(57)【要約】【課題】光取り出し効率および成長基板剥離後の製造工程におけるハンドリング性を改善した半導体発光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】  第１の導電型を有する第１半導体層と、第２の導電型を有する第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層との間に設けられた活性層と、第２の半導体層の上に設けられた極性反転層と、極性反転層の上に設けられた第２の導電型を有する第３半導体層と、を含む。第１乃至第３半導体層の結晶配向は極性反転層を境に互いに反転しており、第１および第３半導体層は、その最表面が共通の構成元素からなる極性面で構成され、表面に結晶構造由来の六角錐状突起が形成されている。第１乃至第３半導体層は、ウルツ鉱構造のIII族窒化物半導体からなり、結晶構造のＣ軸方向に沿って積層される。また、第１および第３半導体層は、その最表面が窒素元素からなる極性面で構成される。六角錐状突起は、ウェットエッチング処理により形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型を有する第１半導体層と、
第２の導電型を有する第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた活性層と、
前記第２の半導体層の上に設けられた極性反転層と、
前記極性反転層の上に設けられた前記第２の導電型を有する第３半導体層と、を
含む半導体層を有する半導体発光素子であって、
前記第１乃至第３半導体層の結晶配向は前記極性反転層を境に互いに反転しており、
前記第１および第３半導体層は、その最表面が共通の構成元素からなる極性面で構成され、表面に結晶構造由来の六角錐状突起が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記六角錐状突起は、ウェットエッチング処理により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１乃至第３半導体層は、ウルツ鉱構造のIII族窒化物半導体からなり、結晶構造のＣ軸方向に沿って積層されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１および第３半導体層は、その最表面が窒素原子からなる極性面で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１乃至第３半導体層は、AlxInyGazN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1）からなることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第１半導体層は、ｎ型の導電性を有し、その膜厚が６μｍ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に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１および第３半導体層の各表面上に設けられた透明導電層を更に含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第１半導体層の表面上に設けられた透明支持体と、
前記第３半導体層の表面上に設けられた透明導電層と、を更に含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第１および第３半導体層の各表面上に設けられた透明導電層と、
前記透明電極層の各表面上に設けられた透明支持体と、を更に含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記透明支持体の内部には、蛍光体が分散されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１に記載の半導体発光素子を含む半導体発光装置であって、
前記半導体発光素子を搭載する透明基板と、
前記半導体発光素子と電気的に接続されたリード端子と、
前記半導体発光素子および前記透明基板を埋設する球形状の透明封止樹脂と、を含むことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１２】
第１の導電型を有する第１半導体層と、
第２の導電型を有する第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた活性層と、
前記第２の半導体層の上に設けられた極性反転層と、
前記極性反転層の上に設けられた前記第２の導電型を有する第３半導体層と、を
含む半導体層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
成長基板を用意する工程と、
前記成長基板上に前記第１半導体層、前記活性層、前記第２半導体層、前記極性反転層および前記第３半導体層を順次積層してなる積層構造体を形成する工程と、
前記成長基板を前記積層構造体から剥離して前記第１半導体層を表出させる工程と、
前記積層構造体にウェットエッチング処理を施して、前記第１および第３半導体層の各表面に結晶構造由来の六角錐状突起を形成する工程と、
前記積層構造体の少なくとも一方の面の上に透光性支持部材を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記透光性支持部材を形成する工程は、
前記積層構造体の両表面上に液状の透明導電材料を塗布し、これを硬化させて前記積層構造体の両面に透明導電層を積層する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記透光性支持部材を形成する工程は、
液状の透明樹脂の上に前記積層構造体を載置して前記透明樹脂を硬化させて前記積層構造体の一方の面に透明支持体を積層する工程と、
前記積層構造体の上から液状の透明導電材料を塗布し、これを硬化させて前記積層構造体の他方の面に透明導電層を積層する工程と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記透光性支持部材を形成する工程は、
透明支持体の上に液状の透明導電材料を塗布する工程と、
前記透明導電材料が塗布された前記透明支持体の上に前記積層構造体を載置した後、前記積層構造体の上面に液状の透明導電材料を塗布してこの上に他の透明支持体を載せる工程と、
