(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物系半導体からなる半導体層を基板上に積層する窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、
第１の基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を順次積層して半導体層を形成した後、該半導体層上にブラストに対して加工耐性を有するマスク層を形成し、該半導体層の前記マスク層によって覆われていない部分をブラスト加工することにより、前記半導体層を分断すると共に、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する複数の積層半導体とする工程と、
前記積層半導体同士の間を埋め込むように犠牲膜を形成する工程と、
前記積層半導体及び前記犠牲膜上に第２の基板を設けた後、前記第１の基板と前記積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第１の基板を前記積層半導体から剥離する工程と、
前記第１の基板の剥離後に前記犠牲膜を除去する工程とを少なくとも備え、
前記半導体層の厚さは３〜１５μｍの範囲であり、
前記ブラスト加工を、前記第１の基板よりもビッカース硬度が低いブラスト粒子を用いて行い、
加工幅は３０〜１００μｍ、ブラスト粒子の平均粒径は５〜５０μｍであり、
前記第１の基板として、前記半導体層よりも高いビッカース硬度を有する基板を用い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２】
窒化物系半導体からなる半導体層を基板上に積層する窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、
第１の基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を順次積層して半導体層を形成した後、該半導体層上にブラストに対して加工耐性を有するマスク層を形成し、該半導体層の前記マスク層によって覆われていない部分をブラスト加工することにより、前記半導体層を分断すると共に、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する複数の積層半導体とする工程と、
前記積層半導体同士の間を埋め込むように犠牲膜を形成する工程と、
前記ｐ型半導体層上あるいは該ｐ型半導体層上に形成した電極層上、及び、前記犠牲膜上に、導電体からなる第１の接合層を積層することにより、第１の積層体を形成する工程と、
導電性を有する第２の基板上に少なくとも導電体からなる第２の接合層を積層することにより、第２の積層体を形成する工程と、
前記第１の積層体と第２の積層体とを、前記第１の接合層と第２の接合層とを接合させることにより一体化させる工程と、
前記第１の基板と前記積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第１の基板を前記積層半導体から剥離する工程と、
前記第１の基板の剥離後に前記犠牲膜を除去する工程とを少なくとも備え、
前記半導体層の厚さは３〜１５μｍの範囲であり、
前記ブラスト加工を、前記第１の基板よりもビッカース硬度が低いブラスト粒子を用いて行い、
加工幅は３０〜１００μｍ、ブラスト粒子の平均粒径は５〜５０μｍであり、
前記第１の基板として、前記半導体層よりも高いビッカース硬度を有する基板を用い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３】
前記積層半導体から剥離した第１の基板を、前記半導体層を形成する際の基板として再利用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体層のビッカース硬度を、前記第１の基板のビッカース硬度の９０％以下としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記ブラスト粒子は、アルミナ又はシリコンを主成分としてなるものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記ブラスト加工は、前記半導体層側にレジストでパターニングを施して行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１の基板がサファイアであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記半導体層をなす窒化物系半導体がＧａＮ系半導体であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長発光素子用の半導体材料として、窒化物系半導体である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、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、この基板上に有機金属気相成長法（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。
【０００３】
ＧａＮ系化合物半導体材料の特性として、横方向への電流拡散が小さいことが挙げられる。このため、電極の直下の半導体にしか電流が注入されず、発光層で発光した光は電極に遮られて外部に取り出されない。そこで、このような半導体発光素子では、通常、透光性正極が用いられ、透光性正極を通して光が取り出されるようになっている。
【０００４】
従来から用いられている透光性正極は、ＮｉやＣｏの酸化物と、コンタクト金属としてＡｕ等を組み合わせた層構造とされていた。また、近年では、ＩＴＯ等より導電性の高い酸化物を使用することにより、コンタクト金属の膜厚を極力薄くして透光性を高めた層構造とされた透光性正極が用いられるようになり、発光層からの光が効率良く外部に取り出される構成とされている。
【０００５】
ところで、発光素子の外部量子効率は、光取出し効率と内部量子効率を掛け合わせたものとして表される。内部量子効率とは、発光素子に注入した電流のエネルギーの内、光に変換されるエネルギーの割合である。また、光取り出し効率とは、半導体結晶内部で発生した光の内、外部へ取り出すことのできる光の割合である。
【０００６】
発光素子の内部量子効率は、結晶状態の改善や構造の適正化等の検討によって、現在では７０〜８０％程度まで向上していると言われており、注入電流量に対して十分な効果が得られていると言える。
しかしながら、ＧａＮ系化合物半導体のみならず発光ダイオード（ＬＥＤ）においては、一般的に光取り出し効率が押並べて低いため、注入電流のエネルギーに対し、内部発光を充分に外部に取り出しているとは言い難い。
【０００７】
発光ダイオードの発光取り出し効率が低いのは、ＧａＮ系化合物半導体における発光層の屈折率が約２．５と、空気の屈折率が１であるのに対して非常に高く、臨界角が約２５°と小さいため、結晶内で反射及び吸収を繰り返すことにより、光を外部に取り出すことができない事が原因となっている。
【０００８】
ＧａＮ系化合物半導体からなる発光素子の光取り出し効率を向上させるため、側面がブラスト加工によって傾斜面に形成された半導体発光素子が提案されている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、特許文献１に記載の半導体発光素子は、ブラスト加工の角度制御を行ないながらテーパ形状を形成する方法で製造されるため、テーパ形状を安定して形成するための角度制御が難しく、生産性が低いという問題がある。
【０００９】
また、半導体発光素子に用いられるサファイア基板の一部に、ブラスト加工によって凹凸が形成された半導体発光素子が提案されている（例えば、特許文献２）。
特許文献２に記載の半導体発光素子は、上記構成により、光取り出し効率の向上に一定の効果が見られる。
【００１０】
しかしながら、ＧａＮ系化合物からなる半導体発光素子の光取り出し効率が低いのは、ＧａＮ系化合物の屈折率が大きいために内部から光を取り出しにくいことが主な原因であるため、特許文献２に記載の半導体発光素子のように、サファイア基板の一部に凹凸が形成された構成では、光取り出し効率を充分に向上させることができなかった。
【特許文献１】特開平１０−３４１０３５号公報
【特許文献２】特開２００４−５６０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い光取り出し効率を有し、発光特性に優れるとともに、生産性に優れた窒化物系半導体発光素子の製造方法、窒化物系半導体発光素子及びランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］ 窒化物系半導体からなる半導体層を基板上に積層する窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、第１の基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を順次積層して半導体層を形成した後、該半導体層上にブラストに対して加工耐性を有するマスク層を形成し、該半導体層の前記マスク層によって覆われていない部分をブラスト加工することにより、前記半導体層を分断すると共に、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する複数の積層半導体とする工程と、前記積層半導体同士の間を埋め込むように犠牲膜を形成する工程と、前記積層半導体及び前記犠牲膜上に第２の基板を設けた後、前記第１の基板と前記積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第１の基板を前記積層半導体から剥離する工程と、前記第１の基板の剥離後に前記犠牲膜を除去する工程とを少なくとも備え、前記半導体層の厚さは３〜１５μｍの範囲であり、
前記ブラスト加工を、前記第１の基板よりもビッカース硬度が低いブラスト粒子を用いて行い、加工幅は３０〜１００μｍ、ブラスト粒子の平均粒径は５〜５０μｍであり、前記第１の基板として、前記半導体層よりも高いビッカース硬度を有する基板を用い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。
