(57)【要約】【課題】  サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させる際に、反りの発生状態を的確に把握し、これに対処する。【解決手段】  サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層を結晶成長させるに際し、サファイア基板を表面を鏡面研磨した支持具上に載置し、ニュートンリングを観察することにより反りを把握する。また、サファイア基板上での窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長に際しては、結晶成長させる結晶層の厚さに対してサファイア基板の厚さを厚くする。具体的には、サファイア基板の厚さをｄ、サファイア基板の直径をｒ（インチで表した時の数値）、結晶層の厚さをｔとしたときに、ｄ≧５０×ｒ×ｔとなるようにサファイア基板の厚さを選定する。【選択図】  図７
2006156454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層を結晶成長させるに際し、
両面鏡面研磨したサファイア基板を、表面鏡面研磨した支持具上に載置し、ニュートンリングを観察することにより反りを把握することを特徴とする結晶成長方法。
【請求項２】
サファイア基板の厚さを結晶層の厚さの１００倍以上とすることを特徴とする請求項１の結晶成長方法。
【請求項３】
結晶層の厚さを２．５μｍ以上とすることを特徴とする請求項２記載の結晶成長方法。
【請求項４】
上記結晶層がインジウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層を含むことを特徴とする請求項１の結晶成長方法。
【請求項５】
上記結晶層として、第１クラッド層、活性層、第２クラッド層を順次結晶成長させることを特徴とする請求項１の結晶成長方法。
【請求項６】
上記活性層がインジウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなることを特徴とする請求項５記載の結晶成長方法。
【請求項７】
結晶層を成長させた後、サファイア基板を剥離し、再利用することを特徴とする請求項１の結晶成長方法。
【請求項８】
レーザアブレーションにより上記サファイア基板を剥離することを特徴とする請求項７記載の結晶成長方法。
【請求項９】
サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層を結晶成長させるに際し、
上記サファイア基板の厚さをｄ、サファイア基板の直径をｒ（インチで表した時の数値）、結晶層の厚さをｔとしたときに、
ｄ≧５０×ｒ×ｔ
となるようにサファイア基板の厚さを選定することを特徴とする結晶成長方法。
【請求項１０】
サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる窒化ガリウム系化合物薄膜を形成する窒化ガリウム系化合物薄膜の製造方法において、
表面を鏡面研磨した支持具上に載置された両面研磨したサファイア基板に、前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる薄膜を前記サファイア基板の厚さを変えて成長させ、ニュートンリングが薄膜の略全面に現れるように前記サファイア基板の厚さを選定する基板選定工程と、
前記基板選定工程で選定した厚さ以上の厚さを有するサファイア基板上に前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる薄膜を成長する薄膜形成工程と、
を有することを特徴とする窒化ガリウム系化合物薄膜の製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜形成工程で成長された窒化物ガリウム系化合物薄膜をレーザアブレーション法によりサファイア基板から剥離する工程を有することを特徴とする請求項１０記載の窒化ガリウム系化合物薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等において利用される窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法及び窒化ガリウム系化合物薄膜の製造方法に関するものであり、特に、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層を成長させる結晶成長方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム系化合物半導体は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等に広く利用されており、特にＬＥＤはディスプレイや照明の分野において爆発的な利用が予想されることから、非常に注目を集めている。
