JP2007081312A - 窒化物系半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板剥離後のソリが少なく、側面から効率よく光取り出しができる窒化物系半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 複数の窒化物系半導体発光素子２を製造する方法であって、基板１０１上に、少なくともｎ型半導体層１０３、発光層１０４、ｐ型半導体層１０５をこの順で積層して積層体を形成する工程と、基板１０１上に溝４を形成することにより、積層体を製造しようとする各窒化物系半導体発光素子２に対応させて分割する工程と、溝４を犠牲層１０６で充填する工程と、ｐ型半導体層１０５上および犠牲層１０６上にメッキ法によりメッキ基板１１１を形成するメッキ工程とを備える方法とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は窒化物系半導体発光素子および、その製造方法に関し、特に基板剥離工程を含んだ上下電極構造をとる窒化物系半導体発光素子において、光取り出し効率を向上させる構造およびその製造方法に関する。

近年、短波長光発光素子用の半導体材料としてＧａＮ系化合物半導体材料が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶をはじめとして、種々の酸化物基板やＩＩＩ―Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形成される。

サファイア単結晶基板は、ＧａＮとは格子定数が１０％以上も異なるが、ＡｌＮやＡｌＧａＮなどのバッファ層を形成することにより、その上に良好な窒化物半導体が形成でき、一般的に広く用いられている。サファイア単結晶基板を用いた場合、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層がこの順で積層される。サファイア基板は絶縁体であるので、その素子構造は、ｐ型半導体層上に形成された正極とｎ型半導体層上に形成された負極が同一面上に存在することになる。ＩＴＯなどの透明電極を正極に使用しｐ型半導体側から光を取り出すフェイスアップ方式、Ａｇなどの高反射膜を正極に使用してサファイア基板側から光を取り出すフリップチップ方式の２種類がある。

このようにサファイア単結晶基板は一般的に広く用いられているが、絶縁体であるためにいくつかの問題点がある。第一に負極を形成するために発光層をエッチングなどにより除去してｎ型半導体層を露出させるために、負極の部分だけ発光層の面積が減ってしまい、その分、出力が低下する。第二に正極と負極が同一面にあるために電流の流れが水平方向になってしまい局部的に電流密度の高いところができてしまい素子が発熱してしまう。第三にサファイア基板の熱伝導率は低いので発生した熱が拡散せず素子の温度が上昇してしまう。

以上の問題を解決させるために、サファイア単結晶基板上にｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層がこの順で積層した素子に導電性基板を接着し、その後にサファイア単結晶基板を除去して、正極と負極を上下に配置させる方法が開示されている（特許文献１）。さらに、導電性基板を接着させるのではなく、メッキにより作成する方法が開示されている（特許文献２）。
特許第３５１１９７０号公報 特開２００４−４７７０４号公報

導電性基板を接着させる方法には、ＡｕＳｎなどの低融点金属化合物を接着材として接着させる方法や、真空中でアルゴンプラズマなどで接合面を活性化させて接着させる活性化接合などの方法がある。この方法であると接着面は極めて平滑であることが要求されパーティクルなどの異物があると、その部分が浮いてしまい接着がうまく行かないなど、均一な接着面を形成することが難しい。

サファイアなどの基板上に積層されるＧａＮは、１〜１０μｍと厚膜であること、積層時の温度が１０００度付近と高温であることなどから、極めて高い膜応力を有している。例えば、板圧０．４ｍｍ厚のサファイア基板にＧａＮを５μｍ積層した場合、５０〜１００μｍ程度のソリが発生してしまう。

メッキ法で支持基板を作成する場合、サファイアよりも機械強度が弱いこと、生産上の効率性から膜厚が１０μｍ〜２００μｍと限定されることから、基板剥離後のソリの影響はさらに大きくなってしまう。

ＧａＮのソリの影響を軽減するためには、基板上に積層されたＧａＮをあらかじめ分割してしまうことが有効である。ＧａＮが分割された部分で応力緩和が起き基板全体のソリが低減される。

