(57)【要約】【課題】本発明は多層発光構造体薄膜を用いた半導体発光素子製造用支持基板及び上記半導体発光素子製造用支持基板を用いて半導体発光素子を製造する方法を提供する。【解決手段】上記半導体発光素子製造用支持基板は選択支持基板上に順次積層形成された犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層からなる。上記半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子の製造方法は、最初成長基板の上部に半導体多層発光構造体が積層成長された第１ウェハを準備する段階と、半導体発光素子製造用支持基板である第２ウェハを準備する段階と、上記第１ウェハの上部に上記第２ウェハをボンディングする段階と、上記ボンディングの結果物から第１ウェハの最初成長基板を分離する段階と、上記最初成長基板が分離された第１ウェハの上部に第１オーミック接触電極を形成してパシベーションする段階と、上記パシベーションの結果物を切断して単一チップを製作する段階と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性の物質で形成された選択支持基板と、
前記選択支持基板の上部に積層されて形成される犠牲層と、
前記犠牲層の上部に積層されて形成され、熱的及び電気的伝導率が高い金属、合金、または固溶体で形成されるヒートシンク層と、
前記ヒートシンク層の上部に積層されて形成されるボンディング層と、を含み、
垂直構造の半導体発光素子の支持基板に用いられることを特徴とする半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項２】
前記選択支持基板の電気絶縁性物質は、最初成長基板との熱膨脹係数の差が２ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項３】
前記選択支持基板の電気絶縁性物質は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びガラスからなる群より選択される単結晶、多結晶または非晶質物質であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項４】
前記犠牲層は、
（ｉ）ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＯ、ＩｎＮ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＢｅＭｇＯ及びＭｇＺｎＯからなる群より選択される１つまたは２つ以上の物質であって、窒素または酸素と結合された単結晶、多結晶または非晶質状の物質、
（ｉｉ）化学的エッチングにより除去可能な物質で形成された場合、化学的エッチングが可能である金属、合金、固溶体、酸化物、窒化物及び高温性有機物からなる群より選択される１つまたは２つ以上の物質、
（ｉｉｉ）耐熱性接着物質で形成された場合、耐熱性接着剤、シリコン接着剤及びポリビニルブチラールレジンからなる群より選択される１つまたは２つ以上の物質、
（ｉｖ）ＳＯＧ薄膜である場合、シリケートまたはシロキサンタイプである物質、
（ｖ）ＳＯＤである場合、シリケート、シロキサン、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）、ＭＱＳ＋ＨＳＱ、パーヒドロシラザン（ＴＣＰＳ）及びポリシラザンからなる群より選択される１つまたは２つ以上の物質、または、
（ｖｉ）フォトレジストで形成された場合、ＡＺ系列、ＳＵ−８系列、ＴＬＯＲ系列、ＴＤＭＲ系列、及びＧＸＲ系列からなる群より選択される１つまたは２つ以上の物質、
であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項５】
前記ヒートシンク層の厚さは、０．１マイクロメートル乃至５００マイクロメートルであることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項６】
前記ヒートシンク層を構成する金属、合金または固溶体は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＳｉからなる群より選択される１つまたは２つ以上の成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項７】
前記ボンディング層は、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選択される１つまたは２つ以上の成分を含むソルダリングまたはブレイジング用合金物質であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項８】
前記選択支持基板の上部に積層形成された犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層は、物理蒸着法、化学蒸着法または電気化学蒸着法により形成され、
前記犠牲層は、Ｅ−ビーム蒸着法、熱蒸着法、ＭＯＣＶＤ、スパッタリング及びＰＬＤ法からなる群より選択される方法により形成され、
前記ヒートシンク層は、電気メッキ法または非電気メッキ法により形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項９】
前記半導体発光素子製造用支持基板の犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層のうちの少なくとも１つの層が選択的に所定の形状にパターニングされるか、
前記半導体発光素子製造用支持基板の犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層のすべてが所定の形状にパターニングされ、選択支持基板も所定の深さにエッチングされることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項１０】
前記犠牲層は、湿式エッチング溶液に溶解されることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子製造用支持基板。
【請求項１１】
（ａ）最初成長基板の上部に半導体多層発光構造体が積層成長された第１ウェハを準備する段階と、
（ｂ）半導体発光素子製造用支持基板である第２ウェハを準備する段階と、
（ｃ）前記第１ウェハの上部に前記第２ウェハをボンディングする段階と、
（ｄ）前記ボンディングの結果物から第１ウェハの最初成長基板を分離する段階と、
（ｅ）前記最初成長基板が分離された第１ウェハの上部に第１オーミック接触電極を形成してパシベーションする段階と、
（ｆ）前記パシベーションの結果物を切断して単一チップに製作する段階と、を含み、
前記第２ウェハの半導体発光素子製造用支持基板は、選択支持基板上に犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層が順次積層されて形成されることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記（ａ）段階での前記半導体多層発光構造体は、ｎ型半導体クラッド層、発光活性層、ｐ型半導体クラッド層を具備することを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記（ａ）段階での半導体多層発光構造体をなす各層は、Ｉｎｘ（ＧａｙＡｌ１−ｙ）Ｎ（１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、ｘ＋ｙ＞０）の組成を有する単結晶からなることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記（ｃ）段階でのウェハボンディングは、熱−圧縮ボンディング方法を用い、前記熱−圧縮ボンディング方法は１００乃至６００温度で、１乃至２００の圧力で行われることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記（ｄ）段階でのボンディングの結果物から第１ウェハの最初成長基板を分離する方法は、レーザビームを前記最初成長基板の面に照射するレーザリフトオフ方法、機械−化学的研磨方法及び湿式エッチング溶液を用いた湿式エッチング方法からなる群より選択される方法で行われることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記（ｆ）段階で最終的に単一チップを製作する段階は、
（ｆ１）半導体発光素子製造用支持基板の正反対方向に有機または無機ボンディング物質で形成された臨時の支持基板を付着する段階と、
（ｆ２）前記犠牲層として用いられた物質に合わせて適当な吸収波長帯を有するレーザビームを含む電磁気光を選択して前記犠牲層を熱−化学分解反応させることで前記選択支持基板を分離除去する段階と、
（ｆ３）ヒートシンク層の厚さが既に設定された値よりも厚い場合には、別途の支持基板の接合工程なしで前記結果物を垂直方向に切断し、
ヒートシンク層の厚さが既に設定された値よりも薄い場合には、電気伝導性金属、固溶体または合金からなるボンディング層を追加で形成し、前記追加されたボンディング層を用いて第３支持基板を前記ヒートシンク層に接合させる段階を経てその結果物を垂直方向に切断する段階と、を行うことにより単一チップの半導体発光素子を得ることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体発光素子製造用支持基板のヒートシンク層の厚さは８０マイクロメートル乃至５００マイクロメートルであることを特徴とする請求項１６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第３支持基板は、熱的及び電気的に伝導性を有するＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＧａＡｓからなる群より選択される１つまたは２つ以上の成分を含む単結晶または多結晶ウェハからなるか、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ及びＮｉＷからなる群より選択される成分を含む金属、合金、または固溶体ホイルで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記（ｅ）段階での第１オーミック接触電極を形成する物質は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＮｉＣｒ、ＰｄＣｒ、ＣｒＰｔ、ＮｉＴｉ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、希土類金属及び合金、金属シリサイド、半導体シリサイド、ＣＮＴＮｓ、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）及び透明伝導性窒化物（ＴＣＮ）からなる群より選択される１つまたは２つ以上を含む物質で形成されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記（ａ）段階での第１ウェハは、成長基板の上部に積層成長された半導体多層発光構造体の上部に光学的な反射層、電気絶縁層、拡散障壁層、ヒートシンク層、またはボンディング層を形成して準備することを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記半導体多層発光構造体の上部に形成された光学的な反射層、電気絶縁層、拡散障壁層、ヒートシンク層またはボンディング層は、物理蒸着法、化学蒸着法、電気メッキ法または非電気メッキ法で形成されることを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記第２ウェハでの選択支持基板上に積層される犠牲層は、湿式エッチング溶液に溶解される物質からなり、
前記（ｆ）段階で前記半導体発光素子製造用支持基板の犠牲層を湿式エッチング溶液に溶解させることにより湿式エッチングして前記選択支持基板を分離及び除去した後に、その結果物を切断して単一チップを得ることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２３】
前記（ｅ）段階での第１オーミック接触電極は、第１ウェハのバッファ層またはｎ型半導体クラッド層の上面に形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２４】
前記第２ウェハの半導体発光素子製造用支持基板は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の半導体発光素子製造用支持基板であることを特徴とする請求項１１に記載の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】
