(57)【要約】【課題】半導体積層構造の結晶性を実質的に維持できる範囲の基板オフ角を有する成長基板上に成長した半導体積層構造を有し、光取り出し効率を向上させる粗面を形成できる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】支持構造体６と発光構造体５とを備える半導体発光素子１において、支持構造体６は、支持基板２０と、支持基板２０の表面上方に設けられる支持基板側接合層２００とを有し、発光構造体５は、支持基板側接合層２００と接合する発光構造側接合層１７０と、発光構造側接合層１７０の支持基板２０の反対側に設けられる反射層１５０と、反射層１５０の発光構造側接合層１７０の反対側に設けられる発光層１３５を含む半導体積層構造１３０とを有し、半導体積層構造１３０は、反射層１５０の反対側の表面に、｛１００｝面から２２．５±５度の範囲で面方位が傾斜している光取り出し面１８０を含む。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造体と発光構造体とを備える半導体発光素子において、
前記支持構造体は、
支持基板と、
前記支持基板の一の表面の上方に設けられる支持基板側接合層と
を有し、
前記発光構造体は、
前記支持基板側接合層と接合する発光構造側接合層と、
前記発光構造側接合層の前記支持基板の反対側に設けられる反射層と、
前記反射層の前記発光構造側接合層の反対側に設けられ、所定の波長の光を発する発光層を含む半導体積層構造と
を有し、
前記半導体積層構造は、前記反射層の反対側の表面に、｛１００｝面から２２．５±５度の範囲で結晶面方位が傾斜している光取り出し面を含む半導体発光素子。
【請求項２】
前記光取り出し面は、前記｛１００｝面から［０１１］方向に結晶面方位が傾斜している請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記光取り出し面は、算術平均面粗さが前記光の前記波長の略４分の１以上の不規則構造を有する非平滑面を含む乱反射発生構造を有する
請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記光取り出し面は、前記発光層が有する面を基準面とした場合に、前記基準面に対し、２２．５±５度の範囲で傾斜する傾斜面を含む
請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記光取り出し面は、前記発光層を露出させずに、（１１−１）面及び（−１１−１）面からなる第１の傾斜構造と、［０１１］方向へ２２．５±５度の範囲において傾斜する面からなる第２の傾斜構造とを含む請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記発光構造体は、前記反射層と前記半導体積層構造との間の一部分に、前記半導体積層構造の前記光取り出し面の反対側の面と前記反射層とを電気的に接続する界面電極を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記界面電極は、前記界面電極と前記半導体積層構造の前記反射層側の面とが接する部分の面積の割合が、前記半導体積層構造の前記反射層側の前記面の面積に対して、３０％以下に形成される
請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記界面電極は、前記界面電極と前記半導体積層構造の前記反射層側の面とが接する部分の面積の割合が、前記半導体積層構造の前記反射層側の前記面の面積に対して、１０％以下に形成される
請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
支持構造体と発光構造体とを備える半導体発光素子の製造方法において、
支持基板と、前記支持基板の一の表面の上方に設けられる支持基板側接合層とを有する前記支持構造体を準備する支持構造体準備工程と、
所定の波長の光を発する発光層を含む半導体積層構造を、｛１００｝面から［０１１］方向に２２．５±５度の範囲で結晶面方位が傾斜している成長基板上に形成してエピタキシャルウエハを準備するエピタキシャルウエハ準備工程と、
前記エピタキシャルウエハに、前記光を反射する反射層を形成する反射層形成工程と、
前記反射層上に前記支持基板側接合層と接合する発光構造側接合層を形成して前記発光構造体を形成する発光構造体形成工程と、
前記支持基板側接合層と前記発光構造側接合層とを接合する接合工程と、
前記成長基板を除去して光取り出し面を露出させる成長基板除去工程と
を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記光取り出し面に対し異方性エッチングを施して、前記光取り出し面の表面を粗面化する粗面化工程
を更に備える請求項１０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、半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関する。特に、本発明は、光取り出し効率を向上させることのできる半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光取り出し効率を向上させた半導体発光素子として、伝導性ホルダと、反射層及び複数の界面電極を含む誘電体層を介して伝導性ホルダの上方に設けられ、発光層を有する半導体積層構造と、半導体積層構造上に形成される表面電極とを備え、複数の界面電極が、表面電極の直下を除く領域に設けられている半導体発光素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に係る半導体発光素子によれば、発光層が発した光が反射層により外部に向けて反射されると共に、表面電極の直下に界面電極が存在しないことにより、発光層が発した光が表面電極に遮られることを抑制できるので、表面電極の直下に界面電極が存在する場合に比べて光取り出し効率が向上する。また、この半導体発光素子の半導体積層構造の表面に粗面化処理を施すことにより光取り出し効率を更に向上させることができる。
【０００４】
ここで、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体から構成される発光層を有する半導体積層構造においては、従来、ＧａＡｓ基板の（１００）面上に形成されるＧａＩｎＰやＡｌＧａＩｎＰ等に対する不純物のドーピング効率の低下の抑制等の観点から、１０度から１５度程度、（１００）面から結晶面方位をオフさせたオフ基板が用いられている。
【０００５】
１０度から１５度程度の角度を有するオフ基板上にエピタキシャル成長させて得られる半導体積層構造の表面にエッチング処理を施すと、成長基板の基板オフ角に応じた傾斜面が、エピタキシャル成長により形成された半導体積層構造の表面に生じる。この傾斜面は、基板オフ角に応じて１０度から１５度の角度を有するので、エッチング処理を施さない場合に比べて光取り出し効率を向上させることができる。
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５１３７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、半導体積層構造の表面が１０度から１５度の角度の傾斜面を有していても、この角度は、半導体積層構造が有する発光層の表面に対する角度としては非常に鈍角であり、光取り出し効率の大幅な向上を図るのには不十分である。一方、傾斜面の角度を大きくするために成長基板の基板オフ角を大きくしすぎると、成長基板上に形成される半導体積層構造の結晶性が低下して、半導体積層構造中の結晶欠陥等により発光効率が低下するという不都合がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、半導体積層構造の結晶性を実質的に維持できる範囲の基板オフ角を有する成長基板上に成長した半導体積層構造を有すると共に、基板オフ角に応じて光取り出し効率を向上させる粗面を形成できる半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、支持構造体と発光構造体とを備える半導体発光素子において、支持構造体は、支持基板と、支持基板の一の表面の上方に設けられる支持基板側接合層とを有し、発光構造体は、支持基板側接合層と接合する発光構造側接合層と、発光構造側接合層の支持基板の反対側に設けられる反射層と、反射層の発光構造側接合層の反対側に設けられ、所定の波長の光を発する発光層を含む半導体積層構造とを有し、半導体積層構造は、反射層の反対側の表面に、｛１００｝面から２２．５±５度の範囲で結晶面方位が傾斜している光取り出し面を含む半導体発光素子が提供される。
【００１０】
また、上記半導体発光素子は、光取り出し面は、｛１００｝面から［０１１］方向に結晶面方位が傾斜していてもよい。また、光取り出し面は、算術平均面粗さが光の波長の略４分の１以上の不規則構造を有する非平滑面を含む乱反射発生構造を有していてもよい。更に、光取り出し面は、発光層が有する面を基準面とした場合に、基準面に対し、２２．５±５度の範囲で傾斜する傾斜面を含んでいてもよい。
【００１１】
また、上記半導体発光素子は、光取り出し面は、発光層を露出させずに、（１１−１）面及び（−１１−１）面からなる第１の傾斜構造と、［０１１］方向へ２２．５±５度の範囲において傾斜する面からなる第２の傾斜構造とを含んでいてもよい。また、発光構造体は、反射層と半導体積層構造との間の一部分に、半導体積層構造の光取り出し面の反対側の面と反射層とを電気的に接続する界面電極を有していてもよい。
【００１２】
また、上記半導体発光素子は、界面電極は、界面電極と半導体積層構造の反射層側の面とが接する部分の面積の割合が、半導体積層構造の反射層側の面の面積に対して、３０％以下に形成されてもよく、界面電極は、界面電極と半導体積層構造の反射層側の面とが接する部分の面積の割合が、半導体積層構造の反射層側の面の面積に対して、１０％以下に形成されてもよい。
【００１３】
