a plurality of light emitting elements 1, the light emitting element 1 is manufactured as shown in FIG.
 以上のように発光素子1を製造することにより、凸部102が形成されたサファイア基板100上に成長した下地層6を、サファイア基板100から的確に剥離することができる。 By manufacturing the light emitting element 1 as described above, the base layer 6 grown on the sapphire substrate 100 on which the convex portions 102 are formed can be accurately peeled from the sapphire substrate 100.
 尚、前記実施形態においては、周期的に凸部102が形成されたサファイア基板100を用いたものを示したが、例えば図13に示すように、平坦部401に周期的に凹部402が形成されたサファイア基板400を用いてもよい。このサファイア基板400においても、平坦部401にc面が露出し、各凹部402にc面が露出していないことが好ましい。図13はサファイア基板を示し、(a)が模式斜視図、(b)がB-B断面を示す模式縦断面図である。 In the above embodiment, the sapphire substrate 100 on which the convex portions 102 are periodically formed is shown. However, for example, as shown in FIG. 13, the concave portions 402 are periodically formed on the flat portion 401. Alternatively, a sapphire substrate 400 may be used. Also in this sapphire substrate 400, it is preferable that the c-plane is exposed at the flat portion 401 and the c-plane is not exposed at each recess 402. 13A and 13B show a sapphire substrate, in which FIG. 13A is a schematic perspective view, and FIG. 13B is a schematic longitudinal sectional view showing a BB cross section.
 図13(a)に示すように、平面視にて、各凹部402は、その中心が正三角形の頂点の位置となるように、所定の周期で仮想の三角格子の交点に整列して形成される。尚、ここでいう周期とは、隣接する凹部402における深さのピーク位置の距離をいう。図13(b)に示すように、各凹部402は逆円錐状に形成される。具体的に、各凹部402は、基端部の直径が200nmであり、深さは500nmとなっている。サファイア基板400の表面は、各凹部402の他は平坦部401となっており、半導体層の横方向成長が助長されるようになっている。 As shown in FIG. 13A, in a plan view, each concave portion 402 is formed in alignment with the intersection of virtual triangular lattices at a predetermined cycle so that the center thereof is the position of the vertex of an equilateral triangle. The Here, the period refers to the distance between the peak positions of the depths in the adjacent recesses 402. As shown in FIG. 13B, each recess 402 is formed in an inverted conical shape. Specifically, each concave portion 402 has a base end portion with a diameter of 200 nm and a depth of 500 nm. The surface of the sapphire substrate 400 is a flat portion 401 in addition to the concave portions 402 so that the lateral growth of the semiconductor layer is promoted.
 また、前記実施形態においては、上部及び下部に電極が配置された上下導通型の発光素子1を示したが、例えば図14に示すように、電極が一方のみに配置される発光素子501であってもよいことは勿論である。図14に示すように、この発光素子501は、サファイア基板にフリップチップ型の素子を形成して、支持基板に電気的に接続した後、サファイア基板をレーザリフトオフ法により除去して製造される。尚、図14では説明のため素子単位で図示しているが、実際には素子が連続的に連結された状態のウェハ状のサファイア基板と支持基板とが接合された後に、サファイア基板が剥離される。 In the above embodiment, the vertical conduction type light emitting element 1 in which electrodes are arranged on the upper and lower sides is shown. However, as shown in FIG. 14, for example, the light emitting element 501 has electrodes arranged on only one side. Of course, it may be. As shown in FIG. 14, the light emitting element 501 is manufactured by forming a flip chip type element on a sapphire substrate and electrically connecting it to a support substrate, and then removing the sapphire substrate by a laser lift-off method. In FIG. 14, the element unit is illustrated for the sake of explanation. In practice, the sapphire substrate is peeled off after the wafer-like sapphire substrate and the support substrate in a state where the elements are continuously connected are bonded. The
 この発光素子501を製造するにあたり、サファイア基板(図示せず)上に凹部562を有する下地層506、n型GaN層553、多重量子井戸活性層552、p型GaN層551を形成する。そして、半導体積層部505の一部をp型GaN層551側からエッチングにより除去してn型GaN層553を露出させ、p型GaN層551上にp側電極509を、n型GaN層553上にn型電極507をそれぞれ形成する。一方、支持基板502上に、絶縁層511を介して金属層512を形成する。そして、支持基板502の金属層512と、n側電極507及びp側電極509をバンプ581,582を介して接続した後、レーザリフトオフ法によりサファイア基板を除去する。 In manufacturing this light emitting element 501, a base layer 506 having a recess 562, an n-type GaN layer 553, a multiple quantum well active layer 552, and a p-type GaN layer 551 are formed on a sapphire substrate (not shown). Then, a part of the semiconductor stacked portion 505 is removed by etching from the p-type GaN layer 551 side to expose the n-type GaN layer 553, the p-side electrode 509 is formed on the p-type GaN layer 551, and the n-type GaN layer 553 is formed. An n-type electrode 507 is formed respectively. On the other hand, a metal layer 512 is formed over the support substrate 502 with an insulating layer 511 interposed therebetween. Then, after the metal layer 512 of the support substrate 502 is connected to the n-side electrode 507 and the p-side electrode 509 via the bumps 581 and 582, the sapphire substrate is removed by a laser lift-off method.