［２］ 窒化物系半導体からなる半導体層を基板上に積層する窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、第１の基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を順次積層して半導体層を形成した後、該半導体層上にブラストに対して加工耐性を有するマスク層を形成し、該半導体層の前記マスク層によって覆われていない部分をブラスト加工することにより、前記半導体層を分断すると共に、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する複数の積層半導体とする工程と、前記積層半導体同士の間を埋め込むように犠牲膜を形成する工程と、前記ｐ型半導体層上あるいは該ｐ型半導体層上に形成した電極層上、及び、前記犠牲膜上に、導電体からなる第１の接合層を積層することにより、第１の積層体を形成する工程と、導電性を有する第２の基板上に少なくとも導電体からなる第２の接合層を積層することにより、第２の積層体を形成する工程と、前記第１の積層体と第２の積層体とを、前記第１の接合層と第２の接合層とを接合させることにより一体化させる工程と、前記第１の基板と前記積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第１の基板を前記積層半導体から剥離する工程と、前記第１の基板の剥離後に前記犠牲膜を除去する工程とを少なくとも備え、前記半導体層の厚さは３〜１５μｍの範囲であり、前記ブラスト加工を、前記第１の基板よりもビッカース硬度が低いブラスト粒子を用いて行い、加工幅は３０〜１００μｍ、ブラスト粒子の平均粒径は５〜５０μｍであり、前記第１の基板として、前記半導体層よりも高いビッカース硬度を有する基板を用い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。
［３］ 前記積層半導体から剥離した第１の基板を、前記半導体層を形成する際の基板として再利用することを特徴とする前項１又は前項２に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
［４］ 前記半導体層のビッカース硬度を、前記第１の基板のビッカース硬度の９０％以下としたことを特徴とする前項１〜３の何れか１項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
［５］ 前記ブラスト粒子は、アルミナ又はシリコンを主成分としてなるものであることを特徴とする前項１〜４の何れか１項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
［６］ 前記ブラスト加工は、前記半導体層側にレジストでパターニングを施して行うことを特徴とする前項１〜５の何れか１項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
［７］ 前記第１の基板がサファイアであることを特徴とする前項１〜６の何れか１項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
［８］ 前記半導体層をなす窒化物系半導体がＧａＮ系半導体であることを特徴とする前項１〜７の何れか１項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】
【００１３】
本発明の窒化物系半導体発光素子の製造方法によれば、上記構成により、発光層を含む積層半導体の側面を傾斜面とすることができ、光取り出し効率が向上した窒化物系半導体発光素子を製造できるとともに、生産性が向上する。
また本発明によれば、積層半導体を形成する際の基板として、半導体層よりも高いビッカース硬度を有する第１の基板を用いるので、サンドブラスト加工を行った際に第１の基板が損傷を受ける虞が無く、これにより第１の基板を再利用することができる。
以上により、発光特性に優れた窒化物系半導体発光素子を安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下の説明において参照する図は本実施形態の窒化物系半導体発光素子の製造方法を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の窒化物系半導体発光素子の寸法関係とは異なる場合がある。
また、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。
【００１５】
「第１の実施形態」
本実施形態の窒化物系半導体発光素子（以下、発光素子という。）の製造方法は、第１の基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を順次積層して半導体層を形成する半導体層形成工程と、半導体層をブラスト加工することにより、半導体層を、ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する積層半導体とするサンドブラスト加工工程と、積層半導体上に第２の基板を設ける第２基板形成工程と、第１の基板と積層半導体との界面にレーザー光を照射して第１の基板を積層半導体から剥離するレーザーリフトオフ工程とから概略構成されている。
以下、各工程について順次説明する。
【００１６】
（半導体層形成工程）
半導体層形成工程では、図１に示すように、第１基板１０１（第１の基板）上に、ｎ型半導体層１０２ａ、発光層１０２ｂ及びｐ型半導体層１０２ｃを順次積層して半導体層１０２を形成する。
【００１７】
第１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（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、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、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶およびＺｒＢ２などのホウ化物単結晶などの基板材料を用いることができる。本発明においても、これら基板材料を含めて、如何なる基板材料を何ら制限なく用いることができる。これらの中でもサファイア単結晶（ビッカース硬度Ｈｖ２３００）、ＳｉＣ単結晶（ビッカース硬度Ｈｖ２４００）が、半導体層１０２及び後述するブラスト粒子よりもビッカース硬度が高いので好ましい。
【００１８】
半導体層１０２としては、ＧａＮ系単結晶、ＧａＰ系単結晶、ＧａＡｓ系単結晶、ＺｎＯ系単結晶など周知の半導体発光材料を用いることができるが、第１基板１０１を構成するサファイア単結晶またはＳｉＣ単結晶に対してにエピタキシャル成長可能なＧａＮ系単結晶、ＺｎＯ系単結晶がより好ましい。さらにＧａＮ系単結晶をもちいる方がより好ましい。
【００１９】
第１基板１０１上には、通常、バッファ層としてのＧａＮ層を介して、ＧａＮ系半導体からなるｎ型半導体層１０２ａ、発光層１０２ｂおよびｐ型半導体層１０２ｃを積層する。使用する基板やエピタキシャル層の成長条件によっては、バッファ層が不要である場合がある。
ＧａＮ系半導体としては、例えば一般式ＡｌXＧａYＩｎZＮ1-AＭA（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされるＧａＮ系半導体が多数知られており、本発明においても、それら周知のＧａＮ系半導体を含めて一般式ＡｌXＧａYＩｎZＮ1-AＭA（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされるＧａＮ系半導体を何ら制限なく用いることができる。
ＧａＮ系半導体は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎ以外に他のＩＩＩ族元素を含有することができ、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐ、ＡｓおよびＢなどの元素を含有することもできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。
【００２０】
ＧａＮ系半導体の成長方法は特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、などＧａＮ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ガス（ＧｅＨ4）や、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ3）4Ｇｅ）やテトラエチルゲルマニウム（（Ｃ2Ｈ5）4Ｇｅ）等の有機ゲルマニウム化合物を利用できる。
ＭＢＥ法では、元素状のゲルマニウムもドーピング源として利用できる。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（ＥｔＣｐ2Ｍｇ）を用いる。
【００２１】
ｎ型半導体層１０２ａは、通常、下地層、ｎコンタクト層およびｎクラッド層から構成される。ｎコンタクト層は下地層および／またはｎクラッド層を兼ねることができる。下地層はＡｌXＧａ1―XＮ層（０≦ｘ≦１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。その膜厚は０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌXＧａ1―XＮ層が得られやすい。
下地層にはｎ型不純物を１×１０17〜１×１０19／ｃｍ3の範囲内であればドープしても良いが、アンドープ（＜１×１０17／ｃｍ3）の方が良好な結晶性の維持という点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅである。
下地層を成長させる際の成長温度は、８００〜１２００℃が好ましく、さらに好ましくは１０００〜１２００℃の範囲に調整する。この成長温度範囲内で成長させれば結晶性の良いものが得られる。また、ＭＯＣＶＤ成長炉内の圧力は１５〜４０ｋＰａに調整する。
【００２２】
ｎコンタクト層としては、下地層と同様にＡｌXＧａ1―XＮ層（０≦ｘ≦１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。また、ｎコンタクト層にはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０17〜１×１０19／ｃｍ3、好ましくは１×１０18〜１×１０19／ｃｍ3の濃度で含有すると、負極との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅである。成長温度は下地層と同様である。
ｎコンタクト層を構成するＧａＮ系半導体は、下地層と同一組成であることが好ましく、ｎコンタクト層と下地層との合計の膜厚を１〜２０μｍ、好ましくは２〜１５μｍ、さらに好ましくは３〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。ｎコンタクト層と下地層との合計の膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００２３】
