JP2004327729A - 窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、発光層から外部へ取り出される光取り出し効率を向上できる窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の窒化物半導体素子１は第１の電極２１と、第１の導電型の窒化物半導体層１１、発光層１３、および第２の導電型の窒化物半導体層１２を有する窒化物半導体層１０と、第２の電極２２とを備える。第１の電極２１と窒化物半導体層１０との間に凸状部材３１が配置される。これにより、発光層１３からの光を効率的に乱反射でき、外部へ取り出される光取り出し効率を向上することができる。第１の導電型の窒化物半導体層１１は例えばｐ型窒化物半導体層から形成され、第１の電極２１はｐ型窒化物半導体層と接するｐ電極とすることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等に利用される窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法に関し、特に光の取り出し効率を向上することのできる窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒化物半導体は青色、緑色の高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）の材料としてフルカラーＬＥＤディスプレイ、交通信号灯、イメージスキャナ光源等の各種光源に用いられている。また、窒化物半導体を用いた青色ＬＥＤは黄色の蛍光を発する蛍光体と組み合わせることによって白色ＬＥＤとして実用化されている。白色ＬＥＤは、長寿命、低消費電力といったＬＥＤの特性を有することから、白色蛍光灯の代替光源として期待されている。
【０００３】
このようなＬＥＤの構造として、透光性基板１００上に、Ｎ型窒化物系化合物半導体層２００、Ｐ型窒化物系化合物半導体層３００、Ｐ型透光性電極４００、Ｐ型パッド電極５００とＮ型パッド電極６００を配置した素子構造が知られている（図７）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−８６８４３号公報（第６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＬＥＤではＰ型電極またはＮ型電極で吸収され光出力が低減されるという問題が生じる。このために、従来構造のＬＥＤにおいては、発光層から外部へ取り出される光取り出し効率を低下させるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、発光層から外部へ取り出される光取り出し効率を向上できる窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る窒化物半導体素子は、第１の電極と、発光層を有する窒化物半導体層と、第２の電極とを備えた窒化物半導体素子であって、第１の電極と窒化物半導体層との間に凸状部材が配置されることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の請求項２に係る窒化物半導体素子は、請求項１の特徴に加えて、前記窒化物半導体素子は、支持基板と、支持基板上に導電層とをさらに備え、第１の電極は導電層上に配置されることを特徴とする。この構成によって、第１の電極と第２の電極とが対向する対向電極構造において、支持基板側の電極、すなわち第１電極側で効率的に光を乱反射させることができ、発光層から外部へ取り出される光取り出し効率を向上することができる。
【０００９】
さらに、本発明の請求項３係る窒化物半導体素子は、請求項１または２の特徴に加えて、窒化物半導体層はｐ型窒化物半導体層をさらに有し、第１の電極はｐ型窒化物半導体層と接するｐ電極であることを特徴とする。ｐ型窒化物半導体とオーミック接触が得られる材料は、ｎ型窒化物半導体層とオーミック接触が得られるＡｌと比較して反射率が小さい材料しか従来知られていない。したがって、凸状部材をｐ型窒化物半導体層とｐ電極との間に配置した場合、ｐ電極側における光を効率的に乱反射でき、ｐ電極による光の吸収を低減できる。また、窒化物半導体においては、ｎ型窒化物半導体に比べてｐ型窒化物半導体の抵抗が大きい。そのためｐ型窒化物半導体層の膜厚を小さくする必要があり、特に、キャリア横方向（結晶成長方向に対して垂直方向）移動の抵抗が大きくなる。したがって、ｐ型窒化物半導体層と接するｐ電極は一般に大きな面積で形成される。このことから、一般に面積が大きい側の電極であるｐ電極と窒化物半導体層との間に凸状部材が配置されることによって、外部へ取り出される光取り出し効率をより向上することができる。
【００１０】
さらに、本発明の請求項４係る窒化物半導体素子は、請求項１から３のいずれかの特徴に加えて、窒化物半導体層は第１の電極側の面に凹部を有し、凸状部材は凹部に配置されることを特徴とする。この場合、凸状部材は第１の電極側に形成された窒化物半導体層よりも小さい屈折率である材料から構成されることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の請求項６係る窒化物半導体素子は、請求項１から３のいずれかの特徴に加えて、第１の電極は窒化物半導体層側の面に凹部を有し、凸状部材は凹部に配置されることを特徴とする。この場合、凸状部材は第１の電極側に形成された窒化物半導体層と同程度の屈折率である材料から構成されることが好ましい。ここで、窒化物半導体層と同程度の屈折率とは、窒化物半導体層との境界面において発光層からの光を十分に入射することができる程度をいい、窒化物半導体層との屈折率差が２０％以下であることが好ましい。このような材料としては、例えば、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタル、ＺｒＯ_２等が用いられるが、特に、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタルが好ましい。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明の請求項８に係る窒化物半導体素子の製造方法は、第１の電極と、発光層を有する窒化物半導体層と、第２の電極とを備える窒化物半導体素子の製造方法であって、成長基板上に窒化物半導体層を形成する工程と、窒化物半導体層の表面に凹部を形成する工程と、凹部に凸状部材を形成する工程と、窒化物半導体層および凸状部材の表面に第１の電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、上記目的を達成するために、本発明の請求項９に係る窒化物半導体素子は、第１の電極と、発光層を有する窒化物半導体層と、第２の電極とを備える窒化物半導体素子の製造方法であって、成長基板上に窒化物半導体層を形成する工程と、窒化物半導体層の表面に凸状部材を形成する工程と、窒化物半導体層および凸状部材の表面に第１の電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の請求項１０に係る窒化物半導体素子は、請求項８または９の特徴に加えて、前記窒化物半導体素子の製造方法は、 第１の電極上に支持基板を貼り合わせる工程と、成長基板を除去して窒化物半導体層を露出する工程と、窒化物半導体層の露出面上に第２の電極を形成する工程とをさらに備えることを特徴とする。この構成によって、第１の電極と第２の電極とが対向する対向電極構造において、支持基板側の電極、すなわち第１電極側で効率的に光を乱反射させることができ、発光層から外部へ取り出される光取り出し効率を向上できる窒化物半導体素子の製造方法を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法を例示するものであって、本発明は窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法を以下のものに特定しない。