しかし、ＧａＮを分割してからメッキ支持基板を作成する場合、基板全体のソリ低減には有効であるが、以下の２つの問題点が発生する。
（１）ｎ型半導体層が露出してしまうので、そのままメッキするとｎ型半導体層とｐ型半導体層が短絡してしまう。
（２）露出したｐ型半導体層、発光層、ｎ型半導体層の側面にもメッキが入り込んでしまうために側面からの光取出しが出来なくなる。

（１）についてはｐ型半導体層、発光層、ｎ型半導体層の側面に保護膜を形成すれば容易に解決できるが、（２）については側面の深さが１〜１０μｍと深いことから容易に解決することが難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、基板剥離後のソリが少なく、側面から効率よく光取り出しができる窒化物系半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は上記問題を解決するために、鋭意努力検討した結果、少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を積層してなる積層体を各窒化物系半導体発光素子に対応させて分割し、分割することによって形成された発光素子間の溝をメッキ基板を形成した後に除去される犠牲層で充填することで、その後にメッキ基板を作成する際に積層体の側面にメッキが入り込むことを防ぐことができ、メッキ後に犠牲層を除去することで積層体の側面からの光取り出し効率に優れたものが得られ、しかも、基板を剥離した場合のソリを少なくできることを見出した。即ち本発明は以下に関する。

（１）複数の窒化物系半導体発光素子を製造する方法であって、基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層をこの順で積層して積層体を形成する工程と、前記基板上に溝を形成することにより、前記積層体を製造しようとする各窒化物系半導体発光素子に対応させて分割する工程と、前記溝を犠牲層で充填する工程と、前記ｐ型半導体層上および前記犠牲層上にメッキ法によりメッキ基板を形成するメッキ工程とを備えることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（２）前記犠牲層を除去する工程を備えることを特徴とする（１）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（３）前記メッキ工程の前に、前記ｐ型半導体層上に金属層を積層することを特徴とする（１）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（４）前記積層体を形成する前に、前記基板上にバッファ層を形成し、前記メッキ工程の後に、前記基板および前記バッファ層を除去することにより前記ｎ型半導体層を露出させることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（５）前記金属層が複数の金属層からなり、前記溝を犠牲層で充填する前に、前記複数の金属層のうち前記ｐ型半導体層上のみに配置される金属層を形成することを特徴とする（３）または（４）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（６）前記基板をレーザにより除去することを特徴とする（４）または（５）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（７）前記犠牲層が、レジストからなることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（８）前記金属層が、オーミック接触層を含むことを特徴とする（３）〜（７）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（９）前記金属層が、反射層を含むことを特徴とする（３）〜（８）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１０）前記金属層が、密着層を含むことを特徴とする（３）〜（９）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１１）前記オーミック接触層が、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、またはＡｇの単体金属およびそれらの合金で構成されることを特徴とする（８）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１２）前記反射層が、Ａｇ合金またＡｌ合金で構成されることを特徴とする（９）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１３）前記密着層が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの単体金属およびそれらの合金で構成されることを特徴とする（１０）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１４）前記メッキ基板の膜厚が、１０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする（１）〜（１３）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１５）前記メッキ基板が、ＮｉＰ合金、Ｃｕ，またはＣｕ合金により形成されることを特徴とする（１）〜（１４）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１６）前記メッキ工程の後、１００℃〜３００℃で熱処理をすることを特徴とする（１）〜（１５）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法の製造方法。
（１７）前記金属層と前記メッキ基板との間に、前記メッキ基板に接してメッキ密着層を形成すること特徴とする（１）〜（１６）のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１８）前記メッキ密着層が、前記メッキ基板の５０ｗｔ％以上を占める主成分と同一の組成を５０ｗｔ％以上有することを特徴とする（１７）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
（１９）前記メッキ密着層が、ＮｉＰ合金またはＣｕ合金により形成されることを特徴とする（１７）または（１８）に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。

