(57)【要約】【課題】放熱性の高い半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体発光素子３は、支持基板１１、融着層（接合部材）１２、埋め込み層１３、半導体積層構造１４、絶縁層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７を備えている。融着層１２は、金属からなり、支持基板１１とは逆方向に突き出た、凸形状に形成されている。半導体積層構造１４は、その一部が融着層１２に埋め込まれることによって支持基板１１に接合されるとともに、支持基板１１の支持面１１ａに対して傾斜する表面を有する。【選択図】図１
2007150091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の支持面に対して突出した凸形状を有する複数の半導体積層構造と、
前記基板と前記複数の半導体積層構造との間に配され、前記半導体積層構造の一部が埋め込まれる接合部材と、
を備え、
前記接合部材は放熱性を有すると共に、隣接する前記半導体積層構造の間において、前記基板とは逆側に突出した凸形状に形成されていること、を特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記接合部材上には、表面が絶縁層で覆われた埋め込み層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記埋め込み層の上面部と前記半導体積層構造の上面部とが、平坦になるように構成されている請求項２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記接合部材は、Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ合金、導電性を有する銀ペーストのいずれかによって構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
成長基板の成長面に対して傾斜した表面を有する半導体積層構造を前記成長基板に形成する結晶成長工程と、
前記半導体積層構造を、金属材料を主体とする放熱部材からなる接合部材によって、放熱性を有する支持基板に接合する接合工程とを備え、
前記接合工程では、前記接合部材が前記支持基板側とは逆方向に突出した凸形状に形成されることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記接合工程では、前記成長基板の成長面及び前記支持基板の支持面の両方に接合部材が形成された状態で行われることを特徴とする請求項５記載の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、成長基板と異なる支持基板に接合部材によって半導体積層構造が接合された半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体積層構造を積層させる成長基板の成長面に対して傾斜する表面を有する半導体積層構造を積層した後、支持基板に半導体積層構造を貼り替える半導体発光素子が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、樹脂製の接合部材により半導体積層構造を支持基板に支持する半導体発光素子が開示されている。図１２は、特許文献１に記載の半導体発光素子の断面構造を示す図である。
【０００４】
図１２に示すように、この特許文献１の半導体発光素子１００は、支持基板１０１と、接着剤層１０３と、樹脂層からなる接合部材１０４と、半導体積層構造１０５と、ｐ側電極１０６と、ｎ側電極１０７とを備えている。
【０００５】
半導体積層構造１０５は、支持基板１０１側に凸形状に形成されるとともに、接合部材１０４に埋め込まれるようにして、支持基板１０１に接合されている。この半導体積層構造は、ｎ−ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ｐ−ＧａＮ層等からなる。
【０００６】
次に、特許文献１の半導体発光素子の製造方法について説明する。
【０００７】
まず、成長基板１０８にｎ−ＧａＮ層１０５ａを成長させた後、開口部１０９ａを有するマスク層１０９を形成する。次に、マスク層１０９の開口部１０９ａから露出している領域のｎ−ＧａＮ層１０５ａにｎ−ＧａＮ層１０５ｂを形成する。このｎ−ＧａＮ層１０５ｂは、最初、開口部１０９ａにのみ成長した後、開口部１０９ａよりも上の領域では、六角錐形状に成長する。その後、更に、ｎ−ＧａＮ層１０５ｂ上に、ＩｎＧａＮ層、ｐ−ＧａＮ層及びｐ側電極１０６を形成する。
【０００８】
次に、接着剤層１０３及び接合部材１０４とが設けられた支持基板１０１に、成長させた半導体積層構造１０５を埋め込む。その後、成長基板１０８側からエキシマレーザ等のレーザを照射することによって、ｎ−ＧａＮ層１０５ａを溶融させて成長基板１０８を除去する。次に、ｎ−ＧａＮ層１０５ａの下面にｎ側電極１０７を形成する。
