特許 6519593 発光素子及び発光素子の製造方法

(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】6519593

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年5月29日

(54)【発明の名称】発光素子及び発光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/22 20100101AFI20190520BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/22

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-559798(P2016-559798)

(86)(22)【出願日】2015年10月27日

(86)【国際出願番号】JP2015005378

(87)【国際公開番号】WO2016079929

(87)【国際公開日】20160526

【審査請求日】2017年3月3日

(31)【優先権主張番号】特願2014-236652(P2014-236652)

(32)【優先日】2014年11月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】石崎 順也

(72)【発明者】

【氏名】古屋 翔吾

【審査官】 皆藤 彰吾

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４７１５３７０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１１−１９８９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２４３６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５７４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１７６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９６６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６５７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７８１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２４５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３４８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５０６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４４７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５８３７３（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】

窓層兼支持基板と、該窓層兼支持基板上に設けられ、第二導電型の第二半導体層と、活性層と、第一導電型の第一半導体層とをこの順に含む発光部とを有する発光素子において、
前記第一半導体層上に、第一選択エッチング層を介して設けられた第一オーミック電極を有し、
前記第一半導体層の表面及び前記発光部の側面の少なくとも一部は絶縁保護膜で被覆され、前記第一半導体層の表面及び前記窓層兼支持基板の表面が粗面化されているものであることを特徴とする発光素子。

【請求項2】

前記発光部の少なくとも前記第一半導体層と前記活性層が除去された除去部と、該除去部以外の非除去部と、該非除去部の前記第一半導体層上に、前記第一選択エッチング層を介して設けられた前記第一オーミック電極を有し、
前記除去部の前記窓層兼支持基板上に設けられた第二オーミック電極とを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記窓層兼支持基板はＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＳｉＣのいずれかからなり、前記第一半導体層、前記活性層、前記第二半導体層がＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓからなるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。

【請求項4】

基板上に、第二選択エッチング層と第一選択エッチング層を少なくとも有する選択エッチング層を形成する工程と、該選択エッチング層の上に前記基板と格子整合系の材料で第一半導体層、活性層、第二半導体層を順次エピタキシャル成長により成長させて発光部を形成する工程と、該発光部の上に前記基板に対して非格子整合系の材料で窓層兼支持基板をエピタキシャル成長により形成する工程と、前記基板及び前記第二選択エッチング層を除去して、前記第一半導体層の表面に前記第一選択エッチング層のみを残留させる工程と、前記第一選択エッチング層の表面に第一オーミック電極を形成する工程と、前記第一オーミック電極の下部以外の領域の前記第一選択エッチング層を除去する工程と、前記第一半導体層の表面に粗面処理を行う第一粗面処理工程と、前記発光部の一部の少なくとも前記第一半導体層と前記活性層を除去して除去部と、それ以外の非除去部を形成する素子分離工程と、前記除去部の窓層兼支持基板上に第二オーミック電極を形成する工程と、前記第一半導体層表面及び前記発光部の側面の少なくとも一部を絶縁保護膜で被覆する工程と、前記窓層兼支持基板の表面及び側面を粗面化する第二粗面処理工程を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。

【請求項5】

前記基板をＧａＡｓまたはＧｅとし、前記窓層兼支持基板をＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＳｉＣのいずれかとし、前記第一半導体層、前記活性層、前記第二半導体層をＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓとすることを特徴とする請求項４に記載の発光素子の製造方法。

【請求項6】

前記第一粗面処理工程は、
有機酸と無機酸の混合液が用いられ、前記有機酸は、クエン酸・マロン酸・蟻酸・酢酸・酒石酸のいずれか一種類以上含有し、前記無機酸は塩酸・硫酸・硝酸・弗酸のいずれか一種類以上を含有する溶液を用いて行い、
前記第二粗面処理工程は、
有機酸と無機酸を含む混合液が用いられ、前記有機酸は、クエン酸・マロン酸・蟻酸・酢酸・酒石酸のいずれか１種類以上を含み、かつ、前記無機酸は塩酸、硫酸、硝酸、弗酸のいずれか１種類以上を含み、かつ、沃素を含む溶液を用いて行うことを特徴とする請求項５に記載の発光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子、及び発光素子の製造方法に関し、特に基板上にエピタキシャル成長によって第一半導体層、活性層、第二半導体層、窓層兼支持基板を形成し、基板を除去した後に電極を形成した発光素子基板へ粗面処理を施す際の構造及び製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）の高効率化が進み、照明器具への適用が進んでいる。従来の照明器具はＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤと蛍光剤を組み合わせた器具がほとんどであった。しかし、蛍光剤を使用した際には原理的にストークスロスの発生が避けられず、蛍光剤が受光した全ての光を別の波長に変換はできない問題があった。特に青色より相対的に長波長の黄色や赤色といった領域でこの問題が顕著である。

