(57)【要約】【課題】チップサイズ６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）に対応するＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法を提供する。【解決手段】原料ホルダ１とその下方に配置された回収ホルダ２との間にスライダー３をスライド自在に設け、そのスライダー３に原料ホルダ１の原料溶液溜４から原料溶液が供給されると共に回収ホルダ２の溶液収納槽５へ原料溶液を排出する基板ホルダ部６を形成し、その基板ホルダ部６内に基板８を縦に複数枚保持させた後、スライダー３をスライドさせて基板ホルダ部６内に原料溶液を供給し、基板８上にエピタキシャル層を液相エピタキシャル成長させた後、スライダー３をスライドさせて基板ホルダ部６内の原料溶液を排出するＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法において、基板８を基板ホルダ部６内に保持させる際に、隣り合う基板８，８間のメルト幅１３を３ｍｍ以下とし、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの総厚を１９０μｍ以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ホルダとその下方に配置された回収ホルダとの間にスライダーをスライド自在に設け、そのスライダーに前記原料ホルダの原料溶液溜から原料溶液が供給されると共に前記回収ホルダの溶液収納槽へ原料溶液を排出する基板ホルダ部を形成し、その基板ホルダ部内に基板を縦に複数枚保持させた後、前記スライダーをスライドさせて前記基板ホルダ部内に原料溶液を供給し、前記基板上にエピタキシャル層を液相エピタキシャル成長させた後、前記スライダーをスライドさせて前記基板ホルダ部内の原料溶液を排出するＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法において、
前記基板を前記基板ホルダ部内に保持させる際に、隣り合う基板間のメルト幅を３ｍｍ以下とし、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの総厚を１９０μｍ以下とすることを特徴とするＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項２】
前記基板の厚さを１４５μｍ以上とする請求項１に記載のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項３】
前記基板をＧａＡｓ基板とし、前記エピタキシャル層として所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のＰ型ＧａＡｌＡｓ活性層、Ｎ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びＮ型ＧａＡｌＡｓウインド層を順次形成する請求項１又は２に記載のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項４】
前記基板をＧａＡｓ基板とし、前記エピタキシャル層としてＰ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のＰ型ＧａＡｌＡｓ活性層、Ｎ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びＮ型ＧａＡｌＡｓウインド層を順次形成する請求項１又は２に記載のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相エピタキシャル成長法によるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＡｓを用いた赤色発光ダイオードは、高波長領域（６５０〜６７０ｎｍ）での高輝度、安価生産が特徴である。しかし、近年、安価な４元ＬＥＤの台頭により、今以上の安価生産が最重要課題である。
【０００３】
ＡｌＧａＡｓ系のＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造には、液相エピタキシャル成長法が用いられている。液相エピタキシャル成長法によってエピタキシャルウェハを多数枚製造するための液相エピタキシャル成長装置用グラファイト冶具として、基板を縦に複数枚保持するタイプのものがある。
【０００４】
これによれば、基板を縦置きに複数枚保持したグラファイト冶具内の基板ホルダ部へ、原料溶液溜から必要とする原料溶液を供給して基板と接触させ、基板上にエピタキシャル層を成長させた後、基板ホルダ部から原料溶液を排出することにより複数枚のエピタキシャルウェハを一度に製造できる。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−３０６９２号公報
【特許文献２】特開平８−１５１２９３号公報
