(57)【要約】【課題】青色または紫外発光が可能で、高出力、高効率、明るさの均一性が高いフリップチップマウント型の半導体発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】薄膜結晶層、第二導電型側電極２７および第一導電型側電極２８とを有し、光取り出し方向がバッファ層側であり、電極２８および電極２７が、空間的に重なりを有さずかつ光取り出し方向とは反対側に形成されており、支持体、（ａ）前記第一導電型側電極の主たる光取り出し方向側の一部に接し、前記第二導電型側電極の主たる光取り出し方向と反対側の一部を覆い、（ｂ）前記薄膜結晶層の側壁面のうち、少なくとも前記第一導電型半導体層、活性層構造、および第二導電型半導体層の側壁面を被覆している絶縁層、およびバッファ層と第一導電型半導体層の間に、光を光取り出し面全体に分布させる光均一化層を有する化合物半導体発光素子。【選択図】図１Ａ
2007329464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッファ層、第一導電型クラッド層を含む第一導電型半導体層、活性層構造、および第二導電型クラッド層を含む第二導電型半導体層をこの順序で有する化合物半導体薄膜結晶層と、第二導電型側電極と、並びに第一導電型側電極とを有し、主たる光取り出し方向が前記活性層構造から見てバッファ層側である化合物半導体発光素子であって、
前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極は、互いに空間的に重なりを有さずかつ前記主たる光取り出し方向とは反対側に形成されており； 
前記バッファ層と前記第一導電型半導体層の間に、光取り出し面から出射する光の均一性を向上させる光均一化層を有し；
前記発光素子の端において、前記薄膜結晶層の側壁面のうち少なくとも前記第一導電型半導体層、前記活性層構造および前記第二導電型半導体層は、製造工程中に装置間分離溝の形成により後退した後退側壁面を構成しており、
少なくとも、前記第一導電型半導体層、前記活性層構造および前記第二導電型半導体層の後退側壁面を覆う絶縁層であって、（ａ）前記第一導電型側電極の主たる光取り出し方向側の一部に接し、前記第二導電型側電極の主たる光取り出し方向と反対側の一部を覆い、かつ（ｂ）前記薄膜結晶層の後退側壁面に対して、
（ｉ）前記光均一化層の一部、または前記光均一化層の全部と前記バッファ層の一部が、共に後退側壁面を構成しており、前記光均一化層またはバッファ層の後退していない非後退側壁面との間で端部段差面を形成する形状であるときは、少なくとも、発光素子端から離れた位置から形成されている絶縁層を有し、または
（ｉｉ）前記光均一化層およびバッファ層が共に後退側壁面を構成して端部段差面が存在しない形状のときは、前記バッファ層の少なくとも主たる光取り出し方向部分には形成されずに、前記バッファ層の途中からまたは前記光均一化層の途中から前記後退側壁面を被覆する絶縁層を有し；
さらに、前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極が接続され、前記発光素子を支持する支持体
を有することを特徴とする化合物半導体発光素子。
【請求項２】
前記薄膜結晶層の後退側壁面に対して、
（ｉｉ）前記光均一化層およびバッファ層が共に後退側壁面を構成して端部段差面が存在しない形状であり、
前記バッファ層の少なくとも主たる光取り出し方向部分には形成されずに、前記バッファ層の途中からまたは前記光均一化層の途中から前記後退側壁面を被覆する絶縁層を有することを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記薄膜結晶層の後退側壁面に対して、
（ｉ）：前記光均一化層の一部、または前記光均一化層の全部と前記バッファ層の一部が、共に後退側壁面を構成しており、前記光均一化層またはバッファ層の後退していない非後退側壁面との間で端部段差面を形成する形状であり、少なくとも、発光素子端から離れた位置から形成されている絶縁層であって、
前記絶縁層が、前記光均一化層および前記バッファ層の後退側壁面の少なくとも一部をも被覆していながら、端部段差面上には形成されていないことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
前記薄膜結晶層の後退側壁面に対して、
前記（ｉ）：前記光均一化層の一部、または前記光均一化層の全部と前記バッファ層の一部が、共に後退側壁面を構成しており、前記光均一化層またはバッファ層の後退していない非後退側壁面との間で端部段差面を形成する形状であり、少なくとも、発光素子端から離れた位置から形成されている絶縁層であって、
前記絶縁層が、発光素子端から離れた位置から端部段差面上、および前記第一導電型半導体層の側壁後退面と一致する面を被覆していることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項５】
前記バッファ層のうち、側壁面が前記絶縁層で被覆されていない部分を構成する層は、アンドープ型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記光均一化層が、前記薄膜結晶層の一部として、前記基板と前記第一導電型クラッド層の間に設けられている層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
前記光均一化層の平均屈折率をｎｏｃ、前記第一導電型半導体層の平均屈折率をｎ１、前記バッファ層の平均屈折率をｎｂｆで表したとき、
ｎ１＜ｎｏｃ  および  ｎｂｆ≦ｎｏｃ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項８】
前記発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、前記光均一化層の発光波長における平均屈折率をｎｏｃ、第一導電型半導体層の発光波長における平均屈折率をｎ１、前記光均一化層の物理的厚みをｔｏｃ（ｎｍ）とし、光均一化層と第一導電型半導体層の比屈折率差Δ（ｏｃ−１）を
Δ（ｏｃ−１）≡（（ｎｏｃ)２−（ｎ１)２）/(２×（ｎｏｃ)２）
と定義したとき、
（√（２×Δ（ｏｃ−１））×ｎｏｃ×π×ｔｏｃ）/λ  ≧  π/２
を満たすようにｔｏｃを選択することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項９】
さらに、
（√（２×Δ（ｏｃ−１））×ｎｏｃ×π×ｔｏｃ）/λ  ≧  ２×π
を満たすようにｔｏｃを選択することを特徴とする請求項８記載の発光素子。
【請求項１０】
前記光均一化層全体の比抵抗ρｏｃ（Ω・ｃｍ）が、
０．５  ≦ρｏｃ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１１】
前記光均一化層が複数の層の積層構造であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅Ｌ１ｗが５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１３】
前記第二導電型側電極が前記絶縁層で覆われている部分の幅の中で、最も狭い部分の幅Ｌ２ｗが１５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１４】
前記Ｌ２ｗが１００μｍ以上であることを特徴とする請求項１３記載の発光素子。
【請求項１５】
前記第一導電型側電極が、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏおよびそれらの２種以上の組み合わせからなる群より選ばれる元素を含む材料からなる層を含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１６】
前記第二導電型側電極が、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ａｕおよびそれらの２種以上の組み合わせからなる群より選ばれる元素を含む材料からなる層を含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１７】
前記絶縁層が、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、ＳｉＮｘ、ＡｌＮｘ、ＡｌＦｘ、ＢａＦｘ、ＣａＦｘ、ＳｒＦｘおよびＭｇＦｘからなる群より選ばれる材料の単層であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１８】
前記絶縁層が複数の層からなる誘電体多層膜であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１９】
前記絶縁層を構成する層の少なくとも１つが、フッ化物を含む材料からなることを特徴とする請求項１８記載の発光素子。
【請求項２０】
前記フッ化物が、ＡｌＦｘ、ＢａＦｘ、ＣａＦｘ、ＳｒＦｘおよびＭｇＦｘからなる群より選ばれることを特徴とする請求項１９記載の発光素子。
【請求項２１】
前記第一導電型半導体層側から前記光均一化層へ垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記光均一化層で反射される反射率をＲ２で表し、前記絶縁層に前記第二導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１２、前記絶縁層に第一導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１１、前記絶縁層に前記活性層構造側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１ｑでそれぞれ表したとき、
（式１）  Ｒ２＜Ｒ１２
（式２）  Ｒ２＜Ｒ１１
（式３）  Ｒ２＜Ｒ１ｑ
のすべての条件を満たすように、前記絶縁層が構成されていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２２】
前記薄膜結晶層が、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＳｃＡｌＭｇＯ４、ＮｄＧａＯ３およびＭｇＯからなる群より選ばれる基板上に成膜されて形成されたことを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２３】
前記化合物半導体薄膜結晶層は、Ｖ族として窒素原子を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記第一導電型クラッド層、前記活性層構造および第二導電型クラッド層中に、Ｉｎ、ＧａおよびＡｌからなる群より選ばれる元素が含まれることを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２４】
前記活性層構造が、量子井戸層とバリア層からなり、バリア層の数をＢ、量子井戸層の数をＷで表したとき、ＢとＷが、
Ｂ＝Ｗ＋１
を満たすことを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２５】
第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型であることを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２６】
前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極が、ハンダによって金属層を有する支持体に接合されていることを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２７】
前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極と、前記支持体の金属層との接合が、金属ハンダのみ、または金属ハンダと金属バンプによってなされていることを特徴とする請求項２６記載の発光素子。
【請求項２８】
前記支持体の母材が、金属、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ガラス、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＢＮおよびＣｕＷからなる群より選ばれることを特徴とする請求項２６または２７記載の発光素子。
【請求項２９】
前記支持体の装置間の分離部分に、金属層が形成されていないことを特徴とする請求項２６〜２８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項３０】
前記基板の光取り出し側の表面が平坦でないことを特徴とする請求項２記載の発光素子。
【請求項３１】
前記バッファ層の光取り出し側の表面が平坦でないことを特徴とする請求項３記載の発光素子。
【請求項３２】
前記バッファ層から基板側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が基板で反射される反射率をＲ３、前記基板から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすように前記基板の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることを特徴とする請求項２記載の発光素子。
【請求項３３】
前記光均一化層からバッファ層側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光がバッファ層で反射される反射率をＲ３、前記バッファ層から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすように前記バッファ層の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化合物半導体発光素子、特にＧａＮ系材料を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）に関する。なお、本明細書中において、発光ダイオードまたはＬＥＤとの表現は、レーザダイオード、スーパールミネッセントダイオード等を含んだ発光素子一般を含む言葉として使用する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた電子デバイスおよび発光デバイスが知られている。特に発光デバイスとしては、ＧａＡｓ基板上に形成されたＡｌＧａＡｓ系材料やＡｌＧａＩｎＰ系材料による赤色発光、ＧａＰ基板上に形成されたＧａＡｓＰ系材料による橙色または黄色発光等が実現されてきている。また、ＩｎＰ基板上ではＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いた赤外発光デバイスも知られている。
【０００３】
これらデバイスの形態としては、自然放出光を利用する発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：  ＬＥＤ）、さらに誘導放出光を取り出すための光学的帰還機能を内在させたレーザダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ：  ＬＤ）、および半導体レーザが知られており、これらは表示デバイス、通信用デバイス、高密度光記録用光源デバイス、高精度光加工用デバイス、さらには医療用デバイスなどとして用いられてきている。
【０００４】
１９９０年代以降において、Ｖ族元素として窒素を含有するＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の研究開発が進み、これを用いたデバイスの発光効率が飛躍的に改善され、高効率な青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤが実現されている。その後の研究開発によって、紫外領域においても高効率なＬＥＤが実現され、現在では、青色ＬＤも市販されるに至っている。
【０００５】
紫外または青色ＬＥＤを励起光源として蛍光体と一体化すると白色ＬＥＤが実現できる。白色ＬＥＤは、次世代の照明デバイスとしての利用可能性があるために、励起光源となる紫外または青色ＬＥＤの高出力化、高効率化の産業的な意義は極めて大きい。現在、照明用途を念頭にした、青色または紫外ＬＥＤの高効率化、高出力化の検討が精力的になされている。
【０００６】
素子の高出力化、即ち、全放射束を向上させるためには、素子の大型化と大きな投入電力に対する耐性の確保は必須である。ＬＥＤの高出力化、高効率化に有効な構造として、フリップチップマウント構造が知られている。この構造では、サファイア基板上に所定の半導体層を堆積し、基板と反対側に電流注入用のｎ側電極およびｐ側電極を形成し、基板側を主たる光取り出し方向とする。このため、発光素子から出る光が遮られず、また電極を光の反射面として使用可能であるために、光の取り出し効率が向上する。
【０００７】
しかし、フリップチップ構造では、ｐ側およびｎ側の一対の電極が、同じ側に形成されているために、支持体（配線用、放熱用の基板）にハンダによって素子を搭載するときに、ｐ側電極とｎ側電極の間の短絡、それら電極とｐ型半導体層またはｎ型半導体層の間の短絡が生じないように配慮する必要がある。このため、各種の絶縁確保構造などが提案されてきている。
【０００８】
特許第３４５３２３８号公報（特許文献１）および特開２００１−１２７３４８号公報（特許文献２）には、絶縁性基板の表面、ｎ型窒化物半導体層の表面、及びｐ側窒化物半導体層の表面に、ｎ型窒化物半導体層の端面から電極側の表面にかけて連続した絶縁性被膜が形成されている素子が開示されている。特許文献１の素子構造を図１７（ａ）および（ｂ）に示す。この構造を製造するには、まず、サファイア基板１０１上にｎ型窒化物半導体層１０２とｐ型窒化物半導体層１０３とを順に成長させ、ｎ型層１０２およびｐ型層１０３の端部をＲＩＥ法を用いてドライエッチングを行い、図１７（ａ）に示すような形状となるように、サファイア基板１０１表面まで除去する。続いて、ｐ型層１０３およびｎ型層１０２の一部をＲＩＥ法を用いてドライエッチングを行い、図１７に示すような形状となるように、ｎ型層１０２を露出させる。エッチング後、ｎ型層１０２表面に負電極（ｎ側電極）１０４、ｐ型層１０３表面に正電極（ｐ側電極）１０５を各々形成する。エッチングにより除去されたｎ型層１０２の端面、および電極側の表面を覆うようにしてＳｉＯ２よりなる絶縁性被膜１０６を形成し、図１７の発光素子を完成する。この時、負電極１０４および正電極１０５の表面は、ボンディング可能なように露出させた箇所を形成する。そして、負電極１０４および正電極１０５を、導電性接着剤１０７を介して配線基板１１０上の導電部１１１に接続して、図１７（ｂ）に示す実装構造が得られる。
【０００９】
