特許 5881689 発光素子チップ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5881689

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】発光素子チップ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/38 20100101AFI20160225BHJP

   H01L 33/20 20100101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 210

   H01L33/00 170

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-516077(P2013-516077)

(86)(22)【出願日】2011年5月25日

(86)【国際出願番号】JP2011002911

(87)【国際公開番号】WO2012160604

(87)【国際公開日】20121129

【審査請求日】2014年3月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】506334182

【氏名又は名称】ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】514137034

【氏名又は名称】ビービーエスエイ リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＢＢＳＡ Ｌｉｍｉｔｅｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】▲チョ▼ 明煥

(72)【発明者】

【氏名】李 錫雨

(72)【発明者】

【氏名】張 弼國

(72)【発明者】

【氏名】鳥羽 隆一

(72)【発明者】

【氏名】門脇 嘉孝

【審査官】 佐藤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１２３７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３５８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５７５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５９９０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光層を具備する半導体層が導電性の支持部の上に形成された構成を具備し、前記支持部は、前記半導体層の一方の面に接続された一方の電極と接続された構成を具備する発光素子チップであって、
前記半導体層における他方の面には凹凸が形成され、かつ他方の電極が前記他方の面における前記凹凸上に形成され、
前記支持部は、前記半導体層における他方の面の周囲を囲む外周部を具備し、当該外周部は、前記半導体層における他方の面、及び前記他方の電極よりも上側に突出していることを特徴とする発光素子チップ。

【請求項2】

前記外周部の頂部は、前記他方の電極の表面よりも０．２μｍ以上高い位置にあることを特徴とする請求項１記載の発光素子チップ。

【請求項3】

前記半導体層の側面はテーパー加工され、前記支持部の外周部と少なくとも絶縁体層を挟んで隣接することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子チップ。

【請求項4】

前記支持部は、金属または合金であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発光素子チップ。

【請求項5】

前記半導体層はＩＩＩ族窒化物半導体で構成され、前記他方の面における凹凸を構成するミクロな表面は、｛１０−１−１｝面群からなる半極性面であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の発光素子チップ。

【請求項6】

発光素子チップを１枚の成長基板を用いて複数製造する、発光素子チップの製造方法であって、
リフトオフ層と、前記リフトオフ層上に発光層を有する半導体層とを前記成長基板上に順次形成するエピタキシャル成長工程と、
隣接する発光素子チップに対応する箇所の間において、前記半導体層及び前記リフトオフ層が除去され前記成長基板が露出した分離溝を形成する分離溝形成工程と、
前記分離溝に面する前記半導体層の側面を少なくとも囲う絶縁体層を形成する絶縁体層形成工程と、
前記半導体層における前記成長基板と反対側の表面である一方の面に、一方の電極を形成する第１電極形成工程と、
前記半導体層を支持する支持部を、前記半導体層における前記成長基板と反対側の面上、及び前記分離溝中に形成する支持部形成工程と、
前記リフトオフ層をウェット処理によって除去し、前記半導体層と前記成長基板とを分離するリフトオフ工程と、
前記半導体層における前記リフトオフ工程によって露出した他方の面をエッチングすることにより、当該他方の面の周囲を囲む前記支持部を、前記他方の面よりも突出させる半導体層エッチング工程と、
前記他方の面に凹凸を形成する処理を行う凹凸形成工程と、
前記他方の面における前記凹凸上に、他方の電極を形成する第２電極形成工程と、
を具備することを特徴とする発光素子チップの製造方法。

【請求項7】

前記分離溝形成工程において、前記分離溝と接する前記半導体の側面をテーパー加工することを特徴とする請求項６に記載の発光素子チップの製造方法。

【請求項8】

前記凹凸形成工程において、前記他方の面をアルカリ溶液を用いてエッチングすることを特徴とする請求項６又は７に記載の発光素子チップの製造方法。

【請求項9】

前記支持部形成工程において、前記支持部に貫通孔が存在するように前記支持部を形成し、
前記リフトオフ工程において、前記貫通孔を通して、前記リフトオフ層をエッチングするエッチング液を前記リフトオフ層に供給することを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の発光素子チップの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子チップ及びその製造方法に関し、特に、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子チップ及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

発光素子（ＬＥＤ）の材料となるＩＩＩ族窒化物半導体は、一般には、他材料からなる基板（成長用基板）上にヘテロエピタキシャル成長することによって得られる。このため、この材料を用いた発光素子チップの構造や製造方法には、制限が加わる。これに対して、レーザーリフトオフやケミカルリフトオフ等のエピタキシャル層のリフトオフ（剥離）技術の発展により、成長後に基板を除去することができるようになった。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体においても、発光層を挟んで上下に電極を有する縦型構造の発光素子（ＬＥＤ）チップの作製が研究されるようになった。

【0003】

一般に、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、サファイア基板等の成長用基板上に気相エピタキシャル成長して作製される。この場合、気相エピタキシャル成長で作製される発光構造部は薄いため、成長用基板を剥離した状態では発光構造部を自立してハンドリングすることが困難である。このため、上記の縦型構造の発光素子チップには、成長用基板に代わる、これと異なる基板等による支持が必要とされる。

【0004】

特許文献１には、ｐ型窒化物半導体層上に電解メッキ法により金属板を形成後、成長用基板であるＳｉを溶解除去する方法が開示されている。この場合、この金属板が成長用基板に代わって薄い半導体層の支持基板となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−４７７０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

縦型構造の発光素子チップ（ＬＥＤチップ）は、通常、ピックアップ用部材（コレット等）で真空吸着することによって取り扱われる。これにより、サブマウントやリードフレーム、ＴＯ−１８やＴＯ−３９等のＬＥＤチップ搭載用部材に、銀ペースト等の導電性接着材を用いて接合（マウント）される。その後、ＬＥＤチップの下部電極とＬＥＤチップ搭載用部材とを電気的に接続した後、ＬＥＤチップの上部電極とＬＥＤチップ搭載用部材とをＡｕワイヤー等を用いて電気的接続（ワイヤーボンディング）する。これにより、実際に発光素子として使用される状態となる。これらの作業をまとめてアセンブリという。

【0007】

大型のＬＥＤチップのように、発光面における発光強度の均一性が問題になる場合には、電流がチップ内で均一化されるような構成の電極が用いられる。こうした構成の上部電極としては、ボンディングパッドと、格子状・環状・放射状等に形成された補助電極とが一体化されたものが用いられる場合が多い。一方で、補助電極はＬＥＤが発する光に対して透明ではないため、この補助電極が形成された部分は遮光され、暗部となる。このため、補助電極は細いことが好ましい。上記のアセンブリ作業においては、こうした細い補助電極へ傷や打痕が発生して、導通不良を発生する場合があった。

