(57)【要約】【課題】コストが低く、光の取出効率が高い半導体発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法は、ガリウム及び窒素を含む第１半導体層上にアルミニウム及び窒素を含む第２半導体層が設けられた積層体の前記第２半導体層が露出した表面に対して、前記第２半導体層が残留するようにプラズマ処理を施す工程と、前記プラズマ処理が施された表面に対してウェットエッチングを施すことにより、少なくとも下部が前記第１半導体層からなる複数の凸部を形成する工程と、を備える。【選択図】図１
2014187202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上にＡｌＮ層を形成する工程と、
前記ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成する工程と、
前記シリコン基板を除去する工程と、
前記シリコン基板を除去することにより前記ＡｌＮ層が露出した表面上に、周期的なパターンが形成されたマスクを形成する工程と、
前記ＡｌＮ層が露出した表面に対して、前記ＡｌＮ層が残留するように、前記マスクを介してプラズマ処理を施す工程と、
前記プラズマ処理が施された表面に対してアルカリ性水溶液を用いてウェットエッチングを施すことにより、少なくとも下部が前記ＧａＮ層からなる複数の凸部を形成する工程と、
を備えた半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
ガリウム及び窒素を含む第１半導体層上にアルミニウム及び窒素を含む第２半導体層が設けられた積層体の前記第２半導体層が露出した表面に対して、前記第２半導体層が残留するようにプラズマ処理を施す工程と、
前記プラズマ処理が施された表面に対してウェットエッチングを施すことにより、少なくとも下部が前記第１半導体層からなる複数の凸部を形成する工程と、
を備えた半導体発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２半導体層上に、周期的なパターンが形成されたマスクを形成する工程をさらに備え、
前記プラズマ処理は前記マスクを介して行う請求項２記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項４】
シリコン基板上に前記第２半導体層を形成する工程と、
前記第２半導体層上に前記第１半導体層を形成する工程と、
前記シリコン基板を除去する工程と、
をさらに備えた請求項２または３に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項５】
ガリウム及び窒素を含む第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられ、アルミニウム及び窒素を含む第２半導体層と、
を備え、
前記第１半導体層及び前記第２半導体層を含む積層体における前記第２半導体層側の面には、下部が前記第１半導体層によって構成され、上部が前記第２半導体層によって形成され、斜面が、（１１−２２）面、（１−１０２）面、（１−１０１）面、（１１−２１）面及び（１１０１）面からなる群より選択された１以上の結晶面である六角錐形の凸部が複数形成された半導体発光装置。
【請求項６】
前記積層体の断面における長さが１０μｍの範囲において、最も上方に位置する前記凸部の頂点の高さと、最も下方に位置する前記凸部の頂点の高さとの差が、１００ｎｍ以下である請求項５記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、III族窒化物半導体を用いたＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が開発されている。このようなＬＥＤは、例えば、結晶成長用基板上に窒化ガリウム層（ＧａＮ層）等の半導体層からなる積層体を形成した後、結晶成長用基板を除去することにより、製造される。また、光の取出効率を高めるために、積層体のＮ極性面に対してアルカリ性水溶液によるウェットエッチングを施し、微細な凹凸を形成する技術も提案されている。
【０００３】
