半導体発光装置の製造方法
【課題】
半導体膜をパターニングする際に行われるウェットエッチングに対して十分な耐性を有するマスクを形成することにより、半導体膜のパターニングを適切に行う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】
成長用基板の上に半導体膜を形成する。半導体膜の表面である−Ｃ面に凹凸を形成する。銀または銀を９０％以上含む合金からなり、半導体膜の凹凸面の一部を覆う金属膜を形成する。金属膜から露出した半導体膜の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去する。半導体膜の凹凸の深さ寸法は、前記金属膜の厚さよりも大きく設定する。
半導体膜をパターニングする際に行われるウェットエッチングに対して十分な耐性を有するマスクを形成することにより、半導体膜のパターニングを適切に行う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】
成長用基板の上に半導体膜を形成する。半導体膜の表面である−Ｃ面に凹凸を形成する。銀または銀を９０％以上含む合金からなり、半導体膜の凹凸面の一部を覆う金属膜を形成する。金属膜から露出した半導体膜の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去する。半導体膜の凹凸の深さ寸法は、前記金属膜の厚さよりも大きく設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に関し、特に、半導体膜の一部をウェットエッチングにより除去する工程を含む発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode、以下ＬＥＤと称する）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体膜をサファイア基板とは別のシリコン基板や金属基板等の支持基板で支持するいわゆる貼り合わせ構造を有するＬＥＤが知られている。このような構造のＬＥＤは、サファイア基板上に半導体膜を成長させた後、支持基板と半導体膜を接合層を介して貼り合せ、サファイア基板をレーザリフトオフ法（ＬＬＯ法）等で除去することによって得ることができる。かかる構造によれば、支持基板の材料の選択によって、ＬＥＤの熱伝導率や光取り出し効率の向上を図ることも可能であり、また、支持基板を導電層として利用することも可能である。
【０００３】
このような貼り合わせ構造を有するＬＥＤをチップ状に個片化する際には、ダイシング或いはスクライビングに先立って、サファイア基板を除去することにより表出した半導体膜の表面からドライエッチング又はウェットエッチングにより素子分割ラインに沿った素子分割溝（ストリート）を形成し、その後このストリートに沿って支持基板をダイシングあるいはスクライビングすることにより分割する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５２１６４１号公報
【特許文献２】特開２００６−３１９３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような貼り合わせ構造を有するＬＥＤにおいて、素子分割溝（ストリート）をドライエッチングによって形成する場合、以下のような問題が生じるおそれがある。
【０００６】
ドライエッチング法では、半導体膜表面付近がプラズマによるダメージを受け、発光特性や信頼性に影響を及ぼすおそれがある。また、ドライエッチングによって形成された溝が半導体膜と支持基板の接合層にまで達すると、接合層を構成する金属粒子が半導体膜内のｐｎ接合部付近に付着して、これによってリーク電流が増大し、素子特性を顕著に悪化させることになる。さらに、この接合層に白金（Ｐｔ）が含まれている場合には、半導体膜に付着した白金（Ｐｔ）を通常のウェットエッチングで除去することができない。
【０００７】
一方、半導体膜にストリートを形成しないで直接ダイシングによって素子分離を行う場合、ダイシングブレードが接合層に達すると接合層を構成する金属粒子がｐｎ接合部に付着して、これによってリーク電流が増大し、素子特性を悪化させる。また、劈開によって素子分離を行う場合、劈開性を有しないシリコン基板や金属基板を支持基板として使用することはできない。
【０００８】
以上より、主に貼り合わせ構造を有するＬＥＤにおいては、ウェットエッチングによって素子分割溝（ストリート）を形成することが好ましいと考えられる。一般的に、素子分割溝（ストリート）は、半導体膜を貫く比較的深い溝であるため、これを形成するためのエッチング処理にはある程度の時間を要する。従って、ウェットエッチング工程におけるマスクの耐性が問題となる。従来の製造方法においては、十分なエッチング耐性を有するマスクが形成されていなかったため、エッチングの最中にマスクの剥離が生じ、パターンくずれを生じるなど適正なエッチングを行うことができないといった問題があった。半導体膜に素子分割溝（ストリート）の如き比較的深い溝をウェットエッチングにより形成する場合には、エッチング耐性を有するマスクが必須となる。
【０００９】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、半導体膜をパターニングする際に行われるウェットエッチングに対して十分な耐性を有するマスクを形成することにより、半導体膜のパターニングを適切に行う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】
【００１０】
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ＧａＮ層を含む半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜の表面である−Ｃ面に凹凸を形成する工程と、銀または銀を９０％以上含む合金からなり、前記半導体膜の凹凸面の一部を覆う金属膜を形成する工程と、前記金属膜から露出した前記半導体膜の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去する工程と、を含み、前記半導体膜の凹凸の深さは、前記金属膜の厚さよりも大きいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、半導体膜をウェットエッチングする際に使用するマスクのエッチャントに対する耐性を向上させることができる。これにより、半導体膜に素子分割溝（ストリート）を形成する場合などの比較的長い処理時間を要するエッチングでも、パターンくずれを生ずることなく、適切に半導体膜のエッチングを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例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２】（ｅ）〜（ｇ）は、本発明の実施例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】（ｈ）〜（ｊ）は、本発明の実施例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】（ｋ）〜（ｌ）は、本発明の実施例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５】（ａ）は、平坦面上に形成された金属マスクに作用する応力の状態を示す上面図、（ｂ）は、図５（ａ）における５ｂ−５ｂ線に沿った断面図である。