この構造では、半導体端面が絶縁材料で覆われているために、電気的短絡の防止の上では効果が見られるが、絶縁層（絶縁性皮膜）を形成する際に、電極材が劣化しやすい問題がある。ｐ側電極においては、Ａｕが表面に露出する層として多く使用されるために、劣化の影響は少ないが、特にｎ側電極においては、反射率が高くかつｎ型ＧａＮ系材料と容易にオーム性接触を実現できる材料として、Ａｌなど含む材料がしばしば使用されるため、絶縁層の成膜工程による影響を受け易い。絶縁性皮膜は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４などが蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等で形成されているが、いずれの場合においても、ｎ側電極材の一部は、たとえ露出部分が適宜マスク材でカバーされていたとしても、材料全体として酸化、窒化等の影響を受けることを免れず、素子の高出力動作のために大電流を注入しようとすると電極材の劣化の影響が顕著になり、ひいては素子の劣化の原因となることが懸念される。さらに、もし、絶縁層の形成後に、電極の露出部分をエッチングによって形成した場合では、露出部分そのものがエッチングプロセスの影響を受け、場合によっては、電極材そのものもエッチングされてしまう可能性もある。たとえば、Ａｌは、絶縁性皮膜をエッチング可能なＨＦ等のエッチャントで容易にエッチングされる。また、この問題は特許文献２の素子においても、全く同様である。
【００１０】
従って、特許文献１および２に記載された構造は、素子を高出力動作させる際に考慮すべきプロセス履歴と、プロセス履歴による素子構成材料へのダメージが考慮された構造とは言えず、高出力化には不適当な構造である。
【００１１】
さらに、特許文献１の構造においては、絶縁性皮膜がｎ側窒化物半導体層の側壁と基板の素子周辺部全面に形成されているため、ウエハープロセスを完了し、その後、１つ１つのＬＥＤ素子分離をするためのダイヤモンドを用いたスクライブ（素子用の傷入れ）工程、あるいは高出力レーザを用いたスクライブ工程において、絶縁層の剥離が起こり易い問題がある。絶縁層の剥離は、マウント時の短絡を引き起こし、結果として素子製造の歩留まりが低下する。特許文献２の素子にも、特許文献１と全く同様の構造上の問題がある。
【００１２】
また、小型のＬＥＤ素子においては、特開２００３−１７７５７号公報（特許文献３）には、主としてｐ側電極、ｎ側電極の面積を増加させるためのフリップチップ型素子構造（図１８参照）が提案されている。このフリップチップ型発光素子を製造するには、まず、気相成長又は蒸着によりサファイア基板２０１上にｎ型層２０２を成長させ、その上にｐ型層２０３を成長させる。続いて、ｐ型層２０３の外周部の一部をエッチング等により除去した後、ｎ型層２０２の周囲に第１の接続層（電極の一部）２０６を形成すると共に、ｐ型層２０３上に第２の接続層（電極の一部）２０７を蒸着等により形成する。その後、酸化膜等の絶縁層２０８を成長させて全体を絶縁被覆した後、フォトリソグラフィーにより絶縁層２０８の不要部分を除去する。最後に、第１の電極２０４及び第２の電極２０５を形成し、個別にチップ化して、発光素子構造を完成する。
【００１３】
この構造では、良好なオーム性接触を確保すべき電極層（第１、第２の接続層）は、ともに絶縁層形成の履歴を受ける。特に、Ａｌ、Ａｇなどを含む電極材料を、半導体材料との良好なオーム性接触を確保すべき電極部分（第１、第２の接続層）に用いた場合には、酸化膜形成の際に酸化され易い。この構造は、プロセス履歴による素子構成材料へのダメージが考慮された構造ではないため、高出力化には不適当である。さらに、絶縁層は電極を有する面全面に渡る形成の後に、不要部分が除去されるため、Ａｌ、Ａｇなどを含む電極材料においては、エッチングダメージも無視できない。つまり、このような形状では、高出力動作時の素子の劣化を考慮した作製プロセスが実現不可能である。
【００１４】
また、特許文献３においては、図１８に示すように、素子周辺において、第１の半導体層（ｎ型層２０２）が除去されていないため、素子分離のためのスクライブ工程において、第１の半導体層にダメージが残留する可能性がある。さらに、第１の半導体層（ｎ型層２０２）が露出したままであるため、フリップチップマウントを実施した際に、第一の半導体層部分が半田等によって短絡する恐れもあり、フリップチップマウントを実施するための絶縁層の配置としては適切な形状ではない。
【００１５】
さらに、特開平１１−２５１６３３号公報（特許文献４）では、ｐ側電極（正電極）の上に絶縁層を設け、ｎ側電極（負電極）をｐ側電極（正電極）の一部に絶縁層を介して重ねた構造が示されている。この構造では、小型のＧａＮ系ＬＥＤにおいて、ｎ側電極の面積を実効的に増やすことができる。しかし、素子周辺に、半導体層および電極層が存在しているために、素子分離のためのスクライブ工程において、半導体層にダメージが残留する可能性と共に電極剥離が生じる可能性がある。
【００１６】
同様に、特開２０００−１１４５９５号公報（特許文献５）においても、ｎ側電極の面積を実効的に増やすために、ｐ側電極（正電極）の上に絶縁層を設け、ｎ側電極（負電極）をｐ側電極（正電極）の一部に絶縁層を介して重ねた構造が示されている。しかし、この構造でも、素子周辺に、半導体層が存在しているために、素子分離のためのスクライブ工程において、半導体層にダメージが残留する可能性がある。
【００１７】
また、以上のような問題点は別に、素子の光取り出し面を一つの発光面として見たとき、活性層を除いて形成した電極部によって暗部が存在し、さらに活性層での電流注入のムラが発生している場合に、光取り出し面で明るさのムラが生じることがある。ムラは、素子を大きくするほど目立ってくる。次世代の照明デバイスとして利用するには、暗部の存在およびムラの発生は好ましくない。
【特許文献１】特許第３４５３２３８号公報
【特許文献２】特開２００１−１２７３４８号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７５７号公報
【特許文献４】特開平１１−２５１６３３号公報
【特許文献５】特開２０００−１１４５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以上のように、従来の発光ダイオード構造では、製造プロセスの工程において起こりうる各種のダメージを排除できる構造とはなっていないために、大きな投入電力に対する耐性が不十分であり、また絶縁性にも問題があり、ＬＥＤの高出力化・高効率化は困難であった。さらに、発光面の均一性の向上も求められていた。
【００１９】
本発明は、青色または紫外発光が可能な発光素子であって、高出力、高効率、さらに光取り出し面での明るさの均一性が高いフリップチップマウント型の半導体発光素子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】
【００２０】
本発明は、以下の事項に関する。
【００２１】
１．  バッファ層、第一導電型クラッド層を含む第一導電型半導体層、活性層構造、および第二導電型クラッド層を含む第二導電型半導体層をこの順序で有する化合物半導体薄膜結晶層と、第二導電型側電極と、並びに第一導電型側電極とを有し、主たる光取り出し方向が前記活性層構造から見てバッファ層側である化合物半導体発光素子であって、
前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極は、互いに空間的に重なりを有さずかつ前記主たる光取り出し方向とは反対側に形成されており； 
前記バッファ層と前記第一導電型半導体層の間に、光取り出し面から出射する光の均一性を向上させる光均一化層を有し；
前記発光素子の端において、前記薄膜結晶層の側壁面のうち少なくとも前記第一導電型半導体層、前記活性層構造および前記第二導電型半導体層は、製造工程中に装置間分離溝の形成により後退した後退側壁面を構成しており、
少なくとも、前記第一導電型半導体層、前記活性層構造および前記第二導電型半導体層の後退側壁面を覆う絶縁層であって、（ａ）前記第一導電型側電極の主たる光取り出し方向側の一部に接し、前記第二導電型側電極の主たる光取り出し方向と反対側の一部を覆い、かつ（ｂ）前記薄膜結晶層の後退側壁面に対して、
（ｉ）前記光均一化層の一部、または前記光均一化層の全部と前記バッファ層の一部が、共に後退側壁面を構成しており、前記光均一化層またはバッファ層の後退していない非後退側壁面との間で端部段差面を形成する形状であるときは、少なくとも、発光素子端から離れた位置から形成されている絶縁層を有し、または
（ｉｉ）前記光均一化層およびバッファ層が共に後退側壁面を構成して端部段差面が存在しない形状のときは、前記バッファ層の少なくとも主たる光取り出し方向部分には形成されずに、前記バッファ層の途中からまたは前記光均一化層の途中から前記後退側壁面を被覆する絶縁層を有し；
さらに、前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極が接続され、前記発光素子を支持する支持体
を有することを特徴とする化合物半導体発光素子。
【００２２】
２．  前記薄膜結晶層の後退側壁面に対して、
（ｉｉ）前記光均一化層およびバッファ層が共に後退側壁面を構成して端部段差面が存在しない形状であり、
前記バッファ層の少なくとも主たる光取り出し方向部分には形成されずに、前記バッファ層の途中からまたは前記光均一化層の途中から前記後退側壁面を被覆する絶縁層を有することを特徴とする上記１記載の発光素子。
【００２３】
３．  前記薄膜結晶層の後退側壁面に対して、
（ｉ）：前記光均一化層の一部、または前記光均一化層の全部と前記バッファ層の一部が、共に後退側壁面を構成しており、前記光均一化層またはバッファ層の後退していない非後退側壁面との間で端部段差面を形成する形状であり、少なくとも、発光素子端から離れた位置から形成されている絶縁層であって、
前記絶縁層が、前記光均一化層および前記バッファ層の後退側壁面の少なくとも一部をも被覆していながら、端部段差面上には形成されていないことを特徴とする上記１記載の発光素子。
【００２４】
４．  前記薄膜結晶層の後退側壁面に対して、
前記（ｉ）：前記光均一化層の一部、または前記光均一化層の全部と前記バッファ層の一部が、共に後退側壁面を構成しており、前記光均一化層またはバッファ層の後退していない非後退側壁面との間で端部段差面を形成する形状であり、少なくとも、発光素子端から離れた位置から形成されている絶縁層であって、
前記絶縁層が、発光素子端から離れた位置から端部段差面上、および前記第一導電型半導体層の側壁後退面と一致する面を被覆していることを特徴とする上記１記載の発光素子。
【００２５】
５．  前記バッファ層のうち、側壁面が前記絶縁層で被覆されていない部分を構成する層は、アンドープ型であることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の発光素子。
【００２６】
６．  前記光均一化層が、前記薄膜結晶層の一部として、前記基板と前記第一導電型クラッド層の間に設けられている層であることを特徴とする上記１〜５のいずれかに記載の発光素子。
【００２７】
７．  前記光均一化層の平均屈折率をｎｏｃ、前記第一導電型半導体層の平均屈折率をｎ１、前記バッファ層の平均屈折率をｎｂｆで表したとき、
ｎ１＜ｎｏｃ  および  ｎｂｆ≦ｎｏｃ
の関係を満たすことを特徴とする上記１〜６のいずれかに記載の発光素子。
【００２８】
８．  前記発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、前記光均一化層の発光波長における平均屈折率をｎｏｃ、第一導電型半導体層の発光波長における平均屈折率をｎ１、前記光均一化層の物理的厚みをｔｏｃ（ｎｍ）とし、光均一化層と第一導電型半導体層の比屈折率差Δ（ｏｃ−１）を
Δ（ｏｃ−１）≡（（ｎｏｃ)２−（ｎ１)２）/(２×（ｎｏｃ)２）
と定義したとき、
（√（２×Δ（ｏｃ−１））×ｎｏｃ×π×ｔｏｃ）/λ  ≧  π/２
を満たすようにｔｏｃを選択することを特徴とする上記１〜７のいずれかに記載の発光素子。
【００２９】
９．  さらに、
（√（２×Δ（ｏｃ−１））×ｎｏｃ×π×ｔｏｃ）/λ  ≧  ２×π
を満たすようにｔｏｃを選択することを特徴とする上記８記載の発光素子。
【００３０】
１０．  前記光均一化層全体の比抵抗ρｏｃ（Ω・ｃｍ）が、
０．５  ≦ρｏｃ
の関係を満たすことを特徴とする上記１〜９のいずれかに記載の発光素子。
【００３１】
１１．  前記光均一化層が複数の層の積層構造であることを特徴とする上記１〜１０のいずれかに記載の発光素子。
【００３２】
１２．  前記第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅Ｌ１ｗが５μｍ以上であることを特徴とする上記１〜１１のいずれかに記載の発光素子。
【００３３】
１３．  前記第二導電型側電極が前記絶縁層で覆われている部分の幅の中で、最も狭い部分の幅Ｌ２ｗが１５μｍ以上であることを特徴とする上記１〜１２のいずれかに記載の発光素子。
【００３４】
１４．  前記Ｌ２ｗが１００μｍ以上であることを特徴とする上記１３記載の発光素子。
【００３５】
１５．  前記第一導電型側電極が、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏおよびそれらの２種以上の組み合わせからなる群より選ばれる元素を含む材料からなる層を含むことを特徴とする上記１〜１４のいずれかに記載の発光素子。
【００３６】
１６．  前記第二導電型側電極が、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ａｕおよびそれらの２種以上の組み合わせからなる群より選ばれる元素を含む材料からなる層を含むことを特徴とする上記１〜１５のいずれかに記載の発光素子。
【００３７】
１７．  前記絶縁層が、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、ＳｉＮｘ、ＡｌＮｘ、ＡｌＦｘ、ＢａＦｘ、ＣａＦｘ、ＳｒＦｘおよびＭｇＦｘからなる群より選ばれる材料の単層であることを特徴とする上記１〜１６のいずれかに記載の発光素子。
【００３８】
１８．  前記絶縁層が複数の層からなる誘電体多層膜であることを特徴とする上記１〜１７のいずれかに記載の発光素子。
【００３９】
１９．  前記絶縁層を構成する層の少なくとも１つが、フッ化物を含む材料からなることを特徴とする上記１８記載の発光素子。
【００４０】
２０．  前記フッ化物が、ＡｌＦｘ、ＢａＦｘ、ＣａＦｘ、ＳｒＦｘおよびＭｇＦｘからなる群より選ばれることを特徴とする上記１９記載の発光素子。
【００４１】
２１．  前記第一導電型半導体層側から前記光均一化層へ垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記光均一化層で反射される反射率をＲ２で表し、前記絶縁層に前記第二導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１２、前記絶縁層に第一導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１１、前記絶縁層に前記活性層構造側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１ｑでそれぞれ表したとき、
（式１）  Ｒ２＜Ｒ１２
（式２）  Ｒ２＜Ｒ１１
（式３）  Ｒ２＜Ｒ１ｑ
のすべての条件を満たすように、前記絶縁層が構成されていることを特徴とする上記１〜２０のいずれかに記載の発光素子。
【００４２】
２２．  前記薄膜結晶層が、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＳｃＡｌＭｇＯ４、ＮｄＧａＯ３およびＭｇＯからなる群より選ばれる基板上に成膜されて形成されたことを特徴とする上記１〜２１のいずれかに記載の発光素子。
【００４３】
２３．  前記化合物半導体薄膜結晶層は、Ｖ族として窒素原子を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記第一導電型クラッド層、前記活性層構造および第二導電型クラッド層中に、Ｉｎ、ＧａおよびＡｌからなる群より選ばれる元素が含まれることを特徴とする上記１〜２２のいずれかに記載の発光素子。
【００４４】
２４．  前記活性層構造が、量子井戸層とバリア層からなり、バリア層の数をＢ、量子井戸層の数をＷで表したとき、ＢとＷが、
Ｂ＝Ｗ＋１
を満たすことを特徴とする上記１〜２３のいずれかに記載の発光素子。
【００４５】
２５．  第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型であることを特徴とする上記１〜２４のいずれかに記載の発光素子。
【００４６】
２６．  前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極が、ハンダによって金属層を有する支持体に接合されていることを特徴とする上記１〜２５のいずれかに記載の発光素子。
【００４７】
２７．  前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極と、前記支持体の金属層との接合が、金属ハンダのみ、または金属ハンダと金属バンプによってなされていることを特徴とする上記２６記載の発光素子。
【００４８】
２８．  前記支持体の母材が、金属、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ガラス、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＢＮおよびＣｕＷからなる群より選ばれることを特徴とする上記２６または２７記載の発光素子。
【００４９】
２９．  前記支持体の装置間の分離部分に、金属層が形成されていないことを特徴とする上記２６〜２８のいずれかに記載の発光素子。
【００５０】
３０．  前記基板の光取り出し側の表面が平坦でないことを特徴とする上記２記載の発光素子。
【００５１】
３１．  前記バッファ層の光取り出し側の表面が平坦でないことを特徴とする上記３記載の発光素子。
【００５２】
３２．  前記バッファ層から基板側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が基板で反射される反射率をＲ３、前記基板から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすように前記基板の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることを特徴とする上記２記載の発光素子。
【００５３】
３３．  前記光均一化層からバッファ層側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光がバッファ層で反射される反射率をＲ３、前記バッファ層から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすように前記バッファ層の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることを特徴とする上記３記載の発光素子。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば、青色または紫外発光が可能な発光素子であって、高出力、高効率、さらに光取り出し面での明るさの均一性が高いフリップチップマウント型の半導体発光素子を提供することができる。
【００５５】
本発明の構造では、製造プロセスにおける各工程でのプロセスダメージが排除されているために、発光素子の機能が損なわれることなく信頼性の高い素子となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
