(57)【要約】【課題】効率的な発光素子の製造に使用可能な積層体を提供する。【解決手段】積層体１１は、支持主面１６を有する板状の支持体１２と、支持主面１６から突出するように配置される、複数の柱状の突起部２２から構成される突起部層２１と、複数の突起部２２の、支持体１２側に位置する第一の面２３と反対側に位置する第二の面２４に接触して配置されるバッファ層３１とを備える。バッファ層３１の積層方向に沿った方向から見た突起部２２の幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持主面を有する板状の支持体と、
前記支持主面から突出するように配置される、複数の柱状の突起部から構成される突起部層と、
前記複数の突起部の、前記支持体側に位置する第一の面と反対側に位置する第二の面に接触して配置されるバッファ層とを備え、
前記バッファ層の積層方向に沿った方向から見た前記突起部の幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である、積層体。
【請求項２】
前記突起部の幅Ｌ１と前記突起部の前記積層方向に沿う厚みＬ２との比率Ｌ１／Ｌ２は、０．０５以上５０以下である、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
複数の前記突起部は、それぞれ間隔をあけて設けられる、請求項１または請求項２に記載の積層体。
【請求項４】
前記突起部は、円柱状である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項５】
前記バッファ層は、複数の前記突起部の前記第二の面を接続するように形成されたエピタキシャル成長層である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項６】
前記バッファ層は、前記第二の面に接触する一方の主面に沿って転位密度の高い高転位密度領域と、前記高転位密度領域よりも転位密度の低い低転位密度領域とを含み、
前記高転位密度領域の前記支持体側に、隣り合う前記突起部の隙間が位置する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項７】
前記バッファ層の積層方向の厚みは、２０μｍ以下である、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項８】
前記支持体は、板状の支持基板と、前記支持基板の一方の主面上に配置される誘電体膜とを含み、
前記誘電体膜の前記支持体と反対側に位置する面が、前記支持主面である、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項９】
前記誘電体膜は、ＳｉＯ２（二酸化珪素）、ＳｉＯＮ（酸窒化珪素）、ＳｉＮ（窒化珪素）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＨｆＯ（酸化ハフニウム）、ＴｉＯ２（二酸化チタン）、ＺｒＯ２（二酸化ジルコニウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、およびＧａ２Ｏ３（酸化ガリウム）からなる群から選択される１以上の化合物から構成される、請求項８に記載の積層体。
【請求項１０】
前記支持基板は、ムライト、アノーサイト、モリブデン、珪素、窒化アルミニウム、または珪素からなる、請求項８または請求項９に記載の積層体。
【請求項１１】
支持主面を有する支持体とベース基板とを貼り合わせた貼り合わせ基板を準備する工程と、
前記ベース基板を加工することにより、前記支持主面から突出するように配置される、複数の柱状の突起部から構成される突起部層を形成する工程と、
前記複数の突起部の、前記支持体側に位置する第一の面と反対側に位置する第二の面を接続するように前記第二の面からエピタキシャル成長により横方向に成長させてバッファ層を形成する工程とを備え、
前記突起部層を形成する工程は、前記バッファ層の積層方向に沿った方向から見た前記突起部の幅Ｌ１を１０ｎｍ以上１００μｍ以下とする工程を含む、積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体、および積層体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体を用いた発光素子が知られており、光の取り出し効率の向上が検討されている。ここで、光の取り出し面側に円錐状のナノフォトニック構造を形成したものがある（たとえば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒ  １１０，１４１１０６（２０１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に開示の技術では、光の取り出し面側に円錐状のナノフォトニック構造を形成した後、これに電極等を設けて発光素子を製造することとなる。そうすると、発光素子の製造時において円錐状のナノフォトニック構造が破損するおそれがある。すなわち、製造時において破損するおそれが低減された、発光素子の効率的な製造が求められる。
【０００５】
