レチクル、パターン加工基板の製造方法、半導体積層基板の製造方法および半導体発光素子の製造方法
【課題】半導体層を積層する基板上に凸部をより一様に配置しうるステッパー用レチクル、そのレチクルを用いた、パターン加工基板の製造方法、半導体積層基板の製造方法および半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】レチクル４００は、露光光を遮光する周辺遮光領域４１０と周辺遮光領域４１０の中央部に設けられた矩形のパターン形成領域４２０とを有している。ステップ・アンド・リピート方向であるＸ方向において、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中左端部に形成された遮光パターン＃１１、＃３１、…と、図中右端部に形成された矩形の遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…とをペアとし、パターン形成領域４２０の図中右端部に形成された遮光パターン＃２Ｎ、＃４Ｎ、…と、図中左端部に形成された矩形の遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…とをペアとして構成されている。
【解決手段】レチクル４００は、露光光を遮光する周辺遮光領域４１０と周辺遮光領域４１０の中央部に設けられた矩形のパターン形成領域４２０とを有している。ステップ・アンド・リピート方向であるＸ方向において、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中左端部に形成された遮光パターン＃１１、＃３１、…と、図中右端部に形成された矩形の遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…とをペアとし、パターン形成領域４２０の図中右端部に形成された遮光パターン＃２Ｎ、＃４Ｎ、…と、図中左端部に形成された矩形の遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…とをペアとして構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レチクル、パターン加工基板の製造方法、半導体積層基板の製造方法および半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子の進展が目覚しい。特に、短波長光用の半導体材料として、窒化ガリウム（ＧａＮ）などのＩＩＩ族窒化物半導体が注目を集めている。ＩＩＩ族窒化物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）等によって形成される。
【０００３】
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた半導体発光素子では、基板上にｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層からなる発光ダイオード（ＬＥＤ）構造を有する積層半導体層を形成し、最上部のｐ型半導体層に設けたｐ電極側に発光層から発した光を取り出している。
このような半導体発光素子から取り出される光の効率は、外部量子効率として表される。外部量子効率は、内部量子効率と光取り出し効率とを掛け合わせたものである。内部量子効率は、半導体発光素子に注入した電気的エネルギのうち、光に変換される割合である。そして、光取り出し効率は、半導体発光素子の内部で発生した光のうち、外部へ取り出すことができる割合である。
光取り出し効率を低下させる要因として、発光層から発した光の一部が、基板とｎ型半導体層の界面およびｐ電極と空気との界面で全反射して横方向に伝搬し、外部に取り出せないことがある。
このため、基板とｎ型半導体層等との界面に突起等の凸部（突出部）を設け、横方向に伝搬する光を凸部により散乱させ、光取り出し効率を向上させる方法が注目を集めている。凸部を設けたサファイア基板は、パターン化したサファイア基板（ＰＳＳ：Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）と呼ばれている。
【０００４】
特許文献１には、基板上に単結晶のＩＩＩ族窒化物半導体層を形成するＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法において、基板の（０００１）Ｃ面上に前記Ｃ面に非平行の表面からなる複数の凸部を形成することにより、前記基板上に前記Ｃ面からなる平面と前記凸部とからなる上面を形成する基板加工工程と、前記上面上に前記ＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させて、前記凸部を前記ＩＩＩ族窒化物半導体層で埋めるエピ工程とを備えるＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２３７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体発光素子では、基板上に微細な突起等の凸部（突出部）を高密度に配置するほど光取り出し効率が向上する。この場合、凸部は、同じ形状で、予め定められた配列（距離）および密度で基板全面に一様に形成されていることが好ましい。
基板内において、凸部の形状、配列、密度が異なると、光の散乱特性が異なることになり、半導体発光素子の光取り出し効率に影響を与えるとともに、凸部を形成した基板上に積層するＩＩＩ族窒化物半導体層の厚さが異なって平坦性が得られにくかった。
また、本発明で利用するステッパーは、シリコン半導体デバイスにおいては、基板表面全体にわたり、連続的に微細パターンを形成するプロセスに用いられるが、加工の結果が、光学的な特性に影響を及ぼすという問題はなかった。さらに、本発明に用いる基板は透明基板であるため、露光時の透明基板内で散乱した光により周辺のフォトレジストが露光してしまうという問題が発生する。
本発明は、透明基板における光の散乱特性に影響を与える微細加工技術の課題を解決するため、半導体層を積層する基板上に凸部をより一様に配置しうるステッパー用レチクル、そのレチクルを用いた、パターン加工基板の製造方法、半導体積層基板の製造方法および半導体発光素子の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】
本発明が適用されるレチクルは、基板の一方の面を複数の領域に分け、ステップ・アンド・リピート方式を用いて領域毎に露光して、基板の一方の面にフォトレジストによるマスクを形成するためのレチクルであって、レチクルの、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、周辺遮光領域と繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、第１の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第１の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えている。本発明に対する微細加工に対し、フォトレジストとしては、解像度の高いポジ型を用いるのが望ましい。
さらに、本発明が適用されるレチクルは、レチクルのパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、周辺遮光領域および第２の遮光パターンのいずれとも繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第３の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、第３の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向とは逆の方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第３の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第４の遮光パターンとをさらに備えてもよい。
そして、レチクルは、ステップ・アンド・リピート方向におけるパターン形成領域と周辺遮光領域との一組の境界線が、同形であることを特徴とすることができる。
【０００８】
レチクルが形成するマスクは、光学的に望ましいパターン配置の１つとして、一辺がステップ・アンド・リピート方向に平行な三角形の辺を共通にして平面上に展開した複数の三角形の頂点に位置することを特徴とすることができる。
【０００９】
他の観点から捉えると、本発明が適用されるレチクルは、基板の一方の面を複数の領域に分け、ステップ・アンド・リピート方式を用いて領域毎に露光して、一方の面にフォトレジストによる複数のマスクを形成するためのレチクルであって、レチクルは、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域を有し、基板上に形成されることが予定された複数のマスクの間隙を縫うように、折れ線または曲線を含んだ線により取り囲まれた領域を、パターン形成領域に対応させるとともに、領域に含まれるマスクに対応する遮光パターンをパターン形成領域に構成している。
【００１０】
また、他の観点から捉えると、本発明が適用されるパターン加工基板の製造方法は、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、周辺遮光領域と繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、第１の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第１の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、マスクにより、基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程とを含む。
【００１１】
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される半導体積層基板の製造方法は、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、周辺遮光領域と繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、第１の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第１の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、マスクにより、基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と、凸部を設けた基板の一方の面上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる半導体層積層工程とを含む。
【００１２】
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用される半導体発光素子の製造方法は、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、周辺遮光領域と繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、第１の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第１の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、マスクにより、基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と、凸部を設けた基板の一方の面上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる半導体層積層工程と、ＩＩＩ族窒化物半導体層に力を給電するための電極を形成する電極形成工程と、基板を半導体発光素子毎に分割する基板分割工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、半導体層を積層する基板上に凸部をより一様に配置しうるステッパー用レチクル、そのレチクルを用いた、パターン加工基板の製造方法、半導体積層基板の製造方法および半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態における半導体発光素子の一例の断面図である。
【図２】（ａ）は、基板における凸部の配列の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、基板における凸部の形状の一例を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態における半導体発光素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図４】本実施の形態の半導体発光素子の製造方法における各工程での断面図である。
【図５】本実施の形態における半導体発光素子をパッケージに実装した半導体発光装置の構成の一例を示す図である。
【図６】露光装置の概略構成の一例を示す図である。
【図７】ステップ・アンド・リピート方式の露光装置により、レチクル上に設けられたパターンの像を、露光対象物上に形成する方法を、連続する２回の露光（ショット）により説明する図である。
【図８】本実施の形態に適用されるレチクルの構成の一例を示す図である。
【図９】矩形の遮光パターンを設ける理由を説明する図である。
【図１０】図２（ａ）に示した凸部の配列を別の見方で説明する図である。
【図１１】凸部の底面を折曲がり線を含む境界線で区切ってレチクルを構成した一例を示している。
【図１２】凸部の底面を曲線を含む境界線で区切ってレチクルを構成した一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、正確な縮尺に基づいていない。
【００１６】
＜半導体発光素子ＬＣの構成＞
図１は、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣの一例の断面図である。
この半導体発光素子ＬＣは化合物半導体にて構成されている。なお、半導体発光素子ＬＣを構成する化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ族化合物半導体等が挙げられる。以下では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である、Ｇａを含むＩＩＩ族窒化物半導体を有する、青色光を発する半導体発光素子ＬＣを例に挙げて説明する。
【００１７】
半導体発光素子ＬＣは、一方の面に複数のパターンとしての凸部１１０ｂが設けられた基板１１０と、凸部１１０ｂが設けられた表面１１０ａに接触するように設けられた中間層１２０と、中間層１２０に接触して設けられる下地層１３０と、下地層１３０に接触して設けられるｎ型半導体層１４０と、ｎ型半導体層１４０に接触して設けられる発光層１５０と、発光層１５０に接触して設けられるｐ型半導体層１６０とを備えている。
ここで、ｎ型半導体層１４０は、下地層１３０側に設けられるｎ型コンタクト層１４０ａと発光層１５０側に設けられるｎ型クラッド層１４０ｂとを有している。また、発光層１５０は、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとが交互に積層され、２つの障壁層１５０ａによって１つの井戸層１５０ｂを挟み込んだ構造を有している。さらに、ｐ型半導体層１６０は、発光層１５０側に設けられるｐ型クラッド層１６０ａと最上層に設けられるｐ型コンタクト層１６０ｂとを有している。
なお、以下の説明においては、中間層１２０、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０を、まとめて積層半導体層１００と称する。
【００１８】
さらに、半導体発光素子ＬＣは、ｐ型コンタクト層１６０ｂ上に透明電極１７０と、さらにその上にｐ電極１８０とを備えている。さらに、ｎ型コンタクト層１４０ａに形成された露出領域１４０ｃにｎ電極１９０を備えている。
さらにまた、半導体発光素子ＬＣは、ｐ電極１８０およびｎ電極１９０のそれぞれの表面の一部を除いて、透明電極１７０の表面、積層半導体層１００の表面および一部の側面を覆う保護層２００を備える。
【００１９】
半導体発光素子ＬＣは、例えば３５０μｍ角である。しかしながら、半導体発光素子ＬＣのサイズは任意に選ばれ、正方形型の他に、例えば２４０μｍ×５００μｍとする長方形型も用いられる。
【００２０】
（基板１１０）
基板１１０は、ＩＩＩ族窒化物半導体とは異なる材料から構成され、基板１１０上にＩＩＩ族窒化物半導体結晶がエピタキシャル成長される。基板１１０を構成する材料としては、例えば、サファイア、炭化珪素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、溶融石英（石英）などのガラス等が挙げられる。これらの中でも、透明で、良好な結晶が得られやすいサファイアが好ましい。
【００２１】
基板１１０の中間層１２０が積層される表面１１０ａには、複数の凸部１１０ｂが設けられている。凸部１１０ｂは、例えば円錐状に形成されている。
凸部１１０ｂは、基板１１０を加工して形成されてもよく、基板１１０とは異なる材料にて構成されてもよい。基板１１０にサファイアを用いた場合、基板１１０と異なる材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化珪素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などを用いうる。例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）（屈折率＝１．５）は、積層半導体層１００を構成する半導体との屈折率差が大きく、凸部１１０ｂなどを基板１１０の表面１１０ａに形成すると、光散乱効果が大きいので望ましい。
凸部１１０ｂは、例えば、底面が直径０．１μｍ〜５μｍ、好ましくは直径０．５μｍ〜３μｍ、さらに好ましくは直径１μｍ〜２．５μｍの円錐状である。隣接する２つの凸部１１０ｂの中心間距離は０．２５μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜５μｍ、さらに好ましくは１μｍ〜３μｍである。そして、凸部１１０ｂの高さは０．１μｍ〜３μｍ、好ましくは０．３μｍ〜２μｍ、さらに好ましくは０．５μｍ〜１μｍである。
【００２２】
以下では、基板１１０を加工して凸部１１０ｂを構成するとして説明する。そして、凸部１１０ｂが基板１１０を加工して形成された場合、基板１１０の用語を、凸部１１０ｂを形成される前の状態および凸部１１０ｂが形成された状態の両方において使用する。ここでは、凸部１１０ｂを形成された状態の基板１１０を、パターン加工基板と記述する場合がある。
なお、本実施の形態では、凸部１１０ｂは円錐状としたが、六角錐などの多角錐状であってもよく、半球状であってもよい。
【００２３】
（中間層１２０）
中間層１２０（バッファ層とも呼ばれる。）は、基板１１０上に形成され、中間層１２０を介して下地層１３０が形成される。中間層１２０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体である多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）（例えば、代表的にはＡｌＮが用いられる。）からなる厚さ０．０１μｍ〜０．５μｍのものとすることができる。また、中間層１２０は、多結晶のほか、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）のものがより好ましい。中間層１２０の厚みが０．０１μｍ未満であると、中間層１２０により基板１１０と下地層１３０との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、中間層１２０の厚みが０．５μｍを超えると、中間層１２０としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層１２０の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。なお、本発明においては、中間層１２０の形成を行うことが好ましいが、必ずしも行わなくても良い。
【００２４】
（下地層１３０）
下地層１３０に用いる材料としては、ＩＩＩ族窒化物半導体が用いられ、特に、ＩＩＩ族元素としてＧａを含むＧａＮ系化合物半導体であるＧａＮ又はＡｌＧａＮを好適に用いることができる。
下地層１３０は、基板１１０の表面１１０ａを覆う中間層１２０の平坦な部分（凸部１１０ｂ以外の部分）からエピタキシャル成長し、凸部１１０ｂの間を埋めるように成長していく。さらに、凸部１１０ｂの先端を超えて成長し、基板１１０の表面１１０ａの全面を覆う。
下地層１３０の膜厚は、凸部１１０ｂの高さより大きく、０．２μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。また、下地層１３０の膜厚は、生産性の点から、好ましくは１０μｍ以下がよい。
【００２５】
下地層１３０の結晶性をよくするためには、下地層１３０は不純物を添加されない方が好ましい。
【００２６】
（ｎ型半導体層１４０）
ｎ型半導体層１４０は、ｎ型コンタクト層１４０ａおよびｎ型クラッド層１４０ｂから構成されている。
ここで、ｎ型コンタクト層１４０ａとしては、下地層１３０と同様にＩＩＩ族窒化物半導体が用いられる。また、下地層１３０およびｎ型コンタクト層１４０ａを構成するＩＩＩ族窒化物半導体は同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜１５μｍ、さらに好ましくは１μｍ〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。
