半导体发光元件的制造方法、及半导体发光元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体发光元件的制造方法、及半导体发光元件，详细而言，涉及在氮 化铝基板上形成半导体层的半导体发光元件的制造方法、及半导体发光元件。
【背景技术】
[0002] 半导体发光元件、例如氮化物半导体的发光二极管（LED)通常具备：在基板上依 次层叠有η型半导体层、发光层、电子阻挡层、p型半导体层的半导体层叠部；用于对发光层 施加电压的电极。
[0003] 而且，由发光层产生的光从半导体层叠部的外部露出面（上面、侧面）、基板的露 出面（背面、侧面）等被射出到半导体发光元件的外部。此时，在半导体界面、半导体发光元 件与空气的界面等，由于受到由界面的折射率而规定的全反射的限制，以临界角以上的角 度入射的光一边重复全反射一边向半导体层内传播，在这期间导致光的一部分在半导体层 内被自己吸收、或者被电极吸收而转化为热，向外部的光取出效率降低，发光强度减少。因 此，为了提高光取出效率，进行了各种研究。
[0004] 其中，通常使用使光以临界角以下入射到界面的方式对半导体元件表面进行加工 从而提高光取出效率的技术。专利文献1中记载了下述方法：使用相分离的有机物作为掩 模，对成为外部和界面的半导体层的表面和/或蓝宝石基板的表面进行干蚀刻，由此在半 导体层的表面和/或蓝宝石基板的表面形成具有高度为IOOnm以上、底边为1~500nm的 大小不同的锥体形状的凸部的凹凸结构。另外，专利文献2中记载了下述方法：使用掩模和 蚀刻在形成蓝宝石基板的半导体层一侧的表面形成大致多边形状的凹凸从而提高发光元 件的光取出效率。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2003-218383号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2012-238895号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 但是，以上述专利文献1、2中记载的技术为代表的现有技术中，在以下方面尚有 改善的余地。
[0011] 如现有技术那样，可以根据利用光刻法工序、有机物的相分离在被加工面上形成 掩模并利用掩模实施蚀刻工序的方法，在基板表面形成期望的凹凸图案。然而，关于使用掩 模形成凹凸图案的方法，由于在掩模的形成工序需要多阶段的工序，所以量产性差，并且制 造成本增大。
[0012] 另外，如专利文献1那样采用干蚀刻形成凹凸结构的技术中，不仅对被加工面的 表面、而且对内部的半导体层也造成了蚀刻损坏，因此有可能使半导体发光元件的光输出 劣化。进而，专利文献2中公开的在使基板的半导体层生长的一侧表面（基板与半导体层 的界面）设置具有光取出效果的光学性凹凸结构的图案的技术中，由于必须在凹凸结构的 基板表面上形成半导体层，因此存在半导体层结晶性劣化、光输出下降的可能。
[0013] 于是，本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于提供一种半导体发光元件的 制造方法、及半导体发光元件，所述半导体发光元件的制造方法的量产性优异，能够抑制对 半导体发光元件中的半导体层的蚀刻损坏、半导体层的结晶性的劣化，并且能够提高半导 体发光元件的光取出效率。
[0014] 用于解决问题的方案
[0015] 本发明人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，利用下述半导体发光 元件的制造方法或下述半导体发光元件，能够解决上述课题。
[0016] 即，本发明的一个方式的半导体发光元件的制造方法的特征在于，其具备：设置工 序：将在第一主表面上形成有半导体层的氮化铝基板设置在腔室内；和氧化膜形成工序： 在向前述腔室内导入了水分子的状态下对该腔室内进行加热，在位于前述氮化铝基板的前 述第一主表面的相反侧的第二主表面上形成包含非晶氧化膜和/或结晶性氧化膜的氧化 膜。
