JP2012238895A - 半導体発光素子用基板の製造方法及びそれを用いた半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板10の第1主面上に、半導体20の発光構造を有する半導体発光素子100において、前記基板10の第1主面に、基板凸部11を有し、該凸部の底面14が上面13より断面幅広であり、若しくは基板面において底面14内に上面13が内包されており、該底面14の形状が略多角形状であり、該上面13が略円形状若しくは前記底面14の構成辺より多い構成辺の略多角形状である。
【選択図】 図1A
Description
そこで、発光ダイオードの表面又は側面を粗面とする方法も提案されているが、半導体層にダメージを与えてしまい、クラック等が発生する場合があり、その場合p−n接合が部分的に破壊され、内部量子効率が減少する。そこで、基板の半導体成長表面側に凹凸を設けることが考えられた。
本発明の一形態に係る半導体発光素子は、基板の第1主面上に、半導体の発光構造を有する半導体発光素子において、基板の第1主面に、基板凸部を有し、基板断面において凸部の底面が上面より幅広であり、若しくは基板面内において凸部の底面内に上面が内包されており、底面の形状が略多角形状であり、上面が略円形状若しくは底面の構成辺より多い構成辺の略多角形状である半導体発光素子である。
上記形態に係る他の態様として、(1)凸部の側面が、底面の略多角形状の構成辺に対して、それぞれ、構成辺の数より多い数の面で構成される複合面である、がある。
本発明の一形態に係る半導体発光素子は、基板の第1主面上に、半導体の発光構造を有する半導体発光素子において、基板の第1主面に基板凸部を有し、凸部の底面が上面より断面幅広であり、若しくは基板面内において凸部の底面内に上面が内包されており、底面の形状が略多角形状であり、上面が底面の構成辺と同じ若しくはそれより少ない構成辺の略多角形状であり、凸部側面が、底面の構成辺の数より多い数の面で構成される複合面である。
上記各形態に係る他の態様として、(1)基板凸部が、第1主面上において、相互に分離された複数の凸部である、(2)基板の第1主面内において、凸部が、周期的に配置されている、(3)凸部の周期的配置が、三角形状、四角形状、六角形状である、(4)底面の形状が略三角形状である、がある。
本発明の一形態に係る半導体発光素子用成長基板の製造方法において、基板の第1主面にマスクを設ける工程と、マスクを介して基板をエッチングすることにより、上面形状が底面形状と異なる形状の凸部を基板面上で互いに分離させて複数設ける基板の凹凸構造形成工程と、基板の凸部及び凹部の表面に半導体を成長させ半導体基板を形成する工程とを具備する。
上記形態に係るその他の態様として、(1)マスク工程が、凸部の底面形状を画定する第1のマスクと、第1のマスクの上に、凸部の上面形状を画定する第2のマスクと、を少なくとも設ける工程である、(2)凹凸構造形成工程において、エッチングがウェットエッチングであり、凸部底面形状が、ウェットエッチングで画定される基板結晶形を内包する形状である、(3)凸部の底面が、上面より基板断面において幅広であり、若しくは基板面内において上面を内包しており、底面の形状が略多角形状であり、上面が略円形状若しくは底面の構成辺より多い構成辺の略多角形状である、(4)マスク形状が略円形であり、底面形状が定幅図形状若しくはルーローの多角形状である、(5)基板の第1主面内において、凸部が、周期的に配置され、周期的配置が、三角形状、四角形状、六角形状である、がある。
本発明の半導体発光素子は、図9などに示すように、基本的に、基板10の上に半導体積層構造20による発光素子構造を設ける構造であり、主に半導体成長用基板10の成長側表面(第1の主面)に、発光素子の光に対して、光の反射・回折など、光学的な機能の構造が設けられている。具体的には、図9に示すように、基板の第1の主面に凹凸構造11が設けられ、該凹凸が基板と屈折率の異なる半導体と光学的機能を有する界面を形成し、横方向に伝播する光(図中白抜き矢印)を凹凸、特に傾斜した側面で、矢印に示すように反射・回折させる。基板上には、必要に応じて下地層を介し、発光素子構造の半導体が設けられ、発光素子とする構造を有する。