【0008】

また、発光面（最表面の半導体表面）に凹凸を設けることによって光の取り出し効率を高めることができることが知られている。こうした場合においては、一般的には、上部電極（補助電極を含む）は、平坦な面上に形成され、凹凸表面上のみに保護膜を形成することが行われていた。この場合においても、上記のアセンブリ作業中において、凹凸表面や特に端部においては欠けやクラックが発生しやすかった。

【0009】

発明者は、こうした凹凸表面上に形成した場合に特に有効なオーミック電極を提案した（国際出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００７６１１）。この凹凸表面上のオーミック電極においては、通常の平坦な面上に形成されたオーミック電極と比べて、特にこうした傷や打痕が発生しやすかった。

【0010】

すなわち、アセンブリの際に、電極及び光の取り出し部を備えた発光面が保護できるような構造をもつ発光素子チップが求められていた。

【0011】

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、安全にアセンブリができる発光素子チップ及びそ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】

【0012】

本発明に係る発光素子チップ及びその製造方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。

【0013】

すなわち、発光素子チップは、発光層を具備する半導体層が導電性の支持部の上に形成された構成を具備し、該支持部は、該半導体層の一方の面に接続された一方の電極と接続された構成を具備する発光素子チップであって、該半導体層における他方の面には凹凸が形成され、かつ他方の電極が前記他方の面における前記凹凸上に形成され、該支持部は、該半導体層における他方の面の周囲を囲む外周部を具備し、当該外周部は、該半導体層における他方の面、及び他方の電極よりも上側に突出している。
この支持部の一部からなる突出部分は、物理的に、半導体層における他方の面、及び他方の電極を保護することができるものである。
突出している外周部の頂部は、該他方の電極の表面よりも０．２μｍ以上高い位置にあることがよく、さらに、該半導体層の側面はテーパー加工され、該支持部の外周部と少なくとも絶縁体層を挟んで隣接することがよい。
また、該支持部は、金属または合金であることがよい。
また、該半導体層はＩＩＩ族窒化物半導体で構成され、他方の面における凹凸を構成するミクロな表面は、｛１０−１−１｝面群からなる半極性面であることがよい。
発光素子チップの製造方法は、発光素子チップを１枚の成長基板を用いて複数製造する、発光素子チップの製造方法であって、リフトオフ層と、該リフトオフ層上に発光層を有する半導体層とを成長基板上に順次形成するエピタキシャル成長工程と、隣接する発光素子チップに対応する箇所の間において、半導体層及びリフトオフ層が除去され成長基板が露出した分離溝を形成する分離溝形成工程と、分離溝において、分離溝と面した半導体層の側面を少なくとも囲う絶縁体層を形成する絶縁体層形成工程と、半導体層における成長基板と反対側の表面である一方の面に、一方の電極を形成する第１電極形成工程と、半導体層を支持する支持部を半導体層における成長基板と反対側の面上及び分離溝中に形成する支持部形成工程と、リフトオフ層をウェット処理によって除去し、半導体層と成長基板とを分離するリフトオフ工程と、リフトオフ工程によって露出した半導体層の他方の面をエッチングすることにより、当該他方の面の周囲を囲む支持部（分離溝中に形成された支持部の外周部）を、当該他方の面よりも突出させる半導体層エッチング工程と、当該他方の面に凹凸を形成する処理を行う凹凸形成工程と、当該他方の面における前記凹凸上に、他方の電極を形成する第２電極形成工程と、を具備する。
発光素子チップの製造方法は、分離溝形成工程において、分離溝と接する半導体の側面をテーパー加工することが好ましい。
また、発光素子チップの製造方法は、凹凸形成工程において、他方の面をアルカリ溶液を用いてエッチングすることが好ましい。
さらに、支持部形成工程において、支持部に貫通孔が存在するように支持部を形成し、リフトオフ工程において、貫通孔を通して、リフトオフ層をエッチングするエッチング液をリフトオフ層に供給することが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、安全にアセンブリができる発光素子チップ及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の本実施形態に係る発光素子チップの上面図（ａ）とそのＡ−Ａ方向の断面図（ｂ）である。

【図2】本発明の実施形態に係る発光素子チップの製造方法の工程（その１）における断面図（左）、その上面図（右）である。

【図3】本発明の実施形態に係る発光素子チップの製造方法の工程（その２）における断面図（左）、その上面図（右）である。

【図4】本発明の実施形態に係る発光素子チップの製造方法の工程（その３）における断面図（左）、その上面図（右）である。

【図5】本発明の実施形態に係る発光素子チップの製造方法の工程（その３）における断面図（左）、その上面図（右）である。

【図6】本発明の実施例となる発光素子チップの外周付近の断面を斜めから見たＳＥＭ写真である。

【図7】比較例となる発光素子チップの製造方法の工程（その１）における断面図（左）、その上面図（右）である。

【図8】比較例となる発光素子チップの製造方法の工程（その２）における断面図（左）、その上面図（右）である。

【図9】比較例となる発光素子チップの断面図である。

【図10】実施例と比較例の発光素子における発光強度のヒストグラムである。

【図11】発光強度とテーパー角θの関係を測定した結果である。

【図12】実施例と比較例において、蛍光体層を形成した後の上面写真である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明の好適な実施形態となる発光素子チップ、及びその製造方法を図面に基づいて説明する。本発明において、発光素子チップとはアセンブリ前の状態のチップを意味し、アセンブリ後の発光素子とは区別して表記する。

【0017】

図１は、本発明の本実施形態に係る発光素子チップの上面図（ａ）と断面図（ｂ）である。発光素子チップ１０は、支持部１１の上に、発光層１２ａを具備する半導体層１２を有している。支持部１１は、凹形状を有し、この発光素子チップ１０における支持基板となると共に、半導体層１２上の一方の電極と接続される。この発光素子チップ１０が発する光は、図１（ｂ）における上側に発せられる。

【0018】

半導体層１２の一方の面（図１（ｂ）における下側の面）１２ｂは、支持部１１の底部１１ｃに下地層１３を介して接続されている。半導体層１２の一方の面１２ｂは、ｐ型半導体層１２ｃからなり、ｐ型半導体層１２ｃとオーミック接合をするｐ側電極１４が形成されている。半導体層１２の他方の面（図１（ｂ）における上側の面）１２ｄには凹凸構造が形成され、部分的にｎ側電極１５が形成されている。半導体層１２の他方の面１２ｄは、ｎ型半導体層１２ｅからなり、ｎ側電極１５は、ｎ型半導体層１２ｅとオーミック接合をする金属から形成されている。ｎ側電極１５は、図１（ａ）に示されるように、ボンディングワイヤが接続されるボンディングパッド部１５ａと、電流をチップ内に均一に給電させるための補助電極１５ｂを有している。この発光素子チップ１０が上側に発する光はｎ側電極１５により遮られる。ボンディングパッド部１５は、この上でボンディングが行えるためには最低限の面積が必要であるが、補助電極１５ｂの幅は細いことが好ましい。一方、この幅が細い場合には補助電極１５ｂの抵抗値が増大するため、補助電極１５ｂの幅及び高さは、配線抵抗を考慮した上で適宜決定される。

