JP2008078440A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ照射によって基板と化合物半導体を素子分離する場合において、素子分離後の発光素子の発光効率の低下を抑制する。
【解決手段】基板２上に窒化物半導体５を設ける。窒化物半導体５を素子分離線３、４の形成位置に沿ってエッチングし、素子分離溝１２を形成する。レーザ光を素子分離溝１２に向けて照射することにより、素子分離線３、４を形成し、素子分離線３、４に沿って基板２内に変質部１１を形成する。変質部１１は、素子分離線３、４に沿った方向に不連続かつ直線状に形成されている。変質部１１を基点として基板２を素子分離し、発光素子１が製造される。
【選択図】図２

Description

本発明は、素子分離された発光素子及びその製造方法に関する。

従来から、高エネルギーバンドギャップを有する窒化物半導体を利用して、青色、緑色や紫外がそれぞれ発光可能な発光ダイオードや半導体レーザが開発されている。窒化物半導体は、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やハイドライト気相成長法（ＨＤＶＰＥ法）を用いて、例えばサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３単結晶）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の基板上に緩衝層を介して積層される。その後、基板を基板上に積層された窒化物半導体ごとに所望の大きさに素子分離して、発光ダイオードや半導体レーザ等の電子デバイスとしている。

基板を所望の大きさに分割して素子分離する方法としては、従来から、例えばダイサー、ダイヤモンドスクライバー等を利用した方法が用いられてきた。

ダイサーは、刃先をダイヤモンドとする円盤の回転運動により基板をカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によりカットする装置である。ダイサーは、刃先の磨耗が早くコストが高くなるという欠点を有しており、基板の切断面にクラック、チッピング等が発生しやすい。

またダイヤモンドスクライバーは、ダイサーと同じく先端をダイヤモンドとする針などにより基板に極めて細い素子分離線（スクライブライン）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってカットする装置である。ダイヤモンドスクライバーは、刃先の磨耗に応じた設定や交換に熟練したオペレータが必要で、生産性が悪い。

特に、サファイアや炭化珪素等の基板は六方晶の結晶構造を有し、Ｍ面が割れやすい性質を有する。しかし、Ｍ面及びＭ面に対して直角となるように碁盤目状に素子分離線を形成し、正方形や長方形に素子分離する場合、Ｍ面に沿って素子分離する場合に比べ、Ｍ面に対して直角となる面を割ることは難しい。さらにモース硬度が９と非常に固い物質であるため、ダイサーやダイヤモンドスクライバーを用いて基板を素子分離する場合は生産性が悪かった。

そこで従来から、これらの基板を素子分離する方法として、レーザスクライバーを利用した方法が提案されている。ここで、レーザスクライバーは、レーザを照射することにより基板にスクライブラインを引いた後、外力によってカットする装置である。

例えばレーザの焦点を基板面に合わせて、その焦点を面内移動させることにより、スクライブラインを形成する。そのスクライブラインに外力をかけることにより、スクライブラインに沿って基板を素子分離する方法が提案されている（特許文献１）。

また、素子分離後の発光素子側面に凹部を作成して光出力を向上させるために、スクライブライン上に多数の小孔を設けて素子分離する方法が提案されている（特許文献２）。

特許第３４４９２０１号公報 特開２００５−３０３２８６号公報

しかしながら、このような従来のレーザ光を用いて素子分離する方法用いた場合、スクライブラインは連続した直線であった。具体的に図１１に基づいて説明すると、発光素子１００は、基板１０１と基板１０１上に形成された窒化物半導体１０２を有している。この基板１０１、あるいは窒化物半導体１０２上には、レーザ照射により、スクライブライン１０３が形成される。このスクライブライン１０３は、レーザスポットが連結した直線であった。さらに、スクライブライン１０３に沿って、図１２に示すように、例えば基板１０１の側面の下部に、帯状に伸びた変質部１０４が形成される。すなわち、変質部１０４は素子分離後の発光素子１００の側面上に残留することになる。

この変質部１０４では、窒化物半導体１０２に設けられた発光層１０５からの光の反射が起こりやすく発光効率が低下するため、ダイヤモンドスクライバーのようにレーザを使用しない装置を用いた素子分離方法に比べて発光素子１００の発光効率の低下が見られた。