ｎコンタクト層と発光層３との間には、ｎクラッド層を設けることが好ましい。ｎコンタクト層の表面に生じた平坦性の悪化を埋めることできるからである。ｎクラッド層はＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層をＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層３のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
ｎクラッド層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５〜０．５μｍであり、より好ましくは０．００５〜０．１μｍである。ｎクラッド層のｎ型ドープ濃度は１×１０17〜１×１０20／ｃｍ3が好ましく、より好ましくは１×１０18〜１×１０19／ｃｍ3である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
【００２４】
次に、ｎ型半導体層１０２ａの上に積層される発光層１０２ｂとしては、ＧａＮ系半導体、好ましくはＧａ1-sＩｎsＮ（０＜ｓ＜０．４）のＧａＮ系半導体からなる発光層が本発明では通常用いられる。発光層１０２ｂの膜厚としては、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚、即ち臨界膜厚が挙げられ、例えば好ましくは１〜１０ｎｍであり、より好ましくは２〜６ｎｍである。発光層１０２ｂの膜厚が上記範囲であると発光出力の点で好ましい。
また、発光層１０２ｂは、上記のような単一量子井戸（ＳＱＷ）構造の他に、上記Ｇａ1-sＩｎsＮを井戸層として、この井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌcＧａ1-cＮ（０≦ｃ＜０．３）障壁層とからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）構造としてもよい。また、井戸層および障壁層には、不純物をドープしてもよい。
【００２５】
ＡｌcＧａ1-cＮ障璧層の成長温度は７００℃以上とすることが好ましく、さらに好ましくは８００〜１１００℃で成長させると結晶性が良好になるため好ましい。ＧａＩｎＮ井戸層は６００〜９００℃、好ましくは７００〜９００℃で成長させる。すなわちＭＱＷの結晶性を良好にするためには層間で成長温度を変化させることが好ましい。
【００２６】
次に、ｐ型半導体層１０２ｃは、通常、ｐクラッド層およびｐコンタクト層から構成される。しかし、ｐコンタクト層がｐクラッド層を兼ねてもよい。
ｐクラッド層としては、発光層１０２ｂのバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１０２ｂへのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ≦０．４、好ましくは０．１≦ｄ≦０．３）のものが挙げられる。ｐクラッド層が、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層１０２ｂへのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。ｐクラッド層のｐ型ドープ濃度は、１×１０18〜１×１０21／ｃｍ3が好ましく、より好ましくは１×１０19〜１×１０20／ｃｍ3である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。
【００２７】
ｐコンタクト層は、少なくともＡｌeＧａ1-eＮ（０≦ｅ＜０．５、好ましくは０≦ｅ≦０．２、より好ましくは０≦ｅ≦０．１）を含んでなるＧａＮ系半導体層である。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。ｐ型不純物（ドーパント）を１×１０18〜１×１０21／ｃｍ3の濃度で、好ましくは５×１０19〜５×１０20／ｃｍ3の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜０．５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．２μｍである。膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
【００２８】
第１基板１０１上に積層された半導体層１０２のビッカース硬度は、薄膜用のビッカース硬度測定装置で測定することができる。
【００２９】
（サンドブラスト加工工程）
次にサンドブラスト工程では、半導体層１０２をブラスト加工することにより、半導体層１０２を適宜分断して積層半導体１０４とする。形成された積層半導体１０４には、ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面が設けられる。
【００３０】
まず、図２に示すように、半導体層１０２上にレジストフィルムを貼り付け、レジストフィルムを露光現像することによりブラスト加工をほどこしたい部分のレジストフィルムを除去してマスク層１０３を形成する。マスク層１０３の平面視形状は例えば正方形等の矩形状が好ましい。
レジストフィルムはブラストに対して加工耐性のあるものであればどのようなものを用いても構わないが、ブラスト加工用のレジストフィルムを用いることが好ましい。市販されているレジストフィルムとしては、東京応化工業製オーディルＢＦシリーズ、旭化成エレクトロニクス製サンフォートなどを用いることができる。また、レジストフィルムの露光は、通常のフォトリソグラフィーと同様に、露光機を用いて実施することができる。更に、レジストフィルムの現像は、炭酸ナトリウム水溶液をシャワー状に吹き付けることにより実施することができる。
【００３１】
次に、図３に示すように、ブラスト粒子を半導体層１０２及びマスク層１０３上に吹きつけてサンドブラスト加工を施す。これにより、半導体層１０２のうち、マスク層１０３の覆われた部分は加工されず、マスク層１０３によって覆われていない部分がブラスト粒子によって研削されて半導体層１０２が分断され、平面視略矩形状の積層半導体１０４が形成される。積層半導体１０４の側面はサンドブラスト加工によって傾斜面１０４ｄとなる。
サンドブラスト加工による傾斜面の形状は、全体として傾斜した形状であればどのような形状でもよい。例えば、テーパ形状でもよく、単斜面形状でもよい。傾斜角度は２０°〜７０°の範囲が光取り出し効率がより向上するので好ましい。
【００３２】
ブラスト処理に用いるブラスト粒子はどのような形をしていても構わないが、球状または針状であることが、安定的にテーパ形状が作成できるので好ましく、球状であることがより好ましい。
ブラスト処理に用いるブラスト粒子の粒径は、加工幅や半導体層の厚さにより変化するが、加工幅３０〜１００μｍ、半導体層の厚さ３〜１５μｍの範囲では、ブラスト粒子の平均粒径は５〜５０μｍであることが好ましい。この範囲であれば、良好なテーパ形状を作成できる。
【００３３】
そして、図４に示すようにマスク層１０３を除去する。個のようにして、傾斜面１０４ｄを有する積層半導体１０４が形成される。積層半導体１０４同士の間においては、半導体層の残差が残らず、第１の基板１０１の基板面１０１ａが完全に露出していることが、後述のレーザーリフトオフ工程における積層半導体１０４の破損を防止できる点で好ましい。
【００３４】
尚、サンドブラスト加工はｐ型半導体層１０４ｃまで積層された状態で実施しても良いし、後述する相互拡散防止層の形成後でも構わない。また、この途中の工程で実施しても構わない。
【００３５】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、サンドブラスト加工による積層半導体の側面の傾斜面形状の作成を模式的に示した図である。図中、１０４はブラスト粒子である。
ブラスト粒子１０５を用いて半導体層１０２を加工した場合には、第１基板１０１よりもビッカース硬度が小さいブラスト粒子１０５を用いることにより、第１基板１０１側はほとんど加工されない、かつ、ブラスト粒子１０５の形状が球形状または針状であるので、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すようにマスク層１０３と第１基板１０１に阻害されて積層半導体１０４の側面に加工できない領域が発生する。ブラスト粒子１０５は上述のように球形状または針状であるので、積層半導体１０４の側面において加工できない領域は第１基板１０１側にそって大きくなり、テーパ状の加工を施すことが可能になる。
【００３６】
一方、ブラスト粒子１０５の硬度が第１基板１０１よりも硬い場合や、ブラスト粒子１０５の硬度が第１基板１０１よりも小さい場合でも、極端にブラスト粒子１０５の衝突速度が大きい場合や、長時間加工した場合は、第１基板１０１側へも加工が進行してしまう。このような場合、図６（Ａ）に示すようにテーパ形状は第１基板１０１に対して徐々に直角に近づいていき、最終的には図６（Ｂ）に示すようにテーパ形状が消滅してしまう。このように第１基板１０１側まで加工してしまことはテーパ形状を作成することにとって好ましくない。
【００３７】
なお、本発明は第１基板１０１をほとんど加工せずに半導体層１０２を加工してテーパー形状からなる傾斜面１０４ｄを有する積層半導体１０４を作成するので、ブラスト粒子１０５のビッカース硬度が第１基板１０１よりも硬くとも構わない。しかしながら、ブラスト粒子１０５のビッカース硬度が第１基板１０１よりも硬い場合、第１基板１０１側をほとんど加工せずにテーパ状の形状を作成するためには、ブラスト粒子１０５の突出圧や加工時間をより厳密に制御しなければならない。したがって、ブラスト粒子１０５のビッカース硬度は第１基板１０１よりも低いことが好ましい。
【００３８】
以上のことから、半導体層１０２のビッカース硬度は、第１基板１０１のビッカース硬度の１０％〜９０％の範囲であることが好ましい。９０％を超えると第１基板１０１と半導体層１０２のビッカース硬度の差がほとんどなくなるので、半導体層１０２の加工条件によっては、第１基板１０１も加工されてしまう可能性が高くなる。下限は特には限定されないが、レジストフィルムの貼付けや現像で半導体層１０２にダメージが加わらないようにするためには１０％以上であることが好ましい。
【００３９】
また、第１基板１０１（サファイア単結晶またはＳｉＣ単結晶）上にエピタキシャル成長した半導体層１０２（ＧａＮ系単結晶）をブラスト加工する場合、アルミナ、シリコン系のブラスト粒子は、サファイア単結晶、ＳｉＣ単結晶よりもビッカース硬度が低く、ＧａＮ系単結晶とはビッカース硬度が同等前後であるので、ＧａＮ系半導体層へのテーパ加工に好ましい。