【０００９】
また、成長基板１０８に成長させた後、放熱性の高い支持基板１０１に半導体積層構造１０５を貼りかえることによって、半導体発光素子１００の放熱性を向上させる技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００２−１００８０５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０１１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１の半導体発光素子１００では、半導体積層構造１０５を熱伝導性の低い樹脂層からなる接合部材１０４の中に埋め込むので、半導体積層構造１０５の放熱が充分に行われず、半導体発光素子１００が高温になりやすいといった問題があった。これにより、半導体発光素子に大電流を流すことができず、輝度を高めることができないといった問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、放熱性の高い半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体発光素子は、基板と、前記基板の支持面に対して突出した凸形状を有する複数の半導体積層構造と、前記基板と前記複数の半導体積層構造との間に配され、前記半導体積層構造の一部が埋め込まれる接合部材と、を備え、前記接合部材は放熱性を有すると共に、隣接する前記半導体積層構造の間において、前記基板とは逆側に突出した凸形状に形成されていること、を特徴とする半導体発光素子である。
【００１３】
また、前記接合部材上には、絶縁層で覆われた埋め込み層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子である。
【００１４】
また、前記埋め込み層の上面部と前記半導体積層構造の上面部とが、平坦になるように構成されている請求項２記載の半導体発光素子である。
【００１５】
また、前記接合部材は、Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ合金、導電性を有する銀ペーストのいずれかによって構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。
【００１６】
また、本発明に係る半導体発光素子の製造方法は、成長基板の成長面に対して傾斜した表面を有する半導体積層構造を前記成長基板に形成する結晶成長工程と、前記半導体積層構造を、金属材料を主体とする放熱部材からなる接合部材によって、放熱性を有する支持基板に接合する接合工程とを備え、前記接合工程では、前記接合部材が前記支持基板側とは逆方向に突出した凸形状に形成されることを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
【００１７】
また、前記接合工程では、前記成長基板の成長面及び前記支持基板の支持面の両方に接合部材が形成された状態で行われることを特徴とする請求項５記載の半導体発光素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基板に支持される半導体積層構造を、放熱性を有する接合部材に埋め込むことによって、半導体積層構造の放熱性を高めることができる。これによって、半導体発光素子に大電流を流すことができるので、半導体発光素子の輝度を高めることができる。
【００１９】
また、接合部材を基板側と逆側に凸形状に形成することによって、接合部材を平坦に形成する場合よりも、接合部材の体積を大きくすることができる。これにより、接合部材の熱容量を大きくすることができるので、半導体積層構造の放熱を、更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００２１】
まず、本実施形態に係る半導体発光素子を含む発光装置の構造について図２を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る発光装置の全体構成の平面図である。
【００２２】
図２に示すように、発光装置１は、パッケージ２と、パッケージ２に支持された半導体発光素子３と、カソード４と、アノード５を備えている。
【００２３】
カソード４は、ワイヤ６を介して半導体発光素子３のｎ側電極１７に接続されている。半導体発光素子３の隣接するｎ側電極１７同士は、リードワイヤ７によって接続されている。アノード５は、ｐ側電極１６に接続されている支持基板１１に、ワイヤ６を介して接続されている。
【００２４】