また、ｎ型コンタクト層１４０ａにはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有すると、ｎ電極１９０との良好なオーミック接触を維持できる点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
【００２７】
一方、ｎ型クラッド層１４０ｂは、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ等によって形成することが可能である。なお、本明細書中には、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮについて、各元素の組成比を省略した形で記述する場合がある。また、これらの構造をヘテロ接合したものや複数回積層した超格子構造を採用してもよい。
ｎ型クラッド層１４０ｂの膜厚は、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。ｎ型クラッド層１４０ｂのｎ型不純物の濃度は１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２０／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０１９／ｃｍ３である。ｎ型不純物の濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および発光素子の動作電圧低減の点で好ましい。
【００２８】
（発光層１５０）
発光層１５０は、ＩＩＩ族窒化物半導体であって、ＩＩＩ族元素にＧａを含むＧａＮ系化合物半導体からなる障壁層１５０ａと、Ｉｎを含有するＧａＮ系化合物半導体からなる井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側にそれぞれ障壁層１５０ａが配される順で積層して形成される。本実施の形態において、発光層１５０は、６層の障壁層１５０ａと５層の井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、発光層１５０の最上層及び最下層に障壁層１５０ａが配され、各障壁層１５０ａ間に井戸層１５０ｂが配される構成となっている。
【００２９】
井戸層１５０ｂには、Ｉｎを含有するＧａＮ系化合物半導体として、例えば、Ｇａ１−ｓＩｎｓＮ（０＜ｓ＜０．４）等を用いることができる。
また、障壁層１５０ａとしては、例えば、井戸層１５０ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ≦０．３）等のＧａＮ系化合物半導体を好適に用いることができる。
【００３０】
（ｐ型半導体層１６０）
ｐ型半導体層１６０は、ｐ型クラッド層１６０ａおよびｐ型コンタクト層１６０ｂから構成される。ｐ型クラッド層１６０ａとしては、好ましくは、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０＜ｄ≦０．４）のものが挙げられる。ｐ型クラッド層１６０ａの膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。ｐ型クラッド層１６０ａのｐ型不純物の濃度は、１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１９／ｃｍ３〜５×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型不純物の濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型半導体結晶が得られる。
一方、ｐ型コンタクト層１６０ｂとしては、ＡｌｅＧａ１−ｅＮ（０≦ｅ＜０．５）等のＧａＮ系化合物半導体が挙げられる。ｐ型コンタクト層１６０ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。ｐ型不純物を１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度、好ましくは５×１０１９／ｃｍ３〜５×１０２０／ｃｍ３の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。
【００３１】
（透明電極１７０）
透明電極１７０を構成する材料としては、例えば、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３）等の従来公知の材料が挙げられる。また、透明電極１７０の構造は特に限定されず、従来公知の構造を採用することができる。透明電極１７０は、ｐ型半導体層１６０上のほぼ全面を覆うように形成しても良く、格子状や樹形状に形成しても良い。
【００３２】
（ｐ電極１８０）
透明電極１７０上に形成され、透明電極１７０とオーミック接触するｐ電極１８０は、例えば、従来公知のＡｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｕ等の材料から構成される。ｐ電極１８０の構造は特に限定されず、従来公知の構造を採用することができる。
ｐ電極１８０の厚さは、例えば１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内であり、好ましくは３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内である。
【００３３】
（ｎ電極１９０）
ｎ電極１９０は、ｎ型半導体層１４０のｎ型コンタクト層１４０ａにオーミック接触している。すなわち、積層半導体層１００（中間層１２０、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０）のｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０の一部を除去し、ｎ型コンタクト層１４０ａの露出領域１４０ｃを形成し、この上にｎ電極１９０が設けられている。
ｎ電極１９０は、ｐ電極１８０と同じ組成・構造でもよく、従来公知の各種組成および構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野で従来公知の手段で設けられることができる。
【００３４】
（保護層２００）
保護層２００は、半導体発光素子ＬＣの内部への水分等の進入を抑制するために、ｐ電極１８０およびｎ電極１９０のそれぞれのボンディングワイヤが接続される表面の一部を除いて、ｐ電極１８０およびｎ電極１９０の表面、透明電極１７０の表面、積層半導体層１００の表面および側面を覆うように設けられている。
また、本実施の形態では、発光層１５０からの光を、保護層２００を介して取り出すことから、保護層２００は発光層１５０からの光に対する透過性が優れたものであることが望ましい。そこで、保護層２００をＳｉＯ２で構成している。ただし、保護層２００を構成する材料についてはこれに限られるものではなく、ＳｉＯ２に代えて、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等を用いることができる。
【００３５】
＜半導体発光素子ＬＣの発光動作＞
図１に示す半導体発光素子ＬＣの発光動作について説明する。
半導体発光素子ＬＣの外部に設けられた端子から、半導体発光素子ＬＣのｐ電極１８０からｎ電極１９０に向かう電流を流す。すると、ｐ電極１８０からｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０を介してｎ電極１９０に向かって電流が流れ、発光層１５０は四方に向けて青色光を出射する。図１では、透明電極１７０側に向かう矢印Ａ方向の光および中間層１２０側に向かう矢印Ｂ方向の光を例示している。
【００３６】
発光層１５０から出射される光のうち透明電極１７０側に向かう矢印Ａ方向の光は、ｐ型半導体層１６０、透明電極１７０を透過し、矢印Ｃ方向の光となって半導体発光素子ＬＣの外部に出射される。
発光層１５０から出射される光のうち中間層１２０側に向かう矢印Ｂ方向の光は、ｎ型半導体層１４０、下地層１３０、中間層１２０、基板１１０を透過し、半導体発光素子ＬＣが実装されるパッケージまたは回路基板（不図示）にて吸収される。
【００３７】
しかし、前述したように、発光層１５０は、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向へ向かう光のみならず、図１において横方向および斜め方向に向かう光も出射する。
ここで、凸部１１０ｂを設けない場合には、中間層１２０と基板１１０との界面に斜め入射した光のうち、中間層１２０と基板１１０とのそれぞれの屈折率で定まる臨界角以上の光は中間層１２０と基板１１０との界面にて全反射する。中間層１２０と基板１１０との界面にて全反射した光のうち、透明電極１７０と空気とのそれぞれの屈折率で定まる臨界角以上の光は、透明電極１７０と空気と界面にて全反射する。そして、再び中間層１２０と基板１１０との界面において全反射する。このように、中間層１２０と基板１１０との界面と、透明電極１７０と空気との界面とで全反射を繰り返し、半導体発光素子ＬＣの中を横方向に伝搬する光となってしまう。この結果、半導体発光素子ＬＣからの光取り出し効率が低下することになっていた。
【００３８】
なお、中間層１２０がＡｌＮである場合、ＡｌＮの青色光の領域での屈折率は２．２、基板１１０がサファイアである場合、サファイアの青色光の領域での屈折率は１．７８である。よって、中間層１２０と基板１１０との界面において、入射角５４°以上の光が全反射する。
一方、透明電極１７０がＩＺＯである場合、ＩＺＯの青色光の領域での屈折率は２．１〜２．１５である。よって、透明電極１７０と空気との界面において、入射角２８．４°以上の光が全反射する。
すなわち、入射角５４°以上の光が上記２つの界面の間で全反射を繰り返し、半導体発光素子ＬＣの中を横方向に伝搬することになる。
なお、積層半導体層１００を構成する中間層１２０、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０は、いずれもＩＩＩ族窒化物半導体にて構成されているので、屈折率差が小さく、これら層間の界面での反射は生じにくい。同様に、ｐ型半導体層１６０と透明電極１７０とは屈折率差が小さく、ｐ型半導体層１６０と透明電極１７０との界面では反射を生じにくい。
【００３９】
一方、基板１１０上に凸部１１０ｂを設けると、基板１１０の表面１１０ａの平坦な部分で全反射した光の一部は、凸部１１０ｂにより散乱され、半導体発光素子ＬＣの中を横方向に伝搬することが阻害される。これにより、半導体発光素子ＬＣからの光取り出し効率の向上が図れる。
よって、複数の凸部１１０ｂを基板１１０に高密度に配置するほど、半導体発光素子ＬＣからの光取り出し効率が向上することになる。
【００４０】
＜基板１１０上の凸部１１０ｂの配列と形状＞
図２（ａ）は、基板１１０における凸部１１０ｂの配列の一例を示す平面図であり、図２（ｂ）は、基板１１０における凸部１１０ｂの形状の一例を示す斜視図である。
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態では、凸部１１０ｂは円錐状であって、底面が円形で、頂点がとがっている。なお、凸部１１０ｂは、幾何学的に完全な円錐である必要はなく、頂点が加工上の理由等から丸みを帯びていてもよい。
【００４１】
凸部１１０ｂは、一例として、図２（ａ）に一部を破線で示すように、その底面の中心（重心）が、辺を共通にするように展開された一辺長がｐの複数の正三角形２１０の頂点に置かれるように配置されている（正三角形配列）。
ここでは、正三角形２１０の一辺がＸ方向に向くように配置されている。すると、凸部１１０ｂはｐの間隔でＸ方向に列状に並ぶ。そして、Ｙ方向に隣接する列が、互いにＸ方向に１／２ｐずれて配置されている。
凸部１１０ｂは、基板１１０の一方の表面に、一様に同じ配列で形成されている。
上述したように凸部１１０ｂを正三角形配列すると、凸部１１０ｂを基板１１０に密に配置することができて好ましい。
以下では、基板１１０が例えばサファイアであるとし、表面１１０ａの凸部１１０ｂの部分を除く平坦な部分がサファイアのＣ面であるとして説明する。
【００４２】
ここで、正三角形配列における凸部１１０ｂの関係についてさらに説明する。
図２（ａ）は、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが１／４ｐ＜ｄ≦１／２ｐである場合を示している。すると、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが１／４ｐより大きいので、Ｘ方向と直交するＹ方向に、凸部１１０ｂ間の隙間をぬって、直線を引くことができない。すなわち、直線を引こうとしても、直線は、図２（ａ）のＢ−Ｂ´線で示すように、いずれかの凸部１１０ｂの底面と交差してしまう。
一方、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが、１／４ｐより大きくても√３／４ｐより小さい（１／４ｐ＜ｄ≦√３／４ｐ）場合には、Ｘ方向には、図２（ａ）中のＡ−Ａ´線で示すように、凸部１１０ｂの隙間に直線を引くことができる。しかし、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが、√３／４ｐより大きくなる（√３／４ｐ＜ｄ≦１／２ｐ）と、Ｘ方向においても、Ｙ方向と同様に、凸部１１０ｂの隙間に直線を引くことができなくなる。
なお、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが１／２ｐとなると、隣接する凸部１１０ｂ間の底面が接することになる。また、底面の半径ｄが１／４ｐより小さい（ｄ≦１／４ｐ）場合は、凸部１１０ｂ間の隙間をぬって、Ｘ方向およびＹ方向に直線を引くことができる。
【００４３】
以上説明したように、正三角形配列に円錐状の凸部１１０ｂを配列した場合、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが大きくなると、凸部１１０ｂ間の隙間が狭まり、隙間に直線を引くことができなくなる。そして、図２（ａ）に示すような、正三角形２１０の一辺がＸ方向に向くように設定した正三角形配列では、凸部１１０ｂの底面の半径ｄを大きくしていった場合、半径ｄがより小さい範囲において、Ｘ方向に比べ、Ｙ方向において直線が引けなくなってしまう。
図２（ａ）に示すＢ−Ｂ´線のように、凸部１１０ｂの隙間に直線を引くことができなくなると、後述するステップ・アンド・リピート方式による露光において、露光の境界となるＢ−Ｂ´線と交差する凸部１１０ｂの底面を、Ｂ−Ｂ´線で分割するか、Ｂ−Ｂ´線と交差する凸部１１０ｂを削除することとなってしまう。
凸部１１０ｂの底面をＢ−Ｂ´線で分割すると、露光装置２のプレートステージ６（後述する図６参照）の移動に伴う位置誤差により、分割して形成した凸部１１０ｂの底面の形状は、境界以外の部分の凸部１１０ｂの底面の形状と異なってしまう。位置誤差が発生しない場合においても、透明基板内で散乱した光により境界近傍の遮光すべき部分が露光されて、分割して形成した凸部１１０ｂの底面の形状は、境界以外の部分の凸部１１０ｂの底面の形状と異なってしまう。
また、Ｂ−Ｂ´線と交差する凸部１１０ｂを削除すると、境界部分に形成された半導体発光素子ＬＣの光量は、境界以外の部分に形成された半導体発光素子ＬＣに比べ、低くなってしまう。また、均一な膜厚のＩＩＩ族窒化物半導体の層が得られなくなってしまう。
このような正三角形配列において、基板１１０の表面１１０ａに一様に同じ配列で凸部１１０ｂを形成する方法については後述する。
【００４４】
＜半導体発光素子ＬＣの製造方法＞
次に、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣの製造方法を説明する。
図３は本実施の形態における半導体発光素子ＬＣの製造方法を説明するフローチャートである。図４は、本実施の形態の半導体発光素子ＬＣの製造方法における各工程での断面図である。図４（ａ）〜（ｇ）の順に工程が進む。図４では、基板１１０上に製造される４個の半導体発光素子ＬＣの断面図を示している。なお、４個の半導体発光素子ＬＣのうち、両端の２つは一部のみを示している。
図４を参照しつつ、半導体発光素子ＬＣの製造方法を図３のフローチャートに従って説明する。
本実施の形態における半導体発光素子ＬＣの製造方法は、マスク形成工程、基板加工工程、積層半導体層形成工程、電極形成工程、基板分割工程を含んでいる。これらの工程のうち、マスク形成工程および基板加工工程は基板１１０の表面１１０ａに凸部１１０ｂを設ける基板加工工程である。以下、順に説明する。
【００４５】
（マスク形成工程）
マスク形成工程は、図４（ａ）に示すように、基板１１０上にフォトレジストのマスク３１０を形成する（ステップ１０１）。基板１１０上にフォトレジスト膜３００（後述する図７参照）を塗布したのち、露光装置２（ステッパー）（後述する図６参照）を用いたフォトリソグラフィ技術により、凸部１１０ｂの底面（円形）と同形または相似形の平面形状となるように、マスク３１０を形成する。マスク３１０の平面形状は、次の基板加工工程（ステップ１０２）によって形成された凸部１１０ｂの底面形状が予め定められた形状となるように設定すればよい。よって、マスク３１０の平面形状は、凸部１１０ｂの底面と同形であってもよく、相似形であってもよい。なお、以下では、マスク３１０の平面形状は、凸部１１０ｂの底面と同形であるとして説明する。
【００４６】
（基板加工工程）
次に、マスク３１０が形成された基板１１０をエッチングする（ステップ１０２）。基板１１０のエッチングには、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。中でも、ドライエッチングを用いることが好ましい。例えば、従来公知のプラズマエッチング法、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法、マグネトロンＲＩＥ法、イオンミーリング法などを用いうる。エッチングガスとしては、ハロゲン系のガス、例えばＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ３、ＨＢｒ、ＳＦ６、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８、ＣＦ４などを用いうる。さらに、不活性ガスのＡｒなども用いうる。
【００４７】
基板加工工程では、図４（ｂ）に示すように、基板１１０のエッチング過程において、基板１１０と同時にマスク３１０をエッチングすることで、マスク３１０の縁端をマスク３１０の中央方向に後退させ、平面形状を小さくしていく。それにつれて、凸部１１０ｂの側面となる基板１１０の部分が傾斜を有する形態（テーパ状）に形成されていく。そして、図４（ｃ）に示すように、マスク３１０が消滅するまでエッチングを進めることで、円錐状の凸部１１０ｂを形成する。
【００４８】
上述したように、基板１１０とともに、マスク３１０のエッチングを行うことで、円錐状の凸部１１０ｂを形成する。このように、マスク３１０もエッチングすることで、マスク３１０の縁端をマスク３１０の中央方向に後退させるためには、基板１１０のエッチングレートとマスク３１０のエッチングレートとが近い値である（選択比が小さい）ことが好ましい。
エッチングレートの材料依存性が少ないエッチング方法としては、材料をイオンや粒子の衝撃によりエッチングする物理的なエッチング方法（物理的エッチング法）がある。
【００４９】
物理的エッチング法においては、被エッチング材料の表面に対して斜めにイオン等が衝突する場合の方が、被エッチング材料の表面に垂直にイオン等が衝突する場合より、エッチングレートが大きい。そこで、マスク３１０の側壁は、垂直であるより、マスク３１０を断面で見た場合、上部が下部より小さくなるように側面が傾斜を有していることが好ましい。これにより、マスク３１０の表面より側壁のエッチングレートが大きくなり、マスク３１０の縁端の後退を促進して、円錐状の凸部１１０ｂの形成が容易になる。
物理的エッチング法においては、Ａｒをイオン等の源として用いることができる。また、物理的エッチング法と化学的エッチング法（化学的なエッチング方法）とを併用してもよい。この場合、Ａｒを含んだエッチングガスを用いることができる。
【００５０】
なお、予め定められた円錐状の凸部１１０ｂが形成されれば、化学的なドライエッチングまたはウェットエッチングによって凸部１１０ｂを形成してもよい。
【００５１】
上記したように、本実施の形態では、マスク３１０としてフォトレジストを用いたが、他の材料を用いてもよい。このときは、フォトリソグラフィにより形成したフォトレジストによるマスクを用いて、他の材料をマスク３１０の形状に加工する。その後、上述と同様に、基板加工工程を行えばよい。基板加工工程は、マスク３１０の形状に加工するためのフォトレジストによるマスクを残した状態で行ってもよく、フォトレジストによるマスクを除去した後に行ってもよい。
【００５２】
凸部１１０ｂが形成された基板１１０は、下記の工程を別途行うためのパターン加工基板として保存または販売されてもよい。
【００５３】
（積層半導体層形成工程）
次に、凸部１１０ｂが形成された基板１１０上に積層半導体層１００を形成する（ステップ１０３）。積層半導体層形成工程は、中間層形成工程、下地層形成工程、ｎ型半導体層形成工程、発光層形成工程、ｐ型半導体層形成工程を備えている。以下、順に説明する。
【００５４】
（中間層形成工程）
まず、図４（ｄ）に示すように、凸部１１０ｂが形成された基板１１０上に、スパッタ法によって、中間層１２０を積層する。
