(57)【要約】【課題】  高い歩留りを得ることの可能な光半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  第１導電型の化合物半導体基板６上に、ＩｎＧａＡｌＰ系或いはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第１導電型クラッド層３ｃ、活性層３ｂ、第２導電型クラッド層３ａを有する発光層３を形成する工程と、第２導電型のＧａＰ基板１上に、第２導電型のＧａＰバッファー層２を形成する工程と、第２導電型クラッド層３ａと、ＧａＰバッファー層２を接着する工程と、化合物半導体基板６を研磨により所定厚除去する工程と、残った化合物半導体基板６’を、ドライエッチング法により除去する工程を備える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の化合物半導体基板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系或いはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を有する発光層を形成する工程と、
第２導電型のＧａＰ基板上に、第２導電型のＧａＰバッファー層を形成する工程と、
前記第２導電型クラッド層と、前記ＧａＰバッファー層を接着する工程と、
前記化合物半導体基板を研磨により所定厚除去する工程と、
残った前記化合物半導体基板を、ドライエッチング法により除去する工程を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記化合物半導体基板は、ＧａＡｓ基板であることを特徴とする請求項1記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項３】
第１導電型の化合物半導体基板上に、ＩｎＧａＰ系のブロック層を形成する工程と、
前記ブロック層上に、直接或いはＧａＡｓ系のコンタクト層を介してＩｎＧａＡｌＰ系或いはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を有する発光層を形成する工程と、
第２導電型のＧａＰ基板上に、第２導電型のＧａＰバッファー層を形成する工程と、
前記第２導電型クラッド層と、前記ＧａＰバッファー層を接着する工程と、
前記化合物半導体基板を研磨により所定厚除去する工程と、
残った前記化合物半導体基板を除去し、前記ブロック層を露出する工程と、
前記ブロック層を除去する工程を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記化合物半導体基板は、ＧａＡｓ基板であることを特徴とする請求項３記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ブロック層を露出する工程は、ドライエッチングにより行われることを特徴とする請求項３又は４記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ブロック層を露出する工程及び／又は前記ブロック層を除去する工程は、ウエットエッチングにより行われることを特徴とする請求項３乃至５記載の光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＥＤ等の光半導体装置の形成に用いられる、光半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電球等に代わる高効率、低消費電力の光源として、高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）が注目されている。
【０００３】
図１３にＬＥＤの構造の一例を示す。ｐ型ＧａP基板１０１上に、ｐ型ＧａPバッファー層１０２、ＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｐ型クラッド層１０３ａ、活性層１０３ｂ、ｎ型クラッド層１０３ｃからなる発光層１０３が形成されている。そして、発光層１０３上及びｐ型ＧａP基板上に電極１０４、１０５が形成されている。そして、両電極に電圧を印加することにより発光層において光を発生させ、光取出し面となる発光層表面より外部に取出される。
【０００４】
このようなＬＥＤは、以下のように形成される。先ず、図１４に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０６上に、ＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ型クラッド層１０３ｃ、活性層１０３ｂ、ｐ型クラッド層１０３ａを、順次エピタキシャル成長させ、発光層１０３を形成する。一方、図１５に示すように、発光波長に対して透明なｐ型ＧａＰ基板１０１上に、ＧａＰバッファー層１０２をエピタキシャル成長させる。
【０００５】