【００１６】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を随時省略する。
【００１７】
［実施の形態１］
〔素子構造〕
図１に本発明の実施の形態１に係る窒化物半導体素子１の概略図を示す。図１（ｂ）は窒化物半導体素子１の平面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）に示す一点鎖線Ｘ−Ｘ’の側面断面図である。窒化物半導体素子１は第１の電極２１と、第１の導電型の窒化物半導体層１１、発光層１３、および第２の導電型の窒化物半導体層１２を有する窒化物半導体層１０と、第２の電極２２とを備える。
【００１８】
第１の電極２１と窒化物半導体層１０との間に凸状部材３１が配置される。凸状部材３１は、例えば上面から見て円形に形成される。図１の例では、図１（ｂ）の破線で表されるように、複数の凸状部材３１が第１の電極２１の領域内に配置される。凸状部材３１は、側面から見て傾斜面（半導体の成長面に対して傾斜している面）を有することが好ましい。凸状部材３１の側面である傾斜面の角度は、０°より大きく９０°より小さい。好ましくは３０°以上６０°以下である。この構成によって、発光層１３からの光をより効率的に乱反射でき、外部へ取り出される光取り出し効率をより向上できるからである。凸状部材３１は第１の電極２１側に形成された窒化物半導体層である第１の導電型の窒化物半導体層１１よりも小さい屈折率の材料から形成される。窒化物半導体層よりも小さい屈折率の材料としては、例えばＳｉＯ_２等が挙げられる。これによって、発光層１３からの光を第１の導電型の窒化物半導体層１１と凸状部材３１との境界面で効率的に反射することができる。
【００１９】
窒化物半導体素子１は、支持基板４２と、支持基板４２上に導電層４１とをさらに備える。第１の電極２１は導電層４１上に配置される。第１の電極２１および凸状部材３１が形成されていない領域と導電層４１との間には保護膜５０が配置される。また、導電層４１の露出面、すなわち窒化物半導体層１０が形成されていない領域にも保護膜５０が配置される。さらに、保護膜５０は第１の電極２１と導電層４１との間に部分的に配置される構成としてもよい。また、保護膜５０は凸状部材３１と同じ材料としてもよい。さらにまた、保護膜５０と導電層４１との間にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ等の高反射率の材料からなる反射膜を配置してもよい。これにより、発光層１３からの光を保護膜５０と反射膜との境界面で効率的に反射することができる。
【００２０】
第１の導電型の窒化物半導体層１１は例えばｐ型窒化物半導体層から形成され、第１の電極はｐ型窒化物半導体層と接するｐ電極とすることができる。この場合、ｐ電極としての第１の電極２１は、ｎ型窒化物半導体層と接するｎ電極と同じか、ｎ電極よりも大きな面積で形成される。図１の例では、図１（ｂ）の破線で表されるように、第１の電極２１は、上面から見て、第２の電極２２が形成される領域を除く窒化物半導体層のほぼ全領域に形成される。ｐ型窒化物半導体層とオーミック接触が得られるｐ電極の材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ―Ａｕ―ＲｈＯ、Ｒｈ−Ｉｒ、Ｒｈ−Ｉｒ−Ｐｔ等が挙げられ、特に反射率の高いＲｈ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕを用いることが好ましい。ｎ型窒化物半導体層とオーミック接触が得られるｎ電極の材料としては、Ｔｉ−Ａｌ、Ｗ−Ａｌ、Ａｌ等が挙げられる。またｎ電極上にはｎ側パッド電極を形成する。ｎ側パッド電極の材料としては、Ｎｉ−Ａｕ、Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ａｕ等が挙げられる。
【００２１】
実施の形態１の窒化物半導体素子１において、第１の導電型の窒化物半導体層１１は第１の電極２１側の面に凹部を有し、凸状部材３１は凹部に配置される。凸状部材３１は、高さを５μｍ以下、好ましくは３μｍ程度とする。また、凸状部材３１の直径は、１μｍ以上１０μｍ以下とする。
【００２２】
なお図１（ａ）では、凸状部材３１を第１の導電型の窒化物半導体層１１内に設ける例を説明したが、この例に限られず、例えば図８に示すように発光層１３や第２の導電型の窒化物半導体層１２を貫通するように、凸状部材３１を縦方向に延長して設けることもできる。
【００２３】
〔製造方法〕
次に、図２および図３を用いて実施の形態１に係る窒化物半導体素子１の製造方法を説明する。
【００２４】
（窒化物半導体層）
まず、図２（ａ）に示すように、成長基板６０上に第２導電型の窒化物半導体層１２、発光層１３、第１導電型の窒化物半導体層１１を有する窒化物半導体層１０を形成する。成長基板６０は、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板であればよく、成長基板の大きさや厚さ等は特に限定されない。この成長基板としては、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）のような絶縁性基板、また炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板が挙げられる。また、デバイス加工が出来る程度の厚膜（数十μｍ以上）であればＧａＮやＡｌＮ等の窒化物半導体基板を用いることもできる。成長基板はオフアングルしていてもよく、サファイアＣ面を用いる場合には、０．０１°〜０．５°、好ましくは０．０５°〜０．２°の範囲とする。
【００２５】
窒化物半導体はバッファ層を介して成長基板上に形成される。バッファ層は、例えば、一般式Ａｌ_ｇＧａ_１−ｇＮ（０≦ｇ＜１）で表される窒化物半導体、より好ましくは、Ａｌ_ｇＧａ_１−ｇＮ（０≦ｇ≦０．５）で示される窒化物半導体が用いられる。バッファ層の膜厚は、好ましくは０．００２〜０．５μｍ、より好ましくは０．００５〜０．２μｍ、さらに好ましくは０．０１〜０．０５μｍである。バッファ層の成長温度は、好ましくは２００〜９００℃、より好ましくは４００〜８００℃である。これにより、窒化物半導体層上の転位やピットを低減させることができる。さらに、成長基板上にＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）法によりＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦Ｘ≦１）層を成長させてもよい。このＥＬＯ法とは窒化物半導体を横方向成長させることで貫通転位を曲げて収束させることにより転位を低減させるものである。
【００２６】
成長基板６０上にバッファ層を形成後、バッファ層よりも高温で成長させた高温成長層を形成することが好ましい。高温成長層としては、アンドープのＧａＮ又はｎ型不純物をドープしたＧａＮを用いることができる。好ましくは、アンドープのＧａＮを用いることで結晶性をよく成長させることができる。高温成長層の膜厚は、１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上である。また、高温成長層の成長温度は、９００〜１１００℃、好ましくは１０５０℃以上である。
【００２７】
次に、高温成長層上に第２導電型の窒化物半導体層１２を形成する。ここでは第２導電型の窒化物半導体層１２がｎ型窒化物半導体層である例を説明する。高温成長層上にｎ型コンタクト層を形成する。ｎ型コンタクト層は第２の電極２２としてのｎ電極が形成される層である。ｎ型コンタクト層には例えばｎ型不純物をドープしたＧａＮが用いられる。ｎ型コンタクト層のｎ型不純物濃度は特に限定されるものではないが、好ましくは１×１０^１７〜１×１０^２０／ｃｍ^３、より好ましくは１×１０^１８〜１×１０^１９／ｃｍ^３である。ｎ型コンタクト層の膜厚は特に限定されるものではないが、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上である。
