JP2007243047A

JP2007243047A - Method for manufacturing light emitting device

Info

Publication number: JP2007243047A
Application number: JP2006066165A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamae; 和幸山江
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a light emitting device that can manufacture the light emitting device with a small number of steps, which has a high light retrieving efficiency. SOLUTION: The manufacturing method includes a primary step of forming a semiconductor layer 1 on a transparent crystal substrate 3, a secondary step of mounting a support layer 2 onto the semiconductor layer's surface that is opposite to that where the transparent crystal substrate 3 is formed, the support layer 2 that reflects light discharged from the semiconductor layer 1 with a reflectance ratio of 85% or more, and a tertiary step of reflecting light to the semiconductor layer 1 from the transparent crystal substrate 3, thus exfoliating the transparent crystal substrate 3. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザダイオードや発光ダイオード等の半導体からなる発光素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting element made of a semiconductor such as a laser diode or a light emitting diode.

ＩＩＩ族窒化物系等の半導体発光素子では、一般的にサファイア等の透明結晶基板が発光層を含む半導体層の成長基板として用いられる。この透明結晶基板は、半導体層を成長させると不要になる。そのため、近年では紫外領域の波長をもつレーザ光を照射することにより透明結晶基板を半導体層から剥離すること（レーザリフトオフ）が盛んに行なわれている。レーザ光を照射して半導体層から透明結晶基板を剥離する場合、レーザ光の照射によって窒素ガスが生じ、その衝撃で半導体層が破壊される虞がある。そこで、この破壊を防止することを目的として、透明結晶基板上に成長された半導体層に、支持層を貼り合わせ（ボンディング）、レーザリフトオフを実施する技術が知られている。 In a group III nitride semiconductor light emitting device, a transparent crystal substrate such as sapphire is generally used as a growth substrate for a semiconductor layer including a light emitting layer. This transparent crystal substrate becomes unnecessary when the semiconductor layer is grown. Therefore, in recent years, the transparent crystal substrate is peeled off from the semiconductor layer (laser lift-off) by irradiating laser light having a wavelength in the ultraviolet region. When the transparent crystal substrate is peeled from the semiconductor layer by irradiation with laser light, nitrogen gas is generated by irradiation with the laser light, and the semiconductor layer may be destroyed by the impact. Therefore, for the purpose of preventing this destruction, a technique is known in which a support layer is bonded (bonded) to a semiconductor layer grown on a transparent crystal substrate and laser lift-off is performed.

例えば、特許文献１では、光学的に透明な基体（透明結晶基板）が取り付けられた半導体膜（半導体層）の面とは逆側の半導体膜の面に支持基体（有機溶剤で容易に溶融する層）を取り付け、レーザ照射により透明な基体を剥離した後、透明な基体が剥離された半導体層の面にしなやかな支持層（金属ベースの層）を張り合わせ、有機溶剤系に浸透し、支持基体を取り除く手法が開示されている。
特開２００２−７６５２３号公報 For example, in Patent Document 1, a support substrate (is easily melted with an organic solvent) on the surface of the semiconductor film opposite to the surface of the semiconductor film (semiconductor layer) to which the optically transparent substrate (transparent crystal substrate) is attached. After the transparent substrate is peeled off by laser irradiation, a flexible support layer (metal-based layer) is laminated on the surface of the semiconductor layer from which the transparent substrate has been peeled off, and penetrates into the organic solvent system. A technique for removing the is disclosed.
JP 2002-76523 A

しかしながら、特許文献１の手法は、レーザ照射時の応力を緩和し、半導体膜の破壊を防止するというメリットを有しているが、透明な基体を半導体膜から剥離した後に、しなやかな支持層を取り付け、有機溶剤を浸透させて、支持基体を取り除くという工程が行われているため、製造工程が煩雑になるという問題がある。 However, the technique of Patent Document 1 has the merit that the stress at the time of laser irradiation is relaxed and the semiconductor film is prevented from being destroyed. However, after the transparent substrate is peeled off from the semiconductor film, a flexible support layer is formed. There is a problem that the manufacturing process becomes complicated because the process of attaching and infiltrating the organic solvent to remove the support base is performed.

また、しなやかな支持層がレーザダイオードまたはレーザダイオードアレイに取り付けられているが、このしなやかな支持層は、レーザダイオード又はレーザダイオードアレイの機械的剛性を与えることを目的とするものであり、半導体層の光取り出し効率を向上させることができるか否かに関しては明確な記載がなされておらず、この点改良の余地がある。 In addition, a supple support layer is attached to the laser diode or the laser diode array. The supple support layer is intended to provide mechanical rigidity of the laser diode or the laser diode array. Whether or not the light extraction efficiency can be improved is not clearly described, and there is room for improvement in this respect.

本発明の目的は、少ない製造工程数で、光取り出し効率の高い発光素子を製造することができる発光素子の製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the light emitting element which can manufacture a light emitting element with high light extraction efficiency with few manufacturing processes.

本発明による発光素子の製造方法は、透明結晶基板上に半導体層を形成する第１の工程と、前記透明結晶基板が形成された面とは反対側の前記半導体層の面に、前記半導体層から放出される光を８５％以上の反射率で反射する支持層を取り付ける第２の工程と、前記透明結晶基板側から光を照射して前記透明結晶基板を剥離する第３の工程とを備えることを特徴とする。 The method for manufacturing a light emitting device according to the present invention includes: a first step of forming a semiconductor layer on a transparent crystal substrate; and the semiconductor layer on the surface of the semiconductor layer opposite to the surface on which the transparent crystal substrate is formed. A second step of attaching a support layer that reflects light emitted from the substrate with a reflectance of 85% or more, and a third step of irradiating light from the transparent crystal substrate side to peel off the transparent crystal substrate. It is characterized by that.

この構成によれば、第１の工程により透明結晶基板上に半導体層が形成され、第２の工程により半導体層に支持層が取り付けられ、第３の工程により透明結晶基板が剥離される。ここで、本発明者は、８５％以上の反射率を有する支持層を、半導体層の光取り出し面とは反対側の面に取り付けることで、発光素子の光取り出し効率が向上することを実験により見出した。そのため、光取り出し効率（透過率）の高い発光素子を製造することができる。 According to this configuration, the semiconductor layer is formed on the transparent crystal substrate in the first step, the support layer is attached to the semiconductor layer in the second step, and the transparent crystal substrate is peeled off in the third step. Here, the present inventor experimentally shows that the light extraction efficiency of the light-emitting element is improved by attaching a support layer having a reflectance of 85% or more to the surface opposite to the light extraction surface of the semiconductor layer. I found it. Therefore, a light emitting element with high light extraction efficiency (transmittance) can be manufactured.

また、特許文献１のように、透明な基体（透明結晶基板）が剥離された後に、しなやかな支持層を貼り合わせ、有機溶剤を浸透させ、支持層を取り除くという工程が行われていないため、少ないステップ数で、光取り出し効率の高い発光素子を製造することができる。 Moreover, since the transparent base | substrate (transparent crystal substrate) is peeled off like patent document 1, the process of sticking a flexible support layer, infiltrating an organic solvent, and removing a support layer is not performed, A light-emitting element with high light extraction efficiency can be manufactured with a small number of steps.

更に、透明結晶基板が半導体層から剥離されているため、半導体層に電気接点やヒートシンクを取り付けることが可能となり、素子の小型化や放熱性の向上を図ることも可能となる。 Furthermore, since the transparent crystal substrate is peeled from the semiconductor layer, it is possible to attach an electrical contact or a heat sink to the semiconductor layer, and it is possible to reduce the size of the device and improve the heat dissipation.

また、上記構成において、前記第３の工程により透明結晶基板が剥離された半導体層の面に、前記半導体層から放出される光の前記半導体層内での波長に対して、１／４以上、１０倍以下のピッチを有する凹凸構造を形成する第４の工程を更に備えることが好ましい。 Further, in the above configuration, on the surface of the semiconductor layer from which the transparent crystal substrate has been peeled off in the third step, ¼ or more of the wavelength in the semiconductor layer of the light emitted from the semiconductor layer, It is preferable to further include a fourth step of forming a concavo-convex structure having a pitch of 10 times or less.

この構成によれば、半導体層の光取り出し面に半導体層から放出される光学波長の１／４以上、１０倍以下のピッチを有する凹凸構造が形成されるため、光取り出し効率を更に向上させることができる。すなわち、本発明者は、半導体層の光取り出し面とは反対側の面に８５％以上の反射率を有する支持層を取り付けると共に、光取り出し面に光学波長の１／４以上、１０倍以下のピッチの凹凸構造を形成すると、両者の相乗効果により光取り出し効率が大幅に向上することを実験により見出した。そして、本発明では、第２の工程において、反射率が８５％以上の支持層が取り付けられ、第４の工程において、光取り出し面に凹凸構造が形成されているため、光取り出し効率の高い発光素子を製造することが可能となる。 According to this configuration, the light extraction efficiency of the semiconductor layer is further improved because the uneven structure having a pitch of ¼ to 10 times the optical wavelength emitted from the semiconductor layer is formed on the light extraction surface of the semiconductor layer. Can do. That is, the inventor attaches a support layer having a reflectance of 85% or more to the surface opposite to the light extraction surface of the semiconductor layer, and ¼ to 10 times the optical wavelength on the light extraction surface. It has been found through experiments that the light extraction efficiency is greatly improved by the synergistic effect of the two when the pitch uneven structure is formed. In the present invention, in the second step, a support layer having a reflectance of 85% or more is attached, and in the fourth step, an uneven structure is formed on the light extraction surface. An element can be manufactured.

また、上記構成において、前記第２の工程は、合金系材料の支持層を取り付けることが好ましい。 In the above structure, it is preferable that the second step is to attach a support layer of an alloy-based material.

この構成によれば、金属系の材料からなる支持層が取り付けられているため、支持層は８５％以上の高反射率を維持することができる。ここで、金属系の材料として合金系の材料を採用すれば、支持層が酸化され難くなると共に、剛性の高い発光素子を製造することが可能となる。また、金属は一般的に熱伝導性が高いため、放熱性に優れた発光素子を製造することが可能となる。 According to this configuration, since the support layer made of a metal-based material is attached, the support layer can maintain a high reflectance of 85% or more. Here, when an alloy-based material is employed as the metal-based material, the support layer is hardly oxidized and a light-emitting element with high rigidity can be manufactured. In addition, since metals generally have high thermal conductivity, it is possible to manufacture a light-emitting element with excellent heat dissipation.