次いで、図１６に示すように、ｐ型クラッド層１０２とＧａＰバッファー層１０３ａの表面を重ね合わせて、加熱圧着する。そして、図１７に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０６をＨ2Ｏ2＋Ｈ2ＳＯ4混合液によるウエットエッチングにより除去する。さらに、電極１０４、１０５を形成して、図１３に示すような高輝度ＬＥＤが形成される。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ｎ型ＧａＡｓ基板を除去する際、通常９０ｍｉｎという長時間接着基板がウエットエッチング液に晒されるため、ウエーハ周辺から発光層にサイドエッチングが入り、基板の接着面において、周辺５ｍｍ程度に接着剥がれが発生するという問題があった。
【０００７】
一方、基板張り合わせ後の基板除去の手法としては、ウエットエッチング以外にもＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）法によるものがある。（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、ＣＭＰ法では、研磨終点の検出、制御が困難であり、残存膜厚に１０〜２０μｍ程度のばらつきが生じてしまうことから、数μｍ以下のオーダーでの制御が要求されるＬＥＤの基板除去にそのまま適用するのは困難であるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、従来の問題を取り除き、高い歩留りを得ることの可能な半導体製造方法を提供することを目的とするものである。
【特許文献１】特開２０００−２１６４２８号公報
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施態様によれば、第１導電型の化合物半導体基板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系或いはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を有する発光層を形成する工程と、第２導電型のＧａＰ基板上に、第２導電型のＧａＰバッファー層を形成する工程と、前記第２導電型クラッド層と、前記ＧａＰバッファー層を接着する工程と、前記化合物半導体基板を研磨により所定厚除去する工程と、残った前記化合物半導体基板を、ドライエッチング法により除去する工程を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の一実施態様によれば、第１導電型の化合物半導体基板上に、ＩｎＧａＰ系のブロック層を形成する工程と、前記ブロック層上に、直接或いはＧａＡｓ系のコンタクト層を介してＩｎＧａＡｌＰ系或いはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を有する発光層を形成する工程と、第２導電型のＧａＰ基板上に、第２導電型のＧａＰバッファー層を形成する工程と、前記第２導電型クラッド層と、前記ＧａＰバッファー層を接着する工程と、前記化合物半導体基板を研磨により所定厚除去する工程と、残った前記化合物半導体基板を除去し、ブロック層を露出させる工程と、前記ブロック層を除去する工程を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一実施態様によれば、高い歩留りを得ることの可能な光半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１に本発明の一実施形態により形成される光半導体装置の断面図を示す。図に示すように、ｐ−ＧａＰ基板１上に、ｐ−ＧａＰバッファー層２、発光層３が形成されている。発光層３は、ＩｎＧａＡｌＰ系で、夫々厚さ０．１〜２．０μｍ程度のｐ−クラッド層３ａ、活性層３ｂ、ｎ−クラッド層３ｃからなる積層構造を有している。活性層は、ノンドープで各クラッド層よりバンドギャップエネルギが小さくなる組成となっている。そして、ｐ側電極４、ｎ側電極５が、夫々ｐ−ＧａＰ基板１上、発光層３上に形成されている。
【００１５】
このような光半導体装置は、以下のように形成される。先ず、図２に示すように、厚さ２５０μｍのｎ型ＧａＡｓ基板６をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置内に載置し、反応ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）及びホスフィン（ＰＨ３）を、ＭＦＣ（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）により濃度制御して、ｎ形ドーパントガスのＳｉＨ4及びキャリアガスの水素（Ｈ2）と共に導入し、５００〜９００℃程度でエピタキシャル成長させることにより、例えばｎ−キャリア濃度が１．０×Ｅ１７〜１．０×Ｅ１９ｃｍ-3程度のＩｎ0.49（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）0.51Ｐからなるｎ−クラッド層３ｃを、０．５μｍ形成する。次いで、反応ガスのＴＭＡを減らしてＴＭＧを増やし、ドーパントガスを止めて、同様に、ノンドープのＩｎ0.49（Ｇａ0.75Ａｌ0.25）0.51Ｐからなる活性層３ｂを、０．５μｍ形成した後、ＴＭＡ、ＴＭＧ濃度を戻し、ｐ形ドーパントガスのジメチル亜鉛（ＤＭＺ）を導入し、同様にｐ−キャリア濃度が１．０×Ｅ１６〜１．０×Ｅ１９ｃｍ-3程度のＩｎ0.49（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）0.51Ｐからなるｐ−クラッド層３ａを、０．５μｍ形成する。
