专利名称：具有支持衬底的氮化物半导体器件及其制造方法
技术区域本发明涉及发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等发光元件、太阳电池、光传感器等受光元件、或是晶体管、功率器件等电子器件所使用的氮化物半导体器件及其制造方法。采用粘合构造作为制造方法之一。
背景技术：
虽然氮化物半导体作为直接跃迁型半导体是有前途的半导体材料，但是大块体单晶的制造很困难。因此，现在普遍采用在蓝宝石、SiC等异质衬底上利用有机金属气相生长法(MOCVD)来生长GaN的异质外延生长技术。其中，已经证实，蓝宝石由于在外延生长工序的高温氨气氛中的稳定性，是用于生长高效率的氮化物半导体的发光元件的优选衬底。在采用蓝宝石衬底的情况下使用的方法是在蓝宝石衬底上在600℃左右的低温下形成作为过渡层(缓冲层)的AlGaN后，再在它上面生长氮化物半导体层。这样就能够提高氮化物半导体层的结晶性。
具体地讲，在蓝宝石衬底上生长的氮化物半导体器件被用于亮度比以前高的蓝色LED、纯绿色LED及LD(激光二极管)，而它们则用于全色显示器件及示波器、图象扫描仪、光盘用的光源等对大容量信息进行存储的DVD等介质及通讯用的光源、或印刷设备等。甚至可望用于诸如场效应晶体管(FET)那样的电子器件。
(专利文献1)特开平9-129932号公报然而，蓝宝石是热导率差的绝缘体，因此氮化物半导体器件的构造就受到限制。例如，如果是诸如GaAs或GaP那样的导电体衬底，就可以在半导体器件的上表面设置1个电接触部(电极)、再在底表面也设置1个接触部，但是，在蓝宝石上生长的发光元件则须在上表面(同一面)设置2个电接触部。因此，如果采用蓝宝石等绝缘体衬底，与导电体衬底相比，在同一衬底面积上的有效发光面积就会减小。并且，在采用绝缘体衬底的情况下，从同一φ的晶片所获取的元件(芯片)数就会减少。
还有，采用蓝宝石等绝缘体衬底的氮化物半导体器件有面朝上型和面朝下型，由于它们在同一表面有两个电极，因而电流密度局部变高，元件(芯片)中发热，使元件劣化加速。还有，由于在对电极的引线键合工序中pn两个电极上分别需要连线，因而芯片尺寸变大，使芯片的产额降低。而且蓝宝石硬度高，是六方晶的结晶构造。因此，在把蓝宝石作为生长衬底来使用的情况下，需要通过划片对蓝宝石衬底进行芯片分离，与其他的衬底相比，必须增加制造工序。
再有，近几年，在紫外区域发光的LED已经具有实用性。所谓紫外区域是指发光波长在400nm以下。GaN的带隙为365nm，如果做成比365nm还短的波长，由于接触层等的GaN的吸收，光取出效率就会显著降低。
因此，本发明鉴于上述问题，提供一种能够实现两个电极相对的相向电极构造、且不提高电压的高输出的氮化物半导体器件及其制造方法。而且是在紫外区域中也实现了高发光输出的氮化物半导体器件。
发明内容
本发明的氮化物半导体器件在支持衬底上至少依次具有导电层、第1电极、具有发光层的氮化物半导体和第2电极，其中，在上述导电层上具有第1电极、以及以第1绝缘性保护膜为中介的第1导电型氮化物半导体层。上述氮化物半导体从支持衬底一侧按照第1导电型氮化物半导体层、发光层、第2导电型氮化物半导体层的顺序构成，在第2导电型氮化物半导体层上形成第2电极。由于上述支持衬底呈导电性，因而能够做成具有相向电极构造的氮化物半导体器件。还有，如果把第1电极做成p型电极，光的取出效率就会提高。这意味着，成为氮化物半导体层上部的第2电极(n型电极)一侧所形成的第2导电型氮化物半导体层就成为n型氮化物半导体。即，n型氮化物半导体一侧成为光输出面。对于氮化物半导体(特别是GaN系半导体)，因为n型层的电阻低，所以能够减小作为第2电极的n型电极的尺寸。光的取出效率的提高是由于n型电极做得小，能够使遮挡光的区域减小。再有，因为现有的氮化物半导体器件是在同一面上有两个电极的构造，p型电极需要P焊盘电极，而本发明采用导电性的支持衬底，在引线架等封装件上用导电性材料进行管芯焊接，使得能够导通，因而不用P焊盘电极，能够增大发光面积。还有，由于具有第1绝缘性保护膜，能够防止短路等，因而能提高成品率和可靠性。能够简化制造工序。
上述第1电极及第1绝缘性保护膜的特征是与第1导电型氮化物半导体层相接。第1电极也可以在第1导电型氮化物半导体层上全表面形成，不过，部分地形成、用第1绝缘性保护膜埋入开口部，就能够调整第1电极和第1导电型氮化物半导体层的接触面积。还有，使第1电极形成为矩形或条纹状、正方形、栅格状、点状、菱形、平行四边形、网格形状、条形状、分为1个至多个的枝状等图形，就能够提高光的输出效率。上述第1导电型氮化物半导体层只要能与第1电极构成欧姆接触，那么，可以是p型氮化物半导体，也可以是n型氮化物半导体。第1导电型氮化物半导体层不限定单层、多层。
上述第1电极至少具有从Ag、Rh、Ni、Au、Pd、Ir、Ti、Pt、W、Al组成的群中所选出的1种。反射率的具体数值为Ag-89％、Al-84％、Rh-55％、Pd-50％、Au-24％。根据以上数据，对于反射率，Ag是最优选的材质，不过，在第1的导电型氮化物半导体层为p型的情况下，在欧姆性上Rh是优选的。如果采用上述材料，就能够降低电阻，并使光的取出效率提高。上述导电层由含有从Au、Sn、Sn组成的群中所选出的至少1种的共晶构成。导电层采用上述共晶材料，在低温下的层形成就成为可能。如果是共晶接合，那么在低温下进行粘贴对起翘就有缓和效果。还有，导电层由Au、Sn、Pd、In、Ti、Ni、W、Mo、Au-Sn、Sn-Pd、In-Pd、Ti-Pt-Au、Ti-Pt-Sn等从第1电极一侧起做成粘着层/势垒层/共晶层的构造，就能够防止由于与第1电极(例如p型电极)的扩散而导致的劣化。
上述第1电极和第2电极是指，两个电极不在同一面上的相向电极构造，在第1电极的上方不存在第2电极。这意味着从电极形成面上来看，两方的电极不重叠。如果第1电极和第2电极从电极形成面上来看不重叠，出射的光就不会被第2电极(例如n型电极)遮挡，就能够高效率地取出光。就能够抑制第2电极对出射的光的吸收。在第2导电型氮化物半导体层为N型的情况下，上述第2电极优选含Al，例如由Ti-Al、W-Al组成。在本发明中，相向电极构造是指第1电极和第2电极是将氮化物半导体夹在中间而形成的构造。
在上述氮化物半导体器件中，上述氮化物半导体在最上层上具有第2导电型氮化物半导体层，该第2导电型氮化物半导体层设有凹凸部。该凹凸(凹窝加工)形成部就成为氮化物半导体的光取出侧。由于在该表面形成凹凸，因光的全反射而出不来的光通过在凹凸面改变角度而能够取出。该凹凸形成与无凹凸相比，可望提高1.5倍以上的输出。平面形状有圆形、或六边形或三角形这样的多边形状。另外也可以使凹凸形成为条形状或栅格形状、矩形。为了提高光的取出效率，优选的是尽可能细的图形。还有，作为剖面形状，波状比平面好。这是由于与有棱角的凹凸相比，更能提高光取出效率。再有，凹部的深度为0.2～3μm，更优选的是1.0μm～1.5μm。其理由是，如果凹部深度比0.2μm浅的话，就没有提高光取出的效果；如果比上述范围深的话，横向的电阻就会提高。再有，把凹部的形状做成圆形或多边形状，就能够在此情况下维持低电阻，使输出提高。
在上述氮化物半导体中，发光层以外的氮化物半导体层的特征是具有比发光带隙大的带隙。更优选的是，发光层以外的氮化物半导体层具有比发光带隙大0.1eV以上的带隙。这样，出射的光就不会被吸收，就能够取出光。
上述氮化物半导体器件中，其特征是，支持衬底的线热膨胀系数为4～10(×10-6/K)。支持衬底的热膨胀系数处在上述范围，就能够防止氮化物半导体器件的起翘及开裂。必须把与GaN的热膨胀系数差控制在4×10-6/K以下的理由是，如果超越该范围，变形就会加大，支持衬底及氮化物半导体器件发生开裂的比例就会急剧升高。
上述氮化物半导体器件中，其特征是，支持衬底含有从Cu、Mo、W组成的群中选取的至少1种。支持衬底的特性具有导电性，热膨胀系数与氮化物半导体相近。由上述金属组成的支持衬底满足这些特性。并且，能够使高散热性及易于芯片分离等的LED、LD的特性提高。
上述氮化物半导体器件中，其特征是，支持衬底中的Cu含量为50％以下。如果Cu的含量多，热传导性就会变好，但热膨胀系数也会变大。因此，更优选的是Cu含量为30％以下。为了与Cu合金化，最好降低热膨胀系数。与Cu含量相反，在使Mo合金化的情况下，使Mo含量为50％以上。Mo是廉价的。还有，与Cu含量相反，在使W合金化的情况下，使W含量为70％以上。W容易划片。做成这样的支持衬底，由于热膨胀系数与氮化物半导体接近，因而能够获得热传导性良好的特性。由于上述支持衬底呈导电性，因而能够投入大电流。
上述第1绝缘性保护膜在不与氮化物半导体相接的一侧形成从由Al、Ag、Rh组成的群中选取的至少一种的金属层。即，金属层存在于上述导电层和第1绝缘性保护膜之间(图4)。由于在该位置形成上述金属膜，因而提高了光的取出效率。这是由于在光多的LED光取出面一侧使横向光的传播发生了反射。上述金属膜的特征是与导电层相接。
一种在支持衬底11上按顺序具有第1电极3、具有发光层的半导体积层体2、第2电极的半导体发光器件。此处，第1电极3位于与设置在上述半导体2上的支持衬底11的接合面一侧。还有，第2电极4设在半导体2的光取出面一侧。在这样的半导体发光器件中，发光层的发光不仅仅是向着作为光取出面的上方的光，而是向着全方位的发光，因此，在来自发光层的发光中向下方的光就被其他形成层等吸收掉了。还有，如果形成半导体器件的话，半导体2的膜厚在数μm至10μm范围，横向的长度为200μm以上，大的为1mm以上。因此，横向传播的光与纵向传播的光相比，到半导体等的侧面而发生反射的距离长，被构成半导体的材料所吸收，使光取出效率降低。
因此，本发明的半导体发光器件，在支持衬底11上至少按顺序具有导电层13；第1电极3；半导体2，该半导体2在与第1电极的接触界面一侧具有第1导电型半导体层2a，还有它上面的发光层2b，还有再上面的光取出面一侧的第2导电型半导体层2c；以及，第2电极6，其特征是具有第1保护膜4，而该第1保护膜4具有与上述半导体2的接触界面区域和/或从接触界面向上述半导体2横向凸出的区域。
上述第1保护膜4具有与半导体2的接触界面区域是指，第1保护膜4成为能够与半导体积层体2进行光传播的光学的连接，或者第1保护膜4与半导体2之间有中介层。还有，在上述第1保护膜4中，从上述接触界面向上述半导体2横向凸出的区域是指，第1保护膜4在光取出面一侧与半导体2不接触的区域向该半导体2的外部延伸的区域(图3C、图3E、图3F、图4C等)。第1保护膜4作为透光膜，只要具有使来自发光层的出射光透过的作用就足够了。此外，它还具有绝缘性，成为具有漏电流防止作用和电流限制作用的膜。上述凸出区域是设在上述半导体2外部的光取出面，目的是，使从发光层2b向下方的光透过该第1保护膜4，在与具有反射作用的层的界面使透过光发生反射，作为向上方的出射光而取出。从上述半导体2的发光层2b传播的光入射到第1保护膜4中，在该第1保护膜4的侧壁及底面重复反射，成为从上述凸出区域上表面的大部分向上方的出射光，为此，与半导体生长方向的膜厚相比，该第1保护膜的膜厚小，因而在发光器件内部的吸收和损失受到抑制，使得来自半导体发光器件的光取出效率提高。该第1保护膜4优选的是选择吸收系数小的材质。用于使入射到与半导体2光学性地连接的第1保护膜4的发光层2b发出的光出射到外部的光导出路，即凸出区域，具有使发出的光在半导体积层体中反复进行内部反射、在发生内部吸收之前把光取出到外部的机能。这不仅是从第1电极3上部出来的主(main)光，而且与从相当于半导体发光器件外部的上述凸出区域出来的副(sub)光合起来，从而使来自半导体发光器件的外部量子效率升高。具体地讲，具有反射作用的层是导电层13，不过，优选的是在上述第1保护膜4和导电层13之间介入反射膜，这样就能够使第1保护膜4内反射过程中的损失减小。
对上述第1保护膜4的凸出区域的上表面，如果用蚀刻法等形成粗糙面，就能够提高从该面的光取出量。作为其他构成，有的构成是在上述凸出区域上表面具有作为折射率n3的保护膜40。如果形成保护膜4b，且其构成使得，该保护膜40和第1保护膜4的折射率n2的折射率差，比半导体2的折射率n1和第1保护膜4的折射率n2的折射率差小，那么，由于在折射率差小的一侧能够取出多的光，多的光入射到在外界具有露出面的第1保护膜4，光取出效率就会提高。
还有，本发明的半导体发光器件的特征是，在支持衬底一侧的氮化物半导体的面上，至少有1个以上的第1电极3和第1保护膜4交替形成。优选的是，在上述第1保护膜4的下面具有反射膜(图12D)。在上述第1导电型半导体层2a和第1电极3的界面a上，使来自发光层的光发生反射。还有，在上述第1导电型半导体层2a和第1保护膜4的界面上，使来自发光层的光发生透过，在第1保护膜4和导电层13的界面b上，使来自发光层的光发生反射。由于第1电极3吸收光，因此，为了减少这种光吸收而特意使光透过第1保护膜4，在与第1保护膜4的下面所形成的反射膜或导电层13的界面b，通过光反射，使光取出效率提高(图12E)。为此，降低了半导体2和第1保护膜4的界面处的反射率，提高了上述界面b处的反射率。为了使得第1保护膜4的光反射率小于第1电极3的光反射率，第1保护膜4优选采用光透射率高的材质。
其特征是，在上述第1导电型半导体层2a和第1电极3的界面a、第1保护膜4和导电层13的界面b形成凹凸部。此处，上述界面a、b是指，作为使来自发光层2b的光发生反射的光反射面相互配合而发挥作用的面。第1保护膜4是透光膜，不过，在与该保护膜4的侧面相接的第1电极3和与该保护膜4的底面相接的导电层13的界面b处能够使光发生反射。把上述界面b做成凹部、把上述界面a做成凸部的凹凸部横向设置在半导体发光器件的发光层2c下面(图12D)。图12D等表示的反射膜也可以省略。
由于设有该凹凸部，因而能够进一步提高从半导体向外部输出的光取出效率。其理由是，使本来向下方传播的光在该界面发生反射，或通过折射使其变为纵向成分增强的光，即，在进行横向长距离的光传播之前，使其在该凹凸部发生漫反射，把光引向上方。横向成分大的光，大部分的光会在半导体内被吸收，不过，如果有凹凸部，来自发光层的光就会在该凹凸部中经过漫反射而成为上下左右的小的光，从而变为纵向成分的光。如果这样的凹凸部与在上述第1保护膜4上形成的凸出区域构成光学性的连接的话，光取出效率就会进一步提高。
上述第1电极3和第1保护膜4被设在上述第1导电型半导体层2a的同一面的下面。此处，上述第1导电型半导体层2a可以在第1电极3形成面上按生长状态(as-grown)形成凹凸的台阶或进行适度的微细加工，不过，优选的是平坦的构造。这是由于，如果在半导体上用蚀刻法形成凹凸部，就会给半导体带来不少损伤，不可避免地使寿命特性降低。本发明不是用蚀刻法形成的凹凸加工部，而是用材料的组合形成凹凸部，因而没有蚀刻损伤，寿命特性不会降低，同时，提高了光取出效率。
上述第1保护膜4是至少由2层构成的多层构造，其特征是上述层彼此的界面为凹凸面。上述凹凸面优选的是倾斜的。在上述半导体2的横向，第1保护膜4在半导体上占的面积比第1电极3大。因此，对全发光，透过该第1保护膜的光的比例高。因而，在一端使入射到第1保护膜4中的光转变为纵向成分来进行光取出就成为极其重要的课题。第1保护膜4至少做成2层以上的多层构造，在该第1保护膜4内形成凹凸，使入射到该第1保护膜4的光在各层的界面发生漫反射而转变为纵向成分，从而解决上述课题。第1保护膜的材料由SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2、Nb2O5等构成。例如，把第1保护膜做成在与氮化物半导体2的界面一侧4b为Nb2O5、在其下层4a为SiO2的2层构造，就能够在该2层之间设置凹凸部，主动地在该保护膜内使光发生漫反射(图12F)。
本发明的氮化物半导体器件，第1电极3和第2电极6做成相向电极构造(图3、图12等)，如上所述，优选的是第1电极3上面不存在第2电极6，不过，并非一定要这样限定，第2电极6也可以有一部分重叠在第1电极3上面。在图3D中，如果把第2电极6作为n电极，那么，第2电极一侧的氮化物半导体，即n型氮化物半导体2c中电流的散布大，相反，作为第1电极3一侧的氮化物半导体的p型氮化物半导体2a中的电流的散布小，因此，第1电极在氮化物半导体的面内的形成范围就大。因此，为主动进行外部光取出，第2电极优选做成在半导体2的上表面围绕光取出部分的形状，不过，因为第2电极3的电极形成面积小些也可以，所以，如果不遮挡光，两个电极以氮化物半导体为中介、部分重叠也可以(图12E)。
