JP2009021349A - 半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に素子単位に分割可能な半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子を提供する。
【解決手段】半導体発光素子１は、基板２と、活性層１２の主面１２ａ及び各層１１、１３、１４の主面が無極性面であるｍ面により構成された半導体積層構造３と、カソード電極４と、アノード電極５とを備えている。基板２は、製造工程において劈開可能な厚みを有する。具体的には、基板２は、約１００μｍ以下の厚みを有する。ここで、基板２は、半導体積層構造３を形成する際には約３００μｍ程度の厚みを有する。しかし、基板２は、素子単位に分割する前に、劈開により分割できるように上述した厚みになるまで研削される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる活性層を含む半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子に関する。

従来、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる活性層を含む半導体発光素子が知られている。特許文献１には、サファイア基板である基板と、ｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなり基板の一方の面（以下、主面という）に形成された半導体積層構造と、ｎ型半導体層上に形成されたカソード電極と、ｐ型半導体層上に形成されたアノード電極と、基板の他方の面（以下、裏面という）に形成された反射層とを備えた半導体発光素子が開示されている。

この半導体発光素子では、カソード電極とアノード電極との間に順方向の電圧が印加されると、カソード電極からは電子が半導体積層構造に注入され、アノード電極からは正孔が半導体積層構造に注入される。注入された電子及び正孔は、活性層で再結合して発光する。発光した光の一部は、電極側へ進行して外部へ照射される。また、発光した光のうち、基板側に進行する光は、反射層により電極側へと反射されて外部へ照射される。

この半導体発光素子の製造方法では、基板の主面上に半導体積層構造を成長させた後、基板の裏面に反射膜を形成する。次に、基板にスクライブを形成した後、外力を加えることによって、素子単位に分割されて、半導体発光素子が完成する。
特許第３４１２５６３号

しかしながら、特許文献１に記載の半導体発光素子は厚いために、製造工程において、基板上に半導体積層構造及び電極等を形成した後、素子単位に分割する際に、分割し難いといった課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、容易に素子単位に分割可能な半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板と、略無極性面または略半極性面を主面とするIII族窒化物半導体からなる活性層を含み且つ前記基板の一方の面に形成された半導体積層構造とを備えた半導体発光素子の製造方法において、略無極性面または略半極性面を一方の面とする基板を作製する基板作製工程と、前記基板の一方の面に半導体積層構造を成長させる半導体成長工程と、前記半導体成長工程の後に前記基板の他方の面を研削する研削工程とを備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。

尚、ここでいう略無極性面とは、無極性面及び無極性面からのオフ角が±１°以内の面をいう。また、略半極性面とは、半極性面及び半極性面からのオフ角が±１°以内の面をいう。

また、請求項２に記載の発明は、前記研削工程では、前記基板が１００μｍ以下の厚みになるまで前記基板を研削することを特徴とする 請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法である。

また、請求項３に記載の発明は、前記研削工程では、前記基板の他方の面を鏡面加工することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法である。

また、請求項４に記載の発明は、前記研削工程の後に、前記基板及び前記半導体積層構造を劈開する劈開工程を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法である。

また、請求項５に記載の発明は、前記主面は、ｍ面であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法である。

また、請求項６に記載の発明は、前記基板は、導電性を有するＧａＮからなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法である。

また、請求項７に記載の発明は、前記研削工程の後に、前記基板の他方の面に反射層を形成する反射層形成工程を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法である。

また、請求項８に記載の発明は、基板と、略無極性面または略半極性面を主面とするIII族窒化物半導体からなる活性層を含み、前記基板の一方の面に形成された半導体積層構造とを備え、前記基板の他方の面は、研削されていることを特徴とする半導体発光素子である。

また、請求項９に記載の発明は、前記基板の厚みは、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子である。

また、請求項１０に記載の発明は、前記主面は、ｍ面であることを特徴とする請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。

また、請求項１１に記載の発明は、前記基板は、導電性を有するＧａＮからなることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。

また、請求項１２に記載の発明は、前記基板の他方の面は、鏡面加工されている請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。

また、請求項１３に記載の発明は、前記基板の他方の面側には、反射層が形成されていることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。

