JP2009528694A - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法を開示する。ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、溝が形成された基板、基板上に成長した、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層、及び溝上に複数の窒化物半導体層に沿って形成された開口部を含むことを特徴とする。
Description
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関し、特に、サファイア基板に溝を形成した後、複数の窒化物半導体層を形成し、溝を介して複数の窒化物半導体層に電極を接続して製造されるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関する。
図１は、従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示す断面図である。従来の半導体発光素子は、基板１００、基板１００上にエピタキシャル成長したバッファ層２００、バッファ層２００の上にエピタキシャル成長したｎ型窒化物半導体層３００、ｎ型窒化物半導体層３００の上にエピタキシャル成長した活性層４００、
活性層４００の上にエピタキシャル成長したｐ型窒化物半導体層５００、ｐ型窒化物半導体層５００の上に形成されたｐ側電極６００、ｐ側電極６００の上に形成されたｐ側ボンディングパッド７００、少なくともｐ型窒化物半導体層５００と活性層４００がメサエッチングされて露出したｎ型窒化物半導体層３０１の上に形成されたｎ側電極８００、を含む。
活性層４００の上にエピタキシャル成長したｐ型窒化物半導体層５００、ｐ型窒化物半導体層５００の上に形成されたｐ側電極６００、ｐ側電極６００の上に形成されたｐ側ボンディングパッド７００、少なくともｐ型窒化物半導体層５００と活性層４００がメサエッチングされて露出したｎ型窒化物半導体層３０１の上に形成されたｎ側電極８００、を含む。
基板１００は、同種基板としてＧａＮ系基板が用いられ、異種基板としてサファイア基板、シリコンカーバイド基板或いはシリコン基板が用いられる。その上に窒化物半導体層が成長し得る基板であれば、いかなる種類であってもよい。シリコンカーバイド基板が用いられる場合には、ｎ側電極８００はシリコンカーバイド基板側に形成され得る。
基板１００上にエピタキシャル成長する窒化物半導体層は、主に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって成長する。
基板１００上にエピタキシャル成長する窒化物半導体層は、主に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって成長する。
バッファ層２００は、異種基板１００と窒化物半導体間の格子定数及び熱膨脹係数の差を解決するためのものであり、米国特許第５，１２２，８４５号には、サファイア基板上に３８０℃〜８００℃の温度で厚さ１００Å〜５００ÅのＡｌＮバッファ層を成長させる方法が開示されている。米国特許第５，２９０，３９３号には、サファイア基板上に２００℃〜９００℃の温度で厚さ１０Å〜５０００ÅのＡｌ（ｘ）Ｇａ（１-ｘ）Ｎ（０≦ｘ＜１）バッファ層を成長させる方法が開示されている。韓国特許第１０-０４４８３５２号には、６００℃〜９９０℃の温度でＳｉＣバッファ層を成長させた後、その上にIｎ（ｘ）Ｇａ（１-ｘ）Ｎ（０＜ｘ≦１）層を成長させる方法が開示されている。
ｎ型窒化物半導体層３００は、少なくともｎ側電極８００が形成された領域（ｎ型コンタクト層）が不純物でドーピングされ、ｎ型コンタクト層は、好ましくはＧａＮからなり、Ｓｉでドーピングされる。米国特許第５，７３３，７９６号には、Ｓiと他のソース物質の混合比を調節することによって所望のドーピング濃度でｎ型コンタクト層をドーピングする技術が開示されている。
活性層４００は、電子と正孔の再結合により光子（光）を生成する。活性層４００は、主にIｎ（ｘ）Ｇａ（１-ｘ）Ｎ（０＜ｘ≦１）からなり、単一量子井戸（ｓｉｎｇｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）や多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌｓ）から構成される。ＷＯ０２／０２１１２１号には、複数の量子井戸層と障壁層の一部のみにドーピングする方法が開示されている。ｐ型窒化物半導体層５００はＭｇのような適切な不純物を利用して、ドーピングされ、活性化（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）されることによりｐ型導電性を得ることができる。米国特許第５，２４７，５３３号には、電子ビーム照射によりｐ型窒化物半導体層を活性化させる方法が開示されている。米国特許第５，３０６，６６２号には、４００℃以上の温度でアニールすることによりｐ型窒化物半導体層を活性化させる方法が開示されている。韓国特許第１０-０４３３４６号には、ｐ型窒化物半導体層成長の窒素前駆体としてＮＨ３と水素系原料物質を共に使用することで活性化させずにｐ型導電性を有するｐ型窒化物半導体層を得られる方法が開示されている。
