(57)【要約】【課題】パッド電極による光の遮蔽および／または吸収を軽減し得る構造を備えたＧａＮ系ＬＥＤ素子を提供すること。【解決手段】ＧａＮ系ＬＥＤ素子１は、導電性基板１１と、複数のＧａＮ系半導体層からなる積層体１２とを有し、積層体１２には、導電性基板１１から最も離れた位置に配置されたｎ型層１２−３と、該ｎ型層と導電性基板１１との間に配置された発光層１２−２と、ｎ型層１２−３とで発光層１２−２を挟むように配置されたｐ型層１２−１とが含まれている。ｎ型層１２−３の上にはパッド電極Ｐ１４が形成されており、積層体１２の導電性基板１１側の面には、パッド電極Ｐ１４と向かい合うようにして、底面Ｈ１１を有する扁平孔Ｈ１が、少なくとも発光層１２−２に達する深さに形成されている。【選択図】図１
2008205005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と、該導電性基板上に形成された複数のＧａＮ系半導体層からなる積層体とを有し、該積層体には、前記導電性基板から最も離れた位置に配置されたｎ型層と、該ｎ型層と前記導電性基板との間に配置された発光層と、前記ｎ型層とで前記発光層を挟むように配置されたｐ型層とが含まれているＧａＮ系ＬＥＤ素子において、
前記ｎ型層の上にはパッド電極が形成されており、
前記積層体の前記導電性基板側の面には、前記パッド電極と向かい合うようにして、底面を有する扁平孔が、少なくとも前記発光層に達する深さに形成されている、
ことを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項２】
前記扁平孔が、前記発光層が完全に除去される深さに形成されている、請求項１に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項３】
前記ｎ型層の上方から見たとき、前記パッド電極または前記パッド電極の本体部が、前記扁平孔の底面の外周線の内側に収まるように形成されている、請求項１または２に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項４】
前記扁平孔の底面がテクスチャ化されている、請求項１〜３のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項５】
前記積層体の前記導電性基板側の面には、前記扁平孔に加えて、光反射用凹部が形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項６】
該光反射用凹部は、少なくとも前記発光層に達する深さを有し、かつ、当該凹部を前記積層体の積層方向に直交する平面で切断したときの断面積が、前記導電性基板から離れるにつれて減少するように、側壁面を傾斜させた凹部である、請求項５に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項７】
前記積層体の前記導電性基板側の面の面積が、前記積層体の前記導電性基板側の面とは反対側の面の面積よりも小さくなるように、前記積層体の端面の少なくとも一部を傾斜させた、請求項１〜６のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項８】
前記積層体の前記導電性基板側の面の面積が、前記積層体の前記導電性基板側の面とは反対側の面の面積よりも小さくなるように、前記発光層の端面を傾斜させた、請求項７に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項９】
前記導電性基板が金属からなる、請求項１〜８のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項１０】
前記導電性基板が半導体からなる、請求項１〜８のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧａＮ系半導体を用いて発光素子構造を構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体は、化学式ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で表される化合物半導体であり、３族窒化物半導体、窒化物系半導体などとも呼ばれる。ｐｎ接合構造、ダブルヘテロ構造、量子井戸構造などの発光素子構造をＧａＮ系半導体で構成したＧａＮ系ＬＥＤ素子は、緑色〜近紫外の光を発生することが可能であり、これまで、信号機やディスプレイ装置などの用途で実用化されている。現在、ＧａＮ系ＬＥＤ素子を照明用途に適用するための研究開発が盛んとなっているが、実用化のためには更なる高出力化が必要とされている。