【０００３】
ところで、窒化ガリウム系化合物半導体は、例えばＳｉＣやＳｉ、あるいはサファイアといった材料から構成される基板上に結晶成長させるのが一般的であるが、格子整合する基板がなく、さらに窒化ガリウム系化合物半導体と基板との熱膨張係数も大きく異なることから、反り等が発生し、基板に温度分布が発生するという問題を抱えている。
【０００４】
例えば、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法としては、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）や分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）等が一般的であるが、これら方法で結晶成長させる場合、ＳｉＣコートグラファイト等からなる支持具（いわゆるサセプタ）上に基板を配置し、サセプタからの熱伝導で基板を加熱する。この時、サセプタそのものは、分割ヒータと熱電対や放射温度計等による温度制御法によって、温度分布が１℃程度になるような極めて均一な温度に制御されているが、基板と結晶層との間の応力によって反りが生じ、サセプタから基板の一部が浮き上がり、基板表面温度が均一でなくなる可能性がある。また、例えば発光素子の一般的な結晶成長では、第１クラッド層、活性層、第２クラッド層を順次成長させる必要があるが、これらの層は成長温度が異なり、このような温度変化によって熱膨張係数差による応力が顕著になる傾向にある。基板の反りは温度によって大きく変化し、上記のような温度変化は、反りを誘発する大きな原因となり、基板表面に大きな温度分布を生ずるおそれがある。
【０００５】
以上のような要因によって基板表面に温度分布が生ずると、均一な結晶成長の妨げになり、特性上、大きな問題が生ずる可能性がある。例えば発光素子（ＬＥＤやＬＤ等）では、活性層を成長する際の温度分布は、発光波長や発光効率の分布となるため、歩留まりが大きく低下する。このため、特に大面積を有する基板内で高い歩留まりで高品質のデバイスを作製することは困難である。
【０００６】
そこで、このような問題に対する対策として、結晶層の厚さを薄くすることが検討されている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１記載の発明では、窒化ガリウム系化合物半導体層の厚さを２．５μｍ以下とすることで、結晶層のクラックの発生やサファイア基板の反りを解消するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１７９２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、発光ダイオード等においては、光の取り出し効率を向上するためには、窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層の厚さを厚くすることが必要とされており、上記特許文献１記載の技術では対応することができない。また、レーザダイオードにおいては、選択成長を用いて低欠陥密度とすることが必要であるが、この場合にも窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層の膜厚が大きくなり、やはり特許文献１記載の技術では対応することができない。厚さの厚い結晶層では、反りが大きくなり、基板表面における成長温度に分布を生じ、特に波長分布等に影響を与えるが、上記特許文献１記載の技術は、抜本的な対応策とはなり得ない。
【０００８】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、先ず第１に、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させる際に、反りの発生状態を的確に把握することができ、これに応じて的確に対処することが可能な結晶成長方法を提供することを目的とする。また、本発明は、第２に、結晶層の膜厚が厚い場合にも反りを低減することができ、高い歩留まりで均一な特性を有するデバイスを作製することが可能な結晶成長方法及び窒化ガリウム系化合物薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の結晶成長方法は、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層を結晶成長させるに際し、サファイア基板を表面を鏡面研磨した支持具上に載置し、ニュートンリングを観察することにより反りを把握することを特徴とする。
