特開 2024-32371 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024032371

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】発光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/22 20100101AFI20240305BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

H01L33/22

H01L33/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022135986

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 幸祐

【テーマコード（参考）】

5F241

【Ｆターム（参考）】

5F241AA03

5F241CA12

5F241CA40

5F241CA65

5F241CA74

5F241CA77

5F241CA94

5F241CB15

5F241CB36

(57)【要約】

【課題】光取出効率を向上した発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係る発光素子の製造方法は、ｎ側層に第１領域と第２領域とを有する半導体構造体を準備する工程と、上面視でｎ側層の前記第１領域上に複数の第１マスクを形成する工程と、前記複数の第１マスクを用いたドライエッチングにより、前記複数の第１マスクを除去しながら前記複数の第１マスクから露出する前記ｎ側層を除去し、前記第１領域に複数の第１凸部を形成する工程と、その後、前記半導体構造体を複数の発光素子領域に分離する工程と、その後、前記ｎ側層の前記第２領域を露出させる第２マスクを前記第１領域上に形成する工程と、その後、前記第２マスクを用いたエッチングにより、前記第２領域に複数の第２凸部を形成する工程と、を備える。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ側層と、ｐ側層と、前記ｎ側層と前記ｐ側層との間に配置された活性層と、を有する半導体構造体であって、前記ｎ側層は、上面視で、前記ｐ側層及び前記活性層が配置されていない第１領域と、前記ｐ側層及び前記活性層が配置された第２領域と、を有する前記半導体構造体を準備する工程と、
上面視で、前記ｎ側層の前記第１領域上に、前記ｎ側層を露出させる複数の第１マスクを形成する工程と、
前記複数の第１マスクを用いたドライエッチングにより、前記複数の第１マスクを除去しながら前記複数の第１マスクから露出する前記ｎ側層を除去し、前記第１領域に複数の第１凸部を形成する工程と、
前記複数の第１凸部を形成する工程の後、前記半導体構造体を、前記第１領域及び前記第２領域を含む前記ｎ側層と、前記活性層と、前記ｐ側層と、をそれぞれ有する複数の発光素子領域に分離する工程と、
前記複数の発光素子領域に分離する工程の後、上面視で、前記複数の発光素子領域それぞれにおける前記第１領域上に前記ｎ側層の前記第２領域を露出させる第２マスクを形成する工程と、
前記第２マスクを形成する工程の後、前記第２マスクを用いたエッチングにより、前記第２領域に複数の第２凸部を形成する工程と、
を備えた発光素子の製造方法。

【請求項2】

前記複数の第１マスクを形成する工程において、前記第２領域に複数の第２凸部を形成する工程で形成される前記複数の第２凸部の高さよりも厚い前記複数の第１マスクを形成し、
前記複数の第１凸部が形成された前記第１領域の算術平均粗さを、前記複数の第２凸部が形成された前記第２領域の算術平均粗さよりも大きくする請求項１記載の発光素子の製造方法。

【請求項3】

前記半導体構造体は、前記複数の第１凸部が形成される、前記第１領域の第１面の反対側の第２面で電気的に接続された第１導電部材をさらに有し、
前記複数の第２凸部を形成する工程の後において、前記第１領域における前記ｎ側層の厚さは、前記第２領域における前記ｎ側層の厚さよりも厚い請求項２記載の発光素子の製造方法。

【請求項4】

前記半導体構造体は、前記活性層側から順に、Ａｌを含む第１半導体層と、前記第１半導体層よりもＡｌ組成比が低い第２半導体層とを含む前記ｎ側層を有し、
前記複数の第１凸部を形成する工程において前記第２半導体層から前記第１半導体層を露出させる請求項１記載の発光素子の製造方法。

【請求項5】

前記活性層からの光のピーク波長は、４１０ｎｍ以下である請求項４記載の発光素子の製造方法。

【請求項6】

前記第１マスクを形成する工程において、上面視で、前記第１領域の前記ｎ側層において前記複数の第１凸部を形成する位置とそれぞれ重なる位置に前記第１マスクを形成する請求項１記載の発光素子の製造方法。

【請求項7】

前記第１凸部が形成された前記第１領域の算術平均粗さは、１μｍ以上３μｍ以下であり、
前記第２凸部が形成された前記第２領域の算術平均粗さは、０．１μｍ以上１μｍ以下である請求項１～６のいずれか１つ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】

実施形態は、発光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、活性層を含む半導体積層体を有する発光素子において、活性層上に設けられた半導体層の厚さを部分的に薄くして、光取出効率を改善することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－０８４８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の一実施形態は、光取出効率を向上した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】

