JP2008277323A

JP2008277323A - 半導体発光素子およびウエハ

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Publication number: JP2008277323A
Application number: JP2007115554A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kamei; 英徳亀井; Shuichi Shinagawa; 修一品川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】製造工程を増やすことなく、光取り出し効率の向上を図ることが可能な半導体発光素子及びウエハを提供する。
【解決手段】単結晶基板に化合物半導体層３を積層し、単結晶基板を分割して個片化することで形成された半導体発光素子１において、分割された単結晶基板である個片基板２の側面２１〜２４は、単結晶基板における結晶構造の劈開面とは異なる面となるように、個片基板２の基準とした側面２１を、ｍ面に対して４５°の角度を成すように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、単結晶基板に化合物半導体層が積層された半導体発光素子およびウエハに関するものである。

半導体発光素子の光取り出し効率を上げ、輝度向上を図る技術として特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子は、基板の側面が、またはこの基板上に積層された窒化ガリウム系化合物半導体素子の側面が、エッチングにより凹凸形状に形成されたものである。

このように光が出射する出射面を平滑面とするよりも凹凸面とする方が、内部からの光がその表面で光が全反射する程度を減少させることができるので、光取り出し効率の向上が望める。
特開２００４−６６６２号公報

しかし、特許文献１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子は、基板の側面を、または基板に積層された窒化ガリウム系化合物半導体の側面を、エッチングにより凹凸形状にしているので、その製造工程において基板に窒化ガリウム系化合物半導体を積層した後に、エッチング工程を追加する必要がある。そうなると製造工程が煩雑となるだけでなく製造コストも増加する。また、この方法ではエッチング深さが深くなるにつれ凹凸が小さくなってしまうので、全面に渡って凹凸形状を形成するのが困難である。

そこで本発明は、製造工程を増やすことなく、半導体発光素子の側面の全面に渡って凹凸を形成することで、光取り出し効率の向上を図ることが可能な半導体発光素子およびウエハを提供することを目的とする。

本発明の半導体発光素子は、単結晶基板に化合物半導体層を積層し、前記単結晶基板を分割して個片化することで形成された半導体発光素子において、単結晶基板は六方晶系構造を有しており、分割された単結晶基板の側面は、前記単結晶基板の劈開面とは異なる面で形成されていることを特徴とする。

本発明のウエハは、半導体発光素子を形成する化合物半導体層が積層される単結晶基板であるウエハにおいて、単結晶基板は六方晶系構造を有しており、前記単結晶基板の結晶方向を示すＯＦ（ＯｒｉｅｎｔｅｄＦｌａｔ）面は、劈開面とは異なる面で形成されていることを特徴とする。

ある好適な実施形態において、化合物半導体層が積層される単結晶基板の面は、ａ面であり、ａ面と直交するｃ面およびｍ面が単結晶基板の劈開面である。ここで、ａ面とは面方位が（１１−２０）面およびこれと等価な（１−２１０）面と（−２１１０）面のことを、ｃ面とは面方位が（０００１）面のことを、ｍ面とは面方位が（１−１００）面およびこれと等価な（０１−１０）面と（１０−１０）面のことを、それぞれいう。より厳密には、面の表と裏では面方位を表す数字の符号が異なるが、本発明では、例えば（１１−２０）面は、（１１−２０）面と（−１−１２０）面の両方を指すこととする。ｃ面は全てのａ面およびｍ面と直交する関係にあるが、ａ面とｍ面が直交する組合せは、ａ面とｍ面が各々（１１−２０）と（１−１００）、（１−２１０）と（１０−１０）、および（−２１１０）と（０１−１０）の３通りが存在する。以下、本発明においては、ａ面とｍ面は互いに直交する上記の３通りの組合せのことをいう。ここで面の表示はミラー指数による表示であり、面表示中にある−は、−の後ろに続く数字の上に付くものとする。