次に、本実施形態に係る半導体発光素子の構成について、図１、図３及び図４を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置の半導体発光素子における、図２のＡ−Ａ’線の断面構造を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係る発光装置の半導体発光素子における、図２のＣ−Ｃ’線の断面構造を示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係る発光装置の半導体発光素子における、図２のＢ−Ｂ’線の断面構造を示す図である。
【００２５】
図１、図３及び図４に示すように、半導体発光素子３は、支持基板１１、融着層（接合部材、放熱部材）１２、埋め込み層１３、半導体積層構造１４、絶縁層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７を備えている。
【００２６】
支持基板１１は、銅（Ｃｕ）と酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）を焼成して作製されたものである。この支持基板１１は、放熱性が高く、半導体発光素子３の高温化を抑制することができる。尚、支持基板１１としては、Ｃｕ基板、シリコン基板及びＧａＡｓ基板等の他の基板を適用することもできる。
【００２７】
融着層１２は、支持基板１１に半導体積層構造１４及びｐ側電極１６を接合するとともに、半導体積層構造１４の機械的強度をも向上させている。融着層１２は、放熱性を有し、約８０％のＡｕと約２０％のＳｎを含む低融点半田及び約１０％のＡｕと約９０％のＳｎを含む低融点半田が積層されている。図１及び図４に示すように、融着層１２は、支持基板１１とは逆方向に突き出た、凸形状に形成されている。
【００２８】
埋め込み層１３は、各半導体発光素子３を絶縁するためのものであって、融着層１２上に形成され、少なくとも表面が絶縁層で覆われており、金属、誘電体、又は、樹脂等により形成される反射膜を含むものである。
【００２９】
３つの半導体積層構造１４の下端部が、埋め込み層１３及び融着層１２に埋め込まれるように接合されて、各半導体積層構造１４が平行になるように支持基板１１に支持されている。半導体積層構造１４の長さ方向の長さは約２ｍｍに形成されている。
【００３０】
半導体積層構造１４は、図１及び図４に示すように、支持基板１１の支持面１１ａに対して傾斜する表面を有する。半導体積層構造１４の断面形状は、支持基板１１側に突出するように逆三角形状に形成されている。このように、逆三角形状に形成することによって、半導体積層構造１４の光の取り出し口を大きくすることができるので、発光された光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３１】
半導体積層構造１４には、上側から、ｎ型コンタクト層２０、ｎ型クラッド層２１、活性層２２、ｐ型キャップ層２３、ｐ型クラッド層２４、ｐ型コンタクト層２５が積層されている。
【００３２】
ｎ型コンタクト層２０は、図１及び図４に示すように、断面が上辺（約１６μｍ）より下辺（約１０μｍ）が小さい、高さ約１０μｍの台形形状に形成され、シリコンがドープされた単結晶ＧａＮ層からなる。尚、アンドープのＧａＮ層をｎ型コンタクト層２０としてもよい。
【００３３】
ｎ型クラッド層２１は、断面が下側に突き出た逆三角形状になるようにｎ型コンタクト層２０の下面に形成され、シリコンがドープされた厚さ約０．１５μｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層からなる。
【００３４】
活性層２２は、ｎ型コンタクト層２０の上端部を除き、ｎ型コンタクト層２０及びｎ型クラッド層２１の表面を覆うように形成されている。活性層２２は、厚さ約５ｎｍのアンドープの単結晶Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる３つの井戸層と、厚さ約１０ｎｍのアンドープの単結晶ＧａＮとからなる障壁層から構成されるＭＱＷ（多重量子井戸：Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）構造を有する。
【００３５】
ｐ型キャップ層２３は、活性層２２の表面を覆うように形成され、厚さ約０．１μｍのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる。
【００３６】
ｐ型クラッド層２４は、ｐ型キャップ層２３の表面を覆うように形成され、Ｍｇがドープされた厚さ約１０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる。
【００３７】
ｐ型コンタクト層２５は、ｐ型クラッド層２４の表面を覆うように形成され、約１×１０１８ｃｍ−３〜約１×１０１９ｃｍ−３のＭｇがドープされた厚さ約５ｎｍの単結晶Ｇａ０．９５Ｉｎ０．０５Ｎからなる。
【００３８】
