半導体発光装置の製造方法
【課題】樹脂埋め込み型の半導体発光装置において、レーザリフトオフ法を用いて成長用基板を剥離する際の半導体膜へのダメージを防止し、更に樹脂材料のアブレーションに伴う半導体膜への異物の付着を防止することができる半導体発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】レーザを照射する工程は、分割溝によって分割された半導体膜の少なくとも１つの個片と樹脂３０の少なくとも１つの個片に隣接する部分を含む範囲に樹脂が分解し且つ半導体膜が分解されないエネルギー密度でレーザ照射を行う第１レーザ照射ステップと、少なくとも１つの個片を含む範囲に半導体膜が分解し得るエネルギー密度でレーザ照射を行う第２レーザ照射ステップと、を含む。
【解決手段】レーザを照射する工程は、分割溝によって分割された半導体膜の少なくとも１つの個片と樹脂３０の少なくとも１つの個片に隣接する部分を含む範囲に樹脂が分解し且つ半導体膜が分解されないエネルギー密度でレーザ照射を行う第１レーザ照射ステップと、少なくとも１つの個片を含む範囲に半導体膜が分解し得るエネルギー密度でレーザ照射を行う第２レーザ照射ステップと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光装置に関し、特に半導体膜の結晶成長に用いられる成長用基板をレーザリフトオフ法により除去する工程を含む半導体発光装置の製造方法に関する。
【従来技術】
【０００２】
ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子は、近年の技術の進歩により高効率、高出力化されている。しかし、高出力化に伴って発光素子から発せられる熱量も増加し、これによる信頼性の低下が問題となっている。これを解決するために比較的熱伝導性の低い成長用基板を除去し、これに替えて比較的熱伝導性の高い金属等で半導体膜を支持する構成がとられている。かかる構造とすることにより、発光素子の放熱性が改善される他、成長用基板を除去することにより発光効率、特に光取り出し効率の向上も期待できる。すなわち、成長用基板を光が通過する際に起こる光吸収や半導体膜と成長用基板の屈折率差に起因してその界面で全反射される光の成分を減じることが可能となる。ＧａＮ系半導体膜から成長用基板を剥離する場合、レーザリフトオフ（ＬＬＯ）法が用いられるのが一般的である。
【０００３】
特許文献１には、レーザリフトオフの際に半導体膜に隣接する樹脂材料から発生するカーボン系の異物が半導体膜の剥離面に付着するため、これをレーザによって除去する手法が記載されている。
【０００４】
特許文献２は、レーザリフトオフ法によらずに成長用基板を除去する方法として以下の手順を開示している。サファイア基板の表面に周期的なストライプ状又は島状の犠牲膜を形成する。サファイア基板の露出部より第１の窒化物半導体を横方向成長させて、犠牲膜を覆わない状態で成長を止める。エッチングにより犠牲膜を除去することにより第１の窒化物半導体の下部に空間を形成する。第１の窒化物半導体の上面および横方向成長部分である側面より第２の窒化物半導体を成長させる。これにより、窒化物半導体内部に空間が形成されて窒化物半導体はサファイア基板上に柱状構造によって支持される。窒化物半導体とサファイア基板との接合強度が低下するので振動や熱衝撃によってサファイア基板を除去することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０３９９４号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、半導体膜の表面に支持基板としてＣｕ膜を形成する場合、半導体膜に半導体発光装置の１区画を画定する素子分割ラインに沿って格子状の素子分割溝（ストリート）を形成しておき、この素子分割溝に樹脂を埋め込むことにより半導体膜の表面を平坦化する。平坦化された半導体膜上に電界めっき法等によりＣｕ膜が形成され、その後、レーザリフトオフ法により成長用基板が除去される。このような樹脂埋め込み型の半導体発光装置において、レーザリフトオフ法により成長用基板を剥離すると以下のような問題が生じる。すなわち、レーザリフトオフ法においては、成長用基板の裏面側からレーザを照射し、成長用基板の上に形成されているＧａＮ系半導体膜を金属ＧａとＮ２ガスに分解する。このとき、発生したＮ２ガスは外部に放出されにくく、半導体膜と成長用基板の界面付近に滞留し、Ｎ２ガスの圧力による衝撃で半導体膜にクラックが生じる場合がある。また、レーザ照射によって半導体膜の分解・蒸発と樹脂の分解・蒸発が同時に起こるが、半導体膜に隣接する部分において樹脂が残り易く、半導体膜の周囲に樹脂が残っている状態で成長用基板を剥離すると半導体膜のエッジ部やコーナ部にクラックが生じる場合がある。更に、レーザ照射によって半導体膜の分解・蒸発と樹脂の分解・蒸発が同時に起こるため、レーザ照射によって樹脂材料から発生するカーボン系物質が、成長用基板を剥離することによって表出した半導体膜の表出面の下に導入され、半導体膜の表出面にカーボン系の異物が付着する。その後、半導体膜の表出面に電極等を形成したり、光取り出し効率を向上させるための加工を施す場合、特許文献１に記載されているように、半導体膜の表面に付着したカーボン系異物を除去するための工程が必要となっていた。
【０００７】
また、特許文献２に記載の手法によれば、レーザリフトオフによらず半導体膜から成長用基板を剥離することが可能となるが、半導体膜の結晶成長は、犠牲膜のエッチング工程を挟んで２段階で行われることとなるため工程が煩雑になる。また、犠牲膜の除去方法としてエッチングを用いると半導体膜の表面に形成される電極や絶縁膜などにダメージが及ぶ場合ある。
【０００８】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、樹脂埋め込み型の半導体発光装置において、レーザリフトオフ法を用いて成長用基板を剥離する際の半導体膜へのダメージを防止し、更に樹脂材料のアブレーションに伴う半導体膜への異物の付着を防止することができる半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、成長用基板の上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜を素子分割ラインに沿ってエッチングして、前記半導体膜に前記成長用基板に達する分割溝を形成して前記半導体膜を分割する工程と、前記分割溝にレーザ吸収性を有する樹脂を充填する工程と、前記半導体膜上に前記半導体膜を支持する支持部材を形成する工程と、前記成長用基板の裏面側からレーザを照射して前記成長用基板との界面近傍における前記半導体膜および前記樹脂を分解して前記成長用基板を前記半導体膜から剥離する工程と、を含み、前記レーザを照射する工程は、前記分割溝によって分割された前記半導体膜の少なくとも１つの個片と前記樹脂の前記少なくとも１つの個片に隣接する部分を含む範囲に前記樹脂が分解し且つ前記半導体膜が分解されないエネルギー密度でレーザ照射を行う第１レーザ照射ステップと、前記少なくとも１つの個片を含む範囲に前記半導体膜が分解し得るエネルギー密度でレーザ照射を行う第２レーザ照射ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、第１レーザ照射ステップにおいて半導体膜に隣接する樹脂を分解することより半導体膜の周囲に空隙が形成されるので、第２レーザ照射ステップにおいて半導体膜から発生するＮ２ガスは上記空隙から放出される。これにより、半導体膜下にＮ２ガスは滞留せず高圧が発生しないため、半導体膜のクラックの発生は回避される。また、２段階でレーザ照射を行うことにより、半導体膜の周囲の樹脂を確実に除去できるので、サファイア基板を剥離する際に半導体膜のエッジ部やコーナ部にクラックが導入されることもない。更に、第２レーザ照射ステップにおいて、樹脂へのレーザ照射を極力抑えることにより、半導体膜の表出面へのカーボン系異物の付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る半導体膜の層構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例である成長用基板の剥離工程におけるレーザ照射範囲を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る２段階のレーザ照射により成長用基板を剥離したときの半導体膜の表面の状態を示す図である。（ｂ）は、比較例であり、１段階のレーザ照射により成長用基板を剥離したときの半導体膜の表面の状態を示す図である。
【図６】（ａ）は、本発明に係る２段階のレーザ照射により成長用基板を剥離したときの半導体膜の表面の状態を示す図である。（ｂ）は、比較例であり、１段階のレーザ照射により成長用基板を剥離したときの半導体膜の表面の状態を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。以下の説明では、一例としてAlxInyGazN（0≦x≦1、0≦y≦１、0≦z≦1、x+y+z=1）からなる半導体膜を含むＬＥＤの製造に本発明を適用した場合について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例に係る半導体発光装置を構成する半導体膜１１の層構造を示す断面図、図２および図３は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。実施例１に係る半導体発光装置は、成長用基板上に結晶成長させた半導体膜を電界めっき法により形成されたＣｕ膜により支持する構成を有するものである。
【００１４】
（半導体膜形成工程）
