半導体発光素子およびその製造方法
【課題】第２接合層の露出面における絶縁性保護膜との密着性を向上させることにより、半導体発光素子の耐久性および製造歩留まりを向上させる。
【解決手段】成長基板上に、ｐ側電極層および第１接合層を有する独立した発光構造体を形成する工程と、支持部材の表面全体に、Ｐｔ基合金バリア層ならびにＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層を形成する工程と、上記第１接合層と上記第２接合層とを熱接合する接合工程と、上記成長基板を、上記発光構造体からリフトオフにより剥離する剥離工程と、上記支持部材の表面の、上記第１接合層が接合されていない非接合領域における上記第２接合層のＡｕ含有層をエッチングにより除去する第１除去工程とを具えることを特徴とする。
【解決手段】成長基板上に、ｐ側電極層および第１接合層を有する独立した発光構造体を形成する工程と、支持部材の表面全体に、Ｐｔ基合金バリア層ならびにＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層を形成する工程と、上記第１接合層と上記第２接合層とを熱接合する接合工程と、上記成長基板を、上記発光構造体からリフトオフにより剥離する剥離工程と、上記支持部材の表面の、上記第１接合層が接合されていない非接合領域における上記第２接合層のＡｕ含有層をエッチングにより除去する第１除去工程とを具えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関し、特に、リフトオフ法を用いて形成される接合型の半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、一般に、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を含む発光構造体を一対の電極で挟んで構成される。接合型の発光素子は、例えば、サファイア等の成長基板上に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を含む発光構造体を積層後、ｐ型半導体層側に、ｐ側電極層および接合層を形成し、別途形成した接合層を具えた支持部材に接合し、その後、上記発光構造体から成長基板を剥離し、これにより露出したｎ型半導体層にｎ側電極を形成することにより製造することができる。ここで、上記接合層は、一般に、発光構造体側に予め形成しておいた第１接合層と、支持部材側に予め形成しておいた第２接合層とを熱圧着することにより形成される。
【０００３】
また、半導体発光素子の、電極が設けられた部分以外の領域には、ショートを防ぎ、素子の歩留まりや信頼性を向上させる目的で、絶縁性の保護膜が設けられるのが一般的である。
【０００４】
ここで、上記第２接合層は、予め、支持部材上に密着層やバリア層等の複数の層を介して形成されるのが通常であり、例えば特許文献１には、支持基板の表面に、Ｔｉからなる密着層およびＰｔからなるバリア層を形成した後、その上に、Ａｕからなる接合層を形成する技術が開示されている。
【０００５】
このように、接合方法に関しては、Ａｕを用いた固相拡散接合やＡｕＳｎなどの半田を使用した液相拡散接合などが従来から使用されていた。しかしながら、固相拡散接合で強固な接合を形成するためには表面粗さが十分に小さいことが要求されるため、接合面の表面粗さが大きい場合には液相拡散接合を使用する場合が多い。
【０００６】
接合型の発光素子においては、支持部材に接合する工程の前に、発光構造体を成長基板に支持された状態で個々の素子に分離する分離工程を有する場合がある。成長基板を剥離後に、支持基板に支持され独立した発光構造体は、発光構造体間の支持基板をダイシングして分離することにより、複数の半導体発光素子となる。図１(a),(b)は、このような方法で製造された１つの半導体発光素子の平面図および断面図をそれぞれ示したものであり、図中の参照符合Ａで示されるように、接合部の外周部において、第１接合層が接合されていない領域、すなわち、第２接合層が露出した領域が存在することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３２４６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
絶縁性の保護膜を形成する工程において、第２接合層であるＡｕやＡｕＳｎ等が露出した部分に十分な密着性を持つ保護膜を形成することは困難であった。Ａｕは王水やヨウ素系のエッチング液を用いてエッチングが可能であるが、王水では他の金属と選択的にエッチングすることが困難であり、製造工程では主にヨウ素系の選択エッチング液が使用されることになる。しかしながら、ＡｕＳｎに関してはヨウ素系のエッチング液が使用できず、選択的なエッチングが困難であった。
【０００９】
本発明は、上記現状に鑑み開発されたもので、第２接合層の露出面における絶縁性保護膜との密着性を向上させることにより、半導体発光素子の耐久性および製造歩留まりを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、接合型の発光素子の十分な接合強度を得るためにＡｕとＳｎの合金を用いる方法を選択した。共晶温度により低温での接合が可能で、液相拡散接合により固相拡散接合と比べて接合面の表面粗さに対する要求が緩和され、Ｓｎの拡散による強固な接合を行うことができるためである。この場合、第２接合層を構成するＳｎは、通常、第１接合層と第２接合層とを貼り合わせる接合工程の熱処理によってＡｕ中を拡散し、Ａｕ−Ｓｎ合金を形成する。
上記の通り、接合部の外周には第２接合層の露出した面が存在する。保護膜を形成する工程において、第２接合層であるＡｕやＡｕＳｎ等が露出した部分に十分な密着性を持つ保護膜を形成することは困難であったため、ＳｉＯ２等の絶縁性の保護膜との密着性を高めるために、第２接合層の表面のＡｕおよび／またはＡｕ−Ｓｎ合金を除去することに想到した。
【００１１】
そこで、さらに種々の改善を試みた。その結果、第２接合層の下にＰｔ基合金層を設けておくことにより、
（１）接合面を形成しない第２接合層のＳｎが、Ａｕとの合金化を通り越して、ＳｎのみがＰｔ基合金層側に拡散・堆積し、Ａｕの単層が表面に露出すること、
（２）そして、露出したＡｕ層をエッチングにより除去し、Ｓｎ層を露出させる、またはさらにＳｎ層も除去してＰｔ層を露出させると、保護膜に対する密着性が向上すること
の知見を得た。
従来は、Ａｕ−Ｓｎ合金の使用目的は接合のみであったため、接合後のＳｎ層の挙動については着目されていなかった。
【００１２】
本発明は、上記の知見に立脚するもので、その要旨構成は以下の通りである。
（１）成長基板上に、ｐ側電極層および第１接合層を有する独立した発光構造体を形成する工程と、支持部材の表面全体に、Ｐｔ基合金バリア層ならびにＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層を形成する工程と、上記第１接合層と上記第２接合層とを熱接合する接合工程と、上記成長基板を、上記発光構造体からリフトオフにより剥離する剥離工程と、上記支持部材の表面の、上記第１接合層が接合されていない非接合領域における上記第２接合層のＡｕ含有層をエッチングにより除去する第１除去工程とを具えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【００１３】
（２）前記第１除去工程後、さらに前記Ａｕ含有層のエッチングにより露出したＳｎ含有層をエッチングにより除去する第２除去工程をさらに具える上記（１）に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００１４】