図１及び図４に示すように、ｐ型半導体層（ｐ型キャップ層２３、ｐ型クラッド層２４及びｐ型コンタクト層２５）は、半導体積層構造１４の上面２０ａまで達しないように形成される。これにより、傾斜結晶面に結晶欠陥の少ない活性層２２を形成することができる。また、半導体積層構造１４の上面２０ａにｐｎ接合面が露出しないので、半導体積層構造１４にｎ側電極１７が形成された際に、ｐ型半導体層とのショートを防止することができる。従って、半導体積層構造１４の上面でのリーク電流による不要な発熱を抑制することができる。
【００３９】
絶縁層１５は、ＳｉＯ２層からなり、ｎ型コンタクト層２０の上端部の側面及びｐ型コンタクト層２５を覆うように形成されている。また、絶縁層１５には、図３及び図４に示すように、ｐ型コンタクト層２５の下端部の一部が露出するように複数の開口部１５ａが周期的に形成されている。
【００４０】
２つのｐ側電極１６が、各半導体積層構造１４の絶縁層１５の開口部１５ａから露出されたｐ型コンタクト層２５の下端部に形成されている。ｐ側電極１６は、半導体発光素子３の長さ方向の長さが約１ｍｍに形成されている。また、ｐ側電極１６には、ｐ型コンタクト層２５側から順に、厚さ約２ｎｍのＰｄ層と、厚さ約３００ｎｍのＡｌ層と、厚さ約２４０ｎｍのＡｕ層が積層されている。尚、ｐ側電極１６は、上記金属による積層構造に限られるものではないが、半導体層とオーミック特性を有する金属と、反射率の高い金属を積層したもので構成することが望ましい。
【００４１】
３つのｎ側電極１７が、各半導体積層構造１４のｎ型コンタクト層２０の上面部の一部を覆うように周期的に形成されている。また、ｎ型半導体層は電気伝導度が高いため、ｎ側電極１７を半導体積層構造１４の長手方向の長さを約０．０５ｍｍ程度に形成することができ、ｎ側電極１７を小型化することができる。
【００４２】
これにより、各半導体積層構造１４（長さ約２ｍｍ）の活性層２２により発光された光がｎ側電極１７（長さ約０．０５ｍｍ×３）によって遮断される割合を、約１割以下に抑制することができる。また、リードワイヤ７の細線化によっても発光された光の遮断率を減少させることができる。
【００４３】
この発光装置１では、カソード４を介して電子が半導体発光素子３に注入されるとともに、アノード５を介して正孔が半導体発光素子３に注入される。半導体発光素子３に注入された電子は、ｎ側電極１７、ｎ型コンタクト層２０、ｎ型クラッド層２１を介して活性層２２に注入される。一方、半導体発光素子３に注入された正孔は、ｐ側電極１６、ｐ型コンタクト層２５、ｐ型クラッド層２４を介して活性層２２に注入される。そして、活性層２２に注入された電子及び正孔の再結合によって、光を発光するように、発光装置１は構成されている。
【００４４】
この発光装置１の半導体発光素子３では、融着層１２を金属からなる低融点半田によって構成することによって、樹脂により融着層を形成した場合よりも、融着層１２の熱伝導性を向上させて、半導体積層構造１４の放熱性を向上させている。また、融着層１２は、図１及び図４に示すように、支持基板１１とは逆方向に突き出た、凸形状に形成されている。これにより、融着層１２は、平坦に形成した場合よりも体積を大きくすることができ、熱容量を高めて、半導体積層構造１４の放熱性を更に向上させることができる。
【００４５】
また、融着層１２上に表面が絶縁層で覆われた埋め込み層１３を形成することによって、各半導体発光素子３がショートすることを防ぎ、絶縁性を高めることができる。
【００４６】
次に、上記半導体発光素子の製造方法について、図５〜図１０を参照して説明する。図５は、半導体発光素子の製造工程のフローチャートである。図６〜図１０は、各製造工程における断面構造を示す図である。
【００４７】
本実施形態による半導体発光素子の製造方法では、図５に示すように、ステップＳ１０１において、成長面３１ａが（０００１）面であるｎ−ＧａＮからなる成長基板３１上に第１結晶成長工程を行う。
【００４８】
具体的には、成長基板３１の（０００１）面（成長面３１ａ）上にＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、又は、Ｓｉからなる誘電体層又は金属層等からなる選択マスク層３２を形成する。次に、フォトリソグラフィー技術を用いて、選択マスク層３２に［１−１００］方向に延びる開口部３２ａを周期的に形成し、ストライプ形状に選択マスク層３２をパターニングする。
【００４９】
ここで、選択マスク層３２の開口部３２ａの幅は、約３μｍに形成され、隣接する開口部３２ａの間は、約２４μｍに形成されている。尚、隣接する開口部３２ａの間の距離を、開口部３２ａの幅に対して大きくすると、成長基板３１から半導体積層構造１４を分離することが容易になる。
【００５０】
次に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属成長法：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、第１結晶成長を行う。具体的には、選択マスク層３２の開口部３２ａから露出した成長基板３１の成長面３１ａ上に、ＳｉがドープされたＧａＮを約３μｍ／ｈの成長速度で横方向結晶成長を行う。これにより、断面が台形形状のｎ型コンタクト層２０の一部が形成される。ここで、第１結晶成長工程を行う際の成長室内の圧力（成長圧力）が低いほど（例えば、３００ｔｏｒｒ）、規則的なストライプ形状のｎ型コンタクト層２０が形成される。
