(57)【要約】【課題】製造プロセスにおける化合物半導体などの損傷を防止して製品歩留まりを向上させることができ、製造コストの増大を抑止して安価かつ高輝度の発光体を実現できる半導体デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】本開示の製造方法では、まず、コア基板１上にアルミニウム層を設け、これを陽極酸化して多数のナノホールを有するアルミナ層を形成する。このアルミナ層及びナノホールの内部に、ｎ型ＧａＮなどの化合物半導体を結晶成長させてｎ型ＧａＮ層６を堆積させる。その後、アルミナ層を酸で溶解して除去することにより、空隙Ｋが画成され、コア基板１とｎ型ＧａＮ層とが、空隙Ｋ以外の部位で非常に小さい面積で接合された構造が生起される。それから、コア基板１を通してレーザ光Ｌをｎ型ＧａＮ層６に照射してレーザ・リフト・オフによって、コア基板１からｎ型ＧａＮ層を剥離する。【選択図】図１１
2010182771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイヤからなる第１の支持体を用意し、
前記第１の支持体上にアルミニウム層を設け、
前記アルミニウム層を陽極酸化して複数の貫通孔を有するアルミナ層を形成し、
前記アルミナ層上及び前記複数の貫通孔の内部に、ｐ型及びｎ型のうちの一方のＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、化学的気相堆積法又は物理的気相堆積法によって結晶成長させて第１の化合物半導体層を形成し、
前記第１の化合物半導体層上に、ｐ型又はｎ型のＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、化学的気相堆積法又は物理的気相堆積法によって結晶成長させて活性層又は量子井戸層を形成し、
前記活性層又は前記量子井戸層上に、ｐ型及びｎ型のうちの他方のＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、化学的気相堆積法又は物理的気相堆積法によって結晶成長させて第２の化合物半導体層を形成し、
前記アルミナ層をリン酸溶液に溶解させて除去し、
レーザ光を前記第１の支持体を通して前記第１の化合物半導体層に照射するレーザ・リフト・オフによって前記第１の支持体と前記第１の化合物半導体とを分離し、或いは、前記第１の支持体及び前記第１の化合物半導体層に力を印加して両者を機械的にせん断することによって前記第１の支持体と前記第１の化合物半導体層とを分離し、
前記第１の化合物半導体層に第１の電極を接続し、
前記第２の化合物半導体層に第２の電極を接続する、
ことを含む半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
第１の支持体を用意し、
前記第１の支持体上に複数の貫通孔を有するアルミナ層を形成し、
前記アルミナ層上及び前記複数の貫通孔の内部に第１の化合物半導体層を形成し、
前記アルミナ層を除去し、
前記第１の支持体と前記第１の化合物半導体層を分離する、
ことを含む半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１の支持体としてサファイヤを用いる、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記アルミナ層を形成することにおいては、前記第１の支持体上にアルミニウム層を設け、該アルミニウム層を陽極酸化して前記複数の貫通孔を有するアルミナ層を形成する、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１の化合物半導体層を形成することにおいては、前記アルミナ層上及び前記複数の貫通孔の内部に、ＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、化学的気相堆積法又は物理的気相堆積法によって結晶成長させて該第１の化合物半導体層を形成する、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記第１の化合物半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちの一方の半導体である、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記アルミナ層を除去することにおいては、前記アルミナ層を酸溶液に溶解させて除去する、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記酸溶液としてリン酸溶液を用いる、
