(57)【要約】【課題】光取り出し効率向上が図られた半導体発光装置の新規な製造方法を提供する。【解決手段】半導体発光装置の製造方法は、半導体発光素子構造を含む加工対象部材を準備する工程と、加工対象部材上にフォトレジストを形成する工程と、フォトレジストを露光する工程と、フォトレジストを現像して、レジストパターンを形成する工程と、レジストパターンの上から加工対象部材をエッチングする工程とを有し、露光工程は、複数の透光部が遮光部を隔てて格子状に配置されたマスクを介してフォトレジストを露光し、フォトレジスト上の光強度分布が、透光部の下に第１のピークを持つとともに、遮光部の下にも第２のピークを持つように透光部を透過した光を回折させる工程を含む。【選択図】図３
2010118572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）半導体発光素子構造を含む加工対象部材を準備する工程と、
（ｂ）前記加工対象部材上にフォトレジストを形成する工程と、
（ｃ）前記フォトレジストを露光する工程と、
（ｄ）前記フォトレジストを現像して、レジストパターンを形成する工程と、
（ｅ）前記レジストパターンの上から、前記加工対象部材をエッチングする工程と
を有し、
前記工程（ｃ）は、複数の透光部が遮光部を隔てて格子状に配置されたマスクを介して前記フォトレジストを露光し、該フォトレジスト上の光強度分布が、透光部の下に第１のピークを持つとともに、遮光部の下にも第２のピークを持つように透光部を透過した光を回折させる工程を含む半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）で、前記第１のピークの強度に対し、前記第２のピークの強度が、０．８倍〜１．２倍の範囲である請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）で、前記マスクと前記フォトレジストとの間の露光ギャップＬを、λを露光波長、ａを前記透光部の径、ｂを隣接透光部の中心間のピッチとして、
Ｌ＝［ｎ×ｂ／２］／［ｔａｎ（１．８３λ／ａ）］
と表したとき、２＜ｎ＜４となるようにｎが選択されている請求項１または２に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）で、前記透光部の回折光の前記フォトレジスト上における回折位置が、隣接する透光部間の遮光部の中心の下に配置されるように、前記透光部の径、及び前記マスクと前記フォトレジストとの間の露光ギャップが定められている請求項１または２に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｃ）で、前記マスクは、透光部が正三角格子状に配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ）は、前記フォトレジストを、前記加工対象部材の、半導体発光素子構造の形成されている基板の該発光素子構造と反対側の裏面上に形成する請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置の製造方法に関し、特に、光取り出し効率向上の図られた半導体発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子の光取り出し効率向上のために、発光素子に凹凸構造を形成する技術が知られている（例えば、特開２００５−１５０２６１号公報、特開２００７−０３６２４０号公報参照）。凹凸構造は、例えば、成長基板の裏面上、成長させた半導体層上、透明導電膜上に形成される。
【０００３】
発光素子は、成長基板上に多数同時に形成された後、個々に分割され、個々の発光素子が支持基板に搭載される。発光素子の分割時や、支持基板への搭載時に、凹凸構造に起因して、クラックの発生等の不具合が生じやすい。
【０００４】
図６Ａ及び図６Ｂは、発光素子をコレットで支持体に搭載している状況を示す概略断面図である。
【０００５】
図６Ａは、凹凸構造１０２が、鋸歯状の断面を持ち、Ｖ字状に尖った谷部１０２Ａを持つ場合を示す。コレット１０１の吸引孔１０１Ａで発光素子を吸引し持ち上げて、発光素子を支持体上に移動する。支持体への搭載時に、コレット１０１の先端が発光素子を支持体に押し付け、凹凸構造１０２に圧力が加わる。谷部１０２Ａの尖った底に、応力が集中しやすく、クラックが特に生じやすい。なお、図において凹凸構造上の矢印は力の方向を示す。