【００２８】
ｎ型コンタクト層上にはｎ側多層膜層が形成される。ｎ側多層膜層としては、後述する活性層のバンドギャップエネルギーより大きい組成であり、Ａｌ_ｊＧａ_１−ｊＮ（０≦ｊ＜０．３）が好ましい。ｎ側多層膜層はたとえばアンドープＧａＮ、ｎ型不純物をドープしたＧａＮおよびアンドープＧａＮの３層構造が用いられる。ｎ型不純物濃度は特に限定されるものではないが、好ましくは１×１０^１７〜１×１０^２０／ｃｍ^３、より好ましくは１×１０^１８〜１×１０^１９／ｃｍ^３である。
【００２９】
ｎ側多層膜層に代えて、ｎ型不純物濃度に濃度傾斜を設定したＡｌ_ｊＧａ_１−ｊＮ（０≦ｊ＜０．３）、あるいはＡｌの組成傾斜を設定したＡｌ_ｊＧａ_１−ｊＮ（０≦ｊ＜０．３）とすることもできる。また、ｎ側多層膜層を省略することもできる。さらに、ｎ側多層膜層を省略し、ｎ型コンタクト層をＡｌ_ｅＧａ_１−ｅＮ（０＜ｅ＜０．３）とすることもできる。この場合、高温成長層のＧａＮを除去することによって発光層からの光をＧａＮ層が吸収することを効果的に低減することができる。さらにまた、ｎ側多層膜層上に第２のｎ側多層膜層を形成することもできる。第２のｎ側多層膜層は、例えば、Ｉｎ_ｒＧａ_１−ｒＮ（０＜ｒ＜１）、Ａｌ_ｓＧａ_１−ｓＮ（０≦ｓ＜１）から構成される。多層膜層を形成する各層の膜厚は、超格子構造の場合は、一層の膜厚が好ましくは１００Å以下、より好ましくは７０Å以下、さらに好ましくは１０〜４０Åとすることができる。
【００３０】
本発明に用いる発光層（活性層）は、例えば、Ａｌ_ａＩｎ_ｂＧａ_{１−ａ−ｂ}Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）からなる井戸層と、Ａｌ_ｃＩｎ_ｄＧａ_{１−ｃ−ｄ}Ｎ（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、ｃ＋ｄ≦１）からなる障壁層とを含む量子井戸構造を有する。活性層に用いられる窒化物半導体は、ノンドープ、ｎ型不純物ドープ、ｐ型不純物ドープのいずれでもよいが、好ましくは、ノンドープもしくは、又はｎ型不純物ドープの窒化物半導体を用いることにより発光素子を高出力化することができる。障壁層は井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きな窒化物半導体が用いられる。
【００３１】
次に、発光層１３上に第１導電型の窒化物半導体層１１を形成する。ここでは、第１導電型の窒化物半導体層１１がｐ型窒化物半導体層である例を説明する。まず発光層１３上にｐ型クラッド層が形成される。ｐ型クラッド層は、活性層のバンドギャップエネルギーより大きい組成である材料から構成される。ｐ型クラッド層は、活性層へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、例えばＡｌ_ｋＧａ_１−ｋＮ（０≦ｋ＜１）が用いられ、Ａｌ_ｋＧａ_１−ｋＮ（０＜ｋ＜０．４）が好ましい。ｐ型クラッド層の膜厚は特に限定されないが、好ましくは０．０１〜０．３μｍ、より好ましくは０．０４〜０．２μｍである。ｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度は、１×１０^１８〜１×１０^２１／ｃｍ^３、１×１０^１９〜５×１０^２０ｃｍ^３である。ｐ型不純物濃度がこの範囲にあると、結晶性を低下させることなくバルク抵抗を低下させることができる。ｐ型クラッド層は、単一層でも多層膜層（超格子構造）でもよい。多層膜層の場合、上記のＡｌ_ｋＧａ_１−ｋＮと、それよりバンドギャップエネルギーの小さい窒化物半導体層とからなる多層膜層から構成される。多層膜層は、例えば、Ｉｎ_ｌＧａ_１−ｌＮ（０≦ｌ＜１）、Ａｌ_ｍＧａ_１−ｍＮ（０＜ｍ＜１）から構成される。多層膜層を形成する各層の膜厚は、超格子構造の場合は、一層の膜厚が好ましくは１００Å以下、より好ましくは７０Å以下、さらに好ましくは１０〜４０Åとすることができる。また、ｐ型クラッド層がバンドギャップエネルギーの大きい層と、バンドギャップエネルギーの小さい層からなる多層膜層である場合、バンドギャップエネルギーの大きい層及び小さい層の少なくともいずれか一方にｐ型不純物をドープさせてもよい。また、バンドギャップエネルギーの大きい層及び小さい層の両方にドープする場合は、ドープ量は同一でも異なってもよい。
【００３２】
次に、ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層を形成する。ｐ型コンタクト層は、Ａｌ_ｆＧａ_１−ｆＮ（０≦ｆ＜１）が用いられ、特に、Ａｌ_ｆＧａ_１−ｆＮ（０≦ｆ＜０．３）で構成することにより第１の電極２１と良好なオーミックコンタクトが可能となる。ｐ型不純物濃度は１×１０^１７／ｃｍ^３以上が好ましい。また、ｐ型コンタクト層は、ｐ電極側でｐ型不純物濃度が高く、かつ、Ａｌの混晶比が小さくなる組成勾配を有することが好ましい。この場合、組成勾配は、連続的に組成を変化させても、あるいは、不連続に段階的に組成を変化させてもよい。例えば、ｐ型コンタクト層を、オーミック電極と接するとともにｐ型不純物濃度が高くＡｌ組成比の低い第１のｐ型コンタクト層と、ｐ型不純物濃度が低くＡｌ組成比の高い第２のｐ型コンタクト層とで構成することもできる。第１のｐ型コンタクト層により良好なオーミック接触が得られ、第２のｐ型コンタクト層により自己吸収を防止することが可能となる。
【００３３】
上述の窒化物半導体は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、やハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等の気相成長法を用いて形成することができる。
【００３４】
次に、窒化物半導体をｎ型窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層の順に形成した場合には、成長基板６０上に窒化物半導体２を成長後、ウェハを反応装置から取り出し、その後、酸素を含む雰囲気中において４５０℃以上で熱処理をする。これによりｐ型窒化物半導体層に結合している水素が取り除かれ、ｐ型の伝導を示すｐ型窒化物半導体層が得られる。
【００３５】
（凸状部材）
次に、図２（ｂ）に示すように、窒化物半導体層の表面、ここでは第１導電型の窒化物半導体層１１の表面に凸状部材３１を形成する。凸状部材３１は、エッチング等によって第１導電型の窒化物半導体層１１の表面に形成された例えば直径数μｍ程度の微小な複数の円形状の凹部に形成される。凹部は例えばフォトリソグラフィーを用いてパターン形成することによって所望の形状に形成される。凸状部材３１の材料としては、例えばＳｉＯ_２等の窒化物半導体層よりも小さい屈折率の透光性の材料が用いられる。
【００３６】
（第１の電極）
次に、図２（ｃ）に示すように、第１導電型の窒化物半導体層１１および凸状部材３１の表面にＲｈ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ等からなる第１の電極２１をパターン形成する。第１の電極２１は、第２の電極２２が形成される領域を除く窒化物半導体層のほぼ全領域に、凸状部材３１を覆うように形成される。そして、酸素を含む雰囲気中において熱処理を行う。
【００３７】
その後、窒化物半導体素子１の周辺部等の第１の電極２１が形成された領域を除く領域には保護膜５０が形成される。この保護膜５０の材料はＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の単層膜または多層膜を用いることができる。さらに、保護膜５０と導電層４１との間にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ等の高反射率の金属膜を形成してもよい。この金属膜により反射率が高くなるから光の取り出し効率を良くすることができる。
【００３８】
（半導体層側導電層）
