專利名稱：Ⅲ-Ⅴ族氮化物半導(dǎo)體的制造方法和發(fā)光器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種m-v族氮化物半導(dǎo)體的制造方法和發(fā)光器件的制造方法。
技術(shù)背景廣泛用于藍(lán)色LED等以InxGayAlzN (OSxSl、 0^y^l、 0^z^l、 x+y+^1)式表示的m-v族氮化物半導(dǎo)體， 一般地說，是使竊生長用mh生長棘的。生 長用對反(下面，簡稱為繊)通常題寶石，m-v族氮化物半導(dǎo)體是在藍(lán)寶石Sfeil用有機(jī)金屬氣相生長(MOVPE) S取向附生的方法制成的。III-V族氮化物半導(dǎo)體隨著廣泛地使用于LED,就要求高的發(fā)光輸出功率。作為顯示高發(fā)光輸出功率的發(fā)光器件，提出了沒有藍(lán)寶石繊的ni-v族氮化 物半導(dǎo)體。如果從由藍(lán)寶石基板、該 ±含有GaN層的III-V族氮化物半導(dǎo)體層以及其上的兩個電極構(gòu)成的現(xiàn)有m- v族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中刪除藍(lán)寶石凝反，則 發(fā)光器件不會存在由于藍(lán)寶石繊弓胞的散熱的阻礙，能夠驅(qū)動高電流密度，呈 現(xiàn)高的發(fā)光輸出功率。另外，不存在由藍(lán)寶石繊弓胞的通電的妨礙，可以制造 in- v族氮化物半導(dǎo)體層兩端設(shè)置有電極的fct發(fā)光器件，可以期待發(fā)光器件結(jié)構(gòu) 的自由度的提高。人們正在研究無藍(lán)寶石基板的in-v族氮化物半導(dǎo)體制造方法?？墒?，由于 in-v族氮化物半導(dǎo)體難以生長大塊晶體，因此自域鎌，特別是導(dǎo)電性自站 的:》制造方法還沒有得以實(shí)用化，也沒有開發(fā)制頓自誠對及的m-v族 氮化物半導(dǎo)體的制造方法。相反，提出了各種在藍(lán)寶石對肚生長m-v族氮化物半導(dǎo)體，然后分離s^反的III-V族氮化物半導(dǎo)體制造方法(日本特表2001-501778號公報(bào)、日本特開 2001-176813號公報(bào))。然而，這些公報(bào)記載的方法，不可能分離m-v族氮化物半導(dǎo)體與基板，或者 分離工序中存在損傷m-v族氮化物半導(dǎo)體而不能獲得顯示足夠發(fā)光輸出功率的發(fā)光器件。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種適合發(fā)光器件使用的無 的111-V族氮化物半 導(dǎo)體的制造方法和發(fā)光器件的制造方法。本發(fā)明人為解決戰(zhàn)課題，研究了ni-v族氮化物半導(dǎo)體制造方法，結(jié)果完成 了本發(fā)明。艮p，本發(fā)明掛共按劍,包括工序(i)、 (ii)和(in)的ni-v族氮化物半導(dǎo) 體制造方法。(i) 在 ±翻己置無機(jī)粒子的工序；(ii) 使半導(dǎo)體層生長的工序；以及(iii) 向鎌與半導(dǎo)體層之間照射光，將離與半導(dǎo)體層分離的工序。 本發(fā)明掛共按詢i(W包括工序(i)、 (ii)、 (m)和(iv)的發(fā)光器件制造方法。(iv) 形成電極的工序。


圖i表示本發(fā)明的ni-v族氮化物半導(dǎo)體制造方法的示例。圖2表示用本發(fā)明的帝隨方法所得的ni-v族氮化物半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)。圖3表示本發(fā)明的發(fā)光器件制造方法的示例。符號說明ia鎌的表面1B半導(dǎo)體層的成長范圍2無機(jī)粒子3半導(dǎo)體層(ni-v族氮化物) ii繊12緩沖層13 n型層 14活條 14A 14F阻擋層 14G 14J井層14K蓋層 15 p型層 21繊 22無機(jī)粒子23半導(dǎo)體層(m-v族氮化物)24 p電極25密接性向上層26粘合層27導(dǎo)電性支撐體28 n電極具體實(shí)施方式
III- V族氮化物半導(dǎo)體的制造方法本發(fā)明的III-V族氮化物半導(dǎo)體制造方法，包括在Sfel:翻B置無機(jī)粒子的工 序(i)。鎌例如，包括藍(lán)寶石、SiC、 Si、 MgAl204、 LiTa03、 ZrB2、 CrB2、 GaN或鹿。如后戶腿，繊是光翻性的，繊與m-v族氮化物半導(dǎo)體的界面附近能夠有效地傳導(dǎo)熱能。從這個角度看， 較好的是藍(lán)寶石、GaN、 A1N，最好的 是藍(lán)寶石。從與III-V族氮化物半導(dǎo)體的反應(yīng)性能、熱膨脹系,、高溫下的穩(wěn)定 性、取得晶片的容易禾號等方面的角度看，繊較好的是藍(lán)寶石、SiC，最好是 藍(lán)寶石。從這些角度出發(fā)，繊為藍(lán)寶石是特別理想的。無機(jī)粒子例如包,化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硒化物以及金屬。氧化物是二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氧化鋅、氧化錫以 及紀(jì)鋁石榴石(YAG)等。氮化物是氮化硅、氮化鋁、氮化硼等。碳化物是碳化硅(SiC)、碳化硼、金剛石、石墨、富勒烯類等。 硼化物是硼化鋯(ZrB2)、硼化鉻(Qfi2)等。 離物是硫化鋅、硫化鎘 硫化鈣、硫化鍶等。 硒化物是硒化鋅、硒化鎘等。氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硒化物中，也可以用其它元素 部分置換其中所含有的元素。作為以其它元素部分置換氧化物中所含元素后的例 子，可以舉出含有鈰和銪作為活化齊啲硅離和鋁麟的熒光體。金屬方面可以舉出硅(Si)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、 鎂(Mg)、轉(zhuǎn)(Ca)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)以及鋅(Zn)。當(dāng)加熱處理時(shí)，無機(jī)粒子可以為，的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、 硫化物、硒化物以及構(gòu)成為金屬的材料，例如，也可以是硅酮(silicone)。硅酮 具有Si-O-Si的無機(jī)鍵作為主結(jié)構(gòu)，是Si中有有機(jī)取代基結(jié)構(gòu)的聚合物，加熱到 約500。C下處理時(shí)艦了二氧化硅。無機(jī)粒子可以是由戰(zhàn)一種無機(jī)物構(gòu)成的粒子，或者由它們的混合物或復(fù)合 物的任何一種。由一種無機(jī)物構(gòu)成的無機(jī)粒子，較好為氧化物，最好為二氧化硅 構(gòu)成。無機(jī)粒子的形狀也可以為球狀(例如，咅曬為圓形、橢圓形)、板狀(長度L 與厚度T的長高比L/T為1.5 100)、針狀(例如，寬度W與長度L之比L/W為 1.5 100)或不定形(包括各種形狀的粒子，作為全體的皿不規(guī)則)，理想的是 球狀。因此，無機(jī)粒子最好是球狀二氧化硅。就球狀二氧化硅而言，從容易得到 單分散、粒徑比M齊的角度出發(fā)，推薦iOT含有膠態(tài)二氧化硅的。