JP2001053056A - エピタキシャル層を１つの基板から分離して他の基板に移し替えるための方法 - Google Patents
エピタキシャル層を１つの基板から分離して他の基板に移し替えるための方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
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- H01L21/2007—Bonding of semiconductor wafers to insulating substrates or to semiconducting substrates using an intermediate insulating layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質光学素子の製造に好適な安定した均一
なエピタキシャル層を得ることができるような方法を提
供する。 【解決手段】 第１のエピタキシャル層１２を第１の基
板１１上に成長させるステップと、第１のエピタキシャ
ル層１２の表面上の一部にマスク１４を設けるステップ
と、第２のエピタキシャル層１７，３７を第１のエピタ
キシャル層１２の上に形成するステップと、第２のエピ
タキシャル層１７，３７にトレンチ２０を形成してマス
ク１４を露出させるステップと、第２の基板１８を第２
のエピタキシャル層１７，３７にボンディングするステ
ップと、トレンチ２０にエッチング剤を注入し、マスク
１４をエッチングして第２のエピタキシャル層１７，３
７を第１のエピタキシャル層１２から分離するステップ
とをそれぞれ有する。
なエピタキシャル層を得ることができるような方法を提
供する。 【解決手段】 第１のエピタキシャル層１２を第１の基
板１１上に成長させるステップと、第１のエピタキシャ
ル層１２の表面上の一部にマスク１４を設けるステップ
と、第２のエピタキシャル層１７，３７を第１のエピタ
キシャル層１２の上に形成するステップと、第２のエピ
タキシャル層１７，３７にトレンチ２０を形成してマス
ク１４を露出させるステップと、第２の基板１８を第２
のエピタキシャル層１７，３７にボンディングするステ
ップと、トレンチ２０にエッチング剤を注入し、マスク
１４をエッチングして第２のエピタキシャル層１７，３
７を第１のエピタキシャル層１２から分離するステップ
とをそれぞれ有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に半導体材
料の製作方法に関し、より具体的には、エピタキシャル
成長させた層を１つの基板から分離して他の基板に移し
替えるための方法に関する。
料の製作方法に関し、より具体的には、エピタキシャル
成長させた層を１つの基板から分離して他の基板に移し
替えるための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイオード，トランジスタ，レーザ等の
ような多くの電子デバイスのビルディング・ブロック
（構成基礎）は、基板上に成長させることができる半導
体材料である。この半導体材料は、半導体材料のエピタ
キシャル層を基板上に成長させることにより製作され
る。基板材料としては、エピタキシャル層の成長に用い
る材料とは異なる組成及び格子パラメータ（格子定数）
を持つものが利用可能であり、そのような材料は頻繁に
利用されている。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）のエ
ピタキシャル層は、サファイア基板上に成長させること
ができる。
ような多くの電子デバイスのビルディング・ブロック
（構成基礎）は、基板上に成長させることができる半導
体材料である。この半導体材料は、半導体材料のエピタ
キシャル層を基板上に成長させることにより製作され
る。基板材料としては、エピタキシャル層の成長に用い
る材料とは異なる組成及び格子パラメータ（格子定数）
を持つものが利用可能であり、そのような材料は頻繁に
利用されている。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）のエ
ピタキシャル層は、サファイア基板上に成長させること
ができる。
【０００３】半導体材料から様々な発光構造を製作する
ことが可能である。これらの構造を完成させるために
は、エピタキシャル層を元の基板から分離して他の基板
に移し替えることが望ましい場合が多い。例えば、エッ
ジ放出レーザ（端面放出型レーザ、或いは吸収端発光レ
ーザ）を製造する場合、反射面を得るためにエピタキシ
ャル層を劈開（cleavage）しなければならない。ここ
で、劈開とは、基板とエピタキシャル層とを含むウエハ
の端部に刻み目又は切り込みを入れて破断し、エピタキ
シャル材料の格子面に沿ったきれいで滑らかな断面を露
出する処理である。平行な一対の切子面が、反射ミラー
としてエッジ放出型半導体レーザにおいて用いられる。
ことが可能である。これらの構造を完成させるために
は、エピタキシャル層を元の基板から分離して他の基板
に移し替えることが望ましい場合が多い。例えば、エッ
ジ放出レーザ（端面放出型レーザ、或いは吸収端発光レ
ーザ）を製造する場合、反射面を得るためにエピタキシ
ャル層を劈開（cleavage）しなければならない。ここ
で、劈開とは、基板とエピタキシャル層とを含むウエハ
の端部に刻み目又は切り込みを入れて破断し、エピタキ
シャル材料の格子面に沿ったきれいで滑らかな断面を露
出する処理である。平行な一対の切子面が、反射ミラー
としてエッジ放出型半導体レーザにおいて用いられる。
【０００４】しかしながら、ＧａＮエピタキシャル層が
サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板に結合している間は、劈
開を実施することは難しい。従って、ＧａＮエピタキシ
ャル層がサファイア上で成膜された場合、ＧａＮをサフ
ァイア基板から分離するのが望ましい。これは、サファ
イア基板を簡単には劈開できないためであり、更には、
サファイア及びＧａＮエピタキシャル材料が異なる格子
定数を持っていて格子面が正確に揃わないことに起因す
る。これにより、エピタキシャル層とサファイア基板と
が互いに結合している場合は、劈開によりきれいなエピ
タキシャル層の平行面を得ることができない。従って、
エッジ放出レーザを作成するためは、エピタキシャル層
をサファイア基板から分離し、このエピタキシャル層
を、劈開がより容易な珪素（Ｓｉ）等のような異なる基
板に移し替えることが望ましい。
サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板に結合している間は、劈
開を実施することは難しい。従って、ＧａＮエピタキシ
ャル層がサファイア上で成膜された場合、ＧａＮをサフ
ァイア基板から分離するのが望ましい。これは、サファ
イア基板を簡単には劈開できないためであり、更には、
サファイア及びＧａＮエピタキシャル材料が異なる格子
定数を持っていて格子面が正確に揃わないことに起因す
る。これにより、エピタキシャル層とサファイア基板と
が互いに結合している場合は、劈開によりきれいなエピ
タキシャル層の平行面を得ることができない。従って、
エッジ放出レーザを作成するためは、エピタキシャル層
をサファイア基板から分離し、このエピタキシャル層
を、劈開がより容易な珪素（Ｓｉ）等のような異なる基
板に移し替えることが望ましい。
【０００５】垂直空洞面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、
通常、非常に薄いＧａＮ及びＡｌＧａＮの交互の層から
成る複数の量子井戸層の領域を含み、その回りには分布
型ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）が形成されている。
通常、非常に薄いＧａＮ及びＡｌＧａＮの交互の層から
成る複数の量子井戸層の領域を含み、その回りには分布
型ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）が形成されている。
【０００６】従来型のＶＣＳＥＬにおいては、少なくと
も基板と量子井戸層の間にあるＤＢＲは、交互に配置さ
れたＧａＮ層及びＡｌＧａＮ層から形成されており、こ
れにより量子井戸層をほぼ正確な格子パラメータを持つ
結晶性材料上に成長させることができるようになってい
る。しかしながら、結晶性ＧａＮ／ＡｌＧａＮのＤＢＲ
は、充分な反射率を持つものを作ることが困難である。
二酸化珪素（ＳｉＯ2）及び酸化ハフニウム（Ｈｆ
Ｏx ）のような２つの誘電体材料の交互の層から構成さ
れる誘電体ＤＢＲは、必要とされる反射率を持たせるよ
うに作成することがより容易ではあるものの、これらの
誘電層上に量子井戸層を成長させることはできない。
も基板と量子井戸層の間にあるＤＢＲは、交互に配置さ
れたＧａＮ層及びＡｌＧａＮ層から形成されており、こ
れにより量子井戸層をほぼ正確な格子パラメータを持つ
結晶性材料上に成長させることができるようになってい
る。しかしながら、結晶性ＧａＮ／ＡｌＧａＮのＤＢＲ
は、充分な反射率を持つものを作ることが困難である。
二酸化珪素（ＳｉＯ2）及び酸化ハフニウム（Ｈｆ
Ｏx ）のような２つの誘電体材料の交互の層から構成さ
れる誘電体ＤＢＲは、必要とされる反射率を持たせるよ
うに作成することがより容易ではあるものの、これらの
誘電層上に量子井戸層を成長させることはできない。
【０００７】第１のクラッド層、一組の量子井戸層、第
２のクラッド層及び誘電体から成る第１のＤＢＲをそれ
ぞれ含む部分的ＶＣＳＥＬ構造を１つの基板上に成長さ
せ、そしてそれを他の基板に移し替えることができるよ
うにするのが望ましい。こうすることにより、第２のク
ラッド層及び第１のＤＢＲが新しい基板と接触し、第１
のクラッド層が露出することになり、この上に誘電体か
ら成る第２のＤＢＲを成長させることができる。
２のクラッド層及び誘電体から成る第１のＤＢＲをそれ
ぞれ含む部分的ＶＣＳＥＬ構造を１つの基板上に成長さ
せ、そしてそれを他の基板に移し替えることができるよ
うにするのが望ましい。こうすることにより、第２のク
ラッド層及び第１のＤＢＲが新しい基板と接触し、第１
のクラッド層が露出することになり、この上に誘電体か
ら成る第２のＤＢＲを成長させることができる。
【０００８】従来においては、サファイア基板の上に成
長（形成）されたエピタキシャル層とその基板との間の
界面においてエピタキシャル層をレーザを使って溶かす
ことにより、そのエピタキシャル層をサファイア基板か
ら分離するようにしていた。サファイア基板上に成長さ
せたＧａＮエピタキシャル層の場合は、紫外線レーザの
出力ビームをサファイア基板を通して照射し、ＧａＮと
サファイア基板との界面付近のＧａＮの薄い層を溶かす
ことにより、ＧａＮエピタキシャル層をサファイア基板
から分離するようにしていた。
長（形成）されたエピタキシャル層とその基板との間の
界面においてエピタキシャル層をレーザを使って溶かす
ことにより、そのエピタキシャル層をサファイア基板か
