氮化物類半導體元件的製造方法
2023-06-21 16:55:31
專利名稱：氮化物類半導體元件的製造方法
技術領域：
本發明涉及氮化物類半導體元件的製造方法。
背景技術：
近年來，GaN、InN、AlN等氮化物類半導體元件，作為藍色和綠色的發光二極體、藍紫色半導體雷射器等的發光元件、能夠高溫動作的高速電晶體等的電子設備材料，被廣泛應用。
另外，以提高取出光的效率、放熱性和靜電耐壓性為目的，提出在成長基板上形成半導體元件層後，在具有高放熱性的金屬基板等上換貼成長基板方法。
例如，作為該方法之一，可以列舉在形成於藍寶石基板上的氮化物半導體層上，從藍寶石基板的裡側照射紫外線區域的雷射，使藍寶石基板和氮化物半導體層的界面附近分解、分離藍寶石基板和氮化物半導體層的方法(例如，日本專利特開2000-101139號公報)。
另外，作為該方法之一，可以列舉在由GaN構成的成長基板上，形成具有比成長基板低的帶隙能(band gap energy)的剝離層，在剝離層上形成氮化物半導體層後，向剝離層上照射比剝離層帶隙能高、並且比成長基板帶隙能低的雷射，分離成長基板和氮化物半導體層的方法(例如，日本專利特開2005-93988號公報)。
這裡，在成長基板上形成剝離層的方法中，為了在剝離層上形成氮化物半導體層，剝離層的材料必須和氮化物半導體層的材料相同。此時，為了減少由向氮化物半導體層的變形產生的裂縫和穿透轉移等缺陷的發生，必須使剝離層的組成為近似於氮化物半導體層的混合結晶組成，而且，使剝離層非常薄膜化。即，由於剝離層的組成近似於氮化物半導體層，所以，使剝離層的帶隙能接近氮化物半導體層和成長基板的帶隙能。另外，由於使剝離層薄膜化，所以，剝離層的光吸收能力變弱。因此，使用於分離成長基板和氮化物半導體層而照射在剝離層上的雷射的光子能，接近成長基板和氮化物半導體層的帶隙能，同時，雷射也變得容易透射剝離層。
這樣，雷射的光子能變得和氮化物半導體層的帶隙能同等程度，如果雷射透射剝離層的量增大，對應於氮化物半導體層的組成和結晶缺陷量，有時雷射被氮化物半導體層(例如，在發光元件中形成的活性層)吸收。即，由於雷射的吸收，在氮化物半導體層上造成損傷，存在氮化物半導體元件的特性(光學特性和電特性)產生劣化的可能性。
另外，一般地可以用作設置在氮化物半導體元件中的p側歐姆電極的材料的金屬(鈀、鎳、鉑等)，在接近可見光的波長區域中所含的短波長一側的光吸收具有大的傾向。因此，照射在剝離層上的雷射的光子能與成長基板或氮化物半導體層的帶隙能是同等程度，照射在剝離層上的雷射的波長比較短時，用p側歐姆電極等的電極容易吸收雷射。即，由於雷射的吸收，電極容易產生熱，存在產生氮化物半導體元件的電特性產生劣化的可能性。
發明內容
本發明的特徵之一，其要點是一種氮化物類半導體元件的製造方法，包含在基板上形成含有In的剝離層的工序，在上述剝離層上形成氮化物類半導體層的工序，由於上述剝離層的溫度上升、產生上述剝離層分解的工序，在上述剝離層上照射雷射的工序，和使上述氮化物類半導體層從上述基板分離的工序。
根據這種特徵，由於含有In的剝離層的溫度上升，產生認為是相分離的剝離層的分解，所以，在產生分解前和產生分解後，剝離層的吸收光譜發生變化。另外，可以認為剝離層的吸收光譜由於金屬Ga、金屬In和InN的偏析和缺陷的發生(即分解)而產生變化。
由此，產生分解的剝離層的吸收係數大於氮化物半導體層和基板的吸收係數。產生分解的剝離層的吸收端，也比氮化物半導體層和基板的吸收端更加長波長化。即，即使在剝離層的組成與氮化物半導體層以及基板的組成接近、使剝離層薄膜化的情況下，也可以實現剝離層的吸收係數的增大和吸收端的長波長化。
因此，即使使照射在剝離層上的雷射的光子能充分小於氮化物半導體和基板的帶隙能，雷射也被剝離層吸收，所以，可以通過雷射抑制氮化物半導體元件的特性劣化、同時使氮化物半導體和基板容易地分離。
另外，即使雷射隔著基板照射在剝離層上，也能夠抑制以基板中的缺陷和雜質為起因的基板分解以及裂縫的產生。並且，即使雷射到達電極，也能夠抑制雷射對電極產生的影響。
在本發明的一個特徵中，優選上述剝離層由含有組成比為18％以上In的InGaN構成。