膠態(tài)二氧化硅是二氧化硅粒子在溶劑(水等)中分tM^狀的物質(zhì)，可M31離子交皿M的方法、加水懶軍原硅酸四乙酯(TEOS)這樣的有機(jī)硅化合物的方法得到。無機(jī)粒子的平均粒徑一般是5nm以上、^l子的是10nm以上、最好的是20nm 以上，而且一般是50Mm以下、^1(子的是10Mm以下、最好的是1mhi以下。只要 在平均粒徑范圍內(nèi)，也可以混合使用不同粒徑的無機(jī)粒子。平均粒徑是用離心沉 降法測定的體積平均粒徑。平均粒徑測定法除離心沉降法以外，也可以采用例如 動態(tài)光t^lt法、煤焦油計(jì)數(shù)法、激光衍針法、電子顯微鏡進(jìn)行測定，但此時(shí)，只 要進(jìn)行校正，換算到用離心沉降法測定的術(shù)只平均粒私就可以。例如，用離心沉 降法以及其它粒度測定法求出作為標(biāo)準(zhǔn)的粒子平均粒徑，算出其相關(guān)系數(shù)。相關(guān) 系數(shù)可以對不同粒徑的多種標(biāo)準(zhǔn)粒子，算出相對于用離心沉降法測定的體積平均 粒徑相絲數(shù)，M51制賺正曲線來求得。如果4頓校正曲線，則可以從由離心 沉降法以外的觀啶法所得的平均粒徑求得術(shù)只平均粒徑。配置的方法，例如把對及浸漬到含有無機(jī)粒子和介質(zhì)的漿料中的方法，或者 也可以是向繊涂布或噴霧漿料后進(jìn)行千燥的方法。介質(zhì)勘JC、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、乙二醇、二甲基乙,、丁酮、甲基異丁基酮等，理想的;^K。涂布理想的是用旋涂法進(jìn)行，按照該方法，可均勻地配置無機(jī)粒子的密度。千燥也可以fOT旋轉(zhuǎn)器，行。無機(jī)粒子對S^反的被覆率，根據(jù)掃描電子顯微鏡(SEM)紅面觀察配置了 無機(jī)粒子的^l&表面時(shí)的測定視野內(nèi)(面積S)中的粒子數(shù)P和粒子平均直徑d， 就可以用下式求得。被覆率(。/。) = ((d/2) 2xttP.100) /S無機(jī)粒子由一種無機(jī)物構(gòu)成時(shí)，無機(jī)粒子對 的被覆率通常為1%以上、 ^^子的是30%以上、最好的是50%以上，通常為95%以下。因?yàn)闊o機(jī)粒子容易取向附生，容易將半導(dǎo)體層平坦化，所以通常，在Sfei: 面配置一層，只要能夠取向附生半導(dǎo)體層并使之平坦化，就是二層以上也行，一 種無機(jī)粒子至少配置二層也可以，分別單層配置至少二種無機(jī)粒子也可以。本發(fā)明的制造方^S括生長半導(dǎo)體層的工序(ii)，通常，包括在經(jīng)工序(i) 配置的無機(jī)粒子和基板的上面生長半導(dǎo)體層的工序(ii)。半導(dǎo)體層通常^III-V族氮化物，理想的是用KGayAlzN (0SxSl、 05ySl、 (^S1、 x+y+^1)表示的氮化物。半導(dǎo)體層無論一層還是二層也都可以。半導(dǎo)體 層，也可以例如氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件工作需要的層，或者使該層成為高質(zhì)量晶 體的單層或多層(厚膜層、超晶格薄膜層等)。在后述的工序(iii)，從容易進(jìn)行翻分離的角度出發(fā)，也可以向半導(dǎo)體層之 中的與 相鄰的半導(dǎo)體層^附近的半導(dǎo)體層導(dǎo)入雜質(zhì)、缺陷等。就這樣的半 導(dǎo)體層來說，可以舉出低溫(例如，50CTC)生長的緩沖層(例如，M5aN、 GaN)。 緩沖層由GaN構(gòu)成的場合，緩沖層的厚度通常為IOA以上、較好是IOOA以上、 最好是300A以上，通常是5000A以下、較好是IOOOA以下、最好是700A以下。進(jìn)而，半導(dǎo)體層也可以形成晶面(facet)構(gòu)造，或不形成的兩者之一，但無 機(jī)粒子的被覆 高的場合，形成晶面構(gòu)造的半導(dǎo)體層是理想的。形成晶面構(gòu)造 的半導(dǎo)體層容易平坦化。如戰(zhàn)那樣，半導(dǎo)體層按順序，通常包括n型層、活性層、p型層，根據(jù)需 要含有緩沖層?；?腿包括阻擋層、井(well)層、難，所以工序(ii)也可以 包括緩沖層的生長分工序、n型層的生長分工序、活性層的生長分工序、p型層 的生長分工序、阻擋層的生長分工序、井層的生長的分工序、或蓋層的生長分工 序。生長例如用有機(jī)金屬氣相生長(MOVPE)、 ^f射線取向附生(MBE)、高 ^B喿氣相生長(HVPE)這樣的取向附生方法進(jìn)行都可以。用MOWE法生份II-V族氮化物半導(dǎo)體的場合，用載氣把下歹啲II鏃原料和v族原料導(dǎo)入反應(yīng)爐的方^6a行就行。III族原料是例如，三甲基鎵[(CH3) 3Ga，以下稱為HVIG]、三乙基鎵[(C2H5) 3Ga，以下稱為 TEG]之類的式R!R2R3Ga (R!、 R2、 113表示低級烷基。)所表示的三烷基鎵；三甲基鋁[(CH3) 3A1，以下稱為TMA]、三乙基鋁[(C2H5) 3A1，以下稱為 TEA]、三異丁基鋁[(i-C4H9) 3Al]之類的式RiR2R3Al (R。 R2、仗3表示低級烷基。) 所表示的三烷基鋁；三甲基月鄉(xiāng)烷[(CH3) 3N: A1H3];三甲基銦[(CH3) 3In，以下稱為1Mq、三乙基銦[(C2H5) 3In，以下稱為 TEI]之類的式R4R2R3ln (R" R2、 R3表示低級烷基。)所表示的三烷基銦；二乙基氯化銦[(C2H5) 3inCl]之類的從三烷基銦中1到2個烷 代為囪素 原子的物質(zhì)；氯化銦PnCl]之類的化學(xué)式InX (X為鹵素原子)所表示的卣化銦等。這些可 以單獨(dú)使用也可以組合使用。m族原料之中TMG作為鎵源、TMA作為鋁源、 TM作為銦源是理想的。V族原料可以舉出例如，氨、肼、甲基肼、1， l-二甲基肼、1， 2-二甲基 肼、t-丁胺、乙二胺等。這些都可以對蟲或組合iOT。 V族原料之中，較好的是 氨、肼，最好是氨。n型摻雜劑是，例如Si、 Ge。作為摻雜劑使用的原料是例如碌院、乙硅烷、 鍺烷、四甲基鍺。P型摻雜劑是，例如Mg、 Zn、 Cd、 Ca、 Be，艦的是Mg禾卩Ca。用作P 型摻雜劑的Mg原料是，例如雙環(huán)戊二烯基鎂[(C5H5)2Mg]、雙甲,戊二烯基 鎂[(CsH4CH3) 2Mg]、雙乙餅戊二烯基鎂[(CsHjQHs) 2Mg]。 Ca原料是，雙 環(huán)戊二烯^l丐[(QH5) 2Ca]及其衍生物，例如雙甲,戊二烯基轉(zhuǎn)[(QH4CH3) 2Ca]、雙乙新戊二烯基銬[(CjHAHs) 2Ca]、雙全氟環(huán)戊二烯基轉(zhuǎn)[(C5F5) 2Ca]; 雙-l-萘鈣及其衍生物；乙炔基鈣及其衍生物，例如雙(4， 4-二氟-3-丁烷-1-炔-銬、雙苯乙鵬銬。這些也艦以斜蟲繊且合艦。生長時(shí)的氛圍氣體和原料的載氣，可以舉出例如，氮?dú)?、氫氣、氬氣、氦氣，理想的是氫氣、氦氣。這^^體也者阿以剃蟲或者組合1OT。反應(yīng)爐通常配備從保管容器將原料供給反應(yīng)爐的供給管路和感應(yīng)器。感應(yīng)器 是加熱鎌的體，并安置在反應(yīng)爐內(nèi)。