JP2007329465A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】青色または紫外発光が可能であって、高出力、高効率、光取り出し面での明るさの均一性が高いフリップチップマウント型の半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】（ａ）基板上にバッファ層、光均一化層、および薄膜結晶層を成膜する工程と、（ｃ）第二導電型側電極を形成する工程と、（ｄ）第一導電型半導体層の一部を表面に露出させる工程と、（ｅ）、表面から、（ｉ）光均一化層の一部、（ｉｉ）バッファ層の一部、または（ｉｉｉ）基板までエッチングを行って装置間分離溝を形成する工程と、（ｆ）全面に絶縁層を形成する工程と、（ｇ）装置間分離溝内の基板面の溝中央領域の絶縁層を除去する工程と、（ｈ）第一導電型半導体層面上に第一電流注入領域を形成する工程と、（ｉ）第二導電型側電極の表面に第二導電型側電極の一部を露出させる工程と、（ｊ）第一電流注入領域に接して第一導電型側電極を形成する工程（ｊ）とを有する発光素子の製造方法。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は化合物半導体発光素子、特にＧａＮ系材料を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）に関する。なお、本明細書中において、発光ダイオードまたはＬＥＤとの表現は、レーザダイオード、スーパールミネッセントダイオード等を含んだ発光素子一般を含む言葉として使用する。

従来よりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた電子デバイスおよび発光デバイスが知られている。特に発光デバイスとしては、ＧａＡｓ基板上に形成されたＡｌＧａＡｓ系材料やＡｌＧａＩｎＰ系材料による赤色発光、ＧａＰ基板上に形成されたＧａＡｓＰ系材料による橙色または黄色発光等が実現されてきている。また、ＩｎＰ基板上ではＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いた赤外発光デバイスも知られている。

これらデバイスの形態としては、自然放出光を利用する発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ： ＬＥＤ）、さらに誘導放出光を取り出すための光学的帰還機能を内在させたレーザダイオード（ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ： ＬＤ）、および半導体レーザが知られており、これらは表示デバイス、通信用デバイス、高密度光記録用光源デバイス、高精度光加工用デバイス、さらには医療用デバイスなどとして用いられてきている。

１９９０年代以降において、Ｖ族元素として窒素を含有するＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の研究開発が進み、これを用いたデバイスの発光効率が飛躍的に改善され、高効率な青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤが実現されている。その後の研究開発によって、紫外領域においても高効率なＬＥＤが実現され、現在では、青色ＬＤも市販されるに至っている。

紫外または青色ＬＥＤを励起光源として蛍光体と一体化すると白色ＬＥＤが実現できる。白色ＬＥＤは、次世代の照明デバイスとしての利用可能性があるために、励起光源となる紫外または青色ＬＥＤの高出力化、高効率化の産業的な意義は極めて大きい。現在、照明用途を念頭にした、青色または紫外ＬＥＤの高効率化、高出力化の検討が精力的になされている。

素子の高出力化、即ち、全放射束を向上させるためには、素子の大型化と大きな投入電力に対する耐性の確保は必須である。ＬＥＤの高出力化、高効率化に有効な構造として、フリップチップマウント構造が知られている。この構造では、サファイア基板上に所定の半導体層を堆積し、基板と反対側に電流注入用のｎ側電極およびｐ側電極を形成し、基板側を主たる光取り出し方向とする。このため、発光素子から出る光が遮られず、また電極を光の反射面として使用可能であるために、光の取り出し効率が向上する。

しかし、フリップチップ構造では、ｐ側およびｎ側の一対の電極が、同じ側に形成されているために、支持体（配線用、放熱用の基板）にハンダによって素子を搭載するときに、ｐ側電極とｎ側電極の間の短絡、それら電極とｐ型半導体層またはｎ型半導体層の間の短絡が生じないように配慮する必要がある。このため、各種の絶縁確保構造などが提案されてきている。

特許第３４５３２３８号公報（特許文献１）および特開２００１−１２７３４８号公報（特許文献２）には、絶縁性基板の表面、ｎ型窒化物半導体層の表面、及びｐ側窒化物半導体層の表面に、ｎ型窒化物半導体層の端面から電極側の表面にかけて連続した絶縁性被膜が形成されている素子が開示されている。特許文献１の素子構造を図１９（ａ）および（ｂ）に示す。この構造を製造するには、まず、サファイア基板１０１上にｎ型窒化物半導体層１０２とｐ型窒化物半導体層１０３とを順に成長させ、ｎ型層１０２およびｐ型層１０３の端部をＲＩＥ法を用いてドライエッチングを行い、図１９（ａ）に示すような形状となるように、サファイア基板１０１表面まで除去する。続いて、ｐ型層１０３およびｎ型層１０２の一部をＲＩＥ法を用いてドライエッチングを行い、図１９に示すような形状となるように、ｎ型層１０２を露出させる。エッチング後、ｎ型層１０２表面に負電極（ｎ側電極）１０４、ｐ型層１０３表面に正電極（ｐ側電極）１０５を各々形成する。エッチングにより除去されたｎ型層１０２の端面、および電極側の表面を覆うようにしてＳｉＯ_２よりなる絶縁性被膜１０６を形成し、図１９の発光素子を完成する。この時、負電極１０４および正電極１０５の表面は、ボンディング可能なように露出させた箇所を形成する。そして、負電極１０４および正電極１０５を、導電性接着剤１０７を介して配線基板１１０上の導電部１１１に接続して、図１９（ｂ）に示す実装構造が得られる。

この構造では、半導体端面が絶縁材料で覆われているために、電気的短絡の防止の上では効果が見られるが、絶縁層（絶縁性皮膜）を形成する際に、電極材が劣化しやすい問題がある。ｐ側電極においては、Ａｕが表面に露出する層として多く使用されるために、劣化の影響は少ないが、特にｎ側電極においては、反射率が高くかつｎ型ＧａＮ系材料と容易にオーム性接触を実現できる材料として、Ａｌなど含む材料がしばしば使用されるため、絶縁層の成膜工程による影響を受け易い。絶縁性皮膜は、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４などが蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等で形成されているが、いずれの場合においても、ｎ側電極材の一部は、たとえ露出部分が適宜マスク材でカバーされていたとしても、材料全体として酸化、窒化等の影響を受けることを免れず、素子の高出力動作のために大電流を注入しようとすると電極材の劣化の影響が顕著になり、ひいては素子の劣化の原因となることが懸念される。さらに、もし、絶縁層の形成後に、電極の露出部分をエッチングによって形成した場合では、露出部分そのものがエッチングプロセスの影響を受け、場合によっては、電極材そのものもエッチングされてしまう可能性もある。たとえば、Ａｌは、ＨＦ等の絶縁性皮膜をエッチング可能なエッチャントで容易にエッチングされる。また、この問題は特許文献２の素子においても、全く同様である。

従って、特許文献１および２に記載された構造は、素子を高出力動作させる際に考慮すべきプロセス履歴と、プロセス履歴による素子構成材料へのダメージが考慮された構造とは言えず、高出力化には不適当な構造である。

さらに、特許文献１の構造においては、絶縁性皮膜がｎ側窒化物半導体層の側壁と基板の素子周辺部全面に形成されているため、ウエハープロセスを完了し、その後、１つ１つのＬＥＤ素子分離をするためのダイヤモンドを用いたスクライブ（素子用の傷入れ）工程、あるいは高出力レーザを用いたスクライブ工程において、絶縁層の剥離が起こり易い問題がある。絶縁層の剥離は、マウント時の短絡を引き起こし、結果として素子製造の歩留まりが低下する。特許文献２の素子にも、特許文献１と全く同様の構造上の問題がある。

また、小型のＬＥＤ素子においては、特開２００３−１７７５７号公報（特許文献３）には、主としてｐ側電極、ｎ側電極の面積を増加させるためのフリップチップ型素子構造（図２０参照）が提案されている。このフリップチップ型発光素子を製造するには、まず、気相成長又は蒸着によりサファイア基板２０１上にｎ型層２０２を成長させ、その上にｐ型層２０３を成長させる。続いて、ｐ型層２０３の外周部の一部をエッチング等により除去した後、ｎ型層２０２の周囲に第１の接続層（電極の一部）２０６を形成すると共に、ｐ型層２０３上に第２の接続層（電極の一部）２０７を蒸着等により形成する。その後、酸化膜等の絶縁層２０８を成長させて全体を絶縁被覆した後、フォトリソグラフィーにより絶縁層２０８の不要部分を除去する。最後に、第１の電極２０４及び第２の電極２０５を形成し、個別にチップ化して、発光素子構造を完成する。

この構造では、良好なオーム性接触を確保すべき電極層（第１、第２の接続層）は、ともに絶縁層形成の履歴を受ける。特に、Ａｌ、Ａｇなどを含む電極材料を、半導体材料との良好なオーム性接触を確保すべき電極部分（第１、第２の接続層）に用いた場合には、酸化膜形成の際に酸化され易い。この構造は、プロセス履歴による素子構成材料へのダメージが考慮された構造ではないため、高出力化には不適当である。さらに、絶縁層は電極を有する面全面に渡る形成の後に、不要部分が除去されるため、Ａｌ、Ａｇなどを含む電極材料においては、エッチングダメージも無視できない。つまり、このような形状では、高出力動作時の素子の劣化を考慮した作製プロセスが実現不可能である。

また、特許文献３においては、図２０に示すように、素子周辺において、第１の半導体層（ｎ型層２０２）が除去されていないため、素子分離のためのスクライブ工程において、第１の半導体層にダメージが残留する可能性がある。さらに、第１の半導体層（ｎ型層２０２）が露出したままであるため、フリップチップマウントを実施した際に、第一の半導体層部分が半田等によって短絡する恐れもあり、フリップチップマウントを実施するための絶縁層の配置としては適切な形状ではない。

さらに、特開平１１−２５１６３３号公報（特許文献４）では、ｐ側電極（正電極）の上に絶縁層を設け、ｎ側電極（負電極）をｐ側電極（正電極）の一部に絶縁膜を介して重ねた構造が示されている。この構造では、小型のＧａＮ系ＬＥＤにおいて、ｎ側電極の面積を実効的に増やすことができる。しかし、素子周辺に、半導体層および電極層が存在しているために、素子分離のためのスクライブ工程において、半導体層にダメージが残留する可能性と共に電極剥離が生じる可能性がある。

同様に、特開２０００−１１４５９５号公報（特許文献５）においても、ｎ側電極の面積を実効的に増やすために、ｐ側電極（正電極）の上に絶縁層を設け、ｎ側電極（負電極）をｐ側電極（正電極）の一部に絶縁層を介して重ねた構造が示されている。しかし、この構造でも、素子周辺に、半導体層が存在しているために、素子分離のためのスクライブ工程において、半導体層にダメージが残留する可能性がある。

また、以上のような問題点は別に、素子の光取り出し面を一つの発光面として見たとき、活性層を除いて形成した電極部によって暗部が存在し、さらに活性層での電流注入のムラが発生している場合に、光取り出し面で明るさのムラが生じることがある。ムラは、素子を大きくするほど目立ってくる。次世代の照明デバイスとして利用するには、暗部の存在およびムラの発生は好ましくない。
特許第３４５３２３８号公報 特開２００１−１２７３４８号公報 特開２００３−１７７５７号公報 特開平１１−２５１６３３号公報 特開２０００−１１４５９５号公報

以上のように、従来の発光ダイオード構造では、製造プロセスの工程において起こりうる各種のダメージを排除できる構造とはなっていないために、大きな投入電力に対する耐性が不十分であり、また絶縁性にも問題があり、ＬＥＤの高出力化・高効率化は困難であった。さらに、発光面の均一性の向上も求められていた。

本発明は、青色または紫外発光が可能な発光素子であって、高出力、高効率、さらに光取り出し面での明るさの均一性が高いフリップチップマウント型の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。

本発明は、以下の事項に関する。

１． （ａ）基板上に、バッファ層および光均一化層をこの順に成膜する工程（ａ）と、
（ｂ）少なくとも、第一導電型クラッド層を含む第一導電型半導体層、活性層構造、および第二導電型クラッド層を含む第二導電型半導体層を有する薄膜結晶層を前記基板側からこの順に成膜する工程（ｂ）と、
（ｃ）前記第二導電型半導体層の表面に第二導電型側電極を形成する工程（ｃ）と、
（ｄ）前記第二導電型側電極が形成されていない箇所の一部をエッチングして、前記第一導電型半導体層の一部を露出させる第一エッチング工程（ｄ）と、
（ｅ）隣接する発光素子を分離する装置間分離溝を形成するために、前記第二導電型側電極が形成されていない箇所の一部を、表面から、（ｉ）前記光均一化層の少なくとも一部を除去するまで、（ｉｉ）前記バッファ層の少なくとも一部を除去するまで、または（ｉｉｉ）少なくとも前記基板に達するまでの深さでエッチングを行って前記装置間分離溝を形成する第二エッチング工程（ｅ）と、
（ｆ）前記第二導電型側電極、前記第一エッチング工程によって露出した第一導電型半導体層および前記装置間分離溝内を含む全面に絶縁層を形成する工程（ｆ）と、
（ｇ）前記装置間分離溝内の少なくとも溝底面の溝中央を含む領域の絶縁層を除去する工程（ｇ）と、
（ｈ）前記第一導電型半導体層面上に形成された絶縁層の一部を除去し、第一電流注入領域となる開口を形成する工程（ｈ）と、
（ｉ）前記第二導電型側電極の表面に形成された絶縁層の一部を除去し、前記第二導電型側電極の一部を露出させる工程（ｉ）と、
（ｊ）前記工程（ｈ）で開口された第一電流注入領域に接して第一導電型側電極を形成する工程（ｊ）と
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。

２． 前記工程（ｇ）において、前記装置間分離溝の側壁に形成された前記絶縁層を残したまま、前記溝底面上の溝中央を含む領域の絶縁層のみを除去することを特徴とする上記１記載の方法。

３． 前記工程（ｇ）において、前記装置間分離溝内の前記溝底面に形成された絶縁層のすべてと、前記装置間分離溝内の側壁の少なくとも前記溝底面側の部分に形成された絶縁層を除去することを特徴とする上記１記載の方法。

４． 前記絶縁層が除去されて露出する面を構成する層は、アンドープ型であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の方法。

５． 前記工程（ｊ）の後に、
前記装置間分離溝で、前記基板を素子分離する工程と、
前記第一導電型側電極および第二導電型側電極を、サブマウント上の金属層に接合する工程と
をさらに有することを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の方法。

６． 前記工程（ｊ）の後に、
前記第一導電型側電極および第二導電型側電極を、支持体上の金属層に接合して支持体に搭載する工程と、
前記基板を除去する工程と、
前記支持体を分割して素子分離する工程と
をさらに有することを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の方法。

７． 前記バッファ層および光均一化層が、前記薄膜結晶層の一部として、前記第一導電型半導体層の形成に先立って行われることを特徴とする上記１〜６のいずれかに記載の方法。

８． 発光波長における前記基板の平均屈折率をｎ_ｓｂ、前記光均一化層の平均屈折率をｎ_ｏｃ、前記第一導電型半導体層の平均屈折率をｎ_１で表したとき、
ｎ_ｓｂ＜ｎ_ｏｃ および ｎ_１＜ｎ_ｏｃ
の関係を満たすことを特徴とする上記１〜７のいずれかに記載の方法。

９． 前記発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、発光波長における前記基板の平均屈折率をｎ_ｓｂ、前記光均一化層の平均屈折率をｎ_ｏｃ、前記光均一化層の物理的厚みをｔ_ｏｃ（ｎｍ）とし、前記光均一化層と前記基板の比屈折率差Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}を
Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}≡（（ｎ_ｏｃ)^２−（ｎ_ｓｂ)^２）/(２×（ｎ_ｏｃ)^２）
と定義したときに、
（√（２×Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}）×ｎ_ｏｃ×π×ｔ_ｏｃ）/λ ≧ π/２
を満たすようにｔ_ｏｃが選択されていることを特徴とする上記１〜８のいずれかに記載の方法。

１０． 前記発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、前記光均一化層の発光波長における平均屈折率をｎ_ｏｃ、第一導電型半導体層の発光波長における平均屈折率をｎ_１、前記光均一化層の物理的厚みをｔ_ｏｃ（ｎｍ）とし、光均一化層と第一導電型半導体層の比屈折率差Δ_{（ｏｃ−１）}を
Δ_{（ｏｃ−１）}≡（（ｎ_ｏｃ)^２−（ｎ_１)^２）/(２×（ｎ_ｏｃ)^２）
と定義したとき、
（√（２×Δ_{（ｏｃ−１）}）×ｎ_ｏｃ×π×ｔ_ｏｃ）/λ ≧ π/２
を満たすようにｔ_ｏｃを選択することを特徴とする上記１〜９のいずれかに記載の方法。

１１． 前記光均一化層全体の比抵抗ρ_ｏｃ（Ω・ｃｍ）が、
０．５ ≦ρ_ｏｃ
の関係を満たすことを特徴とする上記１〜１０のいずれかに記載の発光素子。

１２． 前記光均一化層を複数の層として積層することを特徴とする上記１〜１１のいずれかに記載の方法。

１３． 前記工程（ｊ）において、前記第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅Ｌ_１ｗが５μｍ以上となるように前記第一導電型側電極を形成することを特徴とする上記１〜１２のいずれかに記載の方法。

１４． 前記工程（ｉ）において、前記第二導電型側電極が前記絶縁層で覆われている部分の幅の中で、最も狭い部分の幅Ｌ_２ｗが１５μｍ以上となるように前記第二導電型側電極の一部を露出させることを特徴とする上記１〜１３のいずれかに記載の方法。

１５． 前記Ｌ_２ｗが３０μｍ以上であることを特徴とする上記１４記載の方法。

１６． 前記第一導電型側電極が、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏおよびそれらの２種以上の組み合わせからなる群より選ばれる元素を含む材料からなる層を含むことを特徴とする上記１〜１５のいずれかに記載の方法。

１７． 前記第二導電型側電極が、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ａｕおよびそれらの２種以上の組み合わせからなる群より選ばれる元素を含む材料からなる層を含むことを特徴とする上記１〜１６のいずれかに記載の方法。

１８． 前記絶縁層が、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＨｆＯ_ｘ、ＺｒＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＡｌＮ_ｘ、ＡｌＦ_ｘ、ＢａＦ_ｘ、ＣａＦ_ｘ、ＳｒＦ_ｘおよびＭｇＦ_ｘからなる群より選ばれる材料の単層であることを特徴とする上記１〜１７のいずれかに記載の方法。

１９． 前記絶縁層が複数の層からなる誘電体多層膜であることを特徴とする上記１〜１８のいずれかに記載の方法。

２０． 前記絶縁層を構成する層の少なくとも１つが、フッ化物を含む材料からなることを特徴とする上記１９記載の方法。

２１． 前記フッ化物が、ＡｌＦ_ｘ、ＢａＦ_ｘ、ＣａＦ_ｘ、ＳｒＦ_ｘおよびＭｇＦ_ｘからなる群より選ばれることを特徴とする上記２０記載の方法。

２２． 前記第一導電型半導体層側から前記光均一化層へ垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記光均一化層で反射される反射率をＲ２で表し、前記絶縁層に前記第二導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１２、前記絶縁層に第一導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１１、前記絶縁層に前記活性層構造側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１ｑでそれぞれ表したとき、
（式１） Ｒ２＜Ｒ１２
（式２） Ｒ２＜Ｒ１１
（式３） Ｒ２＜Ｒ１ｑ
のすべての条件を満たすように、前記絶縁層が構成されていることを特徴とする上記１〜２１のいずれかに記載の方法。

