化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法
【課題】 ハイドライド気相成長法を用いて電流拡散層を形成する場合に、裏面穴を抑制することのできる化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】 ＧａＡｓ単結晶基板１上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層２４，７ａを気相成長する有機金属気相成長工程と、ＧａＡｓ単結晶基板１の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を除去するＩｎＰ含有粒子除去工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層２４，７ａ上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なう。
【解決手段】 ＧａＡｓ単結晶基板１上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層２４，７ａを気相成長する有機金属気相成長工程と、ＧａＡｓ単結晶基板１の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を除去するＩｎＰ含有粒子除去工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層２４，７ａ上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】米国特許 ５，００８，７１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８４５２号公報
【０００３】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ混晶（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１；以下、ＡｌＧａＩｎＰ混晶、あるいは単にＡｌＧａＩｎＰとも記載する）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。
【０００４】
例えば、ＡｌＧａＩｎＰ発光素子を例に取れば、ｎ型ＧａＡｓ基板上にヘテロ形成させる形にて、ｎ型ＧａＡｓバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層をこの順序にて積層し、ダブルへテロ構造をなす発光層部を形成する。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。ここで、金属電極は遮光体として作用するため、例えば発光層部主表面の中央部のみを覆う形で形成され、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。
【０００５】
この場合、金属電極の面積をなるべく小さくしたほうが、電極の周囲に形成される光漏出領域の面積を大きくできるので、光取出し効率を向上させる観点において有利である。従来、電極形状の工夫により、素子内に効果的に電流を拡げて光取出量を増加させる試みがなされているが、この場合も電極面積の増大はいずれにしろ避けがたく、光漏出面積の減少により却って光取出量が制限されるジレンマに陥っている。また、クラッド層のドーパントのキャリア濃度ひいては導電率は、活性層内でのキャリアの発光再結合を最適化するために多少低めに抑えられており、面内方向には電流が広がりにくい傾向がある。これは、電極被覆領域に電流密度が集中し、光漏出領域における実質的な光取出量が低下してしまうことにつながる。
【０００６】
そこで、発光層部と電極との間に、厚くて導電性の透明窓層（電流拡散層）を設けることにより、電流密度が最小限となるようにする方法が知られている（特許文献１）。
また、電流拡散層を効率よく形成するために、薄い発光層部を有機金属気相成長法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy：以下、ＭＯＶＰＥ法ともいう）により形成する一方、厚い電流拡散層をハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth Method：以下、ＨＶＰＥ法ともいう）により形成する方法が知られている（特許文献２）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、ハイドライド気相成長法を用いて電流拡散層を形成すると、ＧａＡｓ基板の裏面に穴（以下、「裏面穴」ということがある）が形成されやすい。裏面穴が形成されている領域ではＧａＡｓ基板が薄いので、ＬＥＤ用のチップを形成する際に所望のチップ厚に加工できなくなる。また、裏面穴がＧａＡｓ基板を貫通して発光層部にまで達した領域では、通電時に発光しないので歩留が低下してしまう。
【０００８】
本発明の課題は、ハイドライド気相成長法を用いて電流拡散層を形成する場合に、裏面穴を抑制することのできる、又は発生した裏面穴を除去することのできる化合物半導体エピタキシャルウェー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及び発明の効果】
【０００９】
本発明の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法の第一は、ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子を除去するＩｎＰ含有粒子除去工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なうことを特徴とする。
【００１０】
本発明の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法においては、例えば２種以上のＩＩＩ族元素を含む（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成される発光層部を、ＧａＡｓ基板上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いて成長するため（有機金属気相成長工程）、ＧａＡｓ基板を載置するサセプタ上にＩｎＰ含有粒子が散在する。そして、ＩｎＰ含有粒子が散在するサセプタ上にＧａＡｓ基板を載置して有機金属気相成長工程を行なうと、ＧａＡｓ基板の裏面にＩｎＰ含有粒子が付着する。
【００１１】
次に、ハイドライド気相成長法を用いて電流拡散層を形成するために、塩化ガリウム（ＧａＣｌ）と例えばホスフィン（ＰＨ３）を原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を気相成長すると、気相成長雰囲気中にＨＣｌが生成される。そして、ＨＣｌの一部がＧａＡｓ基板の裏面側に回り込み、ＧａＡｓ基板とＩｎＰ含有粒子との境界領域に形成されたＩｎＡｓがＨＣｌによりエッチングされて裏面穴が形成される。ＩｎＰやＧａＰもＨＣｌによりエッチングされる。
