(57)【要約】【課題】放熱性が向上された窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】第１の基板と、該第１の基板側からｐ型窒化物系化合物半導体層、活性層およびｎ型窒化物系化合物半導体層をこの順で含む窒化物系化合物半導体部とを有する窒化物系化合物半導体発光素子であって、該第１の基板は、第１の基板の上下方向に貫通する貫通孔を有しており、該貫通孔内には、金属膜が埋設されている窒化物系化合物半導体発光素子、および第２の基板上に、少なくともｎ型窒化物系化合物半導体層、活性層およびｐ型窒化物系化合物半導体層をこの順で積層して、窒化物系化合物半導体部を形成する工程と、貫通孔を有し、該貫通孔内に金属膜が埋設されている第１の基板を上記窒化物系化合物半導体部に接着する工程と、上記第２の基板を除去する工程とを含む窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、前記第１の基板側からｐ型窒化物系化合物半導体層、活性層およびｎ型窒化物系化合物半導体層をこの順で含む窒化物系化合物半導体部とを有する窒化物系化合物半導体発光素子であって、
前記第１の基板は、前記第１の基板の上下方向に貫通する貫通孔を有しており、
前記貫通孔内には、金属膜が埋設されている窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項２】
前記金属膜の電気伝導率および熱伝導率は、それぞれ前記第１の基板を構成する材料の電気伝導率および熱伝導率より大きい請求項１に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項３】
前記金属膜は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、ＰｄおよびＡｌからなる群から選ばれる１種または２種以上の金属から構成される請求項１または２に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１の基板は、導電性を有する請求項１〜３のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１の基板は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰおよびＳｉＣからなる群から選ばれる請求項４に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項６】
前記第１の基板は、非導電性を有する請求項１〜３のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１の基板の厚さは、１０〜５００μｍである請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項８】
前記第１の基板の厚さは、前記金属膜の厚さと同じか、またはこれより大きい請求項１〜７のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項９】
少なくとも前記貫通孔の内壁面と前記金属膜の側壁面との間に、保護層を有する請求項１〜８のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記ｎ型窒化物系化合物半導体層は、その表面の少なくとも一部に凹凸を有する請求項１〜９のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記ｎ型窒化物系化合物半導体層表面上にｎ型電極を有する請求項１〜１０のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項１２】
請求項１に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法であって、
第２の基板上に、少なくともｎ型窒化物系化合物半導体層、活性層およびｐ型窒化物系化合物半導体層をこの順で積層して、窒化物系化合物半導体部を形成する工程と、
貫通孔を有し、前記貫通孔内に金属膜が埋設されている第１の基板を前記窒化物系化合物半導体部に接着する工程と、
