JP2008130799A

JP2008130799A - 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法

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Publication number: JP2008130799A
Application number: JP2006314052A
Authority: JP
Inventors: Atsuisa Tsunoda; 篤勇角田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05
Also published as: CN101188265B; US7611992B2; US20080116472A1; CN101188265A

Abstract

【課題】歩留まりを向上することができる半導体発光素子およびその半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】導電性基板と、導電性基板上に形成された接着用金属層と、接着用金属層上に形成されたバリア層と、バリア層上に形成された反射層と、反射層上に形成されたオーミック電極層と、オーミック電極層上に形成された第２導電型半導体層と、第２導電型半導体層上に形成された発光層と、発光層上に形成された第１導電型半導体層と、を含み、第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層の外周が除去されている半導体発光素子とその半導体発光素子の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関し、特に、歩留まりを向上することができる半導体発光素子およびその半導体発光素子の製造方法に関する。

特許文献１に開示されているような導電性基板が貼り付けられた構成の半導体発光素子は、発光ダイオードとして高輝度の発光を実現するための有効な方法として期待されている。特に、窒化物半導体を用いた半導体発光素子は、広域な光波長域での発光が望める材料として注目されている。

図１２に、導電性基板が貼り付けられた従来の半導体発光素子の一例の模式的な断面図を示す。

ここで、従来の半導体発光素子は、両面に第１オーミック電極層１０１および第２オーミック電極層１０３がそれぞれ形成された導電性基板１０２上に、第１接着用金属層１０４ａ、第２接着用金属層１０４ｂ、バリア層１０５、反射層１０６、ｐ側オーミック電極層１０７、ｐ型半導体層１０８、発光層１０９、ｎ型半導体層１１０およびｎ側オーミック電極層１１１が順次積層された構成を有している。

このような構成を有する半導体発光素子は、たとえば以下のようにして作製される。まず、導電性基板１０２上に第２オーミック電極層１０３および第１接着用金属層１０４ａがこの順序で積層された第１のウエハを作製する。また、成長用基板上にｎ型半導体層１１０、発光層１０９、ｐ型半導体層１０８を順次成長させ、その後、ｐ側オーミック電極層１０７、反射層１０６、バリア層１０５および第２接着用金属層１０４ｂをこの順序で積層して第２のウエハを作製する。

次に、第１のウエハの第１接着用金属層１０４ａと第２のウエハの第２接着用金属層１０４ｂとを接着してウエハ接合体を作製する。そして、そのウエハ接合体の第２のウエハから成長用基板を除去した後に、導電性基板１０２の裏面上に第１オーミック電極層１０１を形成するとともにｎ型半導体層１１０の表面上にｎ側オーミック電極層１１１を形成する。

そして、第１オーミック電極層１０１およびｎ側オーミック電極層１１１の形成後のウエハ接合体をチップに分割することによって、図１２に示す構成の従来の半導体発光素子が得られる。
特開平９−８４０３号公報

しかしながら、上述した構成の従来の半導体発光素子においては、導電性基板１０２と成長用基板とは互いに異なる材料からなっており、このように導電性基板１０２と成長用基板とが異なる材料からなる場合には、内部応力により、半導体発光素子を構成する各層に渡って歪みが生じやすくなるため、上記のウエハ接合体をチップに分割する際に半導体層の剥がれが生じ、歩留まりが低下するという問題があった。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、歩留まりを向上することができる半導体発光素子およびその半導体発光素子の製造方法を提供することにある。

本発明は、導電性基板と、導電性基板上に形成された接着用金属層と、接着用金属層上に形成されたバリア層と、バリア層上に形成された反射層と、反射層上に形成されたオーミック電極層と、オーミック電極層上に形成された第２導電型半導体層と、第２導電型半導体層上に形成された発光層と、発光層上に形成された第１導電型半導体層と、を含み、第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層の外周が除去されている半導体発光素子である。

