(57)【要約】【課題】複数の半導体発光素子を製造した場合において、各素子の光取り出し面に形成される凹凸形状の大きさや密度をほぼ均一にすることのできる製造方法を提供する。【解決手段】  本発明は、基板上に、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及びｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に配置された活性層を含む半導体層が形成されてなる半導体発光素子の製造方法である。この方法は、基板上に窒化物半導体からなる半導体層を形成する工程（ａ）と、半導体層のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光を吸収するエッチング液に当該半導体層を浸漬し、当該半導体層が構成する面のうちの光取り出し面に対応する面に凹凸形状を施す工程（ｂ）とを含む。【選択図】        図２Ｆ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に配置された活性層を含む半導体層が形成されてなる半導体発光素子の製造方法であって、
前記基板上に窒化物半導体からなる前記半導体層を形成する工程（ａ）と、
前記半導体層のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光を吸収するエッチング液に当該半導体層を浸漬し、当該半導体層が構成する面のうちの光取り出し面に対応する面に凹凸形状を施す工程（ｂ）とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）は、前記半導体層のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光が照射される環境下において、前記半導体層を前記エッチング液に浸漬する工程であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング液は、紫外領域の光を吸収することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）は、水銀蛍光灯からの光が照射される環境下において前記半導体層を前記エッチング液に浸漬する工程であることを特徴とする請求項３に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】
本発明は半導体発光素子の製造方法に関し、特に光取り出し面に凹凸形状を有する半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＮ等の窒化物半導体層からなる半導体発光素子が知られている。このような半導体発光素子では、半導体層とこれを封止する媒体との屈折率差が大きいと素子内で全反射が発生しやすくなり、光取り出し効率が低下する。そのため、光取り出し効率を高めるべく、光取り出し面となる半導体層の表面に複数の凹凸形状を構成した半導体発光素子が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１によれば、５０〜９０℃のＫＯＨ溶液に５〜１２０分間浸すことで、半導体層をウェットエッチングして凹凸形状が形成される旨の記載がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６２４９３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１４４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、鋭意研究により、同じ条件でウェットエッチングを行って複数の半導体発光素子を製造した場合においても、個々の半導体発光素子に形成される凹凸形状の大きさに差異が生じることを発見した。そして、本発明者は、一般的に行われているウェットエッチングの方法にその原因があることを突き止めた。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑み、複数の半導体発光素子を製造した場合において、各素子の光取り出し面に形成される凹凸形状の大きさをほぼ均一にすることのできる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来、半導体層の光取り出し面を形成するためにウェットエッチングを行うに際しては、照明環境下で行われるのが一般的である。そして、このような照明として、水銀蛍光灯が一般的に利用されている。水銀蛍光灯は、放電管の内面に蛍光体を塗布した状態でアーク放電を発生させ、この放電により発生した波長約２５４ｎｍの紫外線を蛍光体で可視光線に変換することで照明する光源である。そして、ごく一部の紫外線は蛍光体で可視光線に変換されずにそのまま蛍光灯の外部へと放射される。
【０００８】
