JP2010056458A - Method of manufacturing light emitting element - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】 作製工程における環境の温度変化に対して悪影響が小さい発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の発光素子の製造方法は、（１）第１の積層体を複数形成する工程と、（２）５金属体と第２の接合部６とを順次積層して第２の積層体を複数形成する工程と、（３）加熱することにより第１の積層体に前記第２の積層体を実装する工程と、（４）成長用基板１を除去する工程と、（５）支持基板４を除去して第１の電極５とする工程と、（６）光半導体素子２上に第２の電極７とする工程と、を具備する
【選択図】 図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a light-emitting element having a small adverse effect on environmental temperature change in a manufacturing process.
A method of manufacturing a light emitting device according to the present invention includes: (1) a step of forming a plurality of first laminated bodies; and (2) a fifth metal body and a second bonding portion 6 are sequentially laminated. (3) a step of mounting the second laminate on the first laminate by heating, (4) a step of removing the growth substrate 1, and (5) 1) removing the support substrate 4 to form the first electrode 5; and (6) forming the second electrode 7 on the optical semiconductor element 2.

Description

Translated fromJapanese

本発明は、発光素子の製造方法に関する。  The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device.

近年、光半導体から構成される発光素子が開発されており、照明装置などの用途に用いられている。このような発光素子としては、例えば、青色発光素子、紫外光発光素子などのIII族―V族系化合物半導体が挙げられる。  In recent years, light emitting elements composed of optical semiconductors have been developed and used for lighting devices and the like. Examples of such a light emitting element include a group III-V group compound semiconductor such as a blue light emitting element and an ultraviolet light emitting element.

発光素子の開発とともに、発光素子の製造方法についても種々の方法が開発されており、例えば、成長用基板に発光素子を成長させたのち、発光素子を成長用基板から剥がして発光素子を作製する製造方法が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００１−２４４５０３号公報Along with the development of light-emitting elements, various methods for manufacturing light-emitting elements have been developed. For example, after a light-emitting element is grown on a growth substrate, the light-emitting element is peeled off from the growth substrate to produce a light-emitting element. A manufacturing method is disclosed (see Patent Document 1).
JP 2001-244503 A

しかしながら、特許文献１では、サファイアなどのウェハサイズの成長用基板上に光半導体層を形成し、金属などのウェハサイズの導電性基板を加熱により接合する工程を含むため、温度減少時に、成長用基板と導電性基板との熱膨張係数差の違いにより、成長用基板と導電性基板との間で歪みが生じる。そのため、得られた発光素子は接合不良、半導体欠陥が発生する傾向があった。  However, sincePatent Document 1 includes a step of forming an optical semiconductor layer on a wafer-size growth substrate such as sapphire and bonding a wafer-size conductive substrate such as metal by heating, it is used for growth when the temperature decreases. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the conductive substrate, distortion occurs between the growth substrate and the conductive substrate. For this reason, the obtained light emitting element tends to cause poor bonding and semiconductor defects.

本発明の目的は、作製工程における温度変化に対して悪影響が小さい発光素子の製造方法を提供することである。  An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a light-emitting element having a small adverse effect on a temperature change in a manufacturing process.

本発明は、（１）成長用基板上に、光半導体層と第１の接合部とを順次積層して第１の積層体を複数形成する工程と、（２）支持基板の、前記成長用基板と対向させたとき前記第１の接合部と対向する位置に、金属体と第２の接合部とを順次積層して第２の積層体を複数形成する工程と、（３）加熱することにより前記第１の接合部と前記第２の接合部とを接合させて前記第１の積層体に前記第２の積層体を実装する工程と、（４）前記成長用基板を除去する工程と、（５）前記支持基板を除去して前記金属体を露出させ、第１の電極とする工程と、（６）前記光半導体素子上に導電層を形成して第２の電極とする工程と、
を具備する発光素子の製造方法に関する。The present invention includes (1) a step of sequentially laminating an optical semiconductor layer and a first bonding portion on a growth substrate to form a plurality of first laminated bodies, and (2) the growth of the support substrate for the growth A step of sequentially stacking a metal body and a second bonding portion at a position facing the first bonding portion when facing the substrate to form a plurality of second stacked bodies; and (3) heating. Bonding the first bonding portion and the second bonding portion to mount the second stacked body on the first stacked body, and (4) removing the growth substrate. (5) removing the support substrate to expose the metal body to form a first electrode; (6) forming a conductive layer on the optical semiconductor element to form a second electrode; ,
The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device comprising:

前記工程（１）は、（１−１）前記成長用基板上に、前記第１の積層体のエピタキシャル成長に対して不活性な材料から成る物質により成長抑制マスクパターンを形成して、相互に分離された複数の前記成長用基板上に露出部を形成する工程と、（１−２）前記成長用基板上の露出部に、エピタキシャル成長によって前記第１の積層体を複数形成する工程と、
（１−３）前記成長抑制マスクパターンを除去する工程と、を含むことが好ましい。In the step (1), (1-1) a growth suppression mask pattern is formed on the growth substrate by a material made of a material that is inactive with respect to the epitaxial growth of the first stacked body and separated from each other. A step of forming an exposed portion on the plurality of grown substrates, and (1-2) a step of forming a plurality of the first stacked bodies by epitaxial growth on the exposed portion on the growth substrate,
(1-3) It is preferable to include a step of removing the growth suppression mask pattern.