ら分離するようにしていた。サファイア基板上に成長さ
せたＧａＮエピタキシャル層の場合は、紫外線レーザの
出力ビームをサファイア基板を通して照射し、ＧａＮと
サファイア基板との界面付近のＧａＮの薄い層を溶かす
ことにより、ＧａＮエピタキシャル層をサファイア基板
から分離するようにしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】エピタキシャル層を基
板から分離するためにレーザを用いる方法の欠点は、レ
ーザビームのスポット径に限界があるために、一度の照
射ではエピタキシャル層の小さな部分しか分離すること
ができないというところにある。
板から分離するためにレーザを用いる方法の欠点は、レ
ーザビームのスポット径に限界があるために、一度の照
射ではエピタキシャル層の小さな部分しか分離すること
ができないというところにある。
【００１０】エピタキシャル層を基板から分離するため
にレーザを用いる方法の他の欠点は、レーザ光の透過深
度を制御することが困難なことにある。このことは、Ｇ
ａＮエピタキシャル層の一部がその表面の粗さや材料中
の熱衝撃が原因で使用できなくなる可能性をもたらす結
果となる。なお、透過深度を制御することが難いのは、
ＧａＮエピタキシャル層とサファイア基板との間の界面
で放散する熱を正確に制御することができないからであ
る。
にレーザを用いる方法の他の欠点は、レーザ光の透過深
度を制御することが困難なことにある。このことは、Ｇ
ａＮエピタキシャル層の一部がその表面の粗さや材料中
の熱衝撃が原因で使用できなくなる可能性をもたらす結
果となる。なお、透過深度を制御することが難いのは、
ＧａＮエピタキシャル層とサファイア基板との間の界面
で放散する熱を正確に制御することができないからであ
る。
【００１１】従って産業界においては、エピタキシャル
層を１つの基板から分離してそのエピタキシャル層を他
の基板に移し替えるための、より良く制御が可能でかつ
実用的な方法に対するニーズが、解消されないまま残っ
ているのである。
層を１つの基板から分離してそのエピタキシャル層を他
の基板に移し替えるための、より良く制御が可能でかつ
実用的な方法に対するニーズが、解消されないまま残っ
ているのである。
【００１２】本発明は、エピタキシャル層を１つの基板
から分離し、それを他の基板に移し替えるための方法を
提供するものである。エピタキシャル層を１つの基板か
ら分離し、それを他の基板に移し替えるための本発明の
方法は、特定の適用要件に限定されるものではないが、
ＧａＮ材料から成るエピタキシャル層をサファイア基板
から分離し、それを珪素（Ｓｉ）等の他の材料から成る
基板に移し替える場合に特に好適な方法である。ＧａＮ
材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化インジウ
ムガリウム（ＩｎＧａＮ），窒化インジウム（Ｉｎ
Ｎ），窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ），窒化
アルミニウム（ＡｌＮ），窒化アルミニウムインジウム
ガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ），窒化ガリウム砒素（Ｇａ
ＡｓＮ），窒化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ
Ｎ），窒化アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ
Ｎ），窒化ガリウム燐（ＧａＰＮ），窒化インジウムガ
リウム燐（ＩｎＧａＰＮ），窒化アルミニウムガリウム
燐（ＡｌＧａＰＮ）等のＩＩＩ−Ｖ族の元素が含まれる
が、これらに限定されるものではない。
から分離し、それを他の基板に移し替えるための方法を
提供するものである。エピタキシャル層を１つの基板か
ら分離し、それを他の基板に移し替えるための本発明の
方法は、特定の適用要件に限定されるものではないが、
ＧａＮ材料から成るエピタキシャル層をサファイア基板
から分離し、それを珪素（Ｓｉ）等の他の材料から成る
基板に移し替える場合に特に好適な方法である。ＧａＮ
材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化インジウ
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リウム燐（ＩｎＧａＰＮ），窒化アルミニウムガリウム
燐（ＡｌＧａＰＮ）等のＩＩＩ−Ｖ族の元素が含まれる
が、これらに限定されるものではない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、エピタキシャ
ル層を１つの基板から分離し、その分離したエピタキシ
ャル層を他の基板に移し替えるための方法として概念化
することができる。本方法は、第１のエピタキシャル層
を第１の基板上に成長させるステップと、前記第１のエ
ピタキシャル層の表面の一部にマスクを設けるステップ
と、前記第１のエピタキシャル層上に第２のエピタキシ
ャル層を成長させるステップと、前記第２のエピタキシ
ャル層中にトレンチ（溝又は凹部）を形成してマスクを
露出させるステップと、第２の基板を前記第２のエピタ
キシャル層にボンディング（結合）するステップと、前
記マスクをエッチングして前記第２のエピタキシャル層
を前記第１のエピタキシャル層から分離するためにエッ
チング剤を前記トレンチを通して注入するステップと、
をそれぞれ有している。
ル層を１つの基板から分離し、その分離したエピタキシ
ャル層を他の基板に移し替えるための方法として概念化
することができる。本方法は、第１のエピタキシャル層
を第１の基板上に成長させるステップと、前記第１のエ
ピタキシャル層の表面の一部にマスクを設けるステップ
と、前記第１のエピタキシャル層上に第２のエピタキシ
ャル層を成長させるステップと、前記第２のエピタキシ
ャル層中にトレンチ（溝又は凹部）を形成してマスクを
露出させるステップと、第２の基板を前記第２のエピタ
キシャル層にボンディング（結合）するステップと、前
記マスクをエッチングして前記第２のエピタキシャル層
を前記第１のエピタキシャル層から分離するためにエッ
チング剤を前記トレンチを通して注入するステップと、
をそれぞれ有している。
【００１４】上述したエピタキシャル層を１つの基板か
ら分離して他の基板に移し替えるための方法を、サファ
イア基板上にエピタキシャル層を作成する際に利用した
場合には、高品質光学素子の製造に好適な安定した均一
なエピタキシャル層を得ることができる。
ら分離して他の基板に移し替えるための方法を、サファ
イア基板上にエピタキシャル層を作成する際に利用した
場合には、高品質光学素子の製造に好適な安定した均一
なエピタキシャル層を得ることができる。
【００１５】本発明には多くの利点があるが、以下にそ
のうちの幾つかを単なる事例として挙げることとする。
のうちの幾つかを単なる事例として挙げることとする。
【００１６】本発明の利点は、高品質光学素子の製造に
好適な高品質の切子面（結晶体の平面）を形成すること
ができることにある。
好適な高品質の切子面（結晶体の平面）を形成すること
ができることにある。
【００１７】本発明の他の利点は、分離され、露出され
たエピタキシャル層の表面上に成長させた高い反射率の
誘電体ＤＢＲを組み込んだ垂直空洞面放出レーザ（ＶＣ
ＳＥＬ）を製造することが可能となることにある。
たエピタキシャル層の表面上に成長させた高い反射率の
誘電体ＤＢＲを組み込んだ垂直空洞面放出レーザ（ＶＣ
ＳＥＬ）を製造することが可能となることにある。
【００１８】本発明の他の利点は、光学素子中の電流分
布が改善されることにある。
布が改善されることにある。
【００１９】本発明の他の利点は、単純であり、商業用
の大量生産を容易に実現することができるということに
ある。
の大量生産を容易に実現することができるということに
ある。
【００２０】本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細
な説明及び添付図面を参照することにより、当業者には
明らかとなるであろう。これらの更なる特徴及び利点
は、本発明の範囲に含まれるものである。
な説明及び添付図面を参照することにより、当業者には
明らかとなるであろう。これらの更なる特徴及び利点
は、本発明の範囲に含まれるものである。
【００２１】本発明は、様々な基板及びエピタキシャル
成長材料を利用して実現することができる。本発明は、
様々な材料に適用可能であるが、エピタキシャル層を１
つの基板から分離してそれを他の基板に移し替えるため
の方法についての推奨される実施形態は、窒化ガリウム
材料から成るエピタキシャル成長層をサファイア基板か
ら効率的に分離し、それを珪素（Ｓｉ）のような他の材
料から成る基板に移し替えるために特に有用である。Ｇ
ａＮ材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化イン
ジウムガリウム（ＩｎＧａＮ），窒化インジウム（Ｉｎ
Ｎ），窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ），窒化
アルミニウム（ＡｌＮ），窒化アルミニウムインジウム
ガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ），窒化ガリウム砒素（Ｇａ
ＡｓＮ），窒化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ
Ｎ），窒化アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ
Ｎ），窒化ガリウム燐（ＧａＰＮ），窒化インジウムガ
リウム燐（ＩｎＧａＰＮ），窒化アルミニウムガリウム
燐（ＡｌＧａＰＮ）等のＩＩＩ−Ｖ族の元素を含むが、
これらに限定されない。本発明の概念及び特徴は、他の
材料のエピタキシャル層及び他の基板材料にも適用可能
である。更に、同じ材料から成るエピタキシャル層上で
のエピタキシャル層の成長は、異なる材料から成るエピ
タキシャル層上でのエピタキシャル層の成長と同様、本
発明に含まれるものである。
成長材料を利用して実現することができる。本発明は、
様々な材料に適用可能であるが、エピタキシャル層を１
つの基板から分離してそれを他の基板に移し替えるため
の方法についての推奨される実施形態は、窒化ガリウム
材料から成るエピタキシャル成長層をサファイア基板か
ら効率的に分離し、それを珪素（Ｓｉ）のような他の材
料から成る基板に移し替えるために特に有用である。Ｇ
ａＮ材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化イン
ジウムガリウム（ＩｎＧａＮ），窒化インジウム（Ｉｎ
Ｎ），窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ），窒化
アルミニウム（ＡｌＮ），窒化アルミニウムインジウム
ガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ），窒化ガリウム砒素（Ｇａ