【００１０】
結晶成長中のサファイア基板においては、基板と結晶の材料の組み合わせによる応力、温度等による熱膨張係数の違いによる応力、基板の厚みや結晶層の厚みによる歪みの違い等、様々な要因によって反りの状態が変化する。そこで、本発明では、結晶成長中にサファイア基板の反りの状態をニュートンリングの観察によりモニタするようにしている。これにより、各種フィードバックの迅速化が実現される。例えば、ニュートンリングの観察により把握される反りの状態に応じて、支持具の温度制御を行えば、サファイア基板における温度分布が解消され、均一な特性の結晶層の結晶成長が実現される。
【００１１】
また、本発明者らが検討を重ねた結果、サファイア基板上での窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長に際しては、結晶成長させる結晶層の厚さに対してサファイア基板の厚さを厚くすることで、例えば結晶層における波長分布が低減されることがわかった。これを規定したのが請求項９記載の発明であり、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層を結晶成長させるに際し、上記サファイア基板の厚さをｄ、サファイア基板の直径をｒ（インチで表した時の数値）、結晶層の厚さをｔとしたときに、
ｄ≧５０×ｒ×ｔ
となるようにサファイア基板の厚さを選定することを特徴とする。
【００１２】
サファイア基板の厚さを厚くすれば、結晶層の厚さが厚い場合にも反りの発生が抑えられ、基板面内における温度分布が抑制され、波長分布等の特性分布が解消される。半導体では大型基板を使用することがコスト低減に有効であるが、大型基板ではその分、反りの影響が大きくなる。このような場合にも、サファイア基板の厚さを上記式を満たすように選定すれば、高い歩留まりが実現される。
【００１３】
さらに、本発明においては、以上の知見に基づき、窒化ガリウム系化合物薄膜を高い歩留まりで製造し得る製造方法を提供する。これが請求項１０記載の発明であり、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる窒化ガリウム系化合物薄膜を形成する窒化ガリウム系化合物薄膜の製造方法において、表面を鏡面研磨した支持具上に載置された両面研磨したサファイア基板に、前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる薄膜を前記サファイア基板の厚さを変えて成長させ、ニュートンリングが薄膜の略全面に現れるように前記サファイア基板の厚さを選定する基板選定工程と、前記基板選定工程で選定した厚さ以上の厚さを有するサファイア基板上に前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる薄膜を成長する薄膜形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
なお、上記製造方法において、「ニュートンリングが薄膜の略全面に現れる」とは、例えば成膜された薄膜の中央部付近のみ、あるいは外周部分のみにおいてニュートンリングが観察される状態ではなく、ニュートンリングの模様が局在化しておらず、薄膜全面にニュートンリングが広がるように観察される状態を言う。この場合、ニュートンリングとして観察される模様は、必ずしも完全な同心円でなくてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させる際に、反りの発生状態を的確に把握することができ、これに応じて温度制御等、的確に対処することが可能である。その結果、均一な特性の結晶層の結晶成長を実現することが可能である。
【００１６】
また、本発明によれば、結晶層の膜厚が厚い場合にも反りを低減することができ、例えば大型基板を用いた場合にも、高い歩留まりで均一な特性を有する結晶層を形成することができ、均一な特性を有するデバイスを作製することが可能である。反りの低減は、レーザアブレーション技術を適用する上でも好適であり、サファイア基板を剥離して有効利用する上でも非常に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した結晶成長方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
先ず、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光デバイスの成長シーケンスの一例を図１に示す。この成長シーケンスは、ピーク波長５２５ｎｍの発光ダイオード（ＬＥＤ）における成長シーケンスの例である。