前記透明導電材料を硬化させて、前記積層構造体と前記透明支持体の各々の間に透明導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関し、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光取り出し効率向上のための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下ＬＥＤと称する）は、主に自動車のテールランプ、各種表示機器および携帯電話等のモバイル機器のバックライト等に用いられている。今後、自動車のヘッドライト、液晶ディスプレイのバックライト、一般照明等への需要が大幅に伸びることが予想される。現状のＬＥＤの発光効率は５０lm/W前後であり、バックライトや照明等に利用するには１００lm/W以上の発光効率が必要とされる。ＬＥＤの発光効率は、発光層で発光する際の内部量子効率と、その光を外部に取り出す光の取り出し効率の積によって決まる。内部量子効率はこれまでに８０％以上にまで改善されているが、光の取り出し効率については改善の余地がある。
【０００３】
光取り出し効率の向上のため半導体発光素子の光放射面に凹凸加工を施す技術が知られている。光放射面に凹凸加工を施すことにより、半導体発光素子と封止樹脂との界面において臨界角以上で入射して全反射される光を減ずることができるので、光取り出し効率が向上する。
【０００４】
この凹凸形状は、半導体発光素子の各光放射面（ｐ層表面、成長基板表面／裏面、成長基板剥離後のｎ層表面）に適切な処理を行うことで形成することができる。例えば特許文献１には、サファイア基板に低温バッファー層を介して第１クラッド層、活性層、第２クラッド層が順次形成された半導体発光素子において、成長ピットが自然発生した第２クラッド層を光取り出し面としたり、サファイア基板を剥離して露出した第１クラッド層にウェットエッチングやドライエッチング処理を施してピットを形成することにより光取り出し効率を向上させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１４７７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体発光素子において成長基板を切り離して半導体成長層のみとし、ｎ層およびｐ層の両表面に凹凸を形成する構成が最も高い光取り出し効率を得ることができるものと考えられる。成長基板を残したままにしておくと、半導体成長層と成長基板の界面で生じる全反射や光が成長基板内部を通過するときに生じる光吸収により光取り出し効率が低下してしまうためである。
【０００６】
青色ＬＥＤに用いられる材料であるAlxInyGazN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=１）は、一般的な成長基板（例えばＣ面サファイア、Ｃ面ＧａＮ、ＳｉＣ等）上の成長では、成長基板を剥離することによって表出するｎ層（ｎ型ＧａＮ層）表面は、Ｃ−面（Ｎ面）で構成されており、ウェットエッチング処理によりｎ層表面にウルツ鉱型結晶構造に由来する凹凸を形成することが可能である。一方、化学的に安定なＣ＋面（Ｇａ面）が最表面に表出するｐ層（ｐ型ＧａＮ層）はウェットエッチングによる凹凸形成が困難である。
【０００７】
ＲＩＥのようなプラズマを用いたドライエッチング法を用いて加工を行う場合、ｐ層（ｐ型ＧａＮ層）がダメージを受けて高抵抗化するために発光効率が著しく低下する。また、特許文献１に開示されているように、貫通転位を起点とした成長ピットによって凹凸面を形成する場合、貫通転位に起因してリーク電流が増大し、内部量子効率が低下する。すなわち、光取り出し効率を向上させるべく半導体発光素子の表面に成長ピットを密に形成すると、その分リーク電流が大きくなり、内部量子効率が低下するため結局発光効率が向上しない、または、非発光の素子が増加し、歩留りが悪化するといった問題が生じるおそれがある。このように、Ｃ＋面（Ｇａ面）が表出するｐ層表面は加工が難しく、凹凸を形成する手法が限られており、発光性能を維持しつつ、ｎ層およびｐ層の両表面に凹凸を形成するのが困難であった。
【０００８】
一方、上記の如く、光取り出し効率を改善するために成長基板を剥離した場合、残った半導体成長層の厚みは約２〜１５μｍとなる。このため、成長基板剥離後のウエハを電極パッド形成のための真空蒸着装置や、チップ分離のためのスクライブ／ブレイキング装置等に運搬、装着、処理することは困難である。このように、成長基板の剥離後はウエハの厚みが薄くなり、機械的強度が低下するので、ハンドリング性が著しく悪化する。上記特許文献１に記載されているように、発光素子の片面に凹凸を形成した後、発光素子をサブマウントに固定し、その後、成長基板を剥離し、これによって表出したもう一方の面に凹凸を形成するといった方法も有効であるが、工程数の増加を招き、また、凹凸形成にウェットエッチングを用いる場合には先に形成した電極等をエッチャントから保護するための処置も必要となり処理が煩雑となる。
【０００９】
また、特許文献１に記載の半導体発光装置においては、光取り出し効率の向上を目的として発光素子の両面に凹凸加工を施しているものの、片側のみから光を取り出す発光装置の構成では光反射部材を必要とする。しかし、光反射部材を設けても全ての光が反射されるわけではなく一部の光は吸収される。また、光反射部材で反射した光が活性層内部に一部吸収され熱エネルギーに変換されてしまう場合もある。このように光反射部材を設けて一方の面から光を取り出すようにした発光装置の構成では、光取り出し効率にロスが生じ、発光素子の両面に凹凸を形成した効果も限定的となってしまう。
【００１０】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、光取り出し効率および成長基板剥離後の製造工程におけるハンドリング性を改善した半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。更に、両面に凹凸を形成することによって光取り出し効率が改善された半導体発光素子に好適な半導体発光装置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】
【００１１】
本発明の半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１半導体層と、第２の導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた活性層と、前記第２の半導体層の上に設けられた極性反転層と、前記極性反転層の上に設けられた前記第２の導電型を有する第３半導体層と、を含む半導体層を有する半導体発光素子であって、前記第１乃至第３半導体層の結晶配向は前記極性反転層を境に互いに反転しており、
前記第１および第３半導体層は、その最表面が共通の構成元素からなる極性面で構成され、表面に結晶構造由来の六角錐状突起が形成されていることを特徴としている。
【００１２】
前記第１乃至第３半導体層は、ウルツ鉱構造のIII族窒化物半導体からなり、結晶構造のＣ軸方向に沿って積層される。また、前記第１および第３半導体層は、その最表面が窒素元素からなる極性面で構成される。前記六角錐状突起は、ウェットエッチング処理により形成される。
【００１３】
