(57)【要約】  基板と、基板表面に形成されたＡｌＮ層を含むテンプレート層と、当該テンプレート層上にＡｌＧａＮ系半導体層を積層して形成された素子構造部と、を含む構造体に対して、ＡｌＮ層が基板から圧縮応力を受けている状態で、基板を透過するとともにＡｌＮ層が吸収する波長のレーザ光を、基板側からＡｌＮ層に照射する。これにより、少なくともＡｌＮ層及び基板の界面で、ＡｌＮ層を基板表面よりも大きく膨張させて上記圧縮応力を増大させることで、ＡｌＮ層から基板を剥離する。
2012114513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板表面に形成されたＡｌＮ層を含むテンプレート層と、当該テンプレート層上にＡｌＧａＮ系半導体層を積層して形成された素子構造部と、を含む構造体に対して、
前記ＡｌＮ層が前記基板から圧縮応力を受けている状態で、前記基板を透過するとともに前記ＡｌＮ層が吸収する波長のレーザ光を、前記基板側から前記ＡｌＮ層に照射し、少なくとも前記ＡｌＮ層及び前記基板の界面で、前記ＡｌＮ層を前記基板表面よりも大きく膨張させて前記圧縮応力を増大させることで、前記ＡｌＮ層から前記基板を剥離するリフトオフ工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記基板がサファイアであるとともに、前記基板表面が｛０００１｝面であり、
前記レーザ光の波長が、２００ｎｍ以下であり、
前記レーザ光の照射前に、前記ＡｌＮ層が前記基板から受ける圧縮応力が、１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記リフトオフ工程前に、
ウエハ状態の前記構造体を素子単位に分割する分割工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記リフトオフ工程前に、
ウエハ状態の前記構造体の少なくとも前記テンプレート層及び前記素子構造部を、ウエハ状態を維持したまま素子単位に分割する分割工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記リフトオフ工程前に、
前記構造体の前記素子構造部の表面を、所定の支持材の表面に固定する固定工程を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記固定工程が、
前記構造体の前記素子構造部の表面と前記支持材の表面とを、少なくとも一部に空隙が含まれるように接続する接続工程と、
前記空隙に充填剤を充填する充填工程と、
を有することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ＡｌＮ層が、凹凸加工された前記基板表面にＡｌＮを横方向成長させて得られたものであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記テンプレート層が、前記ＡｌＮ層の表面を凹凸加工した後、当該ＡｌＮ層表面にＡｌＮまたはＡｌＧａＮを横方向成長させて得られた横方向成長層を含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記リフトオフ工程前に、
前記テンプレート層形成時の横方向成長により生じる空洞に溶媒を侵入させて、当該空洞を拡張させる空洞拡張工程を有することを特徴とする請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記リフトオフ工程が、
前記レーザ光を照射して、前記ＡｌＮ層から前記基板の少なくとも一部を剥離する照射工程と、
当該照射工程後に、前記ＡｌＮ層から剥離していない一部の前記基板と接続する前記ＡｌＮ層の界面部分をエッチングすることで、前記ＡｌＮ層から前記基板を剥離するエッチング工程と、
を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記リフトオフ工程で、前記基板が剥離して露出する表面が、粗面であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌＧａＮ系半導体層（主としてＡｌｘＧａ1-ｘＮから成る半導体層であり、Ａｌ，Ｇａ，Ｎ以外の元素（例えば、Ｉｎ等の同族元素や各種ドーパント等）が添加されているものも含み得る。また、Ａｌ組成比Ｘは０％以上１００％以下であり、ＡｌＮ及びＧａＮを含み得る。以下同じ。）を積層して形成される素子構造部を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、サファイア等の基板や当該基板を有するテンプレート上に、ＡｌＧａＮ系半導体層を積層して成る素子構造部（例えば、発光素子の構造）を形成した半導体装置が製造されている。このような半導体装置の中には、基板やテンプレート上に素子構造部を形成した後に、基板をテンプレートや素子構造部から剥離（リフトオフ）するものがある。基板をリフトオフすることで、例えば、素子構造部の放熱性を改善したり、素子構造部で発生した光の取り出し効率を改善したり、縦型構造（素子構造部の上下に一対の電極を備える構造）を実現したりすることができる。【０００３】
基板をリフトオフする方法として、例えば特許文献１では、基板側からレーザ光を照射し、基板上の所定の層に当該レーザ光を吸収させることで当該層を化学的に分解し、それによって基板をリフトオフする方法が提案されている。具体的に、特許文献１では、ＧａＮ層にレーザ光を吸収させて加熱することでＧａとＮ２に分解し、当該分解によって析出したＧａを融解することで、基板をリフトオフする方法が提案されている。【０００４】
しかしながら、非特許文献１で指摘されているように、ＡｌＮ層やＡｌＧａＮ層では、特許文献１で提案されているようなＧａＮ層と同様のメカニズムを利用したリフトオフが、不可能である。そのため、非特許文献１では、ＡｌＮ／ＡｌＧａＮ超格子層にレーザ光（波長：２６６ｎｍ）を吸収させて変形させることで、サファイア基板及び当該基板表面に形成されるＡｌＮ層を、機械的にリフトオフする方法が提案されている。なお、このレーザ光（波長：２６６ｎｍ）は、サファイア基板及びＡｌＮ層を透過するが、ＡｌＮ／ＡｌＧａＮ超格子層のミニバンドにより吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５０１７７８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ，ｅｔ  ａｌ．，“ＡｌＮ／ＡｌＧａＮ  ｓｈｏｒｔ−ｐｅｒｉｏｄ  ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ  ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ  ｌａｙｅｒｓ  ｉｎ  ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔ−ｏｆｆ  ｆｏｒ  ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｔｙｐｅ  ＡｌＧａＮ−ｂａｓｅｄ  ｄｅｅｐ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ９４，  ０６１１１７，２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１の方法では、基板をリフトオフするために特殊な層を形成する必要があり、製造工程の複雑化を招来するため、問題となる。そのため、このような特殊な層を形成することなく、基板を容易にリフトオフすることができる半導体装置の製造方法が望まれる。【０００８】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板を容易にリフトオフ可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は、鋭意研究の結果、ＧａＮ層とは異なるために従来では不可能であると言われてきたＡｌＮ層からの基板のリフトオフを、応力を利用することで可能になることを見出した。【００１０】