【０００３】
導電性基板と、該基板上に形成された複数のＧａＮ系半導体層からなる積層体とを有し、該積層体に、前記基板から最も離れた位置に配置されたｎ型層と、該ｎ型層と前記基板との間に配置された発光層と、前記ｎ型層とで前記発光層を挟むように配置されたｐ型層とが含まれているＧａＮ系ＬＥＤ素子が公知である（特許文献１、特許文献２、非特許文献１）。かかる構成を有するＧａＮ系ＬＥＤ素子において、ｎ型層上に形成するパッド電極が発光層から放出される光の取出しを阻害することが、ＬＥＤ素子の高出力化を妨げる要因のひとつとして指摘されている（特許文献２）。なお、パッド電極とは、ボンディングワイヤ、導電性ペースト、ろう材（例えば、ハンダ、共晶金属）などといった、外部電極との接続に用いられる材料が、接合される電極である。
【特許文献１】米国特許公開公報２００６／０１５４３８９号
【特許文献２】特開２００４−１９３３３８公報
【非特許文献１】ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス，第４５巻，第３９号，２００６年，第Ｌ１０４５〜Ｌ１０４７頁（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．３９，２００６，ｐｐ．Ｌ１０４５−Ｌ１０４７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、その主な目的は、パッド電極による光の遮蔽および／または吸収を軽減し得る構造を備えたＧａＮ系ＬＥＤ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、次の特徴を有するＧａＮ系ＬＥＤ素子を提供するものである。
（１）導電性基板と、該導電性基板上に形成された複数のＧａＮ系半導体層からなる積層体とを有し、該積層体には、前記導電性基板から最も離れた位置に配置されたｎ型層と、該ｎ型層と前記導電性基板との間に配置された発光層と、前記ｎ型層とで前記発光層を挟むように配置されたｐ型層とが含まれているＧａＮ系ＬＥＤ素子において、前記ｎ型層の上にはパッド電極が形成されており、前記積層体の前記導電性基板側の面には、前記パッド電極と向かい合うようにして、底面を有する扁平孔が、少なくとも前記発光層に達する深さに形成されている、ことを特徴とするＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（２）前記扁平孔が、前記発光層が完全に除去される深さに形成されている、前記（１）に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（３）前記ｎ型層の上方から見たとき、前記パッド電極または前記パッド電極の本体部が、前記扁平孔の底面の外周線の内側に収まるように形成されている、前記（１）または（２）に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（４）前記扁平孔の底面がテクスチャ化されている、前記（１）〜（３）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（５）前記積層体の前記導電性基板側の面には、前記扁平孔に加えて、光反射用凹部が形成されている、前記（１）〜（４）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（６）該光反射用凹部は、少なくとも前記発光層に達する深さを有し、かつ、当該凹部を前記積層体の積層方向に直交する平面で切断したときの断面積が、前記導電性基板から離れるにつれて減少するように、側壁面を傾斜させた凹部である、前記（５）に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（７）前記積層体の前記導電性基板側の面の面積が、前記積層体の前記導電性基板側の面とは反対側の面の面積よりも小さくなるように、前記積層体の端面の少なくとも一部を傾斜させた、前記（１）〜（６）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（８）前記積層体の前記導電性基板側の面の面積が、前記積層体の前記導電性基板側の面とは反対側の面の面積よりも小さくなるように、前記発光層の端面を傾斜させた、前記（７）に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（９）前記導電性基板が金属からなる、前記（１）〜（８）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（１０）前記導電性基板が半導体からなる、前記（１）〜（８）のいずれかに記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子は、発光出力に優れたものとなるので、照明用途をはじめとする、高出力が要求される用途において、好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（実施形態１）
