JP4882611B2

JP4882611B2 - 窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法

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Publication number: JP4882611B2
Application number: JP2006234677A
Authority: JP
Inventors: 博昭村田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP2008060279A

Description

本発明は、発光素子構造の主要部を窒化物半導体で構成した窒化物半導体発光ダイオード素子（以下、窒化物ＬＥＤともいう。）およびその製造方法に関し、特に、金属製の保持基板の上に、発光素子構造を備えた窒化物半導体層が積層された構成を有する窒化物ＬＥＤと、その製造方法に関する。

窒化物半導体は、化学式Ａｌ_ａＩｎ_ｂＧａ_{１−ａ−ｂ}Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で表される化合物半導体であり、３族窒化物半導体などとも呼ばれる。上記化学式において、３族元素の一部をＢ（ホウ素）、Ｔｌ（タリウム）などで置換したもの、また、Ｎ（窒素）の一部をＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）などで置換したものも、窒化物半導体に含まれる。発光素子構造として、窒化物半導体からなるｐ型層およびｎ型層を積層することにより形成されるｐｎ接合構造を備えた、高輝度の窒化物ＬＥＤが実用化されている。ｐｎ接合部に活性層を設けたダブルヘテロ構造の窒化物ＬＥＤは、特に高い発光輝度を示す。

窒化物ＬＥＤは、通電により素子温度が上昇すると、発光効率が低下する傾向を有している。そこで、この温度上昇に伴う輝度低下を防止するために、放熱性の良好な金属製の保持基板の上に、発光素子構造を備えた窒化物半導体層が積層された構成を有する窒化物ＬＥＤが開発されている（特許文献１）。図８に示すのは、かかる構成を有する従来の窒化物ＬＥＤの断面図であり、Ａｕ（金）からなる膜厚約５０μｍの保持基板１０１の上に、窒化物半導体層１０２が、ｎ側オーミック電極１０３を介して積層されている。なお、本明細書では、発光ダイオード素子の構造を説明する場合に、便宜上、基板が下側にあり、その上に窒化物半導体層が積層されているものと見なして、上下方向を区別する。

図８に示す窒化物ＬＥＤ１００において、窒化物半導体層１０２は、保持基板１０１側から順に、ｎ型ＧａＮ層１０２ａ、ＩｎＧａＮ活性層１０２ｂ、ｐ型ＧａＮ層１０２ｃを含んでいる。ｎ側オーミック電極１０３は、Ｔｉ／Ａｕからなり、ｎ型ＧａＮ層１０２ａとオーミック接触している。１０４はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなるｐ側オーミック電極で、ｐ型ＧａＮ層１０２ｃとオーミック接触している。１０５はボンディングパッドであり、ｐ側オーミック電極１０４と電気的に接続している。

窒化物ＬＥＤ１００は、（ｉ）有機金属化合物気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）などの気相エピタキシャル成長法を用いて、サファイア基板などの結晶基板の上に、窒化物半導体層１０２をｎ型ＧａＮ層１０２ａから順に成長させ、（ｉｉ）ｐ型ＧａＮ層１０２ｃの上にｐ側オーミック電極１０４、ボンディングパッド１０５を順次形成し、（ｉｉｉ）結晶基板を窒化物半導体層１０２から分離し、それによって露出したｎ型ＧａＮ層１０２ａの表面にｎ側オーミック電極１０３を形成し、（ｉｖ）このｎ側オーミック電極１０３をメッキ下地層として、電気メッキによりＡｕ膜を析出させて保持基板１０１を形成し、最後に、（ｖ）ウェハを分割して素子をチップ状にする、という手順により製造される。

図８に示す窒化物ＬＥＤ１００を基板上に実装する際には、Ａｇペースト等の接着剤を用いて、保持基板１０１の下面を基板表面に接着し、固定する。
特開２００４−８８０８３号公報