また、本発明は、上記目的を達成するため、支持構造体と発光構造体とを備える半導体発光素子の製造方法において、支持基板と、支持基板の一の表面の上方に設けられる支持基板側接合層とを有する支持構造体を準備する支持構造体準備工程と、所定の波長の光を発する発光層を含む半導体積層構造を、｛１００｝面から［０１１］方向に２２．５±５度の範囲で結晶面方位が傾斜している成長基板上に形成してエピタキシャルウエハを準備するエピタキシャルウエハ準備工程と、エピタキシャルウエハに、光を反射する反射層を形成する反射層形成工程と、反射層上に支持基板側接合層と接合する発光構造側接合層を形成して発光構造体を形成する発光構造体形成工程と、支持基板側接合層と発光構造側接合層とを接合する接合工程と、成長基板を除去して光取り出し面を露出させる成長基板除去工程とを備える半導体発光素子の製造方法を提供する。
【００１４】
また、上記半導体発光素子の製造方法は、光取り出し面に対し異方性エッチングを施して、光取り出し面の表面を粗面化する粗面化工程を更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法によれば、半導体積層構造の結晶性を実質的に維持できる範囲の基板オフ角を有する成長基板上に成長した半導体積層構造を有すると共に、基板オフ角に応じて光取り出し効率を向上させる粗面を形成できる半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［実施の形態］
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の断面の概要を示す。また、図１Ｂの（ａ）は、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の上面図の一例を示しており、図１Ｂの（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子を誘電体層において切断した場合の切断上面図の一例を示す。
【００１７】
（半導体発光素子１の構成）
本発明の実施の形態に係る半導体発光素子１は、所定の波長の光を発する活性層としての発光層１３５を含む半導体積層構造１３０と、半導体積層構造１３０の一の表面の一部と電気的に接続する表面電極１１０と、表面電極１１０の上に設けられるワイヤボンディング用のパッド電極１００とを備える。
【００１８】
更に、半導体発光素子１は、半導体積層構造１３０の一の表面の反対側の他の表面の一部と電気的に接続する界面電極１２０と、界面電極１２０が設けられている領域を除く半導体積層構造１３０の他の表面を覆う誘電体層１４０と、界面電極１２０及び誘電体層１４０の半導体積層構造１３０の他の面と接する面の反対側に設けられる反射層１５０とを備える。更に、半導体発光素子１は、反射層１５０の界面電極１２０及び誘電体層１４０と接する面の反対側に設けられるバリア層１６０と、バリア層１６０の反射層１５０と接する面の反対側に設けられる発光構造体側接合層１７０とを備える。
【００１９】
そして、半導体発光素子１は、発光構造体側接合層１７０と電気的・機械的に接合する支持基板側接合層２００と、支持基板側接合層２００の発光構造体側接合層１７０と接合している面の反対側に設けられるコンタクト電極２１０と、コンタクト電極２１０の支持基板側接合層２００と接する面の反対側に設けられる電気導電性の支持基板２０と、支持基板２０のコンタクト電極２１０が設けられている面の反対側の面に設けられるダイボンディング用電極としての裏面電極２２０とを備える。
【００２０】
本実施の形態に係る半導体発光素子１は、図１Ｂ（ａ）に示すように、上面視にて略正方形に形成される。一例として、半導体発光素子１の平面寸法は、縦寸法Ｌ１及び横寸法Ｌ１がそれぞれ略３００μｍである。また、半導体発光素子１の厚さは、一例として、略３００μｍに形成される。
【００２１】
本実施形態に係る半導体積層構造１３０は、誘電体層１４０に接する位置に設けられるｐ型コンタクト層１３９と、ｐ型コンタクト層１３９の誘電体層１４０と接している面の反対側の面に設けられるｐ型クラッド層１３７と、ｐ型クラッド層１３７のｐ型コンタクト層１３９と接している面の反対側の面に設けられる発光層１３５と、発光層１３５のｐ型クラッド層１３７と接している面の反対側の面に設けられるｎ型クラッド層１３３と、ｎ型クラッド層１３３の発光層１３５と接している面の反対側の面の略中央部分に設けられるｎ型コンタクト層１３１とを有する。
【００２２】
ここで、ｎ型クラッド層１３３は、発光層１３５と接している面の反対側に発光層１３５が発した光が半導体発光素子１の外部に放出される面としての光取り出し面１８０を含む。光取り出し面１８０は、その結晶方位が｛１００｝面から所定の方向（｛１００｝面とは異なる面に垂直な方向）に所定の角度（光取り出し面１８０と同一の面方位を有している面上に化合物半導体をエピタキシャル成長した場合に、成長した半導体層の結晶性を実質的に維持できる範囲の角度以下）だけ傾斜した面である。光取り出し面１８０は、互いに異なる方向に互いに異なる角度だけ傾斜した複数の面及び／又は露出部分（二次元的な平面を除く一次元的な露出部分）を含んで構成することもできる。
【００２３】
なお、本実施の形態に係る光取り出し面１８０は、｛１００｝面から所定の方向に２２．５±５度の範囲で結晶面方位が傾斜している面を含む。具体的に、光取り出し面１８０は、発光層１３５が有する面（すなわち、発光層１３５の厚さ方向に垂直な方向の２つの平面からなる平行平板の傾斜角度を０度とした場合の平行平板）を基準面とした場合に、基準面に対して２２．５±５度の範囲で傾斜する傾斜面を含む。ここで、光取り出し面１８０は、バンドギャップ異常の解消に有効な方向であり、半導体積層構造１３０のエピタキシャル成長時における結晶性の悪化が、実用上、実質的に問題となる範囲では起こらず、不純物のドーピング効率の低下が起こらない方向として、｛１００｝面から（０１１）面に垂直な［０１１］方向に２２．５±５度の範囲で結晶面方位が傾斜している面を含む。
【００２４】
そして、光取り出し面１８０は、発光層１３５が発した光を乱反射させる構造（粗面化形状）を含んで形成される。光取り出し面１８０が含む光を乱反射させる構造は、不規則構造又は所定の規則性を有する構造である。粗面化形状を含む光取り出し面１８０を設けることにより、発光層１３５が発した光が光取り出し面１８０に到達した場合に、光の反射角に変動がもたらされ、光が乱反射する。この光の乱反射により、半導体発光素子１の外部に向かう方向にその伝搬方向を変動させられる光が増加する。
【００２５】
なお、立方晶系に属する閃亜鉛鉱型結晶構造のＧａＡｓ等においては、結晶方位のａ軸方向、ｂ軸方向、及びｃ軸方向は互いに等価であり、本実施の形態に係る半導体積層構造１３０の結晶面方位は、ａ軸方向、ｂ軸方向、及びｃ軸方向の交換に関しては何ら制限されない。
【００２６】
また、｛１００｝面は、（１００）面に等価な対称性を持つ面の全てを表す。すなわち、例えば｛１００｝面と表現した場合、（１００）面、（０１０）面、（００１）面、（−１００）面、（０−１０）面、及び（００−１）面の全てを含む。また、例えば（−１００）のようなミラー指数の表記において−ｎ（ｎ：自然数）は、所定の座標軸と負の方向で交差することを意味する。
【００２７】
なお、半導体積層構造１３０は、一例として、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体としてのＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体のダブルへテロ構造を有する。具体的に、半導体積層構造１３０は、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体を含んで形成されるアンドープのバルク層としての発光層１３５を、第１導電型の化合物半導体としてのｎ型ＡｌＧａＩｎＰを含んで形成されるｎ型クラッド層１３３と、第１導電型とは異なる第２導電型の化合物半導体としてのｐ型ＡｌＧａＩｎＰを含んで形成されるｐ型クラッド層１３７とで挟んだ積層構造を含む。発光層１３５は、外部から電流が供給されると所定の波長の光を発する。一例として、発光層１３５は、発光波長が６３０ｎｍの赤色光を発するように形成される。
【００２８】
なお、本実施形態において、アンドープ（ｕｎ−ｄｏｐｅ）とは、発光層１３５等を含む化合物半導体層への不純物の添加を積極的には実施しないことを意味する。したがって、半導体積層構造１３０を製造する工程において不可避的に混入する不純物成分の含有は排除されない。半導体積層構造１３０を構成する化合物半導体層に不可避的に混入する不純物成分の濃度は、一例として、１０１３／ｃｍ３から１０１６／ｃｍ３程度の濃度である。
【００２９】
更に、半導体積層構造１３０は、ｎ型クラッド層１３３の発光層１３５の反対側に、ｎ型ＧａＡｓを含んで形成されるｎ型コンタクト層１３１と、ｐ型クラッド層１３７の発光層１３５の反対側にｐ型ＧａＰを含んで形成されるｐ型コンタクト層１３９とを含む。ここで、ｎ型コンタクト層１３１及びｎ型クラッド層１３３はそれぞれ、所定のｎ型不純物を所定の濃度含む。同様に、ｐ型クラッド層１３７及びｐ型コンタクト層１３９はそれぞれ、所定のｐ型不純物を所定の濃度含む。なお、ｎ型不純物としては、一例としてＳｉ、Ｓｅ、Ｔｅ等を用いることができ、ｐ型不純物としては、例えば、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃ等を用いることができる。
【００３０】
なお、半導体積層構造１３０は、例えば、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）法、有機金属化学気相成長（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法等を用いて形成する。この場合、ＭＯＶＰＥ法又はＭＯＣＶＤ法に用いる半導体積層構造１３０の原料としては、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等の有機金属化合物、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）等の水素化物ガスを用いる。
