(57)【要約】【課題】高輝度の半導体装置およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】絶縁性の成長基板上に形成された第１型の窒化物系クラッド層と、前記第１型の窒化物系クラッド層上に形成された多重量子井戸窒化物系活性層及び前記多重量子井戸窒化物系活性層上に形成された前記第１型と異なる第２型の窒化物系クラッド層と、を含む半導体装置が提供される。前記第１型の窒化物系クラッド層の下部及び前記第２型の窒化物系クラッド層の上部のうち、少なくとも一つには、トンネルジャンクション層が形成される。
2009514209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の成長基板と、
前記成長基板上に形成された核生成層と、
前記核生成層上に緩衝層として機能するように形成された非ドープバッファリング窒化物系層と、
前記非ドープバッファリング窒化物系層上に形成された第１型の窒化物系クラッド層と、
前記第１型の窒化物系クラッド層上に形成された多重量子井戸窒化物系活性層と、
前記多重量子井戸窒化物系活性層上に形成された前記第１型と異なる第２型の窒化物系クラッド層と、
前記アンドープバッファリング窒化物系層と前記第１型の窒化物系クラッド層との間、及び前記第２型の窒化物系クラッド層の上部のうち、少なくとも一つに形成されたトンネルジャンクション層と、
を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記成長基板は、レーザービームを利用して除去され、前記成長基板が除去された領域の前記第１型の窒化物系クラッド層の下部に形成された第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層と、
前記第２型の窒化物系クラッド層の上部に保護機能を行うように形成された支持基板と、
前記第２型の窒化物系クラッド層と前記支持基板との間に形成された前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１型及び第２型窒化物系クラッド層、前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層、前記トンネルジャンクション層、前記第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層のうち、少なくとも一つの表面に粗面処理及びフォトニック結晶効果のための１０ｎｍ以下サイズのドット（ｄｏｔ）、ホール（ｈｏｌｅ）、ピラミッド（ｐｙｒａｍｉｄ）、ナノロッド（ｎａｎｏ−ｒｏｄ）及びナノ柱（ｎａｎｏ−ｃｏｌｕｍｎａｒ）のうち、少なくとも一つの形状が導入されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記トンネルジャンクション層は、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）で表される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層又は多重層で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記多重層は、スーパー格子構造としてＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、及びＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓを含む積層構造が繰り返し的に最大３０組まで積層され、ＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶又は非晶質物質層を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記支持基板は、シリコン基板の上層部に金属間化合物であるシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）が形成されているシリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金及びその固溶体、銅（Ｃｕ）、銅系合金及びその固溶体、銀（Ａｇ）、銀系合金及びその固溶体を含むグループから選択された少なくとも一つで形成されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層は、高反射性金属であるアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）を厚く単独に使用するか、又は前記高反射性金属を母体とする合金又は固溶体、上記の高反射性金属とニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、又は金（Ａｕ）金属と２重又は３重層で形成された反射膜を使用するか、又は薄い透明導電性薄膜層である透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）と上記の高反射性金属を順次組み合わせたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）を使用した透明導電性薄膜層であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記透明導電性酸化物（ＴＣＯ）は、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びランタン（Ｌａ）元素系の金属のうち、少なくとも一つ以上の成分と酸素（Ｏ）とが結合されたものであり、
前記遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）は、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、レニウム（Ｒｅ）、又はモリブデニウム（Ｍｏ）金属と窒素（Ｎ）とが結合されたことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層は、前記透明導電性薄膜層が前記第１型又は第２型の窒化物系クラッド層と窒素（Ｎ２）又は酸素（Ｏ２）雰囲気下で熱処理時に新しい透明導電性薄膜を形成できる金属成分と結合できることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層は、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は水素（Ｈ２）のプラズマを利用したスパッタリングと強いレーザービームをエネルギー源とするレーザー蒸着で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層の形成と粗面処理及びフォトニック結晶効果を導入するために、反応器内に窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、空気（ａｉｒ）、又は真空（ｖａｃｕｕｍ）のうち、少なくとも一つの条件で常温〜８００度以内で１０秒〜３時間の間に熱処理が行われたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２型のうち、何れか一つはＮ型で、残りの一つはＰ型であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１４】
絶縁性の成長基板と、
前記成長基板上に形成された窒化物系半導体薄膜層と、
前記窒化物系半導体薄膜層上に形成された支持基板層と、
前記支持基板層上に形成された発光構造体と、を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
前記窒化物系半導体薄膜層は、ＩＩＩ族元素窒化物系半導体で構成された犠牲層であるか、又は前記犠牲層と前記犠牲層上に形成された平坦層であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記支持基板層は、単層又は多重層で形成された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層を含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記支持基板層は、単層又は多重層で形成された金属（ｍｅｔａｌ）、窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）、酸化物（ｏｘｉｄｅ）、ホウ化物（ｂｏｒｉｄｅ）、カーバイド（ｃａｒｂｉｄｅ）、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）、酸化窒化物（ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、及びカーボン窒化物（ｃａｒｂｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）系物質層を含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記金属は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌから選択され、
前記窒化物は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｂｅ、Ｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｗ及び希土類金属系窒化物から選択され、
前記酸化物は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｌａ及び希土類金属系酸化物から選択され、
前記ホウ化物は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｙ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｌａ及び希土類金属系ホウ化物から選択され、
前記カーバイドは、Ｔｉ、Ｔａ、Ｌｉ、Ｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｖ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｙ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｌａ及び希土類金属系カーバイドから選択され、
前記シリサイドは、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｈ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ及び各種希土類金属系シリサイドから選択され、
前記酸化窒化物は、Ａｌ−Ｏ−Ｎであり、
前記カーボン窒化物は、Ｓｉ−Ｃ−Ｎであることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記支持基板層は、単層又は多重層で形成されたＡｌａＯｂＮｃ（ａ、ｂ、ｃ；整数）とＧａｘＯｙ（ｘ、ｙ；整数）系物質層を含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記支持基板層は、単層又は多重層で形成されたＳｉａＡｌｂＮｃＣｄ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ；整数）系物質層を含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記支持基板層は、六方晶系又は正方晶系である単結晶又は多結晶物質層、又は非晶質物質層を含むことを特徴とする請求項１６〜２０のうち、何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記支持基板層は、１０００度以上の高温と水素ガス又はイオン雰囲気下で耐還元性を有する熱及び化学的に安定な１０μｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記発光構造体は、
前記支持基板層上に形成された核生成層と、
前記核生成層上に緩衝層として機能するように形成されたアンドープバッファリング窒化物系層と、
前記アンドープバッファリング窒化物系層上に形成された第１型の窒化物系クラッド層と、
前記第１型の窒化物系クラッド層上に形成された多重量子井戸窒化物系活性層と、
前記多重量子井戸窒化物系活性層上に形成された前記第１型と異なる第２型の窒化物系クラッド層と、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記アンドープバッファリング窒化物系層と前記第１型の窒化物系クラッド層との間、及び前記第２型の窒化物系クラッド層の上部のうち、少なくとも一つに形成されたトンネルジャンクション層を含むことを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記トンネルジャンクション層は、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）と表現した化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層又は多重層で形成されたことを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置。
【請求項２６】
前記多重層は、スーパー格子構造としてＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、及びＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓを含む積層構造が繰り返し的に最大３０組まで積層され、グループＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はグループＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶又は非晶質物質層を有することを特徴とする請求項２５に記載の半導体装置。
【請求項２７】
レーザービームにより前記成長基板が除去されるときに残った前記発光構造体の上部面に形成された前記第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層と、
前記発光構造体の下部面に形成された前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層と、をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置。
【請求項２８】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層の下部面に形成されたヒートシンク用薄膜をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置。
【請求項２９】
前記ヒートシンク用薄膜は、電気メッキ工程又はボンディングトランスファー工程で形成され、前記ボンディングトランスファー工程時に前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層と前記ヒートシンク用薄膜との間に介在されるボンディング層をさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の半導体装置。
【請求項３０】
前記熱発散体であるヒートシンク用薄膜は、シリコン基板の上層部に金属間化合物であるシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）が形成されているシリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金及びそのその固溶体、銅（Ｃｕ）、銅系合金及びそのその固溶体、銀（Ａｇ）、銀系合金及びそのその固溶体を含むグループから選択された少なくとも一つで形成されたことを特徴とする請求項２８に記載の半導体装置。
【請求項３１】
前記第１型及び第２型窒化物系クラッド層、前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層、前記トンネルジャンクション層、前記第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層のうち、少なくとも一つの表面に粗面処理及びフォトニック結晶効果のための１０ｎｍ以下サイズのドット（ｄｏｔ）、ホール（ｈｏｌｅ）、ピラミッド（ｐｙｒａｍｉｄ）、ナノロッド（ｎａｎｏ−ｒｏｄ）及びナノ柱（ｎａｎｏ−ｃｏｌｕｍｎａｒ）のうち、少なくとも一つの形状が導入されたことを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置。
【請求項３２】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層は、高反射性金属であるアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）を厚く単独に使用するか、又は前記高反射性金属を母体とする合金又はその固溶体、上記の高反射性金属とニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、又は金（Ａｕ）金属と２重又は３重層で形成された反射膜を使用するか、又は薄い透明導電性薄膜層である透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）と上記の高反射性金属を順次組み合わせたことを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置。
【請求項３３】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）を使用した透明導電性薄膜層であることを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置。
【請求項３４】
前記透明導電性酸化物（ＴＣＯ）は、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びランタン（Ｌａ）元素系の金属のうち、少なくとも一つ以上の成分と酸素（Ｏ）とが結合されたものであり、
前記遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）は、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、レニウム（Ｒｅ）、又はモリブデニウム（Ｍｏ）金属と窒素（Ｎ）とが結合されたものであることを特徴とする請求項３２又は３３に記載の半導体装置。
【請求項３５】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電流拡散層は、前記透明導電性薄膜層が前記第１型又は第２型の窒化物系クラッド層と窒素（Ｎ２）又は酸素（Ｏ２）雰囲気下で熱処理時に新しい透明導電性薄膜を形成できる金属成分と結合できることを特徴とする請求項３４に記載の半導体装置。
【請求項３６】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層は、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は水素（Ｈ２）のプラズマを利用したスパッタリングと強いレーザービームをエネルギー源とするレーザー蒸着で形成されたことを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置。
【請求項３７】
前記第１型又は第２型のオ−ミック電極層の形成と粗面処理及びフォトニック結晶効果を導入するために、反応器内に窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２、空気（ａｉｒ）、又は真空（ｖａｃｕｕｍ）のうち、少なくとも一条件において常温〜８００度以内で１０秒〜３時間の間に熱処理が行われたことを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置。
【請求項３８】
前記第１及び第２型のうち、何れか一つはＮ型であり、残りの一つはＰ型であることを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項３９】
厚膜層と、
前記厚膜層上に形成され、上部面が表面処理された第１エピタキシャル層と、
前記第１エピタキシャル層上に形成され、窒化ガリウム系半導体で構成された電子及び光電子素子用多層薄膜を有する第２エピタキシャル層と、を含み、
前記第１及び第２エピタキシャル層それぞれは、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）から選択された少なくとも一つの化合物で形成された単結晶単層又は多重層からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項４０】
前記厚膜層は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＢＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、Ａｌｓｂ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３、ＰｂＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、Ｃｄ１−ｘＺｎｘＴｅ、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＺｒＢ２、ＷＢ、ＭｏＢ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＺｒＣ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｍｎ、ＲｕＯ、ＩｒＯ２、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＶＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＲｅＮ、ＣｕＩ、ダイヤモンド、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＷ、ＴｉＣ、ＣｕＷ、及びＳｉＣＮからなるグループから選択された少なくとも一つの化合物、前記グループから二つ以上選択された合金及びその固溶体から形成され、単層又は多重層を有する単結晶、多結晶、又は非晶質であることを特徴とする請求項３９に記載の半導体装置。
【請求項４１】
絶縁性の成長基板上に第１エピタキシャル層を形成するステップと、
前記第１エピタキシャル層上に３０μｍ以上の厚膜層を蒸着するステップと、
レーザービームを利用して、前記成長基板を除去するステップと、
前記成長基板が除去されて露出した前記第１エピタキシャル層の表面を処理するステップと、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４２】
前記第１エピタキシャル層は、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）から選択された少なくとも一つの化合物で形成され、少なくとも３０ｎｍ以上の単結晶単層又は多重層からなることを特徴とする請求項４１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４３】
前記化合物は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＳｉＣ、及びＳｉＣＮのうち、少なくとも一つであることを特徴とする請求項４２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４４】
前記第１エピタキシャル層は、Ｎ型ドーパントであるＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｅ）又はＰ型ドーパントであるＩＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ）を含むことを特徴とする請求項４２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４５】
前記厚膜層は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＢＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、Ａｌｓｂ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３、ＰｂＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、Ｃｄ１−ｘＺｎｘＴｅ、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＺｒＢ２、ＷＢ、ＭｏＢ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＺｒＣ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｍｎ、ＲｕＯ、ＩｒＯ２、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＶＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＲｅＮ、ＣｕＩ、ダイヤモンド、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＷ、ＴｉＣ、ＣｕＷ、及びＳｉＣＮからなるグループから選択された少なくとも一つの化合物、前記グループから二つ以上選択された合金及びその固溶体から形成され、単層又は多重層を有する単結晶、多結晶、又は非晶質であることを特徴とする請求項４１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４６】
前記レーザービームを利用して前記成長基板を除去するステップは、エッチング工程、表面処理及び熱処理工程のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項４１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４７】
前記第１エピタキシャル層の表面を処理するステップは、表面平坦化、パターニング及び熱処理工程のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項４１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４８】
前記第１エピタキシャル層の前記表面処理された面に第２エピタキシャル層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４９】
前記第２エピタキシャル層は、窒化ガリウム系半導体で構成された電子及び光電子素子用多層薄膜であることを特徴とする請求項４８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５０】
前記第２エピタキシャル層は、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）から選択された少なくとも一つの化合物を含む単結晶多重層で形成されたことを特徴とする請求項４８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５１】
前記第２エピタキシャル層は、Ｎ型ドーパントであるＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｅ）又はＰ型ドーパントであるＩＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ）を含むことを特徴とする請求項５０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５２】
前記第２エピタキシャル層を形成するステップは、空気、酸素、窒素、水素、アンモニア、又は真空雰囲気下で２００度の温度で３０秒〜２４時間の間に熱処理するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、さらに詳細に説明すると、高輝度の半導体装置及びこのような半導体装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードやレーザーダイオードのような光素子用半導体装置に窒化物系半導体が多く使用される。ＩＩＩ族窒化物系半導体（ｇｒｏｕｐＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、光半導体産業に利用されている最も広いバンドギャップを有する直接遷移型（ｄｉｒｅｃｔ−ｔｙｐｅ）化合物半導体物質である。現在、このような窒化物系半導体を利用して黄色（ｙｅｌｌｏｗ）から紫外線（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）領域の幅広い波長帯域の光を発光する高効率の発光素子が製作されている。しかしながら広範囲な産業分野で、大面積、大容量及び高輝度の発光素子を製作することが数年間試みられているが、下記の基本的な物質及び技術的障害によって失敗に終わっている。