為了均勻地生長半導(dǎo)體層，通常，感應(yīng) 器有利用動力旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。感應(yīng)器的內(nèi)部具有紅外線燈之類的加熱裝置。借助于 加熱裝置，使艦供給管路送到反應(yīng)爐的原料在 ±面熱分解，使SIO:面氣 相生長半導(dǎo)體層。送到反應(yīng)爐內(nèi)的原料之中的未反應(yīng)原料， 一般由排氣管從反應(yīng) 爐排出外部，送往排氣處理^S。用HVPE法生份II-V族氮化物半導(dǎo)體層的場合，也可以M用下面的載氣 ffill鏃原料和V族原料導(dǎo)入戰(zhàn)反應(yīng)爐內(nèi)的方絲實(shí)施。in族原料是，艦高溫f檢屬鎵與氯化氫氣體反應(yīng)而生成的氯化鎵，和M 高溫使金屬銦與氯化氫氣體反應(yīng)而生成的氯化銦氣體。 v族原料例如氨。載氣例如氮?dú)狻錃?、氬氣、氦氣，理想的是氫氣、氦氣。這些載氣#^蟲或 者組合艦都行。并且，用MBE法生銜II-V族氮化物半導(dǎo)體層的場合，半導(dǎo)體層的生長也可以用將下逝n族原料氣體和v族原料氣體導(dǎo)入上述反應(yīng)爐內(nèi)的方M實(shí)施。 n鏃原料是，例如鎵、鋁、銦這樣的金屬。 v族原料是，例如氮?dú)夂桶钡臍怏w。在工序(ii)中，通常，半導(dǎo)體層在不存在無機(jī)粒子的地方作為生長區(qū)域開 始生長，接著，形成晶面構(gòu)造。在工序(ii)，進(jìn)而也可以使半導(dǎo)體層的表面平坦化，例如M^it橫向生長 的辦法，也可以是iSA—邊形成晶面構(gòu)造一邊生長半導(dǎo)體層所得的皿晶面構(gòu)造 而使其平坦化。M31^樣的生長，直到晶面的位移彎曲到橫向，使無機(jī)粒子aA 半導(dǎo)體層內(nèi)，以減少半導(dǎo)體層的缺陷。本發(fā)明的制造方法還包括，向鎌與半導(dǎo)體層之間照射光，使繊與m-v族氮化物半導(dǎo)體層分離的工序(iii)，通常，包括對工序(ii)所得至啲物品照射光， 傲II-V族氮化物半導(dǎo)體的局部分解，將繊與半導(dǎo)體層分離的工序(iii)。照射的光只要是賦予能夠分解III-V族氮化物半導(dǎo)體層的能量即可。從使 III-v族氮化物半導(dǎo)體高效地吸收用以分解的能量的角度來考慮，光理想的是激光。光通常都有組n-v族氮化物半導(dǎo)體吸收的波長，并且具有大于in-v族氮化物半導(dǎo)體帶隙的能量。III-V族氮化物半導(dǎo)體由GaN (帶隙約3.4eV)構(gòu)成的場合，光波長短于365nrn就行。就激光來說，可以舉出例如，YAG、 YV04的三次 諧波(triple harmonics)(波長355nm)或四次i皆波(波長266nm)、 ArF (波長 193nm)、 KrF (波長248nm)、 XeCl (波長308nm) ;t類的激發(fā)源，從能量均勻 性的角度考慮，理想的是YAG或YV04。給III- V族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)弓l入雜質(zhì)、缺陷等并形成帶隙內(nèi)的能級，增加III- V 族氮化物半導(dǎo)體的吸收時(shí)，照謝的光也可以具有小于帶隙的倉糧。使用激光的場合，振蕩狀態(tài)可以舉出遊賣振蕩、正態(tài)(normal)脈沖振蕩、 Q開關(guān)脈沖振蕩之類等，從減少熱影響的角度考慮，理想的是具有納秒級的短脈 沖和高峰值功率的CW激勵Q開關(guān)脈沖振蕩。為了更有效地分解m-v族氮化物半導(dǎo)體，吸收區(qū)鄉(xiāng)大的光^^f希望的。光以斑點(diǎn)、線束、區(qū)域等狀態(tài)，向?qū)Ψ磁cni-v族氮化物半導(dǎo)體的界面附近鵬能量。 光為斑點(diǎn)、線狀的激光時(shí)，從縮短分離 的工作時(shí)間方面考慮， 將從 側(cè)面入射的光的焦點(diǎn)從基板與m-v族氮化物半導(dǎo)體的界面向m-v族氮化物半導(dǎo) 體側(cè)面稍微移動(散焦)。由于激光供給的能量有空間上的分布，所以從分離基 板與ni-v族氮化物半導(dǎo)體(例如，約2英寸徑的in-v族氮化物半導(dǎo)體)的角度 來考慮，使照射區(qū)fe貌全重疊，給基板與m-v族氮化物半導(dǎo)體的界面上均勻地供 給能量是理想的。在激^SA區(qū)域內(nèi)配置有無機(jī)粒子時(shí)，就育,更有效地以較低 的能量分離 。本發(fā)明的制造方法，在工序(iii)分離了鎌以后，還可以包括除去有時(shí)也殘存于m-v族氮化物半導(dǎo)體表面(例如，剝離面)上的無機(jī)粒子的工序?？梢酝?過諸如蝕刻這樣的化學(xué)處理、拋光和研磨這樣的物理處鵬行除去。 本發(fā)明的in-v族氮化物半導(dǎo)體制造方法的實(shí)施方式，按圖i進(jìn)行說明。工序(i)，如圖1 (A)所示，繊l的上臓置無機(jī)粒子2。 在工序(ii)，配置于繊1 (例如，藍(lán)寶石)上面的無機(jī)粒子2 (例如，二 氧化硅)在半導(dǎo)體層3 (例如，諸如GaN這樣的III-V族氮化物)生長時(shí)起到掩 蔽作用，基板1的表面1A中沒有無機(jī)粒子2的部分就成為生長區(qū)域1B。向配置 了無機(jī)粒子2的基板1上面供應(yīng)生長半導(dǎo)體層3所需要的原料氣體等進(jìn)行取向附 生時(shí)，如圖1 (B)所示，半導(dǎo)體層3以從生長區(qū)域1B開始生長且掩埋無機(jī)粒子 2的方式謝亍生長。進(jìn)而，繼續(xù)取向附生，如圖l (C)所示，無機(jī)粒子2被JSA 半導(dǎo)體層3內(nèi)，長淑II-V族氮化物半導(dǎo)體3。如圖1 (B)所示，在配置了無機(jī) 粒子2的繊1上面一邊形成晶面構(gòu)造一邊生長半導(dǎo)體層3，又如圖1 (C)所示，通過《腿橫向生長SA晶面構(gòu)造使之平坦化時(shí)，達(dá)到晶面的位移彎向橫向，因而 可以把無機(jī)粒子2掩埋配置在半導(dǎo)體層3內(nèi)，獲得有高質(zhì)量晶體的m-v族氮化物半導(dǎo)體。在工序(iii)，如圖1 (D)所示，從基板1的側(cè)面照射光。光為YV(V激光 器三次諧波(波長355nm)的場合，光未被 1有效吸收，但被半導(dǎo)體層3吸 收。在M光照射而使半導(dǎo)體層3熱懶軍的區(qū)域，析出II腺原料和氮?dú)?。半?dǎo)體 層3為GaN時(shí)，析出Ga，因而假如 1的溫度為Ga的熔點(diǎn)(30°C)以上， 如圖1 (E)所示，就很容易使繊1與半導(dǎo)體層3分開。本發(fā)明申請，如圖1所示那樣，除半導(dǎo)體層3是單層的III-V族氮化物半導(dǎo)體 外，還包括半導(dǎo)體層3由二層以上構(gòu)成的III-V族氮化物半導(dǎo)體的制造方法。如圖 2所示，可以舉出例如，將St反ll、緩沖層12 (例如，InGaN、 GaN、 AlGaN、 A1N)、 n型層13 (例如，n-GaN、 n-AlGaN)、活性層14、 p型層15 (摻Mg的 AlGaN、摻Mg的GaN)依次取向附生而構(gòu)成的III-V族氮化物半導(dǎo)體的制造方 法。活性層14由阻擋層14A 14F (例如，InGaN、 GaN、 AlInGaN)、井層14G 14J (例如，InGaN、 GaN、 AlInGaN)、蓋層14K (例如，非摻雜的GaN、非摻 雜的AlGaN)構(gòu)成。