JP5929705B2 - Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the 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 cracks are likely to occur at the end of the semiconductor layer.
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且つ外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し、前記半導体上面と垂直な方向から見た場合に、それぞれの接続部は、当該接続部に接続される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に向かって延びる直線側面と、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に向かって延び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立ち上がる傾斜部と、当該傾斜部から前記第2の周縁における前記接続部に向かって上方に立ち上がる垂直部とを有することを特徴とする。 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 a first periphery of the semiconductor bottom surface above the semiconductor layer. And a semiconductor side surface rising outward, and a semiconductor upper surface extending upward from the second peripheral edge above the semiconductor side surface toward the inner side of the semiconductor layer, the second peripheral edge being a straight line A plurality of linear portions extending in a shape and a plurality of connecting portions that connect adjacent linear portions, and when viewed from a direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor, each connecting portion is connected to the connecting portion. The semiconductor side surface is located on the inner side of the intersection of the extended lines of the two linear portions to be connected, and the semiconductor side surface extends from the first peripheral edge toward the linear portion at the second peripheral edge, 1 fringe A connecting side surface extending toward the connecting portion at the second peripheral edge, and the connecting side surface includes an inclined portion that rises upward and outward from the first peripheral edge from the first peripheral edge, and from the inclined portion. And a vertical portion that rises upward toward the connection portion at the second peripheral edge .
また、本発明の半導体発光素子は、前記直線側面は、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に向かって上方且つ外方に立ち上が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は、前記複数の直線部は、前記半導体層を前記半導体上面と垂直な方向から見た場合に、第1方向に延びる第1直線部と、当該第1方向と垂直な第2方向に延び前記接続部を介して当該第1直線部に接続される第2直線部とを有し、前記半導体層を前記半導体上面と垂直な方向から見た場合に、前記第1直線部から前記第1の周縁までの最短距離をXとし、前記第2直線部から当該第1の周縁までの最短距離をYとし、当該第1直線部の延長線と当該第2直線部の延長線との交点から当該第1の周縁までの最短距離を結んだ直線と前記接続部との交点から、当該第1の周縁までの最短距離をLとした場合に、X、YおよびLは、L2=A×(X2+Y2) 0<A≦0.95の関係を有することを特徴とする。
さらにまた、前記接続部は、前記半導体層を前記半導体上面と垂直な方向から見た場合に、円弧形状を有することを特徴とする。
Further, the semiconductor light emitting device of the present invention may be characterized in that the straight side surface rises upward and outward from the first peripheral edge toward the straight line portion at the second peripheral edge .
Furthermore, in the semiconductor light emitting device of the present invention, the plurality of linear portions include a first linear portion extending in a first direction when the semiconductor layer is viewed from a direction perpendicular to the semiconductor upper surface, and the first direction. A second linear portion extending in a vertical second direction and connected to the first linear portion via the connecting portion, and when the semiconductor layer is viewed from a direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor, the first linear portion The shortest distance from one straight line part to the first peripheral edge is X, the shortest distance from the second straight line part to the first peripheral edge is Y, and an extension line of the first straight line part and the second straight line part X, Y, and L, where L is the shortest distance from the intersection of the straight line connecting the intersection with the extension line to the first peripheral edge and the connecting portion to the first peripheral edge. is to characterized in that it has a relationship of L 2 = a × (X 2 + Y 2) 0 <a ≦ 0.95 .
Furthermore, the connection part has an arc shape when the semiconductor layer is viewed from a direction perpendicular to the semiconductor upper surface.
また、本発明を半導体発光素子の製造方法として捉えると、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族窒化物半導体から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、当該基板とは反対側から当該半導体層の一部を局所的に除去することで、当該半導体層の表面に沿って延びる第1溝部と、当該半導体層の表面に沿って延び当該第1溝部と交差する第2溝部と、当該第1溝部と当該第2溝部とが交差する領域に設けられ当該第1溝部および当該第2溝部よりも凹んだ凹部と、を形成する半導体除去工程と、前記第1溝部、前記第2溝部および前記凹部が形成された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当該基板に到達するまで除去することで、当該第1溝部および当該第2溝部に沿い且つ当該凹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、前記第1溝部、前記第2溝部、前記凹部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。
さらに、本発明の半導体発光素子の製造方法は、前記半導体除去工程では、前記半導体層の除去を妨げる除去抑制層を当該半導体層上に部分的に積層し、当該半導体層のうち当該除去抑制層が形成されていない領域を前記基板の反対側から除去することで、前記凹部を形成することを特徴とすることができる。
Further, when the present invention is regarded as a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the semiconductor light emitting device manufacturing method of the present invention includes a semiconductor layer including a light emitting layer that emits light when energized on a substrate and made of a group III nitride semiconductor. A first groove portion extending along the surface of the semiconductor layer by locally removing a part of the semiconductor layer from a side opposite to the substrate with respect to the stacked semiconductor multilayer substrate, and the semiconductor layer A second groove that extends along the surface and intersects the first groove, a recess that is provided in a region where the first groove and the second groove intersect, and is recessed from the first groove and the second groove, A part of the semiconductor layer locally from the side opposite to the substrate with respect to the semiconductor laminated substrate in which the first groove portion, the second groove portion, and the concave portion are formed. Remove until you reach It is a dividing groove forming step of forming the plurality of dividing grooves that divide the intersecting and the semiconductor layer into a plurality of regions in the first groove and the second along the groove and the recess, said first groove, A wet etching step of performing wet etching on the semiconductor laminated substrate in which the second groove portion, the concave portion, and the plurality of divided grooves are formed.
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, in the semiconductor removal step, a removal suppression layer that prevents removal of the semiconductor layer is partially stacked on the semiconductor layer, and the removal suppression layer of the semiconductor layer The recess may be formed by removing a region where no is formed from the opposite side of the substrate.
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.
