(57)【要約】【課題】半導体発光素子の反りを抑制する。【解決手段】半導体発光素子１０は、第１主面２０ａと、第１主面２０ａとは反対側の第２主面２０ｂとを有する基板２０と、第１主面２０ａ上に設けられ、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料の活性層２６を含み、波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を発する発光構造３８と、第２主面２０ｂ上に設けられる第１裏面層４２と、第１裏面層４２上に設けられる第２裏面層４４とを含む裏面構造４０と、を備える。基板２０と第２裏面層４４の間の格子不整合率は、基板２０と第１裏面層４２の間の格子不整合率より大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、第１主面とは反対側の第２主面とを有する基板と、
前記第１主面上に設けられ、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料の活性層を含み、波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を発する発光構造と、
前記第２主面上に設けられる第１裏面層と、前記第１裏面層上に設けられる第２裏面層と、を含む裏面構造と、を備え、
前記基板と前記第２裏面層の間の格子不整合率は、前記基板と前記第１裏面層の間の格子不整合率より大きいことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１主面と前記発光構造の間に設けられるバッファ層をさらに備え、
前記第１裏面層の厚さは、前記バッファ層の厚さの０．２倍以上２倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記発光構造は、前記基板と前記活性層の間に設けられるクラッド層を含み、前記活性層は、前記クラッド層上の一部領域に設けられ、
前記第２裏面層の厚さは、前記クラッド層の厚さの０．２倍以上２倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記裏面構造は、前記発光構造が発する波長の深紫外光の透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板であり、
前記第１裏面層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層であり、
前記第２裏面層は、前記活性層よりもＡｌＮのモル分率が高いＡｌＧａＮ層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料の活性層を含み、波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を発する発光構造を基板の第１主面上に形成する工程と、
前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面上に第１裏面層を形成する工程と、
前記第１裏面層上に第２裏面層を形成する工程と、を備え、
前記基板と前記第２裏面層の間の格子不整合率は、前記基板と前記第１裏面層の間の格子不整合率より大きいことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記第２裏面層を形成する工程の後に前記発光構造上に電極を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、深紫外光を出力する半導体発光素子の開発が進められている。深紫外光用の発光素子は、基板上に順に積層される窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系のｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を有する。基板上に積層されるＡｌＧａＮ層は、８００〜１１００℃程度の高温でエピタキシャル成長されるため、室温に冷却する過程において基板とＡｌＧａＮ層の熱膨張率差に起因した熱応力が発生し、反りが生じる。反りを防ぐため、活性層が形成される側とは反対側の基板上に熱膨張係数の小さい酸化亜鉛（ＺｎＯ）を形成し、熱応力に起因する基板の反りを防ぐ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２２２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を出力する半導体発光素子では、基板が光取出面として用いられることがある。上述の酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を吸収するため、基板の光取出面に用いることはできない。また、冷却後の基板の反りのみならず、発光素子の製造工程中の基板の反りも低減できることが好ましい。