JP7541591B2 - 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関する。
半導体発光素子における半導体層の半導体材料として、特許文献１に開示されるＩｎＧａＡｓＰやＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｓＳｂＰなどのエピタキシャル層を積層したIII-V族化合物半導体が使用されている。III-V族化合物半導体材料により形成される発光層の組成比を調整することで、半導体発光素子の発光波長を緑色から赤外までと、幅広く調整することが可能である。例えば、波長１０００ｎｍ以上の赤外領域を発光波長とする赤外発光の半導体発光素子であれば、センサー、ガス分析、監視カメラ、通信などの用途で幅広く用いられている。
また、特許文献２では、Ｉｎ及びＰを含むＩｎＧａＡｓＰ系III-V族化合物半導体層を複数層積層した半導体積層体において、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層をこの順に含み、光の取り出し側であるｎ型クラッド層に凹凸のパターンを形成することで、発光スペクトル中のマルチピークを緩和する試みが記載されている。
近年、発光素子のさらなる発光効率の向上が求められている。本発明者らは発光素子における注入電力あたりの発光出力を向上させることを目指して研究を行った。そして、光取り出し面の表面凹凸の制御により、発光出力の向上を試みた。展開面積比（Ｓｄｒ）の値が１未満である特許文献２の表面凹凸は発光出力向上の面では不十分であり、さらなる発光出力の向上が求められた。
本発明者らが発光出力の向上に適した光取り出し面における凹凸を得ようと検討した結果、抉れが生じる場合があることが分かった。本発明において抉れとは、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層の表面の一部にエッチングを阻む膜等が形成されている状態で、当該表面をエッチングにより粗面化した場合に、前記膜等の外周近傍において、ＩＩＩ－Ｖ族半導体層の厚さの垂直方向のみでなく水平方向にもエッチングが進むことにより、前記膜等の外周近傍における前記膜等の下方もエッチングされている状態をいう。抉れが生じている場合には、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などで光取り出し面に保護膜を形成する場合に保護膜が十分に形成されない領域（空隙部）が発生する原因となり、実用化の点で問題が生じることを本発明者らは新たに課題認識した。
そこで本発明は、従来の発光素子に比べて注入電力あたりの発光出力が良好であり、かつ空隙部を生じることなく保護膜を形成することができる半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上述の課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、波長１０００ｎｍ以上の赤外領域を発光波長とする赤外発光の半導体発光素子においては、光取り出し側となるクラッド層の組成は、Ｐを含む場合よりも、Ｐを含まないＩｎＧａＡｌＡｓ系の方が、発光出力向上に適した表面凹凸が得られ易いことを見出した。そして、ＩｎＧａＡｌＡｓ系においてはＡｌ組成が大きい方が発光出力向上に適した表面凹凸が得られ易いことを見出した。しかしながら、Ａｌ組成が大きすぎると上述する抉れの発生が顕著となることが分かり、本発明者らは、以下に述べる本発明を完成させた。
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１） 第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層をこの順に有し、第２導電型クラッド層を光取り出し側とする半導体発光素子であって、
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であり、
前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）が４．０以上である、半導体発光素子。
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であり、
前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）が４．０以上である、半導体発光素子。
（２） 前記第２導電型クラッド層のＡｌ組成比ｚが０．１５≦ｚ≦０．３０である、前記（１）に記載の半導体発光素子。
（３） 前記第２導電型クラッド層の光取り出し面における算術平均高さ（Ｓａ）が０．６０μｍ以下であり、かつスキューネス（Ｓｓｋ）が０．３０以上である前記（１）又は（２）に記載の半導体発光素子。
（４） 前記第２導電型クラッド層のバンドギャップが前記発光層のバンドギャップよりも大きい、前記（１）～（３）の何れか一項に記載の半導体発光素子。
（５） 前記第２導電型クラッド層の厚さが２μｍ以上１０μｍ以下である、前記（１）～（４）の何れか一項に記載の半導体発光素子。
（６） 前記発光層が、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の井戸層と、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の障壁層とを交互に積層してなる量子井戸型構造を有する、前記（１）～（５）の何れか一項に記載の半導体発光素子。
（７） 前記第１導電型クラッド層及び前記発光層の間と前記発光層及び前記第２導電型クラッド層の間とのそれぞれにおいてアンドープのスペーサ層を有する、前記（１）～（６）の何れか一項に記載の半導体発光素子。
（８） 支持基板、第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層をこの順に有し、前記支持基板と前記第１導電型クラッド層との間に金属反射層を有し、
前記金属反射層と前記第１導電型クラッド層との間に並列して設けられた誘電体層及びコンタクト部とをさらに備える、前記（１）～（７）の何れか一項に記載の半導体発光素子。
前記金属反射層と前記第１導電型クラッド層との間に並列して設けられた誘電体層及びコンタクト部とをさらに備える、前記（１）～（７）の何れか一項に記載の半導体発光素子。
（９） 第２導電型クラッド層を光取り出し側とする半導体発光素子の製造方法であって、
第１導電型クラッド層、発光層、前記第２導電型クラッド層を順次形成する半導体積層体形成工程と、
前記第２導電型クラッド層を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上とする粗面化処理工程と、を含み、
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である、半導体発光素子の製造方法。
第１導電型クラッド層、発光層、前記第２導電型クラッド層を順次形成する半導体積層体形成工程と、
前記第２導電型クラッド層を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上とする粗面化処理工程と、を含み、
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である、半導体発光素子の製造方法。
（１０） 前記粗面化処理工程において、前記濃硝酸の温度が１０℃未満である、前記（９）に記載の半導体発光素子の製造方法。
（１１） 前記粗面化処理工程において、前記濃硝酸の濃度が６０wt％以上である、前記（９）又は（１０）に記載の半導体発光素子の製造方法。
（１２） 前記第２導電型クラッド層のＡｌ組成比ｚを０．１５≦ｚ≦０．３０とする、前記（９）～（１１）の何れか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
（１３） 前記粗面化処理工程において、前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の算術平均高さ（Ｓａ）が０．６μｍ以下となり、かつスキューネス（Ｓｓｋ）が０．３以上となるように粗面化処理を行う、前記（９）～（１２）の何れか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
（１４） 前記粗面化処理工程の後に、さらにメサ構造を形成する工程と、メサにより除去された部分を切断して個片化する工程を有する、前記（９）～（１３）の何れか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
（１５） 成長用基板上に、エッチングストップ層、第２導電型クラッド層、発光層、第１導電型クラッド層を順次形成する半導体積層体形成工程と、
前記第１導電型クラッド層の上に並列して設けられた誘電体層及びコンタクト部を形成する工程と、
前記誘電体層及び前記コンタクト部の上に金属反射層を形成する金属反射層形成工程と、
前記成長用基板と異なる支持基板を前記金属反射層を介して接合する接合工程と、
前記成長用基板を除去して前記エッチングストップ層を露出する成長用基板除去工程と、
前記エッチングストップ層を除去して光取り出し側とする第２導電型クラッド層の上面を露出させる第２導電型クラッド層露出工程と、
前記第２導電型クラッド層露出工程の後、前記第２導電型クラッド層を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上とする粗面化処理工程と、を含み、
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である、半導体発光素子の製造方法。
前記第１導電型クラッド層の上に並列して設けられた誘電体層及びコンタクト部を形成する工程と、
前記誘電体層及び前記コンタクト部の上に金属反射層を形成する金属反射層形成工程と、
前記成長用基板と異なる支持基板を前記金属反射層を介して接合する接合工程と、
前記成長用基板を除去して前記エッチングストップ層を露出する成長用基板除去工程と、
前記エッチングストップ層を除去して光取り出し側とする第２導電型クラッド層の上面を露出させる第２導電型クラッド層露出工程と、
前記第２導電型クラッド層露出工程の後、前記第２導電型クラッド層を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上とする粗面化処理工程と、を含み、
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である、半導体発光素子の製造方法。
本発明によれば、従来の発光素子に比べて注入電力あたりの発光出力が良好であり、かつ空隙部を生じることなく保護膜を形成することができる半導体発光素子及びその製造方法を提供することができる。
本発明による実施形態の説明に先立ち、以下の点について説明する。
＜組成＞
まず、本明細書において単に「III-V族化合物半導体」と称する場合、その組成は一般式：（ＩｎａＧａｂＡｌｃ）（ＰｘＡｓｙＳｂｚ）により表される。ここで、各元素の組成比については以下の関係が成立する。
III族元素について、ｃ＝１－ａ－ｂ，０≦ａ≦１，０≦ｂ≦１，０≦ｃ≦１
V族元素について、ｚ＝１－ｘ－ｙ，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１
本発明のIII-V族化合物半導体層はＡｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より選択される１種又は２種以上のIII族元素と、Ａｓ，Ｓｂ，Ｐからなる群より選択される１種又は２種以上のV族元素により構成される。
まず、本明細書において単に「III-V族化合物半導体」と称する場合、その組成は一般式：（ＩｎａＧａｂＡｌｃ）（ＰｘＡｓｙＳｂｚ）により表される。ここで、各元素の組成比については以下の関係が成立する。
III族元素について、ｃ＝１－ａ－ｂ，０≦ａ≦１，０≦ｂ≦１，０≦ｃ≦１
V族元素について、ｚ＝１－ｘ－ｙ，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１