（３）前記熱接合は、２５０℃以上で行われる上記（１）または（２）に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００１５】
（４）前記第１除去工程または前記第２除去工程後、前記前記Ａｕ含有層のエッチングにより露出したＳｎ含有層上または前記Ｓｎ含有層のエッチングにより露出したＰｔ基合金バリア層上、前記発光構造体の側面、および、前記剥離工程において前記成長基板が剥離された前記発光構造体の剥離面上に保護膜を形成する工程をさらに具える上記（１）、（２）または（３）に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００１６】
（５）支持部材の表面に、Ｐｔ基合金バリア層と、ＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層と、第１接合層と、発光構造体とを具え、
上記支持部材の表面において第１接合層が接合されていない露出した領域を有し、前記露出した領域の表面は前記Ｐｔ基合金バリア層またはＳｎ含有層であり、前記Ｐｔ基合金バリア層またはＳｎ含有層の面上および、少なくとも上記発光構造体の側面上に保護膜を有することを特徴とする半導体発光素子。
【００１７】
（６）発光波長が２００〜５００ｎｍである上記（５）に記載の半導体発光素子。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体発光素子において、非接合領域における第２接合層のＡｕ含有層をエッチングにより除去し、Ｓｎ含有層を露出させることで、保護膜との密着性を向上させることができ、さらに、Ｓｎ含有層をエッチングにより除去し、Ｐｔ基合金バリア層を露出させることで、上記保護膜との密着性をさらに向上させることに加え、光の反射率を向上させることができ、ひいては、発光効率および歩留まりの向上に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１(a),(b)は、従来の半導体発光素子の模式的平面図および断面図をそれぞれ示した図である。
【図２】図２(a)〜(h)は、本発明に従う半導体発光素子の製造フローを示す図である。
【図３】図３(a),(b)は、本発明に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成および従来の方法に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成をそれぞれ示すグラフである。
【図４】図４は、本発明に従う半導体発光素子の好適例の模式的断面図である。
【図５】図５は、実施例１、２および比較例１に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
【図６】図６は、比較例２に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
【図７】図７は、比較例３に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
【図８】図８は、比較例４に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
【図９】図９は、実施例１、２および比較例１の半導体発光素子についての露出面における光の反射率を比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に従う半導体発光素子の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２(a)〜(h)は、本発明に従う半導体発光素子１００の製造フローを示したものである。
また、図３(a),(b)は、本発明に従う半導体発光素子の接合工程後の支持部材側の成分構成およびＰｔ基合金バリア層を有さない場合の接合工程後の支持部材側の成分構成をそれぞれ示したものである。なお、図３(a),(b)は、支持部材にＭｏ基板を用いた場合を例として支持部材の表面に（Ｃｒ密着層を介して）Ｐｔ基合金バリア層および第２接合層、または、第２接合層のみを形成したものである。
【００２１】
はじめに、図２(a)に示すように、成長基板１０１上に、発光構造体１０２、ｐ側電極層１０２ａおよび第１接合層１０３を順に形成し、エッチング等により複数の独立した発光構造体１０２とする。一方、図２(b)に示すように、支持部材１０４の表面全面には、Ｐｔ基合金バリア層１０５ならびにＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層(図２では、Ａｕ含有層１０６ａ、Ｓｎ含有層１０７およびＡｕ含有層１０６ｂ)１０８を順に形成する。本実施の形態では、Ａｕ含有層とＳｎ含有層を分けて積層したが、Ａｕ−Ｓｎ合金層として形成してもよい。
【００２２】
次に、図２(c)に示すように、上記第１接合層１０３と上記第２接合層１０８とを熱接合する。例えば熱接合時の３５０℃の加熱により、接合されない露出面において、支持部材側にＰｔ基合金バリア層がない場合には、図３(b)に示したように、ＳｎとＡｕとが合金化してＡｕ−Ｓｎ合金層が形成されていることがわかる。これに対し、図３(a)に示したように、本発明に従って、支持部材側にＰｔ基合金バリア層１０５を設けた場合には、ＳｎのみがＰｔ基合金層１０５側に拡散して単層のＳｎ含有層１０７’が形成され、表面には単層のＡｕ含有層１０６’が露出していることがわかる。
【００２３】
なお、図２(c)に示す接合工程は、第１接合層１０３と第２接合層１０８とを接触させて、真空雰囲気下で２５０℃以上、より好ましくは２５０〜４００℃、さらに好ましくは２５０〜３００℃で熱圧着を施すことにより行うことができる。２５０℃未満では、接合に伴うＳｎの移動が十分でなく、Ａｕ−Ｓｎ合金が残ってしまうためである。また、４００℃より温度が高いと、ＳｎがＰｔ基合金バリア層の内部まで拡散してしまい、Ｓｎのエッチングが困難になるためである。２５０℃以上で、より低温(３００℃以下)の方が、接合とＳｎの移動に必要十分な時間を制御しやすく、より好ましい。
【００２４】
続いて、図２(d)に示すように、成長基板１０１を、発光構造体１０２からリフトオフにより剥離する。この場合、図には示されないが、成長基板１０１と発光構造体１０２との間にリフトオフ層を設け、ケミカルリフトオフ法によりリフトオフ層を除去することにより成長基板１０１を剥離したり、または、成長基板１０１と発光構造体１０２をレーザーにより分離するレーザーリフトオフ法により成長基板１０１を剥離したりする方法を用いることができる。
【００２５】
次に、図２(e)に示すように、支持部材１０４の表面の、第１接合層１０３が接合されていない非接合領域における第２接合層１０８’のＡｕ含有層１０６’をエッチングにより除去する。Ａｕ含有層１０６’を完全に除去するためには、このエッチングには、ヨウ素とヨウ化カリウムの混合液であるＡｕエッチング液を用いるのが好ましい。
【００２６】
また、発光層で発生した光のうち、第１接合層１０３が接合されていない非接合領域に向かった光は、露出面で反射または吸収されることになるため、半導体発光素子の発光効率を向上させるためには、非接合領域の露出面における反射率が大きいことが望まれる。よって、図２(e)に示した第１の除去工程後、図２(f)に示すように、Ａｕ含有層１０６’のエッチングにより露出したＳｎ含有層１０７’をエッチングにより除去するのが好ましい。これにより露出したＰｔ基合金バリア層１０５は、反射率がＳｎ含有層１０７’よりも大きく、また、その後形成される保護膜との密着性もさらに良好だからである。したがって、かかる構成とすることにより、光の反射率および保護膜との密着性をより一層向上させることができる。