【図６】平坦面上に形成された金属マスクを使用して半導体膜のウェットエッチングを行った場合の断面図である。
【図７】凹凸面上に形成された金属マスクに作用する応力の状態を示す断面図である。
【図８】マイクロコーンの平均粒径と金属マスクのエッチン耐性を調査した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１〜４は、本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。本実施例に係る半導体発光装置は、半導体膜の成長に使用する成長用基板とは別に用意された支持基板によって半導体膜の支持を行う構成を有するものである。
【００１５】
はじめに、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。次に、サファイア基板１０のサーマルクリーニングを行った後、サファイア基板１０上にＭＯＣＶＤ法によりバッファー層（図示せず）、下地ＧａＮ層（図示せず）、ｎ−ＧａＮ層１１、活性層１２、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層（図示せず）、ｐ−ＧａＮ層１３を順次形成する。これにより、サファイア基板１０上に半導体膜１４を得る。
【００１６】
具体的には、雰囲気温度を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層からなるバッファー層（図示せず）をサファイア基板１０上に形成する。その後、雰囲気温度を１０００℃まで昇温し、約３０秒間保持することでバッファー層を結晶化させる。続いて、雰囲気温度を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（図示せず）を形成する。次に、雰囲気温度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４０分間供給し、膜厚２μｍ程度のｎ-ＧａＮ層１１を形成する。続いて、ｎ−ＧａＮ層１１の上に活性層１２を形成する。本実施例では、活性層１２には、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周期成長を行う。具体的には、雰囲気温度７００℃にて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１２が形成される。次に、雰囲気温度を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型ＡｌＧａＮクラッド層（図示せず）を形成する。続いて、雰囲気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１３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１４が形成される。次に、ｐ−ＧａＮ層１３の上にＰｔ（１０Å）／Ａｇ（３０００Å）／Ｔｉ（１０００Å）／Ｐｔ（２０００Å）／Ａｕ（２０００Å）を順次スパッタ法などによって堆積することによりｐ電極層１５を形成する（図１（ａ））。尚、成長用基板は、サファイア基板に限らず、ＧａＮ基板やＳｉＣ基板であってもよい。
【００１７】
一方で、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２０を用意する。次に、シリコン基板２０の表面にＰｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、ＡｕＳｕを順次成膜することにより、共晶材を含む電極層２１を形成する（図１（ｂ））。電極層２１は、半導体膜１４とシリコン基板２０とを貼り合わせる際の接合層として機能する。尚、支持基板としては、シリコン基板以外にもＧｅ基板やＧａＡｓ基板、Ｃｕ等からなる金属基板を用いることが可能である。
【００１８】
次に、シリコン基板２０と、サファイア基板１０上に形成した半導体膜１４とを貼り合わせる。ｐ電極層１５と共晶材を含む電極層２１とが対向した状態で半導体膜１４とシリコン基板２０とを密着させ、窒素雰囲気下で熱圧着する。シリコン基板２０上の電極層２１に含まれる共晶材の溶融および固化によって半導体膜１４とシリコン基板２０とが接合される（図１（ｃ））。
【００１９】
次に、サファイア基板１０を半導体膜１４から剥離する。サファイア基板１０の剥離には、ＬＬＯ（レーザリフトオフ）法等の公知の手法を用いることができる。ＬＬＯ法においては、照射されたレーザがサファイア基板１０上に形成されているＧａＮ層を金属ＧａとＮ２ガスに分解する。このため、半導体膜内のｎ−ＧａＮ層１１又は下地ＧａＮ層内で上記分解が起り、サファイア基板１０を剥離した面には、ｎ-ＧａＮ層１１又は下地ＧａＮ層が表出する（図１（ｄ））。
【００２０】
次に、サファイア基板１０を剥離することによって表出した半導体膜１４（ｎ−ＧａＮ層１１）の表面を平坦化させる。半導体膜１４の表面を平坦化しておくことにより、後の工程において形成する金属マスク３０の膜厚を薄くすることが可能となる。半導体膜１４の平坦化処理は、例えば機械的研磨、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨、Ａｒプラズマ等によるドライエッチングなどによって行うことができる（図２（ｅ））。
【００２１】
次に、半導体膜１４表面に、エッチング用マスクの耐性を向上させるための凹凸を形成する。ここで、サファイア基板１０を剥離することによって表出した半導体膜１４（ｎ−ＧａＮ層１１）の表面は、窒素面（Ｃ−面）であるため、特定のエッチャントに半導体膜１４を浸漬することにより表面にウルツ鉱型結晶構造に由来する六角錐型の凹凸（マイクロコーンと称する）を形成することが可能である。例えば、温度６０〜９５℃、重量濃度５〜５０％の水酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ)を用いて、半導体膜１４のＣ−面を５〜１０分間エッチングすることにより、平均粒径３μｍ程度の六角錐状突起を均一に形成することができ、これによって半導体膜１４の表面を凹凸面とすることができる（図２（ｆ））。尚、凹凸を形成するためのエッチャントとしては、ＴＭＡＨ以外にアルカリ系ではＫＯＨなど、酸系では塩酸、燐酸などを使用することも可能である。また、凹凸の形状は六角錐状に限定されるものではなく、例えば矩形状や半球状あるいは規則性のないランダムな形状であってもよく、その形成手法は、ＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング）による全面エッチング又は、マスクを用いて半導体膜１４にウェットエッチングやドライエッチングを施して、半導体膜１４の表面に凹凸パターンを形成するものであってもよい。
【００２２】
次に、凹凸が形成された半導体膜１４の表面にフォトレジストで素子分割溝（ストリート）のパターンを形成しておき、Ｎｉ（１０ｎｍ）およびＡｇ（３００ｎｍ）を順次電子ビーム蒸着法などによって堆積する。そして、レジストマスク上に堆積されたＮｉ／Ａｇ膜をリフトオフすることにより半導体膜１４上に金属マスク３０を形成する（図２（ｇ））。金属マスク３０は、素子分割溝（ストリート）のパターンに対応したマスクパターンを有する。
【００２３】
