(57)【要約】 【課題】  光の取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。  【解決手段】本発明に係る窒化物半導体発光素子は、支持基板１７０と、支持基板１７０上に設けられたｐ型窒化物半導体層１４０と、該ｐ型窒化物半導体層１４０上に設けられたＭＱＷ活性層１３０と、該ＭＱＷ活性層１３０上に設けられたｎ型窒化物半導体層１２０とからなる窒化物半導体層１００と、ｎ型窒化物半導体層１２０上に設けられたコンタクト電極１６１と、コンタクト電極１６１上に設けられた光透過性の第２透明電極１６５と、支持基板１７０上に設けられ、第２透明電極１６５と電気的に接続されている第２パッド電極１６６とを備え、ＭＱＷ活性層１３０の主面に対して平行な面である投影面Ｓにおいて、ＭＱＷ活性層１３０の主面が投影された領域と第２パッド電極１６６が投影された領域とが重ならない。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に設けられたｐ型窒化物半導体層と、該ｐ型窒化物半導体層上に設けられた活性層と、該活性層上に設けられたｎ型窒化物半導体層とを有する窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層上に設けられたコンタクト電極と、
前記コンタクト電極上に設けられた光透過性の透明電極と、
前記支持基板上に設けられ、前記透明電極と電気的に接続されているパッド電極とを備え、
前記活性層の主面に対して平行な面である投影面において、前記活性層が投影された領域と前記パッド電極が投影された領域とが重ならないことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記投影面において、前記コンタクト電極が投影された領域の面積は、前記パッド電極が投影された領域の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記透明電極は、前記窒化物半導体層の側面に沿って延設され、
前記透明電極と、前記窒化物半導体層の側面との間に絶縁膜を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
成長基板上にｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層からなる窒化欝半導体層を順番に形成する工程と、
前記ｐ型窒化物半導体層上に支持基板を接合する工程と、
前記成長基板から、前記ｎ型窒化物半導体層を剥離する工程と、
前記成長基板を剥離することにより露出する前記ｎ型窒化物半導体層上にコンタクト電極を形成する工程と、
前記コンタクト電極上に光透過性の透明電極を形成する工程と、
前記支持基板上に、前記透明電極と電気的に接続されているパッド電極を形成する工程とを備え、
前記パッド電極は、前記活性層の主面に対して平行な面である投影面において、前記活性層の主面が投影された領域と、前記パッド電極が投影された領域とが重ならないように形成されることを特徴とする窒化物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、支持基板を有する窒化物半導体発光素子及び支持基板を有する窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体発光素子を用いた青色ＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ)に黄色波長の蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤは、携帯電話の液晶ディスプレイに適用されるバックライトの光源として、全世界で１０００億円もの売り上げを持つ商品となっている。また、白色ＬＥＤは、蛍光灯、白熱灯に比べて低消費電力、長寿命という特性を有するため、蛍光灯、白熱灯に変わる光源として、盛んに研究され、開発されている。
【０００３】
図６に示すように、窒化物半導体発光素子は、成長基板２１０の上にｎ型窒化物半導体層２２０、ＭＱＷ活性層２３０、ｐ型窒化物半導体層２４０を順に備えるように構成されている。
【０００４】
かかる窒化物半導体発光素子は、ＭＱＷ活性層２３０からあらゆる方向に光を放出するタイプの窒化物半導体発光素子である。例えば、かかる窒化物半導体発光素子を１８０℃上下に回転させて、ｐ型窒化物半導体層２４０を下側に備えることにより、ＭＱＷ活性層２３０からｐ型窒化物半導体層２４０の方向へ光を放出するフリップチップタイプの窒化物半導体発光素子として用いることもできる。
【０００５】