そこで、この発明は、効率的な発光素子の製造に使用可能な積層体を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った積層体は、支持主面を有する板状の支持体と、支持主面から突出するように配置される、複数の柱状の突起部から構成される突起部層と、複数の突起部の、支持体側に位置する第一の面と反対側に位置する第二の面に接触して配置されるバッファ層とを備える。バッファ層の積層方向に沿った方向から見た突起部の幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。
【０００７】
本発明に従った積層体の製造方法は、支持主面を有する支持体とベース基板とを貼り合わせた貼り合わせ基板を準備する工程と、ベース基板を加工することにより、支持主面から突出するように配置される、複数の柱状の突起部から構成される突起部層を形成する工程と、複数の突起部の、支持体側に位置する第一の面と反対側に位置する第二の面を接続するように第二の面からエピタキシャル成長により横方向に成長させてバッファ層を形成する工程とを備える。突起部層を形成する工程は、バッファ層の積層方向に沿った方向から見た突起部の幅Ｌ１を１０ｎｍ以上１００μｍ以下とする工程を含む。
【発明の効果】
【０００８】
上記積層体によれば、発光素子を製造する際に効率的に製造することができる。また、上記積層体の製造方法によれば、積層体を用いて発光素子を製造する際に、品質の高い発光素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本願発明の一実施形態に係る積層体の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す積層体の一部を図１中の矢印Ｄの向きから見た図である。
【図３】本願発明の一実施形態に係る積層体の製造方法、および積層体を用いて製造される発光素子の製造方法の代表的な工程を示すフローチャートである。
【図４】貼り合わせ基板の一部を示す概略断面図である。
【図５】突起部を形成する際に貼り合わせ基板上にマスク層を形成した状態を示す概略断面図である。
【図６】突起部付き支持体の一部を示す概略断面図である。
【図７】積層体の上に、ｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層が形成された状態を示す概略断面図である。
【図８】リセスエッチング前のマスク層を形成した状態を示す概略断面図である。
【図９】リセスエッチングを実施した状態を示す概略断面図である。
【図１０】ｐ側電極を形成した状態を示す概略断面図である。
【図１１】ｎ側電極を形成した状態を示す概略断面図である。
【図１２】パッドを形成した状態を示す概略断面図である。
【図１３】基板に実装された状態を示す概略断面図である。
【図１４】支持基板および誘電体膜が取り除かれた状態を示す概略断面図である。
【図１５】この発明の他の実施形態に係る積層体に備えられる突起部の形状を示す図である。
【図１６】この発明のさらに他の実施形態に係る積層体に備えられる突起部の形状を示す図である。
【図１７】この発明のさらに他の実施形態に係る積層体に備えられる突起部の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の積層体は、支持主面を有する板状の支持体と、支持主面から突出するように配置される、複数の柱状の突起部から構成される突起部層と、複数の突起部の、支持体側に位置する第一の面と反対側に位置する第二の面に接触して配置されるバッファ層とを備える。バッファ層の積層方向に沿った方向から見た突起部の幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。
【００１１】
本願の積層体においては、支持体と、支持体の支持主面から突出するように配置される複数の柱状の突起部から構成される突起部層と、突起部層に接触して配置されるバッファ層とを備える構成である。このような構成によれば、積層体を用いて発光素子を製造する際に、バッファ層側に半導体層等を形成した後に支持体を取り除き、突起部層を利用した発光素子を製造することができる。ここで、突起部の幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であるため、突起部層側を光の取り出し面とした場合に、上記した形状の突起部による凹凸に乱反射させ、接触するバッファ層に光を吸収されにくくして、光の取り出し効率を向上させることができる。また、複数の突起部は柱状であり、突起部の幅Ｌ１は上記範囲内にあるため、ある程度の強度を突起部の第二の面側に持たせることができる。さらに、支持体を取り除くまでは、突起部層の突起部の両端がバッファ層および支持体によって支持されているため、発光素子の製造時における突起部の欠けや破損を防止することができる。したがって、このような構成の積層体によれば、発光素子を製造する際に効率的に製造することができる。
【００１２】
上記積層体において、突起部の幅Ｌ１と突起部の積層方向に沿う厚みＬ２との比率Ｌ１／Ｌ２は、０．０５以上５０以下であってもよい。こうすることにより、このような積層体を用いて製造された発光素子において、突起部が設けられた側の凹凸に基づく乱反射による光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１３】
上記積層体において、複数の突起部は、それぞれ間隔をあけて設けられていてもよい。こうすることにより、このような積層体を用いて製造された発光素子において、光の取り出し効率をより向上させることができる。
【００１４】
上記積層体において、突起部は、円柱状であってもよい。こうすることにより、このような積層体を用いて製造された発光素子において、より効率的に光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１５】