【０００３】
第１に、良質の窒化物系半導体を成長させるのに適した導電性基板の調達の難しさである。
【０００４】
第２に、インジウム（Ｉｎ）又はアルミニウム（Ａｌ）成分を多く有するＩｎＧａＮ層及びＡｌＧａＮ薄膜の成長の難しさである。
【０００５】
第３に、高いホール（ｈｏｌｅ）キャリア密度を有するＰ型窒化物系半導体の成長の難しさである。
【０００６】
第４に、Ｎ型及びＰ型窒化物系半導体に適した高品質のオーミックコンタクト電極（オ−ミックミックコンタクト層）の形成の難しさである。
【０００７】
上記の基本的な物質及び技術に由来する困難さにもかかわらず、１９９３年末に日本の日亜化学（Ｎｉｃｈｉａ  ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社で世界最初に窒化物系半導体を利用して青色発光素子を開発した。今日では、蛍光体に結合された高輝度の青／緑色発光素子を含む白色光発光素子が開発されている。そのような白色発光素子は、様々な照明産業分野において実際に使用されている。
【０００８】
良質の窒化物系半導体を利用した発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）又はレーザーダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）などのような高効率、大面積及び大容量の次世代発光素子を実現するためには、低い外部発光効率（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：ＥＱＥ）及び熱消散が改善されなければならない。
【０００９】
窒化物系発光ダイオードは、発光素子の形状と窒化物系活性層から生成された光の放出方向に基づいて、それぞれ２種類に分けられる。発光素子の形状は、基板の電気的特性に関連する。例えば、発光素子の形状に応じて、窒化物系発光ダイオードは、メサ構造の窒化物系発光ダイオード（ＭＥＳＡ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  ＬＥＤ）と垂直構造の窒化物系発光ダイオード（ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  ＬＥＤ）とに分類される。メサ構造の窒化物系発光ダイオード（ＭＥＳＡ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  ＬＥＤ）は，絶縁性基板の上部に窒化物系発光構造体が形成され、Ｎ型及びＰ型オーミック電極層が窒化物系発光構造体に対して平行に配列され、垂直構造の窒化物系発光ダイオード（ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  ＬＥＤ）は，垂直構造の窒化物系発光ダイオード（ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  ＬＥＤ）がシリコン（Ｓｉ）及びシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含む導電性基板の上部に形成される。
【００１０】
光の明るさ、熱の除去、及び素子信頼性の観点では、メサ構造の窒化物系発光ダイオードよりは、電気的及び熱的特性に優れた導電性基板の上に形成された垂直構造の窒化物系発光ダイオードのほうが優れている。また、窒化物系発光素子の活性層から生成された光がオ−ミック放出方向に応じて、トップエミット型発光ダイオード（ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｔｙｐｅ  ＬＥＤ）とフリップチップ発光ダイオード（ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ  ｔｙｐｅ  ＬＥＤ）とに分けられる。窒化物系トップエミット型発光ダイオードの場合は、窒化物系活性層から生成された光がＰ型オーミックコンタクト層を介して外部に放出される。一方、窒化物系フリップチップ型発光ダイオードの場合は、高反射Ｐ型オーミックコンタクト層を利用して窒化物系発光構造体のから生成された光が透明な基板（サファイア）を介して外部に放出される。
【００１１】
一般に使用されているメサ構造のトップエミット型窒化物系発光ダイオードの場合は、Ｐ型窒化物系クラッド層と直接接触しているＰ型オーミック電極層を介して、窒化物系活性層で生成された光が外部に出射される。したがって、良質のトップエミット型メサ構造の窒化物系発光ダイオードを得るためには、高品質のＰ型オーミックコンタクト層が必要である。このような高品質のＰ型オーミックコンタクト層は、９０パーセント以上の高い光透過度（ｌｉｇｈｔ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｉｏｎ）を有しなくてはならず、同時に可能な限り低い接触オ−ミック抵抗（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｏｈｍｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有しなければならない。
【００１２】
言い換えると、大容量、大面積、高輝度、及び低い接触抵抗及びシート抵抗といった電気的特性を有する次世代の窒化物系トップエミット型ＬＥＤを製作するためには、Ｐ型電極層の側面方向（ｌａｔｅｒａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）における電流拡散（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）と垂直方向（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）における電流注入（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ）とを同時に行うことが必須であり、これにより低いホール（ｈｏｌｅ）密度濃度によって発生するＰ型窒化物系クラッド層の高いシート抵抗（ｓｈｅｅｔ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が補償される。また、オ−ミック窒化物系活性層から生成された光がＰ型オ−ミックミック電極層を介して外部に出射されるときに、吸収される光を最小化するために、高い光透過度及びシート抵抗を有するＰ型オーミック電極層が提供されなければならない。
【００１３】
現在までに知られた窒化物系半導体を利用したメサ構造のトップエミット型発光ダイオードは、Ｐ型オ−ミック電極層へＰ型窒化物系クラッド層の上部に薄いニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）の二重層又は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などのような厚い透明導電性層を積層した後に、酸素（Ｏ２）又は窒素（Ｎ２）雰囲気下でＰ型窒化物系クラッド層を熱処理して得ることができるＰ型オーミック電極層を使用している。特に、１０−３〜１０−４ｃｍ２程度の低い接触オ−ミック抵抗値を有する半透明ニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）を含むオーミック電極層がオ−ミック５００℃程度の温度で熱処理されるとき、Ｐ型窒化物系クラッド層とニッケル−金のオーミック電極層との間の境界面でＰ型半導体酸化物であるニッケル酸化物（ＮｉＯ）が島（ｉｓｌａｎｄ）状に形成される。また、島状のＮｉＯに高い導電性を有する金（Ａｕ）粒子埋め込まれ、これにより微細構造が形成される。
【００１４】
このような微細構造は、Ｐ型窒化物系クラッド層とニッケル−金オーミック電極層との間に形成されるショットキー障壁（ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｂａｒｒｉｅｒ）の高さ及び幅（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｈｅｉｇｈｔ  ａｎｄ  ｗｉｄｔｈ：ＳＢＨ  ａｎｄ  ＳＢＷ）を減少させ、Ｎ型窒化物系クラッド層へのホールキャリア（ｈｏｌｅ  ｃａｒｒｉｅｒ）の供給し、及び導電性に優れた金（Ａｕ）を分布させてもよく、これにより優れた電流拡散を達成する。しかしながら、ニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）で形成されるＰ型オーミック電極層を利用した窒化物系トップエミット型発光ダイオードは、光透過度を減少させる金（Ａｕ）成分を含んでいるため、窒化物系トップエミット型発光ダイオードは、外部発光効率（ＥＱＥ）が低く、窒化物系トップエミット型発光ダイオードは大容量、大面積及び高輝度を有する次世代発光ダイオードに適さない。
【００１５】
この理由のため、半透明ニッケル−金層を使用することなしにＰ型オーミックコンタクト層を提供する別の方法が提案されている。この方法によると、Ｐ型オーミックコンタクト層は、高透明オーミックコンタクト電極物質として知られるインジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、又は亜鉛（Ｚｎ）といった厚い透明導電性物質を含むた透明導電性酸化物（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｏｘｉｄｅ：ＴＣＯ）層とチタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）などの遷移金属を含む透明導電性窒化物（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ  ｍｅｔａｌ−ｂａｓｅｄ  ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｎｉｔｒｉｄｅ：ＴＣＮ）とを直接Ｐ型窒化物系クラッド層の上部に積層することにより得られる。オ−ミックしかしながら、上記の方法を通じて製造されたＰ型オーミック電極層は、光透過度を改善するが、Ｐ型オーミック電極層とＰ型窒化物系クラッド層との間のオ−ミック境界面特性を悪化させるため、このＰ型オーミック電極層はメサ（ＭＥＳＡ）構造のトップエミット型窒化物系発光ダイオードに適さない。
【００１６】
様々な文献（例えば、ＩＥＥＥ  ＰＴＬ，Ｙ．Ｃ．Ｌｉｎ，ｅｔｃ．Ｖｏｌ．１４，１６６８  ａｎｄ  ＩＥＥＥ  ＰＴＬ，Ｓｈｙｉ−Ｍｉｎｇ  Ｐａｎ，ｅｔｃ．Ｖｏｌ．１５，６４６）は、Ｐ型オーミック電極層がニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）電極である従来のＰ型オーミック電極よりも高い光透過度を有するように優れた電気的導電性を有する透明導電性酸化物層とニッケル（Ｎｉ）及びルテニウム（Ｒｕ）などの金属とを金（Ａｕ）及びプラチナ（Ｐｔ）といった貴金属を使用することなしに結合することにより得られるＰ型オーミック電極層を使用することにより電気的及び熱的に安定であり高い外部発光効率を有した窒化物系トップエミット型窒化物系発光ダイオードオ−ミックオ−ミックがを開示している。
最近、Ｐ型オーミック電極層としてＩＴＯ透明薄膜を利用して、従来のニッケル−金オ−ミック電極層構造と比較したとき、より向上した出力を表す窒化物系トップエミット型発光ダイオードを実現したという内容が［Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｃ  Ｓ  Ｃｈａｎｇ，ｅｔｃ．１８（２００３），Ｌ２１］により報告された。しかしながら、上記のとおりに、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）及び亜鉛酸化物（ＺｎＯ）などのような透明導電性物質のみを利用したＰ型オ−ミック電極層は、発光ダイオードの一時的な外部発光効率を最大化させることができることに対し、相対的に高い接触抵抗値によって窒化物系発光ダイオードの駆動時に多量の熱を発生させて、大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光ダイオードへの幅広い応用は、限界点を有している。
さらに、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は窒化物（ＴＣＮ）をＰ型オ−ミック電極層として使用するときに問題となっている悪い電気的特性を改善するために、米国のルミレッズライティング（ＬｕｍｉＬｅｄｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ）社は、酸化処理した薄いニッケル−銀（Ｎｉ−Ａｕ）又はニッケル−銀（Ｎｉ−Ａｇ）−インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の適用によって向上した光透過度と電気的特性を有する発光ダイオードを製作したと報告している［Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｌｕｄｏｗｉｓｅ  ｅｔｃ．，ＵＳ  ｐａｔｅｎｔ  ６，２８７，９４７］。しかしながら、これらの発明の結果報告は、複雑なＰ型オ−ミック電極層の形成工程と金（Ａｕ）又は銀（Ａｇ）を使用するため、大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光ダイオードを実現するのに依然として多くの限界点が存在する。
【００１７】
最近になって、韓国の三星電子社では、Ｐ型窒化物系クラッド層とＩＴＯ及びＺｎＯなどの透明導電性酸化物電極層の間のオ−ミック接触抵抗値を下げるために、１００ｎｍサイズ以下の第２の新しい透明導電性酸化物を球状のパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）の形態で界面に導入して、良質のＰ型オ−ミック電極層を開発してメサ構造のトップエミット型窒化物系発光ダイオードに適用して製品化している。
【００１８】
高透明導電性薄膜として広く知られたＩＴＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、及びＴｉＮなどを直接的にＰ型オ−ミック電極層として利用するために脚光を浴びているもう一つの発明技術には、Ｐ型窒化物系クラッド層の上部に薄いｎ＋−ＡｌＩｎＧａＮ／ＡｌＩｎＧａＮ及びｐ＋−ＡｌＩｎＧａＮ／ＡｌＩｎＧａＮなどのスーパー格子（ｓｕｐｅｒ  ｌａｔｔｉｃｅ）構造を繰り返し成長させた後、その上部に上記の高透明導電性薄膜層を形成及び熱処理して良質のＰ型オ−ミック電極層を形成して、トンネル接合（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を介して良質のメサ構造であるトップエミット型窒化物系発光ダイオードの製作に関する発明技術が台湾をはじめとするいくつかの会社で適用されている。
【００１９】
現在、多くの企業において、サファイア成長基板の上部に窒化物系発光構造体を成長させた後に透明なＰ型オ−ミック電極層を組み合わせて作ったメサ構造のトップエミット型窒化物系発光ダイオードの発明技術は、発光素子の駆動時に活性層及び複数の界面から発生する多量の熱によって、大面積及び大容量の高輝度の次世代光源には適していないものと考えられている。
【００２０】
次世代高輝度の光源を開発するためのもう一つの進歩した窒化物系発光素子は、絶縁性であるサファイア成長基板の上部に積層された窒化物系発光構造体を利用した高輝度発光ダイオードの製作は、米国のルミレッズライティング（ＬｕｍｉＬｅｄｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ）社及び日本の豊田合成（Ｔｏｙｏｄａ  Ｇｏｓｅｉ）社をはじめとする多くの会社においてそれぞれ高反射性金属薄膜である銀（Ａｇ）とロジウム（Ｒｈ）物質をＰ型オ−ミック電極層結合させて１ｍｍ２サイズ規模の大面積及び大容量のＬＥＤチップであるメサ構造の窒化物系フリップチップ型発光ダイオード（ＭＥＳＡ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ  ＬＥＤ）を作っている。しかしながら、このようなメサ構造の窒化物系フリップチップ型発光ダイオードは、複雑な工程に起因する低い製品歩留まりと、現在、高反射性物質（銀（Ａｇ）及びロジウム（Ｒｈ））を含むＰ型オーミック層の熱的不安定性および４００ｎｍ以下の波長帯域の光に対する低い反射率のため、短波長光を放出させる（ｎｅａｒ）近紫外（ｎｅａｒ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）線発光ダイオードには適していない。
【００２１】
現在、大面積及び大容量の高輝度の次世代白色光源の窒化物系発光ダイオードの製作技術として脚光を浴びているものは、垂直構造の窒化物系発光ダイオードである。垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、電気及び熱的に良好な導電性成長基板であるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）の上部に窒化物系発光構造体を積層して製作されるか、あるいは、絶縁性成長基板であるサファイア基板の上部に窒化物系発光構造体を積層した後に、強いエネルギーを用いたレーザービームを利用したサファイア除去技術(ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔ−ｏｆｆ：ＬＬＯ）でサファイア基板を除去したものを、すぐれた熱発散機能を有するヒートシンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）および銀（Ａｇ）またはロジウム（Ｒｈ）、銅（Ｃｕ）及び銅関連合金（Ｃｕ−ｒｅｌａｔｅｄ  ａｌｌｏｙ）などのような高反射性オ−ミック性電極層物質のうえにボンディングすることに製作される。
【００２２】
上記の垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、熱的導電性の良いヒートシンクを使用するため、大面積及び大容量の発光ダイオードの駆動時に発生する多量の熱を比較的容易に外部に発散させることができるという長所を有している。
【００２３】
しかしながら、上記の垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、依然として熱的に安定なＰ型高反射性オ−ミック電極層部材、生成された光の内部反射及び吸収によって低い外部発光効率（ＥＱＥ）及び低い量産歩留まりによって非生産性もしくは高費用の問題を有しているから、今後高輝度白色光源として利用するためには、より進歩した技術が必要となる。特に、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）成長基板の上部に積層製作された発光素子は、熱的発散は良いが、良質のシリコンカーバイド基板自体を生産するための高費用と技術的難しさ、そして高い光吸収率による低い外部発光効率（ＥＱＥ）がシリコンカーバイド基板を使用した窒化物系発光ダイオードを汎用化するのに決定的な短所となっている。
【００２４】
現在、次世代高輝度白色光源として最も注目されているレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を活用した垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、活性層で生成された光をＮ型窒化物系クラッド層を介して外部に放出するのか又はＰ型窒化物系クラッド層を介して外部に放出するのかに応じてそれぞれＰサイドダウン（Ｐ−ｓｉｄｅ  ｄｏｗｎ）又はＮサイドダウン（Ｎ−ｓｉｄｅ  ｄｏｗｎ）垂直構造の窒化物系発光ダイオードに分けられる。
【００２５】
一般に、Ｎ型窒化物系クラッド層を介して光を放出させるＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードはＰ型窒化物系クラッド層を介して光を放出させるＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードよりさらに簡単な製造工程と優れた光学的及び電気的特性を表すものと報告されている。
【００２６】
このように、ＰサイドダウンとＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオード間の光学的及び電気的特性における顕著な差は、製造工程で用いられる反射性透明オ−ミック電極層の特性差によって発生するものと知られている。Ｐサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードの場合には、いろいろな文献で公知されたように、銀（Ａｇ）又はロジウム（Ｒｈ）といった高反射性金属をＰ型オ−ミック電極層として利用し、最上部に面抵抗の極めて低いＮ型窒化物系クラッド層を配置させるため、別途の高透明Ｎ型オ−ミック電極層を必要とせず、Ｎ型窒化物系クラッド層を介して光を直接外部に発光させることができるため、より優れた発光ダイオード特性を有するようになるものである。
【００２７】
しかしながら、このようなＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、前記した通りに、４００ｎｍ以下の波長帯域の光を発光させる発光構造体では、高反射性Ｐ型オ−ミック電極層の問題によって様々な特性が顕著に低下するという短所を依然として有している。Ｐサイドダウン垂直構造とは異なり、Ｎサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードの場合には、銀（Ａｇ）又はロジウム（Ｒｈ）金属をＮ型高反射性オ−ミック電極層物質として使用することができ、かつ４００ｎｍ以下の短波長領域では、極めて優れた反射率を有するアルミニウム（Ａｌ）物質を高反射性Ｎ型オ−ミック電極層として使用することができる。しかしながら、最上部に高い面抵抗を有するＰ型窒化物系クラッド層が存在するため、別途の高透明導電性Ｐ型オ−ミック電極層が必須である。しかしながら、上述したように、高透明導電性Ｐ型オ−ミック電極層の開発は、Ｐ型窒化物系クラッド層の低い電気的特性のため、多くの難しさが存在するのが現状である。
【００２８】
ドイツのオスラム（ＯＳＲＡＭ）社をはじめとする日本、台湾、及び米国の有名な窒化物系発光素子関連企業は、上記のレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用して部分的に大面積及び大容量の高輝度白色光源体である発光ダイオードを製造または販売している。しかしながら、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を導入した大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光ダイオードの製作は、５０パーセント以下の低い量産歩留まりによって非生産性／高費用という決定的な短所を有している。
【００２９】
以上のような半導体装置、例えば低温及び高温の極限状況で使用される大容量及び高周波用トランジスタをはじめとする各種電子素子と発光ダイオード、レーザーダイオード、光感知器、ソーラーセルなどのように窒化ガリウム系半導体（ＧａＮ−ｂａｓｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を利用する光素子を実現するためには、良質の窒化ガリウム系半導体で構成されたエピタキシャル積層構造を成長させることができる基板を製造する必要がある。
【００３０】
このような基板を得るには、結晶格子定数値及び温度に応じる熱膨張係数がほぼ類似した物質を選択しなければならない。このような観点から判断すると、最も理想的なものは、同種物質で製造された基板、すなわちＩＩＩ族窒化物系で構成された成長用基板の用意が必須である。
【００３１】
従来から高性能の電子及び光電子素子用窒化ガリウム系半導体エピタキシャル積層構造を成長させるために、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）、シリコンカーバイド（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）、又はガリウムヒ素（ｇａｌｌｉｕｍ  ａｒｓｅｎｉｄｅ）などのように異種物質基板（ｈｅｔｅｒｏ−ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が開発されて使用されてきた。
【００３２】
しかしながら、上記のそれらの異種物質基板のうち、良質の窒化ガリウム系半導体エピタキシャル積層構造を成長させるために、現在、大量で広く使用されているものは、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）及びシリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板物質である。しかしながら、それらは、高性能の窒化ガリウム系半導体を利用した電子及び光素子を具現するのにおいて決定的に重要な問題点を有している。
【００３３】
まず、サファイア基板の上層部に形成される窒化ガリウム系半導体エピタキシャル積層構造は、基板であるサファイアとの結晶格子定数値及び熱膨張係数差によって、成長後に多くの窒化ガリウム系半導体エピタキシャル積層構造の内部に電位及び積層欠陥などの高密度に結晶学的欠陥が発生し、窒化ガリウム系電子及び光電子素子の製造または動作を困難にして素子の信頼性に大きな影響を及ぼす。
【００３４】
また、サファイアの悪い熱伝導性のため、サファイアの上層部に形成された窒化ガリウム系半導体エピタキシャル積層構造を利用した光電子素子は、駆動時に発生した熱を外部にスムーズに放出させることができないから、短い素子寿命と信頼性に深刻な悪影響を及ぼされる。
【００３５】
上記の問題点の他にも、電気的に絶縁性を有するサファイアの特性のため、光電子素子の製造時に、最も理想的な形態と考えられている垂直型の光電子素子ではなく、ドライまたはウェットエッチングと複雑なフォトリソグラフィ工程とが結合されて製作された高費用でしかも低性能のメサ構造形態の素子を製造しなければならないという短所を有している。
【００３６】
電気的に絶縁性であるサファイアの上部に形成された窒化ガリウム系半導体光電子素子よりは、基板として多くの長所を有しているシリコンカーバイドも、様々な技術及び経済的観点でいくつかの短所を有している。
【００３７】
特に、高性能の窒化ガリウム系半導体を利用した電子及び光電子素子を実現化するために必要な単結晶シリコンカーバイドを製造するのに費用が多くかかり、ＬＥＤなどのような発光素子の場合には、活性層で生成された光の相当量をＳｉＣ基板層が吸収するため、次世代高効率の発光素子用基板には適していない。
【００３８】
上記のように、異種物質基板の使用から引き起こされる技術的及び経済的な観点での上記の短所を克服するために、多くの研究グループでは、ＨＶＰＥ（ｈｙｄｒｉｄｅ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ）成長法を利用して、窒化ガリウム（ＧａＮ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのような同種物質基板（ｈｏｍｏ−ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を製作している（ｐｈｙｓ．ｓｔａｔ．ｓｏｌ．（ｃ）  Ｎｏ  ６，１６２７１６５０，２００３）。
【００３９】
また、絶縁性サファイア基板の上部にＨＶＰＥ成長法を利用して約３００μｍ程度のＩＩＩ族窒化物系エピタキシャル厚膜層を形成させた後に、強いエネルギー源を有するレーザービームを照射して最初の成長基板であるサファイアを除去（ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔ−ｏｆｆ：ＬＬＯ）し後処理工程を経て、厚いＩＩＩ族窒化物系エピタキシャル基板が製作された例が報告されている（ｐｈｙｓ．ｓｔａｔ．ｓｏｌ．（ｃ）  Ｎｏ  ７，１９８５−１９８８，２００３）。
【００４０】
上記の従来の技術の他にも、高品質のＩＩＩ族窒化物系エピタキシャル厚膜層を形成するために、電気的に絶縁性であるサファイア基板とは異なり、電気的に優れた導電性を有し、かつ結晶格子定数値及び温度に応じる熱膨張係数が似ており、なによりもウェットエッチングによって比較的容易に溶融して除去されうる亜鉛酸化物（ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ：ＺｎＯ）を、窒化ガリウム系半導体エピタキシャル積層構造を成長させる時に最初の成長基板として又はサファイア基板の上部に犠牲層として導入して、良質の窒化ガリウム系半導体エピタキシャル積層構造を成長させ、それからウェットエッチングによりサファイアが除去される窒化ガリウム系半導体エピタキシャル積層構造を製造するためのＩＩＩ族窒化物系エピタキシャル基板を製作する技術も報告されている。
