JP2006253670A - 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窒化物半導体発光素子の光の反射による光の取り出し効率低下や難加工基板の機械的加工法で生ずる破砕層による光の取り出し効率低下の問題解決し、窒化物半導体発光素子の光の取り出し効率を上げること。
【解決手段】基板と、基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体層、とを含む窒化物半導体発光素子であって、前記窒化物半導体層の側面を基板の主面に対して傾斜させて光が発光素子の外に出易くした。またウエットエッチングにより素子の破砕面のダメージを少なくした。
【選択図】図１

Description

本発明は、III族窒化物半導体発光素子、特に光の取り出し効率を向上させたIII窒化物半導体発光素子に関する。

III族窒化物半導体（本発明では窒化物半導体と略す）は、可視光から紫外光領域に相当するエネルギーの直接遷移型のバンドギャップを持ち高効率な発光が可能であるため、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）としての製品化が成されている。特に蛍光体との組み合わせによる白色発光ダイオードの実現は発光ダイオード応用の新しい分野として期待されている。

発光ダイオードの出力はエピ構造、結晶性などが関係する内部量子効率と素子内での再吸収や素子形状が関係する光取出し効率との積で決まる。このうち光取出し効率に影響を与える素子内での再吸収は発光に対して不透明な基板や或いは発光層の中を再通過する際に発生する。また光取出し構造に大きな影響を与える要因として素子表面での全反射がある。よく知られているように屈折率の大きな層から小さな層に光が向かうとき、臨界角（θｃ）以上の光は界面で全反射を起こし屈折率の小さな層へ光は取り出されない。
例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）の場合、屈折率は２．４であり表面への垂直方向に対して２４°の頂角を持つＥｓｃａｐｅ Ｃｏｎｅの中に入る光だけが外部に取り出される。

この割合は２７％でありこの効果により光取出し効率は大きく制限される。
界面での全反射による光取出しの制限を回避するには、界面を粗面化する方法（例えば特許文献１）や素子形状を加工して別の面のＥｓｃａｐｅ Ｃｏｎｅを利用する方法が知られている（例えば特許文献２）。
窒化物半導体の成長はＭＯＣＶＤ（有機金属気相法）が多く用いられている。ＭＯＣＶＤは基板上で有機金属と窒素源とを反応させ、窒化物半導体を成長させる方法である。しかし窒化物半導体の単結晶は未だ工業的には得られておらず、またＳｉやＧａＡｓ基板上にＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシャル法）により厚膜エピ成長を行った擬似単結晶基板も市販されているが非常に高価であり発光ダイオード用の基板として、一般的には高温で安定なサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の異種基板が用いられる。

しかし安定な物質としてのサファイアやＳｉＣは同時に硬く加工しにくい物質としても知られており、光取出し効率を上げる目的での各素子にするための分割加工が困難である問題がある。ダイシングによる機械的な方法による場合、素子の欠けや割れが多発し収率の向上をはかることが難しい。また機械的方法によらないドライエッチングなどの手段でも加工に長時間要するため生産性が著しく低下する問題がある。

またダイシングによる機械的加工法では加工表面に破砕層と呼ばれる層ができ光取出しを妨げ、ドライエッチングでもプラズマの高エネルギー粒子に曝されることにより電気的特性・光学的特性に影響を受けることが知られている。
ダメージの少ない加工法としてのウェットエッチングについても知られているが（例えば特許文献３や特許文献４参照）、これらの各素子の分割切断面は垂直となっている。

特許第２８３６６８７号公報 特許第２７８４５３７号公報 特開平１０−１９０１５２号公報 特開２０００−６８６０８号公報

本発明は、上述したような窒化物半導体発光素子の光の全反射による光の取り出し効率低下や難加工基板の機械的加工法で生ずる破砕層による光の取り出し効率低下の問題に鑑み、窒化物半導体発光素子の光の取り出し効率を上げることを目的とする。

本発明は、加工方法としてダメージの生じないウェットエッチングを利用し、窒化物半導体素子における半導体層の側面を傾斜させ、その面も光の取り出しに利用することにより、光の取り出し効率が向上することを見出したことに基づくものである。