次に、金属マスク３０を形成した半導体膜１４を温度６０〜９５℃、重量濃度５〜５０％の酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ)に浸漬し、１時間〜５時間程度のエッチング処理を行う。これにより、半導体膜１４の金属マスク３０で覆われていない部分がエッチングされ、半導体膜１４に素子分割ラインに沿った素子分割溝（ストリート）４０が形成される。金属マスク３０は、先の工程で半導体膜１４の表面に形成された凹凸によってエッチング耐性が確保されているので、比較的長時間の要する本エッチング工程においても剥離することはない。従って、パターンくずれなどを生ずることなく半導体膜１４に素子分割溝（ストリート）を形成することが可能となる（図３（ｈ））。このように、凹凸面上にマスクを形成することによりマスクのエッチング耐性が向上する理由については後述する。
【００２４】
本実施例に係る半導体発光装置においては、エッチング用のマスクとして使用した金属マスク３０は、電流阻止層としても利用される。電流阻止層とは、発光駆動電流の流入流出を阻止する層であり、ＬＥＤのｎ電極又はｐ電極の直下に形成される層である。電極直下に電流阻止層を形成することにより、電極直下における電流集中が緩和され、発光輝度分布に偏りが生じるのを防止することができる。
【００２５】
金属マスク３０上にフォトレジストを用いて電流阻止層のパターンに対応したレジストマスク（図示せず）を形成する。続いて、このレジストマスクを介して硝酸水溶液を用いて金属マスク３０をエッチングする。このように、金属マスク３０にパターニングを施すことにより半導体膜１４上に電流阻止層３０を形成する（図３（ｉ））。金属マスク３０の主材料をＡｇとすることにより、ＧａＮからなる半導体膜１４との接触はショットキー接触（非オーミック性接触）となり、金属マスク３０ａは、電流阻止層としての機能を併せ持つことができる。また、金属マスク３０の主材料であるＡｇは、高い光反射率を有するため、金属マスク３０を電流阻止層として利用したときに高い光取り出し効率を確保することが可能となる。例えば、電流阻止層３０としてＳｉＯ２やＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ等の他の金属を用いた場合と比較して光取り出し効率を向上させることができる。更に、金属マスク３０の主材料をＡｇとすることにより、硝酸等を用いたウェットエッチングが可能である。すなわち、金属マスク３０を電流阻止層として利用するときに、容易にパターニングを行うことができる。このように、金属マスク３０の材料の選択をエッチング耐性のみならず、半導体膜１４との接触性、光反射性、パターニング容易性の面から行うことにより電流阻止層３０としての利用も可能となる。
【００２６】
次に、半導体膜１４の表面にｎ電極のパターンに対応したフォトレジストを形成しておき、蒸着法などにより半導体膜１４上に電流阻止層３０ａを覆うようにＴｉ、Ｐｔ、Ａｕを順次堆積する。その後、レジストマスク上に堆積されたＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜をリフトオフすることにより半導体膜１４上に電流阻止層３０ａを覆うｎ電極５０を形成する。ｎ電極５０は、電流阻止層３０ａの周囲において半導体膜１４と接触しており、ｎ電極５０と半導体膜１４との接触はオーミック性接触となる。半導体膜１４への電流注入は、電流阻止層３０ａを回避してｎ電極５０と半導体膜１４との接合面を介して行われる（図３（ｊ））。
【００２７】
次に、スパッタ法などにより、半導体膜１４の表面および素子分割溝４０を形成することによって表出した側面を覆うように膜厚２００ｎｍ程度のＳｉＯ２膜６０を形成する。ＳｉＯ２膜６０は、後のダイシング工程においてｐ電極１５や電極層２１を構成する金属が出した半導体膜１４の側面に付着するのを防止するための保護膜として機能する（図４（ｋ））。
【００２８】
次に、素子分割溝４０に沿って、支持基板２０をダイシングしてＬＥＤをチップ状に個片化する（図４（ｌ））。以上の各工程を経て半導体発光装置が完成する。
【００２９】
以下に半導体膜１４の表面に凹凸を形成し、この凹凸面上に金属マスク３０を形成することにより金属マスク３０のエッチング耐性が向上する理由について説明する。
【００３０】
金属マスク３０は、例えば抵抗加熱や電気ビームなど用いた蒸着法などによって形成され、成膜時の温度は非常に高くなっている。蒸着された膜の温度がその後室温まで下がると、その体積が収縮し、図５に示すように、下地の半導体膜１４と金属マスク３０の熱膨張係数差に起因して金属マスク３０の中央に向かう方向に作用する熱応力が発生する。
【００３１】
図５（ａ）は、表面に凹凸加工が施されていない半導体膜１４上に金属マスク３０を形成した場合の金属マスク３０に作用する熱応力の方向を示す上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）における５ｂ−５ｂ線に沿った断面図である。図中に示す矢印は熱応力の作用する向きと大きさを表している。金属マスク３０が平坦面上に形成される場合、各領域において発生する熱応力は、膜全面に亘って相互に干渉するため（コヒーレントに作用するので）、金属マスク３０のコーナー部などにおいて応力が集中し、この部分において剥離が発生する。剥離した部分が僅かであっても、このような金属マスク３０をエッチング用のマスクに使用した場合、エッチャントが剥離部に進入し、その結果、マスク下の半導体膜がエッチングされて剥離が更に進行し、最終的には金属マスク３０の全面剥離に至る。この場合、金属マスク３０はマスクとしての機能を果たすことはできず、半導体膜１４に素子分割溝（ストリート）を形成することができない。
【００３２】
図６は、半導体膜１４の表面に凹凸加工を施さずに金属マスク３０を形成し、半導体膜１４のウェットエッチングを行った場合の断面図である。平坦面上形成された金属マスク３０をエッチング用のマスクとして使用すると、エッチング開始後１０〜２０分程度で金属マスク３０の全面で剥離が生じ、半導体膜１４のエッチングを行うことができなかった。
【００３３】
一方、図７は、表面に凹凸加工が施された半導体膜１４の表面に金属マスク３０を形成したときの金属マスク３０に作用する応力の方向を示す断面図である。半導体膜１４の表面に凹凸加工を施すことにより、金属マスク３０は、その延在する面内に亘って複数の屈曲点を有することとなる。そして、この屈曲点において応力の作用する方向は凹凸面に沿って変化する。すなわち、各領域において生じる応力は、この屈曲点を境に相互に干渉しなくなり（コヒーレントに作用しない）、応力の集中する部分の発生を回避することができる。更に、半導体膜１４の表面に凹凸加工を施すことにより、半導体膜１４と金属マスク３０の接触面積が増加して金属マスク３０の密着強度を向上させることが可能となる。
【００３４】
このように、半導体膜１４表面に金属マスク３０の屈曲点を生ぜしめる凹凸加工を施すことにより、応力の集中する部分の発生を回避することができる。これにより、成膜時における金属マスク３０の剥離を防止することができ、金属マスク３０のエッチング耐性を顕著に向上させることが可能となる。
【００３５】
図８は、半導体膜１４の凹凸面を形成するマイクロコーンの平均粒径を振って金属マスク３０のエッチング耐性を確認した結果である。ここで、マイクロコーンの平均粒径とは、半導体膜１４の表面に形成されたマイクロコーンの底面の対角線の長さの面内平均値を意味する。図中の平均粒径０μｍとは、半導体膜１４の表面に凹凸加工が施されていない場合である。エッチャントは、重量濃度２５％、８０℃の酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を使用した。いずれの場合も金属マスク３０の膜厚は３００ｎｍとした。