また、上記構成において、前記第２の工程は、光学多層反射膜からなる支持層を取り付けることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the second step is to attach a support layer made of an optical multilayer reflective film.

この構成によれば、支持層として光学多層反射膜が採用されているため、理論上１００％の反射率を有する支持層を取り付けることが可能となり、光取り出し効率が非常に高い発光素子を製造することができる。 According to this configuration, since the optical multilayer reflective film is employed as the support layer, it is possible to attach a support layer that theoretically has a reflectivity of 100%, and a light-emitting element with extremely high light extraction efficiency is manufactured. be able to.

また、上記構成において、前記第２の工程は、導電性有機材料からなる支持層を取り付けることが好ましい。 In the above structure, it is preferable that the second step is to attach a support layer made of a conductive organic material.

この構成によれば、導電性有機材料は高温・高圧環境にしなくとも、溶媒を蒸発させるだけで容易に支持層を貼り付ける（ボンディングする）ことが可能である。しかも、高硬度であり、接着力も大きい。そのため、非常に簡便な手法で発光素子を製造することが可能となる。 According to this configuration, the conductive organic material can be easily attached (bonded) by simply evaporating the solvent without setting the environment to a high temperature / high pressure environment. In addition, it has high hardness and high adhesive strength. Therefore, it becomes possible to manufacture a light emitting element by a very simple method.

また、上記構成において、空間的に周期的な強度分布を有する光を照射することで、前記第３の工程と、前記第４の工程とを同時に行うことが好ましい。 In the above structure, it is preferable that the third step and the fourth step are simultaneously performed by irradiating light having a spatially periodic intensity distribution.

この構成によれば、透明結晶基板を剥離する工程と、凹凸構造を形成する工程とを同時に行うことが可能となり、より少ない製造工程数で、発光素子を製造することが可能となる。すなわち、透明結晶基板は、光が照射されると、透明結晶基板と半導体層との界面において半導体層が分解されることで半導体層から剥離されるが、この半導体層が分解される量は光の強度に依存する。そのため、半導体層は、照射される光の強度によって厚みが異なることとなる。従って、空間的に周期的な強度分布を有する回折光を半導体層に照射することにより、凹凸構造の形成と透明結晶基板の剥離とを同時に行うことが可能となる。 According to this configuration, the step of peeling the transparent crystal substrate and the step of forming the concavo-convex structure can be performed at the same time, and the light emitting element can be manufactured with fewer manufacturing steps. That is, when the transparent crystal substrate is irradiated with light, the semiconductor layer is decomposed at the interface between the transparent crystal substrate and the semiconductor layer, so that the transparent crystal substrate is separated from the semiconductor layer. Depends on the intensity. Therefore, the thickness of the semiconductor layer varies depending on the intensity of the irradiated light. Therefore, by irradiating the semiconductor layer with diffracted light having a spatially periodic intensity distribution, it is possible to simultaneously form the concavo-convex structure and peel the transparent crystal substrate.

また、上記構成において、前記第３の工程は、前記透明結晶基板を剥離する波長の光を照射し、前記第４の工程は、前記凹凸構造を形成する波長の光を照射することが好ましい。 In the above structure, it is preferable that the third step irradiates light having a wavelength that peels off the transparent crystal substrate, and the fourth step irradiates light having a wavelength that forms the uneven structure.

この構成によれば、第３の工程では、透明結晶基板を剥離する波長の光が照射され、第４の工程では、凹凸構造形成する波長の光が照射されているため、透明結晶基板の剥離と凹凸構造の形成とを精度よく行うことができ、光取り出し効率の高い発光素子を製造することができる。 According to this configuration, in the third step, light having a wavelength for peeling the transparent crystal substrate is irradiated, and in the fourth step, light having a wavelength for forming the concavo-convex structure is irradiated. And the concavo-convex structure can be accurately formed, and a light-emitting element with high light extraction efficiency can be manufactured.

また、上記構成において、前記透明結晶基板を剥離する波長の光と、前記凹凸構造を形成する波長の光とを同時に照射することで、前記第３の工程と前記第４の工程とを同時に行うことが好ましい。 In the above configuration, the third step and the fourth step are simultaneously performed by simultaneously irradiating light having a wavelength for peeling the transparent crystal substrate and light having a wavelength for forming the concavo-convex structure. It is preferable.

この構成によれば、透明結晶基板の剥離と凹凸構造の形成とが同時に行われているため、製造工程数を減少させ、より簡便に発光素子を製造することができる。 According to this configuration, since the peeling of the transparent crystal substrate and the formation of the concavo-convex structure are performed at the same time, the number of manufacturing steps can be reduced and the light emitting device can be manufactured more easily.

本発明によれば、第１の工程により透明結晶基板上に半導体層が形成され、第２の工程により半導体層に高反射率の支持層が取り付けられ、第３の工程により透明結晶基板が剥離されているため、少ない製造工程数でありながら、光取り出し効率の高い発光素子を製造することができる。 According to the present invention, a semiconductor layer is formed on the transparent crystal substrate in the first step, a support layer having a high reflectance is attached to the semiconductor layer in the second step, and the transparent crystal substrate is peeled off in the third step. Therefore, a light-emitting element with high light extraction efficiency can be manufactured with a small number of manufacturing steps.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による発光素子の製造方法により製造された発光素子の構造を示す断面図である。図１は、１チップ分の断面であり、１チップのサイズは、例えば、０．３〜１ｍｍ角である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device manufactured by the method for manufacturing a light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a cross section of one chip, and the size of one chip is, for example, 0.3 to 1 mm square.

図１に示すように発光素子は、ＩＩＩ属窒化物半導体から構成された半導体層１と、半導体層１の下面に形成された支持層２とを備える。半導体層１は、支持層２の上面に形成されたｐ型半導体層１３と、ｐ型半導体層１３の上面に形成された発光層１２と、発光層１２の上面に形成されたｎ型半導体層１１とを備えている。このように構成された発光素子によれば、発光層１２からｎ型半導体層１１側に放出された光は、光取り出し面Ｓ１を透過することにより外部に取り出されると共に、ｐ型半導体層１３側に放出された光は、支持層２にて反射されて、光取り出し面Ｓ１へと導かれ外部に取り出される。 As shown in FIG. 1, the light emitting device includes a semiconductor layer 1 made of a group III nitride semiconductor and a support layer 2 formed on the lower surface of the semiconductor layer 1. The semiconductor layer 1 includes a p-type semiconductor layer 13 formed on the upper surface of the support layer 2, a light-emitting layer 12 formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 13, and an n-type semiconductor layer formed on the upper surface of the light-emitting layer 12. 11. According to the light emitting element configured as described above, the light emitted from the light emitting layer 12 to the n-type semiconductor layer 11 side is extracted to the outside by passing through the light extraction surface S1, and also on the p-type semiconductor layer 13 side. The light emitted to is reflected by the support layer 2, guided to the light extraction surface S1, and extracted outside.

図２は、図１に示す発光素子の製造方法を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）に向かって製造工程が進んでいく。まず、図２（ａ）に示す第１の工程において、透明結晶基板３上に、ＩＩＩ属窒化物半導体からなる半導体層１がエキピシタル成長されて積層される。ここで、透明結晶基板３としては、サファイアを採用することができる。また、ＩＩＩ属窒化物半導体としては、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_ｚＢ_ｕＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｕ＝１）系の材料を主に採用することができ、特に、実施の形態１ではＧａＮ系の材料が採用されている。なお、０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｕ≦１である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing the light-emitting element shown in FIG. 1, and the manufacturing process proceeds toward (a) to (d). First, in the first step shown in FIG. 2A, the semiconductor layer 1 made of a group III nitride semiconductor is epitaxially grown and laminated on the transparent crystal substrate 3. Here, as the transparent crystal substrate 3, sapphire can be employed. As the group III nitride _{_{_{_{semiconductor, Al x In y Ga z B}}}} u N (x + y + z + u = 1) based material can be mainly used, in particular, the material of the GaN-based in the first embodiment is employed ing. Note that 0 ≦ x, y, z, u ≦ 1.

次に、図２（ｂ）に示す第２の工程において、光の反射率が８５％以上の材料からなる支持層２が、半導体層１の上面に貼り付けられる。ここで、支持層２としては、導電性があり、かつ発光層１２から放出される光を８５％以上の反射率で反射する材料、又は構造体が採用され、蒸着等の工程を経て半導体層１の上面に貼り付けられる。 Next, in the second step shown in FIG. 2B, the support layer 2 made of a material having a light reflectance of 85% or more is attached to the upper surface of the semiconductor layer 1. Here, as the support layer 2, a material or structure that is conductive and reflects light emitted from the light emitting layer 12 with a reflectance of 85% or more is adopted, and the semiconductor layer is subjected to a process such as vapor deposition. 1 is affixed to the upper surface of 1.

次に、図２（ｃ）に示す第３の工程において、透明結晶基板３の上面側に紫外波長のレーザ光ＬＢが照射される。紫外波長のレーザ光ＬＢは、透明結晶基板３を透過するため、透明結晶基板３には作用を及ぼさないが、大きなフォトンエネルギーによって、半導体層１と透明結晶基板３との界面（光取り出し面Ｓ１）をＧａとＮ_２とに分解させる（アブレーション）。これにより、図２（ｄ）に示すように半導体層１から透明結晶基板３が剥離される。この技術はレーザリフトオフと呼ばれる。なお、本実施の形態では、レーザ光ＬＢとして、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を採用することができる。 Next, in the third step shown in FIG. 2C, the upper surface side of the transparent crystal substrate 3 is irradiated with laser light LB having an ultraviolet wavelength. Since the laser beam LB having the ultraviolet wavelength is transmitted through the transparent crystal substrate 3, it does not act on the transparent crystal substrate 3, but the interface between the semiconductor layer 1 and the transparent crystal substrate 3 (light extraction surface S1) is caused by large photon energy. ) Is decomposed into Ga and N ₂ (ablation). Thereby, the transparent crystal substrate 3 is peeled from the semiconductor layer 1 as shown in FIG. This technique is called laser lift-off. In the present embodiment, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) can be employed as the laser light LB.