また、本発明の半導体発光装置は、前記半導体発光素子を搭載する透明基板と、前記半導体発光素子と電気的に接続されたリード端子と、前記半導体発光素子および前記透明基板を埋設する球形状の透明封止樹脂と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、第１の導電型を有する第１半導体層と、第２の導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた活性層と、前記第２の半導体層の上に設けられた極性反転層と、前記極性反転層の上に設けられた前記第２の導電型を有する第３半導体層と、を含む半導体層を有する半導体発光素子の製造方法であって、成長基板を用意する工程と、前記成長基板上に前記第１半導体層、前記活性層、前記第２半導体層、前記極性反転層および前記第３半導体層を順次積層してなる積層構造体を形成する工程と、前記成長基板を前記積層構造体から剥離して前記第１半導体層を表出させる工程と、前記積層構造体にウェットエッチング処理を施して、前記第１および第３半導体層の各表面に結晶構造由来の六角錐状突起を形成する工程と、前記積層構造体の少なくとも一方の面の上に透光性支持部材を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る半導体発光素子１の断面図である。本実施例に係る半導体発光素子１は、主にエピタキシャル層１０と、エピタキシャル層１０の両表面上に形成された透明導電層２０と、透明導電層２０の表面に形成された電極パッド５０とにより構成される。エピタキシャル層１０の両表面上には、アルカリ溶液を用いたウェットエッチングによって形成されたエピタキシャル層１０の結晶構造に由来する複数の六角錐状突起がほぼ全面に形成されている。以下、各構成部分について詳述する。
【００１６】
エピタキシャル層１０は、ｎ型半導体層１１、活性層１２、第１のｐ型半導体層１３、極性反転層１４、第２のｐ型半導体層１５がこの順に積層されて積層構造体を構成している。エピタキシャル層１０は、極性反転層１４を除き、その材料はAlxInyGazN（0≦x≦1、0≦y≦１、0≦z≦1、x+y+z=１）である。ｎ型半導体層１１は、例えばＳｉがドープされたｎ型ＧａＮ層によって構成される。活性層１２は、InGaN/GaNからなる多重量子井戸構造を有する。第１のｐ型半導体層１３および第２のｐ型半導体層１５は例えばＭｇがドープされたｐ型ＧａＮ層によって構成される。極性反転層１４は、Ｍｇが高濃度（例えば１×１０２０ｃｍ−３以上）にドープされたＧａＮ層を２ｎｍ堆積させることにより形成することができる。尚、極性反転層１４としては、膜厚１ｎｍ程度のＭｇ単層によって形成することも可能である。極性反転層１４上に形成される第２のｐ型半導体層（ｐ型ＧａＮ層）１５はＣ−面（Ｎ面）が最表面に表出するＣ−成長となる。
【００１７】
ここで、一般的にIII族窒化物半導体デバイスの作製には、六方晶であるサファイア（Ｃ面）基板が用いられる。サファイア基板上にはウルツ鉱型の結晶構造を持つIII族窒化物半導体結晶がサファイア基板とＣ軸を揃えて成長する。このウルツ鉱構造では、Ｃ軸方向すなわち成長方向に対称性がなく、例えばＧａＮを例にとると、結晶学的に異なる２つのエピタキシャル関係を持つＧａＮ膜が成長する可能性が生じる。すなわち、図２に示すように、Ｇａ面（Ｃ＋面）が最表面に表れるＧａＮ膜と、Ｎ面（Ｃ−面）が最表面に表れるＧａＮ膜である。前者のＧａＮ膜の極性をＧａ極性（III族極性）と呼び、後者のＧａＮ膜の極性をＮ極性（V族極性）と呼ぶ。
【００１８】
Ｇａ極性を有するＧａＮ膜の方が電気的・光学的特性に優れることから、発光特性に影響を与える第１のｐ型半導体層１３は、Ｇａ極性のＧａＮ層によって構成されている。Ｇａ極性は、成長基板のサーマルクリーニング実施後に成長基板上に低温バッファー層を形成するなどの前処理を行うことによって形成することが可能である。一方、Ｇａ極性のＧａＮ層は、上記したように、化学的に安定であるためにウェットエッチングによって凹凸を形成するのが困難である。そこで本実施例では、極性反転層１４を第１のｐ型半導体層１３と第２のｐ型半導体層１５の間に介在させることにより、エピタキシャル層１０の結晶配向を極性反転層１４を境に反転させ、第２のｐ型半導体層１５の最表面にＣ−面（Ｎ面）が表出するようにすることで、ウェットエッチングによる凹凸の形成を可能としている。このように、極性反転層１４はＧａ極性（III族極性）を有するＧａＮ層の成長をＮ極性（V族極性）を有するＧａＮ層の成長に転換させる役割を担う。Ｃ−面（Ｎ面）が最表面に表出した第２のｐ型半導体層１５は、アルカリ溶液を用いたウェットエッチング処理により、その表面全体に亘ってウルツ鉱型（六方晶）の結晶構造に由来する六角錐状突起が形成されている。
【００１９】
一方、成長基板を剥離することによって表出するｎ型ＧａＮ層からなるｎ型半導体層１１の最表面は、Ｃ−面（Ｎ面）で構成されており、ウェットエッチング処理による凹凸形成が可能である。ｎ型半導体層１１の表面には、第２のｐ型半導体層１５同様、アルカリ溶液を用いたウェットエッチング処理により形成されたウルツ鉱型（六方晶）の結晶構造に由来する六角錐状突起が全面に亘って設けられている。このように、エピタキシャル層１０の両表面はＣ−面（Ｎ面）が最表面に表出している極性面で構成され、光放射面となるこれらの面には、ウェットエッチングによる一括処理で容易に凹凸を形成することが可能となっている。ここで、六角錐状突起の大きさ（高さ）は、０．５〜５μｍであることから、ｎ型半導体層１１の厚みは、６μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上であることが好ましい。ｎ型半導体層１１の厚みが６μｍ以下となると、六角錐状突起を形成するためのウェットエッチング処理により、活性層１２の一部が表出したり、貫通転移によるリーク電流が発生し、発光効率が低下してしまうおそれがあるからである。また、ｎ型半導体層１１の膜厚をある程度確保することにより、ｎ型半導体層１１内を通過する電流が横方向に拡散することができるので、活性層１２全体に亘って均一に電流注入を行うことが可能となり、これにより、非発光領域が生ずることを防止でき、発光効率の向上を図ることが可能となる。更に、静電耐圧も高くなり信頼性も向上する。
【００２０】
六角錐状突起が形成されたｎ型半導体層１１および第２のｐ型半導体層１５の表面には、それぞれ透明導電層２０が形成される。透明導電層２０は、例えば樹脂バインダーにＩＴＯ粒子を分散させたＩＴＯペーストを用いることができる。本実施例においては、透明導電層２０は、エピタキシャル層１０に電流注入を行う役割を担う他、成長基板剥離後のウエハの機械的強度確保する透光性支持部材としての役割をも担う。従って、エピタキシャル層１０とその両面に形成された透明導電層２０の合計の厚みは２０μｍ以上であることが好ましい。膜厚の合計が２０μｍよりも薄いと機械的強度が確保されず、その後に行われる電極形成工程やスクライブ／ブレイキング工程に移行する際のウエハの運搬、装置への装着、および処理の際にウエハのワレ、カケ等が発生し、歩留りが著しく悪化するおそれがあるからである。尚、透明導電層２０は、発光波長に対する透光性と導電性を併せ持つ材料であればＩＴＯペーストの他にＩＴＯインク（アルコール溶剤にＩＴＯ微粒子を分散させたもの）、ポリカーボネート樹脂にヒドラゾン化合物、カルバゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物等の電子供与性化合物材料を分散させた電荷移動性樹脂、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子を使用するこができる。