【0005】

本発明の一態様によれば、発光素子の製造方法は、ｎ側層と、ｐ側層と、前記ｎ側層と前記ｐ側層との間に配置された活性層と、を有する半導体構造体であって、前記ｎ側層は、上面視で、前記ｐ側層及び前記活性層が配置されていない第１領域と、前記ｐ側層及び前記活性層が配置された第２領域と、を有する前記半導体構造体を準備する工程と、上面視で、前記ｎ側層の前記第１領域上に、前記ｎ側層を露出させる複数の第１マスクを形成する工程と、前記複数の第１マスクを用いたドライエッチングにより、前記複数の第１マスクを除去しながら前記複数の第１マスクから露出する前記ｎ側層を除去し、前記第１領域に複数の第１凸部を形成する工程と、前記複数の第１凸部を形成する工程の後、前記半導体構造体を、前記第１領域及び前記第２領域を含む前記ｎ側層と、前記活性層と、前記ｐ側層と、をそれぞれ有する複数の発光素子領域に分離する工程と、前記複数の発光素子領域に分離する工程の後、上面視で、前記複数の発光素子領域それぞれにおける前記第１領域上に前記ｎ側層の前記第２領域を露出させる第２マスクを形成する工程と、前記第２マスクを形成する工程の後、前記第２マスクを用いたエッチングにより、前記第２領域に複数の第２凸部を形成する工程と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明の一実施形態によれば、光取出効率を向上した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】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係る発光素子を例示する模式的な平面図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線における模式的な断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図8】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図9】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図10】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図11】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【図12】本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

【0009】

実施形態に係る発光素子の構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る発光素子を例示する模式的な平面図である。
図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における模式的な断面図である。
図１及び図２に示すように、発光素子１は、支持基板１００と、半導体積層体２０とを有する。半導体積層体２０は、支持基板１００上に配置されている。

【0010】

半導体積層体２０は、ｎ側層１０と、ｐ側層１５と、活性層１４とを有する。活性層１４は、ｎ側層１０とｐ側層１５との間に配置され、光を発する発光層である。例えば、活性層１４からの光のピーク波長は４１０ｎｍ以下であり、具体的には２１０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下であり、より具体的には３００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下である。例えば、活性層１４は紫外光を発する。なお、活性層１４の厚さは、ｎ側層１０及びｐ側層１５の厚さに比べて薄いため、図２において線で示されている。また、図３から図１２においても同様に、活性層１４、１２１４は線で示されている。

【0011】

ｎ側層１０、ｐ側層１５及び活性層１４は、窒化物半導体層からなる。窒化物半導体は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）なる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含む。ｎ側層１０は、ＡｌとＧａを含む窒化物半導体層を含み、例えばＡｌＧａＮ層を含む。ｎ側層１０は、例えばｎ型半導体層である。ｎ側層１０は、ｎ型不純物として、例えばＳｉを含む。ｐ側層１５は、例えばｐ型半導体層である。ｐ側層１５は、ｐ型不純物として、例えばＭｇを含む。

【0012】

ｎ側層１０は、上面視において、第１領域ａ１と第２領域ａ２とを有する。図２に示すように、第１領域ａ１に位置するｎ側層１０は、第１面１１ａと第２面１１ｂとを有する。第１面１１ａは、ｎ側層１０において、支持基板１００が配置された側の面とは反対側の面である。第２面１１ｂは、ｎ側層１０において、支持基板１００が配置された側の面であり、第１面１１ａの反対側の面である。第２面１１ｂは、活性層１４及びｐ側層１５から露出した面である。

【0013】

以下では、特に断らない限り、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かう方向を「上」というものとする。したがって、第１面１１ａから第２面１１ｂに向かう方向は「下」である。「上」や「下」という場合であっても、重力の方向における上下には限定されない。また、発光素子１等を上から見る場合を上面視といい、発光素子１等を上又は下から見ることを平面視というものとする。

【0014】

上面視で、第１領域ａ１と第２領域ａ２とは、互いに隣り合って配置されている。第１領域ａ１は、上面視で、ｐ側層１５及び活性層１４が配置されない領域である。第２領域ａ２は、上面視で、ｐ側層１５及び活性層１４が配置された領域である。第２領域ａ２では、活性層１４はｐ側層１５上に配置され、ｎ側層１０は活性層１４上に配置されている。より詳細には、上面視において、第２領域ａ２の外周は、活性層１４の外周と一致して配置される。第１領域ａ１では、ｎ側層１０は、活性層１４及びｐ側層１５を介さずに支持基板１００上に配置されている。第２領域ａ２では、ｎ側層１０は、活性層１４及びｐ側層１５を介して支持基板１００上に配置されている。なお、第１領域ａ１及び第２領域ａ２を包含する半導体積層体２０の領域を発光素子領域ａＬＥＤと呼ぶ。

【0015】

図１に示すように、平面視において、複数の第１領域ａ１は島状に配置され、複数の第１領域ａ１のそれぞれの周囲は第２領域ａ２に囲まれている。複数の第１領域ａ１を囲んでいる第２領域ａ２の周囲は、さらに第１領域ａ１に囲まれている。第２領域ａ２で囲まれた島状の第１領域ａ１を、島状の第１領域ａ１と呼び、第２領域ａ２を囲む第１領域ａ１を外周の第１領域ａ１と呼ぶことがある。平面視において、第２領域ａ２の面積は、複数の島状の第１領域ａ１及び外周の第１領域ａ１の合計面積よりも大きい。

