JP2006303429A - 垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱を減少させることが可能な垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層が順次に配置された発光構造物を形成する段階と、所望の最終発光素子の横断面形状を有し、相互所定間隔に離隔配置され上記発光構造物の上面一部が露出されるよう上記発光構造物の上面に複数個の金属層を形成する段階と、上記複数個の金属層の間に露出された領域下部の発光構造物を除去し最終発光素子に該当する大きさに上記発光構造物を分離する段階と、上記サファイア基板の下面にレーザビームを照射し上記発光構造物から上記サファイア基板を分離する段階と、上記ｎ型窒化物半導体層の上記サファイア基板が除去された面にボンディングパッドを形成する段階とを含む製造方法で製造することにより、発光素子の側面から放出される光を増加させることで発熱が減少する。
【選択図】図３

Description

本発明は垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法に関し、より詳細には、垂直構造の窒化物半導体発光素子の横断面形状を五角形以上の多角形または円形に製作することを可能にすることにより、発光素子の側面から放出される光を増加させ光抽出効率を改善し内部全反射による発熱を減少させることが可能な垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。

一般的に、窒化物半導体はＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ等のようなIII−Ｖ族の半導体結晶として、短波長光（紫外線ないし緑色光）、特に青色光を出すことが可能な発光素子に広く使用される。

窒化物半導体発光素子は結晶成長のための格子整合条件を満足するサファイア基板などの絶縁性基板を利用し製造されるため、ｐ型及びｎ型窒化物半導体層に連結された２つの電極が発光構造の上面にほぼ水平に配列される水平構造を取るようになる。水平構造を有する従来の窒化物半導体発光素子が図１の（ａ）に図示される。

従来の水平構造の窒化物半導体発光素子は、サファイア基板１１上にｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３、ｐ型窒化物半導体層１４及びオーミックコンタクト層１５が順次に積層され、ｎ型窒化物半導体層１２の上面一部を露出させ露出された領域にｎ側電極１６を形成し、上記オーミックコンタクト層１５の上面にｐ側電極１７を形成した構造を有する。

このような水平構造の窒化物半導体発光素子は、様々な短所を有する。まず、ｎ側電極１６から活性層を通じｐ側電極１７に向かう電流の流れが水平方向を沿って狭小に形成されるしかない。このような狭小な電流の流れにより、水平構造の窒化物半導体発光素子は順方向の電圧（Ｖｆ）が増加し電流効率が低下する短所がある。

また、水平構造の窒化物半導体の発光素子では、電流密度の増加により熱発生量が大きく、その反面サファイア基板の低い熱伝導性により熱放出が円滑ではないため、熱増加によりサファイア基板と窒化物半導体発光構造物間の機械的な応力が発生し素子が不安定になる短所がある。

さらに、水平構造の窒化物半導体の発光素子では、ｎ側電極１６を形成するため、形成されるｎ側電極１６の面積より大きく活性層１３及びｐ型窒化物半導体層１４の一部領域を除去しｎ型窒化物半導体層１２の一部上面を露出させるべきであるため、発光面積が減少され素子の大きさ対輝度による発光効率が低下される短所もある。
このような、水平構造の窒化物半導体発光素子の短所を改善するため、レーザリフトオフ工程を利用しサファイア基板を除去した垂直構造の窒化物半導体発光素子の開発が積極的に行われている。

図１の（ｂ）は従来の垂直構造の窒化物半導体発光素子の斜視図である。図１の（ｂ）を参照すると、従来の垂直構造の窒化物半導体発光素子は、サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３、ｐ型窒化物半導体層１４を順次に形成した後、レーザリフトオフ（Laser Lift Off：ＬＬＯ）工程を利用し上記サファイア基板を除去し、上記ｎ型窒化物半導体層１２を最上層にし、ｎ型窒化物半導体層１２の上面を光放出面として利用する。従って、上記ｎ型窒化物半導体層１２の下面に形成された活性層１３、上記活性層１３の下面に形成されたｐ型窒化物半導体層１４、上記ｐ型窒化物半導体層１４の下面に高反射性オーミックコンタクト層１５及び導電性の支持用基板１８を含む構造を有する。