上記目的を達成するために、本願発明者の上記新知見に基づく本発明に係る半導体装置の製造方法は、
基板と、前記基板表面に形成されたＡｌＮ層を含むテンプレート層と、当該テンプレート層上にＡｌＧａＮ系半導体層を積層して形成された素子構造部と、を含む構造体に対して、
前記ＡｌＮ層が前記基板から圧縮応力を受けている状態で、前記基板を透過するとともに前記ＡｌＮ層が吸収する波長のレーザ光を、前記基板側から前記ＡｌＮ層に照射し、少なくとも前記ＡｌＮ層及び前記基板の界面で、前記ＡｌＮ層を前記基板表面よりも大きく膨張させて前記圧縮応力を増大させることで、前記ＡｌＮ層から前記基板を剥離するリフトオフ工程を有することを特徴とする。【００１１】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記基板がサファイアであるとともに、前記基板表面が｛０００１｝面であり、
前記レーザ光の波長が、２００ｎｍ以下であり、
前記レーザ光の照射前に、前記ＡｌＮ層が前記基板から受ける圧縮応力が、１０ＭＰａ以上であることが好ましい。【００１２】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記リフトオフ工程前に、
ウエハ状態の前記構造体を素子単位に分割する分割工程を有することが好ましい。【００１３】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記リフトオフ工程前に、
ウエハ状態の前記構造体の少なくとも前記テンプレート層及び前記素子構造部を、ウエハ状態を維持したまま素子単位に分割する分割工程を有しても良い。【００１４】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記リフトオフ工程前に、
前記構造体の前記素子構造部の表面を、所定の支持材の表面に固定する固定工程を有することが好ましい。【００１５】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記固定工程が、
前記構造体の前記素子構造部の表面と前記支持材の表面とを、少なくとも一部に空隙が含まれるように接続する接続工程と、
前記空隙に充填剤を充填する充填工程と、
を有することが好ましい。【００１６】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記ＡｌＮ層が、凹凸加工された前記基板表面にＡｌＮを横方向成長させて得られたものであることが好ましい。【００１７】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記テンプレート層が、前記ＡｌＮ層の表面を凹凸加工した後、当該ＡｌＮ層表面にＡｌＮまたはＡｌＧａＮを横方向成長させて得られた横方向成長層を含んでも良い。【００１８】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記リフトオフ工程前に、
前記テンプレート層形成時の横方向成長により生じる空洞に溶媒を侵入させて、当該空洞を拡張させる空洞拡張工程を有することが好ましい。【００１９】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記リフトオフ工程が、
前記レーザ光を照射して、前記ＡｌＮ層から前記基板の少なくとも一部を剥離する照射工程と、
当該照射工程後に、前記ＡｌＮ層から剥離していない一部の前記基板と接続する前記ＡｌＮ層の界面部分をエッチングすることで、前記ＡｌＮ層から前記基板を剥離するエッチング工程と、
を有しても良い。【００２０】
更に、上記特徴の半導体装置の製造方法は、前記リフトオフ工程で、前記基板が剥離して露出する表面が、粗面であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記特徴の半導体装置の製造方法によれば、ＧａＮ層から基板をリフトオフするメカニズム（Ｇａの析出及び融解）とは異なるメカニズム（圧縮応力の増大）を利用して、ＡｌＮ層から基板をリフトオフすることができる。さらに、基板表面に形成されたＡｌＮ層から基板をリフトオフすることができるため、リフトオフのための特殊な層を、テンプレート層や素子構造部内に形成することが不要になる。そのため、基板を容易にリフトオフすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】半導体装置の概略構造の一例を示す模式的な側面図である。
【図２】第１例のテンプレートの製造工程を示す模式的な側面図である。
【図３】第２例のテンプレートの製造工程を示す模式的な側面図である。
【図４】第３例のテンプレートの製造工程を示す模式的な側面図である。
【図５】素子構造部の製造工程に含まれる積層工程の一例を示す模式的な側面図である。
【図６】素子構造部の製造工程に含まれる電極形成工程及びチップ分割工程の一例を示す模式的な側面図である。
【図７】固定工程の一例を示す模式的な側面図である。
【図８】第１実施形態の半導体装置の製造方法において、第１例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）である。
【図９】図８に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【図１０】第１実施形態の半導体装置の製造方法において、第２例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）である。
【図１１】図１０に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【図１２】第１実施形態の半導体装置の製造方法において、第３例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）である。
【図１３】図１２に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【図１４】第２実施形態の半導体装置の製造方法において、第２例のテンプレートを有するチップの空洞拡張工程前後の状態を示すＳＥＭ写真（側面図）である。
【図１５】第２実施形態の半導体装置の製造方法において、第２例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）である。
【図１６】図１５に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【図１７】第２実施形態の半導体装置の製造方法において、第３例のテンプレートを有するチップの空洞拡張工程前後の状態を示すＳＥＭ写真（側面図）である。
【図１８】第２実施形態の半導体装置の製造方法において、第３例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）である。
【図１９】図１８に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【図２０】第３実施形態の半導体装置の製造方法において、第１例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）である。
【図２１】図２０に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【図２２】第３実施形態の半導体装置の製造方法において、第２例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）である。
【図２３】図２２に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【図２４】第３実施形態の半導体装置の製造方法において、第３例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）である。