しかしながら、図８に示す窒化物ＬＥＤ１００には、基板表面に接着する際に、余分な接着剤が素子の側面をはい上がり、ｎ型ＧａＮ層１０２ａとｐ型ＧａＮ層１０２ｃとを短絡させたり、窒化物半導体層１０２の端面からの光出射を妨げるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであり、上記従来の問題点を改善し、金属製の保持基板を備えながら、余分な接着剤が素子の側面をはい上がって、ｐ型層とｎ型層との間を短絡させたり、窒化物半導体層の端面からの光出射を妨害する問題が生じない、窒化物ＬＥＤを提供することを目的とする。また、本発明は、かかる窒化物ＬＥＤの好適な製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、次の特徴を有する。
（１）金属製の保持基板と、その上に積層された窒化物半導体層とを有し、該保持基板の下面には凹部が設けられている、窒化物半導体発光ダイオード素子。
（２）前記凹部がドット状の窪みを含む、前記（１）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（３）前記窒化物半導体層の上にボンディングパッドが形成されており、前記保持基板の下面における該ボンディングパッドの射影領域の内側に、ドット状の窪みである凹部が設けられている、前記（２）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（４）前記凹部が環状の溝を含む、前記（１）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（５）前記凹部が、多重になった環状の溝を含む、前記（４）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（６）前記凹部の深さが５μｍ〜５０μｍである、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（７）金属製の保持基板と、その上に積層された窒化物半導体層とを有する、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法であって、前記保持基板の下面に塑性加工により凹部を設ける工程を有することを特徴とする、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法。
（８）チップサイズを有する金属製の保持基板の上に窒化物半導体層が積層された積層体を形成した後に、前記凹部を設ける工程を行う、前記（７）に記載の製造方法。
（９）（イ）単結晶基板の上に気相エピタキシャル成長法を用いて窒化物半導体層を形成する工程と、（ロ）前記窒化物半導体層を前記結晶基板から分離する工程と、（ハ）前記窒化物半導体層のいずれかの面の上に、電気メッキの下地層として、表面に凹部を有する導電層を形成する工程と、（ニ）前記導電層を下地層として電気メッキを行うことにより金属膜を析出させて、表面に凹部を有する金属製の保持基板を形成する工程と、を有する、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法。
（１０）前記（ハ）の工程の前に、前記窒化物半導体層の、前記導電層を形成する側の面の上に、該窒化物半導体層を透してその位置を視認し得るマーキング層を形成し、前記（ハ）の工程では、該マーキング層の位置を基準として、前記導電層の表面の凹部の位置を定める、前記（９）に記載の製造方法。

本発明の窒化物半導体発光ダイオード素子は、基板、ステム等に接着する際に、余分な接着剤が金属製の保持基板の下面に設けられた凹部に収容されるので、この接着剤が素子の側面をはい上がって、ｎ型層とｐ型層との間を短絡させたり、窒化物半導体層の側面からの発光を妨害することがない。また、素子を複数個横に並べる場合には、余分な接着剤が素子間を短絡させるという問題の発生が防止される。

本発明の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法によれば、金属製の保持基板に簡便な塑性加工によって凹部を設けるので、素子の製造コストを低く抑えることができる。

また、本発明の他の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法によれば、窒化物半導体層と積層された金属製の保持基板を電気メッキにより形成する工程で、その表面に凹部を設けることができるので、素子の製造コストを低く抑えることができる。

図１に、本発明の一実施形態に係る窒化物ＬＥＤの断面図を示す。この図に示す窒化物ＬＥＤ１０において、１１はＡｕからなる膜厚約５０μｍの保持基板であり、その上に、窒化物半導体層１２が、Ｔｉ／Ａｕからなるｎ側オーミック電極１３を介して積層されている。窒化物半導体層１２は、保持基板１１側から順に、ｎ型ＧａＮ層１２ａ、ＩｎＧａＮ活性層１２ｂ、ｐ型ＧａＮ層１２ｃを含んでいる。ｎ側オーミック電極１３はｎ型ＧａＮ層１２ａとオーミック接触している。１４はＩＴＯからなるｐ側オーミック電極で、ｐ型ＧａＮ層１２ｃとオーミック接触している。１５はボンディングパッドであり、ｐ側オーミック電極１４と電気的に接続している。ボンディングパッド１５の下方では、ｐ側オーミック電極１４に開口部が形成されており、その直下のＩｎＧａＮ活性層１２ｃに正孔電流が注入されないようになっている。つまり、ボンディングパッド１５の中央部の直下では発光が生じないように構成されている。この部位で発光を生じさせても、ボンディングパッド１５に遮られて素子外部に効率よく取り出せないためである。

