(57)【要約】【課題】窒化物系半導体素子の種々の特性を改善するとともに、その生産性を向上させる。【解決手段】窒化物系半導体素子の製造方法は、基板（１）の剥離を容易にさせるための剥離層（２）をその基板上に形成し、その剥離層上に１以上の窒化物系半導体層（３−８）を形成する工程を含むことを特徴としている。その剥離層として、またはその代わりとして、基板上に１以上の導電性膜を形成してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の剥離を容易にさせるための剥離層を前記基板上に形成し、前記剥離層上に１以上の窒化物系半導体層を形成する工程を含むことを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項２】
基板上に１以上の導電性膜を形成し、前記導電性膜上に１以上の窒化物系半導体層を形成する工程を含むことを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記導電性膜は、金属、半金属、合金、または半導体のいずれかを含むことを特徴とする請求項２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記導電性膜は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＧａＰのいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記導電性膜は５０％以上の反射率を有することを特徴とする請求項２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記導電性膜はＡｇまたはＡｌを含む金属または合金であることを特徴とする請求項５に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記導電性膜は、導電性金属酸化物であることを特徴とする請求項２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記導電性金属酸化物は酸化インジウムを含むことを特徴とする請求項７に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記導電性膜は多層構造に形成されることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性膜は蒸着法、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤ法で形成されることを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記１以上の窒化物系半導体層を形成する工程において窒化物系半導体下地層、第一導電型窒化物系半導体層、発光層、および第二導電型窒化物系半導体層が順次堆積されることを特徴とする請求項２から１０のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記窒化物系半導体下地層は９００℃以上の温度で堆積させられることを特徴とする請求項１１に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第一導電型窒化物系半導体層は前記窒化物系半導体下地層の堆積温度以下の温度で堆積されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記導電性膜に含まれる金属層を反応させて窒化膜を形成し、その窒化膜が電流阻止層としての形状に加工されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記窒化物系半導体下地層はＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）で形成されることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記導電性膜はＭｏ層を含み、そのＭｏ層は前記１以上の窒化物系半導体層を形成する工程の後にアンモニア水を含む溶液中で溶かされ、それによって前記基板が除去されることを特徴とする請求項２から１５のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
前記導電性膜は酸化インジウム層を含み、その酸化インジュウム層は前記１以上の窒化物系半導体層を形成する工程の後に塩化鉄を含む溶液中で溶かされ、それによって前記基板が除去されることを特徴とする請求項２から１５のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窒化物系化合物半導体（ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ：０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）層を含む半導体素子の製造方法の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の特許第２７５１９６３号公報は、青色発光ダイオードや青色レーザダイオードなどに利用し得る窒化物系半導体素子の形成方法を開示している。特許文献１の開示によれば、サファイア基板上において、５１０℃の基板温度でＧａＮバッファ層が約２０ｎｍの厚さに成長させられる。そのＧａＮバッファ層上には、１０３０℃の基板温度で、ＧａＮ層が２μｍの厚さに成長させられる。さらに、そのＧａＮ層上に、８００℃の基板温度にて、ＩｎＧａＮ発光層が成長させられる。
【０００３】
特許文献２の特許第３５１１９７０号公報は、サファイア基板上に形成された窒化物系半導体積層構造上に導電性基板を貼付け、その後にサファイア基板を研磨などにより除去する技術を開示している。
【特許文献１】特許第２７５１９６３号公報
【特許文献２】特許第３５１１９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているような従来技術を利用して製造された窒化物系半導体発光素子にはいくつかの問題がある。
【０００５】
まず一番大きな問題は、サファイア基板上に形成される複数の窒化物系半導体層中の貫通転位密度が非常に大きくなることである。貫通転位密度が多くなる原因は、サファイア基板上に比較的低温でバッファ層を成長した後に、５００℃以上も昇温させてからＧａＮ層を成長させるので、その昇温過程でバッファ層表面の原子が再蒸発するなどして欠陥が多数発生し、その後に成長したＧａＮ層には多数の貫通転位が発生するからである。このことによって、得られる発光素子の特性が非常に悪くなる。
【０００６】
従来技術における他の問題は、サファイア基板が絶縁性であるので、その基板裏面上に電極を形成することができないことである。このことによって、チップサイズが大きくなり、発光素子のコストアップになる。また、サファイア基板は非常に硬いので、チップ分割が困難であり、発光素子の歩留まりが低くなる。
【０００７】
