(57)【要約】【課題】信頼性の向上、及び製造歩留まりの向上を図ることができる半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体発光素子の製造方法は、シリコンを含む支持基板の主面上に複数の発光領域を形成する工程と、アルカリ性溶液による異方性エッチングによって、前記発光領域の表面に凹凸部を形成するとともに、前記支持基板の主面における前記複数の発光領域のあいだに、前記アルカリ性溶液による異方性エッチングによってＶ字状の溝を形成する工程と、前記溝の位置において前記支持基板を分割し、前記発光領域ごとに分ける工程と、を備える。【選択図】図１
2012231082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１００）面を主面とするシリコンからなる支持基板の前記主面上に複数の発光領域を形成する工程と、
前記複数の発光領域の間の前記支持基板の前記主面を露出させる工程と、
アルカリ性溶液による異方性エッチングによって、前記発光領域の表面に凹凸部を形成するとともに、前記支持基板の前記主面における前記複数の発光領域のあいだの前記支持基板に、前記アルカリ性溶液による異方性エッチングによって（１１１）面を壁面とするＶ字状の溝を形成する工程と、
前記溝の位置において前記支持基板を分割し、前記発光領域ごとに分ける工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
支持基板の主面上に複数の発光領域を形成する工程と、
前記支持基板の主面における前記複数の発光領域のあいだに、異方性エッチングによってＶ字状の溝を形成する工程と、
前記溝の位置において前記支持基板を分割し、前記発光領域ごとに分ける工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記溝の形成とともに、前記異方性エッチングによって前記発光領域の表面に凹凸部を形成することを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記凹凸部における凹部の深さと、前記溝の深さと、の比率は、前記発光領域の前記異方性エッチングによるエッチングレートと、前記支持基板の前記異方性エッチングによるエッチングレートと、の比率に等しいことを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記異方性エッチングは、アルカリ性溶液を用いたエッチングであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記支持基板は、シリコンからなることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記主面は、前記シリコンの（１００）面であり、
前記溝の壁面は、前記シリコンの（１１１）面であることを特徴とする請求項６記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記発光領域を形成する工程は、
成長用基板に第１半導体層、発光層及び第２半導体層を順に積層した積層体を形成する工程と、
前記積層体に前記支持基板を貼り合わせる工程と、
前記積層体から前記成長用基板を剥離する工程とを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記溝の位置において前記支持基板を分割する工程では、前記支持基板の厚さを薄くした後に分割を行うことを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１つ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】
本発明の実施形態は、半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子では、基板の上に、発光層を含む積層体を形成する技術が用いられている。半導体発光素子においては、光の出射面（取り出し面）に凹凸加工を施すことで、光の取り出し効率を向上させている。このような半導体発光素子においては、さらなる信頼性の向上、及び製造歩留まりの向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１４３７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１４３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、信頼性の向上、及び製造歩留まりの向上を図ることができる半導体発光素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体発光素子の製造方法は、シリコンを含む支持基板の主面上に複数の発光領域を形成する工程と、アルカリ性溶液による異方性エッチングによって、前記発光領域の表面に凹凸部を形成するとともに、前記支持基板の主面における前記複数の発光領域のあいだに、前記アルカリ性溶液による異方性エッチングによってＶ字状の溝を形成する工程と、前記溝の位置において前記支持基板を分割し、前記発光領域ごとに分ける工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図５】溝について例示する模式図である。