【0019】

また、補助電極１５ｂと半導体層１２を挟んで上下対称となる形で、半導体層１２の一方の面には絶縁体層１６がパターニングされている。上記の構造においては、ｐ側電極１４とｎ側電極１５との間の半導体層１２中を図１（ｂ）の上下方向に電流が流れる。この際、絶縁体層１６をｎ側電極１５と上下対称に設けることによって、ｎ側電極１５直下への電流の流れは制限されるため、遮光されるｎ側電極１５直下の半導体層１２からの発光が制限され、遮光されていない箇所の発光強度をその分高めることができ、かつ発光の面内均一化にも寄与する。

【0020】

また、支持部１１の外周部（支持部外周部１１ａ）は、半導体層１２を取り囲み、かつ半導体層１２の他方の面１２ｄ、ｎ側電極１５よりも突出し、より高い位置に設定される（図１（ｂ）において上側となっている）。なお、絶縁体層１６は、半導体層１２の周辺端部も覆って形成されており、これにより、支持部１１とｎ型半導体層１２ｅとは電気的に絶縁される。

【0021】

支持部１１における支持部外周部１１ａの頂部１１ｂは、ｎ側電極１５の表面よりも例えば０．２μｍ以上高い位置にある。また、半導体層１２の表面におけるｎ側電極１５以外の箇所は保護膜１７で覆われている。

【0022】

半導体層１２は、ｎ型ＧａＮ系窒化物層（ｎ型半導体層：ｎ型層）１２ｅ、ｐ型ＧａＮ系窒化物層（ｐ型半導体層：ｐ型層）１２ｃの間に発光層１２ａを備えている。発光層１２ａは、例えばＧａＮ系窒化物からなる多重量子井戸層（ＭＱＷ）等、高い発光効率をもつ層である。この半導体層１２の構成は通常のＬＥＤに使用されるものと同様である。

【0023】

絶縁体層１６、保護膜１７は、共にＳｉＯ_２等から形成される。支持部１１は、接合法や湿式成膜法（メッキ等）で形成される材料（例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ））等で構成される。下地層１３は、例えばメッキのシード層となるニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、Ｃｕ等（以上、Ｃｕメッキの場合）、Ｎｉ、パラジウム（Ｐｄ）、Ａｕ、Ｐｔ等（以上、Ｎｉメッキの場合）で構成される。ただし、下地層１３を、適宜これらの材料を含んだ積層構造とすることもできる。

【0024】

ｐ側電極１４の材料としては、ｐ型層１２ｃに対してオーミック接続をとれる材料として、例えばＡｇ、Ｒｈ、Ｒｕ等の単体金属、もしくはこれらを含む合金や積層構造を用いることができる。また、Ａｕ−Ｎｉ合金やＰｔ、Ｐｄ単体及びこれらの合金も用いることができる。ただし、ｐ側電極１４は光の反射層としても機能し、この観点においては、可視光の反射率が８５％以上と高いＡｇ及びその合金系、あるいは紫外線領域での反射率の高いＲｈ、Ｒｕが、用途に応じて特に好ましく用いられる。この場合、半導体層１２（ｐ型層１２ｃ）と接する側をこうした材料で構成することにより、反射率やコンタクト抵抗を小さくすることができる。

【0025】

図１（ａ）に示されるように、半導体層１２の平面形状は矩形であり、支持部１１の凹部にこの半導体層１２が嵌合して収容された形状となっている。

【0026】

半導体層１２の他方の面１２ｄには凹凸構造が形成されている。他方の面１２ｄのマクロな表面（凹凸が平均・平坦化された場合の表面）は、例えば（０００−１）Ｎ極性面である。一方、凹凸表面を構成するミクロな表面は｛１０−１−１｝面群からなる半極性面となっている。すなわち、この凹凸は、微小面積をもった｛１０−１−１｝面群からなる半極性面によって構成されている。この点の詳細は、後述する製造方法で説明する。

【0027】

発光素子チップ１０は、上記の構成のように、支持部１１における支持部外周部１１ａが、凹凸構造をした半導体層１２の他方の面１２ｄ及び他方の電極１５の表面よりも突出している。それにより、アセンブリ時にｎ側電極１５（特に補助電極１５ｂ）が直接コレットや作業台等の表面に接触することがないので、傷、打痕が発生しにくくなり、通電不良を抑制することができる。さらに、半導体層１２の凹凸表面１２ｄや発光部での欠けやクラックを抑制することができる。また、光取り出し面や発光部の保護の観点からも、安全にアセンブリができる。ここで、後述するように、支持部１１と支持部外周部１１ａとは一体で形成される。半導体層１２における他方の面１２ｄやｎ側電極（他方の電極）１５よりも上側に突出する部材を支持部１１に後で接合して形成することも可能ではあるが、製造工程が複雑になり、かつその強度にも問題が出るため、好ましくない。一体的に支持部１１と支持部外周部１１ａとが形成されることにより、製造工程が単純化され、かつこの機械的強度を高くすることができる。

【0028】

また、従来の平坦な支持部を用いた場合では発光層から横方向へ放出する光は、横方向へと漏れてしまい、光を十分効果的に取り出すことはできなかった。これに対し、この発光素子チップ１０においては、発光層１２ａから側面に達した光を、支持部外周部１１ａで反射させることによって光を十分効果的に取り出すことができる。その場合、半導体層１２と絶縁体層１６を介して接する支持部１１の凹部の内側のテーパー角度は１０°から８０°の範囲で傾斜していることが好ましい。この角度の設定方法については後述する。なお、この場合のテーパー角度θは、図１（ｂ）に示すように定義される。

【0029】

次に、本発明の本実施形態に係る発光素子チップ１０の製造方法について説明する。この発光素子チップ１０において用いられる半導体層１２は、成長基板上にエピタキシャル成長することによって得られる。ただし、実際に製造される発光素子チップ１０においては、この成長基板は除去され、成長基板があった側と反対側に成長基板とは異なる支持部１１が接続される。また、図１の構造が１枚の大きなウェハ（成長基板）を用いて多数形成され、最後に個々の発光素子チップ１０が分離されて得られる。

【0030】

図２〜５は、上記の発光素子チップ１０を製造する工程における形態の断面図（左側）、その上面図（右側）である。ここで、この断面図は図１（ｂ）に対応した箇所を示している。また、その上面図は、隣接する発光素子チップ１０の２チップ分を含む領域について示している。

