JP6755230B2 - Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing nitride semiconductor light emitting device - Google Patents

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Description

本発明は、窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device.

半導体は今や日常生活に欠かせない存在である。照明の分野でも半導体装置の一種である発光ダイオード(LED)が、従来の蛍光灯や白熱灯にとって代わりつつある。また、LEDが、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの液晶表示パネルのバックライトや、交通信号機などに用いられていることは多くの人の知るところである。 Semiconductors are now an indispensable part of everyday life. In the field of lighting, light emitting diodes (LEDs), which are a type of semiconductor device, are replacing conventional fluorescent lamps and incandescent lamps. In addition, many people know that LEDs are used as backlights for liquid crystal display panels of televisions, personal computers, mobile phones, etc., and traffic signals.

LEDに用いられる半導体には様々な種類のものがあるが、最近ではGaN、AlN、InNおよびそれらの混晶に代表される窒化物半導体が注目されている。窒化物半導体は、AlGaInAs系半導体およびAlGaInP系半導体に比べてバンドギャップEgが大きく、直接遷移型であるため、紫外光から緑色光にわたる広い波長領域での発光が可能である。窒化物半導体は、このような特質を生かして、各種波長の光を出力する半導体レーザ素子や、紫外光から赤色光までの広い発光波長範囲をカバーできるLEDなどに利用することができる。 There are various types of semiconductors used for LEDs, but recently, nitride semiconductors represented by GaN, AlN, InN and their mixed crystals have been attracting attention. Since the nitride semiconductor has a larger bandgap Eg than the AlGaInAs-based semiconductor and the AlGaInP-based semiconductor and is a direct transition type, it can emit light in a wide wavelength region from ultraviolet light to green light. Nitride semiconductors can be used for semiconductor laser devices that output light of various wavelengths, LEDs that can cover a wide emission wavelength range from ultraviolet light to red light, and the like by taking advantage of these characteristics.

窒化物半導体を用いた窒化物半導体発光素子は、発光波長範囲が広いため、プロジェクターやフルカラーディスプレイへの応用が考えられている。また、発光波長を短波長化できるという特質を生かして、殺菌、浄水および公害物質の高速分解などの公衆衛生および環境分野への適用、ならびに各種医療分野への適用に期待が高まっている。それに伴い、深紫外領域(波長:200nm〜350nm)で発光する半導体発光素子の研究開発が各研究機関で精力的に進められている。 Nitride semiconductor light emitting devices using nitride semiconductors have a wide emission wavelength range, and are therefore considered to be applied to projectors and full-color displays. In addition, taking advantage of the ability to shorten the emission wavelength, expectations are rising for its application to the public health and environmental fields such as sterilization, water purification, and high-speed decomposition of pollutants, as well as to various medical fields. Along with this, research and development of semiconductor light emitting devices that emit light in the deep ultraviolet region (wavelength: 200 nm to 350 nm) are being energetically promoted at each research institution.

窒化物半導体はバルク単結晶としての製造が困難なために、窒化物半導体発光素子は、サファイア基板または炭化珪素基板などの異種基板上に有機金属気相成長法(MOCVD)により窒化物半導体層を結晶成長させることが行なわれている。 Since it is difficult to manufacture a nitride semiconductor as a bulk single crystal, a nitride semiconductor light emitting device has a nitride semiconductor layer formed on a dissimilar substrate such as a sapphire substrate or a silicon carbide substrate by a metalorganic vapor phase growth method (MOCVD). Crystal growth is being carried out.

異種基板の中でも、サファイア基板は、エピタキシャル成長による結晶成長工程における高温アンモニア雰囲気中の安定性に優れているため、成長用基板として主に用いられている。しかしながら、サファイア基板は絶縁性基板であり、導通が取れないことからサファイア基板を挟むようにして、n電極およびp電極を設けた構造の窒化物半導体発光素子とすることができない。 Among the dissimilar substrates, the sapphire substrate is mainly used as a growth substrate because it is excellent in stability in a high temperature ammonia atmosphere in the crystal growth process by epitaxial growth. However, since the sapphire substrate is an insulating substrate and cannot be electrically conductive, it cannot be a nitride semiconductor light emitting device having a structure in which an n electrode and a p electrode are provided so as to sandwich the sapphire substrate.

したがって、サファイア基板上に窒化物半導体層を結晶成長させることにより製造される窒化物半導体発光素子は、たとえばサファイア基板上にn型窒化ガリウム層および窒化物半導体発光素子構造をエピタキシャル成長により結晶成長させた後に、n型窒化ガリウム層の表面が露出するまでエッチングし、n型窒化ガリウム層の露出した表面上にn電極を形成することによって、同一の表面側にn電極とp電極を設ける構造を有するのが一般的である。 Therefore, in the nitride semiconductor light emitting device manufactured by crystal-growing a nitride semiconductor layer on a sapphire substrate, for example, an n-type gallium nitride layer and a nitride semiconductor light emitting device structure are crystal-grown on a sapphire substrate by epitaxial growth. Later, the n-type gallium nitride layer is etched until the surface is exposed, and the n-electrode is formed on the exposed surface of the n-type gallium nitride layer, thereby providing the n-electrode and the p-electrode on the same surface side. Is common.

しかしながら、同一の表面側にn電極とp電極を設けた窒化物半導体発光素子の構造とした場合には、n電極に近接したメサ部分に電流が集中しやすいことから、発光層に電流を均一に注入するのが難しく、発光層を均等に発光させるのが困難となる。また、同一の表面側で、p電極とn電極の両方にワイヤボンディング用電極を形成する必要があることから、導電性基板上に窒化物半導体を結晶成長させた、p電極またはn電極のいずれか一方にワイヤボンディング用電極を設ければ良い構造の窒化物半導体発光素子よりも有効発光面積が狭まってしまう。 However, when the structure of the nitride semiconductor light emitting device is provided with the n electrode and the p electrode on the same surface side, the current tends to concentrate in the mesa portion close to the n electrode, so that the current is uniform in the light emitting layer. It is difficult to inject into the light emitting layer, and it is difficult to make the light emitting layer emit light evenly. Further, since it is necessary to form a wire bonding electrode on both the p electrode and the n electrode on the same surface side, either the p electrode or the n electrode in which the nitride semiconductor is crystal-grown on the conductive substrate. If an electrode for wire bonding is provided on one side, the effective light emitting area is narrower than that of a nitride semiconductor light emitting element having a structure that may be provided.

このような問題を解決するため、サファイア基板上に窒化物半導体を結晶成長させた後にサファイア基板を剥離し、窒化物半導体を露出させ、窒化物半導体の露出表面上にn電極を形成することによって、窒化物半導体発光素子を製造する方法がある。この方法により、大面積の窒化物半導体発光素子を製造する場合には、一般的には以下の方法が採用されている。 In order to solve such a problem, the nitride semiconductor is crystal-grown on the sapphire substrate, the sapphire semiconductor is peeled off to expose the nitride semiconductor, and n electrodes are formed on the exposed surface of the nitride semiconductor. , There is a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device. When manufacturing a large-area nitride semiconductor light emitting device by this method, the following method is generally adopted.

たとえば特許文献1には、レーザーリフトオフ(LLO)によりGaNバッファ層が分解して発生したN2ガスによる窒化物半導体のクラックを防止するために、レーザー光の照射前に予めGaNバッファ層に分離溝を形成しておく方法が開示されている。この方法によれば、レーザー光の照射によりGaNバッファ層が分解してN2ガスが発生したとしても、分離溝からN2ガスを排気することができるため、N2ガスによる窒化物半導体のクラックを防止することができるとされている(特許文献1の段落[0008]および[0009]等)。 For example, in Patent Document 1, in order to prevent cracking of the nitride semiconductor due to N 2 gas generated by decomposition of the GaN buffer layer due to laser lift-off (LLO), a separation groove is formed in the GaN buffer layer in advance before irradiation with laser light. The method of forming the above is disclosed. According to this method, even N 2 gas was decomposed GaN buffer layer by laser light irradiation occurs, it is possible to exhaust the N2 gas from the separation trench, a nitride semiconductor of a crack due to the N 2 gas It is said that this can be prevented (paragraphs [0008] and [0009] of Patent Document 1 and the like).

また、たとえば特許文献2には、サファイア基板上に一又は二以上のGaN層を形成した後にレーザースクライビング若しくは反応性イオンエッチングによりGaN層の選択的除去を行なって溝を形成し、その後、GaN層に導電性基板を結合し、サファイア基板をLLOによって除去する方法が開示されている(特許文献2の段落[0040]等)。 Further, for example, in Patent Document 2, after forming one or more GaN layers on a sapphire substrate, the GaN layers are selectively removed by laser scribing or reactive ion etching to form grooves, and then the GaN layer is formed. A method of bonding a conductive substrate to a sapphire substrate and removing the sapphire substrate by LLO is disclosed (Patent Document 2, paragraph [0040], etc.).

また、たとえば特許文献3には、保持基板にガス放出溝を形成し、ガス放出溝が形成された保持基板の表面上にGaN結晶層を成長させ、LLOにより保持基板を剥離する方法が開示されている(特許文献3の段落[0010]、[0011]、[0044]および[0045]等)。 Further, for example, Patent Document 3 discloses a method in which a gas release groove is formed in a holding substrate, a GaN crystal layer is grown on the surface of the holding substrate in which the gas release groove is formed, and the holding substrate is peeled off by LLO. (Paragraphs [0010], [0011], [0044], [0045], etc. of Patent Document 3).

特開2007−134415号公報JP-A-2007-134415 特表2007−534164号公報Special Table 2007-534164 特開2011−195377号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-195377

しかしながら、上記の特許文献1〜3に記載の方法を窒化物半導体発光素子の製造に適用した場合には、LLOにおける光の照射によりGaN層が分解することにより発生するガスを排気するためにレーザ光の1ショット間隔毎に溝を形成する必要がある。そのため、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりが低下するとともに、レーザ光の1ショット当たりのサイズおよび溝の間隔によって窒化物半導体発光素子のサイズが制限されるため、窒化物半導体発光素子の大面積化の自由度が制限されるという問題があった。 However, when the method described in Patent Documents 1 to 3 is applied to the manufacture of a nitride semiconductor light emitting device, a laser is used to exhaust the gas generated by the decomposition of the GaN layer due to the irradiation of light in the LLO. It is necessary to form a groove at every shot interval of light. Therefore, the manufacturing yield of the nitride semiconductor light emitting device is lowered, and the size of the nitride semiconductor light emitting device is limited by the size per shot of the laser beam and the groove spacing, so that the area of the nitride semiconductor light emitting device is increased. There was a problem that the degree of freedom of was limited.

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device capable of manufacturing a large area nitride semiconductor light emitting device with a high yield.

本発明の第1の態様によれば、第1導電型窒化物半導体層と、発光層と、第2導電型窒化物半導体層とをこの順序で含む多層窒化物半導体層を含む窒化物半導体発光素子であって、窒化物半導体発光素子の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域と、凸形状領域に取り囲まれた非凸形状領域とを含む升目状の構造を有している窒化物半導体発光素子を提供することができる。このような升目状の構造によって、多層窒化物半導体層の反り力を抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の繰り返し動作による接着不良の故障などを抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の信頼性向上が可能となる。 According to the first aspect of the present invention, a nitride semiconductor light emitting device including a multilayer nitride semiconductor layer including a first conductive type nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductive type nitride semiconductor layer in this order. Nitride semiconductor Nitride semiconductor having a grid-like structure including a convex region having a convex portion and a non-convex region surrounded by the convex region on the surface of the nitride semiconductor light emitting device. A light emitting element can be provided. Since the warp force of the multilayer nitride semiconductor layer can be suppressed by such a grid-like structure, it is possible to suppress a failure of adhesion failure due to repeated operation of the nitride semiconductor light emitting device, and thus the nitride semiconductor. The reliability of the light emitting element can be improved.

本発明の第2の態様によれば、成長用基板の第1の表面上にAl(アルミニウム)を含有する窒化物半導体層を形成する工程と、Alを含有する窒化物半導体層上に、第1導電型窒化物半導体層と、発光層と、第2導電型窒化物半導体層とがこの順序で配置された多層窒化物半導体層を形成する工程と、多層窒化物半導体層を支持基板の表面上に接合する工程と、支持基板の表面上に接合する工程の後に、成長用基板の第1の表面とは反対側の第2の表面側から成長用基板を薄型化する工程と、成長用基板の第2の表面側から光を照射し、光の少なくとも一部をAlを含有する窒化物半導体からなる層に吸収させることによって成長用基板を剥離する工程と、成長用基板を剥離する工程の後にエッチングする工程とを含み、成長用基板を剥離する工程においては、Alを含有する窒化物半導体層および第1導電型窒化物半導体層の少なくとも一方の表面に少なくともAlと酸素とを含有する物質が形成され、エッチングする工程においては、少なくともAlと酸素とを含有する物質をマスクとして、第1導電型窒化物半導体層の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域と凸形状領域に取り囲まれた非凸形状領域とを含む升目状の構造が形成される窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。この場合には、ステップアンドリピート法などにより少なくともAlと酸素とを含有する物質を形成しながら光を照射していくことによって、従来のようにレーザ光の1ショット間隔毎に溝を形成しなくても光の照射領域と多層窒化物半導体層との境界面におけるクラックの発生を抑制することができ、大面積の成長用基板を剥離することができる。そして、成長用基板を剥離した後のエッチング工程においては、少なくともAlと酸素とを含有する物質はエッチングに対するマスクとしての機能を有していることから、窒化物半導体発光素子の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域と、凸形状領域に取り囲まれた非凸形状領域とを含む升目状の構造を形成することができる。このような升目状の構造によって、多層窒化物半導体層の反り力を抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の繰り返し動作による接着不良の故障などを抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の信頼性向上が可能となる。 According to the second aspect of the present invention, a step of forming an Al (aluminum) -containing nitride semiconductor layer on the first surface of the growth substrate and a second method on the Al-containing nitride semiconductor layer. A step of forming a multilayer nitride semiconductor layer in which one conductive nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductive nitride semiconductor layer are arranged in this order, and a surface of a substrate supporting the multilayer nitride semiconductor layer. After the step of joining on the top and the step of joining on the surface of the support substrate, a step of thinning the growth substrate from the second surface side opposite to the first surface of the growth substrate, and a step of thinning the growth substrate for growth. A step of peeling off the growth substrate by irradiating light from the second surface side of the substrate and absorbing at least a part of the light into a layer made of a nitride semiconductor containing Al, and a step of peeling off the growth substrate. In the step of peeling off the growth substrate, which includes the step of etching after the above, at least Al and oxygen are contained on at least one surface of the Al-containing nitride semiconductor layer and the first conductive type nitride semiconductor layer. In the process of forming and etching a substance, the surface of the first conductive nitride semiconductor layer is surrounded by a convex region having a convex portion and a convex region using a substance containing at least Al and oxygen as a mask. It is possible to provide a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting element in which a grid-like structure including a non-convex region is formed. In this case, by irradiating the light while forming a substance containing at least Al and oxygen by a step-and-repeat method or the like, a groove is not formed at each shot interval of the laser beam as in the conventional case. However, the occurrence of cracks at the interface between the light irradiation region and the multilayer nitride semiconductor layer can be suppressed, and a large-area growth substrate can be peeled off. Then, in the etching process after the growth substrate is peeled off, since the substance containing at least Al and oxygen has a function as a mask against etching, the surface of the nitride semiconductor light emitting device has a convex shape. It is possible to form a square-shaped structure including a convex region having a portion and a non-convex region surrounded by the convex region. Since the warp force of the multilayer nitride semiconductor layer can be suppressed by such a grid-like structure, it is possible to suppress a failure of adhesion failure due to repeated operation of the nitride semiconductor light emitting device, and thus the nitride semiconductor. The reliability of the light emitting element can be improved.

本発明によれば、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a nitride semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, which can manufacture a large area nitride semiconductor light emitting device with a high yield.

実施の形態の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor light emitting device of an embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層の表面の一例の模的な拡大平面図である。It is a simulated enlarged plan view of an example of the surface of the n-type nitride semiconductor layer of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層の表面の他の一例の模式的な拡大平面図である。FIG. 5 is a schematic enlarged plan view of another example of the surface of the n-type nitride semiconductor layer of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層の表面のさらに他の一例の模式的な拡大平面図である。FIG. 5 is a schematic enlarged plan view of still another example of the surface of the n-type nitride semiconductor layer of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の凸形状領域の凸形状部分の一例の模式的な拡大斜視断面図である。It is a schematic enlarged perspective sectional view of an example of the convex portion of the convex region of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の凸形状領域の凸形状部分の他の一例の模式的な拡大斜視断面図である。It is a typical enlarged perspective sectional view of another example of the convex portion of the convex region of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の凸形状領域の凸形状部分のさらに他の一例の模式的な拡大斜視断面図である。It is a schematic enlarged perspective sectional view of still another example of the convex portion of the convex region of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates a part of the manufacturing process of the manufacturing method of the nitride semiconductor light emitting device of embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates a part of the manufacturing process of the manufacturing method of the nitride semiconductor light emitting device of embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates a part of the manufacturing process of the manufacturing method of the nitride semiconductor light emitting device of embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates a part of the manufacturing process of the manufacturing method of the nitride semiconductor light emitting device of embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates a part of the manufacturing process of the manufacturing method of the nitride semiconductor light emitting device of embodiment. 実施の形態の窒化物半導体発光素子の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates a part of the manufacturing process of the manufacturing method of the nitride semiconductor light emitting device of embodiment. (a)は薄型化した成長用基板を光の照射により剥離する工程の一例を図解する模式的な平面図であり、(b)は(a)に示される光の照射領域の幅方向の一例の模式的な断面図であり、(c)は(a)に示される光の照射領域の長さ方向の一例の模式的な断面図である。(A) is a schematic plan view illustrating an example of a process of peeling a thinned growth substrate by irradiation with light, and (b) is an example in the width direction of the light irradiation region shown in (a). (C) is a schematic cross-sectional view of an example in the length direction of the light irradiation region shown in (a). 成長用基板の第2の表面に対する光の照射方法の一例を図解する模式的な平面図である。It is a schematic plan view which illustrates an example of the light irradiation method to the 2nd surface of a growth substrate. 光の1回の照射当たりの照射領域の形状が正方形であるときの光の照射領域の配列の一例を図解する模式的な平面図である。It is a schematic plan view which illustrates an example of the arrangement of the light irradiation area when the shape of the irradiation area per one irradiation of light is square. 光の1回の照射当たりの照射領域の形状が正方形であるときの光の照射領域の配列の他の一例を図解する模式的な平面図である。It is a schematic plan view which illustrates another example of the arrangement of the light irradiation area when the shape of the irradiation area per one irradiation of light is square. 光の1回の照射当たりの照射領域の形状が六角形であるときの光の照射領域の配列の一例を図解する模式的な平面図である。It is a schematic plan view which illustrates an example of the arrangement of the light irradiation area when the shape of the irradiation area per one irradiation of light is hexagonal. 僅かなスクラッチ傷が残る成長用基板の第2の表面に光を照射する工程の一例を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates an example of the process of irradiating the second surface of a growth substrate with a slight scratch mark. (a)は成長用基板の第2の表面に対する光の照射方法の他の一例を図解する模式的な平面図であり、(b)は(a)の模式的な側面図である。(A) is a schematic plan view illustrating another example of the method of irradiating the second surface of the growth substrate with light, and (b) is a schematic side view of (a). ステップアンドリピート法により光を照射する方法の一例を図解する模式的な平面図である。It is a schematic plan view which illustrates an example of the method of irradiating light by a step-and-repeat method. 成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設ける工程の一例を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates an example of the step of providing a protective film so as to cover the side wall of a growth substrate, a buffer layer and a multilayer nitride semiconductor layer. 成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設けなかった場合における多層窒化物半導体層を支持基板に接合する工程の一例を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates an example of the process of joining a multilayer nitride semiconductor layer to a support substrate when a protective film is not provided so as to cover the side walls of the growth substrate, the buffer layer and the multilayer nitride semiconductor layer. .. 成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設けた場合における多層窒化物半導体層を支持基板に接合する工程の一例を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates an example of the process of joining a multilayer nitride semiconductor layer to a support substrate when a protective film is provided so as to cover the side walls of the growth substrate, the buffer layer and the multilayer nitride semiconductor layer. 成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設けた場合における多層窒化物半導体層から支持基板を剥離する工程の一部の一例を図解する模式的な断面図である。Schematic cross-sectional view illustrating a part of a process of peeling a support substrate from a multilayer nitride semiconductor layer when a protective film is provided so as to cover the side walls of the growth substrate, the buffer layer and the multilayer nitride semiconductor layer. Is. 成長用基板、バッファ層および多層窒化物半導体層の側壁を覆うように保護膜を設けた場合における多層窒化物半導体層から支持基板を剥離する工程の一部の一例を図解する模式的な断面図である。Schematic cross-sectional view illustrating a part of a process of peeling a support substrate from a multilayer nitride semiconductor layer when a protective film is provided so as to cover the side walls of the growth substrate, the buffer layer and the multilayer nitride semiconductor layer. Is. (a)および(b)は、酸素を含有する物質の酸素濃度の一例の分布を図解する図である。(A) and (b) are diagrams illustrating the distribution of an example of the oxygen concentration of an oxygen-containing substance. 実験例1のチップの製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates a part of the manufacturing process of the manufacturing method of the chip of Experimental Example 1. 実験例1のチップの製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which illustrates other part of the manufacturing process of the manufacturing method of the chip of Experimental Example 1. 実験例1におけるサファイア基板の剥離後のチップの表面の光学顕微鏡による表面観察像である。It is a surface observation image by an optical microscope of the surface of a chip after peeling of a sapphire substrate in Experimental Example 1. 実験例2におけるチップの表面の凸形状領域を構成する凸形状部分のSEM−EDXにより測定した組成分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the composition analysis measured by SEM-EDX of the convex shape part which constitutes the convex shape region of the surface of the chip in Experimental Example 2. 実験例3において、チップをフッ酸に浸漬させた後の光の照射領域の中心領域のSEM−EDXにより測定した組成分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the composition analysis measured by SEM-EDX of the central region of the light irradiation region after immersing the chip in hydrofluoric acid in Experimental Example 3. 実験例4において、チップの表面に窒化物半導体の削れが生じている状態の一例を図解する模式的な平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view illustrating an example of a state in which the nitride semiconductor is scraped on the surface of the chip in Experimental Example 4. 実験例6におけるエッチング後のチップの表面の凸形状領域と非凸形状領域とを含む升目状の構造の一例を図解する模式的な平面図である。6 is a schematic plan view illustrating an example of a square-shaped structure including a convex region and a non-convex region on the surface of the chip after etching in Experimental Example 6. 実験例6の窒化物半導体発光素子のn側電極近傍の一例を図解する模式的な拡大断面図である。6 is a schematic enlarged cross-sectional view illustrating an example of the vicinity of the n-side electrode of the nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 6.