本発明者は、この紫外線の量の大小によって、ウェットエッチングの進行度合いに差が生じているという仮説を立てた。ウェットエッチングを行う空間が異なっている場合には、当該空間に設置されている蛍光灯の数や出力が異なる可能性が高い。また同じ空間でウェットエッチングを行っていたとしても、経時的に蛍光灯が劣化することで、その出力が異なる可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明者は、上記の仮説を証明するために、通常の水銀蛍光灯からの光が照射される環境下と、紫外線を完全に遮断したフォトリソグラフィ室内とで、場所以外の条件を同一にした状態で従来のエッチング液を用いて半導体層にウェットエッチングを実行する実験を複数の素子に対して行った。この結果、水銀蛍光灯の照明環境下でウェットエッチングを行った各素子に形成された凹凸形状の大きさに有意な差が生じた一方、フォトリソグラフィ室内でウェットエッチングを行った各素子に形成された凹凸形状の大きさに有意な差が生じなかった。この点は、「発明を実施するための形態」の項で写真等を参照して後述される。
【００１０】
上記の結果から、一般的なエッチング液を用いた半導体層へのウェットエッチングに際しては、紫外線を遮断する環境下でない場合には、各素子間に形成される凹凸形状の大きさに差が生じる可能性が高いことが示唆される。他方、光取り出し率を向上させる目的で半導体層の面に凹凸形状を施すためだけに、ウェハをフォトリソグラフィ室内に運搬した後にウェットエッチングを実行するのは、大掛かりな装置が必要になる上、工程の数が増えて製造コストも高騰してしまうため、あまり好ましくない。
【００１１】
そこで、本発明者は、上記の仮説が正しいとすれば、半導体層のウェットエッチングが可能で、かつ紫外光を吸収することのできるエッチング液を用いてウェットエッチングを行った場合には、たとえ水銀蛍光灯の照明環境下であっても、各素子に形成される凹凸形状の大きさに有意な差が生じないのではないかと推察し、検証した。具体的には、本発明者は、水銀蛍光灯の照明環境下において、同一の条件下で上記の実験とは異なるエッチング液を用いて半導体層にウェットエッチングを実行する実験を複数の素子に対して行った。すると、水銀蛍光灯の照明環境下でウェットエッチングを行っているにもかかわらず、各素子に形成された凹凸形状の大きさには有意な差が生じなかった。この点も、「発明を実施するための形態」の項で写真等を参照して後述される。
【００１２】
このことから、水銀蛍光灯から照射される紫外線が、ウェットエッチングの進行速度に影響を及ぼしていることが明らかとなった、また、かかる紫外線を吸収することのできるエッチング液を用いることで、通常の水銀蛍光灯の照明環境下でウェットエッチングを行った場合においても、各素子に対して、ほぼ均一の大きさの凹凸形状を実現できることがわかる。
【００１３】
ここで、上記考察の内容は、半導体層に対して紫外線が吸収されることで、エッチングの進行度合いに影響するということを記載したものであるが、紫外線に限らず、半導体層のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光が照射される場合においても、同様の議論が成立すると考えられる。
【００１４】
つまり、本発明は、基板上に、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に配置された活性層を含む半導体層が形成されてなる半導体発光素子の製造方法であって、
前記基板上に窒化物半導体からなる前記半導体層を形成する工程（ａ）と、
前記半導体層のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光を吸収するエッチング液に当該半導体層を浸漬し、当該半導体層が構成する面のうちの光取り出し面に対応する面に凹凸形状を施す工程（ｂ）とを含むことを特徴とする。
【００１５】
この方法により、半導体層のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光が照射される可能性のある環境下でウェットエッチングを行った場合においても、当該光はエッチング液に吸収される結果、エッチングの進行速度に影響を及ぼさず、各素子にほぼ均一な大きさの凹凸形状を実現することができる。
【００１６】
上述したように、前記エッチング液は、紫外領域の光を吸収する構成であるものとしても構わない。この場合において、前記工程（ｂ）は、水銀蛍光灯からの光が照射される環境下において前記半導体層を前記エッチング液に浸漬する工程とすることができる。ただし、この記載は、工程（ｂ）をフォトリソグラフィ室内において実行した場合に各素子に対してほぼ均一の大きさの凹凸形状が実現できないことを意味するものではない。
【００１７】
ところで、従来、エッチングの進行を促進させる観点から、ウェットエッチング時に紫外線を照射する方法が知られている（例えば上記特許文献２参照）。この方法は、ウェットエッチング時に意図的に紫外光を照射させるものであり、例えば上記のように、水銀蛍光灯の照明環境下において、当該水銀灯から漏れ出た紫外光が照射される場合とは異なる。なお、紫外光を吸収する機能を有するエッチング液を用いる場合には、特許文献２に記載の方法の利点を活かすことはできない。あくまで本発明は、紫外光を照射する意図はないものの紫外光が照射される可能性がある環境下においてウェットエッチングを行う場合に、各素子に対してほぼ均一な大きさの凹凸形状を実現することができるという効果をもたらすものである。