【図２５】図２４に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【図２６】固定工程の変形例を示す模式的な側面図である。
【図２７】図２６に示す固定工程の後、チップから基板をリフトオフした状態を示す光学顕微鏡写真（平面図）である。
【図２８】図２７に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る半導体装置の製造方法の実施形態について、以下図１〜図２８を参照して説明する。なお、以下の説明において記載する材料や数値等は一例に過ぎず、本発明に係る半導体装置の製造方法は、種々の変更を加えて実施することができる。また、模式的に示した図面では、図示の明確化のために、図中のそれぞれの部材の相対的な大きさを、実際のものとは異ならせている場合がある。また、ＳＥＭ写真を示した図面では、国際出願用に階調を二値化処理しているため、実際のＳＥＭ写真より不鮮明となっている。
【００２４】
また、以下では説明の具体化のため、主として発光ダイオードの製造方法について例示するが、本発明を適用可能な半導体装置は発光ダイオードに限られず、レーザ装置等の発光装置や、発光装置以外の各種装置にも適用可能である。また、以下では説明の具体化のため、半導体層の成長方法としてＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を適用する場合について例示するが、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法やＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法など、任意の公知の成長方法も適用可能である。
【００２５】
＜＜半導体装置の概略構造＞＞
本発明に係る半導体装置の製造方法の各実施形態について説明する前に、本発明に係る半導体装置の製造方法が適用され得る半導体装置の概略構造について、図１を参照して説明する。図１は、半導体装置の概略構成の一例を示す模式的な側面図である。図１に示すように、半導体装置１は、テンプレート層１２と、テンプレート層１２の所定の表面に形成される積層部２１と、積層部２１の所定の表面に形成される電極２２，２３と、を備える。
【００２６】
テンプレート層１２は、基板１１の所定の表面に形成される。ただし、本発明に係る半導体装置の製造方法には、基板１１のリフトオフ工程が含まれるため、製造の過程で、テンプレート層１２から基板１１がリフトオフされる。なお、図１において、最終的に得られる半導体装置１には存在しない基板１１を、破線で表示している。
【００２７】
以下の説明において、基板１１のテンプレート層１２が形成される表面に対して平行な方向を「横方向」、当該表面に対して垂直な方向を「上下方向」とする。さらに、基板１１に対してテンプレート層１２が存在する方向、及び、テンプレート層１２に対して積層部２１が存在する方向を、上方向とする。さらに、以下では、基板１１とテンプレート層１２とを合わせたものを「テンプレート」１０とし、積層部２１及び電極２２，２３を合わせたものを「素子構造部」２０とする。また、テンプレート層１２には、少なくとも、基板１１の上記所定の表面（上面）上に直接的に形成されるＡｌＮの層が含まれる。また、例えば基板１１はサファイアから成り、基板１１の上記所定の表面（上面）は｛０００１｝面である。
【００２８】
積層部２１は、テンプレート層１２上に少なくとも１つのＡｌＧａＮ系半導体層を積層することで、形成される。また、積層部２１は、必要に応じて加工される。例えば、図１の半導体装置１では、積層部２１の一部が、上側から所定の層に到達するまでエッチング等により除去されている。電極２３は、当該加工により形成された表面に形成され、電極２２は、当該加工が施されていない積層部２１の上面に形成される。そして、電極２２及び電極２３間に電流を通じることで、積層部２１内の所定の層で発光が生じる。
【００２９】
なお、テンプレート層１２の少なくとも一部（特に、電極２２の真下部分）をエッチング等により除去し、それにより露出した積層部２１の下面に接触するように電極２３を形成しても良い（即ち、縦型構造としても良い）。半導体装置１を縦型構造にすると、積層部２１の上下方向に電流が流れるため、横方向にも電流を流す必要がある図１の半導体装置と比較して、電気抵抗を低減することが可能になる。またこの場合、積層部２１の一部を上側から除去する上記の加工が、不要となる。
【００３０】
また、図１に示す半導体装置１の構造は一例に過ぎず、本発明に係る半導体装置の製造方法は他の構造の半導体装置にも適用され得る。ただし、以下に示す半導体装置の製造方法の各実施形態では、その説明の具体化のため、原則的に図１に示した構造の半導体装置１を製造するための方法を例示する。
【００３１】
＜＜半導体装置の製造方法＞＞
＜第１実施形態＞
（テンプレート製造工程）
半導体装置の製造方法の第１実施形態について、以下図面を参照して説明する。はじめに、上述したテンプレート１０の製造工程について、図２〜図４を参照して説明する。図２〜図４は、第１例〜第３例のテンプレートの製造工程について示す模式的な側面図である。なお、図２〜図４は、図１に示した側面と同様の側面を示すものである。また、図２〜図４のそれぞれは、（ａ）〜（ｄ）の順に工程の進行を示すものである。
【００３２】
［第１例］
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本例では、基板の｛０００１｝面上に、ＡｌＮを面状にエピタキシャル成長（二次元成長）させることで面状成長層１２１を形成して、第１例のテンプレート１０Ａを得る。本例では、面状成長層１２１が、図１のテンプレート層１２に相当する。
【００３３】
面状成長層１２１を成長させる基板１１の上面の大きさは、一辺５ｍｍの正方形程度の大きさ以上、直径４インチ（略１０ｍｍ）の円形程度の大きさ以下であると好ましい。また、基板１１の厚さは、１００μｍ以上１０００μｍ以下であると好ましい。
【００３４】
面状成長層１２１を基板１１上に成長させるための原料として、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）及びＮＨ３を適用することができる。この場合、成長温度を１０００℃以上１４００℃以下にすると好ましく、圧力を１０ｔｏｒｒ以上７６０ｔｏｒｒ以下にすると好ましい。また、基板１１上に形成する面状成長層１２１の厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下であると好ましい。
【００３５】
なお、面状成長層１２１の形成途中から形成終了までの任意のタイミングで、ＡｌＧａＮなどの他の組成の層を形成しても良い。例えば、本例においてＡｌＧａＮから成る層を形成する場合、ＡｌＮを形成するための原料（例えばＴＭＡ及びＮＨ３）にＴＭＧ（トリメチルガリウム）やＴＥＧ（トリエチルガリウム）等の原料を加えて、結晶の成長を行えば良い。また、ＴＭＡの代わりに、ＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）を適用することも可能である。
【００３６】
［第２例］
図３（ａ）に示すように、本例では、まず基板の｛０００１｝面上に、ＡｌＮをエピタキシャル成長させて初期層１２２を形成する。そして、形成した初期層１２２の上面に、例えば紙面奥方向に伸びるストライプ状のマスクＭ１を、公知のフォトリソグラフィ技術等を利用して形成する。マスクＭ１は、ＮｉやＴｉ等を用いて形成すると好ましい。なお、基板１１の好ましい条件は、第１例のテンプレート１０Ａと同様である。また、初期層１２２の好ましい条件は、第１例のテンプレート１０Ａの面状成長層１２１と同様である。
【００３７】