【0003】

この問題を解決するために、黄色や赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤを組み合わせる技術が近年採用されている。その際、ＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）型のように一方の面に光を取り出すのではなく、ボードの上にＬＥＤを並べてフィラメント型で発光させる電球タイプの照明器具が普及しつつある。このタイプの器具に適用するＬＥＤ素子は、フィラメント全面にわたって光を取り出す必要があるため、素子の一方に光を取り出すタイプは適しておらず、チップ全球に光を取り出す配光を有する素子が理想的である。

【0004】

青色ＬＥＤであるＩｎＧａＮ系ＬＥＤはサファイア基板を用いるのが一般的であり、サファイア基板は発光波長に対して透明であるため、前述の照明器具に対しては理想的な形態になっている。しかし、黄色や赤色のＬＥＤにおいては、発光波長に対して光吸収基板となるＧａＡｓやＧｅを出発基板にしており、前記の用途には適さない。

【0005】

この問題を解決するために、特許文献１に示すように発光部に透明基板を接合する方法や、特許文献２に示すように支持基板に用いられるような厚さまで窓層を成長し、光吸収基板である出発基板を除去してＬＥＤにする技術が開示されている。

【0006】

特許文献１で開示される方法では、必要な厚さ以上の透明基板を接合する必要があり、接合後に基板を所定の厚さまで削る必要があるため、コストアップの要因となる。また、通常、接合に用いられる基板は２００μｍ以上の厚さがある。ＬＥＤ素子に要求される膜厚は、配光特性及び他の素子とのアセンブリ性を考慮すると、せいぜい１００μｍ前後であるため、この程度の厚さまで薄膜化加工する必要がある。薄膜化加工にあたり、加工を行うことによる工数の増加、及び、ウェーハが割れるリスクも増大し、コストアップ及び歩留まり低下要因となる。

【0007】

一方、特許文献２に開示される支持基板に用いることができる厚さまで結晶成長により成長した窓層を支持基板として利用する方法では、所望の厚さまで窓層を成長すればよく、薄膜化加工や基板接合・接着の工程が不要のため、低コストでの形成が可能であり、優れた方法である。

【0008】

また、前述のような透明支持基板を有する発光素子においては、発光素子内部での多重反射を防止し、光吸収を抑制することで発光効率を上げる手法が取られるのが一般的である。特許文献３では、厚い窓層兼電流拡散層と厚い窓層兼支持基板が発光部を挟む構造において、窓層兼電流拡散層及び窓層兼支持基板に粗面をかけ、発光部には粗面をかけない方法が提案されている。ただ、この方法は窓層兼電流拡散層部を貫通する深いトレンチを形成する必要があり、コストがかかるだけでなく、上部と下部の電極の高低差が大きすぎるため、ワイヤーボンディングを行うことが難しい。フリップチップ型に適用するに際しても、厚い絶縁膜と非常に長い金属ビアを形成する必要があり、コストアップ要因となる。従って、上部電極部である窓層兼電流拡散層部が薄いことが望まれる。

【0009】

窓層兼電流拡散層の厚さが薄く、上部電極部と下部電極部の高低差が少なく、かつ、光取り出し部もしくは光反射部に粗面を有する開示技術として、特許文献４及び５が挙げられる。特許文献４では、光取り出し面側と反対側のｎ型半導体層表面に粗面を形成しているが、フリップチップ型への技術開示であり、電極側から窓層側への効率的な光反射を目的としている。また、窓層兼支持基板と発光部両者へ粗面をかけることの難しさが開示されている。