本発明は多層発光構造体薄膜を用いた半導体発光素子製造用支持基板及びこの半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子の製造方法に関する。より詳細には、上下方向の垂直構造のオーミック接触電極構造を有する３−５族窒化物系半導体発光素子において、上記グループ３−５族窒化物系半導体を成長させるために用いられる最初成長基板、具体的に、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰから多層発光構造体薄膜をレーザリフトオフ（ＬＬＯ：Ｌａｓｅｒ  Ｌｉｆｔ−Ｏｆｆ）、化学−機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）または湿式エッチング工程により分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）する先に、結果物にボンディングして支持基板として用いる半導体発光素子製造用支持基板、上記半導体発光素子製造用支持基板とのウェハボンディング工程を用いることにより、成長基板であるサファイアから分離された半導体単結晶多層発光構造体薄膜の損傷を最小化し、その結果、全体的な性能が向上する半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に半導体発光素子には正方向の電流（ｆｏｒｗａｒｄ  ｃｕｒｒｅｎｔ）が流れる場合に光を発生する発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）及びレーザダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）がある。特にＬＥＤ及びＬＤは共通的にｐ−ｎ接合構造（ｐ−ｎ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を有しており、このような発光素子に電流を印加すると電流が光子に変換されて素子から光が出ることになる。ＬＥＤ及びＬＤから発光する光は半導体物質の種類に応じて長波長の光から短波長の光の領域まで様々であり、なによりもワイドバンドギャップを有する半導体で製作されたＬＥＤを用いて可視光線領域の赤色、緑色、青色の実現が可能となり、各種電子装置の表示部品、交通信号灯、各種ディスプレイ用の光源装置に幅広く産業的に応用されており、近年、白色光源の開発により次世代の一般照明用光源装置に広く利用されることが予想される。
【０００３】
一般的にグループ３−５族窒化物系半導体は良質の半導体薄膜を得るために、格子定数及び熱膨脹係数が非常に異なる最初成長基板であるサファイア、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）の上部にヘテロエピタキシャル成長させている。しかし、最初成長基板がサファイアである場合には、熱伝導度が良くなくて、ＬＥＤに大きい電流を印加することができないとともに最初成長基板であるサファイアが電気絶縁体であることから外部から流入する静電気に対応し難いため、静電気により不良の発生する可能性が大きいという問題点がある。このような問題点は素子の信頼性を低下させるだけでなく、パッケージング工程にも多くの工程制約をもたらすことになる。
【０００４】
また、電気絶縁体あるサファイアの最初成長基板は、ｎ型オーミック接触電極（以下、‘第１オーミック接触電極’ともいう）とｐ型オーミック接触電極（以下、‘第２オーミック接触電極’ともいう）とが両方とも多層発光構造体の成長方向と同一に形成されるメサ構造を有しかつＬＥＤチップの面積も所定のサイズ以上でなければならないため、ＬＥＤチップの面積を低減するには限界があり、これは２インチウェハ１つ当たりの発光素子ＬＥＤチップの生産量の向上に障害となっている。
【０００５】
上述したように、最初成長基板のサファイアの上部に製作されたメサ構造のＬＥＤの短所以外にも、サファイア成長基板の良くない熱伝導率のために発光素子の駆動時に必ず発生する多量の熱を外部へ円滑に発散できないという問題がある。このような理由から、今後の大型ディスプレイ及び一般照明用光源のように大面積及び大容量（すなわち、大電流）として用いられる発光素子に、サファイアの付着されたメサ構造を適用するには限界がある。すなわち、大電流を長時間の間に発光素子に注入すると、発生される多量の熱のために発光活性層の内部温度が漸次上昇し、これによりＬＥＤ発光効率が漸次低下するという問題点が発生する。
【０００６】
シリコンカーバイド（ＳｉＣ）成長基板はサファイアとは異なって、熱的及び電気的伝導率が優れかつ良質の半導体単結晶薄膜成長時の重要変数である格子定数及び熱膨脹係数（ＴＥＣ）がグループ３−５族窒化物系半導体に類似して良好な多層発光構造体薄膜を成功的に積層成長させており、これを用いて様々な形態の垂直構造の発光素子が製作されている。しかし、良質のＳｉＣ成長基板を製作することが困難であって他の単結晶成長基板に比べて非常に高価（ｈｉｇｈ−ｃｏｓｔ）であり、その結果、大量生産に適用するには多くの制約がある。
【０００７】
したがって、現在の技術、経済、及び性能側面から見ると、サファイア成長基板に積層成長された多層発光構造体を用いて高性能発光素子を製作することが最も好ましい。上述したように、最初成長基板のサファイアの上部に積層成長されたグループ３−５族窒化物系半導体の多層発光構造体薄膜を用いて製作されたメサ構造のＬＥＤの問題点を解決するために、近年、サファイアの最初成長基板の上部に良質の多層発光構造体薄膜を成長させた後に、サファイアから安定にグループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体薄膜を分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）し、これを用いて高性能垂直構造の発光ダイオードを製作するために多くの努力が行われている。
【０００８】
図１は、従来技術によるレーザリフトオフ（ＬＬＯ）技術を用いて上記最初成長基板であるサファイアを分離する過程を示す断面図である。図１に示すように、ＬＬＯ技術を用いて強いエネルギー源であるレーザビームを、透明なサファイアで形成された最初成長基板１００の裏面に照射すると、界面で強いレーザビームの吸収があり、これにより９００以上の温度が瞬間的に発生して界面の窒化ガリウム（ＧａＮ）の熱化学分解が起き、サファイアの最初成長基板１００と窒化物系半導体薄膜１２０とに分離されるレーザリフトオフ（ＬＬＯ）が挙げられる。しかし、多くの先行文献などに言及されているように、グループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体薄膜はレーザリフトオフ（ＬＬＯ）工程を経る際に、異なる格子定数及び熱膨脹係数のためにグループ３−５族窒化物系半導体薄膜と厚い最初成長基板のサファイアとの間に生じた機械的応力を耐えることができなくて、サファイアから分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）された後に、半導体単結晶薄膜に多くの損傷や割れが発生する。上述したように、グループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体薄膜に損傷や割れが生じると、多くの漏洩電流が発生するだけでなくＬＥＤを始めとした多くの発光素子のチップ収率が大きく低下し、発光素子ＬＥＤチップの全体的な性能低下をもたらすことになる。したがって、グループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体薄膜の損傷を最小化するためのサファイア成長基板分離工程や分離された半導体単結晶薄膜を用いて高性能垂直構造のＬＥＤを製作できる工程に関する研究が進められている。
【０００９】
その結果、上記ＬＬＯ工程を用いて最初成長基板のサファイアを分離する際に、グループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体薄膜の損傷や割れることを最小化するための様々な方案が提案されている。図２は、半導体多層発光構造体薄膜の損傷や割れることを防止するために、従来技術によりＬＬＯ工程を行う前にウェハボンディングと電気メッキまたは非電気メッキ工程を導入して成長方向（［０００１］）に強く密着している支持基板（ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ  ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を形成する過程を示す断面図である。図２の（ａ）を参照すると、透明なサファイアで形成された最初成長基板２００の裏面にレーザビームを照射して最初成長基板２００から半導体単結晶多層発光構造体薄膜２１０、２２０を分離する前に、ボンディング層２３０の上部にウェハボンディングを用いて構造的に安定かつ強く密着される支持基板２４０を形成する。また、図２の（ｂ）を参照すると、サファイアで形成された最初成長基板２００から半導体単結晶多層発光構造体薄膜２１０、２２０を分離する前に、シード層２３２の上部に電気メッキ工程を用いて構造的に安定かつ強く密着される支持基板２４２を形成する。
【００１０】
図３は、図２の方法を用いた従来技術により、ＬＬＯ工程と構造的に安定かつ強く密着される支持基板とを組み合わせして製作した垂直構造のグループ３−５族窒化物系半導体発光素子に関する断面図である。
【００１１】
図３の（ａ）は、図２の（ａ）のような支持基板を形成する方法により製作された半導体発光素子を示す断面図である。ウェハボンディングと組み合わせられたＬＥＤの断面が示されている図３の（ａ）を参照すると、熱的及び電気的伝導体である支持基板３４０、ボンディング層３３０、第２オーミック接触電極を含む多層金属層３５０、第２半導体クラッド層３８０、発光活性層３８０、第１半導体クラッド層３６０、第１オーミック接触電極３９０が順次構成されている。上記電気伝導体である支持基板３４０としては熱的及び電気的伝導率に優れたシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）などの半導体ウェハが優先的に用いられる。
【００１２】
しかし、図３の（ａ）に示すような垂直構造の発光素子（ＬＥＤ）に使用された支持基板３４０は、半導体単結晶薄膜が積層成長されたサファイア成長基板との熱膨脹係数（ＴＥＣ）の差が大きいため、上記Ｓｉまたは他の伝導性支持基板ウェハをウェハボンディングにより結合させると、ウェハ反りや半導体多層発光構造体の内部に微細なマイクロクラックが多量に発生して工程上の難しさや製作されたＬＥＤの性能の低下による低い製品収率が問題となっている。
【００１３】
一方、図３の（ｂ）は、図２の（ｂ）のような支持基板の形成方法により製作された半導体発光素子を示す断面図である。電気メッキと組み合わせられたＬＥＤに関する断面図を示す図３の（ｂ）を参照すると、ＬＬＯと電気メッキ工程との組み合わせにより製作された垂直構造の発光素子（ＬＥＤ）は、電気伝導体である支持基板３４２、シード層３３２、第２オーミック接触電極を含む多層金属層３５２、第２半導体クラッド層３８０、発光活性層３８０、第１半導体クラッド層３６０、第１オーミック接触電極３９０が順次構成されている。上記電気伝導体である支持基板３４２は電気メッキにより形成された金属性厚膜であり、特に熱的及び電気的伝導率に優れたＣｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｍｏなどの単一金属またはこれらの金属で構成された合金を優先的に用いている。
【００１４】
上記の構造を有する図３の（ｂ）のようなＬＥＤ支持基板３４２は、電気メッキにより製作された金属または合金厚膜であるため、成長基板であるサファイアに比べて極めて大きな熱膨脹係数や軟性を有し、これにより機械的切断（ｓａｗｉｎｇ）またはレーザ切断（ｌａｓｅｒ  ｓｃｒｉｂｉｎｇ）などの単一チップ工程で巻かれることや反ること、割れることなどの多くの問題点が発生している。
【００１５】
したがって、ＬＬＯ工程を用いて垂直構造のグループ３−５族窒化物系半導体発光素子を製作する際に、ウェハ反りや割れ、マイクロクラックの発生、熱処理（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）及び単一チップの工程を始めとした多くの後工程の制約、そして低い製品収率などの問題点から、効率的な支持基板及びこれを用いた高性能垂直構造の発光素子の製造工程に関する開発が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の問題点を解決するための本発明の目的は、３−５族窒化物系半導体多層発光構造体の薄膜が積層成長された最初成長基板であるサファイアと支持基板とをボンディング物質でウェハボンディングする際に、ウェハ反りが発生しなく、ＬＬＯ工程後にも半導体多層発光構造体の薄膜内に割れはもちろん、微細なマイクロクラックも生じない窒化物系半導体単結晶多層薄膜を得るための半導体発光素子製造用支持基板を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、上述した半導体発光素子製造用支持基板を用いて、グループ３−５族窒化物系半導体単結晶で構成された多層発光構造体薄膜を最初成長基板のサファイアの上部に積層成長させた後、効率的な支持基板の製造とＬＬＯ工程とを組み合わせして半導体単結晶薄膜の損傷や割れを最小化することができる高性能垂直構造の３−５族窒化物系半導体発光素子を提供することにある。
【００１８】
本発明のまた他の目的は、上述した高性能垂直構造のグループ３−５族窒化物系半導体発光素子を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために本発明は、電気絶縁性の物質で形成された選択支持基板（ｓｅｌｅｃｔｅｄ  ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）と、上記選択支持基板の上部に積層されて形成される犠牲層と、上記犠牲層の上部に積層されて形成され、熱的及び電気的伝導率の高い金属、合金、または固溶体からなるヒートシンク層と、上記ヒートシンク層の上部に積層されて形成されるボンディング層と、を含み、垂直構造の半導体発光素子の支持基板に用いられる半導体発光素子製造用支持基板が提供される。
【００２０】