还有，在本发明中，在光取出面上形成的凹凸部的凸部、凹部的形状有具有直角的正方形和长方形、具有倾斜的梯形和倒梯形。优选的是凹凸部的形状为具有倾斜的形状。
上述半导体2，其特征是为氮化物半导体。氮化物半导体是含有氮的化合物半导体。氮化物半导体由于是直接跃迁型半导体，因而发光效率远远比间接跃迁型半导体高，再与In及Ga、Al等III族元素形成化合物半导体，就能够提供包含紫外区域的短波长区域(300nm～550nm)的半导体发光器件。
上述发光层，其特征是，可以是至少包含由AlaInbGa1-a-bN(0≤a≤1、0≤b≤1、a+b≤1)构成的阱层和由AlcIndGa1-c-dN(0≤c≤1、0≤d≤1、c+d≤1)构成的阻挡层的量子阱构造。做成量子阱构造，就能够获得良好发光效率的发光元件，可以是单一量子阱构造，也可以是多重量子阱构造。另外，上述阱层中的In组成b，优选的是0＜b≤0.3，这样就能实现高输出。这是由于，如果In混晶比b增大的话，由于结晶的偏析等，结晶性在面内不一样，成为良好区域在面内分散的结晶，电流密度增加时，电流一输出特性的线性变弱，具有容易饱和的倾向，而在上述In组成范围，则有利于本发明的大电流投入。
上述发光层是至少包含由AlaInbGa1-a-bN(0＜a≤1、0＜b≤1、a+b＜1)构成的阱层和由AlcIndGa1-c-dN(0＜c≤1、0＜d≤1、c+d＜1)构成的阻挡层的量子阱构造，其特征是第2导电型氮化物半导体层为含有Al的氮化物半导体。并且，在视觉灵敏度低的420nm(近紫外区域)以下，In组成b在0＜b≤0.1范围；在380nm(紫外区域)以下，Al组成a为0.01≤a≤0.2。
上述第2导电型氮化物半导体层至少由2层组成，该2层的特征是，第2电极一侧为AleGa1-eN，发光层一侧为AlfGa1-fN，AleGa1-eN层的杂质浓度比AlfGa1-fN层高。
本发明中，由于涉及有源层为由AlaInbGa1-a-bN(0≤a≤1、0≤b≤1、a+b≤1)组成的氮化物半导体器件，由InAlGaN系发光的发光元件能够适应于发出各种各样的波长的光的元件，特别是对于380nm以下的紫外区域的氮化物半导体器件尤其奏效。本发明，具有有源层，该有源层具有量子阱构造，该量子阱构造含有由InAlGaN四元混晶组成的阱层和由至少包含Al的氮化物半导体组成的阻挡层，是能够适用于380nm以下的短波长区域中的氮化物半导体器件的制造方法。上述的有源层由于阱层由InAlGaN四元混晶形成，因而能把构成元素数限制为最小并抑制结晶性的恶化，而且能够提高发光效率。还有，由于阻挡层中采用至少含Al的氮化物半导体，比阱层增大了带隙能量，能够形成与发光波长相合的量子阱构造的有源层，同时，能够保持良好的有源层内的结晶性。
还有，特别是在380nm以下的紫外区域的氮化物半导体器件中，为了获得结晶性好的氮化物半导体器件，必须在衬底、过渡层上在高温下生长GaN层。不生长该层而生长发光层(有源层)等，结晶性就非常差，在氮化物半导体发光元件等中，发光输出就非常弱，不能实用。这样，设置由GaN组成的高温生长层，就能够获得结晶性好的氮化物半导体器件，不过，在作为基底层及该高温生长层而含GaN的情况下，在紫外区域由于GaN的自我吸收，来自有源层的光的一部分就会在该GaN层被吸收掉，发光输出就会降低。在本发明中，与导电性衬底接合之后，把生长用衬底和过渡层及高温生长层的GaN除去，因此，就能够维持构成元件的氮化物半导体的良好结晶性，同时抑制自我吸收。
在上述高温生长层上也可以再设置组成梯度层。特别是，该组成梯度层对于在不存在具有使结晶性恢复的作用的GaN的紫外区域发光的LED特别有效，能够积层缺陷非常少、结晶性好的氮化物半导体层。还有，该组成梯度层也可以把对决定导电性的杂质做成有梯度设置的调制掺杂。例如在上面生长的氮化物半导体层为掺Si的AlGaN的情况下，把组成梯度层做成从非掺杂到n型包层(限制层)的Si浓度、使杂质浓度增大的构造，缺陷就会更少，就能够积层结晶性好的氮化物半导体层。还有，也可以使组成梯度层从高浓度杂质浓度区域到非掺杂层来形成梯度。
本发明的氮化物半导体器件，特别是发光元件中，在与支持衬底接合而形成的氮化物半导体器件上，形成了含有吸收来自有源层的光的一部分或全部、发出不同波长的光的荧光物质的涂覆层和密封部件，因而能发出各种波长的光。以下表示荧光物质的一例。作为绿色系发光荧光体，有SrAl2O4:Eu；Y2SiO5:Ce，Tb；MgAl11O19:Ce、Tb；Sr7A12O25:Eu；(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1种以上)Ga2S3:Eu。还有，作为蓝色系发光荧光体，有Sr5(PO4)3Cl:Eu；(SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu；(PO4)3Cl:Eu；(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1种以上)2B5O9Cl:Eu，Mn；(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1种以上)(PO4)6Cl2:Eu，Mn。再有，作为红色系发光荧光体，有Y2O2S:Eu；La2O2S:Eu；Y2O3:Eu；Gd2O2S:Eu。特别是使其含有YAG，就能发出白光，作为照明用光源等，用途特别广。YAG为(Y1-xGdx)3(Al1-yGay)5O12:R(R是从Ce、Tb、Pr、Sm、Eu、Dy、Ho中选取的至少以1种以上。0＜R＜0.5。)，例如，(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce；Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce。还有，对于吸收光的一部分或全部、发出不同波长的光的荧光物质，只限于吸收可见光、发出不同的光的材料，在材料的选择性上存在问题。但是，吸收紫外光、发出不同的光的材料非常多，可以根据各种用途来选择其材料。能够选择材料的主要原因之一是，据说对紫外光吸收的荧光物质，光的变换效率比可见光的变换效率高。特别是，对于白色光，诸如获得演色性高的白色光的可能性更大。本发明在紫外区域发光的氮化物半导体器件中能够获得自我吸收少的氮化物半导体发光元件，再涂覆荧光物质，就能够获得变换效率非常高的白色的发光元件。
以下详细说明本发明所使用的上述荧光物质。粒径，优选的是，中心粒径在6μm～50μm的范围，更优选的是15μm～30μm，具有这种粒径的荧光物质，其光的吸收率及变换效率高，且激励波长的范围宽。比6μm小的荧光物质比较容易形成聚集体，在液状树脂中变得较密而沉淀，因此，除了使光的透过效率减小以外，光的吸收率及变换效率也变差，激励波长的范围也窄。
此处，在本发明中，所谓荧光物质的粒径是根据体积基准粒度分布曲线而得出的值，体积基准粒度分布曲线是根据激光衍射/散射法对荧光物质的粒度分布进行测量而得出的。具体地讲，在气温25℃、湿度70％的环境中，使荧光物质分散在浓度为0.05％的六偏磷酸钠水溶液中，根据激光衍射式粒度分布测量装置(SALD-2000)，在粒径范围0.03μm～700μm测定得出的分布。在本发明中荧光物质中心粒径是指，在体积基准粒度分布曲线上累计值为50％时的粒径值。优选的是，频度高地含有具有该中心粒径值的荧光物质，频度值优选的是20％～50％。通过采用这种粒径偏差小的荧光物质，来获得抑制颜色不匀、具有良好对比度的发光器件。
(钇/铝氧化物系荧光物质)本实施方式所用的荧光物质可以做成由把氮化物系半导体作为发光层的半导体发光元件发出的光激励而发光、以由铈(Ce)或镨(Pr)激活的钇/铝氧化物系荧光物质为基础的荧光体(YAG系荧光体)。作为具体的钇/铝氧化物系荧光物质，可以列举YAlO3:Ce；Y3Al5O12:Ce(YAG:Ce)或Y4Al2O9:Ce，还有它们的混合物等。钇/铝氧化物系荧光物质中也可以含有Ba、Sr、Mg、Ca、Zn中的至少一种。还有，使其含有Si，就能够抑制结晶生长的反应、统一荧光物质的粒子。
在本说明书中，由Ce激活的钇/铝氧化物系荧光物质作为非常广义地解释的物质，钇的一部分或全体可以置换为从Lu、Sc、La、Gd及Sm组成的群中选取的至少1种元素，或是，铝的一部分或全体可以置换为Ba、Tl、Ga、In的任意一种，或两者都置换，含有这样的具有荧光作用的荧光体，在这样广泛的意义上使用。
更具体的是由通式(YzGd1-z)3Al5O12:Ce(其中，0＜z≤1)表示的光致发光荧光体，或由通式(Re1-aSma)3Re’5O12:Ce(其中，0≤a＜1，0≤b≤1，Re是从Y、Gd、La、Sc中选取的至少一种，Re’是从Al、Ga、In中选取的至少一种)表示的光致发光荧光体。该荧光物质由于是石榴石构造，对热、光及水分的适应性强，能够使激励谱的峰值落在450nm附近。还具有发光峰值在580nm附近、边部伸至700nm的宽广的发光光谱。
还有，光致发光荧光体由于在结晶中含有Gd(钆)，能够提高460nm以上的长波长区的激励发光效率。通过增加Gd的含量，使发光峰值波长向长波长移动，全体的发光波长也向长波长一侧移动。即，在需要红光强的发光色的情况下，可以通过增加Gd的置换量来达成。另一方面，Gd增加的同时，蓝色光的光致发光的发光亮度就会有降低的倾向。再有，也可以按照所希望的，在Ce之外还可含有Tb、Cu、Ag、Au、Fe、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti、Eu。而且，在具有石榴石构造的钇/铝/石榴石系荧光体的组成中，可以用Ga置换Al的一部分，使发光波长向短波长一侧移动；用Gd置换组成Y的一部分，使发光波长向长波长一侧移动。
在用Gd置换Y的一部分的情况下，优选的是，使Gd所置换的Y不到1成，且使Ce的含有(置换) 为0.03至1.0。如果Gd所置换的Y不到2成的话，绿色成分就会增大而红色成分就会减少，不过，可以通过增加Ce的含量来补充红色成分，这样就能够在不使亮度降低的情况下获得希望的色调。如果做成这样的组成，温度特性就会改善，就能够使发光二极管的可靠性提高。还有，如果使用调整到具有红色成分多的光致发光荧光体的话，就可以做成能够使粉红等中间色发光的发光器件。
这样的光致发光荧光体使用氧化物、或在高温下容易变成氧化物的化合物作为Y、Gd、Al、及Ce、Pr的原料，按化学计量比使它们充分地进行混合来获得原料。或者，把稀土族元素Y、Gd、Ce、Pr按化学计量比溶解在酸中，再用草酸使该溶解后的溶解液共沉淀，再对该共沉淀物进行烧制，再把获得的共沉淀氧化物和氧化铝进行混合后，获得混合原料。在其中适量混合作为助溶剂的氟化钡及氟化铵等氟化物，放入坩埚中，在空气中、在1350～1450℃的温度范围烧制2～5小时，获得烧成品，其次，在水中对烧成品进行球磨，再洗净、分离、干燥，最后过筛，就能够制成。
在本发明的发光二极管中，这样的光致发光荧光体，也可以使2种以上的由铈激活的钇/铝/石榴石系荧光体及其他荧光体进行混合。通过把从Y向Gd的置换量不同的2种钇/铝/石榴石系荧光体进行混合，就能够容易地实现所希望的色调的光。特别是，把上述置换量多的荧光物质作为上述荧光物质、把上述置换量少的或置换量为零的荧光物质作为上述中粒径荧光物质的话，就能够同时提高演色性及亮度。
(氮化物系荧光体)本发明使用的荧光物质，可以含有由从稀土族元素中选取的至少一种元素激活的氮化物系荧光体，其中，该氮化物系荧光体含有N，还含有从Be、Mg、Ca、Sr、Ba、以及Zn中选取的至少一种元素和从C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr以及Hf中选取的至少一种元素。还有，作为本实施方式所使用的氮化物系荧光体，是指通过吸收从发光元件发出的可见光、紫外线或是来自YAG系荧光体的发光，被激励而发光的荧光体。特别是，本发明涉及的荧光体是添加了Mn的Sr-Ca-Si-N:Eu、Ca-Si-N:Eu、Sr-Si-N:Eu、Sr-Ca-Si-O-N:Eu、Ca-Si-O-N:Eu、Sr-Si-O-N:Eu系氮化硅。该荧光体的基本构成元素由通式LXSiYN(2/3X+4/3Y):Eu或LXSiYOZN(2/3X+4/3Y-2/3Z):Eu(L为Sr、Ca、Sr和Ca中的任意一种)来表示。通式中，X及Y优选的是，X＝2，Y＝5，或者，X＝1，Y＝7，不过，可以使用取任意值的物质。具体地讲，基本构成元素优选的是使用由添加了Mn的(SrxCa1-x)2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ca2Si5N8:Eu、SrxCa1-xSi7N10:Eu、SrSi7N10:Eu、CaSi7N10:Eu所表示的荧光体，不过，在该荧光体的组成中，也可以含有从Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr及Ni所组成的群中选取的至少1种以上。但是本发明并不限于该实施方式及实施例。
L为Sr、Ca、Sr和Ca中的任意一种。Sr和Ca可以根据所希望的来改变配合比。
由于在荧光体的组成中使用Si，因而能够提供廉价的结晶性良好的荧光体。
在发光中心使用属于稀土族元素的铕(Eu)。铕主要有2价和3价能级。本发明的荧光体把Eu2+用作对母体的碱土类金属系氮化硅的激活剂。Eu2+容易被氧化，所以市场上销售的是3价的Eu2O3。可是，市售的Eu2O3中O的参与很深，难以获得良好的荧光体。因此，优选的是，使用从Eu2O3中把O除去到体系外之后的物质。例如，优选的是，采用铕单体、氮化铕。但是，在添加了Mn的情况下，不受此限制。
作为添加物的Mn是为了促进Eu2+的扩散、提高发光亮度、能量效率、量子效率等发光效率。Mn含在原料中，或者，在制造工序中加入Mn单体或Mn化合物，与原料一起烧制。但是，在烧成后的基本构成元素中不含Mn，或者，即使含Mn，与当初含量相比也仅有少量残存。一般认为，这是由于在烧制工序中Mn飞散掉了。
对于荧光体，在基本构成元素中，或者，与基本构成元素一起，至少含有从Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O以及Ni组成的群中选取的1种以上。这些元素具有增大粒径、或提高发光亮度的作用。还有，B、Al、Mg、Cr以及Ni具有称为能够控制余辉的作用。
这样的氮化物系荧光体，吸收由发光元件发出的蓝色光的一部分，发出从黄色至红色区域的光。氮化物系荧光体与YAG系荧光体一起用在具有上述构成的发光器件中，由发光元件发出的蓝色光和来自氮化物系荧光体的黄色至红色光经过混合，就能够获得发出暖色系的白色光的发光器件。在除氮化物系荧光体以外的荧光体中，优选的是，含有由铈激活的钇/铝氧化物荧光物质。这是因为，由于含有上述钇/铝氧化物荧光物质，因而能够调节到所希望的色度。由铈激活的钇/铝氧化物荧光物质，吸收由发光元件发出的蓝色光的一部分，发出黄色区域的光。此处，由发光元件发出的蓝色光和钇/铝氧化物荧光物质的黄色光经过混色，发出蓝白色的白色光。因此，把该钇/铝氧化物荧光物质与发出红色光的荧光体在色变换层中一起进行混合，再和由发光元件发出的蓝色光进行组合，就能够提供发出白色系的混色光的发光器件。特别优选的是，色度位于色度图中的黑体辐射轨迹上的白色发光器件。但是，为了提供所希望的色温的发光器件，也可以适当地改变钇/铝氧化物荧光物质的荧光体量和发红色光的荧光体量。发出这种白色系的混色光的发光器件力图改善特殊演色评价数R9。仅由以前的发出蓝色系的光的发光元件和由铈激活的钇/铝氧化物荧光物质进行组合而发出白色光的发光器件，在色温Tcp＝4600K附近，特殊演色评价数R9大致在0附近，红色成分不足。因此，提高特殊演色评价数R9就成为解决课题，不过，在本发明中，由于把发红色光的荧光体与钇/铝氧化物荧光物质一起使用，因而能够在色温Tcp＝4600K附近使特殊演色评价数R9提高到40附近。
