(57)【要約】【課題】貼り合わせ界面へのボイドやクラックの形成が抑制された化合物半導体ウェーハ、発光素子の製造方法および評価方法を提供する。【解決手段】少なくとも、発光層部と、該発光層部の第一主表面側に形成された窓層と、前記発光層部の第二主表面側に貼り合せられた貼り合せ用基板とを有する化合物半導体ウェーハにおいて、前記発光層部と前記窓層の周縁部に凹凸処理が施されているものであることを特徴とする化合物半導体ウェーハ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、発光層部と、該発光層部の第一主表面側に形成された窓層と、前記発光層部の第二主表面側に貼り合せられた貼り合せ用基板とを有する化合物半導体ウェーハにおいて、前記発光層部と前記窓層の周縁部に凹凸処理が施されているものであることを特徴とする化合物半導体ウェーハ。
【請求項２】
前記窓層に、前記発光層部を貫通し、前記貼り合せ用基板の表面まで到達する掘削孔が形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体ウェーハ。
【請求項３】
前記凹凸処理を、研削加工による処理とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化合物半導体ウェーハ。
【請求項４】
前記窓層がエピタキシャル層であり、エピタキシャル成長の際に前記窓層の周縁部に形成されるクラウンが研削加工で除去されているものであることを特徴とする請求項３に記載の化合物半導体ウェーハ。
【請求項５】
少なくとも、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成される発光層部と、該発光層部の第一主表面側に形成された厚さ３０μｍ以上のエピタキシャル層にて構成されるＧａＰ窓層と、前記発光層部の第二主表面側に貼り合せられた貼り合せ用基板とを有し、前記発光層部と前記ＧａＰ窓層の周縁部が研削加工により縮径されているものであることを特徴とする化合物半導体ウェーハ。
【請求項６】
前記ＧａＰ窓層に、前記発光層部を貫通し、前記貼り合せ用基板の表面まで到達する掘削孔が形成されているものであることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体ウェーハ。
【請求項７】
前記ＧａＰ窓層の厚さが３００μｍ以下であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の化合物半導体ウェーハ。
【請求項８】
発光素子の製造方法であって、少なくとも、エピタキシャル層成長用基板上に発光層部を形成する発光層部形成工程と、前記発光層部の第一主表面側に窓層をエピタキシャル成長する窓層形成工程と、前記発光層部と前記窓層の周縁部に凹凸を付ける凹凸処理工程と、前記エピタキシャル層成長用基板を除去する基板除去工程と、前記発光層部の第二主表面側に貼り合せ用基板を貼り合せる貼り合せ工程とをこの順に行うことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記凹凸処理工程と前記基板除去工程との間に、前記窓層側から集光を照射する際に放出されるフォトルミネセンス光の発生状態を評価する評価工程を行うことを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記評価工程で、前記フォトルミネセンス光の吸収された領域に、前記発光層部を貫通させ、前記エピタキシャル層成長用基板に達する掘削溝を前記窓層に形成する掘削工程を行うことを特徴とする請求項９に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記凹凸処理工程を、研削加工による処理とすることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
化合物半導体ウェーハの評価方法において、少なくとも、エピタキシャル層成長用基板上に形成された発光層部と、該発光層部の第一主表面側に形成された窓層とを有し、該窓層の周縁部に凹凸処理が施された化合物半導体ウェーハに、前記窓層側から集光を照射し、放出されるフォトルミネセンス光の発生状態を評価することを特徴とする化合物半導体ウェーハの評価方法。
【請求項１３】