上述した特徴を有する半導体発光素子製造用支持基板における上記選択支持基板の電気絶縁性物質としては、最初成長基板との熱膨脹係数の差が２ｐｐｍ以下である物質が好ましく、一例として、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びガラスからなる群より選択される単結晶、多結晶または非晶質状の物質であることが好ましい。
【００２１】
上記犠牲層は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＯ、ＩｎＮ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＢｅＭｇＯ及びＭｇＺｎＯからなる群より選択される１つまたは２つ以上の物質であって、窒素または酸素と結合された単結晶、多結晶または非晶質状のものが好ましい。
【００２２】
また、犠牲層は化学的エッチング工程により選択支持基板を分離して除去できるが、この場合、犠牲層として使用できる物質は、金属、合金、固溶体、酸化物、窒化物または高温性有機物も適用可能である。
【００２３】
また、犠牲層が耐熱性接着物質で形成された場合には、耐熱性接着剤、耐熱性接着テープ、シリコン接着剤またはポリビニルブチラールレジンを用いることができる。
【００２４】
また、犠牲層がＳＯＧ薄膜（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）である場合には、シリケートまたはシロキサンタイプであってもよく、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）薄膜である場合には、シリケート、シロキサン、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）、ＭＱＳ＋ＨＳＱ、パーヒドロシラザン（ＴＣＰＳ：ｐｅｒｈｙｄｒｏｓｉｌａｚａｎｅ）またはポリシラザンであってもよい。
【００２５】
また、犠牲層４２０がフォトレジストで形成された場合には、ＡＺ系列、ＳＵ−８系列、ＴＬＯＲ系列、ＴＤＭＲ系列またはＧＸＲ系列であってもよい。
【００２６】
結局、犠牲層は選択支持基板の特性、分離方法及び最終的に製作しようとする垂直構造を有する発光素子の構造に合わせて適当な組成物質を選択することができる。
【００２７】
上記ヒートシンク層の厚さは０．１マイクロメートル乃至５００マイクロメートルであることが好ましく、上記ヒートシンク層を構成する金属、合金または固溶体は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＳｉからなる群より選択される１つまたは２つ以上の成分を含むことが好ましい。
【００２８】
上記ボンディング層は、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選択される１つまたは２つ以上の成分を含むソルダリングまたはブレイジング用合金物質であることが好ましい。
【００２９】
上記選択支持基板の上部に積層形成される犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層は物理蒸着法、化学蒸着法または電気化学蒸着法により形成され、上記犠牲層はＥ−ビーム蒸着法、熱蒸着法、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、スパッタリング及びパルスレーザー堆積法（ＰＬＤ）からなる群より選択される方法により形成され、上記ヒートシンク層は電気メッキ法または非電気メッキにより形成されることが好ましい。
【００３０】
上記半導体発光素子製造用支持基板の犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層のうちの少なくとも１つの層が選択的に所定の形状にパターニングされてもよく、上記半導体発光素子製造用支持基板の犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層のすべてが所定の形状にパターニングされ、選択支持基板が所定の深さにエッチングされてもよい。
【００３１】
本発明の一実施例によれば、上記犠牲層は湿式エッチング溶液に溶解されてもよい。
【００３２】
本発明の他の側面によれば、（ａ）最初成長基板の上部に半導体多層発光構造体が積層成長された第１ウェハを準備する段階と、（ｂ）半導体発光素子製造用支持基板である第２ウェハを準備する段階と、（ｃ）上記第１ウェハの上部に上記第２ウェハをボンディングする段階と、（ｄ）上記ボンディングの結果物から第１ウェハの最初成長基板を分離する段階と、（ｅ）上記最初成長基板が分離された第１ウェハの上部に第１オーミック接触電極を形成してパシベーション（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）する段階と、（ｆ）上記パシベーションの結果物を切断して単一チップに製作する段階と、を含み、上記第２ウェハの半導体発光素子製造用支持基板は、選択支持基板上に犠牲層、ヒートシンク層及びボンディング層を順次積層して形成されることを特徴とする半導体発光素子の製造方法が提供される。
【００３３】
上記（ａ）段階で、上記半導体多層発光構造体はｎ型半導体クラッド層、発光活性層、ｐ型半導体クラッド層を具備することができる。
【００３４】
上記（ａ）段階で、半導体多層発光構造体をなす各層はＩｎｘ（ＧａｙＡｌ１−ｙ）Ｎ（１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、ｘ＋ｙ＞０）の組成を有する単結晶からなることができる。
【００３５】
上記（ｃ）段階で、ウェハボンディングは熱−圧縮ボンディング方法を用い、上記熱−圧縮ボンディング方法は１００以上温度で、１乃至２００の圧力で行われることができる。
【００３６】
上記（ｄ）段階で、ボンディングの結果物から第１ウェハの最初成長基板を分離する方法は、レーザビームを上記最初成長基板の面に照射するレーザリフトオフ方法、機械−化学的研磨方法及び湿式エッチング溶液を用いた湿式エッチング方法からなる群より選択される方法を用いることができる。
【００３７】
上記半導体発光素子の製造方法の一実施例によれば、上記（ｆ）段階の最終の単一チップを製作する段階は、（ｆ１）半導体発光素子製造用支持基板の正反対方向に有機または無機ボンディング物質で形成された臨時の支持基板を付着する段階と、（ｆ２）上記犠牲層として用いられた物質に応じて、適当な吸収波長帯を有するレーザビームを含む電磁気光（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｌｉｇｈｔ）を選択して上記犠牲層を熱−化学分解反応させ、上記選択支持基板を分離除去する段階と、（ｆ３）ヒートシンク層の厚さが既に設定された値よりも厚い場合には別途の支持基板の接合工程なしで上記結果物を垂直方向に切断し、ヒートシンク層の厚さが既に設定された値よりも薄い場合には電気伝導性金属、固溶体または合金からなるボンディング層を追加で形成し、上記追加されたボンディング層を用いて第３支持基板を上記ヒートシンク層に接合（ｂｏｎｄｉｎｇ）させる段階を経てその結果物を垂直方向に切断する段階と、を含むことで、単一チップの半導体発光素子を得ることができる。
【００３８】
上記半導体発光素子製造用支持基板のヒートシンク層の厚さは８０マイクロメートル乃至５００マイクロメートルであることが好ましい。
【００３９】
上記第３支持基板は、熱的及び電気的に伝導性を有するＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＧａＡｓからなる群より選択される１つまたは２つ以上の成分を含む単結晶または多結晶のウェハで形成されてもよく、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ及びＮｉＷからなる群より選択される成分を含む金属、合金、または固溶体ホイルで形成されてもよい。
【００４０】
上記（ｅ）段階の第１オーミック接触電極を形成する物質としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＮｉＣｒ、ＰｄＣｒ、ＣｒＰｔ、ＮｉＴｉ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、希土類金属及び合金、金属シリサイド、半導体シリサイド、ＣＮＴＮｓ（ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ）、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）及び透明伝導性窒化物（ＴＣＮ）からなる群より選択される１つまたは２つ以上を含むものであることが好ましい。
【００４１】
上記（ａ）段階で、第１ウェハは成長基板の上部に積層成長された半導体多層発光構造体の上部に光学的な反射層、電気絶縁層、拡散障壁層、ヒートシンク層、またはボンディング層を形成して準備することが好ましい。
【００４２】
上記半導体多層発光構造体の上部に形成された光学的な反射層、電気絶縁層、拡散障壁層、ヒートシンク層、またはボンディング層は、物理蒸着法、化学蒸着法、電気メッキ法または非電気メッキ法を用いて形成してもよい。
【００４３】
上記第２ウェハにおいて選択支持基板上に積層される犠牲層は湿式エッチング溶液に溶解可能な物質で形成され、上記（ｆ）段階で上記半導体発光素子製造用支持基板の犠牲層を湿式エッチング溶液に溶解させて湿式エッチングすることにより上記選択支持基板を分離及び除去し、その後、その結果物を切断して単一チップを得ることができる。
【００４４】
上記（ｅ）段階において第１オーミック接触電極は、第１ウェハのバッファ層またはｎ型半導体クラッド層の上面に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００４５】
以上のように、本発明は第１及び第２オーミック接触電極をグループ３−５族窒化物系半導体単結晶多層発光構造体の上下面にそれぞれ位置させてウェハ当たりの発光素子ＬＥＤチップの生産量を向上させ、最初成長基板であるサファイアを分離することにより熱発散及び静電気防止を効率的に図ることができる垂直構造の発光素子のＬＥＤを容易に製造できるという長所がある。また、本発明はレーザリフトオフ工程を用いて上記サファイア成長基板を分離する前に、半導体発光素子製造用支持基板をウェハ反りのないウェハボンディングをすることにより、レーザリフトオフ工程を用いてサファイア成長基板をグループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体から分離する際のグループ３−５族窒化物系半導体層が受けることになる応力を低減できてグループ３−５族窒化物系半導体のマイクロクラックや割れ、グループ３−５族窒化物系半導体薄膜がウェハボンディング物質から分離される損失を最小化することができる。
【００４６】
また、上記半導体発光素子製造用支持基板の上部に、グループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体で発光素子を製作する際に、熱処理及びパシベーションなどの後工程が自由にでき、その結果、熱的及び機械的損傷のない高信頼性の発光素子を得ることができる。また、上記半導体発光素子製造用支持基板の上部に製作された高信頼性の発光素子を単一化するチップ工程を行う際に、既存の機械及びレーザ加工ではなく湿式エッチング工程を用いることができ、これにより、従来の支持基板においてウェハボンディング工程では果たすことができなかったチップの収率及び生産性を大きく向上させることができる。
【００４７】
上記の“半導体発光素子製造用支持基板”は、優れたウェハボンディングにより良質の窒化物系半導体単結晶多層薄膜を得ることができるようにするだけでなく、成長基板であるサファイアの分離後に行われるすべての後工程を自由に行うことができるため、高性能垂直構造のグループ３−５族窒化物系発光素子のＬＥＤを製作するに必ず必要である。
【００４８】
また、本発明による“半導体発光素子製造用支持基板”はウェハ上部に製作された多くの単一化された発光素子（ＬＥＤ）を機械研磨のソーイング（ｓａｗｉｎｇ）またはレーザ切断（ｌａｓｅｒ  ｓｃｒｉｂｉｎｇ）などの機械的な加工なしで、半導体発光素子製造用支持基板の上部に形成された犠牲層を用いて単一チップ形態の半導体発光素子を製作することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来技術により垂直構造の半導体発光素子を製造するにおいて、一般的に行われるレーザリフトオフ（ＬＬＯ）工程を示す断面図である。
【図２】従来技術によりレーザリフトオフ工程を行う前に、グループ３−５族窒化物系半導体単結晶薄膜の成長方向に、構造的に安定かつ強く密着される支持基板が形成された断面図である。
【図３】従来技術により、ＬＬＯ工程と構造的に安定かつ強く密着される支持基板とを組み合わせして製作した垂直構造のグループ３−５族窒化物系半導体発光素子の断面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板を例示的に示す積層断面図である。
【図５】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の半導体発光素子製造用支持基板の第２製造例による半導体発光素子製造用支持基板の様々な実施形態を例示的に示す積層断面図である。
【図６】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の半導体発光素子製造用支持基板の第３製造例による半導体発光素子製造用支持基板の様々な実施形態を例示的に示す積層断面図である。
【図７】本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いて製作された最終の単一チップ形態の垂直構造の半導体発光素子ＬＥＤの第１実施例を示す断面図である。