【００３６】
半導体膜１４の表面に凹凸加工を施していないものは、エッチングを開始してから１時間が経過する前に金属マスク３０が全面で剥離した。半導体膜１４の表面に平均粒径１μｍのマイクロコーンを形成したものは、エッチングを開始してから１時間経過した時点では金属マスク３０の剥離は発生せず、５時間を経過するまでの間に部分的な剥離が生じ、１０時間が経過したときには全面で剥離した。半導体膜１４の表面に平均粒径３μｍのマイクロコーンを形成したものは、エッチングを開始してから１０時間経過後において金属マスク３０の剥離は発生しなかった。
【００３７】
以上の結果より、半導体膜の表面に凹凸加工を施すことにより、金属マスク３０のエッチング耐性が顕著に向上することが確認できた。また、マイクロコーンの平均粒径が大きい方がエッチング耐性が向上することが確認できた。これは、マイクロコーンの平均粒径が大きいほど凹凸の深さ（凹凸の高低差）が増すこととなるので、上述した金属マスクの屈曲点を境とした応力の分散が促進されるためと考えられる。エッチング耐性を確保するために必要な凹凸の深さ寸法ｄ２は、金属マスク３０の膜厚Ｔによって変化するが、一般的には金属マスク３０の膜厚Ｔよりも深いことが好ましく（ｄ２＞Ｔ）、金属マスク３０の膜厚Ｔの５倍以上とするのがより好ましい（ｄ２≧５Ｔ）。一方、金属マスク３０の互いに隣接する屈曲点間の距離が長くなると、すなわち凹凸の１単位の寸法が大きくなりすぎると、応力の相互干渉を緩和させる効果が減退すると考えられる。従って、凹凸の１単位の大きさ（上記したマイクロコーンの平均粒径に相当するもの）は、１０μｍ以下であることが好ましい。また、金属マスク３０と半導体膜１４との密着強度を確保するためには、半導体膜１４の凹凸のアスペクト比ｄ２／ｄ１が０．５以上であることが好ましい。
【００３８】
また、本発明の半導体発光装置の製造方法によれば、金属マスク３０を電流阻止層３０ａとしても使用することができるように材料選択がなされているので、別途電流阻止層を形成するための膜を形成する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。電流阻止層３０ａの材料としては、半導体膜１４に対してショットキー性接触となる性質を有していることに加え、パターニング容易性および高い光反射性を併せ持つことが好ましい。これらを考慮すると、電流阻止層３０ａ（金属マスク３０）の材料として、Ａｇ又はＡｇを９０％以上含むＡｇ合金を用いることが好ましい。Ａｇ合金の場合、Ａｇに例えばＰｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｎｄのいずれか１つ以上の金属を含ませたものを用いることができ、例えば、ＡＰＣ合金（ＡｇＰｄ（０．９％）Ｃｕ（１．０％））やＡＢＡ合金（ＡｇＢｉ（０．８５％）Ａｕ（１．０％））を用いることができる。また、電流阻止層３０ａ（金属マスク３０）は、他の金属との積層構造を有するものであってもよく、例えばＮｉ／Ａｇ、Ｔｉ／Ａｇ、Ｉｒ／Ａｇ、Ｒｈ／Ａｇ、Ｐｔ／Ａｇ等を使用することができる。他の金属（Ｎｉ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｔ）は、Ａｇ又はＡｇ合金の下層に設けられ、半導体膜１４との密着性を向上させる役割を果たす。以上の金属のうちＮｉ、Ｔｉはさらにウェットエッチングで除去可能であり、パターニングを行う際にもドライエッチングが不要になる。さらにＴｉの場合はオーミック接合を行うためＡｇの電流阻止層としての働きを阻害することはない。
【００３９】
以上の説明から明らかなように、本発明の半導体発光装置の製造方法によれば、半導体膜をウェットエッチングする際に使用するマスクのエッチャントに対する耐性を大幅に向上させることができる。従って、半導体膜に素子分割溝（ストリート）のような比較的深い溝を形成する場合でも、パターンくずれを生ずることなく半導体膜のエッチングを適切に行うことができる。これにより、ウェットエッチングのみによる素子分割溝（ストリート）の形成手法を確立することができた。尚、本発明に係る金属マスクは、素子分割溝（ストリート）を形成するためのエッチング以外のエッチングにも使用することができる。例えば、半導体膜１４に光取り出し効率を向上させるためのより大きな凹凸をウェットエッチングにて形成する際のマスクとしても使用することができる。
【００４０】
また、本発明の半導体発光装置の製造方法によれば、金属マスクは、Ａｇ若しくはＡｇ合金により構成されるので、ＧａＮからなる半導体膜に対して良好なショットキー特性を有し且つパターニング容易性および高い光反射性をも兼ね備えた電流阻止層としても使用することが可能となり、製造工程を簡略化するこができる。
【００４１】
尚、上記した実施例においては、本発明をＬＥＤに適用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、本発明はＬＤ（レーザーダイオード）を含む半導体発光装置の製造全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ サファイア基板
１４ 半導体膜
２０ 支持基板
３０ 金属マスク
４０ 素子分割溝
３０ａ 電流阻止層
５０ ｎ電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に関し、特に、半導体膜の一部をウェットエッチングにより除去する工程を含む発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode、以下ＬＥＤと称する）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体膜をサファイア基板とは別のシリコン基板や金属基板等の支持基板で支持するいわゆる貼り合わせ構造を有するＬＥＤが知られている。このような構造のＬＥＤは、サファイア基板上に半導体膜を成長させた後、支持基板と半導体膜を接合層を介して貼り合せ、サファイア基板をレーザリフトオフ法（ＬＬＯ法）等で除去することによって得ることができる。かかる構造によれば、支持基板の材料の選択によって、ＬＥＤの熱伝導率や光取り出し効率の向上を図ることも可能であり、また、支持基板を導電層として利用することも可能である。
【０００３】
このような貼り合わせ構造を有するＬＥＤをチップ状に個片化する際には、ダイシング或いはスクライビングに先立って、サファイア基板を除去することにより表出した半導体膜の表面からドライエッチング又はウェットエッチングにより素子分割ラインに沿った素子分割溝（ストリート）を形成し、その後このストリートに沿って支持基板をダイシングあるいはスクライビングすることにより分割する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５２１６４１号公報
【特許文献２】特開２００６−３１９３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような貼り合わせ構造を有するＬＥＤにおいて、素子分割溝（ストリート）をドライエッチングによって形成する場合、以下のような問題が生じるおそれがある。
【０００６】
