JP2013004768A - 半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子用ウェーハ - Google Patents

Abstract

【課題】成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷を抑制した半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子用ウェーハを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、凹凸が設けられた主面を有する第１基板の主面上に、発光層を含む窒化物半導体層を形成する工程と、窒化物半導体層と第２基板とを接合する工程と、第１基板を介して窒化物半導体層に光を照射して第１基板を窒化物半導体層から分離する工程と、を含む半導体発光素子の製造方法が提供される。窒化物半導体層を形成する工程は、凹凸の凹部の内壁面上に窒化物半導体層の少なくとも一部と同じ材料を含む薄膜を形成しつつ、凹部の内側の空間内に空洞を残すことを含む。分離する工程は、薄膜に光の少なくとも一部を吸収させて、窒化物半導体層のうちで凹部に対向する部分に照射される光の強度を、窒化物半導体層のうちで凹凸の凸部に対向する部分に照射される光の強度よりも低くすることを含む。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子用ウェーハに関する。

例えば、サファイアやＳｉＣなどの基板上に窒化物半導体層を結晶成長することで、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の半導体発光素子が作製される。

半導体発光素子において、高い発光効率と、高い信頼性と、を得るために、放熱性を向上することが望まれる。成長させた窒化物半導体層を、成長用基板よりも放熱性の高い基板に接合し、成長用基板を剥離する構成がある。この剥離工程において、窒化物半導体層の割れや剥離が生じ易い。

特開２００７−２１４５００号公報

本発明の実施形態は、成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷を抑制した半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子用ウェーハを提供する。

本発明の実施形態によれば、凹凸が設けられた主面を有する第１基板の前記主面の上に、発光層を含む窒化物半導体層を形成する工程と、前記窒化物半導体層と第２基板とを接合する工程と、前記第１基板を介して前記窒化物半導体層に光を照射して前記第１基板を前記窒化物半導体層から分離する工程と、を含む半導体発光素子の製造方法が提供される。前記窒化物半導体層を形成する工程は、前記凹凸の凹部の内壁面上に前記窒化物半導体層の少なくとも一部と同じ材料を含む薄膜を形成しつつ、前記凹部の内側の空間内に空洞を残すことを含む。前記分離する工程は、前記薄膜に前記光の少なくとも一部を吸収させて、前記窒化物半導体層のうちで前記凹部に対向する部分に照射される前記光の強度を、前記窒化物半導体層のうちで前記凹凸の凸部に対向する部分に照射される前記光の強度よりも低くすることを含む。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の１つの工程を示す模式図である。 第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法によって製造される半導体発光素子を示す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す電子顕微鏡写真像である。 図９（ａ）〜図９（ｄ）は、参考例の半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、参考例の半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法によって製造される別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法で用いられる部材を示す模式図である。 第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法で用いられる部材を示す模式図である。 第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法で用いられる部材を示す模式図である。 第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。 第３の実施形態に係る半導体発光素子用ウェーハを示す模式的断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の１つの工程を例示する模式図である。
すなわち、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法においては、凹凸５０ｕが設けられた主面５０ａを有する第１基板５０（成長用基板）が用いられる。そして、第１基板５０の主面５０ａの上には、窒化物半導体層１０ｓが設けられている。窒化物半導体層１０ｓは、後述する発光層（図示しない）を含む。窒化物半導体層１０ｓのうちの第１基板５０に対向する部分には、例えばＧａＮ層が用いられる。

窒化物半導体層１０ｓと第２基板７０とが接合されている。この例では、窒化物半導体層１０ｓと第２基板７０とは、中間層７５を介して接合されている。このように、窒化物半導体層１０ｓと第２基板７０とが、別の層を介して接合される場合も、窒化物半導体層１０ｓと第２基板７０とが接合されているものとする。中間層７５の具体例については、後述する。

凹凸５０ｕは、凹部５０ｄと凸部５０ｐとを有する。図１（ｂ）に表したように、この例では、凸部５０ｐが連続的であり、複数の凹部５０ｄが設けられている。このとき、主面５０ａに対して垂直な軸に沿ってみたときに、凸部５０ｐは、複数の凹部５０ｄのそれぞれを取り囲む。

ただし、後述するように、凹部５０ｄが連続的であり、複数の凸部５０ｐが設けられても良い。

図１（ｂ）に示した例では、凹部５０ｄの平面形状は円形である。実施形態はこれに限らず、凹部５０ｄ（及び凸部５０ｐ）の平面形状は任意である。

凹凸５０ｕの凹部５０ｄの内壁面上には、薄膜６５が設けられている。薄膜６５は、窒化物半導体層１０ｓの少なくとも一部と同じ材料を含む。この例では、薄膜６５は、ＧａＮを含む。そして、凹部５０ｄの内側の空間内には空洞５０ｃが存在している。

本製造方法においては、第１基板５０を介して窒化物半導体層１０ｓに光Ｌｒを照射して、第１基板５０と窒化物半導体層１０ｓとを分離する。このプロセスを、レーザリフトオフプロセスと呼ぶ場合がある。

光Ｌｒの少なくとも一部は、基板５０を透過し、窒化物半導体層１０ｓに吸収される。光Ｌｒには、例えば、波長が２４８ナノメートル（ｎｍ）のＫｒＦレーザが用いられる。光Ｌｒは、窒化物半導体層１０ｓの第１基板５０に対向している部分（ＧａＮ層）に吸収され、その部分が分解する。これにより、第１基板５０が窒化物半導体層１０ｓから剥離される。

この工程において、光Ｌｒの少なくとも一部は薄膜６５で吸収される。これにより、バッファ層６０のうちで凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）に照射される光の強度は、バッファ層６０のうちで凸部５０ｐに対向する部分（第２部分６２）に照射される光の強度よりも低くなる。

第２部分６２は、凸部５０ｐに接する。第２部分６２には、剥離のために必要な強度の光が照射される。光Ｌｒの照射により、第２部分６２のＧａＮ層は分解する。一方、照射される光の強度が低い第１部分６１のＧａＮ層が分解されなくても、第１部分６１と第１基板５０とは互いに離れている。このため、第２部分６２のＧａＮ層が分解することで、第１基板５０が窒化物半導体層１０ｓから剥離される。

本実施形態においては、窒化物半導体層１０ｓのうちの第１部分６１に照射される光の強度が低い。このため、窒化物半導体層１０ｓの全体としての損傷が抑制される。
本実施形態によれば、成長用基板の剥離の際の半導体層（窒化物半導体層１０ｓ）の損傷を抑制した半導体発光素子が得られる。

