(57)【要約】【課題】簡易評価であるグルービング法の測定精度を向上させることができるグルービング加工方法を提供する。【解決手段】基板上に発光層２を含むエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウエハ１の発光特性を検出すべく、前記エピタキシャルウエハ１の任意位置の測定部分３の周囲に堀４を形成するためのグルービング加工を施す方法において、前記堀４の断面形状を、前記エピタキシャルウエハ１の表面から基板側に向けて逆台形に形成し、前記測定部分３の断面形状を台形に形成する方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に発光層を含むエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウエハの発光特性を検出すべく、前記エピタキシャルウエハの任意位置の測定部分の周囲に堀を形成するためのグルービング加工を施す方法において、前記堀の断面形状を、前記エピタキシャルウエハの表面から基板側に向けて逆台形に形成し、前記測定部分の断面形状を台形に形成することを特徴とするグルービング加工方法。
【請求項２】
前記測定部分の斜面の傾斜角を４５°〜８５°の範囲とする請求項１に記載のグルービング加工方法。
【請求項３】
基板上に発光層を含むエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウエハの発光特性を検出すべく、前記エピタキシャルウエハの任意位置の測定部分の周囲に堀を形成するためのグルービング加工を施す方法において、前記測定部分の外径に対して前記堀の幅を同等あるいはそれ以上とすることを特徴とするグルービング加工方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載のグルービング加工方法によって作製した測定部分に通電用プローブを接触させ、その通電用プローブと基板間に電圧を印加して前記測定部分の発光層を発光させ、その発光層で面発光及び端面発光した光を集めて、エピタキシャルウエハの発光特性を測定することを特徴とする光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャルウエハの発光光度、発光波長などの発光特性を評価するためのグルービング加工方法及び光測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、液晶ディスプレイ、信号機、車載、イルミネーションなど様々な用途へのＬＥＤの普及が急速に進んでいる。そのため、他品種、大量生産のための、ランプ、チップ、ウエハの評価技術（評価精度の向上、評価速度）の向上が求められている。
【０００３】
ここで、ＬＥＤの特性として代表的な発光光度、発光波長の測定として、以下の３つの方法が考えられる。
【０００４】
（１）表面、裏面の電極形成を行い、ダイシングにより素子分離し、ステムに搭載した後、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を確認する。
【０００５】
（２）表面、裏面の電極形成を行い、ハーフダイシングした後、ウエハプローバにより、エレクトロルミネッセンスを確認する。
【０００６】
（３）成長したウエハにグルービング加工を実施し、電流狭窄のための円柱形状の領域を残し、掘削加工した後、この円柱形状の領域の表面に直接プローブ（針）を接触させ測定する。以下グルービング法と表記する。
【０００７】
チップメーカーであれば、（１）、（２）の方法を用いて評価することは製造過程で可能であるが、エピタキシャルウエハメーカーとしては、エピタキシャル成長毎に、半導体プロセスを施し、素子化することは、検査費用の増大、破壊検査のための製品の取得枚数の減少につながるため、現実的に実施することは困難である。
【０００８】
そこで、エピタキシャルウエハメーカーでは、（３）の方法を採用することがある。
【０００９】
（３）のグルービング法を図３に基づいて説明する。
【００１０】
基板上にエピタキシャル層を形成したＬＥＤ用エピタキシャルウエハ３１の表面３２に、グルービング加工により円筒形の堀３３を加工する。この堀３３は、通電時に、電流の流れる領域を制限するためのものである。穴加工、ウエハ洗浄、乾燥後、光測定器のステージ３４に基板裏面３５を下にして載せ、ステージ３４と通電用プローブ３６に電圧を印加することで通電し、発光層３７から放出された光を検出する。
【００１１】
このときの光はエピタキシャルウエハ３１の表面３２から放出される光と、発光層３７端面から放出され、反射して検出器に捕らえられる光とがある。
【００１２】
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。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−２３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
グルービング法による光測定は、半導体プロセス（表面、裏面電極形成、アニール、素子分離など）工程が不要で、次のエピタキシャル成長に発光光度、発光波長の測定結果をフィードバックさせるために充分な評価速度を有する簡易評価として使用できる。
【００１５】