【００５１】
次に、ステップＳ１０２において、第１結晶成長工程により形成されたｎ型コンタクト層２０の上面に、第２結晶成長工程を行う。
【００５２】
具体的には、第１結晶成長と同じ構成のＧａＮを厚さ約０．３μｍ再成長させてｎ型コンタクト層２０を形成する。その後、Ｓｉがドープされた単結晶Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎを厚さ約０．１５μｍ成長させて、ｎ型クラッド層２１を形成する。
【００５３】
次に、下端部以外のｎ型コンタクト層２０及びｎ型クラッド層２１の表面を覆うように、約０．４ｎｍ／ｓの成長速度で、厚さ約５ｎｍのアンドープの単結晶Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる３つの井戸層と、厚さ約１０ｎｍのアンドープの単結晶ＧａＮからなる障壁層とを交互に成長させて、ＭＱＷ構造を有する活性層２２を形成する。
【００５４】
次に、活性層２２の表面を覆うように、厚さ約０．１μｍのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなるｐ型キャップ層２３を成長させる。
【００５５】
次に、ｐ型キャップ層２３の表面を覆うように、Ｍｇがドープされた厚さ約１０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなるｐ型クラッド層２４を成長させる。
【００５６】
次に、ｐ型キャップ層２３の表面を覆うように、厚さ約５ｎｍのアンドープの単結晶Ｇａ０．９５Ｉｎ０．０５Ｎ層を成長させる。その後、Ｎ２からなるキャリアガスと、Ｃｐ２Ｍｇからなるドーパントガスを用いて、単結晶Ｇａ０．９５Ｉｎ０．０５Ｎ層中に、約１×１０１８ｃｍ−３〜約１×１０１９ｃｍ−３のＭｇを拡散させることによって、単結晶Ｇａ０．９５Ｉｎ０．０５Ｎ中にＭｇがドープされたｐ型コンタクト層２５を形成する。
【００５７】
次に、熱処理や電子線処理を行うことにより、ｐ型キャップ層２３、ｐ型クラッド層２４、ｐ型コンタクト層２５のｐ型化を行う。
【００５８】
尚、この第２結晶成長工程においては、成長室内の圧力（例えば、約７６０ｔｏｒｒ）を第１結晶成長工程における成長室内の圧力（例えば、約３００ｔｏｒｒ）よりも高く設定している。このようにすることによって、図６に示すように、台形形状のｎ型コンタクト層２０の上面部から上方へと延びる方向Ｄへの結晶の成長速度が、側面部から側方に延びる方向Ｅへの結晶の成長速度よりも速くなる。
【００５９】
この結果、第２結晶成長工程において、台形形状のｎ型コンタクト層２０の下端部における結晶成長を抑制し、成長基板３１から分離した後の半導体積層構造１４の上面にｎ型コンタクト層２０のみを露出させることができるので、ｎ側電極１７を形成する際に、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層が近接することに起因するショートの発生を防止することができる。
【００６０】
このように第１結晶成長工程及び第２結晶成長工程を行うことによって、ｎ型コンタクト層２０、ｎ型クラッド層２１、活性層２２、ｐ型キャップ層２３、ｐ型クラッド層２４、ｐ型コンタクト層２５からなり、成長基板３１の成長面３１ａに対して傾斜した表面を有する半導体積層構造１４を作製する。尚、半導体積層構造１４の下端部の幅は約１６μｍに形成され、半導体積層構造１４の高さは約２１μｍに形成されている。
【００６１】
次に、図７に示すように、ステップＳ１０３において、半導体積層構造１４のｐ型コンタクト層２５の表面を覆うように、ｐ側電極１６を形成するｐ側電極形成工程を行う。
【００６２】
具体的には、まず、ＣＶＤ法（化学気相成長法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及びエッチング技術を用いて、ｐ型コンタクト層２５の先端部の領域に開口部１５ａが形成された絶縁層１５をｐ型コンタクト層２５の表面を覆うように形成する。
【００６３】
次に、リフトオフ法を用いて、絶縁層１５の開口部１５ａ及びその近傍に、厚さ約２ｎｍのＰｄ層、厚さ約３００ｎｍのＡｌ層、厚さ約２４０ｎｍのＡｕ層からなるｐ側電極１６を形成する。
【００６４】
次に、図８及び図９に示すように、ステップＳ１０４において、融着層１２を介して半導体積層構造１４を放熱性の高い支持基板１１に接合する接合工程を行う。
【００６５】
具体的には、まず、図８に示すように、支持基板１１側からＡｕ８０％−Ｓｎ２０％及びＡｕ１０％−Ｓｎ９０％が積層された厚さ約１０μｍの融着層１２が形成された支持基板１１と、成長基板３１側からＡｕ８０％−Ｓｎ２０％及びＡｕ１０％−Ｓｎ９０％が積層された厚さ約５μｍの融着層（図示せず）が形成された成長基板３１とを準備する。