ここで、本発明において、（ｉ）導電性基板と接着用金属層との間、（ｉｉ）接着用金属層とバリア層との間、（ｉｉｉ）バリア層と反射層との間、（ｉｖ）反射層とオーミック電極層との間、（ｖ）オーミック電極層と第２導電型半導体層との間、（ｖｉ）第２導電型半導体層と発光層との間、および（ｖｉｉ）発光層と第１導電型半導体層との間の（ｉ）〜（ｖｉｉ）の少なくとも１つの間にはその他の層が形成されていてもよい。

また、本発明において、「バリア層」とは、バリア層を挟む２層間の原子の相互拡散をバリア層がない場合と比べて抑制することができる層のことをいう。

また、本発明において、「反射層」とは、発光層から発生した光の少なくとも一部を反射することができる層のことをいう。

また、本発明の半導体発光素子においては、第１導電型半導体層側の表面を主たる光取り出し面とすることができる。

ここで、本発明において、「主たる光取り出し面」とは、発光層から発生した光を他の面よりも多く取り出すことができる面のことをいう。

また、本発明の半導体発光素子においては、上記の外周の除去部分の少なくとも一部に絶縁膜が形成されていることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子において、絶縁膜は光取り出し用の開口部を有していることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子において、絶縁膜の光取り出し用の開口部の面積が導電性基板の表面の面積の５０％以上９９％以下であることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子において、外周の除去部分の面積が導電性基板の表面の面積の１％以上５０％以下であることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子において、接着用金属層はＡｕ（金）またはＡｕを含む合金からなることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子において、バリア層はＮｉ（ニッケル）またはＮｉを含む合金からなることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子において、反射層はＡｇ（銀）またはＡｇを含む合金からなることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子において、オーミック電極層はＰｄ（パラジウム）またはＰｄを含む合金からなることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子において、第１導電型半導体層の表面に凹凸が形成されており、凹凸が形成された第１導電型半導体層の表面が主たる光取り出し面となっていることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子においては、第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層が窒化物半導体からなることが好ましい。

ここで、本発明において、窒化物半導体としては、たとえばＡｌ_xＧａ_yＩｎ_zＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ≠０）の組成式で表わされる窒化物半導体を用いることができる。なお、上記の組成式において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、Ｉｎはインジウムを示し、Ｎは窒素を示す。また、ｘはＡｌの組成比を示し、ｙはＧａの組成比を示し、ｚはＩｎの組成比を示す。また、上記の組成式で表わされる窒化物半導体にはｎ型またはｐ型のドーパントがドーピングされていてもよい。

また、本発明は、上記のいずれかに記載の半導体発光素子を製造する方法であって、第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層の外周をドライエッチングにより除去する工程を含む半導体発光素子の製造方法である。

ここで、本発明の半導体発光素子の製造方法においては、反射層がＡｇまたはＡｇを含む合金からなる場合には、ドライエッチング後に超音波洗浄を行なうことが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子の製造方法においては、ドライエッチングによって露出した第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層の表面をエッチング液に浸すことが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子の製造方法においては、エッチング液に浸した第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層の表面に絶縁膜を形成することが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子の製造方法において、エッチング液としては、接着用金属層、バリア層、反射層およびオーミック電極層からなる群から選択された少なくとも１種をエッチング可能な材料を用いることができる。

また、本発明の半導体発光素子の製造方法において、接着用金属層がＡｕまたはＡｕを含む合金からなる場合には、エッチング液はヨウ素とヨウ化カリウムと有機溶媒と水との混合液からなることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子の製造方法において、バリア層がＮｉまたはＮｉを含む合金からなる場合には、エッチング液は塩酸、硫酸または硝酸水溶液からなることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子の製造方法において、反射層がＡｇまたはＡｇを含む合金からなる場合には、エッチング液はリン酸水溶液と硝酸水溶液と酢酸水溶液と水との混合液からなることが好ましい。

また、本発明の半導体発光素子の製造方法において、オーミック電極層がＰｄまたはＰｄを含む合金からなる場合には、エッチング液は塩酸と水との混合液からなることが好ましい。

本発明によれば、歩留まりを向上することができる半導体発光素子およびその半導体発光素子の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