【0010】

特許文献５では、発光部表面に粗面が施されており、発光部側面に異なる角度のメサ形状あるいは単純なメサ形状を有する技術が開示されている。この場合、基板には粗面を必要としない反射型の構造が採用されている。また、発光部表面はフォトリソグラフィーにより２μｍ周期等の凹凸を形成する技術が開示されている。

【0011】

一方、窓層兼支持基板をエピタキシャル成長で形成した場合、格子不整に起因して基板は大きく反っており、たとえ密着露光法を採用したとしてもフォトリソグラフィー法では発光部表面に２μｍ以下のピッチの均一パターンを形成することが極めて困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特許第５４２７５８５号公報

【特許文献2】特許第４５６９８５８号公報

【特許文献3】特許第４７１５３７０号公報

【特許文献4】特開２００７−０５９５１８号公報

【特許文献5】特開２０１１−１９８９９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

窓層兼支持基板部と発光部を有する発光素子において、発光効率は今だに十分とは言えない。しかしながら、発光部表面に細線電極が設けられている場合、発光効率を向上させるために、発光部表面に粗面処理を行うと、細線電極の下部にオーバーエッチングが生じ、電極の剥離が生じてしまうという問題がある。

【0014】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、窓層兼支持基板と発光部を有し、素子分離を行う発光素子において、発光部表面の電極の剥離を抑制しつつ、発光効率を向上させた発光素子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】

【0015】

上記目的を達成するために、窓層兼支持基板と、該窓層兼支持基板上に設けられ、第二導電型の第二半導体層と、活性層と、第一導電型の第一半導体層とをこの順に含む発光部とを有する発光素子において、
前記第一半導体層上に、第一選択エッチング層を介して設けられた第一オーミック電極を有し、
前記第一半導体層の表面及び前記発光部の側面の少なくとも一部は絶縁保護膜で被覆され、前記第一半導体層の表面及び前記窓層兼支持基板の表面が粗面化されているものであることを特徴とする発光素子を提供する。

【0016】

このような発光素子であれば、発光部表面の電極の剥離が抑制され、第一半導体層の表面だけでなく、窓層兼支持基板の表面が粗面化されているため、粗面化される面積をより大きく取ることができるので、光取り出し量が更に増加した発光素子となる。

【0017】

このとき、前記発光部が除去された除去部と、該除去部以外の非除去部と、該非除去部の前記第一半導体層上に、前記第一選択エッチング層を介して設けられた前記第一オーミック電極を有し、
前記除去部の前記窓層兼支持基板上に設けられた第二オーミック電極とを有するものであることが好ましい。
このようなものであれば、光取り出し量が更に増加した発光素子となるとともに、本発明が特に有効に作用する。

【0018】

このとき、前記窓層兼支持基板はＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＳｉＣのいずれかからなり、前記第一半導体層、前記活性層、前記第二半導体層がＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓからなるものであることが好ましい。
このように、窓層兼支持基板、第一半導体層、活性層、第二半導体層として、上記のような材料を好適に用いることができる。

【0019】

また、本発明によれば、基板上に、第二選択エッチング層と第一選択エッチング層を少なくとも有する選択エッチング層を形成する工程と、該選択エッチング層の上に前記基板と格子整合系の材料で第一半導体層、活性層、第二半導体層を順次エピタキシャル成長により成長させて発光部を形成する工程と、該発光部の上に前記基板に対して非格子整合系の材料で窓層兼支持基板をエピタキシャル成長により形成する工程と、前記基板及び前記第二選択エッチング層を除去して、前記第一半導体層の表面に前記第一選択エッチング層のみを残留させる工程と、前記第一選択エッチング層の表面に第一オーミック電極を形成する工程と、前記第一オーミック電極の下部以外の領域の前記第一選択エッチング層を除去する工程と、前記第一半導体層の表面に粗面処理を行う第一粗面処理工程と、前記発光部の一部を除去して除去部と、それ以外の非除去部を形成する素子分離工程と、前記発光部が除去された窓層兼支持基板上に第二オーミック電極を形成する工程と、前記第一半導体層表面及び前記発光部の側面の少なくとも一部を絶縁保護膜で被覆する工程と、前記窓層兼支持基板の表面及び側面を粗面化する第二粗面処理工程を含むことを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。