本明細書において、「積層」または「重なる」の表現は、もの同士が直接接触している状態に加え、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、互いに接触していなくても、一方を他方に投影した際に空間的に重なる状態をも指す場合がある。また、「〜の上（〜の下）」の表現も、もの同士が直接接触して一方が他方の上（下）に配置されている状態に加え、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、互いに接触していなくても、一方が他方の上（下）に配置されている状態にも使用する場合がある。さらに、「〜の後（前、先）」との表現は、ある事象が別の事象の直後（前）に発生する場合にも、ある事象が別の事象との間に第三の事象を挟んだ後（前）発生する場合にも、どちらにも使用する。また、「接する」の表現は、「物と物が直接的に接触している場合」に加えて、本発明の趣旨に適合する限りにおいて、「物と物が直接的には接触していなくても、第三の部材を介して間接的に接している場合」、「物と物が直接的に接触している部分と、第三の部材を介して間接的に接している部分が混在している場合」などを指す場合もある。
【００５７】
さらに、本発明において、「薄膜結晶成長」とは、いわゆる、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）、プラズマアシストＭＢＥ、ＰＬＤ(Pulsed
Laser Deposition)、ＰＥＤ(Pulsed Electron Deposition)、ＶＰＥ(Vapor Phase Epitaxy)、ＬＰＥ(Liquid
Phase Epitaxy)法等の結晶成長装置内における薄膜層、アモルファス層、微結晶、多結晶、単結晶、あるいはそれらの積層構造の形成に加えて、その後の薄膜層の熱処理、プラズマ処理等によるキャリアの活性化処理等も含めて薄膜結晶成長と記載する。
【００５８】
図１Ａ、図２Ａ、図３Ａに本発明の化合物半導体発光素子（以下、単に発光素子という）の代表的例を示す。図１Ｂおよび図３Ｂは、説明のために、図１Ａおよび図３Ａの一部を省略した図である。図４Ａ、図４Ｂは発光素子の構造を詳細に説明するために、作製途中の形状を示す図である。以下、図１Ａ〜図４Ｂを参照して説明する。
【００５９】
本発明の発光素子は、図１Ａ、図２Ａおよび図３Ａに示すように基板２１上に、バッファ層２２、光均一化層２３、第一導電型クラッド層２４を含む第一導電型半導体層、第二導電型クラッド層２６を含む第二導電型半導体層、および前記第一および第二導電型半導体層の間に挟まれた活性層構造２５を有する化合物半導体薄膜結晶層、第二導電型側電極２７、並びに第一導電型側電極２８を有する。
【００６０】
第二導電型クラッド層２６の表面の一部に、第二導電型側電極２７が配置され、第二導電型クラッド層２６と第二導電型側電極２７の接触している部分が第二電流注入領域３５となっている。また、第二導電型クラッド層、活性層構造の一部、第一導電型クラッド層の一部が除去された構成となっており、除去された箇所に露出する第一導電型クラッド層２４に接して、第一導電型側電極２８が配置されることで、第二導電型側電極２７と第一導電型側電極２８が、基板に対して同じ側に配置されるように構成されている。第二導電型側電極２７および第一導電型側電極２８は、支持体４０上の金属層４１に、金属ハンダ４２を介してそれぞれ接続されている。
【００６１】
本発明において、第一導電型側電極および前記第二導電型側電極は、互いに空間的に重なりを有していない。これは、図１Ａ、図２Ａおよび図３Ａに示すように、第一導電型側電極２８および第二導電型側電極２７を基板面に対して投影したときに、影が重ならないことを意味する。
【００６２】
絶縁層３０は、フリップチップマウントを実施した際に、マウント用のハンダ、導電性ペースト材等が「第二導電型側電極と第一導電型側電極の間」、「活性層構造などの薄膜結晶層の側壁」等に回りこんで、意図しない短絡が発生しないようにするためのものである。同時に、本発明では、素子にダメージを与え性能に影響を及ぼしたり、歩留まりに影響を与えたりしないように、絶縁層が最適な位置に配置されている。
【００６３】
本発明の発光素子は、（Ｉ）発光素子の端部の段差形状、（ＩＩ）発光素子端部の絶縁層の形状、の２箇所で異なる形態を取り得る。（Ｉ）発光素子の端部の段差形状については、製造工程において素子分離を行うために装置間分離溝を形成する際のエッチング深さにより、大きく分けて（ｉ）光均一化層の途中まで、（ｉｉ）バッファ層の途中まで、（ｉｉｉ）基板面まで（またはそれより深く）、の３つの選択がある。また、装置間分離溝の壁面は、素子分離後に素子端より後退するので、本発明では装置間分離溝の形成時に側壁面として現れた面を、素子分離後の素子については、「後退側壁面」という。また、素子分離により素子端に現れる側壁面を、「非後退側壁面」という。そして、発光素子の端部には、後退側壁面と非後退側壁面の間で段差面が形成されるので、これを「端部段差面」という。
【００６４】
装置間分離溝の深さ（ｉ）〜（ｉｉｉ）に対応して、（ｉ）では、薄膜結晶層の後退側壁面に対して、光均一化層の一部が共に後退側壁面を構成し、残り（主たる光取り出し方向側）の光均一化層の側壁は、非後退側壁面となり、光均一化層の端に端部段差面が存在する形状となる。同様に（ｉｉ）では、バッファ層の端に端部段差面が存在する形状となる。（ｉｉｉ）では、光均一化層およびバッファ層のどちらの側壁も、後退側壁面を構成するので（装置間分離溝の側壁面となるため）、素子完成後に基板が存在しない本発明においては端部段差面は存在しない。尚、（ｉｉｉ）の場合でも、装置間分離溝の壁面は、装置間分離溝を形成しないで分離したときの素子端面に比べて後退していることになるので、本発明では統一して「後退側壁面」という。
【００６５】
（ｉ）に対応するのは、図２Ａ、図３Ａ（図３Ｂ）である。（ｉｉ）に対応する形状は、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ｃである。（ｉｉｉ）に対応するのは、図１Ａ（図１Ｂ）である。
【００６６】
（ＩＩ）発光素子端部の絶縁層の形状については、製造工程において、（ｉ）装置間分離溝の側壁に形成された前記絶縁層を残したまま、溝底面上の中央を含む領域の絶縁層のみを除去するか、（ｉｉ）溝底面に形成された絶縁層のすべてに加えて、溝内の側壁の一部までを含めて絶縁層を除去するか、の選択があり、その結果製造される発光素子において、（ｉ）絶縁層が溝底面に付いている形状、（ｉｉ）絶縁層が溝底面から離れている形状、の２種類が存在する。（ｉ）に対応するのは、図３Ａ（図３Ｂ）、図３Ｃである。（ｉｉ）に対応するのは、図１Ａ（図１Ｂ）、図２Ａ（図２Ｂ）、図２Ｃである。
【００６７】
尚、本発明は、製造工程中に成長基板を除去するため、基板除去の際に絶縁層が基板に付いている形態は好ましくない。従って、上記の組み合わせて、（Ｉ）発光素子の端部の段差形状が、（ｉｉｉ）光均一化層およびバッファ層のどちらにも段差がない形状であり、（ＩＩ）発光素子端部の絶縁層の形状について、（ｉ）絶縁層が溝底面に付いている形状、となる組み合わせは、本発明には含まれない形態である。
【００６８】
本発明の発光素子の形状を（ＩＩ）発光素子端部の絶縁層の形状により、第１の態様：（ｉｉ）絶縁層が溝底面から離れている形状、第２の態様：（ｉ）絶縁層が溝底面に付いている形状の順に分けて説明する。
【００６９】
但し、本発明の発光素子に共通して、主たる光取り出し方向のバッファ層の端までは絶縁層が達していない。
【００７０】
〔第１の態様〕
第１の態様に属する形態を、図１Ａ〜図２Ｃに示す。まず、代表的な形態として図１Ａを用いて説明する。本発明の発光素子は、図１Ａに示すように、主たる光取り出し方向に基板を有していない。絶縁層３０は、薄膜結晶層を除去した際に露出する側壁面のうち、少なくとも、第一導電型半導体層（図では第一導電型クラッド層２４）、活性層構造２５、および第二導電型半導体層（図では第二導電型クラッド層２６）の側壁面を被覆している。また、バッファ層２２の側壁面の少なくとも主たる光取り出し方向側に、絶縁層で覆われていない絶縁層非形成部分１５が存在し、これは場合によっては、バッファ層２２の側壁面の全部に渡っていてもよい。さらに、光均一化層２３の側壁面の一部まで、または全部まで渡っていてもよい。このように、本発明の発光素子では、バッファ層の主たる光取り出し方向側の素子端には絶縁層が存在することはない。この点は、他の実施形態でバッファ層または光均一化層に端部段差面がある場合においても同じである。
【００７１】
また、絶縁層で覆われていない絶縁層非形成部分１５のバッファ層は、ドーピングされていないアンドープ層であることが好ましい。また、絶縁層非形成部分１５が光均一化層２３まで及んでいるときは、その部分まではドーピングされていないアンドープ層であることが好ましい。露出している部分が絶縁性の高い材料であればハンダの回り込みによる短絡等の虞がなく、信頼性の高い素子となる。
【００７２】
この構造は、製造工程途中の素子分割前は、図４Ａに示される形状を経由する。製造工程途中において、絶縁層３０は、装置間分離溝１３の溝内の基板面（溝底面）と、基板面（溝底面）に近接する溝側壁面の絶縁層非形成部分１５から除去されている。本発明では、製造工程中で、基板２１が剥がされる。このとき、絶縁層３０が基板２１に接していないため、基板剥離の際に、絶縁層の剥がれが生じない。従って、確実な絶縁性を保てることに加え、絶縁層の剥がれの際に生じる引っ張りによって、薄膜結晶層にダメージが入ることもない。
【００７３】
その結果得られる分離された後の発光素子では、図１ＡのＡ部分に示すように、バッファ層２２の壁面の主たる光取り出し方向側に絶縁層で覆われていない絶縁層非形成部分１５が存在する。つまり、この形状ができていることにより、薄膜結晶層の側面に絶縁層の剥がれがないことが保証される結果、この発光素子は、仮にハンダの回り込みがあっても、意図しない短絡が防止されていることに加え、薄膜結晶層にダメージが入っていないため、発光素子の機能が損なわれることなく信頼性の高い素子となっている。
【００７４】
さらに絶縁層３０は、図１ＢのＢ部分に示すように、第一導電型側電極２８の基板側（主たる光取り出し方向側）の一部に接している。即ち、第一導電型側電極２８と第一導電型半導体層（この実施形態では第一導電型クラッド層２４）との間の一部に、絶縁層が介在している。その結果、第一導電型側電極２８の面積が、第一電流注入領域３６の面積より大きい。図１Ｂに示すように、第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅をＬ１ｗとすると、Ｌ１ｗは７μｍ以上が好ましく、特に９μｍ以上が好ましい。また、Ｌ１ｗは、通常５００μｍ以下であり、好ましくは１００μｍ以下である。通常、５μｍ以上があれば、フォトリソグラフィー工程とリフトオフ法によるプロセスマージンは確保できる。
【００７５】
さらに絶縁層３０は、図１ＢのＣ部分に示すように、第二導電型側電極２７の支持体側（主たる光取り出し方向の反対側）の一部を覆っている。即ち、第二導電型側電極２７の電極露出部分３７の面積が、第二導電型側電極２７の面積より小さく、第二電流注入領域３５の面積は、第二導電型側電極２７の面積と等しい。図３に示すように、第二導電型側電極の周辺から絶縁層で覆われている幅の中で、最も狭い部分の幅をＬ２Ｗとすると、Ｌ２Ｗは１５μｍ以上であることが好ましい。さらに好ましくは２０μｍ以上、特に好ましくは１００μｍ以上である。絶縁層によって第二導電型側電極の面積の多くが覆われることによって、特に、金属ハンダ材によるたとえば第一導電型側電極等の他の部分との意図しない短絡を低減することができる。また、Ｌ２ｗは、通常２０００μｍ以下であり、好ましくは７５０μｍ以下である。
【００７６】
また、第一導電型半導体層（この実施形態では第一導電型クラッド層２４）、第二導電型半導体層（この実施形態では第二導電型クラッド層２６）の支持体側（主たる光取り出し方向の反対側）の表面の露出部分も短絡防止のために、通常は図に示すように絶縁層３０で被覆される。
【００７７】
絶縁層と各電極とのこのような位置関係により、プロセスダメージの少ない工程により製造することが可能である。
【００７８】
さらに本発明の素子は、第一導電型半導体層（この形態では第一導電型クラッド層２４）より光取り出し方向に、光均一化層２３を有している。光均一化層は、詳細は後述するが、適度な光閉じ込め効果を有し、活性層構造２５で発光した光は、局在することなく光均一化層全体に分布する。そのため、光取り出し面５０ｂから見たとき、第一導電型側電極２８の取り出しのために活性層がない非発光部に対応する領域にも光が分布し、また活性層での発光にムラがあっても、均一化するように光が分布する。さらに、光均一化層２３の周囲は絶縁層３０で被覆されているため、絶縁層３０の発光波長に対する反射率を高めることで、光均一化層内での光閉じ込め効果が上がり、面内均一性がさらに向上する。
【００７９】
〔第１の態様その２〕
第１の態様に属するその他の形態を、図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。図１Ａの形態と異なる点は、図１Ａの発光素子では、（Ｉ）発光素子の端部の段差形状が、（ｉｉｉ）光均一化層およびバッファ層のどちらにも段差がない形状であるのに対して、図２Ａ〜図２Ｃで示す発光素子では、（ｉ）光均一化層の端に装置間分離溝に基づく端部段差面を有する形状、または（ｉｉ）バッファ層の端に装置間分離溝に基づく端部段差面を有する形状である点である。
【００８０】
この形状は、装置間分離溝が、光均一化層の途中まで、またはバッファ層の途中まで形成されて製造され、その結果、完成した装置では、少なくとも第一導電型半導体層、活性層構造および第二導電型半導体層は、装置の端より内側に後退して後退側壁面を構成し、素子端壁面（非後退側壁面）との間で端部段差面が存在している。
【００８１】
図２Ａに、装置間分離溝が光均一化層２３の途中まで形成されて製造された発光素子の１例を示す。Ａ部分に示すように、発光素子端まで、バッファ層２２と光均一化層２３の一部が非後退側壁面として存在し、光均一化層２３の途中から壁面が素子端より後退し、第二導電型半導体層の側壁面と共に後退側壁面（装置間分離溝の側壁）を構成している。非後退側壁面と後退側壁面の間に、装置間分離溝の底面に基づく端部段差面５５が存在している。バッファ層の壁面はすべて露出している。そして、光均一化層の端部段差面も絶縁層で被覆されておらず、また、後退側壁面には、絶縁層で覆われていない絶縁層非形成部分１５が、主たる光取り出し方向側に存在する。
【００８２】
図２Ｂに、装置間分離溝がバッファ層２２の途中まで形成されて製造された発光素子の１例を示す。Ａ部分に示すように、発光素子端までバッファ層２２の一部が非後退側壁面として存在し、バッファ層２２の途中から壁面が素子端より後退し、第二導電型半導体層の側壁面と共に後退側壁面（装置間分離溝の側壁）を構成している。非後退側壁面と後退側壁面の間に、装置間分離溝の底面に基づく端部段差面５５が存在している。非後退側壁面（素子端の側壁部分）は、絶縁層で被覆されておらず、また、端部段差面も絶縁層で被覆されておらず、さらに、後退側壁面（装置間分離溝の側壁）では、絶縁層で覆われていない絶縁層非形成部分１５が、主たる光取り出し方向側に存在する。この例では、絶縁層非形成部分１５が、バッファ層にのみ存在し、光均一化層２３は絶縁層３０により被覆されている。図２Ｃも、装置間分離溝がバッファ層２２の途中まで形成されて製造された発光素子の１例である。この図で示すように、絶縁層非形成部分１５が、バッファ層２２から光均一化層２３まで延びており、バッファ層の側壁はすべて露出している。
【００８３】
これらの例のように、装置間分離溝が、光均一化層とバッファ層を合わせた層の途中まで形成されている場合にも、側壁を覆う絶縁層が、発光素子の端まで達していない形状ができている装置は、絶縁層の剥がれがないことが保証され、また露出している層を絶縁性の高い材料で構成することにより、図１Ａの形態の発光素子と同じく信頼性の高い装置となる。
【００８４】
〔第２の態様〕
第２の態様では、（ＩＩ）発光素子端部の絶縁層の形状が、（ｉ）絶縁層が溝底面に付いている形状となっている。図３Ａの発光素子は、素子分割前には図４Ｂに示すように、装置間分離溝は光均一化層２３の途中まで形成され、絶縁層３０は装置間分離溝１３の溝底面の全てを覆うのではなく、溝底面に絶縁層３０が形成されていないスクライブ領域１４が形成されている。従って、製造工程中のスクライブ、ブレーキング等の素子分離の際に、バッファ層、光均一化層および基板をブレーキングすればよく、薄膜結晶層のうちデバイス性能に関わる層、即ち、第一導電型半導体層、活性層構造および第二導電型半導体層に直接的にダメージを与えることがない。また、溝底面の絶縁層のないスクライブ領域から分割するので、絶縁層の剥がれが生じないので、確実な絶縁性を保てることに加え、絶縁層の剥がれの際に生じる引っ張りによって、薄膜結晶層にダメージが入ることがない。
【００８５】
その結果得られる分離された後の発光素子では、図３Ａ、図３ＢのＡ部分に示すように、光均一化層に形成された端部段差面（溝底面）の全面を絶縁層が覆うのではなく、素子端からＬｗｓだけ離れた位置より内側の基板面を覆っている。スクライブ領域１４の幅の中央から分割された場合、絶縁層で覆われていない距離Ｌｗｓは、製造のゆらぎ等の範囲でスクライブ領域１４の幅の略１／２に対応する。即ち、この形状ができていることにより、薄膜結晶層の側面に絶縁層の剥がれがないことが保証される結果、この発光素子は、仮にハンダの回り込みがあっても、意図しない短絡が防止されていることに加え、薄膜結晶層にダメージが入っていないため、発光素子の機能が損なわれることなく信頼性の高い素子となっている。
【００８６】
Ｌｗｓは、完成した素子においては、０より大きければよいが、通常は１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上である。設計値としては、スクライブ領域１４の幅を２Ｌｗｓとすると、２Ｌｗｓは、３０μｍ以上が好ましい。また、大きすぎても無駄であるので、２ＬＷＳは、通常３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下である。
【００８７】
図３Ｃに示す発光素子は、装置間分離溝が、図４Ｃに示すようにバッファ層２２の途中まで形成され、さらに溝底面に形成された絶縁層が、溝中央領域を含むスクライブ領域１４において除去されて製造される形態である。
【００８８】
第２の態様の発光素子においても、露出している層を絶縁性の高い材料で構成することにより、図１Ａの形態の発光素子と同じく信頼性の高い装置となる。また、第２の態様のその他の部分の形状については、第１の態様と同様である。
【００８９】
以下に、装置を構成する各部材と構造についてさらに詳細に説明する。
【００９０】
＜基板＞
本発明では、基板はその上に半導体層を成長させることが可能なものが選ばれ、また最終的に除去できるものが用いられる。基板は、透明である必要はないが、製造工程で、基板を後述するレーザディボンディングにより剥離するときには、その特定の波長のレーザ光を透過することが好ましい。また、電気的には絶縁性基板である事が好ましい。これは、製造工程で、同様にレーザディボンディング法によって基板を剥離する際に、導電性基板ではその自由電子による吸収等によって、このような基板剥離方法を採用しにくくなるからである。具体的な材料としては、例えばＩｎＡｌＧａＮ系発光材料またはＩｎＡｌＢＧａＮ系材料をその上に薄膜結晶成長させるためは、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＳｃＡｌＭｇＯ４、ＮｄＧａＯ３、およびＭｇＯから選ばれることが望ましく、特にサファイア、ＧａＮ、ＺｎＯ基板が好ましい。特にＧａＮ基板を用いる際には、そのＳｉのドーピング濃度はアンドープ基板を用いる場合には、３×１０１７ｃｍ−３のＳｉ濃度以下が望ましく、さらに望ましくは１×１０１７ｃｍ−３以下であることが、電気抵抗の観点と結晶性の観点からが望ましい。また、基板を除去する際にケミカルエッチングを前提とする際には、塩酸等で容易に除去可能なＺｎＯが望ましい。