【０００６】
図６Ｂは、凹凸構造１０３が、なだらかな波状の断面を持ち、Ｕ字状の谷部１０３Ａを持つ場合を示す。図６Ａのような尖った谷部１０２Ａに比べると、コレット１０１による搭載時に、谷部１０３Ａの底には応力が集中しにくく、クラックの発生が抑制される。
【０００７】
なお、特に、ＧａＮ系材料を用いた青色発光ダイオードを例にとると、成長基板にサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ等異種基板を用いる場合がある。異種基板を用いると、基板材料と、成長させるＧａＮ系材料との熱膨張係数及び格子定数の違いから、エピウエハが反る方向に応力が発生する。
【０００８】
図６Ｃは、サファイア基板１１１上にＧａＮ系半導体層１１２を形成したエピウエハを示す概略断面図である。ＧａＮ系半導体層１１２に収縮応力１１３が生じ、サファイア基板１１１の裏面１１４が凸となる形状でエピウエハが反っている。このように反ったエピウエハに、サファイア基板１１１の裏面側からコレットを接触させ圧力１１５が加わると、収縮応力１１３と圧力１１５の集中領域１１６に、割れやクラックが生じやすい。
【０００９】
ここで、図６Ｃに示す例は、結晶成長後、素子分割の前に分割しやすいよう成長基板を７０μｍ〜９０μｍの厚みに研削・研磨により薄くしたものである。通常、成長基板は４００μｍ〜５００μｍの厚さを有し、成長直後はその厚みからウエハはほぼ平坦もしくは図６Ｃと逆方向に、わずかに反っている。
【００１０】
また、近年、より高出力を実現するために、チップサイズが例えば１ｍｍ×１ｍｍと大きい半導体発光素子が増えてきている。このようなサイズの大きい素子でも、半導体層の構成は従来とほとんど変わらないため、素子の厚みは従来と同程度であり、反りに起因する変位が大きくなりやすく、割れやクラックが生じやすくなる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１５０２６１号公報
【特許文献２】特開２００７−０３６２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の一目的は、光取り出し効率向上が図られた半導体発光装置の新規な製造方法を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、光取り出し効率向上とともに、クラック等の発生の抑制が図られた半導体発光装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一観点によれば、（ａ）半導体発光素子構造を含む加工対象部材を準備する工程と、（ｂ）前記加工対象部材上にフォトレジストを形成する工程と、（ｃ）前記フォトレジストを露光する工程と、（ｄ）前記フォトレジストを現像して、レジストパターンを形成する工程と、（ｅ）前記レジストパターンの上から、前記加工対象部材をエッチングする工程とを有し、前記工程（ｃ）は、複数の透光部が遮光部を隔てて格子状に配置されたマスクを介して前記フォトレジストを露光し、該フォトレジスト上の光強度分布が、透光部の下に第１のピークを持つとともに、遮光部の下にも第２のピークを持つように透光部を透過した光を回折させる工程を含む半導体発光装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
マスクの遮光部の下に回折光が回りこみ、遮光部の下にも光強度分布のピークが生じるような露光を行うことにより、レジストパターンにおいて透光部に加え遮光部の下にも例えば凹部を作ることができる。レジストパターンに形成された凹凸形状を加工対象部材に転写することにより、光取り出し効率向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１Ａ〜図１Ｉを参照して、本発明の実施例による半導体発光装置の製造方法について説明する。図１Ａ〜図１Ｉは、実施例の半導体発光装置の概略断面図である。なお、１枚の基板上に同時に多数の発光素子が形成され、チップ化工程により個々の発光素子に分割される。図１Ａ〜図１Ｇまでは、素子の分割前の工程を示すが、１つ分の素子のみを図示している。
【００１７】