ここで、図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、主面５０ａに対して垂直な軸をＺ軸とする。Ｚ軸に対して垂直な１つの軸をＸ軸とする。Ｚ軸とＸ軸とに対して垂直な軸をＹ軸とする。

以下、本実施形態に係る本実施形態に係る製造方法によって製造される半導体発光素子の構成の１つの例について説明する。

図２は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法によって製造される半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図２に表したように、本実施形態に係る製造方法によって製造される半導体発光素子１１０は、第１電極（例えばｎ側電極１０ｅ）と、第２電極（例えば第２基板電極７０ｅ）と、窒化物半導体層１０ｓと、を含む。窒化物半導体層１０ｓは、第１電極と第２電極との間に設けられる。

第１電極（例えばｎ側電極１０ｅ）は、例えば、第１導電層１１と、第２導電層１２と、第３導電層１３と、を含む。第２導電層１２は、第１導電層１１と窒化物半導体層１０ｓとの間に設けられる。第３導電層１３は、第２導電層１２と窒化物半導体層１０ｓとの間に設けられる。

第１導電層１１には、例えばＡｕが用いられる。第２導電層１２には、例えば、Ａｌが用いられる。第３導電層１３には、例えば、Ｔｉが用いられる。実施形態はこれに限らず、第１導電層１１、第２導電層１２及び第３導電層１３に用いられる材料は任意である。さらに、第１電極は、４層または、それ以上の積層構造を有していても良い。例えば、第１電極は、Ｔｉ層／Ａｌ層／Ｎｉ層／Ａｕ層の４層構造を有していても良い。また、第１電極は、Ｔｉ層／Ａｌ層／Ｔａ層／Ｐｔ層／Ａｕの５層構造を有していても良い。

窒化物半導体層１０ｓは、第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、発光層３０と、を含む。第１電極と第２半導体層２０との間に発光層３０が配置される。第１電極と発光層３０との間に第１半導体層１０が配置される。

第１半導体層１０は、窒化物半導体を含み、第１導電形である。第２半導体層２０は、窒化物半導体を含み、第２導電形である。第２導電形は、第１導電形とは異なる。例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。実施形態はこれに限らず、第１導電形がｐ形で、第２導電形がｎ形でも良い。以下では、第１導電形がｎ形で、第２導電形がｐ形である場合として説明する。

第１半導体層１０には、例えば、ＧａＮが用いられる。第１半導体層１０には、例えば、シリコン（Ｓｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）等の不純物が添加される。第１半導体層１０の厚さは、例えば約４マイクロメートル（μｍ）である。

第１半導体層１０は、例えば、複数のｎ形層を含むことができる。第１半導体層１０は、例えば、第１ｎ形層１０ａと、第２ｎ形層１０ｂと、を含む。第２ｎ形層１０ｂは、第１ｎ形層１０ａと発光層３０との間に設けられる。第１ｎ形層１０ａ及び第２ｎ形層１０ｂには、例えばＧａＮが用いられる。第１ｎ形層１０ａは、例えば、コンタクト層として機能する。第１ｎ形層１０ａは、第１電極（例えばｎ側電極１０ｅ）とオーミック接触する。第１ｎ形層１０ａにおける不純物濃度は、第２ｎ形層１０ｂにおける不純物濃度よりも高い。

発光層３０は、例えば、複数の障壁層（図示しない）と、複数の障壁層どうしの間に設けられた井戸層（図示しない）と、を含む。発光層３０は、単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantum Well）構造を有することができる。このとき、発光層３０は、２つの障壁層と、その障壁層の間に設けられた井戸層と、を含む。例えば、発光層３０は、多重量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造を有することができる。このとき、発光層３０は、３つ以上の障壁層と、障壁層どうしのそれぞれの間に設けられた井戸層と、を含む。

井戸層は、例えば、Ｉｎ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ｎ（０．０５≦ｘ１≦０．５）を含む。障壁層は、例えばＧａＮを含む、障壁層がＩｎを含む場合、障壁層のIII族元素中におけるＩｎの組成比は、井戸層のIII族元素中におけるＩｎの組成比（上記のｘ１）よりも低い。これにより、井戸層におけるバンドギャップエネルギーは、障壁層におけるバンドギャップエネルギーよりも小さくなる。井戸層の厚さは、例えば１ｎｍ以上５ｎｍ以下である、障壁の厚さは、例えば３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。

発光層３０から放出される光のピーク波長は、例えば４００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である。

なお、第１半導体層１０と発光層３０との間に、多層構造体（例えば超格子層）が設けられても良い。多層構造体は、Ｚ軸方向に交互に積層された複数の第１膜（例えばＧａＮ膜）と複数の第２膜（例えばＩｎＧａＮ膜）とを含む。

第２半導体層２０は、例えばＧａＮを含む。第２半導体層２０には、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）及び亜鉛（Ｚｎ）等の不純物が添加される。第２半導体層２０の厚さは、例えば約２μｍである。

第２半導体層２０は、複数のｐ形層を含むことができる。第２半導体層２０は、例えば、第１ｐ形層２０ａと、第２ｐ形層２０ｂと、第３ｐ形層２０ｃと、を含む。第２ｐ形層２０ｂは、第１ｐ形層２０ａと発光層３０との間に設けられる。第３ｐ形層２０ｃは、第２ｐ形層２０ｂと発光層３０との間に設けられる。

第３ｐ形層２０ｃには、例えばＡｌＧａＮが用いられる。第３ｐ形層２０ｃは、例えば、電子オーバーフロー抑制層として機能する。第１ｐ形層２０ａ及び第２ｐ形層２０ｂには、例えば、ＧａＮが用いられる。第１ｐ形層２０ａは、コンタクト層として機能する。第１ｐ形層２０ａにおける不純物濃度は、第２ｐ形層２０ｂにおける不純物濃度よりも高い。不純物としてＭｇを用いた場合、第１ｐ形層２０ａにおける不純物濃度は、例えば、１×１０^２０ｃｍ^−３以上９×１０^２１ｃｍ^−３以下である。

この例では、第１半導体層１０の発光層３０とは反対側の表面に凹凸（表面凹凸１０ｕ）が設けられている。表面凹凸１０ｕの深さは、例えば、０．３μｍ以上５μｍ以下である。表面凹凸１０ｕの頂部どうしの、Ｚ軸に対して垂直な軸に沿う間隔は、例えば、０．５μｍ以上１０μｍ以下である。第１半導体層１０の表面凹凸１０ｕが設けられている面が、光取り出し面となる。