これらの問題を解決するために、特許文献２では、サファイア基板上に形成された窒化物系半導体積層構造上に導電性基板を貼り付けて、サファイア基板を研磨により除去した後に上下電極を形成することによってチップサイズを小さくし、また導電性基板としてＳｉ基板などの割りやすい基板を用いることによってチップ分割を容易にするという方法が開示されている。しかし、実際には、サファイア基板を研磨によって除去することは非常に困難であって、発光素子の歩留まりが低くなる。
【０００８】
その原因は、サファイア基板上に窒化物系半導体積層構造を成長させたウエハでは、サファイアと窒化物系半導体との熱膨張係数差によってそのウエハに反りが生じてしまうことである。この反り量は、窒化物系半導体積層構造の厚さなどにも依存するが、ウエハ中央とウエハ端との高低差で数十ミクロンにもなる。窒化物系半導体積層構造の厚さは数ミクロンであることから、研磨によって基板を除去するためにはウエハの反りはサブミクロンオーダに抑えなければ均一に研磨できず、窒化物系半導体層が露出した部分とサファイア基板が残っている部分とができてしまう。また、この問題を回避するためにエッチングを併用することが特許文献２に開示されているが、実際にはサファイアをエッチングできる薬液はほとんどなく、しかもエッチングレートも非常に遅いので、実際の生産には適していない。また、ドライエッチングではサファイアだけを選択的にエッチングできず、従来法では上下電極を有する発光素子を製造するのは困難である。
【０００９】
また、従来法で製造した上下電極を有する発光素子では、サファイア基板を除去した面上に形成された電極のコンタクト抵抗が高く、駆動電圧が上昇して消費電力が大きくなる。
【００１０】
さらに、特許文献１による従来法では、サファイア基板が透明であって、発光素子の発光層で発生した光の相当の部分がその基板を透過し、サファイア基板の側面からも光が放出されるので、発光素子の軸上光度が低下してしまう。窒化物系半導体発光素子は、ディスプレイのバックライトとして用いられることが多く、このような用途においては、チップ全体から出る光の量より、チップ正面から出る光の量が重要視される。したがって、発光素子の軸上光度を上げることが望まれる。
【００１１】
上述のような先行技術における課題に鑑み、本発明は、窒化物系半導体素子の種々の特性を改善するとともに、その生産性を向上させることをも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、窒化物系半導体素子の製造方法は、基板の剥離を容易にさせるための剥離層を前記基板上に形成し、その剥離層上に１以上の窒化物系半導体層を形成する工程を含むことを特徴としている。本発明によればまた、窒化物系半導体素子の製造方法は、基板上に１以上の導電性膜を形成し、その導電性膜上に１以上の窒化物系半導体層を形成する工程を含むことをも特徴としている。
【００１３】
導電性膜は、金属、半金属、合金、または半導体のいずれかを含み得る。より具体的には、導電性膜は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＧａＰのいずれかを含み得る。導電性膜が５０％以上の反射率を有することが望まれる場合には、導電性膜はＡｇまたはＡｌを含む金属または合金を含み得る。導電性膜は導電性金属酸化物であってもよく、その場合に導電性金属酸化物は酸化インジウムを含み得る。導電性膜は、多層構造に形成することもできる。導電性膜は、蒸着法、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤ法で形成され得る。
【００１４】
１以上の窒化物系半導体層を形成する工程において窒化物系半導体下地層、第一導電型窒化物系半導体層、発光層、および第二導電型窒化物系半導体層が順次堆積され得る。窒化物系半導体下地層は、９００℃以上の温度で堆積されることが好ましい。第一導電型窒化物系半導体層は、窒化物系半導体下地層の堆積温度以下の温度で堆積されることが好ましい。導電性膜に含まれる金属層を反応させて窒化膜を形成し、その窒化膜が電流阻止層としての形状に加工されてもよい。窒化物系半導体下地層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）で形成され得る。
【００１５】
導電性膜はＭｏ層を含むことができ、そのＭｏ層は１以上の窒化物系半導体層を形成する工程の後にアンモニア水を含む溶液中で溶かされ、それによって基板が除去され得る。導電性膜は酸化インジウム層を含んでもよく、その酸化インジュウム層は１以上の窒化物系半導体層を形成する工程の後に塩化鉄を含む溶液中で溶かされ、それによっても基板が除去され得る。
【発明の効果】
【００１６】
以上のような本発明において、基板と窒化物系半導体層との間に剥離層を介在させることによって、基板の剥離が容易となり、窒化物系半導体素子の製造効率を高めることができる。
【００１７】
導電性膜を形成することによる効果の一つ目は、基板上に金属や導電性酸化物などの導電性膜をあらかじめ形成し、その上に高温で窒化物系半導体バッファ層を成長することにより、転位密度が低くて結晶性のよい窒化物系半導体層が得られることである。
【００１８】
２つ目の効果としては、上下電極を含む窒化物系半導体素子を作製する場合、導電性膜をウェットエッチングで溶かすことによって、サファイア基板とエピタキシャル窒化物系半導体積層構造とを容易に分離できるので、基板の研磨などによる方法に比べて素子の歩留まりが向上し、また短時間の処理で基板の剥離が可能なので生産性が向上する。
【００１９】
３つ目の効果として、導電性膜をエッチングしてサファイア基板を剥離することによって窒化物系半導体層の表面を露出させた場合には、導電性膜を使用しない従来の場合に比べて、その露出表面上に電極を形成したときにコンタクト抵抗が下がり、得られる窒化物系半導体素子の駆動電圧を下げることができる。この現象のメカニズムは明らかではないが、従来法でサファイア基板上に直接窒化物系半導体層を形成した後に研磨などでその基板を剥離した場合のその窒化物系半導体層の露出表面の原子の状態に比べて、導電性膜を利用して基板を剥離をした後の窒化物系半導体層の露出表面の原子の状態が異なり、導電性膜の保護効果などに起因して、コンタクト電極を形成するときにオーミック不良の原因となる不所望な界面準位などが低減されるからであると考えられる。
【００２０】
４つ目の効果は、導電性膜を剥離をしない場合に得られる効果である。発光素子において透明基板が含まれている場合には、発光層からの光が基板内にも伝播して、透明基板の側面からも大量に光が放出されることになる。しかし、基板上に適当な反射率の導電性膜を形成し、その上に窒化物系半導体積層構造を形成することにより、光が基板内に伝播せずに、導電性膜で反射されることによって軸上光度が向上し得る。
【００２１】
また、基板が不透明である場合、それら不透明基板の多くは反射率が悪く、発光層から基板側に放射された光の多くがその基板で吸収されてしまう。しかし、不透明基板上に適当な反射率の導電性膜を形成した後に窒化物系半導体積層構造を形成することにより、発光層からの光が基板で吸収されずに導電性膜で反射されることによって、発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。
