(57)【要約】【課題】発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を基板上に成長させた後、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にほとんど物理的損傷を与えることなく基板を低コストで容易に剥離する。【解決手段】基板１１の一主面に磁歪材料からなる凸部１２を形成し、凸部１２の間の凹部１３に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を成長させた後、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５から横方向成長を行う。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１５上に、活性層１７を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させて発光ダイオード構造を形成する。その後、凸部１２に磁界を印加して磁歪を発生させることにより基板１１をこれらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する。【選択図】図２１
2008159620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は磁歪材料または電歪材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記凸部に磁界または電界を印加して上記凸部に磁歪または電歪を発生させることにより上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は水素吸蔵合金からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部に水素ガスを接触させることにより上記凸部に水素を吸蔵させて膨張させることにより上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部を酸化、窒化、硫化またはリチウム化して膨張させることにより上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は光を吸収する材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記凸部に光を照射して膨張または溶融させることにより上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項５】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は当該基板と異なる材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させ、当該第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が完全に会合する前に成長を終了する工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項６】
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の間の隙間を通して上記凸部をエッチング除去した後、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させることを特徴とする請求項５記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項７】
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の間の隙間を通して上記凸部をエッチング除去し、この隙間を上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と異なる材料により埋めた後、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させることを特徴とする請求項５記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項８】
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の間の隙間を通して上記凸部をエッチング除去し、当該凸部がエッチング除去された空間を光を吸収する材料により埋め、上記隙間を上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と異なる材料により埋めた後、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させることを特徴とする請求項５記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項９】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は磁歪材料または電歪材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させる工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記凸部に磁界または電界を印加して上記凸部に磁歪または電歪を発生させることにより上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１０】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は水素吸蔵合金からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させる工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部に水素ガスを接触させることにより上記凸部に水素を吸蔵させて膨張させることにより上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１１】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させる工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部を酸化、窒化、硫化またはリチウム化して膨張させることにより上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１２】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は光を吸収する材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させる工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記凸部に光を照射して膨張または溶融させることにより上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１３】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は当該基板と異なる材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させ、当該第２の層が完全に会合する前に成長を終了する工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１４】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は磁歪材料または電歪材料からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第４の層を成長させる工程と、
上記凸部に磁界または電界を印加して上記凸部に磁歪または電歪を発生させることにより上記基板を上記第４の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１５】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は水素吸蔵合金からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第４の層を成長させる工程と、
上記第４の層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部に水素ガスを接触させることにより上記凸部に水素を吸蔵させて膨張させることにより上記基板を上記第４の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１６】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第４の層を成長させる工程と、
上記凸部を酸化、窒化、硫化またはリチウム化して膨張させることにより上記基板を上記第４の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１７】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は光を吸収する材料からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第４の層を成長させる工程と、
上記凸部に光を照射して膨張または溶融させることにより上記基板を上記第４の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１８】
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は当該基板と異なる材料からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第５の層を成長させ、当該第５の層が完全に会合する前に成長を停止する工程と、
上記第５の層上に第６の層を成長させる工程と、
上記基板を上記第５の層および上記第６の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオードの製造方法および機能素子の製造方法に関し、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイオードの製造に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば垂直電流注入型のＧａＮ系発光ダイオードを製造する場合には、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させて発光ダイオード構造を形成し、その上に一方の電極を形成した後、このＧａＮ系半導体層からサファイア基板を剥離し、その裏面に他方の電極を形成する必要がある。従来、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させた後、このＧａＮ系半導体層からサファイア基板を剥離する技術としては、ＫｒＦエキシマーレーザによる波長２４８ｎｍのパルスレーザ光をサファイア基板を通してこのサファイア基板との界面の部分のＧａＮ系半導体層に照射して熱分解する技術が多く用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。最近、別の技術として、サファイア基板上に金属バッファ層を成長させてからその上にＧａＮ系半導体層を成長させた後、この金属バッファ層を化学エッチングにより除去することによりサファイア基板を剥離する技術が提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。そのほかの技術として、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させた後、温度を上下させて冷熱サイクルを加えることにより両者の熱膨張係数差によるひずみを生じさせることによりサファイア基板を剥離する技術も提案されている。
【０００３】
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett.72,599(1998)
【非特許文献２】［平成１８年６月７日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.cir.tohoku.ac.jp/j/3activity/seika/seika04/yao.html〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させた後、このＧａＮ系半導体層からサファイア基板を剥離するために、パルスレーザ光をサファイア基板との界面の近傍の部分のＧａＮ系半導体層に照射して熱分解する上述の従来の技術は、高価な設備を要するだけでなく、ＧａＮ系半導体層の剥離面が物理的損傷を受けたり荒れたりするため、剥離面をエッチングなどによって処理する必要があり、非生産的である。また、金属バッファ層を化学エッチングにより除去することによりサファイア基板を剥離する技術では、サファイア基板とＧａＮ系半導体層との間にはさまれた金属バッファ層をサイドエッチングする必要があるが、サファイア基板とＧａＮ系半導体層との間の隙間にエッチング液を途中で淀みを生ずることなく継続的に均一に供給することは容易ではないため、エッチングが不均一となったり、エッチングに長時間かかるなどの多くの点で問題がある。さらに、冷熱サイクルを加えることによりサファイア基板を剥離する技術では、ＧａＮ系半導体層に大きな負荷がかかるため、大きな物理的損傷が生じ、場合によっては亀裂破壊が生じてしまうおそれもある。
【０００５】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を基板上に成長させた後、この基板を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、垂直電流注入型の発光ダイオードを容易に製造することができる発光ダイオードの製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の結晶性の大幅な向上により発光効率が極めて高く、しかも一度のエピタキシャル成長により低コストで製造することができ、基板の凹凸加工も容易である発光ダイオードの製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、発光ダイオード、半導体レーザ、トランジスタなどを含む各種の機能素子の素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層その他の層を基板上に成長させた後、この基板をこれらの層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、垂直電流注入型の発光ダイオードなどの機能素子を容易に製造することができる機能素子の製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層その他の層の結晶性の大幅な向上により発光効率などの素子の性能が極めて高く、しかも一度のエピタキシャル成長により低コストで製造することができ、基板の凹凸加工も容易である機能素子の製造方法を提供することである。
上記課題および他の課題は、添付図面を参照した本明細書の記述により明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は磁歪材料または電歪材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記凸部に磁界または電界を印加して上記凸部に磁歪または電歪を発生させることにより上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法である。
【０００７】
基板の凸部を磁歪材料により構成する場合、この磁歪材料としては、純Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、ソフトフェライトなどの従来公知の強磁性体を用いることができるが、磁界の印加により大きな磁歪（磁気ひずみ）を発生させることができる超磁歪材料を用いることが好ましい。このような超磁歪材料としては、Ｔｂ−Ｄｙ−Ｆｅ系合金（Ｔｂ0.27Ｄｙ0.73Ｆｅ1.9 ）のほか、磁気モーメントの大きいランタノイド元素Ｒと鉄族元素Ｔ（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなど）とで構成されるラーベス型の立方晶材料（ＲＴ2 ）などが挙げられるが、これに限定されるものではない。磁歪材料としては、強磁性型形状記憶合金も大きな磁歪を得ることができるため好ましく、取り分け少なくともＦｅを含む合金、具体的には、例えば、Ｆｅ−Ｐｄ合金（例えば、Ｆｅ−３１．２原子％Ｐｄ合金）やＦｅ−Ｐｔ合金（例えば、Ｆｅ3 Ｐｔ合金など）などが挙げられるが、これに限定されるものではなく、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金なども挙げられる。特に、Ｆｅ−３１．２原子％Ｐｄ合金では最大約３％、Ｆｅ3 Ｐｔ合金では最大約２．３％もの巨大な磁歪を発生させることができる。強磁性型形状記憶合金における磁歪の発生はマルテンサイト変態によるものである。より詳細には、強磁性体の結晶内では磁気モーメントは容易軸方向を向いているが、強磁性型形状記憶合金では、いくつかの結晶学的方位の異なる領域（バリアント）から構成されている場合、それぞれのバリアント内で磁気モーメントは、そのバリアントの容易軸方向を向いており、外部から磁界を印加すると、静磁エネルギーを減少させるように磁気モーメントは磁界の方向に回転する。その際、磁気モーメントが容易軸方向と異なる方向となったバリアントは磁界の下で不安定となる。一方、磁気モーメントが磁界方向を向いたバリアントは磁界の下でも安定である。したがって、もしバリアント間の界面が容易に移動することができるならば、この不安定なバリアントは、隣接する安定なバリアントへと変換される。このバリアント変換に伴い、大きな磁歪が現れることになる。必要に応じて、凸部を二種類以上の磁歪材料により構成してもよく、凸部に磁歪材料以外の材料を含ませてもよい。
【０００８】
基板の凸部を電歪材料により構成する場合、この電歪材料としては、従来公知のものを用いることができ、具体的には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）、Ｂａ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 （ＰＺＴ）固溶体、Ｐｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −ＰｂＴｉＯ3 （ＰＭＮ−ＰＴ）固溶体、Ｐｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −ＰｂＴｉＯ（ＰＮＮ−ＰＴ）固溶体などが挙げられるが、これに限定されるものではない。必要に応じて、凸部を二種類以上の電歪材料により構成してもよく、凸部に電歪材料以外の材料を含ませてもよい。
