JP4367348B2 - ウエハおよび発光装置の製造方法 - Google Patents

ウエハおよび発光装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4367348B2
JP4367348B2 JP2005014320A JP2005014320A JP4367348B2 JP 4367348 B2 JP4367348 B2 JP 4367348B2 JP 2005014320 A JP2005014320 A JP 2005014320A JP 2005014320 A JP2005014320 A JP 2005014320A JP 4367348 B2 JP4367348 B2 JP 4367348B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
nitride semiconductor
substrate
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005014320A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006203058A (ja
Inventor
弘之 北林
陽一 永井
浩二 片山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2005014320A priority Critical patent/JP4367348B2/ja
Publication of JP2006203058A publication Critical patent/JP2006203058A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4367348B2 publication Critical patent/JP4367348B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/32257—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic the layer connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1015—Shape
    • H01L2924/10155—Shape being other than a cuboid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

本発明は、ウエハおよび発光装置の製造方法に関し、より具体的には窒化物半導体から形成される発光装置の製造方法、さらに当該発光装置を複数含むウエハ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。このためにＬＥＤの電極に大電流を流し、発熱にともなう温度上昇の問題を解決する必要がある。
図８４に、現在、提案されているＧａＮ系ＬＥＤの構造を示す（特許文献１）。このＧａＮ系ＬＥＤでは、サファイア基板１０１の上にｎ型ＧａＮ層１０２を設け、そのｎ型ＧａＮ層１０２とｐ型ＧａＮ層１０４との間に量子井戸構造１０３を形成している。発光はこの量子井戸構造１０３で発生する。ｐ型ＧａＮ層１０４の上にはｐ電極１０５がオーミック接触するように形成され、また、ｎ型ＧａＮ層１０２にはｎ電極１０６がオーミック接触するように形成されている。
これらｐ電極１０５およびｎ電極１０６は、はんだボール１０７，１０８を介在させて実装部品１０９に接続されている。実装部品（サブマウント部品）はＳｉ基板から構成され、外部からのサージ電圧から保護するための回路が形成されている。すなわち、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎなどのＩＩＩ族窒化物半導体についての回路故障の主要な要因が、過渡電圧や静電放電などのサージ電圧であることを重視して、発光装置に大きな順電圧および逆電圧が印加されないように、発光装置保護のための電力分路回路をツェナーダイオードなどで形成している。サージ電圧からの保護についてはこのあと詳しく説明する。
上記のＧａＮ系ＬＥＤは、サファイア基板１０１の裏面側から光を放出するように（ａ1）ｐ型ＧａＮ層１０４をダウン実装し、かつ（ａ2）ｎ型ＧａＮ層１０２にｎ電極層１０６を形成している点に特徴を有する。このＧａＮ系ＬＥＤの構造は、図８４に見るとおり、非常に複雑である。このような複雑な構造の原因となる（ａ2）ｎ型ＧａＮ層１０２にｎ電極層１０６を形成した理由は、サファイア基板１０１が絶縁体なのでサファイア基板にｎ型電極を設けることができないからである。
上述のサファイア基板を用いた発光装置だけでなく、発光装置に用いられるＧａＡｓ系、ＧａＰ系、ＧａＮ系の化合物半導体では、過渡電圧および静電放電からの保護回路を発光装置に併設する提案が、これまで度々なされてきた（特許文献２〜４参照）。とくにＧａＮ系化合物半導体では、逆方向の耐圧が５０Ｖ程度と低く、また順方向電圧も１５０Ｖ程度の耐圧しかないために、上記保護のための電力分路回路を設けることが重要視されている。すなわち、上記ＧａＮ系などのチップをサブマウントのＳｉ基板上に形成し、そのＳｉ基板にツェナーダイオードなどを含む保護回路を形成する。上記のような多くの保護回路の提案は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎなどのＩＩＩ族窒化物半導体についての回路故障の主要な要因が、過渡電圧や静電放電などのサージ電圧であることを示す証左であるといえる。
また、上述の保護回路を設けた発光装置とは別に、導電体であるＳｉＣ基板上にＧａＮ系発光装置を形成した例も知られている。すなわち、（ＳｉＣ基板の裏面ｎ電極／ＳｉＣ基板／ｎ型ＧａＮ層／量子井戸積層構造（発光層）／ｐ型ＧａＮ層／ｐ電極）の積層構造を用いて、ｐ型ＧａＮ層から光を放出する構造のＬＥＤも、広く用いられている。
また、発光装置の主面を５角形以上の多角形とすることで、素子の端面から光反射凹部の内壁までの距離を均一にして光出力のばらつきを低減するとともに、光反射凹部に搭載可能なチップサイズを大きくすることにより出力を高めることも提案されている（たとえば、特許文献５参照）。
特開２００３−８０８３号公報 特開２０００−２８６４５７号公報 特開平１１−５４８０１号公報 特開平１１−２２０１７６号公報 特開２０００−２６１０３８号公報
上記の図８４に示すサファイア基板を用いたＧａＮ系ＬＥＤでは、構造が複雑となり、製造コストが高くなることは避けられない。広い空間の照明の用途に需要を開拓するためには、ＬＥＤは安価であることが必須であるので、上記の構造は好ましくない。また、ダウン実装面の側に、ｐ電極１０５と、ｎ電極１０６とが配置されるため、電極の面積、とくにｐ電極の面積が制限を受ける。大電流を流して高出力を得るためには、ｐ電極はとくに大面積とすることが望ましいが、図８４に示す構造では制限を受け、この結果、光出力に制限を受けることになる。さらに、電流にともなって発生する熱を逃がす上でも、片側の面に２つの電極層を配置することは好ましくない。
また、ｎ型ＧａＮ層１０２を基板と平行方向に電流が流れる際の抵抗が大きく、発熱や駆動電圧ひいては消費電力の増加の原因ともなる。とくに、成膜工程の短縮化を目的にｎ型ＧａＮ層の厚みを薄くすると、上記の発熱や消費電力増加の問題のほかに、そのｎ型ＧａＮ膜の露出の歩留りが非常に悪くなる。
また、上記のサファイア基板を用いた発光装置を含めて発光装置全般に言えることであるが、放熱面積が制限され、また、熱抵抗（単位面積当たり単位エネルギー投入による温度上昇）も大きいため、１発光装置当たり注入電流を大きくとることができない。とくにサファイア基板を用いた場合には、上述のようにｐ電極の面積が制限を受けるため、余裕がほとんどない熱設計をするのが通例である。
さらに、上記サファイア基板を用いたＧａＮ系ＬＥＤの場合には、放熱面積が制約されるため、少しでも電気抵抗を下げて発熱量を低減するために、ｐ電極とｎ電極とを櫛型状に入り組ませて接触面積を拡大する構造を採用する事態に追い込まれる。このような櫛型形状の電極は加工が容易ではなく、確実に製造コスト上昇につながる。
上述のように、発光装置において熱的条件の設計は基本的な重要性を持ち、大出力を得ようとする場合、上記のような熱的条件によって制約を受け、それを少しでも緩和するために複雑な電極形状をあえて採用せざるをえない。
さらに、次のような問題がある。サファイア基板上に形成されたＧａＮ系発光装置をダウン実装して、サファイア基板の裏面を光の放出面にする場合、サファイアの屈折率が１．８程度であり、ＧａＮの屈折率が２．４程度であるので、光を発生し伝播させてきたＧａＮ層とサファイア基板との界面で、所定の入射角以上の光は全反射して、外に出ない。すなわち、入射角θ≧sin-1（1.8/2.4）≒４８．６°の範囲の光は、ＧａＮ層内に止まり、外に出ない。このため、サファイア基板の主面における発光効率が低下する。しかし、発光効率の問題も重要であるが、それだけに止まらない。上記全反射した光はＧａＮ層を伝播し、ＧａＮ層の側部から出射される。上記の全反射する光量はかなりの割合を占め、また、ＧａＮ層は薄いため、側部から出射される光のエネルギー密度は高くなる。ＧａＮ層の側部に位置してその光に照射される封止樹脂は損傷を受け、発光装置の寿命を短縮するという問題を生じる。
また、ｐ層側から光を取り出す（ＳｉＣ基板裏面ｎ電極／ＳｉＣ基板／ｎ型ＧａＮ層／量子井戸積層構造（発光層）／ｐ型ＧａＮ層／ｐ電極）構造のＧａＮ系ＬＥＤでは、ｐ電極の光吸収率が大きいため大出力の光を効率よく外に放出することができない。ｐ電極の被覆率を減少させ、すなわち開口率を増大させて光の放出量を増やそうとすると、ｐ型ＧａＮ層は電気抵抗が高いため電流をｐ型ＧａＮ層全体にゆきわたらせて流すことができない。このため発光を量子井戸構造の全体にわたって活性化することができず、発光出力が低下する。また、電気抵抗が上昇し、発熱や電源容量の問題を生じる。さらに、電流をｐ型ＧａＮ層全体に一様に流すことを目的にｐ型ＧａＮ層の厚みを厚くすると、このｐ型ＧａＮ層による光の吸収が大きく、出力が制約される。
また、上述した特許文献５では、五角形以上の多角形として六角形の主面を有する発光ダイオードが記載されているが、その具体的な製造方法は記載されていない。そして、機械加工などにより主面が五角形以上の多角形である発光ダイオードなどの発光装置を作成することは通常困難である。
本発明は、構造が簡単であり、かつ、製造が容易で、大きな発光効率を長時間にわたって安定して得ることができる発光装置を提供することを目的とする。
この発明に従った発光装置の製造方法は、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板の第１の主表面上に積層された窒化物半導体層と、窒化物半導体層上に形成された第１の電極と、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の主表面上に形成された第２の電極とを含み、窒化物半導体基板は、窒化物半導体基板の第１の主表面から第２の主表面まで厚み方向に沿って転位が集中化した転位束が存在する領域と、転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域とを含み、単結晶領域の比抵抗は０．５Ω・ｃｍ以下であり、転位束が存在する領域において窒化物半導体基板が分割されている、発光装置の製造方法である。当該発光装置の製造方法は、アルカリ溶液のエッチャントに窒化物半導体基板を浸漬する工程と、窒化物半導体基板が浸漬されたエッチャントを密閉した状態で、窒化物半導体基板のエッチングをエッチャントの温度が８０℃以上２５０℃以下で行なうことにより窒化物半導体基板を分割する分割工程とを備える。
このようにすれば、本発明による発光装置の製造工程において、エッチングにより基板の分割を行なうことができる。このため、転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域の平面形状が正三角形や正六角形など、正方形以外の形状であっても、容易に基板の分割を行なうことができる。
また、この発明に従った発光装置を複数含むウエハは、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板の第１の主表面上に積層された窒化物半導体層と、窒化物半導体層上に形成された第１の電極と、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の主表面上に形成された第２の電極とを含む発光装置を複数含むウエハであって、厚み方向に沿って転位が集中化した転位束が存在する領域と、転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域とを含む。窒化物半導体基板の第２の主表面において、転位束が存在する領域は単結晶領域の平面形状が多角形状となるように単結晶領域を囲んでいる。単結晶領域の比抵抗は０．５Ω・ｃｍ以下である。
このようにすれば、転位束が存在する領域に窒化物半導体基板中の転位が集中化するので、発光装置を構成する窒化物半導体基板の大部分を、欠陥（転位）密度の低い領域（低欠陥領域）である単結晶領域とすることができる。このため、特に大電流を印加したときの光の取出し効率を向上させることができる。
また、この構成では、電気抵抗の低い窒化物半導体基板の裏面（第２の主表面）に電極（ｎ型電極）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。
なお、窒化物半導体「基板」は、独立して持ち運びできる厚みが相応に厚い板状物体をさし、持ち運びにおいて単独ではそれ自身の形状を保ち難い「膜」や「層」とは区別される。このあと説明する、ＧａＮ基板およびＡｌＮ基板についても同様である。
次に図面を用いて、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、本発明によるＬＥＤの実施の形態１を示す図である。図２は、図１のＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。図３は、図１のＬＥＤの平面図である。図４は、図１に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。図５は、図１に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。図１〜図５を参照して、本発明に従った発光装置としての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、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り、この面にｎ電極１１が設けられている。図３から分かるように、ｎ電極１１の平面形状は直径Ｄの円形状である。このｎ電極１１は、第２の主表面全体を覆わないように、第２の主表面１ａの中央部に形成される。
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および上記の積層構造は、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にいたる間の積層構造が拡大されて図２に示されている。図２では、図１における積層構造が上下逆になっている。
図２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ＡｌxＧａ1-xＮ層３が形成されている。その上にＡｌxＧａ1-xＮ層とＡｌxＩｎyＧａ1-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ＡｌxＧａ1-xＮ層３とはさむようにｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５が配置されている。また、ｐ型ＡｌxＧａ1-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。
図３から分かるように、ＧａＮ基板１およびその上の積層構造、およびｐ電極１２の平面形状は正六角形になっている。当該正六角形の内角は（（６０゜±３゜）×２＝（１２０゜±６゜））という数値範囲に入るように設定されている。図４に示すように、ｐ電極１２は、外周の一辺の長さがＬＰ１の正六角形になっている。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さがＬＰ０の正六角形である。上述したｐ型ＧａＮ層６の平面形状とｐ電極１２の平面形状とは相似形になっている。また、図５に示すように、ＧａＮ基板１の平面形状も１辺の長さがＬＮ０の正六角形である。ＧａＮ基板１のほぼ中央部に直径Ｄの円形状のｎ電極１１が配置されている。なお、ここではＧａＮ基板１などの端面は傾斜していないので、上記長さＬＰ０＝長さＬＮ０である。
次に、図１〜図５に示したＬＥＤの製造方法を簡単に説明する。図６は、図１〜図５に示したＬＥＤの製造方法を説明するためのフローチャートである。図７は、図１〜図５に示したＬＥＤのチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す平面模式図である。図８は、図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。図６〜図８を参照して、図１〜図５に示したＬＥＤの製造方法を説明する。
まず、図６に示すようにＧａＮ基板準備工程（Ｓ１０）を実施する。この工程では、ＧａＮ基板の厚み方向に並列に分布した、板状結晶反転領域５１を有するＧａＮ基板を準備する。図７に示すように、当該板状結晶反転領域５１は、平面形状が正六角形となる単結晶領域を囲むように配置されている。なお、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を作製するとき、転位束（＝コア）を集めた領域では周囲の結晶配列に対して反転した結晶配列をとる。このため、板状結晶反転領域５１と転位束とは、周囲と結晶配列が反転しているという点で同じである。両者の相違は、転位束が転位をひも状または太さのある線状に集め、したがって結晶反転領域がひも状であるのに対して、板状結晶反転領域５１ではそれが板状である点にある。すなわち、板状結晶反転領域５１は、転位が、厚みを有する面状領域内に高密度で分布する。
次に、ＧａＮ基板１からｐ電極１２にいたる間の積層構造を形成するためのエピタキシャル膜形成工程（Ｓ２０）を実施する。この工程では、通常のエピタキシャル膜を形成するために用いる任意の工程を利用できる。この結果、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層２、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３、量子井戸４、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６が形成される。なお、ＧａＮ基板１の板状結晶反転領域５１は、上述したｎ型ＧａＮエピタキシャル層２、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３、量子井戸４、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６にそれぞれ伝播する。
次に、電極形成工程（Ｓ３０）を実施する。当該工程（Ｓ３０）では、ｐ型ＧａＮ層６上にｐ電極１２を形成する。また、ＧａＮ基板１において上記積層構造が形成された表面と反対側の裏面上にｎ電極１１を形成する。ｐ電極１２およびｎ電極１１の形成方法としては、任意の成膜方法を用いることができる。なお、このときｐ電極１２は板状結晶反転領域５１により囲まれる正六角形の単結晶領域上に配置される。また、ｐ電極１２の平面形状はすでに述べたように正六角形である。隣接するｐ電極１２は、距離Ｌ３だけ離れた状態で形成される。距離Ｌ３は板状結晶反転領域５１の幅より大きい。また、ｎ電極１１は、平面形状が円形状であり、やはり正六角形の単結晶領域上に配置される。隣接するｎ電極１１は、距離Ｌ２だけ離れた状態で形成される。
次に、後述するエッチング工程においてチップの光取出し面（第２の主表面１ａ）をエッチング液から保護するため、基板の光取出し面上に保護マスクを形成する工程（Ｓ１１０）を実施する。この工程（Ｓ１１０）では、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａ上に、エッチングに用いるエッチャント（たとえばＫＯＨ溶液などのアルカリ溶液）に対して耐性を有する膜を保護マスクとして形成する。保護マスクを構成する材料としては、エッチャントに対する耐性を有する材料であれば任意の材料を用いることができる。例えば，保護マスクを構成する材料として、ニッケルなどを用いることができる。
次に、エッチングによる分割工程（Ｓ４０）を実施する。この分割工程（Ｓ４０）では、アルカリ溶液のエッチャントに上述したｎ電極１１およびｐ電極１２などが形成されたＧａＮ基板１を所定の時間だけ浸漬させる。この結果、ＧａＮ基板１および上述したｎ型ＧａＮエピタキシャル層２、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３、量子井戸４、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６に伝播した板状結晶反転領域５１が選択的にエッチングされることにより、ＧａＮ基板１を分割することができる。なお、エッチャントの温度は任意に設定することができる。たとえば、エッチャントとしてＫＯＨ溶液を用いる場合、その温度を８０℃以上２５０℃以下の範囲の任意の温度に設定することが好ましい。また、ＧａＮ基板１を分割できれば、板状結晶反転領域５１の一部が残存していてもよい。たとえば、図５に示したチップの外縁部（ＧａＮ基板１の外縁部）に、板状結晶反転領域５１の一部が残存していてもよい。なお、エッチャントとしてのＫＯＨ溶液を保持するための容器（エッチング用の容器）を構成する材料としては、ＫＯＨ溶液に対する耐性を有する材料であれば任意の材料を用いることができる。たとえば、上記容器を構成する材料としては、テフロン（登録商標）などを用いることができる。
次に、ＧａＮ基板１の分割が終了した後、ＧａＮ基板１をエッチャントとしてのアルカリ溶液から引き上げ、上述した保護マスクを除去する。次に、洗浄および図１に示したＬＥＤとするための組立などを行なう洗浄・組立工程（Ｓ５０）を実施する。このようにして、図１に示すＬＥＤを得ることができる。
なお、図１〜図５に示したＬＥＤでは、ＧａＮ基板１の第１および第２の主表面の平面形状が正六角形となっている場合を示したが、ＧａＮ基板１の第１および第２の主表面の平面形状は、上述した正六角形に限られず、任意の多角形とすることができる。以下、当該平面形状が正六角形以外の形状となっているチップを用いたＬＥＤを説明する。
図９は、図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第１の変形例を示す平面図である。図１０は、図９に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。図１１は、図９に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。図９〜図１１を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第１の変形例を説明する。
図９〜図１１に示した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が、チップの平面形状が異なる。すなわち、図１〜図５に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が正六角形であったのに対して、図９〜図１１に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が正三角形となっている。
具体的には、図９〜図１１から分かるように、ＧａＮ基板１およびその上の積層構造、およびｐ電極１２の平面形状は正三角形になっている。当該正三角形の内角は（６０゜±３゜）という数値範囲に入るように設定されている。図１０に示すように、ｐ電極１２は、外周の一辺の長さがＬＰ１の正三角形になっている。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さがＬＰ０の正三角形形である。上述したｐ型ＧａＮ層６の平面形状とｐ電極１２の平面形状とは相似形になっている。また、図１１に示すように、ＧａＮ基板１の平面形状も１辺の長さがＬＮ０の正三角形である。なお、ここではＧａＮ基板１などの端面は傾斜していないので、上記長さＬＰ０＝長さＬＮ０である。また、図９〜図１１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の製造方法と同様の方法により製造できる。ただし、ＧａＮ基板１に形成される板状結晶反転領域５１によって囲まれる領域（単結晶領域）の平面形状を正三角形とする点が異なる。
図１２は、図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第２の変形例を示す平面図である。図１３は、図１２に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。図１４は、図１２に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。図１２〜図１４を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第２の変形例を説明する。
図１２〜図１４に示した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が、チップの平面形状が異なる。すなわち、図１〜図５に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が正六角形であったのに対して、図１２〜図１４に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が菱形となっている。
具体的には、図１２〜図１４から分かるように、ＧａＮ基板１およびその上の積層構造、およびｐ電極１２の平面形状は菱形になっている。図１３に示すように、ｐ電極１２は、外周の一辺の長さがＬＰ１の菱形になっている。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さがＬＰ０の菱形である。上述したｐ型ＧａＮ層６の平面形状とｐ電極１２の平面形状とは相似形になっている。また、図１４に示すように、ＧａＮ基板１の平面形状も１辺の長さがＬＮ０の菱形である。なお、ここではＧａＮ基板１などの端面は傾斜していないので、上記長さＬＰ０＝長さＬＮ０である。また、図１２〜図１４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の製造方法と同様の方法により製造できる。ただし、ＧａＮ基板１に形成される板状結晶反転領域５１によって囲まれる領域（単結晶領域）の平面形状を菱形とする点が異なる。
図１５は、図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第３の変形例を示す平面図である。図１６は、図１５に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。図１７は、図１５に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。図１５〜図１７を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第３の変形例を説明する。
図１５〜図１７に示した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が、チップの平面形状が異なる。すなわち、図１〜図５に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が正六角形であったのに対して、図１５〜図１７に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が平行四辺形となっている。
具体的には、図１５〜図１７から分かるように、ＧａＮ基板１およびその上の積層構造、およびｐ電極１２の平面形状は平行四辺形になっている。図１６に示すように、ｐ電極１２は、外周の相対的に長い一辺の長さがＬＰ１であり、相対的に短い一辺の長さがＴＰ１の平行四辺形になっている。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も外周の相対的に長い一辺の長さがＬＰ０であり、相対的に短い一辺の長さがＴＰ０の菱形である。上述したｐ型ＧａＮ層６の平面形状とｐ電極１２の平面形状とは相似形になっている。また、図１７に示すように、ＧａＮ基板１の平面形状も外周の相対的に長い一辺の長さがＬＮ０であり、相対的に短い一辺の長さがＴＮ０の平行四辺形である。なお、ここではＧａＮ基板１などの端面は傾斜していないので、上記長さＬＰ０＝長さＬＮ０であり、長さＴＰ０＝長さＴＮ０である。また、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の製造方法と同様の方法により製造できる。ただし、ＧａＮ基板１に形成される板状結晶反転領域５１によって囲まれる領域（単結晶領域）の平面形状を平行四辺形とする点が異なる。
図１８は、図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第４の変形例を示す平面図である。図１９は、図１８に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。図２０は、図１８に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。図１８〜図２０を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第４の変形例を説明する。
図１８〜図２０に示した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が、チップの平面形状が異なる。すなわち、図１〜図５に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が正六角形であったのに対して、図１８〜図２０に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が台形となっている。
具体的には、図１８〜図２０から分かるように、ＧａＮ基板１およびその上の積層構造、およびｐ電極１２の平面形状は台形になっている。図１９に示すように、ｐ電極１２は、外周において平行な２辺のうちの相対的に長い一辺の長さがＬＰ１２であり、平行な２辺のうちの相対的に短い一辺の長さがＬＰ１１であり、上述した２辺を繋ぐ図１９の縦方向の辺の長さがＴＰ１の台形になっている。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も、外周において平行な２辺のうちの相対的に長い一辺の長さがＬＰ０２であり、上記２辺のうちの相対的に短い一辺の長さがＬＰ０１であり、上述した２辺を繋ぐ縦方向の辺の長さがＴＰ０の台形である。上述したｐ型ＧａＮ層６の平面形状とｐ電極１２の平面形状とは相似形になっている。また、図２０に示すように、ＧａＮ基板１の平面形状も外周において平行な２辺のうちの相対的に長い一辺の長さがＬＮ０２であり、上記２辺のうちの相対的に短い一辺の長さがＬＮ０１であり、上述した２辺を繋ぐ縦方向の辺の長さがＴＮ０の台形である。なお、ここではＧａＮ基板１などの端面は傾斜していないので、上記長さＬＰ０２＝長さＬＮ０２であり、長さＬＰ０１＝長さＬＮ０１であり、長さＴＰ０＝長さＴＮ０である。また、図１８〜図２０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の製造方法と同様の方法により製造できる。ただし、ＧａＮ基板１に形成される板状結晶反転領域５１によって囲まれる領域（単結晶領域）の平面形状を台形とする点が異なる。
（実施の形態２）
図２１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２２は、図２１に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。図２３は、図２１に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。図２１〜図２３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２１に示す、本発明に従ったＬＥＤの実施の形態２は、基本的には図１〜図５に示した本発明に従ったＬＥＤの実施の形態１と同様の構造を備える。ただし、図２１に示したＬＥＤは、ＧａＮ基板１、ｎ型ＧａＮエピタキシャル層２、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３、量子井戸４、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６からなるチップの側面８０がＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに対して傾斜するように形成されている点が、図１〜図５に示したＬＥＤとは異なっている。
図２２に示すように、ｐ電極１２は、外周の一辺の長さがＬＰ１の正六角形になっている。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さがＬＰ０の正六角形である。上述したｐ型ＧａＮ層６の平面形状とｐ電極１２の平面形状とは相似形になっている。また、図２３に示すように、ＧａＮ基板１の第２の主表面の平面形状も１辺の長さがＬＮ０の正六角形である。ＧａＮ基板１のほぼ中央部に直径Ｄの円形状のｎ電極１１が配置されている。なお、ここでは図２１に示すようにチップの側面８０が傾斜しているので、上記長さＬＰ０より長さＬＮ０の方が大きくなっている。このようにチップの側面８０を傾斜させることで、光の取出し効率をより向上させることができる。
次に、図２１〜図２３に示したＬＥＤの製造方法を簡単に説明する。図２４は、図２１〜図２３に示したＬＥＤの製造方法を説明するためのフローチャートである。図２５は、図２１〜図２３に示したＬＥＤのチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す平面模式図である。図２６は、図２５の線分ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩにおける断面模式図である。図２７は、図２５に示したウエハにおける１つのチップに該当する領域を示す拡大模式図である。図２４〜図２７を参照して、図２１〜図２３に示したＬＥＤの製造方法を説明する。
図２４からも分かるように、図２１〜図２３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。つまり、図２１〜図２３に示したＬＥＤの製造方法では、図６に示した製造方法と同様に、ＧａＮ基板準備工程（Ｓ１０）、エピタキシャル膜形成工程（Ｓ２０）、電極形成工程）（Ｓ３０）を実施する。その後、後述するエッチング工程においてチップの光取出し面（第２の主表面１ａ）をエッチング液から保護するため、基板の光取出し面上に保護マスクを形成する工程（Ｓ１１０）を実施する。この工程（Ｓ１１０）では、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａ上に、エッチングに用いるエッチャント（たとえばＫＯＨ溶液などのアルカリ溶液）に対して耐性を有する膜を保護マスクとして形成する。保護マスクを構成する材料としては、エッチャントに対する耐性を有する材料であれば任意の材料を用いることができる。