【0031】

まず、図２（ａ）に示されるように、成長基板２０上に、リフトオフ層２１、ｎ型ＧａＮ層（ｎ型半導体層：ｎ型層）１２ｅ、発光層１２ａ、ｐ型ＧａＮ層（ｐ型半導体層：ｐ型層）１２ｃを順次成膜する（エピタキシャル成長工程）。成長基板２０としては、サファイア基板やＡｌＮテンプレート基板（サファイアの表面にＡｌＮ層を有する基板）が特に好ましく用いられる。ｎ型層１２ｅ、発光層１２ａ、ｐ型層１２ｃの成膜は、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）で行われ、ｎ型層１２ｅにはドナーとなる不純物が、ｐ型層１２ｃにはアクセプタとなる不純物がそれぞれドーピングされる。これらの層は、ＧａＮに限らず、ＩＩＩ族であるアルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）やホウ素（Ｂ）などを含む組成のものであってもよい。

【0032】

また、リフトオフ層２１としては、例えばクロム（Ｃｒ）を用いることができる。リフトオフ層２１の成膜は、スパッタリング法、真空蒸着法等により行うことができる。なお、リフトオフ層２１の形成後ｎ型層１２ｅの成長前に、窒化処理、例えばアンモニア雰囲気で加熱することにより、リフトオフ層２１を窒化させ、例えば窒化クロム層（金属窒化物層：ＣｒＮ層）とすることができる。この場合、より良好な特性の半導体層１２を得ることができると共に、後述するリフトオフ工程も容易となる。

【0033】

次に、図２（ｂ）に示されるように、成長基板２０上において、個々の発光素子チップ１０に対応する半導体層１２を分離する分離溝を形成する（分離溝形成工程）。この工程は、半導体層１２（ｐ型層１２ｃ）上にマスクを形成した後にドライエッチングを行い、マスクで覆われた領域（素子領域）以外における半導体層１２、リフトオフ層２１を除去することにより行われる。すなわち、このドライエッチングによって形成された分離溝により、図２（ｂ）右側においては、平面視における矩形形状の領域が複数形成される。

【0034】

この際、ドライエッチングの条件、例えばガス種や圧力、エッチング速度などを調整することにより、ドライエッチングの異方性を調整することができる。これによって、半導体層１２端部のテーパー角θを調整することができる。この際、このテーパー角θは、１０°〜８０°の間とすることが好ましい。なお、こうしたテーパー角の調整はウェットエッチングでは困難であり、かつウェットエッチングでは傾斜の向きが図２（ｂ）とは逆の逆テーパーとなりやすいため、この工程においてはドライエッチングを用いることが特に好ましい。

【0035】

次に、図２（ｃ）に示されるように、分離溝において露出したリフトオフ層２１の側面を塞ぐように、充填剤２３を分離溝に充填する（分離溝充填工程）。充填剤２３は、後述するリフトオフ工程によってエッチングできる材料で構成され、例えばリフトオフ層２１と同様にＣｒとすることができる。あるいは、有機溶剤等を用いて後で容易に除去することができる材料を用いることができる。充填剤２３は、分離溝で露出したリフトオフ層２１が少なくとも部分的に覆うように形成される。

【0036】

次に、図２（ｄ）に示されるように、絶縁体層１６を形成する（絶縁体層形成工程）。絶縁体層１６は、前記の通り、ｐ型層１２ｃ上では、ｎ側電極１５と対向する位置に形成される。また、半導体層１２の周囲も覆うように形成される。ただし、分離溝の中（半導体層１２の間）において、部分的に絶縁体層開口１６ａが形成される。絶縁体層開口１６ａ中においては、前記の充填剤２３が露出する。絶縁体層１６の成膜は、例えばＣＶＤ法等によって行うことができ、その後にマスクを形成、ドライエッチングすることによって図２（ｄ）の形態でパターニングすることができる。なお、絶縁体層１６は半導体層１２と比べて充分に薄い。また、ｐ型層１２ｃ上におけるパターンは、後述するｎ側電極１５（ボンディングパッド部１５ａ及び補助電極１５ｂ）のパターンと対応する。

【0037】

次に、図２（ｅ）に示されるように、露出したｐ型層１２ｃの表面を覆うように、ｐ側電極（一方の電極）１４を形成する（第１電極形成工程）。ｐ側電極１４の材料としては、ｐ型層１２ｃに対してオーミック接続をとれる材料として、例えばＡｇ、Ｒｈ、Ｒｕ等の単体金属、もしくはこれらを含む合金や積層構造を用いることができる。また、Ａｕ−Ｎｉ合金やＰｔ、Ｐｄ単体及びこれらの合金も用いることができる。ただし、ｐ側電極１４は光の反射層としても機能し、この観点においては、可視光の反射率が８５％以上と高いＡｇ及びその合金系、あるいは紫外線領域での反射率の高いＲｈ、Ｒｕが、用途に応じて特に好ましく用いられる。これらの材料をスパッタリング等によって形成した後に、リソグラフィ（マスク形成）、エッチングを行うことによって、図２（ｅ）に示されるようなパターニングを行うことができる。あるいは、マスク形成を行った後にこれらの材料を成膜し、後でマスクを除去することによっても同様のパターニングを行うことが可能である。

【0038】

次に、図３（ｆ）に示されるように、絶縁体層開口１６ａ中に、厚いフォトレジストからなるレジスト層（マスク）１００を形成する（開口部保護工程）。このレジスト層１００の厚さは、後で形成される支持部１１よりも厚くする。この工程は、リソグラフィにより行うことができる。なお、レジスト層１００の代わりに、後述する支持部形成工程の際にマスクとして機能し、かつリフトオフ工程の前に容易に除去できる材料を用いることもできる。

【0039】

次に、図３（ｇ）に示されるように、支持部１１をメッキによって形成する（支持部形成工程）。この際には、まず、レジスト層１００が形成された以外の箇所に薄い下地層１３を蒸着等によって形成した後に、これをシード層としてメッキ等によって支持部１１を厚く形成する。支持部１１は、導電性の材料をレジスト層１００以外の領域、特に半導体層１２における成長基板２０と反対側の上部や分離溝を全て充填するように形成される。

【0040】

下地層１３は、半導体層１２、ｐ側電極１４との間における高い密着性をもち、かつメッキのシード層となりうる材料で構成される。また、下地層１３は積層構造を具備していてもよいが、少なくともその半導体層１２側は、後述するリフトオフ工程や保護膜形成工程におけるエッチングに耐えうる材料であることが好ましい。また、ｐ側電極１４と同様に、下地層１３に高い反射率をもたせる場合には、シード層となる層と、高い反射率をもつ反射層との積層構造とすることもできる。この場合、半導体層１２側となる反射層としては、例えばＲｈ、Ｒｕ等の白金族を用いることができ、この上にシード層を形成することができる。シード層としては、支持部１１の材料としてＮｉを用いる場合（Ｎｉメッキ）はＰｄを用い、Ｃｕを用いる場合（Ｃｕメッキ）はＰｔ／Ｃｕを用いることが好ましい。また、Ｎｉメッキの際には、他にもＮｉ、Ａｕ、Ｐｔなどが用いられ、Ｃｕメッキの際にはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ）等が用いられる。あるいは、これらの金属の組合せの合金や積層構造であってもよい。

