(57)【要約】【課題】半導体基板の材料によらずに窒化物半導体からなる層を有する高品質のエピタキシャルウエハを製造することのできるエピタキシャルウエハの製造方法及びその方法により製造されたエピタキシャルウエハ、そのエピタキシャルウエハの製造方法を含む発光素子の製造方法及びその方法により製造された発光素子、並びにそれらの方法に用いられる半導体基板を提供する。【解決手段】一実施の形態において、ｎ型半導体基板１１の一方の面に高濃度ｎ型領域１２を形成する工程と、支持基板１７上に、ｎ型半導体層１５、ｐ型半導体層１３、及びそれらに挟まれた発光層１４から構成される積層体１８をエピタキシャル成長により形成する工程と、ｎ型半導体基板１１の高濃度ｎ型領域１２が形成された面と、積層体１８の支持基板１７と反対側の面を接合させる工程と、ｎ型半導体基板１１と積層体１８を接合させた後に、支持基板１７を除去する工程と、を含む、エピタキシャルウエハ１０の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型半導体基板の一方の面に高濃度ｎ型領域を形成する工程と、
支持基板上に、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及びそれらに挟まれた発光層から構成される積層体をエピタキシャル成長により形成する工程と、
前記ｎ型半導体基板の前記高濃度ｎ型領域が形成された面と、前記積層体の前記支持基板と反対側の面を接合させる工程と、
前記ｎ型半導体基板と前記積層体を接合させた後に、前記支持基板を除去する工程と、
を含む、エピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項２】
前記積層体の前記ｐ型半導体層が前記ｎ型半導体基板と接合される、
請求項１に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項３】
前記ｎ型半導体基板が、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶、又はＳｉＣ結晶を母結晶として有する、
請求項１又は２に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項４】
前記ｎ型半導体基板が、Ｇａ２Ｏ３結晶を母結晶として有する、
請求項３に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項５】
前記ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び発光層が、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶を母結晶として有する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項６】
前記ｎ型半導体基板と前記積層体が、表面活性化接合又は原子拡散接合により接合される、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法を含み、
前記ｎ型半導体基板の前記積層体と反対側の面に正電極を形成し、前記積層体の前記ｎ型半導体基板と反対側の面に負電極を形成する工程をさらに含む、
発光素子の製造方法。
【請求項８】
エピタキシャル成長の下地基板としてのｎ型の半導体基板であって、
一方の面に高濃度ｎ型領域が形成された、
半導体基板。
【請求項９】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶、又はＳｉＣ結晶を母結晶として有する、
請求項８に記載の半導体基板。
【請求項１０】
Ｇａ２Ｏ３結晶を母結晶として有する、
請求項９に記載の半導体基板。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の半導体基板と、
前記半導体基板の前記高濃度ｎ型領域が形成された面上に形成された、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及びそれらに挟まれた発光層から構成される積層体と、
を有する、エピタキシャルウエハ。
【請求項１２】
前記積層体の前記ｐ型半導体層と前記ｎ型半導体基板が接合された、
請求項１１に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項１３】
前記ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び発光層が、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶を母結晶として有する、