前記成長用基板と前記第１の積層体が異種材料である場合、前記工程（４）において、レーザーリフトオフにより前記成長用基板を除去することが好ましい。  When the growth substrate and the first laminate are different materials, it is preferable that the growth substrate is removed by laser lift-off in the step (4).

前記金属体がＣｕであり、前記成長用基板がサファイアであることが好ましい。  It is preferable that the metal body is Cu and the growth substrate is sapphire.

前記工程（２）において、前記支持基板と前記金属体との間に、前記第１の接合部および前記第２の接合部の融点よりも低い融点を有する第３の接合部を介して接合され、前記工程（５）において、前記第１の接合部および前記第２の接合部の融点よりも低く、前記第３の接合部の融点よりも高い温度に前記支持基板と前記金属体とを加熱することにより前記支持基板を除去することが好ましい。  In the step (2), the support substrate and the metal body are bonded via a third bonding portion having a melting point lower than that of the first bonding portion and the second bonding portion. In the step (5), the support substrate and the metal body are heated to a temperature lower than the melting points of the first bonding portion and the second bonding portion and higher than the melting point of the third bonding portion. It is preferable to remove the support substrate by doing so.

本発明の発光素子の製造方法は、支持基板の、前記成長用基板と対向させたとき前記第１の接合部と対向する位置に、金属体と第２の接合部とを順次積層して第２の積層体を複数形成する工程を具備する。前記工程によりウェハサイズではなく、発光素子サイズの金属体を用いることにより、金属体と光半導体層との接続面積が小さくなり、金属体と成長用基板との間の熱膨張率係数の差により発生する歪みを減少させることができるため、熱膨張係数差を気にせず熱伝導率の高い金属体材料を使用することができる。また、加熱後の温度減少時に生じる金属体と成長用基板との間の歪みを抑制することができるため、半導体層のクラック発生を抑制し歩留まり良く発光素子を作製することができる。  In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, a metal substrate and a second bonding portion are sequentially stacked on a support substrate at a position facing the first bonding portion when facing the growth substrate. A step of forming a plurality of the two laminates. By using the metal body of the light emitting element size instead of the wafer size in the above process, the connection area between the metal body and the optical semiconductor layer is reduced, and due to the difference in coefficient of thermal expansion between the metal body and the growth substrate. Since the generated strain can be reduced, a metal material having a high thermal conductivity can be used without worrying about the difference in thermal expansion coefficient. In addition, since the distortion between the metal body and the growth substrate that occurs when the temperature decreases after heating can be suppressed, generation of cracks in the semiconductor layer can be suppressed, and a light-emitting element can be manufactured with high yield.

本発明の発光素子の製造方法において、工程（１）が、（１−１）前記成長用基板上に、前記光半導体層のエピタキシャル成長に対して不活性な材料から成る物質により成長抑制マスクパターンを形成して、相互に分離された前記成長用基板上に露出部を複数形成する工程と、（１−２）前記成長用基板上の複数の露出部に、エピタキシャル成長によって前記積層体を複数形成する工程と、（１−３）前記成長抑制マスクパターンを除去する工程と、を含むことが好ましい。これにより、複数の第１の積層体をまとめて形成することができる。  In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, the step (1) includes (1-1) forming a growth suppression mask pattern on the growth substrate with a material made of a material that is inactive with respect to the epitaxial growth of the optical semiconductor layer. Forming a plurality of exposed portions on the growth substrate separated from each other; and (1-2) forming a plurality of the stacked bodies on the plurality of exposed portions on the growth substrate by epitaxial growth. It is preferable to include a step and (1-3) a step of removing the growth suppression mask pattern. Thereby, a some 1st laminated body can be formed collectively.

本発明の発光素子の製造方法において、前記成長用基板と前記第１の積層体が異種材料である場合、前記工程（４）において、レーザーリフトオフにより前記成長用基板を除去することが好ましい。これにより、成長用基板を容易に除去することが可能となる。更にダイシングする必要無く素子を分離できる。硬度が高くダイシング困難なサファイア基板をダイシングする必要が無く、またダイシングと比べて無駄になる素子領域も非常に少なくなる。  In the method for manufacturing a light-emitting element of the present invention, when the growth substrate and the first laminate are different materials, it is preferable that the growth substrate is removed by laser lift-off in the step (4). This makes it possible to easily remove the growth substrate. Further, the elements can be separated without the need for dicing. There is no need to dice a sapphire substrate that is hard and difficult to dice, and the element area that is wasted compared to dicing is greatly reduced.

本発明の発光素子の製造方法において、前記金属体がＣｕであり、前記成長用基板がサファイアであることが好ましく、Ｃｕの熱伝導率が高く、発光素子で発生した熱を効率良く外部に放熱できる。なおかつ前記金属体が発光素子サイズであるため、金属体と成長用基板との熱膨張率差が大きなＣｕとサファイアとであっても、温度減少時に半導体層のクラックの発生を低減できる。  In the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention, the metal body is preferably Cu and the growth substrate is preferably sapphire, Cu has high thermal conductivity, and heat generated by the light-emitting element is efficiently radiated to the outside. it can. In addition, since the metal body has a light-emitting element size, even when Cu and sapphire have a large difference in thermal expansion coefficient between the metal body and the growth substrate, the occurrence of cracks in the semiconductor layer can be reduced when the temperature decreases.