この例では、表面凹凸１０ｕは、第１半導体層１０の表面のうちの、ｎ側電極１０ｅに覆われていない部分に設けられている。ただし、実施形態はこれに限らない。表面凹凸１０ｕが設けられている領域の少なくとも一部がｎ側電極１０ｅに覆われても良い。表面凹凸１０ｕは、第１半導体層１０の表面の全面に設けられていても良い。表面凹凸１０ｕは、例えば、粗面化処理が行われた面である。表面凹凸１０ｕを設けることで、半導体発光素子１１０の光取り出し効率が高まる。

第１電極（例えば、ｎ側電極１０ｅ）の厚さは、表面凹凸１０ｕの深さの２倍以上であることが望ましい。これにより、第１電極と第１半導体層１０との電気的な接続が、安定して得られる。

半導体発光素子１１０は、第２基板７０と、第２半導体層側電極（例えばｐ側電極２０ｅ）と、バリアメタル膜（例えば第１バリアメタル層１５）と、をさらに含むことができる。第２電極（例えば第２基板電極７０ｅ）と窒化物半導体層１０ｓとの間に第２半導体層側電極が配置される。第２電極（例えば第２基板電極７０ｅ）と第２半導体層側電極との間にバリアメタル膜が配置される。第２電極（例えば第２基板電極７０ｅ）とバリアメタル膜との間に第２基板７０が配置される。

ｐ側電極２０ｅは、第２半導体層２０とオーミック接触している。ｐ側電極２０ｅは、例えば、オーミックコンタクト電極と高反射電極との機能を有している。発光層３０から放出された光の少なくとも一部は、ｐ側電極２０ｅで反射し、第１半導体層１０の側の光取り出し面から外部に出射する。

ｐ側電極２０ｅには、例えば、Ｎｉが用いられる。これにより、第２半導体層２０との接触抵抗が低くできる。ｐ側電極２０ｅには、例えば、Ａｇ及びＡｌの少なくともいずれかを用いることができる。これにより、高い反射率が得られる。

ｐ側電極２０ｅとして、Ｎｉ層とＡｇ層との積層膜を用い、約４００℃でシンター（熱）処理することで、オーミックコンタクトと高い反射率と、が得られることを、発明者は実験的に見出している。この場合、Ｎｉ層の厚さは、薄く（例えば５ｎｍ以下）設定される。Ａｇの厚さは、Ｎｉ層よりも厚く、例えば約２００ｎｍに設定される。

ｐ側電極２０ｅは、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ及びＰｄの少なくともいずれかを含むことができる。すなわち、ｐ側電極２０ｅには、白金族を用いることができる。第２半導体層２０における不純物濃度及び熱処理条件などによっては、Ｎｉ及びＡｇ以外の金属でもオーミックコンタクトが得られる。

本具体例では、ｐ側電極２０ｅの幅（Ｚ軸に垂直な軸に沿った長さ）は、第２半導体層２０の幅よりも広い。実施形態はこれに限らず、ｐ側電極２０ｅの幅と、第２半導体層２０の幅と、の相対的な関係は任意である。

第１バリアメタル層１５は、例えば、第１層１５ａと、第２層１５ｂと、第３層１５ｃと、を含むことができる。第２層１５ｂは、第１層１５ａとｐ側電極２０ｅとの間に設けられる。第３層１５ｃは、第２層１５ｂとｐ側電極２０ｅとの間に設けられる。第１層には、例えばＡｕ層が設けられる。第２層には、例えばＰｔ層が用いられる。第３層には例えばＮｉ層が用いられる。これらの層は、例えば蒸着により形成される。または、スパッタにより形成されても良い。

第１バリアメタル層１５は、例えば、ｐ側電極２０ｅと、後述する接合層７３と、の間の相互拡散を抑制する機能を有する。

第３層１５ｃには、例えば、ｐ側電極２０ｅとの間の付着力が高い金属が用いられる。第３層１５ｃには、例えば、Ｔｉ及びＮｉの少なくともいずれかが用いられることが好ましい。第２層１５ｂには、ｐ側電極２０ｅと、接合層７３と、の間の相互拡散を抑制する機能が高い材料が用いられる。第２層１５ｂには、例えば、Ｐｔが用いられることが好ましい。第１層１５ａには、接合層７３と混和しやすい金属が用いられる。第１層１５ａには、例えば、Ａｕ及びＡｕＳｎの少なくともいずれかが用いられることが好ましい。

このような構成により、ｐ側電極２０ｅにおける高い反射率と、ｐ側電極２０ｅと接合層７３との高い接合力と、を得ることができる。

第２基板７０は、支持基板７１と、接合層７３と、第２バリアメタル層７２と、を含む。半導体発光素子１１０において、接合層７３は、支持基板７１と窒化物半導体層１０ｓとの間に配置される。第２バリアメタル層７２は、支持基板７１と接合層７３との間に設けられる。

支持基板７１には、導電性の基板が用いられる。支持基板７１の熱伝導率は、第１基板５０の熱伝導率よりも高い。支持基板７１には、例えば、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｃｕ及びＣｕＷなどが用いられる。これにより、電気伝導性と高い放熱性とを得ることができる。

第１基板５０と支持基板７１と間の熱膨張係数差により、反りが大きくなる場合がある。反りが大きいと、レーザリフトオフプロセス時に支持基板７１が割れる場合がある。このため、支持基板７１として、金属基板よりも、Ｓｉ基板またはＧｅ基板を用いることが好ましい。さらに、個片化(チップ化)工程のおけるプロセス親和性の観点で、支持基板７１としてＳｉ基板を用いることがより好ましい。

第２バリアメタル層７２は、例えば、第４層７２ａと、第５層７２ｂと、第６層７２ｃと、を含むことができる。第５層７２ｂは、第４層７２ａと支持基板７１との間に設けられる。第６層７２ｃは、第５層７２ｂと支持基板７１との間に設けられる。第４層７２ａには、例えばＡｕ層が用いられる。第５層７２ｂには、例えばＰｔ層が用いられる。第６層７２ｃには例えばＮｉ層が用いられる。これらの層は、例えば蒸着により形成される。または、スパッタにより形成されても良い。

第４層７２ａは、接合層７３との混和の機能を有することができる。第５層７２ｂは、例えば、支持基板７１と、接合層７３と、の間の相互拡散を抑制する機能を有することができる。第６層７２ｃは、例えば、支持基板７１と第５層７２ｂとの間の付着力を高める機能を有することができる。