【００４１】
しかしながら、現在、ＩＩＩ族窒化物系エピタキシャル成長基板を製作するための上述した技術及びその他の技術は、技術的難しさのために高費用、低品質、及び低い製品歩留まりによって窒化物系半導体エピタキシャル積層構造を利用した高性能の電子及び光電子素子の今後展望は良くない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４２】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高輝度の半導体装置を提供することにある。
【００４３】
また、本発明の他の目的は、上記の半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
本発明の一実施の形態による半導体装置は、絶縁性の成長基板と、前記成長基板上に形成された核生成層と、前記核生成層上に緩衝層として機能するように形成された非ドープバッファリング窒化物系層と、前記非ドープバッファリング窒化物系層上に形成された第１型の窒化物系クラッド層と、前記第１型の窒化物系クラッド層上に形成された多重量子井戸窒化物系活性層と、前記多重量子井戸窒化物系活性層上に形成された前記第１型と異なる第２型の窒化物系クラッド層と、前記非ドープバッファリング窒化物系層と前記第１型の窒化物系クラッド層との間、及び前記第２型の窒化物系クラッド層の上部のうち、少なくとも一つに形成されたトンネルジャンクション層と、を含む。
【００４５】
本発明の他の実施の形態による半導体装置は、絶縁性の成長基板と、前記成長基板上に形成された窒化物系半導体薄膜層と、前記窒化物系半導体薄膜層上に形成された支持基板層と、前記支持基板層上に形成された発光構造体と、を含む。
【００４６】
前記支持基板層は、単層又は多重層で形成された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層を含んでもよい。
【００４７】
又は、前記支持基板層は、単層又は多重層で形成された金属（ｍｅｔａｌ）、窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）、酸化物（ｏｘｉｄｅ）、ホウ化物（ｂｏｒｉｄｅ）、カーバイド（ｃａｒｂｉｄｅ）、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）、酸化窒化物（ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、及びカーボン窒化物（ｃａｒｂｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）系物質層を含んでもよい。
【００４８】
又は、前記支持基板層は、単層又は多重層で形成されたＡｌａＯｂＮｃ（ａ、ｂ、ｃ；整数）とＧａｘＯｙ（ｘ、ｙ；整数）系物質層を含んでもよい。又は、前記支持基板層は、単層又は多重層で形成されたＳｉａＡｌｂＮｃＣｄ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ；整数）系物質層を含んでもよい。
【００４９】
本発明の他の実施の形態による半導体装置は、厚膜層と、前記厚膜層上に形成され、上部面が表面処理された第１エピタキシャル層と、前記第１エピタキシャル層上に形成され、窒化ガリウム系半導体で構成された電子及び光電子素子用多層薄膜を有する第２エピタキシャル層と、を含み、前記第１及び第２エピタキシャル層それぞれは、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）から選択された少なくとも一つの化合物で形成された単結晶単層又は多重層からなる。
【００５０】
本発明の実施の形態による半導体装置の製造方法は、絶縁性の成長基板上に第１エピタキシャル層を形成するステップと、前記第１エピタキシャル層上に３０μｍ以上の厚膜層を形成するステップと、レーザービームを利用して、前記成長基板を除去するステップと、前記成長基板が除去されて露出した前記第１エピタキシャル層の表面を処理するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００５１】
上記の実施の形態による半導体装置は、良質の大面積及び大容量の高輝度を有する。また、上記の実施の形態による半導体装置に含まれる薄膜層又は発光構造体は、熱的及び機械的変形もしくは分解が防止される。また、上記の実施の形態による半導体装置は、高性能の半導体エピタキシャル層を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施の形態を説明する。図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層の上部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作されたＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示す断面図である。
【００５３】
図１に示すように、本発明による大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光素子を製作するためには、まず絶縁性成長基板であるサファイア４１０ａの上部に６００度以下の低温で形成された非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）状態である窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成された核生成層４２０ａを１００ｎｍ以下に積層した後に、緩衝層として機能する約０．３ｎｍ以下の厚さである非ドープ窒化物系層４３０ａを形成し、このアンドープ窒化物系層４３０ａの上部に良質の第１トンネルジャンクション層４４０ａを積層して導入した後に、薄いＮ型窒化物系クラッド層４５０ａ、多重量子井戸窒化物系活性層４６０ａ、Ｐ型窒化物系クラッド層４７０ａを順次積層させた良質の窒化物系発光構造体を形成しなければならない。
【００５４】
上記の窒化物系発光構造は、現在も量産され、広く知られたレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用した垂直構造の窒化物系発光ダイオードとは異なり、非ドープ窒化物系層４３０ａの上部に良質の第１トンネルジャンクション層４４０ａを導入させた構造である。
【００５５】
図１で説明した窒化物系発光構造体とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を適用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、図２で詳細に説明している。
【００５６】
図面に示すように、窒化物系発光ダイオードは、支持基板４１０ｂ、ボンディング物質層４２０ｂ、Ｐ型高反射性オ−ミック電極層４３０ｂ、Ｐ型窒化物系クラッド層４４０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層４５０ｂ、Ｎ型窒化物系クラッド層４６０ｂ、第１トンネルジャンクション層４７０ｂ、及びＮ型電極パッド４８０ｂで積層された構造からなっている。
【００５７】
絶縁性成長基板であるサファイアからレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法により薄い窒化物系発光構造体を除去する工程において、発光構造体の保護及び熱発散体であるヒートシンクとして使用される支持基板４１０ｂは、従来の一般に使用されているシリコン（Ｓｉ）基板のかわりに金属間化合物であるシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金又はその固溶体、銅（Ｃｕ）、銅系合金又はその固溶体、銀（Ａｇ）、又は銀系合金又はその固溶体などをはじめとする電気及び熱導電性に優れた金属、合金、又はその固溶体からなる。このような支持基板は、機械的、電気化学的、又は物理的または化学的蒸着法を利用してもよい。
【００５８】
絶縁性サファイア基板から窒化物系発光構造体を除去するために、本発明で導入されたレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法は、従来のように常温常圧で行うものではなく、工程中に窒化物系発光構造体のクラック（ｃｒａｃｋ）の発生による低い歩留まり問題を解決するために、４０度以上の温度を維持している塩酸（ＨＣｌ）のような酸性溶液（ａｃｉｄ）又は塩基性溶液（ｂａｓｉｃ）に浸した状態でレーザービームを照射して分離する。
【００５９】
上記のボンディング物質層４２０ｂは、粘性に優れており、かつ溶融点の低いインジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）などの金属、それらの金属を母体とする合金又はその固溶体を使用することが好ましい。
【００６０】
Ｐ型高反射性オ−ミック電極層４３０ｂは、Ｐ型窒化物系クラッド層の上部においてアルミニウム（Ａｌ）及びアルミニウム系合金又はその固溶体を除き、電気的に低い接触抵抗値を有し、高い光反射率を表す高反射性金属であるその固溶体銀（Ａｇ）もしくはロジウム（Ｒｈ）を厚く単独で使用するか、又はそれらの高反射性金属とニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、又は金（Ａｕ）金属との２重又は３重層で形成された反射膜とを使用するか、又は薄い透明導電性薄膜層である透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）と上記の高反射性金属とを順次に適用した構造を用いる。ただし、他の高反射性金属、合金、又はその固溶体を使用することよりは、アルミニウム（Ａｌ）金属、合金、又はその固溶体を優先的に適用する。
【００６１】
Ｐ型窒化物系クラッド層４４０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層４５０ｂ、及びＮ型窒化物系クラッド層４６０ｂまでの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）と表現される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として形成し、Ｐ型窒化物系クラッド層４４０ｂ及びＮ型窒化物系クラッド層４６０ｂは、該当ドーパントが添加される。
【００６２】
また、窒化物系活性層４５０ｂは、単層（ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒ）又は多層の多重量子井戸（ＭＱＷ）層など多様な方式で構成される。
【００６３】
一例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を適用する場合に、Ｎ型窒化物系クラッド層４６０ｂは、ＧａＮにＮ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて形成され、窒化物系活性層４５０ｂは、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷで形成され、Ｐ型窒化物系クラッド層４４０ｂは、ＧａＮにＰ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅなどが添加されて形成される。
【００６４】
本発明の核心部分である第１トンネルジャンクション層４７０ｂは、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）と表現した化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層、好ましくは、二重層、三重層、又はそれ以上の積層構造で形成されてもよい。
【００６５】
さらに好ましくは、スーパー格子構造を第１トンネルジャンクション層４７０ｂとする。一例として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどのように、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で形成された薄い積層構造として繰り返し最大３０組まで積層できる。
【００６６】
さらに好ましくは、ＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶（ｅｐｉｔａｘｙ）、多結晶（ｐｏｌｙ−ｃｒｙｓｔａｌ）、又はアモルファス（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）物質層をいう。
【００６７】
さらに他の発明技術として、トンネルジャンクション層４７０ｂの下部又は上部に粗面処理及びフォトニック結晶効果による窒化物系発光素子の電気的及び光学的特性を向上させるために、レーザービームの干渉現象と光感性ポリマーを利用した干渉分光法とエッチング技術を利用して、１０ｎｍ以下サイズのドット（ｄｏｔ）、ホール（ｈｏｌｅ）、ピラミッド（ｐｙｒａｍｉｄ）、ナノロッド（ｎａｎｏｒｏｄ）、ナノ柱（ｎａｎｏ−ｃｏｌｕｍｎａｒ）、又は多様な形状を導入させてもよい。
【００６８】
さらに他の粗面処理及びフォトニック結晶効果による窒化物系発光素子の電気的及び光学的特性を向上させるための方法は、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は水素（Ｈ２）雰囲気ガスが少なくとも一つ以上含まれた雰囲気と常温〜８００度以内で１０秒〜１時間以下の時間の間に行うことが好ましい。
【００６９】
Ｎ型電極パッド４８０ｂは、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、又はタングステン（Ｗ）をはじめとする高融点金属が順次積層された層構造が適用されてもよい。
【００７０】
図３及び図４は、本発明の第２の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層の上部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示す断面図である。
【００７１】
図３及び図４に示したように、絶縁性成長基板の上部に積層された窒化物系発光構造体及びこれを利用したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、第１トンネルジャンクション層５７０ｂの上部にＮ型オ−ミック電流拡散層（Ｎ−ｔｙｐｅ  ｏｈｍｉｃ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）５８０ｂとして高透明導電性薄膜層を導入したこと以外には、全て第１の実施の形態と完全に同一である。
【００７２】
第１トンネルジャンクション層５７０ｂの上部にＮ型オ−ミック電流拡散層５８０ｂとして導入された高透明導電性薄膜層は、透明導電性酸化物又は遷移金属系透明導電性窒化物を使用することが好ましく、特に、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）は、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びランタン（Ｌａ）元素系の金属のうち、少なくとも一つ以上の成分と酸素（Ｏ）とが結合された透明導電性化合物で形成される。
【００７３】
また、上記の遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ、Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ  ｍｅｔａｌ−ｂａｓｅｄ  ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｎｉｔｒｉｄｅ）は、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、レニウム（Ｒｅ）、又はモリブデニウム（Ｍｏ）金属と窒素（Ｎ）とが結合された透明導電性化合物である。
【００７４】
さらに好ましくは、Ｎ型及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に積層される電流拡散層としては、上記の透明導電性薄膜層とＮ型及びＰ型窒化物系クラッド層との窒素（Ｎ２）又は酸素（Ｏ２）雰囲気下で熱処理時に新しい透明導電性薄膜を形成できる金属成分と結合させてもよい。
【００７５】
Ｎ型オ−ミック電流拡散層５８０ｂの品質を向上させるために、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は水素（Ｈ２）などのプラズマを利用したスパッタリング法と強いレーザービームをエネルギー源とするレーザー堆積（ｐｕｌｓｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ）法とを優先的に利用し、その他にもこのビーム又は熱抵抗を利用した蒸着器、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）をはじめとする化学反応を利用した堆積（ＣＶＤ）、電気メッキをはじめとする電気化学形成などの方法を使用してもよい。特に、既に商用化されているすべてのレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）を利用した垂直構造の窒化物系発光素子は、Ｎ型又はＰ型反射オ−ミック電極層及びＮ型又はＰ型オ−ミック電流拡散層を窒化物系クラッド層の上部に形成するとき、強いエネルギーを有しているイオンが窒化物系クラッド層の表面に悪影響を及ぼすため、これを回避するためにこのビーム又は熱抵抗を利用した蒸着器を使用する。
【００７６】
また、Ｎ型又はＰ型反射オ−ミック電極層及びＮ型又はＰ型オ−ミック電流拡散層の表面上部に粗面処理及びフォトニック結晶効果による窒化物系発光素子の電気的及び光学的特性を向上させるために、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は水素（Ｈ２）雰囲気ガスが少なくとも一成分以上含まれた雰囲気と常温〜８００度以内で１０秒〜１時間以下の時間の間に行うことが好ましい。
【００７７】
以下、本発明の第３〜第１１の実施の形態を説明する。下記の第３〜第１１の実施の形態において、一部の構成要素は、前記第１及び第２の実施の形態で説明されたものと同様である。例えば、第１〜第１１の実施の形態に対する図１〜図２２において概して同一であるか、又は類似の構成要素は、類似の方式で図面符号が選定されている。このような類似し、かつ重複する構成要素に対しては、詳細な説明が省略できるが、前記省略された部分は、第１及び第２の実施の形態で説明された部分をそのまま適用することができる。
【００７８】
図５及び図６は、本発明の第３の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【００７９】
図５に示すように、本発明による大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光素子を製作するためには、まず絶縁性成長基板であるサファイア６１０ａの上部に６００度以下の低温で形成された非晶質状態である窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成された核生成層６２０ａを１００ｎｍ以下に積層した後に、緩衝層として機能する約３ｎｍ以下の厚さであるアンドープ窒化物系層６３０ａを形成し、良質の非ドープ窒化物系層６３０ａの上部に薄いＮ型窒化物系クラッド層６４０ａ、多重量子井戸窒化物系活性層６５０ａ、Ｐ型窒化物系クラッド層６６０ａを順次積層させた後、このＰ型窒化物系クラッド層６６０ａの上部に第２トンネルジャンクション層６７０ａが形成された良質の窒化物系発光構造体を形成しなければならない。このような窒化物系発光構造は、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用した垂直構造の窒化物系発光ダイオードとは異なり、Ｐ型窒化物系クラッド層６６０ａの上部に良質の第２トンネルジャンクション層６７０ａを導入させた構造である。
【００８０】
図５で説明した窒化物系発光構造体とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を適用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、図６で詳細に説明している。
【００８１】
図面に示しているように、窒化物系発光ダイオードは、支持基板６１０ｂ、ボンディング物質層６２０ｂ、Ｐ型反射性オ−ミック電極層６３０ｂ、第２トンネルジャンクション層６４０ｂ、Ｐ型窒化物系クラッド層６５０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層６６０ｂ、Ｎ型窒化物系クラッド層６７０ｂ、及びＮ型電極パッド６８０ｂで積層された構造からなっている。
【００８２】
本発明の核心部分である第２トンネルジャンクション層６４０ｂは、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）と表わされる化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層、好ましくは、二重層、三重層、又はそれ以上の積層構造で形成される。
【００８３】
さらに好ましくは、第２トンネルジャンクション層６４０ｂをスーパー格子構造とする。一例として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどのように、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で形成された薄い積層構造として繰り返し最大３０組まで積層してもよい。さらに好ましくはＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶、又は非晶質物質層をいう。
【００８４】
Ｐ型窒化物系クラッド層６５０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層６６０ｂ、及びＮ型窒化物系クラッド層６７０ｂまでの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）と表現される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として形成し、Ｐ型窒化物系クラッド層６５０ｂ及びＮ型窒化物系クラッド層６７０ｂは、該当ドーパントが添加される。
【００８５】
また、窒化物系活性層６６０ｂは、単層又は多層の多重量子井戸（ＭＱＷ）層など多様な方式で構成されてもよい。
【００８６】
一例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を適用する場合に、Ｎ型窒化物系クラッド層６７０ｂは、ＧａＮにＮ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて形成され、窒化物系活性層６６０ｂは、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷで形成され、Ｐ型窒化物系クラッド層６５０ｂは、ＧａＮにＰ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅなどが添加されて形成される。
【００８７】
また、最上層であるＮ型窒化物系クラッド層６７０ｂの上部に粗面処理及びフォトニック結晶効果による窒化物系発光素子の電気的及び光学的特性を向上させるために、レーザービームの干渉現象と光感性ポリマーを利用した干渉計法とエッチング技術を利用して、１０ｎｍ以下サイズのドット、ホール、ピラミッド、ナノロッド、ナノ柱、又は多様な形状を導入させてもよい。
【００８８】
また、他の粗面処理及びフォトニック結晶効果による発光素子の電気的及び光学的特性を向上させるための方法としては、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は水素（Ｈ２）雰囲気ガスが少なくとも一成分以上含まれた雰囲気と常温〜８００度以内で１０秒〜１時間以下の時間の間に行うことが好ましい。
【００８９】
Ｎ型電極パッド６８０ｂは、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、又はタングステン（Ｗ）をはじめとする高融点金属が順次積層された層構造が適用されてもよい。
【００９０】
図７及び図８は、本発明の第４の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【００９１】
図７及び図８に示したように、絶縁性成長基板の上部に積層された窒化物系発光構造体及びこれを利用したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、Ｎ型窒化物系クラッド層７７０ｂの上部にＮ型オ−ミック電流拡散層７８０ｂとして高透明導電性薄膜層を導入したこと以外は、全て第３の実施の形態と完全に同様である。また、Ｎ型窒化物系クラッド層７７０ｂの上部にＮ型オ−ミック電流拡散層７８０ｂとして導入された高透明導電性薄膜層は、第２の実施の形態で説明されたものと同様である。
【００９２】
図９及び図１０は、本発明の第５の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作されたＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【００９３】
図９に示すように、本発明による大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光素子を製作するためには、まず絶縁性成長基板であるサファイア８１０ａの上部に６００度以下の低温で形成された非晶質状態である窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成された核生成層８２０ａを１００ｎｍ以下に積層した後に、緩衝層として機能する約３ｎｍ以下の厚さである非ドープ窒化物系層８３０ａを形成し、この非ドープ窒化物系層８３０ａの上部に良質の第１トンネルジャンクション層８４０ａを積層導入した後に薄いＮ型窒化物系クラッド層８５０ａ、多重量子井戸窒化物系活性層８６０ａ、Ｐ型窒化物系クラッド層８７０ａを順次積層させた後、このＰ型窒化物系クラッド層８７０ａの上部に第２トンネルジャンクション層８８０ａが形成された良質の窒化物系発光構造体を形成される。
【００９４】
上記の窒化物系発光体構造は、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用した垂直構造の窒化物系発光ダイオードの積層構造とは明確に異なり、アンドープ窒化物系層８３０ａの上層部と最上層部であるＰ型窒化物系クラッド層８８０ａの上層部にそれぞれ第１及び第２良質のトンネルジャンクション層８４０ａ、８８０ａを同時に導入させた構造である。
【００９５】
図９で説明した窒化物系発光構造体とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を適用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、図１０で詳細に説明している。
【００９６】
図面を示しているように、窒化物系発光ダイオードは、支持基板８１０ｂ、ボンディング物質層８２０ｂ、Ｐ型高反射性オ−ミック電極層８３０ｂ、第２トンネルジャンクション層８４０ｂ、Ｐ型窒化物系クラッド層８５０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層８６０ｂ、Ｎ型窒化物系クラッド層８７０ｂ、第１トンネルジャンクション層８８０ａ、及びＮ型電極パッド８９０ｂで積層された構造からなっている。
【００９７】
Ｐ型窒化物系クラッド層８５０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層８６０ｂ、及びＮ型窒化物系クラッド層８７０ｂまでの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）と表現される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として形成し、Ｐ型窒化物系クラッド層８５０ｂ及びＮ型窒化物系クラッド層８７０ｂは、該当ドーパントが添加される。また、窒化物系活性層８６０ｂは、単層又は多層の多重量子井戸（ＭＱＷ）層など、多様な方式で構成されてもよい。
【００９８】
Ｎ型電極パッド８９０ｂは、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、又はタングステン（Ｗ）をはじめとする高融点金属が順次積層された層構造が適用されてもよい。
【００９９】
図１１及び図１２は、本発明の第６の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【０１００】
