(57)【要約】【課題】コストを低減し、かつ反りを低減したＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法、エピタキシャルウエハの製造方法、ＬＥＤの製造方法、ＡｌＧａＡｓ支持基板、エピタキシャルウエハおよびＬＥＤを提供する。【解決手段】ＡｌＧａＡｓ支持基板１０は、主表面１１ａと、主表面１１ａと反対側の裏面１１ｂとを有するＧａＡｓ基板１１と、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａ側に形成された第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層１２と、ＧａＡｓ基板１１の裏面１１ｂ側に形成された第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層１３とを備えている。ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の製造方法は、以下の工程を備えている。ＧａＡｓ基板１１を準備する。主表面１１ａ側に、液相成長法により第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層１２を形成する。裏面１１ｂ側に、液相成長法により第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層１３を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面と、前記主表面と反対側の裏面とを有するＧａＡｓ基板を準備する工程と、
前記ＧａＡｓ基板の前記主表面側に、液相成長法により第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層（０＜ｘ＜１）を形成する工程と、
前記ＧａＡｓ基板の前記裏面側に、液相成長法により第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層（０＜ｙ＜１）を形成する工程とを備えた、ＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層を形成する工程後に、前記第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層を形成する工程を実施する、請求項１に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層を形成する工程と、前記第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層を形成する工程とを同時に行なう、請求項１に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層および前記第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層の少なくとも一方において、前記ＧａＡｓ基板と接している面と反対側の面を研磨する工程をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法。
【請求項５】
前記研磨する工程では、前記第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層の前記反対側の面の表面粗さＲａが５０ｎｍ以下になるように研磨する、請求項４に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法。
【請求項６】
前記研磨する工程では、前記第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層の前記反対側の面の表面粗さＲａが５μｍ以下になるように研磨する、請求項４または５に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法によりＡｌＧａＡｓ支持基板を製造する工程と、
気相成長法により前記第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層にエピタキシャル層を形成する工程とを備えた、エピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項８】
前記エピタキシャル層において前記ＡｌＧａＡｓ支持基板と接している面と反対側の面に基板を形成する工程をさらに備えた、請求項７に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項９】
前記第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層および前記ＧａＡｓ基板を除去する工程をさらに備えた、請求項７または８に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法によりエピタキシャルウエハを製造する工程と、
前記エピタキシャルウエハの表面および裏面に電極をそれぞれ形成する工程とを備えた、ＬＥＤの製造方法。
【請求項１１】
主表面と、前記主表面と反対側の裏面とを有するＧａＡｓ基板と、
前記ＧａＡｓ基板の前記主表面側に形成された第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層（０＜ｘ＜１）と、
前記ＧａＡｓ基板の前記裏面側に形成された第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層（０＜ｙ＜１）とを備えた、ＡｌＧａＡｓ支持基板。
【請求項１２】
２００μｍ以下の反りを有する、請求項１１に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板。
【請求項１３】
平均値が１．５×１０-5以下の残留歪を有する、請求項１１または１２に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板。
【請求項１４】
最大値が２×１０-5以下の残留歪を有する、請求項１３に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板。
【請求項１５】
５０ｍｍ以上の直径を有する、請求項１３または１４に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のＡｌＧａＡｓ支持基板と、
前記第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層に形成されたエピタキシャル層とを備えた、エピタキシャルウエハ。
【請求項１７】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層と、
前記第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層上に形成されたエピタキシャル層とを備えた、エピタキシャルウエハ。
【請求項１８】
前記エピタキシャル層において前記第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層と接している面と反対側の面に形成した基板をさらに備えた、請求項１６または１７に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項１９】
２００μｍ以下の反りを有する、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項２０】
平均値が５×１０-5以下の残留歪を有する、請求項１６〜１９のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項２１】
最大値が１×１０-4以下の残留歪を有する、請求項２０に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項２２】
請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハと、
前記エピタキシャルウエハの表面および裏面にそれぞれ形成された電極とを備えた、ＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法、エピタキシャルウエハの製造方法、ＬＥＤの製造方法、ＡｌＧａＡｓ支持基板、エピタキシャルウエハおよびＬＥＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌaＧａ(1-a)Ａｓ（０＜ａ＜１）（以下、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素）とも言う。）基板を利用したＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）は、赤外の光源として広く用いられている。赤外の光源としての赤外ＬＥＤは、光通信、空間伝送などに使用されており、伝送するデ−タの大容量化、伝送距離の長距離化に伴い、出力の向上が要求されている。
【０００３】
このようなＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法は、たとえば特許第３９３７２９０号公報（特許文献１）および特許第３９６７０８８号公報（特許文献２）に開示されている。この特許文献１および２には以下の工程が実施されることが記載されている。具体的には、まず、ＬＰＥ（液相成長法：Liquid Phase Epitaxy）法により、仮の基板であるＧａＡｓ（ガリウム砒素）基板の主面上に、Ａｌ0.26Ｇａ0.74Ａｓからなる高キャリア濃度層と低キャリア濃度層とをこの順に成長させる。その後、ＧａＡｓ基板をエッチングして除去して、ＡｌＧａＡｓよりなる支持基板を製造している。
【０００４】
またＧａＡｓ層と、ＧａＡｓ層上に形成されたＡｌＧａＡｓ層とを備えたＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法が特開昭６３−３１２６２９号公報（特許文献３）に開示されている。この特許文献３には、以下の工程が実施されることが記載されている。具体的には、まず、ＬＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓ基板上にＺｎドープのｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層およびアンドープのＧａＡｓ層を順に形成する。その後、ｐ型ＧａＡｓ基板を機械研磨またはケミカルエッチングにより完全に除去して、ＧａＡｓ層と、ＧａＡｓ層上に形成されたＡｌＧａＡｓ層とを備えたエピタキシャルウエハ（ＡｌＧａＡｓ支持基板）を製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９３７２９０号公報
【特許文献２】特許第３９６７０８８号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１および２では、ＡｌＧａＡｓよりなる高濃度層および低濃度層を所定の厚み以上に成長しなければ、この支持基板上に気相成長法によるエピタキシャル層を形成する際に、支持基板のハンドリングが問題となる。また、高キャリア濃度層および低キャリア濃度層とからなる厚いＡｌＧａＡｓ層を成長させるためのコストが高い。このため、上記特許文献１および２では、ＡｌＧａＡｓ支持基板を製造するためのコストが高いという問題がある。
【０００７】
上記特許文献３のＡｌＧａＡｓ支持基板では、ＧａＡｓ層と、このＧａＡｓ層上に形成されたＡｌＧａＡｓ層とを備えている。ＡｌＧａＡｓ層はＡｌを含んでいるので、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌの組成（組成比）によりＡｌＧａＡｓ支持基板の反りが大きくなるという問題がある。反りが大きくなると、ＡｌＧａＡｓ支持基板を気相成長法で用いるサセプタに保持させることができない。また、気相成長法で成長させる際に、サセプタからＡｌＧａＡｓ支持基板が外れてしまう。このため、ＡｌＧａＡｓ支持基板の反りが大きいと、ＡｌＧａＡｓ層においてＧａＡｓ層が形成されている面と反対側の面上に、気相成長法によりエピタキシャル層を形成することができない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、コストを低減し、かつ反りを低減したＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法、エピタキシャルウエハの製造方法、ＬＥＤの製造方法、ＡｌＧａＡｓ支持基板、エピタキシャルウエハおよびＬＥＤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法は、以下の工程を備えている。主表面と、主表面と反対側の裏面とを有するＧａＡｓ基板を準備する。ＧａＡｓ基板の主表面側に、液相成長法により第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層（０＜ｘ＜１）（以下、第１のＡｌＧａＡｓ層とも言う）を形成する。ＧａＡｓ基板の裏面側に、液相成長法により第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層（０＜ｙ＜１）（以下、第２のＡｌＧａＡｓ層とも言う）を形成する。
