JP2013157523A - 半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法および発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サファイア基板100と、サファイア基板100上に積層される下側半導体層210および上側半導体層220とを有する半導体発光素子1において、サファイア基板100は、基板上面113、基板底面、第1基板側面111および第2基板側面112を備えるとともに、第1基板側面111および第2基板側面112と基板上面113との境界には、複数の第1切り欠き121aおよび複数の第2切り欠き122a設けられ、下側半導体層210は、下側半導体底面、下側半導体上面213、第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212を備え、第1下側半導体側面211には、複数の第1凸部211aおよび複数の第1凹部211bが設けられ、第2下側半導体側面212には、複数の第2突起部212aおよび第2平坦部212bが設けられる。
【選択図】図1
Description
このような半導体発光素子において、半導体層の側面に凹凸を設け、発光層から出射された光を当該凹凸にて乱反射させることで、半導体層内で光が多重反射するのを抑制し、半導体発光素子における光の取り出し効率を向上させる技術が存在する(特許文献1参照)。
本発明は、半導体発光素子における光の取り出し効率を向上させることを目的とする。
[1]通電により発光する発光層を含む半導体層を備える半導体発光素子であって、
前記半導体層は、第1方向に延びる第1半導体側面および当該第1方向と交差する第2方向に延びる第2半導体側面を含む半導体側面と、当該半導体側面によりつながれ、互いに対向する半導体上面および半導体底面とを備え、
前記第1半導体側面には、前記半導体底面から前記半導体上面に向かう第3方向に沿って延び且つ前記半導体層の内側に向かって凹む第1凹部と、当該第3方向に沿って延び且つ当該第1凹部よりも当該半導体層の外側に向かって突出する第1凸部とが、前記第1方向に沿って交互に複数並んで設けられ、
前記第2半導体側面には、前記第3方向に沿って延び且つ前記半導体層の内側に向かって凹む第2凹部と、当該第3方向に沿って延び且つ当該第2凹部よりも当該半導体層の外側に向かって突出する第2凸部とが、前記第2方向に沿って交互に複数並んで設けられ、
前記第1凹部および前記第1凸部により前記第1半導体側面に形成される凹凸と、前記第2凹部および前記第2凸部により前記第2半導体側面に形成される凹凸とは、形状が異なることを特徴とする半導体発光素子。
[2]前記半導体層は、前記半導体底面と前記発光層との間に設けられる第1半導体層と、当該発光層を含み且つ当該第1半導体層上に設けられる第2半導体層とを有し、
前記第1凸部および前記第1凹部は、前記第1半導体側面のうち前記第1半導体層が露出する領域に設けられ、
前記第2凸部および前記第2凹部は、前記第2半導体側面のうち前記第1半導体層が露出する領域に設けられること
を特徴とする[1]記載の半導体発光素子。
[3]前記第1半導体側面と前記半導体底面とがなす角、および、前記第2半導体側面と当該半導体底面とがなす角は、ともに90度よりも大きいことを特徴とする[1]または[2]記載の半導体発光素子。
[4]前記半導体層は、III族窒化物半導体で構成されるとともに、上面がサファイア単結晶のC面で構成された基板における当該上面に積層され、
前記第1方向は、前記基板を構成するサファイア単結晶のM面に沿い、
前記第2方向は、前記基板を構成するサファイア単結晶のA面に沿うことを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の半導体発光素子。
[5]隣接する前記第1凸部同士の間隔と、隣接する前記第2凸部同士の間隔とは、互いに異なることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の半導体発光素子。
[6]前記第1半導体側面および/または前記第2半導体側面における、前記第3方向と垂直な面に沿う横断面形状は、前記半導体底面側と前記半導体上面側とで異なることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の半導体発光素子。
[7]前記基板上面には、凹凸が形成されていることを特徴とする[4]記載の半導体発光素子。
前記半導体積層基板に対して、前記半導体層が積層された側から、前記第1方向と交差し、当該第1方向とは当該半導体層の結晶方位が異なる第2方向に沿ってレーザ光を順次照射することで、それぞれが当該半導体層を貫通する複数の第2開口部を、隣接する当該第2開口部との間に第2間隔を有するように、当該第2方向に沿って並べて形成する第2レーザ照射工程と、
複数の前記第1開口部および複数の前記第2開口部が形成された前記半導体積層基板における前記半導体層に対して、ウェットエッチングを施すエッチング工程と
を含む半導体発光素子の製造方法。
[9]前記エッチング工程では、隣接する第1開口部同士および隣接する第2開口部同士がそれぞれ繋がるように、前記半導体層に対してウェットエッチングを施すことを特徴とする[8]記載の半導体発光素子の製造方法。
[10]前記第1レーザ照射工程は、III族窒化物半導体からなる前記半導体層が、サファイア単結晶のC面を上面とする前記基板の当該上面上に積層された前記半導体積層基板に対して、当該基板を構成するサファイア単結晶のM面に沿った前記第1方向にレーザ光を照射し、
前記第2レーザ照射工程は、前記半導体積層基板に対して、前記基板を構成するサファイア単結晶のA面に沿った前記第2方向にレーザを照射すること
を特徴とする[8]または[9]記載の半導体発光素子の製造方法。
[11]前記第1レーザ照射工程及び前記第2レーザ照射工程では、前記第1間隔と前記第2間隔とが異なるように、前記半導体積層基板に対してレーザ光を照射することを特徴とする[8]〜[10]のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
前記半導体発光素子に対して給電を行う給電部材とを備える発光装置であって、
前記半導体層は、第1方向に延びる第1半導体側面および当該第1方向と交差する第2方向に延びる第2半導体側面を含む半導体側面と、当該半導体側面によりつながれ、互いに対向する半導体上面および半導体底面とを備え、
前記第1半導体側面には、前記半導体底面から前記半導体上面に向かう第3方向に沿って延び且つ前記半導体層の内側に向かって凹む第1凹部と、当該第3方向に沿って延び且つ当該第1凹部よりも当該半導体層の外側に向かって突出する第1凸部とが、前記第1方向に沿って交互に複数並んで設けられ、
前記第2半導体側面には、前記第3方向に沿って延び且つ前記半導体層の内側に向かって凹む第2凹部と、当該第3方向に沿って延び且つ当該第2凹部よりも当該半導体層の外側に向かって突出する第2凸部とが、前記第2方向に沿って交互に複数並んで設けられ、
前記第1凹部および前記第1凸部により前記第1半導体側面に形成される凹凸と、前記第2凹部および前記第2凸部により前記第2半導体側面に形成される凹凸とは、形状が異なることを特徴とする発光装置。
[13]前記半導体底面と前記第1半導体側面とがなす角、および、当該半導体底面と前記第2半導体側面とがなす角は、90度よりも大きく形成され、
前記半導体発光素子は、前記半導体層における前記半導体上面側から光を取り出すことを特徴とする[12]記載の発光装置。
(半導体発光素子の構造)
