(57)【要約】【課題】光取り出し効率に優れた窒化物半導体発光素子を提供する。【解決手段】窒化物半導体発光素子は、第１導電型窒化物半導体層３と、第２導電型窒化物半導体層５と、第１導電型窒化物半導体層３と第２導電型窒化物半導体層５との間の発光層４と、第１導電型窒化物半導体層３上に設けられた１層または２層以上の光取り出し層２と、少なくとも光取り出し層２に側壁２１ｂを有するとともに第１導電型窒化物半導体層３または光取り出し層２に底面２１ａを有する溝と、溝２１の底面２１ａ上に設けられた電極１９とを備えている。光取り出し層２は光取り出し面２ａを有しており、溝２１の底面２１ａは光取り出し面２ａよりも発光層４の近くに位置しており、発光層４から光取り出し面２ａに至るまでの領域に異なる材料からなる複数の層の積層構造が存在している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型窒化物半導体層と、
第２導電型窒化物半導体層と、
前記第１導電型窒化物半導体層と前記第２導電型窒化物半導体層との間の発光層と、
前記第１導電型窒化物半導体層上に設けられた１層または２層以上の光取り出し層と、
少なくとも前記光取り出し層に側壁を有するとともに、前記第１導電型窒化物半導体層または前記光取り出し層に底面を有する溝と、
前記溝の底面上に設けられた電極と、を備え、
前記光取り出し層は、光取り出し面を有しており、
前記溝の底面は、前記光取り出し面よりも前記発光層の近くに位置しており、
前記発光層から前記光取り出し面に至るまでの領域に、異なる材料からなる複数の層の積層構造が存在している、窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記第２導電型窒化物半導体層の表面上または表面下に部分的に設けられた電流導通抑制層をさらに備え、
前記電流導通抑制層は、前記電流導通抑制層に隣接する前記電流導通抑制層以外の層よりも電流の導通が抑制される層であり、
前記電流導通抑制層は、前記電流導通抑制層の表面が前記溝の底面と向かい合うようにして配置されている、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記第２導電型窒化物半導体層の表面に設けられた第２の溝をさらに備え、
前記第２の溝の底面は、前記溝の底面と向かい合うようにして配置されており、
前記電流導通抑制層は、前記第２の溝の底面上に設けられている、請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記電流導通抑制層の幅が前記溝の幅よりも広い、請求項２または請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記光取り出し面に凹凸構造をさらに有する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体は今や日常生活に欠かせない存在である。照明の分野でも半導体装置の一種である発光ダイオード（ＬＥＤ）が、従来の蛍光灯や白熱灯に取って代わりつつある。また、ＬＥＤが、テレビジョン、パーソナルコンピュータおよび携帯電話などの液晶表示パネルのバックライト、ならびに交通信号機などに用いられていることは、多くの人の知るところである。
【０００３】
ＬＥＤに用いられる半導体には様々な種類のものがあるが、最近ではＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮおよびそれらの混晶に代表される窒化物半導体が注目されている。窒化物半導体は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体およびＡｌＧａＩｎＰ系半導体に比べてバンドギャップＥｇが大きく、直接遷移型であるため、紫外光から緑色光にわたる広い波長領域での発光が可能である。窒化物半導体は、このような特質を生かして、各種波長の光を出力する半導体レーザ素子、および紫外光から赤色光までの広い発光波長範囲をカバーできるＬＥＤなどに利用されている。
【０００４】
窒化物半導体を用いた窒化物半導体発光素子は、発光波長範囲が広いため、プロジェクターおよびフルカラーディスプレイへの応用が考えられている。また、発光波長を短波長化できるという特質を生かして、殺菌、浄水および公害物質の高速分解などの公衆衛生および環境分野への適用、ならびに各種医療分野への適用に期待が高まっている。それに伴い、深紫外領域（波長：２００ｎｍ〜３５０ｎｍ）で発光する半導体発光素子の研究開発が各研究機関で精力的に進められている。
【０００５】
窒化物半導体は、バルク単結晶としての製造が困難であるために、窒化物半導体発光素子は、サファイア基板または炭化珪素基板などの異種基板上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により窒化物半導体層を結晶成長させることにより形成されている。
【０００６】
異種基板の中でも、サファイア基板は、エピタキシャル成長による結晶成長工程における高温アンモニア雰囲気中の安定性に優れているため、成長用基板として主に用いられている。しかしながら、サファイア基板は絶縁性基板であって導通が取れないことから、サファイア基板を挟むようにしてｎ電極およびｐ電極を設けた構造の窒化物半導体発光素子を形成することはできない。
【０００７】
したがって、サファイア基板上に窒化物半導体層を結晶成長させて窒化物半導体発光素子を作製する場合には、たとえば、サファイア基板上にｎ型窒化ガリウム層および窒化物半導体発光素子構造をエピタキシャル成長により結晶成長させた後にｎ型窒化ガリウム層の表面が露出するまでエッチングし、ｎ型窒化ガリウム層の露出した表面上にｎ電極を形成することによって、同一の表面側にｎ電極とｐ電極とを設けた構造とするのが一般的である。
【０００８】
しかしながら、同一の表面側にｎ電極とｐ電極とを設けた構造の窒化物半導体発光素子とした場合には、ｎ電極に近接したメサ部分に電流が集中しやすく、発光層に電流を均一に注入するのが難しいことから、発光層を均等に発光させることが困難となる。また、同一の表面側のｐ電極とｎ電極との両方にワイヤボンディング用電極を形成する必要があることから、導電性基板上に窒化物半導体を結晶成長させることによって、ｐ電極またはｎ電極のいずれか一方にワイヤボンディング用電極を設ければ良い構造の窒化物半導体発光素子よりも有効発光面積が狭くなってしまう。
【０００９】
近年、成長用基板にサファイア基板を用いる場合の課題を解決する方法として、サファイア基板を半導体層から分離してｐ電極とｎ電極とを対向して設けた縦型構造を有するＬＥＤの研究開発が進められている（特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−２４４１５６号公報
【特許文献２】特開２００８−５３４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
縦型構造を有するＬＥＤは、サファイア基板上に複数の窒化物半導体層をエピタキシャル成長した後に、サファイア基板の裏面からサファイア基板を透過し、かつＧａＮ層において吸収される波長の光（たとえばＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）またはＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）レーザ光の第３高調波光（波長３５５ｎｍ）など）を照射して、サファイア基板と接して形成されたＧａＮ層を分解することによって、サファイア基板を窒化物半導体層から分離して作製される。
【００１２】
このいわゆるレーザリフトオフ法と呼ばれる基板分離工程の前工程または後工程において、サファイア基板が分離された窒化物半導体層に、たとえば高い放熱性を有する他の基板（保持基板）を貼り合わせる（転写する）ことによって、放熱特性を改善することができる。また、サファイア基板が分離されて露出した窒化物半導体層上に電極を形成して縦型構造とすることにより、直列抵抗が低減して動作電圧を低減することができるとされている。
【００１３】
しかしながら、たとえば、特許文献１に記載の縦型構造を有するＬＥＤでは、活性層から放出される光は、表面に凹凸形状を構成したとしても、活性層からの光は、ＧａＮ層を経て放出されるため、ＧａＮ層と半導体素子外部の屈折率差が大きく、効率的な光取り出しに制限があった。また、たとえば、特許文献２に記載の縦型構造を有するＬＥＤでは、活性層からの光は、ＧａＮ層を経て、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ／ＡｌＮ周期構造、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる層を有し、屈折率変化を有する構造であるが、電極が光取り出し面より上部に形成されているため、効率的な光取り出しに制限があった。このように、縦型構造を有するＬＥＤにおいては、さらなる光取り出し向上が望まれている。
【００１４】
上記の事情に鑑みて、後述の実施態様においては、光取り出し効率に優れた窒化物半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施態様によれば、第１導電型窒化物半導体層と、第２導電型窒化物半導体層と、第１導電型窒化物半導体層と第２導電型窒化物半導体層との間の発光層と、第１導電型窒化物半導体層上に設けられた１層または２層以上の光取り出し層と、少なくとも光取り出し層に側壁を有するとともに第１導電型窒化物半導体層または光取り出し層に底面を有する溝と、溝の底面上に設けられた電極とを備え、光取り出し層は光取り出し面を有しており、溝の底面は光取り出し面よりも発光層の近くに位置しており、発光層から光取り出し面に至るまでの領域に異なる材料からなる複数の層の積層構造が存在している窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記の実施態様によれば、光取り出し効率に優れた窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図である。
【図２】実施の形態１の窒化物半導体発光素子を光取り出し面側から見たときの模式的な平面図である。
【図３】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例におけるバッファ層の形成工程を図解する模式的な断面図である。
【図４】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例における多層窒化物半導体層の形成工程を図解する模式的な断面図である。