まず、図１Ａを参照して、半導体発光素子について説明する。ＧａＮ基板１のＣ＋面（Ｇａ面）上に、ｎ型半導体層２、活性層３、及びｐ型半導体層４の積層からなる半導体層５が形成されている。ｎ型半導体層２、活性層３、及びｐ型半導体層４は、それぞれ、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表される窒化物半導体であり、例えば有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）で成長される。ｎ型半導体層２にはＳｉ等のｎ型ドーパント、ｐ型半導体層４にはＭｇ等のｐ型ドーパントがドープされる。実施例の半導体層５は、発光波長が青色となるように組成が選択されている。
【００１８】
なお、半導体層５の構成はこれに限らない。例えば、発光効率を向上させるために電流拡散層、クラッド層、コンタクト層等を必要に応じて挿入することもできる。さらに、活性層３を多層膜（多重量子井戸構造）とする構成も考えられる。
【００１９】
ＧａＮ基板１上に半導体層５を形成した後、ウエットエッチングまたはドライエッチングで、ｎ型半導体層２が露出する深さまで半導体層５をエッチングする。露出したｎ型半導体層２上に、ｎ側オーミック電極６が形成される。ｎ側オーミック電極６は、例えば、ＴｉＡｌ、ＡｌＲｈ、Ｐｔ、Ａｕのいずれかで形成され、フォトリソ工程、蒸着工程を経て形成される。
【００２０】
次に、ｐ型半導体層４の上に、ｐ側オーミック電極７が形成される。ｐ側オーミック電極７は、例えば、半導体層側から順に、オーミック接触のためのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層、光反射のためのＮｉＡｇ層、及び、支持体との接合のためのＡｕＳｎ層を積層した多層電極であり、フォトリソ工程、蒸着工程を経て形成される。
【００２１】
次に、図１Ｂに示すように、発光素子をサンプルホルダー１１に固定する。ｐ側オーミック電極７側が固定用ワックス１２によりサンプルホルダー１１に固定され、ＧａＮ基板１の裏面であるＣ−面（Ｎ面）が露出する。
【００２２】
次に、ＧａＮ基板１を裏面から研削・研磨して、好ましくは２６０μｍ以下の厚さとなるように薄くする。研磨面が鏡面になるほど、後のチップ化工程での歩留まりが向上する。研磨後は、固定用ワックス１２を除去する。固定用ワックス１２は、加熱及び有機溶剤で容易に拭き取ることができる。
【００２３】
次に、図１Ｃに示すように、ＧａＮ基板１の裏面上にフォトレジスト剤２１を塗布する。フォトレジスト剤２１は、例えばＡＺエレクトロニックマテリアルズ社のＡＺ６１３０（６２ｃｐ）である。フォトレジスト剤２１は、例えば３０００ｒｐｍでスピンコートし、ＧａＮ基板１上に均一に塗布後、例えば９０℃で１分間乾燥させる。このときのレジスト膜厚は例えば３μｍである。
【００２４】
レジスト膜厚は、２μｍ〜６μｍ程度の範囲に調整するのが好ましい。この範囲より薄いと、現像後に十分なレジストが残らず、後の凹凸加工で所望の曲面形状が得られなかったり、凹凸形状の十分な高低差が得られなかったりする。一方、この範囲より厚いと、基板端部にレジスト溜が発生し、後の凹凸加工工程後にもレジストが残るため、これを除去する余分な工程が増えて好ましくない。
【００２５】
次に、図１Ｄに示すように、開口部２３の形成されたマスク２２を介して、フォトレジスト剤２１を露光する。マスク２２により生成された光強度分布で、フォトレジスト剤２１が露光される。露光後、例えば、ホットプレート上で１１０℃、１分間加熱することにより、露光部のレジストの反応を促進させる（露光後ベーキング）。
【００２６】
次に、図１Ｅに示すように、フォトレジスト剤２１を現像する。現像は、現像液、例えば、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製のＡＺ６００ＭＩＦに、例えば６０秒浸して行う。現像後、例えば、ホットプレート上で１１５℃、２分間加熱することにより、レジスト形状を固定させる（現像後ベーキング）。このようにして、露光強度分布に応じた凹凸構造を持つレジストパターン２６が形成される。
【００２７】
ここで露光工程について詳しく説明する。
【００２８】
図２は、実施例のマスクを示す写真である。正三角格子の格子点上に開口部が配置されている（最密構造で開口部が配置されている）。開口部は直径３μｍの円状であり、隣接する開口部間の中心間隔（開口ピッチと呼ぶこととする）は５μｍである。