また特許文献２に記載されているように、レーザを照射して基板１０１と窒化物半導体１０２の側面に凹部を形成するように小孔を形成した場合、小孔から排除された異物が基板１０１や窒化物半導体１０２の表面に付着し、発光効率の低下を引き起こしていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ照射することによって基板を化合物半導体ごとに素子分離する場合において、素子分離後の発光素子の発光効率の低下を抑制することを目的としている。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、基板上に発光層となる化合物半導体を積層した発光素子を製造する方法であって、実質的に前記基板を揮散させない状態で前記基板にレーザ照射することによって形成される変質部を、前記基板に不連続かつ直線状に設けることにより、前記変質部が不連続かつ直線状に配置された素子分離線を形成する工程と、前記変質部を基点として、前記素子分離線に沿って基板を切断することにより、前記基板を前記化合物半導体ごとに素子分離する工程と、を有することを特徴とする、発光素子の製造方法が提供される。

このように素子分離線に沿った方向（すなわち、変質部が不連続かつ直線状に並べて配置された方向）に、変質部が不連続に設けられていることによって、本発明においては、素子分離後の基板の側面における変質部の占有面積が、従来の帯状に伸びた変質部の占有面積に比べて小さくなる。このため、発光素子内部からの光が変質部において反射するのを抑制して、外部に取出される光が増加する。したがって、発光素子の発光効率の低下を抑制することができる。
さらには、基板を揮散させず、基板の側面に凹部を形成しないことにより、凹部から排除された異物が素子分離した発光素子に付着するのを抑制することができ、発光効率の低下をさらに抑制することができる。

前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側に形成されていてもよい。変質部は、基板を厚み方向に素子分離する際の基点として機能する。この変質部は基板表面側に形成されているため、素子分離した化合物半導体の間に形成された素子分離溝に、素子分離の基点を確実に存在させることができる。したがって、この素子分離によって、化合物半導体を破損するおそれがない。

前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成されていてもよい。従来は素子分離する場合、変質部を形成する前に基板を例えば厚さ１００μｍ程度まで研削していた。本発明においては、基板の厚み方向に不連続に変質部が形成されている。すなわち、基板が素子分離される際の基点間の距離を短くすることで、基板が素子分離しやすくなる。したがって、基板が例えば３００μｍ以上の厚さでも素子分離することができ、従来の研削工程を省略することができる。

前記基板は厚み方向に割れやすいＭ面を有し、前記Ｍ面に沿って形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔は、前記Ｍ面に沿わずに形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔より大きくしてもよい。Ｍ面では基板を素子分離しやすいため、素子分離の際に基点となる変質部の素子分離線に沿った方向の間隔を大きくすることができる。したがって、基板のＭ面における変質部の占有面積がさらに小さくなるため、発光素子の発光効率の低下をさらに抑制することができる。

別の観点による本発明によれば、本発明の発光素子は、基板上に発光層となる化合物半導体を有する発光素子であって、変質部を前記基板の側面に有し、かつ前記変質部が不連続であることを特徴としている。

本発明の発光素子における前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側に形成されていてもよい。

本発明の発光素子における前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成されていてもよい。

前記基板は厚み方向に割れやすいＭ面を有し、前記Ｍ面に沿って形成された前記変質部の間隔は、前記Ｍ面に沿わずに形成された前記変質部の間隔より大きくしてもよい。

本発明によれば、レーザ照射によって基板を化合物半導体ごとに素子分離する場合において、素子分離後の発光素子側面における変質部を減少させることができ、さらに素子分離した発光素子に異物が付着するのを抑制することができる。したがって、素子分離後の発光素子の発光効率の低下を抑制することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる素子分離前の発光素子１の平面図である。図２は、素子分離後の発光素子１の側面図である。

素子分離前の発光素子１は、基板２を有している。基板２の材料には、例えばサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３単結晶）、炭化珪素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等が用いられる。サファイア、炭化珪素等の基板は六方晶の結晶構造を有し、Ｍ面において割れやすい性質を有している。

