JP2014103238A - Semiconductor light-emitting element manufacturing method and semiconductor light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting device.
基板状に、通電により発光する発光層を含むIII族窒化物半導体層が積層された半導体発光素子が知られている。
このような半導体発光素子において、III族窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて狭くなるように、III族窒化物半導体層の側面を基板上面の法線に対して外側に傾斜させることで、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)。
2. Description of the Related Art A semiconductor light emitting device in which a group III nitride semiconductor layer including a light emitting layer that emits light when energized is laminated on a substrate is known.
In such a semiconductor light emitting device, the side surface of the group III nitride semiconductor layer is inclined outward with respect to the normal line of the upper surface of the substrate so that the cross-sectional shape of the group III nitride semiconductor layer becomes narrower toward the substrate side. Thus, there is a technique for improving the light extraction efficiency in the semiconductor light emitting device (see Patent Document 1).
ところで、半導体発光素子において半導体層の側面を基板上面の法線に対して外側に傾斜させた場合には、半導体層の端部において割れが発生しやすくなる懸念がある。
本発明は、半導体層の割れを抑制した半導体発光素子を提供することを目的とする。
By the way, when the side surface of the semiconductor layer is inclined outward with respect to the normal line of the upper surface of the substrate in the semiconductor light emitting device, there is a concern that the end of the semiconductor layer is likely to be cracked.
An object of this invention is to provide the semiconductor light-emitting device which suppressed the crack of the semiconductor layer.
本発明の半導体発光素子の製造方法は、基板上に、通電により発光する発光層を含みIII族窒化物により構成される半導体層が積層された半導体積層基板に対して、当該半導体層とは異なる材料から構成され当該半導体層上の一部の領域を被覆する被覆部を形成する被覆部形成工程と、前記被覆部が形成された前記半導体積層基板に対して、前記半導体層を当該被覆部が形成された側から前記基板に到達するように局所的に除去することで、当該被覆部にて交差し且つ当該半導体層を複数の領域に分割する複数の分割溝を形成する分割溝形成工程と、前記被覆部および前記分割溝が形成された前記半導体積層基板に対して、ウェットエッチングを施すウェットエッチング工程とを含む。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、前記被覆部形成工程では、絶縁性を有する絶縁膜から構成される前記被覆部を形成するとともに、当該絶縁膜から構成され且つ前記半導体層上の当該被覆部とは異なる領域を被覆する他の被覆部を形成し、前記分割溝形成工程では、前記被覆部で交差し且つ前記他の被覆部を通過しない前記複数の分割溝を形成することを特徴とすることができる。
さらに、本発明の半導体発光素子の製造方法は、前記被覆部形成工程の前に、前記半導体積層基板に対して、前記基板とは反対側から前記半導体層の一部を局所的に除去し、当該半導体層が当該基板側に向かって凹むとともに互いに交差する複数の溝部を形成することで、当該半導体層における当該基板とは反対側を複数の領域に分離する半導体除去工程を更に含み、前記被覆部形成工程では、前記複数の溝部が交差する交差部に前記被覆部を形成し、前記分割溝形成工程では、前記複数の溝部に沿うとともに前記交差部にて交差する前記複数の分割溝を形成することを特徴とすることができる。
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention is different from a semiconductor laminated substrate in which a semiconductor layer composed of a group III nitride including a light emitting layer that emits light when energized is laminated on the substrate. A covering portion forming step for forming a covering portion that is made of a material and covers a part of the region on the semiconductor layer; and the semiconductor layer is formed on the semiconductor laminated substrate on which the covering portion is formed. A dividing groove forming step of forming a plurality of dividing grooves that intersect at the covering portion and divide the semiconductor layer into a plurality of regions by locally removing the substrate so as to reach the substrate from the formed side; And a wet etching step of performing wet etching on the semiconductor laminated substrate on which the covering portion and the dividing groove are formed.
In the method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to the present invention, in the covering portion forming step, the covering portion formed of an insulating film having an insulating property is formed, and the insulating layer is formed on the semiconductor layer. Forming another covering portion that covers a region different from the covering portion, and forming the plurality of dividing grooves that intersect at the covering portion and do not pass through the other covering portion in the dividing groove forming step. Can be a feature.
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, before the covering portion forming step, a part of the semiconductor layer is locally removed from the side opposite to the substrate with respect to the semiconductor laminated substrate, The semiconductor layer further includes a semiconductor removing step of forming a plurality of grooves that are recessed toward the substrate side and intersect with each other to separate the opposite side of the semiconductor layer from the substrate into a plurality of regions. In the part forming step, the covering portion is formed at an intersecting portion where the plurality of groove portions intersect, and in the dividing groove forming step, the plurality of dividing grooves are formed along the plurality of groove portions and intersecting at the intersecting portion. It can be characterized by.
また、本発明の半導体発光素子の製造方法を他の観点で捉えると、本発明の半導体発光素子の製造方法は、基板上に、通電により発光する発光層を含みIII族窒化物により構成される半導体層が積層された半導体積層基板に対して、当該半導体層に当該基板とは反対側から加工を施すことで、当該半導体層の一部の領域を変質させた変質領域を形成する変質領域形成工程と、前記変質領域が形成された前記半導体積層基板に対して、前記半導体層を当該変質領域が形成された側から前記基板に到達するまで局所的に除去することで、当該変質領域にて交差し且つ当該半導体層を複数の領域に分割する複数の分割溝を形成する分割溝形成工程と、前記変質領域および前記複数の分割溝が形成された前記半導体積層基板に対して、ウェットエッチングを施すウェットエッチング工程とを含む。 In another aspect of the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention includes a light emitting layer that emits light when energized on a substrate and is composed of a group III nitride. Altered region formation that forms a denatured region by altering a partial region of the semiconductor layer by processing the semiconductor layer from the side opposite to the substrate with respect to the semiconductor laminated substrate in which the semiconductor layers are laminated A step of removing the semiconductor layer locally from the side where the altered region is formed until reaching the substrate with respect to the semiconductor laminated substrate on which the altered region is formed. A dividing groove forming step of forming a plurality of dividing grooves that intersect and divide the semiconductor layer into a plurality of regions, and a wet etching with respect to the altered region and the semiconductor laminated substrate on which the plurality of dividing grooves are formed. And a wet etching step of performing ring.
さらに、本発明を半導体発光素子として捉えると、本発明の半導体発光素子は、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、半導体底面と、当該半導体底面の第1の周縁から当該半導体層の上方に立ち上がる半導体側面と、当該半導体側面の上方における第2の周縁から当該半導体層の内方に向かって延びることで上方を向く半導体上面とを有し、前記第2の周縁は、直線状に延びる複数の直線部と、隣接する当該直線部同士を接続する複数の接続部とを有するとともに、それぞれの接続部は、前記半導体上面と垂直な方向から見た場合に、当該接続部により接続される2つの直線部の延長線同士の交点よりも内側に位置し、前記半導体側面は、前記第1の周縁から前記第2の周縁における前記直線部へ向けて立ち上がる直線部側面と、当該第1の周縁から当該第2の周縁における前記接続部へ向けて立ち上がる接続側面とを有し、前記接続側面は、前記第1の周縁から前記半導体層の上方且つ外方に傾斜する外方傾斜面と、当該外方傾斜面の上端から前記第2の周縁における前記接続部に向けて、当該半導体層の上方且つ内方に傾斜する内方傾斜面とを有することを特徴とする。 Further, when the present invention is regarded as a semiconductor light emitting device, the semiconductor light emitting device of the present invention is a semiconductor light emitting device including a semiconductor layer including a light emitting layer that emits light when energized, and the semiconductor layer includes a semiconductor bottom surface and the semiconductor bottom surface. A semiconductor side surface rising above the semiconductor layer from the first peripheral edge of the bottom surface, and a semiconductor upper surface facing upward by extending from the second peripheral edge above the semiconductor side surface toward the inside of the semiconductor layer. The second peripheral edge has a plurality of linear portions extending linearly and a plurality of connecting portions connecting the adjacent linear portions, and each of the connecting portions extends from a direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor. When viewed, the semiconductor side surface is located on the inner side of the intersection of the extension lines of the two linear portions connected by the connection portion, and the semiconductor side surface extends from the first peripheral edge to the second peripheral edge. A straight portion side surface that rises toward the straight portion, and a connection side surface that rises from the first periphery toward the connection portion at the second periphery, and the connection side surface extends from the first periphery to the connection portion. An outer inclined surface that inclines upward and outward from the semiconductor layer, and an inward that inclines upward and inward from the upper end of the outer inclined surface toward the connection portion at the second peripheral edge And an inclined surface.
本発明によれば、半導体層の割れを抑制した半導体発光素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor light-emitting device which suppressed the crack of the semiconductor layer can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面における各部の大きさや厚さ等は、実際の半導体発光素子等の寸法とは異なっている場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the size, thickness, and the like of each part in the drawings referred to in the following description may be different from the dimensions of an actual semiconductor light emitting element or the like.