本発明は、製造工程で単結晶基板を分割するときに単結晶基板の側面が劈開面とは異なる面となるようにするだけでよいので、光取り出し効率を向上させるために、新たな製造工程を追加する必要がない。よって、製造コストを増加させることなく、輝度効率の高い半導体素子とすることができる。

最良の実施の形態について説明する前に、実施形態の概要について説明をする。

本願の実施形態における半導体発光素子は、単結晶基板に化合物半導体層を積層し、前記単結晶基板を分割して個片化することで形成された半導体発光素子において、単結晶基板は、ａ面が、前記化合物半導体が積層される積層面であり、これと直交するｃ面およびｍ面が劈開面である六方晶系結晶構造を有するものであり、分割された単結晶基板である個片基板の全ての側面は、単結晶基板の劈開面とは異なる面で形成されていることを特徴としたものである。

結晶を劈開面で割ることで、その分割面は平滑な面となるが、単結晶基板の側面を、単結晶基板における結晶構造の劈開面と異なる面とすることで、分割された単結晶基板である個片基板の側面は平滑面とならずに微小な凹凸面となる。従って、製造工程で単結晶基板を分割するときに、個片基板の側面が劈開面と異なる面となるようにするだけでよいので、光取り出し効率を向上させるために、新たな製造工程を追加する必要がない。

上記半導体発光素子において、個片基板は、積層面が略矩形状に形成され、個片基板の一側面が、劈開面であるｃ面とｍ面のいずれかに対して５°以上、８５°以下の角度を成すこととしてもよい。

ａ面を表面とする六方晶結晶構造の基板においては、劈開面となるｃ面とｍ面はともに基板表面に垂直で互いの成す角は９０°となる。従って、単結晶基板の積層面を略矩形状に分割し個片基板を形成する際に、その分割面が、ｃ面あるいはｍ面のいずれかに対して所定角度を成すように分割することで、個片基板のいずれの側面も劈開面とは異なる面とすることができる。また、その所定角度を５°以上、８５°以下とすることで、個片基板のいずれの側面も劈開面に対して成す角度を５°以上確保することができる。従って、劈開面を避けて分割するときに劈開面から割れてしまうことを防止することができるとともに、確実に側面に凹凸を形成することが出来る。

また、個片基板は、積層面が略矩形状に形成され、個片基板の一側面が、ｃ面とｍ面のいずれかに対して３０°以上、６０°以下の角度を成すこととしてもよい。こうすることで、個片基板のいずれの側面も劈開面に対して成す角度を１５°以上確保することができる。従って、劈開面を避けて分割するときに劈開面から割れてしまうことを、より確実に防止することができるとともに、より多くの凹凸を形成することが出来るので、より光の取り出し効率を上げることが出来る。

また、単結晶基板が、窒化ガリウム系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体、炭化珪素系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかで形成されていることとしてもよい。

単結晶基板を、窒化ガリウム系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体、炭化珪素系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかで形成すると、これらはｃ面およびｍ面が劈開面である六方晶系結晶構造を有するため、化合物半導体が積層される積層面をａ面とし、積層面がを略矩形状となるように、また分割面が劈開面であるｃ面とｍ面のいずれかに対して所定角度を成すように、単結晶基板を分割した場合、分割された個片基板の全ての側面を劈開面とは異なる面とすることが出来る。

また、単結晶基板に積層される化合物半導体層は、窒化ガリウム系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかで形成されていることとしてもよい。

化合物半導体層は、窒化ガリウム系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかで形成することができる。特に、単結晶基板が、窒化ガリウム系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかであるときには、化合物半導体層を結晶基板と同じ結晶方位で積層することができる。従って、単結晶基板を分割して個片基板としたときに、化合物半導体層の側面も劈開面と異なる面となるので、光取り出し効率を向上させることができる。