請求項７記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記第１の支持体と前記第１の化合物半導体層を分離することにおいては、レーザ光を前記第１の支持体を通して前記第１の化合物半導体層に照射するレーザ・リフト・オフによって両者を分離する、或いは、前記第１の支持体及び前記第１の化合物半導体層に力を印加して機械的にせん断することによって両者を分離する、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の支持体と前記アルミナ層との間に、前記第１の化合物半導体のシード層を形成することを含む、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の支持体から分離された前記第１の化合物半導体層の面を研磨することを含む、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の化合物半導体層上に第２の化合物半導体層を形成することを含む請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記第２の化合物半導体層を形成することにおいては、前記第１の化合物半導体層上に、ＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、化学的気相堆積法又は物理的気相堆積法によって結晶成長させて該第２の化合物半導体層を形成する、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記第２の化合物半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちの他方の半導体である、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記第１の化合物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間に活性層又は量子井戸層を形成することを含む、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記活性層又は前記量子井戸層を形成することにおいては、前記第１の化合物半導体層上に、ＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、化学的気相堆積法又は物理的気相堆積法によって結晶成長させて該活性層又は該量子井戸層を形成する、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１７】
前記活性層又は前記量子井戸層は、ｐ型又はｎ型の半導体である、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１８】
前記第１の化合物半導体層に第１の電極を接続し、
前記第２の化合物半導体層に第２の電極を接続する、
ことを含む、
請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１９】
第１の支持体を用意し、
前記第１の支持体上に複数の貫通孔を有するアルミナ層を形成し、
前記アルミナ層上及び前記複数の貫通孔の内部に第１の化合物半導体層を形成し、
前記アルミナ層を除去し、
前記第１の支持体と前記第１の化合物半導体層を分離する、
ことにより製造された、
半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系化合物半導体などを用いた半導体発光デバイスであるＬＥＤ（Light Emitting Diode）としては、ｐ型及びｎ型化合物半導体が直接接合されたホモ接合構造、活性層をｐ型及びｎ型化合物半導体で挟持したダブルヘテロ接合構造、量子井戸層をｐ型及びｎ型化合物半導体で挟持した量子井戸接合構造を有するものが知られている。これらの接合構造のなかでは、より高輝度のＬＥＤを実現できる観点から、マトリクス化合物の種類、それに添加されるドーパントの種類、化合物のストイキオメトリ（化学量論的組成比）などによっては、ダブルヘテロ接合構造や量子井戸接合構造が有利である。
【０００３】
従来、これらの接合構造を有するＬＥＤは、ＬＥＤを構成する化合物半導体の接合構造体を、例えばバッファー層を介してサファイヤなどの透光性を有する支持基板上に形成することにより広く製造されていた。しかし、このような支持基板を用いて形成されたＬＥＤの場合、サファイヤ支持基板とその上に結晶成長された化合物半導体層（例えば、ＧａＮ層）との屈折率差が大きいため、両者の界面での光の反射（光閉じ込め）により、ＬＥＤ発光の取り出し効率（ＬＥＤの発光効率）が低下してしまい、十分な高輝度のＬＥＤを得難いという問題があった。
【０００４】
そこで、ＬＥＤの発光効率を高めるべく、いわゆる「レーザ・リフト・オフ」という手法によって、サファイヤなどの支持基板とＬＥＤの接合構造体とを分離する方法が提案・開発されてきた（例えば、特許文献１参照）。このレーザ・リフト・オフ手法では、一般に、まず、サファイヤ支持基板上にＬＥＤの接合構造体を形成し、さらに、その接合構造体における支持基板とは反対側の面に別の支持基板を接合する。それから、サファイヤ支持基板を通してレーザ光を接合構造体へ照射し、これにより、サファイヤ支持基板と接合している化合物半導体層を加熱して、両者の界面で、サファイヤ支持基板からＬＥＤの接合構造体を剥離する。