【００１２】
エッチングは数時間にわたるハイドライド気相成長中に継続して行われるため、ＧａＡｓ基板中に２０μｍ以上３００μｍ以下程度の裏面穴が形成される。裏面穴がＧａＡｓ単結晶基板を貫通し、ＡｌＧａＩｎＰにて構成される発光層部まで到達すると、その領域では通電時に発光することができない。
【００１３】
そこで、有機金属気相成長工程とハイドライド気相成長工程の間に、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子を除去する（ＩｎＰ含有粒子除去工程）。ＩｎＰ含有粒子除去工程は、ＩｎＰ含有粒子の付着しているＧａＡｓ単結晶基板の裏面を例えばペングラインダー等を用いて部分的に除去することにより行なってもよいし、例えば研磨加工あるいはアンモニア／過酸化水素水等を用いたウェットエッチングを施してＧａＡｓ単結晶基板の裏面全体を１μｍ以上１０μｍ以下除去することにより行なってもよい。
【００１４】
本発明の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法の第二は、ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子の付着量を観測するＩｎＰ付着量観測工程と、前記ＩｎＰ含有粒子の付着量の大きいＧａＡｓ単結晶基板ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置して水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なうことを特徴とする。
【００１５】
前述のように、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面にＩｎＰ含有粒子が付着した状態でハイドライド気相成長を行なうと、気相成長中に生成するＨＣｌの一部が、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面側に回り込んでＩｎＰ含有粒子をエッチングすると同時に、ＩｎＰ含有粒子の付着している部分のＧａＡｓもエッチングされて裏面穴が形成される。ＨＣｌ濃度は、原料ガス供給の上流側では比較的小さいが、下流側ほどＨＣｌ濃度が高くなる。
【００１６】
そこで、有機金属気相成長工程後に、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子の付着量を観測し（ＩｎＰ付着量観測工程）、ＩｎＰ含有粒子の付着量の大きいＧａＡｓ単結晶基板ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置して水素雰囲気中でＧａＰ層のハイドライド気相成長を行なう。すると、原料ガス供給の上流側ではＨＣｌ濃度が下流側に比べて低いので、ＩｎＰ含有粒子の付着量が大きくても裏面穴が形成され難くなる。
【００１７】
本発明の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法の第三は、ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に形成された裏面穴を除去する裏面穴除去工程とをこの順に行なうことを特徴とする。
【００１８】
有機金属気相成長工程でＧａＡｓ単結晶基板の裏面にＩｎＰ含有粒子が付着した状態でＧａＰ層のハイドライド気相成長工程を行なうと、ＧａＡｓ単結晶基板に裏面穴が形成されやすい。裏面穴がＧａＡｓ基板を貫通して発光層部にまで達した領域では、通電時に発光しないので、化合物半導体エピタキシャルウェーハをチップ化する前に裏面穴を除去するとよい。しかし、ハイドライド気相成長工程後のＧａＡｓ単結晶基板裏面には、Ａｓが遊離して形成される破砕層も形成されており、裏面穴を特定することがしばしば困難となる。
【００１９】
そこで、ハイドライド気相成長工程の後に、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に集光を照射して前記裏面穴を検知（裏面穴検知工程）することにより、裏面穴の位置を特定してから行なうことが望ましい。通常、ＧａＡｓ単結晶基板は集光を透過しないので、灰色ないし黒色に見える。一方、裏面穴が形成された領域ではＧａＡｓ単結晶基板が局部的に薄くなるか完全にエッチング除去されており、集光を照射すると裏面穴が赤く光るので、その色の違いにより裏面穴として容易に検知することができる。あるいは、ハイドライド気相成長工程の後に、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に研磨工程を施すと破砕層が除去されて裏面穴の判別が容易になるので、裏面に研磨工程を施してから裏面穴除去工程を行なっても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造できる化合物半導体エピタキシャルウェーハ１００の一例を示す概念図である。化合物半導体エピタキシャルウェーハ１００は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単にＧａＡｓ基板ともいう）１の第一主表面ＭＰ１上に発光層部２４が形成され、このＧａＡｓ基板１の第一主表面ＭＰ１と接するようにｎ型ＧａＡｓバッファ層２が形成され、該バッファ層２上に発光層部２４が形成され、その発光層部２４の上にｐ型ＧａＰ電流拡散層７が形成されている。
【００２１】
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。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１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。
【００２２】
ｐ型ＧａＰ電流拡散層７の形成厚さは、例えば３０μｍ以上３００μｍ以下である。ｐ型ＧａＰ電流拡散層７は、有機金属気相成長法により形成された第一ＧａＰ層７ａと、ハイドライド気相成長法により形成された第二ＧａＰ層７ｂとがこの順に積層されてなる。
【００２３】
ｐ型ＧａＰ電流拡散層７の上に、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための第一電極９を形成し、基板１の第二主表面ＭＰ２側に、同じく第二電極２０を全面に形成すると、発光素子２００となる（図２）。第一電極９は、第一主表面ＰＦの略中央に形成され、該第一電極９の周囲の領域が発光層部２４からの光取出領域とされている。また、第一電極９の中央部に電極ワイヤ１７を接合するためのＡｕ等にて構成されたボンディングパッド１６が配置されている。発光素子２００では、第一電極９側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置され、第二電極２０側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は第一電極９側が正である。