半導体膜の成長用基板として使用するサファイア基板１０を用意する。サファイア基板１０を水素雰囲気中で１０００℃、１０分間加熱してサファイア基板１０のサーマルクリーニングを行う。次にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によりサファイア基板１０上に低温バッファ層１１１、下地ＧａＮ層１１２、ｎ−ＧａＮ層１１３、活性層１１４、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１１５、ｐ−ＧａＮ層１１６からなる半導体膜１１を形成する。具体的には、基板温度を５００℃とし、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）（流量10.4μmol/min）およびＮＨ３（流量3.3LM）を約３分間供給してＧａＮからなる低温バッファ層１１１をサファイア基板１０上に形成する。その後、基板温度を１０００℃まで昇温し、約３０秒間保持することで低温バッファ層１１１を結晶化させる。続いて、基板温度を１０００℃に保持したままＴＭＧ（流量45μmol/min）およびＮＨ３（流量4.4LM）を約２０分間供給し、膜厚１μｍ程度の下地ＧａＮ層１１２を形成する。次に、基板温度１０００℃にてＴＭＧ（流量45μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントガスとしてＳｉＨ４（流量2.7×10-9mol/min）を約１００分間供給し、膜厚５μｍ程度のｎ−ＧａＮ層１１３を形成する。続いて、ｎ−ＧａＮ層１１３の上に活性層１１４を形成する。本実施例では、活性層１１４としてInGaN/GaNからなる多重量子井戸構造を適用した。すなわち、InGaN/GaNを１周期として５周期の成長を行う。具体的には、基板温度を７００℃とし、ＴＭＧ（流量3.6μmol/min）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）（流量10μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）を約３３秒間供給し、膜厚約２．２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層を形成し、続いてＴＭＧ（流量3.6μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）を約３２０秒間供給して膜厚約１５ｎｍのＧａＮ障壁層を形成する。かかる処理を５周期分繰り返すことにより活性層１１４が形成される。次に、基板温度を８７０℃まで昇温し、ＴＭＧ（流量8.1μmol/min）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）（流量7.5μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントとしてＣｐ２Ｍｇ（bis-cyclopentadienyl Mg）（流量2.9×10-7μmol/min）を約５分間供給し、膜厚約４０ｎｍのｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１１５を形成する。続いて、基板温度を保持したまま、ＴＭＧ（流量18μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントとしてＣｐ２Ｍｇ（流量2.9×10-7μmol/min）を約７分間供給し、膜厚約１５０ｎｍのｐ−ＧａＮ層１１６を形成する。サファイア基板１０上には、これらの各層によって構成される半導体膜１１が形成される（図２（ａ））。
【００１５】
（素子分割溝形成工程）
次に、半導体膜１１に個々の半導体発光装置を区画する素子分割溝２０を形成する。具体的には、半導体膜１１の表面にレジスト材を塗布した後、露光・現像処理を経て形成すべき素子分割溝に対応した格子状パターンのレジストマスク（図示せず）を形成する。次に、ウエハをＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置に投入し、Ｃｌ２プラズマによるドライエッチングによりレジストマスクの開口部において露出した半導体膜１１をエッチングする。半導体膜１１には、サファイア基板１０に達する格子状の素子分割溝２０が形成される。素子分割溝２０により、半導体膜１１は例えば一辺が１０００μｍの個片（チップ）１１ａに分割される（図２（ｂ））。
【００１６】
（保護膜形成および電極形成工程）
次に、素子分割溝２０を形成したことによって露出した半導体膜の個片１１ａの側面に例えばＳｉＯ２からなる保護膜１２を形成する。保護膜１２は、半導体膜１１の露出面に異物が付着して、リークやショートが発生するのを防止する役割を担う。保護膜１２は、例えばＣＶＤ法やスパッタ法により半導体膜１１上にＳｉＯ２膜を堆積させ、エッチング法又はリフトオフ法等によりパターニングすることにより形成される。
【００１７】
次に、半導体膜の個片１１ａの各々の表面にｐ電極１３を形成する。半導体膜の個片１１ａの各々の表面にｐ電極１３のパターンに対応したレジストマスクを形成しておき、電子ビーム蒸着法などによってＰｔ（１ｎｍ）／Ａｇ（１５０ｎｍ）／Ｔｉ（１００ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）を順次堆積する。その後、レジストマスク上に堆積されたこれらの金属膜をリフトオフすることによりｐ電極１３を形成する（図２（ｃ））。
【００１８】
（樹脂埋め込み工程）
次に、半導体膜１１に形成された素子分割溝２０にレーザ吸収性を有する樹脂３０を充填する。樹脂３０の材料として、例えばノボラック樹脂を含有するレジスト材を用いることができる。レジスト材をスピンコート法によりウエハ上に均一に塗布し、素子分割溝２０にレジスト材を充填する。その後、１５０℃程度の熱処理を行ってレジスト材に含まれる溶液や水分を除去し、レジスト材を硬化させる。その後、素子分割溝２０に埋め込まれた樹脂３０の表面とｐ電極１３の表面が同一平面となるように平坦化処理を行う（図２（ｄ））。尚、樹脂３０は、レジスト材以外にもポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００１９】
（支持基板の形成工程）
次に、半導体膜１１上に支持基板として機能するＣｕ膜４１を形成する。具体的には、ｐ電極１３および樹脂３０が最表面に表出している構造体の表面に例えばスパッタ法によりＣｕからなるめっきシード層４０を形成する。その後、シアン化銅若しくは硫酸銅ベースのめっき浴中にウエハを浸漬し、電界めっき法によりめっきシード層４０の上にＣｕ膜４１を成長させて支持基板を形成する（図２（ｅ））。
【００２０】
（成長用基板剥離工程）
次に、レーザリフトオフ法により、サファイア基板１０を剥離する。サファイア基板１０は、照射するレーザのエネルギー密度を変えて２段階のレーザ照射を行うことにより剥離される。各段階において、レーザ光源として波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いた。エキシマレーザは、サファイア１０に対しては透過性を有する一方、半導体膜１１を構成するＧａＮに吸収されるという特性を有する。従って、本実施例においては、サファイア基板１０との界面付近で、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部 がＧａとＮ２ガスに分解される。レーザ照射は、例えば素子分割溝２０によって区画された個片（チップ）１１ａ単位で行われる。
レーザ照射工程の第１段階（第１レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、素子分割溝２０に充填された樹脂３０のみが分解し、半導体膜１１が分解されない比較的低いエネルギー密度（例えば２００ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１００で示される。すなわち、破線１００は、第１レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。第１レーザ照射ステップでは、１ショットで半導体膜の個片１１ａの１つと樹脂３０の当該個片１１ａの周囲を囲む部分を含む範囲にレーザが照射される。照射範囲は、素子分割溝２０の幅方向の中間位置まで及んでいてもよい。より具体的には、ビームスポット１００は、１辺が１０００μｍである半導体膜の個片１１ａのサイズよりも大きい、例えば一辺１１２０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分において樹脂３０が分解・蒸発し、個片１１ａの外周に空隙３１が形成される（図３（ａ））。
ビームスポット１００は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。そして、ウエハの全域に亘ってレーザ照射が行われる。図３（ｂ）は、第１レーザ照射ステップが完了した後の状態を示している。第１レーザ照射ステップでは、レーザのエネルギー密度は低く抑えられているので、この段階で低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は分解に至らず、サファイア基板１０と半導体膜１１は接合したままであるので、樹脂３０の分解・蒸発に伴って発生するカーボン系物質が半導体膜１１に付着することはない。
【００２１】
レーザ照射工程の第２段階（第２レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部を分解し得る比較的高いエネルギー密度（例えば８５０ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１１０で示される。すなわち、破線１１０は、第２レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。図４に示すように、第２レーザ照射ステップにおける照射範囲は、第１レーザ照射ステップにおける照射範囲よりも狭くなるようにビーム成形される。第２レーザ照射ステップにおいては、少なくとも半導体膜の個片１１ａを含み、且つできる限り当該半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分の樹脂３０を含まないようにレーザ照射することが好ましい。具体的には、ビームスポット１１０は、１辺が１０００μｍである半導体膜の個片１１ａのサイズよりも僅かに大きい、例えば一辺１０４０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０との界面付近において、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は、ＧａとＮ２ガスに分解されて、レーザ照射部においてサファイア基板１０は半導体膜１１から剥離する（図３（ｃ））。尚、レーザビームの成形は金属マスク等を用いることにより容易に行うことができる。
【００２２】
先の第１レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって各個片１１ａの外周に形成された空隙３１は、第２レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって半導体膜１１から発生するＮ２ガスの放出経路として機能する。すなわち、発生したＮ２ガスは、半導体膜下に滞留することなく、空隙３１を経由して外部に放出される。これにより、半導体膜１１に作用するＮ２ガスの圧力は緩和され、クラックの発生を防止することが可能となる。また、第２レーザ照射ステップにおいてレーザの一部は、樹脂３０にも照射されることとなるが、上記したようにビームスポット１１０を可能な限り小さく成形することにより、カーボン系物質の発生量を抑制することができ、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着量を大幅に低減することができる。また、半導体膜１１の外周に形成された空隙３１を経由してＮ２ガスが放出される際に、各個片１１ａの主面の外周に向かう方向に気流が生じるため、樹脂３０から発生するカーボン系物質は、半導体膜１１の下方には導入されにくくなり、半導体膜１１の表出面への異物の付着を更に抑制することができる。
【００２３】
ビームスポット１１０は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。ウエハの全域に亘ってレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０を半導体膜１１から完全に剥離する（図３（ｄ））。尚、本実施例では、レーザ光源としてＫｒＦエキシマレーザを用いたが、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザや、波長２６６ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザも用いることができる。