根據這樣的特徵，因為剝離層含有組成比為18％以上的In，所以，可以容易地產生剝離層的分解。
在本發明的一個特徵中，優選上述雷射的光子能低於上述基板的帶隙能低。
根據這樣的特徵，即使隔著基板在剝離層上照射雷射，因為基板難以吸收雷射，所以，能夠抑制雷射對基板造成的影響。
在本發明的一個特徵中，優選上述雷射的光子能低於上述氮化物類半導體層的帶隙能低。
根據這樣的特徵，即使照射在剝離層上的雷射透射剝離層、到達氮化物半導體層，因為氮化物半導體層難以吸收雷射，所以，能夠抑制雷射對氮化物半導體層造成的影響。
在本發明的一個特徵中，優選上述雷射的光子能大於產生分解的上述剝離層的帶隙能。
圖1是表示本發明的第一實施方式的氮化物類半導體元件製造方法的流程圖。
圖2表示本發明的第一實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖3表示本發明的第一實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖4表示本發明的第一實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖5表示本發明的第一實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖6表示本發明的第一實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖7表示本發明的第一實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖8表示本發明的第二實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖9表示本發明的第二實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖10表示本發明的第二實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖11表示本發明的第二實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖12表示本發明的第二實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖13表示本發明的第二實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法。
圖14是表示照射在剝離層上的雷射的波長和吸收率關係的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，說明本發明的實施方式。另外，在以下的附圖中，對相同或類似部分附註相同或類似的符號。但是，附圖是示意圖，應當注意各尺寸的比例等和現實物體是有差別的。
因此，具體的尺寸等應當參照以下的說明來判斷。另外，當然在附圖相互之間也包含相互的尺寸關係和比例不同的部分。
(第一實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法)下面，參照圖1～7，對本發明的第一實施方式的發光二極體的製造方法進行說明。圖1是本發明的第一實施方式的發光二極體的製造方法的流程圖。圖2～圖7是第一實施方式的發光二極體的製造過程中的截面圖。
如圖1所示，在步驟S10中，進行剝離層形成處理。這裡，在如圖2所示，在由GaN基板構成的成長基板50上，使用MOCVD(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition金屬有機物化學氣相澱積)法，形成由含有In的氮化物類半導體構成的剝離層10。
具體而言，在將成長基板50保持在約700℃～1000℃(例如770℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMGa(三甲基鎵)和TMIn(三甲基銦)組成的原料氣體，在成長基板50上形成具有約20nm厚度、由不摻雜的單晶Ga0.7In0.3N組成的剝離層10。
