JP2006332267A - 発光装置、発光装置の製造方法および窒化物半導体基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストを増大させることなく光の取出し効率を安定して向上させることが可能な発光装置、当該発光装置の製造方法および当該発光装置の製造に用いることができる窒化物半導体基板を提供する。
【解決手段】 発光装置は、ＧａＮ基板１と、ＧａＮ基板１の第１の主表面の側に、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層３と、ＧａＮ基板１から見てｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xより遠くに位置するｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５と、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xおよびｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５の間に位置する量子井戸(MQW:Multi-Quantum Well)４とを備えた発光装置である。発光装置は、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５の側をダウン実装し、ＧａＮ基板１の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面１ａから光を放出する。また、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａ上に、ＧａＮを成長させることにより選択成長凸部３６が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光装置、発光装置の製造方法および窒化物半導体基板に関し、より具体的には窒化物半導体から形成される発光装置、発光装置の製造方法および窒化物半導体基板に関するものである。なお、本発明における発光装置とは、窒化物半導体基板とその上に積層された半導体層とを主体に形成される半導体素子または半導体チップのみを指す場合もあるし、また、半導体チップが実装部品に搭載され樹脂封止されたデバイスのみを指す場合もある。さらに、両方の意味に用いられる場合もある。また、半導体チップを単にチップと呼ぶ場合がある。また、チップのうち基板とその上に形成されたエピタキシャル層とを、単に基板と呼ぶ場合がある。

白色発光ダイオード(ＬＥＤ:Light Emitting Diode)は、今のところ携帯情報端末などの小型電子機器の照明に盛んに用いられているが、今後、大きな空間または大面積の照明に用いられる可能性を秘めている。大空間、大面積の照明に用いられるためには、ＬＥＤの光の出力を大きくする必要がある。

このようにＬＥＤの光の出力を大きくするための方策の１つとして、ＬＥＤの内部で発生した光を効率的に外部に出力させること、すなわち光の取出し効率の向上が上げられる。このような光の取出し効率を向上させる技術として、従来、ＬＥＤを構成する基板であって、サファイアなどからなるベース基板上に窒化物半導体層を成長させ、当該成長した窒化物半導体層からベース基板を除去することにより得られる上記窒化物半導体層からなる窒化物半導体基板の表面に、ウェットエッチング、ドライエッチング、研磨加工などを用いて凹凸を形成することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、上記のような凹凸を形成することにより、窒化物半導体基板内での多重反射による光の干渉を抑えることができるので、光の取出し効率を向上させることができるとしている。
特開２００３−６９０７５号公報

しかし、上述した特許文献１に記載された技術では、ウェットエッチングなどを利用して凹凸を形成するため、当該凹凸のサイズや形状を正確に制御することが困難であった。そのため、凹凸のサイズや形状にばらつきが生じることにより、光の取出し効率がばらつくという問題の発生が考えられる。

また、上記特許文献１では、サファイアなどからなるベース基板上に積層された窒化物半導体層（ＧａＮ層）からなる基板の表面に、エッチングなどを用いて凹凸を形成しているので、形成される凹凸のサイズが積層された窒化物半導体層の厚みに制限される。つまり、よりサイズの大きな凹凸を形成するためには、窒化物半導体層を十分厚く積層する必要があるが、このように厚く窒化物半導体層を積層するためには積層工程の処理時間が長くなり、結果的に発光装置の製造コストが増大することになる。

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、製造コストを増大させることなく光の取出し効率を安定して向上させることが可能な発光装置、当該発光装置の製造方法および当該発光装置の製造に用いることができる窒化物半導体基板を提供することである。

この発明に従った発光装置は、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置である。発光装置は、ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、窒化物半導体基板の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面から光を放出する。また、窒化物半導体基板の第２の主表面上に、窒化物半導体を成長させることにより凸部が形成されている。

このようにすれば、窒化物半導体基板の光の出射面である第２の主表面１ａに凸部を形成するので、窒化物半導体基板の第２の主表面１ａから外部へ出射する光が第２の主表面１ａ表面（窒化物半導体基板と外部との境界部）において全反射することを抑制することができる。このため、第２の主表面１ａから外部へ向かう光を効率的に取出すことができる。この結果、凸部が形成されていない場合や、単純にＫＯＨ溶液などを用いて第２の主表面を非鏡面化した場合、さらには第２の主表面にダイシングなどを用いて溝を形成した場合より、発光装置における光の利用効率を向上させることができる。

この発明に従った発光装置の製造方法は、窒化物半導体基板を備える発光装置の製造方法であって、窒化物半導体基板を準備する工程と、マスク材形成工程と、凸部形成工程とを備える。マスク材形成工程では、窒化物半導体基板において発光層が形成される側である第１の主表面と反対側の第２の主表面上に、開口部が形成されたマスク材を形成する。凸部形成工程では、マスク材の開口部において、第２の主表面上に窒化物半導体を成長させることにより凸部を形成する。

この場合、本発明による発光装置を得ることができる。また、マスク材の開口部の配置やサイズ、形状を任意に変更することにより、凸部の配置、サイズや形状を任意に決定できる。

この発明に従った窒化物半導体基板は、１つの主表面に窒化物半導体を成長させることにより凸部が形成されている。この場合、当該窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を発光装置の製造に用いて、当該凸部３６が形成された面を発光装置の光の取出し面とすれば、凸部３６が形成されていない基板を用いる場合より、光の取出し効率の高い発光装置を製造できる。

この発明によれば、製造コストを増大させることなく、窒化物半導体基板を用いた発光装置における光の取出し効率を向上させることができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態１を示す図である。図２は、図１に示したＬＥＤを構成するチップの平面模式図である。図３は、図２に示したチップにおいて、選択成長によって凸部が形成された領域３０の拡大模式図である。図４は、図３の線分ＩＶ−ＩＶにおける断面模式図である。図５は、図１のＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。図１〜図５を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態１を説明する。

図１に示すように、ＧａＮ基板１の第１の主表面の側に後で詳細に説明する発光層などを含む積層構造が形成されている。また当該積層構造にはｐ電極１２が設けられている。本実施の形態では、このｐ電極１２が導電性接着剤１４によってリードフレームマウント部２１ａにダウン実装されている。

ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａは、発光層で発光した光を放出する面である。当該第２の主表面１ａには、ｎ電極１１が設けられている。このＧａＮ基板１の第２の主表面１ａは、図２に示すように、第２の主表面１ａの中央部においてｎ電極１１が形成された領域と、当該ｎ電極１１を囲むように配置された選択成長による凸部が形成された領域３０と、当該領域３０を囲むように配置された外周領域３１とを含んでいる。

次に、第２の主表面１ａの断面構造について説明する。上述した第２の主表面１ａの表面層には、図１からもわかるように緩衝層３３が形成されている。この緩衝層３３上に、所定の形状の選択成長凸部３６（図３参照）（以下、凸部３６とも言う）を形成するため、開口パターン３７（図４参照）が形成されたマスク３５が配置されている。このマスク３５に形成された開口パターン３７は、その平面形状が図３に示した選択成長凸部３６の平面形状と相似形状となっている。すなわち図３および図４に示したマスク３５においては、開口パターン３７の平面形状は六角形状となっている。また、選択成長凸部３６の平面形状も、図３に示すように六角形状となっている。選択成長凸部３６は、開口パターン３７の内部を充填する基部と、当該基部に接続され、マスク３５上における形状が六角錘状の突出部とからなる。基部の平面形状は開口パターン３７の平面形状と同じ六角形状である。また、突出部の底部の平面形状も、開口パターン３７の平面形状と相似形である六角形状である。図４に示すように、突出部の底部における外周部は、部分的にマスク３５の上部表面上に乗り上げた状態になっている。つまり、突出部は、開口パターン３７上から開口パターン３７の周囲のマスク３５上にまで延在している。このような選択成長凸部３６が複数形成されているので、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａにおける光の全反射が抑制される。この結果、第２の主表面１ａからの光の取出し効率を向上させることができる（光出力を向上させることができる）。

また、第２の主表面１ａのほぼ中央部に配置されたｎ電極１１は、上述した緩衝層３３上に形成された電極用の選択成長凸部３２上に配置されている。電極用の選択成長凸部３２は、図２および図３から分かるように、その頂部が平坦な円錐形状である。電極用の選択成長凸部３２の平坦な頂部上に、ｎ電極１１が配置されている。なお、ｎ電極１１に被覆されていない部分の比率（開口率）を大きく取ることが重要である。開口率を大きくすれば、ｎ電極１１によって遮られる光が減り、光を外に放出する放出効率を高めることができる。また、図１および図２に示した外周領域３１は、その表面がマスク３５により覆われていてもよいが、マスク３５が存在せず、電極用の選択成長凸部３２と同様のＧａＮが選択成長することにより形成された凸部が配置されていてもよい。

図１に示すように、ｎ電極１１はワイヤ１３によりリードフレームのリード部２１ｂと電気的に接続されている。ワイヤ１３および上記した接続構造は、封止部材としてのエポキシ系樹脂１５により封止されている。上記の構成のうち、ＧａＮ基板１からｐ電極１２に至る間の積層構造が拡大されて図５に示されている。なお、図５では、図１における積層構造が上下逆に表示されている。

図５を参照して、ＧａＮ基板１の上にｎ型ＧａＮエピタキシャル層２が位置し、その上にｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層３が形成されている。その上にＡｌ_xＧａ_1-xＮ層とＡｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ層とからなる量子井戸（ＭＱＷ：Multi-Quantum Well）４が形成されている。その量子井戸４をｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層３と挟むようにｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５が配置されている。また、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５の上にｐ型ＧａＮ層６が配置されている。上記の構造においては、量子井戸４において発光する。また、図１に示すように、ｐ型ＧａＮ層６の上に、ｐ電極１２がｐ型ＧａＮ層６の上部表面の全面を被覆するように形成され、ダウン実装される。