【０００９】
凸部を構成する磁歪材料または電歪材料は、好適には、最も大きな磁歪または電歪が発生する方向が基板の一主面と垂直な方向になるように配置されるが、これに限定されるものではない。
凸部を構成する磁歪材料または電歪材料に印加する磁界または電界は直流磁界または直流電界であってもよいし、交流磁界または交流電界であってもよく、必要に応じて選ばれる。
【００１０】
凸部を構成する磁歪材料または電歪材料に磁界または電界を印加してこの凸部に磁歪または電歪を発生させることでこの凸部の厚さが大きくなると、この凸部の上下の基板と第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との間にこれらを互いに離す方向の力が働き、それによって、これらの第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と一体となった第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層基体と基板との間にもこれらを離す方向の力が働く。これと同時に、凸部と基板との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、基板を第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離することができる。この際、凸部が基板上に残されたり、凸部が破壊されたりすることもある。基板はその全てが剥離される場合だけでなく、部分的に剥離される場合もある。例えば、基板のうち凸部と結合した部分だけが剥離される場合もある。
【００１１】
第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の導電型は問わず、ｐ型、ｎ型、ｉ型のいずれであってもよく、互いに同一導電型であってもそうでなくてもよく、さらには第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層あるいは第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層内に互いに導電型が異なる二つ以上の部分が混在してもよい。
典型的には、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際に、基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して垂直方向に転位が発生し、この転位が上記の三角形状の断面形状となる状態の第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の斜面またはその近傍に到達したとき、上記の一主面に平行な方向に、三角形状部から遠ざかるように屈曲する。ここで、三角形状の断面形状あるいは三角形状部における三角形状とは、正確な三角形だけでなく、例えば頂部が丸まったものなど、近似的に三角形とみなすことができるものも含むことを意味する（以下同様）。また、好適には、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長初期に、基板の凹部の底面に複数の微小核が生成し、これらの微小核が成長し合体して行く過程で基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して垂直方向に発生する転位が、上記の一主面に平行な方向に繰り返し屈曲される。こうすることで、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時に上部に抜ける転位を少なくすることができる。
【００１２】
典型的には、基板の一主面に凸部と凹部とを交互に周期的に形成する。この場合、凸部および凹部の周期は、好適には、３〜５μｍであるが、これに限定されるものではない。また、凸部の底辺の長さと凹部の底辺の長さとの比は、好適には０．５〜３であり、最も好適には０．５付近であるが、これに限定されるものではない。基板の一主面から見たこの凸部の高さは、好適には０．３μｍ以上、より好適には１μｍ以上であるが、これに限定されるものではない。この凸部は、好適には基板の一主面に対して傾斜した側面（例えば、基板の一主面と接する側面）を有し、この側面と基板の一主面とのなす角度をθとすると、光の取り出し効率の向上を図る観点より、例えば、好適には１００°＜θ＜１６０°、より好適には１３２°＜θ＜１３９°あるいは１４７°＜θ＜１５４°であり、最も好適には１３５°あるいは１５２°であるが、これに限定されるものではない。この凸部の断面形状は、種々の形状であってよく、その側面も平面だけでなく曲面であってもよいが、例えば、ｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数）、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形などであり、これらの中でも基板の一主面から見て最も高い位置に頂点を一つ持つものが望ましく、特に三角形あるいはその頂部を切除したものや頂部が丸まっているものが最も望ましい。凹部の断面形状も種々の形状であってよいが、例えば、ｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数）、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているものや、円形、楕円形などである。光の取り出し効率の向上を図る観点より、好適には、この凹部の断面形状は逆台形状とする。ここで、逆台形状とは、正確な逆台形だけでなく、近似的に逆台形とみなすことができるものも含むことを意味する（以下同様）。この場合、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の転位密度を最小化する観点より、好適には、凹部の深さ（凸部の高さと同じ）をｄ、凹部の底面の幅をＷg 、三角形状の断面形状となる状態の第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の斜面と基板の一主面とがなす角度をαとしたとき、２ｄ≧Ｗg ｔａｎαが成立するように、ｄ、Ｗg 、αを決める。αは通常一定であるため、この式が成立するようにｄ、Ｗg を決める。ｄは、大きすぎると原料ガスが凹部の内部に十分に供給されず、凹部の底面からの第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長に支障を来し、逆に小さすぎると基板の凹部だけでなく、その両側の凸部にも第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長してしまうため、これらを防止する観点より、一般的には０．５μｍ＜ｄ＜５μｍの範囲内に選ばれ、典型的には１．０±０．２μｍの範囲内に選ばれるが、これに限定されるものではない。Ｗg は、一般的には０．５〜５μｍであり、典型的には２±０．５μｍの範囲内に選ばれるが、これに限定されるものではない。また、凸部の上面の幅Ｗt は、凸部の断面形状が三角形状の場合は０であるが、凸部の断面形状が台形状の場合は、この凸部は第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の横方向成長に使用する領域であるため、長ければ長いほ��転位密度の少ない部分の面積を大きくすることができる。凸部の断面形状が台形状の場合、Ｗt は一般的には１〜１０００μｍ、例えば４±２μｍの範囲内であるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
凸部または凹部は、例えば、基板上の一方向にストライプ状に延在するようにしてもよいし、少なくとも互いに交差する第１の方向および第２の方向にストライプ状に延在するようにすることにより凸部がｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数）、具体的には三角形、四角形、五角形、六角形など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まっているもの、円形、楕円形、点状などの二次元パターンとなるようにしてもよい。好適な一つの例では、凸部が六角形の平面形状を有し、この凸部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凸部を囲むように凹部が形成される。こうすることで、活性層から放出される光を３６０°の全方向に効率よく取り出すことができる。あるいは、凹部が六角形の平面形状を有し、この凹部が蜂の巣状に二次元配列しており、この凹部を囲むように凸部が形成されるようにしてもよい。基板の凹部がストライプ状である場合、この凹部は、例えば、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の〈１−１００〉方向に延在し、あるいは、基板として例えばサファイア基板を用いる場合にはこのサファイア基板の〈１１−２０〉方向に延在してもよい。凸部は、例えば、ｎ角錐（ただし、ｎは３以上の整数）、具体的には三角錐、四角錐、五角錐、六角錐など、あるいはこれらの角部を切除したものや角が丸まったもの、円錐、楕円錐などである。
【００１４】
基板の凹部にのみ第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる観点より、例えば、凸部の少なくとも表面を非晶質層により形成してもよい。この非晶質層は成長マスクとなるものである。これは、非晶質層上では成長時に核形成が起きにくいことを利用したものである。この非晶質層は、各種の成膜法により基板上に成膜したり、金属などにより凸部を形成し、この凸部の表面を酸化することなどにより形成してもよい。この非晶質層は、例えば、ＳｉＯx 膜（ＳｉＯ2 膜など）、ＳｉＮx 膜、非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）膜、非晶質ＣｒＮ膜あるいはこれらの二種類以上の積層膜などであり、一般的には絶縁膜である。
第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層には、これと電気的に接続された状態で第１の導電型側の電極を形成する。同様に、第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にも、これと電気的に接続された状態で第２の導電型側の電極を形成する。
【００１５】
上述のように、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時に上部に抜ける転位を少なくすることができるが、上部に抜けた転位は上層の第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に伝播し、貫通転位となる。この貫通転位は、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの凹部に対応する部分（凹部の上の部分）に集中する。この貫通転位およびその近傍は結晶性が悪く、非発光中心が多く存在するため、発光効率を低下させ、特に活性層に存在する非発光中心は発光効率に大きな悪影響を及ぼす。そこで、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの凹部に対応する部分を、第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面から深さ方向に、少なくとも第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が露出するまで除去することにより溝を形成すると、この貫通転位のうちの少なくとも活性層およびその上層に発生したものを除去することができるため、非発光中心を大幅に減少させることができる。この除去する部分の幅は、例えばこの貫通転位の全部または大部分を除去することができる幅であればよく、凹部の幅と同じでも凹部の幅より小さくても凹部の幅より大きくてもよい。この除去は、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などの各種の方法により行うことができる。一方、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる際、凸部の上の部分の第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の会合部には貫通転位が集中し、この第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の貫通転位が上層の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に伝播する。この貫通転位は、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの互いに隣接する凹部の間の中央部に対応する部分（凹部の間の中央部の上の部分）に集中する。そこで、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの互いに隣接する凹部の間の中央部に対応する部分を、第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面から深さ方向に、少なくとも第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が露出するまで除去することにより溝を形成すると、この貫通転位のうちの少なくとも活性層およびその上層に発生したものを除去することができるため、非発光中心を大幅に減少させることができる。この除去する部分の幅は、例えばこの貫通転位の全部または大部分を除去することができる幅であればよい。この除去も、例えば、ＲＩＥ法、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などの各種の方法により行うことができる。
【００１６】
上述のように、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの凹部および／または互いに隣接する凹部の間の中央部に対応する部分に溝を形成した後、活性層からの発光波長の光に対して透明な誘電体によりこの溝を埋め、この際、この誘電体の表面が凹部および／または凸部を有し、および／または、この誘電体が光散乱粒子を含むようにしてもよい。この誘電体は、好適には、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の屈折率よりも小さい屈折率を有するが、これに限定されるものではない。この後、典型的には、この第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第２の導電型側の電極を、溝を埋めた誘電体の表面を覆うように形成する。この誘電体の表面には、必要に応じて、活性層からの発光波長の光の反射率が高い高反射材料からなる反射膜を形成する。この第２の導電型側の電極の材料としては、好適には、活性層からの発光波長の光の反射率が高い高反射材料が用いられる。
【００１７】
上記の溝を埋める誘電体の表面が凹部および／または凸部を有する場合、活性層から発生した光などのうち、第２の導電型側の電極と溝を埋めた誘電体との界面の凹部および／または凸部に入射した光は、この凹部および／または凸部の面で反射される。ここで、この光の入射点を通る、基板の主面の法線と入射光とのなす角度をθ1 、この法線と反射光とのなす角度をθ2 とすると、θ1 ＞θ2 となる光の量ができるだけ多くなるように凹部および／または凸部の面の傾斜角度を選ぶのが望ましい。凹部および／または凸部を形成せず、第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面が平坦で、基板と第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とが互いに平行である場合には、活性層から発生した光が第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とその上に形成される第２の導電型側の電極との界面に大きな入射角で入射すると、この界面でほぼ入射角と等しい反射角で反射されて基板側に向かい、この基板の主面に対する光の入射角が臨界角よりも大きいとこの基板の主面で全反射され、第１〜第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および活性層の内部でこの反射を繰り返し、その過程で活性層などにより吸収されて次第に減衰するため、その分だけ外部に取り出すことができる光の量が少なくなるのに対し、溝を埋める誘電体の表面が凹部および／または凸部を有する場合には、上述のようにθ1 ＞θ2 とすることができることにより、この問題がなくなり、最終的に外部に取り出すことができる光の量を多くすることができる。溝を埋める誘電体は、無機物質でも有機物質でもよく、溝を埋めた後のプロセスの温度などに応じて適宜最適なものが用いられる。誘電体は、具体的には、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、ポリイミド、水ガラスを固化してガラスとしたものなどであるが、これに限定されるものではない。また、溝を誘電体で埋め、その表面に凹部および／または凸部を形成するためには、例えば、誘電体としてＳｉＯ2 を用いる場合には、真空蒸着やスパッタリングなどの真空プロセスを用いて第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にＳｉＯ2 を成膜して溝を埋めた後、リソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてこの誘電体をパターニングする。あるいは、誘電体としてポリイミドを用いる場合には、例えば、ポリエチレングリコールジメタクリレートなどからなる親水性のフォトレジスト膜を溝以外の部分の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に形成した後、疎水性のポリイミド前駆体溶液をスピンコート法などにより成膜して溝を埋め、フォトレジスト膜を除去した後、焼成を行ってこのポリイミド前駆体溶液からなる膜を固化させることにより溝を埋めるポリイミドの表面を凸形状にすることができる。
【００１８】
一方、溝を埋めた誘電体が光散乱粒子を含む場合には、活性層から発生した光などがこの光散乱粒子に入射すると散乱されることにより、θ1 ＞θ2 となる光の量が多くなる。この光散乱粒子は、活性層からの発光波長の光を効率よく散乱することができるように、その大きさ（粒径）や材質などが選択される。この光散乱粒子は、具体的には、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化シリコン、窒化ホウ素、チタン酸バリウム、シリコンカーバイドなどにより形成することができるが、これに限定されるものではない。この光散乱粒子の粒径は、この光散乱粒子による光の吸収損失を少なくするために、一般的には活性層からの光の波長（発光波長）と同程度またはそれ以下に選ばれ、具体的には、例えば２０〜１０００ｎｍに選ばれる。溝をこの光散乱粒子を含む誘電体で埋めるためには、例えば、この光散乱粒子を分散させた水ガラスやポリイミド前駆体溶液をスピンコート法などにより成膜して溝を埋め、焼成を行ってガラスやポリイミドにする。