本発明の好適な実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子は、導電性基板と、該導電性基板上に形成された複数のＧａＮ系半導体層からなる積層体とを有し、該積層体には、前記導電性基板から最も離れた位置に配置されたｎ型層と、該ｎ型層と前記導電性基板との間に配置された発光層と、前記ｎ型層とで前記発光層を挟むように配置されたｐ型層とが含まれているＧａＮ系ＬＥＤ素子であって、前記ｎ型層の上にはパッド電極が形成されており、前記積層体の前記導電性基板側の面には、前記パッド電極と向かい合うようにして、底面を有する扁平孔が、少なくとも前記発光層に達する深さに形成されている、という特徴的な構成を有している。このように構成された、本発明の実施形態１に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の断面構造を図１に示す。図１に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子１は、金属で形成された導電性基板１１と、その上に形成された、複数のＧａＮ系半導体層からなる積層体１２とを有している。積層体１２には、導電性基板１１側から順に、ｐ型層１２−１、発光層１２−２、ｎ型層１２−３が含まれている。ｎ型層１２−３上にはパッド電極Ｐ１４が形成されている。積層体１２の導電性基板１１側の面には、パッド電極Ｐ１４に向かい合うようにして、底面Ｈ１１を有する扁平孔Ｈ１が、ｎ型層１２−３に達する深さに形成されている。ｐ型層１２−１の表面にはコンタクト層Ｐ１１が形成されている。積層体１２の導電性基板１１側の表面上および端面上には、コンタクト層Ｐ１１が形成された領域を除き、絶縁膜Ｐ１２が形成されている。コンタクト層Ｐ１１および絶縁膜Ｐ１２の表面と保持基板１１の間には、薄膜金属層Ｐ１３が挟まれている。
【０００８】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子１では、導電性基板１が金属で形成されており、光透過性を有さないので、発光層１２−２から放出される光は、ｎ型層１２−３の表面側から取出される。積層体１２の導電性基板１１側の面には、パッド電極１４と向かい合うように扁平孔Ｈ１が形成されており、パッド電極１４の直下では発光が生じないようになっている。パッド電極の直下での発光を許した場合、発生した光はパッド電極による遮蔽および吸収を強く受けるために、ＬＥＤ素子の外部に効率よく取出すことができず、この発光に費やされたエネルギーは損失となる。ＧａＮ系ＬＥＤ素子１では、パッド電極の直下での発光が生じないようにすることにより、損失を低減し、出力を改善している。
【０００９】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子１では、パッド電極１４の直下での発光を抑制するために、扁平孔Ｈ１の形成によってパッド電極１４の直下から発光層１２−２を除去している。発光層は自らが発生した光に対して吸収体として作用することから、発光層から不要な部分（発光させない部分）を除去することによって損失を低減し、ＬＥＤ素子の発光出力を改善することができる。この効果を得るには、扁平孔を少なくとも発光層に達する深さに形成すればよいが、好ましくは、ＧａＮ系ＬＥＤ素子１のように、扁平孔をｎ型層に達する深さに形成して、扁平孔を形成した部分の発光層を完全に除去する。発光層のＩｎ（インジウム）含有量をクラッド層よりも高くし、あるいは、発光層のＡｌ（アルミニウム）含有量をクラッド層よりも低くして、ダブルヘテロ構造を構成したＬＥＤ素子では、発光層をコアとする板状の導波路構造が形成され、光が発光層に強く閉じ込められる傾向が生じるので、ＧａＮ系ＬＥＤ素子１のように発光層から不要な部分を除去することによる出力の改善効果がとりわけ顕著となる。
【００１０】