次に、図６〜図１０を参照して、図１〜図５に示したＬＥＤの製造方法について簡単に説明する。図６は、図１〜図５に示したＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。図７は、図６に示したマスク層形成工程を説明するための平面模式図である。図８は、図７に示したマスク層の拡大平面模式図である。図９は、図８の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面模式図である。図１０は、図５に示した構造のチップをウェハから採取するときのウェハの状態を示す図である。

図６に示すように、図１〜図５に示したＬＥＤの製造方法では、まず基板準備工程（Ｓ１０）を実施する。この基板準備工程（Ｓ１０）においては、まずＧａＮ基板を準備する。

次に、図６に示すように、緩衝層形成工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、ＧａＮ基板の第２の主表面である裏面のＮ面に、研磨処理を施すことにより、Ｎ面の表面層に緩衝層３３として作用する加工変質層を形成した。なお、緩衝層３３としては、上述のような加工変質層に代えて、ＧａＮ膜をその表面上に成長可能な薄い金属膜をＮ面上に形成するようにしてもよい。このような緩衝層３３を形成することにより、緩衝層３３上に表面がＧａ面となるＧａＮを選択成長させることができる。

次に、マスク層形成工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、上述した緩衝層３３の表面上に図７〜図９に示したようなマスク３５を形成する。なお、ＧａＮ基板１のＮ面上には、図７に示すようにチップ境界５０によって区画された１つのチップ領域内において、その中央部に開口部４１が形成されるようにマスク形成領域４０が配置されている。このマスク形成領域４０においては、図８に示すように平面形状が正六角形状の開口パターン３７が複数個形成されたマスク３５が形成されている。なお、このマスク３５を形成する方法としては、蒸着法、フォトリソグラフィ法、リフトオフ法など任意の成膜方法や加工方法を組合せて用いることができる。このようなマスク３５における開口パターン３７の形状や配置を任意に変更することにより、後述するＧａＮ成長工程（Ｓ４０）において形成される選択成長凸部３６の平面形状や配置を任意に変更できる。

次に、図６に示すように、ＧａＮ成長工程（Ｓ４０）を実施する。具体的には、マスク３５に形成された開口パターン３７内部において露出している緩衝層３３の表面上にＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法により図３および図４に示すようなＧａＮからなる選択成長凸部３６を形成する。なお、このときｎ電極が形成されるべき領域においても電極用の成長凸部３２が形成される。

次に、積層構造形成工程（Ｓ５０）を実施する。具体的には、ＧａＮ基板の第１の主表面上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）などの成膜方法を用いて積層構造（Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層との２層構造が複数層重ねられたＭＱＷ(Multi-Quantum Well)／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）を形成する。

次に、活性化処理工程（Ｓ６０）を実施する。具体的には、Ｍｇドープｐ型層の低抵抗化を行なうため、上述したＧａＮ基板に対して活性化処理を行なう。

次に、素子分離溝形成工程（Ｓ７０）を実施する。具体的には、ウェハを、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、Ｍｇドープｐ型層側からＳｉドープｎ型層までＣｌ系ガス（塩素系ガス）でエッチングする。このエッチングにより、図１０に示すように、素子分離溝２５を形成し、素子分離を行なうことができる。

次に、ｎ電極形成工程（Ｓ８０）を実施する。具体的には、ＧａＮ基板の第２の主表面である裏面のＮ面において、ＧａＮ成長工程（Ｓ４０）において形成された電極用の選択成長凸部３２上に、フォトリソグラフィ技術と、蒸着と、リフトオフ法とにより所定の間隔（距離Ｌ₂）でほぼチップの中心となる位置に平面形状が円形状のｎ電極１１を形成する。ｎ電極１１としては、電極用の選択成長凸部３２に接して下から順に（Ｔｉ層／Ａｌ層／Ｔｉ層／Ａｕ層）という積層構造を形成してもよい。そして、ｎ電極１１とＧａＮからなる電極用の選択成長凸部３２との接触抵抗を所定の値とするため、窒素（Ｎ₂）雰囲気中においてＧａＮ基板を加熱する。

次に、図６に示したｐ電極形成工程（Ｓ９０）を実施する。具体的には、積層構造のうちｐ型ＧａＮ層に接して、所定の厚みを有する導電体層をｐ電極１２として形成する。ｐ電極１２を構成する導電体層としては、たとえばＧａＮ層に接するように所定の厚みのＮｉ層を形成し、その上に所定の厚みのＡｕ層を全面に形成してもよい。また、この場合ｐ電極とｐ型ＧａＮ層との接触抵抗を所定の値とするため、ＧａＮ基板を不活性ガス雰囲気中で加熱処理してもよい。

次に、図６に示すように、チップ化・実装工程（Ｓ１００）を実施する。具体的には、図７に示したチップ境界５０が側面として現われるようにスクライブを行ない、チップ化したものを発光装置とした。そして、図１に示すように、リードフレームのマウント部２１ａに、上記チップのｐ型ＧａＮ層側が接するように搭載することにより、発光装置を形成した。このとき、マウント部２１ａに塗布した導電性接着剤１４によって発光装置とマウントとを固定するとともに、導通が得られるようにしている。そして、ｎ電極１１とリードフレームのリード部２１ｂとをワイヤボンドにより導通させた後、エポキシ系樹脂１５により樹脂封止を行なって発光装置をランプ化した。なお、発光装置からの放熱性を良くするため、発光装置のｐ型ＧａＮ層が全面マウント部と接するように搭載してもよい。また、導電性接着剤１４は、熱伝導の良いＡｇ系のものを、またリードフレームとして熱伝導の良いＣｕＷ系のものを選択してもよい。このようにして、図１〜図５に示した発光装置を得ることができる。

（実施の形態２）
図１１は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態２を示す図である。図１２は、図１１に示したＬＥＤにおいて、ＧａＮ基板１のＮ面における選択成長凸部が形成された領域３０の拡大平面模式図である。図１３は、図１２の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面模式図である。図１１〜図１３を参照して本発明によるＬＥＤの実施の形態２を説明する。

図１１〜図１３に示したＬＥＤは、基本的には図１〜図５に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、ＧａＮ基板１のＮ面（第２の主表面１ａ）上において、選択成長凸部３６を形成するために用いたマスクが除去されている点が異なる。このため、ＧａＮ基板１のＮ面上においては、緩衝層３３上に離散的に選択成長凸部３６が形成された状態となっている。この選択成長凸部３６の間では、緩衝層３３の表面が露出した状態となっている。なお、選択成長凸部３６の形状は基本的には図１〜図５に示したＬＥＤの選択成長凸部３６と同様であって、六角錐状の外観（平面形状が六角形状の基部と、当該基部上に配置された六角錘状の突出部とからなる外観）を有している。また、この選択成長凸部３６の上部側表面（傾斜面）は、｛１−１０１｝面となっている。このようなＬＥＤによっても、図１〜図５に示したＬＥＤと同様の効果を得ることができる。また、マスク３５が除去されているので、第２の主表面１ａから出射する光がマスク３５により遮られることもない。

図１４は、図１１〜図１３に示したＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。図１４を参照して、図１１〜図１３に示したＬＥＤの製造方法を説明する。

図１４からもわかるように、図１１〜図１３に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図６に示したＬＥＤの製造方法と同様であるが、マスク層除去工程（Ｓ２１０）を備える点が異なる。具体的には、図１４に示すように、基板準備工程（Ｓ１０）、緩衝層形成工程（Ｓ２０）、マスク層形成工程（Ｓ３０）、ＧａＮ成長工程（Ｓ４０）を、それぞれ本発明によるＬＥＤの実施の形態１の製造方法と同様に実施する。その後、図１４に示すようにマスク層除去工程（Ｓ２１０）を実施する。このマスク層除去工程（Ｓ２１０）においては、たとえばフッ酸系の溶剤を用いてマスク３５（図４参照）を溶解除去する。なお、この工程で用いる溶剤は、マスク３５を選択的に除去することが可能であればどのような溶剤を用いてもよい。

次に、積層構造形成工程（Ｓ５０）、活性化処理工程（Ｓ６０）、素子分離溝形成工程（Ｓ７０）、ｎ電極形成工程（Ｓ８０）、ｐ電極形成工程（Ｓ９０）およびチップ化・実装工程（Ｓ１００）を実施する。この結果、図１１に示すようなＬＥＤを得ることができる。

（実施の形態３）
図１５は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態３を示す図である。図１６は、図１５に示したＬＥＤの選択成長凸部が形成された領域３０の拡大平面模式図である。図１７は、図１６の線分ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面模式図である。図１８は、図１７の部分拡大模式図である。図１５〜図１８を参照して、本発明による発光装置としてのＬＥＤの実施の形態３を説明する。

図１５〜図１７に示したＬＥＤは、基本的には図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１と同様の構造を備えるが、図１に示したＬＥＤにおけるマスク３５が除去されている点、さらに選択成長凸部３６の間においてＧａＮ基板１のＮ面の一部（緩衝層３３およびその緩衝層３３下に位置するＧａＮ基板１の一部）が除去されることにより溝４５が形成されている点が異なる。すなわち、ＧａＮ基板１のＮ面上においては、幅Ｄ１の選択成長凸部３６の側面と連なるようにその側面が形成される溝４５が、複数の選択成長凸部３６の間に形成されている。また、異なる観点から言えば、選択成長凸部３６を囲むように溝４５は形成されている。選択成長凸部３６の形状は六角錘になっている。この溝４５の上部（緩衝層３３の上部表面）における幅Ｄ２は、たとえば選択成長凸部３６の幅Ｄ１と同等にすることができる。また、選択成長凸部３６の高さＴ１と溝４５の深さＴ２とを同等の値とすることもできる。また、この溝４５の側壁の表面は、図１８に示すように非鏡面化されている。このような構造のＬＥＤによっても、図１〜図５に示したＬＥＤと同様の効果を得ることができる。さらに、溝４５の底部から選択成長凸部３６の頂部までの距離（つまり、見かけ上の凸部の高さ）を、溝４５を形成しない場合より大きくできる。そのため、第２の主表面１ａからの光の取出し効率を確実に向上させることができる。