基板２上には、変質部１１を不連続かつ直線状に並べて構成された素子分離線３、４が形成されている。素子分離線３、４は互いに交差するように設けられており、基板２上において素子分離線３、４は例えば碁盤目状に形成されている。これら素子分離線３、４のうち、図１中において横方向に設けられた一方の素子分離線３はＭ面に沿って形成され、図１中において縦方向に設けられた他方の素子分離線４はＭ面に沿わずに形成されている。

基板２上には、化合物半導体としての窒化物半導体５が積層されている。窒化物半導体５は、III族窒化物と格子不整合を緩衝させるための図示しない緩衝層を介して積層されている。窒化物半導体５はその平面形状が四角形であり、隣接する窒化物半導体５の間には素子分離溝１２が形成されている。上述の素子分離線３、４は、素子分離溝１２に設けられている。

窒化物半導体５には、図２に示すように、第１伝導型の半導体層８、発光層となる半導体層９、第２伝導型の半導体層１０が緩衝層上に順に積層されている。発光層となる半導体層９と第２伝導型の半導体層１０の一隅部分は、第１伝導型の半導体層８が露出するまで、除去されている。この露出した第１伝導型の半導体層８上には、Ｎ電極７が設けられている。さらに、第２伝導型の半導体層１０上であって、Ｎ電極７の対角線上の対向する一隅には、Ｐ電極６が設けられている。

基板２の内部には、図２に示すとおり、素子分離線３、４に沿って基板２内の表面から厚み方向に所定の長さを有する変質部１１が形成されている。ここで、変質部１１とは、レーザ照射により基板が変質した箇所であり、素子分離した後に粗面になる箇所である。後述するように、これら素子分離線３、４は実質的に基板２を揮散させない状態でレーザ光を照射することにより形成されたものである。基板２を側方から見た場合、変質部１１の形状は、長方形、楔形状、円形状、楕円形状、直線形状等の形状のいずれでもよい。

上述のように、変質部１１は不連続かつ直線状に形成されている。このとき、図3に示すように、隣接する変質部１１同士の間隔Ｄを１μm〜１００μｍ、変質部１１の素子分離線３、４に沿った長さＬを１μm〜５０μｍとするのが好ましい。その隣接する変質部１１同士の間隔Ｄは等間隔、不等間隔でも良く、これら変質部１１の長さＬと変質部１１同士の間隔Ｄは、いずれも素子分離の際に素子分離線３、４に沿って基板２を円滑に分離させ、チッピング等の不良が起きない範囲に設定される。また、図３に示すとおり、Ｍ面に沿って形成された素子分離線３を構成する変質部１１の間隔は、Ｍ面に沿わずに形成された素子分離線４を構成する変質部１１の間隔よりも大きく設定されている。

本実施の形態にかかる発光素子１は以上のように構成されており、次にこの発光素子１の製造方法について説明する。

先ず、基板２上に、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やハイドライト気相成長法（ＨＤＶＰＥ法）等を用いて、図示しない緩衝層を積層する。当該緩衝層上に、第１伝導型の半導体層８、発光層となる半導体層９、第２伝導型の半導体層１０を順に積層する。これらの半導体層８、９、１０が窒化物半導体５を構成している。

次に、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、これら素子分離線３、４の形成位置の上側に積層されている窒化物半導体５を基板２が露出するまで除去する。基板２上には、素子分離線３、４に沿って、一定の幅を有する素子分離溝１２を形成される。なお、窒化物半導体５をエッチングして除去する際に、第１伝導型の半導体層８を残留させてもよい。

エッチングされた窒化物半導体５において、発光層となる半導体層９と第２伝導型の半導体層１０の一隅部分を、第１伝導型の半導体層８が露出するまで、除去する。この露出した第１伝導型の半導体層８上にＮ電極７を設ける。さらに、第２伝導型の半導体層１０上であって、Ｎ電極７の対角線上の対向する一隅に、Ｐ電極６を設ける。

その後、基板２を窒化物半導体５が表面となるように図示しないレーザ照射治具に固定する。そして、基板２の表面より基板２の素子分離溝１２に向けて、基板２を揮散させない状態でレーザ光を照射し、素子分離線３、４を形成する。このとき、レーザ光の焦点を基板２の素子分離線３、４に沿って直線状に移動させつつ、レーザ光を不連続に照射する。このレーザ照射によって、基板２の表面に素子分離線３、４に沿って変質部１１が不連続かつ直線状に形成される。また、以上のようにレーザ光を不連続に照射して素子分離線３、４を形成する場合、レーザ照射は実質的に基板を揮散させない条件で行う。