[実施の形態1]
(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上に積層された透明導電層300と、透明導電層300上に形成されたp電極350と、積層半導体層200上に形成されたn電極400とを有している。
[Embodiment 1]
(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、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350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350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。また、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。
In this example, a sapphire single crystal having a C-plane as the substrate
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350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とにより直線部が構成されている。
As shown in FIG. 2, the lower semiconductor
Here, the upper surface
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に向けて延びる4つの接続側面235を備えている。
Further, the lower semiconductor side surface of the
さらに、本実施の形態の下側半導体底面214における第1の周縁の一例としての底面周縁240は、図2に示すように、長方形形状を有している。具体的には、下側半導体底面214における底面周縁240は、第1下側半導体側面211と下側半導体底面214との境界に相当する第1直線部241と、第2下側半導体側面212と下側半導体底面214との境界に相当する第2直線部242とを有している。そして、第1直線部241と第2直線部242とは互いに略垂直に延びるとともに、互いに交わっている。
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。
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と、透明導電層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213における一部の領域が外部に露出している。
Here, in the present embodiment, the area of the upper semiconductor bottom surface in the
さらにまた、図1、図2に示すように、本実施の形態の透明導電層300は、上側半導体層250における上側半導体上面253の略全面を覆うように形成されている。
なお、透明導電層300はこのような形状に限定されるわけではなく、例えば透明導電層300を、隙間を開けた格子状や樹形状に形成してもよい。
Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 2, the transparent
The transparent
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、積層半導体層200および透明導電層300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、積層半導体層200および透明導電層300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 longitudinal 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およびpコンタクト層205b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300を介してp電極350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350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>
さらに、上述したように、本実施の形態の積層半導体層200上(上側半導体上面253)には、透明導電層300が設けられている。
透明導電層300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350が形成された側に取り出すことから、透明導電層300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300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>
Furthermore, as described above, the transparent
The transparent
以上のことから、透明導電層300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300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
Although the thickness in particular 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および図5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。また、図5は、図2におけるV−V断面図である。
(Description of detailed structure of lower semiconductor layer)
Next, the detailed structure of the
4 and 5 are examples of longitudinal sectional views of the semiconductor
図4(a)に示すように、下側半導体層210において、第1下側半導体側面211と下側半導体上面213とがなす角度をθ1aとする。本実施の形態では、θ1aは鋭角となっている(θ1a<90°)。
また、下側半導体層210において、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。本実施の形態では、θ1bは鈍角となっている(θ1b>90°)。
As shown in FIG. 4A, in the
In the
本実施の形態では、2つの第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。
そして、図4(a)に示すように、下側半導体層210は、第2方向yに沿って、第1下側半導体側面211と下側半導体上面213との境界部(すなわち第1直線部231)に向かうにつれて、厚みが薄くなっている。
In the present embodiment, the two first lower semiconductor side surfaces 211 have a shape inclined toward the outer side of the
As shown in FIG. 4A, the
同様に、図4(b)に示すように、下側半導体層210において、第2下側半導体側面212と下側半導体上面213とがなす角度をθ2aとする。本実施の形態では、θ2aは鋭角となっている(θ2a<90°)。
また、下側半導体層210において、第2下側半導体側面212と下側半導体底面214とがなす角度をθ2bとする。本実施の形態では、θ2bは鈍角となっている(θ2b>90°)。
Similarly, as shown in FIG. 4B, in the
In the
本実施の形態では、2つの第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(b)に示すように、下側半導体層210は、第1方向xに沿って、第2下側半導体側面212と下側半導体上面213との境界部(すなわち第2直線部232)に向かうにつれて、厚みが薄くなっている。
In the present embodiment, the two second lower semiconductor side surfaces 212 have a shape inclined toward the outer side of the
As shown in FIG. 4B, 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。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の周辺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。
ここで、図6(b)では、下側半導体底面214を下側半導体上面213に対して投影して記載しており、下側半導体上面213に投影した下側半導体底面214を一点鎖線で示している。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
Here, in FIG. 6B, the lower
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、下側半導体上面213の接続部233から基板100側に向かって延びる垂直部235aと、垂直部235aに対して傾斜し且つ垂直部235aの下方から基板上面113に向かって延びる傾斜部235bとを有している。なお、垂直部235aは第3方向zに沿って設けられており、また、垂直部235aと傾斜部235bとがなす角は、鈍角となっている。
As shown in FIGS. 5 and 6A, the
また、図6(a)に示すように、接続側面235の垂直部235aと下側半導体上面213とがなす角度をθ3aとすると、本実施の形態では、θ3aは略90°となっている。
さらに、接続側面235の傾斜部235bと下側半導体底面214とがなす角度をθ3bとすると、θ3bは鈍角である(θ3b>90°)。なお、本実施の形態では、θ3bは、θ1bおよびθ2bよりも大きい(θ3b>θ1b、θ3b>θ2b)。
そして、図5に示すように、傾斜部235bは、基板上面113と垂直な平面に対して傾斜した形状を有している。また、傾斜部235bは、下側半導体底面214側から垂直部235a側に向かうにつれて、垂直部235aに倣って徐々に形状が変化している。
As shown in FIG. 6A, if the angle formed by the
Furthermore, if the angle formed by the
As shown in FIG. 5, the
ここで、本実施の形態の下側半導体層210は、接続側面235が垂直部235aと傾斜部235bとを有することで、接続側面235の近傍において第3方向zに沿って厚みを有している。具体的には、図6(a)に示すように、本実施の形態の接続側面235では、垂直部235aの高さがH(>0)となっており、これにより、下側半導体層210の接続部233における厚みがHとなっている。
Here, the
また、上述したように、下側半導体上面213の接続部233は、下側半導体上面213をn電極400が形成される側から見た場合に、円弧形状を有している。
そして、図6(b)に示すように、下側半導体上面213をn電極400が形成される側から第3方向zに沿って見た場合に、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, when the lower semiconductor