【図８】本発明による垂直構造の半導体発光素子の第１製造例の製造過程を順次示す断面図である。
【図９】本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いて製作された最終の単一チップ形態の垂直構造の半導体発光素子の第２製造例を示す断面図である。
【図１０】本発明の半導体発光素子の第２製造例による垂直構造の半導体発光素子の製造過程を順次示す断面図である。
【図１１】本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いて製作された最終の単一チップ形態の垂直構造の半導体発光素子の第３製造例を示す断面図である。
【図１２】図１１の半導体発光素子の第３製造例による半導体発光素子の製造過程を順次示す断面図である。
【図１３】本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いて製作された最終の単一チップ形態の垂直構造の半導体発光素子の第４製造例を示す断面図である。
【図１４】図１３の半導体発光素子の第４製造例による半導体発光素子の製造過程を順次示す断面図である。
【図１５】本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いて製作された最終的な単一チップ形態の垂直構造の半導体発光素子の第４製造例を示す断面図である。
【図１６】図１５の半導体発光素子の第４製造例による半導体発光素子の製造過程を順次示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板、垂直構造のグループ３−５族窒化物系半導体発光素子及びその製造方法を順次説明する。
【実施例】
【００５１】
（実施例１：半導体発光素子製造用支持基板の製造）
（半導体発光素子製造用支持基板の第１製造例）
【００５２】
以下、図４を参照して本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板の構造及び製造過程について順次説明する。
【００５３】
図４の（ａ）は、本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板を示す断面図である。
【００５４】
図４の（ａ）を参照すると、半導体発光素子製造用支持基板４０は選択支持基板４００、犠牲層４１０、ヒートシンク層４２０、ボンディング層４３０を具備する。
【００５５】
上述した構造を有する半導体発光素子製造用支持基板４０の製造工程は、ａ．選択支持基板を準備する段階と、ｂ．犠牲層を形成する段階と、ｃ．ヒートシンク層を形成する段階と、ｄ．ボンディング層を形成する段階と、を含む。図４の（ａ）に示すように、本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板４０は選択支持基板４００の上部に基本的に三層で構成される。具体的に、電気不導体である選択支持基板４００の上部に犠牲層４１０、ヒートシンク層４２０、及びボンディング層４３０が順次積層されている。
【００５６】
以下、上述した半導体発光素子製造用支持基板の構造及び製造工程について具体的に説明する
【００５７】
上記選択支持基板４００としては、最初成長基板との熱膨脹係数の差が２ｐｐｍ以下の電気絶縁性物質が好ましく、一例として、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ガラスなどの単結晶、多結晶、または非晶質基板のウェハが用いられる。
【００５８】
上記選択支持基板４００は、強いエネルギー源であるレーザビームを用いて最初成長基板であるサファイアからグループ３−５族窒化物系半導体単結晶多層発光構造体薄膜を分離（ＬＬＯ）する際に、分離された数マイクロメートルの厚さを有する単結晶多層発光構造体薄膜の損傷を最小化するために必要とされるレーザビームの機械的な衝撃吸収及び支持台の役割をする。
【００５９】
特に、上記選択支持基板を選定するときには、最終的に製作しようとする単一化された垂直構造の発光素子ＬＥＤ製作工程に合わせて適切に選択すればよい。具体的に、ＬＬＯ工程を行う前に半導体発光素子製造用支持基板を第１ウェハと接合するためのウェハボンディングを行うが、このとき、ウェハボンディングの後に、接合されたウェハが熱的物性（すなわち、熱膨脹係数）によりウェハ反りが主に発生する。よってこのようなウェハ反りを最小化するために、選択支持基板としては最初成長基板であるサファイアとの熱膨脹係数が同一または２ｐｐｍ以下を有するサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ガラスなどの単結晶、多結晶、または非晶質基板のウェハが用いられる。
【００６０】
上記犠牲層４１０は、強いエネルギー源であるレーザビームを用いて選択支持基板４００を最終的に完成された発光素子のＬＥＤチップから分離除去するために必要とされる物質層であって、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＯ、ＩｎＮ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＢｅＭｇＯ、ＭｇＺｎＯなどを含んで、窒素または酸素と結合された単結晶、多結晶、または非晶質状の物質であってもよく、Ｓｉ単結晶、多結晶、または非晶質状の物質であってもよい。
【００６１】
上記犠牲層４１０としては、上記選択支持基板の特性と、最終的に製作しようとする単一化された垂直構造の発光素子のＬＥＤ構造とに合わせて組成物質を選択すればよい。
【００６２】
上記ヒートシンク層４２０は、上記最終的に製作された単一化された垂直構造の発光素子ＬＥＤの駆動時に発生する多量の熱を外部へ円滑に発散するとともに上下層の強い接合並びに支持台の役割をする。よって、上記ヒートシンク層４２０は、熱的及び電気的な伝導率に優れた金属、合金、または固溶体で形成することが好ましく、様々な物理−化学蒸着法（ＣＶＤまたはＰＶＤ）により形成できるが、優先的に電気メッキまたは非電気メッキ方法を用いて行うことがより好ましい。
【００６３】
上記ボンディング層４３０は、３−５族窒化物系半導体単結晶多層薄膜が積層成長されたサファイア成長基板である第１ウェハと上記半導体発光素子製造用支持基板とを接合させるために形成される物質層であって、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅのうちの少なくとも１つを含むソルダリングまたはブレイジングの合金物質で形成されてもよい。
【００６４】
図４の（ｂ）乃至（ｆ）は本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板の様々な実施形態を例示的に示す積層断面図である。図４の（ａ）及び（ｄ）は、パターニングされていない半導体発光素子製造用支持基板の実施形態を例示的に示す断面図であり、図４の（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）は、パターニングされた半導体発光素子製造用支持基板の実施形態を例示的に示す断面図である。図４の（ｂ）は、ボンディング層とヒートシンク層とがパターニングされた半導体発光素子製造用支持基板であり、図４の（ｃ）は、ボンディング層、ヒートシンク層及び犠牲層までパターニングされた半導体発光素子製造用支持基板である。図４の（ｄ）は、ヒートシンク層４２２が所定以上の厚さを有するように形成された半導体発光素子製造用支持基板であり、図４の（ｅ）及び（ｆ）には、厚いヒートシンク層を有する半導体発光素子製造用支持基板をパターニングした実施形態が示されている。
【００６５】
図４の（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板は、ボンディング層とヒートシンク層、またはボンディング層、ヒートシンク層及び犠牲層をパターニングすることにより、今後の選択支持基板４００の除去工程が容易となる。
【００６６】
（半導体発光素子製造用支持基板の第２製造例）
以下、図５を参照して本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板の構造及び製造過程について順次説明する。
【００６７】
図５の（ａ）は、本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板を示す断面図である。
【００６８】
図５の（ａ）を参照すると、半導体発光素子製造用支持基板５０は選択支持基板
５００、犠牲層５１０、ヒートシンク層５２０、及びボンディング層５３０を具備する。上述した構造を有する半導体発光素子製造用支持基板５０の製造工程は、ａ．選択支持基板を準備する段階と、ｂ．犠牲層を形成する段階と、ｃ．ヒートシンク層を形成する段階と、ｄ．ボンディング層を形成する段階と、を含む。図５の（ａ）に示すように、本発明の好ましい実施例による半導体発光素子製造用支持基板５０は選択支持基板５００の上部に基本的に三層で構成されている。すなわち、電気伝導体である選択支持基板５００の上部に犠牲層５１０、ヒートシンク層５２０、ボンディング層５３０が順次積層されている。
【００６９】
上記選択支持基板５００は、熱的及び電気的に優れた伝導率を有することを特徴とする。上記選択支持基板５００としては、ＳＩ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＡｓなどの単結晶または多結晶ウェハ、またはＭｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＮｉＷなどの金属ホイルが好ましい。
【００７０】
上記犠牲層５１０は、湿式エッチング溶液に容易に溶解される物質で構成され、製作しようとする最終の垂直構造の半導体発光素子ＬＥＤ構造に合わせて湿式エッチング溶液に容易に溶解され、選択支持基板５００と発光素子の多層発光構造体薄膜とを分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）させる役割をしたり、または選択支持基板４００と発光素子の多層発光構造体とをより強く結合させる役割をする。
【００７１】
上記ヒートシンク層５２０は、上記最終的に製作された単一化された垂直構造の発光素子ＬＥＤの駆動時に発生する多量の熱を外部へ円滑に発散させるとともに上下層の強い接合及び支持台の役割をする。したがって、上記ヒートシンク層５２０は熱的及び電気的な伝導率に優れた金属、合金、または固溶体で構成されることが好ましく、一例として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｉのうちの少なくとも１つ成分を含み、０．１マイクロメートル乃至５００マイクロメートルの厚さを有することが好ましい。
【００７２】
また、図５の（ａ）及び（ｂ）に示された半導体発光素子製造用支持基板５０，５２は、熱的及び電気的に優れた伝導体である選択支持基板５００の上部に８０マイクロメートル以下の薄い厚さを有するヒートシンク層５２０が形成されている。上記半導体発光素子製造用支持基板５０，５２は、第１ウェハとのウェハボンディング、ＬＬＯ工程、及び後工程を順次行った後に、単一チップを製作するために垂直方向（Ａ−Ａ’の矢印方向）にのみ機械的研磨のソーイングまたはレーザ切断を行うことにより最終的な発光素子である垂直構造のＬＥＤ単一チップを製作することができる。
【００７３】
一方、図５の（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）に示された半導体発光素子製造用支持基板５４，５６，５８には、８０マイクロメートル乃至５００マイクロメートルの厚い厚さを有するヒートシンク層５２２が形成されている。上記半導体発光素子製造用支持基板５４，５６，５８のように、ヒートシンク層５２２が相対的に厚い場合、単一チップを製作するために垂直方向（Ａ−Ａ’の矢印方向）にソーイングまたはレーザ切断を行うとともに水平方向（Ｂ−Ｂ’の矢印方向）に犠牲層５１０を湿式エッチングすることにより、最終的な発光素子である垂直構造のＬＥＤ単一チップが分離されて完成する。
【００７４】
（半導体発光素子製造用支持基板の第３製造例）
以下、本発明の他の実施例による半導体発光素子製造用支持基板について説明する。
【００７５】
図６は、本発明の他の実施例による半導体発光素子製造用支持基板を示す積層断面図である。本実施例による半導体発光素子製造用支持基板６０，６２，６４，６６，６８としては熱的及び電気的に不導体である選択支持基板６００が用いられる。
【００７６】
本実施例による半導体発光素子製造用支持基板の上記選択支持基板６００としては、最初成長基板との熱膨脹係数の差が２ｐｐｍ以下の電気絶縁性物質が好ましく、一例として、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ガラスなどの単結晶、多結晶、または非晶質基板のウェハが用いられる。
【００７７】
図６の（ａ）及び（ｂ）に示された半導体発光素子製造用支持基板６０，６２は、相対的に薄の厚さ（８０マイクロメートル以下）のヒートシンク層６２０及び熱的電気的に不導体である選択支持基板６００を含み、図６の（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）に示された半導体発光素子製造用支持基板６４，６６，６８は相対的に厚い厚さ（８０マイクロメートル乃至５００マイクロメートルの厚い厚さを有する）のヒートシンク層６２２及び熱的電気的に不導体である選択支持基板６００を含む。図６の（ａ）及び（ｃ）には、パターニングされていない半導体発光素子製造用支持基板が示されており、図６の（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）には、パターニングされた半導体発光素子製造用支持基板が示されている。図６に示すように、半導体発光素子製造用支持基板は、基本的に三層に構成されている。具体的に、電気絶縁体ある選択支持基板６００の上部に犠牲層６１０、ヒートシンク層６２０及びボンディング層６３０が順次積層されている。