請求項１１又は１２に記載のエピタキシャルウエハ。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハを含む、
発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャルウエハ及びその製造方法、発光素子及びその製造方法、並びに半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層に挟まれた発光層がｎ型半導体基板上に形成された縦型の発光素子が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１、２によれば、ｎ型半導体基板であるｎ型ＳｉＣ基板又はｎ型ＧａＮ基板上に、窒化物半導体からなるｎ型クラッド層、発光層、及びｐ型クラッド層がエピタキシャル成長により形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７７１８９号公報
【特許文献１】特開２００５−６４２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、エピタキシャル成長により窒化物半導体からなるｎ型クラッド層、発光層、及びｐ型クラッド層を形成する方法によれば、エピタキシャル成長の下地基板が酸化物からなる場合に問題が生じる。
【０００６】
窒化物半導体結晶のエピタキシャル成長は、アンモニアガスと水素ガスを含む雰囲気中で実施されるが、還元性ガスであるアンモニアガスや水素ガスは酸化物を還元するため、エピタキシャル成長の過程で酸化物からなる基板が蒸発したり劣化したりする。
【０００７】
特に、発光波長の短い発光素子を製造する場合には、窒化物半導体中のＡｌ濃度を高くする必要があるが、それに伴って、求められる窒化物半導体の成長温度が高くなるため、酸化物からなる基板がより蒸発、劣化しやすくなる。
【０００８】
したがって、本発明の目的の１つは、半導体基板の材料によらずに窒化物半導体からなる層を有する高品質のエピタキシャルウエハを製造することのできるエピタキシャルウエハの製造方法及びその方法により製造されたエピタキシャルウエハ、そのエピタキシャルウエハの製造方法を含む発光素子の製造方法及びその方法により製造された発光素子、並びにそれらの方法に用いられる半導体基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、以下の［１］〜［６］のエピタキシャルウエハの製造方法を提供する。
【００１０】
［１］ｎ型半導体基板の一方の面に高濃度ｎ型領域を形成する工程と、支持基板上に、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及びそれらに挟まれた発光層から構成される積層体をエピタキシャル成長により形成する工程と、前記ｎ型半導体基板の前記高濃度ｎ型領域が形成された面と、前記積層体の前記支持基板と反対側の面を接合させる工程と、前記ｎ型半導体基板と前記積層体を接合させた後に、前記支持基板を除去する工程と、を含む、エピタキシャルウエハの製造方法。
【００１１】
［２］前記積層体の前記ｐ型半導体層が前記ｎ型半導体基板と接合される、前記［１］に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【００１２】
［３］前記ｎ型半導体基板が、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶、又はＳｉＣ結晶を母結晶として有する、前記［１］又は［２］に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【００１３】
［４］前記ｎ型半導体基板が、Ｇａ２Ｏ３結晶を母結晶として有する、前記［３］に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【００１４】
［５］前記ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び発光層が、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶を母結晶として有する、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【００１５】
［６］前記ｎ型半導体基板と前記積層体が、表面活性化接合又は原子拡散接合により接合される、前記［１］〜［５］のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法。