【0020】

このような製造方法であれば、比較的簡単に、低コストで、発光部表面の電極の剥離を抑制しつつ、第一半導体層の表面及び窓層兼支持基板表面の粗面化により発光効率を向上させた発光素子を製造することができる。

【0021】

このとき、前記基板をＧａＡｓまたはＧｅとし、前記窓層兼支持基板をＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＳｉＣのいずれかとし、前記第一半導体層、前記活性層、前記第二半導体層をＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓとすることが好ましい。
このように、基板、窓層兼支持基板、第一半導体層、活性層、第二半導体層として、上記のような材料を好適に用いることができる。

【0022】

このとき、前記第一粗面処理工程は、
有機酸と無機酸の混合液が用いられ、前記有機酸は、クエン酸・マロン酸・蟻酸・酢酸・酒石酸のいずれか一種類以上含有し、前記無機酸は塩酸・硫酸・硝酸・弗酸のいずれか一種類以上を含有する溶液を用いて行い、
前記第二粗面処理工程は、
有機酸と無機酸を含む混合液が用いられ、前記有機酸は、クエン酸・マロン酸・蟻酸・酢酸・酒石酸のいずれか１種類以上を含み、かつ、前記無機酸は塩酸、硫酸、硝酸、弗酸のいずれか１種類以上を含み、かつ、沃素を含む溶液を用いて行うことが好ましい。

【0023】

このようにすれば、確実に表面を粗面化することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、発光部表面の電極の剥離が抑制され、第一半導体層の表面だけでなく、窓層兼支持基板の表面が粗面化されているため、粗面化される面積をより大きく取ることができるので、光取り出し量が更に増加した発光素子を実現できる。
また、本発明の発光素子の製造方法では、比較的簡単に、低コストで、発光部表面の電極の剥離を抑制しつつ、第一半導体層の表面及び窓層兼支持基板表面の粗面化により発光効率を向上させた発光素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の発光素子の一例を示した概略図である。

【図2】本発明の発光素子の製造方法の一例を示した工程図である。

【図3】本発明の発光素子の製造方法の製造過程における基板上に選択エッチング層と発光部と窓層兼支持基板を成長させたエピタキシャル基板を示す概略図である。

【図4】本発明の発光素子の製造方法の製造過程におけるエピタキシャル基板から基板及び第二選択エッチング層を除去した発光素子基板を示す概略図である。

【図5】本発明の発光素子の製造方法の製造過程における第一オーミック電極が形成された発光素子基板の概略図である。

【図6】本発明の発光素子の製造方法の製造過程における第一粗面処理が行われた発光素子基板の概略図である。

【図7】本発明の発光素子の製造方法の製造過程における素子分離工程を行った発光素子基板の概略図である。

【図8】本発明の発光素子の製造方法の製造過程における第二オーミック電極を形成し、絶縁保護膜を形成した発光素子基板の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0027】

まず、本発明の発光素子について図１を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の発光素子１は、窓層兼支持基板１０７と、窓層兼支持基板１０７上に設けられ、第二導電型の第二半導体層１０５と、活性層１０４と、第一導電型の第一半導体層１０３とをこの順に含む発光部１０８とを有している。

【0028】

窓層兼支持基板１０７はＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＳｉＣ等からなり、第一半導体層１０３、活性層１０４、第二半導体層１０５がＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓからなるものとすることができる。

【0029】

発光素子１は、発光部１０８の少なくとも第一半導体層１０３と活性層１０４が除去された除去部１７０と、除去部１７０以外の非除去部１８０と、該非除去部１８０の第一半導体層１０３上に、第一選択エッチング層１０２Ｂを介して設けられた第一オーミック電極１２１と、除去部１７０の窓層兼支持基板１０７上に設けられた第二オーミック電極１２２とを有していることが好ましい。

【0030】

第一半導体層１０３表面及び発光部１０８の側面の少なくとも一部は絶縁保護膜１５０で被覆され、第一半導体層１０３の表面と、窓層兼支持基板１０７の表面及び側面が粗面化されているものである。

【0031】

このような本発明の発光素子１であれば、発光部表面の電極の剥離が抑制され、第一半導体層の表面だけでなく、窓層兼支持基板の表面が粗面化されているため、粗面化される面積をより大きく取ることができるので、光取り出し量が更に増加した発光素子となる。