上記積層体において、バッファ層は、複数の突起部の第二の面を接続するように形成されたエピタキシャル成長層であってもよい。こうすることにより、このような積層体を用いて製造された発光素子において、より品質の高い活性層等を形成することができる。
【００１６】
上記積層体において、バッファ層は、第二の面に接触する一方の主面に沿って転位密度の高い高転位密度領域と、高転位密度領域よりも転位密度の低い低転位密度領域とを含み、高転位密度領域の支持体側に、隣り合う突起部の隙間が位置するよう構成してもよい。こうすることにより、このような積層体を用いて製造された発光素子において、より品質の高い活性層等を形成することができる。
【００１７】
上記積層体において、バッファ層の積層方向の厚みは、２０μｍ以下であるよう構成してもよい。こうすることにより、このような積層体を用いて、より適切に発光素子を製造することができる。
【００１８】
上記積層体において、支持体は、板状の支持基板と、支持基板の一方の主面上に配置される誘電体膜とを含み、誘電体膜の支持体と反対側に位置する面が、支持主面であるよう構成してもよい。こうすることにより、積層体をより容易に製造することができる。
【００１９】
上記積層体において、誘電体膜は、ＳｉＯ２（二酸化珪素）、ＳｉＯＮ（酸窒化珪素）、ＳｉＮ（窒化珪素）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＨｆＯ（酸化ハフニウム）、ＴｉＯ２（二酸化チタン）、ＺｒＯ２（二酸化ジルコニウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、およびＧａ２Ｏ３（酸化ガリウム）からなる群から選択される１以上の化合物から構成されるようにしてもよい。これらの材料は、誘電体膜を構成する材料として好適である。
【００２０】
上記積層体において、支持基板は、ムライト、アノーサイト、モリブデン、珪素、窒化アルミニウム、または珪素からなるよう構成してもよい。これらの材料は、支持基板を構成する材料として好適である。
【００２１】
本願の積層体の製造方法は、支持主面を有する支持体とベース基板とを貼り合わせた貼り合わせ基板を準備する工程と、ベース基板を加工することにより、支持主面から突出するように配置される、複数の柱状の突起部から構成される突起部層を形成する工程と、複数の突起部の、支持体側に位置する第一の面と反対側に位置する第二の面を接続するように第二の面からエピタキシャル成長により横方向に成長させてバッファ層を形成する工程とを備え、突起部層を形成する工程は、バッファ層の積層方向に沿った方向から見た突起部の幅Ｌ１を１０ｎｍ以上１００μｍ以下とする工程を含むよう構成してもよい。
【００２２】
このような積層体の製造方法によると、突起部の形状が上記形状である積層体を効率的に製造することができる。また、このような積層体の製造方法により製造された積層体を用いて発光素子を製造した際に、発光素子に含まれる活性層等をより品質の高いものとすることができる。
【００２３】
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本願発明の一実施形態に係る積層体を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００２４】
図１は、本願発明の一実施形態に係る積層体の構成を示す概略断面図である。図２は、図１に示す積層体の一部を図１中の矢印Ｄの向きから見た図である。なお、図２は、図１に示す積層体において、支持体を取り除いた状態を示している。
【００２５】
図１および図２を参照して、本願発明の一実施形態に係る積層体１１は、支持主面１６を有する板状の支持体１２と、複数の柱状の突起部２２から構成される突起部層２１と、バッファ層３１とを備える。バッファ層３１の積層方向は、図１中の矢印Ｄの向きまたはその逆の向きで示される。
【００２６】
支持体１２は、板状の支持基板１３と、支持基板１３の一方の主面１４上に配置される誘電体膜１５とを含む。ここでまず、支持基板１３の構成について説明する。支持基板１３は、例えば、直径２インチ（５０．８ｍｍ（ミリメートル））の円盤状の形状を有する。支持基板１３は、例えば、多結晶セラミック基板から構成される。支持基板１３の材質としては、ムライト、アノーサイト、モリブデン、珪素、窒化アルミニウム、または炭化珪素からなるものとすることができる。これらの材料は、支持基板１３を構成する材料として好適である。
【００２７】
支持基板１３の一方の主面１４上に接触するようにして、誘電体膜１５が配置される。誘電体膜１５の突起部層２１側に位置する面が、支持主面１６となる。誘電体膜１５は、後述するように突起部２２の幅Ｌ１と同じとなるように設けられている。誘電体膜１５の材質としては、ＳｉＯ２（二酸化珪素）、ＳｉＯＮ（酸窒化珪素）、ＳｉＮ（窒化珪素）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＨｆＯ（酸化ハフニウム）、ＴｉＯ２（二酸化チタン）、ＺｒＯ２（二酸化ジルコニウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、およびＧａ２Ｏ３（酸化ガリウム）からなる群から選択される１以上の化合物から構成されていてもよい。これらの材料は、誘電体膜１５を構成する材料として好適である。なお、後述するように、この支持基板１３と誘電体膜１５とから構成される支持体１２は、積層体１１を利用して発光素子が製造された際、最終的に取り除かれることとなる。