前記工程（２）において、前記支持基板と前記金属体との間に、前記第１の接合部および前記第２の接合部の融点よりも低い融点を有する第３の接合部を介して接合され、前記工程（５）において、前記第１の接合部および前記第２の接合部の融点よりも低く、前記第３の接合部の融点よりも高い温度に前記支持基板と前記金属体とを加熱することにより前記支持基板を除去することが好ましい。これにより、第１の接合部および第２の接合部を密着させたまま、第１および第２の接合部への影響の小さい状態で支持基板のみを除去することができる。  In the step (2), the support substrate and the metal body are bonded via a third bonding portion having a melting point lower than that of the first bonding portion and the second bonding portion. In the step (5), the support substrate and the metal body are heated to a temperature lower than the melting points of the first bonding portion and the second bonding portion and higher than the melting point of the third bonding portion. It is preferable to remove the support substrate by doing so. Thereby, it is possible to remove only the support substrate in a state where the influence on the first and second bonding portions is small while the first bonding portion and the second bonding portion are kept in close contact with each other.

以下、図面を参照しながら本発明の発光素子の製造方法を詳細に説明する。  Hereinafter, a method for manufacturing a light emitting device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の発光素子の製造方法の示す断面図である。  FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a light emitting device of the present invention.

図１において、１は成長用基板、２は光半導体層、２ａはバッファ層、２ｂは第１導電型（ｎ型）の半導体層、２ｃは発光層、２ｄは第２導電型（ｐ型）の半導体層、２ｅはテンプレート層、３は第１の接合部、４は支持基板、５は金属体（第１の電極）、６は第２の接合部、７は導電層（第２の電極）、８は発光素子、１０は成長抑制マスクパターンをそれぞれ示す。  In FIG. 1, 1 is a growth substrate, 2 is an optical semiconductor layer, 2a is a buffer layer, 2b is a first conductivity type (n-type) semiconductor layer, 2c is a light emitting layer, and 2d is a second conductivity type (p-type). Semiconductor layer, 2e is a template layer, 3 is a first joint, 4 is a support substrate, 5 is a metal body (first electrode), 6 is a second joint, and 7 is a conductive layer (second electrode). ), 8 denotes a light emitting element, and 10 denotes a growth suppression mask pattern.

本発明の発光素子の製造方法は、（１）成長用基板上に、光半導体層と第１の接合部とを順次積層して第１の積層体を複数形成する工程と、（２）支持基板の、前記成長用基板と対向させたとき前記第１の接合部と対向する位置に、金属体と第２の接合部とを順次積層して第２の積層体を複数形成する工程と、（３）加熱することにより前記第１の接合部と前記第２の接合部とを接合させて前記第１の積層体に前記第２の積層体を実装する工程と、（４）前記成長用基板を除去する工程と、（５）前記支持基板を除去して前記金属体を露出させ、第１の電極とする工程と、（６）前記光半導体素子上に導電層を形成して第２の電極とする工程と、を具備する。  The light emitting device manufacturing method of the present invention includes (1) a step of sequentially stacking an optical semiconductor layer and a first bonding portion on a growth substrate to form a plurality of first stacked bodies, and (2) support. Forming a plurality of second laminated bodies by sequentially laminating a metal body and a second joint at a position of the substrate facing the first joint when facing the growth substrate; (3) a step of bonding the first bonding portion and the second bonding portion by heating to mount the second stacked body on the first stacked body; and (4) the growth purpose. A step of removing the substrate; (5) a step of removing the support substrate to expose the metal body to form a first electrode; and (6) forming a conductive layer on the optical semiconductor element to form a second layer. And a step of forming an electrode.

以下にそれぞれの工程について説明する。  Each process will be described below.

（工程１）
工程１では、図１（ａ）に示すように、成長用基板１上に、光半導体層２と第１の接合部３とを順次積層して第１の積層体を複数形成する。(Process 1)
Instep 1, as shown in FIG. 1A, anoptical semiconductor layer 2 and afirst bonding portion 3 are sequentially stacked on agrowth substrate 1 to form a plurality of first stacked bodies.

成長用基板１は、光半導体層２を成長させることが可能な基板であればよい。具体的に、基板１としては、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ），シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等が挙げられる。基板２０ａの厚みとしては、１００μｍ〜１０００μｍ程度である。Thegrowth substrate 1 may be any substrate on which theoptical semiconductor layer 2 can be grown. Specifically, examples of thesubstrate 1 include sapphire (Al₂ O₃ ), gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), zinc oxide (ZnO), and silicon carbide (SiC). The thickness of the substrate 20a is about 100 μm to 1000 μm.

光半導体層２としては、III族窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体などが挙げられる。ここで、III族窒化物半導体とは、元素周期律表におけるIII族（１３族）元素の窒化物から構成される半導体を意味する。III族窒化物半導体は化学式Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦1、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で表すことができる。III族窒化物半導体としては、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）などが挙げられる。Examples of theoptical semiconductor layer 2 include a group III nitride semiconductor, a group III-V compound semiconductor, a group II-VI compound semiconductor, and the like. Here, the group III nitride semiconductor means a semiconductor composed of a nitride of a group III (group 13) element in the periodic table. The group III nitride semiconductor can be represented by the chemical formula Al_x Ga_y In_1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1). Examples of the group III nitride semiconductor include gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), aluminum gallium nitride (AlGaN), and indium nitride (InN).