上記ｎ型窒化物半導体層１２の上面には電流拡散の改善のための透明電極層１９が選択的に形成されることが可能で、上記ｎ型窒化物半導体層１２の上面または透明電極層１９の上面にはｎ側電極１６が形成され上記ｎ側電極１６にワイヤボンディングが成され電流が供給される。

このような、従来の垂直構造の窒化物半導体発光素子は大体四角形の横断面を有する。従来の垂直構造の窒化物半導体発光素子は四角形の横断面を有するため、活性層１３から生成された光が側面を向かい進行する場合、発光素子を成す窒化物と外部空気の屈折率の差により、光が素子の外部に放出されることが可能な入射角が非常に限定される。図２のように、発光素子内の活性層１３の一地点Ａから生成された光は、所定の入射角（θ）より小さい角度で進行される時のみ、発光素子の側面を通過し外部に放出されることが可能で、上記入射角より大きい角度で進行される光は素子の内部に全反射される。全反射された光は発光素子の内部から外部に放出されないため、発光素子の光抽出効率を低下させその輝度が減少する問題を発生させる。さらに、発光素子の外部に放出されなかった光は素子の内部で熱に消尽されるため発光素子の発熱量を増加させ、温度上昇による発光素子の特性を変化させその寿命を短縮させる等の問題を発生させる。

本発明は上記従来技術の問題を解決するため案出されたこととして、その目的は垂直形の窒化物半導体発光素子の横断面形状を五角形以上の多角形または円形に製作することが可能であるようにすることにより発光素子の側面を通じた光抽出効率を向上させ発熱による素子の特性劣化を防止しその寿命を延長させることが可能な垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための技術的な構成として本発明は、
サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層が順次に配置された発光構造物を形成する段階と、
所望の最終発光素子の横断面形状を有し、相互所定間隔に離隔配置され上記発光構造物の上面一部が露出されるよう上記発光構造物の上面に複数個の金属層を形成する段階と、
上記複数個の金属層の間に露出された領域下部の発光構造物を除去し最終発光素子に該当する大きさに上記発光構造物を分離する段階と、
上記サファイア基板の下面にレーザビームを照射し上記発光構造物から上記サファイア基板を分離する段階（ここで、発光構造物が最終発光素子の大きさに完全に分離される）と、
上記ｎ型窒化物半導体層の上記サファイア基板が除去された面にボンディングパッドを形成する段階とを含む垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。

本発明の一実施形態において、上記金属層を形成する段階は、上記複数個の金属層が形成される上記発光構造物の上面領域を露出させその以外の領域をカバーするマスクパターンを形成する段階と、上記露出された発光構造物の上面領域にメッキ法を利用し金属層を形成する段階と、上記マスクパターンを除去する段階とを含むことが可能である。

上記金属層は五角形以上の多角形横断面または円形の横断面を有することが好ましい。

本発明の一実施形態において、上記発光構造物を分離する段階は、上記複数個の金属層の間に露出された領域に該当する上記発光構造物を乾式蝕刻法で除去する段階であることが好ましい。

本発明の一実施形態において、上記サファイア基板を分離する段階は、上記最終発光素子の大きさに分離された個別発光構造物の下部に位置したサファイア基板の下面領域に各々上記レーザビームを複数回照射する段階であることが好ましい。

本発明の一実施形態において、上記発光構造物を形成する段階は、上記ｐ型窒化物半導体層の上面に導電性及び反射性を有する高反射性オーミックコンタクト層を形成する段階をさらに含むことが好ましい。

上記高反射性オーミックコンタクト層はＡｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ及びその組合せで構成されたグループから選択された物質からなる少なくとも一つの層を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、第１項において、ボンディングパッドを形成する段階は、上記ｎ型窒化物半導体層の上記サファイア基板が除去された面に透明電極層を形成する段階と、上記透明電極層の下面にボンディングパッドを形成する段階とを含むことが好ましい。

上記透明電極層は、インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ_２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）で構成されたグループから選択された酸化物からなる少なくとも一つの層で形成され得る。

上記目的を達成するための他の技術的な構成として、本発明は、
サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層が順次に配置された発光構造物を形成する段階と、
上記発光構造物の一部領域を除去し、所望の最終発光素子の横断面及び大きさを有する複数個の個別発光構造物に分離する段階と、
上記個別発光構造物の上面に金属層を形成する段階と、
上記サファイア基板の下面にレーザビームを照射し上記個別発光構造物から上記サファイア基板を分離する段階（ここで、発光構造物が最終発光素子の大きさに完全に分離される）と、
上記ｎ型窒化物半導体層の上記サファイア基板が除去された面にボンディングパッドを形成する段階とを含む垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。