【００７８】
より詳細に説明すると、上記犠牲層６１０は、湿式溶液に容易に溶解されて選択支持基板６００と発光素子の多層発光構造体薄膜とを分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）させる役割をする。
【００７９】
上記ヒートシンク層６２０は熱的及び電気的伝導率に優れた金属、合金、または固溶体で構成されているため、発光素子の駆動時に発生する多量の熱を外部へ円滑に発散させるとともに上下層の強い接合及び支持台の役割をする。
【００８０】
したがって、上記ヒートシンク層６２０は熱的及び電気的な伝導率に優れた金属、合金、または固溶体で構成されることが好ましく、一例として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｉのうちの少なくとも１つ成分を含み、０．１マイクロメートル乃至５００マイクロメートルの厚さを有することが好ましい。
【００８１】
上記ヒートシンク層６２０は、様々な物理−化学蒸着法（ＣＶＤまたはＰＶＤ）により形成できるが、優先的に電気メッキまたは非電気メッキ方法を用いて行うことがより好ましい。
【００８２】
上記ボンディング層６３０はグループ３族窒化物系半導体単結晶多層薄膜が積層成長されたサファイア成長基板である第１ウェハの最上層部に積層形成された拡散障壁層を含むボンディング層の物質と同一の物質を優先的に用いることがより好ましいが、他の物質を用いることもできる。一例として、上記ボンディング層５３０としては、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅのうちの少なくとも１つを含むソルダリングまたはブレイジングの合金物質が用いられる。
【００８３】
また、図６の（ａ）乃至（ｅ）に示すように、本実施例による半導体発光素子製造用支持基板は熱的及び電気的に不導体である選択支持基板６００の上部に積層されたヒートシンク層６２０の厚さにかかわらず第１ウェハとのウェハボンディング、ＬＬＯ工程、及び後工程を順次行った後に、単一チップを製作するために垂直方向（Ａ−Ａ’の矢印方向）にソーイングまたはレーザ切断を行うとともに水平方向（Ｂ−Ｂ’の矢印方向）に犠牲層６１０を湿式エッチングすることにより、最終的な発光素子である垂直構造のＬＥＤ単一チップが分離されて完成される。
【００８４】
（実施例２：半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子製造）
（半導体発光素子の第１製造例）
【００８５】
以下、本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子の第１製造例の構造及びその製造方法について説明する。
【００８６】
図７は、本発明の第１実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子を示す断面図である。図７に示された半導体発光素子７０は相対的に薄い（８０マイクロメートル以下）厚さに形成されたヒートシンク層７８０を有する半導体発光素子製造用支持基板を用いて製作された発光素子である。
【００８７】
図７に示すように、上記半導体発光素子７０は、第１オーミック接触電極７８０、バッファ層７１０、ｎ型半導体クラッド層７２０、発光活性層７３０、ｐ型半導体クラッド層７４０、第２オーミック接触電極７５０及び第１ボンディング層７６０が積層されて形成され、上記第１ボンディング層７６０には第２ボンディング層７８８、ヒートシンク層７８６、第３ボンディング層７２１及び第３支持基板７３が積層されて形成される。上記第３支持基板７３１としては、熱的及び電気的に優れた伝導性を有するＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＡｓなどの単結晶または多結晶ウェハまたはＭｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＮｉＷなどの金属ホイルが好ましい。また、第３支持基板７３１とヒートシンク層７８６との間に存在する第３ボンディング層７２１は、熱的に安定した金属、合金、固溶体で形成することが好ましい。
【００８８】
より好ましくは、上記第１オーミック接触電極７８０は、上記バッファ層７１０を除去した後に上記ｎ型半導体クラッド層７２０の上面に形成されてもよい。
【００８９】
以下、図８の（ａ）乃至（ｈ）を参照して本実施例による上述した構造を有する半導体発光素子の製造工程について順次説明する。
【００９０】
図８を参照すると、本実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子の製造工程は、ａ．最初成長基板であるサファイアの上部にグループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体が積層成長された第１ウェハを準備する段階（図８の（ａ）参照）と、ｂ．半導体発光素子製造用支持基板である第２ウェハを準備する段階（図８の（ｂ）参照）と、ｃ．ウェハボンディングする段階（図８の（ｃ）参照）と、ｄ．最初成長基板であるサファイアを分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）する段階（図８の（ｄ）参照）と、ｅ．後工程段階（図８の（ｅ）乃至（ｈ）参照）と、ｆ．単一チップを製作する段階と、を含む。以下、上述した各工程段階について具体的に説明する。
【００９１】
図８の（ａ）を参照すると、上記ａ段階工程で第１ウェハを準備する段階は、グループ３−５族窒化物系半導体で構成された多層発光構造体薄膜を、ＬＬＯ工程を用いて成長基板から分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）するために、良質の半導体単結晶多層薄膜を必ず透明なサファイア成長基板８００に積層成長させる。最も一般的なグループ３−５族窒化物系半導体薄膜成長装備であるＭＯＣＶＤ及びＭＢＥシステムを用いて、最初成長基板のサファイア８００の上部に発光素子の基本的な多層発光構造体薄膜である低温及び高温バッファ層８１０、ｎ型半導体クラッド層８２０、発光活性層８３０、及びｐ型半導体クラッド層８４０を順次積層成長させる。その後、多層発光構造体薄膜の最上層部であるｐ型半導体クラッド層の上部に高反射性の第２オーミック接触電極８５０を形成し、拡散障壁層８６２を含む第１ボンディング層８６０を連続的に積層形成する。また、第２ウェハとのウェハボンディングを行う前に、多数の長方形または正方形が規則的に配列されるパターニングと乾式エッチング工程を用いて単一チップを製作するためにサファイア成長基板までまたはさらに深くトレンチ８７１を形成することが好ましい。上記高反射性の第２オーミック接触電極８５０は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、金属シリサイド、Ａｇ系合金、Ａｌ系合金、Ｒｈ系合金、ＣＮＴＮｓ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ）、透明伝導性酸化物、透明伝導性窒化物のうちの少なくとも１つを含む物質層で形成され、上記拡散障壁層８６２は、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、ＮｉＣｒ、ＴｉＷ、ＣｕＷ、Ｔａ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＷＮのうちの少なくとも１つを含む物質層で形成され、上記第１ボンディング層８６０は、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅのうちの少なくとも１つを含むソルダリングまたはブレイジングの合金物質で形成されることが好ましい。
【００９２】
上記ａ段階工程で、最初成長基板である透明なサファイア８００の上部に有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、液相エピタキシー（ｌｉｑｕｉｄ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ）、ハイドライド気相エピタキシー（ｈｙｄｒｉｄｅ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ）、分子ビームエピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｅｐｉｔａｘｙ）、有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ：ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ）の装備を用いて積層成長されたグループ３−５族窒化物系半導体薄膜は、Ｉｎｘ（ＧａｙＡｌ１−ｙ）Ｎ（１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、ｘ＋ｙ＞０）の組成を有することが好ましく、上記発光素子の多層発光構造体は、サファイア成長基板８００の上部に６００以下の温度で直接的に積層成長された低温バッファ層を始めとして高温バッファ層８１０、シリコン（Ｓｉ）がドーピングされたｎ型半導体クラッド層８２０、半導体発光活性層８３０、マグネシウム（Ｍｇ）がドーピングされたｐ型半導体クラッド層８４０が順次的に多層構造体として積層成長され、上記高温バッファ層８１０はシリコンがドーピングされたグループ３−５族窒化物系半導体であることが好ましい。上記発光活性層８３０は、Ｉｎｘ（ＧａｙＡｌ１−ｙ）Ｎの障壁層とＩｎｘ（ＧａｙＡｌ１−ｙ）Ｎの井戸層からなる単一量子井戸構造（ＳＱＷ）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ）であってもよく、発光活性層８３０のＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成比を調節することにより、ＩｎＮ（〜０．７ｅＶ）バンドギャップを有する長波長からＡｌＮ（〜６．２ｅＶ）バンドギャップを有する短波長の発光素子まで自由に製作することができる。井戸層は、障壁層よりもバンドギャップを低くして、キャリアである電子及び正孔が井戸に集まるようにすることが内部量子効率の向上のために好ましく、特に、発光特性を向上させるとともに順方向の駆動電圧を低下させるために、井戸層、障壁層のうちの少なくともいずれか１箇所にＳｉまたはＭｇをドーピングしてもよい。
【００９３】
また、第１ウェハを半導体発光素子製造用支持基板８８１である第２ウェハにウェハボンディングする前に、多数の長方形または正方形が規則的に配列されるパターニングと乾式エッチングの工程を用いて、単一チップを製作するためにサファイア成長基板まで、またはさらに深くトレンチ８７１を形成することが好ましい。また、場合によってはトレンチのない第１ウェハ基板も適用可能である。
【００９４】
次に、図８の（ｂ）を参照すると、上記ｂ段階で、第２ウェハである半導体発光素子製造用支持基板８８１を準備する。上記半導体発光素子製造用支持基板８８１は、使用しようとする選択支持基板８８２の上部に犠牲層８８４、ヒートシンク層８８６、及び第２ボンディング層８８８などの三層が順次積層されて構成される。
【００９５】
より詳細に説明すると、上記選択支持基板８８２は、最初成長基板との熱膨脹係数の差が２ｐｐｍ以下の電気絶縁性物質であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ガラスなどの単結晶、多結晶、または非晶質基板ウェハのうちのいずれか１つで形成される。
【００９６】
上記選択支持基板８８２の上部に形成された第１層である上記犠牲層８８４としては、最終的に単一チップを製作する際の、強いエネルギー源であるレーザビームを用いる単一化工程が円滑に行われるように、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＯ、ＩｎＮ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＢｅＭｇＯ、ＭｇＺｎＯなどを含んで、窒素または酸素と結合された単結晶、多結晶、または非晶質状の化合物であってもよく、Ｓｉ単結晶、多結晶、または非晶質状の物質であってもよい。
【００９７】
上記選択支持基板８８２の上部に形成された第２層であって、熱的及び電気的に優れた伝導率を有する物質で形成されるヒートシンク層８８６としては、発光素子の駆動時に発生される熱を外部へ容易に発散させるとともに発光素子である多層発光構造体の支持台の役割をする金属、合金、固溶体、半導体物質が好ましい。また、上記ヒートシンク層は、相対的に薄ら厚さ（８０マイクロメートル以下）で形成されることが好ましい。
【００９８】
上記選択支持基板８８２の上部に形成された第３層であって、第１ウェハとウェハ結合するための第２ボンディング層８８８は、第１ウェハの最上層部に位置する第１ボンディング層８６０と同一の物質で形成されることが最も好ましいが、他の物質で形成されることも可能である。また上記半導体発光素子製造用支持基板において選択支持基板の上に形成される三層は、物理的または化学蒸着法を用いて行うことが好ましく、特に、ヒートシンク層８８６は、電気メッキまたは非電気メッキ方法を用いて行うことが最も好ましい。