図１（ａ）の場合、光半導体層２は、バッファ層２ａ、第１導電型の半導体層２ｂ、発光層及２ｃおよび第２導電型の半導体層２ｄで構成される。  In the case of FIG. 1A, theoptical semiconductor layer 2 includes a buffer layer 2a, a first conductivitytype semiconductor layer 2b, a light emitting layer 2c, and a second conductivity type semiconductor layer 2d.

バッファ層２ａは、成長用基板１と光半導体層２との間の応力を緩和させるために好適に形成される。バッファ層２ａは、例えば、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどの材料から構成される。バッファ層２ａの厚みは０．０１〜０．２μｍ程度である。  The buffer layer 2 a is preferably formed in order to relieve stress between thegrowth substrate 1 and theoptical semiconductor layer 2. The buffer layer 2a is made of a material such as gallium nitride or aluminum nitride, for example. The thickness of the buffer layer 2a is about 0.01 to 0.2 μm.

第１導電型の半導体層２ｂとしては、ｎ型の半導体層が挙げられる。例えば、III族窒化物半導体層をｎ型とするには、元素周期律表においてＩＶ族の元素であるＳｉ等をドーパントとして窒化物半導体層に混入させればよい。第１導電型の半導体層２ｂの厚みは２〜３μｍ程度である。  Examples of the first conductivitytype semiconductor layer 2b include an n-type semiconductor layer. For example, in order to make the group III nitride semiconductor layer n-type, Si or the like, which is a group IV element in the periodic table, may be mixed into the nitride semiconductor layer as a dopant. The thickness of the first conductivitytype semiconductor layer 2b is about 2 to 3 μm.

第２導電型の半導体層２ｄとしては、ｐ型の窒化物半導体が挙げられる。例えば、III族窒化物半導体層をｐ型とするには、元素周期律表においてII族の元素であるＭｇ等をドーパントとして窒化物半導体層に混入させればよい。第２導電型の半導体層２ｄの厚みは２００〜５００ｎｍ程度である。  Examples of the second conductivity type semiconductor layer 2d include a p-type nitride semiconductor. For example, in order to make the group III nitride semiconductor layer p-type, Mg or the like, which is a group II element in the periodic table, may be mixed into the nitride semiconductor layer as a dopant. The thickness of the second conductivity type semiconductor layer 2d is about 200 to 500 nm.

発光層２ｃは、第１導電型の半導体層２ｂと第２導電型の半導体層２ｄとの間に設けられる。発光層２ｃは、禁制帯幅の広い障壁層と禁制帯幅の狭い井戸層とから成る量子井戸構造が複数回（例えば約３回）繰り返し規則的に積層された多層量子井戸構造（ＭＱＷ）としてもよい。なお、前記障壁層としては、Ｉｎ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎ層などが挙げられる。また、井戸層としては、Ｉｎ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎ層などが挙げられる。障壁層の厚みは５〜１５ｎｍ程度、井戸層の厚みは２〜１０ｎｍ程度である。発光層２ｃの厚みは２５〜１５０ｎｍ程度である。The light emitting layer 2c is provided between the first conductivetype semiconductor layer 2b and the second conductive type semiconductor layer 2d. The light emitting layer 2c has a multilayer quantum well structure (MQW) in which a quantum well structure composed of a barrier layer having a wide forbidden band and a well layer having a narrow forbidden band is regularly stacked a plurality of times (for example, about 3 times). Also good. Note that examples of the barrier layer include an In_0.01 Ga_0.99 N layer. Examples of the well layer include an In_0.11 Ga_0.89 N layer. The thickness of the barrier layer is about 5 to 15 nm, and the thickness of the well layer is about 2 to 10 nm. The thickness of the light emitting layer 2c is about 25 to 150 nm.

成長用基板１上における光半導体層２の成長方法としては、分子線エピタキシー（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、有機金属エピタキシー（ＭＯＶＰＥ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ；Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等が用いられる。  As a growth method of theoptical semiconductor layer 2 on thegrowth substrate 1, a molecular beam epitaxy (MBE) method, a metal organic epitaxy (MOVPE), a hydride vapor phase epitaxy (HVPE; Vapor Phase Epitaxy), pulsed laser deposition (PLD) method, or the like is used.

工程１において、光半導体層２上に第１の接合部３を形成する。第１の接合部３は真空蒸着法、スパッタリング法等の方法により設けられ、厚みは０．１〜１０μｍ程度である。また、第１の接合部３は、Ａｕ−Ｓｎの合金、Ｐｂ−Ｓｎ合金などの材料により構成される。  Instep 1, afirst bonding portion 3 is formed on theoptical semiconductor layer 2. The1st junction part 3 is provided by methods, such as a vacuum evaporation method and sputtering method, and thickness is about 0.1-10 micrometers. The first joint 3 is made of a material such as an Au—Sn alloy or a Pb—Sn alloy.