好適には、溝を埋める誘電体の表面が凹部および／または凸部を有し、かつ、この誘電体が光散乱粒子を含むようにする。こうすることで、θ1 ＞θ2 となる光の量がより一層多くなる。
【００１９】
なお、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの凹部および／または互いに隣接する凹部の間の中央部に対応する部分を、第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面から深さ方向に、基板が露出するまで除去することにより溝を形成することで、貫通転位をほとんど除去することができる。
【００２０】
基板としては種々のものを用いることができる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と異なる物質からなる基板としては、具体的には、例えば、サファイア（ｃ面、ａ面、ｒ面などを含み、これらの面からオフした面のものも含む）、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＬｉＭｇＯ、ＧａＡｓ、スピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 、ＳｃＡｌＭｇＯ4 ）、ガーネット、ＣｒＮ（例えば、ＣｒＮ（１１１））などからなる基板を用いることができ、好適には、これらの材料からなる六方晶基板または立方晶基板、より好適には六方晶基板を用いる。基板としては、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（ＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮなど）からなる基板を用いてもよい。あるいは、基板として、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と異なる物質からなる基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に上記の凸部を形成したものであってもよい。
なお、例えば、基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層などの層を成長させたものを基板として用いる場合、凸部の材料はこの凸部の直下の層と異なる材料のものが用いられる。
【００２１】
第１〜第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および活性層を構成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、最も一般的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなり、より具体的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）からなり、典型的には、ＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｚ≦１）からなり、具体例を挙げると、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどからなる。第１〜第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および活性層を構成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、例えばＧａＮにＢやＣｒなどを含ませると転位の屈曲を促進する効果があるので、ＢＧａＮ、ＧａＮにＢをドープしたＧａＮ：Ｂ、ＧａＮにＣｒをドープしたＧａＮ：Ｃｒなどからなるものであってもよい。特に最初に基板の凹部に成長させる第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層としては、好適には、ＧａＮ、ＩｎX Ｇａ1-x Ｎ（０＜ｘ＜０．５）、ＡｌX Ｇａ1-x Ｎ（０＜ｘ＜０．５）、ＡｌX Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．２）からなるものが用いられる。第１の導電型はｎ型であってもｐ型であってもよく、それに応じて第２の導電型はｐ型またはｎ型である。また、基板上に最初に成長させるいわゆる低温バッファ層としてはＧａＮバッファ層、ＡｌＮバッファ層、ＡｌＧａＮバッファ層などが一般的に用いられるが、これらにＣｒをドープしたものやＣｒＮバッファ層などを用いてもよい。
【００２２】
第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の厚さは、必要に応じて選ばれ、典型的には数μｍ程度以下であるが、用途などによってはより厚く、例えば数１０〜３００μｍ程度であってもよい。
第１〜第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および活性層を構成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法としては、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長あるいはハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などの各種のエピタキシャル成長法を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
第２の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は水素吸蔵合金からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部に水素ガスを接触させることにより上記凸部に水素を吸蔵させて膨張させることにより上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法である。
【００２４】
凸部を構成する水素吸蔵合金としては、例えば、ＡＢ2 型合金、ＡＢ5 型合金、Ｔｉ−Ｆｅ系合金、Ｖ系合金、Ｍｇ合金、Ｐｄ系合金、Ｃａ系合金などが挙げられる。ＡＢ2 型合金は、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケルなどの遷移元素の合金をベースとしたものはラーベス相と呼ばれる六方晶ベースの構造を有し、高い水素密度を得ることが可能である。ＡＢ5 型合金は、希土類元素、ニオブ、ジルコニウム１に対して触媒効果を有するニッケル、アルミニウムなどの遷移元素５を含む合金をベースとしたものであり、ＬａＮｉ5 が代表例である。Ｔｉ−Ｆｅ系合金は、比較的空隙の多い体心立方晶の金属間化合物をベースとしたものである。Ｖ系合金は、水素と効率良く反応することが知られているＶ（バナジウム）をベースとした比較的空隙の多い体心立方晶の合金である。Ｍｇ合金は、７．６重量％もの水素を吸蔵することができるＭｇ（マグネシウム）をベースとするものである。Ｐｄ系合金は、自己の体積の９３５倍もの大量の水素を吸蔵することができる合金である。Ｃａ系合金は、水素との親和力が強いＣａ（カルシウム）とニッケルなどの遷移元素との合金が中心である。
【００２５】
この第２の発明においては、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に形成した溝を通して水素吸蔵合金からなる凸部に水素ガスを接触させることによりこの凸部に水素を吸蔵させる際には、この水素ガスをある圧力以上に加圧するが、これは従来公知の技術である。このように凸部に水素を吸蔵させて膨張させると、第１の発明におけると同様に、この凸部の厚さが大きくなり、この凸部の上下の基板と第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との間にこれらを互いに離す方向の力が働き、それによって、これらの第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と一体となった第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と基板との間にもこれらを離す方向の力が働く。これと同時に、凸部と基板との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、基板を第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離することができる。
第２の発明および後述の第３〜第１０の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２６】
第３の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部を酸化、窒化、硫化またはリチウム化して膨張させることにより上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法である。
【００２７】
凸部を構成する酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料としては、例えば、酸化することが可能な材料は、半導体や金属または合金などが挙げられる。半導体としては、例えばシリコン（Ｓｉ）（アモルファスＳｉ、多結晶Ｓｉ、単結晶Ｓｉ）が挙げられ、金属としては、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）などが挙げられる。
【００２８】
この第３の発明においては、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に形成した溝を通して酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料からなる凸部に酸化種、窒化種、硫化種またはリチウム化種を接触させることによりこの凸部を酸化、窒化、硫化またはリチウム化すると、これに伴ってこの凸部が膨張して厚さが大きくなり、この凸部の上下の基板と第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との間にこれらを互いに離す方向の力が働き、それによって、これらの第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と一体となった第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層基体と基板との間にもこれらを離す方向の力が働く。これと同時に、凸部と基板との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、基板を第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離することができる。
【００２９】
第４の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は光を吸収する材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記凸部に光を照射して膨張または溶融させることにより上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法である。
【００３０】
この第４の発明において、凸部を構成する、光を吸収する材料としては、各種の材料を用いることができ、具体的には、例えば、シリコン（Ｓｉ）（アモルファスＳｉ、多結晶Ｓｉ、単結晶Ｓｉ）が挙げられるが、これに限定されるものではない。この光は、基板を通して凸部に照射する場合には、この基板を透過する波長のものが用いられ、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を通して凸部に照射する場合には、これらの半導体層を透過する波長のものが用いられる。この光としては、好適には、各種のレーザ光源によるレーザ光が用いられるが、これに限定されず、発光ダイオードによる光や各種のランプ光源による光などを用いることもできる。
【００３１】
この第４の発明においては、外部から凸部に光を照射して吸収させるとこの凸部が加熱されて膨張または溶融する結果、この凸部の厚さが大きくなり、この凸部の上下の基板と第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との間にこれらを互いに離す方向の力が働き、それによって、これらの第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と一体となった第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層基体と基板との間にもこれらを離す方向の力が働く。これと同時に、凸部と基板との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、基板を第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離することができる。
【００３２】
第５の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は当該基板と異なる材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させ、当該第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が完全に会合する前に成長を終了する工程と、
上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させる工程と、
上記基板を上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、上記活性層および上記第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離する工程と
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法である。
【００３３】
この第５の発明においては、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の間の隙間を通して凸部をエッチング除去した後、この第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させるようにしてもよい。このエッチングは、典型的にはウエットエッチングであるが、プラズマエッチングなどのドライエッチングを用いてもよい。この後、例えば従来公知のレーザ剥離法と同様にして、基板を通してこの基板との界面の部分の第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にレーザ光を照射することにより基板を第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離することができる。あるいは、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の間の隙間を通して凸部をエッチング除去し、この隙間を第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と異なる材料により埋めた後に、この第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させ、その後、基板を剥離するようにしてもよい。あるいは、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の間の隙間を通して凸部をエッチング除去し、この凸部がエッチング除去された空間を光を吸収する材料により埋め、上記の隙間を第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と異なる材料により埋めた後に、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第１の導電型の第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第２の導電型の第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させ、その後、基板を剥離するようにしてもよい。この場合、第４の発明と同様に、この凸部がエッチング除去された空間（空洞）に埋め込まれた材料に外部から光を照射して吸収させるとこの材料が加熱されて膨張または溶融する結果、この材料の厚さが大きくなり、この材料の上下の基板と第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との間にこれらを互いに離す方向の力が働き、それによって、これらの第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と一体となった第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層基体と基板との間にもこれらを離す方向の力が働く。これと同時に、この材料と基板との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、基板を第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から剥離することができる。
【００３４】
この第５の発明においては、凸部の材料は、各種のものであってよく、導電性の有無も問わないが、例えば、酸化物や窒化物や炭化物などの誘電体、金属や合金などの導電体（透明導電体を含む）などであり、第１〜第４の発明における凸部を構成する材料も含まれる。酸化物としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯx ）、酸化チタン（ＴｉＯx ）、酸化タンタル（ＴａＯx ）などを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。窒化物としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮx ）、ＴｉＮ、ＷＮ、ＳｉＯＮ、ＣｒＮ、ＣｒＮＯなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。炭化物としては、ＳｉＣ、ＨｆＣ、ＺｒＣなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。金属または合金としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＡｇＮｉ、ＡｇＰｄ、ＡｕＮｉ、ＡｕＰｄ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。透明導電体としては、ＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛複合酸化物）、ＺＯ（酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、酸化スズなどを用いることができ、これらの二種類以上を混合して、または積層膜の形で用いることもできる。