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、半導体発光素子の反りを抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様の半導体発光素子は、第１主面と、第１主面とは反対側の第２主面とを有する基板と、第１主面上に設けられ、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料の活性層を含み、波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を発する発光構造と、第２主面上に設けられる第１裏面層と、第１裏面層上に設けられる第２裏面層とを含む裏面構造と、を備える。基板と第２裏面層の間の格子不整合率は、基板と第１裏面層の間の格子不整合率より大きい。
【０００７】
この態様によると、発光構造が設けられる第１主面とは反対側の第２主面に基板とは格子定数の異なる第１裏面層および第２裏面層を設けることで、格子定数差に起因する応力を発生させることができる。これにより、第１主面側と第２主面側の応力差を低減し、基板の反りを小さくできる。また、第１裏面層よりも基板との格子不整合率が大きい第２裏面層を設けることで、応力差を低減する効果を高め、第１裏面層のみを設ける場合と比べて基板の反りの抑制効果を高めることができる。
【０００８】
第１主面と発光構造の間に設けられるバッファ層をさらに備えてもよい。第１裏面層の厚さは、バッファ層の厚さの０．２倍以上２倍以下であってもよい。
【０００９】
発光構造は、基板と活性層の間に設けられるクラッド層を含み、活性層は、クラッド層上の一部領域に設けられてもよい。第２裏面層の厚さは、クラッド層の厚さの０．２倍以上２倍以下であってもよい。
【００１０】
裏面構造は、発光構造が発する波長の深紫外光の透過率が９０％以上であってもよい。
【００１１】
基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板であり、第１裏面層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層であり、第２裏面層は、活性層よりもＡｌＮのモル分率が高いＡｌＧａＮ層であってもよい。
【００１２】
本発明の別の態様は、半導体発光素子の製造方法である。この方法は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料の活性層を含み、波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を発する発光構造を基板の第１主面上に形成する工程と、基板の第１主面とは反対側の第２主面上に第１裏面層を形成する工程と、第１裏面層上に第２裏面層を形成する工程と、を備える。基板と第２裏面層の間の格子不整合率は、基板と第１裏面層の間の格子不整合率より大きい。
【００１３】
この態様によると、発光構造が設けられる第１主面とは反対側の第２主面に基板とは格子定数の異なる第１裏面層および第２裏面層を設けることで、格子定数差に起因する応力を発生させることができる。これにより、第１主面側と第２主面側の応力差を低減し、基板の反りを小さくできる。また、第１裏面層よりも基板との格子不整合率が大きい第２裏面層を設けることで、応力差を低減する効果を高め、第１裏面層のみを設ける場合と比べて基板の反りの抑制効果を高めることができる。
【００１４】
第２裏面層を形成する工程の後に発光構造上に電極を形成する工程をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体発光素子の反りを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】半導体発光素子の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。
【００１８】
図１は、実施の形態に係る半導体発光素子１０の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子１０は、中心波長λが２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成されるＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、半導体発光素子１０は、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料で構成される。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ〜３５０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。
【００１９】