本発明の一実施形態において、上記複数個の個別発光構造物に分離する段階は、上記複数個の個別発光構造物の上面に該当する上記発光構造物の上面領域をカバーし、残りの領域を露出させるマスクパターンを上記発光構造物の上面に形成する段階と、上記露出された領域に該当する上記発光構造物を乾式蝕刻法で除去する段階とを含むことが好ましい。

上記最終発光素子の横断面は、五角形以上の多角形または円形であり得る。

本発明の一実施形態において、上記金属層を形成する段階は、上記複数個の個別発光構造物の間に上記個別発光構造物の高さより高いマスクパターンを形成する段階と、上記個別発光構造物の上面にメッキ法を利用し金属層を形成する段階と、上記マスクパターンを除去する段階とを含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、上記個別発光構造物の下部に位置したサファイア基板の下面領域に各々上記レーザビームを複数回照射する段階であることが好ましい。

本発明によると、垂直構造の窒化物半導体発光素子の横断面を五角形以上の多角形または円形に形成することが可能であるようにすることにより、発光素子の側面を通じ放出される光を増加させ光抽出効率を改善することが可能で、これを通じ発光素子の内部で熱に消尽される光を減少させ発光素子から発生する熱を減少させることが可能である。
これを通じ発光素子から放出される光の輝度を増加させることが可能な効果があり、内部発熱を減少させ発光素子の寿命を増加させ発熱による発光素子の特性熱化を防止することが可能である効果がある。

以下、添付の図面を参照し本発明の多様な実施形態をより詳細に説明する。

図３は本発明の第１実施形態による垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法中一部工程を図示した工程断面図である。

図３を参照すると、まず図３の（ａ）のように、サファイア基板１１１上にｎ型窒化物半導体層１１２、活性層１１３、ｐ型窒化物半導体層１１４及び高反射性オーミックコンタクト層１１５を順次に積層し発光構造物を形成する。上記発光構造物の層構造において上記高反射性オーミックコンタクト層１１５は場合によって省略されることもある。従って、本発明において‘発光構造物’の定義はサファイア基板１１１上に順次に形成されたｎ型窒化物半導体層１１２、活性層１１３及びｐ型窒化物半導体層１１４からなる構造物または上記ｐ型窒化物半導体層１１４上に高反射性オーミックコンタクト層１１５がさらに形成された構造物を意味する。

上記サファイア基板１１１は、六角−ロンボ型（Hexa-Rhombo Ｒ３ｃ）対称性を有する結晶体としてｃ軸方向の格子常数が１３．００１Å、ａ軸方向には４．７６５Åの格子間距離を有し、サファイア面方向（orientation plane）にはＣ（０００１）面、Ａ（１１２０）面、Ｒ（１１０２）面等を有する特徴がある。このようなサファイア基板（１１１）のＣ面の場合比較的窒化物薄膜の成長が容易で、高温で安定するため青色または緑色の発光素子用基板としてサファイア基板が主に使用される。

上記ｎ型窒化物半導体層１１２はＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を有するｎドーピングされた半導体物質からなることが可能で、代表的な窒化物半導体物質としてはＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮがある。上記ｎ型窒化物半導体層１１２のドーピングに使用される不純物としてはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、ＴｅまたはＣ等が使用され得る。上記ｎ型窒化物半導体層１１２は、上記半導体物質を有機金属気相蒸着法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）、分子ビーム成長法（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）またはハイブリッド気相蒸着法（Hybride Vapor Phase Epitaxy：ＨＶＰＥ）のような公知の蒸着工程を使用しサファイア基板上に成長させることにより形成される。

通常、上記サファイア基板１１１とｎ型窒化物半導体層１１２の間には格子不整合を緩和するためのバッファ層が形成され得る。このバッファ層としては通常数十ｎｍの厚さを有するＧａＮまたはＡｌＮ等の低温核成長層及び／または不純物がドーピングされない非ドーピング窒化物層が使用され得る。