図１９は、図１５〜図１８に示したＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。図２０は、図１９に示した溝形成工程（Ｓ３１０）の内容をより詳しく説明するためのフローチャートである。図１９および図２０を参照して、図１５〜図１８に示したＬＥＤの製造方法を説明する。

図１９に示すように、図１５〜図１８に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図１４に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態２の製造方法と同様の工程を備えるが、溝形成工程（Ｓ３１０）を備えている点が異なる。具体的には、図１４に示した製造方法と同様に、基板準備工程（Ｓ１０）、緩衝層形成工程（Ｓ２０）、マスク層形成工程（Ｓ３０）、ＧａＮ成長工程（Ｓ４０）、マスク層除去工程（Ｓ２１０）、積層構造形成工程（Ｓ５０）、活性化処理工程（Ｓ６０）、素子分離溝形成工程（Ｓ７０）、ｎ電極形成工程（Ｓ８０）を実施する。その後、図１７に示した溝４５を形成するための溝形成工程（Ｓ３１０）を実施する。

この溝形成工程（Ｓ３１０）は、具体的には図２０に示すような工程を含む。すなわち、溝形成工程（Ｓ３１０）においては、図２０に示すような工程が実施される。図２０を参照して、溝形成工程では、まず基板の積層構造が形成された面上に保護マスクを形成する工程（Ｓ３１１）が実施される。次に、エッチャントに基板を浸漬する工程（Ｓ３１２）が実施される。この工程（Ｓ３１２）においては、たとえば図２１に示すような装置を用いることができる。図２１は、エッチャントに基板を浸漬する工程（Ｓ３１２）において用いるエッチング装置を示す模式図である。

図２１に示したエッチング装置では、架台８４の下部表面にベース板９０が配置され、当該ベース板９０上に密閉容器８７が配置されている。密閉容器８７の内部にはたとえばＫＯＨ溶液などのアルカリ性のエッチャント８８が配置される。当該エッチャント８８に上述した基板が浸漬される。そして、密閉容器８７の上部開口部を塞ぐように密閉容器蓋８６が配置される。密閉容器蓋８６上には押え板８５が配置される。押え板８５を密閉容器８７側に押圧するように、架台８４の上部に形成された孔を通して押えボルト８９が取付けられている。

このような構成のエッチング装置に保持されたエッチャント８８に上述した基板を浸漬する。このようにして、エッチャントに基板を浸漬する工程（Ｓ３１２）を実施することができる。

次に、図２０に示すように、基板が浸漬されたエッチャントを所定の温度および圧力条件に維持してエッチングを行なう工程（Ｓ３１３）を実施する。具体的には、図２１に示したエッチング装置において、基板が浸漬されたエッチャント８８を当該エッチング装置の密閉容器８７および密閉容器蓋８６によって囲まれた空間内に配置し、押えボルト８９を密閉容器８７側にねじ込むことによりエッチャント８８を密閉状態に維持する。なお、密閉容器８７および密閉容器蓋８６を構成する材料としては、たとえばテフロン（登録商標）などを用いることができる。そして、このようなエッチング装置において、エッチャント８８を所定条件で所定時間保持することにより、エッチングを行なう。この結果、エッチャント８８によりＧａＮ基板の第２の主表面１ａにおいて選択成長凸部３６の間で露出していた部分がエッチングされることにより、図１７に示した溝４５を形成することができる。

次に、洗浄工程（Ｓ３１４）を実施する。具体的には、図２１に示したエッチング装置におけるエッチャント８８中から基板を取出し、当該基板の表面を純水などの洗浄液で洗浄する。このようにして、溝形成工程（Ｓ３１０）を実施できる。

なお、上記のように溝形成工程（Ｓ３１０）を実施する場合、マスク層除去工程（Ｓ２１０）を実施した後、予め緩衝層３３の種類に応じた専用のエッチング液によるエッチングを実施してもよい。このようにすれば、予め選択成長凸部３６の間において露出している緩衝層３３を除去できる。たとえば、上述のようにたとえばＫＯＨ溶液をエッチング液として用いる場合は、緩衝層３３とＧａＮ基板とを同時に除去できる。しかし、緩衝層３３としてたとえばＡｕ膜をＮ面上に形成した場合、Ａｕ膜はＫＯＨ溶液によってはほとんど侵食されない。このため、緩衝層３３としてＡｕ膜などを用いる場合には、予め王水など緩衝層３３を溶解できるエッチャントによって緩衝層３３を除去したあと、ＫＯＨ溶液によってＧａＮ基板のＮ面をエッチングすることが好ましい。

そして、溝形成工程（Ｓ３１０）を実施した後、図１９に示すように、上述した本発明によるＬＥＤの実施の形態２の製造方法と同様に、ｐ電極形成工程（Ｓ９０）およびチップ化・実装工程（Ｓ１００）を実施する。このようにして、図１５〜図１８に示すＬＥＤを製造することができる。

（実施の形態４）
図２２は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態４を示す図である。図２３は、図２２に示したＬＥＤにおいて、ＧａＮ基板の第２の主表面において選択成長凸部が形成された領域３０の部分拡大平面模式図である。図２４は、図２３の線分ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶにおける断面模式図である。図２２〜図２４を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態４を説明する。

図２２〜図２４に示したＬＥＤは、基本的には図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１と同様の構造を備えるが、選択成長凸部３６の頂面３８が平坦な表面となっている。つまり、図２２〜図２４に示した選択成長凸部３６は、開口パターン３７の内部を充填する基部と、当該基部に接続され、マスク３５上における形状が平坦な頂面を有する六角錘状の突出部とからなる。基部の平面形状は開口パターン３７の平面形状と同じ六角形状である。また、突出部の底部の平面形状および頂面の平面形状も、開口パターン３７の平面形状と相似形である六角形状である。図４に示すように、突出部の底部における外周部は、部分的にマスク３５の上部表面上に乗り上げた状態になっている。つまり、突出部は、開口パターン３７上から開口パターン３７の周囲のマスク３５上にまで延在している。このような構造であっても、図１〜図５に示したＬＥＤと同様の効果を得ることができる。

図２２〜図２４に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図６に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の製造方法と同様であるが、ＧａＮ成長工程（Ｓ４０）においてプロセス条件を変更することにより、平坦な頂面３８を有する選択成長凸部３６を形成することができる。

（実施の形態５）
図２５は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態５を示す図である。図２６は、図２５に示したＬＥＤのＧａＮ基板の第２の主表面において選択成長凸部が形成された領域３０の部分拡大平面模式図である。図２７は、図２６の線分ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩにおける断面模式図である。図２５〜図２７を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態５を説明する。

図２５〜図２７に示したＬＥＤは、基本的には図１〜図５に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、選択成長凸部３６の形状が異なっている。すなわち、図２５〜図２７に示したＬＥＤにおいては、ＧａＮ基板１のＮ面上に形成された選択成長凸部３６が、三角錐状の外観（開口パターン３７の内部を充填する平面形状が正三角形状の基部と、当該基部に接続され、マスク３５上における形状が三角錐状の突出部とからなる形状）を有している。すなわち、マスク３５に形成された開口パターン３７の平面形状が正三角形状であり、この開口パターン３７において露出した緩衝層３３の表面上に選択的に成長された凸部３６は上述のような三角錐状の外観となっている。選択成長凸部３６の三角錘状の突出部は、その底部の周辺部がマスク３５上に乗り上げている。つまり、選択成長凸部３６の突出部の底部は、開口パターン３７上からその周囲のマスク３５上にまで延在している。このような構造のＬＥＤによっても、図１〜図５に示したＬＥＤと同様の効果を得ることができる。

図２５〜図２７に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図６に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の製造方法と同様であるが、マスク層形成工程（Ｓ３０）においてＧａＮ基板１のＮ面上に形成するマスク層の形状が異なる。具体的には、図２８に示すように、マスク３５に形成される開口パターン３７の平面形状が正三角形状となっている。図２８は、図２５〜図２７に示したＬＥＤの製造工程において用いられるマスクの平面形状を示す平面模式図である。このようなマスク３５を形成した状態で、ＧａＮ成長工程（Ｓ４０）を実施することにより、図２５〜図２７に示すような三角錐状の選択成長凸部３６を形成することができる。

（実施の形態６）
図２９は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態６を示す図である。図３０は、図２９に示したＬＥＤのＧａＮ基板の第２の主表面上において選択成長凸部が形成された領域３０の拡大平面模式図である。図３１は、図３０の線分ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩにおける断面模式図である。図２９〜図３１を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態６を説明する。

