(57)【要約】【課題】化合物半導体発光素子及び化合物半導体発行素子の製造方法を提供すること。【解決手段】、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１と、このＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面及び下面に設けられた保護層１２０と、このＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に設けられた保護層１２０上に順に積層されているｐ型半導体層１０４、活性層１０５及びｎ型半導体層１０６とを含む化合物半導体発光素子１００を提供する。また、化合物半導体発行素子１００の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ−Ａｌ合金基板と、
前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面及び下面に設けられた保護層と、
前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に設けられた前記保護層上に順に積層されているｐ型半導体層、活性層及びｎ型半導体層と、
を含むことを特徴とする化合物半導体発光素子。
【請求項２】
前記保護層は、金属または伝導性誘電体からなることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項３】
前記金属は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ及びＴａのうちのいずれか一つ、または該金属群のうち少なくとも二つの合金からなることを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項４】
前記伝導性誘電体は、ＩＴＯ、ＩＺＯ及びＣＩＯによって構成された群より選ばれるいずれか一つからなることを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項５】
前記保護層は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで設けられたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項６】
前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に設けられた前記保護層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた接合金属層を、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項７】
前記接合金属層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた反射金属層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項８】
Ｓｉ−Ａｌ合金基板と、
前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の一部を露出するように設けられた保護層と、
前記保護層を含む前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に設けられた導電層と、
前記導電層上に順に積層されているｐ型半導体層、活性層及びｎ型半導体層と、
前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の下面に設けられたコンタクト金属層と、
を含むことを特徴とする化合物半導体発光素子。
【請求項９】
前記保護層は、絶縁材で形成されることを特徴とする請求項８に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１０】
成長用基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を順に設けるステップと、
保護層が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップと、
前記ｐ型半導体層上に、前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を接合するステップと、
前記成長用基板を前記ｎ型半導体層から分離するステップと、
前記ｎ型半導体層上にｎ側電極を複数設けるステップと、
前記ｎ側電極間の前記ｎ型半導体層、前記活性層、前記ｐ型半導体層、前記保護層及び前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板をダイシングし、チップ単位に分離するステップと、
を含むことを特徴とする化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記保護層が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップにおいて、
前記保護層は、金属または伝導性誘電体を用いて設けられることを特徴とする請求項１０に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記保護層が金属で設けられる場合、該金属が無電解メッキ、金属蒸着、スパッタリング及びＣＶＤのうちのいずれか一つの方式で設けられることを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記保護層が伝導性誘電体によって設けられる場合、該伝導性誘電体が蒸着またはスパッタリング方式で設けられることを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記保護層は、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の表面に０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで設けられたことを特徴とする請求項１０に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記保護層が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップの後、前記保護層の表面をＣＭＰ処理するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を接合するステップは、前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を前記ｐ型半導体層上に直接接合することによって行われることを特徴とする請求項１０に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を接合するステップは、接合金属層を用いて前記ｐ型半導体層上に前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を接合することによって行われることを特徴とする請求項１０に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記ｐ型半導体層を設けるステップの後に、前記ｐ型半導体層上に反射金属層を設けるステップを、さらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１９】