即ち、本発明は以下の各項の発明からなる。
（１） 基板と、基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体層、とを含む窒化物半導体発光素子であって、前記窒化物半導体層の少なくとも基板と発光層の間の窒化物半導体層の側面の法線が窒化物半導体層表面の法線に対して９０度より大きい角度を有することを特徴とする窒化物半導体発光素子。
（２） 表面に対して９０度より大きい角度を有する側面をもつ半導体層が発光層を含まず、基板と発光層の間の窒化物半導体層に限られることを特徴とする上記（１）に記載の窒化物半導体発光素子。
（３） 窒化物半導体表面層と発光層の間の窒化物半導体層側面が垂直であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の窒化物半導体発光素子。
（４） 基板と発光層の間の半導体層の側面の法線と半導体層表面の法線とのなす角度θが９５度以上１７０度以下である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（５） 基板と発光層の間の半導体層の側面の法線と半導体層表面の法線とのなす角度θが１００度以上１６０度以下である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
（６） 半導体層の側面の法線と半導体層表面の法線とのなす角度θが９０度より大きい角度を有する半導体層の層厚が１μｍから２０μｍの間であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか記載の窒化物半導体発光素子。
（７） 基板がサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）であることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
（８） 基板が炭化珪素（ＳｉＣ）であることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
（９） 基板上に積層された窒化物半導体層表面が（０００１）面を主な面とすることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（１０） 基板と、基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体層、とを含む窒化物半導体発光素子の製造方法であって、窒化物半導体層の表面側を所定のパターンをもったマスクで覆う工程と、素子に分割する部位の窒化物半導体層を基板に達するまで除去する工程と、分割する部位の窒化物半導体層の除去後にウェットエッチング処理する工程と、各素子に分割する工程とを、含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１１） 基板がサファイアであることを特徴とする上記（１０）に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１２） 基板が炭化珪素であることを特徴とする上記（１０）に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

（１３） マスクがフォトレジストであることを特徴とする上記（１０）〜（１２）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１４） 窒化物半導体層を除去する工程がレーザーによってなされることを特徴とする上記（１０）〜（１３）のいずれかに記載の窒化物半導体素子の製造方法。
（１５） 窒化物半導体層を除去する工程がドライエッチングによってなされることを特徴とする上記（１０）〜（１３）のいずれかに記載の窒化物半導体素子の製造方法。
（１６） 窒化物半導体層を除去する工程がダイサーによってなされることを特徴とする上記（１０）〜（１３）の何れか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
（１７） ウェットエッチング処理をオルトリン酸を用いて行うことを特徴とする上記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

本発明によれば、窒化物半導体素子の半導体層の側面を傾斜させることにより、側面での光の透過あるいは側面で反射した光が窒化物半導体素子層を通って外部に取り出されるのが多くなり、光の取り出し収率が向上する。また、難加工基板上に形成された窒化物半導体素子の側面加工をウェットエッチングで行うことにより、ダメージの少ない素子が得られる。

本発明は基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体素子において、窒化物半導体層の側面の法線が半導体表面の法線に対して９０度より大きい角度を有する（以下傾斜という）ことが特徴である。
以下図面を参考にして具体的に説明する。
図１は本発明の窒化物半導体素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図で、半導体層の側面が基板の主面に対して外側に傾斜している場合である。図において、２０４は半導体層の側面の法線、２０５は基板主面の法線（半導体層表面の法線と同じ）で、これらのなす角度がθである。図１で、（ａ）は発光層の箇所の側面が半導体層表面に対して垂直ではない場合、（ｂ）は発光層の箇所の側面が半導体層表面に対して垂直の場合である。
図２は従来の窒化物半導体素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図で、半導体層の側面が基板の主面に対して垂直となっている場合である。

本発明のように半導体層の側面が基板の主面に対して傾斜していることにより、光の取り出し効率が上がる理由については次のように考えられる。
図２は従来の窒化物半導体であるが、例えばＡ点で発光した光が矢線のように進行した場合、半導体の側面に入射した光が臨界角以上であると光はそこで反射し、さらに半導体層と基板の界面でも反射する。その結果光の取り出し率は下がる。
これに対し図１の場合は光は半導体層の側面では反射するが、半導体層と基板の界面では臨界角以内となるので光が透過し素子から取り出すことができる。図１において傾斜角θは９０度より大きく、１８０度より小さい。好ましくはθは９５度以上１７０度以下、さらに好ましくは１００度以上、１６０度以下である。これらの傾斜面の半導体層の層厚は１〜２０μｍが好ましい。