【００２２】
また、基板が半導体基板である場合には導電性膜を剥離せずとも上下電極を含む窒化物系半導体素子を作製できるが、その半導体基板と窒化物系半導体層との界面では界面準位の影響で障壁が生じており、窒化物系半導体素子の駆動電圧が高くなる。しかし、導電性膜を形成した後に窒化物系半導体積層構造を形成することにより、窒化物系半導体素子の駆動電圧を下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施例１）
図１の模式的断面図は、本発明の実施例１において作製される窒化物系化合物半導体素子を示している。なお、本願の各図において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表している。
【００２４】
この図１の素子の作製においては、まずサファイア基板１上にＭｏ層２が蒸着によって５ｎｍの厚さに形成される。このＭｏ層２は、後において、サファイア基板１を容易に除去することを可能にするための剥離層として利用される。Ｍｏ層２上には、Ａｌ層（後でＡｌＮ層３に変化する）が蒸着によって３ｎｍの厚さに形成される。このようにサファイア基板上にＭｏ層とＡｌ層を含む導電性膜が形成されたウエハは、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）装置に導入される。
【００２５】
ウエハが導入されたＭＯＣＶＤ炉内は、１３．３ｋＰａの圧力に制御される。その１３．３ｋＰａの圧力下でサファイア基板１を室温から１０００℃に昇温し、その１０００℃で１分間保持する。このとき、水素を毎分１５リットルで流す。次に、ＮＨ3を１００ｃｃｍで流しはじめ、それとほぼ同時にＴＭＧ（トリメチルガリウム）とＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を供給しはじめる。ＴＭＧは５１．３μｍｏｌ／分の流量で流すとともに、ＴＭＡは２５．５μｍｏｌ／分の流量で流し、キャリアガスには水素を用いて、全流量は３０リットル毎分に設定される。これによって、６０分間で厚さ約０．７μｍのＡｌＧａＮバッファ層（下地層）４が成長する。このとき、蒸着によって形成されていた厚さ３ｎｍのＡｌ層の一部または全部が窒化されて、ＡｌＮ層３に変換される。なお、半導体下地層４の堆積は、９００℃以上の基板温度の下で行われるのが好ましい。また、本実施例１ではＡｌＧａＮ下地層４が例示されたが、一般にはＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）下地層を利用することができる。
【００２６】
その後、炉内へのＴＭＧとＴＭＡの供給を止め、ＮＨ3は１００ｃｃｍで流し、全流量が３０リットル毎分となるように水素を流す。この状態で、炉内の圧力を１３．３ｋＰａから９３．３ｋＰａに変更する。圧力が９３．３ｋＰａで安定したら、ＮＨ3の流量を３．５リットル毎分に変更し、ＴＭＧを１６０μｍｏｌ／分の流量で流し、ＳｉＨ4を７０ｃｃｍで供給することによって、ｎ型ＧａＮ層５を４μｍの厚さに成長させる。なお、このような導電型層５は、貫通転位の低減の観点から、半導体下地層４の形成時の基板温度と同じかまたはそれ以下の基板温度の下で形成されることが好ましい。
【００２７】
次に、基板温度を８００℃まで降温し、ＩｎＧａＮウェル層とＧａＮバリア層を含む量子井戸発光層６を成長させる。その後、基板温度を９８０℃まで昇温し、ｐ型ＡｌＧａＮ層７とｐ型ＧａＮ層８を順次成長させる。それらの成長後に、ＩＩＩ族元素の原料供給をストップすると同時に、炉内のガスはＮＨ3を２％含むＮ2ガスに切り替えられ、基板温度が降下させられる。
【００２８】
冷却されたウエハはＭＯＣＶＤ炉から取り出され、ｐ型ＧａＮ層８上にコンタクト電極として厚さ１００ｎｍのＡｇＮｄ層９をスパッタリングで形成し、その上にバリア金属層として厚さ５０ｎｍのＮｉＴｉ層１０を形成し、さらにその上に貼付け金属層として厚さ１μｍのＡｕ層１１を形成する。その後、サファイア基板の裏面側から研削研磨し、ウエハの厚さを１００μｍにする。すなわち、図１は、ここまでの工程で作製された状態における窒化物系半導体素子を模式的断面図で示している。
【００２９】
図２は、図１の窒化物系半導体素子に貼り付けるための貼付け用Ｓｉ基板を模式的な断面図で示している。図２の貼付け用Ｓｉ基板の作製においては、Ｓｉ基板２３の下面上にＴｉ層２２とＡｌ層２３を順次形成し、Ｓｉ基板２３の上面上にＴｉ層２４、Ａｕ層２５、ＡｕＳｎ層２６を順次形成する。
【００３０】
図３の模式的断面図に示されているように、図１の窒化物系半導体素子と図２の貼付け用Ｓｉ基板とが互いに貼り合わされる。すなわち、図１の窒化物系半導体素子のＡｕ層１１と図２の貼り付け用Ｓｉ基板のＡｕＳｎ層２６とを対面接触させ、加熱圧着によって互いに接合させる。そして、サファイア基板１の自由表面側からのレーザースクライブによって、チップサイズの間隔で溝１ａまたはクラック１ｂを形成する。これらの溝１ａはＭｏ層２まで到達していてもよいし、溝１ａがＭｏ層２に到達していなくてもクラック１ｂがＭｏ層２まで到達していればよい。
【００３１】
その後、図３の窒化物系半導体素子をアンモニア水中に入れることにより、クラック１ｂからアンモニア水が浸透してＭｏ層２を溶かし、それによってサファイア基板１を剥がすことができる。このように、アンモニア水を用いることによって、Ｍｏ層２以外の電極層や貼付け金属層が溶かされることなく、Ｍｏ層２のみを選択的にエッチングすることができ、サファイア基板１の剥離を容易に行えるようになる。このようにサファイア基板が除去されて露出された層は、当初に蒸着したＡｌ層がその後に窒化されたＡｌＮ層３である。
【００３２】
図４の模式的な断面図に示されているように、このＡｌＮ層３の一部をマスキングによって残しながらそれ以外の部分をドライエッチングすることによって、ｎ型ＧａＮ層５を部分的に露出させる。そして、残されたＡｌＮ層３ａとｎ型ＧａＮ層５の露出部分とを覆うように、透明電極としてＩＴＯ（インジュウム錫酸化物）層３１を形成する。ＩＴＯ層３１上においては、ＡｌＮ層３ａに対応する領域にＡｕパッド電極３２を形成する。こうすることによって、ＡｌＮ層３ａ（高抵抗層）が電流阻止層として働き、パッド電極３２の直下には電流が注入されず、パッド電極３２による遮蔽によって無駄になる発光を低減させることができる。最後に、Ｓｉ基板２１の下面側からレーザースクライブによって、発光素子チップに分割する。すなわち、図４はこのようにして作製した発光素子チップの断面を模式的に示している。
【００３３】
このようにして作製した窒化物系半導体発光素子チップの光出力は全光束で３０ｍＷであり、その順方向電圧は３Ｖになった。他方、Ｍｏ層２を設けることなく従来法で作製した窒化物系半導体素子チップの光出力は７ｍＷであり、その順方向電圧は３．４Ｖであった。すなわち、本発明によって、窒化物系半導体発光素子チップの光出力の大幅な向上および、順方向電圧の低減が可能となった。また、本実施例１による発光素子チップはその全光束が高いのみならず、軸上光度が従来法で作製した発光素子チップの約１０倍になり、バックライト用サイド発光チップＬＥＤの特性を向上させることができる。