【００２４】
その後、サファイア基板１０を剥離することによって表出した各個片１１ａの表出面にｎ電極（図示せず）を形成する。そして、レーザスクライブ法等により、素子分割溝２０に沿って支持基板であるＣｕ膜４１をスクライビングすることによりチップ状に分割する。以上の工程を経ることにより半導体発光装置が完成する。
【００２５】
図５（ａ）および図６（ａ）は、上記実施例で示した２段階のレーザ照射によりサファイア基板を剥離した後の半導体膜の表出面を撮影した金属顕微鏡写真である。図５（ｂ）および図６（ｂ）は、比較例として、１段階のレーザ照射のみによってサファイア基板を剥離した場合の半導体膜の表出面を示したものである。具体的には、素子分割溝によって区画された１辺１０００μｍの半導体膜の個片に対してビームスポットを１辺１１２０μｍの正方形に成形し、エネルギー密度を半導体膜が分解し得る８５０ｍＪ／ｃｍ２として１段階のレーザ照射でサファイア基板を剥離した。図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、２段階のレーザ照射によりサファイア基板を剥離した場合、半導体膜１１のエッジ部やコーナ部にクラックは確認されず、半導体膜１１の表出面に異物はほとんど付着していなかった。一方、図５（ｂ）に示すように、１段階のレーザ照射により一挙にサファイア基板を剥離した場合、半導体膜１１のエッジ部にクラックが確認された。また、図６（ｂ）に示すように、半導体膜１１の表出面にカーボン系の異物が付着していることが確認された。
【００２６】
このように、本実施例に係る半導体発光装置の製造方法では、第１レーザ照射ステップにおいて素子分割溝２０に充填された樹脂３０のみが分解し、半導体膜１１に含まれるＧａＮ層が分解されない比較的低いエネルギー密度でレーザ照射が行われ、第２レーザ照射ステップにおいてＧａＮ層が分解し得る比較的高いエネルギー密度でレーザ照射が行われる。第２レーザ照射ステップのレーザ照射によって半導体膜１１から発生するＮ２ガスは、第１レーザ照射ステップにおいて半導体膜１１の周囲に形成された空隙３１を経由して外部に放出されるので、半導体膜１１の下にＮ２ガスは滞留せず高圧が発生しないため、半導体膜１１のクラックの発生は回避される。また、２段階でレーザ照射を行うことにより、半導体膜１１の周囲の樹脂を確実に除去できるので、サファイア基板１０を剥離する際に半導体膜１１のエッジ部やコーナ部にクラックが導入されることもない。
更に、第２レーザ照射ステップにおいて、樹脂３０へのレーザ照射を極力抑えることにより、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着を防止することができる。従って、特許文献１に記載されているようなカーボン系異物を除去するための処理を省略することが可能となる。また、本発明に係る製法では、特許文献２に記載の製法のように半導体膜１１の結晶成長を２段階で行うといった煩雑さもなく、また犠牲膜のエッチングといった処理も要しないので、半導体膜１１に付随する電極や保護膜等にダメージを与えることはない。
【００２７】
（実施例２）
図７および図８は、本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。実施例２に係る半導体発光装置は、成長用基板上に結晶成長させた半導体膜を別途用意されたＳｉ基板により支持するタイプのものである。
【００２８】
サファイア基板１０の表面にＭＯＣＶＤ法によりサファイア基板１０上にAlxInyGazNからなる半導体膜１１を形成する。半導体膜１１の構造および成長条件は、実施例１と同様である（図７（ａ））。
次に、半導体膜１１に個々の半導体発光装置を区画する素子分割溝２０を形成する。素子分割溝２０は、実施例１の場合と同様、例えばＣｌ２プラズマを用いたドライエッチングにより形成される。これにより、半導体膜１１は例えば一辺が１０００μｍの個片（チップ）１１ａに分割される（図７（ｂ））
次に、ＣＶＤ法やスパッタ法などにより素子分割溝２０を形成したことによって露出した半導体膜の個片１１ａの側面に例えばＳｉＯ２からなる保護膜１２を形成する。その後、半導体膜の個片１１ａの各々の表面に電子ビーム蒸着法などによってＰｔ（１ｎｍ）／Ａｇ（１５０ｎｍ）／Ｔｉ（１００ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）を順次堆積し、リフトオフ法などによりパターニングしてｐ電極１３を形成する（図７（ｃ））。
【００２９】
次に、半導体膜１１に形成された素子分割溝２０にレーザ吸収性を有する樹脂３０を充填する。樹脂３０は、後述する半導体膜と支持基板との貼り合わせ工程において行われる熱処理に耐え得る材料であるポリイミドなどを使用するのが好ましい。具体的には、ポリアミド酸の溶液をコーティング剤として用い、これをスピンコート法によりウエハ上に均一に塗布し、乾燥後、熱処理によってイミド化させる。その後、素子分割溝２０に埋め込まれた樹脂３０とｐ電極１３の表面が面一となるように平坦化処理を行う（図７（ｄ））。
【００３０】
次に、支持基板として使用するシリコン単結晶等からなるシリコン基板５０を用意する。シリコン基板５０の一方の面には、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、ＡｕＳｕを蒸着法などにより順次堆積することにより共晶材を含む接合層５１が形成される。次に、ｐ電極層１３と共晶材を含む接合層５１とが対向した状態で半導体膜１１とシリコン基板５０とを密着させ、窒素雰囲気下で熱圧着する。接合層５１に含まれる共晶材の溶融および固化によって半導体膜１１とシリコン基板５０とが接合される（図７（ｅ））。
次に、レーザリフトオフ法により、サファイア基板１０を剥離する。実施例１同様、サファイア基板１０は、照射するレーザのエネルギー密度を変えて２段階のレーザ照射を行うことにより剥離される。レーザ光源として波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いることができる。レーザ照射は、例えば素子分割溝２０によって区画された個片１１ａ単位で行われる。
【００３１】
レーザ照射工程の第１段階（第１レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、素子分割溝２０に充填された樹脂３０のみが分解し、半導体膜１１に含まれるＧａＮ層が分解されない比較的低いエネルギー密度（例えば２００ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１００で示される。すなわち、破線１００は、第１レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。第１レーザ照射ステップでは、１ショットで半導体膜の個片１１ａの１つと樹脂３０の当該個片１１ａの周囲を囲む部分を含む範囲にレーザが照射される。照射範囲は、素子分割溝２０の幅方向の中間位置まで及んでいてもよい。より具体的には、ビームスポット１００は、１辺が１０００μｍである個片１１ａのサイズよりも大きい、例えば一辺１１２０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分において樹脂３０が分解・蒸発し、個片１１ａの外周の全方向に空隙３１が形成される（図８（ａ））。
【００３２】
ビームスポット１００は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。そして、ウエハの全域に亘ってレーザ照射が行われる。図８（ｂ）は、第１レーザ照射ステップが完了した後の状態を示している。第１レーザ照射ステップでは、レーザのエネルギー密度は低く抑えられているので、この段階で低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は分解に至らず、サファイア基板１０と半導体膜１１は接合したままであるので、樹脂３０の分解・蒸発に伴って発生するカーボン系物質が半導体膜１１に付着することはない。
【００３３】
レーザ照射工程の第２段階（第２レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部を分解し得る比較的高いエネルギー密度（例えば８５０ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１１０で示される。すなわち、破線１１０は、第２レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。図４に示すように、第２レーザ照射ステップにおける照射範囲は、第１レーザ照射ステップにおける照射範囲よりも狭くなるようにビーム成形される。第２レーザ照射ステップにおいては、少なくとも半導体膜の個片１１ａを含み、且つできる限り当該半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分の樹脂３０を含まないようにレーザ照射することが好ましい。具体的には、ビームスポット１１０は、１辺が１０００μｍである個片１１ａのサイズよりも僅かに大きい、例えば一辺１０４０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０との界面付近において、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は、ＧａとＮ２ガスに分解されて、レーザ照射部においてサファイア基板１０は半導体膜１１から剥離する（図８（ｃ））。尚、レーザビームの成形は金属マスク等を用いることにより容易に行うことができる。
【００３４】
先の第１レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって各個片１１ａの外周に形成された空隙３１は、第２レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって発生するＮ２ガスの放出経路として機能する。すなわち、発生したＮ２ガスは、半導体膜１１の下に滞留することなく、空隙３１を経由して外部に放出される。これにより、半導体膜１１に作用するＮ２ガスの圧力は緩和され、クラックの発生を防止することが可能となる。また、第２レーザ照射ステップにおいてレーザの一部は、樹脂３０にも照射されることとなるが、上記したようにビームスポット１１０を可能な限り小さく成形することにより、カーボン系物質の発生量を抑制することができ、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着量を大幅に低減することができる。また、半導体膜１１の外周に形成された空隙３１を経由してＮ２ガスが放出される際に、各個片１１ａの主面の外側に向かう方向に気流が生じるため、樹脂３０から発生するカーボン系物質は、半導体膜１１の下方には導入されにくくなり、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着を更に抑制することができる。
【００３５】