一般的に窒化物半導体は異種基板上に成長させるが、窒化物半導体と異種基板は屈折率が異なっている。そのため、層状の物体内を光が伝わる時、垂直な端面では端面での反射により光が物体の中へ戻ってしまう。本発明のように、端面が傾斜面であると光の進行方向が変えられ別の面からの光取出しに寄与できる。
本発明では、窒化物半導体層と基板の、同一方向の側面において、両側面が連続した面を形成していないことが好ましい。本発明では、光は窒化物半導体層内に集中するが、窒化物半導体層と基板との接合面の外側部において図１のように空間が生ずると、その箇所での屈折率の変化が大きくなり、光が発光面側に戻りやすくなるからである。

本発明では、図１の（ｂ）に示すように、表面に対して９０度より大きい角度（傾斜角度）を有する側面をもつ半導体層が発光層を含まず、基板と発光層の間の窒化物半導体層に限られる形状とし、また、窒化物半導体表面層と発光層の間の窒化物半導体層側面を垂直とするのが好ましい。本発明の素子構造では、発光層が素子の表層近くに位置する場合が多いので、このような形状とすると、発光層側面部の加工均一性が良好となり、そのため発光が安定し、高輝度化が図れるからである。
傾斜面の作成をオルト燐酸を用いたウェットエッチで行うことは好ましい。ウェットエッチは熱平衡下の反応であるため結晶へのダメージがなく、エッチングされる結晶の透明性を損ねる事がない。
またオルト燐酸を用いて表面が主に（０００１）面よりなる窒化物半導体層をウェットエッチすると、側面には表面に対し傾斜をもっている（１-１０-１)面に等価なファセット面が発達し易いが、ファセット面は原子レベルで平坦であり高い反射率が得られる。

本発明の窒化物半導体 発光素子の基板には、サファイア単結晶（Ａｌ₂Ｏ₃；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）等の酸化物単結晶、ＳｉＣ単結晶などの公知の基板材料を何ら制限なく用いることができる。これらの中でもサファイア単結晶またはＳｉＣ単結晶が好ましい。なお、基板の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いしオフ角を付与した基板であっても良い。
上記の基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を積層するために、特許第３０２６０８７号公報や特開平４−２９７０２３号公報に開示されている低温バッファ法や特開２００３−２４３３０２号公報などに開示されているSeeding Process（ＳＰ）法と呼ばれる格子不整合結晶エピタキシャル成長技術を用いることができる。

低温バッファやＳＰ法などの格子不整合結晶エピタキシャル成長技術を用いた場合、その上に積層する下地としての窒化ガリウム系化合物半導体は、アンドープかもしくは５×１０¹⁷ｃｍ^-3程度の低ドープのＧａＮであることが望ましい。下地層の膜厚は、１〜２０μｍであることが望ましく、５〜１５μｍであることが更に好適である。
下地層の上に電極と接触し、電流を供給するためｎ型ＧａＮコンタクト層を成長させる。ｎ型ＧａＮコンタクト層には１×１０¹⁸ｃｍ^-3〜１×１０¹⁹ｃｍ^-3になる様にｎ型ドーパントを供給しながら成長させる。ｎ型ドーパントとしては一般的にはＳｉやＧｅが選ばれる。ドーピングに関して一様ドープする場合や周期的に低ドープ層と高ドープ層を繰り返す構造をとる場合がある。特に後者の間歇ドープでは結晶成長中に発生するピットの抑制に有効である。

コンタクト層と発光層との間に、ｎクラッド層を設けることが好ましい。ｎクラッド層は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮなどで形成することが可能であるが、ＩｎＧａＮとする場合には活性層のＩｎＧａＮのバンドギャップよりも大きい組成とすることが望ましいことは言うまでもない。ｎクラッド層のキャリア濃度は、ｎコンタクト層と同じでも良いし、大きくても小さくても良い。
クラッド層上の発光層としては量子井戸構造とするのが好適である。井戸層が１つしかない単一量子井戸構造でも良いし、複数の井戸層を有する多重量子井戸構造でも良い。中でも、多重量子井戸構造は、III族窒化ガリウム系化合物半導体を用いた素子の構造としては高出力と低駆動電圧を兼ね備えることができるので、好適である。なお、多重量子井戸構造の場合、井戸層（活性層）と障壁層を併わせた全体を本明細書では発光層と呼ぶ。