次に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）、特にＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）によるエッチングにより、初期層１２２の、上面にマスクＭ１が形成されていない部分を除去する。これにより、図３（ｂ）に示すように、初期層１２２に、ストライプ状の凹部１２２ａ及び凸部１２２ｂが形成される。凹部１２２ａ及び凸部１２２ｂの大きさ（マスクＭ１の間隔及びストライプ幅）は、１００ｎｍ以上１０μｍ以下であると好ましい。また、凹部１２２ａの上下方向の大きさ（エッチング深さ）は、３００ｎｍ以上３μｍ以下であると好ましい。なお、図３（ｂ）では、エッチング深さが初期層１２２の厚さよりも小さい場合を例示しているが、初期層１２２の厚さ以上であっても（基板１１の上面がエッチングされても）良い。
【００３８】
そして、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、図３（ｂ）に示す基板１１及び初期層１２２の上面に、ＡｌＮをエピタキシャル成長させることでＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）層１２３を形成して、テンプレート１０Ｂを得る。本例では、初期層１２２及びＥＬＯ層１２３が、図１のテンプレート層１２に相当する。
【００３９】
上述のような凹凸を設けた構造に対して、ＥＬＯ層１２３を成長させると、凸部１２２ｂの上面から成長した部分１２３ｂが、凹部１２２ａの上方を覆うことで、最終的にＥＬＯ層１２３の上面が平坦になる。ただし、ＥＬＯ層１２３の、隣接する凸部１２２ｂの上面から成長した部分１２３ｂは、当該凸部１２２ｂの間に存在する凹部１２２ａの上方で会合する際に、会合する部分と当該凹部１２２ａから成長した部分１２３ａとの間で、ストライプ状の空洞（ボイド）Ｖ１を形成し得る。なお、ＥＬＯ層１２３の好ましい条件は、第１例のテンプレート１０Ａの面状成長層１２１と同様である。
【００４０】
結晶中の転位は、結晶の成長方向に沿って伝搬する。そのため、ＥＬＯ層１２３において、横方向に成長した部分の上方の転位密度は、単純に上方向に成長させた場合の転位密度よりも減少する。したがって、ＥＬＯ層１２３を形成することで、テンプレート１０Ｂの上面の結晶性を改善することが可能になり、ひいては当該上面に形成する積層部２１の結晶性を改善することが可能になる。
【００４１】
なお、図３（ａ）では、ストライプ状のマスクＭ１を形成する場合を例示したが、矩形や六角形などの他の形状のマスクを形成しても良い。また、凹部１２２ａ及び凸部１２２ｂのそれぞれの大きさは、等しくしても良いし、異ならせても良い。
【００４２】
また、初期層１２２の形成途中から形成終了までの任意のタイミングや、ＥＬＯ層１２３の形成開始から形成終了までの任意のタイミングで、ＡｌＧａＮなどの他の組成の層を形成しても良い。例えば、本例においてＡｌＧａＮから成る層を形成する場合、ＡｌＮを形成するための原料（例えばＴＭＡまたはＴＥＡとＮＨ３）にＴＭＧまたはＴＥＧ等の原料を加えて、結晶の成長を行えば良い。
【００４３】
［第３例］
図４（ａ）に示すように、本例では、まず基板の｛０００１｝面上に、例えば紙面奥方向に伸びるストライプ状のマスクＭ２を、公知のフォトリソグラフィ技術等を利用して形成する。マスクＭ２は、ＮｉやＴｉ等を用いて形成すると好ましい。なお、この状態での基板１１の好ましい条件は、上述の第１例のテンプレート１０Ａと同様である。
【００４４】
次に、ＲＩＥ、特にＩＣＰによるエッチングにより、基板１１の、上面にマスクＭ２が形成されていない部分を除去する。これにより、図４（ｂ）に示すように、基板１１に、ストライプ状の凹部１１ａ及び凸部１１ｂが形成される。凹部１１ａ及び凸部１１ｂの好ましい条件は、第２例のテンプレート１０Ｂの凹部１２１ａ及び凸部１２１ｂと同様である。
【００４５】
そして、図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、図４（ｂ）に示す基板１１の上面に、ＡｌＮをエピタキシャル成長させることでＥＬＯ層１２４を形成して、テンプレート１０Ｃを得る。本例では、ＥＬＯ層１２４が、図１のテンプレート層１２に相当する。
【００４６】
上述のような凹凸を設けた構造に対して、ＥＬＯ層１２４を成長させると、第２例のテンプレート１０ＢのＥＬＯ層１２３と同様と同様の成長が生じる。即ち、ＥＬＯ層１２４は、最終的に上面が平坦になるとともに、ストライプ状の空洞（ボイド）Ｖ２を含み得る。なお、ＥＬＯ層１２４の好ましい条件は、第１例のテンプレート１０Ａの面状成長層１２１と同様である。
【００４７】
本例のテンプレート１０Ｃも、第２例のテンプレート１０Ｂと同様に、ＥＬＯ層１２４を形成する。そのため、テンプレート１０Ｃの上面の結晶性を改善することが可能になり、ひいては当該上面に形成する積層部２１の結晶性を改善することが可能になる。
【００４８】
なお、図４（ａ）では、ストライプ状のマスクＭ２を形成する場合を例示したが、矩形や六角形などの他の形状のマスクを形成しても良い。また、凹部１１ａ及び凸部１１ｂのそれぞれの大きさは、等しくしても良いし、異ならせても良い。
【００４９】
また、ＥＬＯ層１２４の形成途中から形成終了までの任意のタイミングで、ＡｌＧａＮなどの他の組成の層を形成しても良い。例えば、本例においてＡｌＧａＮから成る層を形成する場合、ＡｌＮを形成するための原料（例えばＴＭＡまたはＴＥＡとＮＨ３）にＴＭＧまたはＴＥＧ等の原料を加えて、結晶の成長を行えば良い。
【００５０】
また、上述の第１例〜第３例のテンプレート１０Ａ〜１０Ｃは、いずれも基板１１の上面に、ＡｌＮから成る層（面状成長層１２１、初期層１２２及びＥＬＯ層１２４の全部または一部）が形成される点で、共通している。以下の説明において、このＡｌＮから成る層を総称して、「ＡｌＮ層」とする。
【００５１】
（素子構造部製造工程）
次に、図１に示したテンプレート１０の上面に形成される素子構造部２０の製造工程について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、素子構造部の製造工程に含まれる積層工程の一例を示す模式的な側面図である。また、図６は、素子構造部の製造工程に含まれる電極形成工程及びチップ分割工程の一例を示す模式的な側面図である。
【００５２】
まず、図５に示すように、テンプレート層１２の上面に、ｎ型ＡｌＧａＮをエピタキシャル成長させることでｎ型クラッド層２１１を形成する。次に、ｎ型クラッド層２１１の上面に、ＡｌＧａＮから成るバリア層と、バリア層とはＡｌの組成比が異なるＡｌＧａＮから成る井戸層と、を交互にエピタキシャル成長させることで多重量子井戸活性層２１２を形成する。この多重量子井戸活性層２１２は、最下層及び最上層がバリア層であり、例えば４つのバリア層と３つの井戸層とから成る。
【００５３】
次に、多重量子井戸活性層２１２の上面に、ｐ型ＡｌＧａＮをエピタキシャル成長させることで電子ブロック層２１３を形成する。さらに、電子ブロック層２１３の上面に、ｐ型ＡｌＧａＮをエピタキシャル成長させることでｐ型クラッド層２１４を形成する。また、ｐ型クラッド層２１４の上面に、ｐ型ＧａＮをエピタキシャル成長させることでコンタクト層２１５を形成する。
【００５４】
各層２１１〜２１５の膜厚やＡｌ組成比は、出射させる光の特性に応じて適宜設定可能である。ただし、ｎ型クラッド層２１１のＡｌ組成比はバリア層のＡｌ組成比よりも大きく、バリア層のＡｌ組成比は井戸層のＡｌ組成比よりも大きいと、好ましい。また、電子ブロック層２１３及びｐ型クラッド層２１４のＡｌ組成比はバリア層のＡｌ組成比よりも大きく、コンタクト層２１５のＡｌ組成比はｐ型クラッド層２１４のＡｌ組成比よりも小さいと、好ましい。
【００５５】