【００３５】
第１〜第５の発明による発光ダイオードの製造方法により製造される発光ダイオードは各種の装置または機器に用いることができる。具体的には、例えば、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを例えば配線基板などの各種の基板上にそれぞれ複数個配列した光源セルユニット、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイなどにおいて、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードとして用いることができる。
【００３６】
第６の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は磁歪材料または電歪材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させる工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記凸部に磁界または電界を印加して上記凸部に磁歪または電歪を発生させることにより上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００３７】
第７の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は水素吸蔵合金からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させる工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部に水素ガスを接触させることにより上記凸部に水素を吸蔵させて膨張させることにより上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００３８】
第８の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させる工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部を酸化、窒化、硫化またはリチウム化して膨張させることにより上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００３９】
第９の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は光を吸収する材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させる工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記凸部に光を照射して膨張または溶融させることにより上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００４０】
第１０の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は当該基板と異なる材料からなるものを用い、当該基板の凹部に、その底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させる工程と、
上記第１の層から上記基板上に第２の層を横方向成長させ、当該第２の層が完全に会合する前に成長を終了する工程と、
上記第２の層上に第３の層を成長させる工程と、
上記基板を上記第１の層、上記第２の層および上記第３の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００４１】
第１１の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は磁歪材料または電歪材料からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第４の層を成長させる工程と、
上記凸部に磁界または電界を印加して上記凸部に磁歪または電歪を発生させることにより上記基板を上記第４の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００４２】
第１２の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は水素吸蔵合金からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第４の層を成長させる工程と、
上記第４の層のうちの上記凸部の上の部分を除去することにより溝を形成し、この溝の内部に上記凸部を露出させる工程と、
上記溝を通して上記凸部に水素ガスを接触させることにより上記凸部に水素を吸蔵させて膨張させることにより上記基板を上記第４の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００４３】
第１３の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第４の層を成長させる工程と、
上記凸部を酸化、窒化、硫化またはリチウム化して膨張させることにより上記基板を上記第４の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００４４】
第１４の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は光を吸収する材料からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第４の層を成長させる工程と、
上記凸部に光を照射して膨張または溶融させることにより上記基板を上記第４の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００４５】
第１５の発明は、
一主面に複数の凸部を有する基板であって当該凸部は当該基板と異なる材料からなるものを用い、当該基板の凹部に空隙を形成しないで当該基板上に第５の層を成長させ、当該第５の層が完全に会合する前に成長を停止する工程と、
上記第５の層上に第６の層を成長させる工程と、
上記基板を上記第５の層および上記第６の層から剥離する工程と
を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
【００４６】
第６〜第１５の発明において、第１〜第６の層は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のほか、ウルツ鉱型（wurtzit)構造、より一般的には六方晶系の結晶構造を有する他の半導体、例えばＺｎＯ、α−ＺｎＳ、α−ＣｄＳ、α−ＣｄＳｅなど、さらにはＣｒＮ（１１１）などの他の結晶構造を有する各種の半導体からなるものであってもよい。これらの半導体を用いた半導体素子には、一般的な発光ダイオード、サブバンド間遷移発光型（量子カスケード型）発光ダイオード、通常の半導体レーザ、サブバンド間遷移発光型（量子カスケード型）半導体レーザのような発光素子のほか、フォトダイオードなどの受光素子あるいはセンサ、太陽電池、さらには高電子移動度トランジスタなどの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）やヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）などのバイポーラトランジスタのようなトランジスタに代表される電子走行素子が含まれる。
【００４７】
機能素子は、上記の半導体素子（発光素子、受光素子、電子走行素子など）のほかに、圧電素子、焦電素子、光学素子（非線形光学結晶を用いる第２次高調波発生素子など）、誘電体素子（強誘電体素子を含む）、超伝導素子なども含む。この場合、第１〜第６の層の材料は、半導体素子では上記のような各種の半導体を用いることができ、圧電素子、焦電素子、光学素子、誘電体素子、超伝導素子などでは、六方晶系の結晶構造を有する酸化物などの各種の材料を用いることができる。
機能素子として発光ダイオードあるいは半導体レーザを含むものを用いることにより、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイなど、さらには発光ダイオードあるいは半導体レーザを光源とするプロジェクタあるいはリアプロジェクションテレビ、グレーティングライトバルブなどの電子機器を構成することができる。
【００４８】
上述のように構成された第１〜第４の発明においては、磁界印加などの外部からの操作により、凸部を基板の主面に垂直な方向に伸長させることができ、基板を第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から容易に剥離することができる。この剥離の際には、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にほとんど物理的損傷が生じないようにすることができる。
【００４９】
また、第１〜第５の発明においては、基板の凹部の底面から第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長を開始し、途中でこの底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることによりこの凹部を隙間なく埋めることができる。そして、こうして成長された第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる。このとき、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層では、基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して垂直方向に転位が発生し、この転位が第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の斜面またはその近傍に到達し、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長に伴い、この転位はそこから基板の一主面に平行な方向に屈曲する。第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を十分に厚く成長させた時点で、この基板の一主面に平行な転位の上の部分は転位密度が極めて少ない領域となる。また、この方法では、第１〜第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および活性層を一回のエピタキシャル成長により成長させることができる。さらに、基板上にこの基板と異なる材料からなる凸部を形成することは、基板をドライエッチングなどにより直接加工して凹凸を形成するのに比べて非常に簡単であり、加工精度も一般に高い。
【００５０】
上述のように構成された第６〜第９の発明においては、磁界印加などの外部からの操作により、凸部を基板の主面に垂直な方向に伸長させることができ、基板を第１の層、第２の層および第３の層から容易に剥離することができる。この剥離の際には、これらの層にほとんど物理的損傷が生じないようにすることができる。
また、第６〜第１０の発明においては、基板の凹部の底面から第１の層の成長を開始し、途中でこの底面を底辺とする三角形状の断面形状となる状態を経て第１の層を成長させることによりこの凹部を隙間なく埋めることができる。そして、こうして成長された第１の層から第２の層を横方向成長させる。このとき、第１の層では、基板の凹部の底面との界面から基板の一主面に対して垂直方向に転位が発生し、この転位が第１の層の斜面またはその近傍に到達し、第２の層の成長に伴い、この転位はそこから基板の一主面に平行な方向に屈曲する。第２の層を十分に厚く成長させた時点で、この基板の一主面に平行な転位の上の部分は転位密度が極めて少ない領域となる。また、この方法では、第１〜第３の層を一回のエピタキシャル成長により成長させることができる。さらに、基板上にこの基板と異なる材料からなる凸部を形成することは、基板をドライエッチングなどにより直接加工して凹凸を形成するのに比べて非常に簡単であり、加工精度も一般に高い。
【００５１】
上述のように構成された第１１〜第１４の発明においては、磁界印加などの外部からの操作により、凸部を基板の主面に垂直な方向に伸長させることができ、基板を第４の層または第５の層および第６の層から容易に剥離することができる。この剥離の際には、これらの層にほとんど物理的損傷が生じないようにすることができる。
また、第１１〜第１５の発明において、基板上にこの基板と異なる材料からなる凸部を形成することは、基板をドライエッチングなどにより直接加工して凹凸を形成するのに比べて非常に簡単であり、加工精度も一般に高い。
【発明の効果】
【００５２】
この発明によれば、発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を基板上に成長させた後、この基板を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、垂直電流注入型の発光ダイオードを容易に製造することができる。また、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の結晶性が良好となるため、その上に成長させる第３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、活性層および第４の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の結晶性も大幅に向上することから、発光効率が極めて高い発光ダイオードを得ることができる。しかも、一回のエピタキシャル成長により発光ダイオードを製造することができるため、低コストである。さらに、基板の凹凸加工も容易であり、加工精度も高い。そして、この発光効率が高い発光ダイオードを用いて、例えば、高性能の光源セルユニット、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオード光通信装置、光空間伝送装置、各種の電子機器などを実現することができる。
また、各種の機能素子の素子構造を形成する層を基板上に成長させた後、この基板をこれらの層にほとんど物理的損傷を与えることなく低コストで容易に剥離することができ、垂直電流注入型の発光ダイオードなどの機能素子を容易に製造することができる。また、この素子構造を形成する層の結晶性の大幅な向上により発光効率などの素子性能が極めて高く、しかも一度のエピタキシャル成長により低コストで製造することができ、基板の凹凸加工も容易である。そして、この高性能の機能素子を用いて、高性能の各種の電子機器などを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
まず、以下の実施形態において発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長に用いる成長方法について説明する。
図１〜図３はこの成長方法を工程順に示す。
【００５４】
図１Ａに示すように、まず、平坦な一主面を有し、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と異なる材料からなる基板１１を用意し、この基板１１上に断面形状が二等辺三角形状の凸部１２を所定の平面形状で周期的に形成する。凸部１２の間には逆台形状の断面形状を有する凹部１３が形成される。この基板１１としては、例えばすでに述べたものを用いることができるが、具体的には、例えばサファイア基板であり、その主面は例えばｃ面である。凸部１２および凹部１３の平面形状はすでに述べた各種の平面形状とすることができるが、例えば、図４に示すように、凸部１２および凹部１３とも一方向に延在するストライプ形状を有する場合や、図５に示すように、凸部１２が六角形の平面形状を有し、これを蜂の巣状に二次元配列した場合などである。典型的には、図４における点線の方向（ストライプに直交する方向）が後述の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５のａ軸と平行となり、図５における点線の方向（最隣接の凸部１２間を結ぶ方向）が、後述の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５のｍ軸と平行となるようにする。例えば、基板１１がサファイア基板である場合、図４におけるストライプ形状の凸部１２および凹部１３の延在方向はサファイア基板の〈１−１００〉方向であり、図５における凹部１３の延在方向は同じくサファイア基板の〈１−１００〉方向である。これらの延在方向はサファイア基板の〈１１−２０〉方向であってもよい。
【００５５】
基板１１上に断面形状が二等辺三角形状の凸部１２を形成するためには、従来公知の方法を用いることができる。例えば、ＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより基板１１の全面に凸部１２の材料となる膜を形成する。次に、この膜上に所定形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などにより、テーパーエッチングが行われる条件で、このレジストパターンをマスクとしてこの膜をエッチングすることにより、断面形状が二等辺三角形状の凸部１２が形成される。
【００５６】
次に、サーマルクリーニングなどを行うことによりこの基板１１および凸部１２の表面を清浄化した後、この基板１１上に従来公知の方法により例えば５５０℃程度の成長温度で例えばＧａＮバッファ層、ＡｌＮバッファ層、ＣｒＮバッファ層、ＣｒドープＧａＮバッファ層あるいはＣｒドープＡｌＮバッファ層（図示せず）を成長させる。次に、例えばＭＯＣＶＤ法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長を行う。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は例えばＧａＮである。このとき、図１Ｂに示すように、まず凹部１３の底面から成長を開始させ、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる微小核１４を複数生成させる。次に、図１Ｃに示すように、微小核１４の成長および合体の過程を経て、凹部１３の底面を底辺とし、基板１１の主面に対して傾斜したファセットを斜面に有する二等辺三角形状の断面形状となるように窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を成長させる。この例では、この二等辺三角形状の断面形状の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の高さは凸部１２の高さより大きい。例えば、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の延在方向はその〈１−１００〉方向であり、その斜面のファセットは（１−１０１）面である。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５は、アンドープであっても、ｎ型不純物またはｐ型不純物をドープしてもよい。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長条件については後述する。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の延在方向はその〈１１−２０〉方向であってもよい。