ｐ型層は通常０．０１〜１μｍの厚さで、活性層に接しているｐクラッド層と正極を形成するためのｐコンタクト層からなる。ｐクラッド層とｐコンタクト層は兼ねることができる。ｐクラッド層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮなどを用いて形成し、ｐドーパントとしてＭｇをドープする。
負極は、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限なく用いることができる。ｎコンタクト層と接する負極用のコンタクト材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどのほか、Ｃｒ、Ｗ、Ｖなどを用いることができる。負極全体を多層構造としてボンディング性などを付与することができることは言うまでもない。特に、最表面をＡｕで覆うことは、ボンディングをしやすくするためには好ましい。

正極も、各種組成および構造の正極が周知であり、これら周知の正極を何ら制限なく用いることができる。
透光性の正極材料としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏなどを含んでも良い。また、その一部が酸化されている構造とすることで、透光性が向上することが知られている。反射型の正極材料としては、上記の材料の他に、Ｒｈ、Ａｇ、Ａｌなどを用いることができる。

窒化物半導体を各素子に分割し、その半導体層の側面を傾斜させるため、前記ｐ電極、ｎ電極、及び露出したｐ型層を覆う様に先ずレジストパターンを形成する。レジストはポジ型でもネガ型でもよい。ｐ電極・ｎ電極を含む個々の素子の境界が露出されるように適当なパターンを持ったフォトマスクを用いて一般的な手続きに従ってリソグラフを行う。或いはレジストが上述した電極・ｐ型層を覆って個々の素子が判別できればリソグラフは必ずしも必要ではない。膜厚は０．１μｍ〜２０μｍであるのが好ましい。膜厚が薄いとウェットエッチの際に膜が剥がれやすく、厚いとリソグラフの解像の問題や下のパターンの認識が困難になる。好適には０．５μｍ〜１０μｍであり、更には１μｍ〜５μｍであるのが望ましい。

窒化物半導体層の基板に達するまでの除去はレーザーによって行うのが望ましい。
本発明に用いることができるレーザー加工機としては、半導体ウェハーを各チップに分離可能な割溝を形成できるものであればどのようなタイプでも良い。具体的には連続線状、点線状、破断形状の分離溝が形成できるＣＯ₂レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマ・レーザーおよびパルスレーザーなどを用いることができる。なかでもパルスレーザーが好ましい。

このとき、レーザーの周波数は１９３〜１０６４ｎｍなどを用いることができる。好ましくは２６６、３５５ｎｍなどの窒化物半導体の吸収端より短い波長のレーザーを選ぶことにより窒化物半導体の１０⁵ｃｍ^-1に及ぶ高い吸収係数の為、被加工位置がレーザー照射位置に限定される。周波数は１〜１０００００Ｈｚが好ましいが、さらには３００００〜７００００Ｈｚが好ましい。所望の割溝を得るには必要最低限の出力であることが好ましい。余分なレーザー出力は基板や化合物半導体に熱損傷を与えるので、好ましくは２Ｗ以下であり、さらには１Ｗ以下が好ましい。

また、照射するレーザービームのスポット形状は、円形、楕円形、略長方形のいずれかであり、好ましくは円形よりも楕円形の方が良い。特に、楕円形状の場合は、加工方向に細長く調整する方が良い。これは円形よりもきれいな切断面が得られ、かつ加工スピードも向上させることが可能となる。円形状の場合では、直径は０．１〜２０μｍの範囲が好ましく、特に好ましくは１０μｍ以下の方が良い。楕円形状の場合では、幅は２０μｍ以下が好ましく、さらには１０μｍ以下が好ましい。ビームの長さは１０μｍ以上が好ましく、さらには５０μｍ以上が好ましい。レーザーの光学系を適当に選ぶことにより１０μｍより狭い幅での加工も可能であり、素子収率の向上が図れる。

レーザー加工深さは１μｍ以上の範囲で任意に選べるが、加工深さが小さいと後の分割処理の形状不良が発生しやすい。化合物半導体側から割溝を形成する場合、化合物半導体層以外の基板部分に達した深さは５μｍ以上であれば不良発生は抑制されるが、１０μｍ以上であれば更に望ましい。

割溝の断面形状は矩形、Ｕ字状およびＶ字状等どのような形状でもよいが、好ましくはＶ字状にすると良い。なぜならば、チップ状に分割する際、Ｖ字状の最先端付近からクラックが発生するので、ほぼ垂直に切断させることができる。