【0041】

また、メッキにより形成される支持部１１の材料としては、少なくともリフトオフ層２１、充填剤２３とは異なる材料であり、リフトオフ工程によってエッチングされない材料として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ等を用いることができる。このメッキとしては、図示されるような充分な厚さをもった支持部１１が形成できる方法であれば、乾式メッキ、湿式メッキのいずれも用いることができる。また、湿式メッキであれば、電解メッキ、無電解メッキのいずれも用いることができる。

【0042】

次に、図３（ｈ）に示されるように、レジスト層１００を除去した後に、化学的処理によってリフトオフ層２１及び充填剤２３を除去する（リフトオフ工程）。選択ウェットエッチング処理によって、ｎ型ＧａＮ層１２ｅ、ｐ型層１２ｃ、支持部１１等に悪影響を与えずに、この工程を行うことができる。この工程は、特開２００９−５４８８８号公報等に記載されたケミカルリフトオフとして知られる工程と同様である。充填剤２３がリフトオフ層２１と同じ材質で構成される場合には、充填剤２３とリフトオフ層２１の除去を同時に行うことができる。充填剤２３がリフトオフ層２１のエッチング液でエッチングされない場合には、初めに充填剤２３をエッチングした後にリフトオフ層２１のエッチングを行えばよい。レジスト層１００が存在した箇所には下地層１３、支持部１１が形成されていないため、支持部１１には、この箇所に対応した貫通孔が形成されている。リフトオフ工程においては、この貫通孔からエッチング液が供給されることによって充填剤２３、リフトオフ層２１が除去される。なお、図示された例では、絶縁体層開口１６ａは上面図において縦横に隣接する発光素子チップの間に形成したが、リフトオフ工程が行われる限りにおいて、絶縁体層開口１６ａの位置、形状は任意である。例えば、分離溝の交差点において、十字形状の絶縁体層開口１６ａを形成し、この中にレジスト層１００を形成してもよい。また、絶縁体層開口１６ａは、リフトオフ工程が行える限りにおいて、全ての発光素子チップ間の隙間に形成する必要はない。

【0043】

この工程により、成長基板２０と半導体層１２とが分離され、半導体層１２のｎ型層１２ｅで構成された下面（他方の面）が露出する。この面は、ｎ型層１２ｅの上面側とは逆の（０００−１）Ｎ極性面となる。以降は成長基板２０は除去されるため、支持部１１が半導体層１２等の支持基板となる。以下では、便宜上、図４（ｉ）に示されるように、上下関係を上下関係を反転させて図１と同様の向きとして説明する。また、以降では分離された成長基板２０は不要である。

【0044】

この状態で、図４（ｊ）に示されるように、露出したｎ型層１２ｅを所定の深さだけ一様にエッチングする（半導体層エッチング工程）。これにより、ｎ型層１２ｅの表面を、その周囲にある絶縁体層１６や支持部１１よりも低くする。このエッチングは、例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスと三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）ガスを用いたドライエッチングで行うことができる。このエッチングは、後述する異方性エッチングとは異なり、等方性エッチングとすることが好ましい。この場合、エッチング後のｎ型層１２ｅの表面は、リフトオフ工程直後と変わらず平坦であり、（０００−１）Ｎ極性面である点は変わらない。

【0045】

次に、図４（ｋ）に示されるように、ｎ型層１２ｅ表面に対して異方性エッチングを行うことにより、この表面に凹凸を形成する（凹凸形成工程）。ここで、異方性ウェットエッチングとは、特定の面方位に対して選択的にエッチングが進行するウェットエッチングである。このため、異方性エッチングされる前のマクロな表面がこの特定の面方位と異なる場合には、半導体層エッチング工程後のようにエッチング後の表面は平坦にならず、この特定の面で構成されたミクロな表面をもった凹凸がエッチング後に多数形成される。この特定の面を、例えば、半極性の｛１０−１―１｝面群とすることができる。

【0046】

この異方性ウェットエッチングには、アルカリ性のエッチング液、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液や、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液、あるいは両者の混合アルカリ溶液を用いることができる。溶媒としては水（Ｈ２Ｏ）やグリコールを用いることができる。この際、ＯＨ−イオンがＧａＮやＡｌＧａＮのＩＩＩ族原子（Ｇａ、Ａｌ）を酸化することでエッチングが起こる。特にＧａＮの場合、Ｇａ極性面側ではＧａ原子の下に３つの窒素原子が存在するため、ＯＨ−イオンはＧａを酸化できない。一方、窒素極性面側ではＧａ原子の下には１つの窒素原子しか存在しないので、ＯＨ−はＧａ原子を酸化することができる。このような、アルカリ性のエッチング液を用いて加温など適切な条件下で行う異方性ウェットエッチング処理により、選択的に（０００−１）Ｎ極性面がエッチングされる。エッチング後の表面には六方晶を反映した六角形の底面を有する六角錐状の凸部が多く形成される。なお、上記の理由から、このような異方性エッチングは、同じ（０００−１）面でも、窒素極性面に起こり、Ｇａ極性面はほとんどエッチングされない。このエッチングにおいては、Ｇａ極性面では、転位が存在する場合に六角錘状のピットとして観察される。以上の点については、例えば国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００７６１１の明細書に記載されている。

【0047】

なお、この凹凸が形成されるため、ｎ型層１２ｅが露出した表面積は平坦な窒素極性面（異方性エッチング前）に比べ、凹凸の大きさを問わず約２倍となる。それにより、平面方向の電極寸法が同じであっても、ｎ型電極１５との実効接触面積が増えるので、接触抵抗値も低減される。凹凸の大きさは、エッチング液の濃度や温度、時間の条件によって制御できるため、上記の接触抵抗値の低減だけでなく、スネルの法則を用いた光取り出し効率の向上に適した大きさとすることが好ましい。例えば、六角錐で構成される凸部の高さを０．３〜４．５μｍの程度とすることが好ましい。

【0048】

次に、図４（ｌ）に示されるように、凹凸が形成された状態のｎ型層１２ｅの表面に、ｎ側電極１５を形成する（第２電極形成工程）。ｎ側電極１５の材料としては、例えばＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ（Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕの順で積層した構造）を用いることができる。あるいは、この半極性面に対して有効であると本発明者等が
ＰＣＴ出願（国際出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００７６１１）で報告した構成を用いることができる。また、前記の通り、ｎ側電極１５は、ボンディングパッド部１５ａと、格子状にパターニングされた補助電極１５ｂとを具備する。ｎ側電極１５の成膜方法、パターニング方法は、ｐ側電極１４と同様である。ｎ型層１２ｅの表面は前記の通りの半極性面で構成され、ｎ側電極１５とｎ型層１２ｅとの間のオーミック性は良好であるため、コンタクト抵抗を小さくすることができる。また、前記の通り、補助電極１５ｂによって発光の面内均一性を高めることができる。