ＡｓＮ），窒化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ
Ｎ），窒化アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ
Ｎ），窒化ガリウム燐（ＧａＰＮ），窒化インジウムガ
リウム燐（ＩｎＧａＰＮ），窒化アルミニウムガリウム
燐（ＡｌＧａＰＮ）等のＩＩＩ−Ｖ族の元素を含むが、
これらに限定されない。本発明の概念及び特徴は、他の
材料のエピタキシャル層及び他の基板材料にも適用可能
である。更に、同じ材料から成るエピタキシャル層上で
のエピタキシャル層の成長は、異なる材料から成るエピ
タキシャル層上でのエピタキシャル層の成長と同様、本
発明に含まれるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】ここで、図面を参照して本発明の
実施形態を説明するが、請求項に定義の本発明に対する
より深い理解が以下の図面を参照することにより得られ
るであろう。なお、図中における構成要素は必ずしも相
対的な大きさを表わすものではなく、本発明の原理を明
確に説明することに重点をおいて描かれたものである。
実施形態を説明するが、請求項に定義の本発明に対する
より深い理解が以下の図面を参照することにより得られ
るであろう。なお、図中における構成要素は必ずしも相
対的な大きさを表わすものではなく、本発明の原理を明
確に説明することに重点をおいて描かれたものである。
【００２３】図１〜図５は、本発明の方法に係る第１の
実施形態を示すものであって、エピタキシャル層を１つ
の基板から分離してそれを他の基板に移し替えるための
方法を示している。図１は、エピタキシャル集合体１０
を示している。エピタキシャル集合体１０はサファイア
基板（第１の基板）１１と、その上に成長させた第１の
エピタキシャルＧａＮ層１２とを含んでいる。サファイ
アは、理想に近い絶縁材料であり、高品質のＧａＮ層を
成長させることができる格子パラメータを持っているＡ
ｌ2 Ｏ3 の一形態である。第１のエピタキシャルＧａＮ
層１２の上面には、マスク１４が形成されている。マス
ク１４は、エピタキシャル成長を生じないような材料で
なければならず、また、第１のエピタキシャルＧａＮ層
１２、その上に成長させられる第２のエピタキシャル
層、及びこの第２のエピタキシャル層に取付けられる第
２の基板にそれぞれ使用される何れの材料よりも先に選
択的にエッチングされる材質ものでなければならない。
なお、第２の基板及び第２のエピタキシャル層について
は後に説明する。マスク１４の材料は、二酸化珪素（Ｓ
ｉＯ2 ）のような誘電材料であっても、タングステンの
ような導電性材料であっても良い。マスク１４は、第１
のエピタキシャルＧａＮ層１２の表面の一部を覆うよう
に設けられる。
実施形態を示すものであって、エピタキシャル層を１つ
の基板から分離してそれを他の基板に移し替えるための
方法を示している。図１は、エピタキシャル集合体１０
を示している。エピタキシャル集合体１０はサファイア
基板（第１の基板）１１と、その上に成長させた第１の
エピタキシャルＧａＮ層１２とを含んでいる。サファイ
アは、理想に近い絶縁材料であり、高品質のＧａＮ層を
成長させることができる格子パラメータを持っているＡ
ｌ2 Ｏ3 の一形態である。第１のエピタキシャルＧａＮ
層１２の上面には、マスク１４が形成されている。マス
ク１４は、エピタキシャル成長を生じないような材料で
なければならず、また、第１のエピタキシャルＧａＮ層
１２、その上に成長させられる第２のエピタキシャル
層、及びこの第２のエピタキシャル層に取付けられる第
２の基板にそれぞれ使用される何れの材料よりも先に選
択的にエッチングされる材質ものでなければならない。
なお、第２の基板及び第２のエピタキシャル層について
は後に説明する。マスク１４の材料は、二酸化珪素（Ｓ
ｉＯ2 ）のような誘電材料であっても、タングステンの
ような導電性材料であっても良い。マスク１４は、第１
のエピタキシャルＧａＮ層１２の表面の一部を覆うよう
に設けられる。
【００２４】第１のエピタキシャルＧａＮ層１２の表面
のうちマスク１４で覆われた表面部分は、第１のエピタ
キシャルＧａＮ層１２上に成長される第２のエピタキシ
ャルＧａＮ層１７が第１のエピタキシャルＧａＮ層１２
から分離される位置を画定する。第２のエピタキシャル
ＧａＮ層１７の材料の無駄を可能な限り少なく抑えると
いう観点から、理想的にはマスク１４中のウィンドウは
できるだけ狭く作ることが望ましい。しかしながら、実
際上では、ウィンドウの最低幅は２つの要因により制約
される。第１には、第２のエピタキシャルＧａＮ層１７
用の種層として作用することができるように第１のエピ
タキシャルＧａＮ層１２が適切な位置に露出していなけ
ればならないという点である。第２には、マスク１４を
除去するエッチング剤のために通路が設けられていなけ
ればならないという点である。マスク１４中の細長いウ
ィンドウは現在推奨される実施形態を表わしている。そ
の代わりに、円形又は多角形のウィンドウを用いても良
い。
のうちマスク１４で覆われた表面部分は、第１のエピタ
キシャルＧａＮ層１２上に成長される第２のエピタキシ
ャルＧａＮ層１７が第１のエピタキシャルＧａＮ層１２
から分離される位置を画定する。第２のエピタキシャル
ＧａＮ層１７の材料の無駄を可能な限り少なく抑えると
いう観点から、理想的にはマスク１４中のウィンドウは
できるだけ狭く作ることが望ましい。しかしながら、実
際上では、ウィンドウの最低幅は２つの要因により制約
される。第１には、第２のエピタキシャルＧａＮ層１７
用の種層として作用することができるように第１のエピ
タキシャルＧａＮ層１２が適切な位置に露出していなけ
ればならないという点である。第２には、マスク１４を
除去するエッチング剤のために通路が設けられていなけ
ればならないという点である。マスク１４中の細長いウ
ィンドウは現在推奨される実施形態を表わしている。そ
の代わりに、円形又は多角形のウィンドウを用いても良
い。
【００２５】次に、図２に示すように、第２のエピタキ
シャルＧａＮ層１７が第１のエピタキシャルＧａＮ層１
２上に成長せしめられる。この第２のエピタキシャルＧ
ａＮ層１７の成長は、最初の段階においては、第１のエ
ピタキシャルＧａＮ層１２の露出面上から始まる。そし
て、第２のエピタキシャルＧａＮ層１７がマスク１４中
のウィンドウを満たした後に、第１のエピタキシャルＧ
ａＮ層１２及びマスク１４上に連続的なエピタキシャル
層が形成される。
シャルＧａＮ層１７が第１のエピタキシャルＧａＮ層１
２上に成長せしめられる。この第２のエピタキシャルＧ
ａＮ層１７の成長は、最初の段階においては、第１のエ
ピタキシャルＧａＮ層１２の露出面上から始まる。そし
て、第２のエピタキシャルＧａＮ層１７がマスク１４中
のウィンドウを満たした後に、第１のエピタキシャルＧ
ａＮ層１２及びマスク１４上に連続的なエピタキシャル
層が形成される。
【００２６】ここでは、ＧａＮ材料の単一層として図示
したが、第２のエピタキシャルＧａＮ層１７は、不純物
をドープした半導体層，クラッド層及び活動層（active
layer）等のような追加のエピタキシャル層を含んでい
ても全くかまわない。これらの追加のエピタキシャル層
は、通常、半導体レーザ等の半導体発光素子を作成する
場合に形成される。第２のエピタキシャルＧａＮ層１７
が、製造しようとするデバイスに必要とされるだけの追
加層を含んでいても良いことは言う迄もない。しかしな
がら、本発明の概念は第２のエピタキシャルＧａＮ層１
７の構成に関係なく適用可能である。
したが、第２のエピタキシャルＧａＮ層１７は、不純物
をドープした半導体層，クラッド層及び活動層（active
layer）等のような追加のエピタキシャル層を含んでい
ても全くかまわない。これらの追加のエピタキシャル層
は、通常、半導体レーザ等の半導体発光素子を作成する
場合に形成される。第２のエピタキシャルＧａＮ層１７
が、製造しようとするデバイスに必要とされるだけの追
加層を含んでいても良いことは言う迄もない。しかしな
がら、本発明の概念は第２のエピタキシャルＧａＮ層１
７の構成に関係なく適用可能である。
【００２７】次に、図３に示すように、第２のエピタキ
シャルＧａＮ層１７を貫通して延び、マスク１４を露出
するトレンチ（溝又は凹部）２０が形成される。このト
レンチ２０は、第１のエピタキシャルＧａＮ層１２の厚
さ方向の一部にまで延びていても良い。トレンチ２０
は、後にマスク１４を除去するためにエッチング剤（後
に詳細に説明する）を流すための溝を形成する。トレン
チ形成工程においては、第２のエピタキシャルＧａＮ層
１７のうち、第１のエピタキシャルＧａＮ層１２の表面
に直接的に接触している部分を全て除去し、マスク１４
を介して第１のエピタキシャルＧａＮ層１２に繋がって
いる第２のエピタキシャルＧａＮ層１７の一部分だけを
残すようにすることが必要である。
シャルＧａＮ層１７を貫通して延び、マスク１４を露出
するトレンチ（溝又は凹部）２０が形成される。このト
レンチ２０は、第１のエピタキシャルＧａＮ層１２の厚
さ方向の一部にまで延びていても良い。トレンチ２０
は、後にマスク１４を除去するためにエッチング剤（後
に詳細に説明する）を流すための溝を形成する。トレン
チ形成工程においては、第２のエピタキシャルＧａＮ層
１７のうち、第１のエピタキシャルＧａＮ層１２の表面
に直接的に接触している部分を全て除去し、マスク１４
を介して第１のエピタキシャルＧａＮ層１２に繋がって
いる第２のエピタキシャルＧａＮ層１７の一部分だけを
残すようにすることが必要である。
【００２８】トレンチ２０は、図３に示すように、マス
ク１４を露出させるために第２のエピタキシャルＧａＮ
層１７を例えばエッチングすることにより形成される
が、この形成方法に限定されない。トレンチ２０は、ま
た、エッチング剤の流れを促進するために、第１のエピ
タキシャルＧａＮ層１２をも貫通してサファイア基板１
１まで達するように形成しても良い。
ク１４を露出させるために第２のエピタキシャルＧａＮ
層１７を例えばエッチングすることにより形成される
が、この形成方法に限定されない。トレンチ２０は、ま
た、エッチング剤の流れを促進するために、第１のエピ
タキシャルＧａＮ層１２をも貫通してサファイア基板１
１まで達するように形成しても良い。
【００２９】図４に示すように、第２のエピタキシャル
ＧａＮ層１７の露出面上に、第２の基板１８が取付けら
れる。本実施形態においては、第２の基板１８は、当業
者に既に知られているウエハボンディング法によって、
第２のエピタキシャルＧａＮ層１７にボンディング（結
合）される。本実施形態においては、第２の基板１８
は、珪素（Ｓｉ）から成る導電性基板であり、これは劈
開特性が良好であるために選択されたものである。この
第２の基板１８には、２つの機能がある。第１の、そし
て最も重要な機能は、第２の基板１８が第１の基板１１
から分離されるエピタキシャル層に機械的な支持を提供
するという機能である。そして、第２の機能は、第２の
基板１８が第２のエピタキシャルＧａＮ層１７の上面と