成長基板２１０には、導電性のない基板（例えば、サファイア基板等）を用いるため、窒化物半導体発光素子は、成長基板２１０を介さずにｎ型窒化物半導体層２２０、ＭＱＷ活性層２３０、ｐ型窒化物半導体層２４０（以下、ｎ型窒化物半導体層２２０、ＭＱＷ活性層２３０、ｐ型窒化物半導体層２４０を窒化物半導体層とする）の間で電流が流れる経路を確保しなければいけない。
【０００６】
具体的には、成長基板２１０上に窒化物半導体層を形成した後、ｐ型窒化物半導体層２４０側からｎ型窒化物半導体層２２０が露出するまで一部をエッチングし、ｎ型窒化物半導体層２２０の露出した面にｎ電極２６０を形成することにより、窒化物半導体発光素子は、形成される。これにより、窒化物半導体発光素子は、成長基板２１０を介さずに、導通を確保することができる。
【０００７】
しかしながら、従来用いられている窒化物半導体発光素子において、ｎ電極２６０及びｐ電極２５０は、成長基板２１０における窒化物半導体層を備える側で１対の隅部に対角に位置するように形成される。抵抗値が同じであれば短い距離を流れようとする電流の性質により、電流は、ｐ電極２５０からｎ電極２６０に向かう直線上に該当する窒化物半導体層の部位に集中し、均等に行き渡らないという問題点がある。
【０００８】
かかる窒化物半導体発光素子において、ｐ電極２５０からｎ電極２６０に向かう直線上に集中する電流により、ＭＱＷ活性層２３０から均等に発光させることが難しくなるという問題点がある。
【０００９】
また、かかる窒化物半導体発光素子は、ｐ電極２５０からｎ電極２６０に向かう直線上に該当する部位に集中する電圧により、かかる部位で静電破壊を生じやすいという問題点がある。
【００１０】
かかる問題点を解決するための窒化物半導体発光素子として、導電性の成長基板を備え、更に、窒化物半導体層の一端にｐ電極と、窒化物半導体層の反対側で、成長基板を挟んだ他端にｎ電極とを備えた窒化物半導体発光素子が検討された。しかし、導電性の成長基板となるＳｉＣ等は、高価であるため、窒化物半導体発光素子の製造コストは、高くなるという問題点があった。
【００１１】
この問題点を解決するための製造方法として、成長基板上に窒化物半導体層を形成し、窒化物半導体層上に支持基板を接合した後に、３００ｎｍ以下程度の波長のエキシマレーザ光を数１００ｍＪ/ｃｍ２で成長基板側から照射し、成長基板と窒化物半導体層との界面付近の窒化物半導体層を熱分解させて、成長基板２１０から窒化物半導体層を剥離する製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
かかる製造方法により、例えば、図７に示すような窒化物半導体発光素子が作製される。窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体層のｐ型窒化物半導体層３４０側に支持基板３７０を備え、ｎ型窒化物半導体層３２０上にｎ電極３６０を備える。ｎ電極３６０は、ワイヤーと接合され、ｎ型窒化物半導体層３２０へ電子を供給する。
【００１３】
かかる窒化物半導体発光素子において、支持基板３７０は、ｐ電極として機能し、ｐ型窒化物半導体層３４０の面全体に正孔を流す。これにより、窒化物半導体発光素子を流れえる電流の均一性は、向上する。
【００１４】
更に、窒化物半導体発光素子は、支持基板３７０と、窒化物半導体層との間に反射ミラー膜３５０を備えることにより、ＭＱＷ活性層からｎ型窒化物半導体層３２０の方向へ多くの光を放出することができる。
【特許文献１】特開２００４−５１２６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、窒化物半導体発光素子は、金属からなるｎ電極３６０を備えている。窒化物半導体発光素子において、ｎ電極３６０として、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の光透過性電極を用いた場合、光透過性電極は、ｎ型窒化物半導体層３２０との間で、オーミックコンタクトを実現できないためである。
【００１６】
しかしながら、かかる窒化物半導体発光素子において、ｎ電極３６０はワイヤーと接合されるパッド電極であり、ワイヤーボンディングの際に位置合わせが必要となるため、ｎ電極３６０の直径は、所定のサイズ（例えば１００μｍ）よりも大きい。また、ｎ電極３６０は、光透過性を有していないため、ＭＱＷ活性層３３０からｎ型窒化物半導体層３２０の方向へ放出される光を吸収してしまう。その結果、窒化物半導体発光素子の発光量は、ｎ型窒化物半導体層の表面の面積に対するｎ電極３６０の面積の割合だけ減少する。
【００１７】
すなわち、窒化物半導体発光素子の光の取り出し効率が、低下するという問題点があった。
【００１８】
そこで、本発明は、光の取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法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】
【００１９】
