(57)【要約】【課題】簡単な構成で安価かつ大量の基板貼り合わせが可能となるウェハ接合用治具を提供する。【解決手段】半導体発光層をエピタキシャル成長させた第１基板２と、第１基板２とは別途準備された第２基板３とを下板４上に載置し、その上部に押し付け板５を当接させて第１基板２と第２基板３を貼り合わせるウェハ接合用治具１において、押し付け板５を下板４に押圧する押圧部材６と押し付け板５間に、スラスト荷重を伝達しラジアル方向の回転をフリーとするベアリング７を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光層をエピタキシャル成長させた第１基板と、前記第１基板とは別途準備された第２基板とを下板上に載置し、その上部に押し付け板を当接させて前記第１基板と第２基板を貼り合わせるウェハ接合用治具において、前記押し付け板を前記下板に押圧する押圧部材と前記押し付け板間に、スラスト荷重を伝達しラジアル方向の回転をフリーとするベアリングを設けたことを特徴とするウェハ接合用治具。
【請求項２】
前記押圧部材は、前記押し付け板に連結され、前記押し付け板を進退させるねじ部材と、そのねじ部材に螺合してねじ部材を支持する支持部材とからなる請求項１記載のウェハ接合用治具。
【請求項３】
前記第１基板と前記第２基板とを少なくとも１層の金属層、合金層、導電性接着剤を介して貼り合わせる請求項１または２記載のウェハ接合用治具。
【請求項４】
前記第１基板はガリウム砒素基板である請求項１〜３いずれかに記載のウェハ接合用治具。
【請求項５】
前記第２基板はシリコン基板である請求項１〜４いずれかに記載のウェハ接合用治具。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載したウェハ接合用治具を用いて、前記下板上に前記第１基板と前記第２基板を載置し、その上部に前記押し付け板を当接させ、その後ウェハ接合用治具を熱処理炉に投入し、前記第１基板と前記第２基板を貼り合わせて作製することを特徴とする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、半導体発光層をエピタキシャル成長させた第１基板と、その第１基板とは別途準備された第２基板とを貼り合わせるウェハ接合用治具（ジグ）及びその治具を用いた発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）の応用分野への拡大に伴い、光出力の増大に対する要求が高まっている。
【０００３】
このような要求に対し、例えば特許文献１に公知であるように、発光層を支持する基板を発光波長に対して透明な材料に置き換えるという方法が提案されている。従来、発光波長に対して不透明だった基板で吸収されていた光を外部へ取り出すことが可能となり、光取出効率が向上するのである。
【０００４】
また、例えば特許文献２に公知であるように、発光層を支持する基板をより熱伝導率が大きい材料に置き換えるという方法も提案されている。一般に、ＬＥＤの発光量は印加電流に比例して増加するが、同時に発熱量も増加し、発光層あるいは素子全体を劣化させてしまう。そこで、従来よりも熱伝導率が大きい基板を用いることで素子の放熱性を向上させ、より大電流が印加可能となるのである。
【０００５】
特許文献１の方法と特許文献２の方法は考え方は異なるものの、発光層を支持する基板を貼り替えるという工程は共通である。例えば、赤色ＬＥＤの場合、発光層をガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板にエピタキシャル成長させた後、特許文献１の方法では赤色を透過するガリウムリン（ＧａＰ）基板へ、特許文献２の方法では熱伝導率がよいシリコン基板へと貼り替える。
【０００６】
このような貼り替え工程が必要な理由を以下に述べる。赤色の発光層として広く用いられるアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）系化合物半導体またはアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン（ＡｌＧａＩｎＰ）系化合物半導体は、前述のＧａＰ基板またはシリコン基板上へのエピタキシャル成長が困難である。そこで、エピタキシャル成長が容易なＧａＡｓ基板上に発光層を形成した後、機械的に基板の貼り替えを行うのである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１４４３２２号公報