ｐ側電極６００は、ｐ型窒化物半導体層５００全体に電流の供給を促進する。米国特許第５，５６３，４２２号には、ｐ型窒化物半導体層のほぼ全面にわたって形成され、ｐ型窒化物半導体層とオーミック接触し、ＮiとＡｕからなる透光性電極に関する技術が開示されている。米国特許第６，５１５，３０６号には、ｐ型窒化物半導体層の上にｎ型超格子層を形成した後、その上にＩＴＯからなる透光性電極を形成する方法が開示されている。一方、ｐ側電極６００は、光を透過しないように、すなわち、光を基板側に反射するように、厚く形成することができる。このようなｐ側電極６００を使用する発光素子はフリップチップ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）といわれる。米国特許第６，１９４，７４３号には、２０ｎｍ以上の厚さを有するＡｇ層、Ａｇ層を覆う拡散防止層、そして拡散防止層を覆うＡｕとＡｌからなるボンディング層を含む電極構造が開示されている。
ｐ側ボンディングパッド７００、及びｎ側電極８００は、電流の供給と外部へのワイヤーボンディングを行うためのものである。米国特許第５，５６３，４２２号には、ｎ側電極８００をＴｉとＡｌから構成する方法が開示されており、米国特許第５，６５２，４３４号には、透光性の電極の一部を除去することにより、ｐ側ボンディングパッドをｐ型窒化物半導体層に接触させる方法が開示されている。
従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、絶縁体であるサファイアを基板１００として主に使用している。その結果、ｐ側電極６００、ｐ側ボンディングパッド７００及びｎ側電極８００がすべて同一側に形成されなければならない。
図２は、韓国特許公開公報第２００５-０７８６６１号に開示されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を示す断面図である。発光素子は、基板上に複数の窒化物半導体層を形成した後基板の後面を研磨、エッチングしてビア（ｖｉａ）９００を形成し、ビア９００を介して電極を形成することにより製造される。
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、溝が形成された基板を備えるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、溝に沿って複数の窒化物半導体層に開口部が形成されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、溝が形成された基板を備えるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、溝に沿って複数の窒化物半導体層に開口部が形成されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、第１面及び第１面に対向する第２面を備える基板と、基板の第１面側に成長した、第１導電性を有する第１窒化物半導体層、第１導電性とは異なる第２導電性を有する第２窒化物半導体層、及び第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層間に介在し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層と、第１窒化物半導体層に電気的に接続された第１電極と、第２窒化物半導体層に電気的に接続された第２電極とを備える、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法において、基板の第１面上に溝を形成する第１段階；溝が形成された基板の第１面側に複数の窒化物半導体層を成長させる第２段階；溝を介して第１電極が第１窒化物半導体層に電気的に接続されるように基板の第２面側から基板の一部を除去する第３段階；及び溝を介して第１電極が第１窒化物半導体層に電気的に接続されるように基板の第２面側から第１電極を形成する第４段階；含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。このような方法により、基板全体を除去することなく、複数のＩＩＩ族窒化物半導体の上下に電極が位置する垂直構造の発光素子を製造することができる。窒化物半導体層の成長条件によって開口部が形成されることもあり、形成されないこともある。一方、設計仕様によって、溝を介して第１電極を第１窒化物半導体層に安定的に接続させるためには、所定の寸法以上の大きさの溝を形成する必要がある。しかしながら、溝が大きい場合には、開口部を形成することが容易ではない。本発明によると、このような設計上の制約に関係なく、垂直構造のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造することができる。
また、本発明は、第１面、第１面に対向する第２面、及び第１面から第２面に延びる溝を備えるサファイア基板；サファイア基板の第１面側に成長した、第１導電性を有する第１窒化物半導体層、第１導電性とは異なる第２導電性を有する第２窒化物半導体層、及び第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層間に介在し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備え、溝とつながった開口部が形成されている複数の窒化物半導体層；サファイア基板の第２面から溝を介して第１窒化物半導体層に電気的に接続された第１電極；及び第２窒化物半導体層に電気的に接続された第２電極；を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、第１窒化物半導体層が、開口部内で露出しており、露出した第１窒化物半導体層に第１電極が形成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、第１電極が、反射膜としてサファイア基板の第２面の全体に形成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、第１面、第１面に対向する第２面、及び第１面から第２面に延びる溝を備える基板；基板の第１面側に成長した、第１導電性を