しかしながら、通電用プローブの位置、置き方により、通電用プローブ自体で発光した光が遮られ、発光光度が揺動する問題があった。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、簡易評価であるグルービング法の測定精度を向上させるグルービング加工方法及び光測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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、基板上に発光層を含むエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウエハの発光特性を検出すべく、前記エピタキシャルウエハの任意位置の測定部分の周囲に堀を形成するためのグルービング加工を施す方法において、前記堀の断面形状を、前記エピタキシャルウエハの表面から基板側に向けて逆台形に形成し、前記測定部分の断面形状を台形に形成するグルービング加工方法である。
【００１８】
請求項２の発明は、前記測定部分の斜面の傾斜角を４５°〜８５°の範囲とする請求項１に記載のグルービング加工方法である。
【００１９】
請求項３の発明は、基板上に発光層を含むエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウエハの発光特性を検出すべく、前記エピタキシャルウエハの任意位置の測定部分の周囲に堀を形成するためのグルービング加工を施す方法において、前記測定部分の外径に対して前記堀の幅を同等あるいはそれ以上とするグルービング加工方法である。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１〜３いずれかに記載のグルービング加工方法によって作製した測定部分に通電用プローブを接触させ、その通電用プローブと基板間に電圧を印加して前記測定部分の発光層を発光させ、その発光層で面発光及び端面発光した光を集めて、エピタキシャルウエハの発光特性を測定する光測定方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、グルービング法による光測定の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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】
本実施形態に係るグルービング加工方法は、グルービング法によりエピタキシャルウエハの発光特性を測定する際に、エピタキシャルウエハ表面にグルービング（溝付）加工する方法である。
【００２４】
ここで、グルービング法とは、グルービング加工によりエピタキシャルウエハの表面に形成された測定部分に通電用プローブ（針）を接触させ、電流を流して輝度、波長などの発光特性を測定する光測定方法である。
【００２５】
エピタキシャルウエハとしては、発光ダイオード（ＬＥＤ）用エピタキシャルウエハを用いるとよい。
【００２６】
さて、本発明の好適な第１の実施形態を示すグルービング加工方法を説明する。
【００２７】
図１は、第１の実施形態に係るグルービング加工方法と光測定方法を説明する図である。
【００２８】
第１の実施形態でグルービング加工に用いるエピタキシャルウエハは、基板上にエピタキシャル層を形成してなり、そのエピタキシャル層に発光層を含むものである。
【００２９】
図１に示すように、第１の実施形態に係るグルービング加工方法は、エピタキシャルウエハの任意位置の測定部分３の周囲に堀４を形成すべくグルービング加工を施す方法であり、堀４の断面形状を、エピタキシャルウエハの表面から基板側に向けて逆台形に形成し、測定部分３の断面形状を台形に形成する方法である。
【００３０】
より詳細には、まず、エピタキシャルウエハ表面の任意位置（領域）を測定部分３として位置決めし、この測定部分３の周囲に、グルービング加工により掘４を形成する。
【００３１】
このとき、光測定時に発光層２の端面発光を測定するため、発光層２よりも深い堀４を形成する。
【００３２】
第１の実施形態では、堀４の断面形状を逆台形に形成することで、掘４に囲まれた測定部分３が台形に同時に形成される。
【００３３】
このとき、測定部分３の斜面の傾斜角θを４５°〜８５°の範囲とするとよい。
【００３４】
これは、傾斜角θが４５°未満であると、測定部分３の水平方向の断面積が大きくなり、光測定を行う際に電流を集中できなくなり、８５°を超えると、発光層２で発光した光をエピタキシャルウエハ１の上方から取出しにくくなるためである。
【００３５】
掘削終了後、洗浄、乾燥すると、エピタキシャルウエハ１が得られる。
【００３６】
第１の実施形態に係るグルービング加工方法に用いるグルービング加工装置としては、超音波振動を発生させる振動発生機構と、その振動発生機構から超音波振動を伝達し、エピタキシャルウエハの表面を掘削するホーンとを備えるものを用いるとよい。
【００３７】
このグルービング加工装置は、振動発生機構で発生させた超音波振動をホーンに伝達し、このホーンをエピタキシャルウエハの表面に接触することにより、エピタキシャルウエハを掘削するものである。
【００３８】
第１の実施形態では、堀４の断面形状を逆台形とするため、ホーンはその先端部の径が小さく、先端部から徐々に径が大きくなるよう円錐形に加工するとよい。
【００３９】
さらに、測定部分３の斜面の傾斜角θを４５°〜８５°の範囲とするため、円錐形に加工されたホーン先端の中心角を１０°〜９０°となるように調整するとよい。
【００４０】
次に、第１の実施形態に係る光測定方法を説明する。
【００４１】
第１の実施形態に係る光測定方法は、まず、測定部分３および堀４を形成したエピタキシャルウエハ１を、基板側を下にしてステージ６に載せ、固定した後、測定部分３に通電用プローブ５を接触させる。
【００４２】
その後、通電用プローブ５とステージ６間に電圧を印加する。これにより、測定部分３に電流を流し、測定部分３の発光層２を発光させる。このとき、測定部分３の周囲には堀４が形成されているため、電流が狭窄され、電流は測定部分３のみを流れる。