【0016】

第２領域ａ２に位置するｎ側層１０は、第３面１２ａと第４面１２ｂとを有する。第３面１２ａは、ｎ側層１０において、支持基板１００が配置された側の面とは反対側の面である。第４面１２ｂは、ｎ側層１０において、支持基板１００が配置された側の面であり、第３面１２ａの反対側の面である。第４面１２ｂは、活性層１４に接している。

【0017】

島状の第１領域ａ１の厚さ及び外周の第１領域ａ１の厚さは、第２領域ａ２の厚さよりもそれぞれ厚い。したがって、第１面１１ａ及び第３面１２ａの間には段差がある。なお、第１領域ａ１の厚さ、第２領域ａ２の厚さとは、それぞれの領域における最大厚さのことを意味する。また、厚さとは半導体積層体２０を構成する各半導体層が積層される積層方向における厚さである。

【0018】

第１面１１ａ及び第３面１２ａは、活性層１４から出射された光が主に取り出される取出面として機能する。なお、ｎ側層１０の表面のうち第１面１１ａ及び第３面１２ａ以外の表面からも活性層１４から出射された光は取り出される。

【0019】

第２面１１ｂは、ｐ側層１５及び活性層１４から露出している。第２面１１ｂは、第１導電部材４０と電気的に接続される接続面として機能する。第１導電部材４０は、後述するように、第２面１１ｂで接続されたｎ側層１０と第１パッド電極７１とを電気的に接続する。

【0020】

第１領域ａ１の第１面１１ａは、複数の第１凸部１０ａを含む。第２領域ａ２の第３面１２ａは、複数の第２凸部１０ｂを含む。第１面１１ａの第１凸部１０ａの高さ、及び第３面１２ａの第２凸部１０ｂの高さは、第１面１１ａと第３面１２ａとの間の距離よりも小さい。

【0021】

複数の第１凸部１０ａを有する第１領域ａ１の算術平均粗さは、複数の第２凸部１０ｂを有する第２領域ａ２の算術平均粗さよりも大きい。複数の第１凸部１０ａを有する第１領域ａ１の算術平均粗さは、例えば、１μｍ以上３μｍ以下である。複数の第２凸部１０ｂを有する第２領域ａ２の算術平均粗さは、例えば、０．１μｍ以上１μｍ以下である。

【0022】

第１凸部１０ａ及び第２凸部１０ｂは、例えば錐体形状を有する。第１凸部１０ａ及び第２凸部１０ｂは、図２の断面視において三角形で表されている。第１凸部１０ａ及び第２凸部１０ｂの高さは、それぞれの三角形の高さで表される。

【0023】

第１凸部１０ａ及び第２凸部１０ｂの形状は、例えば、円錐、楕円錐、多角錐等であり、円錐台、楕円錐台、多角錐台等であってもよい。

【0024】

発光素子１は、さらに、第１導電部材４０と、第２導電部材５０と、第３導電部材６０と、反射電極３０と、第１パッド電極７１と、第２パッド電極７２と、第１絶縁膜８１～第４絶縁膜８４とを有する。

【0025】

活性層１４が配置された面とは反対側のｐ側層１５の面に、反射電極３０が配置されている。反射電極３０は、ｐ側層１５に接し、ｐ側層１５と電気的に接続されている。反射電極３０は、活性層１４が発する光に対して高い反射性を有することが好ましい。反射電極３０は、例えばＡｇ、Ａｌを含む金属層である。ここで、反射電極３０が、活性層１４が発する光に対して高い反射率を有するとは、反射電極３０が活性層１４からの光のピーク波長に対して、７０％以上の反射率、好ましくは８０％以上の反射率を有していることを意味する。

【0026】

活性層１４が配置された面とは反対側のｐ側層１５の面の一部は、反射電極３０が配置されておらず、第１絶縁膜８１で覆われている。また、第１絶縁膜８１は、反射電極３０の一部も覆っている。第１絶縁膜８１は、例えば、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜である。

【0027】

第１絶縁膜８１を第２絶縁膜８２が覆っている。第２絶縁膜８２は、ｎ側層１０の第２面１１ｂ、活性層１４の側面、及びｐ側層１５の側面も覆っている。第２絶縁膜８２は、例えば、シリコン窒化膜又はシリコン酸化膜である。

【0028】

第２絶縁膜８２の表面に、第２導電部材５０が配置されている。第２導電部材５０は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＣｕの少なくともいずれかを含む金属層である。第２導電部材５０は、ｐ側導通部５０ａを有する。

【0029】

反射電極３０は、第１絶縁膜８１及び第２絶縁膜８２から露出された表面を有し、その表面に第２導電部材５０のｐ側導通部５０ａが接している。第２導電部材５０は、ｐ側導通部５０ａ及び反射電極３０を介して、第２領域ａ１のｎ側層１０に積層されたｐ側層１５と電気的に接続されている。