【００３１】
また、ｎ型用の不純物の添加物の原料としては、モノシラン（ＳｉＨ４）、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）、ジメチルテルル（ＤＭＴｅ）等を用いる。また、ｐ型用の不純物の添加物の原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）、ジエチルジンク（ＤＥＺｎ）等を用いる。
【００３２】
表面電極１１０は、半導体積層構造１３０の上に所定の形状を有して形成される。例えば、表面電極１１０は、ｎ型コンタクト層１３１上において、十字付きの円形状に形成される。一例として、表面電極１１０は、図１Ｂ（ａ）に示すように、所定の直径（φ１）を有する円形部分と、長さＬ２、幅Ｗ１を有する複数の足部分とを有して形成される。例えば、表面電極１１０は、長手方向の方向が互いに９０度ずれた方向に向いている４本の足部分が、円形部分に付加された形に形成される。円形部分の直径φ１は、一例として１００μｍであり、足部分の長さＬ２は１００μｍ、幅Ｗ１は１５μｍである。そして、４本の足部分はそれぞれ、半導体発光素子１の上面視における略矩形の表面の各角の方向に長手方向を向けて形成される。
【００３３】
表面電極１１０は、ｎ型コンタクト層１３１とオーミック接合する導電性材料から形成され、例えば、ｎ型用電極材料としてのＡｕ、Ｇｅ、及びＮｉ等の金属材料を含んで形成される。一例として、表面電極１１０は、ｎ型コンタクト層１３１の側からＡｕＧｅ（５０ｎｍ厚）／Ｎｉ（１０ｎｍ厚）／Ａｕ（３００ｎｍ厚）の順に積層されて形成される。また、パッド電極１００は、上面視にて直径φ１を有する略円形状又は略多角形状に形成される。そして、パッド電極１００の中心を表面電極１１０の円形部分の中心と略一致させて、表面電極１１０上にパッド電極１００は設けられ、表面電極１１０と電気的に接続する。
【００３４】
パッド電極１００を略円形状に形成する場合、パッド電極１００の直径φ１は、一例として１００μｍである。なお、パッド電極１００の直径φ１は、パッド電極１００に超音波接合するＡｕワイヤの端部のボール部分の直径に応じて、表面電極１１０の円形部分の直径よりも小さく形成することもできる。パッド電極１００は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属材料を含んで形成され、一例として、表面電極１１０の側からＴｉ（５０ｎｍ）／Ａｕ（１０００ｎｍ）の順に積層されて形成される。そして、パッド電極１００及び表面電極１１０の円形部分の中心は、ｎ型クラッド層１３３の略中央に対応しており、パッド電極１００、及び表面電極１１０の円形部分、並びに表面電極１１０の足部分の直下を除く領域に、界面電極１２０が形成されることとなる。
【００３５】
電流阻止層としての機能を有する誘電体層１４０は、半導体積層構造１３０と反射層１５０との間に設けられる。具体的に、誘電体層１４０は、ｐ型コンタクト層１３９の発光層１３５が形成されている側の面の反対側の略全面に形成される。そして、誘電体層１４０の一部の領域には、誘電体層１４０を貫通する所定形状の開口部１２０ａが設けられる。誘電体層１４０に設けられる開口部１２０ａは、例えば、１つ又は複数の略円形状、１つ又は複数の略多角形状、若しくは、１つ又は複数の溝状に形成される。誘電体層１４０には、一例として、図１Ｂ（ｂ）に示すように、六方最密充填構造状に所定のピッチで複数の開口部１２０ａが形成される。ここで、開口部１２０ａは、図１Ｂ（ｂ）に表面電極の位置１１１と示した領域外、すなわち、表面電極１１０の直下を除く領域に形成される。なお、表面電極１１０の直下を除く領域に開口部１２０ａが設けられる限り、開口部１２０ａの配置は、マトリックス状等の規則的な配列、又はランダムな配列のいずれであってもよい。
【００３６】
また、誘電体層１４０は発光層１３５が発する光に対して略透明である材料及び／又は電気絶縁性を有する材料から形成される。すなわち、誘電体層１４０は、発光層１３５が発する光の波長に対して光学的に透明な材料から形成される。誘電体層１４０は、例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、五酸化タンタル、フッ化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、又はこれらの酸化物材料を８０ｗｔ％以上の濃度で含む金属酸化物から形成される。なお、誘電体層１４０は、界面電極１２０よりも高い抵抗を有している限り、高い電気絶縁性を有する材料から形成しなくてもよい。
【００３７】
本実施の形態に係る誘電体層１４０は、容易に形成でき、発光層１３５が発する光の波長に対して良好な透過特性（光の波長の吸収損失が低い特性）を発揮する材料から形成することを目的として、一例として、二酸化ケイ素から形成される。また、誘電体層１４０に接する反射層１５０との密着性を向上させ、誘電体層１４０と反射層１５０との界面においてボイド等の発生を抑制することを目的とする場合においても、一例として、二酸化ケイ素から形成される。
【００３８】
界面電極１２０は、半導体積層構造１３０と反射層１５０とを電気的に接続する。具体的に、界面電極１２０は、誘電体層１４０に形成された開口部１２０ａに所定の金属材料を充填して形成される。界面電極１２０は、例えば、１つ又は複数の略円形状、１つ又は複数の略多角形状、若しくは、１つ又は複数の溝状に形成された開口部１２０ａを、金属材料で充填することにより形成される。図１Ｂ（ｂ）に示すように、界面電極１２０は、一例として、直径φ２（例えば、１５μｍ）の略円形状のドット状に形成される。そして、複数の界面電極１２０の中央間のピッチＰ１は、一例として、４０μｍである。界面電極１２０は、ｐ型コンタクト層１３９とオーミック接合する導電性材料から形成され、例えば、ｐ型用電極材料としてのＡｕ、Ｚｎ、又はＢｅ等の金属材料を含んで形成される。一例として、界面電極１２０は、ＡｕＺｎ合金からなる金属材料から形成される。
【００３９】
反射層１５０は、発光層１３５が発した光に対して所定値以上の反射率を有する導電性材料から形成される。一例として、反射層１５０は、Ａｌから主として形成される金属層である。また、反射層１５０は、界面電極１２０と電気的に接続する。反射層１５０は、半導体発光素子１の光取り出し効率を向上させることを目的として、発光層１３５が発した光に対する反射率が所定値以上であれば、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、又はＡｇ等の金属材料、若しくはこれらの金属材料の合金材料から形成することもできる。
【００４０】
バリア層１６０は、反射層１５０と電気的に接続する導電性材料から形成される。一例として、バリア層１６０は、Ｐｔから主として形成される金属層である。バリア層１６０は、支持基板側接合層２００を構成する材料が反射層１５０に拡散することを抑制して、反射層１５０の反射特性が低下することを抑制する。発光構造体側接合層１７０は、所定の厚さを有した導電性材料から形成される。発光構造体側接合層１７０は、バリア層１６０と電気的に接続する。発光構造体側接合層１７０は、発光構造体側接合層１７０と支持基板側接合層２００との界面の酸化を抑制することができ、発光構造体側接合層１７０と支持基板側接合層２００とを強固に接合することを目的として、一例として、Ａｕから主として形成される。
【００４１】
また、支持基板側接合層２００は、発光構造体側接合層１７０と同様の目的から、同様の材料から形成される。そして、支持基板側接合層２００は、発光構造体側接合層１７０と電気的・機械的に接合する。具体的には、発光構造体側接合層１７０と支持基板側接合層２００とは、熱圧着法によって貼り合わせることによって電気的・機械的に接続される。なお、発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００はそれぞれ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属材料、又はこれらの金属材料のうち少なくとも１種類の金属材料を８０ｗｔ％以上含む合金材料から形成することもできる。
【００４２】
コンタクト電極２１０は、支持基板２０とオーミック接合すると共に、支持基板２０を構成する材料と支持基板側接合層２００を構成する材料とが互いに拡散することを抑制することができる導電性材料から形成される。一例として、コンタクト電極２１０はＴｉから主として形成され、支持基板側接合層２００と電気的に接続する。
【００４３】
支持基板２０は、所定の熱伝導率及び機械的強度を有すると共に、電気導電性を有する材料から形成される。支持基板２０は、一例として、厚さが３００μｍ程度のＳｉ等の半導体材料から形成される。支持基板２０を半導体材料から形成する場合、支持基板２０に形成するコンタクト電極２１０及び裏面電極２２０と支持基板２０との間の接触抵抗値を低減させ、半導体発光素子１の動作電圧を低減させることを目的として、支持基板２０の抵抗率は少なくとも０．１Ω・ｃｍ以下にして形成される。なお、支持基板２０は電気導電性を有している限り、導電型はｎ型又はｐ型のいずれであってもよい。
【００４４】
裏面電極２２０は、コンタクト電極２１０が接触している支持基板２０の面の反対側の面において、支持基板２０に電気的に接続する。具体的に、裏面電極２２０は、支持基板２０とオーミック接合する金属電極である。一例として、裏面電極２２０は、ＴｉとＡｕとから形成される。
【００４５】
以上の構成を備える本実施形態の半導体発光素子１は、赤色領域の波長の光を発するＬＥＤである。例えば、半導体発光素子１は、順方向電圧が２Ｖ程度であり、順方向電流が２０ｍＡの場合におけるピーク波長が６３０ｎｍ付近の光を発する赤色ＬＥＤである。
【００４６】
図１Ｃは、本発明の実施の形態に係る反射層を構成する材料の反射率を示す。
【００４７】