【００５７】
引き続いて、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長をその斜面のファセット面方位を維持しながら行うことにより、図２Ａに示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の両端部が凸部１２の側面の下部まで成長して断面形状が五角形状となる状態とする。
次に、成長条件を横方向成長が支配的となる条件に設定して成長を続けると、図２Ｂに示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５は、矢印で示すように横方向成長して断面形状が六角形状となる状態で凸部１２の上に広がって行く。図２Ｂ中、点線は成長途中の成長界面を示す（以下同様）。
さらに横方向成長を続けると、図２Ｃに示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５はその厚さを増しながら成長し、遂には隣接する凹部１３から成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５同士が凸部１２上で接触し、会合する。
引き続いて、図２Ｃに示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５をその表面が基板１１の主面と平行な平坦面となるまで横方向成長させる。こうして成長された窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５は、凹部１３の上の部分の転位密度が極めて低くなる。
なお、場合によっては、図１Ｃに示す状態から、図２Ａに示す状態を経ないで、図２Ｂに示す状態に直接移ることも可能である。
【００５８】
次に、図３に示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を順次エピタキシャル成長させる。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５はｎ型であるとする。
【００５９】
上記の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長原料は、例えば、Ｇａの原料としてはトリエチルガリウム（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ、ＴＥＧ）またはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、Ａｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）、Ｉｎの原料としてはトリエチルインジウム（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｉｎ、ＴＥＩ）またはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｎの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばシラン（ＳｉＨ4 ）あるいはジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス（メチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）、ビス（エチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。また、上記の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、例えば、Ｈ2 ガスが用いられる。
【００６０】
ここでは、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の貫通転位密度を最小化するために、凹部１３の底面の幅Ｗg 、凹部１３の深さ、すなわち凸部１２の高さｄ、および、図１Ｃに示す状態の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の斜面と基板１１の主面とのなす角度αが下記の式を満たすように決められている（図６参照）。
２ｄ≧Ｗg ｔａｎα
例えば、Ｗg ＝２．１μｍ、α＝５９°の場合にはｄ≧１．７５μｍ、Ｗg ＝２μｍ、α＝５９°の場合にはｄ≧１．６６μｍ、Ｗg ＝１．５μｍ、α＝５９°の場合にはｄ≧１．２４５μｍ、Ｗg ＝１．２μｍ、α＝５９°の場合にはｄ≧０．９６６μｍとする。ただし、いずれの場合もｄ＜５μｍとするのが望ましい。
【００６１】
図１ＢおよびＣならびに図２Ａに示す工程における窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長時には、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を高めに、成長温度を低めに設定するのが好ましい。具体的には、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長を１気圧の圧力条件下で行う場合は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を例えば１３０００±２０００の範囲、成長温度を例えば１１００±５０℃の範囲に設定するのが好ましい。成長原料のＶ／ＩＩＩ比については、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長をｘ気圧の圧力条件下で行う場合は、流速と圧力との関係を規定するベルヌーイの法則から、圧力の変化量を二乗した分のＶ／ＩＩＩ比、具体的には概ね（１３０００±２０００）×ｘ2 に設定するのが好ましい。例えば、０．９２気圧（７００Ｔｏｒｒ）で成長を行う場合は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を１１０００±１７００の範囲（例えば、１０５３０）に設定するのが好ましい。ｘは一般的には０．０１〜２気圧である。成長温度については、１気圧以下の圧力条件下で成長を行う場合は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の横方向成長を抑え、凹部１３への窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の選択成長を容易にするため、より低い成長温度に設定するのが好ましい。例えば、０．９２気圧（７００Ｔｏｒｒ）で成長を行う場合は、成長温度を１０５０±５０℃の範囲（例えば、１０５０℃）に設定するのが好ましい。以上のようにすることで、図１ＢおよびＣならびに図２Ａに示すように窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が成長する。この際、凸部１２上からは窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５は成長を開始しない。成長速度は一般的には０．５〜５．０μｍ／ｈ、好適には３．０μｍ／ｈ程度とする。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が例えばＧａＮ層の場合、原料ガスの流量は、例えば、ＴＭＧは２０ＳＣＣＭ、ＮＨ3 は２０ＳＬＭである。一方、図２ＢおよびＣに示す工程における窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長（横方向成長）は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を低めに、成長温度を高めに設定する。具体的には、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長を１気圧の圧力条件下で行う場合は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を例えば５０００±２０００の範囲、成長温度を例えば１２００±５０℃の範囲に設定する。成長原料のＶ／ＩＩＩ比については、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長をｘ気圧の圧力条件下で行う場合は、流速と圧力との関係を規定するベルヌーイの法則から、圧力の変化量を二乗した分のＶ／ＩＩＩ比、具体的には概ね（５０００±２０００）×ｘ2 に設定するのが好ましい。例えば、０．９２気圧（７００Ｔｏｒｒ）で成長を行う場合は、成長原料のＶ／ＩＩＩ比を４２００±１７００の範囲（例えば、４２３２）に設定するのが好ましい。成長温度については、１気圧以下の圧力条件下で成長を行う場合は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の表面の荒れを防止し、横方向成長を良好に行うため、より低い成長温度に設定するのが好ましい。例えば、０．９２気圧（７００Ｔｏｒｒ）で成長を行う場合は、成長温度を１１５０±５０℃の範囲（例えば、１１１０℃）に設定するのが好ましい。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ��化合物半導体層１５が例えばＧａＮ層の場合、原料ガスの流量は、例えば、ＴＭＧは４０ＳＣＣＭ、ＮＨ3 は２０ＳＬＭである。こうすることで、図２ＢおよびＣに示すように窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が横方向成長する。
【００６２】
図７に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の一例としてＧａＮ層の成長時の原料ガスの流れおよび基板１１上での拡散の様子を模式的に示す。この成長において最も重要な点は、成長初期に、基板１１の凸部１２にはＧａＮは成長せず、凹部１３においてＧａＮの成長が開始することである。なお、図７では凸部１２の断面形状が三角形状であるが、凸部１２の断面形状が台形状であっても、同様に凸部１２にはＧａＮは成長しない。これは、一般に、ＧａＮの成長は、Ｇａ原料としてＴＭＧ、Ｎ原料としてＮＨ3 を用いる場合を考えると
Ｇａ（ＣＨ3 ）3 （ｇ）＋３／２Ｈ2 （ｇ）→Ｇａ（ｇ）＋３ＣＨ4 （ｇ）
ＮＨ3 （ｇ）→（１−α）ＮＨ3 （ｇ）＋α／２Ｎ2 （ｇ）＋３α／２Ｈ2 （ｇ）
Ｇａ（ｇ）＋ＮＨ3 （ｇ）＝ＧａＮ（ｓ）＋３／２Ｈ2 （ｇ）
なる反応式で表現されるように、ＮＨ3 とＧａとが直接反応することで起きる。この際、Ｈ2 ガスが発生するが、このＨ2 ガスは結晶成長とは逆の作用、すなわちエッチング作用をする。図１ＢおよびＣならびに図２Ａに示す工程では、従来の平坦な基板上でのＧａＮの成長では行わない条件、すなわちエッチング作用を高め、成長しにくい条件（Ｖ／ＩＩＩ比を高める）を用いることにより、凸部１２での成長を抑制する。一方、凹部１３の内部では、このエッチング作用が弱まるので、結晶成長が起きる。さらに、従来は、成長結晶表面の平坦性を向上させるため、横方向成長の度合いが高まる条件（より高温）で成長させるが、ここでは、貫通転位を基板１１の主面に平行な方向に屈曲させることにより低減させたり、より早期に凹部１３の内部を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５で埋めたりする目的で、既に述べたように従来より低温（例えば、１０５０±５０℃）で成長させる。
【００６３】
図８に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の結晶欠陥分布を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により調べた結果を模式的に示す。ただし、凸部１２の表面は厚さ１０ｎｍ程度の厚さのＳｉＯ2 膜で被覆した。図８中、符号１９は貫通転位を示す。図８から分かるように、凸部１２の中央部近傍、すなわち互いに隣接する凹部１３から成長する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５同士の会合部では転位密度が高くなっているものの、凹部１３の上の部分を含む他の部分では転位密度は低くなっている。例えば、凹部１３の深さｄ＝１μｍ、底面の幅Ｗg ＝２μｍの場合、この低転位密度の部分の転位密度は６×１０7 ／ｃｍ2 であり、凹凸加工を施した基板１１を用いない場合に比べて１〜２桁転位密度が低減されている。凹部１３の側壁に対して垂直方向への転位の発生は一切起きていないことも分かる。
また、図８において、凹部１３における基板１１と接する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の高転位密度で結晶性が悪い領域の平均厚さは、凸部１２における基板１１と接する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の高転位密度で結晶性が悪い領域の平均厚さの１．５倍程度である。これは、凸部１２上では窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が横方向成長することを反映した結果である。
図９に、凸部１２が図４に示す平面形状を有する場合の貫通転位１９の分布を示す。また、図１０に、凸部１２が図５に示す平面形状を有する場合の貫通転位１９の分布を示す。
【００６４】
次に、成長初期からの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長様式および転位の伝播の様子について図１１を参照しながら説明する。
成長を開始すると、図１１Ａに示すように、まず凹部１３の底面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる微小核１４が複数生成する。これらの微小核１４では、基板１１との界面から垂直方向に転位（点線で示す）が伝播し、この転位は微小核１４の側面から抜ける。成長を続けると、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示すように、微小核１４の成長および合体の過程を経て窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が成長する。これらの微小核１４の成長および合体の過程で、基板１１の主面に平行な方向に転位の屈曲が起きる結果、上部に抜ける転位が少なくなる。さらに成長を続けると、図１１Ｄに示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５は、凹部１３の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状になる。この時点では、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５から上部に抜ける転位は、大幅に減少している。次に、図１１Ｅに示すように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を横方向成長させる。この過程では、凹部１３の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の側面に抜けた転位は、凸部１２より低い位置にあるものは基板１１の主面に平行に凸部１２の側面まで延伸し続けて消失し、凸部１２より高い位置にあるものは基板１１の主面に平行に延伸して横方向成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の側面に抜ける。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の横方向成長をさらに続けると、図１１Ｆに示すように、凸部１２の上でその両側から成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５同士が会合し、やがては窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の表面が基板１１の主面と平行な平坦面となる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５中の転位は、凸部１２上で会合したときに上方（基板１１の主面に垂直な方向）に屈曲し、貫通転位となる。
【００６５】
図１２ＡおよびＢを参照して、微小核１４の生成から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の横方向成長後までの転位の挙動について改めて説明する。図１２ＡおよびＢに示すように、微小核１４の生成、成長および合体の過程で、基板１１との界面から発生した転位は水平方向への屈曲を繰り返して束ねられる（転位（１））。また、こうして水平方向に屈曲した転位が凸部１２の側面に延伸して消失する（転位（２））。さらに、基板１１との界面から発生した転位が一回だけ屈曲して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の表面に抜けていく（転位（３））。上記の転位が束ねられること、および、水平方向に屈曲した転位が凸部１２の側面に延伸して消失することにより、微小核１４が生成されない場合に比べて、貫通転位が少ない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を得ることができる。
図１１Ａに示すように凹部１３の底面に微小核１４が生成された状態の断面ＴＥＭ写真を図１３Ａ〜Ｃに示す。図１３ＢおよびＣは図１３Ａの楕円で囲んだ部分を拡大した断面ＴＥＭ写真である。図１３Ａ〜Ｃより、成長初期に微小核１４が生成されている様子がよく分かる。
【００６６】
次に、成長初期に微小核１４が生成する場合と生成しない場合とで窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５中に発生する転位の挙動がどのように異なるかについて説明する。
