半導體發光元件的制作方法

本發明涉及半導體發光元件。

背景技術：

圖20表示專利文獻1公開的GaAs紅外發光元件的示意性的截面圖。圖20所示的GaAs紅外發光元件具備：p型半導體層111；n型半導體層112；設置在p型半導體層111上的p電極115；和在n型半導體層112上隔開間隔地設置的n電極116。p型半導體層111和n型半導體層112在PN結面113接合，在n型半導體層112形成有將PN結面113分斷的V字槽117。另外，在n型半導體層112的未形成有n電極116的區域的大致整個面上形成有由光學多層膜構成的反射膜114，該光學多層膜由電介質構成。

在圖20所示的GaAs紅外發光元件中，將PN結面113分斷的V字槽117與在光出射面形成的p電極115相對，因此，與沒有V字槽117的情況相比，與p電極115相對的PN結面113的面積減少。由此，能夠減少從PN結面113向p電極115行進的光的量，從而降低由p電極115遮擋的光的量，因此，能夠提高光出射效率。

圖21表示專利文獻2公開的微型LED陣列的示意性的截面圖。圖21所示的微型LED陣列具備：由ITO(Indium Tin Oxide：氧化銦錫)等構成的透明電極121；埋入在透明電極121的一部分中的n電極122；設置在透明電極121和n電極122上的n型GaAs層123；n型GaAs層123上的n型AlGaInP層124；在n型AlGaInP層124上交替地層疊AlGaInP層和GaInP層而形成的MQW活性層125；由p型AlGaInP層和p型GaInP層的層疊體構成且包含由一對傾斜反射面構成的凹凸構造的p型半導體層126，其中，上述一對傾斜反射面由(111)面和(11-1)面構成；將p型半導體層126的凹凸構造的一部分埋入的低折射率膜127；設置在p型半導體層126上的p型GaAs層128；覆蓋p型半導體層126的凹凸構造和p型GaAs層128的p電極129；以覆蓋p電極129的方式設置在p型半導體層126上的光反射金屬130；電連接在光反射金屬130上的引出電極132；模塑樹脂131；和曲率半徑大的凹面鏡133。

構成p型半導體層126的p型AlGaInP層和p型GaInP層分別含有磷，因此，p型半導體層126的傾斜反射面通過使用鹽酸作為蝕刻劑、且利用由結晶面的差異引起的蝕刻速率的差異的濕式蝕刻而形成。由此，p型半導體層126的一對傾斜反射面構成未到達MQW活性層125的V字槽。

圖21所示的微型LED陣列，通過在p型半導體層126構成一對傾斜反射面，能夠在這些傾斜反射面之間的區域使電流狹窄，能夠僅向MQW活性層125的限定的區域注入電流而防止電流向元件端面等非發光復合為支配性的區域擴散，因此，結果能夠提高發光效率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第3312049號說明書

專利文獻2：日本特許第4830356號說明書

技術實現要素：

發明要解決的技術問題

但是，在圖20所示的專利文獻1的GaAs紅外發光元件中，有助于發光的PN結面113的面積因將PN結面113分斷的V字槽117而減少，因此，存在光取出效率下降的技術問題。在將圖20所示的元件構造應用于包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件的情況下，為了確保p型半導體層111的充分的活性化率，優選p型半導體層111使用p型GaN或Al組成比低的p型AlGaN，在該情況下，p型半導體層111的來自PN結面113的光的吸收損失增大，因此，存在光取出效率下降的技術問題。

在將圖21所示的專利文獻2的元件構造應用于包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件的情況下也是，為了確保p型半導體層126的充分的活性化率，優選使用p型GaN或Al組成比低的p型AlGaN，但是，p型GaN和Al組成比低的p型AlGaN非常難以進行濕式蝕刻，因此，存在傾斜反射面的形成非常困難的技術問題。在將以ITO為代表的透明電極121應用于包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件的情況下，透明電極121中的光的吸收損失大，因此，存在光取出效率下降的技術問題。

用于解決技術問題的手段

在此公開的實施方式的半導體發光元件是包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件，其特征在于，具備：第一導電型半導體；第二導電型半導體；第一導電型半導體與第二導電型半導體之間的活性層；第一導電型半導體的第一主面上的多個第一電極；第二導電型半導體的第二主面上的第二電極；和第二導電型半導體的第二主面上的多個凸部，第一導電型半導體的第一主面隔著第一導電型半導體、活性層和第二導電型半導體，與第二導電型半導體的第二主面相對，多個凸部配置在第二導電型半導體的第二主面的與第一電極相對的區域的至少一部分，第二電極配置在第二導電型半導體的第二主面的配置有多個凸部的區域以外的區域的至少一部分，多個凸部從第二導電型半導體的第二主面向與活性層相反的一側突出，凸部包含電介質，相鄰的凸部之間的間隔比從活性層發出的光在凸部的介質中的波長寬。