一例を挙げると、ｎ型クラッド層の膜厚２μｍ及びＡｌ組成比７０％、多重量子井戸活性層２１２のバリア層の膜厚８ｎｍ及びＡｌ組成比５０％、井戸層の膜厚３ｎｍ及びＡｌ組成比４０％、電子ブロック層２１３の膜厚２０ｎｍ及びＡｌ組成比６０％、ｐ型クラッド層２１４の膜厚２００ｎｍ及びＡｌ組成比６０％、コンタクト層２１５の膜厚１０ｎｍ及びＡｌ組成比０％である。
【００５６】
また、ＡｌＧａＮ系半導体層をｎ型にするためのドーパントとして、例えばＳｉを適用すると、好ましい。この場合、ｎ型にすべきＡｌＧａＮ系半導体層の成長時に、例えばＳｉＨ４（シラン）を供給すれば良い。また。ＡｌＧａＮ系半導体層をｐ型にするためのドーパントとして、例えばＭｇを適用すると、好ましい。この場合、ｐ型にすべきＡｌＧａＮ系半導体層の成長時に、例えばＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を供給すれば良い。
【００５７】
次に、図６（ａ）に示すように、図５の積層構造の一部の領域に対して、コンタクト層２１５からｎ型クラッド層２１１に達するまで下方向にエッチングを行うことで、ｎ型クラッド層２１１を露出させる。このとき、テンプレートの製造工程と同様のエッチング（ＲＩＥ、特にＩＣＰ）を適用すると、好ましい。
【００５８】
そして、図６（ｂ）に示すように、上記のエッチングを行っていない領域の上面（コンタクト層２１５）に、ｐ側電極（アノード電極）２２を形成する。また、上記のエッチングを行った領域の上面（ｎ型クラッド層２１１）に、ｎ側電極（カソード電極）２３を形成する。
【００５９】
例えば、ｐ側電極２２として、コンタクト層２１５側からＮｉ、Ａｕの順に成膜することで得られるＮｉ／Ａｕ多層膜を採用しても良い。また例えば、ｎ側電極２３として、露出させたｎ型クラッド層２１１からＴｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕの順に成膜することで得られるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ多層膜を採用しても良い。なお、ｐ側電極２２及びｎ側電極２３は、ＥＢ（Electron Beaｍ）蒸着やスパッタ等の公知の成膜技術を適用することができる。なお、ｐ側電極２２及びｎ側電極２３は、上記のような多層膜に限られず、単層膜であっても良いし、複数種類の元素を混合（例えば、合金化）した合成膜であっても良い。例えば、ｐ側電極２２及びｎ側電極２３が、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｈの少なくとも１つを含むものであっても良いし、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）またはＡＰＣ（Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕの合金）を含むものであっても良い。
【００６０】
また、ｐ側電極２２及びｎ側電極２３を形成した後、必要に応じてチップ分割工程（ダイシング）を行う。チップ分割工程は、ウエハ状態の構造体（テンプレート１０及び素子構造部２０を含む構造。以下同じ。）を、素子単位で上下方向に切断して分割する工程であり、図６（ｂ）に示す例では図中の破線の位置（隣接するｎ側電極２３の間）で切断が行われる。なお、図６（ｂ）に示す切断位置は一例に過ぎず、チップ分割工程により得られる１つのチップ３０にｐ側電極２２及びｎ側電極２３が少なくとも１つずつ含まれれば、どのように切断しても良い。
【００６１】
なお、上記のチップ分割工程は、例えばダイヤモンドを用いた刃を有するスクライバ等により、行うことが可能である。また、上記のチップ分割工程は、構造体を完全に分断しない（例えば、基板１１の一部を切断せず、ウエハ状態が維持されるようにハーフカットを行い、テンプレート層１２及び素子構造部２０を素子単位に切断する）ものであっても良い。また、チップ分割工程を、後述する固定工程及び基板１１のリフトオフ工程の後に行っても良い。また、後述する基板１１のリフトオフ工程後に、基板１１を除く構造体をチップに分割する場合、当該構造体を劈開により切断しても良い。
【００６２】
（固定工程）
次に、チップの固定工程について、図７を参照して説明する。図７は、固定工程の一例を示す模式的な側面図である。また図７は、実装基板４１に対してチップ３０をフリップチップ実装する固定工程を示すものである。
【００６３】
図７に示すように、実装基板４１の所定の表面（図７中上側の面。以下、実装面とする。）には、チップ３０のｐ側電極２２に接続するｐ側バンプ４２と、チップ３０のｎ側電極２３に接続するｎ側バンプ４３とが備えられる。そして、実装基板４１、ｐ側バンプ４２及びｎ側バンプ４３のそれぞれを介して、電源（不図示）からチップ３０のｐ側電極２２及びｎ側電極２３に対して電力が供給される。また、チップ３０のｐ側電極２２及びｎ側電極２３と、実装基板４１の実装面上のｐ側バンプ４２及びｎ側バンプ４３とは、例えばダイボンディングにより接続される。これにより、チップ３０が、実装基板４１に固定される。
【００６４】
なお、ｐ側バンプ４２及びｎ側バンプ４３は、Ａｕを含むものであると、好ましい。また、チップ３０のｐ側電極２２及びｎ側電極２３と実装基板４１とをワイヤボンディングによって電気的に接続しても良いし、チップ３０を実装基板４１にフェースアップ実装しても良い。
【００６５】
また、実装基板４１以外の支持材に、チップ３０を固定しても良い。例えば、一時的な固定用のテープ等に、チップ３０を固定しても良い。また、ウエハ状態の構造体を、実装基板４１や固定用のテープ等の支持材に、固定しても良い。
【００６６】
（基板のリフトオフ工程）
以下、第１実施形態における基板１１のリフトオフ工程について、図面を参照して説明する。なお、以下では説明の具体化のため、図７に示したようなチップ３０を実装基板４１に固定し、基板１１をリフトオフして得られる半導体装置について例示する。
【００６７】
上述のように、基板１１の上面には、ＡｌＮ層が形成されている（図２〜図４参照）。本実施形態における基板１１のリフトオフ工程は、チップ３０の基板１１側から、基板１１を透過するとともにＡｌＮが吸収する波長のレーザ光を照射する。例えば、基板１１がサファイアから成る場合、当該レーザ光の波長は２００ｎｍ以下であると、好ましい。なお、このようなレーザ光は、例えばＡｒＦのエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）が照射可能である。また、Ｆ２のエキシマレーザ（波長：１５７ｎｍ）も照射可能である。また、光源の発光波長が２００ｎｍ以上であっても、高調波変換を利用可能なレーザ装置であれば、２００ｎｍ以下の波長のレーザ光を照射可能である。
【００６８】
上記レーザ光をチップ３０の基板１１側から照射すると、基板１１の上面（図７中の下側の面）に形成されたＡｌＮ層が、当該レーザ光を吸収する。このとき、ＡｌＮ層は、吸収したエネルギーにより発熱する。すると、少なくともＡｌＮ層及び基板１１の界面で、ＡｌＮ層が基板１１の上面よりも大きく膨張する。このとき、レーザ光の照射前から、ＡｌＮ層が基板１１から圧縮応力を受けていると、ＡｌＮ層の熱膨張に伴い圧縮応力がさらに増大する。そして、この圧縮応力が、ＡｌＮ層及び基板１１の接合が維持できなくなるまで増大すると、基板１１がＡｌＮ層からリフトオフされる。
【００６９】
具体的に例えば、基板１１が、熱膨張率がＡｌＮと比べて大きいサファイアから成る場合、基板１１の上面にＡｌＮ層を形成した後の降温により、基板１１がＡｌＮ層よりも大きく収縮するため、基板１１がＡｌＮ層に１０ＭＰａ以上の圧縮応力を与えるようになる。そして、チップ３０の基板１１側からＡｌＮ層に上記レーザ光を照射すると、ＡｌＮ層が基板１１から受ける圧縮応力は２ＧＰａ以上にまで増大する。これにより、ＡｌＮ層及び基板１１の接合が維持できなくなり、基板１１がＡｌＮ層からリフトオフされる。
【００７０】