また、請求項１４に記載の発明は、前記反射層は、金属材料からなり、前記基板の他方の面と反射層との間には、絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子である。

また、請求項１５に記載の発明は、前記基板及び前記半導体積層構造の側面は、劈開されていることを特徴とする請求項８〜請求項１４のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。

本発明によれば、半導体積層構造を成長させた後、基板の裏面を研削することにより、劈開により基板を分割することができる。これによって、容易に素子単位に分割することができる。

以下、図面を参照して本発明を発光ダイオードに適用した第１実施形態による半導体発光素子について説明する。図１は、第１実施形態による半導体発光素子の断面図である。図２は、活性層の断面図である。図３は、六方晶の結晶構造のユニットセルを説明する図である。

図１に示すように、第１実施形態による半導体発光素子１は、基板２と、半導体積層構造３と、カソード電極４と、アノード電極５とを備えている。

基板２は、六方晶の結晶構造を有し、ｎ型のドーパントとしてシリコンがドープされた導電性のｎ型ＧａＮからなる。基板２は、製造工程において劈開可能な厚みを有する。具体的には、基板２は、約１００μｍ以下の厚みを有する。ここで、基板２は、半導体積層構造３を形成する際には約３００μｍ程度の厚みを有する。しかし、基板２は、素子単位に分割する前に、劈開により分割できるように上述した厚みになるまで裏面２ｂ側が研削される（図１点線部参照）。

基板２の一方の面（以下、主面という）２ａは、半導体積層構造３をエピタキシャル成長させるための面である。基板２の主面２ａは、無極性面であるｍ面からなる。

ここで、ＧａＮ等のＩＩＩ族窒化物半導体が有する六方晶の結晶構造について図面を参照して説明する。

図３（ａ）に示すように、六方晶の結晶構造を有するＩＩＩ族窒化物半導体では、１つのＩＩＩ族原子に対して、４つの窒素原子が結合している。４つの窒素原子は、ＩＩＩ族原子を中央に配置した正四面体の４つの頂点に配置されている。これらの４つの窒素原子は、１つの窒素原子がＩＩＩ族原子に対して＋ｃ軸方向に配置され、他の３つの窒素原子がＩＩＩ族原子に対して−ｃ軸側に配置されている。これにより、六方晶のＩＩＩ族窒化物半導体は、分極がｃ軸方向に沿って形成される。

図３（ｂ）に示すように、ｃ軸は、六角柱の中心軸方向に沿い、このｃ軸を法線とする面（六角柱の頂面）がｃ面（０００１）である。ｃ面に平行な２つの面でＩＩＩ族窒化物半導体の結晶を劈開すると、＋ｃ面はＩＩＩ族原子が配列された結晶面となり、−ｃ面は窒素が配列された結晶面となる。そのため、＋ｃ面と−ｃ面は異なる性質を示す極性面となる。

六角柱の側面がｍ面（１−１００）であり、隣り合わない一対の稜線を通る面がａ面（１１−２０）である。これらは、ｃ面に対して直交する結晶面であり、分極方向に対して直交しているため、極性のない平面、すなわち、無極性面である。更に、図３（ｃ）に示すように、ｃ面に対して傾斜している（平行も直交もしていない）結晶面は、分極方向に対して斜めに交差しているため、若干の極性のある平面、すなわち、半極性面である。半極性面の具体例は、（１０−１１）面、（１０−１３）面、（１１−２２）面などの面である。

基板２の他方の面（以下、裏面という）２ｂは、活性層１２において発光する偏光された光Ｌの偏光比の低下を抑制するために、ＣＭＰ法（化学的機械的研磨法）により、表面の凹凸の差が、活性層１２で発光する光Ｌの波長以下、好ましくは、「波長／基板２の屈折率」以下になるように鏡面加工されている。一例として、基板２の表面の凹凸の差を約１００ｎｍ以下に構成することが考えられる。

半導体積層構造３は、基板２の主面２ａ上に六方晶の結晶構造を有するＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長させることにより形成されている。半導体積層構造３には、基板２側から順に、ｎ型コンタクト層１１と、活性層１２と、ｐ型電子阻止層１３と、ｐ型コンタクト層１４とが積層されている。