【００２４】
以下、化合物半導体エピタキシャルウェーハ１００ならびに発光素子２００の製造方法について説明する。まず、図３の工程１に示すように、＜１００＞方向を基準方向として、オフアングルが１０゜以上２０゜以下の主軸を有するＧａＡｓ基板１を用意し、有機金属気相成長装置内に設けられたサセプタ上に載置する。ＡｌＧａＩｎＰ層を形成させる有機金属気相成長装置のサセプタ上にはＩｎＰ含有粒子が多数存在するので、サセプタ上に載置したＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２にもＩｎＰ含有粒子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が付着する。
【００２５】
次に、工程２に示すように、ＧａＡｓ基板１の第一主表面ＭＰ１に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、次いで、発光層部２４として、各々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰよりなる、１μｍのｎ型クラッド層４（ｎ型ドーパントはＳｉ）、０．６μｍの活性層（ノンドープ）５、及び１μｍのｐ型クラッド層６、ｐ型第一ＧａＰ層７ａ（ｐ型ドーパントはＭｇ：有機金属分子からのＣもｐ型ドーパントとして寄与しうる）を、この順序にてエピタキシャル成長させてＭＯエピタキシャルウェーハ５０を得る（有機金属気相成長工程）。これら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。
【００２６】
工程２の終了後、ＭＯエピタキシャルウェーハ５０を有機金属気相成長装置から取り出し、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に付着したＩｎＰ含有粒子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の付着量（以下、ＩｎＰ付着量ともいう）を、例えば蛍光灯下で目視観測する（工程３、ＩｎＰ付着量観測工程）。ＩｎＰ付着量観測工程は、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２を画像処理し、ＩｎＰ含有粒子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の付着部分を判別してその合計面積を演算することにより、ＩｎＰ付着量を求めても良い。ＩｎＰ付着量が比較的少ない場合は、ペングラインダー等を用いてＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２を部分的に除去することにより、裏面ＭＰ２に付着したＩｎＰ含有粒子を除去する（工程４、ＩｎＰ含有粒子除去工程）。以下の説明の都合上、当該ＩｎＰ含有粒子除去工程でＩｎＰ含有粒子Ｄ１が除去され、ＩｎＰ含有粒子Ｄ２，Ｄ３はＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に残存するものとする。
【００２７】
ＩｎＰ付着量が比較的多い場合や当該除去工程を施すＭＯエピタキシャルウェーハ５０の枚数が多い場合は、ＧａＡｓ基板１の裏面に研磨を施したりウェットエッチングを施したりすることにより、ＧａＡｓ基板１の裏面全体を除去するほうが効率的である。
【００２８】
工程５に進み、ＭＯエピタキシャルウェーハ５０をＨＶＰＥ気相成長装置内に設けられたサセプタ上に載置し、ｐ型第一ＧａＰ層７ａの直上に、塩化ガリウム（ＧａＣｌ）を原料ガスとして使用し水素雰囲気中でｐ型第二ＧａＰ層７ｂをＨＶＰＥ法により気相成長させる（ハイドライド気相成長工程）。図５は、ＨＶＰＥ気相成長装置の一例を示す模式図である。該装置２０１は、Ｇａ融液２０９を収容する坩堝２０８が配置される第一室２０４と、ＭＯエピタキシャルウェーハ５０を保持するサセプタ２１０（例えばカーボン製であるが、これに限定されない）が収容される第二室２０５とを有する成長容器を有する。
【００２９】
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ＭＯエピタキシャルウェーハ５０上に供給する。
Ｇａ（液体）＋ＨＣｌ（気体） → ＧａＣｌ（気体）＋１／２Ｈ２‥‥（１）
第一室２０４と第二室２０５とは坩堝２０８とともに石英にて構成され、それぞれヒータ２０２，２０３により、前記のＨＶＰＥ反応が十分に進むよう、適正な成長温度に昇温される。ＧａＰの場合、成長温度は例えば６４０℃以上８６０℃以下に設定する。坩堝２０８が配置される第一室２０４には、導入口２０６より、ＨＣｌガスと、キャリアガスとしてのＨ２ガスと、Ｐ源ガスとしてのＰＨ３と、ドーパントガスとしてのＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛）が導入される。
【００３０】
ＧａＣｌはＰＨ３との反応性に優れ、図４の工程５に示すごとく、下記（２）式の反応により、ｐ型ＧａＰ電流拡散層７の要部をなすｐ型第二ＧａＰ層７ｂ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）
図５において、ＭＯエピタキシャルウェーハ５０は、成長容器内において原料ガスの流通方向に複数配置され、それらの複数のＭＯエピタキシャルウェーハ５０にｐ型第二ＧａＰ層７ｂが一括してエピタキシャル成長される。
【００３１】
（２）式に示すように、反応が進むにつれてＨＣｌガスが生成する。図４の工程５に示すごとく、このとき、ＨＣｌの一部がＧａＡｓ基板１の裏面（ＭＰ１）側に回り込み、ＧａＡｓ基板１とＩｎＰ含有粒子Ｄ２，Ｄ３との境界領域に形成されたＩｎＡｓをエッチングする結果、それらＩｎＰ含有粒子Ｄ２，Ｄ３が付着していた位置に裏面穴Ｈ２，Ｈ３が発生する。ＨＣｌガスは、原料のＧａＣｌとＰＨ３の濃度が高い原料ガス供給の上流側では比較的濃度が低く、（２）式の反応が終わって排気される下流側ほど濃度が高くなっていく。一方、裏面穴Ｈ２，Ｈ３は、ＩｎＰ含有粒子の付着量が大きいほど発生しやすい。
【００３２】
そこで、図５に示すように、ＩｎＰ含有粒子Ｄの付着量の大きいＧａＡｓ基板１を有するＭＯエピタキシャルウェーハ５０ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置し、逆に付着量の小さいものほど下流側に配置して水素雰囲気中で第二ＧａＰ層７ｂを気相成長すると、裏面穴はバッチ内全体にわたり発生し難くなる。
【００３３】