反射層１５０は、発光層１３５が発した光に対して所定値以上の反射率を有する導電性材料から形成される。反射層１５０をＡｕから形成した場合、この反射層１５０は、波長６００ｎｍから７００ｎｍの光に対して約９０％以上の反射率を有する。また、反射層１５０をＡｌから形成した場合、この反射層１５０は、波長が４００ｎｍから７００ｎｍにわたって、約８５％以上の反射率を有する。更に、反射層１５０をＡｇから形成した場合、この反射層１５０は、波長が４００ｎｍから７００ｎｍにわたって、略１００％の反射率を有する。
【００４８】
図１Ｄは、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子をステムに搭載した状態の一例を示す。
【００４９】
ステム３０は、所定の位置に半導体発光素子搭載部と、半導体発光素子搭載部と絶縁部３０４を介して電気的に絶縁する第１リード３００と、半導体発光素子搭載部と電気的に接続する第２リード３０２とを備える。ステム３０は、良好な電気導電性、伝熱特性、機械的特性を発揮するＣｕ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属材料を含む材料から形成される。例えば、ステム３０としては、ＴＯ−１８ステム、ＴＯ−４６ステム等を用いることができるが、これらのステムに限定されるものではない。例えば、所定のリードフレームに、本実施の形態に係る半導体発光素子１を搭載することもできる。
【００５０】
半導体発光素子１は、Ａｇペースト等の導電性材料、又はＡｕＳｎ等のハンダ材料等を介してステム３０の半導体発光素子搭載部に搭載される。機械的強度を向上させる観点からは、Ａｇペースト等の導電性接着剤の硬化温度より高い共晶温度を有するＡｕＳｎ等の材料を用いることができる。そして、半導体発光素子１のパッド電極１００と第１リード３００とが、Ａｕワイヤ４００を介して電気的に接続される。これにより、第１リード３００及び第２リード３０２を介して半導体発光素子１に所定の電力が供給され、半導体発光素子１が発光する。
【００５１】
（半導体発光素子１の変形例）
なお、本実施形態に係る半導体発光素子１は、発光波長が６３０ｎｍの赤色領域の光を発するが、半導体発光素子１の発光波長はこの波長に限定されない。半導体積層構造１３０の発光層１３５の構造を制御して、所定の波長範囲（例えば、発光波長が５６０ｎｍから６６０ｎｍ）の光を発する半導体発光素子１を形成することもできる。また、本実施形態に係る発光層１３５の構造を、バルク層の構造ではなく、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、又は歪み多重量子井戸構造とすることもできる。また、本実施形態に係る半導体積層構造１３０は、上述した化合物半導体層に他の層（中間層）、分布型ブラック反射層（ＤＢＲ層）等を更に加えて構成することもできる。更に、本実施形態に係る半導体積層構造１３０を構成する各半導体層は、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体から形成することに限られず、ＧａＡｓ系、ＧａＰ系、ＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＰ系等の他の化合物半導体から形成することもできる。
【００５２】
また、本実施形態に係る半導体積層構造１３０は、ｎ型の化合物半導体層がパッド電極１００側に位置しているが、ｎ型とｐ型との導電型を逆にすることもできる。すなわち、変形例においては、パッド電極１００側から反射層１５０側に向かって、ｐ型コンタクト層１３９、ｐ型クラッド層１３７、発光層１３５、ｎ型クラッド層１３３、ｎ型コンタクト層１３１の順に形成できる。この場合、表面電極１１０は、ｎ型の半導体とオーミック接合する材料から形成され、界面電極１２０は、ｐ型の半導体とオーミック接合する材料から形成される。
【００５３】
更に、本実施形態に係る半導体発光素子１は、パッド電極１００側から裏面電極２２０に向かって電力が供給される上下面電極構造を有して形成されているが、変形例においては、化合物半導体層１３０のｐ型コンタクト層１３９の一部を露出させ、露出した部分にｐ型用電極を設けることにより、いわゆる、上面２電極構造とすることもできる。この場合、支持基板２０は、必ずしも導電性を有する材料から形成することを要せず、例えば、ガラス基板、サファイア基板等から形成することもできる。
【００５４】
また、半導体発光素子１の平面寸法は上記の実施形態に限られない。例えば、半導体発光素子１の平面寸法は、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略３５０ｍｍとなるように設計することもでき、また、半導体発光素子１の使用用途に応じて、縦寸法及び横寸法を適宜変更して半導体発光素子１を形成することもできる。
【００５５】
また、支持基板２０は、Ｇｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等の半導体基板、電気導電材料であるＣｕ、Ｆｅ、Ａｌ等の金属材料から形成される金属板、又はＣｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ等の合金材料から形成される合金板から形成することもできる。また、支持基板２０は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃ、又はＡｇ等の金属材料、若しくはこれらの金属材料のうち少なくとも１種類の金属材料を５０ｗｔ％以上含有した合金材料から形成することもできる。また、支持基板２０は、耐食性の向上、又はコンタクト電極２１０及び裏面電極２２０と支持基板２０との間の接触抵抗を低減することを目的として、複数の導電性材料が積層された多層構造を有する基板から形成することもできる。
【００５６】
（半導体発光素子１の製造方法）
図２Ａから図２Ｅは、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程の流れを示す。
【００５７】
まず、図２Ａ（ａ）に示すように、成長基板１０（一例として、ｎ型ＧａＡｓ基板）の上に、例えば、ＭＯＶＰＥ法によって複数の半導体層を含むエピタキシャル成長層としての半導体積層構造１３０ａを形成する。なお、本実施の形態に係る半導体積層構造１３０ａのＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャル成長は、一例として、成長基板１０を加熱する成長温度を６５０℃、成長圧力を５０Ｔｏｒｒ、複数の半導体層それぞれのエピタキシャル成長速度を０．３ｎｍから１．０ｎｍ／ｓｅｃ、Ｖ／ＩＩＩ比を約２００前後にして実施できる。なお、Ｖ／ＩＩＩ比とは、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ等のＩＩＩ族原料のモル数を分母として、ＡｓＨ３、ＰＨ３等のＶ族原料のモル数を分子とした場合の比率（商）である。また、本実施形態においては、成長基板１０の成長面の結晶面方位は、｛１００｝面から［０１１］方向に２２．５度±５度の範囲で傾斜している。
【００５８】
具体的には、成長基板１０の上に、エッチングストップ層１９０と、ｎ型コンタクト層１３１と、ｎ型クラッド層１３３と、発光層１３５と、ｐ型クラッド層１３７と、ｐ型コンタクト層１３９とをこの順にエピタキシャル成長する。成長基板１０上に半導体積層構造１３０ａはエピタキシャル成長されるので、半導体積層構造１３０ａを構成する半導体層はそれぞれ、下地基板としての成長基板１０の結晶面方位を反映して形成される。これにより、成長基板１０の上に複数のエピタキシャル成長層を含む半導体積層構造１３０ａが形成されたエピタキシャルウエハ３が得られる。なお、成長基板１０の上の半導体積層構造１３０ａは、分子線エピタキシー法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）等を用いて形成することもできる。
【００５９】
ＭＯＶＰＥ法による半導体積層構造１３０ａの形成をした後、ＭＯＶＰＥ装置からエピタキシャルウエハ３を取り出す。そして、エピタキシャルウエハ３のｐ型コンタクト層１３９のｐ型クラッド層１３７と接している面の反対側の面の略全面に、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、真空蒸着法、又はスパッタ法を用いて、所定の厚さの誘電体層１４０を形成する。誘電体層１４０は、一例として、プラズマＣＶＤ装置を用いて形成される約１１０ｎｍ厚のＳｉＯ２膜である。
【００６０】
次に、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて所定のレジストパターンを誘電体層１４０上に形成して、図２Ａ（ｂ）に示すように、誘電体層１４０に開口部１２０ａを形成する。なお、開口部１２０ａを形成する場合であって、誘電体層１４０がＳｉＯ２から形成されている場合、フッ化水素酸を純水で所定の濃度に希釈したエッチャントを用いてエッチングする。これにより、開口部１２０ａからｐ型コンタクト層１３９の表面が露出する。
【００６１】
次に、真空蒸着法又はスパッタ法等を用いて、レジストパターンの上及び誘電体層１４０の開口部１２０ａに、ＡｕＺｎを含む金属合金材料（一例として、９５ｗｔ％のＡｕと５ｗｔ％のＺｎとからなるＡｕＺｎ合金）を蒸着する。続いて、リフトオフ法を用いて、開口部１２０ａ内に蒸着された金属合金材料だけ残存させる。これにより、図２Ａ（ｃ）に示すように、誘電体層１４０に形成された開口部１２０ａに金属合金材料が充填されて、略１１０ｎｍ厚の界面電極１２０が形成される。
【００６２】
続いて、図２Ｂ（ｄ）に示すように、界面電極１２０及び誘電体層１４０の上に、真空蒸着法又はスパッタ法を用いて、反射層１５０（一例として、４００ｎｍ厚のＡｌ）と、バリア層１６０（一例として、５０ｎｍ厚のＰｔ）と、発光構造体側接合層１７０（一例として、５００ｎｍ厚のＡｕ）とをこの順に形成する。反射層１５０と、バリア層１６０と、発光構造体側接合層１７０とは真空蒸着装置又はスパッタ装置中において１回で連続して形成することができる。また、反射層１５０と、バリア層１６０と、発光構造体側接合層１７０とはそれぞれ、真空蒸着装置又はスパッタ装置により別々に形成することもできる。これにより、主として化合物半導体の積層構造から形成される発光構造体５が得られる。