図1は、本実施の形態が適用される半導体発光素子1の斜視図の一例であり、図2は、図1に示す半導体発光素子1の上面図の一例である。
図1および図2に示すように、本実施の形態の半導体発光素子1は、サファイア基板100と、サファイア基板100上に積層された半導体層の一例である積層半導体層200と、積層半導体層200上に形成されたp電極300およびn電極400とを有している。また、本実施の形態の積層半導体層200は、サファイア基板100上に積層される第1半導体層の一例としての下側半導体層210と、下側半導体層210上に積層される第2半導体層の一例としての上側半導体層220とを有している。なお、この例では、p電極300は、上側半導体層220上に形成され、n電極400は、下側半導体層210上に形成されている。
本実施の形態においては、半導体発光素子1をp電極300およびn電極400が形成される側からみた場合に、長辺側に沿う方向を第1方向xとし、短辺側に沿う方向を第2方向yとする。また、第1方向xと第2方向yとに垂直、且つ、半導体発光素子1においてサファイア基板100側から積層半導体層200側へ向かう方向を第3方向zとする。
また、本実施の形態においては、4つの基板側面のうち、第1方向xに沿う2つの長辺側の基板側面を、それぞれ第1基板側面111と称し、第2方向yに沿う2つの短辺側の基板側面を、それぞれ第2基板側面112と称する。
さらに、サファイア基板100における2つの第1基板側面111は、それぞれサファイア基板100として用いられるサファイア単結晶のM面に沿って設けられており、2つの第2基板側面112は、それぞれサファイア単結晶のA面に沿って設けられている。すなわち、本実施の形態においては、第1方向xはサファイア単結晶のM面に沿う方向であり、第2方向yはサファイア単結晶のA面に沿う方向である。
なお、積層半導体層200を成長させる基板としては、サファイア単結晶からなるサファイア基板100以外に、SiC単結晶基板を用いることができる。
ここで、本実施の形態においては、サファイア基板100における基板上面113の面積よりも、下側半導体層210における下側半導体底面214の面積の方が小さく形成されている。したがって、サファイア基板100の基板上面113における周縁部が外部に露出している。
また、この例においては、下側半導体層210における下側半導体上面213の面積よりも、下側半導体底面214の面積の方が小さく形成されている。
本実施の形態においては、2つの第1上側半導体側面221および2つの第2上側半導体側面222は、それぞれ、下側半導体層210における下側半導体上面213に対して略垂直に設けられている(後述する図4も参照)。
なお、本実施の形態においては、第1下側半導体側面211、第2下側半導体側面212、第1上側半導体側面221および第2上側半導体側面222により、半導体側面が構成されている。また、第1下側半導体側面211および第1上側半導体側面221により第1半導体側面が構成され、第2下側半導体側面212および第2上側半導体側面222により第2半導体側面が構成されている。
また、第1切り欠き121aおよび第2切り欠き122aの深さは0.1μm〜20μmの範囲である。
なお、本実施の形態において、第1間隔p1と第2間隔p2とは等しい(p1=p2)。
下側半導体層210における第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212の凹凸形状については、後段にて詳細に説明する。
なお、この例においては、nクラッド層203b、発光層204およびp型半導体層205を含む上側半導体層220における第1上側半導体側面221および第2上側半導体側面222には、凹凸形状は形成されていない。
図3は、本実施の形態のサファイア基板100および積層半導体層200の縦断面図の一例である。なお、本実施の形態においては、サファイア基板100の基板上面113と垂直な方向に沿った断面を縦断面と呼び、基板上面113と平行な方向に沿った断面を横断面と呼ぶ。
なお、サファイア基板100の基板上面113上には、必ずしも凸部113aを設ける必要はないが、サファイア基板100上に積層される積層半導体層200の結晶性および半導体発光素子1における発光効率を向上させる観点からは、基板上面113上に複数の凸部113aを設けることが好ましい。さらに、下側半導体層210の第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212に凹凸を形成する観点からは、サファイア基板100の基板上面113上に複数の凸部113aを設けることが好ましい。
そして、本実施の形態の積層半導体層200は、サファイア基板100上に積層される中間層201と、中間層201上に積層される下地層202と、下地層202上に積層されるn型半導体層203と、n型半導体層203上に積層される発光層204と、発光層204上に積層されるp型半導体層205とを備えている。なお、p型半導体層205上に、更に透明導電層や保護層等の他の層が積層されていてもよい。本実施の形態においては、p型半導体層205上に透明導電層や保護層等の層が積層されているものも含めて、積層半導体層200と呼ぶ。
また、p型半導体層205は、発光層204上に積層されるpクラッド層205aと、pクラッド層205a上に積層されるpコンタクト層205bとから構成される。なお、pコンタクト層205bは、pクラッド層205aを兼ねることも可能である。
なお、以下の説明では、AlGaN、GaN、GaInNについて、各元素の組成比を省略した形で記述する場合がある。
<中間層>
中間層201は、サファイア基板100と下地層202との格子定数の違いを緩和し、特にC面を主面とするサファイア単結晶でサファイア基板100を構成した場合には、サファイア基板100のC面((0001)面)上にc軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、中間層201を形成することで、その上に積層する下地層202の結晶性を向上させることができる。
中間層201の厚さは、0.01μm〜0.5μmの範囲が好ましい。中間層201の厚みが0.01μm未満であると、中間層201によりサファイア基板100と下地層202との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、中間層201の厚みが0.5μmを超えると、中間層201としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層201の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。
下地層202としては、AlxGayInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)を用いることができる。
下地層202の厚さは、0.1μm以上が好ましく、より好ましくは0.5μm以上であり、1μm以上が最も好ましい。下地層202の厚さを1μm以上にすることにより、結晶性の良好な下地層202を得やすくなる。
また、下地層202の結晶性を良くするためには、下地層202には不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、p型あるいはn型の導電性が必要な場合には、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することができる。
nコンタクト層203aは、n電極400を設けるための層である。