(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に示した半導体発光素子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、基板100と、基板100上に積層された半導体層の一例としての積層半導体層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。
(Structure of semiconductor light emitting device)
FIG. 1 is an example of a perspective view of a semiconductor
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor
また、本実施の形態の積層半導体層200は、基板100上に積層される下側半導体層210と、下側半導体層210上に積層される上側半導体層250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250上(後述する上側半導体上面253)に形成されており、n電極400は、下側半導体層210上(後述する半導体露出面213a)に形成されている。
In addition, the
また、図1に示すように、本実施の形態の半導体発光素子1は、略直方体状の形状を有している。そして、図2に示すように、この半導体発光素子1は、p電極300およびn電極400が形成される側から見た場合に、長辺側と短辺側とを有する略長方形状の形状を有している。
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。
As shown in FIG. 1, the semiconductor
In the present embodiment, when the semiconductor
さらに、図1に示すように、本実施の形態の基板100は、略直方体の形状を有している。そして、図2に示すように、基板100は、積層半導体層200が積層される側から第3方向zに沿って見た場合に、第1方向xに沿う長辺側と第2方向yに沿う短辺側とを有する略長方形の形状を有している。したがって、基板100は、4つの基板側面と、積層半導体層200が積層される基板上面113と、4つの基板側面を介して基板上面113と対向する基板底面114(後述する図3参照)とを有している。そして、基板上面113および基板底面114は、それぞれ、第1方向xに沿う2つの長辺および第2方向yに沿う2つの短辺を有する長方形の形状を備えている。
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。
Furthermore, as shown in FIG. 1, the
In the present embodiment, of the four substrate side surfaces, the two long side substrate side surfaces along the first direction x are referred to as first
この例では、基板100として、C面を基板上面113としたサファイア単結晶を用いている。なお、基板上面113の面方位としては、品質の良い積層半導体層200を得やすいサファイア単結晶のC面を用いることが望ましい。そして、基板上面113としては、サファイア単結晶のC面に対して微小なオフ角が付与してある面を用いることが、更に望ましい。オフ角を付与する場合は、オフ角として1°以下が適用される。本実施の形態においては、このようなオフ角が付与された場合を含めて、単に、基板上面113はC面であると呼ぶ。さらに、基板100として用いるサファイア単結晶は、微量の不純物が含まれたものであってもよい。
また、基板100としては、サファイア単結晶以外のものを用いてもよい。例えば、GaN、SiC、シリコン等からなる基板100を用いることができる。
In this example, a sapphire single crystal having a C-plane as the substrate
Further, as the
本実施の形態の下側半導体層210は、図1および図2に示すように、略直方体の形状を有している。したがって、下側半導体層210は、上側半導体層250が積層される半導体上面の一例としての下側半導体上面213と、下側半導体上面213と対向するとともに基板上面113と接する半導体底面の一例としての下側半導体底面214(後述する図4参照)と、下側半導体上面213の周縁(後述する上面周縁230)と下側半導体底面214の周縁(後述する底面周縁240)とを取り囲むように設けられる半導体側面の一例としての下側半導体側面(不図示)とを有している。
本実施の形態においては、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。また、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上面213の面積の方が小さく形成されている。したがって、基板100の基板上面113における周縁が外部に露出しており、図2に示すように、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見た場合に、外部に露出する基板上面113における周縁を視認することができる。
さらに、この例においては、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。
The
In the present embodiment, the area of the lower
Furthermore, in this example, the area of the lower
また、図1および図2に示すように、本実施の形態の下側半導体上面213には、上側半導体層250の一部を切り欠くことによって露出した半導体露出面213aが形成されている。そして、n電極400は、上述したように、半導体露出面213a上に設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a semiconductor exposed
図2に示すように、本実施の形態の下側半導体上面213は、四隅が円弧形状となった長方形に近似した形状(所謂、角丸長方形)を有している。すなわち、下側半導体上面213の上面周縁230は、第1方向xに沿う直線状の第1直線部231と、第2方向yに沿う直線状の第2直線部232と、第1直線部231と第2直線部232とを接続する円弧形状の接続部233とを有している。本実施の形態では、第1直線部231および第2直線部232はそれぞれ2つ設けられ、接続部233は4つ設けられている。
ここで、上面周縁230は、第2の周縁の一例であり、本実施の形態では、第1直線部231と第2直線部232とが直線部に対応している。
As shown in FIG. 2, the lower semiconductor
Here, the
また、下側半導体層210の下側半導体側面は、図1に示すように、下側半導体上面213の第1直線部231から基板上面113に向けて延びる2つの第1下側半導体側面211と、下側半導体上面213の第2直線部232から基板上面113に向けて延びる2つの第2下側半導体側面212とを備えている。さらに、下側半導体層210の下側半導体側面は、下側半導体上面213の接続部233から基板上面113に向けて延び、隣接する第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212とを接続する4つの接続側面235を備えている。なお、本実施の形態では、第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212とが直線部側面に対応する。
さらに、本実施の形態の下側半導体底面214における底面周縁240は、第1の周縁の一例であり、図2に示すように、長方形形状を有している。
なお、下側半導体層210の詳細な構造については後段にて説明する。
Further, the lower semiconductor side surface of the
Furthermore, the
The detailed structure of the
さらに、図1、図2に示すように、本実施の形態の上側半導体層250は、略直方体の形状を有している。したがって、上側半導体層250は、4つの上側半導体側面(不図示)と、p電極300が積層される上側半導体上面253と、4つの上側半導体側面を介して上側半導体上面253と対向し、下側半導体層210における下側半導体上面213と接する上側半導体底面(図示せず)とを有している。本実施の形態においては、上側半導体層250における4つの上側半導体側面のうち、第1方向xに沿う2つの上側半導体側面を、それぞれ第1上側半導体側面251と称し、第2方向yに沿う2つの上側半導体側面を、それぞれ第2上側半導体側面252と称す。なお、2つの第2上側半導体側面252のうち一方の第2上側半導体側面252は、下側半導体上面213の半導体露出面213aに沿って湾曲した部分を有している。
本実施の形態においては、2つの第1上側半導体側面251および2つの第2上側半導体側面252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。
Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 2, the
In the present embodiment, the two first upper semiconductor side surfaces 251 and the two second upper semiconductor side surfaces 252 are provided substantially perpendicular to the lower semiconductor
ここで、本実施の形態においては、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、上側半導体層250における上側半導体底面の面積の方が小さく形成されている。したがって、下側半導体層210の下側半導体上面253における一部の領域が外部に露出している。
また、図1および図2においては図示は省略するが、本実施の形態の上側半導体層250は、例えばSiO2等から構成される保護膜51(後述する図10等参照)により覆われている。具体的には、上側半導体層250の上側半導体上面253、第1上側半導体側面251および第2上側半導体側面252上には、保護膜51が積層されている。
Here, in the present embodiment, the area of the upper semiconductor bottom surface in the
Although not shown in FIGS. 1 and 2, the
続いて、本実施の形態の半導体発光素子1における基板100および積層半導体層200の積層構造について説明する。
図3は、本実施の形態が適用される基板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、基板100の基板上面113と垂直な方向(第3方向z)に沿った断面を縦断面と呼ぶことがある。
Next, a stacked structure of the
FIG. 3 is an example of a vertical cross-sectional view of the
図3に示すように、本実施の形態の基板100は、平坦な基板上面113上に、積層半導体層200側へ突出する複数の凸部113aが形成されている。それぞれの凸部113aの幅は0.05μm〜5μmであることが好ましく、それぞれの凸部113aの高さは0.05μm〜5μmの範囲であることが好ましい。
なお、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、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。
As shown in FIG. 3, the
Note that the
また、図3に示すように、本実施の形態の積層半導体層200は、基板100の基板上面113上と、基板上面113上に形成される凸部113a上とに積層される。
そして、本実施の形態の積層半導体層200は、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、p型半導体層205上に積層される透明導電層206とを備えている。
As shown in FIG. 3, the stacked
The
n型半導体層203は、下地層202上に積層されるnコンタクト層203aと、nコンタクト層203a上に積層されるnクラッド層203bとから構成される。なお、nコンタクト層203aはnクラッド層203bを兼ねることも可能である。
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。
The n-
The p-
なお、本実施の形態においては、下側半導体層210は、中間層201、下地層202およびnコンタクト層203aにおける下地層202側の一部により構成されている。さらに、上側半導体層250は、nコンタクト層203aにおけるnクラッド層203b側の一部、nクラッド層203b、発光層204、pクラッド層205a、pコンタクト層205bおよび透明導電層206により構成されている。
In the present embodiment, the
続いて、積層半導体層200を構成する各層について、それぞれ説明する。
なお、以下の説明では、AlGaN、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、基板100と下地層202との格子定数の違いを緩和するために設ける。中間層201は、特にC面を主面とするサファイア単結晶で基板100を構成した場合には、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。
Subsequently, each layer constituting the
In the following description, AlGaN and GaInN may be described in a form in which the composition ratio of each element is omitted.