【００３４】
（実施例２）
図５の模式的断面図は、本発明の実施例２において作製される窒化物系半導体素子を示している。本実施例２では、実施例１におけるＭｏ層２とＡｌＮ層３の代わりに剥離層としてのＩＴＯ層（図示せず）が８０ｎｍの厚さに形成されるとともに、実施例１におけるＡｌＧａＮバッファ層４が省略される。
【００３５】
そして、塩化鉄溶液を用いてＩＴＯ剥離層を溶かすことによって、サファイア基板（図示せず）を剥離する。このように塩化鉄溶液を用いることにより、ＩＴＯ剥離層以外の電極層や貼付け金属層が溶かされることなく、ＩＴＯ剥離層のみを選択的にエッチングすることができ、サファイア基板を容易に剥離することができる。こうして露出したｎ型ＧａＮ層５上にＩＴＯ層３１ａを形成すれば、良好なコンタクト抵抗が得られる。このようにして作製した本実施例２の窒化物系半導体発光素子チップの光出力は３０ｍＷであり、その順方向電圧は２．９Ｖになった。
【００３６】
（実施例３）
図６の模式的断面図は、本発明の実施例３において作製される窒化物系半導体素子を示している。本実施例３においては、まずサファイア基板１上に光反射層として作用し得るＡｇ層２ａを５０ｎｍの厚さに形成し、その上に後でＡｌＮ層３に変換されるＡｌ層を３０ｎｍの厚さに形成する。このようにサファイア基板上に金属層が堆積されたウエハは、ＭＯＣＶＤ装置内に導入される。そして、本実施例３においても、実施例１と同様の手順で複数の窒化物系半導体層４−８を成長させ、その後にＭＯＣＶＤ装置からウエハを取り出す。
【００３７】
次に、ｐ電極としてＩＴＯ層３１ｂを形成する。ＩＴＯ層３１ｂの所定部分をエッチングにより除去し、その除去した部分において複数の窒化物系半導体層６−８をドライエッチングしてｎ型ＧａＮ層５を部分的に露出させる。そして、ｎ型ＧａＮ層５の露出した表面上にＩＴＯ層３１ｃが、ｎ電極として形成される。その後、サファイア基板１をその裏面側から研削研磨してウエハを１００μｍの厚さにした後、レーザースクライブによってチップ分割を行なう。
【００３８】
このようにして作製した本引例３の窒化物系半導体発光素子チップの光出力は２０ｍＷであり、その順方向電圧は３．３Ｖとなった。本実施例３の場合には、発光層６で発生した光のうちで基板１側に放射された光は、Ａｇ層２ａで反射しされてチップ表面から取り出される。すなわち、本実施例３ではサファイア基板１側に光が透過してチップ側面から出る光が減少するので、従来例で作製したチップに比べて、チップの軸上光度が向上して約５倍になり、バックライト用サイド発光チップＬＥＤの特性を向上させることができる。
【００３９】
本実施例３におけるように、窒化物系半導体素子が基板上に形成された光反射性の導電性膜を含む場合には、その導電性膜は５０％以上の反射率を含むことが好ましい。そのよな反射率を有する導電性膜として、特にＡｇ層やＡｌ層を好ましく利用することができる。
【００４０】
なお、以上の実施例１−３ではサファイア基板上にＭｏ層とＡｌ層、ＩＴＯ層、またはＡｇ層とＡｌ層のいずれかが形成される例が説明されたが、基板上に形成される剥離層または導電性膜はこれらに限られず、目的に適した任意の金属、半金属、合金、または半導体のいずれかを含むことができる。より具体的には、基板上に形成される剥離層または導電性膜は、Ｗ、Ｔａ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＧａＰなどのいずれかを含むこともでき、ＩＴＯの代わりに酸化錫や酸化亜鉛などの他の導電性酸化物を含むこともできる。また、基板上に形成される剥離層または導電性膜は、多層構造に形成されてもよいことは言うまでもない。そして、基板上に形成される剥離層または導電性膜は、蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法などを適宜に利用することによって容易に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明によれば、窒化物系半導体素子の種々の特性を改善するとともに、その生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例による窒化物系半導体素子の部分の作製過程を説明するための模式的断面図である。
【図２】図１の部分と接合されべき部分としての貼付けＳｉ基板の作製過程を説明するための模式的断面図である。
【図３】図１の部分と図２の部分を組み合わせて窒化物系半導体素子を作製する過程を説明するための模式的断面図である。
【図４】図３の後のさらなる過程を経て完成した窒化物系半導体素子を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による窒化物系半導体素子を示す模式的断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例による窒化物系半導体素子を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  サファイア基板、１ａ  溝、１ｂ  クラック、２  Ｍｏ層、２ａ  Ａｇ層、３、３ａ  ＡｌＮ層、４、４ａ  ＡｌＧａＮ層、５  ｎ型ＧａＮ層、６  発光層、７  ｐ型ＡｌＧａＮ層、８  ｐ型ＧａＮ層、９  ＡｇＮｄ層、１０  ＮｉＴｉ層、１１  Ａｕ層、２１  Ｓｉ基板、２２  Ｔｉ層、２３  Ａｌ層、２４  Ｔｉ層、２５  Ａｕ層、２６  ＡｕＳｎ層、３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  ＩＴＯ層、３２  Ａｕ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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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月10日(2006.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の剥離を容易にさせるための剥離層を前記基板上に形成し、前記剥離層上に１以上の窒化物系半導体層を形成する工程を含むことを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項２】