本発明のIII-V族化合物半導体層はＡｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より選択される１種又は２種以上のIII族元素と、Ａｓ，Ｓｂ，Ｐからなる群より選択される１種又は２種以上のV族元素により構成される。
また、組成比を明示せずに単に「ＩｎＧａＡｓＰ」と表記する場合は、III族元素（Ｉｎ，Ｇａの合計）と、V族元素（Ａｓ，Ｐ）との化学組成比が１：１であり、かつ、III族元素であるＩｎおよびＧａの比率と、Ｖ族元素であるＡｓおよびＰの比率とがそれぞれ不定の、任意の化合物を意味するものとする。この場合、ＩＩＩ族元素にＩｎおよびＧａのいずれか一方が含まれない場合を含み、また、Ｖ族元素にＡｓおよびＰのいずれか一方が含まれない場合を含むものとする。ただし、「少なくともＩｎとＰを含む」ＩｎＧａＡｓＰと明示的に記載する場合、ＩＩＩ族元素にＩｎが０％超１００％以下含まれ、かつ、Ｖ族元素にＰが０％超１００％以下含まれるものとする。また、「ＩｎＧａＡｓ」と表記する場合には、上記「ＩｎＧａＡｓＰ」にＰが製造上不可避な混入を除いては含まれないことを意味する。同様に、「ＩｎＧａＡｌＡｓ」と表記する場合は、ＩＩＩ族元素（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌの合計）と、Ｖ族元素（Ａｓ）との化学組成比が１：１であり、かつ、ＩＩＩ族元素であるＩｎ，Ｇａ及びＡｌの比率と、Ｖ族元素であるＡｓとの比率とがそれぞれ不定の、任意の化合物を意味するものとする。そして、「ＩｎＰ」と表記する場合は、上記「ＩｎＧａＡｓＰ」にＧａおよびＡｓが製造上不可避な混入を除いては含まれないことを意味する。なお、ＩｎＧａＡｓＰやＩｎＧａＡｓなどの各成分組成比は、フォトルミネッセンス測定およびＸ線回折測定などによって測定することができる。また、ここで言う「製造上不可避な混入」とは、原料ガスを用いる製造装置上の不可避な混入のほか、結晶成長時や、その後の熱処理に伴う各層界面での原子の拡散現象などを意味する。
＜導電型＞
本明細書において、電気的にｐ型として機能する層をｐ型半導体層（「ｐ型層」と略称する場合がある。）と称し、電気的にｎ型として機能する層をｎ型半導体層（「ｎ型層」と略称する場合がある。）と称する。一方、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｔｅ等の特定の不純物を意図的には添加していない場合は「アンドープ」と言う。アンドープのＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層には、製造過程における不可避的な不純物の混入はあってよい。具体的には、ドーパント濃度が低い（例えば５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満）場合、「アンドープ」であるとして、本明細書では取り扱うものとする。そして、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層には意図的には不純物を添加していないが、原料ガスの分解などに伴う製造過程における不可避的な不純物（Ｏ、Ｃ、Ｈ等）が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含まれていたとしてもアンドープであるとする。なお、ＩｎＡｓについてはアンドープでも電気的にｎ型として機能するため、アンドープまたはｎ型のＩｎＡｓ層は、共にｎ型として機能するＩｎＡｓ層である。また、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｔｅ等の不純物濃度の値は、ＳＩＭＳ分析によるものとする。なお、各半導体層の境界付近においてドーパント濃度の値は大きく変移するため、各層の膜厚方向の中央におけるドーパント濃度の値をドーパント濃度の値とする。
本明細書において、電気的にｐ型として機能する層をｐ型半導体層（「ｐ型層」と略称する場合がある。）と称し、電気的にｎ型として機能する層をｎ型半導体層（「ｎ型層」と略称する場合がある。）と称する。一方、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｔｅ等の特定の不純物を意図的には添加していない場合は「アンドープ」と言う。アンドープのＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層には、製造過程における不可避的な不純物の混入はあってよい。具体的には、ドーパント濃度が低い（例えば５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満）場合、「アンドープ」であるとして、本明細書では取り扱うものとする。そして、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層には意図的には不純物を添加していないが、原料ガスの分解などに伴う製造過程における不可避的な不純物（Ｏ、Ｃ、Ｈ等）が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含まれていたとしてもアンドープであるとする。なお、ＩｎＡｓについてはアンドープでも電気的にｎ型として機能するため、アンドープまたはｎ型のＩｎＡｓ層は、共にｎ型として機能するＩｎＡｓ層である。また、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｔｅ等の不純物濃度の値は、ＳＩＭＳ分析によるものとする。なお、各半導体層の境界付近においてドーパント濃度の値は大きく変移するため、各層の膜厚方向の中央におけるドーパント濃度の値をドーパント濃度の値とする。
＜各層の膜厚及び組成＞
各層の厚さのそれぞれは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による成長層の断面観察から算出できる。本明細書における各層の組成比（固相比）については、ＳＩＭＳ分析することにより得られた値を用いることとする。本明細書における発光層の各層の組成比（固相比）、スペーサ層の組成比については、（ｎ層側からの）エッチングにより発光層の最上層付近を露出させた後、発光層の厚さ方向にＳＩＭＳ分析（四重極型）を実施することにより得られた値を用いることとする。なお、ＳＩＭＳ分析結果に対して、各層の厚さ方向の中央部における各層の半分の厚さ範囲の平均元素濃度の値を使用するものとする。製造時においては、単膜で成長したものについてＸＲＤ測定による格子定数とフォトルミネッセンス（ＰＬ）測定による発光中心波長をＥｇ（すなわちバンドギャップ）に換算した値を用いて固相比を算出することで目的の組成比となる成長条件を決め、当該成長条件を用いて目的の組成比を持つ層を積層すればよい。
各層の厚さのそれぞれは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による成長層の断面観察から算出できる。本明細書における各層の組成比（固相比）については、ＳＩＭＳ分析することにより得られた値を用いることとする。本明細書における発光層の各層の組成比（固相比）、スペーサ層の組成比については、（ｎ層側からの）エッチングにより発光層の最上層付近を露出させた後、発光層の厚さ方向にＳＩＭＳ分析（四重極型）を実施することにより得られた値を用いることとする。なお、ＳＩＭＳ分析結果に対して、各層の厚さ方向の中央部における各層の半分の厚さ範囲の平均元素濃度の値を使用するものとする。製造時においては、単膜で成長したものについてＸＲＤ測定による格子定数とフォトルミネッセンス（ＰＬ）測定による発光中心波長をＥｇ（すなわちバンドギャップ）に換算した値を用いて固相比を算出することで目的の組成比となる成長条件を決め、当該成長条件を用いて目的の組成比を持つ層を積層すればよい。
＜面粗さパラメータ＞
本明細書において用いる展開面積比Ｓｄｒとは、定義領域の展開面積(表面積)が、定義領域の面積に対してどれだけ増大しているかを表す。完全に平坦な面のＳｄｒはゼロとなる。また、スキューネスＳｓｋとは、平均線を中心としたときの山部と谷部の対称性を示す値である。Ｓｓｋがゼロでは平均線に対して上下対称（正規分布）であり、正であれば平均線に対して下側（谷側）に偏っていることを示し、負であれば平均線に対して上側（山側）に偏っていることを示す。そして、本明細書において用いる算術平均高さＳａとは、表面粗さ（μｍ）を示す値であり、これらの指標はいずれもＩＳＯ ２５１７８に従う。
本明細書において用いる展開面積比Ｓｄｒとは、定義領域の展開面積(表面積)が、定義領域の面積に対してどれだけ増大しているかを表す。完全に平坦な面のＳｄｒはゼロとなる。また、スキューネスＳｓｋとは、平均線を中心としたときの山部と谷部の対称性を示す値である。Ｓｓｋがゼロでは平均線に対して上下対称（正規分布）であり、正であれば平均線に対して下側（谷側）に偏っていることを示し、負であれば平均線に対して上側（山側）に偏っていることを示す。そして、本明細書において用いる算術平均高さＳａとは、表面粗さ（μｍ）を示す値であり、これらの指標はいずれもＩＳＯ ２５１７８に従う。
面粗さ測定による展開面積比（Ｓｄｒ）、スキューネス（Ｓｓｋ）及び算術平均高さ（Ｓａ）などの面粗さパラメータの測定方法は、非触針式の形状解析レーザ顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製 ＶＫ－Ｘ１０００／１１００）を用いて測定することができる。面粗さパラメータは、ＩＳＯ２５１７８－２：２０１２に従う。
本明細書において、上記面粗さパラメータは以下のとおりにして測定した。すなわち、粗面化処理工程後の粗面の任意の９カ所に対して、形状解析レーザ顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製 ＶＫ－Ｘ１０００／１１００）を用いて表面の面粗さ測定を行い、その平均値を求めた。測定条件については、
・レンズ倍率５０倍
・画素数２０４８×１５３６
・ガウシアンフィルター使用（Ｓフィルター：０．５μm）
とし、具体的な面粗さ測定装置の入力パラメータとしては以下のとおりとした。
・Ｓｘｐ ： ｐ＝２．５％
・Ｖｖｖ ： ｐ＝８０．０％
・Ｖｖｃ ： ｐ＝１０．０％，ｑ＝８０．０％
・Ｖｍｐ ： ｐ＝１０．０％
・Ｖｍｃ ： ｐ＝１０．０％，ｑ＝８０．０％
そして、ＩＳＯ２５１７８－２：２０１２に従って、面粗さパラメータであるＳａ（算術平均高さ）、Ｓｚ（最大高さ）、Ｓｑ（二乗平均平方根高さ）、Ｓｄｒ（界面の展開面積比）、Ｓｐｃ（山頂点の算術平均曲率）、Ｓｄｒ（複合パラメータ）、Ｓｓｋ（スキューネス：偏り度）、Ｓｋｕ（クルトシス：尖り度）が自動的に算出される。
・レンズ倍率５０倍
・画素数２０４８×１５３６
・ガウシアンフィルター使用（Ｓフィルター：０．５μm）
とし、具体的な面粗さ測定装置の入力パラメータとしては以下のとおりとした。
・Ｓｘｐ ： ｐ＝２．５％
・Ｖｖｖ ： ｐ＝８０．０％
・Ｖｖｃ ： ｐ＝１０．０％，ｑ＝８０．０％
・Ｖｍｐ ： ｐ＝１０．０％
・Ｖｍｃ ： ｐ＝１０．０％，ｑ＝８０．０％
そして、ＩＳＯ２５１７８－２：２０１２に従って、面粗さパラメータであるＳａ（算術平均高さ）、Ｓｚ（最大高さ）、Ｓｑ（二乗平均平方根高さ）、Ｓｄｒ（界面の展開面積比）、Ｓｐｃ（山頂点の算術平均曲率）、Ｓｄｒ（複合パラメータ）、Ｓｓｋ（スキューネス：偏り度）、Ｓｋｕ（クルトシス：尖り度）が自動的に算出される。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に例示説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、重複する説明を省略する。各図において、説明の便宜上、基板及び各層の縦横の比率を実際の比率から誇張して示している。
（半導体発光素子）