【図６】半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図１１】第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図１２】第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、以下の説明では、一例として、第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形とした具体例を挙げる。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１〜図４は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
本実施形態に係る製造方法は、図３（ｃ）に表したように、支持基板６０の主面６０ａ上に複数の発光領域１００Ｒを形成する工程と、図４（ａ）に表したように、支持基板６０の主面６０ａにおける複数の発光領域１００Ｒのあいだに、異方性エッチングによってＶ字状の溝６０Ｇを形成する工程と、図４（ｄ）に表したように、溝６０Ｇの位置において支持基板６０を分割し、発光領域１００Ｒごとに分ける工程と、を備える。
【０００９】
実施形態では、支持基板６０としてシリコンを含む基板を用いている。また、異方性エッチングとしては、例えばアルカリ性溶液を用いた、ウェットエッチングが用いられる。これにより、溝６０Ｇは、シリコンの面方位に基づく角度でＶ字状に形成される。支持基板６０に溝６０Ｇが形成されることにより、この溝６０Ｇの位置を起点としたブレーキングによって支持基板６０の分割が行われる。
【００１０】
また、実施形態では、異方性エッチングによって、発光領域１００Ｒの表面に凹凸部１２ｐを形成している。発光領域１００Ｒの表面に凹凸部１２ｐが形成されることで、発光領域１００Ｒから放出される光の外部への取り出し効率が向上する。実施形態では、この凹凸部１２ｐを形成する際の異方性エッチングとともに、支持基板６０への溝６０Ｇの形成を行っている。したがって、凹凸部１２ｐの形成と、溝６０Ｇの形成と、を別工程で行うことなく、同一工程で行うことができ、製造工程の簡素化を達成できる。
【００１１】
次に、具体的な製造方法について、図１〜図４に基づき説明する。
先ず、図１（ａ）に表したように、例えばサファイアからなる成長用基板７０の主面７０ａ上に、バッファ層（図示せず）を形成した後、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０を含む積層体１００を結晶成長させる。
【００１２】
積層体１００は、例えば有機金属気相成長法を用いて形成される。一例として、積層体１００は、次のような窒化物半導体によって構成される。
本明細書において「窒化物半導体」とは、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）またはＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【００１３】
先ず、表面がサファイアｃ面からなる成長用基板７０の上に、バッファ層として、高炭素濃度の第１ＡｌＮバッファ層（例えば、炭素濃度が３×１０１８ｃｍ−３以上、５×１０２０ｃｍ−３以下で、例えば、厚さが３ｎｍ以上、２０ｎｍ以下）、高純度の第２ＡｌＮバッファ層（例えば、炭素濃度が１×１０１６ｃｍ−３以上３×１０１８ｃｍ−３以下で、厚さが２μｍ）、及びノンドープＧａＮバッファ層（例えば、厚さが２μｍ）が、この順に形成される。上記の第１及び第２ＡｌＮバッファ層は、単結晶の窒化アルミニウム層である。第１及び第２ＡｌＮバッファ層として単結晶の窒化アルミニウム層を用いることで、後述する結晶成長において高品質な半導体層を形成することができ、結晶に対するダメージが大幅に軽減される。
【００１４】
次に、その上に、シリコン（Ｓｉ）ドープｎ形ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｓｉ濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下で、厚さが６μｍ）、及びＳｉドープｎ形Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎクラッド層（例えば、Ｓｉ濃度が１×１０１８ｃｍ−３で、厚さが０．０２μｍ）が、この順番で順次形成される。Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層、及びＳｉドープｎ形Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎクラッド層は、第１半導体層１０である。なお、便宜上、上記バッファ層の全部または一部を第１半導体層１０に含めてもよい。