前記凹凸処理を、研削加工による処理とすることを特徴とする請求項１２に記載の化合物半導体ウェーハの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体ウェーハ、発光素子の製造方法および評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１；以下、ＡｌＧａＩｎＰとも記載する）系混晶化合物により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌＧａＩｎＰ活性層を、それよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。
【０００３】
発光層部への通電は、素子表面に形成された金属電極を介して行なわれる。金属電極は遮光体として作用するため、例えば発光層部の第一主表面側に形成された窓層の中央部のみを覆う形で形成し、その周囲の電極非形成領域から光を取り出すようにする。
【０００４】
また、光取出し効率を向上させるために、発光層部の両面あるいは基板側面から光を取り出すことができるような素子構造が種々提案されている。ＡｌＧａＩｎＰ系発光素子の場合、発光層部の成長用基板としてＡｌＧａＩｎＰと格子整合しやすいＧａＡｓ単結晶基板が使用されるが、ＧａＡｓはＡｌＧａＩｎＰ系発光層部の発光波長域において光吸収が大きい。
これを解決するために、特許文献１には、光を取り出すための透明半導体層（窓層）を厚く形成して光取出し効率を高めるとともに、ＧａＡｓ単結晶基板を剥離し、発光波長域において透明なＧａＰ等の透光性導電半導体を貼り合せ用基板として貼り合わせることにより、発光層部の両面から光を取り出す方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、発光層部の形成された化合物半導体ウェーハ上に、さらに電流拡散層を厚くエピタキシャル成長した後に、電流拡散層とＧａＡｓ単結晶基板の周辺部に形成されたクラウンと、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に形成された破砕層とを両方とも除去して内部のＧａＡｓ単結晶基板を露出させることにより、ポリッシュ加工あるいはラッピング加工の際に化合物半導体ウェーハが割れにくくする方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００５−０３８９３６号公報
【特許文献２】特開２００７−５６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような発光素子の製造過程で以下のような問題点がある。すなわち、エピタキシャル層を成長するために用いたＧａＡｓ単結晶基板を剥離し、ＧａＰ等の透光性導電半導体を貼り合せ用基板として剥離側に貼り合わせる際、その貼り合せ界面にボイドやクラックが形成されることがある。これらのボイドやクラックは、エピタキシャル層成長前に基板上に付着していたパーティクルが原因であることが多い。しかし、ＧａＡｓ単結晶基板上に予め付着したパーティクルは、該ＧａＡｓ単結晶基板を除去するまで容易に見ることができない。そのため、成長用基板を除去するまでは、ボイドやクラックの発生の原因となりうるパーティクルを内包する化合物半導体ウェーハを製造工程から除去できず、歩留が低下する。
【０００８】
そこで、本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであって、貼り合わせ界面へのボイドやクラックの形成が抑制された化合物半導体ウェーハ、発光素子の製造方法および評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、発光層部と、該発光層部の第一主表面側に形成された窓層と、前記発光層部の第二主表面側に貼り合せられた貼り合せ用基板とを有する化合物半導体ウェーハにおいて、前記発光層部と前記窓層の周縁部に凹凸処理が施されているものであることを特徴とする化合物半導体ウェーハを提供する（請求項１）。
【００１０】
貼り合わせ界面に形成されているボイドやクラックは、エピタキシャル層成長前に基板上に付着していたパーティクルが原因であることが多い。図８は、エピタキシャル成長用基板上にパーティクルが付着していた場合にボイド及びクラックが発生する様子を示した概念図である。エピタキシャル層成長用基板を除去した際に露出するパーティクル５０（図８（ａ））が貼り合せ用基板４０に押し付けられると、パーティクル５０が存在するために貼り合せ用基板４０とエピタキシャル層３の間にできる隙間がボイドとなり、パーティクルの近傍に局所的に加えられる応力によりクラックが発生する（図８（ｂ））。