基板上に１以上の導電性膜を形成し、前記導電性膜上に１以上の窒化物系半導体層を形成する工程を含むことを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記導電性膜は、金属、半金属、合金、または半導体のいずれかを含むことを特徴とする請求項２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記導電性膜は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＧａＰのいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記導電性膜は５０％以上の反射率を有することを特徴とする請求項２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記導電性膜はＡｇまたはＡｌを含む金属または合金であることを特徴とする請求項５に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記導電性膜は、導電性金属酸化物であることを特徴とする請求項２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記導電性金属酸化物は酸化インジウムを含むことを特徴とする請求項７に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記導電性膜は多層構造に形成されることを特徴とする請求項２から８のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性膜は蒸着法、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤ法で形成されることを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記１以上の窒化物系半導体層を形成する工程において窒化物系半導体下地層、第一導電型窒化物系半導体層、発光層、および第二導電型窒化物系半導体層が順次堆積されることを特徴とする請求項２から１０のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記窒化物系半導体下地層は９００℃以上の温度で堆積させられることを特徴とする請求項１１に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第一導電型窒化物系半導体層は前記窒化物系半導体下地層の堆積温度以下の温度で堆積されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記導電性膜に含まれる金属層を反応させて窒化膜を形成し、その窒化膜が電流阻止層としての形状に加工されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記窒化物系半導体下地層はＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）で形成されることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記導電性膜はＭｏ層を含み、そのＭｏ層は前記１以上の窒化物系半導体層を形成する工程の後にアンモニア水を含む溶液中で溶かされ、それによって前記基板が除去されることを特徴とする請求項２から１５のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
前記導電性膜は酸化インジウム層を含み、その酸化インジュウム層は前記１以上の窒化物系半導体層を形成する工程の後に塩化鉄を含む溶液中で溶かされ、それによって前記基板が除去されることを特徴とする請求項２から１５のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１８】
基板上に導電性膜、窒化物半導体下地層、第一導電型窒化物半導体層、発光層、第二導電型窒化物半導体層がこの順に形成されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
【請求項１９】
前記導電性膜は、金属、半金属、合金、および半導体のいずれかを含むことを特徴とする請求項１８に記載の窒化物半導体素子。
【請求項２０】
前記導電性膜は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＧａＰのいずれかを含むことを特徴とする請求項１９に記載の窒化物半導体素子。
【請求項２１】
前記窒化物半導体下地層はＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）を含むことを特徴とする請求項１８から２０のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
【請求項２２】
前記導電性膜は５０％以上の反射率を有することを特徴とする請求項１８から２１のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
【請求項２３】
前記導電性膜は多層構造を有することを特徴とする請求項１８から２２のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
【請求項２４】
前記導電性膜は窒化膜を含み、この窒化膜は高い抵抗率を有していて電流阻止層として作用し得ることを特徴とする請求項１８から２３のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窒化物系化合物半導体（ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ：０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）層を含む半導体素子とその製造方法の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の特許第２７５１９６３号公報は、青色発光ダイオードや青色レーザダイオードなどに利用し得る窒化物系半導体素子の形成方法を開示している。特許文献１の開示によれば、サファイア基板上において、５１０℃の基板温度でＧａＮバッファ層が約２０ｎｍの厚さに成長させられる。そのＧａＮバッファ層上には、１０３０℃の基板温度で、ＧａＮ層が２μｍの厚さに成長させられる。さらに、そのＧａＮ層上に、８００℃の基板温度にて、ＩｎＧａＮ発光層が成長させられる。
【０００３】
特許文献２の特許第３５１１９７０号公報は、サファイア基板上に形成された窒化物系半導体積層構造上に導電性基板を貼付け、その後にサファイア基板を研磨などにより除去する技術を開示している。
【特許文献１】特許第２７５１９６３号公報
【特許文献２】特許第３５１１９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているような従来技術を利用して製造された窒化物系半導体発光素子にはいくつかの問題がある。
【０００５】
まず一番大きな問題は、サファイア基板上に形成される複数の窒化物系半導体層中の貫通転位密度が非常に大きくなることである。貫通転位密度が多くなる原因は、サファイア基板上に比較的低温でバッファ層を成長させた後に、５００℃以上も昇温させてからＧａＮ層を成長させるので、その昇温過程でバッファ層表面の原子が再蒸発するなどして欠陥が多数発生し、その後に成長したＧａＮ層には多数の貫通転位が発生するからである。このことによって、得られる発光素子の特性が非常に悪くなる。
【０００６】
