(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層されてなる発光素子部を備えた窒化物系半導体発光素子であって、
前記発光素子部の周囲に透光性絶縁部が設けられていて、
前記ｐ型半導体層上には、オーミックコンタクト層および反射層が順に形成されていて、前記反射層の上面と、前記オーミックコンタクト層および前記反射層の側面と、前記反射層の周囲に位置する前記ｐ型半導体層の上面と、前記透光性絶縁部の上面とを覆うように、密着層とメッキ密着層とメッキ金属板とが順次積層されてなることを特徴とする窒化物系半導体発光素子。
【請求項２】
前記発光素子部が、基板上に複数形成されて素子分割されたものであり、
前記透光性絶縁部が、前記基板上の複数の素子間に充填された透光性絶縁体が前記素子分割後において前記発光素子部の周囲に残留されたものであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項３】
前記透光性絶縁部が、シリカ系絶縁体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項４】
前記シリカ系絶縁体が、ＳＯＧ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項３に記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項５】
前記ＳＯＧ材料が、シロキサン系またはシラザン系であることを特徴とする請求項４に記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項６】
前記オーミックコンタクト層が、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、またはＡｇの単体金属およびそれらの合金で構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項７】
前記反射層が、Ａｇ合金またＡｌ合金で構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項８】
前記密着層が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの単体金属およびそれらの合金で構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項９】
前記メッキ金属板の膜厚が１０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項１０】
前記メッキ金属板が、ＮｉＰ合金、Ｃｕ，またはＣｕ合金により形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項１１】
前記メッキ密着層が、メッキの５０ｗｔ％以上を占める主成分と同一の組成を５０ｗｔ％以上有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項１２】
前記メッキ密着層が、ＮｉＰ合金またはＣｕ合金により形成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
【請求項１３】
少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層されてなる発光素子部を備え、前記発光素子部の周囲に透光性絶縁部が設けられている窒化物系半導体発光素子を製造する方法であって、
基板上に少なくともバッファ層、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を積層して積層体を形成し、前記積層体を前記基板上で素子分割して複数の発光素子部を形成する工程と、
前記発光素子部間に透光性絶縁体を充填する工程と、
前記ｐ型半導体層上にオーミックコンタクト層および反射層を順次形成する工程と、
前記反射層の上面と、前記オーミックコンタクト層および前記反射層の側面と、前記反射層の周囲に位置する前記ｐ型半導体層の上面と、前記透光性絶縁部の上面とを覆うように、密着層とメッキ密着層とメッキ金属板とを順次積層する工程と、
前記基板と前記バッファ層とを除去して前記ｎ型半導体層の表面を露出させる工程と、