成長用基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を順に設けるステップと、
上面一部を除いた残りの部分上に、保護層が設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップと、
前記保護層を含む前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に導電層を設けるステップと、
前記ｐ型半導体層上に、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に設けられた前記導電層を接合するステップと、
前記成長用基板を前記ｎ型半導体層から分離するステップと、
前記ｎ型半導体層上にｎ側電極を複数設けるステップと、
前記保護層を含む前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の下面をラッピングするステップと、
前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の下面にコンタクト金属層を設けるステップと、
前記ｎ側電極間の前記ｎ型半導体層、前記活性層、前記ｐ型半導体層、前記導電層、前記保護層、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板及び前記コンタクト金属層をダイシングし、チップ単位に分離するステップと、
を含むことを特徴とする化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記上面一部を除いた残りの部分上に保護層が設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップは、
前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の全体表面に保護層を設けるステップと、
前記保護層の一部を除去して前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面一部を露出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１９に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の全体表面に保護層を設けるステップにおいて、前記保護層は絶縁材を用いて設けられることを特徴とする請求項２０に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体発光素子及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、Ｓｉ−Ａｌ合金基板の表面に保護層を設けた化合物半導体発光素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
青色または緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）素子に使われる化合物半導体物質は、ＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるＧａＮ系半導体であり、青色、紫外線領域の発光に適した化合物半導体物質である。一般的に使われるＧａＮ系ＬＥＤは、サファイア基板上に順に成長させたｎ型ＧａＮ系半導体層、活性層及びｐ型ＧａＮ系半導体層と、２つの電極（ｎ側電極及びｐ側電極）とを備えて構成される。成長用基板として使われるサファイア基板は絶縁性物質であるため、この２つの電極は水平に配置される。
【０００３】
このような水平構造ＧａＮ系ＬＥＤにおいては、２つの電極の全てが素子の上部に配置されているため、ＬＥＤ素子の面積が広くならなければならない。また、電流拡散のための透明電極とｎ側電極とが近くに位置しているため、静電気による欠陥に対して脆弱である。
【０００４】
上記のような短所を有する水平構造ＧａＮ系ＬＥＤの代わりに、最近では、ＧａＮ系半導体成長用基板として、導電性ＳｉＣ基板を用いた垂直構造ＧａＮ系ＬＥＤが使われ始めている。しかしながら、この場合においては高価なＳｉＣ基板を用いなければならないという不都合がある。
【０００５】
他の形態の垂直構造ＧａＮ系ＬＥＤは、導電性基板の接合工程とサファイア基板の分離工程とによって製造される。例えば、特許文献１には、導電性接着層によりＧａＮ系半導体層に接合されたＳｉ基板などの導電性基板を含む垂直構造ＧａＮ系ＬＥＤが示されている。
【０００６】
しかしながら、前述のように、Ｓｉ基板などの導電性基板の接合工程とサファイア基板の分離工程とを経る既存の垂直構造ＧａＮ系ＬＥＤの場合、レーザ照射によるサファイア基板の分離の際、ＧａＮ系半導体層にクラックなどの欠陥が生じるようになる。これは、導電性基板の材料であるＳｉの熱膨張係数（約２．６ｐｐｍ／Ｋ）がサファイア基板の熱膨張係数（６〜７ｐｐｍ／Ｋ）より遥かに小さいのに起因している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】大韓民国特開第１０-２００４-００５８４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
詳述すると、約２００〜４００℃の温度でＳｉ材質の導電性基板をＧａＮ系半導体層に接合した後、常温で冷却させれば、該導電性基板は少しだけ収縮するのに対して、サファイア基板はたくさん収縮することになる。したがって、該サファイア基板には大きい引張応力（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔｒｅｓｓ）が加えられ、このことによって、導電性基板とサファイア基板は歪んだ状態となる。このように引張応力により歪んだ状態で、レーザ照射によってサファイア基板を分離すると、該サファイア基板とＧａＮ系半導体層との間の界面に機械的衝撃が加えられ、該ＧａＮ系半導体層上に多くのクラックが生じてしまうことになる。
【０００９】
そのため、最近では、導電性基板としてＳｉ基板の代わりに、サファイア基板と熱膨張係数が類似するＳｉ−Ａｌ合金基板を用いることによって、クラック発生の少ない高品質な垂直構造半導体発光素子を得ることができるようになった。
【００１０】
しかしながら、このＳｉ−Ａｌ合金基板を用いる場合、発光素子の製造工程で使われる化学物質中の酸、アルカリなどの化学的侵食により、Ｓｉ−Ａｌ合金基板のＡｌ金属がエッチングされ易く、Ｓｉ−Ａｌ合金基板の表面にたくさんの凹凸が生じ、これによってＳｉ−Ａｌ合金基板上に接合されるＧａＮ系半導体層が剥離してしまうという不都合があった。
【００１１】