以下、本発明の一例である実施の形態について説明する。なお、本明細書の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Hereinafter, embodiments that are an example of the present invention will be described. In addition, in the drawing of this specification, the same reference numeral shall represent the same part or the corresponding part.

<窒化物半導体発光素子の構成>
図1に、実施の形態の窒化物半導体発光素子の模式的な断面図を示す。図1に示す実施の形態の窒化物半導体発光素子は、支持基板9と、支持基板9上に設けられた接合材料8と、接合材料8上に設けられたp側電極7と、p側電極7上に設けられたp型窒化物半導体層5と、p型窒化物半導体層5上に設けられた発光層4と、発光層4上に設けられたn型窒化物半導体層3と、n型窒化物半導体層3上に設けられたn側電極19とを備えている。ここで、p側電極7上に配置された多層窒化物半導体層6は、n型窒化物半導体層3と、発光層4と、p型窒化物半導体層5とをこの順序で含んでいる。
<Construction of nitride semiconductor light emitting device>
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. The nitride semiconductor light emitting element of the embodiment shown in FIG. 1 includes a support substrate 9, a bonding material 8 provided on the support substrate 9, a p-side electrode 7 provided on the bonding material 8, and a p-side electrode. The p-type nitride semiconductor layer 5 provided on the p-type nitride semiconductor layer 5, the light emitting layer 4 provided on the p-type nitride semiconductor layer 5, the n-type nitride semiconductor layer 3 provided on the light emitting layer 4, and n. It is provided with an n-side electrode 19 provided on the type nitride semiconductor layer 3. Here, the multilayer nitride semiconductor layer 6 arranged on the p-side electrode 7 includes an n-type nitride semiconductor layer 3, a light emitting layer 4, and a p-type nitride semiconductor layer 5 in this order.

図2に、実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層3の表面の一例の模式的な拡大平面図を示す。図2に示すように、実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層3の表面は、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた非凸形状領域22とを含む升目状の構造を有している。すなわち、凸形状領域21は、n型窒化物半導体層3の表面から非凸形状領域22よりも上方に突出した凸形状部分を有する領域であって、非凸形状領域22を取り囲むようにして配置されている。そして、凸形状領域21によって区画された非凸形状領域22は、n型窒化物半導体層3の表面に升目状の構造を形成している。この場合には、凸形状領域21は、平面視において、凸形状領域21が4方向から合流する1点である合流点23を有する形状となる。 FIG. 2 shows a schematic enlarged plan view of an example of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. As shown in FIG. 2, the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment has a convex region 21 having a convex portion and a non-convex shape surrounded by the convex region 21. It has a grid-like structure including the region 22. That is, the convex region 21 is a region having a convex portion protruding above the non-convex region 22 from the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3, and is arranged so as to surround the non-convex region 22. Has been done. The non-convex region 22 partitioned by the convex region 21 forms a grid-like structure on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3. In this case, the convex region 21 has a shape having a confluence point 23, which is one point where the convex regions 21 meet from four directions in a plan view.

図3に、実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層3の表面の他の一例の模式的な拡大平面図を示す。図3に示すn型窒化物半導体層3の表面の他の一例においては、矩形状の隣り合う非凸形状領域22が、行方向に揃っている場合には列方向にずれて配置されており、列方向に揃っている場合には行方向にずれて配置されていることを特徴としている。この場合には、凸形状領域21は、平面視において、凸形状領域21が3方向から合流する1点である合流点23を有する形状となる。 FIG. 3 shows a schematic enlarged plan view of another example of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. In another example of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 shown in FIG. 3, rectangular adjacent non-convex regions 22 are arranged so as to be displaced in the column direction when they are aligned in the row direction. , When they are aligned in the column direction, they are arranged so as to be offset in the row direction. In this case, the convex region 21 has a shape having a confluence point 23, which is one point at which the convex region 21 merges from three directions in a plan view.

図4に、実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層3の表面のさらに他の一例の模式的な拡大平面図を示す。図4に示すn型窒化物半導体層3の表面の他の一例においては、六角形状の隣り合う非凸形状領域22が、行方向に揃っている場合には列方向にずれて配置されており、列方向に揃っている場合には行方向にずれて配置されていることを特徴としている。この場合にも、凸形状領域21は、平面視において、凸形状領域21が3方向から合流する1点である合流点23を有する形状となる。 FIG. 4 shows a schematic enlarged plan view of still another example of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. In another example of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 shown in FIG. 4, the hexagonal adjacent non-convex regions 22 are arranged so as to be displaced in the column direction when they are aligned in the row direction. , When they are aligned in the column direction, they are arranged so as to be offset in the row direction. Also in this case, the convex region 21 has a shape having a confluence point 23, which is one point where the convex regions 21 meet from three directions in a plan view.

凸形状領域21は、窒化物半導体発光素子の表面であるn型窒化物半導体層3の表面の全領域の面積の5%以上40%以下を占めることが好ましい。凸形状領域21が、窒化物半導体発光素子の表面であるn型窒化物半導体層3の表面の全領域の面積の5%以上40%以下を占める場合には、凸形状領域21と非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成したことによる大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができるという効果をより効果的に発現させることができるとともに、n側電極19をメッシュ状に形成した場合のn側電極19の断線もより効果的に抑制することができる。 The convex region 21 preferably occupies 5% or more and 40% or less of the total area of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 which is the surface of the nitride semiconductor light emitting device. When the convex region 21 occupies 5% or more and 40% or less of the total area of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 which is the surface of the nitride semiconductor light emitting device, the convex region 21 and the non-convex shape are formed. The effect of being able to manufacture a large-area nitride semiconductor light-emitting device with good yield by forming a square-shaped structure including the region 22 can be more effectively exhibited, and the n-side electrode 19 is meshed. The disconnection of the n-side electrode 19 when formed in a shape can also be suppressed more effectively.

図5に、実施の形態の窒化物半導体発光素子の凸形状領域21の凸形状部分の一例の模式的な拡大斜視断面図を示す。図5に示す凸形状領域21の凸形状部分は、上面31と、下面32と、上面31と下面32との間の斜面33とを有しており、凸形状領域21の凸形状部分の断面形状は台形状となっている。凸形状領域21の凸形状部分が斜面33を有している場合には、凸形状領域21の凸形状部分を跨ぐようにしてn側電極19を形成した場合であっても、n側電極19における断線の発生を抑えることができる。 FIG. 5 shows a schematic enlarged perspective sectional view of an example of the convex portion of the convex region 21 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. The convex portion of the convex region 21 shown in FIG. 5 has an upper surface 31, a lower surface 32, and a slope 33 between the upper surface 31 and the lower surface 32, and a cross section of the convex portion of the convex region 21. The shape is trapezoidal. When the convex portion of the convex region 21 has the slope 33, the n-side electrode 19 is formed even when the n-side electrode 19 is formed so as to straddle the convex portion of the convex region 21. It is possible to suppress the occurrence of disconnection in.

ここで、下面32の幅W(凸形状領域21の凸形状部分の伸長方向と直交する方向の長さ)は、5μm以上100μm以下であることが好ましい。下面32の幅Wが5μm以上100μm以下である場合には、大面積の窒化物半導体発光素子をより安定して製造することができる。また、窒化物半導体発光素子の最表面にn型窒化物半導体層3が露出している場合は、n側電極19の形成面積を拡大させることができるため、n側電極19のコンタクト抵抗を抑制することができる。 Here, the width W of the lower surface 32 (the length in the direction orthogonal to the extension direction of the convex portion of the convex region 21) is preferably 5 μm or more and 100 μm or less. When the width W of the lower surface 32 is 5 μm or more and 100 μm or less, a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured more stably. Further, when the n-type nitride semiconductor layer 3 is exposed on the outermost surface of the nitride semiconductor light emitting device, the formation area of the n-side electrode 19 can be expanded, so that the contact resistance of the n-side electrode 19 is suppressed. can do.

また、凸形状領域21の凸形状部分の高さHは、1000nm以下であることが好ましい。上面31と下面32との間の高さHが1000nm以下である場合には、凸形状領域21の凸形状部分を跨ぐようにしてn側電極19を形成することができるとともに、n側電極19の形成などのプロセス工程における悪影響(レジスト塗布の不均一性やフォトリソグラフィ工程における不具合など)を抑制することができる。 Further, the height H of the convex portion of the convex region 21 is preferably 1000 nm or less. When the height H between the upper surface 31 and the lower surface 32 is 1000 nm or less, the n-side electrode 19 can be formed so as to straddle the convex portion of the convex region 21, and the n-side electrode 19 can be formed. It is possible to suppress adverse effects in process processes such as formation of (resist coating non-uniformity, defects in photolithography process, etc.).

図6に、実施の形態の窒化物半導体発光素子の凸形状領域21の凸形状部分の他の一例の模式的な拡大斜視断面図を示す。実施の形態の窒化物半導体発光素子においては、図6に示すように、凸形状部分の断面形状を三角形として、下面32の幅方向の両端から斜面33を斜め上方向に伸長させて下面32の上方で接合した形状であってもよい。 FIG. 6 shows a schematic enlarged perspective sectional view of another example of the convex portion of the convex region 21 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. In the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment, as shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the convex portion is a triangle, and the slope 33 is extended diagonally upward from both ends in the width direction of the lower surface 32 to form the lower surface 32. It may have a shape joined at the top.

なお、実施の形態の窒化物半導体発光素子の凸形状領域21の凸形状部分は、図7の模式的な拡大斜視断面図に示すように、ある程度の凹凸を有する凸形状となっていてもよい。また、凸形状領域21の凸形状部分は、正確に直線状ではなく、蛇行したり、幅に一定の揺らぎを有するように伸長してもよい。これらの場合も、実施の形態の窒化物半導体発光素子の効果が得られる範囲においては、許容される。 The convex portion of the convex region 21 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment may have a convex shape having some unevenness as shown in the schematic enlarged perspective sectional view of FIG. 7. .. Further, the convex portion of the convex region 21 may not be exactly linear, but may meander or extend so as to have a constant fluctuation in width. These cases are also acceptable as long as the effects of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment can be obtained.

なお、凸形状領域21の凸形状部分は完全に連続した状態で非凸形状領域22を取り囲んでいることが好ましいが、実施の形態の窒化物半導体発光素子の効果が得られる範囲においては、凸形状部分の一部が不連続となっていることも許容される。 It is preferable that the convex portion of the convex region 21 surrounds the non-convex region 22 in a completely continuous state, but as long as the effect of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment can be obtained, it is convex. It is also permissible that part of the shape portion is discontinuous.

<窒化物半導体発光素子の製造方法>
以下、図面を参照して、実施の形態の窒化物半導体発光素子の製造方法の一例について説明する。
<Manufacturing method of nitride semiconductor light emitting device>
Hereinafter, an example of a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the embodiment will be described with reference to the drawings.

(バッファ層の形成)
まず、図8の模式的断面図に示すように、成長用基板1の第1の表面1a上にAlを含有する窒化物半導体層であるバッファ層2を形成する。
(Formation of buffer layer)
First, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 8, a buffer layer 2 which is a nitride semiconductor layer containing Al is formed on the first surface 1a of the growth substrate 1.

成長用基板1としては、成長用基板1の第1の表面1a上にAlを含有するバッファ層2を形成することができるものであれば特に限定されないが、サファイア(Al23)基板を用いることが好ましい。サファイア(Al23)は、たとえば150nm〜1000nmにわたる広い波長領域の光に対して高い透過率を有していることから、成長用基板1の材料として好適である。 The growth substrate 1 is not particularly limited as long as it can form a buffer layer 2 containing Al on the first surface 1a of the growth substrate 1, but a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate can be used. It is preferable to use it. Sapphire (Al 2 O 3 ) is suitable as a material for the growth substrate 1 because it has a high transmittance for light in a wide wavelength region ranging from 150 nm to 1000 nm, for example.

バッファ層2としては、たとえばAlx1Iny1Gaz1N(0<x1≦1、0≦y1≦1、0≦z1≦1)の式で表わされる窒化物半導体を用いることができ、なかでもAlNを用いることがより好ましい。バッファ層2としてAlNを用いた場合には、後述する少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を後述するエッチング工程においてマスクとして効果的に機能させることができる。 As the buffer layer 2, for example, a nitride semiconductor represented by the formula Al x1 In y1 Gaz1 N (0 <x1 ≦ 1, 0 ≦ y1 ≦ 1, 0 ≦ z1 ≦ 1) can be used, and among them, AlN. Is more preferable to use. When AlN is used as the buffer layer 2, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) described later is effectively made to function as a mask in the etching step described later. Can be done.

バッファ層2の形成方法は、特に限定されず、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などの結晶成長法が用いられてもよく、スパッタリング法などの物理的気相成長法が用いられてもよい。バッファ層2は結晶質であってもよく、非晶質であってもよい。 The method for forming the buffer layer 2 is not particularly limited, and a crystal growth method such as a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method may be used, or a physical vapor deposition method such as a sputtering method may be used. .. The buffer layer 2 may be crystalline or amorphous.

(多層窒化物半導体層の形成)
次に、図9の模式的断面図に示すように、バッファ層2上に、n型窒化物半導体層3と、発光層4と、p型窒化物半導体層5とをこの順序で含む多層窒化物半導体層6を形成する。
(Formation of multilayer nitride semiconductor layer)
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 9, multilayer nitrided including the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5 on the buffer layer 2 in this order. The physical semiconductor layer 6 is formed.

n型窒化物半導体層3としては、たとえばAlx2Iny2Gaz2N(0≦x2≦1、0≦y2≦1、0≦z2≦1、x2+y2+z2≠0)の式で表わされる窒化物半導体にn型不純物をドープしたものを用いることができる。n型不純物としては、たとえばシリコンなどを用いることができる。 The n-type nitride semiconductor layer 3 includes, for example, a nitride semiconductor represented by the formula Al x2 In y2 Gaz2 N (0 ≦ x2 ≦ 1, 0 ≦ y2 ≦ 1, 0 ≦ z2 ≦ 1, x2 + y2 + z2 ≠ 0). Those doped with n-type impurities can be used. As the n-type impurity, for example, silicon or the like can be used.

発光層4としては、たとえばAlx3Iny3Gaz3N(0≦x3≦1、0≦y3≦1、0≦z3≦1、x3+y3+z3≠0)の式で表わされる窒化物半導体からなる量子井戸層を1つのみ含む単一量子井戸発光層(SQW)を用いることができる。また、発光層4としては、たとえばAlx3Iny3Gaz3N(0≦x3≦1、0≦y3≦1、0≦z3≦1、x3+y3+z3≠0)の式で表わされる窒化物半導体からなる量子井戸層の複数と、当該量子井戸層の間に当該量子井戸層よりもバンドギャップの大きい、たとえばAlx4Iny4Gaz4N(0≦x4≦1、0≦y4≦1、0≦z4≦1、x4+y4+z4≠0)の式で表わされる窒化物半導体からなる量子障壁層と、を含む多重量子井戸発光層(MQW)を用いることもできる。なお、発光層4には、n型不純物および/またはp型不純物がドープされていてもよい。発光層4にドープされるn型不純物としては、たとえばシリコンなどを用いることができ、p型不純物としては、たとえばマグネシウムなどを用いることができる。 The light emitting layer 4 is, for example, a quantum well layer made of a nitride semiconductor represented by the formula Al x3 In y3 Gaz3 N (0 ≦ x3 ≦ 1, 0 ≦ y3 ≦ 1, 0 ≦ z3 ≦ 1, x3 + y3 + z3 ≠ 0). A single quantum well light emitting layer (SQW) containing only one can be used. The light emitting layer 4 is, for example, a quantum made of a nitride semiconductor represented by the formula Al x3 In y3 Gaz3 N (0 ≦ x3 ≦ 1, 0 ≦ y3 ≦ 1, 0 ≦ z3 ≦ 1, x3 + y3 + z3 ≠ 0). A band gap between a plurality of well layers and the quantum well layer is larger than that of the quantum well layer, for example, Al x4 In y4 Gaz4 N (0 ≦ x4 ≦ 1, 0 ≦ y4 ≦ 1, 0 ≦ z4 ≦ 1). , X4 + y4 + z4 ≠ 0) It is also possible to use a multiple quantum well light emitting layer (MQW) including a quantum barrier layer made of a nitride semiconductor represented by the equation. The light emitting layer 4 may be doped with n-type impurities and / or p-type impurities. As the n-type impurity doped in the light emitting layer 4, for example, silicon or the like can be used, and as the p-type impurity, for example, magnesium or the like can be used.

p型窒化物半導体層5としては、たとえばAlx5Iny5Gaz5N(0≦x5≦1、0≦y5≦1、0≦z5≦1、x5+y5+z5≠0)の式で表わされる窒化物半導体にp型不純物をドープしたものを用いることができる。p型不純物としては、たとえばマグネシウムなどを用いることができる。 The p-type nitride semiconductor layer 5 includes, for example, a nitride semiconductor represented by the formula Al x5 In y5 Gaz5 N (0 ≦ x5 ≦ 1, 0 ≦ y5 ≦ 1, 0 ≦ z5 ≦ 1, x5 + y5 + z5 ≠ 0). Those doped with p-type impurities can be used. As the p-type impurity, for example, magnesium or the like can be used.

特に、Al組成比が40%以上である(0.4≦x5≦1)場合には、n型窒化物半導体層3およびp型窒化物半導体層5において、横方向への電流拡がりを著しく低減することがある。そこで、この場合には、たとえばp型窒化物半導体層5の内部または最表面などに横方向への電流拡がりを促進することができる構造を導入することが好ましい。たとえば、n側電極19の直下のp型窒化物半導体層5とp側電極7との間にSiO2などの絶縁物を有する構造とすることができる。n側電極19から注入された電子とp側電極7から注入されたホールとが最短距離で結合して横方向への電流拡がりがない場合には、n側電極19の直下での発光が支配的となり、その発光がn側電極19に吸収されてしまう可能性がある。しかしながら、このような構造を導入することにより、横方向への電流拡がりを促進することができるため、n側電極19における光の吸収量を低減することができる。 In particular, when the Al composition ratio is 40% or more (0.4 ≦ x5 ≦ 1), the current spread in the lateral direction is significantly reduced in the n-type nitride semiconductor layer 3 and the p-type nitride semiconductor layer 5. I have something to do. Therefore, in this case, it is preferable to introduce a structure capable of promoting the spread of the current in the lateral direction inside or the outermost surface of the p-type nitride semiconductor layer 5, for example. For example, the structure may have an insulator such as SiO 2 between the p-type nitride semiconductor layer 5 directly below the n-side electrode 19 and the p-side electrode 7. When the electrons injected from the n-side electrode 19 and the holes injected from the p-side electrode 7 are coupled at the shortest distance and there is no lateral current spread, the light emission directly under the n-side electrode 19 is dominant. There is a possibility that the light emission will be absorbed by the n-side electrode 19. However, by introducing such a structure, it is possible to promote the spread of the current in the lateral direction, so that the amount of light absorbed by the n-side electrode 19 can be reduced.

n型窒化物半導体層3、発光層4およびp型窒化物半導体層5の形成方法としては、たとえば、MOCVD法などの結晶成長法を用いることができる。 As a method for forming the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5, for example, a crystal growth method such as the MOCVD method can be used.

多層窒化物半導体層6とバッファ層2との合計の厚さT1は3μm以上であることが好ましく、4μm以上であることがより好ましい。多層窒化物半導体層6とバッファ層2との合計の厚さT1が3μm以上である場合、特に4μm以上である場合には、後述する成長用基板1を剥離する工程において、光の照射によりバッファ層2が熱分解して成長用基板1と全部またはその一部が分解されたバッファ層2とが剥離される時に発生すると考えられる衝撃波の発光層4への悪影響を抑制することできる(多層窒化物半導体層6とバッファ層2との合計の厚さT1が薄い場合には、窒化物半導体が粉砕するおそれがある)。 The total thickness T1 of the multilayer nitride semiconductor layer 6 and the buffer layer 2 is preferably 3 μm or more, and more preferably 4 μm or more. When the total thickness T1 of the multilayer nitride semiconductor layer 6 and the buffer layer 2 is 3 μm or more, particularly when it is 4 μm or more, the buffer is subjected to light irradiation in the step of peeling the growth substrate 1 described later. It is possible to suppress the adverse effect of the shock wave on the light emitting layer 4 which is considered to occur when the layer 2 is thermally decomposed and the growth substrate 1 and the buffer layer 2 in which all or a part thereof are decomposed are separated (multilayer nitride). If the total thickness T1 of the material semiconductor layer 6 and the buffer layer 2 is thin, the nitride semiconductor may be crushed).