図１に、本発明の半導体発光素子の一例である窒化物半導体発光ダイオード素子の一例の模式的な断面図を示す。

図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子は、たとえばｎ型のシリコンからなる導電性基板１２上に、たとえばＴｉ層とＡｕ層との積層体からなる第２オーミック電極層１３、たとえばＡｕ−Ｓｎ合金層からなる第１接着用金属層１４、たとえばＡｕ層からなる第２接着用金属層１１、たとえばＮｉ−Ｔｉ合金からなるバリア層１０、たとえばＡｇ−Ｎｄ層からなる反射層９、たとえばＰｄ層からなるｐ側オーミック電極層８、たとえばｐ型ＧａＮからなる第１のｐ型半導体層７、たとえばｐ型ＡｌＧａＮからなる第２のｐ型半導体層６、たとえばＧａＮからなる障壁層とＩｎＧａＮからなる井戸層とを含む発光層５、たとえばｎ型ＧａＮからなるｎ型半導体層４が順次積層された構成を有している。

また、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子においては、ｎ型半導体層４の表面には凹凸が形成されており、その凹凸の表面上にたとえばＴｉ層とＡｕ層との積層体からなるｎ側オーミック電極層１６が形成されている。また、導電性基板１２の裏面上にはＴｉ層とＡｌ層とＴｉ層との積層体からなる第１オーミック電極層１７が形成されている。

また、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子は、ｎ型半導体層４、発光層５、第２のｐ型半導体層６、第１のｐ型半導体層７、ｐ側オーミック電極層８、反射層９およびバリア層１０の全外周ならびに第２接着用金属層１１の一部の全外周が除去されている。

さらに、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子は、上記の外周の除去によって露出したｎ型半導体層４、発光層５、第２のｐ型半導体層６、第１のｐ型半導体層７、ｐ側オーミック電極層８、反射層９、バリア層１０および第２接着用金属層１１の一部の側面に絶縁膜１５が形成されており、その絶縁膜１５にはｎ型半導体層４が露出した正方形状の開口部１８が設けられている。

以下に、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法の一例について説明する。

まず、図２の模式的断面図に示すように、成長用基板としてのサファイア基板１上に、たとえばＧａＮからなるバッファ層２をたとえば２５０ｎｍの厚さに、たとえばアンドープＧａＮからなる窒化物半導体層３をたとえば１μｍの厚さに、ｎ型半導体層４をたとえば４μｍの厚さに、発光層５をたとえば１００ｎｍの厚さに、第２のｐ型半導体層６をたとえば３０ｎｍの厚さに、第１のｐ型半導体層７をたとえば２００ｎｍの厚さに、たとえばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により、この順序で積層する。

次に、図３の模式的断面図に示すように、第１のｐ型半導体層７上に、ｐ側オーミック電極層８をたとえば３．５ｎｍの厚さに、反射層９をたとえば３００ｎｍの厚さに、バリア層１０をたとえば１００ｎｍの厚さに、たとえばスパッタ法により、この順序で積層する。そして、バリア層１０上に、第２接着用金属層１１をたとえば３μｍの厚さに蒸着する。

これにより、サファイア基板１上に、バッファ層２、窒化物半導体層３、ｎ型半導体層４、発光層５、第２のｐ型半導体層６、第１のｐ型半導体層７、ｐ側オーミック電極層８、反射層９、バリア層１０および第２接着用金属層１１がこの順序で積層された第１のウエハ２０ａが作製される。

また、図４の模式的断面図に示すように、導電性基板１２を用意し、この導電性基板１２上に、たとえば５０ｎｍの厚さのＴｉ層およびたとえば５００ｎｍの厚さのＡｕ層をこの順序で蒸着して第２オーミック電極層１３を形成する。そして、第２オーミック電極層１３上に、第１接着用金属層１４をたとえば３μｍの厚みに蒸着する。

