窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法及び発光素子の製造方法
【課題】 窒化ガリウム系化合物半導体から基板を除去した後、窒化ガリウム系化合物半導体にドライまたはウェットエッチング等の後加工を施すこと無しに凹凸を形成可能とし、窒化ガリウム系化合物半導体に直接加工をしないために、後加工によるダメージを大幅に抑えることができる窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法を提供すること。
【解決手段】 ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板４の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体層１がエピタキシャル成長可能な凹凸５を形成し、次に単結晶基板４の一方主面に窒化ガリウム系化合物半導体層１を成長させ、次に単結晶基板４を窒化ガリウム系化合物半導体層１から除去することにより主面に凹凸５が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製する。
【解決手段】 ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板４の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体層１がエピタキシャル成長可能な凹凸５を形成し、次に単結晶基板４の一方主面に窒化ガリウム系化合物半導体層１を成長させ、次に単結晶基板４を窒化ガリウム系化合物半導体層１から除去することにより主面に凹凸５が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光、紫色光、紫外光等の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）に使用される窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法及び発光素子の製造方法に関し、特に光取り出し効率を改善できる製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色光もしくは紫外光の光を発する発光素子として、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子が広く知られている。このような発光素子においては、発光素子の内部で発生した光を外部に効率良く取り出すこと、即ち光取り出し効率を向上させることが重要である。
【０００３】
一般に半導体を用いた発光素子は、半導体の屈折率がその外部の媒質（空気等）の屈折率より大きいため、全反射角が大きく、発光層から外部に向かった光の大半は半導体と外部の媒質との界面で多重反射される。そのため、光取り出し効率が小さい。
【０００４】
そこで、光取り出し効率を向上させる工夫がなされた従来の発光素子の１例として、発光素子に凹凸構造を形成する構成がある。これは、発光素子と外部の媒質との界面が平坦であれば、界面で反射した光は、全反射を繰り返すだけで発光素子外部へ取り出されることは少ない。しかし、界面に凹凸構造が形成されていると、一度は界面で反射しても次に界面に入射する際は全反射角以下になっている場合もあり、発光素子外部へ取り出される光は多くなると考えられる。このような構成の例は、特許文献１，２に開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されているような例（第１の従来例）では、半導体層の光取り出し面を凹凸状に加工している。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているような例（第２の従来例）では、透光性基板の半導体層が無い面（裏面）に凹凸構造を形成している。
【特許文献１】特開２０００−１９６１５２号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されているような第１の従来例においては、ｐ型ＧａＮ層の表面に直接凹凸加工を施すため、加工時に発光素子へのダメージがあるという問題点があった。また、ダメージを少なくして凹凸構造を形成するためにｐ型ＧａＮの膜厚を厚くした場合、ｐ型ＧａＮ層は低抵抗となりにくいことから、動作電圧が高くなるという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されているような第２の従来例においては、透光性基板に凹凸構造を形成しているため、透光性基板から発光素子外部への光取り出し効率を向上させることはできても、透光性基板と半導体層との界面での全反射成分があるため、半導体層内部での光の損失があるという問題点があった。
【０００９】
従って、本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、窒化ガリウム系化合物半導体から基板を除去した後、窒化ガリウム系化合物半導体にドライエッチングやウェットエッチング等の後加工を施すこと無しに凹凸構造を形成可能とし、従来のように基板や窒化ガリウム系化合物半導体に後加工を施す場合と比較して容易に凹凸構造を備えた窒化ガリウム系化合物半導体が得られるだけでなく、窒化ガリウム系化合物半導体に直接加工をしないために、後加工によるダメージを大幅に抑えることができる窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法は、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能な凹凸を形成し、次に前記単結晶基板の一方主面に前記窒化ガリウム系化合物半導体の層を成長させ、次に前記単結晶基板を前記窒化ガリウム系化合物半導体の層から除去することにより主面に前記凹凸が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の発光素子の製造方法は、複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層から成る発光素子の製造方法であって、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに前記発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸を形成し、次に前記単結晶基板の一方主面に前記複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む前記半導体層を成長させ、次に前記単結晶基板を前記半導体層から除去することにより主面に前記凹凸が転写されて形成された前記半導体層を作製することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法によれば、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能な凹凸を形成し、次に単結晶基板の一方主面に窒化ガリウム系化合物半導体の層を成長させ、次に単結晶基板を窒化ガリウム系化合物半導体の層から除去することにより主面に凹凸が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製することから、単結晶基板の除去後、窒化ガリウム系化合物半導体に対するドライエッチングやウェットエッチング等による後加工無しに、窒化ガリウム系化合物半導体に凹凸を形成することが可能となる。