図２９〜図３１に示したＬＥＤは、基本的には図１〜図５に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、選択成長凸部３６の形状およびマスク３５に形成された開口パターン３７の形状が異なっている。具体的には、図３０および図３１に示すように、ＧａＮ基板の第２の主表面１ａ上には、底部の平面形状が四角形状の一例としての平行四辺形である、四角錐状の選択成長凸部３６が形成されている。選択成長凸部３６は、開口パターン３７の内部を充填する基部と、当該基部に接続され、マスク３５上における形状が四角錘状の突出部とからなる。基部の平面形状は開口パターン３７の平面形状と同じ平行四辺形状である。また、突出部の底部の平面形状も、開口パターン３７の平面形状と相似形である平行四辺形状である。図３１に示すように、突出部の底部における外周部は、部分的にマスク３５の上部表面上に乗り上げた状態になっている。つまり、突出部は、開口パターン３７上から開口パターン３７の周囲のマスク３５上にまで延在している。このような構造のＬＥＤによっても、本発明によるＬＥＤの実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

図２９〜図３１に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図６に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の製造方法と同様であるが、マスク層形成工程（Ｓ３０）によって形成されるマスク３５の形状が異なっている。具体的には、図３２に示すように、形成されるマスク３５においては、平行四辺形状の平面形状を有する開口パターン３７が形成されている。図３２は、図２９〜図３１に示したＬＥＤの製造工程において形成されるマスクの形状を示す平面模式図である。このようなマスク３５を形成した状態で、開口パターン３７において露出している緩衝層３３上にＧａＮを選択的に成長させるＧａＮ成長工程（Ｓ４０）を実施することにより、図２９〜図３１に示すような底面の平面形状が平行四辺形状の四角錐である選択成長凸部３６を形成することができる。

なお、図２２〜図２４、図２５〜図２７、図２９〜図３１に示したＬＥＤでは、複数の選択成長凸部３６の間にマスク３５が残存している構造を示したが、図２２〜図２４、図２５〜図２７、図２９〜図３１に示したような選択成長凸部３６の形状を採用したＬＥＤにおいて、図１１〜図１３に示したようにマスク３５を除去した構成、あるいは図１５〜図１８に示したように選択成長凸部３６の間に溝４５を形成した構成を採用しても良い。

本発明による発光装置の効果を確認するべく、以下のような試料を準備して所定の電流を入力した場合の青色光出力の値を測定した。以下、準備した試料についてまず説明する。

（本発明例１）：本発明例１のＬＥＤは、基本的に図１〜図５に示したＬＥＤと同様の構造を備える。本発明例１のＬＥＤの製造方法も、基本的に図６〜図１０を参照して説明した発光装置の製造方法と同様である。以下、具体的に説明する。
（Ｓ1−1）ｃ面から０．５°ずらしたＧａＮのオフ基板を使用した。この基板の比抵抗は０．０１Ω・ｃｍ、転位密度は１Ｅ７／ｃｍ²であり、厚みは４００μｍとした。
（Ｓ1−2）このＧａＮ基板のＮ面（第２の主表面）に対して砥粒径５μｍの砥粒を用いて研磨処理を行なった。この研磨処理によりＧａＮ基板のＮ面の表面層に加工変質層を形成した。当該加工変質層の厚みを測定するべく、研磨処理後のＧａＮ基板の１つに関して、その断面における加工変質層の厚みを走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）およびカソードルミネッセンス法（ＣＬ法）を用いて測定した。その結果、緩衝層としての加工変質層の厚みは５μｍであった（Ｎ面の表面から深さ５μｍまで加工変質層が形成されていた）。
（Ｓ1−3）次に、加工変質層が形成されたＮ面上に、フォトリソグラフィ法、蒸着法（ここではスパッタ蒸着法）およびリフトオフ法を用いて、マスク材としてのＳｉＯ_２層を形成した。当該ＳｉＯ２層は、図７に示すように、後工程でのチップ化に必要な割しろの全面には形成されていない。また、割しろの中央部に位置するチップ境界５０により区画された１つのチップ領域内において、その中央部にＳｉＯ_２層が形成されない開口部４１が配置されている。また、図７のマスク形成領域４０では、図８に示すように、正六角形の平面形状を有する開口パターン３７がＳｉＯ_２層には形成されている。なお、この開口パターン３７は対向する辺の間の距離Ｌ６を１０μｍとした。また、隣接する開口パターン３７の間の距離Ｌ７を５μｍとした。また、後にｎ電極を形成するための領域を規定する開口部４１の直径を５００μｍとした。また、形成したＳｉＯ_２層の厚みは１００ｎｍとした。
（Ｓ1−4）次に、マスク３５としてのＳｉＯ_２層が形成されたＮ面上に、ＨＶＰＥ法を用いて図３などに示すようにＧａＮを成長させた。成長条件としては、処理温度を１０００℃、雰囲気圧力を常圧、原料ガスとしてＧａＣｌおよびＮＨ_３を用い、ＧａＣｌの流量を１００ｓｃｃｍ（standard cc/min）（すなわち０．１リットル／分）、ＮＨ_３の流量を６０００ｓｃｃｍとした。その他に、原料ガスとしてはドーパント用原料としてＯ_２ガスを使用した。また、成長時間は５分とした。この結果、マスク材としてのＳｉＯ２層が形成されていない部分にＧａＮ層が成長した。平面形状が正六角形の開口パターン３７が形成された部分では、開口パターン３７の内部で露出している加工変質層の表面上に図３や図４に示したような六角錘状のＧａＮからなる選択成長凸部３６が形成された。また、ｎ電極を形成するための領域である開口部４１では、成長したＧａＮが、頂面が平坦な、断面形状が台形状の外観を有している。なお、開口部４１で成長したＧａＮの頂面の平面形状は六角形状となっている場合もある。また、成長したＧａＮの斜面は{１−１０１}面である。そのため、ＧａＮ基板１のＮ面と選択成長凸部３６の斜面との成す角度は４３°前後となる（たとえば、４３°±３°程度となる）。また、選択成長凸部３６の高さＴ１（図４参照）は６μｍであった。さらに、成長したＧａＮ中の酸素濃度をＳＩＭＳ(Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ)で測定した結果、ほぼ均一に５Ｅ１８／ｃｍ³であった。また、成長したＧａＮの最表面原子種をＣＡＩＣＩＳＳ法（Ｃｏａｘｉａｌ Ｉｍｐａｃｔ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｉｏｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により調べると、成長したＧａＮの最表面はＧａ面となっていた。つまり、ＧａＮ基板１のＮ面上に加工変質層などの緩衝層を設けることにより、成長する面を反転させることができる（ＧａＮをＮ面成長ではなくＧａ面成長させることができる）。
（Ｓ1−5）ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)でＧａＮ基板の第１の主面であるＧａ面上に次の積層構造を形成した（Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層との２層構造が３層重ねられたＭＱＷ(Multi-Quantum Well)／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）。
（Ｓ1−6）発光波長は４５０ｎｍであり、低温４．２ＫでのＰＬ(Photo Luminescence)強度と室温２９８ＫでのＰＬ強度を比較することにより便宜的に算出した内部量子効率は５０％であった。
（Ｓ1−7）このウェハを活性化処理して、Ｍｇドープｐ型層の低抵抗化を行なった。ホール測定によるキャリア濃度は、Ｍｇドープｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層が５Ｅ１７／ｃｍ³、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層が１Ｅ１８／ｃｍ³であった。
（Ｓ1−8）このウェハをさらに、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥ(Reactive Ion Etching)により、Ｍｇドープｐ型層側からＳｉドープｎ型層までＣｌ系ガスでエッチングする。このエッチングにより、図１０に示すように、素子分離溝２５を形成し、素子分離を行なった。素子分離溝の幅Ｌ3は１００μｍである。
（Ｓ1−9）ＧａＮ基板の第２の主面である裏面のＮ面には、フォトリソグラフィ技術と、蒸着と、リフトオフ法とにより、図１０に示した距離Ｌ2＝２ｍｍおきにチップの中心に平面形状が円形状であるｎ電極をつけた（図１０参照）。ｎ電極として、ＧａＮ基板１に接して下から順に（Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｌ層１００ｎｍ／Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｕ層２００ｎｍ）の積層構造を形成した。これを窒素（Ｎ₂）雰囲気中で加熱することにより、接触抵抗を１Ｅ−５Ω・ｃｍ²以下とした。
（Ｓ1−10）ｐ電極としてはｐ型ＧａＮ層に接して厚み４ｎｍのＮｉ層を形成し、その上に厚み４ｎｍのＡｕ層を全面に形成した（図１０参照）。これを不活性ガス雰囲気中で加熱処理することにより、接触抵抗を５Ｅ−４Ω・ｃｍ²とした。
（Ｓ1−11）その後に、図１０に示すように、チップ境界５０が側面として現れるようにスクライブを行ない、チップ化したものを発光装置とした。チップ化した発光装置は、光の放出面が１．９ｍｍ□（１辺の長さが１．９ｍｍの四角形）の形状で、発光層が１．９ｍｍ□の形状をとる。すなわち図７において、Ｌ4＝１．９ｍｍであり、Ｌ5＝２ｍｍである。また、素子分離溝の幅Ｌ3＝１００μｍであり、ｎ電極の直径＝４８０μｍである。
（Ｓ1−12）図１を参照して、リードフレームのマウント部２１ａに、上記チップのｐ型ＧａＮ層側が接するように搭載して、発光装置を形成した。マウント部に塗布した導電性接着剤１４によって発光装置とマウントとを固定するとともに、導通が得られるようにしている。
（Ｓ1−13）発光装置からの放熱性を良くするために、発光装置のｐ型ＧａＮ層が全面マウント部と接するように搭載した。また接着剤は熱伝導の良いＡｇ系のものを、またリードフレームも熱伝導の良いＣｕＷ系のものを選択した。これにより、得られた熱抵抗は８℃／Ｗであった。
（Ｓ1−14）さらに、ｎ電極とリードフレームのリード部とをワイヤボンドにより導通させた後、エポキシ系樹脂により樹脂封止を行なって発光装置をランプ化した。