【００２１】
ｎ層側およびｐ層側にそれぞれ設けられた透明導電層２０上には、それぞれ電極パッド５０が設けられる。電極パッド３０は、透明電極上に例えば蒸着法若しくはスパッタ法によりＡｕ等を堆積して所望のパターニングを施すことにより形成される。
【００２２】
このように、本実施例の半導体発光素子１においては、成長基板を剥離することにより成長基板とエピタキシャル層との界面での反射等に起因する光取り出し効率のロスを排除することとした。更に、光放射面となるｎ層側およびｐ層側の両面にそれぞれ六角錐状突起からなる凹凸を設けたので、光放射面が平坦な場合と比較して、界面で全反射され外部に放射されない光を減じることができるので、光取り出し効率の更なる向上を図ることができる。また、極性反転層を導入することでエピタキシャル層１０の両表面にＣ−面（Ｎ面）を表出させるようにしたので、ウェットエッチング処理によってエピタキシャル層１０の両表面に上記凹凸を形成することが可能となった。これにより、内部量子効率の低下を伴うことなく、光の取り出し効率の向上を図ることができる。更に、成長基板の剥離によって低下した機械的強度は、透明導電層によって補完されるので、その後の電極形成工程やスクライブ／ブレイキング工程におけるハンドリング性が向上し、歩留り向上にも寄与できる。
【００２３】
次に上記した構造を有する半導体発光素子１の製造方法を図３および図４を参照しつつ説明する。図３（ａ）〜（ｃ）および図４（ｄ）〜（ｆ）はそれぞれ、半導体発光素子１の製造工程におけるプロセスステップ毎の断面図である。
（半導体層成長工程）
本実施例では、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によりAlxInyGazN（0≦x≦１、0≦y≦１、0≦z≦１、x+y+z=１）からなるエピタキシャル層１０を形成することができるＣ面サファイア基板９０を用いることとする。エピタキシャル層１０を構成する各層は、ＭＯＣＶＤ法によりウルツ鉱型結晶構造のＣ軸方向に沿ってサファイア基板９０上に積層される。
【００２４】
はじめに、用意したサファイア基板９０のサーマルクリーニングを行う。具体的には、サファイア基板９０をＭＯＣＶＤ装置に搬入し、約１０００℃の水素雰囲気中で１０分程度の加熱処理を行う。続いて、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層からなる低温バッファー層（図示せず）を形成する。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低温バッファー層を結晶化させる。かかる前処理を行うことにより、サファイア基板９０上には、電気的・光学的特性に優れるＧａ極性（III族極性）の半導体成長層が形成されることとなる。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２００分間供給し、膜厚１０μｍ程度のｎ型ＧａＮ層からなるｎ型半導体層１１を形成する。ｎ型半導体層１１は、上記したように、その後のウェットエッチング処理によって活性層１２が露出しないようするため、また、ｎ型半導体層１１内での横方向への電流拡散を助長させるためにもある程度の膜厚を確保しておくことが重要である。
【００２５】
続いて、ｎ型半導体層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45μmol/min）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）（流量103.6μmol/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。
【００２６】
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型ＧａＮ層からなる第１のｐ型半導体層１３を形成する。
【００２７】
以上の処理によってサファイア基板９０上に形成される半導体成長層は、全てＣ＋成長にて形成され、最表面にIII族元素（Ｇａ）が配列されるＧａ極性を有する。
【００２８】
次に、ＴＭＧ（流量18μmol/min）、ＮＨ３（流量5LM）およびＣＰ２Ｍｇ（流量2.9×10-7μmol/min）を約１０秒間供給し、膜厚約２ｎｍの極性反転層１４を形成する。このように、Ｇ極性（III族極性）を有するＣ＋成長の成長膜の上にＭｇが高濃度にドープされたＧａＮ層からなる極性反転層を形成することにより、この層の上に形成される半導体成長層は、最表面にＮ原子（V族元素）が配列されるＣ−成長となる。
【００２９】
次に、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９０分間供給し、膜厚約１．５μｍのｎ型ＧａＮ層からなる第２のｐ型半導体層１５を形成する。極性反転層１４上に形成される第２のｐ型半導体層１５は、Ｎ極性（V族極性）となり、最表面にＮ原子（V族元素）が配列される。
（成長基板剥離工程）
半導体層成長工程の終了後、サファイア基板９０をエピタキシャル層１０から剥離する。サファイア基板９０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９０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、ｎ型半導体層１１又は下地ＧａＮ層内で上記分解が起り、サファイア基板９０を剥離した後には、ｎ型半導体層１１又は下地ＧａＮ層が表出する。いずれの場合もサファイア基板剥離後に表出する最表面はＣ−面（Ｎ面）となる。すなわち、この時点で、半導体発光素子１の上面および下面は、Ｃ−面（Ｎ面）が表出している状態となっている。尚、サファイア基板９０の剥離には、ＬＬＯ法以外にも、研削・研磨やドライエッチング等の他の手法を用いることも可能である。また、成長基板としてＳｉＣ基板等のウェットエッチング可能な基板を使用した場合には、ウェットエッチングにより成長基板を除去することとしてもよい。いずれの場合においても、成長基板剥離後に表出するエピタキシャル層１０の最表面はＣ−面（Ｎ面）となる（図３（ｂ））。
（ウェットエッチング工程）