【００９９】
上記半導体発光素子製造用支持基板８８１を構成する選択支持基板８８２としては、電気絶縁体あるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２基板などのウェハのうちのいずれか１つを選択し、上記犠牲層８８４としては、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＯ、ＩｎＮ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＢｅＭｇＯ、ＭｇＺｎＯなどを含んで、窒素または酸素と結合された単結晶、多結晶、または非晶質状の物質層、またはＳｉ単結晶、多結晶、または非晶質状の物質層を使用可能であり、上記相対的に薄いヒートシンク層８８６としては熱的及び電気的に伝導率の高い金属、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｉのうちの少なくとも１つ成分を含む合金または固溶体か、またはこれらで構成された窒化物及び酸化物のうちの少なくとも１つを含む物質を使用可能であることを特徴とし、上記第２ボンディング層８８８は、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅのうちの少なくとも１つを含むソルダリングまたはブレイジングの合金物質で形成されることが好ましい。また上記これらの物質系以外の物質で形成されることもできる。
【０１００】
次に、図８の（ｃ）を参照すると、ｃ段階工程であるウェハボンディングする段階では、熱−圧縮方法により第１ウェハと第２ウェハとが接合される。上記ｃ段階工程における熱−圧縮ボンディングは、１００乃至６００の温度で、１Ｍｐａ乃至２００Ｍｐａの圧力で行われることが好ましい。
【０１０１】
図８の（ｄ）を参照すると、ｄ段階工程はＬＬＯ技術を用いて最初成長基板であるサファイア基板を分離する段階である。最初成長基板を分離するために、強いエネルギー源であるレーザビームを透明なサファイアの裏面に照射すると、半導体単結晶多層発光構造体とサファイアとの間の界面で強いレーザ吸収があり、これにより界面に存在する窒化ガリウム（ＧａＮ）の熱化学分解反応により最初成長基板のサファイアが分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）される。
【０１０２】
上記ｄ段階工程での最初成長基板８００である透明なサファイアの分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）は、優先的に強いエネルギー源であるレーザビームを透明なサファイアの裏面に照射して熱化学分解反応を介して行われることが好ましく、このとき、空気に露出されるグループ３−５族窒化物系半導体薄膜の表面をＨ２ＳＯ４、ＨＣｌ、ＫＯＨ、ＢＯＥのうちの少なくとも１つを用いて３０乃至２００温度で処理する段階を含むことが好ましい。さらに、機械−化学的研磨及び次いでの湿式エッチングにより最初成長基板８００を完全に除去することも好ましい。上記サファイア成長基板８００の湿式エッチングは、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、クロム酸（ＣｒＯ３）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれか１つまたはこれらの組み合わせによる混合溶液をエッチング溶液にして行うことが好ましい。上記湿式エッチング溶液の温度は２００以上であることがより好ましい。
【０１０３】
次に、図８の（ｅ）を参照すると、ｅ段階工程による後工程では、ウェハクリーニングを始めとした発光素子のパシベーション、乾式エッチング、第１オーミック接触電極物質の蒸着及び熱処理などの後工程が行われる。
【０１０４】
上記ｅ段階工程で、バッファ層８１０またはｎ型半導体クラッド層８２０の上部に、第１オーミック接触電極物質の蒸着及び熱処理工程を経て熱的に安定した第１オーミック接触電極８８０を形成し、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、または各種電気絶縁体物質のうちの少なくとも１つを用いて上記グループ３族窒化物系半導体素子の表面または側面を電気的にパシベーションする段階をさらに含むことがより好ましい。また、上記第１オーミック接触電極８８０は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＮｉＣｒ、ＰｄＣｒ、ＣｒＰｔ、ＮｉＴｉ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、希土類金属及び合金、金属シリサイド、半導体シリサイド、ＣＮＴＮｓ、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）、透明伝導性窒化物（ＴＣＮ）のうちの少なくとも１つを含む物質で形成することが好ましい。
【０１０５】
次に、最終のｆ段階工程である単一チップの製作は、上記ｂ段階工程での半導体発光素子製造用支持基板８８１のヒートシンク層８８６の厚さ（すなわち、８０マイクロメートル未満）に合わせてウェハボンディング（ｃ段階工程）した後に、それぞれ異なる後工程を経ることにより最終の単一チップ形態の発光素子構造が、図５に示すように製作される。
【０１０６】
図８の（ｆ）を参照すると、半導体発光素子製造用支持基板８８１のヒートシンク層８８６の厚さが８０マイクロメートル未満である場合には、半導体発光素子製造用支持基板８８１の正反対方向に有機または無機ボンディング物質で臨時の支持基板（以下、ＴＳＳともいう）８１１を付着する。次に、図８の（ｇ）に示すように、犠牲層８８４として使用された物質に応じて適当な吸収波長帯を有するレーザビームを選択して犠牲層８８４を熱−化学分解反応させて、電気絶縁体である選択支持基板８８２を分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）除去する。次に、図８の（ｈ）に示すように、電気伝導性ソルダリングまたはブレイジング金属または合金で形成された第３ボンディング層８２１を用いて、電気伝導体からなる第３支持基板８３１とヒートシンク層８８６とを結合し、垂直方向に（図８の（ｈ）のＡ−Ａ’の矢印方向）切断して、図７に示された最終の発光素子ＬＥＤチップを製作する。
【０１０７】
（半導体発光素子の第２製造例）
以下、図９及び図１０を参照して半導体発光素子製造用支持基板の第１製造例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子及びその製造方法について説明する。
【０１０８】
図９は、本実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子を示す断面図である。本実施例による半導体発光素子製造用支持基板は上述した好ましい第１実施例による半導体発光素子製造用支持基板とその積層構造及び製造工程が略同様であり、但し、ヒートシンク層９８６の厚さが８０マイクロメートル乃至５００マイクロメートルに形成されて厚さが厚くなる。
【０１０９】
図９に示す半導体発光素子９０は、厚さの厚いヒートシンク層を有する半導体発光素子製造用支持基板を用いて製作された発光素子であって、半導体発光素子製造用支持基板の選択支持基板の上部に積層されたヒートシンク層が８０マイクロメートル乃至５００マイクロメートルに形成されるため、ヒートシンク層の厚さが相対的に厚いことを特徴とする。
【０１１０】
図９に示すように、上記半導体発光素子９０は第１オーミック接触電極９８０、バッファ層９１０、ｎ型半導体クラッド層９２０、発光活性層９３０、ｐ型半導体クラッド層９４０、第２オーミック接触電極９５０及び第１ボンディング層９６０が積層され、上記第１ボンディング層９６０には、第２ボンディング層９８８、ヒートシンク層９８６が積層されて形成される。よって、本実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いて製作される半導体発光素子９０は、製造工程中に電気絶縁体である選択支持基板を、犠牲層を用いてＬＬＯ工程により除去した後に別途の第３支持基板のような支持台がなくても厚いヒートシンク層９８６が半導体発光素子の多層発光構造体を支持することができるようになる。
【０１１１】
より好ましくは、上記第１オーミック接触電極９８０は、上記バッファ層９１０を除去した後に上記ｎ型半導体クラッド層９２０の上面に形成されてもよい。
【０１１２】
図１０の（ａ）乃至（ｈ）は、本実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた高性能垂直構造の発光素子の製造方法を順次示す断面図である。図１０の（ａ）乃至（ｇ）は半導体発光素子製造用支持基板のヒートシンク層１０８６の厚さの差を除き、図８の（ａ）乃至（ｇ）と同様であるため、図８と重複する説明は省略する。
【０１１３】
図１０の（ａ）乃至（ｇ）に示すように、上述した第１実施例と同様の製造工程を経た本実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いて半導体発光素子を製作した後、半導体発光素子製造用支持基板の選択支持基板１０８２を除去する。次に、図１０の（ｈ）に示すように、垂直方向に（図１０の（ｈ）のＡ−Ａ’の矢印方向）切断して、図９に示されたように、最終の発光素子９０のＬＥＤチップを製作する。本実施例による半導体発光素子９０の製作に用いられる半導体発光素子製造用支持基板１０８１は、厚いヒートシンク層１０８６を具備することにより別途の第３支持基板をボンディングしなくても、厚いヒートシンク層が多層の半導体発光素子を支持することができる。
【０１１４】
（半導体発光素子の第３製造例）
以下、図１１及び図１２を参照して本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子の第１実施例の構造及び製造過程について具体的に説明する。
【０１１５】
図１１は、本発明の第１実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子１１００を示す断面図である。図１１に示すように、上記半導体発光素子１１００は、第１オーミック接触電極１１８０、バッファ層１１１０、ｎ型半導体クラッド層１１２０、発光活性層１１３０、ｐ型半導体クラッド層１１４０、第２オーミック接触電極１１５０及び第１ボンディング層１１６０が積層され、上記第１ボンディング層１１６０には第２ボンディング層１１８８、ヒートシンク層１１８６、犠牲層１１８４及び選択支持基板１１８２が積層されて形成される。
【０１１６】
より好ましくは、上記第１オーミック接触電極１１８０は、上記バッファ層１１１０を除去した後に上記ｎ型半導体クラッド層１１２０の上面に形成されてもよい。
【０１１７】
本実施例による半導体発光素子の製作に用いられる半導体発光素子製造用支持基板１１８０の選択支持基板１１８２は電気伝導体であり、上記半導体発光素子は、半導体発光素子製造用支持基板のヒートシンク層１１８６の厚さにかかわらず製作される。一方、上記半導体発光素子は半導体発光素子製造用支持基板のヒートシンク層１１８６の厚さに応じて、最終的に単一チップを製作する段階で半導体発光素子製造用支持基板の選択支持基板を選択的に分離して除去することも可能である。この場合、上記ヒートシンク層の厚さが８０マイクロメートル以上である場合は犠牲層を湿式エッチング溶液に溶解させて選択支持基板を分離除去することができる。
【０１１８】
以下、図１２の（ａ）乃至（ｆ）を参照して本実施例による、上述した構造を有する半導体発光素子１１００の製造工程について順次説明する。
【０１１９】
図１２を参照すると、本実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子１１００の製造工程は、ａ．最初成長基板であるサファイアの上部にグループ３−５族窒化物系半導体多層発光構造体が積層成長された第１ウェハを準備する段階（図１２の（ａ）参照）と、ｂ．半導体発光素子製造用支持基板７８０である第２ウェハを準備する段階（図１２の（ｂ）参照）と、ｃ．ウェハボンディングする段階（図１２の（ｃ）参照）と、ｄ．最初成長基板であるサファイアを分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）する段階（図１２（ｄ）参照）と、ｅ．後工程（図１２の（ｅ）参照）を行う段階と、ｆ．単一チップを製作する段階（図１２（ｆ）参照）と、を含む。
【０１２０】
以下、上述した各段階について具体的に説明する。
図１２の（ａ）を参照すると、上記ａ段階である第１ウェハを準備する段階は、グループ３−５族窒化物系半導体からなる多層発光構造体薄膜を、ＬＬＯ工程を用いて成長基板から分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）するために、良質の半導体単結晶多層薄膜を必ず透明なサファイア成長基板に積層成長させる。一般的にグループ３−５族窒化物系半導体薄膜成長装備であるＭＯＣＶＤ及びＭＢＥシステムを用いて、サファイアからなる最初成長基板１２００の上部に発光素子の基本的な多層発光構造体薄膜である低温及び高温バッファ層１２１０、ｎ型半導体クラッド層１２２０、発光活性層１２３０、及びｐ型半導体クラッド層１２４０を順次積層成長させる。
【０１２１】
次に、多層発光構造体薄膜の最上層部のｐ型半導体クラッド層の上部に高反射性第２オーミック接触電極１２５０を形成し、拡散障壁層を含む第１ボンディング層１２６０を連続的に積層形成する。
【０１２２】