２３． 前記薄膜結晶層を、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬｉＧａＯ_２、ＺｎＯ、ＳｃＡｌＭｇＯ_４、ＮｄＧａＯ_３およびＭｇＯからなる群より選ばれる基板上に成膜して形成することを特徴とする上記１〜２２のいずれかに記載の方法。

２４． 前記化合物半導体薄膜結晶層は、Ｖ族として窒素原子を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記第一導電型クラッド層、前記活性層構造および第二導電型クラッド層中に、Ｉｎ、ＧａおよびＡｌからなる群より選ばれる元素が含まれることを特徴とする上記１〜２３のいずれかに記載の方法。

２５． 前記活性層構造が、量子井戸層とバリア層からなり、バリア層の数をＢ、量子井戸層の数をＷで表したとき、ＢとＷが、
Ｂ＝Ｗ＋１
を満たすことを特徴とする上記１〜２４のいずれかに記載の方法。

２６． 第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型であることを特徴とする上記１〜２５のいずれかに記載の方法。

２７． 前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極を、ハンダによって金属層を有するサブマウントに接合することを特徴とする上記５記載の方法。

２８． 前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極を、ハンダによって前記金属層を有する支持体に接合することを特徴とする上記６記載の方法。

２９． 前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極と、前記サブマウントまたは支持体の金属層との接合を、金属ハンダのみ、または金属ハンダと金属バンプによって行うことを特徴とする上記２７または２８記載の方法。

３０． 前記サブマウントまたは支持体の母材が、金属、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ、ガラス、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＢＮおよびＣｕＷからなる群より選ばれることを特徴とする上記２７〜２９のいずれかに記載の方法。

３１． 前記サブマウントまたは支持体の発光素子間の分離部分に、金属層が形成されていないことを特徴とする上記２７〜３０のいずれかに記載の方法。

３２． 前記基板の光取り出し側の表面が平坦でないことを特徴とする上記５記載の方法。

３３． 前記バッファ層の光取り出し側の表面が平坦でないことを特徴とする上記６記載の方法。

３４． 前記バッファ層から基板側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が基板で反射される反射率をＲ３、前記基板から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすように前記基板の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることを特徴とする上記５記載の方法。

３５． 前記光均一化層からバッファ層側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光がバッファ層で反射される反射率をＲ３、前記バッファ層から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすように前記バッファ層の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることを特徴とする上記６記載の方法。

３６． 前記基板がＧａＮであり、前記バッファ層のすべてを９００℃以上の温度にてＧａＮで形成することを特徴とする上記１〜３５のいずれかに記載の方法。

本発明によれば、青色または紫外発光が可能な発光素子であって、高出力、高効率、さらに光取り出し面での明るさの均一性が高いフリップチップマウント型の半導体発光素子の製造方法を提供することができる。

本発明の製造方法では、製造プロセスにおける各工程でのプロセスダメージが排除されているために、発光素子の機能が損なわれることなく信頼性の高い素子を製造することができる。

本明細書において、「積層」または「重なる」の表現は、もの同士が直接接触している状態に加え、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、互いに接触していなくても、一方を他方に投影した際に空間的に重なる状態をも指す場合がある。また、「〜の上（〜の下）」の表現も、もの同士が直接接触して一方が他方の上（下）に配置されている状態に加え、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、互いに接触していなくても、一方が他方の上（下）に配置されている状態にも使用する場合がある。さらに、「〜の後（前、先）」との表現は、ある事象が別の事象の直後（前）に発生する場合にも、ある事象が別の事象との間に第三の事象を挟んだ後（前）発生する場合にも、どちらにも使用する。また、「接する」の表現は、「物と物が直接的に接触している場合」に加えて、本発明の趣旨に適合する限りにおいて、「物と物が直接的には接触していなくても、第三の部材を介して間接的に接している場合」、「物と物が直接的に接触している部分と、第三の部材を介して間接的に接している部分が混在している場合」などを指す場合もある。

さらに、本発明において、「薄膜結晶成長」とは、いわゆる、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）、プラズマアシストＭＢＥ、ＰＬＤ(Pulsed
Laser Deposition)、ＰＥＤ(Pulsed Electron Deposition)、ＶＰＥ(Vapor Phase Epitaxy)、ＬＰＥ(Liquid
Phase Epitaxy)法等の結晶成長装置内における薄膜層、アモルファス層、微結晶、多結晶、単結晶、あるいはそれらの積層構造の形成に加えて、その後の薄膜層の熱処理、プラズマ処理等によるキャリアの活性化処理等も含めて薄膜結晶成長と記載する。

〔本発明の実施形態の説明〕
図１Ａ〜３Ｄに本発明により製造される代表的な化合物半導体発光素子（以下、単に発光素子という）の態様を示す。本発明の製造方法により製造される発光素子は、その製造方法に従い、少なくとも３つの点、即ち（Ｉ）発光素子の端部の段差形状、（ＩＩ）発光素子端部の絶縁層の形状、（ＩＩＩ）基板の有無、の３箇所で異なる形状を取り得る。

（Ｉ）発光素子の端部の段差形状については、製造方法の工程（ｅ）において装置間分離溝を形成する際のエッチング深さにより、大きく分けて（ｉ）光均一化層の途中まで、（ｉｉ）バッファ層の途中まで、（ｉｉｉ）基板面まで（またはそれより深く）、の３つの選択がある。また、装置間分離溝の壁面は、素子分離後に素子端より後退するので、本発明では装置間分離溝の形成時に側壁面として現れた面を、素子分離後の素子については、「後退側壁面」という。また、素子分離により素子端に現れる側壁面を、「非後退側壁面」という。そして、発光素子の端部には、後退側壁面と非後退側壁面の間で段差面が形成されるので、これを「端部段差面」という。

装置間分離溝の深さ（ｉ）〜（ｉｉｉ）に対応して、（ｉ）では、薄膜結晶層の後退側壁面に対して、光均一化層の一部が共に後退側壁面を構成し、残り（主たる光取り出し方向側）の光均一化層の側壁は、非後退側壁面となり、光均一化層の端に端部段差面が存在する形状となる。同様に（ｉｉ）では、バッファ層の端に端部段差面が存在する形状となる。（ｉｉｉ）では、光均一化層およびバッファ層のどちらの側壁も、後退側壁面を構成するので（装置間分離溝の側壁面となるため）、完成素子に基板がある場合には基板が露出した部分が端部段差面となり、基板が存在しない場合に端部段差面は存在しない形状となる。尚、この端部段差面が存在しない場合でも、装置間分離溝の壁面は、装置間分離溝を形成しないで分離したときの素子端面に比べて後退していることになるので、本発明では統一して「後退側壁面」という。

（ｉ）に対応するのは、図１Ｂ、図１Ｄ、図２Ｂ、図３Ｂである。（ｉｉ）に対応する形状は、図１Ｃ、図１Ｅ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ｃ、図３Ｄである。（ｉｉｉ）に対応するのは、図１Ａ、図２Ａ、図３Ａである。

（ＩＩ）発光素子端部の絶縁層の形状については、製造方法の工程（ｇ）において、（ｉ）装置間分離溝の側壁に形成された前記絶縁層を残したまま、溝底面上の中央を含む領域の絶縁層のみを除去するか、（ｉｉ）溝底面に形成された絶縁層のすべてに加えて、溝内の側壁の一部までを含めて絶縁層を除去するか、の選択があり、その結果製造される発光素子において、（ｉ）絶縁層が溝底面に付いている形状、（ｉｉ）絶縁層が溝底面から離れている形状、の２種類が存在する。（ｉ）に対応するのは、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅである。（ｉｉ）に対応するのは、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄである。

（ＩＩＩ）基板の有無については、製造プロセス中、主たる光取り出し側に（ｉ）基板を残す場合と、（ｉｉ）基板を除去する場合の選択があり、その結果製造される発光素子において、（ｉ）基板を有する形態と、（ｉｉ）基板が無い形態の２種類が存在する。基板を有する場合は発光波長に対して透明な基板が用いられる。（ｉ）に対応するのは、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄである。（ｉｉ）に対応するのは、図１Ｄ、図１Ｅ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄである。

（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）の組み合わせ中、（Ｉ）：（ｉｉｉ）光均一化層およびバッファ層のどちらにも段差がなく、（ＩＩ）：（ｉ）装置間分離溝の側壁に形成された前記絶縁層を残したまま、溝底面上の中央を含む領域の絶縁層のみを除去し、（ＩＩＩ）：（ｉｉ）基板を除去する、という形態は、基板面に絶縁層が付着している状態から基板を剥離等により除去することになるので、本発明では好ましくない形態である。

その他の点については、図１Ａ〜図３Ｄ中のＢ部、Ｃ部において、絶縁層と各電極との位置関係等は、どの態様でも同じである。

本発明は、工程（ａ）〜工程（ｊ）を有しており、その工程順を図４のフローチャートに示す。本発明では、工程（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、この順に実施する。工程（ｄ）および（ｅ）は、工程（ｃ）の次に実施されるが、工程（ｄ）および（ｅ）の順番はどちらが先でもよい。その後、工程（ｆ）を実施した後、工程（ｇ）、（ｈ）および（ｉ）はどの順番で行ってもよいが、同時に行うことが好ましい。その後、工程（ｊ）を実施する。その後、基板を除去する。

以下、代表的態様の製造方法を説明する。尚、各構成部材の材料については、まとめて後述する。

＜実施形態１＞
実施形態１では、図１Ａに示す発光素子の製造方法を説明する。

工程（ａ）および工程（ｂ）：
図５に示すように、まず基板２１を用意し、その表面にバッファ層２２、光均一化層２３、第一導電型半導体層として第一導電型クラッド層２４、活性層構造２５、および第二導電型半導体層として第二導電型クラッド層２６を薄膜結晶成長により順次成膜する。これらの薄膜結晶層の形成には、ＭＯＣＶＤ法が望ましく用いられる。しかし、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法、ＰＥＤ法、ＶＰＥ法、ＬＰＥ法なども全部の薄膜結晶層、あるいは一部の薄膜結晶層を形成するために用いることが可能である。これらの層構成は、素子の目的等に合わせて適宜変更が可能である。また、薄膜結晶層の形成後には、各種の処理を実施してもかまわない。なお、本明細書では、薄膜結晶層の成長後の熱処理等も含めて、「薄膜結晶成長」と記載している。

工程（ｃ）：
薄膜結晶層成長の後、図５に示すように、第二導電型側電極２７を形成する。即ち、第二電流注入領域３５（図９参照）に対する第二導電型側電極２７の形成が、予定されている絶縁層３０の形成（図８参照）よりも、また、第一電流注入領域３６（図９参照）の形成よりも、さらには、第一導電型側電極２８の形成（図１０参照）よりも、早く実施される。これは、望ましい形態として第二導電型がｐ型である場合において、表面に露出しているｐ型クラッド層の表面に対して各種プロセスを経た後にｐ側電極を形成すると、ＧａＮ系材料では比較的活性化率の劣るｐ−ＧａＮクラッド層中の正孔濃度をプロセスダメージによって低下させてしまうからである。たとえばｐ−ＣＶＤによる絶縁層の形成工程を第二導電型側電極の形成より前に実施すれば、その表面にプラズマダメージが残存してしまう。このため、本発明では薄膜結晶成長の後には第二導電型側電極の形成が他のプロセス工程（たとえば後述する第一エッチング工程、第二エッチング工程、あるいは絶縁層形成工程、第二導電型側電極露出部分形成工程、第一電流注入領域形成工程や第一導電型側電極形成工程など）よりも先に実施される。

また、本発明においては、第二導電型がｐ型である場合には、前述のとおり、第二導電型側電極の表面がＡｕである場合が代表的な例として想定されるが、露出面がＡｕなどの比較的安定な金属である場合には、その後のプロセスを経ても、プロセスダメージを受ける可能性が低い。この観点からも本発明では薄膜結晶成長の後には第二導電型側電極の形成が他のプロセス工程よりも先に実施されることが望ましい。

なお、本発明では、第二導電型側電極が形成される層が、第二導電型コンタクト層である場合にも同様に、第二導電型半導体層に対してのプロセスダメージを低減することができる。

第二導電型側電極２７の形成には、スパッタ、真空蒸着、メッキ等種々の成膜技術を適応可能であり、所望の形状とするためには、フォトリソグラフィー技術を用いたリフトオフ法や、メタルマスク等を用いた場所選択的な蒸着等を適宜使用可能である。

工程（ｄ）：
第二導電型側電極２７を形成した後、図６に示すように、第一導電型クラッド層２４の一部を露出させる。この工程は、第二導電型クラッド層２６、活性層構造２５、さらには第一導電型クラッド層２４の一部をエッチングにより除去することが好ましい（第一エッチング工程）。第一エッチング工程においては、後述する第一導電型側電極が第一導電型のキャリアを注入する半導体層を露出することが目的であるので、薄膜結晶層に他の層、たとえば、クラッド層が２層からなる場合や、あるいはコンタクト層がある場合には、その層を含んでエッチングしてもかまわない。

第一エッチング工程では、エッチング精度があまり要求されないので、ＳｉＮ_ｘのような窒化物やＳｉＯ_ｘ等の酸化物をエッチングマスクとしてＣｌ_２等を用いたプラズマエッチング法による公知のドライエッチングを使用することができる。しかし、後述する第二エッチング工程で詳細に説明するような金属フッ化物マスクを用いたドライエッチングを実施することも望ましい。特に、ＳｒＦ_２、ＡｌＦ_３、ＭｇＦ_２、ＢａＦ_２、ＣａＦ_２およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる金属フッ化物層を含むエッチングマスクを用いて、Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４、ＢＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４等のガスを用いたプラズマ励起ドライエッチングによりエッチングを行うことが好ましい。さらに、ドライエッチングの方法としては、高密度プラズマを生成可能なＩＣＰ型のドライエッチングが最適である。

ここで第二導電型側電極２７はプラズマＣＶＤ等によって形成されるＳｉＮ_ｘマスクの形成履歴、あるいは第一エッチング工程後に実施される該ＳｉＮ_ｘマスク除去工程を履歴するが、Ａｕなどの安定な金属が表面に形成されている場合には、第二導電型側電極が受けるプロセスダメージは少なくなる。

工程（ｅ）：
次に図７に示すように、装置間分離溝１３を、第二エッチング工程により形成する。この実施形態では、装置間分離溝１３が基板２１に到達するように形成される。この場合には、装置を分離するために、スクライブ、ブレーキング等の工程において、薄膜結晶層が形成されている側からダイヤモンドスクライブを実施した際にも、サファイア基板上のＧａＮ系材料の剥離を抑制することが可能である。またレーザスクライブを実施した場合にも、薄膜結晶層にダメージが入らない利点がある。さらに、サファイア基板（ＧａＮ等の他の基板でも同じ）の一部までエッチングして装置間分離溝を形成することも同様に好ましい。尚、ここで、図１Ａと異なる形態の発光素子を製造するために、装置間分離溝を光均一化層の途中まで形成し、他は実施形態１と同様に製造すると図１Ｂの発光素子が得られ、装置間分離溝をバッファ層の途中まで形成し、他は実施形態１と同様に製造すると図１Ｃの発光素子が得られる。この場合、溝底面が、光均一化層とバッファ層を合わせた層の途中に形成され、これが発光素子の端において端部段差面になる。溝底面は、エッチングで得られる程度の凹凸を含む面である。また、絶縁層で被覆されずに側壁から露出する層は、高い絶縁性を有することが好ましい。

第二エッチング工程は、第一エッチング工程と比較して、さらに深くＧａＮ系材料をエッチングすることが必要となる。一般に、第一エッチング工程によってエッチングされる層の総和は、０．５μｍ程度が普通であるが、第二エッチング工程においては、第一導電型クラッド層２４のすべてと、光均一化層２３およびバッファ層２２をエッチングすることが必要なことから、３μｍ以上、例えば３μｍ〜７μｍ、３〜１０μｍ、さらには５〜１０μｍ、ときには１０μｍを超えることがある。

一般に、金属マスク、ＳｉＮ_ｘ等の窒化物マスク、ＳｉＯ_ｘ等の酸化物マスク等は、Ｃｌ_２系プラズマに対するエッチング耐性を示すＧａＮ系材料に対する選択比は５程度であって、膜厚の厚いＧａＮ系材料をエッチングする必要のある第二エッチング工程を実施するには、比較的厚めのＳｉＮ_ｘ膜が必要となってしまう。たとえば第二ドライエッチング工程で１０μｍのＧａＮ系材料をエッチングする最には、２μｍを越えるＳｉＮ_ｘマスクが必要となってしまう。しかし、この程度の厚みのＳｉＮ_ｘマスクになると、ドライエッチング実施中にＳｉＮ_ｘマスクもエッチングされてしまい、その縦方向の厚みのみではなく水平方向の形状も変ってしまい、所望のＧａＮ系材料部分のみを選択的にエッチングすることができなくなってしまう。

そこで、第二エッチング工程において装置間分離溝を形成する際には、金属フッ化物層を含むマスクを用いたドライエッチングが好ましい。金属フッ化物層を構成する材料は、ドライエッチング耐性とウェットエッチング性のバランスを考慮すると、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、ＳｒＦ_２、ＢａＦ_２、ＡｌＦ_３が好ましく、この中でもＳｒＦ_２が最も好ましい。

金属フッ化物膜は、第一、第二エッチング工程で行うドライエッチングに対しては十分な耐性があり、一方でパターニングのためのエッチング（好ましくはウェットエッチング）に対しては、容易にエッチング可能でかつパターニング形状、特に側壁部分の直線性の良いものが求められる。金属フッ化物層の成膜温度を１５０℃以上にすることで、下地との密着性に優れ、緻密な膜が形成され、同時にエッチングによってパターニングした後に、マスク側壁の直線性にも優れている。成膜温度は、好ましくは２５０℃以上、さらに好ましくは３００℃以上、最も好ましくは３５０℃以上である。特に３５０℃以上で成膜された金属フッ化物層は、あらゆる下地との密着性に優れ、かつ、緻密な膜となり、高いドライエッチング耐性を示しつつ、パターニング形状についても、側壁部分の直線性に非常に優れ、開口部の幅の制御性も確保されるようになり、エッチングマスクとして最も好ましい。

このように、下地との密着性に優れ、かつ、緻密な膜となり、高いドライエッチング耐性を示しつつ、パターニング形状についても、側壁部分の直線性と開口部の幅の制御性に非常に優れたエッチングマスクとするためには、高温で成膜することが好ましいが、一方、成膜温度が高すぎると、金属フッ化物をパターニングする際に好ましく実施される塩酸等に対するウェットエッチングに対する耐性が必要以上になり、その除去が容易でなくなる。特に、ＳｒＦ_２等のマスクは半導体層のドライエッチング時に塩素等のプラズマにさらされると、その後に実施するマスク層の除去時のエッチングレートが、塩素等のプラズマにさらされる前に比較して低下する傾向を有している。このため、金属フッ化物の過剰な高温での成膜はそのパターニングと最終除去の観点から好ましくない。