そのため、従来のように単結晶基板や窒化ガリウム系化合物半導体に後加工する場合と比較して、容易に凹凸を備えた窒化ガリウム系化合物半導体が得られるだけでなく、窒化ガリウム系化合物半導体へ直接加工をしないため、後加工によるダメージを抑えることができる。
【００１３】
また、本発明の発光素子の製造方法によれば、複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層から成る発光素子の製造方法であって、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸を形成し、次に単結晶基板の一方主面に複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層を成長させ、次に単結晶基板を半導体層から除去することにより主面に凹凸が転写されて形成された半導体層を作製することにより、単結晶基板の除去後に、窒化ガリウム系化合物半導体へのドライエッチングやウェットエッチング等による後工程を行う必要がないため、従来のように後から窒化ガリウム系化合物半導体や単結晶基板に凹凸を形成する場合と比較して、容易に光取り出し効率の高い発光素子を作製することができる。また、窒化ガリウム系化合物半導体からは単結晶基板が除去されているために、窒化ガリウム系化合物半導体と単結晶基板との界面での光の反射が無く多重反射による損失を抑えることができ、また、単結晶基板中で光が吸収されることも無い。その結果、高効率の発光素子を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法、及び発光素子の製造方法について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法によって製造された発光素子について実施の形態の一例を示す模式的な縦断面図である。また、図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の発光素子の製造方法について実施の形態の一例を示す工程毎の模式的な縦断面図である。
【００１６】
これらの図において、１は窒化ガリウム系化合物半導体層であり、１ａは発光層、１ｂはｐ型半導体層、１ｃはｎ型半導体層、２，３はそれぞれ導電性反射層（ｐ電極）、導体層（ｎ電極）であり、ｐ型半導体層１ｂ、ｎ型半導体層１ｃとオーミックコンタクトを取っている。４は窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させるための単結晶基板である。５は凹凸であり、６ａ，６ｂはバンプ電極、７は耐酸性ワックス等から成る保護層である。
【００１７】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法は、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板４の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能な凹凸５を形成し、次に単結晶基板４の一方主面に窒化ガリウム系化合物半導体の層を成長させ、次に単結晶基板４を窒化ガリウム系化合物半導体の層から除去することにより主面に凹凸５が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製する構成である。
【００１８】
また、本発明の発光素子の製造方法は、複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層から成る発光素子の製造方法であって、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板４の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸５を形成し、次に単結晶基板４の一方主面に複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層を成長させ、次に単結晶基板４を半導体層から除去することにより主面に凹凸５が転写されて形成された半導体層を作製する構成である。
【００１９】
本発明の単結晶基板４は、ＺｒＢ２単結晶，ＴｉＢ２単結晶，ＨｆＢ２単結晶等からなるが、窒化ガリウム系化合物半導体との格子整合性及び熱膨張係数の整合性の点で優れていることを考慮すると、ＺｒＢ２単結晶からなるものを使用することが好ましい。また、ＺｒＢ２単結晶において、Ｚｒの一部がＴｉやＨｆに置換されているものであってもよい。また、ＺｒＢ２単結晶において、その結晶性また格子定数が大きく変化しない程度に不純物としてＴｉ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ａｌ等を含んでいても構わない。
【００２０】
また、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸５とは、具体的には、多角錐状または円錐状のものであり、凹凸の周期は好ましくは２００ｎｍから６００ｎｍの範囲とし、凹凸の頂部から底部までの高さはその周期の１倍以上という構成の凹凸である。従って、上記の構成の凹凸５でない場合、発光素子が発する光の取り出し効率向上の効果が十分に得られない。このような凹凸は、フォトリソグラフィ技術と乾式もしくは湿式エッチング技術とを用いてエッチングし、できるだけ隙間なく多く形成すればよい。
【００２１】
また、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能である凹凸５としては、凹凸５の凸部の先端が尖った形状が好ましく、この場合、凸部の側面から結晶を横方向へ成長させることができ、従って結晶の転位は結晶成長とともに横方向に進行する。そして、横方向に成長した窒化ガリウム系化合物半導体の層内を貫通する転位（層の厚み方向に貫通する転位）は、凸部と凸部との間の接合部（転位が接合する部位）に集束するため、成長させた窒化ガリウム系化合物半導体の表面に貫通する転位を低減させることができ、低転位の結晶から成る窒化ガリウム系化合物半導体を有する発光素子が作製できるという効果がある。