<Intermediate layer>
The
本実施の形態の中間層201は、AlNで形成されている。なお、中間層201としては、AlN以外の、多結晶のAlxGa1-xN(0≦x≦1)、単結晶のAlxGa1-xN(0≦x≦1)からなるものを用いても良い。
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。
The
The thickness of the
<下地層>
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。
<Underlayer>
As the
The thickness of the
In order to improve the crystallinity of the
ここで、中間層201および下地層202の好適な例として、中間層201にAlGaNを含む材質を用い、下地層202にGaN、InGaNを含む材質を用いることができる。また、中間層201または下地層202にドーパントを加えてもよい。この場合、中間層201と下地層202とで、添加するドーパントの種類やドーピング量を変えることが望ましい。
Here, as a suitable example of the
<nコンタクト層>
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 contact layer>
The
The
The
nコンタクト層203aの厚さは、0.5μm〜5μmとされることが好ましく、1μm〜3μmの範囲に設定することがより好ましい。nコンタクト層203aの厚さが上記範囲にあると、発光層204等の結晶性が良好に維持される。また、nコンタクト層203aの厚さがこの範囲にあると、電気抵抗が低くなり、動作電圧(VF)の低減に効果がある。なお、nコンタクト層203aの厚さが厚すぎる場合には、生産性の低下につながる。
The thickness of the
<nクラッド層>
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 clad layer>
The n-clad
The n-clad
nクラッド層203bのn型不純物濃度は1×1017/cm3〜1×1020/cm3が好ましく、より好ましくは1×1018/cm3〜1×1019/cm3である。不純物濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持による発光効率の向上および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
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。
The n-type impurity concentration of the n-clad
The thickness of the n-clad
なお、nクラッド層203bを、超格子構造を含む層とする場合には、10nm以下の厚さを有するIII族窒化物半導体からなるn側第1層と、n側第1層と組成が異なるとともに10nm以下の厚さを有するIII族窒化物半導体からなるn側第2層とが積層された構造を含むものであってもよい。
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。
When the n clad
The n-clad
<発光層>
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。
<Light emitting layer>
As the
As a well layer having a quantum well structure, a group III nitride semiconductor layer made of Ga 1-y In y N (0 <y <0.4) adjusted so as to obtain a desired emission wavelength is usually used. When the
<pクラッド層>
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。
<P-clad layer>
The p-
The p clad
pクラッド層205a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1×1019/cm3〜1×1020/cm3である。p型不純物濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なp型結晶が得られる。
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。
The p-type impurity concentration of the p-clad
Further, the p-
The thickness of the p-
<pコンタクト層>
pコンタクト層205bは、透明導電層206を介して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。
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。
<P contact layer>
The
The p-type impurity concentration of the p-
The thickness of the
<透明導電層>
透明導電層206は、p型半導体層205(pコンタクト層205b)との接触抵抗が小さいものであることが好ましい。また、本実施の形態の半導体発光素子1では、発光層204から出力された光をp電極300が形成された側に取り出すことから、透明導電層206は、発光層204から出力される光に対する透過性に優れたものであることが好ましい。さらにまた、透明導電層206は、p型半導体層205の全面に亘って均一に電流を拡散させるために、優れた導電性を有したものであることが好ましい。
<Transparent conductive layer>
The transparent
以上のことから、透明導電層206を構成する材料としては、例えば、少なくともInを含む導電性の酸化物からなる透光性の導電性材料を用いることが好ましい。Inを含む導電性の酸化物としては、例えばITO(酸化インジウム錫(In2O3−SnO2))、IZO(酸化インジウム亜鉛(In2O3−ZnO))、IGO(酸化インジウムガリウム(In2O3−Ga2O3))、ICO(酸化インジウムセリウム(In2O3−CeO2))等が挙げられる。なお、これらの中に、例えばフッ素などの不純物が添加されていてもかまわない。
透明導電層206の厚さは、特に制限されないが、例えば10nm〜500nmの範囲が好ましい。
From the above, as a material constituting the transparent
The thickness of the transparent
(下側半導体層の詳細な構造の説明)
続いて、本実施の形態の半導体発光素子1における下側半導体層210の詳細な構造について説明する。
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。図4(a)は、図2におけるIVA−IVA断面図であり、図4(b)は、図2におけるIVB−IVB断面図である。
(Description of detailed structure of lower semiconductor layer)
Next, the detailed structure of the
FIG. 4 is an example of a longitudinal sectional view of the semiconductor
下側半導体層210の第1下側半導体側面211は、図4(a)および図1に示すように、下側半導体上面213の第1直線部231から基板100側に向かって延びる第1垂直面211aと、第1垂直面211aに対して傾斜するとともに、第1垂直面211aの下端から基板上面113に向かって下側半導体層210の内方に傾斜して延びる第1傾斜面211bとを有している。
なお、本実施の形態では、第1垂直面211aは、第3方向zに沿って設けられており、また、第1垂直面211aと第1傾斜面211bとがなす角は、鈍角となっている。
As shown in FIG. 4A and FIG. 1, the first lower
In the present embodiment, the first
また、図4(a)に示すように、下側半導体上面213と第1下側半導体側面211の第1垂直面211aとがなす角をθ1aとすると、本実施の形態では、θ1aは略90°である。
さらに、下側半導体底面214と第1下側半導体側面211の第1傾斜面211bとがなす角をθ1bとすると、θ1bは鈍角である(θ1b>90°)。すなわち、第1傾斜面211bは、基板上面113と垂直な平面に対して傾斜して設けられている。
As shown in FIG. 4A, if the angle formed by the lower semiconductor
Furthermore, if the angle formed by the lower
下側半導体層210の第2下側半導体側面212は、図4(b)および図1に示すように、下側半導体上面213の第2直線部232から基板100側に向かって延びる第2垂直面212aと、第2垂直面212aに対して傾斜するとともに、第2垂直面212aの下端から基板上面113に向かって下側半導体層210の内方に傾斜して延びる第2傾斜面212bとを有している。
なお、本実施の形態では、第2垂直面212aは、第3方向zに沿って設けられており、また、第2垂直面212aと第2傾斜面212bとがなす角は、鈍角となっている。
As shown in FIG. 4B and FIG. 1, the second lower
In the present embodiment, the second
また、図4(b)に示すように、下側半導体上面213と第2下側半導体側面212の第2垂直面212aとがなす角をθ2aとすると、本実施の形態では、θ2aは略90°である。
さらに、下側半導体底面214と第2下側半導体側面212の第2傾斜面212bとがなす角をθ2bとすると、θ2bは鈍角である(θ2b>90°)。すなわち、第2傾斜面212bは、基板上面113と垂直な平面に対して傾斜して設けられている。
As shown in FIG. 4B, when the angle formed between the lower semiconductor
Furthermore, if the angle formed by the lower
ここで、本実施の形態の下側半導体層210は、第1下側半導体側面211が第1垂直面211aを有し、第2下側半導体側面212が第2垂直面212aを有することで、図4(a)(b)に示すように、上面周縁230の第1直線部231および第2直線部232(図1も参照)において厚みを有している。
Here, in the
続いて、下側半導体層210における接続部233および接続側面235の構成について説明する。図5は、図2におけるV−V断面図であり、接続部233および接続側面235を通過するように切断した半導体発光素子1の縦断面図である。また、図6は、本実施の形態が適用される下側半導体層210の接続部233および接続側面235の近傍の構造を説明するための図であって、図6(a)は、図5におけるVIA部の拡大図であり、図6(b)は、図6(a)の下側半導体層210をVIB方向から見た図である。
なお、図6(b)においては、基板100および上側半導体層250の記載を省略している。
Next, the configuration of the
In FIG. 6B, illustration of the
下側半導体層210の接続側面235は、図5および図6(a)に示すように、接続部233から基板100側に向かって、下側半導体層210の外方に傾斜して延びる順傾斜面235aと、順傾斜面235aの下端から基板上面113に向かって、下側半導体層210の内方に傾斜して延びる逆傾斜面235bとを有している。
言い換えれば、接続側面235は、基板上面113から下側半導体層210の上方且つ外方に向けて立ち上がる逆傾斜面235bと、逆傾斜面235bの上端から下側半導体層210の上方且つ内方に向けて立ち上がる順傾斜面235aとを有している。なお、本実施の形態では、逆傾斜面235bが外方傾斜面に対応し、順傾斜面235aが内方傾斜面に対応する。
そして、接続側面235には、図6(a)に示すように、順傾斜面235aと逆傾斜面235bとの境界であって、下側半導体層210の外方に向けて突出する境界部235cが形成されている。
なお、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体層210における接続部233近傍に、後述する半導体発光素子1の製造工程において下側半導体層210上に積層したマスク55(後述する図9参照)の一部が残存し付着している場合がある。
As shown in FIGS. 5 and 6A, the
In other words, the
As shown in FIG. 6A, the
In the semiconductor
図1に示すように、順傾斜面235aは、第1下側半導体側面211における第1垂直面211aと、第2下側半導体側面212における第2垂直面212aとを接続している。同様に、逆傾斜面235bは、第1下側半導体側面211における第1傾斜面211bと、第2下側半導体側面212における第2傾斜面212bとを接続している。
As shown in FIG. 1, the forward
ここで、図6(a)に示すように、下側半導体上面213と接続側面235の順傾斜面235aとがなす角をθ3aとすると、本実施の形態では、θ3aは鈍角となっている(θ3a>90°)。
また、下側半導体底面214と接続側面235の逆傾斜面235bとがなす角をθ3bとすると、θ3bは鈍角となっている(θ3b>90°)。
さらに、接続側面235において順傾斜面235aと逆傾斜面235bとがなす角をθ3cとすると、θ3cは鈍角となっている(θ3c>90°)。
Here, as shown in FIG. 6A, when the angle formed between the lower semiconductor
When the angle formed by the lower
Furthermore, θ3c is an obtuse angle (θ3c> 90 °) where θ3c is an angle formed by the forward
また、上述したように、下側半導体上面213の接続部233は、第3方向zから見た場合に、円弧形状を有している。さらに、接続側面235の境界部235cは、第3方向zから見た場合に円弧形状を有している。
そして、図6(b)に示すように、接続部233および境界部235cは、第3方向zから見た場合に、第1直線部231の延長線と第2直線部232の延長線とが交差する交点よりも内側に位置している。これにより、接続部233および境界部235cは、第3方向zに沿って見た場合に、第1直線部231および第1直線部231の延長線と、第2直線部232および第2直線部232の延長線とに囲まれる長方形の内側に位置することになる(図2も参照)。
Further, as described above, the
As shown in FIG. 6B, the
また、上述したように、順傾斜面235aは、接続部233から下側半導体層210の外方に向けて傾斜して設けられている。一方、逆傾斜面235bは、順傾斜面235aの下端から下側半導体層210の内方に向けて傾斜して設けられている。
これにより、接続側面235を第3方向zから見た場合に、図6(b)に示すように、接続部233は、境界部235cよりも内側に位置している。そして、接続側面235を第3方向zから見た場合には、接続側面235における順傾斜面235aおよび境界部235cのみが視認でき、逆傾斜面235bは視認することができない。