【0030】

第２導電部材５０を第３絶縁膜８３が覆っている。第３絶縁膜８３は、例えば、シリコン酸化膜である。

【0031】

第３絶縁膜８３の表面に、第１導電部材４０が配置されている。第１導電部材４０は、例えば、Ａｌ及びＣｕの少なくともいずれかを含む金属層である。第１導電部材４０は、ｎ側導通部４０ａを有する。

【0032】

第１領域ａ１の第２面１１ｂの一部は、第２絶縁膜８２に覆われている。第２面１１ｂの形状は、平面視において、例えば円や楕円である。第２面１１ｂの外周に第２絶縁膜８２が配置されている。第２面１１ｂの中心を含む部分は、第２絶縁膜８２から露出されている。第２絶縁膜８２から露出された第２面１１ｂは、第１導電部材４０のｎ側導通部４０ａと接している。第１導電部材４０は、ｎ側導通部４０ａを介して、ｎ側層１０と電気的に接続されている。

【0033】

第１導電部材４０と第２導電部材５０との間には第３絶縁膜８３が配置されている。第１導電部材４０と第２導電部材５０とは、第３絶縁膜８３によって電気的に絶縁されている。

【0034】

図１に示すように、支持基板１００の形状は、平面視において四角形である。支持基板１００の対角位置に、第１パッド電極７１と第２パッド電極７２とがそれぞれ配置されている。

【0035】

図２に示すように、第１導電部材４０は、第１パッド電極７１の下方に位置するパッド接続部４０ｂを有する。パッド接続部４０ｂ上に第３導電部材６０が配置されている。第３導電部材６０は、例えば、第２導電部材５０と同じ金属材料を用いることができる。第３導電部材６０は、第２導電部材５０から離隔して配置されている。第３導電部材６０上に、第１パッド電極７１が配置されている。第１パッド電極７１は、第３導電部材６０を介して第１導電部材４０と電気的に接続されている。

【0036】

第２導電部材５０は、第２パッド電極７２の下方に位置するパッド接続部５０ｂを有する。パッド接続部５０ｂ上に第２パッド電極７２が配置され、第２パッド電極７２は第２導電部材５０と電気的に接続されている。

【0037】

第１パッド電極７１及び第２パッド電極７２は、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも１つの金属材料を含む。

【0038】

第１導電部材４０は、接合層１０１を介して、支持基板１００に接合されている。接合層１０１は、例えばＳｎ等のはんだ材料を含む金属層である。支持基板１００は、例えばシリコン基板である。

【0039】

半導体積層体２０の上面及び側面は、第４絶縁膜８４に覆われている。半導体積層体２０の上面は、第１領域ａ１の第１面１１ａ及び第２領域ａ２の第３面１２ａを含む。第４絶縁膜８４は、例えばシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜である。

【0040】

第１領域ａ１の第１面１１ａに配置された複数の第１凸部１０ａを覆う第４絶縁膜８４の表面は、複数の凸部を有する。第２領域ａ２の第３面１２ａに配置された複数の第２凸部１０ｂを覆う第４絶縁膜８４の表面は、複数の凸部を有する。

【0041】

第４絶縁膜８４の表面のうち、第４絶縁膜８４が複数の第１凸部１０ａを覆う表面の算術平均粗さは、第４絶縁膜８４の表面のうち、第４絶縁膜８４が複数の第２凸部１０ｂを覆う表面の算術平均粗さよりも大きい。

【0042】

実施形態に係る発光素子１の効果について説明する。
実施形態に係る発光素子１では、主な光の取出面である第１面１１ａ及び第３面１２ａがそれぞれ複数の凸部を有しているので、第１面１１ａ及び第３面１２ａがそれぞれ平坦に近い面である場合に比べて高い光取出効率が実現される。複数の第１凸部１０ａを有する第１領域ａ１の算術平均粗さは、複数の第２凸部１０ｂを有する第２領域ａ２の算術平均粗さよりも大きい。第１領域ａ１の厚さは、第２領域ａ２の厚さよりも厚い。これにより、第１領域ａ１におけるシート抵抗を低減できるとともに、上面視で、活性層１４を含まない第１領域ａ１における光取出効率を向上させることができる。

【0043】

活性層１４から出射された光は、ｎ側層１０中を伝播して、半導体積層体２０の外部に取り出される。ｎ側層１０のＡｌ組成比を適切に設定することによって、ｎ側層１０における光吸収を低減することができる。例えば、活性層１４からピーク波長が４１０ｎｍ以下の比較的波長の短い光が出射される場合、ｎ側層１０にＡｌ組成比の高いＡｌＧａＮを用いることで、ｎ側層１０にＧａＮを用いるよりもｎ側層１０による光吸収を低減することができる。例えば、ｎ側層１０として、Ａｌ組成比が３％以上１５％以下のＡｌＧａＮを用いることができる。