【００６３】
なお、反射層１５０の誘電体層１４０に対する密着性を向上させることを目的として、誘電体層１４０と反射層１５０との間には、誘電体層１４０と反射層１５０との密着性を向上させる密着層を形成することもできる。密着層は、電気伝導性を有すると共に、発光層１３５が発する光を透過しやすい材料から形成するか、又は、誘電体層１４０と反射層１５０との密着性を向上させることができる最低限度の厚さで形成することができる。
【００６４】
次に、支持基板２０としてのＳｉ基板表面に、電気導電性を有するＴｉから主として形成されるコンタクト電極２１０（一例として、５０ｎｍ厚のＴｉ）と、Ａｕから主として形成される支持基板側接合層２００（一例として、５００ｎｍ厚のＡｕ）とを真空蒸着法又はスパッタ法により形成する。これにより、主として支持基板２０から形成される支持構造体６が得られる。なお、支持基板２０としてのＳｉ基板として、一例として、直径が３インチであり、ｐ型の導電性を有するＳｉ基板を用いることができる。また、支持基板２０の面方位に限定はなく、様々な面包囲を有する基板を用いることができる。本実施の形態においては、一例として、（１００）面を有する、いわゆるｊｕｓｔ基板のＳｉ基板を支持基板２０として用いることができる。
【００６５】
続いて、図２Ｂ（ｅ）に示すように、発光構造体５の発光構造体側接合層１７０の接合表面１７０ａと、支持構造体６の支持基板側接合層２００の接合表面２００ａとを向かい合わせて重ね、この状態を所定の冶具で保持する。そして、発光構造体５と支持構造体６とが重なり合った状態を保持している冶具をウエハ貼合せ装置内に導入する。そして、ウエハ貼合せ装置内を所定圧力（一例として、０．０１Ｔｏｒｒ）にする。そして、冶具を介して互いに重なり合っている発光構造体５と支持構造体６とに所定の圧力（一例として、１５ｋｇｆ／ｃｍ２）を均一に加える。次に、所定温度（一例として、３５０℃）まで所定の昇温速度で冶具を加熱する。
【００６６】
冶具の温度が３５０℃程度に達した後、冶具を当該温度で所定時間（例えば、３０分間）保持する。その後、冶具を徐冷する。冶具の温度を、例えば室温まで十分に低下させる。冶具の温度が低下した後、冶具に加わっている圧力を開放する。そして、ウエハ貼合せ装置内の圧力を大気圧にして冶具を取り出す。これにより、発光構造体５と支持構造体６とが熱圧着により貼り合わされる。
【００６７】
なお、本実施形態に係る発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００の厚さは、一例として、それぞれ０．５μｍ以上２．０μｍ以下の範囲で形成される。この理由は以下のとおりである。
【００６８】
すなわち、発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００の厚さが所定値以上の場合、貼り合わせ時に発光構造体側接合層１７０の表面と支持基板側接合層２００の表面との界面に異物が存在している場合であっても、発光構造体側接合層１７０及び／又は支持基板側接合層２００中にこの異物が取り込まれ、発光構造体側接合層１７０及び／又は支持基板側接合層２００が、いわば、発光構造体側接合層１７０と支持基板側接合層２００との界面の接合を維持する緩衝層として機能する。これにより、発光構造体側接合層１７０と支持基板側接合層２００との界面に存在する異物を起因として、接合不良部としてのボイドが発生することを抑制できる。
【００６９】
したがって、ボイドの発生が抑制された半導体発光素子１を歩留り良く製造することを目的として、本実施の形態においては、発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００の厚さを所定値以上、一例として、０．５μｍ以上に形成する。また、発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００の原料の費用の増加を防止することを目的として、発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００の厚さは所定値以下に形成される。すなわち、発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００の厚さが厚いほどボイド発生の抑制効果の向上が望めるものの、厚さの増加に応じて原料の費用も増加する。したがって、発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００の厚さを、半導体発光素子１を歩留り良く得られる範囲（一例として、２．０μｍ）以下にして発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００を形成する。
【００７０】
これにより、図２Ｃ（ｆ）に示すように、発光構造体５と支持構造体６とが発光構造体側接合層１７０と支持構造体側接合層２００との間において機械的・電気的に接合された、貼り合せウエハ７が形成される。なお、本実施形態において、発光構造体５は、バリア層１６０を有している。したがって、発光構造体５と支持構造体６とを接合させた場合であっても、反射層１５０が貼り合わせ時の圧力等により変形することを抑制できる。また、バリア層１６０は、貼り合わせ時の圧力・熱により発光構造体側接合層１７０及び支持基板側接合層２００を形成する材料が反射層１５０に拡散することを抑制して、反射層１５０の反射特性が劣化することを抑制する。
【００７１】
次に、所定の貼り付け用ワックスで貼り合せウエハ７を所定の機械的強度を有するセラミックス等から形成された研磨用の支持板に貼りつける。そして、成長基板１０の厚さが所定の厚さ、例えば約３０μｍになるまで成長基板１０を研磨する。続いて、研磨後の貼り合せウエハ７を研磨用の支持板から取り外して、貼り合せウエハ７の支持基板２０の表面に付着しているワックスを洗浄除去する。
【００７２】
そして、図２Ｃ（ｇ）に示すように、研磨後の貼り合せウエハ７を、所定のエッチャントを用いてエッチングする。成長基板１０がＧａＡｓ基板である場合、この所定のエッチャントは、一例として、アンモニア水と過酸化水素水とを所定の比率で混合した混合エッチャントを用いることができる。そして、貼り合せウエハ７から成長基板１０を選択的に完全に除去して、エッチングストップ層１９０が露出した貼り合せウエハ７ａを形成する。なお、成長基板１０は、研磨工程を経ずに、エッチングのみによって除去することもできる。
【００７３】
次に、エッチングストップ層１９０をウエットエッチングにより除去することにより、図２Ｄ（ｈ）に示すように、ｎ型コンタクト層１３１を露出させる。エッチングストップ層１９０が、例えばｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐから形成されている場合、エッチングストップ層１９０を除去するエッチャントとしては、塩酸を用いることができる。
【００７４】
次に、露出したｎ型コンタクト層１３１の表面に、フォトリソグラフィー法を用いて、表面電極１１０を形成する。表面電極１１０は、一例として、ｎ型コンタクト層１３１の側から、５０ｎｍ厚の金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）、１０ｎｍ厚のＮｉ、３００ｎｍ厚のＡｕをこの順で順次蒸着することにより形成する。そして、形成した表面電極１１０をマスクとして用い、表面電極１１０の直下を除くｎ型コンタクト層１３１を選択的にエッチングする。これにより、ｎ型クラッド層１３３の表面が露出する。なお、ｎ型コンタクト層１３１がＧａＡｓ系の半導体層であり、ｎ型クラッド層１３３がＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層である場合、ｎ型コンタクト層１３１は、一例として、硫酸と過酸化水素水と水とを所定の比率で混合した混合エッチャントにより選択的にエッチングすることができる。
【００７５】
更に、支持基板２０のコンタクト電極２１０が形成されている面の反対側に裏面電極２２０を形成する。裏面電極２２０は、一例として、Ｔｉ（一例として、１００ｎｍ厚）、Ａｕ（一例として、４００ｎｍ厚）をこの順に支持基板２０のコンタクト電極２１０が形成されている面の反対側の略全面に蒸着することにより形成する。裏面電極２２０は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法等により形成することができる。
【００７６】
そして、表面電極１１０及び裏面電極２２０を形成した後、表面電極１１０及び裏面電極２２０が形成された貼り合せウエハ７ｂを、アロイ装置に搬入する。アロイ装置は、電極の合金化を実施する装置であり、所定の雰囲気下、所定の温度下において、所定の時間、合金化処理を実施する装置である。本実施形態に係るアロイ装置は、例えば、重力方向に沿って上下方向に複数の独立ヒータ（上部ヒータ及び下部ヒータ）と、ウエハを搭載するグラファイト製のトレーとを備え、下部ヒータは、トレーを設置する下部プレートを有する。
【００７７】
本実施の形態においては、表面電極１１０及び裏面電極２２０が形成された貼り合せウエハ７ｂを、一例として、不活性雰囲気としての窒素ガス雰囲気中において、所定の温度で加熱すると共に当該温度で所定時間、熱処理を実施する。この場合に、表面電極１１０とｎ型コンタクト層１３１との間、界面電極１２０とｐ型コンタクト層１３９との間、コンタクト電極２１０と支持基板２０との間、及び裏面電極２２０と支持基板２０との間をそれぞれオーミック接合させるべく、熱処理の温度及び時間を設定する。合金化処理は、一例として、窒素雰囲気中において４００℃まで昇温して、４００℃下で表面電極１１０及び裏面電極２２０が形成された貼り合せウエハ７ｂを５分間保持することにより実施する。これにより、図２Ｄ（ｉ）に示すように、合金化処理が施された貼り合せウエハ７ｃが得られる。
【００７８】
次に、貼り合せウエハ７ｃを、粗面化処理用エッチャントに所定時間ディップして異方性エッチングを実施することにより、図２Ｅ（ｊ）に示すように、光取り出し面１８０を有する貼り合せウエハ７ｄを形成する。なお、粗面化処理用のエッチャントは、塩酸と酢酸とを所定の比率で混合した混酸エッチャントである。塩酸と酢酸とは、一例として、塩酸：酢酸＝約１：約２の比率で混合する。そして、貼り合せウエハ７ｃをこのエッチャントにディップして異方性エッチングする時間は、一例として、６０秒間である。