【図５】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例における多層窒化物半導体層の接合工程を図解する模式的な断面図である。
【図６】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例における成長用基板の薄型化工程を図解する模式的な断面図である。
【図７】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例における溝形成工程を図解する模式的な断面図である。
【図８】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例の成長用基板の剥離工程におけるレーザ光の照射領域の一例を図解する模式的な断面図である。
【図９】図８に示す成長用基板の剥離工程におけるレーザ光の照射領域を図解する模式的な平面図である。
【図１０】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例の成長用基板の剥離工程におけるレーザ光の照射領域の別の実施形態を図解する模式的な断面図である。
【図１１】図１０に示す成長用基板の剥離工程におけるレーザ光の照射領域を図解する模式的な平面図である。
【図１２】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例の成長用基板の剥離工程におけるレーザ光の照射領域の移動方法の一例を図解する模式的な平面図である。
【図１３】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例の成長用基板の剥離工程におけるレーザ光の照射領域の移動方法の別の実施形態を図解する模式的な平面図である。
【図１４】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例の成長用基板の剥離工程におけるレーザ光の照射領域の移動方法のさらに別の実施形態を図解する模式的な平面図である。
【図１５】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例のバッファ層のエッチング工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図１６】実施の形態２の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図である。
【図１７】実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１８】実施の形態２の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１９】実施の形態３の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図である。
【図２０】実施の形態４の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図である。
【図２１】実施の形態５の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図である。
【図２２】実施の形態１の窒化物半導体発光素子の変形例を光取り出し面側から見たときの模式的な平面図である。
【図２３】実施の形態３の窒化物半導体発光素子の変形例の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一例である実施の形態について説明する。なお、実施の形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１９】
＜実施の形態１＞
≪窒化物半導体発光素子の構成≫
図１に、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図を示す。図１に示す実施の形態の窒化物半導体発光素子は、支持基板９と、支持基板９上に設けられた接合材料８と、接合材料８上に設けられたｐ側電極７と、ｐ側電極７上に設けられたｐ型窒化物半導体層５と、ｐ型窒化物半導体層５上に設けられた発光層４と、発光層４上に設けられたｎ型窒化物半導体層３と、ｎ型窒化物半導体層３上に設けられたＡｌを含有する窒化物半導体層であるバッファ層２とを備えている。
【００２０】
ｐ型窒化物半導体層５、発光層４およびｎ型窒化物半導体層３が支持基板９側からこの順序で積層されることによって多層窒化物半導体層６が構成されており、多層窒化物半導体層６は、ｎ型窒化物半導体層３とｐ型窒化物半導体層５との間に発光層４を備えた構成を有している。
【００２１】
また、実施の形態１の窒化物半導体発光素子においては、バッファ層２が、発光層４で発生した光を取り出すための主な光取り出し層となっており、バッファ層２の表面が、発光層４で発生した光を外部に取り出すための主な光取り出し面２ａとなっている。
【００２２】
さらに、実施の形態１の窒化物半導体発光素子においては、バッファ層２およびｎ型窒化物半導体層３に複数の溝２１が形成されている。複数の溝２１は、底面２１ａと、底面２１ａの幅Ｗ１方向の両端のそれぞれからｎ型窒化物半導体層３およびバッファ層２の厚さ方向に延在する側壁２１ｂとを有している。
【００２３】
溝２１の底面２１ａは、バッファ層２およびｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向の除去によって露出したｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向と直交する方向の表面である。溝２１の底面２１ａは、バッファ層２の光取り出し面２ａよりも発光層４に近い位置に配置されている。
【００２４】
また、溝２１の側壁２１ｂは、バッファ層２およびｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向の除去によって露出したｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向の表面の一部およびバッファ層２の厚さ方向の表面のすべてから構成されている。
【００２５】
溝２１の底面２１ａ上にはｎ側電極１９が設けられており、ｎ側電極１９は溝２１の側壁２１ｂに接するようにして設けられている。なお、溝２１の側壁２１ｂ上には、ｎ型窒化物半導体層３の保護膜として、たとえば、ＳｉＯ2（酸化珪素）、ＳｉＮ（窒化珪素）またはＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの保護膜が形成されていてもよい。
【００２６】
図２に、実施の形態１の窒化物半導体発光素子を光取り出し面２ａ側から見たときの模式的な平面図を示す。図２に示すように、溝２１は格子状に形成されており、溝２１を埋めるようにｎ側電極１９が形成されている。なお、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の光取り出し面２ａ内に、たとえば図２２の模式的平面図に示すように、他の溝２１よりも大きな底面２１ａを設けて、たとえばこの領域にも、ｎ側電極１９を形成し、その上にパッド電極を形成するためのパッド領域とすること等の変更が可能である。
【００２７】
溝２１の幅（溝２１の長手方向に直交する方向の長さ）Ｗ１は、２μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。溝２１の幅Ｗ１が２μｍ以上２００μｍ以下である場合には光取り出し面２ａを十分に確保しつつ、円滑に電流を注入できる傾向にある。すなわち、溝２１の幅Ｗ１が２μｍ以上である場合には、ｎ側電極１９の面積が小さくなることによる電圧の上昇を抑えることができるとともに、製造歩留まりを上昇させることができる。また、溝２１の幅Ｗ１が２００μｍ以下である場合には、光取り出し面２ａにおけるｎ側電極１９の形成割合を小さく抑えることができるため、より効率的に光を取り出すことができる。また、溝２１の幅Ｗ１が１０μｍ以上１００μｍ以下である場合には、さらに効果が顕著となるため、より好ましい。
【００２８】
溝２１のピッチ（隣り合う溝２１の幅の中点間の距離）Ｗ２は、１０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、溝２１のピッチＷ２は、１０μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内にあり、かつ溝２１の幅Ｗ１よりも広いことがより好ましい。溝２１のピッチＷ２が１０μｍ以上１０００μｍ以下である場合には、取り出し面２ａ内に均一に電流が注入されて、均一に発光する傾向にあり、溝２１のピッチＷ２が溝２１の幅Ｗ１よりも狭い場合には、光取り出し面２ａが相対的に大きくなるため、より効率的に光を取り出すことができる傾向にある。このような溝２１を形成することによって、支持基板９に接合された半導体が、成長用基板１を剥離することによって生じる半導体の反りによる悪影響を抑制することができ、支持基板９への半導体の接合不良の防止および長期信頼性の向上の効果も生じるため好ましい。また、溝２１のピッチＷ２が１００μｍ以上５００μｍ以下である場合には、さらに効果が顕著となるため、より好ましい。
【００２９】
≪窒化物半導体発光素子の製造方法≫
以下、図面を参照して、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例について説明する。
【００３０】
［バッファ層の形成工程］
まず、図３の模式的断面図に示すように、成長用基板１の第１の表面１ａ上にＡｌを含有する窒化物半導体層であるバッファ層２を形成する。
【００３１】
成長用基板１としては、成長用基板１の第１の表面１ａ上にＡｌを含有するバッファ層２を形成することができるものであれば特に限定されないが、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板を用いることが好ましい。サファイア（Ａｌ2Ｏ3）は、たとえば１５０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる広い波長領域の光に対して高い透過率を有していることから、成長用基板１の材料として好適である。
【００３２】
バッファ層２としては、たとえばＡｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ（０＜ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１≦１）の式で表わされる窒化物半導体を用いることができる。