（本発明例２）：本発明例２のＬＥＤは、基本的に図１５〜図１８に示したＬＥＤと同様の構造を備える。本発明例２のＬＥＤの製造方法も、基本的に図１９〜図２１を参照して説明した発光装置の製造方法と同様である。以下、具体的に説明する。
（Ｓ2−1）および（Ｓ2−2）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−1）および（Ｓ1−2）と同様である。
（Ｓ2−3）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−3）と同様であるが、形成されるマスク３５としてのＳｉＯ_２層における開口パターン３７の間の距離Ｌ７を１０μｍとした点が異なる。
（Ｓ2−4）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−4）と同様である。
（Ｓ2−5）：上述のようにＧａＮからなる選択成長凸部３６を形成した後、マスクとして用いたＳｉＯ_２層をフッ酸系の溶剤を用いて除去した。
（Ｓ2−6）〜（Ｓ2−10）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−5）〜（Ｓ1−9）と同様である。
（Ｓ2−11）：次に、本発明の実施の形態３において説明した溝形成工程（Ｓ３１０）（図１９参照）と同様の工程を実施する。具体的には、ＧａＮ基板においてエピ成長層からなる積層構造が形成された側（ｐ層側）の表面上に、ＫＯＨに耐性のある保護マスクを形成する。そして、エッチャントとして８ＮのＫＯＨ溶液を用い、当該ＫＯＨ溶液中にＧａＮ基板を浸漬する。このとき、処理装置としては図２１に示したような装置を用いることができる。図２１に示した装置の密閉容器８７および密閉容器蓋８６により囲まれた空間内に、ＧａＮ基板を浸漬したＫＯＨ溶液を保持する。そして、当該処理装置を恒温槽に投入し、１５０℃という温度条件で６分間保持する。このようにして、ＫＯＨによるエッチング処理を行なった。このエッチング処理では、ＧａＮ基板のＧａ面はＫＯＨに侵食されず、Ｎ面が露出している部分のみがエッチングされる。つまり、元々ＧａＮ基板のＮ面上にＧａＮを再成長した面（選択成長凸部３６が形成された面）については、ＧａＮを再成長させた部分（選択成長凸部３６）はその表面がＧａ面であるのでＫＯＨによりエッチングされない。一方、選択成長凸部３６の間においてＳｉＯ_２層により覆われていた部分（つまり加工変質層（Ｎ面）の表面が露出している部分）はＫＯＨによりエッチングされる。この結果、図１７に示すように、選択成長凸部３６の間に溝４５が形成される。また、よく知られているように、ＫＯＨでエッチングしたＧａＮのＮ面には、図１８に示したように細かい凹凸構造が生成される。つまり、ＫＯＨによるエッチングにより、溝４５の側壁は非鏡面化される。この結果、溝４５の側壁における光の取出し効率を、当該側壁が鏡面状態である場合よりさらに向上させることができる。なお、上述したＫＯＨによるエッチング処理では、溝４５の側壁に形成された凹凸の大きさ（凹凸部における凹部の底から凸部の頂部までの高さ）は概ね１μｍ以上１０μｍ以下であった。つまり、ＫＯＨによるエッチング処理ではある程度ランダムな大きさの凹凸が形成された。
（Ｓ2−12）〜（Ｓ2−16）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−10）〜（Ｓ1−14）と同様である。

（比較例１）：比較例１のＬＥＤは、基本的に上記本発明例１のＬＥＤと類似の構造を備えるが、図３３に示すようにＧａＮ基板１のＮ面に加工変質層からなる緩衝層３３、マスク３５、選択成長凸部３６、電極用の成長凸部３２が形成されていない点が異なる。図３３は、比較例１のＬＥＤを示す模式図である。なお、図３３に示したＬＥＤにおけるｎ電極１１の直径は５００μｍである。

比較例１のＬＥＤの製造方法は、以下の通りである。
（Ｓ3−1）〜（Ｓ3−5）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−1）、（Ｓ1−5）〜（Ｓ1−8）と同様である。
（Ｓ3−6）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−9）と同様であり、形成されるｎ電極の直径は５００μｍである。
（Ｓ3−7）〜（Ｓ3−11）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−10）〜（Ｓ1−14）と同様である。

（比較例２）：比較例２のＬＥＤは、基本的に上記比較例１のＬＥＤと同様の構造を備えるが、図３４に示すようにＧａＮ基板１のＮ面に多数の六角錐構造がウェットエッチングにより形成されている点が異なる。図３４は、比較例２のＬＥＤを示す模式図である。また、ウェットエッチングにより形成された六角錐の大きさは高さが約０．０５μｍであって、本発明例１のＬＥＤにおける選択成長凸部３６のサイズ（高さ）よりかなり小さいものである。

比較例２のＬＥＤの製造方法は、以下の通りである。
（Ｓ4−1）〜（Ｓ4−7）：基本的に比較例１の（Ｓ3−1）〜（Ｓ3−7）と同様である。
（Ｓ4−8）：４ｍｏｌ／リットルのＫＯＨ水溶液を、その温度を室温（２５℃）に保った状態で十分に攪拌したのち、ウェハを当該ＫＯＨ水溶液中に１分間浸漬した。この結果、ＧａＮ基板のＮ面および素子端面が非鏡面化された。この結果、ＧａＮ基板のＮ面には、上述のように大きさが０．０５μｍ程度の六角錐が多数形成された。
（Ｓ4−9）〜（Ｓ4−12）：基本的に比較例１の（Ｓ3−8）〜（Ｓ3−11）と同様である。

（試験およびその結果）
本発明例１、２および比較例１、２を、それぞれ積分球内に搭載した後所定の電流（４Ａ）を印加して、集光されディテクタから出力される光出力値の比較を行なった。その結果、本発明例１では２Ｗの出力が得られ、本発明例２では２．１Ｗの出力が得られた。一方、比較例１および比較例２の出力はそれぞれ１．６Ｗであった。

また、同様の方法を用いて、ＧａＮを成長させて形成した選択成長凸部３６における、ＧａＮ基板のＮ面に対する六角錐の斜面の角度を一定にして当該選択成長凸部３６の大きさ（選択成長凸部３６の高さ）を変えた試料について、光出力を測定した。その結果を図３５に示す。図３５は、選択成長凸部の高さと光出力との関係を示すグラフである。図３５を参照して、横軸は選択成長凸部の高さであり、単位はμｍである。また、縦軸は光出力であり、単位はＷ（ワット）である。図３５からわかるように、選択成長凸部の高さが１μｍを超えると、とくに光出力が向上している。

上述した実施例１における試料（本発明例１、２、および比較例１、２）について、蛍光材をを搭載することにより白色に発光するランプを作成した。具体的には、本発明例１の製造工程（Ｓ1−13）、本発明例２の製造工程（Ｓ2−15）、比較例１の製造工程（Ｓ3−10）、比較例２の製造工程（Ｓ4−11）において、リードフレームのマウント部２１ａ上に上記チップを搭載した後、当該チップのｎ電極側に蛍光材を搭載した。そして、エポキシ系樹脂により樹脂封止を行なう。このようにして、白色に発光する本発明例１、２および比較例１、２に対応する試料を作成した。なお、蛍光材としては、４５０ｎｍの光出力１ワット当り１８０ｌｍが得られるものを用いた。

上述のように準備した白色に発光するランプの試料を、実施例１と同様にそれぞれ積分球内に搭載した後所定の電流（４Ａ）を印加して、集光されディテクタから出力される輝度の比較を行なった。その結果、本発明例１では３６０ｌｍ／チップが得られ、本発明例２では３７８ｌｍ／チップが得られた。一方、比較例１および比較例２に対応する試料は２８８ｌｍ／チップとなった。

このように、ＧａＮ基板の光出射面側（第２の主面側）においてＧａＮを再成長させることにより六角錐などの任意の形状の選択成長凸部を複数個形成した本発明例１、２は、比較例に比べて光出力が向上していることがわかる。これは、チップのＮ面側とエポキシ樹脂１５との接触界面の面積が比較的大きいこと、当該界面が発光層の面に対して様々な角度を有することから界面での全反射が防止されやすいこと、などの理由によると考えられる。また、選択成長凸部の大きさ（高さ）としては、光の波長（光路長）以上であることが好ましいため２００ｎｍ以上とすることができるが、より好ましくは光の波長に対して十分に大きい１μｍ以上、さらには２μｍ以上である。なお、上述のように４Ａの電流を印加したときの駆動電圧は、本発明例１、２および比較例１、２のいずれも４Ｖであった。つまり、ＧａＮを再成長させた選択成長凸部や、ＧａＮを再成長させるために設けた緩衝層での電圧降下は無視できるほど小さいことがわかる。

次に、上記の実施例と重複するものもあるが本発明の実施例を羅列的に挙げて説明する。

この発明に従った発光装置は、図１や図１１などに示すように、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層（ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層３）と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層（ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５）と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層（量子井戸(MQW:Multi-Quantum Well)４）とを備えた発光装置である。発光装置は、ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、窒化物半導体基板の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面１ａから光を放出する。また、窒化物半導体基板の第２の主表面１ａ上に、窒化物半導体を成長させることにより凸部（選択成長凸部３６）が形成されている。

このようにすれば、ＧａＮ基板１の光の出射面である第２の主表面１ａに選択成長凸部３６を形成するので、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａから外部へ出射する光が第２の主表面１ａ表面（具体的には選択成長凸部３６と外部との境界部）において光が全反射することを抑制することができる。このため、第２の主表面１ａから外部へ向かう光を効率的に取出すことができる。この結果、選択成長凸部３６が形成されていない場合や、単純にＫＯＨ溶液などを用いて第２の主表面１ａを非鏡面化した場合、さらには第２の主表面にダイシングなどを用いて溝を形成した場合より、発光装置における光の利用効率を向上させることができる。