【００１５】
次に、その上に、発光層３０として、Ｓｉドープｎ形Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎバリア層と、ＧａＩｎＮ井戸層と、が交互に３周期積層され（多重量子井戸）、さらに、多重量子井戸の最終Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎバリア層がさらに積層される。Ｓｉドープｎ形Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎバリア層においては、例えばＳｉ濃度が１．１×１０１９ｃｍ−３以上１．５×１０１９ｃｍ−３以下とされる。最終Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎバリア層においては、例えばＳｉ濃度が１．１×１０１９ｃｍ−３以上１．５×１０１９ｃｍ−３以下で、例えば厚さが０．０１μｍとされる。このような多重量子井戸構造の厚さは、例えば０．０７５μｍとされる。この後、Ｓｉドープｎ型Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ層（例えば、Ｓｉ濃度が０．８×１０１９ｃｍ−３以上１．０×１０１９ｃｍ−３以下で、例えば、厚さがを０．０１μｍ）を形成する。なお、発光層３０における発光光の波長は、例えば３７０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下である。
【００１６】
さらに、第２半導体層２０として、ノンドープＡｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎスペーサ層（例えば、厚さが０．０２μｍ）、Ｍｇドープｐ形Ａｌ０．２８Ｇａ０．７２Ｎクラッド層（例えば、Ｍｇ濃度が１×１０１９ｃｍ−３で、例えば、厚さが０．０２μｍ）、Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｍｇ濃度が１×１０１９ｃｍ−３で、例えば、厚さが０．４μｍ）、及び、高濃度Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｍｇ濃度が５×１０１９ｃｍ−３で、例えば、厚さが０．０２μｍ）が、この順で順次形成される。
なお、上記の組成、組成比、不純物の種類、不純物濃度及び厚さは一例であり、種々の変形が可能である。
【００１７】
次に、図１（ｂ）に表したように、積層体１００の主面１００ｂに第２電極５０を選択的に形成する。続いて、図１（ｃ）に表したように、積層体１００の所定位置にドライエッチングを施し、メサ構造を形成する。
【００１８】
次に、図２（ａ）に表したように、積層体１００の主面１００ｂ及び第２電極５０を覆うように、第１金属６１１を形成する。続いて、図２（ｂ）に表したように、第２金属６１２を形成した支持基板６０を用意する。そして、支持基板６０の主面６０ａに形成した第２金属６１２と、先に製造した成長用基板７０の側の第１金属６１１と、を向かい合わせにして、貼り合わせる。
ここで、第１金属６１１には、主面１００ｂ側から、例えば、チタン（Ｔｉ）／金（Ａｕ）／金錫合金（ＡｕＳｎ）の積層膜が用いられる。また、第２金属６１２には、主面６０ａ側から、例えば、Ｔｉ／Ａｕの積層膜が用いられる。第１金属６１１及び第２金属６１２が接合されたものは接合金属６１になる。
【００１９】
次に、図２（ｃ）に表したように、成長用基板７０の側から積層体１００に対してレーザ光ＬＳＲを照射し、レーザリフトオフを行う。これにより、成長用基板７０を、積層体１００の主面１００ａから剥離する。
【００２０】
次に、図３（ａ）に表したように、積層体１００を半導体発光素子の境界線の位置でエッチングする処理を行う。ここで、エッチングとしては、例えばドライエッチングが用いられる。なお、図３（ａ）には、３つの半導体発光素子に分割する際のエッチング状態が例示されているが、実際には多数の半導体発光素子に対応して積層体１００をマトリクス状に分割している。積層体１００は、主面１００ａから反対側の主面１００ｂまでエッチングされる。これにより、複数の発光領域１００Ｒが形成される。
【００２１】
次に、図３（ｂ）に表したように、全面に保護膜８０を形成する。保護膜８０には、例えばＳｉＯ２が用いられる。続いて、図３（ｃ）に表したように、保護膜８０を選択的に除去する。例えば、保護膜８０を残す部分にのみレジストパターンＲを形成し、レジストパターンＲをマスクとして、例えばフッ酸によって保護膜８０を除去する。これにより、発光領域１００Ｒの表面の一部、及び複数の発光領域１００Ｒのあいだの部分が露出する。