【００１６】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、以下の［７］の発光素子の製造方法を提供する。
【００１７】
［７］前記［１］〜［６］のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハの製造方法を含み、前記ｎ型半導体基板の前記積層体と反対側の面に正電極を形成し、前記積層体の前記ｎ型半導体基板と反対側の面に負電極を形成する工程をさらに含む、発光素子の製造方法。
【００１８】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、以下の［８］〜［１０］の半導体基板を提供する。
【００１９】
［８］エピタキシャル成長の下地基板としてのｎ型の半導体基板であって、一方の面に高濃度ｎ型領域が形成された、半導体基板。
【００２０】
［９］（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶、又はＳｉＣ結晶を母結晶として有する、前記［８］に記載の半導体基板。
【００２１】
［１０］Ｇａ２Ｏ３結晶を母結晶として有する、前記［９］に記載の半導体基板。
【００２２】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、以下の［１１］〜［１３］のエピタキシャルウエハを提供する。
【００２３】
［１１］前記［８］〜［１０］のいずれか１項に記載の半導体基板と、前記半導体基板の前記高濃度ｎ型領域が形成された面上に形成された、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及びそれらに挟まれた発光層から構成される積層体と、を有する、エピタキシャルウエハ。
【００２４】
［１２］前記積層体の前記ｐ型半導体層と前記ｎ型半導体基板が接合された、前記［１１］に記載のエピタキシャルウエハ。
【００２５】
［１３］前記ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び発光層が、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）で表される組成を有する結晶を母結晶として有する、前記［１１］又は［１２］に記載のエピタキシャルウエハ。
【００２６】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、以下の［１４］の発光素子を提供する。
【００２７】
［１４］前記［１１］〜［１３］のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエハを含む、発光素子。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、半導体基板の材料によらずに窒化物半導体からなる層を有する高品質のエピタキシャルウエハを製造することのできるエピタキシャルウエハの製造方法及びその方法により製造されたエピタキシャルウエハ、そのエピタキシャルウエハの製造方法を含む発光素子の製造方法及びその方法により製造された発光素子、並びにそれらの方法に用いられる半導体基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係るエピタキシャルウエハの垂直断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係るエピタキシャルウエハの製造工程の一例を表す垂直断面図である。
【図３】図３は、第２の実施の形態に係る発光素子の垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１の実施の形態〕
（エピタキシャルウエハの構造）
図１は、第１の実施の形態に係るエピタキシャルウエハ１０の垂直断面図である。エピタキシャルウエハ１０は、ｎ型半導体基板１１と、ｎ型半導体基板１１の一方の表面に形成された高濃度ｎ型領域１２と、ｎ型半導体基板１１の高濃度ｎ型領域１２が形成された表面上にｎ型半導体基板１１と接するように形成された積層体１８と、を含む。
【００３１】
積層体１８は、ｐ型半導体層１３、ｎ型半導体層１５、及びこれらに挟まれる発光層１４から構成され、ｐ型半導体層１３がｎ型半導体基板１１と接する。
【００３２】
ｎ型半導体基板１１は、例えば、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３（０≦ｘ≦１）結晶、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）結晶、又はＳｉＣ結晶を母結晶として有し、Ｓｉ等のｎ型ドーパントを含む。