こうして形成された変質部１１は、レーザ光の照射によって発生する熱によって劣化するため、周囲の基板２よりも材質的に弱くなっている。そこでこの性質を利用し、次に例えばブレーカー、ダイヤモンドスクライバー、ローラー等を利用して、変質部１１を基点として基板２を素子分離させる。

ブレーカーを用いる場合では、素子分離線３、４にブレードを当て荷重をかける。ダイヤモンドスクライバーを用いる場合では、従来の荷重よりも弱い荷重で素子分離線３、４をなぞる。ローラーを用いる場合では、荷重をかけながら素子分離線３、４をなぞる。

こうしてブレーカー、ダイヤモンドスクライバー、ローラー等を利用して素子部３、４に荷重を加えることにより、変質部１１を基点として素子分離線３、４に沿って切断して、基板２は素子分離され、発光素子１が製造される。

以上のように、本実施の形態の発光素子１の製造方法によると、変質部１１が素子分離線３、４に沿った方向に不連続に設けられることによって、素子分離後の基板２の側面における変質部１１の占有面積が、従来の帯状に伸びた変質部１１の占有面積に比べて小さくなる。特に、基板２が六方晶の結晶構造を有する場合、切断容易なＭ面に沿って形成された素子分離線３における変質部１１の間隔を、Ｍ面に沿わずに形成された素子分離線４における変質部１１の間隔よりも大きくして、変質部１１の間隔をなるべく大きくすることにより、変質部１１の占有面積をより小さくすることが可能となる。また一方、Ｍ面に沿わずに形成された素子分離線４においては、変質部１１の間隔を素子分離線３に沿って形成された変質部１１の間隔よりも狭くしたことにより、基板２を円滑に素子分離することが可能となる。この場合、本発明によれば、基板２の側面に対する変質部１１の占有面積は例えば３０％以下となる。これにより、発光素子１の内部からの光が変質部１１において反射するのを抑制して、外部に取出される光が増加する。
さらには、素子分離後の基板２の側面に凹部を形成しないことにより、凹部から排除された異物が素子分離した発光素子１に付着するのを抑制することができる。
したがって、発光素子１の発光効率の低下を抑制することができる。

また、窒化物化合物５を少なくとも第１伝導型の半導体層８までエッチングにより除去して素子分離溝１２を形成することにより、レーザ光が減衰せずに基板２に照射される。したがって、基板２内に変質部１１を効率良く形成することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、変質部１１が基板２裏面側にのみ設けられていた場合、裏面側から発生した亀裂が表面側に達した際に素子分離溝１２から外れて、窒化物半導体５を損傷するおそれがあった。しかし本発明の実施の形態では、図４（ａ）に示すように、変質部１１が基板２表面側の素子分離溝１２に設けられているために、素子分離面が基板２上の表面においては必ず素子分離溝１２に現れることになる。そのため、素子分離面によって窒化物半導体５を損傷するおそれがない。したがって、発光素子の製品の歩留まりが向上する。

以上の本実施の形態では、変質部１１は窒化物半導体５が積層されている基板２表面側に設けられている。この変質部１１に加えて、図５に示すように、窒化物半導体５が積層されていない基板２裏面側にも変質部２１が設けられていてもよい。基板２表面側の変質部１１と同様に、基板２裏面側の変質部２１は、素子分離線３、４に沿った方向に不連続かつ直線状に設けられている。