【００２２】
次に、露出した複数の発光領域１００Ｒのあいだの部分の接合金属６１（第１金属６１１及び第２金属６１２）をエッチングする。ここで、第１金属６１１及び第２金属６１２に含まれるＴｉは、例えばフッ酸によってエッチングされ、Ａｕは、例えばＫＩ／Ｉ２の混合液によってエッチングされる。このエッチングによって、複数の発光領域１００Ｒのあいだの支持基板６０の部分が露出する。エッチング後、レジストパターンＲを剥離する。
【００２３】
次に、図４（ａ）に表したように、発光領域１００Ｒ及び支持基板６０の露出する部分を、異方性エッチングする。異方性エッチングとしては、例えばアルカリ性溶液によるウエットエッチングを用いる。アルカリ性溶液には、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）が用いられる。
本実施形態では、ＫＯＨ溶液を用いる場合を例として説明する。
【００２４】
この異方性エッチングによって、発光領域１００Ｒの表面、すなわち露出している第１半導体層１０の表面に凹凸部１２ｐが形成される。さらに、この異方性エッチングによって、凹凸部１２ｐの形成とともに、支持基板６０の主面６０ａにおける複数の発光領域１００Ｒのあいだに、Ｖ字状の溝６０Ｇが形成される。
【００２５】
異方性エッチングの条件としては、例えば、１モル（ｍｏｌ）／リットル（Ｌ）〜５ｍｏｌ／ＬのＫＯＨ溶液を８０℃に加熱して、１５分〜２０分間のエッチングを行う。
ＫＯＨ溶液などによるアルカリエッチングでは、ＧａＮ結晶の面方位（主に｛１０−１−１｝）に沿って異方性エッチングされ、その結果として六角錐の構造による凹凸部１２ｐが形成される。
【００２６】
凹凸部１２ｐは、例えば発光層３０から凹凸部１２ｐに入射した発光光を有効に取り出すため、または入射角度を変えるために設けられる。このため、その大きさは結晶層内における発光光の波長以上であることが好ましい。本実施形態では、凹凸部１２ｐの凹部の深さは、約１マイクロメートル（μｍ）〜２μｍである。
【００２７】
この異方性エッチングと同時に、シリコンによる支持基板６０の主面６０ａに、所定角度のＶ字状の溝６０Ｇが形成される。
【００２８】
図５は、溝について例示する模式図である。
図５（ａ）は、溝の断面を例示する模式的断面図である。図５（ｂ）は、溝の一部を例示する模式的斜視図である。
支持基板６０の主面６０ａは、シリコンの（１００）面である。また、溝６０Ｇの壁面６０ｃは、シリコンの（１１１）面である。
【００２９】
すなわち、ＫＯＨ溶液等のアルカリ性溶液によるシリコンのエッチングでは、面方位によってエッチングレートが異なる。例えば、ＫＯＨ溶液によるシリコンのエッチングレートとしては、（１００）面及び（１１０）面は１５００ナノメートル（ｎｍ）／分（ｍｉｎ）〜２０００ｎｍ／ｍｉｎ、（１１１）面は３．０ｎｍ／ｍｉｎ〜４．０ｎｍ／ｍｉｎである。このようなエッチングレートの相違によって、主面６０ａにはＶ字状の溝６０Ｇが形成される。
【００３０】
なお、保護膜８０として用いられるＳｉＯ２の、ＫＯＨ溶液によるエッチングレートは、約１０ｎｍ／ｍｉｎであるため、凹凸部１２ｐ及び溝６０Ｇを形成する際のエッチングではほとんど影響を受けない。
【００３１】
図５（ａ）にしたように、溝６０Ｇの壁面６０ｃの主面６０ａに対する角度θは、約５５°になる。また、溝６０Ｇの開口側の幅ｗは、例えば４２μｍである。また、溝６０Ｇの深さｄは、例えば３０μｍである。
【００３２】
図５（ｂ）に表したように、溝６０Ｇは、支持基板６０の主面６０ａに、縦横に交差して設けられる。溝６０Ｇに囲まれた領域が、発光領域１００Ｒである。ここで、溝６０Ｇの開口側の幅ｗは、隣り合う２つの発光領域１００Ｒのあいだの幅と等しい。
【００３３】
本実施形態では、一度の異方性エッチングによって、凹凸部１２ｐと、溝６０Ｇと、を一括形成する。このため、凹凸部１２ｐにおける凹部の深さと、溝６０Ｇの深さｄと、の比率は、発光領域１００Ｒの異方性エッチングによるエッチングレートと、支持基板６０の異方性エッチングによるエッチングレートと、の比率と等しくなる。
【００３４】
例えば、ＫＯＨ溶液によるＧａＮのエッチングレートとしては、５０ｎｍ／ｍｉｎ〜１００ｎｍ／ｍｉｎである。上記のように、ＫＯＨ溶液によるシリコンの（１００）面のエッチングレートとしては、１５００ナノメートルｎｍ／ｍｉｎ〜２０００ｎｍ／ｍｉｎであるため、凹凸部１２ｐの凹部の深さを「１」とした場合、溝６０Ｇの深さｄは「１５」〜「４０」になる。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に表したように、発光領域１００Ｒの第１半導体層１０の上に第１電極４０を形成する。第１電極４０には、例えばアルミニウム（Ａｌ）／Ｔｉ／Ａｕの積層膜、及びＴｉ／白金（Ｐｔ）／Ａｕの積層膜のいずれかが用いられる。