良好な電気接触を形成することができるような電気特性
を有しているという機能である。
ＧａＮ層１７の露出面上に、第２の基板１８が取付けら
れる。本実施形態においては、第２の基板１８は、当業
者に既に知られているウエハボンディング法によって、
第２のエピタキシャルＧａＮ層１７にボンディング（結
合）される。本実施形態においては、第２の基板１８
は、珪素（Ｓｉ）から成る導電性基板であり、これは劈
開特性が良好であるために選択されたものである。この
第２の基板１８には、２つの機能がある。第１の、そし
て最も重要な機能は、第２の基板１８が第１の基板１１
から分離されるエピタキシャル層に機械的な支持を提供
するという機能である。そして、第２の機能は、第２の
基板１８が第２のエピタキシャルＧａＮ層１７の上面と
良好な電気接触を形成することができるような電気特性
を有しているという機能である。
【００３０】本発明によれば、化学エッチング剤がトレ
ンチ２０に導入される。エッチング剤は、第２のエピタ
キシャルＧａＮ層１７，第１のエピタキシャルＧａＮ層
１２、又は第２の基板１８よりも大幅に速い速度でマス
ク１４の材料をエッチングするものである。第２のエピ
タキシャル層１７がＧａＮであり、マスク１４が二酸化
珪素（ＳｉＯ2 ）である一実施形態においては、エッチ
ング剤は、弗化水素酸（ＨＦ）である。ＨＦは、マスク
１４に化学的破壊作用を及ぼし、第１のエピタキシャル
ＧａＮ層１２，第２のエピタキシャルＧａＮ層１７，又
は第２の基板１８をエッチングするよりも速い速度でマ
スク１４をエッチングする。
ンチ２０に導入される。エッチング剤は、第２のエピタ
キシャルＧａＮ層１７，第１のエピタキシャルＧａＮ層
１２、又は第２の基板１８よりも大幅に速い速度でマス
ク１４の材料をエッチングするものである。第２のエピ
タキシャル層１７がＧａＮであり、マスク１４が二酸化
珪素（ＳｉＯ2 ）である一実施形態においては、エッチ
ング剤は、弗化水素酸（ＨＦ）である。ＨＦは、マスク
１４に化学的破壊作用を及ぼし、第１のエピタキシャル
ＧａＮ層１２，第２のエピタキシャルＧａＮ層１７，又
は第２の基板１８をエッチングするよりも速い速度でマ
スク１４をエッチングする。
【００３１】図５は、第２の基板１８及び第２のエピタ
キシャルＧａＮ層１７を含むエピタキシャル集合体１０
の一部を示したものである。この集合体１０は、第２の
基板１８が集合体１０の底部となるように垂直にひっく
り返した状態で示されている。マスク１４をエッチング
により除去すると、第２のエピタキシャルＧａＮ層１７
がサファイア基板１１及び第１のエピタキシャルＧａＮ
層１２からきれいにかつ効率的に分離される。
キシャルＧａＮ層１７を含むエピタキシャル集合体１０
の一部を示したものである。この集合体１０は、第２の
基板１８が集合体１０の底部となるように垂直にひっく
り返した状態で示されている。マスク１４をエッチング
により除去すると、第２のエピタキシャルＧａＮ層１７
がサファイア基板１１及び第１のエピタキシャルＧａＮ
層１２からきれいにかつ効率的に分離される。
【００３２】図５は、また、図３に示したトレンチ形成
工程で分割された第２のエピタキシャルＧａＮ層１７の
個々のストリップ間のトレンチ２０がポリイミド材料１
９で埋められている状態を示している。ポリイミド材料
１９は、後のデバイス加工工程の期間中に、第２のエピ
タキシャルＧａＮ層１７を構成する様々な材料の層の端
部を保護する。なお、これらの端部は、エッチングによ
りトレンチ２０が形成される際に露出した部分である。
端部が露出された材料（層）は、ドーピング層，クラッ
ド層，及び複数の量子井戸を有する活性領域を含んでい
る。ポリイミド材料１９は、後のデバイス加工工程にお
いて付加される金属材料により層間に電気短絡を生じる
のを防ぐためのものである。第２のエピタキシャルＧａ
Ｎ層１７は、ＳｉＯ2 マスク１４をエッチングすること
によりサファイア基板１１から分離されているため、従
来の分離技術を利用した場合のように、最終的にレーザ
構造を成す層がその構造の分解や損傷の原因となり得る
高温にさらされることはない。従って、第２のエピタキ
シャルＧａＮ層１７は、良好な光学特性を持つ半導体材
料を含み、高品質の電気光学デバイスのベースとして利
用することができる。例えば、この結果得られたエピタ
キシャル集合体１０の良好な劈開及び電気特性を利用し
て、エッジ放出レーザを製作することができる。
工程で分割された第２のエピタキシャルＧａＮ層１７の
個々のストリップ間のトレンチ２０がポリイミド材料１
９で埋められている状態を示している。ポリイミド材料
１９は、後のデバイス加工工程の期間中に、第２のエピ
タキシャルＧａＮ層１７を構成する様々な材料の層の端
部を保護する。なお、これらの端部は、エッチングによ
りトレンチ２０が形成される際に露出した部分である。
端部が露出された材料（層）は、ドーピング層，クラッ
ド層，及び複数の量子井戸を有する活性領域を含んでい
る。ポリイミド材料１９は、後のデバイス加工工程にお
いて付加される金属材料により層間に電気短絡を生じる
のを防ぐためのものである。第２のエピタキシャルＧａ
Ｎ層１７は、ＳｉＯ2 マスク１４をエッチングすること
によりサファイア基板１１から分離されているため、従
来の分離技術を利用した場合のように、最終的にレーザ
構造を成す層がその構造の分解や損傷の原因となり得る
高温にさらされることはない。従って、第２のエピタキ
シャルＧａＮ層１７は、良好な光学特性を持つ半導体材
料を含み、高品質の電気光学デバイスのベースとして利
用することができる。例えば、この結果得られたエピタ
キシャル集合体１０の良好な劈開及び電気特性を利用し
て、エッジ放出レーザを製作することができる。
【００３３】図６は、図５のエピタキシャル集合体１０
の平面図である。第２のエピタキシャルＧａＮ層１７
は、第２の基板１８にボンディングされた、典型的には
ストリップ１６として形成されている。図６に示すよう
に上方から見ると、きれいな面を得るためにＧａＮのス
トリップ１６を劈開するには、刻み目又は切り込みをラ
イン２５に沿って第２の基板１８に入れれば良いことが
わかる。第２の基板１８及び第２のエピタキシャルＧａ
Ｎ層１７をこのライン２５に沿って破断すれば、露出し
た第２のエピタキシャルＧａＮ層１７中にきれいな面が
作られる。更に、導電性の第２の基板１８によって第２
のエピタキシャルＧａＮ層１７中の全ての層への電流分
布が改善されるが、これは、電流が導電性の第２の基板
１８から第２のエピタキシャルＧａＮ層１７中に構成さ
れたデバイス構造に直接的に流れるためである。
の平面図である。第２のエピタキシャルＧａＮ層１７
は、第２の基板１８にボンディングされた、典型的には
ストリップ１６として形成されている。図６に示すよう
に上方から見ると、きれいな面を得るためにＧａＮのス
トリップ１６を劈開するには、刻み目又は切り込みをラ
イン２５に沿って第２の基板１８に入れれば良いことが
わかる。第２の基板１８及び第２のエピタキシャルＧａ
Ｎ層１７をこのライン２５に沿って破断すれば、露出し
た第２のエピタキシャルＧａＮ層１７中にきれいな面が
作られる。更に、導電性の第２の基板１８によって第２
のエピタキシャルＧａＮ層１７中の全ての層への電流分
布が改善されるが、これは、電流が導電性の第２の基板
１８から第２のエピタキシャルＧａＮ層１７中に構成さ
れたデバイス構造に直接的に流れるためである。
【００３４】図７〜図１１は、エピタキシャル層を１つ
の基板から分離して他の基板に移し替えるための本発明
による方法の他の実施形態を説明するものである。図７
〜図１１に示した実施形態においては、第１のエピタキ
シャル層１２上に成長させる第２のエピタキシャル層３
７は、第１のエピタキシャル層１２と同じ材料を使った
ものである。しかしながら、第２のエピタキシャル層３
７中の転位密度を低減するために、第２のエピタキシャ
ル層３７をトレンチ１５の一面から成長させるようにし
ている。なお、第１のエピタキシャル層１２上に成膜さ
れる第２のエピタキシャル層３７は、第１のエピタキシ
ャル層１２とは異なる材料としても良い。
の基板から分離して他の基板に移し替えるための本発明
による方法の他の実施形態を説明するものである。図７
〜図１１に示した実施形態においては、第１のエピタキ
シャル層１２上に成長させる第２のエピタキシャル層３
７は、第１のエピタキシャル層１２と同じ材料を使った
ものである。しかしながら、第２のエピタキシャル層３
７中の転位密度を低減するために、第２のエピタキシャ
ル層３７をトレンチ１５の一面から成長させるようにし
ている。なお、第１のエピタキシャル層１２上に成膜さ
れる第２のエピタキシャル層３７は、第１のエピタキシ
ャル層１２とは異なる材料としても良い。
【００３５】図７〜図１１において、図１〜図５と同様
の構成要素には同一の符号が付されている。図７は、エ
ピタキシャル集合体３０を示している。このエピタキシ
ャル集合体３０は、サファイア基板１１と、このサファ
イア基板１１上に成長させた第１のエピタキシャルＧａ
Ｎ層１２とを含んでいる。第１のエピタキシャルＧａＮ
層１２を成長させた後に、そこに好ましくはエッチング
により第１のトレンチ１５が形成される。第１のトレン
チ１５は、好ましくはリアクティブイオンエッチングの
ような異方性エッチング手法により、第１のエピタキシ
ャルＧａＮ層１２中にエッチングされ得る。
の構成要素には同一の符号が付されている。図７は、エ
ピタキシャル集合体３０を示している。このエピタキシ
ャル集合体３０は、サファイア基板１１と、このサファ
イア基板１１上に成長させた第１のエピタキシャルＧａ
Ｎ層１２とを含んでいる。第１のエピタキシャルＧａＮ
層１２を成長させた後に、そこに好ましくはエッチング
により第１のトレンチ１５が形成される。第１のトレン
チ１５は、好ましくはリアクティブイオンエッチングの
ような異方性エッチング手法により、第１のエピタキシ
ャルＧａＮ層１２中にエッチングされ得る。
【００３６】図７においてはトレンチ１５の側壁２１ａ
及び２１ｂを基板１１の主面２６に対して垂直に描いた
が、これに代えて、傾斜をつけた側壁としても良い。第
１のエピタキシャル層１２の上面、トレンチ１５の底面
１３及び随意的な選択によりトレンチ１５の一方の側壁
２１ａ又は２１ｂ上にマスク１４がそれぞれ設けられ
る。マスク１４の存在により、エピタキシャル成長は、
第１のエピタキシャルＧａＮ層１２の表面のうちマスク
１４にて覆われていない結晶面上に優先的に生じること
になる。本実施形態では、マスク１４は、第１のエピタ
キシャルＧａＮ層１２の上面及びトレンチ１５の底面１
３の両方に設けられる。なお、マスク１４はトレンチ１
５の一方の側壁２１ａ又は２１ｂにも成膜しても良い。
及び２１ｂを基板１１の主面２６に対して垂直に描いた
が、これに代えて、傾斜をつけた側壁としても良い。第
１のエピタキシャル層１２の上面、トレンチ１５の底面
１３及び随意的な選択によりトレンチ１５の一方の側壁
２１ａ又は２１ｂ上にマスク１４がそれぞれ設けられ
る。マスク１４の存在により、エピタキシャル成長は、
第１のエピタキシャルＧａＮ層１２の表面のうちマスク
