半導体発光素子の製造方法
【課題】本発明は、半導体発光素子の製造方法に関する。
【解決手段】本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法は、半導体成長用基板上に第１導電性半導体層、活性層及び第２導電性半導体層を順に成長させて発光部を形成する段階と、上記第２導電性半導体層上に上記発光部と結合されるように支持部を形成する段階と、上記発光部から上記半導体成長用基板を分離する段階と、上記分離された半導体成長用基板の表面に残存する半導体層が除去されるように上記半導体成長用基板にエッチングガスを適用する段階とを含む。
【解決手段】本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法は、半導体成長用基板上に第１導電性半導体層、活性層及び第２導電性半導体層を順に成長させて発光部を形成する段階と、上記第２導電性半導体層上に上記発光部と結合されるように支持部を形成する段階と、上記発光部から上記半導体成長用基板を分離する段階と、上記分離された半導体成長用基板の表面に残存する半導体層が除去されるように上記半導体成長用基板にエッチングガスを適用する段階とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光素子は、ウェハー上に電気的特性及び光学的特性の異なる半導体層を組み合わせて積層構造に蒸着形成し、エッチング及びパターニング工程を経て製造される。
【０００３】
一般的に、該半導体層は、化学気相蒸着装置内で、成長用基板であるウェハー上にエピ薄膜を蒸着して形成されるが、垂直構造の窒化物半導体発光素子は、このように蒸着により形成された半導体層を成長用基板から分離して製造される。
【０００４】
そして、半導体層が分離された半導体成長用基板は、別途の装置に供給されて再生工程を経た後、再び半導体層成長のための基板として再使用される。この場合、半導体層と分離された上記成長用基板の表面には、一部の半導体層が残存するため、これを除去する工程を行わなければならない。
【０００５】
一般的に用いられるウェハーを物理的に研磨して再生する方法には、残留物とともにウェハーの表面も一部除去され、ウェハー上部の表面が損傷する上、ウェハーの厚さが変化するという問題がある。そして、物理的加工により、ウェハー上に更なる残存物及び副産物が発生し得るという問題がある。
【０００６】
浸漬により化学的に除去する方法は、化学溶液を除去するための洗浄工程をさらに行わなければならない。従って、工程が複雑で、作業時間が増加するという短所がある。また、有害な化学溶液を使用することにより、環境汚染の問題が生じる虞があり、さらには、処理施設の更なる確保などにより、新しくウェハーを製造する費用より再生費用が増加するなどの問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的の１つは、半導体成長用基板であるウェハーの表面に残存する半導体層を除去し、ウェハー上に発光素子を製造するにおいて、ウェハーの表面が損傷されないようにする半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的の他の１つは、大量のウェハーを一括処理できる半導体発光素子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】
【０００９】
本発明の一実施例による半導体発光素子の製造方法は、半導体成長用基板上に第１導電性半導体層、活性層及び第２導電性半導体層を順に成長させて発光部を形成する段階と、上記第２導電性半導体層上に上記発光部と結合されるように支持部を形成する段階と、上記発光部から上記半導体成長用基板を分離する段階と、上記分離された半導体成長用基板の表面に残存する半導体層が除去されるように上記半導体成長用基板にエッチングガスを適用する段階とを含んでよい。
【００１０】
上記エッチングガスを適用する段階後、上記半導体成長用基板の表面の残存物有無及び上記半導体成長用基板の厚さの減少有無を検査する段階をさらに含んでよい。
【００１１】
上記半導体層は、窒化物系半導体層を含んでよい。
【００１２】
上記窒化物系半導体層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを含んでよい。
【００１３】
上記支持部は、導電性物質からなってよい。
【００１４】
上記エッチングガスを適用する段階は、表面に上記半導体層が残存する上記半導体成長用基板を反応チャンバ内に配置させる段階と、上記半導体成長用基板が設定された温度及び圧力条件に露出されるように上記反応チャンバの内部を加熱及び加圧する段階と、ガス供給部を通じて上記反応チャンバの内部に上記エッチングガスを噴射することで、上記半導体成長用基板上に残存する上記半導体層を除去する段階とを含んでよい。
【００１５】
上記エッチングガスは、ＨＣｌガスまたはＣｌ２ガスを含んでよい。
【００１６】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記エッチングガスに補助ガスをさらに混合してよい。
【００１７】
上記補助ガスは、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）ガスを含んでよい。
【００１８】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記エッチングガスをプラズマ化して噴射してよい。
【００１９】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記反応チャンバの高さ方向に沿って区画された各領域の高さに対応して異なる高さを有するように備えられた複数の上記ガス供給部を通じて各領域に上記エッチングガスを噴射してよい。
【００２０】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記反応チャンバの上面に備えられ、下部に備えられる上記半導体成長用基板に向かって上記エッチングガスを噴射してよい。
【００２１】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記反応チャンバの側面の周りに沿って備えられ、上記反応チャンバの中心部に向かって逆放射状（ｉｎｖｅｒｓｅ ｒａｄｉａｌｌｙ）に上記エッチングガスを噴射してよい。
【００２２】
上記反応チャンバは、枚葉式化学気相蒸着装置を構成し、内部に備えられるサセプタの上面に上記半導体成長用基板を装着させてよい。
【００２３】
上記反応チャンバは、炉型化学気相蒸着装置を構成し、内部に備えられるボートに上記半導体成長用基板を積載させてよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施例によると、半導体発光素子を製造するにおいて、半導体層と分離されたウェハーの表面に残存する半導体層を物理的加工をせずに除去することができ、ウェハーの表面の損傷を最小化することができるという効果がある。
【００２５】
また、複数のウェハーを一括処理することができ、生産性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行う化学気相蒸着装置を概略的に示す図面である。
【図２】図１の化学気相蒸着装置の変形例を概略的に示す図面である。
【図３】本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行う化学気相蒸着装置の他の実施例を概略的に示す図面である。
【図４】（ａ）は図３の化学気相蒸着装置において、ボートの垂直方向領域毎にガス供給部が配置される構造を概略的に示し、（ｂ）は図４（ａ）の水平断面図である。
【図５】図４（ａ）の垂直断面図である。
【図６】（ａ）から（ｃ）は、本発明の一実施例による半導体発光素子の製造方法を概略的に示す図面である。
【図７】図６の製造方法により製造された半導体発光素子を概略的に示す図面である。