發明效果

根據在此公開的實施方式，能夠提供一種提高了光取出效率(被取出到元件的外部的光的量相對于被注入元件的電流量的比例)的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

附圖說明

圖1是實施方式1的半導體發光元件的示意性的截面圖。

圖2是由圖1的虛線包圍的部分的示意性的放大截面圖。

圖3的(a)是從圖2的箭頭方向看到的多個凸部的示意性的平面圖，(b)是(a)的1個凸部的示意性的平面圖。

圖4的(a)～(c)是用于對由多個凸部進行的光的反射方向的控制的原理進行說明的圖。

圖5是用于對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行圖解的示意性的截面圖。

圖6是用于對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行圖解的示意性的截面圖。

圖7是用于對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行圖解的示意性的截面圖。

圖8是用于對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行圖解的示意性的截面圖。

圖9是用于對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行圖解的示意性的截面圖。

圖10是用于對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行圖解的示意性的截面圖。

圖11是用于對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行圖解的示意性的截面圖。

圖12是用于對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行圖解的示意性的截面圖。

圖13的(a)是表示實施方式2的半導體發光元件的第一電極與第二電極的位置關系的示意性的平面圖，(b)是表示實施方式2的半導體發光元件的第一電極與多個凸部的位置關系的示意性的平面圖。

圖14是實施方式3的半導體發光元件的示意性的截面圖。

圖15是實施方式4的半導體發光元件的示意性的截面圖。

圖16的(a)是表示實施方式5的半導體發光元件的多個凸部與第二電極的位置關系的示意性的平面圖，(b)是沿著(a)的XVIb-XVIb的示意性的截面圖。

圖17的(a)是表示實施方式6的半導體發光元件的第一電極與第二電極的位置關系的示意性的平面圖，(b)是表示實施方式6的半導體發光元件的多個凸部與第二電極的位置關系的示意性的平面圖。

圖18的(a)是表示實施方式7的半導體發光元件的第一電極與第二電極的位置關系的示意性的平面圖，(b)是表示實施方式7的半導體發光元件的多個凸部與第二電極的位置關系的示意性的平面圖。

圖19是實施方式8的半導體發光元件的示意性的截面圖。

圖20是專利文獻1公開的GaAs紅外發光元件的示意性的截面圖。

圖21是專利文獻2公開的微型LED陣列的示意性的截面圖。

符號說明

1 藍寶石襯底

2 AlN緩沖層

3 AlGaN基底層

4 第一導電型半導體

4a 第一主面

4b 第二主面

5 活性層

6 第二導電型半導體

6a 第一主面

6b 第二主面

7 p型氮化物半導體層

8 p型氮化物半導體高摻雜層

9 凸部

9a 在最接近半導體發光元件的周緣的位置配置的凸部9的三角形的截面中的半導體發光元件的周緣側的邊

9b 在最接近半導體發光元件的周緣的位置配置的凸部9的三角形的截面中的半導體發光元件的內側的邊

10 金屬層

11 導電性接合層

12 導電性襯底

13第一電極

14 虛線

15 間隔

16 第一區域

17 第二區域

18 第二電極

18a 第二線狀電極

18b 第一線狀電極

19 箭頭

20 入射光

21 反射光

22 界面

25 散射光波面

26 包絡面

61 第三區域

62 第四區域

111 p型半導體層

112 n型半導體層

113 PN結面

114 反射膜

115 p電極

116 n電極

117 V字槽

121 透明電極

122 n電極

123 n型GaAs層

124 n型AlGaInP層

125 MQW活性層

126 p型半導體層

127 低折射率膜

128 p型GaAs層

129 p電極

130 光反射金屬

131 模塑樹脂

132 引出電極

133 凹面鏡。

具體實施方式

以下，對實施方式進行說明。在實施方式的說明中所使用的附圖中，同一參照符號表示同一部分或相當部分。

[實施方式1]

圖1表示實施方式1的半導體發光元件的示意性的截面圖。如圖1所示，實施方式1的半導體發光元件具備：例如作為n型半導體的第一導電型半導體4；例如作為p型半導體的第二導電型半導體6；和第一導電型半導體4的第二主面4b與第二導電型半導體6的第一主面6a之間的活性層5。在實施方式1中，第一導電型半導體4由例如包含n型Al_x1Ga_y1N(0＜x1≤1，0≤y1＜1)的n型氮化物半導體包覆層構成，第二導電型半導體6由例如包含p型Al_x2Ga_y2N(0＜x2≤1，0≤y2＜1)的p型氮化物半導體層7和包含p型Al_x3Ga_y3N(0＜x3≤1，0≤y3＜1)的p型氮化物半導體高摻雜層8的層疊體構成。活性層5由例如包含Al_x4Ga_y4N(0＜x4≤1，0≤y4＜1)的SQW(Single Quantum Well：單量子阱)或MQW(Multiple Quantum Well：多量子阱)的活性層構成。