接合層７３は、第１バリアメタル層１５と第２バリアメタル層７２との間に配置されている。接合層７３には、例えばＡｕＳｎ層が用いられる。ｐ側電極２０ｅ、第１バリアメタル層１５、接合層７３及び第２バリアメタル層７２を介して、窒化物半導体層１０ｓと、支持基板７１と、が接合されている。

第２基板電極７０ｅは、第２基板７０の窒化物半導体層１０ｓとは反対側の面上に設けられる。すなわち、第２基板電極７０ｅと窒化物半導体層１０ｓとの間に第２基板７０が配置される。第２基板電極７０ｅには、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕの少なくともいずれかを用いることができる。これにより、第２基板電極７０ｅと第２基板７０（具体的には、例えばＳｉ基板である支持基板７１）との間の抵抗を下げることができる。これにより、半導体発光素子１１０の動作電圧を下げることができる。

第１電極（例えばｎ側電極１０ｅ）と、第２電極（例えば第２基板電極７０ｅ）と、の間に電圧を印加することで、第１半導体層１０、第２半導体層２０、ｐ側電極２０ｅ、第１バリアメタル層１５、接合層７３、第２バリアメタル層７２及び支持基板７１を介して、発光層３０に電流が流れ、発光層３０から光が放出される。

この例では、半導体発光素子１１０は、保護層８０をさらに含む。保護層８０は、窒化物半導体層１０ｓの側面、及び、上面の一部を覆う。

保護層８０には、例えば、ＳｉＯ_２及びＳｉＮなどの絶縁材料が用いられる。保護層８０は、例えば、窒化物半導体層１０ｓの側壁及び光取出し面を除く外周部分に設けられる。保護層８０は、窒化物半導体層１０ｓの側面を保護する。この例では、保護層８０は、ｐ側電極２０ｅの上面の一部の上にも形成されている。保護層８０を設けることで、製造工程において付着する異物などによる短絡を抑制することができる。

この例では、半導体発光素子１１０は、透光層８５をさらに含む。透光層８５は、例えば、第１半導体層１０の表面凹凸１０ｕの上に設けられる。透光層８５の屈折率は、第１半導体層１０の屈折率よりも低い。透光層８５の屈折率は、例えば１．６以上２．５以下である。透光層８５の厚さは、例えば５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。発光層３０から放出される光に対する透光層８５の透過率は、例えば、９０％以上である。透光層８５は、例えば、屈折率調整層として機能する。これにより光取り出し効率が向上する。

以下、本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の１つの例について説明する。以下では、１枚の第１基板５０から複数の半導体発光素子１１０を作製する場合の例について説明する。

図３は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図４（ａ）〜図４（ｄ）、図５（ａ）〜図５（ｃ）、図６（ａ）〜図６（ｃ）、及び、図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。

図３に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法は、第１基板５０の主面５０ａの上に、窒化物半導体層１０ｓを形成する工程（ステップＳ１１０）を含む。第１基板５０は、凹凸５０ｕが設けられた主面５０ａを有する。窒化物半導体層１０ｓは、発光層３０を含む。

すなわち、図４（ａ）に表したように、第１基板５０の主面５０ａには、凹凸５０ｕが設けられている。第１基板５０には、例えばサファイアまたはＳｉＣが用いられる。

第１基板５０の主面５０ａ上に、窒化物半導体層１０ｓの結晶が成長される。この成長においては、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などが用いられる。ただし、実施形態はこれに限らず、窒化物半導体層１０ｓの形成方法は任意である。

図４（ｂ）に表したように、主面５０ａの上に、窒化物半導体層１０ｓの一部であるバッファ層６０を形成する。バッファ層６０は、窒化物半導体を含む。バッファ層６０には、例えばＧａＮが用いられる。バッファ層６０の厚さは、例えば０．５μｍ以上５μｍ以下である。

窒化物半導体層１０ｓ（例えばバッファ層６０）を形成する工程は、凹凸５０ｕの凹部５０ｄの内壁面上に薄膜６５を形成しつつ、凹部５０ｄの内側の空間内に空洞５０ｃを残すこと含む。薄膜６５は、窒化物半導体層１０ｓ（例えばバッファ層６０）の少なくとも一部と同じ材料を含む。バッファ層６０のうちの凹部５０ｄに対向する部分が第１部分６１となる。バッファ層６０のうちの凸部５０ｐに対向する部分が第２部分６２となる。第２部分６２は、凸部５０ｐに接する。

図４（ｃ）に表したように、バッファ層６０の上に、第１半導体層１０を形成し、第１半導体層１０の上に発光層３０を形成し、発光層３０の上に第２半導体層２０を形成する。窒化物半導体層１０ｓは、バッファ層６０、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０を含む。

すなわち、図３に表したように、窒化物半導体層１０ｓの形成（ステップＳ１１０）は、第１基板５０の上にバッファ層６０を形成すること（ステップＳ１１１）と、バッファ層６０の上に第１半導体層１０を形成し、第１半導体層１０の上に発光層３０を形成し、発光層３０の上に第２半導体層２０を形成すること（ステップＳ１１２）と、を含む。

具体的には、第１半導体層１０として、例えば、第１ｎ形層１０ａ及び第２ｎ形層１０ｂを形成する。第１半導体層１０の成長温度は、例えば約１０００℃以上約１１００℃以下である。

引き続き、発光層３０となる障壁層及び井戸層を形成する。発光層３０の成長温度は、例えば約７００℃以上約９００℃以下である。

発光層３０の上に第２半導体層２０となる、例えば、第３ｐ形層２０ｃ、第２ｐ形層２０ｂ及び第１ｐ形層２０ａを形成する。第２半導体層２０の成長温度は、例えば約１０００℃以上約１１００℃以下である。

図３に表したように、第２半導体層２０の少なくとも一部の上に、第２半導体層側電極（例えばｐ側電極２０ｅ）を形成する（ステップＳ１１５）。

この例では、図４（ｄ）に表したように、第２半導体層２０の一部の上に、ｐ側電極２０ｅを形成する。例えば、ｐ側電極２０ｅとして、第２半導体層２０の上にＮｉ層を形成し、Ｎｉ層の上にＡｇ層を形成する。Ｎｉ層及びＡｇ層は、例えば蒸着により形成される。

図３に表したように、第２半導体層側電極の上に、バリアメタル膜（例えば第１バリアメタル層１５）を形成する（ステップＳ１１６）。

具体的には、図５（ａ）に表したように、ｐ側電極２０ｅの上、及び、第２半導体層２０の上に、第１バリアメタル層１５を形成する。例えば、第１バリアメタル層１５として、Ｔｉ層（第３層１５ｃ）を形成し、Ｔｉ層の上にＰｔ層（第２層１５ｂ）を形成し、Ｐｔ層の上にＡｕ層（第１層１５ａ）を形成する。