【００１１】
通常、エピタキシャル層成長用基板上に予め付着したパーティクル５０は、基板を除去するまで容易に見ることができない。例えば、ＧａＡｓ単結晶基板上に形成されたＡｌＧａＩｎＰ系発光層部と、該発光層部の第一主表面側に３０μｍ以上の厚さに形成されたＧａＰ等の窓層とを有する化合物半導体ウェーハに、フォトルミネセンス光が発生するほど強い集光を透明な窓層の側から照射しても、その表面が灰色ないし黒色に見えるものの、基板上に付着したパーティクル５０までは透視することができない。
図７は、３０μｍ以上の厚さの窓層を有する化合物半導体ウェーハに、強い集光を窓層側から照射したときの、フォトルミネセンス光の発生の概念図である。図７に示すように、強い集光を透明な窓層の側から照射しても、集光の照射により発生したフォトルミネセンス光７２，７３がウェーハ周辺や面取り部で内側に反射し、ウェーハの外側に取り出すことができないと考えられる。この場合、ウェーハの主表面にほぼ垂直に放射されたフォトルミネセンス光７１も厚い窓層１０を通過中に反射光により弱められ、ついには見えなくなってしまう。
【００１２】
これに対し、本発明の発光層部と窓層の周縁部に凹凸処理を施した化合物半導体ウェーハのフォトルミネセンス光の様子を、図５、６に示す。
図５は、本発明の発光層部と窓層の周縁部に凹凸処理を施した化合物半導体ウェーハに、強い集光を窓層側から照射したときの、フォトルミネセンス光の発生の概念図であり、図６は本発明の化合物半導体ウェーハの単結晶基板上にパーティクルが付着している場合の、フォトルミネセンス光の発生の概念図である。
図５に示すように、少なくとも発光層部２４と窓層１０の周縁部に凹凸処理を施した後に窓層１０側から集光を照射すると、フォトルミネセンス光７４，７５，７６がウェーハ周辺や側面部で内側に殆ど反射しないので、窓層１０全体でフォトルミネセンス光の発生が観察できる。また、図６に示すようにＧａＡｓ単結晶基板１上にパーティクル５０が付着している場合は、その近傍に照射されたフォトルミネセンス光７７がパーティクル５０に吸収されるため、パーティクル５０の近傍が窓層１０側から黒く見える。
【００１３】
この場合、前記窓層に、前記発光層部を貫通し、前記貼り合せ用基板の表面まで到達する掘削孔が形成されているものとすることができる（請求項２）。
【００１４】
このように、窓層でフォトルミネセンス光の吸収が観察された領域に、発光層部を貫通し、ＧａＡｓ単結晶基板に達する掘削孔を形成して、該基板上に付着したパーティクルを除去することにより、貼り合せ時にボイドやクラックが発生することを抑制できる。
【００１５】
前記凹凸処理は、研削加工による処理とすることが好ましい（請求項３）。
【００１６】
また、前記窓層がエピタキシャル層であり、エピタキシャル成長の際に前記窓層の周縁部に形成されるクラウンが研削加工で除去されているものであることが好ましい（請求項４）。
【００１７】
前記凹凸処理を研削加工で行うことにより、簡単に凹凸を形成することができ、ピタキシャル成長の際に前記窓層の周縁部に形成されるクラウンも、凹凸処理と同時に除去することができる。
【００１８】
また、本発明は、少なくとも、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成される発光層部と、該発光層部の第一主表面側に形成された厚さ３０μｍ以上のエピタキシャル層にて構成されるＧａＰ窓層と、前記発光層部の第二主表面側に貼り合せられた貼り合せ用基板とを有し、前記発光層部と前記ＧａＰ窓層の周縁部が研削加工により縮径されているものであることを特徴とする化合物半導体ウェーハを提供する（請求項５）。
【００１９】
ＧａＰ等の窓層を３０μｍ以上の厚さにエピタキシャル成長すると、化合物半導体ウェーハの周縁部が一層厚くなってクラウンが形成されたり、ＧａＡｓ単結晶基板側にエピタキシャル層が回り込んだりする。クラウンが形成された状態で貼り合せを行うと、クラウンに応力が集中してそこから割れ易くなる。また、ＧａＡｓ単結晶基板側にＧａＰエピタキシャル層が回り込むと、ＧａＰエピタキシャル層は基板除去工程で行うウェットエッチングの際に保護膜として機能するため、回り込みが発生しているＧａＡｓ単結晶基板の周縁部でＧａＡｓの均一なウェットエッチングが困難になる。