【特許文献２】特開２００４−５５９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術では、この貼り替え工程において問題を有する。以下、この問題点について詳細を述べる。
【０００９】
現在、特に高出力の赤色ＬＥＤに用いられるＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体は、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＭＯＣＶＤ）で製造される。このとき、一般には、直径７６．２ｍｍ（３インチ）のＧａＡｓ基板を多数枚同時に投入できる大型のＭＯＣＶＤ装置を用いる。エピタキシャル構造や成長条件にも依存するが、１回の成長時間は６〜１０時間程度であるから、１台のＭＯＣＶＤ装置は多くのＡｌＧａＩｎＰ系赤色ＬＥＤエピウェハを製造できることになる。このことから、貼り替え工程においても、これに対応した枚数を処理する必要がある。
【００１０】
しかし、市販されている既存の貼り合わせ装置は、このような大量処理に向いておらず、１台で１枚のウェハしか処理できない。これは貼り合わせステージとヒータが一体化している複雑な装置構造が原因である。
【００１１】
また、貼り合わせ条件にもよるが、１回の貼り合わせ工程（試料投入→加圧→昇温→保持→高温→試料取出）には２〜３時間を要する。これは、特に降温に時間がかかるためである。したがって、１台の貼り合わせ装置で処理できる枚数は１日に最大１２枚程度しかなく、前記のＭＯＣＶＤ装置の製造能力と同等の処理能力を得るには複数台の貼り合わせ装置が必要となる。しかし、このように複数台の貼り合わせ装置を準備すると莫大な費用が必要となり、基板貼り替え型ＬＥＤが高コストになるという問題が生じている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で安価かつ大量の基板貼り合わせが可能となるウェハ接合用治具及びその治具を用いた発光素子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】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、半導体発光層をエピタキシャル成長させた第１基板と、前記第１基板とは別途準備された第２基板とを下板上に載置し、その上部に押し付け板を当接させて前記第１基板と第２基板を貼り合わせるウェハ接合用治具において、前記押し付け板を前記下板に押圧する押圧部材と前記押し付け板間に、スラスト荷重を伝達しラジアル方向の回転をフリーとするベアリングを設けたウェハ接合用治具である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記押圧部材は、前記押し付け板に連結され、前記押し付け板を進退させるねじ部材と、そのねじ部材に螺合してねじ部材を支持する支持部材とからなる請求項１記載のウェハ接合用治具である。
【００１５】
請求項３の発明は、前記第１基板と前記第２基板とを少なくとも１層の金属層、合金層あるいは導電性接着剤を介して貼り合わせた請求項１または２記載のウェハ接合用治具である。
【００１６】
請求項４の発明は、前記第１基板はガリウム砒素基板である請求項１〜３いずれかに記載のウェハ接合用治具である。
【００１７】
請求項５の発明は、前記第２基板はシリコン基板である請求項１〜４いずれかに記載のウェハ接合用治具である。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５いずれかに記載したウェハ接合用治具を用いて、前記下板上に前記第１基板と前記第２基板を載置し、その上部に前記押し付け板を当接させ、その後ウェハ接合用治具を熱処理炉に投入し、前記第１基板と前記第２基板を貼り合わせて作られたことを特徴とする発光素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、押圧部材（ねじ部材）回転時に基板（ウェハ）にかかるせん断応力を緩和しながら基板を接合できる。
【００２０】