【０００５】
また、ＬＥＤの発光効率を高めるための別の手法として、サファイヤ基板に代えてＬＥＤに用いる化合物半導体と同じ化合物からなる支持基板（例えば、ＧａＮを用いたＬＥＤであれば、ＧａＮ基板）を用いたいわゆる自立基板構造を形成することにより、支持基板と化合物半導体層との屈折率の差に起因する発光効率の低下を解消する方法も使用されてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来のレーザ・リフト・オフでは、支持基板とその全面に接合された化合物半導体との界面で両者を分離するために、強いレーザ光を用いて大きなエネルギーを化合物半導体層に付与する必要があるので、その入熱量（サーマルバジェット）が非常に大きくなってしまう。そうなると、その熱応力に起因して、支持基板から分離される化合物半導体層やその上層にクラックなどの破損、変形、構造欠陥などが生じ易くなり、その結果、製品の歩留まりが低下してしまう傾向にある。
【０００８】
一方、ＬＥＤを構成する化合物半導体と同種の材料からなる支持基板は、一般に、非常に高価であり、例えば、ＧａＮ基板を用いる場合、サファイヤ支持基板の２０倍以上の費用がかかってしまうため、量産性の観点から経済的に不利である。
【０００９】
そこで、製造プロセスにおける化合物半導体やその接合構造体の損傷を防止して製品歩留まりを向上させることができ、しかも製造コストの増大を抑止して安価かつ高輝度の発光体を実現することが可能な半導体デバイスの製造方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本開示による半導体デバイスの製造方法は、第１の支持体（基体；板状でもシート状でもよい。後述する第２の支持体についても同様とする。）を用意し、第１の支持板上に複数の貫通孔を有するアルミナ層を形成し、アルミナ層上及び複数の貫通孔の内部に第１の化合物半導体層を形成し、アルミナ層を除去し、第１の支持体と第１の化合物半導体層を分離することを含む。
【００１１】
このような構成の方法においては、第１の支持板上に設けられた複数の貫通孔を有する多孔性のアルミナ層が形成され、第１の支持体の表面の一部が複数の貫通孔内に露呈する。その状態で、アルミナ層上に第１の化合物半導体を結晶成長させると、アルミナ層に開口した複数の貫通孔の内部にも第１の化合物半導体が堆積した第１の化合物半導体層が形成され、第１の化合物半導体層と第１の支持体とが接続される。それから、アルミナ層を除去することにより、アルミナ層であった部分が空隙となるので、アルミナ層上の第１の化合物半導体層と第１の支持体は、空隙以外の部位においてのみで接合された、つまり、接合面積が非常に小さくされた構造（ナノレベルの接点構造）が生起される。これにより、第１の化合物半導体層と第１の支持体とが極めて分離され易くなり、従来のレーザ・リフト・オフの如く、第１の支持体を通して第１の化合物半導体層にレーザ光を照射する場合でも、入熱量（サーマルバジェット）を低減できるので、第１の化合物半導体層の損傷を抑止できる。
【００１２】
具体的には、第１の支持体としてサファイヤを用いることができる。
【００１３】
また、アルミナ層を形成することにおいては、第１の支持体上にアルミニウム層を設け、そのアルミニウム層を陽極酸化して複数の貫通孔を有するアルミナ層を形成してもよい。この場合、第１の支持板上に設けられたアルミニウム層の陽極酸化によって、アルミニウム層が酸化されながら電解エッチングされ、複数の貫通孔（ナノレベルの孔；ナノホール）を有する多孔性のアルミナ層が形成され、第１の支持体の表面の一部が複数の貫通孔内に露呈する。
【００１４】
さらに、第１の化合物半導体層を形成することにおいては、アルミナ層上及び複数の貫通孔の内部に、ＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、化学的気相堆積法（ＣＶＤ法）又は物理的気相堆積法（ＰＶＤ法）によって結晶成長させて第１の化合物半導体層を形成してもよい。
【００１５】
またさらに、第１の化合物半導体層としては、ｐ型及びｎ型のうちの一方の半導体を例示できる。
【００１６】
さらにまた、アルミナ層を除去することにおいては、アルミナ層を酸溶液、例えばリン酸溶液に溶解させて除去する例が挙げられる。この場合、前述のとおり、第１の化合物半導体層と第１の支持体が非常に小さい面積で接合されているので、アルミナ層の多孔性の度合いによっては、アルミナ層の酸溶解と同時に、両者を分離し得ることがある。
【００１７】
また、第１の支持体と第１の化合物半導体層を分離することにおいては、レーザ光を第１の支持体を通して第１の化合物半導体層に照射するレーザ・リフト・オフによって両者を分離する、或いは、第１の支持体及び第１の化合物半導体層に力を印加して機械的にせん断（超音波、マイクロブレードによる切断など）することによって両者を分離するようにしてもよい。前述の如く、第１の化合物半導体層と第１の支持体は小さい接合面積で接続されているので、レーザ・リフト・オフでも入熱量を抑えて第１の化合物半導体層の損傷を抑止でき、また、機械的なせん断によっても、両者を平易に分離することができる。