這裡，優選剝離層10由含有組成比為18％以上In的InGaN構成。並且，更優選剝離層10由含有組成比為30％以下In的InGaN構成。
在步驟S11中，進行氮化物類半導體層形成和分解處理。這裡，如圖3所示，使用MOCVD法，在剝離層10上形成氮化物類半導體層100，進行剝離層10的分解處理。
這裡，氮化物類半導體層100，從剝離層10一側開始，由基底層11、n型接觸層(contact layer)12、n型包覆層(clad layer)13、活性層14、p型間隙(キャツプ)層15、p型包覆層16、p型接觸層17形成。
參照圖3(a)、圖3(b)，進一步說明氮化物類半導體形成處理和分解處理。另外，在圖3(a)中，在成長基板50的剝離層10上形成基底層11時，進行分解處理。另一方面，在圖3(b)中，在形成氮化物類半導體層100之後進行，進行分解處理。
首先，如圖3(a)所示，氮化物類半導體形成處理，在將成長基板50保持在約1000℃～約1200℃(例如1150℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3和TMGa組成的原料氣體，在剝離層10上形成具有約1.0μm厚度、由不摻雜的單晶GaN構成的基底層11。在圖3(a)中，在成長基板50的剝離層10上形成基底層11時，產生可以認為是相分離的剝離層10的分解，剝離層10黑色化。另外，剝離層10的分解是包含發生金屬Ga、金屬In和InN的偏析或缺陷(或由於缺陷引起的準位)的概念，可以認為是吸收係數增大和吸收端長波長化的主要原因。
下面，如圖3(b)所示，說明在形成氮化物類半導體層100之後，進行剝離層10的分解處理的情況。
首先，在形成成長基板50的基底層11後，在將成長基板50保持在約1000℃～約1200℃(例如1150℃)的成長溫度保持的狀態下，使用由NH3、TMGa(三甲基鎵)和TMA1(三甲基鋁)組成的原料氣體，以及SiH4組成的摻雜氣體，在n型接觸層12上，形成具有約0.15μm厚度、由摻雜Si的單晶Al0.1 Ga0.9N組成的n型包覆層13。
然後，在將成長基板50保持在約700℃～約1000℃(例如850℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMG和TMIn組成的原料氣體，在n型包覆層13上交替地形成具有約5nm厚度、由不摻雜的單晶Ga0.9In0.1N組成的井層，和具有約10nm厚度、由不摻雜的單晶GaN組成的阻擋層。由此，可以形成包含3個井層的MQW(Multiple-QuantumWell多量子阱)結構的活性層14。
接著，加入由NH、TMGa和TMAI組成的原料氣體，以及由CP2Mg組成的摻雜氣體，在活性層14上，形成具有約10nm厚度、由摻雜Mg的單晶Al0.1 Ga0.9N構成的p型間隙層。
然後，在將成長基板50保持在約1000℃～約1200℃(例如1150℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMGa和TMAI組成的原料氣體，以及由CP2Mg組成的摻雜氣體，在p型間隙層上，形成具有約0.1μm厚度、由摻雜Mg的單晶A10.1 Ga0.9N組成的p型包覆層16。
接著，在將成長基板50保持在約700℃～約1000℃(例如850℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMGa和TMIn組成的原料氣體，以及由CP2Mg組成的摻雜氣體，在p型包覆層16上，形成具有約5nm厚度、由摻雜Mg的單晶Ga0.95 In0.05N組成的p型接觸層17。
最後，通過進行熱處理和電子射線處理，使p型間隙層、p型包覆層16、p型接觸層17p型化。
這樣，氮化物類半導體層100由基底層11、n型接觸層12、n型包覆層13、活性層14、p型間隙層15、p型包覆層16、p型接觸層17形成。