ｎ型コンタクト層１１は、約１×１０^１８ｃｍ^−３の濃度のシリコンがｎ型のドーパントとしてドープされた約３μｍ以上の厚みを有するｎ型ＧａＮ層からなる。ｎ型コンタクト層１１の上面の一部（以下、電極面１１ａという）が露出するように、ｎ型コンタクト層１１よりも上層１２〜１４、５がエッチングにより除去されている。

活性層１２は、約４３０ｎｍ〜約４８５ｎｍの青色の光を発光するためのものである。図２に示すように、活性層１２は、井戸層２１とバリア層２２とが交互に５ペア〜１１ペア形成された多重量子井戸構造を有する。井戸層２１は、シリコンがドープされた厚さ約３ｎｍのＩｎ_ＸＧａ_１−ＸＮ層（０．０５≦Ｘ≦０．２）からなる。バリア層２２は、ノンドープの厚さ約９ｎｍのＧａＮ層からなる。

ｐ型電子阻止層１３は、ｎ型コンタクト層１１から活性層１２に注入された電子がｐ型コンタクト層１４まで流れることを抑制するためのものである。ｐ型電子阻止層１３は、約３×１０^１９ｃｍ^−３の濃度のマグネシウムがｐ型のドーパントとしてドープされた、約２８ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮ層からなる。

ｐ型コンタクト層１４は、約１×１０^２０ｃｍ^−３の濃度のマグネシウムがｐ型のドーパントとしてドープされた、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮ層からなる。

上述したように、半導体積層構造３を構成する各層１１〜１４は、ｍ面からなる基板２の主面２ａ上にエピタキシャル成長させた六方晶の結晶構造を有するＩＩＩ族窒化物半導体からなるので、基板２の主面２ａと同様に、活性層１２の主面１２ａ及び各層１１、１３、１４の主面は無極性面であるｍ面により構成される。

カソード電極４は、ｎ型コンタクト層１１の電極面１１ａの一部に形成されている。カソード電極４は、電極面１１ａとオーミック接続されている。カソード電極４は、ｎ型コンタクト層１１側から順に約１０ｎｍの厚みのＴｉ層及び約１００ｎｍの厚みのＡｌ層が積層された金属層からなる。

アノード電極５は、ｐ型コンタクト層１４の上面１４ａの全面に形成されている。アノード電極５は、ｐ型コンタクト層１４とオーミック接続されている。アノード電極５は、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みを有し、光を透過可能なＺｎＯからなる。

次に、上述した半導体発光素子１の動作説明を行う。

半導体発光素子１では、順方向に電圧が印加されると、カソード電極４から半導体積層構造３に電子が注入されるとともに、アノード電極５から半導体積層構造３に正孔が注入される。注入された電子は、ｎ型コンタクト層１１を介して活性層１２に注入される。また、注入された正孔は、ｐ型コンタクト層１４及びｐ型電子阻止層１３を介して活性層１２に注入される。活性層１２に注入された電子及び正孔は、井戸層２１で再結合して青色の光Ｌを発光する。ここで、活性層１２の主面２ａを無極性面であるｍ面により構成することにより、井戸層２１において発光する光Ｌをａ軸方向に偏光させることができる。一般に、偏光光は、偏光方向とは垂直な方向に進行するので、活性層１２で発光した光Ｌの大部分は、ｍ軸方向（積層方向）及びｃ軸方向へと進行する。具体的には、ｍ軸方向及びｃ軸方向へ進行する偏光された光Ｌは、ａ軸方向に進行する光の数倍〜約１０倍程度の光量となる。

活性層１２で発光した光Ｌのうち、アノード電極５側へ進行する光Ｌは、アノード電極５を透過して外部へ照射される。また、活性層１２で発光した光Ｌのうち、基板２側へ進行する光Ｌは、ｎ型コンタクト層１１及び基板２を透過して、基板２の裏面２ｂに達する。ここで、基板２の裏面２ｂにより一部の光Ｌがアノード電極５の方向へと反射されるが、裏面２ｂは鏡面加工されているので、反射された光Ｌの偏光比の低下が抑制される。また、基板２の裏面２ｂに達した光Ｌのうち一部は、裏面２ｂを透過して外部へ照射される。