本願の実施形態におけるウエハは、半導体発光素子を形成する化合物半導体層が積層される単結晶基板であるウエハにおいて、単結晶基板は、ａ面が化合物半導体が積層される積層面であり、ｃ面およびｍ面が劈開面である六方晶系結晶構造を有するものであり、単結晶基板であるウエハの結晶方向を示すＯＦ（ＯｒｉｅｎｔｅｄＦｌａｔ）面は、単結晶基板の劈開面であるｃ面およびｍ面とは異なる面で形成されていることを特徴としたものである。

ウエハを分割するときや電極パターンを形成するときの基準となるＯＦ面を、単結晶基板の劈開面であるｃ面およびｍ面とは異なる面とすることで、このウエハに化合物半導体を積層して、単結晶基板であるウエハ上に矩形状の発光素子の側面がＯＦ面に平行または垂直になるようにパターニングし、これに沿って分割すれば、分割された単結晶基板（個片基板）の側面が劈開面とは異なる面とすることできる。個片基板の側面を劈開面と異なる面とすることで、その側面は平滑面とならずに微小な凹凸面となる。従って、製造工程で単結晶基板を分割するときに個片基板の側面が劈開面と異なる面となるようにするだけでよいので、光取り出し効率を向上させるために、新たな製造工程を追加する必要がない。

上記ウエハにおいて、ＯＦ面は、劈開面のいずれかに対して５°以上、８５°以下の角度を成すこととしてもよい。

ａ面を表面とする六方晶結晶構造の基板においては、劈開面であるｃ面とｍ面はともに基板表面に垂直で互いの成す角は９０°となる。従って、ウエハを分割するときや電極パターンを形成するときの基準となるＯＦ面を、劈開面であるｃ面とｍ面のいずれかに対して所定角度を成す面で形成することで、このウエハに化合物半導体を積層して、単結晶基板であるウエハ上に矩形状の発光素子の側面がＯＦ面に平行または垂直になるようにパターニングし、これに沿って分割すれば、分割された単結晶基板（個片基板）のいずれの側面も劈開面とは異なる面とすることができる。また、その所定角度を５°以上、８５°以下とすることで、個片基板のいずれの側面も劈開面に対して５°以上確保することができる。従って、劈開面を避けて分割するときに劈開面から割れてしまうことを防止することができるとともに、確実に側面に凹凸を形成することが出来る。

また、ＯＦ面は、劈開面であるｃ面とｍ面のいずれかに対して３０°以上、６０°以下の角度を成すこととしてもよい。

ウエハを分割するときや電極パターンを形成するときの基準となるＯＦ面を、劈開面であるｃ面とｍ面のいずれかに対して３０°以上、６０°以下の角度を成す面で形成することで、このウエハに化合物半導体を積層して、単結晶基板であるウエハ上に矩形状の発光素子の側面がＯＦ面に平行または垂直になるようにパターニングし、これに沿って分割すれば、分割された単結晶基板（個片基板）のいずれの側面も劈開面に対して成す角度を３０°以上確保することができる。従って、劈開面を避けて分割するときに劈開面から割れてしまうことを、より確実に防止することができるとともに、より多くの凹凸を形成することが出来るので、より光の取り出し効率を上げることが出来る。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。

（実施形態１）
実施形態１に係る半導体発光素子を図１および図２に基づいて説明する。

図１に示すように半導体発光素子１は、個片基板２と、化合物半導体層３と、ｎ電極４と、ｐ電極５からなり、ウエハ状態の単結晶基板の上に化合物半導体層を積層したものを分割して形成されている。単結晶基板である個片基板２は、光透過性を有するものであれば使用することができるが、本実施の形態では六方晶系結晶構造を有する窒化ガリウム系化合物半導体、炭化珪素系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかで形成することができる。

半導体発光素子１は、図２に示すようにウエハの積層面２０を略矩形状に分割することで、形成される。なお、図１は図２のＡ−Ａ’線断面図である。そして個片基板２の側面２１〜２４は、ウエハから個片とするときに劈開面とは異なるように分割されているので、その表面は劈開面で分割したときと比較して微小な凹凸が多く形成されている。