【0032】

次に、本発明の発光素子の製造方法について図２―図８を参照して説明する。
まず、図３に示すように出発基板として、基板１０１を用意する（図２のＳＰ１）。

【0033】

基板１０１としては、ＧａＡｓまたはＧｅを好適に用いることができる。
このようにすれば、後述する活性層１０４の材料を格子整合系でエピタキシャル成長を行うことができるため、活性層１０４の品質を向上させやすく、輝度上昇や寿命特性の向上が得られる。

【0034】

次に、基板１０１の上に選択エッチング層１０２を形成する（図２のＳＰ２）。
選択エッチング層１０２は、基板１０１の上に、例えばＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）やＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、ＣＢＥ（化学線エピタキシー法）により形成することができる。
選択エッチング層１０２は、二層以上の層構造から成り、基板１０１に接する第二選択エッチング層１０２Ａと、後述する第一半導体層１０３に接する第一選択エッチング層１０２Ｂを少なくとも有する。第二選択エッチング層１０２Ａと第一選択エッチング層１０２Ｂは異なる材料あるいは組成から構成されることが好ましい。

【0035】

次に、基板１０１と格子整合系の第一導電型の第一半導体層１０３、活性層１０４、第二導電型の第二半導体層１０５を順次エピタキシャル成長により成長させて発光部１０８を形成する（図２のＳＰ３）。

【0036】

次に、発光部１０８の上に基板１０１に対して非格子整合系の材料で窓層兼支持基板１０７をエピタキシャル成長により形成して、エピタキシャル基板１０９を作製する（図２のＳＰ４）。

【0037】

上記ＳＰ３、４において、具体的には、図３に示すように、第一導電型の第一半導体層１０３、活性層１０４、第二導電型の第二半導体層１０５からなる発光部１０８上に、緩衝層１０６、窓層兼支持基板１０７をこの順にエピタキシャル成長したエピタキシャル基板１０９を作製することができる。
なお、窓層兼支持基板１０７は、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）により形成してもよい。

【0038】

活性層１０４は発光波長に応じて（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）またはＡｌ_ｚＧａ_１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．４５）で形成される。可視光照明に適用する場合、ＡｌＧａＩｎＰを選択するのが好適であり、赤外照明に適用する場合、ＡｌＧａＡｓを選択するのが好適である。ただし、活性層１０４の設計に関しては、超格子等の利用により波長は材料組成に起因する波長以外に調整可能であるため、上記の材料に限られない。

【0039】

第一半導体層１０３、第二半導体層１０５はＡｌＧａＩｎＰもしくはＡｌＧａＡｓが選択され、その選択は活性層１０４と必ずしも同一の材料でなくともよい。

【0040】

本実施形態においては、最も単純な構造である第一半導体層１０３、活性層１０４、第二半導体層１０５が同一材料であるＡｌＧａＩｎＰの場合を例示するが、第一半導体層１０３あるいは第二半導体層１０５は特性向上のため、各層内には複数層が含まれるのが一般的であり、第一半導体層１０３あるいは第二半導体層１０５が単一層であることに限定されない。

【0041】

窓層兼支持基板１０７としては、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＳｉＣ等を好適に用いることができる。窓層兼支持基板１０７をＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＳｉＣ等で形成した場合、緩衝層１０６はＧａＩｎＰで形成するのが最も好適であるが、緩衝層１０６は、緩衝機能のある材料であればいかなる材料の選択も可能で、これに限定されないことは言うまでもない。
また、窓層兼支持基板１０７は格子整合系の材料であるＡｌＧａＡｓで形成することも可能である。また、窓層兼支持基板１０７として、ＧａＡｓＰを選択すると、耐候性が良好である。
しかし、ＧａＡｓＰと、ＡｌＧａＩｎＰ系材料またはＡｌＧａＡｓ系材料との間には大きな格子不整が存在するため、ＧａＡｓＰには高密度のひずみや貫通転位が入る。その結果、エピタキシャル基板１０９は大きな反りを有する。