本発明によれば、基板上に積層体を形成し、前記基板上に溝を形成することにより、前記積層体を各窒化物系半導体発光素子に対応させて分割し、前記溝を犠牲層で充填した後、ｐ型半導体層上および犠牲層上にメッキ法によりメッキ基板を形成するので、メッキ基板を作成する際に積層体の側面にメッキが入り込むことを防ぐことができる。
また、メッキ後に犠牲層を除去することで、積層体の側面からの光取り出し効率に優れたものが得られる。
さらに、積層体を各窒化物系半導体発光素子に対応させて分割してからメッキ基板を形成するので、基板を剥離した場合のソリを少なくできる。よって、信頼性が高く、出力の高い窒化物系半導体発光素子を作成することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照にして説明する。ただし、本発明は以下の各実施形態に限定されるものではなく、例えばこれら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせても良い。
図１は、本発明の製造方法を用いて得られた窒化物系半導体発光素子の断面を示した模式図であり、図２は、図１に示す窒化物系半導体発光素子の製造方法を説明するための模式図である。なお、図２においては、図面を見やすくするために、製造される複数の窒化物系半導体発光素子のうち、２つの窒化物系半導体発光素子のみを示している。

図１に示す窒化物系半導体発光素子２「以下、発光素子と略記する」は、ｎ型半導体層１０３と発光層１０４とｐ型半導体層１０５とからなる窒化物系半導体層（積層体）３を備えたものである。窒化物系半導体層３の側面５は露出されており、窒化物系半導体層３のｐ型半導体層１０５側の面（図１では上面）の中央部には、金属層６を構成するオーミック接触層１０７と反射層１０８と密着層１０９とが下から順に積層されている。密着層１０９は、反射層１０８の上面と、オーミック接触層１０７および反射層１０８の側面と、ｐ型半導体層１０５上の縁部とを覆う被覆部１０９ｂと、被覆部１０９ｂと連続して設けられ、ｐ型半導体層１０５の端部から外部に向かって延びる鍔部１０９ａとからなる。密着層１０９上には、メッキ密着層１１０を介してメッキ基板１１１が形成されている。さらに、メッキ基板１１１の上面には正極２１２が形成され、ｎ型半導体層１０３の下面には負極２１３が形成されている。

図１に示す発光素子２を製造するには、図２に示すように、まず、基板１０１を用意し、基板１０１上にバッファ層１０２を形成する。
基板１０１としては、サファイア単結晶（Ａｌ_２Ｏ_３；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＡｇＡｌ_２Ｏ_４）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ_２単結晶、ＬｉＧａＯ_２単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶などの公知の基板材料を何ら制限無く用いることができる。基板１０１としてＳｉＣなどの導電性基板を用いれば、正極２１２と負極２１３を上下に配置させた発光素子２を、基板１０１を剥離することなく形成できる。しかし、その場合には、基板１０１上に、絶縁体であるバッファ層１０２を使用することができなくなるので、バッファ層１０２の上に成長する窒化物系半導体層３の結晶が劣化して良好な発光素子２を形成することができない場合が生じる。したがって、本実施形態においては、基板１０１として導電性のＳｉＣ、Ｓｉを用いた場合でも後の工程において基板１０１の剥離を行なう。

バッファ層１０２は、ｎ型半導体層１０３を構成する材料の結晶性を向上させるためのものである。例えば、基板１０１としてサファイア単結晶基板を用い、ｎ型半導体層１０３としてＧａＮを用いる場合には、基板１０１とｎ型半導体層１０３との格子定数が１０％以上も異なる。この場合に、バッファ層１０２として、基板１０１とｎ型半導体層１０３との中間の格子定数を有するＡｌＮやＡｌＧａＮなどを用いることで、ｎ型半導体層１０３を構成するＧａＮの結晶性を向上させることができる。

次に、バッファ層１０２上に、少なくともｎ型半導体層１０３、発光層１０４、ｐ型半導体層１０５をこの順で積層して窒化物系半導体層３を形成する。窒化物系半導体層３は、例えばｎ型半導体層１０３、発光層１０４、ｐ型半導体層１０５からなるヘテロ接合構造で構成される。窒化物系半導体層３としては、一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）で表される半導体が多数知られており、本発明においても一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）で表される窒化物系半導体が何ら制限なく用いられる。

