(57)【要約】【課題】貼り合わせ面のメタルを合金化することなく、簡単な方法で反射率の低下のない発光デバイスを製造することが可能な発光デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】シード基板１上に選択加工層２、発光デバイス層８を順次形成し、その後、発光デバイス層上の全面又は一部に反射層となる第１金属層９、第１金属層９の少なくとも側面に耐エッチング特性を有する第２金属層１０を形成する。更に、第２金属層１０を支持基板１１に接合した後、シード基板を選択加工層から除去する。本発明においては、耐食性の高い第２金属層で第１金属層を覆うため、合金化を不要とし、高い反射率が得られる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に分離層を形成する工程と、
前記分離層上に発光デバイス層を形成する工程と、
前記発光デバイス層上の全面又は一部に反射層となる第１金属層を形成する工程と、
前記第１金属層の少なくとも側面に耐エッチング特性を有する第２金属層を形成する工程と、
前記第２金属層を第２の基板に接合する工程と、
前記第１の基板を前記分離層から除去する工程と、
前記第２の基板上の発光デバイス層に電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする発光デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第１の基板を除去する工程において、前記分離層に対して高いエッチングレートを有する薬液を用いて前記分離層をエッチングすることにより、前記第１の基板を前記分離層から除去することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１の基板を除去する工程において、前記第１の基板に対して高い選択比を有する薬液を用い、前記分離層をストッパー層として前記第１の基板をエッチングすることにより、前記第１の基板を前記分離層から除去することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第１金属層の側面を含む全面に前記第２金属層を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１の基板、前記分離層及び発光デバイス層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰのいずれかのグループから選択された材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記第１金属層は、Ａｇ又はＡｌであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第２金属層は、Ａｕ又はＰｔであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第２の基板は、Ｓｉ基板であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子において、高輝度、高効率化のため、ミラー効果を有する材料基板、熱導電性の良い基板へ貼り付けることによって基板側へ向かう光を反射させる構成が数多く提案されている。
【０００３】
この手法は、まず、シード基板上に成長した発光デバイス部を、デバイスの発光波長帯域に対し高い反射率を有する材料を表面に形成した別の基板に貼り付ける。その後、発光吸収層であるシード基板をエッチングで選択除去し、この除去面から光を取り出すというものである。この手法は、シード基板をエッチング除去する薬液は侵食性の強い反応薬液である場合が多いため、貼り合わせ面のメタルに耐食性の高い材料を用いる必要がある。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されているように、高い反射率を維持し、且つ、エッチング液に対する耐食性を付与するために、Ａｇを主成分とし、他の金属との合金を使用する方法がある。
【特許文献１】特開２００５−１９７２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法では、元来ＧａＡｓ、ＩｎＰの緑〜赤波長帯域に対して高い反射率を有するＡｇを他の異種金属と合金化すると、その含有成分の組成に比例して反射率が低下する。
【０００６】
また、反射率と耐食性を両立させた合金の形成には組成を一定範囲内でコントロールする必要があり、ストイキオメトリにコントロールしたスパッタターゲットを作成する必要が生じる。これは、製造工程の複雑化を招く。
【０００７】
本発明の目的は、貼り合わせ面のメタルを合金化することなく、簡単な方法で反射率の低下のない発光デバイスを製造することが可能な発光デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の基板上に分離層、発光デバイス層を順次形成し、その後、発光デバイス層上の全面又は一部に反射層となる第１金属層を形成する。次いで、その第１金属層の少なくとも側面に耐エッチング特性を有する第２金属層を形成する。更に、第２金属層を第２の基板に接合した後、第１の基板を分離層から除去する。本発明においては、耐食性の高い第２金属層で第１金属層を覆うため、合金化を不要とし、高い反射率が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、貼り合わせ面を合金化する必要がないため、高い反射率を得ることができ、製造工程を簡略化することができる。また、支持基板に対して貼り合わせを良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る発光デバイスの製造方法について添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１乃至図７は本発明に係る発光デバイスの一実施形態の製造工程を説明する概念図である。