【００２２】
図２に示す本発明の発光素子の製造方法に関する実施の形態の一例において、好ましくは単結晶基板４としてＺｒＢ２単結晶からなる二硼化物単結晶基板を使用する。この場合、（０００１）面（Ｃ面）を一方主面（成長面）とするのが好ましい。
【００２３】
また、ＺｒＢ２単結晶基板の（１−１０２）面（Ｒ面）を成長面として使用する場合、ドライエッチングやウェットエッチングにより選択的にＺｒＢ２単結晶のＣ面を露出させれば、窒化ガリウム系化合物半導体層であるＡｌＧａＮ層をＺｒＢ２単結晶基板に良好に格子整合させて成長させることも可能である。
【００２４】
本発明において、上記の凹凸５は以下のようにして形成される。まず、ＺｒＢ２単結晶からなる単結晶基板４の一方主面に、好ましくは先端が先細り状の凹凸５を形成する。このような凹凸５は、エッチングのためのマスクを形成する工程と、エッチング工程とによって形成することができる。エッチング工程はドライエッチングまたはウェットエッチング、もしくはドライエッチング及びウェットエッチングの併用によって形成する。マスクの形成方法としては、フォトリソグラフィ工程と金属蒸着工程、または金属蒸着工程とその後の熱処理工程によって島状にマスクを形成する方法などがある。これらの方法により、大きさが数μｍ以下の金属マスクを形成する。
【００２５】
次に、図２（ａ）に示すように、単結晶基板４の一方主面に凹凸５を形成した後、その一方主面に窒化ガリウム系化合物半導体層１を成長させる。その成長には、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等を用いる。特にＭＯＶＰＥ法は、凹凸５を埋めて凹凸５が形成された一方主面を平坦にすることができるため、好ましい。
【００２６】
まず、凹凸を形成したＺｒＢ２単結晶基板をＭＯＤＶＤ装置内に設置し、１１００℃に昇温することでサーマルエッチングを行う。バッファ層（図示せず）は必ずしも形成する必要はないが、バッファ層を挿入する場合は、ＺｒＢ２単結晶基板の温度を４００℃に下げ、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）によりＧａＮ，ＡｌＮ，これらの混晶であるＡｌＧａＮ等を、４００℃〜８００℃の成長温度で成長させる。
【００２７】
次に、成長温度を１０００〜１２００℃に昇温し、目的とする窒化ガリウム系化合物半導体層を成長させる。窒化ガリウム系化合物半導体層で凹凸５を埋めて平坦化することは、窒化ガリウム系化合物半導体層の成長条件を適切に選べば容易に実現できる。ｎ型半導体層１ｃとして第１のｎ型クラッド層と第２のクラッド層とを順次積層し、その上に発光層１ａとして障壁層で挟まれた井戸層から成る量子井戸層が複数回繰り返し積層された多重量子井戸層（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）を形成し、さらにその上にｐ型半導体層１ｂとして第１のｐ型クラッド層と第２のｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層とを順次積層する。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一部をｎ型半導体層１ｃの表面の一部が露出するまでエッチングして、エッチングされていないｐ型半導体層１ｂの上面に導電性反射層２（ｐ電極）を形成し、エッチングで一部露出させたｎ型半導体層１ｃの露出面に導体層３（ｎ電極）を形成する。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、導電性反射層２上及び導体層３上のそれぞれにバンプ電極６ａ，６ｂを接続する。
【００３０】
次に、図２（ｄ）に示すように、導電性反射層２、バンプ電極６ａ、導体層３及びバンプ電極６ｂの上を保護した状態で、窒化ガリウム系化合物半導体層１から単結晶基板４を除去する。この場合、導電性反射層２、バンプ電極６ａ、導体層３及びバンプ電極６ｂの上を耐酸性の樹脂やワックス等の保護層７で覆ってから単結晶基板４を除去すればよい。
【００３１】
次に、図２（ｅ）に示すように、ＺｒＢ２単結晶からなる単結晶基板４を、硝酸−フッ酸系の混合液からなるエッチング液を用いて、化学的にエッチング除去する。ＺｒＢ２単結晶は、窒化ガリウム系化合物半導体層１と格子定数や熱膨張係数が近いため、窒化ガリウム系化合物半導体層１に反りやクラック等のダメージを与えることなく、単結晶基板４を除去できる。このようにして、窒化ガリウム系化合物半導体層１に凹凸５が転写された発光素子が得られる。最後に、図２（ｆ）に示すように、保護層７を除去して発光素子が完成する。
【００３２】
発光素子がこのような凹凸５を有しているときには、凹凸５に斜め方向から入射する光に対しても、凹凸の表面に入射する光の入射角を臨界角より大きくして反射を防ぐ働きをするため、凹凸構造に斜め方向から入射する光を透過させることができ、凹凸構造を透過させることができる凹凸構造に対する光の入射角の範囲を広くすることができるので光取り出し効率をさらに向上させることができる。また、このような凹凸構造は光の出射方向に対して屈折率を連続的に変化させて窒化ガリウム系化合物半導体層が有している高い屈折率から空気等の低い屈折率まで除々に減少させる働きも有しているため、光の出射方向に対する反射率自体を下げる効果も有しており、光取り出し効率がさらに向上した発光素子とすることができる。
【００３３】
なお、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法によって製造された窒化ガリウム系化合物半導体は、発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子に用いることができる。
【実施例】
【００３４】
本発明の発光素子の製造方法について具体的な実施例を以下に説明する。
【００３５】
本実施例では、単結晶基板としてＺｒＢ２単結晶基板を用い、その（０００１）面を窒化ガリウム系化合物半導体層の成長面として利用した。
【００３６】
まず、単結晶基板上にスピンコートによりレジストを塗布した後、電子ビーム描画法を用いて露光することによってパターニングを行い、現像処理を行った。次に、Ｎｉを５００Å蒸着し、リフトオフを実施することで、マスクパターンを完成させた。
【００３７】
次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて、Ｃｌ２とＢＣｌ３の混合ガスからなるエッチングガスにより、ＺｒＢ２単結晶基板の一方主面をエッチングして凹凸を形成した。この凹凸は凸部の間隔、高低差（算術平均粗さ）を共に約５００ｎｍとした。