スパッタ法によって、単結晶構造を有する中間層１２０を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が５０〜１００体積％の範囲で行なうことが望ましい。
また、スパッタ法によって、柱状結晶（多結晶）を有する中間層１２０を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が１〜５０体積％にすることが望ましい。なお、中間層１２０は、上述したスパッタ法だけでなく、ＭＯＣＶＤ法で形成することもできる。
なお、結晶性に優れた下地層１３０が基板１１０上に形成できれば、中間層１２０は設けなくともよい。
【００５５】
（下地層形成工程）
さらに、図４（ｄ）に示すように、中間層１２０上に下地層１３０を形成する。下地層１３０の形成は、ＭＯＣＶＤ法を使用して行うことができる。
例えば、基板１１０としてＣ面を主面とするサファイアを用いる場合、基板１１０の表面１１０ａの凸部１１０ｂ以外の平坦な部分はＣ面をなしている。
すると、下地層１３０は、凸部１１０ｂの間を埋めるように成長していく。下地層１３０が凸部１１０ｂを覆って、下地層１３０の表面が平坦になるまで形成する。
【００５６】
下地層１３０が少なくとも形成された基板１１０は、発光層１５０を上部に形成するための半導体積層基板として、下記の工程を別途行うために保存または販売されてもよい。
【００５７】
（ｎ型半導体層形成工程）
次に、下地層１３０の形成後、図４（ｅ）に示すように、下地層１３０上にｎ型コンタクト層１４０ａ及びｎ型クラッド層１４０ｂを積層してｎ型半導体層１４０を形成する。ｎ型コンタクト層１４０ａ及びｎ型クラッド層１４０ｂは、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
下地層１３０の上に、ｎ型コンタクト層１４０ａまたはｎ型クラッド層１４０ｂが形成された基板１１０は、発光層１５０を上部に形成するための半導体積層基板として、保存または販売されてもよい。
【００５８】
（発光層形成工程）
ｎ型半導体層１４０の形成後、図４（ｅ）に示すように、ｎ型半導体層１４０上に発光層１５０を形成する。発光層１５０の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよいが、特にＭＯＣＶＤ法が好ましい。具体的には、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側に障壁層１５０ａが配される順で積層すればよい。
発光層１５０が形成された基板１１０は、ｐ型半導体層１６０を上部に形成するための半導体積層基板として、保存または販売されてもよい。
【００５９】
（ｐ型半導体層形成工程）
さらに、発光層１５０を形成後、図４（ｅ）に示すように、発光層１５０上にｐ型半導体層１６０を形成する。ｐ型半導体層１６０の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよい。具体的には、ｐ型クラッド層１６０ａと、ｐ型コンタクト層１６０ｂとを順次積層すればよい。
なお、積層半導体層１００（中間層１２０、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０）は、真空状態を破ることなく、連続して成膜されるのが好ましい。それぞれの層の間の界面が不純物等で汚染されることを抑制するためである。
ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０が形成された基板１１０は、透明電極１７０等を上部に形成するための半導体積層基板として、保存または販売されてもよい。
【００６０】
（電極形成工程）
電極形成工程（ステップ１０４）は、透明電極形成工程と、露出領域形成工程と、ｐ電極およびｎ電極形成工程とを備える。
（透明電極形成工程）
図４（ｆ）に示すように、ｐ型半導体層１６０上に、スパッタ法などの従来公知の方法を用いて、透明電極１７０を成膜した後、従来公知のフォトリソグラフィ法、および化学エッチング法またはドライエッチング法等により、透明電極１７０を形成する。
（露出領域形成工程）
予め定められた領域の積層半導体層１００の一部を除去するため、従来公知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法によりｎ型半導体層１４０（図１におけるｎ型コンタクト層１４０ａ）の一部を露出させ、露出領域１４０ｃを形成する。
【００６１】
（ｐ電極およびｎ電極形成工程）
図４（ｆ）に示すように、透明電極１７０上にｐ電極１８０を、露出領域１４０ｃ上にｎ電極１９０を、従来公知の手段を用いて形成する。
なお、ｐ電極１８０およびｎ電極１９０の構造または組成が異なると、ｐ電極１８０とｎ電極１９０とを別々に行うことが必要となる。一方、ｐ電極１８０とｎ電極１９０とが同じ構造・組成であると、ｐ電極１８０とｎ電極１９０とを同時に形成することができ半導体発光素子ＬＣの製造工程数を減らせるので好ましい。
【００６２】
（基板分割工程）
次に、図４（ｇ）に示すように、基板１１０から個々の半導体発光素子ＬＣのチップに分割する（ステップ１０５）。
基板１１０の裏面（凸部１１０ｂが形成されていない面）を研削及び研磨して鏡面（ミラー）状の面とした後、例えば、基板１１０を３５０μｍ角の正方形に分割（切断）することにより、チップ状の半導体発光素子ＬＣとすることができる。
基板１１０をチップに分割する方法としては、基板１１０内部にレーザ光を照射し、照射された部分を熱改質された領域（脆弱な領域）にしたのち、機械的に分断する方法を用いてもよい。例えば、基板１１０の裏面から、分割ラインに沿って、基板１１０の内部に焦点を結ぶようにレーザ光を照射する。すると、基板１１０内部のレーザ光が照射された部分に脆弱な領域が形成される。その後、基板１１０に機械的な力を加えることにより、基板１１０の脆弱な領域を破壊の起点として分割される。
基板１１０に照射するレーザ光としては、波長２６６ｎｍのエキシマ励起のパルスレーザ光、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦ（リチウム・イットリウム・フロライド）レーザが用いうる。
以上のようにして、図１に示した半導体発光素子ＬＣを製造することができる。
【００６３】
＜半導体発光装置１＞
次に、図１に示す半導体発光素子ＬＣの使用方法の一例について説明する。
図５は、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣをパッケージ６０に実装した半導体発光装置１の構成の一例を示す図である。図５（ａ）は半導体発光装置１の上面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶＢ−ＶＢ線での断面図である。
半導体発光装置１は、パッケージ６０とパッケージ６０に実装された半導体発光素子ＬＣとを備える。
パッケージ６０は、上部側に開口部６１ａが形成された樹脂容器６１と、樹脂容器６１と一体化したリードフレームからなるアノード用リード部６２およびカソード用リード部６３と、開口部６１ａを覆うように設けられた封止樹脂６５とを備えている。
そして、パッケージ６０の開口部６１ａの底面７０に半導体発光素子ＬＣが固定されている。封止樹脂６５は、半導体発光素子ＬＣも覆うように設けられている。
なお、図５（ａ）においては、封止樹脂６５の記載を省略している。
【００６４】
パッケージ６０の樹脂容器６１は、アノード用リード部６２およびカソード用リード部６３を含む金属リード部に、白色顔料が含有された熱可塑性樹脂を射出成型することによって形成されている。白色顔料としては、例えばチタニア（酸化チタン）を微粒子化したものが用いられる。また、熱可塑性樹脂としては、ＰＰＡ（ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）が最も一般的であるが、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリスチレンなどでもよい。
【００６５】
樹脂容器６１に設けられる開口部６１ａは、円形状を有する底面７０と、底面７０の周縁から樹脂容器６１の上部側に向けて拡開するように立ち上がる壁面８０とを備えている。ここで、底面７０は、開口部６１ａに露出するアノード用リード部６２およびカソード用リード部６３と、アノード用リード部６２とカソード用リード部６３との間の隙間に露出する樹脂容器６１の白色樹脂とによって構成されている。
【００６６】
アノード用リード部６２およびカソード用リード部６３は、それぞれの一部が樹脂容器６１内に挟まれて保持されるとともに、他の一部が樹脂容器６１の外部に露出されており、半導体発光素子ＬＣに電流を印加するための端子となっている。表面実装を前提とするときは、図５に示すように、アノード用リード部６２およびカソード用リード部６３をそれぞれ樹脂容器６１の裏側に折り曲げて樹脂容器６１の底部にその先端を配設することが望ましい。
【００６７】
半導体発光素子ＬＣは、開口部６１ａの底面７０に露出するカソード用リード部６３上に、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂からなるダイボンド剤で接着され、固定されている。
半導体発光素子ＬＣは、ボンディングワイヤ６４を介して、ｐ電極１８０がアノード用リード部６２に、ｎ電極１９０がカソード用リード部６３に、それぞれ接続されている。なお、半導体発光装置１では、図５（ａ）に示すように、半導体発光素子ＬＣが、円形状を有する底面７０のほぼ中央部に取り付けられている。
【００６８】
封止樹脂６５は、可視領域において透明な各種樹脂を適用して差し支えないが、耐熱性の観点から、シリコン樹脂を用いることが好ましい。
また、封止樹脂６５は、半導体発光素子ＬＣが発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体を均一に分散させた透明樹脂であってもよい。例えば、半導体発光素子ＬＣが発する青色光を吸収して緑色光を発する緑色蛍光体と、半導体発光素子ＬＣが発する青色光を吸収して赤色光を発する赤色蛍光体とを含んでもよい。半導体発光素子ＬＣが発する青色光と、透明樹脂に含まれる緑色蛍光体が発する緑色光と、同じく透明樹脂に含まれる赤色蛍光体が発する赤色光とによって、青、緑、赤の３原色が揃う。これにより、封止樹脂６５の上面すなわち光が出射される出射面６５ａから、白色光が出射されるようになっていてもよい。
【００６９】
では、図５に示す半導体発光装置１の発光動作について説明する。
アノード用リード部６２を正極とし、カソード用リード部６３を負極として半導体発光素子ＬＣに電流を流すと、半導体発光素子ＬＣは青色光を出射する。半導体発光素子ＬＣから出射された青色光（図１の矢印Ｃ方向に向かう光および発光層１５０から横方向に向かう光等）は、封止樹脂６５内を進行し、直接あるいは底面７０や壁面８０で反射した後に出射面６５ａから外部に出射される。但し、出射面６５ａに向かう光の一部は、出射面６５ａで反射し、再び封止樹脂６５内を進行する。この間、封止樹脂６５が蛍光体を含む場合には、青色光の一部は蛍光体によって緑色光および赤色光に変換され、変換された緑色光および赤色光は、直接あるいは底面７０や壁面８０で反射した後、青色光と共に出射面６５ａから外部に出射される。したがって、出射面６５ａからは、青色光、緑色光および赤色光を含む白色光が出射されることになる。
【００７０】
では続いて、図５に示す半導体発光装置１の製造方法について説明する。
まず、アノード用リード部６２およびカソード用リード部６３を一体化したリードフレームに、白色樹脂を射出成形して、開口部６１ａを有する樹脂容器６１を形成する。次いで、樹脂容器６１の開口部６１ａの底面７０に露出するカソード用リード部６３上に半導体発光素子ＬＣを接着固定し、ボンディングワイヤ６４によって半導体発光素子ＬＣのｐ電極１８０とアノード用リード部６２とを接続し、ｎ電極１９０とカソード用リード部６３とを接続する。
【００７１】
次に、開口部６１ａに、未硬化状態の透明樹脂ペースト（蛍光体を含んでもよい）を、吐出装置を用いたポッディング法で充填する。その際、半導体発光素子ＬＣおよびボンディングワイヤ６４を未硬化状態の透明樹脂ペーストによって覆うとともに、表面張力を利用して、未硬化状態の透明樹脂ペーストの液面を樹脂容器６１の上面６１ｂよりも飛び立たせる。
【００７２】
次に、未硬化状態の透明樹脂ペーストを硬化させて封止樹脂６５を形成する。硬化処理は、例えば、加熱等を行えばよい。その後、リードフレームをアノード用リード部６２およびカソード用リード部６３に分離する切断およびリードフレームの折り曲げを行って、半導体発光装置１が得られる。
【００７３】
本実施の形態では、青色光を発する半導体発光素子ＬＣについて説明した。しかし、半導体発光素子ＬＣは、他の色、例えば赤外光、赤色光、緑色光、紫外光などを発するものであってもよい。さらに、本実施の形態では、半導体発光装置１は１個の半導体発光素子ＬＣを含むとしたが、複数個の半導体発光素子ＬＣを含んでもよい。
また、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣをパッケージ６０に実装した半導体発光装置１を説明した。この他に、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣをアノード用リード部とカソード用リード部とを設けた回路基板上に実装し、ボンディングワイヤによって半導体発光素子ＬＣのｐ電極１８０とアノード用リード部とを接続し、ｎ電極１９０とカソード用リード部とを接続して半導体発光装置１を構成してもよい。
半導体発光装置１が適用され得る対象として、照明装置さらには例えば液晶ディスプレイやＬＥＤディスプレイなどの電子機器が挙げられる。
【００７４】
＜基板１１０上のマスク３１０の形成方法＞
本実施の形態では、図２（ａ）に示したように、凸部１１０ｂを基板１１０上に正三角形配列で形成している。
そして、図４（ａ）に示した、基板１１０の表面１１０ａに形成したフォトレジストのマスク３１０を、ステップ・アンド・リピート方式による露光装置２（ステッパー）（後述する図６）によって形成している。
以下では、基板１１０上にフォトレジストのマスク３１０を形成する方法について説明する。
【００７５】
（露光装置２の構成）
図６は、露光装置２の概略構成の一例を示す図である。この露光装置２は、レチクル４００（フォトマスク）に形成されたパターンを露光光により露光対象物Ｗ（基板１１０）に縮小投影露光するものである。露光装置２は、照明光学系４と、フォトレジストのマスク３１０を形成するためのレチクル４００を搭載する露光ステージ３と、レチクル４００のパターン形成領域４２０に形成されたパターンの像を露光対象物Ｗ上に投影する投影光学系５と、露光対象物Ｗを保持して移動するプレートステージ６と、これらの動作を制御する制御装置７とを備えている。
なお、以下の説明においては、投影光学系５の光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交する方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする。そして、プレートステージ６は、Ｘ方向およびＹ方向に移動するとする。
なお、Ｘ方向およびＹ方向は、図２（ａ）に示したＸ方向およびＹ方向と一致するとする。
【００７６】
照明光学系４は、超高圧水銀ランプ等の光源（不図示）から出射した光から、露光に必要な波長（ｇ線やｉ線）を選択するとともに、照度が均一化された光（露光光）によりレチクル４００を照明するようになっている。なお、照明光学系４には、光の照明領域を設定するための、例えばＬ字形状をなす一対のブラインド（不図示）が含まれており、これらのブラインドの開口によって上記照明領域が設定される。これらのブラインドの駆動は、制御装置７によって制御されている。
さらに、照明光学系４は、露光光がレチクル４００を照明する時間を制御するシャッター（不図示）を備えている。シャッターを開にすることで、露光光がレチクル４００を照明するようにする。シャッターを閉にすることで、露光光がレチクル４００に照明しないようにする。シャッターが開の状態にある時間が、露光時間となる。露光時間は、制御装置７によって制御されている。
【００７７】
露光ステージ３は、投影光学系５の光軸とほぼその中心が一致する矩形開口を有しており、駆動機構（不図示）を介してＸ、Ｙ、θ（Ｚ軸周りの回転）方向に駆動されるようになっている。この駆動機構は、制御装置７によって制御されている。また、露光ステージ３の下方には、矩形開口の真下にレチクル４００を真空吸着により保持する保持機構（不図示）が設けられており、この保持機構も制御装置７によって制御されている。この露光ステージ３の近傍には、バーコートリーダ等、搬送されてきたレチクル４００を判別するための判別装置（不図示）が設けられている。
【００７８】
投影光学系５は、レチクル４００のパターン形成領域４２０に設けられたパターンの像を、露光対象物Ｗ上に結像させるものである。そして、露光光が露光対象物Ｗ上に塗布されたフォトレジスト膜３００（感光剤）（後述する図７参照）を感光することで、露光対象物Ｗ上にレチクル４００に設けられたパターンの像が転写されるようになっている。
なお、レチクル４００のパターン形成領域４２０の周囲は、露光光が透過しない周辺遮光領域４１０となっている。
なお、上記の照明領域は、レチクル４００のパターン形成領域４２０より、広い範囲に設定され、周辺遮光領域４１０により、パターン形成領域４２０に設けられたパターンの像のみが露光対象物Ｗ上に結像されるようになっている。
【００７９】
プレートステージ６は、露光対象物Ｗを保持するものであって、駆動機構８によってＸＹ座標系上を二次元に移動可能に構成されている。このプレートステージ６上には、不図示の移動鏡がＸ方向およびＹ方向に沿ってそれぞれ設置されている。そして、プレートステージ６の位置（ひいては露光対象物Ｗの位置）は、レーザ干渉計９ａ、９ｂからそれぞれ出射されたレーザ光が移動鏡で反射してレーザ干渉計９ａ、９ｂに入射し、その反射光と入射光との干渉に基づいて正確に計測されるようになっている。これらのレーザ干渉計９ａ、９ｂによる計測結果は、制御装置７に出力される。
【００８０】
また、この露光装置２には、レチクル４００を位置決めする一対のレチクル位置決め系１０と、露光対象物Ｗを位置決めするオフアクシス方式のプレート位置決め系１１とが備えられている。なお、プレート位置決め系１１は、図６中、投影光学系５の−Ｘ側にのみ配置されているが、実際には投影光学系５の＋Ｘ側にも２つ配置されている。これらレチクル位置決め系１０およびプレート位置決め系１１の位置決め方式としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等を使用するＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式およびＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式や画像処理を行うＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式または露光光を使用する露光光アライメント方式を採用することができる。なお、これらレチクル位置決め系１０およびプレート位置決め系１１からの出力信号は、制御装置７によって処理される。
【００８１】
図７は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置２により、レチクル４００上に設けられたパターンの像を、露光対象物Ｗ上に形成する方法を、連続する２回の露光（ショット）により説明する図である。ここで、２回の露光のうち、最初の露光をｎ回目の露光と、次の露光を（ｎ＋１）回目の露光とする。図７（ａ）は、ｎ回目の露光により像を形成するステップを示し、図７（ｂ）は、ｎ回目の露光に引き続いて行われる（ｎ＋１）回目の露光において像を形成するステップを示している。そして、図７の紙面の左右方向を、図２（ａ）や図６に示すＸ方向と一致するとし、（ｎ＋１）回目の露光は、ｎ回目の露光の後に、露光対象物ＷをＸ方向に、ステップ・アンド・リピートの１ステップの距離ｔだけずらして行っている。
このとき、プレートステージ６の移動距離は、レーザ干渉計９ａ、９ｂによる計測結果に基づいて、制御装置７により制御される。
なお、ここでは露光装置２は、レチクル４００のパターンの像を縮小して露光対象物Ｗ上に投影してもよい。縮小投影の倍率ｆは、例えば１／５である。
【００８２】
まず、ｎ回目の露光、すなわちシャッターを開にして、レチクル４００のパターン形成領域４２０に設けられたパターンの像が、露光対象物Ｗ上に投影され、露光対象物Ｗ上に塗布されたフォトレジスト膜３００の露光領域Ｓｎが感光する。ｎ回目の露光が終了し、シャッターを閉にしたあと、シャッターが閉の状態で、プレートステージ６が、Ｘ方向に１ステップの距離ｔだけ移動する。その後、シャッターを開にして（ｎ＋１）回目の露光が行われ、フォトレジスト膜３００の露光領域Ｓｎ＋１が感光する。
なお、ステップ・アンド・リピートによる露光においては、図７（ｂ）に示すように、ｎ回目の露光による露光領域Ｓｎと（ｎ＋１）回目の露光による露光領域Ｓｎ＋１との境界部は、２重に露光された２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１となる。
【００８３】
２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を設ける理由は、次の通りである。
本実施の形態では、フォトレジスト膜３００として、ポジ型レジストを使用する。ポジ型レジストは、露光光が照射されると、低分子化し、現像により容易に溶解するようになる。よって、露光光を照射し現像すると、露光光が照射されなかった部分のフォトレジストがマスク３１０として残ることになる。