【００１０】
本発明のＡｌＧａＡｓ支持基板は、主表面と、主表面と反対側の裏面とを有するＧａＡｓ基板と、ＧａＡｓ基板の主表面側に形成された第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層（０＜ｘ＜１）と、ＧａＡｓ基板の裏面側に形成された第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層（０＜ｙ＜１）とを備えている。
【００１１】
本発明のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法およびＡｌＧａＡｓ支持基板によれば、ＧａＡｓ基板の主表面および裏面に、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層を形成している。これにより、ＧａＡｓ基板の主表面および裏面に同じ方向の応力を加えることができる。このため、ＧａＡｓ基板と、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層とのＡｌの組成ｘ、ｙの差による反りが発生することを抑制することができる。
【００１２】
また、ＧａＡｓ基板を備えたＡｌＧａＡｓ支持基板を製造している。このため、ＡｌＧａＡｓ支持基板上に気相成長法によるエピタキシャル成長するためにＡｌＧａＡｓ支持基板が要する厚みをＧａＡｓ基板が担っている。ＧａＡｓ基板はＡｌＧａＡｓ層を形成するために要するコストよりも安価であるため、ＡｌＧａＡｓ支持基板を製造するために要するコストを低減することができる。
【００１３】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板において好ましくは、２００μｍ以下の反りを有する。上述したように、ＧａＡｓ基板の主表面および裏面に同じ方向の応力を加えることができる。このため、２００μｍ以下の小さな反りを有するＡｌＧａＡｓ支持基板を実現できる。
【００１４】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板において好ましくは、平均値が１．５×１０-5以下の残留歪を有する。これにより、結晶の割れを生じにくく、かつエピタキシャル成長したエピタキシャル層にスリップの発生の少ない結晶を実現することができる。
【００１５】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板において好ましくは、最大値が２×１０-5以下の残留歪を有する。これにより、結晶の割れをより生じにくく、かつエピタキシャル成長したエピタキシャル層にスリップの発生のより少ない結晶を実現することができる。
【００１６】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板において好ましくは、５０ｍｍ以上の直径を有する。従来は、直径が大きいと外周部の残留歪が大きくなるため、上記残留歪を有し、かつ５０ｍｍ以上の直径を有するＡｌＧａＡｓ支持基板を作製することは困難であった。しかし、本発明のＡｌＧａＡｓ支持基板は第２のＡｌＧａＡｓ層を備えているので、上記残留歪を有し、かつ５０ｍｍ以上の直径を有するＡｌＧａＡｓ支持基板を実現することができる。直径を５０ｍｍ以上にすることによって、デバイス面積を増やすことができるので、コスト面において有利である。
【００１７】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法において好ましくは、第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層を形成する工程後に、第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層を形成する工程を実施する。
【００１８】
これにより、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層のうち、一方を気相成長法によるエピタキシャル層を成長させるための層として形成し、他方を反りを緩和するための層として形成することができる。このため、エピタキシャル層を成長させるための層のＡｌの組成を低減することにより、酸化膜の形成を抑制できるように形成することができる。この場合、エピタキシャル層を成長させるための層上に、特性を向上したエピタキシャル層を形成できる。また、反りを緩和する層のＡｌの組成を高めて厚みを低減することにより、コストをより低減することができる。
【００１９】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法において好ましくは、第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層を形成する工程と、第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層を形成する工程とを同時に行なう。
【００２０】
これにより、同じ特性の第１および第２のＡｌＧａＡｓ層を形成することができる。このため、ＧａＡｓ基板の主表面および裏面に同じ方向で同じ大きさの応力を加えることができる。したがって、反りを低減したＡｌＧａＡｓ支持基板を製造することができる。
【００２１】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法において好ましくは、第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層および第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層の少なくとも一方において、ＧａＡｓ基板と接している面と反対側の面を研磨する工程をさらに備えている。
【００２２】
これにより、研磨した面の凹凸を低減でき、かつ厚みを均一にできる。このため、研磨した面上に気相成長法によるエピタキシャル成長させると、結晶性および組成が均一なエピタキシャル層を形成することができる。
【００２３】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法において好ましくは、上記研磨する工程では、第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層の反対側の面の表面粗さＲａが５０ｎｍ以下になるように研磨する。
【００２４】
これにより、この面上に気相成長法によるエピタキシャル成長させると、結晶性および組成がより均一なエピタキシャル層を形成することができる。
【００２５】
上記ＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法において好ましくは、研磨する工程では、第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層の反対側の面の表面粗さＲａが５μｍ以下になるように研磨する。
【００２６】
これにより、この面とサセプタとの密着性をより向上することができる。このため、気相成長法によるエピタキシャル層を形成する際に、ＡｌＧａＡｓ支持基板面内の成長温度が均一となり、面内の組成およびキャリア濃度が均一となる。
【００２７】
本発明のエピタキシャルウエハの製造方法は、上記記載のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法によりＡｌＧａＡｓ支持基板を製造する工程と、気相成長法により第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層にエピタキシャル層を形成する工程とを備えている。
【００２８】
本発明の一の局面におけるエピタキシャルウエハは、上記ＡｌＧａＡｓ支持基板と、第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層に形成されたエピタキシャル層とを備えている。
【００２９】
反りが低減されたＡｌＧａＡｓ支持基板を用いているので、このＡｌＧａＡｓ支持基板上にエピタキシャル成長する際に、ＡｌＧａＡｓ支持基板がサセプタから外れることを抑制できる。またコストが低減されたＡｌＧａＡｓ支持基板を用いているので、このＡｌＧａＡｓ支持基板上に形成した気相成長法によるエピタキシャル層を備えたエピタキシャルウエハのコストを低減することができる。
【００３０】
上記エピタキシャルウエハの製造方法において好ましくは、第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層およびＧａＡｓ基板を除去する工程をさらに備えている。
【００３１】
本発明の他の局面におけるエピタキシャルウエハは、第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層と、第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層に形成されたエピタキシャル層とを備えている。
【００３２】
これにより、ＧａＡｓ基板による透過性の低下を抑制できるので、電極を形成してなるＬＥＤの特性を向上できるエピタキシャルウエハを実現できる。
【００３３】
上記エピタキシャルウエハの製造方法において好ましくは、エピタキシャル層においてＡｌＧａＡｓ支持基板と接している面と反対側の面に基板を形成する工程をさらに備えている。
【００３４】
本発明の一および他の局面におけるエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、エピタキシャル層において第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層と接している面と反対側の面に形成した基板をさらに備えている。
【００３５】
これにより、導電性を有し、放熱性、高反射性の良好な特性を有する基板を形成すると、エピタキシャルウエハをＬＥＤに用いる場合に放熱性能および高指向性能が向上する。
【００３６】
上記一およびさらに他の局面におけるエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、２００μｍ以下の反りを有する。これにより、結晶性の良好なエピタキシャルウエハを実現することができる。
【００３７】
上記一およびさらに他の局面におけるエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、平均値が５×１０-5以下の残留歪を有する。これにより、意図的に活性層に歪を加えても、スリップの発生の少ないエピタキシャル層を備えるエピタキシャルウエハを実現することができる。
【００３８】
上記一およびさらに他の局面におけるエピタキシャルウエハにおいて好ましくは、最大値が１×１０-4以下の残留歪を有する。これにより、意図的に活性層に歪を加えても、スリップの発生のより少ないエピタキシャル層を備えるエピタキシャルウエハを実現することができる。
【００３９】
本発明のＬＥＤの製造方法は、上記いずれかに記載のエピタキシャルウエハの製造方法によりエピタキシャルウエハを製造する工程と、エピタキシャルウエハの表面および裏面に電極をそれぞれ形成する工程とを備えている。
【００４０】
本発明のＬＥＤは、上記いずれかに記載のエピタキシャルウエハと、エピタキシャルウエハの表面および裏面にそれぞれ形成された電極とを備えている。
【００４１】