【図８】図６（ｃ）において、半導体層と分離されたウェハーの表面に残存する半導体層を除去する方法を概略的に示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は成長用基板の表面に半導体層が残存する状態を示す写真で、（ｂ）は（ａ）から半導体層が除去された状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法に関する事項を図面を参照して説明する。しかし、本発明の実施例は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施例に限定されない。本発明の実施例は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００２８】
従って、図面に示された構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがあり、図面上で実質的に同じ構成及び機能を有する構成要素は、同じ参照符号を使用する。
【００２９】
図１から図５を参照し、本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行うための化学気相蒸着装置について説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行う化学気相蒸着装置を概略的に示す図面であり、図２は図１の化学気相蒸着装置の変形例を概略的に示す図面であり、図３は本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行う化学気相蒸着装置の他の実施例を概略的に示す図面である。図４（ａ）は図３の化学気相蒸着装置において、ボートの垂直方向領域毎にガス供給部が配置される構造を概略的に示す図面であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の水平断面図であり、図５は図４（ａ）の垂直断面図である。
【００３１】
図１及び図２のように、上記化学気相蒸着装置１は水平型（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｔｙｐｅ）の枚葉式化学気相蒸着装置であってよく、反応チャンバ１０、サセプタ２０、ガス供給部４０を含んでよい。
【００３２】
上記反応チャンバ１０は、チャンバ本体１１及び上記チャンバ本体１１を覆って密閉するチャンバ蓋１２で構成され、上記チャンバ蓋１２は上記チャンバ本体１１に開閉可能に備えられる。
【００３３】
上記サセプタ２０は、上記チャンバ本体１１内に固定または回転可能に備えられ、上記サセプタ２０の上面にはポケット２１が陥没形成され、半導体成長用基板、即ち、ウェハーＷが装着収容され、上記サセプタ２０の下面には加熱手段２２が備えられ、上記サセプタ２０を含む上記反応チャンバ１０の内部を加熱する。
【００３４】
上記ガス供給部４０は、図１に示されたように上記反応チャンバ１０の上面、即ち、上記チャンバ蓋１２に備えられ、下側に備えられる上記サセプタ２０に向かって反応ガスＧを供給することができる。また、上記ガス供給部４０は、図２に示されたように上記反応チャンバ１０の側面、即ち、上記チャンバ本体１１の上端部の周りに沿って備えられ、上記サセプタ２０の中心部に向かって逆放射状（ｉｎｖｅｒｓｅ ｒａｄｉａｌｌｙ）に上記反応ガスＧを供給することができる。
【００３５】
一方、図３のように、上記化学気相蒸着装置１'は縦型（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｙｐｅ）炉（ｆｕｒｎａｃｅ）の化学気相蒸着装置であってよく、反応チャンバ１０、ボート３０、ガス供給部４０を含んでよい。
【００３６】
上記反応チャンバ１０は、内部チャンバ１３と、上記内部チャンバ１３を覆って密閉する外部チャンバ１４の２重管構造で構成され、上記反応チャンバ１０の周りに沿って備えられる加熱手段２２を通じて上記反応チャンバ１０の内部を加熱する。
【００３７】
上記ボート３０には複数のウェハーＷが所定間隔で積載されて装着され、上記ウェハーＷが積載された上記ボート３０は上記反応チャンバ１０内に配置されたり、外部に排出されてよい。従って、ボート３０を通じて数百枚のウェハーＷを所定間隔で積載することで、大量に半導体発光素子を製造することが可能であるという長所を有する。
【００３８】
上記ガス供給部４０は、少なくとも１つが上記内部チャンバ１３と上記ボート３０との間に配置され、高さ方向に積載された複数のウェハーＷに沿って高さ方向に垂直に延長されて備えられ、上記反応チャンバ１０の内部に上記反応ガスＧを供給する。
【００３９】
上記ガス供給部４０は、図４に示されているように、高さ方向に積載された複数のウェハーＷの全体にわたって半導体層が均一に成長されるように、複数個が上記ボート３０の周りに沿って離隔されて配置されてよい。特に、それぞれのガス供給部は、図４（ａ）及び図５に示されたように、上記ウェハーＷが積載された方向である高さ方向に区画された上記ボート３０の各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の高さに対応して異なる高さを有するように形成されてよい。
【００４０】
具体的には、図面のように、上記ボート３０が下部領域Ａ１、中央部領域Ａ２及び上部領域Ａ３の３つに区画される場合において、上記ガス供給部４０は、上記ボート３０の下部領域Ａ１に上記反応ガスＧを供給する第１供給部４０ａ、上記ボート３０の中央部領域Ａ２に上記反応ガスＧを供給する第２供給部４０ｂ、及び上記ボート３０の上部領域Ａ３に上記反応ガスＧを供給する第３供給部４０ｃを含んでよい。ここで、上記第１供給部４０ａは上記下部領域Ａ１の高さに対応する高さで形成され、上記第２供給部４０ｂは上記中央部領域Ａ２の高さに対応する高さで形成され、上記第３供給部４０ｃは上記上部領域Ａ３の高さに対応する高さで形成されてよい。
【００４１】
そして、上記ガス供給部４０のそれぞれは、上記反応ガスＧの供給量を制御する流量計６０と個々に連結され、独立して上記反応ガスＧの供給量を調節する。即ち、上記第１供給部４０ａと第２供給部４０ｂ及び第３供給部４０ｃにそれぞれ連結された流量計６０を介して各ガス供給部４０ａ、４０ｂ、４０ｃに供給される反応ガスＧの供給量を個々に調節する。
【００４２】
従って、上記ボート３０の各領域に対応して配置される各ガス供給部４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、各ガス供給部毎に備えられる流量計６０を介して各領域毎に反応ガスＧの供給量を適切に調節することができ、上記ボート３０の高さ方向の領域に対する温度勾配などを設定することなく、簡単に各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３における半導体層の均一度に差が出ることを防止することができる。
【００４３】
図６と図７、及び上記図１から図５に示された化学気相蒸着装置を参照し、本発明の一実施例による半導体発光素子の製造方法を説明する。
【００４４】
図６（ａ）から図６（ｃ）は本発明の一実施例による半導体発光素子の製造方法を概略的に示す図面であり、図７は図６の製造方法により製造された半導体発光素子を概略的に示す図面である。
【００４５】
まず、図６（ａ）のように、半導体成長用基板、即ち、ウェハーＷ上に第１導電性半導体層１０１、活性層１０２及び第２導電性半導体層１０３を順に成長させて発光部１００を形成する。
【００４６】
具体的には、上記半導体成長用基板であるウェハーＷを上記化学気相蒸着装置１、１'の反応チャンバ１０内に備えられる上記サセプタ２０上に装着させたり、上記ボート３０に積載させ、ＭＯソースを含む反応ガスＧを噴射し、半導体層を形成するための蒸着工程を行う。
【００４７】