まず半導体層のドライエッチング時のプラズマにさらされる前の金属フッ化物にあっては、低温成膜した層ほど塩酸等のエッチャントに対するエッチングレートが大きくエッチングが速く進行し、成膜温度を高くするほどエッチングレートが低下し、エッチングの進行が遅くなる。成膜温度が３００℃以上になると、成膜温度が２５０℃程度の膜よりエッチングレートの低下が目立ってくるが、３５０℃から４５０℃程度では、非常に都合の良いエッチング速度の範囲にある。しかし、成膜温度が４８０℃を超えるとエッチング速度の絶対値が必要以上に小さくなり、当該金属フッ化物のパターニングに過剰な時間を費やすこととなり、また、レジストマスク層等が剥離しない条件でのパターニングが困難になる事もある。さらに、半導体層のドライエッチング時のプラズマにさらされた後の金属フッ化物にあっては、除去時の塩酸等に対するウエットエッチングレートは低下する性質があり、過剰な高温成長は金属フッ化物の除去を困難にしてしまう。

このような観点から、金属フッ化物層の成膜温度は、好ましくは４８０℃以下であり、さらに好ましくは４７０℃以下、特に好ましくは４６０℃以下である。

このようなことに配慮してパターニングされたマスク（金属フッ化物層が表面層になるようにＳｉＮ_ｘ，ＳｉＯ_２などと積層されていてよい）を用いて、ドライエッチングを行う。ドライエッチングのガス種としては、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＣＣｌ_４およびこれらの組み合わせから選ばれるものが望ましい。ドライエッチングの際に、ＳｒＦ_２マスクのＧａＮ系材料に対する選択比は１００を越えるため、厚膜ＧａＮ系材料のエッチングが容易に、かつ、高精度に行うことができる。さらに、ドライエッチングの方法としては、高密度プラズマを生成可能なＩＣＰ型のドライエッチングが最適である。

エッチング後に、不要となった金属フッ化物層のマスクを、塩酸等のエッチャントで除去する際に、金属フッ化物マスクの下に酸に弱い材料が存在する場合、例えば電極材料が酸に弱い場合には、金属フッ化物層が表面層になるようにしてＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２などとの積層マスクとしてもよい。この場合、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２等は、金属フッ化物マスク層の下部の全体に存在していてもよいし、または例えば図２１に示すように、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２等マスク５１は、金属フッ化物マスク層５２の下部の全体に存在していなくても、少なくとも酸に弱い材料上に形成されていればよい。

このような第二エッチング工程により、図７に示すように、装置間分離溝１３が形成される。

なお、第一エッチング工程と第二エッチング工程は、どちらの工程を先に実施してもかまわない。また、プロセスを簡略にするため、第一エッチング工程を先に実施し、その際のエッチングマスクを除去しないで、第二エッチング工程を実施することも好ましい。図２１に示すように、まずＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２等の酸に強い材料（好ましくはＳｉＮ_ｘ）により第一エッチングマスク５１を形成し、第一導電型クラッド層２４が現れるようにエッチングし、マスク５１を除去しないで、金属フッ化物層による第二エッチングマスク５２を形成する。そして、第二エッチング工程を実施した後、マスク５２を酸により除去し、その後、マスク５１を適宜除去することが好ましい。

形成される装置間分離溝間の最も狭い部分の幅を２Ｌ_{ＷＳＰＴ１}とすると、Ｌ_{ＷＳＰＴ１}はブレーキングによって素子分離を行う際には、２０μｍ以上、例えば３０μｍ以上であることが望ましい。また、ダイシング等によって実施する際には、Ｌ_{ＷＳＰＴ１}は３００μｍ以上であることが望ましい。また、大きすぎても無駄であるので、Ｌ_{ＷＳＰＴ１}は通常は２０００μｍ以下である。これは、素子作製プロセスのマージンと、さらには、スクライブ領域の確保のために必要であるからである。

尚、本発明で定義する「後退側壁面」は、第二エッチング工程、即ち、装置間分離溝形成のときに側壁として現れる側壁面であり、第一エッチングのみで現れる壁面ではない。

工程（ｆ）：
第二エッチング工程の後には、図８に示すように、絶縁層３０を、第二導電型側電極２７、前記第一エッチング工程によって露出した第一導電型半導体層（第一導電型クラッド層２４）および前記装置間分離溝１３内を含む全面に絶縁層を形成する。絶縁層は、電気的に絶縁が確保できる材料であれば、適宜選択することができ、詳細は後述するとおりである。成膜方法は、プラズマＣＶＤ法等の公知の方法を用いればよい。

工程（ｇ）、工程（ｈ）、工程（ｉ）：
次に、図９に示すように、工程（ｇ）では、装置間分離溝１３内の基板上の絶縁層３０を除去してスクライブ領域１４を形成する。工程（ｈ）では、第一導電型クラッド層２４上の絶縁層３０の一部を除去し、第一電流注入領域３６を形成する。また、工程（ｉ）では、第二導電型側電極２７上の絶縁層３０の一部を除去して、第二導電型側電極露出部分３７を形成する。好ましくは、工程（ｇ）、（ｈ）（ｉ）は同時に実施される。

実施形態１では、工程（ｇ）において、基板２１の表面に堆積した絶縁層３０を全て除去するのではなく、溝中央部分のみを除去し、薄膜結晶層の側壁面側の基板表面に絶縁層を残したままにする。溝中央部分で絶縁層３０が除去された部分は、スクライブ領域１４として、素子分割に使用される。図９に示すように、スクライブ領域１４の幅を２Ｌ_ｗｓとすると、Ｌ_ｗｓは、完成した素子においては、０より大きければよいが、通常は１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上である。従って、工程（ｇ）で形成するスクライブ領域幅２Ｌ_ｗｓは、３０μｍ以上が好ましい。また、大きすぎても無駄であるので、２Ｌ_ＷＳは、通常３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下である。

分離された後の発光素子では、図１ＡのＡ部分に示すように、薄膜結晶層の側壁面が後退して露出した基板面の全面を絶縁層が覆うのではなく、基板２１の端からＬ_ｗｓだけ離れた位置より内側の基板面（溝底面＝端部段差面）を覆っている（図９に示されたスクライブ領域１４の幅の中央から分割された場合）。スクライブ領域を設けることで、後述する素子分割のときに、薄膜結晶層の側面から絶縁層の剥がれがないため、完成した発光素子は、仮にハンダの回り込みがあっても、意図しない短絡が防止される。また、薄膜結晶層にダメージも入っていないため、発光素子の機能が損なわれることなく信頼性の高い素子を形成することができる。

工程（ｈ）では、第一導電型クラッド層２４上の絶縁層３０の一部を除去し、第一電流注入領域３６を形成する。

また、工程（ｉ）における第二導電型側電極２７上の絶縁層３０の除去は、図９に示すように、第二導電型側電極の周辺部分が絶縁層によって覆われているように実施する。すなわち第二導電型側電極露出部分の表面積は第二電流注入領域の面積よりも小さい。素子作製プロセス、特にフォトリソグラフィー工程のマージン、およびハンダ材による意図しない短絡等の発生を防止するためには、第二導電型側電極の周辺から絶縁層で覆われている幅の中で、最も狭い部分の幅をＬ_２Ｗとすると、Ｌ_２Ｗは１５μｍ以上であることが好ましい。さらに好ましくは３０μｍ以上、特に好ましくは１００μｍ以上である。絶縁層によって第二導電型側電極の面積の多くが覆われることによって、特に、金属ハンダ材によるたとえば第一導電型側電極等の他の部分との意図しない短絡を低減することができる。また、Ｌ_２ｗは、通常２０００μｍ以下であり、好ましくは７５０μｍ以下である。

工程（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）において、絶縁層の除去は、選択された材質によってドライエッチング、ウェットエッチング等のエッチング手法が選択可能である。たとえば、絶縁層がＳｉＮ_ｘ単層である場合には、ＳＦ_６等のガスを用いたドライエッチングも、あるいはフッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングも可能である。また、絶縁層がＳｉＯ_ｘとＴｉＯ_ｘからなる誘電体多層膜である場合には、Ａｒイオンミリングによって所望の部分の多層膜を除去することも可能である。

工程（ｊ）：
次に、図１０に示すように、第一導電型側電極２８を形成する。本発明においては、第一導電型側電極は第一電流注入領域の大きさよりも大きな面積に形成され、かつ、第一導電型側電極と第二導電型側電極は、空間的に重なりを有さないことが特徴である。これは、当該素子をハンダなどでフリップチップマウントした際に、サブマウントなどとの十分な密着性を確保するに十分な面積を確保しつつ、第二導電型側電極と第一導電型側電極との間のハンダ材等による意図しない短絡を防止するのに十分な間隔を確保するために重要である。図１０に示すように、第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅をＬ_１ｗとすると、Ｌ_１ｗは７μｍ以上が好ましく、特に９μｍ以上が好ましい。また、Ｌ_１ｗは、通常５００μｍ以下であり、好ましくは１００μｍ以下である。通常、５μｍ以上があれば、フォトリソグラフィー工程とリフトオフ法によるプロセスマージンは確保できる。

電極材料としては、後述するが、第一導電型がｎ型であるとすると、Ｔｉ、ＡｌおよびＭｏのいずれかから選択される材料、またはすべてを構成元素として含むことが望ましい。また、ｎ側電極の主たる光取り出し方向の反対側には、Ａｌが露出するのが普通である。電極材料の成膜には、スパッタ、真空蒸着、メッキ等種々の成膜技術を適応可能であり、電極形状とするためには、フォトリソグラフィー技術を用いたリフトオフ法や、メタルマスク等を用いた場所選択的な蒸着等を適宜使用可能である。

第一導電型側電極は、この例では、第一導電型クラッド層にその一部が接して形成されるが、第一導電型側コンタクト層が形成されるときはそれに接するように形成することができる。

このように、第一導電型側電極が、積層構造形成の最終段階にて製造されるので、プロセスダメージ低減の観点で有利である。第一導電型がｎ型である場合には、ｎ側電極は、好ましい形態では、Ａｌがその電極材の表面に形成される。この場合に、ｎ側電極が第二導電型側電極のように絶縁層の形成よりも前になされると、ｎ側電極表面、すなわちＡｌ金属は、絶縁層のエッチングプロセスを履歴することになる。絶縁層のエッチングには、前述のとおりフッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチング等が簡便であるが、Ａｌはフッ酸を含めた各種エッチャントに対する耐性が低く、このようなプロセスを実効的に実施すると電極そのものにダメージが入ってしまう。また、ドライエッチングを実施してもＡｌは比較的反応性が高く酸化を含めたダメージが導入される可能性がある。従って、本発明においては、第一導電型側電極の形成が絶縁層の形成後かつ絶縁層の予定されている不要部分の除去後に行われることは、電極に対するダメージの低減に効果がある。

工程（ｊ）より後の工程：
このようにして、図１０の構造が形成された後には、各化合物半導体発光素子を１つ１つ分離するために、装置間分離溝を使用して、基板対してダイヤモンドスクライブによる傷いれ、レーザスクライブによる基板材料の一部のアブレーションが実施される。

素子間分離工程の際に、装置間分離溝に薄膜結晶層がないので、薄膜結晶層へのプロセスダメージの導入がない。また、スクライブ領域に絶縁層も存在しないので、スクライブ時に、絶縁層の剥離等が生じる可能性もない。尚、図１Ａとは異なる実施形態で、装置間分離溝が、光学均一化層とバッファ層を合わせた層の途中まで形成されている場合もあるが、この場合にも、装置間分離溝を使用して、基板に対してのダイヤモンドスクライブによる傷いれ、レーザスクライブによる基板材料の一部のアブレーションが実施される。

傷入れ（スクライブ）が終了した後には、化合物半導体発光素子はブレーキング工程において、１素子ずつに分割し、図１Ａに示すように、好ましくはハンダ材料４２等によってサブマウント４０に搭載する。以上のようにして、図１Ａに示した化合物半導体発光素子が完成する。

＜実施形態２＞
実施形態２では、図２Ａに示す発光素子の製造方法を説明する。

実施形態２は、工程（ａ）〜工程（ｆ）までの工程は実施形態１と同一であり、図５〜８に対応する。

工程（ｇ）、工程（ｈ）、工程（ｉ）：
図８に示すように、工程（ｆ）において絶縁層３０を形成した後、本実施形態でも工程（ｇ）、工程（ｈ）、工程（ｉ）により絶縁層の一部除去を行う。このうち、第一電流注入領域となる開口を形成する工程（ｈ）、および前記第二導電型側電極の一部を露出させる工程（ｉ）は、実施形態１と同様である。尚、本実施形態においても、工程（ｇ）、工程（ｈ）および工程（ｉ）は、別々に行っても同時に行ってもよい。

実施形態２の工程（ｇ）では、図１１に示すように、装置間分離溝１３内で基板２１上（即ち、溝底面）の絶縁層３０をすべて除去し、また、溝内の側壁に形成された絶縁層の基板側（即ち、溝底面側）の絶縁層を除去し絶縁層非形成部分１５とする。形成方法として、次のようなプロセスが可能である。まず、装置間分離溝１３の面積とほぼ同等か少し小さめの開口を有するレジストマスクをフォトリソグラフィーによって形成し、次に、絶縁層をエッチング可能なエッチャントを用いてウェットエッチングを実施すると、装置間分離溝内の基板面上の絶縁層の除去が進む。その後、さらに長時間エッチングを継続するとサイドエッチングが起こり、溝側壁の基板側を覆っていた絶縁層がウエットエッチャントで除去され、図１１に示したように基板側の側壁に絶縁層が存在しない形状が得られる。

絶縁層が除去されて露出する側壁は、バッファ層の側壁の少なくとも基板側の部分であり、実施形態によっては、バッファ層２２の側壁の全部を露出させてもよく、また光均一化層２３の側壁の少なくとも一部まで露出させてもよい。光均一化層２３の側壁の一部まで露出させた場合は、図２Ａにおいて、バッファ層の側壁が露出し、図２Ａ中の絶縁層非形成部分が、光均一化層２３の側壁まで達する。絶縁層が存在しない露出した側壁は、アンドープ層の側壁であることが望ましい。これは、フリップチップマウントを実施する際に、万が一、支持体との接合用ハンダ等が側壁に付着しても、意図しない電気的短絡が発生しないためである。このような絶縁層の除去形状は、特に発光素子の製造工程中に、基板を除去する際には、これに付随して絶縁層の剥離など意図しない不具合が発生しないため、望ましい形状である。また、基板の一部までエッチングして装置間分離溝を形成した場合には、溝の壁面のうち、基板部分のみが露出し、バッファ層が被覆されている場合がある。但し、基板を除去する形態の場合は、絶縁層は基板に接していないことが好ましい。

工程（ｊ）：
工程（ｊ）では、図１２に示すように、実施形態１と同様にして第一導電型側電極２８を形成する。

工程（ｊ）より後の工程：
このようにして、図１２の構造が形成された後には、実施形態１と同様にして各化合物半導体発光素子を分離する。素子間分離工程の際に、装置間分離溝に薄膜結晶層がないので、薄膜結晶層へのプロセスダメージの導入がない。また、スクライブ領域に絶縁層も存在しないので、スクライブ時に、絶縁層の剥離等が生じる可能性もない。

傷入れ（スクライブ）が終了した後には、化合物半導体発光素子はブレーキング工程において、１素子ずつに分割し、図２Ａに示すように、好ましくはハンダ材料４２等によってサブマウント４０に搭載する。以上のようにして、図２Ａに示した化合物半導体発光素子が完成する。尚、実施形態２の製造方法で、Ｌ_１ｗ、Ｌ_２ｗに関しては、実施形態１と同様に設定することが好ましい。

この実施形態によっても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、図３Ａに示す発光素子の製造方法を説明する。

実施形態３は、工程（ａ）〜工程（ｊ）までの工程は実施形態２と同一であり、工程（ｊ）の後の工程が異なる。しかし、実施形態３では基板を除去するので、工程（ａ）で基板を用意するときに、基板に対して要求される特性が実施形態１および実施形態２とは異なる。この点に関しては材料の項で詳述する。

工程（ｊ）より後の工程：
基板の剥離を行う本実施形態では、図１２の構造が形成された後には、基板除去するための前準備をする。通常、図１２に示された構造を、ウエハー全体として、あるいはその一部を、先ず、支持体４０ｂに接合する。これは、薄膜結晶層全体としても高々１５〜２０μｍ程度の厚みであるので、基板を剥離してしまうと、機械的強度が不十分になりそれだけで自立してその後のプロセスを受けることが困難になるからである。

そこで、図１３に示すように、支持体４０ｂ上の金属層４１（電極配線等）に例えば金属ハンダ４２で接続して搭載する。このとき、本発明の発光素子では、第二導電型側電極２７と第一導電型側電極２８は、お互いが空間的に重ならない配置となっており、かつ、第一導電型側電極が第一電流注入領域よりも大きく、十分な面積も有しているため、意図しない短絡の防止と高い放熱性の確保が両立しており望ましい。また、他の薄膜結晶層の側壁も少なくともバッファ層の一部を除いて、特にアンドープ部分を除いて絶縁層で保護されるため、ハンダの染み出し等があっても薄膜結晶層内、たとえば活性層構造側壁における短絡等も発生することがない。

次に、支持体に素子を接合した後に、基板を剥離する。基板の剥離には、研磨、エッチング、レーザディボンディング等のあらゆる方法を用いる事が可能である。サファイア基板を研磨する場合には、ダイヤモンド等の研磨材を使用して基板を除去することが可能である。また、ドライエッチングによって基板を除去することも可能である。さらには、たとえばサファイアが基板でＩｎＡｌＧａＮ系材料によって薄膜結晶成長部分が形成されている場合には、サファイア基板側から、サファイア基板は透過し、たとえばバッファ層に使用されるＧａＮには吸収される２４８ｎｍの発振波長を有するエキシマレーザを用いて、バッファ層の一部のＧａＮを金属Ｇａと窒素に分解し、基板を剥離するレーザディボンディングを実施することも可能である。図１４には、レーザディボンディングにより基板２１が剥離した様子を模式的に示した。

またＺｎＯおよびＳｃＡｌＭｇＯ_４等を基板として使用する場合には、ＨＣｌ等のエッチャントを用いて基板をウェットエッチングで除去することも可能である。

この実施形態３では、絶縁層３０が基板２１に接していないため、基板剥離の際に、絶縁層の剥がれが生じない。従って、確実な絶縁性を保てることに加え、絶縁層の剥がれの際に生じる引っ張りによって、薄膜結晶層にダメージが入ることもない。

その後、図１４に示すように、装置間分離溝が存在する箇所に対応する支持体内の分離領域４７において、支持体と共に発光素子を分離して単体の発光素子を得る。ここで、支持体の分離領域に金属配線が存在すると装置間の分離が実施しにくいので、支持体４０ｂの周辺には、金属配線が存在しない分離領域４７が存在することが好ましい。