【００６６】
次に、融着層１２が設けられた支持基板１１の接合面側が突出するように湾曲させた状態で、半導体積層構造１４を支持基板１１に接合する。尚、かかる場合、ＧａＮからなる成長基板３１は、略平坦な状態か、或いは、支持基板１１との接合面とは反対側の表面が突出するように湾曲させた状態である。
【００６７】
上述のように、支持基板１１に湾曲（反り）を発生させる方法として、支持基板１１の非接合面側に、熱膨張係数の大きい金属膜を形成する方法や、支持基板１１の接合面に形成する金属膜の膜厚よりも厚い膜厚を有する金属膜を、支持基板１１の非接合面に形成する方法を適用できる。
【００６８】
尚、表１に示すように、支持基板１１に形成する金属膜の材料、積層方法及び膜厚を調整することによって、支持基板１１における湾曲の量を制御することができる。
【表１】
2007150091.tif 000003
【００６９】
次に、図９に示すように、真空中で、約２００℃〜約３００℃の温度で、約１５分程度、上述のように湾曲した状態の支持基板１１と成長基板３１とを熱圧着することにより接合する。ここで、ｐ側電極１６の上下方向の厚みと融着層１２の厚みとを略同じ厚みにすることにより、融着層１２を成長基板３１側に向かって突出した凸形状にすることができる。また、接合時に支持基板１１に印加する荷重は大きいほど（例えば、基板面積／２［Ｎ：ニュートン］）、融着層１２に埋め込まれる半導体積層構造１４の表面積を大きくすることができるとともに、融着層１２が成長基板３１側に向かって大きく突出した凸形状に形成することができる。
【００７０】
このように、融着層１２により半導体積層構造１４を囲むだけでなく、融着層１２を凸形状に形成することによって、融着層１２の体積を大きくして、融着層１２の熱容量を増加することができるので、半導体積層構造１４の放熱性を向上させることができる。
【００７１】
また、接合時に、融着層１２がｐ側電極１６にのみ接触して、ｎ型半導体層に接触しないように、即ち、ｐ側電極１６の先端部のみが融着層１２に埋め込まれるように、熱圧着時の条件が調整される。
【００７２】
次に、図１０に示すように、ステップＳ１０５において、半導体積層構造１４を成長基板３１から分離する分離工程を行う。
【００７３】
具体的には、成長基板３１に支持基板１１が接合された状態で、室温に冷却されると、支持基板１１による湾曲が、接合前よりも減少するため、支持基板１１により半導体積層構造１４に応力が働き、半導体積層構造１４を成長基板３１から容易に分離することができる。
【００７４】
尚、成長基板３１を構成するＧａＮは、劈開性を有する材料であるため、窒化物半導体層である半導体積層構造１４は、成長基板３１から分離しやすいと考えられる。従って、図１０に示すように、半導体積層構造１４は、選択マスク層３２の上面付近で、成長基板３１から分離されており、分離された表面２０ａの平坦性は比較的良好である。
【００７５】
このように、成長基板３１から熱伝導の良い支持基板１１に、半導体積層構造１４をジャンクションダウンによって貼り替えることによって、半導体積層構造１４の放熱性を向上させることができる。
【００７６】
次に、ステップＳ１０６において、支持基板１１に形成された融着層１２の表面を覆うことによって各半導体発光素子３の絶縁性を高めるために、少なくとも表面が絶縁層によって覆われている埋め込み層１３を形成する埋め込み層形成工程を行う。
【００７７】
具体的には、ケイ素化合物及び添加剤を有機溶剤に溶解した塗布液（例えば、東京応化製の「無機平坦性塗布液  ＯＣＤ  Ｔ１０」）を、スピンコート法によって融着層１２に塗布する。その後、窒素雰囲気中で、約２００℃〜約３００℃の焼成温度で、約３０分間程度焼成を行うことによって、埋め込み層１３を形成する。尚、塗布液の膜厚は、クラックが発生しない程度の膜厚（例えば、約１μｍ以下）である。
【００７８】
次に、ステップＳ１０７において、成長基板３１から分離された半導体積層構造１４のｎ型コンタクト層２０の端面（上面）２０ａにｎ側電極１７を形成するｎ側電極１７形成するｎ側電極形成工程を行う。
【００７９】
具体的には、まず、成長基板３１から分離された半導体積層構造１４のｎ型コンタクト層２０の端面２０ａが露出するように、端面２０ａの不要物をエッチングによって除去する。次に、ｎ型コンタクト層２０から順に、厚さ約６ｎｍのＡｌ層、厚さ約２ｎｍのＳｉ層、厚さ約１０ｎｍのＮｉ層、厚さ約７００ｎｍのＡｕ層を順に積層して、パターニングすることによって、ｎ側電極１７を形成する。
【００８０】
このように形成された半導体発光素子３を用いて、図２に示す発光装置１を作製することができる。具体的には、半導体発光素子３をパッケージ２に接合し、カソード４からワイヤ６をｎ側電極１７のパッドに接続し、アノード５からのリードワイヤを支持基板１１に接続することによって、図２に示す発光装置１が完成する。