図１を参照して、本発明の半導体発光素子１００の実施形態の一例を説明する。半導体発光素子１００は、第１導電型クラッド層３７、発光層３５、第２導電型クラッド層３１をこの順に有する半導体発光素子であって、第２導電型クラッド層３１を光取り出し側とする。発光層３５はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、第２導電型クラッド層３１の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であり、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａの展開面積比（Ｓｄｒ）が４．０以上である。
図１を参照して、本発明の半導体発光素子１００の実施形態の一例を説明する。半導体発光素子１００は、第１導電型クラッド層３７、発光層３５、第２導電型クラッド層３１をこの順に有する半導体発光素子であって、第２導電型クラッド層３１を光取り出し側とする。発光層３５はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、第２導電型クラッド層３１の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であり、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａの展開面積比（Ｓｄｒ）が４．０以上である。
以下、各構成について説明し、後述の製造方法の実施形態を説明する際にさらの詳細を説明する。なお、本実施形態では接合型の技術を用いる場合を例に説明を行う。製造方法で後述する接合型の技術を用いる場合に発光素子１００が具備する基板は、支持基板８０である。接合法を用いない場合に発光素子１００が具備する基板は、各半導体層をエピタキシャル成長させるための成長用基板１０（図２等で後述）とすることができる。
＜第１導電型クラッド層＞
第１導電型クラッド層３７の組成は、特に限定されず、公知の組成とすることができる。第１導電型クラッド層３７は、ＩｎＧａＡｌＡｓ系または少なくともＩｎとＰを含むＩｎＧａＡｓＰ系のIII-V族化合物半導体とすることができ、後述の発光層との格子不整合度が小さく、発光中心波長に対し透明な層であれば良い。その中でも、少なくともＩｎとＰを含むＩｎＧａＡｓＰ系III-V族化合物半導体とすることが好ましく、たとえば、ＩｎＰである。
第１導電型クラッド層３７の組成は、特に限定されず、公知の組成とすることができる。第１導電型クラッド層３７は、ＩｎＧａＡｌＡｓ系または少なくともＩｎとＰを含むＩｎＧａＡｓＰ系のIII-V族化合物半導体とすることができ、後述の発光層との格子不整合度が小さく、発光中心波長に対し透明な層であれば良い。その中でも、少なくともＩｎとＰを含むＩｎＧａＡｓＰ系III-V族化合物半導体とすることが好ましく、たとえば、ＩｎＰである。
＜発光層＞
発光層は、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の井戸層３５Ｗと、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の障壁層３５Ｂとを交互に積層してなる量子井戸型構造を有することが好ましい。このような構造を多重量子井戸（ＭＱＷ）構造といい、多重量子井戸構造を備えることにより、結晶欠陥抑制による発光出力を向上させることができる。発光層の組成変更により半導体発光素子１００の発光中心波長を１０００～１９００ｎｍとすることができる。なお、量子井戸構造の場合であれば組成変更に加えて井戸層３５Ｗと障壁層３５Ｂとでの組成の差を調整して、井戸層３５Ｗにひずみを加えることも好ましい。
発光層は、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の井戸層３５Ｗと、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の障壁層３５Ｂとを交互に積層してなる量子井戸型構造を有することが好ましい。このような構造を多重量子井戸（ＭＱＷ）構造といい、多重量子井戸構造を備えることにより、結晶欠陥抑制による発光出力を向上させることができる。発光層の組成変更により半導体発光素子１００の発光中心波長を１０００～１９００ｎｍとすることができる。なお、量子井戸構造の場合であれば組成変更に加えて井戸層３５Ｗと障壁層３５Ｂとでの組成の差を調整して、井戸層３５Ｗにひずみを加えることも好ましい。
＜第２導電型クラッド層のＡｌ組成比＞
本発明者らの実験によれば、第２導電型クラッド層３１のＡｌ組成比が高い場合には、抉れの発生を確認した。後述する比較例でも示すとおり、例えばＡｌ組成比が０．３５以上である場合に、第２導電型クラッド層を粗面化した際に抉れが生じてしまう。一方で、第２導電型クラッド層のＡｌ組成比が低い場合には、本発明の範囲である１１００ｎｍ～１９００ｎｍの所望の発光中心波長の光を吸収する組成に近くなるため、そのことに起因して半導体発光素子の発光出力は小さくなってしまう。このような観点から、第２導電型クラッド層３１の組成はＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を満たす必要がある。とくに、Ａｌ組成比ｚは０．１５≦ｚ≦０．３０を満たすことが好ましく、０．２０≦ｚ≦０．３０を満たすことがさらに好ましい。
本発明者らの実験によれば、第２導電型クラッド層３１のＡｌ組成比が高い場合には、抉れの発生を確認した。後述する比較例でも示すとおり、例えばＡｌ組成比が０．３５以上である場合に、第２導電型クラッド層を粗面化した際に抉れが生じてしまう。一方で、第２導電型クラッド層のＡｌ組成比が低い場合には、本発明の範囲である１１００ｎｍ～１９００ｎｍの所望の発光中心波長の光を吸収する組成に近くなるため、そのことに起因して半導体発光素子の発光出力は小さくなってしまう。このような観点から、第２導電型クラッド層３１の組成はＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を満たす必要がある。とくに、Ａｌ組成比ｚは０．１５≦ｚ≦０．３０を満たすことが好ましく、０．２０≦ｚ≦０．３０を満たすことがさらに好ましい。
なお、上記した抉れとは、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層の表面の一部にエッチングを阻む膜等が形成されている状態で、当該表面をエッチングにより粗面化した場合に、前記膜等の外周近傍において、ＩＩＩ－Ｖ族半導体層の厚さの垂直方向のみでなく水平方向にもエッチングが進むことにより、前記膜等の外周近傍における前記膜等の下方もエッチングされている状態をいう。例えば、表面凹凸の断面を観察した際に、粗面化を行う領域とエッチングを阻む膜等により粗面化しない領域との境界線を超えて、厚さの水平方向の浸食または洞穴が、粗面化しない領域の直下に及んで観察される状態をいう。このような抉れは、上述のとおり粗面化処理工程におけるエッチングの際に発生し、後述する粗面化処理工程後のＳｉＯ２等の保護膜形成工程において、保護膜と第２導電型クラッド層表面（光取り出し面）とが接していない部分（空隙部とも記載する）を有する不完全な保護膜の形成の原因となり、最終的にデバイス実装可能な半導体発光素子となる段階において通電寿命特性が得られなくなる恐れがある。その他にも、レジストの塗布やその除去が不十分となる原因となる。
＜第２導電型クラッド層の光取り出し面の表面凹凸＞
ここで図１の半導体発光素子１００において発光層３５から放射される光は、第２導電型クラッド層３１において電極等が形成されていない部分の面を通って外部に放出される。なお、本明細書において「光取り出し側」とは、半導体発光素子１００において発光層３５から放射される光を外部に放出する側であり、本実施形態では第２導電型クラッド層３１を「光取り出し側」としている。また、「光取り出し面」とは「光取り出し側」である第２導電型クラッド層３１の上面において電極等が形成されていない面を指す。半導体発光素子１００は、粗面化処理を経て、第２導電型クラッド層の光取り出し面３１Ａの展開面積比（Ｓｄｒ）が４.０以上である。第２導電型クラッド層の光取り出し面３１ＡのＳｄｒが４.０未満であると、当該半導体発光素子は十分な発光出力を得ることが出来ない。展開面積比（Ｓｄｒ）は４．４以上であることが好ましい。Ｓｄｒは、７．０以下であることが好ましく、粗面化した表面において上述の抉れの発生を確実に回避するためには５．８以下であることがさらに好ましい。また、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａの算術平均高さ（Ｓａ）が０．６０μｍ以下、かつスキューネス（Ｓｓｋ）が０．３０以上であることが好ましく、Ｓａが０．５５μｍ以下、かつＳｓｋが０．４０以上であることがより好ましい。算術平均高さ（Ｓａ）は０．６０μｍ以下のように小さい方が、保護膜との密着性を高めることができる。なお、第２導電型クラッド層３１の側面については、粗面化が行われていても行われていなくてもよい。
ここで図１の半導体発光素子１００において発光層３５から放射される光は、第２導電型クラッド層３１において電極等が形成されていない部分の面を通って外部に放出される。なお、本明細書において「光取り出し側」とは、半導体発光素子１００において発光層３５から放射される光を外部に放出する側であり、本実施形態では第２導電型クラッド層３１を「光取り出し側」としている。また、「光取り出し面」とは「光取り出し側」である第２導電型クラッド層３１の上面において電極等が形成されていない面を指す。半導体発光素子１００は、粗面化処理を経て、第２導電型クラッド層の光取り出し面３１Ａの展開面積比（Ｓｄｒ）が４.０以上である。第２導電型クラッド層の光取り出し面３１ＡのＳｄｒが４.０未満であると、当該半導体発光素子は十分な発光出力を得ることが出来ない。展開面積比（Ｓｄｒ）は４．４以上であることが好ましい。Ｓｄｒは、７．０以下であることが好ましく、粗面化した表面において上述の抉れの発生を確実に回避するためには５．８以下であることがさらに好ましい。また、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａの算術平均高さ（Ｓａ）が０．６０μｍ以下、かつスキューネス（Ｓｓｋ）が０．３０以上であることが好ましく、Ｓａが０．５５μｍ以下、かつＳｓｋが０．４０以上であることがより好ましい。算術平均高さ（Ｓａ）は０．６０μｍ以下のように小さい方が、保護膜との密着性を高めることができる。なお、第２導電型クラッド層３１の側面については、粗面化が行われていても行われていなくてもよい。
＜第２導電型クラッド層のバンドギャップ＞
同様の理由により、第２導電型クラッド層３１は、発光層からの光を吸収しないことが好ましいため、より直接的には、第２導電型クラッド層３１のバンドギャップが発光層３５のバンドギャップよりも大きいことが好ましい。第２導電型クラッド層のバンドギャップは組成から見積もることができ、発光層３５のバンドギャップはＰＬ測定により測定することができる。
同様の理由により、第２導電型クラッド層３１は、発光層からの光を吸収しないことが好ましいため、より直接的には、第２導電型クラッド層３１のバンドギャップが発光層３５のバンドギャップよりも大きいことが好ましい。第２導電型クラッド層のバンドギャップは組成から見積もることができ、発光層３５のバンドギャップはＰＬ測定により測定することができる。
＜第２導電型クラッド層の厚さ＞
そして、粗面化を行うことを考慮すると、第２導電型クラッド層の厚さは一定以上の厚さであることが好ましく、一方で厚すぎる場合は製造コストが増加することから、第２導電型クラッド層の厚さは２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
そして、粗面化を行うことを考慮すると、第２導電型クラッド層の厚さは一定以上の厚さであることが好ましく、一方で厚すぎる場合は製造コストが増加することから、第２導電型クラッド層の厚さは２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
なお、第１導電型クラッド層３７の導電型をｎ型とする場合、第２導電型クラッド層３１はｐ型とする。逆に、第１導電型クラッド層３７の導電型をｐ型とする場合、第２導電型クラッド層３１はｎ型とする。
＜スペーサ層、金属反射層、誘電体層及びコンタクト部（コンタクト層およびオーミック金属部）＞