【００３８】
次に、凹凸を形成したＺｒＢ２単結晶基板をＭＯＤＶＤ装置内に設置し、１１００℃に昇温することでサーマルエッチングを行った。次に、ＺｒＢ２単結晶基板の温度を４００℃に下げ、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）によりＡｌ０．２６Ｇａ０．７４Ｎ層からなるバッファ層を形成した。このバッファ層の厚みは２０ｎｍとした。
【００３９】
次に、ＺｒＢ２単結晶基板の温度を１０５０℃に昇温した後、ＴＭＧ、アンモニア、ｎ型ドーパントのケイ素（Ｓｉ）の原料ガスであるシラン（ＳｉＨ４）により、ｎ型半導体層として、Ｓｉドープのｎ型ＧａＮ層を２μｍの厚みに成長させて、凹凸を埋めて表面を平坦化させた。その後、７００℃で、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ＴＭＧ、アンモニアにより、Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ層を０．５μｍの厚みに形成した。
【００４０】
引き続きＴＭＩを断続的に流しつつ、活性層となるＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ層／Ｉｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ層からなる障壁層と井戸層を、３周期分形成し、最後に同じ厚さ、同じ組成の井戸層を形成し、ＭＱＷ層を形成した。
【００４１】
次に、成長温度を７００℃とし、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層（ｐ型キャップ層）を、ＴＭＡ，ＴＭＧ，アンモニア及びｐ型不純物のＭｇ原料としてのＣＰ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム：（Ｃ２Ｈ５）２Ｍｇ）を用いて形成した。このｐ型キャップ層の厚みは２０ｎｍとした。
【００４２】
次に、成長温度を８００℃とし、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層（ｐ型クラッド層）を、ＴＭＡ，ＴＭＧ，アンモニア及びｐ型不純物のＭｇ原料としてのＣＰ２Ｍｇを用いて形成した。このｐ型クラッド層の厚みは２００ｎｍとした。
【００４３】
最後に、成長温度を８５０℃とし、ｐ型コンタクト層となるｐ型ＧａＮ層を、ＴＭＧ，アンモニア，ＣＰ２Ｍｇにより形成した。このｐ型コンタクト層の厚みは２０ｎｍとした。
【００４４】
次に、デバイスプロセスを行った。まず、結晶成長後のサンプルを８００℃でアニール処理することにより、ｐ型不純物の活性化を行った。
【００４５】
次に、窒化ガリウム系化合物半導体層１を形成したＺｒＢ２単結晶基板について、導体層を形成するための導体層に相当する部位以外の部位に、フォトリソグラフィによってレジストマスクを形成した後、ＲＩＥ装置を用いて１μｍの深さまでドライエッチングを行い、ｎ型半導体層の一部を露出させた。
【００４６】
レジストマスクを除去した後、導電性反射層２、導体層３の順に形成した。導電性反射層２は、フォトリソグラフィ法、蒸着法、リフトオフ法によってｐ型半導体層上にＡｇ層（厚さ２００ｎｍ）を形成し、窒素雰囲気中で５５０℃のアニール処理を行うことにより形成した。導体層３は、フォトリソフラフィ法、蒸着法、リフトオフ法によって露出させたｎ型半導体層の一部に、Ｔｉ層（厚さ３０ｎｍ）、Ａｌ層（厚さ２００ｎｍ）を順次形成し、窒素雰囲気中で５００度のアニール処理を行うことにより形成した。
【００４７】
さらに、導電性反射層２、導体層３のそれぞれの上にＴｉ層とＡｕ層を順次蒸着して積層し、リフトオフ工程を経て、バンプ電極６ａ，６ｂを形成した。
【００４８】
次に、ＺｒＢ２単結晶基板の除去を行う。ＺｒＢ２単結晶基板は硝酸と弗酸の混合液（以下、弗硝酸）でエッチングした。エッチング前には発光素子の電極等を保護する必要があるため、発光素子表面に耐弗硝酸性の保護剤を塗布した。その後、弗硝酸に浸漬し、ＺｒＢ２基板を除去することでＺｒＢ２基板の凹凸が半導体層に転写された発光素子Ａを得ることができた。
【００４９】
次に、比較例として、凹凸を形成していないＺｒＢ２単結晶基板を用いて、発光素子Ｂを作製した。発光素子Ｂの各層の構成、膜厚、発光素子の加工方法は実施例と同じである。
【００５０】
発光素子Ａ，Ｂの特性を比較すると、２０ｍＡ程度の順方向電流を流したところ、同等の順方向電圧であり、抵抗は変わらなかったが、発光素子Ａの光出力は発光素子Ｂの約１．５倍であった。
【００５１】
これにより、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法及び発光素子の製造方法を用いれば、半導体発光素子へのドライまたはウェットエッチング等による後工程無しに、単結晶基板を除去するだけで凹凸が形成された発光素子を得ることができ、発光層からの光を反射したり吸収する基板も無い発光素子となるため、光出力を改善した発光素子が得られることが確認できた。
【００５２】
なお、以上はあくまで本発明の実施の形態の例示であって、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の製造方法を用いた発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の発光素子の製造方法の実施の形態の一例を示す工程毎の模式的な断面図であり、（ａ）〜（ｆ）は発光素子の作製工程における各工程終了後の様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：窒化ガリウム系化合物半導体層
１ａ：発光層
１ｂ：ｐ型半導体層
１ｃ：ｎ型半導体層
２：導電性反射層（ｐ電極）
３：導体層（ｎ電極）
４：単結晶基板
５：凹凸
６ａ，６ｂ：バンプ電極
７：保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光、紫色光、紫外光等の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）に使用される窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法及び発光素子の製造方法に関し、特に光取り出し効率を改善できる製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色光もしくは紫外光の光を発する発光素子として、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子が広く知られている。このような発光素子においては、発光素子の内部で発生した光を外部に効率良く取り出すこと、即ち光取り出し効率を向上させることが重要である。