【００４０】
なおビッカース硬度は測定方法により結果に差が生じることがあるので、ビッカース硬度の比較は同じ装置を用いて実施することが好ましい。半導体層１０２は薄膜（１〜２０μｍ程度）であるので、薄膜用のビッカース硬度測定装置を用いることが好ましい。
半導体層１０２のビッカース硬度は、上述のように薄膜用のビッカース硬度測定装置で測定することができるが、同じ装置でブラスト粒子のビッカース硬度を測定することは困難である。ブラスト粒子のビッカース硬度はバルクのビッカース硬度を代用することになるが、この値と薄膜用のビッカース硬度測定装置の値を正確に比較することは困難である。したがって、現実的には一定条件でブラスト加工を行い、半導体層１０２に対する加工レートが第１基板１０１に対する加工レートよりも大きければよい。半導体層１０２に対する加工レートが第１基板１０１に対する加工レートの３倍以上であれば好ましく。さらに、１０倍であればより好ましい。
【００４１】
（第２基板形成工程）
次に、第２基板形成工程では、積層半導体上にオーミックコンタクト層等を形成し、更にその上に第２の基板を設ける。
【００４２】
ここで、第２の基板を設ける理由について説明する。
積層半導体１０４を形成する際の基板としてサファイア基板を採用した場合、サファイアは絶縁体であるので、上下電極構造の発光素子を製造するためには、サファイアからなる第１基板１０１を最終的に剥離しなければならない。
しかし、第１基板１０１を剥離すると、積層半導体の厚みが１〜２０μｍ程度しかないので、積層半導体１０４のみでは、その後の処理に耐えうる機械強度を得ることができない。また、本発明におけるブラスト加工を実施すると半導体層１０２が積層半導体１０４として分割されてしまい、この状態で第１基板１０１を剥離してしまうと、積層半導体１０４がバラバラになってしまう。
この問題を解決するためには、第１基板１０１とは反対側に別の基板（第２の基板）を作製することが有効である。第２の基板（以下、第２基板という。）の作製方法としては、メッキにより第２基板を作製する方法と、導電性を持つシリコンや金属基板を第２基板として貼り付ける方法があるが、ここでは、メッキにより第２基板を作製する方法について説明する。
【００４３】
まず図７に示すように、積層半導体１０４のｐ型半導体層１０４ｃの上に、オーミックコンタクト層１０６、反射層１０７及び相互拡散防止層１０８を形成する。
【００４４】
オーミックコンタクト層１０６に要求される性能としては、ｐ型半導体層１０４ｃ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１０６の材料はｐ型半導体層１０４ｃ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１０６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、均一な接触抵抗が得られる。
【００４５】
オーミックコンタクト層１０６上には、Ａｇ合金、Ａｌ合金などの反射層１０７を形成する。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１０４ｂ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１０６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１０７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１０６の膜厚は３０ｎｍ以下とすることが好ましい。さらに好ましくは１０ｎｍ以下である。
反射層１０７の膜厚は良好な反射率を得るために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。Ａｇ合金はマイグレーションを起こしやすいので薄い方が好ましい。したがって、膜厚は２００ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００４６】
反射層１０７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、密着力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。
【００４７】
次に、図８に示すように、積層半導体１０４同士の間に犠牲層１０９を形成する。
犠牲層１０９を形成することなくメッキ法によって第２基板を形成すると、サンドブラスト加工によって形成された傾斜面１０４ｄにもメッキが施されてしまう。傾斜面１０４ｄにはｎ型半導体層１０４ａとｐ型半導体層１０４ｃが露出しているので、メッキがその部分に施されると、ｎ型半導体層１０４ａとｐ型半導体層１０４ｃとが短絡してしまう。これを防ぐためにはメッキ処理の前に、傾斜面１０４ｄを覆うように犠牲層１０９を形成すればよい。犠牲層１０９は、第１基板１０１の剥離後に除去すればよい。
【００４８】
犠牲層１０９としては、犠牲層１０９を除去するときに、ＧａＮからなる積層半導体１０４、正極、負極等の金属層、メッキ基板である第２基板にダメージを与えない材質を選択することが好ましい。
例えば、犠牲層１０９の材料としては、レジスト材料、樹脂、セラミックスなどが好ましい。特にレジスト材料は現像すれば、そのまま選択的に溝を埋めることができ、かつ、専用の剥離材を使用すれば容易に除去することができるのでさらに好ましい。セラミックを用いる場合は、ＳｉＯ２がＨＦにより容易に除去できるので好ましい。さらに、ＳｉＯ２からなる犠牲層を形成する際にはＳＯＧ（スピン・オン・グラス）材料を用いることが、溝を十分に充填することができ好ましい。
【００４９】
犠牲層１０９としてレジストを用いる場合、パターニングをする金属層の形成をレジストによる溝埋め前に実施することが好ましい。特にオーミックコンタクト層１０６や反射層１０７の形成はレジストによる溝埋め前に実施することがさらに好ましい。これは、パターニングするためにはレジストを用いるために、先にレジストによる溝埋め前に実施されていると、溝埋め部のレジストの剥離が生じてしまうためである。
犠牲層１０９を塗布する方法としては、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で塗布することが好ましい。さらに、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。
また、犠牲層１０９を形成する際には、犠牲層１０９の上面が相互拡散防止層１０８の上面と同一面になるように形成することが好ましい。
また、犠牲層１０９の除去方法としては、ウエットエッチング法、ドライエッチング法など公知の方法を何ら制限なく用いることが出来る。
【００５０】
尚、犠牲層１０９の形成に代えて、傾斜面１０４ｄに保護膜を形成することも有効である。保護膜としては、酸化シリコン、酸化アルミニウムなどを用いることができる。
【００５１】
次に、図９に示すように、相互拡散防止層１０８及び犠牲層１０９の上に、メッキ密着層１１０及び第２基板１１１を形成する。相互拡散防止層１０８に直接メッキを施してもよいが、メッキの密着性を向上させるためにはメッキ密着層１１０を用いることが好ましい。
【００５２】
メッキ密着層１１０の材料は、メッキにより形成する第２基板１１１の材質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多く含んでいたほうが密着性を向上させる。例えば、メッキ密着層１１０は、メッキ基板である第２基板１１１の５０質量％以上を占める主成分と同一の組成を、５０質量％以上含有する構成とすることが好ましい。
例えば、第２基板１１１にＮｉＰメッキを用いる場合、メッキ密着層１１０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合金を用いることである。また、第２基板１１１にＣｕメッキを用いる場合、メッキ密着層１１０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。
【００５３】
メッキ密着層１１０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。メッキ密着層１１０の厚さに特に上限はないが、生産性の観点から２μｍ以下にすることが好ましい。
メッキ密着層１１０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ことがより好ましい。
【００５４】
次に、メッキ基板である第２基板１１１には、無電解メッキ、電解メッキのどちらでも適用することができる。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く、電解メッキの場合、材料としてはＣｕを用いることが好ましい。
第２基板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。また、第２基板１１１が厚すぎ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以下とすることが好ましい。
【００５５】
メッキを実施する際は、積層半導体１０４、メッキ密着層１１０等の表面を、汎用の中性洗剤等を用いて予め脱脂洗浄しておくことが好ましい。また、硝酸などの酸を用いてメッキ密着層１１０等の表面に化学エッチングを施すことにより、メッキ密着層１１０上の自然酸化膜を除去するのが好ましい。
【００５６】
ＮｉＰメッキ等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。
また、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、常温（２５℃）で実施することがより好ましい。電流密度は０．５〜１０Ａ／ｄｍ２で実施することが好ましく、２〜４Ａ／ｄｍ２で実施することがより好ましい。
また、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。
【００５７】
上述のようにして得られた第２基板１１１の密着性を向上させるため、熱処理を行っても良い。熱処理温度は１００〜３００℃の範囲とすることが、密着性向上の点から好ましい。熱処理温度を上述の範囲以上とすると、密着性がさらに向上する可能性はあるものの、オーミック性が低下してしまう虞があるので好ましくない。
【００５８】
（レーザーリフトオフ工程）
次にレーザーリフトオフ工程では、第１基板１０１と積層半導体１０４との界面にレーザー光を照射して第１基板１０１を積層半導体１０４から剥離する。