前記発光素子部単位で前記メッキ金属板を分割することにより、前記発光素子部の周囲に透光性絶縁部を形成する工程とを備えることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記基板をレーザにより除去することを特徴とする請求項１３に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記メッキ金属板を積層した後、１００℃〜３００℃で熱処理をすることを特徴とする請求項１３または１４に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物系半導体発光素子および、その製造方法に関し、特に基板剥離工程を含んだ上下電極構造をとるタイプの窒化物系半導体発光素子において、光取り出し効率を向上できる構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長光発光素子用の半導体材料としてＧａＮ系化合物半導体材料が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶をはじめとして、種々の酸化物基板やＩＩＩ―Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形成される。
サファイア単結晶基板はＧａＮとは格子定数が１０％以上も異なるが、ＡｌＮやＡｌＧａＮなどのバッファ層を形成することにより、その上に良好な窒化物半導体が形成でき、一般的に広く用いられている。サファイア単結晶基板を用いた場合、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層がこの順で積層される。サファイア基板は絶縁体であるので、その素子構造は一般的に、ｐ型半導体層上に形成された正極と、ｎ型半導体層上に形成された負極が存在することになる。この種の発光素子には、ＩＴＯなどの透明電極を正極に使用しｐ型半導体側から光を取り出すフェイスアップ方式、Ａｇなどの高反射膜を正極に使用してサファイア基板側から光を取り出すフリップチップ方式の２種類が知られている。
【０００３】
このようにサファイア単結晶基板は発光素子用基板として一般的に広く用いられているが、絶縁体であるためにいくつかの問題点がある。第一に、負極を形成するために発光層をエッチングなどにより一部除去してｎ型半導体層を露出させるために、負極の部分だけ発光層の面積が減ってしまい、その分、出力が低下する。第二に、正極と負極が同一面にあるために、電流の流れが水平方向になってしまい、局部的に電流密度の高いところができてしまい素子が発熱してしまう。第三に、サファイア基板の熱伝導率は低いので、発生した熱が拡散せず、発光素子の温度が上昇してしまう。
【０００４】
以上の問題を解決させるために、サファイア単結晶基板上にｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層をこの順で積層した素子に導電性基板を接着し、その後にサファイア単結晶基板を除去して、正極と負極を上下に配置させる方法が開示されている。（特許文献１参照）
更に、導電性基板を接着させるのではなく、メッキにより基板を作成する方法が開示されている。（特許文献２参照）
【特許文献１】特許第３５１１９７０号公報
【特許文献２】特開２００４−４７７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の導電性基板を接着させる方法には、ＡｕＳｎなどの低融点金属化合物を接着材として接着させる方法や、真空中でアルゴンプラズマなどで接合面を活性化させて接着させる活性化接合などの方法が知られている。
この方法であると接着面は極めて平滑であることが要求されパーティクルなどの異物があると、その部分が浮いてしまい、接着が良好にできないなど、均一な接着面を形成することが難しい問題がある。
サファイアなどの基板上に積層されるＧａＮ膜は、１〜１０μｍと厚膜であること、積層時の温度が１０００℃付近と高温であることなどから、極めて高い膜応力を有している。例えば、板厚０.４ｍｍのサファイア基板にＧａＮ膜を５μｍの厚さに積層した場合、基板に５０〜１００μｍ程度のソリが発生してしまう。
【０００６】
さらに、メッキ法で支持基板を作成する場合、サファイアよりもメッキ支持基板の機械強度が弱いこと、生産上の効率性からメッキ支持基板の膜厚（板厚）が１０μｍ〜２００μｍと限定されることから、先の膜応力に起因するソリがメッキ支持基板に発生するため、支持基板剥離後のソリの影響はさらに大きくなってしまう問題がある。
前記ＧａＮ膜による基板のソリの影響を軽減するためには、基板上に積層されたＧａＮ膜をあらかじめ分割してしまうことが有効である。例えば、基板上にＧａＮ膜を成膜した後、ＧａＮ膜上に複数の発光素子を作り込む場合、発光素子毎にＧａＮ膜を複数に分割しておけば、ＧａＮ膜が分割された部分で応力緩和が起き基板全体のソリを低減することができる。
【０００７】
一方、ＧａＮ膜を分割してからメッキ支持基板を作成する場合、支持基板全体のソリ低減には有効であるが、以下の２つの問題点が発生する。
（１）ｎ型半導体層が露出してしまうので、そのままメッキするとｎ型半導体層とｐ型半導体層がメッキ層により短絡してしまう。
（２）メッキ支持基板を形成するための単にメッキ処理を行ったのでは、露出したｐ型半導体層、発光層、ｎ型半導体層の側面にもメッキ支持基板形成用のメッキが入り込んでしまうために、これらの側面をめっき層が遮蔽することとなり、側面からの光取出しが出来なくなるので、発光素子から得られる光強度が低下する問題がある。