図４に戻り、工程５のハイドライド気相成長工程終了後、ｐ型第二ＧａＰ層７ｂの形成された化合物半導体ウェーハ６０をＨＶＰＥ気相成長装置内から取り出し、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に集光を照射して裏面穴Ｈ２，Ｈ３を検知する（裏面穴検知工程）。蛍光灯下で裏面穴Ｈ２，Ｈ３は、破砕層の形成されたＧａＡｓ基板１とほぼ同じ灰色に見えるため検知することが難しいが、集光を照射すると赤く見えるため、裏面穴Ｈ２，Ｈ３の位置を容易に特定することができる。
【００３４】
そこで、ハイドライド気相成長工程後のＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に集光を照射すると、裏面穴Ｈ２，Ｈ３の発生位置を容易かつ確実に特定できるので、その後に裏面穴除去工程（工程６）を無駄なく短時間に行なうことが可能になる。裏面穴除去工程は、例えば、裏面穴Ｈ２，Ｈ３の発生部位を劈開により除去することにより実施してもよいし、周辺部に発生した裏面穴Ｈ３をＧａＡｓ基板１の周辺部をグラインダー等で研削除去することにより実施してもよい。
【００３５】
ハイドライド気相成長工程終了直後のＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２には破砕層が形成されているため、裏面穴Ｈ２，Ｈ３を検知することは難しいが、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に研磨工程を施すと破砕層が除去されるため、蛍光灯下でも裏面穴Ｈ２，Ｈ３を容易に検知することが可能になる。また、穴が比較的浅く形成された裏面穴Ｈ２は、研磨工程を施すだけで除去することができる。そこで、裏面穴除去工程は、ハイドライド気相成長工程の後に、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に研磨工程を施してから行なってもよい。この場合、研磨工程後に残存する裏面穴Ｈ３の除去工程は、前述と同様、劈開あるいは研削により除去することができる。
【００３６】
なお、裏面穴の抑制を図るための具体的手段は、裏面穴の発生程度に応じて、ＩｎＰ含有粒子除去工程（工程４）と、ハイドライド気相成長工程（工程５）において、ＩｎＰ含有粒子Ｄの付着量の大きいＧａＡｓ基板１を有するＭＯエピタキシャルウェーハ５０ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置する手法と、裏面穴除去工程（工程６）との、どれか１つを単独で行い、他を特に行なわないようにすることも可能であるし、逆に２つ以上を組み合わせて実施することも可能である。
【００３７】
以上の工程により、裏面穴Ｈ２，Ｈ３を有さない図１の化合物半導体ウェーハ１００を得た後に、図２に示すごとく、真空蒸着法により第一電極９及び第二電極２０を形成し、さらに第一電極９上にボンディングパッド１６を配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施す。そして、第二電極２０をＡｇペースト等の導電性ペーストを用いて支持体を兼ねた図示しない端子電極に固着する一方、ボンディングパッド１６と別の端子電極とにまたがる形態でＡｕ製のワイヤ１７をボンディングし、さらに樹脂モールドを形成することにより、発光素子２００が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の化合物半導体ウェーハの一例を積層構造にて示す模式図。
【図２】本発明の化合物半導体ウェーハから得られる発光素子の一例を積層構造にて示す模式図。
【図３】図１の化合物半導体ウェーハと図２の発光素子の製造工程を示す説明図。
【図４】図３に続く説明図。
【図５】ＨＶＰＥの成長装置の一例を示す模式図。
【符号の説明】
【００３９】
１ ＧａＡｓ単結晶基板
４ ｎ型クラッド層
５ 活性層
６ ｐ型クラッド層
７ ｐ型ＧａＰ電流拡散層
７ａ 第一ＧａＰ層
７ｂ 第二ＧａＰ層
９ 第一電極
２４ 発光層部
１００ 化合物半導体ウェーハ
２００ 発光素子
【技術分野】
【０００１】
この発明は化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】米国特許 ５，００８，７１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８４５２号公報
【０００３】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ混晶（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１；以下、ＡｌＧａＩｎＰ混晶、あるいは単にＡｌＧａＩｎＰとも記載する）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。
【０００４】
例えば、ＡｌＧａＩｎＰ発光素子を例に取れば、ｎ型ＧａＡｓ基板上にヘテロ形成させる形にて、ｎ型ＧａＡｓバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層をこの順序にて積層し、ダブルへテロ構造をなす発光層部を形成する。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。ここで、金属電極は遮光体として作用するため、例えば発光層部主表面の中央部のみを覆う形で形成され、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。
【０００５】
この場合、金属電極の面積をなるべく小さくしたほうが、電極の周囲に形成される光漏出領域の面積を大きくできるので、光取出し効率を向上させる観点において有利である。従来、電極形状の工夫により、素子内に効果的に電流を拡げて光取出量を増加させる試みがなされているが、この場合も電極面積の増大はいずれにしろ避けがたく、光漏出面積の減少により却って光取出量が制限されるジレンマに陥っている。また、クラッド層のドーパントのキャリア濃度ひいては導電率は、活性層内でのキャリアの発光再結合を最適化するために多少低めに抑えられており、面内方向には電流が広がりにくい傾向がある。これは、電極被覆領域に電流密度が集中し、光漏出領域における実質的な光取出量が低下してしまうことにつながる。
【０００６】
そこで、発光層部と電極との間に、厚くて導電性の透明窓層（電流拡散層）を設けることにより、電流密度が最小限となるようにする方法が知られている（特許文献１）。