第一導電型半導體4的第一主面4a與第二導電型半導體6的第二主面6b，隔著第一導電型半導體4、活性層5和第二導電型半導體6相互相對。第一導電型半導體4的第一主面4a由配置有作為n電極的第一電極13的電極形成區域(第一區域16)和未配置有第一電極13的非電極形成區域(第二區域17)構成。第一導電型半導體4的第一主面4a成為實施方式1的半導體發光元件的光取出面。

在與第一導電型半導體4的第一主面4a的配置有第一電極13的區域(第一區域16)相對的第二導電型半導體6的第二主面6b的區域(第三區域61)，配置有多個凸部9。在與第一導電型半導體4的第一主面4a的未配置有第一電極13的區域(第二區域17)相對的第二導電型半導體6的第二主面6b的區域(第四區域62)，配置有含有鎂(Mg)作為p型雜質的p型氮化物半導體高摻雜層8。

多個凸部9包含電介質，從第二導電型半導體6的第二主面6b向與活性層5相反的一側突出。相鄰的凸部9之間的間隔15是指相鄰的凸部9的頂點間的最短距離。p型氮化物半導體高摻雜層8部分地從p型氮化物半導體層7向與活性層5相反的一側突出，且p型雜質濃度比p型氮化物半導體層7高。

在p型氮化物半導體高摻雜層8的與活性層5相反的一側的主面上配置有作為p電極的第二電極18。以覆蓋p型氮化物半導體高摻雜層8、多個凸部9和第二電極18的方式配置有金屬層10。金屬層10和導電性襯底12通過導電性接合層11而機械地接合并且電接合。

圖2表示由圖1的虛線14包圍的部分的示意性的放大截面圖。圖3的(a)表示從圖2的箭頭19的方向看到的多個凸部9的示意性的平面圖，圖3的(b)表示圖3的(a)的1個凸部9的示意性的平面圖。在實施方式1中，凸部9是向與活性層5相反的一側突出的四棱錐，距活性層5最遠的點為四棱錐的凸部9的頂點。相鄰的凸部9之間的間隔15比從活性層5發出的光在凸部9的介質中傳播時的波長λ1寬。

在實施方式1的半導體發光元件中，在與第一電極13相對的第二導電型半導體6的第二主面6b的區域(第三區域61)配置有包含電介質的多個凸部9，并且相鄰的凸部9之間的間隔15比從活性層5發出的光在凸部9的介質中的波長λ1寬。由此，能夠降低從活性層5發出的光中的、向第二導電型半導體6側行進并在多個凸部9與其他介質(在實施方式1中為金屬層10)的界面反射而向第一電極13側去的光中的、向第一電極13去的光的量。由此，在實施方式1的半導體發光元件中，能夠降低由第一電極13吸收的光的量而提高光取出效率。

以下，參照圖4的(a)～圖4的(c)對由多個凸部9進行的光的反射方向的控制的原理進行說明。在圖4的(a)中，對入射光20進行反射而產生反射光21的界面22由多個凸部9和與多個凸部9鄰接的介質(在實施方式1中為金屬層10)構成。在設構成凸部9的電介質的折射率為n、設入射光20在真空中的波長為λ0時，凸部9的介質中的入射光20的波長λ1為λ1＝λ0/n。

圖4的(b)和圖4的(c)是多個凸部9的示意性的放大截面圖，表示在向與第二導電型半導體6的第二主面6b垂直的方向行進的入射光20入射到多個凸部9時，按照惠更斯原理，光在多個凸部9的斜面的各點進行散射的情形。

圖4的(b)表示相鄰的凸部9的間隔15比從活性層5發出的光在凸部9的介質中的波長λ1寬的情況下的光的散射的情形的一個例子。在此，從活性層5向第二導電型半導體6側行進并在任一界面反射之后入射到凸部9的傾斜面上的各點的入射光20，從各個點作為球面波進行散射，形成同相位的散射光波面25。圖4的(b)表示散射光波面25的包絡面26。向與第二導電型半導體6的第二主面6b垂直的方向行進并入射到多個凸部9的入射光20的散射光21的行進方向，成為與包絡面26垂直的方向，不會成為與第二導電型半導體6的第二主面6b垂直的方向。

圖4的(c)表示相鄰的凸部9的間隔15為從活性層5發出的光在凸部9的介質中的波長λ1以下的情況下的光的散射的情形的一個例子。在該情況下，從活性層5向第二導電型半導體6側行進并在任一界面反射之后入射到凸部9的傾斜面上的各點的光20的散射光波面25的包絡面雖然具有微小凹凸，但是實質上平坦。因此，在該情況下，向與第二導電型半導體6的第二主面6b垂直的方向行進并入射到多個凸部9的入射光20的散射光21的行進方向，成為與第二導電型半導體6的第二主面6b垂直的方向。

