(57)【要約】【課題】窒化物半導体基板を用いたホモエピタキシャル成長により得られる発光構造を保持基板上に有する窒化物系ＬＥＤ素子の光取出し効率を改善するための技術を提供する。【解決手段】発光ダイオード素子１Ａは、窒化物半導体基板１５と、該窒化物半導体基板１５上に成長した、発光構造を備える窒化物半導体エピタキシャル層１３と、を含む窒化物半導体積層体２０と、該窒化物半導体積層体２０に接合された保持基板１１とを有し、該窒化物半導体積層体２０と該保持基板１１との間には該発光構造が発する光を反射させる反射構造１７が設けられ、該窒化物半導体積層体２０の厚さが１４μｍ〜７０μｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に成長した、発光構造を備える窒化物半導体エピタキシャル層と、を含む窒化物半導体積層体と、
該窒化物半導体積層体に接合された保持基板とを有し、
該窒化物半導体積層体と該保持基板との間には該発光構造が発する光を反射させる反射構造が設けられ、
該窒化物半導体積層体の厚さが１４μｍ〜７０μｍである、
発光ダイオード素子。
【請求項２】
前記窒化物半導体積層体の面積が５００μｍ×５００μｍの正方形と同等以下であり、前記窒化物半導体積層体の厚さが２０μｍ〜５０μｍである、請求項１の発光ダイオード素子。
【請求項３】
前記窒化物半導体積層体の面積が５００μｍ×５００μｍの正方形より大きく、かつ、２ｍｍ×２ｍｍの正方形と同等以下であり、前記窒化物半導体積層体の厚さが２５μｍ〜５０μｍである、請求項１の発光ダイオード素子。
【請求項４】
前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体エピタキシャル層との界面領域には、前記発光構造が発する光を拡散させる拡散構造が設けられている、請求項１〜３のいずれかの発光ダイオード素子。
【請求項５】
前記拡散構造が、パターニングされた誘電体膜である、請求項４の発光ダイオード素子。
【請求項６】
前記誘電体膜の屈折率は、前記窒化物半導体基板の屈折率および前記窒化物半導体エピタキシャル層の前記誘電体膜に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、請求項５の発光ダイオード素子。
【請求項７】
前記誘電体膜が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物で形成されている、請求項５または６の発光ダイオード素子。
【請求項８】
前記拡散構造が、前記窒化物半導体基板の表面に設けられた窪みである、請求項４の発光ダイオード素子。
【請求項９】
前記窪みの内壁を誘電体からなるマスクが覆っている、請求項８の発光ダイオード素子。
【請求項１０】
前記窪みの内側が誘電体で埋め込まれている、請求項８の発光ダイオード素子。
【請求項１１】
前記誘電体の屈折率は、前記窒化物半導体基板の屈折率および前記窒化物半導体エピタキシャル層の前記誘電体に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、請求項１０の発光ダイオード素子。
【請求項１２】
前記誘電体が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物である、請求項１０または１１の発光ダイオード素子。
【請求項１３】
前記保持基板が導電性を有し、前記窒化物半導体積層体は前記保持基板側からｐ型層、ｎ型層および前記窒化物半導体基板をこの順に含み、ｎ側電極が前記ｐ型層に設けられた貫通孔を通して前記保持基板と前記ｎ型層とを接続しており、前記保持基板と該ｐ型層とは絶縁層によって絶縁されており、該ｐ型層と該絶縁層との間に配置され該ｐ型層に接続された導電層の一部が前記窒化物半導体積層体の一部除去によって前記保持基板側とは反対側に露出しており、該導電層の該露出した部分にｐ側電極が設けられている、請求項１〜１２のいずれかの発光ダイオード素子。
【請求項１４】
前記ｎ側電極が２個以上設けられている、請求項１３の発光ダイオード素子。
【請求項１５】
前記ｐ側電極が２個以上設けられている、請求項１３または１４の発光ダイオード素子。
【請求項１６】
発光ダイオード素子の製造方法であって、
２００μｍ〜６００μｍの厚さを有するウェハサイズの窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に成長した、発光構造を備える窒化物半導体エピタキシャル層と、を含む窒化物半導体積層体を準備する第１ステップと、
該窒化物半導体積層体に、該発光構造が発する光を反射させる反射構造を介して、保持基板を接合する第２ステップと、
該窒化物半導体積層体の厚さが１４μｍ〜７０μｍとなるように、該窒化物半導体基板の厚さを１０μｍ〜６０μｍに減じる第３ステップと、
を含む発光ダイオード素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第３ステップでは前記窒化物半導体積層体の厚さが２０μｍ〜５０μｍとなるように前記窒化物半導体基板の厚さを減じ、更に、前記第３ステップの後に、前記窒化物半導体積層体の面積が５００μｍ×５００μｍの正方形と同等以下となるように前記窒化物半導体積層体を分断するステップを有する、請求項１６の製造方法。
【請求項１８】
前記第３ステップでは前記窒化物半導体積層体の厚さが２５μｍ〜５０μｍとなるように前記窒化物半導体基板の厚さを減じ、更に、前記第３ステップの後に、前記窒化物半導体積層体の面積が５００μｍ×５００μｍの正方形より大きく、かつ、２ｍｍ×２ｍｍの正方形と同等以下となるように、前記窒化物半導体積層体を分断するステップを有する、請求項１６の製造方法。
【請求項１９】
前記窒化物半導体積層体が、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体エピタキシャル層との界面領域に設けられ、前記発光構造が発する光を拡散させる拡散構造を有する、請求項１６〜１８のいずれかの製造方法。
【請求項２０】
前記拡散構造が、パターニングされた誘電体膜である、請求項１９の製造方法。
【請求項２１】
前記誘電体膜の屈折率は、前記窒化物半導体基板の屈折率および前記窒化物半導体エピタキシャル層の前記誘電体膜に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、請求項２０の製造方法。
【請求項２２】
前記誘電体膜が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物で形成されている、請求項２０または２１の製造方法。
【請求項２３】
前記拡散構造が、前記窒化物半導体基板の表面に設けられた窪みである、請求項１９の製造方法。
【請求項２４】
前記窪みの内壁を誘電体からなるマスクが覆っている、請求項２３の製造方法。
【請求項２５】
前記窪みの内側が誘電体で埋め込まれている、請求項２４の製造方法。
【請求項２６】
前記誘電体の屈折率は、前記窒化物半導体基板の屈折率および前記窒化物半導体エピタキシャル層の前記誘電体に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、請求項２５の製造方法。
【請求項２７】