【００３３】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３結晶は、Ａｌの比率により、吸収する光の波長域が変化する。例えば、ｘ＝０のときは波長２８０ｎｍ以下の光を吸収し、ｘ＝０．１０のときは波長２６０ｎｍ以下の光を吸収し、ｘ＝０．３５のときは波長２４０ｎｍ以下の光を吸収する。なお、ｘが０．６０を超えると組成の異なる結晶がｎ型半導体基板１１に発生するため、ｘ≦０．６０であることが好ましい。
【００３４】
このため、ｎ型半導体基板１１が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３結晶を母結晶として有するエピタキシャルウエハ１０を用いて、発光波長が２８０ｎｍ以下の発光素子を形成する場合は、ｎ型半導体基板１１による発光の吸収を抑え、かつｎ型半導体基板１１における多結晶の発生を抑えるため、ｎ型半導体基板１１の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３結晶が適量のＡｌを含むことが好ましく、０＜ｘ≦０．６０であることが好ましい。
【００３５】
より具体的には、例えば、発光素子の発光波長が２８０ｎｍよりも大きい場合は０≦ｘ≦０．１０が好ましく、発光波長が２６０〜２８０ｎｍの場合は０．１０＜ｘ≦０．３５が好ましく、発光波長が２４０〜２６０ｎｍの場合は０．３５＜ｘ≦０．５０が好ましく、発光波長が２４０ｎｍ以下の場合は０．５０＜ｘ≦０．６０が好ましい。
【００３６】
一方、Ａｌの比率が大きくなるほど、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）２Ｏ３結晶の電気抵抗が大きくなる。このため、Ａｌの比率は、発光素子の発光の吸収が抑えられる範囲で、なるべく小さいことが好ましい。
【００３７】
また、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ結晶も、Ａｌの比率により、吸収する光の波長域が変化する。例えば、ｘ＝０のときは波長３８０ｎｍ以下の光を吸収し、ｘ＝０．１５のときは波長３００ｎｍ以下の光を吸収し、ｘ＝０．３５のときは波長２８０ｎｍ以下の光を吸収し、ｘ＝０．６５のときは波長２４０ｎｍ以下の光を吸収する。なお、ｘが０．８０を超えると組成の異なる結晶がｎ型半導体基板１１発生するため、ｘ≦０．８０であることが好ましい。
【００３８】
このため、ｎ型半導体基板１１が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ結晶を母結晶として有するエピタキシャルウエハ１０を用いて、発光波長が３８０ｎｍ以下の発光素子を形成する場合は、ｎ型半導体基板１１による発光の吸収を抑え、かつｎ型半導体基板１１における多結晶の発生を抑えるため、ｎ型半導体基板１１の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ結晶が適量のＡｌを含むことが好ましく、０＜ｘ≦０．８０であることが好ましい。
【００３９】
より具体的には、例えば、発光素子の発光波長が３８０ｎｍよりも大きい場合は０≦ｘ≦０．１０が好ましく、発光波長が３４０〜３８０ｎｍの場合は０＜ｘ≦０．１５が好ましく、発光波長が３００〜３４０ｎｍの場合は０．１５＜ｘ≦０．３５が好ましく、発光波長が２８０〜３００ｎｍの場合は０．３５＜ｘ≦０．５０が好ましく、発光波長が２６０〜２８０ｎｍの場合は０．５０＜ｘ≦０．６５が好ましく、発光波長が２４０〜２６０ｎｍの場合は０．６５＜ｘ≦０．７５が好ましく、発光波長が２４０ｎｍ以下の場合は０．７５＜ｘ≦０．８０が好ましい。
【００４０】
一方、Ａｌの比率が大きくなるほど、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ結晶の電気抵抗が大きくなる。このため、Ａｌの比率は、発光素子の発光の吸収が抑えられる範囲で、なるべく小さいことが好ましい。
【００４１】
また、ＳｉＣ結晶は波長４２０ｎｍ以下の光を吸収する。このため、ｎ型半導体基板１１がＳｉＣ結晶を母結晶として有するエピタキシャルウエハ１０を用いて発光素子を形成する場合は、ｎ型半導体基板１１による発光の吸収を抑えるため、発光素子の発光波長を４２０ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００４２】
高濃度ｎ型領域１２は、ｎ型半導体基板１１の表面にＳｉ等のｎ型ドーパントを高濃度でイオン注入し、活性化アニールを施すことにより形成される。このため、高濃度ｎ型領域１２のｎ型ドーパントの濃度は、ｎ型半導体基板１１のｎ型ドーパントの濃度よりも高い。高濃度ｎ型領域１２の厚さは、例えば、５０ｎｍである。
【００４３】