しかしながら、半導体層１と透明結晶基板３とからなる部材に対して、レーザリフトオフを施すと、Ｎ_２の発生に起因して半導体層１にせん断応力が加わり、光取り出し面Ｓ１において亀裂（クラック）が発生する。このクラックは、発光層１２の性能劣化を引き起こすため、レーザリフトオフに起因して生じるクラックをいかに低減させるかが大きな課題となっている。 However, when laser lift-off is performed on the member composed of the semiconductor layer 1 and the transparent crystal substrate 3, a shear stress is applied to the semiconductor layer 1 due to generation of N ₂ , and a crack is generated on the light extraction surface S1. Will occur. Since this crack causes the performance deterioration of the light emitting layer 12, how to reduce the crack caused by the laser lift-off is a big problem.

そこで、実施の形態１では、半導体層１の光取り出し面Ｓ１とは反対側の面に支持層２が取り付けられているため、光取り出し面Ｓ１におけるクラックの発生が抑制されている。そして、実施の形態１では、支持層２として、８５％以上の反射率を有する材料が採用されている。ここで、本発明者は、支持層２として、８５％以上の反射率を有する材料を採用した場合、光取り出し効率が増大することを実験により見出した。従って、実施の形態１による製造方法によれば、光取り出し効率の高い発光素子を製造することができる。 Therefore, in the first embodiment, since the support layer 2 is attached to the surface of the semiconductor layer 1 opposite to the light extraction surface S1, the occurrence of cracks in the light extraction surface S1 is suppressed. In Embodiment 1, a material having a reflectance of 85% or more is employed as the support layer 2. Here, when this inventor employ | adopted the material which has a reflectance of 85% or more as the support layer 2, it discovered that light extraction efficiency increased. Therefore, according to the manufacturing method according to the first embodiment, a light-emitting element with high light extraction efficiency can be manufactured.

なお、レーザリフトオフにより透明結晶基板３を半導体層１から剥離するのは以下の理由による。すなわち、透明結晶基板３として用いられるサファイアは、熱及び電気伝導率が悪く、更に劈開性も悪いという性質を有している。従って、透明結晶基板３が存在すれば、発光素子に電極を形成する工程やダイシング工程といった後工程に支障をきたすと共に、放熱設計工程にも支障をきたしてしまう。そのため、透明結晶基板３は半導体層１を形成した後は剥離することが好ましい。 The transparent crystal substrate 3 is peeled from the semiconductor layer 1 by laser lift-off for the following reason. That is, sapphire used as the transparent crystal substrate 3 has the properties of poor heat and electrical conductivity and also poor cleavage. Therefore, if the transparent crystal substrate 3 exists, it interferes with subsequent processes such as a process of forming electrodes on the light emitting element and a dicing process, and also interferes with the heat radiation design process. Therefore, it is preferable to peel off the transparent crystal substrate 3 after the semiconductor layer 1 is formed.

以上、説明したように実施の形態１による発光素子の製造方法によれば、８５％以上の反射率を有する支持層２を貼り付けているため、光取り出し効率の高い発光素子を製造することができる。また、特許文献１のように、支持層を有機溶剤で取り外した後、しなやかな支持層を取り付ける工程が行われていないため、少ないステップ数で光取り出し効率の高い発光素子を提供することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a light-emitting element according to Embodiment 1, since the support layer 2 having a reflectance of 85% or more is attached, it is possible to manufacture a light-emitting element with high light extraction efficiency. it can. Moreover, since the process which attaches a supple support layer is not performed after removing a support layer with an organic solvent like patent document 1, a light emitting element with high light extraction efficiency can be provided with few steps. .

なお、実施の形態１では、レーザ光ＬＢとしては、ＫｒＦエキシマレーザを用いたが、これに限定されず、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）、Ｆ_２エキシマレーザ（１５７ｎｍ）、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザ（３５５ｎｍ）、４倍波ＹＡＧレーザ（波長２６６ｎｍ）、５倍波ＹＡＧレーザ（波長２１３ｎｍ）等を用途に応じて適宜採用してもよい。 In the first embodiment, the KrF excimer laser is used as the laser beam LB, but is not limited to this. The XeCl excimer laser (wavelength 308 nm), the ArF excimer laser (wavelength 308 nm), and the F ₂ excimer laser (157 nm) ), A THG-YAG laser (355 nm), a fourth harmonic YAG laser (wavelength 266 nm), a fifth harmonic YAG laser (wavelength 213 nm), or the like may be used as appropriate.

（実施の形態２）
次に、実施の形態２による発光素子の製造方法について説明する。図３は実施の形態２による発光素子の製造方法により製造された発光素子の光取り出し面Ｓ１付近の断面図を示している。実施の形態２による発光素子の製造方法は、実施の形態１の発光素子の製造方法に対して、更に光取り出し面Ｓ１に凹凸構造１４を形成する第４の工程を含むことを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同一のものは同一の符号を付し説明を省略する。 (Embodiment 2)
Next, a method for manufacturing the light emitting element according to the second embodiment will be described. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the vicinity of the light extraction surface S1 of the light emitting device manufactured by the method for manufacturing the light emitting device according to the second embodiment. The method for manufacturing a light emitting device according to the second embodiment is characterized in that the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment further includes a fourth step of forming the uneven structure 14 on the light extraction surface S1. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

凹凸構造１４は、間隔Ａで配列された断面三角形状の凸部１４１から構成されている。半導体層１の屈折率は光が取り出される外部である大気の屈折率に比べて大きいため（例えば、ＧａＮでは、ｎ＝２．５程度）、凹凸構造１４が形成されていない場合、光取り出し面Ｓ１に全反射角θ１が生じ、光取り出し面Ｓ１の法線方向を基準として全反射角θ１以上の角度で光取り出し面Ｓ１に入射した光は、光取り出し面Ｓ１において全反射される。この全反射された光は、半導体層１の内部において多重反射し、外部に取り出されることなくやがて減衰する。そのため、凹凸構造１４が形成されていない発光素子の光取り出し効率が低下する。 The concavo-convex structure 14 includes convex portions 141 having a triangular cross section arranged at intervals A. Since the refractive index of the semiconductor layer 1 is larger than the refractive index of the atmosphere that is the outside from which light is extracted (for example, n = 2.5 for GaN), the light extraction surface is formed when the uneven structure 14 is not formed. A total reflection angle θ1 occurs in S1, and light incident on the light extraction surface S1 at an angle equal to or greater than the total reflection angle θ1 with respect to the normal direction of the light extraction surface S1 is totally reflected on the light extraction surface S1. The totally reflected light is multiple-reflected inside the semiconductor layer 1 and eventually attenuates without being extracted outside. Therefore, the light extraction efficiency of the light emitting element in which the uneven structure 14 is not formed decreases.

また、全反射角θ１以下の角度で光取り出し面Ｓ１に入射した光であっても、一部の光は、フレネルロスにより光取り出し面Ｓ１において反射されるため、凹凸構造１４の形成されていない発光素子では、更に光取出し効率が低減する。そこで、実施の形態２では、光取り出し面Ｓ１に、凹凸構造１４を形成することによって、外部への光取り出し効率を向上させている。なお、凹凸構造１４は、光取り出し面Ｓ１上にレジストを塗布し、凹凸構造１４を有するモールドをレジストの上に載置し、異方性ドライエッチング等によりエッチングすることで容易に形成することができる。 Even if the light is incident on the light extraction surface S1 at an angle equal to or smaller than the total reflection angle θ1, a part of the light is reflected on the light extraction surface S1 by Fresnel loss. In the device, the light extraction efficiency is further reduced. Therefore, in Embodiment 2, the light extraction efficiency to the outside is improved by forming the concavo-convex structure 14 on the light extraction surface S1. The concavo-convex structure 14 can be easily formed by applying a resist on the light extraction surface S1, placing a mold having the concavo-convex structure 14 on the resist, and etching by anisotropic dry etching or the like. it can.

ここで、凸部１４１の間隔Ａとしては、半導体層１内における発光層１２から放出される光の波長（以下、「光学波長」と呼ぶ）をλ´（＝λ／ｎ）とすると、１／４λ´以上、１０λ´以下が好ましい。但し、λは、発光層１２から放出される光の波長を示し、ｎは半導体層１の屈折率を示し、ＧａＮの場合、ｎ＝２．５である。また、凸部１４１は、それぞれ、１／４λ´以上、１０λ´以下の高さを有する六角推、四角錐、三角錐等の形状を有している。 Here, the interval A between the convex portions 141 is 1 when the wavelength of light emitted from the light emitting layer 12 in the semiconductor layer 1 (hereinafter referred to as “optical wavelength”) is λ ′ (= λ / n). / 4λ ′ or more and 10λ ′ or less are preferable. However, (lambda) shows the wavelength of the light discharge | released from the light emitting layer 12, n shows the refractive index of the semiconductor layer 1, and n = 2.5 in the case of GaN. In addition, each of the convex portions 141 has a shape such as a hexagonal thrust, a quadrangular pyramid, or a triangular pyramid having a height of ¼λ ′ or more and 10λ ′ or less.

ここで、間隔Ａを５λ´以上、１０λ´以下とした場合、幾何光学的な効果、つまり、全反射角θ１より大きな角度で光取り出し面Ｓ１に入射した光が、凹凸構造１４の界面により反射され、光取り出し面Ｓ１に対して正反射以外の角度で反射されることになる（角度変換作用）。その結果、全反射角θ１より大きな角度で入射した光は、多重反射により最終的に全反射角θ１以下の角度で光取り出し面Ｓ１に入射し、外部へと取り出され、光取り出し効率が向上する。 Here, when the interval A is set to 5λ ′ or more and 10λ ′ or less, the geometric optical effect, that is, the light incident on the light extraction surface S1 at an angle larger than the total reflection angle θ1 is reflected by the interface of the concavo-convex structure 14. Thus, the light is reflected at an angle other than regular reflection with respect to the light extraction surface S1 (angle conversion action). As a result, the light incident at an angle larger than the total reflection angle θ1 finally enters the light extraction surface S1 at an angle equal to or smaller than the total reflection angle θ1 due to multiple reflection, and is extracted to the outside, thereby improving the light extraction efficiency. .