図３に表したように、本製造方法は、窒化物半導体層１０ｓと第２基板７０とを接合する工程（ステップＳ１２０）をさらに含むことができる。

図５（ｂ）に表したように、本具体例では、第２基板７０は、支持基板７１と、接合層７３と、第２バリアメタル層７２と、含む。

図５（ｂ）に表したように、このような第２基板７０の接合層７３を、第１バリアメタル層１５と接触させ、第１基板５０と第２基板７０とに荷重を加えながら加熱する。荷重は、例えば５００ニュートン（Ｎ）以上１０００Ｎ以下である。加熱の温度は、例えば２８０℃以上３５０℃以下である。これにより、窒化物半導体層１０ｓと第２基板７０とが接合される。

実施形態において、接合層７３の厚さは、例えば、２μｍ以上であることが好ましい。接合層７３の厚さが２μｍ未満の場合には、接合条件によっては、十分な接合強度が得られない場合がある。接合強度が十分でないと、この工程以降での不良、または、半導体発光素子の不良が発生する場合がある。

なお、この例においては、図１（ａ）に例示した中間層７５に、ｐ側電極２０ｅ及び第１バリアメタル層１５が含まれる。また、第２基板７０が支持基板７１を含み、第２バリアメタル層７２及び接合層７３が第２基板７０とは別体であるとする場合には、中間層７５に、さらに、第２バリアメタル層７２及び接合層７３が含まれる。

図３に表したように、本製造方法は、第１基板５０を介して窒化物半導体層１０ｓに光Ｌｒを照射して、第１基板５０と窒化物半導体層１０ｓとを分離する工程（ステップＳ１３０）をさらに含む。

すなわち、図５（ｃ）に表したように、第１基板５０の、窒化物半導体層１０ｓとは反対側の面から光Ｌｒを照射する。これにより、第１基板５０と窒化物半導体層１０ｓとが分離される。

この分離する工程は、薄膜６５に光Ｌｒの少なくとも一部を吸収させて、窒化物半導体層１０ｓのうちで凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）に照射される光の強度を、窒化物半導体層１０ｓのうちで凸部５０ｐに対向する部分（第２部分６２）に照射される光の強度よりも低くすることを含む。

光Ｌｒの照射には、例えばＫｒＦのレーザが用いられる。光Ｌｒの照射パワー密度は、例えば、０．６５ジュール／平方センチメートル（Ｊ／ｃｍ^２）以上０．８０Ｊ／ｃｍ^２以下である。ただし、光Ｌｒの適切な照射パワー密度は、窒化物半導体層１０ｓの面積、レーザビームの面内強度分布、及び、レーザビームの面積などに応じて、適正に調整される。

図６（ａ）に表したように、第１基板５０が窒化物半導体層１０ｓから分離される。本実施形態においては、窒化物半導体層１０ｓのうちの第１部分６１に照射される光の強度が低くされる。これにより、窒化物半導体層１０ｓの損傷が抑制される。すなわち、成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷が抑制できる。

この後、半導体発光素子の作製のための、例えば以下の工程を実施する。
例えば、図６（ｂ）に表したように、バッファ層６０を研磨して、第１半導体層１０を露出させる。

すなわち、図３に表したように、本実施形態に係る製造方法は、上記の分離する工程（ステップＳ１３０）の後に、窒化物半導体層１０ｓの厚さを減少させる工程（ステップＳ１４０）をさらに含むことができる。これにより、窒化物半導体層１０ｓは、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０との積層体となる。この研磨工程を実施することで、加工体の表面の平坦性が向上する。

この後、図３及び図６（ｃ）に表したように、窒化物半導体層１０ｓを、半導体発光素子ごとの寸法に分断する（ステップＳ１５０）。図６（ｃ）の例では、２つの半導体発光素子に対応する部分が例示されている。なお、図６（ｃ）は、図６（ｂ）に図示した状態から、図中の上下を反転させて描かれている。

さらに、第１半導体層１０の表面（第１半導体層１０の発光層３０とは反対側の面）に表面凹凸１０ｕを形成する。表面凹凸１０ｕは、例えば、強アルカリ水溶液による処理により形成される。強アルカリ水溶液としては、例えば、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウムの少なくともいずれかを含む水溶液が用いられる。この処理の温度は、例えば、６０℃以上８０℃以下である。

図７（ａ）に表したように、窒化物半導体層１０ｓの側面、及び、上面の一部を覆う保護層８０を形成する。

図７（ｂ）に表したように、第１半導体層１０の表面凹凸１０ｕの上に透光層８５を形成する。

図７（ｃ）に表したように、第１半導体層１０のうちの透光層８５が設けられていない領域の上にｎ側電極１０ｅを形成する。そして、第２基板７０の窒化物半導体層１０ｓとは反対側の面に第２基板電極７０ｅを形成する。

この後、半導体発光素子のそれぞれの間の領域の、第２基板７０（及び第１バリアメタル層１５）を分断する。この個片化(チップ化)工程においては、レーザスクライブ及びレーザダイサなどの方法を用いることができる。
これにより、半導体発光素子１１０が作製される。

図８は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する電子顕微鏡写真像である。
すなわち、同図は、半導体発光素子１１０の製造工程の途中における第１基板５０及び窒化物半導体層１０ｓの断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）写真像である。

この例では、第１基板５０の主面５０ａ上に、バッファ層６０、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０を順次形成した後の状態（例えば図４（ｃ）の状態）の断面ＴＥＭ写真が示されている。

図８から分かるように、第１基板５０の凹凸５０ｕの凹部５０ｄの内壁面上に薄膜６５が形成されている。この薄膜６５は、窒化物半導体層１０ｓの少なくとも一部（具体的にはバッファ層６０）と同じ材料を含む。そして、凹部５０ｄの内側の空間内に空洞５０ｃが残されている。

窒化物半導体層１０ｓのうちの、第１基板５０の凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）の下面は、平坦であり、主面５０ａに対して平行である。このように、実施形態においては、窒化物半導体層１０ｓを形成する工程（ステップＳ１１０）は、窒化物半導体層１０ｓのうちの、凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）の下面の少なくとも一部を、基板５０の主面５０ａに対して平行にすることを含む。