これにより、導電性基板１２上に、第２オーミック電極層１３および第１接着用金属層１４がこの順序で積層された第２のウエハ２０ｂが作製される。

続いて、図５の模式的断面図に示すように、第１のウエハ２０ａの第２接着用金属層１１と、第２のウエハ２０ｂの第１接着用金属層１４とを対向させ、これらを共晶接合法を用いて真空雰囲気下で温度３００℃、圧力３００Ｎ／ｃｍ²の条件で貼り付ける。これにより、第１のウエハ２０ａと第２のウエハ２０ｂとのウエハの接合体が形成される。

その後、図６の模式的断面図に示すように、サファイア基板１およびバッファ層２を除去した。ここで、サファイア基板１およびバッファ層２は、たとえば、ＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を鏡面研磨したサファイア基板１の裏面側から照射し、サファイア基板１、バッファ層２および窒化物半導体層３の一部を熱分解することにより行なうことができる。

続いて、図７の模式的断面図に示すように、サファイア基板１が除去されて露出した窒化物半導体層３の表面およびｎ型半導体層４の表面をドライエッチングすることによってｎ型半導体層４の表面に凹凸を形成する。このときドライエッチングは、窒化物半導体層３が完全に除去されるまで行なわれる。このように、主たる光取り出し面となるｎ型半導体層４の表面に凹凸を形成することによって、光取り出し効率が向上する。

次に、フォトリソグラフィ技術を利用して、一辺３００μｍの正方形のレジストを３５０μｍのピッチ（すなわち、隣接する正方形のレジスト同士の間隔は５０μｍとなる）で格子状に配列したレジストパターンをｎ型半導体層４の表面上に形成する。

そして、図８の模式的断面図に示すように、ドライエッチングにより、上記の正方形のレジストの間に位置するｎ型半導体層４、発光層５、第２のｐ型半導体層６、第１のｐ型半導体層７、ｐ側オーミック電極層８、反射層９およびバリア層１０ならびに第２接着用金属層１１の一部を除去することによって、溝を形成する。ここで、溝は、第２接着用金属層１１の一部がドライエッチングされる深さまで形成される。なお、ドライエッチングは、たとえば、エッチングガスを用いて、半導体層（ｎ型半導体層４、発光層５、第２のｐ型半導体層６および第１のｐ型半導体層７）および金属層（ｐ側オーミック電極層８、反射層９、バリア層１０および第２接着用金属層１１）を物理的および／または化学的にエッチングすることにより行なうことができる。

このとき、反射層９がＡｇまたはＡｇを含む合金からなる場合には、ドライエッチングが反射層９に到達すると、Ａｇがマイグレーションを起こしてウィスカあるいは柱状に成長してｎ型半導体層とｐ型半導体層との間で短絡を引き起こす場合があるため、上記の溝を形成するためのドライエッチング後に超音波洗浄を行なうことが好ましい。これにより、ウィスカあるいは柱状に成長したＡｇを剥離することができる。また、上記の溝を形成するためのドライエッチングを複数回に分けて行なった場合には、それぞれのドライエッチング毎に超音波洗浄を行なうことが好ましい。なお、超音波洗浄は、たとえば、第１のウエハ２０ａと第２のウエハ２０ｂとのウエハの接合体を洗浄液中に浸漬させた後にその洗浄液中に超音波を印加することにより行なうことができる。

以上のドライエッチングにより、第１のウエハ２０ａと第２のウエハ２０ｂとのウエハの接合体の表面上に溝が格子状に形成されることになる。上記の溝の形成後は、上記のレジストパターンを構成するレジストが除去される。

また、上記の溝の形成のためのドライエッチングは、半導体層（ｎ型半導体層４、発光層５、第２のｐ型半導体層６および第１のｐ型半導体層７）の下方の金属層（ｐ側オーミック電極層８、反射層９、バリア層１０および第２接着用金属層１１）にまで達する。これにより、上記のドライエッチングによってエッチングされた金属の飛沫が上記の半導体層の側面に付着し、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間の短絡を引き起こす可能性がある。