また、後述の各実施例に示すように、結晶形状の三角形14aに対して、それよりもマスクの形状(円形、三角形)に近い形状となっているが、これに限らず、さらにエッチングを進めて、三角形14aと略同一形状とすることもできる。但し、このような基板結晶形状よりも、結晶及び発光の面内方位依存性を低くでき、結晶性、発光特性を向上できるため、中間形状である方が好ましく、以下に説明する定幅図形、ルーロー多角形がより好ましい。
ここで、基板結晶の形状は、基板材料とその面方位とエッチャントにより、種々の形状を選択できる。また、ドライエッチングの場合には、図7Bに示す上層、下層側のマスク形状を調整することで、基板結晶形状と同様に、基板側形状が実現でき、それに代えて利用できる。
側面の形状は、図1Bなどに示すように、底面14と側面17となす角が鋭角である傾斜の他、鈍角となっても良いが、傾斜側面17露出面が半導体側に向く前者の鋭角である方が、図10にみるような好適な光伝播、すなわち横方向から縦方向への変化が得られ好ましい。特に、図1Bに見るように、凸部上面13に比して底面14が幅広な形状、更には底面の面積が上面より大きい、更に平面視で底面内に上面が配置される形態、である方が、半導体と基板凸部の側面17との界面における光学機能を高めることができ、好ましい。
以上のような基板、素子の形成方法は、この実施の形態2で説明し、発光素子用基板及び素子については、それ以降で説明する。
上述した図1〜4に示すような基板凸部の形成方法は、図7に示すように、基板上にマスク19を形成して、基板をエッチングすることで、上述した所望形状の凸部、その上面、底面、側面を形成する。エッチングには、具体例として、後述するウェットエッチングと、ドライエッチングがあり、ドライエッチングとして具体的には気相エッチング、プラズマエッチング、反応性イオンエッチングを用いることもでき、また、エッチングガスとしては、Cl系、F系ガス、例えばCl2、SiCl4、BCl3、HBr、SF6、CHF3、C4F8、CF4、などの他、不活性ガスのArなどがある。
ドライエッチングを用いる場合、図7Bに示すように、マスクの形状を三次元で形成する方法、若しくは異なる形状のマスク(フォトリソグラフィー)により2回以上エッチング方法により、上述した凸部形状とするため、実施の形態2に比して、生産性、凸部形状の精度・バラツキに難がある。具体的には、下層側のマスク19aと、その上に、上層側のマスク19bの少なくとも2つを所望形状に、具体的には相違する形状として、上層側のマスク19bで、凸部の上面形状、及び/又は、下層側のマスク19aの形状を所望形状となるように形成し(図7B(a))、基板をその2層のマスク19a, 19bを介してエッチングすることで基板と共に各マスクもエッチングされ(図7B(b))、更にエッチングすることで、上層側マスク19aが除去されるなどして、上述の所望形状の上面、底面、側面を有する凸部が形成される(図7B(c))。このように、上層側の第2のマスク19bは主に、下層側の第1のマスク19a及び/又は上部の上面、側面の形状を画定し、下層側の第1のマスク19aは主に、凸部底面、それに加えて側面の形状を画定する形態となる。
各マスク材料の画定方法としては、露光する波長の異なる2種のレジスト材、レジスト膜とケイ素、アルミニウムなどの酸化物、窒化物などの無機化合物の2種を用いることができ、露光感度の異なる2種材料の場合は、2層を塗布、成膜して、それぞれに応じた露光で所望形状とすることができ、下層側を所望形状に形成後に上層側を所望形状に形成すること、その逆に上層側、下層側の順に成膜して、上層側、下層側の順に所望形状に加工して、又は、上層側の第2のマスク19bで仮想側の第1のマスク19aを所望の立体形状として形成することができる。
図7Aの(a)〜(b)に示すように、所望形状、周期・規則構造のマスク19を形成して、ウェットエッチングする。これにより、図7Aの(b)に示すように、エッチングが進行して、マスク下部に本発明の凸部形状が形成され、マスクより小さい幅、面積の凸部上面を有するものが得られる。この時、ウェットエッチングは、基板結晶の面方位に依存した面、形状のものが得られるが、マスクの平面形状、エッチング量に応じて、凸部の形状、特に凸部底面形状、側面を上述した本発明の形状、側面とすることができる。一方、凸部上面の形状は、上述したように、主にマスク形状に依存して同様な形状、具体的には、ほぼ相似な形状とすることができる。