窒化物ＬＥＤ１０の特徴のひとつは、保持基板１１の下面に凹部１６が設けられていることである。この例では、凹部１６はドット状の窪みで、ボンディングパッド１５の下方、とりわけ、保持基板１１の下面におけるボンディングパッド１５の射影領域の、内側に設けられている。保持基板１１の下面側から見た凹部１６の開口部における形状は、例えば、円形である。この開口部形状は任意に定めることができ、楕円形であってもよいし、三角形、四角形、五角形その他の多角形であってもよく、不定形であってもよい。この凹部１６を設けることによって、窒化物ＬＥＤ１０をＡｇペーストやハンダなどの接着剤を用いて基板やステムに接着する際に、接着剤が余分に塗布されても、その余分の接着剤が凹部１６に収容されるので、素子の側面を窒化物半導体層１２の端面に達するまで接着剤がはい上がる問題が生じない。従って、素子を実装する工程で不良が発生し難くなり、該工程の歩留りが向上する。また、接着剤の塗布量の管理をより緩やかにすることができるので、接着剤の品質チェックや、接着剤の塗布装置のメンテナンスの間隔を広げることができ、それによって、製造コストを下げることが可能となる。また、凹部１６を設けることによる他の利点として、接着剤と保持基板１１との接触面積が増加することにより、窒化物ＬＥＤ１０の基板、ステム等への接着強度が大きくなることが挙げられる。この接着強度が大きいと、窒化物ＬＥＤ１０を透明な封止材料でモールドしてランプを構成したときに、温度変化に伴う封止材料の膨張・収縮が生じても、素子が動いて断線する問題が発生しない。

凹部１６のサイズは、例えば、その開口部の面積を保持基板１１の面積の１％〜５０％、深さｄを５μｍ〜５０μｍとすることができる。ただし、上述の説明より明らかであるが、凹部１６の最も好ましいサイズ（内容積）は、素子の固定に用いる接着剤の量によって異なる。つまり、使用する接着剤の量が少ない場合には、接着剤が余分に塗布された場合の、余分な接着剤の量も少ないので、凹部１６のサイズ（内容積）が小さくても十分な効果が得られる一方、使用する接着剤の量が多い場合には、接着剤が余分に塗布された場合の、余分な接着剤の量も多くなるので、凹部１６のサイズ（内容積）もそれに応じて設定しないと、得られる効果が小さくなる。従って、好適な凹部１６のサイズは一義的に定まるものではないが、一般的には、上記の範囲が例示される。

凹部１６は、窒化物ＬＥＤ１０の場合のようなドット状の窪みの他、直線的または曲線的な溝であってもよいし、複数の溝が交差した構成を含むものであってもよい。また、溝は素子の側面に開口していてもよい。凹部１６の個数は１個であってもよいし、複数であってもよく、複数とする場合の各凹部のサイズや形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

次に窒化物ＬＥＤ１０の製造方法を説明する。
（エピタキシャル成長工程）
図２（ａ）に示すように、ウェハサイズを有するサファイア基板などの単結晶基板１７の上に、窒化物半導体層１２を、ＭＯＶＰＥ法、分子ビームエピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）などの、この分野における公知の気相エピタキシャル成長法を用いて成長させる。図示していないが、結晶基板１７と窒化物半導体層１２との間には、バッファ層を介在させてもよい。窒化物半導体層は、ｎ型層を先に成長させて、その上にｐ型層を成長させることが好ましい。

（ｐ側電極形成工程）
窒化物半導体層１２の形成後、図２（ｂ）に示すように、ｐ型層１２ｃの上面に、ｐ側オーミック電極１４、ボンディングパッド１５を、順次形成する。

（成長基板除去工程）
図２（ｃ）に示すように、ｐ側の電極を形成したウェハから、エピタキシャル成長工程で用いた単結晶基板１７を除去する。この工程は、ウェハの上面に、加熱により剥離可能な保持膜 (図示せず)を接着したうえで行う。単結晶基板１７を除去する方法としては、研削および／または研磨により摩滅させる方法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、レーザリフトオフ法などが挙げられる。結晶基板１７がＳｉ基板の場合にはウェットエッチング法が適しており、サファイア基板の場合にはレーザリフトオフ法が適しているが、限定されるものではない。