【００８１】
以上、上記実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更形態として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００８２】
例えば、上記実施形態では、ｎ型コンタクト層２０の上面２０ａと埋め込み層１３の上面との間に段差が形成されているが、図１１に示すように、ｎ型コンタクト層２０の上面２０ａと埋め込み層１３Ａの上面１３ａとを平坦になるように構成してもよい。このように構成することによって、ｎ型コンタクト層２０の上面及び埋め込み層１３Ａの上面の所定の領域にｎ側電極１７を連続して形成することができる。これにより、ｎ側電極１７間のリードワイヤを省略することができる。
【００８３】
このように構成する場合には、融着層１２の上面を覆うように、且つ、埋め込み層１３Ａの上面が平坦化するように熱硬化型インキを塗布した後、窒素雰囲気中で約１３０℃〜約１５０℃の焼成温度で約６０分程度焼成を行うことによって、平坦な埋め込み層１３Ａを形成することができる。尚、熱硬化型インキとしては、シリカやエポキシ樹脂等を主成分とするプリント基板等の穴埋め用に用いられる太陽インキ製の「熱硬化型インキ  ＴＨＰ−１００ＤＸ１」等を用いることができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、ｎ型クラッド層２１の先端部が尖った形状になるように第２結晶成長工程を行ったが、ｎ型クラッド層の先端部を平坦になるように第２結晶成長工程を行ってもよい。尚、上述したようにｐ型半導体層とｎ型半導体層がショートしないようにｎ型クラッド層を形成することが望ましい。
【００８５】
また、上記実施形態では、ＧａＮからなる成長基板３１を用いたが、成長基板として、サファイヤ基板、スピネル基板、ＭｇＯ基板、ＺｎＯ基板、ＬＡＯ基板、ＧａＯ基板、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板等を用いることができる。
【００８６】
また、上記実施形態では、融着層１２をＳｎ−Ａｕにより構成したが、Ｓｎやエポキシ樹脂に銀を混入した導電性の銀ペースト等の金属を含む材料により融着層を構成してもよい。
【００８７】
また、半導体積層構造１４の光取り出し側の表面に、蛍光体樹脂層を形成してもよい。支持基板１１が凸形状に湾曲するので、ｎ型コンタクト層２０の開口部が大きくなり、光の照射角度が大きくなる。
【００８８】
また、半導体積層構造１４の長さ方向の途中部でスクライブ等により分離してもよい。
【００８９】
また、半導体積層構造１４を１本ずつ取り出して別の支持基板等に並べ替えて発光装置を作製してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置の半導体発光素子における、図２のＡ−Ａ’線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発光装置の全体構成の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る発光装置の半導体発光素子における、図２のＣ−Ｃ’線の断面構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る発光装置の半導体発光素子における、図２のＢ−Ｂ’線の断面構造を示す図である。
【図５】半導体発光素子の製造工程のフローチャートである。
【図６】各製造工程における断面構造を示す図である。
【図７】各製造工程における断面構造を示す図である。
【図８】各製造工程における断面構造を示す図である。
【図９】各製造工程における断面構造を示す図である。
【図１０】各製造工程における断面構造を示す図である。
【図１１】本発明の変更形態に係る半導体発光素子の断面構造を示す図である。
【図１２】従来の半導体発光素子の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１    発光装置
３    半導体発光素子
１１  支持基板
１１ａ       支持面
１２  融着層
１３  埋め込み層
１４  半導体積層構造
１５  絶縁層
１５ａ       開口部
１６  ｐ側電極
１７  ｎ側電極
２０  ｎ型コンタクト層
２０ａ       端面
２０ａ       上面
２１  ｎ型クラッド層
２２  活性層
２３  ｐ型キャップ層
２４  ｐ型クラッド層
２５  ｐ型コンタクト層
３１  成長基板
３１ａ       成長面
３２  選択マスク層
３２ａ       開口部
【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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