１４にて覆われていない結晶面上に優先的に生じること
になる。本実施形態では、マスク１４は、第１のエピタ
キシャルＧａＮ層１２の上面及びトレンチ１５の底面１
３の両方に設けられる。なお、マスク１４はトレンチ１
５の一方の側壁２１ａ又は２１ｂにも成膜しても良い。
【００３７】マスク１４の存在により、第２のエピタキ
シャル層３７は、側壁２１ａ及び２１ｂから横向きの方
向に沿って成長することになる。このようにすれば、第
２のエピタキシャル層３７の成長方向を従来の成長方向
に対して９０度、或はほぼ９０度転換させることがで
き、これによって、より低い転位密度を持つエピタキシ
ャル層が得られる。第２のエピタキシャル層３７は、第
１のエピタキシャルＧａＮ層１２の露出面から優先的に
成長する。
シャル層３７は、側壁２１ａ及び２１ｂから横向きの方
向に沿って成長することになる。このようにすれば、第
２のエピタキシャル層３７の成長方向を従来の成長方向
に対して９０度、或はほぼ９０度転換させることがで
き、これによって、より低い転位密度を持つエピタキシ
ャル層が得られる。第２のエピタキシャル層３７は、第
１のエピタキシャルＧａＮ層１２の露出面から優先的に
成長する。
【００３８】その後、第２のエピタキシャルＧａＮ層３
７は、図８に示すように第１のエピタキシャルＧａＮ層
１２上に成長する。本願に参考資料として添付した、共
通譲渡され、同時係属出中の米国特許出願番号：ＸＸＸ
の「クラックのない領域を有するエピタキシャル材料及
びそれを製造する方法」（Epitaxial Material Having
a Crack-Free Region and Method For Producing Sam
e）と題された米国特許出願（出願日：ＸＸＸ、事件整
理番号：１０９９０３７７）に開示の発明によれば、第
２のエピタキシャルＧａＮ層３７は、マスク１４の配置
に依存して第１のトレンチ１５の側壁２１ａ及び２１ｂ
の何れか一方、或は両方から横向きに成長する。本実施
形態においては、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７は
第１のエピタキシャルＧａＮ層１２と同じ材料から成
り、従って上述した米国特許出願に開示されているトレ
ンチ１５における横成長は有利である。
７は、図８に示すように第１のエピタキシャルＧａＮ層
１２上に成長する。本願に参考資料として添付した、共
通譲渡され、同時係属出中の米国特許出願番号：ＸＸＸ
の「クラックのない領域を有するエピタキシャル材料及
びそれを製造する方法」（Epitaxial Material Having
a Crack-Free Region and Method For Producing Sam
e）と題された米国特許出願（出願日：ＸＸＸ、事件整
理番号：１０９９０３７７）に開示の発明によれば、第
２のエピタキシャルＧａＮ層３７は、マスク１４の配置
に依存して第１のトレンチ１５の側壁２１ａ及び２１ｂ
の何れか一方、或は両方から横向きに成長する。本実施
形態においては、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７は
第１のエピタキシャルＧａＮ層１２と同じ材料から成
り、従って上述した米国特許出願に開示されているトレ
ンチ１５における横成長は有利である。
【００３９】また、第２のエピタキシャル層３７を第１
のエピタキシャルＧａＮ層１２とは異なる材料としても
良く、この場合の横方向成長は、格子不整合歪みによる
クラックをトレンチ１５の領域内に局在化する作用を提
供する。クラックがトレンチ１５付近に局在化されるた
めに、結果的には、トレンチ１５の外へと成長した第２
のエピタキシャル層３７にはクラックが生じない。
のエピタキシャルＧａＮ層１２とは異なる材料としても
良く、この場合の横方向成長は、格子不整合歪みによる
クラックをトレンチ１５の領域内に局在化する作用を提
供する。クラックがトレンチ１５付近に局在化されるた
めに、結果的には、トレンチ１５の外へと成長した第２
のエピタキシャル層３７にはクラックが生じない。
【００４０】第２のエピタキシャルＧａＮ層３７を成長
させる場合、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７は、ま
ず、トレンチ１５を埋め、最終的にはそこからあふれて
第１のエピタキシャルＧａＮ層１２上に連続的なエピタ
キシャル層を形成する。これに代えて、第２のエピタキ
シャルＧａＮ層３７の成長をトレンチ１５の側壁２１ａ
及び２１ｂのうちの一方の側壁（例えば、側壁２１ａ）
から開始させるようにしても良く、この場合、更なるマ
スク１４が前記一方の側壁とは反対側のトレンチ１５の
側壁（例えば、側壁２１ｂ）にも設けられる。
させる場合、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７は、ま
ず、トレンチ１５を埋め、最終的にはそこからあふれて
第１のエピタキシャルＧａＮ層１２上に連続的なエピタ
キシャル層を形成する。これに代えて、第２のエピタキ
シャルＧａＮ層３７の成長をトレンチ１５の側壁２１ａ
及び２１ｂのうちの一方の側壁（例えば、側壁２１ａ）
から開始させるようにしても良く、この場合、更なるマ
スク１４が前記一方の側壁とは反対側のトレンチ１５の
側壁（例えば、側壁２１ｂ）にも設けられる。
【００４１】ここでは第２のエピタキシャルＧａＮ層３
７を単層のＧａＮ材料として示しているが、第２のエピ
タキシャルＧａＮ層３７は、実際には、ドーピングされ
た半導体層，クラッド層及び活性層等から成る追加のエ
ピタキシャル層を含んでいても良い。これらの追加のエ
ピタキシャル層は、通常、半導体レーザ等の半導体発光
デバイスを作る場合に形成される。第２のエピタキシャ
ルＧａＮ層３７が、製作しようとするデバイスに必要と
されるだけの数の多くの追加層を含むものであっても良
いことは言うまでもない。しかしながら、本発明の概念
は、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の構成に拘わり
なく適用することができる。
７を単層のＧａＮ材料として示しているが、第２のエピ
タキシャルＧａＮ層３７は、実際には、ドーピングされ
た半導体層，クラッド層及び活性層等から成る追加のエ
ピタキシャル層を含んでいても良い。これらの追加のエ
ピタキシャル層は、通常、半導体レーザ等の半導体発光
デバイスを作る場合に形成される。第２のエピタキシャ
ルＧａＮ層３７が、製作しようとするデバイスに必要と
されるだけの数の多くの追加層を含むものであっても良
いことは言うまでもない。しかしながら、本発明の概念
は、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の構成に拘わり
なく適用することができる。
【００４２】次に、図９に示すように、第２のエピタキ
シャルＧａＮ層３７を貫通して延び、マスク１４を露出
する第２のトレンチ２０が形成される。第２のトレンチ
２０は、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の第１のト
レンチ１５中に成長させた部分に達していても良い。第
２のトレンチ２０は、マスク１４を除去するために上述
した如く後にエッチング剤を流すための溝を形成する。
トレンチ形成工程においては、第２のエピタキシャルＧ
ａＮ層３７の一部分であって、マスク１４を介して第１
のエピタキシャルＧａＮ層１２に繋がっている部分のみ
を残すために、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７を充
分に除去しなければならない。
シャルＧａＮ層３７を貫通して延び、マスク１４を露出
する第２のトレンチ２０が形成される。第２のトレンチ
２０は、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の第１のト
レンチ１５中に成長させた部分に達していても良い。第
２のトレンチ２０は、マスク１４を除去するために上述
した如く後にエッチング剤を流すための溝を形成する。
トレンチ形成工程においては、第２のエピタキシャルＧ
ａＮ層３７の一部分であって、マスク１４を介して第１
のエピタキシャルＧａＮ層１２に繋がっている部分のみ
を残すために、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７を充
分に除去しなければならない。
【００４３】第２のトレンチ２０は、例えば第２のエピ
タキシャルＧａＮ層３７を少なくとも図９に示すように
第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の露出面により近い
方のマスク１４部分のレベルにまでエッチングして形成
したものであるが、これに限定されるものではない。ト
レンチ２０は、エッチング剤の流れを促進するために、
更に第１のエピタキシャルＧａＮ層１２を貫通してサフ
ァイア基板１１にまで達するものであっても良いことに
留意が必要である。
タキシャルＧａＮ層３７を少なくとも図９に示すように
第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の露出面により近い
方のマスク１４部分のレベルにまでエッチングして形成
したものであるが、これに限定されるものではない。ト
レンチ２０は、エッチング剤の流れを促進するために、
更に第１のエピタキシャルＧａＮ層１２を貫通してサフ
ァイア基板１１にまで達するものであっても良いことに
留意が必要である。
【００４４】図４に関連して先に説明した方法と同様の
方法で、第２の基板１８が第２のエピタキシャルＧａＮ
層３７の露出面上に取付けられる（図１０参照）。この
実施形態においては、第２の基板１８は、当業者に周知
のウエハボンディング法により第２のエピタキシャルＧ
ａＮ層３７の露出面へとボンディングされる。本実施形
態においては、第２の基板１８の材料は、導電性の珪素
基板である。しかしながら、第２の基板１８の材料は、
これに限らず、良好な劈開特性を持ち、かつ、上述した
品質を呈するものを選択すれば良い。
方法で、第２の基板１８が第２のエピタキシャルＧａＮ
層３７の露出面上に取付けられる（図１０参照）。この
実施形態においては、第２の基板１８は、当業者に周知
のウエハボンディング法により第２のエピタキシャルＧ
ａＮ層３７の露出面へとボンディングされる。本実施形
態においては、第２の基板１８の材料は、導電性の珪素
基板である。しかしながら、第２の基板１８の材料は、
これに限らず、良好な劈開特性を持ち、かつ、上述した
品質を呈するものを選択すれば良い。
【００４５】本発明によれば、化学エッチング剤が第２
のトレンチ２０を通して導入される。エッチング剤は、
第２のエピタキシャルＧａＮ層３７，第１のエピタキシ
ャルＧａＮ層１２及び第２の基板１８の何れの層よりも
大幅に速い速度でマスク１４の材料をエッチングする。
第２のエピタキシャル層３７の材料がＧａＮであり、マ
スク１４の材料が二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）である本実施