（ｎ側電極形成工程）
図２（ｄ）に示すように、成長基板除去工程で単結晶基板１７を除去することにより露出したｎ型ＧａＮ層１２ａの表面に、ｎ側オーミック電極１３を形成する。電極形成に先だって、電極を形成しようとするｎ型ＧａＮ層の表面を清浄化するために、化学機械的研磨、ウェットエッチング、ドライエッチング等の処理を、適宜行うことができる。ｎ側オーミック電極１３はＴｉ／Ａｕ電極に限定されるものではなく、Ｔｉ／Ａｌ電極など、ｎ型窒化物半導体に対してオーミック性を有する公知の電極を任意に用いることができる。ｎ型オーミック電極１３は、ＩＴＯなどの酸化物半導体で形成してもよい。ｎ型オーミック電極１３は、この例ではｎ型ＧａＮ層１２ａの表面を覆うように形成しているが、必須ではない。ｎ型ＧａＮ層の表面に、ｎ型オーミック電極と高反射膜を、それぞれ、部分的に形成してもよい。

（メッキ工程）
ｎ側オーミック電極１３として形成したＴｉ／Ａｕ層を下地層として、電気メッキを行い、図３（ｅ）に示すように、Ａｕ膜を析出させて、保持基板１１を形成する。この方法で保持基板１１を形成する場合の、保持基板の材料はＡｕに限定されるものではなく、電鋳（ｅｌｅｃｔｏｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）における電着金属として使用されている金属であれば、好ましく用いることができる。特に好ましくは、Ａｕの他、Ｎｉ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）などが挙げられる。電気メッキは、ｎ側オーミック電極が金属膜の場合には、ｎ側オーミック電極自体をメッキ下地層として行い得るが、ｎ側オーミック電極上にメッキ下地層として適した金属層を蒸着法などで形成したうえで行ってもよい。ｎ側オーミック電極と、その上に形成するメッキ下地層との間に、金属の拡散を防ぐためのバリア層を設けることもできる。メッキ下地層やバリア層の詳細については、例えば、特開２００４−４７７０４号公報を参照することができる。

（ダイシングおよび凹部形成工程）
保持基板１１の形成後、図３（ｆ）に示すように、ダイシングによりウェハを分割して、素子をチップ状にする。その後、粘着テープに貼り付ける等の方法により固定したチップ状の素子の、保持基板１１の下面に、金属製のニードルを突き当てて、図３（ｇ）に示すように凹部１６を形成する。つまり、保持基板１１を塑性変形させる塑性加工により、凹部１６を形成する。凹部１６の形成をこのように簡便な塑性加工により行うことができるのは、保持基板１１が金属製であるからである。従って、保持基板１１の形成方法は上述の電気メッキに限定されず、蒸着法、無電解メッキ法、ＣＶＤ法、スパッタ法などであってもよい。また、保持基板１１は、別途製造された金属基板が、接着剤により窒化物半導体層１２に接着されたものであってもよい。凹部は、保持基板の下面を塑性変形させるのに用いる工具の形状を変えることにより、種々の形状に形成することが可能である。