ビームスポット１１０は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。ウエハの全域に亘ってレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０を半導体膜１１から完全に剥離する（図８（ｄ））。
【００３６】
その後、サファイア基板１０を剥離することによって表出した各個片１１ａの表出面にｎ電極（図示せず）を形成する。そして、レーザスクライブ法等により、素子分割溝２０に沿って支持基板であるシリコン基板５０をスクライビングし、チップ状に分割する。以上の工程を経ることにより半導体発光装置が完成する。
【００３７】
このように、本発明に係る製造方法は、半導体膜に接合されたシリコン基板が支持基板として機能する貼り合わせタイプの半導体発光装置にも適用することが可能であり、実施例１の場合と同様、半導体膜への異物付着およびクラックを防止することができる。
【００３８】
（実施例３）
図９および図１０は、本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。実施例３に係る半導体発光装置は、成長用基板上に結晶成長させた半導体膜１１をサブマウント上にフリップチップ接続させたタイプのものである。
サファイア基板１０の表面にＭＯＣＶＤ法により半導体膜を形成する。半導体膜の構造および成長条件は、実施例１と同様である。その後、所定のレジストマスクを介して半導体膜をエッチングすることによりｎ層を表出させる。次に、半導体膜に個々の半導体発光装置を区画する素子分割溝２０を形成する。これにより、半導体膜は例えば一辺が１０００μｍの個片１１ａに分割される。次に、半導体膜の各個片１１ａの表面に、蒸着法などにより、ｐ電極１３およびｎ電極１４を形成し、各個片１１ａの側面に、ＣＶＤ法やスパッタ法などによりＳｉＯ２からなる保護膜１２を形成する（図９（ａ））。
【００３９】
次に、例えば窒化アルミニウムや酸化アルミニウム等のセラミックからなるサブマウント６０を用意する。サブマウント６０の表面には、ｐ電極１３およびｎ電極１４に対応した導体配線６１が形成されている。半導体膜の各個片１１ａは、金バンプ７０を介してサブマウント６０上にフリップチップ接続される（図９（ｂ））。
【００４０】
次に、半導体膜の各個片１１ａとサブマウント６０との間の空間および素子分割溝２０にレーザ吸収性を有する樹脂３０を充填する。樹脂３０の充填により、絶縁性、耐湿性が確保され、半導体発光装置の信頼性を向上させることができる。樹脂材料としては、例えばポリイミド、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる（図９（ｃ））。
【００４１】
次に、レーザリフトオフ法により、サファイア基板１０を剥離する。実施例１同様、サファイア基板１０は、照射するレーザのエネルギー密度を変えて２段階のレーザ照射を行うことにより剥離される。レーザ光源として波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いることができる。レーザ照射は、例えば素子分割溝２０によって区画された半導体膜の個片１１ａ単位で行われる。
【００４２】
レーザ照射工程の第１段階（第１レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、樹脂３０のみが分解し、半導体膜に含まれるＧａＮ層が分解されない比較的低いエネルギー密度（例えば２００ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１００で示される。すなわち、破線１００は、第１レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。第１レーザ照射ステップでは、１ショットで半導体膜の個片１１ａの１つと樹脂３０の当該個片１１ａの周囲を囲む部分を含む範囲にレーザが照射される。照射範囲は、素子分割溝２０の幅方向の中間位置まで及んでいてもよい。より具体的には、ビームスポット１００は、１辺が１０００μｍである半導体膜の個片１１ａのサイズよりも大きい、例えば一辺１１２０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、樹脂３０のうち半導体膜の外周を囲む部分が部分的に分解・蒸発し、半導体膜の外周に空隙３１が形成される（図１０（ａ））。
【００４３】
ビームスポット１００は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。そして、ウエハの全域に亘ってレーザ照射が行われる。第１レーザ照射ステップでは、レーザのエネルギー密度は低く抑えられているので、この段階で低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は分解に至らず、サファイア基板１０と半導体膜１１は接合したままであるので樹脂３０の分解・蒸発に伴って発生するカーボン系物質が半導体膜に付着することはない。
【００４４】
レーザ照射工程の第２段階（第２レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部を分解し得る比較的高いエネルギー密度（例えば８５０ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１１０で示される。すなわち、破線１１０は、第２レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。図４に示すように、第２レーザ照射ステップにおける照射範囲は、第１レーザ照射ステップにおける照射範囲よりも狭くなるようにビーム成形される。第２レーザ照射ステップにおいては、少なくとも半導体膜の個片１１ａを含み、且つできる限り半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分の樹脂３０を含まないようにレーザ照射することが好ましい。具体的には、ビームスポット１１０は、１辺が１０００μｍである半導体膜の個片のサイズよりも僅かに大きい、例えば一辺１０４０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜１１の個片の中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０との界面付近において低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は、ＧａとＮ２ガスに分解されて、レーザ照射部においてサファイア基板１０は半導体膜１１から剥離する（図１０（ｂ））。尚、レーザビームの成形は金属マスク等を用いることにより容易に行うことができる。
【００４５】
先の第１レーザ照射ステップにおいて半導体膜の各個片１１ａの外周に形成された空隙３１は、第２レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって発生するＮ２ガスの放出経路として機能する。すなわち、発生したＮ２ガスは、半導体膜下に滞留することなく、空隙３１を経由して外部に放出される。これにより、半導体膜１１に作用するＮ２ガスの圧力は緩和され、クラックの発生を防止することが可能となる。また、第２レーザ照射ステップにおいてレーザの一部は、樹脂３０にも照射されることとなるが、上記したようにビームスポット１１０を可能な限り小さく成形することにより、カーボン系物質の発生量を抑制することができ、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着量を大幅に低減することができる。また、半導体膜１１の外周に形成された空隙３１を経由してＮ２ガスが放出される際に、半導体膜の各個片の主面の外周に向かう方向に気流が生じるため、樹脂３０から発生するカーボン系物質は、半導体膜１１の下方には導入されにくくなり、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着を更に抑制することができる。
【００４６】
ビームスポット１１０は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。ウエハの全域に亘ってレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０を半導体膜１１から完全に剥離する。
【００４７】
その後、レーザスクライブ法等により、素子分割溝２０に沿ってサブマウント６０をダイシングすることによりチップ状に分割する。以上の工程を経ることにより半導体発光装置が完成する。
【００４８】
このように、本発明に係る製法は、半導体膜をサブマウント上に搭載するタイプにも適用することが可能であり、実施例１の場合と同様、半導体膜への異物付着およびクラックを防止することができる。
【００４９】
尚、実施例において半導体膜１１の構造を例示的に示したが、かかる構造に限定されるものではなく、本発明はＧａＮ系半導体発光装置に広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ サファイア基板
１１ 半導体膜
１２ 保護膜
１３ ｐ電極
２０ 素子分割溝
３０ 樹脂
４１ Ｃｕ膜
５０ シリコン基板
６０ サブマウント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光装置に関し、特に半導体膜の結晶成長に用いられる成長用基板をレーザリフトオフ法により除去する工程を含む半導体発光装置の製造方法に関する。
【従来技術】
【０００２】
ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子は、近年の技術の進歩により高効率、高出力化されている。しかし、高出力化に伴って発光素子から発せられる熱量も増加し、これによる信頼性の低下が問題となっている。これを解決するために比較的熱伝導性の低い成長用基板を除去し、これに替えて比較的熱伝導性の高い金属等で半導体膜を支持する構成がとられている。かかる構造とすることにより、発光素子の放熱性が改善される他、成長用基板を除去することにより発光効率、特に光取り出し効率の向上も期待できる。すなわち、成長用基板を光が通過する際に起こる光吸収や半導体膜と成長用基板の屈折率差に起因してその界面で全反射される光の成分を減じることが可能となる。ＧａＮ系半導体膜から成長用基板を剥離する場合、レーザリフトオフ（ＬＬＯ）法が用いられるのが一般的である。
【０００３】
特許文献１には、レーザリフトオフの際に半導体膜に隣接する樹脂材料から発生するカーボン系の異物が半導体膜の剥離面に付着するため、これをレーザによって除去する手法が記載されている。
【０００４】