化合物半導体層３は、この六方晶系結晶構造を有する個片基板２のａ面上に積層されている。また、化合物半導体層３の結晶品質を良好なものとする為に、化合物半導体層３を積層する面を，個片基板２のａ面から０．２°〜５°ずらした面とすることも可能である。

化合物半導体層３は、例えば個片基板２が窒化ガリウム系化合物半導体や、炭化珪素系化合物半導体や、酸化亜鉛系化合物半導体や、窒化アルミニウム系化合物半導体であれば、窒化ガリウム系化合物半導体層としたり、酸化亜鉛系化合物半導体であれば酸化亜鉛系化合物半導体層としたりすることができる。特に個片基板２を窒化ガリウム系化合物半導体とするときには、化合物半導体層３は窒化ガリウム系化合物半導体とするのが望ましい。また、個片基板２を酸化亜鉛系化合物半導体とするときには、化合物半導体層３は酸化亜鉛系化合物半導体層とするのが望ましい
このような材質の化合物半導体層３を単結晶基板２に成長させると、単結晶基板２の劈開面の方向と化合物半導体層３の劈開面の方向が一致した状態で化合物半導体層３が積層されるので、化合物半導体層３の側面も微小な凹凸面とすることができる。

化合物半導体層３は、ｎ型半導体層３１と、発光層３２と、ｐ型半導体層３３とを備えている。ｎ型半導体層３１と個片基板２との間にバッファ層を設けることも可能である。化合物半導体層３は、単結晶基板（ウエハ）上に結晶成長装置を用いて、ｎ型半導体層３１と発光層３２とｐ型半導体層３３とを順次成長させて形成される。

ｎ電極４は、化合物半導体層３が形成された単結晶基板を、ドライエッチングによりｐ型半導体層３３と、発光層３２と、ｎ型半導体層３１の一部とを除去して、ｎ電極４を形成する領域を露出させ、この露出したｎ型半導体層３１上に形成されている。単結晶基板がｎ型の導電性を持つ場合、ドライエッチングによりｐ型半導体層３３と発光層３２とｎ型半導体層３１と単結晶基板の一部とを除去して、露出した単結晶基板上にｎ電極４を形成してもよい。また、単結晶基板の化合物半導体層３が積層された面とは反対側の面上にｎ電極４を形成してもよい。

ｐ電極５は、ボンディング用の電極でありＡｕで形成されている。このｐ電極５は、多層構造とすることができる。例えばｐ型半導体層３３とのオーミックコンタクトを得るためにコンタクト層を設けることができる。このコンタクト層は、Ｉｎ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ、または、これらの金属を少なくとも１種類以上含む合金、または導電性膜より形成することができる。またコンタクト層を、導電性膜とするときにはＩＴＯ，ＺｎＯとすることができる。

また、コンタクト層の次にｐ型半導体層３３から通過する光を個片基板２の方向へ反射させるための反射層を設けることができる。この反射層は、Ａｇ，Ａｌ，Ｒｈまたは、これらの金属を少なくとも１種類以上含む合金より形成することができるが、ＡｇまたはＡｇ合金が高い反射率を有しているので望ましい。

ここで、化合物半導体層が積層された単結晶基板を分割して形成される半導体発光素子１について、図２、更に図３を参照しながら詳細に説明する。

図２および図３に示すようにウエハ１０は、単結晶基板上に化合物半導体層３が積層され、ｎ電極４、ｐ電極５が形成されたものであり、スクライブされた後、スクライブラインに沿って分割して個片化され半導体発光素子１となる。このウエハ１０は、ウエハを分割するときや電極パターンを形成するときの基準となるＯＦ面１１が形成された矩形の板状であり、六方晶系結晶構造を有する窒化ガリウム系化合物半導体、炭化珪素系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体で形成されている。六方晶系結晶構造をもつこれらの半導体において、劈開面であるｃ面とｍ面との成す角は９０°である。