また基板２の内部に変質部１１を形成する場合、変質部１１は基板２表面から基板２の内部に焦点を合わせたレーザ光を照射することで形成される。このとき、基板２の厚み方向に複数の変質部１１、２１を形成する場合には、レーザの光源からの距離が長い箇所より変質部１１、２１を形成することが好ましい。すなわち、基板２表面からレーザ光を照射して基板２表面側の変質部１１と基板２裏面側の変質部２１を形成する場合、基板２裏面側の変質部２１、基板２表面側の変質部１１の順に形成することが好ましい。
仮に、基板２表面側の変質部１１を形成後、基板２裏面側の変質部２１の形成する際に基板２表面からレーザ光を照射した場合、基板２裏面側の変質部２１を形成する際には、レーザ光は変質部１１を通過する必要がある。そうすると、変質部１１でレーザ光の減衰やレーザ光の屈折等によりレーザ光の焦点にずれが生じ、変質部２１の形成位置の精度が悪くなる。これに対して、基板２裏面側の変質部２１を先に形成することによって、変質部２１を所定の位置に高精度に形成することができる。なお、基板２表面側の変質部１１を形成し、その後、基板２裏面側の変質部２１を形成する場合、変質部２１は、基板２の裏面からレーザ光を照射して形成するのが好ましい。

変質部２１も、基板２を厚み方向に素子分離する際の素子分離面の基点として機能する。変質部１１と変質部２１を共に素子分離の基点として切断することにより、基板２の素子分離を高精度に行うことができ、素子分離後の基板２のサイズのバラツキを小さくすることができる。したがって、発光素子１の機械的強度を均一にすることができる。

なお、この基板２内に形成された変質部１１と変質部２１の基板２の厚み方向の長さの合計は、例えば基板２の厚さの１０〜５０％とすればよい。

また、図６に示すように、基板２表面側に設けられた変質部１１に加えて、基板２内部に変質部３１を設けてもよい。基板２表面側の変質部１１と同様に、基板２内部の変質部３１も、素子分離線３、４に沿った方向に不連続かつ直線状に形成されている。変質部１１に加えて、基板２内部にも素子分離の際の基点となる変質部３１があり、変質部１１と変質部３１の基点間の距離が短いため、基板２を容易に素子分離することができる。したがって、素子分離時における発光素子１の損傷を抑制することができ、発光素子の製品の歩留まりが向上する。

上述の基板２の表面側と裏面側に各変質部１１、２１を形成した場合と同様に、変質部１１と変質部３１の基板２の厚み方向の長さの合計も、例えば基板２の厚さの１０〜５０％とすることで、加工精度が高く、高発光効率の発光素子１の製造が可能となる。

また、図７に示すように、基板２表面側の変質部１１、基板２裏面側の変質部２１、および基板２内部の変質部３１が基板２内に設けられていてもよい。さらに、図８に示すように、基板２表面側の変質部１１、および基板２裏面側の変質部２１に加えて、基板２内部に２列の変質部４１、５１を設けてもよい。変質部３１と同様に、変質部４１、５１も、素子分離線３、４に沿った方向に不連続かつ直線状に形成されている。またこの場合、図９に示すように、基板２表面側の変質部１１、基板２裏面側の変質部２１、および基板２内部の変質部４１、５１は、基板２の表面から見て、ずれた位置に形成されていてもよい。

各変質部１１、２１、３１、４１、５１の基板２の厚み方向の長さの合計も、変質部１１と変質部２１（図５）、あるいは変質部１１と変質部３１（図６）を設けた場合と同様に、例えば基板２の厚さの１０〜５０％とすればよい。また、変質部１１、２１、３１、４１、５１の厚み方向の間隔は、各変質部１１、２１、３１、４１、５１に沿って基板２を容易に素子分離できる間隔とすればよい。この場合、各変質部１１、２１、３１、４１、５１は、基板２の厚み方向に等間隔に形成されていても、不等間隔に形成されていてもよい。

このように、基板２表面側、裏面側、および内部に複数の変質部１１、２１、３１、４１、５１を設けることにより、基板２の厚み方向の素子分離時の基点間の距離がさらに短くなる。したがって、各変質部１１、２１、３１、４１、５１に沿って、基板２を高精度に素子分離することができる。
特に従来は、変質部を形成する前に基板２の厚さを例えば１００μｍ程度まで研削していたが、本発明によれば、例えば３００μｍ以上の厚さでも基板２を研削することなく素子分離することができる。これにより、従来必要であった研削工程を省略することができ、発光素子１の製造時間を短縮することができる。
また、フリップチップ実装をする場合、基板から光が取り出される構造を有しており、厚い基板を用いて光取り出し効率の低下を抑制している。この場合、本発明の素子分離方法は、厚い基板でも研削せずに発光素子を製造することができ、効果を発揮する。