また、安価で簡便な構造をしているため、大量生産に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の要点は、押し付け板を下板に押圧する押圧部材と押し付け板間に、スラスト荷重を伝達しラジアル方向の回転をフリーとするベアリングを設けてウェハ接合用治具を構成したことにある。特に、押し付け板あるいは下板をベアリングを介してねじ部材で締め付ける構造とすることで、ねじ部材の回転時に基板（ウェハ）にかかるせん断応力を緩和し、ウェハの割れを防止したことにある。
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２３】
図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示すウェハ接合用治具の模式的な断面図、図２はその上面図である。
【００２４】
図１および図２に示すように、本実施形態に係るウェハ接合用治具（加圧治具）１は、半導体発光層をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた半導体エピタキシャル基板である第１基板２と、第１基板２とは別途準備された貼り替え基板である第２基板３とを下板４上に載置し、その上部に押し付け板（上板）５を当接させて第１基板２と第２基板３を貼り合わせる（接合する）ものである。
【００２５】
このウェハ接合用治具１の特長は、押し付け板５を下板４に押圧する押圧部材６と押し付け板間５に、（図１では上下方向に）スラスト荷重を伝達しラジアル方向（図１では紙面に垂直な平面内の遠心方向）の回転をフリーとするベアリング７を設けた点にある。
【００２６】
下板４は円板状に形成される。押し付け板５は離間された２枚の円板状の基板押し付け板５ｄと、ベアリング押し付け板５ｕとからなり、これら２枚の基板押し付け板５ｄとベアリング押し付け板５ｕ間にベアリング７を設けるようにしている。すなわち、基板押し付け板５ｄはラジアル方向に固定であり、ベアリング押し付け板５ｕはラジアル方向にフリーである。
【００２７】
押圧部材６は、押し付け板５の基板押し付け板５ｄに連結され、押し付け板５を（図１では上下方向に）進退させるねじ部材８と、そのねじ部材８に螺合してねじ部材８を支持する支持部材（フレーム）９とからなる。支持部材９は略円筒状に形成される。
【００２８】
ねじ部材８の上部側面には、ねじ回し用のハンドル１０が設けられる。ねじ部材８の上部は断面形状が六角形となるように形成されており、レンチにてねじ部材８のねじ締めが可能となっている。支持部材９は、下板４から起立している。
【００２９】
支持部材９は、押し付け板５の上方に設けられる上部支持部材と、下板４に固定され、押し付け板５の周囲を覆う下部支持部材とからなる。上部支持部材には、周辺部に止めねじ１１が複数個設けられ、下部支持部材には、止めねじ１１がそれぞれ螺号するねじ穴が複数個形成される。これら止めねじ１１とねじ穴により、下部支持部材に上部支持部材を固定することができ、支持部材９を開閉自在（取り外し可能）にしている。
【００３０】
下板４、押し付け板５、ねじ部材８、支持部材９、止めねじ１１はモリブデンで形成されているとよい。材料としてモリブデンを選択した理由を以下に述べる。まず、モリブデンは高温での機械的強度が高いという特長を有するため、本実施形態のようなネジ止めを必要とされる熱処理治具には向いているという点が挙げられる。さらに、表面に二硫化モリブデン処理を施すことで各部材の焼き付きが防止できるという特長も有する。本実施形態でもモリブデン製のねじ部材８の表面には二硫化モリブデン処理が施してある。
【００３１】
また、第１基板２と第２基板３とを少なくとも１層の金属層あるいは合金層を介して貼り合わせてもよい。これは、金属層あるいは合金層によって第１基板２と第２基板３を接合しやすくなるからである。金属層や合金層としては、例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金層やＴｉ／Ｎｉ合金層などがある。
【００３２】
本実施の形態では、半導体エピタキシャル基板である第１基板２としてガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板を用いた。半導体エピタキシャル基板を形成する材料に特に制限はない。第１基板２としてはＧａＡｓの他にインジウムリン（ＩｎＰ）、サファイア等を用いてもよい。
【００３３】