従って、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、本発明は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板の表面に酸、アルカリなどの化学的侵食を防ぐような保護層を更に設け、Ｓｉ−Ａｌ合金基板のＡｌ金属が化学物質によりエッチングされることを防止することができる、化合物半導体発光素子及びその製造方法を提供することをその目的の一つとする。
【００１２】
また、本発明は、該Ｓｉ−Ａｌ合金基板表面の粗さを改善することのできる化合物半導体発光素子及びその製造方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一実施の形態による化合物半導体発光素子は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板と、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面及び下面に設けられた保護層と、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に設けられた前記保護層上に順に積層されているｐ型半導体層、活性層及びｎ型半導体層とを含むことができる。
【００１４】
ここで、前記保護層は、金属または伝導性誘電体で構成することができる。また、前記金属は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ及びＴａのうちのいずれか一つ、またはこれら金属群のうち少なくとも二つの合金から構成することができる。
【００１５】
また、前記伝導性誘電体は、ＩＴＯ、ＩＺＯ及びＣＩＯによって構成された群より選ばれるいずれか一つからなることができる。また、前記保護層は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有して設けられてもよい。
【００１６】
また、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に設けられた前記保護層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた接合金属層を、さらに含むことができる。また、前記接合金属層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた反射金属層を、さらに含むことができる。
【００１７】
また、上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の他の実施の形態による化合物半導体発光素子の製造方法は、成長用基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を順に設けるステップと、保護層が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップと、前記ｐ型半導体層上に、前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を接合するステップと、前記成長用基板を前記ｎ型半導体層から分離するステップと、前記ｎ型半導体層上にｎ側電極を複数設けるステップと、前記ｎ側電極間の前記ｎ型半導体層、前記活性層、前記ｐ型半導体層、前記保護層及び前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板をダイシングし、チップ単位に分離するステップと、を含むことができる。
【００１８】
また、前記保護層が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップにおいて、該保護層は、金属または伝導性誘電体を用いて設けることができる。
【００１９】
また、前記保護層が金属によって設けられる場合、該金属は無電解メッキ、金属蒸着、スパッタリング及びＣＶＤのうちのいずれか一つの方式で設けることができる。また、前記保護層が伝導性誘電体によって設けられる場合、その伝導性誘電体は、蒸着またはスパッタリング方式で設けることができる。
【００２０】
また、前記保護層は、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の表面に０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで設けることができる。また、前記保護層が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップの後に、前記保護層の表面をＣＭＰ処理するステップを、さらに含むことができる。
【００２１】
また、前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を接合するステップは、前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を前記ｐ型半導体層上に直接接合することによって実施されることができる。
【００２２】
また、前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を接合するステップは、接合金属層を用いて前記ｐ型半導体層上に、前記保護層が表面に設けられた前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板を接合することによって実施されることができる。また、前記ｐ型半導体層を設けるステップの後に、前記ｐ型半導体層上に反射金属層を設けるステップを、さらに含むことができる。
【００２３】
また、上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のさらに他の実施の形態による化合物半導体発光素子は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板と、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に該Ｓｉ−Ａｌ合金基板の一部を露出するように設けられた保護層と、前記保護層を含む前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に設けられた導電層と、前記導電層上に順に積層されているｐ型半導体層、活性層及びｎ型半導体層と、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の下面に設けられたコンタクト金属層とを含むことができる。ここで、前記保護層は、絶縁材によって設けることができる。