【００１１】
図１はシード基板１上に発光デバイス層８を積層した状態を示す。まず、シード基板１上に、選択加工層（分離層）２と、第１の導電型の不純物が高い濃度でドープされた第１コンタクト層３と、第１の導電型のキャリアを拡散させる第１電流拡散層４と、発光層５がこの順で積層されている。
【００１２】
発光層５はｎホモ接合型、量子井戸型、ダブルへテロ型のいずれかからなる。発光層５上に第２の導電型のキャリアを拡散させる第２電流拡散層６と、第２の導電型の不純物が高い濃度でドープされた第２コンタクト層７がこの順で積層されている。図１は発光デバイスの製造途中の模式断面図である。
【００１３】
ここで、第１コンタクト層３、第１電流拡散層４、発光層５、第２電流拡散層６、第２コンタクト層７を積層したものを発光デバイス層８とする。第１、第２コンタクト層３、７としては、上下配線、基板との電気的導通性を向上させるために形成するのが望ましい。
【００１４】
次に、図２に示すようにＡｇ、Ａｌ等の発光デバイスの発光波長帯域で高反射率である第１金属層９を第２コンタクト層７上の一部（又は全部）に形成する。成膜方法としては、後述する支持基板への貼り合わせを考慮した場合に平坦性が優れた方法が好ましい。例えば、蒸着法、スパッタ法等が挙げられる。
【００１５】
またパターニング方法は、全面成膜後リソグラフィーパターンで不要部分を選択的に除去しても良いし、メタルマスクによる領域の選択成膜等でも良い。
【００１６】
続いて、図３に示すようにＡｕ、Ｐｔ等の耐食性に優れた第２金属層１０を第１金属層９を覆う様に全面成膜する。つまり、第１金属層９の表面のみでなく、側面も覆うように第２金属層１０を形成する。この成膜方法も、第１金属層９と同様の理由から蒸着法、スパッタ法等の成膜が好ましい。
【００１７】
次に、図４に示すようにシード基板１上に選択加工層２、発光デバイス層８、第１、第２金属層９、１０が形成されたデバイス基板を、金属層側から別の支持基板１１に接合し、複合部材を作製する。支持基板１１がＳｉ基板である場合には、特に第２金属層１０がＡｕであれば密着力の高い接合を得やすい。接合力を高めるために、圧力と温度を加えることが一般的な手法として使われる。
【００１８】
更に、Ａｕ−Ａｕの接合は、表面の酸化・状態変化が起きにくいことから、一般的に直接接合が容易で、且つ、高い強度を得られるため、支持基板１１上にＡｕ／Ｔｉ等の接合用メタルを形成しておくことも有用な手法である。
【００１９】
図５は上記プロセスで作製した複合部材を、選択加工層２に高いエッチングレートを有する第１の薬液１２に浸漬することにより複合部材からシード基板１を除去する工程を示す。一般的にこれら薬液は強い反応性を有する酸系の薬液であるが、薬液にさらされる側面部分を耐食性の強い第２金属層１０（Ａｕ、Ｐｔ等）でコーティングすることにより、これらの酸に侵食されやすい第１金属層９（Ａｇ、Ａｌ等）を保護することができる。
【００２０】
図６はシード基板１を除去する他の工程を示す。即ち、上記プロセスで作製した複合部材を、シード基板１に高いエッチングレートを有する第２の薬液１３に浸漬することにより複合部材からシード基板１を除去する工程を示す。
【００２１】
図５に示す除去工程と同様に耐食性の強い第２金属層１０（Ａｕ、Ｐｔ等）でコーティングすることにより第１金属層９（Ａｇ、Ａｌ等）の保護効果が期待できる。なお、第２の薬液１３に対してレートが顕著に低い材料を選択加工層２に用いればシード基板除去プロセスのマージンが拡大できる。
【００２２】
図７は本発明に係る発光デバイスを示す断面図である。図７に示すように上記プロセスで支持基板１１上に発光デバイス層８が移設され、シード基板１、選択加工層２が除去されている。また露出した第１コンタクト層３上に第２の導電型電流注入電極１４が形成されている。電極１４と支持基板１１との間に通電することによって注入した電子―正孔が発光層５で再結合、発光する。
【００２３】
ここで、図７に示すように発光層５で発光した光のうち支持基板１１側へ進行した光１５は第１金属層９で反射され、取り出し効率の改善に寄与するが、本発明は第１金属層９の耐食性改善のための合金化が不要である。そのため、合金ターゲット作成工数を削減でき、発光効率を改善できる。
【００２４】
ここで、シード基板１、選択加工層２、発光層５としては、例えば、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰのいずれかのグループから選択された材料で構成する。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明の好適な実施例を例示的に説明する。
【００２６】
（第１実施例）
図１〜図７を参照しながら本発明に係る発光デバイスの第１実施例の製造方法を説明する。図１に示すように、例えば、ダブルへテロ型のＬＥＤ素子の場合の各層の構成は以下の通りである。下記の層の番号は図１〜図７の層の番号と対応している。例えば、１はシード基板、２は選択加工層である。まず、図１及び下記表に示すようにシード基板１上に各層を積層する。
層    材料（組成）  膜厚（ｎｍ）  ドーパント  ドープレベル  極性  膜種