なお、基板２内部に変質部３１、４１、５１を形成し、基板２表面側、裏面側に各変質部１１、２１の作成を行わない場合においても、基板２内部に変質部３１、４１、５１を形成した後に、基板２の表面をダイヤモンドカッター等で素子分離線３、４に沿ってなぞることにより、基板２の表面に素子分離線３、４を形成してもよい。

また、窒化物半導体５上に形成されたＰ電極６とＮ電極７は、図１０に示すように、Ｎ電極７を基板２中央部に形成し、このＮ電極７を取り囲むようにＰ電極６を配置してもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明の発光素子にあっては、基板の表面側、内部、または裏面側の少なくともいずれかに、不連続な変質部が素子分離線に沿って形成されていればよい。例えば基板の表面側と裏面側に変質部が設けられた場合、基板表面側と裏面側の両側の変質部が不連続に設けられていてもよいし、あるいは基板表面側の変質部が不連続に設けられ、基板裏面側の変質部が直線に設けられていてもよい。また逆に、基板表面側の変質部が直線に設けられ、基板裏面側の変質部が不連続に設けられてもよい。

（基板が薄い場合）
以下、本発明の発光素子について、従来技術の発光素子と比較をして説明する。本発明の発光素子として、先に図２で示した発光素子１を用いた。一方、従来技術の発光素子として、先に図１２で示した発光素子１００を用いた。

発光素子１の基板２として、厚さ１００μｍであり洗浄されたサファイアを用いた。基板２上には、ＭＯＣＶＤ法を利用して窒化物半導体５を堆積させた。

窒化物半導体５は、次のように多層に形成されている。基板２上には、ＡｌＮ緩衝層が積層されている。ＡｌＮ緩衝層上には、この実施例１では第１伝導型の半導体層８であるＧａＮ下地層が積層されている。ＧａＮ下地層上には、発光層となる半導体層９である厚さＩｎＧａＮ層が積層されている。ＩｎＧａＮ層は、ＩｎＧａＮからなる量子井戸層と障壁層を交互に設けた多重井戸構造を有している。ＩｎＧａＮ層上には、第２伝導型の半導体層１０であるＡｌｌｎＧａＮクラッド層が積層されている。なお、第１伝導型の半導体層８、発光層となる半導体層９、及び第２伝導型の半導体層１０は、本実施例１に限定されず、それぞれがＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎからなる第１伝導型のクラッド層、発光層、及び第２伝導型のクラッド層を用いてもよい。

さらに窒化物半導体５上に、Ｐ電極６とＮ電極７を設けた。その後、窒化物半導体５を反応性イオンエッチングで除去し、素子分離線３、４の形成位置に沿って基板２上に素子分離溝１２を形成した。なお、基板２を素子分離するためには、エッチングによって窒化物半導体５を完全に除去するのが好ましいが、この窒化物半導体５の完全除去が困難な場合は、窒化物半導体５の最下層に積層されたｎ層を残してもよい。

この基板２及び窒化物半導体５を、窒化物半導体５が表面になるようにレーザ照射治具に固定させ、レーザ光を基板２の表面から素子分離溝１２に向けて照射した。レーザ光を照射し、基板２表面側に変質部１１を不連続かつ直線状に設けることにより、素子分離線３、４を碁盤目状に形成した。変質部１１は、素子分離線３では長さが５０μｍ、間隔が５０μｍの直線状であり、素子分離線４では長さが２０μｍ、間隔が２０μｍの直線状であって、厚み方向に１５μｍの深さで形成された。

その後、ブレーカーを用いて、素子分離線３、４に沿ってブレードを当て荷重をかけた。このときに生じるクラックが変質部１１を基点として基板２の厚み方向に伝播し、基板２を素子分離して、発光素子１を製造した。

このように製造された発光素子１は、ダイヤモンドスクライバー等により素子分離された発光素子と比較した場合、その光量低下率が５％であった。一方、変質部が連続して設けられた従来の発光素子１００は、その光量低下率が１５％となる。したがって、実施例１の発光素子１は従来の発光素子１００に比べて光量低下率が向上していることが分かる。