【００１８】
なお、上記の方法は、光取り出し面をＮ極性の窒化物半導体で構成する場合に特に有効である。ＧａＮやＡｌＧａＮなどのＧａとＮを含む窒化物半導体においては、ｃ軸の極性によってアルカリ溶液に対する耐性が異なっている。具体的には、Ｇａ極性の場合、耐性が強くエッチング速度が遅いのに対し、Ｎ極性の場合にはエッチング速度が比較的速い。これは、Ｇａ極性とＮ極性ではＧａ原子のバックボンドの数に相違があるためである。
【００１９】
具体的には、上記方法において、
前記工程（ａ）は、
所定の成長基板上にエピタキシャル成長によって前記半導体層を成長させる工程（ａ１）と、
前記半導体層の上面に導電層を介して前記基板を貼り合わせる工程（ａ２）と、
前記成長基板を剥離して前記成長基板側の前記半導体層の表面を露出させる工程（ａ３）と、を有し、
前記工程（ｂ）は、前記工程（ａ３）で露出した前記半導体層の面に対して前記エッチング液を反応させることで当該表面に前記凹凸形状を形成する工程であるものとすることができる。
【００２０】
かかる方法によれば、成長基板側に位置する半導体層を光取り出し面とすることができ、かかる面はＮ極性の窒化物半導体からなるため、比較的速い速度でウェットエッチングを行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の半導体発光素子を製造するに際し、各素子の光取り出し面に形成される凹凸形状の大きさや密度をほぼ均一にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】半導体発光素子の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２Ａ】半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｂ】半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｃ】半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｄ】半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｅ】半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。
【図２Ｆ】半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。
【図３Ａ】比較例１及び２において、ウェットエッチング後の素子の上面を撮影した写真である。
【図３Ｂ】実施例１及び２において、ウェットエッチング後の素子の上面を撮影した写真である。
【図４】比較例及び実施例の各素子で形成された凹凸形状の平均高さを比較した表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の半導体発光素子の製造方法につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。以下では、図１に示す一実施形態の半導体発光素子の構造についてまず説明した後、製造方法の説明を行う。
【００２４】
［構造］
図１は、半導体発光素子の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図１に一例として示される半導体発光素子１は、基板１１、導電層２０、絶縁層２１、半導体層３０、及び電極４２を含んで構成される。半導体層３０は、ｎ型半導体層３５、ｐ型半導体層３１、及びｎ型半導体層３５とｐ型半導体層３１との間に配置された活性層３３を含む。
【００２５】
基板１１は、例えばＣｕＷ、Ｗ、Ｍｏなどの導電性基板、又はＳｉなどの半導体基板で構成される。
【００２６】
基板１１の上層には、多層構造からなる導電層２０が形成されている。この導電層２０は、本実施形態では、ハンダ層１３、ハンダ層１５、保護層１７及び反射電極１９を含む。
【００２７】
ハンダ層１３及びハンダ層１５は、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ａｕ−Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｓｎ、Ｓｎなどで構成される。後述するように、これらのハンダ層１３とハンダ層１５は、基板１１上に形成されたハンダ層１３と、別の基板（成長基板６１）上に形成されたハンダ層１５を対向させた後に、両者を貼り合せることで形成されたものである。
【００２８】
保護層１７は、例えばＰｔ系の金属（ＴｉとＰｔの合金）、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉなどで構成される。後述するように、ハンダ層を介した貼り合わせの際、ハンダを構成する材料が後述する反射電極１９側に拡散し、反射率が落ちることによる発光効率の低下を防止する機能を果たしている。