本明細書において、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」とは、主に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む半導体材料のことをいい、窒化インジウム（ＩｎＮ）などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、Ｉｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＮ（０≦ｘ＋ｙ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成で表すことができ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、窒化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウムガリウム（ＩｎＡｌＧａＮ）を含むものとする。
【００２０】
また「ＡｌＧａＮ系半導体材料」のうち、ＡｌＮを実質的に含まない材料を区別するために「ＧａＮ系半導体材料」ということがある。「ＧａＮ系半導体材料」には、主にＧａＮやＩｎＧａＮが含まれ、これらに微量のＡｌＮを含有する材料も含まれる。同様に、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」のうち、ＧａＮを実質的に含まない材料を区別するために「ＡｌＮ系半導体材料」ということがある。「ＡｌＮ系半導体材料」には、主にＡｌＮやＩｎＡｌＮが含まれ、これらに微量のＧａＮが含有される材料も含まれる。
【００２１】
半導体発光素子１０は、基板２０と、バッファ層２２と、ｐ側電極３４と、ｎ側電極３６と、発光構造３８と、裏面構造４０とを備える。発光構造３８は、ｎ型クラッド層２４と、活性層２６と、電子ブロック層２８と、ｐ型クラッド層３０と、ｐ型コンタクト層３２とを有する。裏面構造４０は、第１裏面層４２と、第２裏面層４４とを有する。
【００２２】
基板２０は、半導体発光素子１０が発する深紫外光に対して透光性を有する基板であり、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板である。基板２０は、第１主面２０ａと、第１主面２０ａの反対側の第２主面２０ｂを有する。第１主面２０ａは、バッファ層２２より上の各層を成長させるための結晶成長面となる一主面である。第２主面２０ｂは、活性層２６が発する深紫外光を外部に取り出すための光取出面となる一主面である。基板２０の厚さは、１００μｍ〜１０００μｍであり、例えば、３００μｍ〜６００μｍ程度である。
【００２３】
バッファ層２２は、基板２０の第１主面２０ａの上に形成される。バッファ層２２は、ｎ型クラッド層２４より上の各層を形成するための下地層（テンプレート層）である。バッファ層２２は、例えば、アンドープのＡｌＮ層であり、具体的には高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ；High Temparature AlN）層である。バッファ層２２は、ＡｌＮ層上に薄く形成されるアンドープのＡｌＧａＮ層（ｕ−ＡｌＧａＮ層）を含んでもよい。バッファ層２２に含まれるｕ−ＡｌＧａＮ層は一層であってもよいし、多層であってもよい。例えば、ＡｌＮ組成の異なる複数のｕ−ＡｌＧａＮ層を積層させることにより超格子構造が形成されてもよい。
【００２４】
バッファ層２２の厚さｔ１は、０．３μｍ〜１０μｍであり、好ましくは、１μｍ〜３μｍであり、例えば、２μｍである。バッファ層２２の厚さｔ１のうち９０％以上がＡｌＮ層であり、残りの１０％未満がＡｌＧａＮ層である。例えば、バッファ層２２のＡｌＮ層が２μｍ程度であるのに対し、バッファ層２２のＡｌＧａＮ層は、１０〜２００ｎｍ程度である。
【００２５】
ｎ型クラッド層２４は、バッファ層２２の上に形成される。ｎ型クラッド層２４は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされるＡｌＧａＮ層である。ｎ型クラッド層２４は、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、ＡｌＮのモル分率が３０％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように形成される。ｎ型クラッド層２４は、活性層２６が発する深紫外光の波長よりも大きいバンドギャップを有し、例えば、バンドギャップが４．３ｅＶ以上となるように形成される。ｎ型クラッド層２４は、ＡｌＮのモル分率が８０％以下、つまり、バンドギャップが５．５ｅＶ以下となるように形成されることが好ましく、ＡｌＮのモル分率が７０％以下（つまり、バンドギャップが５．２ｅＶ以下）となるように形成されることがより望ましい。ｎ型クラッド層２４の厚さｔ２は、０．５μｍ〜４μｍであり、好ましくは、１μｍ〜３μｍであり、例えば、２μｍである。
【００２６】