【0049】

その後、図５（ｍ）に示されるように、保護膜１７を、ｎ側電極１５がある箇所以外の上面全面に形成する（保護膜形成工程）。保護膜１７としては、絶縁体層１６と同様にＳｉＯ_２を用いることができる。その成膜方法も同様である。そのパターニングにおいては、図５（ｍ）の上面全面に保護膜１７を成膜した後で、ｎ側電極１５がある箇所のみをエッチングすればよい。あるいは、第２電極形成工程の前に保護膜形成工程を行い、ｎ側電極１５が形成されるべき領域の保護膜１７を予め除去してからｎ側電極１５を形成してもよい。その際、図５（ｍ）の断面図（左）におけるｎ側電極１５の最大高さは、その周囲の支持部１１等の最大高さよりも０．２μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、更に好ましくは１．０μｍ以上低くすることが好ましい。これにより、アッセンブリ時に発光面（ｎ側電極１５や、保護膜１７で覆われたｎ型層１２ｅ表面）にコレットや治具等が接触することを抑制することができる。この表面高さは、半導体層エッチング工程と凹凸形成工程におけるエッチング時間の調整によって適宜設定することができる。

【0050】

最後に、図５（ｎ）に示されるように、分離溝中における支持部１１等を切断し、個々の発光素子チップ１０を分断する（チップ分離工程）。これにより、一枚のウェハから多数の発光素子チップ１０を得ることができる。

【0051】

上記の製造方法によって、図１の構成の発光素子チップ１０を複数製造することができる。

【0052】

ここで、特にＧａＮ等においては、厚いｐ型層１２ｃを得ることは一般には困難であり、かつ正孔の移動度は電子の移動度よりも低いため、一般に、ｐ型層１２ｃの抵抗率はｎ型層１２ｅの抵抗率よりも高い。このため、発光素子チップの順方向抵抗を減少させるためには、ｐ側電極１４の面積を大きくすることが好ましい。一方、ｎ側電極１５によって光は遮られるため、発光が取り出される面側に設けられた電極の面積は小さくすることが好ましい。このため、図１の構成のように、発光を取り出す面側に小面積のｎ側電極１５を形成することが、順方向抵抗を小さく、かつ発光効率を高くするためには好ましい。

【0053】

また、上記の製造方法によれば、支持部外周部１１ａは発光面（ｎ側電極１５や、保護膜１７で覆われたｎ型層１２ｅ表面）よりも高くなるため、発光面が保護されることは前記の通りである。また、前記の通り、上記の凹凸や電極の構成によって、電極抵抗を低減させ、かつ光の取り出し効率を高くすることができきる。この保護の効果は、こうした凹凸表面上に電極が形成された構成の場合に特に顕著である。

【0054】

更に、突出した支持部外周部１１ａは、側方に発せられた光を上方に反射させる反射鏡としての機能ももつ。このため、この発光素子チップの発光効率を特に高めることができる。この際、支持部外周部１１ａのテーパー角度は半導体層１２の側壁のテーパー角度と等しい。このテーパー角度θは、分離溝形成工程における半導体層１２のドライエッチング条件によって適宜設定することが可能である。

【0055】

なお、上記の製造方法においては、レジスト層１００を用いて支持部１１に貫通孔が形成される構成とし、リフトオフ工程においてこの貫通孔を利用してリフトオフ層２１等の除去が行える形態とした。この貫通孔は、リフトオフ層２１に対して垂直な方向に形成され、これによってエッチング液が効率的にリフトオフ層２１まで供給され、高効率でリフトオフ層２１のエッチングを行うことができる。このため、こうした形態の貫通孔をリフトオフ工程の前において支持部１１に設けることは特に好ましい。また、この貫通孔の形成により支持部１１と半導体層１２との間の応力を緩和して半導体層１２にクラック等が発生することも抑制できる。上記の例では、貫通孔の位置は絶縁体層開口１６ａとレジスト層１００の位置で決定されるが、貫通孔を通してリフトオフ層２１等の除去が行える限りにおいて、その形成方法や位置は任意である。

【0056】

なお、図２〜図５に示す製造方法においては、ｎ型層とｐ型層からなる半導体層を成長用基板上に順次成長してから、この成長用基板を除去した。こうした工程を行う理由は、ｐ型層とｎ型層の積層構造が形成された後に、ｐ側電極とｎ側電極をそれぞれこの半導体層の異なる面側から取り出すためである。この半導体装置がこのｐｎ接合を利用した発光ダイオードあるいはレーザーダイオードである場合には、こうした構成により電極抵抗が低くなり、順方向抵抗が低く高い発光効率を得ることができる。こうした構成は、発光ダイオードやレーザーダイオードに限定されず、この半導体層の主面と垂直な方向に電流が流されて動作する半導体装置全般にとって有効である。また、ｎ型層とｐ型層との間に他の層が形成されている場合でも同様である。

【0057】

また、上記のリフトオフ工程においては、成長基板２０を除去するためにケミカルリフトオフを用いていた。周知のように、成長基板２０を除去するためには、この他にも、レーザー光をリフトオフ層２１に吸収させることによってリフトオフ層２１を除去するレーザーリフトオフという方法も用いることができる。しかし、レーザーリフトオフを用いる場合においては、半導体層１２周囲の反射層となる層（下地層１３、支持部外周部１１ａ）で、このレーザー光も反射されるため、ウェハにおける全ての箇所におけるリフトオフ層を一様に除去することは困難である。このため、こうした反射層が予め形成された状態においては、上記のケミカルリフトオフを用いることがより好ましい。特に、半導体層１２端部にテーパー角を有する場合には、レーザーリフトオフを用いた一様なリフトオフはより困難である。

【0058】

また、上記の例では、ＩＩＩ族窒化物半導体としてＧａＮを用いた場合について記載したが、極性に関わる結晶構造、特に（０００−１）Ｎ面の構成と半極性面の形成については、他のＩＩＩ窒化物半導体、例えばＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等についても同様である。従って、上記の構造や製造方法はこれらに対しても同様に有効であることは明らかである。

【0059】

なお、上記の実施形態においては、成長基板２０として、サファイア基板やＡｌＮテンプレート基板を用いて説明したが、成長基板２０としては、それらの基板以外にも、リフトオフ層２１等を介して良質のＧａＮやＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＩｎＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体（ｎ型層１１ａ、発光層１１ｂ、ｐ型層１１ｃ）を成長させることができるものであれば、他の材料、例えばＳｉＣやＳｉ基板等を用いることも可能である。