上記活性層１１３は光を発光するための層として、単一または多重量子井戸構造を有するＧａＮまたはＩｎＧａＮ等の窒化物半導体層で構成される。上記活性層１１３は上記ｎ型窒化物半導体層１１２のように有機金属気相蒸着法、分子ビーム成長法またはハイブリッド気相蒸着法のような公知の蒸着工程を使用し形成され得る。

上記ｐ型窒化物半導体層１１４は上記ｎ型窒化物半導体層１１２と同様に、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を有するｐドーピングされた半導体物質からなることが可能で、代表的な窒化物半導体物質としてはＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮがある。上記ｐ型窒化物半導体層１１４のドーピングに使用される不純物としてはＭｇ、ＺｎまたはＢｅ等がある上記ｐ型窒化物半導体層１１４は、上記半導体物質を有機金属気相蒸着法、分子ビーム成長法またはハイブリッド気相蒸着法のような公知の蒸着工程を使用し成長させることが可能である。

上記高反射性オーミックコンタクト層１１５は比較的高いエネルギーバンドギャップを有するｐ型窒化物半導体層１１４との接触抵抗を低くするに適切ながら、同時に光放出面のｎ型窒化物半導体層１１２の下面に向かう有効輝度を向上させるための層として反射率が高い金属からなることが可能である。上記高反射性オーミックコンタクト層１１５はＡｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ及びその組合わせで構成されたグループから選択された物質からなる少なくとも一つの層を含む構造に形成されることが好ましい。

次に、上記発光構造物の上面に複数個の金属層を形成するにこの工程は図３の（ｂ）及び図３の（ｃ）に図示される。

上記発光構造物の上面に形成される複数個の金属層１３１は、最終発光素子に含まれる要素として、最終製作される発光素子の横断面と同一形状を有し、相互所定間隔に離隔配置され上記発光構造物の上面一部が露出されるよう上記発光構造物の上面に形成される。上記金属層１３１は製作される個別発光素子のｐ側電極の役割をすると同時に上記発光構造物を支持する支持体の役割を遂行する。従って、上記金属層１３１の横断面の形状は、最終製作される個別発光素子の横断面形状と同一形状を有する。

複数個の金属層を形成する段階をより具体的に説明すると、図３の（ｂ）のように、複数個の金属層が形成される上記発光構造物の上面領域を露出させそれ以外の領域をカバーするマスクパターン１２１を形成する。このマスクパターンは図５の（ａ）に詳細に図示される。図５の（ａ）のように、複数個の金属層が形成される発光構造物の上面領域１１５は露出させ、それ以外の領域をカバーするマスクパターン１２１が形成される。従って、その後金属層を形成する工程において、上記露出された発光構造物の上面領域１１５に金属層が形成され、各金属層は所定間隔に離隔され形成される。

本発明は五角形以上の多角形の横断面または円形の横断面を有する垂直構造の窒化物半導体発光素子を製造する方法を提供するに特徴がある。このため、上記金属層が最終発光素子の横断面と同一形状有するべく、その形状は五角形以上の多角形または円形である。従って、金属層が形成される発光構造物の露出された上面領域は金属層の横断面、すなわち最終発光素子の横断面と同一形状を有するようマスクパターン１２１が形成されるべきである。
次に、図３の（ｃ）のように、マスクパターンにより露出された発光構造物の上面領域にメッキ法を利用し金属層１３１を形成した後、上記マスクパターン（図３（ｂ）の１２１）を除去する。上記金属層１３１を形成するに利用されるメッキ法は、電解メッキ、非電解メッキ、蒸着メッキ等金属層を形成するに使用され得る公知のメッキ法を含むことが可能である。好ましく、上記メッキ法はメッキ時間が少なく所要される電解メッキ法を利用することが好ましい。

次いで、図３の（ｄ）のように、上記複数個の金属層１３１の間に露出された領域に該当する上記発光構造物を乾式蝕刻法で除去し、上記発光構造物は最終発光素子の大きさに各々分離される。上記発光構造物を構成する窒化物半導体物質は乾式蝕刻により所望の横断面形状を有するよう容易に加工されることが可能である。上記乾式蝕刻は当技術分野によく知られたＲＩＥ法等を利用し行われることが可能である。この乾式蝕刻工程において、上記金属層１３１を蝕刻マスクとして使用することが可能なため、別途の蝕刻マスクを形成する工程が省略されることがあり得る。上記蝕刻工程を通じ、上記金属層１３１が有する横断面形状（五角形以上の多角形または円形）を有する最終発光素子の大きさに分離される。