ドライエッチング法では、半導体膜表面付近がプラズマによるダメージを受け、発光特性や信頼性に影響を及ぼすおそれがある。また、ドライエッチングによって形成された溝が半導体膜と支持基板の接合層にまで達すると、接合層を構成する金属粒子が半導体膜内のｐｎ接合部付近に付着して、これによってリーク電流が増大し、素子特性を顕著に悪化させることになる。さらに、この接合層に白金（Ｐｔ）が含まれている場合には、半導体膜に付着した白金（Ｐｔ）を通常のウェットエッチングで除去することができない。
【０００７】
一方、半導体膜にストリートを形成しないで直接ダイシングによって素子分離を行う場合、ダイシングブレードが接合層に達すると接合層を構成する金属粒子がｐｎ接合部に付着して、これによってリーク電流が増大し、素子特性を悪化させる。また、劈開によって素子分離を行う場合、劈開性を有しないシリコン基板や金属基板を支持基板として使用することはできない。
【０００８】
以上より、主に貼り合わせ構造を有するＬＥＤにおいては、ウェットエッチングによって素子分割溝（ストリート）を形成することが好ましいと考えられる。一般的に、素子分割溝（ストリート）は、半導体膜を貫く比較的深い溝であるため、これを形成するためのエッチング処理にはある程度の時間を要する。従って、ウェットエッチング工程におけるマスクの耐性が問題となる。従来の製造方法においては、十分なエッチング耐性を有するマスクが形成されていなかったため、エッチングの最中にマスクの剥離が生じ、パターンくずれを生じるなど適正なエッチングを行うことができないといった問題があった。半導体膜に素子分割溝（ストリート）の如き比較的深い溝をウェットエッチングにより形成する場合には、エッチング耐性を有するマスクが必須となる。
【０００９】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、半導体膜をパターニングする際に行われるウェットエッチングに対して十分な耐性を有するマスクを形成することにより、半導体膜のパターニングを適切に行う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】
【００１０】
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ＧａＮ層を含む半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜の表面である−Ｃ面に凹凸を形成する工程と、銀または銀を９０％以上含む合金からなり、前記半導体膜の凹凸面の一部を覆う金属膜を形成する工程と、前記金属膜から露出した前記半導体膜の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去する工程と、を含み、前記半導体膜の凹凸の深さは、前記金属膜の厚さよりも大きいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、半導体膜をウェットエッチングする際に使用するマスクのエッチャントに対する耐性を向上させることができる。これにより、半導体膜に素子分割溝（ストリート）を形成する場合などの比較的長い処理時間を要するエッチングでも、パターンくずれを生ずることなく、適切に半導体膜のエッチングを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例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２】（ｅ）〜（ｇ）は、本発明の実施例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】（ｈ）〜（ｊ）は、本発明の実施例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】（ｋ）〜（ｌ）は、本発明の実施例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５】（ａ）は、平坦面上に形成された金属マスクに作用する応力の状態を示す上面図、（ｂ）は、図５（ａ）における５ｂ−５ｂ線に沿った断面図である。
【図６】平坦面上に形成された金属マスクを使用して半導体膜のウェットエッチングを行った場合の断面図である。
【図７】凹凸面上に形成された金属マスクに作用する応力の状態を示す断面図である。
【図８】マイクロコーンの平均粒径と金属マスクのエッチン耐性を調査した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１〜４は、本発明の実施例に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。本実施例に係る半導体発光装置は、半導体膜の成長に使用する成長用基板とは別に用意された支持基板によって半導体膜の支持を行う構成を有するものである。
【００１５】
はじめに、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。次に、サファイア基板１０のサーマルクリーニングを行った後、サファイア基板１０上にＭＯＣＶＤ法によりバッファー層（図示せず）、下地ＧａＮ層（図示せず）、ｎ−ＧａＮ層１１、活性層１２、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層（図示せず）、ｐ−ＧａＮ層１３を順次形成する。これにより、サファイア基板１０上に半導体膜１４を得る。
【００１６】
具体的には、雰囲気温度を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層からなるバッファー層（図示せず）をサファイア基板１０上に形成する。その後、雰囲気温度を１０００℃まで昇温し、約３０秒間保持することでバッファー層を結晶化させる。続いて、雰囲気温度を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（図示せず）を形成する。次に、雰囲気温度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４０分間供給し、膜厚２μｍ程度のｎ-ＧａＮ層１１を形成する。続いて、ｎ−ＧａＮ層１１の上に活性層１２を形成する。本実施例では、活性層１２には、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周期成長を行う。具体的には、雰囲気温度７００℃にて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１２が形成される。次に、雰囲気温度を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型ＡｌＧａＮクラッド層（図示せず）を形成する。続いて、雰囲気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１３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１４が形成される。次に、ｐ−ＧａＮ層１３の上にＰｔ（１０Å）／Ａｇ（３０００Å）／Ｔｉ（１０００Å）／Ｐｔ（２０００Å）／Ａｕ（２０００Å）を順次スパッタ法などによって堆積することによりｐ電極層１５を形成する（図１（ａ））。尚、成長用基板は、サファイア基板に限らず、ＧａＮ基板やＳｉＣ基板であってもよい。
【００１７】