 また、前記実施形態においては、サファイア基板100の平坦部101がc面であるものを示したが、a面、r面、m面等であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the flat part 101 of the sapphire substrate 100 showed what was a c surface, a surface, r surface, m surface, etc. may be sufficient.
 また、前記実施形態においては、各凸部102の上側全体が湾曲したものを示したが、ウェットエッチングの加減等により、上端に平坦面が残っていてもよい。この場合、上端の直径が200nm以下であれば、バッファ層一部除去工程後に、実質的に上端面にバッファ層は残留しない。ただし、上端に平坦面がない方が、下地層の転位密度がより低くなり、下地層が平坦となるまでの厚さも小さくなる。 In the above-described embodiment, the entire upper part of each convex portion 102 is curved, but a flat surface may remain at the upper end due to wet etching. In this case, if the upper end diameter is 200 nm or less, the buffer layer substantially does not remain on the upper end surface after the partial buffer layer removal step. However, when there is no flat surface at the upper end, the dislocation density of the underlayer becomes lower and the thickness until the underlayer becomes flat becomes smaller.
 また、前記実施形態においては、各凸部102は平面視円形であるものを示したが、各凸部102は平面視多角形であってもよい。この場合も、上端に平坦面が形成されていてもよく、上端の外径が200nm以下であれば、バッファ層一部除去工程後に、実質的に上端面にバッファ層は残留しない。 In the above embodiment, each convex portion 102 has a circular shape in plan view, but each convex portion 102 may have a polygonal shape in plan view. Also in this case, a flat surface may be formed at the upper end, and if the outer diameter of the upper end is 200 nm or less, the buffer layer substantially does not remain on the upper end surface after the partial removal process of the buffer layer.
 以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment described above does not limit the invention which concerns on a claim. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.
 本発明の半導体発光素子の製造方法は、凸部又は凹部が形成されたサファイア基板上に成長したIII族窒化物半導体を、サファイア基板から的確に剥離することができるので、産業上有用である。 The method for producing a semiconductor light-emitting device of the present invention is industrially useful because a group III nitride semiconductor grown on a sapphire substrate on which convex portions or concave portions are formed can be accurately peeled from the sapphire substrate.
 1  発光素子
 2  支持基板
 3  第1のバリアメタル層
 4  第2のバリアメタル層
 5  半導体積層部
 6  下地層
 7  n側電極
 8  接着剤
 9  p側電極
 51  p型GaN層
 52  多重量子井戸活性層
 53  n型GaN層
 61  バッファ層
 62  凹部
 100 サファイア基板
 101 平坦部
 102 凸部
 103 側面
 104 湾曲部
 130 マスク層
 131 SiO
 132 Ni層
 140 レジスト膜
 141 凹凸構造
 142 残膜
 143 凸部
 150 モールド
 151 凹凸構造
 160 接合体
 200 プラズマエッチング装置
 201 基板保持台
 202 容器
 203 コイル
 204 電源
 205 石英板
 206 冷却制御部
 207 プラズマ
 300 レーザ照射装置
 310 レーザ発振器
 320 ミラー
 330 光学レンズ
 340 ステージ
 350 ハウジング
 400 サファイア基板
 401 平坦部
 402 凹部
 501 発光素子
 502 支持基板
 505 半導体積層部
 506 下地層
 511 絶縁層
 512 金属層
 551 p型GaN層
 552 多重量子井戸活性層
 553 n型GaN層
 562 凹部
 581 バンプ
 582 バンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element 2 Support substrate 3 1st barrier metal layer 4 2nd barrier metal layer 5 Semiconductor laminated part 6 Underlayer 7 N side electrode 8 Adhesive 9 p side electrode 51 p-type GaN layer 52 Multiple quantum well active layer 53 n-type GaN layer 61 buffer layer 62 concave portion 100 sapphire substrate 101 flat portion 102 convex portion 103 side surface 104 curved portion 130 mask layer 131 SiO 2 layer 132 Ni layer 140 resist film 141 concavo-convex structure 142 remaining film 143 convex portion 150 mold 151 concavo-convex structure DESCRIPTION OF SYMBOLS 160 Assembly 200 Plasma etching apparatus 201 Substrate holding stand 202 Container 203 Coil 204 Power supply 205 Quartz plate 206 Cooling control part 207 Plasma 300 Laser irradiation apparatus 310 Laser oscillator 320 Mirror 330 Optical lens 340 Stage 350 Housing 400 Sapphire substrate 401 Flat part 402 Concave part 501 Light emitting element 502 Support substrate 505 Semiconductor laminated part 506 Underlayer 511 Insulating layer 512 Metal layer 551 p-type GaN layer 552 Multiple quantum well active layer 553 n-type GaN layer 562 Concave part 581 Bump 582 Bump

Claims (5)

  1.  サファイア基板の表面の平坦部に、周期的な凹部又は凸部を形成する周期構造形成工程と、
     前記サファイア基板の前記平坦部、及び、前記凹部又は前記凸部にIII族窒化物半導体からなるバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
     前記サファイア基板に熱処理を施し、前記凹部又は前記凸部から前記バッファ層の少なくとも一部を除去し、前記平坦部上に前記バッファ層を残留させるバッファ層一部除去工程と、
     前記凹部又は凸部を埋めるように、前記平坦部上の前記バッファ層からIII族窒化物半導体を成長させる半導体層形成工程と、
     前記サファイア基板の裏面に支持基板を貼り付ける支持基板貼付工程と、
     前記サファイア基板の前記平坦部上の前記バッファ層にレーザのエネルギーを吸収させ、前記III族窒化物半導体を前記サファイア基板から剥離させるレーザリフトオフ工程と、を含む半導体発光素子の製造方法。
    A periodic structure forming step of forming periodic recesses or protrusions on the flat portion of the surface of the sapphire substrate;