図１１及び図１２に示したように、絶縁性成長基板の上部に積層された窒化物系発光構造体及びこれを利用したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、Ｎ型窒化物系クラッド層９７０ｂの上部に良質の第１トンネルジャンクション層９８０ｂが積層されており、この第１トンネルジャンクション層９８０ｂの上部にＮ型オ−ミック電流拡散層９９０ｂとして高透明導電性薄膜層を導入したこと以外は、全て第５の実施の形態と同様である。
【０１０１】
図１３及び図１４は、本発明の第７の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層の上部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作されたＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【０１０２】
図１３に示すように、本発明による大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光素子を製作するためには、まず絶縁性成長基板であるサファイア１０１０ａの上部に６００度以下の低温で形成された非晶質状態である窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成された核生成層１０２０ａを１００ｎｍ以下に積層した後に、緩衝層として機能する約３以下の厚さであるアンドープ窒化物系層１０３０ａを形成し、このアンドープ窒化物系層１０３０ａの上部に良質の第１トンネルジャンクション層１０４０ａを積層導入した後に、薄いＮ型窒化物系クラッド層１０５０ａ、多重量子井戸窒化物系活性層１０６０ａ、Ｐ型窒化物系クラッド層１０７０ａを順次積層させた良質の窒化物系発光構造体を形成する。上記の窒化物系発光構造は、現在まで量産化され、かつ広く知られたレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用した垂直構造の窒化物系発光ダイオードとは異なり、アンドープ窒化物系層１０３０ａの上部に良質の第１トンネルジャンクション層１０４０ａを導入させた構造である。
【０１０３】
図１３で説明した窒化物系発光構造体とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を適用して製作したＮダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、図１４で詳細に説明している。
【０１０４】
図面に示しているように、窒化物系発光ダイオードは、支持基板１０１０ｂ、ボンディング物質層１０２０ｂ、Ｎ型反射性オ−ミック電極層１０３０ｂ、第１トンネルジャンクション層１０４０ｂ、Ｎ型窒化物系クラッド層１０５０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層１０６０ｂ、Ｐ型窒化物系クラッド層１０７０ｂ、Ｐ型オ−ミック電流拡散層１０８０ｂ、及びＮ型電極パッド１０９０ｂで積層された構造からなっている。
【０１０５】
Ｎ型反射性オ−ミック電極層１０３０ｂは、電気的に低い接触抵抗値を有し高い光反射率を示す高反射性金属であるアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、又はロジウム（Ｒｈ）を厚く単独に使用するか、又はそれらの高反射性金属を母体とする合金（ａｌｌｏｙ）又はその固溶体、上記の高反射性金属とニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、又は金（Ａｕ）金属との２重又は３重層で形成された反射膜を使用するか、又は薄い透明導電性薄膜層である透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）と上記の高反射性金属を順次適用した構造を用いる。
【０１０６】
Ｎ型窒化物系クラッド層１０５０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層１０６０ｂ、及びＰ型窒化物系クラッド層１０７０ｂまでの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）と表される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として形成し、Ｎ型窒化物系クラッド層１０５０ｂ及びＰ型窒化物系クラッド層１０７０ｂは、該当ドーパントが添加される。
【０１０７】
また、窒化物系活性層１０６０ｂは、単層又は多層の多重量子井戸（ＭＱＷ）層など多様な方式で構成されてもよい。
【０１０８】
一例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を適用する場合に、Ｎ型窒化物系クラッド層１０５０ｂは、ＧａＮにＮ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて形成され、窒化物系活性層１０６０ｂは、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷで形成され、Ｐ型窒化物系クラッド層１０７０ｂは、ＧａＮにＰ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅなどが添加されて形成される。
【０１０９】
Ｐ型窒化物系クラッド層１０７０ｂの上層部にＰ型オ−ミック電流拡散層１０８０ｂとして導入された高透明導電性薄膜層は、第２の実施の形態で説明したＮ型オ−ミック電流拡散層に対したものが同様に適用される。
【０１１０】
図１５及び図１６は、本発明の第８の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を用いて製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【０１１１】
図１５に示すように、本発明による大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光素子を製作するためには、まず絶縁性成長基板であるサファイア１１１０ａの上部に６００度以下の低温で形成された非晶質状態である窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成された核生成層１１２０ａを１００ｎｍ以下に積層した後に、緩衝層として機能する約３ｎｍ以下の厚さである非ドープ窒化物系層１１３０ａを形成し、良質のアンドープ窒化物系層１１３０ａの上部に薄いＮ型窒化物系クラッド層１１４０ａ、多重量子井戸窒化物系活性層１１５０ａ、Ｐ型窒化物系クラッド層１１６０ａを順次積層させた後、このＰ型窒化物系クラッド層１１６０ａの上部に第２トンネルジャンクション層１１７０ａが形成された良質の窒化物系発光構造体を形成する。このような窒化物系発光構造は、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用した垂直構造の窒化物系発光ダイオードとは異なり、Ｐ型窒化物系クラッド層１１６０ａの上部に良質の第２トンネルジャンクション層１１７０ａを導入させた構造である。
【０１１２】
図１５で説明した窒化物系発光構造体とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を適用して製作したＮダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、図１６で詳細に説明している。
【０１１３】
図面に示しているように、窒化物系発光ダイオードは、支持基板１１１０ｂ、ボンディング物質層１１２０ｂ、Ｎ型反射オ−ミック電極層１１３０ｂ、Ｎ型窒化物系クラッド層１１４０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層１１５０ｂ、Ｐ型窒化物系クラッド層１１６０ｂ、第２トンネルジャンクション層１１７０ｂ、及びＮ型電極パッド１１８０ｂで積層された構造からなっている。
【０１１４】
図１７及び図１８は、本発明の第９の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を用いて製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【０１１５】
図１７及び１８に示したように、絶縁性成長基板の上部に積層された窒化物系発光構造体及びこれを利用したＮダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、Ｐ型窒化物系クラッド層１２６０ｂの上部に良質の第２トンネルジャンクション層１２７０ｂが積層されており、このような第２トンネルジャンクション層１２７０ｂの上部にＰ型オ−ミック電流拡散層１２８０ｂとして高透明導電性薄膜層を導入したこと以外にも、全て第８の実施の形態と完全に同一である。
【０１１６】
図１９及び図２０は、本発明の第１０の実施の形態による緩衝層として機能するアンドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【０１１７】
図１９に示すように、本発明による大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光素子を製作するためには、まず絶縁性成長基板であるサファイア１３１０ａの上部に６００度以下の低温で形成された非晶質状態である窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成された核生成層１３２０ａを１００ｎｍ以下に積層した後に、緩衝層として機能する約３ｎｍ以下の厚さである非ドープ窒化物系層１３３０ａを形成し、この非ドープ窒化物系層１３３０ａの上部に良質の第１トンネルジャンクション層１３４０ａを積層して導入した後に、薄いＮ型窒化物系クラッド層１３５０ａ、多重量子井戸窒化物系活性層１３６０ａ、Ｐ型窒化物系クラッド層１３７０ａを順次積層させ、このＰ型窒化物系クラッド層１３７０ａの上部に第２トンネルジャンクション層１３８０ａが形成された良質の窒化物系発光構造体を形成する。上記の窒化物系発光構造は、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用した垂直構造の窒化物系発光ダイオードの積層構造とは明確に異なって、非ドープ窒化物系層１３３０ａの上層部と最上層部であるＰ型窒化物系クラッド層１３８０ａの上層部にそれぞれ第１及び第２良質のトンネルジャンクション層１３４０ａ、１３８０ａを同時に導入させた構造である。
【０１１８】
図１９で説明した窒化物系発光構造体とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を適用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、図２０で詳細に説明している。
【０１１９】
図面に示しているように、窒化物系発光ダイオードは、支持基板１３１０ｂ、ボンディング物質層１３２０ｂ、Ｎ型反射オ−ミック電極層１３３０ｂ、第１トンネルジャンクション層１３４０ｂ、Ｎ型窒化物系クラッド層１３５０ｂ、多重量子井戸窒化物系活性層１３６０ｂ、Ｐ型窒化物系クラッド層１３７０ｂ、第２トンネルジャンクション層１３８０ａ、及びＰ型電極パッド１３９０ｂで積層された構造からなっている。
【０１２０】
図２１及び図２２は、本発明の第１１の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作されたもう一つのＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【０１２１】
図２１及び図２２に示したように、絶縁性成長基板の上層部に積層された窒化物系発光構造体及びこれを利用したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光ダイオードは、Ｐ型窒化物系クラッド層１４７０ｂの上部に良質の第２トンネルジャンクション層１４８０ｂが積層されており、この第２トンネルジャンクション層１４８０ｂの上部にＰ型オ−ミック電流拡散層１４９０ｂとして高透明導電性薄膜層を導入したこと以外は、全て第１０の実施の形態と完全に同一である。
【０１２２】
以下、薄膜層又は発光構造体の熱的及び機械的変形防止と分解を防止する支持基板層を有する本発明の実施の形態を説明する。前記薄膜層又は発光構造体において、オ−ミック電極層又はトンネルジャンクション層のように上述した実施の形態で言及されたものと重複した名称を使用する構成要素に対しては、特別な説明がない限り、上述の実施の形態で説明された内容をそのまま適用する。
【０１２３】
図２３及び図２４は、本発明の第１２の実施の形態による、絶縁性成長基板であるサファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層及び平坦層の積層からなる窒化物系薄膜層と、上記の窒化物系薄膜層の上部に形成された支持基板層と、を示した断面図である。
【０１２４】
図２３は、最初の成長基板であるサファイア１００の上部に７００度以下の温度で成長された１００ｎｍ以下の厚さを有した低温窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成された窒化物系犠牲層１１０と８００度以上の温度で成長されて極めて良い表面状態を有した窒化ガリウム（ＧａＮ）で構成された窒化物系平坦層１２０が積層されて形成される。特に、すべてのＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された窒化物系薄膜層又は窒化物系発光構造体の成長は、強いエネルギーを有するレーザービームがサファイアの裏側面を介して照射させると、上記の窒化物系犠牲層１１０でガリウム（Ｇａ）金属と窒素ガス（Ｎ２）又はアルミニウム（Ａｌ）金属と窒素ガス（Ｎ２）で熱化学分解反応が誘発され、絶縁性サファイア成長基板の分離を助ける機能を果たす。
【０１２５】
図２４は、上記のＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された平坦層１２０の上部に本発明技術の核心技術である支持基板層１３０が積層されて形成されている。このような支持基板層１３０は、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用して絶縁性成長基板１００を除去するとき、最初の成長時に導入された熱的及び機械的変形から誘発される応力を緩和させて上記の支持基板層１３０の上部に形成された窒化物系薄膜層又は発光構造体の熱的及び機械的変形防止と分解を阻止する機能を果たす。
【０１２６】
上記の支持基板層１３０は、ＳｉａＡｌｂＮｃＣｄ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ；整数）で形成された単層、二重層、又は三重層で形成され、優先的に導電性であるＳｉＣ、ＳｉＣＮ、又はＳｉＣＡｌＮ化学式を有する単結晶、多結晶、又は非晶質物質層を適用する。
【０１２７】
また、好ましくは、上記の支持基板層１３０は、金属有機化学蒸気堆積（ＭＯＣＶＤ）などの化学反応による化学的堆積法（ＣＶＤ）の他にも、高いエネルギーを有したガスイオンを利用したスパッタリング、レーザーエネルギー源を利用したＰＬＤなどの物理的堆積方法（ＰＶＤ）を利用して、１０μｍ以下の厚さを堆積する。
【０１２８】
一方、上記の支持基板層１３０は、積層順序と無関係にＡｌａＯｂＮｃ（ａ、ｂ、ｃ；整数）とＧａｘＯｙ（ｘ、ｙ；整数）とで形成された単層、二重層、又は三重層で形成され、好ましくは、六方晶系（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）であるＡｌ２Ｏ３とＧａ２Ｏ３化学式を有する単結晶、多結晶、又は非晶質物質層を適用する。
【０１２９】
また、好ましくは、上記の絶縁性支持基板層１３０は、金属有機化学蒸気堆積（ＭＯＣＶＤ）などの化学反応による化学的堆積法（ＣＶＤ）の他にも、高いエネルギーを有したガスイオンを利用したスパッタリング、レーザーエネルギー源を利用したＰＬＤなどの物理的堆積方法（ＰＶＤ）を利用して１０μｍ以下の厚さを堆積する。
【０１３０】
一方、前記支持基板層１３０は、高融点の支持基板層１３０にしてもよい。このような高融点支持基板層１３０は、積層順序と無関係に形成された単層、二重層、又は三重層で形成され、好ましくは、六方晶系又は正方晶系結晶構造を有する単結晶、多結晶、又は非晶質物質層を優先的に適用する。
【０１３１】
さらに好ましくは、上記の高融点支持基板層１３０は、１０００度以上の温度及び多量の水素ガス及びイオン雰囲気下で耐還元性を有する物質が選択され、それらの物質としては、下記のような金属、窒化物、酸化物、ホウ化物、カーバイド、シリサイド、酸化窒化物、及びカーボン窒化物である。
【０１３２】
具体的に説明すると、前記金属は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌから選択される。前記窒化物は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｂｅ、Ｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｃ及びＷ並びに希土類金属系窒化物から選択される。前記酸化物は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｌａ及び希土類金属系酸化物から選択される。前記ホウ化物は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｙ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｌａ及び希土類金属系ホウ化物から選択される。前記カーバイドは、Ｔｉ、Ｔａ、Ｌｉ、Ｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｖ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｙ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｌａ及び希土類金属系カーバイドから選択される。前記シリサイドは、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｈ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ及び各種希土類金属系シリサイドから選択される。前記酸化窒化物は、Ａｌ−Ｏ−Ｎで、前記カーボン窒化物は、Ｓｉ−Ｃ−Ｎである。
【０１３３】
また、好ましくは、上記の高融点支持基板層１３０は、金属有機化学蒸気堆積（ＭＯＣＶＤ）などの化学反応による化学的堆積法（ＣＶＤ）の他にも、高いエネルギーを有したガスイオンを利用したスパッタリング、レーザーエネルギー源を利用したＰＬＤなどの物理的堆積方法（ＰＶＤ）等を利用して、１０μｍ以下の厚さを堆積する。
【０１３４】
図２５及び図２６は、本発明の第１３の実施の形態による、絶縁性成長基板であるサファイアの上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された薄膜層と支持基板層とが順次形成された上部に成長基板用のさらに他の窒化物系薄膜層と窒化物系発光構造体層とが形成された形態を示した断面図である。
【０１３５】
図２４で言及したような構造、すなわち最初の成長基板であるサファイア１００の上部に窒化物系犠牲層１１０と平坦層１２０、そして様々な成分を有する単層、二重層、又は三重層で形成された単結晶、多結晶、又は非晶質の支持基板層１３０が順次形成された上部に成長基板用であるもう一つの窒化物系薄膜層２４０と窒化物系発光構造体層２５０とが成長される。
【０１３６】
図２７〜図３０は、本発明の第１４の実施の形態による、レーザーリフトオフ技術を利用して絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後、支持基板層とその上部に形成された成長基板用のさらに他の窒化物系薄膜層とＩＩＩ族窒化物系発光構造体層とをそれぞれ示した断面図である。
【０１３７】
特に、図２８及び図３０は、図２７及び図２９とは異なり、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を導入して、最初の成長基板であるサファイア１００を除去した後にも支持基板層１３０の下層部に窒化物系平坦層１２０が継続的に残っている形態を有する。
【０１３８】
図３１〜図３４は、本発明の第１５の実施の形態による、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法によって絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後に、支持基板層の上部に形成されているそれぞれ異なる４種類の窒化物系発光構造体を示した断面図である。
【０１３９】
図３１〜図３４に示す窒化物系発光構造体は、優先的に発光ダイオード及びレーザーダイオードのための構造体であって、図３１は、発光構造体内に如何なるトンネルジャンクション層も導入されていない最も一般的な構造を有するものである。これに対し、図３２〜図３４は、少なくともＮ型窒化物系クラッド層３０の下部又はＰ型窒化物系クラッド層５０の上部に一つ以上のトンネルジャンクション層６０、７０が導入されている発光構造体を示す。
【０１４０】
図３５〜図３９は、本発明の第１６の実施の形態による支持基板層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図である。
【０１４１】
詳細に説明すると、図３５〜図３９は、図３１に示したように、支持基板層１３０の上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された核生成層１０をはじめとして緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層２０、Ｎ型窒化物系クラッド層３０、多重量子井戸窒化物系活性層４０、及びＰ型窒化物系クラッド層５０で構成された窒化物系発光構造体と発光素子の駆動時に発生した熱をスムーズに外部に放出するためのヒートシンク８０とボンディング層９０、そしてＮ型及びＰ型窒化物系クラッド層３０、５０と直接的に接触しているオ−ミック電流拡散層１５０及び高反射性オ−ミック電極層１４０を結合して製作した５種類の窒化物系発光素子を示している。
【０１４２】
特に、図３５及び図３７は、支持基板層１３０の電気的な導電性が良いと適用できる構造であるが、電気的な導電性がよくないと、図３６、図３８及び図３９の形態に発光素子を製作することが好ましい。
【０１４３】
図４０〜図４３は、本発明の第１７の実施の形態による支持基板層及び第１トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図である。
【０１４４】
詳細に説明すると、図４０〜図４３は、図３２に示したように、支持基板層１３０の上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された核生成層１０をはじめとして緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層２０、第１トンネルジャンクション層６０、Ｎ型窒化物系クラッド層３０、多重量子井戸窒化物系活性層４０、及びＰ型窒化物系クラッド層５０で構成された窒化物系発光構造体と発光素子の駆動時に発生した熱をスムーズに外部に放出するためのヒートシンク８０とボンディング層９０、そしてｎ型窒化物系クラッド層３０及びＰ型窒化物系クラッド層５０と直接的に接触しているオ−ミック電流拡散層１５０並びに高反射性オ−ミック電極層１４０を結合して製作した４種類の窒化物系発光素子を示している。
【０１４５】
特に、図４０は、支持基板層１３０の電気的な導電性が良いと適用できる構造であるが、そうでない場合には、図４１〜図４３の形態で発光素子を製作することが好ましい。
【０１４６】
図４４〜図５０は、本発明の第１８の実施の形態による支持基板層及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図である。
【０１４７】
詳細に説明すると、図４４〜図５０は、図３３に示したように、支持基板層１３０の上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された核生成層１０をはじめとして緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層２０、Ｎ型窒化物系クラッド層３０、多重量子井戸窒化物系活性層４０、Ｐ型窒化物系クラッド層５０、及び第２トンネルジャンクション層７０で構成された窒化物系発光構造体と発光素子の駆動時に発生した熱をスムーズに外部に放出するためのヒートシンク８０とボンディング層９０、そしてｎ型窒化物系クラッド層３０及びＰ型窒化物系クラッド層５０と直接的に接触しているオ−ミック電流拡散層１５０並びに高反射性オ−ミック電極層１４０を結合して製作した７種類の窒化物系発光素子を示している。
【０１４８】
特に、図４４及び図４５は、支持基板層１３０の電気的な導電性が良いと適用できる構造であるが、そうでないと、図４６〜図５０の形態で発光素子を製作することが好ましい。
【０１４９】
図５１〜図５６は、本発明の第１９の実施の形態による支持基板層、第１トンネルジャンクション層、及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図である。
【０１５０】
詳細に説明すると、図５１〜図５６は、図３４に示したように、支持基板層１３０の上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された核生成層１０をはじめとして緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層２０、第１トンネルジャンクション層６０、Ｎ型窒化物系クラッド層３０、多重量子井戸窒化物系活性層４０、Ｐ型窒化物系クラッド層５０、及び第２トンネルジャンクション層７０で構成された窒化物系発光構造体と発光素子の駆動時に発生した熱をスムーズに外部に放出するためのヒートシンク８０とボンディング層９０、そしてｎ型窒化物系クラッド層３０及びＰ型窒化物系クラッド層５０と直接的に接触しているオ−ミック電流拡散層１５０並びに高反射性オ−ミック電極層１４０を結合して製作した８種類の窒化物系発光素子を示している。
【０１５１】
特に、図５１及び図５２は、支持基板層１３０が電気的に導電性が良いと適用できる構造であるが、そうでないと、図５３〜図５６の形態で発光素子を製作することが好ましい。
【０１５２】
上記のとおりに、本発明によって製作された窒化物系発光素子において共通に用いられた発光構造体の保護及び熱発散体であるヒートシンクとして用いられる支持基板８０は、電気及び熱導電性に優れた金属、合金、又はそれのその固溶体を含むことが望ましい。たとえば、従来の一般に使用されているシリコン（Ｓｉ）基板の代わりに、支持基板８０は、金属間化合物であるシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金又はそのその固溶体、銅（Ｃｕ）、銅系合金又はそのその固溶体、銀（Ａｇ）、又は銀系合金又はそのその固溶体などをはじめとする電気及び熱導電性に優れた金属、合金、又はその固溶体が挙げられる。このような支持基板の製造工程は、機械、電気化学、又は物理的化学的堆積法を利用する。
絶縁性サファイア１００基板から窒化物系発光構造体を除去するために、本発明で導入されたレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法は、従来のように常温常圧で行うのではなく、工程中に窒化物系発光構造体のクラックの発生による低い歩留まり問題を解決するために、４０度以上の温度を維持している塩酸（ＨＣｌ）のような酸性溶液（ａｃｉｄ）又は塩基性溶液（ｂａｓｉｃ）に浸した状態でレーザービームを照射して分離する。
【０１５３】
上記のボンディング物質層９０は、粘性が良好であり、かつ溶融点が低いインジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）などの金属、それらの金属を母体とする合金又はその固溶体を使用することが好ましい。
【０１５４】
Ｐ型高反射性オ−ミック電極層１４０は、Ｐ型窒化物系クラッド層の上部においてアルミニウム（Ａｌ）及びアルミニウム系合金又はそのその固溶体を除き、電気的に低い接触抵抗値を有し、高い光反射率を表す高反射性金属であるその固溶体銀（Ａｇ）もしくはロジウム（Ｒｈ）を厚く単独に使用するか、又はそれらの高反射性金属とニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、又は金（Ａｕ）金属との２重又は３重層で形成された反射膜を使用するか、又は薄い透明導電性薄膜層である透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）と上記の高反射性金属とを順次適用した構造を利用してもよい。
【０１５５】