【0044】

活性層１４が配置された第２領域ａ２における光吸収は、活性層１４が積層されていない第１領域ａ１における光吸収よりも、半導体積層体２０からの光の取出効率に大きく影響する。そのため、第２領域ａ２の厚さを第１領域ａ１の厚さよりも薄くすることによって、第２領域ａ２における光の吸収を低減し、光の取り出し効率を向上させることができる。

【0045】

第１領域ａ１においては、第１導電部材４０がｎ側導通部４０ａでｎ側層１０に接続されており、ｎ側層１０の第１領域ａ１は、電流が比較的集中しやすい領域である。第１領域ａ１のｎ側層１０の厚さを、第２領域ａ２のｎ側層１０の厚さより厚くすることで、第１領域ａ１のシート抵抗を低減できる。

【0046】

実施形態に係る発光素子１の製造方法について説明する。
図３～図１２は、本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。
図３～図１２に示す断面図は、図２と同様に、図１のＩＩ－ＩＩ線に対応する位置での断面図である。
図３及び図４は、図２の上下関係とは反対となっている。なお、後述する図５～図１２は、図２の上下関係と同じである。

【0047】

図３に示すように、基板１０００上に、下地層１１００を成長させる。下地層（第２半導体層）１１００は、ｎ側層（第１半導体層）１２１０のＡｌ組成比よりも低いＡｌ組成比を有する。下地層１１００は、例えばアンドープのＧａＮ層である。下地層１１００の厚さは、例えば、６μｍ以上８μｍ以下である。そして下地層１１００を介して、半導体積層体１２２０が形成される。基板１０００は、窒化物半導体層を成長させるための基板であり、例えば、サファイア基板である。基板１０００上に下地層１１００を成長させる前に、例えばＡｌＧａＮやＡｌＮからなるバッファ層を形成してもよい。

【0048】

半導体積層体１２２０は、ｎ側層１２１０と、活性層１２１４と、ｐ側層１２１５とを含む。半導体積層体１２２０は、下地層１１００上に、ｎ側層１２１０、活性層１２１４及びｐ側層１２１５がこの順にエピタキシャル成長される。半導体積層体１２２０に含まれる各半導体層の形成には、例えば、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法等を用いることができる。

【0049】

ｎ側層１２１０、活性層１２１４及びｐ側層１２１５は、図１及び図２で前述したｎ側層１０、活性層１４及びｐ側層１５にそれぞれ対応する層である。ｎ側層１２１０、活性層１２１４及びｐ側層１２１５のそれぞれは、後述の工程を行うことにより、ｎ側層１０、活性層１４及びｐ側層１５になる。したがって、ｎ側層１２１０、活性層１２１４及びｐ側層１２１５のそれぞれの組成は、ｎ側層１０、活性層１４及びｐ側層１５の組成とほぼ同じであるため、詳細な説明を省略する。

【0050】

図４に示すように、図３に示したｐ側層１２１５の一部及び活性層１２１４の一部を除去して、ｐ側層１５及び活性層１４が形成される。ｐ側層１５及び活性層１４の形成には、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法が用いられる。ｐ側層１５及び活性層１４を形成することで、ｐ側層１５及び活性層１４からｎ側層１０の一部が露出される。

【0051】

図２に示した第２領域ａ２は、ｎ側層１２１０において、ｐ側層１５及び活性層１４が形成された部分に位置する。図２に示した第１領域ａ１は、ｎ側層１２１０において、ｐ側層１５及び活性層１４から露出された部分に位置する。

【0052】

この後、図５に示すように、半導体構造体１２００が形成される。半導体構造体１２００は、下地層１１００、ｎ側層１２１０、活性層１４及びｐ側層１５を含んでいる。半導体構造体１２００は、反射電極３０、第１絶縁膜８１、第２絶縁膜８２、第２導電部材５０、第３導電部材６０、第３絶縁膜８３及び第１導電部材４０をさらに含んでいる。

【0053】

半導体構造体１２００を形成する工程では、ｎ側層１２１０、活性層１４及びｐ側層１５を覆うように、反射電極３０、第１絶縁膜８１、第２絶縁膜８２、第２導電部材５０、第３導電部材６０、第３絶縁膜８３、及び第１導電部材４０を形成する。反射電極３０、第１絶縁膜８１、第２絶縁膜８２、第２導電部材５０、第３導電部材６０、第３絶縁膜８３、及び第１導電部材４０は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等を用いて形成することができる。なお、第２導電部材５０と第３導電部材６０とは同じ工程で形成することができる。第２導電部材５０のｐ側導通部５０ａは反射電極３０に接し、第１導電部材４０のｎ側導通部４０ａはｎ側層１０の第２面１１ｂに接する。

【0054】

この後、半導体構造体１２００は、接合層１０１を介して支持基板１００に接合される。半導体構造体１２００は、基板１０００に支持された状態で、支持基板１００に接合される。