其次，对本发明的荧光体((SrxCa1-x)2Si5N8:Eu)的制造方法进行说明，不过，并不限于本制造方法。上述荧光体中含有Mn、O。
①把原料Sr、Ca粉碎。原料Sr、Ca优选的是使用单体，不过，也可以使用亚胺化合物、酰胺化合物等化合物。还有，原料Sr、Ca中含有B、Al、Cu、Mg、Mn、Al2O3等也可以。原料Sr、Ca在氩气氛中、在手套箱内进行粉碎。粉碎后获得的Sr、Ca，优选的是，平均粒径从约0.1μm至15μm，不过，并不限于这一范围。Sr、Ca的纯度优选的是2N以上，不过，并不限于此。为了使混合状态更好，也可以使金属Ca、金属Sr、金属Eu中的至少1种以上成为合金状态以后，进行氮化，再粉碎后作为原料来使用。
②把原料Si粉碎。原料Si优选的是使用单体，不过，也可以使用氮化物化合物、亚胺化合物、酰胺化合物等。例如，Si3N4、Si(NH2)2、Mg2Si等。原料Si的纯度优选的是3N以上，不过，也可以含有Al2O3、Mg、金属硼化物(CO3B、Ni3B、CrB)、氧化锰、H3BO3、B2O3、Cu2O、CuO等化合物。Si也和原料的Sr、Ca相同，在氩气氛中或者在氮气氛中、在手套箱内进行粉碎。Si化合物的平均粒径，优选的是，从约0.1μm至15μm。
③其次，在氮气氛中使原料Sr、Ca进行氮化。以下的式1及式2分别表示该反应式。
...(式1)...(式2)
在氮气氛中、600～900℃、约5小时，使Sr、Ca进行氮化。Sr、Ca也可以混合后进行氮化，也可以分别各自进行氮化。这样，就能够获得Sr、Ca的氮化物。Sr、Ca的氮化物优选的是高纯度的，不过，市售的也可以使用。
④在氮气氛中使原料Si进行氮化。以下的式3表示该反应式。
...(式3)同样，在氮气氛中、800～1200℃、约5小时，使Si进行氮化。这样就获得氮化硅。本发明中使用的氮化硅优选的是高纯度的，不过，市售的也可以使用。
⑤把Sr、Ca或Sr-Ca的氮化物粉碎。在氩气氛中或氮气氛中、在手套箱内对Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物进行粉碎。
同样，把Si的氮化物粉碎。还有，同样，把Eu的化合物Eu2O3粉碎。使用氧化铕作为Eu的化合物，不过，也可以使用金属铕、氮化铕等。此外，原料Z也可以使用亚胺化合物、酰胺化合物。氧化铕优选的是高纯度的，不过，市售的也可以使用。粉碎后的碱土类金属的氮化物、氮化硅以及氧化铕的平均粒径，优选的是，从约0.1μm至15μm。
在上述原料中，也可以含有从Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O以及Ni组成的群中选取的至少1种以上。还有，也可以在以下的混合工序中，使Mg、Zn、B等上述元素在调节配合量后进行混合。这些化合物可以单独添加到原料中，不过，通常是以化合物的形态添加。这种化合物中有H3BO3、Cu2O3、MgCl2、MgO O、Al2O3、金属硼化物(CrB、Mg3B2、AlB2、MnB)、B2O3、Cu2O、CuO等。
⑥进行上述粉碎之后，使Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物、Si的氮化物、Eu的化合物Eu2O3进行混合，添加Mn。这些混合物由于容易被氧化，因而在Ar气氛中或氮气氛中、在手套箱内进行混合。
⑦最后，在氨气氛中烧制Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物、Si的氮化物和Eu的化合物Eu2O3的混合物。经过烧制，就能够获得添加了Mn的、由(SrxCa1-x)2Si5N8:Eu表示的荧光体。此处，可以通过改变各原料的配合比率来改变目标荧光体的组成。
可以使用管状炉、小型炉、高频炉、金属炉等来烧制。可以在烧制温度为1200至1700℃的范围内进行烧制，不过，优选的是1400至1700℃的烧制温度。烧制，优选的是，使用慢慢进行升温、在1200至1500℃进行数小时烧制的一阶段烧制，不过，也可以使用在800至1000℃进行第一阶段烧制、再慢慢加热、在1200至1500℃进行第二阶段烧制的二阶段烧制(多阶段烧制)。荧光体的原料，优选的是，采用氮化硼(BN)材质的坩埚、壶进行烧制。除了氮化硼材质的坩埚以外，也可以使用氧化铝(Al2O3)材质的坩埚。
使用以上的制造方法，就能够获得目标荧光体。
在本实施方式中，特别使用氮化物系荧光体作为发出偏红的光的荧光体，不过，在本发明中，也可以做成具有上述YAG系荧光体和能够发出红色系的光的荧光体的发光器件。这种能够发出红色系的光的荧光体，是由波长为400～600nm的光激励而发光的荧光体，例如，可以列举Y2O2S:Eu；La2O2S:Eu；CaS:Eu；SrS:Eu；ZnS:Mn；ZnCdS:Ag、Al；ZnCd S:Cu、Al等。这样，与YAG系荧光体一起，使用能够发出红色系的光的荧光体，就能够使发光器件的演色性提高。
按以上方法形成的YAG系荧光体及氮化物系荧光体所代表的能够发出红色系的光的荧光体，可以在发光元件的侧端面由一层构成的色变换层中，有二种以上存在；也可以在由二层构成的色变换层中，分别有一种或二种以上存在。做成这样的构成，就能够获得来自不同种类的荧光体的光经过混色而成的混色光。在这种情况下，为了使各荧光物质发出的光更好地进行混色并减少色不匀，优选的是，要使各荧光体的平均粒径及形状相类似。还有，氮化物系荧光体，考虑到吸收由YAG荧光体进行波长变换后的光的一部分，优选的是，把氮化物系荧光体设置在比YAG系荧光体还靠近发光元件的侧端面的位置，形成色变换层。由于这种构成，由YAG荧光体进行波长变换后的光的一部分就不会再被氮化物系荧光体吸收，与混合含有YAG系荧光体和氮化物系荧光体的情况相比，就能够使两荧光体的混色光的演色性提高。
本发明的氮化物半导体器件的制造方法是在支持衬底上至少依次具有导电层、第1电极、具有发光层的氮化物半导体和第2电极的氮化物半导体器件的制造方法，包括在异质衬底上生长至少具有第2导电型氮化物半导体层、发光层和第1导电型氮化物半导体层的氮化物半导体的工序；此后，以第1电极为中介使支持衬底粘合到上述氮化物半导体的第1导电型氮化物半导体层一侧的工序；以及，通过除去上述异质衬底使第2导电型氮化物半导体层露出的工序。例如，在异质衬底上按n型层、p型层的顺序形成氮化物半导体层的情况下，粘合在支持衬底上后，除去异质衬底(蓝宝石等)，n型层的表面就会露出。在该n型层的表面上，由于研磨等除去异质衬底而形成损伤层，不过，由于通过化学抛光能够除去该损伤层，所以不会由于除去异质衬底而使特性降低。
上述粘合工序，其特征是通过共晶接合而形成导电层。上述粘合工序，其特征是采用热压焊来进行。热压焊的温度优选的是150℃～350℃。如果在150℃以上，就能够促进导电层的金属扩散，形成均匀的密度分布的共晶，提高氮化物半导体器件和支持衬底的粘着性。大于350℃的话，扩散范围就扩展到粘接区域，粘着性就会降低。上述异质衬底的除去工序，其特征是通过激光照射、研磨、化学抛光来进行。通过上述工序而形成作为镜面的氮化物半导体的露出面。
作为特征的是在上述异质衬底的除去工序后，具有在成为氮化物半导体的露出表面的第2导电型氮化物半导体层上设置凹凸部的工序。其目的是，使发出的光在凹凸部发生漫反射，把以往全反射的光引向上方，取出到元件外部。
作为特征的是在上述异质衬底除去工序后，具有在成为氮化物半导体的露出表面的第2导电型氮化物半导体层上形成第2绝缘性保护膜的工序。这样，就能够防止芯片化时为划片等所致的切割时的短路。该保护膜中有SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2。作为特征的是具有在上述第2绝缘性保护膜上设置凹凸部的工序。还有，上述第2绝缘性保护膜的折射率优选的是1以上2.5以下。这是由于，第2绝缘性保护膜的折射率取为氮化物半导体和大气之间的折射率，就会提高光的取出效率。更优选的是1.4以上2.3以下。由于以上的构成，光的取出效率与没有保护膜时相比，变为1.1倍以上。该保护膜还有表面劣化防止效果。
作为特征的是在上述异质衬底的除去工序后，具有通过对氮化物半导体的露出表面进行蚀刻、把氮化物半导体分离成芯片状的工序。本发明的半导体发光器件，首先，从光取出面一侧对半导体2进行蚀刻，蚀刻到第1绝缘性保护膜4为止，在支持衬底11上做成芯片状。这是为了形成第1绝缘性保护膜4的凸出区域。此处，在晶片内，已经分离为各个半导体2，但支持衬底还没有被分离。此后，除了第2电极6的引线键合区域，在半导体2上及第1绝缘性保护膜4的凸出区域上使第2绝缘性保护膜7成膜。该第2绝缘性保护膜7在半导体2的侧壁及上面成膜，这样就能够抑制电流短路及灰尘附着引起的物理的损伤。其次，第2绝缘性保护膜7成膜后，从支持衬底1一侧通过划片等使第2绝缘性保护膜7芯片化。根据以上方法，就能够获得单体的半导体发光器件。
然后，再形成发光器件。首先把上述半导体发光器件安装在具有引线架的热沉上，把导电性线从半导体发光器件连接到引线架。此后，用透明性玻璃进行封装，从而形成发光器件(图19)。
制作其他的发光器件时，准备具有热沉的封装树脂，在上述热沉上形成半导体发光器件，把导电性线从半导体发光器件连接到引线架。此后，在上述半导体发光器件上涂覆硅酮等密封树脂。再在上面形成透镜，从而形成发光器件(图20)。
上述发光器件中，优选的是，具有对半导体发光器件进行静电保护的保护装置。
图1是说明本发明的制造工序的示意剖面图。
图2是说明本发明的制造工序的示意剖面图。
图3是说明本发明的一种实施方式的示意剖面图、透视图。
图4是说明本发明的一种实施方式的示意剖面图。
图5是说明本发明的一种实施方式的示意剖面图。
图6是说明本发明的一种实施方式的俯视图。
图7是说明本发明的一种实施方式的俯视图。
图8是说明本发明的一种实施方式的俯视图。
图9是说明本发明的一种实施方式的俯视图。
图10是说明本发明的一种实施方式的俯视图。
图11是说明本发明的一种实施方式的示意剖面图、俯视图。
图12是说明本发明的一种实施方式的示意剖面图、俯视图。
图13是说明本发明的制造工序的示意剖面图。
图14是说明本发明的制造工序的示意剖面图。
图15是说明本发明的一种实施方式的俯视图。
图16是说明本发明的一种实施方式的俯视图。
图17是说明本发明的一种实施方式的俯视图。
图18是与比较例一起，表示本发明的一种实施方式的电流输出特性的曲线图。
图19是说明本发明的发光器件的透视图、俯视图、示意剖面图。
图20是说明本发明的发光器件的透视图、俯视图、示意剖面图。
具体实施例方式
本发明的实施方式的氮化物半导体器件是在支持衬底上按顺序至少具有导电层、第1电极、具有发光层的氮化物半导体和第2电极的氮化物半导体器件，是在上述导电层上隔着第1电极和第1绝缘性保护膜、具有第1导电型氮化物半导体层的氮化物半导体器件。上述氮化物半导体器件中，第1电极和第2电极为相向电极构造。还有，优选的是在第1电极的上方不存在第2电极的构成。在上述氮化物半导体中，发光层以外的氮化物半导体层是具有比发光带隙大的带隙的氮化物半导体器件。
实施方式1以下用图来表示本实施方式的氮化物半导体器件的制造工序。
在蓝宝石等异质衬底1上生长至少具有第2导电型氮化物半导体层、发光层和第1导电型氮化物半导体层的氮化物半导体2(图1A)。此后，在氮化物半导体层上形成第1电极(例如p型电极)3。其次，在第1电极的开口部，即上述氮化物半导体的露出部形成第1绝缘性保护膜4(图1B)。再形成为了在粘合时使之合金化的导电层5(图1C)。导电层优选的是由粘着层、势垒层、共晶层构成的3层构造。另一方面，准备支持衬底11。优选的是在该支持衬底的表面也形成导电层12(图2A)。此后，通过热压焊使氮化物半导体器件和支持衬底进行粘合(图2B)。作为各导电层使粘合面合金化，作为粘合后的导电层13。此后，除去异质衬底(图2C)。除去异质衬底后，把氮化物半导体层分割为芯片状，在第2导电型氮化物半导体层的露出面上形成第2电极(图3A)。此处，在形成了第2电极以外的第2导电型氮化物半导体层的露出面上也可以形成凹凸(图4A)。此后，除了引线键合区域，用第2绝缘性保护膜覆盖氮化物半导体器件的上面(图3B、图4B)，通过划片而芯片化，从而制成氮化物半导体器件。还有，在上述第2绝缘性保护膜上也可以形成凹凸形状(图5、图11)。
上述异质衬底1只要是能使氮化物半导体2进行外延生长的衬底就可以，对异质衬底的大小和厚度等没有特别的限定。作为该异质衬底，可以列举诸如把C面、R面以及A面的任意一个作为主面的蓝宝石和尖晶石(MgAl2O4)那样的绝缘性衬底；或碳化硅(6H、4H、3C)、硅、ZnS、ZnO、Si、GaAs、金刚石、以及与氮化物半导体进行晶格结合的铌酸锂、镓酸钕等氧化物衬底。还有，如果是能够进行器件加工的程度的厚膜(数十μm以上)，也可以采用GaN和AIN等氮化物半导体衬底。异质衬底也可以取偏离角，在采用蓝宝石C面的情况下，取为0.1°～0.5°的范围，优选的是取为0.05°～0.2°的范围。
还有，在异质衬底上生长的氮化物半导体通过过渡层进行生长。作为过渡层，采用以通式AlaGa1-aN(0≤a≤0.8)表示的氮化物半导体，更优选的是，采用以AlaGa1-aN(0≤a≤0.5)表示的氮化物半导体。过渡层的膜厚，优选的是0.002～0.5μm，再优选的是0.005～0.2μm，更优选的是0.01～0.02μm。过渡层的生长温度，优选的是200～900℃，更优选的是400～800℃。这样，就能够减少氮化物半导体层上的位错和凹坑。再有，也可以在上述异质衬底上采用ELO(Epitaxial LateralOvergrowth)法来生长AlxGa1-XN(0≤X≤1)层。该ELO法是指，通过使氮化物半导体进行横向生长，使贯通位错变形收束，从而减少位错。
上面形成低温生长的过渡层后，再形成以下所示的第2导电型氮化物半导体层。优选的是在过渡层上形成高温生长的高温生长层。作为高温生长层，可以采用非掺杂的GaN或掺杂了n型杂质的GaN。优选的是，能够通过采用非掺杂的GaN来生长为良好的结晶性。高温生长层的膜厚为1μm以上，更优选的是3μm以上。还有，高温生长层的生长温度为900～1100℃，优选的是1050℃以上。
其次，生长n型接触层。用比有源层的带隙能量大的组成来作成n型接触层，优选的是AljGa1-jN(0＜j＜0.3)。对n型接触层的膜厚没有特别的限定，不过，优选的是1μm以上，更优选的是3μm以上。还有，对n型包层的n型杂质浓度没有特别的限定，不过，优选的是1×1017～1×1020/cm3，更优选的是1×1018～1×1019/cm3。还有，也可以对n型杂质浓度附加梯度。还有，附加Al的组成梯度后，也作为限制载流子的包层来工作。
用于本发明的发光层(有源层)具有至少含有由AlaInbGa1-a-bN(0≤a≤1，0≤b≤1，a+b≤1)构成的阱层和由AlcIndGa1-c-dN(0≤c≤1，0≤d≤1，c+d≤1)构成的阻挡层的量子阱构造。更优选的是，上述阱层及阻挡层，分别为AlaInbGa1-a-bN(0＜a≤1，0＜b≤1，a+b＜1)和AlcIndGa1-c-dN(0＜c≤1，0≤d≤1，c+d＜1)。有源层所使用的氮化物半导体可以是非掺杂、n型杂质掺杂、p型杂质掺杂中的任意一种，不过，优选的是，采用非掺杂或n型杂质掺杂的氮化物半导体，这样就能够使发光元件具有高输出。更优选的是，把阱层做成非掺杂的，把阻挡层做成n型杂质掺杂的，这样就能够提高发光元件的输出和发光效率。
使发光元件中采用的阱层中含有Al，就能够获得对于以往的InGaN的阱层而言很困难的波长段，具体就是作为GaN的带隙能量的波长365nm附近、或者更短的波长。
阱层的膜厚，优选的是1nm以上30nm以下，再优选的是2nm以上20nm以下，更优选的是3.5nm以上是20nm以下。这是因为，如果小于1nm，就不能作为阱层来发挥良好的作用；如果大于30nm，InAIGaN四元混晶的结晶性就会降低，元件特性就会降低。还有，在2nm以上，膜厚中就不会有大的不匀，能够获得比较均匀的膜质的层；在20nm以下，就可以抑制结晶缺陷的发生，结晶生长就能够进行。进一步把膜厚取为3.5nm以上，就能够提高输出。这是因为增大阱层的膜厚后，如大电流驱动的LD那样，对于多数载流子注入，由于高的发光效率及内部量子效率而导致发光复合，特别是在多重量子阱构造中颇有效果。还有，对于单一量子阱构造，把膜厚取为5nm以上，就能够与上述一样获得提高输出的效果。还有，对于阱层数没有特别的限定，不过，优选的是，在4以上时把阱层的膜厚取为10nm以下，从而降低有源层的膜厚。如果构成有源层的各层的膜厚变厚的话，有源层全体的膜厚就会变厚，从而导致Vf的上升。对于多重量子阱构造，在多个阱内，优选的是至少具有1层在上述的10nm以下的范围的膜厚，更优选的是把全部的阱层做成上述的10nm以下。