次に、第１の電極２１上に、貼り合わせ時に合金化させるための半導体層側導電層４１ａを形成する。半導体層側導電層４１ａは、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｉｎからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有する合金から形成される。半導体層側導電層４１ａは密着層、バリア層、共晶層からなる３層構造が好ましい。密着層は、Ｎｉ、Ｔｉ、ＲｈＯ、Ｗ、Ｍｏからなる群から選ばれる少なくとも一を含有する。バリア層は、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｐｄ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｍｏ、ＷＮ、Ａｕからなる群から選ばれる少なくとも一を含有する。共晶層は、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｉｎからなる群より選ばれる少なくとも一を含有する。また、半導体層側導電層４１ａの膜厚は５μｍ以下とする。
【００３９】
（支持基板）
他方、支持基板４２を用意する。支持基板４２の材料としては、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、ＡｌＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｃｕ−ダイヤ等の金属とセラミックの複合体等が挙げられるである。例えば、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏの一般式をＣｕ_ｘＷ_{１００−ｘ}（０≦ｘ≦３０）、Ｃｕ_ｘＭｏ_{１００−ｘ}（０≦ｘ≦５０）のようにそれぞれ示すことができる。ＡｌＮを支持基板とすれば絶縁性基板であるのでプリント基板等の回路上にチップを載せるときに有利である。またＳｉを用いる利点は安価でチップ化がしやすい点である。支持基板４２の好ましい膜厚としては５０〜５００μｍである。支持基板４２の膜厚をこの範囲に設定することで放熱性が良くなる。
【００４０】
この支持基板４２の表面に対しても支持基板側導電層４１ｂを形成することが好ましい。また、支持基板側導電層４１ｂには密着層、バリア層、共晶層からなる３層構造を用いることが好ましい。支持基板側導電層４１ｂは、例えばＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ｓｎ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ｐｄ又はＴｉ−Ｐｔ−ＡｕＳｎ、Ｗ−Ｐｔ−Ｓｎ、ＲｈＯ−Ｐｔ−Ｓｎ、ＲｈＯ−Ｐｔ−Ａｕ、ＲｈＯ−Ｐｔ−（Ａｕ、Ｓｎ）等の金属膜から形成される。
【００４１】
（貼り合わせ工程）
そして、半導体層側導電層４１ａの表面と支持基板側導電層４１ｂの表面を対向させ（図３（ａ））、支持基板４２を加熱圧接により窒化物半導体層側の第１の電極２１上に貼り合わせる（図３（ｂ））。この加熱圧接は、プレスをしながら１５０℃以上の熱を加えて行われる。
【００４２】
貼り合わせにおいて共晶させるには支持基板側と窒化物半導体側との接着面にそれぞれ密着層、バリア層、共晶層とを備えていることが好ましい。密着層は第１の電極との間に高い密着性を確保する層であり、好ましくはＴｉ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏのいずれかの金属である。また、バリア層は、共晶層を構成する金属が密着層へ拡散するのを防止する層であり、好ましくはＰｔあるいはＷである。また、共晶層の金属が密着層へ拡散するのをさらに防止するため、バリア層と共晶層との間に、０．３μｍ程度の厚さのＡｕ膜を形成してもよい。貼り合わせ時には第１の電極／Ｔｉ―Ｐｔ―ＡｕＳｎ―Ｐｔ―Ｔｉ／支持基板、その他に第１の電極／ＲｈＯ−Ｐｔ−ＡｕＳｎ―Ｐｔ―Ｔｉ／支持基板、第１の電極／Ｔｉ―Ｐｔ―ＰｄＳｎ―Ｐｔ―Ｔｉ／支持基板、第１の電極／Ｔｉ―Ｐｔ―ＡｕＳｎ―Ｐｔ―ＲｈＯ／支持基板となる。これにより剥がれにくい合金形成ができる。導電層を共晶とすることで低温での貼り合わせが可能となり、また接着力も強力になる。低温で貼り合わせることで反りの緩和効果を有する。
【００４３】
共晶により半導体層側導電層４１ａおよび支持基板側導電層４１ｂの金属膜は合金化され、導電層４１を形成する。また、貼り合わせの表面金属は支持基板側と窒化物半導体素子側が異なることが好ましい。低温で共晶が可能で、共晶後の融点が上がるためである。
【００４４】
（成長基板除去工程）
その後、図３（ｃ）に示すように、成長基板を除去して窒化物半導体層を露出させ、チップ状に窒化物半導体層を分割し、第２導電型の窒化物半導体層１２の露出面に第２の電極２２を形成する。成長基板６０は、成長基板側からエキシマレーザを照射するか、又は研削によって取り除かれる。成長基板６０を除去後、露出した窒化物半導体の表面をＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシュ）処理することで所望の膜である第２導電型の窒化物半導体層１２を露出させる。このとき高温成長したＧａＮ層を除去、あるいは膜厚を低減することによって、紫外領域の発光波長を持つＬＥＤにおいても吸収の影響を低減することができる。この処理によりダメージ層の除去や窒化物半導体層の厚みを調整、表面の面粗さの調整ができる。次に、窒化物半導体素子をチップ化するため、ＲＩＥ等で外周エッチングを行い、外周の窒化物半導体層を除去する。また、光の取り出し効率を向上させるために第２導電型の窒化物半導体層の露出面をＲＩＥ等で凹凸（ディンプル加工）を形成してもよい。
【００４５】
第２の電極２２にｎ型電極を用いる場合にはＴｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｗ−Ａｌ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ａｌ−Ｐｔ−Ａｕ等が用いられる。第２の電極は膜厚を０．１〜１．５μｍとする。
【００４６】
その後、ワイヤーボンディング領域を除いて窒化物半導体素子の上面を絶縁性の外部保護膜（図示せず）で覆い、チップ化することで窒化物半導体素子とする。外部保護膜はＳｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の絶縁膜が用いられる。また、光の取り出し効率を向上させるために外部保護膜の表面をＲＩＥ等で凹凸形状を形成してもよい。
【００４７】
［実施の形態２］
〔素子構造〕
図４に本発明の実施の形態２に係る窒化物半導体素子２の概略図を示す。図４（ｂ）は窒化物半導体素子２の平面図であり、図４（ａ）は図４（ｂ）に示す一点鎖線Ｘ−Ｘ’の側面断面図である。実施の形態２に係る窒化物半導体素子２は、第１の電極２２１が窒化物半導体層側の面に凹部を有し、凸状部材３２は凹部に配置される点、および実施の形態２における第１の導電型の窒化物半導体層２１１は、支持基板４２側の面に凹部を有していない点が実施の形態１と異なり、その他の実施の形態１における符号と同一の符号が付された部材は実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００４８】
第１の電極２２１と窒化物半導体層１０との間には凸状部材３２が配置される。凸状部材３２は、例えば上面から見て円形に形成される。図４の例では、図４（ｂ）の破線で表されるように、複数の凸状部材３２が第１の電極２２１の領域内に配置される。凸状部材３２は、第１の電極側に形成された窒化物半導体層と同程度の屈折率の材料から形成される。窒化物半導体層と同程度の屈折率の材料としては、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブやＴａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタル、ＺｒＯ_２等が挙げられるが、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタルが好ましい。これによって、発光層１３からの光を第１の導電型の窒化物半導体層２１１と凸状部材３２との境界面における反射を低減し、効率的に凸状部材３２に入射させることができる。したがって、凸状部材３２と第１の電極２１１との境界面において発光層１３からの光を効率的に反射することができる。ここで、窒化物半導体層と同程度の屈折率とは、窒化物半導体層との境界面において発光層からの光を十分に入射することができる程度をいい、窒化物半導体層との屈折率差が２０％以下であることが好ましい。凸状部材３２は、側面から見て傾斜面（半導体の成長面に対して傾斜している面）を有することが好ましい。この構成によって、発光層１３からの光を効率的に乱反射でき、外部へ取り出される光取り出し効率をより向上できるからである。