また、間隔Ａをλ´以上、５λ´以下とした場合、回折作用によって光の取り出し効率が上昇する。また、間隔Ａを１／４λ´以上、λ´以下とした場合、波長が間隔Ａに近づき、光取り出し面Ｓ１に向かう光は、徐々に屈折率が低下しているものとして凹凸構造１４を捉える。具体的には、半導体層１の屈折率をｎ２とし、外部の屈折率をｎ１とすると、図３に示す凹凸構造１４の表面の点ＰでのＴＥ波の有効屈折率ｎ_Ｅは、式（１）により表され、ＴＭ波の有効屈折率ｎ_Ｍは、式（２）により表される。 Further, when the interval A is set to λ ′ or more and 5λ ′ or less, the light extraction efficiency is increased by the diffraction action. In addition, when the interval A is set to ¼λ ′ or more and λ ′ or less, the wavelength approaches the interval A, and the light traveling toward the light extraction surface S1 captures the concavo-convex structure 14 as the refractive index gradually decreases. . Specifically, assuming that the refractive index of the semiconductor layer 1 is n2 and the external refractive index is n1, the effective refractive index n _E of the TE wave at the point P on the surface of the concavo-convex structure 14 shown in FIG. represented by 1), the effective refractive index _{n M} of the TM wave is represented by the formula (2).

但し、ａは、点Ｐから凸部１４１の頂点ＰＰまでの距離を示し、ｂは、点Ｐから光取り出し面Ｓ１までの距離を示す。 However, a shows the distance from the point P to the vertex PP of the convex part 141, and b shows the distance from the point P to the light extraction surface S1.

このように、間隔Ａを１／４λ´以上、λ´以下とした場合、凹凸構造１４上で有効屈折率がなだらかに変化するため、半導体層１の上面に、凹凸構造１４上の各点の屈折率を平均した屈折率を有する薄膜層が存在することと同等となり、フレネルロスが低減され、光取り出し効率が向上する。 As described above, when the distance A is set to ¼λ ′ or more and λ ′ or less, the effective refractive index changes gently on the concavo-convex structure 14, so that each point on the concavo-convex structure 14 is formed on the upper surface of the semiconductor layer 1. This is equivalent to the existence of a thin film layer having a refractive index that is an average of the refractive indexes, and the Fresnel loss is reduced and the light extraction efficiency is improved.

次に、光取り出し面Ｓ１に凹凸構造１４を形成すると共に、光取り出し面Ｓ１とは反対側の半導体層１の面に反射率が８５％以上の支持層２を貼り付けたことによる効果について説明する。図４は、凹凸構造１４と支持層２とを組み合わせたことによる光取り出し効率の実験結果を示すグラフである。図４に示すグラフにおいて、縦軸は光取り出し効率を示し、横軸は支持層２の反射率を示している。 Next, the effect of forming the uneven structure 14 on the light extraction surface S1 and attaching the support layer 2 having a reflectance of 85% or more to the surface of the semiconductor layer 1 opposite to the light extraction surface S1 will be described. To do. FIG. 4 is a graph showing experimental results of light extraction efficiency obtained by combining the uneven structure 14 and the support layer 2. In the graph shown in FIG. 4, the vertical axis represents the light extraction efficiency, and the horizontal axis represents the reflectance of the support layer 2.

グラフＣ１に示すように、支持層２の反射率が０〜８５％までは、光取り出し効率が緩やかに増大しているが、支持層２の反射率が８５％以上になると、光取り出し効率が急激に増大していることが分かる。特に、支持層２の反射率が９０％以上の領域では、支持層２の反射率が５％増大すると、光取り出し効率が約２０％も上昇していることが分かる。以上のことから、支持層２の反射率は、８５％以上、１００％以下が好ましく、より好ましくは９０％以上、１００％以下、更に好ましくは９５％以上１００％以下であることが分かる。従って、実施の形態２により製造された発光素子では、凹凸構造１４と支持層２とを組み合わせることによる相乗効果により、光取り出し効率が大幅に向上されていることが分かる。 As shown in the graph C1, when the support layer 2 has a reflectance of 0 to 85%, the light extraction efficiency gradually increases. However, when the support layer 2 has a reflectance of 85% or more, the light extraction efficiency is increased. It can be seen that it is increasing rapidly. In particular, in the region where the reflectance of the support layer 2 is 90% or more, it can be seen that when the reflectance of the support layer 2 increases by 5%, the light extraction efficiency increases by about 20%. From the above, it can be seen that the reflectance of the support layer 2 is preferably 85% or more and 100% or less, more preferably 90% or more and 100% or less, and still more preferably 95% or more and 100% or less. Therefore, in the light emitting element manufactured by Embodiment 2, it turns out that the light extraction efficiency is significantly improved by the synergistic effect by combining the uneven structure 14 and the support layer 2.

以上、説明したように、実施の形態２による発光素子の製造方法によれば、半導体層１の上面に凹凸構造１４が形成されていると共に、反射率が８５％以上の支持層が貼り付けられているため、光取り出し効率の高い発光素子を製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing the light emitting element according to the second embodiment, the uneven structure 14 is formed on the upper surface of the semiconductor layer 1 and the support layer having a reflectance of 85% or more is attached. Therefore, a light-emitting element with high light extraction efficiency can be manufactured.

（実施の形態３）
実施の形態３による発光素子の製造方法は、実施の形態１に示す第２の工程において、反射率が８５％以上、１００％以下、より好ましくは９０％以上、１００％以下、更に好ましくは９５以上、１００％以下の金属を支持層２として採用することを特徴とする。以下、本実施の形態において実施の形態１、２と同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。金属は一般的に電気伝導性に優れているため、絶縁体である透明結晶基板を剥離した後、縦方向（光取り出し面Ｓ１の法線方向）に電流を流す場合に良好な材料である。また、熱伝導性に優れているため、ヒートシンクとして使用することも可能である。 (Embodiment 3)
In the method for manufacturing a light-emitting element according to Embodiment 3, in the second step shown in Embodiment 1, the reflectance is 85% or more and 100% or less, more preferably 90% or more and 100% or less, and still more preferably 95. As described above, 100% or less of metal is used as the support layer 2. Hereinafter, in this embodiment, the same components as those in Embodiments 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Since metal is generally excellent in electrical conductivity, it is a good material when a current is passed in the vertical direction (normal direction of the light extraction surface S1) after peeling the transparent crystal substrate as an insulator. Moreover, since it is excellent in thermal conductivity, it can also be used as a heat sink.

更に、発光層１２から放出される光に対して高い反射率を持つ金属を使用することで、光取り出し効率を大幅に改善することが可能である。具体的には、発光層１２に青〜紫色のＩｎＧａＮを用いた場合、８５％以上の反射率を達成する金属（ミラー材料）としては銀（Ａｇ）、銀を主成分とする合金（銀合金）、又はアルミニウム（Ａｌ）を採用することができる。 Further, by using a metal having a high reflectance with respect to the light emitted from the light emitting layer 12, the light extraction efficiency can be greatly improved. Specifically, when blue to purple InGaN is used for the light emitting layer 12, the metal (mirror material) that achieves a reflectance of 85% or more is silver (Ag), an alloy containing silver as a main component (silver alloy). ) Or aluminum (Al).

更に、支持層２とｐ型半導体層１３とのコンタクト（オーミック性）の向上を図るために、ミラー材料とｐ型半導体層１３との間に透明導電膜を含ませてもよい。この場合、透明導電膜としては、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を採用することができる。 Furthermore, a transparent conductive film may be included between the mirror material and the p-type semiconductor layer 13 in order to improve the contact (ohmic property) between the support layer 2 and the p-type semiconductor layer 13. In this case, ITO (indium tin oxide) can be employed as the transparent conductive film.

更に、支持層２としてミラー材料のみ、又は透明導電膜及びミラー材料のみから構成した場合、強度不足により支持層２としての役割を十分果たすことができないこともある。この場合、支持層２に支持体を含ませ、この支持体をミラー材料に金属接合により貼り付ければ良い。 Furthermore, when the support layer 2 is composed of only the mirror material, or only the transparent conductive film and the mirror material, the role as the support layer 2 may not be sufficiently achieved due to insufficient strength. In this case, the support layer 2 may include a support, and the support may be attached to the mirror material by metal bonding.

金属接合として、例えばＰｄＩｎ_３薄膜合金接着法を採用することができる。図５は、ＰｄＩｎ_３薄膜合金接着法を示す図である。まず、図５（ａ）に示すように、半導体層１に蒸着されたミラー材料２１に、膜厚がそれぞれ５ｎｍ／１００ｎｍ／１０００ｎｍのＴｉ／Ｐｄ／Ｉｎの３層からなる多層膜２２を蒸着する。一方、支持体２３に膜厚が５００ｎｍのＰｄを蒸着する。ここで、支持体２３としては、シリコンや銅（Ｃｕ）を採用することができる。 As the metal bonding, for example, a PdIn ₃ thin film alloy bonding method can be employed. FIG. 5 is a diagram showing a PdIn ₃ thin film alloy bonding method. First, as shown in FIG. 5A, a multilayer film 22 composed of three layers of Ti / Pd / In having a thickness of 5 nm / 100 nm / 1000 nm is deposited on the mirror material 21 deposited on the semiconductor layer 1. . On the other hand, Pd having a thickness of 500 nm is deposited on the support 23. Here, as the support 23, silicon or copper (Cu) can be employed.

次に、図５（ｂ）に示すように、Ｐｄが蒸着された支持体２３に、多層膜２２を載置し、例えば圧力３ＭＰａ、温度２００度の条件で３０分間置くことで圧着させる。すると、図５（ｃ）に示すように、面Ｓ３においてＰｄとＩｎが反応し、ＰｄＩｎ_３合金層２４が生成する。ここで、Ｔｉ膜２５は、ミラー材料２１とＰｄＩｎ_３合金層２４との密着性を向上させるために蒸着されている。このＰｄＩｎ_３合金層２４の密着力によってレーザリフトオフ加工時の衝撃が緩和され、半導体層１へのクラックの発生が抑制される。なお、金属接合は上述したものに限定されず、例えば、Ａｕ−Ａｕ接合や、Ａｕ−Ｓｎ共晶接合等を採用してもよい。いずれの手法を採用するにせよ、支持層２のうち半導体層１からもっとも近い層に８５％以上の反射率を有するミラー材を採用すればよい。 Next, as shown in FIG. 5B, the multilayer film 22 is placed on the support 23 on which Pd is vapor-deposited, and is crimped by placing it for 30 minutes, for example, under conditions of a pressure of 3 MPa and a temperature of 200 degrees. Then, as shown in FIG. 5C, Pd and In react on the surface S3, and a PdIn ₃ alloy layer 24 is generated. Here, the Ti film 25 is deposited in order to improve the adhesion between the mirror material 21 and the PdIn ₃ alloy layer 24. The contact force of the PdIn ₃ alloy layer 24 alleviates the impact at the time of laser lift-off processing, and the generation of cracks in the semiconductor layer 1 is suppressed. Note that the metal bonding is not limited to the above, and for example, an Au—Au bonding, an Au—Sn eutectic bonding, or the like may be employed. Regardless of which method is used, a mirror material having a reflectance of 85% or more may be employed in the support layer 2 closest to the semiconductor layer 1.