活性層２６は、ＡｌＧａＮ系半導体材料で構成され、ｎ型クラッド層２４と電子ブロック層２８の間に挟まれてダブルへテロ接合構造を形成する。活性層２６は、単層または多層の量子井戸構造を有してもよく、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成されるバリア層と、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される井戸層の積層体で構成されてもよい。活性層２６は、波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成され、例えば、波長３１０ｎｍ以下の深紫外光を出力できるようにＡｌＮ組成比が選択される。活性層２６は、ｎ型クラッド層２４の上に形成されるが、ｎ型クラッド層２４の全面に形成されず、ｎ型クラッド層２４の一部領域上にのみ形成される。つまり、ｎ型クラッド層２４の露出面２４ａの上には活性層２６が設けられない。
【００２７】
電子ブロック層２８は、活性層２６の上に形成される。電子ブロック層２８は、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ＡｌＮのモル分率が４０％以上、好ましくは、５０％以上となるように形成される。電子ブロック層２８は、ＡｌＮのモル分率が８０％以上となるように形成されてもよく、実質的にＧａＮを含まないＡｌＮ系半導体材料で形成されてもよい。電子ブロック層２８は、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ〜５ｎｍ程度の厚さを有する。なお、電子ブロック層２８は、アンドープ層ではなく、マグネシウム（Ｍｇ）がドープされるｐ型層であってもよい。
【００２８】
ｐ型クラッド層３０は、電子ブロック層２８の上に形成されるｐ型半導体層である。ｐ型クラッド層３０は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｐ型の不純物としてＭｇがドープされるＡｌＧａＮ層である。ｐ型クラッド層３０は、ＡｌＮのモル分率が５０％以上となるように形成される。ｐ型クラッド層３０は、水素（Ｈ）濃度が５×１０１８／ｃｍ３以下となるように形成され、好ましくは、１×１０１８／ｃｍ３以下となるように形成される。ｐ型クラッド層３０は、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さを有する。
【００２９】
ｐ型コンタクト層３２は、ｐ型クラッド層３０の上に形成されるｐ型半導体層である。ｐ型コンタクト層３２は、ｐ型のＧａＮ系半導体材料層またはｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、ｐ型クラッド層３０よりもＡｌＮのモル分率が低くなるように形成される。ｐ型コンタクト層３２は、ＡｌＮのモル分率が３０％以下となるように形成され、好ましくは２０％以下または１０％以下となるように形成される。ｐ型コンタクト層３２は、３００ｎｍ〜１μｍ程度の厚さを有し、例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３０】
ｐ側電極３４は、ｐ型コンタクト層３２の上に形成される。ｐ側電極３４は、ｐ型コンタクト層３２の上に順に積層されるニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の多層膜で形成される。ｎ側電極３６は、ｎ型クラッド層２４の一部領域である露出面２４ａ上に形成される。ｎ側電極３６は、ｎ型クラッド層２４の上に順にチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／Ｔｉ／金（Ａｕ）が順に積層された多層膜で形成される。
【００３１】
裏面構造４０は、基板２０の第２主面２０ｂの上に設けられる。裏面構造４０は、半導体発光素子１０の光取出面となるため、活性層２６が発する深紫外光の透過率が高い材料で構成される。裏面構造４０は、活性層２６が発する深紫外光に対して透明となるように、活性層２６よりもバンドギャップの大きい材料で構成される。裏面構造４０は、例えば、活性層２６よりもＡｌＮのモル分率が高いＡｌＧａＮ系半導体材料またはＡｌＮ系半導体材料で構成される。裏面構造４０は、活性層２６が発する深紫外光の透過率が８０％以上となるように構成され、好ましくは、９０％以上となるように構成される。
【００３２】
第１裏面層４２は、基板２０の第２主面２０ｂの上に設けられる。第１裏面層４２は、アンドープのＡｌＮ層であり、例えば、高温成長させたＨＴ−ＡｌＮ層である。第１裏面層４２は、深紫外光の透過率が９０％以上となるように構成される。第１裏面層４２の厚さｔ３は、０．３μｍ〜１０μｍであり、好ましくは、１μｍ〜３μｍであり、例えば、２μｍである。第１裏面層４２の厚さｔ３は、バッファ層２２の厚さｔ１の０．２倍以上２倍以下であることが好ましく、例えば、バッファ層２２の厚さｔ１の０．５倍以上１．５倍以下であってもよい。
【００３３】