支持体の分離領域部分の切断には、母材によって、ダイシング、スクライビングとブレーキングなど適宜プロセスを選択可能である。また、装置間分離溝は、光学均一化層とバッファ層を合わせた層の途中まで形成されている場合もあるが、この場合にも、装置間分離溝を使用して、支持体に対してのダイヤモンドスクライブによる傷いれ、レーザスクライブによる支持体材料の一部のアブレーションが実施される。

ここで、支持体の分離領域の最も狭い部分の幅を２Ｌ_{ＷＳＰＴ２}とすると、Ｌ_{ＷＳＰＴ２}は完成した素子においては０より大きければ良いが、スクライビングによって分離する際には、通常は１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上である。したがって分離領域４７としては２Ｌ_{ＷＳＰＴ２}を３０μｍ以上とする事が好ましい。また、大きすぎても無駄であるので、２Ｌ_{ＷＳＰＴ２}は、通常は、３００μｍ以下、好ましくは、２００μｍ以下である。

また、ダイシングによって分離する際には、Ｌ_{ＷＳＰＴ２}は、通常は１００μｍ以上、好ましくは５００μｍ以上である。したがって分離領域４７としては２Ｌ_{ＷＳＰＴ２}を１０００μｍ以上とする事が好ましい。また、大きすぎても無駄であるので、２Ｌ_{ＷＳＰＴ２}は、通常は、２０００μｍ以下、好ましくは、１５００μｍ以下である。

以上のようにして、図３Ａに示した実施形態３の発光素子が完成する。

＜その他の実施形態＞
実施形態１〜３中で説明した工程を組み合わせて、図１Ｂ〜図１Ｅ、図２Ｂ〜図２Ｄ、図３Ｂ〜図３Ｄの形態を製造することができる。図１Ｂ、図１Ｃの形態は、実施形態１の説明で、装置間分離溝の形成を、それぞれ光均一化層２３の途中まで、バッファ層２２の途中まで形成することで製造することができる。この形態にさらに実施形態３で説明した基板除去の工程を組み合わせることで図１Ｄおよび図１Ｅの形態を製造することができる。図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄの形態については、実施形態２の説明中で、装置間分離溝の形成を光均一化層２３の途中まで行うことで図２Ｂの形態が製造され、装置間分離溝の形成をバッファ層２２の途中までとし、サイドエッチングにより絶縁層非形成部分１５をバッファ層２２の側壁で止めた形状が図２Ｃに対応し、光均一化層２３の側壁まで渡るようにした形状が図２Ｄに対応する。図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄの形態については、実施形態３の説明中で、装置間分離溝の形成を光均一化層２３の途中まで行うことで図３Ｂの形態が製造され、装置間分離溝の形成をバッファ層２２の途中までとし、サイドエッチングにより絶縁層非形成部分１５をバッファ層２２の側壁で止めた形状が図３Ｃに対応し、光均一化層２３の側壁まで渡るようにした形状が図３Ｄに対応する。いずれの場合も、予定した形状に適したフォトリソグラフィによって、適切なエッチングマスク形状を準備すればよい。

どの形態の製造方法においても、素子間分離工程の際に、装置間分離溝に第一導電型半導体層、活性層構造、および第二導電型半導体層がないので、性能に影響を与える薄膜結晶層へのプロセスダメージの導入がない。また、スクライブ領域に絶縁層も存在しないので、スクライブ時、素子分離時に、絶縁層の剥離等が生じる可能性もない。また、絶縁層で被覆されていない側壁に露出する部分の絶縁性を高くすることで、例えばアンドープ層とすることで、フリップチップマウントの際にハンダ等による短絡を防止することができる。

以上の実施形態で説明したように、この製造方法では、薄膜結晶層の形成、第二導電型側電極の形成、エッチング工程（第一エッチング工程および第二エッチング工程）、絶縁層の形成、絶縁層の除去（第二導電型側電極露出部分の形成、第一電流注入領域の形成、スクライブ領域の形成等）、第一導電型側電極の形成は、この順に実施され、この工程順により、第二導電型側電極直下の薄膜結晶層のダメージがなく、また第一導電型側電極にもダメージのない発光素子を得ることができる。そして、完成した素子形状はプロセスフローを反映して、第二導電型側電極、絶縁層、第一導電型側電極がこの順番に積層された構造を内在している。つまり、第二導電型側電極は、第二導電型クラッド層（またはその他の第二導電型薄膜結晶層）に絶縁層を介在しないで接しており、第二導電型側電極の上部周辺には絶縁層で覆われた部分があり、第一導電型側電極と第一導電型クラッド層（またはその他の第一導電型薄膜結晶層）の間には、電極周囲部分に絶縁層が介在している部分が存在している。

さらに本発明で製造される素子は、第一導電型半導体層（各実施形態では第一導電型クラッド層２４）より光取り出し方向に、光均一化層２３を有している。光均一化層は、詳細は後述するが、適度な光閉じ込め、また場合によっては光を散乱、多重反射、薄膜干渉を引き起こすなどの効果を有し、活性層構造２５で発光した光は、局在することなく光均一化層全体に分布する。そのため、基板の光取り出し面５０ａから見たとき、第一導電型側電極２８の取り出しのために活性層がない非発光部に対応する領域にも光が分布し、また活性層での発光にムラがあっても、比較的均一になるように光が分布する。さらに、光均一化層２３の周囲は絶縁層３０で被覆されているため、絶縁層３０の発光波長に対する反射率を高く調節することで（詳細は絶縁層の項で説明する。）、主たる光取り出し方向からの出射を効果的に向上させることが出来、ひいては素子そのものの発光効率の向上が可能である。また、光均一化層内での光閉じ込め効果も上がるので、発光パターンの面内均一性も向上する。

〔材料の説明〕
＜基板＞
完成した発光素子に基板が残る実施形態１および実施形態２等と、完成した発光素子に基板が残らない実施形態３等とで、基板として使用できる材料に多少異なる点がある。

＜実施形態１および実施形態２等の完成した発光素子に基板が残る実施形態に使用される基板＞
基板２１は、光学的に素子の発光波長に対しておおよそ透明であれば、材料等は特に限定されない。ここでおおよそ透明とは、発光波長に対する吸収が無いか、あるいは、吸収が存在しても、その基板の吸収によって光出力が５０％以上低減しないものである。

基板は、電気的には絶縁性基板であることが好ましい。これは、フリップチップマウントをした際に、たとえハンダ材などが基板周辺に付着しても、発光素子への電流注入には影響を与えないからである。具体的な材料としては、例えばＩｎＡｌＧａＮ系発光材料またはＩｎＡｌＢＧａＮ系材料をその上に薄膜結晶成長させるためは、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬｉＧａＯ_２、ＺｎＯ、ＳｃＡｌＭｇＯ_４、ＮｄＧａＯ_３、およびＭｇＯから選ばれることが望ましく、特にサファイア、ＧａＮ、ＺｎＯ基板が好ましい。特にＧａＮ基板を用いる際には、そのＳｉのドーピング濃度はアンドープ基板を用いる場合には、３×１０^１７ｃｍ^−３のＳｉ濃度以下が望ましく、さらに望ましくは１×１０^１７ｃｍ^−３以下である事が、電気抵抗の観点と結晶性の観点からが望ましい。

本発明で使用される基板は、いわゆる面指数によって完全に確定されるジャスト基板だけではなく、薄膜結晶成長の際の結晶性を制御する観点から、いわゆるオフ基板（ｍｉｓｓ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）であることもできる。オフ基板は、ステップフローモードでの良好な結晶成長を促進する効果を有するため、素子のモフォロジ改善にも効果があり、基板として広く使用される。たとえば、サファイアのｃ＋面基板を基板としてＩｎＡｌＧａＮ系材料の結晶成長用基板として使用する際には、ｍ＋方向に０．２度程度傾いた面を使用することが好ましい。オフ基板としては、０．１〜０．２度程度の微傾斜を持つものが広く一般的に用いられるが、サファイア上に形成されたＩｎＡｌＧａＮ系材料においては、活性層構造内の発光ポイントである量子井戸層にかかる圧電効果による電界を打ち消すために、比較的大きなオフ角度をつけることも可能である。

基板は、ＭＯＣＶＤやＭＢＥ等の結晶成長技術を利用して化合物半導体発光素子を製造するために、あらかじめ化学エッチングや熱処理等を施しておいてもよい。また、後述するバッファ層との関係で、意図的に凹凸をつけた基板にしておき、これによって、薄膜結晶層と基板との界面で発生する貫通転移を発光素子の活性層近傍に導入しないようにすることも可能である。

本発明においては、後述する光均一化層に光を閉じ込めて、同時に層内に分布するように導波するために、基板は、化合物半導体発光素子の発光波長における屈折率（ｎ_ｓｂ）が、光均一化層の平均的屈折率（ｎ_ｏｃ）よりも相対的に小さいことが望ましい。

基板の厚みとしては、１つ実施形態においては、素子作成初期においては、通常２５０〜７００μｍ程度のものであり、半導体発光素子の結晶成長、素子作製プロセスにおける機械的強度が確保されるようにしておくのが普通である。これを用いて薄膜結晶層を成長した後に、各々の素子に分離しやすくするために、適宜、研磨工程によってプロセス途中で薄くし、最終的に発光素子としては１００μｍ厚程度以下となっていることが望ましい。また、通常３０μｍ以上の厚みである。

さらに異なる実施形態では、基板の厚さは、従来とは異なり厚いものでもよく、３５０μｍ程度、さらには４００μｍ、または５００μｍ程度の厚みがあってもよい。

また、後述する光均一化層に光を閉じ込めて導波するために、導波路に対する相対的に低屈折率層となるように基板を選んだ場合には、発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、基板の平均的屈折率をｎ_ｓｂで表したとき、基板の物理厚みが、４λ／ｎ_ｓｂよりも厚いことが望ましい。

さらに、基板の主たる光取り出し方向の面に、いわゆる低反射コーティング層あるいは低反射光学膜が形成されていることが望ましい。基板−空気界面の屈折率差による反射を抑制し、高出力化、素子の高効率化を図ることができる。ここで、バッファ層から基板側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が基板で反射される反射率をＲ３、基板から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすように前記基板の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることが好ましい。たとえば基板がサファイアである場合には、低反射コーティング膜としてＭｇＦ_２等を用いることが望ましい。発光波長における基板の屈折率ｎ_ｓに対して、低反射コーティング膜の屈折率が、√ｎ_ｓに近いことが望ましいので、サファイアの屈折率の平方根に対して、ＭｇＦ_２の屈折率が近いからである。

本実施形態においては、基板の主たる光取り出し方向の面が、平坦でない面または粗面であることも好ましい。これにより量子井戸層内で発光した光を高効率で取り出すことが可能になり、素子の高出力化、高効率化の観点で望ましい。また、素子の発光波長をλ（ｎｍ）とすると、その粗面の程度は、平均粗さＲａ（ｎｍ）が、
λ/５（ｎｍ）＜Ｒａ（ｎｍ）＜１０×λ（ｎｍ）
を満たすことが望ましく、
λ/２（ｎｍ）＜Ｒａ（ｎｍ）＜２×λ（ｎｍ）
を満たすことがより望ましい。

＜実施形態３等の完成した発光素子に基板が残らない実施形態に使用される基板＞
本実施形態では、基板はその上に半導体層を成長させることが可能なものが選ばれ、また最終的に除去できるものが用いられる。基板は、透明である必要はないが、製造工程で、基板を後述するレーザディボンディングにより剥離するときには、その特定の波長のレーザ光を透過することが好ましい。また、電気的には絶縁性基板である事が好ましい。これは、製造工程で、同様にレーザディボンディング法によって基板を剥離する際に、導電性基板ではその自由電子による吸収等によって、このような基板剥離方法を採用できなくなるからである。

上述の実施形態１および実施形態２で使用できる基板材料は、すべて第３の態様でも使用できる。具体的な材料としては、例えばＩｎＡｌＧａＮ系発光材料またはＩｎＡｌＢＧａＮ系材料をその上に薄膜結晶成長させるためは、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬｉＧａＯ_２、ＺｎＯ、ＳｃＡｌＭｇＯ_４、ＮｄＧａＯ_３、およびＭｇＯから選ばれることが望ましく、特にサファイア、ＧａＮ、ＺｎＯ基板が好ましい。特にＧａＮ基板を用いる際には、そのＳｉのドーピング濃度はアンドープ基板を用いる場合には、３×１０^１７ｃｍ^−３のＳｉ濃度以下が望ましく、さらに望ましくは１×１０^１７ｃｍ^−３以下である事が、電気抵抗の観点と結晶性の観点からが望ましい。基板を除去する際にケミカルエッチングを前提とする場合には、塩酸等で容易に除去可能なＺｎＯが好ましい。

また、上述の実施形態１、２で説明したように、オフ基板も使用可能である点、基板にあらかじめ化学エッチングや熱処理等を施しておいてもよい点、また、基板に意図的に凹凸をつけてもよい点等も同様である。

基板の厚みとしては、この実施形態中の１つの実施形態においては、装置作成初期においては、通常２５０〜７００μｍ程度のものであり、半導体結晶成長、素子作製プロセスにおける機械的強度が確保されるようにしておくのが普通である。基板を用いて必要な半導体層を成長した後に、基板は、例えば研磨、エッチング、またはレーザディボンディング等により除去される。特にレーザディボンディング等の光学的な手法によって剥離される際には、薄膜結晶成長時には両面研磨基板を用いることが望ましい。これは、薄膜結晶成長されていない面から照射されるレーザ等を、片面研磨基板を用いてしまうと、粗面から入射することになり、レーザディボンディング時に不要に大きなレーザ出力が必要となるためである。

＜バッファ層＞
バッファ層に関して、完成した発光素子に基板が残る実施形態１および２と、完成した発光素子に基板が残らない実施形態３とで多少異なる点がある。

＜実施形態１〜３等の全形態に共通するバッファ層の形態＞
バッファ層２２は、基板上に薄膜結晶成長する上で、転移の抑制、基板結晶の不完全性の緩和、基板結晶と所望の薄膜結晶成長層との各種の相互不整合の軽減など、主に薄膜結晶成長のための目的のために形成される。

バッファ層は、薄膜結晶成長で成膜され、本発明で望ましい形態であるＩｎＡｌＧａＮ系材料、ＩｎＡｌＢＧａＮ系材料、ＩｎＧａＮ系材料、ＡｌＧａＮ系材料、ＡｌＮ系材料、ＧａＮ系材料などを異種基板上に薄膜結晶成長する際には、必ずしも基板との格子定数のマッチングが確保されないので、バッファ層は特に重要である。たとえば、薄膜結晶成長層を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長する際には、６００℃近傍の低温成長ＡｌＮ層をバッファ層に用いたり、あるいは５００℃近傍で形成した低温成長ＧａＮ層を用いたりすることも出来る。また、８００℃から１０００℃程度の高温で成長したＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＢＧａＮなども使用可能である。これらの層は一般に薄く５〜４０ｎｍ程度である。

バッファ層２２は必ずしも単一の層である必要はなく、低温で成長したＧａＮバッファ層の上に、結晶性をより改善するために、ドーピングを施さない１０００℃程度の温度で成長したＧａＮ層を数μｍ程度有するようにしてもかまわない。実際には、このような厚膜バッファ層を有することが普通であって、その厚みは０．５〜７μｍ程度である。バッファ層は、Ｓｉ等でドーピングされていてもよいし、バッファ層内にドーピング層とアンドープ層を積層して形成することも可能である。

典型的な実施形態としては、基板に接して３５０℃〜８００℃未満程度の低温で薄膜結晶成長させた低温バッファ層と、８００℃〜１０５０℃程度の高温で薄膜結晶成長させた高温バッファ層の２層構造のものが挙げられる。また、基板がＧａＮであるときには、バッファ層のすべてを９００℃以上の高温にて形成したＧａＮとすることができる。

また、バッファ層の形成に関しては、いわゆるマイクロチャネルエピタキシーの一種である横方向成長技術（ＥＬＯ）も使用可能であり、これによってサファイア等の基板とＩｎＡｌＧａＮ系材料の間で発生する貫通転移の密度を大幅に低減することも可能である。さらに基板の表面に凹凸の加工を施したような加工基板を使用する際にも、横方向成長をさせる際に転位の一部を消滅させることが可能であって、このような基板とバッファ層の組み合わせを本発明に適応する事は好ましい。さらに、この際には基板上に形成された凹凸によって光取り出し効率が向上する効果もあって、好ましい。

完成した素子においては、すでに説明したように、バッファ層の側壁面の少なくとも基板側（バッファ層成膜の際の基板側）の近傍は、絶縁層で被覆されていない。

本発明においては、バッファ層は後述する光均一化層と一体となって、光取り出し面での光強度の均一性を上げるために光閉じ込めを実現するようにしてもかまわない。また、バッファ層の一部または全部が光均一化層を兼ねていてもよい。

また、バッファ層は装置間分離溝の露出部分になってもよい。特にアンドープ部分が露出することは、装置組み立て時のハンダ等による絶縁不良を抑制することができるので好ましい。

＜実施形態３等の基板が残らない態様に特有のバッファ層の形態＞
実施形態３においては、後述する光均一化層に光を閉じ込めて導波するために、発光素子の発光波長におけるバッファ層の屈折率は、光均一化層の平均屈折率以下であり、好ましくは光均一化層の平均屈折率未満である。バッファの物理厚みは、発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、バッファの平均屈折率をｎ_ｂｆで表したとき、４λ／ｎ_ｂｆよりも厚いことが望ましい。

また、実施形態３においては、基板を製造工程中に除去するので、バッファ層が主たる光取り出し面になる。前述のとおり基板の剥離の１つ方法として、基板に対して透明で、バッファ層に対して吸収のある光を用いて、バッファ層の一部を光学的に分解して、基板を剥離する方法が挙げられる。そのような方法を採用する場合には、その方法に適合した材料が選択される。たとえば、基板がサファイアで、バッファ層がＧａＮである場合には、２４８ｎｍの発振波長を有するエキシマレーザを薄膜結晶成長がされていない基板側から光を照射し、バッファ層のＧａＮを金属Ｇａと窒素に分解して、その結果、基板を剥離するレーザディボンディングを実施することも可能である。

本形態では、主たる光取り出し方向に基板が存在しないので、バッファ層の主たる光取り出し方向の面に、いわゆる低反射コーティング層あるいは低反射光学膜が形成されることが望ましい。バッファ層−空気界面での屈折率差による反射を抑制し、高出力化、素子の高効率化を図ることができる。ここで、後述する光均一化層からバッファ層側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光がバッファ層で反射される反射率をＲ３、前記バッファ層から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
Ｒ４＜Ｒ３
を満たすようにバッファ層の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることは望ましい。たとえばバッファ層がＧａＮである場合には、低反射コーティング膜としてＡｌ_２Ｏ_３等を用いることが望ましい。これは素子の発光波長におけるバッファ層の屈折率ｎ_ｂｆに対して、低反射コーティング膜の屈折率が、√ｎ_ｂｆに近いことが望ましいので、ＧａＮの屈折率の平方根に対して、Ａｌ_２Ｏ_３の屈折率が近いからである。