本發(fā)明還包括，例如，含有GaN ±臓置無機(jī)粒子的工序(i')，其上 順序生長InGaN半導(dǎo)體層和GaN半導(dǎo)體層的工序(ii')以及從GaN皿側(cè)面照 射光而使GaN鎌與InGaN半導(dǎo)體層分離的工序(iii')的制造方法。本例中， 在工序(ii')，獲得GaN^WnGaN半導(dǎo)體層/GaN半導(dǎo)體層的層疊構(gòu)造，含有無 機(jī)粒子的區(qū)域處于InGaN半導(dǎo)體層或InGaN半導(dǎo)體層附近。從GaN 側(cè)面照 射YV(V激光器二次諧波(波長532nm)時(shí)，光沒有被GaN基板吸收而被InGaN 半導(dǎo)體層吸收。由于光照射，在InGaN半導(dǎo)體層被熱分解了的區(qū)域析出III族材料 和氮?dú)狻Ｈ绻鸮^祖n族材料的熔點(diǎn)以上，就各自回收GaNS^和GaN半導(dǎo)體 層?；厥盏腉aN繊和GaN半導(dǎo)體層分別研磨剝離面，還可以用作鎌。在本發(fā)明方面，當(dāng)繊由藍(lán)寶石構(gòu)成且半導(dǎo)體層由GaN構(gòu)成時(shí)，藍(lán)寶石基 板的面中與GaN生長面的相反面上，也可以淀積熱膨脹系數(shù)小于藍(lán)寶石并具有 透光性的材料，例如應(yīng)(熱膨脹系數(shù)為4.15xl0YC)等。通腿樣的操作，能 夠減少因藍(lán)寶石與GaN的熱膨脹系數(shù)差別(熱膨脹系數(shù)分別為7.5xlO々°C、 5.59xlO卞C (300K，垂直于晶體c面的方向)而弓胞的制3i31程中繊的翹曲。本發(fā)明的制造方法，用較低的光照射能量使基板與半導(dǎo)體層分離，并獲得m-v族氮化物半導(dǎo)體。會激軍了由于能雖成的工藝加工限制，提高大面積m-v 族氮化物半導(dǎo)體的生產(chǎn)率。 發(fā)光器件的制造方法本發(fā)明的發(fā)光器件的制造方魏括形成上述的工序(i)、 (ii)、 (iii)以及 形成電極的工序(iv)。電極是n電極和p電極。n電極與n型,層相撤4，例如是包括以選自由 Al、 Tl及V構(gòu)成的組中至少一種元素作為主要成分的合金或化合物，理想的是 Al、 TiAl、 VA1。 p電極與p型接觸層相撤蟲，例如是NiAu、 Ni/Au/Pt?？梢岳谜婵照翦冊O(shè)備進(jìn)行形成。通常，可以iM:凃布抗蝕劑、烘焙抗蝕劑、圖案曝光、圖案顯影等這些光刻工序，用真空蒸鍍的方法形成電極。下面，用圖3說明本發(fā)明的發(fā)光器件制造方法的實(shí)施方式。圖3所示的發(fā)光器件與導(dǎo)電性録體相接合，在縱向可通電的m-v族氮化物半導(dǎo)體的兩個面上各 自具有一個電極。進(jìn)行與圖1 (A) ~ (C)中說明過的相同操作，如圖3 (A)所示，在繊 21上翻己置無機(jī)粒子22并生長半導(dǎo)體層23。根據(jù)需要艦光亥J/干微刻或激光 加工，在半導(dǎo)體層23上面蝕刻形成隔離溝直到基板21 。然后，清洗半導(dǎo)體層23的表面，如圖3 (B)所示，其表面上形成,p電 極24 (例如，Ni/Au、 Ni/Au/Pt)、密接性提高層25 (例如，Ti/Pt)及粘合層26 (例如，熱壓用Au、 Cu、 AuSn之類的焊接金屬)。準(zhǔn)備導(dǎo)電支承體27，并在導(dǎo)電，體27上形成上述附著性提高層25。如圖 3 (B)所示，在導(dǎo)電支承體27上形成附著性提高層25和，粘合層26是理想 的。導(dǎo)電^C體27為，例如Si、 GaAs、 SiC之類的半導(dǎo)體，Cu、 Al、 W、 Mo、 Hf、 Ir、 Ru、 Os、 Nb之類的金屬材料，^l子的是熱膨脹系數(shù)在1.5x1 O，C以下的 金屬材料，最好是Mo。導(dǎo)電，體27理想的是表面進(jìn)行了鏡面拋光，理想的是 表面的平均粗糙度用觸針式表面粗f驢測定裝置測定為約10nm以下。從減輕翹 曲的角度看，導(dǎo)電，體27的厚度,約30Mm 約200jnmo如圖3 (C)所示的貼合，并獲得由半導(dǎo)體層23、 Mp電極24、密換性提 高層25、粘合層26、(粘合層26)、密接性提高層25、導(dǎo)電頓體27構(gòu)成的層 疊體。也可以用熱壓法、禾擁焊接金屬的接合 ^行。如圖3 (D)所示那樣從繊21偵靦照射光，如圖3所示那樣分離鎌21。接著，如圖3所示，在n型層上面形成電極28 (例如，透明電極、網(wǎng)狀電極)的話，就獲得該面為發(fā)光面的發(fā)光器件。透明電極，例如由ITO、 ZnO構(gòu)成。發(fā) 光器件也可以根據(jù)需要切斷來調(diào)整大小。根據(jù)本發(fā)明，降低了由于光照謝而弓胞的半導(dǎo)體層損傷，因而獲得高發(fā)光輸 出功率的發(fā)光器件。發(fā)光器件不僅用于室內(nèi)顯示，而皿合使用于照明、室外顯 示、信號燈的這種要求高亮度的用途上。實(shí)施例通過實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并非限定于實(shí)施例。 實(shí)施例1作為 ，使用了鏡面拋光C面后的藍(lán)寶石。作為無機(jī)粒子，使用了含有膠 態(tài)二氧化硅((株)日本觸媒制SEAHOSTAR-KE-KE-W50 (商品名稱)，平均粒 徑550nm)的二氧化硅粒子。在旋涂#11:安置 ，在其上涂布20重*%的膠 態(tài)二氧化硅，進(jìn)行了旋軒燥。用SEM觀察的結(jié)果為繊表面的二氧化硅粒子 被覆率為60%。用常壓MOWE法，按下面的剝牛，在Sfch鵬向附組II-V族氮化物半導(dǎo)體，使二氧化硅粒子掩埋祖n-v族氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)。在壓力1^壓、感應(yīng)器皿4S5。C、載氣用氫氣的^#下，供給載氣、氨和TMG，生長了厚度 約500A的GaN的船顯緩沖層。把感應(yīng)m^升到90(TC，供給載氣、氨和TMG， 生長形成晶面用的非摻雜GaN層。再把感應(yīng)ll^升到1040'C，壓力降為1/4 氣壓，供給載氣、氨和IMG，生長形成非摻雜GaN層。而后，順序生長由GaN 構(gòu)成的n型層、由GaN和InGaN構(gòu)成的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的阻擋層和井層(多重量 子井構(gòu)造)、由GaN和AlGaN構(gòu)成的蓋層、以及由GaN構(gòu)成的p型層，獲得呈 現(xiàn)藍(lán)色發(fā)光的III-V族氮化物半導(dǎo)體。在N2中700°。下對111-V族氮化物半導(dǎo)體熱處理20分鐘，使p型層成為低電 阻的p型。接著，^進(jìn)行祖II-V族氮化物半導(dǎo)體的表面上涂布抗蝕劑、烘焙抗 蝕劑、圖案曝光(器件分離圖案制造)、圖案顯影的光刻技術(shù)以后，用ICP干法 蝕刻法，蝕刻藍(lán)寶石直至隔離溝到達(dá)藍(lán)寶石 ±。 ICP干鄉(xiāng)刻法是在蝕亥愾 體Cl2、 CH2C12、 Ar的混合氣體，氣fl^充量分別為20、 10、 40sccm、壓力 0.8Pa、 ICP功率200W、偏置功率100W的條件下進(jìn)行的。干,刻結(jié)束后， 用有機(jī)翻除去剩余的掩模。