そこで、上記の金属層の各層をエッチングすることのできるエッチング液に上記の半導体層の側面を浸すことによってウエットエッチングによるリンス処理を行なう。

たとえば、ｐ側オーミック電極層８がＰｄまたはＰｄを含む合金からなる場合には、ｐ側オーミック電極層８をエッチングするためのエッチング液として塩酸と水との混合液を用いることが好ましい。したがって、たとえば塩酸と水との混合液からなる第１エッチング液に室温で１分間、上記の半導体層の側面を浸すことによって上記の半導体層の側面に付着したｐ側オーミック電極層８の飛沫を除去することができる。

なお、ｐ側オーミック電極層８がＰｄまたはＰｄを含む合金からなる場合には、ｐ側オーミック電極層８がｐ型半導体層との良好なオーミック接触をとることができる傾向にある。

また、反射層９がＡｇまたはＡｇを含む合金からなる場合には、反射層９をエッチングするためのエッチング液としてリン酸水溶液と硝酸水溶液と硝酸水溶液と水との混合液を用いることが好ましい。したがって、たとえばリン酸水溶液：硝酸水溶液：硝酸水溶液：水＝５０：５：４０：５の質量比の混合液からなる第２エッチング液に室温で１分間、上記の半導体層の側面を浸すことによって上記の半導体層の側面に付着した反射層９の飛沫を除去することができる。

なお、反射層９がＡｇまたはＡｇを含む合金からなる場合には、発光層５が青色域の波長（たとえば、波長４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）を有する青色光を発した際にその青色光が反射層９において高確率で反射される傾向にある。

また、バリア層１０がＮｉまたはＮｉを含む合金からなる場合には、バリア層１０をエッチングするためのエッチング液として塩酸、硫酸または硝酸水溶液を用いることが好ましい。したがって、たとえば濃塩酸からなる上記第１エッチング液に室温で１分間、上記の半導体層の側面を浸すことによって上記の半導体層の側面に付着したバリア層１０の飛沫を除去することができる。

なお、バリア層１０がＮｉまたはＮｉを含む合金からなる場合には、バリア層１０を挟む反射層９と第２接着用金属層１１との間の原子の相互拡散を抑制することができる効果が大きくなる。

また、第２接着用金属層１１がＡｕまたはＡｕを含む合金からなる場合には、第２接着用金属層１１をエッチング液としてはヨウ素とヨウ化カリウムと有機溶媒と水との混合液を用いることが好ましい。したがって、たとえばヨウ素：ヨウ化カリウム：エタノール：水＝１：３：４０：５６の質量比の混合液からなる第３エッチング液に室温で５分間、上記の半導体層の側面を浸すことによって上記の半導体層の側面に付着した第２接着用金属層１１の飛沫を除去することができる。

なお、第１接着用金属層１４および第２接着用金属層１１がＡｕまたはＡｕを含む合金からなる場合には、第１接着用金属層１４と第２接着用金属層１１との接着がより強固なものとなる傾向にあり、電気抵抗も低くなる傾向にある。

よって、たとえば、上記の半導体層の側面を上記の第１エッチング液、第２エッチング液および第３エッチング液に順次浸漬させることによって、上記の半導体層の側面に付着した金属の飛沫を有効に除去することができる傾向にある。なお、第１エッチング液、第２エッチング液および第３エッチング液の浸漬順序は特に限定されないことは言うまでもない。

次に、図９の模式的断面図に示すように、上記のウエハ接合体のｎ型半導体層４側の表面の全面にたとえばＳｉＯ₂からなる絶縁膜１５をたとえばプラズマＣＶＤ法により形成する。この絶縁膜１５の形成により、上記のウエットエッチング後の上記の半導体層の側面をコンタミネイションから保護することができる。

続いて、図１０の模式的断面図に示すように、フォトエッチングを利用して、上記の一辺３００μｍの正方形のレジストと同一の中心を有する一辺２９０μｍの正方形状に絶縁膜１５を除去して、絶縁膜１５に光取り出し用の開口部１８を形成する。この光取り出し用の開口部１８の形成により、発光層５から発生した光が絶縁膜１５で吸収されるのを抑制することができるため、光取り出し効率が向上する。