有する第１窒化物半導体層、第１導電性とは異なる第２導電性を有する第２窒化物半導体層、及び第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層の間に介在し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層；基板の第２面から溝を介して第１窒化物半導体層に電気的に接続され、反射膜として基板の第２面の全体に形成されている第１電極；及び、第２窒化物半導体層に電気的に接続された第２電極；を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、溝が形成された基板；基板上に成長した、電子と正孔の再結合によって光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層；及び溝の上に複数の窒化物半導体層に沿って形成された開口部；を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、複数の窒化物半導体層が、エッチングにより露出した窒化物半導体層を含み、第１電極が、露出した窒化物半導体層と電気的に接触されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、基板が、溝に沿って形成されたスクライビングラインを含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、開口部が、スクライビングラインに沿って形成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、開口部が、スクライビングラインに沿って形成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、開口部内に段差を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、複数の開口部、及び複数の開口部間に位置するボンディングパッド；を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、複数の開口部、及び複数の開口部間に位置するボンディングパッド；を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、溝と、溝に沿って形成されたスクライビングラインを備える基板；及び基板上に成長し、電子と正孔の再結合によって光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層；を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、溝の上に複数の窒化物半導体層に沿って形成された開口部；を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
また、本発明は、溝の上に複数の窒化物半導体層に沿って形成された開口部；を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。
本発明によるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子によると、発光素子の内部で電流を均一に拡散させることができる。
また、本発明によるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子によると、基板を複数のＩＩＩ族窒化物半導体層から分離することなく垂直構造の発光素子を製造することができる。
また、本発明によるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子によると、基板を複数のＩＩＩ族窒化物半導体層から分離することなく垂直構造の発光素子を製造することができる。
以下では、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図３は、本発明によるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造のための一段階を説明する図面である。第１面と、第１面に対向する第２面とを備えるサファイア基板１０に溝９０ａ，９０ｂが形成されている。
図３は、本発明によるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造のための一段階を説明する図面である。第１面と、第１面に対向する第２面とを備えるサファイア基板１０に溝９０ａ，９０ｂが形成されている。
溝９０ａ，９０ｂは、レーザーを利用して、基板１０に第１面から第２面に向けて形成される。レーザーの焦点を合わせた状態で数μｍ〜数百μｍの直径を有する円形、楕円形及び多角形の溝９０ａ，９０ｂを形成することができる。溝９０ａ，９０ｂの深さはレーザーのエネルギー、レーザーの照射時間など様々な条件の変化によって決定することができる。溝９０ｂは基板１０を貫通して形成されてもよい。基板１０を完全に貫通する溝９０ｂの場合には、基板１０を垂直に貫通するように溝９０ｂを形成することが容易でないこともある。
図４は、レーザーを利用して基板に溝９０を形成した状態を示す図面であり、２００倍の拡大倍率を有する光学顕微鏡により観察した表面を示す図である。この写真では直径３０μｍの円形溝９０が基板１０に形成されている。溝は、一つの溝を中心にｘ軸方向に２００μｍ、y軸方向に２５０μｍの周期的間隔で配列されている。溝９０の形成のために使用されるレーザーは、ネオジウムがドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）の活性媒体を有するダイオード個体励起（ＤＰＳＳ）レーザーであり、波長は５３２ｎｍである。ここで、レーザーの出力は１０Ｗ（１０〜１００ＫＨｚ）であり、掘削速度は２０〜５０ｈｏｌｅｓ／ｓｅｃである。レーザーを利用して溝９０が形成された後、溝９０を形成する過程で形成された不純物を除去するために、燐酸を用いて基板を有機洗浄する。