【００９１】
本発明で使用される基板は、いわゆる面指数によって完全に確定されるジャスト基板だけではなく、薄膜結晶成長の際の結晶性を制御する観点から、いわゆるオフ基板（ｍｉｓｓ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）であることもできる。オフ基板は、ステップフローモードでの良好な結晶成長を促進する効果を有するため、素子のモフォロジ改善にも効果があり、基板として広く使用される。たとえば、サファイアのｃ＋面基板をＩｎＡｌＧａＮ系材料の結晶成長用基板として使用する際には、ｍ＋方向に０．２度程度傾いた面を使用することが好ましい。オフ基板としては、０．１〜０．２度程度の微傾斜を持つものが広く一般的に用いられるが、サファイア上に形成されたＩｎＡｌＧａＮ系材料においては、活性層構造内の発光ポイントである量子井戸層にかかる圧電効果による電界を打ち消すために、比較的大きなオフ角度をつけることも可能である。
【００９２】
基板は、ＭＯＣＶＤやＭＢＥ等の結晶成長技術を利用して集積型化合物半導体発光装置を製造するために、あらかじめ化学エッチングや熱処理等を施しておいてもよい。また、後述するバッファ層との関係で、意図的に凹凸をつけた基板にしておき、これによって、薄膜結晶層と基板との界面で発生する貫通転移を発光素子あるいは、後述する発光ユニットの活性層近傍に導入しないようにすることも可能である。
【００９３】
基板の厚みとしては、本発明の１形態においては、装置作成初期においては、通常２５０〜７００μｍ程度のものであり、半導体発光装置の結晶成長、素子作製プロセスにおける機械的強度が確保されるようにしておくのが普通である。基板を用いて必要な半導体層を成長した後に、基板は、例えば研磨、エッチング、またはレーザディボンディング等により除去される。特にレーザディボンディング等の光学的な手法によって剥離される際には、薄膜結晶成長時には両面研磨基板を用いることが望ましい。これは、薄膜結晶成長されていない面から照射されるレーザ等を、片面研磨基板を用いてしまうと、粗面から入射することになり、レーザディボンディング時に不要に大きなレーザ出力が必要となるためである。
【００９４】
＜バッファ層＞
バッファ層２２は、基板上に薄膜結晶成長する上で、転移の抑制、基板結晶の不完全性の緩和、基板結晶と所望の薄膜結晶成長層との各種の相互不整合の軽減など、主に薄膜結晶成長のための目的のために形成される。
【００９５】
バッファ層は、薄膜結晶成長で成膜され、本発明で望ましい形態であるＩｎＡｌＧａＮ系材料、ＩｎＡｌＢＧａＮ系材料、ＩｎＧａＮ系材料、ＡｌＧａＮ系材料、ＡｌＮ系材料、ＧａＮ系材料などを異種基板上に薄膜結晶成長する際には、必ずしも基板との格子定数のマッチングが確保されないので、バッファ層は特に重要である。たとえば、薄膜結晶成長層を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長する際には、６００℃近傍の低温成長ＡｌＮ層をバッファ層に用いたり、あるいは５００℃近傍で形成した低温成長ＧａＮ層を用いたりすることも出来る。また、８００℃から１０００℃程度の高温で成長したＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＢＧａＮなども使用可能である。これらの層は一般に薄く５〜４０ｎｍ程度である。
【００９６】
バッファ層２２は必ずしも単一の層である必要はなく、低温で成長したＧａＮバッファ層の上に、結晶性をより改善するために、ドーピングを施さない１０００℃程度の温度で成長したＧａＮ層を数μｍ程度有するようにしてもかまわない。実際には、このような厚膜バッファ層を有することが普通であって、その厚みは０．５〜７μｍ程度である。バッファ層は、Ｓｉ等でドーピングされていてもよいし、バッファ層内にドーピング層とアンドープ層を積層して形成することも可能である。
【００９７】
典型的な実施形態としては、基板に接して３５０℃〜６５０℃未満程度の低温で薄膜結晶成長させた低温バッファ層と、６５０℃〜１１００℃程度の高温で薄膜結晶成長させた高温バッファ層の２層構造のものが挙げられる。
【００９８】
また、バッファ層の形成に関しては、いわゆるマイクロチャネルエピタキシーの一種である横方向成長技術（ＥＬＯ）も使用可能であり、これによってサファイア等の基板とＩｎＡｌＧａＮ系材料の間で発生する貫通転移の密度を大幅に低減することも可能である。さらに基板の表面に凹凸の加工を施したような加工基板を使用する際にも、横方向成長をさせる際に転位の一部を消滅させることが可能であって、このような基板とバッファ層の組み合わせを本発明に適応する事は好ましい。さらに、この際には基板上に形成された凹凸によって光取り出し効率が向上する効果もあって、好ましい。
【００９９】
完成した素子においては、すでに説明したように、バッファ層の側壁面の少なくとも光取り出し方向（バッファ層成膜の際の基板側）の近傍は、絶縁層で被覆されていない。
【０１００】
本発明においては、バッファ層は後述する光均一化層と一体となって、光取り出し面での光強度の均一性を上げるために光閉じ込めを実現するようにしてもかまわない。また、バッファ層の一部または全部が光均一化層を兼ねていてもよい。
【０１０１】
本発明においては、基板を製造工程中に除去するので、本態様の１実施形態においてはバッファ層の表面が主たる光取り出し面になる。後述するように基板の剥離の１つ方法として、基板に対して透明で、バッファ層に対して吸収のある光を用いて、バッファ層の一部を光学的に分解して、基板を剥離する方法が挙げられる。そのような方法を採用する場合には、その方法に適合した材料が選択される。たとえば、基板がサファイアで、バッファ層がＧａＮである場合には、２４８ｎｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザを薄膜結晶成長がされていない基板側から照射し、バッファ層のＧａＮを金属Ｇａと窒素に分解して、その結果、基板を剥離するレーザディボンディングを実施することも可能である。
【０１０２】
本発明では、主たる光取り出し方向に基板が存在しないので、バッファ層の主たる光取り出し方向の面に、いわゆる低反射コーティング層あるいは低反射光学膜が形成されることが望ましい。バッファ層−空気界面での屈折率差による反射を抑制し、高出力化、素子の高効率化を図ることができる。ここで、後述する第一導電型半導体層側からバッファ層側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光がバッファ層で反射される反射率をＲ３、前記バッファ層から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすようにバッファ層の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることは望ましい。たとえばバッファ層がＧａＮである場合には、低反射コーティング膜としてＡｌ２Ｏ３等を用いることが望ましい。これは素子の発光波長におけるバッファ層の屈折率ｎｂｆに対して、低反射コーティング膜の屈折率が、√ｎｂｆに近いことが望ましいので、ＧａＮの屈折率の平方根に対して、Ａｌ２Ｏ３の屈折率が近いからである。
【０１０３】
バッファ層の主たる光取り出し方向の面が、平坦でない面あるいは粗面であることも好ましい。これにより量子井戸層内で発光した光を高効率で取り出すことが可能になり、素子の高出力化、高効率化の観点で望ましい。ここで、素子の発光波長をλ（ｎｍ）とすると、バッファ層の粗面の程度は、平均粗さＲａ（ｎｍ）が
λ/５（ｎｍ）＜Ｒａ（ｎｍ）＜１０×λ（ｎｍ）
を満たすことが望ましく、
λ/２（ｎｍ）＜Ｒａ（ｎｍ）＜２×λ（ｎｍ）
を満たすことがより望ましい。
【０１０４】
本発明では、バッファ層の少なくとも一部は、装置端で露出する。従って、少なくとも露出部分をアンドープ部分とすることが、装置組み立て時のハンダ等による絶縁不良を抑制することができるので好ましい。
【０１０５】
＜光均一化層＞
本発明の光均一化層は、活性層構造で発光した光を、一旦、層内に閉じ込めて分布させることで光の一部をリークしながらもゆるやかに導波し、また場合によっては光を散乱、多重反射、薄膜干渉を引き起こすなどの効果を発現し、発光素子の光取り出し面での均一性を向上するための層である。
【０１０６】
光均一化層２３は、化合物半導体層で形成されることが好ましく、図１Ａ、図２Ａおよびその他の図に示すように、バッファ層と第一導電型半導体層（第一導電型クラッド層）の間に存在することが望ましい。また、成膜方法は特に制限はないが、半導体発光素子を簡便に作製するために、他の薄膜結晶層と同時に、薄膜結晶成長技術を用いて作製することが望ましい。
【０１０７】
本発明において、光均一化層は、少なくとも層内に光の閉じ込めが生じるように、即ち光の分布密度が高くなるようにその屈折率が選ばれる。従って、光均一化層の平均屈折率（ｎｏｃ）は、第一導電型クラッド層の平均屈折率より大きく、また基板がある態様では基板の平均屈折率（ｎｓｂ）より大きい。特に光均一化層と活性層構造の間に存在する第一導電型半導体層の平均屈折率（ｎ１）より大きくすることが好ましい。またバッファ層の平均屈折率（ｎｂｆ）以上であり、特にバッファ層の平均屈折率より大きいことが好ましい。また、光均一化層を構成する材料は、量子井戸層から発せられる光に対して透明であることが特に好ましい。ＩｎＡｌＧａＮ系等のＩＩＩ―Ｖ族窒化物に基づく発光素子である場合には、活性層構造から発せられる光が吸収されない程度にＩｎやＡｌを含有することも望ましく、特に屈折率を高める観点ではＩｎを含むことが好ましい。
【０１０８】
また、光均一化層は、単層である必要はなく、複数の層で構成されてもよい。複数の層で構成されるとき、例えば、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＮおよびＧａＮ等の層が複数存在してもよいし、超格子構造であってもよい。また、量子ドットのような構造を内在してもよく、素子の発光波長程度の大きさを有するような場合には、これによって、光の散乱を誘発させたりするも可能である。さらに光均一化層を薄膜結晶成長し、一度結晶成長を中断し、適宜その表面に凹凸をつける等の加工を施し、さらに薄膜結晶成長を実施して適宜光の散乱、多重反射、薄膜干渉等を引き起こすようにすることも可能である。
【０１０９】
ここで、各層の平均屈折率（ｎａｖ）は、その層を構成するｎ種類の材料それぞれの屈折率（ｎｘ）に対して、その材料の物理的な厚み（ｔｘ）との積をとり、これを全体の厚みで除した値であり、
ｎａｖ＝（ｎ１×ｔ１＋ｎ２×ｔ２＋・・・＋ｎｎ×ｔｎ）／（ｔ１＋ｔ２＋・・・＋ｔｎ）で計算される。
【０１１０】
光均一化層の例としては、たとえば、活性層構造がＩｎａＧａ１−ａＮの組成の量子井戸層を有し、発光波長が４６０ｎｍ、第一導電型クラッド層がｎ−ＧａＮ、バッファ層がアンドープＧａＮ、基板がサファイアであった場合には、光均一化層として単層のアンドープＧａＮが使用可能である。なお、一般に、半導体材料の、その材料に透明な波長における屈折率はキャリア濃度が高いほど小さくなる傾向がある。
【０１１１】
また、活性層構造がＩｎａＧａ１−ａＮの組成の量子井戸層を有し、その発光波長が４６０ｎｍ、第一導電型クラッド層がｎ−ＧａＮとｎ−ＡｌＧａＮ層からなり、バッファ層がアンドープＧａＮとＳｉドープＧａＮの積層構造、基板がサファイアであった場合には、光均一化層として単層のアンドープＧａＮが使用可能である。なお、一般に、半導体材料の、その材料に透明な波長における屈折率はキャリア濃度が高いほど小さくなる傾向がある。
【０１１２】
また、活性層構造がＩｎａＧａ１−ａＮの組成の量子井戸層を有し、その発光波長が４６０ｎｍ、第一導電型クラッド層がｎ−ＧａＮとｎ−ＡｌＧａＮ層からなり、バッファ層がアンドープＧａＮとＳｉドープＧａＮの積層構造、基板がＳｉドープＧａＮであった場合には、光均一化層として厚膜のアンドープＧａＮ中に発光波長に透明な組成のＩｎｂＧａ１−ｂＮを所望の厚みで所望の数有する多層構造などが使用可能である。なお、一般に、半導体材料の、その材料に透明な波長における屈折率はキャリア濃度が高いほど小さくなる傾向がある。
【０１１３】
これらのような構造において、さらに光均一化層としては、ＩｎｂＧａ１−ｂＮおよびＩｎｃＡｌｄＧａ１−ｃ−ｄＮ等の材料を含む場合も望ましく、その組成ｂ、ｃ、ｄと厚み等を適宜選択することにより、波長４６０ｎｍで透明で、かつ第一導電型半導体層に含まれることがあるｎ−ＧａＮ、バッファ層に含まれることのあるアンドープＧａＮ、基板として含まれることのあるサファイア、ＧａＮ等よりも屈折率を大きくできるので、光均一化層として使用可能であり、それらを単層で、またはそれらとアンドープＧａＮ層とから選ばれる複数の積層構造として使用してもよい。
【０１１４】
また、光均一化層が化合物半導体発光素子の発光波長を吸収しないようにＩｎ組成、ＩｎＧａＮ層の厚みを設定したＩｎＧａＮ層とＧａＮ層からなる超格子・量子井戸構造を有することも好ましい。
【０１１５】
また、光均一化層は、量子井戸層から発せられた光の一部を受けて層内に光を伝播するマルチモード光導波路として機能するように、その厚みが選ばれることも重要である。
【０１１６】
光均一化層の物理的厚みをｔｏｃ（ｎｍ）で表し、発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、光均一化層の平均屈折率をｎｏｃ、第一導電型半導体層の平均屈折率をｎ１、基板の平均屈折率をｎｓｂで表したとき、光均一化層と第一導電型半導体層の比屈折率差Δ（ｏｃ−１）を
Δ（ｏｃ−１）≡（（ｎｏｃ)２−（ｎ１)２）/(２×（ｎｏｃ)２）
と定義する。また、光均一化層と基板の比屈折率差Δ（ｏｃ−ｓｂ）を
Δ（ｏｃ−ｓｂ）≡（（ｎｏｃ)２−（ｎｓｂ)２）/(２×（ｎｏｃ)２）
と定義する。そして、光均一化層を第一導電型半導体層の平均屈折率ではさまれた対称スラブ導波路とみなすと、その導波路がマルチモードとなる条件は規格化周波数がπ/２以上であればよいから
（√（２×Δ（ｏｃ−１））×ｎｏｃ×π×ｔｏｃ）/λ  ≧  π/２
を満たすようにｔｏｃが選択されることが望ましい。さらに好ましくは、より厚みのある導波路であればよいから、
（√（２×Δ（ｏｃ−１））×ｎｏｃ×π×ｔｏｃ）/λ  ≧  ２×π
を満たすようにｔｏｃが選択されることが望ましい。
【０１１７】
また基板が存在する態様（第１の態様）では、仮に光均一化層が基板の平均屈折率ではさまれた対称スラブ導波路とみなした際に、その導波路がマルチモードとなる条件は、規格化周波数がπ/２以上であればよいから、さらに、
（√（２×Δ（ｏｃ−ｓｂ））×ｎｏｃ×π×ｔｏｃ）/λ  ≧  π/２
も満たすようにｔｏｃが選択されることが望ましい。
【０１１８】
具体的には、たとえば波長４６０ｎｍにおいて光均一化層の平均屈折率が２．５０であって、基板の平均屈折率が１．７０であったとすると、光均一化層の厚みとしては、約０．１３μｍ以上であれば、上式を満たすこととなる。また、たとえば波長４６０ｎｍにおいて光均一化層の平均屈折率が２．５０であって、第一導電型半導体層の平均屈折率が２．４９９であったとすると、光均一化層の厚みとしては、約３．３μｍ以上であれば、上式を満たすこととなる。このように、光均一化層の厚みは、基板を有する場合には基板の平均屈折率、光均一化層の平均屈折率、第一導電型半導体層の平均屈折率によって適宜選択が可能であるが、総じていえば、１〜７μｍが好ましく、さらに３〜５μｍがよりこのましい。
【０１１９】
このようにして、光の閉じ込めとゆるやかなリークが実現し、構造によっては、同時に光を散乱、多重反射、薄膜干渉を引き起こすなどの効果も発現するマルチモード導波路を実現することによって、発光素子は光取り出し面において均一な発光を実現しやすくなる。
【０１２０】
なお、光均一化層に極端に光を閉じ込めると、発光素子は、発光の均一性は向上するものの、光取り出しがしにくくなることから、光均一化層の厚み、材料、構造、構成、屈折率等を適宜選択し、ある程度リーキーでありながら導波が生じるようにすることが好ましい。特にその厚みに関しては、光均一化層の厚みを極端に厚くしてしまい、導波路の光閉じ込めを過剰にすることも望ましくなく、例えば、その上限は３０μｍ以下であることが望ましく、１０μｍ以下であることがより望ましく、５μｍ以下であることが最も望ましい。
【０１２１】
本発明の光均一化層は、導電性であっても絶縁性であってもどちらでもよいが、ハンダ等による短絡をより確実に防止するという点では、絶縁性が好ましい。例えば層全体の比抵抗ρｏｃ（Ω・ｃｍ）が０．５（Ω・ｃｍ）以上であることが好ましい。さらに好ましくは、１．０（Ω・ｃｍ）以上であり、さらに好ましくは１．５（Ω・ｃｍ）以上、最も好ましくは５（Ω・ｃｍ）以上である。比抵抗が高いためには、光均一化層はアンドープであることが望ましい。また、光均一化層が複数の層からなる場合などにおいては、一部ドーピングされている層があっても、これがアンドープ層の間にあれば問題はない。この場合、第一導電型半導体層（例えば第一導電型クラッド層）に隣接する層が上記の比抵抗を有していればよい。また、一般的に半導体においては、その材料に対して透明な波長領域では、同一の材料であっても、アンドープ層の屈折率が意図的にドーピングされ多数のキャリアを有する層よりも屈折率が高くなるので、光学的な特性から考えても、また、電気的特性から考えても、アンドープ層は好ましい。特に、光均一化層が装置端の露出部分となる場合には、露出部分はアンドープ部分であることが好ましい。これにより、装置組み立て時のハンダ等による絶縁不良を抑制することができる。
【０１２２】
本発明においては、光均一化層は、光を分布・遍在させるのに対し、前述のバッファ層は基板上に結晶成長するときに各種の不整合の軽減を図るものであるので、その機能は異なる。しかし、同一の層が２つの機能を同時に有することがある。また、光均一化層またはバッファ層が複数の層で構成されているとき、一部の層が２つの機能を有する場合もある。さらに組成が同一でも成長方法・条件が異なる場合には、一方の機能しか有さない場合もある。
【０１２３】
＜第一導電型半導体層および第一導電型クラッド層＞
本発明の代表的実施形態では、図１に示すように光均一化層２３に接して、第一導電型クラッド層２４が存在する。第一導電型クラッド層２４は、後述する活性層構造２５に対して、後述する第二導電型クラッド層２６と共に機能して、キャリアを効率よく注入し、かつ、活性層構造からのオーバーフローも抑制し、量子井戸層における発光を高効率で実現するための機能を有している。また、あわせて活性層構造近傍への光の閉じ込めにも寄与し、量子井戸層における発光を高効率で実現するための機能を有している。第一導電型半導体層は、上記のクラッド機能を有する層に加えて、コンタクト層のように素子の機能向上のため、または製造上の理由により、第一導電型にドープされた層を含むものである。広義には、第一導電型半導体層の全体を第一導電型クラッド層と考えてもよく、その場合にはコンタクト層等は、第一導電型クラッド層の一部と見ることもできる。
【０１２４】