【００２８】
次に、突起部層２１の構成について説明する。突起部層２１は、支持主面１６から突出するように配置され、それぞれ間隔をあけて設けられる柱状の複数の突起部２２から構成される。すなわち、突起部２２は、誘電体膜１５のうちの支持基板１３が配置される側と反対側の面となる支持主面１６から突出するように配置される。この場合、突起部２２は、支持主面１６に接触して設けられる。すなわち、本実施形態においては、支持基板１３と突起部層２１との間には、誘電体膜１５が介在することになる。
【００２９】
各突起部２２はそれぞれ、支持主面１６と接触する第一の面２３、および第一の面２３と反対側に位置する第二の面２４を有する。各突起部２２のうちのバッファ層３１側に位置する第二の面２４と、バッファ層３１の第一主面３２とが接触する構成である。第一の面２３および第二の面２４は共に、平らである。各突起部２２は、円柱状であって、それぞれ間隔をあけて設けられる。この場合、各突起部２２は、等間隔に配置される。各突起部２２を構成する側壁面２５の間には、隙間２６が設けられている。図２に示すように突起部層２１を平面的に見た場合に、複数の突起部２２のそれぞれの形状は同じである。
【００３０】
バッファ層３１の積層方向に沿った方向から見た突起部２２の幅Ｌ１、この実施形態においては、突起部２２の第二の面２４の直径に相当する幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。また、突起部２２の第二の面２４の幅Ｌ１と突起部２２の積層方向に沿う厚みＬ２との比率Ｌ１／Ｌ２は、０．０５以上５０以下である。
【００３１】
突起部２２は、Ａｌ（アルミニウム）、またはＡｌおよびＧａ（ガリウム）と、Ｎ（窒素）とからなる単結晶から構成される。具体的には、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）から構成される。
【００３２】
バッファ層３１は、第一主面３２と、第一主面３２とは反対側の主面である第二主面３３とを有する。第一主面３２の一部、すなわち、突起部２２の配置と重なる領域において、バッファ層３１は、突起部２２の第二の面２４に接触する。第一主面３２のうち、突起部２２の第二の面２４と接触しない領域、すなわち、隙間２６に対応する領域３４は、第一主面３２からバッファ層３１の内方側へ凹んだ形状となっている。この領域３４は、隣り合う突起部２２の側壁面２５の中間に位置する部分が最も凹んだ円弧状であってもよいし、図１に示す断面において三角形状であってもよい。バッファ層３１の積層方向に沿う厚みは、２０μｍ以下となるよう構成されている。こうすることにより、このような積層体１１を用いて、より適切に発光素子を製造することができる。
【００３３】
バッファ層３１は、複数の突起部２２の第二の面２４を接続するように形成されたエピタキシャル成長層である。この実施形態においては、バッファ層３１は、突起部２２の第二の面２４からのエピタキシャル成長により形成される。この場合、隣り合う突起部２２の第二の面２４から横方向に成長して一枚の板状のバッファ層３１が形成される。バッファ層３１は、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）から構成される。
【００３４】
バッファ層３１は、第一主面３２に沿って転位密度の高い高転位密度領域３５と、高転位密度領域３５よりも転位密度の低い低転位密度領域３６とを含む。図１において、高転位密度領域３５を一点鎖線で示し、低転位密度領域３６を二点鎖線で示している。高転位密度領域３５の支持体１２側に、隣り合う突起部２２の隙間２６が位置する。なお、高転位密度領域３５とは、例えば、転位密度が１×１０８ｃｍ３よりも高い領域であり、低転位密度領域３６とは、例えば、転位密度が１×１０８ｃｍ３以下の領域である。
【００３５】
本願発明の一実施形態に係る積層体１１は、上記のような構成を有する。このような積層体１１を利用して、発光素子が製造される。具体的には、積層体１１に対して、バッファ層３１の第二主面３３に接触して配置される第一導電体型半導体層、第一導電体型半導体層の、バッファ層３１とは反対側に接触して配置される活性層、第一導電体型半導体層と導電型が異なり、活性層の、第一導電型半導体層とは反対側に接触して配置される第二導電型半導体層、第一導電型半導体層と電気的に接触される第一電極、および第二導電型半導体層と電気的に接触される第二電極を設ける。そして、パッドを形成して実装した後、最終的に支持体１２を取り除いて、発光素子を得る。
【００３６】
本願発明の一実施形態に係る積層体１１においては、支持体１２と、支持体１２の支持主面１６から突出するように配置される複数の柱状の突起部２２から構成される突起部層２１と、突起部層２１に接触して配置されるバッファ層３１とを備える構成である。このような構成によれば、積層体１１を用いて発光素子を製造する際に、バッファ層３１側に半導体層等を形成した後に支持体１２を取り除き、突起部層２１を利用した発光素子を製造することができる。ここで、突起部２２の幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であるため、突起部層２１側を光の取り出し面とした場合に、上記した形状の突起部２２による凹凸に乱反射させ、接触するバッファ層３１に光を吸収されにくくして、光の取り出し効率を向上させることができる。また、複数の突起部２２は柱状であり、突起部２２の幅Ｌ１は上記範囲内にあるため、ある程度の強度を突起部２２の第二の面２４側に持たせることができる。さらに、支持体１２を取り除くまでは、突起部層２１の突起部２２の両端がバッファ層３１および支持体１２によって支持されているため、発光素子の製造時における突起部２２の欠けや破損を防止することができる。したがって、このような構成の積層体１１によれば、発光素子を製造する際に効率的に製造することができる。