一方、結晶成長用基板として、サファイア基板に替えて、より低コストなシリコン基板を使用することが検討されている。この場合、シリコン基板上に直接ＧａＮ層を形成すると相互に固溶してしまうため、シリコン基板上に窒化アルミニウム層（ＡｌＮ層）を形成し、その上にＧａＮ層を形成する。そして、シリコン基板を除去して露出したＡｌＮ層に凹凸を形成する。しかしながら、ＡｌＮ層はウェットエッチングの速度が低く、凹凸の形成が困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６２４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、コストが低く、光の取出効率が高い半導体発光装置及びそ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】
【０００６】
実施形態に係る半導体発光装置の製造方法は、ガリウム及び窒素を含む第１半導体層上にアルミニウム及び窒素を含む第２半導体層が設けられた積層体の前記第２半導体層が露出した表面に対して、前記第２半導体層が残留するようにプラズマ処理を施す工程と、前記プラズマ処理が施された表面に対してウェットエッチングを施すことにより、少なくとも下部が前記第１半導体層からなる複数の凸部を形成する工程と、を備える。
【０００７】
実施形態に係る半導体発光装置は、ガリウム及び窒素を含む第１半導体層と、前記第１半導体層上に設けられ、アルミニウム及び窒素を含む第２半導体層と、を備え、前記第１半導体層及び前記第２半導体層を含む積層体における前記第２半導体層側の面には、下部が前記第１半導体層によって構成され、上部が前記第２半導体層によって形成され、斜面が、（１１−２２）面、（１−１０２）面、（１−１０１）面、（１１−２１）面及び（１１０１）面からなる群より選択された１以上の結晶面である六角錐形の凸部が複数形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体発光装置内の光路を例示する図である。
【図４】第１の実施形態の変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示するブロック図である。
【図６】第２の実施形態において形成するレジストマスクを例示する平面図である。
【図７】（ａ）は、第２の実施形態に係る半導体発光装置を例示する平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、試験例１の各サンプルを示す表面ＳＥＭ写真である。
【図９】試験例１のサンプルＮｏ．３を示す断面ＳＥＭ写真である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、試験例２において、各段階におけるサンプルの状態を示す図であり、上段はサンプルの表面を示し、下段はサンプルの断面を示す。
【図１１】横軸に差ｄの値をとり、縦軸に光の取出効率をとって、凸部の高さのバラツキが半導体発光装置の光の取出効率に及ぼす影響を例示するグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【００１０】
先ず、図１（ａ）に示すように、結晶成長用基板として、シリコン基板１００を用意する。シリコン基板１００は、例えば、直径が１２インチのシリコンウェーハである。
次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１００上に、窒化アルミニウム層（ＡｌＮ層）１１を成長させる。ＡｌＮ層１１の厚さは、例えば、数十〜百数十ｎｍとする。なお、ＡｌＮ層１１はアルミニウム（Ａｌ）及び窒素（Ｎ）を含んだ半導体層であればよく、例えば、ＡｌＧａＮ等のアルミニウム及び窒素以外の元素を含んだ半導体によって形成されていてもよい。
【００１１】
次に、図１（ｃ）に示すように、ＡｌＮ層１１上に、窒化ガリウム層（ＧａＮ層）１２を成長させる。なお、ＧａＮ層１２はガリウム（Ｇａ）及び窒素を含んだ半導体層であればよい。次に、ＧａＮ層１２上に発光層及び一対のクラッド層を含む発光ユニット層（図示せず）を形成する。また、発光ユニット層（図示せず）に接続されるように、ｎ側電極（図示せず）及びｐ側電極（図示せず）を形成する。
【００１２】
次に、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１００を除去する。これにより、ＡｌＮ層１１及びＧａＮ層１２を含む積層体１０が形成され、ＡｌＮ層１１におけるシリコン基板１００側の表面１３が露出する。表面１３はＡｌＮ層１１のＮ極性面である。なお、表面１３はＡｌＮ層１１のＮ極性面には限定されず、（１１００）面若しくは（１０１０）等の無極性面、又は（１１−２２）面等の半極性面であってもよい。