在相鄰的凸部9的間隔15比從活性層5發出的光在凸部9的介質中的波長λ1寬的情況下，能夠控制反射光21的行進方向，這一點已在例如WO2011/065571A1中公開。

根據以上的理由，在實施方式1的半導體發光元件中，能夠利用多個凸部9與其他介質的界面，使向與第二導電型半導體6的第二主面6b垂直的方向行進并入射到多個凸部9而反射的光的行進方向成為不朝向第一電極13的方向。由此，能夠降低由第一電極13吸收的光的量，因此，能夠提高光取出效率。

可認為即使在圖21所示的專利文獻2的p型半導體層126的凹凸構造中，理論上也能夠進行與實施方式1的半導體發光元件同樣的光的行進方向的控制，但是為了在p型半導體層126形成凹凸構造，在專利文獻2的元件構造上需要使p型半導體層126的厚度為一定以上的厚度。因此，在專利文獻2的元件構造中，由p型半導體層126的光的吸收造成的損失增大。另一方面，在實施方式1的半導體發光元件中，不是使第二導電型半導體6具有光的行進方向的控制功能，而是使包含電介質的多個凸部9具有光的行進方向的控制功能，由此，能夠使第二導電型半導體6變薄。因此，在實施方式1的半導體發光元件中，通過使第二導電型半導體6變薄，能夠抑制由第二導電型半導體6中的光的吸收造成的損失，能夠進一步提高光取出效率。

在實施方式1的半導體發光元件中，在不與第一電極13相對的第二導電型半導體6的第二主面6b的第四區域62配置有第二電極18，因此，能夠使第一電極13和第二電極18為夾著活性層5不相互相對的關系。由此，能夠使從第二電極18向第一電極13的電流路徑變寬，因此，能夠使活性層5的發光區域變寬。

在實施方式1的半導體發光元件中，覆蓋多個凸部9和第二電極18的金屬層10通過導電性接合層11與導電性襯底12電接合并且機械地接合。因此，在實施方式1的半導體發光元件中，能夠容易地取得電導通，并且能夠簡化安裝元件時的工序，因此，能夠降低制造成本。

在實施方式1的半導體發光元件中，金屬層10覆蓋多個凸部9而形成多個凸部9與金屬層10的界面，因此，能夠使透過該界面的光的量減少。

在圖20所示的專利文獻1的元件構造中，存在有助于發光的PN結面113的面積因將PN結面113分斷的V字槽117而減少的技術問題，但是在實施方式1的半導體發光元件中，不需要形成將活性層5分斷的槽，因此，不會產生那樣的技術問題。

以下，參照圖5～圖12的示意性的截面圖，對實施方式1的半導體發光元件的制造方法的一個例子進行說明。

首先，如圖5所示，利用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：金屬有機化學氣相沉積)法，在藍寶石襯底1上依次層疊AlN緩沖層2、AlGaN基底層3、第一導電型半導體4、活性層5、p型氮化物半導體層7和p型氮化物半導體高摻雜層8。也可以使用AlN襯底來代替藍寶石襯底1。

接著，如圖6所示，將p型氮化物半導體高摻雜層8中的形成第二電極18的區域以外的區域除去。在此，p型氮化物半導體高摻雜層8的除去，例如能夠在利用光刻法在p型氮化物半導體高摻雜層8上形成抗蝕劑圖案后利用反應性離子蝕刻等干式蝕刻來進行。這樣，通過除去p型氮化物半導體高摻雜層8的不需要的部分，能夠降低從活性層5產生的光中的由p型氮化物半導體高摻雜層8吸收的光的量，因此，能夠提高光取出效率。

接著，對p型氮化物半導體高摻雜層8的除去后的半導體晶片進行加熱。在此，半導體晶片的加熱例如能夠通過利用加熱處理爐等加熱到例如800℃以上來進行。

接著，如圖7所示，在p型氮化物半導體高摻雜層8上形成第二電極18。第二電極18的形成，例如能夠通過利用光刻法在p型氮化物半導體高摻雜層8上形成任意的抗蝕劑圖案，利用例如電子束蒸鍍法依次層疊例如厚度20nm的鎳(Ni)和例如厚度20nm的金(Au)之后進行剝離來進行。作為第二電極18，除了Ni與Au的層疊體以外，也可以為鉑(Pt)與Au的層疊體、或鈀(Pd)與Au的層疊體。作為第二電極18的形成方法，除了電子束蒸鍍法以外，也可以利用例如一直以來公知的濺射法。通過使用這樣的第二電極18，能夠具備良好的歐姆特性，并且能夠兼具與導電性襯底12的優異的密合性。通過在形成多個凸部9之前，形成第二電極18來覆蓋p型氮化物半導體高摻雜層8，也能夠降低其后的工序中的對p型氮化物半導體高摻雜層8的損傷。