【００３７】
また、この実施形態では、突起部２２の幅Ｌ１と突起部２２の積層方向に沿う厚みＬ２との比率Ｌ１／Ｌ２は、０．０５以上５０以下であるため、このような積層体１１を用いて製造された発光素子において、突起部２２が設けられた側の凹凸に基づく乱反射による光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３８】
また、この実施形態では、複数の突起部２２は、それぞれ間隔をあけて設けられているため、このような積層体１１を用いて製造された発光素子において、光の取り出し効率をより向上させることができる。
【００３９】
また、この実施形態では、突起部２２は、円柱状であるため、このような積層体１１を用いて製造された発光素子において、より効率的に光の取り出し効率を向上させることができる。
【００４０】
また、バッファ層３１は、複数の突起部２２の第二の面２４を接続するように形成されたエピタキシャル成長層であるため、このような積層体１１を用いて製造された発光素子において、より品質の高い活性層等を形成することができる。
【００４１】
また、バッファ層３１は、突起部層２１側に位置する第一主面３２に沿って転位密度の高い高転位密度領域３５と、高転位密度領域３５よりも転位密度の低い低転位密度領域３６とを含み、高転位密度領域３５の支持体１２側に、隣り合う突起部２２の隙間２６が位置するため、このような積層体１１を用いて製造された発光素子において、より品質の高い活性層等を形成することができる。
【００４２】
なお、上記の実施の形態においては、突起部２２は、ＧａＮから構成されることとしたが、これに限らず、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）やＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＧａＮと他の半導体から構成されることとしてもよい。この場合、ＧａＮを突起部２２の第二の面２４側に配置させるようにすると、後のバッファ層３１の形成において、バッファ層３１を効率的に横方向へエピタキシャル成長させることができる。また、突起部２２は、ＧａＮ等のＩＩＩ族窒化物ではなく、例えば、ＴｉＮ（窒化チタン）から構成されることとしてもよい。
【００４３】
次に、このような構成の積層体１１の製造方法、および積層体１１を用いて製造される発光素子の製造方法について説明する。図３は、本願発明の一実施形態に係る積層体１１の製造方法、および積層体１１を用いて製造される発光素子の製造方法の代表的な工程を示すフローチャートである。
【００４４】
図３を参照して、まず、貼り合わせ基板準備工程（図３において、ステップＳ１１、以下「ステップ」を省略する。）として、貼り合わせ基板を準備する。この貼り合わせ基板については、上記した積層体１１のうち、バッファ層３１以外の部分を構成する。
【００４５】
図４は、貼り合わせ基板の一部を示す概略断面図である。図４を参照して、貼り合わせ基板４１は、支持体１２と、ベース基板４２とを貼り合わせたものである。支持体１２は、上記したように板状の支持基板１３と、支持基板１３の一方の主面１４上に配置される誘電体膜１５とから構成されており、ベース基板４２は、誘電体膜１５の支持主面１６と接触して貼り合わせられるように設けられる。すなわち、支持基板１３とベース基板４２との間に、誘電体膜１５が介在する構成である。支持基板１３の材質、および誘電体膜１５の材質としては、上記と同様である。また、ベース基板４２は、上記した積層体１１に含まれる突起部層２１を構成するものであり、ベース基板４２の材質としては、例えば、ＧａＮとすることができる。なお、ベース基板４２は、後に突起部層２１を構成するため、ベース基板４２の積層方向に沿う厚みは、上記した図１に示す厚みＬ２となるようにする。
【００４６】
そして、貼り合わせ基板４１に対してパターニングを行って突起部を形成する。すなわち、貼り合わせ基板４１のうちのベース基板４２を加工することにより、支持体１２の支持主面１６から突出するように配置され、それぞれ間隔をあけて設けられる複数の柱状の突起部から構成される突起部層を形成する。図５は、突起部を形成する際に貼り合わせ基板４１上にマスク層を形成した状態を示す概略断面図である。図５に示すように、最終的に上記した図２に示す突起部の形状となるようベース基板４２の上にマスク層４３を形成する（Ｓ１２）。具体的には、ベース基板４２の上にレジスト層が形成され、フォトリソグラフィープロセスにより、所望の領域に開口部４４を有するマスク層４３が形成される。
【００４７】
その後、ドライエッチング工程（Ｓ１３）が実施される。これにより、開口部４４に対応する領域のベース基板４２および誘電体膜１５が除去される。マスク層４３が除去されることにより、図６に示すように、支持主面１６から突出する複数の突起部２２を有する突起部付き支持体４５が得られる。図６は、突起部付き支持体４５の一部を示す概略断面図である。なお、突起部２２は、円柱状である。また、突起部層を形成する工程は、バッファ層３１の積層方向に沿った方向から見た突起部２２の幅Ｌ１を１０ｎｍ以上１００μｍ以下とする。すなわち、上記したマスク層４３は、このような突起部２２の形状となるように形成される。