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とが直接交わっており、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、外部から付加された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、下側半導体層210において、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、接続側面235が形成されている。また、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体層210を第3方向zから見た場合に、下側半導体上面213の上面周縁230において第1直線部231と第2直線部232との間には、接続側面235と下側半導体上面213との境界である接続部233が形成されている。そして、接続部233は、第3方向zから見た場合に、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の延長線とにより囲まれる長方形の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、従来例のような尖端部が形成されていない。
On the other hand, in the semiconductor
That is, in the semiconductor
これにより、本実施の形態では、尖端部を有する従来の半導体発光素子1と比較して、下側半導体層210の突出量が小さくなっている。その結果、本実施の形態の半導体発光素子1では、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可能になる。
Thereby, in this Embodiment, the protrusion amount of the lower
また、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。すなわち、接続部233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、例えば下側半導体上面213を介して外部から力が付加された場合に、本構成を採用しない場合と比較して、下側半導体層210における力の集中を抑制できる。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が他の半導体発光素子1や他の部材と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。
Further, in the semiconductor
さらに、上述したように、本実施の形態の半導体発光素子1では、下側半導体層210は、接続部233において厚さがH(>0)となっている。すなわち、本実施の形態の下側半導体層210は、上述したように第1直線部231および第2直線部232において厚みを有していないのに対し、接続部233では厚みを有している。
これにより、例えば従来例のように尖端部において下側半導体層210が厚さを有さない場合と比較して、下側半導体層210の強度を高めることが可能になる。これにより、本構成を採用しない場合と比較して、半導体発光素子1において下側半導体層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, as described above, in the semiconductor
Thereby, for example, the strength of the
なお、下側半導体層210における接続側面235と下側半導体上面213との境界における厚さ(接続側面235における垂直部235aの高さ)Hは、下側半導体層210の厚さ(すなわち、下側半導体上面213と下側半導体底面214との第3方向zに沿った距離)の1/2以下とすることが好ましい。
垂直部235aの高さをこのような範囲に設定することで、例えば高さHが下側半導体層210の厚さの1/2よりも大きい場合と比較して、傾斜部235bの面積が大きくなる。これにより、本構成を採用しない場合と比較して、半導体発光素子1(図1参照)の発光層204(図3等参照)から出力された光が、傾斜部235bを介して半導体発光素子1の外部へと取り出されやすくなり、半導体発光素子1の出力の低下を抑制することが可能になる。
In addition, the thickness (height of the
By setting the height of the
ここで、本実施の形態の半導体発光素子1において、図6(b)に示すように、下側半導体上面213に投影した下側半導体底面214の底面周縁240(図2参照)における第2直線部242と、上面周縁230(図2参照)における第2直線部232との最短距離をXとする。同様に、下側半導体上面213に投影した底面周縁240における第1直線部241と、上面周縁230における第1直線部231との最短距離をYとする。
また、図6(b)に示すように、底面周縁240における第1直線部241と第2直線部242との交点から、上面周縁230における接続部233の中央部までの距離をLとする。なお、接続部233の中央部とは、この例では、底面周縁240の第1直線部241と第2直線部242との交点から、上面周縁230の第1直線部231の延長線と第2直線部232の延長線との交点へと延びる直線(すなわち、第1直線部231の延長線と第2直線部232の延長線との交点と、底面周縁240との最短距離を結ぶ直線)が、接続部233と交差する点をいう。
本実施の形態では、距離Lは、以下の式で表される範囲とすることが好ましい。
L2=A×(X2+Y2) 0<A≦0.95 …(1)
Here, in the semiconductor
Further, as shown in FIG. 6B, the distance from the intersection of the first
In the present embodiment, the distance L is preferably in a range represented by the following formula.
L 2 = A × (X 2 + Y 2 ) 0 <A ≦ 0.95 (1)
距離Lを式(1)で表される範囲とすることで、本構成を採用しない場合と比較して、接続部233および接続側面235における下側半導体層210の突出量を少なくすることができる。ここで、下側半導体層210の突出量が大きい場合、上述したように、下側半導体層210が力を受けた場合に、突出した部分に力が集中しやすく、下側半導体層210が破損しやすくなる傾向がある。
したがって、本実施の形態のように下側半導体層210の突出量を小さくすることで、本構成を採用しない場合と比較して、下側半導体層210の欠け・割れ等の発生を抑制することが可能になる。
By setting the distance L within the range represented by the expression (1), the amount of protrusion of the
Therefore, by reducing the protruding amount of the
なお、本実施の形態の半導体発光素子1では、上述したように、下側半導体層210の第1下側半導体側面211および第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に対して傾斜して設けられている。これにより、下側半導体層210は、第1下側半導体側面211と下側半導体上面213との境界部(第1直線部231)、第2下側半導体側面212と下側半導体上面213との境界部(第2直線部232)において厚みが薄くなり、縦断面において尖った形状を有している(図4(a)(b)参照)。
In the semiconductor
しかし、第1直線部231および第2直線部232は、下側半導体上面213と垂直な方向から見た場合に略直線状の形状を有している。したがって、例えば下側半導体上面213を介して下側半導体層210の第1直線部231または第2直線部232近傍に外部から力が付加された場合であっても、第1直線部231または第2直線部232において力が集中しにくい。
したがって、下側半導体層210が、第1直線部231および第2直線部232において縦断面にて尖った形状を有している場合であっても、下側半導体層210における欠け・割れ等は発生しにくい。
However, the first
Therefore, even when the
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、直線形状、曲線形状、折れ線形状等またはこれらの組み合わせ等であっても構わない。
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凸凹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
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350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350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 this 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、透明導電層300、p電極350およびn電極400等をそれぞれ形成し、これを分割することで、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の積層半導体層200上に、SiO2等から構成されるマスク51(後述する図8参照)を形成するマスク形成工程を実行する(ステップ102)。
次いで、ステップ102にてマスク51が形成された半導体積層基板20の積層半導体層200上に透明導電層300を形成する透明導電層形成工程を実行する(ステップ103)。
続いて、ステップ103にて透明導電層300が形成された半導体積層基板20の積層半導体層200上および透明導電層300上にレジスト61(後述する図9参照)を形成するレジスト形成工程を実行する(ステップ104)。
次に、ステップ104にてレジスト61が形成された半導体積層基板20に対して、積層半導体層200の一部をエッチングによって除去することで、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10参照)等を形成する第1エッチング工程を実行する(ステップ105)。
なお、本実施の形態では、ステップ102のマスク形成工程、ステップ104のレジスト形成工程およびステップ105の第1エッチング工程が半導体除去工程に対応している。
In this example, first, a semiconductor lamination process is performed in which a
Next, a mask forming process is performed for forming a mask 51 (see FIG. 8 described later) made of SiO 2 or the like on the
Next, a transparent conductive layer forming step for forming the transparent
Subsequently, a resist forming step is performed in which a resist 61 (see FIG. 9 described later) is formed on the
Next, a part of the
In the present embodiment, the mask formation process in step 102, the resist formation process in step 104, and the first etching process in step 105 correspond to the semiconductor removal process.