また、図7Aの例で、ウェットエッチング量を更に増やせば、上面の断面幅、面積をさらに小さくでき、最終的には上面がほぼ無い、錐体形状、半球・半円形状、上面側が尖形形状、曲線形状などとすることもできる。後述するように、半導体の成長において、上面からの成長がある方が、無い場合に比して、好適な結晶成長、すなわち凹凸による空隙の発生、結晶性悪化、転位が低減する効果の低下、を抑止することができる。
具体例として、基板10がC面サファイア基板であり、半導体21がc軸成長GaNである場合、サファイア基板の面方位に対し、一般にGaN結晶は30°c軸回転した面方位で成長する。従って、凸部11の形状、特に底面形状は、次のような多角形にすることが好ましい。即ち、凸部11の平面形状を、GaNのA面(11 -2 0)、(1 -2 10)、( -2 110)面にほぼ平行の辺を持ち、GaNの成長安定面(1 -1 00)、(01 -1 0)、( -1 010)に頂点が在る多角形とする。この多角形は、GaNの成長安定面(1 -1 00)、(01 -1 0)、( -1 010)、すなわちM面に平行な辺の無い、交叉する方向の辺で構成された多角形が基準になる。このような形状に凸部11を形成することにより、平坦で結晶性に優れたGaNを成長させることができる。図1〜3では、基板のA軸方向(A面に垂直な基板面内の方向)を、矢印Aで示している。具体的には、凸部11の平面形状が略正三角形である場合、基板上方から見てGaNの成長安定面であるM面と交叉するように正三角形の凸部11の構成辺を形成することが好ましい。
基板主面10Aの傾きは、図示するように、オリフラ面18の法線方向を回転軸(図中A)とするような傾きと、第1の主面内でその法線方向に垂直な方向を回転軸(図中B)とするような傾きと、の主に2方向で規定することができる。例えば、後述の実施例1では、C面を主面とし、オリフラ面18をA面としてオフアングルした第1の主面10Aの例では、A軸回転方向(図中B)での傾きにおいて、実施例1で示す凸部形状は、その底面三角形14aの向きについて2つの形態(図5(a), (b))が得られる。他方、この例では、もう一方の軸における傾きの角度範囲を低くしているため、このような形態の違いは見られない。
また、上記の例は各角度を比較的低角度の範囲、具体的には+0.5°〜−0.5°、であり、さらにはそれより高角度の領域であれば、各傾き角、及びその合成角、合成された傾きによる依存性が観られると考えられる。
本発明に用いられる基板としては、窒化物半導体の例では、発光素子用であれば透光性の基板が用いられ、具体的には、サファイア基板、スピネル基板の絶縁性基板、SiC基板、GaN基板などの導電性基板などがある。好適には、半導体材料と屈折率差の大きな透光性基板を用いる。より具体的には、例えば、上記基板には、C面(0001)を主面とするサファイア基板を用いることができる。GaN系の半導体層の成長安定面は、六方晶のM面{1 -1 00}(ここで、面指数中の「-1」は、「1」にアッパーバー(上線)を設けたものを指し、本願では同様に表記する)である。ここで{1 -1 00}は( -1 100)、(01 -1 0)、( -1 010)などを表している。C軸配向したGaN系半導体結晶では、M面は、基板面内において上記A軸方向に平行な平面の一つとなる。尚、成長条件によっては、例えば{1 -1 01}面のファセットのように、基板面内においてGaN系半導体のA軸を含む他の平面(=M面以外の平面)が成長安定面になる場合もある。C面サファイア基板の場合、GaN系の半導体層の成長安定面であるM面は、サファイア基板のA面{11 -2 0}に平行な面である。ここでA面{11 -2 0}は(11 -2 0)、(1 -2 10)、( -2 110)などを表している。