為了在隔離了器件后的取向附生晶體表面上形成歐姆p電極，對p型取向附生晶體表面，順序用丙酮溶液進(jìn)行了超聲波清洗、熱王水清洗(60°C)、超純水 的超聲波清洗。為了形成作為歐姆p電極的NiAu電極，" 進(jìn)行了向該表面上 涂布抗蝕劑、烘焙抗蝕劑、圖案曝光、圖案顯影以后，用真空蒸鍍設(shè)備蒸鍍150A 的Ni、 300A的Au，再用剝離法形成電極圖案。在含有5#|只％氧的氮?dú)夥罩性?500。C下熱處理10併中，制成NiAu,p電極。使用表面鏡面拋光過的以觸針式表面粗糙度湖啶裝置測得的平均表面粗糙 度約5nm、厚度100Mm的兩英寸徑Mo作為金屬頓體。在金屬頓體表面上， 用真空蒸鍍法分別形成了 500A/500A的Ti/Pt作為提高粘合層的附著性，而且防止 ,p電極與粘合層相互擴(kuò)散而不致降低各自功能用的相互擴(kuò)散防腿以后，在 氮?dú)夥罩?50。C下熱處理30 M中。用真空蒸鍍法形成厚度10000A的Au-Sn合金層(Au80%-Sn20%)作為粘合 層。通過{頓了剝離法的光刻技 嗔空蒸鍍法，在取向附生繊的NiAu, p電極上面，形成與Mo，體上面形成的相同層構(gòu)造的密接性提高層。采用真空熱壓法按壓力lxl(T3T0rr以下、離30(TC、時(shí)間5倂中、負(fù) 重:6000N的割牛下，貼合III-V族氮化物半導(dǎo)體的粘合層和Mo絲體的粘合層。用真空吸附法將試料aii-v族氮化物半導(dǎo)體和，體貼合品)固定在工作臺上。以350mm/sec線形掃描該工作臺，掃描一線道部分結(jié)束后，平行移動工作臺 15pm，重復(fù)進(jìn)行線形掃描，對試料全面照射光。光是用換流器把CW激勵YV04 激光的三次諧波(波長355nm)調(diào)制成頻率15kHz的脈沖后的光，Q開^E沖寬 度約為8ns左右、振蕩模為TEMoo、三次諧波輸出功率在試料面處為0.26W (激 光器驅(qū)動電流19.5A)。光從藍(lán)寶石側(cè)面入射并散焦，以使聚焦焦點(diǎn)會聚于距藍(lán)寶 石/GaN取向附生界面的GaN側(cè)450pm的位置。光照射后，從藍(lán)寶石側(cè)面觀察了試料，藍(lán)寶石與GaN的界面附近旨都由 透明轉(zhuǎn)變?yōu)榛疑０言嚵献?0(TC的水中，分離了藍(lán)寶石。分離了藍(lán)寶石的表面上，形成網(wǎng)狀A(yù)1/Pt/Ni電極作為^in電極。電極的形 成中，進(jìn)行了BHF清洗、用研磨法除去m-V族氮化物半導(dǎo)體表面殘留的Ga、除 去劣質(zhì)晶體層以及使表面平坦化。接著，順次進(jìn)行了給表面上面涂布抗蝕劑、烘 焙抗蝕劑、圖案曝光、圖案顯影以后，用真空蒸鍍設(shè)備蒸鍍2000A的Al、 500A 的Pt、 800A的Ni，再用剝離法形成電極圖案，形成電極直徑200Mm、網(wǎng)格電 極寬度2^m、網(wǎng)格電極間距l(xiāng): 25nm、電極焊盤50nm見方、開口率85%的 Al/Pt/Ni的 11電極，獲得有Mo頓體的III-V族氮化物半導(dǎo)體縱式發(fā)光器件。發(fā)光器件在驅(qū)動電流20mA下呈現(xiàn)明亮的藍(lán)色發(fā)光。而且發(fā)光器件在驅(qū)動電 流20mA下，以高的光輸出功率呈現(xiàn)明亮的藍(lán)色發(fā)光。 比較例1除不使用無機(jī)粒子外都與實(shí)施例1同樣操作，得到采用了Mo導(dǎo)電性，體 的III- V族氮化物半導(dǎo)體縱式發(fā)光器件。與實(shí)施例1同樣，照射激光照射輸出0.26W (激光器驅(qū)動電流19.5A)的光。 從藍(lán)寶石側(cè)面觀察光照射結(jié)束后的貼^i式料。藍(lán)寶石與GaN界面附近旨都是 透明的。試料即使&A10(TC的水中，體石也無法分離。比較例2除不j頓無機(jī)粒子外都與實(shí)施例1同樣操作，得到采用了 Mo導(dǎo)電性魏體 的III- V族氮化物半導(dǎo)體縱式發(fā)光器件。與實(shí)施例1同樣，照射激光照浙輸出0.39W (激光器驅(qū)動電流22,5A)的光。 從藍(lán)寶石側(cè)面觀察光照射結(jié)束后的貼^i式料。藍(lán)寶石與GaN界面附近旨都是 透明的。i舒斗即使SAlO(TC的水中，藍(lán)寶石也無粉離。比較例3除不fOT無機(jī)粒子外都與實(shí)施例1同樣操作，得到采用了 Mo導(dǎo)電性，體 的III- V族氮化物半導(dǎo)體縱式發(fā)光器件。照射激光照射輸出0.42W (激光器驅(qū)動電流24A)的光。皿寶石側(cè)面觀察 光照射結(jié)束后的貼^i式料。藍(lán)寶石與GaN界面附近#都由透明轉(zhuǎn)變?yōu)榛疑?試料SA10(TC的水中時(shí)，藍(lán)寶石分離。所得的發(fā)光器件，在驅(qū)動電流20mA下 沒有出現(xiàn)發(fā)光。實(shí)施例2作為 ，使用了鏡面拋光C面后的藍(lán)寶石。作為無機(jī)粒子，使用了含有膠 態(tài)二氧化硅((株)日本觸媒制SEAHOSTAR-KE-KE-W50 (商品名稱)，平均粒 徑550nm)的二氧化硅粒子。在旋涂^±安置 ，在其上涂布20重量％的膠 態(tài)二氧化硅，進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)千燥。用SEM觀察的結(jié)果， 表面的二氧化硅粒子 被覆率為60%。用常壓MOWE法，按下面的^j牛，在mi:面取向附逝II-V族氮化物半導(dǎo)體，使二氧化硅粒子掩埋祖ii-v族氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)。在壓九m壓、感應(yīng)mg: 4S5。C、載氣氫氣的餅下，供給載氣、穀口 TMG，生長厚度約500A 的GaN的低溫緩沖層。把感應(yīng)m^升到90(TC，供給載氣、穀口TMG，生長形成晶面用的GaN層。再把感應(yīng)器溫度升到1040°C，壓力降為1/4氣壓，供給 載氣、氨和TMG，生長形成GaN層。而后，順序生長由GaN構(gòu)成的n型層、 由GaN和InGaN構(gòu)成的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的阻擋層和井層(多重量子井構(gòu)造)、由 GaN和AlGaN構(gòu)成的蓋層、以及由GaN構(gòu)成的p型層，獲得呈現(xiàn)發(fā)藍(lán)色光的III-V 族氮化物半導(dǎo)體。下面，與實(shí)施例l同樣操作，得到有MO導(dǎo)電性頓體的III-V族氮化物半 導(dǎo)體縱式發(fā)光器件。發(fā)光器件在驅(qū)動電流20mA下呈現(xiàn)明亮的發(fā)藍(lán)色發(fā)光。發(fā)光器件在驅(qū)動電流 200mA下，以高光輸出功率呈現(xiàn)明亮的藍(lán)色發(fā)光。實(shí)施例3作為 ，使用了鏡面拋光C面后的藍(lán)寶石。作為無機(jī)粒子，^ffl了含有膠 態(tài)二氧化硅((株)日本觸媒制SEAHOSTAR-KE-KE-W50 (商品名稱)，平均粒 徑550nm)的二氧化硅粒子。在旋涂lfLh安置基板，在其上涂布20重量％的膠 態(tài)二氧化硅，進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)干燥。