【００１３】
次に、図１（ｅ）に示すように、積層体１０の表面１３に対してプラズマ処理を施す。プラズマには、例えば、酸素（Ｏ）プラズマ、六フッ化硫黄（ＳＦ６）プラズマ又はアルゴン（Ａｒ）プラズマを用いる。但し、プラズマの種類はこれには限定されない。これにより、ＡｌＮ層１１の表面１３に対して逆スパッタ処理を施す。この逆スパッタ処理のエッチング速度は１０ｎｍ／分以下とし、処理時間は１０分間程度する。また、このプラズマ処理において、ＡｌＮ層１１を完全には除去せずに全面に残留させる。
【００１４】
次に、図１（ｆ）に示すように、積層体１０の表面１３に対して、アルカリ性水溶液を用いたウェットエッチングを施す。アルカリ性水溶液には、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、又は、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ：Tetramethyl ammonium hydroxide）水溶液を用いる。これにより、ＡｌＮ層１１及びＧａＮ層１２が表面１３側からエッチングされて、選択的に除去される。この結果、積層体１０の表面１３に六角錐形の凸部１４が多数形成される。これにより、本実施形態に係る半導体発光装置１が製造される。
【００１５】
次に、このようにして製造された半導体発光装置１の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図２に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置１においては、発光層及び一対のクラッド層を含む発光ユニット層（図示せず）が設けられており、発光ユニット層には、ｎ側電極（図示せず）及びｐ側電極（図示せず）が接続されている。発光ユニット層上には、ＧａＮ層１２が設けられており、その上には、ＡｌＮ層１１が設けられている。これにより、発光ユニット層、ＧａＮ層１２及びＡｌＮ層１１が積層された積層体１０が形成されている。
【００１６】
積層体１０におけるＡｌＮ層１１側の表面１３には、多数の六角錐形の凸部１４が形成されている。凸部１４の斜面１４ａは、ＧａＮ及びＡｌＮの（１１−２２）面、（１−１０２）面、（１−１０１）面、（１１−２１）面及び（１１０１）面からなる群より選択された１以上の結晶面である。なお、上述の（１１−２２）面は、下記数式１に示す結晶面を表している。他の面についても同様に表記している。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
各凸部１４の下部はＧａＮ層１２によって構成されており、上部はＡｌＮ層１１によって構成されている。このため、各凸部１４における下部と上部との間には、界面１５が存在する。なお、後述するように、本実施形態においては、凸部１４のサイズ及び頂点の高さはバラつく可能性があるが、図１（ｆ）及び図２においては、このバラツキは表現していない。
【００１９】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、図１（ｂ）に示す工程において、シリコン基板１００上にＡｌＮ層１１を形成している。これにより、図１（ｃ）に示す工程において、ＧａＮ層１２を形成しても、シリコン基板１００とＧａＮ層１２とが相互に固溶することを抑制できる。この結果、結晶成長用基板として、サファイア基板よりもコストが低く大径化が容易なシリコン基板１００を使用することができる。
【００２０】
また、本実施形態においては、図１（ｅ）に示す工程において、ＡｌＮ層１１に対してプラズマ処理を行っている。これにより、図１（ｆ）に示す工程において、アルカリ性水溶液に接触させることにより、ＡｌＮ層１１をエッチングすることができ、従って、ＧａＮ層１２もエッチングすることができる。この結果、積層体１０の表面１３に多数の凸部１４を形成することができる。表面１３に多数の凸部１４が形成されていることにより、半導体発光装置１は光の取出効率が高い。また、凸部１４をウェットエッチングによって形成することにより、ドライエッチングによって形成する場合と比較して、コストを低減することができる。なお、ＡｌＮ層１１をプラズマ処理しなければ、アルカリ性水溶液を接触させても、ＡｌＮ層１１はほとんどエッチングされず、凸部１４も形成されない。