接著，如圖8所示，在p型氮化物半導體層7上形成多個凸部9。多個凸部9例如能夠如以下那樣形成。首先，利用一直以來公知的濺射法，在p型氮化物半導體層7上形成AlN膜等電介質膜后，利用光刻法在電介質膜上形成抗蝕劑圖案，利用反應性離子蝕刻等干式蝕刻，以形成微小的周期性的凹凸圖案的方式將電介質膜的一部分除去，由此能夠形成多個凸部9。因為具有紫外區域的波長(1nm以上400nm以下)的光在Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)中的折射率為2.3～2.6左右，AlN的折射率為2.3左右，所以在多個凸部9使用AlN的情況下，能夠減小多個凸部9與p型氮化物半導體層7的界面的折射率差，能夠抑制全反射，因此，能夠控制更多的光的反射方向。多個凸部9并不限定于AlN，除了AlN以外，例如也能夠優選使用對具有紫外區域的波長(1nm以上400nm以下)的光具有與p型氮化物半導體層7的折射率接近的折射率的材料、且對該光為透過性的電介質材料。多個凸部9的形狀，例如，通過適當調節反應性離子蝕刻等干式蝕刻的氣氛氣體等蝕刻條件，使厚度方向的干式蝕刻速度和面方向的干式蝕刻速度變化，形成期望的蝕刻角度(錐角)，由此能夠形成為例如四棱錐等形狀。

多個凸部9以相鄰的凸部9的間隔15成為從活性層5發出的光在凸部9的介質中的波長λ1以下的方式形成。相鄰的凸部9的間隔15能夠通過利用分割或聚焦離子束(FIB)等對半導體發光元件進行截面加工后，利用電子顯微鏡測定相鄰的凸部9的頂點的間隔來確定，在凸部9的介質中的波長λ1例如能夠通過利用光檢測器(光探測器)觀測從半導體發光元件發出的光而確定在空氣中的波長λ0后，利用由光譜橢偏儀等進行的分析而導出凸部9的折射率n來算出。即，能夠使用上述的在空氣中的波長λ0、空氣的折射率n0、凸部9的折射率n，通過λ1＝(λ0×n0)/n來確定。

接著，如圖9所示，以覆蓋多個凸部9、p型氮化物半導體高摻雜層8和第二電極18的方式形成金屬層10。金屬層10例如能夠通過利用濺射法依次層疊例如厚度300nm的Al(鋁)和例如厚度300nm的Au來形成。通過由含有對紫外區域的波長的光的反射率高的Al等的金屬層10和電介質的多個凸部9形成反射界面，能夠降低透過反射界面的光的量。通過形成金屬層10，與多個凸部9相比，能夠利用導電性接合層11實現與導電性襯底12的強固接合，因此能夠提高成品率。

接著，如圖10所示，利用導電性接合層11將金屬層10和導電性襯底12接合。在此，金屬層10和導電性襯底12的由導電性接合層11進行的接合，例如能夠如以下那樣進行。首先，在CuW襯底或摻雜有p型半導體的Si襯底等導電性襯底12上形成厚度20nm的Ni與厚度150nm的Au的層疊體等密合用金屬層(未圖示)之后，配置導電性接合層11，以使金屬層10和導電性接合層11相對的狀態配置。

在此，作為導電性接合層11，例如能夠使用：含有銀(Ag)等的熱固型的導電性粘接劑、Au、錫(Sn)、Pd、銦(In)、鈦(Ti)、Ni、鎢(W)、鉬(Mo)、Au-Sn、Sn-Pd、In-Pd、Ti-Pt-Au或Ti-Pt-Sn等。在導電性接合層11使用這些材料的情況下，能夠通過共晶反應，將金屬層10和導電性接合層11接合。通過共晶反應形成的共晶形成層，在與金屬層10接合時相互擴散而形成共晶。

接著，將藍寶石襯底1和導電性襯底12進行加熱壓接。在此，在使用熱固型的導電性粘接劑作為導電性接合層11的情況下，例如可舉出進行數百N～數kN左右的加壓、加熱到150℃～400℃左右、在真空或氮氣氣氛或大氣氣氛下保持15分鐘左右的條件等。通過藍寶石襯底1和導電性襯底12的加熱壓接，導電性接合層11熔融之后固化，由此，金屬層10和導電性襯底12通過導電性接合層11接合。

作為在無加壓狀態下進行接合的情況下的接合條件，例如可舉出在真空或氮氣氣氛、大氣氣氛下加熱到200℃左右、保持60分鐘左右的條件等。可根據導電性接合層11的材料的特性，適當設定接合條件。這樣，導電性襯底12與金屬層10以及第二電極18通過導電性接合層11電接合，因此，能夠進行電流的注入。