Further, as described above, the forward
Accordingly, when the
ここで、従来、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が基板上面113と垂直な方向に対して傾斜した構造を有する半導体発光素子1では、衝撃により下側半導体層210等が割れやすい傾向があった。図6(a)(b)には、このような傾斜構造を有する従来の半導体発光素子1における下側半導体層210の外縁の一例を、破線で示している。
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傾斜した構造を有する従来の半導体発光素子1では、下側半導体層210における下側半導体上面213の周縁が略長方形の形状を有している。すなわち、従来の半導体発光素子1における下側半導体上面213は、図6(b)にて破線で示すように、接続部233を有しておらず、第1直線部231と第2直線部232とが交わっている。すなわち、従来の半導体発光素子1では、下側半導体上面213と第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212とが直接、接続されており、下側半導体上面213と第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212との境界部には、下側半導体層210の外側に向けて尖った角(以下、尖端部と呼ぶ)が形成されている。
Here, conventionally, in the semiconductor
In the conventional semiconductor
そして、下側半導体層210の側面(第1下側半導体側面211、第2下側半導体側面212)は、下側半導体上面213および下側半導体底面214と垂直な平面に対して傾斜して設けられているため、下側半導体上面213と第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212との境界に位置する尖端部では、図6(a)にて破線で示すように、下側半導体層210の中央部から外側に向かうにつれて厚みが薄くなっている。これにより、従来の半導体発光素子1では、下側半導体層210の尖端部は、他の領域と比較して強度が低い。
The side surfaces of the lower semiconductor layer 210 (the first lower
また、従来の半導体発光素子1では、下側半導体層210の尖端部が他の部分と比較して突出しているため、例えば半導体発光素子1の製造時や半導体発光素子1をランプに適用する場合等の作業時において、この下側半導体層210の尖端部が他の部材等にぶつかりやすい。
ここで、一般に、尖った形状を有する部材において、その尖った部分に対して外部からの力を受けた場合には、力が分散しにくく、尖った部分に力が集中しやすい傾向がある。例えば従来の半導体発光素子1では、下側半導体層210が他の部材等にぶつかって、下側半導体層210に対して外部から力が付加された場合には、その力は下側半導体層210の尖端部に集中しやすい。
そして、従来の半導体発光素子1では、上述したように下側半導体層210の尖端部の厚みが薄いため、外部からの力が集中した場合には、下側半導体層210が尖端部にて欠けやすくなる懸念がある。
Further, in the conventional semiconductor
Here, generally, in a member having a pointed shape, when an external force is applied to the pointed portion, the force is difficult to disperse and the force tends to concentrate on the pointed portion. For example, in the conventional semiconductor
In the conventional semiconductor
これに対し、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体上面213の上面周縁230(図2参照)において第1直線部231と第2直線部232との間に、接続部233が形成されている。さらに、本実施の形態の半導体発光素子1では、第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212との間に、順傾斜面235a、逆傾斜面235bおよび境界部235cを有する接続側面235が形成されている。そして、接続部233および境界部235cは、第3方向zから見た場合に、第1直線部231の延長線と第2直線部232の延長線との交点よりも内側に位置している。
すなわち、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体層210において、下側半導体上面213と第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212とが直接交わっておらず、従来の半導体発光素子1のような尖端部が形成されていない。そして、本実施の形態の半導体発光素子1では、従来の半導体発光素子1と比較して、下側半導体上面213と第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212との境界部において、下側半導体層210の突出量が小さくなっている。
On the other hand, in the semiconductor
That is, in the semiconductor
これにより、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体層210が、他の半導体発光素子1や他の部材にぶつかるのを抑制することができる。そして、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体層210が他の部材等にぶつかるのを抑制することで、本構成を採用しない場合と比較して、積層半導体層200(下側半導体層210)の割れや欠けの発生を抑制することができる。
Thereby, in the semiconductor
そして、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体上面213と順傾斜面235aとがなす角θ3a、および、順傾斜面235aと逆傾斜面235bとがなす角θ3cが鈍角であることにより、下側半導体層210を下側半導体上面213と垂直な方向(第3方向z)から見た場合に、接続部233が、接続側面235における境界部235cよりも下側半導体層210の内側に位置している。
これにより、本実施の形態の半導体発光素子1では、接続部233が境界部235cよりも下側半導体層210の外側に位置する場合と比較して、接続部233が他の部材等にぶつかるのをより抑制できる。その結果、本構成を採用しない場合と比較して、積層半導体層200(下側半導体層210)の割れや欠けの発生をより抑制することが可能になる。
In the semiconductor
Thereby, in the semiconductor
さらに、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体層210における接続部233および境界部235cは、第3方向zから見た場合に、円弧形状を有している。すなわち、接続部233および境界部235cは、尖った形状を有する場合と比較して、力が分散しやすい形状を有している。
これにより、本実施の形態では、例えば接続部233または境界部235c近傍に外部から力が付加された場合であっても、本構成を採用しない場合と比較して、接続部233または境界部235cに力が集中するのを抑制することができる。その結果、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体層210の接続部233または境界部235cに対して他の半導体発光素子1や他の部材等がぶつかってしまった場合であっても、本構成を採用しない場合と比較して、積層半導体層200(下側半導体層210)の割れや欠けの発生を抑制することが可能になる。
Furthermore, in the semiconductor
Thereby, in this Embodiment, even if it is a case where force is applied from the exterior to the
さらにまた、本実施の形態の半導体発光素子1では、上述したように、第1下側半導体側面211が第1垂直面211aと第1傾斜面211bとを有し、第2下側半導体側面212が第2垂直面212aと第2傾斜面212bとを有している。
これにより、本実施の形態の半導体発光素子1では、例えば第1下側半導体側面211が第1垂直面211aを有さずに第1傾斜面211bと下側半導体上面213とが直接、接続され、第2下側半導体側面212が第2垂直面212aを有さずに第2傾斜面212bが下側半導体上面213と直接、接続されているような場合と比較して、第1直線部231および第2直線部232における下側半導体層210の厚さが厚くなっている。
その結果、本実施の形態の半導体発光素子1では、本構成を採用しない場合と比較して、第1直線部231および第2直線部232近傍における下側半導体層210の強度を高めることが可能になり、下側半導体層210の割れや欠けの発生をより抑制することが可能になる。
Furthermore, in the semiconductor
Thereby, in the semiconductor
As a result, in the semiconductor
なお、本実施の形態では、接続部233を第3方向zから見た場合の形状を円弧形状としたが、接続部233の形状はこれに限られない。上述したように、接続部233は、第1直線部231の延長線と第2直線部232の延長線との交点より内側に位置するのであれば、第3方向zから見た接続部233の形状は、例えば直線形状、曲線形状、折れ線形状等又はこれらの組み合わせ等であってもよい。
同様に、境界部235cを第3方向zから見た形状についても、円弧形状に限られず例えば直線形状、曲線形状、折れ線形状等又はこれらの組み合わせ等であってもよい。
また、上述した第1直線部231および第2直線部232等は、厳密に完全な直線形状をなす必要はなく、一部に曲がった部分や凹凸が形成されていても、全体として実質的に直線に近似できる形態をなしていればよい。
In the present embodiment, the shape of the
Similarly, the shape of the
In addition, the first
また、本実施の形態では、半導体発光素子1が略直方体状の形状を有し、半導体発光素子1をp電極300およびn電極400が形成された側から見た形状が略長方形である例について説明したが、半導体発光素子1の形状はこれに限られない。
例えば、下側半導体層210が上述のような接続部233および接続側面235を有していれば、半導体発光素子1をp電極300およびn電極400が形成された側から見た形状が正方形や平行四辺形に近似した形状であってもよく、また四角形以外の多角形(三角形や六角形等)に近似した形状であってもよい。
In the present embodiment, the semiconductor
For example, if the
(半導体発光素子の製造方法)
続いて、本実施の形態の半導体発光素子1の製造方法について説明する。なお、本実施の形態では、ウエハ状の基板100に積層半導体層200を積層するとともに、積層半導体層200上に複数のp電極300およびn電極400等をそれぞれ形成し、これを複数に分割することで、複数の半導体発光素子1を得る。図7は、本実施の形態が適用される半導体発光素子1の製造方法の一例を示すフローチャートである。
(Manufacturing method of semiconductor light emitting device)
Then, the manufacturing method of the semiconductor light-emitting
この例では、まず、ウエハ状の基板100に積層半導体層200を積層して、ウエハ状の半導体積層基板20(後述する図8参照)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で形成された半導体積層基板20に対して、積層半導体層200の一部を除去することで複数の第1溝部71および複数の第2溝部72(ともに、後述する図8参照)を形成するとともに、積層半導体層200上に複数のp電極300および複数のn電極400を形成する半導体除去工程を実行する(ステップ102)。
続いて、ステップ102にて複数の第1溝部71および複数の第2溝部72が形成された半導体積層基板20に対して、第1溝部71と第2溝部72とに囲まれる積層半導体層200の上面に保護膜51(後述する図9参照)を形成するとともに、第1溝部71と第2溝部72とが交差する交差部73(図8、図9参照)にマスク55を形成する被膜形成工程を実行する(ステップ103)。
In this example, first, a semiconductor lamination process is performed in which a
Next, a plurality of
Subsequently, with respect to the
次に、ステップ103にて保護膜51およびマスク55が形成された半導体積層基板20に対して、保護膜51およびマスク55が形成された半導体積層基板20の表面側から第1方向xおよび第2方向yに沿ってレーザ光を照射して、第1照射ライン81および第2照射ライン82(ともに後述する図10参照)を形成する表面レーザ工程を実行する(ステップ104)。
続いて、ステップ104にて第1照射ライン81および第2照射ライン82が形成された半導体積層基板20に対して、ウェットエッチングを施すウェットエッチング工程を実行する(ステップ105)。
次いで、ステップ105にてウェットエッチングが施された半導体積層基板20を、第1照射ライン81および第2照射ライン82に沿って分割することで、個片化した複数の半導体発光素子1(図1参照)を得る分割工程を実行する(ステップ106)。
なお、本実施の形態では、ステップ103の被膜形成工程が、被覆部形成工程および変質領域形成工程に対応し、ステップ104の表面レーザ工程が、分割溝形成工程に対応する。
Next, with respect to the semiconductor laminated
Subsequently, a wet etching process is performed in which wet etching is performed on the semiconductor laminated
Next, the
In the present embodiment, the film forming process in step 103 corresponds to the covering portion forming process and the altered region forming process, and the surface laser process in step 104 corresponds to the divided groove forming process.
続いて、上述した各ステップの工程について順に説明する。
(半導体積層工程)
ステップ101の半導体積層工程では、まず、例えば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基板100(図1参照)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、ウエハ状の基板100における基板上面113(図1参照)に、複数の凸部113a(図3参照)を形成する。
Then, the process of each step mentioned above is demonstrated in order.