その後、図６に示した製造方法と同様に、エッチングによる分割工程（Ｓ４０）を実施する。ただし、分割工程（Ｓ４０）は、エッチャントにＧａＮ基板１を浸漬する工程（Ｓ４１）およびＧａＮ基板１が浸漬されたエッチャントを所定の温度及び圧力条件に維持してエッチングを行なうことにより、ＧａＮ基板１を分離（分割）する分離工程（Ｓ４２）を含む。そして、この分割工程（Ｓ４０）では、エッチャントの温度や圧力、エッチング時間などのプロセス条件を調整することにより、ＧａＮ基板１および上述したｎ型ＧａＮエピタキシャル層２、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３、量子井戸４、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６などからなるエピタキシャル膜層に伝播した板状結晶反転領域５１が選択的にエッチングされる。また同時に、エッチャントの温度や圧力、エッチング時間などのプロセス条件を最適化することによりＧａＮ基板１および上述したエピタキシャル膜層の側面をエッチングにより部分的に除去することにより、ＧａＮ基板１および上述したエピタキシャル膜層の側面（境界線８２を挟んで対向するチップの側面８０）を図２５および図２６に示すように傾斜した状態とする。このように、エピタキシャル膜層の側面の形状（たとえば当該側面を傾斜させるか否か）はエッチングの条件を適宜変更することにより制御することができる。
なお、上述した分離工程（Ｓ４２）において、エッチャントの圧力条件を大気圧から変更するため、たとえば密閉容器にエッチャントを入れ、当該密閉容器の内部にＧａＮ基板１を浸漬させたエッチャントを密閉した状態でエッチングを行なってもよい。この後、上述した保護マスクを除去する。この結果、図２７に示すように、傾斜した側面８０を有し、平面形状が正六角形状の凸部（単結晶領域を含むチップとなるべき凸部）が、複数個形成同時に形成されることになる。
なお、分割工程（Ｓ４０）におけるエッチングにより各チップを完全に分割してもよいが、図２６に示すように深さＨ１だけエッチングによりＧａＮ基板１などの板状結晶反転領域５１を部分的に除去する一方、深さＨ２だけＧａＮ基板１をエッチングせずに残存させた状態で、エッチングを終了してもよい。この場合、エッチングの後、単結晶領域を１つあるいは複数含む単位となるように、エッチングにより形成された溝の底に位置するＧａＮ基板１の接続部を劈開するなどの工程を実施する。
その後、図６に示した製造方法と同様に、洗浄・組立工程（Ｓ５０）を実施することにより、図２１〜図２３に示したＬＥＤを得ることができる。
（実施の形態３）
図２８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２８を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態３を説明する。
図２８に示す、本発明に従ったＬＥＤの実施の形態３は、基本的には図２１〜図２３に示した本発明に従ったＬＥＤの実施の形態２と同様の構造を備える。ただし、図２８に示したＬＥＤでは、ｎ電極１１が形成されたＧａＮ基板１の第２の主表面１ａ表面において、非鏡面処理が行なわれている。具体的には、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａには、ｎ電極１１が配置された領域以外の部分に凹凸部が形成されている。このようにすれば、図２１〜図２３に示したＬＥＤによる効果に加えて、さらにＧａＮ基板１の第２の主表面（光の出射面）に非鏡面処理を施すことにより、光の出射面において、発光層で発生した光が全反射によりＧａＮ基板１内部に閉じ込められること確率を低減できる。この結果、光の出射面から出射される光の光量を大きくできるので、光の取出し効率を向上させることができる。
次に、図２８に示したＬＥＤの製造方法を、図２９を参照しながら簡単に説明する。ここで、図２９は、図２８に示したＬＥＤのチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す平面模式図である。
図２８に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図２４に示したＬＥＤの製造方法と同様であるが、基板の光取出し面上に保護マスクを形成する工程（Ｓ１１０）を実施しない点が図２４に示した製造方法と異なる。つまり、図２８に示したＬＥＤの製造方法では、図２４に示した製造方法と同様に、ＧａＮ基板準備工程（Ｓ１０）、エピタキシャル膜形成工程（Ｓ２０）、電極形成工程（Ｓ３０）を実施した後、上記保護マスクを形成する工程（Ｓ１１０）を実施することなく、そのままエッチングによる分割工程（Ｓ４０）を実施する。
このため、分割工程（Ｓ４０）では、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａ（光の出射面）もアルカリ溶液などのエッチャントに晒されることになる。この結果、第２の主表面１ａもエッチングされ、結果的に図２８に示すように第２の主表面１ａに凹凸部が形成される。つまり、上述した分割工程（Ｓ４０）では、図２９に示すように、チップの分割、および傾斜した側面８０の形成、および第２の主表面１ａにおける非鏡面処理が同時に実施される。図２９に示すように、この分割工程（Ｓ４０）により、エピタキシャル膜層、ｎ電極１１およびｐ電極１２が形成されたＧａＮ基板１には、それぞれの単結晶領域を分割するように、板状結晶反転領域５１が選択的にエッチングされることにより、深さＨ１のＶ字状の溝が形成される。また、同時に、ｎ電極１１が形成された面であるＧａＮ基板１の第２の主表面には、エッチングにより凹凸部が形成される。このとき、Ｖ字状の溝の深さＨ１を十分大きくして各チップを分割してもよいし、図２９に示すようにエッチングされない部分を厚さＨ２だけ残し、Ｖ字状の溝の底に位置する厚さＨ２の部分を後で劈開することによりチップを分割してもよい。
そして、分割工程（Ｓ４０）を実施した後、図２４に示した製造方法と同様に、洗浄・組立工程（Ｓ５０）を実施することにより、図２８に示したＬＥＤを得ることができる。
なお、すでに説明した本発明によるＬＥＤの実施の形態１および実施の形態２において、図２８に示したようにＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに凹凸部を形成してもよい（非鏡面処理を施してもよい）。
（実施の形態４）
図３０は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態４を示す平面図である。図３１は、図３０に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。図３２は、図３１の線分ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩにおける断面模式図である。図３０〜図３２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３０〜図３２に示すＬＥＤは、基本的には図２８に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、チップとして複数（９つ）の単結晶領域を含む大面積のチップを用いている点が図２８に示したＬＥＤと異なる。図３０〜図３２に示したＬＥＤでは、平面形状が六角形である図２８に示したＬＥＤのチップ（単位チップ）が３行×３列の９つ集まったチップを用いている。単位チップのそれぞれは、その側面８０がＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに対して傾斜している。そして、単位チップには、それぞれ平面形状が正六角形のｐ電極１２が形成されている。また、チップにおけるＧａＮ基板１の第２の主表面１ａの中央部（中央部に位置する単位チップの第２の主表面１ａの中央部）には、図２９に示すように直径Ｄである平面形状が円形状のｎ電極１１が形成されている。このようにすれば、単位チップを複数備えるチップを用いることで、光の出射面の面積を大きくしたＬＥＤを容易に実現できる。
次に、図３０〜図３２に示したＬＥＤの製造方法を簡単に説明する。図３０〜図３２に示したＬＥＤの製造方法は、基本的に図２８に示したＬＥＤの製造方法と同様である。ただし、単位チップを９つ含むようにウエハを分割する点が異なる。つまり、図３０〜図３２に示したＬＥＤの製造方法では、図２４に示した製造方法と同様に、ＧａＮ基板準備工程（Ｓ１０）、エピタキシャル膜形成工程（Ｓ２０）、電極形成工程（Ｓ３０）を実施する。なお、電極形成工程（Ｓ３０）では、ｎ電極１１を９つの単位チップあたり１つ形成されるように配置する。この後、チップの分割と同時にｎ電極１１が形成された第２の主表面を非鏡面処理を行なうため、図２４に示した保護マスクを形成する工程（Ｓ１１０）を実施することなく、そのままエッチングによる分割工程（Ｓ４０）を実施する。上述した分割工程（Ｓ４０）では、チップの分割、および傾斜した側面８０の形成、および第２の主表面１ａにおける非鏡面処理が同時に実施される。この分割工程（Ｓ４０）により、エピタキシャル膜層、ｎ電極１１およびｐ電極１２が形成されたＧａＮ基板１には、それぞれの単位チップの単結晶領域を分割するように、板状結晶反転領域５１が選択的にエッチングされることにより、深さＨ１のＶ字状の溝が形成される。また、同時に、ｎ電極１１が形成された面であるＧａＮ基板１の第２の主表面には、エッチングにより凹凸部が形成される。
そして、当該エッチングが終了した後、単位チップを９つ含む、図３０に示すような平面形状となるように、ウエハからチップを分割する。分割の方法としては、たとえば図３０に示したＬＥＤのチップとなる３行×３列の単位チップ群の外周に位置するＶ字溝の底に位置するＧａＮ基板１の部分を劈開するなどの方法を用いてもよいし、３行×３列の単位チップ群を覆うように保護マスクを形成し、当該単位チップ群の外周部に位置するＧａＮ基板１のＶ字溝の底の部分をエッチングにより除去するといった方法を用いてもよい。
その後、図２４に示した製造方法と同様に、洗浄・組立工程（Ｓ５０）を実施することにより、図３０〜図３２に示したＬＥＤを得ることができる。
本発明によるＬＥＤは、上述のようにＧａＮ基板１（窒化物半導体基板）を利用したものである。以下、発光装置としてのＬＥＤの具体的な構成およびその効果について、より詳しく説明する。
最初に、サファイア基板と窒化物半導体基板であるＧａＮ基板との比較を行なう。ここで、本発明の実施例１における本発明例ＡのＬＥＤは、図１に示したＬＥＤと同様の構造とした。以下、図１を参照しながら本発明例ＡのＬＥＤを説明する。図１に示すように、本発明例ＡのＬＥＤでは、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、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点に１つの特徴がある。
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り、この面にｎ電極１１が設けられている。このｎ電極１１は、第２の主表面全体を覆わないようにする。ｎ電極１１に被覆されていない部分の比率を大きくとることが重要である。開口率を大きくすれば、ｎ電極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。
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および上記の積層構造は、エポキシ系樹脂１５により封止されている。すでに述べたように、上記の構成のうち、ＧａＮ基板１からｐ電極１２にいたる間の積層構造を拡大して示したのが図２である。図２では、図１における積層構造が上下逆になっている。
次に、本発明例ＡのＬＥＤの製造方法について説明する。
（ａ1）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であり、厚みは４００μｍとした。また、当該ＧａＮ基板では、ＧａＮ基板の厚み方向に並列に分布した、板状結晶反転領域５１（図８参照）が形成されている。この板状結晶反転領域５１における転位密度は１Ｅ９／ｃｍ2であった。また、当該板状結晶反転領域５１に囲まれた単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であった。なお、上記のように板状結晶反転領域５１が形成されたＧａＮ基板の比抵抗の測定方法は、四端子法による電気抵抗測定といった方法を用いることができる。また、比抵抗を測定する方法としては、上記の方法に限られず他の任意の方法を用いることもできる。
（ａ2）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Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ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Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）なお、当該積層構造には、図８に示すようにＧａＮ基板の板状結晶反転領域５１が伝播する。
（ａ3）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。
（ａ4）このウエ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Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層が５Ｅ１７／ｃｍ3、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層が１Ｅ１８／ｃｍ3であった。
（ａ5）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Ｌ２＝４３９μｍおきにチップの中心に直径（Ｄ）１００μｍのｎ電極をつけた（図７参照）。ｎ電極として、ＧａＮ基板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。
（ａ6）ｐ電極としてはｐ型ＧａＮ層に接して、平面形状が正六角形状であって、一辺の長さＬＰ１が１８６μｍ、厚み４ｎｍのＮｉ層を形成し、その上に厚み４ｎｍのＡｕ層を形成した（図７参照）。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。隣接するｐ電極１２の間の距離Ｌ３は１１７μｍとした（図７参照）。
（ａ7）そして、ｎ電極１１が形成されたＧａＮ基板の第２の主面である裏面のＮ面上に、後述するエッチング工程から第２の主表面を保護するための保護マスクを形成する。保護マスクとしては、エッチングに用いるＫＯＨ溶液に対する耐性を有する膜を形成する。
（ａ8）その後に、図６のエッチングによる分割工程（Ｓ４０）において説明したように、アルカリ溶液としてのＫＯＨ溶液をエッチャントとして用いたエッチングにより、板状結晶反転領域５１（図７および図８参照）を選択的に除去する。このようにして得られた、平面形状が正六角形のチップを発光装置とした。チップ化した発光装置は、チップの最外周の平面形状が１辺２３６μｍの正六角形であり、光の放出面が１辺１８６μｍの正六角形の形状（発光面積が０．０９ｍｍ２）で、発光層が１辺１８６μｍの正六角形の形状をとる。すなわち図５において、ＬＮ０＝２３６μｍである。また、ｎ電極の直径Ｄ＝１００μｍである。
（ａ9）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。
（ａ10）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。
（ａ11）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。
次に比較例Ｂについて簡単に説明する。図３３において、ｐ電極１１２がリードフレームマウント部に導電性接着剤１１４によりダウン実装されている。また、ｎ電極が導電性接着剤１１４により、ｐ電極が接続されているリードフレームマウント部とは分離されたリードフレームマウント部１２１ａに接続されている。この上に発光層を含む積層構造（図３４）が設けられ、ｎ型ＧａＮ層１０２の所定範囲に接している。ｎ型ＧａＮ層１０２はサファイア基板１０１に形成されており、上記積層構造が接している範囲の外の範囲にｎ電極１１１が設けられている。ｎ電極１１１は、ワイヤまたは導電性接着剤によりリードフレームマウント部１２１ａ、またはリードフレームリード部１２１ｂと電気的に接続されている。
発光層から発光した光はサファイア基板１０１を通って外部に放出される。サファイア基板を含む上記の積層構造を覆うようにエポキシ系樹脂１１５が封止される。
（ｂ1）ｃ面から０．２°ずらしたサファイアの絶縁オフ基板を使用した。このサファイア基板の厚みは４００μｍとした。
（ｂ2）〜（ｂ4）本発明例Ａにおける（ａ2）〜（ａ4）と同じ処理を施した。
（ｂ5）比較例Ｂの場合、サファイア基板は絶縁体であるため、ｎ電極はｐ電極と同じ成長膜側に設ける必要がある。そこでこのウエハをさらにフォトリソグラフィ技術とＲＩＥ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とにより、ｎ電極を設けるためのｎ型ＧａＮ層を露出させ、素子分離を行なった（図３５，図３６）。素子の形状は３００μｍ□（一辺が３００μｍの正方形）で、その中で露出させたｎ型ＧａＮの広さは１つの素子当り１５０μｍ□である。すなわち露出部の四角形の段の辺の長さＬ4は１５０μｍである。
（ｂ6）露出したｎ型ＧａＮ層上には、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直径１００μｍのｎ電極をつけた。厚み、熱処理、接触抵抗は本発明例Ａと同じとした。
（ｂ7）ｐ電極を素子３００μｍ□からｎ型ＧａＮ露出部１５０μｍ□を除いた、ｐ型ＧａＮ層部に設置した。厚み、熱処理、接触抵抗は本発明例Ａと同じにした。
（ｂ8）その後に、図３５および図３６に示すように、チップ境界１５０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３００μｍ□（１辺の長さが３００μｍの四角形）の形状で、発光層が３００μｍ□の形状をとる。すなわち図３６において、Ｌ1＝３００μｍであり、Ｌ2＝４００μｍである。また、ｎ電極の１つの辺の幅Ｄ＝１００μｍである。
（ｂ9）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｂ10）本発明例Ａと同様に、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。図３３において、ｐ型ＧａＮ層１０６とｐ電極１１２との接触面積は０．０６７５ｍｍ2とした。発光装置の発熱は量子井戸層１０４とｐ型ＧａＮ層１０６とで生じるので、この放熱は主としてｐ電極１１２の面積で決まる。図３３の場合には、ｎ電極１１１も導電性接着剤１１４でリードフレームのマウント部１２１ａに接続されているが、放熱面積は、実質的に上記の接触面積０．０６７５ｍｍ2である。本発明例Ａのｐ型ＧａＮ層６とｐ電極１２との接触面積は０．１８ｍｍ2である。接着剤、リードフレームの材質は本発明例Ａと同じとした。比較例Ｂでは、上記の構造を反映して、熱抵抗は１０．４℃／Ｗと本発明例Ａの１．３倍と悪くなった。
（ｂ11）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（実験およびその結果）
本発明例Ａと比較例Ｂとを、積分球内に搭載した後所定の電流を印加し、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。結果を図３７に示す。図３７によれば、電流がリークすることなくＭＱＷ層に注入され、ＭＱＷ層での非発光性再結合が比較的少なく、また発熱によるチップの温度上昇が小さいような比較的理想的な状態では、光出力値は印加した電流の増加に比例して増加する。たとえば２０ｍＡの注入では本発明例Ａが８ｍＷであり、また比較例Ｂが７．２ｍＷの出力が得られた。
これは、本発明例ＡではＧａＮ系エピタキシャル膜／ＧａＮ基板を主な構成とするのに比して、比較例ＢではＧａＮ系エピタキシャル膜／サファイア基板を主な構成とする。サファイア基板の屈折率は約１．８であり、ＧａＮの屈折率２．４よりもかなり小さいため、比較例Ｂでは、ＧａＮ系エピタキシャル膜中で形成され伝播してきた光は、ＧａＮ系エピタキシャル膜とサファイア基板との界面で、本発明例Ａより全反射しやすい。これが原因で、比較例Ｂの出力が本発明例Ａのそれより小さくなる。
しかし、電流を５倍にして１００ｍＡを印加した場合、本発明例Ａでは５倍の４０ｍＷの出力が得られたが、比較例Ｂでは２５．２ｍＷしか得られなかった（図３７参照）。このときのＭＱＷ発光部での電流密度は、図３８に示すように、本発明例Ａでは１１０Ａ／ｃｍ2であり、比較例Ｂでは１５０Ａ／ｃｍ2であった。すなわち本発明例ＡのＭＱＷ発光部での電流密度が、比較例Ｂのそれより大きくなっている。
これは、本発明例Ａでは放熱面積が発生する熱に対して十分広く、またｎ電極を基板の第２の主表面側に設けることで電流密度が極端に大きくなる部位がない構造となっていることを意味する。これに対し、比較例Ｂでは放熱面積が本発明例Ａよりも小さい上に、ｎ電極を露出させたｎ型ＧａＮ層上に設けたため、ｎ型ＧａＮ層中を層に平行な方向に流れる電流の電流密度が極端に大きくなり過ぎたことを意味する。その結果、比較例Ｂでは、発熱がさらに増加することとなる。
また、本発明例Ａは比較例Ｂと異なりｎ電極とｐ電極が対向した位置にあるため電気的ショートのおそれがなく、同じ側にある比較例Ｂでたとえばショートを防止するためにｐ電極とｎ電極との間を電気的に絶縁するための膜を設けるような余計な製造コストの増加を防ぐことも可能である。
さらに、本発明例Ａおよび比較例Ｂの静電耐圧についての試験結果を説明する。試験は、発光装置と、静電気がチャージされたコンデンサとを対向させて両者間に放電を生じさせた。このとき、比較例Ｂではおよそ１００Ｖの静電圧で破壊された。一方、本発明例Ａではおよそ８０００Ｖまで破壊することがなかった。本発明例Ａでは、比較例Ｂの約８０倍の静電耐圧を有することが分った。
また、上記の本発明例Ａでは、ＧａＮ基板の上にＧａＮ系発光装置を形成するため、ＧａＮ系発光チップをダウン実装してＧａＮ基板裏面から光を放出するようにしても、屈折率の相違が両者の間にないため、全反射をすることなく、ＧａＮ系発光チップからＧａＮ基板へと光が伝播する。このため、サファイア基板を用いてＧａＮ系発光装置を形成した構造に比べて、ＧａＮ基板主面における光出力を高めることができる。さらに、ＧａＮ層の側部から光が極端に集中して出射されることがないので、封止樹脂が損傷を受けることがなくなり、封止樹脂により寿命が制約を受けることがなくなる。
本発明例では、発光波長４５０ｎｍでの一例を示したにすぎず、発光波長や層構造を変えた場合でも同じ効果を得ることができる。また基板の特性が同等であれば、ＧａＮ基板の代わりに、ＡｌxＧａ1-xＮ基板（ただし、ｘは０より大きく１以下）を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
本発明の実施例２では、さらに大面積化したときの本発明例Ｃについて説明する。本発明例Ｃは、図１に示す本発明例Ａの構造と同じであるが、その寸法である長さＬＰ１（図４参照）が本発明例Ａでは１８６μｍであったのに比して、本発明例Ｃでは、長さＬＰ１は１．８７ｍｍとほぼ１０倍になっており、したがって面積では１００倍になっている。まず、本発明例Ｃの製造方法はつぎのとおりである。
（本発明例Ｃ）
（ｃ1）〜（ｃ4）ＧａＮ基板に大きいものを用いるが、本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なう。
（ｃ5）ＧａＮ基板の裏面である第２の主表面には、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３．３６ｍｍおきに、チップの中心に直径１００μｍのｎ電極をつけた。ｎ電極としては、上記ＧａＮ基板の裏面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。これを不活性雰囲気中で加熱処理することにより、接触抵抗を１Ｅ−５Ω・ｃｍ2以下とした。
（ｃ6）その後に所定の形状になるよう、エッチングによる分割工程を行ない、チップ化したものを発光装置とした。チップ化した発光素子における長さＬＰ０＝ＬＮ０＝１．９２ｍｍ、長さＬＰ１＝１．８７ｍｍ、直径Ｄ＝１００μｍ（図４および図５参照）である。
（ｃ7）〜（ｃ11）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を施した。次に、本発明例Ｃのｎ電極の配置を変形した変形例Ｃ１を、以下のように作製した。
（本発明例Ｃ１）
図３９および図４０は、上記本発明例Ｃの変形例である本発明例Ｃ１を示す図である。本発明例Ｃ１では、ｎ電極１１をＧａＮ基板の６つの角部、すなわち６つのコーナーに配置した点に特徴がある。また、半導体チップの実装において半導体チップを取り囲むようにリードフレームに反射カップ３７を配置している。
上記本発明例Ｃ１の製造では、本発明例Ａと対応する工程において同じ処理を施した。ただしボンディングワイヤには６本のＡｕ線を用い、それぞれの断面の直径は２５μｍとした。６つのコーナーに位置する各ｎ電極の形状は３６μｍ□である。
次に比較例Ｄについて説明する。比較例Ｄの構造は、図３３に示す構造と同じである。ただし、図３３の比較例ＢにおけるＬ1が３００μｍ（０．３ｍｍ）であったのに比して、比較例ＤのＬ1は３ｍｍと１０倍としている。また、ｎ電極を形成するｎ型ＧａＮ層の部分の寸法Ｌ4は、図３３の比較例Ｂと同じ１５０μｍである。比較例Ｄの製造方法は次のとおりである。
（比較例Ｄ）
（ｄ1）ｃ面から０．２°ずらしたサファイアの大サイズの絶縁オフ基板を使用した。サファイア基板の厚みは４００μｍとした。
（ｄ2）〜（ｄ4）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を施した。
（ｄ5）比較例Ｄの場合、サファイア基板が絶縁体であるため、ｎ電極はｐ電極と同じ成長膜側に設ける必要がある。そこで、このウエハをさらにフォトリソグラフィ技術とＲＩＥにより、Ｍｇドープのｐ型層側からＳｉドープのｎ型層までＣｌ系ガスでエッチングすることにより、ｎ電極を設けるためのｎ型ＧａＮ層を露出させ、素子分離を行なった。素子のサイズは、上記したように３ｍｍ□と大型サイズとした。ｎ電極を配置するために露出させたｎ型ＧａＮ層の部分の広さは１つの素子当り１５０μｍ□とした。
（ｄ6）露出させたｎ型ＧａＮ層上には、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直径１００μｍのｎ型電極をつけた。厚み、熱処理、接触抵抗は本発明例Ａと同じである。
（ｄ7）ｐ電極は、素子領域３．１ｍｍ□から素子分離溝とｎ電極とを配置するためのｎ型ＧａＮ層の露出部１５０μｍ□を除いた、ｐ型ＧａＮ層に設けた。厚み、熱処理、接触抵抗は本発明例Ａと同じとした。
（ｄ8）〜（ｄ11）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
次に、もう一つの比較例Ｅについて説明する。比較例Ｅは、図４１に示すようにサファイア基板を用いて、ｐ電極１１２およびｎ電極１１１をともにダウン実装側に設ける点では比較例ＢおよびＤと同じである。しかし、図４２の平面図から明らかなように、ｐ電極１１２を櫛形状にして、ｎ電極１１１を櫛の歯の間に配置し、ｐ電極１１２とｎ電極１１１との間に絶縁体を配置している点で異なっている。これは、ｐ電極とｎ電極とを流れる電流を均等化して電流密度が極端に高くなる箇所を生じないようにするためである。この比較例Ｅの製造方法は次のとおりである。
（比較例Ｅ）
比較例Ｄと同様の作製方法で、ｎ電極１１１は０．５ｍｍおきに５本、０．１ｍｍ幅の櫛形電極を設けた（図４１および図４２参照）。ｎ電極１１１とｐ電極１１２との間を０．１ｍｍ隔離しながら、ｎ型ＧａＮ層１０２の残りの裏面部分にｐ電極を設けた。さらに各々の電極が電気的ショートしないように、ｎ電極とｐ電極との間の隙間には表面保護のための絶縁体１１９を設けた。さらにショートしないようにリードフレームのマウント部１２１ａの各々の電極位置に対応する部分に導電性接着剤１１４を設け、チップとリードフレームの横および縦方向、さらに回転方向のずれを制御しながらチップをリードフレームに搭載した。
（実験およびその結果）
本発明例Ｃと比較例Ｄとを積分球内に搭載した後所定の電流を印加し、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。２０ｍＡの電流印加において、本発明例Ｃの出力は８ｍＷであり、一方比較例Ｄでは７．２ｍＷであった。一方、２Ａ（２０００ｍＡ）の電流を印加したとき、本発明例Ｃでは１００倍の出力の８００ｍＷが得られた。しかし、比較例Ｄでは破損していた。
そこで比較例Ｄを樹脂封止をしない状態で、電流を印加しながらサーモビュアで素子の温度を測定した結果、ｎ電極からＭＱＷ発光部へｎ型ＧａＮ層中を層に平行な方向に集中して電流が流れる部位が異常発熱し、破損したことがわかった。
そこで、さらに比較例Ｄに対してｎ型電極からＭＱＷ発光部へｎ型ＧａＮ層中を層に平行な方向に流れる電流が分散する構造のものを作製した。これが上記の比較例Ｅである。比較例Ｅでは、印加電流２０ｍＡで７．２ｍＷ、２Ａで７２０ｍＷと、本発明例Ｃの０．９倍の出力を得ることができた。
このように、本発明例Ｃに近い性能を得ようとすれば、本発明例Ｃと比べて非常に複雑な構造およびプロセスが必要となるため製造コストは非常に大きなものとなる。
次に、上記の本発明例Ｃ、比較例ＤおよびＥについて静電耐圧の試験を行なった。試験は、上記のように、発光装置と、静電気がチャージされたコンデンサとを対向させて両者間に放電を生じさせた。このとき、比較例ＤおよびＥではおよそ１００Ｖの静電圧で破壊された。一方、本発明例Ｃではおよそ８０００Ｖまで破壊することがなかった。すなわち、本発明例においては８０倍程度の非常に高い静電耐圧を得ることができた。
本発明例Ｃ１では、開口率は５０％を大きく上回りほとんど１００％である。また、ＧａＮ基板のコーナーに位置することにより、中央に位置する場合に比較して光取り出しの障害になることは飛躍的に低減される。図３９に示す場合、平面的に見てｎ電極は活性層の外に位置するのでｎ電極が光取り出しに影響を及ぼすことはまったく無くなる。この結果、本発明例Ｃ１では本発明例Ｃよりさらに高い出力を得ることが可能である。
本発明の実施例３では、光放出面における開口率およびＧａＮ基板の電気抵抗の光出力に及ぼす影響を測定した。開口率の調整は、基板面積またはｐ電極サイズとｎ電極サイズとを変えることにより行なった。試験体は、図１に示す構造のＬＥＤを用いたが、一部の試験については、図４３に示すように、蛍光材２６を配置して白色ＬＥＤとした試験体についても試験した。試験体は、本発明例Ｆと、ＧａＮ基板の比抵抗が本発明の範囲に入らない比較例ＧおよびＨの３体である。この後で説明する試験体Ｆ、Ｇ、Ｈの各々について図１に示す蛍光材を含まずエポキシ系樹脂で封止したものと、図４３に示す蛍光材を搭載した白色ＬＥＤとを作製した。開口率は、｛（ｐ電極面積−ｎ電極面積）／ｐ電極面積｝×１００（％）とした。
本発明例ＦのＬＰ０＝ＬＮ０＝５．０５ｍｍ、Ｄ＝１００μｍであり、開口率はほぼ１００％である。また、比較例ＧのＬＰ０＝ＬＮ０＝５．０５ｍｍ、Ｄ＝１００μｍであり、開口率は９７％である。また、比較例ＨのＬＰ０＝ＬＮ０＝５．０５ｍｍ、Ｄ＝４．３ｍｍであり、開口率は７７％である。上記本発明例Ｆおよび比較例Ｇ、Ｈの製造方法について次に説明する。
（本発明例Ｆ）
（ｆ1）〜（ｆ7）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｆ8）その後に所定の形状になるよう、エッチングによる分割工程を行ない、チップ化したものを発光装置とした。得た発光装置は平面形状が正六角形であり、ＬＰ０＝ＬＮ０＝５．０５ｍｍ、ＬＰ１＝５ｍｍ、Ｄ＝１００ｍｍである。
（ｆ9）〜（ｆ11）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｆ12）上記の（ｆ11）とは別に（ｆ9）においてリードフレームのマウントに搭載したものの上のｎ電極側に蛍光材を搭載した後にエポキシ系樹脂により樹脂封止を行なって、白色に発光するランプをも作製した。これには４５０ｎｍの光出力１ワット当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用した。
（比較例Ｇ）
（ｇ1）ｃ面から０．５°ずらしたｎ型ＧａＮのオフ基板を使用した。比抵抗０．６Ω・ｃｍと本発明の範囲０．５Ω・ｃｍ以下より高いものを選んだ。このＧ
ａＮ基板の板状結晶反転領域５１に囲まれた単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であり、また厚みは４００μｍとした。
（ｇ2）〜（ｇ7）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｇ8）その後に、所定の形状になるようエッチングによる分割工程を行ない、チップ化したものを発光装置とした。得た発光装置は平面形状が正六角形であり、ＬＰ０＝ＬＮ０＝０．８ｍｍ、ＬＰ１＝０．７５ｍｍ、Ｄ＝１００μｍである。
（ｇ9）〜（ｇ12）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（比較例Ｈ）
（ｈ1）ｃ面から０．５°ずらしたｎ型ＧａＮのオフ基板を使用した。比抵抗０．６Ω・ｃｍと本発明の範囲０．５Ω・ｃｍ以下より高いものを選んだ。このＧａＮ基板の板状結晶反転領域５１に囲まれた単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であり、また厚みは４００μｍとした。
（ｈ2）〜（ｈ7）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｈ8）その後に所定の形状になるよう、エッチングによる分割工程を行ない、チップ化したものを発光装置とした。得た発光装置は平面形状が正六角形であり、ＬＰ０＝ＬＮ０＝５．０５ｍｍ、ＬＰ１＝５ｍｍ、Ｄ＝４．３ｍｍである。
（ｈ9）〜（ｈ12）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（実験およびその結果）