多層窒化物半導体層6とバッファ層2との合計の厚さT1が3μm以上である場合には、成長用基板1と発光層4との間の距離T2は、T1>T2の関係を維持しつつ、3μm以上であることがさらに好ましい。この場合には、後述する成長用基板1を剥離する工程において、光の照射によりバッファ層2が熱分解する箇所と、発光層4との間の距離T2が大きくなり、バッファ層2に光を照射する際に発生する熱の発光層4に対する影響も抑制することができる。 When the total thickness T1 of the multilayer nitride semiconductor layer 6 and the buffer layer 2 is 3 μm or more, the distance T2 between the growth substrate 1 and the light emitting layer 4 maintains the relationship of T1> T2. However, it is more preferably 3 μm or more. In this case, in the step of peeling the growth substrate 1 described later, the distance T2 between the portion where the buffer layer 2 is thermally decomposed by irradiation with light and the light emitting layer 4 becomes large, and light is emitted to the buffer layer 2. The influence of the heat generated during irradiation on the light emitting layer 4 can also be suppressed.

また、n型窒化物半導体層3の厚さT3は、1μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましい。n型窒化物半導体層3の厚さT3が1μm以上である場合、特に2μm以上である場合には、後述するエッチング工程において、n型窒化物半導体層3のエッチングの制御性を向上させることができる。 The thickness T3 of the n-type nitride semiconductor layer 3 is preferably 1 μm or more, and more preferably 2 μm or more. When the thickness T3 of the n-type nitride semiconductor layer 3 is 1 μm or more, particularly when it is 2 μm or more, the controllability of etching of the n-type nitride semiconductor layer 3 can be improved in the etching step described later. it can.

また、多層窒化物半導体層6とバッファ層2との合計の厚さT1は10μm以下であることが好ましい。多層窒化物半導体層6とバッファ層2との合計の厚さT1が10μm以下である場合には、バッファ層2および多層窒化物半導体層6の形成時間および原料コストの増大を抑えることができる。 Further, the total thickness T1 of the multilayer nitride semiconductor layer 6 and the buffer layer 2 is preferably 10 μm or less. When the total thickness T1 of the multilayer nitride semiconductor layer 6 and the buffer layer 2 is 10 μm or less, it is possible to suppress an increase in the formation time and raw material cost of the buffer layer 2 and the multilayer nitride semiconductor layer 6.

(p型化プロセス)
その後、多層窒化物半導体層6の形成後のウエハ(実施の形態では、成長用基板1とバッファ層2と多層窒化物半導体層6との積層体)の熱処理を行なうことができる。これにより、p型窒化物半導体層5中のMgなどのp型ドーパントを活性化させることができるため、p型窒化物半導体層5にp型半導体としての機能を発現させることができる。
(P-type process)
After that, the wafer after the formation of the multilayer nitride semiconductor layer 6 (in the embodiment, a laminate of the growth substrate 1, the buffer layer 2 and the multilayer nitride semiconductor layer 6) can be heat-treated. As a result, a p-type dopant such as Mg in the p-type nitride semiconductor layer 5 can be activated, so that the p-type nitride semiconductor layer 5 can exhibit a function as a p-type semiconductor.

多層窒化物半導体層6の形成後のウエハの熱処理条件は、特に限定されないが、たとえば、多層窒化物半導体層6の形成後のウエハを800℃の酸素雰囲気下で10分程度熱処理する条件などを挙げることができる。 The heat treatment conditions for the wafer after the formation of the multilayer nitride semiconductor layer 6 are not particularly limited, but for example, the conditions for heat-treating the wafer after the formation of the multilayer nitride semiconductor layer 6 in an oxygen atmosphere at 800 ° C. for about 10 minutes are satisfied. Can be mentioned.

(チップ化)
次に、多層窒化物半導体層6の形成後の成長用基板1を分割することによって、チップ化を行なう。1チップの表面の大きさおよび形状は、特に限定されず、たとえば、一辺が4mmの正方形、一辺が5mmの正方形、一辺が10mmの正方形、または、矩形などを挙げることができる。チップの表面を大面積化することによって、窒化物半導体発光素子の出力を高くすることができる。
(Chip)
Next, the growth substrate 1 after the formation of the multilayer nitride semiconductor layer 6 is divided into chips. The size and shape of the surface of one chip are not particularly limited, and examples thereof include a square having a side of 4 mm, a square having a side of 5 mm, a square having a side of 10 mm, and a rectangle. By increasing the area of the surface of the chip, the output of the nitride semiconductor light emitting device can be increased.

なお、チップ化は、この段階で行なわなくても良く、ウエハの状態で加工を進め、最終段階でチップ化を行なってもよい。この場合には、最終段階まで、複数チップを有するウエハを1枚の取り扱いでよく、スループットを上げることができる傾向にある。 It should be noted that the chipping does not have to be performed at this stage, and the processing may proceed in the state of the wafer and the chipping may be performed at the final stage. In this case, until the final stage, it is sufficient to handle one wafer having a plurality of chips, and the throughput tends to be increased.

(多層窒化物半導体層の接合)
次に、図10の模式的断面図に示すように、多層窒化物半導体層6を支持基板9の表面上に接合する。
(Joining of multilayer nitride semiconductor layers)
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 10, the multilayer nitride semiconductor layer 6 is bonded onto the surface of the support substrate 9.

多層窒化物半導体層6を支持基板9の表面上に接合する方法は特に限定されないが、たとえば多層窒化物半導体層6上に積層されたp側電極7と、支持基板9の表面上に設置された接合材料8とを接合することにより行なうことができる。 The method of joining the multilayer nitride semiconductor layer 6 on the surface of the support substrate 9 is not particularly limited. For example, the p-side electrode 7 laminated on the multilayer nitride semiconductor layer 6 and the multilayer nitride semiconductor layer 6 are installed on the surface of the support substrate 9. This can be done by joining the bonding material 8.

p側電極7としては、p型窒化物半導体層5と接触抵抗が低い材料を好適に用いることができ、たとえば、Pd層とAu層との積層体、Ni層とAu層との積層体、Al層、Ni層またはPt層などを用いることができる。なかでも、n側から光を取り出す構造において、発光層4からの発光をp側電極7でより高い反射率で反射させる観点からは、p側電極7としてAl層を用いることが好ましいが、Ni層およびPt層も発光層4からの発光に対して比較的高い反射率を有しており、p型窒化物半導体層5との接触抵抗も低くなる観点から好ましい。 As the p-side electrode 7, a material having a low contact resistance with the p-type nitride semiconductor layer 5 can be preferably used. For example, a laminate of a Pd layer and an Au layer, a laminate of a Ni layer and an Au layer, and the like. An Al layer, a Ni layer, a Pt layer, or the like can be used. Among them, in the structure for extracting light from the n side, it is preferable to use the Al layer as the p-side electrode 7 from the viewpoint of reflecting the light emitted from the light-emitting layer 4 at the p-side electrode 7 with a higher reflectance. The layer and the Pt layer also have a relatively high reflectance with respect to the light emitted from the light emitting layer 4, and are preferable from the viewpoint of reducing the contact resistance with the p-type nitride semiconductor layer 5.

p側電極7の形成方法は特に限定されないが、たとえばEB(Electron Beam)蒸着法などを用いることができる。 The method for forming the p-side electrode 7 is not particularly limited, but for example, an EB (Electron Beam) vapor deposition method or the like can be used.

p側電極7が形成されるp型窒化物半導体層5の表面は、p側電極7の形成に先立って酸処理が行なわれていてもよく、酸処理は、たとえば、p型窒化物半導体層5の表面をフッ酸に3分間浸漬した後に、水洗し、乾燥することにより行なうことができる。 The surface of the p-type nitride semiconductor layer 5 on which the p-side electrode 7 is formed may be acid-treated prior to the formation of the p-side electrode 7, and the acid treatment may be, for example, the p-type nitride semiconductor layer. This can be done by immersing the surface of No. 5 in hydrofluoric acid for 3 minutes, washing with water, and drying.

p側電極7の形成後には、p側電極7の熱処理が行なわれてもよく、p側電極7の熱処理は、たとえば、酸素雰囲気、窒素雰囲気または乾燥空気の雰囲気下で、約800℃で約10分間、p側電極7を加熱することにより行なうことができる。 After the formation of the p-side electrode 7, the p-side electrode 7 may be heat-treated, and the heat treatment of the p-side electrode 7 is performed at about 800 ° C. in, for example, an oxygen atmosphere, a nitrogen atmosphere, or a dry air atmosphere. This can be done by heating the p-side electrode 7 for 10 minutes.

支持基板9としては、たとえば、Si、SiC若しくはGaAs等の半導体から成る半導体基板、または金属単体基板若しくは2種以上の金属の複合体から成る金属基板を用いることができる。金属基板としては、たとえば、Ag、Cu、AuおよびPt等の高導電性金属から選択された1種以上の金属と、W、Mo、CrおよびNi等の高硬度の金属から選択された1種以上の金属とからなるものを用いることができる。また、金属基板としては、たとえば、Cu−WまたはCu−Moなどの複合体を用いることもできる。また、支持基板9としては、放熱性に優れたセラミックなどを用いることもできる。 As the support substrate 9, for example, a semiconductor substrate made of a semiconductor such as Si, SiC or GaAs, a single metal substrate, or a metal substrate made of a composite of two or more kinds of metals can be used. As the metal substrate, for example, one or more metals selected from highly conductive metals such as Ag, Cu, Au and Pt, and one selected from high hardness metals such as W, Mo, Cr and Ni. Those made of the above metals can be used. Further, as the metal substrate, for example, a composite such as Cu-W or Cu-Mo can be used. Further, as the support substrate 9, ceramic or the like having excellent heat dissipation can be used.

接合材料8としては、Au、Sn、Pd、In、Ti、Ni、W、Mo、Au−Sn、Sn−Pd、In−Pd、Ti−Pt−AuまたはTi−Pt−Sn等を用いることが好ましい。接合材料8としてこれらの材料を用いた場合には、共晶反応により、p側電極7と接合することが可能となる。なお、共晶反応により形成された共晶形成層は、p側電極7との接合時に互いに拡散して共晶を形成する層である。 As the bonding material 8, Au, Sn, Pd, In, Ti, Ni, W, Mo, Au-Sn, Sn-Pd, In-Pd, Ti-Pt-Au, Ti-Pt-Sn, or the like can be used. preferable. When these materials are used as the bonding material 8, they can be bonded to the p-side electrode 7 by a eutectic reaction. The eutectic cambium formed by the eutectic reaction is a layer that diffuses with each other to form an eutectic when joined to the p-side electrode 7.

共晶形成層の組み合わせとしては、たとえば、Au−Sn、Sn−Pd、またはIn−Pdの組み合わせなどが可能である。また、接合材料8を共晶反応によりp側電極7と接合する場合には、その接合温度は、たとえば150℃〜400℃程度の範囲とすることができる。 As the combination of the eutectic cambium, for example, a combination of Au-Sn, Sn-Pd, or In-Pd can be used. Further, when the bonding material 8 is bonded to the p-side electrode 7 by a eutectic reaction, the bonding temperature can be in the range of, for example, about 150 ° C. to 400 ° C.

接合材料8としては、Agなどを含有する熱硬化型の導電性接着剤を使用することもできる。接合条件としては、たとえば、数百N〜数kN程度の加圧を行い、150℃〜400℃程度に加熱し、真空若しくは窒素雰囲気中で、15分程度保持する条件を挙げることができる。無加圧状態での接合を行う場合は、例えば、大気中で200℃程度加熱し、60分程度保持する条件を挙げることができる。材料の特性に合わせて、条件を選定する。 As the bonding material 8, a thermosetting conductive adhesive containing Ag or the like can also be used. Examples of the joining condition include a condition in which a pressurization of about several hundred N to several kN is performed, the temperature is heated to about 150 ° C. to 400 ° C., and the temperature is maintained in a vacuum or a nitrogen atmosphere for about 15 minutes. When joining in a non-pressurized state, for example, a condition of heating at about 200 ° C. in the air and holding for about 60 minutes can be mentioned. Select the conditions according to the characteristics of the material.

なお、上記においては、成長用基板1側から、バッファ層2、n型窒化物半導体層3、発光層4、p型窒化物半導体層5とし、p型窒化物半導体層5上にp側電極7を形成し、支持基板9の表面上に設置された接合材料8とを接合する例を示したが、上下反転する構成とする事も可能である。具体的には、成長用基板1側から、バッファ層2、p型窒化物半導体層5、発光層4、n型窒化物半導体層3の順に積層し、n型窒化物半導体層3上にn側電極を形成し、支持基板9の表面上に設置された接合材料8とを接合することも可能である。 In the above, the buffer layer 2, the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5 are formed from the growth substrate 1 side, and the p-side electrode is formed on the p-type nitride semiconductor layer 5. Although an example of forming the 7 and joining the bonding material 8 installed on the surface of the support substrate 9 is shown, it is also possible to make the configuration upside down. Specifically, the buffer layer 2, the p-type nitride semiconductor layer 5, the light emitting layer 4, and the n-type nitride semiconductor layer 3 are laminated in this order from the growth substrate 1, and n on the n-type nitride semiconductor layer 3. It is also possible to form a side electrode and join the bonding material 8 installed on the surface of the support substrate 9.

(成長用基板の薄型化)
次に、図11の模式的断面図に示すように、成長用基板1の第2の表面1b側から成長用基板1を薄型化する。成長用基板1を薄型化する方法は特に限定されないが、たとえば成長用基板1の第2の表面1bを研削および/または研磨することにより行なうことができる。
(Thinning of growth substrate)
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 11, the growth substrate 1 is thinned from the second surface 1b side of the growth substrate 1. The method for thinning the growth substrate 1 is not particularly limited, but it can be performed, for example, by grinding and / or polishing the second surface 1b of the growth substrate 1.

成長用基板1の薄型化により、成長用基板1の厚さt1は、100μm以下とされることが好ましく、80μm以下とされることがより好ましく、60μm以下とされることが特に好ましい。 Due to the thinning of the growth substrate 1, the thickness t1 of the growth substrate 1 is preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or less, and particularly preferably 60 μm or less.

成長用基板1の厚さt1が100μm以下である場合、より好ましくは80μm以下である場合、特に60μm以下である場合には、後述する成長用基板1を剥離する工程において、光の照射によりバッファ層2を熱分解して、成長用基板1と、その一部が分解したバッファ層2または多層窒化物半導体層6との間に少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を形成することができる傾向にある。また、成長用基板1の剥離をより円滑に行なうことができる傾向にもある。 When the thickness t1 of the growth substrate 1 is 100 μm or less, more preferably 80 μm or less, particularly 60 μm or less, a buffer is provided by irradiation with light in the step of peeling the growth substrate 1 described later. A substance containing at least Al and oxygen (for example, Al, oxygen, and nitrogen) between the growth substrate 1 and the buffer layer 2 or the multilayer nitride semiconductor layer 6 in which the layer 2 is partially decomposed by thermal decomposition. A substance containing and) tends to be formed. Further, there is a tendency that the growth substrate 1 can be peeled off more smoothly.

成長用基板1の薄型化により、成長用基板1の厚さt1は、20μm以上とされることが好ましい。成長用基板1の薄型化により、成長用基板1の厚さt1が20μm以上とされた場合には、成長用基板1が薄くなりすぎることによって、多層窒化物半導体層6に悪影響が及ぶ可能性が低くなる。 Due to the thinning of the growth substrate 1, the thickness t1 of the growth substrate 1 is preferably 20 μm or more. When the thickness t1 of the growth substrate 1 is 20 μm or more due to the thinning of the growth substrate 1, the growth substrate 1 may become too thin, which may adversely affect the multilayer nitride semiconductor layer 6. Will be low.

成長用基板1を薄型化した後には、成長用基板1の第2の表面1bを鏡面研磨することが好ましい。成長用基板1の第2の表面1bを鏡面とすることによって、後述する成長用基板1を剥離する工程において照射された光が、成長用基板1の第2の表面1bで散乱されないため、バッファ層2に均一に光を照射することが可能となるため、成長用基板1の均一な剥離が可能となる。 After the growth substrate 1 is thinned, it is preferable to mirror-polish the second surface 1b of the growth substrate 1. By making the second surface 1b of the growth substrate 1 a mirror surface, the light irradiated in the step of peeling the growth substrate 1 described later is not scattered on the second surface 1b of the growth substrate 1, so that the buffer is used. Since the layer 2 can be uniformly irradiated with light, the growth substrate 1 can be uniformly peeled off.

本明細書において、「鏡面」とは、従来から公知の鏡面研磨プロセスで実施可能な鏡面を意味する。 As used herein, the term "mirror surface" means a mirror surface that can be carried out by a conventionally known mirror surface polishing process.

以下、成長用基板1を薄型化する方法の好ましい一例について説明する。まず、成長用基板1の第2の表面1bを研削することによって、成長用基板1の厚さを、たとえば150μm〜200μm程度とする。次に、研削によって生じたスクラッチ傷を除去し、研削後の成長用基板1の第2の表面1bの鏡面性を向上させるため、たとえば40μm〜100μm程度の厚さになるまで研磨により薄くする。その後、CMP(化学機械研磨)によって成長用基板1の厚さを、たとえば40μm〜100μm程度の厚さまで薄くする。CMPにより成長用基板1の第2の表面1bのスクラッチ傷を除去することができるため、後述する成長用基板1を剥離する工程において成長用基板1の第2の表面1bに光が照射された場合にも、光が散乱されず、バッファ層2に均一に照射することが可能となる。スクラッチ傷が多い場合には、照射された光が散乱することで、部分的に、成長用基板1が剥離しない領域が発生し、成長用基板1の剥離の歩留まりが低下するおそれがある。そこで、CMPにより成長用基板1の第2の表面1bのスクラッチ傷を除去することによって照射された光の散乱を抑制することができる。また、CMPによって、成長用基板1に形成されたスクラッチ傷がその一部が熱分解したバッファ層2、または、多層窒化物半導体層6に転写されるのを防ぐことができる。 Hereinafter, a preferable example of a method for reducing the thickness of the growth substrate 1 will be described. First, the thickness of the growth substrate 1 is set to, for example, about 150 μm to 200 μm by grinding the second surface 1b of the growth substrate 1. Next, in order to remove scratches caused by grinding and improve the mirror surface property of the second surface 1b of the growth substrate 1 after grinding, it is thinned by polishing until it has a thickness of, for example, about 40 μm to 100 μm. Then, the thickness of the growth substrate 1 is reduced to, for example, about 40 μm to 100 μm by CMP (chemical mechanical polishing). Since scratch scratches on the second surface 1b of the growth substrate 1 can be removed by CMP, the second surface 1b of the growth substrate 1 was irradiated with light in the step of peeling the growth substrate 1 described later. Even in this case, the light is not scattered and the buffer layer 2 can be uniformly irradiated. When there are many scratches, the irradiated light is scattered, so that a region where the growth substrate 1 does not peel off is partially generated, and the peeling yield of the growth substrate 1 may decrease. Therefore, scattering of the irradiated light can be suppressed by removing scratches on the second surface 1b of the growth substrate 1 by CMP. Further, the CMP can prevent the scratches formed on the growth substrate 1 from being transferred to the buffer layer 2 or the multilayer nitride semiconductor layer 6 in which a part thereof is thermally decomposed.

また、バッファ層2に照射される光の均一性が低下した場合でも、成長用基板1を剥離することができる場合には、成長用基板1の第2の表面1bを粗面としてもよい。なお、成長用基板1の第2の表面1bが粗面であるとは、CMPを行なわずに、成長用基板1の第2の表面1bを研削および/または研磨した後の表面状態よりも粗い面を意味する。 Further, even when the uniformity of the light applied to the buffer layer 2 is lowered, if the growth substrate 1 can be peeled off, the second surface 1b of the growth substrate 1 may be used as a rough surface. The fact that the second surface 1b of the growth substrate 1 is a rough surface is rougher than the surface state after grinding and / or polishing the second surface 1b of the growth substrate 1 without performing CMP. Means face.

(成長用基板の剥離)
次に、図12の模式的断面図に示すように、成長用基板1の第2の表面1b側から光10を照射することによって、光10の少なくとも一部をバッファ層2に吸収させ、成長用基板1を剥離する。
(Peeling of growth substrate)
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 12, by irradiating the light 10 from the second surface 1b side of the growth substrate 1, at least a part of the light 10 is absorbed by the buffer layer 2 and grown. Peel off the substrate 1.

成長用基板1の剥離においては、光10の少なくとも一部をAlを含有する窒化物半導体からなるバッファ層2が吸収し、バッファ層2の少なくとも一部が熱分解して窒素ガスが生成する。この窒素ガスにより、衝撃波が発生し、衝撃波の力によって薄型化された成長用基板1が変形することで、成長用基板1と多層窒化物半導体層6との間に、たとえば図13の模式的断面図に示すような空間11が形成されるものと予想される。この空間11の形成により、成長用基板1を剥離することができる。 In the peeling of the growth substrate 1, at least a part of the light 10 is absorbed by the buffer layer 2 made of a nitride semiconductor containing Al, and at least a part of the buffer layer 2 is thermally decomposed to generate nitrogen gas. A shock wave is generated by this nitrogen gas, and the thinned growth substrate 1 is deformed by the force of the shock wave, so that between the growth substrate 1 and the multilayer nitride semiconductor layer 6, for example, the schematic diagram of FIG. It is expected that the space 11 as shown in the cross-sectional view will be formed. By forming the space 11, the growth substrate 1 can be peeled off.

光10が照射された領域の中心領域においては空間11が形成される一方で、光10が照射された領域の周縁領域においては、図13に示すように、成長用基板1とバッファ層2とが近接しているため、光10をバッファ層2が吸収して熱分解することによって発生したAlおよび窒素が高密度で存在するものと考えられる。 The space 11 is formed in the central region of the region irradiated with the light 10, while the growth substrate 1 and the buffer layer 2 are formed in the peripheral region of the region irradiated with the light 10 as shown in FIG. It is considered that Al and nitrogen generated by the buffer layer 2 absorbing the light 10 and thermally decomposing the light 10 are present at a high density.