扁平孔Ｈ１の深さは、ｐ型層１２−１の厚さにもよるが、例えば、０．１μｍ〜２μｍとすることができる。一方、扁平孔Ｈ１の幅は、例えば、１０μｍ〜２００μｍとすることができる。この程度の深さを有する扁平な孔は、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチング技術、または、ウェットエッチング技術を用いて、ＧａＮ系半導体の表面に容易に形成することができる。扁平孔Ｈ１は、その形状のために、積層体の内部を層方向に伝播する光を、パッド電極Ｐ１４のあるｎ型層１２−３の表面側に向けて反射させる作用が小さい。
【００１１】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子１では、ｎ型層１２−３の上方から見たときの、扁平孔Ｈ１の形状およびサイズと、パッド電極Ｐ１４の形状およびサイズを略同一としているが、かかる構成は必須ではない。ｎ型層１２−３の上方から見て、扁平孔Ｈ１とパッド電極Ｐ１４に重なった部分があれば、上記の出力改善効果が得られ、重なった部分の面積が大きい程、その効果は大きくなる。従って、好ましい実施形態では、図２（ａ）に示すように、ｎ型層１２−３の上方から見たとき、パッド電極Ｐ１４が破線で示す扁平孔Ｈ１の底面Ｈ１１の外周線の内側に収まるように構成する。このように構成すると、扁平孔Ｈ１の側壁面が傾斜していても、該側壁面で反射されて、ｎ型層１２−３の表面に垂直に近い角度で入射する光が、パッド電極Ｐ１４による遮蔽や吸収を受けるのを防止することもできる。図２（ｂ）に示すように、パッド電極Ｐ１４が、ボンディングワイヤやろう材などとの接合に主として用いられる本体部Ｐ１４ａと、該本体部から伸びる、電流を面方向に広げるための延長部Ｐ１４ｂとから構成されている場合には、本体部１４ａが扁平孔Ｈ１の底面Ｈ１１の外周線の内側に収まるように構成すればよい。
【００１２】
好ましい実施形態では、図３に示すように、扁平孔Ｈ１の底面Ｈ１１をテクスチャ化してもよい。底面Ｈ１１をテクスチャ化して、発光層１２−２から放出される光の波長と同程度以上の凹凸を形成すると、底面Ｈ１１（ｎ型層１２−３と絶縁膜Ｐ１２との界面）で乱反射が発生するので、多重反射が抑制され、ＬＥＤ素子の発光出力が改善される。ＬＥＤ素子の発光波長が４００ｎｍである場合を例にすると、空気中での波長が４００ｎｍとなる光は、屈折率約２．５であるＧａＮ系半導体の内部では波長が約１６０ｎｍであるから、扁平孔Ｈ１の底面Ｈ１１の表面粗度をその半分の８０ｎｍよりも大きくすれば、好ましく乱反射を発生させることができる。
【００１３】
好ましい実施形態では、図４に示すように、積層体１２の導電性基板１１側の面に、扁平孔Ｈ１に加えて、光反射用凹部Ｒ１を形成してもよい。光反射用凹部Ｒ１の主な目的は、積層体１２の内部を層方向に伝播する光を反射させて、ｎ型層１２−３の表面に全反射臨界角よりも小さな角度で入射するように、その進行方向を変化させることである。この目的が好ましく達成されるように、図４の例では、積層体１２の積層方向に直交する平面で切断したときの光反射用凹部Ｒ１の断面積が、導電性基板１１から離れるにつれて減少するように、光反射用凹部Ｒ１の側壁面を傾斜させている。この傾斜は３０度〜６０度とすることが好ましく、約４５度（４０度〜５０度）とすることがより好ましい。特に、ダブルヘテロ構造を構成したＬＥＤ素子では、前述のように発光層をコアとする板状の導波路構造が形成されることから、このコアを伝播する光を反射させるために、光反射用凹部は少なくとも発光層に達する深さに形成することが好ましく、更に、図４に示す例のように、発光層を超えてｎ型層に達する深さに形成することがより好ましい。その他、光反射用凹部には、光の乱反射を発生させる効果も期待できる。ＬＥＤ素子の内部に光の乱反射を発生させ得る表面または界面が存在すると、多重反射が抑制されるために、発光出力が改善される。
【００１４】
光反射用凹部は、線状の凹部（溝）であってもよいし、ドット状の凹部（孔）であってもよい。好ましくは、光反射用凹部は線状の凹部とした方が、ＧａＮ系半導体層内を層方向に伝播する光が、光反射用凹部に出会い、反射を受ける確率が高くなる。線状の光反射用凹部とドット状の光反射用凹部の両方を設けることもできる。線状の光反射用凹部は、直線状であってもよいし曲線状であってもよく、折れ曲がっていてもよい。また、線状の光反射用凹部は、環状になっていてもよいし、分岐や交差部を有していてもよい。光反射用凹部は、その内壁面が積層体の端面と連続するように形成してもよい。光反射用凹部を線状とする場合もドット状とする場合も、その断面形状をＶ字形とすると、光反射用凹部の内壁面に占める、傾斜した側壁面の比率が最も大きくなるので、発光出力の改善効果が高くなる。Ｖ字形の断面を有する線状の凹部とは、いわゆるＶ溝のことである。また、Ｖ字形の断面を有するドット状凹部とは、例えば、錐体形（例えば、円錐形、角錐形）の孔のことである。Ｖ字形の次に好ましい光反射用凹部の断面形状は、台形である。