第１基板１０１の剥離方法としては、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が、本発明では第１基板１０１を再利用する観点から、第１基板１０１をそのまま剥離することが可能なレーザリフトオフ法を用いることが好ましい。
【００５９】
レーザリフトオフ法を用いる場合は、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いることが好ましい。
エキシマレーザを用いてレーザリフトオフ法を用いる場合、エキシマレーザの面状のレーザ光として照射されることが好ましい。面状のレーザ光は、その面内において均一なビームプロファイルを持つことが好ましい。面の形状は円形、四角形などどのような形も取りうるが、一般的に発光素子は正方形または長方形であるので、面の形状は四角形の方が好ましい。面の大きさは一辺の長さが１００μｍ〜５ｍｍであるが、発光素子の大きさや生産性を考えた場合、３００μｍ〜２ｍｍが好ましい。レーザのエネルギー密度は０．３〜５Ｊ／ｃｍ２が好ましく、さらには、０．５〜２Ｊ／ｃｍ２がより好ましい。
【００６０】
図１０には、積層半導体１０４とレーザ光Ｌの照射範囲との位置関係を第１基板側から見た平面図で示す。図１０に示すように、面状のレーザ光Ｌの最外周部（斜線で示した四角形の外周部）が、分割された積層半導体１０４の分割された部分（半導体層のない部分）に照射されていることが好ましい。これは図１１（Ａ）に示すように、レーザ光Ｌの最外周部が積層半導体１０４上にあると、その部分でひずみが発生してしまい積層半導体１０４側にクラックＫ等の損傷が生じてしまうためである。図１１（Ｂ）に示すようにレーザ光Ｌの最外周部の下に何もなければ、ひずみは発生しないので積層半導体１０４に損傷を与えることなく基板剥離を実施することができる。また、図１１（Ｃ）に示すように、積層半導体１０４間の分割部分に少しでも半導体層１０４ｅが残っていると、レーザ光Ｌの最外周部でひずみが発生し積層半導体１０４にクラックＫ等の損傷を与えることになる。
【００６１】
剥離後の第１基板１０１（サファイア基板）は、基板自体に損傷がなければ剥離した後、表面を平滑化させるための再研磨だけで再利用が可能である。ドライエッチングなどでは、分割部分から完全に半導体層の残さを除去すること、及び、サファイア基板に損傷を与えないようにすること、の両立が困難である。一方、本発明では、サファイア基板はほとんど加工されず、積層半導体１０４だけを完全に除去することができるので、この問題を容易に解決することができる。本発明を用いれば基板剥離後の第１基板１０１の表面を少なくとも１μｍ程度研磨すれば、第１基板１０１の再利用が可能になる。
【００６２】
そして、第１基板１０１の剥離によって露出したｎ型半導体層１０４ａに負極１１３を形成し、第２基板１１１には正極１１２を形成する。そして、第２基板１１１を素子毎に分割することによって、図１２に示すような上下電極構造の発光素子１１４が得られる。
分割方法としてはレーザスクライブ法、ダイシ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。
また、正極１１２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。また、負極１１３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制限なく用いることが出来る。
【００６３】
「第２の実施形態」
本実施形態の発光素子の製造方法は、第１の基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を順次積層して半導体層を形成する半導体層形成工程と、該半導体層をブラスト加工することにより、前記半導体層を、前記ブラスト加工によって形成された傾斜面からなる側面を有する積層半導体とするサンドブラスト工程と、前記ｐ型半導体層上あるいは該ｐ型半導体層上に形成した電極層上に、導電体からなる第１の接合層を積層することにより、第１の積層体を形成する第１積層体形成工程と、導電性を有する第２の基板上に少なくとも導電体からなる第２の接合層を積層することにより、第２の積層体を形成する第２積層体形成工程と、第１の積層体と第２の積層体とを、第１の接合層と第２の接合層とを接合させることにより一体化させる接合工程と、第１の基板と積層半導体との界面にレーザー光を照射して前記第１の基板を前記積層半導体から剥離するレーザーリフトオフ工程とを少なくとも具備して構成されている。
【００６４】
以下、各工程について順次説明するが、上記の各工程のうち、半導体形成工程、サンドブラスト加工工程及びレーザーリフトオフ工程については、第１の実施形態における各工程と同様の工程なので、説明を省略もしくは簡単に説明する。
【００６５】
図１３には、本実施形態の発光素子の製造方法の概略を示す。図１３において、（Ａ）〜（Ｃ）は製造手順のステップを示している。
図１３において、ステップ（Ａ）では、第１基板２０１上にｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が順次積層されてなるＧａＮ系半導体からなる積層半導体２０４を形成し、さらにオーミックコンタクト層、反射層及び相互拡散防止層からなる機能層２０５を形成した後、最上層に金属からなる第１接合層２０６を形成し、第１積層体２００とする。
また、第２基板（導電性基板）３０１上に、中間層３０２を形成した後、その中間層３０２上に第２接合層３０３を形成し、第２積層体３００とする。
【００６６】
第１接合層２０６と第２接合層３０３の接合界面の結晶構造、結晶方位が揃っているほど、接合時の安定性は高まるので接合強度が増加する。理想的には同一物質で同一結晶構造を有し結晶方位が面直方向、面内方向揃っていれば接合界面に結晶ひずみ等は発生しないのでバルク同等の強度が発生するものと考えられる。
したがって、第１接合層２０６と第２接合層３０３が実質的に同一物質であり、かつ、接合面直方向の結晶方位が同一であれば接合強度が増加するので好ましい。
さらに、第１接合層２０６と第２接合層３０３が同じ結晶構造を有し、かつ、接合面直方向と接合面内方向の結晶方位が共に同一であれば接合強度が増加するのでより好ましい。
さらに、第１接合層２０６と第２接合層３０３が同じ物質、同じ結晶構造を有し、かつ、接合面直方向と接合面内方向の結晶方位が共に同一であれば接合強度が増加するのでより好ましい。
実質的に同一物質とは、第１接合層２０６およびと第２接合層３０３における同一物質の濃度が５０ａｔ％以上であり、かつ、同じ結晶構造を有し、その格子定数差が５％以内であると定義される。
さらに、第１接合層２０６と第２接合層３０３は結晶構造が同一で、第１接合層の格子定数と第２接合層３０３の格子定数の差が５％以内であることがより好ましい。
さらに、第１接合層２０６と第２接合層３０３が同一物質であれば、より好ましい。
例えば、第１接合層２０６がＡｕ（１１１）面であれば、と第２接合層３０３がＡｕ（１１１）であることが最も好ましい。
【００６７】
次のステップ（Ｂ）では、第１積層体２００と第２積層体３００とを、第１接合層２０６と第２接合層３０３同士を接合させることにより一体化させる。
続いてステップ（Ｃ）では、第１積層体２００から第１基板２０１を除去した後、電極（図示省略）を設けて、発光素子４００とする。
なお、ここでは、第１積層体２００に機能層２０５を設け、第２積層体３００に中間層３０２を設けるようにしたが、機能層２０５および中間層３０２は、省くこともでき、必要に応じて適宜設けられる層である。後述するように、機能層２０５としてはオーミックコンタクト層、反射層、相互拡散防止層からなる積層体を用いることができ、中間層３０２としては配向調整層、相互拡散防止層、格子整合層からなる積層体を用いることができる。
【００６８】
上記手順で製造されたＧａＮ系半導体発光素子１は少なくとも、図１３（Ｃ）に示すように、ＧａＮ系半導体からなる積層半導体２０４が積層され最上層に金属からなる第１接合層２０６を有する積層体２００Ａと、その第１接合層２０６に接合する第２接合層３０３とを有している。この第２接合層３０３は、第２基板３０１上に形成されているとともにその第２基板３０１が形成されている側とは反対側の面が第１接合層２０６と接合している。
【００６９】
（半導体層形成工程〜第１積層体形成工程）
次に図１４〜図１８を参照して、サファイア単結晶からなる第１基板を用いて作成した、基板貼付け法のよる上下電極構造の発光素子およびその製造方法をより詳細に説明する。
図１４は、第１積層体２００の構成例の断面を模式的に示す図である。図中、サファイアからなる第１基板２０１上には、ｎ型半導体層２０４ａ、発光層２０４ｂ及びｐ型半導体層２０４ｃからなる積層半導体２０４と、オーミックコンタクト層２０５ａ、反射層２０５ｂ及び相互拡散防止層２０５ｃからなる機能層２０５と、第１接合層２０６とが積層されて、第１積層体２００を構成している。
【００７０】
積層半導体２０４は、第１の実施形態の場合と同様に、ｎ型半導体層２０４ａ、発光層２０４ｂ及びｐ型半導体層２０４ｃを順次積層することにより形成することができる。
ｎ型半導体層２０４ａ、発光層２０４ｂ及びｐ型半導体層２０４ｃは何れもＧａＮ系単結晶であるので、第１接合層２０６の結晶方位を制御するためには、オーミックコンタクト層２０５ａおよび反射層２０５ｂの結晶方位も制御する必要性がある。
ＧａＮの結晶構造はウルツ鉱構造であり、格子定数はａ＝３．１６Å（０．３１６ｎｍ）、ｃ＝５．１３Å（０．５１３ｎｍ）である。オーミックコンタクト層２０５ａが接するｐ型半導体層２０４ｃはＡｌが添加されているので格子定数は変動するが、その添加量は多くとも１０％程度であるので、格子定数はほぼａ＝３．１６Å（０．３１６ｎｍ）といえる（ＡｌＮの結晶構造もウルツ鉱構造であり、格子定数はａ＝３．０８Å（０．３０８ｎｍ）、ｃ＝４．９３Å（０．４９３ｎｍ）であるので１０％程度の添加量では格子定数はほとんど同じである。）。
【００７１】
第１基板２０１をサファイア単結晶としたとき、その第１基板２０１上に積層されたＧａＮ系単結晶からなる積層半導体２０４（ｎ型半導体層２０４ａ、発光層２０４ｂ、ｐ型半導体層２０４ｃ）は（００・１）配向であるので、その上に積層されるオーミックコンタクト層２０５ａ、反射層２０５ｂ、第１接合層２０６は六方晶系の（００・１）面を有するか、面心立方晶系の（１１１）面を有していることが好ましい。
ＧａＮ系単結晶の（００・１）配向上に六方晶系の（００・１）面が配向するためには、格子定数の差が２０％以内であることが好ましい。この範囲であれば接合面直方向に結晶方向を揃えることができる。ＧａＮの格子定数がａ＝３．１６Å（０．３１６ｎｍ）であるので、オーミックコンタクト層２０５ａ、反射層２０５ｂ、第１接合層２０６に用いる六方晶系の格子定数は、ａ＝２．５３Å（０．２５３ｎｍ）〜３．７９Å（０．３７９ｎｍ）が好ましい。なお、配向が（００・１）であるので格子定数ｃはどのような値をとっても構わない。