ダイシングにより素子をチップ化した後に凹部１６の形成を行う理由は、Ａｕからなる保持基板１１が不透明であるために、ウェハの状態では、凹部１６を形成すべき位置を知ることが難しいからである。これに対して、素子をチップ化した後であれば、各チップの保持基板１１の下面の所定位置に、容易に凹部を形成することができる。特に、ボンディングパッド１５の位置を素子の中央部と決めておけば、チップ化後の保持基板１１の下面の中央部にニードルを突き当てることにより、凹部１６を確実にボンディングパッド１５の下方に形成することができる。ただし、凹部１６の形成をダイシング後に行うことは必須ではない。なお、凹部１６をこの方法で形成した場合、ＩｎＧａＮ活性層１２ｂのうち、該凹部１６の直上に位置する領域がダメージを受ける可能性があるが、窒化物ＬＥＤ１０では、ボンディングパッド１５の下方ではｐ側オーミック電極１４に開口部を設けてＩｎＧａＮ活性層１２ｂを発光させないようにしているので、ＩｎＧａＮ活性層１２ｂの上記領域がダメージを受けても、それによる発光効率への影響は小さい。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図４は、本発明の他の一実施形態に係る窒化物ＬＥＤの断面図である。図４に示す窒化物ＬＥＤ２０において、２１はＡｕからなる膜厚約５０μｍの保持基板であり、その上に、窒化物半導体層２２が、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ側オーミック電極２４を介して積層されている。窒化物半導体層２２は、保持基板２１側から順に、ｐ型ＧａＮ層２２ｃ、ＩｎＧａＮ活性層２２ｂ、ｎ型ＧａＮ層２２ａを含んでいる。２３はＴｉ／Ａｕからなるｎ側オーミック電極で、ｎ型ＧａＮ層２２ａとオーミック接触している。ｎ側オーミック電極２３はボンディングパッドを兼用している。なお、ｎ側オーミック電極をＩＴＯなどの透明材料を用いて、ｎ型ＧａＮ層の表面を覆うように形成し、その上に、金属製のボンディングパッドを形成してもよい。

図４に示す窒化物ＬＥＤ２０では、保持基板２１の下面に２種類の凹部２６ａ、２６ｂが設けられている。凹部２６ａはドット状の窪みであり、一方、凹部２６ｂは、凹部２６ａを取り囲む環状の溝である。実装時に余分に塗布された接着剤が、環状の溝である凹部２６ａに入ると、その内部で接着剤の少ない部分に向かって移動するので、保持基板２１の下面と、素子を固定しようとしている基板、ステム等の表面との間に存在する、接着剤量の分布が均一化される。そのために、発光ダイオード素子の発光面と、基板、ステム等の表面とが平行となるように素子を固定することが、容易となる。このような接着剤の分布均一化の効果は、保持基板２１の下面に環状の溝を多重に形成したとき、より顕著となる。なお、窒化物ＬＥＤ２０においても、凹部２６ａ、２６ｂによって、素子の側面を接着剤がはい上がる問題が防止され、また、素子の基板、ステム等への接着強度が大きくなる効果が得られることは勿論である。

凹部２６ａおよび２６ｂは、例えば、その開口部の面積の総和を、保持基板２１の面積の１％〜５０％とし、また、深さｄを５μｍ〜５０μｍとすることができる。この実施形態においても、凹部２６ａおよび２６ｂの最も好ましいサイズ（内容積）は、素子の固定に用いる接着剤の量によって異なる。

次に窒化物ＬＥＤ２０の製造方法を説明する。
（エピタキシャル成長工程）
図５（ａ）に示すように、ウェハサイズを有するサファイア基板などの単結晶基板２７の上に、窒化物半導体層２２を、ＭＯＶＰＥ法、分子ビームエピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）などの気相エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＧａＮ層２２ａから順に成長させる。

（マーキング層形成工程）
窒化物半導体層２２の形成後、ｐ型ＧａＮ層２２ｃの表面上に、Ｔｉ（チタン）からなるマーキング層Ｓを形成する。このマーキング層Ｓは、ウェハ上に形成しようとする複数の素子部の間の境界部分（後工程でダイシング線上となる領域）に形成する。マーキング層Ｓを設ける目的は、不透光性のＡｕからなる保持基板２１を形成した後においても、保持基板２１の表面に設けられた凹部２６ａ、２６ｂの位置を、窒化物半導体層２２側から容易に知ることができるようにするためである。つまり、後述するｎ側電極形成工程において、ｎ側オーミック電極２３を形成すべき位置や、窒化物半導体層２２をエッチングすべき領域を、容易に決めることができるようにするためである。