Ｐ型窒化物系クラッド層５０、多重量子井戸窒化物系活性層４０、及びＮ型窒化物系クラッド層３０までの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）と表現される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として形成し、Ｐ型窒化物系クラッド層５０及びＮ型窒化物系クラッド層３０は、該当ドーパントが添加される。
【０１５６】
また、窒化物系活性層４０は、単層又は多層の多重量子井戸（ＭＱＷ）層などの多様な方式で構成されてもよい。
【０１５７】
一例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を適用する場合に、Ｎ型窒化物系クラッド層３０は、ＧａＮにＮ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて形成され、窒化物系活性層４０は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷで形成され、Ｐ型窒化物系クラッド層５０は、ＧａＮにＰ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅなどが添加されて形成される。
【０１５８】
本発明の核心部分である第１トンネルジャンクション層６０及び第２トンネルジャンクション層７０は、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）と表される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層、好ましくは、二重層、三重層、又はそれ以上の積層構造で形成されてもよい。
【０１５９】
さらに好ましくは、第１ンネルジャンクション層６０及び第２トンネルジャンクション層６０はスーパー格子構造とする。
【０１６０】
一例として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどのように、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で形成される薄い積層構造として繰り返し最大３０組まで積層してもよい。
【０１６１】
さらに好ましくは、第１トンネルジャンクション層６０及び第２トンネルジャンクション層７０は、ＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶、又は非晶質物質層を含むことが望ましい。
【０１６２】
また他の発明技術として、トンネルジャンクション層の下部又は上部に粗面処理及びフォトニック結晶効果による窒化物系発光素子の電気的
及び光学的特性を向上させるために、レーザービームの干渉現象と光感性ポリマーを利用した干渉分光法とエッチング技術を利用して、１０ｎｍ以下サイズのドット、ホール、ピラミッド、ナノロッド、ナノ柱、又は多様な形状を導入させることができる。
【０１６３】
また他の粗面処理及びフォトニック結晶効果による発光素子の電気及び光学的特性を向上させるための方法では、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は水素（Ｈ２）雰囲気ガスが少なくとも一成分以上含まれた雰囲気と常温〜８００度以内で１０秒〜１時間以下の時間の間で行うことが好ましい。
【０１６４】
Ｎ型電極パッド１７０は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、又はタングステン（Ｗ）をはじめとする高融点金属が順次積層された層構造が適用されてもよい。
【０１６５】
Ｐ型電極パッド１６０は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、又はタングステン（Ｗ）をはじめとする高融点金属が順次積層された層構造が適用されてもよい。
【０１６６】
図５７及び図５８は、本発明の第２０の実施の形態によって、絶縁性成長基板であるサファイアの上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層の上部に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層が積層された断面図である。
【０１６７】
詳細に説明すると、図５７は、最初の成長基板であるサファイア１０´の上部に８００度未満の温度でＩＩＩ族窒化物系半導体に成長された犠牲層２０´と引続いて犠牲層２０´の上部に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´が積層される。図５８は、図５７とは少し異なり、犠牲層２０´の上部に引続いて窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´を積層する前に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された薄膜層の品質をさらに向上させるために、８００度以上の温度においてＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された平坦層４０´が導入される。
【０１６８】
上記の低温で形成された犠牲層２０´は、透明なサファイアの後面を介して強いエネルギー源であるレーザービームを照射するとレーザービームを吸収し、このときに発生した多くの熱によってサファイア成長基板が分離されるように促進する。本発明の主要な核心的な層である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´は、レーザービームによってサファイア基板１０´が分離されるとき、支持基板層３０´の上部に存在する窒化物系半導体厚膜又は発光構造体薄膜層の熱的及び機械的変形と分解を阻止する機能を担当する。
上記の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘは、５０パーセント以上）化学式を有し単層又は二重層で形成され、好ましくは、厚い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）単層が良い。
【０１６９】
一般に、上記の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´は、金属有機化学蒸気堆積器（ｍｅｔａｌｌｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）及びハイブリッド蒸気相堆積（ＨＶＰＥ）が最も優先して適用することが薄膜品質及び工程において最も好ましいが、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）、パルスレーザー堆積（ｐｕｌｓｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ）、強いエネルギー源を有するプラズマを利用したスパッタリング、又は上記の方法以外の物理及び化学的蒸着法により形成する。
【０１７０】
図５９及び図６０は、本発明の第２１の実施の形態による、ＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上部に良質の成長基板用として８００度以上の高温で成長された窒化物系厚膜層が積層された形態を示した断面図である。
【０１７１】
詳細に説明すると、図５９及び図６０は、第２０の実施の形態で形成されたテンプレート（ｔｅｍｐｌａｔｅ）の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系支持基板層３０´の上部にホモエピタキシャルＩＩＩ族窒化物系半導体の薄膜成長のための新しい基板用厚膜層５０´を製作するために製作考案された構造である。
【０１７２】
なによりも基板用厚膜層５０´は、高品質のレーザーダイオード（ＬＤ）及び発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光電素子の他にも、各種トランジスタのために絶対的に必要な良質の窒化物系基板を提供することができる。このためには、成長速度が比較的速いＨＶＰＥ（ｈｙｂｒｉｄ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ）及びＭＯＣＶＤ法が優先的に適用するが、それらの他にもＰＬＤ及びスパッタリング法なども使用してもよい。
【０１７３】
図６１及び図６２は、本発明の第２２の実施の形態によって、ＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上部に良質の成長基板用厚膜を製作するために、８００度未満の温度で形成された薄い窒化物系核生成層と引続いた８００度以上の高温で形成された窒化物系厚膜層と、が積層された形態を示した断面図である。
【０１７４】
詳細に説明すると、上記の図５９及び図６０と類似の構造であるが、支持基板層３０´の上層部にホモエピタキシャルＩＩＩ族窒化物系半導体薄膜を成長させるための新しい基板用厚膜層５０´を成長させる前に、基板用厚膜層５０´の品質を向上させるために８００度未満の温度で形成させた新しい核生成層６０´が導入された構造である。
【０１７５】
図５９〜図６２で製作されたテンプレートを強いエネルギー源であるレーザービームを利用して最初絶縁性成長基板であるサファイアを除去した後、窒化物系ＬＤ、ＬＥＤ、ＨＢＴ、ＨＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＭＥＳＦＥＴ及びＭＯＳＦＥＴなどの各種良質の光電子素子を製作できる基板を提供できるという長所を有している。
【０１７６】
図６３及び図６４は、本発明の第２３の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図である。
【０１７７】
詳細に説明すると、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´の上部に形成されたＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）の積層構造は、基本的に緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層７０´、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´、多重量子井戸窒化物系活性層９０´、及びＰ型窒化物系クラッド層１００´である４層で構成されている。特に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系支持基板層３０´とバッファリング窒化物系層７０´との間には、８００度未満で形成させた核生成層６０´は、場合によっては導入させても良く、導入させなくても良い。
【０１７８】
さらに詳細に説明すると、緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層７０´、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´、多重量子井戸窒化物系活性層９０´、及びＰ型窒化物系クラッド層１００´までの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）と表される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として形成し、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´及びＰ型窒化物系クラッド層１００´は、該当ドーパントが添加される。
【０１７９】
また、窒化物系活性層９０´は、単層又は多層の多重量子井戸（ＭＱＷ）又は多重量子点（ｍｕｌｔｉ−ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔｓ  ｏｒ  ｗｉｒｅｓ）等、多様な方式で構成されてもよい。
【０１８０】
一例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を適用する場合に、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´は、ＧａＮにＮ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて形成され、窒化物系活性層９０´は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷで形成され、Ｐ型窒化物系クラッド層１００´は、ＧａＮにＰ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅなどが添加されて形成される。
【０１８１】
図６５及び図６６は、本発明の第２４の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図である。
【０１８２】
詳細に説明すると、本発明の第２３の実施の形態と同じ窒化物系ＬＥＤ構造であるが、緩衝層として機能するアンドープバッファリング窒化物系層７０´及びＮ型窒化物系クラッド層８０´の間に第１トンネルジャンクション１１０ａ´が導入された点が異なる。Ｎ型窒化物系クラッド層８０´の下層部に導入された第１トンネルジャンクション層１１０ａ´は、良質の窒化物系発光素子を作るのに絶対的に必要な高品質のＮ型オ−ミック電極層を形成するのに有利である。また、このようなトンネルジャンクション層１１０ａ´は、窒化物系活性層９０´で生成された光を外部に最大限多く放出させるように助ける機能を果たす。
【０１８３】
本発明のさらに他の核心部分である第１トンネルジャンクション層１１０ａ´は、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）と表される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層、好ましくは、二重層、三重層、又はそれ以上の積層構造で形成されてもよい。
【０１８４】
さらに好ましくは、第１トンネルジャンクション層１１０ａ´はスーパー格子構造とする。一例として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどのように、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で形成された薄い積層構造として繰り返し最大３０組まで積層してもよい。
【０１８５】
さらに好ましくは、第１トンネルジャンクション層１１０ａ´はＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶、又は非晶質物質層を含んでもよい。
【０１８６】
図６７及び図６８は、本発明の第２５の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図である。
【０１８７】
詳細に説明すると、本発明の第２３の実施の形態と同じ窒化物系発光ダイオード構造であるが、Ｐ型窒化物系クラッド層１００´の上部に第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´が導入された点が異なる。Ｐ型窒化物系クラッド層１００´の上部に導入された第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´は、良質の窒化物系発光素子を作るのに絶対的に必要な高品質のＰ型オ−ミック電極層を形成するのに有利である。また、このようなトンネルジャンクション層１１０ｂ´は、窒化物系活性層９０´で生成された光を外部に最大限多く放出させることができるようにする機能を果たす。
【０１８８】
本発明のさらに他の核心部分である第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´は、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）と表される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として50nm５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層、好ましくは、二重層、三重層、又はそれ以上の積層構造で形成されてもよい。
【０１８９】
さらに好ましくは、第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´はスーパー格子構造とする。一例として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどのように、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で形成された薄い積層構造として繰り返し最大３０組まで積層してもよい。
【０１９０】
さらに好ましくは、第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´はＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶、又は非晶質物質層を含んでもよい。
【０１９１】
図６９及び図７０は、本発明の第２６の実施の形態による、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図である。
【０１９２】
詳細に説明すると、本発明の第２３の実施の形態と同じ窒化物系発光ダイオード構造であるが、緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層７０´及びＮ型窒化物系クラッド層８０´の間に第１トンネルジャンクション層１１０ａ´が導入されＰ型窒化物系クラッド層１００´の上部に第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´が導入された点が異なる。Ｎ型窒化物系クラッド層８０´の下部とＰ型窒化物系クラッド層１００´の上部にそれぞれ導入された第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´は、良質の窒化物系発光素子を作るのに絶対的に必要な高品質のＮ型及びＰ型オ−ミック電極層を形成するのに有利である。また、このようなトンネルジャンクション層１１０´は、窒化物系活性層９０´で生成された光を外部に最大限多く放出させることを可能とする機能を果たす。
【０１９３】
本発明のさらに他の核心部分である第１及び２トンネルジャンクション層１１０ａ´、１１０ｂ´は、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）と表される化合物の中から選択されたいずれか一つの化合物を基本として５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層、好ましくは、二重層、三重層、又はそれ以上の積層構造で形成されてもよい。
【０１９４】
さらに好ましくは、第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´をスーパー格子構造とする。一例として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどのように、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で形成された薄い積層構造として繰り返し最大３０組まで積層してもよい。
【０１９５】
さらに好ましくは、第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´はＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶、又は非晶質物質層を含んでもよい。
【０１９６】
図７１は、本発明の第２７の実施の形態によって、本発明の第２３〜第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を用いて、Ｎ型窒化物系クラッド層よりＰ型窒化物系クラッド層がさらに下部に存在する高品質のＰサイドダウン発光ダイオードの製作順序を示した工程フローチャートである。
【０１９７】
詳細に説明すると、本発明の第２０〜第２２の実施の形態によって窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で形成された支持基板層３０´のテンプレート（ｔｅｍｐｌａｔｅ）を利用して良質の窒化物系発光ダイオードを作る工程として、まず窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で形成された良質の支持基板層３０´を成長した後、良質の窒化物系発光構造体を成長させる（工程（１））。
【０１９８】
窒化物系発光構造体の成長過程において生じる電位密度の最小化及びクラックを防止するために、表面処理、アモルファスシリコンオキサイド（ＳｉＯ２）又はアモルファスシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）薄膜を、ドライエッチングを利用してＬＥＯ（ｌａｔｅｒａｌ  ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ：）技法が、緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層７０´からＰ型窒化物系クラッド層１００´が積層される前に利用してもよい。良質の窒化物系発光構造体を形成した後、高反射のＰ型オ−ミック電極層が形成される（工程（２））。
【０１９９】
上記のＰ型高反射オ−ミック電極層を形成する前に、Ｐ型窒化物系クラッド層又は第２トンネルジャンクション層の上部にリソグラフィ工程、パターニング工程、エッチング工程、及び粗面処理などを導入してもよい。特に、Ｐ型窒化物系クラッド層の上部にトンネルジャンクション層が積層されると、高反射性のＰ型オ−ミック電極層として使用が容易ではなかったアルミニウム（Ａｌ）高反射性金属を直接的に適用できるという長所を有する。高反射性のＰ型オ−ミック電極層を形成した後に、熱発散体であるヒートシンク用厚膜が一般的なボンディングトランスファ（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）及び電気メッキ法によって形成される（工程（３））。
【０２００】
透明なサファイア基板の後面を介して強いエネルギー源を有するレーザービームを照射させて、サファイア基板１０の上に形成されたＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層２０´でレーザービームが吸収されるとともに、１０００度に近い熱が発生して窒化物系半導体物質の熱化学反応分解が発生して、最初の成長基板である絶縁性サファイアを除去する（工程（４））。
【０２０１】
以後に、リソグラフィ及びエッチング工程を利用して、準絶縁体又は絶縁体（ｓｅｍｉ−ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  ｏｒ  ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ）である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層を完全に除去（工程（５））し、高透明Ｎ型オ−ミック電極層及びＮ型電極層パッドを形成する（工程（６））
）。高透明Ｎ型オ−ミック電極層を形成する前に、活性層の内部で生成された光を外部に最大限多く放出するために、粗面処理及び表面パターニング技術を導入させてもよい。
【０２０２】
図７２〜図７５は、本発明の第２８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品室のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【０２０３】
詳細に説明すると、ボンディングトランスファ工程を使用すると、本発明で上述した熱発散体であるヒートシンクとして使用される板（ｐｌａｔｅ）と窒化物系発光構造体の高反射性Ｐ型オ−ミック電極層１２０´の部分とを接合させるボンディング層１３０´が必要である。このようなボンディング層１３０´の物質には、粘性が良好であり、かつ溶融点が低いインジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）などの金属、それらの金属を母体とする合金又はその固溶体を使用することが好ましい。しかしながら、電気メッキ工程を利用して熱発散体であるヒートシンクを形成すると、ボンディング層１３０´を必要としない。本発明では、ボンディングトランスファ工程に比べて、電気化学的な方法である電気メッキ工程を優先的に適用する。図７２及び図７３は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図７４及び図７５は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２０４】
一般に、Ｎ型窒化物系クラッド層は、低い面抵抗値を有しているから、高透明Ｎ型オ−ミック電極層を必要としないが、素子の信頼性及びより良好な品質の発光素子を製作するためには、高透明Ｎ型オ−ミック電極層が必要である。よって、本発明においては高透明Ｎ型オ−ミック電極層を形成することを優先的に適用する。これと同時に、発光素子の外部量子効率（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を極大化させるために、粗面処理及びパターニング工程を適用させることも好ましい。
【０２０５】
図７６〜図７９は、本発明の第２９の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【０２０６】
詳細に説明すると、第２８の実施の形態と類似しているが、但し、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´の上層部に第１トンネルジャンクション層１１０ａ´が導入された形態である。図７６及び図７７は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図７８及び図７９は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２０７】
図８０〜図８３は、本発明の第３０の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【０２０８】
詳細に説明すると、第２８の実施の形態と類似しているが、但し、Ｐ型窒化物系クラッド層１００´の下部に第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´が導入された形態である。図８０及び図８１は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図８２及び図８３は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２０９】
図８４〜図８７は、本発明の第３１の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【０２１０】
詳細に説明すると、第３１の実施の形態と類似しているが、但し、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´の上部とＰ型窒化物系クラッド層１００´の下部にそれぞれ第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´が導入された形態である。図８４及び図８５は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図８６及び図８７は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２１１】
図８８は、本発明の第３２の実施の形態によって、本発明の第２３〜第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を使用して、Ｐ型窒化物系クラッド層よりＮ型窒化物系クラッド層がさらに下部に存在する高品質のＮサイドダウン発光ダイオードの製作順序を示した工程フローチャートである。
【０２１２】
詳細に説明すると、本発明の第２０〜第２２の実施の形態によって窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で形成された支持基板層３０´テンプレートを利用して良質の窒化物系発光ダイオードを作る工程として、まず窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で形成された良質の支持基板層３０´を成長した後、良質の窒化物系発光構造体を成長させる（工程（１））。
【０２１３】