【００２１】
更に、図１（ｅ）に示すプラズマ処理においては、ＡｌＮ層１１を完全には除去せず、残留させている。このため、ＡｌＮ層１１の除去を目的としたプラズマ処理と比較して、出力を低くし、処理時間を短くすることができると共に、プラズマの種類も制約されない。従って、プラズマ処理のコストを抑えることができる。これに対して、ＡｌＮ層１１の除去を目的としてプラズマ処理を行う場合には、特定のガスを用いて、高出力・長時間の処理を行う必要があるため、プロセスコストが増大する。
【００２２】
なお、ＡｌＮ層１１に対してプラズマ処理を行うことによって、ＡｌＮ層１１のウェットエッチングが可能となる理由は必ずしも明らかではないが、プラズマ処理によってＡｌＮ層１１に転位及び微小な割れが導入され、これらを起点としてエッチングが進行するものと推定される。本実施形態は、III属窒化物半導体からなる構造体をエッチングする際に、組成に起因するエッチング速度の不均一性を解消し、エッチングを均一化する方法としても有用である。本実施形態は、ＩｎＮ、ＩｎＮとＧａＮの混晶、ＩｎＮとＡｌＮの混晶に対しても適用可能である。
【００２３】
更に、本実施形態によれば、凸部１４内に界面１５が存在しているため、光が界面１５を通過するときに屈折する。これにより、光の取出効率が向上する。
図３は、本実施形態に係る半導体発光装置内の光路を例示する図である。
【００２４】
図３に示すように、積層体１０内を伝播する光には、図３に光路Ｌ０として例示するように、仮に界面１５が存在しなければ、凸部１４の斜面１４ａにおいて内面反射してしまい、外部に出射されない光が存在する。しかしながら、界面１５を設けることにより、図３に光路Ｌ１として示すように、界面１５に入射した光が界面１５において屈折し、斜面１４ａに対する入射角が小さくなり、斜面１４ａにおいて内面反射されずに、外部に出射されるようになる。このように、凸部１４内に界面１５を配置することにより、仮に界面１５がなければ凸部１４内で内面反射されてしまい外部に取り出されない光の一部が、凸部１４の外部に取り出されるようになる。この結果、半導体発光装置１における光の取出効率が向上する。
【００２５】
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。
図４は、本変形例に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図４に示すように、本変形例に係る半導体発光装置１ａにおいては、ＡｌＮ層１１が残留しておらず、凸部１４全体がＧａＮ層１２によって構成されている。このような半導体発光装置１ａは、図１（ｆ）に示す工程において、ＡｌＮ層１１が完全に除去されるまで、ウェットエッチングを継続することにより、製造することができる。
【００２６】
本変形例における上記以外の構成及び製造方法は、前述の第１の実施形態と同様である。また、本変形例における凸部１４内に界面１５を設ける効果以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００２７】
次に、第２の実施形態について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示するブロック図であり、
図６は、本実施形態において形成するレジストマスクを例示する平面図である。
【００２８】
先ず、前述の第１の実施形態と同様に、図１（ａ）〜（ｄ）に示す工程を実施する。
次に、図５（ａ）に示すように、積層体１０の表面１３上にレジスト膜を形成し、リソグラフィによって露光し現像することによってパターニングする。これにより、表面１３上にレジストマスク２０を形成する。
【００２９】
図６に示すように、レジストマスク２０には、例えば、配列の基本単位に正六角形が含まれるようなパターンを形成し、例えば、正六角形の開口部２０ａが相互に１２０°傾斜した直線に沿って一定周期で配列されたパターンを形成する。なお、レジストマスク２０のパターンはこれには限定されないが、周期的なパターンであることが好ましい。例えば、後述の試験例２において例示するように、開口部２０ａの形状は円形であってもよく、他の形状であってもよい。図６に示す例では、開口部２０ａの最大径Ａは１５００ｎｍ以下とし、開口部２０ａ間の距離Ｂは１５００ｎｍ以下とする。