図１４Ａ〜Ｃは、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の成長初期に微小核１４が生成しない場合における図１１Ｄ〜Ｆに対応する状態を示す。図１４Ａに示すように、成長初期に微小核１４が生成しない場合には、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が凹部１３の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状を有するように成長した時点では凹部１３の底面との界面から上方に延伸した転位のみ存在するが、この転位密度は一般に図１１Ｄの場合に比べて多い。成長を続けると、図１４Ｂに示すように、凹部１３の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の側面に抜けた転位は、凸部１２より低い位置にあるものは基板１１の主面に平行に凸部１２の側面まで延伸し続けて消失し、凸部１２より高い位置にあるものは基板１１の主面に平行に延伸して横方向成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の側面に抜ける。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の横方向成長をさらに続けると、図１４Ｃに示すように、凸部１２の上でその両側から成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５同士が会合し、やがて窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の表面が基板１１の主面と平行な平坦面となる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５中の転位は、凸部１２上で会合したときに上方に屈曲し、貫通転位１９となる。この貫通転位１９の密度は、十分に低いものの、成長初期に凹部１３の底面に微小核１４が生成する場合に比べると高くなる。これは、図１５ＡおよびＢに示すように、微小核１４を生成しない場合には、基板１１との界面から発生する転位は、凹部１３の底面を底辺とする二等辺三角状部の斜面に到達したときに一回だけ水平方向に屈曲するためである。すなわち、この場合には、微小核１４の生成、成長および合体の過程で転位が束ねられる効果が得られない。
【００６７】
凹部１３の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状となるように窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が成長した時点で、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の高さが凸部１２の高さ以下になるように凸部１２の高さを選ぶこともできる。一例として図１６ＡおよびＢに、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の高さが凸部１２の高さと等しい場合を示す。このようにすることにより、基板１１との界面から発生し、凹部１３の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の側面に抜けた転位は全て、基板１１の主面に平行に凸部１２の側面まで延伸し続けて消失するため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の表面に抜ける貫通転位１９は激減し、実質的に貫通転位密度をゼロとすることができる。
【００６８】
以上は凸部１２の断面形状が二等辺三角形状である場合であるが、図１７Ａに示すように、基板１１上に断面形状が台形状の凸部１２を所定の平面形状で周期的に形成するようにしてもよい。この場合も、凸部１２の間には逆台形状の断面形状を有する凹部１３が形成される。
そして、上述と同様にしてこの基板１１上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を成長させる。具体的には、凹部１３の底面上の微小核１４の生成、成長および合体の過程を経て図１７Ｂに示すように、凹部１３の底面を底辺とする二等辺三角形状の断面形状を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を成長させ、さらに横方向成長を経て図１７Ｃに示すように、平坦な表面を有し、貫通転位密度が低い窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を成長させる。その後、図１８に示すように、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を成長させる。
図１９に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の結晶欠陥分布をＴＥＭにより調べた結果を模式的に示す。この場合も、凸部１２の中央部近傍、すなわち互いに隣接する凹部１３から成長する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５同士の会合部では転位密度が高くなっているものの、凹部１３の上の部分を含む他の部分では転位密度は低くなっている。凹部１３の側壁に対して垂直方向への転位の発生は一切起きていないことも分かる。
【００６９】
以上のことを前提として、この発明の第１の実施形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
この第１の実施形態においては、まず、図１７および図１８に示すように、例えばすでに述べた磁歪材料からなる断面形状が台形状の凸部１２を形成した基板１１上に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を成長させる。
次に、こうして窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。
次に、図２０に示すように、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８上にｐ側電極２０を形成する。このｐ側電極２０は、後述のように基板１１を剥離した後に形成してもよい。
【００７０】
この後、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８のｐ型不純物を活性化するために、例えばＮ2 とＯ2 との混合ガス（組成は例えばＮ2 が９９％、Ｏ2 が１％）の雰囲気中において５５０〜７５０℃（例えば、６５０℃）あるいは５８０〜６２０℃（例えば、６００℃）の温度で熱処理を行う。ここで、例えば、Ｎ2 にＯ2 を混合することで活性化が起きやすくなる。また、例えば、Ｏ、Ｎと同様に電気陰性度の高いＦ、Ｃｌなどの原料としてハロゲン化窒素（ＮＦ3 、ＮＣｌ3 など）をＮ2 またはＮ2 とＯ2 との混合ガス雰囲気に混合するようにしてもよい。この熱処理の時間は例えば５分〜２時間あるいは４０分〜２時間、一般的には１０〜６０分程度である。熱処理の温度を比較的低くするのは、熱処理時の活性層１６などの劣化を防止するためである。なお、この熱処理は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８をエピタキシャル成長させた後、ｐ側電極２０を形成する前に行ってもよい。
【００７１】
次に、図２１に示すように、外部から例えば基板１１の主面に対して垂直方向に直流または交流の磁界Ｈを印加することにより、凸部１２に磁歪を発生させる。例えば、凸部１２を構成する磁歪材料として立方晶構造のＦｅ3 Ｐｔを用い、その［００１］方向が基板１１の主面に対して垂直方向を向いている場合、１テスラ（Ｔ）の磁界を印加することによりこの［００１］方向、すなわち基板１の主面に対して垂直方向に最大で約２．３％（０．０２３）もの極めて大きな磁歪を発生させることができ、これに応じてこの凸部１２はこの基板１１の主面に対して垂直方向に伸長する。図２１において、伸長後の凸部１２を一点鎖線で示す。したがって、この凸部１２の上下の基板１１と窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。これと同時に、凸部１２と基板１１との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、図２２に示すように、基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８から剥離することができる。この際、凸部１２が基板１１上に残されたり、凸部１２が破壊されたりすることもある。
必要に応じて、この後、こうして露出したｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の裏面の凸部１２をエッチング除去し、別の材料、例えばＳｉＯ2 やＳｉＮなどにより再び凸部１２を形成するようにしてもよい。
【００７２】
次に、図２３に示すように、基板１１の剥離により露出したｎ型の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の裏面にｎ側電極２１を形成する。
ここで、ｐ側電極２０およびｎ側電極２１を高反射電極あるいは透明電極とすることにより、光の取り出し方向を選択することができる。
また、基板１１を除去することにより発光ダイオードの全体の厚さが極めて小さくなるので、機械的強度の向上を図るため、図２４に示すように、ｐ側電極２０に支持基板２２をその上の金属電極２３を介して貼り付けて接合してもよい。支持基板２２は導電性、非導電性のいずれであってもよく、金属電極２３を介して発光ダイオードに電流を流すことが可能な構造を支持基板２２に持たせればよい。
以上により、目的とする発光ダイオードが製造される。
【００７３】
この発光ダイオードの具体的な構造例について説明する。すなわち、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５がｎ型ＧａＮ層、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６が、下から順に、ｎ型ＧａＮ層およびｎ型ＧａＩｎＮ層、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８が下から順に、ｐ型ＡｌＩｎＮ層、ｐ型ＧａＮ層およびｐ型ＧａＩｎＮ層である。活性層１７は例えばＧａＩｎＮ系の多重量子井戸（ＭＱＷ）構造（例えば、ＧａＩｎＮ量子井戸層とＧａＮ障壁層とを交互に積層したもの）を有し、この活性層１７のＩｎ組成は発光ダイオードの発光波長に応じて選ばれ、例えば発光波長４０５ｎｍでは〜１１％、４５０ｎｍでは〜１８％、５２０ｎｍでは〜２４％である。ｐ側電極２０の材料としては、例えばＡｇやＰｄ／Ａｇなどを用い、あるいは必要に応じてこれに加えてＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、ＷＮ、ＣｒＮなどからなるバリアメタルを用いる。ｎ側電極２１としては、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造のものを用いる。
こうして得られた発光ダイオードにおいては、ｐ側電極２０とｎ側電極２１との間に順方向電圧を印加して電流を流すことにより発光を行わせ、外部に光を取り出す。活性層１７のＩｎ組成の選定により、赤色〜紫外の発光、取り分け青色発光、緑色発光または赤色発光を得ることができる。
【００７４】
以上のように、この第１の実施形態によれば、基板１１上に成長された発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を、高価な装置を用いることなく、しかもこれらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に物理的損傷をほとんど与えることなく、基板１１から容易に剥離することができることにより、互いに対向したｐ側電極２０とｎ側電極２１との間に電流を流す垂直電流注入型の発光ダイオードを低コストで製造ことができる。また、基板１１を必要に応じて表面研磨などの表面処理を経てリサイクルすることができるので、資源を有効利用することができるとともに、発光ダイオードの製造コストの低減を図ることができる。
【００７５】
また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の貫通転位は基板１１の凸部１２の中央部近傍に集中し、その他の部分の転位密度は例えば６×１０7 ／ｃｍ2 程度と従来の凹凸加工基板を用いた場合に比べて大幅に低減されるため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５およびその上に成長される活性層１７などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の結晶性は大幅に向上し、非発光中心なども大幅に減少する。これによって、発光効率が極めて高い窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系発光ダイオードを得ることができる。
【００７６】
さらに、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系発光ダイオードの製造に必要なエピタキシャル成長は１回で済み、しかも成長マスクが不要であるだけでなく、基板１１上の凸部１２は基板１１上に凸部１２の材料となる膜を形成し、これをエッチング、粉末ブラスト法、サンドブラスト法などにより加工するだけで形成することができるので、凹凸加工が困難なサファイア基板などの基板１１の加工が不要であるため、製造工程が簡単であり、低コストで窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系発光ダイオードを製造することができる。
【００７７】
次に、この発明の第２の実施形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
この第２の実施形態においては、凸部１２の材料として、例えばすでに述べた電歪材料を用いる。
そして、第１の実施形態と同様に工程を進めてｐ側電極２０まで形成した後、図２５に示すように、外部から例えば基板１１の主面に対して垂直方向に直流または交流の電界Ｅを印加することにより、凸部１２に電歪を発生させる。例えば、凸部１２を構成する電歪材料としてＦｅを微量添加したＢａＴｉＯ3 を用い、そのｃ軸方向が基板１１の主面に対して垂直方向を向いている場合、２００Ｖ／ｍｍの電界を印加することによりこのｃ軸方向、すなわち基板１１の主面に対して垂直方向に最大で約０．７５％（０．００７５）もの極めて大きな電歪を発生させることができ、これに応じて凸部１２はこの基板１１の主面に対して垂直方向に伸長する。図２５において、伸長後の凸部１２を一点鎖線で示す。したがって、この凸部１２の上下の基板１１と窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。これと同時に、凸部１２と基板１１との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、図２２に示すと同様に、基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８から剥離することができる。
上記以外のことは第１の実施形態と同様である。
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００７８】
次に、この発明の第３の実施形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
この第３の実施形態においては、凸部１２の材料として、すでに述べた水素吸蔵合金を用い、具体的には、例えばＰｄ系合金などを用いる。
そして、第１の実施形態と同様に工程を進めてｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の成長まで終了した後、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８上にリソグラフィーにより、凸部１２の上の部分の貫通転位１９を含む所定部分に対応する部分が開口した所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして例えばＲＩＥ法によりｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８、活性層１７、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５を順次エッチングすることで、図２６に示すように、溝２４を形成し、この溝２４の内部に凸部１２を露出させる。こうして溝２４を形成することにより、この溝２４の部分にあった貫通転位１９が除去される。必要に応じて、凹部１３の上の部分にも溝２４を形成し、この溝２４の部分にあった貫通転位１９を除去するようにしてもよい。
【００７９】
次に、こうして発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に溝２４を形成した基板１１を図示省略した処理容器内に入れ、この処理容器内に水素ガスを導入して所定の圧力の水素ガス雰囲気を形成し、溝２４を通して凸部１２を構成する水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて膨張させる。これによって、凸部１２はこの基板１１の主面に対して垂直方向に伸長する。したがって、この凸部１２の上下の基板１１と窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。これと同時に、凸部１２と基板１１との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、図２７に示すように、基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８から剥離することができる。
次に、溝２４の内部を例えばＳｉＯ2 などの絶縁材料（図示せず）により埋め込み、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の表面の全体を平坦化する。
次に、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８上にｐ側電極２０を形成する。
上記以外のことは第１の実施形態と同様である。
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００８０】
次に、この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
この第４の実施形態においては、凸部１２の材料として、すでに述べた酸化、窒化、硫化またはリチウム化することが可能な材料を用いる。
そして、第１の実施形態と同様に工程を進めてｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の成長まで終了した後、第３の実施形態と同様にして、図２８に示すように、凸部１２の上の部分に溝２４が形成され、この溝２４の部分にあった貫通転位１９が除去される。図２８に示すように、凹部１３の上の部分にも溝２４を形成し、この溝２４の部分にあった貫通転位１９を除去するようにしてもよい。