【００３３】
バッファ層２の形成方法は、特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法などの結晶成長法が用いられてもよく、スパッタリング法などの物理的気相成長法が用いられてもよい。バッファ層２は結晶質であってもよく、非晶質であってもよい。
【００３４】
［多層窒化物半導体層の形成工程］
次に、図４の模式的断面図に示すように、バッファ層２上に、ｎ型窒化物半導体層３と、発光層４と、ｐ型窒化物半導体層５とをこの順序で含む多層窒化物半導体層６を形成する。
【００３５】
ｎ型窒化物半導体層３としては、たとえばＡｌx2Ｉｎy2Ｇａz2Ｎ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２≠０）の式で表わされる窒化物半導体にｎ型不純物をドープしたものを用いることができる。ｎ型不純物としては、たとえばシリコンなどを用いることができる。
【００３６】
発光層４としては、たとえばＡｌx3Ｉｎy3Ｇａz3Ｎ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１、０≦ｚ３≦１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３≠０）の式で表わされる窒化物半導体からなる量子井戸層を１つのみ含む単一量子井戸発光層（ＳＱＷ）を用いることができる。また、発光層４としては、たとえばＡｌx3Ｉｎy3Ｇａz3Ｎ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１、０≦ｚ３≦１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３≠０）の式で表わされる窒化物半導体からなる量子井戸層の複数と、当該量子井戸層の間に当該量子井戸層よりもバンドギャップの大きい、たとえばＡｌx4Ｉｎy4Ｇａz4Ｎ（０≦ｘ４≦１、０≦ｙ４≦１、０≦ｚ４≦１、ｘ４＋ｙ４＋ｚ４≠０）の式で表わされる窒化物半導体からなる量子障壁層と、を含む多重量子井戸発光層（ＭＱＷ）を用いることもできる。なお、発光層４には、ｎ型不純物および／またはｐ型不純物がドープされていてもよい。発光層４にドープされるｎ型不純物としては、たとえばシリコンなどを用いることができ、ｐ型不純物としては、たとえばマグネシウムなどを用いることができる。
【００３７】
ｐ型窒化物半導体層５としては、たとえばＡｌx5Ｉｎy5Ｇａz5Ｎ（０≦ｘ５≦１、０≦ｙ５≦１、０≦ｚ５≦１、ｘ５＋ｙ５＋ｚ５≠０）の式で表わされる窒化物半導体にｐ型不純物をドープしたものを用いることができる。ｐ型不純物としては、たとえばマグネシウムなどを用いることができる。
【００３８】
ｎ型窒化物半導体層３、発光層４およびｐ型窒化物半導体層５の形成方法としては、たとえば、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法を用いることができる。
【００３９】
多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１は３μｍ以上であることが好ましく、４μｍ以上であることがより好ましい。多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１が３μｍ以上である場合、特に４μｍ以上である場合には、後述する成長用基板１の剥離工程において、光の照射によりバッファ層２が熱分解して成長用基板１と全部またはその一部が分解されたバッファ層２とが剥離される時に発生すると考えられる衝撃波の発光層４への悪影響を抑制することできる。
【００４０】
多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１が３μｍ以上である場合には成長用基板１と発光層４との間の距離Ｔ２は、Ｔ１＞Ｔ２の関係を維持しつつ、３μｍ以上であることがさらに好ましい。この場合には、後述する成長用基板１の剥離工程において、光の照射によりバッファ層２が熱分解する箇所と発光層４との間の距離Ｔ２を、バッファ層２に光を照射する際に発生する熱の発光層４に対する影響を抑制することができる程度に大きくすることができる。
【００４１】
また、ｎ型窒化物半導体層３の厚さＴ３は、１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましい。ｎ型窒化物半導体層３の厚さＴ３が１μｍ以上である場合、特に２μｍ以上である場合には、後述する溝２１の形成工程において、ｎ型窒化物半導体層３のエッチングの制御性を向上させることができる。また、横方向への電流を拡げられるため、より均一な発光を得ることができる傾向にある。
【００４２】
また、多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１は１０μｍ以下であることが好ましい。多層窒化物半導体層６とバッファ層２との合計の厚さＴ１が１０μｍ以下である場合には、バッファ層２および多層窒化物半導体層６の形成時間および原料コストの増大を抑えることができる。
【００４３】
［ｐ型化工程］
その後、多層窒化物半導体層６の形成後のウエハ（実施の形態１では、成長用基板１とバッファ層２と多層窒化物半導体層６との積層体）の熱処理を行なうことができる。これにより、ｐ型窒化物半導体層５中のＭｇなどのｐ型ドーパントを活性化させることができるため、ｐ型窒化物半導体層５にｐ型半導体としての機能を発現させることができる。
【００４４】
多層窒化物半導体層６の形成後のウエハの熱処理条件は、特に限定されないが、たとえば、多層窒化物半導体層６の形成後のウエハを８００℃の酸素雰囲気下で１０分程度熱処理する条件などを挙げることができる。
【００４５】
［チップ化工程］
次に、多層窒化物半導体層６の形成後の成長用基板１を分割することによって、チップ化工程を行なう。本実施の形態１による光取り出し効率向上の効果は、大面積チップほどより顕著に現れる。１チップの表面の形状が矩形である場合には、短辺が５００μｍ以上であることが好ましく、１０００μｍ以上であることがより好ましい。また、１チップの表面の形状が楕円である場合には、短径が５００μｍ以上であることが好ましく、１０００μｍ以上であることがより好ましい。１チップの表面の面積が、このように比較的大面積である場合には、１チップの表面の大きさおよび形状は、特に限定されず、たとえば、一辺が４ｍｍの正方形、一辺が５ｍｍの正方形、一辺が１０ｍｍの正方形、または、矩形などを挙げることができる。チップの表面を大面積化することによって、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の出力を高くすることができる。
【００４６】
なお、チップ化工程は、この段階で行なう必要がなく、ウエハの状態で加工を進め、最終段階でチップ化工程を行なってもよい。この場合には、最終段階まで、複数チップを有するウエハを１枚として取り扱うことができ、スループットを上げることができる傾向にある。
【００４７】
［多層窒化物半導体層の接合工程］
次に、図５の模式的断面図に示すように、多層窒化物半導体層６を支持基板９の表面上に接合する。
【００４８】
多層窒化物半導体層６を支持基板９の表面上に接合する方法は特に限定されないが、たとえば多層窒化物半導体層６上に積層されたｐ側電極７と、支持基板９の表面上に設置された接合材料８とを接合することにより行なうことができる。
【００４９】
ｐ側電極７としては、ｐ型窒化物半導体層５と接触抵抗が低い材料を好適に用いることができ、たとえば、Ｐｄ層とＡｕ層との積層体、Ｎｉ層とＡｕ層との積層体、Ａｌ層、Ｎｉ層またはＰｔ層などを用いることができる。なかでも、ｎ側から光を取り出す構造において、発光層４からの発光をｐ側電極７でより高い反射率で反射させる観点からは、ｐ側電極７としてＡｌ層を用いることが好ましい。また、発光層４からの発光に対して比較的高い反射率を有しており、ｐ型窒化物半導体層５との接触抵抗を低くする観点からは、Ｎｉ層およびＰｔ層の少なくとも一方を用いることが好ましい。
【００５０】
ｐ側電極７の形成方法は特に限定されないが、たとえばＥＢ（Electron Beam）蒸着法などを用いることができる。
【００５１】
ｐ側電極７が形成されるｐ型窒化物半導体層５の表面は、ｐ側電極７の形成に先立って酸処理が行なわれていてもよい。ｐ型窒化物半導体層５の表面の酸処理は、たとえば、ｐ型窒化物半導体層５の表面をフッ酸に３分間浸漬した後に、水洗し、乾燥することにより行なうことができる。
【００５２】
ｐ側電極７の形成後には、ｐ側電極７の熱処理が行なわれてもよい。ｐ側電極７の熱処理は、たとえば、酸素雰囲気、窒素雰囲気または乾燥空気の雰囲気下で、約８００℃で約１０分間、ｐ側電極７を加熱することにより行なうことができる。
【００５３】
支持基板９としては、たとえば、Ｓｉ、ＳｉＣ若しくはＧａＡｓ等の半導体からなる半導体基板、または金属単体基板若しくは２種以上の金属の複合体から成る金属基板を用いることができる。金属基板としては、たとえば、Ａｇ、Ｃｕ、ＡｕおよびＰｔ等の高導電性金属から選択された１種以上の金属と、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉ等の高硬度の金属から選択された１種以上の金属とからなるものを用いることができる。また、金属基板としては、たとえば、Ｃｕ−ＷまたはＣｕ−Ｍｏなどの複合体を用いることもできる。また、支持基板９としては、放熱性に優れたセラミックなどを用いることもできる。
【００５４】
接合材料８としては、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｄ、Ｉｎ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｐｔ−ＡｕまたはＴｉ−Ｐｔ−Ｓｎ等を用いることが好ましい。接合材料８としてこれらの材料を用いた場合には、共晶反応により、ｐ側電極７と接合することが可能となる。なお、共晶反応により形成された共晶形成層は、ｐ側電極７との接合時に互いに拡散して共晶を形成する層である。
【００５５】
共晶形成層の組み合わせとしては、たとえば、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｄ、またはＩｎ−Ｐｄの組み合わせなどが可能である。また、接合材料８を共晶反応によりｐ側電極７と接合する場合には、その接合温度は、たとえば１５０℃〜４００℃程度の範囲とすることができる。