【００１８】
さらに、第１の支持体とアルミナ層との間に、第１の化合物半導体のシード層を形成することを含んでもよい。これにより、複数の貫通孔内に、第１の化合物半導体のシード層が形成された第１の支持体の表面が露呈し、第１の化合物半導体の材料、形成条件などによっては、第１の化合物半導体の結晶成長が促進され得る。なお、第１の支持体上にアルミニウム層を設けることを実施する場合には、第１の支持体上に、第１の化合物半導体のシード層を形成し、シード層が形成された第１の支持体上にアルミニウム層を設けるようにしてもよい。
【００１９】
またさらに、第１の支持体から分離された第１の化合物半導体層の面を研磨することを含んでもよい。これにより、必要な場合には、第１の化合物半導体層の表面の平滑性が高められ、半導体発光デバイスとしたときの発光効率を高めることができることがある。
【００２０】
また、第１の化合物半導体層上に第２の化合物半導体層を形成することを含んでもよい。さらに、第２の化合物半導体層上に第２の支持体を設けておき、レーザ・リフト・オフの支持基板として用いてもよい。
【００２１】
より具体的には、第２の化合物半導体層を形成することにおいては、第１の化合物半導体層上に、ＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、ＣＤＶ法又はＰＶＤ法によって結晶成長させて第２の化合物半導体層を形成することを例示できる。
【００２２】
この場合、第２の化合物半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちの他方の半導体であることを例示できる。
【００２３】
さらに、第１の化合物半導体層と第２の化合物半導体層との間に活性層又は量子井戸層を形成することを含んでもよい。これにより、半導体の種類によっては、ホモ接合よりも高輝度の発光デバイスが得られるダブルヘテロ接合構造又は量子井戸接合構造が形成される。
【００２４】
より具体的には、活性層又は量子井戸層を形成することにおいては、第１の化合物半導体層上に、ＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によって結晶成長させて活性層又は量子井戸層を形成することが挙げられる。
【００２５】
この場合、活性層又は量子井戸層は、ｐ型及びｎ型のいずれの半導体であってもよく、活性層としては、そのバンドギャップが、第１の化合物半導体層及び第２の化合物半導体層のバンドギャップより小さいものが使用され、量子井戸層としては、エネルギー準位が離散的でトンネル効果を有するものが使用される。
【００２６】
加えて、第１の化合物半導体層に第１の電極を接続し、第２の化合物半導体層に第２の電極を接続することを含んでもよい。このとき、第２の化合物半導体層上に導電性を有する第２の支持体を設けた場合には、その第２の支持体が第２の電極を兼ねてもよく、第２の支持体とは別に第２の電極を設けても構わない。
【００２７】
より一層具体的には、サファイヤからなる第１の支持体を用意し、第１の支持体上にアルミニウム層を設け、アルミニウム層を陽極酸化して複数の貫通孔を有するアルミナ層を形成し、アルミナ層上及び複数の貫通孔の内部に、ｐ型及びｎ型のうちの一方のＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によって結晶成長させて第１の化合物半導体層を形成し、第１の化合物半導体層上に、ｐ型又はｎ型のＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によって結晶成長させて活性層又は量子井戸層を形成し、活性層又は量子井戸層上に、ｐ型及びｎ型のうちの他方のＩＩＩ−Ｖ族若しくはＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体、又は酸化物半導体を、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によって結晶成長させて第２の化合物半導体層を形成し、第２の化合物半導体層に第２の支持体を設け、アルミナ層をリン酸溶液に溶解させて除去し、レーザ光を第１の支持体を通して第１の化合物半導体層に照射するレーザ・リフト・オフによって第１の支持体と第１の化合物半導体とを分離し、或いは、第１の支持体及び第１の化合物半導体層に力を印加して両者を機械的にせん断することによって第１の支持体と第１の化合物半導体層とを分離し、第１の化合物半導体層に第１の電極を接続し、第２の化合物半導体層に第２の電極を接続することを含む半導体デバイスの製造方法が提供される。
【００２８】