【００３０】
次に、図５（ｂ）に示すように、レジストマスク２０を介して、プラズマ処理を施す。プラズマ処理の条件は、図１（ｅ）に示すプラズマ処理の条件と同様とする。これにより、表面１３におけるレジストマスク２０によって覆われていない領域が、プラズマに曝される。
【００３１】
次に、図５（ｃ）に示すように、アルカリ性水溶液を用いたウェットエッチングを施す。これにより、先ず、ＡｌＮ層１１におけるレジストマスク２０によって覆われていない部分が先行してエッチングされる。ＡｌＮ層１１が局所的に貫通すると、その下のＧａＮ層１２もエッチングされ始める。一方、レジストマスク２０もアルカリ性水溶液によって溶解され、レジストマスク２０の各パターンが縮小していく。このように、積層体１０の上下方向のエッチングと、レジストマスク２０の各パターンの水平方向の縮小が並行して進む。
【００３２】
この結果、図５（ｄ）に示すように、アルカリ処理の終了時には、レジストマスク２０が消失すると共に、積層体１０の表面１３に多数の六角錐形の凸部１４が形成される。これにより、本実施形態に係る半導体発光装置２が製造される。このとき、凸部１４の配列周期は、レジストマスク２０のパターンの配列周期に対応した周期となる。凸部１４が一定周期で配列されることにより、凸部１４のサイズも均一化される。この結果、表面１３にサイズが均一で周期的に配列された凸部１４が形成される。
【００３３】
次に、このようにして製造された半導体発光装置２の構成について説明する。
図７（ａ）は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図である。
【００３４】
図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置２においては、積層体１０の表面１３に多数の凸部１４が形成されている。各凸部１４内には界面１５が形成されているが、図７（ａ）及び（ｂ）においては図示を省略している。上述の如く、凸部１４は周期的に配列されており、そのサイズは均一である。具体的には、積層体１０の断面における長さが１０μｍの範囲において、最も上方に位置する凸部１４の頂点１４ｂの高さと、最も下方に位置する凸部１４の頂点１４ｂの高さとの差ｄ（図９参照）が、１００ｎｍ以下である。差ｄは、凸部１４の高さのバラツキを表す指標である。
【００３５】
積層体１０の断面は、例えば、ＳＥＭ（scanning electron microscope：走査型電子顕微鏡）によって観察することができる。凸部１４を均一に形成することにより、光の取出効率を向上させることができる。また、各凸部１４の高さＨは例えば２００〜２０００ｎｍであり、最大直径Ｄは例えば２００〜２０００ｎｍである。
【００３６】
本実施形態によれば、図５（ａ）に示す工程においてレジストマスク２０を形成し、図５（ｂ）に示す工程においてレジストマスク２０を介してプラズマ処理を施しているため、図５（ｃ）及び（ｄ）に示す工程においてウェットエッチング処理を施したときに、凸部１４がレジストマスク２０のパターンの配列を反映した配列で形成される。これにより、レジストマスク２０に周期的なパターンを形成することにより、凸部１４を均一且つ周期的に形成することができる。この結果、半導体発光装置２における光の取出効率が増加する。特に、上述の差ｄの値が１００ｎｍ以下であれば、光の取出効率が安定して高い値を示すようになり、好ましい。
【００３７】
本実施形態における上記以外の製造方法、構成及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。なお、本実施形態においても、前述の第１の実施形態の変形例のように、凸部１４全体をＧａＮ層１２により形成してもよい。
【００３８】
次に、前述の各実施形態の効果を示す試験例について説明する。
以下に示す試験例１は、前述の第１の実施形態の効果を示す試験例であり、試験例２及び試験例３は、前述の第２の実施形態の効果を示す試験例である。
【００３９】
（試験例１）
試験例１においては、５つのサンプルを作製し、それぞれ異なる処理を施し、表面に凸部が形成されたか否かを評価した。その結果を表１にまとめた。
図８（ａ）〜（ｅ）は、本試験例の各サンプルを示す表面ＳＥＭ写真であり、
図９は、サンプルＮｏ．３を示す断面ＳＥＭ写真である。
【００４０】
【表１】
2014187202.tif 000004