【０００３】
一般に半導体を用いた発光素子は、半導体の屈折率がその外部の媒質（空気等）の屈折率より大きいため、全反射角が大きく、発光層から外部に向かった光の大半は半導体と外部の媒質との界面で多重反射される。そのため、光取り出し効率が小さい。
【０００４】
そこで、光取り出し効率を向上させる工夫がなされた従来の発光素子の１例として、発光素子に凹凸構造を形成する構成がある。これは、発光素子と外部の媒質との界面が平坦であれば、界面で反射した光は、全反射を繰り返すだけで発光素子外部へ取り出されることは少ない。しかし、界面に凹凸構造が形成されていると、一度は界面で反射しても次に界面に入射する際は全反射角以下になっている場合もあり、発光素子外部へ取り出される光は多くなると考えられる。このような構成の例は、特許文献１，２に開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されているような例（第１の従来例）では、半導体層の光取り出し面を凹凸状に加工している。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているような例（第２の従来例）では、透光性基板の半導体層が無い面（裏面）に凹凸構造を形成している。
【特許文献１】特開２０００−１９６１５２号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されているような第１の従来例においては、ｐ型ＧａＮ層の表面に直接凹凸加工を施すため、加工時に発光素子へのダメージがあるという問題点があった。また、ダメージを少なくして凹凸構造を形成するためにｐ型ＧａＮの膜厚を厚くした場合、ｐ型ＧａＮ層は低抵抗となりにくいことから、動作電圧が高くなるという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されているような第２の従来例においては、透光性基板に凹凸構造を形成しているため、透光性基板から発光素子外部への光取り出し効率を向上させることはできても、透光性基板と半導体層との界面での全反射成分があるため、半導体層内部での光の損失があるという問題点があった。
【０００９】
従って、本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、窒化ガリウム系化合物半導体から基板を除去した後、窒化ガリウム系化合物半導体にドライエッチングやウェットエッチング等の後加工を施すこと無しに凹凸構造を形成可能とし、従来のように基板や窒化ガリウム系化合物半導体に後加工を施す場合と比較して容易に凹凸構造を備えた窒化ガリウム系化合物半導体が得られるだけでなく、窒化ガリウム系化合物半導体に直接加工をしないために、後加工によるダメージを大幅に抑えることができる窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法は、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能な凹凸を形成し、次に前記単結晶基板の一方主面に前記窒化ガリウム系化合物半導体の層を成長させ、次に前記単結晶基板を前記窒化ガリウム系化合物半導体の層から除去することにより主面に前記凹凸が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の発光素子の製造方法は、複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層から成る発光素子の製造方法であって、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに前記発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸を形成し、次に前記単結晶基板の一方主面に前記複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む前記半導体層を成長させ、次に前記単結晶基板を前記半導体層から除去することにより主面に前記凹凸が転写されて形成された前記半導体層を作製することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法によれば、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能な凹凸を形成し、次に単結晶基板の一方主面に窒化ガリウム系化合物半導体の層を成長させ、次に単結晶基板を窒化ガリウム系化合物半導体の層から除去することにより主面に凹凸が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製することから、単結晶基板の除去後、窒化ガリウム系化合物半導体に対するドライエッチングやウェットエッチング等による後加工無しに、窒化ガリウム系化合物半導体に凹凸を形成することが可能となる。そのため、従来のように単結晶基板や窒化ガリウム系化合物半導体に後加工する場合と比較して、容易に凹凸を備えた窒化ガリウム系化合物半導体が得られるだけでなく、窒化ガリウム系化合物半導体へ直接加工をしないため、後加工によるダメージを抑えることができる。
【００１３】
また、本発明の発光素子の製造方法によれば、複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層から成る発光素子の製造方法であって、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸を形成し、次に単結晶基板の一方主面に複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層を成長させ、次に単結晶基板を半導体層から除去することにより主面に凹凸が転写されて形成された半導体層を作製することにより、単結晶基板の除去後に、窒化ガリウム系化合物半導体へのドライエッチングやウェットエッチング等による後工程を行う必要がないため、従来のように後から窒化ガリウム系化合物半導体や単結晶基板に凹凸を形成する場合と比較して、容易に光取り出し効率の高い発光素子を作製することができる。また、窒化ガリウム系化合物半導体からは単結晶基板が除去されているために、窒化ガリウム系化合物半導体と単結晶基板との界面での光の反射が無く多重反射による損失を抑えることができ、また、単結晶基板中で光が吸収されることも無い。その結果、高効率の発光素子を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法、及び発光素子の製造方法について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法によって製造された発光素子について実施の形態の一例を示す模式的な縦断面図である。また、図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の発光素子の製造方法について実施の形態の一例を示す工程毎の模式的な縦断面図である。