【００７９】
本実施の形態においては、異方性エッチングにより光取り出し面１８０を形成するので、ｎ型クラッド層１３３の表面の結晶面方位の相違によってエッチング速度が異なる。例えば、閃亜鉛鉱型の結晶においては、｛１１１｝面は｛１１０｝面よりも原子密度が高いので、｛１１１｝面のエッチングレートは｛１１０｝面のエッチングレートよりも小さい。また、ＧａＡｓにおいては、（１１１）Ｇａ面と（１１１）Ａｓ面とでエッチングレートが異なり、（１１１）Ｇａ面のエッチングレートは（１１１）Ａｓ面のエッチングレートよりも小さい。本実施の形態において、ｎ型コンタクト層１３３の結晶面方位は、｛１００｝面から［０１１］方向に２２．５±５度の範囲で傾斜しているので、異方性エッチングにより光取り出し効率の向上に有効な粗面形状を有する光取り出し面１８０が形成される。
【００８０】
すなわち、本実施形態においては、成長基板１０の成長面の結晶面方位は、｛１００｝面から［０１１］方向に２２．５±５度の範囲で傾斜している。したがって、光取り出し効率の向上に有効な粗面形状の形成に起因するエピタキシャル成長中の結晶表面に現れる原子ステップが減少することを抑制できる。これにより、成長基板１０上にエピタキシャル成長された半導体積層構造１３０に含まれるｎ型コンタクト層１３３に異方性エッチングを施すと、光取り出し効率の向上に有効な斜面形状、凹凸形状等を含む光取り出し面１８０が形成されることとなる。
【００８１】
したがって、結晶面方位の相違によるエッチング速度の相違により結晶面方位の相違に起因した形状が光取り出し面１８０の表面に形成されるので、エッチング時間を厳密に管理することを要せず、また、フォトリソグラフィー法を用いなくても所定形状を有する光取り出し面１８０を形成することができる。なお、等方性エッチャントを用いる場合には、フォトリソグラフィー法を用いて所定形状のレジストパターンをｎ型クラッド層１３３上に形成してからエッチングすることにより、光取り出し面１８０を形成することができる。等方性エッチャントを用いると、エッチングされる領域は、その断面が半球状に形成される。
【００８２】
ここで、本実施の形態に係る貼り合せウエハ７ｄにおいては、粗面化処理後の光取り出し面１８０の表面は、発光層１３５が発する光の波長の４分の１以上の算術平均面粗さを有する不規則構造を含む。すなわち、不規則構造は、非平滑面を含む乱反射発生構造としての光取り出し面１８０の表面に形成される。したがって、本実施の形態においては、光取り出し面１８０に到達した光は光取り出し面１８０において乱反射する。例えば、粗面化処理により形成される乱反射発生構造としての光取り出し面１８０は、ｎ型クラッド層１３３の面方位が１７．５度から３２．５度に増加するにつれて、３２０ｎｍから３７０ｎｍの算術平均面粗さが増加する不規則構造を有する非平滑面である。すなわち、ｎ型クラッド層１３３の面方位が１７．５度の場合、光取り出し面１８０は３２０ｎｍ程度の算術平均面粗さを有すると共に、ｎ型クラッド層１３３の面方位が３２．５度の場合、光取り出し面１８０は３７０ｎｍ程度の算術平均面粗さを有して形成される。なお、光取り出し面１８０の表面の粗さの測定には、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＡＦＭ）を用いることができる。
【００８３】
次に、フォトリソグラフィー法及び真空蒸着法を用いて、貼り合せウエハ７ｄの表面電極１１０の略中央部分と一致する領域に、パッド電極１００を形成する。パッド電極１００は、一例として、直径が１００μｍの円形状を有しており、表面電極１１０の略中央部分の円形部分と略一致する形状を有する。また、パッド電極１００は、一例として、表面電極１１０側からＴｉ（一例として、５０ｎｍ厚）、Ａｕ（一例として、１０００ｎｍ厚）の順に形成する。
【００８４】
次に、表面電極１１０の円形部分が上面視にて略中央に配置される位置を規定して、パッド電極１００を備える貼り合せウエハ７ｄをダイシング装置で切断することにより、複数の半導体発光素子１を形成する。これにより、図２Ｅ（ｋ）に示すように、外部に露出していたｎ型クラッド層１３３の表面が粗面化処理されて形成される光取り出し面１８０を備える半導体発光素子１が形成される。なお、パッド電極１００を形成した後、貼り合せウエハ７ｄ及び半導体発光素子１に合金化処理は施さない。
【００８５】
以上の工程により製造される本実施の形態に係る半導体発光素子１は要するに、支持構造体６と発光構造体５とを備え、支持構造体６は、支持基板２０と、支持基板２０の表面上に設けられるオーミック電極兼合金化バリア層としてのコンタクト電極２１０と、コンタクト電極２１０上に設けられる支持基板側接合層２００と、支持基板２０の表面の反対側の面（裏面）に設けられる裏面電極２２０とを有し、発光構造体５は、支持基板側接合層２００と熱圧着により接合する発光構造側接合層１７０と、発光構造側接合層１７０の支持基板側接合層２００と接している面の反対側に設けられるバリア層１６０と、バリア層１６０の発光構造側接合層１７０と接している面の反対側の面に設けられる反射層１５０と、反射層１５０のバリア層１６０と接している面の反対側の面に設けられ、所定の領域に開口部１２０ａを有して設けられる誘電体層１４０と、開口部１２０ａを充填して設けられる界面電極１２０と、誘電体層１４０の反射層１５０と接している面の反対側の面に設けられるｐ型コンタクト層１３９と、ｐ型コンタクト層１３９の誘電体層１４０と接している面の反対側の面に設けられるｐ型クラッド層１３７と、ｐ型クラッド層１３７のｐ型コンタクト層１３９と接している面の反対側の面に設けられ、所定の波長の光を発する発光層１３５と、発光層１３５のｐ型クラッド層１３７と接している面の反対側の面に設けられ、発光層１３５と接している面の反対側に、｛１００｝面から［０１１］方向に２２．５±５度の範囲で結晶面方位が傾斜している光取り出し面１８０を含み、光取り出し面１８０に発光層１３５が発した光を乱反射させる不規則構造を含んで設けられるｎ型クラッド層１３３と、ｎ型クラッド層１３３の発光層１３５と接している面の反対側の面の略中央部分に設けられるｎ型コンタクト層１３１と、ｎ型コンタクト層１３１の光取り出し面１８０と接している面の反対側の面に設けられる表面電極１１０と、表面電極１１０のｎ型コンタクト層１３１と接している面の反対側の面に設けられるパッド電極１００とを有する。
【００８６】
なお、貼り合せウエハ７ｄを複数の半導体発光素子１に分離する場合、エッチング処理、又はハーフダイスを用いたメサ分離プロセスにより、複数の素子構造に分離することもできる。そして、メサ分離プロセス後の貼り合せウエハ７ｄにダイシング処理を施すことにより、複数の半導体発光素子１を形成することもできる。
【００８７】
なお、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子１の製造方法によれば、成長基板１０の結晶面方位を反映した半導体積層構造１３０を成長することができ、形成される光取り出し面１８０の表面は、光取り出し効率の向上に大きな影響を与えることになる結晶方位に依存した形状を有して形成される。すなわち、エッチング（異方性エッチング）により形成される光取り出し面１８０の表面には、結晶面方位、オフ方向、及びオフ傾斜角を反映した形状が形成される。
【００８８】
ここで、オフ傾斜角が大きいほど光取り出し面１８０の表面に形成される形状には大きな傾斜角を有した形状が形成されやすいものの、エッチング処理の容易さ及び成長基板１０上にエピタキシャル成長させる半導体積層構造の結晶性の維持の点から、オフ傾斜角には最適な範囲が存在する。本実施の形態においては、オフ傾斜角が１７．５度から２７．５度の場合、半導体積層構造の結晶性が実質的に低下することなく（内部量子効率が実質的に低下することなく）、粗面化処理によって光取り出し効率を従来よりも向上させることができることを本発明者は見出した。更に、成長基板の結晶面が、｛１００｝面から２２．５±５度の範囲で傾斜させると共に、オフ傾斜方向が［０１１］方向であることがより好ましいことを本発明者は見出した。
【００８９】
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る半導体発光素子１及び半導体発光素子１の製造方法によれば、半導体積層構造１３０をエピタキシャル成長させる成長基板１０の結晶面方位のオフ角を、半導体積層構造１３０の結晶性が実質的に低下しない範囲であって、半導体積層構造１３０の表面に粗面化処理を施した場合に、発光層１３５が発した光が効率的に外部に放射される光取り出し面１８０を形成できる範囲としたので、従来よりも光出力が向上した半導体発光素子１を提供することができる。
【００９０】
すなわち、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子１及び半導体発光素子１の製造方法によれば、｛１００｝面から［０１１］方向に結晶面方位が２２．５±５度の範囲で傾斜した面を有する成長基板１０上に半導体積層構造１３０をエピタキシャル成長させることにより、半導体積層構造１３０の結晶性を維持することができると共に、光取り出し効率が比較例より向上する光取り出し面１８０の粗面化形状をエッチングにより形成することができる。
【実施例１】
【００９１】
本発明の実施例１に係る半導体発光素子は、本発明の実施の形態で説明した半導体発光素子１の製造方法により製造した。具体的に、以下の構成を備える半導体発光素子を、実施例１に係る半導体発光素子として製造した。ここで、実施例１に係るｎ型ＧａＡｓ基板は、その成長面の結晶面方位が（１００）面から［０１１］方向に２２．５±５度の範囲で傾斜している基板を２．５度刻みでそれぞれ準備して、それぞれの基板に以下に示す半導体積層構造１３０ａを形成した。
【００９２】