次いで、ステップ105にて積層半導体層200の一部が除去された半導体積層基板20の積層半導体層200上および透明導電層300上に、それぞれn電極400およびp電極350を形成するとともに、積層半導体層200上および透明導電層300上に保護膜500を形成する電極形成工程を実行する(ステップ106)。
続いて、ステップ106にてn電極400、p電極350および保護膜500が形成された半導体積層基板20に対して、n電極400およびp電極350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11参照)を形成する表面レーザ工程を実行する(ステップ107)。
次に、ステップ107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工程の一例としての第2エッチング工程を実行する(ステップ108)。
次いで、ステップ108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109)。
本実施の形態では、ステップ107の表面レーザ工程が分割溝形成工程に対応し、ステップ108の第2エッチング工程がウェットエッチング工程に対応している。
Next, an n-
Subsequently, with respect to the semiconductor laminated
Next, a second etching process as an example of a wet etching process is performed on the semiconductor laminated
Next, the
In the present embodiment, the surface laser process in step 107 corresponds to the dividing groove forming process, and the second etching process in step 108 corresponds to the wet etching 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およびp型半導体層205(pクラッド層205a、pコンタクト層205b)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
(マスク形成工程)
続いて、ステップ102のマスク形成工程について説明する。
図8は、マスク形成工程を実行することにより得られたマスク51形成後の半導体積層基板20を示した図である。図8(a)は、マスク51形成後の半導体積層基板20を、マスク51が形成された側から見た上面図であり、図8(b)は、図8(a)の一部を拡大した拡大上面図であり、図8(c)は、図8(b)のVIIIC−VIIIC断面図である。
(Mask formation process)
Next, the mask formation process in step 102 will be described.
FIG. 8 is a view showing the semiconductor laminated
ステップ102のマスク形成工程では、ステップ101の半導体積層工程にて得られた半導体積層基板20の積層半導体層200上に、除去抑制層の一例としてのマスク51を形成する。
マスク51は、半導体積層基板20から形成される複数の半導体発光素子1(図1参照)の形成予定位置(以下、素子形成予定位置と呼ぶ)に対応して、積層半導体層200上の一部の領域に積層される。
In the mask formation process of step 102, a
A portion of the
本実施の形態では、半導体積層基板20に対して、半導体積層基板20から形成される複数の半導体発光素子1(図1参照)の形成予定位置(以下、素子形成予定位置と呼ぶ)をマトリクス状に設定している。
マスク51は、素子形成予定位置の周囲を囲むように、第1方向xおよび第2方向yに沿って設けられている。そして、マスク51には、それぞれの素子形成予定位置に対応して設けられた複数の第1の孔52が形成されている。また、マスク51には、それぞれの素子形成予定位置の四隅であって、隣接する4つの素子形成予定位置の中心に、第2の孔53が形成されている。
図8(a)に示すように、それぞれの第1の孔52および第2の孔53からは、積層半導体層200が露出している。なお、素子形成予定位置のうち半導体露出面213a(図1参照)に対応する領域には、マスク51が形成されており、積層半導体層200は露出していない。
In the present embodiment, formation planned positions (hereinafter referred to as element formation planned positions) of a plurality of semiconductor light emitting elements 1 (see FIG. 1) formed from the
The
As shown in FIG. 8A, the
それぞれの第1の孔52は、図8(a)(b)に示すように、第3方向zから見た場合に、長方形に近似した形状を有している。
それぞれの第2の孔53は、図8(a)(b)に示すように、素子形成予定位置における四隅がそれぞれ円弧状となるように、中心角が90度の円弧における外周側が4つ向き合った形状となっている。これにより、それぞれの素子形成予定位置の四隅に、第1方向xおよび第2方向yに十字状に延びた形状(以下、十字型と呼ぶことがある)の第2の孔53が形成されている。
As shown in FIGS. 8A and 8B, each
As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), each of the
マスク51は、後述するステップ105の第1エッチング工程においてエッチング処理により積層半導体層200の一部を除去する際に、除去される積層半導体層200の厚さ等を調整するために用いられる。なお、詳細については後段にて説明するが、ステップ105の第1エッチング工程では、例えば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により積層半導体層200の除去が行われる。
本実施の形態のマスク51としては、ステップ105の第1エッチング工程においてエッチングに用いられる酸等のエッチング液やエッチングガスによって、積層半導体層200とともに除去が可能な材質を用いることが好ましい。このようなマスク51に用いられる材質としては、例えば、SiO2等が挙げられるがこれに限定されるものではない。
The
As the
また、マスク51の厚さは、ステップ105の第1エッチング工程において除去する積層半導体層200の厚さや除去せずに残す積層半導体層200の厚さ、エッチングに用いるエッチング液やエッチングガスの種類等に応じて設定される。マスク51の厚さは、マスク51としてSiO2を用いる場合には、例えば0.01μm〜5μmの範囲が好ましく、0.05μm〜1μmの範囲がより好ましい。
Further, the thickness of the
マスク51の成膜は、従来公知のCVD法、蒸着法、スパッタリング法などで行うことができる。
また、マスク51に第1の孔52、第2の孔53を形成して、マスク51を上述した形状にするには、従来公知のフォトリソグラフィー法により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マスク51を除去する方法が使用できる。
なお、マスク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。
The
In addition, in order to form the
The formation method of the
(透明導電層形成工程)
次に、ステップ103の透明導電層形成工程について説明する。
透明導電層300(後述する図9等参照)は、複数の素子形成予定位置のそれぞれに対応するように、ステップ102で形成したマスク51における複数の第1の孔52から露出する積層半導体層200上に設けられる。
(Transparent conductive layer forming process)
Next, the transparent conductive layer forming process in step 103 will be described.