さらに、成長用基板1として、たとえばサファイア基板などの酸素を含有する基板を用いた場合には、成長用基板1の熱分解により発生した酸素と、バッファ層2の熱分解により発生したAlおよび窒素などの物質とが反応して、当該領域には、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえば、Alと酸素と窒素とを含有する物質)が形成されると考えられる。なお、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)に含まれる酸素は、酸素を含有する基板からなる成長用基板1の熱分解によるものに限定されず、たとえば大気中の酸素であってもよい。 Further, when a substrate containing oxygen such as a sapphire substrate is used as the growth substrate 1, oxygen generated by the thermal decomposition of the growth substrate 1 and Al and nitrogen generated by the thermal decomposition of the buffer layer 2 are used. It is considered that a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) is formed in the region by reacting with such a substance. The oxygen contained in at least a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) is not limited to that obtained by thermal decomposition of the growth substrate 1 made of a substrate containing oxygen. , For example, oxygen in the atmosphere.

ここで、光10が照射された領域の中心領域から周縁領域にかけて、成長用基板1とバッファ層2との間の間隔が次第に狭くなっていくため、光10が照射された領域の中心領域から周縁領域にかけて、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素濃度が次第に高くなる酸素濃度勾配が形成される。なお、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は、たとえば、光10の照射によりバッファ層2の厚さ方向の一部のみが熱分解した場合にはバッファ層2の表面上に形成され、光10の照射によりバッファ層2の厚さ方向のすべてが熱分解した場合にはn型窒化物半導体層3の表面上に形成され得る。 Here, since the distance between the growth substrate 1 and the buffer layer 2 gradually narrows from the central region to the peripheral region of the region irradiated with the light 10, the central region of the region irradiated with the light 10 is used. An oxygen concentration gradient is formed in which the oxygen concentration of a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) gradually increases toward the peripheral region. The substance containing at least Al and oxygen (for example, the substance containing Al, oxygen and nitrogen) is, for example, when only a part of the buffer layer 2 in the thickness direction is thermally decomposed by irradiation with light 10. Is formed on the surface of the buffer layer 2, and can be formed on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 when all of the thickness direction of the buffer layer 2 is thermally decomposed by irradiation with light 10.

実施の形態においては、光10が1回照射される毎にバッファ層2およびn型窒化物半導体層3の少なくとも一方の表面上に少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を形成しながら成長用基板1を剥離することができる。この方法によれば、たとえば窒化物半導体発光素子の表面形状が一辺500μm以上の正方形または矩形という大面積の場合であっても、また、同等の大面積を有する円形または楕円形であっても、成長用基板1を円滑に剥離することが可能となる。 In the embodiment, a substance (for example, Al, oxygen, and nitrogen) containing at least Al and oxygen on at least one surface of the buffer layer 2 and the n-type nitride semiconductor layer 3 each time the light 10 is irradiated. The growth substrate 1 can be peeled off while forming a substance containing and. According to this method, for example, even if the surface shape of the nitride semiconductor light emitting device is a large area such as a square or a rectangle having a side of 500 μm or more, or a circular or elliptical shape having an equivalent large area. The growth substrate 1 can be smoothly peeled off.

図14(a)に実施の形態における薄型化した成長用基板1を光10の照射により剥離する工程の一例を図解する模式的な平面図を示し、図14(b)に図14(a)に示される光10の照射領域12の幅方向の一例の模式的な断面図を示し、図14(c)に図14(a)に示される光10の照射領域12の長さ方向の一例の模式的な断面図を示す。 FIG. 14 (a) shows a schematic plan view illustrating an example of a step of peeling the thinned growth substrate 1 of the embodiment by irradiation with light 10, and FIG. 14 (b) shows FIG. 14 (a). A schematic cross-sectional view of an example in the width direction of the irradiation region 12 of the light 10 shown in FIG. 14 (c) is shown, and an example in the length direction of the irradiation region 12 of the light 10 shown in FIG. A schematic cross-sectional view is shown.

図14(a)〜図14(c)に示すように、光10の照射領域12の中心領域42においては、成長用基板1とバッファ層2との間の間隔が広くなっているが、周縁領域41においては、図14(b)および図14(c)の楕円で取り囲まれた部分からも明らかなように、成長用基板1とバッファ層2との間の間隔が狭くなっている。そのため、光10の照射領域12の周縁領域41においては、光10の照射に起因してバッファ層2の熱分解により発生したAlや窒素などの溜まりが発生すると考えられる。 As shown in FIGS. 14 (a) to 14 (c), in the central region 42 of the irradiation region 12 of the light 10, the distance between the growth substrate 1 and the buffer layer 2 is wide, but the peripheral edge In the region 41, the distance between the growth substrate 1 and the buffer layer 2 is narrowed, as is clear from the portions surrounded by the ellipses in FIGS. 14 (b) and 14 (c). Therefore, in the peripheral region 41 of the irradiation region 12 of the light 10, it is considered that pools of Al, nitrogen, etc. generated by the thermal decomposition of the buffer layer 2 due to the irradiation of the light 10 are generated.

また、光10の照射によって、バッファ層2が瞬時に高い温度に到達するが、このときに、成長用基板1の熱分解も考えられる。そのため、成長用基板1がサファイア基板などの酸素を含有する基板である場合には、光10の照射領域12の周縁領域41においては、大気中の酸素の影響の他に、成長用基板1の熱分解により発生する酸素の影響を受けて、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素濃度が高くなる。これにより、光10の照射領域12の中心領域42から周縁領域41にかけて、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素濃度が高くなる酸素濃度勾配が形成されるため、後述のエッチング工程により、凸形状部分を有する凸形状領域21を容易に形成することができる。 Further, the buffer layer 2 instantly reaches a high temperature by irradiation with light 10, and at this time, thermal decomposition of the growth substrate 1 is also conceivable. Therefore, when the growth substrate 1 is a substrate containing oxygen such as a sapphire substrate, in the peripheral region 41 of the irradiation region 12 of the light 10, in addition to the influence of oxygen in the atmosphere, the growth substrate 1 Under the influence of oxygen generated by thermal decomposition, the oxygen concentration of at least a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) becomes high. As a result, an oxygen concentration gradient in which the oxygen concentration of a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen, and nitrogen) increases from the central region 42 to the peripheral region 41 of the irradiation region 12 of the light 10. Is formed, so that the convex region 21 having the convex portion can be easily formed by the etching step described later.

このとき、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は、たとえば、60原子%以下の酸素濃度を含有する。たとえば、ある条件で、サファイア基板上のAlN層に波長193nmのエキシマレーザ光を照射することによって生成したAlと酸素と窒素とを含有する物質を走査型電子顕微鏡(SEM)付属のエネルギー分散型X線分析装置(SEM−EDX)により測定したときの測定値の一例として、光10の照射領域12の中心領域42においてはAlと酸素と窒素とを含有する物質の酸素濃度は20原子%であり、光10の照射領域12の中心領域42から周縁領域41にかけてAlと酸素と窒素とを含有する物質の酸素濃度が次第に高くなっていき、周縁領域41におけるAlと酸素と窒素とを含有する物質の酸素濃度は40原子%となる例が挙げられる。 At this time, the substance containing at least Al and oxygen (for example, the substance containing Al, oxygen and nitrogen) contains, for example, an oxygen concentration of 60 atomic% or less. For example, under certain conditions, an energy dispersive X attached to a scanning electron microscope (SEM) can be used to obtain a substance containing Al, oxygen, and nitrogen generated by irradiating an AlN layer on a sapphire substrate with an excimer laser beam having a wavelength of 193 nm. As an example of the measured value when measured by a ray analyzer (SEM-EDX), the oxygen concentration of the substance containing Al, oxygen and nitrogen is 20 atomic% in the central region 42 of the irradiation region 12 of the light 10. From the central region 42 to the peripheral region 41 of the irradiation region 12 of the light 10, the oxygen concentration of the substance containing Al, oxygen and nitrogen gradually increases, and the substance containing Al, oxygen and nitrogen in the peripheral region 41 There is an example in which the oxygen concentration of is 40 atomic%.

なお、光10の照射領域12の周縁領域41における少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素濃度は、たとえば、フッ酸などの酸系エッチャントに10分程度浸漬させるエッチングによって、5原子%以下にすることができる。なお、光10の照射領域12の中心領域42における少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は、たとえば、フッ酸などの酸系エッチャントに10分程度浸漬させるエッチングによって、除去することができる。また、光10の照射領域12の周縁領域41における少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)については、たとえば、リン酸系などの酸系エッチャントや水酸化カリウムなどのアルカリ系エッチャントを用いた処理により、除去することができる。これら溶液処理の組み合わせ等により、完全に除去することも可能である。 The oxygen concentration of a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) in the peripheral region 41 of the irradiation region 12 of the light 10 is set to, for example, an acid etching such as hydrofluoric acid. It can be reduced to 5 atomic% or less by etching by immersing it for about 10 minutes. The substance containing at least Al and oxygen (for example, the substance containing Al, oxygen and nitrogen) in the central region 42 of the irradiation region 12 of the light 10 is, for example, in an acid-based etching such as hydrofluoric acid for about 10 minutes. It can be removed by dipping etching. Regarding the substance containing at least Al and oxygen (for example, the substance containing Al, oxygen and nitrogen) in the peripheral region 41 of the irradiation region 12 of the light 10, for example, an acid-based etchant such as phosphoric acid or water. It can be removed by treatment with an alkaline etchant such as potassium oxide. It can be completely removed by a combination of these solution treatments.

従来の特許文献1〜3に記載の方法においては、光の照射に起因する熱分解により発生した物質は、溝を通して円滑に外部に放出される。そのため、従来の特許文献1〜3に記載の方法においては、上述のような少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は形成されない。また、熱分解されるバッファ層がGaNであることから、熱分解によりAlが発生しないため、形成されない。 In the conventional methods described in Patent Documents 1 to 3, the substance generated by the thermal decomposition caused by the irradiation of light is smoothly released to the outside through the groove. Therefore, in the conventional methods described in Patent Documents 1 to 3, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen, and nitrogen) as described above is not formed. Further, since the buffer layer to be thermally decomposed is GaN, Al is not generated by the thermal decomposition, so that it is not formed.

(光の照射)
図15に、成長用基板1の第2の表面1bに対する光10の照射方法の一例を図解する模式的な平面図を示す。図15に示すように、光10は、たとえば、成長用基板1の第2の表面1bにおいて、光10の照射領域12を矢印13の方向に移動させながら照射される。
(Irradiation of light)
FIG. 15 shows a schematic plan view illustrating an example of a method of irradiating the second surface 1b of the growth substrate 1 with light 10. As shown in FIG. 15, the light 10 is irradiated, for example, on the second surface 1b of the growth substrate 1 while moving the irradiation region 12 of the light 10 in the direction of the arrow 13.

図15に示されるように、光10の照射領域12が互いに重複せず、光10の照射領域12が隣接するように光10を照射することが好ましい。このように光10を照射していった場合には、以下の現象が生じる。 As shown in FIG. 15, it is preferable to irradiate the light 10 so that the irradiation regions 12 of the light 10 do not overlap each other and the irradiation regions 12 of the light 10 are adjacent to each other. When the light 10 is irradiated in this way, the following phenomenon occurs.

まず、一番目の光10の照射によって、一番目の光10の照射領域12(図15の右上の照射領域12)の矩形の4辺のうち上側の辺と右側の辺とが開放されるため、一番目の光10の照射によりバッファ層2が熱分解することによって生成した窒素ガスは、当該照射領域12の上側と右側とから外部に放出される。このように、円滑に放出されるのは、成長用基板を薄膜化することで、照射により円滑に空間形成されるためである。 First, the irradiation of the first light 10 opens the upper side and the right side of the four rectangular sides of the irradiation area 12 (irradiation area 12 in the upper right of FIG. 15) of the first light 10. The nitrogen gas generated by the thermal decomposition of the buffer layer 2 by the irradiation of the first light 10 is discharged to the outside from the upper side and the right side of the irradiation region 12. In this way, the smooth release is due to the fact that the growth substrate is thinned so that the space is smoothly formed by irradiation.

次に、二番目の光10の照射領域12においては、一番目の光10の照射領域12によって既に空間が形成されている上側と、元々開放されている右側とから、二番目の光10の照射によりバッファ層2が熱分解することによって生成した窒素ガスが、当該照射領域12の上側と右側とから外部に放出される。 Next, in the irradiation region 12 of the second light 10, the second light 10 is from the upper side where the space is already formed by the irradiation region 12 of the first light 10 and the right side which is originally open. Nitrogen gas generated by thermal decomposition of the buffer layer 2 by irradiation is released to the outside from the upper side and the right side of the irradiation region 12.

このように、一番右側の列における光10の照射においては、バッファ層2が熱分解することによって生成した窒素ガスは、順次、光10の照射領域12毎に照射領域12の上側と右側とから外部に放出されていく。 As described above, in the irradiation of the light 10 in the rightmost column, the nitrogen gas generated by the thermal decomposition of the buffer layer 2 is sequentially applied to the upper side and the right side of the irradiation region 12 for each irradiation region 12 of the light 10. Is released to the outside.

また、右から二番目の列における光10の照射領域12は、一番右側の列における光10の照射によって右側が既に開放されているとともに、右から二番目の列における光10の先の照射により上側も開放されている。そのため、右から二番目の列においても、窒素ガスは、照射領域12の上側と右側とから外部に放出されていく。 Further, the irradiation region 12 of the light 10 in the second column from the right has already been opened on the right side by the irradiation of the light 10 in the rightmost column, and the irradiation beyond the light 10 in the second column from the right. The upper side is also open. Therefore, even in the second row from the right, the nitrogen gas is discharged to the outside from the upper side and the right side of the irradiation region 12.

このように、光10を順次照射していくことによって、光10の照射領域12の上側と右側とから窒素ガスが外部に放出されるとともに、光10の照射領域12の下側と左側に少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)が形成されていく。 By sequentially irradiating the light 10 in this way, nitrogen gas is emitted to the outside from the upper side and the right side of the irradiation region 12 of the light 10, and at least the lower side and the left side of the irradiation region 12 of the light 10 are emitted. A substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) is formed.

ここで、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状は、少なくとも一辺の長さが100μm以上の矩形であることが好ましく、一辺の長さW1が100μm以上の正方形であることがより好ましい。光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状がすべての辺の長さが100μm以上の矩形である場合、特に一辺の長さW1が100μm以上の正方形である場合には、大面積の成長用基板1を剥離するための光10の照射回数を少なくすることができるため、窒化物半導体発光素子の製造効率を向上させることができる。 Here, the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 is preferably a rectangle having at least one side length of 100 μm or more, and more preferably a square having a side length W1 of 100 μm or more. preferable. When the shape of the irradiation region 12 per one irradiation of the light 10 is a rectangle having all side lengths of 100 μm or more, especially when the side length W1 is a square having 100 μm or more, a large area Since the number of times of irradiation of the light 10 for peeling the growth substrate 1 can be reduced, the manufacturing efficiency of the nitride semiconductor light emitting device can be improved.

また、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状は、少なくとも一辺の長さが2000μm以下の矩形であることが好ましく、一辺の長さW1が2000μm以下の正方形であることが好ましい。光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状が、一辺の長さW1が2000μm以下の正方形である場合には成長用基板1の剥離に必要な光10のエネルギー密度を容易に得ることができる。 Further, the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 is preferably a rectangle having at least one side length of 2000 μm or less, and preferably a square having a side length W1 of 2000 μm or less. When the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 is a square having a side length W1 of 2000 μm or less, the energy density of the light 10 required for peeling the growth substrate 1 can be easily obtained. Can be done.

また、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状を六角形とする場合には、六角形の一辺の長さが50μm以上であることが好ましく、100μm以上であることがより好ましい。光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状が、一辺の長さが50μm以上の六角形である場合、特に一辺の長さが100μm以上の六角形である場合には、大面積の成長用基板1を剥離するための光10の照射回数を少なくすることができるため、窒化物半導体発光素子の製造効率を向上させることができる。 Further, when the shape of the irradiation region 12 per one irradiation of the light 10 is a hexagon, the length of one side of the hexagon is preferably 50 μm or more, and more preferably 100 μm or more. When the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 is a hexagon having a side length of 50 μm or more, particularly when the side length is 100 μm or more, a large area Since the number of times of irradiation of the light 10 for peeling the growth substrate 1 can be reduced, the manufacturing efficiency of the nitride semiconductor light emitting device can be improved.

また、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状を六角形とする場合には、六角形の一辺の長さが2000μm以下であることが好ましい。光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状が、一辺の長さW1が2000μm以下の六角形である場合には成長用基板1の剥離に必要な光10のエネルギー密度を容易に得ることができる。 Further, when the shape of the irradiation region 12 per one irradiation of the light 10 is a hexagon, the length of one side of the hexagon is preferably 2000 μm or less. When the shape of the irradiation region 12 per one irradiation of the light 10 is a hexagon having a side length W1 of 2000 μm or less, the energy density of the light 10 required for peeling the growth substrate 1 can be easily obtained. be able to.

具体的には、光10の1回の照射当たりの照射領域12の好ましい形状としては、たとえば、一辺の長さW1が500μm程度の正方形、または一辺の長さ300μm程度の六角形を挙げることができるが、これに特に限定されるものではない。 Specifically, as a preferable shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10, for example, a square having a side length W1 of about 500 μm or a hexagon having a side length of about 300 μm can be mentioned. It can be done, but it is not particularly limited to this.

なお、光10は、たとえば、図15に示すように、成長用基板1の第2の表面1bの全面を隙間無く埋め尽くすように照射されてもよい。また、光10の照射領域12の少なくとも一部を重複させながら照射されてもよい。光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状をたとえば矩形または正方形とした場合には、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状を有効に利用することができる。 As shown in FIG. 15, the light 10 may be irradiated so as to completely fill the entire surface of the second surface 1b of the growth substrate 1. Further, at least a part of the irradiation region 12 of the light 10 may be irradiated while overlapping. When the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 is, for example, rectangular or square, the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 can be effectively used.

また、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状をたとえば円形とすることもできる。この場合に、成長用基板1の第2の表面1bの全面を隙間無く埋め尽くすように光10を照射するためには、光10の照射領域12の少なくとも一部を重複させる必要がある。 Further, the shape of the irradiation region 12 per one irradiation of the light 10 may be, for example, a circle. In this case, in order to irradiate the light 10 so as to completely fill the entire surface of the second surface 1b of the growth substrate 1, it is necessary to overlap at least a part of the irradiation region 12 of the light 10.

光10の照射領域12を重複させず、一定の間隔をあけて照射することもできる。この場合には、光10の照射領域12の間隔は100μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。 It is also possible to irradiate the irradiation regions 12 of the light 10 at regular intervals without overlapping them. In this case, the distance between the irradiation regions 12 of the light 10 is preferably 100 μm or less, and more preferably 10 μm or less.

なお、本明細書において、「矩形」、「正方形」および「六角形」は、厳密に、「矩形」、「正方形」および「六角形」であることを意味しておらず、たとえばメタルマスクまたはフォトマスクなどによって整形可能な程度に変更されていてもよい。たとえば、「矩形」および「正方形」には、光の干渉などにより、4角の少なくとも1つの角が正確に直角ではなく、丸みを帯びているものも含まれる。また、「正方形」には、フォトマスクやメタルマスクが正方形であっても、光学系の調整により、一辺の長さが完全に同一にならないものなども含まれる。 In addition, in this specification, "rectangle", "square" and "hexagon" do not strictly mean "rectangle", "square" and "hexagon", for example, a metal mask or It may be changed to the extent that it can be shaped by a photomask or the like. For example, "rectangle" and "square" include those in which at least one of the four corners is not exactly a right angle but is rounded due to light interference or the like. Further, the "square" includes those in which even if the photomask or the metal mask is square, the lengths of one side are not completely the same due to the adjustment of the optical system.

図16に、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状が正方形であるときの光10の照射領域12の配列の一例を図解する模式的な平面図を示す。図16に示す例においては、光10の正方形状の照射領域12が、行方向および列方向のいずれにも揃い、成長用基板1の第2の表面1bの全面を隙間無く埋め尽くすようにして、光10が照射される。この場合には、後述するエッチング工程を経ることにより、図2に示すような形状に、実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層3の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成することができる。 FIG. 16 shows a schematic plan view illustrating an example of the arrangement of the irradiation region 12 of the light 10 when the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 is square. In the example shown in FIG. 16, the square-shaped irradiation region 12 of the light 10 is aligned in both the row direction and the column direction so as to completely fill the entire surface of the second surface 1b of the growth substrate 1. , Light 10 is irradiated. In this case, a convex portion having a convex portion is formed on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment in a shape as shown in FIG. 2 by undergoing an etching step described later. It is possible to form a grid-like structure including a shape region 21 and a non-convex region 22 surrounded by the convex region 21.

図16に示す例においては、成長用基板1の第2の表面1bに光10の照射を4回受ける箇所(4点集中箇所51)が存在する。光10の照射エネルギーが過剰な場合や光10の照射エネルギーの揺らぎなどによる悪影響を受けて、歩留まりが低下するのを避ける観点からは、光10の照射が重複する箇所においては、その重複回数が少ないことが好ましい。 In the example shown in FIG. 16, there is a portion (four-point concentrated portion 51) on the second surface 1b of the growth substrate 1 that is irradiated with the light 10 four times. From the viewpoint of avoiding a decrease in yield due to an excessive irradiation energy of the light 10 or an adverse effect due to fluctuations in the irradiation energy of the light 10, the number of overlaps is increased in the place where the irradiation of the light 10 overlaps. Less is preferable.

