(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一面に半導体層を形成する第１工程と、
前記透明基板の他面側から所定の光を照射して、前記透明基板と前記半導体層とを分離する第２工程とを備え、
前記第２工程は、所定の光として、回析光を用いて光の強度分布を制御して、この回析光による干渉縞により、前記半導体層の前記透明基板の一面との界面に微細凹凸構造を形成することを特徴とする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、発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光素子の製造方法として、透明基板にダイシング溝を形成し、その上に半導体層を成長させて、レーザ光の照射時に、透明基板の分離を容易にする技術がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この技術では、半導体層に微細凹凸構造が形成されないので、光の取り出し効率の向上が望めない。
【０００４】
そこで、透明基板にレーザ光を照射して、半導体層から分離するとともに、この半導体層の分離面を擦ることで、スクラッチ痕による凹凸形状を形成する技術がある（特許文献２参照）。
【０００５】
この技術では、半導体層に対する凹凸形状の形成と透明基板の分離とが行えるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開２０００−１０１１３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献２の技術では、半導体層に対する凹凸形状がランダムなものとなり再現性が得られにくいので、予めシミュレーション等のデバイス設計で得られる最適形状の光学設計を実現することが困難であった。
【０００７】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、デバイス設計性を向上させた発光素子の製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、透明基板の一面に半導体層を形成する第１工程と、前記透明基板の他面側から所定の光を照射して、前記透明基板と前記半導体層とを分離する第２工程とを備え、前記第２工程は、所定の光として、回析光を用いて光の強度分布を制御して、この回析光による干渉縞により、前記半導体層の前記透明基板の一面との界面に微細凹凸構造を形成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回析光の光の強度分布の制御による干渉縞によって、半導体層の透明基板の一面との界面に予めデバイス設計にて決めた微細凹凸構造を精度良く形成し、回析光によって、透明基板を半導体層から容易に分離することができる。したがって、発光素子の放熱性が向上するとともに、発光素子を小型化でき、デバイス設計性も向上するようになる。また、半導体層に予めデバイス設計にて決めた微細凹凸構造を精度良く形成できるから、光の取り出し効率が向上するようになる。さらに、１回の光照射のみで、半導体層に対する微細凹凸構造の精度良い形成と透明基板の分離とが同時に行えるから、製造時間や製造コストを大幅に削減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は、実施形態の発光素子１の製造方法である。
【００１２】
図１（ａ）の第１工程では、透明基板〔例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板〕２の一面（図では下面）に、半導体層〔例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）層…Ｎ型ＧａＮ＋Ｐ型ＧａＮ〕３を形成する。かかる発光素子１の構造自体は公知である。
【００１３】
図１では、製造工程で用いる発光素子１は、簡略のため１つの発光素子１のチップを用いた例を示しているが、ウエハ上に複数個の発光素子のチップを設けたものを使用しても良い。
【００１４】
図１（ｂ）の第２工程では、前記透明基板２の他面側から所定の光Ｌを照射して、前記透明基板２と前記半導体層３とを分離する。なお、図１（ｂ）では、前記透明基板２を分離する途中の傾けた状態で描いているが、所定の光Ｌを照射する際は、透明基板２は水平状態である。
【００１５】
ここで、所定の光Ｌとは、透明基板２を透過して、半導体層３で吸収されるような光であり、この所定の光Ｌによって半導体層３の透明基板２との界面をアブレーション加工することで、半導体層３から透明基板２が分離（剥離）されるようになる。この透明基板２を分離した後の半導体層３の界面に残る分解物（ガリウム）層は、塩酸や燐酸等によって除去することが可能である。
【００１６】
ところで、透明基板２を分離する際に、透明基板２と半導体層３との界面において、半導体（窒化ガリウム）層３が分解されて生成する分解物（ガリウム）層の厚みは、照射される光の強度に大きく依存する。
【００１７】
したがって、光照射強度に空間的分布〔図１（ｂ）の強照射領域ａと弱照射領域ｂ〕を持たせることで、分解物（ガリウム）層の厚みにも空間的分布〔図１（ｂ）の凹部ｃと凸部ｄ〕を待たせることが可能となるから、塩酸等によって分解物（ガリウム）層を除去すると、図１（ｃ）のように、半導体層３の透明基板２の一面との界面に微細凹凸構造３ａを形成することが可能となる。なお、微細凹凸構造３ａは、例えば、発光素子１から光取り出し効率が最適となるように、シミュレーション等のデバイス設計を用いて予めその形状が決められている。
【００１８】
そこで、前記所定の光Ｌとして、回析光Ｌ１を用いて光の強度分布を制御すれば、回析光Ｌ１による干渉縞により、半導体層３の透明基板２の一面との界面に予めデバイス設計にて決めた微細凹凸構造３ａを精度良く形成することができる。
【００１９】
例えば、図２のように、透明な回析格子（グレーティング幅１０μｍ以下）を照射光内に設置し、回折格子４を通して回析させた回折光Ｌ１による干渉縞（実線は強照射光ａ、破線は弱照射光ｂ）により、分解物（ガリウム）層の厚みにも空間的分布〔図２の凹部ｃと凸部ｄ〕を待たせることができるので、半導体層３の透明基板２の一面との界面に予めデバイス設計にて決めた微細凹凸構造３ａ〔図１（ｃ）を参照〕を精度良く形成できるようになる。
【００２０】
前記回析格子４の形状は、図のような正弦曲線形状の微細凹凸構造が好ましいが、ステップ形状の微細凹凸構造であっても良い。
【００２１】
また、回析光を利用する方法として、透明基板２の他面にスリットを形成した金属等をパターニングしたり、透明基板２の他面にダイシングやドライエッチング等で微細凹凸構造を形成したり、２分岐した光を同時に照射して干渉させることが挙げられる。
【００２２】
前記実施形態の発光素子１の製造方法では、回析光Ｌ１の光の強度分布の制御による干渉縞によって、半導体層３の透明基板２の一面との界面に予めデバイス設計にて決めた微細凹凸構造３ａを精度良く形成し、回析光Ｌ１によって、透明基板２を半導体層３から容易に分離することができる。したがって、発光素子１の放熱性が向上するとともに、発光素子１を小型化でき、デバイス設計性も向上するようになる。
【００２３】
また、半導体層３に予めデバイス設計にて決めた微細凹凸構造３ａを精度良く形成できるから、光の取り出し効率が向上するようになる。例えば、３６００ｎｍ周期、２２００ｎｍ深さの微細凹凸構造３ａを形成すれば、約１．５倍の光の取り出しが可能となる。
【００２４】
さらに、１回の光照射のみで、半導体層３に対する微細凹凸構造３ａの精度良い形成と透明基板２の分離とが同時に行えるから、製造時間や製造コストを大幅に削減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る発光素子の製造工程の基本原理図である。
【図２】本発明に係る発光素子の製造工程図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    発光素子
２    透明基板
３    半導体層
３ａ  微細凹凸構造
４    回折格子
Ｌ    所定の光
Ｌ１  回折光
【図１】
0004241536.tif 000002
【図２】
0004241536.tif 000003