(57)【要約】【課題】半絶縁性基板上に成長させた貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度を評価することができ、また、測定精度を向上できるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法を提供する。【解決手段】基板上に発光ダイオード（ＬＥＤ）構造４をエピタキシャル成長させて発光ダイオード（ＬＥＤ）用エピタキシャルウェハを作製し、そのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度を、チップ化する前に評価する発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法において、基板１上に、フォトダイオード（ＰＤ）構造２、エッチストップ層３を順次エピタキシャル成長させ、そのエッチストップ層３上に、ＬＥＤ構造４をエピタキシャル成長させ、しかる後そのＬＥＤ構造４に電圧を印加してＬＥＤ構造４を発光させると共に、ＰＤ構造２でその光を検出して発光光度を評価する方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に発光ダイオード（ＬＥＤ）構造をエピタキシャル成長させて発光ダイオード（ＬＥＤ）用エピタキシャルウェハを作製し、そのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度を、チップ化する前に評価する発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法において、
前記基板上に、フォトダイオード（ＰＤ）構造、エッチストップ層を順次エピタキシャル成長させ、そのエッチストップ層上に、ＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させ、しかる後そのＬＥＤ構造に電圧を印加して前記ＬＥＤ構造を発光させると共に、前記ＰＤ構造でその光を検出して発光光度を評価することを特徴とする発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法。
【請求項２】
前記基板として、半絶縁性基板を用いる請求項１に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法。
【請求項３】
前記エッチストップ層は、前記ＬＥＤ構造の発光波長に対して透明である請求項１又は２に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法。
【請求項４】
前記ＬＥＤ構造の発光波長帯と前記ＰＤ構造の受光波長帯が一致している請求項１〜３いずれかに記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半絶縁性基板上に成長させた貼り合わせタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ用エピタキシャルウェハは、基板上にＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させた構造であるため、基板側へ向かう光は基板で吸収されるなどして光取り出し効率が低かった。
【０００３】
そこで、ＬＥＤ構造と基板との間に金属製の反射膜を形成し、基板側へ向かう光を反射させ、光取り出し効率を向上させた構造が提案されているが、基板上に金属製の反射膜を形成し、その反射膜上にＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させると、格子不整合で欠陥の少ないＬＥＤ構造を成長させることができない問題がある。
【０００４】
このため、基板上にＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させ、その成長させたＬＥＤ構造上に金属製の反射膜を形成することで、低欠陥のＬＥＤ構造上に反射膜を形成することが行われている。
【０００５】
これをＬＥＤ用エピタキシャルウェハとして用いる場合には、ＬＥＤ構造を成長させるのに用いた基板を除去し、除去した面を光取り出し面とすると共に反射膜で光を光取り出し面に反射させることで、欠陥が少なく且つ高出力なＬＥＤ構造を有するＬＥＤ用エピタキシャルウェハとすることができる。
【０００６】
この反射膜を形成したＬＥＤ構造においては、成長に用いた基板を除去する前に、反射膜上に別途支持基板を貼り合わせ、その後ＬＥＤ構造を成長させるのに用いた基板を除去している。
【０００７】
この貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハは、通常、ＶＧＦ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｆｒｅｅｚｉｎｇ）法などにより製造された導電性基板上にＬＥＤ構造を成長させ、このＬＥＤ構造上に、チップメーカーで金属製の反射膜を蒸着し、同じく表面に金属が蒸着された支持基板と貼り合わせた後、導電性基板除去、電極形成、ダイシングなどの半導体プロセスを経て、チップ化される。
【０００８】
但し、発光波長に対して透明の支持基板を使用するＴＳ（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）タイプでは、金属製の反射膜を蒸着するプロセスは必要ない。
【０００９】
チップメーカーでは、プロセスしたチップの発光光度や出力を、チッププローバーを用いて保証するが、複雑な半導体プロセスを実施し、チップ化するまで、発光波長、発光光度の特性を評価できないのは、特性不合格が発生した場合、エピタキシャルウェハの成長へのフィードバックが遅れるため、かなりリスクが高い。
【００１０】
そこで、エピタキシャルウェハの状態で、おおまかな発光光度を知り、エピタキシャルウェハ単体での特性を管理する方法として、グルービング法による光測定を採用している。
【００１１】
グルービング法は、図８に示すように、貼り合わせを行う前のエピタキシャルウェハ表面に超音波振動を加えた金属製のホーンを接触させ、円形の溝８２を形成する方法である。