図５は、本発明によるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造するためのもう一つの一段階を説明する図面である。溝が形成された基板１０、溝が形成された基板１０の第１面上に形成されたｎ型窒化物半導体層２０、ｎ型窒化物半導体層２０の上に成長した活性層３０、そして活性層３０の上に成長したｐ型窒化物半導体層４０を示す概略図である。上記成長した複数の窒化物半導体層は、本発明による一例にすぎず、エピタキシャル構造の若干の変更やエピタキシャル層の加減などは本発明に含まれる。
ｎ型窒化物半導体層２０はＧａＮで形成されており、ｎ型不純物がドーピングされている。ｎ型不純物としては、Ｓｉが使用される。不純物のドーピング濃度は１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３の値を有する。ドーピング濃度が１×１０１７／ｃｍ３未満であると、半導体層２０の抵抗値が高くなり、オーミック接触を期待し難く、ドーピング濃度が１×１０２０／ｃｍ３を超えると、半導体層２０の結晶性が悪くなる可能性がある。
ｎ型窒化物半導体層２０の厚さは、好ましくは、２μｍ〜６μｍである。ｎ型窒化物半導体層２０の厚さが６μｍを超えると、半導体層２０の結晶性が低下し、素子によくない影響を与えることがあり、厚さが２μｍ未満であると、電子の供給が円滑に行われないことがある。また、ｎ型窒化物半導体層２０の成長温度は、好ましくは、６００℃〜１１００℃である。成長温度が６００℃未満であると、半導体層２０の結晶性が悪くなり、１１００℃を超えると、半導体層２０の表面が粗くなり、半導体層２０の結晶性によくない影響を与えることがある。
ｎ型窒化物半導体層２０はＴＭＧａ（トリメチルガリウム）、ＮＨ３（アンモニア）及びＳｉＨ４（モノシラン）を各々３６５ｓｃｃｍ、１１ｓｌｍ、８．５ｓｌｍで供給し、４μｍまで成長する。ここで成長温度は１０５０℃、ドーピング濃度は３×１０１８／ｃｍ３、反応器の圧力は４００ｔｏｒｒである。
上記の成長条件において、ｎ型窒化物半導体層２０は、十分に速くない成長速度と比較的に低い成長温度によって、水平方向の成長がよく行われない。したがって、ｎ型窒化物半導体層は、基板１０に形成された溝を覆わずに、開口部８０を形成する。ｎ型窒化物半導体層２０の上に成長した複数の窒化物半導体層も水平方向に成長しないので、開口部８０が複数の窒化物半導体層の最上層まで形成される。もちろん、ｎ型窒化物半導体層２０の成長に先立って、バッファ層を成長させてもよく、このバッファ層は厚さが薄いので、開口部８０を覆わない。
ｎ型窒化物半導体層２０の上に形成された活性層３０は、電子と正孔の再結合により光を生成する。また、活性層３０は、単一量子井戸構造、又は多重量子井戸構造を有することができる。
活性層３０の上に成長したｐ型窒化物半導体層４０はＧａＮから形成され、ｐ型不純物がドーピングされている。ｐ型不純物としては、Ｍｇが使用される。不純物のドーピング濃度は１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３の値を有する。ドーピング濃度が１×１０１７／ｃｍ３未満であると、ｐ型窒化物半導体層４０は正常に動作しない可能性があり、ドーピング濃度が１×１０２０／ｃｍ３を超えると、半導体層４０の結晶性が悪くなる可能性がある。
ｐ型窒化物半導体層４０の厚さは、好ましくは、２００Å〜３０００Åである。ｐ型窒化物半導体層４０の厚さが３０００Åを超えると、ｐ型窒化物半導体層４０の結晶性が低下し、素子によくない影響を与えることがあり、厚さが２００Å未満であると、正孔の供給が円滑に行われないことがある。また、ｐ型窒化物半導体層４０の成長温度は、好ましくは、６００℃〜１１００℃である。成長温度が６００℃未満であると、ｐ型窒化物半導体層４０の結晶性が悪くなることがあり、１１００℃を超えると、ｐ型窒化物半導体層４０の表面が荒れてＰ型窒化物半導体層４０の結晶性によくない影響を与えることがある。
図６は、溝が形成された基板上に成長した複数の窒化物半導体層を示す写真であり、走査型電子顕微鏡で観察した複数の窒化物半導体層の最上層の表面を示す。複数の窒化物半導体層が水平方向に成長して開口部８０が形成されている。図７に示されるように、開口部８０は基板に形成された溝９０とつながっている。図７は、図６のＡ-Ａ´線に沿って撮られた断面図である。
図８は、本発明によるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造過程のもう一つの段階を説明する図面である。溝が形成された基板の上に、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を含む複数の窒化物半導体層が成長している。
複数の窒化物半導体層が成長した後、複数の窒化物半導体層の上にｐ側電極５０が形成される。ｐ側電極５０は、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｓｎ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＣＩＯ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｚｒ、ＷまたはＭｏからなる群から選択されたいずれか一つを含んでいる。
ｐ側電極５０が形成された後、ｎ型窒化物半導体層を露出させる工程が行われる。ｎ型窒化物半導体層は、乾式エッチング及び／又は湿式エッチング法によって露出される。ここで、ｎ型窒化物半導体層は、露出する表面積を大きくするために、段差（ｓｔｅｐ）２１を有する形態でエッチングされることが好ましい。