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ＧａＮ層から基板をリフトオフするメカニズム（Ｇａの析出及び融解）とは異なるメカニズム（圧縮応力の増大）を利用して、ＡｌＮ層から基板１１をリフトオフすることができる。さらに、基板１１の上面に形成されたＡｌＮ層から基板１１をリフトオフすることができるため、リフトオフのための特殊な層を、テンプレート層１２や積層部２１内に形成することが不要になる。そのため、基板１１を容易にリフトオフすることができる。そして、基板１１をリフトオフすることで、例えば、素子構造部２０の放熱性を改善したり、素子構造部２０で発生した光の取り出し効率を改善したり、縦型構造を実現したりすることが可能になる。
【００７１】
なお、上記の基板１１のリフトオフ工程で照射するレーザ光の出力（エネルギー密度）は、０．６Ｊ／ｃｍ２以上４Ｊ／ｃｍ２以下であると、基板１１を好適にリフトオフすることができるため、好ましい。
【００７２】
また、第１実施形態の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置の具体例について、図８〜図１３を参照して説明する。
【００７３】
図８及び図９は、第１例のテンプレート１０Ａ（図２参照）を有するチップに対して、基板のリフトオフ工程を行った結果を示すものである。図８は、第１例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）であり、リフトオフによってＡｌＮ層（図中上側の層である面状成長層）が露出した状態を示すものである。また、図９は、図８に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図９（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図９（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。
【００７４】
図８に示すように、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部に致命的なダメージを与えることなく、ＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、図９に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【００７５】
図１０及び図１１は、第２例のテンプレート１０Ｂ（図３参照）を有するチップに対して、基板のリフトオフ工程を行った結果を示すものである。図１０は、第２例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）であり、リフトオフによってＡｌＮ層（図中上側の層である初期層）が露出した状態を示すものである。また、図１１は、図１０に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図１１（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図１１（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。
【００７６】
図１０に示すように、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部に致命的なダメージを与えることなく、ＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、図１１に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【００７７】
図１２及び図１３は、第３例のテンプレート１０Ｃ（図４参照）を有するチップに対して、基板のリフトオフ工程を行った結果を示すものである。図１２は、第３例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）であり、リフトオフによってＡｌＮ層（図中上側の層であるＥＬＯ層）が露出した状態を示すものである。また、図１３は、図１２に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図１３（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図１３（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。
【００７８】
図１２に示すように、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部に致命的なダメージを与えることなく、ＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、図１３に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
半導体装置の製造方法の第２実施形態について、以下図面を参照して説明する。なお、第１実施形態において説明した（基板のリフトオフ工程）以外の工程は、本実施形態でも同様である。そのため、当該工程については第１実施形態の説明を参照するものとして、詳細な説明は省略する。
【００８０】
（空洞拡張工程）
本実施形態の半導体装置の製造方法では、基板１１のリフトオフ工程を行う前に、空洞Ｖ１，Ｖ２（図３及び図４参照）を拡張する空洞拡張工程が行われる。この空洞拡張工程は、例えば所定の溶媒を用いたエッチング（ウェットエッチング）により行われる。なお、上述のように空洞Ｖ１，Ｖ２がストライプ状であると、チップの端面に空洞Ｖ１，Ｖ２の端部が露出することで溶媒が空洞Ｖ１，Ｖ２に容易に入り込み、効果的なエッチングが可能になるため、好ましい。
【００８１】
空洞拡張工程では、基板１１の上面に達するまで空洞Ｖ１，Ｖ２を拡張すると、好ましい。また、空洞拡張工程を行うための溶媒として、例えばＫＯＨを用いると好ましい。また、ＫＯＨの濃度を１ｍｏｌ／ｌ以上８ｍｏｌ／ｌ以下、浸漬温度を室温以上１５０℃以下、浸漬時間を３０秒以上１日以下にすると、空洞Ｖ１，Ｖ２を十分に拡張することができるため、好ましい。
【００８２】
（基板のリフトオフ工程）
本実施形態における基板１１のリフトオフ工程も、第１実施形態と同様であり、チップ３０の基板１１側から基板１１を透過するとともにＡｌＮが吸収する波長のレーザ光を照射するものである。なお、本実施形態のリフトオフ工程について、第１実施形態と同様となる部分については、第１実施形態の説明を参照するものとして、詳細な説明を省略する。
【００８３】
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ＧａＮ層から基板をリフトオフするメカニズム（Ｇａの析出及び融解）とは異なるメカニズム（圧縮応力の増大）を利用して、ＡｌＮ層から基板１１をリフトオフすることができる。さらに、基板１１の上面に形成されたＡｌＮ層から基板１１をリフトオフすることができるため、リフトオフのための特殊な層を、テンプレート層１２や積層部２１内に形成することが不要になる。そのため、基板１１を容易にリフトオフすることができる。そして、基板１１をリフトオフすることで、例えば、素子構造部２０の放熱性を改善したり、素子構造部２０で発生した光の取り出し効率を改善したり、縦型構造を実現したりすることが可能になる。
【００８４】
さらに、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、基板１１をリフトオフするだけで、空洞拡張工程によって表面が粗面（モスアイ構造）となるテンプレート層１２を表出させることができる。テンプレート層１２の表面をモスアイ構造にすると、テンプレート層１２の表面を平面とした時よりも、積層部２１で発生しテンプレート層１２を透過して外部に出射されようとする光の反射が、抑制される。即ち、光の取り出し効率を改善することが可能になる。また、テンプレート層１２の表面をモスアイ構造にすると、テンプレート層１２と基板１１との接合面積を小さくすることができる。そのため、基板１１をテンプレート層１２から容易にリフトオフすることが可能になる。また、基板１１をリフトオフする時に素子構造部２０にかかる衝撃を、低減することが可能になる。