【００２９】
反射電極１９は、例えばＡｇ系の金属（ＮｉとＡｇの合金）、Ａｌ、Ｒｈなどで構成される。半導体発光素子１は、活性層３３で生成された光を図１の上方向（ｎ型半導体層３５側）に取り出すことを想定している。反射電極１９は、活性層３３から基板１１側へ向けて放射された光をｎ型半導体層３５側に向けて反射させることで、発光効率を高める機能を果たしている。
【００３０】
なお、導電層２０は、一部において半導体層３０と接触しており、基板１１と電極４２の間に電圧が印加されると、基板１１、導電層２０、半導体層３０、電極４２を介してボンディングワイヤ４５へと流れる電流経路が形成される。
【００３１】
絶縁層２１は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁性材料で構成される。
【００３２】
ｐ型半導体層３１は、窒化物半導体で構成される。一例として、ｐ型半導体層３１は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、又はＡｌＩｎＧａＮの単層又は多層構造とすることができ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃなどのｐ型不純物がドープされている。
【００３３】
活性層３３は、窒化物半導体で構成される。一例として、活性層３３は、ＩｎＧａＮからなる発光層とＡｌＧａＮからなる障壁層が繰り返されてなる多層周期構造で構成することができる。これらの層はアンドープでもｐ型又はｎ型にドープされていても構わない。
【００３４】
ｎ型半導体層３５は、窒化物半導体で構成される。一例として、ｎ型半導体層３５は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、又はＡｌＩｎＧａＮの単層又は多層構造とすることができ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｔｅなどのｎ型不純物がドープされている。
【００３５】
図１に示されるように、ｎ型半導体層３５には、光取り出し面を構成する上面に凹凸形状３６が形成されている。凹凸形状３６は、活性層３３からｎ型半導体層３５側に向けて放射された光（及び反射電極１９で反射されてｎ型半導体層３５側に向かう光）が、ｎ型半導体層３５の表面で下向き（基板１１側）に反射される光量を減らして、素子外への取り出し光量を高めることを目的として形成されている。
【００３６】
電極４２はｎ型半導体層３５の上面に形成され、例えばＣｒ−Ａｕで構成される。本実施形態の例では、電極４２は、基板１１の面に直交する方向に関して、絶縁層２１に対向する位置に係るｎ型半導体層３５の上面に形成されている。これにより、活性層３３内に流れる電流を基板１１の面に平行な方向に拡げる効果が得られる。
【００３７】
電極４２の一部には、例えばＡｕ、Ｃｕなどで構成されるボンディングワイヤ４５が連絡され、このワイヤの他方は、半導体発光素子１が配置されている基板の給電パターン（不図示）などに接続される。
【００３８】
［製造方法］
以下、図１に示す半導体発光素子の製造方法の一例につき、説明する。なお、この製造方法はあくまで一例であり、ガスの流量、炉内温度、炉内圧力等は適宜調整して構わない。
【００３９】
（ステップＳ１）
図２Ａに示すように、ｃ面サファイア基板等からなる成長基板６１上に、エピタキシャル層４０を成長させる。このステップＳ１は、例えば以下の手順により行われる。
【００４０】
まず、成長基板のクリーニングを行う。このクリーニングは、より具体的には、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相蒸着）装置の処理炉内にｃ面サファイア基板を配置し、処理炉内に流量が１０ｓｌｍの水素ガスを流しながら、炉内温度を例えば１１５０℃に昇温することにより行われる。
【００４１】
次に、成長基板の表面に、ＧａＮよりなる低温バッファ層を形成し、更にその上層にＧａＮよりなる下地層を形成する。これら低温バッファ層及び下地層がアンドープ層３７に対応する。
【００４２】
アンドープ層３７の具体的な形成方法は例えば以下の通りである。まず、МОＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａ、炉内温度を４８０℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量がそれぞれ５ｓｌｍの窒素ガス及び水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が５０μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及び流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に６８秒間供給する。これにより、成長基板の表面に、厚みが２０ｎｍのＧａＮよりなる低温バッファ層を形成する。