【００２４】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のさらに他の実施の形態による化合物半導体発光素子の製造方法は、成長用基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を順に設けるステップと、上面一部を除いた残りの部分上に保護層が設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップと、前記保護層を含む前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に導電層を設けるステップと、前記ｐ型半導体層上に、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面に設けられた前記導電層を接合するステップと、前記成長用基板を前記ｎ型半導体層から分離するステップと、前記ｎ型半導体層上にｎ側電極を複数設けるステップと、前記保護層を含む前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の下面をラッピングするステップと、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の下面にコンタクト金属層を設けるステップと、前記ｎ側電極間の前記ｎ型半導体層、前記活性層、前記ｐ型半導体層、前記導電層、前記保護層、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板及び前記コンタクト金属層をダイシングし、チップ単位に分離するステップとを含むことができる。
【００２５】
ここで、前記上面の一部を除いた残りの部分上に保護層が設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板を備えるステップは、該Ｓｉ−Ａｌ合金基板の全体表面に保護層を設けるステップと、前記保護層の一部を除去し、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の上面一部を露出するステップとを含むことができる。
【００２６】
また、前記Ｓｉ−Ａｌ合金基板の全体表面に保護層を設けるステップにおいて、該保護層は、絶縁材によって設けることができる。
【発明の効果】
【００２７】
前述のように、本発明による化合物半導体発光素子及びその製造方法によれば、Ｓｉ−Ａｌ合金基板の表面に酸、アルカリなどの化学的侵食を防ぐような保護層を更に設け、該Ｓｉ−Ａｌ合金基板のＡｌ金属がケミカル的にエッチングされることを防止することができる。従って、該Ｓｉ−Ａｌ合金基板の表面に凹凸が生じてしまうことを防止し、該Ｓｉ−Ａｌ合金基板上に接合される発光構造物が剥離してしまうという不良の発生を防止することができるという効果を奏する。
【００２８】
また、本発明によれば、Ｓｉ−Ａｌ合金基板の表面に設けられる保護層として金属を用いる場合、該金属材質の保護層により表面の粗さを改善することができ、該Ｓｉ−Ａｌ合金基板と発光構造物との間の接合を堅固にし、接合の歩留まりを向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図３】図３は、図２と同じく、化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図４】図４は、図２と同じく、化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図５】図５は、図２と同じく、化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図６】図６は、図２と同じく、化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図７】図７は、図２と同じく、化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図８】図８は、図２と同じく、化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図９】図９は、図２と同じく、化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【図１２】図１２は、図１１と同じく、化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は、図１１と同じく、化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１４】図１４は、図１１と同じく、化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１５】図１５は、図１１と同じく、化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１６】図１６は、図１１と同じく、化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１７】図１７は、図１１と同じく、化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１８】図１８は、図１１と同じく、化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１９】図１９は、図１１と同じく、化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態による化合物半導体発光素子及びその製造方法について説明する。また、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付すこととし、繰り返しとなる説明は省略することがある。
【００３１】
＜第１の実施の形態＞
まず、第１の実施の形態による化合物半導体発光素子の構造について図１を参照して説明する。
【００３２】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子に対して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【００３３】
図１に示したように、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子１００は、ＳｉとＡｌとの合金から成る基板（以下、「Ｓｉ−Ａｌ合金基板」という）１０１と、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面及び下面に設けられた保護層１２０とを含む。
【００３４】
Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に設けられた保護層１２０上には、接合金属層１０２、反射金属層１０３、ｐ型半導体層１０４、活性層１０５及びｎ型半導体層１０６が順に積層されている。
【００３５】
ｐ型半導体層１０４及びｎ型半導体層１０６と活性層１０５とは、ＧａＮ系半導体、即ちＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）半導体材料などで構成することができ、発光構造物をなす。ｎ型半導体層１０６上には、ｎ側電極１０７が設けられている。
【００３６】
接合金属層１０２とｐ型半導体層１０４との間に介在する反射金属層１０３は、半導体層から入射した光を上方向に反射させることによって、化合物半導体発光素子１００の輝度をより増加させる。
【００３７】
反射金属層１０３は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈのような高反射率の金属、及びこれらのうち二つ以上の合金によって構成された群より選ばれる金属などで構成することができる。しかしながら、反射金属層１０３は、必要に応じて設けられない場合もある。