また、選択成長凸部３６を形成するために窒化物半導体（ＧａＮ）を成長させるので、予め窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の厚みを厚くしておき、機械的な加工やエッチングなどにより当該基板１の第２の主表面１ａを部分的に除去して凸部を形成する場合に比べて、準備するＧａＮ基板１の厚みを薄くできる。そのため、ＧａＮ基板１の製造コスト、結果的に発光装置の製造コストを低減できる。

また、上述した構成では、電気抵抗の低い窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の裏面（第２の主表面）にｎ型電極１１を設けるので、小さな被覆率すなわち大きな開口率でｎ電極１１を設けても電流を窒化物半導体基板全体にゆきわたらせて流すことができる。このため、放出面で光を吸収される率が小さくなり、発光効率を高くすることができる。なお、光の放出は第２の主表面１ａだけでなく側面からなされてもよいことは言うまでもない。以下の発光装置においても同様である。

また、電気抵抗が高いｐ型窒化物半導体層の側は光放出面にならないので、ｐ型窒化物半導体層の全面にｐ型電極層（ｐ電極１２）を形成することができ、大電流を流し発熱を抑える上でも、また発生した熱を伝導で逃がす上でも好都合の構造をとることが可能となる。すなわち、熱的要件のために受ける制約が非常に緩和される。このため、電気抵抗を低下させるために、ｐ電極とｎ電極とを入り組ませた櫛型形状などにする必要がない。

さらに、ＧａＮ基板１が導電性に優れることから、サージ電圧に対する保護回路をとくに設ける必要がなく、また耐圧性も非常に優れたものにできる。また、複雑な加工工程を行なうことがないので、製造コストを低減することも容易化される。

なお、上記発光装置において窒化物半導体基板は、ＧａＮまたはＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０＜ｘ≦１）のいずれかにより構成されていてもよい。この場合、窒化物半導体基板としてＧａＮ基板１を用いれば、基板に印加する電流密度を高くすることができる（大電流密度を印加できる）ため、発光装置において高輝度（および大きな光束）の光を出射できる。また、ＧａＮまたはＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）により窒化物半導体基板を構成すれば、熱伝導のよい、つまり放熱性に優れた窒化物半導体基板を用いて発光装置としてのＬＥＤを構成できる。このため、大電流密度を印加しても、十分放熱を行なうことができるので、熱によりＬＥＤが損傷する可能性を低減できる。したがって、長時間にわたって安定した光を出力できる発光装置を実現できる。

上記発光装置において、窒化物半導体基板はＧａＮ基板１であってもよい。ＧａＮ基板１は酸素ドープによりｎ型化されており、酸素濃度が、酸素原子１Ｅ１７（１×１０¹⁷）個／ｃｍ³以上２Ｅ１９（２×１０¹⁹）個／ｃｍ³以下の範囲にあってもよい。この場合、ＧａＮ基板１の全体に均一に電流を流すことができるので、発光装置においてＧａＮ基板１の第２の主表面１ａのほぼ全体から十分な光を出射することができる。

なお、選択成長凸部３６を構成するＧａＮ中の酸素は、ｐダウンで実装した発光装置を構成したとき、当該凸部３６の部分を低抵抗化したり、ｎ電極１１の接触抵抗を十分小さくするのに必要なｎ型のドーパントである。ここで、酸素濃度が小さすぎると（酸素原子１Ｅ１７（１×１０¹⁷）個／ｃｍ³未満であると）、発光装置の駆動電圧を上げる原因となる。また、酸素濃度が大きすぎると（酸素原子２Ｅ１９（２×１０¹⁹）個／ｃｍ³超えであると）、選択成長凸部３６を構成するＧａＮについて光（特に青色光）に対する透過率が小さくなるので、結果的にＧａＮ基板１での光の透過量が小さくなってしまう。

上記発光装置は、図１などに示すように、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の第２の主表面１ａ上に形成され、開口部を有するマスク材（マスク３５）を備えていてもよい。選択成長凸部３６は、マスク３５の開口部（開口パターン３７）において第２の主表面１ａ上に形成されていてもよい。また異なる観点から言えば、上記発光装置において、上記第２の主表面１ａ上には、上記選択成長凸部３６と上記第２の主表面１ａとの接続部を囲むようにマスク３５が配置されていてもよい。さらに具体的には、マスク３５は、当該接続部を囲むような側壁を有する開口部（開口パターン３７）を有していてもよい。また、上記発光装置において、上記マスク３５の開口パターン３７の平面形状は選択成長凸部３６の平面形状と相似形となっていてもよい。

この場合、マスク３５の開口パターン３７の平面形状や配置を変更することにより、選択成長凸部３６の平面形状や配置を任意に規定することができる。

上記発光装置において、マスク３５はシリコン酸化膜を含んでいてもよい。この場合、半導体装置を構成する材料としてよく用いられるシリコン酸化膜をマスク３５として用いることになる。そのため、マスク３５の成膜や開口パターン３７の形成を、従来の半導体装置の製造工程で用いられていた装置や方法を用いて容易に行なうことができる。また、マスク材の材料としては、窒化珪素（ＳｉＮ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）などを用いてもよい。

上記発光装置において、図１５〜図１８に示すように、選択成長凸部３６の周囲には第２の主表面１ａを部分的に除去することにより溝４５が形成されていてもよい。この場合、溝４５の底部から見たときの選択成長凸部３６の高さをより高くすることができる。このため、選択成長凸部３６を形成するための窒化物半導体（ＧａＮ）の成長条件に制約があるため形成できる選択成長凸部３６のサイズに制限がある場合でも、溝４５を形成することによって見かけ上の選択成長凸部３６の高さ（溝４５の底部から見た選択成長凸部３６の高さ）や幅をより大きくすることができる。

上記発光装置において、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の第２の主表面１ａ上には、選択成長凸部３６が複数個形成されていてもよい。この場合、選択成長凸部３６のサイズに制約がある場合であっても、選択成長凸部３６の数を増やすことにより第２の主表面のほぼ全体を選択成長凸部３６により覆うことが可能になる。このため、第２の主表面１ａの全体について光の全反射を抑制できるので、第２の主表面１ａからの光の取出し効率を効果的に向上させることができる。

上記発光装置において、図１８に示すように、溝４５の内周面は非鏡面化された領域を含んでいてもよい。この場合、溝４５の内周面における光の全反射の発生を効果的に抑制できる。このため、第２の主表面１ａからの光の取出し効率をさらに向上させることができる。

上記発光装置において、第２の主表面１ａから見た凸部の高さは０．２μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。また、上記選択成長凸部３６の高さや幅はそれぞれ選択成長凸部３６の平均の高さや平均の幅であってもよい。平均の高さおよび幅とは、たとえば所定個数の選択成長凸部３６についてその高さおよび幅を測定し、平均値を算出することにより決定してもよい。具体的には、基板のＮ面での任意の３箇所について、所定の倍率で観察した視野内において任意に選択した５つの選択成長凸部３６に関して、高さおよび幅を測定する。そして、こられ３箇所×５つの凸部＝１５個の選択成長凸部３６について高さおよび幅のデータを測定し、これらの高さおよび幅のそれぞれのデータについて平均値を算出することにより、上記平均の高さおよび幅を決定してもよい。

ここで、一般的に光のフレネル反射において、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）での構造の効果が現われて光の取出し効率が向上するのは（取出す光の波長：λ）／（窒化物半導体基板の屈折率：ｎ）程度以上のサイズの構造からである。そして、発光装置から取出す光の波長を４２０ｎｍ〜４８０ｎｍと考え、窒化物半導体基板がＧａＮ基板１である場合を考えると、当該ＧａＮ基板１の屈折率は２．５である。これらのデータに基づいて光の取出し効率が向上する構造のサイズの下限を考える。その結果、当該構造のサイズが０．２μｍ（２００ｎｍ）以上であれば、構造の効果が現われて、光の取出し面である第２の主表面１ａからの光の取出し効率が向上すると考えられる。また、当該構造のサイズは大きければ大きいほど光の取出し効率の向上には寄与するが、あまり当該構造（凸部３６）のサイズ（たとえば高さ）が大きすぎると、当該凸部３６の形成に時間がかかることになる。このように凸部３６の形成に時間がかかると、発光装置の製造工期が長くなるので、結果的に発光装置の製造コストを増大させることになる。このため、現実的な処理時間で形成可能な凸部３６のサイズ（高さ）としては１００μｍ程度といった数値が考えられる。

上記発光装置において、上記凸部の高さの下限は、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは２μｍ以上である。また、上記凸部の高さの範囲の上限について、より好ましくは８０μｍ以下である。

ここで、発明者は発光装置から取出す光が青色光である場合、図３５に示すように、凸部３６の高さを０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上とすれば光の取出し効率が飛躍的に向上することを見出した。このため、凸部３６の高さの下限を０．５μｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは、当該高さは１μｍ以上である。また、当該凸部３６の高さを２μｍ以上とすれば、確実に光の取出し効率の向上効果を得ることができる。

上記発光装置において、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の第２の主表面１ａには、少なくとも凸部（選択成長凸部３６）との接続部に緩衝層３３が形成されていてもよい。

この場合、緩衝層３３を形成することによって、選択成長凸部３６を形成するための窒化物半導体（ＧａＮ）の成膜条件が窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の第２の主表面１ａの表面条件に制約される程度を小さくできる。具体的には、たとえば第２の主表面１ａがＧａＮ基板１のＮ面である場合、そのまま窒化物半導体（ＧａＮ）を再成長させるとＧａＮがＮ面成長することになる。しかし、上記のように緩衝層３３を形成することにより、Ｎ面上にＧａＮをＧａ面成長させることができる。