本発明のＬＥＤの製造方法およびＬＥＤによれば、反りを低減したＡｌＧａＡｓ支持基板を用い、特性を向上したエピタキシャルウエハを用いているので、特性を向上したＬＥＤを製造することができる。コストを低減したＡｌＧａＡｓ支持基板を用いているので、コストを低減したＬＥＤを製造することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法、エピタキシャルウエハの製造方法、ＬＥＤの製造方法、ＡｌＧａＡｓ支持基板、エピタキシャルウエハおよびＬＥＤにより、コストを低減し、かつ反りを低減したものを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＡｌＧａＡｓ支持基板を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＡｌＧａＡｓ支持基板の反りを説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＧａＡｓ基板を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における第１のＡｌＧａＡｓ層を成長させた状態を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるエピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３におけるエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３におけるエピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４におけるエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【図１１】本実施の形態４におけるエピタキシャルウエハの製造方法示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態５におけるエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５におけるエピタキシャルウエハの製造方法示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態６におけるＬＥＤを概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６におけるＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態７におけるＬＥＤを概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態７におけるＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態８におけるＬＥＤを概略的に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態８におけるＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態９におけるＬＥＤを概略的に示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態９におけるＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。
【図２２】実施例のＡｌＧａＡｓ支持基板の反りの測定方法を説明するための平面図である。
【図２３】本発明例１のＡｌＧａＡｓ支持基板の反り量を示す図である。
【図２４】比較例１のＡｌＧａＡｓ支持基板の反り量を示す図である。
【図２５】本発明例１〜６のエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【図２６】本発明例１のＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪の分布を示す図である。
【図２７】残留歪の平均値が５．０×１０-5を超える比較例１のＡｌＧａＡｓ結晶基板の残留歪の分布を示す図である。
【図２８】ＡｌＧａＡｓ支持基板中の残留歪の平均値が４．０×１０-6〜６．０×１０-6であるＡｌＧａＡｓ支持基板を用いた場合のエピタキシャルウエハにおけるスリップを模式的に示す図である。
【図２９】ＡｌＧａＡｓ支持基板中の残留歪の平均値が１．０×１０-5であるＡｌＧａＡｓ支持基板を用いた場合のエピタキシャルウエハにおけるスリップを模式的に示す図である。
【図３０】ＡｌＧａＡｓ支持基板中の残留歪の平均値が１．５×１０-5であるＡｌＧａＡｓ支持基板を用いた場合のエピタキシャルウエハにおけるスリップを模式的に示す図である。
【図３１】第１および第２のＡｌＧａＡｓ層の厚みと、Ａｌの組成との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態におけるＡｌＧａＡｓ支持基板を概略的に示す断面図である。まず、図１を参照して、本実施の形態におけるＡｌＧａＡｓ支持基板について説明する。
【００４６】
図１に示すように、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０は、ＧａＡｓ基板１１と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２と、第２のＡｌＧａＡｓ層１３とを備えている。
【００４７】
ＧａＡｓ基板１１は、主表面１１ａと、主表面１１ａと反対側の裏面１１ｂとを有している。第１のＡｌＧａＡｓ層１２は、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａ側に形成されている。第２のＡｌＧａＡｓ層１３は、ＧａＡｓ基板１１の裏面１１ｂ側に形成されている。
【００４８】
ＧａＡｓ基板１１は、オフ角を有していてもよく、有していなくてもよい。またＧａＡｓ基板１１の表面は鏡面であってもよく、粗面であってもよい。
【００４９】
第１のＡｌＧａＡｓ層１２は、気相成長法によるエピタキシャル層を形成するための層である。また第１のＡｌＧａＡｓ層１２がＬＥＤに用いられるときには、第１のＡｌＧａＡｓ層１２はたとえば電流を拡散し、かつ活性層からの光を透過させる窓層の役割を担う。
【００５０】
第１のＡｌＧａＡｓ層１２は、ＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層（０＜ｘ＜１）よりなる。なお、組成（組成比）ｘは、Ａｌのモル比である。組成（１−ｘ）は、Ｇａのモル比である。
【００５１】
第１のＡｌＧａＡｓ層１２は、主表面１２ａと、主表面１２ａと反対側の裏面１２ｂとを有している。裏面１２ｂは、ＧａＡｓ基板１１と接している。
【００５２】
第２のＡｌＧａＡｓ層１３は、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りを緩和するための層である。第２のＡｌＧａＡｓ層１３は、ＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層（０＜ｙ＜１）よりなる。なお、組成（組成比）ｙは、Ａｌのモル比である。組成（１−ｙ）は、Ｇａのモル比である。
【００５３】
第２のＡｌＧａＡｓ層１３は、主表面１３ａと、主表面１３ａと反対側の裏面１３ｂとを有している。裏面１３ｂは、ＧａＡｓ基板１１と接している。
【００５４】
第１のＡｌＧａＡｓ層１２の主表面１２ａのＡｌの組成ｘは、第２のＡｌＧａＡｓ層１３の主表面１３ａのＡｌの組成ｙよりも小さいことが好ましい。Ａｌは酸化されやすい性質を有しているため、第１のＡｌＧａＡｓ層１２の主表面１２ａに存在するＡｌの組成を低くすることが有利である。それは、第１のＡｌＧａＡｓ層１２の主表面１２ａに絶縁性の酸化層が形成されることを抑制できることを意味する。
【００５５】
第１のＡｌＧａＡｓ層１２の透過性を向上する観点からは、Ａｌの組成が高いことが好ましい。このため、主表面１２ａに酸化層が形成されることを抑制し、かつ透過性を向上するために、第１のＡｌＧａＡｓ層１２において、裏面１２ｂのＡｌの組成ｘは、主表面１２ａのＡｌの組成ｘよりも高いことが好ましい。また、第１のＡｌＧａＡｓ層１２は、裏面１２ｂから主表面１２ａにかけて、Ａｌの組成ｘが単調減少していることが好ましい。単調減少とは、第１のＡｌＧａＡｓ層１２の裏面１２ｂから主表面１２ａに向けて（成長方向に向けて）、組成ｘが常に同じまたは減少しており、かつ裏面１２ｂよりも主表面１２ａの方が組成ｘが低いことを意味する。つまり、単調減少とは、この成長方向に向けて組成ｘが増加している部分が含まれていない。
【００５６】
第２のＡｌＧａＡｓ層１３のＡｌの組成が高い場合、Ａｌの組成ｙが大きいと格子定数が大きくなり、ＧａＡｓ基板１１との格子整合度からの歪が大きくなる。これにより、第２のＡｌＧａＡｓ層１３からＧａＡｓ基板１１への応力が大きくなる。このため、第１のＡｌＧａＡｓ層１２との応力の大きさを同じになるように形成した第２のＡｌＧａＡｓ層１３の厚みを小さくすることができるので、第２のＡｌＧａＡｓ層１３のコストを低減できる。
【００５７】
本発明者は、鋭意研究の結果、特に以下の関係を満たすことによって、第２のＡｌＧａＡｓ層１３の厚みを低減した場合であっても、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りを緩和できることを見い出した。
【００５８】
具体的には、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３中のそれぞれにおいて最も低いＡｌの組成をＡｌLとし、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３中のそれぞれにおいて最も高いＡｌの組成をＡｌHとし、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３中のＡｌの組成の深さ方向の平均値をＡｌaveとする。Ａｌaveは、（ＡｌL＋ＡｌH）／２で求められる。さらに、Ａｌave比Ｘを（第２のＡｌＧａＡｓ層１３のＡｌave／第１のＡｌＧａＡｓ層１２のＡｌave）とし、厚み比Ｙを（第２のＡｌＧａＡｓ層１３の厚み／第１のＡｌＧａＡｓ層１２の厚み）とする。この場合、０．７≦Ｘ＜４．０、かつ−Ｘ＋１．３≦Ｙ≦−Ｘ＋４．０の関係を満たすことが好ましく、０．８≦Ｘ≦３．７、かつ−Ｘ＋１．５≦Ｙ≦−Ｘ＋４．０の関係を満たすことがより好ましい。
【００５９】
第１のＡｌＧａＡｓ層１２の主表面１２ａの表面粗さＲａは、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下である。５０ｎｍ以下の場合、主表面１２ａ上に気相成長法によるエピタキシャル成長させると、結晶性および組成がより均一なエピタキシャル層を形成することができる。２ｎｍ以下の場合、結晶性および組成がより一層均一なエピタキシャル層を形成することができる。表面粗さＲａは小さいほど好ましいが、製造上の理由から下限値はたとえば０．１ｎｍである。
【００６０】
第２のＡｌＧａＡｓ層１３の主表面１３ａの表面粗さＲａが好ましくは５μｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以上３μｍ以下になるように研磨する。５μｍ以下の場合、主表面１３ａとサセプタとの密着性をより向上することができる。このため、気相成長法によるエピタキシャル層を形成する際にＡｌＧａＡｓ支持基板１０がサセプタから外れることをより抑制することができる。３μｍ以下の場合、エピタキシャル層を成長する際にＡｌＧａＡｓ支持基板１０がサセプタから外れることをより抑制することができる。一方、表面粗さＲａは小さいほど好ましいが、コストを低減する観点から下限値はたとえば０．０５μｍである。
【００６１】
ここで、上記表面粗さＲａは、たとえばＪＩＳ（Japanese  Industrial  Standards）Ｂ０６０１に準拠して測定される値である。
【００６２】
なお、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３の組成は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３の厚みは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００６３】
ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りは、２００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。２００μｍ以下の場合、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０上に気相成長法によるエピタキシャル成長させる際に、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０がサセプタから外れることを抑制できる。５０μｍ以下の場合、成長装置のサセプタにＡｌＧａＡｓ支持基板１０をより保持しやすく、かつＡｌＧａＡｓ支持基板１０上に気相成長法によるエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウエハと、他の（貼り付け）基板との貼り付けも容易に行なうことができる。なお、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りは小さいほど好ましいが、製造上の理由から、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りの下限値はたとえば０．００１μｍである。