次に、図１１の模式的断面図に示すように、フォトリソグラフィ技術およびリフトオフ技術を利用して、ｎ型半導体層４の表面の中央付近にたとえば厚さ１５ｎｍのＴｉ層とたとえば厚さ５００ｎｍのＡｕ層とが順次積層されたｎ側オーミック電極層１６を形成する。また、導電性基板１２の裏面上にたとえば厚さ１５ｎｍのＴｉ層とたとえば厚さ１５０ｎｍのＡｌ層とたとえば厚さ１５ｎｍのＴｉ層とが順次積層された第１オーミック電極層１７を形成する。

最後に、上記のウエハ接合体を上記の溝の形成箇所に対応する箇所で切断することによってチップに分割して、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子が得られる。ここで、上記のウエハ接合体の切断方法としては、たとえば、ダイヤモンドスクライブ法、レーザスクライブ法またはダイシング法等を用いることができる。

上記のようにして得られた図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子は、成長用基板としてのサファイア基板１と導電性基板１２が互いに異なる材料からなる場合であっても、第１接着用金属層１４と第２接着用金属層１１との接着後に、ｎ型半導体層４、発光層５、第２のｐ型半導体層６および第１のｐ型半導体層７の外周をそれぞれ除去しているため、この除去部分の存在によって、これらの半導体層の歪みが緩和される。

これにより、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子においては、上記のウエハ接合体からチップに分割する際に半導体層の歪みに起因する半導体層の剥がれを抑制することができるため、歩留まりが向上する。

また、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子においては、上記のドライエッチングによる溝の形成後のｎ型半導体層４、発光層５、第２のｐ型半導体層６、第１のｐ型半導体層７の側面をウエットエッチングすることによって、これらの半導体層の側面に付着した金属の飛沫を除去することが可能となるため、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間の短絡を抑制することができる。

また、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子においては、上記のウエットエッチング後の上記半導体層の側面上に絶縁膜を形成することにより、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間の短絡を抑制することができ、安定した電流・電圧特性を得ることができる。

また、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子においては、青色の波長領域で反射率の高いＡｇまたはＡｇを含む合金を反射層９に使用する場合、上記の溝の形成のためのドライエッチングと超音波洗浄とを組み合わせることによって、ドライエッチングにより発生したウィスカあるいは柱状のＡｇを除去することができるため、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間の短絡を抑制することができる。

また、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子においては、上記半導体層の外周の除去部分の面積Ｓ₁が導電性基板１２の表面の面積Ｓ₀の１％以上５０％以下であることが好ましい。面積Ｓ₁が面積Ｓ₀の１％未満である場合には上記の除去部分による上記半導体層の歪みの低減効果を十分に得ることができない傾向にあり、５０％を超える場合には発光量が大きく低減するために光取り出し効率が大きく低減する傾向にある。ここで、面積Ｓ₁は、上記半導体層の枠状の除去部分全体の面積を意味している。

また、図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子においては、絶縁膜１５の光取り出し用の開口部１８の面積Ｓ₂が導電性基板１２の表面の面積Ｓ₀の５０％以上９９％以下であることが好ましい。面積Ｓ₂が面積Ｓ₀の５０％未満である場合には発光層５からの光が絶縁膜１５に吸収されるために光取り出し効率を大きく向上させることができない傾向にあり、９９％を超える場合には絶縁膜１５が上記半導体層から剥がれやすくなる傾向にある。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の半導体発光素子は、たとえば、４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長を有する青色光を発光する窒化物半導体発光ダイオード等に好適に利用できる可能性がある。

本発明の半導体発光素子の一例である窒化物半導体発光ダイオード素子の一例の模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。図１に示す窒化物半導体発光ダイオード素子を製造する方法の一例の一工程を図解する模式的な断面図である。導電性基板が貼り付けられた従来の半導体発光素子の一例の模式的な断面図である。