これらの窒化物系半導体層３は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相成長法（ＨＰＶＥ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、などＩＩＩ族窒化物系半導体を成長させることが可能である全ての成長方法を適用して製造できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法である。

ＭＯＣＶＤ法では、キャリアガスとして水素（Ｈ_２）または窒素（Ｎ_２）、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてはアンモニア（ＮＨ_３）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）などが用いられる。また、ドーパントとしては、ｎ型にはＳｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ_４）またはジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）を、Ｇｅ原料としてゲルマン（ＧｅＨ_４）を用い、ｐ型にはＭｇ原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ_２Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＥｔＣｐ）２Ｍｇ）を用いる。

図２に示すように、続いて、基板１０１上に溝４を形成することにより、窒化物系半導体層３を製造しようとする各発光素子２に対応させて分割する。溝４の内壁には窒化物系半導体層３の側面５が露出されており、溝４の底面にはバッファ層２が露出されている。
例えば、基板１０１としてサファイア基板を用いた場合に、基板１０１上に形成された窒化物系半導体層３を分割する方法としては、エッチング法、レーザカッティング法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来る。レーザリフトオフ法を用いる場合、窒化物系半導体３が分割されるが、良好な基板１０１を剥離するためにはサファイア基板にはダメージを与えないようにすることが好ましい。したがって、エッチング法で分割する場合、窒化物系半導体層３に対してはエッチングレートが早く、サファイア基板に対してはエッチングレートが遅い手法を用いることが好ましい。レーザで分割する場合は窒化物系半導体層３とサファイア基板に対する吸収波長の違いから、３００−４００ｎｍの波長を持ったレーザを用いることが好ましい。

次に、図２に示すように、溝４を犠牲層１０６で充填する。窒化物系半導体層３を各発光素子２に対応させて分割した場合、窒化物系半導体３の側面５を露出する溝４の幅は１〜３０μｍ程度、深さは１〜１０μｍ程度となる。この溝４を埋める手段としては、ＣＶＤ、スパッタ、蒸着などによる成膜手法では、成膜レートが遅く、実用的な生産手段として用いることは困難である。本発明においては、この溝４を埋めるために、犠牲層１０６を形成している。

犠牲層１０６としては、犠牲層１０６を除去するときに、化物系半導体層３や、密着層１０９、メッキ基板１１１にダメージを与えない材質を選択することが好ましい。犠牲層１０６の材料としては、レジスト材料、樹脂、セラミックスなどが好ましい。特にレジスト材料は現像すれば、そのまま選択的に溝を埋めることができ、かつ、専用の剥離材を使用すれば容易に除去することができるのでさらに好ましい。セラミックを用いる場合は、ＳｉＯ_２がＨＦにより容易に除去できるので好ましい。さらに、ＳｉＯ_２を形成する際にはＳＯＧ（スピン・オン・グラス）材料を用いることが、溝を十分に充填することができ好ましい。

犠牲層１０６としてレジストを用いる場合、レジストによって溝４を充填する前に、パターニングをする金属層６を形成しておくことが好ましい。特に、ｐ型半導体層１０５上のみに配置されるオーミック接触層１０７や反射層１０８は、レジストによって溝４を埋める前に実施することがさらに好ましい。これは、パターニングするためにレジストを用いるので、先にレジストによって溝４が埋められていると、溝４に埋められたレジストが剥離してしまうためである。
犠牲層１０６を形成する方法としては、スピンコート法、スプレー法、ディップコート法など公知の方法でレジストを塗布する方法を用いることが好ましい。さらに、生産性の観点からスピンコート法を用いることが好ましい。