【００６４】
ここで、上記反りとは、図２に示すように、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０を凸になるように平行台に載置したときに、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の空間が形成される面（たとえば裏面）において、形成される空間の最も高い位置（たとえば中央部）と、最も低い位置（ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の裏面における端部）との距離の差ｈである。なお、図２は、本実施の形態におけるＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りを説明するための模式図である。
【００６５】
ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の残留歪の平均値は、１．５×１０-5以下が好ましく、６．０×１０-6以下がより好ましい。また、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の残留歪の平均値が１．５×１０-5以下であり、かつその最大値が２×１０-5以下であることが好ましい。また、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の直径が５０ｍｍ以上である場合に、特に有効である。
【００６６】
上記残留歪の評価は、たとえば、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４７（１９８５）ｐｐ．３６５−３６７に記載される光弾性法に基づいて行なうことができる。具体的には、たとえば、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０に存在する残留歪を光弾性法により算定することによって、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０中の残留歪を評価することができる。このような算定法においては、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の残留歪は、半径方向の歪Ｓｒと接線方向の歪Ｓｔとの差の絶対値｜Ｓｒ−Ｓｔ｜によって算定することができる。この算定において、｜Ｓｒ−Ｓｔ｜は次式（１）のように定義される。
【００６７】
【数１】
2010080937.tif 000003
【００６８】
ここで、λは測定に用いる光の波長、ｄは測定に用いるＡｌＧａＡｓ支持基板の厚さ、ｎ0は屈折率、δは試料の複屈折によって生じる位相差、ψは主振動方位角、ｐ11，ｐ12，ｐ44は光弾性定数を示すものとする。
【００６９】
この光弾性法によれば、上記の試料の複屈折によって生じる位相差δおよび主振動方位角ψのみを測定することによって、ＡｌＧａＡｓ支持基板における｜Ｓｒ−Ｓｔ｜を容易に求めることができる。
【００７０】
本発明者は、この評価法に基づいて求めたＡｌＧａＡｓ支持基板１０の残留歪の量が、スライス、研磨等の結晶加工やその後のエピタキシャル成長やデバイスプロセスの過程で生じる結晶の割れと強く相関していることを見出した。また、本発明者は、エピタキシャル成長およびデバイスプロセスにおいて、エピタキシャル成長した薄膜結晶層に生じるスリップ（結晶欠陥）が、土台としたＡｌＧａＡｓ支持基板１０の残留歪の量に大きく影響されることも見出した。
【００７１】
上記のような相関関係を見出すことによって、ＬＥＤなどの半導体デバイスの製作により適した品質の高いＡｌＧａＡｓ支持基板１０を本発明として完成し、結晶の割れを生じにくくかつエピタキシャル成長した薄膜結晶層にスリップの発生の少ない結晶をユーザに安定的に提供することを可能にした。
【００７２】
本発明のＡｌＧａＡｓ支持基板１０中の残留歪の平均値が１×１０-5以下であると、スライス、研磨等の結晶加工およびその後のエピタキシャル成長やデバイスプロセスの過程においてスリップなどの結晶ダメージが極めて入りにくくなる。また、エピタキシャル成長で良好な結晶性を得られるため、デバイス特性が良好となる。また、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０中の残留歪の最大値が２×１０-5以下であると、さらにスリップなどの結晶ダメージが入りにくくなり、より良好なデバイス特性が得られる。
【００７３】
続いて、図３を参照して、本実施の形態におけるＡｌＧａＡｓ支持基板１０の製造方法について説明する。なお、図３は、本実施の形態におけるＡｌＧａＡｓ支持基板の製造方法を示すフローチャートである。
【００７４】
図４は、本実施の形態におけるＧａＡｓ基板１１を概略的に示す断面図である。図３および図４に示すように、まず、主表面１１ａと、主表面１１ａと反対側の裏面１１ｂとを有するＧａＡｓ基板１１を準備する（ステップＳ１）。
【００７５】
図５は、本実施の形態における第１のＡｌＧａＡｓ層１２を成長させた状態を概略的に示す断面図である。図３および図５に示すように、次に、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａ側に、ＬＰＥ法により第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層１２（０＜ｘ＜１）を形成する（ステップＳ２）。
【００７６】
このＡｌＧａＡｓ層１２を成長させるステップＳ２では、ＧａＡｓ基板１１との界面（裏面１２ｂ）のＡｌの組成ｘが、主表面１２ａのＡｌの組成ｘよりも高いＡｌＧａＡｓ層１２を成長させることが好ましい。
【００７７】
次に、ＧａＡｓ基板１１の裏面１１ｂ側に、ＬＰＥ法により第２のＡｌyＧａ(1-y)Ａｓ層１３（０＜ｙ＜１）を形成する（ステップＳ３）。
【００７８】
ステップＳ２およびＳ３において用いられるＬＰＥ法は特に限定されず、徐冷法、温度差法などを用いることができる。なお、ＬＰＥ法とは、液相からＡｌＧａＡｓ結晶をエピタキシャル成長させる方法をいう。徐冷法とは、原料の溶液の温度を徐々に下げてＡｌＧａＡｓなどの結晶を成長させる方法である。温度差法とは、原料の溶液に温度勾配をつくり、ＡｌＧａＡｓなどの結晶をエピタキシャル成長させる方法をいう。
【００７９】
なお、第１のＡｌＧａＡｓ層１２を形成するステップＳ２後に、第２のＡｌＧａＡｓ層１３を形成するステップＳ３を実施してもよい。また第２のＡｌＧａＡｓ層１３を形成するステップＳ３後に、第１のＡｌＧａＡｓ層１２を形成するステップＳ２を実施してもよい。また第１のＡｌＧａＡｓ層１２および第２のＡｌＧａＡｓ層１３を同時に形成してもよい。
【００８０】
ステップＳ２およびステップＳ３のいずれか一方を先に実施する場合には、第１のＡｌＧａＡｓ層１２と第２のＡｌＧａＡｓ層１３とを異なる特性を有するように形成することができる。たとえば、第１のＡｌＧａＡｓ層１２のＡｌの組成ｘを第２のＡｌＧａＡｓ層１３のＡｌの組成ｙよりも低くなるように第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３を形成する。この場合、第１のＡｌＧａＡｓ層１２の主表面１２ａに酸化層が形成されることを抑制できるので、第１のＡｌＧａＡｓ層１２を気相成長法によるエピタキシャル層を成長させるための層として形成することができる。かつ、第２のＡｌＧａＡｓ層１３は厚みを小さくしても第１のＡｌＧａＡｓ層１２と同じ方向で同じ大きさの応力を加えることができる。このため、第２のＡｌＧａＡｓ層１３を形成するために要するコストを低減することができる。したがって、第２のＡｌＧａＡｓ層１３を反りを緩和するための層として形成することができる。第１のＡｌＧａＡｓ層１２をエピタキシャル層を形成される層に形成し、かつ第２のＡｌＧａＡｓ層１３を反りを緩和するための層に形成するための製造方法として、第１のＡｌＧａＡｓ層１２を温度差法で形成し、第２のＡｌＧａＡｓ層１３を徐冷法で形成することが好ましい。
【００８１】
ステップＳ２およびステップＳ３を同時に行なう場合には、同じ特性の第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３を形成することができる。このため、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａおよび裏面１１ｂに、同じ方向で同じ大きさの応力が加えられる。したがって、反りをより低減したＡｌＧａＡｓ支持基板１０を製造することができる。この場合には、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３を徐冷法で形成することが好ましい。
【００８２】
ステップＳ２でＡｌＧａＡｓ層１２においてＡｌの組成ｘが一定の層を成長させる場合には温度差法および徐冷法を用い、Ａｌの組成ｘが上方（成長方向）に向けて減少している層を成長させる場合には徐冷法を用いることが好ましい。量産性および低コストに優れているため、徐冷法を用いることが特に好ましい。またそれらを組み合わせてもよい。
【００８３】
気相成長法と比較して、ＬＰＥ法は厚みの大きな第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３を容易に形成できる。具体的には、好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以上１４０μｍ以下の厚みを有する第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３を成長させる。なお、このときの厚みは、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３の厚さ方向において最も小さい厚みである。
【００８４】
なお、ステップＳ２およびＳ３で形成する第１および第２のＡｌＧａＡｓ層は、単数の層であってもよく、複数の層であってもよい。
【００８５】
またステップＳ２およびＳ３では、たとえばＺｎ（亜鉛）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃ（炭素）などのｐ型ドーパントや、Ｓｅ(セレン)、Ｓ(硫黄)、Ｔｅ(テルル)などのｎ型ドーパントを含むように第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３を成長させてもよい。
【００８６】
次に、第１のＡｌＧａＡｓ層１２および第２のＡｌＧａＡｓ層１３の少なくとも一方において、ＧａＡｓ基板１１と接している面（裏面１２ｂ、１３ｂ）と反対側の面（主表面１２ａ、１３ａ）を研磨する（ステップＳ４）。第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３の主表面１２ａ、１３ａを研磨することが好ましい。
【００８７】
ステップＳ４では、第１のＡｌＧａＡｓ層１２の主表面１２ａの表面粗さＲａが好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下になるように研磨する。５０ｎｍ以下の場合、主表面１２ａ上にエピタキシャル成長させると、結晶性および組成がより均一なエピタキシャル層を形成することができる。２ｎｍ以下の場合、結晶性および組成がより一層均一なエピタキシャル層を形成することができる。０．１ｎｍ以上の場合、容易に製造できる。
【００８８】
ステップＳ４では、第２のＡｌＧａＡｓ層１３の主表面１３ａの表面粗さＲａが好ましくは５μｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以上３μｍ以下になるように研磨する。５μｍ以下の場合、主表面１３ａとサセプタとの密着性をより向上することができる。３μｍ以下の場合、エピタキシャル層を成長する際にサセプタから外れることをより抑制することができる。０．０５μｍ以上の場合、コストを低減できる。
【００８９】
研磨する方法は、特に限定されず、機械的研磨、化学機械研磨法、電界研磨法、化学研磨法などを用いることができ、研磨の容易性から機械的研磨または化学的研磨が好ましい。なお、このステップＳ４は省略されてもよい。
【００９０】