【０００８】
前記（１）の問題については、ｐ型半導体層、発光層、ｎ型半導体層の側面に保護膜を形成すれば解決することが可能であると考えられるが、前記（２）の問題については、ｐ型半導体層、発光層、ｎ型半導体層を合わせた部分の側面の深さが１〜１０μｍと深いことから容易に解決することが難しい問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は上記問題を解決するために、鋭意努力検討した結果、少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層されてなる発光素子部が構成され、前記発光素子部の周囲に透光性絶縁部が設けられているものとすることで、製造時の成膜応力に起因するソリの影響が少なく、側面からの光取り出し効率も確保することができることを見出した。
更に本発明者らは、基板上に成膜した積層体に複数の発光素子部を作り込み、その後に素子分割と基板分離を行って得られる発光素子構造の場合、発光素子部間に透光性絶縁体を充填した後にメッキ支持基板を作成することにより、サファイア基板などとの基板剥離後もソリが少なく、側面からの光取り出し効率も両立させることが可能になることを見出した。即ち本発明は以下に関する。
【００１０】
（１）少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層されてなる発光素子部を備えた窒化物系半導体発光素子であって、前記発光素子部の周囲に透光性絶縁部が設けられていて、前記ｐ型半導体層上には、オーミックコンタクト層および反射層が順に形成されていて、前記反射層の上面と、前記オーミックコンタクト層および前記反射層の側面と、前記反射層の周囲に位置する前記ｐ型半導体層の上面と、前記透光性絶縁部の上面とを覆うように、密着層とメッキ密着層とメッキ金属板とが順次積層されてなることを特徴とする窒化物系半導体発光素子。
（２）前記発光素子部が、基板上に複数形成されて素子分割されたものであり、前記透光性絶縁部が、前記基板上の複数の素子間に充填された透光性絶縁体が前記素子分割後において前記発光素子部の周囲に残留されたものであることを特徴とする（１）に記載の窒化物系半導体発光素子。
（３）前記透光性絶縁部が、シリカ系絶縁体からなることを特徴とする請求項（１）または（２）に記載の窒化物系半導体発光素子。
（４）前記シリカ系絶縁体が、ＳＯＧ材料を用いて形成されることを特徴とする（３）に記載の窒化物系半導体発光素子。
（５）前記ＳＯＧ材料が、シロキサン系またはシラザン系であることを特徴とする（４）に記載の窒化物系半導体発光素子。
（６）前記オーミックコンタクト層が、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、またはＡｇの単体金属およびそれらの合金で構成されることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
（７）前記反射層が、Ａｇ合金またＡｌ合金で構成されることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
（８）前記密着層が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの単体金属およびそれらの合金で構成されることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
（９）前記メッキ金属板の膜厚が１０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
（１０）前記メッキ金属板が、ＮｉＰ合金、Ｃｕ，またはＣｕ合金により形成されることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
（１１）前記メッキ密着層が、メッキの５０ｗｔ％以上を占める主成分と同一の組成を５０ｗｔ％以上有することを特徴とする（１）〜（１０）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
（１２）前記メッキ密着層が、ＮｉＰ合金またはＣｕ合金により形成されることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子。