【0042】

ここで、自然超格子の形成による波長シフトを防止するため、発光部１０８は、成長面に対して結晶学的に１２度以上傾斜して成長が行われることが好ましい。この傾斜方向は、どの方向に選択することも可能だが、スクライブ・ブレーキング工程で素子を分離する工程を採用する場合、スクライブ線の一方には結晶軸が傾斜せず直交する方向を選択し、スクライブ線の他方には結晶軸が傾斜する方向を選択すれば、素子側面が素子表面及び裏面に対して傾斜する面を少なくできる。従って、通常はスクライブ線の一方は傾斜しない方向が選択されるが、２０度程度の素子側面の傾斜は、アセンブリ上は大きな問題にならない。従って、上記直交方向は、厳密に一致する必要はなく、直交方向より±２０度程度の角度範囲は直交方向に概念的に含まれる。

【0043】

次に、エピタキシャル基板１０９から基板１０１及び第二選択エッチング層１０２Ａを除去して、図４に示すように発光素子基板１１０の第一半導体層１０３の表面に第一選択エッチング層１０２Ｂのみを残留させる（図２のＳＰ５）。
具体的には、エピタキシャル基板１０９から第二選択エッチング層１０２Ａを用いてウェットエッチング法により基板１０１を除去することで、第一半導体層１０３の表面に第一選択エッチング層１０２Ｂのみを残留させることができる。

【0044】

次に、図５に示すように、第一選択エッチング層１０２Ｂの表面に、発光素子へ電位を供給するための第一オーミック電極１２１を形成する（図２のＳＰ６）。

【0045】

次に、図５に示すように、第一オーミック電極１２１の下部以外の領域の第一選択エッチング層１０２Ｂを除去する（図２のＳＰ７）。
具体的には、第一オーミック電極１２１をエッチングマスクとし、第一オーミック電極１２１の下部以外の領域の第一選択エッチング層１０２Ｂを、エッチングにより除去することができる。

【0046】

次に、図６に示すように第一半導体層１０３の表面に粗面処理を行う第一粗面処理工程を行う（図２のＳＰ８）。

【0047】

第一粗面処理工程は、有機酸と無機酸の混合液が用いられ、前記有機酸としてカルボン酸、特には、クエン酸・マロン酸・蟻酸・酢酸・酒石酸のいずれか一種類以上含有し、前記無機酸は塩酸・硫酸・硝酸・弗酸のいずれか一種類以上を含有する溶液を用いて行うことができる。
このようにすれば、確実に表面を粗面化することができる。

【0048】

第一粗面処理工程で粗面化した際の、第一半導体層１０３表面の粗面の粗さはＲ_ａ（算術平均粗さ）＝０．３μｍ以上とすることが好ましい。
第一選択エッチング層１０２Ｂを第一粗面液に対して選択エッチング性がある材料で構成することで、第一粗面液は第一オーミック電極の形状に沿ってファセット面を形成する。このようにして、第一選択エッチング層１０２Ｂを第一オーミック電極１２１の下部に設けることにより第一オーミック電極１２１の下部へのオーバーエッチングの発生を防止することができるので、発光部表面の電極の剥離を抑制することができる。

【0049】

次に、図７に示すように、発光部１０８の一部を除去して除去部１７０と、それ以外の非除去部１８０を形成する素子分離工程を行う（図２のＳＰ９）。

【0050】

素子分離工程は、例えば、フォトリソグラフィー法により、レジストで第一半導体層１０３上の所定の領域（図６における第二オーミック電極形成領域１４０、スクライブ領域１４１）を開口させたパターンを形成し、このレジストをエッチングマスクとして用いてエッチングすることによって行うことができる。
上記エッチングは、塩酸を含有するウェットエッチング液によるウェットエッチング法により、第二半導体層１０５、緩衝層１０６もしくは窓層兼支持基板１０７を露出させた除去部１７０と、除去部１７０以外の非除去部１８０を形成することができる。

【0051】

また、素子分離工程は、上記で例示したウェットエッチング法の他、ハロゲンガス、好ましくは塩化水素を含有するガスを用いるＲＩＥ法もしくはＩＣＰ法等の、ドライエッチング法にて行うこともできる。