(Semiconductor lamination process)
In the semiconductor lamination process of step 101, first, a wafer-like substrate 100 (see FIG. 1) made of a sapphire single crystal having a C-plane as a main surface is prepared, and surface processing is performed. As the surface processing, for example, wet etching, dry etching, sputtering, or the like is used to form a plurality of
次に、表面加工を施したウエハ状の基板100に対して、スパッタ法等により、AlNからなる中間層201(図3参照)を形成する。なお、中間層201は、スパッタ法だけでなく、MOCVD法で形成することもできる。
Next, an intermediate layer 201 (see FIG. 3) made of AlN is formed on the wafer-
続いて、中間層201を形成したウエハ状の基板100に対して、III族窒化物からなる下地層202、n型半導体層203(nコンタクト層203a、nクラッド層203b)、発光層204、p型半導体層205(pクラッド層205a、pコンタクト層205b)および透明導電層206を順に積層し、ウエハ状の基板100上に積層半導体層200が積層された半導体積層基板20(後述する図8参照)を形成する(図3参照)。
これらの層の積層方法としては、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)、HVPE法(ハイドライド気相成長法)、MBE法(分子線エピタキシー法)、スパッタ法等の方法を使用することができる。特に好ましい積層方法として、膜厚制御性、量産性の観点から、MOCVD法が挙げられる。
Subsequently, with respect to the wafer-
As a method for laminating these layers, methods such as MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (hydride vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy), and sputtering can be used. it can. A particularly preferable lamination method is MOCVD from the viewpoint of film thickness controllability and mass productivity.
ここで、本実施の形態においては、基板100の基板上面113に、複数の凸部113aが形成されている。このような基板100の基板上面113に、AlNからなる中間層201やGaN等のIII族窒化物半導体層からなる下地層202およびnコンタクト層203a等を積層させると、まず、基板上面113に垂直な方向に向かって延びる島状の結晶が複数形成される。そして、更に積層を続けると、III族窒化物は基板上面113に垂直な方向に向かって成長するとともに、複数の島状の結晶が互いに繋がり、やがて平坦な結晶成長面が得られることになる。
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。
Here, in the present embodiment, a plurality of
Therefore, the
As a result, the
さらに、本実施の形態において、MOCVD法により積層半導体層200をサファイアからなる基板100上に積層した場合には、積層半導体層200を構成するIII族窒化物は、N極性面である(000−1)面が基板100の基板上面113側を向き、III族元素の極性面(例えばGa極性面)である(0001)面が上側半導体層250の上側半導体上面253側を向くようにして結晶が成長する。
Further, in the present embodiment, when the
(半導体除去工程)
続いて、ステップ102の半導体除去工程について説明する。
図8は、ステップ102の半導体除去工程を実行することにより得られた第1溝部71、第2溝部72、p電極300およびn電極400形成後の半導体積層基板20を示した図である。図8(a)は、第1溝部71、第2溝部72、p電極300およびn電極400形成後の半導体積層基板20を、p電極300およびn電極400が形成された側から見た上面図であり、図8(b)は、図8(a)のVIIIB−VIIIB断面図である。
(Semiconductor removal process)
Next, the semiconductor removal process in step 102 will be described.
FIG. 8 is a view showing the
ステップ102の半導体除去工程では、まず、ステップ101の半導体積層工程で得られた半導体積層基板20における積層半導体層200の一部を、基板100とは反対側から局所的に除去することで、nコンタクト層203a(図3参照)の一部を露出させる。これにより、第1溝部71、第2溝部72、半導体露出面213aを形成する。
本実施の形態では、第1溝部71および第2溝部72が、溝部に対応する。
In the semiconductor removal process of step 102, first, a part of the stacked
In the present embodiment, the
図8(a)に示すように、第1溝部71は複数形成され、それぞれが第1方向xに沿って設けられる。それぞれの第1溝部71は、隣接する第1溝部71との間隔が等しくなるように、互いに略平行に並んでいる。同様に、第2溝部72は複数形成され、それぞれが第2方向yに沿って設けられる。それぞれの第2溝部72は、隣接する第2溝部72との間隔が等しくなるように、互いに略平行に並んでいる。
さらにまた、図8(a)に示すように、半導体露出面213aは、複数形成される。この例では、複数の半導体露出面213aは、第2方向yに沿って並んで配置され、それぞれが第2溝部72と繋がって設けられている。
As shown in FIG. 8A, a plurality of
Furthermore, as shown in FIG. 8A, a plurality of semiconductor exposed
図8(a)(b)に示すように、複数の第1溝部71および複数の第2溝部72が形成されることで、積層半導体層200には、基板上面113の全域に亘って設けられる下側半導体層210と、下側半導体層210上に設けられ、複数の第1溝部71および複数の第2溝部72によって複数の領域に分離される上側半導体層250とが形成される。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the plurality of
ここで、本実施の形態では、隣接する第1溝部71同士の間隔が、隣接する第2溝部72同士の間隔よりも狭くなっている。これにより、図8(a)に示すように、複数の領域に分離されたそれぞれの上側半導体層250を基板上面113に垂直な方向(第3方向z)から見た形状は、第1方向xに沿う長辺と第2方向yに沿う短辺とを有する長方形となっている。
この例では、隣接する第1溝部71同士の間隔は、270μmであり、隣接する第2溝部72同士の間隔は、700μmである。また、本実施の形態では、それぞれの第1溝部71およびそれぞれの第2溝部72の幅は、20μmである。すなわち、複数の領域に分離されたそれぞれの上側半導体層250は、第3方向zから見た場合に、短辺が250μm、長辺が680μmの長方形となっている。
Here, in the present embodiment, the interval between the adjacent
In this example, the interval between adjacent
第1溝部71、第2溝部72、半導体露出面213aを形成するために積層半導体層200の一部を除去する方法としては、公知のフォトリソグラフィー技術および公知のエッチング技術を用いることができる。特に、第1溝部71、第2溝部72および半導体露出面213aを形成する手段としては、ウェットエッチングおよび、ドライエッチング等のエッチング法を用いることが好ましい。エッチング法は他の方法と比較して、積層半導体層200のうち除去しない部分を傷めにくいからである。
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の表面に所定のレジスト等を形成する。
As a method for removing a part of the
As an etching method, for example, dry etching, a reactive ion etching, ion milling, focused beam etching, ECR etching, or the like can be used. For wet etching, for example, sulfuric acid and phosphoric acid are used. Mixed acids can be used. However, before etching, a predetermined resist or the like is formed on the surface of the
なお、第1溝部71および第2溝部72を形成する方法としては、エッチング法以外にも、ダイシング法やレーザ照射による方法等の周知の手法を何ら制限なく用いることができる。
また、本実施の形態では、第1溝部71および第2溝部72を形成するのと同時に半導体露出面213aを形成したが、これらを別工程で形成しても良い。
As a method for forming the
In the present embodiment, the semiconductor exposed
ステップ102の半導体除去工程では、続いて、各上側半導体層250上における所定の位置にp電極300を形成するとともに、各半導体露出面213a上にn電極400を形成する。
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。
また、p電極300およびn電極400を形成する手段としては、例えば真空蒸着法やスパッタ法等の周知の方法を何ら制限なく用いることができる。
In the semiconductor removal step of step 102, subsequently, the p-
As the p-
As a means for forming the p-
(被膜形成工程)
続いて、ステップ103の被膜形成工程について説明する。
図9は、ステップ103の被膜形成工程を実行することにより得られた、マスク55および保護膜51形成後の半導体積層基板20を示した図である。図9(a)は、マスク55および保護膜51形成後の半導体積層基板20(図8参照)の一部を、マスク55および保護膜51が形成された側から見た上面図である。また、図9(b)は、図9(a)のIXB−IXB断面図であり、図9(c)は、図9(a)のIXC−IXC断面図であり、図9(d)は、図9(a)のIXD−IXD断面図である。
(Film formation process)
Then, the film formation process of step 103 is demonstrated.