一般的に第一導電型クラッド層は、後述する活性層構造の平均的屈折率より小さな屈折率を有する材料で、かつ、後述する活性層構造の平均的なバンドギャップよりも大きな材料で構成されることが望ましい。さらに、第一導電型クラッド層は、活性層構造内の特にバリア層との関係において、いわゆるタイプＩ型のバンドラインナップとなる材料で構成されるのが一般的である。このような指針の元で、第一導電型クラッド層材料としては、所望の発光波長を実現するために準備される基板、バッファ層、活性層構造等に鑑みて、適宜選択することができる。
【０１２５】
例えば、基板としてＣ＋面サファイアを使用し、バッファ層として低温成長したＧａＮと高温成長したＧａＮの積層構造を使用する場合には、第一導電型クラッド層としてＧａＮ系材料、ＡｌＧａＮ系材料、ＡｌＧａＩｎＮ系材料、ＩｎＡｌＢＧａＮ系材料、もしくはその多層構造を用いることができる。
【０１２６】
第一導電型クラッド層のキャリア濃度としては、下限としては１×１０１７ｃｍ−３以上が好ましく、５×１０１７ｃｍ−３以上がより好ましく、１×１０１８ｃｍ−３以上が最も好ましい。上限としては５×１０１９ｃｍ−３以下が好ましく、１×１０１９ｃｍ−３以下がより好ましく、７×１０１８ｃｍ−３以下が最も好ましい。また、ここでは、第一導電型がｎ型の場合、ドーパントとしては、Ｓｉが最も望ましい。
【０１２７】
第一導電型クラッド層の構造は、図１の一例では単一の層からなる第一導電型クラッド層を示すが、第一導電型クラッド層は、２層以上の層からなるものであってもよい。この場合には、たとえばＧａＮ系材料とＡｌＧａＮ系材料、ＩｎＡｌＧａＮ系材料、ＩｎＡｌＢＧａＮ系材料、ＡｌＮ系材料を使用することも可能である。また第一導電型クラッド層の全体を異種材料の積層構造として超格子構造とすることもできる。さらに、第一導電型クラッド層内において、前述のキャリア濃度を変化させることも可能である。
【０１２８】
第一導電型クラッド層の第一導電型側電極と接触している部分においては、そのキャリア濃度を意図的に高くして、当該電極との接触抵抗を低減することも可能である。
【０１２９】
第一導電型クラッド層の一部はエッチングされており、かつ、第一導電型クラッド層の露出した側壁、エッチングされた部分などは、後述する第一導電型側電極との接触を実現する第一電流注入領域を除いて、すべて絶縁層で覆われている構造が望ましい。
【０１３０】
第一導電型クラッド層に加えて、第一導電型半導体層として、必要によりさらに異なる層が存在してもよい。例えば、電極との接続部にキャリアの注入を容易にするためのコンタクト層が含まれていてもよい。また、各層を、組成または形成条件等の異なる複数の層に分けて構成してもよい。
【０１３１】
＜活性層構造＞
第一導電型クラッド層２４の上には、活性層構造２５が形成されている。活性層構造とは、前述の第一導電型クラッド層と、後述する第二導電型クラッド層から注入される、電子と正孔（あるいは正孔と電子）が再結合して発光する層である量子井戸層を含み、かつ、量子井戸層に隣接して配置される、あるいは、量子井戸層とクラッド層間に配置されるバリア層をも含む構造を指す。ここで、本発明のひとつの目的である高出力化、高効率化を実現するためには、活性層構造中の量子井戸層の層数をＷ、バリア層の層数をＢとすると、Ｂ＝Ｗ＋１を満たすことが望ましい。すなわち、クラッド層と活性層構造の全体の層の関係は、「第一導電型クラッド層、活性層構造、第二導電型クラッド層」と形成され、活性層構造は、「バリア層、量子井戸層、バリア層」、あるいは、「バリア層、量子井戸層、バリア層、量子井戸層、バリア層」のように形成されることが、高出力化のために望ましい。図６に、５層の量子井戸層と、６層のバリア層が積層された構造を模式的に示す。
【０１３２】
ここで、量子井戸層においては量子サイズ効果を発現させて、発光効率を高めるために、その層厚はド・ブロイ波長と同程度にうすい層である。このため、高出力化を実現するためには、単層の量子井戸層のみではなく、複数の量子井戸層を設けてこれを分離して活性層構造とすることが望ましい。この際に各量子井戸層間の結合を制御しつつ分離する層がバリア層である。また、バリア層は、クラッド層と量子井戸層の分離のためにも存在することが望ましい。たとえば、クラッド層がＡｌＧａＮからなり、量子井戸層がＩｎＧａＮからなる場合には、この間にＧａＮからなるバリア層が存在する形態が望ましい。これは結晶成長の最適温度が異なる場合の変更も容易にできるので、薄膜結晶成長の観点からも望ましい。また、クラッド層が、最もバンドギャップの広いＩｎＡｌＧａＮからなり、量子井戸層が最もバンドギャップの狭いＩｎＡｌＧａＮからなる場合は、バリア層にその中間のバンドギャップを有するＩｎＡｌＧａＮを用いることも可能である。さらに、一般にクラッド層と量子井戸層との間のバンドギャップの差は、バリア層と量子井戸層の間のバンドギャップの差よりも大きく、量子井戸層へのキャリアの注入効率を考えても、量子井戸層はクラッド層に直接隣接しないことが望ましい。
【０１３３】
量子井戸層は意図的なドーピングは実施しないほうが望ましい。一方、バリア層には、ドーピングを施して、系全体の抵抗を下げるなどのことを実施するのが望ましい。特に、バリア層にはｎ型のドーパント、特にＳｉをドーピングするのが望ましい。これは、ｐ型のドーパントであるＭｇはデバイス内では拡散しやすく、高出力動作時においては、Ｍｇの拡散を抑制することが重要となる。このために、Ｓｉは有効であって、バリア層にはＳｉがドーピングされていることが望ましい。但し量子井戸層とバリア層との界面においては、ド−ピングを実施しないほうが望ましい。
【０１３４】
１つの素子の活性層構造側壁は、図１に示される通り、絶縁層３０で覆われていることが望ましい。このようにすると、本発明で作製された素子をフリップボンドする際には、活性層構造の側壁におけるハンダ等による短絡が発生しない利点がある。
【０１３５】
＜第二導電型半導体層および第二導電型クラッド層＞
第二導電型クラッド層２６は、前述の活性層構造２５に対して、前述の第一導電型クラッド層２４と共に、キャリアを効率よく注入し、かつ、活性層構造からのオーバーフローも抑制し、量子井戸層における発光を高効率で実現するための機能を有している。また、あわせて活性層構造近傍への光の閉じ込めにも寄与し、量子井戸層における発光を高効率で実現するための機能を有している。第二導電型半導体層は、上記のクラッド機能を有する層に加えて、コンタクト層のように装置の機能向上のため、または製造上の理由により、第二導電型にドープされた層を含むものである。広義には、第二導電型半導体層の全体を第二導電型クラッド層と考えてもよく、その場合にはコンタクト層等は、第二導電型クラッド層の一部と見ることもできる。
【０１３６】
一般的に第二導電型クラッド層は、前述の活性層構造の平均的屈折率より小さな屈折率を有する材料で、かつ、前述の活性層構造の平均的なバンドギャップよりも大きな材料で構成されることが望ましい。さらに、第二導電型クラッド層は、活性層構造内の特にバリア層との関係において、いわゆるタイプＩ型のバンドラインナップとなる材料で構成されるのが一般的である。このような指針の元で、第二導電型クラッド層材料としては、所望の発光波長を実現するために準備される基板、バッファ層、活性層構造等に鑑みて、適宜選択することができる。例えば、基板としてＣ＋面サファイアを使用し、バッファ層としてＧａＮを使用する場合には、第二導電型クラッド層としてＧａＮ系材料、ＡｌＮ系材料、ＡｌＧａＮ系材料、ＡｌＧａＩｎＮ系材料、ＡｌＧａＢＩｎＮ系材料等を用いることができる。また、上記材料の積層構造であってもかまわない。また、第一導電型クラッド層と第二導電型クラッド層は同じ材料で構成することも可能である。
【０１３７】
第二導電型クラッド層のキャリア濃度としては、下限としては１×１０１７ｃｍ−３以上が好ましく、４×１０１７ｃｍ−３以上がより好ましく、５×１０１７ｃｍ−３以上がさらに好ましく７×１０１７ｃｍ−３以上が最も好ましい。上限としては７×１０１８ｃｍ−３以下が好ましく、３×１０１８ｃｍ−３以下がより好ましく、２×１０１８ｃｍ−３以下が最も好ましい。また、ここでは、第二導電型がｐ型の場合ドーパントとしては、Ｍｇが最も望ましい。
【０１３８】
第二導電型クラッド層の構造は、図１Ａの一例では単一の層で形成された例を示しているが、第二導電型クラッド層は、２層以上の層からなるものであってもよい。この場合には、たとえばＧａＮ系材料とＡｌＧａＮ系材料を使用することも可能である。また第二導電型クラッド層の全体を異種材料の積層構造からなる超格子構造とすることもできる。さらに、第二導電型クラッド層内において、前述のキャリア濃度を変化させることも可能である。
【０１３９】
一般に、ＧａＮ系材料においてはｎ型ドーパントがＳｉであって、かつ、ｐ型ドーパントがＭｇである場合には、ｐ型ＧａＮ、ｐ型ＡｌＧａＮ、ｐ型ＡｌＩｎＧａＮの結晶性は、ｎ型ＧａＮ、ｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＡｌＩｎＧａＮにはそれぞれ及ばない。このため、素子作製においては、結晶性の劣るｐ型クラッド層を活性層構造の結晶成長後に実施することが望ましく、この観点で、第一導電型がｎ型で、第二導電型がｐ型である場合が望ましい。
【０１４０】
また、結晶性の劣るｐ型クラッド層（これは、望ましい形態をとった場合の第二導電型クラッド層に相当する）の厚みは、ある程度薄いほうが望ましい。これは、フリップチップボンディングを実施する本発明においては、基板側が主たる光の取り出し方向となるため、後述する第二導電型側電極側からの光の取り出しを考慮する必要がなく、大面積の厚膜電極を形成することが可能である。このため、フェイスアップマウントを実施する際のように、第二導電型側クラッド層における横方向への電流拡散を期待する必要がなく、第二導電型側クラッド層は、ある程度薄くすることが素子構造からも有利である。但し、極端に薄い場合には、キャリアの注入効率が低下してしまうため、最適値が存在する。第二導電型側クラッド層の厚みは、適宜選択可能であるが、０．０５μｍから０．３μｍが望ましく、０．１μｍから０．２μｍが最も望ましい。
【０１４１】
第二導電型クラッド層の第二導電型側電極と接触している部分においては、そのキャリア濃度を意図的に高くして、当該電極との接触抵抗を低減することも可能である。
【０１４２】
第二導電型クラッド層の露出した側壁は、後述する第二導電型側電極との接触を実現した第二電流注入領域を除いて、すべて絶縁層で覆われている構造であることが望ましい。
【０１４３】
さらに、第二導電型クラッド層に加えて、第二導電型半導体層として、必要によりさらに異なる層が存在してもよい。例えば、電極との接続部にキャリアの注入を容易にするためのコンタクト層が含まれていてもよい。また、各層を、組成または形成条件等の異なる複数の層に分けて構成してもよい。
【０１４４】
尚、本発明の要旨に反しない限り、薄膜結晶層として、必要により上述のカテゴリに入らない層を形成してもよい。
【０１４５】
＜第二導電型側電極＞
第二導電型側電極は、第二導電型の窒化物化合物半導体と良好なオーム性接触を実現し、かつ、フリップチップマウントをした際には、良好な発光波長帯域における反射ミラーとなり、また、フリップチップマウントした際に、ハンダ材などによる支持体などとの良好な接着を実現するものである。本目的のためには、適宜材料選択が可能であり、第二導電型側電極は単一の層であっても、複数の層からなる場合でもかまわない。一般には、電極に要請される複数の目的を達するために、複数の層構成をとるのが普通である。
【０１４６】
また、第二導電型がｐ型で第二導電型側クラッド層の第二導電型側電極側がＧａＮである場合には、第二導電型側電極を構成する材料として、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ａｕのいずれか、またはそれらの２種以上の元素を含む材料が好ましい。この電極は、多層構造であってもよく、少なくとも１層は上記元素を含む材料で形成され、好ましくは各層が上記元素を含み構成成分（種類および／または比率）が異なる材料で構成される。電極構成材料は、好ましくは単体金属または合金である。
【０１４７】
特に好ましい実施形態では、第二導電型側電極のｐ側クラッド層側の第一層目はＮｉであり、第二導電型側電極のｐ側クラッド層側と反対側の表面はＡｕである。これは、Ｎｉの仕事関数の絶対値が大きく、ｐ型材料にとって都合がよく、また、Ａｕは、後述するプロセスダメージに対する耐性、マウントの都合などを考えると最表面の材料として好ましい。
【０１４８】
第二導電型側電極は、第二導電型のキャリアを注入可能であれば、薄膜結晶層のどの層と接してもよく、例えば第二導電型側コンタクト層が設けられるときは、それに接するように形成される。
【０１４９】
＜第一導電型側電極＞
第一導電型側電極は第一導電型の窒化物化合物半導体と良好なオーム性接触を実現し、かつ、フリップチップマウントをした際には、良好な発光波長帯域における反射ミラーとなり、また、フリップチップマウントした際に、ハンダ材等による支持体などとの良好な接着を実現するものであって、本目的のためには、適宜材料選択が可能である。第一導電型側電極は単一の層であっても、複数の層からなる場合でもかまわない。一般には、電極に要請される複数の目的を達するために、複数の層構成をとるのが普通である。
【０１５０】
第一導電型がｎ型であるとすると、ｎ側電極は、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏのいずれか、またはそれらの２種以上の元素を含む材料が好ましい。この電極は、多層構造であってもよく、少なくとも１層は上記元素を含む材料で形成され、好ましくは各層が上記元素を含み構成成分（種類および／または比率）が異なる材料で構成される。電極構成材料は、好ましくは単体金属または合金である。これらは、これらの金属の仕事関数の絶対値が小さいためである。また、ｎ側電極の主たる光取り出し方向の反対側には、Ａｌが露出するのが普通である。
【０１５１】
本発明においては、第一導電型側電極は第一電流注入領域の大きさよりも大きな面積に形成され、かつ、第一導電型側電極と第二導電型側電極は、空間的に重なりを有さないことが望ましい。これは、発光素子をハンダなどでフリップチップマウントした際に、支持体などとの十分な密着性を確保するに十分な面積を確保しつつ、第二導電型側電極と第一導電型側電極との間のハンダ材等による意図しない短絡を防止するのに十分な間隔を確保するために重要である。
【０１５２】
ここで、第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅は１５μｍ以上であることが望ましい。これはフォトリソグラフィー工程とリフトオフ法によって形成することが好ましい第一導電型側電極の形成プロセスにおけるマージンが必要であるからである。
【０１５３】
第一導電型側電極は、第一導電型のキャリアを注入可能であれば、薄膜結晶層のどの層と接してもよく、例えば第一導電型側コンタクト層が設けられるときは、それに接するように形成される。
【０１５４】
＜絶縁層＞
絶縁層３０は、フリップチップマウントを実施した際に、マウント用のハンダ、導電性ペースト材等が「第二導電型側電極と第一導電型側電極の間」、「活性層構造などの薄膜結晶層の側壁」に回りこんで、意図しない短絡が発生しないようにするためのものである。構造および形状については前述したとおりである。
【０１５５】
絶縁層は、電気的に絶縁が確保できる材料であれば、材料は適宜選択することができる。例えば、単層の酸化物、窒化物、フッ化物等が好ましく、具体的には、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ、ＳｉＮｘ、ＡｌＮｘ、ＡｌＦｘ、ＢａＦｘ、ＣａＦｘ、ＳｒＦｘ、ＭｇＦｘ等から選ばれることが好ましい。これらは、長期に渡って安定に絶縁性を確保できる。
【０１５６】
一方、絶縁層３０を絶縁物の多層膜とすることも可能である。これは、誘電体多層膜となるので、絶縁層内の誘電体の屈折率を適宜調整することによって、発光素子内で発生した光に対して光学的に比較的高い反射率を有するいわゆる高反射コーティングの機能もあわせて発現させることが可能である。たとえば、素子の発光波長の中心値がλであった場合には、ＳｉＯｘとＴｉＯｘをそれぞれ光学厚みでλ／４ｎ（ここでｎは波長λにおけるそれぞれの材料の屈折率）に積層することなどで高い反射特性を実現することが可能である。このようにすると、素子をフリップチップボンドした際には、主たる取り出し方向側への光の取り出し効率を上げることが可能となり素子の高出力化、高効率化の観点とハンダ材等による意図しない短絡等を防止することが両立できることとなり非常に望ましい。
【０１５７】
具体的には、第一導電型クラッド層を含む第一導電型半導体層側から光均一化層へ垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が光均一化層で反射される反射率をＲ２で表し、絶縁層に第二導電型クラッド層を含む第二導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が、絶縁層で反射される反射率をＲ１２、絶縁層に第一導電型クラッド層を含む第一導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が、絶縁層で反射される反射率をＲ１１、絶縁層に量子井戸層を含む活性層構造側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が、絶縁層で反射される反射率をＲ１ｑでそれぞれ表したとき、
（式１）  Ｒ２＜Ｒ１２
（式２）  Ｒ２＜Ｒ１１
（式３）  Ｒ２＜Ｒ１ｑ
の少なくとも１つの条件、特に式１〜３のすべての条件を満たすように、絶縁層が構成されることが好ましい。
【０１５８】
これは、誘電体多層膜で形成された絶縁層が光学的な反射ミラーとして効率よく機能するために望ましい範囲である。また、その材料の安定性、屈折率の範囲から考えて、誘電体膜中に、フッ化物が含まれることは望ましく、かつ、具体的にはＡｌＦｘ、ＢａＦｘ、ＣａＦｘ、ＳｒＦｘ、ＭｇＦｘのいずれかが含まれることが望ましい。
【０１５９】
＜支持体＞
支持体４０は、基板剥離の際の薄膜結晶層の支持体としての役割を果たせることが必須であるが、さらに、本支持体は、素子完成後の電流導入と放熱の機能をあわせ持つことも非常に望ましい。この観点で、支持体の母材は、金属、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＢＮおよびＣｕＷからなる群より選ばれることが望ましい。これら材料は、放熱性に優れ、高出力の発光素子に不可避である発熱の問題を効率よく抑制できる点で好ましい。またＡｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ガラス等も安価であって支持体として利用範囲が広く好ましい。また、後述する基板除去時にレーザ照射によって薄膜結晶層の一部を金属Ｇａと窒素に分解した際には、金属Ｇａを除去する際にウェットエッチングを実施する事が望ましいが、この際も、支持体はエッチングされない材質であることが望ましい。尚、支持体の母材を金属から選択する際には、その周りを耐エッチング性のある誘電体等で覆う事が望ましい。金属の母材としては、発光素子の発光波長における反射率の高い材料が望ましく、Ａｌ、Ａｇ等が望ましい。また、誘電体等で覆う際には、各種ＣＶＤ法で形成したＳｉＮｘ、ＳｉＯ２等が望ましい。
【０１６０】