本実施形態においては、バッファ層の主たる光取り出し方向の面が、平坦でない面あるいは粗面であることも好ましい。これにより量子井戸層内で発光した光を高効率で取り出すことが可能になり、素子の高出力化、高効率化の観点で望ましい。ここで、素子の発光波長をλ（ｎｍ）とすると、バッファ層の粗面の程度は、平均粗さＲａ（ｎｍ）が、
λ/５（ｎｍ）＜Ｒａ（ｎｍ）＜１０×λ（ｎｍ）
を満たすことが望ましく、
λ/２（ｎｍ）＜Ｒａ（ｎｍ）＜２×λ（ｎｍ）
を満たすことがより望ましい。

この形態では、バッファ層の少なくとも一部は、装置端で露出する。従って、少なくとも露出部分をアンドープ部分とすることが、装置組み立て時のハンダ等による絶縁不良を抑制することができるので好ましい。

＜光均一化層＞
本発明の光均一化層は、活性層構造で発光した光を、一旦、層内に閉じ込めて分布させることで光の一部をリークしながらもゆるやかに導波し、また場合によっては光を散乱、多重反射、薄膜干渉を引き起こすなどの効果を発現し、発光素子の光取り出し面での均一性を向上するための層である。

光均一化層２３は、化合物半導体層で形成されることが好ましく、図１Ａ〜３に示すように、バッファ層と第一導電型半導体層（第一導電型クラッド層）の間に存在することが望ましい。また、成膜方法は特に制限はないが、半導体発光素子を簡便に作製するために、他の薄膜結晶層と同時に、薄膜結晶成長技術を用いて作製することが望ましい。

本発明において、光均一化層は、少なくとも層内に光の閉じ込めが生じるように、即ち光の分布密度が高くなるようにその屈折率が選ばれる。従って、光均一化層の平均屈折率（ｎ_ｏｃ）は、第一導電型クラッド層の平均屈折率より大きく、また基板がある態様では基板の平均屈折率（ｎ_ｓｂ）より大きい。特に光均一化層と活性層構造の間に存在する第一導電型半導体層の平均屈折率（ｎ_１）より大きくすることが好ましい。またバッファ層の平均屈折率（ｎ_ｂｆ）以上であり、特にバッファ層の平均屈折率より大きいことが好ましい。また、光均一化層を構成する材料は、量子井戸層から発せられる光に対して透明であることが特に好ましい。ＩｎＡｌＧａＮ系等のＩＩＩ―Ｖ族窒化物に基づく発光素子である場合には、活性層構造から発せられる光が吸収されない程度にＩｎやＡｌを含有することも望ましく、特に屈折率を高める観点ではＩｎを含むことが好ましい。

また、光均一化層は、単層である必要はなく、複数の層で構成されてもよい。複数の層で構成されるとき、例えば、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＮおよびＧａＮ等の層が複数存在してもよいし、超格子構造であってもよい。また、量子ドットのような構造を内在してもよく、素子の発光波長程度の大きさを有するような場合には、これによって、光の散乱を誘発させたりするも可能である。さらに光均一化層を薄膜結晶成長し、一度結晶成長を中断し、適宜その表面に凹凸をつける等の加工を施し、さらに薄膜結晶成長を実施して適宜光の散乱、多重反射、薄膜干渉等を引き起こすようにすることも可能である。

ここで、各層の平均屈折率（ｎａｖ）は、その層を構成するｎ種類の材料それぞれの屈折率（ｎｘ）に対して、その材料の物理的な厚み（ｔｘ）との積をとり、これを全体の厚みで除した値であり、
ｎａｖ＝（ｎ１×ｔ１＋ｎ２×ｔ２＋・・・＋ｎｎ×ｔｎ）／（ｔ１＋ｔ２＋・・・＋ｔｎ）で計算される。

光均一化層の例としては、たとえば、活性層構造がＩｎ_ａＧａ_１−ａＮの組成の量子井戸層を有し、発光波長が４６０ｎｍ、第一導電型クラッド層がｎ−ＧａＮ、バッファ層がアンドープＧａＮ、基板がサファイアであった場合には、光均一化層として単層のアンドープＧａＮが使用可能である。なお、一般に、半導体材料の、その材料に透明な波長における屈折率はキャリア濃度が高いほど小さくなる傾向がある。

また、活性層構造がＩｎ_ａＧａ_１−ａＮの組成の量子井戸層を有し、その発光波長が４６０ｎｍ、第一導電型クラッド層がｎ−ＧａＮとｎ−ＡｌＧａＮ層からなり、バッファ層がアンドープＧａＮとＳｉドープＧａＮの積層構造、基板がサファイアであった場合には、光均一化層として単層のアンドープＧａＮが使用可能である。なお、一般に、半導体材料の、その材料に透明な波長における屈折率はキャリア濃度が高いほど小さくなる傾向がある。

また、活性層構造がＩｎ_ａＧａ_１−ａＮの組成の量子井戸層を有し、その発光波長が４６０ｎｍ、第一導電型クラッド層がｎ−ＧａＮとｎ−ＡｌＧａＮ層からなり、バッファ層がアンドープＧａＮとＳｉドープＧａＮの積層構造、基板がＳｉドープＧａＮであった場合には、光均一化層として厚膜のアンドープＧａＮ中に発光波長に透明な組成のＩｎ_ｂＧａ_１−ｂＮを所望の厚みで所望の数有する多層構造などが使用可能である。なお、一般に、半導体材料の、その材料に透明な波長における屈折率はキャリア濃度が高いほど小さくなる傾向がある。

これらのような構造において、さらに光均一化層としては、Ｉｎ_ｂＧａ_１−ｂＮおよびＩｎ_ｃＡｌ_ｄＧａ_{１−ｃ−ｄ}Ｎ等の材料を含む場合も望ましく、その組成ｂ、ｃ、ｄと厚み等を適宜選択することにより、４６０ｎｍで透明で、かつ第一導電型半導体層に含まれることがあるｎ−ＧａＮ、バッファ層に含まれることのあるアンドープＧａＮ、基板として含まれることのあるサファイア、ＧａＮ等よりも屈折率を大きくできるので、光均一化層として使用可能であり、それらを単層で、またはそれらとアンドープＧａＮ層とから選ばれる複数の積層構造として使用してもよい。

また、光均一化層が化合物半導体発光素子の発光波長を吸収しないようにＩｎ組成、ＩｎＧａＮ層の厚みを設定したＩｎＧａＮ層とＧａＮ層からなる超格子・量子井戸構造を有することも好ましい。

また、光均一化層は、量子井戸層から発せられた光の一部を受けて層内に光を伝播するマルチモード光導波路として機能するように、その厚みが選ばれることも重要である。

光均一化層の物理的厚みをｔ_ｏｃ（ｎｍ）で表し、発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、光均一化層の平均屈折率をｎ_ｏｃ、第一導電型半導体層の平均屈折率をｎ_１、基板の平均屈折率をｎ_ｓｂで表したとき、光均一化層と第一導電型半導体層の比屈折率差Δ_{（ｏｃ−１）}を
Δ_{（ｏｃ−１）}≡（（ｎ_ｏｃ)^２−（ｎ_１)^２）/(２×（ｎ_ｏｃ)^２）
と定義する。また、光均一化層と基板の比屈折率差Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}を
Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}≡（（ｎ_ｏｃ)^２−（ｎ_ｓｂ)^２）/(２×（ｎ_ｏｃ)^２）
と定義する。そして、光均一化層を第一導電型半導体層の平均屈折率ではさまれた対称スラブ導波路とみなすと、その導波路がマルチモードとなる条件は規格化周波数がπ/２以上であればよいから
（√（２×Δ_{（ｏｃ−１）}）×ｎ_ｏｃ×π×ｔ_ｏｃ）/λ ≧ π/２
を満たすようにｔ_ｏｃが選択されることが望ましい。さらに好ましくは、より厚みのある導波路であればよいから、
（√（２×Δ_{（ｏｃ−１）}）×ｎ_ｏｃ×π×ｔ_ｏｃ）/λ ≧ ２×π
を満たすようにｔ_ｏｃが選択されることが望ましい。

また完成した発光素子に基板が残る実施形態１および２では、仮に光均一化層が基板の平均屈折率ではさまれた対称スラブ導波路とみなした際に、その導波路がマルチモードとなる条件は、規格化周波数がπ/２以上であればよいから、さらに
（√（２×Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}）×ｎ_ｏｃ×π×ｔ_ｏｃ）/λ ≧ π/２
も満たすようにｔ_ｏｃが選択されることが望ましい。実施形態３においても、薄膜結晶を成長させる基板にこのような条件を満たすものを使用することは何ら問題がない。

具体的には、たとえば波長４６０ｎｍにおいて光均一化層の平均屈折率が２．５０であって、基板の平均屈折率が１．７０であったとすると、光均一化層の厚みとしては、約０．１３μｍ以上であれば、上式を満たすこととなる。また、たとえば波長４６０ｎｍにおいて光均一化層の平均屈折率が２．５０であって、第一導電型半導体層の平均屈折率が２．４９９であったとすると、光均一化層の厚みとしては、約３．３μｍ以上であれば、上式を満たすこととなる。このように、光均一化層の厚みは、基板を有する場合には基板の平均屈折率、光均一化層の平均屈折率、第一導電型半導体層の平均屈折率によって適宜選択が可能であるが、総じていえば、１〜７μｍが好ましく、さらに３〜５μｍがよりこのましい。

このようにして、光の閉じ込めとゆるやかなリークが実現し、構造によっては、同時に光を散乱、多重反射、薄膜干渉を引き起こすなどの効果も発現するマルチモード導波路を実現することによって、発光素子は光取り出し面において均一な発光を実現しやすくなる。

なお、光均一化層に極端に光を閉じ込めると、発光素子は、発光の均一性は向上するものの、光取り出しがしにくくなることから、光均一化層の厚み、材料、構造、構成、屈折率等を適宜選択し、ある程度リーキーでありながら導波が生じるようにすることが好ましい。特にその厚みに関しては、光均一化層の厚みを極端に厚くしてしまい、導波路の光閉じ込めを過剰にすることも望ましくなく、例えば、その上限は３０μｍ以下であることが望ましく、１０μｍ以下であることがより望ましく、５μｍ以下であることが最も望ましい。

光均一化層の絶縁性／導電性については、光均一化層２３の側壁を絶縁層３０が覆っているか否かにより許容範囲が異なる。即ち、図１Ａ、２のように、光均一化層２３の側壁を絶縁層３０が覆っている場合には、導電性であっても絶縁性であってもどちらでもよいが、光均一化層２３の側壁の少なくとも一部が絶縁層で覆われていないときは、ハンダ等による短絡を防止するために絶縁性であることが極めて好ましい。例えば層全体の比抵抗ρ_ｏｃ（Ω・ｃｍ）が０．５（Ω・ｃｍ）以上であることが好ましい。さらに好ましくは、１．０（Ω・ｃｍ）以上であり、さらに好ましくは１．５（Ω・ｃｍ）以上、最も好ましくは５（Ω・ｃｍ）以上である。比抵抗が高いためには、光均一化層はアンドープであることが望ましい。また、光均一化層が複数の層からなる場合などにおいては、一部ドーピングされている層があっても、これがアンドープ層の間にあれば問題はない。この場合、第一導電型半導体層（例えば第一導電型クラッド層）に隣接する層が上記の比抵抗を有していればよい。また、一般的に半導体においては、その材料に対して透明な波長領域では、同一の材料であっても、アンドープ層の屈折率が意図的にドーピングされ多数のキャリアを有する層よりも屈折率が高くなるので、光学的な特性から考えても、また、電気的特性から考えても、アンドープ層は好ましい。特に、光均一化層が装置端の露出部分となる場合には、露出部分はアンドープ部分であることが好ましい。これにより、装置組み立て時のハンダ等による絶縁不良を抑制することができる。

本発明においては、光均一化層は、光を分布・遍在させるのに対し、前述のバッファ層は基板上に結晶成長するときに各種の不整合の軽減を図るものであるので、その機能は異なる。しかし、同一の層が２つの機能を同時に有することがある。また、光均一化層またはバッファ層が複数の層で構成されているとき、一部の層が２つの機能を有する場合もある。さらに組成が同一でも成長方法・条件が異なる場合には、一方の機能しか有さない場合もある。

＜第一導電型半導体層および第一導電型クラッド層＞
本発明の代表的実施形態では、図１Ａ〜３に示すように光均一化層２３に接して、第一導電型クラッド層２４が存在する。第一導電型クラッド層２４は、後述する活性層構造２５に対して、後述する第二導電型クラッド層２６と共に機能して、キャリアを効率よく注入し、かつ、活性層構造からのオーバーフローも抑制し、量子井戸層における発光を高効率で実現するための機能を有している。また、あわせて活性層構造近傍への光の閉じ込めにも寄与し、量子井戸層における発光を高効率で実現するための機能を有している。第一導電型半導体層は、上記のクラッド機能を有する層に加えて、コンタクト層のように素子の機能向上のため、または製造上の理由により、第一導電型にドープされた層を含むものである。広義には、第一導電型半導体層の全体を第一導電型クラッド層と考えてもよく、その場合にはコンタクト層等は、第一導電型クラッド層の一部と見ることもできる。

一般的に第一導電型クラッド層は、後述する活性層構造の平均的屈折率より小さな屈折率を有する材料で、かつ、後述する活性層構造の平均的なバンドギャップよりも大きな材料で構成されることが好ましい。さらに、第一導電型クラッド層は、活性層構造内の特にバリア層との関係において、いわゆるタイプＩ型のバンドラインナップとなる材料で構成されるのが一般的である。このような指針の元で、第一導電型クラッド層材料としては、所望の発光波長を実現するために準備される基板、バッファ層、活性層構造等に鑑みて、適宜選択することができる。

例えば、基板としてＣ＋面サファイアを使用し、バッファ層として低温成長したＧａＮと高温成長したＧａＮの積層構造を使用する場合には、第一導電型クラッド層としてＧａＮ系材料、ＡｌＧａＮ系材料、ＡｌＧａＩｎＮ系材料、ＩｎＡｌＢＧａＮ系材料、もしくはその多層構造を用いることができる。

第一導電型クラッド層のキャリア濃度としては、下限としては１×１０^１７ｃｍ^−３以上が好ましく、５×１０^１７ｃｍ^−３以上がより好ましく、１×１０^１８ｃｍ^−３以上が最も好ましい。上限としては５×１０^１９ｃｍ^−３以下が好ましく、１×１０^１９ｃｍ^−３以下がより好ましく、７×１０^１８ｃｍ^−３以下が最も好ましい。また、ここでは、第一導電型がｎ型の場合、ドーパントとしては、Ｓｉが最も望ましい。

第一導電型クラッド層の構造は、図１Ａの一例では単一の層からなる第一導電型クラッド層を示すが、第一導電型クラッド層は、２層以上の層からなるものであってもよい。この場合には、たとえばＧａＮ系材料とＡｌＧａＮ系材料、ＩｎＡｌＧａＮ系材料、ＩｎＡｌＢＧａＮ系材料、ＡｌＮ系材料を使用することも可能である。また第一導電型クラッド層の全体を異種材料の積層構造として超格子構造とすることもできる。さらに、第一導電型クラッド層内において、前述のキャリア濃度を変化させることも可能である。

第一導電型クラッド層の第一導電型側電極と接触している部分においては、そのキャリア濃度を意図的に高くして、当該電極との接触抵抗を低減することも可能である。

第一導電型クラッド層の一部はエッチングされており、かつ、第一導電型クラッド層の露出した側壁、エッチングされた部分などは、後述する第一導電型側電極との接触を実現する第一電流注入領域を除いて、すべて絶縁層で覆われている構造が望ましい。

第一導電型クラッド層に加えて、必要により、第一導電型半導体層としてさらに異なる層が存在してもよい。例えば、電極との接続部にキャリアの注入を容易にするためのコンタクト層が含まれていてもよい。また、各層を、組成または形成条件等の異なる複数の層に分けて構成してもよい。

＜活性層構造＞
第一導電型クラッド層２４の上には、活性層構造２５が形成されている。活性層構造とは、前述の第一導電型クラッド層と、後述する第二導電型クラッド層から注入される、電子と正孔（あるいは正孔と電子）が再結合して発光する層である量子井戸層を含み、かつ、量子井戸層に隣接して配置される、あるいは、量子井戸層とクラッド層間に配置されるバリア層をも含む構造を指す。ここで、本発明のひとつの目的である高出力化、高効率化を実現するためには、活性層構造中の量子井戸層の層数をＷ、バリア層の層数をＢとすると、Ｂ＝Ｗ＋１を満たすことが望ましい。すなわち、クラッド層と活性層構造の全体の層の関係は、「第一導電型クラッド層、活性層構造、第二導電型クラッド層」と形成され、活性層構造は、「バリア層、量子井戸層、バリア層」、あるいは、「バリア層、量子井戸層、バリア層、量子井戸層、バリア層」のように形成されることが、高出力化のために望ましい。図１５に、５層の量子井戸層と、６層のバリア層が積層された構造を模式的に示す。

ここで、量子井戸層においては量子サイズ効果を発現させて、発光効率を高めるために、その層厚はド・ブロイ波長と同程度にうすい層である。このため、高出力化を実現するためには、単層の量子井戸層のみではなく、複数の量子井戸層を設けてこれを分離して活性層構造とすることが望ましい。この際に各量子井戸層間の結合を制御しつつ分離する層がバリア層である。また、バリア層は、クラッド層と量子井戸層の分離のためにも存在することが望ましい。たとえば、クラッド層がＡｌＧａＮからなり、量子井戸層がＩｎＧａＮからなる場合には、この間にＧａＮからなるバリア層が存在する形態が望ましい。これは結晶成長の最適温度が異なる場合の変更も容易にできるので、薄膜結晶成長の観点からも望ましい。また、クラッド層が、最もバンドギャップの広いＩｎＡｌＧａＮからなり、量子井戸層が最もバンドギャップの狭いＩｎＡｌＧａＮからなる場合は、バリア層にその中間のバンドギャップを有するＩｎＡｌＧａＮを用いることも可能である。さらに、一般にクラッド層と量子井戸層との間のバンドギャップの差は、バリア層と量子井戸層の間のバンドギャップの差よりも大きく、量子井戸層へのキャリアの注入効率を考えても、量子井戸層はクラッド層に直接隣接しないことが望ましい。

量子井戸層は意図的なドーピングは実施しないほうが望ましい。一方、バリア層には、ドーピングを施して、系全体の抵抗を下げるなどのことを実施するのが望ましい。特に、バリア層にはｎ型のドーパント、特にＳｉをドーピングするのが望ましい。これは、ｐ型のドーパントであるＭｇはデバイス内では拡散しやすく、高出力動作時においては、Ｍｇの拡散を抑制することが重要となる。このために、Ｓｉは有効であって、バリア層にはＳｉがドーピングされていることが望ましい。但し量子井戸層とバリア層との界面においては、ド−ピングを実施しないほうが望ましい。

１つの素子の活性層構造側壁は、図１Ａに示される通り、絶縁層３０で覆われていることが望ましい。このようにすると、本発明で作製された素子をフリップボンドする際には、活性層構造の側壁におけるハンダ等による短絡が発生しない利点がある。