符号の説明

４ｎ型半導体層、５発光層、６第２のｐ型半導体層、７第１のｐ型半導体層、８ｐ側オーミック電極層、９反射層、１０バリア層、１１第２接着用金属層、１２導電性基板、１３第２オーミック電極層、１４第１接着用金属層、１５絶縁膜、１６ｎ側オーミック電極層、１７第１オーミック電極層、１８開口部、２０ａ第１のウエハ、２０ｂ第２のウエハ、１０１第１オーミック電極層、１０２導電性基板、１０３第２オーミック電極層、１０４ａ第１接着用金属層、１０４ｂ第２接着用金属層、１０５バリア層、１０６反射層、１０７ｐ側オーミック電極層、１０８ｐ型半導体層、１０９発光層、１１０ｎ型半導体層、１１１ｎ側オーミック電極層。

Claims

導電性基板と、前記導電性基板上に形成された接着用金属層と、前記接着用金属層上に形成されたバリア層と、前記バリア層上に形成された反射層と、前記反射層上に形成されたオーミック電極層と、前記オーミック電極層上に形成された第２導電型半導体層と、前記第２導電型半導体層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第１導電型半導体層と、を含み、
前記第２導電型半導体層、前記発光層および前記第１導電型半導体層の外周が除去されていることを特徴とする、半導体発光素子。
前記第１導電型半導体層側の表面が主たる光取り出し面となっていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体発光素子。
前記外周の除去部分の少なくとも一部に絶縁膜が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
前記絶縁膜は光取り出し用の開口部を有していることを特徴とする、請求項３に記載の半導体発光素子。
前記絶縁膜の光取り出し用の開口部の面積が前記導電性基板の表面の面積の５０％以上９９％以下であることを特徴とする、請求項４に記載の半導体発光素子。
前記外周の除去部分の面積が前記導電性基板の表面の面積の１％以上５０％以下であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の半導体発光素子。
前記接着用金属層は金または金を含む合金からなることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の半導体発光素子。
前記バリア層はニッケルまたはニッケルを含む合金からなることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の半導体発光素子。
前記反射層は銀または銀を含む合金からなることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の半導体発光素子。
前記オーミック電極層はパラジウムまたはパラジウムを含む合金からなることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の半導体発光素子。
前記第１導電型半導体層の表面に凹凸が形成されており、前記凹凸が形成された前記第１導電型半導体層の表面が主たる光取り出し面となっていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の半導体発光素子。
前記第２導電型半導体層、前記発光層および前記第１導電型半導体層が窒化物半導体からなることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の半導体発光素子。
請求項１から１２のいずれかに記載の半導体発光素子を製造する方法であって、前記第２導電型半導体層、前記発光層および前記第１導電型半導体層の外周をドライエッチングにより除去する工程を含むことを特徴とする、半導体発光素子の製造方法。
前記反射層が銀または銀を含む合金からなる場合には、前記ドライエッチング後に超音波洗浄を行なうことを特徴とする、請求項１３に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記ドライエッチングによって露出した前記第２導電型半導体層、前記発光層および前記第１導電型半導体層の表面をエッチング液に浸すことを特徴とする、請求項１３または１４に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記エッチング液に浸した前記第２導電型半導体層、前記発光層および前記第１導電型半導体層の表面に絶縁膜を形成することを特徴とする、請求項１５に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記エッチング液は、前記接着用金属層、前記バリア層、前記反射層および前記オーミック電極層からなる群から選択された少なくとも１種をエッチング可能な材料からなることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記接着用金属層が金または金を含む合金からなる場合には、前記エッチング液はヨウ素とヨウ化カリウムと有機溶媒と水との混合液からなることを特徴とする、請求項１７に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記バリア層がニッケルまたはニッケルを含む合金からなる場合には、前記エッチング液は塩酸、硫酸または硝酸水溶液からなることを特徴とする、請求項１７に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記反射層が銀または銀を含む合金からなる場合には、前記エッチング液はリン酸水溶液と硝酸水溶液と酢酸水溶液と水との混合液からなることを特徴とする、請求項１７に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記オーミック電極層がパラジウムまたはパラジウムを含む合金からなる場合には、前記エッチング液は塩酸と水との混合液からなることを特徴とする、請求項１７に記載の半導体発光素子の製造方法。