すなわち、図２（ａ）に示した凸部１１０ｂを形成するため、ステップ・アンド・リピートにより、フォトレジストのマスク３１０を形成する場合、凸部１１０ｂの底面の形状をパターン形成領域４２０に設けられた露光光を遮光する部分（遮光パターン＃１１〜＃ＭＮ、遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢ）（後述する図８参照）とする。そして、凸部１１０ｂの底面の間を、パターン形成領域４２０に設けられた露光光を透光する部分とする。
そして、周辺遮光領域４１０は、露光光を遮光する部分である。
【００８４】
もし、２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を設けず、露光領域ＳｎとＳｎ＋１とが接するように設計しても、露光装置２はプレートステージ６のＸＹ座標内での移動において位置誤差を有しているため、露光領域ＳｎとＳｎ＋１とが接するとは限らない。すなわち、露光領域ＳｎまたはＳｎ＋１のいずれか一方または両方が互いに遠ざかる方向にずれると、露光領域ＳｎとＳｎ＋１との間に、露光されない領域が生じてしまう。すると、その露光されない領域にはポジ型レジストが残ることになる。これにより、凸部１１０ｂを形成するためのマスク３１０に加え、露光されない領域に残ったポジ形レジストがマスクとなって、基板１１０上に、凸部１１０ｂに加え、凸部１１０ｂ以外の形状が形成されてしまう。
これを防ぐために、露光装置２のプレートステージ６のＸＹ座標内での移動における位置誤差を勘案して、露光領域ＳｎおよびＳｎ＋１の間に露光されない領域が生じないように、合わせマジーンを設定し、２重に露光される２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を設けている。
【００８５】
（レチクル４００の構成）
図８は、本実施の形態に適用されるレチクル４００の構成の一例を示す図である。図８（ａ）はレチクル４００表面の全体図、図８（ｂ）〜（ｅ）は、図８（ａ）に示すＩ〜ＩＶの周辺遮光領域４１０とパターン形成領域４２０との境界部分（４つのコーナー部分）を示している。すなわち、レチクル４００は、露光光を遮光する周辺遮光領域４１０と周辺遮光領域４１０の中央部に設けられた矩形のパターン形成領域４２０とを有している。
そして、パターン形成領域４２０に形成されたパターンの像が、露光対象物Ｗ（基板１１０）表面に縮小投影され、露光対象物Ｗ表面に塗布されたフォトレジスト膜３００を感光する。
なお、レチクル４００は、石英等の透明な基体の一方の面上に、遮光のために金属クロム（Ｃｒ）などの遮光膜が成膜され、パターン形成領域４２０の露光光を遮光する部分（遮光パターン＃１１〜＃ＭＮ、遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢ）を除く、露光光を透光する部分では、遮光膜がエッチング除去されて構成されている。
【００８６】
レチクル４００は、遮光膜が成膜された面が、露光対象物Ｗに対面するように、露光装置２に設置される。
図８は、レチクル４００を遮光膜が成膜された面から見ているとし、図中上下方向がＹ方向、左右方向がＸ方向であって、図２、図６、図７のＸ方向、Ｙ方向と一致する。
【００８７】
図８（ｂ）〜（ｅ）に示すように、レチクル４００のパターン形成領域４２０には、Ｍ×Ｎ個の凸部１１０ｂの底面に対応する遮光パターン＃１１〜＃ＭＮが形成されている。
すなわち、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中最上段の行（＃１行）には、遮光パターン＃１１〜＃１Ｎが、Ｘ方向に間隔ｐに縮小倍率ｆの逆数を掛けた間隔ｐ／ｆ（例えば１／５縮小の場合は５ｐ）で図中左右方向に並んでいる。＃１行の遮光パターン＃１１〜＃１ＮとＹ方向に隣接する次の行（＃２行）には、遮光パターン＃２１〜＃２Ｎが、＃１行におけると同じ間隔で並んでいる。同様に、Ｙ方向に最下段の行（＃Ｍ行）には、遮光パターン＃Ｍ１〜＃ＭＮが、＃１行におけると同じ間隔で並んでいる。
そして、奇数番号の行（＃１行、＃３行、…）に対して、偶数番号の行（＃２行、＃４行、…）は、Ｘ方向の繰り返し間隔ｐ／ｆ（例えば１／５縮小の場合は５ｐ）の１／２の間隔ｐ／（２ｆ）（例えば１／５縮小の場合は５ｐ／２）だけ図中右側にずれて設けられている。
【００８８】
そして、奇数番号の行（＃１行、＃３行、…）に対して、図中右端側に矩形の遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…が、周辺遮光領域４１０に繋がって設けられている。
一方、偶数番号の行（＃２行、＃４行、…）に対して、図中左端側に矩形の遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…が、周辺遮光領域４１０に繋がって設けられている。
ここでは、パターン形成領域４２０は、遮光パターン＃１１〜＃ＭＮおよび遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢをパターンとして含む矩形の領域をいう。よって、周辺遮光領域４１０は、遮光パターン＃１１〜＃ＭＮおよび遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢを除いたロの字状の遮光領域である。
そして、遮光パターン＃１１は第１の遮光パターンの一例であり、遮光パターン＃１Ｂが第２の遮光パターンの一例である。さらに、遮光パターン＃２Ｎは第３の遮光パターンの一例であり、遮光パターン＃２Ｂは第４の遮光パターンの一例である。
【００８９】
図９は、矩形の遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設ける理由を説明する図である。
図９は、レチクル４００のＩおよびＩＩのコーナー部分（図８参照）により、Ｘ方向をステップ・アンド・リピート方向とした場合の（ｎ−１）回目、ｎ回目、（ｎ＋１）回目の基板１１０上のフォトレジスト膜３００の露光の状態を示している。
ｎ回目の露光により、レチクル４００のパターン形成領域４２０に形成された遮光パターン＃１１〜＃ＭＮおよび遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢの像が、露光対象物Ｗ（基板１１０）上に塗布されたフォトレジスト膜３００の露光領域Ｓｎに転写される。
次に、（ｎ＋１）回目の露光により、レチクル４００のパターン形成領域４２０に形成された遮光パターン＃１１〜＃ＭＮおよび遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢの像が、露光対象物Ｗ（基板１１０）上に塗布されたフォトレジスト膜３００の露光領域Ｓｎ＋１に転写される。
このとき、露光領域Ｓｎ＋１は露光領域Ｓｎに隣接して露光される。パターン形状や、露光条件によっては、露光領域Ｓｎと露光領域Ｓｎ＋１との間に、２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を設けることが望ましい。
【００９０】
ステップ・アンド・リピート方式で、凸部１１０ｂ形成のためのフォトレジストのマスク３１０（図４参照）を形成する方法を、＃１行を例として説明する。露光領域Ｓｎおいて、遮光パターン＃１Ｎに対応して未露光とされた領域（遮光パターン＃１Ｎに対応して形成されるマスク３１０）と、露光領域Ｓｎ＋１において、遮光パターン＃１１に対応して未露光とされた領域（遮光パターン＃１１に対応して形成されるマスク３１０）とは、中心間隔ｐで形成されることが必要である。
そこで、露光領域Ｓｎ＋１における遮光パターン＃１１を見てみると、露光領域Ｓｎ＋１の遮光パターン＃１１は、露光領域Ｓｎにおける遮光パターン＃１Ｂと重なっている。すなわち、露光領域Ｓｎの遮光パターン＃１Ｂで覆われたフォトレジスト膜３００の部分は、ｎ回目の露光において、露光光が照射されず、未露光のままとなっている。よって、（ｎ＋１）回目の露光において、遮光パターン＃１Ｂより小さい遮光パターン＃１１に対応して、フォトレジスト膜３００を感光させることができることになる。
【００９１】
遮光パターン＃１Ｂがないと、ｎ回目の露光において、遮光パターン＃１Ｂに対応するフォトレジスト膜３００の部分にも露光光が照射されてしまう。このため、（ｎ＋１）回目の露光における遮光パターン＃１１に対応して形成されるマスク３１０の一部（遮光パターン＃１Ｂと重なる部分）が欠落してしまうことになる。
同様に、＃２行については、ｎ回目の露光の直前の露光である（ｎ−１）回目の露光において、遮光パターン＃２Ｎに対応して形成されるマスク３１０が、ｎ回目の露光によっても、未露光のまま保持されることが必要である。よって、周辺遮光領域４１０から繋がって設けられた遮光パターン＃２Ｂは、（ｎ−１）回目の露光において、未露光に保持された遮光パターン＃２Ｎに対応するフォトレジスト膜３００の部分が、ｎ回目の露光において露光されないように遮光している。
【００９２】
以上説明したように、本実施の形態では、奇数番号の行（＃１行、＃３行、…）に対しては、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中右端部に遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…を、周辺遮光領域４１０に繋げて設けている。
これにより、ｎ回目の露光において、遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…により未露光に保持された部分に、（ｎ＋１）回目の露光において、遮光パターン＃１１、＃３１、…に対応したマスク３１０が形成できる。
一方、偶数番号の行（＃２行、＃４行、…）に対しては、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中左端部に遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…を、周辺遮光領域４１０に繋げて設けている。
これにより、ｎ回目の露光において、周辺遮光領域４１０に繋げて設けた遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…により、露光光が照射されないように遮光することで、（ｎ−１）回目の露光により、遮光パターン＃２Ｎ、＃４Ｎ、…に対応して形成されたマスク３１０が保持される。
【００９３】
すなわち、ステップ・アンド・リピート方向であるＸ方向において、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中左端部に形成された遮光パターン＃１１、＃３１、…と、図中右端部に形成された遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…とをペアにして、マスク３１０の形成と露光光の遮光とを行っている。同様に、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中右端部に形成された遮光パターン＃２Ｎ、＃４Ｎ、…と、図中左端部に形成された遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…とをペアにして、マスク３１０の形成と露光光の遮光とを行っている。
つまり、ステップ・アンド・リピート方向であるＸ方向において、レチクル４００のパターン形成領域４２０の端部（右端または／および左端）に設けられる遮光パターンにのみ、露光光の遮光が必要となる。
【００９４】
これにより、図２（ａ）のＢ−Ｂ´線で示したように、凸部１１０ｂ間の隙間に直線を設けることができない場合であっても、ステップ・アンド・リピート方式による露光の境界において、凸部１１０ｂの底面の形状を変形させることなく、配列および密度の乱れを抑制して凸部１１０ｂを形成することができる。
【００９５】
上述したようにする理由は、正三角形配列のように、密に凸部１１０ｂを配列しようとすると、図２（ａ）のＢ−Ｂ´線で示したように、ステップ・アンド・リピート方向と直交する方向に、凸部１１０ｂ間の隙間に直線を設けることができないことにある。このため、パターン形成領域４２０の幅（露光領域Ｓｎ）を、ステップ・アンド・リピートの１ステップの距離ｔより大きく設定するとともに、１ステップの距離ｔより大きい部分を遮光するために、矩形の遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設けている。すなわち、部分的にパターン形成領域４２０の露光光が照射される領域を狭め、１ステップの距離ｔに収まるようにしている。
なお、以上の説明では、２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を無視しているが、２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を考慮するには、１ステップの距離ｔを、１ステップの距離ｔと２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１の幅との和に置き換えればよい。
【００９６】
図１０は、図２（ａ）に示した凸部１１０ｂの配列を別の見方で説明する図である。すなわち、図２（ａ）に示したＢ−Ｂ´線での分割する代わりに、図１０のＣ−Ｃ´線で分割したと考えることができる。
本実施の形態では、ステップ・アンド・リピート方式による露光において、露光対象物Ｗ上に同じ凸部１１０ｂの底面が反復して形成される。１ステップの距離ｔで凸部１１０ｂの底面の間に直線を設けることができない場合、凸部１１０ｂの底面を直線で分割してレチクル４００を構成するのではなく、凸部１１０ｂの底面の隙間を縫う折れ線または曲線を周辺遮光領域４１０とパターン形成領域４２０との境界線としてレチクル４００を構成してもよい。
図１１は、凸部１１０ｂの底面を折曲がり線を含む境界線で区切ってレチクル４００を構成した一例を示している。さらに、図１２は、凸部１１０ｂの底面を曲線を含む境界線で区切ってレチクル４００を構成した一例を示している。
【００９７】
これまでは、ステップ・アンド・リピートのＸ方向において、周辺露光領域４１０に繋がった遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設けて説明したが、ステップ・アンド・リピートのＹ方向において、周辺露光領域４１０に繋がった遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設けてもよい。また、ステップ・アンド・リピートのＸ方向およびＹ方向の両方において、周辺露光領域４１０に繋がった遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設けてもよい。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、凸部１１０ｂが基板１１０の表面１１０ａに予め定められた間隔で一様に設けられているとした。
しかし、本発明は、図９に示したように、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップずれたところに、前の露光（ｎ回目の露光）によって形成されるパターンと、次の露光（（ｎ＋１）回目の露光）における周辺遮光領域４１０とパターン形成領域４２０との境界とが重なる場合、または、前の露光（ｎ回目の露光）における周辺遮光領域４１０とパターン形成領域４２０との境界と、次の露光（（ｎ＋１）回目の露光）によって形成されるパターンとが重なる場合に適用できる。
【符号の説明】
【００９９】
１…半導体発光装置、２…露光装置、３…露光ステージ、４…照明光学系、５…投影光学系、６…プレートステージ、７…制御装置、８…駆動機構、６０…パッケージ、６１…樹脂容器、１００…積層半導体層、１１０…基板、１１０ｂ…凸部、１２０…中間層、１３０…下地層、１４０…ｎ型半導体層、１５０…発光層、１６０…ｐ型半導体層、１７０…透明電極、１８０…ｐ電極、１９０…ｎ電極、２００…保護層、３００…フォトレジスト膜、３１０…マスク、４００…レチクル、ＬＣ…半導体発光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レチクル、パターン加工基板の製造方法、半導体積層基板の製造方法および半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子の進展が目覚しい。特に、短波長光用の半導体材料として、窒化ガリウム（ＧａＮ）などのＩＩＩ族窒化物半導体が注目を集めている。ＩＩＩ族窒化物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）等によって形成される。
【０００３】
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた半導体発光素子では、基板上にｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層からなる発光ダイオード（ＬＥＤ）構造を有する積層半導体層を形成し、最上部のｐ型半導体層に設けたｐ電極側に発光層から発した光を取り出している。
このような半導体発光素子から取り出される光の効率は、外部量子効率として表される。外部量子効率は、内部量子効率と光取り出し効率とを掛け合わせたものである。内部量子効率は、半導体発光素子に注入した電気的エネルギのうち、光に変換される割合である。そして、光取り出し効率は、半導体発光素子の内部で発生した光のうち、外部へ取り出すことができる割合である。
光取り出し効率を低下させる要因として、発光層から発した光の一部が、基板とｎ型半導体層の界面およびｐ電極と空気との界面で全反射して横方向に伝搬し、外部に取り出せないことがある。
このため、基板とｎ型半導体層等との界面に突起等の凸部（突出部）を設け、横方向に伝搬する光を凸部により散乱させ、光取り出し効率を向上させる方法が注目を集めている。凸部を設けたサファイア基板は、パターン化したサファイア基板（ＰＳＳ：Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）と呼ばれている。
【０００４】
特許文献１には、基板上に単結晶のＩＩＩ族窒化物半導体層を形成するＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法において、基板の（０００１）Ｃ面上に前記Ｃ面に非平行の表面からなる複数の凸部を形成することにより、前記基板上に前記Ｃ面からなる平面と前記凸部とからなる上面を形成する基板加工工程と、前記上面上に前記ＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させて、前記凸部を前記ＩＩＩ族窒化物半導体層で埋めるエピ工程とを備えるＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２３７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体発光素子では、基板上に微細な突起等の凸部（突出部）を高密度に配置するほど光取り出し効率が向上する。この場合、凸部は、同じ形状で、予め定められた配列（距離）および密度で基板全面に一様に形成されていることが好ましい。
基板内において、凸部の形状、配列、密度が異なると、光の散乱特性が異なることになり、半導体発光素子の光取り出し効率に影響を与えるとともに、凸部を形成した基板上に積層するＩＩＩ族窒化物半導体層の厚さが異なって平坦性が得られにくかった。
また、本発明で利用するステッパーは、シリコン半導体デバイスにおいては、基板表面全体にわたり、連続的に微細パターンを形成するプロセスに用いられるが、加工の結果が、光学的な特性に影響を及ぼすという問題はなかった。さらに、本発明に用いる基板は透明基板であるため、露光時の透明基板内で散乱した光により周辺のフォトレジストが露光してしまうという問題が発生する。
本発明は、透明基板における光の散乱特性に影響を与える微細加工技術の課題を解決するため、半導体層を積層する基板上に凸部をより一様に配置しうるステッパー用レチクル、そのレチクルを用いた、パターン加工基板の製造方法、半導体積層基板の製造方法および半導体発光素子の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】
本発明が適用されるレチクルは、基板の一方の面を複数の領域に分け、ステップ・アンド・リピート方式を用いて領域毎に露光して、基板の一方の面にフォトレジストによるマスクを形成するためのレチクルであって、レチクルの、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、周辺遮光領域と繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、第１の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第１の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えている。本発明に対する微細加工に対し、フォトレジストとしては、解像度の高いポジ型を用いるのが望ましい。
さらに、本発明が適用されるレチクルは、レチクルのパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、周辺遮光領域および第２の遮光パターンのいずれとも繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第３の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、第３の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向とは逆の方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第３の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第４の遮光パターンとをさらに備えてもよい。