＜第二導電型半導体層および第二導電型クラッド層＞
第二導電型クラッド層２６は、前述の活性層構造２５に対して、前述の第一導電型クラッド層２４と共に、キャリアを効率よく注入し、かつ、活性層構造からのオーバーフローも抑制し、量子井戸層における発光を高効率で実現するための機能を有している。また、あわせて活性層構造近傍への光の閉じ込めにも寄与し、量子井戸層における発光を高効率で実現するための機能を有している。第二導電型半導体層は、上記のクラッド機能を有する層に加えて、コンタクト層のように装置の機能向上のため、または製造上の理由により、第二導電型にドープされた層を含むものである。広義には、第二導電型半導体層の全体を第二導電型クラッド層と考えてもよく、その場合にはコンタクト層等は、第二導電型クラッド層の一部と見ることもできる。

一般的に第二導電型クラッド層は、前述の活性層構造の平均的屈折率より小さな屈折率を有する材料で、かつ、前述の活性層構造の平均的なバンドギャップよりも大きな材料で構成されることが好ましい。さらに、第二導電型クラッド層は、活性層構造内の特にバリア層との関係において、いわゆるタイプＩ型のバンドラインナップとなる材料で構成されるのが一般的である。このような指針の元で、第二導電型クラッド層材料としては、所望の発光波長を実現するために準備される基板、バッファ層、活性層構造等に鑑みて、適宜選択することができる。例えば、基板としてＣ＋面サファイアを使用し、バッファ層としてＧａＮを使用する場合には、第二導電型クラッド層としてＧａＮ系材料、ＡｌＮ系材料、ＡｌＧａＮ系材料、ＡｌＧａＩｎＮ系材料、ＡｌＧａＢＩｎＮ系材料等を用いることができる。また、上記材料の積層構造であってもかまわない。また、第一導電型クラッド層と第二導電型クラッド層は同じ材料で構成することも可能である。

第二導電型クラッド層のキャリア濃度としては、下限としては１×１０^１７ｃｍ^−３以上が好ましく、４×１０^１７ｃｍ^−３以上がより好ましく、５×１０^１７ｃｍ^−３以上がさらに好ましく７×１０^１７ｃｍ^−３以上が最も好ましい。上限としては７×１０^１８ｃｍ^−３以下が好ましく、３×１０^１８ｃｍ^−３以下がより好ましく、２×１０^１８ｃｍ^−３以下が最も好ましい。また、ここでは、第二導電型がｐ型の場合ドーパントとしては、Ｍｇが最も望ましい。

第二導電型クラッド層の構造は、図１Ａの一例では単一の層で形成された例を示しているが、第二導電型クラッド層は、２層以上の層からなるものであってもよい。この場合には、たとえばＧａＮ系材料とＡｌＧａＮ系材料を使用することも可能である。また第二導電型クラッド層の全体を異種材料の積層構造からなる超格子構造とすることもできる。さらに、第二導電型クラッド層内において、前述のキャリア濃度を変化させることも可能である。

一般に、ＧａＮ系材料においてはｎ型ドーパントがＳｉであって、かつ、ｐ型ドーパントがＭｇである場合には、ｐ型ＧａＮ、ｐ型ＡｌＧａＮ、ｐ型ＡｌＩｎＧａＮの結晶性は、ｎ型ＧａＮ、ｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＡｌＩｎＧａＮにはそれぞれ及ばない。このため、素子作製においては、結晶性の劣るｐ型クラッド層を活性層構造の結晶成長後に実施することが望ましく、この観点で、第一導電型がｎ型で、第二導電型がｐ型である場合が望ましい。

また、結晶性の劣るｐ型クラッド層（これは、望ましい形態をとった場合の第二導電型クラッド層に相当する）の厚みは、ある程度薄いほうが望ましい。これは、フリップチップボンディングを実施する本発明においては、基板側が主たる光の取り出し方向となるため、後述する第二導電型側電極側からの光の取り出しを考慮する必要がなく、大面積の厚膜電極を形成することが可能である。このため、フェイスアップマウントを実施する際のように、第二導電型クラッド層における横方向への電流拡散を期待する必要がなく、第二導電型クラッド層は、ある程度薄くすることが素子構造からも有利である。但し、極端に薄い場合には、キャリアの注入効率が低下してしまうため、最適値が存在する。第二導電型クラッド層の厚みは、適宜選択可能であるが、０．０５μｍから０．３μｍが望ましく、０．１μｍから０．２μｍが最も望ましい。

第二導電型クラッド層の第二導電型側電極と接触している部分においては、そのキャリア濃度を意図的に高くして、当該電極との接触抵抗を低減することも可能である。

第二導電型クラッド層の露出した側壁は、後述する第二導電型側電極との接触を実現した第二電流注入領域を除いて、すべて絶縁層で覆われている構造であることが望ましい。

さらに、第二導電型クラッド層に加えて、第二導電型半導体層として、必要によりさらに異なる層が存在してもよい。例えば、電極と接する部分にキャリアの注入を容易にするためのコンタクト層が含まれていてもよい。また、各層を、組成または形成条件等の異なる複数の層に分けて構成してもよい。

尚、本発明の要旨に反しない限り、薄膜結晶層として、必要により上述のカテゴリに入らない層を形成してもよい。

＜第二導電型側電極＞
第二導電型側電極は、第二導電型の窒化物化合物半導体と良好なオーム性接触を実現し、かつ、フリップチップマウントをした際には、良好な発光波長帯域における反射ミラーとなり、また、フリップチップマウントした際に、ハンダ材などによる支持体などとの良好な接着を実現するものである。本目的のためには、適宜材料選択が可能であり、第二導電型側電極は単一の層であっても、複数の層からなる場合でもかまわない。一般には、電極に要請される複数の目的を達するために、複数の層構成をとるのが普通である。

また、第二導電型がｐ型で第二導電型クラッド層の第二導電型側電極側がＧａＮである場合には、第二導電型側電極を構成する材料として、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ａｕのいずれか、またはそれらの２種以上の元素を含む材料が好ましい。この電極は、多層構造であってもよく、少なくとも１層は上記元素を含む材料で形成され、好ましくは各層が上記元素を含み構成成分（種類および／または比率）が異なる材料で構成される。電極構成材料は、好ましくは単体金属または合金である。

特に好ましい実施形態では、第二導電型側電極のｐ側クラッド層側の第一層目はＮｉであり、第二導電型側電極のｐ側クラッド層側と反対側の表面はＡｕである。これは、Ｎｉの仕事関数の絶対値が大きく、ｐ型材料にとって都合がよく、また、Ａｕは、後述するプロセスダメージに対する耐性、マウントの都合などを考えると最表面の材料として好ましい。

第二導電型側電極は、第二導電型のキャリアを注入可能であれば、薄膜結晶層のどの層と接してもよく、例えば第二導電型側コンタクト層が設けられるときは、それに接するように形成される。

＜第一導電型側電極＞
第一導電型側電極は第一導電型の窒化物化合物半導体と良好なオーム性接触を実現し、かつ、フリップチップマウントをした際には、良好な発光波長帯域における反射ミラーとなり、また、フリップチップマウントした際に、ハンダ材等による支持体などとの良好な接着を実現するものであって、本目的のためには、適宜材料選択が可能である。第一導電型側電極は単一の層であっても、複数の層からなる場合でもかまわない。一般には、電極に要請される複数の目的を達するために、複数の層構成をとるのが普通である。

第一導電型がｎ型であるとすると、ｎ側電極は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏのいずれか、またはそれらの２種以上の元素を含む材料が好ましい。この電極は、多層構造であってもよく、少なくとも１層は上記元素を含む材料で形成され、好ましくは各層が上記元素を含み構成成分（種類および／または比率）が異なる材料で構成される。電極構成材料は、好ましくは単体金属または合金である。これらは、これらの金属の仕事関数の絶対値が小さいためである。また、ｎ側電極の主たる光取り出し方向の反対側には、Ａｌが露出するのが普通である。

本発明においては、第一導電型側電極は第一電流注入領域の大きさよりも大きな面積に形成され、かつ、第一導電型側電極と第二導電型側電極は、空間的に重なりを有さないことが望ましい。これは、発光素子をハンダなどでフリップチップマウントした際に、支持体などとの十分な密着性を確保するに十分な面積を確保しつつ、第二導電型側電極と第一導電型側電極との間のハンダ材等による意図しない短絡を防止するのに十分な間隔を確保するために重要である。

ここで、第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅は１５μｍ以上であることが望ましい。これはフォトリソグラフィー工程とリフトオフ法によって形成することが好ましい第一導電型側電極の形成プロセスにおけるマージンが必要であるからである。

第一導電型側電極は、第一導電型のキャリアを注入可能であれば、薄膜結晶層のどの層と接してもよく、例えば第一導電型側コンタクト層が設けられるときは、それに接するように形成される。

＜絶縁層＞
絶縁層３０は、フリップチップマウントを実施した際に、マウント用のハンダ、導電性ペースト材等が「第二導電型側電極と第一導電型側電極の間」、「活性層構造などの薄膜結晶層の側壁」に回りこんで、意図しない短絡が発生しないようにするためのものである。構造および形状については前述したとおりである。

絶縁層は、電気的に絶縁が確保できる材料であれば、材料は適宜選択することができる。例えば、単層の酸化物、窒化物、フッ化物等が好ましく、具体的には、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＨｆＯ_ｘ、ＺｒＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＡｌＮ_ｘ、ＡｌＦ_ｘ、ＢａＦ_ｘ、ＣａＦ_ｘ、ＳｒＦ_ｘ、ＭｇＦ_ｘ等から選ばれることが好ましい。これらは、長期に渡って安定に絶縁性を確保できる。

一方、絶縁層３０を絶縁物の多層膜とすることも可能である。これは、誘電体多層膜となるので、絶縁層内の誘電体の屈折率を適宜調整することによって、発光素子内で発生した光に対して光学的に比較的高い反射率を有するいわゆる高反射コーティングの機能もあわせて発現させることが可能である。たとえば、素子の発光波長の中心値がλであった場合には、ＳｉＯ_ｘとＴｉＯ_ｘをそれぞれ光学厚みでλ／４ｎ（ここでｎは波長λにおけるそれぞれの材料の屈折率）に積層することなどで高い反射特性を実現することが可能である。このようにすると、素子をフリップチップボンドした際には、主たる取り出し方向側への光の取り出し効率を上げることが可能となり素子の高出力化、高効率化の観点とハンダ材等による意図しない短絡等を防止することが両立できることとなり非常に望ましい。

具体的には、第一導電型クラッド層を含む第一導電型半導体層側から光均一化層へ垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が光均一化層で反射される反射率をＲ２で表し、絶縁層に第二導電型クラッド層を含む第二導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が、絶縁層で反射される反射率をＲ１２、絶縁層に第一導電型クラッド層を含む第一導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が、絶縁層で反射される反射率をＲ１１、絶縁層に量子井戸層を含む活性層構造側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が、絶縁層で反射される反射率をＲ１ｑでそれぞれ表したとき、
（式１） Ｒ２＜Ｒ１２
（式２） Ｒ２＜Ｒ１１
（式３） Ｒ２＜Ｒ１ｑ
の少なくとも１つの条件、特に式１〜３のすべての条件を満たすように、絶縁層が構成されることが好ましい。

これらは、誘電体多層膜で形成された絶縁層が光学的な反射ミラーとして効率よく機能するために望ましい範囲である。また、その材料の安定性、屈折率の範囲から考えて、誘電体膜中に、フッ化物が含まれることは望ましく、かつ、具体的にはＡｌＦ_ｘ、ＢａＦ_ｘ、ＣａＦ_ｘ、ＳｒＦ_ｘ、ＭｇＦ_ｘのいずれかが含まれることが望ましい。

＜サブマウントおよび支持体＞
完成した発光素子に基板が残る実施形態１および２と、完成した発光素子に基板が残らない実施形態３とで、サブマウントまたは支持体に要求される機能、形状に多少異なる点がある。

＜実施形態１および２等の完成した発光素子に基板が残る実施形態に使用されるサブマウント＞
本実施形態におけるサブマウント４０は、金属層を有し、フリップチップマウントをした素子への電流注入と放熱の機能を併せ持つものである。サブマウントの母材は、金属、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＢＮ、ＣｕＷのいずれかであることが望ましい。これら材料は、放熱性に優れ、高出力の発光素子に不可避である発熱の問題を効率よく抑制できて望ましい。またＡｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ、ガラス等も安価であってサブマウントの母材として利用範囲が広く好ましい。尚、支持体の母材を金属から選択する際には、その周りを耐エッチング性のある誘電体等で覆う事が望ましい。金属の母材としては、発光素子の発光波長における反射率の高い材料が望ましく、Ａｌ、Ａｇ等が望ましい。また、誘電体等で覆う際には、各種ＣＶＤ法で形成したＳｉＮｘ、ＳｉＯ_２等が望ましい。

発光素子は各種ハンダ材、ペースト材によってサブマウントの金属層に接合される。素子の高出力動作と高効率な発光のために放熱性を十分に確保するためには、特に金属ハンダによって接合されることが望ましい。金属ハンダとしては、Ｉｎ、ＩｎＡｇ、ＰｂＳｎ、ＳｎＡｇ、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅおよびＡｕＳｉ等を挙げることができる。これらハンダは安定であって、使用温度環境等に照らして適宜選択可能である。

また、本態様の化合物半導体発光素子の複数個を１つのサブマウントに搭載することも可能であり、サブマウント上の金属配線を自在に変化させることで、１つのサブマウント上の各発光素子を並列接続にも、直列接続にも、またはこれらを混在させることも可能である。

＜実施形態３等の完成した発光素子に基板が残らない実施形態に使用される支持体＞
この実施形態で使用される支持体４０ｂは、基板剥離の際の薄膜結晶層の支持体としての役割を果たせることが必須であるが、さらに、本支持体は、素子完成後の電流導入と放熱の機能をあわせ持つことも非常に望ましい。この観点で、支持体の母材は、金属、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＢＮおよびＣｕＷからなる群より選ばれることが望ましい。これら材料は、放熱性に優れ、高出力の発光素子に不可避である発熱の問題を効率よく抑制できる点で好ましい。またＡｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ、ガラス等も安価であって支持体として利用範囲が広く好ましい。また、後述する基板除去時にレーザ照射によって薄膜結晶層の一部を金属Ｇａと窒素に分解した際には、金属Ｇａを除去する際にウェットエッチングを実施する事が望ましいが、この際も、支持体はエッチングされない材質であることが望ましい。さらに、基板そのものをウェットエッチングすることも可能であって、この際にも支持体はエッチングされない材質であることが望ましい。尚、支持体の母材を金属から選択する際には、その周りを耐エッチング性のある誘電体等で覆う事が望ましい。金属の母材としては、発光素子の発光波長における反射率の高い材料が望ましく、Ａｌ、Ａｇ等が望ましい。また、誘電体等で覆う最には、各種ＣＶＤ法で形成したＳｉＮｘ、ＳｉＯ_２等が望ましい。

支持体は、さらに素子完成後の電流導入と放熱の機能をあわせ持つとの観点では、母材の上に、電流導入用の電極配線を有することが望ましく、また、この電極配線上で装置を搭載する部分には、適宜装置と支持体の接合用の接着層を有することが望ましい。ここで、接着層は、Ａｇを含んだペースト、金属バンプ等を使用することも可能ではあるが、金属ハンダで構成されていることが、放熱性の観点で非常に望ましい。金属ハンダはＡｇを含んだペースト材、金属バンプなどと比較して圧倒的に放熱性に優れたフリップチップマウントが実現可能である。ここで、金属ハンダとしては、Ｉｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＳｎ、ＳｎＡｇ、ＰｂＳｎ、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅおよびＡｕＳｉ等を挙げることができる。特に、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ、ＡｕＧｅ等の高融点ハンダがより望ましい。これは、発光素子を超高出力動作させるために大電流を注入すると、素子近傍の温度が２００℃程度に上昇するためであって、ハンダ材の融点として駆動時の素子温度よりも高い融点を有する金属ハンダがより好ましい。また、場合によっては、フリップチップマウント時の素子の段差を打ち消すために、バンプを用い、さらに、金属ハンダ材でその周りを埋めながら接合する事も望ましい。また、実施形態３では、前述のとおり、支持体を分割して素子分離を行う。

尚、支持体を分割しない実施形態も可能であり、例えば複数個の発光素子を１つの支持体に搭載することもできる。また、支持体上の金属配線を自在に変化させることで、１つの支持体上の各発光素子を並列接続にも、直列接続にも、またはこれらを混在させることも可能である。

以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。また、以下の実施例において参照している図面は、構造を把握しやすくするために敢えて寸法を変えている部分があるが、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりである。

（実施例１）
図１６（図１Ａに類似）に示す発光素子を以下の手順で作製した。関連する工程図として、図５〜１０を参照する。

厚みが４３０μｍのｃ＋面サファイア基板２１を用意し、この上に、まずＭＯＣＶＤ法を用いて、第１のバッファ層２２ａとして厚み１０ｎｍの低温成長したアンドープのＧａＮ層を形成し、この後に厚み１μｍの第２のバッファ層２２ｂとして厚み０．５μｍのアンドープＧａＮと厚み０．５μｍのＳｉドープ（Ｓｉ濃度７×１０^１７ｃｍ^−３）のＧａＮ層を１０４０℃で積層した。連続して光均一化層２３として厚み３．５μｍのアンドープＧａＮ層を１０３５℃で形成した。

さらに、第一導電型（ｎ型）第二クラッド層２４ｂとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）のＧａＮ層を２μｍ厚に形成し、第一導電型（ｎ型）コンタクト層２４ｃとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度３×１０^１８ｃｍ^−３）のＧａＮ層を０．５μｍ厚に形成し、さらに第一導電型（ｎ型）第一クラッド層２４ａとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度１．５×１０^１８ｃｍ^−３）のＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層を０．１μｍの厚さで形成した。さらに活性層構造２５として、バリア層として８５０℃で１３ｎｍの厚さに成膜したアンドープＧａＮ層と、量子井戸層として７２０℃で２ｎｍの厚さに成膜したアンドープＩｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ層とを、量子井戸層が全部で５層で両側がバリア層となるように交互に成膜した。さらに成長温度を１０２５℃にして、第二導電型（ｐ型）第一クラッド層２６ａとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０^１９ｃｍ^−３）Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層を０．１μｍの厚さに形成した。さらに連続して、第二導電型（ｐ型）第二クラッド層２６ｂとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０^１９ｃｍ^−３）ＧａＮ層を０．０７μｍの厚さに形成した。最後に第二導電型（ｐ型）コンタクト層２６ｃとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度１×１０^２０ｃｍ^−３）ＧａＮ層を０．０３μｍの厚さに形成した。

この後にＭＯＣＶＤ成長炉の中で徐々に温度を下げて、ウエハーを取り出し、薄膜結晶成長を終了した。

薄膜結晶成長が終了したウエハーに対してｐ側電極を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｐ側電極２７をリフトオフ法でパターニングする準備をしてレジストパターンを形成した。ここでｐ側電極としてＮｉ（２０ｎｍ厚）／Ａｕ（５００ｎｍ厚）を真空蒸着法によって形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｐ側電極を完成させた。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図５に対応する。尚、ここまでの工程では、ｐ側電極直下のｐ側電流注入領域には、プラズマプロセス等のダメージが入るような工程はなかった。