前記誘電体が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物である、請求項２５または２６の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体で形成された発光構造を有する窒化物系発光ダイオード素子（以下、窒化物系ＬＥＤ素子ともいう）に関する。窒化物半導体は、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎなどの一般式で表される化合物半導体であり、III族窒化物系化合物半導体、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体などとも呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮのような窒化物半導体を用いた半導体デバイスが実用化されている。代表的なデバイスは、窒化物半導体でダブルヘテロｐｎ接合型の発光構造を構成した、発光ダイオードやレーザダイオードなどの発光素子である。特に、Ｃ面サファイア基板上にヘテロエピタキシャル成長した発光構造を有する窒化物系ＬＥＤ素子は、バックライトや照明のための光源として大量に生産されている。
【０００３】
サファイア基板上に発光構造を有する窒化物系ＬＥＤ素子は、ヘテロエピタキシャル成長に起因して、発光構造中に結晶欠陥を高濃度に含有するものとなる。この問題を解決するために、サファイア基板に換えてＧａＮ基板を使用し、ホモエピタキシャル成長により発光構造を形成した窒化物系ＬＥＤ素子が開発されている。更には、窒化物半導体基板上にホモエピタキシャル成長した結晶品質の良好な発光構造を、レーザリフトオフ、化学リフトオフなどの方法によって窒化物半導体基板から取り外し、保持基板上に移した窒化物系ＬＥＤ素子が提案されている（特許文献１、２）。
【０００４】
サファイア基板上に発光構造を有する窒化物系ＬＥＤ素子においては、また、発光構造からの発光が薄いエピタキシャル層の上部界面および下部界面の間で多重反射され、反射された光が発光構造により吸収されるために、光取出し効率が低くなるという問題がある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９３９８８号公報
【特許文献２】特開２００６−３３２６８１号公報
【特許文献３】特開平６−２９１３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載された窒化物系ＬＥＤ素子では、サファイア基板上に発光構造を有する窒化物系ＬＥＤ素子と同様に、保持基板上に移されるエピタキシャル層の厚さが薄いので（特許文献２では０．５μｍ）、多重反射により光取出し効率が低下する問題があると考えられる。
【０００７】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主たる目的は、窒化物半導体基板を用いたホモエピタキシャル成長により得られる発光構造を保持基板上に有する窒化物系ＬＥＤ素子の、光取出し効率を改善するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によれば、下記実施形態に係る発光ダイオード素子が提供される。
（Ａ１）窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に成長した、発光構造を備える窒化物半導体エピタキシャル層と、を含む窒化物半導体積層体と、
該窒化物半導体積層体に接合された保持基板とを有し、
該窒化物半導体積層体と該保持基板との間には該発光構造が発する光を反射させる反射構造が設けられ、
該窒化物半導体積層体の厚さが１４μｍ〜７０μｍである、
発光ダイオード素子。
（Ａ２）上記窒化物半導体積層体の面積が５００μｍ×５００μｍの正方形と同等以下であり、上記窒化物半導体積層体の厚さが２０μｍ〜５０μｍである、上記（Ａ１）の発光ダイオード素子。
（Ａ３）上記窒化物半導体積層体の面積が５００μｍ×５００μｍの正方形より大きく、かつ、２ｍｍ×２ｍｍの正方形と同等以下であり、上記窒化物半導体積層体の厚さが２５μｍ〜５０μｍである、上記（Ａ１）の発光ダイオード素子。
（Ａ４）上記窒化物半導体基板と上記窒化物半導体エピタキシャル層との界面領域には、上記発光構造が発する光を拡散させる拡散構造が設けられている、上記（Ａ１）〜（Ａ３）のいずれかの発光ダイオード素子。
（Ａ５）上記拡散構造が、パターニングされた誘電体膜である、上記（Ａ４）の発光ダイオード素子。
（Ａ６）上記誘電体膜の屈折率は、上記窒化物半導体基板の屈折率および上記窒化物半導体エピタキシャル層の上記誘電体膜に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、上記（Ａ５）の発光ダイオード素子。
（Ａ７）上記誘電体膜が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物で形成されている、上記（Ａ５）または（Ａ６）の発光ダイオード素子。
（Ａ８）上記拡散構造が、上記窒化物半導体基板の表面に設けられた窪みである、上記（Ａ４）の発光ダイオード素子。
（Ａ９）上記窪みの内壁を誘電体からなるマスクが覆っている、上記（Ａ８）の発光ダイオード素子。
（Ａ１０）上記窪みの内側が誘電体で埋め込まれている、上記（Ａ８）の発光ダイオード素子。
（Ａ１１）上記誘電体の屈折率は、上記窒化物半導体基板の屈折率および上記窒化物半導体エピタキシャル層の上記誘電体に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、上記（Ａ１０）の発光ダイオード素子。
（Ａ１２）上記誘電体が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物である、上記（Ａ１０）または（Ａ１１）の発光ダイオード素子。
（Ａ１３）上記保持基板が導電性を有し、上記窒化物半導体積層体は上記保持基板側からｐ型層、ｎ型層および上記窒化物半導体基板をこの順に含み、ｎ側電極が上記ｐ型層に設けられた貫通孔を通して上記保持基板と上記ｎ型層とを接続しており、上記保持基板と該ｐ型層とは絶縁層によって絶縁されており、該ｐ型層と該絶縁層との間に配置され該ｐ型層に接続された導電層の一部が上記窒化物半導体積層体の一部除去によって上記保持基板側とは反対側に露出しており、該導電層の該露出した部分にｐ側電極が設けられている、上記（Ａ１）〜（Ａ１２）のいずれかの発光ダイオード素子。
（Ａ１４）上記ｎ側電極が２個以上設けられている、上記（Ａ１３）の発光ダイオード素子。
（Ａ１５）上記ｐ側電極が２個以上設けられている、上記（Ａ１３）または（Ａ１４）の発光ダイオード素子。
【０００９】
本発明の他の一側面によれば、下記実施形態に係る発光ダイオード素子が提供される。
（Ｂ１）窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に成長した、発光構造を備える窒化物半導体エピタキシャル層と、を含む厚さ１４μｍ〜７０μｍの窒化物半導体積層体と、
該窒化物半導体積層体に接合された保持基板とを有し、
該窒化物半導体積層体と該保持基板との間には該発光構造が発する光を反射させる反射構造が設けられ、
該窒化物半導体基板と該窒化物半導体エピタキシャル層との界面領域には該発光構造が発する光を拡散させる拡散構造が設けられている、
発光ダイオード素子。
（Ｂ２）上記拡散構造が、パターニングされた誘電体膜である、上記（Ｂ１）の発光ダイオード素子。