そして、レチクルは、ステップ・アンド・リピート方向におけるパターン形成領域と周辺遮光領域との一組の境界線が、同形であることを特徴とすることができる。
【０００８】
レチクルが形成するマスクは、光学的に望ましいパターン配置の１つとして、一辺がステップ・アンド・リピート方向に平行な三角形の辺を共通にして平面上に展開した複数の三角形の頂点に位置することを特徴とすることができる。
【０００９】
他の観点から捉えると、本発明が適用されるレチクルは、基板の一方の面を複数の領域に分け、ステップ・アンド・リピート方式を用いて領域毎に露光して、一方の面にフォトレジストによる複数のマスクを形成するためのレチクルであって、レチクルは、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域を有し、基板上に形成されることが予定された複数のマスクの間隙を縫うように、折れ線または曲線を含んだ線により取り囲まれた領域を、パターン形成領域に対応させるとともに、領域に含まれるマスクに対応する遮光パターンをパターン形成領域に構成している。
【００１０】
また、他の観点から捉えると、本発明が適用されるパターン加工基板の製造方法は、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、周辺遮光領域と繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、第１の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第１の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、マスクにより、基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程とを含む。
【００１１】
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される半導体積層基板の製造方法は、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、周辺遮光領域と繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、第１の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第１の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、マスクにより、基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と、凸部を設けた基板の一方の面上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる半導体層積層工程とを含む。
【００１２】
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用される半導体発光素子の製造方法は、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、周辺遮光領域と繋がることなく、周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、第１の遮光パターンを、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、第１の遮光パターンを覆うように、周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、マスクにより、基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と、凸部を設けた基板の一方の面上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる半導体層積層工程と、ＩＩＩ族窒化物半導体層に力を給電するための電極を形成する電極形成工程と、基板を半導体発光素子毎に分割する基板分割工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、半導体層を積層する基板上に凸部をより一様に配置しうるステッパー用レチクル、そのレチクルを用いた、パターン加工基板の製造方法、半導体積層基板の製造方法および半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態における半導体発光素子の一例の断面図である。
【図２】（ａ）は、基板における凸部の配列の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、基板における凸部の形状の一例を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態における半導体発光素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図４】本実施の形態の半導体発光素子の製造方法における各工程での断面図である。
【図５】本実施の形態における半導体発光素子をパッケージに実装した半導体発光装置の構成の一例を示す図である。
【図６】露光装置の概略構成の一例を示す図である。
【図７】ステップ・アンド・リピート方式の露光装置により、レチクル上に設けられたパターンの像を、露光対象物上に形成する方法を、連続する２回の露光（ショット）により説明する図である。
【図８】本実施の形態に適用されるレチクルの構成の一例を示す図である。
【図９】矩形の遮光パターンを設ける理由を説明する図である。
【図１０】図２（ａ）に示した凸部の配列を別の見方で説明する図である。
【図１１】凸部の底面を折曲がり線を含む境界線で区切ってレチクルを構成した一例を示している。
【図１２】凸部の底面を曲線を含む境界線で区切ってレチクルを構成した一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、正確な縮尺に基づいていない。
【００１６】
＜半導体発光素子ＬＣの構成＞
図１は、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣの一例の断面図である。
この半導体発光素子ＬＣは化合物半導体にて構成されている。なお、半導体発光素子ＬＣを構成する化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ族化合物半導体等が挙げられる。以下では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である、Ｇａを含むＩＩＩ族窒化物半導体を有する、青色光を発する半導体発光素子ＬＣを例に挙げて説明する。
【００１７】
半導体発光素子ＬＣは、一方の面に複数のパターンとしての凸部１１０ｂが設けられた基板１１０と、凸部１１０ｂが設けられた表面１１０ａに接触するように設けられた中間層１２０と、中間層１２０に接触して設けられる下地層１３０と、下地層１３０に接触して設けられるｎ型半導体層１４０と、ｎ型半導体層１４０に接触して設けられる発光層１５０と、発光層１５０に接触して設けられるｐ型半導体層１６０とを備えている。
ここで、ｎ型半導体層１４０は、下地層１３０側に設けられるｎ型コンタクト層１４０ａと発光層１５０側に設けられるｎ型クラッド層１４０ｂとを有している。また、発光層１５０は、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとが交互に積層され、２つの障壁層１５０ａによって１つの井戸層１５０ｂを挟み込んだ構造を有している。さらに、ｐ型半導体層１６０は、発光層１５０側に設けられるｐ型クラッド層１６０ａと最上層に設けられるｐ型コンタクト層１６０ｂとを有している。
なお、以下の説明においては、中間層１２０、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０を、まとめて積層半導体層１００と称する。
【００１８】
さらに、半導体発光素子ＬＣは、ｐ型コンタクト層１６０ｂ上に透明電極１７０と、さらにその上にｐ電極１８０とを備えている。さらに、ｎ型コンタクト層１４０ａに形成された露出領域１４０ｃにｎ電極１９０を備えている。
さらにまた、半導体発光素子ＬＣは、ｐ電極１８０およびｎ電極１９０のそれぞれの表面の一部を除いて、透明電極１７０の表面、積層半導体層１００の表面および一部の側面を覆う保護層２００を備える。
【００１９】
半導体発光素子ＬＣは、例えば３５０μｍ角である。しかしながら、半導体発光素子ＬＣのサイズは任意に選ばれ、正方形型の他に、例えば２４０μｍ×５００μｍとする長方形型も用いられる。
【００２０】
（基板１１０）
基板１１０は、ＩＩＩ族窒化物半導体とは異なる材料から構成され、基板１１０上にＩＩＩ族窒化物半導体結晶がエピタキシャル成長される。基板１１０を構成する材料としては、例えば、サファイア、炭化珪素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、溶融石英（石英）などのガラス等が挙げられる。これらの中でも、透明で、良好な結晶が得られやすいサファイアが好ましい。
【００２１】
基板１１０の中間層１２０が積層される表面１１０ａには、複数の凸部１１０ｂが設けられている。凸部１１０ｂは、例えば円錐状に形成されている。
凸部１１０ｂは、基板１１０を加工して形成されてもよく、基板１１０とは異なる材料にて構成されてもよい。基板１１０にサファイアを用いた場合、基板１１０と異なる材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化珪素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などを用いうる。例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）（屈折率＝１．５）は、積層半導体層１００を構成する半導体との屈折率差が大きく、凸部１１０ｂなどを基板１１０の表面１１０ａに形成すると、光散乱効果が大きいので望ましい。
凸部１１０ｂは、例えば、底面が直径０．１μｍ〜５μｍ、好ましくは直径０．５μｍ〜３μｍ、さらに好ましくは直径１μｍ〜２．５μｍの円錐状である。隣接する２つの凸部１１０ｂの中心間距離は０．２５μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜５μｍ、さらに好ましくは１μｍ〜３μｍである。そして、凸部１１０ｂの高さは０．１μｍ〜３μｍ、好ましくは０．３μｍ〜２μｍ、さらに好ましくは０．５μｍ〜１μｍである。
【００２２】
以下では、基板１１０を加工して凸部１１０ｂを構成するとして説明する。そして、凸部１１０ｂが基板１１０を加工して形成された場合、基板１１０の用語を、凸部１１０ｂを形成される前の状態および凸部１１０ｂが形成された状態の両方において使用する。ここでは、凸部１１０ｂを形成された状態の基板１１０を、パターン加工基板と記述する場合がある。
なお、本実施の形態では、凸部１１０ｂは円錐状としたが、六角錐などの多角錐状であってもよく、半球状であってもよい。
【００２３】
（中間層１２０）
中間層１２０（バッファ層とも呼ばれる。）は、基板１１０上に形成され、中間層１２０を介して下地層１３０が形成される。中間層１２０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体である多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）（例えば、代表的にはＡｌＮが用いられる。）からなる厚さ０．０１μｍ〜０．５μｍのものとすることができる。また、中間層１２０は、多結晶のほか、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）のものがより好ましい。中間層１２０の厚みが０．０１μｍ未満であると、中間層１２０により基板１１０と下地層１３０との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、中間層１２０の厚みが０．５μｍを超えると、中間層１２０としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層１２０の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。なお、本発明においては、中間層１２０の形成を行うことが好ましいが、必ずしも行わなくても良い。
【００２４】
（下地層１３０）
下地層１３０に用いる材料としては、ＩＩＩ族窒化物半導体が用いられ、特に、ＩＩＩ族元素としてＧａを含むＧａＮ系化合物半導体であるＧａＮ又はＡｌＧａＮを好適に用いることができる。
下地層１３０は、基板１１０の表面１１０ａを覆う中間層１２０の平坦な部分（凸部１１０ｂ以外の部分）からエピタキシャル成長し、凸部１１０ｂの間を埋めるように成長していく。さらに、凸部１１０ｂの先端を超えて成長し、基板１１０の表面１１０ａの全面を覆う。
下地層１３０の膜厚は、凸部１１０ｂの高さより大きく、０．２μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。また、下地層１３０の膜厚は、生産性の点から、好ましくは１０μｍ以下がよい。
【００２５】
下地層１３０の結晶性をよくするためには、下地層１３０は不純物を添加されない方が好ましい。
【００２６】
（ｎ型半導体層１４０）
ｎ型半導体層１４０は、ｎ型コンタクト層１４０ａおよびｎ型クラッド層１４０ｂから構成されている。
ここで、ｎ型コンタクト層１４０ａとしては、下地層１３０と同様にＩＩＩ族窒化物半導体が用いられる。また、下地層１３０およびｎ型コンタクト層１４０ａを構成するＩＩＩ族窒化物半導体は同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜１５μｍ、さらに好ましくは１μｍ〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。
また、ｎ型コンタクト層１４０ａにはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有すると、ｎ電極１９０との良好なオーミック接触を維持できる点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
【００２７】
一方、ｎ型クラッド層１４０ｂは、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ等によって形成することが可能である。なお、本明細書中には、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮについて、各元素の組成比を省略した形で記述する場合がある。また、これらの構造をヘテロ接合したものや複数回積層した超格子構造を採用してもよい。
ｎ型クラッド層１４０ｂの膜厚は、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。ｎ型クラッド層１４０ｂのｎ型不純物の濃度は１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２０／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０１９／ｃｍ３である。ｎ型不純物の濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および発光素子の動作電圧低減の点で好ましい。
【００２８】
（発光層１５０）
発光層１５０は、ＩＩＩ族窒化物半導体であって、ＩＩＩ族元素にＧａを含むＧａＮ系化合物半導体からなる障壁層１５０ａと、Ｉｎを含有するＧａＮ系化合物半導体からなる井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側にそれぞれ障壁層１５０ａが配される順で積層して形成される。本実施の形態において、発光層１５０は、６層の障壁層１５０ａと５層の井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、発光層１５０の最上層及び最下層に障壁層１５０ａが配され、各障壁層１５０ａ間に井戸層１５０ｂが配される構成となっている。
【００２９】
井戸層１５０ｂには、Ｉｎを含有するＧａＮ系化合物半導体として、例えば、Ｇａ１−ｓＩｎｓＮ（０＜ｓ＜０．４）等を用いることができる。
また、障壁層１５０ａとしては、例えば、井戸層１５０ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ≦０．３）等のＧａＮ系化合物半導体を好適に用いることができる。
【００３０】
（ｐ型半導体層１６０）
ｐ型半導体層１６０は、ｐ型クラッド層１６０ａおよびｐ型コンタクト層１６０ｂから構成される。ｐ型クラッド層１６０ａとしては、好ましくは、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０＜ｄ≦０．４）のものが挙げられる。ｐ型クラッド層１６０ａの膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。ｐ型クラッド層１６０ａのｐ型不純物の濃度は、１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１９／ｃｍ３〜５×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型不純物の濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型半導体結晶が得られる。
一方、ｐ型コンタクト層１６０ｂとしては、ＡｌｅＧａ１−ｅＮ（０≦ｅ＜０．５）等のＧａＮ系化合物半導体が挙げられる。ｐ型コンタクト層１６０ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。ｐ型不純物を１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度、好ましくは５×１０１９／ｃｍ３〜５×１０２０／ｃｍ３の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。
【００３１】
（透明電極１７０）
透明電極１７０を構成する材料としては、例えば、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３）等の従来公知の材料が挙げられる。また、透明電極１７０の構造は特に限定されず、従来公知の構造を採用することができる。透明電極１７０は、ｐ型半導体層１６０上のほぼ全面を覆うように形成しても良く、格子状や樹形状に形成しても良い。
【００３２】
（ｐ電極１８０）
透明電極１７０上に形成され、透明電極１７０とオーミック接触するｐ電極１８０は、例えば、従来公知のＡｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｕ等の材料から構成される。ｐ電極１８０の構造は特に限定されず、従来公知の構造を採用することができる。
ｐ電極１８０の厚さは、例えば１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内であり、好ましくは３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内である。
【００３３】
（ｎ電極１９０）
ｎ電極１９０は、ｎ型半導体層１４０のｎ型コンタクト層１４０ａにオーミック接触している。すなわち、積層半導体層１００（中間層１２０、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０）のｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０の一部を除去し、ｎ型コンタクト層１４０ａの露出領域１４０ｃを形成し、この上にｎ電極１９０が設けられている。
ｎ電極１９０は、ｐ電極１８０と同じ組成・構造でもよく、従来公知の各種組成および構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野で従来公知の手段で設けられることができる。
【００３４】
（保護層２００）
保護層２００は、半導体発光素子ＬＣの内部への水分等の進入を抑制するために、ｐ電極１８０およびｎ電極１９０のそれぞれのボンディングワイヤが接続される表面の一部を除いて、ｐ電極１８０およびｎ電極１９０の表面、透明電極１７０の表面、積層半導体層１００の表面および側面を覆うように設けられている。
また、本実施の形態では、発光層１５０からの光を、保護層２００を介して取り出すことから、保護層２００は発光層１５０からの光に対する透過性が優れたものであることが望ましい。そこで、保護層２００をＳｉＯ２で構成している。ただし、保護層２００を構成する材料についてはこれに限られるものではなく、ＳｉＯ２に代えて、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等を用いることができる。
【００３５】
＜半導体発光素子ＬＣの発光動作＞
図１に示す半導体発光素子ＬＣの発光動作について説明する。
半導体発光素子ＬＣの外部に設けられた端子から、半導体発光素子ＬＣのｐ電極１８０からｎ電極１９０に向かう電流を流す。すると、ｐ電極１８０からｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０を介してｎ電極１９０に向かって電流が流れ、発光層１５０は四方に向けて青色光を出射する。図１では、透明電極１７０側に向かう矢印Ａ方向の光および中間層１２０側に向かう矢印Ｂ方向の光を例示している。
【００３６】
発光層１５０から出射される光のうち透明電極１７０側に向かう矢印Ａ方向の光は、ｐ型半導体層１６０、透明電極１７０を透過し、矢印Ｃ方向の光となって半導体発光素子ＬＣの外部に出射される。