第１電極４０は、例えば、レジストパターン（図示せず）を形成した上に電極材料を形成し、レジストパターンを除去する、リフトオフ法によって形成される。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に表したように、支持基板６０を所定の厚さに研削する。すなわち、支持基板６０の一方の主面６０ａとは反対側の他方の主面６０ｂを研削する。支持基板６０の研削後の厚さは、溝６０Ｇの深さｄよりも厚く、溝６０Ｇの深さｄの約４倍以下、好ましくは３倍以下にする。本実施形態では、支持基板６０の厚さを約９０μｍ〜１００μｍにしている。その後、他方の主面６０ｂの例えば全面に、電極膜５１を形成する。電極膜５１には、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜が用いられる。
【００３７】
次に、図４（ｄ）に表したように、支持基板６０の分割を行う。すなわち、支持基板６０に形成された溝６０Ｇの位置で、支持基板６０のグレーキングを行う。溝６０ＧはＶ字状になっているため、例えば主面６０ｂ側から支持基板６０に圧力を加えることで、溝６０Ｇの底部（Ｖ字状の先端部分）を起点として、支持基板６０の主面６０ｂ側に亀裂が生じ、支持基板６０を分割することができる。
【００３８】
予め支持基板６０を研削し、上記のような厚さにしているため、ブレーキングによって支持基板６０は溝６０Ｇの位置で的確に分割される。
支持基板６０を分割することで、発光領域１００Ｒごとに分けられた半導体発光素子１１０が完成する。
【００３９】
このような半導体発光素子１１０の製造方法によれば、支持基板６０をブレーキングする際に用いられる溝６０Ｇを、凹凸部１２ｐを形成する際の異方性エッチングによって一括形成するため、支持基板６０に対して別途スクライブを行う必要がなく、製造工程の簡素化を図ることが可能になる。
【００４０】
また、支持基板６０をスクライブせずに溝６０Ｇを形成するため、スクライブの際に生じやすい支持基板６０の欠損やダストの発生、接合金属６１の剥がれを発生させずに済む。したがって、信頼性の高い半導体発光素子１１０を製造することが可能になる。
【００４１】
また、溝６０Ｇは、異方性エッチングによって形成されるため、隣り合う２つの発光領域１００Ｒのあいだに別途スクライブを設ける場合に比べて、隣り合う２つの発光領域１００Ｒの間隔を狭く設定することができる。
【００４２】
すなわち、隣り合う２つの発光領域１００Ｒのあいだにスクライブを設ける場合には、スクライブを設けるためのツールの位置決めを行うため、２つの発光領域１００Ｒの隙間にある程度の余裕を持たせる必要がある。
一方、異方性エッチングによって溝６０Ｇを形成する場合には、フォトリソグラフィの精度によって正確に形成する位置を設定することができる。したがって、隣り合う２つの発光領域１００Ｒの間隔を狭くすることができ、同じ大きさの支持基板６０から多くの半導体発光素子１１０を製造することが可能になる。
【００４３】
例えば、支持基板６０の分割としてスクライブを利用する場合、スクライブを形成するために隣り合う２つの発光領域１００Ｒの間隔として約１００μｍ必要となる。一方、溝６０Ｇを利用する場合、隣り合う２つの発光領域１００Ｒの間隔を、溝６０Ｇの幅ｗに合わせることができる。このため、２つの発光領域１００Ｒの間隔として約５０μｍで済むことになる。これにより、同じ大きさの支持基板６０から製造することができる半導体発光素子１１０の個数を、約１０％増加できることになる。
【００４４】
なお、上記の実施形態では、成長用基板７０としてサファイアを用いる例を説明したが、成長用基板７０はサファイアに限定されない。例えば、成長用基板７０として、Ｓｉを含む基板を用いてもよい。Ｓｉでは、サファイアに比べて大きな成長用基板７０を用意しやすい。したがって、Ｓｉを含む成長用基板７０を用いることで、一つの成長用基板７０から多くの半導体発光素子１１０を製造しやすくなる。
【００４５】
図６は、半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図６では、第１の実施形態に係る製造方法によって製造された半導体発光素子１１０を例示している。半導体発光素子１１０は、発光領域１００Ｒと、第１電極４０と、第２電極５０と、支持基板６０と、を備える。
【００４６】
発光領域１００Ｒは、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、第１半導体層１０と第２半導体層２０とのあいだに設けられた発光層３０と、を含む。発光領域１００Ｒは、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０の積層体１００を分割して設けられたものである。
【００４７】
発光領域１００Ｒの第１半導体層１０の上面には凹凸部１２ｐが設けられている。この凹凸部１２ｐによって、発光層３０から放出した光の外部への取り出し効率が高まる。また、発光領域１００Ｒの側面には、保護膜８０が設けられる。