ｎ型半導体基板１１のｎ型ドーパントの濃度は高いほど電気抵抗が下がるが、光吸収が大きくなるという問題がある。そのため、高濃度のｎ型ドーパントを含む高濃度ｎ型領域１２をｎ型半導体基板１１の表面に形成することによりｐ型半導体層１３とのコンタクト抵抗を下げ、ｎ型半導体基板１１の高濃度ｎ型領域１２以外の領域のｎ型ドーパントの濃度を高濃度ｎ型領域１２のものよりも低くして光吸収を抑えることができる。
【００４４】
ｎ型半導体基板１１のｎ型ドーパントの濃度は、光吸収を抑えるため、１×１０１９／ｃｍ−３以下であることが好ましく、５×１０１８／ｃｍ−３以下であることがより好ましい。また、導電性を確保するために、５×１０１7／ｃｍ−３以上であることが好ましい。
【００４５】
高濃度ｎ型領域１２は高濃度のｎ型ドーパントを含むため、ｐ型半導体層１３との界面近傍のショットキー障壁を薄くし、ｐ型半導体層１３とトンネルコンタクトすることができる。このため、高濃度ｎ型領域１２のｎ型ドーパントの濃度は、５×１０１９／ｃｍ−３以上であることが好ましい。また、イオン注入によるｎ型半導体基板１１のダメージを抑えるため、１×１０２１／ｃｍ−３以下であることが好ましい。
【００４６】
ｐ型半導体層１３は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）結晶を母結晶として有し、Ｍｇ等のｐ型ドーパントを含む。ｐ型半導体層１３は、ｐ型クラッド層から構成される単層構造、又は発光層１４に接するｐ型クラッド層を含む多層構造を有し、例えば、発光層１４に接する厚さ５０ｎｍのｐ型クラッド層と、ｎ型半導体基板１１に接する厚さ１０ｎｍのｐ型コンタクト層とからなる多層構造を有する。
【００４７】
発光層１４は、例えば、５層の厚さ２ｎｍのアンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）結晶膜と５層の厚さ６ｎｍのアンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）結晶膜が１層ずつ交互に積層された多重量子井戸構造を有する。
【００４８】
ｎ型半導体層１５は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）結晶を母結晶として有し、Ｓｉ等のｎ型ドーパントを含む。ｎ型半導体層１５は、ｎ型クラッド層から構成される単層構造、又は発光層１４に接するｎ型クラッド層を含む多層構造を有し、例えば、厚さ５μｍのｎ型クラッド層からなる単層構造を有する。
【００４９】
以下に、本実施の形態のエピタキシャルウエハの製造方法の一例について説明する。
【００５０】
（エピタキシャルウエハの製造方法）
図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係るエピタキシャルウエハ１０の製造工程の一例を表す垂直断面図である。
【００５１】
まず、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理されたｎ型半導体基板１１に有機洗浄、ＳＰＭ（Sulfuric acid/ hydrogen peroxide mixture）洗浄、及びＨＦ液による洗浄を施す。
【００５２】
次に、図２（ａ）に示されるように、ｎ型半導体基板１１の表面にｎ型ドーパントをイオン注入し、８００℃以上の活性化アニールを施すことにより、高濃度ｎ型領域１２を形成する。
【００５３】
ここで、例えば、ｎ型半導体基板１１にはｎ型ドーパントとして濃度５×１０１８／ｃｍ３のＳｉが含まれており、そのｎ型半導体基板１１の表面に濃度１×１０２０／ｃｍ３のＳｉを注入することにより、高濃度ｎ型領域１２が形成される。また、活性化アニールは、例えば、１０００℃、３０分間の条件で実施される。
【００５４】
また、高濃度ｎ型領域１２は、ｎ型ドーパントを含む材料からｎ型半導体基板１１へｎ型ドーパントを拡散させることにより形成してもよい。例えば、ｎ型ドーパントとしてＳｉを用いる場合は、Ｓｉを含む材料からなる膜をｎ型半導体基板１１へ成膜し、熱処理を施すことにより、Ｓｉをｎ型半導体基板１１へ拡散させる。
【００５５】
一方で、図２（ｂ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ法等により、下地基板１７上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ型半導体層１５、発光層１４、及びｐ型半導体層１３を順次エピタキシャル成長させる。
【００５６】
下地基板は、サファイア基板、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）基板、ＳｉＣ基板等の、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｎ結晶のエピタキシャル成長の下地基板として用いることのできる基板である。