【0052】

次に、図８に示すように、発光部１０８が除去された窓層兼支持基板１０７上の除去部１７０上に第二オーミック電極１２２を形成する（図２のＳＰ１０）。

【0053】

次に、図８に示すように、第一半導体層１０３表面及び発光部１０８の側面の少なくとも一部を絶縁保護膜１５０で被覆する（図２のＳＰ１１）。
絶縁保護膜１５０は透明で絶縁性を有する材料であれば、どのような材料でも可能である。絶縁保護膜１５０としては、例えばＳｉＯ_２もしくはＳｉＮ_ｘを用いることが好適である。このようなものであれば、フォトリソグラフィー法と弗酸を含有したエッチング液によって、第一オーミック電極１２１及び第二オーミック電極１２２の上部を開口する加工を容易に行うことができる。

【0054】

次に、図１に示すように、窓層兼支持基板１０７の表面及び側面を粗面化する第二粗面処理工程を行う（図２のＳＰ１２）。

【0055】

第二粗面処理を行う前に、まず、除去部１７０に沿ってスクライブ線をけがき、ブレーキングを行うことで発光素子を分離して、発光素子ダイスを形成することが好ましい。発光素子ダイス形成後、窓層兼支持基板１０７が上面になるように発光素子ダイスを保持テープに転写してから、下記の第二粗面処理を行うことが好ましい。

【0056】

第二粗面処理工程は、有機酸と無機酸を含む混合液が用いられ、前記有機酸は、クエン酸・マロン酸・蟻酸・酢酸・酒石酸のいずれか１種類以上を含み、かつ、前記無機酸は塩酸、硫酸、硝酸、弗酸のいずれか１種類以上を含み、かつ、沃素を含む溶液を用いて行うことができる。
このようにすれば、確実に表面を粗面化することができる。

【0057】

第二粗面処理工程で粗面化した際の、窓層兼支持基板１０７の表面および側面の粗面の粗さはＲ_ａ＝０．３μｍ以上とすることが好ましい。
上述した第一粗面処理工程で用いた第一半導体層１０３に施す第一粗面液と、第二粗面処理工程で窓層兼支持基板１０７に施す第二粗面液とは液組成が異なる。そのため、エッチング特性が異なるため、必然的に第一半導体層１０３と窓層兼支持基板１０７が有する粗面の形状及びＲ_ａは異なったものとなる。

【0058】

上述したような本発明の発光素子の製造方法では、発光部表面の電極の剥離を抑制しつつ、第一半導体層１０３の表面と、窓層兼支持基板１０７の表面及び側面を粗面化することができる。このように、粗面化される面積をより大きく取ることができるので、光取り出し量を更に増加させることができ、発光効率を向上させた発光素子を製造することができる。

【実施例】

【0059】

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0060】

（実施例１）
結晶軸が［００１］方向より［１１０］方向に１５°傾斜した厚さ２８０μｍのｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層（不図示）を０．５μｍ、ｎ型ＡｌＩｎＰ層からなる第二選択エッチング層１０２Ａを１μｍ、ｎ型ＧａＡｓ層から成る第一選択エッチング層１０２Ｂを１μｍ成長させた後、ＭＯＶＰＥ法でＡｌＧａＩｎＰから成るｎ型クラッド層（第一半導体層１０３）、活性層１０４、ｐ型クラッド層（第二半導体層１０５）で構成される発光部１０８を６．５μｍ形成し、更にｐ型ＧａＩｎＰからなる緩衝層１０６を０．３μｍ形成し、ＧａＰ窓層兼支持基板１０７の一部としてｐ型ＧａＰからなる層を１μｍ形成した（図３参照）。次に、ＨＶＰＥ炉に移してｐ型ＧａＰからなる窓層兼支持基板１０７を１２０μｍ成長させ、エピタキシャル基板１０９を得た。

【0061】

次に、ＧａＡｓ基板１０１、ＧａＡｓバッファ層および第二選択エッチング層１０２Ａを除去して、第一選択エッチング層１０２Ｂを残留させた発光素子基板１１０を作製した（図４参照）。

【0062】

次に、発光素子基板１１０の第一選択エッチング層１０２Ｂ上へ第一オーミック電極１２１を形成し（図５参照）、第一オーミック電極１２１下部以外の領域の第一選択エッチング層１０２Ｂを過酸化水素水含有酸エッチャント（ＳＰＭ）で除去した。