このように、凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）の下面が、主面５０ａに対して平行にすることで、第１基板５０を分離した後の窒化物半導体層１０ｓの表面の平坦性が向上する。これにより、窒化物半導体層１０ｓの平坦化（例えば研磨工程など）が容易になる。

第１部分６１の下面のＺ軸に沿う位置は、第２部分６２の下面のＺ軸に沿う位置と、実質的に同じである。すなわち、窒化物半導体層１０ｓを形成する工程（ステップＳ１１０）は、窒化物半導体層１０ｓのうちの、凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）の下面の、Ｚ軸（主面５０ａに対して垂直な軸）に沿う位置を、窒化物半導体層１０ｓのうちの、凸部５０ｐに対向する部分（第２部分６２）の下面の、Ｚ軸に沿う位置と実質的に同じにする。

このように、第１基板５０からみた時の、第１部分６１の高さと第２部分６２の高さとが同じになることで、例えば、窒化物半導体層１０ｓの表面の平坦性が向上し、研磨工程などが容易になる。

本実施形態に係る製造方法によって製造された半導体発光素子１１０においては、成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷が抑制されている。これにより、例えば、高い発光効率が得られ、また、信頼性が向上する。

図９（ａ）〜図９（ｄ）、及び、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、参考例の半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図９（ａ）に表したように、参考例の製造方法においても、主面５０ａに凹凸５０ｕが設けられた第１基板５０が用いられる。

図９（ｂ）に表したように、主面５０ａの上にバッファ層６０を形成する。参考例においては、第１基板５０の凹部５０ｄの内部は、バッファ層６０と同じ材料により埋め込まれる。このため、空洞５０ｃ（及び薄膜６５）は実質的に形成されない。すなわち、バッファ層６０のうちの、凸部５０ｐに対向する第２部分６２に加え、凹部５０ｄに対向する第１部分６１も、基板５０に接している。

この後、図９（ｃ）、図９（ｄ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に表したように、第１半導体層１０、発光層３０、第２半導体層２０、ｐ側電極２０ｅ、第１バリアメタル層１５を形成し、第２基板７０と接合する。

そして、図１０（ｃ）に表したように、第１基板５０と窒化物半導体層１０ｓ（バッファ層６０）とを分離するために光Ｌｒを照射する。このとき、バッファ層６０の第１部分６１及び第２部分６２が第１基板５０に接しているため、第１基板５０は、バッファ層６０から剥がれ難い。このため、分離に必要な、光Ｌｒの強度が高い。これにより、窒化物半導体層１０ｓが損傷され易い。また、凹部５０ｄ内に薄膜６５（及び空洞５０ｃ）が設けられないため、第１部分６１に照射される光の強度が高い。すなわち、窒化物半導体層１０ｓの第１部分６１及び第２部分６２の両方が損傷を受ける。

この後、実施形態と同様の工程を経て、参考例の半導体発光素子が得られる。参考例の半導体発光素子においては、窒化物半導体層１０ｓの損傷が大きいため、例えば、発光効率が低く、また、信頼性が低い。

これに対して、本実施形態に係る製造方法によれば、成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷が抑制される。これにより、例えば、発光効率が高く、また、信頼性が向上した半導体発光素子が得られる。

なお、凹凸５０ｕが設けられない基板の上に窒化物半導体層１０ｓを形成する別の参考例においては、窒化物半導体層１０ｓにおける転位密度が高い。これに対して、本実施形態に係る製造方法においては、凹凸５０ｕを有する第１基板５０の主面５０ａ上に窒化物半導体層１０ｓを形成することで、転位密度が低くなる。本実施形態によれば、高品質な結晶を成長させることができる。これにより、高い効率が得られる。

図１１は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法によって製造される別の半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図１１に表したように、本実施形態に係る製造方法によって製造される別の半導体発光素子１１１においては、窒化物半導体層１０ｓの側面が傾斜している。例えば、図６（ｃ）に関して説明した工程において、窒化物半導体層１０ｓが、テーパ加工される。このテーパ形状は、窒化物半導体層１０ｓの加工条件を適切に制御することで得られる。
このように、本実施形態に係る製造方法は、種々の変形が可能である。

図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法で用いられる部材を例示する模式図である。
図１２（ａ）及び図１２（ｃ）は、本実施形態に係る製造方法において用いられる別の第１基板５０を例示する走査型電子顕微鏡写真像である。図１２（ｃ）は、この例の第１基板５０の構成を例示する模式的断面図である。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に表したように、本製造方法において用いられる第１基板５０の主面５０ａには、連続的な凹部５０ｄと、複数の凸部５０ｐと、が設けられている。この場合は、主面５０ａに対して垂直な軸に沿ってみたときに、凹部５０ｄは、複数の凸部５０ｐのそれぞれを取り囲む。この例では、凸部５０ｐの平面形状は円形である。ただし、実施形態において、平面形状は任意である。

図１２（ｃ）に表したように、凸部５０ｐの上面は第１幅Ｗ１を有する。隣り合う２つの凸部５０ｐの、Ｚ軸に対して垂直な軸に沿うピッチは、第２幅Ｗ２である。隣り合う２つの凸部５０ｐの中心同士を結ぶ軸に沿った凹部５０ｄの幅は第３幅Ｗ３である。第１基板５０の主面５０ａに対して垂直な軸（Ｚ軸）と、凸部５０ｐの斜面と、の間の角度は、傾斜角θである。

図１２（ａ）に示した例では、第１幅Ｗ１は約１μｍであり、第２幅Ｗ２は約５μｍであり、第３幅Ｗ３は約１．８μｍであり、傾斜角θは約３０度である。

図１２（ｂ）に示した例では、第１幅Ｗ１は約１．４μｍであり、第２幅Ｗ２は約５μｍであり、第３幅Ｗ３は約１．９μｍであり、傾斜角θは約４０度である。

本実施形態において、窒化物半導体層１０ｓのうちで凸部５０ｐに対向する部分（第２部分６２）の面積は、窒化物半導体層１０ｓのうちで凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）の面積よりも小さいことが好ましい。第２部分６２は、第１基板５０と接する部分であり、第１部分６１は、第１基板５０と離れている部分である。第２部分６２の面積を第１部分６１の面積よりも小さくすることで、第１基板５０と窒化物半導体層１０ｓとの分離が容易になる。これにより、成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷がより抑制される。

第１基板５０が、複数の凹部５０ｄを有する場合、及び、複数の凸部５０ｐを有する場合において、凸部５０ｐの頂部の、主面５０ａに対して平行な第２軸（例えばＸ軸またはＹ軸など）に沿う幅、及び、凹部５０ｄの底部の第２軸に沿う幅の少なくともいずれかは、０．５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。これにより、第１基板５０の主面５０ａ上に窒化物半導体層１０ｓ（例えばバッファ層６０）を形成する際に、安定して空洞５０ｃを形成することができる。

第１基板５０において、主面５０ａに対して垂直なＺ軸と、凹凸５０ｕの側面と、の間の平均の角度は２０度以上であることが好ましい。これにより、薄膜６５を形成しつつ、安定して空洞５０ｃを形成することができる。ここで、凹凸５０ｕの側面は、例えば凸部５０ｐの側面である。または、凹凸５０ｕの側面は、凹部５０ｄの側面である。

図１３は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法で用いられる部材を例示する模式図である。
同図は、本実施形態に係る製造方法において用いられる別の第１基板５０の構成を例示する模式的断面図である。

この例では、凸部５０ｐが連続的で、複数の凹部５０ｄが設けられている。このとき、凹部５０ｄの上側部分の側面と、Ｚ軸（主面５０ａに対して垂直な軸）と、の間の角度（上部傾斜角θ１）は、凹部５０ｄの下側部分の側面と、Ｚ軸と、の間の角度（下部傾斜角θ２）よりも小さいことが望ましい。

これより、第１基板５０の主面５０ａ上に窒化物半導体層１０ｓを形成する際に、凹部５０ｄの底面部分へ適切な量のガスの供給が供給され、これにより、薄膜６５を形成しつつ、安定して空洞５０ｃを形成することができる。

図１４は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法で用いられる部材を例示する模式図である。
同図は、本実施形態に係る製造方法において用いられる別の第１基板５０の構成を例示する模式的断面図である。

この例では、凹部５０ｄが連続的で、複数の凸部５０ｐが設けられている。このとき、凸部５０ｐの上側部分の側面と、Ｚ軸と、の間の角度（上部傾斜角θ３）は、凸部５０ｐの下側部分の側面のＺ軸と、の間の角度（下部傾斜角θ４）よりも小さいことが好ましい。

これより、第１基板５０の主面５０ａ上に窒化物半導体層１０ｓを形成する際に、凹部５０ｄの底面部分へ適切な量のガスの供給が供給され、これにより、薄膜６５を形成しつつ、安定して空洞５０ｃを形成することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態においては、窒化物半導体層１０ｓが形成された第１基板５０が用意される。
すなわち、第１基板５０と、発光層３０を含む窒化物半導体層１０ｓと、薄膜６５と、を含む加工体が用意される。加工体は、例えば、図４（ｂ）に例示した、第１基板５０と窒化物半導体層１０ｓとを含む積層体、及び、薄膜６５を含む。

加工体において、第１基板５０は、凹凸５０ｕが設けられた主面５０ａを有する。窒化物半導体層１０ｓは、主面５０ａの上に設けられる。窒化物半導体層１０ｓは、例えば、上記のバッファ層６０、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０を含む。すなわち、加工体は、図４（ｃ）に例示した構成を有していても良い。

薄膜６５は、凹凸５０ｕの凹部５０ｄの内壁面上に設けられる。薄膜６５は、窒化物半導体層１０ｓの少なくとも一部と同じ材料を含む。加工体は、凹部５０ｄの内側の空間内に設けられた空洞５０ｃを有する。

例えば、図５（ａ）に例示したように、加工体は、ｐ側電極２０ｅ及び第１バリアメタル層１５をさらに含むことができる。

図１５は、第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１５に表したように、本実施形態に係る製造方法は、加工体の窒化物半導体層１０ｓと第２基板７０とを接合する工程（ステップＳ１２０）を含む。例えば、図１０（ｂ）に関して説明した処理が行われる。

図１５に表したように、本製造方法は、第１基板５０を介して窒化物半導体層１０ｓに光Ｌｒを照射して第１基板５０を窒化物半導体層１０ｓから分離する工程（ステップＳ１３０）をさらに含む。すなわち、図１０（ｃ）に関して説明した処理が行われる。

すなわち、分離する工程（ステップＳ１３０）は、薄膜６５に光Ｌｒの少なくとも一部を吸収させて、窒化物半導体層１０ｓのうちで凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）に照射される光の強度を、窒化物半導体層１０ｓのうちで凹凸５０ｕの凸部５０ｐに対向する部分（第２部分６２）に照射される光の強度よりも低くすることを含む。

これにより、成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷を抑制した半導体発光素子が得られる。

なお、既に説明したように、本製造方法において、窒化物半導体層１０ｓは、第１基板５０と発光層３０との間に設けられたバッファ層６０と、バッファ層６０と発光層３０との間に設けられた第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、を含むことができる。第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に発光層３０が配置される。
このように、実施形態に係る製造方法は、Thin Film type ＬＥＤの製造に応用できる。

実施形態に係る製造方法においては、窒化物半導体層１０ｓの損傷や剥離が抑制された状態で、凹凸５０ｕを有する第１基板５０と、窒化物半導体層１０ｓと、を分離する。そして、窒化物半導体層１０ｓの結晶品質は高い。これにより、高出力で低コストの半導体発光素子を提供することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、半導体発光素子用ウェーハに係る。
図１６は、第３の実施形態に係る半導体発光素子用ウェーハの構成を例示する模式的断面図である。
図１６に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子用ウェーハ２１０は、基体（第１基板５０）と、窒化物半導体層１０ｓと、薄膜６５と、を含む。第１基板５０は、凹凸５０ｕが設けられた主面５０ａを有する。窒化物半導体層１０ｓは、主面５０ａの上に設けられる。窒化物半導体層１０ｓは、発光層３０を含む。薄膜６５は、凹凸５０ｕの凹部５０ｄの内壁面上に設けられ、窒化物半導体層１０ｓの少なくとも一部と同じ材料を含む。窒化物半導体層１０ｓは、凹部５０ｄの内側の空間内に空洞５０ｃを形成している。

半導体発光素子用ウェーハ２１０を用いることで、第１基板５０を介して窒化物半導体層１０ｓに光Ｌｒを照射して第１基板５０を窒化物半導体層１０ｓから分離する工程において、薄膜６５に光Ｌｒの少なくとも一部を吸収させて、窒化物半導体層１０ｓのうちで凹部５０ｄに対向する部分（第１部分６１）に照射される光の強度を、窒化物半導体層１０ｓのうちで凹凸５０ｕの凸部５０ｐに対向する部分（第２部分６２）に照射される光の強度よりも低くすることができる。