【００２７】
さらに、本発明は、図２(e)に示した第１の除去工程または図２(f)に示した第２の除去工程後、図２(g)に示すように、Ｓｎ含有層１０７’またはＰｔ基合金バリア層１０５の露出した領域、ならびに、発光構造体１０２の全面に、保護膜１０９を形成させることが好ましい。この保護膜１０９は、絶縁性の材料、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２などをＣＶＤ法やスパッタリング法など各種成膜法で形成することが出来る。この保護膜１０９を形成することにより、素子がショートするのを防止し、リーク電流が減少するという効果が得られる。
【００２８】
なお、図面には示されないが、発光構造体の露出面上には、電極が形成される。電極は保護膜１０９形成前に形成しておき、保護膜１０９形成後、半導体構造体１０２の露出面上に形成した電極が上面に開口するようマスク後、エッチング処理を施すことにより保護膜１０９を一部除去し電極を露出しても良いし、保護膜１０９形成後にマスク後、エッチング処理により半導体構造体の露出面側の保護膜１０９を一部除去し、開口部に形成した後、開口部に電極を形成しても良い。保護膜１０９の形成領域はＡｕまたはＳｎエッチング後の露出面上および発光構造体の側壁、ｎ型半導体層の剥離面である。電極面の面積は開口部よりも大きくても良いし、小さくても良い。
【００２９】
最後に、図２(h)に示すように、複数個の発光構造体１０２の間をダイシング等により切断し、複数の個別の半導体発光素子を製造することができる。
【００３０】
かくして、本発明に従う半導体発光素子１００が得られる。
本発明に従う半導体発光素子１００は、図４に示すように、支持部材１０４の表面に、Ｐｔ基合金バリア層１０５と、Ｓｎ含有層１０７’およびＡｕ含有層１０６’からなる第２接合層１０８’と、第１接合層１０３と、ｐ側電極１０２ａと、発光構造体１０２とを具え、Ｐｔ基合金バリア層１０５の外周部の、第１接合層１０３が接合されていないＳｎ含有層１０７’が露出した領域またはＰｔ基合金バリア層１０５が露出した領域(図４では、Ｐｔ基合金バリア層１０５が露出した領域)、ならびに、発光構造体１０２の全面に保護膜１０９を有することを特徴とし、かかる構成とすることにより、保護膜との密着性を向上させ、よって、素子の信頼性および歩留まりを向上させることができるのである。
【００３１】
支持部材１０４は、サファイアと比べて熱伝導率が良い、Ｍｏ、ＣｕＷなどの金属基板、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半導体基板等とするのが好ましい。支持部材１０４が、金属など高い導電性をもつ材料の場合はそのままｐ側電極の一部としても良い。または、素子としての電気的接続に必要な電極（ｐ側パッド電極）を、支持部材１０４の発光構造体１０２との接合部以外の、前記露出した領域を含む任意の場所に新たに形成しても良い。
【００３２】
Ｐｔ基合金バリア層１０５としては、純Ｐｔが最適であるが、Ｐｔを５０質量％以上、好ましくは８０質量％以上含む合金も使用することができる。また、Ｐｔ基合金バリア層の厚さは、５０〜５００ｎｍの範囲であるのが好ましい。厚さが５０ｎｍ未満だと、バリア層としての機能が不十分であり、厚さが５００ｎｍを超えると、コストが増加することや剥離しやすくなるおそれがあるためである。また、Ｐｔの代わりに、Ｒｈ層、Ｒｕ層を用いる場合や、Ｐｔ層とＡｕ層との間にＲｈ層やＲｕ層が有る場合には、熱処理後にＡｕをＡｕエッチング液で除去することは出来なくなることが分かっており、本発明には使用できない。したがって、Ｐｔ基合金バリア層１０５を使用し、適切な接合条件を用いた場合に、本発明で見られるような、Ａｕ層とＳｎ層の特異な挙動を引き起こすものと考えられる。
【００３３】
また、図面には示されないが、支持部材１０４とＰｔ基合金バリア層１０５との間には、支持部材１０４とＰｔ基合金バリア層１０５との間の密着性を高めることができる金属を、密着層として設けることが好ましく、支持部材１０４の種類に応じて選択できる。密着層には、Ｔｉ、ＣｒまたはＮｉを用いることが好ましい。なお、この密着層の種類による本発明の効果への影響は無いと考えられる。
【００３４】
第２接合層１０８’を構成するＡｕ含有層１０６’は、少なくともＡｕを８０質量％以上含む合金とし、Ａｕエッチング液にて選択的エッチング出来るものとする。最も好ましくはＡｕ層である。Ｓｎ含有層１０７’は、少なくともＳｎを８０質量％以上含む合金とすることができ、Ｐｔに対して選択的エッチングが出来るものとする。最も好ましくはＳｎ層である。また、Ｓｎ含有層１０７’の厚さは、５０〜５００ｎｍの範囲であるのが好ましい。厚さが５０ｎｍ未満だと、接合が不十分となるおそれがあり、厚さが５００ｎｍを超えると、接合時のＰｔ基合金への拡散が十分に行われないためである。一方、前記Ａｕ含有層１０６’の厚さは、２００〜３０００ｎｍの範囲であるのが好ましい。Ａｕ合金層の厚さが２００ｎｍ未満だと、接合が不十分となるおそれがあり、Ａｕ合金層の厚さが３０００ｎｍを超えると、コストが増加することや接合後のエッチング時間が不必要に長くなるためである。また、第１接合層１０３は、例えばＡｕ等の金属層とすることができる。
【００３５】
発光構造体１０２は、第１接合層側から順にｐ型半導体層、発光層およびｎ型半導体層の順に構成されるのが好ましく、このｎ型半導体層上に、ｎ側電極１０２ｂを設けることができる。なお、発光波長が２００〜５００ｎｍの範囲である場合、本発明の効果をより有利に得ることができる。
【００３６】
上述したところは、本発明の実施形態の一例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
成長基板(サファイヤ、厚さ:４３０μｍ)上に、スパッタ法によりリフトオフ層（Ｃｒ、厚さ：１０ｎｍ）を形成し、ＭＯＣＶＤ炉内で窒化処理を行った後、ＭＯＣＶＤ法にて発光構造体 (ｎ型ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ型ＧａＮ層：発光波長４００ｎｍ)を形成し、次いで発光構造体上にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２を形成し、フォトレジストを用いたパターニングとエッチングを行いＳｉＯ２のマスクパターンを形成した。その後、ドライエッチングにより発光構造体を複数の独立した素子状に分離した。その後、発光構造体のｐ型ＧａＮ上にオーミック接合を形成するｐ側電極層（Ｎｉ／Ａｕ 厚さ：５／２０ｎｍ）をスパッタ法により形成し、その後、第１接合層(Ａｕ層、厚さ:１μｍ)をスパッタ法により形成した。一方、支持部材(Ｍｏ、厚さ:２００μｍ)の表面全体に、密着層(Ｃｒ、厚さ:２５ｎｍ)、Ｐｔ基合金バリア層(Ｐｔ、厚さ:２００ｎｍ)、第２接合層(Ａｕ／Ｓｎ／Ａｕ層、厚さ:１００／２００／１０００ｎｍ)を順にスパッタ法により成膜した。
次に、これら第１接合層のＡｕ層と第２接合層のＡｕ層とを接触させて、真空雰囲気下、３００℃で６０分熱圧着した。
その後、接合した成長基板と支持部材を硝酸第二セリウムアンモニウム溶液に浸漬し、リフトオフ層をエッチングして成長基板から発光構造体を剥離した。
その後、支持部材の表面の、第１接合層が接合されていない非接合領域における第２接合層のＡｕ層をエッチングにより除去してＳｎ層を露出させた。このＡｕ層の除去は、Ａｕエッチング液(ＡＵＲＵＭ、関東化学(株)製)を用いて３０分間エッチング処理を施すことにより行った。