一方で、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２０を用意する。次に、シリコン基板２０の表面にＰｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、ＡｕＳｕを順次成膜することにより、共晶材を含む電極層２１を形成する（図１（ｂ））。電極層２１は、半導体膜１４とシリコン基板２０とを貼り合わせる際の接合層として機能する。尚、支持基板としては、シリコン基板以外にもＧｅ基板やＧａＡｓ基板、Ｃｕ等からなる金属基板を用いることが可能である。
【００１８】
次に、シリコン基板２０と、サファイア基板１０上に形成した半導体膜１４とを貼り合わせる。ｐ電極層１５と共晶材を含む電極層２１とが対向した状態で半導体膜１４とシリコン基板２０とを密着させ、窒素雰囲気下で熱圧着する。シリコン基板２０上の電極層２１に含まれる共晶材の溶融および固化によって半導体膜１４とシリコン基板２０とが接合される（図１（ｃ））。
【００１９】
次に、サファイア基板１０を半導体膜１４から剥離する。サファイア基板１０の剥離には、ＬＬＯ（レーザリフトオフ）法等の公知の手法を用いることができる。ＬＬＯ法においては、照射されたレーザがサファイア基板１０上に形成されているＧａＮ層を金属ＧａとＮ２ガスに分解する。このため、半導体膜内のｎ−ＧａＮ層１１又は下地ＧａＮ層内で上記分解が起り、サファイア基板１０を剥離した面には、ｎ-ＧａＮ層１１又は下地ＧａＮ層が表出する（図１（ｄ））。
【００２０】
次に、サファイア基板１０を剥離することによって表出した半導体膜１４（ｎ−ＧａＮ層１１）の表面を平坦化させる。半導体膜１４の表面を平坦化しておくことにより、後の工程において形成する金属マスク３０の膜厚を薄くすることが可能となる。半導体膜１４の平坦化処理は、例えば機械的研磨、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨、Ａｒプラズマ等によるドライエッチングなどによって行うことができる（図２（ｅ））。
【００２１】
次に、半導体膜１４表面に、エッチング用マスクの耐性を向上させるための凹凸を形成する。ここで、サファイア基板１０を剥離することによって表出した半導体膜１４（ｎ−ＧａＮ層１１）の表面は、窒素面（Ｃ−面）であるため、特定のエッチャントに半導体膜１４を浸漬することにより表面にウルツ鉱型結晶構造に由来する六角錐型の凹凸（マイクロコーンと称する）を形成することが可能である。例えば、温度６０〜９５℃、重量濃度５〜５０％の水酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ)を用いて、半導体膜１４のＣ−面を５〜１０分間エッチングすることにより、平均粒径３μｍ程度の六角錐状突起を均一に形成することができ、これによって半導体膜１４の表面を凹凸面とすることができる（図２（ｆ））。尚、凹凸を形成するためのエッチャントとしては、ＴＭＡＨ以外にアルカリ系ではＫＯＨなど、酸系では塩酸、燐酸などを使用することも可能である。また、凹凸の形状は六角錐状に限定されるものではなく、例えば矩形状や半球状あるいは規則性のないランダムな形状であってもよく、その形成手法は、ＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング）による全面エッチング又は、マスクを用いて半導体膜１４にウェットエッチングやドライエッチングを施して、半導体膜１４の表面に凹凸パターンを形成するものであってもよい。
【００２２】
次に、凹凸が形成された半導体膜１４の表面にフォトレジストで素子分割溝（ストリート）のパターンを形成しておき、Ｎｉ（１０ｎｍ）およびＡｇ（３００ｎｍ）を順次電子ビーム蒸着法などによって堆積する。そして、レジストマスク上に堆積されたＮｉ／Ａｇ膜をリフトオフすることにより半導体膜１４上に金属マスク３０を形成する（図２（ｇ））。金属マスク３０は、素子分割溝（ストリート）のパターンに対応したマスクパターンを有する。
【００２３】
次に、金属マスク３０を形成した半導体膜１４を温度６０〜９５℃、重量濃度５〜５０％の酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ)に浸漬し、１時間〜５時間程度のエッチング処理を行う。これにより、半導体膜１４の金属マスク３０で覆われていない部分がエッチングされ、半導体膜１４に素子分割ラインに沿った素子分割溝（ストリート）４０が形成される。金属マスク３０は、先の工程で半導体膜１４の表面に形成された凹凸によってエッチング耐性が確保されているので、比較的長時間の要する本エッチング工程においても剥離することはない。従って、パターンくずれなどを生ずることなく半導体膜１４に素子分割溝（ストリート）を形成することが可能となる（図３（ｈ））。このように、凹凸面上にマスクを形成することによりマスクのエッチング耐性が向上する理由については後述する。
【００２４】
本実施例に係る半導体発光装置においては、エッチング用のマスクとして使用した金属マスク３０は、電流阻止層としても利用される。電流阻止層とは、発光駆動電流の流入流出を阻止する層であり、ＬＥＤのｎ電極又はｐ電極の直下に形成される層である。電極直下に電流阻止層を形成することにより、電極直下における電流集中が緩和され、発光輝度分布に偏りが生じるのを防止することができる。
【００２５】
金属マスク３０上にフォトレジストを用いて電流阻止層のパターンに対応したレジストマスク（図示せず）を形成する。続いて、このレジストマスクを介して硝酸水溶液を用いて金属マスク３０をエッチングする。このように、金属マスク３０にパターニングを施すことにより半導体膜１４上に電流阻止層３０を形成する（図３（ｉ））。金属マスク３０の主材料をＡｇとすることにより、ＧａＮからなる半導体膜１４との接触はショットキー接触（非オーミック性接触）となり、金属マスク３０ａは、電流阻止層としての機能を併せ持つことができる。また、金属マスク３０の主材料であるＡｇは、高い光反射率を有するため、金属マスク３０を電流阻止層として利用したときに高い光取り出し効率を確保することが可能となる。例えば、電流阻止層３０としてＳｉＯ２やＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ等の他の金属を用いた場合と比較して光取り出し効率を向上させることができる。更に、金属マスク３０の主材料をＡｇとすることにより、硝酸等を用いたウェットエッチングが可能である。すなわち、金属マスク３０を電流阻止層として利用するときに、容易にパターニングを行うことができる。このように、金属マスク３０の材料の選択をエッチング耐性のみならず、半導体膜１４との接触性、光反射性、パターニング容易性の面から行うことにより電流阻止層３０としての利用も可能となる。
【００２６】
次に、半導体膜１４の表面にｎ電極のパターンに対応したフォトレジストを形成しておき、蒸着法などにより半導体膜１４上に電流阻止層３０ａを覆うようにＴｉ、Ｐｔ、Ａｕを順次堆積する。その後、レジストマスク上に堆積されたＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜をリフトオフすることにより半導体膜１４上に電流阻止層３０ａを覆うｎ電極５０を形成する。ｎ電極５０は、電流阻止層３０ａの周囲において半導体膜１４と接触しており、ｎ電極５０と半導体膜１４との接触はオーミック性接触となる。半導体膜１４への電流注入は、電流阻止層３０ａを回避してｎ電極５０と半導体膜１４との接合面を介して行われる（図３（ｊ））。
【００２７】
次に、スパッタ法などにより、半導体膜１４の表面および素子分割溝４０を形成することによって表出した側面を覆うように膜厚２００ｎｍ程度のＳｉＯ２膜６０を形成する。ＳｉＯ２膜６０は、後のダイシング工程においてｐ電極１５や電極層２１を構成する金属が出した半導体膜１４の側面に付着するのを防止するための保護膜として機能する（図４（ｋ））。