発光素子以外の半導体素子に用いる基板としては、透光性に限らず、半導体が好適な成長ができる基板、例えば窒化物半導体における異種基板、を用いること、例えばSi基板、などを用いて、本発明の凹凸構造により結晶性に優れた半導体素子とすることができる。
発光素子構造は、図6,9などに示すように、基板上に半導体構造20、特に各層が積層された積層構造20が設けられてなるが、基板を除去するなど、基板の無い、加えて下地層21など素子能動領域27外に半導体層の無い構造、基板中に導電型領域を設けるなどして基板を含む素子領域・構造とすることもできる。発光構造25は、図6の例では、第1,2導電型層22, 24とその間の活性層23が設けられた構造として示すように、半導体構造20による発光領域が設けられた構造となり、更に同一面側に第1,2電極30, 40を設ける電極構造である。この電極構造では、基板面内の素子領域内に第1電極30若しくは第1導電型層露出領域22sと、発光構造25の領域とが少なくとも配置された構造となる。発光構造25としては、このような活性層若しくは発光層を第1,2導電型層の間に設ける構造が好ましいが、その他にp−n接合部を発光部とする構造、p−i−n構造、mis構造、などの発光構造とすることもできる。また、素子構造中、若しくは各導電型層中に、一部半絶縁・絶縁性、i型層、逆導電型の層・領域が設けられていても良く、例えば電流注入域を制御する半絶縁・絶縁性,i型層などで形成される電流阻止層・領域、電極との接合用の逆導電型で形成される逆トンネル層などが設けられた構造でも良い。
第1電極30の第1層31、第2電極の接触層41は、基板上に第1,2電極が設けられ電極形成側を主発光側とする発光素子構造においては、透光性の膜が形成される。透光性の導電膜、窒化物半導体のp側電極としては、Ni,Pt,Pd,Rh,Ru,Os,Ir,Co,Agよりなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金、積層構造、さらには、それらの化合物、例えば、導電性の酸化物、窒化物などがある。第1,2電極に用いられる導電性の金属酸化物(酸化物半導体)として、錫をドーピングした厚さ5nm〜10μmの酸化インジウム(Indium Tin Oxide; ITO)、ZnO(酸化亜鉛)、In2O3(酸化インジウム)、またはSnO2(酸化スズ)、これらの複合物、例えばIZO(Indium Zinc Oxide)が挙げられ、透光性に有利なことから好適に用いられ、 光の波長などにより適宜材料が選択される。また、上記導電性材料のドーピング材料として、半導体の構成元素、半導体のドーパントなどを用いることもできる。
発光構造は、発光素子領域中に、図6に示すように1つである形態でも、一部が第1導電型層露出領域22s、第1電極形成領域などで分離された発光構造部Bで構成されるものでも良く、素子の面積、特性に応じて適宜選択される。発光構造25と第1電極10は図4で示すように1対1である必要はなく、第1電極30に挟まれた発光構造のように、2対1など他の関係でもよく、少なくとも発光構造部とそれに並設された第1電極30との組を有する構造であれば良い。上述のように、基板の電極形成側の主面を光取り出し側とする場合は、透光性電極を用い、図10に示すように、その対向する半導体の主面、基板裏面側を光取り出し側とする場合には、反射性の電極を用いる。この他に半導体の対向する主面側にそれぞれ電極を設ける構造でも良い。
発光素子、基板上に成長させる半導体としては、窒化ガリウム系化合物半導体材料としては、一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)のものを、特に後述のようにその二元・三元混晶を好適に用いることができる。また、窒化物半導体以外に、GaAs、GaP系化合物半導体、AlGaAs、InAlGaP、系化合物半導体などの他の半導体材料にも適用することができる。