【００１２】
溝８２の深さは、エピタキシャル層８３よりも深くして、基板８４まで到達させることで、溝８２で囲まれた円筒状の領域Ａに電流を狭窄させることができる。円筒状の領域Ａの直径は約０．５５ｍｍ、溝８２の外側の直径は約０．９５ｍｍである。
【００１３】
加工後のエピタキシャルウェハ８５を金属性のステージに載せ、図９に示すように、円筒状の領域Ａの中央付近にプローブ９１を接触させ、エピタキシャル層２に対して、垂直方向に電流を流すことで、プローブ９１直下の領域が発光する。ここで、図９のＯＦはオリエンテーションフラット、ＩＦはインデックスフラットである。
【００１４】
この放出光９２をフォトダイオード（ＰＤ）９３で検出し、ＰＤ９３の出力電圧値に係数を掛けて発光光度とする。このとき、プローブ９１、ＰＤ９３の位置は固定で、ステージが上下することで、発光面とプローブ９１の位置関係が一定となるようにアライメントされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平８−２３６７４６号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】株式会社オプトホームページ、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２０年１１月１７日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｔｏ−ｓｙｓｔｅｍ．ｃｏ．ｊｐ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、従来技術であるグルービング法では、金属性のステージでエピタキシャルウェハ８５の裏面から基板８４を介して通電するため、エピタキシャル成長するための基板８４は導電性基板である必要がある。
【００１８】
導電性基板は、ＶＧＦ法やボート法によって結晶成長されるが、製造コストの低減のためには、半絶縁性基板が使用できることが望ましい。
【００１９】
また、従来の光測定方法では、エピタキシャルウェハ８５とは別に設けられたＰＤ９３で発光光度を測定しているため、エピタキシャルウェハ８５からの光を全て検出しているとは言い難い（すなわち、変換効率が低い）。そのため、発光出力が低く、ノイズの影響を受け、測定精度が低かった。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、半絶縁性基板上に成長させた貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度を評価することができ、また、測定精度を向上できるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、基板上に発光ダイオード（ＬＥＤ）構造をエピタキシャル成長させて発光ダイオード（ＬＥＤ）用エピタキシャルウェハを作製し、そのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度を、チップ化する前に評価する発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法において、前記基板上に、フォトダイオード（ＰＤ）構造、エッチストップ層を順次エピタキシャル成長させ、そのエッチストップ層上に、ＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させ、しかる後そのＬＥＤ構造に電圧を印加して前記ＬＥＤ構造を発光させると共に、前記ＰＤ構造でその光を検出して発光光度を評価する発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法である。
【００２２】
請求項２の発明は、前記基板として、半絶縁性基板を用いる請求項１に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法である。
【００２３】
請求項３の発明は、前記エッチストップ層は、前記ＬＥＤ構造の発光波長に対して透明である請求項１又は２に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法である。
【００２４】
請求項４の発明は、前記ＬＥＤ構造の発光波長帯と前記ＰＤ構造の受光波長帯が一致している請求項１〜３いずれかに記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、半絶縁性基板上に成長させた貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度を評価することができ、また、測定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法を説明する図である。
【図２】本発明のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法を説明する図である。
【図３】実施例で作製したＬＥＤ用エピタキシャルウェハの断面模式図である（半導体プロセス前）。
【図４】実施例で作製したＬＥＤ用エピタキシャルウェハの断面模式図である（１段目メサ形成後）。
【図５】実施例で作製したＬＥＤ用エピタキシャルウェハの断面模式図である（２段目メサ形成後）。
【図６】実施例で作製したＬＥＤ用エピタキシャルウェハの断面模式図である（半導体プロセス完了後）。
【図７】変形例で作製したＬＥＤ用エピタキシャルウェハの断面模式図である（半導体プロセス完了後）。
【図８】グルービング法によるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの加工図（上面図および断面図）である。
【図９】グルービング法による発光光度評価方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２８】