以上のステップＳ１〜Ｓ４により図１に示すＡｌＧａＡｓ支持基板１０を製造することができる。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態におけるＡｌＧａＡｓ支持基板１０およびその製造方法によれば、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａおよび裏面１１ｂに第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３をそれぞれ形成している。ＡｌＧａＡｓ層１２、１３のＡｌの組成ｘ、ｙが大きくなると格子定数が大きくなり、ＧａＡｓ基板１１との格子整合度から歪が生じる。しかし、本実施の形態では、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３により、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａおよび裏面１１ｂに引張応力を加えることができる。このため、ＧａＡｓ基板１１と、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３とのＡｌの組成ｘの差による反りが発生することを抑制することができる。また、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０上にエピタキシャル成長するためにＡｌＧａＡｓ支持基板１０が要する厚みをＧａＡｓ基板１１が担っている。このため、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３の厚みを大きくするという制限がない。ＧａＡｓ基板はＡｌＧａＡｓ層を形成するために要するコストよりも安価であるため、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０を製造するために要するコストを低減することができる。
【００９２】
さらに、上記ＡｌＧａＡｓ支持基板１０において好ましくは、第１のＡｌＧａＡｓ層１２のＡｌの組成ｘは、第２のＡｌＧａＡｓ層１３のＡｌの組成ｙよりも小さいことが好ましい。この場合、第１のＡｌＧａＡｓ層１２の主表面１２ａはＡｌによる酸化層の形成が抑制されるので、気相成長法によるエピタキシャル層を形成するための層として第１のＡｌＧａＡｓ層１２を形成することができる。また第２のＡｌＧａＡｓ層１３は第１のＡｌＧａＡｓ層１２よりも厚みを小さくしても、第１のＡｌＧａＡｓ層１２と同じ方向で、かつ同じ応力をＧａＡｓ基板１１に加えることができる。このため、反りを緩和するための層として第２のＡｌＧａＡｓ層１３を形成することができる。
【００９３】
（実施の形態２）
図６は、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。図６を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ａを説明する。
【００９４】
図６に示すように、エピタキシャルウエハ２０ａは、実施の形態１における図１に示すＡｌＧａＡｓ支持基板１０と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２の主表面１２ａ上に形成された気相成長法によるエピタキシャル層２１とを備えている。つまり、エピタキシャルウエハ２０ａは、第２のＡｌＧａＡｓ層１３と、第２のＡｌＧａＡｓ層１３上に形成されたＧａＡｓ基板１１と、ＧａＡｓ基板１１上に形成された第１のＡｌＧａＡｓ層１２と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に形成されたエピタキシャル層２１とを備えている。
【００９５】
気相成長法によるエピタキシャル層２１は、活性層を含む。活性層は、第１のＡｌＧａＡｓ層１２よりもバンドギャップが小さい。活性層は、たとえば井戸層とバリア層とを含む量子井戸構造を有している。井戸層の材料は、たとえばＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）、ＡｌＩｎＧａＡｓ（アルミニウムインジウムガリウム砒素）などを用いることができる。バリア層の材料は、たとえばＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることできる。
【００９６】
また、気相成長法によるエピタキシャル層は活性層のみを含んでいてもよく、クラッド層、アンドープ層などの他の層をさらに含んでいてもよい。
【００９７】
エピタキシャルウエハ２０ａの反りは、２００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。２００μｍ以下の場合、一般的なエピタキシャル層の成長をうまく行なうことができる。なお、気相成長法の設備により許容される反り量は異なる。５０μｍ以下の場合、エピタキシャルウエハ２０ａと基板とを貼り合わせるときにひびが入ることを抑制できるので、うまくＬＥＤにすることができる。なお、エピタキシャルウエハ２０ａの反りは小さいほど好ましいが、製造上の理由から、エピタキシャルウエハ２０ａの反りの下限値はたとえば０．００１μｍである。
【００９８】
ここで、上記エピタキシャルウエハ２０ａの反りは、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りの測定方法と同様に、エピタキシャルウエハ２０ａを平面に載置したときに、一方の面において形成される空間の最も高い位置（エピタキシャルウエハ２０ａの中央部）と、最も低い位置（エピタキシャルウエハ２０ａの裏面における端部）との距離の差ｈである。
【００９９】
エピタキシャルウエハ２０ａの残留歪の平均値は、５×１０-5以下が好ましく、１．５×１０-5以下がより好ましい。また、エピタキシャルウエハ２０ａの残留歪の平均値が５×１０-5以下であり、かつその最大値が１×１０-4以下であることが好ましい。また、エピタキシャルウエハ２０ａの直径が５０ｍｍ以上である場合に、特に有効である。
【０１００】
続いて、図７を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ａの製造方法について説明する。なお、図７は、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ａの製造方法を示すフローチャートである。
【０１０１】
図７に示すように、まず、実施の形態１におけるＡｌＧａＡｓ支持基板１０の製造方法によりＡｌＧａＡｓ支持基板１０を製造する（ステップＳ１〜Ｓ４）。
【０１０２】
次に、気相成長法により第１のＡｌＧａＡｓ層１２にエピタキシャル層２１を形成する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１では、第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に、上述したようなエピタキシャル層２１を成長させる。
【０１０３】
ステップＳ１１で用いられる気相成長法は特に限定されず、たとえばＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積）法などを用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤ法およびＭＢＥ法の少なくとも一方を用いることが好ましい。ＭＯＣＶＤ法は原料ガスが第１のＡｌＧａＡｓ層１２上で熱分解反応することによりエピタキシャル層２１を成長させ、ＭＢＥ法は非平衡系で化学反応過程を介さない方法でエピタキシャル層２１を成長させる。ＬＰＥ法と比較して、ＭＯＣＶＤ法およびＭＢＥ法はエピタキシャル層２１の厚みを容易に制御できる。
【０１０４】
このステップＳ１１では、エピタキシャル層２１において第１のＡｌＧａＡｓ層１２と接する面のＡｌの組成が、第１のＡｌＧａＡｓ層１２においてエピタキシャル層２１と接する面（主表面１２ａ）のＡｌの組成ｘよりも高くなるように、エピタキシャル層２１を形成することが好ましい。また、エピタキシャル層２１において最も厚みの大きい層のＡｌの組成は、第１のＡｌＧａＡｓ層１２においてエピタキシャル層２１と接する面（主表面１２ａ）のＡｌの組成ｘよりも高いことが好ましい。
【０１０５】
以上のステップＳ１〜Ｓ１１を実施することにより、図６に示すエピタキシャルウエハ２０ａを製造できる。
【０１０６】
以上説明したように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ａおよびその製造方法は、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０と、第１のＡｌxＧａ(1-x)Ａｓ層１２に気相成長法により形成されたエピタキシャル層２１とを備えている。実施の形態１の反りが低減されたＡｌＧａＡｓ支持基板１０を用いているので、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０上にエピタキシャル成長するために、気相成長装置のサセプタにＡｌＧａＡｓ支持基板１０を保持することができる。
【０１０７】
さらに、コストが低減されたＡｌＧａＡｓ支持基板１０を用いている。このため、このＡｌＧａＡｓ支持基板１０上に形成したエピタキシャル層２１を備えたエピタキシャルウエハ２０ａのコストを低減することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態では気相成長法によりエピタキシャル層２１を形成している。気相成長法は、膜厚を良好に制御することができるので、厚みの小さいエピタキシャル層２１を形成することができる。
【０１０９】
特に、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３において、Ａｌ組成を低くしている主表面１２ａ上にエピタキシャル層２１を形成することが好ましい。つまり、Ａｌの組成が低い表面は酸化されにくいため、エピタキシャル層２１を形成するための層としている。
【０１１０】
（実施の形態３）
図８は、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。図８に示すように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｂは、基本的には実施の形態２における図６に示すエピタキシャルウエハ２０ａと同様の構成を備えているが、エピタキシャル層２１においてＡｌＧａＡｓ支持基板１０と接している面と反対側の面に形成された基板２２をさらに備えている点において異なっている。つまり、エピタキシャルウエハ２０ｂは、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０と、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０上に形成されたエピタキシャル層２１と、エピタキシャル層２１上に形成された基板２２とを備えている。
【０１１１】
具体的には、基板２２は、導電性を有し、放熱性および高反射特性の少なくとも一方を向上するために設けられている。基板２２は、エピタキシャル層２１との熱膨張率の差が小さい材料よりなることが好ましい。このような材料としてたとえばＳｉ（シリコン）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｓ（砒素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）などが挙げられる。
【０１１２】
またエピタキシャル層２１と基板２２との間には接続層（図示せず）が設けられていてもよい。接続層は導電性の材料であれば特に限定されず、たとえば共晶はんだなどを用いてもよい。
【０１１３】
続いて、図９を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｂの製造方法について説明する。なお、図９は、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｂの製造方法を示すフローチャートである。図９に示すように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｂの製造方法は基本的には実施の形態２のエピタキシャルウエハ２０ａの製造方法と同様の構成を備えているが、エピタキシャル層２１においてＡｌＧａＡｓ支持基板１０と接している面と反対側の面に基板２２を形成するステップＳ１２をさらに備えている点において異なっている。
【０１１４】
エピタキシャル層２１においてＡｌＧａＡｓ支持基板１０と接している面と反対側の面に基板２２を形成するステップＳ１２では、たとえば上述した接続層を用いて基板２２とエピタキシャル層２１とを貼り合わせる。あるいは、接続層を用いずに、圧力、荷重などを加えることにより、基板２２とエピタキシャル層２１とを貼り合わせる。
【０１１５】
以上のステップＳ１〜Ｓ１２を実施することにより、図８に示すエピタキシャルウエハ２０ｂを製造することができる。
【０１１６】