そこで、本発明では、窓層のエピタキシャル成長後に、化合物半導体ウェーハの周縁部に研削加工を施してクラウンやＧａＡｓ単結晶基板側へのＧａＰエピタキシャル層の回り込みを除去すると、フォトルミネセンス光の評価が可能になるばかりでなく、ＧａＡｓ単結晶基板の均一なウェットエッチング除去が可能になるとともに、貼り合せ時の割れの発生が抑制されるようになる。
【００２０】
この場合、前記ＧａＰ窓層に、前記発光層部を貫通し、前記貼り合せ用基板の表面まで到達する掘削孔が形成されているものとすることができる（請求項６）。
【００２１】
この場合、前記ＧａＰ窓層の厚さが３００μｍ以下であることが好ましい（請求項７）。
【００２２】
ＧａＰ窓層でフォトルミネセンス光の吸収が観察された領域に、発光層部を貫通し、ＧａＡｓ単結晶基板に達する掘削孔を形成して、該基板上に付着したパーティクルを除去すると、貼り合せ時にボイドやクラックが発生することを抑制できる。ＧａＰ窓層の厚さとしては、３００μｍもあれば十分である。
【００２３】
また、本発明は、発光素子の製造方法であって、少なくとも、エピタキシャル層成長用基板上に発光層部を形成する発光層部形成工程と、前記発光層部の第一主表面側に窓層をエピタキシャル成長する窓層形成工程と、前記発光層部と前記窓層の周縁部に凹凸を付ける凹凸処理工程と、前記エピタキシャル層成長用基板を除去する基板除去工程と、前記発光層部の第二主表面側に貼り合せ用基板を貼り合せる貼り合せ工程とをこの順に行うことを特徴とする発光素子の製造方法を提供する（請求項８）。
【００２４】
上述の通り、本発明の発光素子の製造方法を使用することで、貼り合わせ界面へのボイドやクラックの形成が抑制された化合物半導体ウェーハが得られ、チップ加工時での割れを防ぎ、高品質な発光素子を製造することができる。
【００２５】
この場合、前記凹凸処理工程と前記基板除去工程との間に、前記窓層側から集光を照射する際に放出されるフォトルミネセンス光の発生状態を評価する評価工程を行うことが好ましい（請求項９）。
【００２６】
この場合、前記評価工程で、前記フォトルミネセンス光の吸収された領域に、前記発光層部を貫通させ、前記エピタキシャル層成長用基板に達する掘削溝を前記窓層に形成する掘削工程を行うことが好ましい（請求項１０）。
【００２７】
さらに、この場合、前記凹凸処理工程を、研削加工による処理とすることが好ましい（請求項１１）。
【００２８】
前述の通り、研削加工により凹凸処理を施した後、窓層側から集光を照射し、放出されるフォトルミネセンス光の発生状態を観察することで、成長用基板上に付着したパーティクルを、成長用基板を除去する前に発見することができる。また、窓層でフォトルミネセンス光の吸収が観察された領域に、発光層部を貫通し、ＧａＡｓ単結晶基板に達する掘削孔を形成して、該基板上に付着したパーティクルを除去すると、貼り合せ時にボイドやクラックが発生することを抑制できる。
【００２９】
また、本発明は、化合物半導体ウェーハの評価方法において、少なくとも、エピタキシャル層成長用基板上に形成された発光層部と、該発光層部の第一主表面側に形成された窓層とを有し、該窓層の周縁部に凹凸処理が施された化合物半導体ウェーハに、前記窓層側から集光を照射し、放出されるフォトルミネセンス光の発生状態を評価することを特徴とする化合物半導体ウェーハの評価方法を提供する（請求項１２）。
【００３０】
上記方法を用いることで、ＧａＡｓ単結晶基板を除去する前に、ボイドやクラックの発生の原因となりうるパーティクルが基板に付着しているか否かを評価することができる。その評価をもとに、パーティクルを除去したり、製造工程から該基板を除去することで、貼り合せ工程の歩留低下を抑制することができる。
【００３１】
この場合、前記凹凸処理を、研削加工による処理とすることが好ましい（請求項１３）。
【００３２】
前述の通り、前記凹凸処理を、研削加工で行うことにより、簡単に凹凸を形成することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明の化合物半導体ウェーハ、発光素子の製造方法および評価方法は、クラックやボイドの発生の原因となるエピタキシャル層成長前に基板上に付着していたパーティクルを、成長用基板を除去する前に、発見し除去することができる。