以上説明したように、実施の形態３による発光素子の製造方法によれば、支持層２として金属材料を採用したため、反射率及び硬度の高い支持層２を実現することができる。また、金属は、熱伝導性に優れているため、支持層２をヒートシンクとして機能させることもできる。 As described above, according to the method for manufacturing the light emitting element according to the third embodiment, since the metal material is employed as the support layer 2, the support layer 2 having high reflectance and hardness can be realized. Moreover, since the metal is excellent in thermal conductivity, the support layer 2 can also function as a heat sink.

（実施の形態４）
実施の形態４による発光素子の製造方法は、実施の形態１の第２の工程において、支持層２として光学多層反射膜を用いたことを特徴とする。以下、実施の形態４において実施の形態１〜３と同一のものは同一の符号を付し説明を省略する。図６は、実施の形態４による発光素子の製造方法により製造された発光素子の断面図を示している。図６に示すように、８５％以上の反射率を達成することが可能な光学多層反射膜２６を半導体層１の光取り出し面Ｓ１と逆側の面Ｓ２に取り付けられている。光学多層反射膜２６としては、分布ブラッグ反射鏡（Distributed Bragg Reflector : ＤＢＲ）を採用することができる。ＤＢＲは、光学波長の１／４の厚み（膜厚）をもつ屈折率の異なる層を積み重ねて構成される反射鏡であり、光の干渉効果によるブラッグ反射により各層での反射波が強め合い積層枚数を増すことによって高い反射率（ほぼ１００％）を得ることができる。 (Embodiment 4)
The light emitting element manufacturing method according to the fourth embodiment is characterized in that an optical multilayer reflective film is used as the support layer 2 in the second step of the first embodiment. Hereinafter, in Embodiment 4, the same thing as Embodiment 1-3 is attached | subjected the same code | symbol, and description is abbreviate | omitted. FIG. 6 shows a cross-sectional view of a light emitting device manufactured by the method for manufacturing a light emitting device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 6, the optical multilayer reflective film 26 capable of achieving a reflectance of 85% or more is attached to the surface S 2 opposite to the light extraction surface S 1 of the semiconductor layer 1. As the optical multilayer reflective film 26, a distributed Bragg reflector (DBR) can be employed. DBR is a reflection mirror constructed by stacking layers with different refractive indexes having a thickness (film thickness) of 1/4 of the optical wavelength, and the reflected waves in each layer are strengthened by Bragg reflection due to the interference effect of light. By increasing the number of sheets, a high reflectance (almost 100%) can be obtained.

ＤＢＲの材料としては、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ−ＤＢＲ構造を有するＤＢＲを採用することができる。このＤＢＲは赤外波長域の面発光レーザで実用化されている構造であるが、膜厚を変化させることにより、青〜紫色領域の光に対しても高い反射率を実現することが可能である。具体的には、発光層１２から放出される光の波長をλ、半導体層１の屈折率をｎとした場合、各層の膜厚ＤがＤ＝λ／４ｎになるよう設定すればよい。 As a DBR material, a DBR having a GaAs / AlAs-DBR structure can be employed. This DBR is a structure that has been put into practical use in a surface emitting laser in the infrared wavelength region, but by changing the film thickness, it is possible to realize a high reflectance even for light in the blue to purple region. is there. Specifically, when the wavelength of light emitted from the light emitting layer 12 is λ and the refractive index of the semiconductor layer 1 is n, the thickness D of each layer may be set to D = λ / 4n.

ここで、ＧａＡｓ、ＡｌＡｓの屈折率はそれぞれ３．４６、２．９２である。発光層１２から放出される光の中心発光波長を４７０ｎｍとすれば、ＧａＡｓの層厚が約３４．０ｎｍ（＝４７０／（４×３．４６））、ＡｌＡｓの層厚が約４０．２ｎｍ（＝４７０／（４×２．９２）となるようにＤＢＲを設計すればよい。 Here, the refractive indexes of GaAs and AlAs are 3.46 and 2.92, respectively. If the central emission wavelength of the light emitted from the light emitting layer 12 is 470 nm, the layer thickness of GaAs is about 34.0 nm (= 470 / (4 × 3.46)), and the layer thickness of AlAs is about 40.2 nm ( The DBR may be designed so that = 470 / (4 × 2.92).

このような構造は、ＧａＡｓ基板にＧａＡｓ及びＡｌＡｓをＭＢＥ（分子線結晶成長法）等でエピタキシャル成長させることにより、容易に製造することができる。本実施の形態では、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓの２層を１ペアとし、この１ペアを３０層積層した。これにより、λ＝４７０ｎｍの光を照射した結果、ほぼ１００％の反射率が得られた。なお、ＤＢＲに導電性をもたせるため、Ｍｇ等のｐ型ドーパントをドープしてもよい。 Such a structure can be easily manufactured by epitaxially growing GaAs and AlAs on a GaAs substrate by MBE (molecular beam crystal growth method) or the like. In the present embodiment, two layers of GaAs / AlAs are used as one pair, and 30 layers of the one pair are stacked. Thereby, as a result of irradiating light with λ = 470 nm, a reflectance of almost 100% was obtained. In order to give conductivity to the DBR, a p-type dopant such as Mg may be doped.

以上のように製造されたＤＢＲからなる光学多層反射膜２６を、透明結晶基板３上に成長された半導体層１の面Ｓ２にウエハボンディングする。このボンディングは、面Ｓ２と、面Ｓ２に対向する光学多層反射膜２６の面とを洗浄し、両面にＯＨ基をつけて高圧下（例えば、１０ＭＰａ）、所定温度（例えば１５０度）で、約５時間加熱する方法を採用することができる。このボンディングの方法により、ＯＨ基を介して接着された両面からＯＨ基が除去され、両面間の空間が最小化する。具体的には、両面間の接合距離の−４乗に比例するファンデルワールス力によって両面が密着する。以上のプロセスによって、ＤＢＲを備えた支持層２が半導体層１にボンディングされる。 The optical multilayer reflective film 26 made of DBR manufactured as described above is bonded to the surface S2 of the semiconductor layer 1 grown on the transparent crystal substrate 3 by wafer bonding. In this bonding, the surface S2 and the surface of the optical multilayer reflective film 26 facing the surface S2 are cleaned, OH groups are attached to both surfaces, and the pressure is high (for example, 10 MPa) at a predetermined temperature (for example, 150 degrees). A method of heating for 5 hours can be employed. By this bonding method, OH groups are removed from both surfaces bonded via OH groups, and the space between both surfaces is minimized. Specifically, both surfaces are brought into close contact with each other by van der Waals force proportional to the fourth power of the joint distance between both surfaces. Through the above process, the support layer 2 having the DBR is bonded to the semiconductor layer 1.

なお、ＤＢＲに用いる材料や作製方法、ボンディング方法などは上記の例に限定されず、他の手法を適宜採用することができる。例えば、ＭｇなどをドープしたＧａＮ／ＡｌＧａＮ−ＤＢＲ構造のＤＢＲを面Ｓ２上に成長させてもよい。この場合、実施の形態３で示したような金属間結合等を用いて、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ−ＤＢＲ構造のＤＢＲにシリコン基板等をボンディングすることが望ましい。 Note that materials, manufacturing methods, bonding methods, and the like used for the DBR are not limited to the above examples, and other methods can be appropriately employed. For example, a DBR having a GaN / AlGaN-DBR structure doped with Mg or the like may be grown on the surface S2. In this case, it is desirable to bond a silicon substrate or the like to a DBR having a GaN / AlGaN-DBR structure by using an intermetal bond as shown in the third embodiment.

以上説明したように、実施の形態３による発光素子の製造方法によれば、支持層２としてＤＢＲを用いたため、支持層２の反射率がほぼ１００％ととなり、光取り出し効率が大幅に向上された発光素子を製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing the light emitting element according to the third embodiment, since DBR is used as the support layer 2, the reflectivity of the support layer 2 is almost 100%, and the light extraction efficiency is greatly improved. A light emitting device can be manufactured.

（実施の形態５）
実施の形態５による発光素子の製造方法は、実施の形態１の第２の工程において、支持層２として、導電性の有機材料を用いたことを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態１〜４と同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。 (Embodiment 5)
The light emitting element manufacturing method according to the fifth embodiment is characterized in that a conductive organic material is used as the support layer 2 in the second step of the first embodiment. In addition, in this Embodiment, the same thing as Embodiment 1-4 is attached | subjected the same code | symbol, and description is abbreviate | omitted.

一般的に、有機材料（樹脂）は、特有の熱硬化性などを活かして容易にボンディングすることが可能である。本実施の形態においては、導電性があり、かつ発光層から発する光に対して８５％〜１００％、好ましくは９０〜１００％、より好ましくは９５％〜１００％の反射率を有する有機材料を支持層２として採用する。 In general, an organic material (resin) can be easily bonded by taking advantage of a specific thermosetting property. In this embodiment mode, an organic material that is conductive and has a reflectance of 85% to 100%, preferably 90% to 100%, more preferably 95% to 100% with respect to light emitted from the light emitting layer. Adopted as the support layer 2.