以上説明したように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｂおよびその製造方法によれば、エピタキシャル層２１においてＡｌＧａＡｓ支持基板１０と接している面と反対側の面に形成された基板２２をさらに備えている。ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りが小さいため、基板２２を貼り付けるステップＳ１２の際に加えられる応力により、エピタキシャル層２１に割れ、ひびなどが形成されることを抑制できる。また、基板２２をエピタキシャル層２１に均一に貼り付けることができる。このため、基板２２が導電性、放熱性および高反射性の良好な特性を有している場合には、エピタキシャルウエハ２０ｂをＬＥＤにする場合に放熱性能および高指向性能が向上する。
【０１１７】
（実施の形態４）
図１０は、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。図１０を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｃは基本的には実施の形態３における図８に示すエピタキシャルウエハ２０ｂと同様の構成を備えているが、ＧａＡｓ基板１１および第２のＡｌＧａＡｓ層１３を備えていない点において異なっている。つまり、エピタキシャルウエハ２０ｃは、第１のＡｌＧａＡｓ層１２と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に形成されたエピタキシャル層２１と、エピタキシャル層２１上に形成された基板２２とを備えている。
【０１１８】
図１１は、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｃの製造方法示すフローチャートである。図１１に示すように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｃの製造方法は、基本的には実施の形態３におけるエピタキシャルウエハ２０ｂの製造方法と同様の構成を備えているが、第２のＡｌＧａＡｓ層１３およびＧａＡｓ基板１１を除去するステップＳ１３をさらに備えている点において異なっている。
【０１１９】
除去するステップＳ１３では、たとえば研磨、エッチングなどの方法を用いる。研磨とは、ダイヤモンド砥石を持つ研削設備などで、アルミナ、コロイダルシリカ、ダイヤモンドなどの研磨剤を用いてＧａＡｓ基板１１および第２のＡｌＧａＡｓ層１３を機械的に削り取ることをいう。エッチングとは、たとえばアンモニア、過酸化水素などを最適に調合したエッチング液を用いて、第１のＡｌＧａＡｓ層１２、エピタキシャル層２１および基板２２を保護した状態で、ＧａＡｓ基板１１および第２のＡｌＧａＡｓ層１３の除去を行なうことをいう。
【０１２０】
以上のステップＳ１〜Ｓ１３を実施することにより、図１０に示すエピタキシャルウエハ２０ｃを製造することができる。
【０１２１】
なお、工程順は特に限定されず、ＧａＡｓ基板１１および第２のＡｌＧａＡｓ層１３を除去するステップＳ１３は、たとえばエピタキシャル層を成長させるステップＳ１１と基板２２を形成するステップＳ１２との間に実施してもよい。
【０１２２】
以上説明したように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｃおよびその製造方法は、第２のＡｌＧａＡｓ層１３およびＧａＡｓ基板１１を除去するステップＳ１３をさらに備えている。これにより、活性層の光がＧａＡｓ基板１１による吸収を回避できるので、電極を形成してなるＬＥＤの光出力特性を向上できるエピタキシャルウエハ２０ｃを製造することができる。
【０１２３】
また、エピタキシャルウエハ２０ｃは、基板２２を備えている。このため、ハンドリングが容易なエピタキシャルウエハ２０ｃを実現できる。
【０１２４】
本実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０のうち、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３のうち、主表面１２ａ、１３ａのＡｌの組成が低い層（本実施の形態では第１のＡｌＧａＡｓ層１２）の表面は酸化されにくいため、エピタキシャル層２１を形成するための層としている。第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３のうち、主表面１２ａ、１３ａのＡｌの組成が高い層（本実施の形態では第２のＡｌＧａＡｓ層１３）は、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りを緩和して、エピタキシャルウエハ２０ｃにする際に除去される犠牲層としている。
【０１２５】
（実施の形態５）
図１２は、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。図１２を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｄは、基本的には実施の形態２における図６に示すエピタキシャルウエハ２０ａと同様の構成を備えているが、ＧａＡｓ基板１１および第２のＡｌＧａＡｓ層１３を備えていない点において異なっている。つまり、エピタキシャルウエハ２０ｄは、第１のＡｌＧａＡｓ層１２と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に形成されたエピタキシャル層２１とを備えている。
【０１２６】
図１３は、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｄの製造方法示すフローチャートである。図１３に示すように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｄの製造方法は、基本的には実施の形態２におけるエピタキシャルウエハ２０ａの製造方法と同様の構成を備えているが、第２のＡｌＧａＡｓ層１３およびＧａＡｓ基板１１を除去するステップＳ１３をさらに備えている点において異なっている。除去するステップＳ１３は、実施の形態４と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１２７】
以上説明したように、本実施の形態におけるエピタキシャルウエハ２０ｄおよびその製造方法は、第２のＡｌＧａＡｓ層１３およびＧａＡｓ基板１１を除去するステップＳ１３をさらに備えている。これにより、活性層からの光がＧａＡｓ基板１１による吸収を回避できるので、電極を形成してなるＬＥＤの光出力特性を向上できるエピタキシャルウエハ２０ｄを製造することができる。
【０１２８】
（実施の形態６）
図１４は、本実施の形態におけるＬＥＤを概略的に示す断面図である。図１４を参照して、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ａについて説明する。図１４に示すように、本実施の形態にけるＬＥＤ３０ａは、実施の形態２における図６に示すエピタキシャルウエハ２０ａと、このエピタキシャルウエハ２０ａの表面および裏面にそれぞれ形成された電極３１、３２とを備えている。つまり、ＬＥＤ３０ａは、第２のＡｌＧａＡｓ層１３と、第２のＡｌＧａＡｓ層１３上に形成されたＧａＡｓ基板１１と、ＧａＡｓ基板１１上に形成された第１のＡｌＧａＡｓ層１２と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に形成された気相成長法によるエピタキシャル層２１と、エピタキシャル層２１上に形成された電極３１と、第２のＡｌＧａＡｓ層１３下に形成された電極３２とを備えている。
【０１２９】
具体的には、エピタキシャルウエハ２０ａの表面に接して設けられている電極３１は、たとえばＡｕ（金）Ｚｎ（亜鉛）との合金よりなるｐ型電極である。第２のＡｌＧａＡｓ層１３の主表面１３ａに接して設けられている電極３２は、たとえばＡｕとＧｅ（ゲルマニウム）とＮｉ（ニッケル）との合金よりなるｎ型電極である。
【０１３０】
本実施の形態におけるＬＥＤ３０ａは、赤外ＬＥＤである。第１のＡｌＧａＡｓ層１２は、通電方向と垂直方向への光の取り出しを向上させるためにある。
【０１３１】
続いて、図１５を参照して、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ａの製造方法について説明する。なお、図１５は、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ａの製造方法を示すフローチャートである。
【０１３２】
まず、実施の形態２におけるエピタキシャルウエハ２０ａの製造方法により、エピタキシャルウエハ２０ａを製造する（ステップＳ１〜Ｓ１１）。
【０１３３】
次に、エピタキシャルウエハ２０ａの表面および裏面に電極３１、３２を形成する（ステップＳ２１）。具体的には、たとえば蒸着法により、エピタキシャルウエハ２０ａの裏面上にＡｕとＧｅとＮｉとを蒸着し、合金化を施して、ｎ電極３２を形成する。また、エピタキシャルウエハ２０ａの表面上にＡｕとＺｎとを蒸着した後、合金化を施して、ｐ電極３１を形成する。
【０１３４】
次に、このＬＥＤ３０ａを実装する。具体的には、たとえば、電極３１側を下にして、ステムの上にＡｇペーストなどのダイボンド剤やＡｕＳｎなどの共晶合金でダイボンディングを行なう。
【０１３５】
以上のステップＳ１〜Ｓ２１を実施することにより、図１４に示すＬＥＤ３０ａを製造することができる。
【０１３６】
以上説明したように、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ａおよびその製造方法は、実施の形態２のエピタキシャルウエハ２０ａの表面および裏面に電極３１、３２をそれぞれ形成している（ステップＳ２１）。ＬＥＤ３０ａは、反りを低減したＡｌＧａＡｓ支持基板１０を用いて、ＬＥＤ３０ａのコストを低減することができる。
【０１３７】
（実施の形態７）
図１６は、本実施の形態におけるＬＥＤを概略的に示す断面図である。図１６に示すように、本実施の形態にけるＬＥＤ３０ｂは、実施の形態３における図８に示すエピタキシャルウエハ２０ｂと、このエピタキシャルウエハ２０ｂの表面および裏面にそれぞれ形成された電極３１、３２とを備えている。つまり、ＬＥＤ３０ｂは、第２のＡｌＧａＡｓ層１３と、第２のＡｌＧａＡｓ層１３上に形成されたＧａＡｓ基板１１と、ＧａＡｓ基板１１上に形成された第１のＡｌＧａＡｓ層１２と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に形成されたエピタキシャル層２１と、エピタキシャル層２１上に形成された基板２２と、基板２２上に形成された電極３１と、第２のＡｌＧａＡｓ層１３下に形成された電極３２とを備えている。
【０１３８】
本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｂは、赤外ＬＥＤである。電極３１、３２は、実施の形態６と同様であるのでその説明を繰り返さない。
【０１３９】
図１７は、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｂの製造方法を示すフローチャートである。本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｂの製造方法は、基本的には実施の形態３におけるエピタキシャルウエハ２０ｂの製造方法と同様の構成を備えているが、エピタキシャルウエハ２０ｂの表面および裏面に電極３１、３２をそれぞれ形成するステップＳ２１をさらに備えている点において異なっている。
【０１４０】
以上説明したように、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｂおよびその製造方法は、実施の形態３のエピタキシャルウエハ２０ｂの表面および裏面に電極３１、３２をそれぞれ形成している（ステップＳ２１）。これにより、放熱性に優れたＬＥＤ３０ｂを製造することができる。
【０１４１】
（実施の形態８）
図１８は、本実施の形態におけるＬＥＤを概略的に示す断面図である。図１８に示すように、本実施の形態にけるＬＥＤ３０ｃは、実施の形態４における図１０に示すエピタキシャルウエハ２０ｃと、このエピタキシャルウエハ２０ｃの表面および裏面にそれぞれ形成された電極３１、３２とを備えている。つまり、ＬＥＤ３０ｃは、第１のＡｌＧａＡｓ層１２と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に形成されたエピタキシャル層２１と、エピタキシャル層２１上に形成された基板２２と、基板２２上に形成された電極３１と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２下に形成された電極３２とを備えている。
【０１４２】
本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｃは、赤外ＬＥＤである。電極３１、３２は、実施の形態６と同様であるのでその説明を繰り返さない。