工程１において、第１の積層体を複数形成する方法としては、作製した第１の積層体を分割する方法、マスクを形成し成長用基板１の領域を先に分割させ、その後に第１の積層体を成長させる方法などが挙げられる。作製した第１の積層体を分割する方法としては、例えば、ダイシング、分割する領域以外にエッチングマスクを形成した後にドライエッチングを行う方法などが挙げられる。  Instep 1, as a method of forming a plurality of first stacked bodies, a method of dividing the produced first stacked body, a mask is formed, and the region of thegrowth substrate 1 is divided first, and then the first stacked body is divided. Examples include a method of growing a laminate. Examples of the method for dividing the manufactured first laminated body include dicing, a method of performing dry etching after forming an etching mask in a region other than the region to be divided, and the like.

また、成長用基板１の領域を先に分割させ、その後に第１の積層体を成長させる方法の具体例は、以下の図２に示す。  Further, a specific example of a method of dividing the region of thegrowth substrate 1 first and then growing the first stacked body is shown in FIG. 2 below.

まず、成長用基板１上に成長抑制マスクパターンを形成する（図２（ａ））。その際、バッファ層２ａ上にテンプレート層２ｅを成長させたのち、マスクを形成する領域だけエッチング等によりバッファ層２ａおよびテンプレート層２ｅを除去しておく。なぜなら成長用基板はテンプレート層と分離されるので、テンプレート層を分割しておかないとテンプレート層では各々の半導体層は繋がったままになってしまうからである。ここで、テンプレート層２ｅとは、成長抑制マスク１０上には成長させないように、半導体層２ｂを選択的に成長させるために用いられる。テンプレート層２ｅは、第１導電型の半導体層２ｂがバッファ層無しでエピタキシャル成長する材料であり、厚みは１〜５μｍ程度である。  First, a growth suppression mask pattern is formed on the growth substrate 1 (FIG. 2A). At this time, after the template layer 2e is grown on the buffer layer 2a, the buffer layer 2a and the template layer 2e are removed by etching or the like only in the region where the mask is to be formed. This is because the growth substrate is separated from the template layer, and each semiconductor layer remains connected to the template layer unless the template layer is divided. Here, the template layer 2e is used for selectively growing thesemiconductor layer 2b so as not to grow on thegrowth suppression mask 10. The template layer 2e is a material on which the first conductivitytype semiconductor layer 2b is epitaxially grown without a buffer layer, and has a thickness of about 1 to 5 μm.

成長抑制マスクパターン１０は、III族窒化物半導体のエピタキシャル成長に対して不活性の材料から成る物質により形成される。ここで、成長抑制マスクパターン１０に使用される材料としては、具体的にはＳｉＯ₂，多結晶シリコンなどが挙げられる。これらはIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長に対して不活性である。The growthsuppression mask pattern 10 is formed of a material made of a material that is inactive with respect to the epitaxial growth of the group III nitride semiconductor. Here, specific examples of materials used for the growthsuppression mask pattern 10 include SiO₂ and polycrystalline silicon. These are inert to the epitaxial growth of group III nitride semiconductors.

成長抑制マスクパターン１０は、具体的に、蒸着、ＣＶＤ等によりマスク材料を一面に成膜した後、フォトリソグラフィおよびエッチングをすることにより形成される。  Specifically, the growth suppressingmask pattern 10 is formed by depositing a mask material on one surface by vapor deposition, CVD or the like, and then performing photolithography and etching.

成長抑制マスクパターン１０を形成した後に、テンプレート層２ｅ上に成長抑制マスクパターン１０によって分離された、第１導電型の半導体層２ｂと、発光層２ｃと、第２導電型の半導体層２ｄと、を、エピタキシャル成長によって形成する（図２（ｂ）参照）。  After forming the growthsuppression mask pattern 10, the first conductivitytype semiconductor layer 2b, the light emitting layer 2c, and the second conductivity type semiconductor layer 2d separated by the growthsuppression mask pattern 10 on the template layer 2e, Are formed by epitaxial growth (see FIG. 2B).

そして、それらを形成したのちに、成長抑制マスクパターン１０を除去させる（図２（ｃ））。具体的に、マスク材料がＳｉＯ_２の場合はフッ酸、多結晶シリコンの場合は硝酸及びフッ酸による混酸によるウェットエッチングをすることにより成長抑制マスクパターン１０を除去する。Then, after forming them, the growthsuppression mask pattern 10 is removed (FIG. 2C). Specifically, if the mask material is SiO₂ in the case of hydrofluoric acid, polycrystalline silicon removing the growthsuppression mask pattern 10 by wet etching using a mixed acid with nitric acid and hydrofluoric acid.

（工程２）
工程２では、図１（ｂ）に示すように、支持基板４の、成長用基板１と対向させたとき第１の接合部３と対向する位置に、金属体５と第２の接合部６とを順次積層して第２の積層体を複数形成する。(Process 2)
Instep 2, as shown in FIG. 1B, themetal body 5 and thesecond bonding portion 6 are located at a position where the supportingsubstrate 4 faces thefirst bonding portion 3 when facing thegrowth substrate 1. Are sequentially stacked to form a plurality of second stacked bodies.

支持基板４は、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックや、ガラス、ステンレス等の金属、ガラスエポキシ基板などの材料により構成される。支持基板４の材料は成長用基板１の材料と熱膨張係数が近いことが好ましい。支持基板４の厚みは０．５〜５ｍｍ程度である。  Thesupport substrate 4 is made of a material such as a ceramic such as alumina or aluminum nitride, a metal such as glass or stainless steel, or a glass epoxy substrate. The material of thesupport substrate 4 preferably has a thermal expansion coefficient close to that of thegrowth substrate 1. The thickness of thesupport substrate 4 is about 0.5 to 5 mm.