还有，阻挡层与阱层的情况相同，优选的是掺杂p型杂质或n型杂质，或是非掺杂，更优选的是掺杂n型杂质或非掺杂。例如，在阻挡层中掺杂n型杂质的情况下，其浓度必须为5×1016/cm3以上。例如，对于LED，优选的是5×1016/cm3以上2×1018/cm3以下。还有，对于高输出的LED或LD，为5×1017/cm3以上1×1020/cm3以下，更优选的是1×1018/cm3以上5×1019/cm3以下。在这种情况下，优选的是，阱层实质上不含有n型杂质，或者说以非掺杂来生长。还有，在阻挡层中掺杂n型杂质的情况下，可以在有源层内的全部阻挡层中进行掺杂，或者也可以对一部分进行掺杂，对一部分进行非掺杂。此处，在一部分阻挡层中掺杂n型杂质的情况下，优选的是，在有源层内在配置在n型层一侧的阻挡层中进行掺杂。例如，在从n型层一侧数的第n个阻挡层Bn(n为正整数)中进行掺杂，从而使电子有效地注入有源层内，获得具有出色的发光效率和内部量子效率的发光元件。还有，对于阱层，在从n型层一侧数的第m个阱层Wm(m为正整数)中进行掺杂，也可以获得与上述的阻挡层的情况相同的效果。还有，在阻挡层和阱层两方中进行掺杂，也可以获得相同的效果。
在本发明的发光元件中，必须采用阻挡层的带隙能量比阱层大的氮化物半导体。特别是，在阱层的发光波长为380以下的区域，阻挡层中优选的是采用由通式AlcIndGa1-c-dN(0＜c≤1，0≤d≤1，c+d＜1)表示的AlInGaN四元混晶，或者AlGaN三元混晶。使得阻挡层的Al组成比c大于阱层的Al组成比a，即c＞a，在阱层和阻挡层之间设置充分的带隙能量，作为发光元件就能够形成具有良好的发光效率的量子阱构造。还有，在阻挡层含有In(d＞0)的情况下，In组成比d为0.1以下，更优选的是0.05以下。如果In组成比d超过0.1的话，生长时就会促进Al和In的反应，结晶性就会恶化，不能形成良好的膜。把In组成比d取为0.05以下，就能够进一步提高结晶性，形成良好的膜。
还有，由于主要根据Al组成比来设置带隙能量的差，并且阻挡层的In组成比d与阱层的In组成比b相比能够适用较宽的组成比，因而能够使d≥b。在这种情况下，由于能够改变阱层和阻挡层的临界膜厚，因而在量子阱构造中就能够自由设定膜厚，就能够设计所希望的特性的有源层。阻挡层的膜厚，优选的是与阱层的情况相同，1nm以上30nm以下，更优选的是2nm以上20nm以下。如果小于1nm，就不能获得均匀的膜，不能充分发挥作为阻挡层的作用；还有，如果大于30nm，结晶性就会恶化。
其次，在上述发光层上形成第1导电型氮化物半导体层。此处，为p型氮化物半导体层，形成以下的多层。首先，作为p型包层，是比有源层的带隙能量大的组成，没有特别的限定，只要能够限制有源层的载流子就可以，可以采用AlkGa1-kN(0＜k＜1)，特别优选的是AlkGa1-kN(0＜k＜0.4)。对于p型包层的膜厚没有特别的限定，不过，优选的是0.01～0.3μm，更优选的是0.04～0.2μm。p型包层的p型杂质浓度为1×1018～1×1021/cm3、1×1019～5×1020/cm3。p型杂质浓度处在上述范围的话，就不会使结晶性降低，就能够使体电阻降低。p型包层可以是单层，也可以是多层膜(超晶格结构)。在多层膜的情况下，只要是由上述的AlkGa1-kN和带隙能量比它小的氮化物半导体层构成的多层膜层就可以。例如，作为带隙能量小的层，与n型包层的情况相同，可以列举InlGa1-lN(0≤l＜1)、AlmGa1-mN(0≤m＜1，m＞1)。形成多层膜层的各层的膜厚，在超晶格结构的情况下，一层的膜厚优选的是100以下，再优选的是70以下，更优选的是能够取为10～40。还有，在p型包层为由带隙能量大的层和带隙能量小的层构成的多层膜层的情况下，可以在带隙能量大的层及小的层中的至少一方中掺杂p型杂质。还有，在带隙能量大的层及小的层的双方中掺杂的情况下，掺杂量可以相同，也可以不同。
其次，在p型包层上形成p型接触层。p型接触层可以采用AlfGa1-fN(0≤f＜1)，特别是采用AlfGa1-fN(0≤f＜0.3)来构成，就能够与作为欧姆电极的第1电极保持良好的欧姆接触。p型杂质浓度优选的是1×1017cm3以上。还有，p型接触层优选的是，在导电性衬底一侧p型杂质浓度高，而且具有Al的混晶比变小的组成梯度。在这种情况下，组成梯度可以使组成连续性地变化，或者是，也可以使组成不连续地阶梯式地变化。例如，为与欧姆电极相接，可以由p型杂质浓度高、Al组成比低的第1p型接触层和p型杂质浓度低、Al组成比高的第2p型接触层来构成p型接触层。通过第1p型接触层就能够获得良好的欧姆接触，通过第2p型接触层就能够防止自我吸收。
本发明中采用有机金属化学气相生长(MOCVD)法或卤化物气相外延生长(HVPE)法、分子束外延(MBE)法等气相生长法来生长氮化物半导体。
其次，在上述氮化物半导体按n型氮化物半导体层、p型氮化物半导体层的顺序形成的情况下，在异质衬底1上生长氮化物半导体2后(图1A)，从反应装置中取出晶片，此后，在含氧的气氛中在450℃以上进行热处理。这样来除去与p型氮化物半导体层结合的氢，形成呈现p型传导的p型氮化物半导体层。
此后，形成与作为第1导电型氮化物半导体层的p型氮化物半导体层表面成为欧姆接触的第1电极。该第1电极3为Ni、Au、W、Pt、Ti、Al、Ir、Rh、Ag、Ni-Au、Ni-Au-RhO、Rh-Ir、Rh-Ir、Rh-Ir-Pt等。优选的是用反射率高的Rh、Ag、Ni、Au等来形成第1电极。其次，在含氧的气氛中进行热处理。第1电极的膜厚为0.05～0.5μm。
其次，在形成第1电极3的氮化物半导体2的露出面上形成第1绝缘性保护膜4(图1B)。该第1绝缘性保护膜的材料可以采用SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等单层膜或多层膜。也可以再在与它上面的支持衬底粘合的面上形成Al、Ag、Rh等高反射率的金属膜。由于该金属膜使反射率提高，因而能够改善光的取出效率。此后，在与支持衬底粘合的面上形成由含有从Au、Sn、Pd、In组成的群中选取的至少1种的合金构成的导电层5(图1C)。还有，在上述第1电极为Ag的情况下，具有高的光取出效果，不过，高温、高湿动作时容易发生该Ag的迁移。如果发生迁移，就会产生漏电流。因此，在第1电极为Ag的情况下，不形成第1绝缘性保护膜4，而是用RhO形成导电层5的第1层。如果在全表面上形成RhO，就覆盖了Ag，Ag的迁移就被抑制，也就能够实现高的光取出效果。
另一方面，准备与上述氮化物半导体器件的导电层形成面进行粘合的支持衬底11(图2A)。具体例为Cu-W、Cu-Mo、AlSiC、AlN、Si、SiC、Cu-金刚石等金属和陶瓷的复合体等。例如，可以用通式表示为CuxW1-x(0≤x≤30)，或CuxMo1-x(0≤x≤5)。如果把AlN作为支持衬底，因为它是绝缘性衬底，因而有利于在印刷电路板等电路上装载芯片。还有，采用Si的好处在于廉价、易于芯片化。支持衬底的优选的膜厚为50～500μm。把支持衬底减薄至上述范围，可以改善散热性。还有，在支持衬底上，在与氮化物半导体的粘合面上，或者其对面上也可以作成具有凹凸的构造。优选的是，在上述粘合面上具有粘着层、势垒层、共晶层的构造。这是为了防止与第1电极的扩散。它们是支持衬底一侧的导电层12。例如形成Ti-Pt-Au、Ti-Pt-Sn、Ti-Pt-Pd或者Ti-Pt-AuSn、W-Pt-Sn、RhO-Pt-Sn、RhO-Pt-Au、RhO-Pt-(Au、Sn)等金属膜。上述金属膜通过共晶而合金化，在后工序成为导电层13。还有，优选的是，粘合的表面金属在支持衬底一侧与在氮化物半导体器件一侧不相同。其理由是为了保证在低温下能够形成共晶、共晶后的熔点升高。
其次，使支持衬底11的导电层形成面和氮化物半导体器件的导电层形成面的表面相向而合，从而进行热压焊(图2B)。一边加压一边加热到150℃以上。为通过粘合而形成共晶，优选的是，在支持衬底一侧和氮化物半导体一侧的粘接面上分别具有粘着层、势垒层、共晶层。粘着层是确保与第1电极之间的高粘接性的层，优选的是Ti、Ni、W以及Mo中的任意一种金属。还有，势垒层是防止构成共晶层的金属向粘着层扩散的层，优选的是Pt或W。还有，为了进一步防止共晶层的金属向粘着层扩散，也可以在势垒层和共共晶层之间形成0.3μm左右厚度的Au膜。粘合时，成为第1电极/Ti-Pt-AuSn-Pt-Ti/支持衬底，其他成为第1电极/RhO-Pt-AuSn-Pt-Ti/支持衬底、第1电极/Ti-Pt-PdSn-Pt-Ti/支持衬底、第1电极/Ti-Pt-AuSn-Pt-RhO/支持衬底。这样就能够形成难剥落的合金。使导电层成为共晶，就能够在低温下进行粘合，而且粘接力也会增强。在低温下进行粘合具有缓和翘曲的效果。
此后，通过从异质衬底一侧照射受激准分子(Excimer)激光或者研磨，除去异质衬底(图2C)。除去异质衬底后，对露出的氮化物半导体的表面进行CMP(化学机械抛光)处理，使希望的膜即第2导电型氮化物半导体层露出来。此时由于除去了高温生长的GaN膜，因而在具有紫外区域的发光波长的LED中就能够免受吸收的影响。通过这种处理就能够除去损伤层、调整氮化物半导体层的厚度、调整表面的粗糙度。此后，为了使氮化物半导体器件芯片化，采用RIE等进行外周蚀刻，除去外周的氮化物半导体层。
其次，在上述第2导电型氮化物半导体层的露出面上形成第2电极6(图3A)。第2电极在采用n型电极的情况下，具有Ti-Al-Ni-Au、W-Al-W-Pt-Au、Al-Pt-Au等。第2电极取膜厚为0.1～1.5μm。还有，为了提高光的取出效率，也可以用RIE等使第2导电型氮化物半导体层的露出面形成凹凸(凹窝加工)(图4A)。优选的是把第2电极形成面作为去除区域。上述凹凸形成的剖面形状有台面型、倒台面型，平面形状有岛状形状、栅格状、矩形状、圆状、多边形状。
其次，形成第2绝缘性保护膜7，使其覆盖露出面的第2电极的焊盘电极形成区域以外的区域(图3B，图4B)。该第2绝缘性保护膜7为SiO2、Nb2O5、Al2O3、ZrO2、TiO2等绝缘膜。此后，为了提高光的取出效率，也可以用RIE等使该保护膜的露出面形成凹凸形状(图5)。凹凸形成方法采用RIE或湿式蚀刻法来进行，能够控制在0.1μm级。上述保护膜的凸部形状，其剖面为梯形、三角形、半圆形。即，通过在凸部设置斜度来提高漫反射发生的概率。作为凸部斜度的倾斜角优选的是在30°以上60°以下。还有，保护膜平面形状为岛状形状、栅格状、矩形状、圆状、多边形状。
如果上述第2绝缘性保护膜的光取出面的剖面为凹凸形状，那么由于光的全反射而出不来的光，由于在凹凸面(光取出界面)改变光的角度，因而就能够透过。因此，光取出效率与保护膜上没有凹凸的情况相比，变为1.5倍以上。上述氮化物半导体发光元件中的保护膜的凸部形状为其剖面是从梯形、三角形、半圆形组成的群中选取的至少1种。还有，如果把角做成具有圆弧的构造，漫反射的概率就会提高，从而进一步改善光取出效率。凹部的深度为0.2～3μm，更优选的为1.0μm～1.5μm。其理由是，如果凹部深度比0.2μm过浅的话，就不具有提高光取出的效果；如果比上述3μm深的话，虽然电阻值没有变化，但也不能起到作为保护膜的作用。再有，在把凹部的形状做成圆形或多边形状的情况下，也同样能够维持低电阻值并提高输出。在氮化物半导体层上的保护膜上形成该凹凸形状，就能够在不提高电压的情况下提高光取出效率。其理由是，因为并不是通过加工来减薄氮化物半导体，所以电阻不会提高。而且，也不存在由于对氮化物半导体直接蚀刻而造成的损伤。还有，与在氮化物半导体层上进行凹凸加工的情况相比，在对保护膜进行凹凸加工的情况下，可以选取RIE(反应性离子蚀刻)等蚀刻加工性良好的材质来进行微细加工。做成上述剖面形状就能够进行高效率的漫反射。优选的是，保护膜与GaN的折射率差在土0.5的范围。根据以上所示的构成，与没有保护膜的构成相比，电压不提高，而光的取出效率变为1.5倍以上。对保护膜还有防止表面劣化的效果。由于保护膜呈绝缘性，因而能够防止芯片化时划片等涉及的铲平所造成的短路。
再有，采用划片等把氮化物半导体器件分离为芯片状。
图18是表示通过粘合来使用支持衬底的一种实施方式和现有的使用蓝宝石衬底的氮化物半导体器件的电流输出特性的曲线图。采用支持衬底的氮化物半导体器件由于热阻低，因而能够流过2000mA以上的大电流，输出也在350mA以上。相比之下，采用现有的蓝宝石衬底的氮化物半导体器件由于热阻高、散热性差，因而不能期望高输出。另外，对于氮化物半导体器件、电极等，条件相同。
以下表示实施方式1的其它氮化物半导体发光元件。在支持衬底上按顺序具有导电层、第1电极和氮化物半导体。在上述氮化物半导体上具有第2电极。对于第2电极，在四角的对角上形成焊盘电极形成区域，在焊盘电极形成区域之间再以网眼状形成第2电极。焊盘电极形成区域不限于对角上的2处，也可以在四角全部形成。还有，第1电极和第2电极从上面看去不重叠。并且，在上述第2电极上具有保护膜。该保护膜在第2电极的焊盘电极形成区域以外，不仅在氮化物半导体层上，也可以在第2电极上形成。使第2电极以网眼状、栅格状等在发光范围的全表面上形成，就能够降低氮化物半导体层的电阻。
以剖面(图12B)来察看图12A所示的氮化物半导体发光元件的话，与氮化物半导体2相接的第1电极3具有开口部，在该开口部形成第1绝缘性保护膜4，该保护膜4优选的是与反射膜(未图示)构成2层构造。该保护膜4的材料采用SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等单层膜或多层膜。由于具有属于绝缘性的膜而能够防止短路等，因而能够提高成品率及可靠性。在上述保护膜4上，在不与氮化物半导体2接触的一侧，以500以上2000以下的膜厚形成Al、Ag、Rh等反射膜(未图示)，就能够高效率地取出横向传播的光。
如上所述，由于采用面朝下构造(n侧为表面)，因而改善了光的取出效率。这是由于氮化物半导体层的背面反射率高。还有，由于是相向电极构造，因而能够扩大发光面积。再有，本发明所采用的支持衬底提高了散热性。如果采用导电性衬底，就能够做成1引线构造。还有，本实施方式也可以用于激光二极管。
以下表示由上述实施方式1得到的氮化物半导体器件的其它构造。给出从上面看的图。图6是对角线上具有第2电极的类型。作为第1电极，在与第2电极不重叠的区域，对于形状和大小没有特别的限定。还有，第2电极也可以在2处以外、在四角全部形成。图7表示第2电极延伸到中央的类型。图8表示第1电极具有焊盘电极的类型。图9表示的类型是为了在大范围形成第1电极而用L字覆盖第2电极的类型。其他还有图10所示的在中央部具有第2电极的类型。在外周形成第1电极，且与其第2电极不重叠。
如上所述，由于采用面朝下构造(n侧为表面)，因而改善了光的取出效率。还有，由于是相向电极构造，因而能够增大口径。再有，通过衬底的选择来提高散热性。再有，由于能够采用导电性衬底，因而能够做成1引线构造。还有，本实施方式也可以用于激光二极管。
实施方式2在异质衬底1上，按第2导电型氮化物半导体层、发光层和第1导电型氮化物半导体层的顺序形成氮化物半导体。首先采用RIE等对表面进行部分蚀刻。此后，在含氧的气氛中进行热处理。在未被蚀刻的面的一部分上获得与第1导电型氮化物半导体层表面的欧姆接触，形成反射率高的第1电极图形。并且，在未形成第1电极的部分形成第1绝缘性保护膜。该保护膜的材料可以采用SiO2等，还可以是它们的多层构造。还可以再在其上形成Al等高反射率的金属膜。此后，在晶片全表面或未蚀刻的部分使由粘着层、势垒层、共晶层组成的导电层成膜。导电层在粘合时变为共晶。例如，使Ni-Pt-Au-Sn-Au、RhO-Pt-Au、RhO-Pt-Au-Sn-Au、Ti-Pt-Au-Sn-Au、Ti-Pt-Sn成膜。