【００２８】
次に、素子分割溝４０に沿って、支持基板２０をダイシングしてＬＥＤをチップ状に個片化する（図４（ｌ））。以上の各工程を経て半導体発光装置が完成する。
【００２９】
以下に半導体膜１４の表面に凹凸を形成し、この凹凸面上に金属マスク３０を形成することにより金属マスク３０のエッチング耐性が向上する理由について説明する。
【００３０】
金属マスク３０は、例えば抵抗加熱や電気ビームなど用いた蒸着法などによって形成され、成膜時の温度は非常に高くなっている。蒸着された膜の温度がその後室温まで下がると、その体積が収縮し、図５に示すように、下地の半導体膜１４と金属マスク３０の熱膨張係数差に起因して金属マスク３０の中央に向かう方向に作用する熱応力が発生する。
【００３１】
図５（ａ）は、表面に凹凸加工が施されていない半導体膜１４上に金属マスク３０を形成した場合の金属マスク３０に作用する熱応力の方向を示す上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）における５ｂ−５ｂ線に沿った断面図である。図中に示す矢印は熱応力の作用する向きと大きさを表している。金属マスク３０が平坦面上に形成される場合、各領域において発生する熱応力は、膜全面に亘って相互に干渉するため（コヒーレントに作用するので）、金属マスク３０のコーナー部などにおいて応力が集中し、この部分において剥離が発生する。剥離した部分が僅かであっても、このような金属マスク３０をエッチング用のマスクに使用した場合、エッチャントが剥離部に進入し、その結果、マスク下の半導体膜がエッチングされて剥離が更に進行し、最終的には金属マスク３０の全面剥離に至る。この場合、金属マスク３０はマスクとしての機能を果たすことはできず、半導体膜１４に素子分割溝（ストリート）を形成することができない。
【００３２】
図６は、半導体膜１４の表面に凹凸加工を施さずに金属マスク３０を形成し、半導体膜１４のウェットエッチングを行った場合の断面図である。平坦面上形成された金属マスク３０をエッチング用のマスクとして使用すると、エッチング開始後１０〜２０分程度で金属マスク３０の全面で剥離が生じ、半導体膜１４のエッチングを行うことができなかった。
【００３３】
一方、図７は、表面に凹凸加工が施された半導体膜１４の表面に金属マスク３０を形成したときの金属マスク３０に作用する応力の方向を示す断面図である。半導体膜１４の表面に凹凸加工を施すことにより、金属マスク３０は、その延在する面内に亘って複数の屈曲点を有することとなる。そして、この屈曲点において応力の作用する方向は凹凸面に沿って変化する。すなわち、各領域において生じる応力は、この屈曲点を境に相互に干渉しなくなり（コヒーレントに作用しない）、応力の集中する部分の発生を回避することができる。更に、半導体膜１４の表面に凹凸加工を施すことにより、半導体膜１４と金属マスク３０の接触面積が増加して金属マスク３０の密着強度を向上させることが可能となる。
【００３４】
このように、半導体膜１４表面に金属マスク３０の屈曲点を生ぜしめる凹凸加工を施すことにより、応力の集中する部分の発生を回避することができる。これにより、成膜時における金属マスク３０の剥離を防止することができ、金属マスク３０のエッチング耐性を顕著に向上させることが可能となる。
【００３５】
図８は、半導体膜１４の凹凸面を形成するマイクロコーンの平均粒径を振って金属マスク３０のエッチング耐性を確認した結果である。ここで、マイクロコーンの平均粒径とは、半導体膜１４の表面に形成されたマイクロコーンの底面の対角線の長さの面内平均値を意味する。図中の平均粒径０μｍとは、半導体膜１４の表面に凹凸加工が施されていない場合である。エッチャントは、重量濃度２５％、８０℃の酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を使用した。いずれの場合も金属マスク３０の膜厚は３００ｎｍとした。
【００３６】
半導体膜１４の表面に凹凸加工を施していないものは、エッチングを開始してから１時間が経過する前に金属マスク３０が全面で剥離した。半導体膜１４の表面に平均粒径１μｍのマイクロコーンを形成したものは、エッチングを開始してから１時間経過した時点では金属マスク３０の剥離は発生せず、５時間を経過するまでの間に部分的な剥離が生じ、１０時間が経過したときには全面で剥離した。半導体膜１４の表面に平均粒径３μｍのマイクロコーンを形成したものは、エッチングを開始してから１０時間経過後において金属マスク３０の剥離は発生しなかった。
【００３７】
以上の結果より、半導体膜の表面に凹凸加工を施すことにより、金属マスク３０のエッチング耐性が顕著に向上することが確認できた。また、マイクロコーンの平均粒径が大きい方がエッチング耐性が向上することが確認できた。これは、マイクロコーンの平均粒径が大きいほど凹凸の深さ（凹凸の高低差）が増すこととなるので、上述した金属マスクの屈曲点を境とした応力の分散が促進されるためと考えられる。エッチング耐性を確保するために必要な凹凸の深さ寸法ｄ２は、金属マスク３０の膜厚Ｔによって変化するが、一般的には金属マスク３０の膜厚Ｔよりも深いことが好ましく（ｄ２＞Ｔ）、金属マスク３０の膜厚Ｔの５倍以上とするのがより好ましい（ｄ２≧５Ｔ）。一方、金属マスク３０の互いに隣接する屈曲点間の距離が長くなると、すなわち凹凸の１単位の寸法が大きくなりすぎると、応力の相互干渉を緩和させる効果が減退すると考えられる。従って、凹凸の１単位の大きさ（上記したマイクロコーンの平均粒径に相当するもの）は、１０μｍ以下であることが好ましい。また、金属マスク３０と半導体膜１４との密着強度を確保するためには、半導体膜１４の凹凸のアスペクト比ｄ２／ｄ１が０．５以上であることが好ましい。
【００３８】
また、本発明の半導体発光装置の製造方法によれば、金属マスク３０を電流阻止層３０ａとしても使用することができるように材料選択がなされているので、別途電流阻止層を形成するための膜を形成する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。電流阻止層３０ａの材料としては、半導体膜１４に対してショットキー性接触となる性質を有していることに加え、パターニング容易性および高い光反射性を併せ持つことが好ましい。これらを考慮すると、電流阻止層３０ａ（金属マスク３０）の材料として、Ａｇ又はＡｇを９０％以上含むＡｇ合金を用いることが好ましい。Ａｇ合金の場合、Ａｇに例えばＰｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｎｄのいずれか１つ以上の金属を含ませたものを用いることができ、例えば、ＡＰＣ合金（ＡｇＰｄ（０．９％）Ｃｕ（１．０％））やＡＢＡ合金（ＡｇＢｉ（０．８５％）Ａｕ（１．０％））を用いることができる。また、電流阻止層３０ａ（金属マスク３０）は、他の金属との積層構造を有するものであってもよく、例えばＮｉ／Ａｇ、Ｔｉ／Ａｇ、Ｉｒ／Ａｇ、Ｒｈ／Ａｇ、Ｐｔ／Ａｇ等を使用することができる。他の金属（Ｎｉ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｔ）は、Ａｇ又はＡｇ合金の下層に設けられ、半導体膜１４との密着性を向上させる役割を果たす。以上の金属のうちＮｉ、Ｔｉはさらにウェットエッチングで除去可能であり、パターニングを行う際にもドライエッチングが不要になる。さらにＴｉの場合はオーミック接合を行うためＡｇの電流阻止層としての働きを阻害することはない。