上述した第２接合層のＡｕ層をエッチングにより除去してＳｎ層を露出させた後、さらに、露出したＳｎ含有層を、ＨＣｌ溶液を用いて１０分間エッチング処理を施すことにより除去してＰｔ基合金バリア層を露出させた。なお、接合時のＳｎのＰｔ基合金バリア層側への移動により、成膜時にＰｔ基合金バリア層と第２接合層中のＳｎとの間にあったＡｕは、Ａｕ層のエッチング時に一緒に除去された。
次いで、露出しているＰｔ基合金バリア層および発光構造体の全面に保護膜(ＳｉＯ２、厚さ:１００ｎｍ)を形成し、フォトレジストを用いたパターニングとドライエッチングを用いて保護膜を一部除去し、上面に開口部を形成した。その後開口部にｎ型電極（Ｔｉ／Ａｌ、厚さ：２０／３００ｎｍ）を形成し、半導体発光素子を作製した。
【００３８】
（実施例２）
支持部材にＳｉ基板を用い、密着層にＴｉを用いたこと以外は実施例１と同様に作製した。なお、本実施例では、Ｓｉ基板は導電性Ｓｉ基板を用い、裏面にｐ側パッド電極として（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、厚さ：１０／２００／１０００ｎｍ）を形成した。
【００３９】
（実施例３）
Ｓｎ含有層のエッチングを行わないこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００４０】
（比較例１）
Ａｕ含有層およびＳｎ含有層のエッチングを行わないこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００４１】
（比較例２）
Ｐｔ基合金バリア層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００４２】
（比較例３）
Ｐｔ基合金バリア層の代わりにＲｈを使用したこと以外は実施例２と同様に作製した。
【００４３】
（比較例４)
Ｐｔ基合金バリア層の代わりにＲｕを使用したこと以外は実施例２と同様に作製した。
【００４４】
図５は、実施例１、３および比較例１に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成であり、図６は、比較例２に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成であり、図７は、比較例３に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成であり、図８は、比較例４に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
かかる成分構成を有する実施例１〜３および比較例１〜４の半導体発光素子について、接合工程後の露出面および所定のエッチング後の露出面に対し、反射率を分光光度計により測定し、また、保護膜との密着性をテープテストにより測定した結果を、表１に整理して示す。また、図９は、実施例１、３および比較例１の半導体発光素子についての露出面の光の反射率を示すグラフである。
【００４５】
表１中、密着性の評価は、テープテストを行い保護膜の剥離の有無を観察した。評価基準は以下の通りである。テープテストに使用したテープはメンディングテープ（住友スリーエム（株）製）を使用した。
○：剥離なし
×：剥離あり
また、反射率の評価は、以下の通り行った。
○：波長４００ｎｍにおける反射率が２０％以上
×：波長４００ｎｍにおける反射率が２０％未満
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から、本発明に従う半導体発光素子は、比較例１〜４と比較して、保護膜との密着性が高く、製品の歩留まりが向上できることがわかる。また、図９から、波長４００ｎｍにおいて、また、Ａｕ層およびＳｎ層のエッチングを行わない比較例１の露出面の反射率が８％、Ａｕ層のみエッチングを行った実施例３の露出面の反射率は９％であったのに対し、Ａｕ層およびＳｎ層の両方のエッチングを行った実施例１の露出面の反射率は２２％と向上していることがわかり、実施例１は、比較例１と比較して、発光効率を向上させることができることがわかる。
なお、本実施例１では、Ｓｎ層エッチング後のＰｔ層表面の荒れにより反射率は２２％であったが、このＰｔ層の表面をクリーニングすることで、反射率がＰｔ本来の反射率に近づくことは明らかである。
Ａｕは５００ｎｍ未満の波長に対して明らかに反射率が低下するが、Ｐｔは５００ｎｍ以下の波長に対しても高い反射率を維持する。したがって、５００ｎｍ以下の発光波長を有する発光素子において、本発明は特に発光効率の向上効果を発揮する。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、支持部材の表面全体に、Ｐｔ基合金バリア層ならびにＡｕ含有層およびＳｎ含有層からなる第２接合層を順に形成し、第１接合層が接合されていない領域における第２接合層のＡｕ含有層さらにはＳｎ含有層をエッチングにより除去してＰｔ基合金バリア層を露出させることにより、第２接合層の非接合領域にＰｔ基合金バリア層を効果的に露出させることができ、その結果、光の反射率および保護膜との密着性を向上させることができ、ひいては、発光効率および歩留まりを向上させた半導体発光素子を得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 半導体発光素子
１０１ 成長基板
１０２ 発光構造体
１０３ 第１接合層
１０４ 支持部材
１０５ Ｐｔ基合金バリア層
１０６’ Ａｕ含有層
１０７’ Ｓｎ含有層
１０８、１０８’ 第２接合層
１０９ 保護膜
１０２ａ ｐ側電極
１０２ｂ ｎ側電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関し、特に、リフトオフ法を用いて形成される接合型の半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、一般に、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を含む発光構造体を一対の電極で挟んで構成される。接合型の発光素子は、例えば、サファイア等の成長基板上に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を含む発光構造体を積層後、ｐ型半導体層側に、ｐ側電極層および接合層を形成し、別途形成した接合層を具えた支持部材に接合し、その後、上記発光構造体から成長基板を剥離し、これにより露出したｎ型半導体層にｎ側電極を形成することにより製造することができる。ここで、上記接合層は、一般に、発光構造体側に予め形成しておいた第１接合層と、支持部材側に予め形成しておいた第２接合層とを熱圧着することにより形成される。
【０００３】
また、半導体発光素子の、電極が設けられた部分以外の領域には、ショートを防ぎ、素子の歩留まりや信頼性を向上させる目的で、絶縁性の保護膜が設けられるのが一般的である。
【０００４】
ここで、上記第２接合層は、予め、支持部材上に密着層やバリア層等の複数の層を介して形成されるのが通常であり、例えば特許文献１には、支持基板の表面に、Ｔｉからなる密着層およびＰｔからなるバリア層を形成した後、その上に、Ａｕからなる接合層を形成する技術が開示されている。
【０００５】
このように、接合方法に関しては、Ａｕを用いた固相拡散接合やＡｕＳｎなどの半田を使用した液相拡散接合などが従来から使用されていた。しかしながら、固相拡散接合で強固な接合を形成するためには表面粗さが十分に小さいことが要求されるため、接合面の表面粗さが大きい場合には液相拡散接合を使用する場合が多い。
【０００６】