第２裏面層４４は、第１裏面層４２の上に設けられる。第２裏面層４４は、アンドープまたはｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層である。第２裏面層４４は、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、ＡｌＮのモル分率が３０％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように形成される。第２裏面層４４の厚さｔ４は、０．５μｍ〜４μｍであり、好ましくは、１μｍ〜３μｍであり、例えば、２μｍである。第２裏面層４４の厚さｔ４は、ｎ型クラッド層２４の厚さｔ２の０．２倍以上２倍以下であることが好ましく、例えば、ｎ型クラッド層２４の厚さｔ２の０．５倍以上１．５倍以下であってもよい。
【００３４】
第１裏面層４２のＡｌＮ層と、第２裏面層４４のＡｌＧａＮ層とを比較すると、サファイアである基板２０に対する格子不整合率は、第１裏面層４２よりも第２裏面層４４の方が大きい。ここで、基板２０に対する格子不整合率とは、基板２０の実質的な格子定数と、第１裏面層４２または第２裏面層４４の格子定数との差に相当する。サファイアの格子定数は約４．７６Åであり、ＡｌＮの格子定数は約３．１１Åである。また、ＧａＮの格子定数は約３．１８Åであり、ＡｌＧａＮの格子定数は約３．１１〜３．１８Åである。サファイア基板とＡｌＮの間の格子定数差は非常に大きいため、サファイア基板上にＡｌＮを成長させた場合、サファイアの結晶方位に対してＡｌＮの結晶方位が約３０°回転してずれるように結晶成長されることが分かっている。サファイア基板上にＡｌＧａＮを成長させる場合も同様である。この場合、サファイア基板上で成長するＡｌＮまたはＡｌＧａＮは、サファイアに含まれるアルミニウム（Ａｌ）原子同士の間隔である約２．７５Åを実質的な格子定数であるとみなして成長する。その結果、サファイアである基板２０に対するＡｌＮ層の格子不整合率は約１３％となり、基板２０に対するＡｌＧａＮ層の格子不整合率は１３％〜１６％となる。この格子不整合率の値は、ＡｌＧａＮ層のＡｌＮ組成が低くなるほど大きくなる。したがって、基板２０と第２裏面層４４の間の格子不整合率は、基板２０と第１裏面層４２の間の格子不整合率よりも大きい。
【００３５】
本実施の形態では、裏面構造４０として、第１裏面層４２のみならず第２裏面層４４を設けることで、基板２０の第２主面２０ｂに加わる応力を大きくしている。これにより、基板２０の第１主面２０ａに加わる第１応力と、基板２０の第２主面２０ｂに加わる第２応力との差を低減し、基板２０の反りを低減させることができる。また、基板２０の第１主面２０ａ側に形成されるバッファ層２２および発光構造３８の構造と対応させて、基板２０の第２主面２０ｂ側に第１裏面層４２および第２裏面層４４を形成することで、第１主面２０ａ側の応力と第２主面２０ｂ側の応力をより容易に均一化できる。これにより、半導体発光素子１０の反りの制御性を高めて、反りのより少ない素子構造を実現できる。
【００３６】
つづいて、半導体発光素子１０の製造方法について説明する。図２は、半導体発光素子１０の製造方法を示すフローチャートである。まず、基板２０の第２主面２０ｂの上に第１裏面層４２を形成する（Ｓ１０）。基板２０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板である。第１裏面層４２は、サファイア基板の（０００１）面上に形成される。第１裏面層４２は、高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ）層であり、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。
【００３７】
次に、第１裏面層４２の上に第２裏面層４４を形成する（Ｓ１２）。第２裏面層４４は、アンドープまたはｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層である。第２裏面層４４は、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。
【００３８】
つづいて、基板２０の第１主面２０ａの上にバッファ層２２を形成する（Ｓ１４）。基板２０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板であり、ＡｌＧａＮ系半導体材料を形成するための成長基板である。例えば、サファイア基板の（０００１）面上にバッファ層２２が形成される。バッファ層２２は、例えば、高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ）層と、アンドープのＡｌＧａＮ（ｕ−ＡｌＧａＮ）層とを含む。
【００３９】
つづいて、バッファ層２２の上に発光構造３８を形成する（Ｓ１６）。バッファ層２２の上に、ｎ型クラッド層２４、活性層２６、電子ブロック層２８、ｐ型クラッド層３０、ｐ型コンタクト層３２を順に形成する。ｎ型クラッド層２４、活性層２６、電子ブロック層２８、ｐ型クラッド層３０およびｐ型コンタクト層３２は、ＡｌＧａＮ系半導体材料またはＡｌＮ系半導体材料で形成される層であり、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。