【００５６】
接合材料８としては、Ａｇなどを含有する熱硬化型の導電性接着剤を使用することもできる。この場合の接合条件としては、たとえば、数百Ｎ〜数ｋＮ程度の加圧を行い、１５０℃〜４００℃程度に加熱し、真空若しくは窒素雰囲気、または大気雰囲気下で、１５分程度保持する条件などを挙げることができる。無加圧状態で接合する場合の接合条件としては、たとえば、真空若しくは窒素雰囲気、大気雰囲気下で、２００℃程度加熱し、６０分程度保持する条件などを挙げることができる。なお、接合材料８の特性に合わせて、接合条件を選定することができる。
【００５７】
なお、上記においては、成長用基板１側から、バッファ層２、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４、ｐ型窒化物半導体層５とし、ｐ型窒化物半導体層５上にｐ側電極７を形成し、支持基板９の表面上に設置された接合材料８とを接合する実施形態を示したが、上下反転する構成とする事も可能である。具体的には、成長用基板１側から、バッファ層２、ｐ型窒化物半導体層５、発光層４、ｎ型窒化物半導体層３の順に積層し、ｎ型窒化物半導体層３上にｎ側電極１９を形成し、成長用基板１およびバッファ層２を除去して露出したｐ型窒化物半導体層５の表面上にｐ側電極７を形成した後に、支持基板９の表面上に設置された接合材料８とｐ側電極７とを接合することも可能である。
【００５８】
［成長用基板の薄型化工程］
次に、図６の模式的断面図に示すように、成長用基板１の第１の表面１ａとは反対側の第２の表面側から成長用基板１を薄型化する。成長用基板１を薄型化する方法は特に限定されないが、たとえば成長用基板１の第２の表面を研削および／または研磨することにより行なうことができる。
【００５９】
成長用基板１の薄型化により、成長用基板１の厚さｔ１は、１００μｍ以下とされることが好ましく、８０μｍ以下とされることがより好ましく、６０μｍ以下とされることが特に好ましい。
【００６０】
成長用基板１の厚さｔ１が１００μｍ以下である場合、より好ましくは８０μｍ以下である場合、特に６０μｍ以下である場合には、成長用基板１の剥離をより円滑に行なうことができる傾向にもある。
【００６１】
成長用基板１の薄型化により、成長用基板１の厚さｔ１は、２０μｍ以上とされることが好ましい。成長用基板１の薄型化により、成長用基板１の厚さｔ１が２０μｍ以上とされた場合には、成長用基板１の厚さが十分に担保されていることから、多層窒化物半導体層６に悪影響が及ぶ可能性が低くなる。
【００６２】
成長用基板１を薄型化した後には、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂを鏡面研磨することが好ましい。成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂを鏡面とすることによって、後述する成長用基板１の剥離工程において照射された光が、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂで散乱されないため、バッファ層２に均一に光を照射することが可能となるため、成長用基板１の均一な剥離が可能となる。
【００６３】
本明細書において、「鏡面」とは、従来から公知の鏡面研磨プロセスで実施可能な鏡面を意味する。
【００６４】
以下に、成長用基板１の薄型化工程の好ましい一例について説明する。まず、成長用基板１の第２の表面を研削することによって、成長用基板１の厚さを、たとえば１５０μｍ〜２００μｍ程度とする。次に、研削によって生じたスクラッチ傷を除去し、研削後の成長用基板１の第２の表面の鏡面性を向上させるため、たとえば４０μｍ〜１００μｍ程度の厚さになるまで研磨により薄くする。その後、ＣＭＰ（化学機械研磨）によって成長用基板１の厚さを、たとえば４０μｍ〜１００μｍ程度の厚さまで薄くする。ＣＭＰにより成長用基板１の第２の表面のスクラッチ傷を除去することができるため、後述する成長用基板１の剥離工程において成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂに光が照射された場合にも、光が散乱されず、バッファ層２に均一に照射することが可能となる。また、ＣＭＰによって成長用基板１に形成されたスクラッチ傷が、その一部が熱分解したバッファ層２、または、多層窒化物半導体層６に転写されるのを防ぐことができる。
【００６５】
また、バッファ層２に照射される光の均一性が低下した場合でも、成長用基板１を剥離することができる場合には、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂを粗面としてもよい。なお、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂが粗面であるとは、ＣＭＰを行なわずに、成長用基板１の第２の表面を研削および／または研磨した後の表面状態よりも粗い面を意味する。なお、成長用基板１の薄型化工程は、省略することも可能である。また、溝２１の形成が可能な厚さであれば、上記の厚さに限定されるものではない。
【００６６】
［溝形成工程］
次に、図７の模式的断面図に示すように、成長用基板１およびバッファ層２のそれぞれの一部を除去することによって、複数の溝２１を形成する。溝２１は、たとえば、レーザスクライブ、ポイントスクライブ、ダイシングまたはドライエッチングなどにより形成することができる。なかでも、溝２１の底面２１ａおよび側壁２１ｂの表面を滑らかに形成する観点からは、レーザスクライブまたはドライエッチングを用いて溝２１を形成することが好ましい。後述する成長用基板１の剥離工程前に溝２１を形成した場合には、成長用基板１を剥離する際のレーザ光の照射による衝撃波の悪影響およびレーザ光の照射により生じた生成物によるエッチング阻害を抑制することができる観点からより好ましい。ただし、成長用基板１の剥離工程後に溝２１を形成することも可能である。
【００６７】
［成長用基板の剥離工程］
（レーザ光の照射領域）
次に、図８の模式的断面図に示すように、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂ側からレーザ光１０を照射することによって、レーザ光１０の少なくとも一部をバッファ層２に吸収させ、成長用基板１を剥離する。ここで、図９の模式的平面図に示すように、レーザ光１０の照射領域１２は、１区画に対応した領域とすることができる。なお、１区画に対応した領域とは、隣り合う２本の溝２１と、当該隣り合う２本の溝２１の長手方向に直交する方向に延在する隣り合う２本の溝２１とによって取り囲まれた領域を意味する。
【００６８】
成長用基板１の剥離工程においては、レーザ光１０の少なくとも一部をＡｌを含有する窒化物半導体からなるバッファ層２が吸収し、バッファ層２の少なくとも一部が熱分解して窒素ガスが生成する。この窒素ガスにより、衝撃波が発生する。溝２１を形成することによって、バッファ層２の熱分解によって生成した物質を効果的に放出することができるため、当該物質がｎ型窒化物半導体層３の表面に付着するのを効果的に抑制することができる。また、溝２１の形成によって、衝撃波によってｎ型窒化物半導体層３に悪影響が生じるのも抑制することができる。
【００６９】
（レーザ光の照射領域の別の実施形態）
また、図１０の模式的断面図および図１１の模式的平面図に示すように、レーザ光１０の照射領域１２を多区画に対応した領域とすることもできる。なお、多区画に対応した領域とは、隣り合う２本の溝２１と、当該隣り合う２本の溝２１の長手方向に直交する方向に延在する隣り合う２本の溝２１とによって取り囲まれた領域（１区画に対応した領域）を複数含む領域を意味する。いずれにしても、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の境界が、溝２１の底面２１ａ内に納まるようにレーザ光１０の照射を行なえばよい。
【００７０】
（レーザ光の照射領域の移動方法）
図１２に、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂに対するレーザ光１０の照射領域１２の移動方法の一例を図解する模式的な平面図を示す。図１２に示すように、レーザ光１０は、たとえば、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂにおいて、レーザ光１０の照射領域１２を矢印１３の方向に移動させながら照射される。
【００７１】
図１２に示されるように、レーザ光１０は、レーザ光１０の照射領域１２が互いに重複することなく、レーザ光１０の照射領域１２が隣接するようにレーザ光１０を照射することが好ましい。
【００７２】
ここで、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状は、少なくとも一辺の長さが１００μｍ以上の矩形であることが好ましく、一辺の長さが１００μｍ以上の正方形であることがより好ましい。レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状がすべての辺の長さが１００μｍ以上の矩形である場合、特に一辺の長さが１００μｍ以上の正方形である場合には、大面積の成長用基板１を剥離するためのレーザ光１０の照射回数を少なくすることができるため、窒化物半導体発光素子の製造効率を向上することができる。
【００７３】
また、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状は、少なくとも一辺の長さが２０００μｍ以下の矩形であることが好ましく、一辺の長さが２０００μｍ以下の正方形であることが好ましい。レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状が、一辺の長さが２０００μｍ以下の正方形である場合には成長用基板１の剥離に必要なレーザ光１０のエネルギー密度を容易に得ることができる。
【００７４】
また、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状を六角形とする場合には、六角形の一辺の長さが５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状が、一辺の長さが５０μｍ以上の六角形である場合、特に一辺の長さが１００μｍ以上の六角形である場合には、大面積の成長用基板１を剥離するためのレーザ光１０の照射回数を少なくすることができるため、窒化物半導体発光素子の製造効率を向上することができる。
【００７５】