The transparent conductive layer 300 (see FIG. 9 and the like described later) is exposed to the plurality of
透明導電層300は、例えば、Inを含む酸化物からなる透光性の導電性材料を用いることができる。
そして、これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段にて積層半導体層200上に設けることによって、透明導電層300を形成できる。なお、透明導電層300を積層半導体層200上に形成した後に、透明導電層300の透明化や低抵抗化等を目的とした熱アニール処理を施してもよい。
For the transparent
The transparent
(レジスト形成工程)
続いて、ステップ104のレジスト形成工程について説明する。
図9は、ステップ104のレジスト形成工程までを実行することにより得られた、透明導電層300およびレジスト61形成後の半導体積層基板20を示した図である。図9(a)は、透明導電層300およびレジスト61形成後の半導体積層基板20の一部を、透明導電層300およびレジスト61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。
(Resist formation process)
Next, the resist forming process in step 104 will be described.
FIG. 9 is a diagram showing the semiconductor laminated
図9(a)〜(d)に示すように、除去抑制層の他の一例としてのレジスト61は、ステップ102のマスク形成工程で形成したマスク51における第1の孔52から露出する積層半導体層200上、および、ステップ103で形成した透明導電層300上に設けられる。なお、レジスト61は、マスク51上および、第2の孔53から露出する積層半導体層200上には設けられない。
レジスト61としては、従来公知の材料を用いることができる。また、レジスト61の形成方法としては、従来公知のフォトリソグラフィー法等を採用することができる。
As shown in FIGS. 9A to 9D, a resist 61 as another example of the removal suppressing layer is a stacked semiconductor layer exposed from the
As the resist 61, a conventionally known material can be used. As a method for forming the resist 61, a conventionally known photolithography method or the like can be employed.
(第1エッチング工程)
続いて、ステップ105の第1エッチング工程について説明する。
図10は、ステップ105の第1エッチング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、凹部73および半導体露出面213a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溝部71および第2溝部72形成後の半導体積層基板20の一部を、第1溝部71、第2溝部72等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。
(First etching process)
Subsequently, the first etching process of Step 105 will be described.
FIG. 10 is a diagram illustrating the
ステップ105の第1エッチング工程では、ステップ104のレジスト形成工程によりレジスト61が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、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、凹部73および半導体露出面213aを形成する。
In the first etching process of Step 105, the n-
図10(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。複数の第1溝部71は、隣接する第1溝部71同士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。複数の第2溝部72は、隣接する第2溝部72同士の間隔が等しくなるように、互いに略平行に並んでいる。
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。
また、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. 10A, a plurality of
In the present embodiment, the interval between adjacent
A plurality of exposed
図10(a)〜(d)に示すように、第1溝部71および第2溝部72が形成されることで、積層半導体層200には、ウエハ状の基板100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、第1溝部71および第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。
図10(a)に示すように、上側半導体層250を第3方向zから見た形状は、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に近似している。
As shown in FIGS. 10A to 10D, the
As shown in FIG. 10A, the shape of the
また、図10(a)に示すように、凹凸部の一例としての凹部73は、第1溝部71と第2溝部72とが交差する領域に形成されている。そして、図10(b)に示すように、凹部73は、第1溝部71および第2溝部72に対してさらに基板100側に窪んで設けられており、nコンタクト層203a(図3参照)が露出している。
第3方向zから見た場合に凹部73の壁面は、図10(a)に示すように、4つの円弧が向き合った十字型の形状となっている。なお、凹部73を構成する円弧状の壁面それぞれが、半導体積層基板20から形成される半導体発光素子1における接続部233の形状に対応している。
As shown in FIG. 10A, the
When viewed from the third direction z, the wall surface of the
第1溝部71、第2溝部72、凹部73および半導体露出面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、エッチング法を用いることができる。エッチング法を用いることで、例えばダイシング法やスクライブ法等の方法により積層半導体層200を除去した場合と比較して、積層半導体層200のうち除去しない部分が損傷するのを抑制することが可能になる。
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。
An etching method can be used as a method of 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.