【特許文献３】特開平１１−６０３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、チップメーカーでは、エピタキシャルウェハ単位面積からのチップ取得率を向上させるために小チップ化を進めており、従来の最小チップサイズである８ｍｉｌ（２０３μｍ）から６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）へのサイズダウンを目指している。
【０００８】
しかし、単にチップサイズを６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）としても、エピタキシャルウェハの総厚（エピタキシャル層＋基板）が厚いことで、チップ化した場合にチップが倒れてしまい、取り扱い難いという問題がある。
【０００９】
この問題を解決するためには、エピタキシャルウェハの総厚を薄くすることが必須である。この解決策として、基板を薄くする手法が考えられるが、基板のみを薄くした場合、応力の関係でエピタキシャルウェハの反りが大きくなることから小チップ化（６．５ｍｉｌ（１６５μｍ））するのが難しいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、基板を薄くしてもエピタキシャルウェハの反りを従来と同等とし、チップサイズ６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）に対応できるＬＥＤ用エピタキシャルウェハ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】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、原料ホルダとその下方に配置された回収ホルダとの間にスライダーをスライド自在に設け、そのスライダーに前記原料ホルダの原料溶液溜から原料溶液が供給されると共に前記回収ホルダの溶液収納槽へ原料溶液を排出する基板ホルダ部を形成し、その基板ホルダ部内に基板を縦に複数枚保持させた後、前記スライダーをスライドさせて前記基板ホルダ部内に原料溶液を供給し、前記基板上にエピタキシャル層を液相エピタキシャル成長させた後、前記スライダーをスライドさせて前記基板ホルダ部内の原料溶液を排出するＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法において、前記基板を前記基板ホルダ部内に保持させる際に、隣り合う基板間のメルト幅を３ｍｍ以下とし、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの総厚を１９０μｍ以下とするＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法である。
【００１２】
前記基板の厚さを１４５μｍ以上としてもよい。
【００１３】
前記基板をＧａＡｓ基板とし、前記エピタキシャル層として所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のＰ型ＧａＡｌＡｓ活性層、Ｎ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びＮ型ＧａＡｌＡｓウインド層を順次形成してもよい。
【００１４】
前記基板をＧａＡｓ基板とし、前記エピタキシャル層としてＰ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のＰ型ＧａＡｌＡｓ活性層、Ｎ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びＮ型ＧａＡｌＡｓウインド層を順次形成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板を薄くしてもエピタキシャルウェハの反りを従来と同等とし、チップサイズ６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）に対応できるＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法に用いるグラファイト冶具（グラファイトボート）の模式図である。
【図２】エピタキシャルウェハの反り幅を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法に用いるグラファイト冶具（グラファイトボート）を示す模式図である。
【００１８】
図１に示すように、グラファイト冶具１０は、原料ホルダ１とその下方に配置された回収ホルダ２との間にスライダー３をスライド自在に設け、そのスライダー３に原料ホルダ１の原料溶液溜４から原料溶液が供給されると共に回収ホルダ２の溶液収納槽５へ原料溶液を排出する基板ホルダ部６を形成し、その基板ホルダ部６に基板８を縦に複数枚保持させた後、スライダー３をスライドさせて基板ホルダ部６内に原料溶液を供給し、基板８上にエピタキシャル層を液相エピタキシャル成長させた後、スライダー３をスライドさせて基板ホルダ部６内の原料溶液を排出するように構成されている。
【００１９】
原料ホルダ１の原料溶液溜４は、基板８に積層するエピタキシャル層の数に応じて複数形成される（図１では２つ）。また、原料ホルダ１の摺動面と反対の面である上面には、原料溶液溜４内を気密に保つためのキャップホルダ１１が設けられている。