FIG. 9 is a view showing the semiconductor laminated
ステップ103の被膜形成工程では、ステップ102の半導体除去工程にて得られた半導体積層基板20の積層半導体層200上の一部の領域に、被覆部の一例としてのマスク55および他の被覆部の一例としての保護膜51を形成する。
図9(a)(b)に示すように、マスク55は、第1溝部71と第2溝部72とが交差する交差部73に設けられる。
本実施の形態では、それぞれのマスク55は、第3方向zから見た場合に円形状を有している。それぞれのマスク55の直径は、例えば12μmである。なお、マスク55の形状および大きさはこれに限られない。マスク55の形状や大きさについては、後段にて説明する。また、この例では、マスク55の厚さは87nmである。マスク55の厚さとしては、例えば、2nm〜5μmの範囲であることが好ましく、10nm〜1μmの範囲であることがより好ましい。
In the film forming process in step 103, a
As shown in FIGS. 9A and 9B, the
In the present embodiment, each
また、図9(a)〜(d)に示すように、保護膜51は、p電極300上の一部の領域およびn電極400上の一部の領域(開口部;図示略)を除いて、上側半導体層250の略全面を覆うように設けられる。具体的には、図9(b)〜(d)に示すように、保護膜51は、上側半導体層250における上面(上側半導体上面253;図1参照)および側面(第1上側半導体側面251、第2上側半導体側面252;図1参照)上に設けられる。また、図9(a)に示すように、保護膜51を第3方向zから見た形状は、上側半導体層250の形状に倣った長方形状となっている。
この例では、隣接する保護膜51同士の間隔は、14μmとなっている。
なお、本実施の形態では、それぞれのマスク55と保護膜51とは繋がっておらず、互いに独立して設けられている。
Further, as shown in FIGS. 9A to 9D, the
In this example, the interval between adjacent
In the present embodiment, each
マスク55は、後述するステップ105のウェットエッチング工程において、ウェットエッチング処理により除去される積層半導体層200(下側半導体層210)の形状や厚さ等を調整するために用いられる。
ここで、ステップ103の被膜形成工程において交差部73にマスク55を形成することで、マスク55が積層された交差部73における下側半導体層210が変質する。これにより、交差部73には、下側半導体層210が変質した変質領域210a(後述する図14参照)が形成される。
マスク55としては、下側半導体層210を変質させて変質領域210aを形成することができる材料を用いる。本実施の形態では、マスク55としてSiO2を用いている。ただし、マスク55を構成する材料としてはこれに限られず、例えば金属薄膜等を用いてもよい。
The
Here, by forming the
As the
また、保護膜51は、上側半導体層250を保護するために設けられる。
保護膜51としては、絶縁性を有する材料を用いる。さらに、半導体発光素子1として所謂フェイスアップ型の半導体発光素子1を製造する場合には、保護膜51として、発光層204(図3参照)から出力された光に対する透過性を有する材料を用いることが好ましい。本実施の形態では、保護膜51として、マスク55と同様にSiO2を用いている。
マスク55と保護膜51とを同一の材料で構成することにより、マスク55と保護膜51とを同一の工程で形成することができ、本構成を採用しない場合と比較して、半導体発光素子1の製造工程を簡略化することが可能になる。
The
As the
By configuring the
マスク55および保護膜51を形成する方法としては、従来公知のCVD法、蒸着法、スパッタリング法等を用いることができる。
具体的には、半導体積層基板20の積層半導体層200の全面にSiO2を形成した後、従来公知のフォトリソグラフィー法によりSiO2上にレジストのパターンを形成し、従来公知のエッチング法等により、レジストで覆われていない部分のSiO2を除去することで、上述の形状のマスク55および保護膜51を形成することができる。
なお、マスク55および保護膜51の形成方法はこれに限られず、従来公知の方法を適宜用いることができる。
As a method for forming the
Specifically, after forming SiO 2 on the entire surface of the
In addition, the formation method of the
(表面レーザ工程)
続いて、ステップ104の表面レーザ工程について説明する。
図10は、ステップ104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81および第2照射ライン82形成後の半導体積層基板20を示した図である。図10(a)は、第1照射ライン81および第2照射ライン82形成後の半導体積層基板20(図8参照)の一部を、第1照射ライン81および第2照射ライン82が形成された側から見た上面図である。また、図10(b)は、図10(a)のXB−XB断面図であり、図10(c)は、図10(a)のXC−XC断面図であり、図10(d)は、図10(a)のXD−XD断面図である。
(Surface laser process)
Next, the surface laser process in step 104 will be described.
FIG. 10 is a view showing the semiconductor laminated
ステップ104の表面レーザ工程では、半導体積層基板20に対して、ステップ102の半導体除去工程にて形成された第1溝部71および第2溝部72に沿って積層半導体層200側からレーザ光を照射し、積層半導体層200の一部を基板100に到達するまで除去することで、複数の第1照射ライン81および複数の第2照射ライン82を形成する。
本実施の形態では、第1照射ライン81および第2照射ライン82が分割溝に対応する。
In the surface laser process of step 104, the semiconductor laminated
In the present embodiment, the
第1照射ライン81は、図10(a)に示すように、第1溝部71に沿い且つ第1方向xに沿うように複数形成される。また、それぞれの第1照射ライン81は、図10(d)に示すように、積層半導体層200(下側半導体層210)を分離するように形成されており、基板100の内部まで到達している。
同様に、第2照射ライン82は、図10(a)に示すように、第2溝部72に沿い且つ第2方向yに沿うように複数形成される。また、それぞれの第2照射ライン82は、図10(c)に示すように、積層半導体層200を分離するように形成されており、基板100の内部まで到達している。
これにより、下側半導体層210は、複数の第1照射ライン81および複数の第2照射ライン82によって、第3方向zから見た場合のそれぞれが長方形状を呈する複数の領域に離される。
As shown in FIG. 10A, a plurality of
Similarly, as shown in FIG. 10A, a plurality of
Thereby, the
また、上述したように、第1溝部71と第2溝部72とが交差する交差部73には、マスク55が設けられており、第1照射ライン81と第2照射ライン82とは、マスク55にて交差するように設けられる。そして、図10(a)(b)に示すように、第1照射ライン81および第2照射ライン82によって、マスク55は複数(この例では4つ)の領域に分離される。また、これに伴って、交差部73においてマスク55の下方に形成された変質領域210a(図14参照)についても、第1照射ライン81および第2照射ライン82によって複数(この例では4つ)の領域に分離される。
なお、図10(a)に示すように、複数の領域に分離されたマスク55は、それぞれ、長方形状を呈する複数の領域に分離された各下側半導体層210の四隅に位置している。
Further, as described above, the
As shown in FIG. 10A, the
(ウェットエッチング工程)
続いて、ステップ105のウェットエッチング工程について説明する。
図11は、ステップ105のウェットエッチング工程を実行することにより得られた半導体積層基板20を示した図である。図11(a)は、ウェットエッチング終了後の半導体積層基板20(図8参照)の一部を、保護膜51が形成された側から見た上面図である。また、図11(b)は、図11(a)のXIB−XIB断面図であり、図11(c)は、図11(a)のXIC−XIC断面図であり、図11(d)は、図11(a)のXID−XID断面図である。
(Wet etching process)
Next, the wet etching process in
FIG. 11 is a view showing the semiconductor laminated
ステップ105のウェットエッチング工程では、ステップ104の表面レーザ工程で第1照射ライン81および第2照射ライン82が形成された半導体積層基板20をウェットエッチングすることで、第1垂直面211aと第1傾斜面211bとを有する第1下側半導体側面211、第2垂直面212aと第2傾斜面212bとを有する第2下側半導体側面212、および、順傾斜面235aと逆傾斜面235bと境界部235cとを有する接続側面235を形成する。
In the wet etching process of
ウェットエッチングは、第1照射ライン81および第2照射ライン82が形成された半導体積層基板20を、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。
第1照射ライン81および第2照射ライン82が形成された半導体積層基板20をエッチング液に浸漬すると、エッチング液は、第1照射ライン81および第2照射ライン82内に浸入する。第1照射ライン81および第2照射ライン82内においては、下側半導体層210が露出している。したがって、第1照射ライン81および第2照射ライン82内に浸入したエッチング液により、露出した下側半導体層210が浸食される。一方、保護膜51に覆われる上側半導体層250は、エッチング液によっては浸食されない。
The wet etching is performed by immersing the semiconductor laminated
When the semiconductor laminated
ここで、本実施の形態においては、下側半導体層210は、上側半導体層250に面する側(下側半導体上面213側)と基板100に面する側(下側半導体底面214側)とで、エッチング液による浸食のされやすさが異なっている。具体的には、下側半導体層210における下側半導体上面213側と比較して、下側半導体層210における下側半導体底面214側の方がエッチング液による浸食がされやすくなっている。
Here, in the present embodiment, the
これは、以下の理由による。
一般に、本実施の形態の中間層201(図3参照)を構成するAlNは、本実施の形態の下地層202(図3参照)およびnコンタクト層203a(図3参照)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浸食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、それぞれ基板100に近い側から上側半導体層250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。
This is due to the following reason.
In general, the AlN constituting the intermediate layer 201 (see FIG. 3) of the present embodiment is the AlGaN or GaN constituting the base layer 202 (see FIG. 3) and the
Further, as described above, in this embodiment, the
Furthermore, as described above, the group III nitride semiconductor constituting the
以上の理由により、本実施の形態の下側半導体層210は、下側半導体上面213側と比較して、下側半導体底面214側の方がエッチング液による浸食がされやすくなっている。そして、第1照射ライン81内および第2照射ライン82内にエッチング液が浸入した場合には、通常、露出する下側半導体層210のうち下側半導体層210と基板100との界面(すなわち下側半導体底面214)を起点として、エッチング液による浸食が進行する。
For the above reasons, the
図12〜図14は、下側半導体層210におけるウェットエッチングの進行を説明するための図である。具体的には図12は、半導体積層基板20における下側半導体層210のうちマスク55が形成された領域の近傍を、第3方向zから見た図であって、図12(a)は、ウェットエッチング処理を施す前の下側半導体層210を示しており、図12(b)は、ウェットエッチング処理を施した後の下側半導体層210を示している。
また、図13(a)は、図12(a)におけるXIIIA−XIIIA断面図であり、図13(b)は、図12(b)におけるXIIIB−XIIIB断面図である。
さらに、図14(a)は、図12(a)におけるXIVA−XIVA断面図であり、図14(b)は、図12(b)におけるXIVB−XIVB断面図である。
12 to 14 are diagrams for explaining the progress of wet etching in the
Moreover, Fig.13 (a) is XIIIA-XIIIA sectional drawing in Fig.12 (a), FIG.13 (b) is XIIIB-XIIIB sectional drawing in FIG.12 (b).
14A is a cross-sectional view taken along the line XIVA-XIVA in FIG. 12A, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line XIVB-XIVB in FIG.