【００１６】
これらの図において、１は窒化ガリウム系化合物半導体層であり、１ａは発光層、１ｂはｐ型半導体層、１ｃはｎ型半導体層、２，３はそれぞれ導電性反射層（ｐ電極）、導体層（ｎ電極）であり、ｐ型半導体層１ｂ、ｎ型半導体層１ｃとオーミックコンタクトを取っている。４は窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させるための単結晶基板である。５は凹凸であり、６ａ，６ｂはバンプ電極、７は耐酸性ワックス等から成る保護層である。
【００１７】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法は、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板４の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能な凹凸５を形成し、次に単結晶基板４の一方主面に窒化ガリウム系化合物半導体の層を成長させ、次に単結晶基板４を窒化ガリウム系化合物半導体の層から除去することにより主面に凹凸５が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製する構成である。
【００１８】
また、本発明の発光素子の製造方法は、複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層から成る発光素子の製造方法であって、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板４の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸５を形成し、次に単結晶基板４の一方主面に複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層を成長させ、次に単結晶基板４を半導体層から除去することにより主面に凹凸５が転写されて形成された半導体層を作製する構成である。
【００１９】
本発明の単結晶基板４は、ＺｒＢ２単結晶，ＴｉＢ２単結晶，ＨｆＢ２単結晶等からなるが、窒化ガリウム系化合物半導体との格子整合性及び熱膨張係数の整合性の点で優れていることを考慮すると、ＺｒＢ２単結晶からなるものを使用することが好ましい。また、ＺｒＢ２単結晶において、Ｚｒの一部がＴｉやＨｆに置換されているものであってもよい。また、ＺｒＢ２単結晶において、その結晶性また格子定数が大きく変化しない程度に不純物としてＴｉ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ａｌ等を含んでいても構わない。
【００２０】
また、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸５とは、具体的には、多角錐状または円錐状のものであり、凹凸の周期は好ましくは２００ｎｍから６００ｎｍの範囲とし、凹凸の頂部から底部までの高さはその周期の１倍以上という構成の凹凸である。従って、上記の構成の凹凸５でない場合、発光素子が発する光の取り出し効率向上の効果が十分に得られない。このような凹凸は、フォトリソグラフィ技術と乾式もしくは湿式エッチング技術とを用いてエッチングし、できるだけ隙間なく多く形成すればよい。
【００２１】
また、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能である凹凸５としては、凹凸５の凸部の先端が尖った形状が好ましく、この場合、凸部の側面から結晶を横方向へ成長させることができ、従って結晶の転位は結晶成長とともに横方向に進行する。そして、横方向に成長した窒化ガリウム系化合物半導体の層内を貫通する転位（層の厚み方向に貫通する転位）は、凸部と凸部との間の接合部（転位が接合する部位）に集束するため、成長させた窒化ガリウム系化合物半導体の表面に貫通する転位を低減させることができ、低転位の結晶から成る窒化ガリウム系化合物半導体を有する発光素子が作製できるという効果がある。
【００２２】
図２に示す本発明の発光素子の製造方法に関する実施の形態の一例において、好ましくは単結晶基板４としてＺｒＢ２単結晶からなる二硼化物単結晶基板を使用する。この場合、（０００１）面（Ｃ面）を一方主面（成長面）とするのが好ましい。
【００２３】
また、ＺｒＢ２単結晶基板の（１−１０２）面（Ｒ面）を成長面として使用する場合、ドライエッチングやウェットエッチングにより選択的にＺｒＢ２単結晶のＣ面を露出させれば、窒化ガリウム系化合物半導体層であるＡｌＧａＮ層をＺｒＢ２単結晶基板に良好に格子整合させて成長させることも可能である。
【００２４】
本発明において、上記の凹凸５は以下のようにして形成される。まず、ＺｒＢ２単結晶からなる単結晶基板４の一方主面に、好ましくは先端が先細り状の凹凸５を形成する。このような凹凸５は、エッチングのためのマスクを形成する工程と、エッチング工程とによって形成することができる。エッチング工程はドライエッチングまたはウェットエッチング、もしくはドライエッチング及びウェットエッチングの併用によって形成する。マスクの形成方法としては、フォトリソグラフィ工程と金属蒸着工程、または金属蒸着工程とその後の熱処理工程によって島状にマスクを形成する方法などがある。これらの方法により、大きさが数μｍ以下の金属マスクを形成する。
【００２５】
次に、図２（ａ）に示すように、単結晶基板４の一方主面に凹凸５を形成した後、その一方主面に窒化ガリウム系化合物半導体層１を成長させる。その成長には、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等を用いる。特にＭＯＶＰＥ法は、凹凸５を埋めて凹凸５が形成された一方主面を平坦にすることができるため、好ましい。
【００２６】
まず、凹凸を形成したＺｒＢ２単結晶基板をＭＯＤＶＤ装置内に設置し、１１００℃に昇温することでサーマルエッチングを行う。バッファ層（図示せず）は必ずしも形成する必要はないが、バッファ層を挿入する場合は、ＺｒＢ２単結晶基板の温度を４００℃に下げ、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）によりＧａＮ，ＡｌＮ，これらの混晶であるＡｌＧａＮ等を、４００℃〜８００℃の成長温度で成長させる。