【００４３】
次に、ＭＯＣＶＤ装置の炉内温度を１１５０℃に昇温する。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が２０ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が１００μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ及び流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に３０分間供給する。これにより、低温バッファ層の表面に、厚みが１．７μｍのＧａＮよりなる下地層を形成する。
【００４４】
次に、アンドープ層３７の上層にｎ型半導体層３５を形成する。ｎ型半導体層３５の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
【００４５】
引き続き炉内温度を１１５０℃とした状態で、ＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を３０ｋＰａとする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が２０ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が９４μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が６μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニア及び流量が０．０２５μｍｏｌ／ｍｉｎのテトラエチルシランを処理炉内に３０分間供給する。これにより、例えばＡｌ0.06Ｇａ0.94Ｎの組成を有し、厚みが１．７μｍのｎ型半導体層３５がアンドープ層３７の上層に形成される。
【００４６】
この後、ＴＭＡの供給を停止すると共に、それ以外の原料ガスを６秒間供給することにより、電子供給層の上層に厚みが５ｎｍのｎ型ＧａＮよりなる保護層を形成するものとしてもよい。
【００４７】
上記の方法では、ｎ型半導体層３５に含まれるｎ型不純物をＳｉとする場合について説明したが、ｎ型不純物は、Ｓｉ以外にＧｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ又はＴｅを用いることもできる。ドーパントの種類に応じて原料ガスを適宜選択すればよい。
【００４８】
次に、ｎ型半導体層３５の上層に活性層３３を形成する。活性層３３の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
【００４９】
まずＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａ、炉内温度を８３０℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が１５ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が１０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が１２μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルインジウム（ＴＭＩ）及び流量が３０００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に４８秒間供給するステップを行う。その後、流量が１０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が１．６μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＡ、０．００２μｍｏｌ／ｍｉｎのテトラエチルシラン及び流量が３０００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に１２０秒間供給するステップを行う。以下、これらの２つのステップを繰り返すことにより、厚みが２ｎｍのＩｎＧａＮよりなる発光層及び厚みが７ｎｍのｎ型ＡｌＧａＮよりなる障壁層による１５周期の多重量子井戸構造を有する活性層３３が、ｎ型半導体層３５の上層に形成される。
【００５０】
次に、活性層３３の上層にｐ型半導体層３１を形成する。ｐ型半導体層３１の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
【００５１】