次に、図２に示すように、ｐ型半導体層１０５上に、オーミック接触層１０７と反射層１０８と密着層１０９とからなる金属層６を積層する。
まず、各発光素子２に対応するｐ型半導体層１０５上の中央部に、オーミック接触層１０７を形成する。オーミック接触層１０７に要求される性能としては、ｐ型半導体層１０５との接触抵抗が小さいことが必須である。オーミック接触層１０７の材料はｐ型半導体層１０５との接触抵抗の観点から、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等の白金族またはＡｇが好ましい。さらに好ましくはＰｔ，Ｉｒ，ＲｈおよびＲｕである。Ｐｔが特に好ましい。Ａｇを用いることは良好な反射を得るためには好ましいが、接触抵抗はＰｔよりも低い。したがって、接触抵抗がそれほど要求されない用途にはＡｇを用いることも可能である。
オーミック接触層１０７の厚さは、低接触抵抗を安定して得るために０．１ｎｍ以上とすることが好ましい。さらに好ましくは１ｎｍ以上であり、均一な接触抵抗が得られる。

次に、オーミック接触層１０７上に、光の反射を向上させるために反射層１０８を形成する。反射層１０８としては、Ａｇ合金などを用いることができる。Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ、Ｒｕ、ＯＳ，ＰｄなどはＡｇ合金と比較すると可視光から紫外領域の反射率が低い。したがって、発光層１０４からの光が十分に反射せず、出力の高い発光素子２を得ることが難しい。この場合、オーミック接触層１０７を光が十分に透過するほどに薄く形成し、Ａｇ合金などの反射層１０８を形成して反射光を得る方が、良好なオーミック接触が得られ、かつ出力の高い発光素子２を作成することができる。この場合、オーミック接触層１０７の膜厚は３０ｎｍ以下とすることが好ましい。さらに好ましくは１０ｎｍ以下である。
オーミック接触層１０７および反射層１０８の成膜方法については、特に制限されることはなく公知のスパッタ法や蒸着法を用いることができる。

次に、図２に示すように、オーミック接触層１０７および反射層１０８の側面と、反射層１０８上と、ｐ型半導体層１０５上の縁部と、犠牲層１０６上とを覆うように、密着層１０９を形成する。密着層１０９は、反射層１０８やｐ型半導体層１０５と、メッキ基板１１１との密着性を向上させるためのものである。密着層１０９には、ｐ型半導体層１０５と密着性の良い金属を用いることができる。密着層１０９の材料としては、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの単体金属あるいはそれらを組み合わせた合金を用いることができる。

次に、密着層１０９上にメッキ密着層１１０を形成する。メッキ密着層１１０は、メッキ基板１１１と密着層１０９との密着性を向上させるためのものである。メッキ密着層１１０の材料は、使用するメッキ成分によって異なるが、メッキ成分に主に含まれる物質を含んでいたほうが密着性を向上させる。例えば、ＮｉＰメッキを用いる場合、メッキ密着層１１０にはＮｉ系合金を用いることが好ましい。さらに好ましくはＮｉＰを用いることである。Ｃｕメッキを用いる場合は、メッキ密着層１１０にはＣｕ系合金を用いることが好ましい。さらに好ましくはＣｕを用いることである。

密着層１０９、メッキ密着層１１０の厚さは、良好な密着性を得るために０．１ｎｍ以上とすることが好ましい。さらに好ましくは１ｎｍ以上であり、均一な密着性が得られる。厚さの上限は特に限定されないが、生産性の観点から２μｍ以下にすることが好ましい。
密着層１０９、メッキ密着層１１０の成膜方法については、特に制限されることはなく公知のスパッタ法や蒸着法を用いることができる。スパッタ法はスパッタ粒子が高エネルギーを持って基板表面に衝突して成膜されるので、密着性の高い膜を得ることができる。したがって、スパッタ法を用いる方がさらに好ましい。

次に、ｐ型半導体層１０５上および犠牲層１０６上にメッキ法によりメッキ基板１１１を形成する。メッキには無電解メッキ、電解メッキどちらを用いることができる。無電解メッキの場合、材料としてはＮｉＰ合金メッキを用いることが好ましい。電解メッキの場合は、材料としてはＣｕ、またはＣｕ合金を用いることが好ましい。
メッキ基板１１１の厚さは、基板としての強度を保つために１０μｍ以上とすることが好ましい。しかし、厚くなるとメッキ基板１１１の剥離が起こりやすくなり、かつ生産性も低くなるので２００μｍ以下であることが好ましい。