nコンタクト層203aは、AlxGa1-xN層(0≦x<1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることが好ましい。
また、nコンタクト層203aにはn型不純物がドープされていることが好ましい。n型不純物を1×1017/cm3〜1×1020/cm3、好ましくは1×1018/cm3〜1×1019/cm3の濃度で含有すると、n電極400との良好なオーミック接触を維持できる点で好ましい。n型不純物としては、例えば、Si、GeおよびSn等が挙げられ、好ましくはSiおよびGeが挙げられる。
nクラッド層203bは、発光層204へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めとを行う層である。
nクラッド層203bはAlGaN、GaN、GaInNなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。nクラッド層203bをGaInNで形成する場合には、発光層204のGaInNのバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。
nクラッド層203bの厚さは、好ましくは5nm〜500nmであり、より好ましくは50nm〜200nmである。
また、nクラッド層203bは、n側第1層とn側第2層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであってもよく、この場合には、GaInNとGaNとの交互構造又は組成の異なるGaInN同士の交互構造であることが好ましい。
nクラッド層203bの上に積層される発光層204としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などを採用することができる。
量子井戸構造の井戸層としては、所望の発光波長を得られるように調整したGa1-yInyN(0<y<0.4)からなるIII族窒化物半導体層が通常用いられる。また、多重量子井戸構造の発光層204を用いる場合は、上記Ga1-yInyNを井戸層とし、井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいAlzGa1-zN(0≦z<0.3)を障壁層とする。井戸層および障壁層には、設計により不純物をドープしてもよく、不純物をドープしなくてもよい。
pクラッド層205aは、発光層204へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入とを行う層である。
pクラッド層205aとしては、発光層204のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層204へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、例えばAlxGa1-xN(0<x≦0.4)を用いることが望ましい。pクラッド層205aが、このようなAlGaNからなると、発光層204へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。
また、pクラッド層205aは、上述したnクラッド層203bと同様に超格子構造としてもよい。この場合には、組成比が異なるAlGaNと他のAlGaNとが交互に積層された構造または組成が異なるAlGaNとGaNとが交互に積層された構造であることが好ましい。
pクラッド層205aの厚さは、特に限定されないが、好ましくは1nm〜400nmであり、より好ましくは5nm〜100nmである。
pコンタクト層205bは、p電極300を設けるための層である。pコンタクト層205bは、AlxGa1-xN(0≦x≦0.4)から構成されることが好ましい。Al組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびp電極300との良好なオーミック接触の維持が可能となる点で好ましい。なお、pコンタクト層205bとp電極300との間にIZO、ITO等の光透過性および導電性に優れた透明導電層を設けることが好ましい。このような透明導電層を設けることで、電流拡散が良好となり、発光出力の向上および動作電圧の低下につながる。
pコンタクト層205bのp型不純物濃度は、1×1018/cm3〜1×1021/cm3が好ましく、より好ましくは5×1019/cm3〜5×1020/cm3である。p型不純物濃度が上記範囲であると、良好なオーミック接触の維持、良好な結晶性の維持が可能となる点で好ましい。p型不純物としては、特に限定されないが、例えばMg等が挙げられる。
pコンタクト層205bの厚さは、特に限定されないが、10nm〜500nmが好ましく、より好ましくは50nm〜200nmである。pコンタクト層205bの厚さが上記範囲にあると、発光出力、動作電圧の点で好ましい。
図4は、本実施の形態が適用される半導体発光素子1の縦断面図の一例である。ここで、図4(a)は図2におけるIVA−IVA断面図であり、下側半導体層210の第1下側半導体側面211において、第1凸部211aが存在する部位の縦断面図である。(b)は図2におけるIVB−IVB断面図であり、下側半導体層210の第1下側半導体側面211において、第1凹部211bが存在する部位の縦断面図である。(c)は図2におけるIVC−IVC断面図であり、下側半導体層210の第2下側半導体側面212において、第2突起部212aが存在する部位の縦断面図である。(d)は図2におけるIVD−IVD断面図であり、下側半導体層210の第2下側半導体側面212において、第2平坦部212bが存在する部位の縦断面図である。
図5は、本実施の形態が適用される半導体発光素子1の横断面図の一例である。ここで、図5(a)は図4(a)におけるVA−VA断面図であり、(b)は図4(a)におけるVB−VB断面図であり、(c)は図4(a)におけるVC−VC断面図であり、(d)は図4(a)におけるVD−VD断面図である。
図4(a)に示すように、下側半導体層210において、第1凸部211aにおける第1下側半導体側面211と下側半導体底面214とがなす角度をθ1aとする。本実施の形態においては、θ1aは、鈍角である(θ1a>90°)。同様に、図4(b)に示すように、下側半導体層210において、第1凹部211bにおける第1下側半導体側面211と下側半導体底面214とがなす角度をθ1bとする。本実施の形態においては、θ1bは、鈍角である(θ1b>90°)。
また、本実施の形態では、互いに対向する2つの第1下側半導体側面211は、対向する第1下側半導体側面211との距離が、第3方向zに沿って下側半導体底面214側から下側半導体上面213側に向かうにつれて、徐々に長くなるように設けられている。
したがって、本実施の形態では、第1下側半導体側面211は、第1方向xに沿い且つ基板上面113と垂直な平面に対して、下側半導体層210の外側に向かって傾斜した形状を有している。
なお、曲率とは曲線の曲がり度合いを示す量をいうが、本実施の形態では、多角形の外接円における曲率を単に曲率と呼ぶことがある。
一方、図4(a)および図2に示すように、サファイア基板100の基板上面113と第1基板側面111との境界部において、第1下側半導体側面211の第1凸部211aと対応する領域には、切り欠きは形成されていない。
上述した図1に示すように、本実施の形態の第2下側半導体側面212では、複数の第2突起部212aが形成される領域を除く、第2下側半導体側面212の全域に亘って第2平坦部212bが設けられている。
第2下側半導体側面212における第2平坦部212bとサファイア基板100の基板上面113とがなす角度をθ2bとする。本実施の形態においては、θ2bは、鈍角である(θ2b>90°)。