このような条件を満たすものとして、例えばＡｇフィラーを混入したエポキシ樹脂を支持層２として採用することができる。図７は、実施の形態５による発光素子の製造方法により製造された発光素子の断面図を示している。図７に示すように、半導体層１の面Ｓ２とシリコン基板３０の面Ｓ３との間にエポキシ樹脂層２９を塗布して、半導体層１とシリコン基板３０とを接着し、１２０度の恒温炉に６０分間放置してエポキシ樹脂層２９を硬化させることで、半導体層１にエポキシ樹脂層２９をボンディングする。 For example, an epoxy resin mixed with an Ag filler can be used as the support layer 2 to satisfy such conditions. FIG. 7 shows a cross-sectional view of a light emitting device manufactured by the method for manufacturing a light emitting device according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 7, an epoxy resin layer 29 is applied between the surface S2 of the semiconductor layer 1 and the surface S3 of the silicon substrate 30, and the semiconductor layer 1 and the silicon substrate 30 are bonded to each other. The epoxy resin layer 29 is cured by leaving it for 60 minutes to bond the epoxy resin layer 29 to the semiconductor layer 1.

この結果、密着性よく半導体層１とシリコン基板３０とが接合し、レーザリフトオフ加工により透明結晶基板３を半導体層１から剥離させる際に生じる半導体層１へのクラックの発生を防止することができる。なお、半導体層１に直接、エポキシ樹脂層２９を密着させるとオーミック性が確保できないため、図８に示すようにエポキシ樹脂層２９と半導体層１との中間にＩＴＯ（酸化インジウム錫）膜２８を蒸着してもよい。 As a result, the semiconductor layer 1 and the silicon substrate 30 are bonded with good adhesion, and the generation of cracks in the semiconductor layer 1 that occurs when the transparent crystal substrate 3 is separated from the semiconductor layer 1 by laser lift-off processing can be prevented. . In addition, since the ohmic property cannot be secured if the epoxy resin layer 29 is adhered directly to the semiconductor layer 1, an ITO (indium tin oxide) film 28 is provided between the epoxy resin layer 29 and the semiconductor layer 1 as shown in FIG. Vapor deposition may be performed.

以上説明したように実施の形態５による発光素子の製造方法によれば、Ａｇフィラーが混入された有機材料により支持層２が構成されているため、高反射率を実現することができる。更に、エポキシ樹脂層２９と半導体層１との間にＩＴＯ膜２８を蒸着したためオーミック性を確保することが可能である。 As described above, according to the method for manufacturing a light-emitting element according to the fifth embodiment, the support layer 2 is made of an organic material mixed with Ag filler, so that high reflectance can be realized. Furthermore, since the ITO film 28 is deposited between the epoxy resin layer 29 and the semiconductor layer 1, ohmic properties can be ensured.

（実施の形態６）
実施の形態６による発光素子の製造方法は、透明結晶基板３に空間的に周期的な強度分布を有する光を照射することで、透明結晶基板を剥離する工程である実施の形態１に示す第３の工程と、光取り出し面Ｓ１に凹凸構造１４を形成する実施の形態２に示す第４の工程とを同時に行うことを特徴としている。なお、実施の形態１と同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。図９は、実施の形態６による発光素子の製造方法を説明する図である。 (Embodiment 6)
The light emitting device manufacturing method according to the sixth embodiment is the first embodiment shown in the first embodiment, which is a step of peeling the transparent crystal substrate by irradiating the transparent crystal substrate 3 with light having a spatially periodic intensity distribution. The third step and the fourth step shown in the second embodiment for forming the concavo-convex structure 14 on the light extraction surface S1 are performed simultaneously. In addition, the same thing as Embodiment 1 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. FIG. 9 is a diagram illustrating a method for manufacturing the light emitting element according to the sixth embodiment.

透明結晶基板３を剥離する際、透明結晶基板３と半導体層１の界面Ｓ４において、ＧａＮが分解されて発生されるＧａ層１５の厚みは、照射される光の強度に依存する。すなわち、照射される光の強度が強くなるほど、Ｇａ層１５の厚みは厚くなる。従って、空間的に周期的な強度分布を有する光ＬＣを照射することで、Ｇａ層１５の厚みに空間的分布を持たせることが可能となる。そして、塩酸等によりＧａ層１５を除去すれば、界面Ｓ４に凹凸構造１４を形成することが可能となる。このように周期的な凹凸構造１４を界面Ｓ４に形成すると、実施の形態２で述べたように光取り出し効率を大幅に向上させることができる。本実施の形態では、３６００ｎｍ、高さが２２００ｎｍの凹凸構造１４を形成することにより、凹凸構造１４を形成しない発光素子に比べて約１．５倍の光取出し効率を実現することが可能となった。 When the transparent crystal substrate 3 is peeled off, the thickness of the Ga layer 15 generated by decomposing GaN at the interface S4 between the transparent crystal substrate 3 and the semiconductor layer 1 depends on the intensity of the irradiated light. That is, the thickness of the Ga layer 15 increases as the intensity of irradiated light increases. Therefore, by irradiating the light LC having a spatially periodic intensity distribution, the Ga layer 15 can have a spatial distribution in thickness. Then, if the Ga layer 15 is removed with hydrochloric acid or the like, the concavo-convex structure 14 can be formed at the interface S4. When the periodic concavo-convex structure 14 is formed at the interface S4 as described above, the light extraction efficiency can be greatly improved as described in the second embodiment. In the present embodiment, by forming the concavo-convex structure 14 having a height of 3600 nm and a height of 2200 nm, it is possible to realize light extraction efficiency about 1.5 times that of a light-emitting element that does not have the concavo-convex structure 14 formed. It was.

このような、強度が周期的な空間分布を有する光ＬＣとして、回折光を挙げることができる。図１０は、回折光を透明結晶基板３に照射した際の発光素子の製造方法を説明する図である。図１０において、実線Ｗ１は光波の山を示し、点線Ｗ２は光波の谷を示している。図１０に示すようにグレーティング幅が１０μm以下の回折格子６を透明結晶基板３の上側に配設すると、回折格子６を透過した光は回折され、透明結晶基板３の表面に干渉縞が発生する。これにより、透明結晶基板３を剥離すると同時に、透明結晶基板３の表面に凹凸構造１４を形成することができる。 As such light LC having a spatial distribution with a periodic intensity, diffracted light can be mentioned. FIG. 10 is a diagram for explaining a method for manufacturing a light-emitting element when the transparent crystal substrate 3 is irradiated with diffracted light. In FIG. 10, a solid line W1 indicates a light wave peak, and a dotted line W2 indicates a light wave valley. As shown in FIG. 10, when the diffraction grating 6 having a grating width of 10 μm or less is disposed on the upper side of the transparent crystal substrate 3, the light transmitted through the diffraction grating 6 is diffracted and interference fringes are generated on the surface of the transparent crystal substrate 3. . Thereby, the uneven structure 14 can be formed on the surface of the transparent crystal substrate 3 at the same time as the transparent crystal substrate 3 is peeled off.

ここで、回折格子６の形状としては、図１０に示すような正弦曲線の形状が望ましいが、これに限定されず、ステップ形状を有する回折格子６を用いても、凹凸構造１４を形成することができる。また、回折格子６と同等の役割を果たさせるように、回折格子６を配設することに代えて、透明結晶基板３に、照射する光に周期的な強度分布ができるように金属等をパターニングしてもよい。この他にも、透明結晶基板３の表面に、ダイシング、ドライエッチング、又はマイクロブラスト加工等で周期的な凹凸構造を形成した後、光を照射することで、回折格子６を配設しなくとも、空間的に周期的な強度分布を有する光を照射することができる。更に、この方法以外にも、２分岐された光を同時に照射し、両光を干渉させて、空間的に周期的な強度分布を有する光を照射することができる。 Here, the shape of the diffraction grating 6 is preferably a sinusoidal shape as shown in FIG. 10, but is not limited thereto, and the concavo-convex structure 14 can be formed even if the diffraction grating 6 having a step shape is used. Can do. Further, instead of providing the diffraction grating 6 so as to play the same role as the diffraction grating 6, a metal or the like is applied to the transparent crystal substrate 3 so that the irradiation light has a periodic intensity distribution. Patterning may be performed. In addition to this, a periodic concavo-convex structure is formed on the surface of the transparent crystal substrate 3 by dicing, dry etching, microblasting, or the like, and then irradiated with light so that the diffraction grating 6 is not disposed. It is possible to irradiate light having a spatially periodic intensity distribution. Further, in addition to this method, it is possible to irradiate light having a spatially periodic intensity distribution by simultaneously irradiating the light branched into two and making both lights interfere.

以上説明したように、実施の形態６による発光素子の製造方法によれば、空間的に周期的な強度分布を有する光を照射しているため、透明結晶基板３を剥離する工程と、凹凸構造を形成する工程とを同時に実行することができ、発光素子の製造工程数をより少なくすることができる。 As described above, according to the method for manufacturing a light emitting element according to the sixth embodiment, since light having spatially periodic intensity distribution is irradiated, the step of peeling the transparent crystal substrate 3 and the concavo-convex structure Can be performed simultaneously, and the number of manufacturing steps of the light-emitting element can be further reduced.

（実施の形態７）
実施の形態７による発光素子の製造方法は、２種類の波長の光を用い、一方の波長の光を用いて、透明結晶基板３を剥離し、もう一方の波長の光を用いて光取り出し面Ｓ１に凹凸構造１４を形成することを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態１〜６と同一のものは同一の符号を付し説明を省略する。図１１は、半導体層１から透明結晶基板３を剥離させる際に使用される製造装置１００を示す図である。図１１に示す製造装置１００は、台座１０１、アッテネータ１０２、結像マスク１０３、固定ミラー１０４、固定集光レンズ１０５、及び４軸加工テーブル１０６を備えている。 (Embodiment 7)
The light emitting element manufacturing method according to Embodiment 7 uses light of two types of wavelengths, peels off the transparent crystal substrate 3 using light of one wavelength, and uses the light of the other wavelength to extract light. The uneven structure 14 is formed in S1. In addition, in this Embodiment, the same thing as Embodiment 1-6 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing apparatus 100 used when the transparent crystal substrate 3 is peeled from the semiconductor layer 1. A manufacturing apparatus 100 illustrated in FIG. 11 includes a pedestal 101, an attenuator 102, an imaging mask 103, a fixed mirror 104, a fixed condenser lens 105, and a four-axis processing table 106.