メッキを実施する前には、汎用の中性洗剤等を用いて脱脂洗浄することが好ましい。また、硝酸などの酸を用いてメッキ密着層１１０などの表面に化学エッチングを施すことによりメッキ密着層１１０上の自然酸化膜を除去するのが好ましい。

ＮｉＰメッキなどのメッキ処理方法としては、メッキ浴として、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどのニッケル源と、次亜リン酸塩などのリン源を含むものを用いた無電解メッキ処理法を採用することができる。無電解メッキ法に用いられるメッキ浴として好適な市販品としては、上村工業製のニムデンＨＤＸなどがある。無電解メッキ処理を行う際のメッキ浴のｐＨは４〜１０、温度は３０〜９５℃とすることが好ましい。
CuまたはCu合金のメッキ処理方法としては、メッキ浴として、例えば硫酸銅などのCu源を用いる電解メッキ処理法を採用することができる。電気メッキ処理を行う際のメッキ浴のｐＨは２以下の強酸条件下で実施することが好ましい。温度は１０〜５０℃とすることが好ましく、さらには常温（２５℃）で実施することがさらに好ましい。電流密度は０．５〜１０Ａ／ｄｍ２で実施することが好ましい。さらに好ましく電流密度は２〜４Ａ／ｄｍ２で実施することである。表面を平滑化させるためにレベリング剤を添加することがより好ましい。レベリング剤に用いられる市販品としては、例えば上村工業製のＥＴＮ−１−ＡやＥＴＮ−１−Ｂなどが用いられる。

このようにして得られたメッキ基板１１１の密着性を向上させるために熱処理することが好ましい。熱処理温度は１００〜３００℃が密着性向上のために好ましい。これ以上温度を上げると密着性はさらに向上するかもしれないが、オーミック性が低下してしまう危険性がある。

メッキ基板１１１の形成後、基板１０１およびバッファ層１０２を除去する。基板１０１を剥離する方法としては、研磨法、エッチング法、レーザリフトオフ法など公知の技術を何ら制限なく用いることが出来る。基板１０１を剥離した後、研磨法、エッチング法などによりバッファ層１０２を除去し、ｎ型半導体層１０３を露出させる。

基板１０１を除去した後に、犠牲層１０６を除去する。犠牲層１０６の除去方法としては、ウエットエッチング法、ドライエッチング法など公知の方法を何ら制限なく用いることが出来る。

次に、ｎ型半導体層１０３上に負極２１３を形成する。負極２１３としては、各種組成および構造の負極が公知であり、これら公知の負極を何ら限なく用いることが出来る。
正極２１３はＡｕ，Ａｌ，ＮｉおよびＣｕ等の材料を用いた各種構造が公知であり、これら公知の材料を何ら制限なく用いることが出来る。
続いて、メッキ基板１１１を分割することにより、図１に示す発光素子２が形成される。

以下、実施例を示して本発明の作用効果を明確にする。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示す発光素子２を以下に示すようにして作成した。
すなわち、図２に示すように、サファイアからなる基板１０１上に、ＡｌＮからなる厚さ１０ｎｍのバッファ層１０２を形成し、バッファ層１０２上に、厚さ５μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層、厚さ３０ｎｍのｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層（ｎ型半導体層１０３）、厚さ３０ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重井戸構造の発光層１０４、厚さ５０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層、厚さ１５０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層（ｐ型半導体層１０５）を順に積層し、窒化物系半導体層３を得た。

次いで、ドライエッチングによりバッファ層１０２に至るまで窒化物系半導体層３を掘って溝４を形成し、窒化物系半導体層３を各発光素子２に対応させて分割した。次いで、窒化物系半導体層３のｐ型コンタクト層上に、オーミック接触層１０７として、厚さ１．５ｎｍのＰｔ層をスパッタ法により成膜した。さらに、オーミック接触層１０７の上に、反射層１０８としてＡｇを２０ｎｍスパッタ法により成膜した。Ｐｔ、Ａｇのパターンは、公知のフォトリソグラフィー技術およびリフトオフ技術を用いて形成した。