另一方面，准备已形成金属膜的支持衬底11。使该支持衬底的金属膜形成面和在上述氮化物半导体层上形成的第1电极面相向而合，一边加压一边加热。此后，从反应衬底一侧进行研磨、蚀刻、电磁波照射或者是它们的组合。作为电磁波照射的一例，有受激准分子激光照射。露出后，对氮化物半导体进行CMP处理，使希望的膜露出。这样就能够除去损伤层、调整GaN厚度、调整表面的粗糙度。
此后，根据RIE等蚀刻法对第2导电型氮化物半导体层的露出面进行台阶加工。并且，在氮化物半导体层表面由Ti-Al-Ni-Au、W-Al-W-Pt-Au等形成第2电极6。其次，形成覆盖氮化物半导体层的露出面的SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等保护膜，并覆盖第2电极(例如n型电极)以外。此后通过划片等分离为芯片状。由本实施方式得到的氮化物半导体器件的特性等同于实施方式1。
发明的实施方式3本实施方式的氮化物半导体器件是2次进行粘合工序的元件(图13)。在支持衬底上至少具有第1电极、具有发光层的氮化物半导体、第2电极的氮化物半导体发光元件的制造方法，具有在第1衬底上生长具有上述发光层的氮化物半导体、在该氮化物半导体的生长面上粘合第2衬底的第1工序；此后，除去上述第1衬底、形成氮化物半导体层的露出面的第2工序；此后，在上述氮化物半导体的露出面上形成台阶的第3工序；此后，在上述氮化物半导体层的露出面上通过第1电极而粘合支持衬底的第4工序；以及，除去上述第2衬底的第5工序。
在上述第1工序中，在氮化物半导体层的生长面上通过第2电极而粘合第2衬底。上述第4工序在支持衬底和氮化物半导体层的粘合时通过合金共晶而形成第1电极。氮化物半导体发光元件中，第1电极在与氮化物半导体的界面上具有铝，且该界面为台阶形状。上述第1电极具有共晶层。上述第1电极和上述氮化物半导体层的界面台阶为0.1μm以上。
本实施方式的氮化物半导体发光元件是在支持衬底上至少具有第1电极、具有发光层的氮化物半导体层和第2电极的氮化物半导体发光元件，其特征是上述第1电极在上述氮化物半导体层的界面上具有铝，且该界面为台阶形状。这样，在上述界面上形成的铝不让来自发光元件的光透过支持衬底一侧，因而能够提高来自光取出面的光取出效率。而且，铝对n型氮化物半导体为欧姆接触，因而能够降低电压。在氮化物半导体器件界面上形成铝，由于不能批量生产GaN和AlN等氮化物衬底，因而很困难。本发明中采用2次粘合技术，因而能够在与上述第1电极的界面上形成铝。还有，该第1电极因为具有共晶层，因而具有获得对支持衬底的导电性的效果。第1电极由于在与氮化物半导体的界面上具有铝，因而能够产生高反射。
还有，由于把上述第1电极和上述氮化物半导体层的界面做成台阶形状，因而能够提高光取出效率。这是因为，由于光的全反射本来进入全反射角内、出不来的光由于上述界面的台阶而改变其角度、从而得以取出。如果具有上述界面的台阶，光取出效率与界面上没有台阶的情况相比，变为1.5倍以上。界面的台阶为0.1μm以上，优选的是0.3μm以上。
由于上述支持衬底呈导电性，因而构成具有相向电极构造的氮化物半导体发光元件。上述第1电极为了形成共晶层而含有从Pd、Au、Sn、In组成的群中选取的至少1种。如果把第1电极作为n侧电极，则该P侧电极含有从Al、Ag、Rh、Ni、Au、Pd组成的群中选取的至少1种。为了提高取出效率，P电极使Ag及Rh等形成为网格状结构，或者采用Ni和/或Au薄膜等具有透光性的材料。如果采用这样的材料，就能够降低电阻，并提高光的取出效率。
上述第4工序的特征是在粘合支持衬底和氮化物半导体层时通过合金共晶来连接第1电极。由于共晶，因而能够在低温下粘合，而且粘接力也变强。由于在低温下进行粘合，因而具有缓和翘曲的效果。
按支持衬底/第1电极(共晶层+铝)/氮化物半导体的顺序形成。
上述第1工序中的粘合工序为在第1衬底(蓝宝石、SiC、GaN等)上按n型氮化物半导体层、发光层和p型氮化物半导体层的顺序形成氮化物半导体之后，在该p型氮化物半导体层的生长面上通过热压焊来粘合第2衬底。上述第1工序的特征是在氮化物半导体层的生长面上通过第2电极来粘合第2衬底。此处，第2衬底为Cu-W、殷钢、不锈钢等，用环氧树脂膜等能够在比较低的温度下进行粘接的材料进行粘合。用环氧树脂膜使第2衬底与氮化物半导体粘合时，优选的是，将防止扩散层夹在中间。作为氮化物半导体一侧的临时保护膜而涂覆的抗蚀剂和第2衬底一侧的环氧树脂膜的有机物质通过具有防止扩散作用的金属膜来进行粘合工序，使得在后工序中易于除去第2衬底。具有防止扩散作用的金属膜为Ti等。其次是第2工序，通过研磨、激光照射或化学抛光等，除去上述第1衬底，使n型氮化物半导体层的表面露出。在该n型层的表面上，由于通过研磨来除去异质衬底，因而形成了损伤层，不过，通过化学抛光就可除去该损伤层。因此，就避免了由于除去异质衬底而降低特性。其次，第3工序是在上述氮化物半导体层的露出面上形成台阶。该台阶为0.1μm以上。还有，台阶的形成采用干式蚀刻法(RIE)或湿式蚀刻法来进行，因而能够控制在0.1μm级。其次，第4工序是在上述氮化物半导体层露出的台阶面上通过第1电极而形成支持衬底。上述第1电极的特征是在与上述氮化物半导体层的界面上具有铝或银。另外的特征是在第1电极的最上表面形成含有Sn、In的低熔点金属。上述支持衬底优选的是呈热传导性的衬底。支持衬底的粘合的条件是在支持衬底上，以从Ti-Pt-Au、Ti-Pt-Pd组成的群中选取的至少1种材料为中介，在100～500℃范围对第1电极进行热压，使其成为共晶结合。其次，在第5工序中，上述第2衬底由于在200℃以上的加热而失去粘接力，或者用有机溶剂或酸溶液来溶化共晶部，等等，从而从粘接层除去，这样就形成了氮化物半导体发光元件。综上所述，上述氮化物半导体发光元件成为从支持衬底一侧开始、由支持衬底/Ti-Pt-AuSn、Ti-Pt-PdSn等/第1电极/氮化物半导体/第2电极组成的构造。
以下，采用附图、按各工序对本实施方式3的氮化物半导体发光元件的制造工序进行说明。
(第1工序)首先，在第1衬底101上生长氮化物半导体102(图13A)。此后，对氮化物半导体层进行蚀刻(图13B)。该蚀刻是为了防止氮化物半导体层的开裂并使芯片分离容易进行，使n型氮化物半导体露出。还有，蚀刻后的氮化物半导体残留有1μm以上的膜厚，因而能够抑制在除去第1衬底时发生开裂。其次，在上述氮化物半导体102的未蚀刻的区域形成第2电极(P侧电极)103(图13C)。此后，在该氮化物半导体102上粘合第2衬底105(图13D)。使第2衬底105进行粘合的粘接层104采用环氧树脂、聚酰胺树脂等高分子材料或抗蚀剂，通过热压来进行粘合。热压在100～200℃进行。
上述第2衬底105由于要在后工序除去，因而只要具有一定的平坦度、强度就可以，对良好的材质没有特别的限定，不过，优选的是热膨胀系数的值应与第1衬底接近。其理由是，为了在第4工序中粘合时不产生热膨胀差。还有，优选的是能够简单地除去的物质，有Cu-W、W、Mg、科瓦(铁钴镍)合金、殷钢材料、聚酰亚胺系树脂、聚酯系树脂、环氧系树脂等。还有，第2电极作为上述有源层的面积为S(μm2)，若设该第2电极外周长的和为L(μm)的话，则L/S≥0.02。如果在该范围内，光取出效率就为1.2倍以上。还有，第2电极由从Ni、Co、Fe、Ti、Cu、Rh、Au、Ru、W、Zr、Mo、Ta、Pt、Ag及它们的氧化物、氮化物所组成的群中选取的至少一种构成。
(第2工序)其次，除去第1衬底，形成氮化物半导体102的露出面(图13E)。通过研磨或受激准分子激光照射来除去第1衬底101。除去第1衬底后的上述氮化物半导体102的露出面再通过化学抛光而形成平坦面。
(第3工序)其次，在上述氮化物半导体层的露出面上形成台阶(图13F)。此处，所谓台阶是指界面台阶为0.1μm以上，台阶形状为锥形或倒锥形。还有，上述台阶形状的平面形状的图形由于具有条纹状、栅格状、岛状、圆状的凸部和/或凹部，因而能够从矩形状、梳子形状、网格形状中选择。例如，如果形成圆状的凸部，那么该圆状凸部的直径应为5μm以上、凹部沟的间隔应为3μm以上。对于提高LED光的取出效率，具有上述台阶是有效的，再在后工序中在界面处介入光反射率高的铝，与没有台阶的氮化物半导体发光元件相比，光取出效率就能够实现1.5倍以上。
(第4工序)其次，在上述台阶形成面上形成第1电极106(图14A)，其次，粘合支持衬底111(图14B)。粘合的方法是，使在表面上形成AuSn系、PdSn系、InPd系等金属化材料的支持衬底111和在表面上形成第1电极106的氮化物半导体102相向而合，一边加压一边加热。在粘合面上形成导电层113。此时的粘合温度为120℃以上，优选的是150℃以上、300℃以下。上述第1电极在与上述氮化物半导体层的界面上具有铝。还有，为使支持衬底8与第1电极通过合金共晶而结合，在第1电极106的表面上形成Sn、In等用于生成共晶的金属。还有，为了防止用于生成共晶的金属与铝的合金化，也可以形成由Pt、W、Ni、Ti等高熔点金属构成的势垒层。
上述第1电极106由Al-Pt-Sn、Al-W-In等构成。该第1电极把总膜厚做成500000以下。还有，铝的膜厚做成500以上10000以下。如果铝在上述膜厚范围内，2次粘合工序后在芯片内也会成为均匀的膜厚。例如，上述第1电极106的膜厚成为2000-2000-30000。
如果把AlN做成支持衬底，因为它是绝缘性衬底，因而利于在印刷电路板等电路上搭载芯片。还有，使用Si的优点在于廉价、容易芯片化。支持衬底的优选的膜厚为50～500μm。使支持衬底减薄至上述范围内，散热性就会改善。在上述支持衬底的粘合面上，优选的是，具有在后工序中通过共晶而合金化的粘着层、势垒层、共晶层的构造。例如，Ti-Pt-Au、Ti-Pt-Pd，或者Ti-Pt-AuSn、W-Pt-Sn、RhO-Pt-Sn、RhO-Pt-Au、RhO-Pt-(Au，Sn)等金属膜。还有，粘合的表面金属，优选的是，在支持衬底一侧和在氮化物半导体层一侧不相同。其理由是为了在低温下能够共晶、共晶后的熔点会升高。
(第5工序)此后，在第5的工序中，除去第2衬底105(图14C)。其时要加热至比粘合时高的温度。如果加热至200℃以上，结合(粘接)力就会降低，因而把第2衬底5与粘接层4一起除去。该方法对于除去使用环氧系树脂的粘接是有效的。还有，也可以用丙酮或N-甲基-2-吡咯烷酮等有机溶剂来溶化粘接层。在采用AuSn等生成共晶的情况下，就浸渍在酸中使结合部溶化，从而使其分离。也可以采用这些方法与研磨的组合。
除去第2衬底后，在氮化物半导体层的露出面上使绝缘性保护膜107成膜(图14D)。其次，在保护膜的开口部形成焊盘电极(图15A)。此后，通过划片来芯片化，从而制成氮化物半导体发光元件。上述第1电极作为n侧电极，不过，本发明并不限定于此。采用支持衬底的氮化物半导体器件由于热阻低，因而能够投入2W以上的大功率，输出也在200mA以上。根据以上所示的本实施方式，能够制造不提高电压而光取出效率良好的LED元件。相比之下，以往的使用蓝宝石衬底的氮化物半导体器件由于热阻高、散热性差，因而不能期望有高输出。
以下表示实施方式3的上述以外的氮化物半导体发光元件。在支持衬底上按顺序具有第1电极和氮化物半导体层。在上述氮化物半导体层上具有第2电极。第2电极在光取出面上形成为网眼状(图16)。开口部的面积为1～100μm2。还有，第2电极在四角的对角上形成焊盘电极形成区域。焊盘电极形成区域不限于对角上的2处，四角全部形成也可以。上述支持衬底为绝缘性衬底，成为在同一面上形成两个电极的构造(图17)。再有，优选的是，在上述第2电极上具有由SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2、Nb2O5、Ta2O5等的单层膜或多层膜组成的保护膜。该绝缘膜为单层膜或多层膜。保护膜也具有防止表面劣化效果。还有，上述保护膜的特征是呈绝缘性。由于保护膜呈绝缘性，因而能够防止芯片化时划片等所致的切割时的短路。由于具有绝缘膜而能够防止短路等，因而能够提高成品率及可靠性。由于以网眼状、栅格状等在发光范围的全表面上形成第2电极，因而能够降低氮化物半导体层的电阻。
根据上述所示的制造方法，就能够实现在第1电极和氮化物半导体层的界面上形成反射率高的铝。因此就提高了光取出效率。还有，因为是相向电极构造，所以能够扩大发光面积。再有，本发明采用的支持衬底提高了散热性。如果采用导电性衬底就能够做成1引线构造。还有，本实施方式可以用于激光二极管。
在第2电极106和半导体102的界面上具有凹凸部的半导体发光器件，其特征是上述第2电极在凹部的底面和/或斜面上形成反射镜(图15B)。该反射镜为具有上述反射作用的材料。通过反射镜就能够主动地在上述界面进行光散射，提高光取出效率。
实施例以下表示本发明的各种实施例，不过，本发明并不限定于此。
以下，对实施例1的LED元件的制造方法进行说明。首先，把由蓝宝石(C面)构成的异质衬底1置于MOVPE的反应容器内，一边通入氢，一边使衬底的温度上升至1050℃，进行衬底的净化。
(过渡层)接着，使温度降低至510℃，载气采用氢，原料气体采用氨和TMG(三甲基镓)、TMA(三甲基铝)，在衬底1上生长约100埃膜厚的由Al0.25Ga0.75N构成的过渡层。
(第2导电型氮化物半导体层)过渡层生长后，按以下的顺序生长第1导电型氮化物半导体层。首先，只停止TMG，使温度上升至1050℃。到达1050℃后，同原料气体采用TMG、氨气，生长1.5μm膜厚的非掺杂GaN层103。接着，在1050℃，同原料气体采用TMG、氨气，杂质气体采用硅烷气，生长2.25μm膜厚的由掺Si为4.5×1018/cm3的GaN构成的n型接触层。该n型接触层的膜厚为2～30μm就可以。
其次，只停止硅烷气体，在1050℃，采用TMG、氨气，生长3000埃膜厚的非掺杂GaN层，接着，在同温度下，追加硅烷气，生长300埃膜厚的掺Si为4.5×1018/cm3的GaN层，再接着，只停止硅烷气，在同温度下，生长50埃膜厚的非掺杂GaN层，由3层组成的总膜厚为3350埃。把它作为第2导电型氮化物半导体层。
其次，以相同的温度，生长40埃的非掺杂GaN层，其次，把温度定为800℃，采用TMG、TMI、氨，生长20埃非掺杂In0.13Ga0.87N层。反复进行这样的操作，交替积层各10层，最后生长40埃的GaN层，从而生长为640埃膜厚的超晶格结构层。
其次，生长200埃膜厚的非掺杂GaN的阻挡层，接着，把温度定为800℃，采用TMG、TMI、氨，生长30埃膜厚的由非掺杂In0.4Ga0.6N构成的阱层。并且，以阻挡+阱+阻挡+阱…+阻挡的顺序交替积层阻挡层5层、阱层4层，生长为由总膜厚1120埃的多重量子阱构造构成的有源层。另外，有源层和在有源层之下(衬底一侧)积层的n侧第2多层膜全都由GaN层及InGaN层的积层体形成，有源层中含有的InGaN层的组成是In0.4Ga0.6N。
(第1导电型氮化物半导体层)
其次，在温度1050℃，采用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(环戊基镁)，生长40埃膜厚的掺Mg为1×1020/cm3的p型Al0.2Ga0.8N层，接着，把温度定为800℃，采用TMG、TMI、氨、Cp2Mg，生长25埃膜厚的掺Mg为1×1020/cm3的In0.03Ga0.97N层。反复进行这样的操作，交替积层各5层，最后，生长40埃膜厚的上述p型Al0.2Ga0.8N层，从而生长为365埃膜厚的超晶格结构的多层膜。
接着，在1050℃，采用TMG、氨、CP2Mg，生长1200埃膜厚的由掺Mg为1×1020/cm3的p型GaN构成的p型接触层。
反应结束后，把温度降低到室温，再在氮气氛中，在反应容器内，在700℃，对晶片进行退火，进一步使p型层降低电阻。
退火后，从反应容器中取出晶片，形成作为第1电极的p型电极。在p型电极上使Rh以2000成膜。此后，在600℃进行欧姆退火之后，形成膜厚0.3μm的第2绝缘性保护膜SiO2。此后，为形成导电层5，按Ti-Pt-Au-Sn-Au的顺序、以膜厚2000-3000-3000-3000-1000形成粘着层、势垒层、共晶层。
另一方面，准备支持衬底11。在膜厚200μm、由Cu15％、W85％组成的支持衬底的表面上按Ti-Pt-Pd的顺序、以膜厚2000-3000-12000形成导电层。
其次，使在作为上述第1电极的p型电极及第2绝缘性保护膜上形成的导电层5与支持衬底的金属膜形成面进行粘合。把加热设定温度定为280℃并施加挤压压力。此时生成共晶。此后，通过研磨除去蓝宝石衬底，露出之后，对作为第2导电型氮化物半导体层的露出面的n型接触层进行研磨，除去表面粗糙。
其次，通过RIE装置，用SiO2掩膜把GaN分离为芯片状。其次，在上述n型接触层上按Ti-Al-Ti-Pt-Au的顺序、以膜厚100-2500-1000-2000-6000形成作为第2电极6的n型电极。此后，把支持衬底研磨到100μm之后，在支持衬底的背面，使Ti-Pt-Au以1000-2000-3000成膜，之后，进行划片。这样获得的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出460nm的蓝色光，输出4mW，Vf为2.9v。
实施例1中，用Ag形成作为第1电极的p型电极。上述p型电极的膜厚为2000，其他条件与实施例1相同。这样获得的LED元件，输出6mW，Vf为3.3V。
在实施例1中，采用膜厚为200μm、由Cu50％、Mo50％组成的支持衬底。其他条件与实施例1相同。这样获得的LED元件，输出4mW，Vf为2.9V。
在上述实施例1中，形成n型电极后，在露出的n型接触层的表面上形成条状的凹凸。凹部的深度为1.5μm，凹部宽度为34μm，凸部宽度为3μm。其他条件相同。经过这样的凹窝加工，正向电流20mA时，输出5.4mW，Vf为3.18V。正向电流100mA时，输出21.3mW，Vf为3.44。
在上述实施例1中，形成n型电极后，在露出的n型接触层的表面上形成凹凸。把凸部的平面形状做成六边形。凸部宽度为8μm，凹部宽度为2μm，凹部的深度为1.5m。其他条件相同。经过这样的凹窝加工，正向电流20mA时，输出6mW，Vf为3.29V。还有，正向电流20mA时，输出23.4mW，Vf为3.52。
在上述实施例1中，形成n型电极后，在露出的n型接触层的表面上形成凹凸。挖成凹部，把该凹部平面形状做成六边形。凸部宽度为2μm，凹部宽度为8μm，凹部的深度为1.5μm。其他条件相同。经过这样的凹窝加工，正向电流20mA时，输出6.1mW，Vf为3.1V。还有，正向电流20mA时，输出24.7mW，Vf为3.41。
在实施例1中，在位于p型电极的开口部的氮化物半导体的露出面上形成膜厚0.3μm的第1绝缘性保护膜SiO2。再在该绝缘膜上形成500的作为反射膜的Al。
再有，形成属于n型电极的第2电极后，用ZrO2(折射率2.2)、形成膜厚1.5pm的第2绝缘性保护膜。再以3μm的间隔使该保护膜形成凹凸。凸部平面形状为圆形，凹部的深度为1.0μm。此后，把支持衬底研磨到100μm之后，通过划片来制成LED元件。这样获得的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出460nm的蓝色光，输出6mW，Vf为2.9V。还有，本实施例的LED元件与保护膜上没有凹凸的结构相比，光取出效率为1.5倍。
在实施例7中，把保护膜ZrO2的凸部做成锥角60°形状。其他条件相同。输出、Vf都获得同等特性。还有，本实施例的LED元件与保护膜上没有凹凸的结构相比，光取出效率为1.5倍。
在实施例7中，用Nb2O5(折射率2.4)、形成膜厚1.5pm的第2绝缘性保护膜。再以3μm的间隔使该保护膜形成凹凸。凸部平面形状为圆形，凹部的深度为1.0μm。其他条件与实施例1相同。这样获得的LED元件，输出、Vf都获得同等特性。还有，本实施例的LED元件与保护膜Nb2O5上没有凹凸的结构相比，光取出效率为1.5倍以上。
在实施例7中，用TiO2(折射率2.7)、形成膜厚1.5μm的第2绝缘性保护膜。再以3μm的间隔使该保护膜形成凹凸。凸部平面形状为圆形，凹部的深度为1.0μm。其他条件与实施例1相同。这样获得的LED元件，输出、Vf都获得同等特性。还有，本实施例的LED元件与保护膜TiO2上没有凹凸的结构相比，光取出效率为1.5倍以上。
作为异质衬底，采用由蓝宝石(C面)构成的衬底，在MOCVD反应容器内，在氢气氛中，在1050℃进行表面净化。过渡层接着，在氢气氛中，在510℃、用氨和TMG(三甲基镓)，在衬底上生长约200膜厚的由GaN构成的过渡层2。高温生长层过渡层生长后，只停止TMG，使温度上升至1050℃，到达1050℃后，原料气体采用TMG、氨气，生长5μm膜厚的由非掺杂GaN构成的高温生长的氮化物半导体。其次，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、硅烷，生长3μm膜厚的由掺Si为5×1017/cm3的n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包层5。
其次，把温度定为800℃，原料气体采用TMI(三甲基铟)、TMG、TMA，按阻挡层①/阱层①/阻挡层②/阱层②/阻挡层③的顺序积层由掺Si的Al0.1Ga0.9N构成的阻挡层、在其上的由非掺杂的In0.03Al0.02Ga0.95N构成的阱层。此时，形成了200膜厚的阻挡层①、40膜厚的阻挡层②和③、70膜厚的阱层①和②。有源层成为总膜厚约420的多重量子阱构造(MQW)。
其次，在氢气氛中，在1050℃，采用TMG、TMA、氨气、Cp2Mg(环戊基镁)，生长600膜厚的由掺Mg为1×1020/cm3的Al0.2Ga0.8N构成的p型包层7。接着，在p型包层上，用TMG、TMA、氨、Cp2Mg，生长0.1μm膜厚的由掺Mg1×1019/cm3的Al0.07Ga0.93N构成的第2p型包层，此后，调整气体的流量，生长0.02μm膜厚的由掺Mg2×1021/cm3的Al0.07Ga0.93N构成的第2p型接触层。
生长结束后，在氮气氛中，在反应容器内，在700℃对晶片进行退火，进-步使p型层降低电阻。退火后，从反应容器中取出晶片，在p型接触层上形成膜厚2000的Rh膜，制成作为第1电极的P电极。此后，在600℃进行欧姆退火之后，在P电极以外的露出面上形成膜厚0.3μm的第1绝缘性保护膜SiO2。
其次，在P电极上，以膜厚2000-3000-3000-30000-1000形成Ni-Pt-Au-Sn-Au的多层膜，作为导电层。此处，Ni作为粘着层，Pt作为势垒层，Sn作为第1共晶形成层，并且，Pt和Sn之间的Au层起着防止Sn向势垒层扩散的作用，最外层的Au层起着使粘接性提高的作用。
另-方面，作为支持衬底，采用膜厚为200μm、由Cu30％和W70％的复合体构成的金属衬底，在该金属衬底的表面上，以膜厚2000-3000-12000，按顺序形成由Ti构成的粘着层、由Pt构成的势垒层、以及由Au构成的支持衬底-侧的导电层。
其次，在使导电层的形成面相对的状态下，在250℃的加热温度，通过加压机加压对氮化物半导体器件和支持衬底进行热压焊。这样，使导电层互相扩散，从而形成共晶。此后，通过研磨除去蓝宝石衬底之后，对露出的过渡层或高温生长层进行研磨，再研磨到n型包层的AlGaN层露出为止，除去表面粗糙。
其次，对n型包层的表面进行抛光后，在n型包层上，以膜厚100-2500-1000-2000-6000形成由Ti-Al-Ti-Pt-Au组成的多层电极，制成作为第2电极的n电极。此后，把支持衬底研磨到100μm之后，在支持衬底的背面以1000-2000-3000形成由Ti-Pt-Au构成的多层膜，作为P电极用的焊盘电极。其次，通过划片分离元件。
所得的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出373nm的紫外光，输出为4.2mW，Vf为3.47V。
除去异质衬底时，除了用激光照射法代替研磨法以外，均采用与实施例11相同的条件来进行。
从蓝宝石衬底的基底层一侧的对面，用波长248nm的KrF受激准分子激光，以输出600J/cm2，使激光成为1mm×50mm的束状，对上述的对面全表面进行扫描并照射激光。激光照射使基底层的氮化物半导体发生分解，从而除去蓝宝石衬底。
所得的LED元件，正向电流20mA时，发光峰值波长为373nm，Vf为3.47V，发光输出为4.2mW。并且，与实施例1相比，因为不需要研磨蓝宝石衬底，因而能够大幅度缩短制造所需要的时间。与以往的元件相比，发光输出大幅度提高。
采用与实施例11相同的条件来制造氮化物半导体器件。再在氮化物半导体器件的全表面上形成含有作为荧光物质的YAG的SiO2，作为涂覆层。
这样，就获得了呈白色、自我吸收少、转换效率高的氮化物半导体发光元件。
采用与实施例13相同的条件来制造氮化物半导体器件，不过，在本实施例中，在导电性衬底上使多个氮化物半导体器件排列成点状等而形成。对于该多个氮化物半导体器件，在一部分上设置露出面，并进行封装。再在露出面上形成含有作为荧光物质的YAG的SiO2作为涂覆层。
这样，呈白色的氮化物半导体器件成为多个排列，从而实现了大面积发出白色光的氮化物半导体发光器件。它可以用作照明用的光源。
采用由蓝宝石(C面)构成的衬底作为异质衬底，在MOCVD反应容器内，在氢气氛中、在1050℃进行表面净化。
接着，在氢气氛中、在510℃，用氨和TMG(三甲基镓)，在衬底上生长约200膜厚的由GaN构成的过渡层2。过渡层生长后，制作第2导电型氮化物半导体层，只停止TMG，使温度上升至1050℃，升至1050℃后，原料气体采用TMG、氨，生长5μm膜厚的由非掺杂GaN构成的高温生长的氮化物半导体。其次，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、硅烷，形成2.5μm膜厚的由掺Si为1×1019/cm3的Al0.1Ga0.9N构成的n型包层5。
其次，把温度定为900℃，原料气体采用TMI(三甲基铟)、TMG、TMA，按阻挡层①/阱层①/阻挡层②/阱层②/阻挡层③/阱层③/阻挡层④的顺序积层由掺Si为1×1019/cm3的Al0.08Ga0.92N构成的阻挡层、在其上的由非掺杂的In0.01Ga0.92N构成的阱层。此时，分别形成了370膜厚的阻挡层①、②、③和④，分别形成了80的膜厚的阱层①、②和③。只有阻挡层④是非掺杂的，有源层成为总膜厚约1700的多重量子阱构造(MQW)。
其次，形成第1导电型的氮化物半导体层。在氢气氛中，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(环戊基镁)，生长370膜厚的由掺Mg为1×1020/cm3的Al0.2Ga0.8N构成的p型包层7。接着，在p型包层上，用TMG、TMA、氨、Cp2Mg，生长0.1μm膜厚的掺Mg为1×1019/cm3的Al0.07Ga0.93N层，此后，调整气体的流量，生长0.02μm膜厚的掺Mg为2×1021/cm3的Al0.07Ga0.93N层。
生长结束后，在氮气氛中，在反应容器内、在700℃对晶片进行退火，进一步使p型层降低电阻。
退火后，从反应容器取出晶片，在作为第1导电型氮化物半导体层的最表面的上述Al0.07Ga0.93N层上形成膜厚2000的Rh膜，作为P电极。此后，在600℃进行欧姆退火之后，在P电极以外的露出面上形成膜厚0.3μm的第1绝缘性保护膜SiO2。
另一方面，作为支持衬底，采用膜厚为200μm、由Cu30％和W70％的复合体构成的衬底，在其表面上，以膜厚2000-3000-12000，按顺序形成由Ti构成的粘着层、由Pt构成的势垒层、以及由Pd构成的支持衬底一侧的导电层。
其次，在导电层彼此相向对置的状态下，在250℃的加热温度下，通过加压机加压对氮化物半导体器件和支持衬底进行热压焊。由此，使导电层相互扩散，形成共晶。
其次，使支持衬底结合后，从蓝宝石衬底的基底层一侧的对面，用波长248nm的KrF受激准分子激光，以输出600J/cm2，使激光成为1mm×50mm的束状，对上述的对面全表面进行扫描并照射激光。激光照射使基底层的氮化物半导体发生分解，从而除去蓝宝石衬底。再把由n型Al0.1Ga0.9N构成的n型包层的残留膜厚研磨至2.2μm为止，并除去表面粗糙。
其次，在上述n型包层上，形成由Ti-Al-Ni-Au组成的多层电极，作为n电极。此后，把支持衬底研磨到100μm之后，在支持衬底的背面形成2000-3000-3000-30000-1000的由Ti-Pt-Au-Sn-Au构成的多层膜，作为P电极用的焊盘电极。其次，通过划片来分离元件。n电极和P电极分别在半导体层表面的全表面上形成为栅格状。此时，栅格之间的开口部形成为在n侧和P侧互相交替而不重叠。
所得的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出365nm的紫外光，输出为2.4mW，Vf为3.6V。
本实施例与蓝色LED元件有关。
作为异质衬底，采用由蓝宝石(C面的)构成的衬底，在MOCVD反应容器内，在氢气氛中、在1050℃进行表面净化。
接着，在氢气氛中、在510℃，用氨和TMG(三甲基镓)，在衬底上生长约200膜厚的由GaN构成的过渡层2。生长过渡层后，只停止TMG，使温度上升至1050℃，升至1050℃后，原料气体采用TMG、氨、硅烷，生长5μm膜厚的由掺Si为1×1018/cm3的n型GaN构成的n型接触层。其次，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、硅烷，形成400膜厚的由掺Si为5×1017/cm3的n型Al0.18Ga0.82N构成的n型包层5。
其次，把温度定为800℃，原料气体采用TMI、TMG、TMA，按阻挡层/阱层/阻挡层/阱层/阻挡层的顺序积层由掺杂Si的GaN构成的阻挡层、在其上的由非掺杂的InGaN构成的阱层。此时，形成了200膜厚的阻挡层、50膜厚的阱层。有源层成为总膜厚约700的多重量子阱构造(MQW)。
其次，在氢气氛中，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(环戊基镁)，生长600膜厚的由掺Mg为1×1020/cm3的Al0.2Ga0.8N构成的p型包层7。接着，在包层上，用TMG、氨、Cp2Mg，生长0.15μm膜厚的由掺Mg为2×1021/cm3的GaN构成的p型接触层。
生长结束后，在氮气氛中，在反应容器内，在700℃对晶片进行退火，进一步使p型层降低电阻。
退火后，从反应容器中取出晶片，在p型接触层上形成膜厚2000的Rh膜，作为P电极。此后，在600℃进行欧姆退火之后，在P电极以外的露出面上形成膜厚0.3μm的第1绝缘性保护膜SiO2。
其次，在P电极上，形成膜厚分别为2000-3000-3000-30000-1000的Ni-Pt-Au-Sn-Au的多层膜，作为导电层。此处，Ni作为粘着层，Pt作为势垒层，Sn作为第1共晶形成层，并且，Pt和Sn之间的Au层起着防止Sn向势垒层扩散的作用，最外层的Au层起着使与第2共晶形成层的粘着性提高的作用。
另一方面，作为支持衬底，采用膜厚为200μm、由Cu30％和W70％的复合体构成的衬底，在该衬底的表面上，按顺序形成膜厚分别为2000-3000-12000的由Ti构成的粘着层、由Pt构成的势垒层、以及由Au构成的支持衬底一侧的导电层。
其次，在250℃的加热温度，通过挤压加压对氮化物半导体器件和支持衬底的导电层进行热压焊。这样，导电层使金属互相扩散，从而形成共晶。
其次，对于与支持衬底接合后的接合用积层体，从蓝宝石衬底的基底层面的对面，用波长248nm的KrF受激准分子激光，以输出600J/cm2，使激光成为1mm×50mm的束状，对上述的对面全表面进行扫描并照射激光。激光照射使基底层的氮化物半导体发生分解，从而除去蓝宝石衬底。再研磨到n型接触层露出为止，并除去表面粗糙。
其次，在上述n型接触层上，形成膜厚分别为100-2500-1000-2000-6000的由Ti-Al-Ti-Pt-Au组成的多层电极，作为n电极即第2电极。此后，把导电性衬底研磨到100μm之后，在导电性衬底的背面形成1000-2000-3000的由Ti-Pt-Au构成的多层膜，作为P电极用的焊盘电极。其次，通过划片来分离元件。
所得的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出460nm的蓝色光。
采用与实施例16相同的条件来制造氮化物半导体器件。再在氮化物半导体器件的全表面上形成含有作为荧光物质的YAG的SiO2，作为涂覆层。这样，就获得了呈白色的氮化物半导体发光元件。
采用与实施例17相同的条件来制造氮化物半导体器件，不过，在本实施例中，在导电性衬底上使多个氮化物半导体器件排列成点状等来形成。对于该多个氮化物半导体器件，在一部分上设置露出面，并进行封装。再在露出面上形成含有作为荧光物质的YAG的SiO2，作为涂覆层。
这样，呈白色的氮化物半导体器件成为多个排列，从而实现了以大面积发出白色光的氮化物半导体发光器件。它可以用作照明用的光源。
作为异质衬底，采用由蓝宝石(C面)构成的衬底，在MOCVD反应容器内，在氢气氛中，在1050℃进行表面净化。
接着，在氢气氛中、在510℃，用氨和TMG(三甲基镓)，生长约200膜厚的由GaN构成的过渡层。生长过渡层后，只停止TMG，使温度上升至1050℃，升至1050℃后，原料气体采用TMG、氨，生长5μm膜厚的由非掺杂GaN构成的高温生长的氮化物半导体。
高温生长层生长后，再在相同的温度下，原料气体采用TMG、TMA、氨，生长0.4μm膜厚的具有组成梯度的AlGaN层。该组成梯度层的作用是为了缓和高温生长层和n型包层的晶格失配，从非掺杂的GaN到掺Si为1×1019/cm3的n型Al0.07Ga0.93N为止，使Al的混晶比和Si的掺杂量慢慢增大而形成。
其次，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、硅烷，形成2.5μm膜厚的由掺Si为1×1019/cm3的n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包层5。
其次，把温度定为900℃，原料气体采用TMI(三甲基铟)、TMG、TMA，按阻挡层①/阱层①/阻挡层②/阱层②/阻挡层③/阱层③/阻挡层④的顺序积层由掺Si为1×1019/cm3的Al0.09Ga0.91N构成的阻挡层、在其上的由非掺杂的In0.01Ga0.99N构成的阱层。此时，分别形成了200膜厚的阻挡层①、②、③和④，分别形成了60的膜厚的阱层①、②和③。只有阻挡层④是非掺杂的。
其次，在氢气氛中，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(环戊基镁)，生长270膜厚的由掺Mg为1×1020/cm3的Al0.38Ga0.62N构成的p型包层7。接着，在p型包层上，采用TMG、TMA、氨、Cp2Mg，生长0.1μm膜厚的由掺Mg为4×1018/cm3的Al0.07Ga0.93N层构成的第2层p型接触层，此后，调整气体的流量，生长0.02μm膜厚的由掺Mg为1×1020/cm3的Al0.07Ga0.93N构成的第2p型接触层。
生长结束后，在氮气氛中，在反应容器内、在700℃对晶片进行退火，进一步使p型层降低电阻。
退火后，从反应容器中取出晶片，在p型接触层上形成膜厚2000的Rh膜，作为P电极。此后，在600℃进行欧姆退火之后，在P电极以外的露出面上形成膜厚0.3μm的绝缘性保护膜SiO2。
另一方面，作为支持衬底，采用膜厚为200μm、由Cu15％和LW85％的复合体构成的衬底，在其表面上，按顺序形成膜厚分别为2000-3000-12000的由Ti构成的粘着层、由Pt构成的势垒层、以及由Pd构成的第2共晶形成层。
其次，在230℃的加热温度下，通过加压机加压对氮化物半导体器件和支持衬底在导电层进行热压焊。这样，导电层使金属互相扩散，从而形成共晶。
其次，从蓝宝石衬底的基底层一侧的对面，用波长248nm的KrF受激准分子激光，以输出600J/cm2，使激光成为1mm×50mm的束状，对上述的对面全表面进行扫描并照射激光。激光照射使基底层的氮化物半导体发生分解，从而除去蓝宝石衬底。再把由基底层、高温生长层、组成梯度层以及n型Al0.3Ga0.7N构成的n型包层的残留膜厚研磨至2.2μm为止，并除去表面粗糙。
其次，在上述n型接触层上，形成由Ti-Al-Ni-Au组成的多层电极，作为第2电极即n电极。对于n电极，考虑到光取出效率，不在全表面上形成，而是形成为使开口率为70％。把导电性衬底研磨到100μm之后，在导电性衬底的背面形成2000-3000-3000-30000-1000的由Ti-Pt-Au-Sn-Au构成的多层膜，作为P电极用的焊盘电极。其次，通过划片来分离元件。n电极和P电极分别布满于半导体层表面的全表面上，形成为栅格状。此时，栅格之间的开口部形成为在n侧和P侧互相交替而不重叠的结构。
该元件在室温下、脉冲电流500mA(脉冲宽度2μsec，占空比1％)时，发出365nm的紫外光，输出为118mW，驱动电压4.9V，外部量子效率6.9％；在室温下、直流电流500mA时，发出365nm的紫外光，输出为100mW，驱动电压4.6V，外部量子效率5.9％。
在蓝宝石衬底上生长氮化物半导体，在700℃进行退火。此后，采用RIE把氮化物半导体的表面蚀刻到4.5μm的深度。此后，用材料Ni-Au形成膜厚80-100的第1电极(P侧电极)。此后，在含氧的气氛中在600℃进行热处理。
其次，准备作为第2衬底的Cu-W衬底(Cu15％)，用环氧树脂膜在150℃使其与上述氮化物半导体器件的第1电极形成面进行热压焊。其次，对蓝宝石衬底的背面进行镜面研磨，再从蓝宝石衬底的背面照射受激准分子激光，将氮化物半导体与蓝宝石衬底分离。此后，采用CMP使掺Si的GaN面露出。其次，在露出的上述GaN面上用抗蚀剂形成网格状的图形，采用RIE把GaN蚀刻到1μm的深度。使GaN的平面形状成为凸部间隔为5μm的6边形的网眼状。
此后，用BHF对上述氮化物半导体的蚀刻表面进行表面处理之后，从GaN一侧形成厚度分别为2000-2000-30000的由Al-Pt-Sn构成的第2电极(n侧电极)6。再准备成为支持衬底的CuW(Cu15％)衬底，形成厚度分别为2000-2000A-15000的作为共晶层7的Ti-Pt-Pd。此后，在250℃使具有上述第2衬底的氮化物半导体和上述支持衬底进行热压焊。
再把已粘合上述支持衬底后的氮化物半导体放入煮沸丙酮溶液中。此后，把第2衬底与作为粘接层4的环氧树脂膜分离。这样，在支持衬底上就形成氮化物半导体层。
其次，除了焊盘电极形成区域，在第2电极(P侧电极)上形成由SiO2构成的保护膜9。在上述焊盘电极形成区域形成厚度分别为1000-6000的由Ni-Au构成的焊盘电极10。
此后，把支持衬底8研磨到100μm之后，进行划片而制成LED元件。这样得到的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出460nm的蓝色光，输出6mW以上，Vf为2.9V。还有，本实施例的LED元件与氮化物半导体内没有凹凸台阶的LED元件相比，光取出效率变为1.5倍以上。
在上述实施例20中，在氮化物半导体2上形成紫外光LED元件。其他条件与实施例20相同。以下表示氮化物半导体2的条件。
用GaN形成膜厚200的过渡层，形成膜厚5μm的非掺杂GaN层，用掺Si的Al0.18Ga0.82N(掺Si量5×1017/cm3)形成膜厚400的n型包层，以膜厚200的掺Si的Al0.1Ga0.9N/膜厚70的In0.03Al0.02Ga0.95N/膜厚40的掺Si的Al0.1Ga0.9N/膜厚70的In0.03Al0.02Ga0.95N/膜厚40的掺Si的Al0.1Ga0.9N、共计膜厚420形成有源层。其次，用掺Mg的Al0.2Ga0.8N形成膜厚60的p型包层，形成膜厚为0.1μm的掺Mg的Al0.04Ga0.96N(Mg的掺杂量1×1019/cm3)和膜厚为0.02μm的掺Mg的Al0.01Ga0.99N(Mg的掺杂量2×1021/cm3)的p型接触层。
所得的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出373nm的紫外光，输出4.2mW，Vf为3.5V。
在上述实施例20中，第2电极采用Rh。该第2电极为6边形的网眼状，网眼状的间隔为5μm，还有，膜厚为2000。其他条件与实施例20相同。这样获得的LED元件表现出与实施例1同等的特性。
把上述支持衬底做成绝缘性的AlN衬底，在同一面上形成两个电极(图17)。其他条件与实施例23相同。这样获得的LED元件，正向电流20mA时，发出460nm的蓝色光，输出5mW以上，Vf为3.0V。
在上述实施例1中，用引线使LED元件与外部电极构成电导通之后，根据以下的方法在LED元件上形成含有荧光物质的涂覆层。
①首先，在LED元件的电极上形成抗蚀剂或聚亚胺的膜。②其次，如上所述，调配成由铈激活的钇铝石榴石系荧光体和乙基硅酸酯的加水分解溶液和高沸点溶剂的混合溶液，并进行搅拌，使荧光体均匀地分散，调配成涂覆液。③采用上述喷涂方法，使涂覆液附着在支持衬底上及除形成保护膜的部分的LED元件的上表面及侧面上。④在150℃的温度下使之干燥30分种来进行一次硬化，形成膜厚数十μm的层。⑤在所形成的层上浸渍不含荧光体的乙基硅酸酯的加水分解溶液。⑥最后，除去抗蚀剂或聚酰亚胺的膜，在240℃的温度下使之干燥30分种来进行二次硬化。经过以上①至⑥的工序，总膜厚为5～10μm的氮化物系半导体层至少在露出面上具有连续的层，且配置在除LED元件的电极上以外的元件上表面、侧面及角上，形成大致均匀的膜厚20～30μm的涂覆层14。
本实施例能够提供如下发光器件把即使与发出从蓝色到紫外线区域的光的发光元件同时使用也不会恶化的无机物作为材料，使荧光体固着在发光元件上，即使长时间使用，发光颜色的偏差也不大。还有，由于形成以大致均匀的膜厚至少覆盖发光元件的发光观测面的涂覆层14，因而本实施例的发光器件能够做成即使发光观测方向不同、色温的变化也不大的发光器件。再有，在能够观测到来自发光元件的发光的全部的面上都形成了含有荧光体的涂覆层，光不会透过支持衬底，因此，与使用以往的蓝宝石衬底的发光元件相比，波长被荧光体变换的光的取出效率提高了。还有，由于使用热传导性好的支持衬底，与使用以往的蓝宝石衬底的发光元件相比，散热性提高了。
由采用与实施例24一样调制的涂覆液、或是硅酮树脂中含有由铈激活的钇铝石榴石系荧光体的材料的丝网印刷来形成涂覆层。此处，在使用硅酮树脂中含有荧光体的材料的情况下，以温度150℃、1小时的条件来进行硬化。把这样完成的半导体晶片放到划线流水线上之后，通过划片进行分割，从而形成作为发光元件的LED芯片。
这样，由于在晶片状态时形成包含荧光体的涂覆层14，因而在把LED芯片放置在金属封装件等上、形成发光器件的前阶段，即，在含有荧光体的涂覆层形成后的LED芯片的阶段，就能够进行发光颜色的检查及分选，因而提高了发光器件的产品成品率。还有，本实施例的LED芯片能够做成即使对形成上述涂覆层14的LED芯片的发光观测方向不同、色温的变化也不大的发光元件。
在实施例24中，氮化物半导体器件的露出表面可以做成台面型或倒台面型，而平面形状可以做成岛状、栅格状、矩形状、圆状或多边形状。对经过这种凹窝加工的露出面及半导体层的侧面，与实施例25相同，形成涂覆层。上述涂覆层的厚度，优选的是，在上述发光元件的上表面、侧面及角上大致相等。
这样形成后，就能够提供使来自发光元件的光的取出效率提高、且即使长时间使用，发光颜色的偏差的也不大的发光器件。
在实施例19中，在P电极以外的露出面上形成绝缘性保护膜SiO2之后，在P电极上形成由Rh-Ir-Pt构成的共晶形成层。其他条件与实施例20相同。这样获得的LED元件表现出与实施例1同等的特性。
在实施例19中，n型包层按以下方法制作，其它相同，制成LED。
在1050℃，采用TMG、TMA、氨、硅烷，形成1.7μm膜厚的由掺Si为1×1019/cm3的Al0.07Ga0.93N构成的第1n型包层，再在其上形成0.8μm膜厚的由掺Si为2×1017/cm3的Al0.07Ga0.93N构成的第2层n型包层，以第1n型包层和第2n型包层作为n型包层。
这样获得的LED元件，驱动电压比实施例19还降低0.3V左右，而且，长时间发光，元件劣化也不大。
在510℃在衬底上生长约200膜厚的由GaN构成的过渡层2。其次，使温度上升至1050℃，升至1050℃后，原料气体采用TMG、氨，生长5μm膜厚的由非掺杂GaN构成的高温生长的氮化物半导体。
(第2导电型氮化物半导体层)其次，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、硅烷，形成400膜厚的由掺Si为5×1017/cm3的Al0.18Ga0.82N构成的n型包层。
(有源层)
其次，把温度定为800℃，原料气体采用TMI(三甲基铟)、TMG、TMA，按阻挡层①/阱层①/阻挡层②/阱层②/阻挡层③的顺序积层由掺Si的Al0.1Ga0.9N构成的阻挡层和在其上的由非掺杂的In0.03Al0.02Ga0.95N构成的阱层。此时，阻挡层①为200膜厚，阻挡层②与③为40膜厚，阱层①和②为70膜厚。有源层成为总膜厚约420的多重量子阱构造(MQW)。
(第1导电型氮化物半导体层)其次，在氢气氛中，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(环戊基镁)，生长600膜厚的由掺Mg为1×1020/cm3的Al0.2Ga0.8N构成的p型包层7。接着，在p型包层上，用TMG、TMA、氨、Cp2Mg，生长0.1μm膜厚的由掺Mg为1×1019/cm3的Al0.04Ga0.96N构成的第2层p型包层，此后，调整气体的流量，生长0.02μm膜厚的由掺Mg为2×1021/cm3的Al0.01Ga0.99N构成的第2层p型接触层。
生长结束后，在氮气氛中，在反应容器内、在700℃对晶片进行退火，进一步使p型层降低电阻。
退火后，从反应容器中取出晶片，在p型接触层上形成膜厚2000的Rh膜，制成P电极。此后，在600℃进行欧姆退火之后，在P电极以外的露出面上形成膜厚0.3μm的绝缘性保护膜SiO2。
其次，在P电极上，形成膜厚分别为2000-3000-3000-30000-1000的Ni-Pt-Au-Sn-Au的导电层5。此处，Ni作为粘着层，Pt作为势垒层，Sn作为第1共晶形成层，并且，Pt和Sn之间的Au层起着防止Sn向势垒层扩散的作用，最外层的Au层起着提高与支持衬底一侧的导电层12的粘着性的作用。
另一方面，作为支持衬底，采用膜厚为200μm、由Cu30％和W70％的复合体构成的金属衬底，在该金属衬底的表面上，按顺序形成膜厚分别为2000-3000-12000的由Ti构成的粘着层、由Pt构成的势垒层、以及由Au构成的导电层12。
其次，在上述导电层彼此相对的状态下，在250℃的加热温度下，通过加压机加压对氮化物半导体器件和支持衬底进行热压焊。这样，使导电层互相扩散，从而形成共晶。
其次，通过研磨除去蓝宝石衬底之后，对露出的过渡层或高温生长层进行研磨，再研磨到露出n型包层的AlGaN层为止，并除去表面粗糙。
其次，在n型接触层上，形成膜厚分别为100-2500-1000-2000-6000的由Ti-Al-Ti-Pt-Au组成的多层电极(n电极)，作为n电极。此后，把导电性衬底研磨到100μm之后，在导电性衬底的背面形成1000-2000-3000的由Ti-Pt-Au构成的多层膜，作为P电极用的焊盘电极。其次，通过划片来分离元件。
所得的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出373nm的紫外光，输出为4.2mW，Vf为3.47V。
采用与实施例29相同的条件来制作氮化物半导体器件。再在氮化物半导体器件的全表面上形成含有作为荧光物质的YAG的SiO2，作为涂覆层。
这样，就获得了呈白色、自我吸收少、转换效率高的氮化物半导体发光元件。
采用与实施例29相同的条件来制作氮化物半导体器件，不过，在本实施例中，在导电性衬底上使多个氮化物半导体器件排列成点状等来形成。对于该多个氮化物半导体器件，在一部分上设置露出面，并进行封装。再在露出面上形成含有作为荧光物质的YAG的SiO2，作为涂覆层。
这样，呈白色的氮化物半导体器件成为多个排列，从而实现了大面积发出白色光的氮化物半导体发光器件。它可以用作照明用的光源。
采用由蓝宝石(C面)构成的异质衬底，在MOCVD反应容器内，在氢气氛中、在1050℃进行表面净化。
接着，在氢气氛中，在510℃，用氨和TMG(三甲基镓)，在衬底上生长约200膜厚的由GaN构成的过渡层2。生长过渡层后，只停止TMG，使温度上升至1050℃，升至1050℃后，原料气体采用TMG、氨，生长5μm膜厚的由非掺杂GaN构成的高温生长的氮化物半导体。
(第1导电型氮化物半导体层)其次，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、硅烷，形成2.5μm膜厚的由掺Si为1×1019/cm3的Al0.3Ga0.7N构成的n型包层5。
(有源层)其次，把温度定为900℃，原料气体采用TMI(三甲基铟)、TMG、TMA，按阻挡层①/阱层①/阻挡层②/阱层②/阻挡层③/阱层③/阻挡层④的顺序积层由掺Si为1×1019/cm3的Al0.08Ga0.92N构成的阻挡层和在其上的由非掺杂的In0.1Ga0.9N构成的阱层。此时，分别形成了370膜厚的阻挡层①、②、③和④，分别形成了80膜厚的阱层①、②和③。只有阻挡层④是非掺杂的，有源层成为总膜厚约1700的多重量子阱构造(MQW)。
(第2导电型氮化物半导体层)其次，在氢气氛中，在1050℃，采用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(环戊基镁)，生长370膜厚的由掺Mg为1×1020/cm3的Al0.2Ga0.8N构成的p型包层7。
接着，在p型包层上，用TMG、TMA、氨、Cp2Mg，生长0.1μm膜厚的由掺Mg为1×1019/cm3的Al0.07Ga0.93N构成的第2层p型接触层，此后，调整气体的流量，生长0.02μm膜厚的由掺Mg为2×1021/cm3的Al0.07Ga0.93N构成的第2层p型接触层。
生长结束后，在氮气氛中，在反应容器内、在700℃对晶片进行退火，进一步使p型层降低电阻。
退火后，从反应容器中取出晶片，在p型接触层上形成膜厚2000的Rh膜，作为P电极。此后，在600℃进行欧姆退火之后，在P电极以外的露出面上形成膜厚0.3μm的绝缘性保护膜SiO2。其次，在P电极上，以Rh-Tr-Pt组成的多层膜形成导电层。
另一方面，作为支持衬底，采用膜厚为200μm、由Cu30％和W70％的复合体构成的金属衬底，在该金属衬底的表面上，按顺序形成膜厚分别为2000-3000-12000的由Ti构成的粘着层、由Pt构成的势垒层、以及由Pd构成的支持衬底一侧的导电层。
其次，在使导电层彼此相对的状态下，在250℃的加热温度下，通过加压机加压对氮化物半导体器件和支持衬底进行热压焊。这样，使导电层的金属互相扩散，从而形成共晶。
对于与支持衬底接合后的接合用积层体，从蓝宝石衬底的基底层一侧的对面，用波长248nm的KrF受激准分子激光，以输出600J/cm2，使激光成为1mm×50mm的束状，对上述的对面全表面进行扫描并照射激光。激光照射使基底层的氮化物半导体发生分解，从而除去蓝宝石衬底。再把由基底层、高温生长层、以及由n型Al0.3Ga0.7N构成的n型包层的残留膜厚研磨至2.2μm为止，并除去表面粗糙。
其次，在上述n型接触层上，形成由Ti-Al-Ni-Au组成的多层电极，作为n电极。此后，把导电性衬底研磨到100μm之后，在导电性衬底的背面形成2000-3000-3000-30000-1000的由Ti-Pt-Au-Sn-Au构成的多层膜，作为P电极用的焊盘电极。其次，通过划片来分离元件。n电极和P电极分别布满于半导体层表面的全表面上，形成为栅格状。此时，栅格之间的开口部形成为在n侧和P侧互相交替而不重叠的结构。
所得的LED元件，尺寸为1mm×1mm，正向电流20mA时，发出365nm的紫外光，输出为2.4mW，Vf为3.6V。
(实施例33)采用实施例1中所获得的半导体发光器件，在热沉(封装件)的开口部底面用环氧树脂对上述半导体发光器件进行管芯焊接。此处，对芯片焊接所用的接合材料没有特别的限定，可以采用含有Au-Sn合金或导电性材料的树脂或玻璃等。所含的导电性材料优选的是Ag，如果采用含量为80％～90％的Ag膏的话，就能够获得散热性出色且接合后的应力小的发光器件。其次，用Au丝分别使管芯焊接后的半导体发光器件的各电极和从封装件开口部底面露出的各引出电极构成电导通(图20)。
其次，使苯甲基系硅酮树脂组成物100wt％(折射率1.5)含有3wt％的作为扩散剂的平均粒径1.0μm、吸油量70ml/100g的轻质碳酸钙(折射率1.62)，用自转公转搅拌机进行5分种搅拌。其次，为了对搅拌处理产生的热进行冷却，放置30分种，使树脂恢复为常温，从而使之稳定。
把这样获得的硬化性组成物填充到上述封装件开口部内，直至与上述开口部两端部上面成为同一水平面。最后，以70℃×3小时及150℃×1小时进行热处理。这样就获得了从上述开口部两端部上面到中央部具有大致左右对称的抛物线状凹形的发光面。还有，由上述硬化性组成物的硬化物组成的密封部件分离为上述扩散剂的含量多的第一层和上述扩散剂的含量比上述第一层少或不含有的第二层的2层，上述半导体发光器件的表面由上述第一层所覆盖。这样，就能够高效率地把从上述半导体发光器件发出的光取出到外部，同时，还能获得良好的光均匀性。上述第一层，优选的是，从上述开口部底面到上述半导体发光器件的表面连续形成，这样，就能够把发光面的形状做成光滑的开口部。
本实施例的发光器件，能够使来自发光元件的发光有效地从主面一侧出射，与以往相比，能够薄型化并能够使光大范围地入射到导光板的光入射面。
(实施例34)在实施例33中，除了密封部件中含有荧光物质以外，用相同方法形成发光器件。
对于荧光物质，以草酸使按化学计量比把稀土族元素Y、Gd、Ce溶解在酸中的溶解液进行共沉淀、将其烧制而获得的共沉淀氧化物和氧化铝进行混合而获得混合原料。再混合作为助溶剂的氟化钡之后，置入坩埚，在空气中在1400℃的温度下烧制3小时而获得烧制品。在水中对烧制品进行球磨、洗净、分离、干燥，最后过筛，形成中心粒径为8μm的(Y0.995Gd0.005)2.750Al5O12:Ce0.250荧光物质。
由于含有荧光体，因而能够做成获得来自半导体发光器件的光和由荧光体对该发光器件的光的一部分进行波长变换后的光的混色光的发光器件。
(实施例35)根据与上述实施例子33相同的条件使实施例19中获得的半导体发光器件形成为发光器件。本实施例的发光器件，能够使来自发光元件的出射光有效地从主面一侧出射，与以往相比，能够薄型化并能够使光大范围地入射到导光板的光入射面。
如上所述，本发明能够在不提高电压的情况下大幅度地提高光取出效率。由于是相向电极构造，因而能够通过选择支持衬底来提高散热性，从而也提高了寿命特性。由于采用导电性衬底作为支持衬底，因而能够做成1线构造。并且，由于采用导电性的支持衬底、用导电性材料对于引线架等封装件进行管芯焊接，因而能够导通，所以，第1电极上不用焊盘电极、增大了发光面积。如上所述，由于采用面朝下构造(n侧为表面)，因而改善了光的取出效率。还有，由于是相向电极构造，因而大口径化成为可能。由于具有凹凸台阶，且在台阶界面上具有铝，因而使光发生高反射，提高了光取出效率。
本发明的氮化物半导体器件的制造方法，能够提供剥离时氮化物半导体层的缺损及开裂少、散热性出色的氮化物半导体器件。
本发明的氮化物半导体器件，由于具有含有吸收来自有源层的光的一部分或全部、发出不同波长的光的荧光物质的涂覆层，因而能发出各种波长的光。特别是使其含有YAG，就能发出白光，适用于照明用光源。
工业实用性如上所述，本发明的具有支持衬底的氮化物半导体器件及其制造方法，适合用于LED、LD等发光器件、太阳能电池、光传感器等受光器件、或是晶体管、功率器件等电子器件及使用这些器件的全色显示器及示波器、图象扫描仪、光盘用光源等对大容量的信息进行存储的DVD等介质及通讯用光源、印刷设备、照明用光源等。
权利要求
1.一种氮化物半导体器件，在支持衬底上至少依次具有导电层、第1电极、具有发光层的氮化物半导体和第2电极，其特征是在上述导电层上具有第1电极、第1绝缘性保护膜和第1导电型氮化物半导体层。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征是上述第1电极及第1绝缘性保护膜与第1导电型氮化物半导体层相接。
3.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征是上述第1电极和第2电极为相向电极构造，在第1电极的上方不存在第2电极。
4.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征是上述氮化物半导体具有第1导电型氮化物半导体层、发光层、第2导电型氮化物半导体层，最上层为第2导电型氮化物半导体层，该第2导电型氮化物半导体层设有凹凸部。
5.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征是在上述氮化物半导体中，发光层以外的氮化物半导体层具有比发光带隙大的带隙。
6.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征是上述支持衬底的线热膨胀系数为4～10(×10-6/K)。
7.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征是上述支持衬底含有从Cu、Mo、W组成的群中选取的至少1种。
8.根据权利要求7所述的氮化物半导体器件，其特征是上述支持衬底中的Cu含量为50％以下。
9.根据权利要求7所述的氮化物半导体器件，其特征是上述支持衬底中的Mo含量为50％以上。
10.根据权利要求7所述的氮化物半导体器件，其特征是上述支持衬底中的W含量为70％以上。
11.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征是上述第1绝缘性保护膜在不与氮化物半导体相接的一侧形成从Al、Ag、Rh组成的群中选取的至少一种的金属层。
12.根据权利要求11所述的氮化物半导体器件，其特征是上述金属层与导电层相接。
13.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征是上述发光层是至少包含由AlaInbGa1-a-bN(0≤a≤1、0≤b≤1、a+b≤1)构成的阱层和由AlcIndGa1-c-dN(0≤c≤1、0≤d≤1、c+d≤1)构成的阻挡层的量子阱构造。
14.根据权利要求13所述的氮化物半导体器件，其特征是上述发光层是至少包含由AlaInbGa1-a-bN(0＜a≤1、0＜b≤1、a+b＜1)构成的阱层和由AlcIndGa1-c-dN(0＜c≤1、0＜d≤1、c+d＜1)构成的阻挡层的量子阱构造，在发光层的主面这边做成第1导电型半导体层，在相反侧的主面上具有第2导电型半导体层，第2导电型氮化物半导体层为含有Al的氮化物半导体。
15.根据权利要求14所述的氮化物半导体器件，其特征是上述第2导电型氮化物半导体层至少由2层组成，该2层，第2电极一侧为AleGa1-eN(0＜e＜0.05)，发光层一侧为AlfGa1-fN(0＜f＜0.1)，AleGa1-eN层具有比AlfGa1-fN层高的杂质浓度。
16.根据权利要求14所述的氮化物半导体器件，其特征是上述第2导电型氮化物半导体层至少由2层组成，该2层，第2电极一侧为AleGa1-eN，发光层一侧为AlfGa1-fN(f＞e)，AleGa1-eN层具有比AlfGa1-fN层高的杂质浓度。
17.一种在支持衬底上至少依次具有导电层、第1电极、具有发光层的氮化物半导体和第2电极的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是包括在异质衬底上生长至少具有第2导电型氮化物半导体层、发光层和第1导电型氮化物半导体层的氮化物半导体的工序；此后，以第1电极为中介使支持衬底粘合到上述氮化物半导体的第1导电型氮化物半导体层一侧的工序；以及，通过除去上述异质衬底使第2导电型氮化物半导体层露出的工序。
18.根据权利要求17所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是上述粘合工序是通过共晶结合而形成导电层。
19.根据权利要求17所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是上述粘合工序是通过热压焊来进行的。
20.根据权利要求17所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是上述异质衬底的除去工序是通过激光照射、研磨来进行的。
21.根据权利要求17所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是上述发光层是至少包含由AlaInbGa1-a-bN(0＜a≤1、0＜b≤1、a+b＜1)构成的阱层和由AlcIndGa1-c-dN(0＜c≤1、0＜d≤1、c+d＜1)构成的阻挡层的量子阱构造。
22.根据权利要求21所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是上述发光层是至少包含由AlaInbGa1-a-bN(0＜a≤1、0＜b≤1、a+b＜1)构成的阱层和由AlcIndGa1-c-dN(0＜c≤1、0＜d≤1、c+d＜1)构成的阻挡层的量子阱构造，第2导电型氮化物半导体层为含有Al的氮化物半导体。
23.根据权利要求17所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是在上述异质衬底的除去工序后，包括在成为氮化物半导体的露出表面的第2导电型氮化物半导体层上设置凹凸部的工序。
24.根据权利要求17至23所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是在上述异质衬底的除去工序后，包括在成为氮化物半导体的露出表面的第2导电型氮化物半导体层上形成第2绝缘性保护膜的工序。
25.根据权利要求24所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是包括在上述第2绝缘性保护膜上设置凹凸部的工序。
26.根据权利要求24所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是上述第2绝缘性保护膜的折射率为1以上2.5以下。
27.根据权利要求17所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是在上述异质衬底的除去工序后，包括通过对氮化物半导体的露出表面进行蚀刻、把氮化物半导体分离成芯片状的工序。
28.一种在支持衬底上至少依次具有导电层、第1电极、具有发光层的氮化物半导体和第2电极的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是包括在异质衬底上生长至少具有非掺杂GaN层、第2导电型氮化物半导体层、发光层、第1导电型氮化物半导体层的氮化物半导体的工序；此后，以第1电极为中介使支持衬底粘合到上述氮化物半导体的第1导电型氮化物半导体层一侧的工序；以及，通过除去上述异质衬底及非掺杂GaN使，第2导电型氮化物半导体层露出的工序。
29.根据权利要求28所述的氮化物半导体器件的制造方法，其特征是在上述氮化物半导体中，发光层以外的氮化物半导体层具有比发光带隙大的带隙。
全文摘要
本发明涉及一种氮化物半导体器件及其制造方法。具有在异质衬底上生长氮化物半导体层的工序、此后把支持衬底粘合到氮化物半导体层上的工序以及除去异质衬底的工序。上述粘合工序通过合金共晶而形成导电层。上述异质衬底的除去工序通过激光照射、研磨、化学抛光来进行。在上述异质衬底的除去工序后，具有通过对氮化物半导体的露出表面进行蚀刻、把氮化物半导体分离成芯片状的工序。在上述异质衬底的除去工序后，具有在氮化物半导体的露出表面上形成凹凸的工序。
文档编号H01L33/44GK1613156SQ03801898
公开日2005年5月4日 申请日期2003年1月27日 优先权日2002年1月28日
发明者佐野雅彦, 野中满宏, 镰田和美, 山本正司 申请人:日亚化学工业株式会社