半導体発光層としては、例えば、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体の他に、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体、インジウム・ガリウム・ヒ素・リン（ＩｎＧａＡｓＰ）系化合物半導体からなるものを用いる。
【００３４】
また、本実施の形態では、貼り替え基板である第２基板としてシリコン基板を用いた。第２基板３を構成する材料は、熱伝導や電気伝導を考慮すると、化合物および合金よりも単体が望ましく、例えば、シリコンの他に、ゲルマニウム、アルミニウム、金、銀、銅、白金、チタン、モリブデン、タングステン等が挙げられるが、必ずしもこれらの材料に限定されるものではない。貼り替え基板となる第２基板３は必ずしも単一材料からなる必要はなく、複数材料からなる多層膜であってもよい。
【００３５】
次に、ウェハ接合用治具１を用いた発光素子の製造方法を説明する。
【００３６】
まず、止めねじ１１を外し、下部支持部材から上部支持部材を取り外し、下板４上に第１基板２と第２基板３を載置する。ハンドル１０を回して押し付け板５を上方に移動した状態で下部支持基板上に上部支持基板を載置し、止めねじ１１を締めて固定する。ハンドル１０を回して押し付け板を下方に移動し、第１基板２と第２基板３の上部に押し付け板５を当接させ、ねじ部材８をレンチにてねじ締めする。
【００３７】
その後、この状態でウェハ接合用治具を熱処理炉に投入し、所定の（例えば、図６で後述する）温度プロファイルと所定の圧力（雰囲気）下で第１基板２と第２基板３を貼り合わせてＬＥＤなどの発光素子を作製する。
【００３８】
本実施形態の作用を説明する。
【００３９】
ウェハ接合用治具１は、押し付け板５をベアリング７を介してねじ部材８で締め付ける構造とすることで、ねじ部材８の回転時にウェハにかかるせん断応力を緩和し、ウェハの割れを防止した点に特長がある。
【００４０】
せん断応力を緩和する必要性について以下に述べる。例えば、ベアリング７を介さず、順番に下板４、接合する基板（接合基板）２，３、ねじ部材８という構造で接合を試みた場合、ねじ部材８を押し込むため回転させると、上側の基板２とねじの間の摩擦のために、上側の基板２がねじ部材８の回転方向に回ろうとすることは自明である。
【００４１】
一方、上下の基板２，３の間にも摩擦があるため、この面では上側の基板２は回らずに留まろうとする。すなわち、上側の基板２の上下においてねじれが生じることになり、ひいては上側の基板２が割れてしまう。
【００４２】
次に、せん断応力を回避する方法について以下に述べる。前述の事情を鑑みると、押圧する力とねじ部材８の押し込みを基板２，３に伝達し、かつ、ねじ部材８が回転する力を基板２，３に伝達しないような構造が必要とされていることがわかる。
【００４３】
そこで、ウェハ接合用治具１のように、基板２，３とねじ部材８の間に押し付け板５とベアリング７を挟むと、押し付け板５−ベアリング７間、およびベアリング７−ねじ部材８間の摩擦が非常に小さくなる。これにより押し付け板５にねじ部材５の回転が伝わらなくなり、押し付け板５に接する基板２もまた回転しなくなる。つまり、基板２のねじれを抑えることができ、せん断応力を緩和できることになる。
【００４４】
せん断応力の緩和のみが目的ならば押し付け板５は不要である。しかし、ベアリング７を直接基板２上に配置すると、ベアリング７の接触部のみが押圧され、接合不良の原因となる可能性がある。
【００４５】
そこで、ウェハ接合用治具１のように、ベアリング７からの圧力を押し付け板５でいったん受け、押し付け板５内部で圧力を均等に分散させる必要がある。これにより均等な押圧が可能となる。なお、ここでは緩和との表現を用いたが、ベアリング７の摩擦係数が十分小さければ、基板２，３へのせん断応力はほぼゼロとすることが可能である。
【００４６】
したがって、ウェハ接合用治具１によれば、ベアリング７でスラスト荷重を伝達しラジアル方向の回転がフリーとなっているため、押圧部材６（ねじ部材８）の回転時に基板（ウェハ）２，３にかかるせん断応力を緩和しながら基板２，３を接合できる。
【００４７】
このウェハ接合用治具１を複数個用意し、これらを大型の熱処理炉に同時に投入することで、貼り合わせ工程におけるスループットを大幅に向上させることが可能となり、大量の基板２，３の貼り合わせが可能となる。
【００４８】