ステップ105の第1エッチング工程におけるエッチングは、積層半導体層200の上面側(基板100とは反対側)から進行し、上面側から積層半導体層200が除去される。
ここで、本実施の形態では、上述したステップ102のマスク形成工程において、積層半導体層200上の一部の領域に、エッチングにより除去される積層半導体層200の厚さを調整するためのマスク51(図8、図9参照)を形成している。また、上述したステップ104のレジスト形成工程において、積層半導体層200上の一部の領域および透明導電層300上に、エッチングによる積層半導体層200および透明導電層300の除去を妨げるレジスト61(図9参照)を形成している。
Etching in the first etching step of Step 105 proceeds from the upper surface side (the side opposite to the substrate 100) of the
Here, in the present embodiment, the
これにより、半導体積層基板20における積層半導体層200のうちマスク51が形成されている領域では、まずマスク51がエッチングにより除去された後、積層半導体層200のエッチングが開始される。したがって、マスク51が形成されている領域では、積層半導体層200の一部が除去されるものの、マスク51およびレジスト61の双方がともに形成されていない領域(第2の孔53(図9参照)から露出する領域)と比較して、除去される積層半導体層200の量が少ない。
また、積層半導体層200および透明導電層300のうちレジスト61が形成されている領域では、エッチングが進行せず、積層半導体層200および透明導電層300は除去されない。
一方、積層半導体層200のうちマスク51およびレジスト61の双方がともに形成されていない領域(第2の孔53から露出する領域)では、マスク51およびレジスト61に妨げられることなくエッチングが進行する。
Thereby, in the region where the
Further, in the region where the resist 61 is formed in the
On the other hand, in the region where both the
エッチングは、半導体積層基板20のうちマスク51が形成された領域において、積層半導体層200の一部が除去されてnコンタクト層203aが露出した時点で終了することが好ましい。
これにより、半導体積層基板20においてマスク51を形成した領域には、エッチングによって積層半導体層200の一部が除去されることにより、nコンタクト層203aが露出する第1溝部71、第2溝部72および半導体露出面213aが形成される。
また、マスク51およびレジスト61の双方が形成されていない領域(第2の孔53から露出する領域)には、エッチングによって、積層半導体層200(nコンタクト層203a)が第2の孔53の形状に合わせて削られることで、nコンタクト層203aが露出する凹部73が形成される。なお、第2の孔53から露出する積層半導体層200上は、マスク51およびレジスト61の双方が形成されていないため、第1溝部71、第2溝部72および半導体露出面213aよりも積層半導体層200が多く削られることで、凹部73は第1溝部71および第2溝部72に対して凹んで形成される。
さらにまた、レジスト61が形成された積層半導体層200上および透明導電層300上では、積層半導体層200および透明導電層300は除去されずに残存する。
The etching is preferably terminated when a part of the
As a result, in the region where the
In addition, in a region where both the
Furthermore, on the
ステップ105の第1エッチング工程では、以上の工程により、半導体積層基板20において積層半導体層200の一部が除去されることで、第1溝部71、第2溝部72、凹部73および半導体露出面213aが形成されるとともに、下側半導体層210および複数の領域に分断された上側半導体層250が形成される。
In the first etching step of Step 105, a part of the
(電極形成工程)
続いて、ステップ106の電極形成工程について説明する。
ステップ106の電極形成工程では、各透明導電層300上の所定の位置にp電極350(図1、後述する図11等参照)を形成するとともに、各半導体露出面213a上にn電極400(図1、後述する図11等参照)を形成する。
p電極350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350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。
さらに、ステップ106の電極形成工程では、p電極350およびn電極400のそれぞれの表面における一部の領域(開口部)と第1溝部71および第2溝部72上とを除いて、上側半導体層250、透明導電層300、p電極350およびn電極400の上面及び側面を覆うように、SiO2等からなる保護膜500(後述する図11参照)を形成する。
(Electrode formation process)
Next, the electrode forming process in step 106 will be described.
In the electrode forming process of step 106, a p-electrode 350 (see FIG. 1, FIG. 11 described later) is formed at a predetermined position on each transparent
As the p-
In addition, as a means for forming the
Further, in the electrode formation process of step 106, the
(表面レーザ工程)
続いて、ステップ107の表面レーザ工程について説明する。
図11は、ステップ106の電極形成工程およびステップ107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11(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。なお、図11(a)においては、保護膜500の記載を省略している。
(Surface laser process)
Next, the surface laser process in step 107 will be described.
FIG. 11 is a diagram showing the semiconductor laminated
ステップ107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105の第1エッチング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側からレーザを照射し、積層半導体層200の一部を除去することで、分割溝の一例としての第1照射ライン81および第2照射ライン82を形成する。
In the surface laser process of step 107, the
第1照射ライン81は、図11(a)に示すように、第1溝部71に沿い且つ第1方向xに沿うように形成される。また、第1照射ライン81は、図11(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11(a)に示すように、第2溝部72に沿い且つ第2方向yに沿うように形成される。そして、第2照射ライン82は、図11(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、第1照射ライン81および第2照射ライン82によって複数の部分に分離される。
As shown in FIG. 11A, the
Similarly, as shown in FIG. 11A, the
Thereby, the
また、上述したように、第1溝部71と第2溝部72とが交差する部分には、凹部73(図10参照)が設けられており、第1照射ライン81および第2照射ライン82は、凹部73にて交差するように設けられる。そして、図11(a)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により凹部73が分離されることで、第3方向zから見た場合に湾曲した形状の湾曲面74aを有する4つの段差74が形成される。
図12は、ステップ104の表面レーザ工程終了後の下側半導体層210における段差74近傍の構造を示した図である。なお、図12では、第1照射ライン81および第2照射ライン82により凹部73が分離されることで形成された複数(4つ)の段差74のうち1つの段差74を示している。
Further, as described above, the concave portion 73 (see FIG. 10) is provided at the portion where the
FIG. 12 is a view showing the structure in the vicinity of the
図12および図11(a)に示すように、ステップ107の表面レーザ工程にて第1照射ライン81および第2照射ライン82が形成された下側半導体層210において、上側半導体層250と接する下側半導体上面213側では、湾曲面74aが形成されることで、第3方向zから見た場合に角部分が円弧形状となった所謂角丸長方形状を有している。これに対し、下側半導体層210のうち基板100と接する下側半導体底面214側では、第3方向zから見た場合に長方形形状を有している。
これにより、下側半導体層210では、全体として略直方体の形状を有するとともに、湾曲面74aによって、第3方向zから見た場合における四隅に、円弧形状の湾曲面74aを有する段差74が形成されることになる。
As shown in FIGS. 12 and 11A, in the
Accordingly, the
(第2エッチング工程)
続いて、ステップ108の第2エッチング工程について説明する。
図13は、ステップ108の第2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13(a)は、ウェットエッチング終了後の半導体積層基板20の一部を、p電極350およびn電極400が形成された側から見た上面図である。また、図13(b)は、図13(a)のXIIIB−XIIIB断面図であり、図13(c)は、図13(a)のXIIIC−XIIIC断面図であり、図13(d)は、図13(a)のXIIID−XIIID断面図である。なお、図13(a)においては、保護膜500の記載を省略している。
(Second etching process)
Subsequently, the second etching process of Step 108 will be described.