【００１５】
好ましい実施形態では、図５に示すように積層体１２の端面を傾斜させてもよい。傾斜は、積層体１２の導電性基板１１側の面の面積が、その反対側の面（ｎ型層１２−３の表面）の面積よりも小さくなるように設ける。それによって、積層体１２の内部を層方向に伝播する光を傾斜した端面で反射させて、ｎ型層１２−３の表面に全反射臨界角以内の角度で入射させることができる。この傾斜は３０度〜６０度とすることが好ましく、約４５度（４０度〜５０度）とすることがより好ましい。特に、ダブルヘテロ構造を構成したＬＥＤ素子では、前述のように発光層をコアとする板状の導波路構造が形成されることから、図５の例のように、発光層の端面を傾斜させることが好ましい。
【００１６】
次に、ＧａＮ系ＬＥＤ素子窒化物ＬＥＤ１の製造方法を説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板など、窒化物半導体結晶のエピタキシャル成長に適した結晶基板を成長用基板１３として準備し、ＭＯＶＰＥ法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ法などを用いて、その上にｎ型層１２−３、発光層１２−２、ｐ型層１２−１を順次成長させて積層し、積層体１２を形成する。ｎ型層１２−３、発光層１２−２、ｐ型層１２−３の各層は多層構造としてよい。ｎ型層１２−３は、その上に成長させる発光層１２−２の結晶性が良好となるように、２μｍ以上の膜厚に形成することが好ましい。また、ｎ型層１２−３には、膜厚１μｍ以上の高キャリア濃度層（キャリア濃度：１×１０１８ｃｍ−３以上）を設けることが好ましい。発光層１２−２は井戸層をＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮなどで形成した、多重量子井戸構造とすることが好ましい。ｐ型層１２−１の最上部は、コンタクト層層Ｐ１１との接触抵抗が低くなるよう、Ｍｇ（マグネシウム）を高濃度（５×１０１９ｃｍ−３以上）にドープしたＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＧａＮで形成することが好ましい。また、ｎ型層１２−３およびｐ型層１２−１のうち、発光層１２−２に隣接する部分につい
ては、ダブルヘテロ構造が構成されるように、結晶組成を定めることが好ましい。ＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）などの、結晶品質の改善効果のある結晶成長法は適宜用いてよい。積層体１２内には、歪緩和のための超格子層など、各種の機能層を適宜導入することができる。
【００１７】
次に、図６（ｂ）に示すように、積層体１２にエッチングを施して扁平孔Ｈ１を形成するとともに、扁平孔Ｈ１を形成しないｐ型層１２−１上の領域にコンタクト層Ｐ１１を形成する。好ましくは、先にコンタクト層Ｐ１１を形成し、その後で扁平孔Ｈ１を形成する。コンタクト層Ｐ１１は、ｐ型窒化物半導体と低接触抵抗の接合を形成する金属で形成することができる。具体的には、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ａｕ（金）、白金族（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ）などが例示される。コンタクト層Ｐ１１は、また、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化インジウム、酸化錫、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）、酸化亜鉛などの導電性酸化物で形成することができる。コンタクト層Ｐ１１には、ｐ型窒化物半導体に対するオーミック電極として知られている薄膜が利用可能である。
【００１８】