形態においては、エッチング剤は、弗化水素酸（ＨＦ）
である。ＨＦは、マスク１４に化学的破壊作用を及ぼ
し、第１のエピタキシャルＧａＮ層１２や第２のエピタ
キシャルＧａＮ層３７、或は第２の基板１８よりも著し
く速い速度でエッチング除去する。
のトレンチ２０を通して導入される。エッチング剤は、
第２のエピタキシャルＧａＮ層３７，第１のエピタキシ
ャルＧａＮ層１２及び第２の基板１８の何れの層よりも
大幅に速い速度でマスク１４の材料をエッチングする。
第２のエピタキシャル層３７の材料がＧａＮであり、マ
スク１４の材料が二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）である本実施
形態においては、エッチング剤は、弗化水素酸（ＨＦ）
である。ＨＦは、マスク１４に化学的破壊作用を及ぼ
し、第１のエピタキシャルＧａＮ層１２や第２のエピタ
キシャルＧａＮ層３７、或は第２の基板１８よりも著し
く速い速度でエッチング除去する。
【００４６】図１１は、第２の基板１８及び第２のエピ
タキシャルＧａＮ層３７を含むエピタキシャル集合体３
０の一部を示したものである。この集合体３０は、第２
の基板１８が底部にくるように縦方向にひっくり返した
状態で示されている。マスク１４をエッチング除去する
と、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７は、サファイア
基板１１及び第１のエピタキシャルＧａＮ層１２からき
れいに、そして効率的に分離される。
タキシャルＧａＮ層３７を含むエピタキシャル集合体３
０の一部を示したものである。この集合体３０は、第２
の基板１８が底部にくるように縦方向にひっくり返した
状態で示されている。マスク１４をエッチング除去する
と、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７は、サファイア
基板１１及び第１のエピタキシャルＧａＮ層１２からき
れいに、そして効率的に分離される。
【００４７】図１１は、また、図５に関する説明と同様
の方法で、図９に示したトレンチ形成工程において分割
された第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の個々のスト
リップ間のトレンチ２０をポリイミド材料１９で埋めた
状態を示している。ポリイミド材料１９は、第２のエピ
タキシャルＧａＮ層３７を構成する様々な材料の端部を
後続のデバイス加工工程において保護する。これらの端
部は、エッチングによりトレンチ２０を形成した際に露
出したものである。端部が露出した材料には、ドーピン
グ層，クラッド層，及び複数の量子井戸を含む活性領域
が含まれる。
の方法で、図９に示したトレンチ形成工程において分割
された第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の個々のスト
リップ間のトレンチ２０をポリイミド材料１９で埋めた
状態を示している。ポリイミド材料１９は、第２のエピ
タキシャルＧａＮ層３７を構成する様々な材料の端部を
後続のデバイス加工工程において保護する。これらの端
部は、エッチングによりトレンチ２０を形成した際に露
出したものである。端部が露出した材料には、ドーピン
グ層，クラッド層，及び複数の量子井戸を含む活性領域
が含まれる。
【００４８】ポリイミド材料１９は、後のデバイス加工
工程において付加される金属材料により層間に電気短絡
を生じるのを防ぐためのものである。第２のエピタキシ
ャルＧａＮ層３７は、ＳｉＯ2 マスク１４をエッチング
することによりサファイア基板１１から分離されている
ため、従来の分離技術を利用した場合のように、最終的
にはレーザ構造を成す層がその構造の分解や損傷の原因
となり得る高温にさらされることはない。
工程において付加される金属材料により層間に電気短絡
を生じるのを防ぐためのものである。第２のエピタキシ
ャルＧａＮ層３７は、ＳｉＯ2 マスク１４をエッチング
することによりサファイア基板１１から分離されている
ため、従来の分離技術を利用した場合のように、最終的
にはレーザ構造を成す層がその構造の分解や損傷の原因
となり得る高温にさらされることはない。
【００４９】従って、第２のエピタキシャルＧａＮ層３
７は、良好な光学特性を持つ半導体材料を含み、高品質
な電気光学デバイスのベースとして利用することができ
る。この結果得られたエピタキシャル集合体３０は、良
好な劈開及び電気特性を持っているため、これをベース
にエッジ放出レーザを製作することができる。
７は、良好な光学特性を持つ半導体材料を含み、高品質
な電気光学デバイスのベースとして利用することができ
る。この結果得られたエピタキシャル集合体３０は、良
好な劈開及び電気特性を持っているため、これをベース
にエッジ放出レーザを製作することができる。
【００５０】図１２は、図１１のエピタキシャル集合体
３０の平面図である。図６に関する説明と同様に、第２
のエピタキシャルＧａＮ層３７は、典型的には、第２の
基板１８にボンディングされたストリップ３６から形成
される。図１２に示す如く上方から見ると、きれいな面
を得るために第２のエピタキシャルＧａＮ層３７のスト
リップ３６を劈開するには、シリコン基板（第２の基板
１８）、ＧａＮストリップ３６及びポリイミド材料１９
にライン２５に沿った刻み目又は切り込みを入れれば良
いことがわかる。第２の基板１８及び第２のエピタキシ
ャルＧａＮ層３７を破断することにより、露出した第２
のエピタキシャルＡｌＧａＮ層３７中にきれいな面を作
ることができる。
３０の平面図である。図６に関する説明と同様に、第２
のエピタキシャルＧａＮ層３７は、典型的には、第２の
基板１８にボンディングされたストリップ３６から形成
される。図１２に示す如く上方から見ると、きれいな面
を得るために第２のエピタキシャルＧａＮ層３７のスト
リップ３６を劈開するには、シリコン基板（第２の基板
１８）、ＧａＮストリップ３６及びポリイミド材料１９
にライン２５に沿った刻み目又は切り込みを入れれば良
いことがわかる。第２の基板１８及び第２のエピタキシ
ャルＧａＮ層３７を破断することにより、露出した第２
のエピタキシャルＡｌＧａＮ層３７中にきれいな面を作
ることができる。
【００５１】更に、導電性の第２の基板１８により第２
のエピタキシャルＧａＮ層３７中の全ての層への電流分
布が改善されるが、これは電流が導電性の第２の基板１
８から第２のエピタキシャルＡｌＧａＮ層３７中に作ら
れたデバイス構造へと直接的に流れるためである。
のエピタキシャルＧａＮ層３７中の全ての層への電流分
布が改善されるが、これは電流が導電性の第２の基板１
８から第２のエピタキシャルＡｌＧａＮ層３７中に作ら
れたデバイス構造へと直接的に流れるためである。
【００５２】図１３は、図１１の第２のエピタキシャル
ＧａＮ層３７を利用して作成したエッジ放出レーザ（吸
収端発光レーザ；半導体発光素子）５０の断面概略図で
ある。この実施形態においては、ｐ型珪素である導電性
の基板１８には、ｐ型の電極５１が設けられている。第
２の基板１８は、劈開が容易なものでなければならず、
第２のエピタキシャルＧａＮ層３７と低抵抗接触を形成
するために高い導電率を持つものが望ましい。導電性の
基板１８は、ｐ型ガリウム燐（p-type ＧａＰ）又はｐ
型インジウム燐（p-type ＩｎＰ）等（これらに限定さ
れない）のような他のｐ型材料であっても良い。第２の
エピタキシャルＧａＮ層３７は、この事例においてはｐ
型層５２を含んでおり、この上にはｐ型のクラッド層５
４が形成される。そして、このｐ型のクラッド層５４の
上には、活性層５５が成長せしめられる。活性層５５
は、当業者に知られているように複数の量子井戸（ＭＱ
Ｗ）を含んでいる。
ＧａＮ層３７を利用して作成したエッジ放出レーザ（吸
収端発光レーザ；半導体発光素子）５０の断面概略図で
ある。この実施形態においては、ｐ型珪素である導電性
の基板１８には、ｐ型の電極５１が設けられている。第
２の基板１８は、劈開が容易なものでなければならず、
第２のエピタキシャルＧａＮ層３７と低抵抗接触を形成
するために高い導電率を持つものが望ましい。導電性の
基板１８は、ｐ型ガリウム燐（p-type ＧａＰ）又はｐ
型インジウム燐（p-type ＩｎＰ）等（これらに限定さ
れない）のような他のｐ型材料であっても良い。第２の
エピタキシャルＧａＮ層３７は、この事例においてはｐ
型層５２を含んでおり、この上にはｐ型のクラッド層５
４が形成される。そして、このｐ型のクラッド層５４の
上には、活性層５５が成長せしめられる。活性層５５
は、当業者に知られているように複数の量子井戸（ＭＱ
Ｗ）を含んでいる。
【００５３】活性層５５の上には、ｎ型のクラッド層５
６が設けられるが、これはクラッド層５４と同様の構造
及び機能を持っている。クラッド層５４及び５６は、エ
ッジ放出レーザ素子５０内において、キャリアの閉じ込
めや光の光学的閉じ込めを行う。クラッド層５６上に
は、ｎ型層５７が成膜される。そして、ｎ型層５７の上
には、ｎ型のコンタクト材料５８が設けられる。
６が設けられるが、これはクラッド層５４と同様の構造
及び機能を持っている。クラッド層５４及び５６は、エ
ッジ放出レーザ素子５０内において、キャリアの閉じ込
めや光の光学的閉じ込めを行う。クラッド層５６上に
は、ｎ型層５７が成膜される。そして、ｎ型層５７の上
には、ｎ型のコンタクト材料５８が設けられる。
【００５４】本発明によれば、第２のエピタキシャルＧ
ａＮ層３７を構成する全ての層は、第２のエピタキシャ
ルＧａＮ層３７が第１のエピタキシャルＧａＮ層１２か
ら分離される前に形成される。
ａＮ層３７を構成する全ての層は、第２のエピタキシャ
ルＧａＮ層３７が第１のエピタキシャルＧａＮ層１２か
ら分離される前に形成される。
【００５５】図１４〜図１６は、エピタキシャル集合体
１００を使った垂直空洞面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）を
製作するために、本発明の方法を用いた場合を説明する
図である。上述したように、第２のエピタキシャルＧａ
Ｎ層３７は、複数の量子井戸活性層を含む複数の層を有
している。図１４は、図９に示したものと同様である
が、ここでは第２のエピタキシャルＧａＮ層３７にトレ
ンチ７０が形成されている。追加のトレンチ７０は、図
７〜図９に基づく説明と同様の技術を用いてエッチング
することができる。
１００を使った垂直空洞面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）を
製作するために、本発明の方法を用いた場合を説明する
図である。上述したように、第２のエピタキシャルＧａ
Ｎ層３７は、複数の量子井戸活性層を含む複数の層を有
している。図１４は、図９に示したものと同様である
が、ここでは第２のエピタキシャルＧａＮ層３７にトレ
ンチ７０が形成されている。追加のトレンチ７０は、図
７〜図９に基づく説明と同様の技術を用いてエッチング
することができる。
【００５６】本発明の方法によれば、ＧａＮ／ＡｌＧａ