【００１９】
図１に示すように、発光ダイオードを構成する窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長においては、先ず、温度を上昇してサーマルクリーニング行う。このサーマルクリーニングは、サファイア基板の表面を清浄化するための操作である。
【００２０】
次に、サファイア基板上に比較的低温でＧａＮからなる下地層Ｌ１を形成し、その上にＧａＮ：Ｓｉからなる第１クラッド層Ｌ２を結晶成長させる。この第１クラッド層Ｌ２を構成するＧａＮ：Ｓｉは、ｎ型ＧａＮであり、したがって第１クラッド層Ｌ２はｎクラッド層ということになる。なお、第１クラッド層Ｌ２の結晶成長温度は、先の下地層Ｌ１の結晶成長温度よりも高い。
【００２１】
第１クラッド層ｌ２の結晶成長の後、この上に活性層（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸）Ｌ３、及び第２クラッド層（ＧａＮ：Ｍｇ）Ｌ４を結晶成長する。活性層Ｌ３の結晶成長温度は、第１クラッド層Ｌ２の結晶成長温度よりも低く、第２クラッド層Ｌ４の結晶成長温度は活性層Ｌ３の結晶成長温度よりも高い。
【００２２】
上述の成長シーケンスは、サファイア基板を支持具であるサセプタ上に載置した状態で行うが、本発明では、サセプタの表面を鏡面研磨しておき、ニュートンリングを観察することでサファイア基板の反りの状態を把握し、結晶成長の各種条件設定にフィードバックすることにより、均一な結晶成長を実現するようにする。
【００２３】
図２は、結晶成長前（図１のＡ点）のニュートンリングの様子を示すものである。図２（ａ）に示すように、ＳｉＣコートグラファイトからなるサセプタ１上に直径２インチ、厚さ４３０μｍのサファイア基板２を載置した場合、ニュートンリングは図２（ｂ）に示すようなものであった。僅かな反りや密着性の相違等により模様は異なるが、ニュートンリングがサファイア基板２全面に見られた。これは、サファイア基板２が全面で非常に小さな隙間でサセプタ１に密着していることを示している。なお、ニュートンリングの様子を見るために、予めサセプタ１の表面を鏡面に研磨するとともに、サファイア基板２についても、その両面を鏡面に研磨した。
【００２４】
図３は、第１クラッド層Ｌ２形成後（図１のＢ点）のニュートンリングの様子を示すものである。図３（ａ）に示すように、サファイア基板２上に窒化ガリウム系化合物半導体膜３を結晶成長させた場合、ニュートンリングは図３（ｂ）に示すようなものであった。結晶成長させた窒化ガリウム系化合物半導体膜（第１クラッド層Ｌ２）は、ＳｉドープＧａＮ層であり、厚さ５μｍ結晶成長させた。
【００２５】
図３（ｂ）から明らかなように、第１クラッド層Ｌ２を結晶成長させた場合、ほぼ中央付近に密なニュートンリングが発生し、サファイア基板２の周辺部ではニュートンリングは見られない。これは、サファイア基板２が大きく反っており、サファイア基板２が中央でのみサセプタ１と接していることを示している。
【００２６】
図４は、活性層Ｌ３形成後（図１のＣ点）のニュートンリングの様子を示すものである。図４（ａ）に示すように、サファイア基板２上に窒化ガリウム系化合物半導体膜３として第１クラッド層Ｌ２に加えて活性層Ｌ３を結晶成長させた場合、ニュートンリングは図４（ｂ）に示すようなものであった。結晶成長させた活性層Ｌ３は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造を有する活性層である。
【００２７】
図３（ｂ）に示す状態に比べて反りは軽減されているものの、図４（ｂ）に示すように、やはりサファイア基板２が中央でのみサセプタ１と接していることがわかる。
【００２８】
図５は、第２クラッド層Ｌ４形成後（図１のＤ点）のニュートンリングの様子を示すものである。図５（ａ）に示すように、サファイア基板２上に窒化ガリウム系化合物半導体膜３としてさらに第２クラッド層Ｌ４を結晶成長させた場合、ニュートンリングは図５（ｂ）に示すようなものであった。結晶成長させた第２クラッド層Ｌ４は、ＭｇドープＧａＮ層である。この場合のニュートンリングは、図５（ｂ）に示すように、図３（ｂ）とほぼ同様である。
【００２９】
さらに、図６は、結晶成長後、室温まで降温した場合（図１のＥ点）のニュートンリングの様子を示すものである。室温まで降温した場合には、サファイア基板２の周辺部にのみ密なニュートンリングが発生し、サファイア基板２の中央部ではニュートンリングが見られない。これは、反りが上記結晶成長時とは逆転し、サファイア基板２の周辺部のみがサセプタ１に接している状態となっていることを示している。
【００３０】