その後、窒化物系半導体層３を分割することによって得られた各発光素子２間の溝４を、犠牲層１０６であるレジストを塗布することにより埋めた。レジスト材料にはｌａｒｉａｎｔ社製のＡＺ５２１４を用いた。レジストを塗布した後１１０℃で３０分間プリベークし、露光、現像を実施し、１１０℃で１５分間ポストベークを実施した。その後、密着層１０９としてＣｒを２０ｎｍスパッタ法により成膜し、密着層１０９の上にメッキ密着層１１０としてＮｉＰ合金（Ｎｉ：８０ａｔ％、Ｐ：２０ａｔ％）を３０ｎｍスパッタ法により成膜した。次いで、密着層１１０の表面を、硝酸水溶液（５Ｎ）に浸漬し、温度２５℃、時間３０秒処理し酸化皮膜を除去した。

次いで、メッキ浴（上村工業製、ニムデンＨＤＸ−７Ｇ）を用いて、密着層１１０上に５０μｍのＮｉＰ合金からなる無電解メッキを形成し、メッキ基板１１１を得た。この際の、処理条件はｐＨ４．６、温度９０℃、時間３時間とした。次いで、このメッキ基板１１１を水洗、乾燥し、クリーンオーブンを用いて２５０℃の条件下で１時間処理した。次いで、基板１０１およびバッファ層１０２をレーザリフトオフ法により剥離し、ｎ型半導体層１０３を露出させた。

次いで、剥離材としてＮ―メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いて犠牲層１０６を除去した。その後、ｎ型半導体層１０３の表面にＩＴＯ（ＳｎＯ_２：１０ｗｔ％）を４００ｎｍ蒸着により成膜した。次いで、ＩＴＯ表面上の中央部にＣｒ（４０ｎｍ）、Ｔｉ（１００ｎｍ）、Ａｕ（１０００ｎｍ）からなる負極２１３を蒸着法により成膜した。負電極２１３のパターンは、公知のフォトリソグラフィー技術およびリフトオフ技術を用いた。

また、ｐ型半導体層１０５の表面上にはＡｕ（１０００ｎｍ）からなる正極２１２を蒸着法により成膜した。次いで、ダイシングによりメッキ基板１１１を分割し３５０μｍ角の図１に示す発光素子２を得た。

得られた発光素子２については、ＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって印加電流２０ｍＡにおける発光出力を測定した。発光出力は１８ｍＷであった。

（実施例２）
メッキ密着層１１０としてＮｉＰ合金膜の代わりにＣｕをスパッタ法より３０ｎｍ成膜し、かつ、メッキとしてはＮｉＰ合金膜の代わりにＣｕを電解メッキで５０μｍ成膜した以外は実施例１と同様の処理を施した。
Ｃｕのメッキ条件としては、ＣｕＳＯ４：８０ｇ／Ｌ、硫酸：２００ｇ／Ｌ、レベリング剤（上村工業製ＥＴＮ−１−Ａ：１．０ｍＬ／Ｌ，ＥＴＮ−１−Ｂ：１−ｍＬ／Ｌ）を使用し、電流密度２．５Ａ／ｄｍ２で常温にてメッキを実施した。メッキ時間は３時間とし５０μｍのＣｕ膜を成膜した。また陽極には含リン酸銅を使用した。

得られた素子については、ＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって印加電流２０ｍＡにおける、発光出力を測定した。発光出力は１８ｍＷであった。

（比較例）
溝４内に露出した窒化物系半導体層３の側面５にＳｉＯ_２を１００ｎｍ成膜した。ＳｉＯ_２の成膜方法としてＣＶＤを用いた。それ以外は実施例１と同様に処理を実施した。

得られた発光素子については、ＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって印加電流２０ｍＡにおける発光出力を測定した。発光出力は１２ｍＷであった。