【００７２】
積層半導体２０４はＧａＮ系単結晶からなる半導体であるので、接合面内方向を見た場合、図１５に示すように六角形が規則的に配列した構造になっている。したがって、接合面内方向に結晶方位を揃えるためには、もともと面内方向に結晶方位が揃っている単結晶を用いるのが好ましい。接合面内方向に結晶方位を揃えるため、接合面直方向同様、格子定数の差が２０％以内であることが好ましい。なお、接合面内方向の結晶方位を揃えるとは、接合面内における規則的な結晶構造が維持されているということである。例えば、ＧａＮ単結晶は六方晶であるので、（００・１）面が配向した場合、面内方向では６回対象の規則性が維持されている。この場合、接合層においても、この６回対象の規則性が維持されることになる。
【００７３】
面心立方晶系の（１１１）面は図１５に示すように、六方晶系の（００・１）面と同じ配列の結晶面を取る。面心立方晶系の格子定数ａの１／√２が六方晶系の格子定数ａに相当する。六方晶系の場合と同様、格子定数の差が２０％以内であることが好ましいので、オーミックコンタクト層２０５ａ、反射層２０５ｂ、第１接合層２０６に用いる面心立方晶系の格子定数はａ＝３．５８Å（０．３５８ｎｍ）〜５．３６Å（０．５３６ｎｍ）が好ましい。この範囲であれば、ＧａＮ系単結晶を使用する上では、接合面直方向および接合面内方向の結晶方位を揃えることができる。
【００７４】
なお、結晶面表記の中の「・」は、結晶面を表すミラーブラベー指数の省略形を示す。すなわち、結晶面を表わすのにＧａＮのような六方晶系では、通常（ｈｋｉｌ）と４つの指数で表わすが、この中で「ｉ」に関してはｉ＝−（ｈ＋ｋ）と定義されており、この「ｉ」の部分を省略した形式では、（ｈｋ・ｌ）と表記する。
【００７５】
次に、オーミックコンタクト層２０５ａに要求される性能としては、ｐ型半導体層２０４ｃとの接触抵抗が小さいことが必須であるが、本発明においては、さらに結晶構造および格子定数が上述の範囲であることが好ましい。
オーミックコンタクト層２０５ａの材料としては、ｐ型半導体層２０４ｃとの接触抵抗の観点と結晶構造および格子定数の観点から、Ｐｔ（面心立方晶構造  ａ＝３．９３Å（０．３９３ｎｍ））、Ｒｕ（六方最密充填構造  ａ＝２．７０Å（０．２７０ｎｍ））、Ｒｅ（六方最密充填構造  ａ＝２．７６Å（０．２７６ｎｍ））、Ｏｓ（六方最密充填構造  ａ＝２．７４Å（０．２７４ｎｍ、））、Ｒｈ（面心立方晶構造  ａ＝３．８０Å（０．３８０ｎｍ））、Ｉｒ（面心立方晶構造  ａ＝３．８４Å（０．３８４ｎｍ））、Ｐｄ（面心立方晶構造  ａ＝３．８９Å（０．３８９ｎｍ））等の白金族、またはＡｇ（面心立方晶構造  ａ＝４．０９Å（０．４０９ｎｍ））を用いることが好ましい。さらに好ましくは、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ及びＲｕであり、Ｐｔが特に好ましい。
【００７６】
オーミックコンタクト層２０５ａに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よりも大きい。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２０５ａ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、均一な接触抵抗が得られる。また、オーミックコンタクト層２０５ａはＡｇ合金等と比較すると反射率は低いので膜厚は３０ｎｍ以下とすることが好ましい。さらに好ましくは１０ｎｍ以下である。
【００７７】
次に、反射層２０５ｂにはＡｇ、Ａｌ（面心立方晶構造  ａ＝４．０５Å（０．４０５ｎｍ））等を用いることができる。また、Ａｇには耐食性、耐温度性を向上させるためにＭｏ、Ｃｕ、Ｎｄなどを添加することが効果的である。添加量は何れの元素も５ａｔ％以下であるので格子定数は大きく変わらない。Ａｌには平坦性を向上させるためにＮｄなどを添加することが効果的である。添加量は何れの元素も５ａｔ％以下であるので格子定数は大きく変わらない。
【００７８】
次に、第１接合層２０６には格子構造および格子定数が、六方晶系でａ＝２．５３Å（０．２５３ｎｍ）〜３．７９Å（０．３７９ｎｍ）あるいは、面心立方晶系でａ＝３．５８Å（０．３５８ｎｍ）〜５．３６Å（０．５３６ｎｍ）であればどのような単体金属あるいは合金を使用しても構わないが、接合時に真空中で不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射して容易に表面が活性化する金属であることが好ましい。なお、活性化するとは表面の不純物が取れダングリングボンドが剥き出しになっている状態を示す。金属は大気中では表面が酸化されていることが多いために、酸素との親和力が小さい方が容易に酸化皮膜を除去できる。したがって、貴金属を用いることが好ましい。
第１接合層２０６に用いられる金属としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｕなどの単体金属、あるいはこれらの金属をすくなくとも２種類以上含む合金であることが好ましい。
【００７９】
反射層２０５ｂと第１接合層２０６との間には、反射層２０５ｂと第１接合層２０６との間の密着性向上や相互拡散防止のために相互拡散防止層２０５ｃを設けることが好ましいが、相互拡散防止層２０５ｃが特に無くてもよい。これらの層を設けるときにおいても、その層を構成する単体金属あるいは合金の格子構造および格子定数が、六方晶系でａ＝２．５３Å（０．２５３ｎｍ）〜３．７９Å（０．３７９ｎｍ）あるいは、面心立方晶系でａ＝３．５８Å（０．３５８ｎｍ）〜５．３６Å（０．５３６ｎｍ）である必要性がある。例えば、反射層２０５ｂにＡｇ、第１接合層２０６にＡｕを用いた場合、ＡｇとＡｕは全率固溶するので相互拡散が生じてしまう。これを防ぐために、相互拡散防止層２０５ｃとしてＰｔ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｔｉ（六方最密充填構造  ａ＝２．９５Å（０．２９５ｎｍ））、Ｈｆ（六方最密充填構造  ａ＝３．２０Å（０．３２０ｎｍ））、Ｚｒ（六方最密充填構造  ａ＝３．２３Å（０．３２３ｎｍ））などを用いることができる。
【００８０】
積層半導体２０４に対するサンドブラスト加工は、ｐ型半導体層３０４ｃまで積層した状態で実施しても良いし、第１接合層２０６を形成した後でも構わない。また、この途中の工程で実施しても構わない。具体的な加工方法は、第１の実施形態の場合と同様にすればよい。
サンドブラスト加工による傾斜面２０４ｄの形状は、傾斜していれば、どのような形状でも構わない。例えば、テーパー面状でもよく、単斜面状でもよい。傾斜角度は２０°〜７０°の範囲が光取り出し効率がより向上するので好ましい。
【００８１】
（第２積層体形成工程）
図１６には、第２積層体３００の構成例の断面を模式的に示す。図中、導電性を有する第２基板３０１上には、アモルファス層または格子整合層３０２と、第２接合層３０３とが順に積層されて、第２積層体３００を構成している。なお、格子整合層または配向調整層３０２は、第２基板３０１と第２接合層３０３との格子整合性が確保されていれば特に設ける必要はない。
第２基板３０１には導電性を有すればどのような物質を用いることができるが、金属または導電性を有するシリコンを用いることが好ましい。金属であればどのような物質を用いることができるが、熱伝導率の高いＣｕまたはＣｕ合金を用いることが好ましい。シリコンは熱伝導率ではＣｕなどの金属に劣るが、シリコン（１１１）を使用すると結晶配向性を制御しやすいこと、ＧａＮ系半導体発光素子を素子に分割する際の加工性の良さなどの利点を有している。
【００８２】
第２基板３０１に金属単結晶基板を用いることも可能であるが、コストが高くなってしまう。したがって、多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板を使用することが好ましい。しかしながら、多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板に直接、第２接合層３０３を形成すると金属の結晶面の影響をうけてしまい、六方晶系の（００・１）面または、面心立方晶系の（１１１）面を優先的に成長させることができない。
多結晶で結晶方位の揃っていない金属基板の影響を抑えるためには、第２接合層３０３を形成する前に、アモルファス層３０２を形成することが好ましい。アモルファス層３０２には、アモルファス化する金属であればどのような物質を使用することも可能であるが、第２接合層３０２の六方晶系の（００・１）面または、面心立方晶系の（１１１）面を優先的に成長させる特性を有していることが好ましい。
具体的には、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含むこと金属であるか、ＲｕおよびＲｅから選ばれる何れか１種類以上と、Ｗ、Ｍｏ、ＴａおよびＮｂから選ばれる何れか１種類以上とを含むこと金属であることが好ましい。
さらに具体的は、ＣｏＷ系合金、ＣｏＭｏ系合金、ＣｏＴａ系合金、ＣｏＮｂ系合金、ＮｉＷ系合金、ＮｉＭｏ系合金、ＮｉＴａ系合金、ＮｉＮｂ系合金、ＦｅＷ系合金、ＦｅＭｏ系合金、ＦｅＴａ系合金、ＦｅＮｂ系合金、ＲｕＷ系合金、ＲｕＭｏ系合金、ＲｕＴａ系合金、ＲｕＮｂ系合金、ＲｅＷ系合金、ＲｅＭｏ系合金、ＲｅＴａ系合金、ＲｅＮｂ系合金であることが好ましい。
【００８３】
第２接合層３０３には第１接合層２０６と同様の理由で、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ，Ｒｅ、Ｃｕなどの単体金属あるいは、これら金属をすくなくとも２種類以上含む合金であることが好ましい。
【００８４】
アモルファス層３０２と第２接合層３０３との間には、第２接合層３０３の結晶性を高めるために、結晶性向上層を設けても良い。しかしながらこれらの層を設けるときにおいても、その層を構成する単体金属あるいは合金の格子構造および格子定数が、六方晶系でａ＝２．５３Å（０．２５３ｎｍ）〜３．７９Å（０．３７９ｎｍ）あるいは、面心立方晶系でａ＝３．５８Å（０．３５８ｎｍ）〜５．３６Å（０．５３６ｎｍ）である必要性がある。結晶性向上層にはＰｔ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒなどもちいることができるが、特にＰｔを用いることが良好な（１１１）が得られるので好ましい。
【００８５】