【００８５】
なお、本実施形態における基板１１のリフトオフ工程で照射するレーザ光の出力（エネルギー密度）は、０．３Ｊ／ｃｍ２以上４Ｊ／ｃｍ２以下であると、基板１１を好適にリフトオフすることができるため、好ましい。
【００８６】
また、第２実施形態の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置の具体例について、図１４〜図１９を参照して説明する。
【００８７】
図１４〜図１６は、第２例のテンプレート１０Ｂ（図３参照）を有するチップに対して、空洞拡張工程と基板のリフトオフ工程とを行った結果を示すものである。図１４は、第２例のテンプレートを有するチップの空洞拡張工程前後の状態を示すＳＥＭ写真（側面図）である。また、図１５は、第２例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）であり、リフトオフによってＡｌＮ層（図中上側の層である初期層）が露出した状態を示すものである。また、図１６は、図１５に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図１６（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図１６（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。また、本具体例では、空洞拡張工程が、８０℃のＫＯＨに６０分間浸漬するものである。
【００８８】
図１４に示すように、空洞拡張工程によって、テンプレート層の一部がエッチングされて空洞が拡張する。特に、当該空洞は、基板の上面に到達するまで拡張している。そのため、図１５に示すように基板をリフトオフすると、モスアイ構造を有するテンプレート層が表出する。また、図１５に示すように、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部に致命的なダメージを与えることなく、ＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、図１６に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【００８９】
図１７〜図１９は、第３例のテンプレート１０Ｃ（図４参照）を有するチップに対して、空洞拡張工程と基板のリフトオフ工程とを行った結果を示すものである。図１７は、第３例のテンプレートを有するチップの空洞拡張工程前後の状態を示すＳＥＭ写真（側面図）である。また、図１８は、第３例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）であり、リフトオフによってＡｌＮ層（図中上側の層であるＥＬＯ層）が露出した状態を示すものである。また、図１９は、図１８に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図１９（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図１９（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。また、本具体例では、空洞拡張工程が、８０℃のＫＯＨに１５分間浸漬するものである。
【００９０】
図１７に示すように、空洞拡張工程によって、テンプレート層の一部がエッチングされて空洞が拡張する。特に、当該空洞は、基板の上面に到達するまで拡張している。そのため、図１８に示すように基板をリフトオフすると、モスアイ構造を有するテンプレート層が表出する。また、図１８に示すように、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部に致命的なダメージを与えることなく、ＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、図１９に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【００９１】
＜第３実施形態＞
半導体装置の製造方法の第３実施形態について、以下図面を参照して説明する。なお、第１実施形態において説明した（基板のリフトオフ工程）以外の工程は、本実施形態でも同様である。そのため、当該工程については第１実施形態の説明を参照するものとして、詳細な説明は省略する。
【００９２】
（基板のリフトオフ工程）
本実施形態のリフトオフ工程には、第１実施形態と同様にチップ３０の基板１１側から基板１１を透過するとともにＡｌＮが吸収する波長のレーザ光を照射する照射工程と、照射工程後に所定の溶媒によりＡｌＮ層をエッチングするエッチング工程と、が含まれる。
【００９３】
照射工程は、第１実施形態のリフトオフ工程と同様であるが、基板１１の一部を剥離させるべく、レーザ光の出力を小さくする点で異なる。例えば、当該照射工程で照射するレーザ光の出力（エネルギー密度）は、０．０１Ｊ／ｃｍ２以上１Ｊ／ｃｍ２以下であると、好ましい。
【００９４】
エッチング工程は、照射工程で剥離しなかった基板１１及びＡｌＮ層の界面部分を、エッチングすることで剥離するものである。このとき、照射工程により基板１１がＡｌＮ層から部分的に剥離しているため、当該剥離部分から溶媒が侵入して、基板１１及びＡｌＮ層の界面部分を効果的にエッチングすることができる。なお、照射工程を行わない場合、基板１１及びＡｌＮ層の界面に溶媒が侵入し難いため、エッチングのみによる基板１１のリフトオフは困難である。
【００９５】
エッチング工程を行うための溶媒として、例えばＫＯＨを用いると好ましい。また、ＫＯＨの濃度を１ｍｏｌ／ｌ以上８ｍｏｌ／ｌ以下、浸漬温度を室温以上１５０℃以下、浸漬時間を３０秒以上１日以下にすると、基板１１をＡｌＮ層から容易に剥離することができるため、好ましい。
【００９６】
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ＧａＮ層から基板をリフトオフするメカニズム（Ｇａの析出及び融解）とは異なるメカニズム（圧縮応力の増大）を利用して、ＡｌＮ層から基板１１をリフトオフすることができる。さらに、基板１１の上面に形成されたＡｌＮ層から基板１１をリフトオフすることができるため、リフトオフのための特殊な層を、テンプレート層１２や積層部２１内に形成することが不要になる。そのため、基板１１を容易にリフトオフすることができる。そして、基板１１をリフトオフすることで、例えば、素子構造部２０の放熱性を改善したり、素子構造部２０で発生した光の取り出し効率を改善したり、縦型構造を実現したりすることが可能になる。
【００９７】
さらに、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、段階的に基板１１をＡｌＮ層から剥離することができる。そのため、基板１１をリフトオフする時に素子構造部２０にかかる衝撃を、低減することが可能になる。
【００９８】
また、第３実施形態の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置の具体例について、図２０〜図２５を参照して説明する。
【００９９】
図２０及び図２１は、第１例のテンプレート１０Ａ（図２参照）を有するチップに対して、基板のリフトオフ工程を行った結果を示すものである。図２０は、第１例のテンプレートを有するチップから基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）であり、リフトオフによってＡｌＮ層（図中上側の層である面状成長層）が露出した状態を示すものである。また、図２１は、図２０に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図２１（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図２１（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。