前記第２の基板を除去する工程と、を含む窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の基板を接着する工程は、前記第１の基板が有する第１の接着層と、前記窒化物系化合物半導体部が有する第２の接着層とを接合する工程を含む請求項１２に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の基板は、基板の一方の面に第１の接着層を成膜した後、他方の面に前記貫通孔を形成し、その後、前記貫通孔内に金属膜を形成することにより作製される請求項１３に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の基板は、基板の一方の面に、前記基板を貫通しない程度の深さを有する孔を形成した後、前記孔内に金属膜を形成し、その後、他方の面を研削または研磨した上で、基板のいずれかの面に、第１の接着層を成膜することにより作製される請求項１３に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記金属膜は、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着、スパッタ、印刷またはこれらの２以上の組み合わせにより形成される請求項１２〜１５のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
チップ分割を行なう工程をさらに有し、
前記第１の基板における、前記貫通孔が形成されていない領域のいずれかの位置でチップ分割される請求項１２〜１６のいずれかに記載の窒化物系化合物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、窒化物系化合物半導体発光素子に関し、より詳しくは、放熱性が向上された窒化物系化合物半導体発光素子に関する。また、本発明は、当該窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、素子の放熱性を改善するために、上下から電極を取り出せる構造を有する窒化物系化合物半導体発光素子が提案されている（たとえば、特許文献１）。図５は、特許文献１に開示される窒化物系化合物半導体発光素子の構造を示す概略断面図である。図５に示される窒化物系化合物半導体発光素子は、絶縁性基板（図示されていない）上にｎ型層５００、発光層５０１、ｐ型層５０２が順次成長された窒化物系化合物半導体層の積層半導体５１０のウエハに、導電性基板５０５を、第１のオーミック電極５０３および第２のオーミック電極５０４を利用して接着した後、絶縁性基板を除去して、窒化物系化合物半導体層の積層半導体５１０を露出させることによって得られ、露出させた積層半導体５１０と導電性基板５０５とに、それぞれ対向する電極として、負電極５０６と正電極５０７とが設けられている。
【０００３】
しかし、従来の窒化物系化合物半導体発光素子は、導電性基板にＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｓｉ、ＳｉＣなどを用いており、熱伝導率の良い金属基板と比較すると、放熱性に劣る構造となっている。特に、発光素子を大電流用途に用いる場合には、放熱性が低いことによって、チップの信頼性や発光効率の低下を引き起こす可能性がある。
【特許文献１】特開２０００−２７７８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決しようとするものであり、その目的は、放熱性が向上された窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の基板と、該第１の基板側からｐ型窒化物系化合物半導体層、活性層およびｎ型窒化物系化合物半導体層をこの順で含む窒化物系化合物半導体部とを有する窒化物系化合物半導体発光素子であって、該第１の基板は、第１の基板の上下方向に貫通する貫通孔を有しており、該貫通孔内には、金属膜が埋設されている窒化物系化合物半導体発光素子を提供する。
【０００６】
ここで、上記金属膜の電気伝導率および熱伝導率は、それぞれ上記第１の基板を構成する材料の電気伝導率および熱伝導率より大きいことが好ましい。
【０００７】
上記金属膜は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、ＰｄおよびＡｌからなる群から選ばれる１種または２種以上の金属から構成されることが好ましい。
【０００８】
また、上記第１の基板は、導電性を有することが好ましく、この場合、第１の基板は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰおよびＳｉＣからなる群から選ばれる材料からなることがより好ましい。また、第１の基板は、導電性を有するものに限定されるものではなく、非導電性を有するものであってもよい。非導電性を有する第１の基板を構成する材料としては、たとえばサファイア、ＡｌＮなどが挙げられる。第１の基板の厚さは、１０〜５００μｍであることが好ましい。