また、第１導電型クラッド層３７及び発光層３５の間と発光層３５及び第２導電型クラッド層３１の間とのそれぞれにおいてアンドープのスペーサ層を有してもよく、支持基板８０と第１導電型クラッド層３７との間に金属反射層６０を有し、金属反射層６０と第１導電型クラッド層３７との間に並列して設けられた誘電体層５０及びコンタクト部４０とをさらに備えてもよい。また、コンタクト部４０は、コンタクト層４１の一部からなるコンタクト領域４１Ａとオーミック金属部４３とを備え、コンタクト領域４１Ａの表面にオーミック金属部４３を有することが出来る。
また、第１導電型クラッド層３７及び発光層３５の間と発光層３５及び第２導電型クラッド層３１の間とのそれぞれにおいてアンドープのスペーサ層を有してもよく、支持基板８０と第１導電型クラッド層３７との間に金属反射層６０を有し、金属反射層６０と第１導電型クラッド層３７との間に並列して設けられた誘電体層５０及びコンタクト部４０とをさらに備えてもよい。また、コンタクト部４０は、コンタクト層４１の一部からなるコンタクト領域４１Ａとオーミック金属部４３とを備え、コンタクト領域４１Ａの表面にオーミック金属部４３を有することが出来る。
＜上面電極と裏面電極＞
半導体発光素子１００は第２導電型クラッド層３１上に、配線部９３Ａ及びパッド部９３Ｂを含む上面電極９３を形成してもよく、さらに支持基板８０の裏面に裏面電極９１を形成してもよい。
半導体発光素子１００は第２導電型クラッド層３１上に、配線部９３Ａ及びパッド部９３Ｂを含む上面電極９３を形成してもよく、さらに支持基板８０の裏面に裏面電極９１を形成してもよい。
（半導体発光素子の製造方法）
本発明による半導体発光素子の製造方法は、第２導電型クラッド層を光取り出し側とする。この製造方法は、第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層を順次形成する半導体積層体形成工程と、第２導電型クラッド層を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上とする粗面化処理工程と、を含む。発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である。
本発明による半導体発光素子の製造方法は、第２導電型クラッド層を光取り出し側とする。この製造方法は、第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層を順次形成する半導体積層体形成工程と、第２導電型クラッド層を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上とする粗面化処理工程と、を含む。発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である。
次に、図２～図７を参照して本発明の一実施形態に従う半導体発光素子の製造方法の一例を説明する。本実施形態では接合型の技術を用いる場合を例に説明を行う。半導体発光素子の製造方法は、半導体積層体形成工程と、金属反射層形成工程と、接合工程と、成長用基板除去工程と、第２導電型クラッド層露出工程と、粗面化処理工程とを含むことができる。以下、各工程の詳細を順次説明する。
＜半導体積層体形成工程＞
図２で示すように、半導体積層体形成工程では、成長用基板１０上に、エッチングストップ層２０、第２導電型クラッド層３１、発光層３５及び第１導電型クラッド層３７を順次形成し、半導体積層体３０を形成する。発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、第２導電型クラッド層３１の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であり、Ａｌ組成比ｚを０．１５≦ｚ≦０．３０とすることが好ましい。以下で、本工程の詳細について説明する。
図２で示すように、半導体積層体形成工程では、成長用基板１０上に、エッチングストップ層２０、第２導電型クラッド層３１、発光層３５及び第１導電型クラッド層３７を順次形成し、半導体積層体３０を形成する。発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、第２導電型クラッド層３１の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であり、Ａｌ組成比ｚを０．１５≦ｚ≦０．３０とすることが好ましい。以下で、本工程の詳細について説明する。
まず、図２のステップ１０に示すように、半導体積層体形成工程では、成長用基板１０を用意する。本実施形態では第１導電型クラッド層３７としてｐ型クラッド層を、第２導電型クラッド層３１としてｎ型クラッド層を形成するため、成長用基板１０としてＩｎＰ基板を用いることが好ましい。なお、ＩｎＰ基板としては、一般的に入手可能なｎ型ＩｎＰ基板、高抵抗（半絶縁性とも呼ばれる）のＩｎＰ基板（例えばＦｅドープ、比抵抗１×１０６Ω・ｃｍ以上）、ｐ型ＩｎＰ基板のいずれを用いることもできる。以下、説明の便宜のため、成長用基板１０としてｎ型ＩｎＰ基板を用いる場合を例示的に説明する。そのため、以下で説明する実施形態においては、第１導電型クラッド層３７を単にｐ型クラッド層３７、第２導電型クラッド層３１を単にｎ型クラッド層３１ということがある。
次に、図２のステップ２０に示すように、成長用基板１０上に、エッチングストップ層２０を形成する。エッチングストップ層２０は、成長用基板１０に対してエッチング選択性があればよく、本発明においてはＩｎＧａＡｓをエッチングストップ層２０に用いる。このエッチングストップ層２０は、成長用基板除去工程において成長用基板１０をエッチングにより除去する際に用いることができる。エッチングストップ層２０では、ｎ型ＩｎＰ基板とＩｎＧａＡｓとを格子整合させるため、ＩＩＩ族元素におけるＩｎ組成比を０．３～０．７とすることが好ましく、より好ましくはＩｎ組成比を０．５～０．６としたＩｎＧａＡｓを用いることが好ましい。
続いて、エッチングストップ層２０上にｎ型クラッド層３１、発光層３５、およびｐ型クラッド層３７を順次形成した半導体積層体３０を形成する。半導体積層体３０は、発光層３５を、ｐ型クラッド層３７およびｎ型クラッド層３１で挟持したダブルヘテロ（ＤＨ）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とすることができる。結晶欠陥抑制による光出力向上のため、発光層３５が多重量子井戸構造を有することがより好ましい。多重量子井戸構造は、井戸層３５Ｗおよび障壁層３５Ｂを交互に繰り返した構造により形成することができる。井戸層３５Ｗおよび障壁層３５Ｂは、III族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含む。Ｖ族元素は１種類とすることがより好ましく、例えば、井戸層３５ＷをＩｎＧａＡｌＡｓとすることができ、例えば、障壁層３５Ｂを井戸層３５Ｗよりもバンドギャップの大きなＩｎＧａＡｌＡｓとすることができる。井戸層３５Ｗの組成変更により、発光中心波長を８００ｎｍ～１６５０ｎｍとすることができる。ＭＱＷ構造の場合であれば組成変更に加えて井戸層と障壁層の組成差を調整し井戸層にひずみを加えることにより発光中心波長を１１００ｎｍ～１９００ｎｍとすることもできる。すなわち、発光層３５は発光中心波長を８００～１９００ｎｍの範囲内で設計することができ、発光中心波長は１０００～１９００ｎｍとすることが好ましい。また、井戸層３５Ｗの成分組成をＩｎｘｗＧａｙｗＡｌｚｗＡｓと表す場合、０．５０≦ｘｗ≦０．７０、０．００≦ｙｗ≦０．５０、０．００≦ｚｗ≦０．５０の範囲から適宜選択すればよい。同様に、障壁層３５Ｂの成分組成をＩｎｘｂＧａｙｂＡｌｚｂＡｓと表す場合、０．４０≦ｘｂ≦０．６０、０．００≦ｙｂ≦０．６０、０．００≦ｚｂ≦０．６０の範囲から適宜選択すればよい。
半導体積層体３０の全体の厚みは制限されないが、例えば２．４μｍ～１５μｍとすることができる。また、ｐ型クラッド層３７の厚みも制限されないが、例えば０．４μｍ～５μｍとすることができる。ｎ型クラッド層３１の厚みは光取り出し側の第２導電型クラッド層３１として粗面化を行うことから２μｍ～１０μｍとすることができる。。発光層３５が量子井戸構造を有する場合、井戸層３５Ｗの厚みを３ｎｍ～１５ｎｍとすることができ、障壁層３５Ｂの厚みを５～１５ｎｍとすることができ、両者の組数を１～５０とすることができる。
また、半導体積層体３０は、ＩｎおよびＰを少なくとも含むＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型キャップ層３９をｐ型クラッド層３７上に有することも好ましい。ｐ型キャップ層３９を設けることで、格子不整合を緩和することができる。ｐ型キャップ層３９の厚みは制限されないが、例えば５０～２００ｎｍとすることができる。以下の実施形態では、説明の便宜上、半導体積層体３０の最表層がｐ型キャップ層３９であるとして説明するが、ｐ型キャップ層３９は任意の構成であるため、例えば半導体積層体３０の最表層をｐ型クラッド層３７としてもよい。
なお、図示しないが、半導体積層体３０は、ｎ型クラッド層３１および発光層３５の間と、発光層３５およびｐ型クラッド層３７の間とに、それぞれｉ型ＩｎＧａＡｌＡｓスペーサ層とｉ型ＩｎＰスペーサ層とを有することも好ましい。スペーサ層を設けることで、ドーパントの拡散を防止することができる。なお、スペーサ層の厚みは制限されないが、例えば５０～４００ｎｍとすることができる。また、半導体積層体３０は、各ｎ型及びｐ型クラッド層とスペーサ層との間とに、それぞれ窓層を有してもよい。窓層はクラッド層の組成と同じ組成としてもよく、活性層へ効率的にキャリアを注入するため、ドーパント濃度を変えた組成としてもよい。
ここで、半導体積層体３０の各層は、エピタキシャル成長により形成することができ、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や分子線エピタキシ（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、スパッタ法などの公知の薄膜成長方法により形成することができる。例えば、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、Ｇａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、Ａｓ源としてアルシン（ＡｓＨ３）、Ｐ源としてホスフィン（ＰＨ３）を所定の混合比で用い、これらの原料ガスを、キャリアガスを用いつつ気相成長させることにより、成長時間に応じて各半導体積層体を所望の厚みで形成することができる。なお、各層をｐ型またはｎ型にドーパントする場合は、所望に応じてドーパント源のガスをさらに用いればよい。
また、本製造方法の実施形態の例は、半導体積層体形成工程に引き続き、コンタクト部形成工程及び誘電体層形成工程を有することが好ましく、以下に当該工程について説明する。
＜＜コンタクト部形成工程＞＞
コンタクト部形成工程は、まず、半導体積層体３０上にＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体からなるコンタクト層４１を形成する。例えば、図２のステップ３０に示すように、ｐ型キャップ層３９上にｐ型のコンタクト層４１を形成することができる。ｐ型のコンタクト層４１は、オーミック金属部４３に接し、オーミック金属部４３と半導体積層体３０との間に介在する層であって、半導体積層体３０に比べてオーミック金属部４３との間のコンタクト抵抗が小さくなる組成であればよく、例えばｐ型のＩｎＧａＡｓ層を用いることができる。コンタクト層４１の厚みは制限されないが、例えば５０ｎｍ～２００ｎｍとすることができる。
コンタクト部形成工程は、まず、半導体積層体３０上にＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体からなるコンタクト層４１を形成する。例えば、図２のステップ３０に示すように、ｐ型キャップ層３９上にｐ型のコンタクト層４１を形成することができる。ｐ型のコンタクト層４１は、オーミック金属部４３に接し、オーミック金属部４３と半導体積層体３０との間に介在する層であって、半導体積層体３０に比べてオーミック金属部４３との間のコンタクト抵抗が小さくなる組成であればよく、例えばｐ型のＩｎＧａＡｓ層を用いることができる。コンタクト層４１の厚みは制限されないが、例えば５０ｎｍ～２００ｎｍとすることができる。