【００８１】
次に、発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に溝２４を形成した基板１１を図示省略した処理容器内に入れ、この処理容器内において凸部１２を気相または液相で酸化、窒化、硫化またはリチウム化することで膨張させる。例えば、凸部１２の材料としてアモルファスＳｉを用いた場合にはこのアモルファスＳｉを酸素などの酸化性雰囲気に晒して酸化し、または、アンモニアや窒素などの窒化性雰囲気に晒して窒化することによりＳｉＯ2 またはＳｉＮに変化させる。また、例えば、凸部１２の材料としてアモルファスＳｉまたはＭｏを用いた場合にはこのアモルファスＳｉまたはＭｏを硫化することによりＳｉＳ2 またはＭｏＳ2 に変化させる。図２９に示すように、こうして凸部１２の少なくとも一部が酸化、窒化、硫化またはリチウム化されて酸化層、窒化層、硫化層またはリチウム化層からなる反応層２５が形成されることにより凸部１２が全体として膨張し、凸部１２はこの基板１１の主面に対して垂直方向に伸長する。したがって、この凸部１２の上下の基板１１と窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。これと同時に、凸部１２と基板１１との間にこれらを互いに離す方向の力が働く。この結果、基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８から剥離することができる。
【００８２】
上記の凸部１２の酸化、窒化、硫化またはリチウム化を行った後、必要に応じて、図３０に示すように、基板１１の裏面側から、基板１１を透過し、かつ、凸部１２により吸収される波長のレーザ光２６を照射（レーザアブレーション）することにより、凸部１２のうち酸化、窒化、硫化またはリチウム化しきれなかった部分を加熱して膨張または溶解させることにより基板１１を剥離するようにしてもよい。このレーザ光２６としては、例えばエキシマーレーザによる紫外レーザ光を用いることができる。
次に、溝２４の内部を例えばＳｉＯ2 などの絶縁材料により埋め込み、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の表面の全体を平坦化する。
次に、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８上にｐ側電極２０を形成する。
上記以外のことは第１の実施形態と同様である。
この第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００８３】
次に、この発明の第５の実施形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
この第５の実施形態においては、凸部１２の材料として、光を吸収する材料を用い、具体的には、例えばＳｉを用いる。
そして、第１の実施形態と同様に工程を進めてｐ側電極２０の形成まで終了した後、図３１に示すように、基板１１の裏面側から、基板１１を透過し、かつ、凸部１２により吸収される波長のレーザ光２６を照射し、凸部１２に吸収させる。例えば、凸部１２の材料としてＳｉを用いる場合、このレーザ光２６としては例えばエキシマーレーザによる紫外レーザ光を用いることができる。こうしてレーザ光２６が照射された凸部１２は加熱されて膨張または溶融し、この基板１１の主面に対して垂直方向に伸長する。図３１において、伸長後の凸部１２を一点鎖線で示す。したがって、凸部１２の上下の基板１１と窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８との間には、これらを離す方向に大きな力がかかることになる。このように大きな力が働くことにより、基板１１の凹部１３の底面から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５が剥離し、併せて凸部１３の底面も基板１１から剥離する。こうして、図２２に示すと同様に、基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８から剥離することができる。
上記以外のことは第１の実施形態と同様である。
この第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００８４】
次に、この発明の第６の実施形態について説明する。
この第６の実施形態においては、第１の実施形態と同様にして窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の横方向成長を行うが、図３２Ａに示すように、隣接する凹部１３から成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５同士が凸部１２上で接触し、会合する前に成長を終了する。
次に、図３２Ｂに示すように、隣接する凹部１３から成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の間の隙間を通して凸部１２をウエットエッチングなどによりエッチング除去する。こうして凸部１２が除去された部分には空洞２７が形成される。
次に、図３３Ａに示すように、第１の実施形態と同様にしてｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を順次成長させる。
次に、図３３Ｂに示すように、基板１１の裏面側から、基板１１を透過する波長のレーザ光２６を照射し、基板１１と窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５との界面近傍を加熱する。このレーザ光２６としては、例えばエキシマーレーザによる紫外レーザ光を用いることができる。これによって、図３３Ｂに示すように、基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５から剥離することができる。
上記以外のことは第１の実施形態と同様である。
この第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
なお、図３３ＡおよびＢでは、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の間には、剥離するまで完全に隙間がある構造が示されているが、この剥離形態以外にも、図３２Ｂに示す形態を経た後、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の横方向成長によって会合させ、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５と基板１１とによって完全に空洞２７を孤立させてから、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を順次成長させた形態をとってもよい。
【００８５】
次に、この発明の第７の実施形態について説明する。
この第７の実施形態においては、第６の実施形態と同様にして凸部１２の除去まで終了した後、図３４Ａに示すように、隣接する凹部１３から成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の間の隙間を絶縁体２８により埋め込んで蓋をする。この絶縁体２８としては、例えば、ＳＯＧ（Spin on Glass)などの塗布型絶縁膜を用いることができるが、これに限定されるものではない。
次に、図３４Ｂに示すように、第１の実施形態と同様にしてｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を順次成長させる。
次に、図３５に示すように、基板１１の裏面側から、基板１１を透過する波長のレーザ光２６を照射し、基板１１と窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５との界面近傍を加熱し、膨張または溶融させることにより、基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８から剥離する。レーザ光２６としては、例えばエキシマーレーザによる紫外レーザ光を用いることができる。
上記以外のことは第１の実施形態と同様である。
この第７の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００８６】
次に、この発明の第８の実施形態について説明する。
この第８の実施形態においては、第６の実施形態と同様にして凸部１２の除去まで終了した後、図３６Ａに示すように、この凸部１２の除去により形成された空洞２７に光吸収材料２９を埋め込み、さらに隣接する凹部１３から成長した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５の間の隙間を絶縁体２８により埋め込んで蓋をする。光吸収材料２９としては、例えば、Ｓｉ系材料を用いることができる。
次に、図３６Ｂに示すように、第１の実施形態と同様にしてｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８を順次成長させる。
次に、図３７に示すように、基板１１の裏面側から、基板１１を透過し、光吸収材料２９により吸収される波長のレーザ光２６を照射し、光吸収材料２９を加熱し、膨張または溶解させることにより、基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８から剥離する。レーザ光２６としては、例えばエキシマーレーザによる紫外レーザ光を用いることができる。
上記以外のことは第１の実施形態と同様である。
この第８の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００８７】
次に、この発明の第９の実施形態について説明する。
この第９の実施形態においては、第７の実施形態と同様にしてｐ側電極２０の形成まで終了した後、図３８に示すように、このｐ側電極２０、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８および活性層１７をＲＩＥ法などにより順次エッチングして開口３０を形成し、この開口３０内にｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６を露出させる。次に、この開口３０内を埋め込み、ｐ側電極２０を覆うようにＳｉＯ2 膜などの絶縁膜３１を形成する。次に、この絶縁膜３１のうちの開口３０の部分を選択的にエッチングすることによりコンタクトホール３２を形成し、このコンタクトホール３２内にｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６を露出させる。また、この絶縁膜３１のうちのｐ側電極２０上にある所定の部分を選択的にエッチングすることによりコンタクトホール３３を形成し、このコンタクトホール３３内にｐ側電極２０を露出させる。次に、コンタクトホール３２を通じてｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６上にｎ側電極２１を形成するとともに、コンタクトホール３３を通じてｐ側電極２０上に電極３４を形成する。
【００８８】
次に、発光ダイオード駆動回路などが形成されたプリント配線基板などの配線基板３５の一主面上に、発光ダイオードのｎ側電極２１および電極３４に対応する位置に電極３５ａ、３５ｂが形成されたものを別途用意し、この配線基板３５の電極３５ａ、３５ｂをｎ側電極２１および電極３４とそれぞれ対向させ、図３８に示すように、これらを圧着して接合する。こうして、配線基板３５を一体化した発光ダイオードが得られる。
【００８９】
次に、この発明の第１０の実施形態について説明する。
この第１０の実施形態においては、第７の実施形態と同様にして基板１１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１７およびｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８から剥離した後、図３９に示すように、剥離面の凹部（凸部１２が除去された部分）にｎ側電極２１を埋め込む。
次に、発光ダイオード駆動回路などが形成されたプリント配線基板などの配線基板３５の一主面上に電極３５ａ、３５ｂが形成されたものを別途用意し、発光ダイオードのｐ側電極２０に対応する位置にこの配線基板３５の電極３５ｂを対向させ、図３９に示すように、これらを圧着して接合する。電極３５ａとｎ側電極２１との間はワイヤボンディングする。こうして、配線基板３５を一体化した発光ダイオードが得られる。
【００９０】
次に、この発明の第１１の実施形態について説明する。
この第１１の実施形態においては、第１〜第５の実施形態のいずれかと同様にしてｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の成長まで終了する。
次に、図４０Ａに示すように、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の表面に活性層１７からの光を散乱し、光取り出し効率の向上を図るための表面テクスチャ５１を形成するとともに、凹部１３の上方の部分におけるｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８上にｐ側電極２０を形成する。表面テクスチャ５１は、例えば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の表面を加工することにより形成される凹凸構造や、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８上に誘電体膜などを形成し、これをパターニングすることにより形成される凹凸構造などであるが、これに限定されるものではない。
次に、図４０Ｂに示すように、基板１１を裏面側から研磨などにより加工し、基板１１の厚さをλ／４ｎ（λは発光ダイオードの発光波長、ｎは基板１１の屈折率）またはその整数倍とする。
【００９１】
次に、第１〜第５の実施形態のいずれかと同様にして凸部１２の伸長、膨張また溶融などを起こさせることにより基板１１を剥離するが、この場合、図４１Ａに示すように、この基板１１は凸部１２に対応する部分のみ部分的に剥離し、その他の部分は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１５と結合したままとする。凸部１２は基板１１を部分的に剥離する際に一緒に剥離することもあるし、剥離しないで残存することもあるが、凸部１２が残存する場合にはこの凸部１２をエッチングなどにより除去する。
次に、図４１Ｂに示すように、基板１１の裏面側から真空蒸着法やスパッタリング法などにより全面にｎ側電極形成用の金属を堆積させることにより、基板１１が除去された部分を埋め込むようにｎ側電極２１を形成する。
こうして発光ダイオードが製造される。
次に、図４２に示すように、この発光ダイオードのｎ側電極２１に支持基板２２をその上の金属電極２３を介して取り付けて接合する。この場合、ｎ側電極２１と金属電極２３とが接合された構造、すなわち金属と金属とが接合された構造となる。支持基板２２としては放熱性が良好なものが望ましい。
この第１１の実施形態によれば、図４２に示すように、活性層１７からの光は、剥離せず残った基板１１を通ってｎ側電極２１に入射し、その表面で反射されることにより、このｎ側電極２１はいわゆるＯＤＲ電極として働くため、表面テクスチャ５１と相まってｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１８の表面から外部に効率的に取り出される。このため、発光ダイオードの光取り出し効率の大幅な向上を図ることができる。また、ｐ側電極２０は、凸部１２が除去された部分に埋め込まれたｎ側電極２１の凸部に対してこの凸部のピッチの半分の距離だけ水平方向にずれた位置に形成されているため、発光ダイオードの動作時にｐ側電極２０とｎ側電極２１との間に流れる電流は、図４２に示すように水平方向に広がって流れ、したがっていわゆるカレントクラウディング（current crowding）現象の発生を防止することができる。そのほか、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００９２】
次に、この発明の第１２の実施形態について説明する。
この第１２の実施形態においては、第１０の実施形態と同様にしてｎ側電極２１の形成の工程まで進めるが、この場合、図４３Ａに示すように、ｎ側電極２１は、基板１１が除去された部分だけを埋め込むように形成することが第１０の実施形態と異なる。ｎ側電極２１および基板１１の外部に露出した面は互いに同一平面上にあるか、少なくともｎ側電極２１が基板１１に比べて外部に突出した構造とする。
そして、図４３Ｂに示すように、この発光ダイオードのｎ側電極２１に支持基板２２をその上の金属電極２３を介して取り付けて接合する。この場合、ｎ側電極２１および基板１１と金属電極２３とが接合された構造、すなわち金属と金属とが接合された部分と金属と誘電体とが接合された部分とを含む構造となる。
この第１２の実施形態によれば、第１１の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、次のような利点を得ることができる。すなわち、この場合、ｎ側電極２１と金属電極２３とが全面にわたって接合した構造となっていないので、貼り合わせ時または発光ダイオードの動作中などにｎ側電極２１と金属電極２３との間で熱などによる金属の相互拡散が起き、ｎ側電極２１の反射率が劣化するなどの問題がなくなるか、大幅に改善される。
【００９３】
次に、この発明の第１３の実施形態について説明する。
この第１３の実施形態においては、第１の実施形態による方法により得られる青色発光の発光ダイオードおよび緑色発光の発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光の発光ダイオード（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード）を用いて発光ダイオードバックライトを製造する場合について説明する。
第１の実施形態による方法により青色発光の発光ダイオードをフリップチップの形で得る。同様にして、緑色発光の発光ダイオードをフリップチップの形で得る。一方、赤色発光の発光ダイオードとしては、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を積層してダイオード構造を形成し、その上部にｐ側電極を形成する工程を経る、ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードをチップの形で用いるものとする。
【００９４】
