(57)【要約】【課題】窒化物半導体層や成長用基板に溝を形成する必要がないために簡易に製造することができ、歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる窒化物半導体発光素子の製造方法および窒化物半導体発光素子を提供する。【解決手段】空間を形成することによって、成長用基板を剥離する窒化物半導体発光素子の製造方法とその製造方法により製造された窒化物半導体発光素子である。【選択図】図６
2014041964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長用基板の第１の表面上にＡｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に、第１導電型窒化物半導体層と、発光層と、第２導電型窒化物半導体層とをこの順序で結晶成長させることによって、多層窒化物半導体層を形成する工程と、
前記多層窒化物半導体層を形成する工程の後に、前記多層窒化物半導体層を支持基板の表面上に接合する工程と、
前記支持基板の表面上に接合する工程の後に、前記成長用基板の第２の表面側から前記成長用基板を薄型化する工程と、
前記成長用基板の前記第２の表面側から光を照射することによって、前記光の少なくとも一部を前記バッファ層に吸収させて、前記成長用基板を剥離する工程と、を含み、
前記成長用基板を剥離する工程においては、前記光の少なくとも一部を吸収した前記バッファ層の少なくとも一部が分解して生成した窒素ガスにより、前記成長用基板と前記バッファ層または前記多層窒化物半導体層との間に空間を形成することによって、前記成長用基板を剥離する、窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記バッファ層がＡｌＮからなる、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記多層窒化物半導体層と前記バッファ層との合計の厚さが３μｍ以上である、請求項１または２に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記バッファ層を形成する工程において、前記バッファ層は、前記成長用基板の前記第１の表面に接するようにして形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記成長用基板を薄型化する工程において、前記成長用基板の厚さは、１００μｍ以下とされる、請求項１から４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記成長用基板を薄型化する工程の後に、前記成長用基板の前記第２の表面を鏡面研磨する工程をさらに含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記光の照射領域が、全ての辺の長さが３００μｍ以上の矩形である、請求項１から６のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記光の波長が２００ｎｍ以下である、請求項１から７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記光は、ＡｒＦエキシマレーザ装置から照射される、請求項１から８のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記成長用基板がサファイア基板である、請求項１から９のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
成長用基板の第１の表面上に、Ａｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層と、第１導電型窒化物半導体層と、発光層と、第２導電型窒化物半導体層とをこの順序で結晶成長させることによって、多層窒化物半導体層を形成する工程と、
前記多層窒化物半導体層を形成する工程の後に、前記多層窒化物半導体層を支持基板の表面上に接合する工程と、
前記支持基板の表面上に接合する工程の後に、前記成長用基板の第２の表面側から前記成長用基板を薄型化する工程と、
前記成長用基板の前記第２の表面側から光を照射することによって、少なくとも前記光が照射された領域における前記成長用基板を粉砕して、空間を形成して、前記成長用基板を剥離する工程と、を含む、窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
成長用基板の第１の表面上に、Ａｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層と、第１導電型窒化物半導体層と、発光層と、第２導電型窒化物半導体層とをこの順序で結晶成長させることによって、多層窒化物半導体層を形成する工程と、
前記多層窒化物半導体層を形成する工程の後に、前記多層窒化物半導体層に接合材料を接合する工程と、
前記成長用基板の前記第２の表面側から光を照射して、前記バッファ層および前記多層窒化物半導体層の少なくとも一方を変形させ、前記バッファ層または前記多層窒化物半導体層と前記成長用基板との間に空間を形成して、前記成長用基板を剥離する工程と、を含む、窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法によって製造された、窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
前記窒化物半導体発光素子の発光波長が３２０ｎｍ未満である、請求項１３に記載の窒化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光素子の製造方法および窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体は今や日常生活に欠かせない存在である。照明の分野でも半導体装置の一種である発光ダイオード（ＬＥＤ）が、従来の蛍光灯や白熱灯にとって代わりつつある。また、ＬＥＤが、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの液晶表示パネルのバックライトや、交通信号機などに用いられていることは多くの人の知るところである。
【０００３】
ＬＥＤに用いられる半導体には様々な種類のものがあるが、最近ではＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮおよびそれらの混晶に代表される窒化物半導体が注目されている。窒化物半導体は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体およびＡｌＧａＩｎＰ系半導体に比べてバンドギャップＥｇが大きく、直接遷移型であるため、紫外光から緑色光にわたる広い波長領域での発光が可能である。窒化物半導体は、このような特質を生かして、各種波長の光を出力する半導体レーザ素子や、紫外光から赤色光までの広い発光波長範囲をカバーできるＬＥＤなどに利用することができる。
【０００４】
窒化物半導体を用いた窒化物半導体発光素子は、発光波長範囲が広いため、プロジェクターやフルカラーディスプレイへの応用が考えられている。また、発光波長を短波長化できるという特質を生かして、殺菌、浄水および公害物質の高速分解などの公衆衛生および環境分野への適用、ならびに各種医療分野への適用に期待が高まっている。それに伴い、深紫外領域（波長：２００ｎｍ〜３５０ｎｍ）で発光する半導体発光素子の研究開発が各研究機関で精力的に進められている。
【０００５】
窒化物半導体はバルク単結晶としての製造が困難なために、窒化物半導体発光素子は、サファイア基板または炭化珪素基板などの異種基板上にＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）により窒化物半導体層を結晶成長させることが行なわれている。
【０００６】
異種基板の中でも、サファイア基板は、エピタキシャル成長による結晶成長工程における高温アンモニア雰囲気中の安定性に優れているため、成長用基板として主に用いられている。しかしながら、サファイア基板は絶縁性基板であり、導通が取れないことからサファイア基板を挟むようにして、ｎ電極およびｐ電極を設けた構造の窒化物半導体発光素子とすることができない。
【０００７】
したがって、サファイア基板上に窒化物半導体層を結晶成長させることにより製造される窒化物半導体発光素子は、たとえばサファイア基板上にｎ型窒化ガリウム層および窒化物半導体発光素子構造をエピタキシャル成長により結晶成長させた後に、ｎ型窒化ガリウム層の表面が露出するまでエッチングし、ｎ型窒化ガリウム層の露出した表面上にｎ電極を形成することによって、同一の表面側にｎ電極とｐ電極を設ける構造を有するのが一般的である。
【０００８】
しかしながら、同一の表面側にｎ電極とｐ電極を設けた窒化物半導体発光素子の構造とした場合には、ｎ電極に近接したメサ部分に電流が集中しやすいことから、発光層に電流を均一に注入するのが難しく、発光層を均等に発光させるのが困難となる。また、同一の表面側で、ｐ電極とｎ電極の両方にワイヤボンディング用電極を形成する必要があることから、導電性基板上に窒化物半導体を結晶成長させた、ｐ電極またはｎ電極のいずれか一方にワイヤボンディング用電極を設ければ良い構造の窒化物半導体発光素子よりも有効発光面積が狭まってしまう。
【０００９】
このような問題を解決するため、サファイア基板上に窒化物半導体を結晶成長させた後にサファイア基板を剥離し、窒化物半導体を露出させ、窒化物半導体の露出表面上にｎ電極を形成することによって、窒化物半導体発光素子を製造する方法がある。
【００１０】
たとえば特許文献１には、サファイア基板上に一又は二以上のＧａＮ層を形成した後にレーザースクライビング若しくは反応性イオンエッチングによりＧａＮ層の選択的除去を行なって溝を形成し、その後、ＧａＮ層に導電性基板を結合し、サファイア基板をレーザーリフトオフによって除去する方法が開示されている（特許文献１の段落［００４０］等）。
【００１１】
また、非特許文献１には、溝が形成されたサファイア基板の表面上にＡｌＮバッファ層を成長することによって、ＡｌＮバッファ層中にボイド（空間）を形成し、ＡｌＮバッファ層中のボイドを利用してサファイア基板を分離する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００７−５３４１６４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】S. Hwang et al., “276 nm Substrate-Free Flip-Chip AlGaN Light-Emitting Diodes”, Applied Physics Express 4 (2011) 032102