次いで、図３のステップ４０に示すように、コンタクト層４１上の一部にオーミック金属部４３を形成すると共に、コンタクト層４１の表面に露出領域を残す。オーミック金属部４３は、所定のパターンで島状に分散させて形成することができる。ｐ型のコンタクト層４１としてｐ型のＩｎＧａＡｓ層を用いる場合、オーミック金属部４３として例えばＡｕ、ＡｕＺｎ、ＡｕＢｅ、ＡｕＴｉなどを用いることができ、これらの積層構造を用いることも好ましい。例えば、Ａｕ／ＡｕＺｎ／Ａｕをオーミック金属部４３とすることができる。オーミック金属部４３の厚み（または合計厚み）は制限されないが、例えば３００～１３００ｎｍ、より好ましくは３５０ｎｍ～８００ｎｍとすることができる。
ここで、例えば、コンタクト層４１の表面にレジストパターンを形成し、オーミック金属部４３を蒸着させ、レジストパターンをリフトオフして形成することにより、コンタクト層４１の表面に露出領域を残すことができる。また、コンタクト層４１の表面全面に所定の金属層を形成し、当該金属層上にマスクを形成し、エッチングするなどして、オーミック金属部４３を形成してもよい。いずれの場合も、図３のステップ４０に示すように、コンタクト層４１上の一部にオーミック金属部４３が形成され、コンタクト層４１の表面には、オーミック金属部４３が接触しない表面、すなわち、露出領域を形成することができる。
なお、オーミック金属部４３の形状は、図３のステップ４０に示すように断面図において台形状となることがあるが、これは模式的な例示に過ぎない。オーミック金属部４３の形状は、断面図において矩形状に形成されても構わないし、角部に丸みを有していても構わない。
さらに、図３のステップ５０に示すように、コンタクト部形成工程において、露出領域におけるコンタクト層４１を、半導体積層体３０の表面が露出するまで除去して、オーミック金属部４３およびコンタクト領域４１Ａからなるコンタクト部４０を形成する。すなわち、先に形成したオーミック金属部４３以外の場所におけるコンタクト層４１を、半導体積層体３０の最表層であるｐ型キャップ層３９の表面が露出するまでエッチングし、コンタクト領域４１Ａとする。例えば、オーミック金属部４３およびその近傍（２～５μｍ程度）にレジストマスクを形成し、酒石酸－過酸化水素系などによりコンタクト層４１の露出領域をウェットエッチングすればよい。他にも、無機酸－過酸化水素系および有機酸－過酸化水素系のエッチング液などによってもウェットエッチングは可能である。また、露出領域を形成する際に、上記所定の金属層上にマスクを形成し、エッチングによりオーミック金属部４３を形成した場合は、エッチングを連続して行ってもよい。
なお、コンタクト部４０の厚みは、コンタクト層４１（コンタクト領域４１Ａ）およびオーミック金属部４３の合計厚みに相当し、３５０ｎｍ～１５００ｎｍ、より好ましくは４００～１０００ｎｍとすることができる。
＜＜誘電体層形成工程＞＞
誘電体層形成工程では、図３のステップ６０に示すように、半導体積層体３０のキャップ層３９上の少なくとも一部に誘電体層５０を形成する。このような誘電体層５０は、例えば以下のようにして形成することができる。
誘電体層形成工程では、図３のステップ６０に示すように、半導体積層体３０のキャップ層３９上の少なくとも一部に誘電体層５０を形成する。このような誘電体層５０は、例えば以下のようにして形成することができる。
まず、半導体積層体３０およびコンタクト部４０を被覆するように、半導体積層体３０上の全面に誘電体層を成膜する。成膜法としては、プラズマＣＶＤ法およびスパッタ法などの、公知の手法が適用可能である。そして、成膜した誘電体層表面の、コンタクト部４０の上方において、誘電体層５０にコンタクト部４０上の誘電体が形成される場合には、所望に応じてマスクを形成し、エッチング等により当該コンタクト部４０上の誘電体を除去すればよい。例えば、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）などを用いてコンタクト部４０上の誘電体をウェットエッチングすることができる。
なお、図４に示すように、半導体積層体３０キャップ層３９上の一部に誘電体層５０を形成すると共に、コンタクト部４０の周囲を露出部とすることも好ましい。このような誘電体層５０および露出部は、例えば以下のようにして形成することができる。まず、半導体積層体３０上の全面に誘電体層を成膜し、成膜した誘電体層表面の、コンタクト部４０の上方において、コンタクト部４０を完全に取囲む窓パターンをレジストで形成する。この場合、窓パターンは、コンタクト部４０の幅方向および長手方向の長さに対してそれぞれ１～５μｍ程度拡がりを持たせることが好ましい。こうして形成したレジストパターンを用いて、コンタクト部４０周辺の誘電体をエッチングにより除去することで、誘電体層５０が形成されると共に、コンタクト部４０の周囲が露出部となる。
この形状を確実に得るためには、露出部の幅Ｗを０．５μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましく、１μｍ以上３．５μｍ以下とすることがより好ましい。
ここで、誘電体層５０が半導体積層体３０と接触する接触面積率を、８０％以上９５％以下とすることも好ましい。コンタクト部４０の面積を減らして、誘電体層５０の面積を増やすことにより、コンタクト部４０による光吸収を抑制することができるからである。なお、接触面積率は、ウエハの状態で測定することができるし、個片化後に測定することもできる。
なお、誘電体層形成工程により形成される誘電体層５０の厚みＨ１と、コンタクト部４０の厚みＨ２との関係は特に制限されないが、図４に示すように、誘電体層５０の厚みをＨ１、コンタクト部４０の厚みをＨ２と表した場合、Ｈ１≧Ｈ２とすることができ、Ｈ１＞Ｈ２とすることも好ましい。この条件の下、誘電体層５０の厚みを、例えば３６０ｎｍ～１６００ｎｍ、より好ましくは４１０ｎｍ～１１００ｎｍとすることができる。また、誘電体層５０の厚みＨ１と、コンタクト部４０の厚みＨ２との差Ｈ１－Ｈ２を１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることも好ましい。
また、誘電体層５０としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＩＴＯおよびＡｌＮなどを用いることができ、特に、誘電体層５０がＳｉＯ２からなることが好ましい。ＳｉＯ２は、ＢＨＦ等によるエッチング加工が容易だからである。
＜金属反射層形成工程＞
金属反射層形成工程では、図５のステップ７０に示すように、並列して設けられた誘電体層５０及びコンタクト部４０の上に発光層３５から放射される光を反射する金属反射層６０を形成する。なお、誘電体層形成工程において露出部を形成している場合は、金属反射層６０は露出部上にも形成される。金属反射層６０には、Ａｕ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｔｉ、Ａｇなどを用いることができるが、Ａｕを主成分とすることが特に好ましい。この場合、金属反射層６０の組成においてＡｕが５０質量％超を占めることが好ましく、より好ましくはＡｕが８０質量％以上である。金属反射層６０は、複数層の金属層を含むことができるが、Ａｕからなる金属層（以下、「Ａｕ金属層」）を含む場合には、金属反射層６０の合計厚みのうち、Ａｕ金属層の厚みを５０％超とすることが好ましい。例えば、金属反射層はＡｕのみからなる単一層であってもよいし、金属反射層にＡｕ金属層が２層以上含まれていてもよい。後続の接合工程における接合を確実に行うため、金属反射層の最表層（半導体積層体３０と反対側の面）を、Ａｕ金属層とすることが好ましい。例えば、誘電体層５０、露出部およびコンタクト部４０上に、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｕの順に金属層を成膜し、金属反射層とすることができる。金属反射層におけるＡｕ金属層の１層の厚みを、例えば４００ｎｍ～２０００ｎｍとすることができ、Ａｕ以外の金属からなる金属層の厚みを、例えば５ｎｍ～２００ｎｍとすることができる。金属反射層６０は、蒸着法などの一般的な手法により、誘電体層５０、露出部およびコンタクト部４０上に成膜して形成することができる。
金属反射層形成工程では、図５のステップ７０に示すように、並列して設けられた誘電体層５０及びコンタクト部４０の上に発光層３５から放射される光を反射する金属反射層６０を形成する。なお、誘電体層形成工程において露出部を形成している場合は、金属反射層６０は露出部上にも形成される。金属反射層６０には、Ａｕ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｔｉ、Ａｇなどを用いることができるが、Ａｕを主成分とすることが特に好ましい。この場合、金属反射層６０の組成においてＡｕが５０質量％超を占めることが好ましく、より好ましくはＡｕが８０質量％以上である。金属反射層６０は、複数層の金属層を含むことができるが、Ａｕからなる金属層（以下、「Ａｕ金属層」）を含む場合には、金属反射層６０の合計厚みのうち、Ａｕ金属層の厚みを５０％超とすることが好ましい。例えば、金属反射層はＡｕのみからなる単一層であってもよいし、金属反射層にＡｕ金属層が２層以上含まれていてもよい。後続の接合工程における接合を確実に行うため、金属反射層の最表層（半導体積層体３０と反対側の面）を、Ａｕ金属層とすることが好ましい。例えば、誘電体層５０、露出部およびコンタクト部４０上に、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｕの順に金属層を成膜し、金属反射層とすることができる。金属反射層におけるＡｕ金属層の１層の厚みを、例えば４００ｎｍ～２０００ｎｍとすることができ、Ａｕ以外の金属からなる金属層の厚みを、例えば５ｎｍ～２００ｎｍとすることができる。金属反射層６０は、蒸着法などの一般的な手法により、誘電体層５０、露出部およびコンタクト部４０上に成膜して形成することができる。
＜接合工程＞
接合工程では、図５のステップ８０に示すように、成長用基板１０と異なる支持基板８０を、金属反射層６０を介して接合する。支持基板８０の表面には、予め金属接合層７０を、スパッタ法や蒸着法などにより形成しておけばよい。この金属接合層７０と、金属反射層６０を対向配置して貼り合せ、２５０℃～５００℃程度の温度で加熱圧縮接合を行うことで、両者の接合を行うことができる。
接合工程では、図５のステップ８０に示すように、成長用基板１０と異なる支持基板８０を、金属反射層６０を介して接合する。支持基板８０の表面には、予め金属接合層７０を、スパッタ法や蒸着法などにより形成しておけばよい。この金属接合層７０と、金属反射層６０を対向配置して貼り合せ、２５０℃～５００℃程度の温度で加熱圧縮接合を行うことで、両者の接合を行うことができる。
金属反射層６０と接合する金属接合層７０には、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属や、金と共晶合金を形成する金属（Ｓｎなど）を用いることができ、これらを積層したものとすることが好ましい。例えば、支持基板８０の表面から順に、厚み４００ｎｍ～８００ｎｍのＴｉ、厚み５ｎｍ～２０ｎｍのＰｔ、厚み７００～１２００ｎｍのＡｕを積層したものを金属接合層７０とすることができる。なお、金属反射層６０と金属接合層７０との接合を容易にするため、金属接合層７０側の最表層をＡｕ金属層とし、金属反射層６０の、金属接合層７０側の金属層もＡｕとして、Ａｕ－Ａｕ拡散によるＡｕ同士での接合を行うことが好ましい。
なお、支持基板８０には、例えば導電性のＳｉ基板を用いることができ、他にも、導電性のＧａＡｓ基板、またはＧｅ基板を用いてもよい。また、上述の半導体基板以外に、金属基板を用いることもできるし、焼成ＡｌＮなどの放熱性絶縁基板を用いたサブマウント基板であっても良い。
＜成長用基板除去工程＞