アモルファス層３０２を用いた場合、面直方向の結晶性を制御することは可能であるが、面内方向の結晶性を制御することはできない。面直方向に加えて、面内方向の結晶性を制御することにより、さらに接合強度を向上させることができる。
面直方向と面内方向の制御は第２基板として単結晶基板を用いることにより可能であるが、第１接合層２０６との接合を考えるとシリコン単結晶の（１１１）面を用いることが好ましい。
導電性を有するシリコン単結晶の（１１１）面を用いる場合、シリコン単結晶の（１１１）面の原子配列は、ＧａＮ（００・１）面の原子配列と同じであるので、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｉｒ等の面心立方構造（１１１）面、Ｒｕ，Ｒｅ等の六法最密充填の（００・１）を配向させやすい。しかしながら、面心立方構造のＡｕの格子定数ａが４．０８Å（０．４０８ｎｍ）に対して、Ｓｉの格子定数ａは５．４３Å（０．５４３ｎｍ）と２５％もずれているために、面心立方構造の（１１１）面を配向させることは容易ではない。Ｒｕ，Ｒｅ等の六法最密充填に関しても格子定数が大きくことなるために（００・１）を配向させることは容易ではない。
Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｉｒ等の面心立方構造（１１１）面、Ｒｕ，Ｒｅ等の六法最密充填の（００・１）をＳｉ（１１１）上に成長させるためには、２つの手法がある。
【００８６】
一つの手法は、（１１１）面を有するシリコン単結晶基板をＲＣＡ洗浄等で十分に基板表面を洗浄したのちに、希フッ酸などで表面を水素終端させ、その後、超高真空を有する成膜装置を用いて成膜することである。希フッ酸の濃度は０．１〜２質量％程度が好ましく、１〜２０分程度の処理をすることにより、（１１１）面を有するシリコン単結晶基板表面を水素終端化させることができる。なお、ＲＣＡ洗浄は表面酸化膜を均一にする働きがあり、水素終端化後のＳｉ単結晶表面をより平坦化できるので好ましい。成膜中に酸素、窒素などの不純物ガスあるときれいな洗浄面が保たれないので、真空装置の到達真空度は高いほう好ましい。到達真空度は１．０×１０−４〜１．０×１０−８Ｐａが好ましく。さらには、５．０×１０−５〜１．０×１０−６Ｐａが好ましい。高真空であればあるほど、エピタキシャル成長はしやすくなるが、真空装置で１．０×１０−８Ｐａを達成するためには、大きな排気量をもつ排気系を備えたり、長時間真空装置をベーキングしなければならないなど効率性に欠ける。（１１１）面を有するシリコン単結晶基板表面が水素終端されていれば、１．０×１０−４Ｐａよりも高真空、より好ましくは５．０×１０−５Ｐａより高真空であれば、良好なエピタキシャル成長を実現することができる。
【００８７】
ＡｇはＳｉとはシリサイドを形成しないので、最も容易に、（１１１）面を有するシリコン単結晶基板表面上に良好なエピタキシャル成長を実現することができる。
（１１１）面を有するシリコン単結晶基板表面上にＡｇを成膜する場合、そのままでも第２接合層３０３として使用できるが、第２接合層３０３としてはより酸化されにくいＡｕを用いることがより好ましい。この場合、ＡｇとＡｕは全率固溶するので相互拡散が生じてしまう。これを防ぐために、相互拡散防止層としてＰｔ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｔｉ（六方最密充填構造  ａ＝２．９５Å（０．２９５ｎｍ））、Ｈｆ（六方最密充填構造  ａ＝３．２０Å（０．３２０ｎｍ））、Ｚｒ（六方最密充填構造  ａ＝３．２３Å（０．３２３ｎｍ））などを用いることができる。
【００８８】
もう一つの手法としては、格子整合層を用いることである。
格子整合層は、六方最密充填構造を有し、Ｓｉ（１１１）面の対応する一辺の長さａ／√２の３．８４Å（０．３８４ｎｍ）とのずれが２０％以内であることが、Ｓｉ（１１１）面上に六方最密充填構造の（００・１）が配向するので好ましい。またＳｉは単結晶を使用するので、格子定数の差が２０％以内であれば、接合面内方向に結晶方位を揃えることができる。
格子整合層としては、Ｈｆ（六方最密充填構造、ａ＝３．２０Å（０．３２０ｎｍ））、Ｍｇ（六方最密充填構造、ａ＝３．２１Å（０．３２１ｎｍ））、Ｚｒ（六方最密充填構造、ａ＝３．２３Å（０．３２３ｎｍ））を用いることがＳｉ（１１１）面の対応する一辺の長さａ／√２の３．８４Å（０．３８４ｎｍ）とのずれが２０％以内であるので好ましい。
【００８９】
格子整合層を成膜する前に、Ｓｉ基板上から表面酸化膜を除去することが好ましい。表面酸化膜が存在するとＳｉ（１１１）面を反映した結晶成長が著しく阻害されるのを除去することができる。表面酸化膜を除去する方法としては真空装置内でバイアスエッチング等の方法を用いることが好ましい。
また、格子整合層として、Ｈｆ，Ｍｇ，Ｚｒを用いた場合、格子整合層Ｈｆ，Ｍｇ，Ｚｒの（００・１）配向上に六方晶系の（００・１）面が配向するためには、格子定数の差が２０％以内であることが好ましい。この範囲であれば接合面直方向に結晶方向を揃えることができる。したがって、接合層２に用いる六方晶系の格子定数はａ＝２．５８Å（０．２５８ｎｍ）〜３．８４Å（０．３８４ｎｍ）が好ましい。なお、配向が（００・１）であるので格子定数ｃはどのような値をとっても構わない。
【００９０】
面心立方晶系の（１１１）面は図１５に示すように、六方晶系の（００・１）面と同じ配列の結晶面を取る。面心立方晶系の格子定数ａの１／√２が六方晶系の格子定数ａに相当する。六方晶系の場合と同様、格子定数の差が２０％以内であることが好ましいので、第２接合層３０３に用いる面心立方晶系の格子定数はａ＝３．６５Å（０．３６５ｎｍ）〜５．４２Å（０．５４２ｎｍ）が好ましい。この範囲であれば、格子整合層上に、接合面直および接合面内の結晶方位を揃えることができる。
【００９１】
格子整合層を用いた場合でも第２接合層３０３には、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ，Ｒｅ、Ｃｕなどの単体金属あるいは、これら金属をすくなくとも２種類以上含む合金であることが好ましいが、格子整合層との配向性を考えると、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ，Ｒｅ、などの単体金属あるいは、これら金属をすくなくとも２種類以上含む合金であることがさらに好ましい。
【００９２】
（接合工程）
図１７は、第１積層体２００と第２積層体３００を接合する工程を説明する模式図である。２つの基板ホルダー４０１、４０１の各々に接合させようとする接合サンプル（第１積層体２００、第２積層体３００）を添着し、各接合サンプルの表面（第１接合層２０６の接合面、第２接合層３０３の接合面）に向けて、不活性ガスビーム源４０３から不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射し、その後接合サンプルの各々の接合面を重ね合わせる。
接合方法は真空中で各接合層２０６、３０３の表面が活性化された状態（ダングリングボンドが剥き出しになった状態）で接合する方法であれば、どのような方法を用いることも可能であるが、上記のように、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射した後、接合面を重ね合わせることが好ましい。
【００９３】
不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射した後、接合面を重ね合わせるまでには一定時間（例えば１秒〜６０秒）を要するので、ガスの再付着による各接合層２０６、３０３の表面の汚染が心配される。このために、真空装置内の到達真空度は、１０−４Ｐａ以下として不純物ガス量を低減させることが好ましい。さらに好ましくは１０−５Ｐａ以下である。
接合時には加圧することが接合強度を向上させるので好ましい。加圧の圧力は０．１〜１００ＭＰａであることが好ましい。０．１ＭＰａ未満では圧力が弱すぎて十分な接合強度を得られない。１００ＭＰａを超えると、基板を損傷する恐れがある。さらに好ましくは１〜１０ＭＰａである。
不活性ガスには、不活性であればどのようなガスを使用することも可能であるが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅを用いることが好ましい。特にＡｒは低コストで入手できるので、さらに好ましい。
接合時、あるいは接合後に加温することは接合強度を上げるために好ましい。但し、第１基板２０１がサファイアで、第２基板３０１がシリコン単結晶または金属の場合、サファイアとシリコンまたは金属は熱膨張係数差が大きいので２００℃以下であることが好ましい。
【００９４】
（レーザーリフトオフ工程）
レーザーリフトオフ工程では、第１基板２０１と積層半導体２０４との界面にレーザー光を照射して第１基板２０１を積層半導体２０４から剥離する。
第１基板２０１の剥離方法としては、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が、本発明では第１基板２０１を再利用する観点から、第１基板２０１をそのまま剥離することが可能なレーザリフトオフ法を用いることが好ましい。
レーザーリフトオフ法の具体的な手順は、第１の実施形態の場合と同様に行えばよい。
【００９５】
そして、第１基板２０１の剥離によって露出したｎ型半導体層２０４ａに負極２０８を形成し、第２基板３０１には正極２０７を形成する。そして、第２基板３０１を素子毎に分割することによって、図１８に示すような上下電極構造の発光素子４００が得られる。
分割方法としてはレーザスクライブ法、ダイシ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。
また、正極２０７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。また、負極２０８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制限なく用いることが出来る。
【００９６】
次に、上記の発光素子４００を用いてランプを構成した場合について説明する。
図１９は本発明に係るランプ（砲弾型）の一例を模式的に示した断面図である。図１９に示すランプは、図１８に示す上下電極型の発光素子１６０５を実装したものであり、この発光素子１６０５を用いたこと以外は従来公知の方法により製造することができる。具体的には、例えば２本のフレーム１６０２Ａ、１６０２Ｂのうち、フレーム１６０２Ｂに発光素子１６０５の正極を銀ペーストなどの導電性接着材で接着し、発光素子１６０５の負極を金からなるワイヤー１６０３でフレーム１６０２Ａに接合した後、透明な樹脂からなるモールド１６０４で発光素子１６０５の周辺をモールドすることにより作成することができる。