本発明は、基板上に発光ダイオード（ＬＥＤ）構造をエピタキシャル成長させて発光ダイオード（ＬＥＤ）用エピタキシャルウェハを作製し、そのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度をチップ化する前に評価するＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法であり、従来技術であるグルービング法による光測定では測定できなかった半絶縁性基板上にＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させた貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度も測定できる方法である。
【００２９】
貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハとは、出発基板上にＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させ、そのＬＥＤ構造上に金属膜を介して支持基板を貼り合わせ、その後出発基板を除去したものであり、ＬＥＤ構造からの光を金属膜に反射させることで光取り出し効率を向上させたＬＥＤ用エピタキシャルウェハである。
【００３０】
以下、本発明のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法を、その手順に従って順次説明する。
【００３１】
図１、２は、本発明のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法を説明する図である。
【００３２】
先ず、図１に示すように、半絶縁性の基板１上に、フォトダイオード（ＰＤ）構造２、エッチストップ層３を順次エピタキシャル成長させ、そのエッチストップ層３上に、ＬＥＤ構造４をエピタキシャル成長させてＬＥＤ用エピタキシャルウェハ５を作製する。
【００３３】
ＰＤ構造２は、ｐクラッド層６、アンドープ吸収層７、ｎクラッド層８を順次エピタキシャル成長させたものである。
【００３４】
エッチストップ層３は、後述する半導体プロセスで電極形成面を出すために成長させるｎ型層である。また、エッチストップ層３は、ＬＥＤ構造４からの光をＰＤ構造３で検出できるように、ＬＥＤ構造４の発光波長に対して透明であるとよい。
【００３５】
貼り合わせタイプのＬＥＤの場合、メカニカル基板（支持基板）への貼り付け後、元々の基板（出発基板）を除去する際、エッチストップ層が必要であるが、このエッチストップ層をエッチストップ層３で兼用することが可能である。
【００３６】
ＬＥＤ構造４は、ｎクラッド層９、発光層１０、ｐクラッド層１１、電流拡散層１２を順次エピタキシャル成長させたものである。
【００３７】
ＬＥＤ構造４の発光波長帯とＰＤ構造２の受光波長帯が一致しているとよい。これにより、ＬＥＤ構造４の発光光度をＰＤ構造２で検出することができる。
【００３８】
次に、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハ５の発光光度を測定するために、半導体プロセスにより、オーミック電極形成を実施する。
【００３９】
この半導体プロセスでは、図２に示すように、ＬＥＤ構造４（エッチストップ層３を含む）をエッチングによりメサ状として、電流の流れる領域を制限する。さらに、ＰＤ構造２をｐクラッド層６までエッチングしてメサ状とする。
【００４０】
ＬＥＤ構造４の上にはｐ型電極１３を形成し、エッチングにより面出しされたｎクラッド層９上にＬＥＤ／ＰＤ構造共通のｎ型電極１４を形成する。また、面出しされたｐクラッド層６上にｐ型電極１５を形成する。
【００４１】
最後に、ＬＥＤ構造４に電圧を印加してＬＥＤ構造４を発光させると共に、ＰＤ構造５でその光を検出して発光光度を評価する。
【００４２】
このとき、ＬＥＤ構造４は順バイアス、ＰＤ構造２は逆バイアスで駆動させ、ＰＤ構造２の出力電圧値から発光光度を測定する。
【００４３】
以上説明したＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度評価方法によれば、従来技術のグルービング法による光測定のように、金属性のステージでＬＥＤ用エピタキシャルウェハの裏面から基板を介して通電する必要がないため、半絶縁性基板上にＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させたＬＥＤ用エピタキシャルウェハであってもその発光光度を測定することができる。
【００４４】
また、同一基板上にＰＤ構造２とＬＥＤ構造４をエピタキシャル成長させるため、変換効率も高く、電流拡散層が薄い貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハにおいても、精度の高い測定が可能となる。
【００４５】
さらに、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハ５にＰＤ構造２を内蔵しているので、測定用に外部のＰＤを準備する必要がなく、電流源のみで発光光度の測定が可能となる。
【００４６】
また、本発明は、エピタキシャル成長で、ＰＤ構造２の受光波長帯とＬＥＤ構造４の発光波長帯を同じ波長帯に調整することが可能である。そのため、従来のように、測定のための波長帯をカバーするため、波長帯毎にＰＤを外部に用意する必要がなくなる。
【００４７】
上述の実施の形態においては、半絶縁性基板を用いた貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハ５の発光光度評価法について述べたが、本発明は、導電性基板を用いた貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハにも適用可能である。また、本発明は、ＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させる全てのＬＥＤ用途のエピタキシャルウェハに応用可能である。
【００４８】
導電性基板を用いる従来の方法では、貼り合わせ構造がｎ−ｕｐタイプ（光取り出し面がｎ型層）のＬＥＤの場合はｎ型基板、ｐ−ｕｐタイプ（光取り出し面がｐ型層）のＬＥＤの場合はｐ型基板を用いるが、本発明ではこのような区別は不要である。すなわち、本発明では、ＬＥＤ構造４がｎ−ｕｐタイプでもｐ−ｕｐタイプでも半絶縁性基板上に成長することが可能である。