【００２９】
図３Ａは、フォトレジスト剤２１及びマスク２２の概略断面図である。開口部２３が開口ピッチで並ぶ方向に沿った、マスク２２の断面を示す。マスク２２の下面と、フォトレジスト剤２１の上面とが、露光ギャップＬを隔てて平行に配置されている。ほぼ均一な光強度分布の露光光２５が、マスク２２に入射する。
【００３０】
開口部２３の直径をａとし、開口ピッチをｂとする。開口部２３が開口ピッチで並ぶ方向について、隣接する開口部２３の間の遮光部２４の中心２７（以下、隣接開口部間中心２７と呼ぶこともある）から、開口部２３の中心までの距離がｂ／２となる。
【００３１】
１つ分の開口部２３を透過した光について、フォトレジスト剤２１の表面での露光強度について説明する。開口部２３の直径ａが十分に小さく、適当な露光ギャップＬが確保されていると、開口部２３の下の露光強度分布Ｄ１が、回折現象によって、中心から裾に向かって徐々に弱くなるような釣鐘状となる。さらに、同様の釣鐘状をした回折光の光強度分布Ｄ２が、次式（１）に従う回折角度θの方向に現れる。
【００３２】
θ＝１．８３（λ／ａ）      ・・・（１）
ここで、ａは開口部２３の直径、λは露光波長である。
【００３３】
開口部２３で回折された回折光の光強度分布Ｄ２のピークの位置を、開口部２３の中心からの距離ｘで表すと、回折位置ｘは、露光ギャップＬ及び回折角θにより、
ｘ＝Ｌｔａｎθ  ・・・（２）
と表される。従って、露光ギャップＬにより、フォトレジスト剤２１上の回折位置ｘを調整できる。
【００３４】
回折位置ｘが、隣接開口部間中心２７の下に配置されるように、つまり、ｎを奇数として、
ｘ＝ｎ×（ｂ／２）  （ｎ＝１，３，５，７，・・・）  ・・・（３）
となるように、露光ギャップＬを調整することができる。
【００３５】
実施例では、ｎ＝３（ｘ＝３／２×ｂ）とし、開口部２３に対し２つ隣の遮光部２４の隣接開口部間中心２７の下に回折位置ｘを配置した。
【００３６】
実施例の露光条件をまとめると、直径ａ＝３μｍの開口部を、開口ピッチｂ＝５μｍとして最密構造に配置したマスクを用い、露光波長λ＝２３０ｎｍとし、ｎ＝３として露光ギャップＬ＝約５０μｍとし、マスク上の露光量を５８ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００３７】
図４は、フォトレジスト剤２１及びマスク２２の概略平面図である。各開口部２３の回折光を重ね合わせた光強度分布について説明する。ある隣接開口部間中心２７ａについて、上記のｎ＝３の関係を満たす開口部は、開口部２３ａ１と、中心２７ａに対し開口部２３ａ１と反対側に配置された開口部２３ａ２の２つである。これらの開口部の中心を中心とし、半径３／２×ｂの円を破線で示す。これらの円上に、開口部２３ａ１、２３ａ２による回折光のピークが位置する。隣接開口部間中心２７ａで、回折光のピークが重ね合わされる。
【００３８】
相互に近接する３つの開口部２３が、１辺ｂの正三角形の単位格子２９を画定する。単位格子２９の中心である単位格子中心２８を定義する。隣接開口部間中心２７ａは、ある単位格子２９ａの１辺の中心に位置する。この単位格子２９ａの単位格子中心２８ａから、開口部２３ａ１及び２３ａ２の中心までの距離は、３／２×ｂで近似される。従って、単位格子中心２８ａでも、開口部２３ａ１及び２３ａ２の回折光のピークが重なり合うと見なせる。なお、この近似は、式（３）におけるｎが大きいほど正しくなる。
【００３９】
単位格子２９ａの他の２辺の一方の中心に位置する隣接開口部間中心２７ｂでは、開口部２３ｂ１及び２３ｂ２による回折光のピークが重なり、単位格子２９ａの他の２辺の他方の中心に位置する隣接開口部間中心２７ｃでは、開口部２３ｃ１及び２３ｃ２による回折光のピークが重なる。単位格子中心２８ａから、開口部２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｃ１、及び２３ｃ２の中心までの距離も、それぞれ３／２×ｂで近似される。
【００４０】