【００４０】
つづいて、ｐ型コンタクト層３２の上にｐ側電極３４が形成される（Ｓ１８）。また、ｎ型クラッド層２４の一部領域が露出面２４ａとなるように、活性層２６、電子ブロック層２８、ｐ型クラッド層３０およびｐ型コンタクト層３２の一部が除去され、ｎ型クラッド層２４の露出面２４ａの上にｎ側電極３６が形成される。ｐ側電極３４およびｎ側電極３６は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成することができる。これにより、図１に示す半導体発光素子１０ができあがる。
【００４１】
本実施の形態によれば、基板２０の第２主面２０ｂに裏面構造４０を設けることにより、基板２０の反りを緩和することができる。比較例において、基板の厚さが４００μｍ、バッファ層の厚さｔ１が２μｍ、ｎ型クラッド層の厚さｔ２が２μｍであり、裏面構造４０が設けられない場合、基板の曲率半径が８ｍ程度となる。これは、基板として直径５０ｍｍのウェハを用いた場合、基板２０の中央部と周縁部の厚み方向の位置ずれが１５０μｍ程度となることを意味する。具体的には、基板２０の第１主面２０ａの中央部が凸となるように反りが生じる。
【００４２】
一方、ある実施例において、基板２０の厚さが４００μｍ、バッファ層２２の厚さｔ１が２μｍ、ｎ型クラッド層２４の厚さｔ２が２μｍであり、第１裏面層４２の厚さｔ３が２μｍ、第２裏面層４４の厚さｔ４が２μｍである場合、基板２０の曲率半径が６０ｍ程度に改善された。これは、基板２０として直径５０ｍｍのウェハを用いた場合、基板２０の中央と周縁部の厚み方向の位置ずれが２０μｍ以下となることを意味する。本実施の形態によれば、半導体発光素子１０の基板２０の平坦性を向上させることができる。
【００４３】
本実施の形態に係る半導体発光素子１０は、一枚の大きなウェハである基板２０上に多数（数十または数百程度）形成される素子をダイシングし、個片化することでできあがる。半導体発光素子１０の製造過程において、基板２０に反りが発生してしまうと、ウェハの中央部と周縁部とで高さ位置が異なることになり、ウェハ面内でのプロセスの均一性に影響が生じる。また、発光構造３８の一部を除去してｎ型クラッド層２４の露出面２４ａを形成する工程や、ｐ側電極３４およびｎ側電極３６を形成する工程では、ウェハ上にマスクを設けてパターニングする必要がある。パターニング時にウェハに大きな反りが生じていると、意図した場所に設計通りのパターンを形成することが困難となり、歩留まりの低下につながる。
【００４４】
一方、本実施の形態によれば、パターニングが必要となる電極形成工程よりも前に裏面構造４０を設けることで、電極形成工程における基板２０の反りを低減することができる。また、発光構造３８を構成する各層を形成する前に裏面構造４０を設けることで、基板２０の両面での応力差が低減された平坦性の高い状態で活性層２６を形成することができる。したがって、本実施の形態によれば、プロセスの安定性および均一性を高めることができ、半導体発光素子１０の製造歩留まりを向上させることができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、裏面構造４０を設けることにより、平坦性の高い基板２０の上に発光構造３８を設けることができるため、半導体発光素子１０の完成後の状態において、活性層２６を含む発光構造３８に加わる応力を緩和することができる。これにより、半導体発光素子１０の通電使用に伴って、発光構造３８を構成する各層にクラック等が生じて発光強度が低下するまでの時間を長くすることができる。したがって、本実施の形態によれば、半導体発光素子１０の寿命を長くし、半導体発光素子１０の信頼性を高めることができる。
【００４６】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００４７】
上述の実施の形態では、第１裏面層４２および第２裏面層４４の形成後にバッファ層２２および発光構造３８を形成する製造方法について示した。変形例においては、これらの工程が異なる順序で実行されてもよい。例えば、第１裏面層４２を形成し、次にバッファ層２２を形成し、次に第２裏面層４４を形成し、次に発光構造３８を形成してもよい。また、バッファ層２２を形成し、次に第１裏面層４２を形成し、次に第２裏面層４４を形成し、次に発光構造３８を形成してもよい。その他、バッファ層２２および発光構造３８を形成した後に第１裏面層４２および第２裏面層４４を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０…半導体発光素子、２０…基板、２０ａ…第１主面、２０ｂ…第２主面、２２…バッファ層、２６…活性層、３８…発光構造、４０…裏面構造、４２…第１裏面層、４４…第２裏面層。
【図１】
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【図２】
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