１  ＧａＡｓ        −                Ｃ      １ｅ１８      Ｐ    基板
２  ＡｌＡｓ        ５０              Ｃ      １ｅ１８      Ｐ  分離層
３  ＧａＡｓ        １００            Ｃ      １ｅ２０      Ｐ  コンタクト層
４  ＡｌxＧａＡｓ    ２０            Ｃ    １ｅ１８        Ｐ  電流拡散層
x（０.０５⇒０.４０）
５  Ａｌ0.40ＧａＡｓ  ４００          Ｃ      １ｅ１８      Ｐ  クラッド層
５  Ａｌ0.13ＧａＡｓ  ３００          Ｚｎ    ２ｅ１７      Ｐ  発光層
５  Ａｌ0.23ＧａＡｓ  ６００          Ｓｉ    ３ｅ１８      Ｎ  クラッド層
６  ＡｌxＧａＡｓ    ２０            Ｓｉ    ３ｅ１８      Ｎ  電流拡散層
x（０.２３⇒０.０５）
７  ＧａＡｓ          ５０            Ｓｉ  ４ｅ１８        Ｎ  コンタクト層
次に、上記デバイス層成膜後、ウェハエッジ部をメタルマスクで遮蔽し、Ａｇ５０ｎｍ（第１金属層）をスパッタ成膜する（図２）。
【００２７】
次に、メタルマスクを取り除き、Ａｕを全面に１００ｎｍ（第２金属層）スパッタ成膜する（図３）。
【００２８】
上記デバイス基板を、洗浄、自然酸化膜除去を行ったＳｉ基板（支持基板１１）上にＡｕスパッタ面側を貼り合わせ、０.０５ＭＰａ、２００℃、１０ｍｉｎ条件で圧着することで複合部材を形成する（図４）。
【００２９】
次に、上記複合部材を、１：１０＝ＨＦ：Ｈ２０の薬液中に浸漬する（図５）。選択加工層（ＡｌＡｓ）２のエッチングレートが他の構成材料よりも早いことから、浸漬を続けることでシード基板１（ＧａＡｓ）が除去される。
【００３０】
続いて、図７に示す様に上記プロセスで作製したＳｉ基板（支持基板１１）上へ移設された発光デバイス層８の露出した第１コンタクト層３上に第２の導電型電流注入電極１４を形成する。上述のように支持基板１１と電極１４との間に通電することによって注入した電子―正孔が発光層５で再結合、発光する。
【００３１】
ここで、発光層５で発光した光のうち支持基板１側へ進行した光１５は第１金属層９で反射され、表面から放射されるため、取り出し効率が向上する。
【００３２】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例を説明する。選択加工層等のデバイス層構成、金属層の構成、複合部材の形成までは実施例１と同一である。
【００３３】
実施例２では、ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ２＝１：１：１０混合溶液薬液に浸漬する（図６）。この薬液はＧａＡｓ／ＡｌＡｓに非常に高い選択比を示すため、シード基板１は裏面から薬液中に溶解し、浸漬を続けることでＡｌＡｓ上まで除去できる。なお、上述のように第２の薬液１３に対してレートが顕著に低い材料（遅い材料）を選択加工層２として用いる。そうすることで、選択加工層２はシード基板１をエッチングする際の選択ストッパー層となる。
【００３４】
この際、発光デバイス層８も側面からエッチングされるが、基板厚に対して側面方向の寸法は十分に大きく、また、第１金属層９、第２金属層１０のオーバーラップ量等を十分に大きく設計する。そうすることで側面からのエッチングの影響は以降のプロセス、デバイス構造に影響しない。
【００３５】
また、選択ストッパー層として用いた選択加工層２（ＡｌＡｓ）はデバイスには不要であるため、シード基板（ＧａＡｓ）１１の除去後にＨＦ浸漬して除去する。この後の発光デバイスの作製手順は実施例１と同様である。実施例２では実施例１と同様に取り出し効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】シード基板上に分離層を介して発光素子構造が形成された発光素子の断面を模式的に示す図である。
【図２】シード基板のデバイス層上に部分的に第１金属層が形成された発光素子の断面を模式的に示す図である。
【図３】シード基板上に部分的に形成された第１金属層を覆う形で第２金属層が全面成膜された発光素子の断面を模式的に示す図である。
【図４】シード基板を、電極面を下にして支持基板に貼り合せた複合部材断面を模式的に示す図である。
【図５】貼り合わせ後の複合部材を薬液中に浸漬して分離層をエッチングすることで基板を除去する際の構造体断面を模式的に示す図である。
【図６】貼り合せ後の複合部材を薬液中に浸漬してシード基板をエッチングすることで基板を除去する際の構造体断面を模式的に示す図である。
【図７】基板除去後の発光デバイス層の露出面に金属電極を形成した発光デバイス断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  シード基板
２  選択加工層
３  第１導電型コンタクト層
４  第１導電型電流拡散層
５  発光層
６  第２導電型電流拡散層
７  第２導電型コンタクト層
８  発光デバイス層
９  第２導電型第１金属層
１０  第２導電型第２金属層
１１  支持基板
１２  第１の薬液
１３  第２の薬液
１４  第２導電型金属電極
１５  光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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