扁平孔Ｈ１はＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチング、あるいはウェットエッチングにより、形成することができる。特に、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ３などの、塩素を含む物質をエッチングガスに用いたＲＩＥが好ましい。ここで、コンタクト層Ｐ１１を、結晶化を促進した多結晶質の導電性酸化物膜で形成し、その上からＲＩＥ処理を行って扁平孔Ｈ１を形成すると、扁平孔Ｈ１の底面をテクスチャ化することができる。そのような導電性酸化物膜として、例えば、成膜後、５００℃、１０分間以上の熱処理をしたＩＴＯ膜が例示される。このＩＴＯ膜は、表面が粗い凹凸面となるために、不均一なエッチングマスクとして作用し、その結果、扁平孔Ｈ１の底面がテクスチャ化されるものと考えられる。加工時間を短縮するために、予め、塩酸、王水などを用いた酸処理によって導電性酸化物膜の膜厚を減少させておいたうえで、その上から、ＲＩＥ処理を行ってもよい。
【００１９】
光反射用凹部を設ける場合には、この段階で、光反射用凹部の形成を行う。光反射用凹部はドライエッチング技術を用いて好ましく形成することができる。
【００２０】
次に、図６（ｃ）に示すように、メサ構造の形成を行う。すなわち、ウェハ上において隣接する素子部どうしの間を分離するべく、積層体１２に対して、ｐ型層１２−１側からエッチングを行い、ｎ型層１２−３に達する溝を形成する。好ましくは、この例のように、溝の底部に成長用基板１３が露出するようにする。エッチングの方法としては、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）が好適に用い得る。ＲＩＥで用いるエッチングマスクの縁部にテーパを設けることにより、積層体１２の端面を傾斜させることができる。その他、断面Ｖ字形のブレードを用いた切削加工により積層体１２の端面を傾斜させることなどもできる。
【００２１】
次に、図７（ｄ）に示すように、コンタクト層Ｐ１１の表面上を除く、積層体１２側のウェハ表面を絶縁膜Ｐ１２で覆う。絶縁膜Ｐ１２は透光性の材料で形成する。絶縁膜Ｐ１２は、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、金属フッ化物などの無機材料で形成することが好ましく、具体的な材料としては、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、スピネル、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、フッ化マグネシウム、フッ化リチウムなどが例示される。フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどの、屈折率の低い材料で絶縁膜Ｐ１２を形成すると、積層体１２と絶縁膜Ｐ１２の界面の光反射性を良好にすることができる。絶縁膜Ｐ１２は多層膜とすることもできる。好ましくは、絶縁膜Ｐ１２をプラズマＣＶＤ法を用いて形成すると、積層体１２の端面の被覆を確実に行うことができる。
【００２２】
次に、図７（ｅ）に示すように、積層体１２側のウェハ表面の全体を覆うように、薄膜金属層Ｐ１３を形成する。薄膜金属層Ｐ１３は、後の工程で導電性基板１１を電気メッキで形成するために設ける、メッキ下地層である。薄膜金属層Ｐ１３は、導電性基板１１を無電解メッキで形成する場合にも、形成することが好ましい。薄膜金属層Ｐ１３は、例えば、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、ＴａＮ／Ａｕで形成することができる。導電積基板１１を、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤのような乾式メッキで形成する場合には、薄膜金属層Ｐ１３の形成は必須ではないが、そのような場合においても、導電性基板１１を構成する金属と、コンタクト層Ｐ１１との間で、好ましくない相互作用（合金化反応など）が発生しないようにするためのバリア層として、薄膜金属層Ｐ１３を形成することができる。好ましい実施形態では、コンタクト層Ｐ１１を透光性となるように形成したうえ、コンタクト層Ｐ１１および絶縁膜Ｐ１２と、薄膜金属層Ｐ１３との間に、高反射膜として機能する、Ａｌ、Ａｇ、白金族、Ｎｉなどからなる、銀白色の外観を呈する金属層を挿入する。
【００２３】
次に、図７（ｆ）に示すように、導電性基板１１を形成する。導電性基板１１は、好ましくは、電気メッキまたは無電解メッキにより、薄膜金属層Ｐ１３上に金属層を堆積して形成する。無電解メッキを用いる場合には、成長用基板１３側のウェハ表面にポリイミド層などをコーティングしておく。導電性基板１１を電気メッキで形成する場合の材料金属としては、Ａｕ（金）、Ｎｉ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）など、電鋳（ｅｌｅｃｔｏｒｏ  ｆｏｒｍｉｎｇ）における電着金属として汎用されている金属が好ましく例示される。