【００２７】
次に、成長温度を１０００〜１２００℃に昇温し、目的とする窒化ガリウム系化合物半導体層を成長させる。窒化ガリウム系化合物半導体層で凹凸５を埋めて平坦化することは、窒化ガリウム系化合物半導体層の成長条件を適切に選べば容易に実現できる。ｎ型半導体層１ｃとして第１のｎ型クラッド層と第２のクラッド層とを順次積層し、その上に発光層１ａとして障壁層で挟まれた井戸層から成る量子井戸層が複数回繰り返し積層された多重量子井戸層（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）を形成し、さらにその上にｐ型半導体層１ｂとして第１のｐ型クラッド層と第２のｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層とを順次積層する。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一部をｎ型半導体層１ｃの表面の一部が露出するまでエッチングして、エッチングされていないｐ型半導体層１ｂの上面に導電性反射層２（ｐ電極）を形成し、エッチングで一部露出させたｎ型半導体層１ｃの露出面に導体層３（ｎ電極）を形成する。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、導電性反射層２上及び導体層３上のそれぞれにバンプ電極６ａ，６ｂを接続する。
【００３０】
次に、図２（ｄ）に示すように、導電性反射層２、バンプ電極６ａ、導体層３及びバンプ電極６ｂの上を保護した状態で、窒化ガリウム系化合物半導体層１から単結晶基板４を除去する。この場合、導電性反射層２、バンプ電極６ａ、導体層３及びバンプ電極６ｂの上を耐酸性の樹脂やワックス等の保護層７で覆ってから単結晶基板４を除去すればよい。
【００３１】
次に、図２（ｅ）に示すように、ＺｒＢ２単結晶からなる単結晶基板４を、硝酸−フッ酸系の混合液からなるエッチング液を用いて、化学的にエッチング除去する。ＺｒＢ２単結晶は、窒化ガリウム系化合物半導体層１と格子定数や熱膨張係数が近いため、窒化ガリウム系化合物半導体層１に反りやクラック等のダメージを与えることなく、単結晶基板４を除去できる。このようにして、窒化ガリウム系化合物半導体層１に凹凸５が転写された発光素子が得られる。最後に、図２（ｆ）に示すように、保護層７を除去して発光素子が完成する。
【００３２】
発光素子がこのような凹凸５を有しているときには、凹凸５に斜め方向から入射する光に対しても、凹凸の表面に入射する光の入射角を臨界角より大きくして反射を防ぐ働きをするため、凹凸構造に斜め方向から入射する光を透過させることができ、凹凸構造を透過させることができる凹凸構造に対する光の入射角の範囲を広くすることができるので光取り出し効率をさらに向上させることができる。また、このような凹凸構造は光の出射方向に対して屈折率を連続的に変化させて窒化ガリウム系化合物半導体層が有している高い屈折率から空気等の低い屈折率まで除々に減少させる働きも有しているため、光の出射方向に対する反射率自体を下げる効果も有しており、光取り出し効率がさらに向上した発光素子とすることができる。
【００３３】
なお、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法によって製造された窒化ガリウム系化合物半導体は、発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子に用いることができる。
【実施例】
【００３４】
本発明の発光素子の製造方法について具体的な実施例を以下に説明する。
【００３５】
本実施例では、単結晶基板としてＺｒＢ２単結晶基板を用い、その（０００１）面を窒化ガリウム系化合物半導体層の成長面として利用した。
【００３６】
まず、単結晶基板上にスピンコートによりレジストを塗布した後、電子ビーム描画法を用いて露光することによってパターニングを行い、現像処理を行った。次に、Ｎｉを５００Å蒸着し、リフトオフを実施することで、マスクパターンを完成させた。
【００３７】
次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて、Ｃｌ２とＢＣｌ３の混合ガスからなるエッチングガスにより、ＺｒＢ２単結晶基板の一方主面をエッチングして凹凸を形成した。この凹凸は凸部の間隔、高低差（算術平均粗さ）を共に約５００ｎｍとした。
【００３８】
次に、凹凸を形成したＺｒＢ２単結晶基板をＭＯＤＶＤ装置内に設置し、１１００℃に昇温することでサーマルエッチングを行った。次に、ＺｒＢ２単結晶基板の温度を４００℃に下げ、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）によりＡｌ０．２６Ｇａ０．７４Ｎ層からなるバッファ層を形成した。このバッファ層の厚みは２０ｎｍとした。
【００３９】
次に、ＺｒＢ２単結晶基板の温度を１０５０℃に昇温した後、ＴＭＧ、アンモニア、ｎ型ドーパントのケイ素（Ｓｉ）の原料ガスであるシラン（ＳｉＨ４）により、ｎ型半導体層として、Ｓｉドープのｎ型ＧａＮ層を２μｍの厚みに成長させて、凹凸を埋めて表面を平坦化させた。その後、７００℃で、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ＴＭＧ、アンモニアにより、Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ層を０．５μｍの厚みに形成した。
【００４０】
引き続きＴＭＩを断続的に流しつつ、活性層となるＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ層／Ｉｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ層からなる障壁層と井戸層を、３周期分形成し、最後に同じ厚さ、同じ組成の井戸層を形成し、ＭＱＷ層を形成した。
【００４１】
次に、成長温度を７００℃とし、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層（ｐ型キャップ層）を、ＴＭＡ，ＴＭＧ，アンモニア及びｐ型不純物のＭｇ原料としてのＣＰ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム：（Ｃ２Ｈ５）２Ｍｇ）を用いて形成した。このｐ型キャップ層の厚みは２０ｎｍとした。
【００４２】
次に、成長温度を８００℃とし、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層（ｐ型クラッド層）を、ＴＭＡ，ＴＭＧ，アンモニア及びｐ型不純物のＭｇ原料としてのＣＰ２Ｍｇを用いて形成した。このｐ型クラッド層の厚みは２００ｎｍとした。