次に、上述した半導体発光素子１の製造方法について説明する。図４〜図６は、第１実施形態による半導体発光素子の各製造工程における断面図である。

まず、ＧａＮの単結晶からなり、主面２ａが無極性面のｍ面であり、約３００μｍの厚みの基板２を用意する。ここで、ｍ面を主面２ａとする基板２は、まず、ｃ面を主面とするＧａＮ単結晶から切り出した後、（０００１）方向及び（１１−２０）方向の両方に対する方位誤差が±１°以内（好ましくは±０．３°以内）になるようにＣＭＰ法により研磨されて作製される。これにより、ｍ面を主面２ａとし、転位や積層欠陥といった結晶欠陥が少なく、表面の凹凸が原子レベルまで抑制された基板２を得ることができる。

次に、ＭＯＣＶＤ法により、上述した基板２の主面２ａ上に、各層１１〜１４の主面がｍ面からなる半導体積層構造３をエピタキシャル成長させる。具体的には、基板２をＭＯＣＶＤ装置（図示略）の処理室に導入し、加熱及び回転可能なサセプタ上に配置する。尚、処理室内は、１／１０気圧〜常圧になるように、処理室内の雰囲気が排気されている。

次に、基板２の主面２ａの荒れを抑制するために、処理室内にキャリアガス（Ｈ_２ガス）によってアンモニアガスを供給しつつ、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃に昇温する。ここで、基板２は、約３００μｍの厚みを有するので、上述の温度による基板２の変形が抑制される。

次に、図４に示すように、キャリアガスによりアンモニアガス、トリメチルガリウム（以下、ＴＭＧ）ガス及びシランを処理室に供給して、シリコンがドープされたｎ型ＧａＮ層からなるｎ型コンタクト層１１を基板２の主面２ａにエピタキシャル成長させる。

次に、基板２の温度を約７００℃〜約８００℃に設定した後、ｎ型コンタクト層１１上に活性層１２を形成する。具体的には、キャリアガスによりアンモニアガス及びＴＭＧガスを処理室内に供給して、ノンドープのＧａＮ層からなるバリア層２２をエピタキシャル成長させる。また、基板２を同じ温度に保った状態で、キャリアガスによってアンモニアガス、ＴＭＧガス、トリメチルインジウム（以下、ＴＭＩ）ガス及びシランガスを供給して、シリコンがドープされたｎ型ＩｎＧａＮ層からなる井戸層２１をエピタキシャル成長させる。そして、上述した方法によりバリア層２２及び井戸層２１を所望の回数交互に形成することによって、活性層１２を形成する。

次に、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃まで昇温した後、キャリアガスによりアンモニアガス、ＴＭＧガス、トリメチルアルミニウム（以下、ＴＭＡ）ガス及びビスシクロペンタジエニルマグネシウム（以下、Ｃｐ_２Ｍｇ）ガスを処理室に供給して、マグネシウムがドープされたｐ型ＡｌＧａＮ層からなるｐ型電子阻止層１３を活性層１２上にエピタキシャル成長させる。

次に、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃に保った状態で、キャリアガスによりアンモニアガス、ＴＭＧガス及びＣｐ_２Ｍｇガスを処理室に供給して、マグネシウムがドープされたｐ型ＧａＮ層からなるｐ型コンタクト層１４をｐ型電子阻止層１３上にエピタキシャル成長させる。これにより、活性層１２の主面１２ａ及び各層１１、１３、１４の主面が無極性面のｍ面に形成される。

次に、スパッタリング法や真空蒸着法により、ＺｎＯからなるアノード電極５をｐ型コンタクト層１４の上面１４ａの全面に形成する。

次に、図５に示すように、レジスト膜２５を所望のパターンに形成する。その後、アノード電極５及び各層１１〜１４、５をエッチングすることによりｎ型コンタクト層１１の電極面１１ａを露出させる。

次に、図６に示すように、レジスト膜２６を所望のパターンに形成する。その後、抵抗加熱法または電子ビーム法等の真空蒸着法によりＴｉ層及びＡｌ層を順に積層してカソード電極４を形成する。そして、レジスト膜２６とともに、レジスト膜２６上のＴｉ層及びＡｌ層からなる金属層４ａを除去する。