なお、アルミナ層を除去することは、第１の化合物半導体層を形成した後で、かつ、活性層を形成する前に実施してもよく、前述の如く、リン酸などの酸溶液でアルミナ層を溶解すれば、それと同時に、第１の化合物半導体と第１の支持体が分離され得る。また、第１の電極及び第２の電極の形成部位は、特に制限されず、例えば、第１の電極は、透明電極として第１の化合物半導体層上に形成し、第２の電極としては、上述の如く、導電性を有する第２の支持体を兼用してもよく、又はその第２の支持体上に第２の電極を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の一例を示すプロセスフロー図である。
【図２】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の一例を示すプロセスフロー図である。
【図３】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の一例を示すプロセスフロー図である。
【図４】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の一例を示すプロセスフロー図である。
【図５】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の一例を示すプロセスフロー図である。
【図６】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の一例を示すプロセスフロー図である。
【図７】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の一例を示すプロセスフロー図である。
【図８】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の他の例を示すプロセスフロー図である。
【図９】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の他の例を示すプロセスフロー図である。
【図１０】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の他の例を示すプロセスフロー図である。
【図１１】本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の他の例を示すプロセスフロー図である。
【図１２】本開示の半導体デバイスの製造方法によって製造されるＬＥＤの構造の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本開示は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
【００３１】
図１乃至図７は、本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の一例を示すプロセスフロー図であり、各工程における構造の一部を示す概略断面図である。
【００３２】
本実施形態では、まず、コア基板１（第１の支持体）を用意する（図１）。コア基板１は、その種類が特に限定されるものではないが、例えば、単結晶サファイヤ、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｉＣなどの比較的安価で、機械的特性、化学的安定性、光透過性に優れたものが挙げられ、必要に応じて、図示上面が化学的及び／又は機械的な研磨により平滑性が高められたものを用いてもよい。或いは、コア基板１として、透光性に優れるアクリル樹脂等の樹脂基板又は樹脂シートを用いても構わない。なお、後述するように、レーザ・リフト・オフを用いない場合には、コア基板１に透光性は必ずしも必要ない。
【００３３】
次に、コア基板１の上面に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、又は、酸化物半導体の結晶成長のシード層２を形成する（図２）。ここで、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又はＩＩ−ＶＩ族化合物半導体としては、２元化合物でも３元化合物でも４元化合物でもよく、例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＴｅＳｅ、ＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰなどが挙げられる。また、酸化物半導体としては、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2、ＶＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3などが挙げられる。
【００３４】
以下、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＧａＮを例にとって説明すると、シード層２として、ここでは、ｎ型ＧａＮ系化合物を用いる。シード層２の形成方法としては、公知のＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ法（Molecular Beam Epitaxy：ＭＯＭＢＥ（Metal Organic Molecular Beam Epitaxy）、ガスソースＭＢＥ、化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ（Chemical Beam Epitaxy））などによるヘテロエピタキシャル成長法（例えば、特開２００３−６９０７３号など参照）、スパッタリング法などのＰＶＤ法が挙げられる。