従来技術における他の問題は、サファイア基板が絶縁性であるので、その基板裏面上に電極を形成することができないことである。このことによって、チップサイズが大きくなり、発光素子のコストアップになる。また、サファイア基板は非常に硬いので、チップ分割が困難であり、発光素子の歩留まりが低くなる。
【０００７】
これらの問題を解決するために、特許文献２では、サファイア基板上に形成された窒化物系半導体積層構造上に導電性基板を貼り付けて、サファイア基板を研磨により除去した後に上下電極を形成することによってチップサイズを小さくし、また導電性基板としてＳｉ基板などの割りやすい基板を用いることによってチップ分割を容易にするという方法が開示されている。しかし、実際には、サファイア基板を研磨によって除去することは非常に困難であって、発光素子の歩留まりが低くなる。
【０００８】
その原因は、サファイア基板上に窒化物系半導体積層構造を成長させたウエハでは、サファイアと窒化物系半導体との熱膨張係数差によってそのウエハに反りが生じてしまうことである。この反り量は、窒化物系半導体積層構造の厚さなどにも依存するが、ウエハ中央とウエハ端との高低差で数十ミクロンにもなる。窒化物系半導体積層構造の厚さは数ミクロンであることから、研磨によって基板を除去するためにはウエハの反りはサブミクロンオーダに抑えなければ均一に研磨できず、窒化物系半導体層が露出した部分とサファイア基板が残っている部分とができてしまう。また、この問題を回避するためにエッチングを併用することが特許文献２に開示されているが、実際にはサファイアをエッチングできる薬液はほとんどなく、しかもエッチングレートも非常に遅いので、実際の生産には適していない。また、ドライエッチングではサファイアだけを選択的にエッチングできず、従来法では上下電極を有する発光素子を製造するのは困難である。
【０００９】
また、従来法で製造した上下電極を有する発光素子では、サファイア基板を除去した面上に形成された電極のコンタクト抵抗が高く、駆動電圧が上昇して消費電力が大きくなる。
【００１０】
さらに、特許文献１による従来法では、サファイア基板が透明であって、発光素子の発光層で発生した光の相当の部分がその基板を透過し、サファイア基板の側面からも光が放出されるので、発光素子の軸上光度が低下してしまう。窒化物系半導体発光素子は、ディスプレイのバックライトとして用いられることが多く、このような用途においては、チップ全体から出る光の量より、チップ正面から出る光の量が重要視される。したがって、発光素子の軸上光度を上げることが望まれる。
【００１１】
上述のような先行技術における課題に鑑み、本発明は、窒化物系半導体素子の種々の特性を改善するとともに、その生産性を向上させることをも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、窒化物系半導体素子の製造方法は、基板の剥離を容易にさせるための剥離層をその基板上に形成し、その剥離層上に１以上の窒化物系半導体層を形成する工程を含むことを特徴としている。本発明によればまた、窒化物系半導体素子の製造方法は、基板上に１以上の導電性膜を形成し、その導電性膜上に１以上の窒化物系半導体層を形成する工程を含むことをも特徴としている。
【００１３】
導電性膜は、金属、半金属、合金、または半導体のいずれかを含み得る。より具体的には、導電性膜は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＧａＰのいずれかを含み得る。導電性膜が５０％以上の反射率を有することが望まれる場合には、導電性膜はＡｇまたはＡｌを含む金属または合金を含み得る。導電性膜は導電性金属酸化物であってもよく、その場合に導電性金属酸化物は酸化インジウムを含み得る。導電性膜は、多層構造に形成することもできる。導電性膜は、蒸着法、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤ法で形成され得る。
【００１４】
１以上の窒化物系半導体層を形成する工程において、窒化物系半導体下地層、第一導電型窒化物系半導体層、発光層、および第二導電型窒化物系半導体層が順次堆積され得る。窒化物系半導体下地層は、９００℃以上の温度で堆積されることが好ましい。第一導電型窒化物系半導体層は、窒化物系半導体下地層の堆積温度以下の温度で堆積されることが好ましい。導電性膜に含まれる金属層を反応させて窒化膜を形成し、その窒化膜が電流阻止層としての形状に加工されてもよい。窒化物系半導体下地層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）で形成され得る。
【００１５】
導電性膜はＭｏ層を含むことができ、そのＭｏ層は１以上の窒化物系半導体層を形成する工程の後にアンモニア水を含む溶液中で溶かされ、それによって基板が除去され得る。導電性膜は酸化インジウム層を含んでもよく、その酸化インジュウム層は１以上の窒化物系半導体層を形成する工程の後に塩化鉄を含む溶液中で溶かされ、それによっても基板が除去され得る。
【００１６】
本発明によれば、窒化物半導体素子は、基板上に導電性膜、窒化物半導体下地層、第一導電型窒化物半導体層、発光層、第二導電型窒化物半導体層がこの順に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
なお、その導電性膜は、金属、半金属、合金、および半導体のいずれかを含み得る。より具体的には、導電性膜は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＧａＰのいずれかを含み得る。導電性膜は、５０％以上の反射率を有することが好ましい。導電性膜は、多層構造を有していてもよい。導電性膜は窒化膜を含んでもよく、この窒化膜は高い抵抗率を有していて電流阻止層として作用し得る。窒化物半導体下地層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）を含み得る。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような本発明において、基板と窒化物系半導体層との間に剥離層を介在させることによって、基板の剥離が容易となり、窒化物系半導体素子の製造効率を高めることができる。そのような剥離層は、導電性膜で形成することもできる。
【００１９】
導電性膜を形成することによる効果の一つ目は、基板上に金属や導電性酸化物などの導電性膜をあらかじめ形成し、その上に高温で窒化物系半導体バッファ層を成長させることにより、転位密度が低くて結晶性のよい窒化物系半導体層が得られることである。
【００２０】
２つ目の効果としては、上下電極を含む窒化物系半導体素子を作製する場合、導電性膜をウェットエッチングで溶かすことによって、サファイア基板とエピタキシャル窒化物系半導体積層構造とを容易に分離できるので、基板の研磨などによる方法に比べて素子の歩留まりが向上し、また短時間の処理で基板の剥離が可能なので生産性が向上する。
【００２１】