（１）本発明例Ｆおよび比較例Ｇ、Ｈについて、ｎ電極からＭＱＷ層へ電流が比較的均一に広がる範囲の電流分布をシミュレーションで算出した。このシミュレーション結果を、本発明例Ｆおよび比較例Ｇ、Ｈの素子設計に反映している。図４４に、電流の広がりのイメージ図を示す。図４５は、ＭＱＷの発光層４における中心からの径方向距離をｒとして、距離ｒにおける電流密度比を示す図である。電流密度はｎ電極中心の値を１とする。（ｉ）本発明例Ｆの結果：ｎ電極直下は最も電流密度が大きく、ｎ電極から離れるにつれ電流密度は小さくなった。またｎ電極直下の１／３以上の電流密度が得られる範囲がｎ電極直下を中心に直径１２ｍｍとなった。この結果を基に、発光装置の大きさはそれに内包されるサイズとした。ＧａＮ基板の第２の主表面である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８．７８ｍｍ置きにチップの中心に直径１００μｍのｎ型電極をつけた。この場合、ＧａＮ基板のＮ面上でｎ型電極のない部分、つまり開口率は素子当りほぼ１００％である。厚み、熱処理、接触抵抗は本発明例Ａと同じである。（ｉｉ）比較例Ｇの結果：ｎ電極直下の１／３以上の電流密度が得られる範囲がｎ電極直下を中心に直径１．４ｍｍとなった。そこで本発明例Ｅとｎ電極の大きさとを合わせて直径１００μｍとし、チップサイズは直径１．４ｍｍに内包される一辺の長さＬＰ１＝０．７５ｍｍであるである正六角形とした。そこでＧａＮ基板の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１．４２ｍｍ置きにチップの中心に直径１００μｍのｎ型電極をつけた。この場合、開口率は素子当りほぼ９９％である。厚み、熱処理、接触抵抗は本発明例Ａ〜Ｅと同じである。（ｉｉｉ）比較例Ｈでは、本発明例Ｅとチップの大きさを合わせて本発明例Ｅのチップサイズと同様のチップサイズとした。ＧａＮ基板の電気抵抗は比較例Ｇと同じであり、電流の広がりが直径１．４ｍｍとなるので、比較例Ｈの全体に均一に電流を流そうとすると（ｎ型電極直下の１／３以上）、ｎ電極は直径４．３ｍｍ必要である。そこで、ＧａＮ基板の第２の主表面（光放出面）には、エッチングによる分割工程でのエッチング代を考慮し、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８．７８ｍｍおきに直径４．３ｍｍのｎ電極をつけた。この場合、開口率は素子当りほぼ７７％となる。
（２）本発明例Ｆと比較例Ｇ、Ｈとを、蛍光材を搭載しないもの同士を、積分球内に搭載した後、所定の電流を印加し、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。結果を図４６および図４７に示す。
２０ｍＡの電流印加では、本発明例Ｆと比較例Ｇ、Ｈとは、電極を配置していない部分の面積率と整合するように、それぞれ８ｍＷ、８ｍＷ、６．２ｍＷの出力となった。本発明例Ｆと比較例Ｇで最も高光出力が得られた。そこでさらに５００倍の１０Ａを印加した場合、本発明例Ｆおよび比較例Ｈとは、各々電極を配置しない部分の面積率に応じて４Ｗおよび３．１Ｗの出力が得られた。
比較例Ｇでは、発光部の電流密度が１１０Ａ／ｃｍ2のときまでは印加電流の増加に比例して出力が増加した。しかし、その後熱発生による温度上昇とともに出力が飽和し、電流１０Ａの印加により発光装置が壊れていた。
また、上記の３種の試験体の輝度を測定した結果を図４８および図４９に示す。図４８は、蛍光材を配置して白色化したＬＥＤの印加電流と得られた輝度との関係を示す図であり、また図４９は同様に電流密度と輝度との関係を示す図である。本発明例Ｆと比較例Ｈは同じ蛍光材を使用しても、各々電極を配置しない部分の面積率に応じて得られる輝度が変わるので、１０Ａの印加電流で７２０ｌｍ／チップ、２３４ｌｍ／チップとなった。比較例Ｇは電流を１０Ａ印加すると破損した。図４８および図４９によれば、高電流で高い輝度が得られたのは本発明例Ｆだけであった。
なお、本実施例において電流印加を最大１０Ａとしたのは、それ以上電流を増やすとｎ電極でのジュール発熱密度が大きくなり過ぎて発熱が大きくなる可能性があるからである。
ｎ電極を大きくするか、または接触抵抗を充分下げれば、最大電流が電流密度１１０Ａ／ｃｍ2に対する７０Ａまで同じ効果を得ることができる。
（本発明例Ｆ-２およびＦ-３）
そこで、本発明例Ｆと同じ処理を施し、本発明例Ｆ-２ではｎ電極の直径Ｄを１ｍｍ（面積０.７８５ｍｍ2）とし、ＧａＮ基板の中央に配置した。また、本発明例Ｆ-３ではｎ電極を４５０μｍ□とし、ＧａＮ基板の６つのコーナーに配置した（図３９および図４０参照）。図３９および図４０に示したように、６つのコーナーに位置するｎ電極は、それぞれボンディングワイヤによってリードフレームと電気的に接続されている。ボンディングワイヤにはＡｕ線を用い、その断面の直径は３００μｍである。この場合の開口率はいずれもほぼ１００％である。また、本発明例Ｃ1と同様に、カップ状の反射体である反射カップ３７を配置した。
本発明例Ｆと同様に蛍光材を搭載しないものを積分球に装入した後、所定の電流を印加して発光させた。その光を集光するディテクタから出力される光出力値を計測したところ、２０ｍＡの電流印加では８ｍＷ、印加電流を前記の５００倍の１０Ａとした場合では４Ｗ、さらに７０Ａを印加した場合では２８Ｗの出力を得ることができた。
また、蛍光材を配置して白色光化したＬＥＤの場合、５０４０ｌｍ／チップの輝度を得ることができた。
もちろんサイズが小さく、印加電流の比較的小さい発光装置を多数個並べて同様の出力を得ることが可能であるが、素子配置の位置精度のためや電気的ショートを回避するため素子間に一定距離が必要となり、全体の大きさが極端に大きくなったり、また１個１個の素子に導通を施したりすると、極端にコストが高くなったりして実用的ではない。本発明によればそうした問題を避け従来と全く同じ製造プロセス数を用いて、ほぼ同じコストでまた大きさも必要最小限で高発光出力を得ることができる。
また発光波長や層構造が変わっても、または基板の特性が同等であれば、ＧａＮ基板の代わりにＡｌxＧａ1-xＮ基板（ただしｘは０より大きく１以下）を用いても同様の効果があることは言うまでもない。
図３９および図４０に示すように、ＧａＮ基板のコーナーに位置するｎ電極とリードフレームとを半径１５０μｍの６本のＡｕ線で電気的に接続することにより、電極やワイヤが光取り出しの障害になることがなくなるので、さらに光出力を高めることが可能である。
本発明の実施例４では、ＧａＮ基板厚みの光出力に及ぼす影響について説明する。図１に示すＬＥＤと同じ構造を有する本発明例Ｉ、Ｊ、Ｋの３体の試験体を用いて、ＧａＮ基板の光吸収を測定した。試験体の作製方法について説明する。
（本発明例Ｉ）
（ｉ1）ｃ面から０．５°ずらしたｎ型ＧａＮのオフ基板を使用した。このＧａＮ基板の比抵抗は０．０１Ω・ｃｍであり、板状結晶反転領域５１に囲まれた単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であった。このＧａＮ基板は、厚み１００μｍとした。また、当該ＧａＮ基板では、ＧａＮ基板の厚み方向に並列に分布した、板状結晶反転領域５１（図８参照）が形成されている。
（ｉ2）ＭＯＣＶＤにより、ＧａＮ基板の第１の主表面上に、順に次の層を形成した。すなわち、（ＧａＮバッファ層／Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層との２層構造が３層重ねられたＭＱＷ層／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）の積層構造を形成した。なお、当該積層構造には、図８に示すようにＧａＮ基板の板状結晶反転領域５１が伝播する。
（ｉ3）発光波長は３８０ｎｍであり、低温４．２ＫでのＰＬ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。
（ｉ4）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を施した。
（ｉ5）まず点状のｎ電極からＭＱＷ層へ電流が比較的均一に広がる範囲をシミュレーションで算出した。その結果、ｎ電極直下が最も電流密度が大きくｎ電極から離れるにつれ電流密度が小さくなった。またｎ電極直下の１／３以上の電流密度が得られる範囲がｎ電極直下を中心に直径３ｍｍとなったので、発光装置の形状はそれに内包されるように、一辺の長さＬＰ０＝ＬＮ０＝１．５５ｍｍである正六角形とした。ＧａＮ基板の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２．８ｍｍ置きに直径１００μｍのｎ型電極をつけた。この場合、ＧａＮ基板のＧａ面上でｎ型電極のない部分、つまり開口率は素子当りほぼ１００％である。厚み、熱処理、接触抵抗は本発明例Ａと同じである。
（ｉ6）〜（ｉ7）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｉ8）その後に所定の形状になるよう、エッチングによる分割工程を行ない、チップ化したものを発光装置とした。得た発光装置の平面形状は、一辺の長さＬＰ０＝ＬＮ０＝１．６ｍｍである正六角形である。
（ｉ9）〜（ｉ11）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（本発明例Ｊ）
（ｊ1）ｃ面から０．５°ずらしたＡｌxＧａ1-xＮのオフ基板を使用した。比抵抗は０．０１Ω・ｃｍであり、板状結晶反転領域５１に囲まれた単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であった。ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ基板の厚みは１００μｍとした。Ａｌの原子比率ｘ＝０．２、０．５、１と３種類のものを用いた。また、当該基板では、ＧａＮ基板の厚み方向に並列に分布した、板状結晶反転領域５１（図８参照）が形成されている。
（ｊ2）ＭＯＣＶＤにより、ＡｌxＧａ1-xＮ基板の第１の主表面上に、次の積層構造を形成した。（クラッド層のＳｉドープｎ型クラッドＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ／ＧａＮとＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎとの２層構造を３層重ねたＭＱＷ層／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）を順に形成する。なお、当該積層構造には、図８に示すようにＧａＮ基板の板状結晶反転領域５１が伝播する。
（ｊ3）〜（ｊ4）本発明例Ｉにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｊ5）Ａｌ1-xＧａxＮ基板の第２の主表面には、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２．８ｍｍおきに直径１００μｍのｎ電極をつけた。ｎ電極は、Ａｌ1-xＧａxＮ基板の第２の主表面に接して下から順に（Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｌ層／１００ｎｍ／Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｕ層２００ｎｍ）の積層構造を形成することにより構成した。これを不活性雰囲気中で加熱処理することにより、接触抵抗を１Ｅ−４Ω・ｃｍ2以下とした。
（ｊ6）〜（ｊ11）本発明例Ｉにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（比較例Ｋ）
（ｋ1）ｃ面から０．５°ずらしたｎ型ＧａＮのオフ基板を使用した。このＧａＮ基板の比抵抗は０．０１Ω・ｃｍであり、板状結晶反転領域５１に囲まれた単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であった。このＧａＮ基板は、厚み１ｍｍ（１０００μｍ）とした。また、当該ＧａＮ基板では、ＧａＮ基板の厚み方向に並列に分布した、板状結晶反転領域５１（図８参照）が形成されている。
（ｋ2）〜（ｋ4）本発明例Ｉにおいて対応する処理と同じ処理を施した。
（ｋ5）発光素子（チップ）のサイズは本発明例Ｇと同じサイズとした。ＧａＮ基板の第２の主表面には、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２．８ｍｍおきに直径１００μｍのｎ型電極をつけた。この場合ＧａＮ基板の第２の主表面（光放出面）でｎ電極のない部分の比率、つまり、開口率は素子当りほぼ１００％である。厚み、熱処理、接触抵抗は本発明例Ｉと同じとした。
（ｋ6）〜（ｋ11）発明例Ｉにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（実験およびその結果）
まず、基板厚みの違う本発明例Ｉ、Ｊおよび比較例Ｋの基板１を用意し、波長３８０ｎｍの入射光に対する透過率を測定した。図５０および図５１に光透過率測定試験の概要を示す。本発明例ＩおよびＪの厚みが１００μｍであるのに比して比較例Ｋの厚みが１ｍｍ（１０００μｍ）と厚い。試験の結果を図５２に整理して示す。
図５２によれば、本発明例Ｉ、Ｊおよび比較例Ｋについて、透過率は各々７０％、９０％および１０％であった。本発明例Ｊでは、Ａｌの原子数比ｘ＝０．２、０．５および１と３種類の基板を作製したが、いずれの透過率も９０％であった。
そこで、蛍光材を搭載して白色ＬＥＤにした本発明例Ｉ、Ｊ、および比較例Ｋとを、積分球内に搭載した後所定の電流を印加し、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。電流２０ｍＡを印加したところ、本発明例Ｉ、Ｊ、および比較例Ｋとで、４．２ｍＷ、５．４ｍＷ（上記３種類すべて）および０．６ｍＷの出力が得られた。この差は各々の基板の透過率の差によるものであるが、ＧａＮ基板の場合波長４００ｎｍより短波長で極端にその光の透過率が小さくなるため、その場合、本発明のように基板をＡｌxＧａ1-xＮとすることで高い光の取出しを得ることができる。
また、ＧａＮ基板を薄くすることでも高い光の取出しを得ることができる。厚みは薄すぎてもｎ電極からＭＱＷへの電流の広がり範囲が小さくなりすぎ、厚すぎると前述のように取出し効率が悪くなるため、発光波長にもよるが、その厚みは５０μｍ〜５００μｍが望ましい。また本発明例のようにＧａＮ基板の厚みが１００μｍ程度の薄いものを使用することにより、ＧａＮ基板の製造コストを小さくすることができ、より低コストの発光装置を製造することが可能となる。発光波長によらず、基板厚みの低減により低コスト化できることは言うまでもない。
本発明の実施例５では、基板上に形成されるｎ型ＧａＮ層の厚みの製造歩留りについて説明する。用いた試験体は、ＧａＮ基板を用いる本発明例Ａと同じ構造の本発明例Ｌと、サファイア基板を用いる比較例Ｂと同様の構造の比較例Ｍ、Ｎの３体である。
（本発明例Ｌ）
（ｌ1）本発明例Ａにおいて対応する処理と同じ処理を行なう。
（ｌ2）ＭＯＣＶＤにより、次の積層構造を形成する(図２参照）。（ＧａＮ基板／ＧａＮバッファ層／Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層２／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層の２層構造を３層重ねたＭＱＷ層／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）を形成する。図２を参照して、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層２の厚みｔは１００ｎｍとした。
（ｌ3）〜（ｌ11）本発明例Ａにおいて対応する処理と同様の処理を行なった。このとき素子分離にエッチング溝２５を形成すると、エッチング溝底部２５ａは図５３に示すように完全には平坦にはならず多少の凹凸のある形状となる。本発明例Ｌの場合は、上記のように中央部がＧａＮ基板やバッファ層に達してもこの部分に電極などを設けることがないので、この部分における深さや底部の平坦度が多少変動しても製造歩留り等に及ぼす影響は小さい。
（比較例Ｍ）
（ｍ1）比較例Ｂにおいて対応する処理と同様の処理を行なった。
（ｍ2）ＭＯＣＶＤにより、サファイア基板上に、次の積層構造を形成した（図３４参照）。（サファイア基板／ＧａＮバッファ層／Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層との２層構造を３層重ねたＭＱＷ層／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）を形成する。図３４を参照して、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１０２の厚みは３μｍとした。
（ｍ3）〜（ｍ11）比較例Ｂにおける対応する処理と同じ処理を行なった。このとき素子分離のエッチング溝１２５を形成すると、エッチング溝底部１２５ａは、図５４に示すように完全には平坦にはならず多少の凹凸のある形状となる。しかし比較例Ｍの場合は、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１０２の厚みは３μｍと厚いので、上記のように中央部がバッファ層やサファイア基板に達することがない。この結果、この部分における深さや底部の平坦度が多少変動しても製造歩留り等に及ぼす影響は小さい。
（比較例Ｎ）
（ｎ1）比較例Ｂにおける対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｎ2）ＭＯＣＶＤにより、サファイア基板面上に、次の積層構造を形成した（図３４参照）。（ＧａＮバッファ層／Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層との２層構造を３層重ねたＭＱＷ層／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層を形成した。図３４を参照して、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１０２の厚みは１００ｎｍとした。
（ｎ3）〜（ｎ4）比較例Ｂにおける対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｎ5）比較例Ｎの場合、サファイア基板の上にサファイアとは格子定数の異なるＧａＮ系多層膜を成長させるため、ｎ型ＧａＮ層の厚みが１００ｎｍと薄過ぎると良質の多層膜を得ることができず、発光出力は極端に小さくなる。
また、比較例Ｎの場合、サファイア基板が絶縁体であるためｎ電極はｐ電極と同じ成長膜側に設ける必要がある。そこでこのウエハをさらに、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥにより、Ｍｇドープｐ型層側からＳｉドープｎ型ＧａＮ層までＣｌ系ガスでエッチングすることにより、ｎ型電極を設けるためにｎ型ＧａＮ層を露出させようとした。しかし、図５５に示すように、本比較例ＮではＳｉドープｎ型ＧａＮ層の厚みが１００ｎｍ（０．１μｍ）と薄いために、ウエハ内に均一にｎ型ＧａＮ層を露出させることができない。このため、場所によって露出面がｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層だったり、ＧａＮバッファ層だったりした。熱リン酸などを用いてウエットエッチングを試みたが、どのようなエッチャントでも同様の結果だった。
（実験結果）
実施例１と同じ要領で光出力を測定した結果、本発明例Ｌでは印加電流２０ｍＡで８ｍＷの出力を得た。一方、同じ印加電流で、比較例Ｍでは７．２ｍＷの出力を得た。また、本発明例Ｌの構造では、ｎ型ＧａＮ層の厚みを３μｍから１００ｎｍと薄くしても同等の出力を得ることができた。またｎ電極を導電性ＧａＮ基板のＮ面に設けることができるため、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層を露出させることは必要ない。
基板上に成長する発光素子の膜厚は、対象とする波長や出力にもよるが、通常せいぜい６μｍ以下であり、その大部分を占めるＳｉドープｎ型ＧａＮ層の厚みを、本発明例では３μｍから１００ｎｍと薄くすることができる。この結果、本発明例によれば、膜成長のコストを飛躍的に小さくすることが可能である。
比較例Ｎの試験体の処理工程（ｎ5）で説明したように、ｎ型ＧａＮ層を１００ｎｍ（０．１μｍ）と薄くすると、ｎ型ＧａＮ層露出の歩留まりが非常に悪く実用的ではない。また、将来の技術進歩により仮に均一な露出が実現したとしても、層の厚みが薄すぎるため、実施例１における比較例Ｂのように、ｎ型ＧａＮ層中を層に平行な方向に流れる電流の電流密度が極端に大きくなり過ぎて発熱が増加し、実用的な光出力は得ることができない（図５５参照）。もちろん蛍光材を用いて白色とした場合や発光波長を変えた場合でも同様の効果が得られるのは言うまでもない。
本発明の実施例６では、ＧａＮ基板の転位密度の光出力に及ぼす影響について説明する。用いた試験体は、本発明例Ａと同じ構造を有し、転位密度が１Ｅ６／ｃｍ2の本発明例Ｏおよび転位密度が１Ｅ９／ｃｍ2の比較例Ｐの２体である。
（本発明例Ｏ）
（ｏ1）ｃ面から０．５°ずらしたｎ型ＧａＮのオフ基板を使用した。このＧａＮ基板の比抵抗は０．０１Ω・ｃｍであり、当該ＧａＮ基板では、ＧａＮ基板の厚み方向に並列に分布した、板状結晶反転領域５１（図８参照）が形成されている。当該板状結晶反転領域５１に囲まれた正六角形状の単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であった。このＧａＮ基板の厚みは４００μｍとした。
（ｏ2）〜（ｏ11）本発明例Ａにおける対応する処理と同じ処理を行なった。
（比較例Ｐ）
（ｐ1）ｃ面から０．５°ずらしたｎ型ＧａＮのオフ基板を使用した。このＧａＮ基板の比抵抗は０．０１Ω・ｃｍであり、当該ＧａＮ基板では、ＧａＮ基板の厚み方向に並列に分布した、板状結晶反転領域５１（図８参照）が形成されている。当該板状結晶反転領域５１に囲まれた正六角形状の単結晶領域の転位密度は５Ｅ８／ｃｍ2であった。このＧａＮ基板の厚みは、本発明例Ｏと同じ４００μｍとした。
（ｐ2）〜（ｐ11）本発明例Ａにおける対応する処理と同じ処理を行なった。
（実験結果）
実施例１と同じように、光出力を測定した結果、本発明例Ｏおよび比較例Ｐにおいて、印加電流２０ｍＡでともに８ｍＷの出力を、また印加電流１００ｍＡでは各々４０ｍＷおよび３０ｍＷの出力を得た。このように本発明例Ｏは比較例Ｐと比べたとき、より高い発光出力を得ることができる。
本発明例Ｏと比較例Ｐとでは、比抵抗や厚み等は同じなので、発熱や放熱は同じである。上記光出力の差が熱の影響でないことを確認するため、ｄｕｔｙ比１％、印加時間１μｓの１００μｓサイクルのパルス電流を印加し比較した。この試験結果は、上述の結果と同じであり、印加電流１００ｍＡにおいて各々４０ｍＷおよび３０ｍＷの出力を得た。
したがって、メカニズムは必ずしも明らかではないが、熱の影響ではなく転位密度の差によって、高電流密度での発光出力の差が得られた。また、発光波長や層構造を変えた場合や、蛍光材を設けた白色とした場合でも同様の効果が得られることを発明者の実験により確認している。
本発明の実施例７では、光出力に及ぼす表面および端面の非鏡面化の影響について説明する。用いた試験体は、本発明例Ｑ、Ｒである。本発明例Ｑは、表面および端面を非鏡面化した図５６に示すＬＥＤであり、本発明例Ｒは、非鏡面化を行なわない図５７に示すＬＥＤである。
（本発明例Ｑ）
（ｑ1）〜（ｑ6）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｑ7）ＧａＮ基板のＮ面および素子端面を非鏡面とするため、本発明例Ｆの製造方法における（ｆ7）に示した工程（保護マスクを形成する工程）を実施することなく、本発明例Ｆの製造方法における（ｆ8）に示した工程を実施する。なお、非鏡面とする方法はＲＩＥなどのドライエッチやウエットエッチなどを用いてもよい。このようなエッチングによる非鏡面化方法のほかに機械的に研磨する方法を用いてもよい。本実施例では、上述のようにエッチャントとしてＫＯＨ水溶液を用いたウエットエッチによる方法を適用した。なお、ＧａＮ基板のＮ面を非鏡面化処理するためだけにウエットエッチを行なう場合、４ｍｏｌ／ｌのＫＯＨ水溶液を、温度を４０℃に保った状態で十分に攪拌したのち、ウエハを３０分間スターラーの中に浸漬するという方法を用いてもよい。このようにしても、ＧａＮ基板のＮ面および素子端面を非鏡面化できる。
（ｑ8）〜（ｑ11）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（比較例Ｒ）
本発明例Ｆと同じものである。
（実験結果）
実施例１と同じように光出力を測定した結果、本発明例Ｑおよび比較例Ｒは印加電流１０Ａで各々４．８Ｗおよび４Ｗの出力を得た。また蛍光材を設けて白色とした場合、印加電流１０Ａにおいて、本発明例Ｑで１１５０ｌｍを、また比較例Ｒで９６０ｌｍの出力を得た。すなわち、本発明例Ｑにおいて、より高発光出力を得ることができた。もちろん発光波長を変えた場合でも同様の効果があることは言うまでもない。これは、基板およびｎ型ＧａＮ層の表面および端面が鏡面状態では、図５７に示すように、屈折率の高いＧａＮの表面で全反射が生じ易く、内部から外側に光が抜けにくいからである。これに対して、図５７に示すように非鏡面化すると、外部への光放出効率を高めることができる。
なお、非鏡面化にＫＯＨ水溶液を使用する場合、濃度が０．１〜８ｍｏｌ／ｌ、温度が２０〜８０℃の範囲で行なうと同様の効果が得られることが発明者の実験によりわかっている。
本発明の実施例８では、光出力に及ぼすｐ型電極における反射率の影響について説明する。用いた試験体は、本発明例Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗの５体である。
（本発明例Ｓ）
（ｓ1）〜（ｓ5）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｓ6）ｐ電極は、次の方法で作製される。ｐ型ＧａＮ層に接して下層から順に４ｎｍ厚みのＮｉ層、および４ｎｍ厚みのＡｕ層を形成する。次いで、不活性雰囲気中で加熱処理する。この後に、上記のＡｕ層の上に１００ｎｍ厚みのＡｇ層を形成する。上記方法で作製されたｐ電極の接触抵抗は５Ｅ−４Ω・ｃｍ2であった。
また上記ｐ電極のうち、ガラス板の上に接して下層から順に形成した（４ｎｍ厚みのＮｉ層／４ｎｍ厚みのＡｕ層）に、同じ熱処理を施した後に透過率を測定した。その結果、Ｎｉ層側からの４５０ｎｍの入射光に対する透過率は７０％であった。さらに、１００ｎｍ厚みのＡｇ層をガラス板につけて反射率を測定した。この結果、４５０ｎｍの入射光に対して反射率８８％が得られた。そこで（４ｎｍ厚みのＮｉ層／４ｎｍ厚みのＡｕ層／１００ｎｍのＡｇ層）をＮｉ層を下層にしてガラス板に形成して、同じ熱処理をした後に反射率を測定した。その結果、４５０ｎｍの入射光に対して４４％の反射率が得られた。この反射率は、波長４５０ｎｍの入射光が、（４ｎｍ厚みのＮｉ層／４ｎｍ厚みのＡｕ電極層）を７０％の透過率で透過した後、Ａｇ層で８８％の反射率で反射し、再び（４ｎｍ厚みのＮｉ層と４ｎｍ厚みのＡｕ電極層）を７０％の透過率で透過したとする反射率に一致する。
（ｓ7）〜（ｓ11）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（本発明例Ｔ）
（ｔ1）〜（ｔ5）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｔ6）ｐ電極は次の方法で作製する。ｐ型ＧａＮ層の上に下から順に、４ｎｍ厚みのＮｉ層、および４ｎｍ厚みのＡｕ層を形成する。この後、不活性雰囲気中で熱処理する。次いで、上記のＡｕ層の上に、１００ｎｍ厚みのＡｌ層および１００ｎｍ厚みのＡｕ層を形成する。上記の方法で作製されたｐ電極の接触抵抗は５Ｅ−４Ω・ｃｍ2であった。
またこの電極のうち、（厚み４ｎｍのＮｉ層／厚み４ｎｍのＡｕ層）の積層膜をガラス板につけて同じ熱処理をした後に透過率を測定した結果、Ｎｉ側からの４５０ｎｍの入射光に対して７０％であった。さらに、１００ｎｍ厚のＡｌ層をガラス板につけて反射率を測定した結果、４５０ｎｍの入射光に対して８４％であった。また、下から順に（４ｎｍ厚のＮｉ層／４ｎｍ厚のＡｕ層／１００ｎｍ厚のＡｌ層）の積層膜をガラス板に形成して、同じ熱処理をした後に反射率を測定した。この結果、４５０ｎｍの入射光に対して４２％の反射率が得られた。この反射率は、波長４５０ｎｍの入射光が、（４ｎｍ厚のＮｉ層／４ｎｍ厚のＡｕ電極層）を７０％の透過率で透過した後、Ａｌ層で４２％の反射率で反射し、再び（４ｎｍ厚のＮｉ層／４ｎｍ厚のＡｕ電極層）を７０％の透過率で透過したときに算出される反射率と一致する。
（ｔ7）〜（ｔ11）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（本発明例Ｕ）
（ｕ1）〜（ｕ5）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｕ6）ｐ電極として、ｐ型ＧａＮ層に、ｐ型ＧａＮ層に対してオーミック性の電極で反射率も高いＲｈを厚み１００ｎｍで全面につけた。接触抵抗は５ｅ−４Ω・ｃｍ2である。またこの電極のＲｈをガラス板につけて透過率を測定した結果、４５０ｎｍの入射光に対して６０％であった。
（ｕ7）〜（ｕ11）本発明例Ｆにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（本発明例Ｖ）
（ｖ1）〜（ｖ7）本発明例Ｓにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（ｖ8）本発明例Ｑの製造方法と同様に、保護マスクを形成することなくエッチングによる分割工程を行なう。このとき、ｎ電極が形成された基板の第２の主表面が同時にエッチングにより非鏡面処理される。
（ｖ9）〜（ｖ11）本発明例Ｓにおいて対応する処理と同じ処理を行なった。
（本発明例Ｗ）
本発明例Ｗは本発明例Ｆと同じものである。
（実験結果）
実施例１と同じように光出力を測定した結果、本発明例Ｓ、Ｔ、Ｕ、ＶおよびＷは、印加電流１０Ａで、各々４．８Ｗ、４．８Ｗ、５．２Ｗ、５．８Ｗおよび４Ｗの出力を得た。本発明例Ｓ、Ｔの実装側での反射の模式図を図５８に、本発明例Ｕの実装側での反射の模式図を図５９に、また本発明例Ｗの実装側での反射の模式図を図６０に示す。本発明例Ｓ、Ｔではｐ電極１２と導電性接着剤１４との間に高反射層３５を配置しているのに対して、本発明例Ｕではｐ電極１２そのものを高反射率材料とし、本発明例Ｖではさらに非鏡面化されている。また、本発明例Ｗでは実装側における反射についてはとくに配慮していない。
本発明例Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖにおいて蛍光材を設けて白色ＬＥＤとした場合、印加電流１０Ａで、各々８６４ｌｍ、８６４ｌｍ、９３６ｌｍおよび１０４４ｌｍの出力を得た。これらの結果によれば、ｐ電極を高反射率材料で形成したり、またｐ電極と導電性接着剤との間に高反射率材を配置することにより、光の有効活用をはかり、光出力を向上させることができる。すなわち、電極層にＡｇやＡｌやＲｈの反射膜をｐ電極そのもの、またはｐ電極と導電性接着剤との間に組み込むことにより、発光出力をさらに向上することができた。さらに、本発明例Ｖのように、ＧａＮ基板のＮ面や端面を非鏡面とすることで、さらなる向上が可能となった。
発光波長を変えた場合、Ａｇ層やＡｌ層での反射率やＡｕおよびＮｉ層での吸収率が変わるので効果の程度は一概には言えないが、いずれの波長でも効果があることは言うまでもない。またＲｈの代わりに同等以上の仕事関数を持ち、同等以上の反射率のある元素を用いて同等以上の効果を得ることも可能である。
本発明の実施例９では、ＧａＮ基板の酸素濃度と比抵抗および光の透過率との関係を把握した。その関係に基づいてｐダウン実装、すなわちＧａＮ基板を光放出面とする発光素子において、所定の光放出面積の場合に最適なＧａＮ基板厚みと酸素濃度との関係を樹立した点に特徴がある。上述のようにｐダウン実装では光放出面がＧａＮ基板となるので、つぎに示すように、比抵抗と光透過率とに大きな影響を有する酸素濃度はとくに重要である。
図６１は、ＧａＮ基板の比抵抗に及ぼす酸素濃度の影響を示す図である。図６１より、比抵抗０.５Ωｃｍ以下は、酸素濃度１Ｅ１７個／ｃｍ3以上とすることにより実現することができる。また、図６２は、ＧａＮ基板４００μｍのときの波長４５０ｎｍの光の透過率に及ぼす酸素濃度の影響を示す図である。同図より酸素濃度が２Ｅ１９個／ｃｍ3を超えると波長４５０ｎｍの光の透過率が急激に低下することが分かる。図６１と図６２とから、酸素濃度の増大は、ＧａＮ基板の比抵抗を減少させ、発光面を拡大するのに有効であるが光の透過率を低下させることが分かる。したがって、ｐダウン実装される発光素子に用いられるＧａＮ基板としては酸素濃度、ＧａＮ基板の厚さ、発光の平面サイズをどのように設定するかが非常に重要となる。
図６３は本発明例Ａに対して厚みおよび酸素濃度を変化させたＧａＮ基板からランプを作製したとき、そのランプの光出力および電流が均一に流れる平面サイズを測定した結果を示す図である。ランプの光出力についていえば、厚みが厚いほど、また酸素濃度が高いほど光出力は低下する傾向にある。また電流が均一に流れる最大の平面サイズについていえば、厚みが厚いほど、また酸素濃度が高いほど大きくなる傾向にある。
図６３から、たとえば電流が均一に流れる平面サイズが一辺４ｍｍ（一辺５ｍｍ）の正方形とする場合（あるいは一辺２．８ｍｍ（または一辺３．５ｍｍ）の正六角形とする場合）、光出力として本発明例Ａの大きさで２０ｍＡ印加時に８ｍＷ相当以上を得たいとき、厚み２００μｍのＧａＮ基板では酸素濃度を６Ｅ１８個／ｃｍ3以上（一辺５ｍｍ正方形では８Ｅ１８個／ｃｍ3以上）とすれば、本発明例Ａの大きさで２０ｍＡ印加時に光出力８ｍＷ以上を確保した上で、均一な発光を得ることができる。つまり本発明例Ａの大きさ一辺２３６μｍの正六角形における２０ｍＡ印加と電流密度を合わせた場合、一辺４ｍｍ（一辺５ｍｍ）の正方形では３.６Ａ（５.６Ａ）印加に相当し（一辺２．８ｍｍ（一辺３．５ｍｍ）の正六角形では４．５Ａ（７Ａ）印加に相当し）、３.６Ａ（５.６Ａ）印加時に印加電流に比例して光出力１.４Ｗ（２.３Ｗ）以上（チップの形状が正六角形の場合は４．５Ａ（７Ａ）印加時に光出力１．８ｍＷ（２．８ｍＷ）以上）確保した上で、均一な発光を得ることができる。
また、厚み４００μｍのＧａＮ基板では、上記厚み２００μｍの場合と同じ目標性能としたとき、一辺４ｍｍ正方形では３Ｅ１８個／ｃｍ3以上（一辺５ｍｍ正方形の場合、酸素濃度４Ｅ１８個／ｃｍ3以上）とすればよい。ただし、厚み４００μｍでは酸素濃度を２Ｅ１９個／ｃｍ3以下にしないと本発明例Ａの大きさで２０ｍＡ印加時に８ｍＷ相当以上の光出力を得ることができない。
さらに、厚み６００μｍのＧａＮ基板では、一辺４ｍｍ正方形の領域を電流が均一に流れる酸素濃度２.５Ｅ１８個／ｃｍ3以上に比して、本発明例Ａの大きさで２０ｍＡ印加時に光出力８ｍＷ相当以上となる酸素濃度の限界値は２.５Ｅ１８個／ｃｍ3よりわずかに高いだけである。したがって、上記２つの条件を満たす酸素濃度範囲は狭い範囲しかない。一方、一辺３ｍｍ正方形の領域に均一に電流が流れる酸素濃度２Ｅ１８個／ｃｍ3程度以上なので、一辺４ｍｍ正方形に比較して酸素濃度の許容範囲はわずかに広くなる。
また、図６３によれば、ＧａＮ基板の厚みが２００μｍ〜４００μｍの場合、一辺１０ｍｍの正方形に均一に電流を流し、本発明例Ａの大きさで２０ｍＡ印加時に８ｍＷ相当以上の出力を得ることを可能にする酸素濃度範囲は実用上十分広いことが分かる。厚み２００μｍでは酸素濃度２Ｅ１９個／ｃｍ3より低い酸素濃度以上で可能であることが分かる。また厚み４００μｍでは酸素濃度８Ｅ１８／ｃｍ3以上で可能である。
次に具体的な実施例について説明する。実施例では次の試験体を用いた。
（本発明例Ｓ1）：１Ｅ１９個／ｃｍ3の酸素濃度によりｎ型化されている厚み４００μｍのＧａＮ基板を用いた。このＧａＮ基板の比抵抗は０.００７Ωｃｍであり、波長４５０ｎｍの光に対する透過率は７２％である。上記ＧａＮ基板を用いて発光素子に組み上げるに際し、上記以外の部分は本発明例Ａと同じ条件とした。すなわち、ＧａＮ基板の平面サイズは、光放出面が１辺の長さ０．２３６ｍｍの正六角形となるようにとり（実施例１の（ａ1）参照）、（ａ2）ＭＯＣＶＤ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Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層との２層構造が３層重ねられたＭＱＷ／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）の積層構造を有する。