【０００９】
上記第１の基板の厚さは、上記金属膜の厚さと同じか、またはこれより大きいことが好ましい。
【００１０】
また、本発明の窒化物系化合物半導体発光素子においては、少なくとも上記貫通孔の内壁面と上記金属膜の側壁面との間に、保護層を有することが好ましい。
【００１１】
上記ｎ型窒化物系化合物半導体層は、その表面の少なくとも一部に凹凸を有することが好ましい。また、本発明の窒化物系化合物半導体発光素子は、上記ｎ型窒化物系化合物半導体層表面上にｎ型電極を有することが好ましい。
【００１２】
本発明は、上記窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法を提供する。本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は、第２の基板上に、少なくともｎ型窒化物系化合物半導体層、活性層およびｐ型窒化物系化合物半導体層をこの順で積層して、窒化物系化合物半導体部を形成する工程と、貫通孔を有し、該貫通孔内に金属膜が埋設されている第１の基板を上記窒化物系化合物半導体部に接着する工程と、上記第２の基板を除去する工程と、を含む。
【００１３】
ここで、上記第１の基板を接着する工程は、上記第１の基板が有する第１の接着層と、上記窒化物系化合物半導体部が有する第２の接着層とを接合する工程を含むことが好ましい。
【００１４】
また、第１の基板は、基板の一方の面に第１の接着層を成膜した後、他方の面に貫通孔を形成し、その後、該貫通孔内に金属膜を形成することにより作製されることが好ましい。あるいは、第１の基板は、基板の一方の面に、基板を貫通しない程度の深さを有する孔を形成した後、孔内に金属膜を形成し、その後、他方の面を研削または研磨した上で、基板のいずれかの面に、第１の接着層を成膜することにより作製されてもよい。
【００１５】
上記金属膜は、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着、スパッタ、印刷またはこれらの２以上の組み合わせにより形成されることが好ましい。
【００１６】
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は、チップ分割を行なう工程をさらに有し、上記第１の基板における、上記貫通孔が形成されていない領域のいずれかの位置でチップ分割されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発光素子が発生する熱を放出しやすい基板を用いているため、上下より電極を取り出せる構造を有し、放熱性が向上された窒化物系化合物半導体発光素子を提供することができる。本発明の窒化物系化合物半導体発光素子は、大電流用途に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
＜窒化物系化合物半導体発光素子＞
図１は、本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の好ましい一例を示す概略断面図である。図１に示される窒化物系化合物半導体発光素子は、第１の基板１０１上に、第１の基板１０１側からｐ型オーミック性電極１０５、ｐ型窒化物系半導体コンタクト層１０６、ｐ型窒化物系半導体層１０７、活性層１０８およびｎ型窒化物系化合物半導体層１０９をこの順に備え、ｐ型窒化物系半導体コンタクト層１０６、ｐ型窒化物系半導体層１０７、活性層１０８およびｎ型窒化物系化合物半導体層１０９が窒化物系化合物半導体部１１０を構成する。また、ｎ型窒化物系化合物半導体層１０９上に、ｎ型オーミック性電極１１１を有する。第１の基板１０１と窒化物系化合物半導体部１１０とは、第１の接着層１１２および第２の接着層１１３を介して接着されている。
【００１９】
第１の基板１０１は、導電性基板１０２に、該基板の上下方向（厚み方向）に貫通孔を設けた構造を有しており、該貫通孔内には、金属膜１０４が埋設されている。また、第１の基板１０１は、貫通孔の内壁面と金属膜１０４の側壁面との間、および導電性基板１０２の窒化物系化合物半導体部１１０が形成される側とは反対の表面上に保護層１０３を有している。
【００２０】