【００４８】
次に、得られた突起部付き支持体４５上に、バッファ層３１を形成するバッファ層形成工程（Ｓ１４）が実施される。すなわち、複数の突起部２２の、支持体１２側に位置する第一の面２３と反対側に位置する第二の面２４を接続するように第二の面２４からエピタキシャル成長により横方向に成長させてバッファ層３１を形成する。バッファ層３１は、例えば、気相エピタキシャル成長により形成することができる。この場合、横方向への結晶成長により、横方向に連なったバッファ層３１が形成される。このようにして、図１に示す積層体１１が製造される。なお、バッファ層３１において、このような横方向への結晶成長により、隙間２６に対応する領域３４が、第一主面３２からバッファ層３１の内方側へ凹んだ形状となる。また、このような構成とすることにより、バッファ層３１を、突起部層２１側に位置する第一主面３２に沿って転位密度の高い高転位密度領域３５と、高転位密度領域３５よりも転位密度の低い低転位密度領域３６とを含み、高転位密度領域３５の支持体１２側に、隣り合う突起部２２の隙間２６が位置するようにすることができる。
【００４９】
ここまでの工程が積層体形成工程となる。すなわち、上記したＳ１１〜Ｓ１４のステップが、積層体１１の製造方法における代表的な工程である。このような構成の積層体１１の製造方法によれば、突起部２２の形状が上記形状である積層体１１を効率的に製造することができる。また、このような積層体１１の製造方法により製造された積層体１１を用いて発光素子を製造した際に、発光素子に含まれる活性層等をより品質の高いものとすることができる。
【００５０】
以下、引き続いて、Ｓ１５〜Ｓ２５により、このような積層体１１を用いた発光素子の製造方法について説明する。図７は、積層体１１の上に、ｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層が形成された状態を示す概略断面図である。図７を参照して、第一導電型半導体層としてのｎ型半導体層５１を形成するｎ型半導体層形成工程（Ｓ１５）、活性層５２としての量子井戸構造を形成する量子井戸構造形成工程（Ｓ１６）、第一導電型半導体層と導電型が異なる第二の導電型半導体層としてのｐ型半導体層５３を形成するｐ型半導体層形成工程（Ｓ１７）が実施される。この場合、形成されたバッファ層３１の上に、ｎ型半導体層５１を、気相エピタキシャル成長により形成する。そして、形成されたｎ型半導体層５１の上に、量子井戸構造から構成される活性層５２を気相エピタキシャル成長により形成する。この場合、量子井戸層とバリア層を交互に繰り返し形成することにより形成される。そして、活性層５２の上にｐ型半導体層５３を、気相エピタキシャル成長により形成する。
【００５１】
ｎ型半導体層５１は、第一主面３２とは反対側に位置するバッファ層３１の第二主面３３に接触して配置される半導体層である。ｎ型半導体層５１は、例えば、ＩＩＩ族化合物の単結晶からなっている。具体的には、例えば、導電型がｎ型であるＡｌＧａＮが、ｎ型半導体層５１を構成する材料として用いられる。ｎ型半導体層５１に含まれるｎ型不純物としては、例えば、Ｓｉ（珪素）が採用される。
【００５２】
活性層５２は、ｎ型半導体層５１の、バッファ層３１とは反対側に接触して配置される。活性層５２は、多重量子井戸構造を備え、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる量子井戸層とバリア層とが交互に積層された構造を有している。活性層５２を構成する量子井戸構造は、紫外光を発光する発光層である。なお、活性層５２を構成する量子井戸構造は、単一量子井戸構造としてもよい。
【００５３】
ｐ型半導体層５３は、活性層５２の、ｎ型半導体層５１とは反対側に接触して配置される半導体層である。ｐ型半導体層５３は、例えば、ＩＩＩ族化合物の単結晶からなっている。具体的には、例えば、導電型がｐ型であるＡｌＧａＮが、ｐ型半導体層５３を構成する材料として用いられる。ｐ型半導体層５３に含まれるｐ型不純物としては、例えば、Ｍｇ（マグネシウム）が採用される。
【００５４】
その後、図８に示すように、ｎ側電極を形成するための領域を確保するよう、マスク層形成工程（Ｓ１８）として、マスク層５４を形成する。図８は、リセスエッチング前のマスク層５４を形成した状態を示す概略断面図である。この場合、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）により、ｐ型半導体層５３の上に形成する。その後、リセスエッチングとしてのドライエッチング工程（Ｓ１９）を実施する。図９は、リセスエッチングを実施した状態を示す概略断面図である。この場合、図９に示すように、ｐ型半導体層５３、活性層５２、そして、ｎ型半導体層５１の一部を除去するまでエッチングを行う。ここで、エッチングされた領域には、トレンチ５５が形成される。
【００５５】
そして、図１０に示すように、ｐ側電極形成工程（Ｓ２０）として、ｐ型半導体層５３の上に、ｐ側電極５６を形成する。図１０は、ｐ側電極５６を形成した状態を示す概略断面図である。第一電極としてのｐ側電極５６は、ｐ型半導体層５３と電気的に接続されるようにして形成される。この実施形態では、ｐ側電極５６は、ｐ型半導体層５３の、活性層５２とは反対側に接触して配置される。ｐ側電極５６は、例えば、Ｎｉ／Ａｕからなり、例えば、蒸着法により形成される。この場合、ｐ側電極５６は、図１０における下側、すなわち、ｐ型半導体層５３に近い側に配置されるＮｉ層を５ｎｍとし、その上に配置されるＡｕ層を１２ｎｍとするように形成される。