次に、図１に示すように、基板２が約１００μｍ以下の厚みになるように、基板２の裏面２ｂ側を数百μｍの厚みで機械的研磨により研削する。その後、基板２の裏面２ｂをＣＭＰ法により研磨することにより、表面の凹凸が約１００ｎｍ以下になるように裏面２ｂに鏡面加工を施す。最後に、スクライバーにより所望の方向にスクライブラインを基板２に形成した後、ブレーキングすることにより基板２及び半導体積層構造３を劈開する。この結果、基板２及び半導体積層構造３が素子単位に分割されて半導体発光素子１が完成する。ここで、半導体発光素子１では、劈開により素子単位に分割されるので、劈開された側面１ａが鏡面に構成される。

上述したように第１実施形態による半導体発光素子１は、素子単位に分割する前に、基板２を研削しているので、劈開することができる。これにより、半導体発光素子１を容易に素子単位に分割することができる。半導体発光素子１では、基板２が厚い状態で半導体積層構造３を成長させているので、成長時の加熱による基板２の反り等の変形を抑制することができる。

また、半導体発光素子１では、活性層１２の主面１２ａが無極性面であるｍ面からなるので、活性層１２で発光する光が偏光している。この結果、外部へ照射される光の偏光比を高めることができる。また、偏光した光は、偏光方向と垂直な方向（ｍ面方向及びｃ面方向）に進行するので、ｍ軸方向に進行する光はａ軸方向に進行する光に比べて数倍〜約１０倍程度多い。この結果、ｍ面を光取出面（裏面２ｂ）としている半導体発光素子１では、外部に取り出される光量を増大させることができる。

また、劈開によって素子単位に分割することにより、半導体発光素子１の側面１ａを鏡面にすることができる。更に、基板２の裏面２ｂを鏡面加工している。これにより、裏面２ｂ及び側面１ａにおける光の散乱を抑制できるので、裏面２ｂ及び側面１ａと透過する光や反射して別の面から外部へ照射される光の偏光比の低下を抑制できる。この結果、偏光比が高い状態で光を取り出すことができる。

また、基板２の主面２ａを無極性面であるｍ面によって構成することにより、成長時における半導体積層構造３の成長面の分極を抑制することができる。これにより、半導体積層構造３を構成する各層１１〜１４を安定な成長面で成長させることができるので、半導体積層構造３の結晶性を向上させることができる。この結果、活性層１２で発光効率を高めるとともに、光の偏光比を向上させることができる。

また、導電性を有するＧａＮにより、基板２を構成しているので、積層欠陥が少なく、結晶性の高い半導体積層構造３を形成することができる。これにより、発光効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、上述の第１実施形態の一部を変更した第２実施形態の半導体発光素子について、図面を参照して説明する。図７は、第２実施形態による半導体発光素子の断面図である。尚、第１実施形態と同じ構成には、同じ符号を付与して説明を省略する。

図７に示すように、半導体発光素子１Ａは、基板２と、半導体積層構造３と、カソード電極４と、アノード電極５と、反射層３１とを備えている。

反射層３１は、活性層１２から発光された光のうち、基板２の方向へと進行する光をアノード電極５の方向へと反射するためのものである。反射層３１は、基板２の裏面２ｂの全面に形成された約１００ｎｍの厚みを有するＡｇ（銀）からなる。反射層３１は、導電性のＡｇからなるが、基板２とはショットキー接続されている。

次に、上述した半導体発光素子１Ａの動作説明を行う。尚、第１実施形態の半導体発光素子１と同じ動作については、簡略化して説明する。

まず、半導体発光素子１Ａでは、順方向の電圧が印加されると、活性層１２において偏光した光Ｌが発光する。発光した光Ｌのうちアノード電極５の方向へと進行する光Ｌは、アノード電極５の上面５ａから外部へ照射される。一方、発光した光Ｌのうち、基板２の方向へと進行する光Ｌは、ｎ型コンタクト層１１及び基板２を透過して反射層３１に達する。そして、光Ｌは、反射層３１によりアノード電極５の方向へと反射される。反射された光Ｌは、基板２、半導体積層構造３及びアノード電極５を透過してアノード電極５の上面５ａから外部へ照射される。