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記の特許文献１および非特許文献１に記載の方法を窒化物半導体発光素子の製造に適用した場合には、ＧａＮ層に溝を形成する工程、およびサファイア基板の表面に溝を形成する工程が必要となるため、窒化物半導体発光素子の製造工程が複雑になって、歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができないという問題があった。
【００１５】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、窒化物半導体層や成長用基板に溝を形成する必要がないために簡易に製造することができ、歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる窒化物半導体発光素子の製造方法および窒化物半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、成長用基板の第１の表面上にＡｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層を形成する工程と、バッファ層上に、第１導電型窒化物半導体層と、発光層と、第２導電型窒化物半導体層とをこの順序で結晶成長させることによって、多層窒化物半導体層を形成する工程と、多層窒化物半導体層を形成する工程の後に多層窒化物半導体層を支持基板の表面上に接合する工程と、支持基板の表面上に接合する工程の後に成長用基板の第２の表面側から成長用基板を薄型化する工程と、成長用基板の第２の表面側から光を照射することによって、光の少なくとも一部をバッファ層に吸収させて、成長用基板を剥離する工程と、を含み、成長用基板を剥離する工程においては、光の少なくとも一部を吸収したバッファ層の少なくとも一部が分解して生成した窒素ガスにより、成長用基板とバッファ層または多層窒化物半導体層との間に空間を形成することによって、成長用基板を剥離する、窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【００１７】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、バッファ層がＡｌＮからなることが好ましい。
【００１８】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、多層窒化物半導体層とバッファ層との合計の厚さが３μｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、バッファ層は成長用基板の第１の表面に接するようにして形成されることが好ましい。
【００２０】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、成長用基板を薄型化する工程において、成長用基板の厚さは１００μｍ以下とされることが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、成長用基板を薄型化する工程の後に成長用基板の第２の表面を鏡面研磨する工程をさらに含むことが好ましい。
【００２２】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、光の照射領域が、全ての辺の長さが３００μｍ以上の矩形であることが好ましい。
【００２３】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、光の波長が２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、光は、ＡｒＦエキシマレーザ装置から照射されることが好ましい。
【００２５】
本発明の第１の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、成長用基板がサファイア基板であることが好ましい。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、成長用基板の第１の表面上に、Ａｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層と、第１導電型窒化物半導体層と、発光層と、第２導電型窒化物半導体層とをこの順序で結晶成長させることによって、多層窒化物半導体層を形成する工程と、多層窒化物半導体層を形成する工程の後に多層窒化物半導体層を支持基板の表面上に接合する工程と、支持基板の表面上に接合する工程の後に成長用基板の第２の表面側から成長用基板を薄型化する工程と、成長用基板の第２の表面側から光を照射することによって、少なくとも光が照射された領域における成長用基板を粉砕して、空間を形成して、成長用基板を剥離する工程と、を含む窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【００２７】
本発明の第３の態様によれば、成長用基板の第１の表面上に、Ａｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層と、第１導電型窒化物半導体層と、発光層と、第２導電型窒化物半導体層とをこの順序で結晶成長させることによって、多層窒化物半導体層を形成する工程と、多層窒化物半導体層を形成する工程の後に多層窒化物半導体層に接合材料を接合する工程と、成長用基板の第２の表面側から光を照射して、バッファ層および多層窒化物半導体層の少なくとも一方を変形させ、バッファ層または多層窒化物半導体層と成長用基板との間に空間を形成して成長用基板を剥離する工程と、を含む、窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【００２８】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第１〜３の態様の窒化物半導体発光素子の製造方法によって製造された窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【００２９】
本発明の第４の態様の窒化物半導体発光素子においては、窒化物半導体発光素子の発光波長が３２０ｎｍ未満であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、窒化物半導体層や成長用基板に溝を形成する必要がないために簡易に製造することができ、歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる窒化物半導体発光素子の製造方法および窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図３】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図５】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図６】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図７】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な平面図である。
【図８】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な平面図である。
【図９】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１０】（ａ）は実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の光の照射方法の好ましい一例を示す図解する模式的な平面図であり、（ｂ）は実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の光の照射方法の好ましい一例を示す図解する模式的な断面図である。
【図１１】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の光の照射方法のさらに好ましい一例を示す図解する模式的な平面図である。
【図１２】成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設ける工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１３】成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設けなかった場合における多層窒化物半導体層を支持基板に接合する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１４】成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設けた場合における多層窒化物半導体層を支持基板に接合する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１５】成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設けた場合における多層窒化物半導体層から支持基板を剥離する工程の一部の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１６】成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設けた場合における多層窒化物半導体層から支持基板を剥離する工程の一部の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１７】実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法において、多層窒化物半導体層から成長用基板を剥離する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１８】実施の形態３の窒化物半導体発光素子の製造方法において、多層窒化物半導体層から成長用基板を剥離する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１９】実験例１において、チップに光を照射する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図２０】（ａ）は実験例１においてチップに光を照射する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）の光の照射後のノンドープＡｌＮバッファ層の状態の模式的な平面図である。