そして、成長用基板除去工程では、図６のステップ９０に示すように、成長用基板１０を除去してエッチングストップ層２０を露出する。成長用基板１０は、例えば塩酸希釈液を用いてウェットエッチングにより除去することができ、エッチングストップ層２０を当該ウェットエッチングの終点とすることができる。
そして、成長用基板除去工程では、図６のステップ９０に示すように、成長用基板１０を除去してエッチングストップ層２０を露出する。成長用基板１０は、例えば塩酸希釈液を用いてウェットエッチングにより除去することができ、エッチングストップ層２０を当該ウェットエッチングの終点とすることができる。
＜第２導電型クラッド層露出工程＞
第２導電型クラッド層露出工程では、図６のステップ１００及びステップ１１０に示すように、露出したエッチングストップ層２０のｎ側電極形成領域２０Ａ上に上面電極としてのｎ側電極９３を形成しつつ、エッチングストップ層２０を一部除去して、半導体積層体３０に光取り出し面３１Ａを設けることができる。ｎ側電極形成領域２０Ａ上にｎ側電極９３を設けた後、エッチングストップ層２０を一部除去してもよいし、予めｎ側電極形成領域２０Ａ以外のエッチングストップ層２０を除去し、その後ｎ側電極９３を形成してもよい。エッチングストップ層２０は、硫酸－過酸化水素系や酒石酸－過酸化水素系のエッチング液を用いたウェットエッチングにより除去することができる。
第２導電型クラッド層露出工程では、図６のステップ１００及びステップ１１０に示すように、露出したエッチングストップ層２０のｎ側電極形成領域２０Ａ上に上面電極としてのｎ側電極９３を形成しつつ、エッチングストップ層２０を一部除去して、半導体積層体３０に光取り出し面３１Ａを設けることができる。ｎ側電極形成領域２０Ａ上にｎ側電極９３を設けた後、エッチングストップ層２０を一部除去してもよいし、予めｎ側電極形成領域２０Ａ以外のエッチングストップ層２０を除去し、その後ｎ側電極９３を形成してもよい。エッチングストップ層２０は、硫酸－過酸化水素系や酒石酸－過酸化水素系のエッチング液を用いたウェットエッチングにより除去することができる。
なお、光取り出し面３１Ａにおける第２導電型クラッド層３１上のエッチングストップ層２０は後述の粗面化処理工程でもエッチングは可能であり、粗面化処理において同時に除去することもできる。そのため、上記のエッチングストップ層２０の除去工程を省略することもできるし、エッチングストップ層２０を第２導電型クラッド層３１のエッチング開始を遅延させるマスクとして用いて光取り出し面３１Ａにおける第２導電型クラッド層３１の表面凹凸の形状を制御することも好ましい。
＜粗面化処理工程＞
その後、粗面化処理工程では、図７に示すように、ｎ側電極９３以外の露出した第２導電型クラッド層３１を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａの展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上とする。粗面化処理に用いる濃硝酸としては、例えば、６１ｗｔ％に調製したエッチング液や、電子工業用硝酸（関東化学社製、硝酸１．３８）などの市販のエッチング液を用いることができる。また、Ｓｄｒは４．４以上とすることが好ましい。また、Ｓｄｒは７．０以下とすることが好ましく、５．８以下とすることがさらに好ましい。このとき、濃硝酸の温度は１０℃未満であることが好ましく９℃未満であることがより好ましく、８℃未満であることがさらに好ましい。濃硝酸の温度が高いと、エッチング速度が大きくなるため、クラッド層が貫通または消失してしまう恐れがある。また、濃硝酸の濃度は６０ｗｔ％以上であることが好ましく、６１ｗｔ％以上であることがより好ましく、６２ｗｔ％以上であることがさらに好ましい。濃硝酸の濃度が６０ｗｔ％未満であると粗面の形成が不十分になる恐れがある。そして、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａの算術平均高さ（Ｓａ）は０．６０μｍ以下、かつスキューネス（Ｓｓｋ）が０．３０以上となるように粗面化処理を行うことが好ましく、Ｓａが０．５５μｍ以下、かつＳｓｋが０．４０以上となるように粗面化処理を行うことがより好ましい。また、粗面化処理工程の後に、さらにメサ構造を形成する工程と、メサにより除去された部分を切断して個片化する工程を有してもよい。また、粗面化処理工程においては、上面電極を露出したまま行う場合以外に、エッチング液に浸漬する前に上面電極領域や粗面化を行わない部分をレジスト等でマスクする工程を含めることもできる。。こうして図７に示す半導体発光素子２００を作製することができる。
その後、粗面化処理工程では、図７に示すように、ｎ側電極９３以外の露出した第２導電型クラッド層３１を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａの展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上とする。粗面化処理に用いる濃硝酸としては、例えば、６１ｗｔ％に調製したエッチング液や、電子工業用硝酸（関東化学社製、硝酸１．３８）などの市販のエッチング液を用いることができる。また、Ｓｄｒは４．４以上とすることが好ましい。また、Ｓｄｒは７．０以下とすることが好ましく、５．８以下とすることがさらに好ましい。このとき、濃硝酸の温度は１０℃未満であることが好ましく９℃未満であることがより好ましく、８℃未満であることがさらに好ましい。濃硝酸の温度が高いと、エッチング速度が大きくなるため、クラッド層が貫通または消失してしまう恐れがある。また、濃硝酸の濃度は６０ｗｔ％以上であることが好ましく、６１ｗｔ％以上であることがより好ましく、６２ｗｔ％以上であることがさらに好ましい。濃硝酸の濃度が６０ｗｔ％未満であると粗面の形成が不十分になる恐れがある。そして、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａの算術平均高さ（Ｓａ）は０．６０μｍ以下、かつスキューネス（Ｓｓｋ）が０．３０以上となるように粗面化処理を行うことが好ましく、Ｓａが０．５５μｍ以下、かつＳｓｋが０．４０以上となるように粗面化処理を行うことがより好ましい。また、粗面化処理工程の後に、さらにメサ構造を形成する工程と、メサにより除去された部分を切断して個片化する工程を有してもよい。また、粗面化処理工程においては、上面電極を露出したまま行う場合以外に、エッチング液に浸漬する前に上面電極領域や粗面化を行わない部分をレジスト等でマスクする工程を含めることもできる。。こうして図７に示す半導体発光素子２００を作製することができる。
＜＜保護膜形成工程＞＞
また、図示しないが、粗面化処理工程の後、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａを含む表面上に、保護膜を設けて、半導体発光素子を得てもよい。保護膜は、プラズマＣＶＤ法及びスパッタ法などの、公知の手法を適用することが可能である。保護膜はＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＩＴＯ及びＡｌＮなどを用いることができる。保護膜は、ｎ型クラッド層３１と、空気間の屈折率差を抑制して、光取り出しを高める効果と半導体発光素子の通電寿命特性を向上させる効果を有するためであるが、本発明の粗面化処理工程を経た第２導電型クラッド層３１では、その表面の粗面化を行う領域と粗面化しない領域との境界において抉れが生じていないため、保護膜と第２導電型クラッド層３１とが接していない部分（空隙部）を生じることなく保護膜を形成することができる。なお、半導体積層体３０の側面を保護する保護膜をさらに設けてもよい。
また、図示しないが、粗面化処理工程の後、第２導電型クラッド層３１の光取り出し面３１Ａを含む表面上に、保護膜を設けて、半導体発光素子を得てもよい。保護膜は、プラズマＣＶＤ法及びスパッタ法などの、公知の手法を適用することが可能である。保護膜はＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＩＴＯ及びＡｌＮなどを用いることができる。保護膜は、ｎ型クラッド層３１と、空気間の屈折率差を抑制して、光取り出しを高める効果と半導体発光素子の通電寿命特性を向上させる効果を有するためであるが、本発明の粗面化処理工程を経た第２導電型クラッド層３１では、その表面の粗面化を行う領域と粗面化しない領域との境界において抉れが生じていないため、保護膜と第２導電型クラッド層３１とが接していない部分（空隙部）を生じることなく保護膜を形成することができる。なお、半導体積層体３０の側面を保護する保護膜をさらに設けてもよい。
本実施形態は、説明の便宜のため、成長用基板１０としてｎ型のＩｎＰ基板を用いる実施形態としたため、成長用基板１０上に形成される各層のｎ型およびｐ型については上記のとおりとしたが、各層の導電型のｎ型／ｐ型が逆転可能であるのは当然に理解される。
以上、本実施形態の説明を行ったが、実施形態はこれに限定されず、本発明の範囲内において、公知の技術を用いての種々の変形は可能である。例えば、接合法を用いない場合は、例えば成長用基板１０としてｎ型の基板を使用するときは第１導電型クラッド層をｎ型、第２導電型クラッド層をｐ型に変更し、成長用基板１０の上に半導体積層体３０として第１導電型クラッド層３７、発光層３５、第２導電型クラッド層３１をこの順に形成し、第２導電型クラッド層３１の上にコンタクト層４１を形成した後、図３のステップ４０および５０のようにコンタクト層４１の表面にオーミック金属部４３を形成した後、コンタクト層４１の一部を除去して露出している第２導電型クラッド層（図３での第１導電型クラッド層３７およびキャップ層３９）の上面を光取り出し面３１Ａとして粗面化処理工程を実施すればよく、成長用基板１０の裏面に裏面電極９１を形成すれば良い。この場合、オーミック金属部４３が上面電極の役割を担う。接合法を用いない場合は、エッチングストップ層２０は有っても無くても良い。また、図示される半導体積層体３０の側面は垂直描写されているが、メサ構造を形成する工程においてメサエッチングにより半導体積層体３０の側面に傾斜を有していて良い。以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
狙いの発光中心波長を１０００ｎｍ～１９００ｎｍとして、以下の実施例１～５及び比較例１～６に係る半導体発光素子を接合法により作製した。以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
実施例１による半導体発光素子の各構成については、支持基板に接合する前の成長用基板の上に成長された状態について表１に厚さとドーパント濃度を示す。
実施例１による半導体発光素子の各構成については、支持基板に接合する前の成長用基板の上に成長された状態について表１に厚さとドーパント濃度を示す。
図２～図４に示した接合型の半導体発光素子の製造方法のフローチャートに従って、実施例１に係る半導体発光素子を作製した。具体的には以下のとおりである。まず、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＩｎＰ基板の（１００）面上に、ｎ型ＩｎＰ初期成長層（１００ｎｍ）、ｎ型Ｉｎ０．５７Ｇａ０．４３Ａｓエッチングストップ層（２０ｎｍ）、ｎ型Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比３０％）クラッド層（厚み：４８００ｎｍ、ドーパント濃度：５．０×１０１７ａｔｏｍs／ｃｍ３）、ｉ型Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０Ａｓスペーサ層（厚み：１００ｎｍ）、発光波長１４９０ｎｍの量子井戸構造の発光層（合計１８８ｎｍ）、ｉ型ＩｎＰスペーサ層（厚み：３２０ｎｍ）、ｐ型ＩｎＰクラッド層（２４００ｎｍ、ドーパント濃度：７．０×１０１７ａｔｏｍs／ｃｍ３）、ｐ型Ｉｎ０．８Ｇａ０．２０Ａｓ０．５Ｐ０．５キャップ層（厚み：５０ｎｍ、ドーパント濃度：５．０×１０１８ａｔｏｍs／ｃｍ３）、ｐ型Ｉｎ０．５７Ｇａ０．４３Ａｓコンタクト層（厚み：１００ｎｍ、ドーパント濃度：１．５×１０１９ａｔｏｍs／ｃｍ３）を順次形成した。なお、量子井戸構造の発光層の形成にあたり、Ｉｎ０．５２６Ｇａ０．３９８Ａｌ０．０７６Ａｓ障壁層（厚み：８ｎｍ）の形成後に、Ｉｎ０．５６７Ｇａ０．３５２Ａｌ０．０８１Ａｓ井戸層（厚み：１０ｎｍ）およびＩｎ０．５２６Ｇａ０．３９８Ａｌ０．０７６Ａｓ障壁層（厚み：８ｎｍ）を交互に１０組積層した。