接合型の発光素子においては、支持部材に接合する工程の前に、発光構造体を成長基板に支持された状態で個々の素子に分離する分離工程を有する場合がある。成長基板を剥離後に、支持基板に支持され独立した発光構造体は、発光構造体間の支持基板をダイシングして分離することにより、複数の半導体発光素子となる。図１(a),(b)は、このような方法で製造された１つの半導体発光素子の平面図および断面図をそれぞれ示したものであり、図中の参照符合Ａで示されるように、接合部の外周部において、第１接合層が接合されていない領域、すなわち、第２接合層が露出した領域が存在することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３２４６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
絶縁性の保護膜を形成する工程において、第２接合層であるＡｕやＡｕＳｎ等が露出した部分に十分な密着性を持つ保護膜を形成することは困難であった。Ａｕは王水やヨウ素系のエッチング液を用いてエッチングが可能であるが、王水では他の金属と選択的にエッチングすることが困難であり、製造工程では主にヨウ素系の選択エッチング液が使用されることになる。しかしながら、ＡｕＳｎに関してはヨウ素系のエッチング液が使用できず、選択的なエッチングが困難であった。
【０００９】
本発明は、上記現状に鑑み開発されたもので、第２接合層の露出面における絶縁性保護膜との密着性を向上させることにより、半導体発光素子の耐久性および製造歩留まりを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、接合型の発光素子の十分な接合強度を得るためにＡｕとＳｎの合金を用いる方法を選択した。共晶温度により低温での接合が可能で、液相拡散接合により固相拡散接合と比べて接合面の表面粗さに対する要求が緩和され、Ｓｎの拡散による強固な接合を行うことができるためである。この場合、第２接合層を構成するＳｎは、通常、第１接合層と第２接合層とを貼り合わせる接合工程の熱処理によってＡｕ中を拡散し、Ａｕ−Ｓｎ合金を形成する。
上記の通り、接合部の外周には第２接合層の露出した面が存在する。保護膜を形成する工程において、第２接合層であるＡｕやＡｕＳｎ等が露出した部分に十分な密着性を持つ保護膜を形成することは困難であったため、ＳｉＯ２等の絶縁性の保護膜との密着性を高めるために、第２接合層の表面のＡｕおよび／またはＡｕ−Ｓｎ合金を除去することに想到した。
【００１１】
そこで、さらに種々の改善を試みた。その結果、第２接合層の下にＰｔ基合金層を設けておくことにより、
（１）接合面を形成しない第２接合層のＳｎが、Ａｕとの合金化を通り越して、ＳｎのみがＰｔ基合金層側に拡散・堆積し、Ａｕの単層が表面に露出すること、
（２）そして、露出したＡｕ層をエッチングにより除去し、Ｓｎ層を露出させる、またはさらにＳｎ層も除去してＰｔ層を露出させると、保護膜に対する密着性が向上すること
の知見を得た。
従来は、Ａｕ−Ｓｎ合金の使用目的は接合のみであったため、接合後のＳｎ層の挙動については着目されていなかった。
【００１２】
本発明は、上記の知見に立脚するもので、その要旨構成は以下の通りである。
（１）成長基板上に、ｐ側電極層および第１接合層を有する独立した発光構造体を形成する工程と、支持部材の表面全体に、Ｐｔ基合金バリア層ならびにＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層を形成する工程と、上記第１接合層と上記第２接合層とを熱接合する接合工程と、上記成長基板を、上記発光構造体からリフトオフにより剥離する剥離工程と、上記支持部材の表面の、上記第１接合層が接合されていない非接合領域における上記第２接合層のＡｕ含有層をエッチングにより除去する第１除去工程とを具えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【００１３】
（２）前記第１除去工程後、さらに前記Ａｕ含有層のエッチングにより露出したＳｎ含有層をエッチングにより除去する第２除去工程をさらに具える上記（１）に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００１４】
（３）前記熱接合は、２５０℃以上で行われる上記（１）または（２）に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００１５】
（４）前記第１除去工程または前記第２除去工程後、前記前記Ａｕ含有層のエッチングにより露出したＳｎ含有層上または前記Ｓｎ含有層のエッチングにより露出したＰｔ基合金バリア層上、前記発光構造体の側面、および、前記剥離工程において前記成長基板が剥離された前記発光構造体の剥離面上に保護膜を形成する工程をさらに具える上記（１）、（２）または（３）に記載の半導体発光素子の製造方法。
【００１６】
（５）支持部材の表面に、Ｐｔ基合金バリア層と、ＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層と、第１接合層と、発光構造体とを具え、
上記支持部材の表面において第１接合層が接合されていない露出した領域を有し、前記露出した領域の表面は前記Ｐｔ基合金バリア層またはＳｎ含有層であり、前記Ｐｔ基合金バリア層またはＳｎ含有層の面上および、少なくとも上記発光構造体の側面上に保護膜を有することを特徴とする半導体発光素子。
【００１７】
（６）発光波長が２００〜５００ｎｍである上記（５）に記載の半導体発光素子。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体発光素子において、非接合領域における第２接合層のＡｕ含有層をエッチングにより除去し、Ｓｎ含有層を露出させることで、保護膜との密着性を向上させることができ、さらに、Ｓｎ含有層をエッチングにより除去し、Ｐｔ基合金バリア層を露出させることで、上記保護膜との密着性をさらに向上させることに加え、光の反射率を向上させることができ、ひいては、発光効率および歩留まりの向上に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１(a),(b)は、従来の半導体発光素子の模式的平面図および断面図をそれぞれ示した図である。
【図２】図２(a)〜(h)は、本発明に従う半導体発光素子の製造フローを示す図である。
【図３】図３(a),(b)は、本発明に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成および従来の方法に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成をそれぞれ示すグラフである。
【図４】図４は、本発明に従う半導体発光素子の好適例の模式的断面図である。
【図５】図５は、実施例１、２および比較例１に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
【図６】図６は、比較例２に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
【図７】図７は、比較例３に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
【図８】図８は、比較例４に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
【図９】図９は、実施例１、２および比較例１の半導体発光素子についての露出面における光の反射率を比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に従う半導体発光素子の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２(a)〜(h)は、本発明に従う半導体発光素子１００の製造フローを示したものである。