以上より、単位格子中心２８ａでは、開口部２３ａ１、２３ａ２、２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｃ１、及び２３ｃ２による６つの回折光のピークが重なり合うと見なせる（これは、図４で、これら６つの開口部を中心とし破線で示した半径３／２×ｂの６つの円周が、単位格子中心２８ａでほぼ重なり合うことに対応する）。なお、単位格子中心２８ａで重なる回折光の数６は、１つ分の隣接開口部間中心２７で重なる回折光の数２に、三角格子配置の３回対称性の３を掛けて導くことができる。
【００４１】
図３Ｂは、フォトレジスト剤２１の表面での露光強度分布Ｄ３を概略的に示すグラフであり、開口部２３の中心近傍の光強度分布Ｄ３１と、単位格子中心２８近傍の（各回折光が重ね合わせられた）光強度分布Ｄ３２をまとめて１次元的に示すものである。両分布Ｄ３１及びＤ３２は、なだらかな形状を有する。
【００４２】
実施例では、現像により、光強度の強い位置ほどフォトレジスト剤２１が除去され、光強度分布Ｄ３の山と谷とを反転した凹凸形状Ｄ４で、レジストパターンが形成される。
【００４３】
上述のように、（遮光部２４下の）単位格子中心２８では、６つの開口部２３による回折光のピークが重ね合わされている。遮光部２４下で重ね合わされた回折光の分布Ｄ３２のピーク強度は、開口部（透光部）２３の下の分布Ｄ３１のピーク強度と同程度（０．８倍〜１．２倍の範囲）であることが特に好ましい（後述の図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃとその説明も参照）。
【００４４】
実施例の露光条件では、遮光部下のピーク強度と開口部下のピーク強度が同程度と考えられる（後述の図５Ａ参照）。従って、遮光部下で重ねあわされた各回折光のピーク強度が、開口部のピーク強度の１／６程度であったと推測される。なお、開口部のピーク強度と各回折光のピーク強度との比率は、開口径ａ、露光ギャップＬ、露光波長λ等を適宜調整することにより、実験的に調整することができる。
【００４５】
図５Ａは、このような条件で得られたレジストパターンの凹凸構造を示す走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）像である。
【００４６】
マスクの開口部の下に凹部が形成されるとともに、遮光部の（単位格子中心の）下にも、開口部の凹部と同様な寸法、深さの凹部が形成されている。マスクの１つの開口部が、６つの単位格子に取り囲まれていることに対応し、開口部下の１つの凹部に隣接して、遮光部下の６つの凹部が配置されている。なだらかに変化する露光強度分布に対応して、レジストパターン上の凹凸形状もなだらかな曲面状となっている。
【００４７】
なお、現像後ベーキングを行うことにより、凹部と凸部とを結ぶ斜面の傾きが基板裏面に対して５２°〜６４°の角度で分布するようになる。現像後ベーキングの温度が９０℃〜１２０℃であれば、５２°〜６４°の角度範囲が得られ、処理時間にはさほど影響を受けない。現像後ベーキングの温度が高いほど、凹部と凸部とを結ぶ斜面の傾きが小さく（水平に近く）なる。この角度範囲は、発光素子を樹脂封止した場合に、活性層からの光を最も効率良く素子外へ放射させる角度として知られている。なお、露光後ベーキングを行うことにより、現像後ベーキングで形成されるレジストパターン上の凹部と凸部を結ぶ斜面の角度再現性が向上する。
【００４８】
図１Ｆに戻って説明を続ける。次に、レジストパターン２６上の凹凸構造を異方性エッチングによりその下のＧａＮ基板１に転写する凹凸加工工程を行う。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングが用いられる。プロセス条件を、例えば、真空度１Ｐａ、エッチングガスＣｌ２の流量２０ｓｃｃｍ、印加電圧５０Ｗ〜１００Ｗとして、ＲＩＥ装置３１によりエッチングを行う。
【００４９】
全面にＧａＮ基板１が露出するまで、レジストパターン２６の上からエッチングすることにより、レジストパターン２６の凹凸構造がＧａＮ基板１の裏面に転写される。なお、ＧａＮ基板１上に形成される凹凸構造の表面を滑らかにするために、ドライエッチングにおけるプラズマ雰囲気中にＳｉを含有するとよい。これは、プラズマ雰囲気中のＳｉがエッチング対象物に付着し、エッチングレートが下がるため、エッチング面が平滑になる効果による。
【００５０】