【００４９】
図４（ｂ）に示す第１の電極２２１および第２の電極２２のパターンは、図９（ａ）に示すように第２の電極２２を対角線上の隅部に略方形状に配置し、残りの領域の全面を第１の電極２２１が占めるようなパターンとしている。ただ、電極配置のパターンはこの例に限られず、例えば図９（ｂ）に示すパターンも利用できる。図９（ｂ）の例では、第１の電極２２１のパターンをＬ字状の２部材で周辺部を覆う部材と、略方形状で内部に均等に配置された部材で構成している。また第２の電極２２のパターンは、第１の電極２２１と重ならないように残りの領域、すなわち対角線上の隅部に略方形状の部材と、内部で第１の電極２２１の方形状パターンを囲むようにしてこれよりも若干大きい方形状のパターンを開口した部材で構成している。凸状部材３２は図示しないが、方形状の第１の電極２２１に設けることができる。これによって、光取り出しの効率がさらに改善される。
【００５０】
〔製造方法〕
次に、実施の形態２に係る窒化物半導体素子２の製造方法を説明する。実施の形態２に係る窒化物半導体素子２の製造方法は、第１の電極２２１が窒化物半導体層側の面に凹部を形成し、凸状部材３２を凹部に形成する点、および実施の形態２における第１の導電型の窒化物半導体層２１１には凹部が形成されない点が実施の形態１と異なり、その他の部材の製造方法は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５１】
実施の形態２に係る窒化物半導体素子２の製造方法においては、第１導電型の窒化物半導体層２１１の表面に凹部が形成されることなくその表面に例えば直径数μｍ程度の微小な複数の円形状の凸状部材３２が形成される。凸状部材３２は例えばフォトリソグラフィーを用いてパターン形成することによって所望の形状に形成される。凸状部材３２の材料としては、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタル、ＺｒＯ_２等が用いられるが、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタルが好ましい。
【００５２】
次に、第１導電型の窒化物半導体層２１１および凸状部材３２の表面にＲｈ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ等からなる第１の電極２２１をパターン形成する。第１の電極２２１は、第２の電極２２が形成される領域を除く窒化物半導体層のほぼ全領域に、凸状部材３２を覆うように形成される。
【００５３】
［実施の形態３］
〔素子構造〕
図５に本発明の実施の形態３に係る窒化物半導体素子３の概略図を示す。図５（ｂ）は窒化物半導体素子３の平面図であり、図５（ａ）は図５（ｂ）に示す一点鎖線Ｘ−Ｘ’の側面断面図である。実施の形態３に係る窒化物半導体素子３は、窒化物半導体層１０を成長させた成長基板６０を除去することなくそのまま窒化物半導体素子３として用いる点、および第２の導電型の窒化物半導体層３１２を露出させて第１の電極３２１、第２の電極３２２を同一面側に配置した点とが実施の形態１と異なり、その他の実施の形態１における符号と同一の符号が付された部材は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５４】
第１の電極３２１と窒化物半導体層１０との間に凸状部材３１が配置される。凸状部材３１は、例えば上面から見て円形に形成される。図５の例では、図５（ｂ）の破線で表されるように、複数の凸状部材３１が第１の電極３２１の領域内に配置される。凸状部材３１は、側面から見て傾斜面（半導体の成長面に対して傾斜している面）を有することが好ましい。この構成によって、発光層１３からの光を効率的に乱反射でき、外部へ取り出される光取り出し効率をより向上できるからである。凸状部材３１は第１の電極３２１側に形成された窒化物半導体層である第１の導電型の窒化物半導体層１１よりも小さい屈折率の材料から形成される。窒化物半導体層よりも小さい屈折率の材料としては、例えばＳｉＯ_２等が挙げられる。これによって、発光層１３からの光を第１の導電型の窒化物半導体層１１と凸状部材３１との境界面で効率的に反射することができる。
【００５５】
〔製造方法〕
次に、実施の形態３に係る窒化物半導体素子３の製造方法を説明する。実施の形態３に係る窒化物半導体素子３における窒化物半導体層１０の製造方法は、実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５６】
窒化物半導体層１０を形成した後、窒化物半導体層の表面、ここでは第１導電型の窒化物半導体層１１の表面に凸状部材３１を形成するとともに、第１導電型の窒化物半導体層１１および発光層１３を除去して第２の導電型の窒化物半導体層１２を部分的に露出させる。凸状部材３１は、エッチング等によって第１導電型の窒化物半導体層１１の表面に形成された例えば直径数μｍ程度の微小な複数の円形状の凹部に形成される。凹部は例えばフォトリソグラフィーを用いてパターン形成することによって所望の形状に形成される。凸状部材３１の材料としては、例えばＳｉＯ_２等の窒化物半導体層よりも小さい屈折率の透光性の材料が用いられる。一方、第２の導電型の窒化物半導体層３１２を露出させる領域にエッチングを行うことによって、第２の電極３２２を形成させる領域をほぼ矩形状に露出させる。
【００５７】
次に、第１導電型の窒化物半導体層１１および凸状部材３１の表面にＲｈ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ等からなる第１の電極３２１を、露出させた第２の導電型の窒化物半導体層３１２にはＴｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｗ−Ａｌ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ａｌ−Ｐｔ−Ａｕ等からなる第２の電極３２２をそれぞれパターン形成する。第１の電極３２１は、第１導電型の窒化物半導体層１１のほぼ全領域に、凸状部材３１を覆うように形成される。そして、酸素を含む雰囲気中において熱処理を行う。
【００５８】
その後、窒化物半導体素子をチップ化するためＲＩＥ等で外周エッチングを行い、外周の窒化物半導体層を除去する。そして、第１の電極３２１および第２の電極３２２におけるワイヤーボンディング領域を除いて窒化物半導体素子の上面を絶縁性の外部保護膜（図示せず）で覆い、チップ化することで窒化物半導体素子とする。外部保護膜はＳｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の絶縁膜が用いられる。
【００５９】
［実施の形態４］
〔素子構造〕
図６に本発明の実施の形態４に係る窒化物半導体素子４の概略図を示す。図６（ｂ）は窒化物半導体素子３の平面図であり、図６（ａ）は図６（ｂ）に示す一点鎖線Ｘ−Ｘ’の側面断面図である。実施の形態４に係る窒化物半導体素子４は、第１の電極４２１が窒化物半導体層側の面に凹部を有し、凸状部材３４は凹部に配置される点、および実施の形態４における第１の導電型の窒化物半導体層４１１は、支持基板４２側の面に凹部を有していない点が実施の形態３と異なり、その他の実施の形態３における符号と同一の符号が付された部材は実施の形態３と同様であり説明を省略する。