可以在作為下一工序的激光剝離(LLO)工序之前，進行藍寶石襯底1的背面(與導電性接合層11側相反的一側的表面)的磨削和研磨，將藍寶石襯底1加工為任意的厚度。

接著，如圖11所示，將藍寶石襯底1從AlN緩沖層2剝離。藍寶石襯底1例如通過LLO法從AlN緩沖層2剝離，更具體而言，通過從藍寶石襯底1的背面側照射波長約193nm左右的準分子激光進行剝離。準分子激光的能量密度例如能夠為約500mJ/cm²～約8000mJ/cm²。

接著，如圖12所示，將AlN緩沖層2和AlGaN基底層3從第一導電型半導體4剝離。AlN緩沖層2和AlGaN基底層3的剝離例如能夠通過將藍寶石襯底1剝離后的半導體晶片浸漬在40℃以上的氫氟酸中來進行，更具體而言，能夠通過將藍寶石襯底1剝離后的半導體晶片在加熱到60℃的氫氟酸中浸漬15分鐘來進行。通過進行這樣的氫氟酸處理，LLO法特有地發生的第一導電型半導體4的含Al物的殘留物由氫氟酸除去，由此，能夠抑制含Al物作為蝕刻掩模發揮功能，在第一導電型半導體4上產生柱狀的突起物，從而使第一導電型半導體4的表面平坦。由此，能夠提高第一電極13的形成工序和后述的元件分割工序中的成品率。

接著，通過利用干式蝕刻將第一導電型半導體4的表面的一部分除去，使第一導電型半導體4的第一主面4a露出。在此，作為用于使第一導電型半導體4的第一主面4a露出的干式蝕刻，例如可舉出使用氯(Cl)氣的反應性離子蝕刻等。

接著，在第一導電型半導體4的第一主面4a上利用光刻法形成抗蝕劑圖案之后形成構成第一電極13的金屬膜，然后進行剝離，由此，如圖1所示，形成第一電極13。第一電極13例如能夠通過利用例如電子束蒸鍍法在抗蝕劑圖案上依次層疊例如厚度25nm的Ti和例如厚度200nm的Al之后進行剝離來形成。也可以代替電子束蒸鍍法而利用一直以來公知的濺射法來形成第一電極13。

然后，例如利用一直以來公知的金剛石劃線、激光劃線、刀片切割、刀片切斷或輥切斷等方法將半導體晶片分割成多個元件，由此，能夠得到圖1所示的半導體發光元件。

[實施方式2]

圖13的(a)表示實施方式2的半導體發光元件的第一電極13與第二電極18的位置關系的優選的一個例子的示意性的平面圖，圖13的(b)表示實施方式2的半導體發光元件的多個凸部9與第二電極18的位置關系的優選的一個例子的示意性的平面圖。如圖13的(a)和圖13的(b)所示，在實施方式2的半導體發光元件中，成為第二電極18由第一電極13包圍，并且以與第一電極13相對的方式配置有多個凸部9的結構。通過形成為這樣的結構，能夠使被注入到活性層5的電流擴散到更廣闊的區域，并且能夠使第一電極13的形成面積減小，因此，能夠提高光取出效率。

另外，第二電極18具備在第一方向延伸的多個第一線狀電極18b和在與第一方向不同的第二方向延伸的第二線狀電極18a，多個第一線狀電極18b與第二線狀電極18a交叉，由此，多根第一線狀電極18b通過1根第二線狀電極18a電連接。

[實施方式3]

圖14表示實施方式3的半導體發光元件的示意性的截面圖。如圖14所示，實施方式3的半導體發光元件的特征在于，不具備p型氮化物半導體高摻雜層8，第二導電型半導體僅由p型氮化物半導體層7構成，p型氮化物半導體層7的厚度t₂比第一導電型半導體4的厚度t₁和從活性層5發出的光在凸部9的介質中的波長λ1小，并且凸部9的厚度t₃比p型氮化物半導體層7的厚度t₂厚。第一導電型半導體4的厚度t₁是第一導電型半導體4的第一主面4a與第二主面4b之間的最短距離。p型氮化物半導體層7的厚度t₂是作為第二導電型半導體的p型氮化物半導體層7的第一主面6a與第二主面6b之間的最短距離。凸部9的厚度t₃是凸部9的頂點與凸部9的底面之間的最短距離。

因為第一導電型半導體4的厚度t₁越厚越能夠降低晶體缺陷，越能夠使來自第一電極13的注入電流的擴散的擴展變大，所以優選具有一定以上的厚度t₁，特別優選為300nm以上。