窒化物系発光構造体の成長過程において生じる電位密度の最小化及びクラックを防止するために、アモルファスシリコンオキサイド（ＳｉＯ２）又はアモルファスシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）薄膜を用いたＬＥＯ法、ドライエッチング、表面処理を、緩衝層として機能する非ドープバッファリング窒化物系層７０からＰ型窒化物系クラッド層１００を積層する前に、利用してもよい。良質の高品質の窒化物系発光構造体を成長させた後に、シリコン（Ｓｉ）支持基板、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）支持基板、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）支持基板、又は他の一時的な支持基板は、有機物のボンディング材料であるワックス（ｗａｘ）のような物質をボンディング材料に用いて、Ｐ型窒化物系クラッド層又は第２トンネルジャンクション層の上部に付着される。又は、上記工程の前に、粗面処理及びパターニング工程が、Ｐ型窒化物系クラッド層又は第２トンネルジャンクション層の上部に行われる。加えて、一時的な支持基板は、高透明なＰ型オ−ミック電極層を形成させた後にＰ型窒化物系クラッド層又は第２トンネルジャンクション層の上部に付着されてもよい（工程（２））。
【０２１４】
透明なサファイア基板の後面を介して強いエネルギー源を有するレーザービームを照射させてサファイア基板１０´上に形成されたＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層２０´でレーザービームを吸収するとともに、１０００度に近い熱が発生して窒化物系半導体物質の熱化学反応分解が発生して、最初の成長基板である絶縁性サファイアを除去する（工程（３））。
【０２１５】
ＬＬＯ法によって絶縁性基板であるサファイアを除去させた後に、リソグラフィ及びエッチング工程を利用して準絶縁体又は絶縁体である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´を完全に除去（工程（４））し、Ｎ型窒化物系クラッド層又は第１トンネルジャンクション層の上部に高反射のＮ型オ−ミック電極層を形成する。
【０２１６】
高反射Ｎ型オ−ミック電極層を形成する前に、Ｎ型窒化物系クラッド層又は第１トンネルジャンクション層の上部にリソグラフィ工程、パターニング工程、エッチング工程、及び粗面処理工程などを導入してもよい（工程（５））。
【０２１７】
特に、Ｎ型窒化物系クラッド層の上層部にトンネルジャンクション層が積層されると、高反射性Ｎ型オ−ミック電極層にアルミニウム（Ａｌ）高反射金属を直接的に適用できるという長所を有する。高反射Ｎ型オ−ミック電極層を形成させた後に一般的なボンディングトランスファと電気メッキ法によって熱発散体であるヒートシンク用厚膜を形成する（工程（６））。
【０２１８】
高透明性Ｐ型オ−ミック電極層及びＰ型電極層パッドを形成する（工程（７））。高透明Ｐ型オ−ミック電極層を形成させる前に、活性層の内部から生成された光を外部に最大限多く放出するために、表面粗さ及び表面パターニング技術を導入させることができる。万一、高透明Ｐ型オ−ミック電極層を工程（２）ステップで形成させる場合には、Ｐ型電極層パッド１８０´のみを形成させる。
【０２１９】
図８９及び図９０は、本発明の第３３の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図８９は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図９０は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２２０】
上記のＰサイドダウン発光ダイオード（Ｐ−ＬＥＤ）とは異なり、最上部に存在するようになるＰ型窒化物系クラッド層の面抵抗値が極めて大きいため、必ずＰ型窒化物系クラッド層の上部に高品位の高透明Ｐ型オ−ミック電極層１７０´、すなわち側面方向への円滑な電流拡散（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）及び垂直方向への容易な電流注入（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ）が可能な高い光透過度を有した薄膜層が絶対的に必要である。
【０２２１】
図９１及び図９２は、本発明の第３４の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【０２２２】
詳細に説明すると、第３３の実施の形態と類似しているが、但しＮ型窒化物系クラッド層８０´の下部に第１トンネルジャンクション層１１０ａ´が導入された形態である。図９１は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図９２は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２２３】
図９３〜図９６は、本発明の第３５の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【０２２４】
詳細に説明すると、第３３の実施の形態と類似しているが、但しＰ型窒化物系クラッド層１００´の上部に第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´が導入された形態である。図９３及び図９４は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図９５及び図９６は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２２５】
図９７〜図１００は、本発明の第３６の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【０２２６】
詳細に説明すると、第３３の実施の形態と類似しているが、但し、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´の下部とＰ型窒化物系クラッド層１００´の上部にそれぞれ第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´が導入された形態である。図９７及び図９８は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図９９及び図１００は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２２７】
図１０１は、本発明の第３７の実施の形態によって、本発明の第２３〜第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を使用して、Ｐ型窒化物系クラッド層よりＮ型窒化物系クラッド層がさらに下部に存在する高品質のＮサイドダウン発光ダイオードの製作順序を示した工程フローチャートである。
【０２２８】
詳細に説明すると、本発明の第２０〜第２２の実施の形態によって窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で形成された支持基板層３０´テンプレートを利用して良質の窒化物系発光ダイオードを作る工程として、まず窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で形成された良質の支持基板層３０´を成長した後、良質の窒化物系発光構造体を成長させる（工程（１））。
【０２２９】
窒化物系発光構造体の成長過程において生じる電位密度の最小化及びクラックを防止するために、アモルファスシリコンオキサイド（ＳｉＯ２）又はアモルファスシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）薄膜を用いたＬＥＯ技法、ドライエッチング、表面処理を、緩衝層として機能するアンドープバッファリング窒化物系層７０´からＰ型窒化物系クラッド層１００´を積層する前に、利用してもよい。良質の窒化物系発光構造体を成長させた後に、有機物のボンディング材料であるワックス（ｗａｘ）のような物質をボンディング材料として使用して、シリコン（Ｓｉ）支持基板、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）支持基板、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）支持基板、又は他の一時的な支持基板をＰ型窒化物系クラッド層又は第２トンネルジャンクション層の上部に付着させる。上記工程の前に、粗面処理およびパターニング工程がＰ型窒化物系クラッド層又は第２トンネルジャンクション層の上部に行われてもよい。加えて、上記の一時的な支持基板は、高透明Ｐ型オ−ミック電極層を形成した後に、Ｐ型窒化物系クラッド層又は第２トンネルジャンクション層の上部に付着させてもよい（工程（２））。
【０２３０】
透明なサファイア基板の後面を介して強いエネルギー源を有するレーザービームを照射させて、サファイア基板１０´上に形成されたＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層２０´でレーザービームを吸収するとともに、１０００度に近い熱が発生して窒化物系半導体物質の熱化学反応分解が発生して、最初の成長基板である絶縁性サファイアを除去する（工程（３））。
【０２３１】
ＬＬＯ法によって絶縁性基板であるサファイアを除去した後に、リソグラフィ及びエッチング工程を利用して準絶縁体又は絶縁体である窒化アルミニウム系物質薄膜層を部分的に除去（工程（４））し、Ｎ型窒化物系クラッド層又は第１トンネルジャンクション層の上部に高反射性Ｎ型オ−ミック電極層を形成する。高反射性Ｎ型オ−ミック電極層を形成する前に、Ｎ型窒化物系クラッド層又は第１トンネルジャンクション層の上部にリソグラフィ工程、パターニング工程、エッチング工程、及び粗面処理工程などを導入してもよい（工程（５））。
【０２３２】
特に、Ｎ型窒化物系クラッド層の上部にトンネルジャンクション層が積層されると、高反射性Ｎ型オ−ミック電極層にアルミニウム（Ａｌ）などの高反射性金属を直接的に適用できるという長所を有する。高反射性Ｎ型オ−ミック電極層を形成させた後に、一般的なボンディングトランスファと電気メッキ法によって熱発散体であるヒートシンク用厚膜を形成する（工程（６））。
【０２３３】
高透明性Ｐ型オ−ミック電極層及びＰ型電極層パッドを形成する（工程（７））。高透明Ｐ型オ−ミック電極層を形成する前、活性層の内部で生成された光を外部に最大限多く放出するために、粗面処理及び表面パターニング技術を導入させてもよい。万一、高透明性Ｐ型オ−ミック電極層を工程（２）で形成する場合には、Ｐ型電極層パッド１８０´のみを形成してもよい。
【０２３４】
図１０２〜図１０５は、本発明の第３８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図１０２及び図１０３は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図１０４及び図１０５は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２３５】
また、図１０６〜図１０９は、本発明の第３９の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図１０６及び図１０７は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図１０８及び図１０９は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２３６】
上記のＰサイドダウン発光ダイオードとは異なり、最上層部に存在するようになるＰ型窒化物系クラッド層の面抵抗値が極めて大きいため、必ずＰ型窒化物系クラッド層の上部に高品質の高透明性Ｐ型オ−ミック電極層１７０´、すなわち側面方向への円滑な電流拡散及び垂直方向への容易な電流注入が可能な高い光透過度を有した薄膜層が絶対的に必要である。
【０２３７】
詳細に説明すると、本発明の第３３の実施の形態とは異なり、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´が完全に除去されずに依然として一定の間隔を有する形態で窒化物系発光構造体を支持しているため、高品質の窒化物系発光ダイオードは構造的に安定なものとなる。高反射性Ｎ型オ−ミック電極物質層１２０´が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´を介してＮ型窒化物系クラッド層８０´と直接的に接触しているから、高反射性Ｎ型オ−ミック電極物質層１２０´は、良好な電流注入と高反射特性を有する電極層として十分機能する。
【０２３８】
図１１０〜図１１３は、本発明の第４０の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図１１０及び図１１１は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図１１２及び図１１３は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２３９】
また、図１１４〜図１１７は、本発明の第４１の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図１１４及び図１１５は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図１１６及び図１１７は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２４０】
詳細に説明すると、第３８、３９の実施の形態と類似しているが、但し、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´の下部に第１トンネルジャンクション層１１０ａ´が導入された形態である。
【０２４１】
図１１８〜図１２１は、本発明の第４２の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図１１８及び図１１９は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図１２０及び図１２１は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２４２】
また、図１２２〜図１２５は、本発明の第４３の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図１２２及び図１２３は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図１２４及び図１２５は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２４３】
詳細に説明すると、第３８、３９の実施の形態と類似しているが、但し、Ｐ型窒化物系クラッド層１００´の上部に第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´が導入された形態である。
【０２４４】
図１２６〜図１２９は、本発明の第４４の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図１２６及び図１２７は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図１２８及び図１２９は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２４５】
また、図１３０〜図１３３は、本発明の第４５の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。図１３０及び図１３１は、ボンディングトランスファ工程が適用された例であり、図１３２及び図１３３は、電気メッキ工程が適用された例である。
【０２４６】
詳細に説明すると、第３８、３９の実施の形態と類似しているが、但し、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´の下部とＰ型窒化物系クラッド層１００´の上部にそれぞれ第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´が導入された形態である。
【０２４７】
本発明の重要部分を再度簡略に要約すると、以下のとおりである。
【０２４８】
最初の成長基板である絶縁性サファイア１０´の上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層２０´、又はＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層２０´及び平坦層２０´で構成されたＩＩＩ族窒化物系半導体薄膜の上部に本発明技術の核心的な技術である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´が積層され形成される。このような窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´は、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を利用して絶縁性成長基板１０´を除去するとき、最初の成長時に導入された熱的及び機械的変形により誘発された応力を緩和させて、上記の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´の上部に成長された窒化物系薄膜層又は発光構造体の熱的及び機械的変形防止と分解を阻止する機能を果たす。上記の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´は、積層順序と無関係に形成された単層又は二重層で形成されてもよく、好ましくは、六方晶系又は正方晶系結晶構造を有する単結晶物質層を優先的に適用する。
【０２４９】
また、上記のＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された平坦層２０´の上部に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´を積層し成長させる前に、アモルファスシリコンオキサイド（ＳｉＯ２）又はアモルファスシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）薄膜がパターニング及びエッチング工程により島状に平坦層２０´の上部に形成される場合は、電位密度の低い窒化物系発光構造体が支持基板層３０´のうえに形成される。
【０２５０】
さらに好ましくは、上記の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層３０´は、金属有機化学蒸気堆積（ＭＯＣＶＤ）、混合蒸気相蒸着（ｈｙｂｒｉｄ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）、及び原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）などの化学反応による化学的堆積法（ＣＶＤ）の他にも、高いエネルギーを有したイオンガスを利用したスパッタリング、レーザーエネルギー源を利用したＰＬＤなどの物理的堆積法（ＰＶＤ）等を利用して、１０μｍ以下の厚さを形成することが望ましい。
【０２５１】
上記のとおりに、本発明によって製作された窒化物系発光素子において共通に使用された発光構造体を保護し又熱発散体であるヒートシンク１４０は、電気的導電性及び熱的伝導性に優れた金属、合金、又はそのその固溶体を含むことが望ましい。より望ましくは、ヒートシンク１４０は、従来の一般に使用されているシリコン（Ｓｉ）に代わって、金属間化合物であるシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金又はそのその固溶体、銅（Ｃｕ）、銅系合金又はそのその固溶体、銀（Ａｇ）、又は銀系合金又はそのその固溶体、タングステン（Ｗ）、又はタングステン系合金又はそのその固溶体、ニッケル（Ｎｉ）、又はニッケル系合金又はそのその固溶体などが優先的に選択することが望ましい。その固溶体
絶縁性サファイア１０´基板から窒化物系発光構造体を除去するために、本発明で導入しているレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法は、従来のように常温常圧で行うことの他にも、その工程中に窒化物系発光構造体のクラックの発生による低い歩留まり問題を解決するために、４０度以上の温度を維持して塩酸（ＨＣｌ）のような酸性溶液又は塩基性溶液に浸した状態でレーザービームを照射して分離する。
【０２５２】
上記のボンディング物質層１３０´は、粘性が良好であり、かつ溶融点が低いインジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）などの金属、それらの金属を母体とする合金又はその固溶体を使用することが好ましい。
【０２５３】
高反射Ｐ型オ−ミック電極層１２０´は、Ｐ型窒化物系クラッド層１００´又は第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´の上層部で電気的に低い接触抵抗値を有し、アルミニウム（Ａｌ）及びアルミニウム系合金又はそのその固溶体を除いて高い光反射率を表す高反射性金属であるその固溶体銀（Ａｇ）とロジウム（Ｒｈ）を厚く単独に使用するか、又はそれらの高反射性金属とニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、又は金（Ａｕ）金属と二重層、又は三重層で形成された反射膜を使用するか、又は薄い透明導電性薄膜層である透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）と上記の高反射性金属を順次適用した構造を利用してもよい。
【０２５４】
緩衝層として機能するアンドープ窒化物系半導体バッファリング層７０´、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´、多重量子井戸窒化物系活性層９０´、及びＰ型窒化物系クラッド層１００´までの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）で表される化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として形成し、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´及びＰ型窒化物系クラッド層１００´は、該当ドーパントが添加される。
【０２５５】
また、窒化物系活性層９０´は、単層又は多層の多重量子井戸（ＭＱＷ）層の他にも、多重量子点または線（ｍｕｌｔｉ−ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔｓ／ｗｉｒｅｓ）等多様な方式で構成されてもよい。
【０２５６】
一例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を適用する場合に、Ｎ型窒化物系クラッド層８０´は、ＧａＮにＮ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて形成され、窒化物系活性層９０´は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷで形成され、Ｐ型窒化物系クラッド層１００´は、ＧａＮにＰ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅなどが添加されて形成される。
【０２５７】
本発明のさらに他の核心部分である第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´は、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で構成されるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ；整数）で表された化合物の中から選択された何れか一つの化合物を基本として５０ｎｍ以下の厚さに形成された単層、好ましくは、二重層、三重層、又はそれ以上の積層構造で形成される。
【０２５８】
さらに好ましくは、第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´をスーパー格子構造とする。一例として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどのように、ＩＩＩ〜Ｖ族元素で形成された薄い積層構造として繰り返し最大３０組まで積層してもよい。
【０２５９】
さらに好ましくは、第１トンネルジャンクション層１１０ａ´及び第２トンネルジャンクション層１１０ｂ´はＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ）又はＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶、又は非晶質物質層を含んでもよい。
【０２６０】
最上層部であるＮ型窒化物系クラッド層の上層部８０´及びＰ型窒化物系クラッド層の上層部１００´に積層される高透明性オ−ミック電極層１５０´、高透明性オ−ミック電極層１７０´として可能な物質は、透明導電性薄膜層である酸化物又は遷移金属系窒化物で形成され、特に、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）は、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びランタン（Ｌａ）元素系の金属のうち、少なくとも一つ以上の成分と酸素（Ｏ）とが結合された酸化物（ｏｘｉｄｅ）で形成される。
【０２６１】
上記の遷移金属系窒化物は、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、レニウム（Ｒｅ）、又はモリブデニウム（Ｍｏ）金属と窒素（Ｎ）とが結合された窒化物である。
【０２６２】
さらに好ましくは、Ｎ型窒化物系クラッド層８０及びＰ型窒化物系クラッド層１００の上部に積層される高透明性オ−ミック電極層１５０´、高透明性オ−ミック電極層１７０´は、窒素又は酸素雰囲気下で熱処理時に上記の透明導電性薄膜層とＮ型窒化物系クラッド層８０´及びＰ型窒化物系クラッド層１００´との組み合わせで新しい透明導電性薄膜を形成できる金属成分を含むことが望ましい。
【０２６３】
好ましくは、ボンディング層１３０´の上部に導入される高反射性Ｎ型及びＰ型オ−ミック電極層１２０´は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）などの高反射性金属とそれらを母体とする合金又はそのその固溶体を含んでもよい。特に、本発明では、高反射性Ｎ型及びＰ型オ−ミック電極層１２０´として、熱的に安定かつ４００ｎｍ以下の波長帯域の光に対する反射率が優れたアルミニウム（Ａｌ）金属、合金、又はその固溶体が優先的に使用される。
【０２６４】
さらに好ましくは、他の高反射性Ｎ型及びＰ型オ−ミック電極層１２０´としては、上記の透明導電性薄膜層である透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は透明導電性遷移金属系透明導電性窒化物（ＴＣＮ）と上記の高反射性金属との接合でもよい。
【０２６５】
また、さらに他の核心的な発明技術としてトンネルジャンクション層１１０ａ´、トンネルジャンクション層１１０ｂ´の下部又は上部にそ面処理及びフォトニック結晶効果によって窒化物系発光素子の電気的及び光学的特性を向上させるために、レーザービームの干渉現象と光感性ポリマーを利用した干渉分光法とエッチング技術を利用して、１０ｎｍ以下サイズのドット、ホール、ピラミッド、ナノロッド、ナノ柱、又は多様な形状を導入させてもよい。
【０２６６】
また、さらに他の粗面処理及びフォトニック結晶効果による発光素子の電気及び光学的特性を向上させるための方法としては、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は水素（Ｈ２）雰囲気ガスが少なくとも一成分以上含まれた雰囲気と常温〜８００度以内で１０秒〜１時間以下の時間の間に行うことが好ましい。
【０２６７】
Ｎ型電極層パッド１６０´及びＰ型電極層パッド１８０´は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、又はタングステン（Ｗ）をはじめとする高融点金属が順次積層された層構造が適用されてもよい。
【０２６８】
以下、上のような半導体装置を製造するために、良質のエピタキシャル層を成長させる本発明の実施の形態を説明する。下記の実施の形態において、上述の実施の形態で言及されたものと重複した名称を使用する構成要素に対しては、特別な説明がない限り、上述の実施の形態で説明された内容がそのまま適用される。
【０２６９】
図１３４〜図１３８は、本発明の第４６の実施の形態によって、第１側面に良質のエピタキシャル基板製造と基板の上部に窒化ガリウム系半導体を利用した電子及び光素子用エピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図である。
【０２７０】
図１３４〜図１３８に示しているように、最初の成長基板１であるサファイアの上部に第１エピタキシャル層２が成長されている（図１３４）。第１エピタキシャル層２は、多重層の積層構造を有してもよい。
【０２７１】