【００６０】
第１の電極３２１と窒化物半導体層１０との間に凸状部材３４が配置される。凸状部材３４は、例えば上面から見て円形に形成される。図６の例では、図６（ｂ）の破線で表されるように、複数の凸状部材３４が第１の電極３２１の領域内に配置される。凸状部材３４は、第１の電極側に形成された窒化物半導体層と同程度の屈折率の材料から形成される。窒化物半導体層と同程度の屈折率の材料としては、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブやＴａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタル等が挙げられる。これによって、発光層１３からの光を第１の導電型の窒化物半導体層４１１と凸状部材３４との境界面における反射を低減し、効率的に凸状部材３４に入射させることができる。したがって、凸状部材３４と第１の電極４２１との境界面において発光層１３からの光を効率的に反射することができる。ここで、窒化物半導体層と同程度の屈折率とは、窒化物半導体層との境界面において発光層からの光を十分に入射することができる程度をいい、窒化物半導体層との屈折率差が２０％以下であることが好ましい。凸状部材３４は、側面から見て傾斜面（半導体の成長面に対して傾斜している面）を有することが好ましい。この構成によって、発光層１３からの光を効率的に乱反射でき、外部へ取り出される光取り出し効率をより向上できるからである。
【００６１】
〔製造方法〕
次に、実施の形態４に係る窒化物半導体素子４の製造方法を説明する。実施の形態４に係る窒化物半導体素子４の製造方法は、第１の電極４２１が窒化物半導体層側の面に凹部を形成し、凸状部材３４を凹部に形成する点、および実施の形態４における第１の導電型の窒化物半導体層４１１には凹部が形成されない点が実施の形態３と異なり、その他の部材の製造方法は実施の形態３と同様であり説明を省略する。
【００６２】
実施の形態４に係る窒化物半導体素子４の製造方法においては、第１導電型の窒化物半導体層４１１の表面に凹部が形成されることなくその表面に例えば直径数μｍ程度の微小な複数の円形状の凸状部材３４が形成される。凸状部材３４は例えばフォトリソグラフィーを用いてパターン形成することによって所望の形状に形成される。凸状部材３４の材料としては、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブやＴａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタル等が用いられる。
【００６３】
次に、第１導電型の窒化物半導体層４１１および凸状部材３４の表面にＲｈ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ等からなる第１の電極４２１を、露出させた第２の導電型の窒化物半導体層３１２にはＴｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｗ−Ａｌ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ａｌ−Ｐｔ−Ａｕ等からなる第２の電極３２２をそれぞれパターン形成する。第１の電極４２１は、第１導電型の窒化物半導体層１１のほぼ全領域に、凸状部材３４を覆うように形成される。
【００６４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳述する。ただし、以下に示す実施例は、本発明は窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法を以下のものに特定しない。
【００６５】
［実施例１］
以下、実施例１の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法について説明する。まず、サファイア（Ｃ面）よりなる成長基板６０をＭＯＶＰＥの反応容器内にセットする。そして、水素を流しながら、成長基板６０の温度を１０５０℃まで上昇させ、成長基板６０のクリーニングを行う。
【００６６】
（バッファ層）
続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）とを用い、成長基板６０上にＧａＮよりなるバッファ層を約１００Åの膜厚で成長させる。
【００６７】
（高温成長層）
バッファ層成長後、高温成長層を形成する。まず、ＴＭＧのみを止めて、温度を１０５０℃まで上昇させる。温度が１０５０℃に達した後、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層を１．５μｍの膜厚で成長させる。
【００６８】
（第２の導電型の窒化物半導体層）
続いて１０５０℃で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを４．５×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層を２．２５μｍの膜厚で成長させる。このｎ型コンタクト層の膜厚は２〜３０μｍであればよい。
【００６９】
次にシランガスのみを止め、１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層を３０００Åの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを４．５×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＧａＮ層を３００Åの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアンドープＧａＮ層を５０Åの膜厚で形成し、３層からなる総膜厚３３５０Åの第１のｎ側多層膜層とする
【００７０】
さらに、アンドープＧａＮ層を４０Åの膜厚で成長させ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用いてアンドープＩｎ_０．１３Ｇａ_０．８７Ｎ層を２０Åの膜厚で成長させる。これらの操作を繰り返し、交互に１０層ずつ積層し、最後にアンドープＧａＮ層を４０Åの膜厚で成長させた超格子構造の第２のｎ側多層膜層を６４０Åの膜厚で形成する。
【００７１】
（発光層）
次に、同様の温度で、アンドープＧａＮ層を４０Åの膜厚で成長させる。次に、温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い、アンドープＩｎ_０．１３Ｇａ_０．８７Ｎ層を２０Å成長させる。これらの操作を繰り返し、交互に１０層ずつ積層させ、最後にＧａＮ層を４０Å成長させて形成される超格子構造層を６４０Åの膜厚で成長させる。
【００７２】
次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を２００Åの膜厚で成長させ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用いアンドープＩｎ_０．４Ｇａ_０．６Ｎよりなる井戸層を３０Åの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を５層、井戸層を４層、交互に積層して、総膜厚１１２０Åの多重量子井戸構造よりなる活性層（発光層）を成長させる。
【００７３】
（第１導電型の窒化物半導体層）
次に、温度１０５０℃でＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ_２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたｐ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ層を４０Åの膜厚で成長させ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニア、Ｃｐ_２Ｍｇを用いＭｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＩｎ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎ層を２５Åの膜厚で成長させる。これらの操作を繰り返し、交互に５層ずつ積層し、最後にｐ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ層を４０Åの膜厚で成長させた超格子構造の多層膜を３６５Åの膜厚で成長させる。