その結果、貼り合せ工程の歩留低下を抑制することができ、製品の精度向上と、不良ウェーハの削減に対し有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である化合物半導体ウェーハの概念図である。化合物半導体ウェーハ１００は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部２４と窓層１０と貼り合せ用基板４０とを有する。窓層１０と貼り合せ用基板４０は、それぞれ、発光層部２４からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。
【００３５】
発光層部２４はＭＯＶＰＥ法で成長されたものであり、組成式（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１、０＜ｙ≦１）にて表される化合物半導体のうち、ＧａＡｓと格子整合する組成を有する化合物半導体にて構成されている。具体的には、発光層部２４は、ノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、ｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６とｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４とにより挟んだ構造を有する。図１の化合物半導体ウェーハ１００では、第一主表面側（図面上側）にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、第二主表面側（図面下側）にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１×１０１３〜１×１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。この発光層部２４はＭＯＶＰＥ法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）により成長されたものである。
【００３６】
貼り合せ用基板４０は、薄い発光層部２４の支持基板の役割を果たすとともに、発光層部２４からの発光光束の取出層としても機能する。具体的には、貼り合せ用基板４０をＧａＰにて構成することで、光吸収を抑制する。本実施形態において貼り合せ用基板４０はｎ型であり、この上にＡｌＧａＡｓからなる接続層３を介して発光層部２４が貼り合わされ、ｎ型クラッド層４、活性層５、ｐ型クラッド層６の順に積層する。ここで、貼り合せ用基板４０をｐ型として、発光層部２４の積層順を上記の逆順としてもよい。
【００３７】
また、発光層部２４の第一主表面側には、ｐ型窓層１０と、該窓層１０と発光層部２４の中間に位置するｐ型中間層７とが形成される。中間層７と窓層１０は、図１ではＧａＰを例示しているが、ＧａＡｓＰでも良い。ｐ型中間層７はＭＯＶＰＥ法により成長され、ｐ型窓層１０はＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｍｅｔｈｏｄ）により成長される。
窓層１０は、素子化された時に発光層部２４の第一主表面側において主光取り出し面を形成する層として機能するとともに、３０μｍ以上３００μｍ以下（望ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下）の厚膜に形成することで、層側面からの取出光束を増加させ、発光素子全体の輝度（積分球輝度）を高めることができる。
【００３８】
接続層３、発光層部２４、中間層７および窓層１０の周縁部は、クラウンの形成されていた領域が研削加工により縮径されて、凹凸処理部２０が形成されている。また、窓層１０に、発光層部２４を貫通し、貼り合せ用基板４０の表面まで到達する掘削孔３２が形成されている。
【００３９】
以下、発光素子２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図２〜図４は、本発明の発光素子の製造方法を工程順に説明した図である。
まず、図２の工程Ａに示すように、成長用基板としてｎ型のＧａＡｓ単結晶基板１を用意する。
次に、工程Ｂに示すように、その基板１の一方の主表面に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、さらにｎ型ＡｌＧａＡｓ接続層３を例えば５μｍにてエピタキシャル成長させる。上記エピタキシャル成長が開始するまでに、基板１の主表面上にはパーティクル５０が付着している。