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子においては、上記のように、金属膜が埋設された基板を用いており、基板全体としての熱伝導性および電気伝導性を向上させることができるため、従来の基板と比較して基板側からの放熱性が高く、低放熱性により生じるチップの信頼性の悪化や発光効率の低下等を防止することができる。かかる本発明の窒化物系化合物半導体発光素子は、たとえば大電流用途に好適に適用することができる。
【００２１】
第１の基板について詳細に説明する。第１の基板１０１は、導電性基板１０２に設けられた上下方向（厚み方向）に貫通する貫通孔内に、金属膜１０４が埋設された構造を有している。貫通孔を設ける基板は、必ずしも導電性を有している必要はないが、貫通孔形成時の基板の安定性を考慮すると、導電性を有することが好ましい。導電性を有する基板としては、たとえばＳｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰおよびＳｉＣなどを好適に用いることができる。貫通孔の形成のし易さを考慮すると、Ｓｉ基板がより好ましい。後述するように、第１の基板１０１は、たとえば数μｍの厚さを有する窒化物系化合物半導体部１１０を成長させるための成長基板（第２の基板）を除去した後において、該半導体部を保持する役割をも担うものであり、該成長基板除去後の工程流動にあたり、ウェハハンドリングを安定させるためには、第１の基板１０１の厚さは、１０〜５００μｍ程度とすることが好ましく、５０〜２００μｍ程度とすることがより好ましい。なお、第１の基板の厚さとは、導電性基板１０２の厚さと同義であるが、図１に示される場合のように、導電性基板１０２上に保護層１０３が形成される場合には、導電性基板１０２の厚さと保護層１０３の厚さとの合計である。
【００２２】
また、第１の基板は、導電性を有するものに限定されるものではなく、非導電性を有するものであってもよい。非導電性を有する第１の基板を構成する材料としては、たとえばサファイア、ＡｌＮなどが挙げられる。
【００２３】
本発明において、金属膜１０４を構成する金属材料の種類は、概して金属膜を形成することにより、金属膜を形成しない場合と比較して、基板の熱伝導性および電気伝導性は向上すると考えられることから特に限定されない。ただし、基板の放熱性のさらなる向上のためには、金属膜材料は、第１の基板を構成する材料、すなわち導電性基板１０２の材料より、熱伝導率および電気伝導率が高いものを選択することが好ましい。熱導電性および電気伝導性が比較的高い金属としては、たとえばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、ＰｄおよびＡｌなどを挙げることができ、本発明において、これらの１種または２種以上を好適に用いることができる。貫通孔内に金属膜１０４を形成する方法としては、たとえば電解メッキ、無電解メッキ、蒸着、スパッタ、印刷またはこれらの２以上の組み合わせを用いることができる。金属膜１０４の厚みを、たとえば１００μｍ以上とする場合には、電解メッキ法を用いることが好ましい。
【００２４】
第１の基板１０１の厚さは、金属膜１０４の厚さと同じか、またはこれより大きいことが好ましい。これにより、貫通孔が形成されていない部分の第１の基板の厚さが、貫通孔が形成されている部分の第１の基板の厚さより大きくなるため、金属マイグレーションを防止することができ、市場での不良発生を抑制することが可能となる。また、貫通孔内に形成された金属膜の側壁を保護することが可能となる。なお、上記したように、第１の基板１０１の厚さとは、導電性基板１０２上に保護層１０３が形成される場合には、導電性基板１０２の厚さと保護層１０３の厚さとの合計である。
【００２５】
導電性基板１０２に形成される貫通孔の形状は特に制限されず、たとえば基板面と水平な方向における断面形状が、たとえば円形状、楕円形状、四角形状等であってよい。１チップあたりの貫通孔の数は特に制限されない。また、第１の基板表面を貫通孔が占める面積の割合は、放熱性の観点からできるだけ大きい方が好ましい。ただし、形成した金属膜によるウェハ反りが問題となる場合には、より小さいサイズの貫通孔を複数形成することにより、ウェハ反りを低減しつつ、熱伝導性および電気伝導性の向上を図ることができる。
【００２６】
本発明においては、図１に示されるように、少なくとも貫通孔の内壁面と金属膜１０４の側壁面との間に保護層１０３を設けることが好ましい。これにより、金属膜１０４として、たとえばＣｕ等の拡散しやすい金属を用いる場合、導電性基板１０２への金属の拡散を防止し、チップの信頼性を向上させることができる。なお、図１に示される窒化物系化合物半導体発光素子においては、導電性基板１０２の窒化物系化合物半導体部１１０が形成される側とは反対の表面上にも保護層を有しているが、必ずしも当該部分に保護層を形成する必要はない。導電性基板表面上の保護層を残すことにより、工程の簡略化を図ることができる。