発光層１５０から出射される光のうち中間層１２０側に向かう矢印Ｂ方向の光は、ｎ型半導体層１４０、下地層１３０、中間層１２０、基板１１０を透過し、半導体発光素子ＬＣが実装されるパッケージまたは回路基板（不図示）にて吸収される。
【００３７】
しかし、前述したように、発光層１５０は、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向へ向かう光のみならず、図１において横方向および斜め方向に向かう光も出射する。
ここで、凸部１１０ｂを設けない場合には、中間層１２０と基板１１０との界面に斜め入射した光のうち、中間層１２０と基板１１０とのそれぞれの屈折率で定まる臨界角以上の光は中間層１２０と基板１１０との界面にて全反射する。中間層１２０と基板１１０との界面にて全反射した光のうち、透明電極１７０と空気とのそれぞれの屈折率で定まる臨界角以上の光は、透明電極１７０と空気と界面にて全反射する。そして、再び中間層１２０と基板１１０との界面において全反射する。このように、中間層１２０と基板１１０との界面と、透明電極１７０と空気との界面とで全反射を繰り返し、半導体発光素子ＬＣの中を横方向に伝搬する光となってしまう。この結果、半導体発光素子ＬＣからの光取り出し効率が低下することになっていた。
【００３８】
なお、中間層１２０がＡｌＮである場合、ＡｌＮの青色光の領域での屈折率は２．２、基板１１０がサファイアである場合、サファイアの青色光の領域での屈折率は１．７８である。よって、中間層１２０と基板１１０との界面において、入射角５４°以上の光が全反射する。
一方、透明電極１７０がＩＺＯである場合、ＩＺＯの青色光の領域での屈折率は２．１〜２．１５である。よって、透明電極１７０と空気との界面において、入射角２８．４°以上の光が全反射する。
すなわち、入射角５４°以上の光が上記２つの界面の間で全反射を繰り返し、半導体発光素子ＬＣの中を横方向に伝搬することになる。
なお、積層半導体層１００を構成する中間層１２０、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０は、いずれもＩＩＩ族窒化物半導体にて構成されているので、屈折率差が小さく、これら層間の界面での反射は生じにくい。同様に、ｐ型半導体層１６０と透明電極１７０とは屈折率差が小さく、ｐ型半導体層１６０と透明電極１７０との界面では反射を生じにくい。
【００３９】
一方、基板１１０上に凸部１１０ｂを設けると、基板１１０の表面１１０ａの平坦な部分で全反射した光の一部は、凸部１１０ｂにより散乱され、半導体発光素子ＬＣの中を横方向に伝搬することが阻害される。これにより、半導体発光素子ＬＣからの光取り出し効率の向上が図れる。
よって、複数の凸部１１０ｂを基板１１０に高密度に配置するほど、半導体発光素子ＬＣからの光取り出し効率が向上することになる。
【００４０】
＜基板１１０上の凸部１１０ｂの配列と形状＞
図２（ａ）は、基板１１０における凸部１１０ｂの配列の一例を示す平面図であり、図２（ｂ）は、基板１１０における凸部１１０ｂの形状の一例を示す斜視図である。
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態では、凸部１１０ｂは円錐状であって、底面が円形で、頂点がとがっている。なお、凸部１１０ｂは、幾何学的に完全な円錐である必要はなく、頂点が加工上の理由等から丸みを帯びていてもよい。
【００４１】
凸部１１０ｂは、一例として、図２（ａ）に一部を破線で示すように、その底面の中心（重心）が、辺を共通にするように展開された一辺長がｐの複数の正三角形２１０の頂点に置かれるように配置されている（正三角形配列）。
ここでは、正三角形２１０の一辺がＸ方向に向くように配置されている。すると、凸部１１０ｂはｐの間隔でＸ方向に列状に並ぶ。そして、Ｙ方向に隣接する列が、互いにＸ方向に１／２ｐずれて配置されている。
凸部１１０ｂは、基板１１０の一方の表面に、一様に同じ配列で形成されている。
上述したように凸部１１０ｂを正三角形配列すると、凸部１１０ｂを基板１１０に密に配置することができて好ましい。
以下では、基板１１０が例えばサファイアであるとし、表面１１０ａの凸部１１０ｂの部分を除く平坦な部分がサファイアのＣ面であるとして説明する。
【００４２】
ここで、正三角形配列における凸部１１０ｂの関係についてさらに説明する。
図２（ａ）は、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが１／４ｐ＜ｄ≦１／２ｐである場合を示している。すると、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが１／４ｐより大きいので、Ｘ方向と直交するＹ方向に、凸部１１０ｂ間の隙間をぬって、直線を引くことができない。すなわち、直線を引こうとしても、直線は、図２（ａ）のＢ−Ｂ´線で示すように、いずれかの凸部１１０ｂの底面と交差してしまう。
一方、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが、１／４ｐより大きくても√３／４ｐより小さい（１／４ｐ＜ｄ≦√３／４ｐ）場合には、Ｘ方向には、図２（ａ）中のＡ−Ａ´線で示すように、凸部１１０ｂの隙間に直線を引くことができる。しかし、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが、√３／４ｐより大きくなる（√３／４ｐ＜ｄ≦１／２ｐ）と、Ｘ方向においても、Ｙ方向と同様に、凸部１１０ｂの隙間に直線を引くことができなくなる。
なお、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが１／２ｐとなると、隣接する凸部１１０ｂ間の底面が接することになる。また、底面の半径ｄが１／４ｐより小さい（ｄ≦１／４ｐ）場合は、凸部１１０ｂ間の隙間をぬって、Ｘ方向およびＹ方向に直線を引くことができる。
【００４３】
以上説明したように、正三角形配列に円錐状の凸部１１０ｂを配列した場合、凸部１１０ｂの底面の半径ｄが大きくなると、凸部１１０ｂ間の隙間が狭まり、隙間に直線を引くことができなくなる。そして、図２（ａ）に示すような、正三角形２１０の一辺がＸ方向に向くように設定した正三角形配列では、凸部１１０ｂの底面の半径ｄを大きくしていった場合、半径ｄがより小さい範囲において、Ｘ方向に比べ、Ｙ方向において直線が引けなくなってしまう。
図２（ａ）に示すＢ−Ｂ´線のように、凸部１１０ｂの隙間に直線を引くことができなくなると、後述するステップ・アンド・リピート方式による露光において、露光の境界となるＢ−Ｂ´線と交差する凸部１１０ｂの底面を、Ｂ−Ｂ´線で分割するか、Ｂ−Ｂ´線と交差する凸部１１０ｂを削除することとなってしまう。
凸部１１０ｂの底面をＢ−Ｂ´線で分割すると、露光装置２のプレートステージ６（後述する図６参照）の移動に伴う位置誤差により、分割して形成した凸部１１０ｂの底面の形状は、境界以外の部分の凸部１１０ｂの底面の形状と異なってしまう。位置誤差が発生しない場合においても、透明基板内で散乱した光により境界近傍の遮光すべき部分が露光されて、分割して形成した凸部１１０ｂの底面の形状は、境界以外の部分の凸部１１０ｂの底面の形状と異なってしまう。
また、Ｂ−Ｂ´線と交差する凸部１１０ｂを削除すると、境界部分に形成された半導体発光素子ＬＣの光量は、境界以外の部分に形成された半導体発光素子ＬＣに比べ、低くなってしまう。また、均一な膜厚のＩＩＩ族窒化物半導体の層が得られなくなってしまう。
このような正三角形配列において、基板１１０の表面１１０ａに一様に同じ配列で凸部１１０ｂを形成する方法については後述する。
【００４４】
＜半導体発光素子ＬＣの製造方法＞
次に、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣの製造方法を説明する。
図３は本実施の形態における半導体発光素子ＬＣの製造方法を説明するフローチャートである。図４は、本実施の形態の半導体発光素子ＬＣの製造方法における各工程での断面図である。図４（ａ）〜（ｇ）の順に工程が進む。図４では、基板１１０上に製造される４個の半導体発光素子ＬＣの断面図を示している。なお、４個の半導体発光素子ＬＣのうち、両端の２つは一部のみを示している。
図４を参照しつつ、半導体発光素子ＬＣの製造方法を図３のフローチャートに従って説明する。
本実施の形態における半導体発光素子ＬＣの製造方法は、マスク形成工程、基板加工工程、積層半導体層形成工程、電極形成工程、基板分割工程を含んでいる。これらの工程のうち、マスク形成工程および基板加工工程は基板１１０の表面１１０ａに凸部１１０ｂを設ける基板加工工程である。以下、順に説明する。
【００４５】
（マスク形成工程）
マスク形成工程は、図４（ａ）に示すように、基板１１０上にフォトレジストのマスク３１０を形成する（ステップ１０１）。基板１１０上にフォトレジスト膜３００（後述する図７参照）を塗布したのち、露光装置２（ステッパー）（後述する図６参照）を用いたフォトリソグラフィ技術により、凸部１１０ｂの底面（円形）と同形または相似形の平面形状となるように、マスク３１０を形成する。マスク３１０の平面形状は、次の基板加工工程（ステップ１０２）によって形成された凸部１１０ｂの底面形状が予め定められた形状となるように設定すればよい。よって、マスク３１０の平面形状は、凸部１１０ｂの底面と同形であってもよく、相似形であってもよい。なお、以下では、マスク３１０の平面形状は、凸部１１０ｂの底面と同形であるとして説明する。
【００４６】
（基板加工工程）
次に、マスク３１０が形成された基板１１０をエッチングする（ステップ１０２）。基板１１０のエッチングには、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。中でも、ドライエッチングを用いることが好ましい。例えば、従来公知のプラズマエッチング法、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法、マグネトロンＲＩＥ法、イオンミーリング法などを用いうる。エッチングガスとしては、ハロゲン系のガス、例えばＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ３、ＨＢｒ、ＳＦ６、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８、ＣＦ４などを用いうる。さらに、不活性ガスのＡｒなども用いうる。
【００４７】
基板加工工程では、図４（ｂ）に示すように、基板１１０のエッチング過程において、基板１１０と同時にマスク３１０をエッチングすることで、マスク３１０の縁端をマスク３１０の中央方向に後退させ、平面形状を小さくしていく。それにつれて、凸部１１０ｂの側面となる基板１１０の部分が傾斜を有する形態（テーパ状）に形成されていく。そして、図４（ｃ）に示すように、マスク３１０が消滅するまでエッチングを進めることで、円錐状の凸部１１０ｂを形成する。
【００４８】
上述したように、基板１１０とともに、マスク３１０のエッチングを行うことで、円錐状の凸部１１０ｂを形成する。このように、マスク３１０もエッチングすることで、マスク３１０の縁端をマスク３１０の中央方向に後退させるためには、基板１１０のエッチングレートとマスク３１０のエッチングレートとが近い値である（選択比が小さい）ことが好ましい。
エッチングレートの材料依存性が少ないエッチング方法としては、材料をイオンや粒子の衝撃によりエッチングする物理的なエッチング方法（物理的エッチング法）がある。
【００４９】
物理的エッチング法においては、被エッチング材料の表面に対して斜めにイオン等が衝突する場合の方が、被エッチング材料の表面に垂直にイオン等が衝突する場合より、エッチングレートが大きい。そこで、マスク３１０の側壁は、垂直であるより、マスク３１０を断面で見た場合、上部が下部より小さくなるように側面が傾斜を有していることが好ましい。これにより、マスク３１０の表面より側壁のエッチングレートが大きくなり、マスク３１０の縁端の後退を促進して、円錐状の凸部１１０ｂの形成が容易になる。
物理的エッチング法においては、Ａｒをイオン等の源として用いることができる。また、物理的エッチング法と化学的エッチング法（化学的なエッチング方法）とを併用してもよい。この場合、Ａｒを含んだエッチングガスを用いることができる。
【００５０】
なお、予め定められた円錐状の凸部１１０ｂが形成されれば、化学的なドライエッチングまたはウェットエッチングによって凸部１１０ｂを形成してもよい。
【００５１】
上記したように、本実施の形態では、マスク３１０としてフォトレジストを用いたが、他の材料を用いてもよい。このときは、フォトリソグラフィにより形成したフォトレジストによるマスクを用いて、他の材料をマスク３１０の形状に加工する。その後、上述と同様に、基板加工工程を行えばよい。基板加工工程は、マスク３１０の形状に加工するためのフォトレジストによるマスクを残した状態で行ってもよく、フォトレジストによるマスクを除去した後に行ってもよい。
【００５２】
凸部１１０ｂが形成された基板１１０は、下記の工程を別途行うためのパターン加工基板として保存または販売されてもよい。
【００５３】
（積層半導体層形成工程）
次に、凸部１１０ｂが形成された基板１１０上に積層半導体層１００を形成する（ステップ１０３）。積層半導体層形成工程は、中間層形成工程、下地層形成工程、ｎ型半導体層形成工程、発光層形成工程、ｐ型半導体層形成工程を備えている。以下、順に説明する。
【００５４】
（中間層形成工程）
まず、図４（ｄ）に示すように、凸部１１０ｂが形成された基板１１０上に、スパッタ法によって、中間層１２０を積層する。
スパッタ法によって、単結晶構造を有する中間層１２０を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が５０〜１００体積％の範囲で行なうことが望ましい。
また、スパッタ法によって、柱状結晶（多結晶）を有する中間層１２０を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が１〜５０体積％にすることが望ましい。なお、中間層１２０は、上述したスパッタ法だけでなく、ＭＯＣＶＤ法で形成することもできる。
なお、結晶性に優れた下地層１３０が基板１１０上に形成できれば、中間層１２０は設けなくともよい。
【００５５】
（下地層形成工程）
さらに、図４（ｄ）に示すように、中間層１２０上に下地層１３０を形成する。下地層１３０の形成は、ＭＯＣＶＤ法を使用して行うことができる。
例えば、基板１１０としてＣ面を主面とするサファイアを用いる場合、基板１１０の表面１１０ａの凸部１１０ｂ以外の平坦な部分はＣ面をなしている。
すると、下地層１３０は、凸部１１０ｂの間を埋めるように成長していく。下地層１３０が凸部１１０ｂを覆って、下地層１３０の表面が平坦になるまで形成する。
【００５６】
下地層１３０が少なくとも形成された基板１１０は、発光層１５０を上部に形成するための半導体積層基板として、下記の工程を別途行うために保存または販売されてもよい。
【００５７】
（ｎ型半導体層形成工程）
次に、下地層１３０の形成後、図４（ｅ）に示すように、下地層１３０上にｎ型コンタクト層１４０ａ及びｎ型クラッド層１４０ｂを積層してｎ型半導体層１４０を形成する。ｎ型コンタクト層１４０ａ及びｎ型クラッド層１４０ｂは、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
下地層１３０の上に、ｎ型コンタクト層１４０ａまたはｎ型クラッド層１４０ｂが形成された基板１１０は、発光層１５０を上部に形成するための半導体積層基板として、保存または販売されてもよい。
【００５８】
（発光層形成工程）
ｎ型半導体層１４０の形成後、図４（ｅ）に示すように、ｎ型半導体層１４０上に発光層１５０を形成する。発光層１５０の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよいが、特にＭＯＣＶＤ法が好ましい。具体的には、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側に障壁層１５０ａが配される順で積層すればよい。
発光層１５０が形成された基板１１０は、ｐ型半導体層１６０を上部に形成するための半導体積層基板として、保存または販売されてもよい。
【００５９】
（ｐ型半導体層形成工程）
さらに、発光層１５０を形成後、図４（ｅ）に示すように、発光層１５０上にｐ型半導体層１６０を形成する。ｐ型半導体層１６０の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよい。具体的には、ｐ型クラッド層１６０ａと、ｐ型コンタクト層１６０ｂとを順次積層すればよい。
なお、積層半導体層１００（中間層１２０、下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０）は、真空状態を破ることなく、連続して成膜されるのが好ましい。それぞれの層の間の界面が不純物等で汚染されることを抑制するためである。
ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０が形成された基板１１０は、透明電極１７０等を上部に形成するための半導体積層基板として、保存または販売されてもよい。
【００６０】
（電極形成工程）
電極形成工程（ステップ１０４）は、透明電極形成工程と、露出領域形成工程と、ｐ電極およびｎ電極形成工程とを備える。
（透明電極形成工程）
図４（ｆ）に示すように、ｐ型半導体層１６０上に、スパッタ法などの従来公知の方法を用いて、透明電極１７０を成膜した後、従来公知のフォトリソグラフィ法、および化学エッチング法またはドライエッチング法等により、透明電極１７０を形成する。
（露出領域形成工程）
予め定められた領域の積層半導体層１００の一部を除去するため、従来公知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法によりｎ型半導体層１４０（図１におけるｎ型コンタクト層１４０ａ）の一部を露出させ、露出領域１４０ｃを形成する。
【００６１】
（ｐ電極およびｎ電極形成工程）
図４（ｆ）に示すように、透明電極１７０上にｐ電極１８０を、露出領域１４０ｃ上にｎ電極１９０を、従来公知の手段を用いて形成する。
なお、ｐ電極１８０およびｎ電極１９０の構造または組成が異なると、ｐ電極１８０とｎ電極１９０とを別々に行うことが必要となる。一方、ｐ電極１８０とｎ電極１９０とが同じ構造・組成であると、ｐ電極１８０とｎ電極１９０とを同時に形成することができ半導体発光素子ＬＣの製造工程数を減らせるので好ましい。
【００６２】
（基板分割工程）
次に、図４（ｇ）に示すように、基板１１０から個々の半導体発光素子ＬＣのチップに分割する（ステップ１０５）。
基板１１０の裏面（凸部１１０ｂが形成されていない面）を研削及び研磨して鏡面（ミラー）状の面とした後、例えば、基板１１０を３５０μｍ角の正方形に分割（切断）することにより、チップ状の半導体発光素子ＬＣとすることができる。
基板１１０をチップに分割する方法としては、基板１１０内部にレーザ光を照射し、照射された部分を熱改質された領域（脆弱な領域）にしたのち、機械的に分断する方法を用いてもよい。例えば、基板１１０の裏面から、分割ラインに沿って、基板１１０の内部に焦点を結ぶようにレーザ光を照射する。すると、基板１１０内部のレーザ光が照射された部分に脆弱な領域が形成される。その後、基板１１０に機械的な力を加えることにより、基板１１０の脆弱な領域を破壊の起点として分割される。
基板１１０に照射するレーザ光としては、波長２６６ｎｍのエキシマ励起のパルスレーザ光、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦ（リチウム・イットリウム・フロライド）レーザが用いうる。
以上のようにして、図１に示した半導体発光素子ＬＣを製造することができる。
【００６３】
＜半導体発光装置１＞
次に、図１に示す半導体発光素子ＬＣの使用方法の一例について説明する。
図５は、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣをパッケージ６０に実装した半導体発光装置１の構成の一例を示す図である。図５（ａ）は半導体発光装置１の上面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶＢ−ＶＢ線での断面図である。
半導体発光装置１は、パッケージ６０とパッケージ６０に実装された半導体発光素子ＬＣとを備える。
パッケージ６０は、上部側に開口部６１ａが形成された樹脂容器６１と、樹脂容器６１と一体化したリードフレームからなるアノード用リード部６２およびカソード用リード部６３と、開口部６１ａを覆うように設けられた封止樹脂６５とを備えている。
そして、パッケージ６０の開口部６１ａの底面７０に半導体発光素子ＬＣが固定されている。封止樹脂６５は、半導体発光素子ＬＣも覆うように設けられている。
なお、図５（ａ）においては、封止樹脂６５の記載を省略している。
【００６４】
パッケージ６０の樹脂容器６１は、アノード用リード部６２およびカソード用リード部６３を含む金属リード部に、白色顔料が含有された熱可塑性樹脂を射出成型することによって形成されている。白色顔料としては、例えばチタニア（酸化チタン）を微粒子化したものが用いられる。また、熱可塑性樹脂としては、ＰＰＡ（ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）が最も一般的であるが、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリスチレンなどでもよい。
【００６５】
樹脂容器６１に設けられる開口部６１ａは、円形状を有する底面７０と、底面７０の周縁から樹脂容器６１の上部側に向けて拡開するように立ち上がる壁面８０とを備えている。ここで、底面７０は、開口部６１ａに露出するアノード用リード部６２およびカソード用リード部６３と、アノード用リード部６２とカソード用リード部６３との間の隙間に露出する樹脂容器６１の白色樹脂とによって構成されている。