（比較例Ｔ1）：厚み４００μｍであり、酸素濃度５Ｅ１９個／ｃｍ3によりｎ型化されているＧａＮ基板を用いた。このＧａＮ基板の比抵抗は０.００２Ωｃｍであり、波長４５０ｎｍの光に対する透過率は３５％である。上記以外の条件は本発明例Ｓ1と同じである。
（比較例Ｔ2）：厚み４００μｍであり、酸素濃度２Ｅ１６個／ｃｍ3によりｎ型化されているＧａＮ基板を用いた。このＧａＮ基板の比抵抗は１.０Ωｃｍであり、波長４５０ｎｍの光に対する透過率は９０％である。上記以外の条件は本発明例Ｓ1と同じである。
（試験およびその結果）：上記試験体のｐダウン実装の発光素子を組み上げて２０ｍＡの電流を印加したところ、本発明例Ｓ1では８ｍＷの光出力を得ることができた。これに比して比較例Ｔ1では４ｍＷ、また比較例Ｔ2では５ｍＷの光出力しか得ることができなかった。比較例Ｔ1の４ｍＷという光出力は、そのＧａＮ基板の透過率に応じた出力ということができる。比較例Ｔ2について出光面であるＧａＮ基板の第２主面側から発光の状態を観察したところ、面内に発光の強弱が認められた。すなわちｎ電極の周囲において発光強度が極端に強く、ｎ電極から遠ざかるにつれて急激に発光強度は弱くなる。これは、ＧａＮ基板の比抵抗が大きいためにｎ電極を経由する電流が発光素子の面内に十分に広がらなかったからである。このため、発光は電流が集中するｐ電極周囲でのみ生じた。この結果、比較例Ｔ2の発光素子全体の発光出力は、本発明例Ｓ1より劣るものとなった。
本発明の実施例１０は、ＧａＮ基板とｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３との間に、ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層とｎ型ＧａＮバッファ層とを配置した点に特徴がある。通常、基板には反りがあるが、ＧａＮ基板ではとくに反りが大きい。このためＧａＮ基板では、オフ角も図６４に示すように、基板面内で大きく変動する。図６４は、２０ｍｍ×２０ｍｍのＧａＮ基板のｃ面からのオフ角分布例を示している。このＧａＮ基板にエピタキシャル膜を形成して発光素子に個片化して光出力を測定すると、コーナに位置してオフ角が０.０５°レベルと小さい領域Ｒ1、およびオフ角が１.５°レベルと大きい領域Ｒ2に形成された発光装置は、２０ｍＡの印加電流に対して光出力８ｍＷ以上を得ることができない。これは、ＧａＮ基板上に形成されたエピタキシャル膜の結晶性がよくないことに起因している。このため、図６５に示すように、ＧａＮ基板１とＡｌＧａＮクラッド層３との間に、両者の中間の格子定数を有するｎ型ＡｌＧａＮバッファ層３１と、ｎ型ＧａＮバッファ層２とを配置して格子定数の相違を緩和する試みを行った。より具体的には、ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層３１を上記位置に配置した点に特徴がある。
用いた試験体は次のとおりである。
（本発明例Ｓ3）：用いたＧａＮ基板は、図６４に示すように２０ｍｍ×２０ｍｍの面内で、ｃ面からのオフ角度が０.０５°の領域から１.５°の領域へと連続して変化している。このＧａＮ基板の比抵抗は０.０１Ω・ｃｍであり、板状結晶反転領域５１に囲まれた単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であり、厚みは４００μｍである。このようにオフ角度分布があるＧａＮ基板を用いて、実施例１の本発明例Ａの製造工程（ａ1）〜（ａ11）にしたがって、上記２０ｍｍ×２０ｍｍの基板の各位置から発光素子を作製した。このとき図６５に示すように、ＧａＮ基板１とｎ型ＧａＮバッファ層２との間に厚み５０ｎｍのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層を配置した。
（比較例Ｔ4）：ＧａＮ基板は２０ｍｍ×２０ｍｍの面内で、ｃ面からのオフ角度が０.０５°の領域から１.５°の領域へと連続したものを用いた。このＧａＮ基板の比抵抗は０.０１Ω・ｃｍであり、板状結晶反転領域５１に囲まれた単結晶領域の転位密度は１Ｅ６／ｃｍ2であり、厚みは４００μｍである。実施例１の本発明例Ａの製造工程（ａ1）〜（ａ11）にしたがって各位置から複数の発光素子を作製した。比較例Ｔ4では、ＧａＮ基板１に接してｎ型ＧａＮ層を形成し、ＧａＮ基板とｎ型ＧａＮ層との間にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層を配置しなかった。
（試験およびその結果）：発光素子に２０ｍＡの電流を印加したとき、本発明例Ｓ3では２０ｍｍ×２０ｍｍのＧａＮ基板の上記領域Ｒ1，Ｒ2を含む０.０５〜１.５°の領域で、光出力８ｍＷ以上を得ることができた（図６６参照）。しかし比較例Ｔ4では、オフ角度０.１°〜１.０°の領域上に形成された発光素子においてのみ光出力８ｍＷ以上を得ることができた。０.０５°および１.５°のオフ角レベルでは光出力８ｍＷに未達であった。
これは、本発明例Ｓ3では、オフ角度が大きく変動するＧａＮ基板を用いても、上記のようにＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層を配置することにより結晶性に優れたエピタキシャル層を形成できるからである。
本発明の実施例１１は、実施例１０と同じくＧａＮ基板とｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３との間に、ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層とｎ型ＧａＮバッファ層とを配置することで、ＧａＮ基板の単結晶領域に発生する転位束の部分にエピタキシャル膜を形成したときに生じる図６７に示した孔状凹部をなくした点に特徴がある。
ＧａＮ基板の形成の際に、単結晶領域の結晶性を高めるために、転位束が集中した領域と、それに囲まれた単結晶領域を形成するわけであるが、上記単結晶領域にも、ある確率で転位束は存在し得る。上記単結晶領域の転位束は、図６８に示すようにｐ型ＧａＮ層などエピタキシャル膜のｐ型ＧａＮ層６にも継承され、エピタキシャル膜上にコア６１として現れる。したがって、転位束密度とコア密度とはほぼ一致する。このコア６１は、エピタキシャル膜の成膜条件によっては、図６７に示すような孔状凹部となる。この孔状凹部の密度が、ＧａＮ基板を放出面とするｐダウン実装発光装置では、製造歩留まりに劇的に影響する。
（本発明例Ｓ2）：転位束が１μｍ×１μｍ当たり１個分布している直径２インチのＧａＮ基板を用いた。これは転位束密度１Ｅ４個／ｃｍ2の密度に対応する。図６５に示すように、ＧａＮ基板１とｎ型バッファ層２との間に厚み５０ｎｍのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層を配置した。他の条件は本発明例Ｓ1と同じとした。
（試験およびその結果）
エピタキシャル層を生成したのち、微分干渉顕微鏡およびＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）でエピタキシャル層側のウエハ面内を観察した。その結果、図６７に示すような孔状凹部は一つもないことを確認した。上記の直径２インチのＧａＮ基板を外周から縁５ｍｍ程度を除き、すべて発光素子に組み上げた。発光素子を５０個に１個の割合で抜き取り、２０ｍＡの電流を印加し、光出力が８ｍＷ以上得られる歩留まりを調査した。結果は、１００％の歩留まりであった。上記の歩留まりは、より多くの製造を行なえば、孔状凹部以外の製造要因により１００％未満の１００％に近い歩留まりが得られると考えられる。しかし、孔状凹部に焦点を絞って行った上記歩留まり試験結果では、１００％という特異に良好な歩留まりを得ることができた。
本発明の実施例１２は、ＭＱＷ４／ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５／ｐ型ＧａＮ層６の外側に電導性を高めたｐ型ＩｎＧａＮ層を配置して、ｐ電極として反射率の高いＡｇ電極層のみを全面に配置した点に特徴がある。したがって仕事関数等を考慮した他の金属電極を設けていない。この構成によりダウン側底部において高い反射率を有するため、他の金属電極を用いた場合に生じる光の吸収が小さくなり、光放出効率を高めることができる。
試験体は次のとおりである。
（本発明例Ｓ4（図６９参照））：本発明例Ａと同様にＧａＮ基板の第１の主面であるＧａ面上に次の積層構造を有する。／ＭＱＷ４／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層５／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層６／厚み５ｎｍのＭｇドープＩｎＧａＮ層３２上記の積層構造ではＭｇドープｐ型ＧａＮ層６に接して厚み５ｎｍのＭｇドープＩｎＧａＮ層３２を有する点に特徴がある。さらに実施例１の本発明例Ａでは処理工程（ａ6）においてＮｉ/Ａｕ電極層を形成していたが、（ａ6）の処理工程を行わず、代わりに厚みが１００ｎｍのＡｇ電極層３３を形成した。
（比較例Ｔ5）：実施例１の本発明例Ａの構造において、Ｎｉ／Ａｕ電極層に接してさらに厚み１００ｎｍのＡｇ電極層を配置した。
（試験およびその結果）：本発明例Ｓ4では、ｐ型ＧａＮ層６に接してｐ型ＩｎＧａＮ層３２があるためにアクセプタレベルが低くなる。このためキャリア濃度が増加し、それほど仕事関数が大きくないＡｇ反射膜３３をｐ電極としてｐ型ＩｎＧａＮ層３２に接して配置しても、Ａｇ反射膜３３とｐ型ＩｎＧａＮ層３２との接触抵抗はそれほど大きくならない。本発明例Ｓ4の発光素子の駆動電圧と、比較例Ｔ5の発光素子の駆動電圧とを比較したが、差は０.０５Ｖ未満であり、有意な差を認めることはできなかった。
本発明例Ｓ4では、２０ｍＡの電流を印加したとき１１.５ｍＷの光出力を得ることができたのに比して、比較例Ｔ5では９.６ｍＷであった。なお、本発明例Ａは８ｍＷであった。
上記のように本発明例Ｓ4において大きな光出力が得られるのは、発光層からｐ半導体層側に向かう光が、Ｎｉ／Ａｕ電極層がないためにＮｉ／Ａｕ電極層で吸収されることはなく、反射率８８％のＡｇ層に反射されるためである。一方、比較例Ｔ5では、ｐ電極層における光の反射率＝Ｎｉ／Ａｕによる吸収７０％×Ａｇ反射率×再吸収７０％＝４４％と低いものになる。この結果、本発明例Ｓ4では、外部に取り出すことができた光出力が、比較例Ｔ5の１.２倍に達した。
なお、本実施例ではｐ電極にＡｇ膜を用いたが、そのほか反射率が高くｐ型ＩｎＧａＮ層３２との接触抵抗がそれほど高くなければどのような材料を用いてもよく、たとえばＡｌ、Ｒｈを用いることができる。
本発明の実施例１３では、ｐ電極をｐ型ＧａＮ層との接触抵抗が小さいＮｉ／Ａｕ層を離散的に配置し、その間隙を埋めるようにＡｇ膜を被覆して光出力を向上させた点に特徴がある。図７０はｐ電極に着目した断面図である。エピタキシャル層のダウン側底面に、所定のピッチでＮｉ／Ａｕ電極層１２ａが離散的に配置されている。さらにその間を埋め、エピタキシャル層のダウン側底面およびＮｉ／Ａｕ電極層１２ａを被覆するようにＡｇ層３３が配置されている。図７１は、ｐ電極の上側部分を透してｐ電極を見た平面図である。
また、離散的なＮｉ／Ａｕ電極層１２ａの典型的なピッチは３μｍである。ピッチ３μｍは、通常のｐ型ＧａＮ層やｐ型ＡｌＧａＮクラッド層では、その比抵抗から電流が広がる範囲の直径がせいぜい６μｍであることに基づいている。すなわちピッチ３μｍとすることにより、１つの離散電極から隣りの離散電極に電流が届く。電流を電極層にわたって抜けのないように流すためには、ピッチ３μｍ以下とするのがよいが、あまりピッチを小さくすると離散配置のＮｉ／Ａｕ電極層により光の有効取出量が減ることになる。
たとえば離散的Ｎｉ/Ａｕ電極の面積率が２０％のとき、図７０および図７１に示すｐ電極の構造によれば、光の反射率（計算）＝反射率８８％×面積率８０％＋反射率４０％×面積率２０％＝７８％（計算）が得られる。本試算をベースにして実際に上記構造のｐ電極を作製し、光出力を測定した。試験体は次のとおりである。
（本発明例Ｓ5）：実施例１の本発明例Ａと同じ製造工程にしたがって作製したが、ｐ電極の作製工程（ａ6）において、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。次いで、レジストマスクをもちいてパターニングし、離散的に分布したＮｉ／Ａｕ電極を形成した（図７０、７１参照）。次いで、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。このあと、Ｎｉ／Ａｕ電極の間隙を埋め込み、かつＮｉ／Ａｕ電極を覆うように全面にＡｇ層を形成し、反射電極とした。離散的に配置されたＮｉ／Ａｕ層のｐ型ＧａＮ層における占有率は２０％とし、Ａｇの占有率は８０％とした。また、Ｎｉ／Ａｕ電極層１２のピッチは３μｍとした（図７２参照）。
（比較例Ｔ6）：実施例１の本発明例Ａと同じ製造工程にしたがって積層構造をＧａＮ基板上に形成した。ｐ電極は、その作製工程（ａ6）にしたがってｐ型ＧａＮ層に接して全面にＮｉ／Ａｕ層を配置し、熱処理を行った。次いで、本発明例Ａの構成と異なり、さらにＮｉ／Ａｕ層に接してＡｇ層を全面に形成した（図７３参照）。
比較のために本発明例Ａと同じ発光素子について、ダウン側に向かった光の反射挙動を図７４に示す。
（試験およびその結果）：上記のように作製された各発光素子に電流２０ｍＡを印加して光出力を測定した。本発明例Ｓ5では１１.５ｍＷの光出力が得られたが、比較例Ｔ6では９.６ｍＷであった。また、活性層からマウント側（ダウン側）に向かった光のうちｐ電極で反射されて出射面から出射される比率は、本発明例では８６％に達する（図７２参照）。これに対して比較例Ｔ6では６７％であった（図７３）。一方、本発明例Ａにおける上記の比率は４０％であった（図７４）。
本発明例Ｓ5ではダウン側に向かった光は、ｐ電極の８０％を占有するＡｇにより、その８０％分が８８％の反射率で反射され、またｐ電極の２０％を占めるＮｉ／Ａｕ層によりその２０％分が４０％を超える反射率（単純に反射率４０％ではない）で反射される。この結果、本発明例Ｓ5では上記の比率は８６％となる。比較例Ｔ6では、Ｎｉ／Ａｕ層のダウン側に位置するＡｇ層によってさらに反射され、その反射分があるために本発明例Ａよりも大きな比率となる。
なお、比較例Ｔ6は、最も広くは本発明例に属することは言うまでもない。本実施例を説明するため便宜上比較例としているだけである。
上記のＮｉ／Ａｕ電極層は、Ｐｔ電極層またはＰｄ電極層で置き換えてもよい。また、反射電極Ａｇ層は、Ｐｔ層またはＲｈ層で置き換えてもよい。
同様にＮｉ／Ａｕ電極の面積率が１０％のとき２０ｍＡ印加時の光出力は１１.８ｍＷ、Ｎｉ／Ａｕ電極の面積率が４０％のとき２０ｍＡ印加時の光出力は１０.６ｍＷと、その面積率に応じて比較例Ｔ6よりも大きい光出力が得られる。しかし、Ｎｉ／Ａｕ電極の面積率が１０％未満の２％の場合、光出力は比較例Ｔ6と同じ９.６ｍＷしか得られず、Ｎｉ／Ａｕ電極の周りで極端に強い発光むらがあることが本発明者の実験で確認されている。
本発明の実施例１４は、ＧａＮ基板からエピタキシャル層に伝播した並行した複数の板状結晶反転領域を除去し、その板状結晶反転領域の間隙領域である平面形状が四角形である単結晶領域ごとにｐ電極を配置した点に特徴がある。ＧａＮ基板には、ＧａＮ基板の厚み方向に並行に分布してストライプ状にＧａＮ基板の主面に現れ、その結晶反転領域がエピタキシャル層２，３，４，５，６に伝播する。図７５、図７２に示す板状結晶反転領域は主面上で格子状に配置されている。窒化物半導体基板を作製するとき、転位束（＝コア）を集めた領域では周囲の結晶配列に対して反転した結晶配列をとる。このため、板状結晶反転領域と転位束とは、周囲と結晶配列が反転しているという点で同じである。両者の相違は、転位束が転位をひも状または太さのある線状に集め、したがって結晶反転領域がひも状であるのに対して、板状結晶反転領域ではそれが板状である点にある。すなわち、板状結晶反転領域は、転位が、厚みを有する面状領域内に高密度で分布する。
本実施例では、上記エピタキシャル層中の結晶反転領域を完全除去し、またＧａＮ基板の結晶反転領域を第１主面側の所定深さに至るまで除去し、各エピタキシャル層を隔て、隔てられたエピタキシャル層ごとにｐ電極を設けた点に特徴がある（図７７参照）。板状結晶反転領域は、図７５に示すように板状結晶反転領域が主面上で交差する格子状結晶反転領域から形成されていてもよいし、あとで説明するように主面上で一定方向に揃って分布する並行配置でもよい。
（本発明例Ｓ6）：図７５、図７６に示すＧａＮ基板では、エピタキシャル層側の第１の主表面は面方位が（０００１）面つまりｃ面である。この第１の主表面と面対称の関係にある結晶反転領域は、（０００-１）面つまり-ｃ面であり、ｃ軸が反転して成長している。ｃ面では表面はＧａ原子が配列されたＧａ面であり、結晶反転領域ではその表面はＮ原子が配列されたＮ面である。本発明例Ｓ6では、第１の主表面において１００μｍおきに幅３０μｍの結晶反転領域が格子状に配列されたＧａＮ基板を用いた。結晶反転領域は、ＧａＮ基板上に形成されたエピタキシャル膜に伝播する。
上記ＧａＮ基板を用いて、本発明例Ａと同じ製造方法で積層構造を形成した（本発明例Ａの工程（ａ1）-（ａ5）参照）。ｐ電極を形成する工程では（ａ6）に代えて次の処理を行う。すなわち、ｐ型ＧａＮ層に図７６のように伝播した結晶反転領域のみを被覆するマスクパターンを用いて、マスク間隙のｃ面の領域のみにｐ電極層を形成したのち、マスクパターンを取り除いた。
次いで、上記ＧａＮ基板の第２の主面（裏面）全面にマスクを被覆した半導体基板を、８Ｎ（規定）８０℃のＫＯＨ中に保持して、第１の主面側の結晶反転領域をｐ型ＧａＮ層などのエピタキシャル層を経てＧａＮ基板の中にまでエッチングして除去して溝５２を設けた。板状結晶反転領域５１は転位密度が高い転位密集部なのでＫＯＨによるエッチングが容易である。ＧａＮ基板内のエッチング深さは、エピタキシャル層とＧａＮ基板との界面からＧａＮ基板側に１５０μｍ入った位置までである。このあとマスクを取り除き、溝５２を埋め込むように絶縁膜を堆積した（図７７）。
（試験および試験結果）：上記の本発明例Ｓ6を発光素子に組み上げ、２０ｍＡの電流を印加したところ、９.６ｍＷの光出力を得ることができた。これは本発明例Ａの光出力８ｍＷの１.２倍である。
上述したように、本発明例Ｓ6では板状結晶反転領域が格子状に配列されていたが、板状結晶反転領域は格子状である必要はなく、図７８（平面図）および図７９（断面図）に示すように、ＧａＮ基板の主面に一定方向に沿って並列的にのみ配置された板状結晶反転領域であってもよい。また、点状（実際は面又は小円状）の結晶反転領域が規則的に存在する窒化物半導体基板を使用した場合でも、エッチング孔の大きさや深さに応じて本発明例Ｓ6と同様に本発明例Ａよりも大きい光出力を得ることができる。
本発明の実施例１５では、図８０に示すように、半導体チップの上方に、ＧａＮ基板１に対面するように蛍光板４６を配置して樹脂１５によって封止した点に特徴がある。ｐダウン実装における放射面となるＧａＮ基板に対面させて蛍光板を配置した構成に、斬新さがある。用いた試験体は、図８０に示す本発明例Ｓ7、Ｓ8および比較例Ｔ7である。
（本発明例Ｓ7）：本発明例Ｓ7は基本的には実施例３に示した本発明例Ｆの製造工程にしたがって製造される。図８０に示すように、ｐダウン搭載したチップの上に蛍光板４６をＧａＮ基板１裏面に対面するように配置し、エポキシ系樹脂１５で封止して白色発光装置とした。
上記の蛍光板４６は、次の製造方法で作製した。ハロゲン輸送法によりＩ（ヨウ素）が拡散された塊状のＺｎＳＳｅ結晶を作製し、この塊状ＺｎＳＳｅ結晶をＺｎ、Ｃｕ雰囲気中で加熱することにより、ＺｎＳＳｅ内部にＣｕを拡散させた。ついでこの塊状ＺｎＳＳｅ結晶を粗い研磨盤を用いて厚さ０.５ｍｍまで研磨したのち、リードフレームに収まる形状に切り出した。上記の方法で作製された蛍光板の表面および裏面の粗さは、Ｒmax＝１μｍであった。
（本発明例Ｓ8）：本発明例Ｓ8では、上記蛍光板４６のＧａＮ基板に対面する表面４６ａに凹凸を形成した（図８１参照）。凹凸の高さは２μｍとし、凹凸の平均的なピッチは５μｍとした。他の構造は、本発明例Ｓ7と同じとした。
（比較例Ｔ7）：図８２に示すように、ｐトップ搭載したチップの上方に蛍光板４６をチップに対面するように配置し、エポキシ系樹脂１５で封止して白色発光装置とした。
（試験および試験結果）：上記のＧａＮ基板から組み上げた発光装置に電流１０Ａを印加したとき、得られた発光の輝度はつぎのとおりであった。本発明例Ｓ7では８００ｌｍ、本発明例Ｓ8では８８０ｌｍといずれも高い輝度を得ることができた。一方、比較例Ｔ7の輝度は５４０ｌｍであった。上記の結果は、ｐダウン搭載においてＧａＮ基板に対面して蛍光板を配置する方が、ｐトップ搭載に蛍光板を配置するよりも高い輝度を確保できることを示すものであり、蛍光板のＧａＮ基板に対面する表面を租面化することによりさらに輝度を向上させることが判明した。
本発明の実施例１６では、比較的小型のＬＥＤについて、本発明によるＬＥＤと比較例としてのＬＥＤとの青発光強度および白色輝度を測定、対比した。検討した試験体は、本発明例Ｓ9〜Ｓ11および比較例Ｔ8である。以下、説明する。
（本発明例Ｓ9）：本発明例Ａと基本的に同様の構造を備える。また、用いるＧａＮ基板の厚みは２００μｍとなっている。チップ化した発光装置は、チップの最外周の平面形状が１辺２３６μｍの正六角形であり、光の放出面が１辺１８６μｍの正六角形の形状（発光面積が０．０９ｍｍ２）で、発光層が１辺１８６μｍの正六角形の形状をとる。
なお、本発明例Ｓ9を用いて、４５０ｎｍの光出力１ワット（Ｗ）当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用して、本発明例Ｓ9の変形例である白色に発光する白色ＬＥＤを作成した。蛍光材の配置は、図４３に示したＬＥＤと同様とした。
次に、本発明例Ｓ9の製造方法を説明する。
（Ｓ9−1）〜（Ｓ9−11）本発明例Ａの製造方法における（ａ1）〜（ａ11）と同様の処理を行なった。つまり、本発明例Ｓ9の製造方法は、基本的には本発明例Ａと同様である。
また、上述した本発明例Ｓ9の変形例である白色ＬＥＤの製造方法は、基本的に本発明例Ｆの製造方法と同様である。
（本発明例Ｓ10）：図２１〜図２３に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態２と基本的に同様の構造を備える。つまり、チップ化した発光装置は側面８０がＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに対して傾斜している。図２２に示すように、ｐ電極１２は、外周の一辺の長さがＬＰ１＝１８６μｍである正六角形になっている。このため、発光面は一辺の長さがＬＰ１＝１８６μｍ（面積が０．０９ｍｍ２）である正六角形となる。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さがＬＰ０＝２３６μｍの正六角形である。上述したｐ型ＧａＮ層６の平面形状とｐ電極１２の平面形状とは相似形になっている。また、図２３に示すように、ＧａＮ基板１の第２の主表面の平面形状も１辺の長さがＬＮ０＝３０２μｍの正六角形である。ＧａＮ基板１のほぼ中央部に直径Ｄ＝１００μｍである円形状のｎ電極１１が配置されている。
なお、本発明例Ｓ10を用いて、４５０ｎｍの光出力１ワット（Ｗ）当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用して、本発明例Ｓ10の変形例である白色に発光する白色ＬＥＤを作成した。蛍光材の配置は、図４３に示したＬＥＤと同様とした。
次に、本発明例Ｓ10の製造方法を説明する。
（Ｓ10−1）〜（Ｓ10−7）本発明例Ａにおいて対応する処理（ａ1）〜（ａ7）と同じ処理を行なった。
（Ｓ10−8）アルカリ溶液としてのＫＯＨ溶液をエッチャントとして用いたエッチングにより、板状結晶反転領域５１（図７および図８参照）を選択的に除去する。このとき、図２５〜図２７に示すように、チップの側面も同時にエッチングにより除去されることにより、傾斜した側面８０が形成される。ここでは、アルカリ溶液として８ＮのＫＯＨ溶液を用いた。また、ＫＯＨ溶液の温度を１５０℃に設定した。このＫＯＨ溶液を、図８３に示すエッチング用装置の密閉容器８７内部に配置する。なお、図８３は、本発明によるＬＥＤの製造方法において用いられるエッチング装置を示す模式図である。図８３に示したエッチング装置は、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ＫＯＨ溶液からなるエッチャント８８が配置され、当該エッチャント８８に上述したＧａＮ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穴を通して押えボルト８９が取付けられている。そして、上記のような条件のＫＯＨ溶液（エッチャント８８）にＧａＮ基板を浸漬し、図８３に示したエッチング装置を用いてエッチャント８８を密閉状態にして１．５時間保持する。この結果、図２５〜図２７に示したような構造を得る。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。
なお、図２６に示した、エッチングにより形成されたＶ溝の深さＨ１は１５０μｍであり、エッチングされなかった部分の厚み（深さＨ２）は５０μｍであった。そして、Ｖ溝の底に位置するエッチングされなかった部分を劈開する、あるいはエッチングなどの手法で部分的に除去するといった工程を実施することで、図２１に示したＬＥＤに用いられるチップを得た。得られたチップは、図２２および図２３に示すような形状となっている。具体的には、ｐ電極１２は、外周の一辺の長さＬＰ１＝１８６μｍの正六角形になっている。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さＬＰ０＝２３６μｍの正六角形である。上述したｐ型ＧａＮ層６の平面形状とｐ電極１２の平面形状とは相似形になっている。また、図２３に示すように、ＧａＮ基板１の第２の主表面の平面形状も１辺の長さＬＮ０＝３０２μｍの正六角形である。ＧａＮ基板１のほぼ中央部に直径Ｄ＝１００μｍの円形状のｎ電極１１が配置されている。
（Ｓ10−9）〜（Ｓ10−11）本発明例Ａにおいて対応する処理（ａ9）〜（ａ11）と同じ処理を行なった。
また、上述した本発明例Ｓ10の変形例である白色ＬＥＤの製造方法は、基本的に上述した本発明例Ｓ10の製造方法に、本発明例Ｆの製造方法と同様の工程（リードフレームのマウントに搭載したチップのｎ電極側に蛍光材を搭載した後、樹脂封止を行なう工程）を組合せたものである。
（本発明例Ｓ11）：図２８に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態３と基本的に同様の構造を備える。つまり、上述した本発明例Ｓ11の構造においてＧａＮ基板の第２の主表面１ａに非鏡面処理が成されている（凹凸部が形成されている）。チップ化した発光装置は側面８０がＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに対して傾斜している。ｐ電極１２は、外周の一辺の長さがＬＰ１＝１８６μｍである正六角形になっている。このため、発光面は一辺の長さがＬＰ１＝１８６μｍ（面積が０．０９ｍｍ２）である正六角形となる。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さがＬＰ０＝２３６μｍの正六角形である。また、ＧａＮ基板１の第２の主表面の平面形状も１辺の長さがＬＮ０＝３０２μｍの正六角形である。ＧａＮ基板１のほぼ中央部に直径Ｄ＝１００μｍである円形状のｎ電極１１が配置されている。第２の主表面１ａの表面には凹凸部が形成されている。
なお、本発明例Ｓ11を用いて、４５０ｎｍの光出力１ワット（Ｗ）当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用して、本発明例Ｓ11の変形例である白色に発光する白色ＬＥＤを作成した。蛍光材の配置は、図４３に示したＬＥＤと同様とした。
次に、本発明例Ｓ11の製造方法を説明する。
（Ｓ11−1）〜（Ｓ11−6）本発明例Ａにおいて対応する処理（ａ1）〜（ａ6）と同じ処理を行なった。
（Ｓ11−7）そして、本発明例Ａにおける処理（ａ7）を行なうことなく、つまりＧａＮ基板の第２の主表面１ａ植えに保護マスクを形成することなく、アルカリ溶液としてのＫＯＨ溶液をエッチャントとして用いたエッチングにより、板状結晶反転領域５１（図７および図８参照）を選択的に除去する。このとき、図２９に示すように、チップの側面も同時にエッチングにより除去されることにより、傾斜した側面８０が形成される。また、保護マスクが形成されていないため、ＧａＮ基板の第２の主表面１ａもエッチングにより部分的に除去される。この結果、第２の主表面１ａに凹凸部が形成される。なお、エッチング工程のプロセス条件（エッチャントの濃度や種類、温度、加圧状態（密閉容器により保持したかどうか）など）は、基本的に上述した本発明例Ｓ10の処理（Ｓ10−8）と同様である。エッチングの結果、図２９に示したような構造を得る。なお、図２９に示した、エッチングにより形成されたＶ溝の深さＨ１は１５０μｍであり、エッチングされなかった部分の厚み（深さＨ２）は５０μｍであった。そして、上記処理（Ｓ10−8）と同様に、Ｖ溝の底に位置するエッチングされなかった部分を劈開する、あるいはエッチングなどの手法で部分的に除去するといった工程を実施することで、図２８に示したＬＥＤに用いられるチップを得た。
（Ｓ11−8）〜（Ｓ11−10）本発明例Ａにおいて対応する処理（ａ9）〜（ａ11）と同じ処理を行なった。
また、上述した本発明例Ｓ11の変形例である白色ＬＥＤの製造方法は、基本的に上述した本発明例Ｓ11の製造方法に、本発明例Ｆの製造方法と同様の工程（リードフレームのマウントに搭載したチップのｎ電極側に蛍光材を搭載した後、樹脂封止を行なう工程）を組合せたものである。
次に、比較例Ｔ8を説明する。
（比較例Ｔ8）：基本的に本願発明Ａと同様の構造を備えるが、チップの平面形状およびＧａＮ基板中の転位密度が異なる。すなわち、比較例Ｔ8は、チップの平面形状が一辺４００μｍの正方形であり、ＧａＮ基板中の転位密度が１Ｅ９／ｃｍ2である。また、発光領域の形状は３００μｍ□（１辺が３００μｍの四角形）であり、発光面積は０．０９ｍｍ2である。
なお、比較例Ｔ8を用いて、４５０ｎｍの光出力１ワット（Ｗ）当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用して、比較例Ｔ8の変形例である白色に発光する白色ＬＥＤを作成した。蛍光材の配置は、図４３に示したＬＥＤと同様とした。
次に、比較例Ｔ8の製造方法を説明する。
（Ｔ8−1）ｃ面から０．５°ずらしたｎ型ＧａＮのオフ基板を使用した。このＧａＮ基板の比抵抗は０．０１Ω・ｃｍであり、転位密度は１Ｅ９／ｃｍ2であった。このＧａＮ基板の厚みは２００μｍとした。
（Ｔ8−2）ＭＯＣＶＤ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Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ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Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）
（Ｔ8−3）発光波長は４５０ｎｍであり、低温４．２ＫでのＰＬ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。
（Ｔ8−4）このウエ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Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層が５Ｅ１７／ｃｍ3、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層が１Ｅ１８／ｃｍ3であった。
（Ｔ8−5）このウエハをさらに、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、個々のチップとなる正方形状の領域の間に位置し、個々のチップを分割するための格子状の素子分離溝２５を形成し、素子分離を行なった。素子分離溝の幅は１００μｍである。
（Ｔ8−6）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４００μｍおきにチップの中心に平面形状が円形状であり、直径（Ｄ）１００μｍのｎ電極をつけた。ｎ電極として、ＧａＮ基板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。
（Ｔ8−7）ｐ電極としては、平面形状が正方形状であり、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。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。
（Ｔ8−8）その後に、チップ境界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３００μｍ□（１辺の長さが３００μｍの四角形）の形状で、発光層が３００μｍ□の形状をとる。なお、チップの外形の平面形状は、一辺が４００μｍの正方形である。
（Ｔ8−9）図１に示したＬＥＤと同様に、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。
（Ｔ8−10）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。
（Ｔ8−11）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。
また、上述した比較例Ｔ8の変形例である白色ＬＥＤの製造方法は、基本的に上述した比較例Ｔ8の製造方法に、本発明例Ｆの製造方法と同様の工程（リードフレームのマウントに搭載したチップのｎ電極側に蛍光材を搭載した後、樹脂封止を行なう工程）を組合せたものである。
（実験結果）
本発明例Ｓ9〜Ｓ11および比較例Ｔ8、について、青発光強度を測定した。具体的には、本発明例Ｓ9〜Ｓ11および比較例Ｔ8を、積分球内に搭載した後所定の電流を印加し、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。このとき、本発明例Ｓ9〜Ｓ11および比較例Ｔ8のそれぞれの試験体には、それぞれ２０ｍＡの電流を印加した。その結果、青発光強度（青色（波長４５０ｎｍ）の光の出力）は、比較例Ｔ8が８ｍＷであったのに対して、本発明例Ｓ9〜Ｓ11は、それぞれ８ｍＷ、９．６ｍＷ、１１．５ｍＷであった。また、それぞれの試験体に、１００ｍＡの電流を印加した場合についても、青発光強度を測定した。その結果、青発光強度は、比較例Ｔ8が３０ｍＷであったのに対して、本発明例Ｓ9〜Ｓ11は、それぞれ４０ｍＷ、４８ｍＷ、５７．６ｍＷであった。
このように、比較例Ｔ8に比べて、本発明例Ｓ9〜Ｓ11は、２０ｍＡの電流を印加した場合または１００ｍＡの電流を印加した場合のいずれにおいても、高い発光強度を示した。また、本発明例Ｓ9より、本発明例Ｓ9の構成に加えてチップの側面を傾斜させた（テーパ状にした）本発明例Ｓ10の方が、高い発光強度を示している。さらに、本発明例Ｓ10より、本発明例Ｓ10の構成に加えてＧａＮ基板の第２の主表面を凹凸化した（非鏡面処理を施した）本発明例Ｓ11の方が、高い発光強度を示している。