特許文献２は、レーザリフトオフ法によらずに成長用基板を除去する方法として以下の手順を開示している。サファイア基板の表面に周期的なストライプ状又は島状の犠牲膜を形成する。サファイア基板の露出部より第１の窒化物半導体を横方向成長させて、犠牲膜を覆わない状態で成長を止める。エッチングにより犠牲膜を除去することにより第１の窒化物半導体の下部に空間を形成する。第１の窒化物半導体の上面および横方向成長部分である側面より第２の窒化物半導体を成長させる。これにより、窒化物半導体内部に空間が形成されて窒化物半導体はサファイア基板上に柱状構造によって支持される。窒化物半導体とサファイア基板との接合強度が低下するので振動や熱衝撃によってサファイア基板を除去することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０３９９４号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、半導体膜の表面に支持基板としてＣｕ膜を形成する場合、半導体膜に半導体発光装置の１区画を画定する素子分割ラインに沿って格子状の素子分割溝（ストリート）を形成しておき、この素子分割溝に樹脂を埋め込むことにより半導体膜の表面を平坦化する。平坦化された半導体膜上に電界めっき法等によりＣｕ膜が形成され、その後、レーザリフトオフ法により成長用基板が除去される。このような樹脂埋め込み型の半導体発光装置において、レーザリフトオフ法により成長用基板を剥離すると以下のような問題が生じる。すなわち、レーザリフトオフ法においては、成長用基板の裏面側からレーザを照射し、成長用基板の上に形成されているＧａＮ系半導体膜を金属ＧａとＮ２ガスに分解する。このとき、発生したＮ２ガスは外部に放出されにくく、半導体膜と成長用基板の界面付近に滞留し、Ｎ２ガスの圧力による衝撃で半導体膜にクラックが生じる場合がある。また、レーザ照射によって半導体膜の分解・蒸発と樹脂の分解・蒸発が同時に起こるが、半導体膜に隣接する部分において樹脂が残り易く、半導体膜の周囲に樹脂が残っている状態で成長用基板を剥離すると半導体膜のエッジ部やコーナ部にクラックが生じる場合がある。更に、レーザ照射によって半導体膜の分解・蒸発と樹脂の分解・蒸発が同時に起こるため、レーザ照射によって樹脂材料から発生するカーボン系物質が、成長用基板を剥離することによって表出した半導体膜の表出面の下に導入され、半導体膜の表出面にカーボン系の異物が付着する。その後、半導体膜の表出面に電極等を形成したり、光取り出し効率を向上させるための加工を施す場合、特許文献１に記載されているように、半導体膜の表面に付着したカーボン系異物を除去するための工程が必要となっていた。
【０００７】
また、特許文献２に記載の手法によれば、レーザリフトオフによらず半導体膜から成長用基板を剥離することが可能となるが、半導体膜の結晶成長は、犠牲膜のエッチング工程を挟んで２段階で行われることとなるため工程が煩雑になる。また、犠牲膜の除去方法としてエッチングを用いると半導体膜の表面に形成される電極や絶縁膜などにダメージが及ぶ場合ある。
【０００８】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、樹脂埋め込み型の半導体発光装置において、レーザリフトオフ法を用いて成長用基板を剥離する際の半導体膜へのダメージを防止し、更に樹脂材料のアブレーションに伴う半導体膜への異物の付着を防止することができる半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、成長用基板の上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜を素子分割ラインに沿ってエッチングして、前記半導体膜に前記成長用基板に達する分割溝を形成して前記半導体膜を分割する工程と、前記分割溝にレーザ吸収性を有する樹脂を充填する工程と、前記半導体膜上に前記半導体膜を支持する支持部材を形成する工程と、前記成長用基板の裏面側からレーザを照射して前記成長用基板との界面近傍における前記半導体膜および前記樹脂を分解して前記成長用基板を前記半導体膜から剥離する工程と、を含み、前記レーザを照射する工程は、前記分割溝によって分割された前記半導体膜の少なくとも１つの個片と前記樹脂の前記少なくとも１つの個片に隣接する部分を含む範囲に前記樹脂が分解し且つ前記半導体膜が分解されないエネルギー密度でレーザ照射を行う第１レーザ照射ステップと、前記少なくとも１つの個片を含む範囲に前記半導体膜が分解し得るエネルギー密度でレーザ照射を行う第２レーザ照射ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、第１レーザ照射ステップにおいて半導体膜に隣接する樹脂を分解することより半導体膜の周囲に空隙が形成されるので、第２レーザ照射ステップにおいて半導体膜から発生するＮ２ガスは上記空隙から放出される。これにより、半導体膜下にＮ２ガスは滞留せず高圧が発生しないため、半導体膜のクラックの発生は回避される。また、２段階でレーザ照射を行うことにより、半導体膜の周囲の樹脂を確実に除去できるので、サファイア基板を剥離する際に半導体膜のエッジ部やコーナ部にクラックが導入されることもない。更に、第２レーザ照射ステップにおいて、樹脂へのレーザ照射を極力抑えることにより、半導体膜の表出面へのカーボン系異物の付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る半導体膜の層構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例である成長用基板の剥離工程におけるレーザ照射範囲を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る２段階のレーザ照射により成長用基板を剥離したときの半導体膜の表面の状態を示す図である。（ｂ）は、比較例であり、１段階のレーザ照射により成長用基板を剥離したときの半導体膜の表面の状態を示す図である。
【図６】（ａ）は、本発明に係る２段階のレーザ照射により成長用基板を剥離したときの半導体膜の表面の状態を示す図である。（ｂ）は、比較例であり、１段階のレーザ照射により成長用基板を剥離したときの半導体膜の表面の状態を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。以下の説明では、一例としてAlxInyGazN（0≦x≦1、0≦y≦１、0≦z≦1、x+y+z=1）からなる半導体膜を含むＬＥＤの製造に本発明を適用した場合について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例に係る半導体発光装置を構成する半導体膜１１の層構造を示す断面図、図２および図３は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。実施例１に係る半導体発光装置は、成長用基板上に結晶成長させた半導体膜を電界めっき法により形成されたＣｕ膜により支持する構成を有するものである。
【００１４】
（半導体膜形成工程）
半導体膜の成長用基板として使用するサファイア基板１０を用意する。サファイア基板１０を水素雰囲気中で１０００℃、１０分間加熱してサファイア基板１０のサーマルクリーニングを行う。次にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によりサファイア基板１０上に低温バッファ層１１１、下地ＧａＮ層１１２、ｎ−ＧａＮ層１１３、活性層１１４、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１１５、ｐ−ＧａＮ層１１６からなる半導体膜１１を形成する。具体的には、基板温度を５００℃とし、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）（流量10.4μmol/min）およびＮＨ３（流量3.3LM）を約３分間供給してＧａＮからなる低温バッファ層１１１をサファイア基板１０上に形成する。その後、基板温度を１０００℃まで昇温し、約３０秒間保持することで低温バッファ層１１１を結晶化させる。続いて、基板温度を１０００℃に保持したままＴＭＧ（流量45μmol/min）およびＮＨ３（流量4.4LM）を約２０分間供給し、膜厚１μｍ程度の下地ＧａＮ層１１２を形成する。次に、基板温度１０００℃にてＴＭＧ（流量45μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントガスとしてＳｉＨ４（流量2.7×10-9mol/min）を約１００分間供給し、膜厚５μｍ程度のｎ−ＧａＮ層１１３を形成する。続いて、ｎ−ＧａＮ層１１３の上に活性層１１４を形成する。本実施例では、活性層１１４としてInGaN/GaNからなる多重量子井戸構造を適用した。すなわち、InGaN/GaNを１周期として５周期の成長を行う。具体的には、基板温度を７００℃とし、ＴＭＧ（流量3.6μmol/min）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）（流量10μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）を約３３秒間供給し、膜厚約２．２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層を形成し、続いてＴＭＧ（流量3.6μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）を約３２０秒間供給して膜厚約１５ｎｍのＧａＮ障壁層を形成する。かかる処理を５周期分繰り返すことにより活性層１１４が形成される。次に、基板温度を８７０℃まで昇温し、ＴＭＧ（流量8.1μmol/min）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）（流量7.5μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントとしてＣｐ２Ｍｇ（bis-cyclopentadienyl Mg）（流量2.9×10-7μmol/min）を約５分間供給し、膜厚約４０ｎｍのｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１１５を形成する。続いて、基板温度を保持したまま、ＴＭＧ（流量18μmol/min）、ＮＨ３（流量4.4LM）およびドーパントとしてＣｐ２Ｍｇ（流量2.9×10-7μmol/min）を約７分間供給し、膜厚約１５０ｎｍのｐ−ＧａＮ層１１６を形成する。サファイア基板１０上には、これらの各層によって構成される半導体膜１１が形成される（図２（ａ））。
【００１５】
（素子分割溝形成工程）
次に、半導体膜１１に個々の半導体発光装置を区画する素子分割溝２０を形成する。具体的には、半導体膜１１の表面にレジスト材を塗布した後、露光・現像処理を経て形成すべき素子分割溝に対応した格子状パターンのレジストマスク（図示せず）を形成する。次に、ウエハをＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置に投入し、Ｃｌ２プラズマによるドライエッチングによりレジストマスクの開口部において露出した半導体膜１１をエッチングする。半導体膜１１には、サファイア基板１０に達する格子状の素子分割溝２０が形成される。素子分割溝２０により、半導体膜１１は例えば一辺が１０００μｍの個片（チップ）１１ａに分割される（図２（ｂ））。
【００１６】
（保護膜形成および電極形成工程）
次に、素子分割溝２０を形成したことによって露出した半導体膜の個片１１ａの側面に例えばＳｉＯ２からなる保護膜１２を形成する。保護膜１２は、半導体膜１１の露出面に異物が付着して、リークやショートが発生するのを防止する役割を担う。保護膜１２は、例えばＣＶＤ法やスパッタ法により半導体膜１１上にＳｉＯ２膜を堆積させ、エッチング法又はリフトオフ法等によりパターニングすることにより形成される。