３つ目の効果として、導電性膜をエッチングしてサファイア基板を剥離することによって窒化物系半導体層の表面を露出させた場合には、導電性膜を使用しない従来の場合に比べて、その露出表面上に電極を形成したときにコンタクト抵抗が下がり、得られる窒化物系半導体素子の駆動電圧を下げることができる。この現象のメカニズムは明らかではないが、従来法でサファイア基板上に直接窒化物系半導体層を形成した後に研磨などでその基板を剥離した場合のその窒化物系半導体層の露出表面の原子の状態に比べて、導電性膜を利用して基板を剥離した後の窒化物系半導体層の露出表面の原子の状態が異なり、導電性膜の保護効果などに起因して、コンタクト電極を形成するときにオーミック不良の原因となる不所望な界面準位などが低減されるからであると考えられる。
【００２２】
４つ目の効果は、導電性膜を剥離しない場合に得られる効果である。発光素子において透明基板が含まれている場合には、発光層からの光が基板内にも伝播して、透明基板の側面からも大量に光が放出されることになる。しかし、基板上に適当な反射率の導電性膜を形成し、その上に窒化物系半導体積層構造を形成することにより、光が基板内に伝播せずに、導電性膜で反射されることによって軸上光度が向上し得る。
【００２３】
また、基板が不透明である場合、それら不透明基板の多くは反射率が悪く、発光層から基板側に放射された光の多くがその基板で吸収されてしまう。しかし、不透明基板上に適当な反射率の導電性膜を形成した後に窒化物系半導体積層構造を形成することにより、発光層からの光が基板で吸収されずに導電性膜で反射されることによって、発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。
【００２４】
また、基板が半導体基板である場合には導電性膜を剥離せずとも上下電極を含む窒化物系半導体素子を作製できるが、その半導体基板と窒化物系半導体層との界面では界面準位の影響で障壁が生じており、窒化物系半導体素子の駆動電圧が高くなる。しかし、導電性膜を形成した後に窒化物系半導体積層構造を形成することにより、窒化物系半導体素子の駆動電圧を下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施例１）
図１の模式的断面図は、本発明の実施例１において作製される窒化物系化合物半導体素子を示している。なお、本願の各図において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表している。
【００２６】
この図１の素子の作製においては、まずサファイア基板１上にＭｏ層２が蒸着によって５ｎｍの厚さに形成される。このＭｏ層２は、後において、サファイア基板１を容易に除去することを可能にするための剥離層として利用される。Ｍｏ層２上には、Ａｌ層（後でＡｌＮ層３に変化させられる）が蒸着によって３ｎｍの厚さに形成される。このようにサファイア基板上にＭｏ層とＡｌ層を含む導電性膜が形成されたウエハは、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）装置に導入される。
【００２７】
ウエハが導入されたＭＯＣＶＤ炉内は、１３．３ｋＰａの圧力に制御される。その１３．３ｋＰａの圧力下でサファイア基板１を室温から１０００℃に昇温させ、その１０００℃で１分間保持する。このとき、水素を毎分１５リットルで流す。次に、ＮＨ3を１００ｃｃｍで流しはじめ、それとほぼ同時にＴＭＧ（トリメチルガリウム）とＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を供給しはじめる。ＴＭＧは５１．３μｍｏｌ／分の流量で流すとともに、ＴＭＡは２５．５μｍｏｌ／分の流量で流し、キャリアガスには水素を用いて、全流量は３０リットル毎分に設定される。これによって、６０分間で厚さ約０．７μｍのＡｌＧａＮバッファ層（下地層）４が成長する。このとき、蒸着によって形成されていた厚さ３ｎｍのＡｌ層の一部または全部が窒化されて、ＡｌＮ層３に変換される。なお、半導体下地層４の堆積は、９００℃以上の基板温度の下で行われるのが好ましい。また、本実施例１ではＡｌＧａＮ下地層４が例示されたが、一般にはＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ＜１）下地層を利用することができる。
【００２８】
その後、炉内へのＴＭＧとＴＭＡの供給を止め、ＮＨ3は１００ｃｃｍで流し、全流量が３０リットル毎分となるように水素を流す。この状態で、炉内の圧力を１３．３ｋＰａから９３．３ｋＰａに変更する。圧力が９３．３ｋＰａで安定したら、ＮＨ3の流量を３．５リットル毎分に変更し、ＴＭＧを１６０μｍｏｌ／分の流量で流し、ＳｉＨ4を７０ｃｃｍで供給することによって、ｎ型ＧａＮ層５を４μｍの厚さに成長させる。なお、このような導電型層５は、貫通転位の低減の観点から、半導体下地層４の形成時の基板温度と同じかまたはそれ以下の基板温度の下で形成されることが好ましい。
【００２９】
次に、基板温度を８００℃まで降温させ、ＩｎＧａＮウェル層とＧａＮバリア層を含む量子井戸発光層６を成長させる。その後、基板温度を９８０℃まで昇温させ、ｐ型ＡｌＧａＮ層７とｐ型ＧａＮ層８を順次成長させる。それらの成長後に、ＩＩＩ族元素の原料供給をストップすると同時に、炉内のガスはＮＨ3を２％含むＮ2ガスに切り替えられ、基板温度が降下させられる。
【００３０】
冷却されたウエハはＭＯＣＶＤ炉から取り出され、ｐ型ＧａＮ層８上にコンタクト電極として厚さ１００ｎｍのＡｇＮｄ層９をスパッタリングで形成し、その上にバリア金属層として厚さ５０ｎｍのＮｉＴｉ層１０を形成し、さらにその上に貼付け金属層として厚さ１μｍのＡｕ層１１を形成する。その後、サファイア基板の裏面側から研削研磨し、ウエハの厚さを１００μｍにする。すなわち、図１は、ここまでの工程で作製された状態における窒化物系半導体素子を模式的断面図で示している。
【００３１】
図２は、図１の窒化物系半導体素子に貼り付けるための貼付け用Ｓｉ基板を模式的な断面図で示している。図２の貼付け用Ｓｉ基板の作製においては、Ｓｉ基板２３の下面上にＴｉ層２２とＡｌ層２３を順次形成し、Ｓｉ基板２３の上面上にＴｉ層２４、Ａｕ層２５、ＡｕＳｎ層２６を順次形成する。
【００３２】
図３の模式的断面図に示されているように、図１の窒化物系半導体素子と図２の貼付け用Ｓｉ基板とが互いに貼り合わされる。すなわち、図１の窒化物系半導体素子のＡｕ層１１と図２の貼り付け用Ｓｉ基板のＡｕＳｎ層２６とを対面接触させ、加熱圧着によって互いに接合させる。そして、サファイア基板１の自由表面側からのレーザースクライブによって、チップサイズの間隔で溝１ａまたはクラック１ｂを形成する。これらの溝１ａはＭｏ層２まで到達していてもよいし、溝１ａがＭｏ層２に到達していなくても、クラック１ｂがＭｏ層２まで到達していればよい。
【００３３】
その後、図３の窒化物系半導体素子をアンモニア水中に入れることにより、クラック１ｂからアンモニア水が浸透してＭｏ層２を溶かし、それによってサファイア基板１を剥がすことができる。このように、アンモニア水を用いることによって、Ｍｏ層２以外の電極層や貼付け金属層が溶かされることなく、Ｍｏ層２のみを選択的にエッチングすることができ、サファイア基板１の剥離を容易に行なえるようになる。このようにサファイア基板が除去されて露出された層は、当初に蒸着したＡｌ層がその後に窒化されたＡｌＮ層３である。