また、レーザー加工部にガスを吹き付けることによって、化合物半導体層の加工部周辺が冷却され、化合物半導体層の熱損傷を低減できる。さらには、加工で発生した溶融物が割溝側面に付着せず、ガス流によって吹き飛ばされるため、きれいでシャープなＶ字溝が得られ、個々のチップに分割することが容易となる。
加工部に吹き付けるガスとしては、酸素、窒素、ヘリウム、アルゴン、水素などを何ら制限無く用いることができる。特に冷却効果の高いヘリウム、水素、窒素などが挙げられるが、好ましくは安価な窒素である。ガスの吹き付けは、先端のノズル径が細いほど好ましい。ノズル径が細いほど、局所的な吹き付けが可能となり、ガス流速を早くすることができる。

或は、機械的方法であるダイサーによる方法も可能である。この場合、切断に用いるブレードの選定を好適なものとし、基板への食い込み量をできるだけ小さくとどめることで素子の欠け、割れの発生を抑制することができる。基板への食い込み量としては１μｍ〜５０μｍの範囲で任意にえらべるが、１μｍ〜２０μｍ、更に好ましくは１μｍ〜１０μｍで選べばよい。

次に分割部位にウェットエッチングを施し、凹部（割溝）を形成する。ウェットエッチングはオルトリン酸を用いて行われる。所定の加熱装置に納められたビーカーにオルトリン酸を加え、１００℃〜４００℃に加熱する。加熱温度が低いとエッチング速度が遅く、高すぎるとマスクに剥がれが生ずる。望ましくは１５０℃〜３００℃、さらに望ましくは１８０℃〜２４０℃で、十分なエッチング速度とマスクの耐性の両立が得られる。

素子の分割形状は、通常は正方形乃至は長方形の矩形に行うことが好適である。
素子の分割をするスクライブは機会的に走査するため、直線状での走査を行うことでスクライブ速度をあげることが可能となる。一方向のスクライブ終了後、他方向のスクライブを行うが、特別の理由がない場合、９０°違えた方向で直線状スクラブを行うことにより、矩形の素子を得ることが可能である。

素子分割形状として、６角形に分割することも好適である。
本発明により形成される面は（１-１０-１）のファセット面が発達し易い。同面は６面の等価面を持つ。そこで素子側面を６角形とし、各辺を（１-１００）面方向に一致させると、傾斜面形成後、素子側面は平坦なファセット面より形成され、反射率があげることが可能となる。

６角形状の素子を得るためには、試料加工ステージを直線上に走査するのではなく、適当なピッチでＸ‐Ｙ軸の走査方向をレーザー加工機に指示してやればよい。
ステージの駆動はコンピューター制御によって行うので、この操作は容易である。

（実施例）
本発明による実施例を以下に示す。
基板としてサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）Ｃ面基板を用い、その上に特開２００３−２４３３０２号公報にある方法に従ってＡｌＮバッファを介してアンドープのＧａＮ層を６μｍ、Ｇｅを周期的にドープして平均のキャリア濃度が１×１０¹⁹ｃｍ^-3となるようにしたｎ型コンタクト層を４μｍ、Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなる厚さ１２．５ｎｍのｎクラッド層、ＧａＮからなる厚さ１６ｎｍの障壁層とＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎからなる厚さ２．５ｎｍの井戸層を交互に５回積層させた後、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層、Ｉｎ_0.07Ｇａ_0.93Ｎからなる厚さ１０ｎｍのｐクラッド層を設け、Ｍｇドープ（濃度８×１０¹⁹／ｃｍ³）Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎからなる厚さ０．１５μｍのｐコンタクト層を順次積層して基板上の窒化物半導体層とした。

窒化物半導体層の表面に公知のリソグラフとＲＩＥを用いて、個々の素子の境界部分およびｎ型コンタクト層の一部を露出させる。
この化合物半導体積層層のｐコンタクト層上の所定の位置に公知のリソグラフおよびリフトオフ法を用いて、ｐコンタクト層側から順にＰｔおよびＡｕよりなる透光性の正極を形成した。続いて公知のリソグラフとリフトオフにより、半導体側からボンディング用パッドを形成した。
個々の素子への電極作成工程が終了した図３に示すウェハにリソグラフに用いたフォトレジストを塗布する。再度リソグラフにより素子の境界部分のみを露出させる。

窒化物半導体層を基板に達するまで除去する手段としてはレーザーを用いた。レーザーの波長は２６６ｎｍ、周波数は５０ｋＨｚ、出力は１．６Ｗで加工スピード７０ｍｍ／秒で基板に２０μｍに達する溝を作成した。ステージを９０°回転させ、Ｙ軸方向に同様にして割溝を形成した。
割溝作成後の基板を、加熱装置を用いて２４０℃に熱したオルトリン酸の入った石英ビーカー中に２０分間浸漬してウェットエッチングを行った。窒化物半導体層のエッチング量は５．２μｍであった。ウェットエッチングの終了した基板及び窒化物半導体層は超音波中で水洗を行い、更に有機洗浄によりレジストからなるエッチングマスクの除去を行った。