【００１７】
次に、半導体膜の個片１１ａの各々の表面にｐ電極１３を形成する。半導体膜の個片１１ａの各々の表面にｐ電極１３のパターンに対応したレジストマスクを形成しておき、電子ビーム蒸着法などによってＰｔ（１ｎｍ）／Ａｇ（１５０ｎｍ）／Ｔｉ（１００ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）を順次堆積する。その後、レジストマスク上に堆積されたこれらの金属膜をリフトオフすることによりｐ電極１３を形成する（図２（ｃ））。
【００１８】
（樹脂埋め込み工程）
次に、半導体膜１１に形成された素子分割溝２０にレーザ吸収性を有する樹脂３０を充填する。樹脂３０の材料として、例えばノボラック樹脂を含有するレジスト材を用いることができる。レジスト材をスピンコート法によりウエハ上に均一に塗布し、素子分割溝２０にレジスト材を充填する。その後、１５０℃程度の熱処理を行ってレジスト材に含まれる溶液や水分を除去し、レジスト材を硬化させる。その後、素子分割溝２０に埋め込まれた樹脂３０の表面とｐ電極１３の表面が同一平面となるように平坦化処理を行う（図２（ｄ））。尚、樹脂３０は、レジスト材以外にもポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００１９】
（支持基板の形成工程）
次に、半導体膜１１上に支持基板として機能するＣｕ膜４１を形成する。具体的には、ｐ電極１３および樹脂３０が最表面に表出している構造体の表面に例えばスパッタ法によりＣｕからなるめっきシード層４０を形成する。その後、シアン化銅若しくは硫酸銅ベースのめっき浴中にウエハを浸漬し、電界めっき法によりめっきシード層４０の上にＣｕ膜４１を成長させて支持基板を形成する（図２（ｅ））。
【００２０】
（成長用基板剥離工程）
次に、レーザリフトオフ法により、サファイア基板１０を剥離する。サファイア基板１０は、照射するレーザのエネルギー密度を変えて２段階のレーザ照射を行うことにより剥離される。各段階において、レーザ光源として波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いた。エキシマレーザは、サファイア１０に対しては透過性を有する一方、半導体膜１１を構成するＧａＮに吸収されるという特性を有する。従って、本実施例においては、サファイア基板１０との界面付近で、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部 がＧａとＮ２ガスに分解される。レーザ照射は、例えば素子分割溝２０によって区画された個片（チップ）１１ａ単位で行われる。
レーザ照射工程の第１段階（第１レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、素子分割溝２０に充填された樹脂３０のみが分解し、半導体膜１１が分解されない比較的低いエネルギー密度（例えば２００ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１００で示される。すなわち、破線１００は、第１レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。第１レーザ照射ステップでは、１ショットで半導体膜の個片１１ａの１つと樹脂３０の当該個片１１ａの周囲を囲む部分を含む範囲にレーザが照射される。照射範囲は、素子分割溝２０の幅方向の中間位置まで及んでいてもよい。より具体的には、ビームスポット１００は、１辺が１０００μｍである半導体膜の個片１１ａのサイズよりも大きい、例えば一辺１１２０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分において樹脂３０が分解・蒸発し、個片１１ａの外周に空隙３１が形成される（図３（ａ））。
ビームスポット１００は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。そして、ウエハの全域に亘ってレーザ照射が行われる。図３（ｂ）は、第１レーザ照射ステップが完了した後の状態を示している。第１レーザ照射ステップでは、レーザのエネルギー密度は低く抑えられているので、この段階で低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は分解に至らず、サファイア基板１０と半導体膜１１は接合したままであるので、樹脂３０の分解・蒸発に伴って発生するカーボン系物質が半導体膜１１に付着することはない。
【００２１】
レーザ照射工程の第２段階（第２レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部を分解し得る比較的高いエネルギー密度（例えば８５０ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１１０で示される。すなわち、破線１１０は、第２レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。図４に示すように、第２レーザ照射ステップにおける照射範囲は、第１レーザ照射ステップにおける照射範囲よりも狭くなるようにビーム成形される。第２レーザ照射ステップにおいては、少なくとも半導体膜の個片１１ａを含み、且つできる限り当該半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分の樹脂３０を含まないようにレーザ照射することが好ましい。具体的には、ビームスポット１１０は、１辺が１０００μｍである半導体膜の個片１１ａのサイズよりも僅かに大きい、例えば一辺１０４０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０との界面付近において、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は、ＧａとＮ２ガスに分解されて、レーザ照射部においてサファイア基板１０は半導体膜１１から剥離する（図３（ｃ））。尚、レーザビームの成形は金属マスク等を用いることにより容易に行うことができる。
【００２２】
先の第１レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって各個片１１ａの外周に形成された空隙３１は、第２レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって半導体膜１１から発生するＮ２ガスの放出経路として機能する。すなわち、発生したＮ２ガスは、半導体膜下に滞留することなく、空隙３１を経由して外部に放出される。これにより、半導体膜１１に作用するＮ２ガスの圧力は緩和され、クラックの発生を防止することが可能となる。また、第２レーザ照射ステップにおいてレーザの一部は、樹脂３０にも照射されることとなるが、上記したようにビームスポット１１０を可能な限り小さく成形することにより、カーボン系物質の発生量を抑制することができ、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着量を大幅に低減することができる。また、半導体膜１１の外周に形成された空隙３１を経由してＮ２ガスが放出される際に、各個片１１ａの主面の外周に向かう方向に気流が生じるため、樹脂３０から発生するカーボン系物質は、半導体膜１１の下方には導入されにくくなり、半導体膜１１の表出面への異物の付着を更に抑制することができる。
【００２３】
ビームスポット１１０は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。ウエハの全域に亘ってレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０を半導体膜１１から完全に剥離する（図３（ｄ））。尚、本実施例では、レーザ光源としてＫｒＦエキシマレーザを用いたが、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザや、波長２６６ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザも用いることができる。
【００２４】
その後、サファイア基板１０を剥離することによって表出した各個片１１ａの表出面にｎ電極（図示せず）を形成する。そして、レーザスクライブ法等により、素子分割溝２０に沿って支持基板であるＣｕ膜４１をスクライビングすることによりチップ状に分割する。以上の工程を経ることにより半導体発光装置が完成する。
【００２５】
図５（ａ）および図６（ａ）は、上記実施例で示した２段階のレーザ照射によりサファイア基板を剥離した後の半導体膜の表出面を撮影した金属顕微鏡写真である。図５（ｂ）および図６（ｂ）は、比較例として、１段階のレーザ照射のみによってサファイア基板を剥離した場合の半導体膜の表出面を示したものである。具体的には、素子分割溝によって区画された１辺１０００μｍの半導体膜の個片に対してビームスポットを１辺１１２０μｍの正方形に成形し、エネルギー密度を半導体膜が分解し得る８５０ｍＪ／ｃｍ２として１段階のレーザ照射でサファイア基板を剥離した。図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、２段階のレーザ照射によりサファイア基板を剥離した場合、半導体膜１１のエッジ部やコーナ部にクラックは確認されず、半導体膜１１の表出面に異物はほとんど付着していなかった。一方、図５（ｂ）に示すように、１段階のレーザ照射により一挙にサファイア基板を剥離した場合、半導体膜１１のエッジ部にクラックが確認された。また、図６（ｂ）に示すように、半導体膜１１の表出面にカーボン系の異物が付着していることが確認された。
【００２６】
このように、本実施例に係る半導体発光装置の製造方法では、第１レーザ照射ステップにおいて素子分割溝２０に充填された樹脂３０のみが分解し、半導体膜１１に含まれるＧａＮ層が分解されない比較的低いエネルギー密度でレーザ照射が行われ、第２レーザ照射ステップにおいてＧａＮ層が分解し得る比較的高いエネルギー密度でレーザ照射が行われる。第２レーザ照射ステップのレーザ照射によって半導体膜１１から発生するＮ２ガスは、第１レーザ照射ステップにおいて半導体膜１１の周囲に形成された空隙３１を経由して外部に放出されるので、半導体膜１１の下にＮ２ガスは滞留せず高圧が発生しないため、半導体膜１１のクラックの発生は回避される。また、２段階でレーザ照射を行うことにより、半導体膜１１の周囲の樹脂を確実に除去できるので、サファイア基板１０を剥離する際に半導体膜１１のエッジ部やコーナ部にクラックが導入されることもない。
更に、第２レーザ照射ステップにおいて、樹脂３０へのレーザ照射を極力抑えることにより、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着を防止することができる。従って、特許文献１に記載されているようなカーボン系異物を除去するための処理を省略することが可能となる。また、本発明に係る製法では、特許文献２に記載の製法のように半導体膜１１の結晶成長を２段階で行うといった煩雑さもなく、また犠牲膜のエッチングといった処理も要しないので、半導体膜１１に付随する電極や保護膜等にダメージを与えることはない。