【００２４】
次に、図８（ｇ）に示すように、成長用基板１３を除去する。成長用基板１３の除去には、レーザリフトオフ、ウェットエッチング、ドライエッチング、研削、研磨など、結晶基板とその上にエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体結晶層とを分離するための公知の方法を、任意に用いてよい。
【００２５】
成長用基板１３の除去後、図８（ｈ）に示すように、露出したｎ型層１２−３の表面に、扁平孔Ｈ１と向かい合うように、パッド電極Ｐ１４を形成する。ｎ型層１２−３の内部に高キャリア濃度層を設けた場合には、エッチングなどの方法により該高キャリア濃度層を露出させたうえで、その表面上にパッド電極Ｐ１４を形成する。ｎ型層１２−３の表面に導電性酸化物膜を形成し、その上にパッド電極Ｐ１４を形成してもよい。パッド電極Ｐ１４をｎ型層１２−３の表面に直接形成する場合には、接触抵抗が低くなるように、ｎ型層と接する部分を、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｗ（タングステン）、Ｖ（バナジウム）などの単体、または、これらから選ばれる１種以上の金属を含む合金を用いて形成することが望ましい。パッド電極Ｐ１４をｎ型層１２−３上に形成した導電性酸化物膜の上に形成する場合には、パッド電極Ｐ１４の材料は特に限定されないが、好ましくは、導電性酸化物膜に接する部分を、白金族（Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）などを用いて形成する。パッド電極Ｐ１４には、表層として、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｓｎ（錫）、Ｉｎ（インジウム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）などからなる層を設けることが好ましい。パッド電極Ｐ１４の膜厚は、例えば、０．２μｍ〜１０μｍとすることができ、好ましくは、０．５μｍ〜２μｍである。
【００２６】
パッド電極Ｐ１４の形成後、パッド電極上の領域を除くウェハ表面に絶縁保護膜を形成することが好ましい。最後に、公知のダイシング法を用いてウェハを切断することにより、チップ状のＬＥＤ素子（ダイス）を得ることができる。
【００２７】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子１の製造方法については、以上に説明した他に、特許文献１などを参照することができる。
【００２８】
（実施形態２）
図９に、本発明の実施形態２に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の断面図を示す。この図に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子２では、半導体からなる導電性基板２１の上に、複数のＧａＮ系半導体層からなる積層体２２が形成されている。導電性基板２１と積層体２２との接合は直接的ウェハボンディング（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）により行われている。積層体２２は、導電性基板２１側から順に、ｐ型層２２−１、発光層２２−２、ｎ型層２２−３を有している。積層体２２の導電性基板２１側の面には、底面を有する扁平孔Ｈ２が、ｎ型層２２−３に達する深さに形成されている。ｎ型層２２−３上には、扁平孔Ｈ２に向かい合うようにして、負側のパッド電極Ｐ２４が形成されている。導電性基板２１の裏面には正側のパッド電極Ｐ２５が形成されている。導電性基板２１を構成する半導体は、直接的ウェハボンディングにより窒化物半導体と接合し得るものであればよい。好ましくは、導電性基板２１を構成する半導体は、発光層２２−２で生じる光を強く吸収しないように、発光層２２−２のバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを持つ半導体とする。発光層２２−２の発光波長が４００ｎｍ以上の場合、導電性基板２１を構成する半導体として、ＺｎＯ（酸化亜鉛）が好ましく例示される。
【００２９】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を製造するには、まず、ｃ面サファイア基板を成長用基板として用い、その上にＭＯＣＶＤ法により、ｎ型層２２−３、発光層２２−２、ｐ型層２２−１を順次成長させて、サファイア基板上に積層体２２が積層されたＬＥＤウェハを形成する。このとき、ｐ型層２２−１の表面の５×５μｍ２の領域をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で測定したときのｒｍｓ粗さが０．５５ｎｍ以下となるようにすることが望ましい。