【0063】

次に、第一半導体層１０３表面に第一粗面処理工程を施した（図６参照）。第一粗面液は酢酸と塩酸の混合液を作製し、常温で１分エッチングすることで粗面処理を実現した。このときの第一半導体層１０３表面の粗面の粗さを測定したところ、Ｒ_ａ＝０．６μｍであった。

【0064】

次に、フォトリソグラフィー法により、第二オーミック電極形成領域１４０及びスクライブ領域１４１（図６参照）以外をレジストで被覆し、塩酸を含有するウェットエッチング液によるウェットエッチング法で素子分離工程を実施し、発光部１０８を除去して窓層兼支持基板１０７が露出した除去部１７０と、それ以外の非除去部１８０を形成した（図７参照）。

【0065】

次に、除去部１７０に第二オーミック電極１２２を形成した（図８参照）。次に、ＳｉＯ_２からなる絶縁保護膜１５０を積層し、第一半導体層１０３表面及び発光部１０８の側面を絶縁保護膜１５０で被覆した。そして、第一オーミック電極１２１及び第二オーミック電極１２２部分をフォトリソグラフィー法と弗酸エッチングにより、絶縁保護膜１５０に開口部を形成した。

【0066】

次に、露出させた除去部１７０に沿ってスクライブ線をけがき、スクライブ線に沿ってクラック線を伸ばし、その後、ブレーキングを行うことで素子を分離し、発光素子ダイスを形成した。

【0067】

発光素子ダイス形成後、第一オーミック電極が設けられている面がテープ面側になるように保持テープに発光素子ダイスを転写し、その後、第二粗面処理工程を実施した。第二粗面処理工程で窓層兼支持基板の粗面化を行う際に用いる粗面液は、酢酸と弗酸、沃素の混合液を作製した。そして、常温で１分エッチングすることで第二粗面処理を行った。このときの窓層兼支持基板１０７の表面および側面の粗面の粗さを測定したところ、Ｒ_ａ＝０．５μｍであった。

【0068】

以上のようにして発光素子を製造した。そして、製造した発光素子をＴＯ−１８上に銀ペーストで固定後、Ａｕワイヤーで結線し、ランプを作製し、発光出力を測定した。その結果、後述する比較例に対し、約６０％発光出力が高かった。また、粗面処理による電極の剥離は生じなかった。

【0069】

（実施例２）
まず、実施例１と同様にして、第一粗面処理工程まで行った。このときの第一半導体層表面の粗面の粗さを測定したところ、実施例１と同様のＲ_ａ＝０．６μｍであった。

【0070】

次に、ドライエッチング法を行うために、第一半導体層、第一オーミック電極を被覆するようにＳｉＯ_２膜を３００ｎｍ被覆し、フォトリソグラフィー法により、素子分離予定形状のレジストパターンを形成した。次に、弗酸によりパターン開口部をエッチングした。

【0071】

そして、開口パターンを有するＳｉＯ_２膜をエッチングマスクとして、ドライエッチング法を実施した。ドライエッチングに際してはＩＣＰ法によって、基板温度１００℃、ＩＣＰ出力３００Ｗ、バイアス２０Ｗ、Ｃｌ_２ガス３ｓｃｃｍ、圧力０．３Ｐａの条件でエッチングを行って素子分離を実施し、発光部を除去して、窓層兼支持基板を露出させた除去部を形成した。

【0072】

その後、実施例１と同様にして、第二オーミック電極の形成から第二粗面処理工程までを行い、発光素子を製造した。このときの窓層兼支持基板の表面および側面の粗面の粗さを測定したところ、Ｒ_ａ＝０．５μｍであった。

【0073】

上記のようにして作製した発光素子を実施例１と同様にしてランプを作製し、発光出力を測定した。その結果、後述する比較例に対し、６２％発光出力が高かった。また、粗面処理による電極の剥離は生じなかった。

【0074】

（比較例）
第一粗面処理及び第二粗面処理を行わず、また、第一オーミック電極の下部に第一選択エッチング層を設けなかったこと以外は、実施例１と同様の方法で発光素子を製造した。

【0075】

上記のようにして作製した発光素子で、実施例１と同様にしてランプを作製、発光出力を測定した。その結果、電極の剥離は生じなかったが、上述したように、実施例１及び実施例２に比べて発光出力が低かった。

【0076】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】