FIG. 13 is a view showing the semiconductor laminated
ステップ108の第2エッチング工程では、ステップ107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下側半導体側面211(図1参照)、第2下側半導体側面212(図2参照)および接続側面235(図1参照)を形成する。
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、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。
In the second etching step of step 108, the first lower semiconductor side surface 211 (by the wet etching of the semiconductor laminated
In the wet etching, an etching solution such as orthophosphoric acid in which the semiconductor laminated
ステップ107の表面レーザ工程にて第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内および第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、保護膜500や、保護膜500に覆われる透明導電層300および上側半導体層250は、エッチング液によっては浸食されない。
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側のほう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、下側半導体層210のうち、段差74を除く部分では、エッチングが進行することで、図13(c)(d)に示すように、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13(c)(d)に示すように、基板100の基板上面113と垂直な方向に対して傾斜した第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212が形成されることになる。
For the above reason, the
Therefore, in the portion of the
一方、下側半導体層210のうち段差74が形成された領域では、上述した段差74が形成されていない領域とはエッチングの進行の仕方が異なっている。続いて、下側半導体層210の段差74におけるエッチングについて説明する。
図14は、下側半導体層210の段差74近傍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。図14(a)は、半導体積層基板20における下側半導体層210の段差74近傍を、下側半導体上面213側から見た上面図であり、図14(b)は、図14(a)におけるXIVB−XIVB断面図である。なお、図14においては、上側半導体層250および保護膜500の記載を省略している。
On the other hand, in the region of the
FIG. 14 is a diagram for explaining the progress of wet etching in the vicinity of the
ここで、第1照射ライン81と第2照射ライン82とにより囲まれる領域に位置する下側半導体層210において、段差74における湾曲面74aのように、基板上面113と垂直な方向(第3方向z)に延びる面が存在する場合、湾曲面74aよりも内側(第1照射ライン81および第2照射ライン82から離れる側)では、ウェットエッチングによって湾曲面74aの形状に依存した積層半導体層200(下側半導体層210)の除去が行われる。
Here, in the
したがって、本実施の形態の第2エッチング工程にて施されるウェットエッチングでは、下側半導体層210は、図14(a)に示すように、段差74における湾曲面74aの形状を維持した状態で、下側半導体層210の内側に向かって浸食されていく。
すなわち、図14(a)に示すように、湾曲面74aから下側半導体層210の内側に向かって、第3方向zから見た場合に円弧形状を呈するように下側半導体層210が除去されることになる。
これにより、図14(a)(b)および図1に示すように、第3方向zに沿って延びるとともに第3方向zから見た場合に円弧形状を呈する垂直部235aが形成され、下側半導体上面213と垂直部235aとの境界部には、円弧形状を呈する接続部233が形成される。
Therefore, in the wet etching performed in the second etching process of the present embodiment, the
That is, as shown in FIG. 14A, the
As a result, as shown in FIGS. 14A and 14B and FIG. 1, a
一方、下側半導体層210の段差74において、湾曲面74aよりも下側半導体底面214側の領域(段差74における下側の段)では、上述した下側半導体層210における段差74以外の領域と同様に、基板100に近い側ほどエッチングが進行しやすくなっている。
したがって、図14(b)に示すように、段差74において湾曲面74aよりも下側半導体底面214側の領域では、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。これにより、基板100の基板上面113と垂直な方向および垂直部235aに対して傾斜した傾斜部235bが形成される。
On the other hand, in the
Therefore, as shown in FIG. 14B, in the
以上説明したように、ステップ108の第2エッチング工程により、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、垂直部235aと傾斜部235bとを有する接続側面235が形成されることになる。そして下側半導体層210の下側半導体上面213において、第1直線部231、第2直線部232および接続部233が形成されることになる。
As described above, the
(分割工程)
ステップ109の分割工程では、ステップ108の第2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109の分割工程において効率良く半導体積層基板20を分割することが可能になる。
(Division process)
In the dividing process of step 109, the
Before the
The thickness of the
ステップ109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、分離された各基板100上には、下側半導体層210、上側半導体層250、透明導電層300、p電極350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 109, first, from the substrate bottom surface 114 (see FIG. 3) side of the wafer-
Subsequently, the modified region is formed by pressing the blade from the
By this division, the 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107の表面レーザ工程及びステップ108の第2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における角部分が丸まっていて突出量が少ない。
したがって、本構成を有さない場合と比較して、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の角が尖った形状を有する場合と比較して、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
Therefore, compared to the case without this configuration, the
[実施の形態2]
続いて、本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2では、実施の形態1とは異なる方法で半導体発光素子1(図1参照)を製造する。
以下、実施の形態2における半導体発光素子1の製造方法について説明する。なお、実施の形態1と同様な構成、同様な工程等については同様の符号を用い、ここでは詳細な説明を省略する。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the semiconductor light emitting element 1 (see FIG. 1) is manufactured by a method different from that of the first embodiment.