ｐ型Ｉｎ０．５７Ｇａ０．４３Ａｓコンタクト層上に、島状に分散したｐ型オーミック電極部（Ａｕ／ＡｕＺｎ／Ａｕ、合計厚み：５３０ｎｍ）を形成してコンタクト部とした。このパターン形成にあたっては、レジストパターンを形成し、次いでオーミック電極を蒸着し、レジストパターンのリフトオフにより形成した。この状態で光学顕微鏡を用いてウエハの半導体積層体を上面視で観察したところ、ｐ型オーミック電極部の、半導体積層体への接触面積率は０．９５％であった。オーミックコンタクトのための熱処理を３００℃で１分行った。
次に、オーミック電極部の上にレジストマスクを形成し、オーミック電極部を形成した場所以外のｐ型Ｉｎ０．５７Ｇａ０．４３Ａｓコンタクト層を、酒石酸－過酸化水素系のウェットエッチングにより除去した。レジストを除去した後、プラズマＣＶＤ法によりｐ型Ｉｎ０．８０Ｇａ０．２０Ａｓ０．５０Ｐ０．５０キャップ層上の全面にＳｉＯ２からなる誘電体層（厚み：７００ｎｍ）を形成した。そして、ｐ型オーミック電極部の上方領域に、幅１０μｍを付加した形状の窓パターンをレジストで形成し、ｐ型オーミック電極部およびその周辺の誘電体層を、ＢＨＦによるウェットエッチングにより除去し、ｐ型Ｉｎ０．８０Ｇａ０．２０Ａｓ０．５０Ｐ０．５０キャップ層を露出させた。このとき、ｐ型Ｉｎ０．８０Ｇａ０．２０Ａｓ０．５０Ｐ０．５０キャップ層上の誘電体層の高さＨ１（７００ｎｍ）は、ｐ型コンタクト層（厚み：１２０ｎｍ）とｐ型オーミック電極部（厚み：５３０ｎｍ）からなるコンタクト層の高さＨ２（６７０ｎｍ）より、３０ｎｍ高い。なお、この状態で光学顕微鏡を用いてウエハの半導体積層体を上面視で観察したところ、誘電体層（ＳｉＯ２）の接触面積率は９３％であった。
次に、金属反射層（Ｔｉ／Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕ）を、ｐ型Ｉｎ０．８０Ｇａ０．２０Ａｓ０．５０Ｐ０．５０キャップ層上及び、上記誘電体層上の全面に蒸着により形成した。金属反射層の各金属層の厚みは、順にＴｉが２ｎｍ、Ａｕが６５０ｎｍ、Ｐｔが１０ｎｍ、Ａｕが９００ｎｍである。
一方、支持基板となる導電性Ｓｉ基板（厚み：３００μｍ）上に、金属接合層（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を形成した。金属接合層の各金属層の厚みは、順にＴｉが６５０ｎｍ、Ｐｔが１０ｎｍ、Ａｕが９００ｎｍである。
これら金属反射層および金属接合層を対向配置して、３１５℃で加熱圧縮接合を行った。そして、ＩｎＰ基板を塩酸希釈液によりウェットエッチングして除去した。
次に、上面オーミック電極形成を行った。上面電極を形成する場所以外にレジストパターンを形成し、ｎ型電極（Ａｕ（厚み：１０ｎｍ）／Ｇｅ（厚み：３３ｎｍ）／Ａｕ（厚み：５７ｎｍ）／Ｎｉ（厚み：３４ｎｍ）／Ａｕ（厚み：８００ｎｍ）／Ｔｉ（厚み：１００ｎｍ）／Ａｕ（厚み：１０００ｎｍ））を蒸着し、レジストパターンのリフトオフにより、上面電極のパターンを形成した。さらに、ｎ型電極中央の円形状部上にパッド部（Ｔｉ（厚み：１５０ｎｍ）／Ｐｔ（厚み：１００ｎｍ）／Ａｕ（厚み：２５００ｎｍ））を形成し、図８に示すような上面電極のパターンとした。
エッチングストップ層は、酒石酸－過酸化水素系のエッチング液により、エッチングして除去した。
エッチングストップ層は、酒石酸－過酸化水素系のエッチング液により、エッチングして除去した。
次に、ｎ型クラッド層の光取り出し面に対して粗面化処理を行った。まず、粗面化しない領域（ｎ型クラッド層の上面の後述するメサエッチング予定位置、および、上面電極の上部および外周）に対してレジストパターンを形成した。レジストがエッチングを阻む膜である。このレジストパターンを形成しない領域が、粗面化を行う領域である。その後、８℃に冷却した半導体用の濃硝酸（６１ｗｔ％）に浸漬し５秒間静置した。直後に取り出してオーバーフローさせている純水内で揺動する流水洗浄を６０秒間行い、アンモニア水内で揺動するアルカリ洗浄を８０秒間行い、再び、オーバーフローさせている純水内で揺動する流水洗浄を６０秒間行い、ブロー乾燥させた。その後、レジストパターンを除去した。
次に、メサエッチングによりダイシングラインを形成した。ダイシングライン以外の領域に対してレジストパターンを形成し、ドライエッチングによりダイシングライン上の半導体積層体を除去した。そして、ドライエッチングにより形成された半導体積層体の傾斜した側面（メサ側面）および上記の光取り出し面を含めて覆うように、プラズマＣＶＤ法により保護膜としてＳｉＮ（厚さ１９０ｎｍ）を全面に形成した。ワイヤボンディングに必要なパッド電極表面の一部を露出させるためにパッド電極上の保護膜（ＳｉＮ）は一部除去した。発光層側をレジストを用いて保護した後、研削装置によって支持基板（Ｓｉ基板）の厚さが１５０μｍとなるまで研削を行った。そして、Ｓｉ基板の研削面である裏面側への裏面電極（Ｔｉ（厚み：１０ｎｍ）／Ｐｔ（厚み：５０ｎｍ）／Ａｕ（厚み２００ｎｍ））を形成し、ダイシングによるチップ個片化を行って、実施例１に係る半導体発光素子を作製した。なお、チップサイズは２５０μｍ×２５０μｍである。
（実施例２～実施例４、比較例１～比較例６）
また、以下の実施例及び比較例において、ＩｎＧａＡｌＡｓからなるｎ型クラッド層のＡｌ組成比を適宜４８％～０％まで変更した半導体発光素子及び、ｎ型クラッド層の組成をＩｎＰ、ＧａＡｓに変更した半導体発光素子を作成した。
また、以下の実施例及び比較例において、ＩｎＧａＡｌＡｓからなるｎ型クラッド層のＡｌ組成比を適宜４８％～０％まで変更した半導体発光素子及び、ｎ型クラッド層の組成をＩｎＰ、ＧａＡｓに変更した半導体発光素子を作成した。
（実施例２）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．２３Ａｌ０．２５Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比２５％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．２３Ａｌ０．２５Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比２５％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係る半導体発光素子を得た。
（実施例３）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．２８Ａｌ０．２０Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比２０％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．２８Ａｌ０．２０Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比２０％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係る半導体発光素子を得た。
（実施例４）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．３３Ａｌ０．１５Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比１５％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例４に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．３３Ａｌ０．１５Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比１５％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例４に係る半導体発光素子を得た。
（実施例５）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．３８Ａｌ０．１０Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比１０％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例５に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．３８Ａｌ０．１０Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比１０％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例５に係る半導体発光素子を得た。
（比較例１）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比４８％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比４８％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係る半導体発光素子を得た。
（比較例２）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．１３Ａｌ０．３５Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比３５％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例２に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．１３Ａｌ０．３５Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比３５％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例２に係る半導体発光素子を得た。
（比較例３）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．４３Ａｌ０．０５Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比５％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例３に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．４３Ａｌ０．０５Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比５％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例３に係る半導体発光素子を得た。
（比較例４）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．４３Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比０％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例４に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎ０．５２Ｇａ０．４３Ａｓ（すなわち、Ａｌ組成比０％）に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例４に係る半導体発光素子を得た。