【００３８】
接合金属層１０２は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１を発光構造物に接合させる役割をする。接合金属層１０２としては、Ａｕなどを用いることができる。
【００３９】
ここで、本発明の第１の実施の形態では、化合物半導体発光素子１００が接合金属層１０２を含んでいるが、接合金属層１０２ではなく、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１がｐ型半導体層１０４上に直接接合されていてもよい。
【００４０】
そして、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子１００は、前述したようにＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を導電性基板として用いる。このようなＳｉ−Ａｌ合金は、熱膨張係数、熱伝導性、機械的加工性及び値段の面から有利になるという長所がある。
【００４１】
即ち、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の熱膨張係数は、サファイア基板（図２中の符号１５０参照）の熱膨張係数（約６〜７ｐｐｍ／Ｋ）と類似する。そのため、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１を用いて化合物半導体発光素子１００を製造する場合、既存のＳｉから成る導電性基板の接合工程とレーザ照射によるサファイア基板の分離工程との際に発生した、基板の反り現象と発光構造物でのクラック発生現象とを大幅減少させ、欠陥の少ない高品質な化合物半導体発光素子１００を得ることができるという長所がある。
【００４２】
また、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の熱伝導度は、約１２０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋで熱放出特性に優れると共に、高圧でＳｉとＡｌとを溶融させることによってＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を容易に製造することができ、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１を低費用で容易に得ることができる。
【００４３】
特に、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子１００において、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の上下面には、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１への化学的侵食（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｔｔａｃｋ）を止める保護層１２０が更に設けられている。
【００４４】
ここで、保護層１２０は、金属または伝導性誘電体などから成ることができる。この時、保護層１２０が金属からなる場合、該金属はＮｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ及びＴａのうちのいずれか一つ、または該金属群のうち少なくとも二つの合金から成ることができる。
【００４５】
また、保護層１２０が伝導性誘電体からなる場合、該伝導性誘電体はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、またはＣＩＯ（Ｃｏｐｐｅｒ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）などから成ることができる。
【００４６】
保護層１２０が金属から成る場合、保護層１２０は無電解メッキ方式により設けられてもよい。ここで、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１と金属材質の保護層１２０との間には保護層１２０のメッキ工程でシード（ｓｅｅｄ）の役割をするシード金属層１１０がさらに設けられる。シード金属層１１０はＴｉ／Ａｕなどで形成することができる。
【００４７】
ここで、金属材質の保護層１２０は、前述のような無電解メッキ方式の他に、金属蒸着、スパッタリング、またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式などにより設けられたものであってもよい。
【００４８】
また、保護層１２０が伝導性誘電体からなる場合、該伝導性誘電体材質の保護層１２０は、蒸着またはスパッタリング方式などにより設けられたものでもよい。このような保護層１２０は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで設けられることが望ましく、１μｍ以上１０μｍ以下の厚さで設けられることがより望ましい。
【００４９】
次に、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子の製造方法について、図２〜図９を参照して詳細に説明する。図２〜図９は、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子の製造方法を順に示した工程断面図である。
【００５０】
まず、図２に示すように、成長用基板としてサファイア基板１５０を備え、その後、図３に示すように、サファイア基板１５０上にｎ型半導体層１０６、活性層１０５及びｐ型半導体層１０４を順に設ける。
【００５１】
次に、図４に示すように、ｐ型半導体層１０４上にＡｕ、Ａｌ、Ａｇ又はＲｈなどの高反射率の金属材料を用いて、反射金属層１０３を設ける。ここで、反射金属層１０３は必要に応じて設けられないこともある。
【００５２】
続いて、図５に示すように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０を設ける。保護層１２０は、金属または伝導性誘電体を用いて設けることができる。
【００５３】
ここで、保護層１２０が金属によって設けられる場合、保護層１２０はＮｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ及びＴａのうちのいずれか一つ、またはこれら金属群のうち少なくとも二つの合金から成るものとすることができ、無電解メッキ、金属蒸着、スパッタリング、またはＣＶＤなどの方式で設けることができる。
【００５４】
ここで、金属材質の保護層１２０が無電解メッキ方式で設けられる場合、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０を設ける前に、保護層１２０のメッキ工程で、シード層の役割をするシード金属層１１０を更に設けることができる。
【００５５】
また、保護層１２０が伝導性誘電体によって設けられる場合には、保護層１２０はＩＴＯ、ＩＺＯ、又はＣＩＯなどから成ることができ、蒸着またはスパッタリング方式などで設けることができる。