用SEM觀察的結(jié)果為 表面的二氧化硅粒子 被覆率為60%。用常壓MOVPE法，按下面的^#,在SfeJ:面取向附組II-V族氮化物半 導(dǎo)體，使二氧化硅粒子掩埋祖II-V族氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)。在壓力1^壓、感 應(yīng)器皿4S5。C、載氣氫氣的斜牛下，供給載氣、 QTMG，生長厚度約500A 的GaN的緩沖層。把感應(yīng)M^升到900。C，供給載氣、穀卩TMG，生長GaN 層。再把感應(yīng)激鵬升到1040°C，壓力降為l/4氣壓，供給載氣、氨和TMG， 生長GaN層。而后，順序生長由GaN構(gòu)成的n型層、由GaN和InGaN構(gòu)成的 雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的阻擋層和井層(多錢子井構(gòu)造)、由GaN和AlGaN構(gòu)成的蓋 層、由GaN構(gòu)成的p型層、以及由InGaN構(gòu)成的n+型層，獲得呈現(xiàn)外延晶體厚 度20nm的發(fā)藍(lán)色光的III-V族氮化物半導(dǎo)體。在N2中70(TC下對III-V族氮化物半導(dǎo)體熱處理20併中，使p型層成為低電 阻的p型。接著，為了祖II-V族氮化物半導(dǎo)體表面上形成,n+電極，對III-V 族氮化物半導(dǎo)體表面進(jìn)行了用丙酮溶液的超聲波清洗、熱王7K清洗(60°C)、超 純水的超聲波清洗。用真空蒸鍍設(shè)備蒸鍍120nrn的ITO，在其表面上面涂布抗蝕 劑、烘焙抗蝕劑、圖案曝光、圖案顯影以后，以1: 1比例混合氯化^/K溶液與鹽酸的溶、M行蝕刻，形成了構(gòu)成,n+電極的rro電極。圖案形劇g，剝離殘存的抗蝕劑。向III-V族氮化物半導(dǎo)體的n型層露出區(qū)^面上涂布抗蝕劑、烘焙抗蝕劑、 圖案曝光(器件分離用圖案制造)、圖案顯影并進(jìn)行圖案成形以后，用ICP干法 蝕刻法，嫩U外延晶體直到露出n型層的深度，露出了n型層表面(臺面靴)。 ICP干纟封蟲刻法是在蝕刻氣體Cl2、 CH2C12、 Ar的混仏體、氣#^量分別 為20、 10、 40Sccm、壓力0.8Pa、 ICP功率200W、偏置功率100W的^(牛 下進(jìn)行的。干,刻結(jié)束后，用有機(jī)溶劑除去剩余的掩模。露出了的n型層表面上涂布抗蝕劑、烘焙抗蝕劑、圖案曝光、圖案顯影，用 真空蒸鍍設(shè)備蒸鍍10nm的V、蒸鍍100nm的Al以后，用剝離法形成了構(gòu)成歐 姆n電極的V/Al電極圖案。通辻激光照射，制成包含III-V族氮化物半導(dǎo)體的夕卜延晶體的隔離溝。激光是 用換流器把CW 、 YV04激光的三次諧波(波長355nm)調(diào)成頻率35kHz的 脈沖后的激光，Q開關(guān)脈沖寬度約為8ns、振蕩模為TEMoo、三次諧波輸出功率 在試料面處為0.2W。使激光/A^卜延晶體表面?zhèn)热肷?，照射焦點(diǎn)位于晶體表面處。 隔離溝寬度為20mhi以下。以10mm/sec掃描工作臺，對一線路部分掃描5次結(jié) 束后，按作為器件尺寸的420mhi來平行移動工作臺。重復(fù)其掃描，網(wǎng)狀i艦取 向附生晶體照針激光，并劃分為約420Mmx420Mm的多個區(qū)域。用真空吸附法，將試料(m-v族氮化物半導(dǎo)體)固定在工作臺上。以350mm/sec線形掃描該工作臺，掃描一線路部分結(jié)束后，平纟Tf多動工作臺15Mm， 重復(fù)進(jìn)行線形掃描，對試料全面照射光。光是用換流器把CW激勵YV(V激光的 三次諧波(波長355nm)調(diào)制成頻率15kHz的脈沖后的激光，Q開^E沖寬度約 為8ns、振蕩模為TEMoo、三次諧波輸出功率在試料面處為0.26W (激光器驅(qū)動 電流19,5A)。光從藍(lán)寶石側(cè)面入射，聚焦焦點(diǎn)會聚于距藍(lán)寶石/GaN取向附生界 面的GaN側(cè)450nm的位置。光照射后，從藍(lán)寶石側(cè)觀察i舒斗，藍(lán)寶石與GaN的界面附近齡都由透明 轉(zhuǎn)變?yōu)榛疑^!4放置在4英寸左右的環(huán)形卡盤上面固定的樹脂膠帶中心部分。樹脂膠 帶為厚約70pm的PVC/丙烯系底Ri:有厚約IOmhi、粘合力18g^25mm的厚粘合 層，^f頓膜與粘合層兩者全艦艮薄且粘合性弱的。在樹脂膠帶上，把藍(lán)寶石S^側(cè)朝向上方而外延晶體表面?zhèn)瘸路胖玫膇舒斗 加熱到約60'C后，剝離藍(lán)寶石 。在這個階段，將位于樹脂膠帶上面的外延晶 體的藍(lán)寶石剝離面^A緩沖氫氟酸(BHF)里10倂中以除去殘留的Ga。采用從方爐有以藍(lán)寶石剝離面?zhèn)茸鳛樯戏降脑嚵系牧寄z帶，轉(zhuǎn)移到同種樹 月旨膠帶上的辦法，就可i鈔卜延晶體表面?zhèn)瘸蛏戏健?br> 所得的單艦II-V族氮化物半導(dǎo)體的橫式發(fā)光器件在驅(qū)動電流20mA下，呈 現(xiàn)明亮的發(fā)光。而且，發(fā)光器件在驅(qū)動電流200mA下，呈現(xiàn)以高的光輸出功率 發(fā)出明亮的藍(lán)色光。
比較例4
除不4OT無機(jī)粒子外都與實(shí)施例3同樣操作，得到III-V族氮化物半導(dǎo)體橫式 發(fā)光器件。
與實(shí)施例3同樣，照浙激光照浙輸出0.26W (激光器驅(qū)動電流19.5A)的光。 從藍(lán)寶石基板側(cè)觀察光照射后的試料。藍(lán)寶石 與GaN的界面附近旨都是 透明的。試料加熱到60'C時(shí)，藍(lán)寶石 沒有分離。
比較例5
除不^OT無機(jī)粒子外都與實(shí)施例3同樣操作，得至l血-V族氮化物半導(dǎo)術(shù)黃式 發(fā)光器件。
與實(shí)施例3同樣，照射激光照射輸出0.39W (激光器驅(qū)動電流22.5八)的光。 從藍(lán)寶石 側(cè)觀察光照射后的試料。藍(lán)寶石 與GaN的界面附近，都是 透明的。試料加熱到6(TC時(shí)，藍(lán)寶石繊沒有分離。
比較例6
除不fOT無機(jī)粒子外都與實(shí)施例3同樣操作，得到III-V族氮化物半導(dǎo)傳才黃式 發(fā)光器件。
與實(shí)施例3同樣，照射激光照射輸出0.42W (激光器驅(qū)動電流24A)的光。 從藍(lán)寶石繊側(cè)觀察光照射后的試料。體石繊與GaN的界面附近齡都由 透明轉(zhuǎn)變?yōu)榛疑舒斗加熱到6(TC時(shí)，藍(lán)寶石繊分離。
獨(dú)立的m-V族氮化物半導(dǎo)體橫式發(fā)光器件，在驅(qū)動電流20mA下不發(fā)光。
實(shí)施例4
作為基板，使用了鏡面拋光C面后的藍(lán)寶石。作為無機(jī)粒子，使用了含有膠 態(tài)二氧化硅((株)日本觸媒制SEAHOSTAR-KE-KE-W50 (商品名稱)，平均粒 徑550nm)的二氧化硅粒子。在旋涂|0±安置 ，在其上涂布20重量％的膠 態(tài)二氧化硅，進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)TM。用SEM觀察的結(jié)果， 表面的二氧化硅粒子 被覆率為60%。