ｎ型窒化物半導体層の露出のためのエッチング工程後、ｐ側電極５０の上部とｐ型窒化物半導体層の上部にｐ側ボンディングパッド６０が形成され、基板の第２面を研磨する工程が行われる。基板の研磨は、溝が基板を貫通するように、少なくとも溝が形成された地点まで研磨される。このときに、基板は、グラインディングまたはラップピング方法により研磨される。基板の第２面が研磨された後、基板の最終厚さは５０μｍ〜４００μｍの値を有することが好ましく、より好ましくは、３０μｍ〜３００μｍの値を有する。基板の最終厚さが３０μｍ未満であると、後続工程で基板が破損する恐れがあり、基板の最終厚さが３００μｍを超えると、垂直構造の発光素子として輝度及び熱特性がほとんど向上しないことがある。
基板の第２面を研磨する前に、ｐ側ボンディングパッド６０を除外した発光素子の全面に保護膜を形成することができる。保護膜は、ＳｉＯＸ、ＳｉＮＸ、ＳｉＯＮ、ＢＣＢ、またはポリイミドから形成される。
基板の第２面を研磨する工程の後に、ｎ側電極７０が形成される。ｎ側電極７０は、溝を介してｎ型窒化物半導体層にｎ側電極７０が接触するように、研磨された基板の第２面に形成される。ｎ側電極７０は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、または熱蒸着法によって形成される。ｎ側電極７０は、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｚｒ、ＷまたはＭｏからなる群から選択されたいずれか一つ、又はこれらの組み合わせを含み、反射膜としての役割を果たす。また、基板の第２面に形成されたｎ側電極７０は、ｎ側ボンディングパッドとして役割をし、半導体発光素子に電流を供給する。
ｎ側電極７０の形成において、ｐ側ボンディングパッド６０の蒸着時に、開口部に露出したｎ型窒化物半導体層２１に金属層の形成が可能である。また、ｎ側電極７０は、基板の第２面に形成された溝を介して形成されるので、露出したｎ型窒化物半導体層２２のすべての部分に金属層を形成することができる。これを図９に示した。
図１０は、本発明によるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の前面と後面を示す写真である。発光素子の大きさは６００×２５０μｍである。発光素子中に３個の開口部８０が形成されている。ｐ側ボンディングパッド６０は、発光効率と電流の供給を考慮して開口部８０と開口部８０の間に形成されている。また、研磨された基板の第２面にｎ側電極７０が形成されている（これが図１０に示されている）。本発明において、発光素子の大きさ及び開口部８０の数は、これに限定されるのではなく、ｐ側ボンディングパッド６０の位置も開口部８０と開口部８０間に限定されるのではない。
図１１は、本発明により溝及びスクライビングラインが形成された基板の一例を示す写真であり、レーザードリルリング工程およびレーザースクライビング工程が行われた基板の５０倍顕微鏡写真である。基板１０には、溝９０と共にスクライビングライン９１が形成されている。
図１２は、溝とスクライビングラインが形成された基板上に成長した複数の窒化物半導体層を示す写真であり、光学顕微鏡で観察した複数の窒化物半導体層の最上層の表面を示す。複数の窒化物半導体層が水平方向に成長して開口部８０が形成されている。さらに、基板の平坦な領域（ｆｌａｔ ｚｏｎｅ）に垂直であるレーザースクライビングライン９１ａと、水平であるレーザースクライビングライン９１ｂとでは、異なる窒化物半導体エピタキシャル成長が示されている。特に、窒化物半導体の成長速度は、水平方向より垂直方向の方が大きいため、垂直なレーザースクライビングライン９１ａの大部分が覆われている。
溝９０に沿って形成されたスクライビングライン９１を具備した基板１０上に、複数の窒化物半導体層を成長させてウェハを製造し、これを切断（ｂｒｅａｋｉｎｇ）してチップを形成することにより、各チップ（各発光素子）内に存在する開口部８０の数を低減させることができる。これは、より広い発光面積を有する発光素子が製造されることを意味する。このような構成は、発光素子の設計において発光面積が重要な考慮要素となる場合に特に有利である。
Claims (20)
- 第１面及び第１面に対向する第２面を備える基板と、基板の第１面側に成長した、第１導電性を有する第１窒化物半導体層、第１導電性とは異なる第２導電性を有する第２窒化物半導体層、及び第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層間に介在し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層と、第１窒化物半導体層に電気的に接続された第１電極と、第２窒化物半導体層に電気的に接続された第２電極とを備える、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
基板の第１面上に溝を形成する第１段階；
溝が形成された基板の第１面側に複数の窒化物半導体層を成長させる第２段階；
溝を介して第１電極が第１窒化物半導体層に電気的に接続されるように基板の第２面側から基板の一部を除去する第３段階；及び
溝を介して第１電極が第１窒化物半導体層に電気的に接続されるように基板の第２面側から第１電極を形成する第４段階；
を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 第１段階において、基板を貫通しないように溝を形成することを特徴とする請求項１記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法