【００２７】
保護層１０３の厚みは特に制限されず、たとえば、１０〜５００ｎｍとすることができる。また、保護層の材料は、たとえばＳｉＯ2、ＳｉＮ、あるいはこれらの積層体、または貫通孔内に形成される金属膜に対してバリア効果を有する金属層とすることができる。
【００２８】
ｐ型窒化物系半導体コンタクト層１０６、ｐ型窒化物系半導体層１０７、活性層１０８およびｎ型窒化物系化合物半導体層１０９は、それぞれＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）からなり、従来公知の適宜の構造、厚さとすることができる。活性層１０８としては、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）とすることが好ましい。また、ｐ型オーミック性電極１０５およびｎ型オーミック性電極１１１についても、従来公知の材料および構造を採用することができる。ｎ型オーミック性電極１１１としては、Ｈｆ／Ａｌを用いることが好ましい。
【００２９】
ここで、ｎ型窒化物系化合物半導体層１０９は、その表面の少なくとも一部に凹凸を有することが好ましい。これにより、活性層１０８から放出された光を窒化物系化合物半導体外部に効率よく取り出すことができる。表面凹凸は、たとえば、ドライエッチング、ＫＯＨ等を用いたウェットエッチング、ナノインプリントなどにより形成することができる。表面凹凸の深さは、たとえば０．１〜２．０μｍ程度とすることができる。また、ｎ型窒化物系化合物半導体層１０９が当該表面凹凸を有する場合、ｎ型オーミック性電極１１１は、当該表面凹凸上に形成されてもよく、該凹凸が形成されていない表面上に形成されてもよい。表面凹凸形成による上記効果を得るためには、ｎ型窒化物系化合物半導体層１０９は、ｎ型オーミック性電極１１１が形成される領域以外の表面上に凹凸を有していることが好ましい。
【００３０】
第１の接着層１１２および第２の接着層１１３は、第１の基板１０１と窒化物系化合物半導体部１１０とを接着するために設けられるものであり、従来公知の材料および構造を採用することができる。
【００３１】
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は特に制限されないが、以下に示す方法を好ましく用いることができる。
【００３２】
＜窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法＞
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は、少なくとも次の工程を備える。
（１）第２の基板上に、少なくともｎ型窒化物系化合物半導体層、活性層およびｐ型窒化物系化合物半導体層をこの順で積層して、窒化物系化合物半導体部を形成する第１工程、
（２）貫通孔を有し、該貫通孔内に金属膜が埋設されている第１の基板を窒化物系化合物半導体部に接着する第２工程、および、
（３）上記第２の基板を除去する第３工程。
【００３３】
以下、図１に示される窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法の一例を、図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法の好ましい一例を示す概略工程図である。
【００３４】
（１）第１工程
本工程において、図２（ａ）に示されるように、第２の基板２０１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いて、バッファ層２０２を積層した後、ｎ型窒化物系化合物半導体層１０９、活性層１０８、ｐ型窒化物系化合物半導体層１０７およびｐ型窒化物系半導体コンタクト層１０６をこの順で積層して、窒化物系化合物半導体部１１０が形成されたウェハを得る。次に、ＭＯＣＶＤ装置からウェハを取り出した後、図２（ｂ）に示されるように、ｐ型窒化物系半導体コンタクト層１０６上にｐ型オーミック性電極１０５を積層し、さらにその上に第２の接着層１１３を積層する。ｐ型オーミック性電極１０５としては、たとえばＰｄ層（層厚１５Å）、Ａｇ層（層厚３００ｎｍ）およびＮｉ層（層厚１００ｎｍ）をこの順で積層した積層体とすることができるが、電極構造および層厚はこれに限定されるものではない。たとえば、Ｐｄ層の代わりに、Ｎｉ層、Ｐｔ層などを用いることができ、Ａｇ層の代わりにＡｇＮｄ層、ＡＰＣ層などを用いることができる。また、第２の接着層１１３としては、Ｔｉ層（層厚２０００Å）、Ｐｔ層（層厚３００Å）およびＡｕ層（層厚３０００Å）をこの順で積層した積層体とすることができるが、構造および層厚はこれに限定されるものではない。たとえば、Ｔｉ層（層厚２５０Å）、ＴｉＷ層（層厚２０００Å）およびＡｕ層（層厚３０００Å）をこの順で積層した積層体とすることもできる。第２の基板２０１としては、たとえばサファイア基板等を用いることができる。