支持体は、さらに素子完成後の電流導入と放熱の機能をあわせ持つとの観点では、母材の上に、電流導入用の電極配線を有することが望ましく、また、この電極配線上で装置を搭載する部分には、適宜装置と支持体の接合用の接着層を有することが望ましい。ここで、接着層は、Ａｇを含んだペースト、金属バンプ等を使用することも可能ではあるが、金属ハンダで構成されていることが、放熱性の観点で非常に望ましい。金属ハンダはＡｇを含んだペースト材、金属バンプなどと比較して圧倒的に放熱性に優れたフリップチップマウントが実現可能である。ここで、金属ハンダとしては、Ｉｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＳｎ、ＳｎＡｇ、ＰｂＳｎ、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅおよびＡｕＳｉ等を挙げることができる。特に、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ、ＡｕＧｅ等の高融点ハンダがより望ましい。これは、発光素子を超高出力動作させるために大電流を注入すると、素子近傍の温度が２００℃程度に上昇するためであって、ハンダ材の融点として駆動時の素子温度よりも高い融点を有する金属ハンダがより好ましい。また、場合によっては、フリップチップマウント時の素子の段差を打ち消すために、バンプを用い、さらに、金属ハンダ材でその周りを埋めながら接合する事も望ましい。
【０１６１】
また、通常、後述するように支持体を分割して素子分離を行うため、完成した発光素子では、支持体４０の周辺には、金属配線が存在しない分離領域が存在することが好ましい。図５に示すように、金属配線が存在しない領域の幅をＬＷＳＰＴ２（図５では、左側をＬＷＳＰＴ２(left)、右側をＬＷＳＰＴ２(right)で表している。）とすると、ＬＷＳＰＴ２は、完成した素子においては、０より大きければよいが、以下のとおり分離工程においていかなる手法を用いるかによって好ましい範囲は異なる。
【０１６２】
スクライビングによって分離する際には、通常は１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上である。したがって分離領域４７としては２ＬＷＳＰＴ２を３０μｍ以上とする事が好ましい。また、大きすぎても無駄であるので、２ＬＷＳＰＴ２は、通常は、３００μｍ以下、好ましくは、２００μｍ以下である。
【０１６３】
また、ダイシングによって分離する際には、ＬＷＳＰＴ２は、通常は１００μｍ以上、好ましくは５００μｍ以上である。したがって分離領域４７としては２ＬＷＳＰＴ２を１０００μｍ以上とする事が好ましい。また、大きすぎても無駄であるので、２ＬＷＳＰＴ２は、通常は、２０００μｍ以下、好ましくは、１５００μｍ以下である。
【０１６４】
尚、支持体を分割しない実施形態も可能であり、例えば複数個の発光素子を１つの支持体に搭載することもできる。支持体上の金属配線を自在に変化させることで、１つの支持体上の各発光素子を並列接続にも、直列接続にも、またはこれらを混在させることも可能である。
【０１６５】
〔製造方法〕
次に、本発明の半導体発光素子の製造方法について説明する。
【０１６６】
＜第１の態様の発光素子の製造方法＞
製造方法の１例では、図７に示すように、まず基板２１を用意し、その表面にバッファ層２２、光均一化層２３、第一導電型クラッド層２４、活性層構造２５および第二導電型クラッド層２６を薄膜結晶成長により順次成膜する。これらの薄膜結晶層の形成には、ＭＯＣＶＤ法が望ましく用いられる。しかし、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法なども全部の薄膜結晶層、あるいは一部の薄膜結晶層を形成するために用いることが可能である。これらの層構成は、素子の目的等に合わせて適宜変更が可能である。また、薄膜結晶層の形成後には、各種の処理を実施してもかまわない。なお、本明細書では、薄膜結晶層の成長後の熱処理等も含めて、「薄膜結晶成長」と記載している。
【０１６７】
薄膜結晶層成長の後、本発明において図１Ａ〜図２Ｃに示された形状を実現するためには、図７に示すように、第二導電型側電極２７を形成することが好ましい。即ち、予定されている第二電流注入領域３５に対する第二導電型側電極２７の形成が、絶縁層３０の形成よりも、また、第一電流注入領域３６の形成よりも、さらには、第一導電型側電極２８の形成よりも、早く実施されることが望ましい。これは、望ましい実施形態として第二導電型がｐ型である場合において、表面に露出しているｐ型クラッド層の表面に対して各種プロセスを経た後にｐ側電極を形成すると、ＧａＮ系材料では比較的活性化率の劣るｐ−ＧａＮクラッド層中の正孔濃度をプロセスダメージによって低下させてしまうからである。たとえばｐ−ＣＶＤによる絶縁層の形成工程を第二導電型側電極の形成より前に実施すれば、その表面にプラズマダメージが残存してしまう。このため、本発明では薄膜結晶成長の後には第二導電型側電極の形成が他のプロセス工程（たとえば後述する第一エッチング工程、第二エッチング工程、あるいは絶縁層形成工程、第二導電型側電極露出部分形成工程、第一電流注入領域形成工程や第一導電型側電極形成工程など）よりも先に実施されることが望ましい。
【０１６８】
また、本発明においては、第二導電型がｐ型である場合には、前述のとおり、第二導電型側電極の表面がＡｕである場合が代表的な例として想定されるが、露出面がＡｕなどの比較的安定な金属である場合には、その後のプロセスを経ても、プロセスダメージを受ける可能性が低い。この観点からも本発明では薄膜結晶成長の後には第二導電型側電極の形成が他のプロセス工程よりも先に実施されることが望ましい。
【０１６９】
なお、本発明では、第二導電型側電極が形成される層が、第二導電型コンタクト層である場合にも同様に、第二導電型半導体層に対してのプロセスダメージを低減することができる。
【０１７０】
第二導電型側電極２７の形成には、スパッタ、真空蒸着、メッキ等種々の成膜技術を適応可能であり、所望の形状とするためには、フォトリソグラフィー技術を用いたリフトオフ法や、メタルマスク等を用いた場所選択的な蒸着等を適宜使用可能である。
【０１７１】
第二導電型側電極２７を形成した後、図８に示すように、第一導電型クラッド層２４の一部を露出させる。この工程は、第二導電型クラッド層２６、活性層構造２５、さらには第一導電型クラッド層２４の一部をエッチングにより除去することが好ましい（第一エッチング工程）。第一エッチング工程においては、後述する第一導電型側電極が第一導電型のキャリアを注入する半導体層を露出することが目的であるので、薄膜結晶層に他の層、たとえば、クラッド層が２層からなる場合や、あるいはコンタクト層がある場合には、その層を含んでエッチングしてもかまわない。
【０１７２】
第一エッチング工程では、エッチング精度があまり要求されないので、ＳｉＮｘのような窒化物やＳｉＯｘ等の酸化物をエッチングマスクとしてＣｌ２等を用いたプラズマエッチング法による公知のドライエッチングを使用することができる。しかし、後述する第二エッチング工程で詳細に説明するような金属フッ化物マスクを用いたドライエッチングを実施することも望ましい。特に、ＳｒＦ２、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＢａＦ２、ＣａＦ２およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる金属フッ化物層を含むエッチングマスクを用いて、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４等のガスを用いたプラズマ励起ドライエッチングによりエッチングを行うことが好ましい。さらに、ドライエッチングの方法としては、高密度プラズマを生成可能なＩＣＰ型のドライエッチングが最適である。
【０１７３】
ここで第二導電型側電極２７はプラズマＣＶＤ等によって形成されるＳｉＮｘマスクの形成履歴、あるいは第一エッチング工程後に実施される該ＳｉＮｘマスク除去工程を履歴するが、Ａｕなどの安定な金属が表面に形成されている場合には、第二導電型側電極が受けるプロセスダメージは少なくなる。
【０１７４】
次に図９に示すように、装置間分離溝１３を、第二エッチング工程により形成する。本発明では、装置間分離溝は、少なくとも第一導電型クラッド層を分断して形成されていることが必要であり、この実施形態では、装置間分離溝１３が基板２１に到達するように形成される。この場合には、装置を分離するために、スクライブ、ブレーキング等の工程において、薄膜結晶層が形成されている側からダイヤモンドスクライブを実施した際にも、サファイア基板上のＧａＮ系材料の剥離を抑制することが可能である。またレーザスクライブを実施した場合にも、薄膜結晶層にダメージが入らない利点がある。さらに、サファイア基板（ＧａＮ等の他の基板でも同じ）の一部までエッチングして装置間分離溝を形成することも同様に好ましい。
【０１７５】
一方、装置間分離溝が、基板に達していない形態も好ましい形態である。例えば、装置間分離溝が、光均一化層とバッファ層を合わせた層の途中まで形成されていれば、第一導電型クラッド層の側壁に絶縁層を形成することができて、ハンダ等の回りこみに対して絶縁性を保つことができる（発光素子完成後の形態は、図２Ａ〜図２Ｃを参照。）。この場合、溝底面が、光均一化層とバッファ層を合わせた層の途中に形成され、これが発光素子の端において端部段差面になる。溝底面は、エッチング、特に好ましくはドライエッチングで得られる程度の凹凸を含む面である。尚、溝底面は、素子分離の際にスクライブ等の処理を受けるため、素子分離後の端部段差面は、面としての平面性および層方向との平行性については高くない場合が多い。また、絶縁層で被覆されずに側壁から露出する層は、高い絶縁性を有することが好ましい。
【０１７６】
第二エッチング工程は、第一エッチング工程と比較して、さらに深くＧａＮ系材料をエッチングすることが必要となる。一般に、第一エッチング工程によってエッチングされる層の総和は、０．５μｍ程度が普通であるが、第二エッチング工程においては、第一導電型クラッド層２４のすべてと、光均一化層２３およびバッファ層２２の少なくとも一部、場合によっては全部をエッチングすることが必要なことから、３〜７μｍとなることがあり、場合によっては、３〜１０μｍの範囲、さらには１０μｍを越えることもある。
【０１７７】
一般に、金属マスク、ＳｉＮｘ等の窒化物マスク、ＳｉＯｘ等の酸化物マスク等は、Ｃｌ２系プラズマに対するエッチング耐性を示すＧａＮ系材料に対する選択比は５程度であって、膜厚の厚いＧａＮ系材料をエッチングする必要のある第二エッチング工程を実施するには、比較的厚めのＳｉＮｘ膜が必要となってしまう。たとえば第二ドライエッチング工程で１０μｍのＧａＮ系材料をエッチングする最には、２μｍを越えるＳｉＮｘマスクが必要となってしまう。しかし、この程度の厚みのＳｉＮｘマスクになると、ドライエッチング実施中にＳｉＮｘマスクもエッチングされてしまい、その縦方向の厚みのみではなく水平方向の形状も変ってしまい、所望のＧａＮ系材料部分のみを選択的にエッチングすることができなくなってしまう。
【０１７８】
そこで、第二エッチング工程において装置間分離溝を形成する際には、金属フッ化物層を含むマスクを用いたドライエッチングが好ましい。金属フッ化物層を構成する材料は、ドライエッチング耐性とウェットエッチング性のバランスを考慮すると、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３が好ましく、この中でもＳｒＦ２が最も好ましい。
【０１７９】
金属フッ化物膜は、第一、第二エッチング工程で行うドライエッチングに対しては十分な耐性があり、一方でパターニングのためのエッチング（好ましくはウェットエッチング）に対しては、容易にエッチング可能でかつパターニング形状、特に側壁部分の直線性の良いものが求められる。金属フッ化物層の成膜温度を１５０℃以上にすることで、下地との密着性に優れ、緻密な膜が形成され、同時にエッチングによってパターニングした後に、マスク側壁の直線性にも優れている。成膜温度は、好ましくは２５０℃以上、さらに好ましくは３００℃以上、最も好ましくは３５０℃以上である。特に３５０℃以上で成膜された金属フッ化物層は、あらゆる下地との密着性に優れ、かつ、緻密な膜となり、高いドライエッチング耐性を示しつつ、パターニング形状についても、側壁部分の直線性に非常に優れ、開口部の幅の制御性も確保されるようになり、エッチングマスクとして最も好ましい。
【０１８０】
このように、下地との密着性に優れ、かつ、緻密な膜となり、高いドライエッチング耐性を示しつつ、パターニング形状についても、側壁部分の直線性と開口部の幅の制御性に非常に優れたエッチングマスクとするためには、高温で成膜することが好ましいが、一方、成膜温度が高すぎると、金属フッ化物をパターニングする際に好ましく実施される塩酸等に対するウェットエッチングに対する耐性が必要以上になり、その除去が容易でなくなる。特に、ＳｒＦ２等のマスクは半導体層のドライエッチング時に塩素等のプラズマにさらされると、その後に実施するマスク層の除去時のエッチングレートが、塩素等のプラズマにさらされる前に比較して低下する傾向を有している。このため、金属フッ化物の過剰な高温での成膜はそのパターニングと最終除去の観点から好ましくない。
【０１８１】
まず半導体層のドライエッチング時のプラズマにさらされる前の金属フッ化物にあっては、低温成膜した層ほど塩酸等のエッチャントに対するエッチングレートが大きくエッチングが速く進行し、成膜温度を高くするほどエッチングレートが低下し、エッチングの進行が遅くなる。成膜温度が３００℃以上になると、成膜温度が２５０℃程度の膜よりエッチングレートの低下が目立ってくるが、３５０℃から４５０℃程度では、非常に都合の良いエッチング速度の範囲にある。しかし、成膜温度が４８０℃を超えるとエッチング速度の絶対値が必要以上に小さくなり、当該金属フッ化物のパターニングに過剰な時間を費やすこととなり、また、レジストマスク層等が剥離しない条件でのパターニングが困難になる事もある。さらに、半導体層のドライエッチング時のプラズマにさらされた後の金属フッ化物にあっては、除去時の塩酸等に対するウエットエッチングレートは低下する性質があり、過剰な高温成長は金属フッ化物の除去を困難にしてしまう。
【０１８２】
このような観点から、金属フッ化物層の成膜温度は、好ましくは４８０℃以下であり、さらに好ましくは４７０℃以下、特に好ましくは４６０℃以下である。
【０１８３】
このようなことに配慮してパターニングされたマスク（金属フッ化物層が表面層になるようにＳｉＮｘ、ＳｉＯ２などと積層されていてよい）を用いて、ドライエッチングを行う。ドライエッチングのガス種としては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４およびこれらの組み合わせから選ばれるものが望ましい。ドライエッチングの際に、ＳｒＦ２マスクのＧａＮ系材料に対する選択比は１００を越えるため、厚膜ＧａＮ系材料のエッチングが容易に、かつ、高精度に行うことができる。さらに、ドライエッチングの方法としては、高密度プラズマを生成可能なＩＣＰ型のドライエッチングが最適である。
【０１８４】
エッチング後に、不要となった金属フッ化物層のマスクを、塩酸等のエッチャントで除去する際に、金属フッ化物マスクの下に酸に弱い材料が存在する場合、例えば電極材料が酸に弱い場合には、金属フッ化物層が表面層になるようにしてＳｉＮｘ、ＳｉＯ２などとの積層マスクとしてもよい。この場合、ＳｉＮｘ、ＳｉＯ２等は、金属フッ化物マスク層の下部の全体に存在していてもよいし、または例えば図１９に示すように、ＳｉＮｘ、ＳｉＯ２等マスク５１は、金属フッ化物マスク層５２の下部の全体に存在していなくても、少なくとも酸に弱い材料上に形成されていればよい。
【０１８５】
このような第二エッチング工程により、図９に示すように、装置間分離溝１３が形成される。
【０１８６】
なお、第一エッチング工程と第二エッチング工程は、どちらの工程を先に実施しても、後に実施してもかまわない。また、プロセスを簡略にするため、第一エッチング工程を先に実施し、その際のエッチングマスクを除去しないで、第二エッチング工程を実施することも好ましい。図１９に示すように、まずＳｉＮｘ、ＳｉＯ２等の酸に強い材料（好ましくはＳｉＮｘ）により第一エッチングマスク５１を形成し、第一導電型クラッド層２４が現れるようにエッチングし、マスク５１を除去しないで、金属フッ化物層による第二エッチングマスク５２を形成する。そして、第二エッチング工程を実施した後、マスク５２を酸により除去し、その後、マスク５１を適宜除去することが好ましい。
【０１８７】
形成される装置間分離溝間の最も狭い部分の幅を２ＬＷＳＰＴ１とすると、ＬＷＳＰＴ１はブレーキングによって素子分離を行う際には、２０μｍ以上、例えば３０μｍ以上であることが望ましい。また、ダイシング等によって実施する際には、ＬＷＳＰＴ１は３００μｍ以上であることが望ましい。また、大きすぎても無駄であるので、ＬＷＳＰＴ１は通常は２０００μｍ以下である。これらは、素子作製プロセスのマージンと、さらには、スクライブ領域の確保のために必要であるからである。
【０１８８】
尚、本発明で定義する「後退側壁面」は、第二エッチング工程、即ち、装置間分離溝形成のときに側壁として現れる側壁面であり、第一エッチングのみで現れる壁面ではない。
【０１８９】
第二エッチング工程の後には、図１０に示すように、絶縁層３０を形成する。絶縁層は、電気的に絶縁が確保できる材料であれば、適宜選択することができ、詳細は前述のとおりである。成膜方法は、プラズマＣＶＤ法等の公知の方法を用いればよい。
【０１９０】
次に、図１１に示すように、絶縁層３０の所定部分を除去し、第二導電型側電極２７上で絶縁層が除去された第二導電型側電極露出部分３７、第一導電型クラッド層上で絶縁層が除去された第一電流注入領域３６、装置間分離溝１３内で基板面と側壁から絶縁層が除去された絶縁層非形成部分１５を形成する。
【０１９１】
第二導電型側電極２７上の絶縁層３０の除去は、第二導電型側電極の周辺部分が絶縁層によって覆われているように実施する。すなわち第二導電型側電極露出部分の表面積は第二電流注入領域の面積よりも小さい。ここで、素子作製プロセス、特にフォトリソグラフィー工程のマージン、あるいは、ハンダ材による意図しない短絡等の発生を防止するためには、第二導電型側電極の一部が絶縁層に覆われている部分の幅の中で、最も狭い部分の幅（Ｌ２ｗ）は前述のとおり１５μｍ以上であることが望ましい。さらに望ましくは１００μｍ以上である。絶縁層によって第二導電型側電極の面積の多くが覆われることによって、特に、金属ハンダ材によるたとえば第一導電型側電極等の他の部分との意図しない短絡を低減することができる。
【０１９２】
絶縁層の除去は、選択された材質によってドライエッチング、ウェットエッチング等のエッチング手法が選択可能である。たとえば、絶縁層がＳｉＮｘ単層である場合には、ＳＦ６等のガスを用いたドライエッチングも、あるいはフッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングも可能である。また、絶縁層がＳｉＯｘとＴｉＯｘからなる誘電体多層膜である場合には、Ａｒイオンミリングによって所望の部分の多層膜を除去することも可能である。
【０１９３】
また、第二導電型側電極露出部分３７、第一電流注入領域３６、および絶縁層非形成部分１５の形成は、別々に行ってもよいが、通常は同時にエッチングで形成する。
【０１９４】