サファイア基板９０を剥離し、半導体成長層のみとなったウエハを５０〜９０℃のＫＯＨ溶液に５〜１２０分間浸す。かかるウェットエッチング処理により、Ｃ−面（Ｎ面）が最表面に表出しているｎ型半導体層１１および第２のｐ型半導体層１５の表面全体に亘って複数の六角錐状突起が形成される。かかる六角錐状突起は、ウルツ鉱型（六方晶）の結晶構造を有するAlxInyGazNの結晶構造に由来した形状を有し、ＫＯＨ溶液を用いたウェットエッチング処理により、マスク等を用いることなく容易且つ再現性よく得ることができる。AlxInyGazNの組成や成長条件にもよるが、上記した条件でウェットエッチング処理を行うことにより、幅約１μｍ、底面と側面のなす角が６０程度の六角錐状突起がｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１５の表面全体に亘ってほぼ均一に形成される。尚、ウェットエッチング処理によってエッチングされるのは、Ｃ−面（Ｎ面）のみであり、Ｃ＋面（Ｇａ面）はエッチングされない。従って第２のｐ型半導体層１５の下層に設けられている第１のｐ型半導体層１３はエッチング停止層として働く。従って、ｐ層側を過剰にエッチングした場合でも機能上の問題が生じにくい。一方、ｎ型半導体層１１を過剰にエッチングすると活性層１２まで達し、リーク電流の増大を招く。このような、過剰エッチングによるリーク電流の増大を防止する観点からｎ型半導体層１１は、ある程度の膜厚が必要とされ、６μｍ以上好ましくは１０μｍ以上の膜厚を有していることが好ましい。エッチング処理が完了したら、ウエハをＫＯＨ溶液から取り出して洗浄、乾燥を行う（図３（ｃ））。
（半導体層支持工程）
容器に透明導電層２０を構成する熱硬化前の液状のＩＴＯペーストを用意し、この上に、上記各処理を経たウエハを載せる（図４（ｄ））。その後、ウエハを埋設するようにウエハの上から熱硬化前のＩＴＯペーストを塗布し、約１３０℃、６０分間の熱硬化処理を行う。このように、サファイア基板９０が剥離され、機械的強度が低下したウエハの上面および下面に十分な厚みを持った透明導電層２０を設けることにより、電極形成を行うとともにウエハの機械的強度を高めている。これにより、その後の電極パッド形成工程およびスクライブ／ブレイキング工程におけるハンドリング性が向上し、ウエハのワレやカケの発生を防止できる。透明導電層２０は、ウエハの機械的強度を確保する観点から、エピタキシャル層１０および透明導電層２０の合計の膜厚が２０μｍ以上となるように膜厚を設定することが好ましい。
【００３０】
尚、上記した製法の他に、熱硬化前の液状のＩＴＯペーストの上にウエハを載せ、その後熱硬化した後にウエハの上から更に液状のＩＴＯペーストを塗布し、これを硬化するようにしてもよい。また、熱硬化したＩＴＯペーストの上に熱硬化前のＩＴＯペーストを介してウエハを載せ、これを熱硬化した後、更に液状のＩＴＯペーストを塗布し、これを硬化するようにしてもよい。これらの方法によれば、２回の熱硬化処理が必要となるものの、一方の透明導電層２０が先に硬化されるので、本工程におけるハンドリング性が向上する。
（電極パッド形成工程）
先の工程において形成されたｐ層側およびｎ層側の透明導電層２０上に電極パッド形成領域に対応する部分に開口部を有するレジストマスクを形成する。その後、上記レジストマスク介して透明導電層２０上に例えばＡｕ又はＴｉ／Ａｌ等の金属を真空蒸着した後、上記レジストマスクを除去することにより、ｐ層側およびｎ層側の透明導電層２０上にそれぞれ電極パッド３０を形成する。先の半導体層支持工程において透明導電層２０が形成されたことにより、ウエハの機械的強度が確保されているので、本工程におけるウエハのハンドリング性が向上する。尚、電極パッド３０は、スクリーン印刷により電極パッド形成位置にＡｇペーストまたはクリーム半田を塗布することによって形成することとしてもよい（図４（ｅ））。
（チップ分離工程）
ウエハをチップに個片化するには、タイヤモンドスクライブツールが装着された専用のスクライブ装置によって行う。ウエハは、スクライブ装置に装着され、スクライブラインに沿ってウエハを罫書いていくことにより、チップ単位に個片化される。また、パルスレーザを使用したり、ダイシングでチップ化することとしてもよい。上記電極パッド形成工程同様、先の半導体層支持工程においてウエハの機械的強度が確保されているので、本工程におけるウエハのハンドリング性が向上する（図４（ｆ））。以上の各工程を経て本実施例に係る半導体発光素子１が完成する。
【００３１】
本実施例の製造方法によれば、極性反転層の導入によって半導体発光素子のｎ層およびｐ層の両表面にＣ−面（Ｎ面）が表出するようにしたので、これら各層の表面にアルカリ溶液を用いたウェットエッチングによる一括処理で、結晶構造由来の六角錐状突起を形成することができる。このように、半導体発光素子の両面にウェットエッチング処理によって凹凸を形成することができるので、貫通転位を利用した成長ピットを形成する手法やドライエッチング法によって凹凸を形成する手法と比較して、内部量子効率の低下を伴うことがなく高い光取り出し効率を実現できる。
【００３２】
また、成長基板の剥離後は、半導体発光素子は半導体成長層のみとなり、機械的強度が低下するが、十分な厚みを有する透明導電層が半導体成長層を支持する支持部材としても機能し、機械的強度が確保されるで、その後の電極パッド形成およびスクライブ／ブレイキング工程等におけるウエハの取り扱いが容易となり、ウエハのワレやカケの発生を防止できる。
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例に係る半導体発光素子２の断面図である。本実施例に係る半導体発光素子２は、エピタキシャル層１０と第２のｐ型半導体層１５の表面に形成された透明電極１５および電極パッド３０の構造が上記した第１実施例に係る半導体発光装置１と同様である。第２実施例に係る半導体発光装置２は、ｎ型半導体層１１の表面に透光性および絶縁性を有する透明支持体４０と、透明支持体４０を貫通しｎ型半導体層１１表面に達する電極５０とが設けられている点が上記第１実施例の構成と異なる。以下、第１実施例と異なる部分について詳述する。
【００３３】
透明支持体４０は、発光波長に対して透光性を有する例えばエポキシ樹脂等によって構成される。透明支持体４０は、主に成長基板の剥離によって機械的強度が低下したエピタキシャル層１０を支持する役割を担う。従って、半導体発光素子２の機械的強度を確保するために、透明支持体４０は、２０μｍ以上の厚みを有していることが好ましい。透明支持体４０が２０μｍ以上の厚みを有することで、半導体発光素子２は、十分な機械的強度を備えることができるので、透明導電層２０は、電流注入の機能のみを発揮できればよく、第１実施例の半導体発光素子１と比較してその厚みを薄くすることができ（例えば１μｍ程度）、光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、透明導電層２０は、樹脂バインダーにＩＴＯ粒子を分散させたもの等が用いられるため、エポキシ樹脂等からなる透明支持体４０に比べ光透過率が低い。従って、本実施例においては、光透過率の高い透明支持体４０の厚みで機械的強度を確保することとし、光透過率の低い透明導電層２０の厚みを薄くすることで光取り出し効率の改善を図っている。