本実施形態では、第１及び第２導電性半導体層１０１、１０３はそれぞれｐ型及びｎ型半導体層であってよく、窒化物半導体からなってよい。従って、これに制限されないが、本実施形態の場合、第１及び第２導電性はそれぞれｐ型及びｎ型を意味すると理解することができる。第１及び第２導電性半導体層１０１、１０３は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎの組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である）を有し、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの物質がこれに該当する。第１及び第２導電性半導体層１０１、１０３との間に形成される活性層１０２は、電子と正孔の再結合により所定のエネルギーを有する光を放出し、量子井戸層と量子障壁層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造を用いてよい。
【００４８】
次に、図６（ｂ）のように、上記第２導電性半導体層１０３上に上記発光部１００と結合されるように支持部２００を形成する。
【００４９】
上記支持部２００は、上記ウェハーＷを上記発光部１００から除去するためのレーザリフトオフなどの工程において、上記発光部１００を支持する支持体の役割をし、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｉ、Ｓｅ、ＧａＡｓの何れか１つを含む物質、例えば、Ｓｉ基板にＡｌがドーピングされた導電性物質からなってよい。本実施形態では、支持部２００は導電性接着層３００を媒介として発光部１００と接合されてよい。導電性接着層３００は、例えば、ＡｕＳｎのような共融金属物質を用いてよい。
【００５０】
次に、図６（ｃ）のように、上記発光部１００から上記半導体成長用基板であるウェハーＷを分離する。上記発光部１００の第１導電性半導体層１０１と接する上記ウェハーＷは、レーザーリフトオフ工程により上記第１導電性半導体層１０１と分離されることができる。
【００５１】
図７に示されたように、上記ウェハーＷが分離された上記第１導電性半導体層１０１には、電極４００を形成して垂直構造の半導体発光素子を製造する。上記製造された半導体発光素子は、パッケージング工程のような発光素子パッケージを製造するための後続工程に用いられる。
【００５２】
このように発光部１００と分離されたウェハーＷの表面には、第１導電性半導体層１０１が一部残存する。上記のような半導体発光素子を製造する場合は、上記ウェハーＷの表面から上記残存する第１導電性半導体層１０１を除去しなければならない。
【００５３】
そのために、上記分離されたウェハーＷの表面に残存する第１導電性半導体層１０１が除去されるように上記ウェハーＷにエッチングガスを適用する。
【００５４】
以下では、図８と図９、及び上記図１から図５に示された化学気相蒸着装置を参照し、ウェハーＷの表面に残存する第１導電性半導体層１０１を除去する方法について説明する。
【００５５】
図８は、本発明の一実施例による半導体層を除去する方法を概略的に示すフローチャートである。
【００５６】
図８に示されたように、本発明の一実施例による半導体層を除去する方法は、表面に半導体層が残存する複数のウェハーを反応チャンバ内に配置させる段階（Ｓ１）と、上記ウェハーが設定された温度及び圧力条件に露出されるように上記反応チャンバの内部を加熱及び加圧する段階（Ｓ２）と、ガス供給部を通じて上記反応チャンバの内部にエッチングガスを噴射して、上記ウェハー上に残存する半導体層を除去する段階（Ｓ３）とを含んでよい。また、上記ウェハー上に残存する半導体層を除去する段階は、上記噴射されるエッチングガスをプラズマ化する段階（Ｓ３'）をさらに含んでよい。
【００５７】
まず、図８に示されたように、発光部１００から分離され、表面に第１導電性半導体層１０１が残存する複数のウェハーＷを反応チャンバ１０内に配置する（Ｓ１）。上記第１導電性半導体層１０１を除去することで再生の対象となる上記ウェハーＷは、上記第１導電性半導体層１０１の一部が上記ウェハーＷから分離された後に残存する場合に限らず、蒸着工程により形成された上記発光部１００に問題が生じて使用不可能となり、上記ウェハーＷを再使用する必要がある場合も含んでよい。
【００５８】
上記ウェハーＷは、サファイア、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）及びリン化ガリウム（ｇａｌｌｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ：ＧａＰ）の何れか１つからなってよく、本実施例では、サファイアからなるもので説明する。
【００５９】
また、上記第１導電性半導体層１０１は、上述のように、窒化物系半導体層を含み、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどを含んでよい。
【００６０】
上記反応チャンバ１０は、上記図１及び図２に示されたように、内部にサセプタ２０を備える枚葉式化学気相蒸着装置１であってよく、上記ウェハーＷは数枚が上記サセプタ２０の上面に装着されてよい。また、上記反応チャンバ１０は、図３に示されたように、内部にボート３０を備える炉型化学気相蒸着装置１'であってもよく、上記ウェハーＷは上記ボート３０の高さ方向に沿って数百枚が所定間隔で積載されてよい。
【００６１】
次に、上記ウェハーＷが設定された温度及び圧力条件に露出されるように上記反応チャンバ１０の内部を加熱及び加圧する（Ｓ２）。
【００６２】
該温度及び圧力条件は、上記反応チャンバ１０のサイズなどを考慮し、後に説明するエッチングガスｇにより上記第１導電性半導体層１０１がエッチングされ得る範囲内で適切に調節してよい。上記温度条件は５０℃〜２０００℃の範囲内で、上記圧力条件は１０−９ｔｏｒｒ〜１０００ｔｏｒｒ範囲内で調節されることが好ましい。
【００６３】
次に、ガス供給部４０を通じて上記反応チャンバ１０の内部にエッチングガスｇを噴射し、上記ウェハーＷ上に残存する上記第１導電性半導体層１０１を除去する（Ｓ３）。
【００６４】
上記ガス供給部４０は、図１に示されたように、上記反応チャンバ１０の上面、即ち、チャンバ蓋１２に備えられ、上記サセプタ２０の上面に向かって下方向に上記エッチングガスｇを噴射するシャワーヘッド構造で備えられてもよい。
【００６５】
また、上記ガス供給部４０は、図２に示されたように、上記反応チャンバ１０の側面の周りに沿って備えられ、上記サセプタ２０の外周面の縁から中心部に向かって逆放射状（ｉｎｖｅｒｓｅ ｒａｄｉａｌ）に上記エッチングガスｇを噴射するリザーバー構造で備えられてもよい。
【００６６】
また、上記ガス供給部４０は、図３に示されたように、上記内部チャンバ１３とボート３０との間に上記ウェハーＷの積載方向、即ち、高さ方向に沿って垂直に延長されて備えられてもよい。そして、上記ガス供給部４０は、上記ウェハーＷに向かって開放された複数の噴射ノズル４１を通じて上記エッチングガスｇを上記反応チャンバ１０の内部に噴射してよい。上記噴射ノズル４１は、上記ウェハーＷの積載間隔に対応して備えられ、各ウェハーＷの表面に上記エッチングガスｇを噴射することができる。この場合、上記噴射ノズル４１は、上記積載されたウェハーＷの各側面と対向するように配列されたり、上記積載されたウェハーＷの間に位置するように配列されてよい。
【００６７】
上記第１導電性半導体層１０１を除去するために用いるエッチングガスｇには、ＨＣｌガスまたはＣｌ２ガスが含まれてよい。上記エッチングガスｇにより上記第１導電性半導体層１０１を除去するメカニズムについて説明する。上記反応チャンバ１０の内部に噴射された上記エッチングガスｇは、上述した上記反応チャンバ１０内の温度及び圧力条件で、Ｃｌイオンを生成する。該Ｃｌイオンは、ＧａＮを、高温で揮発性物質であるＧａＣｌ３及びその化合物とＮＨ３に分解することができる。結局、ＧａＮは分解されてガスの形態で排出され、ＨＣｌ及びＣｌ２のガスに安定的なウェハーＷだけが残る。
【００６８】
上記エッチングガスｇは、単一のＨＣｌガスまたはＣｌ２ガスで供給されることができ、必要に応じて、補助ガスをさらに混合し、上記反応チャンバ１０のサイズなどによるエッチング速度、エッチングガスの流速（ｆｌｏｗ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）などを調節することができる。上記補助ガスには、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）ガスなどが含まれてよい。