図17に、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状が正方形であるときの光10の照射領域12の配列の他の一例を図解する模式的な平面図を示す。図17に示す例においては、光10の照射領域12が、行方向に揃っている場合には列方向にずれ、列方向に揃っている場合には行方向にずれて、成長用基板1の第2の表面1bの全面を隙間無く埋め尽くすようにして、光10が照射される。この場合には、後述するエッチング工程を経ることにより、図3に示すような形状に、実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層3の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成することができる。 FIG. 17 shows a schematic plan view illustrating another example of the arrangement of the irradiation region 12 of the light 10 when the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 is square. In the example shown in FIG. 17, when the irradiation regions 12 of the light 10 are aligned in the row direction, they are displaced in the column direction, and when they are aligned in the column direction, they are displaced in the row direction. The light 10 is irradiated so as to completely fill the entire surface of the second surface 1b without any gaps. In this case, by going through the etching step described later, the shape as shown in FIG. 3 is convex having a convex portion on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. It is possible to form a grid-like structure including a shape region 21 and a non-convex region 22 surrounded by the convex region 21.

図17に示す例においては、成長用基板1の第2の表面1bに光10の照射を3回受ける箇所(3点集中箇所52)を存在させることができる。図17に示す例においては、3点集中箇所52における光10の照射の重複回数が最大となるため、図16に示す例における4点集中箇所51と比べて、光10の照射の重複回数を少なくすることができ、光10の照射ダメージに起因する悪影響を抑制できることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。 In the example shown in FIG. 17, a portion (three-point concentrated portion 52) that receives the irradiation of light 10 three times can be present on the second surface 1b of the growth substrate 1. In the example shown in FIG. 17, since the number of overlapping irradiations of the light 10 at the three-point concentrated points 52 is the maximum, the number of overlapping times of the irradiation of the light 10 is increased as compared with the four-point concentrated points 51 in the example shown in FIG. Since the amount can be reduced and the adverse effect caused by the irradiation damage of the light 10 can be suppressed, a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured with a high yield.

図18に、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状が六角形であるときの光10の照射領域12の配列の一例を図解する模式的な平面図を示す。図18に示す例においては、光10の照射領域12が、行方向に揃っている場合には列方向にずれ、列方向に揃っている場合には行方向にずれて、成長用基板1の第2の表面1bの全面を隙間無く埋め尽くすようにして、光10が照射される。この場合には、後述するエッチング工程を経ることにより、図4に示すような形状に、実施の形態の窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層3の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成することができる。 FIG. 18 shows a schematic plan view illustrating an example of the arrangement of the irradiation region 12 of the light 10 when the shape of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 is hexagonal. In the example shown in FIG. 18, when the irradiation regions 12 of the light 10 are aligned in the row direction, they are displaced in the column direction, and when they are aligned in the column direction, they are displaced in the row direction. The light 10 is irradiated so as to completely fill the entire surface of the second surface 1b without any gaps. In this case, by going through the etching step described later, the shape as shown in FIG. 4 is convex having a convex portion on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment. It is possible to form a grid-like structure including a shape region 21 and a non-convex region 22 surrounded by the convex region 21.

図18に示す例においても、成長用基板1の第2の表面1bに光10の照射を3回受ける箇所52(3点集中箇所)を存在させることができ、3点集中箇所52における光10の照射の重複回数が最大となるため、図16に示す例における4点集中箇所51と比べて、光10の照射の重複回数を少なくすることができ、光10の照射ダメージに起因する悪影響を抑制できることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。また、照射領域12の配置形状が対照となるため、光10の照射による窒化物半導体への影響を均等に抑制することができることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。 Also in the example shown in FIG. 18, the second surface 1b of the growth substrate 1 can have a portion 52 (three-point concentrated portion) that is irradiated with the light 10 three times, and the light 10 at the three-point concentrated portion 52 can be present. Since the number of overlapping irradiations of the light 10 is maximized, the number of overlapping times of the irradiation of the light 10 can be reduced as compared with the four-point concentrated portion 51 in the example shown in FIG. 16, and the adverse effect caused by the irradiation damage of the light 10 can be reduced. Since it can be suppressed, a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured with good yield. Further, since the arrangement shape of the irradiation region 12 is a control, the influence of the irradiation of light 10 on the nitride semiconductor can be uniformly suppressed, so that a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured with a high yield. it can.

成長用基板1の第2の表面1bに照射される光10の波長は、200nm以下であることが好ましい。光10の波長が200nm以下である場合には、光10が大気中の酸素を分解するため、バッファ層2の熱分解時に生成される少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)により多くの酸素を取り込むことができる。これにより、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を所望の形状に形成することができることから、窒化物半導体発光素子の表面に、凸形状領域21と非凸形状領域22とを所望の形状に形成することができる。また、光10の波長が200nm以下である場合には、成長用基板1がサファイア基板であるときに、光10が成長用基板1を好適に透過し、Alを含有する窒化物半導体からなるバッファ層2が光10を効率的に吸収して熱分解する傾向にある。特に、バッファ層2に光10をより効率的に吸収させて熱分解させる観点からは、バッファ層2はAlNであることが好ましい。 The wavelength of the light 10 irradiated on the second surface 1b of the growth substrate 1 is preferably 200 nm or less. When the wavelength of the light 10 is 200 nm or less, the light 10 decomposes oxygen in the atmosphere. Therefore, a substance containing at least Al and oxygen (for example, Al and oxygen) generated during the thermal decomposition of the buffer layer 2 A substance containing nitrogen) can take in more oxygen. As a result, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) can be formed in a desired shape. Therefore, the convex region 21 is formed on the surface of the nitride semiconductor light emitting device. And the non-convex shape region 22 can be formed into a desired shape. Further, when the wavelength of the light 10 is 200 nm or less, when the growth substrate 1 is a sapphire substrate, the light 10 preferably transmits the growth substrate 1 and a buffer made of a nitride semiconductor containing Al. The layer 2 tends to efficiently absorb the light 10 and thermally decompose it. In particular, from the viewpoint of allowing the buffer layer 2 to absorb the light 10 more efficiently and thermally decomposing it, the buffer layer 2 is preferably AlN.

光10の照射条件の一例としては、光10の光源としてArFエキシマレーザ装置を用い、光10(波長193nm)の照射エネルギー密度は500〜8000mJ/cm2程度を挙げることができる。照射エネルギーは、光10の照射形状や、光学系など、装置により様々な可能性が考えられるが、たとえば、照射形状や光学系を変更する毎に、光照射実験を行い、バッファ層2と成長用基板1との剥離を確認することにより、決定することができる。 As an example of the irradiation condition of the light 10, an ArF excimer laser device is used as the light source of the light 10, and the irradiation energy density of the light 10 (wavelength 193 nm) is about 500 to 8000 mJ / cm 2 . Irradiation energy may have various possibilities depending on the device such as the irradiation shape of the light 10 and the optical system. For example, every time the irradiation shape or the optical system is changed, a light irradiation experiment is performed to grow with the buffer layer 2. It can be determined by confirming the peeling from the substrate 1.

なお、成長用基板1の第2の表面1bをCMPなどによって鏡面研磨した場合でも、成長用基板1の第2の表面1bには僅かなスクラッチ傷が残ることがある。たとえば図19の模式的断面図に示すように、成長用基板1の第2の表面1bにスクラッチ傷14が形成されている場合には、光10の照射後に成長用基板1に反りが生じるため、成長用基板1と、光10の照射により熱分解したバッファ層2または多層窒化物半導体層6との間に空間11が形成されやすくなる。スクラッチ傷14の深さは50nm以下であって、スクラッチ傷14の開口部の幅は20μm以下であることが好ましい。この場合には、空間11を容易に形成することができる。また、スクラッチ傷14の深さは30nm以下であって、スクラッチ傷14の開口部の幅は10μm以下であることがより好ましい。この場合には、光10の照射による悪影響も少なく、また、成長用基板1の反りも生じるため、空間11をより好適に形成することができる。 Even when the second surface 1b of the growth substrate 1 is mirror-polished by CMP or the like, slight scratches may remain on the second surface 1b of the growth substrate 1. For example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 19, when the scratch scratch 14 is formed on the second surface 1b of the growth substrate 1, the growth substrate 1 is warped after being irradiated with light 10. The space 11 is likely to be formed between the growth substrate 1 and the buffer layer 2 or the multilayer nitride semiconductor layer 6 that has been thermally decomposed by irradiation with light 10. The depth of the scratch scratch 14 is preferably 50 nm or less, and the width of the opening of the scratch scratch 14 is preferably 20 μm or less. In this case, the space 11 can be easily formed. Further, it is more preferable that the depth of the scratch scratch 14 is 30 nm or less, and the width of the opening of the scratch scratch 14 is 10 μm or less. In this case, since the adverse effect of the irradiation of the light 10 is small and the growth substrate 1 is warped, the space 11 can be formed more preferably.

一方、CMPを行なわずに成長用基板1の第2の表面1bが研削および/または研磨されて、成長用基板1の第2の表面1bが粗面とされた場合には、成長用基板1の第2の表面1bに形成されるスクラッチ傷14が多くなりすぎるため、成長用基板1の第2の表面1bに照射された光10が散乱する結果、成長用基板1の均一な剥離が困難となる場合がある。 On the other hand, when the second surface 1b of the growth substrate 1 is ground and / or polished without performing CMP to make the second surface 1b of the growth substrate 1 a rough surface, the growth substrate 1 Since the number of scratches 14 formed on the second surface 1b of the above is too large, the light 10 irradiated on the second surface 1b of the growth substrate 1 is scattered, and as a result, uniform peeling of the growth substrate 1 is difficult. May be.

図20(a)に成長用基板1の第2の表面1bに対する光10の照射方法の他の一例を図解する模式的な平面図を示し、図20(b)に図20(a)の模式的な側面図を示す。ここで、光10の照射は、図20(a)および図20(b)に示すように、多層窒化物半導体層6の周縁から光10の照射領域12がはみ出るように矢印13の方向に移動させながら行なうことが好ましい。また、光10の照射領域12の一辺の長さW1を300μmとしたときの多層窒化物半導体層6の周縁からのはみ出し幅W2が60μm以上となることがより好ましい。さらに、光10の照射領域12の一辺の長さをW1と、はみ出し幅W2とが、((W1)/5)≦W2≦((W1)/2)の関係を満たすことがさらに好ましい。W1とW2とが上記の関係を満たす場合には、光10の照射領域12と、多層窒化物半導体層6との重複領域を十分に確保しつつ、成長用基板1を効率的に剥離することができる。また、光10の照射領域12と多層窒化物半導体層6との重複領域の端部においては、バッファ層2および多層窒化物半導体層6の一端が開放されているため、熱分解により発生する窒素ガスを効果的に外部に逃がすことができる。なお、バッファ層2および多層窒化物半導体層6の一端が開放されている領域には、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は形成されないが、バッファ層2および多層窒化物半導体層6の一端の開放は、成長用基板1を剥離する観点からは有効である。 FIG. 20 (a) shows a schematic plan view illustrating another example of the method of irradiating the second surface 1b of the growth substrate 1 with light 10, and FIG. 20 (b) shows the schematic of FIG. 20 (a). Side view is shown. Here, as shown in FIGS. 20A and 20B, the irradiation of the light 10 moves in the direction of the arrow 13 so that the irradiation region 12 of the light 10 protrudes from the peripheral edge of the multilayer nitride semiconductor layer 6. It is preferable to carry out while letting. Further, it is more preferable that the protrusion width W2 from the peripheral edge of the multilayer nitride semiconductor layer 6 is 60 μm or more when the length W1 of one side of the irradiation region 12 of the light 10 is 300 μm. Further, it is more preferable that the length of one side of the irradiation region 12 of the light 10 is W1 and the protrusion width W2 satisfies the relationship of ((W1) / 5) ≦ W2 ≦ ((W1) / 2). When W1 and W2 satisfy the above relationship, the growth substrate 1 is efficiently peeled off while sufficiently securing the overlapping region between the irradiation region 12 of the light 10 and the multilayer nitride semiconductor layer 6. Can be done. Further, at the end of the overlapping region between the irradiation region 12 of the light 10 and the multilayer nitride semiconductor layer 6, one ends of the buffer layer 2 and the multilayer nitride semiconductor layer 6 are open, so that nitrogen generated by thermal decomposition is generated. The gas can be effectively released to the outside. In the region where one end of the buffer layer 2 and the multilayer nitride semiconductor layer 6 is open, at least a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) is not formed. Opening one end of the buffer layer 2 and the multilayer nitride semiconductor layer 6 is effective from the viewpoint of peeling off the growth substrate 1.

特に、図21の模式的平面図に示すように、光10の照射領域12を矢印13a,13b,13c,13dの方向に移動させながら光10を照射(ステップアンドリピート法)することが好ましく、照射領域12の一辺の長さW1と、照射領域12の多層窒化物半導体層6の周縁からのはみ出し幅W2とが((W1)/5)≦W2≦((W1)/2)の関係を満たすようにステップアンドリピート法により光10を照射することがより好ましい。この場合にも、光10の照射領域12と多層窒化物半導体層6との重複領域の端部においては、バッファ層2および多層窒化物半導体層6の一端が開放されているため、熱分解により発生する窒素ガスを効果的に外部に逃がすことができる。 In particular, as shown in the schematic plan view of FIG. 21, it is preferable to irradiate the light 10 (step-and-repeat method) while moving the irradiation region 12 of the light 10 in the directions of the arrows 13a, 13b, 13c, 13d. The relationship between the length W1 of one side of the irradiation region 12 and the protrusion width W2 from the peripheral edge of the multilayer nitride semiconductor layer 6 of the irradiation region 12 is ((W1) / 5) ≤ W2 ≤ ((W1) / 2). It is more preferable to irradiate the light 10 by the step-and-repeat method so as to satisfy the conditions. Also in this case, at the end of the overlapping region between the irradiation region 12 of the light 10 and the multilayer nitride semiconductor layer 6, one ends of the buffer layer 2 and the multilayer nitride semiconductor layer 6 are open, so that they are thermally decomposed. The generated nitrogen gas can be effectively released to the outside.

(保護膜の設置)
また、図22の模式的断面図に示すように、少なくとも、成長用基板1、バッファ層2および多層窒化物半導体層6の側壁を覆うようにSiO2などの保護膜15を設けることが好ましい。図23の模式的断面図に示すように、成長用基板1、バッファ層2および多層窒化物半導体層6の側壁に接合材料8が付着している場合には、成長用基板1の円滑な剥離が阻害される場合がある。しかしながら、図22に示すように、保護膜15を設けることによって、たとえば図24の模式的断面図に示すように、成長用基板1、バッファ層2および多層窒化物半導体層6の側壁への接合材料8の付着を防止することができる。
(Installation of protective film)
Further, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 22, it is preferable to provide at least a protective film 15 such as SiO 2 so as to cover the side walls of the growth substrate 1, the buffer layer 2, and the multilayer nitride semiconductor layer 6. As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 23, when the bonding material 8 adheres to the side walls of the growth substrate 1, the buffer layer 2, and the multilayer nitride semiconductor layer 6, the growth substrate 1 is smoothly peeled off. May be hindered. However, as shown in FIG. 22, by providing the protective film 15, for example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 24, the growth substrate 1, the buffer layer 2 and the multilayer nitride semiconductor layer 6 are joined to the side wall. Adhesion of the material 8 can be prevented.

その後、図25の模式的断面図に示すように保護膜15を除去した後に、図26の模式的断面図に示すように、端部は、バッファ層2および/または多層窒化物半導体層6の一端が開放されているため、熱分解により発生するAlおよび窒素ガスを効果的に外部に逃がすことができる。したがって、上述の光10の照射により、成長用基板1を円滑に剥離することができる。保護膜15をSiO2とした場合は、フッ酸により除去できる。 Then, after removing the protective film 15 as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 25, the end portion of the buffer layer 2 and / or the multilayer nitride semiconductor layer 6 is formed as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. Since one end is open, Al and nitrogen gas generated by thermal decomposition can be effectively released to the outside. Therefore, the growth substrate 1 can be smoothly peeled off by the irradiation of the above-mentioned light 10. When the protective film 15 is SiO 2 , it can be removed by hydrofluoric acid.

なお、保護膜15を形成しない場合であっても、成長用基板1の周縁において、バッファ層2および/または多層窒化物半導体層6の一端が開放されていればよい。接合材料8を調整することによって上記の開放を実現することもできるが、保護膜15を用いることによって、歩留まり良く、上記の開放の構成をより容易に実現することができる。 Even when the protective film 15 is not formed, one end of the buffer layer 2 and / or the multilayer nitride semiconductor layer 6 may be open at the peripheral edge of the growth substrate 1. Although the above-mentioned opening can be realized by adjusting the bonding material 8, the yield is good and the above-mentioned opening configuration can be more easily realized by using the protective film 15.

また、素子を複数枚有するサンプルを支持基板に貼り付けた後、スクライブにより分割することによって、バッファ層2および/または多層窒化物半導体層6の一端を開放することも可能である。 It is also possible to open one end of the buffer layer 2 and / or the multilayer nitride semiconductor layer 6 by attaching a sample having a plurality of elements to a support substrate and then dividing the sample by scribe.

(エッチング工程)
上記のようにして、成長用基板1を剥離した後には、その一部が熱分解したバッファ層2上、若しくは、バッファ層2の全部が熱分解した場合には多層窒化物半導体層6のn型窒化物半導体層3上に、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)が付着している。この少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素濃度は、その一例として、図27(a)および図27(b)に示す分布を有している。なお、ここでの少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は、自然酸化膜とは異なる。
(Etching process)
After the growth substrate 1 is peeled off as described above, a part of the growth substrate 1 is thermally decomposed on the buffer layer 2, or when the entire buffer layer 2 is thermally decomposed, n of the multilayer nitride semiconductor layer 6. A substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) is attached on the type nitride semiconductor layer 3. The oxygen concentration of the substance containing at least Al and oxygen (for example, the substance containing Al, oxygen and nitrogen) has the distributions shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b) as an example. There is. The substance containing at least Al and oxygen (for example, the substance containing Al, oxygen and nitrogen) here is different from the natural oxide film.

すなわち、図27(a)に示される光10の照射領域12の中心領域42に対応する箇所に形成された少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素濃度は、図27(b)に示される光10の1回の照射当たりの照射領域12の周縁領域41に対応する箇所に形成された少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素濃度よりも低くなっている。 That is, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen, and nitrogen) formed at a portion corresponding to the central region 42 of the irradiation region 12 of the light 10 shown in FIG. 27 (a). The oxygen concentration of is determined by a substance containing at least Al and oxygen (for example, Al and oxygen) formed at a portion corresponding to the peripheral region 41 of the irradiation region 12 per irradiation of light 10 shown in FIG. 27 (b). It is lower than the oxygen concentration of (a substance containing oxygen and nitrogen).

そして、フッ酸などの酸系エッチャント処理を施すことによって光10の照射領域12の中心領域42に形成された少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は除去され、バッファ層2、若しくは多層窒化物半導体層6のn型窒化物半導体層3が最表面に現れる。一方、光10の照射領域12の周縁領域41には、凸形状領域21の形成用として極微量の酸素を含有する少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を残留させることができる。少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は、たとえば酸系のエッチング溶液で除去することができる。上述のように、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は、酸素濃度勾配を有しているため、光10の照射領域12の周縁領域41にのみ残留させることができる。そして、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は、後述するエッチング工程によりマスクとして機能するため、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成することができる。少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素含有率が高い場合には、たとえば、NH4FとHFとH2Oとの混合水溶液、またはHFとH2Oとの混合水溶液を用いたエッチャント処理が有効である。また、少なくともAlと酸素とを含有する物質がさらに窒素を含む場合には、たとえば、リン酸、リン酸と硝酸との混合溶液、水酸化カリウム(KOH)などのアルカリ溶液、またはこれらの処理を複数組み合わせた処理が有効である。 Then, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen, and nitrogen) formed in the central region 42 of the irradiation region 12 of the light 10 by applying an acid-based etchant treatment such as hydrofluoric acid). Is removed, and the buffer layer 2 or the n-type nitride semiconductor layer 3 of the multilayer nitride semiconductor layer 6 appears on the outermost surface. On the other hand, the peripheral region 41 of the irradiation region 12 of the light 10 contains a substance containing at least Al and oxygen containing a very small amount of oxygen (for example, Al, oxygen and nitrogen) for forming the convex region 21. The substance) can remain. A substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) can be removed by, for example, an acid-based etching solution. As described above, since the substance containing at least Al and oxygen (for example, the substance containing Al, oxygen and nitrogen) has an oxygen concentration gradient, it is located in the peripheral region 41 of the irradiation region 12 of the light 10. Can only remain. Then, since the substance containing at least Al and oxygen (for example, the substance containing Al, oxygen and nitrogen) functions as a mask by the etching process described later, the convex region 21 having the convex portion and the convex shape A square-shaped structure including a non-convex region 22 surrounded by the region 21 can be formed. When the oxygen content of a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) is high, for example, a mixed aqueous solution of NH 4 F, HF and H 2 O, or HF. Etchant treatment using a mixed aqueous solution of H 2 O and H 2 O is effective. When the substance containing at least Al and oxygen further contains nitrogen, for example, phosphoric acid, a mixed solution of phosphoric acid and nitric acid, an alkaline solution such as potassium hydroxide (KOH), or treatment thereof is performed. Processing that combines multiple processes is effective.

n型窒化物半導体層3の表面を露出させる方法は特に限定されないが、たとえば、ドライエッチングまたはウエットエッチングなどでn型窒化物半導体層3の表面の一部までを除去する方法などが挙げられる。また、たとえば研削および/または研磨によってn型窒化物半導体層3の表面の一部までを除去することもできる。少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)は、RIE(Reactive Ion Etching)やICP(Inductively coupled plasma)などのドライエッチングに対して、マスクとしての役割を果たす。また、アルカリ系のウエットエッチングにおいても、アルカリ系溶液の温度、濃度およびpHなどの条件に応じて、マスクとしての役割を果たす。 The method of exposing the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 is not particularly limited, and examples thereof include a method of removing a part of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 by dry etching or wet etching. Further, even a part of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 can be removed by, for example, grinding and / or polishing. A substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) serves as a mask for dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching) and ICP (Inductively coupled plasma). Fulfill. Also, in alkaline wet etching, it plays a role as a mask depending on conditions such as temperature, concentration and pH of the alkaline solution.