第１エピタキシャル層２は、化学式ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）で表される物質のＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮなどの単結晶形態で構成され、少なくとも３０ｎｍ以上の単層、二重層、又は二重層以上の多層の形態で積層される。
【０２７２】
成長基板１であるサファイアの上部に形成された第１エピタキシャル層２の積層構造は、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）とＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）が同時に又は順序に関係なく多層形態で形成される。
【０２７３】
第１エピタキシャル層２は、製造しようとする電子及び光電子素子の種類に応じて、Ｎ型ドーパントであるＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｅ）及びＰ型ドーパントであるＩＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ）等を添加してもよい。
【０２７４】
第１エピタキシャル層２は、ＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥ、及びＡＬＤ（ａｔｏｍｉｃ  ｌｅｖｅｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等のようなＣＶＤ法と強いエネルギー源であるレーザーを利用したＰＬＤ、そしてＭＢＥ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｅｐｉｔａｘｙ）などのようなＰＶＤ法を使用する。
【０２７５】
次の工程は、図１３４のように、成長基板１の上層部に形成された第１エピタキシャル層２の上部に３０μｍ以上の厚さを有する厚膜層３を形成する工程である（図１３５）。
【０２７６】
上記の厚膜層３は、高い堆積速度を有する多様な電気化学的蒸着法である電解電極メッキ及び無電極メッキと、物理及び化学蒸気堆積法であるＬＰＣＶＤ（ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ）、ＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）、多様な形態のスパッタリング、ＰＬＤ、スクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、又は金属ホイル（ｍｅｔａｌ  ｆｏｉｌ）を組み合わせたレーザー溶解接着法（ｆｕｓｉｏｎ  ｂｏｎｄｉｎｇ）を利用して、電気的に導電性を帯びた物質を優先的に選択して形成させるものの、場合によっては電気的に絶縁性を帯びた厚膜層でもよい。
【０２７７】
３０μｍ以上の厚さを有する厚膜層３を構成する物質は、１０００度以上の高温と水素（Ｈ２）及びアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で酸化及び還元化学反応なしに、電気的及び熱的に優れた導電性を有するものを優先的に選択する。
【０２７８】
具体的に説明すると、厚膜層３を構成する物質には、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＢＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、Ａｌｓｂ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３、ＰｂＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、Ｃｄ１ｘＺｎｘＴｅ、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＺｒＢ２、ＷＢ、ＭｏＢ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＺｒＣ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｍｎ、ＲｕＯ、ＩｒＯ２、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＶＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＲｅＮ、ＣｕＩ、ダイヤモンド（Ｄｉａｍｏｎｄ）、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＷ、ＴｉＣ、ＣｕＷ、又はＳｉＣＮの中から少なくとも一成分以上に積層されたものが好ましい。
【０２７９】
また、厚膜層３を形成する物質を利用して、単層、二重層、又は三重層以上を有する単結晶、多結晶、又は非晶質形態の積層構造を有してもよい。
【０２８０】
３０μｍ以上の厚さを有する厚膜層３を形成するさらに他の物質には、上記の厚膜層３物質を互いに組み合わせた合金又はその固溶体でもよい。
【０２８１】
次の工程は、図１３５のように、成長基板１の上部に第１エピタキシャル層２と厚膜層３とを引続いて成長させた後に強いエネルギー源であるＫｒＦ及びＹＡＧなどのレーザービームを使用して、電気的に低い導電性及び熱的低い伝導性を有した成長基板１を除去（ＬＬＯ）する工程である（図１３６）。
【０２８２】
強いエネルギー源であるレーザービームを透明な成長基板１であるサファイア基板の後面に照射すると、第１エピタキシャル層２とサファイア界面でレーザービームを強く吸収して、ＧａＮ及びＡｌＮ物質がそれぞれ金属成分であるガリウム（Ｇａ）又はアルミニウム（Ａｌ）と窒素（Ｎ）とに熱分解が発生して、サファイア基板が分離される。
【０２８３】
次の工程では、図１３６のように、ＬＬＯ技法を利用して電気的に絶縁性サファイア基板を除去した後に、高性能の窒化ガリウム系電子及び光電子素子を製造するための良質の薄膜を積層するに先立ち、酸性、塩基性、又は多様な塩溶液を使用したウェットエッチングとドライエッチングとを活用して、第１エピタキシャル層２の平坦化のために表面処理を行う（図１３７）。
【０２８４】
化学式ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）と表される物質層で構成される第２エピタキシャル層４を形成するに先立ち、好ましくは、厚膜層３及び厚膜層３の上部に形成された第１エピタキシャル層２の熱的安定性を向上させるために、８００度以上の酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、真空（ｖａｃｕｕｍ）、空気（ａｉｒ）、水素（Ｈ２）、又はアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で少なくとも３０秒以上２４時間まで熱処理する工程を適用する。
【０２８５】
特に、図１３４〜図１３７までの工程により、高性能の窒化物系電子及び光電子素子用高品位のエピタキシャル基板を低費用及び高効率的にすることができる。
【０２８６】
次の工程では、図１３７のように、用意した高品室の窒化ガリウム系エピタキシャル基板の上部にＭＯＣＶＤ、ＨＶＰ、ＰＬＤ、ＡＬＤ、又はＭＢＥなどの方法で高性能の電子及び光電子素子用窒化ガリウム系半導体多層薄膜、すなわち第２エピタキシャル層４を成長させる（図１３８）。
【０２８７】
上記の第２エピタキシャル層４は、化学式ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）とＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）と表示された物質を同時に又は順序に関係なく、多層形態で形成される。
【０２８８】
また、好ましくは、第２エピタキシャル層４は、製造しようとする電子及び光電子素子の種類に応じて、Ｎ型ドーパントであるＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｅ）及びＰ型ドーパントであるＩＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ）等を添加してもよい。
【０２８９】
図１３９〜図１４４は、本発明の第４７の実施の形態によって、第２側面に良質のエピタキシャル基板の製造と基板の上部に窒化ガリウム系半導体を利用した電子及び光素子用エピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図である。
【０２９０】
図１３９〜図１４４に示すように、最初の成長基板１であるサファイアの上部に多層の積層構造を有する第１エピタキシャル層２が成長される（図１３９）。第１エピタキシャル層２は、化学式ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）で表される物質のＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮなどの単結晶形態で構成され、少なくとも３０ｎｍ以上の単層、二重層、又は二重層以上の多層の形態で積層される。
【０２９１】
成長基板１であるサファイアの上層部に形成された第１エピタキシャル層２は、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）とＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）が同時に又は順序に関係なく、多層形態で形成される。
【０２９２】
第１エピタキシャル層２は、製造しようとする電子及び光電子素子の種類に応じてＮ型ドーパントでＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｅ）及びＰ型ドーパントであるＩＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ）等を添加してもよい。
【０２９３】
第１エピタキシャル層１は、ＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥ、及びＡＬＤ等のようなＣＶＤ法と強いエネルギー源であるレーザーを利用したＰＬＤ、そしてＭＢＥなどのようなＰＶＤ法を使用する。
【０２９４】
次の工程は、図１３９のように、成長基板１であるサファイア基板の上部に形成された第１エピタキシャル層２の上部に３０μｍ以上の厚さを有する厚膜層３を形成する工程である（図１４０）。
【０２９５】
上記の厚膜層３は、高い堆積速度を有する多様な電気化学的堆積法である電解電極メッキ及び無電極メッキと物理及び化学蒸気堆積法であるＬＰＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、多様な形態のスパッタリング、ＰＬＤ、スクリーンプリンティング、又は金属ホイルを組み合わせたレーザー溶解接着法を利用して、電気的に導電性を帯びた物質を優先的に選択して形成させるものの、場合によっては電気的に絶縁性を帯びた厚膜層でもよい。
【０２９６】
前記３０μｍ以上の厚さを有する厚膜層３を構成する物質は、１０００度以上の高温と水素（Ｈ２）及びアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で酸化及び還元化学反応なしに電気的導電性及び熱的伝導性を有するものを優先的に選択する。
【０２９７】
厚膜層３を構成する物質には、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＢＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、Ａｌｓｂ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３、ＰｂＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、Ｃｄ１ｘＺｎｘＴｅ、Ｉｎ２Ｓｅ３、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＺｒＢ２、ＷＢ、ＭｏＢ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＺｒＣ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｍｎ、ＲｕＯ、ＩｒＯ２、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＶＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＲｅＮ、ＣｕＩ、ダイヤモンド、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＷ、ＴｉＣ、ＣｕＷ、又はＳｉＣＮの中から少なくとも一成分以上で積層されたものが好ましい。
【０２９８】
上記の厚膜層３を形成する物質を利用して、単層、二重層、又は三重層以上を有する単結晶、多結晶、又は非晶質形態の積層構造を有する。
【０２９９】
前記３０μｍ以上の厚さを有する厚膜層３を形成するさらに他の物質には、上記の厚膜層物質を互いに組み合わせた合金又はそのその固溶体でもよい。
【０３００】
次の工程では、図１４０のように、最初の成長基板１であるサファイアの上部に第１エピタキシャル層２と厚膜層３を引続いて成長させた後に強いエネルギー源であるＫｒＦ及びＹＡＧなどのレーザービームを使用して、電気的導電性及び熱的伝導性が低いサファイア基板を除去（ＬＬＯ）する（図１４１）。
【０３０１】
強いエネルギー源であるレーザービームを透明なサファイア基板の後面に照射すると、第１エピタキシャル層２とサファイアの界面でレーザービームを強く吸収して、ＧａＮ及びＡｌＮ物質がそれぞれ金属成分であるガリウム（Ｇａ）又はアルミニウム（Ａｌ）と窒素（Ｎ）とに熱分解が発生して、サファイア基板が分離される。
【０３０２】
次の工程では、図１４１のように、ＬＬＯ技法を利用して電気的に絶縁性サファイア基板を除去した後に、高性能の窒化ガリウム系電子及び光電子素子を製造するための良質の薄膜を積層するに先立ち、酸性、塩基性、又は多様な塩溶液を使用したウェットエッチングとドライエッチングを活用して、第１エピタキシャル層２の平坦化のために表面処理を行う（図１４２）。
【０３０３】
化学式ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）で表される物質層で構成される第２エピタキシャル積層構造を形成するに先立ち、好ましくは、厚膜層及び厚膜層の上部に形成された第１エピタキシャル積層構造の熱的安定性を向上させるために、８００度以上の酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、真空（ｖａｃｕｕｍ）、空気（ａｉｒ）、水素（Ｈ２）、又はアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気下で少なくとも３０秒以上２４時間まで熱処理する工程を適用する。
【０３０４】
次の工程では、図１４２のように、表面処理により平坦化された第１エピタキシャル層２の上部に高性能の電子及び光電子素子用薄膜層、すなわち第２エピタキシャル層４を成長させるに先立ち、化学式ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）及びＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）で表される物質層で構成された良質の薄膜構造、すなわち第２エピタキシャル積層構造を成長させるために、パターニング工程を導入してＥＬＯＧ（ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｌａｔｅｒａｌ  ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）技法を使用する（図１４３）。
【０３０５】
次の工程では、図１４３のように、パターニングされた高品質の窒化ガリウム系エピタキシャル基板の上部にＭＯＣＶＤ、ＨＶＰ、ＰＬＤ、ＡＬＤ、又はＭＢＥなどの方法で良質の電子及び光電子素子用窒化ガリウム系半導体多層薄膜、すなわち第２エピタキシャル層４を成長させる（図１４４）。
【０３０６】
上記の第２エピタキシャル層４は、化学式ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）とＳｉｘＣｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚ：整数）で表される物質を同時に又は順序に関係なく、多層形態で形成される。
【０３０７】
また、好ましくは、第２エピタキシャル層４は、製造しようとする素子の種類に応じてＮ型ドーパントであるＩＶ族元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｅ）及びＰ型ドーパントであるＩＩＩ族元素（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ）等を添加してもよい。
【０３０８】
図１４５は、本発明の第４８の実施の形態によって、本発明により考案された厚膜層の上層部に形成された第１及び２エピタキシャル層構造を順次成長させた断面図である。
【０３０９】
図１４５に示すように、１０００度以上の高温と水素（Ｈ２）及びアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気で化学的及び熱的に安定な厚膜層３を構成する物質、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＴｉＮなどを優先的に選択して形成し、１０００度以上の高温で成長された非ドープ窒化ガリウム及びＳｉなどのＩＶ族元素がドーピングされたＮ型窒化ガリウムで構成された第１エピタキシャル層２、そして窒化ガリウム系半導体で構成された高性能の電子及び光電子素子用第２エピタキシャル層４を順次成長させたものである。
【０３１０】
図１４６は、本発明の第４９の実施の形態によって、本発明により考案された厚膜層の上部に形成された第１エピタキシャル層及び２エピタキシャル層が順次成長された断面図である。
【０３１１】
図１４６に示すように、１０００度以上の高温と水素（Ｈ２）及びアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気で化学的及び熱的に安定な厚膜層３を構成する物質Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＴｉＮなどを優先的に選択して形成し、１０００度以上の高温で成長されたアンドープ窒化アルミニウム及びアンドープ窒化ガリウムで構成された第１エピタキシャル層２、そして窒化ガリウム系半導体で構成された高性能の電子及び光電子素子用第２エピタキシャル層４を順次成長させたものである。
【産業上の利用可能性】
【０３１２】
以上説明したように、サファイア成長基板の上部に窒化物系半導体で構成された発光構造体の成長時に緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層とＮ型窒化物系クラッド層との間に第１トンネルジャンクション層又は最上層であるＰ型窒化物系クラッド層の上部に第２トンネルジャンクション層を導入して積層し、レーザービームを利用したサファイア除去技術であるレーザーリフトオフ方法を適用して良質の大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光素子を製作することができる。
【０３１３】
また、前記Ｎ型窒化物系クラッド層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部にそれぞれ形成させた高透明性又は高反射性Ｎ型オ−ミック電極層及び高透明性又は高反射性Ｐ型オ−ミック電極層の電気的及び光学的特性を改善させて、窒化物系発光素子の優れた電流−電圧特性及び光の明るさを画期的に向上させることができ、かつ、外部発光効率を向上させるために導入された粗面処理とフォトニック結晶効果を窒化物系クラッド層及びオ−ミック電極層の上下部に極めて容易に適用して、大面積及び大容量を有する高輝度窒化物系発光素子を製作することによって、次世代白色光源を提供することができる。
【０３１４】
また、前記サファイア成長基板の上部にレーザービームを利用したサファイア除去技術であるレーザーリフトオフ方法を適用するための窒化物系半導体で構成された良質の窒化物系発光構造体を成長させる前に、窒化物系犠牲層、窒化物系平坦層、及び支持基板層を順次積層し、上記の支持基板層の上部に窒化物系半導体で構成された良質の窒化物系発光構造体を連続的に成長させる。窒化物系発光構造体の成長時に緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層とＮ型窒化物系クラッド層との間に第１トンネルジャンクション層又は最上層であるＰ型窒化物系クラッド層の上部に第２トンネルジャンクション層を導入して積層し、レーザービームを利用したサファイア除去技術であるレーザーリフトオフ方法を適用して良質の大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光素子を製作することができる。
【０３１５】
これによると、強いエネルギー源であるレーザー照射時に熱的及び機械的変形から引き起こされる窒化物系半導体薄膜の変形又は分解を抑制でき、かつＮ型及びＰ型窒化物系クラッド層の上部にそれぞれ形成されるＮ型及びＰ型高透明性又は高反射性オ−ミック電極層の電気及び光学的特性を画期的に改善させることによって、窒化物系発光素子の優れた電流−電圧特性及び光の明るさ特性を向上させることができる。
【０３１６】
一方、良質の窒化物系半導体エピタキシャル層を成長させることによって、エピタキシャル層を使用した電気的、光学的、熱的に優れた半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０３１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層の上部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層の上層部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作したＰダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層の上部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層の上部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図５】本発明の第３の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図６】本発明の第３の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図７】本発明の第４の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図８】本発明の第４の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図９】本発明の第５の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１０】本発明の第５の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１１】本発明の第６の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１２】本発明の第６の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１３】本発明の第７の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層の上部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１４】本発明の第７の実施の形態による緩衝層として機能するアンドープ窒化物系層の上部に導入された第１トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図である。
【図１５】本発明の第８の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１６】本発明の第８の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１７】本発明の第９の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１８】本発明の第９の実施の形態によるＰ型窒化物系クラッド層の上部に導入された第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図１９】本発明の第１０の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図２０】本発明の第１０の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部に同時にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図２１】本発明の第１１の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図２２】本発明の第１１の実施の形態による緩衝層として機能する非ドープ窒化物系層及びＰ型窒化物系クラッド層の上部にそれぞれ導入された第１及び第２トンネルジャンクション層を利用して製作したさらに他のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子を示した断面図
【図２３】本発明の第１２の実施の形態によって、ＩＩＩ族窒化物系薄膜層の上に形成されたサファイア基板と、絶縁性成長基板であるサファイアの上部に窒化物系の犠牲層及び平坦層の積層構造を有するＩＩＩ族窒化物系薄膜層を示した断面図
【図２４】本発明の第１２の実施の形態によって、ＩＩＩ族窒化物系薄膜層の上に形成されたサファイア基板と、絶縁性成長基板であるサファイアの上部に窒化物系の犠牲層及び平坦層の積層構造を有するＩＩＩ族窒化物系薄膜層を示した断面図
【図２５】本発明の第１３の実施の形態によって、絶縁性成長基板であるサファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された薄膜層と支持基板層とが順次形成された上部に成長基板用のさらに他の窒化物系薄膜層と窒化物系発光構造体層が形成された形態を示した断面図
【図２６】本発明の第１３の実施の形態によって、絶縁性成長基板であるサファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された薄膜層と支持基板層とが順次形成された上部に成長基板用のさらに他の窒化物系薄膜層と窒化物系発光構造体層が形成された形態を示した断面図
【図２７】本発明の第１４の実施の形態によって、レーザーリフトオフ技術を利用して絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後、支持基板層とその上部に形成された成長基板用のさらに他の窒化物系薄膜層とＩＩＩ族窒化物系発光構造体層とをそれぞれ示した断面図
【図２８】本発明の第１４の実施の形態によって、レーザーリフトオフ技術を利用して絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後、支持基板層とその上部に形成された成長基板用のさらに他の窒化物系薄膜層とＩＩＩ族窒化物系発光構造体層とをそれぞれ示した断面図
【図２９】本発明の第１４の実施の形態によって、レーザーリフトオフ技術を利用して絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後、支持基板層とその上部に形成された成長基板用のさらに他の窒化物系薄膜層とＩＩＩ族窒化物系発光構造体層とをそれぞれ示した断面図
【図３０】本発明の第１４の実施の形態によって、レーザーリフトオフ技術を利用して絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後、支持基板層とその上部に形成された成長基板用のさらに他の窒化物系薄膜層とＩＩＩ族窒化物系発光構造体層とをそれぞれ示した断面図
【図３１】本発明の第１５の実施の形態によって、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法によって絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後に、支持基板層の上部に形成されているそれぞれ異なる４種類の窒化物系発光構造体を示した断面図
【図３２】本発明の第１５の実施の形態によって、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法によって絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後に、支持基板層の上部に形成されているそれぞれ異なる４種類の窒化物系発光構造体を示した断面図