金属体５は、支持基板４上に、成長用基板１と対向させたとき第１の接合部３と対向する位置に複数作製される。平面視したときの金属体５の面積は、光半導体層２を平面視したときの面積と等しい、またはそれ以上である。このように、本発明の製造方法において金属体５は、チップサイズ（０．２〜５ｍｍ角程度）で使用される。  A plurality ofmetal bodies 5 are formed on thesupport substrate 4 at positions facing the first joint 3 when facing thegrowth substrate 1. The area of themetal body 5 when viewed in plan is equal to or larger than the area when theoptical semiconductor layer 2 is viewed in plan. Thus, in the manufacturing method of the present invention, themetal body 5 is used in a chip size (about 0.2 to 5 mm square).

金属体５の作製方法としては、例えば、支持基板上に、ウェハサイズの金属体を設けてそれらを接合したのち、ダイシングにより、チップサイズに分割する方法などが挙げられる。  Examples of a method for producing themetal body 5 include a method of providing a wafer-size metal body on a support substrate, bonding them, and then dividing them into chips by dicing.

金属体５としては、Ｃｕ−Ｗ合金などが挙げられるが、本発明の製造方法では、Ｃｕ単体から構成される金属体５を使用することが可能となる。従来では、例えば、成長用基板１としてサファイア基板を用いた場合、金属体５としては熱膨張係数がサファイア基板と近いＣｕ−Ｗ合金が用いられていた。しかし、Ｃｕ−Ｗ合金は、熱伝導性が不十分であったため、より熱伝導性に優れるＣｕ単体から構成される金属体５の使用が望まれていた。  Examples of themetal body 5 include a Cu—W alloy. In the manufacturing method of the present invention, it is possible to use themetal body 5 composed of Cu alone. Conventionally, for example, when a sapphire substrate is used as thegrowth substrate 1, a Cu—W alloy having a thermal expansion coefficient close to that of the sapphire substrate has been used as themetal body 5. However, since the Cu—W alloy has insufficient thermal conductivity, it has been desired to use themetal body 5 made of a simple substance of Cu that is more excellent in thermal conductivity.

本発明では、チップサイズの金属体５を用いることで、金属体と光半導体層との接続面積が小さくなる。これにより、ウェハサイズの金属体の場合と比較して、金属体と成長用基板との間の熱膨張率係数の差により発生する歪みを減少させることができるため、金属体５として、Ｃｕ単体を用いることが可能となる。  In the present invention, the connection area between the metal body and the optical semiconductor layer is reduced by using the chip-sized metal body 5. Thereby, compared to the case of a wafer-sized metal body, distortion caused by the difference in coefficient of thermal expansion between the metal body and the growth substrate can be reduced. Can be used.

第２の接合部６は、第１の接合部３と接合するための部位である。第２の接合部６はメッキ法、スパッタリング法、真空蒸着法などの方法により設けられ、厚みは１〜１００μｍ程度である。また、第２の接合部６はＡｎ−Ｓｎ合金、Ｐｂ−Ｓｎ合金などの材料により構成される。  Thesecond joint 6 is a part for joining with thefirst joint 3. The2nd junction part 6 is provided by methods, such as a plating method, sputtering method, and a vacuum evaporation method, and thickness is about 1-100 micrometers. Moreover, the2nd junction part 6 is comprised with materials, such as an An-Sn alloy and a Pb-Sn alloy.

工程２において、支持基板４と金属体５との間には、第３の接合部が設けられることが好ましい。これにより、支持基板４上に金属体５が十分に保持される。支持基板４と金属体５とは、１５０〜４００℃に加熱することで行われる。  Instep 2, it is preferable that a third joint is provided between thesupport substrate 4 and themetal body 5. Thereby, themetal body 5 is sufficiently held on thesupport substrate 4. Thesupport substrate 4 and themetal body 5 are performed by heating to 150 to 400 ° C.

第３の接合部の融点は、第１の接合部３および第２の接合部６の融点よりも低いことが好ましい。このような第３の接合部としては、例えば、インジウム、スズ、鉛およびこれらの合金、ＵＶ硬化熱剥離接着剤などが挙げられる。  The melting point of the third bonding part is preferably lower than the melting points of thefirst bonding part 3 and thesecond bonding part 6. Examples of such a third joint include indium, tin, lead and alloys thereof, UV-curing heat-peeling adhesive, and the like.

第３の接合部の融点は、第１の接合部３および第２の接合部６の融点よりも低いことにより、後述する工程３において第１の接合部３と第２の接合部６とを接合させた後、温度が減少して接合部同士が凝固しても、第３の接合部は液体である期間が長い。よって、金属体５と支持体４の間の熱膨張係数の相違があったとしても、第３の接合部が緩衝となり、熱膨張係数の影響を小さくすることができる。  Since the melting point of the third bonding portion is lower than the melting points of thefirst bonding portion 3 and thesecond bonding portion 6, thefirst bonding portion 3 and thesecond bonding portion 6 are connected instep 3 to be described later. After bonding, even if the temperature decreases and the bonded portions solidify, the third bonded portion has a long period of liquid. Therefore, even if there is a difference in the thermal expansion coefficient between themetal body 5 and thesupport body 4, the third joint portion acts as a buffer, and the influence of the thermal expansion coefficient can be reduced.