本発明に係る窒化物半導体発光素子の特徴は、支持基板と、支持基板上に設けられたｐ型窒化物半導体層と、該ｐ型窒化物半導体層上に設けられた活性層と、該活性層上に設けられたｎ型窒化物半導体層とを有する窒化物半導体層と、ｎ型窒化物半導体層上に設けられたコンタクト電極と、ｎ型窒化物半導体層上で、コンタクト電極上に設けられた光透過性の透明電極と、支持基板上に設けられ、透明電極と電気的に接続されているパッド電極とを備え、活性層の主面に対して平行な面である投影面において、活性層の主面が投影された領域とパッド電極が投影された領域とが重ならないことを要旨とする。
【００２０】
かかる特徴によれば、活性層の主面に対して平行な面である投影面において、活性層が投影された領域とパッド電極が投影された領域とが重ならない。その結果、活性層で生じて、活性層からｎ型窒化物半導体層の方向に放出された光は、パッド電極に吸収されることなく、窒化物半導体発光素子から放出される。これにより、ｎ型窒化物半導体層の表面にパッド電極を備える窒化物半導体発光素子と比べて、光の取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子を得ることができる。
【００２１】
コンタクト電極は、ｎ型窒化物半導体層上に設けられることで、ｎ型窒化物半導体層に電子を供給することができる。つまり、コンタクト電極は、ｎ型窒化物半導体層とオーミック接触することができる。
【００２２】
本発明に係る窒化物半導体発光素子の特徴の投影面において、コンタクト電極が投影された領域の面積は、パッド電極が投影された領域の面積よりも小さくてもよい。
【００２３】
かかる特徴によれば、投影面上において、ワイヤーと接合されるパッド電極の面積と比べて、コンタクト電極の面積を小さくすることができるため、パッド電極がｎ型窒化物半導体層上に設けられた窒化物半導体素子と比べて、光の取り出し効率を向上することができる。
【００２４】
本発明に係る窒化物半導体発光素子の特徴において、透明電極は、窒化物半導体層の側面に沿って延設され、透明電極と、窒化物半導体層の側面との間に絶縁膜を備えてもよい。
【００２５】
かかる特徴によれば、透明電極と、窒化物半導体層の側面との間に絶縁膜を備えることにより、電流が、窒化物半導体層（活性層及びｐ型窒化物半導体層）に漏れることを防止できる。
【００２６】
本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の特徴は、成長基板上にｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層からなる窒化欝半導体層を順番に形成する工程と、ｐ型窒化物半導体層上に支持基板を接合する工程と、成長基板から、ｎ型窒化物半導体層を剥離する工程と、成長基板を剥離することにより露出するｎ型窒化物半導体層上にコンタクト電極を形成する工程と、コンタクト電極上に光透過性の透明電極を形成する工程と、支持基板上に、透明電極と電気的に接続されているパッド電極を形成する工程とを備え、パッド電極は、活性層の主面に対して平行な面である投影面において、活性層の主面が投影された領域と、パッド電極が投影された領域とが重ならないように形成されることを特徴とする。
【００２７】
かかる特徴によれば、ｎ型窒化物半導体層の表面にパッド電極を備える窒化物半導体発光素子と比べて、光の取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子を得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光の取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意するべきである。
【００３０】
したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００３１】
（本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の構成）
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造を示す。
【００３２】
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子は、ｐ型窒化物半導体層１４０と、ＭＱＷ活性層１３０と、ｎ型窒化物半導体層１２０とを支持基板１７０上に順に設けた構造を有する窒化物半導体層１００を備えている。窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物半導体層１２０上に設けられたコンタクト電極１６１と、コンタクト電極１６１上に設けられた光透過性の第２透明電極１６５と、支持基板１７０上に設けられ、第２透明電極と電気的に接続されている第２パッド電極１６６とを備えている。