【００３９】
以上の説明から明らかなように、本発明の半導体発光装置の製造方法によれば、半導体膜をウェットエッチングする際に使用するマスクのエッチャントに対する耐性を大幅に向上させることができる。従って、半導体膜に素子分割溝（ストリート）のような比較的深い溝を形成する場合でも、パターンくずれを生ずることなく半導体膜のエッチングを適切に行うことができる。これにより、ウェットエッチングのみによる素子分割溝（ストリート）の形成手法を確立することができた。尚、本発明に係る金属マスクは、素子分割溝（ストリート）を形成するためのエッチング以外のエッチングにも使用することができる。例えば、半導体膜１４に光取り出し効率を向上させるためのより大きな凹凸をウェットエッチングにて形成する際のマスクとしても使用することができる。
【００４０】
また、本発明の半導体発光装置の製造方法によれば、金属マスクは、Ａｇ若しくはＡｇ合金により構成されるので、ＧａＮからなる半導体膜に対して良好なショットキー特性を有し且つパターニング容易性および高い光反射性をも兼ね備えた電流阻止層としても使用することが可能となり、製造工程を簡略化するこができる。
【００４１】
尚、上記した実施例においては、本発明をＬＥＤに適用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、本発明はＬＤ（レーザーダイオード）を含む半導体発光装置の製造全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ サファイア基板
１４ 半導体膜
２０ 支持基板
３０ 金属マスク
４０ 素子分割溝
３０ａ 電流阻止層
５０ ｎ電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長用基板の上にＧａＮ層を含む半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜の表面である−Ｃ面に凹凸を形成する工程と、
銀または銀を９０％以上含む合金からなり、前記半導体膜の凹凸面の一部を覆う金属膜を形成する工程と、
前記金属膜から露出した前記半導体膜の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去する工程と、を含み、
前記半導体膜の凹凸の深さは、前記金属膜の厚さよりも大きいことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体膜上に、前記金属膜を覆い且つ前記金属膜の周囲において前記半導体膜と接触し、前記半導体膜との接触がオーミック性接触となる電極層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記電極層を形成する前に前記金属膜の一部を除去してパターニングする工程を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記半導体膜を除去する工程において、前記半導体膜は、前記半導体発光装置の個片を画定する素子分割溝に沿って除去されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜は、前記半導体膜と接するＮｉ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれかからなる層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６】
前記凹凸面の凹凸の深さは、前記金属膜の厚さの５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項７】
前記凹凸を構成する突起の１単位の大きさは１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項８】
前記成長用基板の上に前記半導体膜を形成した後に、前記半導体膜の表面に支持基板を接合する工程と、
前記成長用基板を前記半導体膜から剥離する工程と、を更に含み、
前記金属膜は、前記成長用基板を剥離して表出した前記半導体膜の表面に形成されることを特徴とする請求項１乃至７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ＧａＮ層を含む半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜の表面である−Ｃ面に凹凸を形成する工程と、
銀または銀を９０％以上含む合金からなり、前記半導体膜の凹凸面の一部を覆う金属膜を形成する工程と、
前記金属膜から露出した前記半導体膜の少なくとも一部をウェットエッチングにより除去する工程と、を含み、
前記半導体膜の凹凸の深さは、前記金属膜の厚さよりも大きいことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体膜上に、前記金属膜を覆い且つ前記金属膜の周囲において前記半導体膜と接触し、前記半導体膜との接触がオーミック性接触となる電極層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記電極層を形成する前に前記金属膜の一部を除去してパターニングする工程を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記半導体膜を除去する工程において、前記半導体膜は、前記半導体発光装置の個片を画定する素子分割溝に沿って除去されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜は、前記半導体膜と接するＮｉ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれかからなる層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６】
前記凹凸面の凹凸の深さは、前記金属膜の厚さの５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項７】
前記凹凸を構成する突起の１単位の大きさは１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項８】
前記成長用基板の上に前記半導体膜を形成した後に、前記半導体膜の表面に支持基板を接合する工程と、
前記成長用基板を前記半導体膜から剥離する工程と、を更に含み、
前記金属膜は、前記成長用基板を剥離して表出した前記半導体膜の表面に形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８２４３２（Ｐ２０１１−８２４３２Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３５１５１（Ｐ２００９−２３５１５１）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【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４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【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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