実施例１および実施例２では、溝４に犠牲層１０６としてレジストを充填することにより、窒化物系半導体層３の側面５からのメッキの入り込みを防いだので、犠牲層１０６を除去した後は、窒化物系半導体層３の側面５からの光取り出しが可能なった。よって、実施例１では、１８ｍＷと高い出力が得られた。メッキ基板にＣｕを用いた実施例２においても同様に１８ｍＷと高い出力が得られた。
これに対し、比較例では、窒化物系半導体層３の側面５にメッキが入り込んでしまったため、窒化物系半導体層３の側面５からの光取り出しが出来なかった。このため出力が１２ｍＷと低くなった。

（産業上の利用可能性）
本発明によって提供される窒化物系半導体素子は、優れた特性と安定性を有し、発光ダイオードおよびランプ等の材料として有用である。

図１は、本発明の製造方法を用いて得られた窒化物系半導体発光素子の断面を示した模式図である。 図２は、図１に示す窒化物系半導体発光素子の製造方法を説明するための模式図である。

符号の説明

２・・・発光素子（窒化物系半導体発光素子）、３・・・窒化物系半導体層（積層体）、４・・・溝、５・・・側面、６・・・金属層、１０１・・・基板、１０２・・・バッファ層、１０３・・・ｎ型半導体層、１０４・・・発光層、１０５・・・ｐ型半導体層、１０６・・・犠牲層、１０７・・・オーミック接触層、１０８・・・反射層、１０９・・・密着層、１０９ａ・・・鍔部、１０９ｂ・・・被覆部、１１０・・・メッキ密着層、１１１・・・メッキ基板、２１２・・・正極、２１３・・・負極。

Claims (19)

1. 複数の窒化物系半導体発光素子を製造する方法であって、
   基板上に、少なくともｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層をこの順で積層して積層体を形成する工程と、
   前記基板上に溝を形成することにより、前記積層体を製造しようとする各窒化物系半導体発光素子に対応させて分割する工程と、
   前記溝を犠牲層で充填する工程と、
   前記ｐ型半導体層上および前記犠牲層上にメッキ法によりメッキ基板を形成するメッキ工程とを備えることを特徴とする窒化物系半導体発光素子の製造方法。
2. 前記犠牲層を除去する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
3. 前記メッキ工程の前に、前記ｐ型半導体層上に金属層を積層することを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
4. 前記積層体を形成する前に、前記基板上にバッファ層を形成し、
   前記メッキ工程の後に、前記基板および前記バッファ層を除去することにより前記ｎ型半導体層を露出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
5. 前記金属層が複数の金属層からなり、
   前記溝を犠牲層で充填する前に、前記複数の金属層のうち前記ｐ型半導体層上のみに配置される金属層を形成することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
6. 前記基板をレーザにより除去することを特徴とする請求項４または５に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
7. 前記犠牲層が、レジストからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
8. 前記金属層が、オーミック接触層を含むことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
9. 前記金属層が、反射層を含むことを特徴とする請求項３〜８のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
10. 前記金属層が、密着層を含むことを特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
11. 前記オーミック接触層が、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、またはＡｇの単体金属およびそれらの合金で構成されることを特徴とする請求項８に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
12. 前記反射層が、Ａｇ合金またＡｌ合金で構成されることを特徴とする請求項９に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
13. 前記密着層が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの単体金属およびそれらの合金で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
14. 前記メッキ基板の膜厚が、１０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
15. 前記メッキ基板が、ＮｉＰ合金、Ｃｕ，またはＣｕ合金により形成されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
16. 前記メッキ工程の後、１００℃〜３００℃で熱処理をすることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法の製造方法。
17. 前記金属層と前記メッキ基板との間に、前記メッキ基板に接してメッキ密着層を形成すること特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
18. 前記メッキ密着層が、前記メッキ基板の５０ｗｔ％以上を占める主成分と同一の組成を５０ｗｔ％以上有することを特徴とする請求項１７に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
19. 前記メッキ密着層が、ＮｉＰ合金またはＣｕ合金により形成されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
    
    

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