また、本実施の形態では、互いに対向する2つの第2下側半導体側面212は、対向する第2下側半導体側面212との距離が、第3方向zに沿って下側半導体底面214側から下側半導体上面213側に向かうにつれて、徐々に長くなるように設けられている。
したがって、本実施の形態では、第2下側半導体側面212は、第2方向yに沿い且つ基板上面113と垂直な平面に対して、下側半導体層210の外側に向かって傾斜した形状を有している。
そして、図4(c)(d)に示すように、θ2aとθ2bとは異なっており、本実施の形態においては、θ2aがθ2bよりも大きく形成されている(θ2a>θ2b)。
具体的には、図5(a)、(b)に示すように、下側半導体層210における下側半導体上面213側では、第2下側半導体側面212の横断面は、第2平坦部212bに対応する直線上の領域と、第2突起部212aに対応し、直線上の領域から下側半導体層210の外側に突出する領域とが交互に且つ周期的に並んだ構造をしている。
一方、図5(c)、(d)に示すように、下側半導体層210における下側半導体底面214側では、第2突起部212aが形成されていないため、第2下側半導体側面212の横断面は、第2平坦部212bに対応する直線状の形状を有している。
一方、図4(c)および図2に示すように、サファイア基板100の基板上面113と第2基板側面112との境界部において、第2下側半導体側面212の第2突起部212aと対応する領域には、切り欠きは形成されていない。
続いて、本実施の形態の半導体発光素子1を搭載する発光装置5の構成について説明する。
図6は、上述した本実施の形態の半導体発光素子1を適用した発光装置5の断面図の一例である。図6に示すように、発光装置5は、砲弾型であり、本実施の形態の半導体発光素子1が実装されたものである。
図6に示すように、本実施の形態の半導体発光素子1は、半導体発光素子1におけるサファイア基板100側が、発光装置5の基台となるp側フレーム53にダイボンドされている。また、半導体発光素子1におけるp電極300がp側ボンディングワイヤ51を介してp側フレーム53に接続され、同様に、n電極400がn側ボンディングワイヤ52を介してn側フレーム54に接続されている。また、半導体発光素子1の周辺は、透明な樹脂等からなるモールド55により封止されている。
発光装置5に設けられたp側ボンディングワイヤ51およびn側ボンディングワイヤ52を介して半導体発光素子1に、p側フレーム53からn側フレーム54に向かう電流を流すと、半導体発光素子1では、p電極300からp型半導体層205(図3参照)、発光層204(図3参照)、n型半導体層203(図3参照)を介してn電極400に向かう電流が流れる。その結果、発光層204から、例えば青色の光が出力される。
発光層204から出力される光は、発光層204を中心として、サファイア基板100側およびp型半導体層205側へ向かって積層半導体層200内を伝播する。
さらに、第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212が基板上面113と垂直な方向に対して外側に傾斜した構造を有することで、下側半導体層210の各側面(第1下側半導体側面211、第2下側半導体側面212)が互いに平行ではなくなる。これにより、下側半導体層210を伝播する光が反射する際の反射角が各側面で異なるため、積層半導体層200内で、発光層204から出力された光が繰り返し反射されるのを抑制することができる。したがって、本構成を有していない場合と比較して、半導体発光素子1における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
これにより、第1下側半導体側面211または第2下側半導体側面212が凹凸を有さない場合と比較して、発光層204から出力された光を、上側半導体層220側に向けて反射させることができる面が大きくなり、半導体発光素子1における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。さらに、本構成を有さない場合と比較して、発光層204から出力し、下側半導体層210を伝播する光を反射させる反射角が多様になることで、積層半導体層200における光の内部反射が起こる確率が減少し、半導体発光素子1における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
したがって、第1下側半導体側面211または第2下側半導体側面212が凹凸を有さない場合と比較して、発光層204から出力された光をより多く、外部に取り出すことが可能になり、半導体発光素子1における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
一方、本実施の形態においては、第2下側半導体側面212は、略平坦な第2平坦部212bと、第2平坦部212b上に形成された複数の第2突起部212aとを有している。すなわち、第2下側半導体側面212とサファイア基板100における基板上面113とがなす角度は、第2突起部212aと第2平坦部212bとで異なっており、第2方向yに沿って周期的に変化している。
同様に、第2下側半導体側面212と基板上面113とがなす角度が第2方向yに沿って変化しない場合と比較して、第2下側半導体側面212に入射する光のうち、より広い範囲の入射角度の光を反射させることができる。
したがって、本実施の形態の構成を有さない場合と比較して、第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212にて、より多くの光を反射させることができ、半導体発光素子1における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
これにより、第1下側半導体側面211の凹凸形状と第2下側半導体側面212の凹凸形状とで、第1下側半導体側面211または第2下側半導体側面212に入射する入射角が異なる光を反射させることが可能になる。
したがって、第1下側半導体側面211の凹凸形状と第2下側半導体側面212の凹凸形状とが等しい場合と比較して、より広い範囲の入射角の光を反射させることが可能になり、半導体発光素子1における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
したがって、本構成を有さない場合と比較して、半導体発光素子1における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
したがって、本構成を有さない場合と比較して、半導体発光素子1における光の取り出し効率を向上させることができる。
続いて、図1および図2に示す本実施の形態の半導体発光素子1の製造方法の一例について説明する。図7は、半導体発光素子1の製造方法の一例を示すフローチャートである。
この例では、まず、ウエハ状のサファイア基板100に積層半導体層200を形成する半導体積層工程を実行する(ステップ101)。
次に、ステップ101でサファイア基板100上に形成された積層半導体層200に対して複数の第1溝部11(後述する図9参照)および複数の第2溝部12(後述する図9参照)を形成するとともに、複数のp電極300(図1参照)および複数のn電極400(図1参照)を形成することで、素子群形成基板10(後述する図9参照)を得る素子群形成工程を実行する(ステップ102)。