【００６９】
上記ガス供給部４０により噴射される上記エッチングガスｇは、プラズマ化されて噴射されてよい（Ｓ３'）。図１及び図２に示されたように、上記反応チャンバ１０にプラズマ装置５０を備えてよく、これを通じて噴射されるエッチングガスｇをプラズマ化して上記反応チャンバ１０内におけるイオン化密度を高めることで、エッチング速度の調節、例えば、加速化することができる。
【００７０】
一方、噴射された上記エッチングガスｇにより上記第１導電性半導体層１０１が除去された上記ウェハーＷに対し、その表面の残存物有無、及び上記ウェハーＷの厚さの減少有無とその範囲などを検査することができる。
【００７１】
該検査は、上記反応チャンバ１０に備えられるセンサー（不図示）により自動的に行われてよく、残存物が見つかった場合は、上記反応チャンバ１０内の温度及び圧力条件を調節して残存物を除去したり、エッチング工程をさらに行ってよい。
【００７２】
次に、エッチングガスｇにより第１導電性半導体層１０１の残存物が除去されて再生が完了した上記ウェハーＷを上記反応チャンバ１０から排出させる。そして、上記エッチングガスｇは、上記反応チャンバ１０と連結された排気部７０を通じて安定的に外部に排気される。
【００７３】
図９（ａ）は発光部１００から分離されたウェハーＷの表面に第１導電性半導体層１０１が残存する状態を撮影した写真であり、図９（ｂ）は上述の方法により第１導電性半導体層１０１が除去された状態を撮影した写真である。図９（ａ）に示されたようにウェハーＷの表面に残存する第１導電性半導体層１０１は、図９（ｂ）のようにエッチングガスにより上記ウェハーＷの表面から除去されたことが分かる。
【００７４】
このように、発光部と分離された後の半導体成長用基板を用いて再び半導体発光素子を製造するには、上記ウェハーＷの表面に残存する半導体層を除去しなければならない。半導体層の蒸着工程と同様の方法により、上記ウェハーＷを上記化学気相蒸着装置の反応チャンバ１０内に備えられる上記サセプタ２０上に装着させたり、上記ボート３０に積載させ、エッチングガスｇを噴射して上記再生の対象となるウェハーＷの表面上に残存する残存物を除去することで、使用済みの基板を再生することができる。
【００７５】
従って、半導体層が分離されたウェハーの表面を物理的に研磨して再生する従来方式のように別途の再生装置を設けずに、半導体発光素子を製造するための化学気相蒸着装置１、１'を、そのままウェハーの再生に用いることができるという長所がある。
【００７６】
このように、本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法は、物理的加工や化学的浸漬のための別途の装置や設備がなくても、ウェハー上に半導体層蒸着のために用いられる化学気相蒸着装置を、ウェハー再生のための再生装置として転用することができる。
【００７７】
また、化学気相蒸着装置を通じた半導体層薄膜蒸着工程と実質的に同様に、蒸着のための反応ガスの代わりにエッチングのためのエッチングガスを供給する方式で再生工程を容易に行うことができる。
【００７８】
なお、エッチングガスを通じて半導体層を除去することで、ウェハーの表面の損傷を最小化することができる。
【００７９】
なお、上記においては、半導体成長用基板の表面に残存する半導体発光素子を、エッチングガスを適用することにより除去する実施形態を説明したが、半導体成長用基板に形成される半導体素子は半導体発光素子に限らない。半導体成長用基板に形成される半導体素子は、例えば、トランジスタ、集積回路、抵抗、コンデンサなどであってもよい。何れの半導体素子を形成するのに用いられた半導体成長用基板も、エッチングガスを適用することにより、表面に残存する半導体層が除去され、再び半導体層成長のための基板として再使用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１、１' 化学気相蒸着装置
１０ 反応チャンバ
２０ サセプタ
３０ ボート
４０ ガス供給部
Ｗ ウェハー
１００ 発光部
１０１ 第１導電性半導体層
１０２ 活性層
１０３ 第２導電性半導体層
２００ 支持部
３００ 導電性接着層
４００ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光素子は、ウェハー上に電気的特性及び光学的特性の異なる半導体層を組み合わせて積層構造に蒸着形成し、エッチング及びパターニング工程を経て製造される。
【０００３】
一般的に、該半導体層は、化学気相蒸着装置内で、成長用基板であるウェハー上にエピ薄膜を蒸着して形成されるが、垂直構造の窒化物半導体発光素子は、このように蒸着により形成された半導体層を成長用基板から分離して製造される。
【０００４】
そして、半導体層が分離された半導体成長用基板は、別途の装置に供給されて再生工程を経た後、再び半導体層成長のための基板として再使用される。この場合、半導体層と分離された上記成長用基板の表面には、一部の半導体層が残存するため、これを除去する工程を行わなければならない。
【０００５】
一般的に用いられるウェハーを物理的に研磨して再生する方法には、残留物とともにウェハーの表面も一部除去され、ウェハー上部の表面が損傷する上、ウェハーの厚さが変化するという問題がある。そして、物理的加工により、ウェハー上に更なる残存物及び副産物が発生し得るという問題がある。
【０００６】
浸漬により化学的に除去する方法は、化学溶液を除去するための洗浄工程をさらに行わなければならない。従って、工程が複雑で、作業時間が増加するという短所がある。また、有害な化学溶液を使用することにより、環境汚染の問題が生じる虞があり、さらには、処理施設の更なる確保などにより、新しくウェハーを製造する費用より再生費用が増加するなどの問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的の１つは、半導体成長用基板であるウェハーの表面に残存する半導体層を除去し、ウェハー上に発光素子を製造するにおいて、ウェハーの表面が損傷されないようにする半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的の他の１つは、大量のウェハーを一括処理できる半導体発光素子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】
【０００９】
本発明の一実施例による半導体発光素子の製造方法は、半導体成長用基板上に第１導電性半導体層、活性層及び第２導電性半導体層を順に成長させて発光部を形成する段階と、上記第２導電性半導体層上に上記発光部と結合されるように支持部を形成する段階と、上記発光部から上記半導体成長用基板を分離する段階と、上記分離された半導体成長用基板の表面に残存する半導体層が除去されるように上記半導体成長用基板にエッチングガスを適用する段階とを含んでよい。
【００１０】
上記エッチングガスを適用する段階後、上記半導体成長用基板の表面の残存物有無及び上記半導体成長用基板の厚さの減少有無を検査する段階をさらに含んでよい。
【００１１】
上記半導体層は、窒化物系半導体層を含んでよい。
【００１２】
上記窒化物系半導体層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを含んでよい。
【００１３】
上記支持部は、導電性物質からなってよい。
【００１４】
上記エッチングガスを適用する段階は、表面に上記半導体層が残存する上記半導体成長用基板を反応チャンバ内に配置させる段階と、上記半導体成長用基板が設定された温度及び圧力条件に露出されるように上記反応チャンバの内部を加熱及び加圧する段階と、ガス供給部を通じて上記反応チャンバの内部に上記エッチングガスを噴射することで、上記半導体成長用基板上に残存する上記半導体層を除去する段階とを含んでよい。
【００１５】
上記エッチングガスは、ＨＣｌガスまたはＣｌ２ガスを含んでよい。
【００１６】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記エッチングガスに補助ガスをさらに混合してよい。
【００１７】
上記補助ガスは、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）ガスを含んでよい。
【００１８】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記エッチングガスをプラズマ化して噴射してよい。
【００１９】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記反応チャンバの高さ方向に沿って区画された各領域の高さに対応して異なる高さを有するように備えられた複数の上記ガス供給部を通じて各領域に上記エッチングガスを噴射してよい。
【００２０】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記反応チャンバの上面に備えられ、下部に備えられる上記半導体成長用基板に向かって上記エッチングガスを噴射してよい。
【００２１】
上記エッチングガスを適用する段階は、上記反応チャンバの側面の周りに沿って備えられ、上記反応チャンバの中心部に向かって逆放射状（ｉｎｖｅｒｓｅ ｒａｄｉａｌｌｙ）に上記エッチングガスを噴射してよい。
【００２２】
上記反応チャンバは、枚葉式化学気相蒸着装置を構成し、内部に備えられるサセプタの上面に上記半導体成長用基板を装着させてよい。
【００２３】
上記反応チャンバは、炉型化学気相蒸着装置を構成し、内部に備えられるボートに上記半導体成長用基板を積載させてよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施例によると、半導体発光素子を製造するにおいて、半導体層と分離されたウェハーの表面に残存する半導体層を物理的加工をせずに除去することができ、ウェハーの表面の損傷を最小化することができるという効果がある。
【００２５】
また、複数のウェハーを一括処理することができ、生産性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行う化学気相蒸着装置を概略的に示す図面である。
【図２】図１の化学気相蒸着装置の変形例を概略的に示す図面である。
【図３】本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行う化学気相蒸着装置の他の実施例を概略的に示す図面である。
【図４】（ａ）は図３の化学気相蒸着装置において、ボートの垂直方向領域毎にガス供給部が配置される構造を概略的に示し、（ｂ）は図４（ａ）の水平断面図である。
【図５】図４（ａ）の垂直断面図である。
【図６】（ａ）から（ｃ）は、本発明の一実施例による半導体発光素子の製造方法を概略的に示す図面である。
【図７】図６の製造方法により製造された半導体発光素子を概略的に示す図面である。
【図８】図６（ｃ）において、半導体層と分離されたウェハーの表面に残存する半導体層を除去する方法を概略的に示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は成長用基板の表面に半導体層が残存する状態を示す写真で、（ｂ）は（ａ）から半導体層が除去された状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法に関する事項を図面を参照して説明する。しかし、本発明の実施例は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施例に限定されない。本発明の実施例は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００２８】
従って、図面に示された構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがあり、図面上で実質的に同じ構成及び機能を有する構成要素は、同じ参照符号を使用する。
【００２９】
図１から図５を参照し、本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行うための化学気相蒸着装置について説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行う化学気相蒸着装置を概略的に示す図面であり、図２は図１の化学気相蒸着装置の変形例を概略的に示す図面であり、図３は本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法を行う化学気相蒸着装置の他の実施例を概略的に示す図面である。図４（ａ）は図３の化学気相蒸着装置において、ボートの垂直方向領域毎にガス供給部が配置される構造を概略的に示す図面であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の水平断面図であり、図５は図４（ａ）の垂直断面図である。
【００３１】
図１及び図２のように、上記化学気相蒸着装置１は水平型（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｔｙｐｅ）の枚葉式化学気相蒸着装置であってよく、反応チャンバ１０、サセプタ２０、ガス供給部４０を含んでよい。
【００３２】
上記反応チャンバ１０は、チャンバ本体１１及び上記チャンバ本体１１を覆って密閉するチャンバ蓋１２で構成され、上記チャンバ蓋１２は上記チャンバ本体１１に開閉可能に備えられる。
【００３３】
上記サセプタ２０は、上記チャンバ本体１１内に固定または回転可能に備えられ、上記サセプタ２０の上面にはポケット２１が陥没形成され、半導体成長用基板、即ち、ウェハーＷが装着収容され、上記サセプタ２０の下面には加熱手段２２が備えられ、上記サセプタ２０を含む上記反応チャンバ１０の内部を加熱する。
【００３４】
上記ガス供給部４０は、図１に示されたように上記反応チャンバ１０の上面、即ち、上記チャンバ蓋１２に備えられ、下側に備えられる上記サセプタ２０に向かって反応ガスＧを供給することができる。また、上記ガス供給部４０は、図２に示されたように上記反応チャンバ１０の側面、即ち、上記チャンバ本体１１の上端部の周りに沿って備えられ、上記サセプタ２０の中心部に向かって逆放射状（ｉｎｖｅｒｓｅ ｒａｄｉａｌｌｙ）に上記反応ガスＧを供給することができる。
【００３５】
一方、図３のように、上記化学気相蒸着装置１'は縦型（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｙｐｅ）炉（ｆｕｒｎａｃｅ）の化学気相蒸着装置であってよく、反応チャンバ１０、ボート３０、ガス供給部４０を含んでよい。
【００３６】
上記反応チャンバ１０は、内部チャンバ１３と、上記内部チャンバ１３を覆って密閉する外部チャンバ１４の２重管構造で構成され、上記反応チャンバ１０の周りに沿って備えられる加熱手段２２を通じて上記反応チャンバ１０の内部を加熱する。
【００３７】
上記ボート３０には複数のウェハーＷが所定間隔で積載されて装着され、上記ウェハーＷが積載された上記ボート３０は上記反応チャンバ１０内に配置されたり、外部に排出されてよい。従って、ボート３０を通じて数百枚のウェハーＷを所定間隔で積載することで、大量に半導体発光素子を製造することが可能であるという長所を有する。
【００３８】
上記ガス供給部４０は、少なくとも１つが上記内部チャンバ１３と上記ボート３０との間に配置され、高さ方向に積載された複数のウェハーＷに沿って高さ方向に垂直に延長されて備えられ、上記反応チャンバ１０の内部に上記反応ガスＧを供給する。
【００３９】
上記ガス供給部４０は、図４に示されているように、高さ方向に積載された複数のウェハーＷの全体にわたって半導体層が均一に成長されるように、複数個が上記ボート３０の周りに沿って離隔されて配置されてよい。特に、それぞれのガス供給部は、図４（ａ）及び図５に示されたように、上記ウェハーＷが積載された方向である高さ方向に区画された上記ボート３０の各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の高さに対応して異なる高さを有するように形成されてよい。
【００４０】
具体的には、図面のように、上記ボート３０が下部領域Ａ１、中央部領域Ａ２及び上部領域Ａ３の３つに区画される場合において、上記ガス供給部４０は、上記ボート３０の下部領域Ａ１に上記反応ガスＧを供給する第１供給部４０ａ、上記ボート３０の中央部領域Ａ２に上記反応ガスＧを供給する第２供給部４０ｂ、及び上記ボート３０の上部領域Ａ３に上記反応ガスＧを供給する第３供給部４０ｃを含んでよい。ここで、上記第１供給部４０ａは上記下部領域Ａ１の高さに対応する高さで形成され、上記第２供給部４０ｂは上記中央部領域Ａ２の高さに対応する高さで形成され、上記第３供給部４０ｃは上記上部領域Ａ３の高さに対応する高さで形成されてよい。
【００４１】
そして、上記ガス供給部４０のそれぞれは、上記反応ガスＧの供給量を制御する流量計６０と個々に連結され、独立して上記反応ガスＧの供給量を調節する。即ち、上記第１供給部４０ａと第２供給部４０ｂ及び第３供給部４０ｃにそれぞれ連結された流量計６０を介して各ガス供給部４０ａ、４０ｂ、４０ｃに供給される反応ガスＧの供給量を個々に調節する。
【００４２】
従って、上記ボート３０の各領域に対応して配置される各ガス供給部４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、各ガス供給部毎に備えられる流量計６０を介して各領域毎に反応ガスＧの供給量を適切に調節することができ、上記ボート３０の高さ方向の領域に対する温度勾配などを設定することなく、簡単に各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３における半導体層の均一度に差が出ることを防止することができる。
【００４３】
図６と図７、及び上記図１から図５に示された化学気相蒸着装置を参照し、本発明の一実施例による半導体発光素子の製造方法を説明する。
【００４４】
図６（ａ）から図６（ｃ）は本発明の一実施例による半導体発光素子の製造方法を概略的に示す図面であり、図７は図６の製造方法により製造された半導体発光素子を概略的に示す図面である。
【００４５】
まず、図６（ａ）のように、半導体成長用基板、即ち、ウェハーＷ上に第１導電性半導体層１０１、活性層１０２及び第２導電性半導体層１０３を順に成長させて発光部１００を形成する。
【００４６】
具体的には、上記半導体成長用基板であるウェハーＷを上記化学気相蒸着装置１、１'の反応チャンバ１０内に備えられる上記サセプタ２０上に装着させたり、上記ボート３０に積載させ、ＭＯソースを含む反応ガスＧを噴射し、半導体層を形成するための蒸着工程を行う。
【００４７】
本実施形態では、第１及び第２導電性半導体層１０１、１０３はそれぞれｐ型及びｎ型半導体層であってよく、窒化物半導体からなってよい。従って、これに制限されないが、本実施形態の場合、第１及び第２導電性はそれぞれｐ型及びｎ型を意味すると理解することができる。第１及び第２導電性半導体層１０１、１０３は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎの組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である）を有し、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの物質がこれに該当する。第１及び第２導電性半導体層１０１、１０３との間に形成される活性層１０２は、電子と正孔の再結合により所定のエネルギーを有する光を放出し、量子井戸層と量子障壁層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造を用いてよい。
【００４８】
次に、図６（ｂ）のように、上記第２導電性半導体層１０３上に上記発光部１００と結合されるように支持部２００を形成する。
【００４９】
上記支持部２００は、上記ウェハーＷを上記発光部１００から除去するためのレーザリフトオフなどの工程において、上記発光部１００を支持する支持体の役割をし、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｉ、Ｓｅ、ＧａＡｓの何れか１つを含む物質、例えば、Ｓｉ基板にＡｌがドーピングされた導電性物質からなってよい。本実施形態では、支持部２００は導電性接着層３００を媒介として発光部１００と接合されてよい。導電性接着層３００は、例えば、ＡｕＳｎのような共融金属物質を用いてよい。
【００５０】
次に、図６（ｃ）のように、上記発光部１００から上記半導体成長用基板であるウェハーＷを分離する。上記発光部１００の第１導電性半導体層１０１と接する上記ウェハーＷは、レーザーリフトオフ工程により上記第１導電性半導体層１０１と分離されることができる。
【００５１】
図７に示されたように、上記ウェハーＷが分離された上記第１導電性半導体層１０１には、電極４００を形成して垂直構造の半導体発光素子を製造する。上記製造された半導体発光素子は、パッケージング工程のような発光素子パッケージを製造するための後続工程に用いられる。
【００５２】
このように発光部１００と分離されたウェハーＷの表面には、第１導電性半導体層１０１が一部残存する。上記のような半導体発光素子を製造する場合は、上記ウェハーＷの表面から上記残存する第１導電性半導体層１０１を除去しなければならない。
【００５３】
そのために、上記分離されたウェハーＷの表面に残存する第１導電性半導体層１０１が除去されるように上記ウェハーＷにエッチングガスを適用する。
【００５４】
以下では、図８と図９、及び上記図１から図５に示された化学気相蒸着装置を参照し、ウェハーＷの表面に残存する第１導電性半導体層１０１を除去する方法について説明する。
【００５５】
図８は、本発明の一実施例による半導体層を除去する方法を概略的に示すフローチャートである。
【００５６】
図８に示されたように、本発明の一実施例による半導体層を除去する方法は、表面に半導体層が残存する複数のウェハーを反応チャンバ内に配置させる段階（Ｓ１）と、上記ウェハーが設定された温度及び圧力条件に露出されるように上記反応チャンバの内部を加熱及び加圧する段階（Ｓ２）と、ガス供給部を通じて上記反応チャンバの内部にエッチングガスを噴射して、上記ウェハー上に残存する半導体層を除去する段階（Ｓ３）とを含んでよい。また、上記ウェハー上に残存する半導体層を除去する段階は、上記噴射されるエッチングガスをプラズマ化する段階（Ｓ３'）をさらに含んでよい。
【００５７】
まず、図８に示されたように、発光部１００から分離され、表面に第１導電性半導体層１０１が残存する複数のウェハーＷを反応チャンバ１０内に配置する（Ｓ１）。上記第１導電性半導体層１０１を除去することで再生の対象となる上記ウェハーＷは、上記第１導電性半導体層１０１の一部が上記ウェハーＷから分離された後に残存する場合に限らず、蒸着工程により形成された上記発光部１００に問題が生じて使用不可能となり、上記ウェハーＷを再使用する必要がある場合も含んでよい。
【００５８】
上記ウェハーＷは、サファイア、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）及びリン化ガリウム（ｇａｌｌｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ：ＧａＰ）の何れか１つからなってよく、本実施例では、サファイアからなるもので説明する。
【００５９】
また、上記第１導電性半導体層１０１は、上述のように、窒化物系半導体層を含み、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどを含んでよい。
【００６０】
上記反応チャンバ１０は、上記図１及び図２に示されたように、内部にサセプタ２０を備える枚葉式化学気相蒸着装置１であってよく、上記ウェハーＷは数枚が上記サセプタ２０の上面に装着されてよい。また、上記反応チャンバ１０は、図３に示されたように、内部にボート３０を備える炉型化学気相蒸着装置１'であってもよく、上記ウェハーＷは上記ボート３０の高さ方向に沿って数百枚が所定間隔で積載されてよい。
【００６１】
次に、上記ウェハーＷが設定された温度及び圧力条件に露出されるように上記反応チャンバ１０の内部を加熱及び加圧する（Ｓ２）。
【００６２】
該温度及び圧力条件は、上記反応チャンバ１０のサイズなどを考慮し、後に説明するエッチングガスｇにより上記第１導電性半導体層１０１がエッチングされ得る範囲内で適切に調節してよい。上記温度条件は５０℃〜２０００℃の範囲内で、上記圧力条件は１０−９ｔｏｒｒ〜１０００ｔｏｒｒ範囲内で調節されることが好ましい。
【００６３】
次に、ガス供給部４０を通じて上記反応チャンバ１０の内部にエッチングガスｇを噴射し、上記ウェハーＷ上に残存する上記第１導電性半導体層１０１を除去する（Ｓ３）。
【００６４】
上記ガス供給部４０は、図１に示されたように、上記反応チャンバ１０の上面、即ち、チャンバ蓋１２に備えられ、上記サセプタ２０の上面に向かって下方向に上記エッチングガスｇを噴射するシャワーヘッド構造で備えられてもよい。
【００６５】
また、上記ガス供給部４０は、図２に示されたように、上記反応チャンバ１０の側面の周りに沿って備えられ、上記サセプタ２０の外周面の縁から中心部に向かって逆放射状（ｉｎｖｅｒｓｅ ｒａｄｉａｌ）に上記エッチングガスｇを噴射するリザーバー構造で備えられてもよい。
【００６６】
また、上記ガス供給部４０は、図３に示されたように、上記内部チャンバ１３とボート３０との間に上記ウェハーＷの積載方向、即ち、高さ方向に沿って垂直に延長されて備えられてもよい。そして、上記ガス供給部４０は、上記ウェハーＷに向かって開放された複数の噴射ノズル４１を通じて上記エッチングガスｇを上記反応チャンバ１０の内部に噴射してよい。上記噴射ノズル４１は、上記ウェハーＷの積載間隔に対応して備えられ、各ウェハーＷの表面に上記エッチングガスｇを噴射することができる。この場合、上記噴射ノズル４１は、上記積載されたウェハーＷの各側面と対向するように配列されたり、上記積載されたウェハーＷの間に位置するように配列されてよい。
【００６７】
上記第１導電性半導体層１０１を除去するために用いるエッチングガスｇには、ＨＣｌガスまたはＣｌ２ガスが含まれてよい。上記エッチングガスｇにより上記第１導電性半導体層１０１を除去するメカニズムについて説明する。上記反応チャンバ１０の内部に噴射された上記エッチングガスｇは、上述した上記反応チャンバ１０内の温度及び圧力条件で、Ｃｌイオンを生成する。該Ｃｌイオンは、ＧａＮを、高温で揮発性物質であるＧａＣｌ３及びその化合物とＮＨ３に分解することができる。結局、ＧａＮは分解されてガスの形態で排出され、ＨＣｌ及びＣｌ２のガスに安定的なウェハーＷだけが残る。
【００６８】
上記エッチングガスｇは、単一のＨＣｌガスまたはＣｌ２ガスで供給されることができ、必要に応じて、補助ガスをさらに混合し、上記反応チャンバ１０のサイズなどによるエッチング速度、エッチングガスの流速（ｆｌｏｗ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）などを調節することができる。上記補助ガスには、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）ガスなどが含まれてよい。
【００６９】
上記ガス供給部４０により噴射される上記エッチングガスｇは、プラズマ化されて噴射されてよい（Ｓ３'）。図１及び図２に示されたように、上記反応チャンバ１０にプラズマ装置５０を備えてよく、これを通じて噴射されるエッチングガスｇをプラズマ化して上記反応チャンバ１０内におけるイオン化密度を高めることで、エッチング速度の調節、例えば、加速化することができる。
【００７０】
一方、噴射された上記エッチングガスｇにより上記第１導電性半導体層１０１が除去された上記ウェハーＷに対し、その表面の残存物有無、及び上記ウェハーＷの厚さの減少有無とその範囲などを検査することができる。
【００７１】
該検査は、上記反応チャンバ１０に備えられるセンサー（不図示）により自動的に行われてよく、残存物が見つかった場合は、上記反応チャンバ１０内の温度及び圧力条件を調節して残存物を除去したり、エッチング工程をさらに行ってよい。
【００７２】
次に、エッチングガスｇにより第１導電性半導体層１０１の残存物が除去されて再生が完了した上記ウェハーＷを上記反応チャンバ１０から排出させる。そして、上記エッチングガスｇは、上記反応チャンバ１０と連結された排気部７０を通じて安定的に外部に排気される。
【００７３】
図９（ａ）は発光部１００から分離されたウェハーＷの表面に第１導電性半導体層１０１が残存する状態を撮影した写真であり、図９（ｂ）は上述の方法により第１導電性半導体層１０１が除去された状態を撮影した写真である。図９（ａ）に示されたようにウェハーＷの表面に残存する第１導電性半導体層１０１は、図９（ｂ）のようにエッチングガスにより上記ウェハーＷの表面から除去されたことが分かる。
【００７４】
このように、発光部と分離された後の半導体成長用基板を用いて再び半導体発光素子を製造するには、上記ウェハーＷの表面に残存する半導体層を除去しなければならない。半導体層の蒸着工程と同様の方法により、上記ウェハーＷを上記化学気相蒸着装置の反応チャンバ１０内に備えられる上記サセプタ２０上に装着させたり、上記ボート３０に積載させ、エッチングガスｇを噴射して上記再生の対象となるウェハーＷの表面上に残存する残存物を除去することで、使用済みの基板を再生することができる。
【００７５】
従って、半導体層が分離されたウェハーの表面を物理的に研磨して再生する従来方式のように別途の再生装置を設けずに、半導体発光素子を製造するための化学気相蒸着装置１、１'を、そのままウェハーの再生に用いることができるという長所がある。
【００７６】
このように、本発明の実施例による半導体発光素子の製造方法は、物理的加工や化学的浸漬のための別途の装置や設備がなくても、ウェハー上に半導体層蒸着のために用いられる化学気相蒸着装置を、ウェハー再生のための再生装置として転用することができる。
【００７７】
また、化学気相蒸着装置を通じた半導体層薄膜蒸着工程と実質的に同様に、蒸着のための反応ガスの代わりにエッチングのためのエッチングガスを供給する方式で再生工程を容易に行うことができる。
【００７８】
なお、エッチングガスを通じて半導体層を除去することで、ウェハーの表面の損傷を最小化することができる。
【００７９】
なお、上記においては、半導体成長用基板の表面に残存する半導体発光素子を、エッチングガスを適用することにより除去する実施形態を説明したが、半導体成長用基板に形成される半導体素子は半導体発光素子に限らない。半導体成長用基板に形成される半導体素子は、例えば、トランジスタ、集積回路、抵抗、コンデンサなどであってもよい。何れの半導体素子を形成するのに用いられた半導体成長用基板も、エッチングガスを適用することにより、表面に残存する半導体層が除去され、再び半導体層成長のための基板として再使用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１、１' 化学気相蒸着装置
１０ 反応チャンバ
２０ サセプタ
３０ ボート
４０ ガス供給部
Ｗ ウェハー
１００ 発光部
１０１ 第１導電性半導体層
１０２ 活性層
１０３ 第２導電性半導体層
２００ 支持部
３００ 導電性接着層
４００ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体成長用基板上に第１導電性半導体層、活性層及び第２導電性半導体層を順に成長させて発光部を形成する段階と、
前記第２導電性半導体層上に前記発光部と結合されるように支持部を形成する段階と、
前記発光部から前記半導体成長用基板を分離する段階と、
分離された前記半導体成長用基板の表面に残存する半導体層が除去されるように前記半導体成長用基板にエッチングガスを適用する段階と
を含む半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記エッチングガスを適用する段階後、前記半導体成長用基板の表面の残存物有無及び前記半導体成長用基板の厚さの減少有無を検査する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記半導体層は、窒化物系半導体層を含むことを特徴とする請求項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】