さらに、ウェハ接合用治具１は、下板４、押し付け板５、ベアリング７、ねじ部材８といった簡易かつ安価な部材で構成されるため、複数個の治具１を用意しても、前述の既存装置に比べると圧倒的に安価である。このため、基板貼り替え型ＬＥＤにおける貼り替え工程のコストを極めて低く保つことが可能となり、ＬＥＤの大量生産に適している。
【００４９】
ウェハ接合用治具１は、モリブデン製の下板４、モリブデン製の下側の押し付け板５ｄ、ベアリング７、モリブデン製の上側の押し付け板５ｕ、モリブデン製の支持部材９、モリブデン製のねじ部材８、ねじ回し用のハンドル１０から構成されているが、熱処理炉を含めてもこれらのコストが市販されている既存の貼り合わせ装置に比べ安価であることは明らかであり、ウェハ接合用治具１が既存装置に比べて大量生産に適していると判断できる。
【００５０】
半導体エピタキシャル基板である第１基板２の製造方法は、本実施形態で示したような有機金属気相成長法である必要はなく、例えば液相エピタキシャル成長等の方法を用いてもよい。
【００５１】
接合膜として用いる金属膜やその構造はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金層やＴｉ／Ｎｉ合金層に限定されるものではなく、他の金属や合金を用いてもよい。さらに、必ずしも金属膜である必要はなく、導電性接着剤等を用いてもよい。
【００５２】
また、温度、雰囲気等の接合条件に関しても本実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更が可能である。
【００５３】
本発明による発光素子は、照明機器、液晶用バックライト、各種インジケータ、表示パネル等のデバイスに応用することができる。特に、大電流および大出力での特性に優れているため、自動車のストップランプ等に応用できる。
【実施例】
【００５４】
同一ロットからなる直径７６．２ｍｍ、厚さ３００μｍのＺｎドープｐ型ＧａＡｓ基板を１１枚準備した。これらを１１枚同時成長可能なＭＯＣＶＤ装置に投入し、半導体発光層を含む半導体エピタキシャル層を成長させた。これら１１枚のうちの任意の１枚をＺｎドープｐ型ＧａＡｓ基板３１と呼称し、以下エピタキシャル構造についての詳細を示す。
【００５５】
図３に示すように、Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓ基板３１上に、Ｚｎドープｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチストップ層３２、Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓ保護層３３、Ｚｎドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３４、アンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層３５、Ｓｅドープｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３６、Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓ保護層３７を順次成長した。本基板を第１基板２としての半導体エピタキシャル基板ａ１と呼称する。
【００５６】
同様に、同時に得られた残りの１０枚の半導体エピタキシャル基板をそれぞれａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７，ａ８，ａ９，ｂ，Ｃと呼称する。
【００５７】
半導体エピタキシャル基板ａ１〜ａ９，ｂのエピタキシャル成長を行った側（Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓ保護層３７側）には、厚さ５０ｎｍのＡｕＧｅ合金膜、厚さ１０ｎｍのＮｉ膜、厚さ３００ｎｍのＡｕ膜を順次蒸着した。引き続き水素雰囲気中で５００℃、５分間の熱処理を行い、合金化させ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金層４４を得た。
【００５８】
次に、同一ロットからなる直径７６．２ｍｍ、厚さ３５０μｍ、片面鏡面研磨仕上げのＢ（ホウ素）ドープｐ型シリコン基板４２を１０枚準備し、それぞれ第２基板３としてのシリコン基板ａａ１，ａａ２，ａａ３，ａａ４，ａａ５，ａａ６，ａａ７，ａａ８，ａａ９，ｂｂとした。さらにこれらシリコン基板ａａ１〜ａａ９の鏡面仕上げ面には、厚さ５０ｎｍのＴｉ膜、厚さ３００ｎｍのＡｕ膜を順次蒸着し、Ｔｉ／Ａｕ層４３（図４参照）を得た。