（１３）少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層されてなる発光素子部を備え、前記発光素子部の周囲に透光性絶縁部が設けられている窒化物系半導体発光素子を製造する方法であって、基板上に少なくともバッファ層、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を積層して積層体を形成し、前記積層体を前記基板上で素子分割して複数の発光素子部を形成する工程と、前記発光素子部間に透光性絶縁体を充填する工程と、前記ｐ型半導体層上にオーミックコンタクト層および反射層を順次形成する工程と、前記反射層の上面と、前記オーミックコンタクト層および前記反射層の側面と、前記反射層の周囲に位置する前記ｐ型半導体層の上面と、前記透光性絶縁部の上面とを覆うように、密着層とメッキ密着層とメッキ金属板とを順次積層する工程と、前記基板と前記バッファ層とを除去して前記ｎ型半導体層の表面を露出させる工程と、前記発光素子部単位で前記メッキ金属板を分割することにより、前記発光素子部の周囲に透光性絶縁部を形成する工程とを備えることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１４）前記基板をレーザにより除去することを特徴とする（１３）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１５）前記メッキ金属板を積層した後、１００℃〜３００℃で熱処理をすることを特徴とする（１３）または（１４）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層されてなる発光素子部を備えた窒化物系半導体発光素子であって、前記発光素子部の周囲に透光性絶縁部が設けられていることにより、発光素子部の側面におけるｎ型半導体層とｐ型半導体層との短絡を防止することができる。しかも、本発明によれば、透光性絶縁部が、発光素子部側面側から出力される光を通過させることができるので、側面側からの光取り出し効率も良好にすることができる。また、本発明によれば、発光素子部間に透光性絶縁体を充填してから、発光素子部上および前記透光性絶縁体上にメッキ金属板を積層するので、サファイア基板などの基板を除去した後もソリが少ないものとなる。これにより、信頼性が高く、出力の高い窒化物系半導体発光素子を提供することが可能になる。
なお、本発明において透光性絶縁部あるいは透光性絶縁体としての光透過性とは、３５０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長範囲で光の透過性を有することを意味する。窒化物半導体発光素子として光取り出し性を良好にするためには、透光性絶縁部あるいは透光性絶縁体として光透過性を８０％以上とすることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照にして説明する。ただし、本発明は以下の各実施形態に限定されるものではなく、例えばこれら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせても良い。
図１は、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の一例の断面模式図を示すものである。図１に示す窒化物半導体発光素子Ａは、ｎ型半導体層１３、発光層１４、ｐ型半導体層１５からなる発光素子部５を備えている。該発光素子部５の側面全部は、透光性絶縁部６によって覆われている。ｐ型半導体層１０５上には、金属膜層４であるオーミックコンタクト層７および反射層８が順次形成され、更に反射層８の上面と、オーミックコンタクト層７および反射層８の側面、反射層８の周囲に位置するｐ型半導体層１０５の上面、並びに、透光性絶縁部６の上面覆うように、金属膜層４である密着層９と、メッキ密着層１０と、メッキ金属板１１とが順次積層されている。
【００１３】
なお、前記発光素子部５の平面形状は４角型、丸形あるいはその他の形状で差し支えないが、透光性絶縁部６はその側面全部を覆っていることが好ましい。しかし、本願発明において透光性絶縁部６が発光素子部５の側面全部を完全に覆っていることを要するものではない。
また、図１に示す窒化物半導体発光素子Ａにおいては、ｎ型半導体層１０３の下面側に負極２３が形成され、メッキ金属板１１の上面側に正極１２が形成された上下電極構造とされている。
【００１４】
図１に示す構造の窒化物半導体発光素子Ａを製造するには、例えば、図２に示す如く基板１０１上に複数の窒化物半導体発光素子Ａとなり得る窒化物半導体部分を整列形成し、これらを素子分離するとともに個々に基板１０１から分離することで製造することができる。
例えば、基板１０１上に、図２に示す如くバッファ層１０２を形成し、このバッファ層１０２上にｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を順次積層して積層体を形成する。その後、積層体を素子分離するべき境界に沿って素子分割して分離溝２６を形成し、基板１０１上に矩形状などのｎ型半導体層１３、発光層１４、ｐ型半導体層１５が積層された個々の発光素子部５に素子分離する。
【００１５】
次いで露出した分離溝２６に透光性絶縁体１０６を充填する。
次いで、ｐ型半導体１５上にオーミックコンタクト層７を形成する。オーミックコンタクト層７上には光の反射性を向上させるために反射層８を設けるが、この反射層８は略しても良い。