引き続きＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａに維持し、処理炉内にキャリアガスとして流量が１５ｓｌｍの窒素ガス及び流量が２５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、炉内温度を１０２５℃に昇温する。その後、原料ガスとして、流量が３５μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が２０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＡ、流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニア及びｐ型不純物をドープするための流量が０．１μｍｏｌ／ｍｉｎのビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を処理炉内に６０秒間供給する。これにより、活性層３３の表面に、厚みが２０ｎｍのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎの組成を有する正孔供給層を形成する。その後、ＴＭＡの流量を４μｍｏｌ／ｍｉｎに変更して原料ガスを３６０秒間供給することにより、厚みが１２０ｎｍのＡｌ0.13Ｇａ0.87Ｎの組成を有する正孔供給層を形成する。これらの正孔供給層によりｐ型半導体層３１が形成される。
【００５２】
なお、その後、ＴＭＡの供給を停止すると共に、Ｃｐ2Ｍｇの流量を０．２μｍｏｌ／ｍｉｎに変更して原料ガスを２０秒間供給することにより、厚みが５ｎｍ程度で、ｐ型不純物濃度が１×１０20／ｃｍ3程度のｐ型コンタクト層を形成してもよい。この場合、ｐ型半導体層３１にはこのｐ型コンタクト層も含まれる。
【００５３】
上記の方法では、ｐ型半導体層３１に含まれるｐ型不純物をＭｇとする場合について説明したが、ｐ型不純物は、Ｍｇ以外にＢｅ、Ｚｎ、又はＣ等を用いることもできる。ドーパントの種類に応じて原料ガスを適宜選択すればよい。
【００５４】
このようにして成長基板６１上に、アンドープ層３７、ｎ型半導体層３５、活性層３３及びｐ型半導体層３１からなるエピタキシャル層４０が形成される。
【００５５】
（ステップＳ２）
次に、ステップＳ１で得られたウェハに対して活性化処理を行う。より具体的には、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal：急速加熱）装置を用いて、窒素雰囲気下中６５０℃で１５分間の活性化処理を行う。
【００５６】
（ステップＳ３）
次に、図２Ｂに示すように、ｐ型半導体層３１の上面の所定箇所に絶縁層２１を形成した後、ｐ型半導体層３１及び絶縁層２１の上面全面を覆うように導電層２０を形成する。具体的な方法の一例は以下の通りである。
【００５７】
ｐ型半導体層３１の上面のうち、成長基板６１の面に直交する方向に関して、後の工程で電極４２を形成する予定の領域に対向する位置を含む箇所に絶縁層２１を形成する。より具体的には、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁性材料を膜厚２００ｎｍ程度成膜することで絶縁層２１が形成される。
【００５８】
その後、スパッタ装置にてｐ型半導体層３１及び絶縁層２１の上面を覆うように、膜厚０．７ｎｍのＮｉ及び膜厚１２０ｎｍのＡｇを全面に成膜して、反射電極１９を形成する。次に、ＲＴＡ装置を用いてドライエアー雰囲気中で４００℃、２分間のコンタクトアニールを行う。
【００５９】
次に、電子線蒸着装置（ＥＢ装置）にて反射電極１９の上面（Ａｇ表面）に、膜厚１００ｎｍのＴｉと膜厚２００ｎｍのＰｔを３周期成膜することで、保護層１７を形成する。更にその後、保護層１７の上面（Ｐｔ表面）に、膜厚１０ｎｍのＴｉを蒸着させた後、Ａｕ８０％Ｓｎ２０％で構成されるＡｕ−Ｓｎハンダを膜厚３μｍ蒸着させることで、ハンダ層１５を形成する。
【００６０】
なお、このハンダ層１５の形成ステップにおいて、成長基板６１とは別に準備された基板１１の上面にもハンダ層１３を形成するものとして構わない。このハンダ層１３は、ハンダ層１５と同一の材料で構成されるものとしてよく、次のステップにおいてハンダ層１３と接合されることで、成長基板６１と基板１１が貼り合せられる。なお、この基板１１としては、構造の項で前述したように、例えばＣｕＷが用いられる。
【００６１】
（ステップＳ４）
次に、図２Ｃに示すように、成長基板６１と基板１１とを貼り合せる。より具体的には、２８０℃の温度、０．２ＭＰａの圧力下で、ハンダ層１５とハンダ層１３とを貼り合せる。
【００６２】
（ステップＳ５）
次に、図２Ｄに示すように、成長基板６１を剥離する。具体的な一例としては、成長基板６１を上に、基板１１を下に向けた状態で、成長基板６１側からＫｒＦエキシマレーザを照射して、成長基板６１とエピタキシャル層４０の界面を分解させることで成長基板６１の剥離を行う。成長基板６１を構成するサファイアはレーザが通過する一方、その下層のアンドープ層３７を構成するＧａＮはレーザを吸収するため、この界面が高温化してＧａＮが分解される。これによって成長基板６１が剥離される。
【００６３】
その後、ウェハ上に残存しているＧａＮ（アンドープ層３７）を、塩酸などを用いたウェットエッチング、又はＩＣＰ装置を用いたドライエッチングによって除去し、ｎ型半導体層３５を露出させる。ｎ型半導体層３５の露出面は、成長基板６１側の面であるため、Ｎ極性を示す。