また、電流拡散層を効率よく形成するために、薄い発光層部を有機金属気相成長法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy：以下、ＭＯＶＰＥ法ともいう）により形成する一方、厚い電流拡散層をハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth Method：以下、ＨＶＰＥ法ともいう）により形成する方法が知られている（特許文献２）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、ハイドライド気相成長法を用いて電流拡散層を形成すると、ＧａＡｓ基板の裏面に穴（以下、「裏面穴」ということがある）が形成されやすい。裏面穴が形成されている領域ではＧａＡｓ基板が薄いので、ＬＥＤ用のチップを形成する際に所望のチップ厚に加工できなくなる。また、裏面穴がＧａＡｓ基板を貫通して発光層部にまで達した領域では、通電時に発光しないので歩留が低下してしまう。
【０００８】
本発明の課題は、ハイドライド気相成長法を用いて電流拡散層を形成する場合に、裏面穴を抑制することのできる、又は発生した裏面穴を除去することのできる化合物半導体エピタキシャルウェー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及び発明の効果】
【０００９】
本発明の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法の第一は、ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子を除去するＩｎＰ含有粒子除去工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なうことを特徴とする。
【００１０】
本発明の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法においては、例えば２種以上のＩＩＩ族元素を含む（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成される発光層部を、ＧａＡｓ基板上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いて成長するため（有機金属気相成長工程）、ＧａＡｓ基板を載置するサセプタ上にＩｎＰ含有粒子が散在する。そして、ＩｎＰ含有粒子が散在するサセプタ上にＧａＡｓ基板を載置して有機金属気相成長工程を行なうと、ＧａＡｓ基板の裏面にＩｎＰ含有粒子が付着する。
【００１１】
次に、ハイドライド気相成長法を用いて電流拡散層を形成するために、塩化ガリウム（ＧａＣｌ）と例えばホスフィン（ＰＨ３）を原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を気相成長すると、気相成長雰囲気中にＨＣｌが生成される。そして、ＨＣｌの一部がＧａＡｓ基板の裏面側に回り込み、ＧａＡｓ基板とＩｎＰ含有粒子との境界領域に形成されたＩｎＡｓがＨＣｌによりエッチングされて裏面穴が形成される。ＩｎＰやＧａＰもＨＣｌによりエッチングされる。
【００１２】
エッチングは数時間にわたるハイドライド気相成長中に継続して行われるため、ＧａＡｓ基板中に２０μｍ以上３００μｍ以下程度の裏面穴が形成される。裏面穴がＧａＡｓ単結晶基板を貫通し、ＡｌＧａＩｎＰにて構成される発光層部まで到達すると、その領域では通電時に発光することができない。
【００１３】
そこで、有機金属気相成長工程とハイドライド気相成長工程の間に、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子を除去する（ＩｎＰ含有粒子除去工程）。ＩｎＰ含有粒子除去工程は、ＩｎＰ含有粒子の付着しているＧａＡｓ単結晶基板の裏面を例えばペングラインダー等を用いて部分的に除去することにより行なってもよいし、例えば研磨加工あるいはアンモニア／過酸化水素水等を用いたウェットエッチングを施してＧａＡｓ単結晶基板の裏面全体を１μｍ以上１０μｍ以下除去することにより行なってもよい。
【００１４】
本発明の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法の第二は、ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子の付着量を観測するＩｎＰ付着量観測工程と、前記ＩｎＰ含有粒子の付着量の大きいＧａＡｓ単結晶基板ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置して水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なうことを特徴とする。
【００１５】
前述のように、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面にＩｎＰ含有粒子が付着した状態でハイドライド気相成長を行なうと、気相成長中に生成するＨＣｌの一部が、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面側に回り込んでＩｎＰ含有粒子をエッチングすると同時に、ＩｎＰ含有粒子の付着している部分のＧａＡｓもエッチングされて裏面穴が形成される。ＨＣｌ濃度は、原料ガス供給の上流側では比較的小さいが、下流側ほどＨＣｌ濃度が高くなる。
【００１６】
そこで、有機金属気相成長工程後に、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子の付着量を観測し（ＩｎＰ付着量観測工程）、ＩｎＰ含有粒子の付着量の大きいＧａＡｓ単結晶基板ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置して水素雰囲気中でＧａＰ層のハイドライド気相成長を行なう。すると、原料ガス供給の上流側ではＨＣｌ濃度が下流側に比べて低いので、ＩｎＰ含有粒子の付着量が大きくても裏面穴が形成され難くなる。
【００１７】
本発明の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法の第三は、ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に形成された裏面穴を除去する裏面穴除去工程とをこの順に行なうことを特徴とする。
【００１８】
有機金属気相成長工程でＧａＡｓ単結晶基板の裏面にＩｎＰ含有粒子が付着した状態でＧａＰ層のハイドライド気相成長工程を行なうと、ＧａＡｓ単結晶基板に裏面穴が形成されやすい。裏面穴がＧａＡｓ基板を貫通して発光層部にまで達した領域では、通電時に発光しないので、化合物半導体エピタキシャルウェーハをチップ化する前に裏面穴を除去するとよい。しかし、ハイドライド気相成長工程後のＧａＡｓ単結晶基板裏面には、Ａｓが遊離して形成される破砕層も形成されており、裏面穴を特定することがしばしば困難となる。
【００１９】