【００３５】
次に、その上をアルミニウム薄膜（フォイル、シート；厚さが例えば１００〜２００ｎｍ）などで覆い、必要に応じて加圧プレスなどを施して両者を密着させ、アルミニウム層３を形成する（図３）。次いで、このアルミニウム層３に公知の陽極酸化プロセスを施すことにより、アルミニウム層３がナノオーダーの起点から電気化学的にエッチングされながら酸化され、例えば数ｎｍから数百ｎｍオーダーの径を有する多数のナノホールＨ（貫通孔）が形成された多孔性のアルミナ層４が形成される。このとき、陽極酸化条件を適宜調整することにより、ナノホールＨがアルミナ層４を厚さ方向に貫通し、シード層２が形成されたコア基板１の表面がそのナノホールＨ内に露呈する。また、陽極酸化条件によっては、ナノホールＨがアルミナ層４を貫通せずの底部にアルミナのバリヤ層が形成され得るが、この場合、ナノホール内をウェットエッチング（酸溶液など）やドライエッチング（イオンミリングなど）することにより、ナノホールＨを貫通孔とすることができる。
【００３６】
なお、ナノサイズの多孔性（ナノポーラス）のアルミナ層４を形成する具体的な方法としては、例えば、特開２００８−４５１７０号公報に記載された手法、又は、それに準じた方法などを用いることができる。
【００３７】
それから、シード層２を起点としてｎ型ＧａＮを結晶成長させ、アルミナ層４の複数のナノホールＨの内部がｎ型ＧａＮで充填されたｎ型ＧａＮ層５（第１の化合物半導体層）を、アルミナ層４上に堆積させる（図５）。ｎ型ＧａＮ系化合物からなるシード層２は、ｎ型ＧａＮ層５の一部となる。ｎ型ＧａＮ層５の形成方法としては、上述した、公知のＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法、スパッタリング法などを用いることができる。
【００３８】
次に、ｎ型ＧａＮ層５が形成された構造体を適宜の濃度のリン酸溶液などのアルミナが可溶な酸溶液に浸漬して、アルミナ層４を溶解させて除去する。これにより、アルミナ層４が存在していたナノホールＨの周囲に空隙Ｋが画成される（図６）。これにより、サファイヤからなるコア基板１とｎ型ＧａＮ層５が空隙Ｋ以外の微細な領域で接続された構造が生起され、すなわち、コア基板１とｎ型ＧａＮ層５とが全面で接合されている状態ではなく、接合面積が大幅に低減されたナノレベルの接点構造によって両者が接続された状態が生起される。
【００３９】
そして、サファイヤのコア基板１の外方から、コア基板１を通して、図６において上向き矢印で示すレーザ光Ｌをｎ型ＧａＮ層５に照射する。これにより、レーザ光Ｌの照射エネルギーは、熱エネルギーに転換され、ｎ型ＧａＮ層５におけるコア基板１との接合部位が加熱される。このとき、上述の如く、ｎ型ＧａＮ層５とコア基板１との接合部位は、空隙Ｋの領域以外で接続された接点構造によって接合面積が非常に小さく（少なく）されているので、その部位（図６において矢印Ｙで示すレベルの部位）が少ない入熱量によって十分に加熱される。そして、そのような極めて少ない入熱量による熱変形によって、ｎ型ＧａＮ層５をコア基板１から容易に剥離して、単体のｎ型ＧａＮ層１０（本開示における半導体デバイスの基本構成）を得ることが可能となる（図７）。
【００４０】
したがって、ｎ型ＧａＮ層５とコア基板１を分離するために、従来のレーザ・リフト・オフにおけるような多大な入熱が不要となるので、ｎ型ＧａＮ層５にクラックが生じて破損したり、格子欠陥が生じたりといった損傷を抑止することができる。なお、図７においては、理解を容易にするために、ｎ型ＧａＮ層１０の図示下面の凹凸を誇張して示している（他の図における、シード層２、ナノホールＨ、空隙Ｋの形状なども同様である。）
【００４１】
図８乃至図１１は、本開示による半導体デバイスの製造方法により化合物半導体の層構造を形成している状態の他の例を示すプロセスフロー図であり、各工程における構造の一部を示す概略断面図である。
【００４２】
この実施形態においては、シード層２を形成しないこと以外は、上述した図１乃至図７に示す実施形態における半導体デバイスの製造方法と同様である。すなわち、サファイヤのコア基板１上に直接アルミニウム層３を設け（図８）、そのアルミニウム層３を陽極酸化して複数のナノホールＨを有する多孔性のアルミナ層４を形成する（図９）。それから、ナノホールＨ内に露呈したコア基板１の表面を起点として、ｎ型ＧａＮを結晶成長させてｎ型ＧａＮ層６（第１の化合物半導体層）を形成する（図１０）。次いで、アルミナ層４をリン酸溶液などによって溶解除去し、空隙Ｋが画成された積層構造が形成される（図１１）。
【００４３】