次いでメッキ処理を施す。ただし、メッキ処理を施す前に、透光性絶縁体１０６上やｐ型半導体層１５上との密着性を向上させるために密着層９とメッキ密着層１０を設け、これらの形成後にメッキ処理によりメッキ金属板１１１を形成する。これらの密着層９とメッキ密着層１０は形成した方が好ましいが、これらの形成を略しても良い。
前述のメッキ金属板１１１の形成後、基板１０１の剥離を実施し、さらにバッファ層１０２を除去してｎ型半導体層１３の表面を露出させる。その後、正電極１２、負電極１３を形成する。そして、最終的にはメッキ金属板１１１およびメッキ金属板１１１上の各層をダイシングなどにより発光素子部５単位で分割することにより、透光性絶縁体１０６が分断されて発光素子部５の周囲に透光性絶縁部６の形成された図１に示す断面構造の窒化物半導体発光素子Ａが製造される。
【００１６】
前述した一連の製造工程において、基板１０１としては、サファイア単結晶（Ａｌ２Ｏ３；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＡｇＡｌ２Ｏ４）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶などの公知の基板材料を何ら制限無く用いることができる。
また、ＳｉＣなどの導電性基板を用いれば、正極と負極を上下に配置させた窒化物半導体発光素子Ａの作成は基板剥離をしなくとも可能であるが、その場合、絶縁体であるバッファ層１０２を使用することができなくなるので、その上に成長する窒化物系半導体層（ｎ型半導体層１３、発光層１４、ｐ型半導体層１５）の結晶が劣化してしまい良好な発光素子を形成することができない。本発明においては、導電性のＳｉＣ、Ｓｉを用いた場合でも基板剥離を実施することが好ましい。
【００１７】
前記バッファ層１０２は、例えばサファイア単結晶の基板１０１とＧａＮの格子定数が１０％以上も異なるために、その中間の格子定数を有するＡｌＮやＡｌＧａＮなどがＧａＮの結晶性を向上させるために一般的に使用されており、本発明においてもＡｌＮやＡｌＧａＮを何ら制限なく適用できる。
本実施の形態において窒化物系半導体（発光素子部５）は、例えばｎ型半導体層１３、発光層１４、ｐ型半導体層１５からなるヘテロ接合構造で構成される。窒化物系半導体層としては一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）で表される半導体が多数知られており、本発明においても一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）で表される窒化物系半導体が何ら制限なく用いられる。
【００１８】
これらの窒化物系半導体（発光素子部５）の成長方法は特に限定されず、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相成長法（ＨＰＶＥ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、などＩＩＩ族窒化物系半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法である。
ＭＯＣＶＤ法では、キャリアガスとして水素（Ｈ２）または窒素（Ｎ２）、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてはアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）などが用いられる。また、ドーパントとしては、ｎ型にはＳｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ４）またはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を、Ｇｅ原料としてゲルマン（ＧｅＨ４）を用い、ｐ型にはＭｇ原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＥｔＣｐ）２Ｍｇ）を用いる。
【００１９】
窒化物系半導体（発光素子部５）をサファイアの基板１０１上で分割する方法としては、ドライエッチング等のエッチング法、レーザカッティング法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来る。レーザリフトオフ法を用いる場合、窒化物系半導体が分割されるが、サファイア基板にはダメージが与えられないようにすることが良好な基板剥離をするためには好ましい。従って、エッチング法で分割する場合、窒化物系半導体に対してはエッチングレートが早く、サファイア基板に対してはエッチングレートが遅い手法を用いることが好ましい。レーザで分割する場合はＧａＮとサファイアに対する吸収波長の違いから、３００−４００ｎｍの波長を持ったレーザを用いることが好ましい。
【００２０】