まず、下側半導体層210のうち、第3方向zから見てマスク55が形成されていない領域のウェットエッチングの進行について説明する。
上述したように、下側半導体層210は、下側半導体上面213側と比較して、下側半導体底面214側の方がエッチング液による浸食がされやすくなっている。したがって、半導体積層基板20をエッチング液に浸漬し、第1照射ライン81にエッチング液が浸入した場合には、第1照射ライン81にて露出する下側半導体層210において、下側半導体底面214を起点としてウェットエッチングが進行する。
First, the progress of wet etching in the region of the
As described above, the
これにより、図13(a)に示すように、下側半導体層210のうち下側半導体底面214側の領域では、ウェットエッチング処理により、下側半導体底面214に近いほど下側半導体層210が大きく削られることになる。
この結果、図13(b)に示すように、下側半導体層210のうち下側半導体底面214側には、下側半導体底面214に向かって下側半導体層210の内方に傾斜して延びる第1傾斜面211bが形成される。
Accordingly, as shown in FIG. 13A, in the region of the
As a result, as shown in FIG. 13B, the lower
一方、下側半導体層210のうち下側半導体上面213側の領域では、上述したように、下側半導体底面214側と比較して、ウェットエッチングによる浸食がされにくい。また、下側半導体層210の下側半導体上面213側の領域では、下側半導体底面214側と比較して結晶性が良いため、下側半導体底面214側と比較して、結晶性の低下に伴うウェットエッチングのされやすさの差が小さい。
この結果、下側半導体層210のうち下側半導体上面213側では、ウェットエッチング処理により下側半導体層210が略一律に削られ、図13(b)に示すように、第1傾斜面211bの上端から下側半導体上面213に向かって第3方向zに沿って延びる第1垂直面211aが形成される。
以上より、第1照射ライン81を介して、下側半導体底面214側に第1傾斜面211bを有し、下側半導体上面213側に第1垂直面211aを有する第1下側半導体側面211が形成されることになる。
On the other hand, in the region on the lower semiconductor
As a result, on the lower semiconductor
As described above, the first lower
なお、図13(a)(b)には、ウェットエッチング処理により第1照射ライン81を介して第1下側半導体側面211が形成される場合を示したが、第2下側半導体側面212についても、ウェットエッチング処理により、第1下側半導体側面211と同様に形成される。
したがって、図13(b)に示した第1下側半導体側面211と同様に、ウェットエッチング処理によって第2照射ライン82にエッチング液が浸入し、第2照射ライン82を介して下側半導体層210が浸食されることで、下側半導体上面213側に第2垂直面212aを有し、下側半導体底面214側に第2傾斜面212bを有する第2下側半導体側面212が形成されることになる。
FIGS. 13A and 13B show the case where the first lower
Therefore, similarly to the first lower
続いて、下側半導体層210のうち、第3方向zから見てマスク55が形成された領域におけるウェットエッチングの進行の仕方について説明する。
図14(a)に示すように、下側半導体層210のうちマスク55が積層された領域には、変質領域210aが形成されている。ここで、変質領域210aでは、下側半導体層210が変質されることで、他の領域の下側半導体層210と比較してエッチング液によって浸食されやすくなっている。
これにより、ステップ105のウェットエッチング工程において第1照射ライン81内および第2照射ライン82内にエッチング液が浸入した場合には、下側半導体底面214に加えて、変質領域210aが形成された下側半導体上面213を起点として、ウェットエッチングが進行する。
Next, how wet etching proceeds in the region of the
As shown in FIG. 14A, an altered
As a result, when the etchant enters the
すなわち、下側半導体層210における下側半導体底面214側の領域では、図14(a)に示すように、ウェットエッチング処理により、下側半導体底面214に近づくほど下側半導体層210が大きく削られる。
一方、下側半導体層210における下側半導体上面213側の領域では、図14(a)に示すように、下側半導体上面213(変質領域210a)に近づくほど下側半導体層210が大きく削られる。
That is, in the region of the
On the other hand, in the region of the
これにより、下側半導体層210のうち下側半導体底面214側には、図14(b)に示すように、下側半導体底面214に向かって下側半導体層210の内方に傾斜して延びる逆傾斜面235bが形成される。
また、下側半導体層210のうち下側半導体上面213側には、図14(b)に示すように、下側半導体上面213から逆傾斜面235bの上端に向かって下側半導体層210の外方に傾斜して延びる順傾斜面235a、および、順傾斜面235aと逆傾斜面235bとの境界となる境界部235cが形成される。
Accordingly, the lower
Further, on the lower semiconductor
ここで、下側半導体層210のうちマスク55が形成された領域を第3方向zから見ると、図12(a)に示すように、下側半導体上面213では、マスク55(変質領域210a;図14(a)参照)が形成された下側半導体層210の角部分を起点として、下側半導体層210の内方に向かってウェットエッチングが進行する。
そして、マスク55が形成された領域では、図12(b)に示すように、下側半導体層210は円弧状に削られる。この結果、順傾斜面235aおよび境界部235cは、第3方向zから見た場合に円弧状に湾曲した形状となり、また、下側半導体上面213と順傾斜面235aとの境界には、円弧形状を有する接続部233(図12参照)が形成される。
Here, when the region where the
In the region where the
以上説明したように、ステップ105のウェットエッチング工程では、半導体積層基板20に対してウェットエッチング処理を施すことで、第1垂直面211aと第1傾斜面211bとを有する第1下側半導体側面211、第2垂直面212aと第2傾斜面212bとを有する第2下側半導体側面212、順傾斜面235aと逆傾斜面235bと境界部235cとを有する接続側面235が形成されるとともに、下側半導体上面213と接続側面235との境界である接続部233が形成される。
As described above, in the wet etching process of
(分割工程)
ステップ106の分割工程では、ステップ105のウェットエッチング工程により下側半導体層210に第1下側半導体側面211、第2下側半導体側面212および接続側面235が形成された半導体積層基板20を切断し、複数の半導体発光素子1に分割する。
なお、半導体積層基板20を複数の半導体発光素子1に分割する前に、半導体積層基板20における基板100が所定の厚さとなるように、基板100の基板底面114(図3参照)を研削および研磨する工程を設けてもよい。
研削・研磨後の基板100の厚みは、60μm〜300μm、好ましくは80μm〜250μm、より好ましくは100μm〜200μmとする。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効率よく半導体積層基板20を分割することが可能になる。
(Division process)
In the dividing step of step 106, the semiconductor laminated
Before the
The thickness of the
ステップ106の分割工程では、まず、半導体積層基板20におけるウエハ状の基板100の基板底面114(図3参照)側から、第1照射ライン81および第2照射ライン82に沿って、基板100の内部にレーザを照射する。これにより、基板100の内部に、第1照射ライン81および第2照射ライン82に沿ってサファイア単結晶が改質された複数の改質領域が形成される。
続いて、第1照射ライン81および第2照射ライン82に沿って形成された改質領域に沿うように、ウエハ状の基板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、ウエハ状の基板100を複数の基板100に分割する。このとき、分割された各基板100上には、下側半導体層210、上側半導体層250、p電極300およびn電極400が存在することになる。
この分割により、基板100における第1基板側面111および第2基板側面112(ともに図1参照)が形成される。
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。
In the dividing step of step 106, first, the inside of the
Subsequently, the modified region is formed by pressing the blade from the
By this division, a first
And the semiconductor light-emitting
ここで、従来、分割工程において半導体積層基板20を複数の半導体発光素子1に分割する際には、半導体積層基板20に対して振動等が生じる場合があり、半導体積層基板20における下側半導体層210同士がぶつかって、下側半導体層210に欠け等が発生する場合があった。
本実施の形態の半導体積層基板20では、上述したように、ステップ104の表面レーザ工程及びステップ105のウェットエッチング工程により複数の領域に分離された下側半導体層210は、第1下側半導体側面211と第2下側半導体側面212とを接続する部分に接続側面235が形成されており、下側半導体層210の突出量が少ない。
したがって、本構成を有さない場合と比較して、ステップ106の分割工程において、下側半導体層210同士が衝突しにくく、また、下側半導体層210同士が衝突した場合であっても、従来のように下側半導体層210の尖った尖端部を有する場合と比較して、下側半導体層210の割れや欠けの発生を抑制することができる。
Here, conventionally, when the
In the semiconductor laminated
Therefore, compared with the case where this configuration is not provided, the
なお、本実施の形態の半導体発光素子1の製造工程では、ステップ103の被膜形成工程において交差部73に形成するマスク55の形状を円形状としたが、マスク55の形状はこれに限られない。
図15は、本実施の形態の半導体発光素子1の製造工程において、ステップ103の被膜形成工程にて形成するマスク55の他の形状を示した図であり、マスク55を第3方向zから見た図である。なお、図15に示したマスク55の形状は例であって、マスク55の形状をこれらに限るものではない。
In the manufacturing process of the semiconductor
FIG. 15 is a view showing another shape of the
マスク55を第3方向zから見た形状は、図15(a)に示すように、各辺が第1方向xまたは第2方向yに沿う四角形(正方形)であってもよい。
また、マスク55を第3方向zから見た形状は、図15(b)に示すように、各対角線が第1方向xまたは第2方向yに沿う四角形(正方形)であってもよい。
さらに、マスク55を第3方向zから見た形状は、図15(c)(d)に示すように、第1方向xおよび第2方向yに沿って延びる十字形状であってもよい。
さらにまた、マスク55は、保護膜51と同一の材料で構成する場合には、図15(e)(f)に示すように、保護膜51とつながって形成されていてもよい。
The shape of the
Further, the shape of the
Furthermore, the shape of the
Furthermore, when the
ただし、マスク55を第3方向zから見た形状は、以下の理由により、円形状、各辺が第1方向xまたは第2方向yに沿う正方形、または、各対角線が第1方向xまたは第2方向yに沿う正方形であることが好ましく、円形状または各辺が第1方向xまたは第2方向yに沿う正方形であることがより好ましい。
すなわち、マスク55がこのような形状であると、例えばステップ104の表面レーザ工程において第1照射ライン81または第2照射ライン82を形成する位置が、予め定めた予定位置からずれてしまった場合であっても、第1照射ライン81と第2照射ライン82とがマスク55上で交差しやすくなるからである。
However, the shape of the
That is, when the
ここで、例えばステップ104の表面レーザ工程において第1照射ライン81と第2照射ライン82とがマスク55上で交差しなかった場合、第1照射ライン81と第2照射ライン82とにより複数の領域に分離される下側半導体層210においてマスク55が積載されていない領域が形成される。そして、下側半導体層210のうちマスク55が積載されていない領域では、マスク55により変質された変質領域210aが形成されていないため、ステップ105のウェットエッチング工程において、接続側面235における順傾斜面235aが形成されなくなる懸念がある。
したがって、マスク55を上述の形状にすることが好ましい。
Here, for example, when the
Therefore, it is preferable that the
なお、マスク55の形状が円形状の場合(図9参照)、マスク55の直径は、例えば、ステップ104の表面レーザ工程にて形成する第1照射ライン81および第2照射ライン82の幅よりも大きく、また、ステップ102の半導体除去工程にて形成する第1溝部71および第2溝部72の幅以下の範囲であることが好ましい。
また、マスク55の形状が、各辺が第1方向xまたは第2方向yに沿った正方形(図15(a)参照)の場合、マスク55の各辺の長さは、例えば、第1照射ライン81および第2照射ライン82の幅よりも大きく、また、隣接する保護膜51同士の距離以下の範囲であることが好ましい。
さらにまた、マスク55の形状が、各対角線が第1方向xまたは第2方向yに沿った正方形(図15(b)参照)の場合、マスク55の各対角線の長さは、例えば、第1照射ライン81および第2照射ライン82の幅よりも大きく、また、隣接する保護膜51同士の距離の2倍以下の範囲であることが好ましい。
When the shape of the
When the shape of the
Furthermore, when the shape of the
ここで、マスク55の径が過度に大きい場合、それに伴って下側半導体層210に形成される変質領域210aの面積も大きくなるため、ステップ105のウェットエッチング工程において、下側半導体層210の下側半導体上面213側が大きく削られる。そして、下側半導体層210の下側半導体上面213側が大きく削られた場合、接続部233や接続側面235の順傾斜面235aを第3方向zから見た形状が、曲率の大きな円弧形状になりやすい。
接続部233や順傾斜面235aの曲率が大きくなった場合には、曲率が小さい場合と比較して、例えば下側半導体層210に対して他の部材等がぶつかった場合に、接続部233等に力が集中しやすくなり、下側半導体層210に割れや欠け等が発生しやすくなる懸念がある。
Here, when the diameter of the
When the curvature of the connecting