【００４３】
最後に、成長温度を８５０℃とし、ｐ型コンタクト層となるｐ型ＧａＮ層を、ＴＭＧ，アンモニア，ＣＰ２Ｍｇにより形成した。このｐ型コンタクト層の厚みは２０ｎｍとした。
【００４４】
次に、デバイスプロセスを行った。まず、結晶成長後のサンプルを８００℃でアニール処理することにより、ｐ型不純物の活性化を行った。
【００４５】
次に、窒化ガリウム系化合物半導体層１を形成したＺｒＢ２単結晶基板について、導体層を形成するための導体層に相当する部位以外の部位に、フォトリソグラフィによってレジストマスクを形成した後、ＲＩＥ装置を用いて１μｍの深さまでドライエッチングを行い、ｎ型半導体層の一部を露出させた。
【００４６】
レジストマスクを除去した後、導電性反射層２、導体層３の順に形成した。導電性反射層２は、フォトリソグラフィ法、蒸着法、リフトオフ法によってｐ型半導体層上にＡｇ層（厚さ２００ｎｍ）を形成し、窒素雰囲気中で５５０℃のアニール処理を行うことにより形成した。導体層３は、フォトリソフラフィ法、蒸着法、リフトオフ法によって露出させたｎ型半導体層の一部に、Ｔｉ層（厚さ３０ｎｍ）、Ａｌ層（厚さ２００ｎｍ）を順次形成し、窒素雰囲気中で５００度のアニール処理を行うことにより形成した。
【００４７】
さらに、導電性反射層２、導体層３のそれぞれの上にＴｉ層とＡｕ層を順次蒸着して積層し、リフトオフ工程を経て、バンプ電極６ａ，６ｂを形成した。
【００４８】
次に、ＺｒＢ２単結晶基板の除去を行う。ＺｒＢ２単結晶基板は硝酸と弗酸の混合液（以下、弗硝酸）でエッチングした。エッチング前には発光素子の電極等を保護する必要があるため、発光素子表面に耐弗硝酸性の保護剤を塗布した。その後、弗硝酸に浸漬し、ＺｒＢ２基板を除去することでＺｒＢ２基板の凹凸が半導体層に転写された発光素子Ａを得ることができた。
【００４９】
次に、比較例として、凹凸を形成していないＺｒＢ２単結晶基板を用いて、発光素子Ｂを作製した。発光素子Ｂの各層の構成、膜厚、発光素子の加工方法は実施例と同じである。
【００５０】
発光素子Ａ，Ｂの特性を比較すると、２０ｍＡ程度の順方向電流を流したところ、同等の順方向電圧であり、抵抗は変わらなかったが、発光素子Ａの光出力は発光素子Ｂの約１．５倍であった。
【００５１】
これにより、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法及び発光素子の製造方法を用いれば、半導体発光素子へのドライまたはウェットエッチング等による後工程無しに、単結晶基板を除去するだけで凹凸が形成された発光素子を得ることができ、発光層からの光を反射したり吸収する基板も無い発光素子となるため、光出力を改善した発光素子が得られることが確認できた。
【００５２】
なお、以上はあくまで本発明の実施の形態の例示であって、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の製造方法を用いた発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の発光素子の製造方法の実施の形態の一例を示す工程毎の模式的な断面図であり、（ａ）〜（ｆ）は発光素子の作製工程における各工程終了後の様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：窒化ガリウム系化合物半導体層
１ａ：発光層
１ｂ：ｐ型半導体層
１ｃ：ｎ型半導体層
２：導電性反射層（ｐ電極）
３：導体層（ｎ電極）
４：単結晶基板
５：凹凸
６ａ，６ｂ：バンプ電極
７：保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能な凹凸を形成し、次に前記単結晶基板の一方主面に前記窒化ガリウム系化合物半導体の層を成長させ、次に前記単結晶基板を前記窒化ガリウム系化合物半導体の層から除去することにより主面に前記凹凸が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
【請求項２】
複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層から成る発光素子の製造方法であって、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに前記発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸を形成し、次に前記単結晶基板の一方主面に前記複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む前記半導体層を成長させ、次に前記単結晶基板を前記半導体層から除去することにより主面に前記凹凸が転写されて形成された前記半導体層を作製することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１】
ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能な凹凸を形成し、次に前記単結晶基板の一方主面に前記窒化ガリウム系化合物半導体の層を成長させ、次に前記単結晶基板を前記窒化ガリウム系化合物半導体の層から除去することにより主面に前記凹凸が転写されて形成された窒化ガリウム系化合物半導体を作製することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
【請求項２】
複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む半導体層から成る発光素子の製造方法であって、ＸＢ２（ただし、ＸはＺｒ，Ｔｉ及びＨｆから選択される１種以上の元素）から成る単結晶基板の一方主面に、窒化ガリウム系化合物半導体の層がエピタキシャル成長可能であるとともに前記発光素子が発する光の透過性を向上させる凹凸を形成し、次に前記単結晶基板の一方主面に前記複数の窒化ガリウム系化合物半導体の層を含む前記半導体層を成長させ、次に前記単結晶基板を前記半導体層から除去することにより主面に前記凹凸が転写されて形成された前記半導体層を作製することを特徴とする発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−３０５９０９（Ｐ２００７−３０５９０９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３５１１１（Ｐ２００６−１３５１１１）
【出願日】平成１８年５月１５日（２００６．５．１５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１５日（２００６．５．１５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]