【００５６】
その後、図１１に示すように、ｎ側電極形成工程（Ｓ２１）として、リセスエッチングにより設けられたトレンチ５５において、ｎ型半導体層５１の上に、ｎ側電極５７を形成する。図１１は、ｎ側電極５７を形成した状態を示す概略断面図である。第二電極としてのｎ側電極５７は、ｎ型半導体層５１と電気的に接続されるようにして形成される。この実施形態では、ｎ側電極５７は、ｎ型半導体層５１のうちの一部薄くなった領域において、ｎ型半導体層５１の、バッファ層３１とは反対側に接触して配置される。ｎ側電極５７は、例えば、Ｔｉ／Ａｌからなり、例えば、蒸着法により形成される。この場合、ｎ側電極５７は、図１１における下側、すなわち、ｎ型半導体層５１に近い側に配置されるＴｉ層を２０ｎｍとし、その上に配置されるＡｌ層を２００ｎｍとするように形成される。
【００５７】
そして、ｐ側電極５６およびｎ側電極５７の合金化アロイ工程（Ｓ２２）を実施する。具体的には、Ｎ２／Ｏ２の雰囲気下で、５３５℃に加熱することにより行う。
【００５８】
その後、図１２に示すように、合金化アロイ工程を施したｐ側電極５６、およびｎ側電極５７の上にそれぞれパッド５８、５９を形成する（Ｓ２３）。図１２は、パッド５８、５９を形成した状態を示す概略断面図である。この場合、パッド５８は、例えば、図１２における下側、すなわち、ｐ側電極５６に近い側に配置されるＮｉ層を５ｎｍとし、その上に配置されるＡｕ層を６００ｎｍとするように形成される。また、パッド５９は、例えば、図１２における下側、すなわち、ｎ側電極５７に近い側に配置されるＮｉ層を５ｎｍとし、その上に配置されるＡｕ層を６００ｎｍとするように形成される。
【００５９】
そして、図１３に示すように、パッド５８、５９を、パッド６２が形成された基板６１に取り付けて実装する（Ｓ２４）。図１３は、基板６１に実装された状態を示す概略断面図である。
【００６０】
その後、支持体除去工程において、支持体１２を除去する（Ｓ２５）。この場合、例えば、フッ酸を用いて誘電体膜１５を溶解させることにより、支持体１２を除去する。すなわち、この段階において、支持基板１３および誘電体膜１５が取り除かれることとなる。図１４は、支持基板１３および誘電体膜１５が取り除かれた状態を示す概略断面図である。フッ酸により誘電体膜１５が溶解されると、支持基板１３は矢印Ｅで示すように、発光素子６３側から取り外される。このようにして、図１４に示す状態の発光素子６３を得る。発光素子６３は、紫外光を発光する構成である。発光素子６３において、光の取り出し面、すなわち、紫外光が出射される側の面は、突起部層２１が配置される面、具体的には、第二の面２４側である。
【００６１】
このような発光素子６３は、バッファ層３１の第一主面３２から突出するようにそれぞれ間隔をあけて設けられる柱状の複数の突起部２２から構成される突起部層２１を備える構成である。そして、バッファ層３１の積層方向に沿った方向から見た突起部２２の幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。このような構成であるため、突起部層２１側を光の取り出し面とした場合に、上記した形状の突起部２２による凹凸に乱反射させ、接触するバッファ層３１に光を吸収されにくくして、光の取り出し効率を向上させることができる。この場合、複数の突起部２２は柱状であり、積層方向に沿った突起部２２の幅Ｌ１は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であるため、ある程度の強度を突起部２２の第二の面２４側に持たせることができる。したがって、破損のおそれを少なくすることができる。
【００６２】
また、このような発光素子６３の製造方法によると、上記した構成の積層体１１を利用し、支持体１２を取り除くまでは、突起部層２１の突起部２２の両端をバッファ層３１および支持体１２によって支持することができる。すなわち、支持体１２を取り除くまでは、突起部層２１の突起部２２の両端がバッファ層３１および支持体１２によって支持されているため、発光素子６３の製造時における突起部２２の欠けや破損を防止することができる。したがって、発光素子６３の製造時において、基板６１に実装するまで突起部２２の破損のおそれを大きく低減し、発光素子６３の製造の途中段階の製品を取り扱い易い状態とすることができる。
【００６３】
なお、上記の実施の形態においては、積層体１１に備えられる突起部２２は、円柱状であることとしたが、これに限らず、突起部２２は、多角柱状であってもよいし、図２で示す場合において、例えば、楕円形状であってもよい。
【００６４】
また、突起部については、以下の構成であってもよい。図１５は、この発明の他の実施形態に係る積層体１１に備えられる突起部の形状を示す図である。図１５は、図２に対応する。すなわち、積層体１１の一部を図１中の矢印Ｄの向きから見た図である。
【００６５】
図１５を参照して、突起部６６の形状は、六角柱状であってもよい。また、複数の突起部６６はそれぞれ、所定の間隔の隙間６７をあけて配置される。複数の突起部６６は、等間隔で配置される。この場合、突起部６６の幅Ｌ１は、六角柱状の一つの角部６８ａと、六角柱の中心６９を通って対角線上に位置する角部６８ｂとの間隔で示される。そして、突起部６６の幅Ｌ１を、１０ｎｍ以上１００μｍ以下とする。このような構成であってもよい。