【０１４３】
図１９は、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｃの製造方法を示すフローチャートである。本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｃの製造方法は、基本的には実施の形態４におけるエピタキシャルウエハ２０ｃの製造方法と同様の構成を備えているが、エピタキシャルウエハ２０ｃの表面および裏面に電極３１、３２をそれぞれ形成するステップＳ２１をさらに備えている点において異なっている。
【０１４４】
以上説明したように、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｃおよびその製造方法は、実施の形態４のエピタキシャルウエハ２０ｃの表面および裏面に電極３１、３２をそれぞれ形成している（ステップＳ２１）。ＧａＡｓ基板１１を除去することによって活性層からの光の透過性に優れ、かつ基板２２を備えていることでハンドリングが容易で、放熱性能および高指向性能に優れるＬＥＤ３０ｃを製造することができる。
【０１４５】
（実施の形態９）
図２０は、本実施の形態におけるＬＥＤを概略的に示す断面図である。図２０に示すように、本実施の形態にけるＬＥＤ３０ｄは、実施の形態５における図１２に示すエピタキシャルウエハ２０ｄと、このエピタキシャルウエハ２０ｄの表面および裏面にそれぞれ形成された電極３１、３２とを備えている。つまり、ＬＥＤ３０ｄは、第１のＡｌＧａＡｓ層１２と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に形成されたエピタキシャル層２１と、エピタキシャル層２１上に形成された電極３１と、第２のＡｌＧａＡｓ層１３下に形成された電極３２とを備えている。
【０１４６】
本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｂは、赤外ＬＥＤである。電極３１、３２は、実施の形態６と同様であるのでその説明を繰り返さない。
【０１４７】
図２１は、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｄの製造方法を示すフローチャートである。本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｄの製造方法は、基本的には実施の形態５におけるエピタキシャルウエハ２０ｄの製造方法と同様の構成を備えているが、エピタキシャルウエハ２０ｄの表面および裏面に電極３１、３２をそれぞれ形成するステップＳ２１をさらに備えている点において異なっている。
【０１４８】
以上説明したように、本実施の形態におけるＬＥＤ３０ｄおよびその製造方法は、実施の形態５のエピタキシャルウエハ２０ｄの表面および裏面に電極３１、３２をそれぞれ形成している（ステップＳ２１）。これにより、反りを低減することで特性を向上し、かつコストを低減したＬＥＤ３０ｄを製造することができる。またＧａＡｓ基板１１を除去することによって活性層からの光の透過性に優れたＬＥＤ３０ｄを製造することができる。
【実施例１】
【０１４９】
本実施例では、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａ側に、第１のＡｌＧａＡｓ層１２を形成するステップＳ２と、ＧａＡｓ基板１１の裏面１１ｂ側に、第２のＡｌＧａＡｓ層１３を形成するステップＳ３とを備えることによる効果について調べた。
【０１５０】
（本発明例１）
具体的には、実施の形態１におけるＡｌＧａＡｓ支持基板１０の製造方法にしたがって、本発明例１のＡｌＧａＡｓ支持基板１０を製造した。
【０１５１】
より具体的には、まず、２７０μｍの厚みを有し、かつ２インチのＧａＡｓ基板１１を準備した（ステップＳ１）。
【０１５２】
次に、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａおよび裏面１１ｂに、徐冷法により第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３をそれぞれ形成した（ステップＳ２、Ｓ３）。ＬＰＥ法の成長温度は７８０℃であり、成長速度は平均４μｍ／Ｈとして、ドーパントにはＴｅを用いた。ステップＳ２、Ｓ３は同じ条件とし、５０μｍの厚みを有する第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３をそれぞれ形成した。また第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３において、裏面１２ｂ、１３ｂのＡｌの組成ｘ、ｙはそれぞれ０．３５で、主表面１２ａ、１３ａのＡｌの組成ｘ、ｙはそれぞれ０．１０であった。また、裏面１２ｂ、１３ｂから主表面１３ａ、１３ｂにかけてＡｌの組成ｘ、ｙは単調減少していた。
【０１５３】
次に、酸、アルカリ系などの洗浄液、有機溶剤および純水を用いて主表面１２ａ、１３ａを洗浄した後に、化学機械研磨によりに研磨した(ステップＳ４)。それにより第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３の厚みは４０μｍとなった。また主表面１２ａ、１３ａの表面粗さＲａは＜１ｎｍ〜２０ｎｍ(＜１ｎｍは測定下限)となった。そのときの主表面１２ａ、１３ａのＡｌの組成ｘ、ｙはそれぞれ０．１５であった。
【０１５４】
以上のステップＳ１〜Ｓ４により、本発明例１におけるＡｌＧａＡｓ支持基板１０を製造した。
【０１５５】
（本発明例２〜６、比較例１および２）
本発明例２〜６のＡｌＧａＡｓ支持基板は、本発明例１のＡｌＧａＡｓ支持基板と同様のステップＳ１〜Ｓ４を実施した後に、第１のＡｌＧａＡｓ層１２を保護して、第２のＡｌＧａＡｓ層１３側から下記の表１に記載のエッチング量だけエッチングをした。これにより、本発明例１〜６は、下記の表１に示す厚みのＧａＡｓ基板１１と、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３とを備えたＡｌＧａＡｓ支持基板を製造した。また比較例１および２は、下記の表１に示す厚みのＧａＡｓ基板１１と、第１のＡｌＧａＡｓ層１２とを備えたＡｌＧａＡｓ支持基板を製造した。
【０１５６】
【表１】
2010080937.tif 000004
【０１５７】
（評価方法）
また、本発明例１〜６および比較例１、２のＡｌＧａＡｓ支持基板について、図２２に示すように、エピタキシャル層２１の表面において、横方向と、横方向と直交する縦方向と、横方向および縦方向から４５度傾斜した方向との４方向の反り量を図２に示すように測定した。詳細には、ＡｌＧａＡｓ支持基板を平行台に配置し、凸面を上面として、ＡｌＧａＡｓ支持基板と平行台との隙間を、位置センサーを用いて測定した。その結果を下記の表２、図２３および図２４に示す。なお、図２２は、本実施例のＡｌＧａＡｓ支持基板の反りの測定方法を説明するための平面図である。図２３は、本発明例１のＡｌＧａＡｓ支持基板の反り量を示す図である。図２４は、比較例１のＡｌＧａＡｓ支持基板の反り量を示す図である。図２３および図２４において、面内距離とは、ＡｌＧａＡｓ支持基板の中心を０としたときの中心からの距離を示す。
【０１５８】
また本発明例１〜６および比較例１、２のＡｌＧａＡｓ支持基板について、エピタキシャル成長する直前に、酸、アルカリ系などの洗浄液、有機溶剤および純水を用いて主表面１２ａ、１３ａを洗浄した後に、ＭＯＣＶＤ装置のサセプタに配置して、以下のエピタキシャル層２１を形成できるかを確認した。その結果を下記の表２に示す。表２中、エピタキシャル層の形成の際に、サセプタからＡｌＧａＡｓ支持基板が外れずに成長したものを「可」とし、サセプタからＡｌＧａＡｓ支持基板が外れたため、エピタキシャル層を形成できなかったものを「不可」とした。
【０１５９】
なお、エピタキシャル層２１としては、ＭＯＣＶＤ法により、図２５に示すように、ｎ型クラッド層２３、活性層２４、ｐ型クラッド層２５およびｐ型コンタクト層２６をこの順で第１のＡｌＧａＡｓ層１２上に成長した。各層の成長温度は、７５０℃であった。ｎ型クラッド層２３は０．５μｍの厚みを有し、Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓよりなっていた。本発明例１〜４の活性層２４は、ＧａＡｓよりなる井戸層と、５ｎｍの厚みを有し、かつＡｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓよりなるバリア層とをそれぞれ２０層含んでいた。本発明例５の活性層２４は、ＩｎuＧａ(1-u)Ａｓ（Ｉｎの組成ｕ＝０．１以上０．２未満）よりなる井戸層と、５ｎｍの厚みを有し、かつＧａＡｓ(1-v)Ｐv（Ｐの組成ｖ＝０．１以上０．２未満）よりなるバリア層とをそれぞれ２０層含んでいた。本発明例６の活性層２４は、ＩｎuＧａ(1-u)Ａｓ（Ｉｎの組成ｕ＝０．２以上０．３未満）よりよりなる井戸層と、５ｎｍの厚みを有し、かつＧａＡｓ(1-v)Ｐv（Ｐの組成ｖ＝０．２以上０．３未満）よりなるバリア層とをそれぞれ２０層含んでいた。ｐ型クラッド層２５は０．５μｍの厚みを有し、Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓよりなっていた。ｐ型コンタクト層２６は０．０５μｍの厚みを有し、ｐ型ＧａＡｓよりなっていた。なお、図２５は、本発明例１〜６のエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【０１６０】
また、本発明例１〜６のエピタキシャルウエハについて、ＡｌＧａＡｓ支持基板と同様の方法で、反りを測定した。その結果を下記の表２に示す。
【０１６１】
また、本発明例１〜６のエピタキシャルウエハについて、４５０μｍの厚みを有し、ｎ型Ｓｉよりなる基板２２を貼り付けることができるか否かを調べた。具体的な手順を以下に示す。まず、本発明例１〜６のエピタキシャルウエハの表面に、Ｔｉ（０．１μｍ）とＡｕ（１μｍ）とをこの順番で蒸着した。また、基板２２にＴｉ（０．１μｍ）、Ｐｔ（０．１μｍ）およびＡｕＳｎ(Ａｕ：Ｓｕ＝８０％：２０％、２μｍ)をこの順番に成膜した。次に、これらの基板を貼り合わせた状態で、基板を３００℃に加熱しながら、８００ｋｇの荷重を３０分加えて基板の貼付けを行った。
【０１６２】
その結果を下記の表２に示す。表２中、エピタキシャルウエハにひびが入らずに基板２２を貼り付けることができたものを「可」とし、基板２２を貼り付ける際にひびが入ったものを「不可」とした。
【０１６３】
また、本発明例１〜６および比較例１および２のＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪の平均値を光弾性法によって測定した。その結果を下記の表２、図２６および図２７に示す。なお、図２６は、本発明例１のＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪を示す図である。図２７は、比較例１のＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪を示す図である。図２６および図２７において、縦軸は残留歪の量を示し、横軸は基板中心からの距離を示す。図２６および図２７において、基板中心からの距離（面内距離）とは、ＡｌＧａＡｓ支持基板の中心を０としたときの中心からの距離を示す。
【０１６４】
また、本発明例１〜６のエピタキシャルウエハについて、スリップを観察した。その結果を下記の表２に示す。表２中、スリップの状態を、図２８〜図３０に示すいずれであったかを記載している。
【０１６５】
さらに、本発明例１〜６のエピタキシャルウエハの表面および裏面に電極を形成して、ＬＥＤを作製した。電極は、蒸着法により、ｎ電極をＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉとし、ｐ電極をＡｕ、Ｚｎとし、この順で形成した。このＬＥＤについて、光出力特性を測定した。その結果を下記の表２に示す。
【０１６６】
【表２】
2010080937.tif 000005
【０１６７】
（測定結果）
表２に示すように、本発明例１〜６のＡｌＧａＡｓ支持基板の反りは、２００μｍ以下となり、比較例１および２のＡｌＧａＡｓ支持基板の反りよりも小さかった。また、図２３および図２４に示すように、本発明例１のＡｌＧａＡｓ支持基板は、比較例１のＡｌＧａＡｓ支持基板に比べて、いずれの方向から測定しても反りが小さいことがわかった。
【０１６８】
また、表２に示すように、本発明例１〜６のＡｌＧａＡｓ支持基板の反りを２００μｍ以下に低減できたので、エピタキシャル層を形成することができた。一方、比較例１および２のＡｌＧａＡｓ支持基板の反りが大きかったため、エピタキシャル成長させる際にサセプタからＡｌＧａＡｓ支持基板が外れた。このため、比較例１および２のＡｌＧａＡｓ支持基板上にはエピタキシャル層を形成することができなかった。