（Ｂ３）上記誘電体膜の屈折率は、上記窒化物半導体基板の屈折率および上記窒化物半導体エピタキシャル層の上記誘電体膜に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、上記（Ｂ２）の発光ダイオード素子。
（Ｂ４）上記誘電体膜が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物で形成されている、上記（Ｂ２）または（Ｂ３）の発光ダイオード素子。
（Ｂ５）上記拡散構造が、上記窒化物半導体基板の表面に設けられた窪みである、上記（Ｂ１）の発光ダイオード素子。
（Ｂ６）上記窪みの内壁を誘電体からなるマスクが覆っている、上記（Ｂ５）の発光ダイオード素子。
（Ｂ７）上記窪みの内側が誘電体で埋め込まれている、上記（Ｂ５）の発光ダイオード素子。
（Ｂ８）上記誘電体の屈折率は、上記窒化物半導体基板の屈折率および上記窒化物半導体エピタキシャル層の上記誘電体に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、上記（Ｂ７）の発光ダイオード素子。
（Ｂ９）上記誘電体が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物である、上記（Ｂ７）または（Ｂ８）の発光ダイオード素子。
（Ｂ１０）上記保持基板が導電性を有し、上記窒化物半導体積層体は上記保持基板側からｐ型層、ｎ型層および上記窒化物半導体基板をこの順に含み、ｎ側電極が上記ｐ型層に設けられた貫通孔を通して上記保持基板と上記ｎ型層とを接続しており、上記保持基板と該ｐ型層とは絶縁層によって絶縁されており、該ｐ型層と該絶縁層との間に配置され該ｐ型層に接続された導電層の一部が上記窒化物半導体積層体の一部除去によって上記保持基板側とは反対側に露出しており、該導電層の該露出した部分にｐ側電極が設けられている、上記（Ｂ１）〜（Ｂ９）のいずれかの発光ダイオード素子。
（Ｂ１１）上記ｎ側電極が２個以上設けられている、上記（Ｂ１０）の発光ダイオード素子。
（Ｂ１２）上記ｐ側電極が２個以上設けられている、上記（Ｂ１０）または（Ｂ１１）の発光ダイオード素子。
【００１０】
本発明の他の一側面によれば、下記実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法が提供される。
（Ｃ１）発光ダイオード素子の製造方法であって、
２００μｍ〜６００μｍの厚さを有するウェハサイズの窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に成長した、発光構造を備える窒化物半導体エピタキシャル層と、を含む窒化物半導体積層体を準備する第１ステップと、
該窒化物半導体積層体に、該発光構造が発する光を反射させる反射構造を介して、保持基板を接合する第２ステップと、
該窒化物半導体積層体の厚さが１４μｍ〜７０μｍとなるように、該窒化物半導体基板の厚さを１０μｍ〜６０μｍに減じる第３ステップと、
を含む発光ダイオード素子の製造方法。
（Ｃ２）上記第３ステップでは上記窒化物半導体積層体の厚さが２０μｍ〜５０μｍとなるように上記窒化物半導体基板の厚さを減じ、更に、上記第３ステップの後に、上記窒化物半導体積層体の面積が５００μｍ×５００μｍの正方形と同等以下となるように上記窒化物半導体積層体を分断するステップを有する、上記（Ｃ１）の製造方法。
（Ｃ３）上記第３ステップでは上記窒化物半導体積層体の厚さが２５μｍ〜５０μｍとなるように上記窒化物半導体基板の厚さを減じ、更に、上記第３ステップの後に、上記窒化物半導体積層体の面積が５００μｍ×５００μｍの正方形より大きく、かつ、２ｍｍ×２ｍｍの正方形と同等以下となるように、上記窒化物半導体積層体を分断するステップを有する、上記（Ｃ１）の製造方法。
（Ｃ４）上記窒化物半導体積層体が、上記窒化物半導体基板と上記窒化物半導体エピタキシャル層との界面領域に設けられ、上記発光構造が発する光を拡散させる拡散構造を有する、上記（Ｃ１）〜（Ｃ３）のいずれかの製造方法。
（Ｃ５）上記拡散構造が、パターニングされた誘電体膜である、上記（Ｃ４）の製造方法。
（Ｃ６）上記誘電体膜の屈折率は、上記窒化物半導体基板の屈折率および上記窒化物半導体エピタキシャル層の上記誘電体膜に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、上記（Ｃ５）の製造方法。
（Ｃ７）上記誘電体膜が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物で形成されている、上記（Ｃ５）または（Ｃ６）の製造方法。
（Ｃ８）上記拡散構造が、上記窒化物半導体基板の表面に設けられた窪みである、上記（Ｃ４）の製造方法。
（Ｃ９）上記窪みの内壁を誘電体からなるマスクが覆っている、上記（Ｃ８）の製造方法。
（Ｃ１０）上記窪みの内側が誘電体で埋め込まれている、上記（Ｃ９）の製造方法。
（Ｃ１１）上記誘電体の屈折率は、上記窒化物半導体基板の屈折率および上記窒化物半導体エピタキシャル層の上記誘電体に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、上記（Ｃ１０）の製造方法。
（Ｃ１２）上記誘電体が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物である、上記（Ｃ１０）または（Ｃ１１）の製造方法。
【００１１】
本発明の他の一側面によれば、下記実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法が提供される。
（Ｄ１）発光ダイオード素子の製造方法であって
２００μｍ〜６００μｍの厚さを有するウェハサイズの窒化物半導体基板上に、発光構造を備える窒化物半導体エピタキシャル層を成長させて、窒化物半導体積層体を得るステップと、
該窒化物半導体積層体に、該発光構造が発する光を反射させる反射構造を介して、保持基板を接合するステップと、
該窒化物半導体基板の厚さを減じるステップと、
上記窒化物半導体積層体を得るステップにおいて、上記窒化物半導体基板と上記窒化物半導体エピタキシャル層との界面領域に、上記発光構造が発する光を拡散させる拡散構造を設けるステップと、
を含む発光ダイオード素子の製造方法。
（Ｄ２）上記拡散構造が、パターニングされた誘電体膜である、上記（Ｄ１）の製造方法。
（Ｄ３）上記誘電体膜の屈折率は、上記窒化物半導体基板の屈折率および上記窒化物半導体エピタキシャル層の上記誘電体膜に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、上記（Ｄ２）の製造方法。
（Ｄ４）上記誘電体膜が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物で形成されている、上記（Ｄ２）または（Ｄ３）の製造方法。
（Ｄ５）上記拡散構造が、上記窒化物半導体基板の表面に設けられた窪みである、上記（Ｄ１）の製造方法。
（Ｄ６）上記窪みの内壁を誘電体からなるマスクが覆っている、上記（Ｄ５）の製造方法。
（Ｄ７）上記窪みの内側が誘電体で埋め込まれている、上記（Ｄ５）の製造方法。
（Ｄ８）上記誘電体の屈折率は、上記窒化物半導体基板の屈折率および上記窒化物半導体エピタキシャル層の上記誘電体に接する部分の屈折率のいずれよりも低い、上記（Ｄ７）の製造方法。