【図２１】実験例１において導電性接着剤の設置位置とずれた箇所に光を照射する工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図２２】（ａ）は導電性接着剤の設置位置とずれた箇所に光を照射する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）の光の照射後のノンドープＡｌＮバッファ層の状態の模式的な平面図である。
【図２３】実験例１のチップの模式的な断面図である。
【図２４】実験例２のチップの模式的な断面図である。
【図２５】実験例３において光の照射によってノンドープＡｌＮバッファ層および多層窒化物半導体層が粉砕された状態を図解する模式的な平面図である。
【図２６】実験例４において光の照射によりサファイア基板が粉砕された状態を図解する模式的な平面図である。
【図２７】図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿った模式的な断面図である。
【図２８】（ａ）は実験例７において光の照射によって多層窒化物半導体層からサファイア基板を剥離した状態を図解する模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）の状態を図解する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００３３】
＜実施の形態１＞
（バッファ層の形成）
まず、図１の模式的断面図に示すように、成長用基板１の第１の表面１ａ上にＡｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層２を形成する。
【００３４】
成長用基板１としては、成長用基板１の第１の表面１ａ上にＡｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層２を形成することができるものであれば特に限定されないが、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板を用いることが好ましい。サファイア（Ａｌ2Ｏ3）は、たとえば１５０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる広い波長領域の光に対して高い透過率を有していることから、成長用基板１の材料として好適である。
【００３５】
バッファ層２としては、たとえばＡｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ（０＜ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１≦１）の式で表わされる窒化物半導体を用いることができ、なかでもＡｌＮを用いることがより好ましい。バッファ層２としてＡｌＮを用いた場合には、バッファ層２の熱分解により発生する金属がＡｌの１種類となり、他の金属との合金などが形成されることがないため、空間の形成による成長用基板１の剥離をより円滑に行なうことができる。
【００３６】
バッファ層２は、成長用基板１の第１の表面１ａに接するようにして形成されることが好ましい。後述する成長用基板１を剥離する工程において、照射された光をバッファ層２が吸収して熱分解することにより窒素ガスが発生するが、バッファ層２が成長用基板１の第１の表面１ａに接するようにして形成されている場合には、当該窒素ガスにより、成長用基板１とその一部が分解されたバッファ層２、またはバッファ層２の全部が分解された場合は、後述する多層窒化物半導体層との間に空間が形成されやすくなるため、空間の形成による成長用基板１の剥離をより円滑に行なうことができる。
【００３７】
バッファ層２の形成方法は、特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法などの結晶成長法が用いられてもよく、スパッタリング法などの物理的気相成長法が用いられてもよい。バッファ層２は結晶質であってもよく、非晶質であってもよい。
【００３８】
（多層窒化物半導体層の形成）
次に、図２の模式的断面図に示すように、バッファ層２上に、ｎ型窒化物半導体層３と、発光層４と、ｐ型窒化物半導体層５とをこの順序で結晶成長させることによって、多層窒化物半導体層６を形成する。
【００３９】
ｎ型窒化物半導体層３としては、たとえばＡｌx2Ｉｎy2Ｇａz2Ｎ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２≠０）の式で表わされる窒化物半導体にｎ型不純物をドープしたものを用いることができる。ｎ型不純物としては、たとえばシリコンなどを用いることができる。
【００４０】
発光層４としては、たとえばＡｌx3Ｉｎy3Ｇａz3Ｎ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１、０≦ｚ３≦１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３≠０）の式で表わされる窒化物半導体からなる量子井戸層を１つのみ含む単一量子井戸発光層（ＳＱＷ）を用いることができる。また、発光層４としては、たとえばＡｌx3Ｉｎy3Ｇａz3Ｎ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１、０≦ｚ３≦１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３≠０）の式で表わされる窒化物半導体からなる量子井戸層の複数と、当該量子井戸層の間に当該量子井戸層よりもバンドギャップの大きいたとえばＡｌx4Ｉｎy4Ｇａz4Ｎ（０≦ｘ４≦１、０≦ｙ４≦１、０≦ｚ４≦１、ｘ４＋ｙ４＋ｚ４≠０）の式で表わされる窒化物半導体からなる量子障壁層を含む多重量子井戸発光層（ＭＱＷ）を用いることができる。なお、発光層４には、ｎ型不純物および／またはｐ型不純物がドープされていてもよい。発光層４にドープされるｎ型不純物としては、たとえばシリコンなどを用いることができ、ｐ型不純物としては、たとえばマグネシウムなどを用いることができる。
【００４１】
ｐ型窒化物半導体層５としては、たとえばＡｌx5Ｉｎy5Ｇａz5Ｎ（０≦ｘ５≦１、０≦ｙ５≦１、０≦ｚ５≦１、ｘ５＋ｙ５＋ｚ５≠０）の式で表わされる窒化物半導体にｐ型不純物をドープしたものを用いることができる。ｐ型不純物としては、たとえばマグネシウムなどを用いることができる。
【００４２】
多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１は３μｍ以上であることが好ましく、４μｍ以上であることがより好ましい。多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１が３μｍ以上である場合、特に４μｍ以上である場合には、後述する成長用基板１を剥離する工程において、光の照射によりバッファ層２が熱分解して成長用基板１とその一部が分解されたバッファ層２、またはバッファ層２の全部が分解された場合は、多層窒化物半導体層６との間に空間が形成される際に多層窒化物半導体層６は応力を受けるが、当該応力による多層窒化物半導体層６への衝撃を抑え、多層窒化物半導体層６にクラックが発生するのを抑えることができる傾向が大きくなる。
【００４３】
多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１が３μｍ以上である場合には、成長用基板１と発光層４との間の距離Ｔ２は、Ｔ１＞Ｔ２の関係を維持しつつ、３μｍ以上であることが好ましい。この場合には、後述する成長用基板１を剥離する工程において、光の照射によりバッファ層２が熱分解する箇所と、発光層４との間の距離Ｔ２が大きくなり、バッファ層２に光を照射する際に発生する熱の発光層４に対する影響も抑制されるため好ましい。
【００４４】
多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１は１０μｍ以下であることが好ましい。多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１が１０μｍ以下である場合には、多層窒化物半導体層６の形成時間および原料コストの増大を抑えることができる。
【００４５】
次に、多層窒化物半導体層６の積層後の成長用基板１を分割することによってチップ化する。チップの表面の大きさは、特に限定されず、たとえば１辺が４ｍｍの正方形状、１辺が５ｍｍの正方形状、および１辺が１０ｍｍの正方形状など、さらには、矩形形状などを挙げることができる。チップの表面を大面積化することによって、大出力化が可能となるため、好ましい。
【００４６】
なお、チップ化は、この段階で行なわなくてもよく、ウエハの状態で加工を進め、最終段階でチップ化を行なってもよい。
【００４７】
（多層窒化物半導体層の接合）
次に、図３の模式的断面図に示すように、多層窒化物半導体層６を支持基板９の表面上に接合する。
【００４８】
多層窒化物半導体層６を支持基板９の表面上に接合する方法は特に限定されないが、たとえば多層窒化物半導体層６上に積層されたｐ側電極７と、支持基板９の表面上に設置された接合材料８とを接合することにより行なうことができる。
【００４９】
ｐ側電極７としては、ｐ型窒化物半導体層５と接触抵抗が低い材料を好適に用いることができ、たとえば、Ｐｄ層とＡｕ層との積層体、Ｎｉ層とＡｕ層との積層体、Ａｌ層、Ｎｉ層またはＰｔ層などを用いることができる。なかでも、ｎ側から光を取り出す構造において、発光層４からの発光をｐ側電極７でより高い反射率で反射させる観点からは、ｐ側電極７としてＡｌ層を用いることが好ましいが、Ｎｉ層およびＰｔ層も発光層４からの発光に対して比較的高い反射率を有しており、ｐ型窒化物半導体層５との接触抵抗も低くなる観点から好ましい。
【００５０】
ｐ側電極７の形成方法は特に限定されないが、たとえばＥＢ（Electron Beam）蒸着法などを用いることができる。
【００５１】
また、ｐ側電極７が形成されるｐ型窒化物半導体層５の表面は、ｐ側電極７の形成に先立って酸処理が行なわれていてもよく、酸処理は、たとえば、ｐ型窒化物半導体層５の表面をフッ酸に３分間浸漬した後に、水洗し、乾燥することにより行なうことができる。
【００５２】
また、ｐ側電極７の形成後には、ｐ側電極７の熱処理が行なわれてもよく、ｐ側電極７の熱処理は、たとえば、酸素雰囲気、窒素雰囲気または乾燥空気の雰囲気下で、約８００℃で約１０分間、ｐ側電極７を加熱することにより行なうことができる。
【００５３】
支持基板９としては、たとえば、Ｓｉ、ＳｉＣ若しくはＧａＡｓ等の半導体から成る半導体基板、または金属単体基板若しくは２種以上の金属の複合体から成る金属基板を用いることができる。金属基板としては、たとえば、Ａｇ、Ｃｕ、ＡｕおよびＰｔ等の高導電性金属から選択された１種以上の金属と、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉ等の高硬度の金属から選択された１種以上の金属とからなるものを用いることができる。また、金属基板としては、たとえば、Ｃｕ−ＷまたはＣｕ−Ｍｏなどの複合体を用いることもできる。また、支持基板９としては、放熱性に優れたセラミックなどを用いることもできる。