また、本発明例Ｓ9〜Ｓ11および比較例Ｔ8の変形例（白色ＬＥＤ）について、上述した積分球を用いた測定方法と同様の方法により、白色輝度の測定を行なった。このとき、本発明例Ｓ9〜Ｓ11および比較例Ｔ8の変形例の試験体には、それぞれ２０ｍＡの電流を印加した。その結果、白色輝度は、比較例Ｔ8の変形例が１．０ｌｍであったのに対して、本発明例Ｓ9〜Ｓ11の変形例は、それぞれ１．０ｌｍ、１．２ｌｍ、２．１ｌｍであった。また、それぞれの試験体に、１００ｍＡの電流を印加した場合についても、白色輝度を測定した。その結果、白色輝度は、比較例Ｔ8の変形例が５．４ｌｍであったのに対して、本発明例Ｓ9〜Ｓ11の変形例は、それぞれ７．２ｌｍ、８．６ｌｍ、１０．４ｌｍであった。
本発明の実施例１７では、比較的大型のＬＥＤについて、本発明によるＬＥＤと比較例としてのＬＥＤとの青発光強度および白色輝度を測定、対比した。検討した試験体は、本発明例Ｓ12〜Ｓ14および比較例Ｔ9である。以下、説明する。
（本発明例Ｓ12）：本発明例Ａと基本的に同様の構造を備えるが、本発明例Ｓ9よりチップサイズが大きくなっている。また、用いるＧａＮ基板の厚みも４００μｍとなっている。つまり、チップ化した発光装置は、チップの最外周の平面形状が１辺１．３０ｍｍの正六角形であり、光の放出面が１辺１．２５ｍｍの正六角形の形状（発光面積が４ｍｍ２）で、発光層が１辺１．２５ｍｍの正六角形の形状をとる。また、ｎ電極の直径Ｄは６００μｍである。
なお、本発明例Ｓ9の場合と同様に、本発明例Ｓ12についても、４５０ｎｍの光出力１ワット（Ｗ）当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用して、本発明例Ｓ12の変形例である白色に発光する白色ＬＥＤを作成した。蛍光材の配置は、図４３に示したＬＥＤと同様とした。
次に、本発明例Ｓ12の製造方法を説明する。
（Ｓ12−1）〜（Ｓ12−11）本発明例Ａの製造方法における（ａ1）〜（ａ11）と同様の処理を行なった。つまり、本発明例Ｓ12の製造方法は、基本的には本発明例Ａと同様である。
また、上述した本発明例Ｓ12の変形例である白色ＬＥＤの製造方法は、基本的に本発明例Ｆの製造方法と同様である。
（本発明例Ｓ13）：図２８に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態３と基本的に同様の構造を備える。つまり、上述した本発明例Ｓ12の構造においてチップ化した発光装置は側面８０がＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに対して傾斜しているとともに、ＧａＮ基板の第２の主表面１ａに非鏡面処理が成されている（凹凸部が形成されている）。ｐ電極１２は、外周の一辺の長さがＬＰ１＝１．２５ｍｍである正六角形になっている。このため、発光面は一辺の長さがＬＰ１＝１．２５ｍｍ（面積が４ｍｍ２）である正六角形となる。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さがＬＰ０＝１．３０ｍｍの正六角形である。また、ＧａＮ基板１の第２の主表面の平面形状も１辺の長さがＬＮ０＝１．５３ｍｍの正六角形である。ＧａＮ基板１のほぼ中央部に直径Ｄ＝６００μｍである円形状のｎ電極１１が配置されている。第２の主表面１ａの表面には上述のように凹凸部が形成されている。
なお、本発明例Ｓ13を用いて、４５０ｎｍの光出力１ワット（Ｗ）当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用して、本発明例Ｓ13の変形例である白色に発光する白色ＬＥＤを作成した。蛍光材の配置は、図４３に示したＬＥＤと同様とした。
次に、本発明例Ｓ13の製造方法を説明する。
（Ｓ13−1）〜（Ｓ13−6）本発明例Ａにおいて対応する処理（ａ1）〜（ａ6）と同じ処理を行なった。
（Ｓ13−7）そして、本発明例Ａにおける処理（ａ7）を行なうことなく、つまりＧａＮ基板の第２の主表面１ａ植えに保護マスクを形成することなく、アルカリ溶液としてのＫＯＨ溶液をエッチャントとして用いたエッチングにより、板状結晶反転領域５１（図７および図８参照）を選択的に除去する。このとき、図２９に示すように、チップの側面も同時にエッチングにより除去されることにより、傾斜した側面８０が形成される。また、保護マスクが形成されていないため、ＧａＮ基板の第２の主表面１ａもエッチングにより部分的に除去される。この結果、第２の主表面１ａに凹凸部が形成される。なお、エッチング工程のプロセス条件（エッチャントの濃度や種類、温度、加圧状態（密閉容器により保持したかどうか）など）は、基本的に上述した本発明例Ｓ10の処理（Ｓ10−8）と同様である。ただし、本発明例Ｓ13の製造工程では、エッチング時間が３．５時間と本発明例Ｓ10の製造方法におけるエッチング時間より長くなっている。エッチングの結果、図２９に示したような構造を得る。なお、図２９に示した、エッチングにより形成されたＶ溝の深さＨ１は３５０μｍであり、エッチングされなかった部分の厚み（深さＨ２）は５０μｍであった。そして、上記処理（Ｓ10−8）と同様に、Ｖ溝の底に位置するエッチングされなかった部分を劈開する、あるいはエッチングなどの手法で部分的に除去するといった工程を実施することで、図２８に示したＬＥＤに用いられるチップを得た。
（Ｓ13−8）〜（Ｓ13−10）本発明例Ａにおいて対応する処理（ａ9）〜（ａ11）と同じ処理を行なった。
また、上述した本発明例Ｓ13の変形例である白色ＬＥＤの製造方法は、基本的に上述した本発明例Ｓ13の製造方法に、本発明例Ｆの製造方法と同様の工程（リードフレームのマウントに搭載したチップのｎ電極側に蛍光材を搭載した後、樹脂封止を行なう工程）を組合せたものである。
（本発明例Ｓ14）：図３０〜図３２に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態４と基本的に同様の構造を備える。つまり、上述した本発明例Ｓ13の構造においてチップ化した発光装置が９つ（３行×３列）集まったチップ群が、ＬＥＤのチップとしてリードフレームのマウント部２１ａに設置されている。チップ群を構成する単位チップでは側面８０がＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに対して傾斜しているとともに、ＧａＮ基板の第２の主表面１ａに非鏡面処理が成されている（凹凸部が形成されている）。チップ群を構成する単位チップのそれぞれにはｐ電極１２が形成されている。ｐ電極１２は、外周の一辺の長さが４１５μｍである正六角形になっている。このため、各単位チップにおける発光面は一辺の長さが４１５μｍである正六角形となる。また、ＧａＮ基板１の上に形成された積層構造において最もｐ電極１２寄りの層（ｐ型ＧａＮ層６）の平面形状も１辺の長さが４６５μｍの正六角形である。また、各単位チップにおいてＧａＮ基板１の第２の主表面の平面形状も正六角形である。ＧａＮ基板１のほぼ中央部に直径Ｄ＝６００μｍである円形状のｎ電極１１が配置されている。第２の主表面１ａの表面には上述のように凹凸部が形成されている。また、各単位チップのｐ電極１２の中心の間の距離（ピッチ）は８３５μｍである。また、各単位チップの間の傾斜した側面８０を有するＶ字状の溝の深さＨ１は２００μｍ、Ｖ字状の溝の底に位置する、エッチングされていない残存部分の厚みＨ２は２００μｍである。
なお、本発明例Ｓ14を用いて、４５０ｎｍの光出力１ワット（Ｗ）当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用して、本発明例Ｓ14の変形例である白色に発光する白色ＬＥＤを作成した。蛍光材の配置は、図４３に示したＬＥＤと同様とした。
次に、本発明例Ｓ14の製造方法を説明する。
（Ｓ14−1）〜（Ｓ14−6）本発明例Ａにおいて対応する処理（ａ1）〜（ａ6）と同じ処理を行なった。
（Ｓ14−7）そして、本発明例Ａにおける処理（ａ7）を行なうことなく、つまりＧａＮ基板の第２の主表面１ａ植えに保護マスクを形成することなく、アルカリ溶液としてのＫＯＨ溶液をエッチャントとして用いたエッチングにより、板状結晶反転領域５１（図７および図８参照）を選択的に除去する。このとき、図３２に示すように、チップの側面も同時にエッチングにより除去されることにより、傾斜した側面８０が形成される。また、保護マスクが形成されていないため、ＧａＮ基板の第２の主表面１ａもエッチングにより部分的に除去される。この結果、第２の主表面１ａに凹凸部が形成される。なお、エッチング工程のプロセス条件（エッチャントの濃度や種類、温度、加圧状態（密閉容器により保持したかどうか）など）は、基本的に上述した本発明例Ｓ10の処理（Ｓ10−8）と同様である。ただし、本発明例Ｓ13の製造工程では、エッチング時間が２時間と本発明例Ｓ10の製造方法におけるエッチング時間より長くなっている。エッチングの結果、ウエハは図２９に示したようなＶ字溝（Ｖ溝とも呼ぶ）により単位チップに分割される。
なお、すでにのべたように、エッチングにより形成されたＶ字溝の深さＨ１は２００μｍであり、エッチングされなかった部分の厚み（深さＨ２）は２００μｍであった。そして、上記処理（Ｓ10−8）と同様に、Ｖ字溝の底に位置するエッチングされなかった部分を劈開する、あるいはエッチングなどの手法で部分的に除去するといった工程を実施する。このとき、図３０〜図３２に示したように、９つの単位チップにより発光装置としてのチップが形成されるように、３行×３列の９つの単位チップからなるチップ群を１つのまとまりとして分割する。この結果、図３０に示したＬＥＤに用いられるチップを得た。
（Ｓ14−8）〜（Ｓ14−10）本発明例Ａにおいて対応する処理（ａ9）〜（ａ11）と同じ処理を行なった。
また、上述した本発明例Ｓ14の変形例である白色ＬＥＤの製造方法は、基本的に上述した本発明例Ｓ14の製造方法に、本発明例Ｆの製造方法と同様の工程（リードフレームのマウントに搭載したチップのｎ電極側に蛍光材を搭載した後、樹脂封止を行なう工程）を組合せたものである。
（比較例Ｔ9）：基本的に比較例Ｔ8と同様の構造を備えるが、チップのサイズが異なる。すなわち、比較例Ｔ9は、チップの平面形状が一辺２．１ｍｍの正方形であるまた、発光領域の形状は２ｍｍ□（１辺が２ｍｍの四角形）であり、発光面積は４ｍｍ2である。
なお、比較例Ｔ9を用いて、４５０ｎｍの光出力１ワット（Ｗ）当り１８０ｌｍが得られる蛍光材を使用して、比較例Ｔ9の変形例である白色に発光する白色ＬＥＤを作成した。蛍光材の配置は、図４３に示したＬＥＤと同様とした。
次に、比較例Ｔ8の製造方法を説明する。
（Ｔ9−１）〜（Ｔ9−５）比較例Ｔ8において対応する処理（Ｔ8−1）〜（Ｔ8−５）と同じ処理を行なった。
（Ｔ9−6）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２．１ｍｍおきにチップの中心に平面形状が円形状であり、直径（Ｄ）６００μｍのｎ電極をつけた。ｎ電極として、ＧａＮ基板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。
（Ｔ9−7）ｐ電極としては、平面形状が一辺２ｍｍの正方形状であり、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。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。
（Ｔ9−8）〜（Ｔ9−11）比較例Ｔ8において対応する処理（Ｔ8−8）〜（Ｔ8−11）と同じ処理を行なった。
また、上述した比較例Ｔ8の変形例である白色ＬＥＤの製造方法は、基本的に上述した比較例Ｔ8の製造方法に、本発明例Ｆの製造方法と同様の工程（リードフレームのマウントに搭載したチップのｎ電極側に蛍光材を搭載した後、樹脂封止を行なう工程）を組合せたものである。
（実験結果）
本発明例Ｓ12〜Ｓ14および比較例Ｔ9、について、実施例１６の場合と同様に青発光強度を測定した。具体的には、本発明例Ｓ12〜Ｓ14および比較例Ｔ9を、積分球内に搭載した後所定の電流を印加し、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。このとき、本発明例Ｓ12〜Ｓ14および比較例Ｔ9のそれぞれの試験体には、それぞれ４．４Ａの電流を印加した。その結果、青発光強度（青色（波長４５０ｎｍ）の光の出力）は、比較例Ｔ9が１．３２Ｗであったのに対して、本発明例Ｓ12〜Ｓ14は、それぞれ１．７６Ｗ、２．３２Ｗ、２．５５Ｗであった。
このように、比較例Ｔ9に比べて、本発明例Ｓ12〜Ｓ14は、４．４Ａの電流を印加した場合、高い発光強度を示した。また、本発明例Ｓ12より、本発明例Ｓ12の構成に加えてチップの側面を傾斜させた（テーパ状にした）のに加えて、ＧａＮ基板の第２の主表面に凹凸部を形成した（非鏡面処理を施した）本発明例Ｓ13の方が、高い発光強度を示している。さらに、本発明例Ｓ13より、９つの単位チップをまとめたチップ群を用いた本発明例Ｓ14の方が、高い発光強度を示している。
また、本発明例Ｓ12〜Ｓ14および比較例Ｔ9の変形例（白色ＬＥＤ）について、上述した積分球を用いた測定方法と同様の方法により、白色輝度の測定を行なった。このとき、本発明例Ｓ12〜Ｓ14および比較例Ｔ9の変形例の試験体には、それぞれ４．４Ａの電流を印加した。その結果、白色輝度は、比較例Ｔ9の変形例が３３０ｌｍであったのに対して、本発明例Ｓ12〜Ｓ14の変形例は、それぞれ４４０ｌｍ、５８０ｍ、６３８ｌｍであった。
エッチングを用いたウエハの分割工程について、エッチングのプロセス条件を変更した場合の影響について検討した。以下、この検討に際して実施した実験について説明する。
ここでは、厚みが４００μｍのＧａＮ基板を用いて以下に述べる４条件の実験を行なった。なお、このＧａＮ基板を準備する工程は、基本的に上述した本発明例Ａの製造方法における処理（ａ1）と同様である。
（実験１）
ビーカーに高さ２ｃｍになるまで８ＮのＫＯＨ溶液を配置した。そして、このＫＯＨ溶液中に上述したＧａＮ基板の試料を横置きの状態で浸漬した。なお、溶液の温度は室温とした。そして、試料をＫＯＨ溶液に浸漬したままで２時間保持し、その後試料をＫＯＨ溶液から取出した。取出された試料では、板状結晶反転領域５１（図７および図８参照）が選択的にエッチングされているものの、基板の厚み４００μｍに対してエッチングにより形成された溝の深さは１μｍであった。つまり、基板を分割することはできなかった。
（実験２）
実験１と同様に、ビーカーに高さ２ｃｍになるまで８ＮのＫＯＨ溶液を配置した。そして、このＫＯＨ溶液中に上述したＧａＮ基板の試料を横置きの状態で浸漬した。ただし、実験２ではＫＯＨ溶液の温度を８０℃に保持した。具体的には、基板が浸漬されたＫＯＨ溶液が入ったビーカーをホットプレートで加熱することで、ＫＯＨ溶液の温度を８０℃に維持した。この状態でＧａＮ基板のエッチングを行なった。当該エッチングにより、ＧａＮ基板の板状結晶反転領域５１が選択的にエッチングされた。板状結晶反転領域５１のエッチングレートを測定すると、２０μｍ／ｈであった。ただし、上述のようにエッチャントであるＫＯＨ溶液を加熱しているので、エッチング中にＫＯＨ溶液が揮発していき、１時間後には試料がＫＯＨ溶液から露出していた。そのため、ビーカーにＫＯＨ溶液を高さ４０ｃｍまで満たし、上述した温度条件（８０℃）の下、当該ＫＯＨ溶液に試料を浸漬した状態で２０時間保持した。２０時間経過後、ＫＯＨ溶液は揮発することでその量が減っていたものの、試料（ＧａＮ基板）はＫＯＨ溶液に完全に浸漬された状態となっていた。また、基板の分割も完了していた（板状結晶反転領域５１がＧａＮ基板の第１の主表面から第２の主表面まで貫通するようにエッチングにより除去されることにより、板状結晶反転領域５１に囲まれた領域ごとにＧａＮ基板が分割されていた）。
（実験３）
高さ６ｃｍの密閉容器中に高さ２ｃｍになるまで８ＮのＫＯＨ溶液を配置した。そして、このＫＯＨ溶液中に上述したＧａＮ基板の試料を横置きの状態で浸漬した。そして、当該密閉容器を密閉した。なお、密閉容器としては、図８３に示した密閉容器を用いた。また、密閉容器中のＫＯＨ溶液の温度を８０℃に保持した。具体的には、基板が浸漬されたＫＯＨ溶液が入った密閉容器を８０℃に保持した恒温槽内に配置することで、ＫＯＨ溶液の温度を８０℃に維持した。この状態でＧａＮ基板のエッチングを行なった。当該エッチングにより、ＧａＮ基板の板状結晶反転領域５１が選択的にエッチングされた。板状結晶反転領域５１のエッチングレートを測定すると、実験２の場合と同様に２０μｍ／ｈであった。ただし、密閉容器中にＫＯＨ溶液が密閉された状態でエッチングを行なっているので、ＫＯＨ溶液が加熱されることにより揮発してその容量が減るということを防止できる。
そして、上述した温度条件（８０℃）の下、当該密閉容器中のＫＯＨ溶液に試料を浸漬した状態で２０時間保持した。２０時間経過後、密閉容器中にＫＯＨ溶液が密閉されていたので、加熱によりＫＯＨ溶液が揮発する事は無かった。そのため、試料（ＧａＮ基板）はＫＯＨ溶液に完全に浸漬された状態となっていた。また、基板の分割も完了していた。結果的に、実験３の場合に１枚の試料をエッチングにより分割するのに必要なＫＯＨ溶液の量は実験２の場合に必要なＫＯＨ溶液の量の１／２０であった。
（実験４）
基本的に上述した実験３と同様の条件を用いて試料のエッチングを行なった。ただし、実験４においてはエッチングの際のＫＯＨ溶液の温度を１５０℃に設定した。このとき、密閉容器中の圧力は５気圧であった。この結果、試料であるＧａＮ基板の分割は８０分で終了した。また、実験４においてＧａＮ基板の試料を分割するのに必要なＫＯＨ溶液の量は、実験３の場合と同様に、実験２の場合に必要なＫＯＨ溶液の量の１／２０であった。
このように、エッチングに用いるエッチャント（上述した実験ではＫＯＨ溶液）の温度を室温より高くする（少なくとも上記実験２の温度条件である８０℃以上とする）、あるいはエッチャントに加えられる圧力を大気圧より高くすることにより、エッチングレートを高くすることができる。この結果、基板を分割するのに必要なエッチング時間を短くできる。つまり、高温または高圧のエッチャントを用いることにより、基板の分割工程に要するプロセス時間を短縮できるので、当該基板を用いたＬＥＤのプロセスコストを低減することが可能である。
なお、発明者は、密閉容器中に保持されたエッチャント（ＫＯＨ溶液）の温度を２５０℃超えとした場合についても同様の実験を行なった。しかし、このようにエッチャントの温度を２５０℃超えとすると、上述した密閉容器中の圧力が４０気圧程度になり、密閉容器の気密性を保つことが困難であった。このため、エッチャントの温度を２５０℃超えとすることは、実際のＬＥＤの製造プロセスにおいて現実的ではないと考えられる。
次に、上記の実施の形態および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、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）と、窒化物半導体基板の第１の主表面上に積層された窒化物半導体層（ｎ型ＧａＮエピタキシャル層２、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３、量子井戸４、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６）と、窒化物半導体層上に形成された第１の電極（ｐ電極１２）と、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上に形成された第２の電極（ｎ電極１１）とを含む発光装置であって、窒化物半導体基板は、窒化物半導体基板の第１の主表面から第２の主表面まで厚み方向に沿って転位が集中化した転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）と、転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域とを含む。単結晶領域の比抵抗は０．５Ω・ｃｍ以下である。
このようにすれば、転位束が存在する領域である板状結晶反転領域５１に窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）中の転位が集中化するので、発光装置を構成するＧａＮ基板１の大部分を、欠陥（転位）密度の低い領域（低欠陥領域）である単結晶領域とすることができる。このため、特に大電流を印加したときの光の取出し効率を向上させることができる。
また、この構成では、電気抵抗の低いＧａＮ基板１の裏面（第２の主表面１ａ）にｎ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ＧａＮ基板１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。
上記発光装置において、窒化物半導体基板はＧａＮ単結晶基板（ＧａＮ基板１）であり、窒化物半導体層はＧａＮ系半導体エピタキシャル薄膜層（ｎ型ＧａＮエピタキシャル層２、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３、量子井戸４、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６）であってもよい。この場合、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（窒化物半導体基板と、ダウン実装されるｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層の側との間に加わる過渡電圧または静電放電から発光装置を保護するための保護回路）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。
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ＡｌxＧａ1-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、大電流密度を印加することができるため、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ＡｌxＧａ1-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、単結晶領域（図７および図８において板状結晶反転領域５１により囲まれた領域）における転位密度は５Ｅ６個／ｃｍ2以下であってもよい。この場合、単結晶領域での転位密度を十分低くしているので、発光装置に大電流を印加した場合の光の取出し効率を確実に向上させることができる。
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において、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）は、図７８および図７９に示すような、規則的な間隔を有するストライプパターンを形成してもよい。この場合、たとえば転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）で窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を分割する場合、当該領域がストライプパターンを形成しているので、ダイシングなどの従来の機械加工工程により窒化物半導体基板の分割を容易に行なうことができる。
上記発光装置では、図７や図２５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において、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）は単結晶領域の平面形状が多角形状となるように単結晶領域を囲んでいてもよい。この場合、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）において転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）をエッチングなどにより選択的に除去することで、当該領域において窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を分割すれば、平面形状が多角形状の単結晶領域を主体とする部分を用いて発光装置を構成することができる。つまり、図３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における平面形状が多角形状の発光装置を容易に実現できる。
上記発光装置において、図７などに示すように、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）が形成する多角形（たとえば正六角形または正三角形）は、ｎを自然数としたときに、（（６０゜±３゜）×ｎ）という角度の内角（たとえば（１２０゜±６゜）または（６０゜±３゜））を有していてもよい。この場合、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の平面形状を多角形状としたとき、マウント部などに当該窒化物半導体基板を設置するときに、効率的に当該基板を配置することができる。たとえば、内角が１０°などの小さな値となる場合、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の平面形状は扁平した多角形になるので、ＬＥＤとして円形状のマウント部などを用いると、マウント部の大きさに対して実際に光を出射する基板部分の面積が極めて小さくなる。しかし、上述のように多角形状の内角の角度を規定すれば、当該多角形状はたとえば正三角形や正六角形などにすることができるので、このようにマウント部の面積に対して基板部分の面積（チップの面積）が極めて小さくなることを抑制できる。
上記発光装置において、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）が形成する多角形は、正三角形（図９参照）、菱形（図１２参照）、平行四辺形（図１５参照）、台形（図１８参照）、および六角形（図３参照）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、発光装置の用途などに合せて転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）が形成する多角形（つまり、転位束が存在する領域に囲まれる単結晶領域の平面形状である多角形）を選択することができる。
上記発光装置は、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）において窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）が分割されていてもよい。ここで、転位束が存在する領域（結晶欠陥領域である板状結晶反転領域５１）は、アルカリ性の溶液を用いて、容易に選択的なウエットエッチングにより除去することができる。このため、機械加工などを用いることなく、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の単結晶領域を発光装置の基板部分となるよう分割して利用することができる。そして、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）の形状を変更すれば、結果的に得られる発光装置の平面形状を変更することができる。また、基板の分割にエッチングを用いることができるので、ダイシングなどの機械加工によっては成形が困難であるような多角形状の平面形状を有するように、ＧａＮ基板１を分割することができる。
上記発光装置において、当該発光装置を構成する窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の外縁部に転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）が位置していてもよい。この場合、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の単結晶領域を発光装置の基板部分として利用することができる。
上記発光装置は、図３０〜図３２に示すように、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）のうち複数個おきの領域において窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）が分割されていてもよい。また、上記発光装置は、転位束が存在する上記領域（板状結晶反転領域５１）に囲まれた単結晶領域を複数個有していてもよい。この場合、複数の単結晶領域を用いて光の取出し面の面積を大きくした発光装置を容易に実現できる。
上記発光装置において、図３などに示すように、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）における第２の主表面１ａの平面形状が多角形状であってもよい。この場合、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）における第２の主表面１ａが光の取出し面であるときには、当該光の取出し面の形状を多角形状にすることができる。つまり、発光装置の用途などに適合するように、光の取出し面の平面形状を任意に選択することができる。
上記発光装置において、図３または図９などに示すように、第２の主表面１ａが形成する多角形は、ｎを自然数としたときに、（（６０゜±３゜）×ｎ）という角度の内角（たとえば（１２０゜±６゜）または（６０゜±３゜））を有していてもよい。この場合、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の第２の主表面１ａの平面形状を多角形状としたとき、その平面形状が極端に扁平した形状となることを防止できる。つまり、上述のように多角形状の内角の角度を規定すれば、当該多角形状はたとえば正三角形や正六角形などにすることができるので、ＬＥＤのリードフレームマウント部２１ａの面積に対して基板部分の面積（チップの面積）が極めて小さくなることを抑制できる。
上記発光装置において、第２の主表面１ａが形成する多角形は、正三角形（図９参照）、菱形（図１２参照）、平行四辺形（図１５参照）、台形（図１８参照）、および六角形（図３参照）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、発光装置の用途などに合せて、第２の主表面１ａが形成する多角形（つまり、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）に囲まれる単結晶領域の平面形状である多角形）の形状を選択することができる。
上記発光装置では、図６のエッチングによる分割工程（Ｓ４０）において説明したように、アルカリ溶液（ＫＯＨ溶液）のエッチャントを用いて、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）をエッチングする事により、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）において窒化物半導体基板が分割されていてもよい。
この場合、ウエットエッチングにより窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を分割するので、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）により単結晶領域の平面形状が五角形以上の多角形になっていても、容易に当該基板を分割できる（多角形状のチップを得ることができる）。
上記発光装置において、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）をエッチングするとき、アルカリ溶液のエッチャントの温度が８０℃以上に設定されていてもよい。この場合、ウエットエッチングのエッチングレートを十分大きくできるので、発光装置の製造工程（図６に示したエッチングによる分割工程（Ｓ４０））に要する時間を短くできる。この結果、発光装置の製造コストを低減できる。
上記発光装置において、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）をエッチングするとき、アルカリ溶液のエッチャントの温度が２５０℃以下に設定されていてもよい。また、当該エッチングは、エッチャントを密閉容器中に保持した密閉状態で行なわれる事が好ましい。
この場合、エッチャントの温度を２５０℃超えに設定すると、エッチングによる分割工程において、エッチャントの温度が高くなりすぎて、エッチャントが揮発するため安定してエッチングを行なうことができない。そのため、エッチャントの温度を２５０℃以下に設定しておけば、上述した問題の程度を実際の発光装置の製造工程において許容できる程度に抑制することができる。
上記発光装置において、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の端面（側面８０）が第１の主表面（または第２の主表面１ａ）に対して傾斜していてもよい。この場合、当該Ｇａｎ基板１の傾斜した端面（側面８０）からも有効な光を取出すことができるので、発光装置からの光の取出し効率を向上させることができる。
上記発光装置において、図２８や図３２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には非鏡面処理が施されていてもよい。この場合、第２の主表面１ａ、すなわち光の取出し面（放出面）において、窒化物半導体層中の発光層で発生した光が全反射により上記基板内に閉じ込められ効率が低下するのを防ぐことができる。なお、上記基板や窒化物半導体層の側面にも非鏡面処理を施してもよいことは言うまでもない。
上記発光装置の製造方法であって、アルカリ溶液のエッチャントに窒化物半導体基板を浸漬する工程（図２４の工程（Ｓ４１））と、窒化物半導体基板が浸漬されたエッチャントを密閉した状態で、窒化物半導体基板のエッチングを行なうことにより窒化物半導体基板を分割する分割工程（図２４の分離工程（Ｓ４２））とを備える。このようにすれば、本発明による発光装置の製造工程において、エッチングによりＧａＮ基板１の分割を行なうことができる。このため、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）に囲まれた単結晶領域の平面形状が正三角形や正六角形など、正方形以外の形状であっても、容易にＧａＮ基板１の分割を行なうことができる。
上記発光装置の製造方法において、分割工程（図２４の分離工程（Ｓ４２））におけるＫＯＨ溶液などのエッチャントの温度は８０℃以上２５０℃以下に設定されていてもよい。このようにすれば、エッチングによる基板の分離工程（Ｓ４２）におけるエッチング速度をある程度早くできるとともに、エッチャントの温度が高温になり過ぎて安定的なエッチングができないといった問題の発生確率を低減できる。このため、発光装置の製造工程における当該分離工程（Ｓ４２）に要する時間を極力短縮しながら、エッチング制御を安定的に行なうことができる。
上記発光装置の製造方法において、分割工程（分離工程（Ｓ４２））では、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の端面（側面８０）を第１の主表面（または第２の主表面１ａ）に対して傾斜するようにＧａＮ基板１をエッチングしてもよい。また、本発明の実施の形態３において説明したように、分離工程（Ｓ４２）では、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の第２の主表面１ａにおいて、第２の電極（ｎ電極１１）により覆われていない領域についてエッチングにより非鏡面処理を行なってもよい。この場合、分離工程（Ｓ４２）において同時に非鏡面処理や端面（側面８０）の傾斜化（テーパ化処理）を行なうことができるので、発光装置の製造工程の簡略化を図ることができる。この結果、発光装置の製造コストを低減できる。