（Ｄ９）上記誘電体が金属の酸化物、窒化物または酸窒化物である、上記（Ｄ７）または（Ｄ８）の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、窒化物半導体基板を用いたホモエピタキシャル成長により得られる発光構造を保持基板上に有する窒化物系ＬＥＤ素子の、光取出し効率を好ましく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図２】実施形態２の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図３】実施形態３の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図４】実施形態３の変形例１の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図５】実施形態３の変形例２の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図６】実施形態４の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図７】実施形態４の変形例１の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図８】実施形態５の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【図９】実施形態５の変形例１の窒化物系ＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、説明を簡略化するために、同様の構成要素には同じ符号を付し重複する説明は省略するものとする。
【００１５】
[発光ダイオード素子]
（実施形態１）
図１の窒化物系ＬＥＤ素子１Ａは、窒化物半導体基板１５と、その窒化物半導体基板１５の一方の主面上にホモエピタキシャル成長した窒化物半導体エピタキシャル層１３と、窒化物半導体基板１５の他方の主面に反射構造１７を介して接合された保持基板１１と、を備えている。ここでいうホモエピタキシャル成長とは、窒化物半導体からなる基板上への、窒化物半導体のエピタキシャル成長を意味しており、基板を構成する窒化物半導体の結晶組成と、エピタキシャル成長する窒化物半導体の結晶組成とが同一でない場合を含んでいる。
【００１６】
図１において窒化物半導体積層体２０は、窒化物半導体基板１５と窒化物半導体エピタキシャル層１３とからなる積層体である。
【００１７】
窒化物半導体エピタキシャル層１３は、窒化物半導体基板１５側からｎ型層１３−１、発光層１３−２、およびｐ型層１３−３をこの順に含んでいる。ｎ型層１３−１、発光層１３−２、およびｐ型層１３−３はそれぞれ窒化物半導体で形成されており、この３つの層１３−１〜１３―３によりダブルヘテロｐｎ接合型の発光構造が構成されている。
【００１８】
ｎ型層１３−１、発光層１３−２、およびｐ型層１３−３のそれぞれは、半導体結晶の組成や不純物濃度が厚さ方向に一定である必要はなく、例えば、多層構造を有していてもよい。また、窒化物半導体基板１５とｎ型層１３−１の間、ｎ型層１３−１と発光層１３−２の間、発光層１３−２とｐ型層１３−３の間には、公知技術を参照して、様々な機能を有する窒化物半導体層を挿入することができる。例えば、欠陥低減層、歪緩和層、キャリアブロック層などである。
【００１９】
ｎ型層１３−１としては、ｎ型不純物でドープした窒化物半導体を用いることができる。ｐ型層１３−３には、ｐ型不純物でドープした窒化物半導体を用いることができる。発光層１３−２の構造は特に限定されるものではなく、従来から公知の構造を採用することができる。代表的なものとして、ＩｎＧａＮからなる井戸層とＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＧａＩｎＮからなる障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ（多重量子井戸）構造を挙げることができる。
【００２０】
窒化物半導体エピタキシャル層１３の厚さは通常、１μｍ〜１０μｍである。１０μｍより厚くすると製造効率が低下する。１μｍより薄くすることもできるが、発光層１３−２の特性が安定しない可能性がある。発光層１３−２の特性を安定化させるためには、ｎ型層１３−１の厚さを好ましくは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上とする。窒化物系ＬＥＤ素子１Ａの場合には、ｎ型層１３−１をコンタクト層（ｎ側電極Ｅ１が設けられる層）として利用するので、この層のキャリア濃度を５×１０１８ｃｍ−３以上とすることが好ましい。
【００２１】
窒化物半導体エピタキシャル層１３上には、ｎ側電極Ｅ１およびｐ側電極Ｅ２が設けられている。ｎ側電極Ｅ１は、窒化物半導体エピタキシャル層１３の一部を除去して露出したｎ型層１３−１上の一部に形成されている。ｐ側電極Ｅ２は、ｐ型層１３−３上に形成された透光性電極Ｅ２ａと、その上に形成された電極パッドＥ２ｂとを有している。
【００２２】
窒化物半導体基板１５としては、例えばＧａＮ基板、ＡｌＧａＮ基板、ＡｌＮ基板などを用いることができる。窒化物半導体基板１５は、導電性を備えていてもいなくてもよいが、導電性を備えている場合には、この窒化物半導体基板１５が電流経路となるので、ラテラル方向（基板の主面に平行な方向）に電流を十分に拡散させることが可能となる。この場合、窒化物系ＬＥＤ素子の発光が均一化する、劣化の進み方が均一化する、ドループが抑制される等の効果を得ることができる。他方、導電性を備えていない場合（つまり基板の不純物濃度が低い場合）、一般に不純物濃度が低い基板は結晶性が良いので、熱伝導率が良好となる。
【００２３】
窒化物半導体基板１５は、エピタキシャル層１３の形成に使用する時点で一例として４００μｍ以上の厚さを有するものであって、その後、裏面を例えばグラインディング加工、ラッピング加工、またはポリッシング加工することより厚さが減じられたものである。
機械加工によって窒化物半導体基板１５の厚さを減じる場合、近紫外〜可視波長の光を吸収する変質層が被加工面に形成される可能性がある。かかる変質層が最終的に窒化物系ＬＥＤ素子に含まれる窒化物半導体基板１５に残留しないように、該加工の最終工程ではポリッシングレートを低くした化学機械的ポリッシング（ＣＭＰ）を行うことが望ましい。また、機械加工により形成された変質層を除去するためのエッチング加工を行ってもよい。
【００２４】
厚さを減じる加工後の窒化物半導体基板１５の厚さは、１０μｍ〜６０μｍとすることができる。
【００２５】
（ｉ）窒化物半導体基板１５の厚さが１０μｍ〜６０μｍの場合、窒化物半導体エピタキシャル層１３の厚さを適宜設定する（例えば、１μｍ〜１０μｍ）ことによって、図１に示すように、窒化物半導体積層体２０の厚さを１４μｍ〜７０μｍとすることができる。したがって、窒化物半導体積層体２０の内部を伝播する光が、該積層体の端面から効率的に外部に取り出される。
【００２６】