発光素子部５を基板１０１上において素子分割する場合、これらの側面側に形成する分割溝２６の幅を１〜３０μｍ程度、深さを１〜１０μｍ程度とする。本実施形態においては、分割溝２６には透光性絶縁部６が埋め込まれている。分割溝２６を埋める手段としては、ＣＶＤ、スパッタ、蒸着などによる成膜手法では、成膜レートが遅く、実用的な大量生産手段として用いることは困難である。このような厚膜を形成するためには、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）などの液体塗布材料が適している。
【００２１】
ＳＯＧ材料としては、メチルシロキサン系、ハイメチルシロキサン系、水素化メチルメチルシロキサン系、燐ドープシリケート系、ポリシラザン系など透光性を有している絶縁体であれば公知の材料を何ら制限なく用いることが出来る。透光性絶縁部６の透光性は３５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲で透過率８０％以上であることが好ましい。
ＳＯＧ材料の塗布後に加湿条件で処理することが、シリカガラスへの転化が容易に進むために好ましい。また、ＳＯＧ材料の塗布後に１００℃〜５００℃でベークすることが、剛性向上やＳＯＧ中に含まれる水分や有機成分の除去のために好ましい。ＳＯＧ材料の塗布には、スピンコート法、スプレー法、ディップコート法など公知の方法を用いることができるが、生産性の観点からスピンコート法を用いることが好ましい。
【００２２】
前記オーミックコンタクト層７に要求される性能としては、ｐ型半導体層１５との接触抵抗が小さいことが必須である。オーミックコンタクト層７の材料はｐ型半導体層１５との接触抵抗の観点から、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等の白金族またはＡｇが好ましい。さらに好ましくはＰｔ，Ｉｒ，ＲｈおよびＲｕである。Ｐｔが特に好ましい。Ａｇを用いることは良好な反射を得るためには好ましいが、接触抵抗はＰｔよりも低い。したがって、接触抵抗がそれほど要求されない用途にはＡｇを用いることも可能である。
オーミックコンタクト層７の厚さは、低接触抵抗を安定して得るために０.１ｎｍ以上とすることが好ましい。さらに好ましくは１ｎｍ以上であり、この厚さ範囲を満たすことで均一な接触抵抗が得られる。
【００２３】
オーミックコンタクト層７上には、Ａｇ合金などの反射層８を形成することが好ましい。Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，ＯＳ，ＰｄなどはＡｇ合金と比較すると可視光から紫外領域の反射率が低い。したがって、発光層からの光が十分に反射せずに出力の高い素子を得ることが難しい。この場合、オーミックコンタクト層７を光が十分に透過するほどに薄く形成し、Ａｇ合金などの反射層を形成して反射光を得る方が、良好なオーミック接触が得られ、かつ出力の高い素子を作成することができる。この場合、オーミックコンタクト層７の膜厚は３０ｎｍ以下とすることが好ましい。さらにオーミックコンタクト層７の膜厚として好ましくは１０ｎｍ以下である。
オーミックコンタクト層７および反射層８の成膜方法については、特に制限されることはなく公知のスパッタ法や蒸着法を用いることができる。
【００２４】
密着層９にはＧａＮと密着性の良い金属を用いることができる。密着層９の材料としては、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの単体金属及び／またはそれらを組み合わせた合金を用いることができる。さらに、メッキ金属板１１１との密着性を向上させるためにメッキ密着層１０を形成しても良い。メッキ密着層１０の材料は、使用するメッキによって異なってくるが、メッキ成分に主に含まれる物質を含んでいたほうが密着性を向上させることができる。例えば、ＮｉＰメッキを用いる場合、メッキ密着層１０にはＮｉ系合金を用いることが好ましい。さらに好ましくはＮｉＰを用いることである。Ｃｕメッキを用いる場合は、メッキ密着層１０にはＣｕ系合金を用いることが好ましい。さらに好ましくはＣｕを用いることである。
密着層９、メッキ密着層１０の厚さは、良好な密着性を得るために０.１ｎｍ以上とすることが好ましい。さらに好ましくは１ｎｍ以上であり、均一な密着性が得られる。厚さの上限は特に限定されないが、生産性の観点から２μｍ以下にすることが好ましい。
【００２５】
密着層９、メッキ密着層１０の成膜方法については、特に制限されることはなく公知のスパッタ法や蒸着法を用いることができる。スパッタ法はスパッタ粒子が高エネルギーを持って基板表面に衝突して成膜されるので、密着性の高い膜を得ることができる。したがって、スパッタ法を用いる方がさらに好ましい。
メッキには無電解メッキ、電解メッキどちらを用いることができる。無電解メッキの場合、材料としてはＮｉＰ合金メッキを用いることが好ましい。電解メッキの場合は、材料としてはＣｕ、またはＣｕ合金を用いることが好ましい。