【0060】

なお、上記の例では、半導体層１２を、いずれもＧａＮ系材料からなるｎ型層１２ｅ、発光層１２ａ、ｐ型層１２ｃで構成されるものとして説明した。しかしながら、この他の場合であっても、同様の効果を奏することは明らかである。例えば、単純なｐｎ接合を利用したダイオードや、各種半導体デバイスも同様に製造できることも明らかである。この際、上記の例では成長基板上にｎ型層、ｐ型層を順次形成したが、ｎ型層、ｐ型層の順序が逆転していても同様である。また、ｎ型層やｐ型層はＧａＮではなく、他のＩＩＩ族窒化物半導体、例えばＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）としてもよい。

【0061】

（実施例）
以下に、実際に上記の構成を具備する発光素子チップを製造した結果について説明する。まず、サファイア基板（成長基板２０）上に、リフトオフ層２１（Ｃｒ及びこれが窒化されたＣｒＮ、厚さ１８ｎｍ）を形成後、ｎ型層１２ｅ（ｎ型ＧａＮ、厚さ７μｍ）、ＩｎＧａＮのＭＱＷ発光層１２ａ（厚さ０．１μｍ）、ｐ型層１２ｃ（ｐ型ＧａＮ、厚さ０．２μｍ）からなる半導体層１２を形成した（エピタキシャル成長工程）。そして、ドライエッチング法により半導体層１２の一部を除去し、ｐ型層１２ｃの上面が１辺１０００μｍの四角形からなる個々の素子領域を分離する分離溝を形成した（分離溝形成工程）。ここで、半導体層１２端部のテーパー角度θは約４０°とした。素子間のピッチは１２５０μｍとした。分離溝の形成は、サファイア基板を０．２μｍエッチングするまで行い、サファイア基板が露出したことを確認した。露出したサファイア基板表面に、露出したリフトオフ層２１及びｎ型層１２ｅの一部の側面を覆うことのできる厚さのＣｒ層（厚さ４００ｎｍ）を、レジストパターンを用いたリフトオフにより形成した（分離溝充填工程）。

【0062】

この構成の表面全面に絶縁体層１６（ＳｉＯ_２、厚さ３５０ｎｍ）を形成し、Ｃｒ層上の一部（絶縁体層開口１６ａ）および素子領域のｐ型層１２ｃ上の一部をバッファードフッ酸（ＢＨＦ）により除去した（絶縁体層形成工程）。絶縁体層開口１６ａは、素子領域の四辺に位置する分離溝の中央部の、幅７０μｍ、長さ９００μｍの部分とした。ｐ型層１２ｃ上の絶縁体層１６は、ｎ側電極１５における補助電極１５ｂの位置に対向する位置を残し、ｐ型層１２ｃの面積８０％を露出させた。その後、露出したｐ型層１２ｃ上にｐ側電極１４（Ａｇ、厚さ０．２μｍ）を形成した（第１電極形成工程）。このとき、ｐ側電極１４とｐ型層１２ｃの外周に位置する保護層１７との間には１０μｍの隙間を設けた。

【0063】

更に、絶縁体層開口１６ａ中で露出した充填剤２３（Ｃｒ層）をフォトレジストを用いてカバーし、ｐ側電極１４と絶縁体層１６上、及びこれらの隙間のｐ型層１２ｃ上に、下地層１３（Ｎｉ（１００ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）／Ｃｕ（０．２μｍ））を形成した。その後、フォトレジストを除去することにより、図３（ｇ）における下地層１３を得た。前記の隙間にある下地層１３は、Ａｇからなるｐ側電極１４の拡散を防ぐ役割も有している。Ａｇ以外の拡散しにくい金属を使用する場合はこの隙間は必ずしも必要ではない。

【0064】

その後、露出したＣｒ層上の一部に、幅７０μｍ、長さ９００μｍ、厚さ１００μｍの厚膜レジスト（レジスト層１００）を形成した（開口部保護工程）。

【0065】

その後、硫酸銅系の電解液を用いて下地層１３をシードとして、半導体層表面の接続層表面からの厚さ１５０μｍのＣｕからなる支持部１１を電気メッキにより形成した（支持部形成工程）。なお、支持部１１はサファイア基板の全域にわたり一体的に形成されている。

【0066】

その後、アセトンを用いて厚膜レジストを溶解した。これにより、支持部１１表面からサファイア基板上の充填剤２３（Ｃｒ層）まで貫通する穴または溝が形成された。その後、ＣｒならびにＣｒＮが選択的にエッチングされるＣｒエッチング液に浸漬し、この貫通穴および溝を経由してエッチング液をＣｒ層およびリフトオフ層であるＣｒＮ層２１に供給してリフトオフ層２１を溶解することにより、サファイア基板２０を剥離した（リフトオフ工程）。

【0067】

その後、リフトオフされた面のｎ型層１２ｅを一様にドライエッチングした（半導体層エッチング工程）。このエッチングにより、ｎ型層１２ｅは厚さ７μｍから厚さ５μｍまでエッチングされた。さらに、ＫＯＨ水溶液（６ｍｏｌ／Ｌ）に６０℃で３０分浸漬することにより、凹凸の底と頂点との間の高さが０．４〜１．５μｍの様々なサイズの六角錘形状を有する凹凸を表面に形成した（凹凸形成工程）。この際、ｎ型層１２ｅの最頂点からの厚さは３．５μｍとされた。その後、保護膜１７（ＳｉＯ_２）を０．２μｍ成膜し（保護膜形成工程）、ｎ側電極１５が形成されるべき箇所における保護膜１７をＢＨＦでエッチングして除去し、ｎ型層１２ｅの表面を露出させた。六角錘形状の表面を有するこのｎ型層１２ｅの表面に、前記の絶縁体層１６のパターンに対応した補助電極１５ｂとボンディングパッド部１５ａをもったｎ側電極１５（Ｔｉ/Ｎｉ/Ａｕ、厚さ１．５μｍ）を形成した（第２電極形成工程）。完成後の発光素子チップの外周部付近の断面を斜めからみたＳＥＭ写真を図６に示す。

【0068】

最終的に、ｎ型層１２ｅの表面（六角錘の頂点）と、凹形状となったＣｕ製支持部１１（正確には保護膜表面）の頂部１１ｂ表面との高さの差は約２μｍ（１．８μｍ以上）となった。

【0069】

平コレットを用いて本実施例の発光素子チップ１０を１万個用いてアセンブリ試験を行った。コレットと発光素子チップ１０との接触面は支持部外周部１１ａであり、コレットがｎ側電極１５およびｎ型層１２ｅの表面に接触することがないため、上部電極１５およびｎ型層１２ｅの表面に対する傷や打痕が発生することはなかった。