【００３０】
次に、ＬＥＤウェハの積層体２２にエッチングを施して扁平孔Ｈ２を形成する。
【００３１】
次に、半導体からなる導電性基板２１を、直接的ウェハボンディングの方法により、積層体２２の表面に接合する。導電性基板２１としてＺｎＯ基板を用いる場合の手順については、非特許文献１を参照することができる。即ち、ＺｎＯ基板としては、ハイドロサーマル法で製造された、膜厚５００μｍ、電気抵抗約０．２Ω・ｃｍ、表面の５×５μｍ２の領域をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で測定したときのｒｍｓ粗さが０．７５ｎｍ以下であるものを好ましく用いることができる。ＺｎＯ基板は、アセトンおよびイソプロピルアルコールで洗浄し、脱イオン水でリンスした後、乾燥させる。ＬＥＤウェハは、アセトンおよびイソプロピルアルコールで洗浄し、ＨＣｌ溶液に１分間浸漬したうえ、脱イオン水でリンスし、乾燥させる。洗浄処理の後、直ぐに、クリーンルーム内でＬＥＤウェハとＺｎＯ基板を重ね合わせ、一軸方向に２ＭＰａの圧力を印加させた状態で、窒素ガス雰囲気中、６００℃、１時間の熱処理を施す。このようにして、ＬＥＤウェハの積層体２２にＺｎＯ基板を接合させることができる。
【００３２】
ウェハボンディングの後、レーザリフトオフ、ウェットエッチング、ドライエッチング、研削、研磨などの方法を用いて、成長用基板として用いたサファイア基板を取り除く。サファイア基板の除去後、露出したｎ型層２２−３の表面に、扁平孔Ｈ２と向かい合うように、負側のパッド電極Ｐ２４を形成するとともに、導電性基板２１の裏面に正側のパッド電極Ｐ２５を形成する。その後、公知のダイシング法を用いてウェハを切断することにより、チップ状の素子（ダイス）を得ることができる。
【００３３】
この実施形態２においても、図１０に示すように、扁平孔Ｈ２の底面Ｈ２１をテクスチャ化することができる。また、積層体２２の導電性基板２１側の面に、扁平孔Ｈ２に加えて光反射用凹部Ｒ２を形成することができる。また、積層体２２の導電性基板２１側の面の面積が、反対側の面の面積よりも小さくなるように、積層体２２の端面の少なくとも一部を傾斜させることができる。
【００３４】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を基板、スラグ、リードフレーム、ユニット基板などの実装基材に固定して発光装置を構成する場合、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２導電性基板側２１側の面が実装基材の表面を向くように固定することができる。導電性基板２１が透光性を有している場合には、ｎ型層２２−３の表面が実装基材の表面を向くように固定することも可能である。
【００３５】
（その他の実施形態）
本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤは、導電性基板と、複数のＧａＮ系半導体層からなる積層体とが、導電ペースト、ろう材（ハンダ、共晶合金を含む）などの導電性接着剤を用いて接合されたものであってもよい。
【００３６】
本発明は、本明細書に明示的に記載された実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を損なわない範囲内で、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の断面図である。
【図６】図１に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための図である。
【図７】図１に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための図である。
【図８】図１に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、２  ＧａＮ系ＬＥＤ素子
１１、２１  導電性基板
１２、２２  積層体
Ｈ１、Ｈ２  扁平孔
Ｐ１４、Ｐ２４  パッド電極
【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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