ウエハ１０上には、矩形状の発光素子の側面がＯＦ面１１に平行または垂直になるように、またその配列がＯＦ面１１に対し垂直および平行になるようにｎ電極４、ｐ電極５が形成されており、このウエハ１０を分割するときは、ＯＦ面１１に平行方向または垂直方向に電極パターンに沿って行われる。本実施の形態では、このＯＦ面１１が劈開面であるｍ面に対して４５°の角度を成した状態で設けられている。ウエハ１０を、電極パターンに沿って分割することによって、矩形状に形成された個片基板２の側面２１は、劈開面であるｍ面に対して４５°の角度を成した状態となる。

つまり、個片基板２の側面２１とｍ面のなす角度を４５°とすることで、側面２１はｃ面に対しても４５°の角度を成すこととなる。また側面２１に隣接した一方の側面２２は、ｍ面に対して４５°の角度を成し、ｃ面に対しても４５°の角度を成すこととなる。

側面２１の反対側となる側面２３も、側面２１と同様にｍ面に対して４５°の角度を成し、ｃ面に対しても４５°の角度を成すこととなる。更に、側面２２に平行である側面２４は、側面２２と同様にｍ面に対して４５°の角度を成し、ｃ面に対しても４５°の角度を成すこととなる。

従って、単結晶基板とその上に積層された化合物半導体層を有するウエハ１０をこのように分割して個片とすることで、個片基板２の側面２１〜２４を劈開面とは異なる面とすることができる。

この分割は、レーザースクライブ装置で、ウエハ１０をそれぞれ個片に区分する深さ数十μｍの溝を形成し、この溝に沿って割ることで容易に行うことができる。

尚、このレーザースクライブによる溝は、ウエハ１０の化合物半導体層３が積層された側の面に形成しても、化合物半導体層３が積層された面とは反対側の面に形成しても良い。

このように個片基板２の側面２１〜２４を劈開面とは異なる面とすることで、側面２１〜２４が平滑面とならずに微小な凹凸が形成された面とすることができ、光取り出し効率を向上させることができる。

このように、製造工程で単結晶基板を分割するときに個片基板２の側面が劈開面と異なる面となるようにするだけでよいので、半導体発光素子１の側面に凹凸を形成して光取り出し効率を向上させるために、新たな製造工程を追加する必要がない。従って、製造時の煩雑さや、製造コストの増大を抑制することができる。

本実施の形態では、個片基板２の側面を劈開面に対して４５°の角度を成すように分割した場合を説明した。これは、個片基板２の基準とした側面を劈開面に対して４５°の角度を成すようにすると、いずれの劈開面に対しても４５°の角度を成すことできるが、異なる劈開面同士が成す角度は必ず９０°となるので、個片基板２の基準とした側面が劈開面に対して成す角度は、０°より大きく９０°未満であればよい。

しかし、その角度が０°または９０°に近いと劈開が容易な劈開面から割れるおそれがある。従って、その角度を５°以上、８５°以下とすることで、個片基板２のいずれの側面も劈開面に対して５°以上の角度を成すことができるので、劈開面を避けて分割するときに劈開面から割れてしまうことを防止することができる。

更に、個片基板２の側面を、劈開面に対して３０°以上、６０°以下の角度を成すようにすると、個片基板２のいずれの側面も劈開面に対して３０°以上の角度を成すことができるので、より確実に劈開面から割れてしまうことが防止できるとともに、より多くの凹凸が形成でき、光の取り出し効率をさらに高めることができる。

＜実施例１＞
図１に示す形状の実施形態１に係る半導体発光素子１を実際に作製した。その半導体発光素子１の製造方法の一例を、以下に説明する。

以下の説明では、主として有機金属気相成長法を用いた窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法を示すものであるが、成長方法はこれに限定されるものではなく、分子線エピタキシー法や有機金属分子線エピタキシー法等を用いることも可能である。