    A buffer layer forming step of forming a buffer layer made of a group III nitride semiconductor in the flat portion of the sapphire substrate and the concave portion or the convex portion;
    Applying a heat treatment to the sapphire substrate, removing at least a part of the buffer layer from the concave portion or the convex portion, and partially removing the buffer layer to leave the buffer layer on the flat portion;
    A semiconductor layer forming step of growing a group III nitride semiconductor from the buffer layer on the flat portion so as to fill the concave portion or the convex portion;
    A support substrate pasting step of pasting a support substrate on the back surface of the sapphire substrate;
    A laser lift-off process in which the buffer layer on the flat portion of the sapphire substrate absorbs laser energy and peels the group III nitride semiconductor from the sapphire substrate.
  2.  前記サファイア基板の表面の平坦部は、c面である請求項1に記載の半導体発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the flat portion of the surface of the sapphire substrate is a c-plane.
  3.  前記凹部又は前記凸部が、c面を有しない請求項2に記載の半導体発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the concave portion or the convex portion does not have a c-plane.
  4.  前記凹部又は凸部の間隔は、1μm未満である請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to any one of claims 1 to 3, wherein an interval between the concave portions or the convex portions is less than 1 µm.
  5.  前記凹部の深さ又は凸部の高さは、100nm以上1μm未満である請求項4に記載の半導体発光素子の製造方法。 5. The method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 4, wherein the depth of the concave portion or the height of the convex portion is not less than 100 nm and less than 1 μm.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017069463A (en) * 2015-09-30 2017-04-06 旭化成株式会社 Semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof
CN109256052A (en) * 2018-09-21 2019-01-22 京东方科技集团股份有限公司 Electronic equipment, display panel, driving backboard and its manufacturing method
JP2020070221A (en) * 2018-11-02 2020-05-07 株式会社小糸製作所 Substrate for growing semiconductor, semiconductor device, semiconductor light-emitting device and manufacturing method of substrate for growing semiconductor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009239038A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Stanley Electric Co Ltd Semiconductor element and method of manufacturing the same
JP2009277882A (en) * 2008-05-14 2009-11-26 Showa Denko Kk Method of manufacturing group iii nitride semiconductor light emitting element, group iii nitride semiconductor light emitting element, and lamp
JP2012074665A (en) * 2010-09-01 2012-04-12 Hitachi Cable Ltd Light-emitting diode
JP2013016537A (en) * 2011-06-30 2013-01-24 Toyoda Gosei Co Ltd Group iii nitride semiconductor light-emitting element manufacturing method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7977695B2 (en) * 2007-09-21 2011-07-12 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009239038A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Stanley Electric Co Ltd Semiconductor element and method of manufacturing the same
JP2009277882A (en) * 2008-05-14 2009-11-26 Showa Denko Kk Method of manufacturing group iii nitride semiconductor light emitting element, group iii nitride semiconductor light emitting element, and lamp
JP2012074665A (en) * 2010-09-01 2012-04-12 Hitachi Cable Ltd Light-emitting diode
JP2013016537A (en) * 2011-06-30 2013-01-24 Toyoda Gosei Co Ltd Group iii nitride semiconductor light-emitting element manufacturing method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017069463A (en) * 2015-09-30 2017-04-06 旭化成株式会社 Semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof
CN109256052A (en) * 2018-09-21 2019-01-22 京东方科技集团股份有限公司 Electronic equipment, display panel, driving backboard and its manufacturing method
JP2020070221A (en) * 2018-11-02 2020-05-07 株式会社小糸製作所 Substrate for growing semiconductor, semiconductor device, semiconductor light-emitting device and manufacturing method of substrate for growing semiconductor
JP7350477B2 (en) 2018-11-02 2023-09-26 株式会社小糸製作所 Method for manufacturing semiconductor growth substrate, semiconductor element, semiconductor light emitting device, and semiconductor growth substrate

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