続いて、ステップ102で得られた素子群形成基板10に対して、p電極300およびn電極400が形成される素子群形成基板10の表面側から、第1溝部11および第2溝部12に沿ってレーザを照射することで、第1照射ライン21(後述する図10参照)および第2照射ライン22(後述する図10参照)を形成する表面レーザ工程を実行する(ステップ103)。
さらに続いて、ステップ103で表面レーザが照射された素子群形成基板10にウェットエッチングを施すエッチング工程を実行する(ステップ104)。
次に、ステップ104でウェットエッチングが施された素子群形成基板10に対して、サファイア基板100の基板底面114を研削および研磨する研磨工程(ステップ105)を実行する。
そして、ステップ105にて研削および研磨が施された素子群形成基板10を、第1照射ライン21および第2照射ライン22に沿って分割することで、素子群形成基板10から、個片化した半導体発光素子1(図1参照)を得る分割工程を実行する(ステップ106)。
まず、ステップ101の半導体積層工程について説明する。
ステップ101の半導体積層工程では、まず、C面を主面とするサファイア単結晶からなるウエハ状のサファイア基板100を用意し、表面加工を施す。表面加工としては、例えば、ウェットエッチングやドライエッチング、スパッタ法等を用いることで、ウエハ状のサファイア基板100における基板上面113に、複数の凸部113a(図3参照)を形成する。
本実施の形態においては、ウエハ状のサファイア基板100として、基板上面113がC面であるサファイア単結晶が用いられる。さらに、図8に示すように、ウエハ状のサファイア基板100の周縁には、サファイア基板100の結晶方位を示すオリエンテーションフラット(OF:Orientation Flat)100aが設けられている。本実施の形態においては、OF100aは、サファイア単結晶のA面に形成されている。
なお、本実施の形態においては、ウエハ状のサファイア基板100を構成するサファイア単結晶のM面に沿う方向が第1方向xとなり、サファイア単結晶のA面に沿う方向が第2方向yとなる。
そして、図8に示すように、積層半導体層200を構成するIII族窒化物の結晶格子は、六角形の6つの辺のうち、互いに対向する2辺が、第2方向yに沿うように配向する。そしてこの場合、図8に示すように、結晶格子の六角形の頂点が第1方向xに沿って等間隔に周期的に並ぶことになる。
すなわち、本実施の形態においては、ウエハ状のサファイア基板100上に形成される積層半導体層200の結晶格子の形状は、第1方向xと第2方向yとで異なっている。
したがって、本実施の形態の下側半導体層210における中間層201、下地層202およびnコンタクト層203a等は、それぞれ、下側半導体底面214側から下側半導体上面213側に向かって、徐々にIII族窒化物の結晶性が良くなるように形成される。
これにより、下側半導体層210全体としても、下側半導体底面214側から下側半導体上面213側に向かって、徐々にIII族窒化物の結晶性が良くなるように形成されることになる。
図9は、積層半導体層200が形成されたウエハ状のサファイア基板100に対して、ステップ102の素子群形成工程を実行することにより得られた素子群形成基板10の構成の一例を示す図である。ここで、図9(a)は、素子群形成基板10を、p電極300およびn電極400が形成される素子群形成基板10の表面側からみた上面図であり、図9(b)は、図9(a)のIXB−IXB断面図である。
本実施の形態においては、隣接する第1溝部11同士の間隔が、隣接する第2溝部12同士の間隔よりも狭くなっている。
n電極搭載部13は複数形成される。この例では、複数のn電極搭載部13は、第2方向yに沿って並んで配置されている。そして、複数のn電極搭載部13は、それぞれが第2溝部12と繋がって設けられている。
図9(a)に示すように、上側半導体層220を基板上面113に垂直な方向からみた形状は、第1方向xに沿う方向を長辺、第2方向yに沿う方向を短辺とする長方形である。
エッチング法としては、ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング、イオンミリング、集束ビームエッチングおよびECRエッチングなどの手法を用いることができ、ウェットエッチングであれば、例えば、硫酸とリン酸との混酸を用いることができる。ただし、エッチングを行う前に、所望のチップ形状となるように、積層半導体層200の表面に所定のマスクを形成する。
また、本実施の形態では、第1溝部11および第2溝部12を形成するのと同時にn電極搭載部13を形成したが、これらを別工程で形成しても良い。
p電極300およびn電極400としては、各種の組成および構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限なく用いることができる。
なお、p電極300と積層半導体層200におけるpコンタクト層205bとの間には、ITO、IZO等の導電性および発光層204から出射される光に対する透過性を有する透明導電膜(図示省略)を形成することが望ましい。このような透明導電膜を設けることで、半導体発光素子1において動作電圧を低下させることができるとともに電流を拡散させることが可能になり、発光層204全体を発光させることが可能になる。
また、p電極300およびn電極400を形成する手段としては、真空蒸着法やスパッタ法等、周知の方法を何ら制限なく用いることができる。
以上の工程により、サファイア基板100上に、下側半導体層210、複数の領域に分断された上側半導体層220、複数のp電極300および複数のn電極400が形成された素子群形成基板10が得られる。
図10は、素子群形成基板10に対してステップ103の表面レーザ工程を実行することにより得られた、第1照射ライン21および第2照射ライン22形成後の素子群形成基板10の構成の一例を示す上面図である。ここで、図10(a)は、第1照射ライン21および第2照射ライン22形成後の素子群形成基板10を、p電極300およびn電極400が形成された面と対向する側からみた上面図であり、図10(b)は、図10(a)の一部を拡大した拡大上面図である。なお、図10(a)、(b)においては、保護膜500の記載を省略している。
また、図11は、素子群形成基板10に対してステップ103の表面レーザ工程を実行することにより得られた、第1照射ライン21および第2照射ライン22形成後の素子群形成基板10の構成の一例を示す縦断面図である。図11(a)は、図10(b)におけるXIA−XIA断面図であり、図11(b)は、図10(b)におけるXIB−XIB断面図であり、図11(c)は、図10(b)におけるXIC−XIC断面図であり、図11(d)は、図10(b)におけるXID−XID断面図である。
ステップ1031の第1表面レーザ工程では、ステップ102の素子群形成工程にて形成された第1溝部11に沿って、保護膜500が形成された側からレーザを照射することで、第1照射ライン21を形成する。
また、図10(b)および図11(b)に示すように、複数の第1照射ライン21は、それぞれ、レーザ照射によって形成された複数の第1開口部21aが、第1方向xに沿い且つ第1溝部11に沿うように並ぶことで、構成されている。複数の第1開口部21aは、隣接する第1開口部21aとの距離が第1間隔p1になるように並んでいる。
具体的に説明すると、素子群形成基板10に対して、保護膜500が形成された側から、第1溝部11に沿って、パルス発振させたレーザ光の照射を行う。このとき、レーザ光が、保護膜500および積層半導体層200における下側半導体層210を貫通し、サファイア基板100の内部に到達するように、レーザ光の照射を行う。