接著，通過高溫保持成長基板50，產生可以認為是相分離的剝離層10的分解，剝離層10黑色化。另外，如上所述，剝離層10的分解是包含發生金屬Ga、金屬In和InN偏析以及缺陷(或由於缺陷引起的準位)的概念，可以認為是吸收係數增大和吸收端的長波長化的主要原因。
具體而言，在產生分解的剝離層10中，可以認為發生氮化銦(InN)、金屬In和金屬Ga的偏析。例如，因為氮化銦(InN)的帶隙能約為0.7eV，比金屬In、金屬Ga的帶隙能低，所以，能夠降低剝離層10的帶隙能。即，能夠不調整剝離層10中所含的In等的組成比而降低剝離層10的帶隙能。另外，在產生了分解的剝離層10中，考慮到在帶隙內形成由於缺陷引起的準位，由於相同準位的光子的吸收成為可能，所以，使吸收係數增大，同時能夠使吸收端長波長化。如果在至少在剝離層10的表面上形成基底層11之後，因為不對氮化物類半導體層100的形成來影響，可以隨時進行剝離層10的分解處理。但是，在剝離層10產生分解的溫度下、存在氮化物類半導體層100的特性發生變化的可能性時，如圖3(a)所示，優選在剝離層10上形成基底層11時，進行剝離層10的分解處理。通過變更剝離層10中In的含量、剝離層10的膜厚、疊層結構等，可以控制引起剝離層10中的InN偏析的溫度。
例如，在圖3(a)中，在成長基板50的剝離層10上形成基底層11時，通過剝離層10中的氮化銦(InN)、金屬In、金屬Ga發生偏析以及缺陷而進行分解處理。
另外，如圖3(b)所示，剝離層10的分解處理也可以在形成氮化物類半導體層100之後進行。另外，分解處理也可以在剝離層10上形成氮化物類半導體層100期間進行。
在步驟S12中，進行熱壓接合處理。這裡，如圖4所示，在p型接觸層17上形成反射性的p型電極18，將具有熔融層52的支持基板51熱壓接合。
這裡，反射性的p型電極18從p型接觸層17一側開始，由具有約200nm厚度的Ag層、具有約200nm厚度的Pt層、具有約500nm厚度的Au層的3層構成，分別通過真空蒸鍍法形成在p型接觸層17上。
這樣，通過在氮化物類半導體層100上形成反射性的p型電極18，形成氮化物類半導體元件200。
另外，支持基板51由Si構成，具有約200μm的厚度。在支持基板51上形成的熔融層52從支持基板51一側開始，由具有約10nm厚度的Ti層、具有約50nm厚度的Pd層、具有約500nm厚度的Au層的3層構成，分別由真空蒸鍍法形成。
接著，使用由Au-Sn、Pd-Sn、In-Sn等組成的焊錫，或由Ag組成的導電性糊，將反射性p型電極18的Au層和熔融層52的Au層熱壓接合。例如，藉助由Au-Sn(組成比Au80％-Sn20％)組成的焊錫進行結合時，將成長基板50和支持基板51加熱到300℃左右，在約0.3Pa的壓力下保持數十分鐘，進行熱壓接合。
在步驟S13中，進行雷射照射處理。這裡，如圖5所示，通過在由分解而被黑色化的剝離層10上照射雷射，將剝離層10分離為In、Ga和N2，形成分離層10b。
具體而言，首先，從成長基板50側開始，以約200mJ/cm-2～約1000mJ/cm-2的能量密度，照射光子能為2.3eV的Nd:YAG(NeodymiumYttrium-Aluminium-Gamet)雷射的第二高次諧波或Nd:YVO4雷射等的第二高次諧波，使剝離層10吸收。由此，基底層11的一部分和剝離層10被分解為In、Ga和N2，成為分離層10b。
優選雷射的光子能低於氮化物類半導體層100的帶隙能。具體而言，更優選雷射的光子能在2.7eV以下。
在步驟S14中，進行熱處理。這裡，如圖6所示，通過加熱氮化物類半導體元件200，將成長基板50從氮化物類半導體元件200分離。具體而言，將氮化物類半導體元件200加熱到200℃左右，使分離層10b的In和Ga處於熔融狀態，將成長基板50從氮化物類半導體元件200分離。
然後，通過對分離成長基板50而露出的氮化物類半導體層100，使用研磨或蝕刻，除去分離層10b和基底層11，使n型接觸層12露出。
在步驟S15中，進行元件分離處理。這裡，如圖7所示，在氮化物類半導體層100的n型接觸層12上形成n型電極19，分離氮化物類半導體元件200。具體而言，使用真空蒸鍍法，在n型接觸層12上形成由具有約1nm厚度的Ti層和具有約5nm厚度的A1層組成的透光性的n型電極19。