この場合においても、サファイヤからなるコア基板１の外方から、コア基板１を通して、レーザ光Ｌをｎ型ＧａＮ層６に照射することにより、接合面積が十分に低減されたｎ型ＧａＮ層６とコア基板１との接合部位（図示矢印Ｙで示す部位）が少ない入熱で加熱されるので、ｎ型ＧａＮ層５が損傷することなく、そのｎ型ＧａＮ層６をコア基板１から簡易に分離して、単体のｎ型ＧａＮ層１０（図７）を得ることができる。
【００４４】
図１２は、本開示の半導体デバイスの製造方法によって製造されるＬＥＤの構造の一例を示す概略断面図である。ＬＥＤ１００は、図示において、ｎ型ＧａＮ層１０（前記の如く、本開示の半導体デバイスの基本構成でもある第１の化合物半導体層）上に活性層２０（量子井戸層としての量子ドットであってもよい）、ｐ型ＧａＮ層３０（第２の化合物半導体層）、及び支持基板４０（第２の支持体）がその順に積層された接合構造体を有しており、さらに、ｎ型ＧａＮ層１０にｎ−電極Ｄｎが、支持基板４０にｐ−電極Ｄｐが接合されたものである。
【００４５】
ここで、ｎ型のドーパントとしては、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎなどのＩＶ族元素が挙げられ、ｐ型のドーパントとしては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＺｎなどのＩＩ族元素が挙げられる。
【００４６】
以下に、ＬＥＤ素子１００を製造する手順の一例について説明する。まず、図６又は図１１に示す状態の積層構造体において、レーザ光Ｌを照射する前に、ｎ型ＧａＮ層５又はｎ型ＧａＮ層６の上に、ｎ型又はｐ型のＧａＮ系化合物（バンドギャップが、ｎ型ＧａＮ層５又はｎ型ＧａＮ層６、及び、ｐ型ＧａＮ層３０のバンドギャップよりも小さいもの）を、前述のＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などによりヘテロエピタキシャル結晶成長させて活性層２０を形成する。次に、その活性層２０上に、ｐ型ＧａＮ系化合物を、同様にＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などによりヘテロエピタキシャル結晶成長させてｐ型ＧａＮ層３０を形成する。
【００４７】
次に、このｐ型ＧａＮ層３０上に、適宜の厚膜状の支持基板４０を形成した後、その接合構造体に対して、図６及び図１１に示す如く、コア基板１側からレーザ光Ｌを照射することにより、コア基板１とｎ型ＧａＮ層５又はｎ型ＧａＮ層６との接合部位を加熱して、コア基板１と接合構造体とを分離する。なお、図１２においては、この接合構造体におけるｎ型ＧａＮ層５又はｎ型ＧａＮ層６を、先に述べたように、図７に単体で示したのと同じ符合を付して、ｎ型ＧａＮ層１０として示している。また、図１２においては、図７に示したｎ型ＧａＮ層１０表面の微小凹凸の表示を省略した。
【００４８】
その後、必要に応じて、ｎ型ＧａＮ層１０の図示下面を化学的及び／又は機械的に研磨した後、そのｎ型ＧａＮ層１０の下面にｎ−電極Ｄｎを形成し、また、支持基板４０の図示上面にｐ−電極Ｄｐを形成して、ＬＥＤ１００を得る。
【００４９】
なお、上述したとおり、本開示は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更を加えることが可能である。例えば、ｎ型ＧａＮ層５，６（１０）に代えて、ｐ型ＧａＮ層を形成してもよく、この場合、ｐ型ＧａＮ層３０に代えてｎ型ＧａＮ層を形成すればよい。また、支持基板４０を形成しなくてもよく、支持基板４０がｐ−電極Ｄｐを兼ねてもよい。さらに、前述の如く、化合物半導体は、ＧａＮ以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、又は、酸化物半導体を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本開示による半導体デバイスの製造方法によれば、製造プロセスにおける化合物半導体やその接合構造体の損傷を防止して製品歩留まりを向上させることができ、製品の生産効率を高め、かつ、材料費の増大を防ぐこともできるので、発光効率の大きいＬＥＤといった高輝度発光体（発光素子、発光デバイス、発光装置）を安価に提供することができ、これにより、各種の半導体デバイス、それを用いた部品、装置、機器、システム、及び設備、ならびに、それらの製造などに広くかつ有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  コア基板（第１の支持体）
２  シード層
３  アルミニウム層
４  アルミナ層
５，６  ｎ型ＧａＮ層（第１の化合物半導体層）
１０  ｎ型ＧａＮ層（第１の化合物半導体層、半導体デバイス）
２０  活性層
３０  ｐ型ＧａＮ層（第２の化合物半導体層）
４０  支持基板（第２の支持体）、
１００  ＬＥＤ素子
Ｄｎ  ｎ−電極
Ｄｐ  ｐ−電極
Ｈ  ナノホール（貫通孔）
Ｋ  空隙
Ｌ  レーザ光
【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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