【００４８】
第１電極４０は、第１半導体層１０と接する。第１電極４０は、例えばｎ側電極である。第２電極５０は、第２半導体層２０と接する。第２電極５０は、例えばｐ側電極である。
【００４９】
発光領域１００Ｒは、接合金属６１を介して支持基板６０に接続されている。接合金属６１は、発光領域１００Ｒの第２半導体層２０の側に設けられた第１金属６１１と、支持基板６０の一方の主面６０ａ側に設けられた第２金属６１２と、を有する。この第１金属６１１と、第２金属６１２と、の貼り合わせによって、発光領域１００Ｒと、支持基板６０と、が接続される。
【００５０】
支持基板６０の側面における上部には、溝６０Ｇの壁面６０ｃの一部が露出している。壁面６０ｃは、発光領域１００Ｒの周辺を囲むように設けられる。先に説明したように、凹凸部１２ｐと、溝６０Ｇと、は一度の異方性エッチングによって形成される。支持基板６０がシリコンの場合、壁面６０ｃの主面６０ａに対する角度θは、約５５°である。
【００５１】
また、凹凸部１２ｐにおける凹部の深さと、溝６０Ｇの深さｄと、の比率は、発光領域１００Ｒの異方性エッチングによるエッチングレートと、支持基板６０の異方性エッチングによるエッチングレートと、の比率と等しくなっている。
【００５２】
（第２の実施形態）
図７〜図８は、第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
ここでは、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
先ず、図７（ａ）に表したように、例えばサファイアからなる成長用基板７０の主面７０ａ上に、バッファ層（図示せず）を形成した後、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０含む積層体１００を結晶成長させる。積層体１００の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５３】
次に、図７（ｂ）に表したように、積層体１００を、個々の半導体発光素子のサイズに分割する。すなわち、積層体１００に対して例えばフォトリソグラフィ及びエッチングを施し、所定のサイズに分割する。所定のサイズに分割された積層体１００は、発光領域１００Ｒになる。
【００５４】
次いで、図７（ｃ）に表したように、各発光領域１００Ｒの主面１００ｂに第２電極５０を選択的に形成する。そして、各第２電極５０を覆うように、第１金属６１１を形成する。
【００５５】
続いて、図８（ａ）に表したように、第２金属６１２を形成した支持基板６０を用意する。第２金属６１２は、支持基板６０の主面６０ａに選択的に形成されている。第２金属６１２の形成位置は、個々の半導体発光素子の形成位置に合わせて選択的に形成されている。
【００５６】
そして、支持基板６０の主面６０ａに形成した第２金属６１２と、先に製造した成長用基板７０の側の第１金属６１１と、を向かい合わせにして、貼り合わせる。各第１金属６１１と、各第２金属６１２と、は、それぞれ対向した状態で接合される。
【００５７】
次に、図８（ｂ）に表したように、成長用基板７０の側から発光領域１００Ｒの第１半導体層１０に対してレーザ光ＬＳＲを照射し、レーザリフトオフを行う。これにより、成長用基板７０を、発光領域１００Ｒから剥離する。
【００５８】
次に、図８（ｃ）に表したように、個々の発光領域１００Ｒを覆うように保護膜８０を形成し、発光領域１００Ｒの表面の一部、及び各発光領域１００Ｒのあいだの部分を露出させる。
【００５９】
このあとは、図４（ｂ）〜（ｄ）に表した工程と同様である。すなわち、発光領域１００Ｒ及び支持基板６０の露出する部分を、異方性エッチングして、発光領域１００Ｒの表面には凹凸部１２ｐを形成し、支持基板６０の露出部分にはＶ字状の溝６０Ｇを形成する。そして、支持基板６０の研削、電極膜５１の形成、ブレーキングを行って、個々の半導体発光素子が完成する。
【００６０】
第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法では、第１の実施形態における効果に加え、次のような効果を得ることができる。
すなわち、第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法では、支持基板６０を貼り合わせる前に、積層体１００を分割して個々の発光領域１００Ｒを形成しているため、支持基板６０を貼り付ける際の応力、及び成長用基板７０を剥離する際の応力を緩和することができる。
【００６１】
つまり、第１の実施形態に比べて、支持基板６０を貼り付ける際の接触面積が狭いため、貼り付けの際の応力を減少させることができる。また、第１の実施形態に比べて、成長用基板７０と第１半導体層１０との接触面積が狭いため、成長用基板７０を剥離する際の応力を減少させることができる。
【００６２】
これにより、成長用基板７０を剥離する際の接合金属６１の剥がれや、発光領域１００Ｒの欠損などの発生を抑制することができる。