【００２０】
スライダー３の基板ホルダ部６は、基板８を縦に複数枚整列して収容できるように構成されている。また、基板ホルダ部６は、スライダー３がスライドすることで原料溶液溜４と連通し、さらにスライダー３をスライドすることで原料溶液溜４との連通状態が断たれると共に溶液収納槽５と連通されるようになっている。スライダー３には、スライダー３をスライドさせるための操作棒１２が取り付けられている。
【００２１】
基板ホルダ部６に収容される基板８は、角形であるとよいがＤ形（または台形）であってもよい。角形やＤ形（または台形）の基板８を用いると、材料のロスを低減でき、さらにデバイスが形成されたエピタキシャルウェハのプローブ検査によるタクトタイムが短縮できる。なお、取り扱いの観点からは、基板８は円形であってもよい。
【００２２】
基板８は、基板ホルダ部６の背板７にセットされる。背板７には、基板８を保持するための凹溝が形成されており、基板８を保持した背板７は、基板ホルダ部６内の横壁に設けられた保持溝にセットされる。なお、背板７に凹溝を設けずに、基板８と背板７とを接触した状態で基板ホルダ部６内の横壁に設けられた保持溝にセットされるようにしてもよい。
【００２３】
回収ホルダ２の溶液収納槽５は、原料溶液溜４から基板ホルダ部６に供給された原料溶液を排出・回収すべく、原料溶液溜４の数に応じて形成される（図１では２つ）。
【００２４】
エピタキシャル層の原料としては、Ｇａ，ＧａＡｓ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｔｅなど（ドーパントも含む）、必要とするものを用いる。これらの原料からなる原料溶液は、通常、原料溶液溜４に固体状態でセットされ、図示しないヒーターでグラファイト冶具１０を加熱して原料を溶解することで得られる。
【００２５】
次に、グラファイト冶具１０を用いたＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法を説明する。
【００２６】
まず、スライダー３の基板ホルダ部６の背板７に基板８をセットする。また、原料ホルダ１の原料溶液溜４に必要とする原料（Ｇａ，ＧａＡｓ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｔｅなど）をセットし、液相エピタキシャル成長装置（加熱炉）内の所定の位置に設置する。
【００２７】
本実施の形態に係るＬＥＤ用エピタキシャルウェハの製造方法では、基板８を基板ホルダ部６内の背板７にセットして保持させる際に、隣り合う基板８，８間のメルト幅１３を３ｍｍ以下としている。すなわち、基板８の表面と、基板８の表面に対面する背板７との距離を３ｍｍ以下としている。
【００２８】
次に、水素雰囲気中で液相エピタキシャル成長装置をヒーターで例えば９００℃まで加熱して、上記の原料を溶解して原料溶液を準備する。そして、液相エピタキシャル成長装置をその温度（９００℃）で３時間保持した後、７００℃まで一定の割合（例えば、１℃／ｍｉｎ）で降温させる。
【００２９】
降温中に操作棒１２を押してグラファイト冶具１０をスライドすることで、基板ホルダ部６を原料溶液溜４の下に移動させて基板ホルダ部６と原料溶液溜４とを連通し、基板８上に１層目のエピタキシャル層を成長させる。１層目のエピタキシャル層を成長した後、スライダー３をさらにスライドし、原料溶液溜４との連通状態を断つと共に基板ホルダ部６を溶液収納槽５の上に移動させて基板ホルダ部６と溶液収納槽５とを連通し、基板ホルダ部６内の原料溶液を溶液収納槽５内に排出・回収する。同様にして、スライダー３をスライドし、２つ目、３つ目、・・・ｎつ目の原料溶液溜４と溶液収納槽５を順次移動し、１層目のエピタキシャル層上に、２層目、３層目、・・・ｎ層目のエピタキシャル層を順次成長させる。
【００３０】
以上のようにして、例えば、ＧａＡｓからなる基板８上に、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のＰ型ＧａＡｌＡｓ活性層、Ｎ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びＮ型ＧａＡｌＡｓウインド層を順次形成してなるシングルヘテロ構造のエピタキシャルウェハが得られる。ＧａＡｓからなる基板８とＰ型ＧａＡｌＡｓ活性層との間に、さらにＰ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を設けると、ＧａＡｓからなる基板８上に、Ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、所望する発光波長に必要なＡｌ混晶比のＰ型ＧａＡｌＡｓ活性層、Ｎ型ＧａＡｌＡｓ活性層及びＮ型ＧａＡｌＡｓウインド層を順次形成してなるダブルヘテロ構造のエピタキシャルウェハが得られる。
【００３１】
以上要するに本発明によれば、従来よりも薄くした基板８を基板ホルダ部６内に保持させる際に、隣り合う基板８，８間のメルト幅１３を３ｍｍ以下（従来は６ｍｍ程度）とすることで、エピタキシャル層を薄くし、かつ、総厚も１９０μｍ以下とすることができる。エピタキシャル層を薄くできるのは、液相エピタキシャル成長法では、降温中に原料溶液の過飽和分が基板８上にエピタキシャル成長するため、メルト幅１３を狭くすることでメルト幅１３に存在する原料溶液の量を減らし、エピタキシャル成長に用いる原料の過飽和分の量を少なくしたためである。