分割後に個片基板２となる単結晶基板には、六方晶の結晶構造を持つ窒化ガリウムからなる厚さ約３５０μｍ、一辺が１０ｍｍの正方形からなるウエハを用いた。このウエハは、半導体層を積層する積層面２０がａ面であり、その表面は鏡面に仕上げられており、またＯＦ面１１が単結晶基板の劈開面であるｍ面に対し４５°の角度を成すように形成されている。

この単結晶基板を反応管内の基板ホルダーに載置した後、単結晶基板の表面に付着している有機物等の汚れや水分を取り除く為のクリーニングを行った。

次に、ＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型半導体層３１、アンドープのＡｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎからなるｎ型クラッド層（図示せず）、アンドープのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎからなる量子井戸構造の井戸層（図示せず）とアンドープのＧａＮからなる障壁層（図示せず）を交互に積層したＭＱＷ発光層３２、ＭｇをドープしたＡｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎからなるｐ型半導体層３３を順次成長させた。

このようにして形成した窒化ガリウム系化合物半導体３からなる積層構造に対して、別途アニールを施すことなく、その表面上にＣＶＤ法によりＳｉＯ₂膜を堆積させた後、フォトリソグラフィーとウェットエッチングにより一辺の長さが１ｍｍの正方形状にパターンニングしてエッチング用のＳｉＯ₂マスクを形成させた。そして、反応性イオンエッチング法により、ｐ型半導体層３３と発光層３２とクラッド層とｎ型半導体層３１の一部とを積層方向と逆の方向に向かって除去させて、ｎ型半導体層３１の表面を露出させた。

そして、フォトリソグラフィーとスパッタ法により、露出されたｎ型半導体層３１の表面の一部に、Ｔｉからなるコンタクト層とＡｕからなるｎ側ボンディング層が積層されたｎ電極４を形成した。さらに、エッチング用のＳｉＯ₂マスクをウェットエッチングにより除去させた後、フォトリソグラフィーとスパッタ法により、ｐ型半導体層３３の表面のほぼ全面に、Ｐｔからなるコンタクト層（図示せず）とＡｇからなる反射層とＴｉからなるバリア層とＡｕからなるｐ側ボンディング層とが積層されたｐ電極５を形成した。

以上３回のフォトリソグラフィーの際、矩形状の発光素子の側面がＯＦ面１１と平行又は垂直となるように、碁盤の目のようにパターニングされているフォトマスクをＯＦ面１１に合わせることにより、図２のようにエッチングパターン及びｎ電極４、ｐ電極５の配列がＯＦ面１１に対し垂直および平行となったウエハ１０が得られた。

この後、ウエハ１０の化合物半導体層３が積層された面とは反対側の面を研磨して３００μｍ程度の厚さに調整した。

次に、レーザースクライブ装置により、ウエハ１０の化合物半導体層３が積層された面とは反対側の面に深さ４０μｍ程度の割り溝を、ＯＦ面１１に対し垂直および平行に伸びるように形成した。そして化合物半導体層３が積層された面側に割り溝の位置に合せてブレイキング装置のカッター刃を当てて、ウエハ１０を割り溝に沿って分割して個片化し、一辺の長さが１ｍｍの正方形状の半導体発光素子１を得た。

このようにして得られた半導体発光素子１は、ＯＦ面１１が単結晶基板２の劈開面であるｍ面に対し４５°の角度を成すように形成されているので、その全ての側面が劈開面に対し４５°の角度を成している。

図４（Ａ）に、ｍ面に対し４５°の角度を成した本実施例の半導体発光素子１の側面２１の凹凸の状態の模式図を示す。また、図４（Ｂ）には、図５に示すようにＯＦ面１２をｍ面に平行に形成し、ＯＦ面１２に対し垂直方向及び平行方向に割り溝を形成して分割するという、従来の方法により作製した比較例１の半導体発光素子の側面２５の凹凸の状態の模式図を示す。