【００３３】
かかる窒化物半導体発光素子を構成する構成要素について、更に説明する。
【００３４】
ｎ型窒化物半導体層１２０は、ｎ型超格子層１２３と、ｎ型コンタクト層１２２とを順に設けた構造を有する。
【００３５】
ｎ型コンタクト層１２２は、ＳｉがドープされたＧａＮによって形成されている。なお、ｎ型コンタクト層１２２は、コンタクト電極１６１にオーミック接触している。
【００３６】
ｎ型超格子層１２３は、ＳｉがドープされたＩｎＧａＮによって形成されているＩｎＧａＮ層と、ＳｉがドープされたＧａＮによって形成されているＧａＮ層とを交互にそれぞれ積層した超格子構造を有する。
【００３７】
ＭＱＷ活性層１３０は、Ｉｎを含む窒化物半導体によって形成されている多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造：Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）を有する。
【００３８】
例えば、ＭＱＷ活性層１３０は、厚みが、３ｎｍのＩｎ０.17ＧａＮによって形成されている井戸層と、厚みが、１０ｎｍのアンドープＧａＮによって形成されているバリア層とを交互にそれぞれ８回積層したＭＱＷ構造を有する。
【００３９】
ｐ型窒化物半導体層１４０は、ｐ型コンタクト層１４２と、ｐ型クラッド層１４１とを順に設けた構造を有する。
【００４０】
ｐ型クラッド層１４１は、アンドープＧａＮ、又は、１％程度のＩｎを含むＩｎ０.01ＧａＮによって形成されている。
【００４１】
ｐ型コンタクト層１４２は、ＭｇがドープされたＧａＮによって形成されている。なお、ｐ型コンタクト層１４２は、第１透明電極１５１にオーミック接触している。
【００４２】
窒化物半導体発光素子は、ｎ型コンタクト層１２２乃至ｐ型コンタクト層１４２からなる窒化物半導体層１００の側面１００Ｂ及び第１透明電極１５１の側面と、該第１透明電極１５１と反射ミラー膜１５４との間とに、第１絶縁膜１５２を備えている。第１絶縁膜１５２は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3等によって形成されている。第１絶縁膜１５２は、該第１絶縁膜１５２を間に挟んで第１透明電極１５１と、反射ミラー膜１５４とをコンタクトさせるために、第１コンタクトホール１５３を備える。
【００４３】
かかる窒化物半導体発光素子は、支持基板１７０と、第１絶縁膜１５２との間に、第１絶縁膜１５２側から、反射ミラー膜１５４と、第１接合層１５５と、第２接合層１５６とを順に備えている。
【００４４】
反射ミラー膜１５４は、第１コンタクトホール１５３から第１透明電極１５１に接触することにより、第１透明電極１５１に電流を流す経路を確保する。反射ミラー膜１５４は、第１透明電極１５１の表面に設けられた第１絶縁膜１５２の表面から、Ａｌ層と、Ｔｉ層と、Ａｕ層とが順に設けられた構造を有する導電性の金属層である。
【００４５】
なお、反射ミラー膜１５４は、Ａｌ層の代わりに、例えば、Ａｇ層等の銀白系の導電性の金属層によって形成されてもよい。また、反射ミラー膜１５４は、Ａｕ層の代わりに、ＡｕとＳｎとの合金層によって形成されてもよい。また、反射ミラー膜１５４は、Ｔｉ層を用いずに、Ａｌ層に続いてＡｕ層が形成されてもよい。反射ミラー膜１５４は、Ａｌ層等の銀白系の導電性の金属層が、ｐ型コンタクト層１４２から放出される光を反射することで、ｎ型コンタクト層１２２から取り出される光取り出し効率を向上することができる。
【００４６】
第１接合層１５５は、反射ミラー膜１５４の表面から、Ａｕ層のみ、又は、ＡｕとＳｎとが順に設けられた合金層からなる。
【００４７】
第２接合層１５６は、第１接合層１５５と接合され、且つ、第１接合層１５５と同様に、Ａｕ層のみ、又は、ＡｕとＳｎとの合金層からなる。
【００４８】
かかる窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物半導体層１２０上に設けられたコンタクト電極１６１を備えている。
【００４９】
コンタクト電極１６１は、ｎ型コンタクト層１２２の表面からＴｉ層と、Ａｌ層とを順に設けられた構造を有する電極である。なお、コンタクト電極１６１は、Ｔｉ層を用いずにＡｌ層のみによって形成されてもよい。コンタクト電極１６１は、ｎ型コンタクト層１２２にオーミック接触している。
【００５０】
また、窒化物半導体発光素子は、ｎ型コンタクト層１２２の表面と、コンタクト電極１６１の表面の一部とに、第２絶縁膜１６２を備えている。第２絶縁膜１６２は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3等によって形成されている。第２絶縁膜１６２は、該第２絶縁膜１６２を間に挟んで第２透明電極１６５と、コンタクト電極１６１とをオーミック接触させるために、第２コンタクトホール１６４を備える。