また、半導体発光素子製造用支持基板１２８１である第２ウェハとのウェハボンディングを行う前に、多数の長方形または正方形が規則的に配列されるパターニング及び乾式エッチング工程を用いて単一チップを製作するために、サファイア成長基板まであるいはより深くトレンチ１２７１を形成することが好ましい。また、場合によっては、トレンチのない第１ウェハ基板も適用可能である。上記高反射性の第２オーミック接触電極１２５０は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、金属シリサイド、Ａｇ系合金、Ａｌ系合金、Ｒｈ系合金、ＣＮＴＮｓ、透明伝導性酸化物、透明伝導性窒化物のうちの少なくとも１つを含む物質層で形成され、上記拡散障壁層はＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、ＮｉＣｒ、ＴｉＷ、ＣｕＷ、Ｔａ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＷＮのうちの少なくとも１つを含む物質層で形成され、上記第１ボンディング層１２６０は、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅのうちの少なくとも１つを含むソルダリングまたはブレイジングの合金物質で形成されることが好ましい。
【０１２３】
上記ａ段階において、最初成長基板である透明なサファイア１２００の上部に有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、液相エピタキシー、ハイドライド気相エピタキシー、分子ビームエピタキシー、ＭＯＶＰＥの装備を用いて積層成長されたグループ３−５族窒化物系半導体薄膜は、Ｉｎｘ（ＧａｙＡｌ１−ｙ）Ｎ（１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、ｘ＋ｙ＞０）の組成を有することが好ましい。上記高温バッファ層１２１０は、シリコン（Ｓｉ）がドーピングされた３−５族窒化物系半導体であることが好ましい。上記半導体発光活性層１２３０は、Ｉｎｘ（ＧａｙＡｌ１−ｙ）Ｎの障壁層とＩｎｘ（ＧａｙＡｌ１−ｙ）Ｎの井戸層からなる単一量子井戸構造（ＳＱＷ）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ）であってもよく、発光活性層１２３０のＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成比を調節することにより、ＩｎＮ（〜０．７ｅＶ）のバンドギャップを有する長波長からＡｌＮ（〜６．２ｅＶ）のバンドギャップを有する短波長の発光素子まで自由に製作することができる。上記発光活性層１２３０の井戸層は障壁層よりもバンドギャップを低くしてキャリアである電子及び正孔が井戸に集まるようにすることが内部量子効率の向上のために好ましく、特に、発光特性を向上させるとともに順方向の駆動電圧を低下するために、井戸層、障壁層のうちの少なくとも１箇所にＳｉまたはＭｇをドーピングすることができる。
【０１２４】
また、ウェハボンディングする前に、高反射性の第２オーミック接触電極の形成や各層間の界面結合力をより向上させるために、第１ウェハに少なくとも１回の熱処理工程を行うことが好ましい。
【０１２５】
図１２の（ｂ）を参照すると、ｂ段階工程は半導体発光素子製造用支持基板１２８１からなる第２ウェハを準備する段階である。上記半導体発光素子製造用支持基板は使用しようとする選択支持基板１２８２の上部に、基本的に犠牲層１２８４、ヒートシンク層１２８６、第２ボンディング層１２８８が順次積層構成される。上述したように、選択支持基板１２８２の上部に三層で構成された半導体発光素子製造用支持基板１２８１の熱膨脹係数（ＴＥＣ）が最初成長基板であるサファイアまたは窒化物系半導体と類似または同一の値を有するように、物質の選択及び構成することが非常に重要である。
【０１２６】
上記選択支持基板１２８２としては、電気的に導体でありながら熱的にも優れた伝導率を有するＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＡｓなどの単結晶、多結晶、または非晶質のウェハ、またはＭｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＮｉＷなどの金属ホイルが好ましい。また、選択支持基板１２８２とヒートシンク層１２８６との間に存在する犠牲層１２８４は、熱的に安定した金属、合金、固溶体で形成することが好ましい。
【０１２７】
より詳細に説明すると、第１層である犠牲層１２８４としては、最終的に単一チップを製作する際に、完成された隣接する単一チップに熱的、機械的な衝撃を与えることなく単一化工程が円滑に行われるように、優先的に湿式溶液中に迅速に溶解される金属、合金、固溶体、半導体、絶縁体などの物質が好ましい。
【０１２８】
第２層である熱的及び電気的に優れた伝導率を有する物質で形成されたヒートシンク層１２８６としては、発光素子の駆動時に発生する熱を外部へ容易に発散するとともに発光素子である多層発光構造体の支持台の役割をする金属、合金、固溶体、半導体物質が好ましい。
【０１２９】
第３層であって、第１ウェハとウェハ結合するための第２ボンディング層１２８８としては、第１ウェハの最上層部に位置する第１ボンディング層１２６０と同一の物質であることがより好ましいが、他の物質を用いてもよい。また、上記半導体発光素子製造用支持基板の選択支持基板の上部に積層される三層は、物理的または化学的蒸着法を用いてもよいが、特に、ヒートシンク層は、電気メッキまたは非電気メッキ方法を用いることがより好ましい。
【０１３０】
上記犠牲層１２８４は、ＡｌＡｓ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＩＴＯ、Ｓｎ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｒＮ、ＴｉＮ、Ｃｒ、各種金属、合金、酸化物のうちの少なくとも１つを含む物質で形成され、上記ヒートシンク層１２８６は厚さにかかわらずＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｉのうちの少なくとも１つ成分を含む各種金属または合金のうちの少なくとも１つを含む物質で形成され、上記第２ボンディング層１２８８は、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅのうちの少なくとも１つを含むソルダリングまたはブレイジングの合金物質で形成されることが好ましい。
【０１３１】
図１２の（ｃ）を参照すると、ｃ段階工程であるウェハボンディング段階では、熱−圧縮方法により第１ウェハと第２ウェハとが接合される。上記ｃ段階工程での熱−圧縮ボンディングは、１００乃至６００の温度で、１Ｍｐａ乃至２００Ｍｐａの圧力で行われることが好ましい。
【０１３２】
次に、図１２の（ｄ）を参照すると、ｄ段階工程は、ＬＬＯ技術を用いて最初成長基板であるサファイア基板を分離する段階である。最初成長基板を分離するために、強いエネルギー源であるレーザビームを透明なサファイアの裏面に照射すると、半導体単結晶多層発光構造体とサファイアとの間の界面で強いレーザ吸収があり、これにより界面に存在する窒化ガリウム（ＧａＮ）の熱化学分解反応によって最初成長基板であるサファイアが分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）される。このとき、空気に露出されるグループ３−５族窒化物系半導体薄膜の表面を、Ｈ２ＳＯ４、ＨＣｌ、ＫＯＨ、ＢＯＥのうちの少なくとも１つで３０乃至２００の温度で処理する段階を含むことが好ましい。また、さらに機械−化学的研磨と次いでの湿式エッチングにより成長基板のサファイア１０を完全に除去してもよい。上記最初成長基板１２００であるサファイア成長基板の湿式エッチングは、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、クロム酸（ＣｒＯ３）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれか１つまたはこれらの組み合わせによる混合溶液をエッチング溶液にして行うことが好ましい。上記湿式エッチング溶液の温度は、２００以上であることがより好ましい。
【０１３３】
次に、図１２の（ｅ）を参照すると、上記ｅ段階は、後工程であるウェハクリーニングを始めとした発光素子のパシベーション、乾式エッチング、第１オーミック接触電極物質蒸着及び熱処理などを行う段階である。上記ｅ段階は、ｎ型半導体クラッド層１２２０またはバッファ層１２１０の上部に第１オーミック接触電極物質の蒸着及び熱処理することにより、熱的に安定した第１オーミック接触電極１２８０を形成し、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、または各種電気絶縁体物質のうちの少なくとも１つを用いて上記グループ３族窒化物系半導体素子の表面または側面を電気的にパシベーションする段階をさらに含むことがより好ましい。
【０１３４】
また、上記第１オーミック接触電極１２８０は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＮｉＣｒ、ＰｄＣｒ、ＣｒＰｔ、ＮｉＴｉ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、希土類金属及び合金、金属シリサイド、半導体シリサイド、ＣＮＴＮｓ、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）、透明伝導性窒化物（ＴＣＮ）のうちの少なくとも１つを含む物質で形成することが好ましい。
【０１３５】
次に、図１２の（ｆ）を参照すると、上記ｆ段階は、最終的に単一チップを製作する段階である。最終的に単一チップを製作する工程は、第２ボンディング層１２８８、ヒートシンク層１２８６、犠牲層１２８４、及び選択支持基板１２８２からなる半導体発光素子製造用支持基板１２８１を垂直方向（Ａ−Ａ’の矢印方向）にのみ切断して最終的に図１１のような単一化された発光素子ＬＥＤチップを製作する。特に電気伝導体である選択支持基板１２８２とヒートシンク層１２８６との間に存在する犠牲層１２８４は、湿式溶液に溶解されて選択支持基板とヒートシンク層とを分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）させることではなく、層間結合させる役割をする。
【０１３６】
（半導体発光素子の第４製造例）
以下、図１３及び図１４を参照して本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子の第２実施例の構造及び製造過程について具体的に説明する。
【０１３７】
図１３は、本発明の第２実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子１３００を示す断面図である。図１３に示すように、上記半導体発光素子１３００は、第１オーミック接触電極１３８０、バッファ層１３１０、ｎ型半導体クラッド層１３２０、発光活性層１３３０、ｐ型半導体クラッド層１３４０、第２オーミック接触電極１３５０及び第１ボンディング層１３６０が積層され、上記第１ボンディング層１３６０には、第２ボンディング層１３８８、ヒートシンク層１３８６、第３ボンディング層１３２１及び第３支持基板１３３１が積層されて形成される。
【０１３８】
より好ましくは、上記第１オーミック接触電極１３８０は、上記バッファ層１３１０を除去した後に上記ｎ型半導体クラッド層１３２０の上面に形成されてもよい。
【０１３９】
本実施例による半導体発光素子の製作に用いられる半導体発光素子製造用支持基板の選択支持基板は、最初成長基板との熱膨脹係数の差が２ｐｐｍ以下の電気絶縁性物質であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ガラスなどの単結晶、多結晶、または非晶質基板のウェハからなり、上記半導体発光素子の半導体発光素子製造用支持基板のヒートシンク層１３８６の厚さは、８０マイクロメートル以下であって、相対的に薄ら厚さに形成されることを特徴とする。
【０１４０】
よって、本実施例による半導体発光素子は、電気絶縁体である選択支持基板を、犠牲層を用いて分離除去し、第３ボンディング層１３２１を用いて新たな第３支持基板１３３１をウェハボンディングして製作する。上記第３支持基板１３３１としては、熱的及び電気的に優れた伝導性を有するＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＡｓなどの単結晶または多結晶ウェハ、またはＭｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＮｉＷなどの金属ホイルが好ましい。また、第３支持基板１３３１とヒートシンク層１３８６との間に存在する第３ボンディング層１３２１は、熱的に安定した金属、合金、または固溶体で形成することが好ましい。
【０１４１】
以下、図１４の（ａ）乃至（ｈ）を参照して本実施例により上述した構造を有する半導体発光素子１３００の製造工程について順次説明する。本実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子１３００の製造工程中、上述した第１実施例の製造工程と重複される部分に対する説明は省略する。
【０１４２】
先ず、図１４の（ａ）を参照すると、上記ａ段階は、透明なサファイアからなる最初成長基板１４００上に半導体多層発光構造体を形成して第１ウェハを準備する段階である。上記半導体多層発光構造体薄膜は、低温及び高温バッファ層１４１０、ｎ型半導体クラッド層１４２０、発光活性層１４３０、及びｐ型半導体クラッド層１４４０を順次積層成長させる。
【０１４３】