また、図３(a),(b)は、本発明に従う半導体発光素子の接合工程後の支持部材側の成分構成およびＰｔ基合金バリア層を有さない場合の接合工程後の支持部材側の成分構成をそれぞれ示したものである。なお、図３(a),(b)は、支持部材にＭｏ基板を用いた場合を例として支持部材の表面に（Ｃｒ密着層を介して）Ｐｔ基合金バリア層および第２接合層、または、第２接合層のみを形成したものである。
【００２１】
はじめに、図２(a)に示すように、成長基板１０１上に、発光構造体１０２、ｐ側電極層１０２ａおよび第１接合層１０３を順に形成し、エッチング等により複数の独立した発光構造体１０２とする。一方、図２(b)に示すように、支持部材１０４の表面全面には、Ｐｔ基合金バリア層１０５ならびにＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層(図２では、Ａｕ含有層１０６ａ、Ｓｎ含有層１０７およびＡｕ含有層１０６ｂ)１０８を順に形成する。本実施の形態では、Ａｕ含有層とＳｎ含有層を分けて積層したが、Ａｕ−Ｓｎ合金層として形成してもよい。
【００２２】
次に、図２(c)に示すように、上記第１接合層１０３と上記第２接合層１０８とを熱接合する。例えば熱接合時の３５０℃の加熱により、接合されない露出面において、支持部材側にＰｔ基合金バリア層がない場合には、図３(b)に示したように、ＳｎとＡｕとが合金化してＡｕ−Ｓｎ合金層が形成されていることがわかる。これに対し、図３(a)に示したように、本発明に従って、支持部材側にＰｔ基合金バリア層１０５を設けた場合には、ＳｎのみがＰｔ基合金層１０５側に拡散して単層のＳｎ含有層１０７’が形成され、表面には単層のＡｕ含有層１０６’が露出していることがわかる。
【００２３】
なお、図２(c)に示す接合工程は、第１接合層１０３と第２接合層１０８とを接触させて、真空雰囲気下で２５０℃以上、より好ましくは２５０〜４００℃、さらに好ましくは２５０〜３００℃で熱圧着を施すことにより行うことができる。２５０℃未満では、接合に伴うＳｎの移動が十分でなく、Ａｕ−Ｓｎ合金が残ってしまうためである。また、４００℃より温度が高いと、ＳｎがＰｔ基合金バリア層の内部まで拡散してしまい、Ｓｎのエッチングが困難になるためである。２５０℃以上で、より低温(３００℃以下)の方が、接合とＳｎの移動に必要十分な時間を制御しやすく、より好ましい。
【００２４】
続いて、図２(d)に示すように、成長基板１０１を、発光構造体１０２からリフトオフにより剥離する。この場合、図には示されないが、成長基板１０１と発光構造体１０２との間にリフトオフ層を設け、ケミカルリフトオフ法によりリフトオフ層を除去することにより成長基板１０１を剥離したり、または、成長基板１０１と発光構造体１０２をレーザーにより分離するレーザーリフトオフ法により成長基板１０１を剥離したりする方法を用いることができる。
【００２５】
次に、図２(e)に示すように、支持部材１０４の表面の、第１接合層１０３が接合されていない非接合領域における第２接合層１０８’のＡｕ含有層１０６’をエッチングにより除去する。Ａｕ含有層１０６’を完全に除去するためには、このエッチングには、ヨウ素とヨウ化カリウムの混合液であるＡｕエッチング液を用いるのが好ましい。
【００２６】
また、発光層で発生した光のうち、第１接合層１０３が接合されていない非接合領域に向かった光は、露出面で反射または吸収されることになるため、半導体発光素子の発光効率を向上させるためには、非接合領域の露出面における反射率が大きいことが望まれる。よって、図２(e)に示した第１の除去工程後、図２(f)に示すように、Ａｕ含有層１０６’のエッチングにより露出したＳｎ含有層１０７’をエッチングにより除去するのが好ましい。これにより露出したＰｔ基合金バリア層１０５は、反射率がＳｎ含有層１０７’よりも大きく、また、その後形成される保護膜との密着性もさらに良好だからである。したがって、かかる構成とすることにより、光の反射率および保護膜との密着性をより一層向上させることができる。
【００２７】
さらに、本発明は、図２(e)に示した第１の除去工程または図２(f)に示した第２の除去工程後、図２(g)に示すように、Ｓｎ含有層１０７’またはＰｔ基合金バリア層１０５の露出した領域、ならびに、発光構造体１０２の全面に、保護膜１０９を形成させることが好ましい。この保護膜１０９は、絶縁性の材料、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２などをＣＶＤ法やスパッタリング法など各種成膜法で形成することが出来る。この保護膜１０９を形成することにより、素子がショートするのを防止し、リーク電流が減少するという効果が得られる。
【００２８】
なお、図面には示されないが、発光構造体の露出面上には、電極が形成される。電極は保護膜１０９形成前に形成しておき、保護膜１０９形成後、半導体構造体１０２の露出面上に形成した電極が上面に開口するようマスク後、エッチング処理を施すことにより保護膜１０９を一部除去し電極を露出しても良いし、保護膜１０９形成後にマスク後、エッチング処理により半導体構造体の露出面側の保護膜１０９を一部除去し、開口部に形成した後、開口部に電極を形成しても良い。保護膜１０９の形成領域はＡｕまたはＳｎエッチング後の露出面上および発光構造体の側壁、ｎ型半導体層の剥離面である。電極面の面積は開口部よりも大きくても良いし、小さくても良い。
【００２９】
最後に、図２(h)に示すように、複数個の発光構造体１０２の間をダイシング等により切断し、複数の個別の半導体発光素子を製造することができる。
【００３０】
かくして、本発明に従う半導体発光素子１００が得られる。
本発明に従う半導体発光素子１００は、図４に示すように、支持部材１０４の表面に、Ｐｔ基合金バリア層１０５と、Ｓｎ含有層１０７’およびＡｕ含有層１０６’からなる第２接合層１０８’と、第１接合層１０３と、ｐ側電極１０２ａと、発光構造体１０２とを具え、Ｐｔ基合金バリア層１０５の外周部の、第１接合層１０３が接合されていないＳｎ含有層１０７’が露出した領域またはＰｔ基合金バリア層１０５が露出した領域(図４では、Ｐｔ基合金バリア層１０５が露出した領域)、ならびに、発光構造体１０２の全面に保護膜１０９を有することを特徴とし、かかる構成とすることにより、保護膜との密着性を向上させ、よって、素子の信頼性および歩留まりを向上させることができるのである。
【００３１】
支持部材１０４は、サファイアと比べて熱伝導率が良い、Ｍｏ、ＣｕＷなどの金属基板、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半導体基板等とするのが好ましい。支持部材１０４が、金属など高い導電性をもつ材料の場合はそのままｐ側電極の一部としても良い。または、素子としての電気的接続に必要な電極（ｐ側パッド電極）を、支持部材１０４の発光構造体１０２との接合部以外の、前記露出した領域を含む任意の場所に新たに形成しても良い。
【００３２】
Ｐｔ基合金バリア層１０５としては、純Ｐｔが最適であるが、Ｐｔを５０質量％以上、好ましくは８０質量％以上含む合金も使用することができる。また、Ｐｔ基合金バリア層の厚さは、５０〜５００ｎｍの範囲であるのが好ましい。厚さが５０ｎｍ未満だと、バリア層としての機能が不十分であり、厚さが５００ｎｍを超えると、コストが増加することや剥離しやすくなるおそれがあるためである。また、Ｐｔの代わりに、Ｒｈ層、Ｒｕ層を用いる場合や、Ｐｔ層とＡｕ層との間にＲｈ層やＲｕ層が有る場合には、熱処理後にＡｕをＡｕエッチング液で除去することは出来なくなることが分かっており、本発明には使用できない。したがって、Ｐｔ基合金バリア層１０５を使用し、適切な接合条件を用いた場合に、本発明で見られるような、Ａｕ層とＳｎ層の特異な挙動を引き起こすものと考えられる。
【００３３】