【００５１】
かかる窒化物半導体発光素子は、コンタクト電極１６１上に設けられた光透過性の第２透明電極１６５を備えている。具体的には、第２透明電極１６５は、第２コンタクトホール１６４より露出するコンタクト電極１６１の表面と、第２絶縁膜１６２の表面とに、設けられている。また、第２透明電極１６５は、コンタクト電極１６１から第２パッド電極１６６との間にある、窒化物半導体層１００の側面１００Ｂに形成される第１絶縁膜１５２の表面の一部と、第３絶縁膜１６３の表面とに連続的に設けられる。第２透明電極１６５は、ＧａがドープされたＺｎＯ、ＩＴＯ等によって第２絶縁膜１６２の表面に形成され、第２絶縁膜１６２に設けられた第２コンタクトホール１６４からコンタクト電極１６１にオーミック接触している。また、第２透明電極１６５は、第１絶縁膜１５２を間に挟んで、窒化物半導体層の側面に形成され、第２パッド電極１６６に接合されている。
【００５２】
かかる窒化物半導体発光素子は、支持基板１７０上に設けられ、第２透明電極１６５と電気的に接続されている第２パッド電極１６６を備えている。具体的には、第２パッド電極１６６は、支持基板１７０上に第３絶縁膜１６３を間に挟んで設けられ、第２透明電極１６５と接続されている。
【００５３】
支持基板１７０は、第１接合層１５５及び第２接合層１５６を間に挟んで、窒化物半導体層に接合される。支持基板１７０は、Ｃｕ、ＡｌＮ等の高熱伝導材料からなる。
【００５４】
窒化物半導体層に電流を供給するワイヤーと接合されるパッド電極について、図２を用いて更に説明する。図２は、図１に示された本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子をＡ方向より投影することにより得た投影図であり、ＭＱＷ活性層１３０の主面に対して平行な投影面Ｓを示す図である。なお、図２は、第１パッド電極１５７、コンタクト電極１６１、第２透明電極１６５、第２パッド電極１６６、第３絶縁膜１６３、支持基板１７０以外を省略して、示している。
【００５５】
図２に示すように、ＭＱＷ活性層１３０の主面に対して平行な面である投影面Ｓにおいて、ＭＱＷ活性層が投影された領域１３０Ｓと第２パッド電極１６６が投影された領域１６６Ｓとが重ならない。
【００５６】
具体的には、第２パッド電極１６６は、ＭＱＷ活性層が投影された領域１３０Ｓには、設けられず、支持基板１７０と絶縁するための第３絶縁膜１６３の表面に設けられ、第２透明電極１６５と接合される。第２パッド電極１６６は、第２透明電極１６５、コンタクト電極１６１を介して、窒化物半導体層に電流を供給する。第２パッド電極１６６の直径は、例えば、１００μｍ以上である。
【００５７】
第１パッド電極１５７は、支持基板１７０の表面の任意の領域に設けられる。第１パッド電極１５７は、支持基板１７０、第２接合層１５６、第１接合層１５５、反射ミラー膜１５４、第１透明電極１５１を介して、窒化物半導体層に電流を供給する。
【００５８】
第１パッド電極１５７及び第２パッド電極１６６は、支持基板１７０の表面からＴｉ層と、Ａｌ層とを順に設けられた構造を有する電極である。
【００５９】
（本発明の第１実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法）
以下、図３乃至図５を参照して、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法において行われる工程について説明する。
【００６０】
図３に示すように、ステップＳ１０１において、サファイアからなる成長基板１１０上に、窒化物半導体層を形成する積層工程を行う。
【００６１】
具体的には、窒化物半導体積層工程において、第１に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置に成長基板１１０を入れて、水素ガスを流しながら１０５０℃程度まで温度を上げて、成長基板１１０をサーマルクリーニングする。
【００６２】
第２に、６００℃程度までＭＯＣＶＤ装置内の温度を下げて、成長基板１１０上に、ＧａＮからなるｎ型バッファ層１２１をエピタキシャル成長することにより結晶成長（以下、単に結晶成長と示す）する。
【００６３】
第３に、１０００℃程度までＭＯＣＶＤ装置内の温度を上げて、ｎ型バッファ層１２１上に、ＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型コンタクト層１２２を結晶成長する。
【００６４】
第４に、ｎ型コンタクト層１２２上に、ＳｉをドープしたＩｎＧａＮからなるＩｎＧａＮ層と、ＳｉをドープしたＧａＮからなるＧａＮ層とを交互に積層して、超格子構造を有するｎ型超格子層１２３を結晶成長する。
【００６５】