[0017] 另外，上述半导体发光元件的制造方法的特征也可以在于，在前述氧化膜形成工 序中，形成表面为凹凸结构的前述氧化膜。
[0018] 另外，上述半导体发光元件的制造方法的特征也可以在于，在前述氧化膜形成工 序中，前述腔室内的相对湿度为50 %以上且100 %以下。
[0019] 另外，上述半导体发光元件的制造方法的特征也可以在于，在前述氧化膜形成工 序中，前述腔室内的温度为100°c以上且140 °C以下。
[0020] 另外，上述半导体发光元件的制造方法的特征也可以在于，在前述氧化膜形成工 序中，前述腔室内的相对压力为〇. OlMPa以上且0.3MPa以下。
[0021] 本发明的一个方式的半导体发光元件的特征在于，其具备：形成在氮化铝基板的 第一主表面上的半导体层；和形成在位于前述氮化铝基板的前述第一主表面的相反侧的第 二主表面上、且与前述氮化铝基板相比折射率小的氧化膜，前述氧化膜包含非晶氧化膜和/ 或结晶性氧化膜。
[0022] 另外，上述的半导体发光元件的特征也可以在于，在前述氧化膜和前述氮化铝基 板的界面具有凹凸结构。
[0023] 另外，上述的半导体发光元件的特征也可以在于，在前述氧化膜的表面具有凹凸 结构。
[0024] 另外，上述的半导体发光元件的特征也可以在于，前述氧化膜为由包含前述非晶 氧化膜及前述结晶性氧化膜的多个氧化膜形成的层叠结构，并且，前述氧化膜在前述非晶 氧化膜和前述结晶性氧化膜的界面具有凹凸结构。
[0025] 另外，上述半导体发光元件的特征也可以在于，前述氧化膜为由包含前述非晶氧 化膜及前述结晶性氧化膜的多个氧化膜形成的层叠结构，并且，前述氧化膜为在前述非晶 氧化膜上具有前述结晶性氧化膜的结构。
[0026] 另外，上述半导体发光元件的特征也可以在于，前述氧化膜为包含Al的氧化膜。
[0027] 另外，上述半导体发光元件的特征也可以在于，前述氧化膜的厚度为IOnm以上且 5 μm以下。
[0028] 另外，上述半导体发光元件的特征也可以在于，前述氧化膜至少包含非晶氧化膜， 前述非晶氧化膜的厚度为IOnm以上且3 μπι以下。
[0029] 另外，上述半导体发光元件的特征也可以在于，前述氧化膜至少包含结晶性氧化 膜，前述结晶性氧化膜的厚度为IOnm以上且2 μπι以下。
[0030] 另外，上述半导体发光元件的特征也可以在于，前述半导体层是至少包含选自由 铝、镓、氮及铟组成的组中的元素的III-V族化合物半导体层。
[0031] 另外，上述半导体发光元件的特征也可以在于，前述氮化铝基板的第二主表面为 六方晶中的C面、且为N面。
[0032] 本发明的另一个方式的半导体发光元件的特征在于，通过执行下述工序而得到： 设置工序，将在第一主表面上形成有半导体层的氮化铝基板设置在腔室内；和氧化膜形成 工序，在向前述腔室内导入了水分子的状态下，对前述氮化铝基板的第二主表面进行热处 理，在该第二主表面上形成包含非晶氧化膜的氧化膜。
[0033] 发明的效果
[0034] 根据本发明的一个方式，在配置有氮化铝基板的腔室内导入了水分子的状态下对 该腔室内进行加热。由此，能够在氮化铝基板的第二主表面上形成与氮化铝基板相比折射 率小、且包含非晶氧化膜和/或结晶性氧化膜的氧化膜。其结果，能够显著提高自氮化铝基 板的第二主表面的光取出效率。
[0035] 另外，上述形成氧化膜的工序（即氧化膜形成工序）中，不需要使用光刻技术形成 掩模，也不需要对氧化膜的表面、氮化铝基板的第二主表面实施干蚀刻处理。因此，量产性 优异，能够抑制对氮化铝基板、半导体层的蚀刻损坏。
[0036] 进而，上述氧化膜形成工序是在形成半导体层之后在第二主表面上形成氧化膜。 由于在第二主表面上形成凹凸结构，而不是在使基板的半导体层生长一侧的表面（基板与 半导体层的界面）设置具有光取出效果的光学图案，因此，氧化膜形成工序不会对半导体 层生长时的晶体缺陷的产生造成影响，能够抑制半导体层的结晶性的劣化。
【附图说明】
[0037] 图1为示出用于本实施方式而适宜的氧化膜形成装置50的结构例的示意图。
[0038] 图2为按照工序顺序示出本实施方式的半导体发光元件100的制造方法的截面 图。
[0039]