図４（Ａ）に示すように、本実施例の半導体発光素子１の側面２１には微小な凹凸が形成されていることが分かる。一方図４（Ｂ）に示すように、比較例１の半導体発光素子の側面２５は、多少凹凸面となっているものの、図４（Ａ）と比較すると平滑な面であることが判る。

次に、これら半導体発光素子を、電極４，５形成面側を下向きにして、Ｓｉダイオードからなるサブマウント上にＡｕバンプを介してそれぞれ接続し、そのサブマウントをステム上にＡｇペーストにより載置し、透明樹脂でモールドして、３５０ｍＡの順方向電流で駆動したところ、ともにピーク発光波長４６０ｎｍ程度の青色で発光した。しかし、発光出力には違いが見られ、比較例１の半導体発光素子の光出力は１３７ｍＷであったが、本実施例の半導体発光素子１の光出力は１５８ｍＷであり、劈開面と平行方向に側面を持つ比較例１の半導体発光素子より約１５％高い発光出力となった。

本発明では、新たな製造工程を追加する必要なしに、半導体発光素子の側面に凹凸を形成し、光取り出し効率を向上させることができるので、透光性基板上に半導体層を積層して形成された半導体発光素子およびウエハ等に好適である。

図１は、実施形態１に係る半導体発光素子を示す断面図である。図２は、実施形態１に係るウエハおよびこのウエハ上に形成された化合物半導体層および電極を示す図である。図３は、実施形態１に係るウエハを示す斜視図である。図４（Ａ）は、実施例１に係る半導体発光素子の側面の面粗さを示す図であり、（Ｂ）は従来の半導体発光素子である比較例１の側面の面粗さを示す図である。図５は、比較例１に係る従来のウエハおよびこのウエハ上に形成された化合物半導体層および電極を示す図である。

符号の説明

１半導体発光素子
２個片基板
３化合物半導体層
４ｎ電極
５ｐ電極
１０ウエハ
１１、１２ＯＦ面
２０積層面
２１〜２８側面
３１ｎ型半導体層
３２発光層
３３ｐ型半導体層

Claims

単結晶基板に化合物半導体層を積層し、前記単結晶基板を分割して個片化することで形成された半導体発光素子において、
前記単結晶基板は、ａ面が前記化合物半導体層が積層される積層面であり、ａ面と直交するｃ面及びｍ面が劈開面である六方晶系結晶構造を有するものであり、
分割された単結晶基板である個片基板の全ての側面は、前記単結晶基板の前記劈開面とは異なる面で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
前記個片基板は、前記積層面が略矩形状に形成され、前記個片基板の一側面が、前記劈開面のいずれかに対して５°以上、８５°以下の角度を成すことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
前記個片基板は、前記積層面が略矩形状に形成され、前記個片基板の一側面が、前記劈開面のいずれかに対して３０°以上、６０°以下の角度を成すことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
前記単結晶基板は、窒化ガリウム系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体、炭化珪素系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
前記単結晶基板に積層される化合物半導体層は、窒化ガリウム系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体、窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
半導体発光素子を形成する化合物半導体層が積層される単結晶基板であるウエハにおいて、
前記単結晶基板は、ａ面が前記化合物半導体層が積層される積層面であり、ａ面と直交するｃ面及びｍ面が劈開面である六方晶系結晶構造を有するものであり、
前記単結晶基板の結晶方向を示すＯＦ面は、前記劈開面とは異なる面で形成されていることを特徴とするウエハ。
前記ＯＦ面が、前記劈開面のいずれかに対して５°以上、８５°以下の角度を成すことを特徴とする請求項６記載のウエハ。
前記ＯＦ面が、前記劈開面のいずれかに対して３０°以上、６０°以下の角度を成すことを特徴とする請求項６記載のウエハ。
前記単結晶基板は、窒化ガリウム系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体、炭化珪素系化合物半導体または窒化アルミニウム系化合物半導体のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のウエハ。