次いで、第一エッチング工程を実施するために、エッチング用マスクの形成を実施した。ここでは、ｐ−ＣＶＤ法を用いて０．４μｍ厚みのＳｉＮ_ｘを基板温度４００℃で、ウエハー全面に成膜した。ここでｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮ_ｘ成膜プロセスによってもまったく変質しなかった。次に再度フォトリソグフィー工程を実施してＳｉＮ_ｘマスクをパターニングし、ＳｉＮ_ｘエッチングマスクを作製した。この際には、ＳｉＮ_ｘ膜の不要部分のエッチングはＲＩＥ法を用いてＳＦ_６プラズマを用いて実施し、後述する第一エッチング工程において薄膜結晶層のエッチングを行わない部分はマスクを残し、かつ予定されている薄膜結晶層のエッチング部分に相当する部分のＳｉＮ_ｘ膜を除去した。

次いで第一エッチング工程として、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａを経てｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃの途中まで、Ｃｌ_２ガスを用いたＩＣＰプラズマエッチングを実施し、ｎ型キャリアの注入部分となるｎ型コンタクト層２４ｃを露出させた。

ＩＣＰプラズマエッチング終了後は、ＳｉＮ_ｘマスクをバッファフッ酸を用いてすべて除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮ_ｘ成膜プロセスによっても、ｐ側電極はまったく変質しなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図６に対応する。

次いで、装置間分離溝１３を形成する第二エッチング工程を実施するために、真空蒸着法を用いて、ＳｒＦ_２マスクをウエハー全面に形成した。次いで、装置間分離溝を形成する領域のＳｒＦ_２膜を除去し、薄膜結晶層の装置間分離溝形成用マスク、すなわち、第二エッチング工程用ＳｒＦ_２マスクを形成した。

次いで第二エッチング工程として、装置間分離溝に相当する部分の、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａ、ｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃ、ｎ−ＧａＮ第二クラッド層２４ｂ、アンドープＧａＮ光均一化層２３およびアンドープＧａＮバッファ層２２の薄膜結晶層すべてを、Ｃｌ_２ガスを用いたＩＣＰエッチングした。この第二エッチング工程中には、ＳｒＦ_２マスクはほとんどエッチングされなかった。装置間分離溝１３の幅は、マスクの幅どおり、１５０μｍで形成できた。

第二エッチング工程によって装置間分離溝１３を形成後は、不要となったＳｒＦ_２マスクを除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、まったく変質しなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図７に対応する。

次いで、ｐ−ＣＶＤ法によってＳｉＮ_ｘおよびＳｉＯ_ｘの誘電体多層膜を絶縁層としてウエハー全面に形成した。この際には、ＳｉＮ_ｘとＳｉＯ_ｘはそれぞれ素子の発光波長に対して光学波長として１／４となるような厚みで１層ずつ形成し、発光波長に対して比較的高い反射率を有するようにした。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図８に対応する。

次いで、Ｎｉ−Ａｕからなるｐ側電極２７上のｐ側電極露出部分の形成、ｎ側コンタクト層２４ｃ上のｎ側電流注入領域（３６）の形成、装置間分離溝内のスクライブ領域１４の形成を同時に実施するために、まず、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストマスクを形成した。次いでフッ酸系のエッチャントでレジストマスクを形成しなかった誘電体多層膜（絶縁層）を除去した。ここでは、ｐ側電極２７の周辺はＳｉＮ_ｘとＳｉＯ_ｘからなる絶縁層に１５０μｍ覆われているようにした。また、スクライブ領域の幅が１００μｍ（分離後の素子中のＬ_ＷＳが５０μｍ）になるように形成した。

この後に、不要となったレジストマスクは、アセトンで除去し、かつ、ＲＩＥ法による酸素プラズマでアッシングし除去した。この際にも、ｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮ_ｘ成膜プロセスによってもまったく変質しなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図９に対応する。

次いで、ｎ側電極２８を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｎ側電極をリフトオフ法でパターニングする準備のために、レジストパターンを形成した。ここでｎ側電極としてＴｉ（２０ｎｍ厚）／Ａｌ（３００ｎｍ厚）を真空蒸着法でウエハー全面に形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｎ側電極を完成させた。ｎ側電極は、その面積がｎ側電流注入領域よりも大きくなるように、絶縁層にその周辺が３０μｍほど接するようにし、かつ、ｐ側電極２７との重なりを有さないように形成し、金属ハンダによるフリップチップボンディングが容易で、かつ放熱性等にも配慮した。尚、別の製作例では、１０μｍほど接するようにして作製し、この実施例と同等の性能の発光素子が得られた。Ａｌ電極は、プラズマプロセス等により変質しやすく、かつ、フッ酸等によってもエッチングされるが、素子作製プロセスの最後にｎ側電極の形成を行ったことから、まったくダメージを受けなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図１０に対応する。

次いで、サファイア基板の裏面側に、ＭｇＦ_２からなる低反射光学膜４５を真空蒸着法によって形成した。この際には、ＭｇＦ_２は素子の発光波長に対して低反射コーティングとなるように、光学膜厚の１／４を成膜した。

次いで、ウエハー上に形成された１つ１つの発光素子を分割するために、レーザスクライバーを用いて薄膜結晶成長側から装置間分離溝１３内にスクライブラインを形成した。さらにこのスクライブラインにそってサファイア基板とＭｇＦ_２低反射光学膜のみをブレーキングし、１つ１つの化合物半導体発光素子を完成させた。この際に、薄膜結晶層へのダメージ導入はなく、また、誘電体膜の剥離等も発生しなかった。

次いで、この素子を金属ハンダ４２を用いてサブマウント４０の金属層４１と接合し、図１６に示す発光素子を完成させた。この際には、素子の意図しない短絡等は発生しなかった。

（実施例２）
図１７（図２Ａに類似）に示した発光素子を以下の手順で作製した。

誘電体多層膜を絶縁層としてウエハー全面に形成するところまで（図８に概ね対応する）は、実施例１を繰り返した。

次いで、Ｎｉ−Ａｕからなるｐ側電極２７上へのｐ側電極露出部分の形成、ｎ側コンタクト層２４ｃ上へのｎ側電流注入領域３６の形成、装置間分離溝内のアンドープバッファ層の側壁の基板２１側に存在する絶縁層の除去を、同時に実施するために、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストマスクを形成した。次いでフッ酸系のエッチャントでレジストマスクをで覆われていなかった誘電体多層膜（絶縁層）を除去した。さらに、フッ酸によるサイドエッチングの効果によって、アンドープバッファ層２２の側壁の一部の誘電体多層膜（絶縁層）も除去した。ここでは、ｐ側電極２７の周辺はＳｉＮ_ｘとＳｉＯ_ｘからなる絶縁層に１５０μｍ覆われているようにした。

この後に、不要となったレジストマスクは、アセトンで除去し、かつ、ＲＩＥ法による酸素プラズマでアッシングし除去した。この際にも、ｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮ_ｘ成膜プロセスによってもまったく変質しなかった。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図１１に対応する。

次いで、ｎ側電極２８を実施例１同様に形成した。ここまでの工程で完成した構造は、概ね図１２に対応する。

次いで、サファイア基板の裏面側に、ＭｇＦ_２からなる低反射光学膜４５を真空蒸着法によって形成した。この際には、ＭｇＦ_２は素子の発光波長に対して低反射コーティングとなるように、光学膜厚の１／４を成膜した。

次いで、ウエハー上に形成された１つ１つの発光素子を分割するために、レーザスクライバーを用いて薄膜結晶成長側から装置間分離溝１３内にスクライブラインを形成した。さらにこのスクライブラインにそってサファイア基板とＭｇＦ_２低反射光学膜のみをブレーキングし、１つ１つの発光素子を完成させた。この際に、薄膜結晶層へのダメージ導入はなく、また、誘電体膜の剥離等も発生しなかった。

次いで、この素子を金属ハンダ４２を用いてサブマウント４０の金属層４１と接合し、図１７に示す発光素子を完成させた。この際には、素子の意図しない短絡等は発生しなかった。

（実施例３）
図１８（図３Ａに類似）に示した発光素子を以下の手順で作製した。厚みが４３０μｍのｃ＋面サファイア基板２１を用意し、この上に、まずＭＯＣＶＤ法を用いて、第１のバッファ層２２ａとして２０ｎｍ厚みの低温成長したアンドープのＧａＮ層を形成し、この後に第２のバッファ層２２ｂとして厚み１μｍのアンドープＧａＮ層を１０４０℃で形成した。

光均一化層２３としてアンドープＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ層が３ｎｍ厚とアンドープＧａＮ層が１２ｎｍ厚の各１０層の積層構造をその中心に含むアンドープＧａＮ層２μｍ厚を形成した。ここで、アンドープＧａＮ層は８５０℃、アンドープＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ層は７３０℃で成長した。

次いで、第一導電型（ｎ型）第二クラッド層２４ｂとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）のＧａＮ層を２μｍ厚に形成し、第一導電型（ｎ型）コンタクト層２４ｃとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度２×１０^１８ｃｍ^−３）のＧａＮ層を０．５μｍ厚に形成し、さらに第一導電型（ｎ型）第一クラッド層２４ａとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度１．５×１０^１８ｃｍ^−３）のＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層を０．１μｍの厚さで形成した。

さらに活性層構造２５として、バリア層として８５０℃で１３ｎｍ厚に成膜したアンドープＧａＮ層と、量子井戸層として７１５℃で２ｎｍに成膜したアンドープＩｎ_０．１３Ｇａ_０．８７Ｎ層を、量子井戸層が全部で３層で両側がバリア層となるように交互に成膜した。

さらに成長温度を１０２５℃にして、第二導電型（ｐ型）第一クラッド層２６ａとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０^１９ｃｍ^−３）Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層を０．１μｍの厚さに形成した。さらに連続して、第二導電型（ｐ型）第二クラッド層２６ｂとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０^１９ｃｍ^−３）ＧａＮ層を０．０５μｍの厚さに形成した。最後に第二導電型（ｐ型）コンタクト層２６ｃとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度１×１０^２０ｃｍ^−３）ＧａＮ層を０．０２μｍの厚さに形成した。

この後にＭＯＣＶＤ成長炉の中で徐々に温度を下げて、ウエハーを取り出し、薄膜結晶成長を終了した。

薄膜結晶成長が終了したウエハーに対してｐ側電極２７を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｐ側電極をリフトオフ法でパターニングする準備をしてレジストパターンを形成した。ここでｐ側電極としてＰｄ（２０ｎｍ厚）／Ａｕ（１０００ｎｍ厚）を真空蒸着法によって形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｐ側電極２７を完成させた。尚、ここまでの工程では、ｐ側電極直下のｐ側電流注入領域には、プラズマプロセス等のダメージが入るような工程はなかった。

次いで、装置間分離溝を形成する第二エッチング工程を実施するために、真空蒸着法を用いて、ＳｒＦ_２マスクをウエハー全面に形成した。次いで、装置間分離溝の形成領域にあるＳｒＦ_２膜を除去し、薄膜結晶層の分離エッチングマスク、すなわち、第二エッチング工程を実施するためのエッチングマスクを形成した。

次いで、第二エッチング工程として、装置間分離溝に相当する部分の、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａ、ｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃ、ｎ−ＧａＮ第二クラッド層２４ｂ、アンドープＩｎＧａＮ／ＧａＮ光均一化層２３およびアンドープＧａＮバッファ層２２までの薄膜結晶層すべてを、Ｃｌ_２ガスを用いてＩＣＰエッチングした。第二エッチング工程中には、ＳｒＦ_２マスクはほとんどエッチングされなかった。

第二エッチング工程により装置間分離溝を形成した後、不要となったＳｒＦ_２マスクを除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたためまったく変質しなかった。

次いで、第一導電型側電極を形成する前準備として第一導電型コンタクト層を露出させる第一エッチング工程を実施するために、エッチング用マスクの形成を実施した。ここでは、ｐ−ＣＶＤ法を用いて０．４μｍ厚みのＳｉＮ_ｘを基板温度４００℃で、ウエハー全面に成膜した。ここでｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮ_ｘ成膜プロセスによってもまったく変質しなかった。次に再度フォトリソグフィー工程を実施してＳｉＮ_ｘ層をパターニングし、ＳｉＮ_ｘエッチングマスクを作製した。この際には、ＳｉＮ_ｘ膜の不要部分のエッチングはＲＩＥ法を用いてＳＦ_６プラズマを用いて実施し、後述する第一エッチング工程において薄膜結晶層のエッチングを行わない部分は残し、かつ予定されている薄膜結晶層のエッチング部分に相当する部分のＳｉＮ_ｘ膜は除去した。

次いで第一エッチング工程として、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａを経てｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃの途中まで、Ｃｌ_２ガスを用いたＩＣＰプラズマエッチングを実施し、ｎ型キャリアの注入部分となるｎ型コンタクト層を露出させた。

ＩＣＰプラズマエッチング終了後は、ＳｉＮ_ｘマスクをＳＦ_６ガスを用いたＲＩＥ法によりすべて除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、このプロセスによってもｐ側電極はまったく変質しなかった。

次いで、ｐ−ＣＶＤ法によって絶縁層３０としてＳｉＮ_ｘを１２５ｎｍ厚だけウエハー全面に形成した。

次いで、Ｐｄ−Ａｕからなるｐ側電極２７上へのｐ側電極露出部分の形成、ｎ側コンタクト層２４ｃ上へのｎ側電流注入領域３６の形成、装置間分離溝内のアンドープバッファ層の側壁の基板側部分に存在する絶縁層の除去を、同時に実施するために、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストマスクを形成した。次いでフッ酸系のエッチャントでレジストマスクに覆われていなかった絶縁層を除去した。さらに、フッ酸によるサイドエッチングの効果によって、アンドープバッファ層の側壁の基板側部分の絶縁層も除去した。ここでは、ｐ側電極２７の周辺はＳｉＮ_ｘ絶縁層に１５０μｍ覆われているようにした。また、ｎ側電流注入領域を除いて薄膜結晶層の側壁なども絶縁層に覆われているようにした。

この後に、不要となったレジストマスクは、アセトンで除去し、かつ、ＲＩＥ法による酸素プラズマでアッシングし除去した。この際にも、ｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、まったく変質しなかった。

次いで、ｎ側電極２８を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｎ側電極をリフトオフ法でパターニングする準備をしてレジストパターンを形成した。ここでｎ側電極としてＴｉ（２０ｎｍ厚）／Ａｌ（１５００ｎｍ厚）を真空蒸着法でウエハー全面に形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｎ側電極を完成させた。ｎ側電極は、その面積がｎ側電流注入領域よりも大きく、かつ、ｐ側電極との重なりを有さないように形成し、金属ハンダによるフリップチップボンディングが容易で、かつ放熱性等にも配慮した。Ａｌ電極は、プラズマプロセス等により変質しやすく、かつ、フッ酸等によってもエッチングされるが、素子作製プロセスの最後にｎ側電極の形成を行ったことから、まったくダメージを受けなかった。

次いで、基板剥離を実施する前準備として、支持体４０ｂとして、表面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造の金属配線（金属層４１）が形成されたＡｌＮ基板を用意した。この支持体に、発光素子が作りこまれたウエハー（基板２１の薄膜結晶成長層、電極、絶縁層等）全体を、ＡｕＳｎハンダを用いて接合した。接合時には、支持体４０ｂと発光素子が形成されたウエハーを３００℃に加熱してｐ側電極とｎ側電極が、それぞれ設計された支持体上の金属配線にＡｕＳｎハンダで融着されるようにした。この際に、素子の意図しない短絡等は発生しなかった。

次に、基板剥離を実施するために、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を、薄膜結晶成長を実施していない基板２１面から照射し、基板を剥離した（レーザディボンディング）。この後に、ＧａＮバッファ層の一部が窒素と金属Ｇａに分解されることで発生したＧａ金属をウェットエッチングによって除去した。

最後に、１つ１つの発光素子を分割するために、ダイシングソーを用いて、支持体内の素子分離領域部分をカットした。ここで、支持体内素子分離領域には、金属配線等が存在しなかったことから意図しない配線の剥離等は発生しなかった。このようにして、図１８に示す化合物半導体発光素子を完成させた。

（実施例４〜６）
実施例１〜３において、光均一化層２３を成膜した後の薄膜結晶層の成膜を次のように行った以外は実施例１〜３を繰り返した。即ち、光均一化層２３を形成した後、さらに、第一導電型（ｎ型）第二クラッド層２４ｂとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度５×１０^１８ｃｍ^−３）のＧａＮ層を４μｍ厚に形成し、第一導電型（ｎ型）コンタクト層２４ｃとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度８×１０^１８ｃｍ^−３）のＧａＮ層を０．５μｍ厚に形成し、さらに第一導電型（ｎ型）第一クラッド層２４ａとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度５．０×１０^１８ｃｍ^−３）のＡｌ_０．１０Ｇａ_０．９０Ｎ層を０．１μｍの厚さで形成した。さらに活性層構造２５として、バリア層として８５０℃で１３ｎｍの厚さに成膜したアンドープＧａＮ層と、量子井戸層として７２０℃で２ｎｍの厚さに成膜したアンドープＩｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ層とを、量子井戸層が全部で８層で両側がバリア層となるように交互に成膜した。さらに成長温度を１０２５℃にして、第二導電型（ｐ型）第一クラッド層２６ａとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０^１９ｃｍ^−３）Ａｌ_０．１０Ｇａ_０．９０Ｎを０．１μｍの厚さに形成した。さらに連続して、第二導電型（ｐ型）第二クラッド層２６ｂとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０^１９ｃｍ^−３）ＧａＮを０．０７μｍの厚さに形成した。最後に第二導電型（ｐ型）コンタクト層２６ｃとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度１×１０^２０ｃｍ^−３）ＧａＮを０．０３μｍの厚さに形成した。その後は、実施例１〜３と同様にして、発光素子を完成させた。この際には、素子の意図しない短絡等は発生しなかった。

尚、実施例１、２、４、５のプロセスでは、第一エッチング工程後にＳｉＮ_ｘマスクを除去したが、ＳｉＮ_ｘマスクを除去せずに、第二エッチング工程後に除去してもよい。

さらに、第二エッチング工程でのエッチングを、光均一化層またはバッファ層の途中で止めることで、素子端部の光均一化層またはバッファ層に段差のある発光素子を製作することができる（但し、絶縁層は多層誘電体膜）。また、その際に、予定した形状に適したフォトリソグラフィによって、適切なエッチングマスク形状を準備し、かつ、絶縁層のサイドエッチングを進めることで装置分離溝底面から絶縁層を除去した形状も、あるいは、予定した形状に適したフォトリソグラフィによって、適切なエッチングマスク形状を準備し、かつ、絶縁層のサイドエッチングを進めないことで、溝底面の一部に絶縁層を残しながスクライブ領域を形成することことも可能である。

（実施例７）
図１Ｃに示した発光素子を以下の手順で作製した。厚みが３３０μｍのｃ＋面ＧａＮ基板２１（Ｓｉ濃度１×１０^１７ｃｍ^−３）を用意し、この上に、まずＭＯＣＶＤ法を用いて、バッファ層として厚み１μｍのアンドープＧａＮ層を１０４０℃で形成した。ついで光均一化層２３としてアンドープＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎが３ｎｍとアンドープＧａＮが１２ｎｍの各２０層の積層構造をその中心に含むアンドープＧａＮ４μｍを形成した。ここで、アンドープＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ層は７３０℃で、これに隣接するアンドープＧａＮ層は８５０℃、その他のＧａＮ層は１０３５℃で成長した。