【００３４】
また、ｎ型半導体層１１は上記したように、ある程度の厚みで形成され、ｎ型半導体層１１内を通過する電流は横方向に拡散することができるので、ｎ型半導体層１１の全面にコンタクトする透明導電層を設けることを要しない。一方、第２のｐ型半導体層１５はｎ型半導体層１１と比較して膜厚が薄く、結晶性も悪いので第２のｐ型半導体層１５にコンタクトする透明導電層２０を設け、透明導電層２０で電流を拡散させる構成としている。
【００３５】
尚、透明支持体４０は、機械的強度を有し、発光波長に対する透光性および加工性を備えた材料であればよく、エポキシ樹脂の他に、シリコーン樹脂、低融点ガラス、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂材料を用いることができる。また、透明支持体４０の内部にＹＡＧ等の蛍光体を分散させることで、白色の発光素子とすることができる。
【００３６】
電極５０は、Ｔｉ／ＡｌやＡｌ/Ｒｈ等からなり、透明支持体４０に設けられたｎ型半導体層１１に達する貫通孔を充填するように形成され、ｎ型半導体層１１にコンタクトしている。尚、電極５０は、ｎ型半導体層１１の表面から順に、ＩＴＯ、Ｔｉ、Ａｌ又はＰＥＤＯＴ（poly(3.4)ethylenedioxythiophene)、ＩＴＯ、Ｔｉ、Ａｌを順次積層して形成することとしてもよい。
【００３７】
次に上記した構造を有する半導体発光素子２の製造方法を図６を参照しつつ説明する。図６（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、半導体発光素子２の製造工程におけるプロセスステップ毎の断面図である。尚、半導体層成長工程、成長基板剥離工程、ウェットエッチング工程は、上記第１実施例において示したものと同様であるので、その説明は省略する。従って、図６（ａ）〜（ｄ）には、半導体層支持工程以降の処理が示されている。
（半導体層支持工程）
容器に透明支持体４０を構成する熱硬化前の液状のエポキシ樹脂を用意し、この上に第１実施例と同様の処理を経て、ｎ型半導体層１１および第２のｐ型半導体層１５の両表面に六角錐状突起が形成された成長基板剥離後のウエハを載せる。このとき、ｎ型半導体層１１側がエポキシ樹脂に浸るようにｎ層側を下面とする。その後、約１３０℃、６０分間の熱処理を行うことでエポキシ樹脂を硬化させ、ｎ型半導体層１１下面に透明支持体４０を形成する。ウエハの機械的強度を確保するため透明支持体４０の膜厚が２０μｍ以上となるように形成する。尚、透明支持体４０を、当初は厚めに形成しておき、その後研削することで膜厚を調整することとしてもよい。このように、透明支持体４０は、電流拡散性に優れるｎ型半導体層１１側に設けるのが好ましい。熱硬化前の液状のエポキシ樹脂に蛍光体を分散させておいてもよい。（図６（ａ））。
【００３８】
次に、透明支持体４０によって下面側（ｎ層側）が支持されたウエハの上から熱硬化前のＩＴＯペーストを塗布し、約１３０℃、６０分間の熱硬化処理を行い、第２のｐ型半導体層１５上に透明導電層２０を形成する。尚、透明支持体４０を構成するエポキシ樹脂を熱硬化させる前にＩＴＯペーストを塗布する方法も考えられるが、この場合、透明支持体４０と透明導電層２０の構成材料が混ざり合うこととなり好ましくないため、上記したように透明支持体４０を硬化させた後にＩＴＯペーストを塗布するのが好ましい。
【００３９】
次に、透明支持体４０の上面に所定のマスクパターンを有するレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介してドライエッチング処理を行うことにより透明支持体４０にｎ型半導体層１１に達する貫通孔を形成する。次に真空蒸着法を用いて透明支持体４０に形成された貫通孔内部を埋め込むようにＴｉ／Ａｌを堆積させてｎ型半導体層１１に接続された電極５０を形成する（図６（ｂ））。
（電極パッド形成工程）
先の工程においてｐ層側に形成された透明導電層２０上に電極パッド形成領域に対応する部分に開口部を有するレジストマスクを形成する。その後、例えばＡｕ又はＴｉ／Ａｌ等を真空蒸着した後、レジストを除去することにより、透明導電層２０上に電極パッド３０を形成する。先の半導体層支持工程においてウエハの機械的強度が確保されているので、本工程におけるウエハのハンドリング性が向上する。尚、電極パッド３０は、スクリーン印刷により電極パッド形成位置にＡｇペーストまたはクリーム半田を塗布することによって形成することとしてもよい（図６（ｃ））。
（チップ分離工程）
ウエハをチップに個片化する方法は上記第１実施例と同様であり、スクライブ装置を用いる方法、パルスレーザを使用する方法又はダイシング等により、個片化される。上記電極パッド形成工程同様、先の半導体層支持工程においてウエハの機械的強度が確保されているので、本工程におけるウエハのハンドリング性が向上する（図６（ｄ））。以上の各工程を経て本実施例に係る半導体発光素子２が完成する。
（第３実施例）
図７は、本発明の第３実施例に係る半導体発光素子３の断面図である。本実施例に係る半導体発光素子３は、エピタキシャル層１０の構造が上記第１および第２実施例に係る半導体発光装置と同様であり、電極および支持体の構造が上記各実施例と異なる。以下、上記各実施例と異なる部分について詳述する。
【００４０】
エピタキシャル層１０のｎ型半導体層１１および第２のｐ型半導体層１５の上面には、それぞれ透明導電層２０が設けられる。透明導電層２０の膜厚は、光取り出し効率の低下を防止するために、それぞれ１μｍ以下としておくことが望ましい。透明導電層２０の上面には、それぞれ透明支持体４０が設けられる。透明支持体４０は、発光波長に対して透光性を有する例えばエポキシ樹脂等によって構成される。透明支持体４０は、主に成長基板の剥離によって機械的強度が低下したエピタキシャル層１０を支持する役割を担う。半導体発光素子３の機械的強度を確保するために、透明支持体４０を含む半導体発光素子３の全体の厚みは２０μｍ以上であることが好ましい。このように、半導体発光素子３は、透明支持体４０によって機械的強度が確保されるので、透明導電層２０の厚みを第１実施例に係る半導体発光素子１と比較して薄くすることができ、光取り出し効率を向上させることができる。透明支持体４０は、機械的強度を有し、発光波長に対する透光性および加工性を備えた材料であればよく、エポキシ樹脂の他に、シリコーン樹脂、低融点ガラス、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂材料を用いることができる。また、透明支持体４０の内部に例えばＹＡＧ等の蛍光体を分散させることで、白色の発光素子とすることができる。本実施例においては、ｎ層側およびｐ層側の両面に透明支持体４０を有しているので、これらに蛍光体を混ぜることで、発光素子の両面から同一の発光色を得ることができる。
【００４１】