【０１００】
図２０に示すように、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部を保護しつつ、第１実施形態（図８参照）と同様にＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、図２１に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【０１０１】
図２２及び図２３は、第２例のテンプレート１０Ｂ（図３参照）を有するチップに対して、基板のリフトオフ工程を行った結果を示すものである。図２２は、第１例のテンプレートが有する基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）であり、リフトオフによってＡｌＮ層（図中上側の層である初期層）が露出した状態を示すものである。また、図２３は、図２２に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図２３（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図２３（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。
【０１０２】
図２２に示すように、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部を保護しつつ、第１実施形態（図１０参照）と同様にＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、図２３に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【０１０３】
図２４及び図２５は、第３例のテンプレート１０Ｃ（図４参照）を有するチップに対して、基板のリフトオフ工程を行った結果を示すものである。図２４は、第３例のテンプレートが有する基板をリフトオフした状態を示すＳＥＭ写真（俯瞰図）であり、リフトオフによってＡｌＮ層（図中上側の層であるＥＬＯ層）が露出した状態を示すものである。また、図２５は、図２４に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図２５（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図２５（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。
【０１０４】
図２４に示すように、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部を保護しつつ、第１実施形態（図１２参照）と同様にＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、図２５に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【０１０５】
＜変形例＞
上述の第１〜第３実施形態の半導体装置の製造方法の各種変形例について、以下図面を参照して説明する。最初に、固定工程の変形例について、図２６〜図２８を参照して説明する。
【０１０６】
図２６は、固定工程の変形例を示す模式的な側面図である。図２６に示すように、各実施形態の固定工程において、チップ３０と実装基板４１の実装面との空隙に、アンダーフィル５０を充填しても良い。例えば、流動性があるアンダーフィル５０を用いる場合、当該空隙にアンダーフィル５０の一部を近づけ、チップ３０及び実装基板４１の実装面の少なくとも一方に接触させるだけで、毛細管現象によりアンダーフィル５０を当該空隙に充填することができる。そして、その後に加熱することで、アンダーフィル５０を硬化させる。このアンダーフィル５０は、例えば半導体装置が出射する光に対して耐性がある材料であると、好ましい。具体的に例えば、紫外領域の波長の光を出射する半導体装置に対しては、シリコーン系の樹脂を適用すると、好ましい。
【０１０７】
上記のように、チップ３０と実装基板４１の実装面との空隙に、アンダーフィル５０を充填すると、基板１１をリフトオフする時に素子構造部２０にかかる衝撃を、低減することが可能になる。
【０１０８】
図２７は、図２６に示す固定工程の後、チップから基板をリフトオフした状態を示す光学顕微鏡写真（平面図）である。また。また、図２８は、図２７に示す半導体装置を駆動させた時の光学特性及び電気特性を示すグラフである。なお、図２７（ａ）は、印加電流に応じた印加電圧及び光出力の大きさをそれぞれ示したグラフであり、図中の実線が印加電圧、破線が光出力を示している。また、図２７（ｂ）は、半導体装置の駆動により出射される光の強度の波長特性を示したグラフである。なお、図２７は、第１実施形態の半導体装置の製造方法を用いて製造したものであり、第２例のテンプレート１０Ｂ（図３参照）を有するチップから基板をリフトオフした状態を示したものである。
【０１０９】
図２６に示すように、アンダーフィル５０を用いることで、素子構造部の割れや欠けを防止することができる。即ち、上述のリフトオフ工程を採用することで、素子構造部を効果的に保護しつつ、ＡｌＮ層から基板をリフトオフすることが可能である。そのため、得られる半導体装置（発光ダイオード）を、精度良く図２７に示すように正常に駆動（発光）させることが可能になる。
【０１１０】
また、テンプレート層１２を、サファイア基板の｛０００１｝面に形成する場合について例示したが、｛０００１｝面以外の面（例えば、｛１１−２０｝面、｛１０−１０｝面、｛１０−１２｝面）に形成しても良い。また、サファイア以外の基板（例えば、スピネル）を用いても良い。ただし、上述のように、ＡｌＮ層が吸収する波長のレーザ光を透過し得るものであり、かつ上面に形成したＡｌＮ層に対して圧縮応力を生じ得る基板であると、好ましい。
【０１１１】
また、実装基板４１にチップを固定後、基板１１をリフトオフする場合を例示して説明したが、基板１１をリフトオフするタイミングは、この例の限りではない。例えば上述のように、ウエハ状態の構造体をチップに分割する前に、基板１１のリフトオフを行っても良い。このとき、構造体はハーフカットであると好ましい。さらにこのとき、レーザ光を素子単位で順次照射することで、基板１１をＡｌＮ層から素子単位で徐々に剥離しても良いし、レーザ光のスポットを大きくするとともに複数の素子単位を含む範囲に対して一度に照射することで、基板１１をＡｌＮ層から一度にまたは徐々に剥離しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明に半導体装置の製造方法は、発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体装置の製造に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１：    半導体装置（発光ダイオード）
１０，１０Ａ〜１０Ｃ：  テンプレート
１１：  基板
１２：  テンプレート層
１２１：  面状成長層
１２２：  初期層
１２３：  ＥＬＯ層
１２４：  ＥＬＯ層
２０：  素子構造部
２１：  積層部
２２：  ｐ側電極
２３：  ｎ側電極
３０：  チップ
４１：  実装基板
４２：  ｐ側バンプ
４３：  ｎ側バンプ
Ｖ１，Ｖ２：空洞（ボイド）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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