【００１６】
一方、図3に示すように、ｐ型ＧａＰ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−キャリア濃度が１．０×Ｅ１８〜３．０×Ｅ１８ｃｍ-3程度のＧａＰバッファー層２を、厚さ０．１〜５．０μｍ程度エピタキシャル成長させることにより形成する。
【００１７】
次いで、図４に示すように、図２に示す発光層のｐ−クラッド層３ａ表面に、図３に示すＧａＰバッファー層２表面を重ね合わせ、０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度の圧力で圧接しながら７００℃程度に加熱して圧着することにより、両基板を接合し、接着基板を形成する。
【００１８】
そして、図５に示すように、ＧａＡｓ基板６を所定厚まで研磨により除去する。研磨装置には図6に示すような平面研磨装置が用いられる。接着基板７は、ステージ８上に保持され、表面に研磨剤が供給される。そして、上部パッド９を所定圧で押さえ、ステージ８、上部パッド９を所定の回転数で回転させることにより、機械的に研磨される。例えば、接着基板７を保持するステージの回転数を１０〜３０ｒｐｍ、上部パッドの回転数を１０〜３０ｒｐｍ、圧力を０．1〜1．０ｋｇ／ｃｍ2とし、研磨剤には人工ダイヤモンド粒子（〜１００μｍ）を用いて機械的研磨を行い、ＧａＡｓ基板を１００μｍ厚とする。
【００１９】
次いで、図７に示すように、残ったＧａＡｓ基板６’をドライエッチングにより除去する。ドライエッチング工程には図８に示すようなＩＣＰ装置が用いられる。接着基板７は、チャンバー１０内のステージ１１上に載置され、反応ガスが導入される。そして、高周波印加手段１２により、高周波が印加され、発生したプラズマにより、エッチングが進行する。例えば、反応ガスは、Ｃｌ2ガス：５０〜２００ｓｃｃｍ、Ａｒガス：１０〜１００ｓｃｃｍとし、圧力を１０〜１００ｍＴｏｒｒ、ソースパワーを３００〜５００Ｗ、バイアスパワーを５０〜１００Ｗとして、残った１００μｍ厚のＧａＡｓ基板に４０分間ドライエッチング処理を施す。尚、このような条件により、ドライエッチングにおいても、３．０μｍ／ｍｉｎ以上の高いエッチングレートを得ることが可能となる。
【００２０】
さらに、ｐ側電極４、ｎ側電極５を形成し、チップ化することにより、図1に示すような光半導体装置が形成される。例えば、ＧａＰ基板側表面にＡｕ−Ｔｉ合金、又はＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金などの金属膜を真空蒸着などにより、全面に成膜してｐ側電極を形成する。さらに、ＧａＡｓ基板の除去された発光層表面に、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金などの金属膜を形成し、これをパターニングすることによりｎ側電極を形成した後、ダイシングを行い、チップ化する。
【００２１】
本実施形態によれば、基板周辺部の発光層におけるサイドエッチング量を、目視レベルで認められない程度（０．１ｍｍ以下）まで抑えることができるため、これまで接着剥がれの生じていた基板周辺より５ｍｍの領域からもチップを得ること可能となり、歩留りを飛躍的に向上することができる。さらに、処理時間も従来（９０ｍｉｎ）と比較して、約２／３に短縮することも可能となる。
【００２２】
（実施形態２）
本実施形態においては、実施形態1と同様の光半導体装置が形成されるが、ＧａＡｓ基板を除去する際、ブロック層を用いている点で異なっている。
【００２３】
すなわち、図９に示すように、実施形態1と同様のＧａＡｓ基板６上に、格子整合の許容範囲にあり、Ｉｎを含む例えばＩｎＧａＰからなるブロック層１３を形成し、さらにＧａＡｓからなるコンタクト層１４を０．１〜１．０μｍ程度形成した後、実施形態1と同様に発光層３を形成する。
【００２４】
そして、実施形態１と同様に、ＧａＰ基板１上に形成されたＧａＰバッファー層２と貼り合せた後、ＧａＡｓ基板６を機械的研磨により１００μｍ厚残して除去する。残ったＧａＡｓ基板６’は、アンモニア＋過酸化水素水の混合液により、短時間ウエットエッチングが施され、図１０に示すように、ＩｎＧａＰブロック層１３に到達した時点でエッチストップする。
【００２５】
次いで、図１１に示すように、このＩｎＧａＰブロック層１３を、塩酸により短時間ウエットエッチングし、ＧａＡｓコンタクト層１４に到達した時点でエッチストップする。
【００２６】
そして、図１２に示すように、ｎ側電極５をパターニング形成し、この電極をマスクとして、ＳＨ液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝８：１：６４）により、電極以外の領域のＧａＡｓコンタクト層１４をエッチング除去する。尚、このＳＨ液により、０．１〜０．５μｍ／ｍｉｎの良好なエッチングレートを得るとともに、サイドエッチングを抑えることが可能となる。