また、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状を六角形とする場合には、六角形の一辺の長さが２０００μｍ以下であることが好ましい。レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状が、一辺の長さが２０００μｍ以下の六角形である場合には成長用基板１の剥離に必要なレーザ光１０のエネルギー密度を容易に得ることができる。
【００７６】
具体的には、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の好ましい形状としては、たとえば、一辺の長さが５００μｍ程度の正方形、または一辺の長さ３００μｍ程度の六角形を挙げることができるが、これに特に限定されるものではない。
【００７７】
なお、レーザ光１０は、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂの全面を隙間無く埋め尽くすように照射されてもよい。また、レーザ光１０の照射領域１２の少なくとも一部を重複させながら照射されてもよい。レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状をたとえば矩形または正方形とした場合には、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状を有効に利用することができる。
【００７８】
また、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状をたとえば円形とすることもできる。この場合に、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂの全面を隙間無く埋め尽くすようにレーザ光１０を照射するためには、レーザ光１０の照射領域１２の少なくとも一部を重複させる必要がある。
【００７９】
レーザ光１０の照射領域１２を重複させず、一定の間隔をあけて照射することもできる。この場合には、レーザ光１０の照射領域１２の間隔は１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。
【００８０】
なお、本明細書において、「矩形」、「正方形」および「六角形」は、厳密に、「矩形」、「正方形」および「六角形」であることを意味しておらず、たとえばメタルマスクまたはフォトマスクなどによって整形可能な程度に変更されていてもよい。たとえば、「矩形」および「正方形」には、光の干渉などにより、４角の少なくとも１つの角が正確に直角ではなく、丸みを帯びているものも含まれる。また、「正方形」には、フォトマスクやメタルマスクが正方形であっても、光学系の調整により、一辺の長さが完全に同一にならないものなども含まれる。
【００８１】
図１２に示す実施形態においては、レーザ光１０の正方形状の照射領域１２が、行方向および列方向のいずれにも揃い、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂにレーザ光１０の照射を４回受ける箇所（４点集中箇所５１）が存在する。レーザ光１０の照射エネルギーが過剰な場合やレーザ光１０の照射エネルギーの揺らぎなどによる悪影響を受けて、歩留まりが低下するのを避ける観点からは、レーザ光１０の照射が重複する箇所においては、その重複回数が少ないことが好ましい。
【００８２】
（レーザ光の照射領域の移動方法の別の実施形態）
図１３に、レーザ光１０の照射領域１２の移動方法の別の実施形態を図解する模式的な平面図を示す。図１３に示す実施形態においては、レーザ光１０の照射領域１２が、行方向に揃っている場合には列方向にずれ、列方向に揃っている場合には行方向にずれて、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂの全面を隙間無く埋め尽くすようにして、レーザ光１０が照射される。
【００８３】
（レーザ光の照射領域の移動方法のさらに別の実施形態）
図１４に、レーザ光１０の照射領域１２の移動方法のさらに別の実施形態を図解する模式的な平面図を示す。図１４に示す実施形態においては、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂにレーザ光１０の照射を３回受ける箇所（３点集中箇所５２）を存在させることができる。
【００８４】
図１３および図１４に示す実施形態においては、３点集中箇所５２におけるレーザ光１０の照射の重複回数が最大となるため、図１２に示す実施形態における４点集中箇所５１と比べて、レーザ光１０の照射の重複回数を少なくすることができ、レーザ光１０の照射ダメージに起因する悪影響を抑制できることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。また、図１４に示す実施形態においては、レーザ光１０の照射領域１２の配置形状が対称となり、レーザ光１０の照射による窒化物半導体への影響を均等に抑制することができることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。
【００８５】
図１３および図１４に示す実施形態においても、レーザ光１０の照射領域１２の境界が溝２１の底面２１ｂ内に含まれるように溝２１を形成していることがより好ましい。
【００８６】
（レーザ光の照射条件）
レーザ光１０の照射条件の一実施形態としては、レーザ光１０の光源としてＡｒＦエキシマレーザ装置を用い、レーザ光１０（波長１９３ｎｍ）の照射エネルギー密度は５００〜８０００ｍＪ／ｃｍ2程度を挙げることができる。レーザ光１０の照射エネルギーは、レーザ光１０の照射形状および光学系などの装置により様々な可能性が考えられるが、たとえば、レーザ光１０の照射形状および光学系などの装置を変更する毎に、レーザ光１０の照射実験を行ない、バッファ層２と成長用基板１との剥離を確認することにより決定することができる。
【００８７】
（成長用基板の剥離後の後処理工程）
成長用基板１として、たとえばサファイア基板などの酸素を含有する基板を用いた場合には、成長用基板１の熱分解により発生した酸素と、バッファ層２の熱分解により発生したＡｌおよび窒素などの物質とが反応することにより生成された生成物が、窒化物半導体表面および溝２１の底面２１ｂに残存する可能性がある。窒化物半導体表面および溝２１の底面２１ｂに残存した生成物を除去するために、たとえば、フッ酸、塩酸またはリン酸などの酸系のエッチャントで除去することが可能である。また、水酸化カリウムなどのアルカリ系エッチャントを用いた処理により、当該生成物を除去することも可能である。なお、成長用基板１の剥離後の後処理工程は、後述するエッチング工程を行なう前に実施することができる。
【００８８】
なお、上記の実施形態においては、成長用基板１の薄型化工程を行ない、溝２１形成工程を行なった後に成長用基板１の剥離工程を行なっているが、成長用基板１の薄型化工程を行なうことなく、成長用基板１の剥離工程後に溝２１形成工程を行なうことも可能である。特に、バッファ層２がＧａＮからなる場合は、成長用基板１の薄型化工程なく、成長用基板１の剥離工程後に溝２１形成工程を行なうことも可能である。
【００８９】
バッファ層２がＡｌＮからなる場合には、成長用基板１を有した状態で溝２１形成工程を行なうことが好ましく、成長用基板１の薄型化工程を溝２１形成工程の前に行なうことがより好ましい。この場合には、レーザ光１０の照射によって発生した生成物を溝２１を通じて有効に外部に放出することができる。バッファ層２がＡｌを含有する場合、特にＡｌＮである場合には、レーザ光１０の照射によって、Ａｌを含有する酸化物、窒化物または酸窒化物などの生成物が発生する。これらの生成物が、成長用基板１の剥離工程後のバッファ層２の表面に付着した場合には、後述するエッチング工程において、当該生成物がエッチングマスクとして働き、エッチング面内においてエッチング処理が不均一となるおそれがある。溝２１を形成することによって、これらの生成物が成長用基板１の剥離工程後のバッファ層２の表面に付着する前に、これらの生成物を空間に放出することができるため、その後の後述するエッチング工程などによってエッチング阻害層などの悪影響をより効果的に抑制することができる。また、レーザ光１０の照射によるバッファ層２の熱分解により衝撃波が発生するが、この衝撃波の影響も抑制することができる。
【００９０】
［バッファ層および溝のエッチング工程］
次に、図１５の模式的断面図に示すように、成長用基板１の剥離工程後のバッファ層２の一部をその厚さ方向にエッチングすることによってバッファ層２を薄型化するとともに溝２１を深く掘り下げることによって溝２１の底面２１ａにｎ型窒化物半導体層３を露出させる。このとき、溝２１の側壁２１ｂには、バッファ層２の厚さ方向の表面およびｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向の表面の一部が露出している。また、バッファ層２は、成長用基板１から発光層４に近づくにつれて品質が向上する。バッファ層２をエッチングすることによって、発光層４付近に比べて品質の悪い層を除去することができるため、不要吸収などの悪影響を抑えることができる。たとえば、エッチングによって残されるバッファ層２の厚さは、５０ｎｍよりも大きく１０００ｎｍよりも小さいことが好ましく、５０ｎｍよりも大きく５００ｎｍよりも小さいことがより好ましい。バッファ層２の厚さをこの範囲内とすることによって、光を効果的に取り出すことができる。なお、バッファ層２のエッチングおよび溝２１の掘り下げは、たとえばウエットエッチングまたはドライエッチングにより行なうことができる。
【００９１】
［ｎ側電極の形成工程］
その後、図１および図２に示すように、溝２１を埋めるように、溝２１の底面２１ａ上に溝２１の側壁２１ｂに接するようにｎ側電極１９を形成する。ｎ側電極１９としては、たとえば、Ａｌ、Ｔｉ、ＭｏおよびＡｕからなる群から選択された少なくとも１種の金属を蒸着法などによって積層したものなどを用いることができる。以上により、実施の形態１の窒化物半導体発光素子を作製することができる。ここで、図示はしていないが、ｎ側電極１９に被覆されていない溝２１の側壁２１ｂを保護する保護膜を形成してもよい。この場合には、溝２１の底面２１ａ上に形成したｎ電極１９上と側壁２１ｂとを同時に被覆する保護膜を形成することもできる。
【００９２】
≪窒化物半導体発光素子の好ましい発光波長≫