尚、装置間分離溝内の基板近傍の側壁部分の絶縁層を除去して、絶縁層非形成部分１５を設けるには、たとえば、以下の様なプロセスで形成が可能である。まず、装置間分離溝１３の面積とほぼ同等か少し小さめの開口を有するレジストマスクをフォトリソグラフィーによって形成し、次に、絶縁層をエッチング可能なエッチャントを用いてウェットエッチングを実施すると、装置間分離溝内の基板面上の絶縁層の除去が進む。その後、さらに長時間エッチングを継続するとサイドエッチングが起こり、溝側壁の基板側を覆っていた絶縁層がウエットエッチャントで除去され、図１１に示したように装置間分離溝近傍の絶縁層が存在しない形状が得られる。このように絶縁層を除去する場合においては、絶縁層が存在しない薄膜結晶層の側壁は、アンドープ層の側壁であることが望ましい。これは、フリップチップマウントを実施する際に、万が一、支持体との接合用ハンダ等が側壁に付着しても、意図しない電気的短絡が発生しないためである。このような絶縁層の除去形状は、特に発光素子の製造工程中に、基板を除去する際には、これに付随して絶縁層の剥離など意図しない不具合が発生しないため、望ましい形状である。
【０１９５】
次に、図１２に示すように、第一導電型側電極２８を形成する。本発明においては、第一導電型側電極は第一電流注入領域の大きさよりも大きな面積に形成され、かつ、第一導電型側電極と第二導電型側電極は、空間的に重なりを有さないことが特徴である。これは、当該素子をハンダなどでフリップチップマウントした際に、支持体などとの十分な密着性を確保するに十分な面積を確保しつつ、第二導電型側電極と第一導電型側電極との間のハンダ材等による意図しない短絡を防止するのに十分な間隔を確保するために重要である。第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅（Ｌ１ｗ）は、前述の範囲になるように設定される。通常、５μｍ以上があれば、フォトリソグラフィー工程とリフトオフ法によるプロセスマージンは確保できる。
【０１９６】
電極材料としては、すでに説明したとおり、第一導電型がｎ型であるとすると、Ｔｉ、Ａｌ、ＡｇおよびＭｏのいずれかから選択される材料、またはすべてを構成元素として含むことが望ましい。また、ｎ側電極の主たる光取り出し方向とあい対する向きには、Ａｌが露出するのが普通である。
【０１９７】
電極材料の成膜には、スパッタ、真空蒸着、メッキ等種々の成膜技術を適応可能であり、電極形状とするためには、フォトリソグラフィー技術を用いたリフトオフ法や、メタルマスク等を用いた場所選択的な蒸着等を適宜使用可能である。
【０１９８】
第一導電型側電極は、この例では、第一導電型クラッド層にその一部が接して形成されるが、第一導電型側コンタクト層が形成されるときはそれに接するように形成することができる。
【０１９９】
この製造方法では、第一導電型側電極が、積層構造形成の最終段階にて製造されることにより、プロセスダメージ低減の観点でも有利である。第一導電型がｎ型である場合には、ｎ側電極は、好ましい実施形態では、Ａｌがその電極材の表面に形成される。この場合に、もしｎ側電極が第二導電型側電極のように絶縁層の形成よりも前になされると、ｎ側電極表面、すなわちＡｌ金属は、絶縁層のエッチングプロセスを履歴することになる。絶縁層のエッチングには、前述のとおりフッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチング等が簡便であるが、Ａｌはフッ酸を含めた各種エッチャントに対する耐性が低く、このようなプロセスを実効的に実施すると電極そのものにダメージが入ってしまう。また、ドライエッチングを実施してもＡｌは比較的反応性が高く酸化を含めたダメージが導入される可能性がある。従って、本発明においては、第一導電型側電極の形成が絶縁層の形成後かつ絶縁層の予定されている不要部分の除去後に行われることは、電極に対するダメージの低減に効果がある。
【０２００】
このようにして図１２の構造が形成された後には、基板除去するための前準備をする。通常、図１２に示された構造を、ウエハー全体として、あるいはその一部を、先ず、支持体４０に接合する。これは、薄膜結晶層全体としても高々１５μｍ程度の厚みであるので、基板を剥離してしまうと、機械的強度が不十分になりそれだけで自立してその後のプロセスを受けることが困難になるからである。支持体の材料等については前述のとおりである。
【０２０１】
図１３に示すように、支持体４０上の金属層４１（電極配線等）に例えば金属ハンダ４２で接続して搭載する。
【０２０２】
このとき、本発明の発光素子では、第二導電型側電極２７と第一導電型側電極２８は、お互いが空間的に重ならない配置となっており、かつ、第一導電型側電極が第一電流注入領域よりも大きく、十分な面積も有しているため、意図しない短絡の防止と高い放熱性の確保が両立しており望ましい。また、他の薄膜結晶層の側壁も少なくともバッファ層の一部、特にアンドープ部分を除いて絶縁層で保護されるため、ハンダの染み出し等があっても薄膜結晶層内、たとえば活性層構造側壁における短絡等も発生することがない。
【０２０３】
次に、支持体に素子を接合した後に、基板を剥離する。基板の剥離には、研磨、エッチング、レーザディボンディング等のあらゆる方法を用いる事が可能である。サファイア基板を研磨する場合には、ダイヤモンド等の研磨材を使用して基板を除去することが可能である。また、ドライエッチングによって基板を除去することも可能である。さらには、たとえばサファイアが基板でＩｎＡｌＧａＮ系材料によって薄膜結晶成長部分が形成されている場合には、サファイア基板側から、サファイア基板は透過し、たとえばバッファ層に使用されるＧａＮには吸収される２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いて、バッファ層の一部のＧａＮを金属Ｇａと窒素に分解し、基板を剥離するレーザディボンディングを実施することも可能である。図１４には、レーザディボンディングにより基板２１が剥離した様子を模式的に示した。
【０２０４】
またＺｎＯおよびＳｃＡｌＭｇＯ４等を基板として使用する場合には、ＨＣｌ等のエッチャントを用いて基板をウェットエッチングで除去することも可能である。
【０２０５】
本発明では、基板に絶縁層が接している部分がないため、基板剥離を実施した際に副次的に絶縁層の剥離等が発生することがない。
【０２０６】
その後、図１４に示すように、装置間分離溝が存在する箇所に対応する分離領域４７において、支持体と共に発光素子を分離して単体の発光素子を得る。ここで、支持体の分離領域には、金属配線が存在しないことが好ましい。ここに金属配線が存在すると装置間の分離が実施しにくいからである。
【０２０７】
支持体の分離領域部分の切断には、母材によって、ダイシング、スクライビングとブレーキングなど適宜プロセスを選択可能である。また、装置間分離溝が、光均一化層とバッファ層を合わせた層の途中まで形成されている場合には、装置間分離溝を使用して、ダイヤモンドスクライブによる傷いれ、レーザスクライブによる光均一化層および／またはバッファ層の一部のアブレーション等を実施する事で、薄膜結晶成長層部分における発光素子間の分離は容易に実現可能である。その後、支持体はダイシングによって、各発光素子に分離することが可能である。場合によっては、発光素子間の分離は、薄膜結晶成長層と支持体をダイシングによって同時に分離することも可能である。
【０２０８】
以上のようにして、図１Ａ〜図２Ｃに示した第１の態様の発光素子が完成する。
【０２０９】
＜第２の態様の発光素子の製造方法＞
図３Ａ〜図３Ｃに示す第２の態様の発光素子を製造するには、第１の態様の製造方法の説明中で、装置間分離溝の形成の際に、光均一化層またはバッファ層の途中でエッチングを止める。同様にして絶縁層３０を形成し、絶縁層をエッチングするときに、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、装置間分離溝の中央を含む領域から絶縁層を除去し、スクライブ領域を形成する。第１の態様では、溝底面上の絶縁層すべてを除去したが、この態様では予定した形状に適したフォトリソグラフィによって、適切なエッチングマスク形状を準備し、かつ、サイドエッチングを行わずに、溝底面に堆積した絶縁層の一部を除去してスクライブ領域を形成すればよい。スクライブ領域１４の幅は、すでに説明したように所定のＬｗｓが得られるように設定することができる。その後は、第１の態様と同様にして、図３Ａ〜図３Ｃに示す発光素子が完成する。
【０２１０】
第１の態様および第２の態様に共通して、この製造方法では、説明のとおり薄膜結晶層の形成、第二導電型側電極の形成、エッチング工程（第一エッチング工程および第二エッチング工程）、絶縁層の形成、絶縁層の除去（第二導電型側電極露出部分の形成、第一電流注入領域の形成、スクライブ領域の形成）、第一導電型側電極の形成は、この順に実施されることが望ましく、この工程順により、第二導電型側電極直下の薄膜結晶層のダメージがなく、また第一導電型側電極にもダメージのない発光素子を得ることができる。そして、装置形状はプロセスフローを反映したものとなっている。即ち、発光素子は、第二導電型側電極、絶縁層、第一導電型側電極がこの順番に積層された構造を内在している。つまり、第二導電型側電極は、第二導電型クラッド層（またはその他の第二導電型薄膜結晶層）に絶縁層を介在しないで接しており、第二導電型側電極の上部周辺には絶縁層で覆われた部分があり、第一導電型側電極と第一導電型側クラッド層（またはその他の第一導電型薄膜結晶層）の間には、電極周囲部分に絶縁層が介在している部分が存在している。
【実施例】
【０２１１】
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。また、以下の実施例において参照している図面は、構造を把握しやすくするために敢えて寸法を変えている部分があるが、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりである。
【０２１２】
（実施例１）
図１５に示した発光素子を以下の手順で作製した。関連する工程図として、図７〜１２を参照する。
【０２１３】
厚みが４３０μｍのｃ＋面サファイア基板２１を用意し、この上に、まずＭＯＣＶＤ法を用いて、第１のバッファ層２２ａとして厚み１０ｎｍの低温成長したアンドープのＧａＮ層を形成し、この後に厚み１μｍの第２のバッファ層２２ｂとして厚み０．５μｍのアンドープＧａＮと厚み０．５μｍのＳｉドープ（Ｓｉ濃度７×１０１７ｃｍ−３）のＧａＮ層を１０４０℃で積層した。連続して光均一化層２３として厚み３．５μｍのアンドープＧａＮ層を１０３５℃で形成した。
【０２１４】
さらに、第一導電型（ｎ型）第二クラッド層２４ｂとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度１×１０１８ｃｍ−３）のＧａＮ層を２μｍ厚に形成し、第一導電型（ｎ型）コンタクト層２４ｃとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度２×１０１８ｃｍ−３）のＧａＮ層を０．５μｍ厚に形成し、さらに第一導電型（ｎ型）第一クラッド層２４ａとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度１．５×１０１８ｃｍ−３）のＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を０．１μｍの厚さで形成した。さらに活性層構造２５として、バリア層として８５０℃で１３ｎｍの厚さに成膜したアンドープＧａＮ層と、量子井戸層として７２０℃で２ｎｍの厚さに成膜したアンドープＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とを、量子井戸層が全部で５層で両側がバリア層となるように交互に成膜した。さらに成長温度を１０２５℃にして、第二導電型（ｐ型）第一クラッド層２６ａとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０１９ｃｍ−３）Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を０．１μｍの厚さに形成した。さらに連続して、第二導電型（ｐ型）第二クラッド層２６ｂとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０１９ｃｍ−３）ＧａＮ層を０．０７μｍの厚さに形成した。最後に第二導電型（ｐ型）コンタクト層２６ｃとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度１×１０２０ｃｍ−３）ＧａＮ層を０．０３μｍの厚さに形成した。
【０２１５】
この後にＭＯＣＶＤ成長炉の中で徐々に温度を下げて、ウエハーを取り出し、薄膜結晶成長を終了した。
【０２１６】
薄膜結晶成長が終了したウエハーに対してｐ側電極を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｐ側電極２７をリフトオフ法でパターニングする準備をしてレジストパターンを形成した。ここでｐ側電極としてＮｉ（２０ｎｍ厚）／Ａｕ（５００ｎｍ厚）を真空蒸着法によって形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｐ側電極を完成させた。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図７に対応する。尚、ここまでの工程では、ｐ側電極直下のｐ側電流注入領域には、プラズマプロセス等のダメージが入るような工程はなかった。
【０２１７】
次いで、第一エッチング工程を実施するために、エッチング用マスクの形成を実施した。ここでは、ｐ−ＣＶＤ法を用いて０．４μｍ厚みのＳｉＮｘを基板温度４００℃で、ウエハー全面に成膜した。ここでｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮｘ成膜プロセスによってもまったく変質しなかった。次に再度フォトリソグフィー工程を実施してＳｉＮｘマスクをパターニングし、ＳｉＮｘエッチングマスクを作製した。この際には、ＳｉＮｘ膜の不要部分のエッチングはＲＩＥ法を用いてＳＦ６プラズマを用いて実施し、後述する第一エッチング工程において薄膜結晶層のエッチングを行わない部分はマスクを残し、かつ予定されている薄膜結晶層のエッチング部分に相当する部分のＳｉＮｘ膜を除去した。
【０２１８】
次いで第一エッチング工程として、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａを経てｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃの途中まで、Ｃｌ２ガスを用いたＩＣＰプラズマエッチングを実施し、ｎ型キャリアの注入部分となるｎ型コンタクト層２４ｃを露出させた。
【０２１９】
ＩＣＰプラズマエッチング終了後は、ＳｉＮｘマスクをバッファフッ酸を用いてすべて除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮｘ成膜プロセスによっても、ｐ側電極はまったく変質しなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図８に対応する。
【０２２０】
次いで、装置間分離溝１３を形成する第二エッチング工程を実施するために、真空蒸着法を用いて、ＳｒＦ２マスクをウエハー全面に形成した。次いで、装置間分離溝を形成する領域のＳｒＦ２膜を除去し、薄膜結晶層の装置間分離溝形成用マスク、すなわち、第二エッチング工程用ＳｒＦ２マスクを形成した。
【０２２１】
次いで第二エッチング工程として、装置間分離溝に相当する部分の、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａ、ｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃ、ｎ−ＧａＮ第二クラッド層２４ｂ、アンドープＧａＮ光均一化層２３およびアンドープＧａＮバッファ層２２の薄膜結晶層すべてを、Ｃｌ２ガスを用いたＩＣＰエッチングした。この第二エッチング工程中には、ＳｒＦ２マスクはほとんどエッチングされなかった。装置間分離溝１３の幅は、マスクの幅どおり、１５０μｍで形成できた。
【０２２２】
第二エッチング工程によって装置間分離溝１３を形成後は、不要となったＳｒＦ２マスクを除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、まったく変質しなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図９に対応する。
【０２２３】
次いで、ウエハー全面にｐ−ＣＶＤ法によってＳｉＯｘとＳｉＮｘをこの順に形成し、誘電体多層膜とした。この際には、ＳｉＮｘとＳｉＯｘはそれぞれ素子の発光波長に対して光学波長として１／４となるような厚みで１層ずつ形成し、発光波長に対して比較的高い反射率を有するようにした。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図１０に対応する。
【０２２４】
次いで、Ｎｉ−Ａｕからなるｐ側電極２７上へのｐ側電極露出部分の形成、ｎ側コンタクト層２４ｃ上へのｎ側電流注入領域（３６）の形成、装置間分離溝内のアンドープバッファ層の側壁の基板２１側に存在する絶縁層の除去を、同時に実施するために、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストマスクを形成した。次いでフッ酸系のエッチャントでレジストマスクを形成しなかった誘電体多層膜（絶縁層）を除去した。さらに、フッ酸によるサイドエッチングの効果によって、アンドープバッファ層２２の側壁の一部の誘電体多層膜（絶縁層）も除去した。ここでは、ｐ側電極２７の周辺はＳｉＯｘとＳｉＮｘからなる絶縁層に１５０μｍ覆われているようにした。
【０２２５】
この後に、不要となったレジストマスクは、アセトンで除去し、かつ、ＲＩＥ法による酸素プラズマでアッシングし除去した。この際にも、ｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮｘ成膜プロセスによってもまったく変質しなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図１１に対応する。
【０２２６】
次いで、ｎ側電極２８を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｎ側電極をリフトオフ法でパターニングする準備のために、レジストパターンを形成した。ここでｎ側電極としてＴｉ（２０ｎｍ厚）／Ａｌ（３００ｎｍ厚）を真空蒸着法でウエハー全面に形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｎ側電極を完成させた。ｎ側電極は、その面積がｎ側電流注入領域よりも大きくなるように、絶縁層にその周辺が３０μｍほど接するようにし、かつ、ｐ側電極２７との重なりを有さないように形成し、金属ハンダによるフリップチップボンディングが容易で、かつ放熱性等にも配慮した。尚、別の製作例では、１０μｍほど接するようにして作製し、この実施例と同等の性能の発光素子が得られた。Ａｌ電極は、プラズマプロセス等により変質しやすく、かつ、フッ酸等によってもエッチングされるが、素子作製プロセスの最後にｎ側電極の形成を行ったことから、まったくダメージを受けなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図１２に対応する。
【０２２７】