ＧａＮ基板１上に形成された凹凸構造は、凸部の底辺が（隣接する凹部間の間隔が）１μｍ〜６μｍ程度であることが好ましく、また、凹部の底に対する凸部の高さが０．６μｍ〜５．６μｍ程度であることが好ましい。なお、ドライエッチングの反応ガスとして、Ｃｌ２以外にも、塩素を含むＢＣｌ３等公知の反応ガスを用いることができる。
【００５１】
図１Ｇは、ＧａＮ基板１に凹凸構造が形成された発光素子を示す。
【００５２】
次に、図１Ｈに示すように、ＧａＮ基板１に凹凸構造が形成された発光素子を、個々の発光素子に分割するチップ化工程を行う。素子の分割は、例えばスクライブ及びブレイキング等の公知の方法で行うことができる。
【００５３】
次に、図１Ｉに示すように、発光素子を、ｎ側オーミック電極６及びｐ側オーミック電極７がそれぞれに対応する接合電極４２上に配置されるように、共晶ボンダー装置のコレット４３により、支持基板４１にフリップチップ接合する。
【００５４】
接合後の不具合を軽減するために、ダイシェア測定による接合強度が５０Ｎとなるように接合圧力（荷重）を調整する。接合圧力は、３００ｍＮ〜５００ｍＮ／チップが好ましい。接合圧力が高すぎると、共晶部材が設置部よりはみ出し、リークまたはショート等の不具合が発生する。このようにして、実施例の半導体発光装置が作製される。
【００５５】
以上説明したように、実施例の半導体発光装置の製造方法では、回折を利用した露光により、なだらかな曲面状の凹凸形状を持つレジストパターンを簡易に形成できる。
【００５６】
このようなレジストパターンをマスクとしてエッチングを施し、レジストパターンの凹凸構造を発光素子表面に転写することができる。発光素子表面の凹凸構造により、光取り出し効率向上が図られる。
【００５７】
発光素子の支持基板への接合時に、コレットが接触する面をなだらかな曲面状の凹凸構造とすることにより、例えば断面が鋸歯状の凹凸構造とする場合に比べて、接合圧力が分散され、クラック発生等が抑制される。接合歩留まりの改善が図られる。
【００５８】
なお、実施例では発光素子を形成した基板の裏面上にレジストパターン、凹凸構造を形成したが、フォトレジストを塗布し、エッチング可能な場所であれば、他の場所にレジストパターンを形成し、凹凸構造を形成することができる。例えば、基板上に成長させた半導体層の最上面や、透明電極の表面等である。これにより、半導体発光素子の設計の自由度が向上する。
【００５９】
マスクの遮光部の下にも光強度分布のピークが生じるように、開口部を透過した光を回折させて、露光が行われる。これにより、遮光部の下にも凹凸構造を形成できるので、マスクの開口構造を微細にしなくても済み、また、露光が容易になる。凹凸構造を密に形成することが容易となり、光取り出し効率の向上が図られる。
【００６０】
なお、実施例では式（３）において、ｎ＝３を選択した。以下さらに、実施例でｎ＝３を選択した理由を説明する。
【００６１】
ｎ＝１の場合は、ｎ＝３の場合よりも、マスクとフォトレジスト剤間の露光ギャップが狭い。露光ギャップが狭すぎると、開口部のみがほぼ均一に露光されて、遮光部は非露光に近くなる。露光領域と非露光領域の境界で急峻に光強度が変化するので、レジストパターンにおいて、凹部と凸部との境界で高さが急峻に変化し、平坦部が多くなり、なだらかな曲面状の凹凸構造を得ることが困難となる。レジストパターンに平坦部が多くなると、全反射成分が増え、光取り出し効率向上の観点から好ましくない。
【００６２】
また、開口部のみ露光されると、凹凸構造が密に形成されない。さらに、ｎが小さいと、上述の近似の精度もよくない。
【００６３】
一方、ｎ＝５（またはそれ以上）の場合は、ｎ＝３の場合よりも露光ギャップが広い。露光ギャップが広すぎると、回折光のピーク強度が小さくなり、かつブロードになる。これに起因して、回折ピークが重ね合わせられても、遮光部下のピーク強度を、開口部下のピーク強度と同程度とすることが困難となり、遮光部下の（例えば）凹部が浅くなる。
【００６４】
実施例では、ｎ＝３が適度な露光ギャップであった。なお、露光ギャップは厳密にｎ＝３を満たす（図３Ａで、開口部の２つ隣の遮光部の中心の下に回折位置ｘを配置する）ものでなくともよい。
【００６５】
図５Ｂ、図５Ｃは、露光ギャップを上記実施例の約５０μｍからずらし、それぞれ３０μｍ、７０μｍとした変形例のレジストパターンの凹凸構造を示すＳＰＭ像である。図５Ｂ及び図５Ｃの場合も、遮光部の下にも回折光が照射され、凹部が形成されている。ただし、露光ギャップを５０μｍとした図５Ａの場合に比べて、遮光部の下の回折光強度が弱く、開口部と遮光部の凹部形状の均一性が低下し、凹凸形状のなだらかさは低下している。