そこで、ハイドライド気相成長工程の後に、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に集光を照射して前記裏面穴を検知（裏面穴検知工程）することにより、裏面穴の位置を特定してから行なうことが望ましい。通常、ＧａＡｓ単結晶基板は集光を透過しないので、灰色ないし黒色に見える。一方、裏面穴が形成された領域ではＧａＡｓ単結晶基板が局部的に薄くなるか完全にエッチング除去されており、集光を照射すると裏面穴が赤く光るので、その色の違いにより裏面穴として容易に検知することができる。あるいは、ハイドライド気相成長工程の後に、ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に研磨工程を施すと破砕層が除去されて裏面穴の判別が容易になるので、裏面に研磨工程を施してから裏面穴除去工程を行なっても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造できる化合物半導体エピタキシャルウェーハ１００の一例を示す概念図である。化合物半導体エピタキシャルウェーハ１００は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単にＧａＡｓ基板ともいう）１の第一主表面ＭＰ１上に発光層部２４が形成され、このＧａＡｓ基板１の第一主表面ＭＰ１と接するようにｎ型ＧａＡｓバッファ層２が形成され、該バッファ層２上に発光層部２４が形成され、その発光層部２４の上にｐ型ＧａＰ電流拡散層７が形成されている。
【００２１】
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。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１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。
【００２２】
ｐ型ＧａＰ電流拡散層７の形成厚さは、例えば３０μｍ以上３００μｍ以下である。ｐ型ＧａＰ電流拡散層７は、有機金属気相成長法により形成された第一ＧａＰ層７ａと、ハイドライド気相成長法により形成された第二ＧａＰ層７ｂとがこの順に積層されてなる。
【００２３】
ｐ型ＧａＰ電流拡散層７の上に、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための第一電極９を形成し、基板１の第二主表面ＭＰ２側に、同じく第二電極２０を全面に形成すると、発光素子２００となる（図２）。第一電極９は、第一主表面ＰＦの略中央に形成され、該第一電極９の周囲の領域が発光層部２４からの光取出領域とされている。また、第一電極９の中央部に電極ワイヤ１７を接合するためのＡｕ等にて構成されたボンディングパッド１６が配置されている。発光素子２００では、第一電極９側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置され、第二電極２０側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は第一電極９側が正である。
【００２４】
以下、化合物半導体エピタキシャルウェーハ１００ならびに発光素子２００の製造方法について説明する。まず、図３の工程１に示すように、＜１００＞方向を基準方向として、オフアングルが１０゜以上２０゜以下の主軸を有するＧａＡｓ基板１を用意し、有機金属気相成長装置内に設けられたサセプタ上に載置する。ＡｌＧａＩｎＰ層を形成させる有機金属気相成長装置のサセプタ上にはＩｎＰ含有粒子が多数存在するので、サセプタ上に載置したＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２にもＩｎＰ含有粒子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が付着する。
【００２５】
次に、工程２に示すように、ＧａＡｓ基板１の第一主表面ＭＰ１に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、次いで、発光層部２４として、各々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰよりなる、１μｍのｎ型クラッド層４（ｎ型ドーパントはＳｉ）、０．６μｍの活性層（ノンドープ）５、及び１μｍのｐ型クラッド層６、ｐ型第一ＧａＰ層７ａ（ｐ型ドーパントはＭｇ：有機金属分子からのＣもｐ型ドーパントとして寄与しうる）を、この順序にてエピタキシャル成長させてＭＯエピタキシャルウェーハ５０を得る（有機金属気相成長工程）。これら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。
【００２６】
工程２の終了後、ＭＯエピタキシャルウェーハ５０を有機金属気相成長装置から取り出し、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に付着したＩｎＰ含有粒子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の付着量（以下、ＩｎＰ付着量ともいう）を、例えば蛍光灯下で目視観測する（工程３、ＩｎＰ付着量観測工程）。ＩｎＰ付着量観測工程は、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２を画像処理し、ＩｎＰ含有粒子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の付着部分を判別してその合計面積を演算することにより、ＩｎＰ付着量を求めても良い。ＩｎＰ付着量が比較的少ない場合は、ペングラインダー等を用いてＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２を部分的に除去することにより、裏面ＭＰ２に付着したＩｎＰ含有粒子を除去する（工程４、ＩｎＰ含有粒子除去工程）。以下の説明の都合上、当該ＩｎＰ含有粒子除去工程でＩｎＰ含有粒子Ｄ１が除去され、ＩｎＰ含有粒子Ｄ２，Ｄ３はＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に残存するものとする。
【００２７】
ＩｎＰ付着量が比較的多い場合や当該除去工程を施すＭＯエピタキシャルウェーハ５０の枚数が多い場合は、ＧａＡｓ基板１の裏面に研磨を施したりウェットエッチングを施したりすることにより、ＧａＡｓ基板１の裏面全体を除去するほうが効率的である。
【００２８】
工程５に進み、ＭＯエピタキシャルウェーハ５０をＨＶＰＥ気相成長装置内に設けられたサセプタ上に載置し、ｐ型第一ＧａＰ層７ａの直上に、塩化ガリウム（ＧａＣｌ）を原料ガスとして使用し水素雰囲気中でｐ型第二ＧａＰ層７ｂをＨＶＰＥ法により気相成長させる（ハイドライド気相成長工程）。図５は、ＨＶＰＥ気相成長装置の一例を示す模式図である。該装置２０１は、Ｇａ融液２０９を収容する坩堝２０８が配置される第一室２０４と、ＭＯエピタキシャルウェーハ５０を保持するサセプタ２１０（例えばカーボン製であるが、これに限定されない）が収容される第二室２０５とを有する成長容器を有する。
【００２９】