接著，通過切割和雷射劃線、或支持基板51的選擇蝕刻，沿著相對於使氮化物類半導體層100成長的支持基板51的面的垂直方向的分離線53，切斷氮化物類半導體元件200，分離元件。由此，能夠得到本發明的第一實施方式的發光二極體。
(第一實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法的作用·效果)根據以上說明的本發明的第一實施方式的發光二極體的製造方法，在成長基板50上形成剝離層10，由於使溫度上升而產生剝離層10的分解，所以，能夠不調整剝離層10的組成比而降低帶隙能。
因此，由於剝離層10的帶隙能和成長基板50的帶隙能之間的差增大，所以，即便使照射在剝離層10上的雷射的光子能大於剝離層10的帶隙能，也能夠使其充分小於成長基板50的帶隙能。
由此，雷射的光子能對成長基板50產生的影響變小，能夠減少以成長基板50中的缺陷和雜質等為起因的成長基板50的分解和裂縫的產生、以及氮化物類半導體元件200特性的劣化，同時使氮化物類半導體層100容易地從成長基板50分離。
另外，因為可以減少成長基板50的分解和裂縫的產生，所以，成長基板50的再次利用成為可能。
另外，在雷射透射剝離層10、到達氮化物類半導體層100時，因為雷射的光子能低，所以，能夠減少氮化物類半導體元件200特性的劣化。
另外，因為成長基板50的帶隙能和剝離層10的帶隙能之間的差增大，所以，可以使用的雷射的光子能的範圍擴大。
另外，剝離層10由含有組成比為18％以上In的InGaN組成，可以容易地產生剝離層10的分解。由此，被分解的剝離層10容易吸收雷射，可以降低剝離層的帶隙能。
並且，剝離層10由含有組成比是30％以下In的InGaN組成，可以在剝離層10上容易地形成氮化物類半導體層100。
另外，隔著成長基板50照射在剝離層10上的雷射，在透過剝離層10照射在氮化物類半導體層100上時，由於雷射的光子能低於形成氮化物類半導體層100的各層的帶隙能，因為形成氮化物類半導體層100的各層不易吸收雷射，所以，能夠進一步減少雷射對氮化物類半導體層100帶來的損傷。
另外，由於雷射的光子能在2.7eV以下，可以減少對成長基板50的損傷。由此，成長基板50的再次利用成為可能。
(第二實施方式的氮化物類半導體元件的製造方法)下面，參照圖1以及圖8～圖13，進一步說明本發明的第二實施方式的氮化物類半導體雷射的製造方法的各個步驟。
另外，在以下描述中，主要說明與上述第一實施方式的不同點。
具體而言，在第一實施方式中，氮化物類半導體層100由基底層11、n型接觸層12、n型包覆層13、活性層14、p型間隙層15、p型包覆層16、p型接觸層17構成。
與此相對，在第二實施方式中，氮化物類半導體層101由基底層21、n型接觸層22、n型包覆層23、n型光導層30、活性層24、p型間隙層25、p型光導層31、p型包覆層26、p型接觸層27構成。並且此後，還形成有隆起部64、電流阻擋層(block layer)32、p側歐姆電極33、p側襯墊電極(pad electrode)34。即，在第二實施方式中，在構成氮化物類半導體層101的層中包含n型光導層30及p型光導層31，以及形成有隆起部64、電流阻擋層32、p側歐姆電極33、p側襯墊電極34方面不同。
圖8～圖13是在第二實施方式的半導體雷射器的製造過程中的截面圖。
在步驟S10中，進行剝離層形成處理。這裡，如圖8所示，與第一實施方式同樣，使用MOCVD法，在由GaN基板構成的成長基板60上，形成由含有In的氮化物類半導體構成的剝離層20。
在步驟S11中，進行半導體層形成和分解處理。這裡，如圖9所示，與第一實施方式同樣，使用MOCVD法，在剝離層20上形成氮化物類半導體層101，進行剝離層20的分解處理。氮化物類半導體層101從剝離層20側開始，由基底層21、n型接觸層22、n型包覆層23、n型光導層30、活性層24、p型間隙層25、p型光導層31、p型包覆層26、p型接觸層27形成。