半導体積層構造に、例えば第1導電型半導体層の露出面、上記電極30と発光構造25との間に、突起部などの光学的な機能、例えば反射,散乱,回折,出射口の機能、を有する構造部を設けても良い。これは、上述した基板の凹凸構造(図10)と同様に半導体構造部に、凹凸構造を設けて、同様な効果を奏することができる。このような光学的な構造部としては、第1導電型半導体層露出表面22s上に、透光性の絶縁膜、例えば保護膜などによる凹凸構造など、光吸収・損失の低い、透光性の材料で形成されることが好ましく、また反射・散乱の機能に限れば金属性の突起部・凹凸部を設けることができる。好ましくは、該電極・発光構造間領域が狭い領域であるため、付加的な構造物を設けるよりも、半導体の積層構造から分離、具体的には発光構造から分離された半導体構造物、例えば図11(c)に示す凹凸構造50、により、設けられると精度良く、また高密度に形成でき、光学的機能を高められ、更に発光素子と同様な透光性の材料であるため、好ましい。
以上の発光素子100を搭載する発光装置200について説明すると、図10に示すように、発光装置の実装部202(図では発光部223に開口する凹部)として、実装用の基体・領域201の発光素子実装部202に発光素子100が載置される構造となる。実装基体として例えば、発光素子用のステム210、平面実装用セラミック基板、プラスチック基板等が挙げられる。具体的にはAlNからなる実装基体、金属性の実装基体を用いると放熱性の高い発光装置を得ることができ好ましい。半導体発光素子が実装される実装面は金属材料からなることで、発光素子外に取り出された光を反射し、好適な光の指向性の発光装置とすることができる。実装面などの発光素子が載置され、光が到達する装置内部の表面、反射面203では、金属材料が例えばリード電極210などに用いられ、その金属材料は本発光装置の発光波長の光を高反射率で反射することのできる金属材料が好ましい。具体的には、Ag、Al、Rh等が挙げられ、鍍金被膜など形成される。発光装置の例は、図10に示すように、発光素子100を、静電気などの保護素子を兼ねる素子実装基体104に発光素子100の電極側を接着剤接着し、その積層体103の実装基体104側で、実装部202に接着層114を介して発光装置に接着、載置している。その他に、発光素子100の電極側を発光側として、装置の基体・筐体に設けられた素子実装部に接着層を介して、素子の基板の第2の主面に反射層などのメタライズ層、共晶ハンダ、接着層を設けた半導体発光素子100を熱圧着などで実装することもできる。保護素子は、装置基体の凹部202の外側にある載置部222を設けて、そこに実装・電気接続しても良い。
本発明について、以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定されず、上述した本発明の技術思想に基づいて、他の態様にも適用できる。
基板としてA面(1 -1 20)にオリフラのあるC面(0001)を主面とするサファイア基板を用いる。まずサファイア基板10上に図7A(a)に示すようにエッチングマスクとなるSiO2膜19を成膜、フォトマスクを用いて、直径約2μmの円形状のマスク19を周期的に配置する。
続いて、図7A(b)に示すように、エッチング液としてリン酸と硫酸の混酸を用いたエッチング浴に基板を浸漬し、溶液の温度約290°で約5分エッチングして、深さ(凸部高さ)約1.1μmとする。
具体的には、上記下地層21に、
その上の第1導電型層22(n型層)として、膜厚5μmのSi(4.5×1018/cm3)ドープGaNのn側コンタクト層と、コンタクト層と活性層との間の領域に、0.3μmのアンドープGaN層と、0.03μmのSi(4.5×1018/cm3)ドープGaN層と、5nmのアンドープGaN層と、4nmのアンドープGaN層と2nmのアンドープIn0.1Ga0.9N層とを繰り返し交互に10層ずつ積層された多層膜、を
n型層の上の活性層23として、膜厚25nmのアンドープGaNの障壁層と、膜厚3nmのIn0.3Ga0.7Nの井戸層とを繰り返し交互に6層ずつ積層し、最後に障壁層を積層した多重量子井戸構造、を、
活性層の上の第2導電型層(p型層)24として、4nmのMg(5×1019/cm3)ドープのAl0.15Ga0.85N層と2.5nmのMg(5×1019/cm3)ドープIn0.03Ga0.97N層とを繰り返し5層ずつ交互に積層し、最後に上記AlGaN層を積層したp側多層膜層と、膜厚0.12μmのMg(1×1020/cm3)ドープGaNのp側コンタクト層、を、