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ＭＯエピタキシャルウェーハ５０上に供給する。
Ｇａ（液体）＋ＨＣｌ（気体） → ＧａＣｌ（気体）＋１／２Ｈ２‥‥（１）
第一室２０４と第二室２０５とは坩堝２０８とともに石英にて構成され、それぞれヒータ２０２，２０３により、前記のＨＶＰＥ反応が十分に進むよう、適正な成長温度に昇温される。ＧａＰの場合、成長温度は例えば６４０℃以上８６０℃以下に設定する。坩堝２０８が配置される第一室２０４には、導入口２０６より、ＨＣｌガスと、キャリアガスとしてのＨ２ガスと、Ｐ源ガスとしてのＰＨ３と、ドーパントガスとしてのＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛）が導入される。
【００３０】
ＧａＣｌはＰＨ３との反応性に優れ、図４の工程５に示すごとく、下記（２）式の反応により、ｐ型ＧａＰ電流拡散層７の要部をなすｐ型第二ＧａＰ層７ｂ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）
図５において、ＭＯエピタキシャルウェーハ５０は、成長容器内において原料ガスの流通方向に複数配置され、それらの複数のＭＯエピタキシャルウェーハ５０にｐ型第二ＧａＰ層７ｂが一括してエピタキシャル成長される。
【００３１】
（２）式に示すように、反応が進むにつれてＨＣｌガスが生成する。図４の工程５に示すごとく、このとき、ＨＣｌの一部がＧａＡｓ基板１の裏面（ＭＰ１）側に回り込み、ＧａＡｓ基板１とＩｎＰ含有粒子Ｄ２，Ｄ３との境界領域に形成されたＩｎＡｓをエッチングする結果、それらＩｎＰ含有粒子Ｄ２，Ｄ３が付着していた位置に裏面穴Ｈ２，Ｈ３が発生する。ＨＣｌガスは、原料のＧａＣｌとＰＨ３の濃度が高い原料ガス供給の上流側では比較的濃度が低く、（２）式の反応が終わって排気される下流側ほど濃度が高くなっていく。一方、裏面穴Ｈ２，Ｈ３は、ＩｎＰ含有粒子の付着量が大きいほど発生しやすい。
【００３２】
そこで、図５に示すように、ＩｎＰ含有粒子Ｄの付着量の大きいＧａＡｓ基板１を有するＭＯエピタキシャルウェーハ５０ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置し、逆に付着量の小さいものほど下流側に配置して水素雰囲気中で第二ＧａＰ層７ｂを気相成長すると、裏面穴はバッチ内全体にわたり発生し難くなる。
【００３３】
図４に戻り、工程５のハイドライド気相成長工程終了後、ｐ型第二ＧａＰ層７ｂの形成された化合物半導体ウェーハ６０をＨＶＰＥ気相成長装置内から取り出し、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に集光を照射して裏面穴Ｈ２，Ｈ３を検知する（裏面穴検知工程）。蛍光灯下で裏面穴Ｈ２，Ｈ３は、破砕層の形成されたＧａＡｓ基板１とほぼ同じ灰色に見えるため検知することが難しいが、集光を照射すると赤く見えるため、裏面穴Ｈ２，Ｈ３の位置を容易に特定することができる。
【００３４】
そこで、ハイドライド気相成長工程後のＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に集光を照射すると、裏面穴Ｈ２，Ｈ３の発生位置を容易かつ確実に特定できるので、その後に裏面穴除去工程（工程６）を無駄なく短時間に行なうことが可能になる。裏面穴除去工程は、例えば、裏面穴Ｈ２，Ｈ３の発生部位を劈開により除去することにより実施してもよいし、周辺部に発生した裏面穴Ｈ３をＧａＡｓ基板１の周辺部をグラインダー等で研削除去することにより実施してもよい。
【００３５】
ハイドライド気相成長工程終了直後のＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２には破砕層が形成されているため、裏面穴Ｈ２，Ｈ３を検知することは難しいが、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に研磨工程を施すと破砕層が除去されるため、蛍光灯下でも裏面穴Ｈ２，Ｈ３を容易に検知することが可能になる。また、穴が比較的浅く形成された裏面穴Ｈ２は、研磨工程を施すだけで除去することができる。そこで、裏面穴除去工程は、ハイドライド気相成長工程の後に、ＧａＡｓ基板１の裏面ＭＰ２に研磨工程を施してから行なってもよい。この場合、研磨工程後に残存する裏面穴Ｈ３の除去工程は、前述と同様、劈開あるいは研削により除去することができる。
【００３６】
なお、裏面穴の抑制を図るための具体的手段は、裏面穴の発生程度に応じて、ＩｎＰ含有粒子除去工程（工程４）と、ハイドライド気相成長工程（工程５）において、ＩｎＰ含有粒子Ｄの付着量の大きいＧａＡｓ基板１を有するＭＯエピタキシャルウェーハ５０ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置する手法と、裏面穴除去工程（工程６）との、どれか１つを単独で行い、他を特に行なわないようにすることも可能であるし、逆に２つ以上を組み合わせて実施することも可能である。
【００３７】
以上の工程により、裏面穴Ｈ２，Ｈ３を有さない図１の化合物半導体ウェーハ１００を得た後に、図２に示すごとく、真空蒸着法により第一電極９及び第二電極２０を形成し、さらに第一電極９上にボンディングパッド１６を配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施す。そして、第二電極２０をＡｇペースト等の導電性ペーストを用いて支持体を兼ねた図示しない端子電極に固着する一方、ボンディングパッド１６と別の端子電極とにまたがる形態でＡｕ製のワイヤ１７をボンディングし、さらに樹脂モールドを形成することにより、発光素子２００が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の化合物半導体ウェーハの一例を積層構造にて示す模式図。
【図２】本発明の化合物半導体ウェーハから得られる発光素子の一例を積層構造にて示す模式図。
【図３】図１の化合物半導体ウェーハと図２の発光素子の製造工程を示す説明図。
【図４】図３に続く説明図。
【図５】ＨＶＰＥの成長装置の一例を示す模式図。
【符号の説明】
【００３９】
１ ＧａＡｓ単結晶基板
４ ｎ型クラッド層
５ 活性層
６ ｐ型クラッド層
７ ｐ型ＧａＰ電流拡散層
７ａ 第一ＧａＰ層
７ｂ 第二ＧａＰ層
９ 第一電極
２４ 発光層部
１００ 化合物半導体ウェーハ