すなわち、実施例１に係る半導体発光素子の半導体積層構造１３０ａは、成長基板１０としてのｎ型ＧａＡｓ基板（直径３インチ）側から、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐエッチングストップ層（Ｓｉドープ、２００ｎｍ厚、キャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３）、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層（Ｓｉドープ、１００ｎｍ厚、キャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３）、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（Ｓｉドープ、２０００ｎｍ厚、キャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３）、アンドープ（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ発光層（３００ｎｍ厚）、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（Ｍｇドープ、４００ｎｍ厚、キャリア濃度１．２×１０１８／ｃｍ３）、ｐ型ＧａＰコンタクト層（Ｍｇドープ、１００ｎｍ厚、キャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３）の順に形成した。これにより、実施例１に係る複数のエピタキシャルウエハ３を製造した。
【００９３】
エピタキシャルウエハ３に形成する誘電体層１４０は約１１０ｎｍ厚のＳｉＯ２層であり、界面電極１２０は約１１０ｎｍ厚のＡｕＺｎ合金（Ａｕ：９５ｗｔ％、Ｚｎ：５ｗｔ％）である。界面電極１２０（直径１５μｍ）の配置は、実施の形態の図１Ｂで説明した配置とした。更に、反射層１５０として４００ｎｍ厚のＡｌ、バリア層１６０として５０ｎｍ厚のＰｔ、発光構造体側接合層１７０として５００ｎｍ厚のＡｕを形成して発光構造体５を得た。一方、支持基板２０としては、（１００）面のｐ型のＳｉ基板（直径３インチ）を用い、Ｓｉ基板上に５０ｎｍ厚のＴｉと５００ｎｍ厚のＡｕとを形成して支持構造体６を得た。
【００９４】
そして、発光構造体５と支持構造体６とを実施の形態で説明したように熱圧着法によって貼り合せ、実施の形態で説明した製造方法を経ることにより、実施例１に係る半導体発光素子を製造した。なお、裏面電極２２０としては、１００ｎｍ厚のＴｉと４００ｎｍ厚のＡｕを形成した。そして、パッド電極１００としては、５０ｎｍ厚のＴｉと１０００ｎｍ厚のＡｕを形成した。
【００９５】
［比較例］
本発明の比較例に係る半導体発光素子は、成長基板１０としてｎ型ＧａＡｓ基板の結晶面方位が（１００）面から［０１１］方向に１５度、３０度、３２．５度傾斜した基板を用いた点を除き、実施例１と同様に製造したので、詳細な説明は省略する。なお、比較例に係る半導体発光素子の光取り出し面には、粗面化エッチング後、算術平均面粗さが３００ｎｍの不規則な非平滑面が形成された。
【００９６】
実施例１及び比較例に係る半導体発光素子の発光の特性評価は、ＴＯ−１８ステムにダイボンディング及びワイヤボンディングにより半導体発光素子を実装して、２０ｍＡ通電により実施した。そして、実施例１及び比較例に係る半導体発光素子共に、「粗面化処理未実施」とは、粗面化処理する前の状態での特性を示し、「粗面化処理実施」とは、粗面化処理を施した後の状態での特性を示す。
【００９７】
表１には、実施例１及び比較例に係る半導体発光素子の特性評価結果を示す。
【００９８】
【表１】
2009206265.tif 000003
【００９９】
図３（ａ）は、比較例に係る光取り出し面のウエハのオリエンテーションフラットに対し垂直な方向から観察した断面ＳＥＭ観察像を示し、（ｂ）は、比較例に係る光取り出し面のウエハのオリエンテーションフラットに対し平行な方向から観察した断面ＳＥＭ観察像を示す。
【０１００】
表１を参照すると、基板オフ角が１５度の比較例に係る半導体発光素子では、粗面化処理によって発光出力が約１．４倍に向上した。一方、実施例１に係る半導体発光素子では、成長基板１０としてのｎ型ＧａＡｓ基板のオフ傾斜角度を増加させるにつれて、粗面化処理による出力上昇率が徐々に向上した。その出力上昇率は、１．４５倍から１．５３倍であった。ここで、成長基板１０のオフ傾斜角度が３０度以上の場合、粗面化処理未実施の結果を鑑みると、成長基板１０上にエピタキシャル成長させる半導体積層構造１３０ａの結晶性が低下し、内部量子効率が低下したものと考えられた（オフ傾斜角度が３０度の場合、オフ傾斜角度が１５度の場合に比べて粗面化処理未実施の場合における発光出力が約１０％低減しており、オフ傾斜角度が３２．５度の場合は、約１５％低下した）。したがって、結晶性の低下による内部量子効率の低下と粗面化処理による出力上昇（外部量子効率の向上）との関係から、基板オフ角は１７．５度から２７．５度の範囲にすることにより、比較例に係る半導体発光素子よりも光出力を向上させることができることが示された。
【０１０１】
すなわち、成長基板１０のオフ角を１７．５度から２７．５度の範囲にすることにより、成長基板１０上にエピタキシャル成長させる半導体積層構造１３０ａの結晶性を実質的に低下させることなく、かつ、粗面化処理による出力上昇を比較例よりも高めることができる。
【０１０２】
図３（ａ）及び（ｂ）を参照する。比較例に係る光取り出し面１８０には、算術平均面粗さ３００ｎｍ程度の不規則な非平滑面が形成されていることが分かる。なお、図示しないが、基板オフ傾斜角が１７．５度から３２．５度に増加した場合、基板オフ傾斜角の増加につれて約３２０ｎｍから約３７０ｎｍまで、光取り出し面１８０の表面の算術平均面粗さが増加していることが観察された。
【実施例２】
【０１０３】
実施例２に係る半導体発光素子は、実施例１に係る半導体発光素子とは表面電極１１０及び界面電極１２０の形状、並びに配置が異なる点を除き、実施例１に係る半導体発光素子と略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【０１０４】
図４は、本発明の実施例２に係る表面電極と界面電極の配置とを示す。
【０１０５】
図４に示すように、実施例２に係る表面電極１１０は、半導体発光素子の上面視における表面（以下、上部表面という）の略中央に位置する円形部分（直径φ１が１００μｍ）と、円形部分の中央から上部表面の一の辺に沿った方向に延びる直線状の細線１１０ａ（円形部分の端部からの長さＬ３が７０μｍ）と、細線１１０ａの長手方向に対して９０度で交差して互いに等間隔に設けられる細線１１０ｂ、１１０ｃ、及び１１０ｄとを含む。細線１１０ｂ、１１０ｃ、及び１１０ｄはそれぞれ、細線１１０ａの一の端、略中央、他の端から上部表面の他の辺に沿った方向に伸びた形状を有する。
【０１０６】
また、実施例２に係る界面電極１２０は、直径φ３を５μｍとした。そして、実施例１と同様に、表面電極１１０の直下を除く領域に設けた。ただし、実施例１とは異なり、表面電極１１０の複数の細線（細線１１０ｂ、１１０ｃ、及び１１０ｄ）の長手方向に沿って、これらの細線からの上面視における距離が一定となる位置に、複数の界面電極１２０のそれぞれを設けた。すなわち、細線１１０ｂの側方から界面電極１２０までの上面視における距離と、細線１１０ｃの側方から界面電極１２０までの上面視における距離と、細線１１０ｄの側方から界面電極１２０までの上面視における距離とがそれぞれ一定となる位置に、複数の界面電極１２０を設けた。なお、各界面電極１２０間のピッチＰ２は略２０μｍとした。そして、実施例２に係る１つの半導体発光素子が備える界面電極１２０は、数十個であった。
【０１０７】
表２には、実施例２及び比較例に係る半導体発光素子の特性評価結果を示す。
【０１０８】
【表２】
2009206265.tif 000004
【０１０９】
表２を参照すると、実施例２においても実施例１と同様の傾向を得ることができた。ここで、実施例１と比較して発光出力が増加しているのは、界面電極１２０の総面積及び界面電極１２０それぞれのサイズに起因する。すなわち、実施例２に係る半導体発光素子においては、界面電極１２０の直径は５μｍであり、反射率の低い領域が、界面電極１２０の直径が１５μｍである実施例１に比べて低減されているためである。なお、実施例２に係る界面電極１２０の直径は、半導体発光素子の動作電圧の上昇の抑制と発光出力の向上との兼ね合いから、３μｍから５μｍの範囲で規定する。
【０１１０】
また、表面電極１１０の細線の側方から界面電極１２０までの上面視における距離を一定（均等）にする位置関係に、表面電極１１０と全ての界面電極１２０との位置関係を設定することにより、半導体発光素子の面内における発光を均一化することができる。これにより、電流密度がいずれかの界面電極１２０に集中することを抑制でき、半導体発光素子の信頼性の向上、及び大電流通電時の半導体発光素子の局所加熱を抑制できる。したがって、実施例２に係る半導体発光素子によれば、電流―発光出力特性が向上する。
【実施例３】
【０１１１】
実施例３に係る半導体発光素子は、実施例１に係る半導体発光素子とは表面電極１１０及び界面電極１２０の形状、並びに配置が異なる点を除き、実施例１に係る半導体発光素子と略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【０１１２】
図５Ａは、本発明の実施例３に係る表面電極と界面電極の配置とを示す。
【０１１３】
実施例３に係る界面電極１２０は、単一の形状を有して形成される。実施例３に係る界面電極１２０は、櫛形状の表面電極１１０と上面視にてかみ合う形で、櫛形状の形状を含んで形成される。実施例３に係る界面電極１２０は、線幅を５μｍにして形成した。なお、界面電極１２０と表面電極１１０の細線１１０ｂ、１１０ｃ、及び１１０ｄとの上面視における位置関係は、実施例２と同様にした。
【０１１４】
表３には、実施例３及び比較例に係る半導体発光素子の特性評価結果を示す。
【０１１５】
【表３】
2009206265.tif 000005
【０１１６】