第５に、ｎ型超格子層１２３上に、厚みが、３ｎｍのＩｎ０.17ＧａＮからなる井戸層と、厚みが、１０ｎｍのアンドープＧａＮからなるバリア層とをそれぞれ８回積層してＭＱＷ構造を有するＭＱＷ活性層１３０を結晶成長する。
【００６６】
第６に、ＭＱＷ活性層１３０上に、アンドープＧａＮ層、又は、１％程度のＩｎ組成のＩｎＧａＮ層からなるｐ型クラッド層１４１を結晶成長する。
【００６７】
第７に、ＭＯＣＶＤ装置内の温度を更に上げながら、ｐ型クラッド層１４１上に、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型コンタクト層１４２を結晶成長することにより、窒化物半導体層を形成する。
【００６８】
第８に、ｐ型コンタクト層１４２上に、分子線エピタキシー法を用いて、約２×１０−４Ω・ｃｍ程度の低抵抗率を有するＧａドープのＺｎＯ、ＩＴＯ等からなる第１透明電極１５１を形成する。
【００６９】
図４に示すように、ステップＳ１０２において、ｐ型窒化物半導体層１４０上に支持基板１７０を接合する支持基板接合工程を行う。図４は、かかる支持基板接合工程が行われた後の窒化物半導体発光素子の断面図を示す。
【００７０】
具体的には、支持基板接合工程において、第１に、ＳｉＯ2等からなる誘電体膜、又は、レジストによるマスクを第１透明電極１５１上に形成させた後、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式によって、第１透明電極１５１からｎ型バッファ層１２１が露出するまで第１透明電極１５１及び窒化物半導体層をエッチングすることにより、窒化物半導体層を窒化物半導体発光素子の大きさに分割する切り溝を形成する。
【００７１】
第２に、Ｐ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やスパッタリング等を用いて、第１透明電極１５１及び窒化物半導体層の側面などの露出する面にＳｉＮ等からなる第１絶縁膜１５２を形成する。
【００７２】
第３に、第１絶縁膜１５２にＣＦ４系のガスを用いて、第１透明電極１５１上に形成された第１絶縁膜１５２をドライエッチングすることにより、第１コンタクトホール１５３を形成する。
【００７３】
なお、かかるドライエッチングは、ＺｎＯ、ＩＴＯ等からなる第１透明電極１５１のエッチングレートが遅いため、第１絶縁膜１５２のみをエッチングすることができる。これにより、他の層を保護することができる。
【００７４】
第４に、蒸着法を用いて、第１コンタクトホール１５３から露出する第１透明電極１５１上及び第１絶縁膜１５２上に、Ａｌ層、Ｔｉ層、Ａｕ層を順に積層して、反射ミラー膜１５４を形成する。
【００７５】
なお、Ａｌ層の代わりにＡｇ層等の銀白系の他の金属層を用いてもよい。また、Ａｕ層の代わりに、Ａｕ及びＳｎの合金層を用いてもよい。また、Ｔｉ層は、用いずにＡｌ層に続いてＡｕ層を積層してもよい。
【００７６】
第５に、反射ミラー膜１５４上に、Ａｕ及びＳｎの合金層、又は、Ａｕ層のみからなる第１接合層１５５を形成する。
【００７７】
第６に、上述した工程と別に、支持基板１７０上に、Ａｕ及びＳｎの合金層、又は、Ａｕ層のみからなる第２接合層１５６を形成する。
【００７８】
ステップＳ１０３において、成長基板１１０から、ｎ型窒化物半導体層を剥離する剥離工程を行う。また、ステップＳ１０４において、コンタクト電極形成工程を行う。図５に、かかるコンタクト電極形成工程、コンタクト電極形成工程が行われた後の窒化物半導体発光素子の断面図を示す。
【００７９】
具体的には、剥離工程において、第１に、支持基板接合工程の第１のエッチングと同様に、ＩＣＰ方式によって、ｎ型バッファ層１２１が露出した切り溝を成長基板１１０が露出するまで更にエッチングする。なお、かかるエッチングにおいて、窒化物半導体層は、既に形成された第１絶縁膜１５２により保護されているため、不必要なダメージをうけることはない。
【００８０】
第２に、第１接合層１５５及び第２接合層１５６の共晶点の温度で、第１接合層１５５及び第２接合層１５６に圧力を加えて接合する。
【００８１】
第３に、波長が２４８ｎｍ程度のＫｒＦレーザ光を３００〜７００ｍＪ／ｃｍ-2程度の照射エネルギーで、成長基板１１０側から窒化物半導体層に向けて照射することにより、成長基板１１０とｎ型バッファ層１２１との界面付近のｎ型バッファ層１２１を熱分解して、成長基板１１０を窒化物半導体層から剥離する。
【００８２】
ＫｒＦレーザ光は、サファイアからなる成長基板１１０をほぼ完全に透過して、ＧａＮからなるｎ型バッファ層１２１にほぼ完全に吸収される。これにより、成長基板１１０と、ｎ型バッファ層１２１との界面付近のｎ型バッファ層１２１は、急速に温度が上昇し、ｎ型バッファ層１２１が熱分解する。
【００８３】