【００３４】
図４の模式的な断面図に示されているように、このＡｌＮ層３の一部をマスキングによって残しながらそれ以外の部分をドライエッチングすることによって、ｎ型ＧａＮ層５を部分的に露出させる。そして、残されたＡｌＮ層３ａとｎ型ＧａＮ層５の露出部分とを覆うように、透明電極としてＩＴＯ（インジュウム錫酸化物）層３１を形成する。ＩＴＯ層３１上においては、ＡｌＮ層３ａに対応する領域にＡｕパッド電極３２を形成する。こうすることによって、ＡｌＮ層３ａ（高抵抗層）が電流阻止層として働き、パッド電極３２の直下には電流が注入されず、パッド電極３２による遮蔽によって無駄になる発光を低減させることができる。最後に、Ｓｉ基板２１の下面側からレーザースクライブによって、発光素子チップに分割する。すなわち、図４はこのようにして作製した発光素子チップの断面を模式的に示している。
【００３５】
このようにして作製した窒化物系半導体発光素子チップの光出力は全光束で３０ｍＷであり、その順方向電圧は３Ｖになった。他方、Ｍｏ層２を設けることなく従来法で作製した窒化物系半導体素子チップの光出力は７ｍＷであり、その順方向電圧は３．４Ｖであった。すなわち、本発明によって、窒化物系半導体発光素子チップの光出力の大幅な向上および順方向電圧の低減が可能となった。また、本実施例１による発光素子チップはその全光束が高いのみならず、軸上光度が従来法で作製した発光素子チップの約１０倍になり、バックライト用サイド発光チップＬＥＤの特性を向上させることができる。
【００３６】
（実施例２）
図５の模式的断面図は、本発明の実施例２において作製される窒化物系半導体素子を示している。本実施例２では、実施例１におけるＭｏ層２とＡｌＮ層３の代わりに剥離層としてのＩＴＯ層（図示せず）が８０ｎｍの厚さに形成されるとともに、実施例１におけるＡｌＧａＮバッファ層４が省略される。
【００３７】
そして、塩化鉄溶液を用いてＩＴＯ剥離層を溶かすことによって、サファイア基板（図示せず）を剥離する。このように塩化鉄溶液を用いることにより、ＩＴＯ剥離層以外の電極層や貼付け金属層が溶かされることなく、ＩＴＯ剥離層のみを選択的にエッチングすることができ、サファイア基板を容易に剥離することができる。こうして露出したｎ型ＧａＮ層５上にＩＴＯ層３１ａを形成すれば、良好なコンタクト抵抗が得られる。このようにして作製した本実施例２の窒化物系半導体発光素子チップの光出力は３０ｍＷであり、その順方向電圧は２．９Ｖになった。
【００３８】
（実施例３）
図６の模式的断面図は、本発明の実施例３において作製される窒化物系半導体素子を示している。本実施例３においては、まずサファイア基板１上に光反射層として作用し得るＡｇ層２ａを５０ｎｍの厚さに形成し、その上に後でＡｌＮ層３に変換されるＡｌ層を３０ｎｍの厚さに形成する。このようにサファイア基板上に金属層が堆積されたウエハは、ＭＯＣＶＤ装置内に導入される。そして、本実施例３においても、実施例１と同様の手順で複数の窒化物系半導体層４−８を成長させ、その後にＭＯＣＶＤ装置からウエハを取り出す。
【００３９】
次に、ｐ電極としてＩＴＯ層３１ｂを形成する。ＩＴＯ層３１ｂの所定部分をエッチングにより除去し、その除去した部分において複数の窒化物系半導体層６−８をドライエッチングしてｎ型ＧａＮ層５を部分的に露出させる。そして、ｎ型ＧａＮ層５の露出した表面上にＩＴＯ層３１ｃが、ｎ電極として形成される。その後、サファイア基板１をその裏面側から研削研磨してウエハを１００μｍの厚さにした後、レーザースクライブによってチップ分割を行なう。
【００４０】
このようにして作製した本引例３の窒化物系半導体発光素子チップの光出力は２０ｍＷであり、その順方向電圧は３．３Ｖとなった。本実施例３の場合には、発光層６で発生した光のうちで基板１側に放射された光は、Ａｇ層２ａで反射しされてチップ表面から取り出される。すなわち、本実施例３ではサファイア基板１側に光が透過してチップ側面から出る光が減少するので、従来例で作製したチップに比べて、チップの軸上光度が向上して約５倍になり、バックライト用サイド発光チップＬＥＤの特性を向上させることができる。
【００４１】
本実施例３におけるように、窒化物系半導体素子が基板上に形成された光反射性の導電性膜を含む場合には、その導電性膜は５０％以上の反射率を含むことが好ましい。そのような反射率を有する導電性膜として、特にＡｇ層やＡｌ層を好ましく利用することができる。
【００４２】
なお、以上の実施例１−３ではサファイア基板上にＭｏ層とＡｌ層、ＩＴＯ層、またはＡｇ層とＡｌ層のいずれかが形成される例が説明されたが、基板上に形成される剥離層または導電性膜はこれらに限られず、目的に適した任意の金属、半金属、合金、または半導体のいずれかを含むことができる。より具体的には、基板上に形成される剥離層または導電性膜は、Ｗ、Ｔａ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＧａＰなどのいずれかを含むこともでき、ＩＴＯの代わりに酸化錫や酸化亜鉛などの他の導電性酸化物を含むこともできる。また、基板上に形成される剥離層または導電性膜は、多層構造に形成されてもよいことは言うまでもない。そして、基板上に形成される剥離層または導電性膜は、蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法などを適宜に利用することによって容易に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明によれば、窒化物系半導体素子の種々の特性を改善するとともに、その生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例による窒化物系半導体素子の部分の作製過程を説明するための模式的断面図である。
【図２】図１の部分と接合されるべき部分としての貼付けＳｉ基板の作製過程を説明するための模式的断面図である。
【図３】図１の部分と図２の部分を組み合わせて窒化物系半導体素子を作製する過程を説明するための模式的断面図である。
【図４】図３の後のさらなる過程を経て完成した窒化物系半導体素子を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による窒化物系半導体素子を示す模式的断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例による窒化物系半導体素子を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  サファイア基板、１ａ  溝、１ｂ  クラック、２  Ｍｏ層、２ａ  Ａｇ層、３、３ａ  ＡｌＮ層、４、４ａ  ＡｌＧａＮ層、５  ｎ型ＧａＮ層、６  発光層、７  ｐ型ＡｌＧａＮ層、８  ｐ型ＧａＮ層、９  ＡｇＮｄ層、１０  ＮｉＴｉ層、１１  Ａｕ層、２１
Ｓｉ基板、２２  Ｔｉ層、２３  Ａｌ層、２４  Ｔｉ層、２５  Ａｕ層、２６  ＡｕＳｎ層、３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  ＩＴＯ層、３２  Ａｕパッド電極。