また、マスク55の径が過度に小さい場合、それに伴って変質領域210aの面積も小さくなるため、ステップ105のウェットエッチング工程において、変質領域210aを起点とした下側半導体層210の下側半導体上面213側における浸食が十分に行われない場合がある。そして、変質領域210aを起点とした浸食が不十分な場合、上述の接続部233や接続側面235における順傾斜面235aが形成されなかったり、接続部233や順傾斜面235aの形状が、曲率の大きな円弧形状となったりする傾向がある。
Further, when the diameter of the
さらに、マスク55の径が過度に小さい場合、それに伴って変質領域210aの面積も小さくなるため、ステップ104の表面レーザ工程にて形成する第1照射ライン81と第2照射ライン82とがマスク55上で交差しにくくなる傾向がある。第1照射ライン81と第2照射ライン82とがマスク55上で交差しない場合には、上述したように、第1照射ライン81と第2照射ライン82とにより複数の領域に分離された下側半導体層210において、変質領域210aが形成されていない領域が発生する。そして、変質領域210aが形成されていない下側半導体層210では、ステップ105のウェットエッチング工程において下側半導体上面213側がエッチングの起点とはならないため、上述したような順傾斜面235aが形成されない場合がある。
Further, when the diameter of the
なお、本実施の形態の半導体発光素子1の製造工程では、ステップ103の被膜形成工程において交差部73にマスク55を積層することにより、積層半導体層200(下側半導体層210)が変質した変質領域210aを交差部73に形成した。しかし、変質領域210aを形成する方法としては、マスク55の積層に限られず、例えば、交差部73にて露出する積層半導体層200(下側半導体層210)に対して酸化・還元等の処理を施すことによって、積層半導体層200(下側半導体層210)が変質した変質領域210aを形成しても構わない。
In the manufacturing process of the semiconductor
1…半導体発光素子、20…半導体積層基板、51…保護膜、55…マスク、71…第1溝部、72…第2溝部、73…交差部、81…第1照射ライン、82…第2照射ライン、100…基板、200…積層半導体層、210…下側半導体層、210a…変質領域、211…第1下側半導体側面、211a…第1垂直面、211b…第1傾斜面、212…第2下側半導体側面、212a…第2垂直面、212b…第2傾斜面、213…下側半導体上面、214…下側半導体底面、230…上面周縁、231…第1直線部、232…第2直線部、233…接続部、235…接続側面、235a…順傾斜面、235b…逆傾斜面、235c…境界部、250…上側半導体層、300…p電極、400…n電極
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記被覆部が形成された前記半導体積層基板に対して、前記半導体層を当該被覆部が形成された側から前記基板に到達するように局所的に除去することで、当該被覆部にて交差し且つ当該半導体層を複数の領域に分割する複数の分割溝を形成する分割溝形成工程と、
前記被覆部および前記分割溝が形成された前記半導体積層基板に対して、ウェットエッチングを施すウェットエッチング工程と
を含む半導体発光素子の製造方法。 A semiconductor laminated substrate in which a semiconductor layer including a light-emitting layer that emits light when energized and made of a group III nitride is laminated on a substrate is made of a material different from the semiconductor layer and a part of the semiconductor layer A covering portion forming step for forming a covering portion covering the region of
The semiconductor laminated substrate on which the covering portion is formed is crossed at the covering portion by locally removing the semiconductor layer so as to reach the substrate from the side on which the covering portion is formed. And a division groove forming step of forming a plurality of division grooves for dividing the semiconductor layer into a plurality of regions;
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: a wet etching step of performing wet etching on the semiconductor laminated substrate in which the covering portion and the dividing groove are formed.
前記分割溝形成工程では、前記被覆部で交差し且つ前記他の被覆部を通過しない前記複数の分割溝を形成すること
を特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。 In the covering portion forming step, the covering portion made of an insulating film having an insulating property is formed, and another covering is formed of the insulating film and covers a region different from the covering portion on the semiconductor layer. Forming part,
2. The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein in the dividing groove forming step, the plurality of dividing grooves that intersect at the covering portion and do not pass through the other covering portion are formed.
前記被覆部形成工程では、前記複数の溝部が交差する交差部に前記被覆部を形成し、
前記分割溝形成工程では、前記複数の溝部に沿うとともに前記交差部にて交差する前記複数の分割溝を形成する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の製造方法。 Before the covering portion forming step, a part of the semiconductor layer is locally removed from the side opposite to the substrate with respect to the semiconductor laminated substrate, and the semiconductor layer is recessed toward the substrate side and A semiconductor removing step of separating the opposite side of the semiconductor layer from the substrate into a plurality of regions by forming a plurality of intersecting grooves;
In the covering portion forming step, the covering portion is formed at an intersecting portion where the plurality of groove portions intersect,
3. The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein in the dividing groove forming step, the plurality of dividing grooves are formed along the plurality of groove portions and intersecting at the intersecting portions.
前記変質領域が形成された前記半導体積層基板に対して、前記半導体層を当該変質領域が形成された側から前記基板に到達するまで局所的に除去することで、当該変質領域にて交差し且つ当該半導体層を複数の領域に分割する複数の分割溝を形成する分割溝形成工程と、
前記変質領域および前記複数の分割溝が形成された前記半導体積層基板に対して、ウェットエッチングを施すウェットエッチング工程と
を含む半導体発光素子の製造方法。 By processing the semiconductor layer from the side opposite to the substrate, the semiconductor layered substrate in which a semiconductor layer including a light-emitting layer that emits light when energized and composed of a group III nitride is stacked, A modified region forming step of forming a modified region obtained by modifying a partial region of the semiconductor layer;
The semiconductor layered substrate in which the altered region is formed is crossed in the altered region by locally removing the semiconductor layer from the side on which the altered region is formed until reaching the substrate. A division groove forming step of forming a plurality of division grooves for dividing the semiconductor layer into a plurality of regions;
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: a wet etching step of performing wet etching on the semiconductor laminated substrate in which the altered region and the plurality of dividing grooves are formed.
前記半導体層は、半導体底面と、当該半導体底面の第1の周縁から当該半導体層の上方に立ち上がる半導体側面と、当該半導体側面の上方における第2の周縁から当該半導体層の内方に向かって延びることで上方を向く半導体上面とを有し、
前記第2の周縁は、直線状に延びる複数の直線部と、隣接する当該直線部同士を接続する複数の接続部とを有するとともに、それぞれの接続部は、前記半導体上面と垂直な方向から見た場合に、当該接続部により接続される2つの直線部の延長線同士の交点よりも内側に位置し、
前記半導体側面は、前記第1の周縁から前記第2の周縁における前記直線部へ向けて立ち上がる直線部側面と、当該第1の周縁から当該第2の周縁における前記接続部へ向けて立ち上がる接続側面とを有し、
前記接続側面は、前記第1の周縁から前記半導体層の上方且つ外方に傾斜する外方傾斜面と、当該外方傾斜面の上端から前記第2の周縁における前記接続部に向けて、当該半導体層の上方且つ内方に傾斜する内方傾斜面とを有することを特徴とする半導体発光素子。 A semiconductor light emitting device including a semiconductor layer including a light emitting layer that emits light when energized,
The semiconductor layer includes a semiconductor bottom surface, a semiconductor side surface rising above the semiconductor layer from a first peripheral edge of the semiconductor bottom surface, and an inward direction of the semiconductor layer from a second peripheral edge above the semiconductor side surface. A semiconductor upper surface facing upward,
The second peripheral edge has a plurality of linear portions extending linearly and a plurality of connection portions connecting the adjacent linear portions, and each connection portion is viewed from a direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor. In the case where it is located on the inner side of the intersection of the extension lines of the two linear portions connected by the connection portion,
The semiconductor side surface includes a straight portion side surface that rises from the first peripheral edge toward the straight portion at the second peripheral edge, and a connection side surface that rises from the first peripheral edge toward the connection portion at the second peripheral edge. And
The connection side surface is an outer inclined surface that is inclined upward and outward from the first peripheral edge from the first peripheral edge, and an upper end of the outer inclined face toward the connection portion at the second peripheral edge. A semiconductor light emitting element having an inwardly inclined surface that inclines inward and above the semiconductor layer.
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