- 第４段階に先立ち、基板の第１面側から第１電極を形成する段階；をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
- 上記段階は、基板の第１面側から第１電極を形成する前に、第１窒化物半導体層が露出するように、基板の第１面側から複数の窒化物半導体層をエッチングする過程をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
- 第４段階は、第１電極を反射膜として基板の第２面の全体に形成することを特徴とする請求項１記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
- 第２段階は、複数の窒化物半導体層を成長させ溝の上部に開口部を形成することを特徴とする請求項１記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
- 基板が、サファイア基板であることを特徴とする請求項１記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
- 第１面、第１面に対向する第２面、及び第１面から第２面に延びる溝を備えるサファイア基板；
サファイア基板の第１面側に成長した、第１導電性を有する第１窒化物半導体層、第１導電性とは異なる第２導電性を有する第２窒化物半導体層、及び第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層間に介在し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備え、溝とつながった開口部が形成されている複数の窒化物半導体層；
サファイア基板の第２面から溝を介して第１窒化物半導体層に電気的に接続された第１電極；及び
第２窒化物半導体層に電気的に接続された第２電極；
を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。 - 第１窒化物半導体層が開口部に露出しており、露出した第１窒化物半導体層に第１電極が形成されていることを特徴とする請求項８記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 第１電極が、反射膜としてサファイア基板の第２面の全体に形成されていることを特徴とする請求項８記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 第１面、第１面に対向する第２面、及び第１面から第２面に延びる溝を備える基板；
基板の第１面側に成長した、第１導電性を有する第１窒化物半導体層、第１導電性とは異なる第２導電性を有する第２窒化物半導体層、及び第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層間に介在し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層；
基板の第２面から溝を介して第１窒化物半導体層に電気的に接続され、反射膜として基板の第２面の全体に形成されている第１電極；及び
第２窒化物半導体層に電気的に接続された第２電極；
を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。 - 溝が形成された基板；
基板上に成長した、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層；及び
溝の上に複数の窒化物半導体層に沿って形成された開口部、
を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。 - 溝を介して複数の窒化物半導体層と電気的に接続された第１電極を含むことを特徴とする請求項１２記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 複数の窒化物半導体層が、エッチングにより露出した窒化物半導体層を含み、第１電極が、露出した窒化物半導体層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１３記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 基板が、溝に沿って形成されたスクライビングラインを含むことを特徴とする請求項１２記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 開口部が、スクライビングラインに沿って形成されていることを特徴とする請求項１２記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 開口部内に段差を含むことを特徴とする請求項１２記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 複数の開口部、及び複数の開口部間に位置するボンディングパッドを含むことを特徴とする請求項１２記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 溝と、溝に沿って形成されたスクライビングラインを備える基板；及び
基板の上に成長し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の窒化物半導体層を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。 - 溝の上に複数の窒化物半導体層に沿って形成された開口部を含むことを特徴とする請求項１８記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
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