【００５９】
ここで、図１および図２に示すウェハ接合用治具１を９個準備した。
【００６０】
半導体エピタキシャル基板ａ１のＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ合金層４４側の面と、シリコン基板ａａ１のＴｉ／Ａｕ層４３側の面を向かい合わせ、シリコン基板ａａ１が下側になるように重ね、モリブデン製下板４とモリブデン製押し付け板５の間に設置した。モリブデン製押し付け板５が半導体エピタキシャル基板ａ１に接触するまでハンドル１０を用いてねじ部材８を回した。
【００６１】
その後、ねじ部材８上部にプレセット型トルクレンチを嵌め、トルクレンチにてねじを部材８回して半導体エピタキシャル基板ａ１とシリコン基板ａａ１を締め付けた。このときの締め付けトルクは２２．３Ｎ・ｍである。ねじ部材８の直径が１０ｍｍ、トルク係数が０．２０、基板直径が７６．２ｍｍであることから、このときシリコン基板ａａ１および半導体エピタキシャル基板ａ１に印加される圧力は２４５Ｎ／ｃｍ2 （２５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）となる。
【００６２】
半導体エピタキシャル基板ａ２とシリコン基板ａａ２、以下半導体エピタキシャル基板ａ３〜ａ９とシリコン基板ａａ３〜ａａ９についても、それぞれ同様にウェハ接合用治具１で締め付けた。締め付けトルクは同様に２２．３Ｎ・ｍである。
【００６３】
これら９個のウェハ接合用治具１を、１台の熱処理炉に同時に投入した。以下、熱処理の概要を図６のダイアグラムに沿って説明する。
【００６４】
まず、炉内投入から１０分後に、熱処理炉に付属のロータリーポンプで真空排気を行った。これにより、炉内投入から２０分後に炉内圧力が１３．３３Ｐａ（０．１ｔｏｒｒ）以下まで減圧されたことを圧力計にて確認した。減圧処理は、ウェハおよび治具表面の酸化を防止するためのものである。これ以降の熱処理は、治具取り出しの間、ロータリーポンプを連続運転させ、炉内を常に減圧し続ける状態で行った。
【００６５】
炉内圧力が１３．３３Ｐａ以下にまで減圧されたのを確認したのと同時に、熱処理炉のヒータによる加熱を開始した。３０分かけて室温（２０℃）から６００℃まで昇温し、その後６００℃で３０分保持した。
【００６６】
次いでヒータの電源を切り、降温を開始した。ヒータの電源を切ってから８０分後、炉内温度が２００℃まで低下到達したことを確認し、ロータリーポンプの停止と炉内の大気導入を開始した。さらに２０分後、炉内温度が１００℃まで低下したことを確認し、炉内からウェハ接合用治具１を取り出した。
【００６７】
ウェハ接合用治具１の表面温度が４０℃以下まで低下したことを確認し、ウェハ接合用治具１のねじ部材８を緩めて基板を取り出した。全ての半導体エピタキシャル基板とシリコン基板の組み合わせにおいて基板全面で接合しており、目視によるひび割れ等の接合不良は確認されなかった。さらに、超音波顕微鏡を用いて検査したところ、全ての組み合わせにおいて接合面での剥離は確認できなかった。
【００６８】
以下半導体エピタキシャル基板ａ１とシリコン基板ａａ１の接合基板を接合基板Ａ１（実施例１）と呼称し、同様に、接合基板Ａ２〜Ａ９（実施例２〜９）と呼称する。これら接合基板Ａ１〜Ａ９は、本実施形態に係る治具１及び方法を用いて製造された基板である。
【００６９】
さらに、接合基板Ａ１のＧａＡｓ基板３１を厚さ８０μｍまで研磨し、残ったＧａＡｓ基板３１をアンモニア水と過酸化水素水の混合液でエッチングして完全に除去した。さらに、シリコン基板４２側にはスパッタ装置を用いて厚さ１．０μｍのアルミニウム膜４１形成した。
【００７０】
この後、接合基板Ａ１をダイシング装置で３００μｍ角のチップへと加工し、金属ステム４５へ搭載した。このとき、シリコン基板４２側が金属ステム４５と金シリコンはんだを介して接触するように配置されている。露出したＺｎドープｐ型ＧａＡｓ保護層３３側には直径１００μｍの円形電極４６が形成され、さらにワイヤ４７が接続されている。以上の工程により、接合基板Ａ１から約４万個の発光ダイオードを得ることができた。これらの発光ダイオードは本実施形態に係る治具１および方法を用いて製造された発光ダイオードである。その模式的な断面図を図４に示す。
【００７１】