【００５４】
接合材料８としては、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｄ、Ｉｎ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｐｔ−ＡｕまたはＴｉ−Ｐｔ−Ｓｎ等を用いることが好ましい。接合材料８としてこれらの材料を用いた場合には、共晶反応により、ｐ側電極７と接合することが可能となる。なお、共晶反応により形成された共晶形成層は、ｐ側電極７との接合時に互いに拡散して共晶を形成する層である。
【００５５】
共晶形成層の組み合わせとしては、たとえば、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｄ、またはＩｎ−Ｐｄの組み合わせなどが可能である。また、接合材料８を共晶反応によりｐ側電極７と接合する場合には、その接合温度は、たとえば１５０℃〜４００℃程度の範囲とすることができる。
【００５６】
また、接合材料８としては、Ａｇなどを含有する熱硬化型の導電性接着剤を使用することもできる。接合条件としては、たとえば、数百Ｎ〜数ｋＮ程度の加圧を行い、１５０℃〜４００℃程度に加熱し、真空若しくは窒素雰囲気中で、１５分程度保持する条件を挙げることができる。
【００５７】
なお、上記においては、成長用基板１側から、バッファ層２、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４、ｐ型窒化物半導体層５とし、ｐ型窒化物半導体層５上にｐ側電極７を形成し、支持基板９の表面上に設置された接合材料８とを接合する例を示したが、上下反転する構成とする事も可能である。具体的には、成長用基板１側から、バッファ層２、ｐ型窒化物半導体層５、発光層４、ｎ型窒化物半導体層３の順に積層し、ｎ型窒化物半導体層３上にｎ側電極を形成し、支持基板９の表面上に設置された接合材料８とを接合することも可能である。
【００５８】
（成長用基板の薄型化）
次に、図４の模式的断面図に示すように、成長用基板１の第２の表面１ｂ側から成長用基板１を薄型化する。成長用基板１を薄型化する方法は特に限定されないが、たとえば、成長用基板１の第２の表面１ｂを研削および／または研磨することにより行なうことができる。
【００５９】
成長用基板１の薄型化により、成長用基板１の厚さｔ１は、１００μｍ以下とされることが好ましく、８０μｍ以下とされることがより好ましく、６０μｍ以下とされることが特に好ましい。成長用基板１の厚さｔ１が１００μｍ以下である場合、より好ましくは８０μｍ以下である場合、特に６０μｍ以下である場合には、後述する成長用基板１を剥離する工程において、光の照射によりバッファ層２を熱分解して、成長用基板１と、その一部が分解したバッファ層２または多層窒化物半導体層６との間に空間が形成されやすくなるため、成長用基板１の剥離をより円滑に行なうことができるようになる。
【００６０】
また、成長用基板１の薄型化により、成長用基板１の厚さｔ１は、２０μｍ以上とされることが好ましい。成長用基板１の薄型化により、成長用基板１の厚さｔ１が２０μｍ以上とされた場合には、成長用基板１が薄くなりすぎることによって、たとえば、発光効率の低下などといった多層窒化物半導体層６に悪影響が及ぶ可能性が低くなる。
【００６１】
成長用基板１を薄型化した後には、成長用基板１の第２の表面１ｂを鏡面研磨することが好ましい。成長用基板１の第２の表面１ｂを鏡面とすることによって、後述する成長用基板１を剥離する工程において照射された光が、成長用基板１の第２の表面１ｂで散乱されないため、バッファ層２に均一に光を照射することが可能となるため、成長用基板１の均一な剥離が可能となる。
【００６２】
本明細書において、「鏡面」とは、従来から公知の鏡面研磨プロセスで実施可能な鏡面を意味する。
【００６３】
以下、成長用基板１を薄型化する方法の好ましい一例について説明する。まず、成長用基板１の第２の表面１ｂを研削することによって、成長用基板１の厚さを、たとえば１５０μｍ〜２００μｍ程度とする。次に、研削によって生じたスクラッチ傷を除去し、研削後の成長用基板１の第２の表面の鏡面性を向上させるため、たとえば４０μｍ〜１００μｍ程度の厚さになるまで研磨により薄くする。その後、ＣＭＰ（化学機械研磨）を実施する。ＣＭＰを実施することにより、さらに、数μｍ程度薄膜化される。ＣＭＰにより成長用基板１の第２の表面のスクラッチ傷を除去することができるため、成長用基板１の第２の表面１ｂにおいて、照射された光１０が散乱されず、バッファ層２に均一に照射することが可能となる。また、ＣＭＰによって、成長用基板１に形成されたスクラッチ傷がその一部が熱分解したバッファ層２、または、多層窒化物半導体層６に転写されるのを防ぐことができる。
【００６４】
また、バッファ層２に照射される光の均一性が低下した場合でも、成長用基板１を剥離することができる場合には、成長用基板１の第２の表面１ｂを粗面としてもよい。なお、成長用基板１の第２の表面１ｂが粗面であるとは、ＣＭＰを行なわずに、成長用基板１の第２の表面１ｂを研削および／または研磨した後の表面状態よりも粗い面を意味する。
【００６５】
（成長用基板の剥離）
次に、図５の模式的断面図に示すように、成長用基板１の第２の表面１ｂ側から光１０を照射することによって、光１０の少なくとも一部をバッファ層２に吸収させて、成長用基板１を剥離する。
【００６６】
ここで、成長用基板１の剥離においては、光１０の少なくとも一部をＡｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層２が吸収し、バッファ層２の少なくとも一部が熱分解して窒素ガスが生成する。この窒素ガスにより、応力波が発生し、応力波の力によって薄型化された成長用基板１が変形することで、成長用基板１と多層窒化物半導体層６との間に、たとえば図６の模式的断面図に示すような空間１１が形成される。そして、この空間１１の形成により、成長用基板１を剥離することができる。
【００６７】
したがって、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法のように溝を形成する必要がないため、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法と比較して、簡易かつ歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【００６８】
また、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、成長用基板１を薄型化することによって、光照射により発生する応力波の影響を成長用基板１側に逃がすことができるため、非特許文献１に記載の方法のように、衝撃緩和としての溝を別途形成する必要がない。また、ボイドなどの空間形成のための製造工程も不要となる点でも、非特許文献１に記載の方法よりも優れている。
【００６９】
（光の照射）
図７に、成長用基板１の第２の表面１ｂに対する光１０の照射方法の一例を図解する模式的な平面図を示す。図７に示すように、光１０は、成長用基板１の第２の表面１ｂにおいて、光１０の照射領域１２を矢印１３の方向に移動させながら照射される。
【００７０】
図７の上側に示されるように、照射領域１２が互いに重複しないように、照射領域１２を隣接させて光１０を照射してもよく、図７の下側に示されるように、照射領域１２の少なくとも一部を重複させながら光１０を照射してもよい。
【００７１】
ここで、光１０の１照射の照射領域１２は、全ての辺の長さが３００μｍ以上の矩形であることが好ましく、一辺の長さＷ１が３００μｍ以上の正方形であることがより好ましい。たとえば図８の模式的平面図に示すように、照射領域１２が円形となるように光１０を照射することもできるが、照射領域１２が円形である場合、チップサイズの全面をくまなく照射するためには、照射領域１２の少なくとも一部を重複させなければならない。また、図７の下側に示されるように照射領域１２の少なくとも一部を重複させながら光１０を照射する場合であっても、矩形または正方形を用いた場合には、光１０の照射領域１２の面積を有効に利用できる。
【００７２】
さらに、光１０の照射領域１２は、一辺の長さＷ１が５００μｍ以上の正方形であることがより好ましく、一辺の長さＷ１が８００μｍ以上の正方形であることがさらに好ましい。光１０の照射領域１２が、一辺の長さＷ１が５００μｍ以上の正方形である場合には、光１０の照射歩留まりが向上し、一辺の長さＷ１が８００μｍ以上の正方形である場合には、１回の照射面積が大きくなり、成長用基板１の剥離に必要な光１０の照射回数が低減するため、スループットが上がる。
【００７３】
また、光１０の照射領域１２は、一辺の長さＷ１が２０００μｍ以下の正方形であることが好ましい。光１０の照射領域１２が一辺の長さＷ１が２０００μｍ以下の正方形である場合には、成長用基板１の剥離に必要な光１０のエネルギー密度を容易に得ることができる。
【００７４】
なお、本明細書において、「矩形」および「正方形」は、厳密に、「矩形」および「正方形」であることを意味しておらず、たとえば下記に示すメタルマスクまたはフォトマスクによる整形可能な程度に変更されていてもよい。たとえば、「矩形」および「正方形」には、光の干渉などにより、矩形または正方形の４隅が正確に直角ではなく、丸みを帯びているものも含まれる。また、「正方形」には、フォトマスクやメタルマスクが正方形であっても、光学系の調整により、一辺の長さが完全に同一にならないものなども含まれる。
【００７５】
なお、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、光１０の照射領域１２の面積が大きい方が、成長用基板１と、その一部が熱分解したバッファ層２または多層窒化物半導体層６との間に形成される空間１１も大きくなるため、円滑に空間１１を形成でき、成長用基板１を容易に剥離できる傾向にある。また、光１０の照射領域１２は、たとえば、メタルマスクまたはフォトマスクなどで整形することができる。
【００７６】
また、成長用基板１の第２の表面１ｂに照射される光１０の波長は、２００ｎｍ以下であることが好ましい。照射される光１０の波長が２００ｎｍ以下である場合には、成長用基板１がサファイア基板であるときに、光１０が成長用基板１を好適に透過し、Ａｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層２が光１０を効率的に吸収して熱分解する傾向にある。特に、バッファ層２をＡｌＮとした場合に好適である。
【００７７】