（工程３）
工程３は、加熱することにより第１の接合部３と第２の接合部６とを接合させて第１の積層体に第２の積層体を実装する工程をいう（図１（ｃ）参照）。第１の接合部３と第２の接合部６とは、１５０〜４００℃に加熱することで行われる。(Process 3)
Step 3 is a step of mounting the second stacked body on the first stacked body by bonding the first bondedportion 3 and the second bondedportion 6 by heating (see FIG. 1C). ). The1st junction part 3 and the2nd junction part 6 are performed by heating at 150-400 degreeC.

（工程４）
工程４において、成長用基板１を除去する。除去方法としては、レーザーリフトオフ（成長用基板１と光半導体層２とが異種材料の場合）、基板の研磨などが挙げられる。なかでもレーザー照射により簡易に成長用基板１を除去できるため、レーザーリフトオフが除去方法として好ましい。また、工程３において、加熱された際に、そのサイクルの中でレーザーリフトオフを行うようにしてもよい。この場合、成長用基板１が先に除去された状態で支持基板４が冷却されるので、熱応力の蓄積を防止することができる。(Process 4)
Instep 4, thegrowth substrate 1 is removed. Examples of the removal method include laser lift-off (when thegrowth substrate 1 and theoptical semiconductor layer 2 are made of different materials), polishing of the substrate, and the like. Among these, thegrowth substrate 1 can be easily removed by laser irradiation, and therefore, laser lift-off is preferable as the removal method. InStep 3, when heated, laser lift-off may be performed in the cycle. In this case, since thesupport substrate 4 is cooled in a state where thegrowth substrate 1 is removed first, accumulation of thermal stress can be prevented.

（工程５）
工程５において支持基板を除去して金属体５を露出させ、第１の電極とする。除去方法としては、例えば、加熱により第３の接合部を融かし、光半導体層２を真空吸着する方法などの方法が挙げられる。また、第３の接合部に、熱により剥離する接着剤を用いた場合は、工程３の熱処理で接着力が減少しているため、光半導体層２に粘着シートを貼り付けるだけで、光半導体層２は支持基板４から容易に除去される。(Process 5)
Instep 5, the support substrate is removed to expose themetal body 5, thereby forming a first electrode. Examples of the removal method include a method such as a method of melting the third bonding portion by heating and vacuum-sucking theoptical semiconductor layer 2. Further, when an adhesive that is peeled off by heat is used for the third bonding portion, the adhesive strength is reduced by the heat treatment instep 3, so that the optical semiconductor can be obtained by simply attaching an adhesive sheet to theoptical semiconductor layer 2.Layer 2 is easily removed fromsupport substrate 4.

とくに金属体５と支持基板４との間に第３の接合部を設けており、その第３の接合部の融点が、第１の接合部３および第２の接合部６の融点よりも低い場合、工程５において、第１の接合部３および第２の接合部６の融点よりも低く、第３の接合部の融点よりも高い温度に加熱することで、第１および第２の接合部への影響の小さい状態で支持基板のみを除去することができる。  In particular, a third joint is provided between themetal body 5 and thesupport substrate 4, and the melting point of the third joint is lower than the melting points of the first joint 3 and thesecond joint 6. In this case, instep 5, the first and second joints are heated to a temperature lower than the melting point of the first joint 3 and thesecond joint 6 and higher than the melting point of the third joint. Only the support substrate can be removed in a state where the influence on the surface is small.

（工程６）
工程６において、光半導体素子２上に導電層７を形成して第２の電極とする。(Step 6)
Instep 6, aconductive layer 7 is formed on theoptical semiconductor element 2 to form a second electrode.

導電層７は電流を素子全面に拡散させる為の導電部７ａと、外部と電気的接触を取るパッド電極７ｂから構成される。導電部７ａとしては、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜材料、Ｔｉ, Ａｌ,Ｒｈなどの金属材料が用いられる。  Theconductive layer 7 includes a conductive portion 7a for diffusing a current over the entire surface of the element, and a pad electrode 7b that makes electrical contact with the outside. As the conductive portion 7a, a transparent conductive film material such as ITO or ZnO or a metal material such as Ti, Al, or Rh is used.

導電層７ａは、真空蒸着法、スパッタリング法などの方法により作製される。また、導電層７ａの厚みは約０．１〜５μｍである。導電層７ａは必ずしも無くても良く、導電層７ａによる光の吸収を抑えつつ電流拡散の効果を得る為に、例えば格子状にパターニングしてあっても良い。  The conductive layer 7a is produced by a method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method. The thickness of the conductive layer 7a is about 0.1 to 5 μm. The conductive layer 7a is not necessarily required, and may be patterned, for example, in a lattice pattern in order to obtain the effect of current diffusion while suppressing light absorption by the conductive layer 7a.

次にワイヤーボンディングを行う為のパッド電極７ｂを形成する。パッド電極７ｂは第１導電型の半導体層２ｂまたは導電部７ａと接合できるように、例えば、チタン、またはチタンを下地層として金層を積層したものを用いる。  Next, a pad electrode 7b for wire bonding is formed. The pad electrode 7b is made of, for example, titanium or a layer in which a gold layer is stacked with titanium as a base layer so that the pad electrode 7b can be bonded to the first conductivetype semiconductor layer 2b or the conductive portion 7a.