【００７４】
続いて１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ_２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を１２００Åの膜厚で成長させる。
【００７５】
反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲気中、ウェハを反応容器内において、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化する。
【００７６】
（凸状部材）
アニーリング後、ウェハを反応容器から取り出し、フォトリソグラフィーを用いてエッチングによってｐ型コンタクト層の表面に形成された例えば直径３μｍの複数の円形状の凹部を形成する。これらの凹部にＳｉＯ_２を形成する。
【００７７】
（第１の電極）
そして、第１の電極２１としてｐ電極を、第２の電極２２が形成される領域を除く窒化物半導体層のほぼ全領域に、Ｒｈを用いて２０００Åの膜厚で、凸状部材３１を覆うように形成する。その後、オーミックアニールを６００℃で行った後、保護膜ＳｉＯ_２を膜厚０．３μｍで形成する。その後、導電層４１ａを形成するために密着層、バリア層、共晶層をＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ−Ｓｎ−Ａｕの順に膜厚２０００Å−３０００Å−３０００Å−３００００Å−１０００Åで形成する。
【００７８】
（支持基板）
他方、支持基板４２を用意する。膜厚が２００μｍでありＣｕ１５％、Ｗ８５％から成る支持基板の表面に導電層をＴｉ−Ｐｔ−Ｐｄの順に膜厚２０００Å−３０００Å−１２０００Åで形成する。
【００７９】
（貼り合わせ工程）
次に、第１の電極２１であるｐ型電極及び保護膜上に形成された導電層４１と支持基板４２側の金属膜形成面とを貼り合わせる。ヒーター設定温度を２８０℃としてプレス圧力をかける。ここで共晶ができる。
【００８０】
（成長基板除去工程）
その後、研削によってサファイア基板を除去後、露出した後、第２導電型の窒化物半導体層１２の露出面であるｎ型コンタクト層を研磨して面荒れを無くす。
【００８１】
（第２の電極）
次に、ＲＩＥ装置により、ＳｉＯ_２マスクで窒化物半導体層をチップ状に分離を行う。次に、ｎ型コンタクト層上に第２の電極２２であるｎ型電極をＴｉ−Ａｌ―Ｔｉ―Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚１００Å−２５００Å−１０００Å−２０００Å−６０００Åで形成する。
【００８２】
次に、ＳｉＯ_２からなる外部保護膜を、ｎ電極のワイヤーボンディング領域を除いて形成する。さらに、外部保護膜に３μｍ間隔で凹凸形成を行う。その後、支持基板４２を１００μｍまで研磨し、支持基板４２の裏面にＴｉ−Ｐｔ−Ａｕを１０００Å−２０００Å−３０００Åで形成後、ダイシングを行う。
【００８３】
［実施例２］
次に、実施例２に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法を説明する。実施例２に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法は、ｐ電極が窒化物半導体層側の面に凹部を形成し、凸状部材３２を凹部に形成する点、および実施例２におけるｐ型コンタクト層には凹部が形成されない点が実施例１と異なり、その他の部材の製造方法は実施例１と同様であり説明を省略する。
【００８４】
実施例２に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法においては、ｐ型コンタクト層の表面に凹部が形成されることなくその表面に例えば直径３μｍの複数の円形状の凸状部材３２が形成される。凸状部材３２は例えばフォトリソグラフィーを用いてパターン形成することによって所望の形状に形成される。凸状部材３２の材料としては、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタル、ＺｒＯ_２等が用いられるが、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタルが好ましい。
【００８５】
次に、ｐ型コンタクト層および凸状部材３２の表面にＲｈからなるｐ電極を２０００Åでパターン形成する。ｐ電極は、ｎ電極が形成される領域を除くｐ型コンタクト層のほぼ全領域に、凸状部材３２を覆うように形成される。
【００８６】
［実施例３］
次に、実施例３に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法を説明する。実施例３に係る窒化物半導体発光ダイオードにおける窒化物半導体層１０の製造方法は、実施例１と同様であり説明を省略する。
【００８７】
窒化物半導体層１０を形成した後、ｐ型コンタクト層の表面に凸状部材３１を形成するとともに、第１導電型の窒化物半導体層、発光層、およびｎ側多層膜を除去してＳｉを４．５×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層を露出させる。凸状部材３１は、エッチング等によってｐ型コンタクト層の表面に形成された例えば直径３μｍの複数の円形状の凹部に形成される。凹部は例えばフォトリソグラフィーを用いてパターン形成することによって所望の形状に形成される。凸状部材３１の材料としては、例えばＳｉＯ_２等の窒化物半導体層よりも小さい屈折率の透光性の材料が用いられる。一方、ｎ型コンタクト層を露出させる領域にエッチングを行うことによって、ｎ電極３２２を形成させる領域をほぼ矩形状に露出させる。
【００８８】
次に、ｐ型コンタクト層および凸状部材３１の表面に第１の電極３２１としてのＲｈからなるｐ電極を２０００Åで、ｎ型コンタクト層の露出面にはｎ型電極をＴｉ−Ａｌ―Ｔｉ―Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚１００Å−２５００Å−１０００Å−２０００Å−６０００Åでそれぞれパターン形成する。ｐ電極は、ｐ型コンタクト層のほぼ全領域に、凸状部材３１を覆うように形成される。そして、オーミックアニールを６００℃で行う。
【００８９】
その後、窒化物半導体素子をチップ化するためＲＩＥ等で外周エッチングを行い、外周の窒化物半導体層を除去する。そして、ｐ電極およびｎ電極におけるワイヤーボンディング領域を除いて窒化物半導体素子の上面をＳｉＯ_２からなる外部保護膜で覆い、チップ化することで窒化物半導体発光ダイオードとする。本実施例の窒化物半導体発光ダイオードはフリップチップ型の窒化物半導体発光ダイオードに好適である。発光層からの光を発光ダイオードの側面および成長基板側から効率的に取り出すことができるからである。
【００９０】
（実施例４）
次に、実施例４に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法を説明する。実施例４に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法は、ｐ電極が窒化物半導体層側の面に凹部を形成し、凸状部材３４を凹部に形成する点、および実施例４におけるｐ型コンタクト層には凹部が形成されない点が実施例３と異なり、その他の部材の製造方法は実施例３と同様であり説明を省略する。
【００９１】