【００３５】
（２）第２工程
本工程は、貫通孔を有し、該貫通孔内に金属膜が埋設されている第１の基板を上記窒化物系化合物半導体部に接着する工程である。第１の基板１０１は、たとえば次のようにして作製することができる。まず、図２（ｃ）を参照して、導電性基板１０２上に、第１の接着層１１２として、ＳｉＯ2層（層厚１μｍ）、ＴｉＷ層（層厚２０００Å）、Ａｕ層（層厚３μｍ）およびＡｕＳｎ層（層厚１０００Å）を順に積層させる。ここで、ＳｉＯ2層は、貫通孔形成のためのエッチング時におけるエッチングストップ層として機能する。第１の接着層１１２の最上層がＡｕＳｎ層である。第１の接着層１１２の構造および層厚はこれに限定されるものではない。たとえば、ＳｉＯ2層（層厚１μｍ）、Ｔｉ層（層厚２５０Å）、ＴｉＷ層（層厚２０００Å）、Ａｕ層（層厚３μｍ）およびＡｕＳｎ層（層厚１０００Å）を順に積層させる構成とすることもできる。また、第１の基板に使用する基板は、上記したように必ずしも導電性を有していなくてもよいが、導電性を有することが好ましい。
【００３６】
また、導電性基板１０２の厚さは、１０〜５００μｍ程度とすることが好ましく、たとえば１００μｍである。導電性基板１０２の材質は、上記したとおりであり、たとえばＳｉ基板とされる。
【００３７】
次に、図２（ｄ）に示されるように、第１の接着層１１２上に、サポート材２０３を設置する。サポート材２０３は、たとえばＵＶテープ（ＵＶ照射により分解可能な樹脂製テープ）などを用いることができる。サポート材２０３は、導電性基板１０２に貫通孔を設けた後は、当該貫通孔形成領域において基板保持に寄与するのが第１の接着層１１２のみとなるため、基板保持をサポートする役割を果たす。ついで、第１の接着層１１２が形成されている面とは反対側の面にフォトマスク２０４を形成した後、図２（ｅ）に示されるように、ドライエッチングにより、導電性基板１０２を貫通する貫通孔２１０を形成する。フォトマスク２０４の厚みは、１０μｍ以上とすることが好ましい。Ｓｉ基板に貫通孔を形成する場合には、フォトレジストマスクを用いる代わりに、Ａｌ膜をエッチング時のマスクとして使用してもよい。
【００３８】
次に、ドライエッチングにより、貫通孔２１０の底面に位置する、露出した第１の接着層１１２の構成膜であるＳｉＯ2層およびＴｉＷ層の除去を行なう。ＳｉＯ2層およびＴｉＷ層の除去によりＡｕ層が露出するが、後述する金属膜の形成を電解メッキにより行なう場合、該Ａｕ層は、電解メッキのシードとして機能する。なお、電解メッキ以外の方法により、金属膜を形成する場合には、ＳｉＯ2層およびＴｉＷ層の除去は必ずしも必要ではない。
【００３９】
次に、図２（ｆ）に示されるように、剥離液を用いてフォトマスク２０４を除去した後、貫通孔２１０の側面および導電性基板１０２の表面上に、保護層１０３としてＳｉＯ2膜（層厚４０００Å）とＳｉＮ膜（層厚５０００Å）を順に形成する。また、保護層として、金属膜１０４に対してバリア効果を有する金属層を用いることができ、そのような金属層としては、たとえばＴｉ層、ＴｉＮ層、ＴａＮ層、ＴｉＷ層などを挙げることができる。該金属層の厚さは、たとえば２０００Å程度とすることができる。
【００４０】
次に、図２（ｇ）を参照して、貫通孔２１０内に金属膜１０４を形成する。電解メッキにより金属膜１０４を形成する場合には、基板を電解メッキ浴に浸漬することにより金属膜の形成を行なう。浸漬時間は、特に限定されず、金属膜に要求されるウェハ内の厚さ均一性、膜性質に応じて適宜選択され、たとえば３０〜１８０分間程度とすることができる。より具体的には、たとえば１００μｍ厚の金属膜を形成する場合には、浸漬時間は９０分間程度とすることができる。上記したように、金属膜１０４の厚さは、第１の基板１０１の厚さと同じか、またはそれより小さいことが好ましく、したがって、第１の基板の厚さ（図１の窒化物系化合物半導体発光素子の場合には、導電性基板１０２の厚さと保護層１０３の厚さとの合計）が１００μｍである場合には、金属膜の厚さは、１００μｍ以下とすることが好ましい。金属膜を形成した際、金属膜の厚さが第１の基板の厚さより大きくなり、金属膜が第１の基板表面から突出している場合には、研磨等により、金属膜の厚さを第１の基板の厚さ以下とすることが好ましい。