【００４１】
表１に示す「実施例」は、前述の第１の実施形態の実施例である。表１に示す「プラズマ処理」は、ＡｌＮ層が全面に残留するような条件で行った。表１に示す「アルカリ処理」は、濃度が１モル／リットル（ｍｏｌ／Ｌ）であり、温度が８０℃である水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液をエッチング液に用い、時間を８分間としたウェットエッチングである。また、「凸部」の有無の判定は、アルカリ処理後の表面をＳＥＭにより観察して行った。
【００４２】
表１に示すように、サンプルＮｏ．１については、積層体の層構造を単層のＧａＮ層とした。ＧａＮ層の最表面はＮ極性面である。そして、プラズマ処理は行わず、上述のアルカリ処理を施した。この結果、図８（ａ）に示すように、積層体の表面に六角錐形の凸部が多数形成された。但し、サンプルＮｏ．１は、ＡｌＮ層を形成していないため、シリコン基板上に直接形成すると、シリコン基板とＧａＮ層が相互に固溶してしまう。このため、結晶成長用基板として、シリコン基板以外の基板、例えば、より高価なサファイア基板を用いる必要があり、コストが高くなる。
【００４３】
サンプルＮｏ．２については、積層体の層構造をＧａＮ層とＡｌＮ層との２層構造（以下、「ＧａＮ／ＡｌＮ」と表記する）とし、最表面はＡｌＮ層のＮ極性面とした。そして、プラズマ処理は行わず、上述のアルカリ処理を施した。この結果、図７（ｂ）に示すように、ＡｌＮ層はほとんどエッチングされず、積層体の表面に六角錐形の凸部は形成されなかった。サンプルＮｏ．２について、水酸化カリウム水溶液に対するＡｌＮ層のエッチング速度は、ＧａＮ層のエッチング速度の（１／１００）以下であった。
【００４４】
サンプルＮｏ．３についても、積層体の層構造を（ＧａＮ／ＡｌＮ）２層構造とし、最表面はＡｌＮ層のＮ極性面とした。そして、アルゴン（Ａｒ）を用いたプラズマ処理を行った。プラズマ処理の条件は、アルゴンガスの流量を２０ｓｃｃｍとし、出力を５００Ｗとし、時間を１０分間とした。その後、上述のアルカリ処理を施した。この結果、図８（ｃ）及び図９に示すように、積層体の表面に六角錐形の凸部が形成された。サンプルＮｏ．３については、水酸化カリウム水溶液に対するＡｌＮ層のエッチング速度は、ＧａＮ層のエッチング速度の（１／５）以上であった。また、図９に示すように、サンプルＮｏ．３においては、積層体の断面における長さが１０μｍの範囲において、最も上方に位置する凸部の頂点の高さと最も下方に位置する凸部の頂点の高さとの差ｄは、１００ｎｍよりも大きかった。
【００４５】
サンプルＮｏ．４についても、サンプルＮｏ．３と同様に、積層体の構造を（ＧａＮ／ＡｌＮ）の２層構造とした。そして、酸素を用いたプラズマ処理を行い、その後、上述のアルカリ処理を施した。この結果、図８（ｄ）に示すように、積層体の表面に六角錐形の凸部が形成された。
【００４６】
サンプルＮｏ．５についても、サンプルＮｏ．３及びＮｏ．４と同様に、積層体の構造を（ＧａＮ／ＡｌＮ）の２層構造とした。そして、六フッ化硫黄（ＳＦ６）を用いたプラズマ処理を行い、その後、上述のアルカリ処理を施した。この結果、図８（ｅ）に示すように、積層体の表面に六角錐形の凸部が形成された。
【００４７】
このように、試験例１によれば、プラズマ処理を行った後、アルカリ処理を施したサンプルＮｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５においては、処理面に凸部が形成された。一方、プラズマ処理を行わずにアルカリ処理を施したサンプルＮｏ．２においては、凸部が形成されなかった。なお、プラズマ処理を行わないサンプルＮｏ．２についても、アルカリ処理を極めて長時間行えば、表面に凸部を形成することはできる。但し、この方法は工業的に非現実的である上に、凸部が形成される領域と形成されない領域がまだらに分布してしまう。また、凸部が形成される領域においても、ＡｌＮ層が柱状に残留してしまい、凸部が六角錐形にならない。この結果、光の取出効率が低くなる。一方、ＡｌＮ層を形成しないサンプルＮｏ．１については、プラズマ処理を行わずにアルカリ処理を施しても凸部が形成されたが、結晶成長用基板としてシリコン基板を使えないという制約がある。
【００４８】
（試験例２）
図１０（ａ）〜（ｅ）は、本試験例において、各段階におけるサンプルの状態を示す図であり、上段はサンプルの表面を示し、下段はサンプルの断面を示す。