光１０の照射条件の一例としては、光１０の光源としてはＡｒＦエキシマレーザ装置を用いることができ、光１０のエネルギ密度は５００〜８０００ｍＪ／ｃｍ2程度とすることができる。
【００７８】
なお、成長用基板１の第２の表面１ｂをＣＭＰなどによって鏡面研磨した場合でも、成長用基板１の第２の表面１ｂには僅かなスクラッチ傷が残ることになる。たとえば図９の模式的断面図に示すように、成長用基板１の第２の表面１ｂにスクラッチ傷１４が形成されている場合には、光１０の照射後に成長用基板１に反りが生じるため、成長用基板１と、その一部が熱分解したバッファ層２または多層窒化物半導体層６との間に空間１１が形成されやすくなる。たとえば、スクラッチ傷１４の深さが５０ｎｍ程度、開口部の幅が２０μｍ程度よりも小さい場合に、空間形成がされやすくなる。また、スクラッチ傷１４の深さは３０ｎｍ程度、開口部の幅が１０μｍ程度よりも小さいことがより好ましい。この場合には、光１０の照射の悪影響も少なく、また、成長用基板１の反りも生じるため、空間１１の形成にとってより好ましい。
【００７９】
一方、ＣＭＰを行なわずに成長用基板１の第２の表面１ｂが研削および／または研磨されて、成長用基板１の第２の表面１ｂが粗面とされた場合には、成長用基板１の第２の表面１ｂに形成されるスクラッチ傷１４が多くなりすぎるため、成長用基板１の第２の表面１ｂに照射された光１０が散乱する結果、成長用基板１の均一な剥離が困難となる場合がある。
【００８０】
図１０（ａ）の模式的平面図および図１０（ｂ）の模式的断面図に、光１０の照射方法の好ましい一例を示す。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、多層窒化物半導体層６の外縁から照射領域１２がはみ出るように矢印１３の方向に移動させながら光１０を照射することが好ましく、たとえば、照射領域１２の一辺の長さＷ１を３００μｍとしたときの多層窒化物半導体層６の外縁からのはみ出し幅Ｗ２が６０μｍ以上となるように矢印１３の方向に移動させながら光１０を照射することがより好ましい。照射領域１２の一辺の長さをＷ１としたとき、はみ出し幅Ｗ２が、Ｗ１／５≦Ｗ２≦Ｗ１／２の範囲にあるとよい。上記範囲に設定することで、照射領域１２のうち、半導体領域の重なりが十分に確保され、空間形成が円滑に行なわれるため好ましい。この場合、端部は、バッファ層２や多層窒化物半導体層６の一端が開放されており、熱分解により発生するＡｌおよび窒素ガスを効果的に外部に逃がすことができる。
【００８１】
特に、図１１の模式的平面図に示すように、照射領域１２を矢印１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの方向に移動させながら光１０を照射（ステップアンドリピート法）することがさらに好ましく、照射領域１２の一辺の長さをＷ１としたとき、照射領域１２の多層窒化物半導体層６の外縁からのはみ出し幅Ｗ２がＷ１／５≦Ｗ２≦Ｗ１／２の範囲に設定し、照射領域１２を矢印１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの方向に移動させながら光１０を照射することが特に好ましい。この場合、端部は、バッファ層２や多層窒化物半導体層６の一端が開放されており、熱分解により発生するＡｌおよび窒素ガスを効果的に外部に逃がすことができる。
【００８２】
この場合も、照射領域１２が互いに重複しないように、照射領域１２を隣接させて光１０を照射してもよく、照射領域１２の少なくとも一部を重複させながら光１０を照射してもよい。
【００８３】
（保護膜の設置）
また、図１２の模式的断面図に示すように、少なくとも、成長用基板１、バッファ層２および多層窒化物半導体層６の側壁を覆うようにＳｉＯ2などの保護膜１５を設けることが好ましい。図１３の模式的断面図に示すように、成長用基板１、バッファ層２および多層窒化物半導体層６の側壁に接合材料８が付着している場合には、成長用基板１の円滑な剥離が阻害される場合がある。しかしながら、図１２に示すように、保護膜２１を設けることによって、たとえば図１４の模式的断面図に示すように、成長用基板１、バッファ層２および多層窒化物半導体層６の側壁への接合材料８の付着を防止することができる。
【００８４】
その後、図１５の模式的断面図に示すように保護膜１５を除去した後に、端部は、バッファ層２および多層窒化物半導体層６の一端が開放されており、熱分解により発生するＡｌおよび窒素ガスを効果的に外部に逃がすことができる。よって、保護膜１５を除去した後に、上述の成長用基板の薄膜化工程を実施し、上述の光１０の照射により、図１６の模式的断面図に示すように、成長用基板１を円滑に剥離することができる。
【００８５】
なお、保護膜１５を形成しない場合であっても、成長用基板１の端部において、バッファ層２および／または多層窒化物半導体層６の一端が開放されていればよい。接合材料８を調整することによって上記の開放を実現できればよいが、保護膜１５を用いることで、歩留まり良く、上記の開放の構成をより容易に実現することができるために好ましい。
【００８６】
（ｎ側電極の形成）
上記のようにして、成長用基板１を剥離した後には、その一部が熱分解したバッファ層２上、若しくは、バッファ層２の全部が熱分解した場合には多層窒化物半導体層６のｎ型窒化物半導体層３の表面に付着したＡｌや光１０の照射により発生するその他の生成物などを除去することなどによって、ｎ型窒化物半導体層３の表面を露出させる。そして、ｎ型窒化物半導体層３の露出させた表面上にｎ側電極を形成する。これにより、実施の形態１の窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【００８７】
その一部が熱分解したバッファ層２上、若しくは、バッファ層２の全部が熱分解した場合には多層窒化物半導体層６のｎ型窒化物半導体層３の表面に付着したＡｌや光１０の照射により発生するその他の生成物などを除去してｎ型窒化物半導体層３の表面を露出させる方法は特に限定されないが、たとえば、その一部が熱分解したバッファ層２上、若しくは、バッファ層２の全部が熱分解した場合には多層窒化物半導体層６のｎ型窒化物半導体層３の表面に付着したＡｌや光１０の照射により発生するその他の生成物などをリン酸と硝酸との混合液、水酸化カリウム水溶液、またはＴＭＡＨ（tetramethylammonium hydroxide）などにより除去した後、ドライエッチングまたはウエットエッチングなどでｎ型窒化物半導体層３の表面の一部までを除去する方法などが挙げられる。また、たとえば研削および／または研磨によっても除去することが可能である。
【００８８】
ｎ側電極としては、たとえば、Ａｌ、Ｔｉ、ＭｏおよびＡｕからなる群から選択された少なくとも１種の金属を蒸着法などによって積層したものなどを用いることができる。ｎ側電極は、光取り出しを向上させる観点から、ｎ型窒化物半導体層３の全面に形成されたものに限定されず、メッシュ形状に形成されたものを用いてもよい。
【００８９】
また、ｎ型窒化物半導体層３の表面を露出させる際にドライエッチングまたはウエットエッチングを用いた場合には、エッチングによるダメージを除去するため、熱処理を行なうこともできる。このような熱処理は、たとえば、窒素雰囲気で、４００℃で５分間、加熱することにより行なうことができる。
【００９０】
上記のようにして製造された窒化物半導体発光素子の発光波長は３２０ｎｍ未満であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましい。発光波長が３２０ｎｍ未満、特に３００ｎｍ以下の窒化物半導体発光素子のｎ型窒化物半導体層３のＡｌ組成は２５％以上と高いものとすることができる。そのため、ｎ型窒化物半導体層３をＡｌＮからなるバッファ層２と比較的近い格子定数の窒化物半導体より形成することができるため、ｎ型窒化物半導体層３の結晶性を高くすることができる。
【００９１】
（作用効果）
上述したように、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、光１０の少なくとも一部をＡｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層２に照射して吸収させ、バッファ層２の一部または全部を熱分解して窒素ガスを生成させる。そして、このバッファ層２の熱分解により発生した窒素ガスにより、応力波を発生させ、応力波の力によって薄型化された成長用基板１を変形させることで、成長用基板１と、その一部が熱分解したバッファ層２または多層窒化物半導体層６と、の間に空間１１を形成している。そして、この空間１１の形成により、成長用基板１を剥離している。
【００９２】
したがって、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法のように溝を形成する必要ないため、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法と比較して、簡易かつ歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【００９３】
また、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、成長用基板１を薄型化することによって、光照射により発生する応力波の影響を成長用基板１側に逃がすことができるため、非特許文献１に記載の方法のように、衝撃緩和としての溝を別途形成する必要がない。また、ボイドなどの空間形成のための製造工程も不要となる点でも、非特許文献１に記載の方法よりも優れている。
【００９４】
＜実施の形態２＞
実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法は、光の照射により成長用基板を粉砕して、空間を形成し、多層窒化物半導体層から成長用基板を剥離することを特徴としている。
【００９５】
以下、実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例について説明する。まず、図１および図２に示すように、成長用基板１の第１の表面１ａ上に、バッファ層２、ｎ型窒化物半導体層３と、発光層４と、ｐ型窒化物半導体層５とをこの順序で結晶成長させることによって多層窒化物半導体層６を形成する。
【００９６】
次に、図３に示すように、多層窒化物半導体層６を支持基板９の表面上に接合し、図４に示すように、成長用基板１の第２の表面１ｂ側から成長用基板１を薄型化する。
【００９７】