【００９７】
以上説明したように、本発明の実施形態である発光素子１１４、４００の製造方法によれば、発光層１０４ｂ、２０４ｂを含む積層半導体１０４、２０４の側面を傾斜面１０４ｄ、２０４ｄとすることができ、光取り出し効率が向上した発光素子１１４、４００を製造できるとともに、生産性を向上することができる。
また、積層半導体１０４、２０４を形成する際の基板として、半導体層よりも高いビッカース硬度を有する第１基板１０１、２０１を用いるので、サンドブラスト加工を行った際に第１基板１０１、２０１が損傷を受ける虞が無く、これにより第１基板１０１、２０１を再利用することができる。
以上により、発光特性に優れた発光素子１１４、４００を安価に製造することができる。
【実施例】
【００９８】
（実施例１）
以下に説明するように、図１８に示す上下電極構造の発光素子を製造し、発光出力を測定した。
まず、サファイア単結晶からなる第１基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層を形成し、このバッファ層上に窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体からなる半導体層を形成した。この半導体層は、厚さ４μｍのアンドープＧａＮからなる下地層と、厚さ２μｍのＧｅドープｎ型ＧａＮコンタクト層および厚さ０．０２μｍのｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層がこの順序で積層されたｎ型半導体層と、厚さ１６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層と、厚さ０．０１μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層と厚さ０．１８μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎコンタクト層がこの順序で積層されたｐ型半導体層とを順次積層することにより形成した。
この構造において、ｎ型ＧａＮコンタクト層のキャリア濃度は１×１０19ｃｍ-3であり、ＧａＮ障壁層のＳｉドープ量は１×１０17ｃｍ-3であり、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層のキャリア濃度は５×１０18ｃｍ-3であり、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層のＭｇドープ量は５×１０19ｃｍ-3であった。
また、半導体層の各層の積層は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
【００９９】
次に、ｐ型半導体層上に、厚さ１．５ｎｍのＰｔ層を、オーミックコンタクト層としてスパッタ法により成膜した。
次に、反射層として厚み２０ｎｍのＡｇ層と、相互拡散防止層として２０ｎｍのＰｔ層と、第１接合層として２０ｎｍのＡｕ層とを、この順番でスパッタ法により成膜することにより、第１積層体を形成した。
【０１００】
次にサンドブラスト法を用いて、半導体層を、傾斜面を有する積層半導体に加工した。
まず最初に、レジストフィルム（東京応化製ＢＦ４５Ｚ）を半導体層の表面に密着させた。次に、露光機を用いてレジストフィルムを所定のパターンで露光した。次に、３５０μｍ角の格子状パターンを残してレジストフィルムを除去した。格子状パターンの間隔は５０μｍとした。そして、炭酸ナトリウム水溶液を用いて現像を実施した。
次に、サンドブラスト装置を用いて平均粒径２０μｍのホワイトアランダム（ビッカース硬度２０００）を用いてブラスト加工を実施した。その後、超音波洗浄にてレジストフィルムおよびブラスト粒子残渣を除去した。
以上のようにして、傾斜面を有する積層半導体を形成した。
【０１０１】
ブラスト加工を施した積層半導体の断面ＳＥＭ写真を図２０に示し、平面ＳＥＭ写真を図２１に示す。図２０に示すように、第１基板３０１上の半導体層３０２に、傾斜角度４５度の傾斜面が形成できていることがわかる。
【０１０２】
次に、表面に（１１１）面を有するＳｉ単結晶からなる第２基板を用意し、この第２基板に、５０ｎｍのＡｇ層と、２０ｎｍのＰｔ層と、第２の接合層として２０ｎｍのＡｕ層とを、この順でスパッタにより成膜した。このようにして第２積層体を形成した。なお、Ｓｉ基板（第２基板）にＡｇを成膜する前に、ＲＣＡ洗浄を実施し、希フッ酸（０．５質量％）を用いて１０分間処理した。また、スパッタ装置の到達真空度は１．０×１０−５Ｐａとした。
【０１０３】
次に、第１積層体と第２積層体とを真空装置内で、第１接合層と第２接合層との各接合面を重ね合わせて接合させた。このときの、真空装置内の到達真空度は１．０×１０-5Ｐａとし、各接合面にＡｒガス中性原子ビームを１分間照射した後、５ＭＰａの圧力で加圧して接合させた。なお、接合時および接合前後には加温処理は施さなかった。
次に、第１積層体と第２積層体との接合体に対してレーザリフトオフ法を適用して、第１基板を除去した。レーザリフトオフ法にはＡｒＦエキシマレーザを用い、１ショットあたりのレーザ照射面積を７００μｍ×７００μｍとして、１０００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で実施した。
【０１０４】
次に、ドライエッチング法により、ＡｌＮからなるバッファ層、およびアンドープＧａＮからなる下地層を除去して、ｎ型半導体層を露出させた。
次いで、ｎ型半導体層の表面上の中央部に、Ｃｒ（４０ｎｍ）、Ｔｉ（１００ｎｍ）、Ａｕ（１０００ｎｍ）からなる負極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及びリフトオフ技術を用いた。
また、第２基板の表面上には、Ａｕ（１０００ｎｍ）からなる正極を蒸着法により成膜した。
そして、ダイシングにより分割し、図１８に示すような３５０μｍ角の発光素子とした。
【０１０５】
得られた発光素子について、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。その結果、Ｖｆは３．１Ｖであり、Ｐｏは１８ｍＷであった。
【０１０６】
（比較例１）
半導体層に対する加工として、サンドブラスト法に代えて、公知のフォトリソグラフィー法を用いたこと以外は実施例１と同様にして発光素子を作製し、実施例１と同様に評価した。
得られた発光素子について、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。その結果、Ｖｆは３．１Ｖであり、Ｐｏは１４ｍＷであり、Ｐｏが実施例１よりも低くなった。
【０１０７】
（実施例２）
１０枚の第１基板を用いて実施例１の半導体発光素子を作製し、第１基板（サファイア）へのダメージ、半導体発光素子へのクラックを顕微鏡観察により調査した。
（比較例２）
１０枚の第１基板を用いて比較例１の半導体発光素子を作製し、第１基板（サファイア）へのダメージ、半導体発光素子へのクラックを顕微鏡観察により調査した。
【０１０８】
実施例２においては、１０枚の基板全てにおいて、サファイアへのダメージがなく、発光素子に対するクラックの発生もなかった。一方、比較例２においては、１０枚の基板のうち、４枚の基板についてサファイアへのダメージが観察された。また、５枚の基板について発光素子へのクラックが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法におけるサンドブラスト工程を説明する断面模式図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法におけるサンドブラスト工程を説明する断面模式図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法を説明する断面工程図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法におけるレーザーリフトオフ工程を説明する平面模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法におけるレーザーリフトオフ工程を説明する断面模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施形態である発光素子の製造方法によって製造された発光素子を示す断面模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施形態である発光素子の製造方法を説明する工程図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施形態である発光素子の製造方法を説明する図であって、第１の積層体を示す断面模式図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施形態である発光素子の製造方法を説明する図であって、結晶構造を説明する模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施形態である発光素子の製造方法を説明する図であって、第２の積層体を示す断面模式図である。
【図１７】図１７は、本発明の第２の実施形態である発光素子の製造方法のおける接合工程を説明する模式図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２の実施形態である発光素子の製造方法によって製造された発光素子を示す断面模式図である。
【図１９】図１９は、発光素子を備えたランプを示す断面模式図である。
【図２０】図２０は、実施例１におけるサンドブラスト工程後の積層半導体を示す断面ＳＥＭ写真である。
【図２１】図２１は、実施例１におけるサンドブラスト工程後の積層半導体を示す平面ＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０１，２０１…第１基板（第１の基板）、１０２，２０２…半導体層、１０２ａ、１０４ａ…ｎ型半導体層、１０２ｂ，１０４ｂ…発光層、１０２ｃ，１０４ｃ…ｐ型半導体層、１０４，２０４…積層半導体、１０４ｄ、２０４ｄ…傾斜面（側面）、１１１，３０１…第２基板（第２の基板）、１１４，４００…発光素子（窒化物系半導体発光素子）、２００…第１積層体（第１の積層体）、２０６…第１接合層（第１の接合層）、３００…第２積層体（第２の積層体）、３０３…第２接合層（第２の接合層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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