【0055】

図６に示すように、基板１０００が除去される。基板１０００の除去には、例えば、レーザリフトオフ法が用いられる。基板１０００を除去することにより、図５に示した下地層１１００が露出される。下地層１１００の露出された面は、例えば化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing、ＣＭＰ）法、ＲＩＥ法等により、薄化される。半導体構造体１２００ａは、薄化された下地層１１００ａを有する。

【0056】

図７に示すように、薄化された下地層１１００ａの露出された面に第１凸部形成用マスク（第１マスク）１３００が形成される。第１凸部形成用マスク１３００は、第２領域ａ２に重ならない領域に形成される。第２領域ａ２は、図１及び図２に示した第２領域ａ２に対応する領域であり、上面視で、活性層１４及びｐ側層１５に重なるｎ側層１２１０の領域である。

【0057】

第１凸部形成用マスク１３００は、複数のレジストマスク１３００ａを含んでいる。複数のレジストマスク１３００ａは、例えば、平面視で、行列状に配置される。複数のレジストマスク１３００ａは、行列状の配置に限らず、不規則な配置であってもよい。複数のレジストマスク１３００ａのそれぞれの平面視での形状は、後述のエッチング工程により形成される第１凸部の形状に応じて決定される。例えば、円錐形状の第１凸部１０ａとする場合には、複数のレジストマスク１３００ａのそれぞれの形状を、円柱形状とする。

【0058】

第１凸部形成用マスク１３００に含まれる複数のレジストマスク１３００ａの厚さは、第２凸部１０ｂの高さよりも厚いことが好ましい。第１凸部形成用マスク１３００に含まれる複数のレジストマスク１３００ａの厚さを第２凸部１０ｂの高さよりも厚くすることによって、十分な高さの第１凸部１０ａを形成することが容易になり、複数の第１凸部１０ａが形成された第１領域ａ１の算術平均粗さを複数の第２凸部１０ｂが形成された第２領域ａ２の算術平均粗さよりも大きくすることが可能になる。

【0059】

図８に示すように、図７に示した複数のレジストマスク１３００ａを介して、図７に示した下地層１１００ａ及びｎ側層１２１０をエッチングし、複数の第１凸部１０ａを有するｎ側層１２１０ａを形成する。下地層１１００ａ及びｎ側層１２１０のエッチングには、ドライエッチング法が用いられ、例えばＲＩＥ法が用いられる。

【0060】

複数の第１凸部１０ａを形成する工程では、複数のレジストマスク１３００ａを除去しながら、レジストマスク１３００ａから露出している下地層１１００ａ及び下地層１１００ａ下のｎ側層１２１０を除去する。下地層１１００ａは、複数のレジストマスク１３００ａとともに除去される。複数のレジストマスク１３００ａを除去しながらドライエッチングすることによって、第１凸部１０ａの形状をｐ側層１５からｎ側層１２１０に向かう方向において径が小さくなる錐体形とすることができる。レジストマスク１３００ａの平面視での形状を円とした場合には、第１凸部１０ａの形状は、円錐形となる。

【0061】

基板１０００を除去した後、下地層１１００と、ｎ側層１２１０とを、例えば化学機械研磨法により薄化する場合、各層のＡｌ組成比の違いによるエッチングレートの違いから、加工されたｎ側層１２１０の表面の平坦性が悪化するおそれがある。このようなｎ側層１２１０の表面の平坦性の悪化を低減するために、化学機械研磨法により下地層１１００ａの一部を除去し、下地層１１００ａを残した後、ＲＩＥ法により下地層１１００ａ及びｎ側層１２１０を除去することが好ましい。これにより、化学機械研磨法による平坦性の悪化を低減し、加工されたｎ側層１２１０の表面の平坦性を維持することができる。本実施形態では、ＲＩＥ法により下地層１１００ａ及びｎ側層１２１０を除去する際に複数のレジストマスク１３００ａを用いて第１凸部１０ａを形成している。そのため、加工されたｎ側層１２１０の表面の平坦性を維持しつつ、第１凸部１０ａを形成することができる。

【0062】

前述の処理により、複数の第１凸部１０ａは、第１領域ａ１及び第３領域ａ３に形成される。

【0063】

図９に示すように、素子分離用マスク１４００を形成する。素子分離用マスク１４００は、第１領域ａ１上、第２領域ａ２上、及び第３領域ａ３上に形成される。素子分離用マスク１４００が形成される第１領域ａ１は、島状の第１領域ａ１及び外周の第１領域ａ１である。第３領域ａ３のうち、外周の第１領域ａ１とする部分以外の領域上には、素子分離用マスク１４００を形成しない。

【0064】

図１０に示すように、エッチングにより、図９に示した第３領域ａ３のｎ側層１２１０ａの一部が除去されて、ｎ側層１２１０ｂが形成される。第３領域ａ３のｎ側層１２１０ａの一部を除去したことにより、第２絶縁膜８２がｎ側層１２１０ａから露出される。第１領域ａ１及び第２領域ａ２を含むｎ側層１２１０ｂを有する発光素子領域ａＬＥＤは、それぞれ分離されて、平面視で、支持基板１００上に行列状に配置される。ｎ側層１２１０ａのエッチングには、ドライエッチング法又はウェットエッチング法が用いられる。