窒化物系ＬＥＤ素子１Ａを平面視したときの窒化物半導体積層体２０のサイズが比較的小さい場合、例えば、その面積が５００μｍ×５００μｍの正方形と同等以下である場合には、光取出し効率を改善するうえで好ましい窒化物半導体積層体２０の厚さは２０μｍ以上、より好ましくは２５μｍ以上である。従って、窒化物半導体基板１５の厚さは好ましくは１５μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上である。窒化物半導体積層体２０の面積がこれより大きい場合には、窒化物半導体積層体２０の厚さは好ましくは２５μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上であり、ゆえに、窒化物半導体基板１５の厚さは好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは２５μｍ以上である。窒化物半導体積層体２０の面積に特に上限はないが、実用上は、２ｍｍ×２ｍｍの正方形と同等以下とすることが好ましい。
【００２７】
窒化物半導体積層体２０を厚くし過ぎると、窒化物系ＬＥＤ素子１Ａを製造する過程で、ウェハ上に形成された複数のＬＥＤ素子を切り離すための加工に要する時間やエネルギーが大きくなり、製造コストが高くなる。この観点から、窒化物半導体積層体２０の厚さは好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下であり、ゆえに、窒化物半導体基板１５の厚さは好ましくは４５μｍ以下であり、より好ましくは３５μｍ以下である。
【００２８】
（ｉｉ）窒化物系ＬＥＤ素子１Ａに含まれる反射構造１７および保持基板は、熱伝導性の良好な金属材料を主体として構成することができる。そうした場合、発光層１３−２で生じる熱を、反射構造１７および保持基板１１を通して効率よく実装部材（保持基板が接合されるパッケージや回路基板）に逃がすことができる。厚さが減じられることによって窒化物半導体基板１５の厚さ方向の熱抵抗が低くなっているからである。このことは、窒化物半導体基板１５が不純物濃度の高い基板（導電性基板）である場合に有利に働く。かかる基板はフォノン伝導性が低いため、熱伝導性が悪くなる傾向があるためである。
【００２９】
窒化物半導体基板１５は、特に限定されるものではないが、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、酸素（Ｏ）のようなｎ型不純物でドープすることができ、そのキャリア濃度（≒不純物濃度）は２．５×１０１７ｃｍ−３以上、好ましくは５×１０１７ｃｍ−３以上としてもよい。このようなキャリア濃度を有する基板を用いると、基板が良好な電流経路として働くので、ＬＥＤの順方向電圧の上昇を招くことなくｎ側電極Ｅ１の面積を小さくすることができる。
【００３０】
一方、エピタキシャル成長のベースであることを考慮すると、窒化物半導体基板のキャリア濃度は５×１０１８ｃｍ−３以下、更には１×１０１８ｃｍ−３以下に抑えることが望ましい。不純物の過剰な添加は結晶性を低下させるからである。結晶性を低下させないことは、基板の熱伝導率を低下させないためにも重要である。
【００３１】
窒化物半導体基板１５の光吸収係数は、発光層１３−２で生じる光のピーク波長において５ｃｍ−1以下であることが好ましく、１ｃｍ−1以下であることがより好ましい。
【００３２】
反射構造１７は、発光層１３−２で生成される光を反射させる機能を有する。反射構造１７は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈ（これらを主成分とする合金でもよい）のような近紫外〜可視波長域における反射率の高い金属からなる金属ミラーを含むことが好ましい。金属ミラーと窒化物半導体基板１５との間には、窒化物半導体基板１５より低い屈折率を有する透明な誘電体層を設けることが好ましい。あるいは、誘電体多層膜反射層を設けてもよい。反射構造１７は、発光層１３−２で生じる光のピーク波長と同じ波長を有する垂直入射光に対する反射率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。
【００３３】
保持基板１１は、例えば、金属基板（Ｃｕ基板など）であってもよいし、Ｓｉ基板のような半導体基板でもよい。保持基板１１と反射構造１７とは、例えば、熱伝導性の良好な接着剤で接合することができ、好ましい接着剤としては、ハンダ（ＡｕＳｎハンダのような共晶ハンダを含む）または、Ａｇペーストのような導電性ペーストが挙げられる。
保持基板１１は、金属のメッキにより形成することもできる。メッキは乾式メッキでも湿式メッキでもよい。湿式メッキ（電解メッキ、無電解メッキ）は、反射構造１７の表面にメッキ下地層となる薄い金属層を乾式メッキで形成したうえで行う。
【００３４】
また、電極パッドＥ２ｂの直下における透光性電極Ｅ２ａからｐ型層１３−３へのキャリア注入が妨害されるように、ＳｉＯ２などからなる絶縁性の電流ブロック層を設けることが好ましい。好適例では、透光性電極Ｅ２ａとｐ型層１３−３の間に電流ブロック層（不図示）を設ける。
【００３５】
以下、本発明の他の実施形態についてさらに説明する。なお、以下の実施形態２〜５において、窒化物半導体基板、窒化物半導体エピタキシャル層、ｎ側電極、ｐ側電極、反射構造および保持基板等ついては、上述した実施形態１のものと同様の材質および構成を採用しうる。
【００３６】
（実施形態２）
図２の窒化物系ＬＥＤ素子１Ｂは実施形態２に係るものであり、基本的な構成は図１のものと同様であるが、保持基板１１′がｎ側電極Ｅ１の代わりとされている点で相違する。保持基板１１′が半導体基板の場合、該基板１１′の裏面にメタル電極（不図示）を形成することが好ましい。図２の構成では、窒化物半導体基板１５および反射構造１７が導電性を有している。
【００３７】
図２の構成において、反射構造１７中に誘電体層（不図示）を設けてもよく、この場合、上下方向の電気伝導が妨げられないように該誘電体層に開口部（不図示）が設けられていることが好ましい。
【００３８】
（実施形態３）
図３の窒化物系ＬＥＤ素子１Ｃは実施形態３に係るものであり、基本的な構成は上記実施形態のものと同様であるが、窒化物半導体積層体２０が上記実施形態とは上下逆向きとなっている点で相違する。具体的には、窒化物半導体積層体２０は、保持基板１１′側に窒化物半導体エピタキシャル層１３が位置し、素子上面側に窒化物半導体基板１５が位置するように配置されている。
【００３９】
窒化物半導体積層体２０は、ｐ型層１３−３の表面に形成された透光性電極２１（一例としてＩＴＯ膜）およびその透光性電極２１の表面に形成された反射構造１７を介して、保持基板１１′に接合されている。なお、透光性電極２１を省略し、反射構造１７中の金属ミラーにｐ型層１３−３に対するオーミック電極を兼用させてもよい。
【００４０】
図３の構成では、窒化物半導体基板１５の裏面の一部にｎ側電極Ｅ１が形成されるとともに、保持基板１１′がｐ側電極としての機能を兼ねている。ＬＥＤ素子を平面視したときのｎ側電極Ｅ１のパターンは、ボンディングワイヤが接合される円形（あるいは多角形）のパッド部と、該パッド部から延伸するひとつまたは複数のライン部を有するパターンとすることが好ましい。そうすることによって、ボンディングワイヤからパッド部に流れる電流を、ライン部を通してラテラル方向に拡散させたうえで、窒化物半導体基板１５に注入することができる。
【００４１】
光取出し効率を高めるために、窒化物半導体基板１５の裏面を粗化してもよい。粗化は、ＫＯＨを用いたウエットエッチングあるいはＰＥＣ（Photo-Enhanced Chemical）エッチングによって、あるいは、エッチングマスクを用いたドライエッチングによって粗化することができる。電極Ｅ１が形成される領域については、そのような加工を行わず平坦面のままとしてもよい。
【００４２】
窒化物半導体基板１５の裏面は、アイランド構造を有する透明な無機薄膜を形成する方法によって粗くすることもできる。かかる無機薄膜の形成方法のひとつとして、低温でアイランド構造の金属アルミニウム薄膜を形成した後、ＮＨ３プラズマに暴露して窒化する方法が挙げられる。ＮＨ３プラズマに代えて酸素プラズマを使用し、酸化アルミニウムの薄膜を得ることも可能である。窒化物半導体基板１５の裏面をエッチング加工により粗化したうえで、更に、このようなアイランド構造の無機薄膜をその粗化された裏面上に設けることもできる。
【００４３】
（実施形態３の変形１）
図４の窒化物系ＬＥＤ素子１Ｄは、基本的な構成は図３のものと同様であるが、窒化物半導体基板１５の裏面の略全面に透光性電極２２を形成し、その電極２２上にｎ側電極Ｅ１を設けている点で相違する。透光性電極２２と窒化物半導体基板１５の間の、ｎ側電極Ｅ１の下方となる領域に、ＳｉＯ２などからなる絶縁性の電流ブロック層２５が形成されている。なお、電流ブロック層１５は発光効率を改善するうえで好ましい構成ではあるが、必須の構成ではなく省略してもよい。
【００４４】
図４の構成においても、光取出し効率を高めるために、窒化物半導体基板１５の裏面（透光性電極２２が形成された面）をエッチング加工等により粗化してもよい。ただし、ｎ側電極Ｅ１の直下は平坦とされている方が好ましい。
【００４５】
（実施形態３の変形２）
図５は、実施形態３の更なる変形例を示す断面図であり、図示するように、この窒化物系ＬＥＤ素子１Ｅは、基本的な構成は図３のものと同様であるが、電極Ｅ１、Ｅ２の配置等が変更されている点で相違する。具体的には、保持基板１１側に開口するよう窒化物半導体エピタキシャル層１３に設けられた凹部の底にｎ型層１３−１が露出し、ｎ側電極Ｅ１が、この露出したｎ型層１３−１と保持基板１１とを電気的に接続するように形成されている。また、ｐ側電極Ｅ２は、窒化物半導体積層体２０が一部除去された部分に露出した反射構造１７の表面に形成されている。反射構造１７と保持基板１１との間には絶縁層２６が設けられている。
【００４６】
図５の窒化物系ＬＥＤ素子１Ｅではｎ側電極Ｅ１およびｐ側電極Ｅ２の個数がいずれもひとつであるが、限定されるものではなく、素子サイズに応じて、ｎ側電極Ｅ１およびｐ側電極Ｅ２の一方または両方の個数を２以上とすることができる。
【００４７】
反射構造１７は、ｐ型層１３−３に対するオーミック電極を兼用する金属ミラーを含むものであってもよいし、透光性電極にミラーを積層したものであってもよい。透光性電極に積層されるミラーは、金属ミラーであってもよいし誘電体ミラーであってもよく、あるいは、金属ミラーと誘電体ミラーを積層したものであってもよい。
【００４８】
図５に示す窒化物系ＬＥＤ素子１Ｅは、発光層１３−２の上方に金属を含む電極を有さないので、光取出し効率が極めて良好である。
【００４９】
（実施形態４）
図６、図７に示すように、窒化物半導体基板１５とｎ型層１３−１との界面に、発光層１３−２で生じる光を拡散させる構造（一例として、パターニングされた誘電体膜１９ａ）が設けられていてもよい。図６の窒化物系ＬＥＤ素子１Ａ′は図１のタイプの素子構造であり、図７の窒化物系ＬＥＤ素子１Ｂ′は図２のタイプの素子構造である。
【００５０】
パターニングされた誘電体膜１９ａは、ｎ型層１３−１を窒化物半導体基板１５上にエピタキシャル成長させる前に設けられる。誘電体膜１９ａのパターンとしては、特に限定されるものではないが、ドットパターン、ネットパターン、ストライプパターンなど、種々のパターンであり得る。
【００５１】
ここで、ドットパターンとは、ドットが分散したパターンである。ネットパターンとは、誘電体膜にドット状の開口部が多数形成されたパターンである。ストライプパターンとは、誘電体膜にライン状の開口部が多数平行に形成されたパターンである。これらのパターンは周期的パターンであることが好ましい。
【００５２】
誘電体膜１９ａの厚さおよびパターンの周期は、発光層１３−２で生じる光の窒化物半導体基板１５内における波長と同等以上であればよい。よって、窒化物系ＬＥＤ素子１Ａ′の発光波長（大気中の波長）が４００ｎｍ、窒化物半導体基板１５がＧａＮ基板の場合であれば、１６０ｎｍ以上であればよい。
【００５３】
好適例では、該誘電体膜を０．５μｍ〜２μｍ程度の厚さに形成したうえで、エッチング加工によってドットパターンにパターニングするにあたり、個々のドットを円錐、角錐、円錘台、各錘台のような斜面を有する形状に成形することにより、好ましい光拡散効果を得ることができる。同じ理由から、該誘電体膜をネットパターンやストライプパターンとする場合においても、該誘電体膜に形成する開口部の壁面を斜面にすることが好ましい。
【００５４】
誘電体膜１９ａは、窒化物半導体基板１５およびｎ型層１３−１の少なくとも一方と異なる屈折率を有する材料で形成される。好ましくは、誘電体膜１９ａは、窒化物半導体基板１５およびｎ型層１３−１よりも低屈折率の材料で形成される。これにより、誘電体膜１９ａ中への光の閉じ込めが防止できるためである。
【００５５】
誘電体膜１９ａの材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮｘのようなケイ素の酸化物、窒化物または酸窒化物が好ましく例示される。これらの材料を用いると、ｎ型層１３−１を成長させる際に窒化物半導体のＥＬＯ（Epitaxial lateral Overgrowth）が発生し、ｎ型層１３−１の欠陥が減少する効果も期待できる。誘電体膜１９ａの材料としてはＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮｘ、ＡｌＯＮｘのような、アルミニウムの酸化物、酸窒化物または窒化物を使用することもできる。
【００５６】
誘電体膜１９ａは、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫などをベースとする透明導電性酸化物からなる無機膜に置き換えることができる。その場合、透明導電性酸化物の耐熱性が誘電体と比べて劣ることから、窒化物半導体エピタキシャル膜１３の成長はＰＸＤ法やＭＢＥ法を用いて７００℃以下の温度で行うことが望ましい。また透明導電性酸化物は誘電体と比べて透明性に劣るので、その厚さは０．５μｍを超えないようにすることが望ましい。
【００５７】
図６、図７のような構成によれば、パターニングされた誘電体膜１９ａによって光が拡散されるために、素子内の多重反射が防止され、光取出し効率が改善される。保持基板１１、１１′に接合する窒化物半導体積層体２０が窒化物半導体基板１５を含むように構成するが故に、上記のような光拡散構造を設けることができる。
【００５８】
誘電体膜１９ａは、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮｘのようなアモルファス材料で形成した場合、熱伝導性が窒化物半導体結晶よりも相対的に低いので、図６のような構成で光拡散構造を設ける場合には放熱面で不利となるとも考えられる。しかし、図７のような構成で光拡散構造を設ける場合には、発熱が生じるのは主として発光層であることから、放熱面で不利になることはない。
【００５９】
（実施形態５）
図８、図９に示すように、窒化物半導体基板１５とｎ型層１３−１との界面に、発光層１３−２で生じる光を拡散させる光拡散構造が、空洞１９ｂとして設けられていてもよい。図８の窒化物系ＬＥＤ素子１Ｄ′は図４のタイプの素子構造であり、図９の窒化物系ＬＥＤ素子１Ｅ′は図５のタイプの素子構造である。