本発明に従った別の発光装置は、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ＡｌxＧａ1-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ＡｌxＧａ1-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。この発光装置では、窒化物半導体基板の比抵抗が０．５Ω・ｃｍ以下であり、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。窒化物半導体基板は、窒化物半導体基板の第１の主表面から第２の主表面１ａまで厚み方向に沿って転位が集中化した転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）と、転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域とを含む。
このようにすれば、転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）を選択的にエッチングする条件により窒化物半導体基板をエッチングすれば、転位束が存在する領域で当該基板を分割することができる。転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）に窒化物半導体基板中の転位が集中化するので、発光装置を構成する窒化物半導体基板の大部分を、欠陥（転位）密度の低い領域（低欠陥領域）である単結晶領域とすることができる。このため、特に大電流を印加したときの光の取出し効率を向上させることができる。また、この構成では、電気抵抗の低い窒化物半導体基板の裏面（第２の主表面）にｎ型電極を設けるので、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。
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。
本発明に従った他の発光装置は、また、窒化物半導体基板のＧａＮ基板１と、ＧａＮ基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層のｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３（０≦x≦１）と、ＧａＮ基板から見てｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３より遠くに位置するｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５（０≦x≦１）と、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３およびｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５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。この発光装置は、ＧａＮ基板１の転位密度が、５×１０8／ｃｍ2以下であり、ｐ型ＡｌxＧａ1-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。ＧａＮ基板１は、ＧａＮ基板１の第１の主表面から第２の主表面１ａまで厚み方向に沿って転位が集中化した転位束が存在する領域（板状結晶反転領域５１）と、転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域とを含む。
この構成によれば、上記本発明におけるＧａＮ基板１は導電性を有することを前提とし、電気抵抗を低減することは容易なので、上記の発光装置における作用効果に加えて、ＧａＮ基板の転位密度が、５×１０8／ｃｍ2以下であるので結晶性が高いこと、および高い開口率により第２の主表面からの光出力を高めることができる。また、側面からも光を放出する。また、屈折率の連続性が保たれるので、上述した全反射の問題も生じない。
本発明に従ったさらに別の発光装置は、窒化物半導体基板としての導電性のＡｌＮ基板と、ＡｌＮ基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層のｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３（０≦x≦１）と、ＡｌＮ基板から見て前記ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３より遠くに位置するｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５（０≦x≦１）と、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３およびｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５の間に位置する発光層（量子井戸４）とを備えた発光装置である。そして、上記のＡｌＮ基板の熱伝導率が、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５の側をダウン実装し、ＡｌＮ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。ＡｌＮ基板は、ＡｌＮ基板の第１の主表面から第２の主表面まで厚み方向に沿って転位が集中化した転位束が存在する領域と、転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域とを含む。
ＡｌＮは非常に熱伝導率が高く、放熱性に優れているため、上記のｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５からリードフレーム等に熱を伝達して、発光装置における温度上昇を抑制することができる。また、上記ＡｌＮ基板からも熱を放散し、温度上昇の抑制に貢献することができる。なお、上記のＡｌＮ基板は導電性を持たせるために不純物を導入した導電性ＡｌＮ基板を前提とする。
上記の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／ｃｍ3〜２Ｅ１９個／ｃｍ3の範囲にあり、ＧａＮ基板の厚みが１００μｍ〜６００μｍであるようにできる。
上述のように酸素濃度１Ｅ１７個／ｃｍ3以上とすることにより、ＧａＮ基板の比抵抗を向上することができ、ｐ電極から導入された電流をＧａＮ基板に十分広げることができ、活性層の広さを十分使って発光を生じさせることができる。また酸素濃度２Ｅ１９個／ｃｍ3以下とすることにより、波長４５０ｎｍの光に対して６０％以上の透過率を確保することができ、放射面となるＧａＮ基板における透過率を高め、光出力を確保することができる。上記の酸素濃度範囲は、ｐダウン搭載した構造においてＧａＮ基板の厚みが１００μｍ〜６００μｍの場合、とくに有効に作用する。
また、上記の酸素濃度が、酸素原子５Ｅ１８個／ｃｍ3〜２Ｅ１９個／ｃｍ3の範囲にあり、ＧａＮ基板の厚みが２００μｍ〜４００μｍの範囲にあり、第２の主表面の光を放出する矩形状の面の両方の辺が１０ｍｍ以下の範囲にあるようにできる。
この構成により、発光面の全域にわたって発光させ、かつ十分な光出力を得ることができる。
さらに、上記の酸素濃度を、酸素原子３Ｅ１８個／ｃｍ3〜５Ｅ１８個／ｃｍ3の範囲にして、ＧａＮ基板の厚みを４００μｍ〜６００μｍの範囲にし、第２の主表面の光を放出する矩形状の面の両方の辺を３ｍｍ以下の範囲としてもよい。また、上記の酸素濃度を、酸素原子５Ｅ１８個／ｃｍ3〜５Ｅ１９個／ｃｍ3の範囲にして、ＧａＮ基板の厚みを１００μｍ〜２００μｍの範囲にし、第２の主表面の光を放出する矩形状の面の両方の辺を３ｍｍ以下の範囲とすることもできる。
上記のようにＧａＮ基板の厚みに応じて酸素濃度とチップサイズとを適切にすることにより、チップサイズに応じて性能上（全面均一発光、発光効率）より適切なＧａＮ基板を設定することができる。また、製造コスト上、最も望ましい条件設定を行なうこともできる。
また、上記のＧａＮ基板とｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層（０≦x≦１）との間において、ＧａＮ基板に接してｎ型ＡｌＧａＮバッファ層が、またそのｎ型ＡｌＧａＮバッファ層に接してｎ型ＧａＮバッファ層が位置し、そのｎ型ＧａＮバッファ層に接してｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層（０≦x≦１）が位置する構成としてもよい。
上記のようなヘテロエピタキシャル積層構造の場合、ＧａＮ基板と活性層のクラッド層であるｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層（０≦x≦１）との間に、上記のようにｎ型ＡｌＧａＮバッファ層とｎ型ＧａＮバッファ層とを配置してもよい。
上記のようなＧａＮ基板とクラッド層との間に、ｎ型ＧａＮバッファ層だけでなくｎ型ＡｌＧａＮバッファ層を加えることにより、結晶性の良好なヘテロエピタキシャル積層構造を形成することができる。
とくに上記の積層構造は、ＧａＮ基板において、オフ角が０.１０°以下の領域と１.０°以上の領域とを有するような場合に、用いるのがよい。
この構成により、ＧａＮ基板が反っており、上記のようにオフ角が変動する場合においても、ｎ型ＧａＮ層に加えてｎ型ＡｌＧａＮバッファ層を配置することにより、結晶性に優れたヘテロエピタキシャル積層構造を得ることができる。
上記のＧａＮ基板の単結晶領域には転位束が分布していてもよく、この場合に、前記ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層およびｎ型ＡｌＧａＮバッファ層に接して位置するｎ型ＧａＮバッファ層の上に位置するエピタキシャル層には転位束が伝播していない構成としてもよい。
この構成により、製造歩留まりを非常に大きくすることができる。すなわち、上記のようにｎ型ＡｌＧａＮバッファ層と、ｎ型ＧａＮバッファ層とを配置することにより、発光層を含むエピタキシャル積層構造中における転位束を実質的になくすことができる。すなわち、前記ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層およびｎ型ＡｌＧａＮバッファ層により、転位束をＧａＮ基板またはその直上層付近において終端させることができる。
上記のｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層（０≦x≦１）に接してダウン側に位置するｐ型ＧａＮバッファ層と、そのｐ型ＧａＮバッファ層に接して位置するｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層とを備えてもよい。
上記の構成により、ｐ電極層が載せられるその下層に電気伝導度に優れたｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層を配置することができ、ｐ電極層として仕事関数などを最重要視してその材料を選択する必要性が小さくなる。このため、たとえば反射率などを最重要視してｐ電極の材料を選択することができる。
上記のｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層のＭｇ濃度が、Ｍｇ原子１Ｅ１８〜１Ｅ２１個／ｃｍ3の範囲にあるようにできる。
上記の構成により、電気伝導度を十分確保でき、ｐ電極に導入された電流をエピタキシャル膜の全体にわたって広げることができる。
上記のｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層に接してＡｇ、ＡｌおよびＲｈ層のいずれかから構成されるｐ電極層を有する構成としてもよい。
上記の構成により、搭載部すなわち発光素子底部からの反射率を大きくしてロスされる光を少なくすることにより、光出力を大きくすることができる。
上記のＧａＮ基板は、その厚み方向とそのＧａＮ基板面内とにわたって連続して延びる板状結晶反転領域を有し、そのＧａＮ基板内の板状結晶反転領域と、ＧａＮ基板上に形成されたｎ型およびｐ型窒化物半導体層に伝播した板状結晶反転領域とが、ｐ型窒化物半導体層側からｎ型窒化物半導体層を経てＧａＮ基板内にいたる位置まで除去され、その除去されたあとに残ったｐ型窒化物半導体層に接して、各ｐ型窒化物半導体層ごとにｐ電極が設けられているようにできる。
この構成によれば光取り出し面を増大できるので光出力を向上させることができる。
上記において、板状結晶反転領域をＧａＮ基板内の位置までＫＯＨ水溶液で除去してもよい。
ＫＯＨ水溶液で板状結晶反転領域を除去するとき、フォトマスクが不要であり、また窒化物半導体基板の第２の主面を非鏡面化する処理と同時処理することができるメリットがある。このため、ＫＯＨ水溶液を用いることにより上記の構成において製造コストを低下させることができる。
上記のｐ型窒化物半導体層に接してそのｐ型窒化物半導体層の表面にわたって離散的に配置される第１のｐ電極と、その第１のｐ電極の間隙を充填して、ｐ型窒化物半導体層と第１のｐ電極とを被覆するＡｇ、ＡｌおよびＲｈのいずれかからなる第２のｐ電極とを備えてもよい。
この構成により、ｐ電極に導入された電流を面内にわたって十分広げた上で、反射率を高めて光出力を向上させることができる。
上記の離散的に配置される第１のｐ電極のｐ型窒化物半導体層の表面における被覆率が、１０〜４０％の範囲にあるようにしてもよい。
この構成により、電気伝導度を確保した上で導入された電流を面内にわたって広げることができる。上記被覆率が１０％未満では電流をエピタキシャル層にわたって抜けなく流すことができない。また、４０％を超えると離散的に配置されたｐ電極層による光の取出し効率に対する悪影響を無視できなくなる。
上記の窒化物半導体基板から離れて窒化物半導体基板の第２の主表面に対面するように蛍光板が配置されてもよい。
ｐダウン搭載の光放射部を構成する窒化物半導体基板の直上に蛍光板を配置することにより、蛍光板の裏面で反射して戻ってきた光が窒化物半導体表面で再反射され、蛍光板側に向かうようにできる。この結果、光出力を向上させることができる。
上記の蛍光板の窒化物半導体基板の第２の主表面に面する表面が凹凸化処理されるようにできる。
上記の構成により、さらに光の取り出し効率を高めることができる。
上記発光装置の静電耐圧は３０００Ｖ以上であってもよい。
上記の窒化物半導体基板は、過渡電圧または静電放電に対して、その電力をグラウンドに逃がす接地部材として機能させてもよい。
電気伝導率の高い窒化物半導体基板は、その窒化物半導体基板とダウン実装されたｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層の側との間に加わる過渡電圧や静電放電に対して発光素子を高電圧から保護するために、それら高電圧をグラウンドに逃がす接地部材として機能させることができる。このため、上記の過渡電圧または静電放電に対処するため、ツェナーダイオードを含む電力分路回路などの保護回路を備えなくてもよくなる。過渡電圧および静電放電は、ＩＩＩ族窒化物半導体に対する回路故障の主要な要因であり、上記のように窒素物半導体基板の電気伝導度が高ければ、それを接地部材として用い、製造工程を大幅に短縮し、製造コストも低くすることができる。
上記の発光素子は４Ｖ以下の電圧を印加することにより発光するようにできる。電気伝導度が高い、すなわち電気抵抗の小さい窒化物半導体基板を用いることにより、低い電圧印加で発光に十分な電流を発光層に注入し、発光させることができる。このため、より少ない個数の電池の搭載で済むので、発光素子を組み込んだ照明装置の小型化、軽量化、低コスト化に資することができる。また、消費電力の抑制にも有効である。
上記の窒化物半導体基板の厚みを５０μｍ以上としてもよい。
この構成により、点状または小面積のｎ電極から電子を流す場合、電子はＧａＮ基板またはｎ型窒化物半導体基板の表面から内部に入るにしたがって広がってゆく。このため、ＧａＮ基板またはｎ型窒化物半導体は厚いほうが望ましい。上記基板の厚みが５０μｍ未満ではｎ電極の面積を小さくした場合、量子井戸構造の活性層に到達したときに十分に広がらず、活性層において発光しない部分または発光が十分でない部分を生じる。上記の基板の厚みを５０μｍ以上とすることにより、低い電気抵抗によりｎ電極の面積を小さくしても上記基板内において電流が十分な広がりをみせて、活性層での発光部分を十分拡大することができる。より好ましくは７５μｍ以上とするのがよい。しかし、あまり厚くしすぎると基板による吸収が無視できなくなるので、５００μｍ以下にするのが望ましい。
上記の窒化物半導体基板の第２の主表面に、開口率５０％以上で電極が設けられてもよい。
この構成により、第２の主表面からの光の放出効率を高めることができる。回効率は大きいほどｎ電極で吸収される光量が減るので光出力を増大させることができる。このため、開口率は、より望ましくは７５％以上、さらに望ましくは９０％以上とするのがよい。
上記の窒化物半導体基板に設けられた電極と、その窒化物半導体基板との接触面積が０.０５５ｍｍ2以上であるようにできる。
この構成により、たとえば８ｍｍ□の半導体チップで７０Ａ程度まで、電極発熱の影響なく線形の電流−光出力特性を得ることができる。
また、電極とリードフレームとを電気的に接続するボンディングワイヤの断面積が０.００２ｍｍ2以上であるようにしてもよい。
この構成により、電流２Ａまでワイヤ部の発熱の影響なく稼動させることができる。
上記の電極とリードフレームとを電気的に接続するボンディングワイヤの断面積を０.０７ｍｍ2以上とすることができる。
この構成により、電流７０Ａ程度までワイヤ部の発熱の影響なく稼動させることができる。
電極が窒化物半導体基板の２以上のコーナーに分かれて位置し、電極と窒化物半導体基板との接触面積の合計が０.０５５ｍｍ2以上であり、かつリードフレームとコーナーに位置する電極とを電気的に接続するボンディングワイヤの断面積の合計が０.００２ｍｍ2以上であるようにできる。
この構成により、半導体チップの光取り出しにおいて光の障害となる部分がほとんど配置されないようにすることができる。
上記のコーナーに位置する電極とリードフレームとを電気的に接続するボンディングワイヤの断面積の合計を０.０７ｍｍ2以上とすることができる。
この構成により、光取り出しの障害となる部分をほとんど無くしながら、光の出力効率を高めることができる。
上記の第２の主表面の光を放出する部分の面積を０．２５ｍｍ2以上としてもよい。
この構成により、所定の個数の上記発光素子を配列することにより、既存の照明機器に代替しうる範囲が増大する。光を放出する部分の面積が０．２５ｍｍ2未満では、使用する発光素子の数が多くなりすぎ、既存の照明器具を代替することができない。上記本発明の実施の形態における、光を放出する部分は。窒化物化合物半導体基板で、電流が十分広がる範囲内で大きいほどよい。これは電気抵抗が小さいほど光放出面積を広くとれることを意味し、たとえば窒化物化合物半導体基板の比抵抗が０．０１Ω・ｃｍならば、本発明例Ｆのように、８ｍｍ×８ｍｍ程度にすることができる。
また、上記の窒化物半導体基板の第２の主表面の光を放出する部分を、１ｍｍ×１ｍｍ以上のサイズとしてもよい。上記の窒化物半導体基板の第２の主表面の光を放出する部分を、３ｍｍ×３ｍｍ以上のサイズとすることもできる。さらに、上記の窒化物半導体基板の第２の主表面の光を放出する部分を、５ｍｍ×５ｍｍ以上のサイズとしてもよい。
上記のように、光放出面を大面積化することにより、照明装置に搭載する発光素子の数を減らすことができ、加工工数の抑制、部品点数の削減、消費電力の抑制、などを実現することができる。なお、念のために付け加えると、１ｍｍ×１ｍｍ以上のサイズとは、１ｍｍ×１ｍｍを含むサイズをいう。
ＡｌＮ基板に形成される発光素子の場合も含んで、上記の発光素子は、熱抵抗が３０℃／Ｗ以下となるように構成されてもよい。
発光素子は温度上昇により発光効率が低下し、また、過度に温度上昇が生じる場合には、発光素子が損傷を受ける。このため、発光素子において、温度または熱抵抗は重要な設計要素である。従来、熱抵抗はほぼ６０℃／Ｗとされていた（上記特許文献１）。しかし、上記のように、熱抵抗が３０℃／Ｗ以下となるように設定することにより、発光素子への投入電力を十分行なっても発光効率の低下をいちじるしく生じたり、また発光素子の損傷を生じることがなくなる。上記のような熱抵抗の半減化は、上記のように比抵抗の小さいＧｎＮ基板を用いることによりはじめて実現されたのである。
また、上記の発光素子では、連続発光状態で最も温度が上昇する部分の温度を、１５０℃以下とすることができる。
この構成により、最も温度が上昇する部分、すなわち発光層の温度を１５０℃以下にして、十分高い発光効率を確保することができる。さらに従来の発光素子に比較して寿命の大幅延長を得ることが可能になる。
上記のｎ型窒化物半導体層の厚みは３μｍ以下とするのがよい。
このｎ型窒化物半導体層は、窒化物半導体基板の上にエピタキシャル成長させるものであり、むやみに厚くすると成膜処理に長時間を要し、原料費用も増大する。上記のようにｎ型窒化物半導体層の厚みを３μｍ以下とすることにより、大きなコスト減を得ることができる。さらに望ましくは２μｍ以下とするのがよい。
上記の窒化物半導体基板の第２の主表面において、電極が被覆していない部分に非鏡面処理を施してもよい。
この構成により、第２の主表面、すなわち放出面において、発光層で発生した光が全反射により上記基板内に閉じ込められ効率が低下するのを防ぐことができる。積層構造の側面にも非鏡面処理を施してもよいことは言うまでもない。
上記の非鏡面処理が施された表面が、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液、アンモニア（ＮＨ3）水溶液またはその他のアルカリ水溶液を用いて非鏡面化された表面であってもよい。
上記の非鏡面化処理によりＧａＮ基板のＮ面だけを凹凸の大きな表面を能率よく得ることができる。Ｇａ面側はエッチングされない。
また、上記非鏡面処理が施された表面が、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）水溶液、塩酸（ＨＣｌ）水溶液、リン酸（Ｈ2ＰＯ4）水溶液、フッ酸（ＨＦ）水溶液およびその他の酸水溶液の少なくとも１つを用いて非鏡面化された表面であってもよい。
また、上記の非鏡面処理が施された表面が、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching:ＲＩＥ）を用いて非鏡面化された表面であってもよい。これにより、ドライプロセスにより面積の寸法精度に優れた非鏡面を得ることができる。さらには、ドライエッチングのＲＩＥおよびアルカリ水溶液による湿式エッチングのいずれによっても、フォトリソグラフィ技術と組み合わせることにより、所定の凹凸間隔を得ることができる。
上記のｐ型窒化物半導体層に設けられる電極を、反射率０．５以上の反射率の材質で形成されるようにできる。
この構成により、実装面側での光の吸収を防ぎ、上記基板の第２の主面に向けて反射する光量を多くすることができる。この反射率はより高いほうが好ましく、０．７以上とするのがよい。
上記の窒化物半導体基板の第２の主表面を覆うように蛍光体を配置してもよい。また、上記発光装置では、窒化物半導体基板から離れて窒化物半導体基板の第２の主表面に対面するように蛍光板が配置されていてもよい。さらに、蛍光板の窒化物半導体基板の第２の主表面に面する表面が凹凸化処理されていてもよい。また、窒化物半導体基板に蛍光を発する不純物および欠陥の少なくとも一方を含ませてもよい。
上記の構成により、ともに白色ＬＥＤを形成することができる。
本発明の発光素子は、上記に挙げたいずれかの発光素子を２つ以上含み、それらの発光素子が直列接続されていてもよい。
上記の構成により、高電圧電源を用いて、上述の高効率の発光素子を複数、リードフレーム等に搭載した照明部品を得ることができる。たとえば、自動車用バッテリーは１２Ｖ程度なので、本発明の発光素子を４段以上直列に接続して発光することができる。
また、本発明の別の発光素子は、上述の発光素子を２つ以上含み、それらの発光素子が並列接続されていてもよい。
上記の構成により、高電流電源を用いて、上述の高効率の発光素子から構成される照明部品を得ることができる。
本発明のさらに別の発光素子と、それらの発光素子を発光させるための電源回路とを含み、電源回路において、発光素子が２つ以上並列に接続された２以上の並列部が直列に接続される構成をとってもよい。
この構成により、個々の発光素子の発光条件を満たしながら照明部品の容量と電源容量との整合をとることが可能になる。なお、上記の電源回路では、照明装置の容量を可変とする場合、並直切換部を備え、その並直切換部により、発光素子に印加される配線が切り換えられてもよい。
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
本発明の発光素子は、導電性の高い窒化物半導体基板を用い、また窒化物半導体基板におけるチップの分割に転位束が存在する部分を選択的に除去するエッチングを利用し、さらにｐダウン実装した構造を用いた結果、（１）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、（２）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、（３）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、（４）低電圧で発光するので、大容量の電源を必要とせず、とくに自動車用の照明装置用に適しており、（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。
本発明によるＬＥＤの実施の形態１を示す図である。 図１のＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。 図１のＬＥＤの平面図である。 図１に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。 図１に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。 図１〜図５に示したＬＥＤの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１〜図５に示したＬＥＤのチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す平面模式図である。 図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。 図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第１の変形例を示す平面図である。 図９に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。 図９に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。 図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第２の変形例を示す平面図である。 図１２に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。 図１２に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。 図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第３の変形例を示す平面図である。 図１５に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。 図１５に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。 図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の第４の変形例を示す平面図である。 図１８に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。 図１８に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。 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２１に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。 図２１に示したＬＥＤを構成するチップをｎ電極が形成された側から見た平面図である。 図２１〜図２３に示したＬＥＤの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図２１〜図２３に示したＬＥＤのチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す平面模式図である。 図２５の線分ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩにおける断面模式図である。 図２５に示したウエハにおける１つのチップに該当する領域を示す拡大模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態３を示す図である。 図２８に示したＬＥＤのチップをウエハから採取するときのウエハの状態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４を示す平面図である。 図３０に示したＬＥＤを構成するチップをｐ電極が形成された側から見た平面図である。 図３１の線分ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩにおける断面模式図である。 比較例Ｂを示す図である。 比較例ＢのＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。 比較例Ｂの積層構造のチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す図である。 図３５における電極の配置を示す図である。 本発明例Ａおよび比較例Ｂの印加電流と光出力との関係を示す図である。 本発明例Ａおよび比較例Ｂの発光層での電流密度と光出力との関係を示す図である。 本発明の実施例２における本発明例Ｃ１のＬＥＤを示す図である。 図３９の発明例Ｃ１のＬＥＤの平面図である。 比較例ＥのＬＥＤを示す図である。 図４１に示す比較例ＥのＬＥＤの平面図である。 本発明の実施例３における本発明例ＦのＬＥＤを示す図である。 計算シミュレーションによるＬＥＤチップ内の電流の流れを模式的に示す図である。 本発明の実施例３におけるＬＥＤの発光層における電流密度比を示す図である。 本発明の実施例３におけるＬＥＤ（蛍光材なし）の印加電流と光出力との関係を示す図である。 本発明の実施例３におけるＬＥＤ（蛍光材なし）の発光層での電流密度と光出力との関係を示す図である。 本発明の実施例３におけるＬＥＤ（蛍光材あり：白色）の印加電流と光出力との関係を示す図である。 本発明の実施例３におけるＬＥＤ（蛍光材あり：白色）の発光層での電流密度と光出力との関係を示す図である。 本発明の実施例４におけるＬＥＤの透過率測定試験の概要を示す図である。 図５０に示す透過率測定試験において光が基板を透過する状況を示す図である。 透過率に及ぼす基板の厚みの影響を示す図である。 本発明の実施例５において、本発明例ＬのＬＥＤをウエハから採取するために素子分離のエッチングを行なった後の状態を示す図である。 本発明の実施例５において、比較例ＭのＬＥＤをウエハから採取するために素子分離のエッチングを行ない、ｎ電極をエッチング溝の底部に形成しようとするときの状態を示す図である。 本発明の実施例５において、比較例ＮのＬＥＤをウエハから採取するために素子分離のエッチングを行ない、ｎ電極をエッチング溝の底部に形成しようとするときの状態を示す図である。 本発明の実施例７の本発明例ＱのＬＥＤを示す図である。 本発明の実施例７の本発明例ＲのＬＥＤを示す図である。 本発明の実施例８の本発明例ＳおよびＴのＬＥＤを示す図である。 本発明の実施例８の本発明例ＵのＬＥＤを示す図である。 本発明の実施例８の本発明例ＷのＬＥＤを示す図である。 本発明の実施例９においてＧａＮ基板の比抵抗に及ぼす酸素濃度の影響を示す図である。 本発明の実施例９においてＧａＮ基板の光（波長４５０ｎｍ）の透過率に及ぼす酸素濃度の影響を示す図である。 厚みおよび酸素濃度を変化させたＧａＮ基板から発光素子を作製したときのその発光素子の光出力および電流が均一に流れる平面サイズを示す図である。 本発明の実施例１０において、２０ｍｍ×２０ｍｍのＧａＮ基板のｃ面からのオフ角度分布を示す図である。 本発明の実施例１０における、ＧａＮ基板とＡｌＧａＮクラッド層との間にバッファ層を配置した構造を示す図である。 本発明の実施例１０において、光出力８ｍＷ以上を得ることができるオフ角範囲を広げた結果を示す図である。 孔状凹部となったエピタキシャル層に継承されたコアを示す図である。 本発明の実施例１１におけるＧａＮ基板中のコアがエピタキシャル層に継承された状態を示す図である。 本発明の実施例１２における発光素子を示す図である。 本発明の実施例１３における発光素子のｐ電極に着目した断面図である。 図７０の発光素子のｐ電極を透視した平面図である。 実施例１３の本発明例Ｓ5における発光および反射を示す図である。 実施例１３の比較例Ｔ6における発光および反射を示す図である。 実施例１３の比較例として挙げられた本発明例Ａにおける発光および反射を示す図である。 本発明の実施例１４において、板状結晶反射領域が格子状に現れているＧａＮ基板の主面を示す図である。 図７５の板状結晶反射領域を示すＧａＮ基板の断面図である。 本発明の実施例１４の本発明例Ｓ6を示す断面図である。 本発明の実施例１４に含まれる、図７５とは別の並列配置の板状結晶領域を示す平面図である。 図７８の断面図である。 本発明の実施例１５の本発明例Ｓ7における発光および反射を示す断面図である。 本発明の実施例１５における他の実施例である本発明例Ｓ8での発光および反射を示す断面図である。 比較例Ｔ7における発光および反射を示す断面図である。 本発明によるＬＥＤの製造方法において用いられるエッチング装置を示す模式図である。 従来のＬＥＤを示す図である。
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ＡｌxＧａ1-xＮ層、４ ＭＱＷ（発光層）、５ ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層、６ ｐ型ＧａＮ層、１１ ｎ電極、１２ ｐ電極、１２ａ 離散配置のＮｉ/Ａｕの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、２５ａ 素子分離溝の底部、２６ 蛍光材、３１ ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層、３２ ｐ型ＩｎＧａＮ層、３３ Ａｇ電極層、３５ 高反射膜、４６ 蛍光板、４６ａ 蛍光板の凹凸面、５０ チップ境界、５１ 板状結晶反転領域、５２ トレンチ、６１ コア（孔状凹部）、８０ 側面、８２ 境界線、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、Ｄ ｎ電極直径、Ｌ1 ｐ電極辺長さ、Ｌ2 スクライブ線間隔（チップ辺長さ）、Ｌ3 素子分離溝幅、Ｌ4 エッチング溝辺長さ、Ｒ1 オフ角０.０５°領域、Ｒ2 オフ角１.４４°領域、ｒ 発光層での中央からの距離、ｔ ｎ型ＧａＮ層の厚み。