【００３２】
こうして得られるエピタキシャルウェハは、反りが従来と同等であり、且つ、総厚が１９０μｍ以下である。これにより、課題となっていたチップ倒れが激減し、６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）チップの作製が実現可能となった。つまり、本発明の製造方法によれば、チップサイズ６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）に対応したエピタキシャルウェハを得ることができる。チップサイズ６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）は従来よりも小さいチップサイズであるため、エピタキシャルウェハ単位面積からのチップ取得率を向上でき、安価生産に繋がる。
【００３３】
また、本発明の製造方法では、従来よりもメルト幅１３を狭くし基板８の厚さを薄くしているが、温度条件など他の製造条件は変更する必要がない。さらに、従来よりもメルト幅１３が狭いため、基板ホルダ部６内に基板８の枚数を増やして収容・処理することが可能となり、更なる安価生産に繋がる。
【００３４】
なお、エピタキシャルウェハの総厚は１９０μｍ以下で、かつ、基板８の厚さは１４５μｍ程度以上とすることが好ましい。基板の厚さが１４５μｍ程度よりも薄くなると、エピタキシャルウェハに反りが生じやすくなるからである。
【実施例】
【００３５】
（実施例）
グラファイト冶具１０（メルト幅１３：３ｍｍ）を用いて、Ｐ型のＧａＡｓからなる角形の基板８（厚さ：１４５μｍ）を基板ホルダ部６に縦にセットし、所定の原料溶液溜４にエピタキシャル層の原料であるＧａ，ＧａＡｓ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｔｅをセットし、液相エピタキシャル成長装置内の所定の位置に設置した。水素雰囲気中で成長装置を９００℃に加熱して、３時間保持後７００℃まで１℃／ｍｉｎの割合で降温させた。降温中にスライダー３を押すことにより原料溶液溜４に移動させ、基板８に、Ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、Ｎ型ＧａＡｌＡｓウインド層を順次液相エピタキシャル成長させた。
【００３６】
（比較例）
グラファイト冶具１０のメルト幅１３を従来の幅である６ｍｍ、基板８の厚さを２００μｍとし、実施例と同様に液相エピタキシャル成長を行った。
【００３７】
実施例及び比較例で得られたエピタキシャルウェハの総厚、反り、６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）でチップ化した時の倒れ率を調査した。反りは、図２に示すように、角形のエピタキシャルウェハ１４を平面に３つの角部で３点支持したときの残り１点の角部の平面に対する高さ１５を反り幅として測定した。これら実施例と比較例の６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）チップ作製での効果の検証結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１の通り、メルト幅１３を３ｍｍとすることにより、エピタキシャル層を薄くすることができ、これによりエピタキシャルウェハ１４の反り量を比較例（従来品）と同等とし、且つ、総厚を１９０μｍとすることができた。これにより、課題となっていたチップ倒れが僅か１％と激減し、６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）チップの作製が実現可能となった。
【００４０】
次に、従来最小チップサイズである８ｍｉｌ（２０３μｍ）と６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）でのチップ取得量の比較結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
表２に示す通り、チップサイズを８ｍｉｌ（２０３μｍ）から６．５ｍｉｌ（１６５μｍ）とすることで、単位面積ＳＩ（Ｓｑｕａｒｅ  Ｉｎｃｈ：平方インチ）あたりのチップ取得率を４２％向上させることができた。
【００４３】
上記の実施例の形態は、シングルヘテロ構造のＬＥＤ用エピタキシャルウェハにおいて実施したものであるが、ダブルへテロ構造のＬＥＤ用エピタキシャルウェハにおいても同様の効果が得られるのは勿論である。
【符号の説明】
【００４４】
１  原料ホルダ
２  回収ホルダ
３  スライダー
４  原料溶液溜
５  溶液収納槽
６  基板ホルダ部
７  背板
８  基板  
１０  グラファイト冶具
１３  メルト幅
【図１】
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【図２】
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