【００６０】
空洞１９ｂと、窒化物半導体基板１５およびｎ型層１３−１とは屈折率差が大きいので、大きな光拡散効果が得られ、したがって光取出し効率の改善効果が高くなる。
【００６１】
空洞１９ｂは、予め窒化物半導体基板１５の表面に多数の窪み（ピット、溝など）を加工したうえで、ｎ型層１３−１を成長させることにより形成可能である。空洞１９ｂを確実に形成するには、窪みの内壁を誘電体からなるマスク（その表面では窒化物半導体結晶の成長が起こり難い材料）で覆うことが望ましい。
【００６２】
窪みの深さおよび幅は、発光層１３−２で生じる光の窒化物半導体基板１５内における波長と同等以上であればよい。好適例では、窪みの深さを０．５μｍ〜２μｍ程度とするとともに、その側壁を傾斜面とすることにより、好ましい光拡散効果を得ることができる。
【００６３】
窪みの内部を空洞１９ｂとしないで、窒化物半導体基板１５およびｎ型層１３−１の少なくとも一方と異なる屈折率を有する誘電体で埋め込むこともできる。この誘電体は、窒化物半導体基板１５およびｎ型層１３−１よりも低屈折率であることが好ましい。これにより、誘電体中への光の閉じ込めが防止できるためである。この誘電体は、好ましくは、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮｘなどである。
【００６４】
誘電体膜１９ａ（実施形態４）あるいは空洞１９ｂ（実施形態５）を設けることにより、ｎ型層１３−１と窒化物半導体基板１５の間の熱抵抗が高くなる。よって、これらの光拡散構造は、ｐ型層１３−３側に保持基板１１を接合する実施形態で採用することが好ましい。また、誘電体膜１９ａあるいは空洞１９ｂの形成により、ｎ型層１３−１と窒化物半導体基板１５の間の電気抵抗が高くなるが、この問題を避けるには、図９の構造を採用する方がよい。
【００６５】
好適例では、図７に示す窒化物系ＬＥＤ素子１Ｃ′において、窒化物半導体基板１５とｎ型層１３−１との界面における誘電体膜１９ａの面積密度を、ｎ側電極Ｅ１の直下の領域において相対的に高くし、他の領域では相対的に低くすることによって、ｎ側電極Ｅ１の直下への電流集中を防止する電流ブロック構造を構成することができる。
【００６６】
また、図８に示す窒化物系ＬＥＤ素子１Ｄ′において、窒化物半導体基板１５とｎ型層１３−１との界面における空洞１９ｂの面積密度を、ｎ側電極Ｅ１の直下の領域において相対的に高くし、他の領域では相対的に低くすることによって、同様の電流ブロック構造を構成することができる。
【００６７】
［実施形態１に係る窒化物系ＬＥＤ素子の製造方法］
次に、前述の実施形態１に係る窒化物系ＬＥＤ素子の製造方法を説明する。
【００６８】
まず、成長基板として２００μｍ〜６００μｍの厚さを有するウェハサイズ（例えば直径２インチの円板）の窒化物半導体基板１５を用意する。窒化物半導体基板１５としては、例えば、ＧａＮ基板、ＡｌＧａＮ基板、ＡｌＮ基板などを好ましく用いることができる。
【００６９】
窒化物半導体基板１５は、任意の結晶成長方法を用いて製造されたものを用いることができる。窒化物半導体基板の製造に用いられる代表的な結晶成長方法としては、ＨＶＰＥ法のような気相法、Ｎａフラックス法のような液相法、アモノサーマル法のような超臨界法などが例示される。窒化物半導体基板１５は、これらの方法で製造されたバルク窒化物半導体結晶の表面に、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法、後述のＰＸＤ（パルス励起堆積；Pulsed Excitation Deposition）法などを用いてエピタキシャル成長させた窒化物半導体薄膜を有するテンプレートであってもよい。
【００７０】
次いで、窒化物半導体基板１５上に、気相エピタキシャル成長法により該基板側からｎ型層１３−１、発光層１３−２、ｐ型層１３−３をこの順に含む窒化物半導体エピタキシャル層１３を形成して、ウェハサイズの窒化物半導体積層体２０を得る。
【００７１】
気相エピタキシャル成長法としては、ＭＯＶＰＥ法やＨＶＰＥ法の他、ＰＬＤ（パルスレーザ蒸着：Pulsed Laser  Deposition）法、ＰＳＤ（パルススパッタ堆積；Pulsed
Sputtering Deposition）法、ＰＥＤ（パルス電子ビーム蒸着；Pulsed Electron-beam Deposition）法などのいわゆるＰＸＤ（パルス励起堆積；Pulsed
Excitation Deposition）法を好ましく用いることができる。
【００７２】
ｎ型層１３−１の形成時には、Ｓｉ、Ｇｅなどのｎ型不純物を添加することが好ましい。ｐ型層１３−３の形成時には、Ｍｇ、Ｚｎなどのｐ型不純物を添加する。ｐ型層１３−３の形成後、添加したｐ型不純物の活性化を促進させるために、アニーリング処理、電子線照射処理などを行うことができる。発光層１３−２は、その導電型により限定されるものではなく、例えば、不純物無添加の層であってもよいし、不純物の添加によってｎ型またはｐ型の導電性を付与した層であってもよいし、ｎ型導電性層とｐ型導電性層が混在した積層体であってもよい。
【００７３】
ｎ型層、発光層、ｐ型層を構成する窒化物半導体の組成に限定はなく、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなど、任意の組成を有する窒化物半導体を用いて構成することができる。好ましくは、ダブルヘテロ構造が形成されるように、発光層とそれを挟む層を構成する窒化物半導体の組成を選択する。発光層は、量子井戸構造とすることが好ましく、特に、障壁層と井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造とすることが好ましい。ｎ型層、発光層、ｐ型層のそれぞれは、厚さ方向に均質である必要はなく、各層の内部において、不純物濃度、結晶組成などが厚さ方向に連続的または不連続的に変化していてもよい。また、各層の間に付加的な層を設けることもできる。
【００７４】
ｎ側電極Ｅ１は、公知のＲＩＥ（反応性イオンエッチング）技法を用い、ｐ型層１３−１および発光層１３−２を部分的に除去し、それによって露出するｎ型層１３−３の表面に形成することができる。ｎ側電極Ｅ１の材料や形成方法については、公知技術を参照することができる。ｐ側電極Ｅ２を構成する透光性電極Ｅ２ａおよび電極パッドＥ２ｂについても、従来公知の方法により、ｐ型層上にそれぞれ形成することができる。
【００７５】
次いで、ワックス等を用いて、ウェハサイズの窒化物半導体積層体２０の窒化物半導体エピタキシャル層１３側に一時的な支持部材として一時基板を接合したうえで、窒化物半導体基板１５の裏面にグラインディング、ラッピングまたはポリッシングなどの加工を施し、該基板の厚さを減じる。
【００７６】
次いで、窒化物半導体基板１５の加工面をラッピングまたはポリッシング（好ましくはＣＭＰ）で平滑に仕上げたうえで、反射構造１７を形成する。
反射構造１７を構成する金属ミラー、誘電体層などの構造は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなど、公知の薄膜形成技術を用いて形成することができる。
【００７７】
次いで、別途準備されるウェハサイズの保持基板１１を、反射構造１７を介して窒化物半導体積層体２０に接合する。保持基板１１は接着剤を用いて反射構造１７に接合することができる。接着剤は熱伝導性が良好であることが望ましいので、ハンダや、導電性微粒子がバインダ樹脂中に高密度に分散された導電性ペーストが好適例として挙げられる。