積層した構造(発光波長465nm,青色LED)を用いることができる。
実施例2では、上記実施例1において、凸部11の作製において、図4に示すように、凸部上面13、基板エッチング時のマスク19形状を三角形状とし、その他は実施例1と同様にして、基板を形成する。図4に示すように、底面三角形14aに対して、重心で180°回転させたマスク19、上面13としており、上面13・底面三角形14aの各辺に対して、3つの側面17-1〜17-3で構成された凸部11が得られる。ここで、凸部11の各寸法は、凸部上面13の三角形1辺の長さが約1μmの略正三角形であり、その他は実施例1と同様な寸法である。
実施例1と同様に、この凸部11を有する基板に下地層21を成長させると、実施例1とほぼ同程度の結晶性が得られる。
実施例1において、基板の凹凸を、略同一の形状、大きさ、間隔、配置で、RIEにより、エッチングして形成する。このようにして得られる基板の凹凸構造は、凸部が、高さ約0.9μm、凸部(底面)の間隔約1μm、上面と底面の形状が略円形であり、それぞれの直径(断面幅)が、底面約2μm、上面約0.6μmで、平面円形、断面台形の円錐台形状となる。
この凹凸構造の基板上に、実施例1と同様に下地層、半導体素子構造を積層して、さらに、各電極を同様に設けて、発光素子を得る。
ここで、発光素子の構造、形状は、実施例1と異なり、図11(c)に示す、420×240μmの長方形の素子とする。
実施例3も、実施例1同様に、基板の凹凸構造、半導体積層構造、電極等を形成して、上記長方形の発光素子を形成する。
このようにして得られる比較例1と実施例3の発光特性は、図11(a),(b)に示すものとなる。ここで、図11(a)は、図11(c)の素子平面図におけるAA線方向を、図11(b)は同BB線方向の指向性を示すものであり、実施例3は実線で、比較例1は点線で示している。
この図11(a),(b)からわかるように、素子平面に垂直(90°)な光軸方向において、実施例3は比較例1に比して、強度が高くなっている。また、比較例1に見られる30〜45°付近の山が、実施例3では無くなっている。これらから、実施例3は比較例1に比して、軸上の強度が高まり、全体的に指向性がむらの無い、なだらかなものとなり、大幅に改善することがわかる。また、素子の基板裏面に金属反射膜(この例ではAl反射層)を設けても、図12に示すように、実施例3(図中の実線)、比較例1(点線)の発光特性について、同様な傾向が観られる。
また、上記下地層を膜厚3μmまで成長させ、その結晶性をロッキングカーブの半値幅で評価、比較すると、実施例3(実施例1)は比較例1に比して、(102),(002)面とも、約2〜3割減とできる。これにより、結晶性が大幅に改善することがわかる。
実施例1において、上記エッチング条件、マスク条件を変化させ、その他は同様にして、凹凸構造を基板表面に形成すると、図13の平面図に示すような形状の凸部が形成できる。これは、実施例1では、略円形のマスクの形状に依存して略円形の凸部上面13形状となるのに対し、実施例4では、マスク形状と凸部底面形状の中間の形状となっている。これは、マスクの膜質、密着性と、エッチング速度、溶液濃度等の条件を変化させて、凸部上面13がマスク形状への依存性が低くしているため、マスク形状から、基板結晶のエッチング形状である凸部底面の形状(17-1, 17-2の構成辺)へ変化する途中の形状になっていると考えられる。
このような形状では、凸部底面に比して、円形に近い形状、すなわち、マスク形状に近い形状となり、上面端部15には、凸部底面の構成辺(16-1, 16-2)に対応する長い湾曲部15-bと、その角に対応する短い湾曲部15-aが存在する。湾曲部15-bは曲率半径がそれに対応する凸部底面より小さく、一方湾曲部15-aではそれに対応する凸部底面の角(頂点)より丸みを帯びた形状となっている。
従って、マスク形状への依存性が、底面側では低く、上面側で高くなり、他方、基板結晶の形状依存性が、底面側で高く、上面側で低くなっている。