【００６６】
また、突起部については、以下のような構成であってもよい。図１６は、この発明のさらに他の実施形態に係る積層体１１に備えられる突起部の形状を示す図である。図１６は、図２、および図１５に対応する。
【００６７】
図１６を参照して、突起部７１ａ、７１ｂは、Ｘ軸方向に隣り合うように配置される。突起部７１ａ、７１ｃは、Ｘ軸方向に垂直な方向であるＹ軸方向に隣り合うように配置される。各突起部７１ａ、７１ｂ、７１ｃの形状は、六角柱状であって、図１５に示す場合と同じである。突起部７１ａの幅Ｌ１は、六角柱状の一つの角部７３ａと、角部７３ａの対角線上に位置する角部７３ｂとの間隔で示される。そして、突起部７１ａの幅Ｌ１を、１０ｎｍ以上１００μｍ以下とする。また、図１６中に示すように、Ｘ軸方向において、突起部７１ａと突起部７１ｂとが角部７３ａで接触する構成である。すなわち、Ｘ軸方向において、突起部７１ａと突起部７１ｂとが隣接する構成である。また、Ｙ軸方向において、突起部７１ａと突起部７１ｃとは、所定の間隔の隙間７２をあけて配置される。具体的には、突起部７１ａの側壁面７４ａとＹ軸方向に隣り合って側壁面７４ａと対向する突起部７１ｃの側壁面７４ｂとが所定の間隔Ｌ３をあけて配置される。すなわち、Ｘ軸方向における突起部７１ａ、７１ｂ同士の間隔とＹ軸方向における突起部７１ａ、７１ｃ同士の間隔とは異なっている。具体的な間隔Ｌ３の値としては、例えば、０．５μｍや１μｍが適用される。このように構成することとしてもよい。
【００６８】
また、以下のような構成としてもよい。図１７は、この発明のさらに他の実施形態に係る積層体１１に備えられる突起部の形状を示す図である。図１７は、図２、図１５、および図１６に対応する。
【００６９】
図１７を参照して、突起部７６ａ、７６ｂは、Ｘ軸方向に隣り合うように配置される。突起部７６ａ、７６ｃは、Ｘ軸方向に垂直な方向であるＹ軸方向に隣り合うように配置される。各突起部７６ａ、７６ｂ、７６ｃの形状は、六角柱状であって、図１５、および図１６に示す場合と同じである。突起部７６ａの幅Ｌ１は、六角柱状の一つの角部７８ａと、角部７８ａの対角線上に位置する角部７８ｂとの間隔で示される。そして、突起部７６ａの幅Ｌ１を、１０ｎｍ以上１００μｍ以下とする。また、図１７中に示すように、Ｘ軸方向においては、図１６に示す場合と同様に、突起部７６ａと突起部７６ｂとが角部７８ａで接触する構成である。すなわち、Ｘ軸方向において、突起部７１ａと突起部７１ｂとが隣接する構成である。また、Ｙ軸方向において、突起部７６ａと突起部７６ｃとは、所定の間隔の隙間７７をあけて配置される。具体的には、突起部７６ａの側壁面７９ａとＹ軸方向に隣り合って、側壁面７９ａと対向する角部７８ｃを有する突起部７６ｃのうちの突起部７６ａ側に位置する側壁面７９ｂとが所定の間隔Ｌ４をあけて配置される。すなわち、Ｘ軸方向における突起部７６ａ、７６ｂ同士の間隔とＹ軸方向における突起部７６ａ、７６ｃ同士の間隔とは異なっている。具体的な間隔Ｌ４の値としては、例えば、０．５μｍや１μｍが適用される。このように構成することとしてもよい。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本願の積層体、および積層体の製造方法は、効率的な発光素子の製造に使用可能な積層体が求められる場合に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００７２】
１１  積層体
１２  支持体
１３  支持基板
１４  主面
１５  誘電体膜
１６  支持主面
２１  突起部層
２２，６６，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７６ａ，７６ｂ，７６ｃ  突起部
２３  第一の面
２４  第二の面
２５，７４ａ，７４ｂ，７９ａ，７９ｂ  側壁面
２６，６７，７２，７７  隙間
３１  バッファ層
３２  第二主面
３３  第二主面
３４  領域
３５  高転位密度領域
３６  低転位密度領域
４１  貼り合わせ基板
４２  ベース基板
４３，５４  マスク層
４４  開口部
４５  突起部付き支持基板
５１  ｎ型半導体層
５２  活性層
５３  ｐ型半導体層
５５  トレンチ
５６  ｐ側電極
５７  ｎ側電極
５８，５９，６２  パッド
６１  基板
６３  発光素子
６８ａ，６８ｂ，７３ａ，７３ｂ，７８ａ，７８ｂ，７８ｃ  角部
６９  中心
【図１】
2019064197.tif 000003
【図２】
2019064197.tif 000004
【図３】
2019064197.tif 000005
【図４】
2019064197.tif 000006
【図５】
2019064197.tif 000007
【図６】
2019064197.tif 000008
【図７】
2019064197.tif 000009
【図８】
2019064197.tif 000010
【図９】
2019064197.tif 000011
【図１０】
2019064197.tif 000012
【図１１】
2019064197.tif 000013
【図１２】
2019064197.tif 000014
【図１３】
2019064197.tif 000015
【図１４】
2019064197.tif 000016
【図１５】
2019064197.tif 000017
【図１６】
2019064197.tif 000018
【図１７】
2019064197.tif 000019