【００５６】
保護層１２０は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面全体に亘って０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで設けることが望ましく、１μｍ以上１０μｍ以下の厚さで設けることがより望ましい。
【００５７】
保護層１２０が０．０１μｍより薄く設けられる場合、保護層１２０が後述するＨＣｌ、ＨＦ、ＫＯＨなどによる化学的侵食を防ぐ役割を適切に行うことは難しく、２０μｍより厚く設けられる場合、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の熱膨張係数が変化することがあり、保護層１２０は上記範囲の厚さで設けることが望ましい。
【００５８】
ここで、図に示されていないが、保護層１２０を設けた後、保護層１２０の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理して表面粗さを改善することもできる。
【００５９】
前述したように、保護層１２０が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を備えた後、図６に示すように、接合金属層１０２を用いて反射金属層１０３上に、保護層１２０が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を接合する。
【００６０】
ここで前述したように、接合金属層１０２を用いてＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を接合することもできるが、接合金属層１０２を用いることなく、保護層１２０が表面に設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を反射金属層１０３上に直接接合してもよい。
【００６１】
続いて、図７に示すように、レーザリフトオフ（Ｌａｓｅｒ  Ｌｉｆｔ  Ｏｆｆ：ＬＬＯ）工程でサファイア基板１５０をｎ型半導体層１０６から分離する。サファイア基板１５０の分離後は、ＨＣｌ、ＨＦ及びＫＯＨなどの化合物を用いたクリーニング工程が行われる。
【００６２】
その後、図８に示すように、サファイア基板１５０の分離により露出したｎ型半導体層１０６上に、複数のｎ側電極１０７を設ける。
【００６３】
ここで、ｎ側電極１０７を設ける前に、素子の光取出し効率を向上させるために、ｎ型半導体層１０６の表面にＫＯＨなどを用いたテクスチャリング工程を行うことができる。
【００６４】
続いて、図９に示すように、ｎ側電極１０７間のｎ型半導体層１０６、活性層１０５、ｐ型半導体層１０４、反射金属層１０３、接合金属層１０２、保護層１２０、シード金属層１１０及びＳｉ−Ａｌ合金基板１０１をダイシングし、チップ単位に分離する。これにより、本発明の第１の実施の形態による化合物半導体発光素子１００が得られる。
【００６５】
このように、本発明の第１の実施の形態では、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面にＮｉのような保護層１２０を更に設けることによって、サファイア基板１５０の分離後に行われるクリーニング工程で使われるＨＣｌ、ＨＦ、ＫＯＨなどのケミカル、またはｎ型半導体層１０６の表面テクスチャリング工程で使われるＫＯＨなどにより、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１のＡｌ金属がエッチングされることを防止することができるという効果を奏する。従って、本発明の第１の実施の形態によれば、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に凹凸が生じることを防いで、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１上に接合される発光構造物が剥離するような不良の発生を防止することができるという効果を奏する。
【００６６】
また、保護層１２０としてＮｉなどのような金属を用いる場合、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面粗さを改善し、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１と発光構造物との間を堅固に接合することができるという利点がある。
【００６７】
つまり、従来的には、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１が接合金属層１０２の形成前に自然酸化膜除去のために酸などの化学物質を用いたクリーニング工程を経て、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面のＡｌ金属がエッチングされながら平均２００〜５００ｎｍの表面凹凸が設けられたが、本発明の第１の実施の形態でのように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０としてＮｉなどの金属層を設けた後、Ｎｉ  ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理を行うと、表面凹凸が５ｎｍ以下に減少して、鏡面のように表面粗さが改善される。
【００６８】
このように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面粗さが改善されることによって、Ｓｉ−Ａｌ合金基板と発光構造物との間を堅固に接合し、接合歩留まりを向上させることができるという効果を奏する。
【００６９】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態による化合物半導体発光素子の構造について説明する。図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子に対して詳細に説明する。ただし、第２の実施の形態の構成において、第１の実施の形態と同一の構成を有する部分についての説明は省略し、異なる構成に対してのみ詳述することにする。
【００７０】
図１０は、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【００７１】
同図のように、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子１００は、保護層１２０はＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面及び下面全体に設けられずに、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に保護層１２０がＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の一部を露出するように設けられており、これら保護層１２０及び保護層１２０により露出されたＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面には、導電層１２２がさらに設けられており、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の下面には、コンタクト金属層１２３が設けられている。これらの点を除き、第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の構成を有する。