なお、かかる熱分解の際に発生するＮ2ガスは、窒化物半導体層の間にある空隙に流れ、窒化物半導体層に圧力を加えることがないため、窒化物半導体層にクラックを発生させる等の問題を起こすことはない。
【００８４】
ステップＳ１０４において、成長基板１１０を剥離することにより露出するｎ型窒化物半導体層の表面にコンタクト電極を形成するコンタクト電極形成工程を行う。
【００８５】
具体的には、コンタクト電極形成工程において、第１に、ｎ型コンタクト層１２２の表面に残ったＧａを酸やアルカリ等によるエッチングによって除去する。アルカリ等によるエッチングの後にドライエッチングを更に施し、ｎ型コンタクト層１２２をエッチングしておくことがより好ましい。これにより、ｎ型コンタクト層１２２と、コンタクト電極１６１とのオーミック特性が更に向上する。
【００８６】
第２に、ｎ型コンタクト層１２２の表面に、Ｔｉ層、Ａｌ層の順に積層して、ｎ型コンタクト層１２２とオーミック接触するコンタクト電極１６１を形成する。なお、コンタクト電極１６１は、Ｔｉ層を用いずにＡｌ層のみによって積層されてもよい。
【００８７】
第３に、Ｐ−ＣＶＤやスパッタリング等を用いて、コンタクト電極１６１の表面及び露出するｎ型コンタクト層１２２の表面にＳｉＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3等からなる第２絶縁膜１６２を形成する。また、Ｐ−ＣＶＤやスパッタリング等を用いて、反射ミラー膜１５４、第１接合層１５５、第２接合層１５６からなる層の側面の一部と、支持基板１７０との一部にＳｉＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3等からなる第３絶縁膜１６３を形成する。
【００８８】
ステップＳ１０５において、コンタクト電極１６１の表面に光透過性の第２透明電極１６５を形成する透明電極形成工程を行う。
【００８９】
具体的には、透明電極形成工程において、第１に、第２絶縁膜１６２にＣＦ４系のガスを用いて、コンタクト電極１６１上に形成された第２絶縁膜１６２をドライエッチングすることにより、第２コンタクトホール１６４を形成する。
【００９０】
第２に、第２コンタクトホール１６４から露出する第２透明電極１６５の表面、第２絶縁膜１６２の表面、第３絶縁膜１６３の表面、第１絶縁膜１５２の側面に、分子線エピタキシー法を用いて、約２×１０−４Ωｃｍ程度の低抵抗率を有するＧａドープのＺｎＯ、ＩＴＯ等からなる第２透明電極１６５を形成する。
【００９１】
ステップＳ１０６において、第１パッド電極１５７及び第２パッド電極１６６を形成するパッド電極形成工程を行う。
【００９２】
具体的には、パッド電極形成工程において、第１に、支持基板１７０の表面の任意の領域に支持基板１７０の表面にＴｉ層、Ａｌ層を順に積層して、直径１００μｍ程の第１パッド電極１５７を形成する。
【００９３】
第２に、支持基板１７０の表面に形成された第３絶縁膜１６３の表面に形成され、第２透明電極１６５と接合されるように、Ｔｉ層、Ａｌ層を順に積層して、直径１００μｍ程の第２パッド電極１６６を形成する。
【００９４】
これにより、図１に示す、窒化物半導体発光素子が製造される。
【００９５】
（本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の作用・効果）
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子によれば、ＭＱＷ活性層１３０の主面に対して平行な面である投影面Ｓにおいて、ＭＱＷ活性層１３０が投影された領域と第２パッド電極１６６が投影された領域とが重ならない。その結果、ＭＱＷ活性層１３０で生じて、ＭＱＷ活性層１３０からｎ型窒化物半導体層１２０の方向に放出された光は、第２パッド電極１６６に吸収されることなく、窒化物半導体発光素子から放出される。これにより、ｎ型窒化物半導体層１２０の表面に第２パッド電極１６６を備える窒化物半導体発光素子と比べて、光の取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子を得ることができる。
【００９６】
コンタクト電極１６１は、ｎ型窒化物半導体層１２０上に設けられることで、ｎ型窒化物半導体層に電子を供給することができる。つまり、コンタクト電極１６１は、ｎ型窒化物半導体層１２０とオーミック接触することができる。また、コンタクト電極１６１は、光の吸収を抑制するためにｎ型コンタクト層１２２と接触するの面の面積を小さく形成されても、電圧降下の問題を生じずに、ｎ型コンタクト層１２２に電子を供給することができる。
【００９７】
例えば、コンタクト電極１６１とｎ型窒化物半導体層１２０との間の接触抵抗を、７．４２×１０−5Ω・ｃｍ程度、２０ｍＡの電流が流され、Ａｌからなり、１００μｍの直径の円からなるコンタクト電極１６１を用いた場合、電圧降下は、１９ｍＶと低い。それに対して、同条件で、５０μｍの直径の円からなる場合、電圧降下は、７６ｍＶと十分に低い値を示し、問題となる数百ｍＶの電圧変化には至らない。