図２では、パーティクル５０は便宜上基板１の主表面上に付着しているが、ＧａＡｓ単結晶基板１とｎ型ＧａＡｓバッファ層２を除去した時に、ＡｌＧａＡｓ接続層３から突出するものを意味し、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２の成長中に付着したものや、それより上のエピタキシャル層を成長中に付着した結果、ＡｌＧａＡｓ接続層３から基板１側に突出する結晶欠陥を形成するものも含む。
【００４０】
次いで、発光層部２４として、各々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰよりなる、厚さ１μｍのｎ型クラッド層４（ｎ型ドーパントはＳｉ）、厚さ０．６μｍの活性層（ノンドープ）５及び厚さ１μｍのｐ型クラッド層６（ｐ型ドーパントはＭｇ）を、この順序にてエピタキシャル成長させる。さらに、ｐ型クラッド層６上にＧａＰよりなるｐ型中間層７をエピタキシャル成長して、ＭＯエピタキシャルウェーハ８０を得る。なお、発光層部２４は、ｐ型クラッド層６側の主表面が第一主表面である。
【００４１】
上記各層のエピタキシャル成長は、公知のＭＯＶＰＥ法により行なわれる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ（インジウム）、Ｐ（リン）の各成分源となる原料ガスとしては、以下のようなものを使用できる。
Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など；
Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）など；
Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など；
Ｐ源ガス；トリメチルリン（ＴＭＰ）、トリエチルリン（ＴＥＰ）、ホスフィン（ＰＨ３）など。
【００４２】
次に工程Ｃに進み、ＭＯエピタキシャルウェーハ８０のｐ型中間層７上に、ｐ型ＧａＰ（ＧａＡｓＰでも良い）よりなるｐ型窓層１０をＨＶＰＥ法により成長させて、ＨＶＰＥエピタキシャルウェーハ９０を得る。ＨＶＰＥ法は、具体的には、容器内にてＩＩＩ族元素であるＧａを所定の温度に加熱保持しながら、そのＧａ上に塩化水素を導入することにより、下記（１）式の反応によりＧａＣｌを生成させ、キャリアガスであるＨ2ガスとともに基板上に供給する。
Ｇａ（液体）＋ＨＣｌ（気体） → ＧａＣｌ（気体）＋１／２Ｈ２（気体）‥‥（１）
ＧａＰの場合、成長温度は例えば６４０℃以上８６０℃以下に設定する。また、Ｖ族元素であるＰは、ＰＨ３をキャリアガスであるＨ２とともに基板上に供給する。さらに、ｐ型ドーパントであるＺｎは、ＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛）の形で供給する。ＧａＣｌはＰＨ３との反応性に優れ、下記（２）式の反応により、効率よくｐ型窓層１０を成長させることができる。
ＧａＣｌ（気体）＋ＰＨ３（気体）
→ＧａＰ（固体）＋ＨＣｌ（気体）＋Ｈ２（気体）‥‥（２）
【００４３】
一方、ＧａＡｓＰ（ＧａＡｓ１−ａＰａ：０．５≦ａ≦０．９）を採用する場合は、前記（２）式において、ＰＨ３とともにＡｓＨ３が併用され、成長温度が７７０〜８３０℃とやや低めに設定される。従って、窓層１０をＨＶＰＥ法により成長する際に、そのドーパントが発光層部２４側に過度に拡散したり、あるいは発光層部２４のドーパントプロファイルの熱拡散による劣化（例えば、発光層部２４に含まれるクラッド層６，４内のドーパントの活性層５内への拡散）により、発光性能を低下させたりする不具合がより生じにくい。
【００４４】
工程Ｃにおいて、ＭＯエピタキシャルウェーハ８０上にｐ型窓層１０をＨＶＰＥ法で厚く気相成長させると、ｐ型窓層１０の周縁部にＧａＰがよりいっそう厚く気相成長してクラウン１１が形成されるとともに、ＧａＡｓ単結晶基板１の第二主表面の周縁部にＧａＰの回り込み１２が形成される。
ＧａＰの回り込み１２によりＧａＡｓ単結晶基板１の周縁部が覆われていると、該基板１を後述する工程Ｇでアンモニア／過酸化水素混合液などのエッチング液を用いてエッチング除去しようとする際、ＧａＰはＧａＡｓと比較してエッチングされ難いので、ＧａＰで覆われている領域のＧａＡｓがエッチングされずに残ってしまう。また、クラウン１１が形成されている状態で後述する工程Ｈの貼り合せを行うと、クラウン１１に応力が集中して割れが発生しやすい。