【００５７】
ここで、ＡｌＮバッファ層は、例えば、１３００℃の成長温度で形成される。ｎ型半導体層１５は、例えば、１２００℃の成長温度で形成される。発光層１４は、例えば、１１２０℃の成長温度で形成される。ｐ型半導体層１３は、例えば、１１５０℃の成長温度で形成される。
【００５８】
次に、図２（ｃ）に示されるように、ｎ型半導体基板１１の高濃度ｎ型領域１２が形成された面と、下地基板１７上に形成されたｐ型半導体層１３の表面とを、表面活性化接合や原子拡散接合等により貼り合わせる。
【００５９】
次に、図２（ｄ）に示されるように、レーザーリフトオフ法等により下地基板１７を除去し、続けて、ＣＭＰ処理等によりＡｌＮバッファ層を除去する。
【００６０】
なお、積層体１８の上下は反転してもよい。すなわち、図１、２に示される例では、ｐ型半導体層１３がｎ型半導体基板１１と接しているが、ｎ型半導体層１５ｎ型半導体基板１１と接する構造であってもよい。
【００６１】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、窒化物半導体からなるｐ型半導体層１３、発光層１４、及びｎ型半導体層１５をｎ型半導体基板１１上にエピタキシャル成長させず、ｎ型半導体基板１１と異なる基板である支持基板１７上にエピタキシャル成長させた後にｎ型半導体基板１１に貼り合わせるため、ｎ型半導体基板１１が酸化物からなる場合であっても、ｐ型半導体層１３、発光層１４、及びｎ型半導体層１５のエピタキシャル成長時の雰囲気ガス等によるｎ型半導体基板１１の蒸発や劣化を防ぐことができる。
【００６２】
すなわち、第１の実施の形態によれば、ｎ型半導体基板１１の材料によらず、高品質のエピタキシャルウエハ１０を得ることができる。
【００６３】
また、積層体１８のｐ型半導体層１３をｎ型半導体基板１１に接合させる場合は、積層体１８をｎ型半導体基板１１上にエピタキシャル成長させる場合に生じる次のような問題を防ぐことができる。
【００６４】
第１に、ｐ型ドーパントはｎ型ドーパントと比較して結晶中を拡散しやすいため、ｐ型半導体層１３からの拡散を抑えるために、ｐ型半導体層を後から形成することが好ましいが、ｎ型半導体基板上にエピタキシャル成長させる場合には、ｐ型半導体層が積層体１８の中で最初に形成されるため、ｐ型ドーパントが大きく拡散してしまう。
【００６５】
しかし、第１の実施の形態によれば、支持基板１７上に積層体１８をエピタキシャル成長させることにより、ｐ型半導体層を積層体１８の中で最後に形成することができ、ｐ型ドーパントの拡散を抑えることができる。
【００６６】
第２に、ｐ型半導体層はｎ型半導体層と比較して結晶品質が悪く、ｎ型半導体基板１１がｐ型半導体層と同様に窒化物からなる場合は問題が少ないが、窒化物以外の材料からなる場合には、表面を平坦にするために厚くエピタキシャル成長させる必要がある。ｐ型半導体層はｎ型半導体層と比較して電気抵抗が大きいため、厚さの増加による電気抵抗の増加が大きく、発光素子の発光効率を低下させる。
【００６７】
しかし、第１の実施の形態によれば、ｐ型半導体層は窒化物半導体からなる発光層１４の上にエピタキシャル成長するため、このような問題が生じない。
【００６８】
なお、積層体１８のｐ型半導体層１３をｎ型半導体基板１１に接合させることによる効果については、以下の第２の実施の形態において説明する。
【００６９】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、第１の実施の形態のエピタキシャルウエハ１０を含む発光素子についての形態である。第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００７０】
（発光素子の構造）
図３は、第２の実施の形態に係る発光素子２０の垂直断面図である。発光素子２０は、ｎ型半導体基板１１と、ｎ型半導体基板１１の一方の表面に形成された高濃度ｎ型領域１２と、ｎ型半導体基板１１の高濃度ｎ型領域１２が形成された表面上にｎ型半導体基板１１と接するように形成されたｐ型半導体層１３と、ｐ型半導体層１３のｎ型半導体基板１１の反対側に形成されたｎ型半導体層１５と、ｐ型半導体層１３とｎ型半導体層１５に挟まれた発光層１４と、ｎ型半導体層１５の発光層１４と反対側の面上の負電極２２と、ｎ型半導体基板１１のｐ型半導体層１３と反対側の面上の正電極２１とを有する。
【００７１】
正電極２１及び負電極２２は、それぞれｎ型半導体基板１１及びｎ型半導体層１５にオーミック接合する電極である。
【００７２】