次に、図１７の模式的断面図に示すように、成長用基板１の第２の表面側から光１０を照射することによって、少なくとも光１０が照射された領域における成長用基板１を粉砕して、空間１１を形成する。すなわち、薄型化された成長用基板１に、適切なエネルギを有する光１０を照射した場合には、光１０の少なくとも一部をＡｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層２に照射して吸収させ、バッファ層２の一部または全部を熱分解して窒素ガスを生成する。そして、バッファ層２の熱分解により発生した窒素ガスにより、応力波を発生させ、応力波の力によって、光１０を照射した箇所の成長用基板１を粉砕させることができる。成長用基板１が粉砕して飛散することによって、多層窒化物半導体層６と接合された成長用基板１が存在しなくなるため、非常に広い状態の空間１１が形成される。これにより、多層窒化物半導体層６から成長用基板１を円滑に剥離することができる。
【００９８】
また、成長用基板１が粉砕することによって、光１０の照射により発生する応力波の多層窒化物半導体層６側への影響を抑制することができる観点からも好ましい。実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法においても、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法のように、溝を形成することなく成長用基板１の剥離が可能であるため、簡易かつ歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【００９９】
実施の形態２においても、多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さは３μｍ以上であることが好ましい。この場合には、光１０の照射領域と非照射領域とにおける多層窒化物半導体層６の分離を抑制することができるため、１ショットの照射領域における成長用基板１を随時粉砕していくことで、大面積の成長用基板１の剥離が可能となる。
【０１００】
実施の形態２においては、成長用基板１の厚さは５０μｍ以下であることが好ましい。この場合には、成長用基板１を粉砕することによって成長用基板１を剥離する場合に、照射に必要な光１０のエネルギを低く抑えることができる。
【０１０１】
また、薄型化後の成長用基板１の第２の表面１ｂが粗面である場合には、成長用基板１を容易に粉砕することができるため好ましい。
【０１０２】
また、成長用基板１を粉砕する工程では、光１０の照射領域１２が大きいほど、発生する応力波も大きくなるため、成長用基板１を容易に粉砕して剥離することができる。
【０１０３】
その後は、実施の形態１と同様に、ｎ型窒化物半導体層３の表面上にｎ側電極を形成することによって、実施の形態２の窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【０１０４】
上述したように、実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、光１０の照射により成長用基板１を粉砕して、空間１１を形成し、成長用基板１を剥離している。
【０１０５】
したがって、実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法においても、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法のように溝を形成する必要ないため、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法と比較して、簡易かつ歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【０１０６】
また、実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、成長用基板１を薄型化することによって、光の照射により成長用基板１を粉砕することができるため、非特許文献１に記載の方法のように、衝撃緩和としての溝を別途形成する必要がない。また、ボイドなどの空間形成のための製造工程も不要となる点でも、非特許文献１に記載の方法よりも優れている。
【０１０７】
実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、その説明については、ここでは省略する。
【０１０８】
＜実施の形態３＞
実施の形態３の窒化物半導体発光素子の製造方法は、光の照射により生じた応力波により、成長用基板から分離した多層窒化物半導体層が接合材料側に変形するため、結果として、バッファ層または多層窒化物半導体層と成長用基板との間に空間を形成することにより、成長用基板を剥離することを特徴としている。
【０１０９】
以下、実施の形態３の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例について説明する。まず、図１および図２に示すように、成長用基板１の第１の表面１ａ上に、バッファ層２、ｎ型窒化物半導体層３と、発光層４と、ｐ型窒化物半導体層５とをこの順序で結晶成長させることによって多層窒化物半導体層６を形成する。
【０１１０】
次に、多層窒化物半導体層６上にｐ側電極７を形成した後に、ｐ側電極７に接合材料８を接合し、図１８の模式的断面図に示すように、成長用基板１の第２の表面側から光１０を照射することによって、バッファ層２の少なくとも一部が熱分解し、成長用基板１から分離した多層窒化物半導体層６が光１０の照射によって生じた応力波によって接合材料８側に変形するため、結果として、バッファ層２または多層窒化物半導体層６と成長用基板１との間に空間１１を形成する。これにより、成長用基板１からバッファ層２または多層窒化物半導体層６を剥離することができるため、結果的に、成長用基板１の剥離が可能となる。なお、図１８に示す例では、光１０を照射した領域と、光１０を照射していない領域とにおけるバッファ層２および多層窒化物半導体層６などが連続膜となっているが、光１０が照射された結果、光１０を照射した領域が、光１０が照射されていない領域と分離する場合も含まれる。また、実施の形態３においては、成長用基板１を薄型化する必要はない。
【０１１１】
実施の形態３において、接合材料８としては、光１０の照射によって生じる応力波による衝撃を吸収できる材質が用いられる。このような応力波による衝撃を吸収できる材質としては、たとえば、ポリイミドテープ（ポリイミド樹脂を基材として、その上に粘着材を設けたテープ）、カーボンテープ（基材上の粘着材にカーボン粒子を含有させたテープ）、カプトンテープ（ポリイミド樹脂を基材として、その上にシリコーン系粘着材を塗布したテープ）、またはエラストマー樹脂などを挙げることができる。
【０１１２】
また、実施の形態１〜実施の形態３において、光の光源としては、たとえばＡｒＦエキシマレーザ装置を用いることができ、光照射のパルス幅はたとえば２０ナノ秒とすることができる。光の照射領域は、メタルマスクまたはフォトマスクなどで整形を行なうことによって、たとえば１辺が１００μｍ〜１０００μｍの正方形または矩形状とすることができる。また、照射される光のエネルギ密度は、たとえば５００ｍＪ／ｃｍ2〜８０００ｍＪ／ｃｍ2とすることができる。
【０１１３】
その後は、実施の形態１および２と同様に、ｎ型窒化物半導体層３の表面上にｎ側電極を形成することによって、実施の形態３の窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【０１１４】
なお、接合材料８を構成する衝撃を吸収できる材質が導電性を有していない場合には、必要に応じて、成長用基板１から剥離された多層窒化物半導体層６を衝撃を吸収できる材質からなる導電性を有していない接合材料８から分離し、導電性を有する別の接合材料８などを用いて、支持基板９に接着する工程を含むことができる。
【０１１５】
上述したように、実施の形態３の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、光１０の照射により生じた応力波によりバッファ層２および／または多層窒化物半導体層６が接合材料８側に変形するため、結果として、バッファ層２または多層窒化物半導体層６と成長用基板１との間に空間１１を形成することにより、成長用基板１からバッファ層２または多層窒化物半導体層６を剥離している。
【０１１６】
したがって、実施の形態３の窒化物半導体発光素子の製造方法においても、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法のように溝を形成する必要ないため、従来の特許文献１および非特許文献１に記載の方法と比較して、簡易かつ歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【０１１７】
また、実施の形態３の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、成長用基板１を薄型化しなくても成長用基板１の剥離が可能であるため、さらに簡易かつ歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【０１１８】
実施の形態３における上記以外の説明は、実施の形態１および２と同様であるため、その説明については、ここでは省略する。
【実施例】
【０１１９】
＜実験例１＞
まず、市販されている厚さ３５０μｍの両面研磨を施したサファイア基板上に、厚さ約５μｍのノンドープＡｌＮバッファ層、厚さ約２μｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層、ノンドープＡｌ0.4Ｇａ0.6Ｎ量子井戸層とノンドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ障壁層とが交互に５ペア積層されてなる発光層、厚さ約１５ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎキャリアバリア層、厚さ約１０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層、および厚さ約２０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層をこの順にＭＯＣＶＤ法により結晶成長させた。ここで、ｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層、発光層、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎキャリアバリア層、ｐ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層、およびｐ型ＧａＮコンタクト層の積層体から多層窒化物半導体層は構成された。
【０１２０】