（比較例５）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎＰに変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例５に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＩｎＰに変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例５に係る半導体発光素子を得た。
（比較例６）
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＧａＡｓに変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例６に係る半導体発光素子を得た。
ｎ型クラッド層の組成を、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．１８Ａｌ０．３０ＡｓからＧａＡｓに変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例６に係る半導体発光素子を得た。
（発光特性の評価）
実施例１～４、比較例１～６のそれぞれに係る半導体発光素子に対し、定電流電圧電源を用いて順方向電流Ｉｆ（ｍＡ）が３０ｍＡ及び３６ｍＡの電流をそれぞれ流したときの順方向電圧Ｖｆ（Ｖ）、積分球による発光出力Ｐｏ（ｍＷ）を測定した。また、スペクトルアナライザ（横河計測株式会社製AQ6374）による発光中心波長λｐ（ｎｍ）及び半値幅(FWHM、単位ｎｍ）もそれぞれ測定した。なお、測定の際にはそれぞれ３個の試料の測定結果の平均値を求めた。次いで、発光出力をその時の注入電力で除することにより、Ｐｏ／（Ｖｆ・Ｉｆ）を算出し、この値を注入電力あたりの発光出力の指標とした。そして、それぞれの実施例、比較例において、第２導電型クラッド層の粗面化を実施しなかった以外は、全て同じプロセスで作製した比較品に対し、発光出力の上昇率を評価した。それぞれの測定結果及び算出結果を表２に示す。ここでＰｏ上昇率が１２０％以上であったものをＡ、１１０％以上であったものをＢ、１１０％未満であったものをＣと評価した。なお、表２には記載しないが、それぞれの発光中心波長は１４９０ｎｍ±１０ｎｍの範囲内であった。
実施例１～４、比較例１～６のそれぞれに係る半導体発光素子に対し、定電流電圧電源を用いて順方向電流Ｉｆ（ｍＡ）が３０ｍＡ及び３６ｍＡの電流をそれぞれ流したときの順方向電圧Ｖｆ（Ｖ）、積分球による発光出力Ｐｏ（ｍＷ）を測定した。また、スペクトルアナライザ（横河計測株式会社製AQ6374）による発光中心波長λｐ（ｎｍ）及び半値幅(FWHM、単位ｎｍ）もそれぞれ測定した。なお、測定の際にはそれぞれ３個の試料の測定結果の平均値を求めた。次いで、発光出力をその時の注入電力で除することにより、Ｐｏ／（Ｖｆ・Ｉｆ）を算出し、この値を注入電力あたりの発光出力の指標とした。そして、それぞれの実施例、比較例において、第２導電型クラッド層の粗面化を実施しなかった以外は、全て同じプロセスで作製した比較品に対し、発光出力の上昇率を評価した。それぞれの測定結果及び算出結果を表２に示す。ここでＰｏ上昇率が１２０％以上であったものをＡ、１１０％以上であったものをＢ、１１０％未満であったものをＣと評価した。なお、表２には記載しないが、それぞれの発光中心波長は１４９０ｎｍ±１０ｎｍの範囲内であった。
（光取り出し面の粗さ測定）
上述のとおり、形状解析レーザ顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製 ＶＫ－Ｘ１０００／１１００）を用いて、粗面化処理後のチップ（ダイシング後）におけるｎ型クラッド層（第２導電型クラッド層）表面の粗面形状の測定を行った。レンズ倍率は５０倍とし、画素数は２０４８×１５３６とした。
上述のとおり、形状解析レーザ顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製 ＶＫ－Ｘ１０００／１１００）を用いて、粗面化処理後のチップ（ダイシング後）におけるｎ型クラッド層（第２導電型クラッド層）表面の粗面形状の測定を行った。レンズ倍率は５０倍とし、画素数は２０４８×１５３６とした。
データ測定時において、ＩＳＯ ２５１７８に基づく面粗さのパラメータ（Ｓａ、Ｓｚ、Ｓｐｃ、Ｓｄｒ、Ｓｓｋなど）が自動的に算出される。それらの値のうちＳａ、Ｓｄｒ、Ｓｓｋを上記表２に示し、そのＡｌ組成比との関係について図９～１１にグラフで示す。グラフからも分かるとおり、Ａｌ組成比が大きくなるほど、エッチングによる粗面化の影響は大きくなり、特にＳｄｒとの関係においては顕著な一次相関を示す。なお、ＩｎＰはエッチングされないため、表２では比較例５の面粗さパラメータを「―」表記とした。
また、代表例として、比較例１、実施例１及び比較例４の発光素子のｎ側電極形成領域を横断するように劈開した断面における粗面化処理後のｎ型クラッド層表面付近の電子顕微鏡観察像を図１２～１４にそれぞれ示す。本発明範囲を満たす実施例１の第２導電型クラッド層の表面には、図１３に示すように十分に粗い粗面が形成されていることが観察される。一方で、Ａｌ組成比が本発明範囲を超えて高い比較例１においては、図１２に示すように、レジストパターンを用いて粗面化しない領域と粗面化を行う領域との境界において、抉れ（枠線及び点線は出願人が付した）が生じており、実施例１及び比較例４においては、図１２に示すような抉れが観察されていないことが確認された。
本発明によれば、従来の発光素子に比べて注入電力あたりの発光出力が良好であり、かつ空隙部を生じることなく保護膜を形成することができる半導体発光素子及びその製造方法を提供することができる。
１０ 成長用基板
２０ エッチングストップ層
３０ 半導体積層体
３１ 第２導電型クラッド層
３１Ａ 光取り出し面
３５ 発光層
３５Ｗ 井戸層
３５Ｂ 障壁層
３７ 第１導電型クラッド層
３９ キャップ層
４０ コンタクト部
４１ コンタクト層
４１Ａ コンタクト領域
４３ オーミック金属部
５０ 誘電体層
６０ 金属反射層
７０ 金属接合層
８０ 支持基板
１００ 半導体発光素子
９１ 裏面電極
９３ 上面電極
２０ エッチングストップ層
３０ 半導体積層体
３１ 第２導電型クラッド層
３１Ａ 光取り出し面
３５ 発光層
３５Ｗ 井戸層
３５Ｂ 障壁層
３７ 第１導電型クラッド層
３９ キャップ層
４０ コンタクト部
４１ コンタクト層
４１Ａ コンタクト領域
４３ オーミック金属部
５０ 誘電体層
６０ 金属反射層
７０ 金属接合層
８０ 支持基板
１００ 半導体発光素子
９１ 裏面電極
９３ 上面電極
Claims (15)
- 第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層をこの順に有し、第２導電型ク ラッド層を光取り出し側とする半導体発光素子であって、
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であり、
前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）が４．０以上であり、スキューネス（Ｓｓｋ）が０．３０以上である、半導体発光素子。 - 前記第２導電型クラッド層のＡｌ組成比ｚが０．１５≦ｚ≦０．３０である、請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記第２導電型クラッド層の光取り出し面における算術平均高さ（Ｓａ）が０．６０μｍ以下である請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記第２導電型クラッド層のバンドギャップが前記発光層のバンドギャップよりも大きい、請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記第２導電型クラッド層の厚さが２μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記発光層が、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の井戸層と、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の障壁層とを交互に積層してなる量子井戸型構造を有する、請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記第１導電型クラッド層及び前記発光層の間と前記発光層及び前記第２導電型クラッド層の間とのそれぞれにおいてアンドープのスペーサ層を有する、請求項１に記載の半導体発光素子。
- 支持基板、第１導電型クラッド層、発光層、第２導電型クラッド層をこの順に有し、前記支持基板と前記第１導電型クラッド層との間に金属反射層を有し、
前記金属反射層と前記第１導電型クラッド層との間に並列して設けられた誘電体層及びコンタクト部とをさらに備える、請求項１に記載の半導体発光素子。 - 第２導電型クラッド層を光取り出し側とする半導体発光素子の製造方法であって、
第１導電型クラッド層、発光層、前記第２導電型クラッド層を順次形成する半導体積層体形成工程と、
前記第２導電型クラッド層を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上、スキューネス（Ｓｓｋ）を０．３０以上とする粗面化処理工程と、を含み、
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である、半導体発光素子の製造方法。 - 前記粗面化処理工程において、前記濃硝酸の温度が１０℃未満である、請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記粗面化処理工程において、前記濃硝酸の濃度が６０wt％以上である、請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記第２導電型クラッド層のＡｌ組成比ｚを０．１５≦ｚ≦０．３０とする、請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記粗面化処理工程において、前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の算術平均高さ（Ｓａ）が０．６μｍ以下となり、かつスキューネス（Ｓｓｋ）が０．３以上となるように粗面化処理を行う、請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記粗面化処理工程の後に、さらにメサ構造を形成する工程と、メサにより除去された部分を切断して個片化する工程を有する、請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 成長用基板上に、エッチングストップ層、第２導電型クラッド層、発光層、第１導電型クラッド層を順次形成する半導体積層体形成工程と、
前記第１導電型クラッド層の上に並列して誘電体層及びコンタクト部を形成する工程と、
前記誘電体層及び前記コンタクト部の上に金属反射層を形成する金属反射層形成工程と、
前記成長用基板と異なる支持基板を前記金属反射層を介して接合する接合工程と、
前記成長用基板を除去して前記エッチングストップ層を露出する成長用基板除去工程と、
エッチングストップ層を除去して光取り出し側とする第２導電型クラッド層の上面を露出させる第２導電型クラッド層露出工程と、
前記第２導電型クラッド層露出工程の後、前記第２導電型クラッド層を濃硝酸に浸漬させて粗面化することで、前記第２導電型クラッド層の光取り出し面の展開面積比（Ｓｄｒ）を４.０以上、スキューネス（Ｓｓｋ）を０．３０以上とする粗面化処理工程と、を含み、
前記発光層はIII族としてＡｌ、Ｇａ、Ｉｎを１種または２種以上含み、Ｖ族としてＡｓ、Ｓｂ、Ｐを１種または２種以上含み、発光中心波長が１０００～１９００ｎｍとなるIII-V族化合物半導体であり、
前記第２導電型クラッド層の組成は、ＩｎｘＧａｙＡｌｚＡｓ（０．４９≦ｘ≦０．５５、０．１０≦ｚ＜０．３５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である、半導体発光素子の製造方法。
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