次いで、第一導電型（ｎ型）第二クラッド層２４ｂとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度５×１０^１８ｃｍ^−３）のＧａＮ層を５μｍ厚に形成し、第一導電型（ｎ型）コンタクト層２４ｃとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度８×１０^１８ｃｍ^−３）のＧａＮ層を０．５μｍ厚に形成し、さらに第一導電型（ｎ型）第一クラッド層２２ａとしてＳｉドープ（Ｓｉ濃度５×１０^１８ｃｍ^−３）のＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層を０．０５μｍの厚さで形成した。

さらに活性層構造２５として、バリア層として８５０℃で１３ｎｍ厚に成膜したアンドープＧａＮ層と、量子井戸層として７１５℃で２ｎｍに成膜したアンドープＩｎ_０．１３Ｇａ_０．８７Ｎ層を、量子井戸層が全部で７層で両側がバリア層となるように交互に成膜した。

さらに成長温度を１０２５℃にして、第二導電型（ｐ型）第一クラッド層２６ａとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０^１９ｃｍ^−３）Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層を０．０５μｍの厚さに形成した。さらに連続して、第二導電型（ｐ型）第二クラッド層２６ｂとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度５×１０^１９ｃｍ^−３）ＧａＮ層を０．０５μｍの厚さに形成した。最後に第二導電型（ｐ型）コンタクト層２６ｃとしてＭｇドープ（Ｍｇ濃度１×１０^２０ｃｍ^−３）ＧａＮ層を０．０２μｍの厚さに形成した。

この後にＭＯＣＶＤ成長炉の中で徐々に温度を下げて、ウエハーを取り出し、薄膜結晶成長を終了した。

薄膜結晶成長が終了したウエハーに対してｐ側電極２７を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｐ側電極をリフトオフ法でパターニングする準備をしてレジストパターンを形成した。ここでｐ側電極としてＰｄ（２０ｎｍ厚）／Ａｕ（１０００ｎｍ厚）を真空蒸着法によって形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｐ側電極２７を完成させた。尚、ここまでの工程では、ｐ側電極直下のｐ側電流注入領域には、プラズマプロセス等のダメージが入るような工程はなかった。

次いで、装置間分離溝を形成する第二エッチング工程を実施するために、真空蒸着法を用いて、ＳｒＦ_２マスクをウエハー全面に形成した。次いで、装置間分離溝の形成領域にあるＳｒＦ_２膜を除去し、薄膜結晶層の分離エッチングマスク、すなわち、第二エッチング工程を実施するためのエッチングマスクを形成した。

次いで、第二エッチング工程として、装置間分離溝に相当する部分の、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａ、ｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃ、ｎ−ＧａＮ第二クラッド層２４ｂをすべてと、アンドープＧａＮバッファ層２２の途中までを、Ｃｌ_２ガスを用いてＩＣＰエッチングした。第二エッチング工程中には、ＳｒＦ_２マスクはほとんどエッチングされなかった。

第二エッチング工程により装置間分離溝を形成した後、不要となったＳｒＦ_２マスクを除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたためまったく変質しなかった。

次いで、第一導電型側電極を形成する前準備として第一導電型コンタクト層を露出させる第一エッチング工程を実施するために、エッチング用マスクの形成を実施した。ここでは、ｐ−ＣＶＤ法を用いて０．４μｍ厚みのＳｉＮ_ｘを基板温度４００℃で、ウエハー全面に成膜した。ここでｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、ｐ−ＣＶＤによるＳｉＮ_ｘ成膜プロセスによってもまったく変質しなかった。次に再度フォトリソグフィー工程を実施してＳｉＮ_ｘ層をパターニングし、ＳｉＮ_ｘエッチングマスクを作製した。この際には、ＳｉＮ_ｘ膜の不要部分のエッチングはＲＩＥ法を用いてＳＦ_６プラズマを用いて実施し、後述する第一エッチング工程において薄膜結晶層のエッチングを行わない部分は残し、かつ予定されている薄膜結晶層のエッチング部分に相当する部分のＳｉＮ_ｘ膜は除去した。

次いで第一エッチング工程として、ｐ−ＧａＮコンタクト層２６ｃ、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層２６ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２６ａ、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮバリア層からなる活性層構造２５、ｎ−ＡｌＧａＮ第一クラッド層２４ａを経てｎ−ＧａＮコンタクト層２４ｃの途中まで、Ｃｌ_２ガスを用いたＩＣＰプラズマエッチングを実施し、ｎ型キャリアの注入部分となるｎ型コンタクト層を露出させた。

ＩＣＰプラズマエッチング終了後は、ＳｉＮ_ｘマスクをＳＦ_６ガスを用いたＲＩＥ法によりすべて除去した。ここにおいてもｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、このプロセスによってもまったく変質しなかった。

次いで、ｐ−ＣＶＤ法によって絶縁層３０としてＳｉＮ_ｘを１２５ｎｍ厚だけウエハー全面に形成した。次いで、Ｐｄ−Ａｕからなるｐ側電極２７の上のｐ側電極露出部分の形成、ｎ側コンタクト層上のｎ側電流注入領域の形成、さらに装置間分離溝のスクライブ領域１４とを同時に形成するために、まず、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストマスクを形成し、次いでＳＦ_６ガスのＲＩＥプラズマを用いてレジストマスクで覆われていない部分の絶縁層を除去した。ここでは、ｐ側電極の周辺はＳｉＮ_ｘ絶縁層に覆われているようにした。また、ｎ側電流注入領域を除いて薄膜結晶層の側壁なども絶縁層に覆われているようにした。

この後に、不要となったレジストマスクは、アセトンで除去し、かつ、ＲＩＥ法による酸素プラズマでアッシングし除去した。この際にも、ｐ側電極表面にはＡｕが露出していたため、まったく変質しなかった。

次いで、ｎ側電極２８を形成するために、フォトリソグラフィー法を用いてｎ側電極をリフトオフ法でパターニングする準備をしてレジストパターンを形成した。ここでｎ側電極としてＴｉ（２０ｎｍ厚）／Ａｌ（１５００ｎｍ厚）を真空蒸着法でウエハー全面に形成し、アセトン中で不要部分をリフトオフ法によって除去した。次いで、その後熱処理を実施してｎ側電極を完成させた。ｎ側電極は、その面積がｎ側電流注入領域よりも大きく、かつ、ｐ側電極との重なりを有さないように形成し、金属ハンダによるフリップチップボンディングが容易で、かつ放熱性等にも配慮した。Ａｌ電極は、プラズマプロセス等により変質しやすく、かつ、フッ酸等によってもエッチングされるが、素子作製プロセスの最後にｎ側電極の形成を行ったことから、まったくダメージを受けなかった。

次いで、ウエハー上に形成された１つ１つの発光素子を分割するために、レーザスクライバーを用いて薄膜結晶成長側から装置間分離溝１３内にスクライブラインを形成した。さらにこのスクライブラインにそってアンドープバッファ層とＧａＮ基板のみをブレーキングし、１つ１つの化合物半導体発光素子を完成させた。この際に、薄膜結晶層へのダメージ導入はなく、また、誘電体膜の剥離等も発生しなかった。

次いで、この素子を金属ハンダ４２を用いてサブマウント４０の金属層４１と接合し、発光素子を完成させた。この際には、素子の意図しない短絡等は発生しなかった。

実施形態１で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 実施形態２で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 実施形態３で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 その他の実施形態で製造される発光素子の例を示す図である。 製造方法の工程順を示すフローチャートである。 製造方法の１例を説明する工程断面図である。 製造方法の１例を説明する工程断面図である。 製造方法の１例を説明する工程断面図である。 製造方法の１例を説明する工程断面図である。 実施形態１の製造方法の１例を説明する工程断面図である。 実施形態１の製造方法の１例を説明する工程断面図である。 実施形態２の製造方法の１例を説明する工程断面図である。 実施形態２の製造方法の１例を説明する工程断面図である。 実施形態３の製造方法の１例を説明する工程断面図である。 実施形態３の製造方法の１例を説明する工程断面図である。 活性層構造を模式的に示す図である。 実施例１で製造した発光素子を示す図である。 実施例２で製造した発光素子を示す図である。 実施例３で製造した発光素子を示す図である。 従来の発光素子を示す図である。 従来の発光素子を示す図である。 本発明の発光素子の製造方法の１実施形態を説明する工程断面図である。

符号の説明

１０ 発光素子
１３ 装置間分離溝
１４ スクライブ領域
１５ 絶縁層非形成部分
２１ 基板
２２ バッファ層
２２ａ 第１のバッファ層
２２ｂ 第２のバッファ層
２３ 光均一化層
２４ 第一導電型クラッド層
２４ａ 第一導電型第一クラッド層
２４ｂ 第一導電型第二クラッド層
２４ｃ 第一導電型（ｎ型）コンタクト層
２５ 活性層構造
２６ 第二導電型クラッド層
２６ａ 第二導電型第一クラッド層
２６ｂ 第二導電型第二クラッド層
２６ｃ 第二導電型（ｐ型）コンタクト層
２７ 第二導電型側電極
２８ 第一導電型側電極
３０ 絶縁層
３５ 第二電流注入領域
３６ 第一電流注入領域
３７ 第二導電型側電極露出部分
４０ サブマウント
４０ｂ 支持体
４１ 金属層
４２ 金属ハンダ
４５ 低反射光学膜
４７ 分離領域（支持体）
５０ａ、５０ｂ 光取り出し面
５１ 第一エッチングマスク（ＳｉＮ_ｘ等）
５２ 第二エッチングマスク（金属フッ化物マスク）
５５ 端部段差面

Claims (36)

1. （ａ）基板上に、バッファ層および光均一化層をこの順に成膜する工程（ａ）と、
   （ｂ）少なくとも、第一導電型クラッド層を含む第一導電型半導体層、活性層構造、および第二導電型クラッド層を含む第二導電型半導体層を有する薄膜結晶層を前記基板側からこの順に成膜する工程（ｂ）と、
   （ｃ）前記第二導電型半導体層の表面に第二導電型側電極を形成する工程（ｃ）と、
   （ｄ）前記第二導電型側電極が形成されていない箇所の一部をエッチングして、前記第一導電型半導体層の一部を露出させる第一エッチング工程（ｄ）と、
   （ｅ）隣接する発光素子を分離する装置間分離溝を形成するために、前記第二導電型側電極が形成されていない箇所の一部を、表面から、（ｉ）前記光均一化層の少なくとも一部を除去するまで、（ｉｉ）前記バッファ層の少なくとも一部を除去するまで、または（ｉｉｉ）少なくとも前記基板に達するまでの深さでエッチングを行って前記装置間分離溝を形成する第二エッチング工程（ｅ）と、
   （ｆ）前記第二導電型側電極、前記第一エッチング工程によって露出した第一導電型半導体層および前記装置間分離溝内を含む全面に絶縁層を形成する工程（ｆ）と、
   （ｇ）前記装置間分離溝内の少なくとも溝底面の溝中央を含む領域の絶縁層を除去する工程（ｇ）と、
   （ｈ）前記第一導電型半導体層面上に形成された絶縁層の一部を除去し、第一電流注入領域となる開口を形成する工程（ｈ）と、
   （ｉ）前記第二導電型側電極の表面に形成された絶縁層の一部を除去し、前記第二導電型側電極の一部を露出させる工程（ｉ）と、
   （ｊ）前記工程（ｈ）で開口された第一電流注入領域に接して第一導電型側電極を形成する工程（ｊ）と
   を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
2. 前記工程（ｇ）において、前記装置間分離溝の側壁に形成された前記絶縁層を残したまま、前記溝底面上の溝中央を含む領域の絶縁層のみを除去することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記工程（ｇ）において、前記装置間分離溝内の前記溝底面に形成された絶縁層のすべてと、前記装置間分離溝内の側壁の少なくとも前記溝底面側の部分に形成された絶縁層を除去することを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記絶縁層が除去されて露出する面を構成する層は、アンドープ型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記工程（ｊ）の後に、
   前記装置間分離溝で、前記基板を素子分離する工程と、
   前記第一導電型側電極および第二導電型側電極を、サブマウント上の金属層に接合する工程と
   をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記工程（ｊ）の後に、
   前記第一導電型側電極および第二導電型側電極を、支持体上の金属層に接合して支持体に搭載する工程と、
   前記基板を除去する工程と、
   前記支持体を分割して素子分離する工程と
   をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
7. 前記バッファ層および光均一化層が、前記薄膜結晶層の一部として、前記第一導電型半導体層の形成に先立って行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 発光波長における前記基板の平均屈折率をｎ_ｓｂ、前記光均一化層の平均屈折率をｎ_ｏｃ、前記第一導電型半導体層の平均屈折率をｎ_１で表したとき、
   ｎ_ｓｂ＜ｎ_ｏｃ および ｎ_１＜ｎ_ｏｃ
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 前記発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、発光波長における前記基板の平均屈折率をｎ_ｓｂ、前記光均一化層の平均屈折率をｎ_ｏｃ、前記光均一化層の物理的厚みをｔ_ｏｃ（ｎｍ）とし、前記光均一化層と前記基板の比屈折率差Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}を
   Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}≡（（ｎ_ｏｃ)^２−（ｎ_ｓｂ)^２）/(２×（ｎ_ｏｃ)^２）
   と定義したときに、
   （√（２×Δ_{（ｏｃ−ｓｂ）}）×ｎ_ｏｃ×π×ｔ_ｏｃ）/λ ≧ π/２
   を満たすようにｔ_ｏｃが選択されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 前記発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）、前記光均一化層の発光波長における平均屈折率をｎ_ｏｃ、第一導電型半導体層の発光波長における平均屈折率をｎ_１、前記光均一化層の物理的厚みをｔ_ｏｃ（ｎｍ）とし、光均一化層と第一導電型半導体層の比屈折率差Δ_{（ｏｃ−１）}を
    Δ_{（ｏｃ−１）}≡（（ｎ_ｏｃ)^２−（ｎ_１)^２）/(２×（ｎ_ｏｃ)^２）
    と定義したとき、
    （√（２×Δ_{（ｏｃ−１）}）×ｎ_ｏｃ×π×ｔ_ｏｃ）/λ ≧ π/２
    を満たすようにｔ_ｏｃを選択することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記光均一化層全体の比抵抗ρ_ｏｃ（Ω・ｃｍ）が、
    ０．５ ≦ρ_ｏｃ
    の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の発光素子。
12. 前記光均一化層を複数の層として積層することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記工程（ｊ）において、前記第一導電型側電極が絶縁層に接している部分の幅の中で、最も狭い部分の幅Ｌ_１ｗが５μｍ以上となるように前記第一導電型側電極を形成することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記工程（ｉ）において、前記第二導電型側電極が前記絶縁層で覆われている部分の幅の中で、最も狭い部分の幅Ｌ_２ｗが１５μｍ以上となるように前記第二導電型側電極の一部を露出させることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記Ｌ_２ｗが３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 前記第一導電型側電極が、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏおよびそれらの２種以上の組み合わせからなる群より選ばれる元素を含む材料からなる層を含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記第二導電型側電極が、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ａｕおよびそれらの２種以上の組み合わせからなる群より選ばれる元素を含む材料からなる層を含むことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記絶縁層が、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＨｆＯ_ｘ、ＺｒＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＡｌＮ_ｘ、ＡｌＦ_ｘ、ＢａＦ_ｘ、ＣａＦ_ｘ、ＳｒＦ_ｘおよびＭｇＦ_ｘからなる群より選ばれる材料の単層であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記絶縁層が複数の層からなる誘電体多層膜であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記絶縁層を構成する層の少なくとも１つが、フッ化物を含む材料からなることを特徴とする請求項１９記載の方法。
21. 前記フッ化物が、ＡｌＦ_ｘ、ＢａＦ_ｘ、ＣａＦ_ｘ、ＳｒＦ_ｘおよびＭｇＦ_ｘからなる群より選ばれることを特徴とする請求項２０記載の方法。
22. 前記第一導電型半導体層側から前記光均一化層へ垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記光均一化層で反射される反射率をＲ２で表し、前記絶縁層に前記第二導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１２、前記絶縁層に第一導電型半導体層側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１１、前記絶縁層に前記活性層構造側から垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が前記絶縁層で反射される反射率をＲ１ｑでそれぞれ表したとき、
    （式１） Ｒ２＜Ｒ１２
    （式２） Ｒ２＜Ｒ１１
    （式３） Ｒ２＜Ｒ１ｑ
    のすべての条件を満たすように、前記絶縁層が構成されていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の方法。
23. 前記薄膜結晶層を、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬｉＧａＯ_２、ＺｎＯ、ＳｃＡｌＭｇＯ_４、ＮｄＧａＯ_３およびＭｇＯからなる群より選ばれる基板上に成膜して形成することを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の方法。
24. 前記化合物半導体薄膜結晶層は、Ｖ族として窒素原子を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記第一導電型クラッド層、前記活性層構造および第二導電型クラッド層中に、Ｉｎ、ＧａおよびＡｌからなる群より選ばれる元素が含まれることを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
25. 前記活性層構造が、量子井戸層とバリア層からなり、バリア層の数をＢ、量子井戸層の数をＷで表したとき、ＢとＷが、
    Ｂ＝Ｗ＋１
    を満たすことを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の方法。
26. 第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型であることを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の方法。
27. 前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極を、ハンダによって金属層を有するサブマウントに接合することを特徴とする請求項５記載の方法。
28. 前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極を、ハンダによって前記金属層を有する支持体に接合することを特徴とする請求項６記載の方法。
29. 前記第一導電型側電極および前記第二導電型側電極と、前記サブマウントまたは支持体の金属層との接合を、金属ハンダのみ、または金属ハンダと金属バンプによって行うことを特徴とする請求項２７または２８記載の方法。
30. 前記サブマウントまたは支持体の母材が、金属、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ、ガラス、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＢＮおよびＣｕＷからなる群より選ばれることを特徴とする請求項２７〜２９のいずれかに記載の方法。
31. 前記サブマウントまたは支持体の発光素子間の分離部分に、金属層が形成されていないことを特徴とする請求項２７〜３０のいずれかに記載の方法。
32. 前記基板の光取り出し側の表面が平坦でないことを特徴とする請求項５記載の方法。
33. 前記バッファ層の光取り出し側の表面が平坦でないことを特徴とする請求項６記載の方法。
34. 前記バッファ層から基板側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が基板で反射される反射率をＲ３、前記基板から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
    Ｒ４＜Ｒ３
    を満たすように前記基板の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることを特徴とする請求項５記載の方法。
35. 前記光均一化層からバッファ層側に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光がバッファ層で反射される反射率をＲ３、前記バッファ層から光取り出し側の空間に垂直入射する当該発光素子の発光波長の光が空間との界面で反射される反射率をＲ４で表したとき、
    Ｒ４＜Ｒ３
    を満たすように前記バッファ層の光取り出し側に低反射光学膜が設けられることを特徴とする請求項６記載の方法。
36. 前記基板がＧａＮであり、前記バッファ層のすべてを９００℃以上の温度にてＧａＮで形成することを特徴とする請求項１〜３５のいずれかに記載の方法。

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