図１０（ａ）〜（ｅ）の下段は、上段に示すＢ−Ｂ’線による断面を示している。
なお、図１０（ａ）〜（ｅ）には、前述の第２の実施形態と同様な符号を付している。
【００４９】
先ず、図１０（ａ）に示すように、ＧａＮ層１２上にＡｌＮ層１１が形成された積層体１０を形成し、積層体１０の表面１３上にレジストマスク２０を形成した。表面１３はＡｌＮ層のＮ極性面である。レジストマスク２０においては、上方から見て、円形の開口部２０ｂが、開口部２０ｂの中心を結んだ線分が正六角形を形成するような形態で周期的に配列されている。
【００５０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、アルゴンプラズマを用いてプラズマ処理を行った。処理条件は、試験例１のサンプルＮｏ．３と同様とした。これにより、ＡｌＮ層１１のうち、レジストマスク２０の開口部２０ｂ内において露出した部分がプラズマに曝されて逆エッチングされたが、ＡｌＮ層１１の厚さはほとんど変化しなかった。
【００５１】
次に、図１０（ｃ）〜（ｅ）に示すように、アルカリ処理を施した。具体的には、濃度が２５％、温度が８０℃のＴＭＡＨ水溶液を用いて、ウェットエッチングを施した。
図１０（ｃ）に示すように、アルカリ処理を開始してから２分間経過後には、レジストマスク２０が薄くなった。また、ＡｌＮ層１１における開口部２０ｂの直下域に配置された部分がエッチングされて、微細な凹凸が形成された。
【００５２】
図１０（ｄ）に示すように、アルカリ処理を開始してから８分間経過後には、レジストマスク２０がほぼ消失した。また、レジストマスク２０の開口部２０ｂに相当していた領域において、ＡｌＮ層１１が貫通され、ＧａＮ層１２がエッチングされ始めた。このとき、ＡｌＮ層１１及びＧａＮ層１２のエッチングには異方性があり、六角柱形の斜面が形成され始めた。
【００５３】
図１０（ｅ）に示すように、アルカリ処理を開始してから１６分間経過後には、ＡｌＮ層１１がほぼ消失し、ＧａＮ層１２に六角錐形の凸部１４が形成された。凸部１４の頂点１４ｂは、レジストマスク２０によって覆われていた領域内に位置し、このため、凸部１４の配列の形態及び周期は、レジストマスク２０の開口部２０ｂの配列の形態及び周期に対応するものとなった。また、積層体の断面における長さが１０μｍの範囲において、最も上方に位置する凸部１４の頂点１４ｂの高さと最も下方に位置する凸部１４の頂点１４ｂの高さとの差ｄ（図９参照）は、１００ｎｍ以下であった。そして、本試験例によれば、レジストマスク２０を形成しない場合と比較して、完成後の半導体発光装置における光の取出効率が約１０％向上した。
【００５４】
（試験例３）
試験例３においては、上述の差ｄの値が相互に異なる複数個のサンプルを作製し、その光取出効率を測定した。測定結果を図１１に示す。
図１１は、横軸に差ｄの値をとり、縦軸に光の取出効率をとって、凸部の高さのバラツキが半導体発光装置の光の取出効率に及ぼす影響を例示するグラフ図である。
図１１に示すように、差ｄの値が小さいほど、光の取出効率が高かった。特に、差ｄが１００ｎｍ以下である場合は、光の取出効率が安定して高い値を示した。
【００５５】
以上説明した実施形態によれば、コストが低く、光の取出効率が高い半導体発光装置及びその製造方法を実現することができる。
【００５６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１、１ａ、２：半導体発光装置、１０：積層体、１１：窒化アルミニウム層（ＡｌＮ層）、１２：窒化ガリウム層（ＧａＮ層）、１３：表面、１４：凸部、１４ａ：斜面、１４ｂ：頂点、１５：界面、２０：レジストマスク、２０ａ、２０ｂ：開口部、１００：シリコン基板、Ｌ０、Ｌ１：光路
【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１０】
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【図１１】
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【図８】
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【図９】
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