與第一實施方式同樣，如圖9(a)所示，在剝離層20上形成基底層21後進行分解處理。
另外，也可以如圖9(b)所示，在剝離層20上形成氮化物類半導體層101後、或在形成期間進行分解處理。
對氮化物類半導體層101的形成方法具體地進行說明。在形成成長基板60的基底層21後，在將成長基板60保持在約1000℃～1200℃(例如1150℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMGa和TMAl組成的原料氣體，以及由SiH4組成的摻雜氣體，在n型接觸層22上，形成具有約1μm厚度、由摻雜Si的單晶Al0.07 Ga0.93N組成的n型包覆層23。
其次，在將成長基板60保持在約1000℃～約1200℃(例如1150℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMG組成的原料氣以及由SiH4組成的摻雜氣體，使具有約0.1μm厚度、由摻雜Si的單晶GaN組成的n型光導層30在n型包覆層23上成長。
接著，在將成長基板60保持在約700℃～約1000℃(例如850℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMG和TMIn組成的原料氣體，在n型光導層30上，交替地形成具有約3.5nm厚度、由不摻雜的單晶Ga0.85 In0.15N組成的井層，以及具有約20nm厚度、由不摻雜的單晶Ga0.95 In0.05N組成的阻擋層。由此，形成包含3個井層的MQW結構的活性層24。
然後，使用由NH3、TMGa和TMIn組成的原料氣體，在活性層24上，形成具有約20nm厚度、由摻雜Mg的單晶Al0.25 Ga0.75N組成的p型間隙層25。
接著，在將成長基板60保持在約1000℃～約1200℃(例如1150℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3和TMGa組成的原料氣體，以及由CP2Mg組成的摻雜氣體，在p型間隙層25上，形成具有約0.1μm厚度、由摻雜Mg的單晶GaN組成的p型光導層31。
接著，在將成長基板60保持在約1000℃～約1200℃(例如1150℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMGa和TMAl組成的原料氣體，以及由CP2Mg組成的摻雜氣體，在p型間隙層25上，形成具有約0.5μm厚度、由摻雜Mg的單晶Al0.07 Ga0.93N組成的p型包覆層26。
接著，在將成長基板60保持在約700℃～約1000℃(例如850℃)的成長溫度的狀態下，使用由NH3、TMGa和TMIn組成的原料氣體，以及由CP2Mg組成的摻雜氣體，在p型包覆層26上，形成具有約3nm厚度、由摻雜Mg的單晶Ga0.99 In0.01N組成的p型接觸層27。
接著，與第一實施方式同樣，通過熱處理和電子射線處理，使p型間隙層25、p型光導層31、p型光導層31、p型包覆層26、p型接觸層27進行p型化。
這樣，氮化物類半導體層101由基底層21、n型接觸層22、n型包覆層23、n型光導層30、活性層24、p型間隙層25、p型光導層31、p型包覆層26、p型接觸層27形成。
然後，通過除去p型包覆層26、p型接觸層27的規定區域，形成隆起部64。具體而言，採用光刻技術，在p型接觸層27上形成具有約1.5μm的寬度、在[1-100]方向延伸的帶狀(stripe)狀的微細圖案，通過使用由氯類氣體產生的反應性離子蝕刻，除去p型包覆層26、p型接觸層27的規定區域。由此，形成具有約1.5μm寬度的隆起部64。此時，控制反應性離子蝕刻的深度，使得除去p型包覆層26的隆起部64的平坦部分的厚度為約0.05μm。
接著，在p型包覆層26上形成電流阻擋層32。具體而言，使用等離子體CVD法，形成具有約0.2μm厚度的SiO2膜，使得具備氮化物類半導體層101的隆起部64，覆蓋p型包覆層26和p型接觸層27露出的面。與隆起部64的形成相同，通過光刻技術和CF4氣體產生的反應性離子蝕刻，除去隆起部64的凸部的p型接觸層27上面上部的SiO2膜，形成電流阻擋層32。