次に多層発光構造体薄膜の最上層部であるｐ型半導体クラッド層の上部に高反射性第２オーミック接触電極１４５０を形成し、拡散障壁層を含む第１ボンディング層１４６０を連続的に積層形成する。
【０１４４】
また、半導体発光素子製造用支持基板１４８１である第２ウェハとのウェハボンディングを行う前に、多数の長方形または正方形が規則的に配列されるパターニングと乾式エッチング工程を用いて単一チップを製作するためにサファイア成長基板まであるいはより深くトレンチ１４７１を形成することが好ましい。また、場合によってはトレンチがない第１ウェハ基板も適用可能である。
【０１４５】
上記高反射性第２オーミック接触電極１４５０は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、金属シリサイド、Ａｇ系合金、Ａｌ系合金、Ｒｈ系合金、ＣＮＴＮｓ、透明伝導性酸化物、透明伝導性窒化物のうちの少なくとも１つを含む物質層で形成され、上記拡散障壁層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、ＮｉＣｒ、ＴｉＷ、ＣｕＷ、Ｔａ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＷＮのうちの少なくとも１つを含む物質層で形成され、上記第１ボンディング層１４６０は、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅのうちの少なくとも１つを含むソルダリングまたはブレイジングの合金物質で形成されることが好ましい。
【０１４６】
次に、図１４の（ｂ）を参照すると、上記ｂ段階は、半導体発光素子製造用支持基板１４８１を準備する段階である。本実施例に用いられる半導体発光素子製造用支持基板１４８１は、選択支持基板１４８２の上部に犠牲層１４８４、相対的に薄ら厚さ（８０マイクロメートル以下）のヒートシンク層１４８６、及び第２ボンディング層１４８８が順次積層されている。
【０１４７】
上記選択支持基板１４８２は、最初成長基板との熱膨脹係数の差が２ｐｐｍ以下の電気絶縁性物質であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ガラスなどの単結晶、多結晶、または非晶質基板のウェハからなり、上記犠牲層１４８４は、ＡｌＡｓ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｒＮ、ＴｉＮ、Ｃｒ、各種金属、合金、酸化物のうちの少なくとも１つを含む物質で形成され、上記薄いヒートシンク層１４８６は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｉのうちの少なくとも１つ成分を含む各種金属または合金のうちの少なくとも１つを含む物質で形成され、上記第２ボンディング層１４８８は、Ｇａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｇｅのうちの少なくとも１つを含むソルダリングまたはブレイジングの合金物質で形成されることが好ましい。
【０１４８】
図１４の（ｃ）を参照すると、ｃ段階のウェハボンディング工程では、熱−圧縮方法により第１ウェハと第２ウェハとが接合される。上記ｃ段階での熱−圧縮ボンディングは１００乃至６００の温度で、１Ｍｐａ乃至２００Ｍｐａの圧力で行われることが好ましい。
【０１４９】
次に、図１４の（ｄ）を参照すると、上記ｄ段階は、最初成長基板１４００である透明なサファイア基板を分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）する段階である。
【０１５０】
次に、図１４の（ｅ）を参照すると、上記ｅ段階は後工程を行う段階である。上記後工程は、バッファ層１４１０またはｎ型半導体クラッド層１４２０の上部に、第１オーミック接触電極物質の蒸着及び熱処理することにより、熱的に安定した第１オーミック接触電極１４８０を形成し、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、または各種電気絶縁体物質のうちの少なくとも１つを用いて上記グループ３族窒化物系半導体素子の表面または側面を電気的にパシベーションする段階をさらに含むことがより好ましい。
【０１５１】
また、上記第１オーミック接触電極１４８０は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＮｉＣｒ、ＰｄＣｒ、ＣｒＰｔ、ＮｉＴｉ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、希土類金属及び合金、金属シリサイド、半導体シリサイド、ＣＮＴＮｓ、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）、透明伝導性窒化物（ＴＣＮ）のうちの少なくとも１つを含む物質で形成されることが好ましい。
【０１５２】
次に、図１４の（ｆ）及び（ｇ）を参照すると、上記ｆ段階は、最終的に単一チップを製作する工程であって、二つの段階を経て完成される。先ず、半導体発光素子製造用支持基板の正反対方向に有機または無機ボンディング物質で臨時の支持基板（ＴＳＳ）１４１１を付着し、その後、犠牲層１４８４として使用された物質に合わせて、ＨＦ、ＢＯＥ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、ＫＯＨ、ＮＨＯＨ、ＫＩなどの各種酸、塩基、塩溶液のような湿式エッチング溶液を用いて犠牲層１４８４を溶解し、選択支持基板１４８２をＢ−Ｂ’の矢印方向に沿って分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）し除去する。
【０１５３】
次に、図１４の（ｈ）を参照すると、最終的に単一チップが完成される段階である。先ず、上述した電気伝導性ソルダリングまたはブレイジング金属または合金で形成される第３ボンディング層１４２１を用いて第３支持基板１４３１とヒートシンク層１４８６とを結合し、垂直方向に（Ａ−Ａ’の矢印方向）切断して最終的に、図１３のような単一化された発光素子ＬＥＤチップを製作する。
【０１５４】
（半導体発光素子の第５製造例）
以下、図１５及び図１６を参照して本発明による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子の第３実施例の構造及び製造過程について具体的に説明する。
【０１５５】
図１５は、本発明の第３実施例による半導体発光素子製造用支持基板を用いた半導体発光素子１５００を示す断面図である。図１５に示すように、上記半導体発光素子１５００は、第１オーミック接触電極１５８０、バッファ層１５１０、ｎ型半導体クラッド層１５２０、発光活性層１５３０、ｐ型半導体クラッド層１５４０、第２オーミック接触電極１５５０及び第１ボンディング層１５６０が積層され、上記第１ボンディング層１５６０には、第２ボンディング層１５８８、ヒートシンク層１５８６が積層されて形成される。
【０１５６】
より好ましくは、上記第１オーミック接触電極１５８０は上記バッファ層１５１０を除去した後に上記ｎ型半導体クラッド層１５２０の上面に形成されてもよい。
【０１５７】
本実施例による半導体発光素子の製造に用いられる半導体発光素子製造用支持基板１６８１の選択支持基板１６８２は、最初成長基板との熱膨脹係数の差が２ｐｐｍ以下の電気絶縁性物質であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＭｇＯ、ＡｌＳｉＣ、ＢＮ、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ガラスなどの単結晶、多結晶、または非晶質基板のウェハからなり、上記半導体発光素子は、上記選択支持基板１６８２の上部に積層されたヒートシンク層１６８６が相対的に厚い厚さ（８０マイクロメートル乃至５００マイクロメートル）を有することを特徴とする。
【０１５８】
したがって、本実施例による発光素子は、電気絶縁体ある選択支持基板１６８２を、犠牲層１６８４を用いて分離除去した後に、別途の第３支持基板の支持台がなくても厚いヒートシンク層１６８６が発光素子の多層発光構造体を支持する。
【０１５９】
以下、図１６の（ａ）乃至（ｈ）を参照して本実施例により上述した構造を有する半導体発光素子１０の製造工程について順次説明する。但し、上述した第１または第２実施例と重複される説明は省略する。
【０１６０】
先ず、図１６の（ａ）を参照すると、上記ａ段階では最初成長基板１６００である透明なサファイア成長基板の上部に半導体多層発光構造体が形成される。上記半導体多層発光構造体は、低温及び高温バッファ層１６１０、ｎ型半導体クラッド層１６２０、半導体発光活性層１６３０、及びマグネシウム（Ｍｇ）がドーピングされたｐ型半導体クラッド層１６４０が順次的に多層構造に積層成長され、上記高温バッファ層１６１０としては、シリコン（Ｓｉ）がドーピングされたグループ３−５族窒化物系半導体であることが好ましい。また、半導体多層発光構造体薄膜の最上層部であるｐ型半導体クラッド層１６４０の上部に高反射性の第２オーミック接触電極１６５０、拡散障壁層を含む第１ボンディング層１６６０を順次積層形成する。
【０１６１】
次に、図１６の（ｂ）を参照すると、上記ｂ段階は、半導体発光素子製造用支持基板１６８１を準備する段階である。上記半導体発光素子製造用支持基板１６８１は、電気絶縁体からなる選択支持基板１６８２、犠牲層１６８４、相対的に厚い厚さのヒートシンク層１６８６及び第２ボンディング層１６８８が順次構成される。上記半導体発光素子製造用支持基板１６８１は、ヒートシンク層１６８６の厚さを除き、上述した第２実施例の半導体発光素子製造用支持基板と同様であるため、重複される説明は省略する。
【０１６２】
図１６の（ｃ）を参照すると、ｃ段階であるウェハボンディング工程では熱−圧縮方法により第１ウェハと第２ウェハとを接合させる。上記ｃ段階での熱−圧縮ボンディングは１００乃至６００の温度で、１Ｍｐａ乃至２００Ｍｐａの圧力で行われることが好ましい。
【０１６３】
次に、図１６の（ｄ）を参照すると、上記ｄ段階で、最初成長基板１６００である透明なサファイア基板を分離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）する。
【０１６４】
次に、図１６の（ｅ）を参照すると、上記ｅ段階では後工程を行う。上記後工程ではバッファ層１６１０またはｎ型半導体クラッド層１６２０の上部に第１オーミック接触電極物質の蒸着及び熱処理することにより熱的に安定した第１オーミック接触電極１６８０を形成し、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、または各種電気絶縁体物質のうちの少なくとも１つを用いて上記グループ３族窒化物系半導体素子の表面または側面を電気的にパシベーションする段階をさらに含むことがより好ましい。
【０１６５】
また、上記第１オーミック接触電極１６８０は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＮｉＣｒ、ＰｄＣｒ、ＣｒＰｔ、ＮｉＴｉ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、希土類金属及び合金、金属シリサイド、半導体シリサイド、ＣＮＴＮｓ、透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）、透明伝導性窒化物（ＴＣＮ）のうちの少なくとも１つを含む物質で形成することが好ましい。
【０１６６】
次に、図１６の（ｆ）及び（ｇ）を参照すると、半導体発光素子製造用支持基板の正反対方向に有機または無機ボンディング物質で臨時の支持基板（ＴＳＳ）１６１１を付着し、犠牲層１６８４として使用された物質に合わせて酸、塩基、または塩溶液を用いて犠牲層１６８４を溶解し、選択支持基板１６８２を矢印方向（Ｂ−Ｂ’の方向）に沿って分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）して除去する。次に、図１６の（ｈ）を参照すると、垂直方向に（Ａ−Ａ’の矢印方向）切断して最終的に図１５のような単一化された発光素子ＬＥＤチップを製作する。
【０１６７】
本発明は添付の図面に示された実施例を参照にして説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、これより様々な変形及び均等な他の実施例が可能であることを理解できるであろう。特にサファイア成長基板の上部にグループ３−５族窒化物系半導体を成長させることにより製作されるホモエピタキシャルグループ３−５族窒化物系半導体成長基板、グループ３−５族窒化物系半導体多層薄膜を用いた垂直構造のレーザダイオード及びトランジスターなどを含む各種光電子素子にも応用可能であることを理解できよう。したがって、本発明の具体的な保護範囲は添付された特許請求の範囲によって決められるべきである。
【符号の説明】
【０１６８】
４０  半導体発光素子製造用支持基板
５０、５２、５４、５６、５８  半導体発光素子製造用支持基板
６０：  ６２：  ６４：  ６６：  ６８  半導体発光素子製造用支持基板
７０、９０、１１００、１３００、１５００  半導体発光素子
８７１、１２７１、１４７１  トレンチ
８８１、１２８１、１４８１、１６８１  半導体発光素子製造用支持基板
【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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【国際調査報告】
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