【００６６】
なお、開口部と遮光部の凹部形状の均一性の高い図５Ａのレジストパターンの方が、図５Ｂ、図５Ｃのレジストパターンと比較して、ダイボンディング時のコレットとの接触面積をより多くすることができ、歩留まり改善に特に好ましい。
【００６７】
式（１）〜（３）より、露光ギャップＬは、λを露光波長、ａを開口部の径、ｂを隣接開口部間のピッチとして、
Ｌ＝［ｎ×ｂ／２］／［ｔａｎ（１．８３λ／ａ）］  ・・・（４）
と表される。上記実施例の条件（ａ＝３μｍ、ｂ＝５μｍ、λ＝２３０ｎｍ）でｎ＝２、３、４の露光ギャップＬは、それぞれ３５μｍ、５３μｍ、７１μｍとなる。図５Ｂ、図５Ｃの場合は、大体ｎ＝２、ｎ＝４に対応しており、２＜ｎ＜４が、露光の好ましい条件といえる。
【００６８】
２＜ｎ＜４は、概ね、図３Ａで開口部の２つ隣の遮光部内に、回折光の光強度分布のピークが配置されるような条件ということもできる。なお、ｎ＝３にさらに近い範囲の、例えば２．５＜ｎ＜３．５とすれば、より好ましいといえる。
【００６９】
なお、上記実施例では、マスクの開口部を正三角格子状（最密構造）に配置したが、開口部の配置はこれに限定されない。開口部が、例えば正方格子等の格子状に、周期的に配置されたマスクを用いることもできる。なお、開口形状は円形に限定されず、例えば多角形等としてもよい。
【００７０】
図４と同様な考察をすると、正方格子の場合は、近接する４つの開口の画定する正方形が、単位格子となる。正方格子は４回対称なので、単位格子の中心において、８つの開口部による回折光のピークが重ね合わされる。１つ分の開口部を透過した光について、隣接開口部間中心での回折光のピーク強度が、開口部直下のピーク強度の１／８程度となることが好ましいこととなる（図３Ａ参照）。
【００７１】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１−１】図１Ａ、図１Ｂは、本発明の実施例の半導体発光装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図１−２】図１Ｃ〜図１Ｅは、図１Ａ、図１Ｂに引き続き、実施例の半導体発光素子の製造工程を示す概略断面図である。
【図１−３】図１Ｆ、図１Ｇは、図１Ｃ〜図１Ｅに引き続き、実施例の半導体発光素子の製造工程を示す概略断面図である。
【図１−４】図１Ｈ、図１Ｉは、図１Ｆ、図１Ｇに引き続き、実施例の半導体発光素子の製造工程を示す概略断面図である。
【図２】図２は、実施例のマスクを示す写真である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、実施例の露光条件を説明するための、マスク及びフォトレジスト剤の概略断面図である。
【図４】図４は、実施例の露光条件を説明するための、マスク及びフォトレジスト剤の概略平面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、実施例及びその変形例によるレジストパターンのＳＰＭ像である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、コレットに吸着されている発光素子の凹凸構造を示す概略断面図であり、図６Ｃは、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を形成したエピウエハを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  基板
２  ｎ型半導体層
３  活性層
４  ｐ型半導体層
５  半導体層
６  ｎ側オーミック電極
７  ｐ側オーミック電極
２１  フォトレジスト剤
２２  マスク
２３  開口部
２４  遮光部
２５  露光光
２６  レジストパターン
４１  支持基板
４２  接合電極
４３  コレット
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図２】
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【図５】
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