【００４９】
また、発光光度を評価する際に用いた本発明のＰＤ構造２は、メカニカル基板（支持基板）への貼り付け後、元々の基板（出発基板）を除去する際に出発基板と共に除去されるので、最終製品（ＬＥＤ）には何ら影響を与えることはない。
【実施例】
【００５０】
図３に示すように、液体封止引上法（ＬＥＣ法）で結晶成長された半絶縁性ＧａＡｓ基板３１上に、ＰＤ構造３２、すなわちｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３３、アンドープＧａＩｎＰ吸収層３４、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５を順次エピタキシャル成長させる。
【００５１】
ＰＤ構造３２の上には、半導体プロセスで電極形成面を出すために、ｎ−ＧａＩｎＰエッチストップ層３６を成長させる。
【００５２】
貼り合わせタイプのＬＥＤは、メカニカル基板（支持基板）への貼り付け後、元々の基板を除去する際、エッチストップ層が必要である。そのため、貼り合わせタイプのＬＥＤの構造に元々存在するエッチストップ層、すなわちｎ−ＧａＩｎＰエッチストップ層３６で兼用することが可能である。
【００５３】
ｎ−ＧａＩｎＰエッチストップ層３６の上にＬＥＤ構造３７、すなわちｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３８、発光層としての多重量子井戸（ＭＱＷ）層３９、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０、ｐ−ＧａＰ電流拡散層４１を順次エピタキシャル成長させ、図３に示すＬＥＤ用エピタキシャルウェハ４２を得る。
【００５４】
得られたＬＥＤ用エピタキシャルウェハ４２を半導体プロセスにより、２段のメサ状に加工する。その方法を以下に説明する。
【００５５】
先ず、図４に示すように、ｎ−ＧａＩｎＰエッチストップ層３６を利用して選択エッチングし、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５の面を出す。ＬＥＤ構造３７の一部を、エッチングされないようにレジストで保護しておくことで、１段目のメサが作られる。
【００５６】
その後、図５に示すように、１段目のメサとｎ型電極を形成する領域をレジストで保護した後、エッチング（エッチングレートから時間管理により、若干ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３３が削られる程度でエッチングを止める）して、２段目のメサを形成する。
【００５７】
さらに、図６に示すように、１段目のメサの上には、ｐ型電極４３を形成し、ｎ−ＧａＩｎＰエッチストップ層３６の下のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３５には、ＬＥＤ／ＰＤ構造共通のｎ型電極４４を形成する。また、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３３には、ｐ型電極４５を形成する。
【００５８】
そして、ＬＥＤ構造３７は順バイアス、ＰＤ構造３２は逆バイアスで駆動させる。ＬＥＤ構造３７に順バイアスを印加することで、多重量子井戸（ＭＱＷ）層３９に電子、ホールが注入されて発光する。
【００５９】
半絶縁性ＧａＡｓ基板３１側に放出された光は、アンドープＧａＩｎＰ吸収層３４で吸収され、電子とホールを生成、逆バイアスにより引き離され、電流が流れる。このとき生じた電位差から発光光度を求める。
【００６０】
本実施例では、ｎ−ｕｐタイプのＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させたが、本発明は、ｐ−ｕｐタイプのＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させることもでき、その発光光度の評価も行える。
【００６１】
ｐ−ｕｐタイプのＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させる場合の変形例を図７に示す。
【００６２】
図７に示すように、ｐ−ｕｐタイプのＬＥＤ構造をエピタキシャル成長させ、その発光光度の評価を行う場合には、半絶縁性ＧａＡｓ基板７０上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７１、アンドープＧａＩｎＰ吸収層７２、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７３、ｐ−ＧａＩｎＰエッチストップ層７４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７５、発光層としての多重量子井戸（ＭＱＷ）層７６、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７７、ｎ−ＧａＰ電流拡散層７８を順次エピタキシャル成長させ、さらに実施例と同様にｎ型電極７９、ＬＥＤ／ＰＤ構造共通のｐ型電極８０、ｎ型電極８１を形成して発光光度を求める。
【００６３】
なお、図７では、ｎ−ｕｐであるが、最終的に貼り合わせ後、チップ化した際にｐ−ｕｐとなる。
【００６４】
以上説明した実施例および変形例によれば、半絶縁性基板上に成長させた貼り合わせタイプのＬＥＤ用エピタキシャルウェハの発光光度を評価することができ、また、測定精度を向上できる。
【符号の説明】
【００６５】
１  基板
２  フォトダイオード（ＰＤ）構造
３  エッチストップ層
４  発光ダイオード（ＬＥＤ）構造
【図１】
2010205897.tif 000003
【図２】
2010205897.tif 000004
【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】
2010205897.tif 000009
【図８】
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【図９】
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