【００４１】
次に、ＵＶ照射によりサポート材２０３を除去して、片面に第１の接着層が形成され、貫通孔内に金属膜を有する第１の基板１０１を得る（図２（ｈ）参照）。
【００４２】
以上のようにして形成された第１の接着層１１２を有する第１の基板１０１と、第２の接着層１１３を有する、第２の基板２０１上に形成された窒化物系化合物半導体部１１０とを貼り合わせて接着することにより、図２（ｉ）に示される構造の素子を得る。この際、第１の接着層１１２の最上層をＡｕＳｎ層とし、第２の接着層１１３の最上層をＡｕ層としている場合には、上記接着には、ＡｕＳｎ共晶接合を用いることができる。
【００４３】
また、第１の基板は、次に示す方法により作製された基板であってもよい。図３を参照して、第１の基板の別の好ましい製造方法について説明する。まず、図３（ａ）に示されるように、導電性基板３０２上に、厚さ１μｍ以上のフォトマスク３０４を形成した後、ドライエッチングにより、導電性基板３０２を貫通しない程度の深さを有する孔３１０を形成する。たとえば、導電性基板３０２の厚さが２００μｍである場合、孔３１０の深さは１００μｍ程度とすることができる。なお、上記したように、導電性基板３０２がＳｉ基板である場合には、エッチング用マスクとしてＡｌ膜を用いることができる。
【００４４】
次に、フォトマスクを除去した後、孔３１０内に金属膜３４０を形成する工程に移る。電解メッキ法により金属膜を形成する場合、たとえば次のようにして金属膜を形成することができる。まず、孔３１０を形成した表面上に、保護層３２０として、バリアメタル層（層厚２０００Å）、シード層（層厚３０００Å）を順に形成する。バリアメタル層としては、Ｔｉ層、ＴｉＮ層、ＴｉＷ層、ＴａＮ層等を挙げることができ、シード層としては、Ｃｕ層、Ａｕ層等を挙げることができる。ついで、電解メッキ用のフォトマスク３３０（厚さ１μｍ以上）を形成する（図３（ｂ）参照）。フォトマスク３３０の材料としては、導電性基板３０２に孔３１０を形成していることから、液体レジストよりも、たとえばドライフィルムのような材料が好ましく用いられる。また、フォトマスクのパターニングとしては、導電性基板３０２に形成した孔３１０以外の箇所をフォトレジストで覆うようにすることが好ましい。すなわち、導電性基板に形成した孔３１０と、フォトマスク３３０の開口部３３５とを一致させることが好ましい。
【００４５】
次に、電解メッキにより、導電性基板３０２の孔３１０内に金属膜３４０を形成する（図３（ｃ）参照）。電解メッキは、基板を電解メッキ浴に浸漬することにより行なうことができる。浸漬時間は、特に限定されず、金属膜に要求されるウェハ内の厚さ均一性、膜性質に応じて適宜選択され、たとえば３０〜１８０分間程度とすることができる。より具体的には、たとえば１００μｍ厚の金属膜を形成する場合には、浸漬時間は９０分間程度とすることができる。なお、電解メッキ以外の方法により金属膜３４０を形成する場合には、孔３１０の内壁面と金属膜３４０の側壁面との間に、少なくとも金属膜３４０に対してバリア効果を有する金属層を有する事が望ましい。次に、剥離液を用いて、フォトマスク３３０を除去する。
【００４６】
次に、導電性基板３０２表面上の保護層３２０を、エッチングまたは研磨により除去する（図３（ｄ）参照）。金属膜が導電性基板表面から突出している場合には、研磨等により、保護層の除去とともに、金属膜の厚さを導電性基板の厚さ以下とすることが好ましい。
【００４７】
次に、孔３１０が形成されている面とは反対側の導電性基板表面を研削もしくは研磨し、保護層３２０を露出させる（図３（ｅ）参照）。これにより、導電性基板に貫通孔が形成され、該貫通孔内に金属膜が埋設された構造を有する第１の基板を得る。この例において、金属膜３４０の厚さは、１００μｍである。なお、当該研削もしくは研磨は、金属膜３４０が露出するまで行なわれてもよい。最後に、図３（ｆ）に示されるように、窒化物系化合物半導体部１１０との接合のために、研削もしくは研磨した表面上に第１の接着層３５０を形成する。なお、第１の接着層３５０は、研削もしくは研磨した面とは反対側の面に形成してもよい。第１の接着層３５０は、たとえばＴｉＷ層（層厚２０００Å）、Ａｕ層（層厚３μｍ）およびＡｕＳｎ層（層厚１０００Å）を順に積層させた構成とすることができる。たとえば、ＴｉＷ層の代わりにＴｉ層を用いることもできる。
【００４８】