【００４５】
そこで工程Ｄで、ＨＶＰＥエピタキシャルウェーハ９０の周縁部を研削加工により縮径して、クラウンの形成されている領域を除去する。この研削加工により、ＧａＡｓ単結晶基板１の第二主表面の周縁部に形成されているＧａＰの回り込み１２が殆ど除去されるとともに、ＨＶＰＥエピタキシャルウェーハ９０（発光層部２４と窓層１０を含む）の周縁部に凹凸処理部２０が形成された縮径エピタキシャルウェーハ９３を得る。
【００４６】
次に工程Ｅにおいて、図５、図６に示すように、窓層１０側から縮径エピタキシャルウェーハ９３の主表面全体に集光を照射して、フォトルミネセンス光の評価を行う。集光は、電圧を調整してフォトルミネセンス光の目視観察が可能な程度の強さにする。
図５に示すようにパーティクル５０が無い場合、窓層１０全体でフォトルミネセンス光７４，７５，７６の発生が観察できる。また、図６に示すようにＧａＡｓ単結晶基板１近傍にパーティクル５０が存在する場合は、パーティクル５０の近傍が窓層１０側から黒く見える。
【００４７】
フォトルミネセンス光の評価工程（工程Ｅ）において、パーティクル５０の存在が確認された縮径エピタキシャルウェーハ９３は、以降の工程への投入を中止することができる。この結果、図３における貼り合せ工程Ｈにおいて、パーティクル５０に起因するボイドやクラックの発生を予防できる。但し、これでは、これまでの材料及び工程がすべて無駄になる。
【００４８】
そこで本発明では、図３の工程Ｆ、Ｇに進むことができる。
工程Ｆの掘削工程では、前記フォトルミネセンス光の評価工程（工程Ｅ）でフォトルミネセンス光７７が吸収されて黒く見える領域（図６参照）に、窓層１０から発光層部２４を貫通し、エピタキシャル層成長用基板１にまで達する掘削溝３１を窓層１０に形成する。この結果、パーティクル５０は掘削溝３１に包囲される。
【００４９】
続いて工程Ｇで、ＧａＡｓ単結晶基板１（及びＧａＡｓバッファ層２）をアンモニア／過酸化水素混合液などのエッチング液を用いて化学エッチングすることにより除去し、ｎ型ＡｌＧａＡｓ接続層３が露出した基板除去済エピタキシャルウェーハ９５を得る。この時、パーティクル５０を内包する掘削溝３１の内側領域は、ＧａＡｓ単結晶基板１とともに除去されて掘削孔３２となる。
図２の工程Ｄの研削加工でＧａＡｓ単結晶基板１の第二主表面の周縁部にＧａＰの回り込み１２が少し残っていた場合でも、ＧａＡｓ単結晶基板１は凹凸処理部２０側からエッチングされて完全に除去される。
【００５０】
次に、工程Ｈの貼り合わせ工程において、ＧａＡｓ単結晶基板１が除去されてｎ型ＡｌＧａＡｓ接続層３が露出した発光層部２４の第二主表面側に、発光波長域において透明なｎ型ＧａＰ単結晶基板４０を貼り合せ用基板として貼り合せて化合物半導体ウェーハ１００を得る。この時、パーティクル５０は工程Ｇで既に除去されているので、掘削孔３２の近傍ではクラックやボイドが殆ど発生しなくなる。
【００５１】
以上の工程が終了すれば、図４の工程Ｉに示すように、スパッタリングや真空蒸着法により、窓層１０の第一主表面及び貼り合せ用基板４０の第二主表面に、電極６１と電極６２を形成する。続いて、図４の工程Ｊに示すように、電極形成後の化合物半導体ウェーハ１００を個々の素子チップに、ダイシングにより分離し発光素子２００を得る。
そして最後に、素子チップを支持台に固着してリード線のワイヤボンディング等を行った後、樹脂封止することにより最終的な発光素子が得られる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例等に制限されるものではない。
【００５３】
（実施例）
まず、厚さ約３００μｍのｎ型ＧａＡｓ単結晶基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ接続層３、各々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）0.5Ｉｎ0.5Ｐよりなりｎ型クラッド層４、活性層５、ｐ型クラッド層６を有する発光層部２４、ｐ型ＧａＰ中間層７をＭＯＶＰＥ法により順次積層成長し、ＭＯエピタキシャルウェーハ８０を得る。
【００５４】