【００６６】
アノード用リード部６２およびカソード用リード部６３は、それぞれの一部が樹脂容器６１内に挟まれて保持されるとともに、他の一部が樹脂容器６１の外部に露出されており、半導体発光素子ＬＣに電流を印加するための端子となっている。表面実装を前提とするときは、図５に示すように、アノード用リード部６２およびカソード用リード部６３をそれぞれ樹脂容器６１の裏側に折り曲げて樹脂容器６１の底部にその先端を配設することが望ましい。
【００６７】
半導体発光素子ＬＣは、開口部６１ａの底面７０に露出するカソード用リード部６３上に、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂からなるダイボンド剤で接着され、固定されている。
半導体発光素子ＬＣは、ボンディングワイヤ６４を介して、ｐ電極１８０がアノード用リード部６２に、ｎ電極１９０がカソード用リード部６３に、それぞれ接続されている。なお、半導体発光装置１では、図５（ａ）に示すように、半導体発光素子ＬＣが、円形状を有する底面７０のほぼ中央部に取り付けられている。
【００６８】
封止樹脂６５は、可視領域において透明な各種樹脂を適用して差し支えないが、耐熱性の観点から、シリコン樹脂を用いることが好ましい。
また、封止樹脂６５は、半導体発光素子ＬＣが発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体を均一に分散させた透明樹脂であってもよい。例えば、半導体発光素子ＬＣが発する青色光を吸収して緑色光を発する緑色蛍光体と、半導体発光素子ＬＣが発する青色光を吸収して赤色光を発する赤色蛍光体とを含んでもよい。半導体発光素子ＬＣが発する青色光と、透明樹脂に含まれる緑色蛍光体が発する緑色光と、同じく透明樹脂に含まれる赤色蛍光体が発する赤色光とによって、青、緑、赤の３原色が揃う。これにより、封止樹脂６５の上面すなわち光が出射される出射面６５ａから、白色光が出射されるようになっていてもよい。
【００６９】
では、図５に示す半導体発光装置１の発光動作について説明する。
アノード用リード部６２を正極とし、カソード用リード部６３を負極として半導体発光素子ＬＣに電流を流すと、半導体発光素子ＬＣは青色光を出射する。半導体発光素子ＬＣから出射された青色光（図１の矢印Ｃ方向に向かう光および発光層１５０から横方向に向かう光等）は、封止樹脂６５内を進行し、直接あるいは底面７０や壁面８０で反射した後に出射面６５ａから外部に出射される。但し、出射面６５ａに向かう光の一部は、出射面６５ａで反射し、再び封止樹脂６５内を進行する。この間、封止樹脂６５が蛍光体を含む場合には、青色光の一部は蛍光体によって緑色光および赤色光に変換され、変換された緑色光および赤色光は、直接あるいは底面７０や壁面８０で反射した後、青色光と共に出射面６５ａから外部に出射される。したがって、出射面６５ａからは、青色光、緑色光および赤色光を含む白色光が出射されることになる。
【００７０】
では続いて、図５に示す半導体発光装置１の製造方法について説明する。
まず、アノード用リード部６２およびカソード用リード部６３を一体化したリードフレームに、白色樹脂を射出成形して、開口部６１ａを有する樹脂容器６１を形成する。次いで、樹脂容器６１の開口部６１ａの底面７０に露出するカソード用リード部６３上に半導体発光素子ＬＣを接着固定し、ボンディングワイヤ６４によって半導体発光素子ＬＣのｐ電極１８０とアノード用リード部６２とを接続し、ｎ電極１９０とカソード用リード部６３とを接続する。
【００７１】
次に、開口部６１ａに、未硬化状態の透明樹脂ペースト（蛍光体を含んでもよい）を、吐出装置を用いたポッディング法で充填する。その際、半導体発光素子ＬＣおよびボンディングワイヤ６４を未硬化状態の透明樹脂ペーストによって覆うとともに、表面張力を利用して、未硬化状態の透明樹脂ペーストの液面を樹脂容器６１の上面６１ｂよりも飛び立たせる。
【００７２】
次に、未硬化状態の透明樹脂ペーストを硬化させて封止樹脂６５を形成する。硬化処理は、例えば、加熱等を行えばよい。その後、リードフレームをアノード用リード部６２およびカソード用リード部６３に分離する切断およびリードフレームの折り曲げを行って、半導体発光装置１が得られる。
【００７３】
本実施の形態では、青色光を発する半導体発光素子ＬＣについて説明した。しかし、半導体発光素子ＬＣは、他の色、例えば赤外光、赤色光、緑色光、紫外光などを発するものであってもよい。さらに、本実施の形態では、半導体発光装置１は１個の半導体発光素子ＬＣを含むとしたが、複数個の半導体発光素子ＬＣを含んでもよい。
また、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣをパッケージ６０に実装した半導体発光装置１を説明した。この他に、本実施の形態における半導体発光素子ＬＣをアノード用リード部とカソード用リード部とを設けた回路基板上に実装し、ボンディングワイヤによって半導体発光素子ＬＣのｐ電極１８０とアノード用リード部とを接続し、ｎ電極１９０とカソード用リード部とを接続して半導体発光装置１を構成してもよい。
半導体発光装置１が適用され得る対象として、照明装置さらには例えば液晶ディスプレイやＬＥＤディスプレイなどの電子機器が挙げられる。
【００７４】
＜基板１１０上のマスク３１０の形成方法＞
本実施の形態では、図２（ａ）に示したように、凸部１１０ｂを基板１１０上に正三角形配列で形成している。
そして、図４（ａ）に示した、基板１１０の表面１１０ａに形成したフォトレジストのマスク３１０を、ステップ・アンド・リピート方式による露光装置２（ステッパー）（後述する図６）によって形成している。
以下では、基板１１０上にフォトレジストのマスク３１０を形成する方法について説明する。
【００７５】
（露光装置２の構成）
図６は、露光装置２の概略構成の一例を示す図である。この露光装置２は、レチクル４００（フォトマスク）に形成されたパターンを露光光により露光対象物Ｗ（基板１１０）に縮小投影露光するものである。露光装置２は、照明光学系４と、フォトレジストのマスク３１０を形成するためのレチクル４００を搭載する露光ステージ３と、レチクル４００のパターン形成領域４２０に形成されたパターンの像を露光対象物Ｗ上に投影する投影光学系５と、露光対象物Ｗを保持して移動するプレートステージ６と、これらの動作を制御する制御装置７とを備えている。
なお、以下の説明においては、投影光学系５の光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交する方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする。そして、プレートステージ６は、Ｘ方向およびＹ方向に移動するとする。
なお、Ｘ方向およびＹ方向は、図２（ａ）に示したＸ方向およびＹ方向と一致するとする。
【００７６】
照明光学系４は、超高圧水銀ランプ等の光源（不図示）から出射した光から、露光に必要な波長（ｇ線やｉ線）を選択するとともに、照度が均一化された光（露光光）によりレチクル４００を照明するようになっている。なお、照明光学系４には、光の照明領域を設定するための、例えばＬ字形状をなす一対のブラインド（不図示）が含まれており、これらのブラインドの開口によって上記照明領域が設定される。これらのブラインドの駆動は、制御装置７によって制御されている。
さらに、照明光学系４は、露光光がレチクル４００を照明する時間を制御するシャッター（不図示）を備えている。シャッターを開にすることで、露光光がレチクル４００を照明するようにする。シャッターを閉にすることで、露光光がレチクル４００に照明しないようにする。シャッターが開の状態にある時間が、露光時間となる。露光時間は、制御装置７によって制御されている。
【００７７】
露光ステージ３は、投影光学系５の光軸とほぼその中心が一致する矩形開口を有しており、駆動機構（不図示）を介してＸ、Ｙ、θ（Ｚ軸周りの回転）方向に駆動されるようになっている。この駆動機構は、制御装置７によって制御されている。また、露光ステージ３の下方には、矩形開口の真下にレチクル４００を真空吸着により保持する保持機構（不図示）が設けられており、この保持機構も制御装置７によって制御されている。この露光ステージ３の近傍には、バーコートリーダ等、搬送されてきたレチクル４００を判別するための判別装置（不図示）が設けられている。
【００７８】
投影光学系５は、レチクル４００のパターン形成領域４２０に設けられたパターンの像を、露光対象物Ｗ上に結像させるものである。そして、露光光が露光対象物Ｗ上に塗布されたフォトレジスト膜３００（感光剤）（後述する図７参照）を感光することで、露光対象物Ｗ上にレチクル４００に設けられたパターンの像が転写されるようになっている。
なお、レチクル４００のパターン形成領域４２０の周囲は、露光光が透過しない周辺遮光領域４１０となっている。
なお、上記の照明領域は、レチクル４００のパターン形成領域４２０より、広い範囲に設定され、周辺遮光領域４１０により、パターン形成領域４２０に設けられたパターンの像のみが露光対象物Ｗ上に結像されるようになっている。
【００７９】
プレートステージ６は、露光対象物Ｗを保持するものであって、駆動機構８によってＸＹ座標系上を二次元に移動可能に構成されている。このプレートステージ６上には、不図示の移動鏡がＸ方向およびＹ方向に沿ってそれぞれ設置されている。そして、プレートステージ６の位置（ひいては露光対象物Ｗの位置）は、レーザ干渉計９ａ、９ｂからそれぞれ出射されたレーザ光が移動鏡で反射してレーザ干渉計９ａ、９ｂに入射し、その反射光と入射光との干渉に基づいて正確に計測されるようになっている。これらのレーザ干渉計９ａ、９ｂによる計測結果は、制御装置７に出力される。
【００８０】
また、この露光装置２には、レチクル４００を位置決めする一対のレチクル位置決め系１０と、露光対象物Ｗを位置決めするオフアクシス方式のプレート位置決め系１１とが備えられている。なお、プレート位置決め系１１は、図６中、投影光学系５の−Ｘ側にのみ配置されているが、実際には投影光学系５の＋Ｘ側にも２つ配置されている。これらレチクル位置決め系１０およびプレート位置決め系１１の位置決め方式としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等を使用するＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式およびＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式や画像処理を行うＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式または露光光を使用する露光光アライメント方式を採用することができる。なお、これらレチクル位置決め系１０およびプレート位置決め系１１からの出力信号は、制御装置７によって処理される。
【００８１】
図７は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置２により、レチクル４００上に設けられたパターンの像を、露光対象物Ｗ上に形成する方法を、連続する２回の露光（ショット）により説明する図である。ここで、２回の露光のうち、最初の露光をｎ回目の露光と、次の露光を（ｎ＋１）回目の露光とする。図７（ａ）は、ｎ回目の露光により像を形成するステップを示し、図７（ｂ）は、ｎ回目の露光に引き続いて行われる（ｎ＋１）回目の露光において像を形成するステップを示している。そして、図７の紙面の左右方向を、図２（ａ）や図６に示すＸ方向と一致するとし、（ｎ＋１）回目の露光は、ｎ回目の露光の後に、露光対象物ＷをＸ方向に、ステップ・アンド・リピートの１ステップの距離ｔだけずらして行っている。
このとき、プレートステージ６の移動距離は、レーザ干渉計９ａ、９ｂによる計測結果に基づいて、制御装置７により制御される。
なお、ここでは露光装置２は、レチクル４００のパターンの像を縮小して露光対象物Ｗ上に投影してもよい。縮小投影の倍率ｆは、例えば１／５である。
【００８２】
まず、ｎ回目の露光、すなわちシャッターを開にして、レチクル４００のパターン形成領域４２０に設けられたパターンの像が、露光対象物Ｗ上に投影され、露光対象物Ｗ上に塗布されたフォトレジスト膜３００の露光領域Ｓｎが感光する。ｎ回目の露光が終了し、シャッターを閉にしたあと、シャッターが閉の状態で、プレートステージ６が、Ｘ方向に１ステップの距離ｔだけ移動する。その後、シャッターを開にして（ｎ＋１）回目の露光が行われ、フォトレジスト膜３００の露光領域Ｓｎ＋１が感光する。
なお、ステップ・アンド・リピートによる露光においては、図７（ｂ）に示すように、ｎ回目の露光による露光領域Ｓｎと（ｎ＋１）回目の露光による露光領域Ｓｎ＋１との境界部は、２重に露光された２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１となる。
【００８３】
２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を設ける理由は、次の通りである。
本実施の形態では、フォトレジスト膜３００として、ポジ型レジストを使用する。ポジ型レジストは、露光光が照射されると、低分子化し、現像により容易に溶解するようになる。よって、露光光を照射し現像すると、露光光が照射されなかった部分のフォトレジストがマスク３１０として残ることになる。
すなわち、図２（ａ）に示した凸部１１０ｂを形成するため、ステップ・アンド・リピートにより、フォトレジストのマスク３１０を形成する場合、凸部１１０ｂの底面の形状をパターン形成領域４２０に設けられた露光光を遮光する部分（遮光パターン＃１１〜＃ＭＮ、遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢ）（後述する図８参照）とする。そして、凸部１１０ｂの底面の間を、パターン形成領域４２０に設けられた露光光を透光する部分とする。
そして、周辺遮光領域４１０は、露光光を遮光する部分である。
【００８４】
もし、２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を設けず、露光領域ＳｎとＳｎ＋１とが接するように設計しても、露光装置２はプレートステージ６のＸＹ座標内での移動において位置誤差を有しているため、露光領域ＳｎとＳｎ＋１とが接するとは限らない。すなわち、露光領域ＳｎまたはＳｎ＋１のいずれか一方または両方が互いに遠ざかる方向にずれると、露光領域ＳｎとＳｎ＋１との間に、露光されない領域が生じてしまう。すると、その露光されない領域にはポジ型レジストが残ることになる。これにより、凸部１１０ｂを形成するためのマスク３１０に加え、露光されない領域に残ったポジ形レジストがマスクとなって、基板１１０上に、凸部１１０ｂに加え、凸部１１０ｂ以外の形状が形成されてしまう。
これを防ぐために、露光装置２のプレートステージ６のＸＹ座標内での移動における位置誤差を勘案して、露光領域ＳｎおよびＳｎ＋１の間に露光されない領域が生じないように、合わせマジーンを設定し、２重に露光される２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を設けている。
【００８５】
（レチクル４００の構成）
図８は、本実施の形態に適用されるレチクル４００の構成の一例を示す図である。図８（ａ）はレチクル４００表面の全体図、図８（ｂ）〜（ｅ）は、図８（ａ）に示すＩ〜ＩＶの周辺遮光領域４１０とパターン形成領域４２０との境界部分（４つのコーナー部分）を示している。すなわち、レチクル４００は、露光光を遮光する周辺遮光領域４１０と周辺遮光領域４１０の中央部に設けられた矩形のパターン形成領域４２０とを有している。
そして、パターン形成領域４２０に形成されたパターンの像が、露光対象物Ｗ（基板１１０）表面に縮小投影され、露光対象物Ｗ表面に塗布されたフォトレジスト膜３００を感光する。
なお、レチクル４００は、石英等の透明な基体の一方の面上に、遮光のために金属クロム（Ｃｒ）などの遮光膜が成膜され、パターン形成領域４２０の露光光を遮光する部分（遮光パターン＃１１〜＃ＭＮ、遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢ）を除く、露光光を透光する部分では、遮光膜がエッチング除去されて構成されている。
【００８６】
レチクル４００は、遮光膜が成膜された面が、露光対象物Ｗに対面するように、露光装置２に設置される。
図８は、レチクル４００を遮光膜が成膜された面から見ているとし、図中上下方向がＹ方向、左右方向がＸ方向であって、図２、図６、図７のＸ方向、Ｙ方向と一致する。
【００８７】
図８（ｂ）〜（ｅ）に示すように、レチクル４００のパターン形成領域４２０には、Ｍ×Ｎ個の凸部１１０ｂの底面に対応する遮光パターン＃１１〜＃ＭＮが形成されている。
すなわち、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中最上段の行（＃１行）には、遮光パターン＃１１〜＃１Ｎが、Ｘ方向に間隔ｐに縮小倍率ｆの逆数を掛けた間隔ｐ／ｆ（例えば１／５縮小の場合は５ｐ）で図中左右方向に並んでいる。＃１行の遮光パターン＃１１〜＃１ＮとＹ方向に隣接する次の行（＃２行）には、遮光パターン＃２１〜＃２Ｎが、＃１行におけると同じ間隔で並んでいる。同様に、Ｙ方向に最下段の行（＃Ｍ行）には、遮光パターン＃Ｍ１〜＃ＭＮが、＃１行におけると同じ間隔で並んでいる。
そして、奇数番号の行（＃１行、＃３行、…）に対して、偶数番号の行（＃２行、＃４行、…）は、Ｘ方向の繰り返し間隔ｐ／ｆ（例えば１／５縮小の場合は５ｐ）の１／２の間隔ｐ／（２ｆ）（例えば１／５縮小の場合は５ｐ／２）だけ図中右側にずれて設けられている。
【００８８】
そして、奇数番号の行（＃１行、＃３行、…）に対して、図中右端側に矩形の遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…が、周辺遮光領域４１０に繋がって設けられている。
一方、偶数番号の行（＃２行、＃４行、…）に対して、図中左端側に矩形の遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…が、周辺遮光領域４１０に繋がって設けられている。
ここでは、パターン形成領域４２０は、遮光パターン＃１１〜＃ＭＮおよび遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢをパターンとして含む矩形の領域をいう。よって、周辺遮光領域４１０は、遮光パターン＃１１〜＃ＭＮおよび遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢを除いたロの字状の遮光領域である。
そして、遮光パターン＃１１は第１の遮光パターンの一例であり、遮光パターン＃１Ｂが第２の遮光パターンの一例である。さらに、遮光パターン＃２Ｎは第３の遮光パターンの一例であり、遮光パターン＃２Ｂは第４の遮光パターンの一例である。
【００８９】
図９は、矩形の遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設ける理由を説明する図である。
図９は、レチクル４００のＩおよびＩＩのコーナー部分（図８参照）により、Ｘ方向をステップ・アンド・リピート方向とした場合の（ｎ−１）回目、ｎ回目、（ｎ＋１）回目の基板１１０上のフォトレジスト膜３００の露光の状態を示している。
ｎ回目の露光により、レチクル４００のパターン形成領域４２０に形成された遮光パターン＃１１〜＃ＭＮおよび遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢの像が、露光対象物Ｗ（基板１１０）上に塗布されたフォトレジスト膜３００の露光領域Ｓｎに転写される。
次に、（ｎ＋１）回目の露光により、レチクル４００のパターン形成領域４２０に形成された遮光パターン＃１１〜＃ＭＮおよび遮光パターン＃１Ｂ〜＃ＭＢの像が、露光対象物Ｗ（基板１１０）上に塗布されたフォトレジスト膜３００の露光領域Ｓｎ＋１に転写される。
このとき、露光領域Ｓｎ＋１は露光領域Ｓｎに隣接して露光される。パターン形状や、露光条件によっては、露光領域Ｓｎと露光領域Ｓｎ＋１との間に、２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を設けることが望ましい。
【００９０】
ステップ・アンド・リピート方式で、凸部１１０ｂ形成のためのフォトレジストのマスク３１０（図４参照）を形成する方法を、＃１行を例として説明する。露光領域Ｓｎおいて、遮光パターン＃１Ｎに対応して未露光とされた領域（遮光パターン＃１Ｎに対応して形成されるマスク３１０）と、露光領域Ｓｎ＋１において、遮光パターン＃１１に対応して未露光とされた領域（遮光パターン＃１１に対応して形成されるマスク３１０）とは、中心間隔ｐで形成されることが必要である。
そこで、露光領域Ｓｎ＋１における遮光パターン＃１１を見てみると、露光領域Ｓｎ＋１の遮光パターン＃１１は、露光領域Ｓｎにおける遮光パターン＃１Ｂと重なっている。すなわち、露光領域Ｓｎの遮光パターン＃１Ｂで覆われたフォトレジスト膜３００の部分は、ｎ回目の露光において、露光光が照射されず、未露光のままとなっている。よって、（ｎ＋１）回目の露光において、遮光パターン＃１Ｂより小さい遮光パターン＃１１に対応して、フォトレジスト膜３００を感光させることができることになる。
【００９１】
遮光パターン＃１Ｂがないと、ｎ回目の露光において、遮光パターン＃１Ｂに対応するフォトレジスト膜３００の部分にも露光光が照射されてしまう。このため、（ｎ＋１）回目の露光における遮光パターン＃１１に対応して形成されるマスク３１０の一部（遮光パターン＃１Ｂと重なる部分）が欠落してしまうことになる。