以上のようにして形成された第１の接着層３５０を有する第１の基板３０１と、第２の接着層を有する、第２の基板２０１上に形成された窒化物系化合物半導体部１１０とを貼り合わせて接着することにより、図２（ｉ）に示される構造と同様の構造の素子を得ることができる。この際、第１の接着層３５０の最上層をＡｕＳｎ層とし、第２の接着層１１３の最上層をＡｕ層としている場合には、上記接着には、ＡｕＳｎ共晶接合を用いることができる。
【００４９】
（３）第３工程
本工程は、第２の基板２０１を除去して、ｎ型窒化物系化合物半導体層１０９の表面を露出させる工程である。具体的には、まずレーザ剥離により第２の基板２０１を除去した後、バッファ層２０２を塩酸系ウェットエッチング等によりＧａ除去し、ついでドライエッチングを行ない、ｎ型窒化物系化合物半導体層１０９の表面を露出させる。これにより、図２（ｊ）に示されるような、第２の基板２０１が除去された素子を得るが、第２の基板２０１が除去された後においても、第１の基板１０１により、数μｍという厚さを有する窒化物系化合物半導体部を保持することができ、以後の工程におけるウェハハンドリングを安定させることができる。
【００５０】
次に、ｎ型窒化物系化合物半導体層１０９の表面上にレジストマスク（たとえば厚さ１μｍ）を形成し、ドライエッチングにより、たとえば深さ１μｍの表面凹凸２２０を形成する（図２（ｋ）参照）。ドライエッチング後は、剥離液によるレジスト除去を行なう。次に、表面凹凸２２０上に、ｎ型オーミック性電極１１１を形成した後、チップ分割を行なうことにより、図１の窒化物系化合物半導体発光素子を得る。ｎ型オーミック性電極１１１としては、Ｈｆ層（５０Å）およびＡｌ層（９０００Å）を順次積層した構造とすることができる。なお、ｎ型オーミック性電極１１１の構造および厚さは、これに限定されるものではない。また、チップ分割は、貫通孔が形成されていない領域、すなわち金属膜が形成されていない領域のいずれかの位置で行なわれることが好ましい。金属膜が形成されている位置でチップ分割すると、金属膜側面が保護されず、金属膜が露出した状態となるため、金属膜劣化の原因となる。また、チップ当たりの金属膜の総面積が減少することとなるため、放熱性が低下する虞がある。チップ分割は、ダイシングにより行なうことができる。
【００５１】
なお、図１に示される窒化物系化合物半導体発光素子においては、１チップあたり１つの貫通孔を有するが、これに限定されるものではなく、ウェハ反りが問題となる等の場合には、たとえば図４に示されるように、サイズ（貫通孔の幅）がより小さい複数の貫通孔が形成された第１の基板４０１を用いることにより、ウェハ反りを改善できるとともに、電気伝導および熱伝導の向上を図ることができる。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子によれば、上下より電極を取り出せる構造を有し、高い放熱性を有しているため、高い放熱性が必要とされる製品、たとえば大電流用途向けの製品等に好適に適用することができ、信頼性の劣化や発光効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の好ましい一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法の好ましい一例を示す概略工程図である。
【図３】第１の基板の別の好ましい製造方法を示す概略工程図である。
【図４】第１の基板の別の好ましい例を示す概略断面図である。
【図５】従来の窒化物系化合物半導体発光素子の構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０１，３０１，４０１  第１の基板、１０２，３０２，４０２  導電性基板、１０３，３２０，４０３  保護層、１０４，３４０，４０４  金属膜、１０５  ｐ型オーミック性電極、１０６  ｐ型窒化物系半導体コンタクト層、１０７  ｐ型窒化物系半導体層、１０８  活性層、１０９  ｎ型窒化物系化合物半導体層、１１０  窒化物系化合物半導体部、１１１  ｎ型オーミック性電極、１１２，３５０  第１の接着層、１１３  第２の接着層、２０１  第２の基板、２０２  バッファ層、２０３  サポート材、２０４，３０４，３３０  フォトマスク、２１０  貫通孔、２２０  表面凹凸、３１０  孔。
【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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