台座１０１は、水平に配設され、光路の上流側から順にアッテネータ１０２及び結像マスク１０３が立設されている。アッテネータ１０２は、図略の光源から放出されたＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥの強度を、レーザ加工に好適な強度に減衰させる。結像マスク１０３は、アッテネータ１０２により減衰されたＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥの断面において、中心部に対して低い強度の周囲の光を遮光し、中心部分の光のみを透過させる。これにより、レーザ光の強度分布がほぼ均一なＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥを固定ミラー１０４に導くことができる。 The pedestal 101 is disposed horizontally, and an attenuator 102 and an imaging mask 103 are erected in order from the upstream side of the optical path. The attenuator 102 attenuates the intensity of the KrF excimer laser beam LE emitted from a light source (not shown) to an intensity suitable for laser processing. In the cross section of the KrF excimer laser beam LE attenuated by the attenuator 102, the imaging mask 103 blocks ambient light having a low intensity with respect to the central portion and transmits only the light at the central portion. As a result, the KrF excimer laser beam LE having a substantially uniform intensity distribution of the laser beam can be guided to the fixed mirror 104.

固定ミラー１０４は、結像マスク１０３からのレーザ光を偏向させて、固定集光レンズ１０５へと導く。４軸加工テーブル１０６は、加工対象となる発光素子が載置されるテーブル１０７と、上面にテーブル１０７が取り付けられた台座１０８と、台座１０８の左右方向（ｘ方向）の移動を案内するレール１０９と、台座１０８の前後方向（ｙ方向）の移動を案内するレール１１０とを備えている。なお、テーブル１０７は台座１０８に対してθ方向に回転可能に取り付けられている。 The fixed mirror 104 deflects the laser light from the imaging mask 103 and guides it to the fixed condenser lens 105. The 4-axis machining table 106 includes a table 107 on which a light emitting element to be machined is placed, a pedestal 108 with the table 107 attached to the upper surface, and a rail 109 that guides the movement of the pedestal 108 in the left-right direction (x direction). And a rail 110 for guiding the movement of the pedestal 108 in the front-rear direction (y direction). The table 107 is attached to the base 108 so as to be rotatable in the θ direction.

製造装置１００を用いて、ＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）ＬＥを照射すると、このＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥは透明結晶基板３に対して透明で、かつ半導体層１に対して透明でないため、透明結晶基板３と半導体層１との界面で吸収される。その結果、透明結晶基板３が半導体層１から剥離される（リフトオフ加工）。ＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥの場合、透明結晶基板３をリフトオフさせるエネルギー密度は約５００ｍＪ／ｃｍ^２である。従って、製造装置１００は、５００ｍＪ／ｃｍ^２のＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥを照射する。但し、この値は透明結晶基板３の研磨状態などによっても大きく変化し、一概には規定できないため、研磨状態に応じて適宜変更することが好ましい。なお、ＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥは結像マスク１０３を用いて結像してもよいが、シリンドリカルレンズを用いて直線状にビーム変形してもよい。 When the manufacturing apparatus 100 is used to irradiate KrF excimer laser (λ = 248 nm) LE, the KrF excimer laser light LE is transparent to the transparent crystal substrate 3 and not transparent to the semiconductor layer 1. Absorption occurs at the interface between the substrate 3 and the semiconductor layer 1. As a result, the transparent crystal substrate 3 is peeled from the semiconductor layer 1 (lift-off process). In the case of KrF excimer laser light LE, the energy density for lifting off the transparent crystal substrate 3 is about 500 mJ / cm ² . Therefore, the manufacturing apparatus 100 irradiates the KrF excimer laser beam LE of 500 mJ / cm ² . However, since this value varies greatly depending on the polishing state of the transparent crystal substrate 3 and cannot be defined unconditionally, it is preferably changed as appropriate according to the polishing state. The KrF excimer laser beam LE may be imaged using the imaging mask 103, but may be linearly deformed using a cylindrical lens.

一方、台座１０８は、ＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥが、発光素子の全面を照射するように、左右方向及び前後方向にスライドする。これにより、ＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥが発光素子の全面に照射され、透明結晶基板３が半導体層１から剥離される。 On the other hand, the pedestal 108 slides in the left-right direction and the front-rear direction so that the KrF excimer laser beam LE irradiates the entire surface of the light-emitting element. Accordingly, the entire surface of the light emitting element is irradiated with KrF excimer laser light LE, and the transparent crystal substrate 3 is peeled from the semiconductor layer 1.

次に、透明結晶基板３を剥離した後、剥離により半導体層１の表面に生じたＧａ層（Ｇａドロップレット）を、ＨＣＬ等を用いて除去する。 Next, after peeling the transparent crystal substrate 3, the Ga layer (Ga droplet) generated on the surface of the semiconductor layer 1 by peeling is removed using HCL or the like.

次に、ＫｒＦエキシマレーザとは波長の異なるレーザ光を半導体層１に照射し、光取り出し面Ｓ１に凹凸構造１４を形成する。ここで、凹凸構造１４を形成するために照射するレーザ光として様々なものが挙げられるが、本実施の形態では、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザ（λ＝３５５ｎｍ）を用いる。この場合、高ＮＡの対物レンズを用いて、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザを集光すれば、数μmオーダの加工が可能である。 Next, the semiconductor layer 1 is irradiated with laser light having a wavelength different from that of the KrF excimer laser to form the concavo-convex structure 14 on the light extraction surface S1. Here, various types of laser light are used for irradiation to form the concavo-convex structure 14. In this embodiment, a THG-YAG laser (λ = 355 nm) is used. In this case, if a THG-YAG laser is condensed using an objective lens with a high NA, processing on the order of several μm is possible.

そして、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザを、ガルバノミラーユニットを用いて光取出し面Ｓ１の全面に所定速度で走査すれば、半導体層１の光取り出し面Ｓ１に凹凸構造１４を形成することができる。本発明の実施例では、ＮＡ＝０．９の対物レンズを使用し、光照射密度５０ｍＪ／ｍｍ^２、周波数１０ｋＨｚ、パルス幅３０ｎｓ、走査速度５０ｍｍ／ｓでＴＨＧ−ＹＡＧレーザを走査させた。その結果、光取り出し面Ｓ１の全面に間隔Ａが５μｍ、凸部１４１の高さ（深さ）１．５μmの凹凸構造１４が形成された。 If the THG-YAG laser is scanned over the entire surface of the light extraction surface S1 using a galvano mirror unit at a predetermined speed, the concavo-convex structure 14 can be formed on the light extraction surface S1 of the semiconductor layer 1. In an example of the present invention, an objective lens with NA = 0.9 was used, and a THG-YAG laser was scanned at a light irradiation density of 50 mJ / mm ² , a frequency of 10 kHz, a pulse width of 30 ns, and a scanning speed of 50 mm / s. As a result, a concavo-convex structure 14 having an interval A of 5 μm and a height (depth) of the convex portion 141 of 1.5 μm was formed on the entire surface of the light extraction surface S1.

なお、上述した、ＫｒＦエキシマレーザやＴＨＧ−ＹＡＧレーザは一例であり、これらに代えて、ＸｅＣｌ、ＡｒＦ、Ｆ_２等のエキシマレーザやフェムト秒レーザなどを用途に応じて適宜採用してもよい。 Note that the KrF excimer laser and the THG-YAG laser described above are only examples, and instead of these, an excimer laser such as XeCl, ArF, or F ₂ or a femtosecond laser may be used as appropriate.

以上説明したように、実施の形態７による発光素子の製造方法によれば、透明結晶基板３を剥離するためにＫｒＦエキシマレーザ光ＬＥを採用すると共に、凹凸構造１４を形成するためにＴＨＧ−ＹＡＧレーザを採用しため、透明結晶基板３の剥離と、凹凸構造１４の形成とを精度良く行うことができる。 As described above, according to the method for manufacturing a light emitting device according to the seventh embodiment, KrF excimer laser light LE is used to peel off the transparent crystal substrate 3 and THG-YAG is used to form the concavo-convex structure 14. Since the laser is employed, the transparent crystal substrate 3 can be peeled off and the concavo-convex structure 14 can be formed with high accuracy.

（実施の形態８）
実施の形態８による発光素子の製造方法は、波長の異なる２種類のレーザ光を照射して、実施の形態１の第３の工程に示す透明結晶基板３を剥離する工程と、実施の形態２の第４の工程に示す凹凸構造を形成する工程とを同時に行うことを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態１〜７と同一のものは同一の符号を用いて、説明を省略する。 (Embodiment 8)
The light emitting element manufacturing method according to the eighth embodiment includes a step of irradiating two types of laser beams having different wavelengths to peel off the transparent crystal substrate 3 shown in the third step of the first embodiment, and a second embodiment. The step of forming the concavo-convex structure shown in the fourth step is performed at the same time. In addition, in this Embodiment, the same thing as Embodiment 1-7 uses the same code | symbol, and abbreviate | omits description.

半導体層１は、照射されるレーザ光の波長に応じて、レーザ光の吸収率が異なる。ここで、レーザ光は、吸収率が大きいほど、半導体層１への透過率が低くなる。そのため、透過率が低いほどレーザ光が半導体層１に浸透する深さが小さくなる結果、剥離によって生じるＧａ層の厚さが小さくなる。 The semiconductor layer 1 has different absorptance of the laser light depending on the wavelength of the irradiated laser light. Here, the transmittance of the laser light to the semiconductor layer 1 decreases as the absorption rate increases. Therefore, the lower the transmittance is, the smaller the depth of penetration of the laser light into the semiconductor layer 1 is, and as a result, the thickness of the Ga layer generated by peeling is reduced.

そのため、照射されるレーザ光の波長が長くなるにつれて半導体層１は高くなる。従って、半導体層１から透明結晶基板３を剥離する際に、波長が異なる２種類のレーザ光を同時に照射すると、この波長の差を利用して凹凸構造１４を形成することが可能となる。特に紫外波長のレーザを２種類同時に照射することで、レーザリフトオフと凹凸形成とを同時に行うことができる。 Therefore, the semiconductor layer 1 becomes higher as the wavelength of the irradiated laser light becomes longer. Therefore, when the transparent crystal substrate 3 is peeled from the semiconductor layer 1, if two types of laser beams having different wavelengths are irradiated at the same time, the uneven structure 14 can be formed using the difference in wavelength. In particular, by simultaneously irradiating two types of lasers having an ultraviolet wavelength, laser lift-off and unevenness formation can be performed simultaneously.