電極５０は、例えばＴｉ／ＡｌやＡｌ／Ｒｈ等からなり、透明支持体４０の各々を貫通し、ｎ層側およびｐ層側の透明導電層２０にそれぞれコンタクトしている。
【００４２】
次に上記した構造を有する半導体発光素子３の製造方法を図８を参照しつつ説明する。図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、半導体発光素子３の製造工程におけるプロセスステップ毎の断面図である。尚、半導体層成長工程、成長基板剥離工程、ウェットエッチング工程は、上記第１実施例において示したものと同様であるので、その説明は省略する。従って、図８（ａ）〜（ｃ）には、半導体層支持工程以降の処理が示されている。
（半導体層支持工程）
電極５０の形成位置に貫通孔が設けられた熱硬化済みの透明支持体４０を用意する。その後、この貫通孔内に表面張力や毛細管現象を利用して電極材料を充填し、電極５０を形成する。かかる処理は、毛細管現象を促進させるために減圧下若しくは真空中で行うことが望ましい。また、他の方法としては、透明支持体４０に設けられた貫通孔の内壁面を覆うように電極材料を蒸着し、この蒸着膜をシード層として電界めっき法によって貫通孔内部を電極材料で充たすようにしてもよい。また、白色の発光素子を製造する場合には、透明支持体４０内部にＹＡＧ等の蛍光体を予め分散させておいてもよい。
【００４３】
次に、電極５０が形成された透明支持体４０の上に透明導電層２０を構成するＩＴＯペーストを塗布する。透明支持体４０は既に熱硬化済みであり、強度を有しているため、スピンコート法によってＩＴＯペーストを塗布することができる。スピンコート法を用いることにより、透明導電層２０の膜厚制御が容易となり、また、ＩＴＯペーストを透明支持体４０の表面に均一に供給することができる。次に、ＩＴＯペーストが塗布された透明支持体４０の上に、第１実施例と同様の処理を経て、ｎ型半導体層１１および第２のｐ型半導体層１５の両表面に六角錐状突起が形成された成長基板剥離後のウエハを載せる（図８（ａ））。
【００４４】
次に、ウエハの上から、更にＩＴＯペーストを塗布し、この上に先に使用したものと同じ構造の電極５０が形成された透明支持体４０を載せる。尚、透明支持体４０にＩＴＯペーストを予め塗布したものをウエハの上に載せることとしてもよい。その後、約１３０℃、６０分間の熱処理を行い、ＩＴＯペーストを硬化させ、ｎ層側１１および第２のｐ型半導体層１５にそれぞれ接続された透明導電層２０を形成する。透明支持体４０の膜厚は、ウエハの機械的強度を確保するため半導体発光素子３の全体の膜厚が２０μｍ以上となるように形成しておく。尚、透明支持体４０は、当初は厚めに形成しておき、その後研削することで膜厚を調整することとしてもよい（図８（ｂ））。
（チップ分離工程）
ウエハをチップに個片化する方法は上記第１実施例と同様であり、スクライブ装置を用いる方法、パルスレーザを使用する方法又はダイシング等により、個片化される。上記電極パッド形成工程同様、先の半導体層支持工程においてウエハの機械的強度が確保されているので、本工程におけるウエハのハンドリング性が向上する（図８（ｃ））。以上の各工程を経て本実施例に係る半導体発光素子３が完成する。
（第４実施例）
図９は、本発明の第４実施例に係る半導体発光素子４の断面図である。本実施例に係る半導体発光素子４は、エピタキシャル層１０の構造が上記各実施例に係る半導体発光装置と同様であり、電極および支持体の構造が第３実施例と類似する。
【００４５】
すなわち、エピタキシャル層１０のｎ型半導体層１１および第２のｐ型半導体層１５の上面には、それぞれ透明導電層２０が設けられる。透明導電層２０の膜厚は、光取り出し効率の低下を防止するために、それぞれ１μｍ以下としておくことが望ましい。透明導電層２０の上面には、それぞれ透明支持体４０が設けられる。透明支持体４０は、発光波長に対して透光性を有する例えばエポキシ樹脂等によって構成される。透明支持体４０は、主に成長基板の剥離によって機械的強度が低下したエピタキシャル層１０を支持する役割を担う。半導体発光素子３の機械的強度を確保するために、透明支持体４０を含む半導体発光素子３の全体の厚みは２０μｍ以上であることが好ましい。透明支持体４０には、貫通孔が設けられ、この貫通孔の内部は上記透明導電層２０によって充たされる。透明支持体４０は、機械的強度を有し、発光波長に対する透光性および加工性を備えた材料であればよく、エポキシ樹脂の他に、シリコーン樹脂、低融点ガラス、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂材料を用いることができる。また、透明支持体４０の内部に例えばＹＡＧ等の蛍光体を分散させることで、白色の発光素子とすることができる。本実施例においては、ｎ層側およびｐ層側の両面に透明支持体４０を有しているので、これらに蛍光体を混ぜることで、両面から同一の発光色を得ることができる。
【００４６】
次に上記した構造を有する半導体発光素子４の製造方法を図１０を参照しつつ説明する。図１０（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、半導体発光素子４の製造工程におけるプロセスステップ毎の断面図である。尚、半導体層成長工程、成長基板剥離工程、ウェットエッチング工程は、上記第１実施例において示したものと同様であるので、その説明は省略する。従って、図１０（ａ）〜（ｄ）には、半導体層支持工程以降の処理が示されている。
（半導体層支持工程）
電極パッド３０の形成位置に貫通孔が設けられた熱硬化済みの透明支持体４０を用意する。この透明支持体４０上に透明導電層２０を構成するＩＴＯペーストを塗布する。透明支持体４０は既に熱硬化済みであり、強度を有しているため、スピンコート法によってＩＴＯペーストを塗布することができる。スピンコート法を用いることにより、透明導電層２０の膜厚制御が容易となり、また、ＩＴＯペーストを透明支持体４０表面に均一に供給することができる。透明支持体４０に設けられた貫通孔の内部は、表面張力や毛細管現象によって透明導電層２０で充たされる。尚、白色の発光素子を製造する場合には、透明支持体４０内部にＹＡＧ等の蛍光体を予め分散させておいてもよい。次に、ＩＴＯペーストが塗布された透明支持体４０の上に、第１実施例と同様の処理を経て、ｎ型半導体層１１および第２のｐ型半導体層１５の両表面に六角錐状突起が形成された成長基板剥離後のウエハを載せる（図１０（ａ））。
【００４７】
次に、ウエハの上から、更にＩＴＯペーストを塗布し、この上に先に使用したものと同じ構造の貫通孔が形成された透明支持体４０を載せる。尚、透明支持体４０にＩＴＯペーストを予め塗布したものをウエハの上に載せることとしてもよい。その後、約１３０℃、６０分間の熱処理を行い、ＩＴＯペーストを硬化させ、ｎ層側１１および第２のｐ型半導体層１５にそれぞれ接続された透明導電層２０を形成する。透明支持体４０の膜厚は、ウエハの機械的強度を確保するため半導体発光素子４の全体の膜厚が２０μｍ以上となるように形成しておく。尚、透明支持体４０は、当初は厚めに形成しておき、その後研削することで膜厚を調整することとしてもよい（図１０（ｂ））。