【図３３】本発明の第１５の実施の形態によって、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法によって絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後に、支持基板層の上部に形成されているそれぞれ異なる４種類の窒化物系発光構造体を示した断面図
【図３４】本発明の第１５の実施の形態によって、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法によって絶縁性成長基板であるサファイアを除去させた後に、支持基板層の上部に形成されているそれぞれ異なる４種類の窒化物系発光構造体を示した断面図
【図３５】本発明の第１６の実施の形態による支持基板層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図３６】本発明の第１６の実施の形態による支持基板層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図３７】本発明の第１６の実施の形態による支持基板層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図３８】本発明の第１６の実施の形態による支持基板層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図３９】本発明の第１６の実施の形態による支持基板層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図である。
【図４０】本発明の第１７の実施の形態による支持基板層及び第１トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４１】本発明の第１７の実施の形態による支持基板層及び第１トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４２】本発明の第１７の実施の形態による支持基板層及び第１トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４３】本発明の第１７の実施の形態による支持基板層及び第１トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された２個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４４】本発明の第１８の実施の形態による支持基板層及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４５】本発明の第１８の実施の形態による支持基板層及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４６】本発明の第１８の実施の形態による支持基板層及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４７】本発明の第１８の実施の形態による支持基板層及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４８】本発明の第１８の実施の形態による支持基板層及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図４９】本発明の第１８の実施の形態による支持基板層及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図５０】本発明の第１８の実施の形態による支持基板層及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と３個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図５１】本発明の第１９の実施の形態による支持基板層、第１トンネルジャンクション層、及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図５２】本発明の第１９の実施の形態による支持基板層、第１トンネルジャンクション層、及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図５３】本発明の第１９の実施の形態による支持基板層、第１トンネルジャンクション層、及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図５４】本発明の第１９の実施の形態による支持基板層、第１トンネルジャンクション層、及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図５５】本発明の第１９の実施の形態による支持基板層、第１トンネルジャンクション層、及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図５６】本発明の第１９の実施の形態による支持基板層、第１トンネルジャンクション層、及び第２トンネルジャンクション層の導入とレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して製作された４個のＰサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子と２個のＮサイドダウン垂直構造の窒化物系発光素子をそれぞれ示した断面図
【図５７】本発明の第２０の実施の形態によって、絶縁性成長基板であるサファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層の上部に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層が積層された断面図
【図５８】本発明の第２０の実施の形態によって、絶縁性成長基板であるサファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層の上部に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層が積層された断面図
【図５９】本発明の第２１の実施の形態によって、ＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層が順次形成された上部に良質の成長基板用として８００度以上の高温で形成された窒化物系厚膜層が積層された形態を示した断面図
【図６０】本発明の第２１の実施の形態によって、ＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層が順次形成された上部に良質の成長基板用として８００度以上の高温で形成された窒化物系厚膜層が積層された形態を示した断面図
【図６１】本発明の第２２の実施の形態による、ＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層が順次形成された上部に良質の成長基板用厚膜を製作するために、８００度未満の温度で形成された薄い窒化物系核生成層と引続いて８００度以上の高温で成長された窒化物系厚膜層とが積層された形態を示した断面図
【図６２】本発明の第２２の実施の形態による、ＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層が順次形成された上部に良質の成長基板用厚膜を製作するために、８００度未満の温度で形成された薄い窒化物系核生成層と引続いて８００度以上の高温で成長された窒化物系厚膜層とが積層された形態を示した断面図
【図６３】本発明の第２３の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図である。
【図６４】本発明の第２３の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図である。
【図６５】本発明の第２４の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図
【図６６】本発明の第２４の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図
【図６７】本発明の第２５の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図である。
【図６８】本発明の第２５の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系半導体で形成された犠牲層、又は犠牲層及び平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図である。
【図６９】本発明の第２６の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系の犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系の犠牲層及びＩＩＩ族窒化物系の平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図
【図７０】本発明の第２６の実施の形態によって、最初の成長基板である絶縁性サファイアの上部にＩＩＩ族窒化物系の犠牲層、又はＩＩＩ族窒化物系の犠牲層及びＩＩＩ族窒化物系の平坦層が順次積層された窒化物系薄膜層と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系物質層で構成された支持基板層とが順次形成された上層部にＩＩＩ族窒化物系半導体で構成された良質の発光ダイオードの積層構造を示した断面図
【図７１】本発明の第２７の実施の形態によって、本発明の第２３〜第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を使用して、ｎ型窒化物系クラッド層よりＰ型窒化物系クラッド層がさらに下層部に存在する高品質のＰサイドダウン発光ダイオードの製作順序を示した工程フローチャート
【図７２】本発明の第２８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図７３】本発明の第２８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図７４】本発明の第２８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図７５】本発明の第２８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図７６】本発明の第２９の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図７７】本発明の第２９の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図７８】本発明の第２９の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図７９】本発明の第２９の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８０】本発明の第３０の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８１】本発明の第３０の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８２】本発明の第３０の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８３】本発明の第３０の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８４】本発明の第３１の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８５】本発明の第３１の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８６】本発明の第３１の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８７】本発明の第３１の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第２７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＰサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図８８】本発明の第３２の実施の形態によって、本発明の第２３〜第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を使用して、Ｐ型窒化物系クラッド層よりＮ型窒化物系クラッド層がさらに下部に存在する高品質のＮサイドダウン発光ダイオードの製作順序を示した工程フローチャート
【図８９】本発明の第３３の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９０】本発明の第３３の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９１】本発明の第３４の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９２】本発明の第３４の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９３】本発明の第３５の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９４】本発明の第３５の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９５】本発明の第３５の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９６】本発明の第３５の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９７】本発明の第３６の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９８】本発明の第３６の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図９９】本発明の第３６の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１００】本発明の第３６の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３２の実施の形態で示した工程フローチャートに従って製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１０１】本発明の第３７の実施の形態によって、本発明の第２３〜第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を使用して、Ｐ型窒化物系クラッド層よりＮ型窒化物系クラッド層がさらに下層部に存在する高品位質のＮサイドダウン発光ダイオードの製作順序を示した工程フローチャート
【図１０２】本発明の第３８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）法によって製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１０３】本発明の第３８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）法によって製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１０４】本発明の第３８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）法によって製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１０５】本発明の第３８の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）法によって製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１０６】本発明の第３９の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１０７】本発明の第３９の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１０８】本発明の第３９の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１０９】本発明の第３９の実施の形態によって、本発明の第２３の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１１０】本発明の第４０の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１１１】本発明の第４０の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１１２】本発明の第４０の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１１３】本発明の第４０の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１１４】本発明の第４１の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【図１１５】本発明の第４１の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【図１１６】本発明の第４１の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【図１１７】本発明の第４１の実施の形態によって、本発明の第２４の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品位のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図である。
【図１１８】本発明の第４２の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１１９】本発明の第４２の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２０】本発明の第４２の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２１】本発明の第４２の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２２】本発明の第４３の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２３】本発明の第４３の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２４】本発明の第４３の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２５】本発明の第４３の実施の形態によって、本発明の第２５の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２６】本発明の第４４の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２７】本発明の第４４の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２８】本発明の第４４の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１２９】本発明の第４４の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従ってボンディングトランスファ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１３０】本発明の第４５の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１３１】本発明の第４５の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１３２】本発明の第４５の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１３３】本発明の第４５の実施の形態によって、本発明の第２６の実施の形態で示した発光ダイオードの積層構造を本発明の第３７の実施の形態で示した工程フローチャートに従って電気メッキ法によって製作した高品質のＮサイドダウン発光ダイオードを示した断面図
【図１３４】本発明の第４６の実施の形態に従って、良質のエピタキシャル基板を提供するために、窒化ガリウム系半導体を用いた電子及び光素子用の基板のうえにエピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１３５】本発明の第４６の実施の形態に従って、良質のエピタキシャル基板を提供するために、窒化ガリウム系半導体を用いた電子及び光素子用の基板のうえにエピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１３６】本発明の第４６の実施の形態に従って、良質のエピタキシャル基板を提供するために、窒化ガリウム系半導体を用いた電子及び光素子用の基板のうえにエピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１３７】本発明の第４６の実施の形態に従って、良質のエピタキシャル基板を提供するために、窒化ガリウム系半導体を用いた電子及び光素子用の基板のうえにエピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１３８】本発明の第４６の実施の形態に従って、良質のエピタキシャル基板を提供するために、窒化ガリウム系半導体を用いた電子もしくは光素子用の基板のうえにエピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１３９】本発明の第４７の実施の形態によって、第２側面による良質のエピタキシャル基板製造と基板の上部に窒化ガリウム系半導体を用いた電子もしくは光素子用エピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１４０】本発明の第４７の実施の形態によって、第２側面による良質のエピタキシャル基板製造と基板の上部に窒化ガリウム系半導体を用いた電子もしくは光素子用エピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１４１】本発明の第４７の実施の形態によって、第２側面による良質のエピタキシャル基板製造と基板の上部に窒化ガリウム系半導体を用いた電子もしくは光素子用エピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１４２】本発明の第４７の実施の形態によって、第２側面による良質のエピタキシャル基板製造と基板の上部に窒化ガリウム系半導体を用いた電子もしくは光素子用エピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１４３】本発明の第４７の実施の形態によって、第２側面による良質のエピタキシャル基板製造と基板の上部に窒化ガリウム系半導体を用いた電子もしくは光素子用エピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１４４】本発明の第４７の実施の形態によって、第２側面による良質のエピタキシャル基板製造と基板の上部に窒化ガリウム系半導体を用いた電子もしくは光素子用エピタキシャル積層構造が形成される過程を説明する断面図
【図１４５】本発明の第４８の実施の形態によって、本発明により考案された厚膜層の上部に形成された第１及び第２エピタキシャル積層構造が順次形成された断面図
【図１４６】本発明の第４９の実施の形態によって、本発明により考案された厚膜層の上部に形成された第１及び第２エピタキシャル積層構造が順次形成された断面図
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【図１１４】
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【図１１５】
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【図１１６】
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【図１１７】
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【図１１８】
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【図１１９】
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【図１２０】
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【図１２１】
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【図１２２】
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【図１２３】
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【図１２４】
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【図１２５】
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【図１２６】
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【図１２７】
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【図１２８】
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【図１２９】
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【図１３０】
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【図１３１】
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【図１３２】
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【図１３３】
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【図１３４】
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【図１３５】
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【図１３６】
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【図１３７】
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【図１３８】
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【図１３９】
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【図１４０】
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【図１４１】
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【図１４２】
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【図１４３】
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【図１４４】
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【図１４５】
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【図１４６】
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【国際調査報告】
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2009514209.tif 000150