以上の成長シーケンスの場合、結晶成長した窒化ガリウム系化合物半導体膜（窒化ガリウム系発光デバイス）のサファイア基板２全面における波長分布は、標準偏差で１０ｎｍ程度であった。成長シーケンスの各段階での反りの状態を上記ニュートンリングを観察して把握するようにすれば、結晶成長条件、例えば反りの状態に応じてサセプタ１の温度制御を行えば、サファイア基板２における温度分布が解消され、均一な特性の結晶成長を実現することができる。上記のようにニュートンリングを観察することで、迅速なフィードバックが可能である。
【００３１】
ところで、結晶成長中のサファイア基板２においては、基板と結晶の材料の組み合わせによる応力、温度等による熱膨張係数の違いによる応力、基板の厚みや結晶層の厚みによる歪みの違い等、様々な要因によって反りの状態が変化する。本発明者らが種々検討を重ねた結果、結晶層（窒化ガリウム系化合物半導体膜３）の厚さに対して、サファイア基板２の厚さを厚くすれば、サファイア基板２の面内における波長分布等の特性分布を大幅に低減できることがわかった。
【００３２】
図７は、サファイア基板２の厚さを９００μｍとした場合における、活性層成長時のニュートンリングの様子を示す。サファイア基板２の厚さを厚くすることで、同心円状ではないものの、全面にニュートンリングが見られ、上記条件（サファイア基板２の厚さ４３０μｍ）と比較して反りが低減したことがわかる。このときの波長分布は、標準偏差で５ｎｍ程度であった。
【００３３】
上述の成長シーケンスの場合、サファイア基板２の厚さを５００μｍ以上とすることで、サファイア基板２の面内での特性分布を低減できることがわかった。窒化ガリウム系化合物半導体膜の他の膜厚についても検討したところ、サファイア基板２の厚さを窒化ガリウム系化合物半導体膜の厚さの１００倍以上、望ましくは１２０倍以上とすることで、効果が認められた。
【００３４】
上記サファイア基板２の厚さを厚くすることの効果は、結晶層である窒化ガリウム系化合物半導体膜の厚さが厚い場合、例えば２．５μｍ以上とした場合に効果が著しい。特に、結晶層の厚さが５μｍ以上の場合には、上記のようにサファイア基板２の厚さを結晶層の厚さの１００倍以上にしないと、非常に低い歩留まりとなった。
【００３５】
また、一般的に、半導体の製造プロセスにおいては、大型基板を使用することがプロセスコストを低減するのに有効とされている。しかしながら、大型基板では反りの影響が大きくなる。大型基板でも反りの影響を回避するためには、上記の結果に基づいて算出すると、サファイア基板２の厚さをｄ、サファイア基板２の直径をｒ（インチで表した時の数値）、結晶層（窒化ガリウム系化合物半導体膜）の厚さをｔとしたときに、ｄ≧５０×ｒ×ｔ、望ましくはｄ≧６０×ｒ×ｔとすることで、高い歩留まりを実現できるものと考えられる。
【００３６】
前記式が導き出された根拠について説明すると、先ず、サファイア基板２の反り量は、弾性理論的にも実験的にも結晶層（窒化ガリウム系化合物半導体膜３）の厚さｔに比例する。一方、結晶層とサファイア基板２との応力比で反りの量が決まることから、同様な弾性理論的な予測より、サファイア基板２の厚さｄに近似的に反比例すると考えられる。また、近似的にサファイア基板２の直径ｒにも比例すると考えられる。したがって、結晶層が結晶成長されたサファイア基板におけるウエハ全体（サファイア基板＋結晶層）の反りは、ある比例定数Ｃを用いて、Ｃ×ｒ×ｔ／ｄと表すことができる。
【００３７】
ここで、結晶成長時に良好な面内分布となる反り量の上限をＢとすると、
Ｂ≧Ｃ×ｒ×ｔ／ｄ
ｄ≧Ｃ２×ｒ×ｔ  （ただし、Ｃ２＝Ｃ／Ｂ）
という不等式が成り立つ。先のニュートンリングの観察において、サファイア基板２の直径を２インチ、結晶層（窒化ガリウム系化合物半導体膜３）の厚さを５μｍとした場合、良好な面内分布を実現するために最低限必要な厚さが５００μｍ以上であったことから、これらの値を代入すると、Ｃ２＝５０（／インチ）を得ることができる。したがって、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる結晶層を結晶成長させるに際し、上記サファイア基板の厚さをｄ、サファイア基板の直径をｒ（インチで表した時の数値）、結晶層の厚さをｔとしたときに、
ｄ≧５０×ｒ×ｔ
となるようにサファイア基板の厚さを選定すればよいことになる。
【００３８】
窒化ガリウム系化合物半導体においては、反りによる温度分布によって混晶の組成や膜厚が変化する。最も敏感なのがＩｎを含む場合の混晶である。発光素子は、組成によって発光波長が変化し、特にディスプレイ等に用いられるＬＥＤでは、発光波長の均一性が重要である。また、光ディスク用レーザ等でも、発光波長を高い精度で制御することが要求される。
【００３９】