【００２７】
（実施例２）
図７および図８は、本発明の実施例２に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。実施例２に係る半導体発光装置は、成長用基板上に結晶成長させた半導体膜を別途用意されたＳｉ基板により支持するタイプのものである。
【００２８】
サファイア基板１０の表面にＭＯＣＶＤ法によりサファイア基板１０上にAlxInyGazNからなる半導体膜１１を形成する。半導体膜１１の構造および成長条件は、実施例１と同様である（図７（ａ））。
次に、半導体膜１１に個々の半導体発光装置を区画する素子分割溝２０を形成する。素子分割溝２０は、実施例１の場合と同様、例えばＣｌ２プラズマを用いたドライエッチングにより形成される。これにより、半導体膜１１は例えば一辺が１０００μｍの個片（チップ）１１ａに分割される（図７（ｂ））
次に、ＣＶＤ法やスパッタ法などにより素子分割溝２０を形成したことによって露出した半導体膜の個片１１ａの側面に例えばＳｉＯ２からなる保護膜１２を形成する。その後、半導体膜の個片１１ａの各々の表面に電子ビーム蒸着法などによってＰｔ（１ｎｍ）／Ａｇ（１５０ｎｍ）／Ｔｉ（１００ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）を順次堆積し、リフトオフ法などによりパターニングしてｐ電極１３を形成する（図７（ｃ））。
【００２９】
次に、半導体膜１１に形成された素子分割溝２０にレーザ吸収性を有する樹脂３０を充填する。樹脂３０は、後述する半導体膜と支持基板との貼り合わせ工程において行われる熱処理に耐え得る材料であるポリイミドなどを使用するのが好ましい。具体的には、ポリアミド酸の溶液をコーティング剤として用い、これをスピンコート法によりウエハ上に均一に塗布し、乾燥後、熱処理によってイミド化させる。その後、素子分割溝２０に埋め込まれた樹脂３０とｐ電極１３の表面が面一となるように平坦化処理を行う（図７（ｄ））。
【００３０】
次に、支持基板として使用するシリコン単結晶等からなるシリコン基板５０を用意する。シリコン基板５０の一方の面には、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、ＡｕＳｕを蒸着法などにより順次堆積することにより共晶材を含む接合層５１が形成される。次に、ｐ電極層１３と共晶材を含む接合層５１とが対向した状態で半導体膜１１とシリコン基板５０とを密着させ、窒素雰囲気下で熱圧着する。接合層５１に含まれる共晶材の溶融および固化によって半導体膜１１とシリコン基板５０とが接合される（図７（ｅ））。
次に、レーザリフトオフ法により、サファイア基板１０を剥離する。実施例１同様、サファイア基板１０は、照射するレーザのエネルギー密度を変えて２段階のレーザ照射を行うことにより剥離される。レーザ光源として波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いることができる。レーザ照射は、例えば素子分割溝２０によって区画された個片１１ａ単位で行われる。
【００３１】
レーザ照射工程の第１段階（第１レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、素子分割溝２０に充填された樹脂３０のみが分解し、半導体膜１１に含まれるＧａＮ層が分解されない比較的低いエネルギー密度（例えば２００ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１００で示される。すなわち、破線１００は、第１レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。第１レーザ照射ステップでは、１ショットで半導体膜の個片１１ａの１つと樹脂３０の当該個片１１ａの周囲を囲む部分を含む範囲にレーザが照射される。照射範囲は、素子分割溝２０の幅方向の中間位置まで及んでいてもよい。より具体的には、ビームスポット１００は、１辺が１０００μｍである個片１１ａのサイズよりも大きい、例えば一辺１１２０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分において樹脂３０が分解・蒸発し、個片１１ａの外周の全方向に空隙３１が形成される（図８（ａ））。
【００３２】
ビームスポット１００は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。そして、ウエハの全域に亘ってレーザ照射が行われる。図８（ｂ）は、第１レーザ照射ステップが完了した後の状態を示している。第１レーザ照射ステップでは、レーザのエネルギー密度は低く抑えられているので、この段階で低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は分解に至らず、サファイア基板１０と半導体膜１１は接合したままであるので、樹脂３０の分解・蒸発に伴って発生するカーボン系物質が半導体膜１１に付着することはない。
【００３３】
レーザ照射工程の第２段階（第２レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部を分解し得る比較的高いエネルギー密度（例えば８５０ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１１０で示される。すなわち、破線１１０は、第２レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。図４に示すように、第２レーザ照射ステップにおける照射範囲は、第１レーザ照射ステップにおける照射範囲よりも狭くなるようにビーム成形される。第２レーザ照射ステップにおいては、少なくとも半導体膜の個片１１ａを含み、且つできる限り当該半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分の樹脂３０を含まないようにレーザ照射することが好ましい。具体的には、ビームスポット１１０は、１辺が１０００μｍである個片１１ａのサイズよりも僅かに大きい、例えば一辺１０４０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０との界面付近において、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は、ＧａとＮ２ガスに分解されて、レーザ照射部においてサファイア基板１０は半導体膜１１から剥離する（図８（ｃ））。尚、レーザビームの成形は金属マスク等を用いることにより容易に行うことができる。
【００３４】
先の第１レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって各個片１１ａの外周に形成された空隙３１は、第２レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって発生するＮ２ガスの放出経路として機能する。すなわち、発生したＮ２ガスは、半導体膜１１の下に滞留することなく、空隙３１を経由して外部に放出される。これにより、半導体膜１１に作用するＮ２ガスの圧力は緩和され、クラックの発生を防止することが可能となる。また、第２レーザ照射ステップにおいてレーザの一部は、樹脂３０にも照射されることとなるが、上記したようにビームスポット１１０を可能な限り小さく成形することにより、カーボン系物質の発生量を抑制することができ、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着量を大幅に低減することができる。また、半導体膜１１の外周に形成された空隙３１を経由してＮ２ガスが放出される際に、各個片１１ａの主面の外側に向かう方向に気流が生じるため、樹脂３０から発生するカーボン系物質は、半導体膜１１の下方には導入されにくくなり、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着を更に抑制することができる。
【００３５】
ビームスポット１１０は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。ウエハの全域に亘ってレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０を半導体膜１１から完全に剥離する（図８（ｄ））。
【００３６】
その後、サファイア基板１０を剥離することによって表出した各個片１１ａの表出面にｎ電極（図示せず）を形成する。そして、レーザスクライブ法等により、素子分割溝２０に沿って支持基板であるシリコン基板５０をスクライビングし、チップ状に分割する。以上の工程を経ることにより半導体発光装置が完成する。
【００３７】
このように、本発明に係る製造方法は、半導体膜に接合されたシリコン基板が支持基板として機能する貼り合わせタイプの半導体発光装置にも適用することが可能であり、実施例１の場合と同様、半導体膜への異物付着およびクラックを防止することができる。
【００３８】
（実施例３）
図９および図１０は、本発明の実施例３に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。実施例３に係る半導体発光装置は、成長用基板上に結晶成長させた半導体膜１１をサブマウント上にフリップチップ接続させたタイプのものである。
サファイア基板１０の表面にＭＯＣＶＤ法により半導体膜を形成する。半導体膜の構造および成長条件は、実施例１と同様である。その後、所定のレジストマスクを介して半導体膜をエッチングすることによりｎ層を表出させる。次に、半導体膜に個々の半導体発光装置を区画する素子分割溝２０を形成する。これにより、半導体膜は例えば一辺が１０００μｍの個片１１ａに分割される。次に、半導体膜の各個片１１ａの表面に、蒸着法などにより、ｐ電極１３およびｎ電極１４を形成し、各個片１１ａの側面に、ＣＶＤ法やスパッタ法などによりＳｉＯ２からなる保護膜１２を形成する（図９（ａ））。
【００３９】
次に、例えば窒化アルミニウムや酸化アルミニウム等のセラミックからなるサブマウント６０を用意する。サブマウント６０の表面には、ｐ電極１３およびｎ電極１４に対応した導体配線６１が形成されている。半導体膜の各個片１１ａは、金バンプ７０を介してサブマウント６０上にフリップチップ接続される（図９（ｂ））。
【００４０】
次に、半導体膜の各個片１１ａとサブマウント６０との間の空間および素子分割溝２０にレーザ吸収性を有する樹脂３０を充填する。樹脂３０の充填により、絶縁性、耐湿性が確保され、半導体発光装置の信頼性を向上させることができる。樹脂材料としては、例えばポリイミド、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる（図９（ｃ））。
【００４１】
次に、レーザリフトオフ法により、サファイア基板１０を剥離する。実施例１同様、サファイア基板１０は、照射するレーザのエネルギー密度を変えて２段階のレーザ照射を行うことにより剥離される。レーザ光源として波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いることができる。レーザ照射は、例えば素子分割溝２０によって区画された半導体膜の個片１１ａ単位で行われる。
【００４２】