用常壓MOWE法，按下面的割牛，在Sfei:鵬向附組n-v族氮化物半導(dǎo)體，使二氧化硅粒子掩埋祖n-v族氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)。在壓力1^壓、感
應(yīng)mg: 485°C、載氣氫氣的剝牛下，供給載氣、節(jié)卩TMG，生長厚度約500A 的GaN的緩沖層。把感應(yīng) ^升到900°"供給載氣、 niMG,生長GaN 層。再把感應(yīng) ^升到1040°C，壓力降為l/4氣壓，供給載氣、氨和TMG， 生長GaN層。而后，順序生長由GaN構(gòu)成的n型層、由GaN和InGaN構(gòu)成的 雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的阻擋層和井層(多重量子井構(gòu)造)、由GaN和AlGaN構(gòu)成的蓋 層、由GaN構(gòu)成的p型層、以及由InGaN構(gòu)成的n+型層，獲得呈現(xiàn)外延晶體厚 度20pm的發(fā)藍(lán)色光的III-V族氮化物半導(dǎo)體。
在N2中700°〇下對111-V族氮化物半導(dǎo)體熱處理20併中，使p型層成為低電 阻的p型。接著，為了在III-V族氮化物半導(dǎo)體表面上形成歐姆n+電極，對III-V 族氮化物半導(dǎo)體表面進(jìn)行用丙酮溶液的超聲波清洗、熱王7jC清洗(60°C)、超純 水的超聲波清洗。用真空蒸鍍設(shè)備蒸鍍120nm的ITO，在其表面上面涂布抗蝕劑、 烘焙抗蝕劑、圖案曝光、圖案顯影以后，以1: 1比例混合氯化^7jC溶液與鹽酸 的溶液迸行蝕刻，形成了構(gòu)成歐姆n+電極的HO電極。圖案形成后，剝離殘存的 抗蝕劑。
Mi^激光照射，制成包含ni-v族氮化物半導(dǎo)體的外延晶體的隔離溝。激光是
用換流器把CW YVCV激光的三次諧波(波長355nm)調(diào)成頻率35kHz的 脈沖后的激光，Q開關(guān)脈沖寬度約為8ns、振蕩模為TEMoo、三次諧波輸出功率 在試料面處為0.2W。使激光iA^卜延晶體表面?zhèn)热肷洌允拐丈浣裹c(diǎn)位于晶體表 面處。隔離溝寬度為20pm以下。以10mm/sec掃描工作臺，對一線路部分掃描5 次結(jié)束后，按作為器件尺寸的420pm來平行移動工作臺。重復(fù)其掃描，網(wǎng)狀地 對取向附生晶體照射激光，并劃分為約420Mmx420nm的多個區(qū)域。
用真空吸附法，將試料(m-v族氮化物半導(dǎo)體)固定在工作臺上。以
350mm/sec線形掃描該工作臺，掃描一線路部分結(jié)束后，平行移動工作臺15pm， 重復(fù)進(jìn)行線形掃描，對i^^斗全面照射光。光是用換流器把CW激勵YV(V激光的 三次諧波(波長355nm)調(diào)制成頻率15kHz的脈沖后的光，Q開^E沖寬度約為 8ns、振蕩模為TEMoo、三次諧波輸出功率在試料面處為0.26W (激光器驅(qū)動電 流19.5A)。光從藍(lán)寶石S^側(cè)面入射并散焦，以使聚焦焦點(diǎn)會聚于距藍(lán)寶石/GaN 取向附生界面的GaN側(cè)450miti的位置。
光照射后，從藍(lán)寶石偵鵬察i舒斗，體石與GaN的界面P(逝齡都由透明 轉(zhuǎn)變?yōu)榛疑?。將i舒斗方爐在4英寸左右的環(huán)形卡社面固定的樹脂膠帶中心部分。樹脂膠
帶為厚約70^m的PVC/丙烯系底S肚有厚約lOnm、粘合力18gf25mm的厚粘合 層，雌4頓膜與粘合層兩者全艦艮薄、粘合性弱的。
在樹脂膠帶上，把藍(lán)寶石S^側(cè)朝向上方而外延晶體表面?zhèn)瘸路胖玫膇舒斗 加熱到約60'C，剝離藍(lán)寶石截反。在這個階段，將位于樹脂膠帶上面的外延晶體 的藍(lán)寶石剝離面mAM沖氫氟酸(BHF)里10射中以除去殘留的Ga。
為了形淑II-V族氮化物半導(dǎo)體的M電極，對藍(lán)寶石剝離面用ICP干鄉(xiāng) 刻法，在蝕刻氣體Cl2、 CH2C12、 Ar的混合氣體，氣體流量分別為20、 10、 40SCCM、壓力0.8Pa、 ICP功率200W、偏置功率100W的條件下，蝕刻取 向附生晶體約IOOOA。
露出了的n型層表面上，用真空蒸鍍設(shè)備蒸鍍10nm的V、蒸鍍100nm的 Al以后，形成了構(gòu)成歐姆n電極的V/Al電極。
采用/A^置有以藍(lán)寶石剝離面?zhèn)茸鳛樯戏降脑嚵系臉渲z帶，轉(zhuǎn)移到同種樹 月旨膠帶上的辦法，就可i耖卜延晶體表畫則朝向上方。
所得的單艦n-V族氮化物半導(dǎo)體的橫式發(fā)光器件在驅(qū)動電流20mA下，呈 現(xiàn)明亮的發(fā)光。而且，發(fā)光器件在驅(qū)動電流200mA下，以高的光輸出功率呈現(xiàn) 明亮的藍(lán)色發(fā)光。
實(shí)施例5
作為基板，使用了鏡面拋光C面后的GaN。作為無機(jī)粒子，使用了含有膠 態(tài)二氧化硅((株)日本觸媒制SEAHOSTAR-KE-KE-W50 (商品名稱)，平均粒 徑550nm)的二氧化硅粒子。在旋涂^Lh安置基板，在其上涂布20重量％的膠 態(tài)二氧化硅，進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)千燥。
用常壓MowE法，按下面的^#，在mh面取向附組n-v族氮化物半 導(dǎo)體，使二氧化硅粒子掩埋祖n-v族氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)。在壓力11^壓、載
氣用氮?dú)獾母钆Ｏ拢┙o載氣、氨、IMG和TMI，生長InGaN的緩沖層。把 感應(yīng)ll^t升到90(rC，供給載氣、氨和TMG，生長GaN層。再把感應(yīng) 5 升到104(TC，壓力降為l/4氣壓，供給載氣、穀卩TMG，生長GaN層。而后， 順、序生長由GaN構(gòu)成的n型層、由GaN和InGaN構(gòu)成的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的阻擋層 和井層(多重量子井構(gòu)造)、由GaN和AlGaN構(gòu)成的蓋層、由GaN構(gòu)成的p型 層、以及由GaN構(gòu)成的n+,，獲得外延晶體厚度20拜的呈 K色發(fā)光的III-V 族氮化物半導(dǎo)體。在N2中70(TC下對in-V族氮化物半導(dǎo)體熱處理20併中，使p型層成為低電
阻的p型。接著，為了在ni-v族氮化物半導(dǎo)體表面上形成TOn+電極，對m-v
族氮化物半導(dǎo)體表面進(jìn)行用丙酮溶液的超聲波清洗、熱王水清洗(60°C)、超純 水的超聲波清洗。用真空蒸鍍設(shè)備蒸鍍120nm的ITO，在其表面上面涂布抗蝕劑、 烘焙抗蝕劑、圖案曝光、圖案顯影以后，以1: 1比例混合氯化鐵水溶液與鹽酸 的溶液進(jìn)行蝕刻，形成構(gòu)成歐姆n+電極的ITO電極。圖案形劇舌，剝離歹M的抗 蝕劑。
給III-V族氮化物半導(dǎo)體的n型層露出區(qū)職面上涂布抗蝕劑、烘焙抗蝕劑、 圖案曝光(制作器件隔離用圖案)、圖案顯影并進(jìn)行圖案鵬以后，用ICP干法 蝕刻法，t賅拼延晶體直到露出n型層的深度，露出了n型層表面(臺面形狀)。 干,刻結(jié)束后，用有機(jī)溶劑除去剩余的掩模。
在露出了的n型層表面上涂布抗蝕劑、烘焙抗蝕劑、圖案曝光、圖案顯影， 用真空蒸鍍設(shè)備蒸鍍10nm的V、蒸鍍100nm的Al，再用剝離法形成構(gòu)成M n 電極的V/A1電極圖案。