次に、上述した半導体発光素子１Ａの製造方法について説明する。尚、第１実施形態と同じ製造工程については説明を簡略化する。

まず、基板２を作製した後、半導体積層構造３、アノード電極５及びカソード電極４を形成する。その後、厚みが約１００μｍ程度になるまで基板２の裏面２ｂ側を研削した後、裏面２ｂを鏡面加工する。

次に、抵抗加熱法または電子ビーム法による真空蒸着法等により、基板２の裏面２ｂの全面にＡｇからなる反射層３１を形成する。その後、劈開により素子単位に分割することによって、半導体発光素子１Ａが完成する。

上述したように半導体発光素子１Ａは、半導体発光素子１が有する構成を備えているので、半導体発光素子１と同じ効果を奏することができる。

また、半導体発光素子１Ａは、アノード電極５とは反対側へ進行する光をアノード電極５の方向へと反射する反射層３１を設けたので、アノード電極５の上面５ａからより多くの光を取り出すことができる。更に、基板２の裏面２ｂが鏡面加工されているので、反射層３１により反射される光の偏光比の低下を抑制できる。

（第３実施形態）
次に、上述の第１実施形態及び第２実施形態の一部を変更した第３実施形態の半導体発光素子について、図面を参照して説明する。図８は、第３実施形態による半導体発光素子の断面図である。尚、第１実施形態と同じ構成には、同じ符号を付与して説明を省略する。

図８に示すように、半導体発光素子１Ａは、基板２と、半導体積層構造３と、カソード電極４と、アノード電極５と、絶縁膜３２と、反射層３３とを備えている。

絶縁膜３２は、基板２の裏面２ｂと導電性の反射層３３との間に形成され、両者２、３３を絶縁するためのものである。絶縁膜３２は、基板２の裏面２ｂの全面に形成されている。絶縁膜３２は、光を透過可能な約５０ｎｍの厚みを有する絶縁性のＳｉＯ_２からなる。

反射層３３は、絶縁膜３２の下面３２ａに形成されている。尚、それ以外の反射層３３の構成は、第２実施形態の反射層３１の同じ構成を有するので説明を省略する。

次に、上述した半導体発光素子１Ｂの動作説明を行う。尚、第１実施形態の半導体発光素子１及び第２実施形態の半導体発光素子１Ａと同じ動作については、簡略化して説明する。

まず、半導体発光素子１Ｂでは、順方向の電圧が印加されると、活性層１２において偏光した光Ｌが発光する。発光した光Ｌのうちアノード電極５の方向へと進行する光Ｌは、アノード電極５の上面５ａから外部へ照射される。一方、発光した光Ｌのうち、基板２の方向へと進行する光Ｌは、ｎ型コンタクト層１１、基板２及び絶縁膜３２を透過して反射層３３に達する。そして、光Ｌは、反射層３３によりアノード電極５の方向へと反射される。反射された光Ｌは、基板２、絶縁膜３２、半導体積層構造３及びアノード電極５を透過して外部へ照射される。

次に、上述した半導体発光素子１Ｂの製造方法について説明する。尚、第１実施形態と同じ製造工程については説明を簡略化する。

まず、基板２を作製した後、半導体積層構造３、アノード電極５及びカソード電極４を形成する。その後、基板２の裏面２ｂを研削した後、裏面２ｂを鏡面加工する。

次に、基板２の裏面２ｂの全面に絶縁膜３２を形成する。その後、抵抗加熱法または電子ビーム法による真空蒸着法等により、絶縁膜３２の下面３２ａの全面にＡｇからなる反射層３３を形成する。最後に、劈開により素子単位に分割することによって、半導体発光素子１Ｂが完成する。

上述したように半導体発光素子１Ｂは、半導体発光素子１が有する構成を備えているので、半導体発光素子１と同じ効果を奏することができる。更に、半導体発光素子１Ｂは、反射層３３を設けたので、半導体発光素子１Ａと同じ効果を奏することができる。

また、基板２と反射層３３との間に絶縁膜３２を設けたので、基板２と反射層３３とをより確実に絶縁することができる。この結果、反射層３３に吸収される光を低減することができる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。