接合基板Ａ２〜Ａ９についても同様の処理を施し、それぞれ約４万個の発光ダイオードチップを得た。
【００７２】
次に、既存の貼り合わせ装置を用い、半導体エピタキシャル基板ｂをシリコン基板ｂｂと接合し、接合基板Ｂ（比較例）を得た。熱処理は接合基板Ａ１〜Ａ９の接合と同様、図６に示すダイアグラムにしたがって行った。また加圧条件も同様に２４５Ｎ／ｃｍ2 とした。接合基板Ｂもまた、接合基板Ａ１〜Ａ９と同様の処理を施し、約４万個の発光ダイオードチップを得た。これらは、既存の貼り合わせ装置で製造された発光ダイオードである。
【００７３】
さらに半導体エピタキシャル基板Ｃ（従来例）をダイシング装置で３００μｍ角のチップへと加工し、金属ステム４５へ搭載した。このとき、ＧａＡｓ基板３１側が金属ステム４５と金シリコンはんだを介して接触するように配置されている。露出したＳｅドープｎ型ＧａＡｓ保護層３７側には直径１００μｍの円形電極４６が形成され、さらにワイヤー４７が接続されている。以上の工程により、半導体エピタキシャル基板Ｃから約４万個の発光ダイオードを得ることができた。これらの発光ダイオードは従来方法で製造された発光ダイオードである。その模式的な断面図を図５に示す。
【００７４】
ここで、接合基板Ａ１〜Ａ９，Ｂおよび半導体エピタキシャル基板Ｃから得られた発光ダイオードについて、諸特性の測定を行った。以下その方法について詳細に述べる。
【００７５】
まず、それぞれのウェハ中心付近に位置していた発光ダイオードをそれぞれ任意に１０個抽出した。これらの発光ダイオードにそれぞれ２０ｍＡの電流を通電し、その時の発光出力、印加電圧、発光ピーク波長、発光スペクトルの半値幅を測定した。それぞれの接合基板および半導体エピタキシャル基板ごとに１０個の発光ダイオードの平均値を求め、これを各接合基板および半導体エピタキシャル基板の測定値とした。結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
表１から明らかなように、実施例１〜９の発光ダイオードは従来例の発光ダイオードに比べ、３倍以上の発光出力が得られている。一方、印加電圧は僅かに増加したが、ピーク波長および半値幅は両者でほぼ同じであった。以上の結果から、本実施形態に係る発光ダイオードは、従来の製造方法による発光ダイオードと比較すると、光学特性に影響を与えることなく電流−光変換効率が向上していることがわかる。
【００７８】
発光出力に関しては、Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓ保護層３３、Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓ保護層３７の厚さがおなじになるようにエピタキシャル成長したため、発光ダイオードの形態における光吸収の程度は等しいと言える。つまり、上記の約３倍という値は真の値と言える。
【００７９】
さらに、接合基板Ａ１〜Ａ９（実施例１〜９）から得られた発光ダイオードの特性と、接合基板Ｂ（比較例）から得られた発光ダイオードの特性はほぼ同じである。このことは、実施例１〜９の発光ダイオードは既存の貼り合わせ装置で製造された発光ダイオードと何ら異なることがないことを示している。
【００８０】
以上から、本発明が多数枚を同時に接合できる方法として極めて優れていることを実証している。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の好適な実施形態を示すウェハ接合用治具の模式的な断面図である。
【図２】図１に示したウェハ接合用治具の上面図である。
【図３】半導体エピタキシャル基板の模式的な断面図である。
【図４】図１に示したウェハ接合用治具を用いて作られた発光ダイオードの模式的な断面図である。
【図５】比較例における発光ダイオードの模式的な断面図である。
【図６】熱処理時の炉内圧力および温度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  ウェハ接合用治具
２  第１基板
３  第２基板
４  下板
５  押し付け板
６  押圧部材
７  ベアリング
８  ねじ部材
９  支持部材
１０  ハンドル
１１  止めねじ
【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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