另一方面，當p型氮化物半導體厚度變厚時，存在光吸收損失變大，難以進行光取出的技術問題。因此，在p型氮化物半導體層7使用例如p型GaN或Al組成低的p型Al_x2Ga_y2N(0＜x2≤1，0≤y2＜1)等氮化物半導體的情況下，優選將p型氮化物半導體層7的厚度t₂形成得薄，優選為200nm以下。這樣，通過使p型氮化物半導體層7的厚度t₂比第一導電型半導體4的厚度t₁薄，能夠高效地向活性層5注入電流，并且能夠高效地將活性層5中產生的光取出到外部。

相鄰的凸部9的間隔15，與實施方式1和實施方式2同樣，為了控制光的反射方向，以比來自活性層5的光在凸部9的介質中的波長大的間隔進行配置。在此，在來自活性層5的光的發光波長為例如220nm以上350nm以下的情況下，從提高光取出效率的觀點出發，優選使相鄰的凸部9的間隔15為660nm以上。

在使凸部9的厚度t₃比p型氮化物半導體層7的厚度t₂厚的情況下，能夠更容易地控制凸部9的傾斜面的傾斜，因此，更容易將多個凸部9與金屬層10的界面的反射光控制為朝向未配置有第一電極13的區域，能夠容易地提高光取出效率。

在實施方式3的半導體發光元件中，還具有如下特征：在第一導電型半導體4的第一主面4a中，未配置有第一電極13的區域即第二區域17的總面積比配置有第一電極13的區域即第一區域16的總面積大。由此，能夠使能夠從第一導電型半導體4的第一主面4a取出的光的量變多，因此，處于光取出效率進一步提高的趨勢。從提高光取出效率的觀點出發，優選第二區域17的總面積為第一區域16的總面積的3倍以上。

實施方式3的上述以外的說明與實施方式1和實施方式2同樣，因此不重復進行說明。

[實施方式4]

圖15表示實施方式4的半導體發光元件的示意性的截面圖。實施方式4的半導體發光元件的特征在于，不形成金屬層10，由多個凸部9和導電性接合層11形成反射界面。通過形成為這樣的結構，也能夠使透過多個凸部9和導電性接合層11的反射界面的光的量降低，并且能夠省略金屬層10的形成工序，因此，能夠簡化實施方式4的半導體發光元件的制造工序從而降低制造成本。

實施方式4的上述以外的說明與實施方式1～實施方式3同樣，因此不重復進行說明。

[實施方式5]

圖16的(a)表示實施方式5的半導體發光元件的多個凸部9與第二電極18的位置關系的示意性的平面圖，圖16的(b)表示沿著圖16的(a)的XVIb-XVIb的示意性的截面圖。實施方式5的半導體發光元件的特征在于，凸部9的形狀為三棱柱的條紋沿著元件的周緣呈線狀延伸的形狀。

實施方式5的上述以外的說明與實施方式1～實施方式4同樣，因此不重復進行說明。

[實施方式6]

圖17的(a)表示實施方式6的半導體發光元件的第一電極13與第二電極18的位置關系的示意性的平面圖，圖17的(b)表示實施方式6的半導體發光元件的多個凸部9與第二電極18的位置關系的示意性的平面圖。實施方式6的半導體發光元件的第二電極18為多個，第二電極18的特征在于，分別相互隔開間隔地配置。第一電極13形成為格子狀，多個第二電極18分別為矩形狀，矩形狀的第二電極18以與由第一電極13呈矩形狀包圍的各個區域相對的方式配置。通過形成為這樣的結構，也容易向活性層5的更廣闊的區域注入電流，也能夠減少第一電極13的形成面積，因此，能夠提高光取出效率。

實施方式6的上述以外的說明與實施方式1～實施方式5同樣，因此不重復進行說明。

[實施方式7]

圖18的(a)表示實施方式7的半導體發光元件的第一電極13與第二電極18的位置關系的示意性的平面圖，圖18的(b)表示實施方式7的半導體發光元件的多個凸部9與第二電極18的位置關系的示意性的平面圖。實施方式7的半導體發光元件的特征在于，第一電極13和第二電極18分別形成為梳型狀，并且以彼此的梳齒分別咬合的方式配置。通過形成為這樣的結構，也容易遍及整個活性層5注入電流，也能夠減少第一電極13的形成面積，因此，能夠提高光取出效率。

實施方式7的上述以外的說明與實施方式1～實施方式6同樣，因此不重復進行說明。

[實施方式8]

圖19表示實施方式8的半導體發光元件的示意性的截面圖。實施方式8的半導體發光元件的特征在于，多個凸部9各自的截面為三角形，在最接近半導體發光元件的周緣的位置配置的凸部9的三角形的截面中，半導體發光元件的周緣側的邊9a比半導體發光元件的內側的邊9b長。通過形成為這樣的結構，能夠利用在最接近半導體發光元件的周緣的位置配置的凸部9使向半導體發光元件的外部行進的光返回到半導體發光元件的內側，因此，能夠提高光取出效率。從進一步提高光取出效率的觀點出發，優選成為在最接近半導體發光元件的周緣的位置配置的凸部9的三角形的截面的半導體發光元件的周緣側的邊9a比內側的邊9b長的直角三角形。