マーキング層Ｓは、窒化物半導体層２２を透して、その位置が視認できるものであればよい。よって、マーキング層Ｓは、ｐ側オーミック電極２４と異なる色を有する材料で形成することが好ましい。この例で、マーキング層ＳをＴｉで形成しているのはそのためである。マーキング層Ｓはまた、酸化ケイ素などの透明材料で形成することもできる。この場合は、ｐ側オーミック電極２４の色と、後の工程でマーキング層Ｓの上に形成されるメッキ下地層との色が異なれば、マーキング層Ｓの位置が視認できる。あるいは、窒化物半導体層２２を透して光学顕微鏡観察したときに、マーキング層Ｓ上に形成されたメッキ下地層の下面のみに焦点を合わせることができる程度に、透明なマーキング層Ｓを厚く形成すれば、マーキング層Ｓの位置が視認できることになる。

また、ｐ側オーミック電極２４を、ＩＴＯなどの透明材料で形成する場合には、マーキング層Ｓと、後の工程でｐ側オーミック電極２４の上に形成するメッキ下地層とを、異なる色にすれば、窒化物半導体層２２を透してマーキング層Ｓの位置が視認できる。また、この場合の他の方法として、マーキング層Ｓを設ける代わりに、マーキング領域として、ｐ型ＧａＮ層２２ｃ上に、ｐ側オーミック電極２４を介さないで、直接メッキ下地層を形成した領域を所定の位置に設けるとともに、窒化物半導体層２２を透して光学顕微鏡観察したときに、該マーキング領域に形成されたメッキ下地層の下面（ｐ型ＧａＮ層２２ｃ上に直接形成されたメッキ下地層の下面）のみに焦点を合わせることができる程度に、透明なｐ側オーミック電極２４を厚く形成すれば、該マーキング領域の位置を、窒化物半導体層２２を透して視認できるので、該マーキング領域をｎ側オーミック電極２３の形成位置を決定する際の基準として利用することができる。

（ｐ側電極形成工程）
次に、図５（ｃ）に示すように、ｐ型層２２ｃの上面に、マーキング層Ｓを覆い隠してしまわないように、ｐ側オーミック電極２４を形成する。これは、次の工程でマスク層Ｍを形成する際に、マーキング層Ｓが視認できるようにするためである。従って、マーキング層Ｓとｐ側オーミック電極２４とは、その上面側から見ても識別できるように、色を相違させておく必要がある。このｐ側電極形成工程と前記のマーキング層形成工程は、順番を入れ替えてもよい。なお、ｐ側オーミック電極２４は、後の工程でメッキ下地層として用いることから、積層構造として、その最上層にメッキ下地層に適した金属層を設けてもよい。

（メッキ工程）
ｐ側オーミック電極２４を形成したら、図５（ｄ）に示すように、ｐ側オーミック電極２４の表面に、フォトレジストからなる絶縁性のマスクＭを、最終的に保持基板２１の表面に形成しようとする凹部のパターンに形成する。その際、マスクＭの位置は、マーキング層Ｓの位置を基準として定める。ここで、マーキング層Ｓがメッキ下地層として適さない材料からなる場合には、図５（ｄ）に示すように、マーキング層Ｓの表面もマスク層Ｍで覆う。次に、図６（ｅ）に示すように、ｐ側オーミック電極２４をメッキ下地層として、その表面がマスクＭに覆われずに露出した部分の上に、電気メッキによりＡｕ層２１−１を形成する。

Ａｕ層２１−１の形成後、マスクＭをリフトオフすると、図６（ｆ）に示すように、ｐ型層２２ｃ上に、〔ｐ側オーミック電極２４とＡｕ層２１−１とからなり、表面に、マスクＭのパターンを反映したパターンの凹部を有する導電層〕が形成された状態が得られる。

次に、前記導電層をメッキ下地層として、再び電気メッキを行い、Ａｕ層２１−２を形成する。この電気メッキの前に、蒸着等により、メッキ下地層に適した金属層を、マーキング層Ｓの表面を含むウェハの上面全体を覆って形成してもよい。電気メッキにより形成されるＡｕ層２１−２の表面には、メッキ下地層の表面の凹部パターンを反映した凹部が形成されるので、最終的には、図６（ｇ）に示すように、Ａｕ層２１−１およびＡｕ層２１−２とからなる、表面に凹部２６ａおよび２６ｂを有する保持基板２１が得られる。