前記窒化物系半導体層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記支持部は、導電性物質からなることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記エッチングガスを適用する段階は、
表面に前記半導体層が残存する前記半導体成長用基板を反応チャンバ内に配置させる段階と、
前記半導体成長用基板が、設定された温度及び圧力条件に露出されるように前記反応チャンバの内部を加熱及び加圧する段階と、
ガス供給部を通じて前記反応チャンバの内部に前記エッチングガスを噴射して、前記半導体成長用基板上に残存する前記半導体層を除去する段階と
を含む請求項１から５の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記エッチングガスは、ＨＣｌガスまたはＣｌ２ガスを含むことを特徴とする請求項１または６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記エッチングガスに補助ガスをさらに混合することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記補助ガスは、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）ガスを含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記エッチングガスをプラズマ化して噴射することを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記反応チャンバの高さ方向に沿って区画された各領域の高さに対応して異なる高さを有するように備えられた複数の前記ガス供給部を通じて各領域に前記エッチングガスを噴射することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記反応チャンバの上面に備えられ、下部に備えられる前記半導体成長用基板に向かって前記エッチングガスを噴射することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記反応チャンバの側面の周りに沿って備えられ、前記反応チャンバの中心部に向かって逆放射状（ｉｎｖｅｒｓｅ ｒａｄｉａｌｌｙ）に前記エッチングガスを噴射することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記反応チャンバは、枚葉式化学気相蒸着装置を構成し、内部に備えられるサセプタの上面に前記半導体成長用基板を装着させることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記反応チャンバは、炉型化学気相蒸着装置を構成し、内部に備えられるボートに前記半導体成長用基板を積載させることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
半導体成長用基板において成長した半導体層を、前記半導体成長用基板から分離する分離段階と、
前記分離段階の後に前記半導体成長用基板の表面に残存する半導体層が除去されるように前記半導体成長用基板にエッチングガスを適用する段階と
を含む半導体層の除去方法。
【請求項１】
半導体成長用基板上に第１導電性半導体層、活性層及び第２導電性半導体層を順に成長させて発光部を形成する段階と、
前記第２導電性半導体層上に前記発光部と結合されるように支持部を形成する段階と、
前記発光部から前記半導体成長用基板を分離する段階と、
分離された前記半導体成長用基板の表面に残存する半導体層が除去されるように前記半導体成長用基板にエッチングガスを適用する段階と
を含む半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記エッチングガスを適用する段階後、前記半導体成長用基板の表面の残存物有無及び前記半導体成長用基板の厚さの減少有無を検査する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記半導体層は、窒化物系半導体層を含むことを特徴とする請求項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】
前記窒化物系半導体層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記支持部は、導電性物質からなることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記エッチングガスを適用する段階は、
表面に前記半導体層が残存する前記半導体成長用基板を反応チャンバ内に配置させる段階と、
前記半導体成長用基板が、設定された温度及び圧力条件に露出されるように前記反応チャンバの内部を加熱及び加圧する段階と、
ガス供給部を通じて前記反応チャンバの内部に前記エッチングガスを噴射して、前記半導体成長用基板上に残存する前記半導体層を除去する段階と
を含む請求項１から５の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記エッチングガスは、ＨＣｌガスまたはＣｌ２ガスを含むことを特徴とする請求項１または６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記エッチングガスに補助ガスをさらに混合することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記補助ガスは、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）ガスを含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記エッチングガスをプラズマ化して噴射することを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記反応チャンバの高さ方向に沿って区画された各領域の高さに対応して異なる高さを有するように備えられた複数の前記ガス供給部を通じて各領域に前記エッチングガスを噴射することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記反応チャンバの上面に備えられ、下部に備えられる前記半導体成長用基板に向かって前記エッチングガスを噴射することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記エッチングガスを適用する段階は、前記反応チャンバの側面の周りに沿って備えられ、前記反応チャンバの中心部に向かって逆放射状（ｉｎｖｅｒｓｅ ｒａｄｉａｌｌｙ）に前記エッチングガスを噴射することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記反応チャンバは、枚葉式化学気相蒸着装置を構成し、内部に備えられるサセプタの上面に前記半導体成長用基板を装着させることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記反応チャンバは、炉型化学気相蒸着装置を構成し、内部に備えられるボートに前記半導体成長用基板を積載させることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
半導体成長用基板において成長した半導体層を、前記半導体成長用基板から分離する分離段階と、
前記分離段階の後に前記半導体成長用基板の表面に残存する半導体層が除去されるように前記半導体成長用基板にエッチングガスを適用する段階と
を含む半導体層の除去方法。
【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２０１３−４９８１（Ｐ２０１３−４９８１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３４５８２（Ｐ２０１２−１３４５８２）
【出願日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]