上述のエッチング工程によって、たとえば図5〜図7に示されるような斜面を有する凸形状部分を形成することができ、たとえば図2〜図4に示されるような凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた非凸形状領域22とを含む升目状の構造が形成される。 By the etching step described above, a convex portion having a slope as shown in FIGS. 5 to 7 can be formed, for example, a convex region 21 having a convex portion as shown in FIGS. 2 to 4. A square-shaped structure including the non-convex region 22 surrounded by the convex region 21 is formed.

(n側電極の形成)
n側電極19としては、たとえば、Al、Ti、MoおよびAuからなる群から選択された少なくとも1種の金属を蒸着法などによって積層したものなどを用いることができる。n側電極19は、たとえば、n型窒化物半導体層3の表面の少なくとも一部に形成することができ、n型窒化物半導体層3の全面に形成されていてもよく、光取り出しを向上させる観点から、メッシュ形状などに形成されていてもよい。
(Formation of n-side electrode)
As the n-side electrode 19, for example, one in which at least one metal selected from the group consisting of Al, Ti, Mo and Au is laminated by a vapor deposition method or the like can be used. The n-side electrode 19 can be formed, for example, on at least a part of the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 and may be formed on the entire surface of the n-type nitride semiconductor layer 3 to improve light extraction. From the viewpoint, it may be formed in a mesh shape or the like.

また、n型窒化物半導体層3の表面を露出させるエッチング工程において、たとえばドライエッチングまたはウエットエッチングを用いた場合には、エッチングによるダメージを除去するため、熱処理を行なうこともできる。このような熱処理は、たとえば、窒素雰囲気で、400℃で5分間、加熱することにより行なうことができる。 Further, in the etching step of exposing the surface of the n-type nitride semiconductor layer 3, for example, when dry etching or wet etching is used, heat treatment can be performed in order to remove damage due to etching. Such heat treatment can be performed, for example, by heating at 400 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere.

上述のようにして製造された実施の形態の窒化物半導体発光素子のp側電極7とn側電極19との間に電流を流すことによって発光層4から発光する光の波長(発光波長)は320nm未満であることが好ましく、300nm以下であることがより好ましい。窒化物半導体発光素子の発光波長が320nm未満である場合、特に300nm以下である場合には、窒化物半導体発光素子のn型窒化物半導体層3のAl組成比を25原子%以上と高いものとすることができる。このような高いAl組成比のn型窒化物半導体層3を含有する窒化物半導体発光素子において、従来のようにレーザ光の1ショット間隔毎に溝を形成しなくても光の照射領域と多層窒化物半導体層6との境界面におけるクラックの発生を抑制することができ、大面積の成長用基板1を剥離することができる効果をより顕著に発現させることができるため好ましい。 The wavelength (emission wavelength) of light emitted from the light emitting layer 4 by passing a current between the p-side electrode 7 and the n-side electrode 19 of the nitride semiconductor light emitting device of the embodiment manufactured as described above is It is preferably less than 320 nm, and more preferably 300 nm or less. When the emission wavelength of the nitride semiconductor light emitting device is less than 320 nm, particularly when it is 300 nm or less, the Al composition ratio of the n-type nitride semiconductor layer 3 of the nitride semiconductor light emitting device is as high as 25 atomic% or more. can do. In a nitride semiconductor light emitting device containing the n-type nitride semiconductor layer 3 having such a high Al composition ratio, the light irradiation region and the multilayer are formed without forming grooves at every shot interval of the laser beam as in the conventional case. It is preferable because the generation of cracks at the interface with the nitride semiconductor layer 6 can be suppressed and the effect of peeling off the large-area growth substrate 1 can be exhibited more remarkably.

<作用効果>
上述のように、実施の形態においては、光10の1回の照射毎にAlを含有するバッファ層2およびn型窒化物半導体層3の少なくとも一方の表面に少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)が形成される。そして、ステップアンドリピート法などにより少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を形成しながら光10を照射していくことによって、従来のようにレーザ光の1ショット間隔毎に溝を形成しなくても光10の照射領域12と多層窒化物半導体層6との境界面におけるクラックの発生を抑制することができ、大面積の成長用基板1を剥離することができる。これは、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)が、光10の照射によってバッファ層2が熱分解することにより発生する衝撃波が面内方向に悪影響を及ぼすのを抑制しているためと推測される。
<Action effect>
As described above, in the embodiment, a substance containing at least Al and oxygen on at least one surface of the buffer layer 2 and the n-type nitride semiconductor layer 3 containing Al for each irradiation of light 10. (For example, a substance containing Al, oxygen, and nitrogen) is formed. Then, by irradiating the light 10 while forming a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) by a step-and-repeat method or the like, laser light is emitted as in the conventional case. It is possible to suppress the occurrence of cracks at the interface between the irradiation region 12 of the light 10 and the multilayer nitride semiconductor layer 6 without forming grooves at each shot interval, and the large-area growth substrate 1 is peeled off. can do. This is because a shock wave generated by thermal decomposition of a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) and the buffer layer 2 by irradiation with light 10 adversely affects the in-plane direction. It is presumed that this is because it suppresses the effect of.

そして、成長用基板1を剥離した後のエッチング工程においては、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)はエッチングに対するマスクとしての機能を有していることから、上述のように、窒化物半導体発光素子の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成することができる。このような升目状の構造によって、多層窒化物半導体層6の反り力を抑制することができる。成長用基板1の剥離後の多層窒化物半導体層6は、結晶成長の昇降温時の熱膨張係数の違いなどによって大きな反り力を内包している。多層窒化物半導体層6の反り力を接合材料8を介して支持基板9に接合することによって押さえ込み、平坦にしている。また、成長用基板1の剥離前においては、多層窒化物半導体層6の反り力は成長用基板1でも押さえ込まれているが、成長用基板1を剥離することによって、多層窒化物半導体層6の反り力を押さえ込む力が低減する。しかしながら、窒化物半導体発光素子の表面に凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成することによって、理由は不明であるが、多層窒化物半導体層6の反り力を抑えることができる。多層窒化物半導体層6の反り力は、接合材料8を介した支持基板9への接合から剥れようとする力であり、窒化物半導体発光素子の表面に上記の升目状の構造を設けることによって多層窒化物半導体層6の反り力を抑えることができるため、窒化物半導体発光素子の信頼性の低下要因と考えられる、接合材料8による接着不良の故障などを抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の信頼性向上が可能となる。 Then, in the etching step after the growth substrate 1 is peeled off, at least a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) has a function as a mask for etching. Therefore, as described above, a grid-like structure including a convex region 21 having a convex portion and a non-convex region 22 surrounded by the convex region 21 is formed on the surface of the nitride semiconductor light emitting device. can do. With such a grid-like structure, the warping force of the multilayer nitride semiconductor layer 6 can be suppressed. The multilayer nitride semiconductor layer 6 after the peeling of the growth substrate 1 contains a large warping force due to a difference in the coefficient of thermal expansion at the time of raising and lowering the temperature of crystal growth. The warping force of the multilayer nitride semiconductor layer 6 is suppressed and flattened by joining to the support substrate 9 via the bonding material 8. Further, before the growth substrate 1 is peeled off, the warping force of the multilayer nitride semiconductor layer 6 is also suppressed by the growth substrate 1, but by peeling off the growth substrate 1, the multilayer nitride semiconductor layer 6 The force that suppresses the warp force is reduced. However, the reason is unknown by forming a square-shaped structure including a convex region 21 having a convex portion on the surface of the nitride semiconductor light emitting device and a non-convex region 22 surrounded by the convex region 21. However, the warping force of the multilayer nitride semiconductor layer 6 can be suppressed. The warping force of the multilayer nitride semiconductor layer 6 is a force that tends to peel off from the bonding to the support substrate 9 via the bonding material 8, and the above-mentioned grid-like structure is provided on the surface of the nitride semiconductor light emitting device. Since the warping force of the multilayer nitride semiconductor layer 6 can be suppressed, it is possible to suppress a failure of adhesion failure due to the bonding material 8, which is considered to be a factor of lowering the reliability of the nitride semiconductor light emitting device. It is possible to improve the reliability of the semiconductor light emitting device.

以上の理由により、実施の形態においては、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。 For the above reasons, in the embodiment, a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured with a high yield.

<実験例1>
まず、図28の模式的断面図に示すように、市販されている厚さ350μmの両面研磨を施したサファイア基板101上に、厚さ約5μmのノンドープAlNバッファ層102、厚さ約2μmのSiドープn型Al0.6Ga0.4N層103、ノンドープAl0.4Ga0.6N量子井戸層とノンドープAl0.6Ga0.4N障壁層とが交互に5ペア積層されてなる発光層104、および厚さ約15nmのMgドープp型Al0.7Ga0.3Nキャリアバリア層と厚さ約10nmのMgドープp型Al0.6Ga0.4N層と厚さ約20nmのMgドープp型GaNコンタクト層とがこの順序で積層されたp型窒化物半導体層105をMOCVD法により結晶成長させた。ここで、n型Al0.6Ga0.4N層103、発光層104、およびp型窒化物半導体層105の積層体から多層窒化物半導体層6は構成された。
<Experimental example 1>
First, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 28, a non-doped AlN buffer layer 102 having a thickness of about 5 μm and Si having a thickness of about 2 μm are placed on a commercially available sapphire substrate 101 having a thickness of 350 μm and subjected to double-sided polishing. Doped n-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer 103, light emitting layer 104 in which 5 pairs of non-doped Al 0.4 Ga 0.6 N quantum well layer and non-doped Al 0.6 Ga 0.4 N barrier layer are alternately laminated, and Mg having a thickness of about 15 nm. Doped p-type Al 0.7 Ga 0.3 N carrier barrier layer, Mg-doped p-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer with a thickness of about 10 nm, and Mg-doped p-type GaN contact layer with a thickness of about 20 nm are laminated in this order. The nitride semiconductor layer 105 was crystal-grown by the MOCVD method. Here, the multilayer nitride semiconductor layer 6 was composed of a laminate of the n-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer 103, the light emitting layer 104, and the p-type nitride semiconductor layer 105.

次に、p型GaNコンタクト層の積層後のウエハを酸素雰囲気下で800℃で10分程度熱処理した。これにより、p型窒化物半導体層(p型Al0.7Ga0.3Nキャリアバリア層、p型Al0.6Ga0.4N層およびp型GaNコンタクト層)中のp型ドーパントであるMgを活性化させて、p型の半導体としての機能を発現させた。 Next, the wafer after laminating the p-type GaN contact layer was heat-treated at 800 ° C. for about 10 minutes in an oxygen atmosphere. As a result, Mg, which is a p-type dopant, in the p-type nitride semiconductor layer (p-type Al 0.7 Ga 0.3 N carrier barrier layer, p-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer and p-type GaN contact layer) is activated. The function as a p-type semiconductor was expressed.

次に、レーザスクライブ法を用いて、ウエハから、一辺が8mmの正方形状にチップを切り出した。また、一辺が15mmの正方形状の表面を有し、厚さ1.0mmのタングステン板を用意し、有機洗浄を行なった。 Next, using the laser scribe method, a chip was cut out from the wafer into a square shape having a side of 8 mm. Further, a tungsten plate having a square surface having a side of 15 mm and a thickness of 1.0 mm was prepared and organically washed.

次に、上記のようにして作製したチップおよびタングステン板を窒素雰囲気中に120℃程度の温度で保持して、10分程度のベーキングを行なった。 Next, the chips and the tungsten plate produced as described above were held in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 120 ° C. and baked for about 10 minutes.

次に、EB蒸着装置により、上記のベーキング後のチップのp型GaNコンタクト層の表面上に、Niを厚さ20nmで、Auを厚さ50nmで蒸着することによって、p側電極107を形成した。その後、p側電極107の形成後のチップを500℃の窒素雰囲気で、10分程度放置し、電極アロイを実施した。 Next, the p-side electrode 107 was formed by vapor-depositing Ni at a thickness of 20 nm and Au at a thickness of 50 nm on the surface of the p-type GaN contact layer of the chip after baking by an EB vapor deposition apparatus. .. Then, the chip after forming the p-side electrode 107 was left to stand in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. for about 10 minutes to carry out an electrode alloy.

次に、図28に示すように、厚さ100μm程度の熱硬化型の導電性接着剤108を用いて、チップの多層窒化物半導体層6上に形成したp側電極107とタングステン基板からなる支持基板109とを接合した。p側電極107と支持基板109とを接合する際、導電性接着剤108のはみ出しの無いように貼り付けを行なった。 Next, as shown in FIG. 28, a support composed of a p-side electrode 107 formed on the multilayer nitride semiconductor layer 6 of the chip and a tungsten substrate using a thermosetting conductive adhesive 108 having a thickness of about 100 μm. It was bonded to the substrate 109. When joining the p-side electrode 107 and the support substrate 109, the conductive adhesive 108 was attached so as not to protrude.

次に、図29の模式的断面図に示すように、サファイア基板101の多層窒化物半導体層106の積層側の第1の表面101aとは反対側の第2の表面101bを研削することによって、サファイア基板101を50μm程度の厚さまで薄くした。その後、サファイア基板101の第2の表面101bに研削により生じたスクラッチ傷を除去し、研磨することによって、研削後の荒れた第2の表面101bの鏡面性を向上させた。 Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 29, by grinding the second surface 101b on the side opposite to the first surface 101a on the laminated side of the multilayer nitride semiconductor layer 106 of the sapphire substrate 101, The sapphire substrate 101 was thinned to a thickness of about 50 μm. After that, scratches generated by grinding on the second surface 101b of the sapphire substrate 101 were removed and polished to improve the mirror surface property of the rough second surface 101b after grinding.

次に、図21に示すステップアンドリピート法で、図21の矢印13a,13b,13c,13dの方向にレーザ光である光10を照射していくことによって、サファイア基板101の第2の表面101bの全面に光10を照射した。このとき、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状は、メタルマスクを用いて、一辺の長さW1が500μmの正方形に整形した形状であった。光10の隣り合う照射領域12の重なりは無く、照射領域12の多層窒化物半導体層6の周縁からのはみ出し幅W2は100μmであった。 Next, by the step-and-repeat method shown in FIG. 21, the second surface 101b of the sapphire substrate 101 is irradiated with light 10 which is a laser beam in the directions of arrows 13a, 13b, 13c, and 13d of FIG. The entire surface of the surface was irradiated with light 10. At this time, the shape of the irradiation region 12 per one irradiation of the light 10 was shaped into a square having a side length W1 of 500 μm by using a metal mask. The adjacent irradiation regions 12 of the light 10 did not overlap, and the protrusion width W2 from the peripheral edge of the multilayer nitride semiconductor layer 6 of the irradiation region 12 was 100 μm.

以上の条件により、サファイア基板101の剥離の有無についての実験を行なった。その結果、光10の1回の照射当たりの照射エネルギー密度が1500mJ/cm2以上5000mJ/cm2以下の範囲である場合に、サファイア基板101の剥離が確認された。 Under the above conditions, an experiment was conducted on whether or not the sapphire substrate 101 was peeled off. As a result, when it is once ranges irradiation energy density of 1500 mJ / cm 2 or more 5000 mJ / cm 2 or less per irradiation of light 10, separation of the sapphire substrate 101 was confirmed.

図30の模式的平面図に、サファイア基板101の剥離後のチップの表面の光学顕微鏡による表面観察像を示す。図30に示すように、チップの表面には、光10の照射に起因して形成された凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた凹状の非凸形状領域22とを含む升目状の構造が形成されていることが観察された。このような升目状の構造を形成しながら、サファイア基板101を剥離することによって、大面積のサファイア基板101を用いた場合であっても、光10の照射領域12と多層窒化物半導体層6との境界面にクラックを発生させることなく、サファイア基板101を剥離できることを見い出した。 The schematic plan view of FIG. 30 shows a surface observation image of the surface of the chip after peeling of the sapphire substrate 101 with an optical microscope. As shown in FIG. 30, on the surface of the chip, a convex region 21 having a convex portion formed by irradiation with light 10 and a concave non-convex region 22 surrounded by the convex region 21. It was observed that a grid-like structure including and was formed. By peeling off the sapphire substrate 101 while forming such a grid-like structure, even when a large-area sapphire substrate 101 is used, the irradiation region 12 of the light 10 and the multilayer nitride semiconductor layer 6 are formed. It has been found that the sapphire substrate 101 can be peeled off without causing cracks on the boundary surface of the sapphire substrate 101.

なお、サファイア基板101を剥離する前の状態で、p型GaNコンタクト層側からX線を入射することにより得られたX線回折スペクトルと、サファイア基板101の剥離後にAlNバッファ層102側からX線を入射することにより得られたX線回折スペクトルの2θ/ωの結果は、ほぼ同等であった。 The X-ray diffraction spectrum obtained by injecting X-rays from the p-type GaN contact layer side before the sapphire substrate 101 is peeled off, and the X-rays from the AlN buffer layer 102 side after the sapphire substrate 101 is peeled off. The results of 2θ / ω of the X-ray diffraction spectrum obtained by injecting sapphire were almost the same.

したがって、上記の方法により、大幅な結晶劣化を引き起こすことなく、大面積のサファイア基板101を剥離できることが確認された。また、上記の方法により、最大で直径2インチのサファイア基板101の剥離を確認することができた。 Therefore, it was confirmed that the sapphire substrate 101 having a large area can be peeled off by the above method without causing significant crystal deterioration. Further, by the above method, it was possible to confirm the peeling of the sapphire substrate 101 having a maximum diameter of 2 inches.

<実験例2>
実験例1と同一の方法および同一の条件でチップを作製し、チップからサファイア基板101を剥離した。そして、サファイア基板101の剥離後のチップの表面における凸形状領域21を構成する凸形状部分の組成分析を行なった。その結果を図31に示す。
<Experimental example 2>
A chip was prepared under the same method and conditions as in Experimental Example 1, and the sapphire substrate 101 was peeled from the chip. Then, the composition analysis of the convex portion forming the convex region 21 on the surface of the chip after the peeling of the sapphire substrate 101 was performed. The result is shown in FIG.

図31に、チップの表面の凸形状領域21を構成する凸形状部分を走査型電子顕微鏡(SEM)付属のエネルギー分散型X線分析装置(SEM−EDX)により測定した組成分析の結果を示す。図31に示す結果に基づき、変換ソフトにより、当該凸形状部分を構成する元素の原子数比(原子%)を算出したところ、光10の照射領域12の周縁領域においては、Alが27.5原子%、酸素が42.6原子%、および窒素が29.8原子%であった。一方、光10の照射領域12の中心領域においては、Alが41.9原子%、酸素が23.4原子%、および窒素が34.5原子%であった。したがって、光10の照射領域12の中心領域から周縁領域にかけて、チップの表面の凸形状領域21を構成する凸形状部分の酸素濃度が高くなる酸素濃度勾配が形成されることが確認された。 FIG. 31 shows the results of composition analysis in which the convex portion forming the convex region 21 on the surface of the chip was measured by an energy dispersive X-ray analyzer (SEM-EDX) attached to a scanning electron microscope (SEM). Based on the results shown in FIG. 31, when the atomic number ratio (atomic%) of the elements constituting the convex portion was calculated by the conversion software, Al was 27.5 in the peripheral region of the irradiation region 12 of the light 10. Atomic%, oxygen was 42.6 atomic%, and nitrogen was 29.8 atomic%. On the other hand, in the central region of the irradiation region 12 of the light 10, Al was 41.9 atomic%, oxygen was 23.4 atomic%, and nitrogen was 34.5 atomic%. Therefore, it was confirmed that an oxygen concentration gradient in which the oxygen concentration of the convex portion forming the convex region 21 on the surface of the chip increases is formed from the central region to the peripheral region of the irradiation region 12 of the light 10.

すなわち、サファイア基板101を研磨した後に、サファイア基板101の第2の表面101bからレーザ光を照射することによって剥離したサファイア基板101は、図14(b)および図14(c)に示される形状になる。その結果、光10の照射領域12の周縁領域においては、光10の照射領域12の中心領域と比較して、サファイア基板101とAlNバッファ層102との間の間隔が狭いため、AlNバッファ層102がレーザ光を吸収して発熱してその一部が熱分解する際に、サファイア基板101の一部も熱分解して、多量の酸素が供給され、当該凸形状部分における酸素濃度が高くなったものと考えられる。その一方、光10の照射領域12の中心領域においては、主に大気中の酸素が当該凸形状部分に取り込まれたものと考えられる。 That is, after polishing the sapphire substrate 101, the sapphire substrate 101 peeled off by irradiating the second surface 101b of the sapphire substrate 101 with a laser beam has the shapes shown in FIGS. 14 (b) and 14 (c). Become. As a result, in the peripheral region of the irradiation region 12 of the light 10, the distance between the sapphire substrate 101 and the AlN buffer layer 102 is narrower than that of the central region of the irradiation region 12 of the light 10, so that the AlN buffer layer 102 Absorbs the laser beam and generates heat, and when a part of the sapphire substrate is thermally decomposed, a part of the sapphire substrate 101 is also thermally decomposed to supply a large amount of oxygen, and the oxygen concentration in the convex portion becomes high. It is considered to be. On the other hand, in the central region of the irradiation region 12 of the light 10, it is considered that oxygen in the atmosphere is mainly taken into the convex portion.

なお、比較のために、同一条件下で、サファイア基板101上にAlNを成長したサンプルや、GaN基板などについてもSEM−EDXによる上記の組成分析を行なったが、酸素を検出することができなかった。よって、実験例2で検出された酸素を有する凸形状部分は、自然酸化膜ではないと判断できる。 For comparison, the above composition analysis using SEM-EDX was also performed on a sample in which AlN was grown on the sapphire substrate 101 and a GaN substrate under the same conditions, but oxygen could not be detected. It was. Therefore, it can be determined that the convex portion having oxygen detected in Experimental Example 2 is not a natural oxide film.