次に、Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層の積層後のウエハを酸素雰囲気下で８００℃で１０分程度熱処理した。これにより、ｐ型窒化物半導体層（ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎキャリアバリア層、ｐ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層およびｐ型ＧａＮコンタクト層）中のｐ型ドーパントであるＭｇを活性化させて、ｐ型の半導体としての機能を発現させた。
【０１２１】
次に、レーザスクライブ法を用いて、ウエハから、１辺が４ｍｍの正方形状にチップを切り出した。また、Ｓｉ基板をレーザスクライブ法を用いて、１辺が１０ｍｍの正方形状に切り出し、レーザスクライブ法により発生した粉末除去のため、有機洗浄を行なった。
【０１２２】
次に、上記のようにして作製したチップおよびＳｉ基板を窒素雰囲気中に１２０℃程度の温度で保持して、１０分程度のベーキングを行なった。
【０１２３】
次に、図１９の模式的断面図に示すように、厚さ１５０μｍ程度の熱硬化型の導電性接着剤１０８を用いて、チップの多層窒化物半導体層１０６とＳｉ基板１０９とを部分的に光１１０の１照射サイズである５００μｍ程度に接着し、サファイア基板１０１のノンドープＡｌＮバッファ層１０２および多層窒化物半導体層１０６の積層側とは反対側の面から１パルスの光１１０を、部分接着された領域に照射したがサファイア基板１０１の剥離を確認することはできなかった。ここで、光１１０の照射条件は、照射光源がＡｒＦエキシマレーザ装置であり、照射領域が１辺が５００μｍの正方形状であり、エネルギ密度が１５００ｍＪ／ｃｍ2であった。
【０１２４】
図２０（ａ）に、実験例１においてチップに光を照射する工程の一例を図解する模式的な断面図を示し、図２０（ｂ）に、図２０（ａ）の光の照射後のノンドープＡｌＮバッファ層１０２の状態の模式的な平面図を示す。
【０１２５】
図２０（ｂ）に示すように、観察領域２５において、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２の表面には、光１１０の照射により変化した箇所２２と、変化しなかった箇所２３とが存在していた。変化した箇所２２は、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２のＡｌＮが熱分解することにより発生したＡｌが噴射されたために変化した部分であると考えられる。また、変化しなかった箇所２３は、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２のＡｌＮが熱分解しなかった部分であると考えられる。
【０１２６】
次に、上記と同様に、厚さ１５０μｍ程度の熱硬化型の導電性接着剤１０８を用いて、チップの多層窒化物半導体層１０６とＳｉ基板１０９とを光１１０の照射サイズである５００μｍ程度に部分的に接着し、図２１の模式的断面図に示すように、導電性接着剤１０８の設置位置とずれた箇所に光１１０を照射することによって、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２の熱分解による空間へのＡｌ噴射の効果を確認した。
【０１２７】
その結果、図２２（ａ）の模式的断面図および図２２（ｂ）の模式的平面図に示すように、導電性接着剤１０８が存在していない箇所においては、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２および多層窒化物半導体層１０６を構成する窒化物半導体の粉砕物２４が確認された。これは、サファイア基板１０１に接している側と反対側に、導電性接着剤１０８が存在していないため、光１１０の照射により発生した応力波によって、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２および多層窒化物半導体層１０６を構成する窒化物半導体が粉砕したためである。
【０１２８】
導電性接着剤１０８上のノンドープＡｌＮバッファ層１０２における光１１０の照射領域においては変化した箇所２２が確認されたが、空間が形成されず、サファイア基板１０１の剥離を確認することはできなかった。光１１０の照射領域における変化した箇所２２は、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２を構成するＡｌＮが分解して発生したＡｌが付着した領域である。
【０１２９】
また、照射される光１１０のエネルギ密度を５００〜８０００ｍＪ／ｃｍ2の間で変化させて上記と同様の実験を行なったが、上記と同様の傾向を示し、いずれの場合にもサファイア基板１０１の剥離を確認することができなかった。また、多層窒化物半導体層１０６にｐ側電極を蒸着により形成した場合にも、上記と同様の結果となることが確認された。
【０１３０】
また、図２３の模式的断面図に示すように、１辺が５ｍｍの正方形状のチップとし、厚さ１５０μｍ程度の熱硬化型の導電性接着剤１０８を用いて、チップのｎ型窒化物半導体層１０３、発光層１０４およびｐ型窒化物半導体層１０５の積層体からなる多層窒化物半導体層１０６上に形成したｐ側電極１０７とＳｉ基板１０９とをチップ全面で接着した。
【０１３１】
そして、サファイア基板１０１のノンドープＡｌＮバッファ層１０２および多層窒化物半導体層１０６の積層側とは反対側の面から１パルスの光１１０を、図１１に示すステップアンドリピート法で、図１１の矢印１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの方向に全面にわたって照射したが、サファイア基板１０１の剥離を確認することはできなかった。
【０１３２】
ここで、光１１０の照射条件は、照射光源がＡｒＦエキシマレーザ装置であり、１ショット照射領域が１辺が５００μｍの正方形状であり、エネルギ密度が１５００ｍＪ／ｃｍ2であった。また、隣り合う、照射した光１１０の重なりは無く、はみ出し幅は１２０μｍであった。
【０１３３】
なお、以下の実験例でも示されているように、１５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度の光を照射した場合にはサファイア基板１０１の剥離が確認できているため、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２を熱分解するには、上記のエネルギ密度で十分である。
【０１３４】
＜実験例２＞
図２４の模式的断面図に示すように、１辺が６ｍｍの正方形状のチップとし、厚さ１００μｍ程度の熱硬化型の導電性接着剤１０８を用いてチップの多層窒化物半導体層１０６上に形成したｐ電極１０７とＳｉ基板１０９との導電性接着剤１０８による接合後に、サファイア基板１０１の多層窒化物半導体層１０６の積層側の第１の表面１０１ａと反対側の第２の表面１０１ｂを研削することによって、サファイア基板１０１を１６０μｍ程度の厚さまで薄くした。その後研削により生じたスクラッチ傷を除去し、研削後の荒れた面の鏡面性を向上させるため、研磨することによって、サファイア基板１０１を９５μｍ程度の厚さまで薄くした。その後、ＣＭＰによる鏡面研磨により、サファイア基板１０１の表面の鏡面を実現しつつ、サファイア基板１０１を９０μｍの厚さまで薄くした。それ以外は、実験例１と同様にして、チップを作製した。
【０１３５】
そして、実験例１と同様に、図１１に示すステップアンドリピート法で、図１１の矢印１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの方向の全面にわたって照射した。
【０１３６】
ここで、光１１０の照射条件は、照射光源がＡｒＦエキシマレーザ装置であり、１ショット照射領域が１辺が４００μｍの正方形状であり、エネルギ密度が１５００ｍＪ／ｃｍ2であった。また、隣り合う、照射した光１１０の重なりは２０μｍであり、はみ出し幅は８０μｍであった。
【０１３７】
この条件により、サファイア基板１０１の剥離の有無についての実験を行なった。その結果、５００〜５０００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度の範囲で、サファイア基板１０１の剥離が確認された。
【０１３８】
また、研削・研磨工程およびＣＭＰによる鏡面研磨により、サファイア基板１０１を７５μｍおよび５０μｍの厚さまで薄くして、実験例２と同様の実験を行なったところ、サファイア基板１０１の剥離がより円滑となることが確認された。サファイア基板１０１の薄膜化により、低エネルギ密度の光１１０の照射で、サファイア基板１０１の剥離が可能であることがわかった。たとえば、サファイア基板１０１を５０μｍの厚さまで薄くした場合には、１５００ｍＪ／ｃｍ2以下のエネルギ密度での光１１０の照射により、サファイア基板１０１を歩留まり良く剥離することができた。また、光１１０の照射領域を１辺が８００μｍの長さの正方形状とした場合には、サファイア基板１０１の剥離がより円滑となることが確認された。この結果により、サファイア基板１０１をより薄く、光１１０の照射領域をより大きくすることによって、サファイア基板１０１の剥離がより効率的に実現できることが確認された。
【０１３９】
＜実験例３＞
まず、市販されている厚さ３５０μｍの両面研磨を施したサファイア基板上に、厚さ約１μｍのノンドープＡｌＮバッファ層、厚さ約１μｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層、ノンドープＡｌ0.4Ｇａ0.6Ｎ量子井戸層とノンドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ障壁層とが交互に５ペア積層されてなる発光層、厚さ約１５ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎキャリアバリア層、厚さ約１０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層、および厚さ約２０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層をこの順にＭＯＣＶＤ法により結晶成長させた。ここで、ｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層、発光層、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎキャリアバリア層、ｐ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層、およびｐ型ＧａＮコンタクト層の積層体から多層窒化物半導体層は構成された。なお、実験例３において、多層窒化物半導体層の厚さは３μｍ未満であった。
【０１４０】
その後、実験例２と同様の工程を経て、ＣＭＰによりサファイア基板の表面を鏡面研磨することによって、サファイア基板の厚さを９０μｍ程度まで薄くした。そして、実験例２と同一の方法および同一の条件で、光を照射し、サファイア基板の剥離の有無についての実験を行なった。