【００４３】
発光層２の上面で面発光した光Ｌ１１は、エピタキシャルウエハ１の表面より上方に取り出され、発光層２の端面で断面発光した光Ｌ１２は、直接エピタキシャルウエハ１の上方から取り出されるか、堀４の内壁で反射した後、エピタキシャルウエハ１の上方に取り出される。
【００４４】
発光層２で面発光した光Ｌ１１および端面発光した光Ｌ１２は、ステージ６の上方に設置された検出器に集められ、検出器で発光光度、発光波長などの発光特性を測定する。
【００４５】
次に、第１の実施形態の作用を説明する。
【００４６】
第１の実施形態に係るグルービング加工方法は、堀４の断面形状を、エピタキシャルウエハの表面から基板側に向けて逆台形に形成し、測定部分３の断面形状を台形に形成している。
【００４７】
これにより、測定部分３の側面が傾斜角θを有する斜面に形成されるので、発光層２の端面から放出された光Ｌ１２を堀４の内壁で反射させることなく、エピタキシャルウエハ１の上方から取り出すことができる。
【００４８】
さらに、堀４の断面形状を逆台形に形成することにより、発光層２で発光した光Ｌ１１、Ｌ１２を取り出す面積（堀４の開口部の面積）が大きくなり、通電用プローブ５で遮られる面積の比率が小さくなるので、通電用プローブ５の位置、置き方による影響を少なくすることができる。
【００４９】
また、第１の実施形態に係るグルービング加工方法は、測定部分３の斜面の傾斜角θを４５°〜８５°の範囲としている。
【００５０】
これにより、測定部分３に流れる電流を集中させることができ、発光層２の端面で端面発光した光Ｌ１２をエピタキシャルウエハ１の上方に取り出しやすくできる。
【００５１】
また、第１の実施形態に係る光測定方法は、第１の実施形態に係るグルービング加工方法によって加工されたエピタキシャルウエハ１を用いるため、通電用プローブ５の位置、置き方による影響が少なく、エピタキシャルウエハ１の発光特性を精度よく測定できる。
【００５２】
さらに、光測定の精度を向上させることで、チップ製造工程での発光光度の大小による仕分け工程などを、光測定の結果で精度よく行うことが可能となり、エピタキシャルウエハの生産性が向上する。
【００５３】
第１の実施形態でグルービング加工するエピタキシャルウエハとしては、例えば、ＧａＡｓ基板上にｐ型ＧａＡｌＡｓ層、ｎ型ＧａＡｌＡｓ層を順次成長させて形成したシングルヘテロ構造のエピタキシャルウエハや、ＧａＡｓ基板上に、ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順次成長させたダブルへテロ構造のエピタキシャルウエハなどを用いるとよい。
【００５４】
次に、第２の実施形態を説明する。
【００５５】
図２に示すように、第２の実施形態に係るグルービング加工方法は、測定部分２２の外径Ｄ１に対して堀２３の幅Ｄ３を同等あるいはそれ以上とする方法である。
【００５６】
第２の実施形態では、堀２３の断面形状を矩形に形成し、測定部分２２を円柱形状に形成する。堀２３の外縁の径Ｄ２は、Ｄ２＝Ｄ１＋Ｄ３×２となる。
【００５７】
このとき、光測定時に発光層２４の上面で面発光した光Ｌ２１は、エピタキシャルウエハ２１の表面より上方に取り出され、発光層２４の端面で端面発光した光Ｌ２２、Ｌ２３は、堀２３の内壁や堀２３の底面で反射した後、エピタキシャルウエハ２１の上方に取り出される。
【００５８】
第２の実施形態では、図３の測定部分の外径Ｄ１をそのままに、堀２３の外縁の径Ｄ２を極力大きくし、図２のように反射による光を増やすことで、エピタキシャルウエハ２１の上方から光を取り出す量が増加する。これにより、発光層２４で端面発光した光Ｌ２２、Ｌ２３をエピタキシャルウエハ２１の上方から取り出しやすくなる。
【００５９】
さらに、測定部分２２の外径Ｄ１に対して堀２３の幅Ｄ３を同等あるいはそれ以上とすることで、発光層２４で発光した光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３を取り出す面積（堀２３の開口部の面積）が大きくなる。これにより、通電用プローブ５で遮られる面積の比率が小さくなるので、通電用プローブ５の位置、置き方による影響を少なくすることができる。
【００６０】
第２の実施形態では、堀２３の断面形状を長方形に形成し、測定部分２２を円筒形状としたが、これに限定されず、例えば、堀２３の断面形状を逆台形、測定部分２２の断面形状を台形としてもよい。
【００６１】
また、第２の実施形態に係るグルービング加工方法で加工したエピタキシャルウエハを用いる第２の実施形態に係る光測定方法も、第１の実施形態と同様に通電用プローブ５の位置、置き方による影響が少なく、エピタキシャルウエハ２１の発光特性を精度よく測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の好適な第１の実施形態に係るグルービング加工方法と光測定方法を説明する図である。
【図２】第２の実施形態に係るグルービング加工方法と光測定方法を説明する図である。
【図３】従来のグルービング加工方法と光測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  エピタキシャルウエハ
２  発光層
３  測定部分
４  堀
【図１】
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【図２】
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【図３】
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