一例では、保持基板１１を金属のメッキにより形成することもできる。メッキは乾式メッキでも湿式メッキでもよい。湿式メッキ（電解メッキ、無電解メッキ）は、反射構造１７の表面にメッキ下地層となる薄い金属層を乾式メッキで形成したうえで行う。
【００７８】
窒化物半導体積層体２０への保持基板１１の接合が完了したら、先の工程で窒化物半導体積層体２０に接合した一時基板を取り外す。
最後に、ダイシングソーを用いて保持基板１１および窒化物半導体積層体２０を切断することによってＬＥＤ素子をチップ状に切り出す。好ましくは、この工程の前に、レーザ加工とエッチングのいずれか、または両方の手段を用いて保持基板１１上の窒化物半導体積層体２０を切断し、該窒化物半導体積層体２０を素子毎に孤立させるとともに、該切断によって露出する発光層１３−２の端面上に保護膜として透光性かつ絶縁性の無機薄膜を設けておく。
【００７９】
以上一連の工程により、実施形態１に係る窒化物系ＬＥＤ素子を製造することができる。
【００８０】
［実施形態３に係る窒化物系ＬＥＤ素子の製造方法］
次に、前述の実施形態３に係る窒化物系ＬＥＤ素子の製造方法を説明する。
【００８１】
まず、実施形態１に係る窒化物系ＬＥＤ素子を製造する場合と同様に、ウェハサイズの窒化物半導体基板１５を成長基板に用いて、その上に該基板側からｎ型層１３−１、発光層１３−２、ｐ型層１３−３をこの順に含む窒化物半導体エピタキシャル層１３を成長させて、ウェハサイズの窒化物半導体積層体２０を得る。
【００８２】
次いで、窒化物半導体エピタキシャル層１３に対してメサエッチングを行い、窒化物半導体基板１５上で発光層１３−２およびｐ型層１３−３を素子毎に孤立させる。メサエッチングの深さを窒化物半導体エピタキシャル層１３の厚さより大きくして、ｐ型層１３−３からｎ型層１３−１までを素子毎に孤立させることもできる。
【００８３】
メサエッチング後、各メサの上面（ｐ型層１３−３の上面）に透光性電極２１と反射構造１７の積層体を形成するとともに、各メサの側面に露出する発光層１３−２の端面上に保護膜として透光性かつ絶縁性の無機薄膜（図示せず）を設ける。
【００８４】
次いで、導電性を有する接着剤を用いて、導電性材料（金属または半導体）からなるウェハサイズの保持基板１１′を、窒化物半導体積層体２０の窒化物半導体エピタキシャル層１３側に接合させる。一例では、保持基板１１′を金属のメッキにより形成することもできる。
【００８５】
保持基板１１′の接合後、窒化物半導体基板１５の裏面にグラインディング、ラッピングまたはポリッシングなどの加工を施し、その厚さを減じる。
次いで、窒化物半導体基板１５の加工面をラッピングまたはポリッシング（好ましくはＣＭＰ）で平滑に仕上げたうえで、その一部にｎ側電極Ｅ１を形成する。
【００８６】
次いで、レーザ加工とエッチングのいずれか、または両方の手段を用いて保持基板１１′上の窒化物半導体積層体２０を切断し、該窒化物半導体積層体２０を素子毎に孤立させる。
最後に、ダイシングソーを用いて保持基板１１を切断することによってＬＥＤ素子をチップ状に切り出す。ダイシングソーで切断する代わりに、レーザ加工により保持基板１１を切断することもできる。
【００８７】
以上一連の工程により、実施形態３に係る窒化物系ＬＥＤ素子を製造することができる。
【００８８】
［実施形態３の変形２に係る窒化物系ＬＥＤ素子の製造方法］
次に、前述の実施形態３の変形２に係る窒化物系ＬＥＤ素子の製造方法を説明する。
【００８９】
まず、実施形態１に係る窒化物系ＬＥＤ素子を製造する場合と同様に、ウェハサイズの窒化物半導体基板１５を成長基板に用いて、その上に該基板側からｎ型層１３−１、発光層１３−２、ｐ型層１３−３をこの順に含む窒化物半導体エピタキシャル層１３を成長させて、ウェハサイズの窒化物半導体積層体２０を得る。
【００９０】
次いで、窒化物半導体エピタキシャル層１３に対してメサエッチングを行い、窒化物半導体基板１５上で発光層１３−２およびｐ型層１３−３を素子毎に孤立させる。このエッチング工程では、後の工程でｎ側電極Ｅ１を形成する場所となるｎ型層１３−３の露出面を同時に形成する。
【００９１】
メサエッチング後、各メサの上面（ｐ型層１３−３の上面）にオーミック電極を含む反射構造１７を形成するとともに、各メサの側面に露出する発光層１３−２の端面上に保護膜として透光性かつ絶縁性の無機薄膜（図示せず）を設ける。また、ｎ型層１３−３の表面にはｎ側電極Ｅ１を形成する。
【００９２】
次いで、導電性を有する材料（金属または半導体）からなるウェハサイズの保持基板１１を、窒化物半導体積層体２０の窒化物半導体エピタキシャル層１３側に、接着剤を用いて接合させる。このとき、保持基板１１とｎ側電極Ｅ１とは導通となり、保持基板１１とｐ側電極Ｅ２とは非導通となるようにする。そのために、該接合工程の前に、絶縁層２６を反射構造１７の表面に予め設けておく。この絶縁層２６は、ｐ側電極Ｅ２の表面に設ける代わりに、保持基板１１の表面の反射構造１７と対向することになる部分に設けてもよい。
【００９３】
一例では、保持基板１１の表面に絶縁層２６を設けるだけでなく、その絶縁層２６の上に、窒化物半導体積層体２０に保持基板１１を接合したときに反射構造１７と一体となって導電層を構成する導体層（例えば金属層）を設けておくこともできる。
保持基板１１とｎ側電極Ｅ１との接合には、導電性を有する接着剤を用いる必要がある。
【００９４】
保持基板１１の接合後、窒化物半導体基板１５の裏面にグラインディング、ラッピングまたはポリッシングなどの加工を施し、その厚さを減じる。
次いで、窒化物半導体基板１５の加工面側から窒化物半導体積層体２０の一部をエッチング除去することによって反射構造１７を露出させ、ｐ側電極Ｅ２をその露出した反射構造１７上に形成する。前述の、保持基板１１の表面に絶縁層２６を介して導体層を設ける態様では、窒化物半導体積層体２０をエッチングしてこの導体層を露出させ、その表面にｐ側電極Ｅ２を形成することもできる。
【００９５】
次いで、レーザ加工とエッチングのいずれか、または両方の手段を用いて保持基板１１上の窒化物半導体積層体２０を切断し、該窒化物半導体積層体２０を素子毎に孤立させる。
最後に、ダイシングソーを用いて保持基板１１を切断する、あるいはレーザ加工により保持基板１１を切断することによって、ＬＥＤ素子をチップ状に切り出す。
【００９６】
以上一連の工程により、実施形態３の変形２に係る窒化物系ＬＥＤ素子を製造することができる
【００９７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を損なわない範囲内で、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１Ａ〜１Ｅ、１Ａ′、１Ｃ′、１Ｄ′、１Ｅ′  窒化物系ＬＥＤ素子
１１、１１′  保持基板
１３−１  ｎ型層
１３−２  発光層
１３−３  ｐ型層
１３  窒化物半導体エピタキシャル層
１５  窒化物半導体基板
１７  反射構造
２０  窒化物半導体積層体
２１、２２  透光性電極
２５  電流ブロック層
２６  絶縁層
Ｅ１  ｐ側電極
Ｅ２  ｎ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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