實施方式8的上述以外的說明與實施方式1～實施方式7同樣，因此不重復進行說明。

[附記]

(1)在此公開的實施方式是一種半導體發光元件，其為包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件，其特征在于，具備：第一導電型半導體；第二導電型半導體；第一導電型半導體與第二導電型半導體之間的活性層；第一導電型半導體的第一主面上的第一電極；第二導電型半導體的第二主面上的第二電極；和第二導電型半導體的第二主面上的多個凸部，第一導電型半導體的第一主面隔著第一導電型半導體、活性層和第二導電型半導體，與第二導電型半導體的上述第二主面相對，多個凸部配置在第二導電型半導體的第二主面的與第一電極相對的區域的至少一部分，第二電極配置在第二導電型半導體的第二主面的配置有多個凸部的區域以外的區域的至少一部分，多個凸部從第二導電型半導體的第二主面向與活性層相反的一側突出，凸部包含電介質，相鄰的凸部之間的間隔比從活性層發出的光在凸部的介質中的波長寬。通過形成為這樣的結構，能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(2)在此公開的實施方式的半導體發光元件可以還具備覆蓋多個凸部的金屬層。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(3)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，金屬層可以配置在第二電極上。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(4)在此公開的實施方式的半導體發光元件可以還具備：導電性襯底；和將導電性襯底和金屬層接合的導電性接合層。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(5)在此公開的實施方式的半導體發光元件可以還具備：導電性襯底；和將導電性襯底和多個凸部接合的導電性接合層。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(6)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：導電性接合層配置在第二電極上，與第二電極電連接。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(7)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：第二導電型半導體在第二導電型半導體的第二區域的至少一部分具備向與活性層相反的一側突出的突出部。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(8)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，第二電極可以位于第二導電型半導體的突出部上。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(9)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，第二導電型半導體的突出部可以含有鎂。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(10)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，多個凸部可以位于第二導電型半導體的突出部以外的區域。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(11)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：第二電極具備在第一方向延伸的多個第一線狀電極和在與第一方向不同的第二方向延伸的第二線狀電極，多個第一線狀電極與第二線狀電極交叉。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(12)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：第二電極為多個，第二電極分別相互隔開間隔地配置。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(13)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：第一電極和第二電極分別為梳型狀，并且以彼此的梳齒分別咬合的方式配置。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(14)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：第二導電型半導體的厚度比第一導電型半導體的厚度和從活性層發出的光在凸部的介質中的波長小，凸部的厚度比第二導電型半導體的厚度厚。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(15)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：第一導電型半導體的厚度為第一導電型半導體的第一主面與第一導電型半導體的第二主面之間的最短距離，第一導電型半導體的第二主面是與第一導電型半導體的第一主面相對的主面、并且位于第一導電型半導體的活性層側。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(16)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：在第一導電型半導體的第一主面中，未配置有第一電極的區域的總面積比配置有第一電極的區域的總面積大。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(17)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，凸部的形狀可以為四棱錐。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(18)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，凸部的形狀可以為三棱柱的條紋沿著半導體發光元件的周緣呈線狀延伸的形狀。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(19)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：凸部的截面為三角形，在最接近半導體發光元件的周緣的位置配置的凸部的截面的三角形中，半導體發光元件的周緣側的邊比半導體發光元件的內側的邊長。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(20)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，可以：在最接近半導體發光元件的周緣的位置配置的凸部的截面的三角形為半導體發光元件的周緣側的邊比半導體發光元件的內側的邊長的直角三角形。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(21)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，活性層可以包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(22)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，半導體發光元件的發光波長可以為220nm以上350nm以下。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

(23)在此公開的實施方式的半導體發光元件中，相鄰的凸部之間的間隔可以為660nm以上。通過形成為這樣的結構，也能夠提供一種提高了光取出效率的包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件。

以上對實施方式進行了說明，但是也可以將上述的各實施方式的結構適當組合。

應當認為本次公開的實施方式在所有方面都只是例示，而不是限制。本發明的范圍不是由上述的說明表示，而是由權利要求書表示，與權利要求書等同的意思和范圍內的所有變更都包含在本發明的范圍內。

產業上的可利用性

在此公開的實施方式涉及包含Al_xGa_yN(0＜x≤1，0≤y＜1)的半導體發光元件及其制造方法，特別涉及具有利用激光剝離(LLO：Laser Lift Off)法將半導體晶片的半導體生長用襯底除去的工序的半導體發光元件的制造方法、和利用該方法制造的半導體發光元件。