Claims (6)

  1. 窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の第１の主表面上に積層された窒化物半導体層と、前記窒化物半導体層上に形成された第１の電極と、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の主表面上に形成された第２の電極とを含み、
    前記窒化物半導体基板は、
    前記窒化物半導体基板の前記第１の主表面から前記第２の主表面まで厚み方向に沿って転位が集中化した転位束が存在する領域と、
    前記転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域とを含み、
    前記単結晶領域の比抵抗は０．５Ω・ｃｍ以下であり、
    前記転位束が存在する領域において前記窒化物半導体基板が分割されている、発光装置の製造方法であって、
    アルカリ溶液のエッチャントに前記窒化物半導体基板を浸漬する工程と、
    前記窒化物半導体基板が浸漬された前記エッチャントを密閉した状態で、前記窒化物半導体基板のエッチングをエッチャントの温度が８０℃以上２５０℃以下で行なうことにより前記窒化物半導体基板を分割する分割工程とを備える、発光装置の製造方法。
  2. 窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の第１の主表面上に積層された窒化物半導体層と、前記窒化物半導体層上に形成された第１の電極と、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の主表面上に形成された第２の電極とを含む発光装置を複数含むウエハであって、
    厚み方向に沿って転位が集中化した転位束が存在する領域と、
    前記転位束が存在する領域に囲まれた単結晶領域とを含み、
    前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面において、前記転位束が存在する領域は前記単結晶領域の平面形状が多角形状となるように前記単結晶領域を囲んでおり、
    前記単結晶領域の比抵抗は０．５Ω・ｃｍ以下である、発光装置を複数含むウエハ。
  3. 前記単結晶領域における転位密度は５Ｅ６個／ｃｍ2以下である、請求項２に記載の発光装置を複数含むウエハ。
  4. 前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面において、前記転位束が存在する領域は、規則的な間隔を有するストライプパターンを形成する、請求項２または３に記載の発光装置を複数含むウエハ。
  5. 前記転位束が存在する領域が形成する多角形は、ｎを自然数としたときに、（（６０゜±３゜）×ｎ）という角度の内角を有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の発光装置を複数含むウエハ。
  6. 前記転位束が存在する領域が形成する多角形は、正三角形、菱形、平行四辺形、台形、および六角形からなる群から選択される１つである、請求項２〜５のいずれか１項に記載の発光装置を複数含むウエハ。
JP2005014320A 2005-01-21 2005-01-21 ウエハおよび発光装置の製造方法 Expired - Fee Related JP4367348B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005014320A JP4367348B2 (ja) 2005-01-21 2005-01-21 ウエハおよび発光装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005014320A JP4367348B2 (ja) 2005-01-21 2005-01-21 ウエハおよび発光装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006203058A JP2006203058A (ja) 2006-08-03
JP4367348B2 true JP4367348B2 (ja) 2009-11-18