この実施例4を実施例1同様に、図6(a)に示す発光素子を作製して、実施例1と発光特性を比較すると、図6(a)のAA方向、BB方向の各特性は図14(a)、(b)に示すように、実施例4が、実施例1に比して軸上(90°)の強度が僅かに向上する。これは、マスク形状の略円形状の上面(実施例1)から、基板結晶の形状の略三角形に変化(実施例4)することで、上面の面積が小さくなり、相対的に側面17の平面に占める面積の割合が増えることにより、その傾斜側面による反射光が増大しているためと考えられる。
また、本発明では基板の凸部は、基板を加工して形成しているが、その他に基板上に、透光性、反射性の凸部の部材、例えば上記保護膜・マスク材料と同様な材料の膜・透光性膜、を形成して、凸部とする応用もできる。この場合、半導体層の成長時に分解しない凸部材料を用いる。
20…積層構造、21…下地層、22…第1導電型層(n型層)22s…層露出部(外周部)、23…活性層(発光層)、24…第2導電型層(p型層)
30…第1電極(第1導電型層側)、40…第2電極(第2導電型層側)、41…接触電極、42…配線・パッド電極、50…凹凸構造、100…発光素子
Claims (14)
- サファイア基板の第1主面上に、半導体の発光構造を有する半導体発光素子において、
前記サファイア基板の第1主面に錘体形状の基板凸部を有し、前記基板凸部の底面は略多角形状である半導体発光素子。 - 前記基板凸部の底面は、頂点を結ぶ構成辺が三角形状または六角形状を構成する形状である請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記基板凸部の側面が、前記底面の頂点を結ぶ構成辺に対して、それぞれ、該構成辺の数より多い数の面で構成される複合面である請求項1又は2に記載の半導体発光素子。
- 前記発光構造は、前記サファイア基板の第1主面に形成されるGaN層を含み、
前記底面の頂点を結ぶ構成辺は、前記GaN層のM面と交叉するように三角形状を構成する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体発光素子。 - 前記底面は、その頂点を結ぶ構成辺よりも外側に突出した形状である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
- 前記基板凸部が、相互に分離された複数の凸部である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
- 前記基板凸部が、周期的に配置されている請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
- 前記基板凸部の周期的配置が、三角形状、四角形状、六角形状である請求項7記載の半導体発光素子。
- 半導体発光素子用成長基板の製造方法において、
サファイア基板の第1主面にマスクを設けるマスク工程と、
前記マスクを介してサファイア基板をウェットエッチングすることにより、略多角形状の底面を有する錘体形状の凸部を、基板面上で互いに分離させて複数設けるサファイア基板の凹凸構造形成工程と、
前記サファイア基板の凸部及び凹部の表面に半導体を成長させ半導体基板を形成する工程と、を具備する半導体発光素子用基板の製造方法。 - 前記凸部の底面は、頂点を結ぶ構成辺が三角形状または六角形状を構成する形状である請求項8に記載の半導体発光素子。
- 前記凹凸構造形成工程において、前記凸部の底面の頂点を結ぶ構成辺が、GaNのM面と交叉するように三角形状を構成する請求項9又は10に記載の半導体発光素子。
- 前記凹凸構造形成工程において、前記凸部の底面は、その頂点を結ぶ構成辺よりも外側に突出した形状である請求項9乃至11のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
- 前記マスク形状が略円形であり、前記底面の形状が定幅図形状若しくはルーローの多角形状である請求項9乃至12のいずれか一項に記載の半導体発光素子用基板の製造方法。
- 前記サファイア基板の第1主面内において、前記凸部が、周期的に配置され、該周期的配置が、三角形状、四角形状、六角形状である請求項9乃至13のいずれか一項に記載の半導体発光素子用基板の製造方法。
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