表３を参照すると、実施例３に係る半導体発光素子も実施例１に係る半導体発光素子と同様の傾向を示した。実施例２に係る半導体発光素子と比較すると、実施例３に係る半導体発光素子の発光出力は多少低下しているものの、界面電極１２０の面積の増加を考慮すると、大幅には低下しなかった。これは、界面電極１２０の線幅が５μｍであり、光取り出し面１８０の面積に対して、反射率の低い界面電極１２０と半導体積層構造１３０ａとの接触領域の面積が比較的小さいためである。なお、実施例３に係る界面電極１２０の線幅は、半導体発光素子の動作電圧の上昇の抑制と発光出力の向上との兼ね合いから、３μｍから５μｍの範囲で規定する。
【０１１７】
図５Ｂは、本発明の実施例に係る界面電極の占有面積率に対する発光出力の関係の一例を示す。
【０１１８】
実施例において、界面電極１２０の占有面積率とは、半導体積層構造１３０ａの界面電極１２０が接している表面（例えば、ｐ型コンタクト層１３０の表面）の表面積に対して、半導体積層構造１３０の表面に接する界面電極１２０の表面積の割合を指す。発光層１３５が発した光のうち、反射層１５０の側に放射された光の一部は界面電極１２０に到達する。界面電極１２０の表面と半導体積層構造１３０の表面とは合金化により接合されており、この接合界面は、反射層１５０の反射率よりも反射率が低い領域である。したがって、この接合界面に到達した光の一部は半導体発光素子の外部に向かって反射されずに吸収される。よって、実施例に係る半導体発光素子の発光出力の低下を抑制することを目的として、界面電極１２０の占有面積率を所定値以下にして、界面電極１２０を形成する。
【０１１９】
ここで、図５Ｂを参照する。図５Ｂは、実施例３に係る半導体発光素子と同様の構成を備える半導体発光素子において、界面電極の占有面積率を様々に変化させた場合における発光出力の変動を示す。界面電極の占有面積率が３０％を超えた場合（例えば、占有面積率が５０％の場合）、半導体発光素子の発光出力は２ｍＷ未満である。一方、界面電極１２０の占有面積率が３０％以下の場合、半導体発光素子の発光出力はいずれも２ｍＷ以上である。特に、界面電極１２０の占有面積率が１０％以下の場合、発光出力が３ｍＷ以上である。したがって、実施例３においては、界面電極１２０の占有面積率を、一例として、３０％以下にする。また、半導体発光素子の発光出力の更なる向上を目的として、界面電極１２０の占有面積率を、１０％以下にすることもできる。
【実施例４】
【０１２０】
実施例４に係る半導体発光素子は、実施例３に係る半導体発光素子とは光取り出し面１８０に施す粗面化処理が異なる点を除き、実施例３に係る半導体発光素子と略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【０１２１】
実施例４に係る半導体発光素子は、表面電極１１０を形成した後、フォトリソグラフィー法を用いて、フォトレジストからなる直径が１μｍの周期的なドットパターンを、ｎ型クラッド層１３３としてのｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層の表面に形成した。なお、各ドットのピッチは２μｍに設定すると共に、各ドットを正方格子状に配置した。続いて、ドット状の開口を有するフォトレジストパターンが表面に形成されたｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層を含む貼り合せウエハ７ｄを、塩酸と純水とを所定の比率で混合したエッチャントにディップした（約３０秒間ディップ）。
【０１２２】
これにより、ドット状の開口を有するｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層の粗面化処理を実施した。なお、この粗面化処理によりエッチングされる深さは、最も深い部分で約１μｍであった。続いて、フォトレジストパターンを有機溶剤による洗浄によって除去した。その後は、実施例１と同様にパッド電極１００を形成した。
【０１２３】
図６は、本発明の実施例４に係る光取り出し面の概要を示す。
【０１２４】
実施例４に係る光取り出し面１８０は、実施例１乃至３と異なり、ウエハのオリエンテーションフラットに対して垂直な方向から観察した断面形状が、Ｖ字状の溝と山とから構成される凹凸形状を有していた。また、ウエハのオリエンテーションフラットに対して水平な方向から観察した断面形状は、複雑で微細な凹凸と、比較的大きな斜面を有する形状を有していた。この大きな斜面の角度は、成長基板１０の基板オフ傾斜角度を反映した角度であった。すなわち、実施例４に係る光取り出し面１８０は、２つの斜面を有する凸形状部１３４を有しており、この２つの斜面は、（１１−１）面１３４ａと、（−１１−１）面１３４ｂとから構成されていた。
【０１２５】
更に、実施例４に係る光取り出し面１８０が有する凸形状部１３４の谷部分において、発光層１３５は露出していなかった。すなわち、発光層１３５の表面から発光層１３５の面の法線方向に沿った２つの凸形状部１３４の間の谷までの間に、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層が残存していた。
【０１２６】
図７（ａ）は、比較例（基板オフ傾斜角度が１５度）に係る光取り出し面のウエハのオリエンテーションフラットに対し垂直な方向から観察した断面ＳＥＭ観察像を示し、（ｂ）は、比較例に係る光取り出し面のウエハのオリエンテーションフラットに対し平行な方向から観察した断面ＳＥＭ観察像を示す。
【０１２７】
比較例においても、ウエハのオリエンテーションフラットに対して垂直な方向から観察した断面形状が、Ｖ字状の溝と山とから構成される凹凸形状を有していた。また、ウエハのオリエンテーションフラットに対して水平な方向から観察した断面形状は、複雑で微細な凹凸と、比較的大きな斜面を有する形状を有していた。
【０１２８】
表４には、実施例４及び比較例に係る半導体発光素子の特性評価結果を示す。
【０１２９】
【表４】
2009206265.tif 000006
【０１３０】
表４を参照すると、実施例４に係る半導体発光素子においても実施例１乃至３に係る半導体発光素子と同様の傾向を示した。実施例４に係る半導体発光素子においては、実施例１乃至３に係る半導体発光素子に比べて、粗面化による出力上昇率が高くなっているが、これは、粗面化した表面の形状の相違によるものである。すなわち、実施例４において採用した粗面化処理によって形成された形状が、光取り出し効率の向上に有効な形状であることを示している。
【０１３１】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１Ａ】実施の形態に係る半導体発光素子の断面の概要図である。
【図１Ｂ】（ａ）は、実施の形態に係る半導体発光素子の上面図であり、（ｂ）は、実施の形態に係る半導体発光素子を誘電体層において切断した場合の切断上面図である。
【図１Ｃ】実施の形態に係る反射層を構成する材料の反射率を示す図である。
【図１Ｄ】実施の形態に係る半導体発光素子をステムに搭載した状態の図である。
【図２Ａ】実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｂ】実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｃ】実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｄ】実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｅ】実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図３】（ａ）は、比較例に係る光取り出し面のウエハのオリエンテーションフラットに対し垂直な方向から観察した断面ＳＥＭ観察像を示す図であり、（ｂ）は、比較例に係る光取り出し面のウエハのオリエンテーションフラットに対し平行な方向から観察した断面ＳＥＭ観察像を示す図である。
【図４】実施例２に係る表面電極と界面電極の配置とを示す図である。
【図５Ａ】実施例３に係る表面電極と界面電極の配置とを示す図である。
【図５Ｂ】実施例に係る界面電極の占有面積率に対する発光出力の関係の一例を示す図である。
【図６】実施例４に係る光取り出し面の概要を示す図である。
【図７】（ａ）は、比較例（基板オフ傾斜角度が１５度）に係る光取り出し面のウエハのオリエンテーションフラットに対し垂直な方向から観察した断面ＳＥＭ観察像を示す図であり、（ｂ）は、比較例に係る光取り出し面のウエハのオリエンテーションフラットに対し平行な方向から観察した断面ＳＥＭ観察像を示す図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１  半導体発光素子
３  エピタキシャルウエハ
５  発光構造体
６  支持構造体
７、７ａ、７ｂ、７ｃ  貼り合せウエハ
８  処理前発光素子
１０  成長基板
２０  支持基板
３０  ステム
４０  Ａｕワイヤ
１００  パッド電極
１１０  表面電極
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ  細線
１１１  表面電極の位置
１２０  界面電極
１２０ａ  開口部
１３０、１３０ａ  半導体積層構造
１３１  ｎ型コンタクト層
１３３  ｎ型クラッド層
１３４  凸形状部
１３４ａ  （１１−１）面
１３４ｂ  （−１１−１）面
１３５  発光層
１３７  ｐ型クラッド層
１３９  ｐ型コンタクト層
１４０  誘電体層
１５０  反射層
１６０  バリア層
１７０  発光構造体側接合層
１７０ａ、２００ａ  接合表面
１８０  光取り出し面
１９０  エッチングストップ層
２００  支持基板側接合層
２１０  コンタクト電極
２２０  裏面電極
３００  第１リード
３０２  第２リード
３０４  絶縁部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図３】
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【図７】
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