また、図面には示されないが、支持部材１０４とＰｔ基合金バリア層１０５との間には、支持部材１０４とＰｔ基合金バリア層１０５との間の密着性を高めることができる金属を、密着層として設けることが好ましく、支持部材１０４の種類に応じて選択できる。密着層には、Ｔｉ、ＣｒまたはＮｉを用いることが好ましい。なお、この密着層の種類による本発明の効果への影響は無いと考えられる。
【００３４】
第２接合層１０８’を構成するＡｕ含有層１０６’は、少なくともＡｕを８０質量％以上含む合金とし、Ａｕエッチング液にて選択的エッチング出来るものとする。最も好ましくはＡｕ層である。Ｓｎ含有層１０７’は、少なくともＳｎを８０質量％以上含む合金とすることができ、Ｐｔに対して選択的エッチングが出来るものとする。最も好ましくはＳｎ層である。また、Ｓｎ含有層１０７’の厚さは、５０〜５００ｎｍの範囲であるのが好ましい。厚さが５０ｎｍ未満だと、接合が不十分となるおそれがあり、厚さが５００ｎｍを超えると、接合時のＰｔ基合金への拡散が十分に行われないためである。一方、前記Ａｕ含有層１０６’の厚さは、２００〜３０００ｎｍの範囲であるのが好ましい。Ａｕ合金層の厚さが２００ｎｍ未満だと、接合が不十分となるおそれがあり、Ａｕ合金層の厚さが３０００ｎｍを超えると、コストが増加することや接合後のエッチング時間が不必要に長くなるためである。また、第１接合層１０３は、例えばＡｕ等の金属層とすることができる。
【００３５】
発光構造体１０２は、第１接合層側から順にｐ型半導体層、発光層およびｎ型半導体層の順に構成されるのが好ましく、このｎ型半導体層上に、ｎ側電極１０２ｂを設けることができる。なお、発光波長が２００〜５００ｎｍの範囲である場合、本発明の効果をより有利に得ることができる。
【００３６】
上述したところは、本発明の実施形態の一例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
成長基板(サファイヤ、厚さ:４３０μｍ)上に、スパッタ法によりリフトオフ層（Ｃｒ、厚さ：１０ｎｍ）を形成し、ＭＯＣＶＤ炉内で窒化処理を行った後、ＭＯＣＶＤ法にて発光構造体 (ｎ型ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ型ＧａＮ層：発光波長４００ｎｍ)を形成し、次いで発光構造体上にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２を形成し、フォトレジストを用いたパターニングとエッチングを行いＳｉＯ２のマスクパターンを形成した。その後、ドライエッチングにより発光構造体を複数の独立した素子状に分離した。その後、発光構造体のｐ型ＧａＮ上にオーミック接合を形成するｐ側電極層（Ｎｉ／Ａｕ 厚さ：５／２０ｎｍ）をスパッタ法により形成し、その後、第１接合層(Ａｕ層、厚さ:１μｍ)をスパッタ法により形成した。一方、支持部材(Ｍｏ、厚さ:２００μｍ)の表面全体に、密着層(Ｃｒ、厚さ:２５ｎｍ)、Ｐｔ基合金バリア層(Ｐｔ、厚さ:２００ｎｍ)、第２接合層(Ａｕ／Ｓｎ／Ａｕ層、厚さ:１００／２００／１０００ｎｍ)を順にスパッタ法により成膜した。
次に、これら第１接合層のＡｕ層と第２接合層のＡｕ層とを接触させて、真空雰囲気下、３００℃で６０分熱圧着した。
その後、接合した成長基板と支持部材を硝酸第二セリウムアンモニウム溶液に浸漬し、リフトオフ層をエッチングして成長基板から発光構造体を剥離した。
その後、支持部材の表面の、第１接合層が接合されていない非接合領域における第２接合層のＡｕ層をエッチングにより除去してＳｎ層を露出させた。このＡｕ層の除去は、Ａｕエッチング液(ＡＵＲＵＭ、関東化学(株)製)を用いて３０分間エッチング処理を施すことにより行った。
上述した第２接合層のＡｕ層をエッチングにより除去してＳｎ層を露出させた後、さらに、露出したＳｎ含有層を、ＨＣｌ溶液を用いて１０分間エッチング処理を施すことにより除去してＰｔ基合金バリア層を露出させた。なお、接合時のＳｎのＰｔ基合金バリア層側への移動により、成膜時にＰｔ基合金バリア層と第２接合層中のＳｎとの間にあったＡｕは、Ａｕ層のエッチング時に一緒に除去された。
次いで、露出しているＰｔ基合金バリア層および発光構造体の全面に保護膜(ＳｉＯ２、厚さ:１００ｎｍ)を形成し、フォトレジストを用いたパターニングとドライエッチングを用いて保護膜を一部除去し、上面に開口部を形成した。その後開口部にｎ型電極（Ｔｉ／Ａｌ、厚さ：２０／３００ｎｍ）を形成し、半導体発光素子を作製した。
【００３８】
（実施例２）
支持部材にＳｉ基板を用い、密着層にＴｉを用いたこと以外は実施例１と同様に作製した。なお、本実施例では、Ｓｉ基板は導電性Ｓｉ基板を用い、裏面にｐ側パッド電極として（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、厚さ：１０／２００／１０００ｎｍ）を形成した。
【００３９】
（実施例３）
Ｓｎ含有層のエッチングを行わないこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００４０】
（比較例１）
Ａｕ含有層およびＳｎ含有層のエッチングを行わないこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００４１】
（比較例２）
Ｐｔ基合金バリア層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様に作製した。
【００４２】
（比較例３）
Ｐｔ基合金バリア層の代わりにＲｈを使用したこと以外は実施例２と同様に作製した。
【００４３】
（比較例４)
Ｐｔ基合金バリア層の代わりにＲｕを使用したこと以外は実施例２と同様に作製した。
【００４４】
図５は、実施例１、３および比較例１に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成であり、図６は、比較例２に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成であり、図７は、比較例３に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成であり、図８は、比較例４に従う半導体発光素子の熱処理後の第２接合層の成分構成である。
かかる成分構成を有する実施例１〜３および比較例１〜４の半導体発光素子について、接合工程後の露出面および所定のエッチング後の露出面に対し、反射率を分光光度計により測定し、また、保護膜との密着性をテープテストにより測定した結果を、表１に整理して示す。また、図９は、実施例１、３および比較例１の半導体発光素子についての露出面の光の反射率を示すグラフである。
【００４５】
表１中、密着性の評価は、テープテストを行い保護膜の剥離の有無を観察した。評価基準は以下の通りである。テープテストに使用したテープはメンディングテープ（住友スリーエム（株）製）を使用した。
○：剥離なし
×：剥離あり
また、反射率の評価は、以下の通り行った。
○：波長４００ｎｍにおける反射率が２０％以上
×：波長４００ｎｍにおける反射率が２０％未満
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から、本発明に従う半導体発光素子は、比較例１〜４と比較して、保護膜との密着性が高く、製品の歩留まりが向上できることがわかる。また、図９から、波長４００ｎｍにおいて、また、Ａｕ層およびＳｎ層のエッチングを行わない比較例１の露出面の反射率が８％、Ａｕ層のみエッチングを行った実施例３の露出面の反射率は９％であったのに対し、Ａｕ層およびＳｎ層の両方のエッチングを行った実施例１の露出面の反射率は２２％と向上していることがわかり、実施例１は、比較例１と比較して、発光効率を向上させることができることがわかる。