【0070】

（比較例）
ここでは、比較例として、実施例のような支持部外周部１１ａをもたない構造の発光素子チップを製造した。この製造は、開口部保護工程における半導体層間の分離溝をすべてフォトレジストで埋め、他の工程は同様に行うことによって製造された。図７は、この製造方法における開口部保護工程（ａ）、支持部形成工程（ｂ）、リフトオフ工程（ｃ）における形態を実施例と同様に示す図である。また、図８には、その凹凸形成工程（ｄ）、保護膜形成工程（ｅ）における形態を同様に示す。開口部保護工程よりも前の工程については、実施例と同様であり、リフトオフ工程よりも後の工程で図８に示されていない工程における形状は、図７（ｄ）（ｅ）に示された形状に応じた形状となっている。

【0071】

すなわち、比較例においては、半導体層１２の周囲に支持部１１（支持部外周部１１ａ）が形成されない図９に示された断面構造の発光素子チップが得られる。この構造の発光素子チップにおいては、外周部で上側に突出した支持部１１（支持部外周部１１ａ）が形成されない以外の点については、その構造（半導体層１２等）は実施例と同様であり、各製造工程の条件（例えば分離溝形成工程における半導体層１２のドライエッチング条件等）も同様である。なお、図９においては、絶縁体層１６及び保護膜１７が半導体層１２よりも上側に突出しているように便宜上記載しているが、実際にはこの突出した部分は薄膜状態であり、これを機械的に支持する構造も存在しない。このため、図９に示された発光面周辺の絶縁体層１６及び保護膜１７の状態が製造工程時あるいはアセンブリ時において維持されることは実際にはありえない。すなわち、この突出した絶縁体層１６及び保護膜１７が上記の支持部外周部１１ａのような発光面の保護機能をもつことはない。

【0072】

平コレットを用いてこの比較例の発光素子チップを１万個用いてアセンブリ試験を行った。その結果、１万個中１５１個にｎ側電極の傷または欠けが観察された。また、１万個中５８個において、半導体層へのクラックが観察された。以上の結果より、本発明によると、アセンブリ時にｎ側電極１５（特に補助電極１５ｂ）における傷、打痕が発生せず、半導体層に衝撃も加えることなく、安全にアセンブリができることがわかった。

【0073】

（出力特性例）
実施例に係る発光素子チップをアセンブリした１０００個の発光素子を、定電流電源を用いて、３５０ｍＡの電流を流し、発光させた。なお、発光素子チップの周囲には反射カップ・樹脂レンズ等、発光素子チップ自身以外で発光効率に影響を与える構造は形成していない。実施例と比較例の素子における室温での軸上発光出力の発光強度のヒストグラムの実測結果を図１０に示す。実施例の発光素子では８０％以上の発光素子が３８０ｍＷ〜４１０ｍＷの発光出力を示している。これに対して、比較例の発光素子では、７０％の発光素子が３５０ｍＷ〜３８０ｍＷの発光出力を示していた。この結果は、従来の平坦な支持部が用いられた比較例の発光素子チップでは、図９に示されるように、発光層から横方向へ放出される光がそのまま横方向へと漏れ、光を十分効果的に上側に取り出すことができなかったことを示している。一方、実施例の発光素子チップでは、発光層１２ａから側面に達した光が、支持部外周部１１ａで反射されることによって光を上側に効果的に取り出すことができる。すなわち、実施例の発光素子チップは、発光素子チップ自身で、軸上発光出力を向上させることがわかった。

【0074】

（テーパー角の効果）
前記の通り、半導体層あるいは支持部外周部のテーパー角θは、分離溝形成工程におけるドライエッチング条件によって制御することができる。また、このテーパー角θは、光の取り出し効率に影響を与える。図１１は、図１（ｂ）の鉛直方向における発光出力（軸上出力向上比率：θ＝０°の場合を１．０としている）とθとの関係を実測した結果である。この結果より、θ＞０とすることによって発光出力が増大し、θ＝５５°程度で最大値をとる。なお、θが９０°に近づいた場合には、発光面積が同等である場合には発光チップ全体の面積が大きくなるため、好ましくない。

【0075】

（蛍光体量の低減）
上記の構成の発光素子チップあるいは発光素子は、半導体層１２の材料構成で決まる単色の光を発する。これに対して、この発光素子チップの発光面上に蛍光体層を形成することにより、この蛍光体が発する光と半導体層が発する光とが混合された光を得ることができる。疑似白色を得るために、青色を発する発光素子に、この蛍光体として黄色を発するＹＡＧを使用した場合について以下に説明する。

【0076】

この蛍光体層は、塗布後焼成することによって発光面上に形成されるが、半導体層の発光が取り出される箇所の全てをこの蛍光体層で覆うことが必要となる。図１２は、実施例の発光素子チップ（ａ）と比較例の発光素子チップ（ｂ）において、この蛍光体層２００を形成した後の上面写真である。実施例（ａ）では、上面における蛍光体層２００の厚さは７０μｍ程度である。また、側面から光が発せられることはないため、側面側に蛍光体層２００を形成する必要はない。また、図１から明らかなように、実施例では発光面の外周部が高くなっているため、液状の蛍光体材料を塗布する際に、外側に蛍光体材料が流れ出ることが表面張力によって抑制された。

【0077】

一方、比較例では、例えば特開２００８−１３５５３９号公報に記載されるように、側面にも蛍光体層２００を形成することが必要となる。そのため、使用する蛍光体材料の量が実施例と比べて多くなり、使用量は実施例の約３倍となった。更に、均一な発光を得るためには、蛍光体層２００の厚さは全ての箇所で均一とすることが必要である。このように上面と側面に蛍光体層を形成する場合には、全ての箇所の厚さを均一とすることは困難である。一方、実施例においては、発光面周囲が堤防のように高くされた構造であり、かつこの内部にのみ蛍光体層２００を形成すればよいため、この内部で蛍光体層２００の厚さを均一とすることは容易である。よって、実施例の発光素子チップは、高価な蛍光体の使用量を抑え、かつ発光色の調整を容易にすることができる。

【0078】

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本発明に係る発光素子チップ及びその製造方法は、ＬＥＤ光学系素子とＬＥＤ光学系素子を製造する方法に利用される。

【符号の説明】

【0080】

１０ 発光素子チップ
１１ 支持部
１１ａ 支持部外周部
１１ｂ 頂部
１２ 半導体層
１２ａ 発光層
１２ｂ 一方の面
１２ｃ ｐ型ＧａＮ層（ｐ型半導体層：ｐ型層）
１２ｄ 他方の面
１２ｅ ｎ型ＧａＮ層（ｎ型半導体層：ｎ型層）
１３ 下地層
１４ ｐ側電極（一方の電極）
１５ ｎ側電極（他方の電極）
１５ａ ボンディングパッド部（ｎ側電極）
１５ｂ 補助電極（ｎ側電極）
１６ 絶縁体層
１６ａ 絶縁体層開口
１７ 保護膜
２０ 成長基板
２１ リフトオフ層
２３ 充填剤
１００ レジスト層（マスク）
２００ 蛍光体層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】