【0065】

図１１に示すように、第２凸部形成用マスク（第２マスク）１５００を形成する。第２凸部形成用マスク１５００は、第２領域ａ２以外のｎ側層１２１０ｂ上に形成される。より具体的には、第２凸部形成用マスク１５００は、島状の第１領域ａ１上及び外周の第１領域ａ１上に形成される。第２凸部形成用マスク１５００は、外周の第１領域ａ１の外周の第２絶縁膜８２上にも形成される。

【0066】

図１２に示すように、図１１に示した第２凸部形成用マスク１５００から露出された第２領域ａ２がエッチングされて、第２領域ａ２に複数の第２凸部１０ｂが形成される。第２凸部１０ｂの形成には、例えばウェットエッチング法が用いられる。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等の溶媒によって、第２領域ａ２には、複数の第２凸部１０ｂが形成される。ドライエッチング法で第１領域ａ１に複数の第１凸部１０ａを形成し、ウェットエッチング法で第２領域ａ２に複数の第２凸部１０ｂを形成することにより、複数の第１凸部１０ａが形成された第１領域ａ１の算術平均粗さを、複数の第２凸部１０ｂが形成された第２領域ａ２の算術平均粗さよりも大きくしやすい。

【0067】

その後、発光素子領域ａＬＥＤのｎ側層１０上に、図１及び図２に示した第４絶縁膜８４を形成し、さらに、第１パッド電極７１及び第２パッド電極７２を形成する。そして、上面に複数の発光素子領域ａＬＥＤが形成された支持基板１００を個片化することで、図１及び図２に示した発光素子１を製造することができる。

【0068】

なお、図７に関連して説明した第１凸部形成用マスク１３００を形成する工程では、露出された下地層１１００ａのうち、第２領域ａ２に重なる領域にも複数のレジストマスク１３００ａを形成し、発光素子領域ａＬＥＤに分離するようにしてもよい。この場合、第２領域ａ２に第２凸部１０ｂを形成する工程は、第２領域ａ２に第１凸部１０ａが形成された状態で行われる。

【0069】

実施形態に係る発光素子１の製造方法の効果について説明する。
実施形態に係る発光素子１の製造方法では、第１領域ａ１及び第２領域ａ２のそれぞれに別工程で凸部を形成している。これにより、第１領域ａ１に形成される複数の第１凸部１０ａの形状及び第２領域ａ２に形成される複数の第２凸部１０ｂの形状を所望の形状とすることができ、光取出効率の高い発光素子１を製造することができる。

【0070】

実施形態に係る発光素子１の製造方法では、第１凸部形成用マスク１３００により、複数の第１凸部１０ａを形成し、素子分離用マスク１４００により、発光素子領域ａＬＥＤに分離した後に、第２領域ａ２に複数の第２凸部１０ｂを形成する。

【0071】

第１領域ａ１に複数の第１凸部１０ａを形成する工程では、複数の第１凸部１０ａのそれぞれの形状に応じた複数のレジストマスク１３００ａをｎ側層上に形成する必要がある。このようなレジストマスク１３００ａを、段差のある面上に形成することが困難である。実施形態に係る発光素子１の製造方法では、第１凸部形成用マスク１３００を形成する工程は、複数の発光素子領域ａＬＥＤをそれぞれ分離する前に行うので、複数のレジストマスク１３００ａを、段差の少ない面上に形成することができる。

【0072】

発光素子１の構成に関連して説明したように、ｎ側層１０における光の吸収を低減するため第２領域ａ２に位置するｎ側層１０の厚さは薄くすることが好ましい。また、第１導電部材４０と電気的に接続される第１領域ａ１では、シート抵抗を低くし順方向電圧Ｖｆを低減させるために、ｎ側層１０の厚さを厚くすることが好ましい。

【0073】

発光素子領域に分離する工程の後、第１領域ａ１の第１面１１ａ及び第２領域ａ２の第３面１２ａを同時にエッチング溶媒によりエッチングすると、活性層１４のない第１領域ａ１では、エッチング溶媒がｎ側層１０を介して、第２絶縁膜８２まで到達するおそれがある。これにより、第２絶縁膜８２が部分的にエッチングされることで、絶縁不良や耐湿性の劣化等の不具合が生じ、歩留りを低下させるおそれがある。

【0074】

実施形態に係る発光素子１の製造方法では、第１領域ａ１の第１面１１ａに第１凸部１０ａを形成した後に、複数の発光素子領域ａＬＥＤに分離し、発光素子領域ａＬＥＤの第２領域ａ２の第３面１２ａに第２凸部１０ｂを形成する。第２領域ａ２に第２凸部１０ｂを形成する工程において、第１領域ａ１をマスクで覆った状態で行うことで、第１領域ａ１においてエッチング溶媒がｎ側層１０を介して第２絶縁膜８２に到達することを低減することができる。したがって、第１領域ａ１のｎ側層１０下に位置する第２絶縁膜８２が部分的にエッチングされることが低減でき、発光素子１の製造の歩留りを向上させることが可能になる。