【００６３】
また、第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法では、第１の実施形態に比べて接合金属６１の材料の選択性を高めることができる。すなわち、第１の実施形態では、発光領域１００Ｒの表面の一部が露出している状態で接合金属６１（第１金属６１１及び第２金属６１２）のエッチングを行うことから（図３（ｃ）参照）、このエッチングでは、発光領域１００Ｒはエッチングされず、接合金属６１のみエッチングされるエッチャントを用いる必要がある。したがって、接合金属６１としては、このエッチャントでエッチングされる材料である必要がある。
【００６４】
一方、第２の実施形態では、発光領域１００Ｒとは独立して第１金属６１１及び第２金属６１２をエッチングしている。したがって、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べてエッチャントに対する制限を受けることなく第１金属６１１及び第２金属６１２の材料を選択することができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
図９〜図１２は、第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
先ず、図９（ａ）に表したように、例えばサファイアからなる成長用基板７０の主面７０ａ上に、バッファ層（図示せず）を形成した後、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０を含む積層体１００を結晶成長させる。積層体１００の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００６６】
次に、図９（ｂ）に表したように、積層体１００の一部に凹部１００ｔを形成する。凹部１００ｔは、積層体１００の主面１００ｂから第１半導体層１０にまで達する。これにより、凹部１００ｔの底部に第１半導体層１０が露出する（露出部分１０ｅ）。
【００６７】
凹部１００ｔを形成するには、積層体１００の第２主面１００ｂ上に図示しないマスクを形成し、例えばドライエッチングを行う。すなわち、マスクには、凹部１００ｔを形成する部分に開口が設けられていて、エッチングによって積層体１００が第２主面１００ｂから第１半導体層１０まで除去される。これにより、凹部１００ｔが形成される。
【００６８】
次に、第２半導体層２０と接する第２電極５０を形成する。第２電極５０としては、先ず、第２半導体層２０の表面に、オーミック電極となるＡｇ／ＰｔやＡｇ／Ｎｉの積層膜を例えば２００ｎｍの膜厚で形成し、酸素雰囲気中で約４００℃、１分でシンター処理を行う。次に、オーミック電極の上に、電流拡散用および後で述べるパッド５５への接合金属用及び後述する絶縁層８１への接着金属として、例えば、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉの積層膜を例えば４００ｎｍの膜厚で形成する。
【００６９】
次に、図９（ｃ）に表したように、第２電極５０及び凹部１００ｔを覆うように、絶縁層８１を形成する。絶縁層８１として、例えばＳｉＯ２を８００ｎｍの膜厚で形成する。
【００７０】
次に、オーミック特性を有するｎ側電極を形成するため、凹部１００ｔ内の露出部分１０ｅの上にある絶縁層８１を除去する。そして、そこに、例えば、Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜を例えば３００ｎｍの膜厚で形成する。これにより、接触部４１が形成される。
【００７１】
次に、図１０（ａ）に表したように、接触部４１及び絶縁層８１が露出した面全体に、第１金属６１１を、例えば８００ｎｍの膜厚で形成する。
【００７２】
次に、例えばシリコンからなる支持基板６０を用意する。支持基板６０の主面６０ａには、例えば膜厚３μｍの第２金属６１２が設けられている。そして、第１金属６１１と、第２金属６１２と、を対向させて接合する。これにより、支持基板６０を積層体１００の主面１００ｂの側に接合する。
【００７３】
そして、図１０（ｂ）に表したように、積層体１００に対して成長用基板７０の側から、レーザ光ＬＳＲを照射し、レーザリフトオフを行う。これにより、成長用基板７０を、積層体１００の主面１００ａから剥離する。
【００７４】
次に、図１１（ａ）に表したように、積層体１００の一部をドライエッチングで除去し、第２電極５０の一部（引き出し部５３）を露出させる。このエッチングによって、積層体１００が個々の発光領域１００Ｒに分割される。
【００７５】
次に、発光領域１００Ｒの全面に保護膜８５を形成し、発光領域１００Ｒの表面の一部及び発光領域１００Ｒの周辺の一部に開口を設ける。保護膜８５としては、例えばＳｉＯ２が用いられる。保護膜８５の膜厚は、例えば８００ｎｍである。
次いで、発光領域１００Ｒの周辺の接合金属６１（第１金属６１１及び第２金属６１２）をエッチングし、支持基板６０の一部を露出させる。