接著，在電流阻擋層32上和p型接觸層27上，形成p側歐姆電極33。具體而言，與電流阻擋層32的形成相同，由真空蒸鍍法，使在p型接觸層27上從p型接觸層27的上側開始，由具有約1nm厚度的Pt層、具有約100nm厚度的Pd層、具有約240nm厚度的Au層和具有約240nm厚度的Ni層組成的p側歐姆電極33形成為帶狀。
接著，形成p側襯墊電極34，使得覆蓋電流阻擋層32上和p側歐姆電極33。具體而言，由真空蒸鍍法，形成從電流阻擋層32一側開始，由具有約100nm厚度的Ti層、具有約150nm厚度的Pt層和具有約3μm厚度的Au層組成的p側襯墊電極34。由於形成氮化物類半導體層101、電流阻擋層32、p側歐姆電極33和p側襯墊電極34，得到氮化物類半導體元件201。
在步驟S12中，進行熱壓接合處理。這裡，如圖10所示，與第一實施方式同樣，將具有熔融層62的支持基板61熱壓接合在氮化物類半導體元件201上。
在步驟S13中，進行雷射照射處理。這裡，如圖11所示，與第一實施方式同樣，通過在由於分解而被黑色化的剝離層20上照射雷射，使剝離層20分解為In、Ga和N2，成為分離層20b。
在步驟S14中，進行熱處理。這裡，如圖12所示，與第一實施方式同樣，通過加熱氮化物類半導體元件201，使成長基板60從氮化物類半導體元件201分離。
接著，通過對分離成長基板60而露出的氮化物類半導體層101，使用研磨和蝕刻，除去分離層20b和基底層21，使n型接觸層22露出。
在步驟S15中，進行元件分離處理。這裡，如圖13所示，在氮化物類半導體層101的n型接觸層22上的規定區域內形成n側歐姆電極35。具體而言，使用真空蒸鍍法，在n型接觸層22上形成由具有約6nm厚度的Al層、具有約10nm厚度的Ni層和具有約100nm厚度的Au層組成的n側歐姆電極35。
接著，在n側歐姆電極35上，形成由具有約10nm厚度的Ni層和具有約700nm厚度的Au層組成的n側的襯墊電極36。
然後，沿著垂直於隆起部64的帶的分離線和與隆起部64的帶平行的分離線63劃線。由此，形成沿著隆起部64的帶、由[1-100]面和[-1100]面構成的雷射共振面，並且進行元件分離。由此，能夠得到本發明的第二實施方式的氮化物類半導體雷射器。
實施例下面，對分解前的剝離層和分解後的剝離層，比較照射在剝離層上的雷射的波長和吸收率的關係。圖14是表示分解前的剝離層和分解後的剝離層的波長和吸收率的關係的圖。另外，在圖14中，橫軸是光的波長，縱軸是光的吸收率。
如圖14所示，在分解前的剝離層中，剝離層能夠充分地吸收雷射的波長帶只是短波長側。例如，要確保0.4以上的吸收率，在分解前的剝離層中，就只能使用短於約400nm的短波長的雷射。
與此相對，在分解後的剝離層中，剝離層能夠充分地吸收雷射的波長帶與分解前的剝離層相比，擴展到長波長側。例如，在分解後的剝離層中，在約1100nm以下的波長帶中，能夠確保0.4以上的吸收率。
這樣，確認能夠通過產生剝離層的分解，實現吸收端的長波長化。
(其他實施方式)本發明通過上述的實施方式進行描述，但是不應該將構成該公開的一部分的論述及附圖理解為是用於限定本發明的。由此公開，對於從業人員，將會清楚各種代替實施方式、實施方式及其運用技術。
例如，在第一和第二實施方式中，主要對於利用從氮化物類半導體層的活性層放出的光的發光二極體和半導體雷射器的製造方法進行例示，但本發明不限於此，也可以用於與將從這些發光元件放出的光作為激發光的螢光體進行組合的發光元件的製造方法中。另外，可以應用於具有氮化物類半導體層的HEMT(High Electron MobilityTransistor高電子遷移率電晶體)等電子設備、SAW(Surface AcousticWave聲表面波)設備、受光元件。另外，通過應用本發明的成長基板的換貼技術，能夠應用於多波長的半導體雷射器，由此，可以使在多波長雷射器中的晶片面內的發光點間隔的合格率提高。