そして、図４４に示すように、配線基板６１上に上述のような赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を一単位（セル）とし、これを所定のパターンで必要な数配置する。次に、この一単位を覆うように透明樹脂のポッティングを行った後、この透明樹脂のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂は固化し、それに伴い少し縮小する。こうして、図４５に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を一単位としたものが透明樹脂６８により封止されて配線基板６１上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
【００９５】
次に、この発明の第１４の実施形態について説明する。
この第１４の実施形態においては、第１３の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を配線基板６１上に所定のパターンで必要な数配置した後、図４６に示すように、赤色発光の発光ダイオードチップ６３を覆うようにこの発光ダイオードチップ６３に適した透明樹脂６９のポッティングを行い、緑色発光の発光ダイオードチップ６４を覆うようにこの発光ダイオードチップ６４に適した透明樹脂７０のポッティングを行い、青色発光の発光ダイオードチップ６５を覆うようにこの発光ダイオードチップ６５に適した透明樹脂７１のポッティングを行う。この後、透明樹脂６９〜７１のキュア処理を行う。このキュア処理により透明樹脂６９〜７１は固化し、それに伴い少し縮小する。こうして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５を一単位としたものが配線基板６１上にアレイ状に配列された発光ダイオードバックライトが得られる。
この発光ダイオードバックライトは、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適なものである。
【００９６】
次に、この発明の第１５の実施形態について説明する。
この第１５の実施形態においては、第１の実施形態による方法により得られる青色発光の発光ダイオードおよび緑色発光の発光ダイオードに加え、別途用意する赤色発光の発光ダイオードを用いて光源セルユニットを製造する場合について説明する。
図４７Ａに示すように、この第１５の実施形態においては、第１３の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５をそれぞれ少なくとも一つ含み、これらが所定のパターンで配置されたセル７５をプリント配線基板７６上に所定のパターンで必要な数配置する。この例では、各セル７５は、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５をそれぞれ一つ含み、これらが正三角形の頂点に配置されている。図４７Ｂにセル７５を拡大して示す。各セル７５における赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５の間隔ａは例えば４ｍｍであるが、これに限定されるものではない。セル７５の間隔ｂは例えば３０ｍｍであるが、これに限定されるものではない。プリント配線基板７６としては、例えば、ＦＲ４（Flame Retardant Type 4の略）基板やメタルコア基板やフレキシブル配線基板などを用いることができるが、放熱性を有するプリント配線基板であれば他のものを用いることもでき、これらに限定されるものではない。第１３の実施形態と同様にして、各セル７６を覆うように透明樹脂６８のポッティングを行い、あるいは、第１４の実施形態と同様にして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３を覆うように透明樹脂６９のポッティングを行い、緑色発光の発光ダイオードチップ６４を覆うように透明樹脂７０のポッティングを行い、青色発光の発光ダイオードチップ６５を覆うように透明樹脂７１のポッティングを行う。こうして、赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５からなるセル７５がプリント配線基板７６上に配置された光源セルユニットが得られる。
【００９７】
プリント配線基板７６上のセル７５の配置の具体例を図４８および図４９に示すが、これらに限定されるものではない。図４８に示す例はセル７５を４×３の二次元アレイ状に配置したもの、図４９に示す例はセル７５を６×２の二次元アレイ状に配置したものである。
図５０はセル７５の他の構成例を示す。この例では、セル７５は、赤色発光の発光ダイオードチップ６３を一つ、緑色発光の発光ダイオードチップ６４を二つ、青色発光の発光ダイオードチップ６５を一つ含み、これらが例えば正方形の頂点に配置されている。二つの緑色発光の発光ダイオードチップ６４はこの正方形の一つの対角線の両端の頂点に配置され、赤色発光の発光ダイオードチップ６３および青色発光の発光ダイオードチップ６５はこの正方形のもう一つの対角線の両端の頂点に配置されている。
この光源セルユニットを一つまたは複数配列することにより、例えば液晶パネルのバックライトに用いて好適な発光ダイオードバックライトを得ることができる。
【００９８】
次に、この発明の第１６の実施形態について説明する。
この第１６の実施形態においては、配線基板３５、配線基板６１およびプリント配線基板７６の代わりに、図５１に示すように、プリント配線基板７６と同等の配線パターンを有する互いに電気的に絶縁された薄い導電性基板９１ａ、９１ｂ、９１ｃ（例えば、リードフレーム）の所定部位に赤色発光の発光ダイオードチップ６３、緑色発光の発光ダイオードチップ６４および青色発光の発光ダイオードチップ６５の一方の電極側をそれぞれダイレクトマウントし、他方の電極にそれぞれワイヤー６７によりワイヤボンディングを行った後、例えば金型を用いた一体成型技術によりそれぞれ透明樹脂６９〜７１でモールドしてもよい。ここで、発光ダイオードチップ６３、６４、６５は、例えば第１の実施形態による発光ダイオードのような垂直電流注入型である。また、発光ダイオードチップ６３、６４、６５は、早期混色化（白色化、均一化）を目的として最適設計された所望の配置、配列でマウントするのが好ましい。発光ダイオードチップ６３、６４、６５は透明樹脂６８により一体でモールドしてもよい。導電性基板９１ａ、９１ｂ、９１ｃのうちの発光ダイオードチップ６３、６４、６５をマウントする部分は、斜面を有するカップ状に形成してもよく、こうすることでこの斜面による反射により光取り出し量を増加させることができる。また、導電性基板９１ａ、９１ｂ、９１ｃ上の発光ダイオードチップ６３、６４、６５側から最終的に光を取り出す場合、放熱性能を向上させる目的で、最終的に発光ダイオードチップ６３、６４、６５側だけに透明樹脂６９〜７１または透明樹脂６８がモールドされた形態にして、発光ダイオードチップ６３、６４、６５と反対側の、外部に露出した部分の導電性基板９１から直接放熱を行うようにするのが望ましい。導電性基板９１ａ、９１ｂ、９１ｃが例えばリードフレームである場合、このリードフレームによる放熱構造の形成方法としては、例えば、金型成型時に発光ダイオード側（片側）のみが樹脂モールドされる形成方法を用いてもよいし、発光ダイオードの両側を樹脂モールドした後に片側のモールド樹脂を残すように除去する方法を用いてもよい。なお、発光ダイオードチップ６３、６４、６５はフリップチップ（ワイヤボンディングなし）、フェースアップ（ワイヤボンディングあり）などの様々な形態があり、光取り出し側も、発光ダイオードチップ６３、６４、６５側、発光ダイオードチップ６３、６４、６５と反対側などがあるため、これらの形態などによっては、上記のモールド側と放熱側とが逆になる場合もあることは言うまでもない。
また、図５１は断面図であるため図示されていないが、例えば一体モールド成型時のリードフレーム上の赤色、緑色および青色の発光ダイオードチップ６３、６４、６５のパッケージは、例えば、少なくとも最小単位が、図４７Ｂあるいは図５０に示すセル７５のような配置で、外部リード端子が３対（陽極・陰極一対）あるモールドパッケージの形態でもよい。
【００９９】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の第１〜第１６の実施形態において挙げた数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセス、凸部１２および凹部１３の方位などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセス、凸部１２および凹部１３の方位などを用いてもよい。
具体的には、例えば、上述の第１〜第１６の実施形態において、ｐ型層およびｎ型層の導電型を互いに逆にしてもよい。
また、第１〜第１６の実施形態においては、基板１１上の凸部１２の断面形状が台形である場合について説明したが、凸部１２の断面形状は二等辺三角形はもちろん、他の断面形状であってもよい。
また、剥離を起こし易くする目的で、二重、三重に層を重ねるように凸部積層を繰り返し、所望の基板剥離パターンを形成してもよいし、部分的に凸部層の形状や積層数（繰り返し数）を変えることによって、凸部密度を一次元、二次元、三次元的に変え、所望の最終剥離形態（例えば、外的作用により発生させたひずみを基板上で部分的に制御した剥離パターン）を得るようにしてもよい。
また、必要に応じて、上述の第１〜第１６の実施形態のうちの二以上を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】この発明の実施形態において発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長に用いる方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の実施形態において発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長に用いる方法を説明するための断面図である。
【図３】この発明の実施形態において発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長に用いる方法を説明するための断面図である。
【図４】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に形成する凸部の平面形状の例を示す平面図である。
【図５】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に形成する凸部の平面形状の例を示す平面図である。
【図６】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において用いる基板を示す略線図である。
【図７】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法における基板上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長の様子を説明するための略線図である。
【図８】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のＴＥＭ観察により得られた転位の振る舞いを説明するための略線図である。
【図９】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の貫通転位の分布の例を示す略線図である。
【図１０】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の貫通転位の分布の例を示す略線図である。
【図１１】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長の様子を示す略線図である。
【図１２】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の転位の挙動を説明するための略線図である。
【図１３】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長初期の様子を示す図面代用写真である。
【図１４】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長初期に微小核の生成を伴わない場合の成長の様子を示す略線図である。
【図１５】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長初期に微小核の生成を伴わない場合の成長の様子を示す略線図である。
【図１６】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法と異なる成長方法を説明するための断面図である。
【図１７】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法と異なる成長方法を説明するための断面図である。
【図１８】図１〜図３に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法と異なる成長方法を説明するための断面図である。
【図１９】図１７および図１８に示す窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において基板上に成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のＴＥＭ観察により得られた転位の振る舞いを説明するための略線図である。
【図２０】この発明の第１の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】この発明の第１の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２２】この発明の第１の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２３】この発明の第１の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２４】この発明の第１の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】この発明の第２の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２６】この発明の第３の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２７】この発明の第３の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２８】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２９】この発明の第４の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３０】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３１】この発明の第６の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３２】この発明の第７の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３３】この発明の第７の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３４】この発明の第８の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３５】この発明の第８の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３６】この発明の第９の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３７】この発明の第９の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３８】この発明の第１０の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３９】この発明の第１０の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図４０】この発明の第１１の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図４１】この発明の第１１の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図４２】この発明の第１１の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図４３】この発明の第１２の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図４４】この発明の第１３の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。
【図４５】この発明の第１３の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。
【図４６】この発明の第１４の実施形態による発光ダイオードバックライトの製造方法を説明するための斜視図である。
【図４７】この発明の第１５の実施形態による光源セルユニットを示す平面図およびこの光源セルユニットのセルの拡大図である。
【図４８】この発明の第１５の実施形態による光源セルユニットの一つの具体例を示す平面図である。
【図４９】この発明の第１５の実施形態による光源セルユニットの他の具体例を示す平面図である。
【図５０】この発明の第１５の実施形態による光源セルユニットのセルの他の構成例を示す平面図である。
【図５１】この発明の第１６の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１１…基板、１２…凸部、１３…凹部、１４…微小核、１５…窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、１６…ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、１７…活性層、１８…ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、１９…貫通転位、２０…ｐ側電極、２１…ｎ側電極、２４…溝、２５…反応層、２６…レーザ光、２７…空洞、２８…絶縁体、２９…光吸収材料、３２、３３…コンタクトホール、３５…配線基板、５１…表面テクスチャ、６３〜６５…発光ダイオードチップ、６８〜７１…透明樹脂、７５…セル、７６…プリント配線基板、９１ａ、９１ｂ、９１ｃ…導電性基板
【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】
2008159620.tif 000013
【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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