【００６４】
ステップＳ１−Ｓ５が上記工程（ａ）に対応する。特に、ステップＳ１−Ｓ３が工程（ａ１）に対応し、ステップＳ４が工程（ａ２）に対応し、ステップＳ５が工程（ａ３）に対応する。
【００６５】
（ステップＳ６）
次に、図２Ｅに示すように、隣接する素子同士を分離する。具体的には、隣接素子との境界領域に対し、ＩＣＰ装置を用いて絶縁層２１の上面が露出するまで半導体層３０をエッチングする。
【００６６】
（ステップＳ７）
次に、図２Ｆに示すように、ウェハをエッチング液５０に浸漬させることで、ｎ型半導体層３５の表面にウェットエッチングを施して凹凸形状３６を形成する。ここで、エッチング液５０は、ｎ型半導体層３５に対して化学的にエッチング可能な材料であって、半導体層３０のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光を吸収する材料で構成される。一例として、エッチング液５０は、ＫＯＨにテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を添加した材料を含む構成とすることができる。エッチング液５０は、その他、上記条件を満たす種々の材料を用いることができる。すなわち、エッチング液５０は、有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、キレート剤、界面活性剤、糖アルコール類、フェノール類、アゾール類、および複素環化合物からなる群から選択される一つ以上と、アルカリ、酢酸、フッ化水素酸、硝酸、過酸化水素水からなる群から選択される一つ以上とを含むものの中から、上記条件を満たす材料が適宜選択される。
【００６７】
「課題を解決するための手段」の項において上述したように、このエッチング液５０によれば、本ステップＳ７を水銀蛍光灯の照明環境下で行った場合においても、当該蛍光灯から放射される紫外線がエッチング液５０によって吸収されるため、ｎ型半導体層３５に照射されることがない。この結果、紫外線が完全に遮断された環境下でウェットエッチングを行う場合と同じ環境下でウェットエッチングを行うことができる。
【００６８】
本ステップＳ７が工程（ｂ）に対応する。
【００６９】
（ステップＳ８）
次に、ｎ型半導体層３５の上面に電極４２を形成する。具体的な方法の一例としては、膜厚１００ｎｍのＣｒと膜厚３μｍのＡｕからなる電極を形成後、窒素雰囲気中で２５０℃１分間のシンタリングを行う。
【００７０】
その後、必要に応じて露出されている素子の面を絶縁層で覆った後、各素子同士を例えばレーザダイシング装置によって分離する。そして、基板１１の裏面を例えばＡｇペーストにてパッケージと接合し、電極４２の一部に対してワイヤボンディングを行う。例えば、５０ｇの荷重でΦ１００μｍのボンディング領域にＡｕからなるワイヤ４５を連結させることで、ワイヤボンディングを行う。これにより、図１に示す半導体発光素子１が形成される。
【００７１】
［実施例］
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００７２】
上記ステップＳ７において、上述した条件を満たすエッチング液５０を用いた場合を実施例１及び実施例２とした。ここでは、ＫＯＨとテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を含む水溶液をエッチング液５０として利用した。実施例１及び２において、ステップＳ７を、（Ａ）水銀蛍光灯の照明環境下、（Ｂ）紫外線が完全に遮断されたフォトリソグラフィ室内の両者で行った。なお、（Ａ）と（Ｂ）では、エッチングを行った場所以外の条件は同一である（５０℃、２分）。
【００７３】
また、上記ステップＳ７に相当するウェットエッチング工程を、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）アルカリ液（東京応化社製ＮＭＤ−Ｗ）をエッチング液として用いた場合を比較例１及び比較例２とした。比較例１及び２においても、実施例１及び２と同様に、ウェットエッチング工程を、（Ａ）水銀蛍光灯の照明環境下、（Ｂ）紫外線が完全に遮断されたフォトリソグラフィ室内の両者で行った。なお、（Ａ）と（Ｂ）では、エッチングを行った場所以外の条件は同一である（９０℃、２分）。
【００７４】
なお、実施例１及び２（５０℃）と、比較例１及び２（９０℃）とでエッチング温度が異なっているのは、エッチング液によってエッチング速度が変わるためである。すなわち、実施例１及び２と、比較例１及び２とで、ｎ型半導体層３５へのエッチング量をほぼ等しくするために、エッチング温度を異ならせている。
【００７５】
図３Ａは、比較例１及び２において、ウェットエッチング後の素子の上面を撮影した写真である。また、図３Ｂは、実施例１及び２において、ウェットエッチング後の素子の上面を撮影した写真である。なお、実施例１及び２に係る写真は、同一サンプルにおいて撮影対象箇所を異ならせて得たものであり、同様に、比較例１及び２に係る写真は、同一サンプルにおいて撮影対象箇所を異ならせて得たものである。
【００７６】