例えば、上述の実施形態では基板の主面及び半導体積層構造を構成する活性層等の各層の主面を無極性面であるｍ面により構成したが、ｍ面以外の略無極性面及び略半極性面により構成してもよい。ここで略無極性面とは、無極性面からのオフ角が±１°以内の面をいう。また、略半極性面とは、半極性面からのオフ角が±１°以内の面をいう。

また、上述の実施形態では、発光ダイオードに本発明を適用した例を示したが、半導体レーザ素子等の他の半導体発光素子に本発明を適用してもよい。特に、半導体レーザ素子に本発明を適用した場合、劈開により素子単位に分割することによって、共振器構造を容易に形成できる。

また、第２実施形態による半導体発光素子では、反射層を金属により構成したが、反射層を複数種の絶縁膜（例えば、ＳｉＯ_２及びＳｉＮ）からなるＤＢＲ（分布ブラッグ反射）構造に構成してもよい。

また、半導体積層構造及び電極を構成する各材料及び各層の厚み等は適宜変更可能である。

また、上述の実施形態では、青色の光を発光可能に活性層を構成したが、井戸層のＩｎ_ＸＧａ_１−ＸＮ内のＩｎの比率を変更することにより（例えば、Ｘ≧０．２）、異なる波長（例えば、約４８５ｎｍ〜約５３０ｎｍ）の光を発光させるように活性層を構成してもよい。ここで、長波長の光を発光させる場合、ｍ面を主面として成長させることにより、発光効率を向上させることができる。

第１実施形態による半導体発光素子の断面図である。 活性層の断面図である。 六方晶の結晶構造のユニットセルを説明する図である。 第１実施形態による半導体発光素子の製造工程における断面図である。 第１実施形態による半導体発光素子の製造工程における断面図である。 第１実施形態による半導体発光素子の製造工程における断面図である。 第２実施形態による半導体発光素子の断面図である。 第３実施形態による半導体発光素子の断面図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 半導体発光素子
１ａ 側面
２ 基板
２ａ 主面
２ｂ 裏面
３ 半導体積層構造
４ カソード電極
４ａ 金属層
５ アノード電極
５ａ 上面
１１ ｎ型コンタクト層
１１ａ 電極面
１２ 活性層
１２ａ 主面
１３ ｐ型電子阻止層
１４ ｐ型コンタクト層
１４ａ 上面
２１ 井戸層
２２ バリア層
２５ レジスト膜
２６ レジスト膜
３１、３３ 反射層
３２ 絶縁膜
３２ａ 下面

Claims (15)

1. 基板と、略無極性面または略半極性面を主面とするIII族窒化物半導体からなる活性層を含み且つ前記基板の一方の面に形成された半導体積層構造とを備えた半導体発光素子の製造方法において、
   略無極性面または略半極性面を一方の面とする基板を作製する基板作製工程と、
   前記基板の一方の面に半導体積層構造を成長させる半導体成長工程と、
   前記半導体成長工程の後に前記基板の他方の面を研削する研削工程とを備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
2. 前記研削工程では、前記基板が１００μｍ以下の厚みになるまで前記基板を研削することを特徴とする 請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
3. 前記研削工程では、前記基板の他方の面を鏡面加工することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
4. 前記研削工程の後に、
   前記基板及び前記半導体積層構造を劈開する劈開工程を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
5. 前記主面は、ｍ面であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
6. 前記基板は、導電性を有するＧａＮからなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
7. 前記研削工程の後に、
   前記基板の他方の面に反射層を形成する反射層形成工程を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
8. 基板と、
   略無極性面または略半極性面を主面とするIII族窒化物半導体からなる活性層を含み、前記基板の一方の面に形成された半導体積層構造とを備え、
   前記基板の他方の面は、研削されていることを特徴とする半導体発光素子。
9. 前記基板の厚みは、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
10. 前記主面は、ｍ面であることを特徴とする請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
11. 前記基板は、導電性を有するＧａＮからなることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
12. 前記基板の他方の面は、鏡面加工されている請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
13. 前記基板の他方の面側には、反射層が形成されていることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
14. 前記反射層は、金属材料からなり、
    前記基板の他方の面と反射層との間には、絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子。
15. 前記基板及び前記半導体積層構造の側面は、劈開されていることを特徴とする請求項８〜請求項１４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。

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