正電極２１は、例えば、厚さ５０ｎｍのＴｉ膜と厚さ１０００ｎｍのＡｕ膜の積層構造を有する。負電極２２は、例えば、厚さ５０ｎｍのＴｉ膜、厚さ５００ｎｍのＡｌ膜と厚さ１０００ｎｍのＰｔ／Ｗ膜の積層構造を有する。
【００７３】
正電極２１及び負電極２２は、例えば、フォトリソグラフィーと蒸着により各々の上記の積層構造を形成した後、窒素雰囲気中、５００℃、５分間の条件で熱処理を施すことにより得られる。
【００７４】
また、ｐ型半導体層１３、発光層１４、ｎ型半導体層１５から構成される積層体の側面は、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜２３に覆われる。
【００７５】
絶縁膜２３は、例えば、フォトリソグラフィーとドライエッチングによりｐ型半導体層１３、発光層１４、ｎ型半導体層１５から構成される積層体にメサ加工を施した後、その積層体の側面を覆うようにプラズマＣＶＤ等により絶縁膜を形成することにより得られる。負電極２２上の絶縁膜２３は、フォトリソグラフィーとエッチング等により、選択的に除去される。
【００７６】
また、負電極２２上には、例えば、厚さ１００ｎｍのＴｉ膜と厚さ３０００ｎｍのＡｕＳｎ膜の積層構造を有するパッド電極が形成される。
【００７７】
発光素子２０は、ウエハ状態のｎ型半導体基板１１をダイシングにより分割することによりチップ化される。チップ化された発光素子２０の平面形状は、例えば、一片の長さが３００μｍの正方形である。
【００７８】
発光素子２０の発光波長は、発光層１４を構成する結晶の組成等により決定される。そして、第１の実施の形態において説明したように、ｎ型半導体基板１１は、発光素子２０の発光波長に応じた組成を有することが好ましい。
【００７９】
なお、積層体１８の上下は反転してもよい。すなわち、図３に示される例では、ｐ型半導体層１３がｎ型半導体基板１１と接しているが、ｎ型半導体層１５ｎ型半導体基板１１と接する構造であってもよい。この場合、ｐ型半導体層１３に負電極２２が接続される。
【００８０】
発光素子２０は、例えば、ｎ型半導体基板１１側から光を取り出すＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、キャンタイプのステムにＡｕＳｎ共晶接合等を用いて実装される。
【００８１】
また、発光素子２０はレーザーダイオードであってもよい。レーザーダイオードである場合、光が発光層１４中で反射を繰り返して増幅されるような構造、例えば、発光層１４とｐ型半導体層１３、発光層１４とｎ型半導体層１５に屈折率差があり、発光層１４の側面が劈開面である構造を有する。
【００８２】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態に係る発光素子２０は第１の実施の形態に係るエピタキシャルウエハ１０を用いて形成されるため、ｎ型半導体基板１１の材料によらず、高品質の発光素子２０を得ることができる。
【００８３】
また、エピタキシャルウエハにおいてｎ型半導体基板にｐ型半導体層を接合させる場合には、発光素子を製造する際にｐ型半導体層よりも導電性に優れるｎ型半導体層に負電極を接続することができる。このため、発光素子の発光効率を向上させることができる。一方、ｎ型半導体基板の表面に高濃度ｎ型領域を形成することにより、ｎ型半導体基板と、異なる導電型のｐ型半導体層とを低抵抗で接合させることができる。
【００８４】
また、発光素子の発光層を含む積層体上に光取り出し効率を向上させるための凹凸を形成する場合は、積層体の最上層の厚さが凹凸を形成しない場合よりも厚い必要がある。従来の発光素子のように積層体の最上層がｐ型半導体層である場合、ｐ型半導体層の電気抵抗が大きいため、厚くすると発光効率が低下するという問題がある。しかし、上記実施の形態の発光素子においては、積層体の最上層が電気抵抗の小さいｎ型半導体層であるため、凹凸の形成のために厚さを増しても発光効率の低下が少ない。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００８６】
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００８７】
１０…エピタキシャルウエハ、  １１…ｎ型半導体基板、  １２…高濃度ｎ型領域、  １３…ｐ型半導体層、  １４…発光層、  １５…ｎ型半導体層、  １８…積層体、  ２０…発光素子、  ２１…正電極、  ２２…負電極
【図１】
2015201486.tif 000003
【図２】
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【図３】
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