（電極パッド形成工程）
ｎ層側およびｐ層側にそれぞれ設けられた透明支持体４０上に電極パッド形成領域に対応する部分に開口部を有するレジストマスクを形成する。その後、例えばＡｕ又はＴｉ／Ａｌ等を真空蒸着した後、レジストを除去することにより、透明支持体４０上に電極パッド３０を形成する。先の半導体層支持工程においてウエハの機械的強度が確保されているので、本工程におけるウエハのハンドリング性が向上する。尚、電極パッド３０は、スクリーン印刷により電極パッド形成位置にＡｇペーストまたはクリーム半田を塗布することによって形成することとしてもよい（図１０（ｃ））。
（チップ分離工程）
ウエハをチップに個片化する方法は上記第１実施例と同様であり、スクライブ装置を用いる方法、パルスレーザを使用する方法又はダイシング等により、個片化される。上記電極パッド形成工程同様、先の半導体層支持工程においてウエハの機械的強度が確保されているので、本工程におけるウエハのハンドリング性が向上する（図１０（ｄ））。以上の各工程を経て本実施例に係る半導体発光素子４が完成する。
【００４８】
次に、上記各実施例に係る半導体発光素子を適用した半導体発光装置の構成を図１１（ａ）に示す。上記の如く、本発明に係る半導体発光素子は、ｎ型半導体層１１および第２のｐ型半導体層１５の両表面には、ウルツ鉱型（六方晶）の結晶構造に由来した六角錐状突起が形成されており、半導体発光素子の両表面からの光の取り出し効率が改善されている。かかる構造の半導体発光素子を照明装置に応用する場合には、反射部材を設けることなく全周方向に光を放射するパッケージ構成が最も光の取り出し効率が高い。反射部材を設けると反射面においてロスが生じ、また、活性層内部に戻った光が熱エネルギーに変換されてしまう場合があるからである。本実施例の半導体発光装置は、透光性部材のみによって構成することで反射部材を完全に排除し、半導体発光素子１の両面から発せられる光を全周方向に放射させることよって光の取り出し効率を最大にできる半導体発光装置の構成例である。
【００４９】
半導体発光素子１は、透明基板１１０上にマウントされる。図１１（ｂ）に、透明基板１１０の上面図を示す。透明基板１１０を構成する透光性を有するガラス基板１１１上には、半導体発光素子１が搭載される実装パッド１１２とボンディングワイヤーが接続されるボンディングパッド１１３とが設けられている。実装パッド１１２とボンディングパッド１１３は、ＩＴＯ等からなる透明導体配線１１４によって電気的に接続されている。実装パッド１１２およびボンディングパッド１１３は、透明導体配線１１４のランド部にＡｕ等を蒸着することにより形成することができる。このように、透明基板１１０は、パッド部以外は全て透光性部材で構成される。尚、ガラス基板１１１に代えて透光性を有するエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等からなる樹脂基板を用いることも可能である。
【００５０】
半導体発光素子１は、実装パッド１１２上に半田付け又は導電性ペーストにより透明基板１１０上に接合される。半導体発光素子１の実装面とは反対側の電極パッドは、ボンディングワイヤー１２１を介して一方のリード端子１３０に接続される。また、透明基板１１０上のボンディングパッド１１３は、ボンディングワイヤー１２２を介して他方のリード端子１３０に接続される。半導体発光素子１、透明基板１１０およびリード端子１３０の一部は、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等からなる透明封止樹脂１４０内に埋設される。本実施例の半導体発光装置１００は、全周方向から光は放射する構成とするため、透明樹脂１４０は略球形であることが望ましい。
【００５１】
このように、半導体発光装置を全て透光性部材で構成することにより、半導体発光素子の両面から発せられる光を反射させることなく全周方向に取り出すようにしたので、両面に凹凸が形成され、光取り出し効率が改善された本発明に係る半導体発光素子の性能を最大限に引き出すことができる最も好適な構造であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。
【図２】ＧａＮの結晶構造における２つの極性を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施例に係る半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図４】図４（ｄ）〜（ｆ）は、本発明の第１実施例に係る半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施例に係る半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施例に係る半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施例に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第４実施例に係る半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明に係る半導体発光素子を搭載した半導体発光装置の構成を示す図である。図１１（ｂ）は、本発明の実施例である半導体発光装置において使用される透明基板の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  エピタキシャル層
１１  ｎ型半導体層
１２  活性層
１３  第１のｐ型半導体層
１４  極性反転層
１５  第２のｐ型半導体層
２０  透明導電層
３０  電極パッド
４０  透明支持体
５０  電極
９０  サファイア基板
１１０  透明基板
１３０  リード端子
１４０  透明封止樹脂
【図１】
2010062493.tif 000003
【図２】
2010062493.tif 000004
【図３】
2010062493.tif 000005
【図４】
2010062493.tif 000006
【図５】
2010062493.tif 000007
【図６】
2010062493.tif 000008
【図７】
2010062493.tif 000009
【図８】
2010062493.tif 000010
【図９】
2010062493.tif 000011
【図１０】
2010062493.tif 000012
【図１１】
2010062493.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月12日(2008.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
続いて、ｎ型半導体層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。