<実験例3>
実験例1と同一の方法および同一の条件でチップを作製し、チップからサファイア基板101を剥離した。そして、サファイア基板101の剥離後のチップの表面における凸形状領域21を構成する凸形状部分の酸処理と、エッチングに対するマスクとしての適応性についての検討を行なった。
<Experimental example 3>
A chip was prepared under the same method and conditions as in Experimental Example 1, and the sapphire substrate 101 was peeled from the chip. Then, the acid treatment of the convex portion forming the convex region 21 on the surface of the chip after the peeling of the sapphire substrate 101 and the adaptability as a mask to etching were examined.

図32に、チップを常温で、10分程度フッ酸に浸漬させた後の、光10の照射領域12の中心領域のSEM−EDXにより測定した組成分析の結果を示す。図32に示すように、光10の照射領域12の中心領域には、酸素がほとんど存在しないことが確認された。この結果から、図30に示される光10の照射領域12の中心領域に形成された凸形状部分は、フッ酸処理によってほとんど除去できることがわかる。 FIG. 32 shows the results of composition analysis measured by SEM-EDX in the central region of the irradiation region 12 of the light 10 after immersing the chip in hydrofluoric acid at room temperature for about 10 minutes. As shown in FIG. 32, it was confirmed that almost no oxygen was present in the central region of the irradiation region 12 of the light 10. From this result, it can be seen that the convex portion formed in the central region of the irradiation region 12 of the light 10 shown in FIG. 30 can be almost removed by the hydrofluoric acid treatment.

一方、光10の照射領域12の周縁領域についても同様にSEM−EDXの組成分析を行なったところ、数原子%以下の酸素が検出された。そして、フッ酸処理後のチップの表面に対して、たとえば塩素系のドライエッチングを行なった場合には、光10の照射領域12の周縁領域に残った微量の酸素を含有する凸形状部分が、エッチング初期の段階でマスクとして働くために、図2に示すような凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた凹状の非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成することができた。このようにして形成された升目状の構造の凸形状領域21の凸形状部分の一例として、高さ400nm程度で、横幅が40μm程度の断面形状が三角形のものが形成された。 On the other hand, when the composition analysis of SEM-EDX was similarly performed on the peripheral region of the irradiation region 12 of the light 10, oxygen of several atomic% or less was detected. Then, for example, when chlorine-based dry etching is performed on the surface of the chip after the hydrofluoric acid treatment, the convex portion containing a small amount of oxygen remaining in the peripheral region of the irradiation region 12 of the light 10 is formed. A grid-like structure including a convex region 21 having a convex portion as shown in FIG. 2 and a concave non-convex region 22 surrounded by the convex region 21 in order to act as a mask in the initial stage of etching. Was able to form. As an example of the convex portion of the convex region 21 of the square-shaped structure formed in this manner, a triangular portion having a height of about 400 nm and a width of about 40 μm was formed.

また、同様に、アルカリ系エッチャントとして、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38重量%水溶液(現像液「NMD−3」)に、上記のフッ酸処理後のチップを50℃程度で、数分間浸し、エッチングを試みたところ、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた凹状の非凸形状領域22とを含む升目状の構造を形成できることが確認された。 Similarly, as an alkaline etching, the above-mentioned hydrofluoric acid-treated chip is immersed in a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (developing solution "NMD-3") at about 50 ° C. for several minutes. When etching was attempted, it was confirmed that a grid-like structure including a convex region 21 having a convex portion and a concave non-convex region 22 surrounded by the convex region 21 could be formed.

<実験例4>
実験例1と同様にして、p型GaNコンタクト層の表面上にp側電極を形成し、電極アロイを実施した。
<Experimental Example 4>
In the same manner as in Experimental Example 1, a p-side electrode was formed on the surface of the p-type GaN contact layer, and an electrode alloy was carried out.

次に、図28に示すように、厚さ100μm程度の熱硬化型の導電性接着剤108を用いて、チップの多層窒化物半導体層106上に形成したp側電極107とAl基板からなる支持基板109とを接合した。p側電極107と支持基板109とを接合する際、導電性接着剤108のはみ出しの無いように貼り付けを行なった。 Next, as shown in FIG. 28, a support composed of a p-side electrode 107 formed on the multilayer nitride semiconductor layer 106 of the chip and an Al substrate using a thermosetting conductive adhesive 108 having a thickness of about 100 μm. It was bonded to the substrate 109. When joining the p-side electrode 107 and the support substrate 109, the conductive adhesive 108 was attached so as not to protrude.

次に、図29に示すように、サファイア基板101の多層窒化物半導体層106の積層側の第1の表面101aとは反対側の第2の表面101bを研削することによって、サファイア基板101を60μm程度の厚さまで薄くした。その後、サファイア基板101の第2の表面101bに研削により生じたスクラッチ傷を除去し、研磨することによって、55μm程度の厚さまで薄くし、研削後の荒れた第2の表面101bの鏡面性を向上させた。 Next, as shown in FIG. 29, the sapphire substrate 101 is 60 μm by grinding the second surface 101b on the side opposite to the first surface 101a on the laminated side of the multilayer nitride semiconductor layer 106 of the sapphire substrate 101. It was thinned to a certain thickness. After that, scratches generated by grinding on the second surface 101b of the sapphire substrate 101 are removed and polished to reduce the thickness to about 55 μm, and the mirror surface of the rough second surface 101b after grinding is improved. I let you.

次に、図21に示すステップアンドリピート法で、図21の矢印13a,13b,13c,13dの方向にレーザ光である光10を照射していくことによって、サファイア基板101の第2の表面101bの全面に光10を照射した。このとき、光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状は、メタルマスクを用いて、一辺の長さW1が500μmの正方形に整形した形状であった。光10の隣り合う照射領域12の重なりは無く、照射領域12の多層窒化物半導体層6の周縁からのはみ出し幅W2は100μmであった。 Next, by the step-and-repeat method shown in FIG. 21, the second surface 101b of the sapphire substrate 101 is irradiated with light 10 which is a laser beam in the directions of arrows 13a, 13b, 13c, and 13d of FIG. The entire surface of the surface was irradiated with light 10. At this time, the shape of the irradiation region 12 per one irradiation of the light 10 was shaped into a square having a side length W1 of 500 μm by using a metal mask. The adjacent irradiation regions 12 of the light 10 did not overlap, and the protrusion width W2 from the peripheral edge of the multilayer nitride semiconductor layer 6 of the irradiation region 12 was 100 μm.

以上の条件により、サファイア基板101の剥離の有無についての実験を行なった。その結果、光10の1回の照射当たりの照射エネルギー密度が1500mJ/cm2以上5000mJ/cm2以下の範囲である場合に、サファイア基板101の剥離が確認された。 Under the above conditions, an experiment was conducted on whether or not the sapphire substrate 101 was peeled off. As a result, when it is once ranges irradiation energy density of 1500 mJ / cm 2 or more 5000 mJ / cm 2 or less per irradiation of light 10, separation of the sapphire substrate 101 was confirmed.

上記の方法により、光10として、サファイア基板101の剥離が確認できる照射エネルギー密度以上の過剰な照射エネルギー密度を有するレーザ光を照射したところ、一部のチップの表面で図33に示すような、窒化物半導体の削れ123の状態が見られた。この窒化物半導体の削れ123は、主に、隣接する照射領域12の接点に良く見られる現象であることが判明した。その原因としては、窒化物半導体の削れ123が発生した箇所は、その付近にレーザ光の照射を4回受けることとなるため、その時の衝撃波や発熱などの影響を受けて、窒化物半導体の削れ123が発生する場合があると考えられる。 When the light 10 was irradiated with a laser beam having an excessive irradiation energy density equal to or higher than the irradiation energy density at which the peeling of the sapphire substrate 101 could be confirmed by the above method, the surface of some chips was as shown in FIG. 33. The state of scraping 123 of the nitride semiconductor was observed. It has been found that the scraping 123 of the nitride semiconductor is a phenomenon that is often seen mainly at the contacts of the adjacent irradiation regions 12. The cause is that the portion where the nitride semiconductor scraping 123 occurs is irradiated with laser light four times in the vicinity, so that the nitride semiconductor is scraped due to the influence of shock waves and heat generation at that time. It is considered that 123 may occur.

そこで、レーザ光の照射方法を、図17に示す方法に変更した。この場合には、1箇所に照射されるレーザ光の照射回数を3回に減らすことができるため、上記と同様の照射エネルギー密度でレーザ光の照射を行なった場合には、窒化物半導体の削れ123は発見されなかった。このようなレーザ光の照射方法を用いることによって、エキシマレーザ光のエネルギー揺らぎの許容範囲を広くすることができ、窒化物半導体発光素子の歩留まりの低下を抑制することができることが確認された。 Therefore, the method of irradiating the laser beam was changed to the method shown in FIG. In this case, the number of times of irradiation of the laser beam irradiated to one place can be reduced to three times. Therefore, when the laser beam is irradiated with the same irradiation energy density as described above, the nitride semiconductor is scraped. 123 was not found. It has been confirmed that by using such a laser beam irradiation method, the allowable range of energy fluctuation of the excimer laser beam can be widened, and the decrease in the yield of the nitride semiconductor light emitting device can be suppressed.

<実験例5>
実験例5においては、光10の1回の照射当たりの形状を図18に示すような六角形の形状とし、実験例4と同様の実験を行なったところ、実験例4と同様の結果が得られた。この場合にも、1箇所に照射されるレーザ光の照射回数を3回に減らすことができるため上記と同様の照射エネルギー密度でレーザ光の照射を行なった場合には、窒化物半導体の削れ123は発見されなかった。このようなレーザ光の照射方法を用いることによって、エキシマレーザ光のエネルギー揺らぎの許容範囲を広くすることができ、窒化物半導体発光素子の歩留まりの低下を抑制することができることが確認された。
<Experimental Example 5>
In Experimental Example 5, the shape of the light 10 per irradiation was set to a hexagonal shape as shown in FIG. 18, and the same experiment as in Experimental Example 4 was performed. As a result, the same result as in Experimental Example 4 was obtained. Was done. In this case as well, the number of times of irradiation of the laser beam irradiated to one place can be reduced to three times. Therefore, when the laser beam is irradiated with the same irradiation energy density as described above, the nitride semiconductor is scraped 123. Was not found. It has been confirmed that by using such a laser beam irradiation method, the allowable range of energy fluctuation of the excimer laser beam can be widened, and the decrease in the yield of the nitride semiconductor light emitting device can be suppressed.

<実験例6>
実験例4でサファイア基板101の剥離を行なったチップをフッ酸に10分間浸漬させ、その後、純水にて10分間洗浄を行なった。このときのチップの表面の大きさおよび形状は、一辺が3mmの正方形であった。
<Experimental example 6>
The chip from which the sapphire substrate 101 was peeled off in Experimental Example 4 was immersed in hydrofluoric acid for 10 minutes, and then washed with pure water for 10 minutes. The size and shape of the surface of the chip at this time was a square with a side of 3 mm.

次に、既存のRIE法により、厚さ約5μmのノンドープAlNバッファ層102と、厚さ約2μmのSiドープn型Al0.6Ga0.4N層103のうち500nm弱程度の厚さのエッチングを行なうことによって、n型Al0.6Ga0.4N層103の頭出しを行なった。 Next, etching is performed by the existing RIE method to etch the non-doped AlN buffer layer 102 having a thickness of about 5 μm and the Si-doped n-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer 103 having a thickness of about 2 μm to a thickness of about 500 nm. The n-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer 103 was cueed.

次に、エッチング後のチップの表面には、図34の模式的平面図に示すように、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた凹状の非凸形状領域22とを含む升目状の構造が形成された。 Next, on the surface of the chip after etching, as shown in the schematic plan view of FIG. 34, a convex region 21 having a convex portion and a concave non-convex region 22 surrounded by the convex region 21 A grid-like structure including and was formed.

次に、図35の模式的断面図に示すように、凸形状領域21の凸形状部分が上方に開放されるようにして、n型Al0.6Ga0.4N層103の非凸形状領域22の表面上にTi/Alのメッシュ電極からなるn側電極119を形成する。そして、窒素雰囲気で、400℃で5分間、n側電極119を加熱することにより、電極アロイを行なう。これにより、実験例6の窒化物半導体発光素子を作製した。 Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 35, the surface of the non-convex region 22 of the n-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer 103 is arranged so that the convex portion of the convex region 21 is opened upward. An n-side electrode 119 composed of Ti / Al mesh electrodes is formed on the top. Then, the electrode alloy is performed by heating the n-side electrode 119 at 400 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere. As a result, the nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 6 was produced.

比較例として、サファイア基板101の剥離を行なったチップをフッ酸に10分間、リン酸に10分間、水酸化カリウム水溶液に2分間浸漬させることにより処理を行なったこと以外は実験例6と同様にして比較例の窒化物半導体発光素子を作製した。比較例の窒化物半導体発光素子においては、エッチングに対するマスクとなる少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)が除去されていたため、升目状の構造は出現しなかった。 As a comparative example, the same as in Experimental Example 6 except that the chip from which the sapphire substrate 101 was peeled off was immersed in hydrofluoric acid for 10 minutes, phosphoric acid for 10 minutes, and potassium hydroxide aqueous solution for 2 minutes. A nitride semiconductor light emitting device of a comparative example was produced. In the nitride semiconductor light emitting device of the comparative example, at least a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) that serves as a mask for etching was removed, so that a grid-like structure appeared. I didn't.

実験例6と比較例の窒化物半導体発光素子の電流光出力特性を比較した結果、同一の電流注入条件において、実験例6の窒化物半導体発光素子は、比較例の窒化物半導体発光素子と比べて、光出力が1.2倍高くなる結果となった。これは、実験例6の窒化物半導体発光素子の表面には、比較例の窒化物半導体発光素子の表面には形成されていない、凸形状部分を有する凸形状領域21と、凸形状領域21に取り囲まれた凹形状の非凸形状領域22とを含む升目状の構造が形成されているため、光取り出し効率が向上したことによるものと考えられる。 As a result of comparing the current light output characteristics of the nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 6 and Comparative Example, the nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 6 was compared with the nitride semiconductor light emitting device of Comparative Example under the same current injection conditions. As a result, the light output is 1.2 times higher. This is because the surface of the nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 6 has a convex region 21 having a convex portion which is not formed on the surface of the nitride semiconductor light emitting device of the comparative example, and the convex region 21. It is considered that this is because the light extraction efficiency is improved because the square-shaped structure including the concave non-convex region 22 surrounded is formed.

また、実験例6の窒化物半導体発光素子の発光層104から発光して、n型Al0.6Ga0.4N層103の表面の凸形状領域21の凸形状部分を通過する光は、n型Al0.6Ga0.4N層103からAlNバッファ層102を介して空気を通ることになるため、屈折率変化が段階的となる。したがって、n型Al0.6Ga0.4N層103から直接空気に光が放出される比較例の場合と比べて界面での反射の影響が抑制され、光を効率的に取り出すことができる考えられる。 Further, the light emitted from the light emitting layer 104 of the nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 6 and passing through the convex portion of the convex region 21 on the surface of the n-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer 103 is n-type Al 0.6. Since air is passed from the Ga 0.4 N layer 103 through the AlN buffer layer 102, the change in the refractive index becomes gradual. Therefore, it is considered that the influence of reflection at the interface is suppressed and the light can be efficiently extracted as compared with the case of the comparative example in which the light is directly emitted from the n-type Al 0.6 Ga 0.4 N layer 103 to the air.

<実験例7>
光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状およびサイズを、一辺が200μmの正方形としたこと以外は実験例6と同様にして、実験例7の窒化物半導体発光素子を作製した。そして、実験例6と同様にして、実験例7の窒化物半導体発光素子の電流光出力特性を測定した。その結果、実験例7においても、実験例6と同様の結果が得られた。また光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状およびサイズを、一辺が500μmの正方形から一辺が200μmの正方形まで変化させたが、実験例6と同様の結果が得られた。
<Experimental Example 7>
The nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 7 was produced in the same manner as in Experimental Example 6 except that the shape and size of the irradiation region 12 per irradiation of light 10 was a square having a side of 200 μm. Then, in the same manner as in Experimental Example 6, the current light output characteristics of the nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 7 were measured. As a result, the same result as in Experimental Example 6 was obtained in Experimental Example 7. Further, the shape and size of the irradiation region 12 per irradiation of the light 10 was changed from a square having a side of 500 μm to a square having a side of 200 μm, and the same result as in Experimental Example 6 was obtained.

<実験例8>
光10の1回の照射当たりの照射領域12の形状およびサイズを、一辺が250μmの六角形としたこと以外は実験例6と同様にして、実験例8の窒化物半導体発光素子の電流光出力特性を測定した。その結果、実験例8においても、実験例6と同様の結果が得られた。
<Experimental Example 8>
The current light output of the nitride semiconductor light emitting device of Experimental Example 8 is the same as that of Experimental Example 6 except that the shape and size of the irradiation region 12 per irradiation of light 10 is a hexagon having a side of 250 μm. The characteristics were measured. As a result, the same result as in Experimental Example 6 was obtained in Experimental Example 8.

<実験例9>
チップの表面の形状および大きさを、一辺が5mmの正方形、一辺が10mmの正方形、一辺が30mmの正方形、および一辺が2インチの正方形とし、実験例1〜8と同様にして、サファイア基板101を剥離したところ、クラックが形成することなく、サファイア基板101を剥離させることができた。
<Experimental Example 9>
The shape and size of the surface of the chip are a square with a side of 5 mm, a square with a side of 10 mm, a square with a side of 30 mm, and a square with a side of 2 inches. The sapphire substrate 101 is similar to Experimental Examples 1 to 8. When the sapphire substrate 101 was peeled off, the sapphire substrate 101 could be peeled off without forming cracks.

<付記>
(付記1)
付記1に記載の窒化物半導体発光素子は、第1導電型窒化物半導体層と、発光層と、第2導電型窒化物半導体層とをこの順序で含む多層窒化物半導体層を含む窒化物半導体発光素子であって、窒化物半導体発光素子の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域と、凸形状領域に取り囲まれた非凸形状領域とを含む升目状の構造を有している。このような升目状の構造によって、多層窒化物半導体層の反り力を抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の繰り返し動作による接着不良の故障などを抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の信頼性向上が可能となる。
<Additional notes>
(Appendix 1)
The nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 1 is a nitride semiconductor including a first conductive type nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a multilayer nitride semiconductor layer including a second conductive type nitride semiconductor layer in this order. The light emitting device has a square-shaped structure including a convex region having a convex portion and a non-convex region surrounded by the convex region on the surface of the nitride semiconductor light emitting device. Since the warp force of the multilayer nitride semiconductor layer can be suppressed by such a grid-like structure, it is possible to suppress a failure of adhesion failure due to repeated operation of the nitride semiconductor light emitting device, and thus the nitride semiconductor. The reliability of the light emitting element can be improved.

(付記2)
付記2に記載の窒化物半導体発光素子は、凸形状領域が窒化物半導体発光素子の表面の全領域の面積の5%以上40%以下を占める付記1に記載の窒化物半導体発光素子である。凸形状領域が、窒化物半導体発光素子の表面であるn型窒化物半導体層の表面の全領域の面積の5%以上40%以下を占める場合には、凸形状領域と非凸形状領域とを含む升目状の構造を形成したことによる大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができるという効果をより効果的に発現させることができるとともに、n型窒化物半導体層の表面上にn側電極をメッシュ状に形成した場合のn側電極の断線もより効果的に抑制することができる。
(Appendix 2)
The nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 2 is the nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 1, wherein the convex region occupies 5% or more and 40% or less of the total area of the surface of the nitride semiconductor light emitting device. When the convex region occupies 5% or more and 40% or less of the total area of the surface of the n-type nitride semiconductor layer which is the surface of the nitride semiconductor light emitting device, the convex region and the non-convex region are defined. The effect of being able to manufacture a large-area nitride semiconductor light-emitting device with good yield due to the formation of the including square-shaped structure can be more effectively exhibited, and on the surface of the n-type nitride semiconductor layer. When the n-side electrode is formed in a mesh shape, the disconnection of the n-side electrode can be suppressed more effectively.

(付記3)
付記3に記載の窒化物半導体発光素子は、凸形状部分は下面を有しており、下面の幅が5μm以上100μm以下であり、凸形状部分の高さが1000nm以下である付記1または付記2に記載の窒化物半導体発光素子である。この場合には、凸形状領域の凸形状部分を跨ぐようにしてn側電極を形成した場合であっても、n側電極における断線の発生を抑えることができるとともに、n側電極の形成などのプロセス工程における悪影響(レジスト塗布の不均一性やフォトリソグラフィ工程における不具合など)を抑制することができる。また、この場合には、大面積の窒化物半導体発光素子をより安定して製造することができる。さらに、この場合には、窒化物半導体発光素子の最表面にn型窒化物半導体層が露出している場合は、n側電極の形成面積を拡大させることができるため、n側電極のコンタクト抵抗を抑制することができる。
(Appendix 3)
In the nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 3, the convex portion has a lower surface, the width of the lower surface is 5 μm or more and 100 μm or less, and the height of the convex portion is 1000 nm or less. The nitride semiconductor light emitting device according to the above. In this case, even when the n-side electrode is formed so as to straddle the convex portion of the convex region, the occurrence of disconnection in the n-side electrode can be suppressed, and the n-side electrode is formed. It is possible to suppress adverse effects in the process process (non-uniformity of resist coating, defects in the photolithography process, etc.). Further, in this case, a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured more stably. Further, in this case, when the n-type nitride semiconductor layer is exposed on the outermost surface of the nitride semiconductor light emitting device, the formation area of the n-side electrode can be expanded, so that the contact resistance of the n-side electrode can be expanded. Can be suppressed.

(付記4)
付記4に記載の窒化物半導体発光素子は、平面視において、凸形状領域が、3方向から合流する1点を有する付記1または付記2に記載の窒化物半導体発光素子である。この場合には、光の照射の重複回数を少なくすることができ、光の照射ダメージに起因する悪影響を抑制できることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。
(Appendix 4)
The nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 4 is the nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 1 or Appendix 2, which has one point where convex regions merge from three directions in a plan view. In this case, the number of times of overlapping light irradiation can be reduced, and the adverse effect caused by the light irradiation damage can be suppressed, so that a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured with good yield.