以後の工程は、図６の（ａ）及び（ｂ）に図示される。

図６の（ａ）のように、サファイア基板１１１の下面にレーザビームを照射し上記発光構造物から上記サファイア基板１１１を分離する。上記レーザビームはサファイア基板１１１の全面に照射されず、上記サファイア基板１１１上に形成された最終発光素子の大きさに分離された発光構造物各々に整列され複数回照射されることが好ましい。これは図７を通じより詳細に説明される。図７はレーザビームの照射領域を説明するためサファイア基板の下面を図示したこととして、図７のように、サファイア基板１１１上に個別発光素子の大きさに分離された発光構造物Ｓは所定の間隔に離隔され形成され、レーザビームが照射される領域Ｌは各分離された発光構造物Ｓの下部に該当する領域を含む領域になる。この際、上記レーザビームが照射される領域Ｌは隣した発光構造物Ｓの下部領域を含むことが好ましい。

相互隣した発光構造物Ｓ各々にレーザビームが照射される場合、発光構造物の間に相互重畳されレーザビームが照射される領域Ｄが存在する。この領域Ｄはレーザビームが重畳され照射されるため過度なレーザビームが照射され上部の発光構造物に損傷を与えることもあり得る。従って、上記レーザビームが照射される領域Ｄは一つの発光構造物の下部領域Ｓを含むが、燐した発光構造物の下部領域を侵犯しない領域になるべく、レーザビームが重畳され照射される領域Ｄは隣した発光構造物間の離隔された領域でないといけない。

本発明による垂直構造発光素子は前記の通り、五角形以上の多角形または円形の横断面を有するため、上記照射されるレーザビームの断面もまた所望の発光素子の横断面と同一形状を有することが好ましい。このため、照射されるレーザビームとサファイア基板の間に金属物質を利用したレーザマスクを配置させることが好ましい。
すなわち、上記レーザマスクは所望の発光素子の横断面形状を通過させる形態に製作されることが可能で、好ましくカメラのシボリのように複数個のシボリ羽を利用するか、またはフォト工程で使用する方法のように石英（quartz）板の上に金属パターンが形成されたマスクを利用し所望の多角形の形状を製作することが可能である。

次に、図６の（ｂ）のように、上記ｎ型窒化物半導体層１１２の上記サファイア基板１１１が除去された面にボンディングパッド１４１を形成する。上記ボンディングパッド１４１は発光素子のｎ側電極の役割を遂行する。この上記ボンディングパッド１４１を形成する段階は、上記ｎ型窒化物半導体層１１２の上記サファイア基板１１１が除去された面に透明電極層（未図示）を形成する段階と、上記透明電極層の下面にボンディングパッド１４１を形成する段階とからなることが可能である。

垂直構造の窒化物半導体発光素子は、上記ｎ型窒化物半導体層１１２の上記サファイア基板１１１が除去された面が光放出面になる。従って、ｎ側電極から供給される電流の電流拡散を改善し同時に放出される光の損失を防止することが可能であるよう上記ｎ型窒化物半導体層１１２の上記サファイア基板１１１が除去された面には透明電極層が形成されることが好ましい。上記透明電極層は、インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ_２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）で構成されたグループから選択された酸化物からなる少なくとも一つの層に形成され得る。

本発明の第２実施形態による垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法が図４の（ａ）ないし（ｅ）に図示される。

まず、図４の（ａ）のように、サファイア基板１１１上にｎ型窒化物半導体層１１２、活性層１１３及びｐ型窒化物半導体層１１４が順次に積層された発光構造物を形成する。前記の本発明の第１実施形態のように、上記ｐ型窒化物半導体層１１４上に高反射性オーミックコンタクト層１１５がさらに形成され得る。上記高反射性オーミックコンタクト層１１５に対する説明は上記第１実施形態の説明を通じ成されたため、本実施形態に対する説明では省略することとする。