上述のようにして作製された実施の形態１の窒化物半導体発光素子のｐ側電極７とｎ側電極１９との間に電流を流すことによって発光層４から発光する光の波長（発光波長）は３２０ｎｍ未満であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましい。実施の形態１の窒化物半導体発光素子の発光波長が３２０ｎｍ未満である場合、特に３００ｎｍ以下である場合には、窒化物半導体発光素子のｎ型窒化物半導体層３のＡｌ組成比を２５原子％以上と高いものとすることができる。これにより、ＡｌＮからなるバッファ層２と比較的近い格子定数の窒化物半導体からｎ型窒化物半導体層３を形成することができるため、ｎ型窒化物半導体層３の結晶性を高くすることができる。
【００９３】
実施の形態１の窒化物半導体発光素子の発光波長が３２０ｎｍ未満である場合、特に３００ｎｍ以下である場合には、実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、深紫外領域の波長域の光を発光する発光ダイオード素子となる。このとき、実施の形態１の窒化物半導体発光素子を封止する樹脂は光を取り出す機能を兼ね備えているが、すでに実用化されている青色発光ダイオードにおいて、青色発光ダイオード素子を封止する従来の樹脂は、実施の形態１の窒化物半導体発光素子から発光された深紫外領域の波長域の光の吸収量が大きく、また光の吸収により樹脂も劣化することになるため、当該樹脂をそのまま実施の形態１の窒化物半導体発光素子の封止に転用することはできない。実施の形態１の窒化物半導体発光素子の構成によれば、ｎ型窒化物半導体層３、バッファ層２および成長用基板１（たとえばサファイア基板がバッファ層２上に残っている場合）のように、発光層４から発光した光が通過する層が段階的な屈折率変化を有する構成とすることができるため、樹脂を用いない構成においても、効率的に光を取り出すことができる。すなわち、実施の形態１の窒化物半導体発光素子の構成を、発光層４がＡｌを有する窒化物半導体層からなり、ｎ型窒化物半導体層３がＡｌ組成比が２５原子％以上のＡｌＩｎＧａＮからなり、バッファ層２がＡｌ組成比が２５原子％以上のＡｌＩｎＧａＮからなる構成のときに、より効果を発揮する。さらに、チップ面積が、好ましくは１辺が５００μｍの正方形の面積よりも大きいとき、より好ましくは１辺が１０００μｍの正方形の面積よりも大きいとき、光取り出し効果が顕著になる。また、この波長域に適応可能な樹脂を用いた場合には、さらに光取り出しを向上させることが可能となる点からより好ましい。
【００９４】
＜作用効果＞
図１に示すように、実施の形態１の窒化物半導体発光素子においては、ｎ側電極１９が形成されている溝２１の底面２１ａを光取り出し面２ａよりも発光層４側に設置し、発光層４から光取り出し面２ａまでに異なる材料からなる複数の層（バッファ層２およびｎ型窒化物半導体層３）の積層構造が存在している。そのため、実施の形態１の窒化物半導体発光素子においては、発光層４から光取り出し面２ａに至るまでの領域に屈折率が異なる複数の領域が存在しており、素子内に留まる光の量を抑えることができることから、光取り出し効率を向上させることができる。また、光取り出し面２ａが、ｎ側電極１９よりも突出するように形成され、ｎ側電極１９で取り囲まれた構成とすることによって、光取り出し層（バッファ層２）に効率的に光を導くことができるため、光取り出し面２ａから効率的に光を取り出すことができる。
【００９５】
以上の理由により、実施の形態１の窒化物半導体発光素子においては、光取り出し効率に優れた縦型構造の窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【００９６】
実施の形態１の窒化物半導体発光素子においては、発光層４から光取り出し面２ａに至るまでの領域における異なる材料からなる複数の層の積層構造は、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮおよびＡｌ2Ｏ3からなる群から選択された少なくとも２種を含んでいることが好ましく、発光層４側から屈折率の高い順に複数の層が積層されている構造であることが好ましい。このような構成とすることによって、窒化物半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。発光層４側から屈折率の高い順に複数の層が積層されている構造の例としては、ｎ型窒化物半導体層３がＡｌＩｎＧａＮからなり、バッファ層２がＡｌＮからなり、バッファ層２上に成長用基板１を残す場合には成長用基板１がＡｌ2Ｏ3からなる構造である。
【００９７】
また、バッファ層２上に、ＡｌＮよりも低い屈折率の単層の誘電体膜、若しくは複数層の誘電体膜を設置した構成とすることによって、屈折率変化がより小さくなり、光を効率的に取り出すことができるため好ましい。上記のＡｌＮよりも低い屈折率の単層の誘電体膜、若しくは複数層の誘電体膜としては、たとえば、酸化物（たとえば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタルおよび酸化イットリウムなど）または窒化物（たとえば、窒化アルミニウムおよび窒化シリコンなど）などから選択できる。
【００９８】
＜実施の形態２＞
図１６に、実施の形態２の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図を示す。実施の形態２の窒化物半導体発光素子は、ｐ型窒化物半導体層５の表面上に部分的に電流導通抑制層１００が設けられていることを特徴としている。電流導通抑制層１００は、それぞれ、電流導通抑制層１００の表面１００ａが溝２１の底面２１ａと向かい合うようにして配置されている。
【００９９】
電流導通抑制層１００は、電流導通抑制層１００に隣接する電流導通抑制層１００以外のｐ側電極７の部分よりもｐ型窒化物半導体層５とのコンタクト抵抗が高い層であり、電流導通抑制層１００としては、たとえば、ＳｉＯ2、ＡｌＮおよびＡｌからなる群から選択された少なくとも１種を含む層を用いることができる。
【０１００】
なお、Ａｌ自体は導通があるが、ｐ型窒化物半導体層５とＡｌ膜とでは、仕事関数の関係から、ｐ側電極７を構成するＮｉなどの金属よりも、ｐ型窒化物半導体層５とのコンタクト抵抗が高くなるため、Ａｌを含む電流導通抑制層１００は、ｐ側電極７とｐ型窒化物半導体層５との間の電流の導通を抑制することができる。Ａｌを含む電流導通抑制層１００を用いた場合には、発光層４から発光した光をＡｌを含む電流導通抑制層１００によって光取り出し面２ａ側に戻すことができる。また、電流導通抑制層１００が、ｐ側電極７よりも仕事関数が小さい材料から構成されている場合には、電流導通抑制層１００以外のｐ側電極７の部分よりもコンタクト抵抗が高くなるため、電流導通抑制層１００としてＡｌを用いた場合と同様の効果がある。
【０１０１】
実施の形態２の窒化物半導体発光素子は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、実施の形態１と同様にして、図１７の模式的断面図に示すように、成長用基板１上に、バッファ層２、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４およびｐ型窒化物半導体層５をこの順序で積層する。その後、図１７に示すように、ｐ型窒化物半導体層５の表面上に電流導通抑制層１００を部分的に形成する。
【０１０２】
その後、図１８の模式的断面図に示すように、電流導通抑制層１００が部分的に形成されたｐ型窒化物半導体層５の表面上にｐ側電極７を形成する。その後、実施の形態１と同様にして、図１８に示すように、支持基板９の表面上に設置された接合材料８とｐ側電極７とを接合する。これにより、実施の形態２の窒化物半導体発光素子が完成する。
【０１０３】
実施の形態２の窒化物半導体発光素子も、実施の形態１と同様に、ｎ型窒化物半導体層３の一部が除去されて溝２１が形成されている。したがって、溝２１の形成箇所におけるｎ型窒化物半導体層３の部分は局所的に層厚が薄くなっているため、当該部分においては溝２１を形成しない場合と比べて横方向（ｎ型窒化物半導体層３の厚さ方向と直交する方向）への電流の拡がりが抑制されるおそれがある。
【０１０４】
しかしながら、実施の形態２の窒化物半導体発光素子においては、溝２１の底面２１ａと向かい合うｐ型窒化物半導体層５の表面部分に電流導通抑制層１００が設けられているため、電流導通抑制層１００を設けない場合と比べて、ｐ側電極７とｎ側電極１９との間の最短距離を長くすることができる。そのため、実施の形態２の窒化物半導体発光素子においては、電流導通抑制層１００を設けない場合と比べて、発光層４の面内にキャリアをより均一に注入することができる。発光層４の面内にキャリアを均一に注入することの効果は、ｎ型窒化物半導体層３のＡｌ組成比が高いほど高い効果が得られ、好ましくはｎ型窒化物半導体層３をＡｌ組成比が２５原子％以上９０原子％以下のＡｌＩｎＧａＮとしたとき、より好ましくはｎ型窒化物半導体層３をＡｌ組成比が４０原子％以上９０原子％以下のＡｌＩｎＧａＮとしたときに発光層４の面内にキャリアをより均一に注入することができる。
【０１０５】
これにより、実施の形態２の窒化物半導体発光素子が溝２１の形成箇所におけるｎ型窒化物半導体層３の局所的に層厚の薄い部分を有している場合であっても、ｎ型窒化物半導体層３の局所的に層厚の薄い部分に電流が集中することなく、ｎ型窒化物半導体層３において電流を横方向により広げることができる。
【０１０６】
以上の理由により、実施の形態２の窒化物半導体発光素子においては、実施の形態１の窒化物半導体発光素子と比べて、光取り出し面２ａからより均一に光を取り出すことができるため、より光取り出しに優れた、縦型構造の窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【０１０７】
なお、電流導通抑制層１００には、発光層４から放出された光に対して高い反射率を有する材料を用いることが好ましい。実施の形態２の窒化物半導体発光素子においては、ｎ型窒化物半導体層３側から光を取り出すため、電流導通抑制層１００に発光層４から放出された光に対して高い反射率を有する材料を用いた場合には、発光層４からｐ型窒化物半導体層５側に導波してきた光を、光取り出し面２ａへ戻すことができるため、実施の形態２の窒化物半導体発光素子の光取り出し効率の向上に貢献する。
【０１０８】
また、図１６に示す電流導通抑制層１００の幅Ｗ３は、溝２１の幅Ｗ１よりも広いことが好ましい。この場合には、実施の形態２の窒化物半導体発光素子の光取り出し面２ａからさらに均一に光を取り出すことができる。また、光取り出し面２ａから均一に光を取り出す観点からは、電流導通抑制層１００の幅Ｗ３は、溝２１の幅Ｗ１の１０倍以下であることが好ましく、溝２１の幅Ｗ１の１．５倍以上４倍以下であることがより好ましい。
【０１０９】