【０１６９】
さらに、表２に示すように、本発明例１〜６のＡｌＧａＡｓ支持基板の反りが小さかったため、厚みの小さなエピタキシャル層２１を形成した場合には、ＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪の平均値に示すようにエピタキシャル層２１による歪の影響も小さく、エピタキシャルウエハの反りに影響を及ぼさなかった。
【０１７０】
また、本発明例１および２のＡｌＧａＡｓ支持基板は反りが５０μｍ以下であったので、エピタキシャルウエハにひびが入らないように基板２２を貼り付けることができた。
【０１７１】
また、表２に示すように、本発明例１〜６のＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪の平均値は、１．５×１０-5以下となった。一方、表２に示すように、比較例１および２のＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪の平均値は、５．０×１０-5を超えていた。本発明例１〜６のＡｌＧａＡｓ支持基板では、ＧａＡｓ基板の両側にＡｌＧａＡｓ層を形成している。このため、ＧａＡｓ基板の主表面および裏面に同じ方向の応力を加えることができる。これにより、ＡｌＧａＡｓ支持基板の内部に加えられる応力を低減できた。したがって、ＡｌＧａＡｓ支持基板中の残留歪の平均値が１×１０-5以下であるというＡｌＧａＡｓ支持基板を得ることができた。つまり、反りを抑制したＡｌＧａＡｓ支持基板は、その結晶の残留歪も低減していることが確認できた。
【０１７２】
図２６は、残留歪の平均値が４．０×１０-6の本発明例１のＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪の分布を示す図である。図２６に示されるように、結晶中の残留歪の平均値が４．０×１０-6のＡｌＧａＡｓ支持基板においては、残留歪の量がＡｌＧａＡｓ支持基板全域でほぼ平均して同程度に抑えられており、ＡｌＧａＡｓ支持基板の外周部の残留歪の量とＡｌＧａＡｓ支持基板中心付近の残留歪の量との間に大きな差異は認められなかった。また、ＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪の最大値は２×１０-5以下であった。
【０１７３】
図２７は、残留歪の平均値が５．０×１０-5を超える比較例１のＡｌＧａＡｓ結晶基板の残留歪の分布を示す図である。図２７に示されるように、結晶中の残留歪の平均値が５．０×１０-5を超えるＡｌＧａＡｓ支持基板においては、ＡｌＧａＡｓ支持基板の中心付近から外周部に近づくに従って、残留歪の量が急激に大きくなる傾向が著しく認められ、中心付近から１８ｍｍ付近で残留歪の量が５×１０-5近傍となった。
【０１７４】
このように、表２、図２６および図２７から、残留歪の平均値が４．０×１０-6のＡｌＧａＡｓ支持基板では、残留歪の最大値を２×１０-5以下にすることができることがわかった。このため、反りを抑制したＡｌＧａＡｓ支持基板の全面において残留歪を低減できることが確認できた。
【０１７５】
また、図２８〜図３０は、ＡｌＧａＡｓ支持基板中の残留歪の平均値がそれぞれ４．０×１０-6〜６．０×１０-6、１．０×１０-5および１．５×１０-5である各ＡｌＧａＡｓ支持基板を用いた場合のエピタキシャルウエハにおけるスリップを模式的に示す図である。図２８に示されるように、残留歪の平均値が４．０×１０-6〜６．０×１０-6であるＡｌＧａＡｓ支持基板を用いた場合のエピタキシャルウエハにおいて、スリップの発生は全く見られなかった。また、図２９に示されるように、残留歪の平均値が１．０×１０-5であるＡｌＧａＡｓ支持基板を用いた場合のエピタキシャルウエハにおいて、スリップが発生しないかもしくは発生してもエピタキシャルウエハの外周部に極わずかに発生する程度に留まっていた。また、図３０に示されるように、残留歪の平均値が１．５×１０-5であるＡｌＧａＡｓ支持基板を用いた場合のエピタキシャルウエハにおいて、スリップは発生したが、エピタキシャルウエハの外周部に極わずかに発生する程度に留まっていた。このことから、反りおよび残留歪を抑制したエピタキシャルウエハにおいて、スリップを抑えることが確認できた。
【０１７６】
さらに、ＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪が１．５×１０-5以下である場合には、ＬＥＤ光出力を検出することができた。特に、ＡｌＧａＡｓ支持基板の残留歪が６．０×１０-6以下の本発明例１および２では、外周部にスリップが発生することを抑制できたので、外周部を含むウエハ全面においてＬＥＤの光出力特性が非常に良好であった。
【０１７７】
また、表２に示すように、本発明例１〜６のエピタキシャルウエハの残留歪の平均値は、５×１０-5以下となった。一方、表２に示すように、比較例１および２のＡｌＧａＡｓ支持基板ではエピタキシャルウエハを成長することはできなかった。本発明例１〜６のエピタキシャルウエハは、ＧａＡｓ基板の両側にＡｌＧａＡｓ層を形成したＡｌＧａＡｓ支持基板を備えているので、ＡｌＧａＡｓ支持基板の内部に加えられる応力を低減できた。このため、このＡｌＧａＡｓ支持基板を備えたエピタキシャルウエハ中の残留歪の平均値が５×１０-5以下であるというエピタキシャルウエハを得ることができた。また、本発明例５および６では、所定の歪を意図的に加えたが、出力を大きく低下させない程度であった。このため、発光特性を制御できる程度にエピタキシャル層に歪を入れることも可能であることがわかった。
【０１７８】
以上より、本実施例によれば、ＧａＡｓ基板１１の主表面１１ａ側に、第１のＡｌＧａＡｓ層１２を形成するステップＳ２と、ＧａＡｓ基板１１の裏面１１ｂ側に、第２のＡｌＧａＡｓ層１３を形成するステップＳ３とを備えることにより、ＡｌＧａＡｓ支持基板の反りを低減できることが確認できた。
【０１７９】
さらに、反りを低減できた本発明例１〜６のＡｌＧａＡｓ支持基板の製造コストは、同じ厚みのＡｌＧａＡｓ層をＧａＡｓ基板上に形成してＧａＡｓ基板を除去したＡｌＧａＡｓ層の製造コストよりも低かった。
【実施例２】
【０１８０】
本実施例では、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層の厚みとＡｌの組成との関係について調べた。
【０１８１】
（本発明例７〜１１）
表３〜表７は、本発明例７〜１１のＡｌＧａＡｓ支持基板の構成をそれぞれ示す。本発明例７〜１１のＡｌＧａＡｓ支持基板は、基本的には上述した本発明例１の製造方法と同様であるが、下記の表３〜７に記載のように、ＧａＡｓ基板の厚み、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層の厚み、および第１および第２のＡｌＧａＡｓ層の組成について異なっていた。本発明例７〜１１のＡｌＧａＡｓ支持基板の第１および第２のＡｌＧａＡｓ層は、表３〜７に記載のように、裏面１２ｂ、１３ｂから主表面１２ａ、１３ａに向けてＡｌの組成ｘが単調減少していた。また、本発明例８の第１のＡｌＧａＡｓ層は、２層であった。
【０１８２】
なお、表３〜表７において、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３中の最も低いＡｌの組成をＡｌLとし、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３中の最も高いＡｌの組成をＡｌHとし、第１および第２のＡｌＧａＡｓ層１２、１３中のＡｌの組成の深さ方向の平均値をＡｌaveとした。Ａｌaveは、（ＡｌL＋ＡｌH）／２で求めた。また、表３〜７において、裏面側（第２のＡｌＧａＡｓ層）を下に記載している。つまり、表３〜７において、主表面側（第１のＡｌＧａＡｓ層）を上に記載し、積層の通りに記載している。このため、表３〜７において、Ａｌの組成比のセルにおいて下側に記載されている数値は、その層中の裏面側の位置のＡｌの組成であり、Ａｌの組成比のセルにおいて上側に記載されている数値は、その層中の主表面側の位置のＡｌの組成である。たとえば、表３に記載の本発明例７において、第１のＡｌＧａＡｓ層の主表面のＡｌの組成は０．１５であり、裏面のＡｌの組成は０．３５であった。
【０１８３】
【表３】
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【０１８４】
【表４】
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【０１８５】
【表５】
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【０１８６】
【表６】
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【０１８７】
【表７】
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【０１８８】
（測定方法）
本発明例７〜１１のＡｌＧａＡｓ支持基板について、実施例１と同様に反りを測定した。その結果を下記の表８に示す。なお、表８において、Ａｌave比Ｘを（第２のＡｌＧａＡｓ層１３のＡｌave／第１のＡｌＧａＡｓ層１２のＡｌave）とし、厚み比Ｙを（第２のＡｌＧａＡｓ層１３の厚み／第１のＡｌＧａＡｓ層１２の厚み）とした。また、表８中、第１のＡｌＧａＡｓ層を表とし、第２のＡｌＧａＡｓ層を裏としている。
【０１８９】
【表８】
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【０１９０】
また、本発明例７〜１１以外にも種々のＡｌave比Ｘおよび厚み比ＹのＡｌＧａＡｓ支持基板を複数作製し、各々のＡｌＧａＡｓ支持基板について、Ａｌave比Ｘ、厚み比Ｙおよび反りを測定した。その結果を図３１に示す。図３１に示す複数のＡｌＧａＡｓ支持基板の反りはすべて２００μｍ以下であった。なお、図３１は、実施例２において、Ａｌave比Ｘと厚み比Ｙとの関係を示す図である。図３１において、縦軸は厚み比Ｙを示し、横軸はＡｌave比Ｘを示す。
【０１９１】
（測定結果）
図３１および表８に示すように、ＡｌＧａＡｓ支持基板において、０．７≦Ｘ＜４．０で、かつ−Ｘ＋１．３≦Ｙ≦−Ｘ＋４．０の関係（図３１において点線の範囲内）を満たす場合には、ＡｌＧａＡｓ支持基板の反りが２００μｍ以下になることがわかった。このため、ＧａＡｓ基板の両側にＡｌＧａＡｓ層を形成することにより反りを緩和でき、さらに上記関係式を満たすことで、低い反りを維持しながら第２のＡｌＧａＡｓ層（裏面側のＡｌＧａＡｓ層）の厚みを低減することでコストを低減できることがわかった。
【０１９２】
特に、０．７≦Ｘ＜４．０で、かつ−Ｘ＋２．０≦Ｙ≦−Ｘ＋２．２の関係（図３１において実線近傍）を満たす場合には、ＡｌＧａＡｓ支持基板の反りが２０μｍ未満になることがわかった。
【０１９３】
以上より、本発明者は、０．７≦Ｘ＜４．０、かつ−Ｘ＋１．３≦Ｙ≦−Ｘ＋４．０の関係を満たすことによって、第２のＡｌＧａＡｓ層１３の厚みを低減した場合であっても、ＡｌＧａＡｓ支持基板１０の反りを緩和できることを見い出した。
【０１９４】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって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および実施例ではなくて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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９５】
１０  ＡｌＧａＡｓ支持基板、１１  ＧａＡｓ基板、１１ａ，１２ａ，１３ａ  主表面、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ  裏面、１２  第１のＡｌＧａＡｓ層、１３  第２のＡｌＧａＡｓ層、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  エピタキシャルウエハ、２１  エピタキシャル層、２２  基板、２３  ｎ型クラッド層、２４  活性層、２５  ｐ型クラッド層、２６  ｐ型コンタクト層、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ  ＬＥＤ、３１，３２  電極。
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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