（基板が厚い場合）
次に、基板が厚い場合の発光素子について、従来技術の発光素子と比較して説明する。本発明の発光素子として、先に図７で示した発光素子１を用いた。一方、従来技術の発光素子として、先に図１２で示した発光素子１００を用いた。なお、従来の発光素子１００は基板表面側に変質部を有する。

発光素子１の基板２として、厚さ３４０μｍであり洗浄されたサファイアを用いた。なお、基板２上に堆積させた窒化物半導体５、Ｐ電極６、Ｎ電極７、及び素子分離溝１２は、実施例１と同一である。

基板２及び窒化物半導体５を、窒化物半導体５が表面になるようにレーザ照射治具に固定させ、レーザ光を基板２の表面から素子分離溝１２に向けて照射した。レーザ光を基板２表面より、裏面側の変質部２１、内部の変質部３１、表面側の変質部１１の順に焦点を合わせて照射し、変質部１１、２１、３１を素子分離線３、４に沿った方向、及び厚み方向に沿って不連続かつ直線状に設けることにより、素子分離線３、４を碁盤目状に形成した。変質部１１、２１、３１は、素子分離線３では長さが５０μｍ、間隔が５０μｍの直線状であり、素子分離線４では長さが２０μｍ、間隔が２０μｍの直線状であって、それぞれ厚さ方向に１５μｍの深さで形成された。

このように製造された発光素子１は、ダイヤモンドスクライバー等により素子分離された発光素子と比較した場合、その光量低下率が６％であった。一方、変質部が連続して設けられた従来の発光素子１００は、その光量低下率が２３％となる。したがって、実施例２の発光素子１は従来の発光素子１００に比べて光量低下率が向上していることが分かる。

本発明は、素子分離された発光素子とその製造方法に有用である。

本実施の形態にかかる素子分離前の発光素子の平面図である。 素子分離後の発光素子の側面図である。 素子分離後の発光素子の斜視図である。 (ａ)変質部が基板の表面側に設けられた場合の素子分離面を示す説明図である。(ｂ）変質部が基板の裏面側に設けられた場合の素子分離面を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる素子分離後の発光素子の側面図である。 他の実施の形態にかかる素子分離後の発光素子の側面図である。 他の実施の形態にかかる素子分離後の発光素子の側面図である。 他の実施の形態にかかる素子分離後の発光素子の側面図である。 他の実施の形態にかかる素子分離後の発光素子の側面図である。 他の実施の形態にかかる素子分離前の発光素子の平面図である。 従来の実施の形態にかかる素子分離前の発光素子の平面図である。 従来の実施の形態にかかる素子分離後の発光素子の側面図である。

符号の説明

１ 発光素子
２ 基板
３、４ 素子分離線
５ 窒化物半導体
１１ 変質部

Claims (8)

1. 基板上に発光層となる化合物半導体を積層した発光素子を製造する方法であって、
   実質的に前記基板を揮散させない状態でレーザ照射することによって形成される変質部を、前記基板に不連続かつ直線状に設けることにより、前記変質部が不連続かつ直線状に配置された素子分離線を形成する工程と、
   前記変質部を基点として、前記素子分離線に沿って基板を切断することにより、前記基板を前記化合物半導体ごとに素子分離する工程と、を有することを特徴とする、発光素子の製造方法。
2. 前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
3. 前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
4. 前記基板は厚み方向に割れやすいＭ面を有し、
   前記Ｍ面に沿って形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔は、前記Ｍ面に沿わずに形成された前記素子分離線における前記変質部の間隔より大きいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
5. 基板上に発光層となる化合物半導体を有する発光素子であって、
   変質部を前記基板の側面に有し、かつ前記変質部が不連続であることを特徴とする発光素子。
6. 前記変質部は、前記化合物半導体が積層されている基板表面側に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の発光素子。
7. 前記変質部は、前記基板の厚み方向にも不連続に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の発光素子。
8. 前記基板は厚み方向に割れやすいＭ面を有し、
   前記Ｍ面に沿って形成された前記変質部の間隔は、前記Ｍ面に沿わずに形成された前記変質部の間隔より大きいことを特徴とする、請求項５〜８のいずれかに記載の発光素子。

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