Family

ID=36960759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005014320A Expired - Fee Related JP4367348B2 (ja) 2005-01-21 2005-01-21 ウエハおよび発光装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4367348B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101884094B (zh) * 2008-02-27 2013-02-13 住友电气工业株式会社 氮化物半导体晶片的加工方法和氮化物半导体晶片

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4967914B2 (ja) * 2006-08-22 2012-07-04 豊田合成株式会社 発光素子の製造方法
WO2008143183A1 (ja) * 2007-05-17 2008-11-27 Asahi Glass Co., Ltd. ガラス被覆発光素子、照明装置およびプロジェクタ装置
JP4404162B2 (ja) * 2008-02-27 2010-01-27 住友電気工業株式会社 窒化物半導体ウエハ−
KR101007099B1 (ko) 2008-04-21 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP5678402B2 (ja) * 2008-08-04 2015-03-04 住友電気工業株式会社 ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法
KR101305746B1 (ko) 2010-02-09 2013-09-06 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자
US9105472B2 (en) 2010-04-13 2015-08-11 Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha Single-crystal substrate,single-crystal substrate having crystalline film,crystalline film,method for producing single-crystal substrate having crystalline film,method for producing crystalline substrate,and method for producing element
JP5023229B1 (ja) * 2011-04-27 2012-09-12 株式会社東芝 半導体発光素子の製造方法
JP5134167B1 (ja) * 2011-07-14 2013-01-30 パナソニック株式会社 窒化物系半導体発光素子
JP2015041766A (ja) * 2013-08-20 2015-03-02 正幸 安部 光半導体装置
JP6444754B2 (ja) 2015-02-05 2018-12-26 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6142883B2 (ja) 2015-02-05 2017-06-07 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6696298B2 (ja) 2015-07-30 2020-05-20 日亜化学工業株式会社 発光素子及びそれを用いた発光装置
BR102016015672B1 (pt) 2015-07-30 2021-11-30 Nichia Corporation Elemento emissor de luz com uma forma plana hexagonal e dispositivo emissor de luz
JP6874288B2 (ja) 2016-06-30 2021-05-19 日亜化学工業株式会社 発光装置及びバックライト光源
US10074785B2 (en) 2016-11-18 2018-09-11 Nichia Corporation Light-emitting device
JP6327382B2 (ja) * 2017-05-10 2018-05-23 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101884094B (zh) * 2008-02-27 2013-02-13 住友电气工业株式会社 氮化物半导体晶片的加工方法和氮化物半导体晶片

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006203058A (ja) 2006-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4367348B2 (ja) ウエハおよび発光装置の製造方法
JP3841092B2 (ja) 発光装置
JP2006179511A (ja) 発光装置
KR101163783B1 (ko) 헤드 램프
JP4805831B2 (ja) 半導体発光装置、照明モジュール、照明装置、表面実装部品、および表示装置
JP2005191530A (ja) 発光装置
US9048385B2 (en) Nitride semiconductor light emitting diode
KR101978968B1 (ko) 반도체 발광소자 및 발광장치
KR100945989B1 (ko) 표면 플라즈몬 공명을 이용한 반도체 발광 소자
KR100982988B1 (ko) 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP2005260276A (ja) 発光装置
JPWO2013154181A1 (ja) チップオンボード型のパッケージ基板を有する発光装置の製造方法
KR20110132161A (ko) 반도체 발광 소자 및 그 제조방법
JP2008227540A (ja) 発光装置
KR20090085877A (ko) 수직구조 반도체 발광소자 제조방법
KR100675268B1 (ko) 다수의 발광 셀이 어레이된 플립칩 구조의 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법
KR100982983B1 (ko) 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR20110091245A (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101333332B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
KR20110111629A (ko) 반도체 발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080912

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080930

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090317

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090515

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090804

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090817

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120904

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130904

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees