JP2004088083A - 半導体発光素子、その製造方法及びその実装方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】化合物半導体、特にＧａＮ系半導体からなる半導体発光素子に対して、その放熱性を良好とすると共に静電耐圧を増大し、さらに発光効率の向上と直列抵抗の低減とを図る。
【解決手段】発光ダイオード素子１０は、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２層の半導体層を含む素子構造体１１を有し、該素子構造体１１の上にはＩＴＯからなる透光性を有するｐ側電極１５が形成され、該ｐ側電極１５の上の一部の領域にはボンディングパッド１６が形成されている。素子構造体１１におけるｐ側電極１５の反対側の面上にはＴｉ／Ａｕからなるｎ側電極１７が形成され、一方、ｎ側電極１７のＡｕ層を下地層として、厚さが約５０μｍの金めっきによる金属膜１８が形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】発光ダイオード素子１０は、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２層の半導体層を含む素子構造体１１を有し、該素子構造体１１の上にはＩＴＯからなる透光性を有するｐ側電極１５が形成され、該ｐ側電極１５の上の一部の領域にはボンディングパッド１６が形成されている。素子構造体１１におけるｐ側電極１５の反対側の面上にはＴｉ／Ａｕからなるｎ側電極１７が形成され、一方、ｎ側電極１７のＡｕ層を下地層として、厚さが約５０μｍの金めっきによる金属膜１８が形成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短波長発光ダイオード素子等の半導体発光素子、その製造方法及びその実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般式がＢｚＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＩｎｙＮ１−ｖ−ｗＡｓｖＰｗ（但し、ｘ，ｙ，ｚ，ｖ，ｗは、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１，０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１，０≦ｖ＋ｗ≦１である。）で表わされるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体（一般にＢＡｌＧａＩｎＮＡｓＰで表記され、以下、ＧａＮ系半導体と呼ぶ。）は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）の場合には、室温における禁制帯幅が３．４ｅＶと比較的に広い禁制帯幅を有しているため、青色光若しくは緑色光を出力する可視域発光ダイオード素子又は短波長半導体レーザ素子等の発光デバイスや、高温下での動作が可能なトランジスタ又は高速動作が可能な大電力トランジスタ等の幅広い応用が期待されている。発光デバイスは、発光ダイオード素子及び半導体レーザ素子が商品化されている。なかでも、発光ダイオード素子は、青色光又は緑色光を出力する各種表示装置、大型ディスプレイ装置及び交通信号機で実用化されている。また、蛍光材料が励起されて発光する白色発光ダイオード素子は、現行の蛍光灯や白熱灯を置き換える、いわゆる半導体照明の実現に向け、その高輝度化及び発光効率の改善を図って研究開発が活発に進められている。
【０００３】
これまで、ＧａＮ系半導体は他のワイドギャップ半導体と同様に、結晶成長法による成長が困難であったが、最近になって有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法を中心とする結晶成長技術が大きく進展したため、前述の発光ダイオード素子が実用化されるに至っている。
【０００４】
ところで、結晶成長層（エピタキシャル層）の成長用基板として、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板を作製することは容易ではなく、従って、シリコン（Ｓｉ）又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）のように、基板自体への製造プロセスを行なえず、また基板上のエピタキシャル層も同一材料からなる基板上への成長を行なえないため、一般にはエピタキシャル層と異なる材料を基板に用いたヘテロエピタキシャル成長を行なっている。
【０００５】
これまでに最も広く用いられ、最も優れたデバイス特性を示しているのがサファイアを基板として成長したＧａＮ系半導体である。サファイアの結晶構造はＧａＮ系半導体と同一の六方晶系であり、しかも熱的に極めて安定であるため、１０００℃以上という高温を必要とされるＧａＮ系半導体の結晶成長に適している。従って、従来は、主にサファイアからなる基板上に成長したＧａＮ系半導体層に対して発光ダイオード素子の高輝度化及び発光効率の改善が図られてきた。例えば、高輝度化を図るには、ＧａＮ系半導体における結晶性を良好とし非発光再結合を抑制することにより内部量子効率を向上させることと、光の取り出し効率を改善することとの２点が重要である。
【０００６】
前述したように、近年結晶成長技術が大いに進展した結果、内部量子効率の向上は限界に近づきつつあるため、最近では光の取り出し効率の向上が重要な課題となってきている。
【０００７】
以下、従来の光の取り出し効率の改善を図る２つの手法について図面を参照しながら説明する。
【０００８】
（第１の従来例）
図１８に示すように、第１の従来例に係る発光ダイオード素子は、例えばＭＯＣＶＤ法により、サファイアからなる基板１０１の上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１０２と、ＩｎＧａＮからなる活性層１０３と、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１０４とを順次成長する。続いて、ドライエッチングによりｎ型半導体層１０２の一部を選択的に露出し、露出したｎ型半導体層１０２の上に、Ｔｉ／Ａｌからなるｎ側電極１０６を形成する。また、ｐ型半導体層１０４の上には、厚さが１０ｎｍ程度かそれ以下のＮｉ／Ａｕからなる透明ｐ側電極１０７を形成し、透明ｐ側電極１０７上の一部の領域にＡｌからなるボンディングパッド１０８を形成する（特許文献１参照）。
【０００９】
このように、第１の従来例に係る発光ダイオード素子は、透明ｐ側電極１０７を用いることにより、活性層１０３から出射される例えば波長が４７０ｎｍの青色の発光光はその大部分が透明ｐ側電極１０７を透過して外部へ取り出されるため、高輝度発光が可能である。それでも、基板１０１側への発光光は十分には取り出されないため、発光効率の改善には限界がある。
【００１０】
（第２の従来例）
図１９に示すように、第２の従来例に係る発光ダイオード素子は、保護ダイオード付きサブマウント１１３の上面に、ｐ型半導体層１０４を対向させて実装する、いわゆるフリップチップ実装されてなり、サファイアからなる基板１０１を通して発光光を取り出している（特許文献２参照）。ここで、ｐ型半導体層１０４のサブマウント１１３との対向面には、Ｎｉからなるｐ側電極１１０が形成されており、該ｐ側電極１１０とサブマウント１１３との間、及びｎ側電極１０６とサブマウント１１３との間には、それぞれＡｇからなるバンプ１１１が形成されている。ここでは、サファイアからなる基板１０１が絶縁性材料であるため、静電耐圧が小さい。従って、サージ電圧が印加された場合に、サージ電流がチップを流れないように保護ダイオード付きのサブマウント１１３を用いている。
【００１１】
また、バンプ１１１を構成するＡｇは青色光に対して高反射率を有するため、この高反射率を有する電極構造とフリップチップ実装とによって、活性層１０３からの例えば波長が４７０ｎｍの青色の発光光はその大部分がバンプ１１１で反射された後に、基板１０１を透過して外部に取り出される。従って、高輝度発光が可能である。また、保護ダイオード付きサブマウント１１３を用いていることから、静電耐圧が大きくなっている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平０７−９４７８２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１９１６４１号公報
【特許文献３】
特開２００１−２７４５０７号公報
【特許文献４】
特開２００１−３１３４２２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第１の従来例及び第２の従来例に係る発光ダイオード素子は、そのいずれもがサファイアからなる基板１０１上に形成されており、サファイアは熱伝導性が比較的に低く放熱性が劣るため、高出力動作の限界点が低いという問題がある。
【００１４】
また、サファイアは絶縁性であり静電耐圧が低いため、第２の従来例のようにサージ対策用の保護ダイオード素子を設ける必要がある等、実装コストが大きくなるという問題もある。
【００１５】
さらに、基板１０１が導電性を持たないことから、ｎ側電極とｐ側電極とを基板１０１に対して同一面（上面）側に形成する構成しか採り得ず、両電極を基板１０１を挟んで互いに対向するように設けることができない。その結果、ダイオード素子として直列抵抗が大きくなってしまい、動作電圧が大きくなるという問題がある。
【００１６】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、化合物半導体、特にＧａＮ系半導体からなる半導体発光素子に対して、その放熱性を良好とすると共に静電耐圧を増大し、さらに発光効率の向上と直列抵抗の低減とを図ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体発光素子を、活性層を含む化合物半導体からなる半導体積層膜の表面及び裏面に互いに対向する対向電極を形成し、対向電極の一方に比較的に厚膜の金属膜を設ける構成とする。さらに、対向電極のうち金属膜と接する一方の電極材料には活性層からの発光光に対する反射率が高い材料を選択し、且つ他方の電極材料には透光性材料を選択するか又はその平面寸法を可能な限り小さくする。
【００１８】
具体的には、本発明に係る半導体発光素子は、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜と、半導体積層膜の一方の面上に形成された第１の電極と、半導体積層膜の一方の面と対向する対向面上に形成された第２の電極と、第１の電極又は第２の電極と接するように形成され、半導体積層膜の膜厚よりも大きいか等しい膜厚を有する金属膜とを備えている。
【００１９】
本発明の半導体発光素子によると、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜が成長した基板を除去し、代わりに、半導体積層膜の膜厚よりも大きいか等しい膜厚を有する金属膜を設けることにより、基板を残した場合における該基板による発光光の吸収を抑制できる。その結果、半導体積層膜における金属膜の反対側の面からより多くの発光光を取り出すことが可能となる。また、基板を除去して比較的厚膜の金属膜を設けるため、直列抵抗を低減できる上に、放熱性が大幅に改善され且つ静電耐圧が大きくなる。その上、金属膜と接する電極に高反射材料を用いた場合には発光効率を増大することが可能となる。
【００２０】
本発明の半導体発光素子において、半導体積層膜はＶ族元素に窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることが好ましい。このようにすると、Ｖ族元素に窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、すなわちＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体は、サファイア等の異種基板を用いる場合が多いため、該異種基板を除去する効果は極めて大きい。
【００２１】
本発明の半導体発光素子において、金属膜の膜厚は１０μｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
本発明の半導体発光素子において、金属膜は金、銅又は銀からなることが好ましい。このようにすると、金、銅及び銀はいずれも熱伝導率が大きいため、放熱性がより向上するので、さらなる大出力動作を確実に行なえるようになる。
【００２３】
本発明の半導体発光素子において、金属膜はめっきにより形成されていることが好ましい。このようにすると、金属膜を短時間で且つ再現性良く形成できるため、高出力動作が可能な半導体発光素子を低コストで実現できる。
【００２４】
本発明の半導体発光素子において、金属膜は、半導体積層膜の反対側部分に融点が３００℃以下である金属層を含むことが好ましい。このようにすると、半導体発光素子をパッケージ又はリードフレームにダイスボンディングする場合に、融点が３００℃以下の金属層は半田材として機能するため、わざわざ半田材を用いる必要がなくなるので、再現性良く且つ低コストで発光素子のダイスボンディングを行なうことができる。
【００２５】
この場合に、金属層は錫を含むことが好ましい。
【００２６】
本発明の半導体発光素子において、第１の電極及び第２の電極のうち金属膜と接するように形成された電極は、半導体積層膜から発光される光に対して９０％以上の反射率を有していることが好ましい。このようにすると、光の取り出し効率が向上するため、発光素子の高輝度化を実現できる。
【００２７】
本発明の半導体発光素子において、第１の電極及び第２の電極のうち金属膜と接するように形成された電極は、金、白金、銅、銀及びロジウムのうちの少なくとも１つからなる単層膜、又はこれらのうちの２つ以上を含む積層膜からなることが好ましい。このようにすると、半導体積層膜から発光される光に対して９０％以上の反射率を有する電極を確実に形成することができる。
【００２８】
本発明の半導体発光素子は、半導体積層膜と金属膜との間に形成され、誘電体又は半導体からなるミラー構造体をさらに備え、ミラー構造体は、半導体積層膜から発光される光に対して９０％以上の反射率を有していることが好ましい。このようにすると、ミラー構造体は、反射率が大きい単体の材料からなる電極と比べて光の取り出し効率が高いため、発光素子の高輝度化を実現できる。
【００２９】
この場合に、ミラー構造体は、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化ハフニウムのうちのいずれか、又は窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙ Ｎ）（但し、０≦ｘ、ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）を含み、半導体積層膜からの発光波長に対する屈折率が周期的に変化するように形成されていることが好ましい。このようにすると、ミラー構造体を構成する各層ごとの屈折率差が大きくなるため、層数を減らしても反射率が大きいミラー構造体を得ることができる。
【００３０】
本発明の半導体発光素子において、第１の電極及び第２の電極のうち半導体積層膜に対して金属膜の反対側に設けられた電極は、透光性を有していることが好ましい。このようにすると、半導体積層膜から発光される発光光が透光性を有する電極を通して取り出されるので、光の取り出し効率が改善される。
【００３１】
また、本発明の半導体発光素子において、第１の電極及び第２の電極のうち半導体積層膜に対して金属膜の反対側に設けられた電極は、インジウム錫酸化物からなるか、又は膜厚が２０ｎｍ以下のニッケルを含む金属からなることが好ましい。このようにすると、透光性を有する電極を確実に形成することができる。
【００３２】
本発明の半導体発光素子は、半導体積層膜と金属膜との間で且つその側部に形成され、誘電体からなる電流狭窄膜をさらに備えていることが好ましい。
【００３３】
本発明に係る半導体発光素子の製造方法は、単結晶からなる基板上に、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜を形成する工程（ａ）と、基板を半導体積層膜から分離する工程（ｂ）と、半導体積層膜の一方の面上に第１の電極を形成し、半導体積層膜の一方の面と対向する対向面上に第２の電極を形成する工程（ｃ）と、第１の電極及び第２の電極のうちの一方の上に金属膜を形成する工程（ｄ）とを備えている。
【００３４】
本発明の半導体発光素子の製造方法によると、基板上に互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜を形成し、続いて基板を半導体積層膜から分離した後、半導体積層膜の一方の面上に第１の電極を形成し、半導体積層膜の一方の面と対向する対向面上に第２の電極を形成し、さらに第１の電極及び第２の電極のうちの一方の上に金属膜を形成する。このように、半導体積層膜を形成した基板を半導体積層膜から分離するため、基板による発光光の吸収を抑制できるので、半導体積層膜における金属膜と反対側の面側からより多くの発光光を取り出すことができるようになる。また、基板に代えて半導体積積層膜の上に電極を介在させて金属膜を設けるため、半導体積層膜における直列抵抗を低減できる上に、放熱性を大幅に改善でき且つ静電耐圧が大きくなる。
【００３５】
本発明の半導体発光素子の製造方法において、半導体積層膜はＶ族元素に窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることが好ましい。
【００３６】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ｂ）において、基板における半導体積層膜の反対側の面から、基板を透過し且つ半導体積層膜の一部に吸収される波長を有する照射光を照射して、半導体積層膜の内部に半導体積層膜の一部が分解してなる分解層を形成することにより、基板を半導体積層膜から分離することが好ましい。このようにすると、基板の面積が比較的に大きい場合であっても、基板と半導体積層膜とを再現性良く分離することができる。
【００３７】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ｂ）において基板を研磨により除去することにより、基板を半導体積層膜から分離することが好ましい。このようにすると、基板の面積が比較的に大きい場合であっても、低コストで半導体積層膜を分離することができる。
【００３８】
本発明の半導体発光素子の製造方法において、工程（ａ）は、半導体積層膜の一部を形成した後、基板における半導体積層膜の反対側の面から、基板を透過し且つ半導体積層膜に吸収される波長を有する照射光を照射することにより、半導体積層膜の一部の内部に半導体積層膜が分解してなる分解層を形成する工程と、分解層を形成した後、半導体積層膜の一部の上に半導体積層膜の残部を形成する工程とを含むことが好ましい。このようにすると、半導体積層膜と基板とは、該半導体積層膜の一部が分解してなる分解層を介在させて緩やかに結合されるようになる。このため、分解層を形成した後に、半導体積層膜の一部の上に半導体積層膜の残部を形成すると、半導体積層膜の残部に例えばデバイス構造（活性層）を含む場合には、基板と半導体積層膜との間の熱膨張係数の差や格子不整合の影響を受け難くなるので、デバイス構造の結晶性が良好となり、高輝度の半導体発光素子を得ることが可能となる。
【００３９】
基板に照射する照射光はパルス状に発振するレーザ光であることが好ましい。また、照射光は水銀ランプの輝線であることが好ましい。このようにすると、光源にパルス状に発振するレーザ光を用いた場合には、光の出力パワーを著しく増大させることができるため、半導体積層膜の分離が容易となる。また、光源に水銀ランプの輝線を用いた場合には、光の出力パワーではレーザ光に劣るものの、スポットサイズをレーザ光の場合よりも大きくできるため、照射工程におけるスループットが向上する。
【００４０】
また、照射光は基板の面内をスキャンするように照射することが好ましい。このようにすると、比較的に面積が大きい基板であっても、光源のビームサイズに影響されることなく半導体積層膜から基板を分離することができる。
【００４１】
また、照射光は基板を加熱しながら照射することが好ましい。このようにすると、結晶成長後の冷却時に生じる半導体積層膜と基板との熱膨張係数の差、及び両者の格子不整合による半導体積層膜中に生じるストレスが緩和されるため、基板を分離する際に半導体積層膜に生じるクラックを防止することができる。
【００４２】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ａ）と工程（ｂ）との間に、半導体積層膜の上に誘電体又は半導体からなる積層膜を形成した後、形成した積層膜をパターニングする工程（ｅ）をさらに備え、工程（ｃ）において、第１の電極及び第２の電極のうちのいずれか一方を、パターニングされた積層膜の上に形成し、工程（ｄ）において、金属膜はパターニングされた積層膜の上に形成した電極の上に形成することが好ましい。このようにすると、半導体積層膜から発光される発光光を高効率で反射するミラー構造体を形成することができる。その上、一般に低抵抗化が困難である誘電体又は半導体からなる積層膜により構成されるミラー構造体をパターニングするため、パターニングされたミラー構造体同士の隙間に電極及び金属膜が形成されるので、その隙間から十分な動作電流を確実に注入することができる。
【００４３】
この場合に、工程（ｃ）において、基板を半導体積層膜から分離した後に、第１の電極及び第２の電極のうちの他方を、半導体積層膜における積層膜の反対側の面上に形成することが好ましい。
【００４４】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ａ）と工程（ｂ）との間に、半導体積層膜を構成する材料と異なる材料からなり、半導体積層膜を保持する膜状の第１の保持部材を半導体積層膜に貼り合わせる工程（ｆ）と、工程（ｂ）よりも後に、第１の保持部材を半導体積層膜から剥離する工程（ｇ）とをさらに備えていることが好ましい。このようにすると、半導体積層膜の一部に分解層を形成する際における膜中のストレスの緩和過程で、半導体積層膜に発生するクラックを抑制することができる。その結果、基板の面積が比較的に大きい場合であっても、半導体積層膜にクラックを発生させることなく基板を分離することができる。
【００４５】
この場合に、本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ｇ）の前に、第１の保持部材とは特性が異なる膜状の第２の保持部材を、半導体積層膜における第１の保持部材の反対側の面上に貼り合わせる工程（ｈ）と、工程（ｇ）よりも後に、第２の保持部材を半導体積層膜から剥離する工程（ｉ）とをさらに備えていることが好ましい。このようにすると、半導体積層膜から基板を分離した後でも、半導体積層膜の任意の面上への電極形成や金属膜に対するパターニングが可能となる。
【００４６】
また、この場合に、第１の保持部材又は第２の保持部材は、高分子材料フィルム、半導体からなる単結晶基板又は金属板であることが好ましい。このようにすると、高分子材料フィルム又は金属板の場合には可塑性に優れ、半導体からなる単結晶基板の場合には劈開性に優れるため、基板の分離をより容易に行なえる。
【００４７】
この場合の高分子材料フィルムは、その貼り合わせ面に加熱により剥離可能な接着材層が設けられていることが好ましい。このようにすると、高分子材料フィルムを剥離する際に、半導体積層膜上に接着材層が残留するという不具合がなくなるため、半導体積層膜からの高分子材料フィルムの剥離を容易に且つ確実に行なえるようになる。
【００４８】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ｃ）よりも前に、半導体積層膜の上に誘電体からなる電流狭窄膜を選択的に形成する工程（ｊ）をさらに備えていることが好ましい。
【００４９】
本発明に係る半導体発光素子の実装方法は、単結晶からなる基板上に、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜を形成する工程（ａ）と、半導体積層膜を構成する材料と異なる材料からなり、半導体積層膜を保持する膜状の保持部材を半導体積層膜に貼り合わせる工程（ｂ）と、半導体積層膜を保持部材と共にダイシングを行なって、それぞれ個辺化された保持部材に保持された状態の複数のチップを作製する工程（ｃ）と、保持部材に保持された各チップに対してダイスボンディングを行なった後、保持部材を各チップから剥離する工程（ｄ）とを備えている。
【００５０】
本発明の半導体発光素子の実装方法によると、半導体積層膜の膜厚が例えば数μｍ以下と極めて小さい場合でも、膜状の保持部材を半導体積層膜に貼った状態でダイスボンディングを行なえるため、極めて薄い半導体発光素子を実装することが可能となる。
【００５１】
本発明の半導体発光素子の実装方法において、保持部材は、高分子材料フィルムであることが好ましい。
【００５２】
本発明の半導体発光素子の実装方法において、高分子材料フィルムは、その貼り合わせ面に加熱により剥離可能な接着材層が設けられていることが好ましい。
【００５３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子であって、青色又は緑色等の短波長発光が可能な発光ダイオード素子の断面構成を示している。
【００５５】
図１に示すように、第１の実施形態に係る発光ダイオード素子１０は、複数の半導体層を含む素子構造体１１を有している。
【００５６】
素子構造体１１の上にはインジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）とを含む酸化物（ＩＴＯ）からなる透光性を有するｐ側電極１５が形成され、該ｐ側電極１５の上の一部の領域には金（Ａｕ）からなるボンディングパッド１６が形成され、また、素子構造体１１におけるｐ側電極１５の反対側の面上にはチタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）との積層体からなるｎ側電極１７が形成されている。
【００５７】
素子構造体１１は、ｎ型の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるｎ型半導体層１２と、該ｎ型半導体層１２の上に形成された窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）からなる活性層１３と、該活性層１３の上に形成されたｐ型の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるｐ型半導体層１４とから構成されている。ここで、活性層１３は例えば量子井戸構造を有していても良い。活性層１３において生成された例えば波長が４７０ｎｍの青色発光光は、Ｔｉ／Ａｕからなるｎ側電極１７により反射され、ＩＴＯからなるｐ側電極１５を透過して外部に取り出される。
【００５８】
第１の実施形態の特徴として、ｎ側電極１７におけるｎ型半導体層１２の反対側（下側）のＡｕ層を下地層として、厚さが約５０μｍの金めっきによる金属膜１８が形成されている。
【００５９】
このように、第１の実施形態によると、発光ダイオード素子１０を構成する素子構造体１１のｎ型半導体層１２に、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられた金属からなるｎ側電極１７が形成されている。これにより、活性層１３から出射される発光光はｎ側電極１７により反射され、透光性を有するｐ側電極１５を通して取り出されるため、光の取り出し効率を大幅に向上することができる。
【００６０】
その上、ｎ側電極１７における素子構造体１１の反対側の面上には、単結晶からなる基板に代えてＡｕからなる金属膜１８を設けているため、活性層１３で生じた熱は金属膜１８を介して外部に放熱される。このように、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１を成長させる単結晶基板に代えて金属膜１８を設けていることにより、素子構造体１１の放熱性が格段に向上するため、本実施形態に係る発光ダイオード素子１０は高出力動作を確実に行なえるようになる。また、サファイアのような絶縁性基板を有さないため、静電耐圧性も向上する。
【００６１】
なお、金属膜１８の厚さは１０μｍ以上であれば良く、またその材料も金（Ａｕ）に限られない。例えば、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）のような熱伝導率が高い材料であれば良く、またこれらの合金でもよい。
【００６２】
また、金属膜１８と接するｎ側電極１７は、チタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）との積層構造に限られず、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）及びロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つからなる単層膜、又はこれらのうちの２つ以上を含む積層構造としても良い。
【００６３】
また、透光性を有するｐ側電極１５はＩＴＯに限られず、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）とからなり、併せた厚さが２０ｎｍ以下の積層体を用いてもよい。
【００６４】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）及び図３（ａ）〜図３（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００６６】
まず、図２（ａ）に示すように、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ウエハ状のサファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）からなる基板２０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１２、ＩｎＧａＮからなる活性層１３及びｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１４を順次成長することにより、ｎ型半導体層１２、活性層１３及びｐ型半導体層１４を含む素子構造体１１を形成する。
【００６７】
ここで、［表１］に示すように、素子構造体１１は、基板２０とｎ型半導体層（ｎ型クラッド層）１２との間にバッファ層及びｎ型コンタクト層を設け、活性層１３を量子井戸構造とし、ｐ型半導体層（ｐ型クラッド層）１４の上にｐ型コンタクト層を設ける構成が好ましい。
【００６８】
【表１】
【００６９】
［表１］において、公知のように、基板２０上に形成するＧａＮからなるバッファ層は、基板温度を比較的に低温の例えば５５０℃として、基板２０とバッファ層の上に成長するｎ型コンタクト層等のエピタキシャル層との格子不整合を緩和する。なお、ｎ型半導体層１２等のエピタキシャル層の成長時には、基板温度を１０２０℃程度に設定する。また、ｎ型ドーパントには、例えばシラン（ＳｉＨ４ ）を原料とするシリコン（Ｓｉ）を用い、ｐ型ドーパントには、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２ Ｍｇ）を原料とするマグネシウム（Ｍｇ）を用いる。
【００７０】
続いて、素子構造体１１の上に、例えばＲＦスパッタ法によりＩＴＯ膜を堆積し、堆積したＩＴＯ膜をパターニングしてｐ側電極１５を形成する。さらに、形成したｐ側電極１５の上に、例えば電子ビーム蒸着法により、Ａｕからなる電極形成膜を蒸着し、蒸着した電極形成膜に対してｐ側電極１５の一部分を覆うようにパターニングを行なって電極形成膜からボンディングパッド１６を形成する。なお、ここでは、電極形成膜の膜厚は５００ｎｍ以上とすることが好ましい。また、ＩＴＯ膜と電極形成膜とのパターニングは同時に行なってもよい。
【００７１】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ側電極１５及びボンディングパッド１６を含む素子構造体１１の上に、可塑性に優れる膜状の保持部材、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる保持膜４１を接着する。ここで、保持膜４１には、その保持面に加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。このような保持膜４１を用いることにより、後工程において、保持膜４１を剥離する際に、素子構造体１１上に接着剤層が残ってしまい、電気的な接触不良等が発生するという不具合を防止することができる。続いて、基板２０に対して素子構造体１１の反対側の面から、パルス状に発振する波長が３５５ｎｍであるＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザの第３高調波光を基板２０をスキャンするように照射する。照射されたレーザ光は、基板２０では吸収されず、素子構造体１１、すなわちｎ型半導体層１２で吸収される。このレーザ光の吸収により、ｎ型半導体層１２は局所的に発熱し、該ｎ型半導体層１２はその基板２０との界面において原子同士の結合が切断されて、基板２０とｎ型半導体層１２との間に金属ガリウム（Ｇａ）を含む熱分解層（図示せず）が形成される。すなわち、レーザ光をｎ型半導体層１２に照射することにより、基板２０の上に成長したｎ型半導体層１２は、基板２０との間で原子間の結合が切断されながらも、熱分解層により基板２０と接着された状態となる。なお、照射するレーザ光の光源は、ＹＡＧレーザの第３高調波光に限られず、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザ光を用いてもよい。ここで、ＫｒＦは、エキシマレーザ装置に含まれるクリプトンとフッ素との混合ガスである。さらに、レーザ光源に代えて、波長が３６５ｎｍである水銀ランプの輝線を用いてもよい。水銀ランプの輝線を用いた場合には、光の出力パワーではレーザ光に劣るものの、スポットサイズをレーザ光よりも大きくできるため、基板２０の分離工程における照射時間を短縮することができる。
【００７２】
次に、図２（ｃ）に示すように、塩酸（ＨＣｌ）等を用いたウエットエッチングによって熱分解層を溶融することにより、素子構造体１１から基板２０を分離して除去する。基板２０の分離方法には、光照射による熱分解層を形成しその熱分解層を溶融して行なう方法以外にも、基板２０を化学的機械研磨法により基板を除去する方法がある。
【００７３】
続いて、基板２０を除去された素子構造体１１におけるｎ型半導体層１２の活性層１３の反対側の面上に、例えば電子ビーム蒸着法により、Ｔｉ／Ａｕからなるｎ側電極１７を形成する。続いて、金めっき法により、ｎ側電極１７の上に、該ｎ側電極１７のＡｕ層を下地層として厚さが約５０μｍの金属膜１８を成膜する。
【００７４】
次に、図２（ｄ）に示すように、金属膜１８及びｎ側電極１７における素子構造体１１のチップ分割領域と対応する部分を選択的にエッチングして、ｎ型半導体層１２におけるチップ分割領域を露出する。第１の実施形態においては、基板２０の分離工程、ｎ側電極１７及び金属膜１８の各成膜工程、及び該ｎ側電極１７及び金属膜１８に対するエッチング工程は、素子構造体１１の基板２０の反対側の面上に保持膜４１を設けた状態で行なうため、素子構造体１１の膜厚が例えば５μｍ程度と極めて薄い構成であっても、何ら不具合を生じることなく実施することができる。
【００７５】
次に、図３（ａ）に示すように、保持膜４１に保持された素子構造体１１における金属膜１８からの露出領域（ダイシング領域）をダイシングブレード５０を用いて切断する。このとき、保持膜４１をも同時に切断する。これにより、図３（ｂ）に示すように、ウエハ状態の素子構造体１１から、ｎ側電極１７には比較的厚膜の金属膜１８が設けられ、ｐ側電極１５には保持膜４１が接着された、例えば３００μｍ角の発光ダイオードチップを得る。
【００７６】
次に、図３（ｃ）に示すように、チップ状に分割された保持膜４１の上面をコレット５１により吸着し、鉛（Ｐｂ）及び錫（Ｓｎ）からなる半田材２１によりパッケージ２２の実装位置にボンディングする。
【００７７】
次に、図３（ｄ）に示すように、ボンディングの際にチップを例えば２００℃程度に加熱する。これにより、保持膜４１には加熱されて発泡する接着剤が塗布されており、加熱により保持膜４１の接着剤の接着力が弱まるため、コレット５１によって保持膜４１は素子構造体１１から容易に剥がすことができる。
【００７８】
このように、第１の実施形態においては、加熱により剥離が容易となる保持膜４１を接着した状態でダイスボンディングを行なうため、素子構造体１１の厚さが約５０μｍ程度のチップであっても、ダイスボンディングを容易に且つ確実に行なうことができる。
【００７９】
なお、金属膜１８の少なくとも下部に、例えば融点が約２８０℃の金（Ａｕ）及び錫（Ｓｎ）からなる合金をめっきにより形成すると、半田材２１を用いる必要がなくなる。
【００８０】
以上説明したように、第１の実施形態に係る製造方法によると、高輝度で、放熱性及び静電耐圧に優れ且つ直列抵抗が小さい発光ダイオード素子１０を得ることができる。
【００８１】
（製造方法の一変形例）
第１の実施形態においては、素子構造体１１を作製した後に、レーザ光を照射して基板２０と素子構造体１１との間に金属ガリウムを含む熱分解層を形成したが、これに限られず、以下のような製造方法を用いてもよい。
【００８２】
具体的には、基板２０上にＧａＮ系半導体からなる下地層を成長した後に光照射を行なって、基板２０と下地層との間に熱分解層を形成する。続いて、熱分解層が形成された下地層の上に素子構造体１１を再成長して形成する。
【００８３】
このようにすると、素子構造体１１は、下地層の上に該下地層と基板２０との間に結晶構造を持たない熱分解層が介在した状態で成長するため、ＧａＮ系半導体からなる下地層及び素子構造体１１は、基板２０との熱膨張係数の差の影響を受けにくくなる。その結果、素子構造体１１における結晶性が向上すると共に、クラック及び結晶欠陥等の発生が低減する。
【００８４】
なお、基板２０を下地層から分離して除去するには、下地層に対して再度レーザ光等を照射するか、又は熱分解層を例えばＨＣｌ等によりエッチングしてもよい。
【００８５】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８６】
図４は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子であって、青色又は緑色等の短波長発光が可能な発光ダイオード素子の断面構成を示している。図４において、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００８７】
図４に示すように、第２の実施形態に係る発光ダイオード素子１０は、素子構造体１１を構成するｎ型半導体層１２における活性層１３の反対側（上側）の面上に、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との積層体からなり、ボンディングパッドを兼ねるｎ側電極１７Ａが選択的に形成されている。ｐ型半導体層１４における活性層１３の反対側（下側）には、白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）との積層体からなり、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられたｐ側電極１５Ａが形成されている。また、ｐ側電極１５Ａにおける外側のＡｕ層を下地層として、厚さが約５０μｍの金めっきされた金属膜１８が形成されている。
【００８８】
第２の実施形態の特徴として、素子構造体１１の周縁部におけるｐ型半導体層１４とｐ側電極１５Ａとの間には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）からなる電流狭窄膜２３を設けている。これにより、素子構造体１１の側端面を通ってリークするリーク電流を低減できるため、発光素子の発光効率が向上する。
【００８９】
このように、第２の実施形態によると、発光ダイオード素子１０を構成する素子構造体１１の下側に、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられた金属からなるｐ側電極１５Ａが形成されている。これにより、活性層１３から出射される発光光はｐ側電極１５Ａにより反射され、ｎ型半導体層１２におけるｎ側電極１７Ａが設けられていない部分を通して取り出されるため、光の取り出し効率を大幅に向上することができる。
【００９０】
その上、ｐ側電極１５Ａにおける素子構造体１１の反対側（下側）の面上には、単結晶からなる基板に代えて金属膜１８を設けているため、活性層１３で生じた熱は金属膜１８を介して外部に放熱される。このように、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１を成長させる単結晶基板に代えて金属膜１８を設けていることにより、放熱性が格段に向上するため、本実施形態に係る発光ダイオード素子１０の高出力動作が可能となる。また、サファイアのような絶縁性基板を有さないため、静電耐圧性も向上する。
【００９１】
なお、金属膜１８と接するｐ側電極１５Ａは、白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）との積層構造に限られず、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）及びロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つからなる単層膜、又はこれらのうちの２つ以上を含む積層構造としても良い。
【００９２】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００９３】
図５（ａ）〜図５（ｃ）乃至図７（ａ）〜図７（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００９４】
まず、図５（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、ＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状のサファイアからなる基板２０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１２、ＩｎＧａＮからなる活性層１３及びｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１４を順次成長することにより、ｎ型半導体層１２、活性層１３及びｐ型半導体層１４を含む素子構造体１１を形成する。
【００９５】
続いて、素子構造体１１、すなわちｐ型半導体層１４の上に、例えば気相堆積（ＣＶＤ）法により、膜厚が約３００ｎｍの酸化シリコンからなる電流狭窄形成膜を堆積する。続いて、堆積した電流狭窄形成膜に対して例えばフッ化水素酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングを行なって、電流狭窄形成膜から素子構造体１１の発光領域を露出する開口部を持つ複数の電流狭窄膜２３を形成する。その後、電子ビーム蒸着法により、各電流狭窄膜２３及びｐ型半導体層１４における電流狭窄膜２３からの露出領域を含む全面にわたって、厚さが約５０ｎｍのＰｔ層と厚さが約２００ｎｍのＡｕ層とからなるｐ側電極１５Ａを形成する。
【００９６】
次に、図５（ｂ）に示すように、金めっき法により、ｐ側電極１５Ａの上に、該ｐ側電極１５ＡのＡｕ層を下地層として厚さが約５０μｍの金属膜１８を成膜する。
【００９７】
次に、図５（ｃ）に示すように、金属膜１８の上に、可塑性に優れる膜状の保持部材、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第１の保持膜４２を接着する。ここで、第１の保持膜４２には、その保持面に約１２０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。続いて、基板２０に対して素子構造体１１の反対側の面から、パルス状に発振する波長が３５５ｎｍであるＹＡＧレーザの第３高調波光を基板２０をスキャンするように照射する。前述したように、照射されたレーザ光は、基板２０では吸収されず、素子構造体１１、すなわちｎ型半導体層１２で吸収される。このレーザ光の吸収により、ｎ型半導体層１２は局所的に発熱し、該ｎ型半導体層１２はその基板２０との界面において原子同士の結合が切断されて、基板２０とｎ型半導体層１２との間に金属ガリウムを含む熱分解層（図示せず）が形成される。なお、照射するレーザ光の光源には、ＹＡＧレーザの第３高調波光に代えて、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザ光を用いてもよい。さらには、レーザ光源に代えて、波長が３６５ｎｍである水銀ランプの輝線を用いてもよい。
【００９８】
次に、図６（ａ）に示すように、塩酸等を用いたウエットエッチングによって熱分解層を溶融することにより、素子構造体１１から基板２０を分離して除去する。続いて、基板２０を除去された素子構造体１１におけるｎ型半導体層１２の活性層１３の反対側の面上に、例えば電子ビーム蒸着法により、膜厚が約５０ｎｍのＴｉと膜厚が約８００ｎｍのＡｌとの積層膜を蒸着し、蒸着した積層膜に対して、素子構造体１１の発光領域を部分的に覆うようにパターニングを行なって、積層膜からボンディングパッドとしても機能するｎ側電極１７Ａを形成する。
【００９９】
次に、図６（ｂ）に示すように、ｎ側電極１７Ａを含めｎ型半導体層１２の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第２の保持膜４３を接着する。第２の保持膜４３には、その保持面に約１７０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。
【０１００】
次に、第１の保持膜４２及び第２の保持膜４３により保持された素子構造体１１を約１２０℃に加熱する。この約１２０℃の加熱により、第１の保持膜４２に設けられた接着剤層が発泡して金属膜１８との間の接着力が低下するため、図６（ｃ）に示すように、第１の保持膜４２は金属膜１８から容易に分離される。このとき、金属膜１８の表面には第１の保持膜４２の接着剤が残るおそれはない。
【０１０１】
次に、図７（ａ）に示すように、金属膜１８における素子構造体１１のチップ分割領域と対応する部分、すなわち電流狭窄膜２３の上側部分を選択的にエッチングして、ｐ側電極１５Ａにおけるチップ分割領域を露出する。第２の実施形態においても、基板２０の分離工程、ｎ側電極１７Ａの各成膜工程は素子構造体１１に第１の保持膜４２を設けた状態で行ない、金属膜１８に対するエッチング工程は、素子構造体１１に第２の保持膜４３を設けた状態で行なうため、素子構造体１１の膜厚が例えば５μｍ程度と極めて薄い構造であっても、何ら不具合を生じることなく実施することができる。
【０１０２】
次に、図７（ｂ）に示すように、第２の保持膜４３に保持されたｐ側電極１５Ａにおける金属膜１８からの露出領域（ダイシング領域）及びその下方をダイシングブレード５０を用いて切断する。これにより、各素子構造体１１は、平面サイズが例えば３００μｍ角の発光ダイオードチップを得る。このとき、第２の保持膜４３に対してはその途中までを切断する。
【０１０３】
次に、図７（ｃ）に示すように、第２の保持膜４３を約１７０℃に加熱することにより、第２の保持膜４３に設けられた接着剤層が発泡して各チップとの間の接着力が低下するため、第２の保持膜４３から各チップが容易に剥離する。その後は、後工程であるダイスボンディング等の組み立て工程で実装される。
【０１０４】
以上説明したように、第２の実施形態に係る製造方法によると、高輝度で、放熱性及び静電耐圧に優れ且つ直列抵抗が小さい発光ダイオード素子１０を得ることができる。
【０１０５】
（第２の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
【０１０６】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係る発光ダイオード素子であって、図８（ａ）は断面構成を示し、図８（ｂ）はチップ表面の走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｐｅ：ＳＥＭ）による顕微鏡写真を示し、図８（ｃ）は発光状態にあるチップ表面の写真を示している。また、図８（ａ）において、図４に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１０７】
本変形例は試作例であって、図８（ａ）に示すように、素子構造体１１のｎ型半導体層１２Ａにはｎ型ＧａＮを用い、活性層１３ＡにはＩｎＧａＮからなる多重量子井戸構造を用い、ｐ型半導体層１４Ａにはｐ型ＧａＮを用いている。ここで、チップの平面サイズは３００μｍ角である。
【０１０８】
ｎ型半導体層１２Ａの上には、発光領域の中央部分にＴｉ／Ａｕの積層体からなるｎ側電極１７が設けられている。ｐ側電極１５ＢにはＰｔを用い、該ｐ側電極１５Ｂの素子構造体１１の反対側の面上には、Ｔｉ／Ａｕからなるめっき下地層２４を設けている。
【０１０９】
図９に本変形例に係る発光ダイオード素子１０の発光スペクトルの測定結果を示す。図９のグラフに示すように、動作電流を増加させるにつれて、活性層１３Ａに対して垂直な方向に共振するいわゆる垂直共振器作用による複数のピークが現われる。
【０１１０】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１１】
図１０は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子であって、青色又は緑色等の短波長発光が可能な発光ダイオード素子の断面構成を示している。図１０において、図４に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１１２】
第３の実施形態に係る発光ダイオード素子を構成する素子構造体１１は、ｎ型半導体層１２における活性層１３の反対側の面上に、例えばＩＴＯからなり透光性を有するｎ側電極１７Ｂが設けられ、該ｎ側電極１７Ｂ上の一部の領域にはＡｕからなるボンディングパッド１６が形成されている。
【０１１３】
ここで、活性層１３は例えば量子井戸構造を有していても良い。活性層１３において生成された例えば波長が４７０ｎｍの青色発光光は、Ｐｔ／Ａｕからなるｐ側電極１５Ａにより反射され、ＩＴＯからなるｎ側電極１７Ｂを透過して外部に取り出される。
【０１１４】
このように、第３の実施形態によると、発光ダイオード素子１０を構成する素子構造体１１の下側に、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられた金属からなるｐ側電極１５Ａが形成されている。これにより、活性層１３から出射される発光光はｐ側電極１５Ａにより反射され、ｎ型半導体層１２に設けられた透光性を持つｎ側電極１７Ｂを通して取り出されるため、光の取り出し効率を大幅に向上することができる。
【０１１５】
その上、ｐ側電極１５Ａにおける素子構造体１１の反対側（下側）の面上には、単結晶からなる基板に代えて金属膜１８を設けているため、活性層１３で生じた熱は金属膜１８を介して外部に放熱される。このように、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１を成長させる単結晶基板に代えて金属膜１８を設けていることにより、放熱性が格段に向上するため、本実施形態に係る発光ダイオード素子１０の高出力動作が可能となる。また、サファイアのような絶縁性基板を有さないため、静電耐圧性も向上する。
【０１１６】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１１７】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）乃至図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１１８】
まず、図１１（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状のサファイアからなる基板２０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１２、ＩｎＧａＮからなる活性層１３及びｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１４を順次成長することにより、ｎ型半導体層１２、活性層１３及びｐ型半導体層１４を含む素子構造体１１を形成する。
【０１１９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、素子構造体の１１のｐ型半導体層１４の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第１の保持膜４２を接着する。ここで、第１の保持膜４２には、その保持面に約１２０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。続いて、基板２０に対して素子構造体１１の反対側の面から、パルス状に発振する波長が３５５ｎｍであるＹＡＧレーザの第３高調波光を基板２０をスキャンするように照射する。前述したように、照射されたレーザ光は、基板２０では吸収されず、素子構造体１１、すなわちｎ型半導体層１２で吸収される。このレーザ光の吸収により、ｎ型半導体層１２は局所的に発熱し、該ｎ型半導体層１２はその基板２０との界面において原子同士の結合が切断されて、基板２０とｎ型半導体層１２との間に金属ガリウムを含む熱分解層（図示せず）が形成される。なお、照射するレーザ光の光源には、ＹＡＧレーザの第３高調波光に代えて、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザ光を用いてもよい。さらには、レーザ光源に代えて、波長が３６５ｎｍである水銀ランプの輝線を用いてもよい。
【０１２０】
次に、図１１（ｃ）に示すように、塩酸等を用いたウエットエッチングによって熱分解層を溶融することにより、素子構造体１１から基板２０を分離して除去する。続いて、基板２０を除去された素子構造体１１におけるｎ型半導体層１２の活性層１３の反対側の面上に、例えばＲＦスパッタ法によりＩＴＯ膜を堆積し、堆積したＩＴＯ膜をパターニングしてｎ側電極１７Ｂを形成する。さらに、形成したｎ側電極１７Ｂの上に、例えば電子ビーム蒸着法により、Ａｕからなる電極形成膜を蒸着し、蒸着した電極形成膜に対してｎ側電極１７Ｂ上の一部分を覆うようにパターニングを行なって、電極形成膜からボンディングパッド１６を形成する。なお、電極形成膜の膜厚は５００ｎｍ以上とすることが好ましい。また、ＩＴＯ膜と電極形成膜とのパターニングは同時に行なってもよい。
【０１２１】
次に、図１２（ａ）に示すように、ボンディングパッド１６及びｎ側電極１７Ｂを含むｎ型半導体層１２の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第２の保持膜４３を接着する。第２の保持膜４３には、その保持面に約１７０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。
【０１２２】
次に、第１の保持膜４２及び第２の保持膜４３により保持された素子構造体１１を約１２０℃に加熱する。この約１２０℃の加熱により、第１の保持膜４２に設けられた接着剤層が発泡して素子構造体１１のｐ型半導体層１４との間の接着力が低下するため、図１２（ｂ）に示すように、第１の保持膜４２はｐ型半導体層１４から容易に分離される。このとき、ｐ型半導体層１４の表面には第１の保持膜４２の接着剤が残るおそれはない。
【０１２３】
次に、図１２（ｃ）に示すように、電子ビーム蒸着法により、ｐ型半導体層１４の上に全面にわたって、厚さが約５０ｎｍのＰｔ層と厚さが約２００ｎｍのＡｕ層とからなるｐ側電極１５Ａを形成する。続いて、金めっき法により、ｐ側電極１５Ａの上に、該ｐ側電極１５ＡのＡｕ層を下地層として厚さが約５０μｍの金属膜１８を成膜する。
【０１２４】
次に、図１３（ａ）に示すように、金属膜１８における素子構造体１１のチップ分割領域と対応する部分を選択的にエッチングして、ｐ側電極１５Ａにおけるチップ分割領域を露出する。第３の実施形態においても、基板２０の分離工程、ｎ側電極１７Ｂ及びボンディングパッド１６の各成膜工程は素子構造体１１に第１の保持膜４２を設けた状態で行ない、ｐ側電極１５Ａ、金属膜１８の各成膜工程及び金属膜１８に対するエッチング工程は、素子構造体１１に第２の保持膜４３を設けた状態で行なうため、素子構造体１１の膜厚が例えば５μｍ程度と極めて薄い構造であっても、何ら不具合を生じることなく実施することができる。
【０１２５】
次に、図１３（ｂ）に示すように、第２の保持膜４３に保持されたｐ側電極１５Ａにおける金属膜１８からの露出領域（ダイシング領域）及びその下方をダイシングブレード５０を用いて切断する。これにより、各素子構造体１１は、平面サイズが例えば３００μｍ角の発光ダイオードチップを得る。このとき、第２の保持膜４３に対してはその途中までを切断する。
【０１２６】
次に、図１３（ｃ）に示すように、第２の保持膜４３を約１７０℃に加熱することにより、第２の保持膜４３に設けられた接着剤層が発泡して各チップとの間の接着力が低下するため、第２の保持膜４３から各チップが容易に剥離する。その後は、後工程であるダイスボンディング等の組み立て工程で実装される。
【０１２７】
以上説明したように、第３の実施形態に係る製造方法によると、高輝度で、放熱性及び静電耐圧に優れ且つ直列抵抗が小さい発光ダイオード素子１０を得ることができる。
【０１２８】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２９】
図１４は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子であって、青色又は緑色等の短波長発光が可能な発光ダイオード素子の断面構成を示している。図１４において、図１０に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１３０】
図１４に示すように、第４の実施形態は、素子構造体１１におけるｐ型半導体層１４とｐ側電極１５Ａとの間に、それぞれが、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）からなる第１誘電体層と酸化シリコンよりも屈折率が大きい酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなる第２誘電体層とが交互に積層されてなる複数のミラー構造体２５が互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする。
【０１３１】
各ミラー構造体２５は、第１誘電体層の厚さを８０ｎｍとし、第２誘電体層の厚さを５３ｎｍとし、これら第１誘電体層及び第２誘電体層を１周期としてその１０周期分が積層されている。ここで、各誘電体層の厚さは、発光波長を４７０ｎｍとし、光学波長をλとしたときに、そのλ／４が反射率の最大となるように設計されている。
【０１３２】
ここで、活性層１３は例えば量子井戸構造を有していても良い。活性層１３において生成された例えば波長が４７０ｎｍの青色発光光は、Ｐｔ／Ａｕからなるｐ側電極１５Ａ及び各ミラー構造体２５により反射され、ＩＴＯからなるｎ側電極１７Ｂを透過して外部に取り出される。
【０１３３】
このように、第４の実施形態によると、発光ダイオード素子１０を構成する素子構造体１１の下側に、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられた金属からなるｐ側電極１５Ａと、該発光光に対する反射率が９０％以上の高反射率を有する誘電体からなるミラー構造体２５が形成されている。これにより、活性層１３から出射される発光光はｐ側電極１５Ａ及びミラー構造体２５により反射され、ｎ型半導体層１２に設けられた透光性を持つｎ側電極１７Ｂを通して取り出されるため、光の取り出し効率を大幅に向上することができる。
【０１３４】
その上、ｐ側電極１５Ａにおける素子構造体１１の反対側（下側）の面上には、単結晶からなる基板に代えて金属膜１８を設けているため、活性層１３で生じた熱は金属膜１８を介して外部に放熱される。このように、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１を成長させる単結晶基板に代えて金属膜１８を設けていることにより、放熱性が格段に向上するため、本実施形態に係る発光ダイオード素子１０の高出力動作が可能となる。また、サファイアのような絶縁性基板を有さないため、静電耐圧性も向上する。
【０１３５】
なお、第４の実施形態においては、ミラー構造体２５に積層した誘電体膜を用いたが、これに限られず、例えばエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなる積層膜を用い、互いに隣接する膜同士のアルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）の組成を変えて、互いに屈折率差を生じさせることにより、活性層１３からの発光光を高い反射率で反射する構成としても良い。
【０１３６】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１３７】
図１５（ａ）〜図１５（ｃ）乃至図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１３８】
まず、図１５（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状のサファイアからなる基板２０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１２、ＩｎＧａＮからなる活性層１３及びｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１４を順次成長することにより、ｎ型半導体層１２、活性層１３及びｐ型半導体層１４を含む素子構造体１１を形成する。
【０１３９】
続いて、素子構造体１１、すなわちｐ型半導体層１４の上に、例えばＲＦスパッタ法により、厚さが８０ｎｍのＳｉＯ２ からなる第１誘電体層と厚さが５３ｎｍのＴａ２Ｏ５からなる第２誘電体層とを１周期とし、その１０周期分からなる誘電体積層膜を堆積する。続いて、堆積した誘電体積層膜に対して例えばフッ化水素酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングを行なうことにより、誘電体積層膜から互いに間隔をおいた複数のミラー構造体２５を形成する。その後、電子ビーム蒸着法により、各ミラー構造体２５及びｐ型半導体層１４におけるミラー構造体２５からの露出領域を含む全面にわたって、厚さが約５０ｎｍのＰｔ層と厚さが約２００ｎｍのＡｕ層とからなるｐ側電極１５Ａを形成する。
【０１４０】
次に、図１５（ｂ）に示すように、金めっき法により、ｐ側電極１５Ａの上に、該ｐ側電極１５ＡのＡｕ層を下地層として厚さが約５０μｍの金属膜１８を成膜する。
【０１４１】
次に、図１５（ｃ）に示すように、金属膜１８の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第１の保持膜４２を接着する。ここで、第１の保持膜４２には、その保持面に約１２０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。続いて、基板２０に対して素子構造体１１の反対側の面から、パルス状に発振する波長が３５５ｎｍであるＹＡＧレーザの第３高調波光を基板２０をスキャンするように照射する。前述したように、照射されたレーザ光は、基板２０では吸収されず、素子構造体１１、すなわちｎ型半導体層１２で吸収される。このレーザ光の吸収により、ｎ型半導体層１２は局所的に発熱し、該ｎ型半導体層１２はその基板２０との界面において原子同士の結合が切断されて、基板２０とｎ型半導体層１２との間に金属ガリウムを含む熱分解層（図示せず）が形成される。なお、照射するレーザ光の光源には、ＹＡＧレーザの第３高調波光に代えて、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザ光を用いてもよい。さらには、レーザ光源に代えて、波長が３６５ｎｍである水銀ランプの輝線を用いてもよい。
【０１４２】
次に、図１６（ａ）に示すように、塩酸等を用いたウエットエッチングによって熱分解層を溶融することにより、素子構造体１１から基板２０を分離して除去する。続いて、基板２０を除去された素子構造体１１におけるｎ型半導体層１２の活性層１３の反対側の面上に、例えばＲＦスパッタ法によりＩＴＯ膜を堆積し、堆積したＩＴＯ膜をパターニングしてｎ側電極１７Ｂを形成する。さらに、形成したｎ側電極１７Ｂの上に、例えば電子ビーム蒸着法により、Ａｕからなる電極形成膜を蒸着し、蒸着した電極形成膜に対してｎ側電極１７Ｂ上の一部分を覆うようにパターニングを行なって、電極形成膜からボンディングパッド１６を形成する。なお、電極形成膜の膜厚は５００ｎｍ以上、例えば約８００ｎｍとすることにより、ボンディングパッド１６にワイヤボンディングが確実に実施されるようにする。また、ＩＴＯ膜と電極形成膜とのパターニングは同時に行なってもよい。
【０１４３】
次に、図１６（ｂ）に示すように、ボンディングパッド１６及びｎ側電極１７Ｂを含めｎ型半導体層１２の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第２の保持膜４３を接着する。第２の保持膜４３には、その保持面に約１７０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。
【０１４４】
次に、第１の保持膜４２及び第２の保持膜４３により保持された素子構造体１１を約１２０℃に加熱する。この約１２０℃の加熱により、第１の保持膜４２に設けられた接着剤層が発泡して金属膜１８との間の接着力が低下するため、図１６（ｃ）に示すように、第１の保持膜４２は金属層１８から容易に分離される。このとき、金属層１８の表面には第１の保持膜４２の接着剤が残るおそれはない。
【０１４５】
次に、図１７（ａ）に示すように、金属膜１８における素子構造体１１のチップ分割領域と対応する部分を選択的にエッチングして、ｐ側電極１５Ａにおけるチップ分割領域を露出する。第４の実施形態においても、基板２０の分離工程、ｎ側電極１７Ｂ及びボンディングパッド１６の各成膜工程は素子構造体１１に第１の保持膜４２を設けた状態で行ない、ｐ側電極１５Ａ、金属膜１８の各成膜工程及び金属膜１８に対するエッチング工程は、素子構造体１１に第２の保持膜４３を設けた状態で行なうため、素子構造体１１の膜厚が例えば５μｍ程度と極めて薄い構造であっても、何ら不具合を生じることなく実施することができる。
【０１４６】
次に、図１７（ｂ）に示すように、第２の保持膜４３に保持されたｐ側電極１５Ａにおける金属膜１８からの露出領域（ダイシング領域）及びその下方をダイシングブレード５０を用いて切断する。これにより、各素子構造体１１は、平面サイズが例えば３００μｍ角の発光ダイオードチップを得る。このとき、第２の保持膜４３に対してはその途中までを切断する。
【０１４７】
次に、図１７（ｃ）に示すように、第２の保持膜４３を約１７０℃に加熱することにより、第２の保持膜４３に設けられた接着剤層が発泡して各チップとの間の接着力が低下するため、第２の保持膜４３から各チップが容易に剥離する。その後は、後工程であるダイスボンディング等の組み立て工程で実装される。
【０１４８】
以上説明したように、第４の実施形態に係る製造方法によると、高輝度で、放熱性及び静電耐圧に優れ且つ直列抵抗が小さい発光ダイオード素子１０を得ることができる。
【０１４９】
なお、ミラー構造体２５は、酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）と酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）との積層構造に限られず、第２誘電体層を構成する高屈折率材料である酸化タンタルに代えて、酸化チタン（ＴｉＯ２ ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）又は酸化ハフニウム（ＨｆＯ２ ）を用いてもよい。
【０１５０】
また、誘電体からなる積層膜に代えて、窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙ Ｎ）（但し、０≦ｘ、ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）の組成を代えることにより高反射率を有するミラー構造を形成する場合には、図１５（ａ）に示す素子構造体１１の結晶成長に連続してエピタキシャル成長により成膜できるため、誘電体を成膜する成膜装置を用いる必要がなくなる。なお、成膜した半導体膜から複数のミラー構造体２５を得るパターニング工程には、例えば塩素（Ｃｌ２ ）ガスを用いた反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）法を用いれば良い。
【０１５１】
なお、第１〜第４の実施形態において、基板２０の主面の面方位は特に限定されず、例えばサファイアの場合には、典型的な（０００１）面や、さらには典型的な面からわずかにずれた面方位（オフオリエンテーション）を持たせてもよい。
【０１５２】
また、基板２０上に成長する素子構造体１１の結晶成長法は、ＭＯＣＶＤ法に限られず、例えば、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法又はハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法でもよい。また、これらの３つの成長法を各半導体層に応じて適宜使い分けてもよい。
【０１５３】
また、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１は、照射光を吸収する層が素子構造体１１に含まれていれば良く、必ずしも照射光を吸収する層が基板２０と接している必要はない。また、照射光を吸収する半導体層の組成は、例えばＡｌＧａＮ又はＩｎＧａＮ等の任意の組成を持つＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体であればよい。
【０１５４】
また、基板２０と素子構造体１１との間に、ＩｎＧａＮ又はＺｎＯのように、ＧａＮよりも禁制帯幅が小さい光吸収層を設けてもよい。このようにすると、照射光の吸収が光吸収層により促進されるため、低出力の照射光でも光吸収層が分解される。
【０１５５】
また、レーザ光等は、基板２０を保持膜４１等の接着力が低下しない程度に加熱しながら照射してもよい。このようにすると、基板２０と素子構造体１１との間の熱膨張係数の差によるストレスを緩和しながら素子構造体１１の半導体層を熱分解できるため、素子構造体１１に発生するクラックを防止することができる。
【０１５６】
さらには、光照射工程の前か後に、素子構造体１１の上に基板２０及び素子構造体１１との扱いを容易とするように、高分子材料フィルムに代えて、例えばシリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）等の半導体からなる保持基板、又は銅（Ｃｕ）等の金属からなる保持基板を貼り合わせ、さらには除去してもよい。
【０１５７】
また、第２〜第４の実施形態においても、第１の実施形態の一変形例と同様に、基板２０と下地層との間に熱分解層を形成した後に、素子構造体１１を再成長してもよい。
【０１５８】
また、第１、第３及び第４の実施形態においても、第２の実施形態と同様に、チップの周縁部に電流狭窄膜を設けても良い。
【０１５９】
【発明の効果】
本発明に係る半導体発光素子及びその製造方法によると、素子構造を含む半導体積層膜が成長した基板を除去し、代わりに、比較的に厚膜の金属膜を設けるため、基板が残された状態と比べて該基板による発光光の吸収を抑制できる。その結果、半導体積層膜における金属膜の反対側の面からより多くの発光光を取り出すことが可能となる。また、基板を除去して金属膜を設けるため、直列抵抗を低減できる上に、放熱性が大幅に改善され且つ静電耐圧が大きくなる。
【０１６０】
本発明に係る半導体発光素子の実装方法によると、半導体積層膜の膜厚が例えば数μｍ以下と極めて小さい場合でも、膜状の保持部材を半導体積層膜に貼った状態でダイスボンディングを行なえるため、極めて薄い半導体発光素子を実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子を示す構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子を示す構成断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係る半導体発光素子を示し、（ａ）は構成断面図であり、（ｂ）はＳＥＭによるチップ表面の顕微鏡写真であり、（ｃ）は発光状態にあるチップ表面の写真である。
【図９】本発明の第２の実施形態の一変形例に係る半導体発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子を示す構成断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子を示す構成断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１８】第１の従来例に係る発光ダイオード素子を示す構成断面図である。
【図１９】第２の従来例に係る発光ダイオード素子を示す構成断面図である。
【符号の説明】
１０ 発光ダイオード素子
１１ 素子構造体（半導体積層膜）
１２ ｎ型半導体層
１２Ａ ｎ型半導体層
１３ 活性層
１３Ａ 活性層
１４ ｐ型半導体層
１４Ａ ｐ型半導体層
１５ ｐ側電極（ＩＴＯ）
１５Ａ ｐ側電極（Ｐｔ／Ａｕ）
１５Ｂ ｐ側電極（Ｐｔ）
１６ ボンディングパッド
１７ ｎ側電極（Ｔｉ／Ａｕ）
１７Ａ ｎ側電極（Ｔｉ／Ａｌ）
１７Ｂ ｎ側電極（ＩＴＯ）
１８ 金属膜
２０ 基板
２１ 半田材
２２ パッケージ
２３ 電流狭窄膜
２４ めっき下地層
２５ ミラー構造体
４１ 保持膜
４２ 第１の保持膜
４３ 第３の保持膜
５０ ダイシングブレード
５１ コレット
【発明の属する技術分野】
本発明は、短波長発光ダイオード素子等の半導体発光素子、その製造方法及びその実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般式がＢｚＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＩｎｙＮ１−ｖ−ｗＡｓｖＰｗ（但し、ｘ，ｙ，ｚ，ｖ，ｗは、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１，０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１，０≦ｖ＋ｗ≦１である。）で表わされるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体（一般にＢＡｌＧａＩｎＮＡｓＰで表記され、以下、ＧａＮ系半導体と呼ぶ。）は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）の場合には、室温における禁制帯幅が３．４ｅＶと比較的に広い禁制帯幅を有しているため、青色光若しくは緑色光を出力する可視域発光ダイオード素子又は短波長半導体レーザ素子等の発光デバイスや、高温下での動作が可能なトランジスタ又は高速動作が可能な大電力トランジスタ等の幅広い応用が期待されている。発光デバイスは、発光ダイオード素子及び半導体レーザ素子が商品化されている。なかでも、発光ダイオード素子は、青色光又は緑色光を出力する各種表示装置、大型ディスプレイ装置及び交通信号機で実用化されている。また、蛍光材料が励起されて発光する白色発光ダイオード素子は、現行の蛍光灯や白熱灯を置き換える、いわゆる半導体照明の実現に向け、その高輝度化及び発光効率の改善を図って研究開発が活発に進められている。
【０００３】
これまで、ＧａＮ系半導体は他のワイドギャップ半導体と同様に、結晶成長法による成長が困難であったが、最近になって有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法を中心とする結晶成長技術が大きく進展したため、前述の発光ダイオード素子が実用化されるに至っている。
【０００４】
ところで、結晶成長層（エピタキシャル層）の成長用基板として、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板を作製することは容易ではなく、従って、シリコン（Ｓｉ）又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）のように、基板自体への製造プロセスを行なえず、また基板上のエピタキシャル層も同一材料からなる基板上への成長を行なえないため、一般にはエピタキシャル層と異なる材料を基板に用いたヘテロエピタキシャル成長を行なっている。
【０００５】
これまでに最も広く用いられ、最も優れたデバイス特性を示しているのがサファイアを基板として成長したＧａＮ系半導体である。サファイアの結晶構造はＧａＮ系半導体と同一の六方晶系であり、しかも熱的に極めて安定であるため、１０００℃以上という高温を必要とされるＧａＮ系半導体の結晶成長に適している。従って、従来は、主にサファイアからなる基板上に成長したＧａＮ系半導体層に対して発光ダイオード素子の高輝度化及び発光効率の改善が図られてきた。例えば、高輝度化を図るには、ＧａＮ系半導体における結晶性を良好とし非発光再結合を抑制することにより内部量子効率を向上させることと、光の取り出し効率を改善することとの２点が重要である。
【０００６】
前述したように、近年結晶成長技術が大いに進展した結果、内部量子効率の向上は限界に近づきつつあるため、最近では光の取り出し効率の向上が重要な課題となってきている。
【０００７】
以下、従来の光の取り出し効率の改善を図る２つの手法について図面を参照しながら説明する。
【０００８】
（第１の従来例）
図１８に示すように、第１の従来例に係る発光ダイオード素子は、例えばＭＯＣＶＤ法により、サファイアからなる基板１０１の上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１０２と、ＩｎＧａＮからなる活性層１０３と、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１０４とを順次成長する。続いて、ドライエッチングによりｎ型半導体層１０２の一部を選択的に露出し、露出したｎ型半導体層１０２の上に、Ｔｉ／Ａｌからなるｎ側電極１０６を形成する。また、ｐ型半導体層１０４の上には、厚さが１０ｎｍ程度かそれ以下のＮｉ／Ａｕからなる透明ｐ側電極１０７を形成し、透明ｐ側電極１０７上の一部の領域にＡｌからなるボンディングパッド１０８を形成する（特許文献１参照）。
【０００９】
このように、第１の従来例に係る発光ダイオード素子は、透明ｐ側電極１０７を用いることにより、活性層１０３から出射される例えば波長が４７０ｎｍの青色の発光光はその大部分が透明ｐ側電極１０７を透過して外部へ取り出されるため、高輝度発光が可能である。それでも、基板１０１側への発光光は十分には取り出されないため、発光効率の改善には限界がある。
【００１０】
（第２の従来例）
図１９に示すように、第２の従来例に係る発光ダイオード素子は、保護ダイオード付きサブマウント１１３の上面に、ｐ型半導体層１０４を対向させて実装する、いわゆるフリップチップ実装されてなり、サファイアからなる基板１０１を通して発光光を取り出している（特許文献２参照）。ここで、ｐ型半導体層１０４のサブマウント１１３との対向面には、Ｎｉからなるｐ側電極１１０が形成されており、該ｐ側電極１１０とサブマウント１１３との間、及びｎ側電極１０６とサブマウント１１３との間には、それぞれＡｇからなるバンプ１１１が形成されている。ここでは、サファイアからなる基板１０１が絶縁性材料であるため、静電耐圧が小さい。従って、サージ電圧が印加された場合に、サージ電流がチップを流れないように保護ダイオード付きのサブマウント１１３を用いている。
【００１１】
また、バンプ１１１を構成するＡｇは青色光に対して高反射率を有するため、この高反射率を有する電極構造とフリップチップ実装とによって、活性層１０３からの例えば波長が４７０ｎｍの青色の発光光はその大部分がバンプ１１１で反射された後に、基板１０１を透過して外部に取り出される。従って、高輝度発光が可能である。また、保護ダイオード付きサブマウント１１３を用いていることから、静電耐圧が大きくなっている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平０７−９４７８２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１９１６４１号公報
【特許文献３】
特開２００１−２７４５０７号公報
【特許文献４】
特開２００１−３１３４２２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第１の従来例及び第２の従来例に係る発光ダイオード素子は、そのいずれもがサファイアからなる基板１０１上に形成されており、サファイアは熱伝導性が比較的に低く放熱性が劣るため、高出力動作の限界点が低いという問題がある。
【００１４】
また、サファイアは絶縁性であり静電耐圧が低いため、第２の従来例のようにサージ対策用の保護ダイオード素子を設ける必要がある等、実装コストが大きくなるという問題もある。
【００１５】
さらに、基板１０１が導電性を持たないことから、ｎ側電極とｐ側電極とを基板１０１に対して同一面（上面）側に形成する構成しか採り得ず、両電極を基板１０１を挟んで互いに対向するように設けることができない。その結果、ダイオード素子として直列抵抗が大きくなってしまい、動作電圧が大きくなるという問題がある。
【００１６】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、化合物半導体、特にＧａＮ系半導体からなる半導体発光素子に対して、その放熱性を良好とすると共に静電耐圧を増大し、さらに発光効率の向上と直列抵抗の低減とを図ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体発光素子を、活性層を含む化合物半導体からなる半導体積層膜の表面及び裏面に互いに対向する対向電極を形成し、対向電極の一方に比較的に厚膜の金属膜を設ける構成とする。さらに、対向電極のうち金属膜と接する一方の電極材料には活性層からの発光光に対する反射率が高い材料を選択し、且つ他方の電極材料には透光性材料を選択するか又はその平面寸法を可能な限り小さくする。
【００１８】
具体的には、本発明に係る半導体発光素子は、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜と、半導体積層膜の一方の面上に形成された第１の電極と、半導体積層膜の一方の面と対向する対向面上に形成された第２の電極と、第１の電極又は第２の電極と接するように形成され、半導体積層膜の膜厚よりも大きいか等しい膜厚を有する金属膜とを備えている。
【００１９】
本発明の半導体発光素子によると、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜が成長した基板を除去し、代わりに、半導体積層膜の膜厚よりも大きいか等しい膜厚を有する金属膜を設けることにより、基板を残した場合における該基板による発光光の吸収を抑制できる。その結果、半導体積層膜における金属膜の反対側の面からより多くの発光光を取り出すことが可能となる。また、基板を除去して比較的厚膜の金属膜を設けるため、直列抵抗を低減できる上に、放熱性が大幅に改善され且つ静電耐圧が大きくなる。その上、金属膜と接する電極に高反射材料を用いた場合には発光効率を増大することが可能となる。
【００２０】
本発明の半導体発光素子において、半導体積層膜はＶ族元素に窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることが好ましい。このようにすると、Ｖ族元素に窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、すなわちＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体は、サファイア等の異種基板を用いる場合が多いため、該異種基板を除去する効果は極めて大きい。
【００２１】
本発明の半導体発光素子において、金属膜の膜厚は１０μｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
本発明の半導体発光素子において、金属膜は金、銅又は銀からなることが好ましい。このようにすると、金、銅及び銀はいずれも熱伝導率が大きいため、放熱性がより向上するので、さらなる大出力動作を確実に行なえるようになる。
【００２３】
本発明の半導体発光素子において、金属膜はめっきにより形成されていることが好ましい。このようにすると、金属膜を短時間で且つ再現性良く形成できるため、高出力動作が可能な半導体発光素子を低コストで実現できる。
【００２４】
本発明の半導体発光素子において、金属膜は、半導体積層膜の反対側部分に融点が３００℃以下である金属層を含むことが好ましい。このようにすると、半導体発光素子をパッケージ又はリードフレームにダイスボンディングする場合に、融点が３００℃以下の金属層は半田材として機能するため、わざわざ半田材を用いる必要がなくなるので、再現性良く且つ低コストで発光素子のダイスボンディングを行なうことができる。
【００２５】
この場合に、金属層は錫を含むことが好ましい。
【００２６】
本発明の半導体発光素子において、第１の電極及び第２の電極のうち金属膜と接するように形成された電極は、半導体積層膜から発光される光に対して９０％以上の反射率を有していることが好ましい。このようにすると、光の取り出し効率が向上するため、発光素子の高輝度化を実現できる。
【００２７】
本発明の半導体発光素子において、第１の電極及び第２の電極のうち金属膜と接するように形成された電極は、金、白金、銅、銀及びロジウムのうちの少なくとも１つからなる単層膜、又はこれらのうちの２つ以上を含む積層膜からなることが好ましい。このようにすると、半導体積層膜から発光される光に対して９０％以上の反射率を有する電極を確実に形成することができる。
【００２８】
本発明の半導体発光素子は、半導体積層膜と金属膜との間に形成され、誘電体又は半導体からなるミラー構造体をさらに備え、ミラー構造体は、半導体積層膜から発光される光に対して９０％以上の反射率を有していることが好ましい。このようにすると、ミラー構造体は、反射率が大きい単体の材料からなる電極と比べて光の取り出し効率が高いため、発光素子の高輝度化を実現できる。
【００２９】
この場合に、ミラー構造体は、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化ハフニウムのうちのいずれか、又は窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙ Ｎ）（但し、０≦ｘ、ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）を含み、半導体積層膜からの発光波長に対する屈折率が周期的に変化するように形成されていることが好ましい。このようにすると、ミラー構造体を構成する各層ごとの屈折率差が大きくなるため、層数を減らしても反射率が大きいミラー構造体を得ることができる。
【００３０】
本発明の半導体発光素子において、第１の電極及び第２の電極のうち半導体積層膜に対して金属膜の反対側に設けられた電極は、透光性を有していることが好ましい。このようにすると、半導体積層膜から発光される発光光が透光性を有する電極を通して取り出されるので、光の取り出し効率が改善される。
【００３１】
また、本発明の半導体発光素子において、第１の電極及び第２の電極のうち半導体積層膜に対して金属膜の反対側に設けられた電極は、インジウム錫酸化物からなるか、又は膜厚が２０ｎｍ以下のニッケルを含む金属からなることが好ましい。このようにすると、透光性を有する電極を確実に形成することができる。
【００３２】
本発明の半導体発光素子は、半導体積層膜と金属膜との間で且つその側部に形成され、誘電体からなる電流狭窄膜をさらに備えていることが好ましい。
【００３３】
本発明に係る半導体発光素子の製造方法は、単結晶からなる基板上に、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜を形成する工程（ａ）と、基板を半導体積層膜から分離する工程（ｂ）と、半導体積層膜の一方の面上に第１の電極を形成し、半導体積層膜の一方の面と対向する対向面上に第２の電極を形成する工程（ｃ）と、第１の電極及び第２の電極のうちの一方の上に金属膜を形成する工程（ｄ）とを備えている。
【００３４】
本発明の半導体発光素子の製造方法によると、基板上に互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜を形成し、続いて基板を半導体積層膜から分離した後、半導体積層膜の一方の面上に第１の電極を形成し、半導体積層膜の一方の面と対向する対向面上に第２の電極を形成し、さらに第１の電極及び第２の電極のうちの一方の上に金属膜を形成する。このように、半導体積層膜を形成した基板を半導体積層膜から分離するため、基板による発光光の吸収を抑制できるので、半導体積層膜における金属膜と反対側の面側からより多くの発光光を取り出すことができるようになる。また、基板に代えて半導体積積層膜の上に電極を介在させて金属膜を設けるため、半導体積層膜における直列抵抗を低減できる上に、放熱性を大幅に改善でき且つ静電耐圧が大きくなる。
【００３５】
本発明の半導体発光素子の製造方法において、半導体積層膜はＶ族元素に窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることが好ましい。
【００３６】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ｂ）において、基板における半導体積層膜の反対側の面から、基板を透過し且つ半導体積層膜の一部に吸収される波長を有する照射光を照射して、半導体積層膜の内部に半導体積層膜の一部が分解してなる分解層を形成することにより、基板を半導体積層膜から分離することが好ましい。このようにすると、基板の面積が比較的に大きい場合であっても、基板と半導体積層膜とを再現性良く分離することができる。
【００３７】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ｂ）において基板を研磨により除去することにより、基板を半導体積層膜から分離することが好ましい。このようにすると、基板の面積が比較的に大きい場合であっても、低コストで半導体積層膜を分離することができる。
【００３８】
本発明の半導体発光素子の製造方法において、工程（ａ）は、半導体積層膜の一部を形成した後、基板における半導体積層膜の反対側の面から、基板を透過し且つ半導体積層膜に吸収される波長を有する照射光を照射することにより、半導体積層膜の一部の内部に半導体積層膜が分解してなる分解層を形成する工程と、分解層を形成した後、半導体積層膜の一部の上に半導体積層膜の残部を形成する工程とを含むことが好ましい。このようにすると、半導体積層膜と基板とは、該半導体積層膜の一部が分解してなる分解層を介在させて緩やかに結合されるようになる。このため、分解層を形成した後に、半導体積層膜の一部の上に半導体積層膜の残部を形成すると、半導体積層膜の残部に例えばデバイス構造（活性層）を含む場合には、基板と半導体積層膜との間の熱膨張係数の差や格子不整合の影響を受け難くなるので、デバイス構造の結晶性が良好となり、高輝度の半導体発光素子を得ることが可能となる。
【００３９】
基板に照射する照射光はパルス状に発振するレーザ光であることが好ましい。また、照射光は水銀ランプの輝線であることが好ましい。このようにすると、光源にパルス状に発振するレーザ光を用いた場合には、光の出力パワーを著しく増大させることができるため、半導体積層膜の分離が容易となる。また、光源に水銀ランプの輝線を用いた場合には、光の出力パワーではレーザ光に劣るものの、スポットサイズをレーザ光の場合よりも大きくできるため、照射工程におけるスループットが向上する。
【００４０】
また、照射光は基板の面内をスキャンするように照射することが好ましい。このようにすると、比較的に面積が大きい基板であっても、光源のビームサイズに影響されることなく半導体積層膜から基板を分離することができる。
【００４１】
また、照射光は基板を加熱しながら照射することが好ましい。このようにすると、結晶成長後の冷却時に生じる半導体積層膜と基板との熱膨張係数の差、及び両者の格子不整合による半導体積層膜中に生じるストレスが緩和されるため、基板を分離する際に半導体積層膜に生じるクラックを防止することができる。
【００４２】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ａ）と工程（ｂ）との間に、半導体積層膜の上に誘電体又は半導体からなる積層膜を形成した後、形成した積層膜をパターニングする工程（ｅ）をさらに備え、工程（ｃ）において、第１の電極及び第２の電極のうちのいずれか一方を、パターニングされた積層膜の上に形成し、工程（ｄ）において、金属膜はパターニングされた積層膜の上に形成した電極の上に形成することが好ましい。このようにすると、半導体積層膜から発光される発光光を高効率で反射するミラー構造体を形成することができる。その上、一般に低抵抗化が困難である誘電体又は半導体からなる積層膜により構成されるミラー構造体をパターニングするため、パターニングされたミラー構造体同士の隙間に電極及び金属膜が形成されるので、その隙間から十分な動作電流を確実に注入することができる。
【００４３】
この場合に、工程（ｃ）において、基板を半導体積層膜から分離した後に、第１の電極及び第２の電極のうちの他方を、半導体積層膜における積層膜の反対側の面上に形成することが好ましい。
【００４４】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ａ）と工程（ｂ）との間に、半導体積層膜を構成する材料と異なる材料からなり、半導体積層膜を保持する膜状の第１の保持部材を半導体積層膜に貼り合わせる工程（ｆ）と、工程（ｂ）よりも後に、第１の保持部材を半導体積層膜から剥離する工程（ｇ）とをさらに備えていることが好ましい。このようにすると、半導体積層膜の一部に分解層を形成する際における膜中のストレスの緩和過程で、半導体積層膜に発生するクラックを抑制することができる。その結果、基板の面積が比較的に大きい場合であっても、半導体積層膜にクラックを発生させることなく基板を分離することができる。
【００４５】
この場合に、本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ｇ）の前に、第１の保持部材とは特性が異なる膜状の第２の保持部材を、半導体積層膜における第１の保持部材の反対側の面上に貼り合わせる工程（ｈ）と、工程（ｇ）よりも後に、第２の保持部材を半導体積層膜から剥離する工程（ｉ）とをさらに備えていることが好ましい。このようにすると、半導体積層膜から基板を分離した後でも、半導体積層膜の任意の面上への電極形成や金属膜に対するパターニングが可能となる。
【００４６】
また、この場合に、第１の保持部材又は第２の保持部材は、高分子材料フィルム、半導体からなる単結晶基板又は金属板であることが好ましい。このようにすると、高分子材料フィルム又は金属板の場合には可塑性に優れ、半導体からなる単結晶基板の場合には劈開性に優れるため、基板の分離をより容易に行なえる。
【００４７】
この場合の高分子材料フィルムは、その貼り合わせ面に加熱により剥離可能な接着材層が設けられていることが好ましい。このようにすると、高分子材料フィルムを剥離する際に、半導体積層膜上に接着材層が残留するという不具合がなくなるため、半導体積層膜からの高分子材料フィルムの剥離を容易に且つ確実に行なえるようになる。
【００４８】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、工程（ｃ）よりも前に、半導体積層膜の上に誘電体からなる電流狭窄膜を選択的に形成する工程（ｊ）をさらに備えていることが好ましい。
【００４９】
本発明に係る半導体発光素子の実装方法は、単結晶からなる基板上に、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜を形成する工程（ａ）と、半導体積層膜を構成する材料と異なる材料からなり、半導体積層膜を保持する膜状の保持部材を半導体積層膜に貼り合わせる工程（ｂ）と、半導体積層膜を保持部材と共にダイシングを行なって、それぞれ個辺化された保持部材に保持された状態の複数のチップを作製する工程（ｃ）と、保持部材に保持された各チップに対してダイスボンディングを行なった後、保持部材を各チップから剥離する工程（ｄ）とを備えている。
【００５０】
本発明の半導体発光素子の実装方法によると、半導体積層膜の膜厚が例えば数μｍ以下と極めて小さい場合でも、膜状の保持部材を半導体積層膜に貼った状態でダイスボンディングを行なえるため、極めて薄い半導体発光素子を実装することが可能となる。
【００５１】
本発明の半導体発光素子の実装方法において、保持部材は、高分子材料フィルムであることが好ましい。
【００５２】
本発明の半導体発光素子の実装方法において、高分子材料フィルムは、その貼り合わせ面に加熱により剥離可能な接着材層が設けられていることが好ましい。
【００５３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子であって、青色又は緑色等の短波長発光が可能な発光ダイオード素子の断面構成を示している。
【００５５】
図１に示すように、第１の実施形態に係る発光ダイオード素子１０は、複数の半導体層を含む素子構造体１１を有している。
【００５６】
素子構造体１１の上にはインジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）とを含む酸化物（ＩＴＯ）からなる透光性を有するｐ側電極１５が形成され、該ｐ側電極１５の上の一部の領域には金（Ａｕ）からなるボンディングパッド１６が形成され、また、素子構造体１１におけるｐ側電極１５の反対側の面上にはチタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）との積層体からなるｎ側電極１７が形成されている。
【００５７】
素子構造体１１は、ｎ型の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるｎ型半導体層１２と、該ｎ型半導体層１２の上に形成された窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）からなる活性層１３と、該活性層１３の上に形成されたｐ型の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるｐ型半導体層１４とから構成されている。ここで、活性層１３は例えば量子井戸構造を有していても良い。活性層１３において生成された例えば波長が４７０ｎｍの青色発光光は、Ｔｉ／Ａｕからなるｎ側電極１７により反射され、ＩＴＯからなるｐ側電極１５を透過して外部に取り出される。
【００５８】
第１の実施形態の特徴として、ｎ側電極１７におけるｎ型半導体層１２の反対側（下側）のＡｕ層を下地層として、厚さが約５０μｍの金めっきによる金属膜１８が形成されている。
【００５９】
このように、第１の実施形態によると、発光ダイオード素子１０を構成する素子構造体１１のｎ型半導体層１２に、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられた金属からなるｎ側電極１７が形成されている。これにより、活性層１３から出射される発光光はｎ側電極１７により反射され、透光性を有するｐ側電極１５を通して取り出されるため、光の取り出し効率を大幅に向上することができる。
【００６０】
その上、ｎ側電極１７における素子構造体１１の反対側の面上には、単結晶からなる基板に代えてＡｕからなる金属膜１８を設けているため、活性層１３で生じた熱は金属膜１８を介して外部に放熱される。このように、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１を成長させる単結晶基板に代えて金属膜１８を設けていることにより、素子構造体１１の放熱性が格段に向上するため、本実施形態に係る発光ダイオード素子１０は高出力動作を確実に行なえるようになる。また、サファイアのような絶縁性基板を有さないため、静電耐圧性も向上する。
【００６１】
なお、金属膜１８の厚さは１０μｍ以上であれば良く、またその材料も金（Ａｕ）に限られない。例えば、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）のような熱伝導率が高い材料であれば良く、またこれらの合金でもよい。
【００６２】
また、金属膜１８と接するｎ側電極１７は、チタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）との積層構造に限られず、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）及びロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つからなる単層膜、又はこれらのうちの２つ以上を含む積層構造としても良い。
【００６３】
また、透光性を有するｐ側電極１５はＩＴＯに限られず、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）とからなり、併せた厚さが２０ｎｍ以下の積層体を用いてもよい。
【００６４】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）及び図３（ａ）〜図３（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００６６】
まず、図２（ａ）に示すように、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ウエハ状のサファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）からなる基板２０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１２、ＩｎＧａＮからなる活性層１３及びｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１４を順次成長することにより、ｎ型半導体層１２、活性層１３及びｐ型半導体層１４を含む素子構造体１１を形成する。
【００６７】
ここで、［表１］に示すように、素子構造体１１は、基板２０とｎ型半導体層（ｎ型クラッド層）１２との間にバッファ層及びｎ型コンタクト層を設け、活性層１３を量子井戸構造とし、ｐ型半導体層（ｐ型クラッド層）１４の上にｐ型コンタクト層を設ける構成が好ましい。
【００６８】
【表１】
［表１］において、公知のように、基板２０上に形成するＧａＮからなるバッファ層は、基板温度を比較的に低温の例えば５５０℃として、基板２０とバッファ層の上に成長するｎ型コンタクト層等のエピタキシャル層との格子不整合を緩和する。なお、ｎ型半導体層１２等のエピタキシャル層の成長時には、基板温度を１０２０℃程度に設定する。また、ｎ型ドーパントには、例えばシラン（ＳｉＨ４ ）を原料とするシリコン（Ｓｉ）を用い、ｐ型ドーパントには、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２ Ｍｇ）を原料とするマグネシウム（Ｍｇ）を用いる。
【００７０】
続いて、素子構造体１１の上に、例えばＲＦスパッタ法によりＩＴＯ膜を堆積し、堆積したＩＴＯ膜をパターニングしてｐ側電極１５を形成する。さらに、形成したｐ側電極１５の上に、例えば電子ビーム蒸着法により、Ａｕからなる電極形成膜を蒸着し、蒸着した電極形成膜に対してｐ側電極１５の一部分を覆うようにパターニングを行なって電極形成膜からボンディングパッド１６を形成する。なお、ここでは、電極形成膜の膜厚は５００ｎｍ以上とすることが好ましい。また、ＩＴＯ膜と電極形成膜とのパターニングは同時に行なってもよい。
【００７１】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ側電極１５及びボンディングパッド１６を含む素子構造体１１の上に、可塑性に優れる膜状の保持部材、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる保持膜４１を接着する。ここで、保持膜４１には、その保持面に加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。このような保持膜４１を用いることにより、後工程において、保持膜４１を剥離する際に、素子構造体１１上に接着剤層が残ってしまい、電気的な接触不良等が発生するという不具合を防止することができる。続いて、基板２０に対して素子構造体１１の反対側の面から、パルス状に発振する波長が３５５ｎｍであるＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザの第３高調波光を基板２０をスキャンするように照射する。照射されたレーザ光は、基板２０では吸収されず、素子構造体１１、すなわちｎ型半導体層１２で吸収される。このレーザ光の吸収により、ｎ型半導体層１２は局所的に発熱し、該ｎ型半導体層１２はその基板２０との界面において原子同士の結合が切断されて、基板２０とｎ型半導体層１２との間に金属ガリウム（Ｇａ）を含む熱分解層（図示せず）が形成される。すなわち、レーザ光をｎ型半導体層１２に照射することにより、基板２０の上に成長したｎ型半導体層１２は、基板２０との間で原子間の結合が切断されながらも、熱分解層により基板２０と接着された状態となる。なお、照射するレーザ光の光源は、ＹＡＧレーザの第３高調波光に限られず、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザ光を用いてもよい。ここで、ＫｒＦは、エキシマレーザ装置に含まれるクリプトンとフッ素との混合ガスである。さらに、レーザ光源に代えて、波長が３６５ｎｍである水銀ランプの輝線を用いてもよい。水銀ランプの輝線を用いた場合には、光の出力パワーではレーザ光に劣るものの、スポットサイズをレーザ光よりも大きくできるため、基板２０の分離工程における照射時間を短縮することができる。
【００７２】
次に、図２（ｃ）に示すように、塩酸（ＨＣｌ）等を用いたウエットエッチングによって熱分解層を溶融することにより、素子構造体１１から基板２０を分離して除去する。基板２０の分離方法には、光照射による熱分解層を形成しその熱分解層を溶融して行なう方法以外にも、基板２０を化学的機械研磨法により基板を除去する方法がある。
【００７３】
続いて、基板２０を除去された素子構造体１１におけるｎ型半導体層１２の活性層１３の反対側の面上に、例えば電子ビーム蒸着法により、Ｔｉ／Ａｕからなるｎ側電極１７を形成する。続いて、金めっき法により、ｎ側電極１７の上に、該ｎ側電極１７のＡｕ層を下地層として厚さが約５０μｍの金属膜１８を成膜する。
【００７４】
次に、図２（ｄ）に示すように、金属膜１８及びｎ側電極１７における素子構造体１１のチップ分割領域と対応する部分を選択的にエッチングして、ｎ型半導体層１２におけるチップ分割領域を露出する。第１の実施形態においては、基板２０の分離工程、ｎ側電極１７及び金属膜１８の各成膜工程、及び該ｎ側電極１７及び金属膜１８に対するエッチング工程は、素子構造体１１の基板２０の反対側の面上に保持膜４１を設けた状態で行なうため、素子構造体１１の膜厚が例えば５μｍ程度と極めて薄い構成であっても、何ら不具合を生じることなく実施することができる。
【００７５】
次に、図３（ａ）に示すように、保持膜４１に保持された素子構造体１１における金属膜１８からの露出領域（ダイシング領域）をダイシングブレード５０を用いて切断する。このとき、保持膜４１をも同時に切断する。これにより、図３（ｂ）に示すように、ウエハ状態の素子構造体１１から、ｎ側電極１７には比較的厚膜の金属膜１８が設けられ、ｐ側電極１５には保持膜４１が接着された、例えば３００μｍ角の発光ダイオードチップを得る。
【００７６】
次に、図３（ｃ）に示すように、チップ状に分割された保持膜４１の上面をコレット５１により吸着し、鉛（Ｐｂ）及び錫（Ｓｎ）からなる半田材２１によりパッケージ２２の実装位置にボンディングする。
【００７７】
次に、図３（ｄ）に示すように、ボンディングの際にチップを例えば２００℃程度に加熱する。これにより、保持膜４１には加熱されて発泡する接着剤が塗布されており、加熱により保持膜４１の接着剤の接着力が弱まるため、コレット５１によって保持膜４１は素子構造体１１から容易に剥がすことができる。
【００７８】
このように、第１の実施形態においては、加熱により剥離が容易となる保持膜４１を接着した状態でダイスボンディングを行なうため、素子構造体１１の厚さが約５０μｍ程度のチップであっても、ダイスボンディングを容易に且つ確実に行なうことができる。
【００７９】
なお、金属膜１８の少なくとも下部に、例えば融点が約２８０℃の金（Ａｕ）及び錫（Ｓｎ）からなる合金をめっきにより形成すると、半田材２１を用いる必要がなくなる。
【００８０】
以上説明したように、第１の実施形態に係る製造方法によると、高輝度で、放熱性及び静電耐圧に優れ且つ直列抵抗が小さい発光ダイオード素子１０を得ることができる。
【００８１】
（製造方法の一変形例）
第１の実施形態においては、素子構造体１１を作製した後に、レーザ光を照射して基板２０と素子構造体１１との間に金属ガリウムを含む熱分解層を形成したが、これに限られず、以下のような製造方法を用いてもよい。
【００８２】
具体的には、基板２０上にＧａＮ系半導体からなる下地層を成長した後に光照射を行なって、基板２０と下地層との間に熱分解層を形成する。続いて、熱分解層が形成された下地層の上に素子構造体１１を再成長して形成する。
【００８３】
このようにすると、素子構造体１１は、下地層の上に該下地層と基板２０との間に結晶構造を持たない熱分解層が介在した状態で成長するため、ＧａＮ系半導体からなる下地層及び素子構造体１１は、基板２０との熱膨張係数の差の影響を受けにくくなる。その結果、素子構造体１１における結晶性が向上すると共に、クラック及び結晶欠陥等の発生が低減する。
【００８４】
なお、基板２０を下地層から分離して除去するには、下地層に対して再度レーザ光等を照射するか、又は熱分解層を例えばＨＣｌ等によりエッチングしてもよい。
【００８５】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８６】
図４は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子であって、青色又は緑色等の短波長発光が可能な発光ダイオード素子の断面構成を示している。図４において、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００８７】
図４に示すように、第２の実施形態に係る発光ダイオード素子１０は、素子構造体１１を構成するｎ型半導体層１２における活性層１３の反対側（上側）の面上に、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との積層体からなり、ボンディングパッドを兼ねるｎ側電極１７Ａが選択的に形成されている。ｐ型半導体層１４における活性層１３の反対側（下側）には、白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）との積層体からなり、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられたｐ側電極１５Ａが形成されている。また、ｐ側電極１５Ａにおける外側のＡｕ層を下地層として、厚さが約５０μｍの金めっきされた金属膜１８が形成されている。
【００８８】
第２の実施形態の特徴として、素子構造体１１の周縁部におけるｐ型半導体層１４とｐ側電極１５Ａとの間には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）からなる電流狭窄膜２３を設けている。これにより、素子構造体１１の側端面を通ってリークするリーク電流を低減できるため、発光素子の発光効率が向上する。
【００８９】
このように、第２の実施形態によると、発光ダイオード素子１０を構成する素子構造体１１の下側に、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられた金属からなるｐ側電極１５Ａが形成されている。これにより、活性層１３から出射される発光光はｐ側電極１５Ａにより反射され、ｎ型半導体層１２におけるｎ側電極１７Ａが設けられていない部分を通して取り出されるため、光の取り出し効率を大幅に向上することができる。
【００９０】
その上、ｐ側電極１５Ａにおける素子構造体１１の反対側（下側）の面上には、単結晶からなる基板に代えて金属膜１８を設けているため、活性層１３で生じた熱は金属膜１８を介して外部に放熱される。このように、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１を成長させる単結晶基板に代えて金属膜１８を設けていることにより、放熱性が格段に向上するため、本実施形態に係る発光ダイオード素子１０の高出力動作が可能となる。また、サファイアのような絶縁性基板を有さないため、静電耐圧性も向上する。
【００９１】
なお、金属膜１８と接するｐ側電極１５Ａは、白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）との積層構造に限られず、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）及びロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つからなる単層膜、又はこれらのうちの２つ以上を含む積層構造としても良い。
【００９２】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００９３】
図５（ａ）〜図５（ｃ）乃至図７（ａ）〜図７（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００９４】
まず、図５（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、ＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状のサファイアからなる基板２０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１２、ＩｎＧａＮからなる活性層１３及びｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１４を順次成長することにより、ｎ型半導体層１２、活性層１３及びｐ型半導体層１４を含む素子構造体１１を形成する。
【００９５】
続いて、素子構造体１１、すなわちｐ型半導体層１４の上に、例えば気相堆積（ＣＶＤ）法により、膜厚が約３００ｎｍの酸化シリコンからなる電流狭窄形成膜を堆積する。続いて、堆積した電流狭窄形成膜に対して例えばフッ化水素酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングを行なって、電流狭窄形成膜から素子構造体１１の発光領域を露出する開口部を持つ複数の電流狭窄膜２３を形成する。その後、電子ビーム蒸着法により、各電流狭窄膜２３及びｐ型半導体層１４における電流狭窄膜２３からの露出領域を含む全面にわたって、厚さが約５０ｎｍのＰｔ層と厚さが約２００ｎｍのＡｕ層とからなるｐ側電極１５Ａを形成する。
【００９６】
次に、図５（ｂ）に示すように、金めっき法により、ｐ側電極１５Ａの上に、該ｐ側電極１５ＡのＡｕ層を下地層として厚さが約５０μｍの金属膜１８を成膜する。
【００９７】
次に、図５（ｃ）に示すように、金属膜１８の上に、可塑性に優れる膜状の保持部材、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第１の保持膜４２を接着する。ここで、第１の保持膜４２には、その保持面に約１２０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。続いて、基板２０に対して素子構造体１１の反対側の面から、パルス状に発振する波長が３５５ｎｍであるＹＡＧレーザの第３高調波光を基板２０をスキャンするように照射する。前述したように、照射されたレーザ光は、基板２０では吸収されず、素子構造体１１、すなわちｎ型半導体層１２で吸収される。このレーザ光の吸収により、ｎ型半導体層１２は局所的に発熱し、該ｎ型半導体層１２はその基板２０との界面において原子同士の結合が切断されて、基板２０とｎ型半導体層１２との間に金属ガリウムを含む熱分解層（図示せず）が形成される。なお、照射するレーザ光の光源には、ＹＡＧレーザの第３高調波光に代えて、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザ光を用いてもよい。さらには、レーザ光源に代えて、波長が３６５ｎｍである水銀ランプの輝線を用いてもよい。
【００９８】
次に、図６（ａ）に示すように、塩酸等を用いたウエットエッチングによって熱分解層を溶融することにより、素子構造体１１から基板２０を分離して除去する。続いて、基板２０を除去された素子構造体１１におけるｎ型半導体層１２の活性層１３の反対側の面上に、例えば電子ビーム蒸着法により、膜厚が約５０ｎｍのＴｉと膜厚が約８００ｎｍのＡｌとの積層膜を蒸着し、蒸着した積層膜に対して、素子構造体１１の発光領域を部分的に覆うようにパターニングを行なって、積層膜からボンディングパッドとしても機能するｎ側電極１７Ａを形成する。
【００９９】
次に、図６（ｂ）に示すように、ｎ側電極１７Ａを含めｎ型半導体層１２の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第２の保持膜４３を接着する。第２の保持膜４３には、その保持面に約１７０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。
【０１００】
次に、第１の保持膜４２及び第２の保持膜４３により保持された素子構造体１１を約１２０℃に加熱する。この約１２０℃の加熱により、第１の保持膜４２に設けられた接着剤層が発泡して金属膜１８との間の接着力が低下するため、図６（ｃ）に示すように、第１の保持膜４２は金属膜１８から容易に分離される。このとき、金属膜１８の表面には第１の保持膜４２の接着剤が残るおそれはない。
【０１０１】
次に、図７（ａ）に示すように、金属膜１８における素子構造体１１のチップ分割領域と対応する部分、すなわち電流狭窄膜２３の上側部分を選択的にエッチングして、ｐ側電極１５Ａにおけるチップ分割領域を露出する。第２の実施形態においても、基板２０の分離工程、ｎ側電極１７Ａの各成膜工程は素子構造体１１に第１の保持膜４２を設けた状態で行ない、金属膜１８に対するエッチング工程は、素子構造体１１に第２の保持膜４３を設けた状態で行なうため、素子構造体１１の膜厚が例えば５μｍ程度と極めて薄い構造であっても、何ら不具合を生じることなく実施することができる。
【０１０２】
次に、図７（ｂ）に示すように、第２の保持膜４３に保持されたｐ側電極１５Ａにおける金属膜１８からの露出領域（ダイシング領域）及びその下方をダイシングブレード５０を用いて切断する。これにより、各素子構造体１１は、平面サイズが例えば３００μｍ角の発光ダイオードチップを得る。このとき、第２の保持膜４３に対してはその途中までを切断する。
【０１０３】
次に、図７（ｃ）に示すように、第２の保持膜４３を約１７０℃に加熱することにより、第２の保持膜４３に設けられた接着剤層が発泡して各チップとの間の接着力が低下するため、第２の保持膜４３から各チップが容易に剥離する。その後は、後工程であるダイスボンディング等の組み立て工程で実装される。
【０１０４】
以上説明したように、第２の実施形態に係る製造方法によると、高輝度で、放熱性及び静電耐圧に優れ且つ直列抵抗が小さい発光ダイオード素子１０を得ることができる。
【０１０５】
（第２の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
【０１０６】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係る発光ダイオード素子であって、図８（ａ）は断面構成を示し、図８（ｂ）はチップ表面の走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｐｅ：ＳＥＭ）による顕微鏡写真を示し、図８（ｃ）は発光状態にあるチップ表面の写真を示している。また、図８（ａ）において、図４に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１０７】
本変形例は試作例であって、図８（ａ）に示すように、素子構造体１１のｎ型半導体層１２Ａにはｎ型ＧａＮを用い、活性層１３ＡにはＩｎＧａＮからなる多重量子井戸構造を用い、ｐ型半導体層１４Ａにはｐ型ＧａＮを用いている。ここで、チップの平面サイズは３００μｍ角である。
【０１０８】
ｎ型半導体層１２Ａの上には、発光領域の中央部分にＴｉ／Ａｕの積層体からなるｎ側電極１７が設けられている。ｐ側電極１５ＢにはＰｔを用い、該ｐ側電極１５Ｂの素子構造体１１の反対側の面上には、Ｔｉ／Ａｕからなるめっき下地層２４を設けている。
【０１０９】
図９に本変形例に係る発光ダイオード素子１０の発光スペクトルの測定結果を示す。図９のグラフに示すように、動作電流を増加させるにつれて、活性層１３Ａに対して垂直な方向に共振するいわゆる垂直共振器作用による複数のピークが現われる。
【０１１０】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１１】
図１０は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子であって、青色又は緑色等の短波長発光が可能な発光ダイオード素子の断面構成を示している。図１０において、図４に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１１２】
第３の実施形態に係る発光ダイオード素子を構成する素子構造体１１は、ｎ型半導体層１２における活性層１３の反対側の面上に、例えばＩＴＯからなり透光性を有するｎ側電極１７Ｂが設けられ、該ｎ側電極１７Ｂ上の一部の領域にはＡｕからなるボンディングパッド１６が形成されている。
【０１１３】
ここで、活性層１３は例えば量子井戸構造を有していても良い。活性層１３において生成された例えば波長が４７０ｎｍの青色発光光は、Ｐｔ／Ａｕからなるｐ側電極１５Ａにより反射され、ＩＴＯからなるｎ側電極１７Ｂを透過して外部に取り出される。
【０１１４】
このように、第３の実施形態によると、発光ダイオード素子１０を構成する素子構造体１１の下側に、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられた金属からなるｐ側電極１５Ａが形成されている。これにより、活性層１３から出射される発光光はｐ側電極１５Ａにより反射され、ｎ型半導体層１２に設けられた透光性を持つｎ側電極１７Ｂを通して取り出されるため、光の取り出し効率を大幅に向上することができる。
【０１１５】
その上、ｐ側電極１５Ａにおける素子構造体１１の反対側（下側）の面上には、単結晶からなる基板に代えて金属膜１８を設けているため、活性層１３で生じた熱は金属膜１８を介して外部に放熱される。このように、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１を成長させる単結晶基板に代えて金属膜１８を設けていることにより、放熱性が格段に向上するため、本実施形態に係る発光ダイオード素子１０の高出力動作が可能となる。また、サファイアのような絶縁性基板を有さないため、静電耐圧性も向上する。
【０１１６】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１１７】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）乃至図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１１８】
まず、図１１（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状のサファイアからなる基板２０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１２、ＩｎＧａＮからなる活性層１３及びｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１４を順次成長することにより、ｎ型半導体層１２、活性層１３及びｐ型半導体層１４を含む素子構造体１１を形成する。
【０１１９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、素子構造体の１１のｐ型半導体層１４の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第１の保持膜４２を接着する。ここで、第１の保持膜４２には、その保持面に約１２０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。続いて、基板２０に対して素子構造体１１の反対側の面から、パルス状に発振する波長が３５５ｎｍであるＹＡＧレーザの第３高調波光を基板２０をスキャンするように照射する。前述したように、照射されたレーザ光は、基板２０では吸収されず、素子構造体１１、すなわちｎ型半導体層１２で吸収される。このレーザ光の吸収により、ｎ型半導体層１２は局所的に発熱し、該ｎ型半導体層１２はその基板２０との界面において原子同士の結合が切断されて、基板２０とｎ型半導体層１２との間に金属ガリウムを含む熱分解層（図示せず）が形成される。なお、照射するレーザ光の光源には、ＹＡＧレーザの第３高調波光に代えて、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザ光を用いてもよい。さらには、レーザ光源に代えて、波長が３６５ｎｍである水銀ランプの輝線を用いてもよい。
【０１２０】
次に、図１１（ｃ）に示すように、塩酸等を用いたウエットエッチングによって熱分解層を溶融することにより、素子構造体１１から基板２０を分離して除去する。続いて、基板２０を除去された素子構造体１１におけるｎ型半導体層１２の活性層１３の反対側の面上に、例えばＲＦスパッタ法によりＩＴＯ膜を堆積し、堆積したＩＴＯ膜をパターニングしてｎ側電極１７Ｂを形成する。さらに、形成したｎ側電極１７Ｂの上に、例えば電子ビーム蒸着法により、Ａｕからなる電極形成膜を蒸着し、蒸着した電極形成膜に対してｎ側電極１７Ｂ上の一部分を覆うようにパターニングを行なって、電極形成膜からボンディングパッド１６を形成する。なお、電極形成膜の膜厚は５００ｎｍ以上とすることが好ましい。また、ＩＴＯ膜と電極形成膜とのパターニングは同時に行なってもよい。
【０１２１】
次に、図１２（ａ）に示すように、ボンディングパッド１６及びｎ側電極１７Ｂを含むｎ型半導体層１２の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第２の保持膜４３を接着する。第２の保持膜４３には、その保持面に約１７０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。
【０１２２】
次に、第１の保持膜４２及び第２の保持膜４３により保持された素子構造体１１を約１２０℃に加熱する。この約１２０℃の加熱により、第１の保持膜４２に設けられた接着剤層が発泡して素子構造体１１のｐ型半導体層１４との間の接着力が低下するため、図１２（ｂ）に示すように、第１の保持膜４２はｐ型半導体層１４から容易に分離される。このとき、ｐ型半導体層１４の表面には第１の保持膜４２の接着剤が残るおそれはない。
【０１２３】
次に、図１２（ｃ）に示すように、電子ビーム蒸着法により、ｐ型半導体層１４の上に全面にわたって、厚さが約５０ｎｍのＰｔ層と厚さが約２００ｎｍのＡｕ層とからなるｐ側電極１５Ａを形成する。続いて、金めっき法により、ｐ側電極１５Ａの上に、該ｐ側電極１５ＡのＡｕ層を下地層として厚さが約５０μｍの金属膜１８を成膜する。
【０１２４】
次に、図１３（ａ）に示すように、金属膜１８における素子構造体１１のチップ分割領域と対応する部分を選択的にエッチングして、ｐ側電極１５Ａにおけるチップ分割領域を露出する。第３の実施形態においても、基板２０の分離工程、ｎ側電極１７Ｂ及びボンディングパッド１６の各成膜工程は素子構造体１１に第１の保持膜４２を設けた状態で行ない、ｐ側電極１５Ａ、金属膜１８の各成膜工程及び金属膜１８に対するエッチング工程は、素子構造体１１に第２の保持膜４３を設けた状態で行なうため、素子構造体１１の膜厚が例えば５μｍ程度と極めて薄い構造であっても、何ら不具合を生じることなく実施することができる。
【０１２５】
次に、図１３（ｂ）に示すように、第２の保持膜４３に保持されたｐ側電極１５Ａにおける金属膜１８からの露出領域（ダイシング領域）及びその下方をダイシングブレード５０を用いて切断する。これにより、各素子構造体１１は、平面サイズが例えば３００μｍ角の発光ダイオードチップを得る。このとき、第２の保持膜４３に対してはその途中までを切断する。
【０１２６】
次に、図１３（ｃ）に示すように、第２の保持膜４３を約１７０℃に加熱することにより、第２の保持膜４３に設けられた接着剤層が発泡して各チップとの間の接着力が低下するため、第２の保持膜４３から各チップが容易に剥離する。その後は、後工程であるダイスボンディング等の組み立て工程で実装される。
【０１２７】
以上説明したように、第３の実施形態に係る製造方法によると、高輝度で、放熱性及び静電耐圧に優れ且つ直列抵抗が小さい発光ダイオード素子１０を得ることができる。
【０１２８】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２９】
図１４は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子であって、青色又は緑色等の短波長発光が可能な発光ダイオード素子の断面構成を示している。図１４において、図１０に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１３０】
図１４に示すように、第４の実施形態は、素子構造体１１におけるｐ型半導体層１４とｐ側電極１５Ａとの間に、それぞれが、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）からなる第１誘電体層と酸化シリコンよりも屈折率が大きい酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなる第２誘電体層とが交互に積層されてなる複数のミラー構造体２５が互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする。
【０１３１】
各ミラー構造体２５は、第１誘電体層の厚さを８０ｎｍとし、第２誘電体層の厚さを５３ｎｍとし、これら第１誘電体層及び第２誘電体層を１周期としてその１０周期分が積層されている。ここで、各誘電体層の厚さは、発光波長を４７０ｎｍとし、光学波長をλとしたときに、そのλ／４が反射率の最大となるように設計されている。
【０１３２】
ここで、活性層１３は例えば量子井戸構造を有していても良い。活性層１３において生成された例えば波長が４７０ｎｍの青色発光光は、Ｐｔ／Ａｕからなるｐ側電極１５Ａ及び各ミラー構造体２５により反射され、ＩＴＯからなるｎ側電極１７Ｂを透過して外部に取り出される。
【０１３３】
このように、第４の実施形態によると、発光ダイオード素子１０を構成する素子構造体１１の下側に、活性層１３からの発光光に対する反射率が９０％以上となるように設けられた金属からなるｐ側電極１５Ａと、該発光光に対する反射率が９０％以上の高反射率を有する誘電体からなるミラー構造体２５が形成されている。これにより、活性層１３から出射される発光光はｐ側電極１５Ａ及びミラー構造体２５により反射され、ｎ型半導体層１２に設けられた透光性を持つｎ側電極１７Ｂを通して取り出されるため、光の取り出し効率を大幅に向上することができる。
【０１３４】
その上、ｐ側電極１５Ａにおける素子構造体１１の反対側（下側）の面上には、単結晶からなる基板に代えて金属膜１８を設けているため、活性層１３で生じた熱は金属膜１８を介して外部に放熱される。このように、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１を成長させる単結晶基板に代えて金属膜１８を設けていることにより、放熱性が格段に向上するため、本実施形態に係る発光ダイオード素子１０の高出力動作が可能となる。また、サファイアのような絶縁性基板を有さないため、静電耐圧性も向上する。
【０１３５】
なお、第４の実施形態においては、ミラー構造体２５に積層した誘電体膜を用いたが、これに限られず、例えばエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体からなる積層膜を用い、互いに隣接する膜同士のアルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）の組成を変えて、互いに屈折率差を生じさせることにより、活性層１３からの発光光を高い反射率で反射する構成としても良い。
【０１３６】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１３７】
図１５（ａ）〜図１５（ｃ）乃至図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る発光ダイオード素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１３８】
まず、図１５（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状のサファイアからなる基板２０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型半導体層１２、ＩｎＧａＮからなる活性層１３及びｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層１４を順次成長することにより、ｎ型半導体層１２、活性層１３及びｐ型半導体層１４を含む素子構造体１１を形成する。
【０１３９】
続いて、素子構造体１１、すなわちｐ型半導体層１４の上に、例えばＲＦスパッタ法により、厚さが８０ｎｍのＳｉＯ２ からなる第１誘電体層と厚さが５３ｎｍのＴａ２Ｏ５からなる第２誘電体層とを１周期とし、その１０周期分からなる誘電体積層膜を堆積する。続いて、堆積した誘電体積層膜に対して例えばフッ化水素酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングを行なうことにより、誘電体積層膜から互いに間隔をおいた複数のミラー構造体２５を形成する。その後、電子ビーム蒸着法により、各ミラー構造体２５及びｐ型半導体層１４におけるミラー構造体２５からの露出領域を含む全面にわたって、厚さが約５０ｎｍのＰｔ層と厚さが約２００ｎｍのＡｕ層とからなるｐ側電極１５Ａを形成する。
【０１４０】
次に、図１５（ｂ）に示すように、金めっき法により、ｐ側電極１５Ａの上に、該ｐ側電極１５ＡのＡｕ層を下地層として厚さが約５０μｍの金属膜１８を成膜する。
【０１４１】
次に、図１５（ｃ）に示すように、金属膜１８の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第１の保持膜４２を接着する。ここで、第１の保持膜４２には、その保持面に約１２０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。続いて、基板２０に対して素子構造体１１の反対側の面から、パルス状に発振する波長が３５５ｎｍであるＹＡＧレーザの第３高調波光を基板２０をスキャンするように照射する。前述したように、照射されたレーザ光は、基板２０では吸収されず、素子構造体１１、すなわちｎ型半導体層１２で吸収される。このレーザ光の吸収により、ｎ型半導体層１２は局所的に発熱し、該ｎ型半導体層１２はその基板２０との界面において原子同士の結合が切断されて、基板２０とｎ型半導体層１２との間に金属ガリウムを含む熱分解層（図示せず）が形成される。なお、照射するレーザ光の光源には、ＹＡＧレーザの第３高調波光に代えて、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザ光を用いてもよい。さらには、レーザ光源に代えて、波長が３６５ｎｍである水銀ランプの輝線を用いてもよい。
【０１４２】
次に、図１６（ａ）に示すように、塩酸等を用いたウエットエッチングによって熱分解層を溶融することにより、素子構造体１１から基板２０を分離して除去する。続いて、基板２０を除去された素子構造体１１におけるｎ型半導体層１２の活性層１３の反対側の面上に、例えばＲＦスパッタ法によりＩＴＯ膜を堆積し、堆積したＩＴＯ膜をパターニングしてｎ側電極１７Ｂを形成する。さらに、形成したｎ側電極１７Ｂの上に、例えば電子ビーム蒸着法により、Ａｕからなる電極形成膜を蒸着し、蒸着した電極形成膜に対してｎ側電極１７Ｂ上の一部分を覆うようにパターニングを行なって、電極形成膜からボンディングパッド１６を形成する。なお、電極形成膜の膜厚は５００ｎｍ以上、例えば約８００ｎｍとすることにより、ボンディングパッド１６にワイヤボンディングが確実に実施されるようにする。また、ＩＴＯ膜と電極形成膜とのパターニングは同時に行なってもよい。
【０１４３】
次に、図１６（ｂ）に示すように、ボンディングパッド１６及びｎ側電極１７Ｂを含めｎ型半導体層１２の上に、例えば厚さが約１００μｍの高分子フィルムからなる第２の保持膜４３を接着する。第２の保持膜４３には、その保持面に約１７０℃の加熱により発泡して接着力が低下する接着剤層を設けた、例えばポリエステルからなる高分子フィルムを用いる。
【０１４４】
次に、第１の保持膜４２及び第２の保持膜４３により保持された素子構造体１１を約１２０℃に加熱する。この約１２０℃の加熱により、第１の保持膜４２に設けられた接着剤層が発泡して金属膜１８との間の接着力が低下するため、図１６（ｃ）に示すように、第１の保持膜４２は金属層１８から容易に分離される。このとき、金属層１８の表面には第１の保持膜４２の接着剤が残るおそれはない。
【０１４５】
次に、図１７（ａ）に示すように、金属膜１８における素子構造体１１のチップ分割領域と対応する部分を選択的にエッチングして、ｐ側電極１５Ａにおけるチップ分割領域を露出する。第４の実施形態においても、基板２０の分離工程、ｎ側電極１７Ｂ及びボンディングパッド１６の各成膜工程は素子構造体１１に第１の保持膜４２を設けた状態で行ない、ｐ側電極１５Ａ、金属膜１８の各成膜工程及び金属膜１８に対するエッチング工程は、素子構造体１１に第２の保持膜４３を設けた状態で行なうため、素子構造体１１の膜厚が例えば５μｍ程度と極めて薄い構造であっても、何ら不具合を生じることなく実施することができる。
【０１４６】
次に、図１７（ｂ）に示すように、第２の保持膜４３に保持されたｐ側電極１５Ａにおける金属膜１８からの露出領域（ダイシング領域）及びその下方をダイシングブレード５０を用いて切断する。これにより、各素子構造体１１は、平面サイズが例えば３００μｍ角の発光ダイオードチップを得る。このとき、第２の保持膜４３に対してはその途中までを切断する。
【０１４７】
次に、図１７（ｃ）に示すように、第２の保持膜４３を約１７０℃に加熱することにより、第２の保持膜４３に設けられた接着剤層が発泡して各チップとの間の接着力が低下するため、第２の保持膜４３から各チップが容易に剥離する。その後は、後工程であるダイスボンディング等の組み立て工程で実装される。
【０１４８】
以上説明したように、第４の実施形態に係る製造方法によると、高輝度で、放熱性及び静電耐圧に優れ且つ直列抵抗が小さい発光ダイオード素子１０を得ることができる。
【０１４９】
なお、ミラー構造体２５は、酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）と酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）との積層構造に限られず、第２誘電体層を構成する高屈折率材料である酸化タンタルに代えて、酸化チタン（ＴｉＯ２ ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）又は酸化ハフニウム（ＨｆＯ２ ）を用いてもよい。
【０１５０】
また、誘電体からなる積層膜に代えて、窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙ Ｎ）（但し、０≦ｘ、ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）の組成を代えることにより高反射率を有するミラー構造を形成する場合には、図１５（ａ）に示す素子構造体１１の結晶成長に連続してエピタキシャル成長により成膜できるため、誘電体を成膜する成膜装置を用いる必要がなくなる。なお、成膜した半導体膜から複数のミラー構造体２５を得るパターニング工程には、例えば塩素（Ｃｌ２ ）ガスを用いた反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）法を用いれば良い。
【０１５１】
なお、第１〜第４の実施形態において、基板２０の主面の面方位は特に限定されず、例えばサファイアの場合には、典型的な（０００１）面や、さらには典型的な面からわずかにずれた面方位（オフオリエンテーション）を持たせてもよい。
【０１５２】
また、基板２０上に成長する素子構造体１１の結晶成長法は、ＭＯＣＶＤ法に限られず、例えば、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法又はハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法でもよい。また、これらの３つの成長法を各半導体層に応じて適宜使い分けてもよい。
【０１５３】
また、ＧａＮ系半導体からなる素子構造体１１は、照射光を吸収する層が素子構造体１１に含まれていれば良く、必ずしも照射光を吸収する層が基板２０と接している必要はない。また、照射光を吸収する半導体層の組成は、例えばＡｌＧａＮ又はＩｎＧａＮ等の任意の組成を持つＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体であればよい。
【０１５４】
また、基板２０と素子構造体１１との間に、ＩｎＧａＮ又はＺｎＯのように、ＧａＮよりも禁制帯幅が小さい光吸収層を設けてもよい。このようにすると、照射光の吸収が光吸収層により促進されるため、低出力の照射光でも光吸収層が分解される。
【０１５５】
また、レーザ光等は、基板２０を保持膜４１等の接着力が低下しない程度に加熱しながら照射してもよい。このようにすると、基板２０と素子構造体１１との間の熱膨張係数の差によるストレスを緩和しながら素子構造体１１の半導体層を熱分解できるため、素子構造体１１に発生するクラックを防止することができる。
【０１５６】
さらには、光照射工程の前か後に、素子構造体１１の上に基板２０及び素子構造体１１との扱いを容易とするように、高分子材料フィルムに代えて、例えばシリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）等の半導体からなる保持基板、又は銅（Ｃｕ）等の金属からなる保持基板を貼り合わせ、さらには除去してもよい。
【０１５７】
また、第２〜第４の実施形態においても、第１の実施形態の一変形例と同様に、基板２０と下地層との間に熱分解層を形成した後に、素子構造体１１を再成長してもよい。
【０１５８】
また、第１、第３及び第４の実施形態においても、第２の実施形態と同様に、チップの周縁部に電流狭窄膜を設けても良い。
【０１５９】
【発明の効果】
本発明に係る半導体発光素子及びその製造方法によると、素子構造を含む半導体積層膜が成長した基板を除去し、代わりに、比較的に厚膜の金属膜を設けるため、基板が残された状態と比べて該基板による発光光の吸収を抑制できる。その結果、半導体積層膜における金属膜の反対側の面からより多くの発光光を取り出すことが可能となる。また、基板を除去して金属膜を設けるため、直列抵抗を低減できる上に、放熱性が大幅に改善され且つ静電耐圧が大きくなる。
【０１６０】
本発明に係る半導体発光素子の実装方法によると、半導体積層膜の膜厚が例えば数μｍ以下と極めて小さい場合でも、膜状の保持部材を半導体積層膜に貼った状態でダイスボンディングを行なえるため、極めて薄い半導体発光素子を実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子を示す構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子を示す構成断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係る半導体発光素子を示し、（ａ）は構成断面図であり、（ｂ）はＳＥＭによるチップ表面の顕微鏡写真であり、（ｃ）は発光状態にあるチップ表面の写真である。
【図９】本発明の第２の実施形態の一変形例に係る半導体発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子を示す構成断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子を示す構成断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１８】第１の従来例に係る発光ダイオード素子を示す構成断面図である。
【図１９】第２の従来例に係る発光ダイオード素子を示す構成断面図である。
【符号の説明】
１０ 発光ダイオード素子
１１ 素子構造体（半導体積層膜）
１２ ｎ型半導体層
１２Ａ ｎ型半導体層
１３ 活性層
１３Ａ 活性層
１４ ｐ型半導体層
１４Ａ ｐ型半導体層
１５ ｐ側電極（ＩＴＯ）
１５Ａ ｐ側電極（Ｐｔ／Ａｕ）
１５Ｂ ｐ側電極（Ｐｔ）
１６ ボンディングパッド
１７ ｎ側電極（Ｔｉ／Ａｕ）
１７Ａ ｎ側電極（Ｔｉ／Ａｌ）
１７Ｂ ｎ側電極（ＩＴＯ）
１８ 金属膜
２０ 基板
２１ 半田材
２２ パッケージ
２３ 電流狭窄膜
２４ めっき下地層
２５ ミラー構造体
４１ 保持膜
４２ 第１の保持膜
４３ 第３の保持膜
５０ ダイシングブレード
５１ コレット
Claims (33)
- 互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜と、
前記半導体積層膜の一方の面上に形成された第１の電極と、
前記半導体積層膜の前記一方の面と対向する対向面上に形成された第２の電極と、
前記第１の電極又は前記第２の電極と接するように形成され、前記半導体積層膜の膜厚よりも大きいか等しい膜厚を有する金属膜とを備えていることを特徴とする半導体発光素子。 - 前記半導体積層膜は、Ｖ族元素に窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記金属膜の膜厚は１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
- 前記金属膜は、金、銅又は銀からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
- 前記金属膜はめっきにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
- 前記金属膜は、前記半導体積層膜の反対側部分に融点が３００℃以下である金属層を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
- 前記金属層は錫を含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
- 前記第１の電極及び第２の電極のうち、前記金属膜と接するように形成された電極は、前記半導体積層膜から発光される光に対して９０％以上の反射率を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
- 前記第１の電極及び第２の電極のうち、前記金属膜と接するように形成された電極は、金、白金、銅、銀及びロジウムのうちの少なくとも１つからなる単層膜、又はこれらのうちの２つ以上を含む積層膜からなることを特徴とする請求項１、２又は８のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体積層膜と前記金属膜との間に形成され、誘電体又は半導体からなるミラー構造体をさらに備え、
前記ミラー構造体は、前記半導体積層膜から発光される光に対して９０％以上の反射率を有していることを特徴とする請求項１、２又は８のいずれか１項に記載の半導体発光素子。 - 前記ミラー構造体は、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化ハフニウムのうちのいずれか、又は窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙ Ｎ）（但し、０≦ｘ、ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）を含み、前記半導体積層膜からの発光波長に対する屈折率が周期的に変化するように形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体発光素子。
- 前記第１の電極及び第２の電極のうち、前記半導体積層膜に対して前記金属膜の反対側に設けられた電極は、透光性を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記第１の電極及び第２の電極のうち、前記半導体積層膜に対して前記金属膜の反対側に設けられた電極は、インジウム錫酸化物からなるか、又は膜厚が２０ｎｍ以下のニッケルを含む金属からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体積層膜と前記金属膜との間で且つその側部に形成され、誘電体からなる電流狭窄膜をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
- 単結晶からなる基板上に、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜を形成する工程（ａ）と、
前記基板を前記半導体積層膜から分離する工程（ｂ）と、
前記半導体積層膜の一方の面上に第１の電極を形成し、前記半導体積層膜の前記一方の面と対向する対向面上に第２の電極を形成する工程（ｃ）と、
前記第１の電極及び第２の電極のうちの一方の上に金属膜を形成する工程（ｄ）とを備えていることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 前記半導体積層膜は、Ｖ族元素に窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１５に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程（ｂ）において、
前記基板における前記半導体積層膜の反対側の面から、前記基板を透過し且つ前記半導体積層膜の一部に吸収される波長を有する照射光を照射して、前記半導体積層膜の内部に前記半導体積層膜の一部が分解してなる分解層を形成することにより、前記基板を前記半導体積層膜から分離することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記工程（ｂ）において、
前記基板を研磨により除去することにより、前記基板を前記半導体積層膜から分離することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記工程（ａ）は、
前記半導体積層膜の一部を形成した後、前記基板における前記半導体積層膜の反対側の面から、前記基板を透過し且つ前記半導体積層膜に吸収される波長を有する照射光を照射することにより、前記半導体積層膜の一部の内部に前記半導体積層膜が分解してなる分解層を形成する工程と、
前記分解層を形成した後、前記半導体積層膜の一部の上に、前記半導体積層膜の残部を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記照射光は、パルス状に発振するレーザ光であることを特徴とする請求項１７又は１９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記照射光は、水銀ランプの輝線であることを特徴とする請求項１７又は１９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記照射光は、前記基板の面内をスキャンするように照射することを特徴とする請求項１７又は１９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記照射光は、前記基板を加熱しながら照射することを特徴とする請求項１７又は１９に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、
前記半導体積層膜の上に誘電体又は半導体からなる積層膜を形成した後、形成した積層膜をパターニングする工程（ｅ）をさらに備え、
前記工程（ｃ）において、前記第１の電極及び第２の電極のうちのいずれか一方を、パターニングされた前記積層膜の上に形成し、
前記工程（ｄ）において、前記金属膜は、パターニングされた前記積層膜の上に形成した電極の上に形成することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記工程（ｃ）において、前記基板を前記半導体積層膜から分離した後に、前記第１の電極及び第２の電極のうちの他方を、前記半導体積層膜における前記積層膜の反対側の面上に形成することを特徴とする請求項２４に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程（ａ）と前記工程（ｂ）との間に、
前記半導体積層膜を構成する材料と異なる材料からなり、前記半導体積層膜を保持する膜状の第１の保持部材を前記半導体積層膜に貼り合わせる工程（ｆ）と、
前記工程（ｂ）よりも後に、前記第１の保持部材を前記半導体積層膜から剥離する工程（ｇ）とをさらに備えていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記工程（ｇ）の前に、前記第１の保持部材とは特性が異なる膜状の第２の保持部材を、前記半導体積層膜における前記第１の保持部材の反対側の面上に貼り合わせる工程（ｈ）と、
前記工程（ｇ）よりも後に、前記第２の保持部材を前記半導体積層膜から剥離する工程（ｉ）とをさらに備えていることを特徴とする請求項２６に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材は、高分子材料フィルム、半導体からなる単結晶基板又は金属板であることを特徴とする請求項２６又は２７に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記高分子材料フィルムは、その貼り合わせ面に加熱により剥離可能な接着材層が設けられていることを特徴とする請求項２８に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程（ｃ）よりも前に、前記半導体積層膜の上に誘電体からなる電流狭窄膜を選択的に形成する工程（ｊ）をさらに備えていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 単結晶からなる基板上に、互いに異なる導電型を持つ少なくとも２つの半導体層を含む半導体積層膜を形成する工程（ａ）と、
前記半導体積層膜を構成する材料と異なる材料からなり、前記半導体積層膜を保持する膜状の保持部材を前記半導体積層膜に貼り合わせる工程（ｂ）と、
前記半導体積層膜を前記保持部材と共にダイシングを行なって、それぞれ個辺化された前記保持部材に保持された状態の複数のチップを作製する工程（ｃ）と、
前記保持部材に保持された前記各チップに対してダイスボンディングを行なった後、前記保持部材を前記各チップから剥離する工程（ｄ）とを備えていることを特徴とする半導体発光素子の実装方法。 - 前記保持部材は、高分子材料フィルムであることを特徴とする請求項３１に記載の半導体発光素子の実装方法。
- 前記高分子材料フィルムは、その貼り合わせ面に加熱により剥離可能な接着材層が設けられていることを特徴とする請求項３２に記載の半導体発光素子の実装方法。
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