実施例４に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法においては、ｐ型コンタクト層の表面に凹部が形成されることなくその表面に例えば直径数μｍ程度の微小な複数の円形状の凸状部材３４が形成される。凸状部材３４は例えばフォトリソグラフィーを用いてパターン形成することによって所望の形状に形成される。凸状部材３４の材料としては、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタル、ＺｒＯ_２等が用いられるが、Ｎｂ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化ニオブ、Ｔａ_２Ｏ_５等の吸収のない材料である酸化タンタルが好ましい。
【００９２】
次に、ｐ型コンタクト層および凸状部材３４の表面に第１の電極４２１としてのＲｈからなるｐ電極を２０００Åで、ｎ型コンタクト層の露出面にはｎ型電極をＴｉ−Ａｌ―Ｔｉ―Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚１００Å−２５００Å−１０００Å−２０００Å−６０００Åでそれぞれパターン形成する。ｐ電極は、ｐ型コンタクト層のほぼ全領域に、凸状部材３４を覆うように形成される。本実施例の窒化物半導体発光ダイオードはフリップチップ型の窒化物半導体発光ダイオードに好適である。発光層からの光を発光ダイオードの側面および成長基板側から効率的に取り出すことができるからである。
【００９３】
（実施例５）
次に、実施例５に係る窒化物半導体発光ダイオードについて説明する。実施例５の窒化物半導体発光ダイオードは、実施例１において、第１の電極２１をＲｈ−Ｉｒ−Ｐｔの順に膜厚４００Å−５００Å−１０００Åで形成する以外は同様の条件で製造した。
【００９４】
（実施例６）
次に、実施例６に係る窒化物半導体発光ダイオードについて説明する。実施例６の窒化物半導体発光ダイオードは、実施例１又は実施例５において、第２の電極２２をＴｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ａｕの順に膜厚１００Å−５０００Å−８００Å−７０００Åで形成する以外は同様の条件で製造した。
【００９５】
以上の例では、凸状部材の平面形状を円状に形成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、縞状、格子状、矩形状、あるいは三角形や六角形等の多角形状等、種々の形状とすることができる。また凸状部材は密な配置が好ましい。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明においては、凸状部材が少なくともｐ電極あるいはｎ電極のいずれかの電極と窒化物半導体層との間に配置されることによって、発光層からの光を効率的に乱反射でき、外部へ取り出される光取り出し効率を向上することができる。凸状部材が少なくとも面積が大きい側の電極と窒化物半導体層との間に配置されることによって、外部へ取り出される光取り出し効率をより向上することができる。ｐ型窒化物半導体とオーミック接触が得られる材料は、ｎ型窒化物半導体層とオーミック接触が得られるＡｌと比較して反射率が小さい材料しか従来知られていない。したがって、凸状部材をｐ型窒化物半導体層とｐ電極との間に配置した場合、ｐ電極側における光を効率的に乱反射でき、ｐ電極による光の吸収を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る窒化物半導体素子の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を説明する概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を説明する概略図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る窒化物半導体素子の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る窒化物半導体素子の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る窒化物半導体素子の概略図である。
【図７】従来の窒化物半導体発光ダイオードの概略図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る他の窒化物半導体素子の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る窒化物半導体素子の電極配置の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１，２，３，４・・・窒化物半導体素子
１０・・・窒化物半導体層
１１，２１１，４１１・・・第１の導電型の窒化物半導体層
１２，３１２・・・第２の導電型の窒化物半導体層
１３・・・発光層
２１，２２１，３２１，４２１・・・第１の電極
２２，３２２・・・第２の電極
３１，３２，３４・・・凸状部材
４１・・・導電層
４２・・・支持基板
５０・・・保護膜
６０・・・成長基板

Claims (10)

1. 第１の電極と、発光層を有する窒化物半導体層と、第２の電極とを備えた窒化物半導体素子であって、
   第１の電極と窒化物半導体層との間に凸状部材が配置されることを特徴とする窒化物半導体素子。
2. 前記窒化物半導体素子は、支持基板と、支持基板上に導電層とをさらに備え、
   第１の電極は導電層上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。
3. 窒化物半導体層はｐ型窒化物半導体層をさらに有し、
   第１の電極はｐ型窒化物半導体層と接するｐ電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体素子。
4. 窒化物半導体層は第１の電極側の面に凹部を有し、
   凸状部材は凹部に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
5. 凸状部材は第１の電極側に形成された窒化物半導体層よりも小さい屈折率であることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体素子。
6. 第１の電極は窒化物半導体層側の面に凹部を有し、
   凸状部材は凹部に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
7. 凸状部材は第１の電極側に形成された窒化物半導体層と同程度の屈折率であることを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体素子。
8. 第１の電極と、発光層を有する窒化物半導体層と、第２の電極とを備える窒化物半導体素子の製造方法であって、
   成長基板上に窒化物半導体層を形成する工程と、
   窒化物半導体層の表面に凹部を形成する工程と、
   凹部に凸状部材を形成する工程と、
   窒化物半導体層および凸状部材の表面に第１の電極を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
9. 第１の電極と、発光層を有する窒化物半導体層と、第２の電極とを備える窒化物半導体素子の製造方法であって、
   成長基板上に窒化物半導体層を形成する工程と、
   窒化物半導体層の表面に凸状部材を形成する工程と、
   窒化物半導体層および凸状部材の表面に第１の電極を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
10. 前記窒化物半導体素子の製造方法は、
    第１の電極上に支持基板を貼り合わせる工程と、
    成長基板を除去して窒化物半導体層を露出する工程と、
    窒化物半導体層の露出面上に第２の電極を形成する工程と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項８または９に記載の窒化物半導体素子の製造方法。

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