上記発光装置において、緩衝層３３は、加工変質層、第２の主表面１ａ上に形成された金属膜およびＬＴ−ＧａＮ膜からなる群から選択される１つであってもよい。

この場合、第２の主表面１ａの表面条件による、選択成長凸部３６（凸部３６とも言う）を形成するための窒化物半導体（ＧａＮ）の成長条件への制約を確実に少なくすることができる。このため、凸部３６を形成するための窒化物半導体（ＧａＮ）の成膜条件の自由度を大きくできる。なお、上述した緩衝層３３は、その表面上にたとえばＧａＮをＧａ面成長させることができる材料であればよく、さらに、光がある程度透過可能な膜であればよい。また、金属膜としては、たとえばその上にＧａＮを成長可能な金属材料であればよく、具体的にはアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）などを用いることができる。また、ＬＴ−ＧａＮ膜は、通常サファイア基板上にＧａＮ系エピタキシャル膜を形成するときなどに用いるバッファー層であって、ＭＯＣＶＤにより成膜温度を４００℃以上８００℃以下として成長させたＧａＮ膜である。

上記発光装置において、基板はＧａＮ基板１であってもよく、第２の主表面はＮ面であってもよく、上記凸部３６の表面はＧａ面であってもよい。

この発明に従った発光装置の製造方法は、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を備える発光装置の製造方法であって、窒化物半導体基板を準備する工程（基板準備工程（Ｓ１０））と、マスク材形成工程（マスク層形成工程（Ｓ３０））と、凸部形成工程（ＧａＮ成長工程（Ｓ４０））とを備える。マスク材形成工程（マスク層形成工程（Ｓ３０））では、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）において発光層（ＭＱＷ４）が形成される側である第１の主表面と反対側の第２の主表面１ａ上に、開口部（開口パターン３７）が形成されたマスク材（マスク３５）を形成する。凸部形成工程（ＧａＮ成長工程（Ｓ４０））では、マスク３５の開口パターン３７において、第２の主表面１ａ上に窒化物半導体（ＧａＮ）を成長させることにより選択成長凸部３６を形成する。

この場合、本発明による発光装置を得ることができる。また、マスク３５の開口パターン３７の配置やサイズ、形状を任意に変更することにより、選択成長凸部３６の配置、サイズや形状を任意に決定できる。具体的には、選択成長凸部３６が六角錘状の形状である場合、選択成長凸部３６の平面的な大きさはマスク３５における開口パターン３７の大きさにより変更できる。また、選択成長凸部３６の高さ（Ｔ１）は凸部形成工程（ＧａＮ成長工程（Ｓ４０））におけるＧａＮの成長時間によって変更できる。また、形成された選択成長凸部３６のファセット形状（成長角度：つまりＮ面に対する六角錘の斜面の角度）は、成長時の雰囲気圧力によって変更できる。つまり、雰囲気圧力を低くすれば、より成長角度が大きくなって急峻な六角錘状の選択成長凸部３６を得ることができる。一方、雰囲気圧力を高くすれば、より成長角度が小さくなってなだらかな六角錘状の選択成長凸部３６を得ることができる。このとき、凸部３６の斜面は、上記雰囲気圧力が高いと｛１−１０１｝面となり、雰囲気圧力を減圧していくにつれて当該斜面は｛１−１０２｝面、｛１−１０３｝面と変更される。

また、ＧａＮ基板１のＮ面と上記凸部３６の斜面との成す角度（成長角度）は、光の取出し効率を向上させる観点から４０°以上８０°以下であることが好ましい。なお、上述した｛１−１０１｝面、｛１−１０２｝面、｛１−１０３｝面はいずれもこの角度の条件を満たしている。

なお、上記凸部形成工程（ＧａＮ成長工程（Ｓ４０））におけるＧａＮ結晶の成長方法には特に制限はなく、任意の手法を用いることができる。たとえば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）、有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線エピタキシ法（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）など、各種の気相成長法が好ましく用いられる。また、選択成長凸部３６の表面（たとえば傾斜面（｛１−１０１｝面など）を安定成長させる観点から、ＧａＮの成長温度は１０００℃以上が好ましい。

また、成長するＧａＮをｎ型化するため、たとえばＧａＮの成膜時に酸素（Ｏ₂）ガスや水蒸気（Ｈ₂Ｏ）を処理装置内部に供給することにより、形成されたＧａＮを当該ガスに含まれる酸素（Ｏ）によってｎ型化してもよい。また、ＧａＮの成膜時にＳｉＨ₄ガスを処理装置内部に供給することにより、形成されたＧａＮを当該ガスに含まれるシリコン（Ｓｉ）によってｎ型化してもよい。

また、凸部形成工程（ＧａＮ成長工程（Ｓ４０））では、マスク３５の上部表面上にはＧａＮは直接成長しない。このため、マスク３５の開口パターン３７ごとに独立した選択成長凸部３６を複数形成できる。ただし、図４にも示したように、成長したＧａＮはマスク３５上において横方向にも成長する。そのため、マスク３５における開口パターン３７の間の距離（図８の距離Ｌ７）が極端に小さいと、隣接する選択成長凸部３６が繋がってしまい、独立した選択成長凸部３６を形成できない場合がある。そのため、開口パターン３７の間の距離Ｌ７（マスクの幅）は１μｍ以上であることが好ましい。一方、距離Ｌ７が極端に大きいと、形成できる選択成長凸部３６の数が減ってしまう。その結果、あまりに選択成長凸部３６の数が少ないと光の取出し効率を向上させる効果がほとんど無くなる恐れもある。そのため、形成される選択成長凸部３６の高さＴ１にもよるが、距離Ｌ７の上限は好ましくは選択成長凸部Ｔ１の２倍以下である。たとえば、選択成長凸部３６の高さＴ１が６μｍであるとき、距離Ｌ７の上限は１２μｍである。

上記発光装置の製造方法は、マスク材形成工程（マスク層形成工程（Ｓ３０））に先立って、第２の主表面１ａに緩衝層３３を形成する工程（緩衝層形成工程（Ｓ２０））を備えていてもよい。この場合、凸部形成工程（ＧａＮ成長工程（Ｓ４０））における窒化物半導体（ＧａＮ）の成膜条件が窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の第２の主表面１ａの表面条件に制約される程度を小さくできる。

上記発光装置の製造方法は、図１４に示すように、凸部形成工程（ＧａＮ成長工程（Ｓ４０））の後、マスク３５を第２の主表面１ａから除去する除去工程（マスク層除去工程（Ｓ２１０）を備えていてもよい。この場合、選択成長凸部３６の形成に利用したマスク３５を第２の主表面１ａから除去できるので、マスク３５が存在することにより第２の主表面１ａから出社する光の光量が低下することを防止できる。

この発明に従った窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）は、図３６に示すように、１つの主表面に窒化物半導体を成長させることにより凸部（選択成長凸部３６）が形成されている。図３６は、本発明に従ったＧａＮ基板１を示す斜視模式図である。また、図３６における領域ＩＩＩを拡大した平面模式図は、本願の図３に対応する。つまり、図３６に示したＧａＮ基板１の１つの主表面である第２の主表面には、図３に示すように開口パターン３７を複数有するマスク３５と、開口パターン３７上に形成されたＧａＮからなる選択成長凸部３６とが形成されている。この場合、当該窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を発光装置の製造に用いて、当該選択成長凸部３６が形成された面を発光装置の光の取出し面とすれば、選択成長凸部３６が形成されていない基板を用いる場合より、光の取出し効率の高い発光装置を製造できる。

上記窒化物半導体基板はＧａＮ基板１であってもよい。当該ＧａＮ基板１は酸素ドープによりｎ型化されており、酸素濃度が、酸素原子１Ｅ１７個／ｃｍ³以上２Ｅ１９個／ｃｍ³以下の範囲にあることが好ましい。この場合、ＧａＮ基板１の全体に均一に電流を流すことができるので、当該ＧａＮ基板１を用いて製造された発光装置において、ＧａＮ基板１の第２の主表面のほぼ全体から十分な光を出射することができる。

上記窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）は、上記第２の主表面１ａ上に形成され、開口部を有するマスク材（マスク３５）を備えていてもよい。凸部（選択成長凸部３６）は、マスク３５の開口部（開口パターン３７）において第２の主表面１ａ上に形成されていてもよい。また異なる観点から言えば、上記窒化物半導体基板において、上記第２の主表面１ａ上には、上記選択成長凸部３６と上記第２の主表面１ａとの接続部を囲むようにマスク３５が配置されていてもよい。さらに具体的には、マスク３５は、当該接続部を囲むような側壁を有する開口パターン３７を有していてもよい。また、窒化物半導体基板において、上記マスク３５の開口パターン３７の平面形状は選択成長凸部３６の平面形状と相似形となっていてもよい。

この場合、マスク３５の開口パターン３７の平面形状や配置を変更することにより、選択成長凸部３６の平面形状や配置を任意に規定することができる。

上記窒化物半導体基板において、マスク３５はシリコン酸化膜を含んでいてもよい。この場合、半導体装置を構成する材料としてよく用いられるシリコン酸化膜をマスク３５として用いることになる。そのため、窒化物半導体基板の製造工程におけるマスク３５の成膜や開口部の形成を、従来の半導体装置の製造工程で用いられていた装置や方法を用いて容易に行なうことができる。

上記窒化物半導体基板において、凸部（選択成長凸部３６）の周囲には主表面（第２の主表面１ａ）を部分的に除去することにより溝４５が形成されていてもよい。この場合、溝４５の底部から見たときの選択成長凸部３６の高さを、溝４５が形成されていない場合より高くすることができる。