実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【０１１０】
＜実施の形態３＞
図１９に、実施の形態３の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図を示す。実施の形態３の窒化物半導体発光素子は、ｐ型窒化物半導体層５が、異なる材料からなる第１のｐ型窒化物半導体層５ａと第２のｐ型窒化物半導体層５ｂとの２層の積層構造から形成されており、ｐ側電極７の表面下に部分的に電流導通抑制層１００が設けられていることを特徴としている。なお、電流導通抑制層１００は、それぞれ、電流導通抑制層１００の表面１００ａが溝２１の底面２１ａと向かい合うようにして配置されている。
【０１１１】
実施の形態３の窒化物半導体発光素子は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、実施の形態１と同様にして、図２〜図４に示すように、成長用基板１上に、バッファ層２、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４およびｐ型窒化物半導体層５をこの順序で積層する。次に、図１９の模式的断面図に示すように、ｐ型窒化物半導体層５の表面の一部を除去することによって複数の第２の溝２２を形成する。次に、ｐ型窒化物半導体層５の表面の溝２２を埋めるように電流導通抑制層１００を形成する。その後、実施の形態１と同様にして、図１９に示すように、電流導通抑制層１００の形成後のｐ型窒化物半導体層５の表面上にｐ側電極７を形成し、支持基板９の表面上に設置された接合材料８とｐ側電極７とを接合する。その後は、実施の形態１と同様にして、成長用基板１を剥離した後に、バッファ層２および溝２１のエッチングを行なうことによって、実施の形態３の窒化物半導体発光素子が完成する。
【０１１２】
実施の形態３の窒化物半導体発光素子も、溝２１の底面２１ａと向かい合うｐ型窒化物半導体層５の内部の部分に電流導通抑制層１００が設けられているため、実施の形態２と同様に、電流導通抑制層１００を設けない場合と比べて、発光層４の面内にキャリアをより均一に注入することができる。
【０１１３】
これにより、実施の形態３の窒化物半導体発光素子においても、ｎ型窒化物半導体層３の局所的に層厚の薄い部分に電流が集中することなく、ｎ型窒化物半導体層３において電流を横方向により広げることができる。
【０１１４】
以上の理由により、実施の形態３の窒化物半導体発光素子においても、実施の形態１の窒化物半導体発光素子と比べて、光取り出し面２ａからより均一に光を取り出すことができるため、より光取り出し効率に優れた、縦型構造の窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【０１１５】
なお、実施の形態３の窒化物半導体発光素子においては、ｐ側電極７と第１のｐ型窒化物半導体層５ａとのコンタクト抵抗と、電流導通抑制層１００と第２のｐ型窒化物半導体層５ｂとのコンタクト抵抗の違いを利用することによって、電流導通抑制層１００とｐ側電極７との金属の種類を同一にした場合でも、電流導通抑制層１００による電流導通抑制効果を得ることができる。たとえば、図１９において、ｐ側電極７および電流導通抑制層１００を同一の金属材料から形成した場合には、第１のｐ型窒化物半導体層５ａにＡｌ組成比が低い窒化物半導体層を用い、第２のｐ型窒化物半導体層５ｂにＡｌ組成比が高い窒化物半導体層を用いることによって、ｐ側電極７と第１のｐ型窒化物半導体層５ａとのコンタクト抵抗を電流導通抑制層１００と第２のｐ型窒化物半導体層５ｂとのコンタクト抵抗よりも低くすることができる。これにより、ｐ側電極７、電流導通抑制層１００および第２のｐ型窒化物半導体層５ｂの経路が電流阻止の経路となる。
【０１１６】
図１９の変形例としての図２３に示すように、ｐ側電極７で溝２２を埋めない構成とすれば、ｐ型窒化物半導体層５の表面に溝２２を形成することによって、実施の形態２の窒化物半導体発光素子と比べてｐ側電極７と接合材料８との接触面積を大きくすることができ、ｐ側電極７と接合材料８との接合強度を強固なものとすることができることから、ｐ側電極７と接合材料８との接合不良などの問題の発生を抑制することができる。
【０１１７】
また、実施の形態３の窒化物半導体発光素子においては、電流導通抑制層１００を第２の溝２２の内部に形成することができるため、実施の形態２と比べて、電流導通抑制層１００の設置不良を低減することができ、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりを向上することができる。
【０１１８】
実施の形態３における上記以外の説明は、実施の形態１および実施の形態２と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【０１１９】
＜実施の形態４＞
図２０に、実施の形態４の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図を示す。実施の形態４の窒化物半導体発光素子においては、光取り出し面２ａに凹凸構造４１を形成することを特徴としている。
【０１２０】
実施の形態４の窒化物半導体発光素子の光取り出し面２ａの凹凸構造４１は、たとえば実施の形態３の窒化物半導体発光素子の光取り出し面２ａにドライエッチング等を行なうにより形成することができる。この場合には、光取り出し面２ａでの屈折率変化の急峻生を緩和できることから、実施の形態４の窒化物半導体発光素子の光取り出し効率を、実施の形態３よりも向上させることができる。
【０１２１】
たとえば凹凸構造４１の凸部が円錐形状からなる場合には、当該凸部の底面の径を１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とし、高さを１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とし、周期を１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることができる。凹凸構造４１の凸部が円錐形状からなる場合の凸部の周期は３００ｎｍよりも短いことが好ましく、発光波長よりも短いことがより好ましい。屈折率変化の急峻性をより抑制することができるためである。
【０１２２】
本実施の形態では、バッファ層２に凹凸構造４１を形成したが、バッファ層２上に、バッファ層２よりも屈折率の低い膜を形成した場合は、最表面に、凹凸構造４１を形成することで、同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
実施の形態４における上記以外の説明は、実施の形態１〜実施の形態３と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【０１２４】
＜実施の形態５＞
図２１に、実施の形態５の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図を示す。実施の形態５の窒化物半導体発光素子は、成長用基板１の薄型化後の第２の表面１ｂを光取り出し面として、発光層４から光取り出し面に至るまでの領域に、ｎ型窒化物半導体層３、バッファ層２および薄型化後の成長用基板１の異なる材料からなる３層の積層構造が存在している。そのため、実施の形態５の窒化物半導体発光素子においては、発光層４から光取り出し面に至るまでの領域に異なる材料からなる層の積層数を増大させることができるため、光取り出し効率を向上させることができる。
【０１２５】
実施の形態５の窒化物半導体発光素子においては、ｎ型窒化物半導体層３から成長用基板１（たとえばサファイア基板）に急激に変化するのではなく、ｎ型窒化物半導体層３からバッファ層２（たとえばＡｌＮ）を介して成長用基板１に変化することで、急激な屈折率の変化を抑制することができるため、光取出し効率を向上させることができる。
【０１２６】
また、実施の形態５の窒化物半導体発光素子は、成長用基板１の剥離工程を行なわずに作製することができるため、製造プロセスを簡略化することができる利点も有している。
【０１２７】
実施の形態５における上記以外の説明は、実施の形態１〜実施の形態４と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【実施例】
【０１２８】
＜実施例１＞
まず、図３および図４に示すように、市販されている厚さ３５０μｍの両面研磨を施したサファイア基板からなる成長用基板１上に、厚さ約５μｍのノンドープＡｌＮからなるバッファ層２、厚さ約２μｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎからなるｎ型窒化物半導体層３、ノンドープＡｌ0.4Ｇａ0.6Ｎ量子井戸層とノンドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ障壁層とが交互に５ペア積層されてなる発光層４、および厚さ約１５ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎキャリアバリア層と厚さ約１０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層と厚さ約２０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層とがこの順序で積層されたｐ型窒化物半導体層５をＭＯＣＶＤ法により結晶成長させた。ここで、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４およびｐ型窒化物半導体層５の積層体から多層窒化物半導体層６は構成された。
【０１２９】
次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層の積層後のウエハを酸素雰囲気下で８００℃で１０分程度熱処理した。これにより、ｐ型窒化物半導体層（ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ｎキャリアバリア層、ｐ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ｎ層およびｐ型ＧａＮコンタクト層）中のｐ型ドーパントであるＭｇを活性化させて、ｐ型の半導体としての機能を発現させた。
【０１３０】
次に、レーザスクライブ法を用いて、ウエハから、一辺が８ｍｍの正方形状にチップを切り出した。また、一辺が１５ｍｍの正方形状の表面を有し、厚さ１．０ｍｍのタングステン板を用意し、有機洗浄を行なった。
【０１３１】