本実施の形態では、1パルス分のレーザ光が照射されるごとに、隣接するレーザの照射位置同士の間隔が第1間隔p1となるように、レーザの照射位置が第1溝部11に沿って順次移動していくようになっている。したがって、保護膜500および下側半導体層210には、外部に露出する保護膜500の上面側からサファイア基板100側に向かって貫通し、サファイア基板100に到達する複数の第1開口部21aが、第1溝部11に沿って順次形成されていくことになる。この第1溝部11に沿って形成された複数の第1開口部21aにより、第1照射ライン21が構成される。
さらに、第1照射ライン21の形成に用いるレーザの周波数やレーザの移動速度等も適宜選択することができる。
なお、第1照射ライン21の形成に用いるレーザのスポット径は、第1溝部11の幅よりも小さい方が好ましい。レーザのスポット径が、第1溝部11の幅よりも大きいと、発光層204を含む上側半導体層220までレーザ光が到達し、半導体発光素子1からの光の取り出し効率が低下するおそれがあるためである。
また、第1照射ライン21の形成に用いるレーザの照射位置同士の間隔(第1間隔p1)は、ステップ101の半導体積層工程において、サファイア基板100の基板上面113に形成した複数の凸部113a同士の間隔よりも大きいことが好ましい。
ステップ1032の第2表面レーザ工程では、ステップ1031の第1表面レーザ工程終了後の素子群形成基板10に対して、ステップ102の素子群形成工程にて形成された第2溝部12に沿って、保護膜500が形成された側からレーザを照射することで、第2照射ライン22を形成する。
また、図10(b)および図11(d)に示すように、複数の第2照射ライン22は、それぞれ、レーザ照射によって形成された複数の第2開口部22aが、第2方向yに沿い且つ第2溝部12に沿うように並ぶことで、構成されている。複数の第2開口部22aは、隣接する第2開口部22aとの距離が第2間隔p2になるように並んでいる。
さらに、第2照射ライン22の形成に用いるレーザの周波数やレーザの移動速度等も適宜選択することができる。
なお、第2照射ライン22の形成に用いるレーザのスポット径は、第2溝部12の幅よりも小さい方が好ましい。レーザのスポット径が、第2溝部12の幅よりも大きいと、発光層204を含む上側半導体層220までレーザ光が到達し、半導体発光素子1からの光の取り出し効率が低下するおそれがあるためである。
また、第2照射ライン22の形成に用いるレーザの照射位置同士の間隔(第2間隔p2)は、ステップ101の半導体積層工程において、サファイア基板100の基板上面113に形成した複数の凸部113a同士の間隔よりも大きいことが好ましい。
ステップ104のエッチング工程では、ステップ103の表面レーザ工程で複数の第1照射ライン21および複数の第2照射ライン22が形成された素子群形成基板10(図10参照)をウェットエッチングすることで、下側半導体層210の第1下側半導体側面211(図1参照)および第2下側半導体側面212(図1参照)を形成する。
ウェットエッチングは、複数の第1照射ライン21および複数の第2照射ライン22が形成された素子群形成基板10を、保護膜500が形成されたままの状態で、所定の温度に加熱されたオルトリン酸等のエッチング液に浸漬することで行う。
図12は、エッチング工程におけるエッチング時間と、第1開口部21aおよび第1照射ライン21の形状変化との関係を説明する模式図である。図12(a)は、第1開口部21aの縦断面図であり、図12(b)は図12(a)におけるXIIB−XIIB断面図であり、図12(c)は図12(a)におけるXIIC−XIIC断面図である。
図12(a)〜(c)のそれぞれにおいて、4つの図のうち一番左側の図がウェットエッチングを開始する前の第1開口部21aおよび第1照射ライン21の状態を示す図である。また、右の図に行くほどエッチング工程が進行し、一番右側の図が、ウェットエッチング終了時の第1開口部21aおよび第1照射ライン21の状態を示す図である。
続いて、素子群形成基板10をエッチング液に浸漬すると、エッチング液は第1開口部21a内に浸入する。第1開口部21aの内部においては、下側半導体層210が露出している。したがって、第1開口部21aに浸入したエッチング液により、露出する下側半導体層210が浸食される。一方、下側半導体層210上および上側半導体層220上に積層された保護膜500は、第1開口部21aに浸入したエッチング液によっては浸食されない。
一般に、本実施の形態の中間層201を構成するAlNは、本実施の形態における下地層202およびnコンタクト層203a等を構成するAlGaN、GaN、InGaN等と比較して、オルトリン酸等のエッチング液によりウェットエッチングされやすい性質を有している。
また、上述したように、本実施の形態においては、下側半導体層210を構成する中間層201、下地層202およびnコンタクト層203aは、それぞれサファイア基板100に近い側から上側半導体層220に接する側に向かって徐々に結晶性が良くなるように形成されている。
さらに、上述したように、本実施の形態における下側半導体層210を構成するIII族窒化物半導体は、N極性面がサファイア基板100の基板上面113を向くように成長する。そして一般に、III族窒化物半導体をウェットエッチングする場合には、N極性面側からエッチングが進行することが知られている。
したがって、図12(a)〜(c)に示すように、エッチングが進行するほど、下側半導体層210における下側半導体底面214側の方が、下側半導体上面213側よりも大きく削られる。そして、図12(c)に示すように、サファイア基板100の基板上面113と垂直な方向に対して傾斜した形状の第1下側半導体側面211が形成されることとなる。
したがって、図12(b)、(c)に示すように、ウェットエッチングにより形成された第1下側半導体側面211には、横断面形状が円弧形状である複数の第1凹部211b(図1参照)と、隣接する第1凹部211b同士の間に位置する複数の第1凸部211a(図1参照)が形成される。そして、第1凹部211bの円弧形状は、下側半導体層210における下側半導体上面213側よりも、下側半導体底面214側の方が、曲率が小さくなる。
したがって、第1開口部21aの側面を起点としたウェットエッチングの進み方は、後述する第2開口部22aの側面を起点としたウェットエッチングの進み方と異なっている。これにより、本実施の形態のエッチング工程では、後述する第2下側半導体側面212とは凹凸形状が異なる第1下側半導体側面211が形成されることになる。
上述した第1開口部21aおよび第1照射ライン21と同様に、ウェットエッチングは、第2開口部22aの側面を起点として進行する。そして、ウェットエッチングを行う時間の経過とともに、第2開口部22aが徐々に大きくなり、最終的には、隣接する第2開口部22a同士が繋がる。これにより、第2下側半導体側面212が形成され、ウエハ状のサファイア基板100上に積層された下側半導体層210が、第2方向y(第2照射ライン22;図10参照)に沿って複数の領域に分割されることになる。
ここで、上述したように、ウェットエッチングの進行の仕方は、III族窒化物半導体の結晶面の方位によって異なり、例えば、M面とA面とでは、ウェットエッチングにより形状の異なる面が形成される。
したがって、第2開口部22aの側面を起点としたウェットエッチングの進み方は、第1開口部21aの側面を起点としたウェットエッチングの進み方と異なっている。これにより、エッチング工程にて形成される第2下側半導体側面212の凹凸形状は、第1下側半導体側面211の凹凸形状とは異なることになる。例えば、本実施の形態では、第2下側半導体側面212には、基板上面113と垂直な方向に対して傾斜し且つ略平坦な第2平坦部212bと、第2平坦部212bから下側半導体層210の外側に向けて突出した複数の第2突起部212aとから構成される凹凸形状が形成される。