通迚激光照射，制成包含III-V族氮化物半導(dǎo)體的外延晶體的隔離溝。激光是 用換流器把CW YV(V激光的三次諧波(波長355nm)調(diào)成頻率35kHz的 脈沖后的激光，Q開關(guān)脈沖寬度約為8ns、振蕩模為TEMoo、三次諧波輸出功率 在試料面處為0.2W。使激光/A^卜延晶體表面?zhèn)热肷洌越裹c(diǎn)位于晶體表面處的 方式進(jìn)行照射。以10mm/sec掃描工作臺，對一線路部分掃描5次結(jié)束后，按作 為器件尺寸的420pm來平行移動工作臺。重復(fù)其掃描，網(wǎng)狀i艦取向附生晶體 照射激光，并劃分為約420Mmx420pm的多個區(qū)域。
用真空吸附法，將試料(III-V族氮化物半導(dǎo)體)固定在工作臺上。以 350mm/sec線形掃描該工作臺，掃描一線路部分結(jié)束后，平行移動工作臺15Mm， 重復(fù)進(jìn)行線形掃描，對試料全面照射光。光是CW激勵YV(V激光的二次諧波(波 長532nm)脈沖。光從GaNg^側(cè)入射并散焦，以使聚焦焦點(diǎn)會聚于距GaN/取 向附生晶體界面的外延晶體側(cè)的位置。
將試料放置在4英寸左右的環(huán)形卡盤上面固定的樹脂膠帶中心部分。樹脂膠 帶為厚約70pm的PVC/丙烯系底^t有厚約lOnrn、粘合力18gP25mm的厚粘合 層， <頓膜與粘合層兩者全都很薄、粘合性弱的。
將在樹脂膠帶上GaN繊側(cè)朝向上方而外延晶體表面?zhèn)瘸路綘t的i舒斗加 熱，并剝離GaN繊。在這個階段，除去位于樹脂膠帶上面的外延晶儲GaN基板剝離面的殘留物。
采用從方爐有以GaN繊剝離面?zhèn)茸鳛樯戏降膇舒斗的柳旨膠帶，轉(zhuǎn)移到同 種樹脂膠帶上的辦法，就可f鈔卜延晶體表面?zhèn)沙跋蛏戏健?br> 所得的單3虹II-V族氮化物半導(dǎo)體的橫式發(fā)光器件在驅(qū)動電流20mA下，呈 現(xiàn)明亮的發(fā)光。而且，發(fā)光器件在驅(qū)動電流200mA下，呈現(xiàn)以高的光輸出功率 發(fā)出明亮的藍(lán)色光。
回收的GaN,^31Xt剝離面進(jìn)行研磨并鏡面化以后，就可以再用做 。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種顯示發(fā)光輸出功率高的發(fā)光器件的制造方法。 而且，根據(jù)本發(fā)明，提供一種適合應(yīng)用于發(fā)光器件的、無須基板的III-V族 氮化物半導(dǎo)體的制造方法。
權(quán)利要求
1. 一種III-V族氮化物半導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，依次包括工序(i)、(ii)和(iii)，(i)在基板上面配置無機(jī)粒子的工序；(ii)使半導(dǎo)體層生長的工序；以及(iii)向基板與半導(dǎo)體層之間照射光，將基板與半導(dǎo)體層分離的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，工序(i)的基板由藍(lán)寶石、SiC、 Si、 MgAl204、 LiTa03、 ZrB2、 CrB2、 GaN或AlN構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，工序(i)的 ，光性的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3戶艦的方法，其特征在于，繊由藍(lán)寶石、GaN或AlN構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)禾腰求1戶脫的方法，其特征在于，無,立子含有選自氧化物、氮 化物、碳化物、硼化物、硫化物、硒化物以及金屬中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)禾腰求5戶脫的方法，其特征在于，氧化物魏自二氧化硅、氧化 鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、氧化鋅、氧化錫以及紀(jì)鋁石榴石的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6戶，的方法，其特征在于，氧化物是二氧化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，無機(jī)粒子的皿是球狀、板狀、 針狀或不定形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8戶腿的方法，其特征在于，無機(jī)粒子的微是球狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9戶誠的方法，其特征在于，無機(jī)粒子的平均粒徑是5nm 以上且50)om以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求l戶脫的方法，其特征在于，工序(ii)的半導(dǎo)體層由III-V 族氮化物構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，工序(ii)包括n型層的生長分工序、活性層的生長分工序和p鵬的生長分工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求1戶欣的方法，其特征在于，生頓過有機(jī)金屬氣相生長、M射線取向附生或高^M氣相生長^iS行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1戶脫的方法，其特征在于，光是激光。
15.根據(jù)權(quán)利要求1戶脫的方法，其特征在于，還1跌照謝無機(jī)粒子。
16. —種發(fā)光器件的帝隨方法，其特征在于，依次包括工序(i)、 (ii)、 (iii)和(iv)，(0在^i:臓置無機(jī)粒子的工序；(ii) 使半導(dǎo)體層生長的工序；(iii) 向基板與半導(dǎo)體層之間照射光，將掛及和半導(dǎo)體層分離的工序；以及(iv) 形成電極的工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，工序(ii)包括n型層的生 長分工序、活ttM的生長分工序和p型層的生長分工序。
全文摘要
本發(fā)明公開一種III-V族氮化物半導(dǎo)體的制造方法和發(fā)光器件的制造方法。III-V族氮化物半導(dǎo)體的制造方法按順序包括工序(i)、(ii)和(iii)。發(fā)光器件的制造方法按順序包括工序(i)、(ii)、(iii)和(iv)。各工序?yàn)?i)在基板上配置無機(jī)粒子的工序，(ii)使半導(dǎo)體層生長的工序，(iii)向基板與半導(dǎo)體層之間照射光，將基板與半導(dǎo)體層分離的工序，以及(iv)形成電極的工序。
文檔編號C23C16/34GK101283456SQ200680035398
公開日2008年10月8日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者上田和正, 土田良彥, 山中貞則 申請人:住友化學(xué)株式會社