【0075】

実施形態に係る発光素子１の製造方法では、ドライエッチング法を用いて、第１領域ａ１の第１面１１ａに第１凸部１０ａを形成する。そのため、十分な高さとアスペクト比を有する第１凸部１０ａを形成することが可能である。したがって、複数の第１凸部１０ａが形成された第１領域ａ１の算術平均粗さを十分に大きくすることができ、電流集中の低減と光の取出効率の向上の両立を図ることができる。

【0076】

以上説明した実施形態によれば、光取出効率を向上した発光素子の製造方法を実現することができる。

【0077】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【0078】

実施形態は、以下の態様を含む。

【0079】

（付記１）
ｎ側層と、ｐ側層と、前記ｎ側層と前記ｐ側層との間に配置された活性層と、を有する半導体構造体であって、前記ｎ側層は、上面視で、前記ｐ側層及び前記活性層が配置されていない第１領域と、前記前記ｐ側層及び前記活性層が配置された第２領域と、を有する前記半導体構造体を準備する工程と、
上面視で、前記ｎ側層の前記第１領域上に、前記ｎ側層を露出させる複数の第１マスクを形成する工程と、
前記複数の第１マスクを用いたドライエッチングにより、前記複数の第１マスクを除去しながら前記複数の第１マスクから露出する前記ｎ側層を除去し、前記第１領域に複数の第１凸部を形成する工程と、
前記複数の第１凸部を形成する工程の後、前記半導体構造体を、前記第１領域及び前記第２領域を含む前記ｎ側層と、前記活性層と、前記ｐ側層と、をそれぞれ有する複数の発光素子領域に分離する工程と、
前記複数の発光素子領域に分離する工程の後、上面視で、前記複数の発光素子領域それぞれにおける前記第１領域上に前記ｎ側層の前記第２領域を露出させる第２マスクを形成する工程と、
前記第２マスクを形成する工程の後、前記第２マスクを用いたエッチングにより、前記第２領域に複数の第２凸部を形成する工程と、
を備えた発光素子の製造方法。

【0080】

（付記２）
前記複数の第１マスクを形成する工程において、前記第２領域に複数の第２凸部を形成する工程で形成される前記複数の第２凸部の高さよりも厚い前記複数の第１マスクを形成し、
前記複数の第１凸部が形成された前記第１領域の算術平均粗さを、前記複数の第２凸部が形成された第２領域の算術平均粗さよりも大きくする付記１記載の発光素子の製造方法。

【0081】

（付記３）
前記半導体構造体は、前記複数の第１凸部が形成される、前記第１領域の第１面の反対側の第２面で電気的に接続された第１導電部材をさらに有し、
前記複数の第２凸部を形成する工程の後において、前記第１領域における前記ｎ側層の厚さは、前記第２領域における前記ｎ側層の厚さよりも厚い付記１又は２に記載の発光素子の製造方法。

【0082】

（付記４）
前記半導体構造体は、前記活性層側から順に、Ａｌを含む第１半導体層と、前記第１半導体層よりもＡｌ組成比が低い第２半導体層とを含む前記ｎ側層を有し、
前記複数の第１凸部を形成する工程において前記第２半導体層から前記第１半導体層を露出させる付記１～３のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。

【0083】

（付記５）
前記活性層からの光のピーク波長は、４１０ｎｍ以下である付記１～４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。

【0084】

（付記６）
前記第１マスクを形成する工程において、上面視で、前記第１領域の前記ｎ側層において前記複数の第１凸部を形成する位置とそれぞれ重なる位置に前記第１マスクを形成する付記１～５のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。

【0085】

（付記７）
前記第１凸部が形成された前記第１領域の算術平均粗さは、１μｍ以上３μｍ以下であり、
前記第２凸部が形成された前記第２領域の算術平均粗さは、０．１μｍ以上１μｍ以下である付記１～６のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。

【符号の説明】

【0086】

１…発光素子、１０、１２１０、１２１０ａ、１２１０ｂ…ｎ側層、１０ａ…第１凸部、１０ｂ…第２凸部、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、１２ａ…第３面、１２ｂ…第４面、１４、１２１４…活性層、１５、１２１５…ｐ側層、２０、１２２０…半導体積層体、３０…反射電極、４０…第１導電部材、５０…第２導電部材、７１…第１パッド電極、７２…第２パッド電極、８１…第１絶縁膜、８２…第２絶縁膜、８３…第３絶縁膜、８４…第４絶縁膜、１００…支持基板、１０１…接合層、１０００…基板、１１００、１１００ａ…下地層、１２００…半導体構造体、１３００…第１凸部形成用マスク、１３００ａ…レジストマスク、１４００…素子分離用マスク、１５００…第２凸部形成用マスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】