エッチング処理後の基板と窒化物半導体層はさらに基板側の研磨により、８０μになるまで薄くし、その後ブレーキング装置により個々の素子として分離した。
分離した素子の出力を積分球で評価したところ７．１ｍＷであった。また素子側面をＳＥＭにより観察したところ窒化物半導体層の側面は、垂直に割れたサファイア基板側面に対して、図１（ａ）に示すように側面の法線は基板主面の法線に対し傾き角度（θ）は１３０度であった。

（比較例）
比較のためにウェットエッチングを実施しない場合の実施例を示す。
実施例１と同じ条件で窒化物半導体層の成長と窒化物半導体層の除去を行った。
割溝作成後、ウェットエッチングを実施しないで素子分離を行った。分離した素子の側面は基板主面に対し垂直であった。
分離した素子の出力を評価したところ５．１ｍＷであった。また素子側面の角度は垂直に割れた基板側面と略同じ法線を持っていた。

本発明の窒化物半導体発光素子は割溝加工におけるダメージが少なく、光の取り出し効率が高いので、高輝度の発光ダイオードとして利用することができる。

本発明の窒化物半導体素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図である。（ａ）は、発光層の箇所の側面が半導体層表面に対して垂直ではない場合、（ｂ）は、発光層の箇所の側面が半導体層表面に対して垂直の場合である。 従来の窒化物半導体素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図である。 実施例１で作製した窒化物半導体発光ダイオードの平面図である

符号の説明

１０ 発光ダイオードの集合体
１０１ ｐ側パッド
１０２ 透光性の正極
１０３ ｎ側パッド
１０４ 個々の素子の境界
１０５ 窒化物半導体層を除去するライン
２０１ 基板
２０２ 窒化物半導体層
２０３ 光の進行矢線
２０４ 窒化物半導体層の側面の法線
２０５ 基板主面の法線
２０６ 発光層
Ａ 発光点
θ 窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度

Claims (17)

1. 基板と、基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体層、とを含む窒化物半導体発光素子であって、前記窒化物半導体層の少なくとも基板と発光層の間の窒化物半導体層の側面の法線が窒化物半導体層表面の法線に対して９０度より大きい角度を有することを特徴とする窒化物半導体発光素子。
2. 表面に対して９０度より大きい角度を有する側面をもつ半導体層が発光層を含まず、基板と発光層の間の窒化物半導体層に限られることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
3. 窒化物半導体表面層と発光層の間の窒化物半導体層側面が垂直であることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体発光素子。
4. 基板と発光層の間の半導体層の側面の法線と半導体層表面の法線とのなす角度θが９５度以上１７０度以下である請求項１〜３のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
5. 基板と発光層の間の半導体層の側面の法線と半導体層表面の法線とのなす角度θが１００度以上１６０度以下である請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
6. 半導体層の側面の法線と半導体層表面の法線とのなす角度θが９０度より大きい角度を有する半導体層の層厚が１μｍから２０μｍの間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の窒化物半導体発光素子。
7. 基板がサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
8. 基板が炭化珪素（ＳｉＣ）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
9. 基板上に積層された窒化物半導体層表面が（０００１）面を主な面とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
10. 基板と、基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体層、とを含む窒化物半導体発光素子の製造方法であって、窒化物半導体層の表面側を所定のパターンをもったマスクで覆う工程と、素子に分割する部位の窒化物半導体層を基板に達するまで除去する工程と、分割する部位の窒化物半導体層の除去後にウェットエッチング処理する工程と、各素子に分割する工程とを、含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
11. 基板がサファイアであることを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
12. 基板が炭化珪素であることを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
13. マスクがフォトレジストであることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
14. 窒化物半導体層を除去する工程がレーザーによってなされることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の窒化物半導体素子の製造方法。
15. 窒化物半導体層を除去する工程がドライエッチングによってなされることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の窒化物半導体素子の製造方法。
16. 窒化物半導体層を除去する工程がダイサーによってなされることを特徴とする請求項１０〜１３の何れか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
17. ウェットエッチング処理をオルトリン酸を用いて行うことを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
    

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