次に、ＭＯエピタキシャルウェーハ８０のｐ型ＧａＰ中間層７上に、厚さ約１００μｍのｐ型ＧａＰ窓層１０をＨＶＰＥ法により成長させて、ＨＶＰＥエピタキシャルウェーハ９０を得る。このＨＶＰＥエピタキシャルウェーハ９０の周縁部を６００番手以上１５００番手以下の砥石の研削機で縮径加工してクラウン１１及び回り込み１２を取り除き、周縁部に凹凸処理部２０の形成された縮径エピタキシャルウェーハ９３を得る。
【００５５】
続いて、縮径エピタキシャルウェーハ９３のｐ型ＧａＰ窓層１０側から集光を照射して、フォトルミネセンス光の発生状況を目視で観察する。集光は、電圧を調整してフォトルミネセンス光の観察が可能な程度の強さにする。すると、例えば（ＡｌｘＧａ１−ｘ）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層５の混晶比ｘ=０．０３では赤色のフォトルミネセンス光が観察され、混晶比ｘ=０．２８では黄色のフォトルミネセンス光が観察される。
【００５６】
フォトルミネセンス光が吸収されて一部領域が黒く見える縮径エピタキシャルウェーハ９３について、その内で最も黒く見える部分またはパーティクル５０に起因する結晶欠陥の発生している部分に、ＧａＰ窓層１０から発光層部２４を貫通し、ＧａＡｓ単結晶基板１にまで達する深さ約２００μｍの掘削溝３１を形成する。
掘削溝３１は、ＧａＰ窓層１０の一部に砥粒を塗布し、例えば外径１ｍｍ、内径０．５ｍｍのステンレス筒から発する超音波で微振動させながら掘削加工して形成する。
【００５７】
続いて、ＧａＡｓ単結晶基板１とＧａＡｓバッファ層２をアンモニア／過酸化水素混合液を用いてエッチング除去し、掘削孔３２を有する基板除去済エピタキシャルウェーハ９５を得る。
そして、基板除去済エピタキシャルウェーハ９５を、ｎ型ＡｌＧａＡｓ接続層３を介してｎ型ＧａＰ単結晶基板４０に貼り合せたところ、掘削孔３２の近傍ではクラックやボイドが発生しなかった。
【００５８】
（比較例）
掘削溝３１と掘削孔３２を形成しないこと、及びウェーハ周縁部を研削機で縮径加工して周縁部に凹凸処理部を形成しないこと以外は実施例と同様にして準備した基板除去済エピタキシャルウェーハ９５について、パーティクル５０がｎ型ＡｌＧａＡｓ接続層３から突出した状態でｎ型ＧａＰ単結晶基板４０に貼り合せたところ、パーティクル５０の近傍に、クラックとボイドの両方が発生した。
【００５９】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態である化合物半導体ウェーハの概念図である。
【図２】本発明の発光素子の製造方法を工程順に説明した図である（工程Ａ〜工程Ｅ）。
【図３】本発明の発光素子の製造方法を工程順に説明した図である（工程Ｆ〜工程Ｈ）。
【図４】本発明の発光素子の製造方法を工程順に説明した図である（工程Ｉ〜工程Ｊ）。
【図５】本発明の発光層部と窓層の周縁部に凹凸処理を施した化合物半導体ウェーハに、強い集光を窓層側から照射したときの、フォトルミネセンス光の発生の概念図である。
【図６】本発明の発光層部と窓層の周縁部に凹凸処理を施した化合物半導体ウェーハの単結晶基板上にパーティクルが付着している場合の、フォトルミネセンス光の発生の概念図である。
【図７】３０μｍ以上の厚さの窓層を有する化合物半導体ウェーハに、強い集光を窓層側から照射したときの、フォトルミネセンス光の発生の概念図である。
【図８】エピタキシャル成長用基板上にパーティクルが付着していた場合にボイド及びクラックが発生する様子を示した概念図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…単結晶基板、  ２…バッファ層、  ３…接続層、  ４…ｎ型クラッド層、
５…活性層、  ６…ｐ型クラッド層、  ７…中間層、１０…窓層、
１１…クラウン、  １２…回り込み、  ２０…凹凸処理部、
２４…発光層部、  ３１…掘削溝、  ３２…掘削孔、
４０…貼り合せ用基板、  ５０…パーティクル、  ６１，６２…電極、
７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７…フォトルミネセンス光、
８０…ＭＯエピタキシャルウェーハ、  ９０…ＨＶＰＥエピタキシャルウェーハ、
９３…縮径エピタキシャルウェーハ、  ９５…基板除去済エピタキシャルウェーハ、
１００…化合物半導体ウェーハ、  ２００…発光素子。
【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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