【００２７】
本実施形態によれば、ウエットエッチングに晒す時間を大幅に短縮し、サイドエッチングの抑制による歩留りの向上が得られるとともに、ブロック層によりエッチング状態を、容易に且つ高精度に制御することが可能となる。
【００２８】
（実施形態３）
本実施形態においては、実施形態２と同様の光半導体装置が形成されるが、ＧａＡｓ基板を除去する際、ドライエッチングを用いている点で異なっている。
【００２９】
すなわち、実施形態２と同様に、ＧａＡｓ基板上に、例えばＩｎＧａＰからなるブロック層を形成し、さらにＧａＡｓからなるコンタクト層を形成した後、発光層を形成する。そして、ＧａＰ基板上に形成されたＧａＰバッファー層と貼り合せた後、ＧａＡｓ基板を機械的研磨により１００μｍ厚残して除去する。
【００３０】
次いで、残ったＧａＡｓ基板を、ドライエッチングにより除去する。発光モニターにより、Ｉｎの検出点（ブロック層に到達した時点）でエッチストップする。
【００３１】
そして、実施形態２と同様に、ＩｎＧａＰブロック層を、塩酸により短時間ウエットエッチングし、ＧａＡｓコンタクト層に到達した時点でエッチストップする。さらに、同様に、ｎ側電極をパターニング形成し、この電極をマスクとして、ＳＨ液により、電極以外の領域のＧａＡｓコンタクト層をエッチング除去する。
【００３２】
本実施形態によれば、ウエットエッチングに晒す時間をさらに短縮し、サイドエッチングの抑制による歩留りの向上が得られるとともに、ブロック層によりエッチング状態を、容易に且つ高精度に制御することが可能となる。
【００３３】
これら本実施形態において、発光層にＩｎＧａＡｌＰ系を用いたが、ＧａＡｌＰ系でも同様な作用効果が得られる。また、発光層の構造は、活性層をｐ、ｎクラッド層で挟持したダブルヘテロ構造を用いたが、活性層を介さないｐｎ接合構造や、活性層にＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造を用いたものでも良く、特に限定されるものではない。そして、ｐ、ｎクラッド層は、劣化対策として2段クラッド層を適用しても良い。そして、光取り出し効率を向上させるために、電流拡散層などを設けても良い。さらに、基板についても、ｎ形に限定されるものでなく、ｐ形基板を用いて、各層の導電形を逆にしても良い。
【００３４】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施態様により形成される光半導体装置を示す図。
【図２】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図３】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図４】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図５】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図６】本発明の一実施態様における光半導体装置の製造装置を示す図。
【図７】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図８】本発明の一実施態様における光半導体装置の製造装置を示す図。
【図９】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図１０】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図１１】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図１２】本発明の一実施態様による光半導体装置の製造工程を示す図。
【図１３】ＬＥＤの構造の一例を示す図。
【図１４】従来の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図１５】従来の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図１６】従来の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図１７】従来の光半導体装置の製造工程を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１  １、１０１  ｐ−ＧａＰ基板
２、１０２  ｐ−ＧａＰバッファー層
３、１０３  発光層
４、１０４  ｐ側電極
５、１０５  ｎ側電極
６、６’、１０６  ｎ型ＧａＡｓ基板
７  接着基板
８、１１  ステージ
９  上部パッド
１０  チャンバー
１２  高周波印加手段
１３  ブロック層
１４  コンタクト層
【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】
2005072340.tif 000014
【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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