メッキ金属板１１１の厚さは、基板としての強度を保つために１０μｍ以上とすることが好ましい。厚くなるとメッキの剥離が起こりやすくなり、かつ生産性も低くなるので２００μｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
なお、メッキを実施する前には、汎用の中性洗剤等を用いて脱脂洗浄することが好ましい。また、硝酸などの酸を用いてメッキ密着層などの表面を化学エッチングを施すことによりメッキ密着層上の自然酸化膜を除去するのが好ましい。
ＮｉＰメッキなどのメッキ処理方法としては、メッキ浴として、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどのニッケル源と、次亜リン酸塩などのリン源を含むものを用いた無電解メッキ処理法を採用することができる。無電解メッキ法に用いられるメッキ浴として好適な市販品としては、上村工業製のニムデンＨＤＸなどがある。無電解メッキ処理を行う際のメッキ浴のｐＨは４〜１０、温度は３０〜９５℃とすることが好ましい。
CuまたはCu合金のメッキ処理方法としては、メッキ浴として、例えば硫酸銅などのCu源を用いる電解メッキ処理法を採用することができる。電気メッキ処理を行う際のメッキ浴のｐＨは２以下の強酸条件下で実施することが好ましい。温度は１０〜５０℃とすることが好ましく、さらには常温（２５℃）で実施することがさらに好ましい。電流密度は０．５〜１０Ａ／ｄｍ２で実施することが好ましい。さらに好ましい電流密度は２〜４Ａ／ｄｍ２で実施することである。表面を平滑化させるためにレベリング剤を添加することがより好ましい。レベリング剤に用いられる市販品としては、例えば上村工業製のＥＴＮ−１−ＡやＥＴＮ−１−Ｂなどが用いられる。
【００２７】
このようにして得られたメッキ金属板１１１の密着性を向上させるためには、熱処理することが好ましい。熱処理温度は１００〜３００℃が密着性向上のために好ましい。これ以上温度を上げると密着性はさらに向上するかもしれないが、オーミックコンタクト性が低下してしまう危険性がある。
メッキ金属板１１１の形成後、サファイアなどの基板１０１の剥離を実施する。基板剥離の方法としては、研磨法、エッチング法、レーザリフトオフ法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来る。
基板１０１を剥離した後、研磨法、エッチング法などによりバッファ層１０２を除去しｎ型半導体層１３を露出させる。ここでｎ型半導体層１３上に負極２３を形成する。負極２３としては、各種組成および構造の負極が公知であり、これら公知の負極を何ら限なく用いることが出来る。正極１２はＡｕ，Ａｌ，ＮｉおよびＣｕ等の材料を用いた各種構造が公知であり、これら公知の材料を何ら制限なく用いることが出来る。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例を示して本発明の作用効果を明確にする。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示す断面構造の窒化物半導体発光素子を以下に示すようにして製造した。
サファイアからなる基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層（厚さ１０ｎｍ）を介して、厚さ５μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層と、厚さ３０ｎｍのｎ型Ｉｎ０.１Ｇａ０.９Ｎクラッド層と、厚さ３０ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２.５ｎｍのＩｎ０.２Ｇａ０.８Ｎの井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重井戸構造の発光層と、厚さ５０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０.０７Ｇａ０.９３Ｎのクラッド層、厚さ１５０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層を順に積層して窒化物半導体の積層体を形成した。
【００２９】
次いで、図２に示すように、基板１０１上でドライエッチングによりバッファ層１０２に至るまで窒化物系半導体の積層体を掘って分離溝２６を形成し、各発光素子部５に素子分割した。その後、ＳＯＧを塗布して分離溝２６を充填した。ＳＯＧ材料にはＣｌａｒｉａｎｔ社製のポリシラザンＳＯＤ  Ｓｉｇｎｉｆｌｏｗ１００を用いた。ＳＯＧの塗布後１５０℃で２分間プリベークし、５０℃、８０％ＲＨで３０分間加湿処理をし、３００℃３０分間Ｎ２雰囲気で処理を実施した。
【００３０】
次に、窒化物系半導体のｐ型コンタクト層（ｐ型半導体層１５）上に厚さ１．５ｎｍのＰｔ層をオーミック接触層７としてスパッタ法により成膜し、オーミック接触層７の上に反射層８としてＡｇを２０ｎｍスパッタ法により成膜した。ＳＯＧ、Ｐｔ、Ａｇのパターンは、公知のフォトリソグラフィー技術およびリフトオフ技術を用いて形成した。