（成長基板除去工程）
次に、図７（ｈ）に示すように、メッキ工程により保持基板２１を形成した後のウェハから、エピタキシャル成長工程で用いた単結晶基板２７を除去する。単結晶基板２７の除去方法としては、研削および／または研磨により摩滅させる方法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、レーザリフトオフ法などが挙げられる。

（ｎ側電極形成工程）
図７（ｉ）に示すように、成長基板除去工程で単結晶基板２７を除去することにより露出したｎ型ＧａＮ層２２ａの表面に、ｎ側オーミック電極２３を形成する。このとき、窒化物半導体層２２を透して視認できるマーキング層Ｓが設けられているために、保持基板２１が不透明であるにもかかわらず、ｎ側オーミック電極２３を形成すべき箇所（この例では、保持基板２１の下面の凹部２６ａの直上）を、窒化物半導体層２２側から容易に知ることができる。

なお、ｎ側オーミック電極２３の形成に先だってｎ型ＧａＮ層２２ａの表面を清浄化するために、化学機械的研磨、ウェットエッチング、ドライエッチング等の処理を、適宜行うことができる。ｎ型ＧａＮ層２２ａの表面からの光取出しを促進するために、該表面を粗面化する処理を行ってもよい。また、この例では、ｎ側オーミック電極２３を形成する前または後に、ウェハ上で隣接する素子の間の領域の窒化物半導体層２２をエッチングにより除去して、保持基板２１の上面を露出させている。

（ダイシング工程）
ｎ側オーミック電極２３の形成後、図７（ｊ）に示すように、ダイシングにより、マーキング層Ｓが形成された位置で保持基板２１を切断して、ウェハをチップ状に分割する。

以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではなく、発明の効果が得られる範囲で種々の変形が可能である。

本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子の製造工程を説明するための断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子の製造工程を説明するための断面図である。本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の断面図である。図４に示す窒化物半導体発光ダイオード素子の製造工程を説明するための断面図である。図４に示す窒化物半導体発光ダイオード素子の製造工程を説明するための断面図である。図４に示す窒化物半導体発光ダイオード素子の製造工程を説明するための断面図である。従来の窒化物半導体発光ダイオード素子の断面図である。

符号の説明

１０、２０窒化物半導体発光ダイオード素子
１１、２１金属製の保持基板
１２、２２窒化物半導体層
１３、２３ｎ側オーミック電極
１４、２４ｐ側オーミック電極
１５ボンディングパッド
１６、２６ａ、２６ｂ凹部

Claims

金属製の保持基板と、その上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層の上に形成されたボンディングパッドとを有する、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法であって、前記保持基板の上に前記窒化物半導体層が積層された積層体を形成した後に、前記保持基板の下面における前記ボンディングパッドの射影領域の内側に、塑性加工により、ドット状の窪みである凹部を設ける工程を有することを特徴とする、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法。
チップサイズを有する前記積層体を形成した後に、前記凹部を設ける工程を行う、請求項１に記載の製造方法。
前記凹部の深さが５μｍ〜５０μｍである、請求項１又は２に記載の製造方法。
（イ）単結晶基板の上に気相エピタキシャル成長法を用いて窒化物半導体層を形成する工程と、
（ロ）前記窒化物半導体層を前記結晶基板から分離する工程と、
（ハ）前記窒化物半導体層のいずれかの面の上に、電気メッキの下地層として、表面に凹部を有する導電層を形成する工程と、
（ニ）前記導電層を下地層として電気メッキを行うことにより金属膜を析出させて、表面に凹部を有する金属製の保持基板を形成する工程と、
を有する、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法。
前記（ハ）の工程の前に、前記窒化物半導体層の、前記導電層を形成する側の面の上に、該窒化物半導体層を透してその位置を視認し得るマーキング層を形成し、前記（ハ）の工程では、該マーキング層の位置を基準として、前記導電層の表面の凹部の位置を定める、請求項４に記載の製造方法。