上記窒化物半導体基板において、第２の主表面１ａ上には、選択成長凸部３６が複数個形成されていてもよい。この場合、選択成長凸部３６のサイズに制約がある場合であっても、選択成長凸部３６の数を増やすことにより第２の主表面１ａのほぼ全体を凸部により覆うことが可能になる。

上記窒化物半導体基板において、溝４５の内周面は非鏡面化された領域を含んでいてもよい。この場合、溝４５の内周面における光の全反射の発生を抑制できる。このため、上記窒化物半導体基板を発光装置の構成材として用いた場合に、光の出射面とされた主表面（第２の主表面１ａ）からの光の取出し効率をさらに向上させることができる。

上記窒化物半導体基板において、主表面（第２の主表面１ａ）から見た選択成長凸部３６の高さＴ１は０．２μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。また、上記選択成長凸部３６の高さや幅はそれぞれ選択成長凸部３６の平均の高さや平均の幅であってもよい。平均の高さおよび幅とは、たとえば所定個数の選択成長凸部３６についてその高さおよび幅を測定し、平均値を算出することにより決定してもよい。

この場合、選択成長凸部３６の構造の効果が現われるので、当該選択成長凸部３６が形成された面を光の取出し面とした、上記窒化物半導体基板を用いた発光装置における光の取出し効率を向上させることができる。なお、選択成長凸部３６の高さを上述のように０．２μｍ以上とすれば選択成長凸部３６の構造の効果を発揮させることができる。また、選択成長凸部３６の高さを１００μｍ以下とすれば、選択成長凸部３６を形成するための成膜処理の処理時間を現実的な処理時間とすることができる。

上記窒化物半導体基板において、上記凸部（選択成長凸部３６）の高さの下限は、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは２μｍ以上である。また、上記選択成長凸部３６の高さの範囲の上限について、より好ましくは８０μｍ以下である。

このように、選択成長凸部３６の高さを０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上とすれば、当該ＧａＮ基板１を用いて発光装置を製造したときに、選択成長凸部３６が形成された面（第２の主表面１ａ）からの光の取出し効率を、選択成長凸部３６が形成されていない場合に比べて飛躍的に向上させることができる。また、選択成長凸部３６の高さを２μｍ以上とすれば、上記光の取出し効率の向上効果を確実に得ることができる。

上記窒化物半導体基板において、１つの主表面には、少なくとも選択成長凸部３６との接続部に緩衝層３３が形成されていてもよい。

この場合、緩衝層３３を形成することによって、選択成長凸部３６を形成するための窒化物半導体（ＧａＮ）の成膜条件が窒化物半導体基板（ＧａＮ基板）の主表面（第２の主表面１ａ）の表面条件に制約される程度を小さくできる。このため、選択成長凸部３６を構成する窒化物半導体（ＧａＮ）の成膜条件の自由度を大きくすることができる。

上記窒化物半導体基板において、緩衝層３３は、加工変質層、主表面上に形成された金属膜およびＬＴ−ＧａＮ膜からなる群から選択される１つであってもよい。この場合、主表面の表面条件による、選択成長凸部３６を形成するための窒化物半導体（ＧａＮ）の成長条件への制約を確実に少なくすることができる。

上記窒化物半導体基板はＧａＮ基板１であってもよく、選択成長凸部３６が形成された主表面はＮ面であってもよく、上記選択成長凸部３６の表面はＧａ面であってもよい。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の発光装置は、導電性の高い窒化物半導体基板を用い、光の出射面に窒化物半導体を成長させることにより凸部を形成し、ｐダウン実装した構造を用いた結果、（１）光の取出し効率を向上させることができ、（２）放熱性に優れ、複雑な電極構造を設ける必要がなく、大出力の発光を可能にし、（３）導電性に優れ、過渡電圧や静電放電から発光素子を保護するための保護回路を設ける必要がなく、大面積発光および静電耐圧に優れ、（４）発光層から基板にかけて屈折率の大から小への大きな不連続性がないため、発光層から放出面にいたる間で全反射が生じ難く、したがって全反射に起因する、効率低下や側面部の樹脂劣化がなく、（５）その構造が簡単なために、製造しやすく安価であり、メインテナンス性にも優れている。このため、今後、自動車の照明装置を含めて各種の照明製品に広範に利用されることが期待される。

本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態１を示す図である。 図１に示したＬＥＤを構成するチップの平面模式図である。 図２に示したチップにおいて、選択成長によって凸部が形成された領域の拡大模式図である。 図３の線分ＩＶ−ＩＶにおける断面模式図である。 図１のＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。 図１〜図５に示したＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。 図６に示したマスク層形成工程を説明するための平面模式図である。 図７に示したマスク層の拡大平面模式図である。 図８の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面模式図である。 図５に示した構造のチップをウェハから採取するときのウェハの状態を示す図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態２を示す図である。 図１１に示したＬＥＤにおいて、ＧａＮ基板のＮ面における選択成長凸部が形成された領域の拡大平面模式図である。 図１２の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面模式図である。 図１１〜図１３に示したＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態３を示す図である。 図１５に示したＬＥＤの選択成長凸部が形成された領域の拡大平面模式図である。 図１６の線分ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面模式図である。 図１７の部分拡大模式図である。 図１５〜図１８に示したＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。 図１９に示した溝形成工程（Ｓ３１０）の内容をより詳しく説明するためのフローチャートである。 エッチャントに基板を浸漬する工程（Ｓ３１２）において用いるエッチング装置を示す模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態４を示す図である。 図２２に示したＬＥＤにおいて、ＧａＮ基板の第２の主表面において選択成長凸部が形成された領域の部分拡大平面模式図である。 図２３の線分ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶにおける断面模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態５を示す図である。 図２５に示したＬＥＤのＧａＮ基板の第２の主表面において選択成長凸部が形成された領域の部分拡大平面模式図である。 図２６の線分ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩにおける断面模式図である。 図２５〜図２７に示したＬＥＤの製造工程において用いられるマスクの平面形状を示す平面模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態６を示す図である。 図２９に示したＬＥＤのＧａＮ基板の第２の主表面上において選択成長凸部が形成された領域の拡大平面模式図である。 図３０の線分ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩにおける断面模式図である。 図２９〜図３１に示したＬＥＤの製造工程において形成されるマスクの形状を示す平面模式図である。 比較例１のＬＥＤを示す模式図である。 比較例２のＬＥＤを示す模式図である。 選択成長凸部の高さと光出力との関係を示すグラフである。 本発明に従ったＧａＮ基板を示す斜視模式図である。

符号の説明

１ ＧａＮ基板、１ａ 光放出面（第２の主表面）、２ ｎ型ＧａＮ層、３ ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層、４ ＭＱＷ（発光層）、５ ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層、６ ｐ型ＧａＮ層、１１ ｎ電極、１２ ｐ電極、１３ ワイヤ、１４ 導電性接着剤、１５ エポキシ系樹脂、２１ａ リードフレームのマウント部、２１ｂ リードフレームのリード部、２５ 素子分離溝、３０ 領域、３１ 外周領域、３２ 電極用の選択成長凸部、３３ 緩衝層、３５ マスク、３６ 選択成長凸部、３７ 開口パターン、３８ 頂面、４０ マスク形成領域、４１ 開口部、４５ 溝、５０ チップ境界、８４ 架台、８５ 押え板、８６ 密閉容器蓋、８７ 密閉容器、８８ エッチャント、８９ 押えボルト、９０ ベース板。

Claims (13)

1. 窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、前記窒化物半導体基板から見て前記ｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置であって、
   前記ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、前記窒化物半導体基板の前記第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面から光を放出し、
   前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面上に、窒化物半導体を成長させることにより凸部が形成されている、発光装置。
2. 前記窒化物半導体基板はＧａＮ基板であり、
   前記ＧａＮ基板は酸素ドープによりｎ型化されており、酸素濃度が、酸素原子１Ｅ１７個／ｃｍ³以上２Ｅ１９個／ｃｍ³以下の範囲にある、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面上に形成され、開口部を有するマスク材を備え、
   前記凸部は、前記マスク材の前記開口部において前記第２の主表面上に形成されている、請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記マスク材はシリコン酸化膜を含む、請求項３に記載の発光装置。
5. 前記凸部の周囲には前記第２の主表面を部分的に除去することにより溝が形成されている、請求項１または２に記載の発光装置。
6. 前記溝の内周面は非鏡面化された領域を含む、請求項５に記載の発光装置。
7. 前記第２の主表面から見た前記凸部の高さは０．２μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記窒化物半導体基板の第２の主表面には、少なくとも前記凸部との接続部に緩衝層が形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記緩衝層は、加工変質層、前記第２の主表面上に形成された金属膜およびＬＴ−ＧａＮ膜からなる群から選択される１つである、請求項８に記載の発光装置。
10. 窒化物半導体基板を備える発光装置の製造方法であって、
    窒化物半導体基板を準備する工程と、
    前記窒化物半導体基板において発光層が形成される側である第１の主表面と反対側の第２の主表面上に、開口部が形成されたマスク材を形成するマスク材形成工程と、
    前記マスク材の開口部において、前記第２の主表面上に窒化物半導体を成長させることにより凸部を形成する凸部形成工程とを備える、発光装置の製造方法。
11. 前記マスク材形成工程に先立って、前記第２の主表面に緩衝層を形成する工程を備える、請求項１０に記載の発光装置の製造方法。
12. 前記凸部形成工程の後、前記マスク材を前記第２の主表面から除去する除去工程を備える、請求項１０および請求項１１のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
13. １つの主表面に窒化物半導体を成長させることにより凸部が形成されている、窒化物半導体基板。

Images