【００７６】
次に、図１１（ｂ）に表したように、開口が設けられた保護膜８５をマスクとして、発光領域１００Ｒの露出した表面を、異方性エッチングする。異方性エッチングとしては、例えばアルカリ性溶液によるウエットエッチングを用いる。アルカリ性溶液には、例えばＫＯＨ溶液、ＴＭＡＨが用いられる。本実施形態では、ＫＯＨ溶液が用いられる。
【００７７】
この異方性エッチングによって、発光領域１００Ｒの表面、すなわち露出している第１半導体層１０の表面に凹凸部１２ｐが形成される。さらに、この異方性エッチングによって、凹凸部１２ｐの形成とともに、支持基板６０の露出した部分に、Ｖ字状の溝６０Ｇが形成される。
【００７８】
次に、引き出し部５３を被覆している保護膜８５の一部を除去し、その領域にパッド５５を形成する。パッド５５としては、例えばＴｉ／Ａｕの積層膜が用いられる。パッド５５の膜厚は、例えば８００ｎｍである。このパッド５５にはボンディングワイヤが接続される。ボンディング特性を向上させるため、パッド５５の表面に例えばめっきによってＡｕを厚く（例えば１０μｍ）形成することが望ましい。
【００７９】
次に、図１２に表したように、支持基板６０の分割を行う。すなわち、支持基板６０に形成された溝６０Ｇの位置で、支持基板６０のグレーキングを行う。溝６０ＧはＶ字状になっているため、例えば主面６０ｂ側から支持基板６０に圧力を加えることで、溝６０Ｇの底部（Ｖ字状の先端部分）を起点として、支持基板６０の主面６０ｂ側に亀裂が生じ、支持基板６０を分割することができる。
これにより、半導体発光素子１３０が完成する。
【００８０】
このようにして製造された半導体発光素子１３０では、発光領域１００Ｒの凹凸部１２ｐが形成された光取り出し面に第１電極５０が設けられていないため、光取り出し面の全面から効率良く光を取り出すことが可能になる。
【００８１】
以上説明したように、実施形態によれば、信頼性の向上、及び製造歩留まりの向上を図ることができる半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【００８２】
なお、上記に本実施の形態およびその変形例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態においては、第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形として説明したが、第１導電形をｐ形、第２導電形をｎ形としても実施可能である。また、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものもや、各実施の形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１０…第１半導体層、１２ｐ…凹凸部、２０…第２半導体層、３０…発光層、４０…第１電極、４１…接触部、５０…第２電極、６０…支持基板、６０Ｇ…溝、６１…接合金属、７０…成長用基板、１００…積層体、１００ｔ…凹部、１１０、１３０…半導体発光素子、６１１…第１金属、６１２…第２金属、ＬＳＲ…レーザ光
【図１】
2012231082.tif 000003
【図２】
2012231082.tif 000004
【図３】
2012231082.tif 000005
【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】
2012231082.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年2月8日(2012.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の主面上に複数の発光領域を形成する工程と、
前記支持基板の主面における前記複数の発光領域のあいだに、異方性エッチングによってＶ字状の溝を形成するとともに、前記異方性エッチングによって前記発光領域の表面に凹凸部を形成する工程と、
前記溝の位置において前記支持基板を分割し、前記発光領域ごとに分ける工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記凹凸部における凹部の深さと、前記溝の深さと、の比率は、前記発光領域の前記異方性エッチングによるエッチングレートと、前記支持基板の前記異方性エッチングによるエッチングレートと、の比率に等しいことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
実施形態に係る半導体発光素子の製造方法は、支持基板の主面上に複数の発光領域を形成する工程と、前記支持基板の主面における前記複数の発光領域のあいだに、異方性エッチングによってＶ字状の溝を形成するとともに、前記異方性エッチングによって前記発光領域の表面に凹凸部を形成する工程と、前記溝の位置において前記支持基板を分割し、前記発光領域ごとに分ける工程と、を備える。