一方、窒化ガリウム系化合物半導体を光検出素子に使用する用途では、混晶組成によって検出波長が変化するため、高精度の検出素子では組成の制御が重要である。電子デバイスにおいても、特性は混晶の組成によって大きく左右される。したがって、上記のようなニュートンリングの観察による反りの把握、サファイア基板２の厚さを厚くすることによる反りの低減は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子、光検出素子、電子デバイス等の製造において有効である。
【００４０】
上記のようにサファイア基板の厚さを厚くすると、その分、基板の価格上昇を招く。また、素子分離のためにサファイア基板を研磨等の手法で薄膜化しダイシングする方法では、基板の厚みの分だけ基板薄膜化に要する時間が長くなり、コストが上昇する。このような不都合を解消するためには、サファイア基板を研磨せずに、エキシマレーザ等の電磁波をサファイア基板側から照射し、結晶層との界面で剥離する手法（いわゆるアブレーション）を用いることが有効である。この手法では、剥離後のサファイア基板は表面の研磨、洗浄のみで再利用することができる。
【００４１】
前記レーザアブレーションにより結晶層を剥離する方法では、レーザ照射部の光密度とスポット径を正確に制御することが重要である。光密度が低すぎれば剥離できず、高すぎれば結晶層にダメージを与えてクラックが発生する可能性がある。また、スポット径が小さければ素子の裏面をきれいに剥離できず、大きすぎれば隣接する素子まで剥離する可能性がある。
【００４２】
反りの大きなウエハにこのレーザアブレーションによる剥離技術を用いると、場所によって焦点がずれるなどの問題点があり、剥離の歩留まりが低下する。また、剥離と同時に別基板への素子転写を行う場合には、ウエハと対向基板の平行度が重要となるが、ここでもウエハの反りを低減することが重要である。
【００４３】
本発明では前述の手法により反りを小さく抑制したことで、このような焦点のずれが小さくなり、レーザ照射による結晶層剥離の歩留まりが向上する。また、同時に、対向基板への転写を行う場合も、平行度が良好であるため高精度に転写を行うことが可能となる。
【００４４】
以下、発光ダイオードの製造例において、サファイア基板を再利用する方法について説明する。
【００４５】
発光ダイオードを作製するには、図８（ａ）に示すように、サファイア基板１１上に第１クラッド層１２、活性層１３、第２クラッド層１４を結晶成長させる。第１クラッド層１２は、例えばＳｉドープＧａＮを結晶成長させることにより形成され、ｎ型ＧａＮ層である。活性層１３は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造を有する層である。第２クラッド層１４は、ＭｇドープＧａＮを結晶成長させることにより形成され、ｐ型ＧａＮ層である。
【００４６】
上記結晶成長は、サファイア基板１１をサセプタ（図示は省略する。）上に載置して温度制御しながら行う。また、このとき、ニュートンリングの観察により反りを把握し、上記温度制御等に迅速にフィードバックするとともに、サファイア基板１１として厚さの厚い基板を用いる。すなわち、表面を鏡面研磨した支持具上に載置された両面研磨したサファイア基板１１に、前記第１クラッド層１２、活性層１３、第２クラッド層１４をサファイア基板１１の厚さを変えて成長させる。そして、サファイア基板１１の厚さ毎に結晶成長後のニュートンリングを観察し、ニュートンリングが薄膜の略全面に現れるようにサファイア基板１１の厚さを選定する。以後においては、ここで選定した厚さ以上の厚さを有するサファイア基板１１を用い、この上に前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる薄膜（第１クラッド層１２、活性層１３、第２クラッド層１４）を成長する
【００４７】
結晶成長の後、ｐ型ＧａＮ層（第２クラッド層１４）を熱活性化し、図８（ｂ）に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体膜（第１クラッド層１２、活性層１３、第２クラッド層１４）をフォトリソグラフィ技術を用いて個々の発光ダイオードに対応してエッチングする。さらに、第１クラッド層１２と接してｎ電極１５を形成し、第２クラッド層１４と接してｐ電極１６を形成する。なお、ｎ電極１５は、例えばＴｉ／Ａｌ等を成膜し、これをフォトリソグラフィ技術でパターニングすることにより形成する。ｐ電極１６は、Ａｇ等を成膜し、これをフォトリソグラフィ技術でパターニングすることにより形成する。
【００４８】
次いで、図８（ｃ）に示すように、上記ｎ電極１５上に半田接続用金属１７を形成し、ｐ電極１６上にも半田接続用金属１８を形成する。なお、これら半田接続用金属１７，１８は、高さを揃えて形成する。