本実施形態に係る半導体発光素子用ウェーハ２１０によれば、成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷を抑制した半導体発光素子が実現できる。

図１６に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子用ウェーハ２１０において、窒化物半導体層１０ｓは、第１基板５０と発光層３０との間に設けられたバッファ層６０と、バッファ層６０と発光層３０との間に設けられた第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、をさらに含むことができる。第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に発光層３０が配置される。

また、半導体発光素子用ウェーハ２１０は、例えば、図４（ｄ）に関して説明した、第２半導体層側電極（ｐ側電極２０ｅ）をさらに含むこともできる。
また、半導体発光素子用ウェーハ２１０は、例えば、図５（ａ）に関して説明した、バリアメタル膜（第１バリアメタル層１５）をさらに含むこともできる。
また、半導体発光素子用ウェーハ２１０は、例えば、図５（ｂ）に関して説明した、第２基板７０をさらに含むこともできる。

実施形態によれば、成長用基板の剥離の際の半導体層の損傷を抑制した半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子用ウェーハが提供できる。

なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、Ｂ_ｘＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる窒化物半導体層、バッファ層、第１半導体層、第２半導体層、発光層、電極、バリアメタル層（膜）、接合層、保護層、透光層及び支持基板など、及び、半導体発光素子の製造方法において用いられる第１基板などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子用ウェーハを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子用ウェーハも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…第１半導体層、 １０ａ…第１ｎ形層、 １０ｂ…第２ｎ形層、 １０ｅ…ｎ側電極、 １０ｓ…窒化物半導体層、 １０ｕ…表面凹凸、 １１…第１導電層、 １２…第２導電層、 １３…第３導電層、 １５…第１バリアメタル層、 １５ａ…第１層、 １５ｂ…第２層、 １５ｃ…第３層、 ２０…第２半導体層、 ２０ａ…第１ｐ形層、 ２０ｂ…第２ｐ形層、 ２０ｃ…第３ｐ形層、 ２０ｅ…ｐ側電極、 ３０…発光層、 ５０…第１基板、 ５０ａ…主面、 ５０ｃ…空洞、 ５０ｄ…凹部、 ５０ｐ…凸部、 ５０ｕ…凹凸、 ６０…バッファ層、 ６１…第１部分、 ６２…第２部分、 ６５…薄膜、 ７０…第２基板、 ７０ｅ…第２基板電極、 ７１…支持基板、 ７２…第２バリアメタル層、 ７２ａ…第４層、 ７２ｂ…第５層、 ７２ｃ…第６層、 ７３…接合層、 ７５…中間層、 ８０…保護層、 ８５…透光層、 １１０、１１１…半導体発光素子、 ２１０…半導体発光素子用ウェーハ、 θ…傾斜角、 θ１、θ３…上部傾斜角、 θ２、θ４…下部傾斜角、 Ｌｒ…光、 Ｗ１〜Ｗ３…幅

Claims (10)

1. 凹凸が設けられた主面を有する第１基板の前記主面の上に、発光層を含む窒化物半導体層を形成する工程と、
   前記窒化物半導体層と第２基板とを接合する工程と、
   前記第１基板を介して前記窒化物半導体層に光を照射して前記第１基板を前記窒化物半導体層から分離する工程と、
   を備え、
   前記窒化物半導体層を形成する工程は、前記凹凸の凹部の内壁面上に前記窒化物半導体層の少なくとも一部と同じ材料を含む薄膜を形成しつつ、前記凹部の内側の空間内に空洞を残すことを含み、
   前記分離する工程は、前記薄膜に前記光の少なくとも一部を吸収させて、前記窒化物半導体層のうちで前記凹部に対向する部分に照射される前記光の強度を、前記窒化物半導体層のうちで前記凹凸の凸部に対向する部分に照射される前記光の強度よりも低くすることを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
2. 前記窒化物半導体層を形成する工程は、前記窒化物半導体層のうちの前記凹部に対向する前記部分の下面の少なくとも一部を、前記主面に対して平行にすることを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
3. 前記凸部は連続的で、前記凹部は複数設けられ、
   前記凹部の上側部分の側面と、前記主面に対して垂直な第１軸と、の間の角度は、前記凹部の下側部分の側面と、前記第１軸と、の間の角度よりも小さい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の製造方法。
4. 前記主面に対して垂直な第１軸と、前記凹凸の側面と、の間の平均の角度は２０度以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
5. 前記凸部の頂部の、前記主面に対して平行な第２軸に沿う幅、及び、前記凹部の底部の、前記第２軸に沿う幅の少なくともいずれかは、０．５マイクロメートル以上３マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
6. 前記分離する工程の後に、前記窒化物半導体層の厚さを減少させる工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
7. 前記窒化物半導体層のうちで前記凸部に対向する前記部分の面積は、前記窒化物半導体層のうちで前記凹部に対向する前記部分の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
8. 前記窒化物半導体層の形成は、
   前記第１基板の上に、窒化物半導体を含むバッファ層を形成し、
   前記バッファ層の上に、窒化物半導体を含み第１導電形の第１半導体層を形成し、
   前記第１半導体層の上に、前記発光層を形成し、
   前記発光層の上に、窒化物半導体を含み前記第１導電形とは異なる第２導電形の第２半導体層を形成することを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
9. 凹凸が設けられた主面を有する第１基板と、
   前記主面の上に設けられ、発光層を含む窒化物半導体層と、
   前記凹凸の凹部の内壁面上に設けられ前記窒化物半導体層の少なくとも一部と同じ材料を含む薄膜と、
   を含み、前記凹部の内側の空間内に設けられた空洞を有する加工体の前記窒化物半導体層と、第２基板と、を接合する工程と、
   前記第１基板を介して前記窒化物半導体層に光を照射して前記第１基板を前記窒化物半導体層から分離する工程と、
   を備え、
   前記分離する工程は、前記薄膜に前記光の少なくとも一部を吸収させて、前記窒化物半導体層のうちで前記凹部に対向する部分に照射される前記光の強度を、前記窒化物半導体層のうちで前記凹凸の凸部に対向する部分に照射される前記光の強度よりも低くすることを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
10. 凹凸が設けられた主面を有する基体と、
    前記主面の上に設けられ、発光層を含む窒化物半導体層と、
    前記凹凸の凹部の内壁面上に設けられ前記窒化物半導体層の少なくとも一部と同じ材料を含む薄膜と、
    を備え、
    前記窒化物半導体層は、前記凹部の内側の空間内に空洞を形成していることを特徴とする半導体発光素子用ウェーハ。