同様に、＃２行については、ｎ回目の露光の直前の露光である（ｎ−１）回目の露光において、遮光パターン＃２Ｎに対応して形成されるマスク３１０が、ｎ回目の露光によっても、未露光のまま保持されることが必要である。よって、周辺遮光領域４１０から繋がって設けられた遮光パターン＃２Ｂは、（ｎ−１）回目の露光において、未露光に保持された遮光パターン＃２Ｎに対応するフォトレジスト膜３００の部分が、ｎ回目の露光において露光されないように遮光している。
【００９２】
以上説明したように、本実施の形態では、奇数番号の行（＃１行、＃３行、…）に対しては、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中右端部に遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…を、周辺遮光領域４１０に繋げて設けている。
これにより、ｎ回目の露光において、遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…により未露光に保持された部分に、（ｎ＋１）回目の露光において、遮光パターン＃１１、＃３１、…に対応したマスク３１０が形成できる。
一方、偶数番号の行（＃２行、＃４行、…）に対しては、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中左端部に遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…を、周辺遮光領域４１０に繋げて設けている。
これにより、ｎ回目の露光において、周辺遮光領域４１０に繋げて設けた遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…により、露光光が照射されないように遮光することで、（ｎ−１）回目の露光により、遮光パターン＃２Ｎ、＃４Ｎ、…に対応して形成されたマスク３１０が保持される。
【００９３】
すなわち、ステップ・アンド・リピート方向であるＸ方向において、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中左端部に形成された遮光パターン＃１１、＃３１、…と、図中右端部に形成された遮光パターン＃１Ｂ、＃３Ｂ、…とをペアにして、マスク３１０の形成と露光光の遮光とを行っている。同様に、レチクル４００のパターン形成領域４２０の図中右端部に形成された遮光パターン＃２Ｎ、＃４Ｎ、…と、図中左端部に形成された遮光パターン＃２Ｂ、＃４Ｂ、…とをペアにして、マスク３１０の形成と露光光の遮光とを行っている。
つまり、ステップ・アンド・リピート方向であるＸ方向において、レチクル４００のパターン形成領域４２０の端部（右端または／および左端）に設けられる遮光パターンにのみ、露光光の遮光が必要となる。
【００９４】
これにより、図２（ａ）のＢ−Ｂ´線で示したように、凸部１１０ｂ間の隙間に直線を設けることができない場合であっても、ステップ・アンド・リピート方式による露光の境界において、凸部１１０ｂの底面の形状を変形させることなく、配列および密度の乱れを抑制して凸部１１０ｂを形成することができる。
【００９５】
上述したようにする理由は、正三角形配列のように、密に凸部１１０ｂを配列しようとすると、図２（ａ）のＢ−Ｂ´線で示したように、ステップ・アンド・リピート方向と直交する方向に、凸部１１０ｂ間の隙間に直線を設けることができないことにある。このため、パターン形成領域４２０の幅（露光領域Ｓｎ）を、ステップ・アンド・リピートの１ステップの距離ｔより大きく設定するとともに、１ステップの距離ｔより大きい部分を遮光するために、矩形の遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設けている。すなわち、部分的にパターン形成領域４２０の露光光が照射される領域を狭め、１ステップの距離ｔに収まるようにしている。
なお、以上の説明では、２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を無視しているが、２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１を考慮するには、１ステップの距離ｔを、１ステップの距離ｔと２重露光領域Ｓｎ＿ｎ＋１の幅との和に置き換えればよい。
【００９６】
図１０は、図２（ａ）に示した凸部１１０ｂの配列を別の見方で説明する図である。すなわち、図２（ａ）に示したＢ−Ｂ´線での分割する代わりに、図１０のＣ−Ｃ´線で分割したと考えることができる。
本実施の形態では、ステップ・アンド・リピート方式による露光において、露光対象物Ｗ上に同じ凸部１１０ｂの底面が反復して形成される。１ステップの距離ｔで凸部１１０ｂの底面の間に直線を設けることができない場合、凸部１１０ｂの底面を直線で分割してレチクル４００を構成するのではなく、凸部１１０ｂの底面の隙間を縫う折れ線または曲線を周辺遮光領域４１０とパターン形成領域４２０との境界線としてレチクル４００を構成してもよい。
図１１は、凸部１１０ｂの底面を折曲がり線を含む境界線で区切ってレチクル４００を構成した一例を示している。さらに、図１２は、凸部１１０ｂの底面を曲線を含む境界線で区切ってレチクル４００を構成した一例を示している。
【００９７】
これまでは、ステップ・アンド・リピートのＸ方向において、周辺露光領域４１０に繋がった遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設けて説明したが、ステップ・アンド・リピートのＹ方向において、周辺露光領域４１０に繋がった遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設けてもよい。また、ステップ・アンド・リピートのＸ方向およびＹ方向の両方において、周辺露光領域４１０に繋がった遮光パターン＃１Ｂ、＃２Ｂ、…を設けてもよい。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、凸部１１０ｂが基板１１０の表面１１０ａに予め定められた間隔で一様に設けられているとした。
しかし、本発明は、図９に示したように、ステップ・アンド・リピート方向に１ステップずれたところに、前の露光（ｎ回目の露光）によって形成されるパターンと、次の露光（（ｎ＋１）回目の露光）における周辺遮光領域４１０とパターン形成領域４２０との境界とが重なる場合、または、前の露光（ｎ回目の露光）における周辺遮光領域４１０とパターン形成領域４２０との境界と、次の露光（（ｎ＋１）回目の露光）によって形成されるパターンとが重なる場合に適用できる。
【符号の説明】
【００９９】
１…半導体発光装置、２…露光装置、３…露光ステージ、４…照明光学系、５…投影光学系、６…プレートステージ、７…制御装置、８…駆動機構、６０…パッケージ、６１…樹脂容器、１００…積層半導体層、１１０…基板、１１０ｂ…凸部、１２０…中間層、１３０…下地層、１４０…ｎ型半導体層、１５０…発光層、１６０…ｐ型半導体層、１７０…透明電極、１８０…ｐ電極、１９０…ｎ電極、２００…保護層、３００…フォトレジスト膜、３１０…マスク、４００…レチクル、ＬＣ…半導体発光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面を複数の領域に分け、ステップ・アンド・リピート方式を用いて当該領域毎に露光して、当該基板の一方の面にフォトレジストによるマスクを形成するためのレチクルであって、
前記レチクルの、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、
前記パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、前記周辺遮光領域と繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、
前記パターン形成領域の、前記ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、前記第１の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第１の遮光パターンを覆うように、前記周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンと
を備えたことを特徴とするレチクル。
【請求項２】
前記レチクルの前記パターン形成領域において、
前記パターン形成領域の、前記ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、前記周辺遮光領域および前記第２の遮光パターンのいずれとも繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第３の遮光パターンと、
前記パターン形成領域の、前記ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、前記第３の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向とは逆の方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第３の遮光パターンを覆うように、前記周辺遮光領域に繋げて設けられた第４の遮光パターンと
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレチクル。
【請求項３】
前記レチクルは、前記ステップ・アンド・リピート方向における前記パターン形成領域と前記周辺遮光領域との一組の境界線が、同形であることを特徴とする請求項１または２に記載のレチクル。
【請求項４】
前記レチクルが形成するマスクは、一辺が前記ステップ・アンド・リピート方向に平行な三角形の辺を共通にして平面上に展開した複数の三角形の頂点に位置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレチクル。
【請求項５】
基板の一方の面を複数の領域に分け、ステップ・アンド・リピート方式を用いて当該領域毎に露光して、当該一方の面にフォトレジストによる複数のマスクを形成するためのレチクルであって、
前記レチクルは、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域を有し、
前記基板上に形成されることが予定された前記複数のマスクの間隙を縫うように、折れ線または曲線を含んだ線により取り囲まれた領域を、前記パターン形成領域に対応させるとともに、当該領域に含まれるマスクに対応する遮光パターンを前記パターン形成領域に構成した
ことを特徴とするレチクル。
【請求項６】
周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、当該パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、当該周辺遮光領域と繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、当該パターン形成領域の、当該ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、当該第１の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第１の遮光パターンを覆うように、当該周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクにより、前記基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と
を含むことを特徴とするパターン加工基板の製造方法。
【請求項７】
周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、当該パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、当該周辺遮光領域と繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、当該パターン形成領域の、当該ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、当該第１の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第１の遮光パターンを覆うように、当該周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクにより、前記基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と、
前記凸部を設けた前記基板の一方の面上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる半導体層積層工程と
を含むことを特徴とする半導体積層基板の製造方法。
【請求項８】
周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、当該パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、当該周辺遮光領域と繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、当該パターン形成領域の、当該ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、当該第１の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第１の遮光パターンを覆うように、当該周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクにより、前記基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と、
前記凸部を設けた前記基板の一方の面上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる半導体層積層工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層に電力を給電するための電極を形成する電極形成工程と、
前記基板を半導体発光素子毎に分割する基板分割工程と
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１】
基板の一方の面を複数の領域に分け、ステップ・アンド・リピート方式を用いて当該領域毎に露光して、当該基板の一方の面にフォトレジストによるマスクを形成するためのレチクルであって、
前記レチクルの、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、
前記パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、前記周辺遮光領域と繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、
前記パターン形成領域の、前記ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、前記第１の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第１の遮光パターンを覆うように、前記周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンと
を備えたことを特徴とするレチクル。
【請求項２】
前記レチクルの前記パターン形成領域において、
前記パターン形成領域の、前記ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、前記周辺遮光領域および前記第２の遮光パターンのいずれとも繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第３の遮光パターンと、
前記パターン形成領域の、前記ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、前記第３の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向とは逆の方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第３の遮光パターンを覆うように、前記周辺遮光領域に繋げて設けられた第４の遮光パターンと
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレチクル。
【請求項３】
前記レチクルは、前記ステップ・アンド・リピート方向における前記パターン形成領域と前記周辺遮光領域との一組の境界線が、同形であることを特徴とする請求項１または２に記載のレチクル。
【請求項４】
前記レチクルが形成するマスクは、一辺が前記ステップ・アンド・リピート方向に平行な三角形の辺を共通にして平面上に展開した複数の三角形の頂点に位置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレチクル。
【請求項５】
基板の一方の面を複数の領域に分け、ステップ・アンド・リピート方式を用いて当該領域毎に露光して、当該一方の面にフォトレジストによる複数のマスクを形成するためのレチクルであって、
前記レチクルは、周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域を有し、
前記基板上に形成されることが予定された前記複数のマスクの間隙を縫うように、折れ線または曲線を含んだ線により取り囲まれた領域を、前記パターン形成領域に対応させるとともに、当該領域に含まれるマスクに対応する遮光パターンを前記パターン形成領域に構成した
ことを特徴とするレチクル。
【請求項６】
周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、当該パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、当該周辺遮光領域と繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、当該パターン形成領域の、当該ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、当該第１の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第１の遮光パターンを覆うように、当該周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクにより、前記基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と
を含むことを特徴とするパターン加工基板の製造方法。
【請求項７】
周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、当該パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、当該周辺遮光領域と繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、当該パターン形成領域の、当該ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、当該第１の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第１の遮光パターンを覆うように、当該周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクにより、前記基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と、
前記凸部を設けた前記基板の一方の面上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる半導体層積層工程と
を含むことを特徴とする半導体積層基板の製造方法。
【請求項８】
周囲が遮光のための周辺遮光領域で囲まれたパターン形成領域において、当該パターン形成領域の、ステップ・アンド・リピート方向の一方の端部に、当該周辺遮光領域と繋がることなく、当該周辺遮光領域に隣接して設けられた第１の遮光パターンと、当該パターン形成領域の、当該ステップ・アンド・リピート方向の他方の端部に、当該第１の遮光パターンを、当該ステップ・アンド・リピート方向に１ステップの距離をシフトさせたとき、当該第１の遮光パターンを覆うように、当該周辺遮光領域に繋げて設けられた第２の遮光パターンとを備えたレチクルにより、ステップ・アンド・リピート方式の露光により、基板の一方の面上にフォトレジストのマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクにより、前記基板の一方の面上に複数の凸部を設ける基板加工工程と、
前記凸部を設けた前記基板の一方の面上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる半導体層積層工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層に電力を給電するための電極を形成する電極形成工程と、
前記基板を半導体発光素子毎に分割する基板分割工程と
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２２７１８８（Ｐ２０１１−２２７１８８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４９４５（Ｐ２０１０−９４９４５）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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