レーザ照射工程の第１段階（第１レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、樹脂３０のみが分解し、半導体膜に含まれるＧａＮ層が分解されない比較的低いエネルギー密度（例えば２００ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１００で示される。すなわち、破線１００は、第１レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。第１レーザ照射ステップでは、１ショットで半導体膜の個片１１ａの１つと樹脂３０の当該個片１１ａの周囲を囲む部分を含む範囲にレーザが照射される。照射範囲は、素子分割溝２０の幅方向の中間位置まで及んでいてもよい。より具体的には、ビームスポット１００は、１辺が１０００μｍである半導体膜の個片１１ａのサイズよりも大きい、例えば一辺１１２０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜の個片１１ａの中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、樹脂３０のうち半導体膜の外周を囲む部分が部分的に分解・蒸発し、半導体膜の外周に空隙３１が形成される（図１０（ａ））。
【００４３】
ビームスポット１００は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。そして、ウエハの全域に亘ってレーザ照射が行われる。第１レーザ照射ステップでは、レーザのエネルギー密度は低く抑えられているので、この段階で低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は分解に至らず、サファイア基板１０と半導体膜１１は接合したままであるので樹脂３０の分解・蒸発に伴って発生するカーボン系物質が半導体膜に付着することはない。
【００４４】
レーザ照射工程の第２段階（第２レーザ照射ステップ）では、サファイア基板１０の裏面側から、低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部を分解し得る比較的高いエネルギー密度（例えば８５０ｍＪ／ｃｍ２）でレーザ照射を行う。１ショットの照射範囲は、図４において破線１１０で示される。すなわち、破線１１０は、第２レーザ照射ステップにおけるビームスポットを示している。図４に示すように、第２レーザ照射ステップにおける照射範囲は、第１レーザ照射ステップにおける照射範囲よりも狭くなるようにビーム成形される。第２レーザ照射ステップにおいては、少なくとも半導体膜の個片１１ａを含み、且つできる限り半導体膜の個片１１ａの周囲を囲む部分の樹脂３０を含まないようにレーザ照射することが好ましい。具体的には、ビームスポット１１０は、１辺が１０００μｍである半導体膜の個片のサイズよりも僅かに大きい、例えば一辺１０４０μｍの正方形に成形され、ビームスポットの中心位置と半導体膜１１の個片の中心位置の位置合わせがなされてレーザ照射が行われる。かかる条件でレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０との界面付近において低温バッファ層１１１又は下地ＧａＮ層１１２の一部は、ＧａとＮ２ガスに分解されて、レーザ照射部においてサファイア基板１０は半導体膜１１から剥離する（図１０（ｂ））。尚、レーザビームの成形は金属マスク等を用いることにより容易に行うことができる。
【００４５】
先の第１レーザ照射ステップにおいて半導体膜の各個片１１ａの外周に形成された空隙３１は、第２レーザ照射ステップにおけるレーザ照射によって発生するＮ２ガスの放出経路として機能する。すなわち、発生したＮ２ガスは、半導体膜下に滞留することなく、空隙３１を経由して外部に放出される。これにより、半導体膜１１に作用するＮ２ガスの圧力は緩和され、クラックの発生を防止することが可能となる。また、第２レーザ照射ステップにおいてレーザの一部は、樹脂３０にも照射されることとなるが、上記したようにビームスポット１１０を可能な限り小さく成形することにより、カーボン系物質の発生量を抑制することができ、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着量を大幅に低減することができる。また、半導体膜１１の外周に形成された空隙３１を経由してＮ２ガスが放出される際に、半導体膜の各個片の主面の外周に向かう方向に気流が生じるため、樹脂３０から発生するカーボン系物質は、半導体膜１１の下方には導入されにくくなり、半導体膜１１の表出面へのカーボン系異物の付着を更に抑制することができる。
【００４６】
ビームスポット１１０は、順次走査され、個片１１ａごとにレーザ照射が行われる。ウエハの全域に亘ってレーザ照射を行うことにより、サファイア基板１０を半導体膜１１から完全に剥離する。
【００４７】
その後、レーザスクライブ法等により、素子分割溝２０に沿ってサブマウント６０をダイシングすることによりチップ状に分割する。以上の工程を経ることにより半導体発光装置が完成する。
【００４８】
このように、本発明に係る製法は、半導体膜をサブマウント上に搭載するタイプにも適用することが可能であり、実施例１の場合と同様、半導体膜への異物付着およびクラックを防止することができる。
【００４９】
尚、実施例において半導体膜１１の構造を例示的に示したが、かかる構造に限定されるものではなく、本発明はＧａＮ系半導体発光装置に広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ サファイア基板
１１ 半導体膜
１２ 保護膜
１３ ｐ電極
２０ 素子分割溝
３０ 樹脂
４１ Ｃｕ膜
５０ シリコン基板
６０ サブマウント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長用基板の上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜を素子分割ラインに沿ってエッチングして、前記半導体膜に前記成長用基板に達する分割溝を形成して前記半導体膜を分割する工程と、
前記分割溝にレーザ吸収性を有する樹脂を充填する工程と、
前記半導体膜上に前記半導体膜を支持する支持部材を形成する工程と、
前記成長用基板の裏面側からレーザを照射して前記成長用基板との界面近傍における前記半導体膜および前記樹脂を分解して前記成長用基板を前記半導体膜から剥離する工程と、を含み、
前記レーザを照射する工程は、前記分割溝によって分割された前記半導体膜の少なくとも１つの個片と前記樹脂の前記少なくとも１つの個片に隣接する部分を含む範囲に前記樹脂が分解し且つ前記半導体膜が分解されないエネルギー密度でレーザ照射を行う第１レーザ照射ステップと、前記少なくとも１つの個片を含む範囲に前記半導体膜が分解し得るエネルギー密度でレーザ照射を行う第２レーザ照射ステップと、を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１レーザ照射ステップにおいて、前記少なくとも１つの個片の外周に空隙を形成することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第２レーザ照射ステップにおけるレーザ照射範囲は、前記第１レーザ照射ステップにおけるレーザ照射範囲よりも狭いことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記第１レーザ照射ステップにおけるレーザ照射範囲は、前記少なくとも１つの個片を囲む素子分割溝の幅方向の中間位置まで達していることを特徴とする請求項１乃至３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記支持部材を形成する工程は、前記半導体膜上にめっき膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記支持部材を形成する工程は、前記半導体膜の表面に接合層を介して支持基板を接合する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記支持部材を形成する工程は、前記半導体膜の個片の各々を支持基板上にフリップチップ接続形態で接合する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項１】
成長用基板の上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜を素子分割ラインに沿ってエッチングして、前記半導体膜に前記成長用基板に達する分割溝を形成して前記半導体膜を分割する工程と、
前記分割溝にレーザ吸収性を有する樹脂を充填する工程と、
前記半導体膜上に前記半導体膜を支持する支持部材を形成する工程と、
前記成長用基板の裏面側からレーザを照射して前記成長用基板との界面近傍における前記半導体膜および前記樹脂を分解して前記成長用基板を前記半導体膜から剥離する工程と、を含み、
前記レーザを照射する工程は、前記分割溝によって分割された前記半導体膜の少なくとも１つの個片と前記樹脂の前記少なくとも１つの個片に隣接する部分を含む範囲に前記樹脂が分解し且つ前記半導体膜が分解されないエネルギー密度でレーザ照射を行う第１レーザ照射ステップと、前記少なくとも１つの個片を含む範囲に前記半導体膜が分解し得るエネルギー密度でレーザ照射を行う第２レーザ照射ステップと、を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１レーザ照射ステップにおいて、前記少なくとも１つの個片の外周に空隙を形成することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第２レーザ照射ステップにおけるレーザ照射範囲は、前記第１レーザ照射ステップにおけるレーザ照射範囲よりも狭いことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記第１レーザ照射ステップにおけるレーザ照射範囲は、前記少なくとも１つの個片を囲む素子分割溝の幅方向の中間位置まで達していることを特徴とする請求項１乃至３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記支持部材を形成する工程は、前記半導体膜上にめっき膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記支持部材を形成する工程は、前記半導体膜の表面に接合層を介して支持基板を接合する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記支持部材を形成する工程は、前記半導体膜の個片の各々を支持基板上にフリップチップ接続形態で接合する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１５１１９１（Ｐ２０１１−１５１１９１Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１０３１（Ｐ２０１０−１１０３１）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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