另外，在第一和第二實施方式中，對於使用MOCVD法、使氮化物類半導體層成長進行了說明，但本發明不限於此，也可以使用HVPE法和氣態源MBE法等，使氮化物類半導體層成長。另外，作為氮化物類半導體層的結晶結構，可以是纖鋅礦型、也可以是閃鋅礦型結構。另外，成長的面方位不限於 ，也可以是[11-20]和[1-100]。
另外，在第一和第二實施方式中，作為氮化物類半導體層的成長基板，使用GaN基板，但本發明不限於此，可以使用氮化物類半導體層能夠成長的基板，例如SiC、ZnO、LAO、尖晶石、藍寶石、AlXGal-XN(0＜X≤1)等。
另外，在第一和第二實施方式中，作為剝離層，對於由InGaN組成的層進行了例示，但本發明不限於此，也可以使用InAlN和InGaAlN，在這些含有Al的混合結晶中，不僅剝離層的分解變得容易，而且由於適當地設定其組成比，可以使成長基板、與氮化物類半導體層的晶格常數差緩和。另外，剝離層也可以是多層結構，例如，可以將In的組成比較高的層與不含In或In的組成較低的層疊層，形成超晶格結構。由此，能夠減少由於剝離層的插入產生的氮化物類半導體層的結晶性惡化，和氮化物類半導體層的變形增大。另外，在剝離層和氮化物類半導體層之間插入例如由AlGaN和GaN組成的超晶格層，更有效地減小氮化物類半導體層的變形。
另外，在第一和第二實施方式中，作為分解的方法，例示了在氮化物類半導體層的成長階段中通過加熱的熱分解的方法，但本發明不限於此，也可以是在氮化物類半導體層成長後通過加熱的方法、光照射的方法和電子射線照射的方法。這是因為通過雷射照射、電子射線，也可以使氮化物類半導體層的溫度升高。
另外，在第一和第二實施方式中，作為用於基板分離的雷射，例示了Nd:YAG(或Nd:YVO4等)雷射的第二高次諧波，但本發明不限於此，也可以使用雷射的基波。另外，使用作為用Ti藍寶石雷射器的超短脈衝的飛秒脈衝雷射器，能夠減少由於伴隨著照射雷射時發熱的變形而產生的氮化物類半導體層的劣化。並且，作為向剝離層照射雷射的雷射器，也可以使用紅寶石雷射器和CO·CO2雷射器。
另外，支持基板不限於Si，但優選具有導電性的基板。例如，可以使用導電性半導體(Si、SiC、GaAs、ZnO等)，金屬或複合金屬(Al、Fe-Ni、Cu-W、Cu-Mo等)，和金屬·金屬氧化物的複合材料(Cu-CuO)等。一般地，因為金屬類材料比半導體材料的機械特性優異，難以割裂，所以，適於作為支持基板材料。進一步，更優選使用將Cu、Ag、Au等高導電性金屬與W、Mo、Ni、CuO等高硬度的金屬或金屬氧化物複合，同時具有高導電性和高機械強度的材料。
這樣，本發明當然包含沒有在這裡描述的各種實施方式。因此，由上述說明，本發明的技術範圍不僅僅限於適當的權利要求的發明特定事項。
權利要求
1.一種氮化物類半導體元件的製造方法，其特徵在於，包含在基板上形成含有In的剝離層的工序；在所述剝離層上形成氮化物類半導體層的工序；由所述剝離層的溫度上升、產生所述剝離層分解的工序；在所述剝離層上照射雷射的工序；和將所述氮化物半導體從所述基板分離的工序。
2.如權利要求1所述的氮化物類半導體元件的製造方法，其特徵在於所述剝離層由含有組成比為18％以上的In的InGaN構成。
3.如權利要求1所述的氮化物類半導體元件的製造方法，其特徵在於所述雷射的光子能低於所述基板的帶隙能。
4.如權利要求1所述的氮化物類半導體元件的製造方法，其特徵在於所述雷射的光子能低於形成所述氮化物類半導體層的各層的帶隙能。
5.如權利要求1所述的氮化物類半導體元件的製造方法，其特徵在於所述雷射的光子能大於產生分解的所述剝離層的帶隙能。
全文摘要
本發明提供一種氮化物類半導體元件的製造方法，其包含在基板上形成含有In的剝離層的工序，在上述剝離層上形成氮化物類半導體層的工序，由上述剝離層的溫度上升、產生上述剝離層分解的工序，在上述剝離層上照射雷射的工序，和將上述氮化物半導體從上述基板分離的工序。
文檔編號H01L33/32GK1937271SQ20061015436
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月22日 優先權日2005年9月22日
發明者久納康光, 竹內邦生 申請人:三洋電機株式會社