図３Ａによれば、比較例１、比較例２共に、ウェットエッチングを行う場所によってｎ型半導体層３５の表面状態が大きく異なっていることがわかる。具体的には、いずれの場合においても、フォトリソグラフィ室内でウェットエッチングを行った方が、水銀蛍光灯の照明環境下でウェットエッチングを行った場合よりも凹凸形状３６が極めて大きくなっていることが確認される。
【００７７】
これに対し、図３Ｂによれば、実施例１及び実施例２共に、比較例１及び比較例２に比べて、ウェットエッチングを行う場所によらず凹凸形状３６の大きさがほぼ均一であることが分かる。
【００７８】
上記実施例１及び２において、各素子に形成された凹凸形状３６の高さの平均値を、エッチング環境毎に算定した。また、比較例１〜２において、各素子に形成された凹凸形状３６の高さの平均値を、エッチング環境毎に算定した。この結果を図４に示す。
【００７９】
図４の結果からも、エッチング液５０を用いてウェットエッチングを行うことで、従来利用されているエッチング液でウェットエッチングをした場合に比べて、紫外線の有無による凹凸形状３６の大きさの差異が抑制されていることが確認される。
【００８０】
［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。
【００８１】
〈１〉  上述した実施形態では、エッチング液５０によれば、エッチング条件を同じにすれば紫外線の有無に関わらずほぼ均一の大きさの凹凸形状３６が形成されることを説明した。ここで、紫外線とは、ｎ型半導体層３５のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーを有する光である。そして、ＮＭＤ−Ｗのように、紫外線を吸収しないエッチング液によってウェットエッチングを行った場合には、紫外線がｎ型半導体層３５に吸収されることで、エッチング速度に影響を与える可能性があることが確認された。
【００８２】
この観点に立てば、紫外線に限らず、ｎ型半導体層３５のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光が照射される場合において、当該光を吸収する機能を示すエッチング液によってウェットエッチングを行うことで、この光によるエッチング速度への影響を抑制する効果が得られる。つまり、本発明は、ｎ型半導体層３５に対してエッチング液を用いてウェットエッチングを行うに際し、ｎ型半導体層３５のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光が照射される環境下において、ｎ型半導体層３５のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光を吸収するエッチング液に半導体層を浸漬する内容を包摂する。
【００８３】
〈２〉  上記の実施形態では、ウェットエッチングを行う対象となる層をｎ型半導体層３５としたが、ｐ型半導体層３１の面をエッチング対象としても構わない。
【００８４】
〈３〉  図１に示した半導体発光素子１は、あくまで一例であり、本発明はこの構成を有する半導体発光素子を製造する場合に限定されるものではないことは言うまでもない。すなわち、反射電極１９、保護層１７及び絶縁層２１等を備えない半導体発光素子を製造する場合においても、上記発明の効果は得られる。
【００８５】
また、上記実施形態では、半導体層３０を隔ててｎ側の電極４２と、ｐ側の電極１９が対向する位置関係に配置される、いわゆる「縦型構造」の半導体発光素子を製造する場合について説明した。しかし、ｎ側の電極とｐ側の電極が半導体層の同一面側に配置される、いわゆる「横型構造」の素子を製造するに際しても、エッチング対象となる半導体層のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーに相当する波長領域の光を吸収するエッチング液に浸漬することでウェットエッチングを行うことは可能であり、このような内容も本発明の射程範囲内である。
【符号の説明】
【００８６】
１      ：    半導体発光素子
１１      ：    基板
１３      ：    ハンダ層
１５      ：    ハンダ層
１７      ：    保護層
１９      ：    反射電極
２０      ：    導電層
２１      ：    絶縁層
３０      ：    半導体層
３１      ：    ｐ型半導体層
３３      ：    活性層
３５      ：    ｎ型半導体層
３６      ：    凹凸形状
３７      ：    アンドープ層
４０      ：    エピタキシャル層
４２      ：    電極
４５      ：    ボンディングワイヤ
５０      ：    エッチング液
６１      ：    成長基板
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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