(付記4−1)
付記4−1に記載の窒化物半導体発光素子は、凸形状部分を有する凸形状領域で取り囲まれた非凸形状領域は矩形状または正方形状であって、行方向に揃っている場合には列方向にずれ、列方向に揃っている場合には行方向にずれている付記4に記載の窒化物半導体発光素子である。これにより、光の照射の重複回数を少なくすることができ、光の照射ダメージに起因する悪影響を抑制できることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。
(Appendix 4-1)
The nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 4-1 is a column when the non-convex region surrounded by the convex region having the convex portion is rectangular or square and is aligned in the row direction. The nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 4, which is deviated in the direction and is deviated in the row direction when aligned in the column direction. As a result, the number of times of overlapping light irradiation can be reduced, and adverse effects caused by light irradiation damage can be suppressed, so that a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured with good yield.

(付記4−2)
付記4−2に記載の窒化物半導体発光素子は、凸形状部分を有する凸形状領域で取り囲まれた非凸形状領域は六角形状であって、行方向に揃っている場合には列方向にずれ、列方向に揃っている場合には行方向にずれている付記4に記載の窒化物半導体発光素子である。これにより、光の照射の重複回数を少なくすることができ、光の照射ダメージに起因する悪影響を抑制できることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。また、照射領域の配置形状が対照となるため、光の照射による窒化物半導体への影響を均等に抑制することができることから、大面積の窒化物半導体発光素子を歩留まり良く製造することができる。
(Appendix 4-2)
In the nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 4-2, the non-convex region surrounded by the convex region having the convex portion has a hexagonal shape, and when they are aligned in the row direction, they are displaced in the column direction. The nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 4, which is deviated in the row direction when aligned in the column direction. As a result, the number of times of overlapping light irradiation can be reduced, and adverse effects caused by light irradiation damage can be suppressed, so that a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured with good yield. Further, since the arrangement shape of the irradiation region is contrasted, the influence of light irradiation on the nitride semiconductor can be uniformly suppressed, so that a large-area nitride semiconductor light emitting device can be manufactured with a high yield.

(付記5)
付記5に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、成長用基板の第1の表面上にAlを含有する窒化物半導体層を形成する工程と、Alを含有する窒化物半導体層上に、第1導電型窒化物半導体層と、発光層と、第2導電型窒化物半導体層とがこの順序で配置された多層窒化物半導体層を形成する工程と、多層窒化物半導体層を支持基板の表面上に接合する工程と、支持基板の表面上に接合する工程の後に、成長用基板の第1の表面とは反対側の第2の表面側から成長用基板を薄型化する工程と、成長用基板の第2の表面側から光を照射し、光の少なくとも一部をAlを含有する窒化物半導体からなる層に吸収させることによって成長用基板を剥離する工程と、成長用基板を剥離する工程の後にエッチングする工程とを含み、成長用基板を剥離する工程においては、Alを含有する窒化物半導体層および第1導電型窒化物半導体層の少なくとも一方の表面に少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)が形成され、エッチングする工程においては、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)をマスクとして、第1導電型窒化物半導体層の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域と凸形状領域に取り囲まれた非凸形状領域とを含む升目状の構造が形成される窒化物半導体発光素子の製造方法である。この場合には、ステップアンドリピート法などにより少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を形成しながら光を照射していくことによって、従来のようにレーザ光の1ショット間隔毎に溝を形成しなくても光の照射領域と多層窒化物半導体層との境界面におけるクラックの発生を抑制することができ、大面積の成長用基板を剥離することができる。そして、成長用基板を剥離した後のエッチング工程においては、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)はエッチングに対するマスクとしての機能を有していることから、窒化物半導体発光素子の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域と、凸形状領域に取り囲まれた非凸形状領域とを含む升目状の構造を形成することができる。このような升目状の構造によって、多層窒化物半導体層の反り力を抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の繰り返し動作による接着不良の故障などを抑制することができるため、窒化物半導体発光素子の信頼性向上が可能となる。
(Appendix 5)
The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting element according to Appendix 5 includes a step of forming an Al-containing nitride semiconductor layer on the first surface of a growth substrate and a method of forming an Al-containing nitride semiconductor layer on the Al-containing nitride semiconductor layer. A step of forming a multilayer nitride semiconductor layer in which a first conductive nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductive nitride semiconductor layer are arranged in this order, and a substrate supporting the multilayer nitride semiconductor layer. After the step of joining on the surface and the step of joining on the surface of the support substrate, the step of thinning the growth substrate from the second surface side opposite to the first surface of the growth substrate and the growth. A step of peeling the growth substrate by irradiating light from the second surface side of the substrate and absorbing at least a part of the light into a layer made of a nitride semiconductor containing Al, and a step of peeling the growth substrate. In the step of peeling the growth substrate, which includes a step of etching after the step, at least one surface of the nitride semiconductor layer containing Al and the first conductive type nitride semiconductor layer contains at least Al and oxygen. A substance (for example, a substance containing Al, oxygen, and nitrogen) is formed, and in the etching process, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen, and nitrogen) is used as a mask. , A nitride semiconductor light emitting element in which a grid-like structure including a convex region having a convex portion and a non-convex region surrounded by the convex region is formed on the surface of the first conductive nitride semiconductor layer. It is a manufacturing method. In this case, by irradiating light while forming a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) by a step-and-repeat method or the like, as in the conventional case. It is possible to suppress the occurrence of cracks at the interface between the light irradiation region and the multilayer nitride semiconductor layer without forming grooves at each shot interval of the laser beam, and to peel off a large-area growth substrate. Can be done. Then, in the etching step after the growth substrate is peeled off, at least a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) has a function as a mask for etching. Therefore, it is possible to form a square-shaped structure including a convex region having a convex portion and a non-convex region surrounded by the convex region on the surface of the nitride semiconductor light emitting device. Since the warp force of the multilayer nitride semiconductor layer can be suppressed by such a grid-like structure, it is possible to suppress a failure of adhesion failure due to repeated operation of the nitride semiconductor light emitting device, and thus the nitride semiconductor. The reliability of the light emitting element can be improved.

(付記6−1)
付記6−1に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、光の1回の照射当たりの照射領域の形状が、少なくとも一辺の長さが100μm以上2000μm以下の矩形、若しくは一辺の長さが100μm以上2000μm以下の正方形である付記5に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。この場合には、大面積の成長用基板を剥離するための光の照射回数を少なくすることができるため窒化物半導体発光素子の製造効率を向上させることができるとともに、成長用基板の剥離に必要な光のエネルギー密度を容易に得ることができる。
(Appendix 6-1)
In the method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 6-1, the shape of the irradiation region per irradiation of light is a square having at least one side length of 100 μm or more and 2000 μm or less, or one side length. The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 5, which is a square of 100 μm or more and 2000 μm or less. In this case, since the number of times of irradiation of light for peeling off the large-area growth substrate can be reduced, the manufacturing efficiency of the nitride semiconductor light emitting device can be improved, and it is necessary for peeling off the growth substrate. The energy density of light can be easily obtained.

(付記6−2)
付記6−2に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、光の1回の照射当たりの照射領域の形状が一辺の長さが50μm以上2000μm以下の六角形である付記5に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。この場合には、大面積の成長用基板を剥離するための光の照射回数を少なくすることができるため窒化物半導体発光素子の製造効率を向上させることができるとともに、成長用基板の剥離に必要な光のエネルギー密度を容易に得ることができる。
(Appendix 6-2)
The nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 6-2 is described in Appendix 5 in which the shape of the irradiation region per irradiation of light is a hexagon having a side length of 50 μm or more and 2000 μm or less. This is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device. In this case, since the number of times of irradiation of light for peeling off the large-area growth substrate can be reduced, the manufacturing efficiency of the nitride semiconductor light emitting device can be improved, and it is necessary for peeling off the growth substrate. The energy density of light can be easily obtained.

(付記7)
付記7に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、光の1回の照射当たりの照射領域の形状に起因して発生する少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の酸素濃度において、光の1回の照射当たりの照射領域の周縁領域の酸素濃度が、中心領域の酸素濃度よりも高い付記5、付記6−1または付記6−2のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。酸系エッチャント処理を行なうことによって、光の1回の照射当たりの照射領域の中心領域の少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を除去し、周縁領域の少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)のみを残すことができ、周縁領域の少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)をエッチングに対するマスクとして機能させることができる。
(Appendix 7)
The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 7 is a substance containing at least Al and oxygen (for example, Al, oxygen, and nitrogen) generated due to the shape of the irradiation region per one irradiation of light. The oxygen concentration in the peripheral region of the irradiation region per irradiation of light is higher than the oxygen concentration in the central region in the oxygen concentration of (substance containing), whichever of Appendix 5, Appendix 6-1 or Appendix 6-2. The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to one of the above. By performing the acid-based etchant treatment, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) in the central region of the irradiation region per one irradiation of light is removed, and the peripheral edge thereof is removed. Only substances containing at least Al and oxygen in the region (for example, substances containing Al, oxygen and nitrogen) can be left, and substances containing at least Al and oxygen in the peripheral region (for example, Al, oxygen and nitrogen) can be left. A substance containing and) can function as a mask against etching.

(付記8)
付記8に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、Alを含有する窒化物半導体層がAlNである付記5、付記6−1、付記6−2または付記7のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。この場合には、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)をエッチング工程においてマスクとして効果的に機能させることができる。
(Appendix 8)
The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 8 is described in any one of Appendix 5, Appendix 6-1 and Appendix 6-2 or Appendix 7 in which the nitride semiconductor layer containing Al is AlN. This is a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device. In this case, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) can be effectively functioned as a mask in the etching step.

(付記9)
付記9に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、成長用基板の第1の表面上に形成されたAlを含有する窒化物半導体層と多層窒化物半導体層との合計の厚さが3μm以上である付記5、付記6−1、付記6−2、付記7または付記8のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。この場合には、成長用基板を剥離する工程において、光の照射によりAlを含有する窒化物半導体層が熱分解して成長用基板と全部またはその一部が分解されたAlを含有する窒化物半導体層とが剥離される時に発生すると考えられる衝撃波の発光層への悪影響を抑制することできる。
(Appendix 9)
In the method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 9, the total thickness of the Al-containing nitride semiconductor layer and the multilayer nitride semiconductor layer formed on the first surface of the growth substrate is 3 μm. The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to any one of Supplementary note 5, Supplementary note 6-1 and Supplementary note 6-2, Supplementary note 7 or Supplementary note 8 described above. In this case, in the step of peeling off the growth substrate, the nitride semiconductor layer containing Al is thermally decomposed by irradiation with light, and the growth substrate and the nitride containing Al in which all or a part thereof are decomposed. It is possible to suppress the adverse effect of the shock wave, which is considered to be generated when the semiconductor layer is peeled off, on the light emitting layer.

(付記10)
付記10に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、成長用基板がサファイア基板である付記5、付記6−1、付記6−2、付記7、付記8または付記9のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。サファイア基板は、たとえば150nm〜1000nmにわたる広い波長領域の光に対して高い透過率を有していることから、成長用基板の材料として好適である。
(Appendix 10)
The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 10 can be applied to any one of Appendix 5, Appendix 6-1 and Appendix 6-2, Appendix 7, Appendix 8 or Appendix 9 in which the growth substrate is a sapphire substrate. The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the above. The sapphire substrate is suitable as a material for a growth substrate because it has a high transmittance for light in a wide wavelength region ranging from 150 nm to 1000 nm, for example.

(付記11)
付記11に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、光の波長が200nm以下である付記5、付記6−1、付記6−2、付記7、付記8、付記9または付記10のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。光の波長が200nm以下である場合には、光が大気中の酸素を分解するため、Alを含有する窒化物半導体層の熱分解時に生成される少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)により多くの酸素を取り込むことができる。これにより、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を所望の形状に形成することができることから、窒化物半導体発光素子の表面に、凸形状領域と非凸形状領域とを所望の形状に形成することができる。また、光の波長が200nm以下である場合には、成長用基板がサファイア基板であるときに、光が成長用基板を好適に透過し、Alを含有する窒化物半導体からなるバッファ層が光を効率的に吸収して熱分解する傾向にある。
(Appendix 11)
The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 11 is any one of Appendix 5, Appendix 6-1 and Appendix 6-2, Appendix 7, Appendix 8, Appendix 9 or Appendix 10 in which the wavelength of light is 200 nm or less. The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to one. When the wavelength of light is 200 nm or less, light decomposes oxygen in the atmosphere, so that a substance containing at least Al and oxygen (for example, Al) generated during thermal decomposition of the nitride semiconductor layer containing Al is generated. A substance containing oxygen and nitrogen) can take in more oxygen. As a result, a substance containing at least Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) can be formed in a desired shape, so that a convex region is formed on the surface of the nitride semiconductor light emitting device. The non-convex shape region can be formed into a desired shape. When the wavelength of light is 200 nm or less, when the growth substrate is a sapphire substrate, the light is suitably transmitted through the growth substrate, and the buffer layer made of a nitride semiconductor containing Al emits light. It tends to absorb efficiently and decompose thermally.

(付記12)
付記12に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、フッ酸処理により、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の一部を除去する付記5、付記6−1、付記6−2、付記7、付記8、付記9、付記10または付記11のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。この場合には、光の照射領域の中心領域における少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を除去して、光の照射領域の周縁領域に少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を残してエッチングマスクとすることができる。
(Appendix 12)
The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 12 removes at least a part of a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) by hydrofluoric acid treatment. The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to any one of Supplementary note 6-1 and Supplementary note 6-2, Supplementary note 7, Supplementary note 8, Supplementary note 9, Appendix 10 or Supplementary note 11. In this case, at least a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) in the central region of the light irradiation region is removed, and at least Al is removed in the peripheral region of the light irradiation region. A substance containing oxygen and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) can be left as an etching mask.

(付記13)
付記13に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、リン酸処理により、少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)の一部を除去する付記5、付記6−1、付記6−2、付記7、付記8、付記9、付記10、付記11または付記12のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法である。この場合には、光の照射領域の周縁領域に残された少なくともAlと酸素とを含有する物質(たとえばAlと酸素と窒素とを含有する物質)を完全に除去することができる。
(Appendix 13)
The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to Appendix 13 removes at least a part of a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) by a phosphoric acid treatment. The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to any one of Supplementary note 6-1 and Supplementary note 6-2, Supplementary note 7, Supplementary note 8, Supplementary note 9, Appendix 10, Appendix 11 or Appendix 12. In this case, at least a substance containing Al and oxygen (for example, a substance containing Al, oxygen and nitrogen) left in the peripheral region of the light irradiation region can be completely removed.

以上のように本発明の実施の形態および実験例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および各実験例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。 Although the embodiments and experimental examples of the present invention have been described above, it is planned from the beginning that the configurations of the above-described embodiments and experimental examples are appropriately combined.

今回開示された実施の形態および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments and experimental examples disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明は、窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法に利用できる可能性がある。 The present invention may be used in a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device and a nitride semiconductor light emitting device.

1 成長用基板、1a 第1の表面、1b 第2の表面、2 バッファ層、3 n型窒化物半導体層、4 発光層、5 p型窒化物半導体層、6 多層窒化物半導体層、7 p側電極、8 接合材料、9 支持基板、10 光、11 空間、12 照射領域、13,13a,13b,13c,13d 矢印、14 スクラッチ傷、15 保護膜、19 n側電極、21 凸形状領域、22 非凸形状領域、23 合流点、31 上面、32 下面、33 斜面、41 周縁領域、42 中心領域、51 4点集中箇所、52 3点集中箇所、101 サファイア基板、101a 第1の表面、101b 第2の表面、102 AlNバッファ層、103 n型Al0.6Ga0.4N層、104 発光層、105 p型窒化物半導体層、106 多層窒化物半導体層、107 p側電極、108 導電性接着剤、109 支持基板、119 n側電極、123 窒化物半導体の削れ。 1 Growth substrate, 1a 1st surface, 1b 2nd surface, 2 buffer layer, 3n type nitride semiconductor layer, 4 light emitting layer, 5p type nitride semiconductor layer, 6 multilayer nitride semiconductor layer, 7p Side electrode, 8 bonding material, 9 support substrate, 10 light, 11 space, 12 irradiation area, 13, 13a, 13b, 13c, 13d arrow, 14 scratch scratch, 15 protective film, 19 n side electrode, 21 convex area, 22 Non-convex region, 23 Confluence, 31 Top surface, 32 Bottom surface, 33 Slope, 41 Peripheral region, 42 Central region, 51 4-point concentration location, 52 3-point concentration location, 101 Sapphire substrate, 101a 1st surface, 101b Second surface, 102 AlN buffer layer, 103 n type Al 0.6 Ga 0.4 N layer, 104 light emitting layer, 105 p type nitride semiconductor layer, 106 multilayer nitride semiconductor layer, 107 p side electrode, 108 conductive adhesive, 109 Support substrate, 119n side electrode, 123 Shaving of nitride semiconductor.

Claims (7)

第1導電型窒化物半導体層と、発光層と、第2導電型窒化物半導体層とをこの順序で含む多層窒化物半導体層を含む窒化物半導体発光素子であって、
前記多層窒化物半導体層の表面が、凸形状部分を有する凸形状領域と、前記凸形状領域に取り囲まれた非凸形状領域とを含む升目状の構造を有し、
前記凸形状部分は、下面を有しており、
前記下面の幅が5μm以上100μm以下であり、
前記凸形状部分の高さが1000nm以下であり、
前記凸形状領域は、前記多層窒化物半導体層の前記表面から前記非凸形状領域よりも上方に突出した前記凸形状部分を有する領域であり、
前記非凸形状領域上に、メッシュ状に形成された電極を備える、窒化物半導体発光素子。
A nitride semiconductor light emitting device including a multilayer nitride semiconductor layer including a first conductive type nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductive type nitride semiconductor layer in this order.
The surface of the multilayer nitride semiconductor layer has a grid-like structure including a convex region having a convex portion and a non-convex region surrounded by the convex region.
The convex portion has a lower surface and has a lower surface.
The width of the lower surface is 5 μm or more and 100 μm or less.
The height of the convex portion is 1000 nm or less,
The convex region, Ri regions der having said convex portion from the surface of the multilayer nitride semiconductor layer projecting above said non-convex regions,
Wherein the non-convex region, Ru comprise an electrode formed in a mesh shape, the nitride semiconductor light emitting device.
前記凸形状領域は、前記窒化物半導体発光素子の前記表面の全領域の面積の5%以上40%以下を占める、請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。 The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the convex region occupies 5% or more and 40% or less of the area of the entire surface of the nitride semiconductor light emitting device. 平面視において、前記凸形状領域が、3方向から合流する1点を有する、請求項1または2に記載の窒化物半導体発光素子。 The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1 or 2, wherein the convex region has one point where the convex regions meet from three directions in a plan view. 前記凸形状部分の表面に、少なくともAlと酸素と窒素とを含有する物質を有する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。 The nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 3, which has a substance containing at least Al, oxygen, and nitrogen on the surface of the convex portion. 前記多層窒化物半導体層の前記非凸形状領域は、n型窒化物半導体からなる、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。 The nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the non-convex region of the multilayer nitride semiconductor layer is made of an n-type nitride semiconductor. 成長用基板の第1の表面上に、Alを含有する窒化物半導体層を形成する工程と、
前記Alを含有する窒化物半導体層上に、第1導電型窒化物半導体層と、発光層と、第2導電型窒化物半導体層とがこの順序で配置された多層窒化物半導体層を形成する工程と、
前記多層窒化物半導体層を支持基板の表面上に接合する工程と、
前記支持基板の表面上に接合する工程の後に、前記成長用基板の前記第1の表面とは反対側の第2の表面側から前記成長用基板を薄型化する工程と、
前記成長用基板の前記第2の表面側から光を照射し、前記光の少なくとも一部を前記Alを含有する窒化物半導体からなる層に吸収させることによって前記成長用基板を剥離する工程と、
前記成長用基板を剥離する工程の後にエッチングする工程とを含み、
前記成長用基板を剥離する工程においては、前記Alを含有する窒化物半導体層および前記第1導電型窒化物半導体層の少なくとも一方の表面に少なくともAlと酸素とを含有する物質が形成され、
前記エッチングする工程においては、前記少なくともAlと酸素とを含有する物質をマスクとして、前記第1導電型窒化物半導体層の表面に、凸形状部分を有する凸形状領域と、前記凸形状領域に取り囲まれた非凸形状領域とを含む升目状の構造が形成される、窒化物半導体発光素子の製造方法。
A step of forming an Al-containing nitride semiconductor layer on the first surface of the growth substrate, and
A multilayer nitride semiconductor layer in which a first conductive type nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductive type nitride semiconductor layer are arranged in this order is formed on the Al-containing nitride semiconductor layer. Process and
The step of joining the multilayer nitride semiconductor layer on the surface of the support substrate,
After the step of joining onto the surface of the support substrate, a step of thinning the growth substrate from the second surface side opposite to the first surface of the growth substrate.
A step of peeling off the growth substrate by irradiating light from the second surface side of the growth substrate and absorbing at least a part of the light into a layer made of a nitride semiconductor containing Al.
Including a step of etching after the step of peeling the growth substrate.
In the step of peeling the growth substrate, a substance containing at least Al and oxygen is formed on at least one surface of the Al-containing nitride semiconductor layer and the first conductive type nitride semiconductor layer.
In the etching step, the substance containing at least Al and oxygen is used as a mask, and the surface of the first conductive nitride semiconductor layer is surrounded by a convex region having a convex portion and the convex region. A method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, in which a grid-like structure including a non-convex region is formed.
前記少なくともAlと酸素とを含有する物質は、さらに窒素を含有する、請求項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 The method for producing a nitride semiconductor light emitting device according to claim 6 , wherein the substance containing at least Al and oxygen further contains nitrogen.
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