上述したように、エッチング工程では、それぞれの第1開口部21aを起点として、下側半導体層210における下側半導体底面214側が、下側半導体上面213側よりも大きく削られる。したがって、ウェットエッチングで隣接する第1開口部21a同士が繋がらない場合であっても、ウェットエッチング後の第1開口部21aにおける内壁は、それぞれ基板上面113と垂直な方向に対して傾斜することになる。これにより、後述するステップ106の分割工程において、第1照射ライン21および第2照射ライン22に沿って素子群形成基板10が分割することで、基板上面113と垂直な方向に対して傾斜した凹凸を有する第1下側半導体側面211を得ることができる。
同様に、ウェットエッチングは、必ずしも隣接する第2開口部22a同士が繋がるように行う必要はない。
ステップ105の研磨工程では、ステップ104のエッチング工程により下側半導体層210が複数の領域に分離された素子群形成基板10におけるサファイア基板100が所定の厚さになるように、サファイア基板100の基板底面114を研削および研磨する。
加工後のサファイア基板100の厚みは、60〜300μm、好ましくは80〜250μm、より好ましくは100〜200μmとする。サファイア基板100の厚みを上記範囲とすることで、ステップ106の分割工程において素子群形成基板10の分割が容易になり、効率良く素子群形成基板10を分割することが可能になる。
本実施の形態では、ステップ103の表面レーザ工程(第1表面レーザ工程、第2表面レーザ工程)において、レーザ光が下側半導体層210を貫通し、サファイア基板100まで到達するように、レーザ光を照射して複数の第1開口部21aおよび第2開口部22aを形成した。これにより、第1開口部21aまたは第2開口部22aが形成された領域では、サファイア基板100上に部分的に積層半導体層200が存在しない領域が形成される。
さらに、サファイア基板100には、レーザ照射に起因する複数のレーザ痕が形成される。これにより、素子群形成基板10におけるサファイア基板100の反りを緩和することが可能になる。
したがって、レーザ光が下側半導体層210を貫通してサファイア基板100まで到達しないようにレーザを照射した場合と比較して、素子群形成基板10の反りを緩和することが可能になり、研磨工程において素子群形成基板10が割れるのを抑制することが可能になる。
分割工程では、ステップ104のエッチング工程により下側半導体層210が複数の領域に分離され、ステップ105の研磨工程によりサファイア基板100が研磨された素子群形成基板10を、第1照射ライン21および第2照射ライン22に沿って切断し、複数の半導体発光素子1に分割する。
続いて、第1照射ライン21および第2照射ライン22に沿って形成された改質領域に沿うように、ウエハ状のサファイア基板100の基板底面114側からブレードを押し当てることにより、改質領域を起点として亀裂を生じさせ、ウエハ状のサファイア基板100を複数のサファイア基板100に分割する。このとき、分離された各サファイア基板100上には、下側半導体層210、上側半導体層220、p電極300およびn電極400が存在することになる。
ここで、複数の第1切り欠き121aは、それぞれ、ステップ103の表面レーザ工程において複数の第1開口部21aの形成に伴って形成されたレーザ痕に由来するものである。同様に、複数の第2切り欠き122aは、それぞれ、ステップ103の表面レーザ工程において複数の第2開口部22aの形成に伴って形成されたレーザ痕に由来するものである。
そして、以上の工程を経ることで、図1に示す半導体発光素子1を得ることができる。
素子群形成基板10におけるウエハ状のサファイア基板100の基板底面114側からレーザを照射して複数の改質領域を形成する場合には、サファイア基板100の基板上面に形成されたレーザ痕を目印として、レーザを照射することができる。これにより、第1照射ライン21および第2照射ライン22に沿って改質領域を形成することが容易になり、素子群形成基板10の分割精度を向上させることが可能になる。
実施の形態1の半導体発光素子1では、第1下側半導体側面211は、下側半導体底面214側から下側半導体上面213側に向かうにつれて第1凹部211bの曲率が徐々に大きくなるように形成した。さらに、第2下側半導体側面212は、下側半導体上面213側に複数の第2突起部212aを設け、下側半導体底面214側は平坦な面となるように形成した。しかし、第1下側半導体側面211の形状および第2下側半導体側面212の形状はこれに限られない。以下、本発明の実施の形態2について説明する。なお、実施の形態1と同様な構成については同様の符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
実施の形態1における半導体発光素子1と同様に、本実施の形態における半導体発光素子1は、第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212が、基板上面113と垂直な方向に対して外側に傾斜して設けられている。
そして、図13に示すように、本実施の形態の第1下側半導体側面211は、下側半導体上面213側と下側半導体底面214側とで、第1凹部211bの曲率が等しくなるように形成されている。また、本実施の形態の第2下側半導体側面212は、複数の第2突起部212aが、それぞれ下側半導体底面214側から下側半導体上面213側に向かう第3方向zに沿って延びて形成され、第2平坦部212bは第2突起部212aにより複数の領域に分割されて形成されている。
なお、本実施の形態において点aの位置は、サファイア基板100に設けられる第1切り欠き121aが設けられる位置に相当する。
具体的には、第1下側半導体側面211において、下側半導体底面214側における第1凹部211bの曲率を下側半導体上面213側における第1凹部211bの曲率よりも小さくすると共に、下側半導体底面214側における第1凹部211bの中心位置と下側半導体上面213側における第1凹部211bの中心位置とを異ならせても良い。
例えば、第1間隔p1と第2間隔p2とが異なることで、第1下側半導体側面211の凹凸形状と、第2下側半導体側面212の凹凸形状が異なるものも含む。なお、第1間隔p1と第2間隔p2とが異なる場合、第1下側半導体側面211の横断面図における輪郭と、第2下側半導体側面212の横断面図における輪郭とは等しくてもよいし、異なっていてもよい。
第1間隔p1と第2間隔p2とを異ならせる方法としては、上述したステップ103の表面レーザ照射工程において、第1照射ライン21を形成するレーザのピッチ(第1間隔p1)と第2照射ライン22を形成するレーザのピッチ(第2間隔p2)とを異ならせればよい。
ただし、半導体発光素子1の光取り出し効率の観点からは、第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212は、基板上面113と垂直な方向に対して傾斜していることが好ましい。さらに、第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212は、基板上面113と垂直な方向に対して下側半導体層210の外側に向かって傾斜することがより好ましい。