２００ 発光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子を除去するＩｎＰ含有粒子除去工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なうことを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記ＩｎＰ含有粒子除去工程は、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面を部分的に除去することにより行なうことを特徴とする請求項１記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記ＩｎＰ含有粒子除去工程は、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面全体を除去することにより行なうことを特徴とする請求項１記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面全体の除去は、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に研磨を施すことにより行うことを特徴とする請求項３記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面全体の除去は、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面にウェットエッチングを施すことにより行うことを特徴とする請求項３記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子の付着量を観測するＩｎＰ付着量観測工程と、前記ＩｎＰ含有粒子の付着量の大きいＧａＡｓ単結晶基板ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置して水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なうことを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項７】
ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に形成された裏面穴を除去する裏面穴除去工程とをこの順に行なうことを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記裏面穴除去工程は、前記ハイドライド気相成長工程の後に、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に集光を照射して前記裏面穴を検知する裏面穴検知工程で裏面穴の位置を特定してから行なうことを特徴とする請求項７記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項９】
前記裏面穴除去工程は、前記ハイドライド気相成長工程の後に、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に研磨工程を施してから行なうことを特徴とする請求項７記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項１】
ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子を除去するＩｎＰ含有粒子除去工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なうことを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記ＩｎＰ含有粒子除去工程は、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面を部分的に除去することにより行なうことを特徴とする請求項１記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記ＩｎＰ含有粒子除去工程は、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面全体を除去することにより行なうことを特徴とする請求項１記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面全体の除去は、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に研磨を施すことにより行うことを特徴とする請求項３記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面全体の除去は、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面にウェットエッチングを施すことにより行うことを特徴とする請求項３記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に付着したＩｎＰ含有粒子の付着量を観測するＩｎＰ付着量観測工程と、前記ＩｎＰ含有粒子の付着量の大きいＧａＡｓ単結晶基板ほど、塩化ガリウムを含む原料ガス供給の上流側に配置して水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程とをこの順に行なうことを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項７】
ＧａＡｓ単結晶基板上に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０＜ｙ≦１）にて構成されるエピタキシャル層を気相成長する有機金属気相成長工程と、塩化ガリウムを原料ガスとして使用し水素雰囲気中でＧａＰ層を前記エピタキシャル層上に気相成長するハイドライド気相成長工程と、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に形成された裏面穴を除去する裏面穴除去工程とをこの順に行なうことを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記裏面穴除去工程は、前記ハイドライド気相成長工程の後に、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に集光を照射して前記裏面穴を検知する裏面穴検知工程で裏面穴の位置を特定してから行なうことを特徴とする請求項７記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項９】
前記裏面穴除去工程は、前記ハイドライド気相成長工程の後に、前記ＧａＡｓ単結晶基板の裏面に研磨工程を施してから行なうことを特徴とする請求項７記載の化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２７０４８４（Ｐ２００８−２７０４８４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１０７０７（Ｐ２００７−１１０７０７）
【出願日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]