【００７２】
特に、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子において、保護層１２０は、金属や伝導性誘電体でなく絶縁材からなることが望ましい。
【００７３】
即ち、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子は、保護層１２０が金属や伝導性誘電体でなく絶縁材からなる代わりに、保護層１２０が設けられたＳｉ−Ａｌ合金基板１０１と保護層１２０上部の発光構造物との間の通電のために、保護層１２０がＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面一部を露出するように設けられ、保護層１２０を含むＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に導電層１２２が更に設けられるものである。ここで、導電層１２２は、金属などから構成することができる。
【００７４】
以下、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子の製造方法について、詳細に説明する。ただし、第２の実施の形態における構成のうち、第１の実施の形態と同一の部分についての説明は省略し、異なる構成に対してのみ詳述する。
【００７５】
まず、前述した図２〜図４に示すように、サファイア基板１５０上にｎ型半導体層１０６、活性層１０５、ｐ型半導体層１０４及び反射金属層１０３を順に設ける。ここで、反射金属層１０３は必要に応じて設けられないこともある。
【００７６】
続いて、図１１に示すように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面全体に保護層１２０が設けられる。
【００７７】
ここで、保護層１２０は絶縁材で形成することができる。絶縁材からなる保護層１２０は、ＣＶＤまたはコーティング方式などにより０．０１μｍ以上１μｍ以下の厚さで設けることができる。
【００７８】
ここで、図示されていないが、保護層１２０を設けた後、保護層１２０の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理することができる。
【００７９】
次に、図１２に示すように、保護層１２０の一部をエッチング方式などにより除去し、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面一部を露出する。
【００８０】
続いて、図１３に示すように、保護層１２０を含むＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に導電層１２２を設ける。
【００８１】
続いて、図１４に示すように、接合金属層１０２を用いて反射金属層１０３上に、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に設けられた導電層１２２を接合する。
【００８２】
しかる後、図１５に示すように、レーザリフトオフ工程でサファイア基板１５０をｎ型半導体層１０６から分離する。
【００８３】
ここで、サファイア基板１５０の分離後は、ＨＣｌ、ＨＦ及びＫＯＨなどの化合物を用いたクリーニング工程が行われる。本発明の第２の実施の形態によれば、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０及び導電層１２２が設けられているため、該クリーニング工程で使われる化学物質により、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１のＡｌ金属がエッチングされるのを防止することができる。
【００８４】
その後、図１６に示すように、サファイア基板１５０の分離により露出したｎ型半導体層１０６上に、複数のｎ側電極１０７を設ける。
【００８５】
ここで、ｎ側電極１０７を設ける前に、半導体発光素子の光取出し効率を向上するために、ｎ型半導体層１０６の表面にＫＯＨなどを用いたテクスチャリング工程を行うことができる。本実施の形態によれば、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０及び導電層１２２が設けられているため、該テクスチャリング工程で使われる化学物質により、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１のＡｌ金属がエッチングされることを防止することができる。
【００８６】
続いて、図１７に示すように、ラッピング工程によって、保護層１２０を含むＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の下面を一定の厚さ分除去する。
【００８７】
続いて、図１８に示すように、前記ラッピング工程により露出したＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の下面に、コンタクト金属層１２３を設ける。
【００８８】
その後、図１９に示すように、ｎ側電極１０７間のｎ型半導体層１０６、活性層１０５、ｐ型半導体層１０４、反射金属層１０３、接合金属層１０２、導電層１２２、保護層１２０、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１及びコンタクト金属層１２３をダイシングし、チップ単位に分離する。これにより、本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子１００が得られる。
【００８９】
この本発明の第２の実施の形態による化合物半導体発光素子の製造方法によれば、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００９０】
今回開示された実施の形態は例示にすぎず、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明によるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内におけるすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１００  化合物半導体発光素子
１０１  Ｓｉ−Ａｌ合金基板
１０２  接合金属層
１０３  反射金属層
１０４  ｐ型半導体層
１０５  活性層
１０６  ｎ型半導体層
１０７  ｎ側電極
１１０  シード金属層
１２０  保護層
１２２  導電層
１２３  コンタクト金属層
１５０  サファイア基板
【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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