ここで、例えば、第1方向xおよび第2方向yとして、サファイア基板100を構成するサファイア単結晶における等価な方向を選択した場合、サファイア基板100上に積層される積層半導体層200のウェットエッチングのされやすさが、第1方向xと第2方向yとで同等になることがある。この場合には、第1間隔p1と第2間隔p2とを異ならせることで、第1下側半導体側面211の凹凸形状と第2下側半導体側面212の凹凸形状とを異ならせればよい。
しかし、第1下側半導体側面211の凹凸形状と、第1切り欠き121aとは、必ずしも対応して設けられる必要はない。同様に、第2下側半導体側面212の凹凸形状と、第2切り欠き122aとは、必ずしも対応して設けられる必要はない。
ただし、半導体発光素子1の光取り出し効率を向上させる観点からは、サファイア基板100に第1切り欠き列121および第2切り欠き列122を設けることが好ましい。
Claims (13)
- 通電により発光する発光層を含む半導体層を備える半導体発光素子であって、
前記半導体層は、第1方向に延びる第1半導体側面および当該第1方向と交差する第2方向に延びる第2半導体側面を含む半導体側面と、当該半導体側面によりつながれ、互いに対向する半導体上面および半導体底面とを備え、
前記第1半導体側面には、前記半導体底面から前記半導体上面に向かう第3方向に沿って延び且つ前記半導体層の内側に向かって凹む第1凹部と、当該第3方向に沿って延び且つ当該第1凹部よりも当該半導体層の外側に向かって突出する第1凸部とが、前記第1方向に沿って交互に複数並んで設けられ、
前記第2半導体側面には、前記第3方向に沿って延び且つ前記半導体層の内側に向かって凹む第2凹部と、当該第3方向に沿って延び且つ当該第2凹部よりも当該半導体層の外側に向かって突出する第2凸部とが、前記第2方向に沿って交互に複数並んで設けられ、
前記第1凹部および前記第1凸部により前記第1半導体側面に形成される凹凸と、前記第2凹部および前記第2凸部により前記第2半導体側面に形成される凹凸とは、形状が異なることを特徴とする半導体発光素子。 - 前記半導体層は、前記半導体底面と前記発光層との間に設けられる第1半導体層と、当該発光層を含み且つ当該第1半導体層上に設けられる第2半導体層とを有し、
前記第1凸部および前記第1凹部は、前記第1半導体側面のうち前記第1半導体層が露出する領域に設けられ、
前記第2凸部および前記第2凹部は、前記第2半導体側面のうち前記第1半導体層が露出する領域に設けられること
を特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。 - 前記第1半導体側面と前記半導体底面とがなす角、および、前記第2半導体側面と当該半導体底面とがなす角は、ともに90度よりも大きいことを特徴とする請求項1または2記載の半導体発光素子。
- 前記半導体層は、III族窒化物半導体で構成されるとともに、上面がサファイア単結晶のC面で構成された基板における当該上面に積層され、
前記第1方向は、前記基板を構成するサファイア単結晶のM面に沿い、
前記第2方向は、前記基板を構成するサファイア単結晶のA面に沿うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の半導体発光素子。 - 隣接する前記第1凸部同士の間隔と、隣接する前記第2凸部同士の間隔とは、互いに異なることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の半導体発光素子。
- 前記第1半導体側面および/または前記第2半導体側面における、前記第3方向と垂直な面に沿う横断面形状は、前記半導体底面側と前記半導体上面側とで異なることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の半導体発光素子。
- 前記基板の前記上面には、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子。
- 基板上に、通電により発光する発光層を含む半導体層が積層された半導体積層基板に対して、当該半導体層が積層された側から、第1方向に沿ってレーザ光を順次照射することで、それぞれが当該半導体層を貫通する複数の第1開口部を、隣接する当該第1開口部との間に第1間隔を有するように、当該第1方向に沿って並べて形成する第1レーザ照射工程と、
前記半導体積層基板に対して、前記半導体層が積層された側から、前記第1方向と交差し、当該第1方向とは当該半導体層の結晶方位が異なる第2方向に沿ってレーザ光を順次照射することで、それぞれが当該半導体層を貫通する複数の第2開口部を、隣接する当該第2開口部との間に第2間隔を有するように、当該第2方向に沿って並べて形成する第2レーザ照射工程と、
複数の前記第1開口部および複数の前記第2開口部が形成された前記半導体積層基板における前記半導体層に対して、ウェットエッチングを施すエッチング工程と
を含む半導体発光素子の製造方法。 - 前記エッチング工程では、隣接する第1開口部同士および隣接する第2開口部同士がそれぞれ繋がるように、前記半導体層に対してウェットエッチングを施すことを特徴とする請求項8記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記第1レーザ照射工程は、III族窒化物半導体からなる前記半導体層が、サファイア単結晶のC面を上面とする前記基板の当該上面上に積層された前記半導体積層基板に対して、当該基板を構成するサファイア単結晶のM面に沿った前記第1方向にレーザ光を照射し、
前記第2レーザ照射工程は、前記半導体積層基板に対して、前記基板を構成するサファイア単結晶のA面に沿った前記第2方向にレーザを照射すること
を特徴とする請求項8または9記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記第1レーザ照射工程及び前記第2レーザ照射工程では、前記第1間隔と前記第2間隔とが異なるように、前記半導体積層基板に対してレーザ光を照射することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項記載の半導体発光素子の製造方法。
- 通電により発光する発光層を含む半導体層を有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子に対して給電を行う給電部材とを備える発光装置であって、
前記半導体層は、第1方向に延びる第1半導体側面および当該第1方向と交差する第2方向に延びる第2半導体側面を含む半導体側面と、当該半導体側面によりつながれ、互いに対向する半導体上面および半導体底面とを備え、
前記第1半導体側面には、前記半導体底面から前記半導体上面に向かう第3方向に沿って延び且つ前記半導体層の内側に向かって凹む第1凹部と、当該第3方向に沿って延び且つ当該第1凹部よりも当該半導体層の外側に向かって突出する第1凸部とが、前記第1方向に沿って交互に複数並んで設けられ、
前記第2半導体側面には、前記第3方向に沿って延び且つ前記半導体層の内側に向かって凹む第2凹部と、当該第3方向に沿って延び且つ当該第2凹部よりも当該半導体層の外側に向かって突出する第2凸部とが、前記第2方向に沿って交互に複数並んで設けられ、
前記第1凹部および前記第1凸部により前記第1半導体側面に形成される凹凸と、前記第2凹部および前記第2凸部により前記第2半導体側面に形成される凹凸とは、形状が異なることを特徴とする発光装置。 - 前記半導体底面と前記第1半導体側面とがなす角、および、当該半導体底面と前記第2半導体側面とがなす角は、90度よりも大きく形成され、
前記半導体発光素子は、前記半導体層における前記半導体上面側から光を取り出すことを特徴とする請求項12記載の発光装置。
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