パッド電極７ｂは、真空蒸着法、スパッタリング法などの方法により形成される。パッド電極７ｂの厚みは約０．５〜５μｍである。  The pad electrode 7b is formed by a method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method. The thickness of the pad electrode 7b is about 0.5 to 5 μm.

以上のように、工程１〜６を経ることにより、発光素子８を作製することができる。  As described above, the light-emittingelement 8 can be manufactured through thesteps 1 to 6.

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。  Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

（ａ）〜（ｅ）は、本発明の発光素子の製造方法の一つの実施の形態を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the light emitting element of this invention.（ａ）〜（ｃ）は、本発明の発光素子の製造方法の工程１の一つを示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows one of theprocess 1 of the manufacturing method of the light emitting element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１：成長用基板
２：光半導体層
２ａ：バッファ層
２ｂ：第１導電型（ｎ型）の半導体層
２ｃ：発光層
２ｄ：第２導電型（ｐ型）の半導体層
２ｅ：テンプレート層
３：第１の接合部
４：支持基板
５：金属体（第１の電極）
６：第２の接合部
７：導電層（第２の電極）
７ａ：導電部
７ｂ：パッド電極
８：発光素子
１０：成長抑制マスクパターン1: growth substrate 2: optical semiconductor layer 2a:buffer layer 2b: first conductivity type (n-type) semiconductor layer 2c: light emitting layer 2d: second conductivity type (p-type) semiconductor layer 2e: template layer 3: First bonding part 4: Support substrate 5: Metal body (first electrode)
6: Second joint 7: Conductive layer (second electrode)
7a: Conductive portion 7b: Pad electrode 8: Light emitting element 10: Growth suppression mask pattern

Claims (5)

Translated fromJapanese

（１）成長用基板上に、光半導体層と第１の接合部とを順次積層して第１の積層体を複数形成する工程と、
（２）支持基板の、前記成長用基板と対向させたとき前記第１の接合部と対向する位置に、金属体と第２の接合部とを順次積層して第２の積層体を複数形成する工程と、
（３）加熱することにより前記第１の接合部と前記第２の接合部とを接合させて前記第１の積層体に前記第２の積層体を実装する工程と、
（４）前記成長用基板を除去する工程と、
（５）前記支持基板を除去して前記金属体を露出させ、第１の電極とする工程と、
（６）前記光半導体素子上に導電層を形成して第２の電極とする工程と、
を具備する発光素子の製造方法。(1) forming a plurality of first stacked bodies by sequentially stacking an optical semiconductor layer and a first bonding portion on a growth substrate;
(2) A plurality of second laminated bodies are formed by sequentially laminating a metal body and a second joint portion at a position facing the first joint portion when the support substrate is opposed to the growth substrate. And a process of
(3) The step of bonding the first bonding portion and the second bonding portion by heating to mount the second stacked body on the first stacked body;
(4) removing the growth substrate;
(5) removing the support substrate to expose the metal body to form a first electrode;
(6) forming a conductive layer on the optical semiconductor element to form a second electrode;
A method for manufacturing a light emitting device comprising:前記工程（１）は、
（１−１）前記成長用基板上に、前記第１の積層体のエピタキシャル成長に対して不活性な材料から成る物質により成長抑制マスクパターンを形成して、相互に分離された複数の前記成長用基板上に露出部を形成する工程と、
（１−２）前記成長用基板上の露出部に、エピタキシャル成長によって前記第１の積層体を複数形成する工程と、
（１−３）前記成長抑制マスクパターンを除去する工程と、
を含む請求項１記載の発光素子の製造方法。The step (1)
(1-1) A plurality of growth-use patterns separated from each other by forming a growth-inhibiting mask pattern on the growth-use substrate using a material made of a material that is inactive with respect to the epitaxial growth of the first stacked body. Forming an exposed portion on the substrate;
(1-2) forming a plurality of the first stacked bodies by epitaxial growth on the exposed portion on the growth substrate;
(1-3) removing the growth suppression mask pattern;
The manufacturing method of the light emitting element of Claim 1 containing this. 前記成長用基板と前記第１の積層体が異種材料である場合、前記工程（４）において、レーザーリフトオフにより前記成長用基板を除去する請求項１または２記載の発光素子の製造方法  3. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein when the growth substrate and the first stacked body are different materials, the growth substrate is removed by laser lift-off in the step (4). 前記金属体がＣｕであり、前記成長用基板がサファイアである請求項１乃至３のいずれか記載の発光素子の製造方法。  The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein the metal body is Cu, and the growth substrate is sapphire. 前記工程（２）において、前記支持基板と前記金属体との間に、前記第１の接合部および前記第２の接合部の融点よりも低い融点を有する第３の接合部を介して接合され、
前記工程（５）において、前記第１の接合部および前記第２の接合部の融点よりも低く、前記第３の接合部の融点よりも高い温度に前記支持基板と前記金属体とを加熱することにより前記支持基板を除去する請求項１乃至４のいずれか記載の発光素子の製造方法。In the step (2), the support substrate and the metal body are bonded via a third bonding portion having a melting point lower than that of the first bonding portion and the second bonding portion. ,
In the step (5), the support substrate and the metal body are heated to a temperature lower than the melting points of the first bonding portion and the second bonding portion and higher than the melting point of the third bonding portion. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein the support substrate is removed.

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