次いで、図４の（ｂ）及び（ｃ）のように、上記発光構造物の一部領域を除去し、所望の最終発光素子の横断面及び大きさを有する複数個の個別発光構造物に分離する。

上記発光構造物は複数個の個別発光構造物に分離する工程は、図４の（ｂ）のように、上記複数個の個別発光構造物の上面に該当する上記発光構造物の上面領域をカバーし、残り領域を露出させるマスクパターン１２２を上記発光構造物の上面に形成した後、図４の（ｃ）のように、上記マスクパターン１２２を蝕刻マスクとして利用し乾式蝕刻法を利用し上記露出された領域に該当する上記発光構造物を除去することが可能である。図５の（ｂ）は上記マスクパターン１２２の形状を図示する。図５の（ｂ）のように、上記マスクパターン１２２は複数個の金属層が形成される発光構造物の上面領域をカバーし、それ以外の領域を露出させる形状に形成される。従って、乾式蝕刻工程で露出された部分が除去され最終発光素子の横断面及び大きさを有する個別発光構造物に分離される。上記マスクパターン１２２によりカバーされる領域は個別発光素子の横断面形状を有し、図５の（ｂ）では六角形形状を一例として図示したが、本発明はこれに限定されない。

次いで、図４の（ｄ）及び（ｅ）のように、上記個別発光構造物の上面に金属層１１５を形成する。上記金属層１１５の形成工程は、図４の（ｄ）のように上記複数個の個別発光構造物の間に上記個別発光構造物の高さより高いマスクパターン１２３を形成した後、図４の（ｅ）のように、上記個別発光構造物の上面にメッキ法を利用し金属層１３１を形成し上記マスクパターン１２３を除去する工程からなることが可能である。上記金属層１３１を形成するに利用されるメッキ法は、電解メッキ、非電解メッキ、蒸着メッキ等金属層を形成するに使用され得る公知のメッキ法を含むことが可能である。好ましく、上記メッキ法はメッキ時間が少なく所要される電解メッキ法を利用することが好ましい。

本第２実施形態は、上記第１実施形態に比べマスクパターンを形成する工程が１回さらに追加される。従って、工程の簡素化側面から上記第１実施形態が第２実施形態に比べより好ましい。

以後の工程は、図６の（ａ）及び（ｂ）に図示される。図６の（ａ）及び（ｂ）に図示された工程は上記第１実施形態を通じ説明されたことと同一なため、本第２実施形態に対する説明では省略することとする。

本発明の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法によると、垂直構造の窒化物半導体発光素子の横断面を五角形以上の多角形または円形に形成可能であるようにすることにより、発光素子の側面を通じ放出される光を増加させ光抽出効率を改善することが可能で、これを通じ発光素子の内部で熱に消尽される光を減少させ発光素子から発生する熱を減少させることが可能である。

本発明の実施形態は様々な形態に変形されることが可能で、本発明の範囲が上記の実施形態に限定されることではない。本発明の実施形態は本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するため提供する。従って、図面に図示された構成要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のため誇張されることが可能で、図面上に実質的に同一構成と機能を有する構成要素は同一参照符号を使用する。

（ａ）及び（ｂ）は従来の窒化物半導体発光素子を図示した斜視図である。 従来の窒化物半導体発光素子から発生する問題点を説明する概念図である。 （ａ）ないし（ｄ）は本発明の第１実施形態による垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法を図示した工程断面図である。 （ａ）ないし（ｅ）は本発明の第２実施形態による垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法を図示した工程断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の金属層を形成するため発光構造物上に形成されるマスクパターンの例を図示した平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は図３及び図４に図示された工程の後続工程を図示した工程断面図である。 本発明によるレーザ照射領域を説明するための概念図である。

符号の説明

１１１ サファイア基板
１１２ ｎ型窒化物半導体層
１１３ 活性層
１１４ ｐ型窒化物半導体層
１１５ 高反射性オーミックコンタクト層
１２１、１２２、１２３ マスクパターン
１３１ 金属層

Claims (20)

1. サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層が順次に配置された発光構造物を形成する段階と、
   所望の最終発光素子の横断面形状を有し、相互所定間隔に離隔配置され上記発光構造物の上面一部が露出されるよう上記発光構造物の上面に複数個の金属層を形成する段階と、
   上記複数個の金属層の間に露出された領域下部の発光構造物を除去し最終発光素子に該当する大きさに上記発光構造物を分離する段階と、
   上記サファイア基板の下面にレーザビームを照射し上記発光構造物から上記サファイア基板を分離する段階と、
   上記ｎ型窒化物半導体層の上記サファイア基板が除去された面にボンディングパッドを形成する段階とを含む垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
2. 上記金属層を形成する段階は、
   上記複数個の金属層が形成される上記発光構造物の上面領域を露出させその以外の領域をカバーするマスクパターンを形成する段階と、
   上記露出された発光構造物の上面領域にメッキ法を利用し金属層を形成する段階と、
   上記マスクパターンを除去する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
3. 上記金属層は五角形以上の多角形横断面を有することを特徴とする請求項１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
4. 上記金属層は円形の横断面を有することを特徴とする請求項１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
5. 上記発光構造物を分離する段階は、
   上記複数個の金属層の間に露出された領域に該当する上記発光構造物を乾式蝕刻法で除去する段階であることを特徴とする請求項１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
6. 上記サファイア基板を分離する段階は、
   上記最終発光素子の大きさに分離された個別発光構造物の下部に位置したサファイア基板の下面領域に各々上記レーザビームを複数回照射する段階であることを特徴とする請求項１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
7. 上記発光構造物を形成する段階は、
   上記ｐ型窒化物半導体層の上面に導電性及び反射性を有する高反射性オーミックコンタクト層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
8. 上記高反射性オーミックコンタクト層は、
   Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ及びその組合せで構成されたグループから選択された物質からなる少なくとも一つの層を含むことを特徴とする請求項７に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
9. 上記ボンディングパッドを形成する段階は、
   上記ｎ型窒化物半導体層の上記サファイア基板が除去された面に透明電極層を形成する段階と、
   上記透明電極層の下面にボンディングパッドを形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
10. 上記透明電極層は、
    インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ_２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）で構成されたグループから選択された酸化物からなる少なくとも一つの層で形成されたことを特徴とする請求項９に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
11. サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層が順次に配置された発光構造物を形成する段階と、
    上記発光構造物の一部領域を除去し、所望の最終発光素子の横断面及び大きさを有する複数個の個別発光構造物に分離する段階と、
    上記個別発光構造物の上面に金属層を形成する段階と、
    上記サファイア基板の下面にレーザビームを照射し上記個別発光構造物から上記サファイア基板を分離する段階と、
    上記ｎ型窒化物半導体層の上記サファイア基板が除去された面にボンディングパッドを形成する段階とを含む垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
12. 上記複数個の個別発光構造物に分離する段階は、
    上記複数個の個別発光構造物の上面に該当する上記発光構造物の上面領域をカバーし、残り領域を露出させるマスクパターンを上記発光構造物の上面に形成する段階と、
    上記露出された領域に該当する上記発光構造物を乾式蝕刻法で除去する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
13. 上記最終発光素子の横断面は、五角形以上の多角形であることを特徴とする請求項１１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
14. 上記最終発光素子の横断面は、円形であるであることを特徴とする請求項１１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
15. 上記金属層を形成する段階は、
    上記複数個の個別発光構造物の間に上記個別発光構造物の高さより高いマスクパターンを形成する段階と、
    上記個別発光構造物の上面にメッキ法を利用し金属層を形成する段階と、
    上記マスクパターンを除去する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
16. 上記サファイア基板を分離する段階は、
    上記個別発光構造物の下部に位置したサファイア基板の下面領域に各々上記レーザビームを複数回照射する段階であることを特徴とする請求項１１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
17. 上記発光構造物を形成する段階は、
    上記ｐ型窒化物半導体層の上面に導電性及び反射性を有する高反射性オーミックコンタクト層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
18. 上記高反射性オーミックコンタクト層は、
    Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ及びその組合せで構成されたグループから選択された物質からなる少なくとも一つの層を含むことを特徴とする請求項１７に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
19. 上記ボンディングパッドを形成する段階は、
    上記ｎ型窒化物半導体層の上記サファイア基板が除去された面に透明電極層を形成する段階と、
    上記透明電極層の下面にボンディングパッドを形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。
20. 上記透明電極層は、
    インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ_２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）で構成されたグループから選択された酸化物からなる少なくとも一つの層に形成されたことを特徴とする請求項１９に記載の垂直構造の窒化物半導体発光素子の製造方法。

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