【０１４１】
その結果、エネルギ密度が１５００ｍＪ／ｃｍ2以下の条件では、サファイア基板の剥離については確認することができたが、エネルギ密度によっては、図２５の模式的平面図に示すように、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２および多層窒化物半導体層１０６が粉砕してしまうことがあったため、このような現象を防止するため、多層窒化物半導体層１０６の厚さは３μｍ以上であることが好ましい。
【０１４２】
＜実験例４＞
実験例４においては、１辺が５００μｍの長さの正方形状の１ショット照射領域に、１ショット当たり５０００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度で、実験例２と同様に結晶成長工程、接合工程、研削・研磨工程などにより、サンプルを作製して、その一領域を選び、光の照射を２箇所行なった。ここで、光の照射は、２箇所の光の照射領域の重なりがゼロとなるように、２箇所の光の照射領域が互いに接するようにして行なわれた。
【０１４３】
実験例４においては、図２６の模式的平面図および図２７の模式的拡大断面図に示すように、サファイア基板１０１が粉砕して、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２の表面３２が露出した。また、サファイア基板１０１は、サファイア基板１０１の上面からノンドープＡｌＮバッファ層１０２の表面３２に至る斜面３１を有していた。なお、図２７は、図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿った模式的な断面図である。
【０１４４】
実験例４においては、光１１０の照射領域１２の連結部分において、ノンドープＡｌＮバッファ層１０２の表面３２のみに照射痕が形成されるが、多層窒化物半導体層１０６の分離はなく、大面積化の可能性を示唆する結果を得た。なお、この場合には、実験例３の結果から、多層窒化物半導体層１０６の厚さは３μｍ以上とすることが好ましい。
【０１４５】
また、サファイア基板の厚さを４０μｍ程度とし、１辺が４ｍｍの正方形状のチップの全面にわたり、１辺が５００μｍの正方形状の照射領域に、１ショット当たり２０００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度でステップアンドリピート法により光を照射したところ、サファイア基板を粉砕することで、全面的に剥離できることが確認された。また、エネルギ密度を１５００ｍＪ／ｃｍ2にて、同様の照射を行なったところ、サファイア基板が粉砕することなく、全面的にサファイア基板を剥離できることが確認された。
【０１４６】
サファイア基板を全面的に剥離した後に、その一部が分解したバッファ層１０２の表面に付着したＡｌや光１１０の照射により発生するその他の生成物などをリン酸と硝酸との混合液やＫＯＨ、ＴＭＡＨなどにより除去した後、ドライエッチングまたはウエットエッチングなどでｎ型窒化物半導体層の表面の一部を除去するまで、ＲＩＥドライエッチング法を用いて、Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層の表面の頭出しエッチングを行なった。
【０１４７】
その後、Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層の表面上に、Ａｌ、ＭｏおよびＡｕの積層体から構成される電極材料をこの順序で蒸着してｎ側電極を形成した。そして、窒素雰囲気で、ｎ側電極を４００℃で５分間加熱することによって、実験例４の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【０１４８】
このようにして作製した実験例４の窒化物半導体発光ダイオード素子に電流を流して駆動させて動作確認をしたところ、波長２７０ｎｍの光の発光を確認することができた。
【０１４９】
＜実験例５＞
実験例２のノンドープＡｌＮバッファ層１０２に代えて、ＡｌＮ層、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層およびＡｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ層をそれぞれ代わりのバッファ層として用いたこと以外は実験例２と同様にして光を照射し、サファイア基板１０１の剥離の有無について実験した。その結果、上記のいずれの代わりのバッファ層を用いた場合でも、サファイア基板１０１が剥離することが確認された。
【０１５０】
＜実験例６＞
まず、市販されている厚さ３５０μｍの両面研磨を施したサファイア基板上に、厚さ約０．３μｍのノンドープＡｌＮバッファ層、厚さ約３μｍのノンドープＧａＮ層、厚さ約２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層、約１．５ｎｍのノンドープＧａＮ層と約１．５ｎｍのノンドープＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ層とが交互に積層された超格子構造を有する厚さ約０．６μｍのバッファ層、厚さ約３．５ｎｍのノンドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ量子井戸層と厚さ約１５ｎｍのノンドープＧａＮ障壁層とが交互に６ペア積層されてなる発光層、厚さ約１５ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮからなるキャリアバリア層、厚さ約８０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層および厚さ約２０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層をこの順にＭＯＣＶＤ法により結晶成長させた。
【０１５１】
ここで、ノンドープＧａＮ層、ｎ型ＧａＮ層、上記の超格子構造を有するバッファ層、発光層、キャリアバリア層、ｐ型ＧａＮ層、およびｐ型ＧａＮコンタクト層から多層窒化物半導体層は構成された。
【０１５２】
そして、上記のようにしてｐ型ＧａＮコンタクト層の積層後のウエハから切り出したチップを用いて、実験例１〜実験例４と同様にして、サファイア基板の剥離の有無を確認したところ、実験例１〜実験例４と同様の結果が得られた。
【０１５３】
なお、光を吸収するバッファ層としてＡｌＮバッファ層を用いた場合には、波長３２０ｎｍよりも短い波長の光を発光する窒化物半導体発光素子を構成する窒化物半導体のＡｌ組成は、Ａｌ組成比が２５％以上と高いものとなるため、比較的ＡｌＮと近い格子定数の窒化物半導体により構成される。
【０１５４】
一方、波長４００ｎｍよりも長い波長の光を発光する窒化物半導体は、ＧａＮまたはＩｎＧａＮが中心となるため、ＡｌＮに比べて、ＧａＮおよびＩｎＮは格子定数差が大きく、これらに起因する欠陥が、光の照射により増殖する可能性がある。よって、本発明の実施には、長波長帯への応用も可能であるが、より好ましくは、３２０ｎｍよりも短い発光波長、特に３００ｎｍ以下の発光波長への適応が好適といえる。
【０１５５】
＜実験例７＞
まず、実験例１と同一の方法および同一の条件で、サファイア基板上にｐ型ＧａＮコンタクト層まで積層した後に、ｐ型ＧａＮコンタクト層上に、厚さ２００ｎｍのＰｄ層と厚さ１０００ｎｍのＡｕ層とをこの順序でＥＢ蒸着法により積層することによってｐ側電極を形成した。
【０１５６】
そして、ｐ側電極にカプトンテープを貼り付け、１辺が３００μｍの長さの正方形状の照射領域に１ショット当たり１８００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度で光の照射を行なったところ、サファイア基板からの多層窒化物半導体層の剥離が可能となった。サファイア基板を研磨することなく光を照射したにもかかわらず、サファイア基板からの多層窒化物半導体層の剥離に成功した。
【０１５７】
これは、図２８（ａ）の模式的平面図および図２８（ｂ）の模式的断面図に示すように光１１０の照射領域１２において、光１１０の照射領域の多層窒化物半導体層が、バッファ層１０２の一部の熱分解によりサファイア基板１０１から分離したと同時に、光１１０の照射により発生した応力波によりカプトンテープ２０８側に変形したためと考えられる。本実験例では、カプトンテープ２０８が軟性物質であり、光１１０の照射領域の多層窒化物半導体層１０６が変形できたため、バッファ層１０２とサファイア基板１０１との間に空間１１が形成され、多層窒化物半導体層１０６からサファイア基板１０１を剥離できたものと考えられる。
【０１５８】
＜実験例８＞
カプトンテープに代えてカーボンテープをｐ側電極に貼り付けたこと以外は、実験例７と同様にして、１辺が５００μｍの長さの正方形状の照射領域に１ショット当たり１５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度で光の照射を行なった。その結果、光の照射領域１２において、多層窒化物半導体層をサファイア基板から剥離することができた。その後、後工程（ｎ型窒化物半導体層の表面のエッチング工程など）を実施し、ｎ側電極の形成などを行なって、窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【０１５９】
今回開示された実施の形態および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明は、窒化物半導体発光素子の製造方法および窒化物半導体発光素子に利用できる可能性がある。
【符号の説明】
【０１６１】
１  成長用基板、１ａ  第１の表面、１ｂ  第２の表面、２  バッファ層、３  ｎ型窒化物半導体層、４  発光層、５  ｐ型窒化物半導体層、６  多層窒化物半導体層、７  ｐ側電極、８  接合材料、９  支持基板、１０  光、１１  空間、１２  照射領域、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  矢印、１４  スクラッチ傷、１５  保護膜、２２  変化した箇所、２３  変化しなかった箇所、２４  粉砕物、２５  観察領域、３１  斜面、３２  表面、１０１  サファイア基板、１０１ａ  第１の表面、１０１ｂ  第２の表面、１０２  ノンドープＡｌＮバッファ層、１０３  ｎ型窒化物半導体層、１０４  発光層、１０５  ｐ型窒化物半導体層、１０６  多層窒化物半導体層、１０７  ｐ側電極、１０８  導電性接着剤、１０９  Ｓｉ基板、１１０  光、２０８  カプトンテープ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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