次に、上記のようにして作製したチップおよびタングステン板を窒素雰囲気中に１２０℃程度の温度で保持して、１０分程度のベーキングを行なった。
【０１３２】
次に、ＥＢ蒸着装置により、上記のベーキング後のチップのｐ型ＧａＮコンタクト層の表面上に、Ｎｉを厚さ２０ｎｍで、Ａｕを厚さ５０ｎｍで蒸着することによって、ｐ側電極７を形成した。その後、ｐ側電極７の形成後のチップを５００℃の窒素雰囲気で、１０分程度放置し、電極アロイを実施した。
【０１３３】
次に、図５に示すように、厚さ１００μｍ程度の熱硬化型の導電性接着剤からなる接合材料８を用いて、チップの多層窒化物半導体層６上に形成したｐ側電極７とタングステン基板からなる支持基板９とを接合した。ｐ側電極７と支持基板９とを接合する際、導電性接着剤からなる接合材料８のはみ出しの無いように貼り付けを行なった。ｐ側電極７と支持基板９との貼り付けは、加熱・加圧条件下で行なわれたため、ｐ側電極７と支持基板９との貼り付け後の導電性接着剤からなる接合材料８の厚さは、１０〜２０μｍ程度となった。
【０１３４】
次に、図６に示すように、成長用基板１の多層窒化物半導体層６の積層側の第１の表面１ａとは反対側の第２の表面１ｂを研削することによって、成長用基板１を５０μｍ程度の厚さまで薄くした。その後、成長用基板１の第２の表面１ｂに研削により生じたスクラッチ傷を除去し、研磨することによって、研削後の荒れた第２の表面１ｂの鏡面性を向上させた。
【０１３５】
次に、図７に示すように、レーザスクライブ法により、幅Ｗ１が１０μｍであって、ピッチＷ２が６０μｍの溝２１を形成した。
【０１３６】
次に、ステップアンドリピート法で、図１２の矢印１３の方向にレーザ光１０の照射領域１２を移動させていくことによって、成長用基板１の第２の表面１ｂの全面にレーザ光１０を照射した。このとき、レーザ光１０の１回の照射当たりの照射領域１２の形状は、メタルマスクを用いて、一辺の長さＷ１が６００μｍの正方形に整形した形状であった。レーザ光１０の１回の照射当たりの照射エネルギー密度が１５００ｍＪ／ｃｍ2以上５０００ｍＪ／ｃｍ2以下の範囲である場合に、サファイア基板からなる成長用基板１の剥離が確認された。
【０１３７】
次に、成長用基板１の剥離後のチップを、１０分程度フッ酸に浸漬させることによって、レーザ光１０の照射によって生成された物質の除去を行なった。
【０１３８】
次に、図１５に示すように、既存のＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、ｎ型窒化物半導体層３の頭出しを行なった。すなわち、溝２１をｎ型窒化物半導体層３まで掘り込むことによって、溝２１の底面２１ａをｎ型窒化物半導体層３とし、溝２１の側壁２１ｂをｎ型窒化物半導体層３およびバッファ層２の積層構造とした。その後、溝２１の底面２１ａ上にｎ側電極１９を形成した。これにより、実施例１の窒化物半導体発光素子を作製した。
【０１３９】
また、比較として、溝２１を形成せず、ｎ型窒化物半導体層３の表面上にｎ側電極１９を形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例の窒化物半導体発光素子を作製した。
【０１４０】
実施例１の窒化物半導体発光素子と比較例の窒化物半導体発光素子との電流光出力特性を比較した結果、同一の電流注入条件において、実施例１の窒化物半導体発光素子は、比較例の窒化物半導体発光素子と比べて、光出力が１．２倍高くなる結果となった。
【０１４１】
＜実施例２＞
図１６に示すように、ｐ型窒化物半導体層５の表面上に、部分的にＡｌＮからなる厚さ１００ｎｍの電流導通抑制層１００をスパッタリング法により形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の窒化物半導体発光素子を作製した。
【０１４２】
実施例２の窒化物半導体発光素子においては、実施例１の窒化物半導体発光素子よりも均一な発光が確認されたため、ｎ型窒化物半導体層３の内部で電流が横方向により広がっていることが確認された。
【０１４３】
＜実施例３＞
図１９に示すように、ｐ型窒化物半導体層５の表面下に第２の溝２２を形成して、第２の溝２２を埋めるようにＡｌＮからなる厚さ１００ｎｍの電流導通抑制層１００をスパッタリング法により形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の窒化物半導体発光素子を作製した。
【０１４４】
実施例３の窒化物半導体発光素子においては、実施例１の窒化物半導体発光素子よりも均一な発光が確認されたため、ｎ型窒化物半導体層３の内部で電流が横方向により広がっていることが確認された。
【０１４５】
＜実施例４＞
図１９に示すｐ型窒化物半導体層５を、発光層４上のｐ型ＡｌＧａＮ層と、ｐ型ＡｌＧａＮ層上のｐ型（Ａｌ）ＧａＮ層とから構成したこと以外は実施例３と同様にして、実施例４の窒化物半導体発光素子を作製した。なお、ｐ型（Ａｌ）ＧａＮ層は、ｐ型ＡｌＧａＮ層よりもＡｌ組成が低い層である。
【０１４６】
この場合には、ｐ側電極７とｐ型（Ａｌ）ＧａＮ５ａ層とのコンタクト抵抗と、電流導通抑制層１００とｐ型ＡｌＧａＮ５ｂ層とのコンタクト抵抗の違いを利用することによって、第２の溝２２の内部の電流導通抑制層１００とｐ側電極７との金属の種類を同一にした場合でも、電流導通抑制層１００による電流導通抑制効果を得ることができる。
【０１４７】
［付記］
（１）本発明の一実施態様によれば、第１導電型窒化物半導体層と、第２導電型窒化物半導体層と、第１導電型窒化物半導体層と第２導電型窒化物半導体層との間の発光層と、第１導電型窒化物半導体層上に設けられた１層または２層以上の光取り出し層と、少なくとも光取り出し層に側壁を有するとともに第１導電型窒化物半導体層または光取り出し層に底面を有する溝と、溝の底面上に設けられた電極とを備え、光取り出し層は光取り出し面を有しており、溝の底面は光取り出し面よりも発光層の近くに位置しており、発光層から光取り出し面に至るまでの領域に異なる材料からなる複数の層の積層構造が存在している窒化物半導体発光素子を提供することができる。このような構成とすることにより、発光層から光取り出し面に至るまでの領域において屈折率を段階的に変化させることができ素子内に留まる光の量を抑えることができることから、光取り出し効率を向上させることができる。
【０１４８】
（２）本発明の一実施態様においては、第２導電型窒化物半導体層の表面上または表面下に部分的に設けられた電流導通抑制層をさらに備え、電流導通抑制層は、電流導通抑制層に隣接する電流導通抑制層以外の層よりも電流の導通が抑制される層であり、電流導通抑制層は、電流導通抑制層の表面が溝の底面と向かい合うようにして配置されていてもよい。このような構成とすることにより、溝の形成箇所における第１導電型窒化物半導体層の局所的に層厚の薄い部分を有している場合であっても、当該部分と向かい合う部分からより多くの電流を注入することができることから、第１導電型窒化物半導体層において電流を横方向により広げることができ、光取り出し面からより均一に光を取り出すことができる。
【０１４９】
（３）本発明の一実施態様においては、第２導電型窒化物半導体層の表面に設けられた第２の溝をさらに備え、第２の溝の底面は溝の底面と向かい合うようにして配置されており、電流導通抑制層は第２の溝の底面上に設けられていてもよい。このような構成とすることにより、溝の形成箇所における第１導電型窒化物半導体層の局所的に層厚の薄い部分を有している場合であっても、当該部分と向かい合う部分からより多くの電流を注入することができることから、第１導電型窒化物半導体層において電流を横方向により広げることができ、光取り出し面からより均一に光を取り出すことができる。また、電流導通抑制層の設置不良を抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の歩留まりを向上させることができる。
【０１５０】
（４）本発明の一実施態様においては、電流導通抑制層の幅が溝の幅よりも広いことが好ましい。このような構成とすることにより、実施の形態２の窒化物半導体発光素子の光取り出し面からさらに均一に光を取り出すことができる。
【０１５１】
（５）本発明の一実施態様においては、光取り出し面に凹凸構造をさらに有することが好ましい。このような構成とすることにより、光取り出し面の表面積が大きくなることから、光取り出し効率をより向上させることができる。
【０１５２】
（６）本発明の一実施態様においては、電流導通抑制層がＡｌ（アルミニウム）からなることが好ましい。このような構成とすることにより、電流導通抑制層により発光層からの光を反射することができるため、窒化物半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。
【０１５３】
（７）本発明の一実施態様においては、発光層から光取り出し面に至るまでの領域における異なる材料からなる複数の層の積層構造は、Ａｌ、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）およびＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）からなる群から選択された少なくとも２種を含んでいてもよい。このような構成とすることによっても、窒化物半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。
【０１５４】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１５５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明は、窒化物半導体発光素子に利用することができる可能性がある。
【符号の説明】
【０１５７】
１  成長用基板、１ａ  第１の表面、１ｂ  第２の表面、２  バッファ層、２ａ  光取り出し面、３  ｎ型窒化物半導体層、４  発光層、５  ｐ型窒化物半導体層、５ａ  第１のｐ型窒化物半導体層、５ｂ  第２のｐ型窒化物半導体層、６  多層窒化物半導体層、７  ｐ側電極、８  接合材料、９  支持基板、１０  レーザ光、１２  照射領域、１３  矢印、１９  ｎ側電極、２１  溝、２１ａ  溝の底面、２１ｂ  溝の側壁、４１  凹凸構造、５１  ４点集中箇所、５２  ３点集中箇所、１００  電流導通抑制層、１００ａ  表面。
【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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