Ｎから成るＤＢＲよりも優れた光学特性を持つ誘電体Ｄ
ＢＲ７５を追加のトレンチ７０中に成膜することができ
る。ＤＢＲ７５は、組成の異なる誘電体を交互に重ねた
複数の層から構成することが可能であり、これにより交
互に屈折率の値が異なる層を持つ構造が形成される。高
屈折率層と低屈折率層との差異、及び層の数によりミラ
ーの反射率を決定する。このようなミラーの各々の低屈
折率及び高屈折率層の厚みは、λ／４ｎ（又はその奇数
倍）である。なお、λはＶＣＳＥＬが放出する光の真空
内波長であり、ｎはその材料の屈折率である。留意すべ
きことは、λ／４ｎの奇数整数倍を利用することもでき
るという点である。材料の厚さとして、例えば３λ／４
ｎ、或は５λ／４ｎも同様に採用可能である。
Ｎから成るＤＢＲよりも優れた光学特性を持つ誘電体Ｄ
ＢＲ７５を追加のトレンチ７０中に成膜することができ
る。ＤＢＲ７５は、組成の異なる誘電体を交互に重ねた
複数の層から構成することが可能であり、これにより交
互に屈折率の値が異なる層を持つ構造が形成される。高
屈折率層と低屈折率層との差異、及び層の数によりミラ
ーの反射率を決定する。このようなミラーの各々の低屈
折率及び高屈折率層の厚みは、λ／４ｎ（又はその奇数
倍）である。なお、λはＶＣＳＥＬが放出する光の真空
内波長であり、ｎはその材料の屈折率である。留意すべ
きことは、λ／４ｎの奇数整数倍を利用することもでき
るという点である。材料の厚さとして、例えば３λ／４
ｎ、或は５λ／４ｎも同様に採用可能である。
【００５７】次に、図１５は、図１４に示したエピタキ
シャル集合体１００に第２の基板１８をボンディングし
た状態の断面概略図である。第２の基板１８は、好まし
くは珪素基板である。第２の基板１８と第２のエピタキ
シャルＧａＮ層３７との間の電気接触はコンタクト領域
２２においてなされており、このコンタクト領域２２
は、電流が第２の基板１８から第２のエピタキシャルＡ
ｌＧａＮ層３７中にあるレーザ構造へと流れるように低
インピーダンスの経路を提供している。
シャル集合体１００に第２の基板１８をボンディングし
た状態の断面概略図である。第２の基板１８は、好まし
くは珪素基板である。第２の基板１８と第２のエピタキ
シャルＧａＮ層３７との間の電気接触はコンタクト領域
２２においてなされており、このコンタクト領域２２
は、電流が第２の基板１８から第２のエピタキシャルＡ
ｌＧａＮ層３７中にあるレーザ構造へと流れるように低
インピーダンスの経路を提供している。
【００５８】本発明によれば、化学エッチング剤がトレ
ンチ２０に注入される。このエッチング剤は、第２のエ
ピタキシャルＧａＮ層３７，第１のエピタキシャルＧａ
Ｎ層１２及び第２の基板１８の何れの層よりも著しく速
い速度でマスク１４の材料をエッチングする。第２のエ
ピタキシャル層３７の材料がＧａＮであり、マスク１４
の材料が二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）であるこの実施形態に
おいては、エッチング剤は、弗化水素酸（ＨＦ）であ
る。ＨＦは、マスク１４に化学的破壊作用を及ぼし、第
１のエピタキシャルＧａＮ層１２、第２のエピタキシャ
ル層３７及び第２の基板１８の何れよりも著しく急速に
マスク１４をエッチング除去する。
ンチ２０に注入される。このエッチング剤は、第２のエ
ピタキシャルＧａＮ層３７，第１のエピタキシャルＧａ
Ｎ層１２及び第２の基板１８の何れの層よりも著しく速
い速度でマスク１４の材料をエッチングする。第２のエ
ピタキシャル層３７の材料がＧａＮであり、マスク１４
の材料が二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）であるこの実施形態に
おいては、エッチング剤は、弗化水素酸（ＨＦ）であ
る。ＨＦは、マスク１４に化学的破壊作用を及ぼし、第
１のエピタキシャルＧａＮ層１２、第２のエピタキシャ
ル層３７及び第２の基板１８の何れよりも著しく急速に
マスク１４をエッチング除去する。
【００５９】図１６は、第２の基板１８及び第２のエピ
タキシャルＧａＮ層３７を含むエピタキシャル集合体１
００の一部を描いた図である。第２の基板１８が集合体
１００の底部にくるように集合体１００を縦方向にひっ
くり返した状態で示している。マスク１４をエッチング
除去すると、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７がサフ
ァイア基板１１及び第１のエピタキシャルＧａＮ層１２
からきれいにかつ効率的に分離する。上述と同様の方法
により、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の個々のス
トリップの間にポリイミド材料１９が設けられる。加え
て、ＧａＮ／ＡｌＧａＮから成るＤＢＲよりも優れた光
学特性を持つ第２の高品質誘電体ＤＢＲ８０が、第２の
エピタキシャルＧａＮ層３７上に形成される。このＤＢ
Ｒ８０は、既述のＤＢＲ７５と同様の特性を持ったもの
である。しかしながら、ＤＢＲ７５及び８０の比較反射
率は、所望の光出力方向により異なる。例えば、矢印９
０に示した光出力とする場合には、ＤＢＲ８０にはＤＢ
Ｒ７５よりも若干低めの反射率を持たせる。ポリイミド
材料１９は、第２のＤＢＲ８０を形成する前にエッチン
グ除去しても良い。
タキシャルＧａＮ層３７を含むエピタキシャル集合体１
００の一部を描いた図である。第２の基板１８が集合体
１００の底部にくるように集合体１００を縦方向にひっ
くり返した状態で示している。マスク１４をエッチング
除去すると、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７がサフ
ァイア基板１１及び第１のエピタキシャルＧａＮ層１２
からきれいにかつ効率的に分離する。上述と同様の方法
により、第２のエピタキシャルＧａＮ層３７の個々のス
トリップの間にポリイミド材料１９が設けられる。加え
て、ＧａＮ／ＡｌＧａＮから成るＤＢＲよりも優れた光
学特性を持つ第２の高品質誘電体ＤＢＲ８０が、第２の
エピタキシャルＧａＮ層３７上に形成される。このＤＢ
Ｒ８０は、既述のＤＢＲ７５と同様の特性を持ったもの
である。しかしながら、ＤＢＲ７５及び８０の比較反射
率は、所望の光出力方向により異なる。例えば、矢印９
０に示した光出力とする場合には、ＤＢＲ８０にはＤＢ
Ｒ７５よりも若干低めの反射率を持たせる。ポリイミド
材料１９は、第２のＤＢＲ８０を形成する前にエッチン
グ除去しても良い。
【００６０】図１７は、図１４〜図１６に基づいて説明
した方法を利用して作成した垂直空洞面放出レーザ（半
導体発光素子）１５０の断面の概略図である。第２の基
板１８上には、図１４〜図１６に基づいて説明した第２
のエピタキシャルＡｌＧａＮ層３７が形成されている。
第２のエピタキシャルＡｌＧａＮ層３７は、この事例で
は、ｐ型材料１５２中にＤＢＲ７５を含んでいる。ｐ型
材料１５２は、コンタクト領域２２において第２の基板
１８と電気的に接続されている。ｐ型材料１５２の上に
はクラッド層１５４が設けられており、このクラッド層
１５４の上に活性層１５５が形成されている。活性層１
５５は、当業者に周知の方法で作られており、図１３に
基づいて説明した活性層５５と同様に複数の量子井戸を
含んでいる。活性層１５５の上にはクラッド層１５６が
設けられており、このクラッド層１５６がクラッド層１
５４と共に従来より周知のキャリアの閉じ込め作用を提
供している。また、クラッド層１５６の上には、ｎ型材
料１５７が形成されている。ＤＢＲ８０は、このｎ型材
料１５７上に形成されている。ｎ型材料１５７の上に
は、更に、ｎ型の接触材料１５８が形成されている。
した方法を利用して作成した垂直空洞面放出レーザ（半
導体発光素子）１５０の断面の概略図である。第２の基
板１８上には、図１４〜図１６に基づいて説明した第２
のエピタキシャルＡｌＧａＮ層３７が形成されている。
第２のエピタキシャルＡｌＧａＮ層３７は、この事例で
は、ｐ型材料１５２中にＤＢＲ７５を含んでいる。ｐ型
材料１５２は、コンタクト領域２２において第２の基板
１８と電気的に接続されている。ｐ型材料１５２の上に
はクラッド層１５４が設けられており、このクラッド層
１５４の上に活性層１５５が形成されている。活性層１
５５は、当業者に周知の方法で作られており、図１３に
基づいて説明した活性層５５と同様に複数の量子井戸を
含んでいる。活性層１５５の上にはクラッド層１５６が
設けられており、このクラッド層１５６がクラッド層１
５４と共に従来より周知のキャリアの閉じ込め作用を提
供している。また、クラッド層１５６の上には、ｎ型材
料１５７が形成されている。ＤＢＲ８０は、このｎ型材
料１５７上に形成されている。ｎ型材料１５７の上に
は、更に、ｎ型の接触材料１５８が形成されている。
【００６１】ここで、以上述べたことを要約すると、次
の通りである。１つの基板１１からエピタキシャル層１
７，３７を分離してこのエピタキシャル層を他の基板１
８に移し替えるための本発明の方法は、エピタキシャル
成長材料層を、良好なエピタキシャル成長特性を有する
第１の基板１１から容易に分離することを可能にし、か
つ、分離したエピタキシャル成長材料層を、第１の基板
１１よりも良好な劈開性や電気的或いはその他の特性を
有する他の基板１８に移し替えることを可能にする。マ
スク１４が第１のエピタキシャル層１２の表面上の一部
に適用され、第２のエピタキシャル層１７，３７が第１
のエピタキシャル層１２及びマスク１４の上に成長せし
められる。トレンチ２０が第２のエピタキシャル層１
７，３７に形成され、第２の基板１８が第２のエピタキ
シャル層１７，３７にボンディング（結合）される。エ
ッチング剤がトレンチ２０を通して導入されてマスク１
４がエッチング除去され、これにより第２のエピタキシ
ャル層１７，３７が第１の基板１１及び第１のエピタキ
シャル層１２から分離される。かくして、第２のエピタ
キシャル層１７，３７は、エピタキシャル材料の光学的
特性を損なうような操作を行なうことなく、第１の基板
１１から分離されて第２の基板１２に移し替えられる。
の通りである。１つの基板１１からエピタキシャル層１
７，３７を分離してこのエピタキシャル層を他の基板１
８に移し替えるための本発明の方法は、エピタキシャル
成長材料層を、良好なエピタキシャル成長特性を有する
第１の基板１１から容易に分離することを可能にし、か
つ、分離したエピタキシャル成長材料層を、第１の基板
１１よりも良好な劈開性や電気的或いはその他の特性を
有する他の基板１８に移し替えることを可能にする。マ
スク１４が第１のエピタキシャル層１２の表面上の一部
に適用され、第２のエピタキシャル層１７，３７が第１
のエピタキシャル層１２及びマスク１４の上に成長せし
められる。トレンチ２０が第２のエピタキシャル層１
７，３７に形成され、第２の基板１８が第２のエピタキ
シャル層１７，３７にボンディング（結合）される。エ
ッチング剤がトレンチ２０を通して導入されてマスク１
４がエッチング除去され、これにより第２のエピタキシ
ャル層１７，３７が第１の基板１１及び第１のエピタキ
シャル層１２から分離される。かくして、第２のエピタ