その後、密着層９としてＣｒを２０ｎｍスパッタ法により成膜し、その上にメッキ密着層１０としてＮｉＰ合金（Ｎｉ：８０ａｔ％、Ｐ：２０ａｔ％）を３０ｎｍスパッタ法により成膜した。次いで、メッキ密着層１０の表面を硝酸水溶液（５Ｎ）に浸漬し、温度２５℃、時間３０秒処理して酸化皮膜を除去した。
【００３１】
次いで、メッキ浴（上村工業製、ニムデンＨＤＸ−７Ｇ）を用いて、メッキ密着層１０上に５０μｍのＮｉＰ合金からなる無電解メッキを形成し、メッキ金属板１１１を得た。この際の、処理条件はｐＨ４．６、温度９０℃、時間３時間とした。次いで、このメッキ金属板１１１を水洗、乾燥した後、クリーンオーブンを用いて２５０℃の条件下で１時間処理した。次いで、サファイア基板１０１およびバッファ層１０２をレーザリフトオフ法により剥離し、ｎ型半導体層１３を露出させた。
【００３２】
その後、ｎ型半導体層１３の表面にＩＴＯ（ＳｎＯ２：１０ｗｔ％）を４００ｎｍ蒸着により成膜した。次いで、ＩＴＯ表面上の中央部にＣｒ（４０ｎｍ）、Ｔｉ（１００ｎｍ）、Ａｕ（１０００ｎｍ）からなる負極２３を蒸着法により成膜した。負極のパターンは、公知のフォトリソグラフィー技術およびリフトオフ技術を用いて形成した。メッキ金属板１１１の表面上にはＡｕ（１０００ｎｍ）からなる正極１２を蒸着法により成膜した。
次いで、メッキ金属板１１１およびメッキ金属板１１１上の各層をダイシングにより発光素子部５単位で分割することにより、透光性絶縁体１０６が分断されて発光素子部５の周囲に透光性絶縁部６の形成された３５０μｍ角の図１に示す窒化物系半導体素子Ａを得た。
【００３３】
得られた素子については、ＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって印加電流２０ｍＡにおける、発光出力を測定した。発光出力は１８ｍＷであった。
【００３４】
（実施例２）
メッキ密着層としてＮｉＰ合金膜の代わりにＣｕをスパッタ法より３０ｎｍ成膜し、かつ、メッキとしてはＮｉＰ合金膜の代わりにＣｕを電解メッキで５０μｍ成膜した以外は実施例１と同様の処理を施した。
Ｃｕのメッキ条件としては、ＣｕＳＯ４：８０ｇ／Ｌ、硫酸：２００ｇ／Ｌ、レベリング剤（上村工業製ＥＴＮ−１−Ａ：１．０ｍＬ／Ｌ，ＥＴＮ−１−Ｂ：１−ｍＬ／Ｌ）を使用し、電流密度２．５Ａ／ｄｍ２で常温にてメッキを実施した。メッキ時間は３時間とし５０μｍのＣｕ膜を成膜した。また陽極には含リン酸銅を使用した。
【００３５】
得られた素子については、ＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって印加電流２０ｍＡにおける、発光出力を測定した。発光出力は１８ｍＷであった。
【００３６】
（比較例）
溝２６内に露出した発光素子部５の側面にＳｉＯ２を１００ｎｍ成膜した。ＳｉＯ２の成膜方法としてＣＶＤを用いた。それ以外は実施例１と同様に処理を実施した。
【００３７】
得られた素子については、ＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって印加電流２０ｍＡにおける、発光出力を測定した。発光出力は１２ｍＷであった。
【００３８】
比較例では、発光素子部５の側面にメッキが入り込んでしまっているため、発光素子部５の側面からの光取り出しが出来なかった。このため、出力が１２ｍＷと低くなった。
一方、実施例１では、発光素子部５の側面に透光性絶縁体１０６を形成することにより、発光素子部５の側面からのメッキの入り込みを防いだので、発光素子部５単位で分割した後は、側面からの光取り出しが可能なり、出力が１８ｍＷと高い出力が得られた。また、  メッキ金属板にＣｕを用いた実施例２おいても実施例１と同様に１８ｍＷと高い出力が得られた。
【００３９】
（産業上の利用可能性）
本発明によって提供された窒化物系半導体素子は、優れた特性と安定性を有し、発光ダイオードおよびランプ等の材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は本発明に係る窒化物半導体発光素子の実施形態を示す断面図である。
【図２】図２は同実施形態の窒化物半導体発光素子を製造する途中において基板上に複数の素子を作り込んだ状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ    窒化物半導体発光素子
１３    ｎ型半導体層
１４    発光層
１５    ｐ型半導体層
４    金属膜層
５    発光素子部
６    透光性絶縁部
７    オーミックコンタクト層
８    反射層
９    密着層
１０    メッキ密着層
１１    メッキ金属板
１２    負極
２３    正極
【図１】
0004799974.tif 000002
【図２】
0004799974.tif 000003