【００９８】
投影面上において、ワイヤーと接合される第２パッド電極１６６の面積と比べて、コンタクト電極１６１の面積を小さくすることができるため、第２パッド電極１６６がｎ型窒化物半導体層１２０上に設けられた窒化物半導体素子と比べて、光の取り出し効率を向上することができる。
【００９９】
第２透明電極１６５と、窒化物半導体層１００の側面１００Ｂとの間に第１絶縁膜１５２を備えることにより、電流が、ＭＱＷ活性層１３０及びｐ型窒化物半導体層１４０に漏れることを防止できる。
【０１００】
（その他の変形例）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１０１】
例えば、実施形態では、窒化物半導体層１００の側面１００Ｂに第２透明電極１６５を備える窒化物半導体素子について例示したが、本発明はこれに限られず、例えば金属からなる導体によって、側面１００Ｂ上の電極が形成されてもよい。つまり、窒化物半導体層１００の上面１００Ａの第２透明電極１６５と、第２パッド電極１６６とが、電気的に接続されていればよい。但し、上面１００Ａ上には、第２透明電極１６５のみが形成され、金属からなる導体等は、形成されない。第２透明電極１６５は、光を吸収しないが、金属からなる導体等は、光を吸収してしまうため、窒化物半導体発光素子の光の取り出し効率を低減してしまうからである。
【０１０２】
また、実施形態では、支持基板１７０として、導電性の金属としてＣｕを用いたが、本発明は、これに限らず、非導電性の材料からなる支持基板を用いてもよい。この場合、第２パッド電極１６６と、支持基板との間で絶縁を確保する第３絶縁膜１６３を形成する必要がない。また、第１パッド電極１５７は、支持基板を介して、ｐ型窒化物半導体層１４０に電子を供給することができないため、第２接合層１５６、第１接合層１５５、反射ミラー膜１５４等と電気的に接続される必要がある。具体的には、第１パッド電極１５７は、第２接合層１５６に隣接するように設けられる。
【０１０３】
また、実施形態では、主として、窒化物半導体層のＭＱＷ活性層１３０から放出される光を利用する発光ダイオードや半導体レーザの製造方法について例示したが、本発明はこれに限られず、これら発光素子からの放出光を励起光とする蛍光体とを組み合わせた発光素子の製造方法にも利用可能である。
【０１０４】
また、実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて、窒化物半導体層を結晶成長する説明をしたが、本発明はこれに限られず、ＨＶＰＥ法やガスソースＭＢＥ法などを用いて、窒化物半導体層を結晶成長してもよい。また、窒化物半導体層の結晶構造として、ウルツ鉱型であっても閃亜鉛鉱型構造であってもよい。また、結晶成長の面方位は、[０００１]に限るものではなく、[１１−２０]や[１−１００]でもよい。
【０１０５】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子のＡＡ’断面構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の製造フローを示す。
【図４】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法を示す。
【図６】従来技術に係る窒化物半導体発光素子の断面構造を示す。
【図７】従来技術に係る窒化物半導体発光素子の断面構造を示す。
【符号の説明】
【０１０７】
１１０、２１０…成長基板、１２１…ｎ型バッファ層、１２２…ｎ型コンタクト層、
１２３…ｎ型超格子層、１３０、２３０、３３０…ＭＱＷ活性層、１４１…ｐ型クラッド層、
１４２…ｐ型コンタクト層、１５１…第１透明電極、１５２…第１絶縁膜、
１５３…第１コンタクトホール、１５４、３５０…反射ミラー膜、１５５…第１接合層、
１５６…第２接合層、１５７…第１パッド電極、２６０、３６０…ｎ電極、
１６１…コンタクト電極、１６２…第２絶縁膜、１６３…第３絶縁膜、
１６４…第２コンタクトホール、１６５…第２透明電極、１６６…第２パッド電極、
１７０…支持基板、２１０…成長基板、２２０、３２０…ｎ型窒化物半導体層、
２４０、３４０…ｐ型窒化物半導体層、２５０…ｐ電極
【図１】
2007287757.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007287757.tif 000006
【図５】
2007287757.tif 000007
【図６】
2007287757.tif 000008
【図７】
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