なお、本実施例１では、Ｓｎ層エッチング後のＰｔ層表面の荒れにより反射率は２２％であったが、このＰｔ層の表面をクリーニングすることで、反射率がＰｔ本来の反射率に近づくことは明らかである。
Ａｕは５００ｎｍ未満の波長に対して明らかに反射率が低下するが、Ｐｔは５００ｎｍ以下の波長に対しても高い反射率を維持する。したがって、５００ｎｍ以下の発光波長を有する発光素子において、本発明は特に発光効率の向上効果を発揮する。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、支持部材の表面全体に、Ｐｔ基合金バリア層ならびにＡｕ含有層およびＳｎ含有層からなる第２接合層を順に形成し、第１接合層が接合されていない領域における第２接合層のＡｕ含有層さらにはＳｎ含有層をエッチングにより除去してＰｔ基合金バリア層を露出させることにより、第２接合層の非接合領域にＰｔ基合金バリア層を効果的に露出させることができ、その結果、光の反射率および保護膜との密着性を向上させることができ、ひいては、発光効率および歩留まりを向上させた半導体発光素子を得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 半導体発光素子
１０１ 成長基板
１０２ 発光構造体
１０３ 第１接合層
１０４ 支持部材
１０５ Ｐｔ基合金バリア層
１０６’ Ａｕ含有層
１０７’ Ｓｎ含有層
１０８、１０８’ 第２接合層
１０９ 保護膜
１０２ａ ｐ側電極
１０２ｂ ｎ側電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長基板上に、ｐ側電極層および第１接合層を有する独立した発光構造体を形成する工程と、
支持部材の表面全体に、Ｐｔ基合金バリア層ならびにＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層を形成する工程と、
上記第１接合層と上記第２接合層とを熱接合する接合工程と、
上記成長基板を、上記発光構造体からリフトオフにより剥離する剥離工程と、
上記支持部材の表面の、上記第１接合層が接合されていない非接合領域における上記第２接合層のＡｕ含有層をエッチングにより除去する第１除去工程と
を具えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１除去工程後、さらに前記Ａｕ含有層のエッチングにより露出したＳｎ含有層をエッチングにより除去する第２除去工程をさらに具える請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱接合は、２５０℃以上で行われる請求項１または２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１除去工程または前記第２除去工程後、前記前記Ａｕ含有層のエッチングにより露出したＳｎ含有層上または前記Ｓｎ含有層のエッチングにより露出したＰｔ基合金バリア層上、前記発光構造体の側面、および、前記剥離工程において前記成長基板が剥離された前記発光構造体の剥離面上に保護膜を形成する工程をさらに具える請求項１、２または３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
支持部材の表面に、Ｐｔ基合金バリア層と、ＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層と、第１接合層と、発光構造体とを具え、
上記支持部材の表面において第１接合層が接合されていない露出した領域を有し、前記露出した領域の表面は前記Ｐｔ基合金バリア層またはＳｎ含有層であり、前記Ｐｔ基合金バリア層またはＳｎ含有層の面上および、少なくとも上記発光構造体の側面上に保護膜を有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】
発光波長が２００〜５００ｎｍである請求項５に記載の半導体発光素子。
【請求項１】
成長基板上に、ｐ側電極層および第１接合層を有する独立した発光構造体を形成する工程と、
支持部材の表面全体に、Ｐｔ基合金バリア層ならびにＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層を形成する工程と、
上記第１接合層と上記第２接合層とを熱接合する接合工程と、
上記成長基板を、上記発光構造体からリフトオフにより剥離する剥離工程と、
上記支持部材の表面の、上記第１接合層が接合されていない非接合領域における上記第２接合層のＡｕ含有層をエッチングにより除去する第１除去工程と
を具えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１除去工程後、さらに前記Ａｕ含有層のエッチングにより露出したＳｎ含有層をエッチングにより除去する第２除去工程をさらに具える請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱接合は、２５０℃以上で行われる請求項１または２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１除去工程または前記第２除去工程後、前記前記Ａｕ含有層のエッチングにより露出したＳｎ含有層上または前記Ｓｎ含有層のエッチングにより露出したＰｔ基合金バリア層上、前記発光構造体の側面、および、前記剥離工程において前記成長基板が剥離された前記発光構造体の剥離面上に保護膜を形成する工程をさらに具える請求項１、２または３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
支持部材の表面に、Ｐｔ基合金バリア層と、ＡｕおよびＳｎを含有する第２接合層と、第１接合層と、発光構造体とを具え、
上記支持部材の表面において第１接合層が接合されていない露出した領域を有し、前記露出した領域の表面は前記Ｐｔ基合金バリア層またはＳｎ含有層であり、前記Ｐｔ基合金バリア層またはＳｎ含有層の面上および、少なくとも上記発光構造体の側面上に保護膜を有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】
発光波長が２００〜５００ｎｍである請求項５に記載の半導体発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１８７４９６（Ｐ２０１１−１８７４９６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４８１７８（Ｐ２０１０−４８１７８）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、経済産業省、地域イノベーション創出研究開発事業（継続事業）「ケミカルリフトオフ法を用いた縦型構造高出力紫外ＬＥＤの開発」（平成２１・０３・２７東北第１６号２０Ｒ２００４）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０６３３４１８２）ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、経済産業省、地域イノベーション創出研究開発事業（継続事業）「ケミカルリフトオフ法を用いた縦型構造高出力紫外ＬＥＤの開発」（平成２１・０３・２７東北第１６号２０Ｒ２００４）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０６３３４１８２）ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
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