【００４９】
次に、図８（ｄ）に示すように、上記結晶層や電極が形成されたサファイア基板１１を上下逆転させ、サブマウント１９上にフリップ−チップボンディングする。サブマウント１９は、例えばＳｉ等からなるものであり、上記半田接続用金属１７，１８に対応してマウント電極２０，２１が設けられている。
【００５０】
上記サブマウント１９へのボンディングの後、図８（ｅ）に示すように、サファイア基板１１裏面側からエネルギービームを照射し、いわゆるアブレーション（エネルギービームとしてレーザ光を用いた場合には、レーザアブレーション）を起こし、サファイア基板１１を剥離する。
【００５１】
アブレーションに用いるエネルギービームとしては、エキシマレーザやＹＡＧレーザ等のレーザ光を使用することができる。例えば窒化ガリウム系の発光ダイオードの場合、上記サファイア基板１１との界面で窒化ガリウム系化合物半導体の結晶層が金属のＧａと窒素に分解され、サファイア基板１１から容易に剥離される。
【００５２】
なお、上記レーザアブレーションによりサファイア基板１１を剥離した後、結晶層の表面には、アブレーションの際に発生した金属のＧａが付着している。そこで、上記レーザーアブレーションの後には、表面に析出した金属Ｇａをウエットエッチング等の手法により除去することが好ましい。例えば、塩酸と硝酸の混酸溶液を用いてウエットエッチングすれば、析出した金属Ｇａを容易に除去することができる。
【００５３】
剥離したサファイア基板１１は、研磨、洗浄後、結晶成長へ再利用する。すなわち、図８（ａ）に示す工程で再度基板として利用する。一方、サブマウント１９側は、サブマウント１９を素子毎に分離することで、各発光ダイオードに分離する。
【００５４】
以上の作製プロセスによれば、サファイア基板１１の再利用が可能であり、コストの上昇を抑えることができる。また、素子分離の際に厚さの厚いサファイア基板を研磨する必要がないので、加工時間も削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】窒化ガリウム系発光素子の成長シーケンスの一例を示す図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ点での反りの状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）はそのときのニュートンリングの様子を示す模式的な平面図である。
【図３】（ａ）は図１のＢ点での反りの状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）はそのときのニュートンリングの様子を示す模式的な平面図である。
【図４】（ａ）は図１のＣ点での反りの状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）はそのときのニュートンリングの様子を示す模式的な平面図である。
【図５】（ａ）は図１のＤ点での反りの状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）はそのときのニュートンリングの様子を示す模式的な平面図である。
【図６】（ａ）は図１のＥ点での反りの状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）はそのときのニュートンリングの様子を示す模式的な平面図である。
【図７】（ａ）はサファイア基板の厚さを厚くした場合の反りの状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）はそのときのニュートンリングの様子を示す模式的な平面図である。
【図８】発光ダイオードの製造例を示すものであり、（ａ）は結晶成長工程を示す模式的な断面図、（ｂ）は電極形成工程を示す模式的な断面図、（ｃ）は半田接続用金属形成工程を示す模式的な断面図、（ｄ）はサブマウントへのボンディング工程を示す模式的な断面図、（ｅ）はサファイア基板剥離工程を示す模式的な断面図、（ｆ）は素子分離工程を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  サセプタ、２，１１  サファイア基板、３  窒化ガリウム系化合物半導体膜、１２  第１クラッド層、１３  活性層、１４  第２クラッド層、１５  ｎ電極、１６  ｐ電極、１７，１８  半田接続用金属、１９  サブマウント、２０，２１  マウント電極
【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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