次いで、基板剥離を実施する前準備として、支持体４０として、表面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造の金属配線（金属層４１）が形成されたＡｌＮ基板を用意した。この支持体に、発光素子が作りこまれたウエハー（基板２１）全体を、ＡｕＳｎハンダを用いて接合した。接合時には、支持体４０と発光素子が形成されたウエハー（基板２１）を３００℃に加熱してｐ側電極とｎ側電極が、それぞれ設計された支持体上の金属配線にＡｕＳｎハンダで融着されるようにした。この際に、素子の意図しない短絡等は発生しなかった。
【０２２８】
次に、基板剥離を実施するために、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）から出射されたレーザ光を、薄膜結晶成長を実施していない基板２１面から照射し、基板を剥離した（レーザディボンディング）。この後に、ＧａＮバッファ層の一部が窒素と金属Ｇａに分解されることで発生したＧａ金属をウェットエッチングによって除去した。
【０２２９】
最後に、１つ１つの発光素子を分割するために、ダイシングソーを用いて、支持体内の分離領域部分とウエハー内の装置間分離溝を同時にカットした。ここで、支持体内素子分離領域には、金属配線等が存在しなかったことから意図しない配線の剥離等は発生しなかった。このようにして、図１５に示す化合物半導体発光素子を完成させた。
【０２３０】
（実施例２）
実施例１において、光均一化層２３を成膜した後の薄膜結晶層の成膜を次のように行った以外は実施例１および２を繰り返した。即ち、実施例１で、光均一化層２３として厚み３．５μｍのアンドープＧａＮを１０３５℃で形成した後、さらに、第一導電型（ｎ型）第二クラッド層２４ｂとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度５×１０１８ｃｍ−３）のＧａＮ層を４μｍ厚に形成し、第一導電型（ｎ型）コンタクト層２４ｃとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度８×１０１８ｃｍ−３）のＧａＮ層を０．５μｍ厚に形成し、さらに第一導電型（ｎ型）第一クラッド層２４ａとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度５．０×１０１８ｃｍ−３）のＡｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎ層を０．１μｍの厚さで形成した。さらに活性層構造２５として、バリア層として８５０℃で１３ｎｍの厚さに成膜したアンドープＧａＮ層と、量子井戸層として７２０℃で２ｎｍの厚さに成膜したアンドープＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とを、量子井戸層が全部で８層で両側がバリア層となるように交互に成膜した。さらに成長温度を１０２５℃にして、第二導電型（ｐ型）第一クラッド層２６ａとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０１９ｃｍ−３）Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎを０．１μｍの厚さに形成した。さらに連続して、第二導電型（ｐ型）第二クラッド層２６ｂとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０１９ｃｍ−３）ＧａＮを０．０７μｍの厚さに形成した。最後に第二導電型（ｐ型）コンタクト層２６ｃとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度１×１０２０ｃｍ−３）ＧａＮを０．０３μｍの厚さに形成した。その後は、実施例１と同様にして、図１５に示す発光素子を完成させた。この際には、素子の意図しない短絡等は発生しなかった。
【０２３１】
尚、実施例１および２のプロセスでは、第一エッチング工程後にＳｉＮｘマスクを除去したが、ＳｉＮｘマスクを除去せずに、第二エッチング工程後に除去してもよい。
【０２３２】
さらに、実施例１および実施例２において、第二エッチング工程でのエッチングを、バッファ層の途中で止めることで、図２Ｂ、図２Ｃに示す発光素子を製作することができる（但し、絶縁層は多層誘電体膜）。また、第二エッチング工程でのエッチングを、光均一化層の途中で止めることで、図２Ａに示す発光素子を製作することができる。素子分離は、支持体内の素子分離領域部分を、装置間分離溝底部の光均一化層およびバッファ層と共にカットすればよい。
【０２３３】
さらに、図３Ａ〜図３Ｃに示す発光素子を製作するには、実施例１および実施例２において、第二エッチング工程でのエッチングを、光均一化層またはバッファ層の途中で止め、さらに、予定した形状に適したフォトリソグラフィによって、適切なエッチングマスク形状を準備し、かつ、サイドエッチングを行わずに、溝底面に堆積した絶縁層の一部を除去してスクライブ領域を形成すればよい。例えばスクライブ領域の幅が１００μｍ（分離後の素子中のＬＷＳが５０μｍ）になるように、溝底面に絶縁層を残しながらスクライブ領域を形成することで実施することができる（但し、絶縁層は多層誘電体膜）。
【０２３４】
（実施例３）
図１６に示した発光素子を以下の手順で作製した。厚みが４３０μｍのｃ＋面サファイア基板２１を用意し、この上に、まずＭＯＣＶＤ法を用いて、第１のバッファ層２２ａとして２０ｎｍ厚みの低温成長したアンドープのＧａＮ層を形成し、この後に第２のバッファ層２２ｂとして厚み１μｍのアンドープＧａＮ層を１０４０℃で形成した。
【０２３５】
光均一化層２３としてアンドープＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層が３ｎｍ厚とアンドープＧａＮ層が１２ｎｍ厚の各１０層の積層構造をその中心に含むアンドープＧａＮ層２μｍ厚を形成した。ここで、アンドープＧａＮ層は８５０℃、アンドープＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層は７３０℃で成長した。
【０２３６】
次いで、第一導電型（ｎ型）第二クラッド層２４ｂとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度１×１０１８ｃｍ−３）のＧａＮ層を２μｍ厚に形成し、第一導電型（ｎ型）コンタクト層２４ｃとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度２×１０１８ｃｍ−３）のＧａＮ層を０．５μｍ厚に形成し、さらに第一導電型（ｎ型）第一クラッド層２４ａとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度１．５×１０１８ｃｍ−３）のＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を０．１μｍの厚さで形成した。
【０２３７】
さらに活性層構造２５として、バリア層として８５０℃で１３ｎｍに成膜したアンドープＧａＮ層と、量子井戸層として７１５℃で２ｎｍに成膜したアンドープＩｎ０．１３Ｇａ０．８７Ｎ層を、量子井戸層が全部で３層で両側がバリア層となるように交互に成膜した。
【０２３８】
さらに成長温度を１０２５℃にして、第二導電型（ｐ型）第一クラッド層２６ａとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０１９ｃｍ−３）Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を０．１μｍの厚さに形成した。さらに連続して、第二導電型（ｐ型）第二クラッド層２６ｂとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０１９ｃｍ−３）ＧａＮ層を０．０５μｍの厚さに形成した。最後に第二導電型（ｐ型）コンタクト層２６ｃとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度１×１０２０ｃｍ−３）ＧａＮ層を０．０２μｍの厚さに形成した。
【０２３９】
この後にＭＯＣＶＤ成長炉の中で徐々に温度を下げて、ウエハーを取り出し、薄膜結晶成長を終了した。
【０２４０】
薄膜結晶成長が終了したウエハーに対してｐ側電極２７を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｐ側電極をリフトオフ法でパターニングする準備をしてレジストパターンを形成した。ここでｐ側電極としてＰｄ（２０ｎｍ厚）／Ａｕ（１０００ｎｍ厚）を真空蒸着法によって形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｐ側電極２７を完成させた。尚、ここまでの工程では、ｐ側電極直下のｐ側電流注入領域には、プラズマプロセス等のダメージが入るような工程はなかった。
【０２４１】
次いで、装置間分離溝を形成する第二エッチング工程を実施するために、真空蒸着法を用いて、ＳｒＦ２マスクをウエハー全面に形成した。次いで、装置間分離溝の形成領域にあるＳｒＦ２膜を除去し、薄膜結晶層の分離エッチングマスク、すなわち、第二エッチング工程を実施するためのエッチングマスクを形成した。
【０２４２】
次いで、第二エッチング工程として、装置間分離溝に相当する部分の、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａ、ｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃ、ｎ−ＧａＮ第二クラッド層２４ｂ、アンドープＩｎＧａＮ／ＧａＮ光均一化層２３およびアンドープＧａＮバッファ層２２までの薄膜結晶層すべてを、Ｃｌ２ガスを用いてＩＣＰエッチングした。第二エッチング工程中には、ＳｒＦ２マスクはほとんどエッチングされなかった。
【０２４３】
第二エッチング工程により装置間分離溝を形成した後、不要となったＳｒＦ２マスクを除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたためまったく変質しなかった。
【０２４４】
次いで、第一導電型側電極を形成する前準備として第一導電型コンタクト層を露出させる第一エッチング工程を実施するために、エッチング用マスクの形成を実施した。ここでは、ｐ−ＣＶＤ法を用いて０．４μｍ厚みのＳｉＮｘを基板温度４００℃で、ウエハー全面に成膜した。ここでｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮｘ成膜プロセスによってもまったく変質しなかった。次に再度フォトリソグフィー工程を実施してＳｉＮｘ層をパターニングし、ＳｉＮｘエッチングマスクを作製した。この際には、ＳｉＮｘ膜の不要部分のエッチングはＲＩＥ法を用いてＳＦ６プラズマを用いて実施し、後述する第一エッチング工程において薄膜結晶層のエッチングを行わない部分は残し、かつ予定されている薄膜結晶層のエッチング部分に相当する部分のＳｉＮｘ膜は除去した。
【０２４５】
次いで第一エッチング工程として、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａを経てｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃの途中まで、Ｃｌ２ガスを用いたＩＣＰプラズマエッチングを実施し、ｎ型キャリアの注入部分となるｎ型コンタクト層を露出させた。
【０２４６】
ＩＣＰプラズマエッチング終了後は、ＳｉＮｘマスクをＳＦ６ガスを用いたＲＩＥ法によりすべて除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、このプロセスによってもまったく変質しなかった。
【０２４７】
次いで、ｐ−ＣＶＤ法によって絶縁層３０としてＳｉＮｘを１２５ｎｍ厚だけウエハー全面に形成した。
【０２４８】
次いで、Ｐｄ−Ａｕからなるｐ側電極２７上へのｐ側電極露出部分の形成、ｎ側コンタクト層２４ｃ上へのｎ側電流注入領域（３６）の形成、装置間分離溝内のアンドープバッファ層の側壁の基板側部分に存在する絶縁層の除去を、同時に実施するために、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストマスクを形成した。次いでフッ酸系のエッチャントでレジストマスクを形成しなかった絶縁層を除去した。さらに、フッ酸によるサイドエッチングの効果によって、アンドープバッファ層の側壁の基板側部分の絶縁層も除去した。ここでは、ｐ側電極２７の周辺はＳｉＮｘ絶縁層に１５０μｍ覆われているようにした。また、ｎ側電流注入領域を除いて薄膜結晶層の側壁なども絶縁層に覆われているようにした。
【０２４９】
この後に、不要となったレジストマスクは、アセトンで除去し、かつ、ＲＩＥ法による酸素プラズマでアッシングし除去した。この際にも、ｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、まったく変質しなかった。
【０２５０】
次いで、ｎ側電極２８を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｎ側電極をリフトオフ法でパターニングする準備をしてレジストパターンを形成した。ここでｎ側電極としてＴｉ（２０ｎｍ厚）／Ａｌ（１５００ｎｍ厚）を真空蒸着法でウエハー全面に形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｎ側電極を完成させた。ｎ側電極は、その面積がｎ側電流注入領域よりも大きく、かつ、ｐ側電極との重なりを有さないように形成し、金属ハンダによるフリップチップボンディングが容易で、かつ放熱性等にも配慮した。Ａｌ電極は、プラズマプロセス等により変質しやすく、かつ、フッ酸等によってもエッチングされるが、素子作製プロセスの最後にｎ側電極の形成を行ったことから、まったくダメージを受けなかった。
【０２５１】
次いで、基板剥離を実施する前準備として、支持体４０として、表面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造の金属配線（金属層４１）が形成されたＡｌＮ基板を用意した。この支持体に、発光素子が作りこまれたウエハー（基板２１）全体を、ＡｕＳｎハンダを用いて接合した。接合時には、支持体４０と発光素子が形成されたウエハー（基板２１）を３００℃に加熱してｐ側電極とｎ側電極が、それぞれ設計された支持体上の金属配線にＡｕＳｎハンダで融着されるようにした。この際に、素子の意図しない短絡等は発生しなかった。
【０２５２】
次に、基板剥離を実施するために、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）から出射されたレーザ光を、薄膜結晶成長を実施していない基板２１面から照射し、基板を剥離した（レーザディボンディング）。この後に、ＧａＮバッファ層の一部が窒素と金属Ｇａに分解されることで発生したＧａ金属をウェットエッチングによって除去した。
【０２５３】
最後に、１つ１つの発光素子を分割するために、ダイシングソーを用いて、支持体内の分離領域部分とウエハー内の装置間分離溝を同時にカットした。ここで、支持体内素子分離領域には、金属配線等が存在しなかったことから意図しない配線の剥離等は発生しなかった。このようにして、図１６に示す化合物半導体発光素子を完成させた。
【図面の簡単な説明】
【０２５４】
【図１Ａ】第１の態様の発光素子の例を示す図である。
【図１Ｂ】第１の態様の発光素子の位置関係を示すための図である。
【図２Ａ】第１の態様の発光素子の例を示す図である。
【図２Ｂ】第１の態様の発光素子の例を示す図である。
【図２Ｃ】第１の態様の発光素子の例を示す図である。
【図３Ａ】第２の態様の発光素子の例を示す図である。
【図３Ｂ】第２の態様の発光素子の位置関係を示すための図である。
【図３Ｃ】第２の態様の発光素子の例を示す図である。
【図４Ａ】第１の態様の発光素子の完成前の構造の１例を示す図である。
【図４Ｂ】第２の態様の発光素子の完成前の構造の１例を示す図である。
【図４Ｃ】第２の態様の発光素子の完成前の構造の１例を示す図である。
【図５】本発明の発光素子の位置関係を示すための図である。
【図６】活性層構造を模式的に示す図である。
【図７】製造方法の１例を説明する工程断面図である。
【図８】製造方法の１例を説明する工程断面図である。
【図９】製造方法の１例を説明する工程断面図である。
【図１０】製造方法の１例を説明する工程断面図である。
【図１１】製造方法の１例を説明する工程断面図である。
【図１２】製造方法の１例を説明する工程断面図である。
【図１３】製造方法の１例を説明する工程断面図である。
【図１４】製造方法の１例を説明する工程断面図である。
【図１５】実施例１で製造した発光素子を示す図である。
【図１６】実施例３で製造した発光素子を示す図である。
【図１７】従来の発光素子を示す図である。
【図１８】従来の発光素子を示す図である。
【図１９】本発明の発光素子の製造方法の１実施形態を説明する工程断面図である。
【符号の説明】
【０２５５】
１０  発光素子
１３  装置間分離溝
１４  スクライブ領域
１５  絶縁層非形成領域
２１  基板
２２  バッファ層
２２ａ  第１のバッファ層
２２ｂ  第２のバッファ層
２３  光均一化層
２４  第一導電型クラッド層
２４ａ  第一導電型第一クラッド層
２４ｂ  第一導電型第二クラッド層
２４ｃ  第一導電型（ｎ型）コンタクト層
２５  活性層構造
２６  第二導電型クラッド層
２６ａ  第二導電型第一クラッド層
２６ｂ  第二導電型第二クラッド層
２６ｃ  第二導電型（ｐ型）コンタクト層
２７  第二導電型側電極
２８  第一導電型側電極
３０  絶縁層
３５  第二電流注入領域
３６  第一電流注入領域
３７  第二導電型側電極の露出面
４０  支持体
４１  金属層
４２  金属ハンダ
４５  低反射光学膜
４７  分離領域（支持体）
５０ｂ  光取り出し面
５１  第一エッチングマスク（ＳｉＮｘ等）
５２  第二エッチングマスク（金属フッ化物マスク）
５５  端部段差面
【図１Ａ】
2007329464.tif 000003
【図１Ｂ】
2007329464.tif 000004
【図２Ａ】
2007329464.tif 000005
【図２Ｂ】
2007329464.tif 000006
【図２Ｃ】
2007329464.tif 000007
【図３Ａ】
2007329464.tif 000008
【図３Ｂ】
2007329464.tif 000009
【図３Ｃ】
2007329464.tif 000010
【図４Ａ】
2007329464.tif 000011
【図４Ｂ】
2007329464.tif 000012
【図４Ｃ】
2007329464.tif 000013
【図５】
2007329464.tif 000014
【図６】
2007329464.tif 000015
【図７】
2007329464.tif 000016
【図８】
2007329464.tif 000017
【図９】
2007329464.tif 000018
【図１０】
2007329464.tif 000019
【図１１】
2007329464.tif 000020
【図１２】
2007329464.tif 000021
【図１３】
2007329464.tif 000022
【図１４】
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【図１５】
2007329464.tif 000024
【図１６】
2007329464.tif 000025
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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