図１２は、実施の形態８による発光素子の製造方法を示す図であり、（ａ）は側面視の図を示し、（ｂ）は斜め上方視の図を示す。図１２に示すように、波長が３５５ｎｍのＴＨＧ（Third Harmonic Generation）−ＹＡＧレーザと波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザとが同時に照射されている。そして、ＫｒＦエキシマレーザは波長が２４８ｎｍであり、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザよりも波長が短いため、ＫｒＦエキシマレーザが照射される領域Ｄ１は、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザが照射される領域Ｄ２に比べて、レーザ光を多く吸収する結果、Ｇａ層の厚さが小さくなり、凸部１４１となる。一方、領域Ｄ２は、領域Ｄ１に比べてレーザ光の吸収が小さいため、Ｇａ層の厚さが大きくなり凹部となる。具体的には、領域Ｄ１の深さは３０ｎｍ程度、領域Ｄ２の深さは、１μｍ程度である。 12A and 12B are diagrams showing a method for manufacturing a light-emitting element according to the eighth embodiment. FIG. 12A is a side view and FIG. 12B is a diagonally upward view. As shown in FIG. 12, a THG (Third Harmonic Generation) -YAG laser having a wavelength of 355 nm and a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm are simultaneously irradiated. Since the wavelength of the KrF excimer laser is 248 nm and shorter than that of the THG-YAG laser, the region D1 irradiated with the KrF excimer laser is more laser light than the region D2 irradiated with the THG-YAG laser. As a result of the absorption of a large amount, the thickness of the Ga layer is reduced and the convex portion 141 is formed. On the other hand, since the region D2 absorbs less laser light than the region D1, the thickness of the Ga layer increases and becomes a recess. Specifically, the depth of the region D1 is about 30 nm, and the depth of the region D2 is about 1 μm.

このように、領域Ｄ１に対して、ＫｒＦエキシマレーザを照射し、領域Ｄ２に対してＴＨＧ−ＹＡＧレーザを照射するためには、図１１に示す製造装置１００において、ＫｒＦエキシマレーザの光路とＴＨＧ−ＹＡＧレーザの光路との２つの光路を設け、この光路が領域Ｄ１と領域Ｄ２とを照射するように、光学系を配置すると共に、台座１０８を左右方向及び前後方向をスライドすることで実現することができる。 Thus, in order to irradiate the region D1 with the KrF excimer laser and irradiate the region D2 with the THG-YAG laser, the manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 11 uses the optical path of the KrF excimer laser and the THG- This is realized by providing two optical paths, that is, the optical path of the YAG laser, arranging the optical system so that this optical path irradiates the area D1 and the area D2, and sliding the base 108 in the left-right direction and the front-rear direction. Can do.

なお、上記説明では、ＫｒＦエキシマレーザとＴＨＧ−ＹＡＧレーザを採用したがこれに限定されず、ＸｅＣｌ、ＡｒＦ、Ｆ_２エキシマレーザやフェムト秒レーザなどを用途に応じて適宜組み合わせてよい。 In the above description, a KrF excimer laser and a THG-YAG laser are used. However, the present invention is not limited to this, and an XeCl, ArF, F ₂ excimer laser, a femtosecond laser, or the like may be appropriately combined depending on the application.

以上説明したように、実施の形態８による発光素子の製造方法によれば、波長の異なる２種類のレーザ光を同時に照射しているため、透明結晶基板３の剥離と凹凸構造１４の形成とを同時に行うことができる。 As described above, according to the method for manufacturing a light-emitting element according to the eighth embodiment, since two types of laser beams having different wavelengths are simultaneously irradiated, peeling of the transparent crystal substrate 3 and formation of the concavo-convex structure 14 are performed. Can be done simultaneously.

本発明の実施の形態１による発光素子の製造方法により製造された発光素子の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting element manufactured by the manufacturing method of the light emitting element by Embodiment 1 of this invention. 図１に示す発光素子の製造方法を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）に向かって製造工程が進んでいく。It is a figure which shows the manufacturing method of the light emitting element shown in FIG. 1, and a manufacturing process advances toward (a)-(d). 実施の形態２による発光素子の製造方法により製造された発光素子の光取り出し面Ｓ１の断面図を示している。FIG. 6 is a cross-sectional view of a light extraction surface S1 of a light emitting element manufactured by the method for manufacturing a light emitting element according to Embodiment 2. 、凹凸構造１４と支持層２とを組み合わせたことによる光取り出し効率の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the light extraction efficiency by combining the uneven structure 14 and the support layer 2. FIG. ＰｄＩｎ_３薄膜合金接着法を示す図である。PdIn ₃ is a view showing a thin-film alloy bonding method. 実施の形態４による発光素子の製造方法により製造された発光素子の断面図を示している。FIG. 6 shows a cross-sectional view of a light emitting device manufactured by a method for manufacturing a light emitting device according to Embodiment 4. 実施の形態５による発光素子の製造方法により製造された発光素子の断面図を示している。FIG. 7 is a cross-sectional view of a light emitting device manufactured by the method for manufacturing a light emitting device according to Embodiment 5. エポキシ樹脂層２９と半導体層１との中間にＩＴＯ（酸化インジウム錫）膜２８を蒸着した場合の発光素子の図である。FIG. 3 is a diagram of a light emitting device in the case where an ITO (indium tin oxide) film 28 is deposited in the middle between an epoxy resin layer 29 and a semiconductor layer 1. 実施の形態６による発光素子の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the light emitting element by Embodiment 6. FIG. 回折光を透明結晶基板３に照射した際の発光素子の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the light emitting element at the time of irradiating the diffracted light to the transparent crystal substrate. 透明結晶基板３を剥離させる製造装置１００を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing apparatus 100 which peels the transparent crystal substrate. 、実施の形態８による発光素子の製造方法を示す図であり、（ａ）は側面視の図を示し、（ｂ）は斜め上方視の図を示す。FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing a light-emitting element according to Embodiment 8, wherein (a) illustrates a side view and (b) illustrates a diagonally upward view.

符号の説明Explanation of symbols

１半導体層
２支持層
３透明結晶基板
６回折格子
１１ｎ型半導体層
１２発光層
１３ｐ型半導体層
１４凹凸構造
１５Ｇａ層
２１ミラー材料
２２多層膜
２３支持体
２４ＰｄＩ_３合金層
２５Ｔｉ膜
２６光学多層反射膜
２８ＩＴＯ膜
２９エポキシ樹脂層
３０シリコン基板
１００製造装置
１０１台座
１０２アッテネータ
１０３結像マスク
１０４固定ミラー
１０５固定集光レンズ
１０６４軸加工テーブル
１０７テーブル
１０８台座
１０９レール
１１０レール
１４１凸部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor layer 2 Support layer 3 Transparent crystal substrate 6 Diffraction grating 11 N type semiconductor layer 12 Light emitting layer 13 P type semiconductor layer 14 Uneven structure 15 Ga layer 21 Mirror material 22 Multilayer film 23 Support body 24 PdI ₃ Alloy layer 25 Ti film 26 Optical multilayer reflective film 28 ITO film 29 Epoxy resin layer 30 Silicon substrate 100 Manufacturing apparatus 101 Pedestal 102 Attenuator 103 Imaging mask 104 Fixed mirror 105 Fixed condensing lens 106 Four-axis processing table 107 Table 108 Pedestal 109 Rail 110 Rail 141 Convex

Claims

透明結晶基板上に半導体層を形成する第１の工程と、
前記透明結晶基板が形成された面とは反対側の前記半導体層の面に、前記半導体層から放出される光を８５％以上の反射率で反射する支持層を取り付ける第２の工程と、
前記透明結晶基板側から光を照射して前記透明結晶基板を剥離する第３の工程とを備えることを特徴とする発光素子の製造方法。 A first step of forming a semiconductor layer on a transparent crystal substrate;
A second step of attaching a support layer that reflects light emitted from the semiconductor layer at a reflectance of 85% or more to the surface of the semiconductor layer opposite to the surface on which the transparent crystal substrate is formed;
And a third step of peeling the transparent crystal substrate by irradiating light from the transparent crystal substrate side.

前記第３の工程により透明結晶基板が剥離された半導体層の面に、前記半導体層から放出される光の前記半導体層内での波長に対して、１／４以上、１０倍以下のピッチを有する凹凸構造を形成する第４の工程を更に備えることを特徴とする発光素子の製造方法。 On the surface of the semiconductor layer from which the transparent crystal substrate has been peeled off in the third step, a pitch of 1/4 to 10 times the wavelength of the light emitted from the semiconductor layer within the semiconductor layer is formed. The manufacturing method of the light emitting element further provided with the 4th process of forming the uneven structure which has.

前記第２の工程は、金属系の材料からなる支持層を取り付けることを特徴とする請求項１又は２記載の発光素子の製造方法。 The method of manufacturing a light emitting element according to claim 1, wherein the second step includes attaching a support layer made of a metal-based material.

前記第２の工程は、光学多層反射膜からなる支持層を取り付けることを特徴とする請求項１又は２記載の発光素子の製造方法。 3. The method of manufacturing a light emitting element according to claim 1, wherein the second step includes attaching a support layer made of an optical multilayer reflective film.

前記第２の工程は、導電性有機材料からなる支持層を取り付けることを特徴とする請求項１又は２記載の発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a light emitting element according to claim 1, wherein the second step includes attaching a support layer made of a conductive organic material.

空間的に周期的な強度分布を有する光を照射することで、前記第３の工程と、前記第４の工程とを同時に行うことを特徴とする請求項２記載の発光素子の製造方法。 3. The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 2, wherein the third step and the fourth step are simultaneously performed by irradiating light having a spatially periodic intensity distribution.

前記第３の工程は、前記透明結晶基板を剥離する波長の光を照射し、
前記第４の工程は、前記凹凸構造を形成する波長の光を照射することを特徴とする請求項２記載の発光素子の製造方法。 In the third step, light having a wavelength for peeling the transparent crystal substrate is irradiated,
The light emitting element manufacturing method according to claim 2, wherein the fourth step irradiates light having a wavelength that forms the uneven structure.

前記透明結晶基板を剥離する波長の光と、前記凹凸構造を形成する波長の光とを同時に照射することで、前記第３の工程と前記第４の工程とを同時に行うことを特徴とする請求項２記載の発光素子の製造方法。 The third step and the fourth step are performed simultaneously by simultaneously irradiating light having a wavelength for peeling the transparent crystal substrate and light having a wavelength for forming the concavo-convex structure. Item 3. A method for producing a light-emitting device according to Item 2.