キシャル層１７，３７は、エピタキシャル材料の光学的
特性を損なうような操作を行なうことなく、第１の基板
１１から分離されて第２の基板１２に移し替えられる。
【００６２】本発明の上述した実施形態には、本発明の
原理から大きく離れることなく多くの変更及び改変を加
えることができることは当業者にとって明らかである。
例えば、１つの基板からエピタキシャル層を分離し、そ
れを他の基板に移し替えるためのこの方法を発光ダイオ
ードや他の高品質光学素子に利用することができる。こ
のような変更及び改変の全ては、添付請求項に定義した
本発明の範囲に含まれるものである。
原理から大きく離れることなく多くの変更及び改変を加
えることができることは当業者にとって明らかである。
例えば、１つの基板からエピタキシャル層を分離し、そ
れを他の基板に移し替えるためのこの方法を発光ダイオ
ードや他の高品質光学素子に利用することができる。こ
のような変更及び改変の全ては、添付請求項に定義した
本発明の範囲に含まれるものである。
【図１】エピタキシャル層を１つの基板から分離して他
の基板に移し替えるための本発明の方法の第１実施形態
を説明するためのものであって、エピタキシャル集合体
の断面図である。
の基板に移し替えるための本発明の方法の第１実施形態
を説明するためのものであって、エピタキシャル集合体
の断面図である。
【図２】図１のエピタキシャル集合体の上に第２のエピ
タキシャルＧａＮ層を形成した状態を示す断面図であ
る。
タキシャルＧａＮ層を形成した状態を示す断面図であ
る。
【図３】図２のエピタキシャル集合体にトレンチを形成
した状態を示す断面図である。
した状態を示す断面図である。
【図４】図３のエピタキシャル集合体に第２の基板を取
付けた状態示す断面図である。
付けた状態示す断面図である。
【図５】図４のエピタキシャル集合体から分離した集合
体を示す断面図である。
体を示す断面図である。
【図６】図５に示すエピタキシャル集合体の平面図であ
る。
る。
【図７】エピタキシャル層を１つの基板から分離して他
の基板に移し替えるための本発明の方法の第２実施形態
を説明するためのものであって、エピタキシャル集合体
の断面図である。
の基板に移し替えるための本発明の方法の第２実施形態
を説明するためのものであって、エピタキシャル集合体
の断面図である。
【図８】図７のエピタキシャル集合体の上に第２のエピ
タキシャルＧａＮ層を形成した状態を示す断面図であ
る。
タキシャルＧａＮ層を形成した状態を示す断面図であ
る。
【図９】図８のエピタキシャル集合体に第２のトレンチ
を形成した状態を示す断面図である。
を形成した状態を示す断面図である。
【図１０】図９のエピタキシャル集合体に第２の基板を
取付けた状態示す断面図である。
取付けた状態示す断面図である。
【図１１】図１０のエピタキシャル集合体から分離した
集合体を示す断面図である。
集合体を示す断面図である。
【図１２】図１１に示すエピタキシャル集合体の平面図
である。
である。
【図１３】図１１に示す集合体を利用して製作したエッ
ジ放出レーザの断面図である。
ジ放出レーザの断面図である。
【図１４】垂直空洞面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）の製作
のために図７〜図１１に示す製造方法を用いた場合を示
すものであって、エピタキシャル集合体の断面図であ
る。
のために図７〜図１１に示す製造方法を用いた場合を示
すものであって、エピタキシャル集合体の断面図であ
る。
【図１５】図１４のエピタキシャル集合体に第２の基板
を取付けた状態を示す断面図である。
を取付けた状態を示す断面図である。
【図１６】図１５のエピタキシャル集合体から分離した
集合体を示す断面図である。
集合体を示す断面図である。
【図１７】図１４〜図１６に示す製造方法を用いて製作
した垂直空洞面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）の断面図であ
る。
した垂直空洞面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）の断面図であ
る。
１０，３０，１００ エピタキシャル集合体 １１ 第１の基板 １２ 第１のエピタキシャル層 １４ マスク １５，２０，７０ トレンチ １７，３７ 第２のエピタキシャル層 １８ 第２の基板 １９ ポリイミド材料 ５０ エッジ放出レーザ ７５，８０ 分布型ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ） １５０ 垂直空洞面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 シー・ユアン・ワング アメリカ合衆国カリフォルニア州94306, パロ・アルト
Claims (10)
- 【請求項１】 エピタキシャル層を１つの基板から分離
し、この分離したエピタキシャル層を他の基板に移し替
えるための方法であって、（ａ） 第１のエピタキシャ
ル層を第１の基板上に成長させるステップと、（ｂ）
前記第１のエピタキシャル層の表面上の一部にマスクを
設けるステップと、（ｃ） 第２のエピタキシャル層を
前記第１のエピタキシャル層の上に形成するステップ
と、（ｄ） 前記第２のエピタキシャル層にトレンチを
形成して前記マスクを露出させるステップと、（ｅ）
第２の基板を前記第２のエピタキシャル層にボンディン
グするステップと、（ｆ） 前記トレンチにエッチング
剤を注入し、前記マスクをエッチングして前記第２のエ
ピタキシャル層を前記第１のエピタキシャル層から分離
するステップと、をそれぞれ含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記第１の基板がサファイアを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記第１のエピタキシャル層が窒化ガリ
ウム（ＧａＮ）を含むことを特徴とする請求項１に記載
の方法。 - 【請求項４】 前記第２のエピタキシャル層が窒化ガリ
ウム（ＧａＮ）を含むことを特徴とする請求項１に記載
の方法。 - 【請求項５】 前記第２の基板が、珪素（Ｓｉ）、ガリ
ウム燐（ＧａＰ）及びインジウム燐（ＩｎＰ）から成る
グループより選択されることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項６】 前記第２のエピタキシャル層が追加のエ
ピタキシャル層を含み、前記追加のエピタキシャル層が
半導体発光素子を形成することを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項７】 前記エッチングが弗化水素酸（ＨＦ）を
用いて実施されることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項８】 前記第２の基板をボンディングするステ
ップの前に、（ｇ） 前記第２のエピタキシャル層の表
面に追加のトレンチを形成するステップと；（ｈ） 分
布型ブラグリフレクタ（ＤＢＲ）を形成するために前記
追加のトレンチの中に誘電体層を設けるステップと、
（ｉ） 前記マスクをエッチングするステップの後に、
前記第２のエピタキシャル層の上に第２の分布型ブラグ
リフレクタ（ＤＢＲ）を形成するために追加の誘電体層
を設けるステップと、を更に含むことを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記第２の基板及び前記第２のエピタキ
シャル層を劈開するステップを更に含むことを特徴とす
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 請求項４に記載の方法により作成され
た高品質の窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル材
料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/326,337 US6177359B1 (en) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | Method for detaching an epitaxial layer from one substrate and transferring it to another substrate |
| US09/326337 | 1999-06-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001053056A true JP2001053056A (ja) | 2001-02-23 |
| JP4570733B2 JP4570733B2 (ja) | 2010-10-27 |
Family
ID=23271790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000168653A Expired - Fee Related JP4570733B2 (ja) | 1999-06-07 | 2000-06-06 | エピタキシャル層を１つの基板から分離して他の基板に移し替えるための方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6177359B1 (ja) |
| EP (1) | EP1059662B1 (ja) |
| JP (1) | JP4570733B2 (ja) |
| DE (1) | DE60017637T2 (ja) |
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| DE112006001279T5 (de) | 2005-05-19 | 2009-02-26 | National University Corporation Mie University | Mehrschichtensubstrat eines Nitridhalbleiters der Gruppe 3-5, Verfahren zur Herstellung eines freitragenden Substrats eines Nitridhalbleiters der Gruppe 3-5 und Halbleiterelement |
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| JP2020519026A (ja) * | 2017-05-05 | 2020-06-25 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 基板を除去する方法 |
| JP7649611B2 (ja) | 2020-11-04 | 2025-03-21 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 高透過性半導体／金属界面 |
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