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor
実施の形態2では、実施の形態1と同様に、ステップ101の半導体積層工程、ステップ102のマスク形成工程、ステップ103の透明導電層形成工程、ステップ104のレジスト形成工程、ステップ105の第1エッチング工程、ステップ106の電極形成工程、ステップ107の表面レーザ工程、ステップ108の第2エッチング工程およびステップ109の分割工程(それぞれ図7参照)を経て、半導体発光素子1を得る。
実施の形態2では、ステップ102のマスク形成工程において形成するマスク55(後述する図15参照)の形状、ステップ105の第1エッチング工程において除去される積層半導体層200の形状、ステップ108の第2エッチング工程における積層半導体層200のウェットエッチングの進行の仕方が実施の形態1とは異なる点以外は、実施の形態1とほぼ同様の方法で半導体発光素子1を形成する。
実施の形態2では、実施の形態1と同様に、ステップ102のマスク形成工程、ステップ104のレジスト形成工程およびステップ105の第1エッチング工程が半導体除去工程に対応し、ステップ107の表面レーザ工程が分割溝形成工程に対応し、ステップ108の第2エッチング工程がウェットエッチング工程に対応している。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the semiconductor laminating process in step 101, the mask forming process in step 102, the transparent conductive layer forming process in step 103, the resist forming process in step 104, and the first etching in step 105 are performed. The semiconductor
In the second embodiment, the shape of the mask 55 (see FIG. 15 to be described later) formed in the mask forming process in step 102, the shape of the stacked
In the second embodiment, as in the first embodiment, the mask forming process in step 102, the resist forming process in step 104, and the first etching process in step 105 correspond to the semiconductor removal process, and the surface laser process in step 107 is performed. Corresponding to the dividing groove forming process, the second etching process of step 108 corresponds to the wet etching process.
図15は、本実施の形態における半導体発光素子1の製造方法を説明するための図である。図15(a)(b)は、ステップ104のレジスト形成工程までを実行した後の、マスク55、透明導電層300およびレジスト61形成後の半導体積層基板20を示している。図15(a)は、マスク55、透明導電層300およびレジスト61形成後の半導体積層基板20の一部を、マスク55等が形成された側から見た上面図であり、図15(b)は、図15(a)のXVB−XVB断面図である。
なお、図15(c)(d)は、ステップ105の第1エッチング工程を実行した後の半導体積層基板20を示しており、詳細については後段にて説明する。
FIG. 15 is a diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor
FIGS. 15C and 15D show the semiconductor laminated
本実施の形態において、ステップ102のマスク形成工程では、ステップ101にて積層半導体層200が形成されたウエハ状の半導体積層基板20に対して、積層半導体層200上に除去抑制層の他の一例としてのマスク55を形成する。ここで、本実施の形態で形成するマスク55の形状は、実施の形態1におけるマスク51(図8参照)の形状とは異なっている。
In the present embodiment, in the mask formation process of step 102, another example of the removal suppression layer on the
本実施の形態のマスク55は、半導体積層基板20の積層半導体層200上に複数設けられており、図15(a)に示すように、第3方向zから見た場合にそれぞれが円弧形状を有している。そして、それぞれのマスク55は、第3方向zから見た場合に、半導体積層基板20から形成される半導体発光素子1(図1参照)の接続部233(図1参照)の位置に対応して、素子形成予定位置の四隅を囲むように設けられる。
A plurality of
マスク55は、実施の形態1と同様にSiO2等から構成することができる。また、マスク55の厚さは、ステップ105の第1エッチング工程において除去する積層半導体層200の厚さやエッチングに用いるエッチングガス等に応じて設定される。
また、マスク55は、実施の形態1と同様に、従来公知のCVD法、蒸着法、スパッタリング法等で形成することができる。
The
The
続いて、本実施の形態におけるステップ105の第1エッチング工程について説明する。
図15(c)(d)は、上述したように、実施の形態2において、ステップ105の第1エッチング工程を実行することにより積層半導体層200の一部が除去された半導体積層基板20を示した図である。図15(c)は、積層半導体層200の一部が除去された半導体積層基板20の一部を、透明導電層300が形成された側から見た上面図であり、図15(d)は、図15(c)におけるXVD−XVD断面図である。
Subsequently, the first etching process of step 105 in the present embodiment will be described.
FIGS. 15C and 15D show the semiconductor laminated
図15(c)(d)に示すように、本実施の形態におけるステップ105の第1エッチング工程では、ステップ102のマスク形成工程にて形成されたマスク55の形状に合わせて、積層半導体層200の除去が行われる。
そして、本実施の形態におけるステップ105の第1エッチング工程では、積層半導体層200の一部を除去することにより、第1溝部71、第2溝部72、半導体露出面213a、第1溝部71および第2溝部72から突出する凹凸部の一例としての凸部75を形成する。
As shown in FIGS. 15C and 15D, in the first etching process of Step 105 in the present embodiment, the
Then, in the first etching step of Step 105 in the present embodiment, by removing a part of the
図15(c)に示すように、第1溝部71および第2溝部72は、それぞれ第1方向xおよび第2方向yに沿って複数形成される。
また、図15(c)に示すように、凸部75は、第1溝部71と第2溝部72とが交差する領域に複数形成されている。具体的には、凸部75は、上述のマスク55が形成された領域に形成され、第3方向zから見た場合に、半導体積層基板20から形成される半導体発光素子1の接続部233の位置に対応して、素子形成予定位置の四隅を囲むように設けられる。
As shown in FIG. 15C, a plurality of
Further, as shown in FIG. 15C, a plurality of
第1溝部71、第2溝部72、凸部75および半導体露出面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、実施の形態1と同様に、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング法を用いる。
実施の形態1と同様に、ステップ105の第1エッチング工程におけるエッチングは、積層半導体層200の上面側(基板100とは反対側)から進行し、上面側から積層半導体層200が除去される。
ここで、本実施の形態では、上述したステップ102のマスク形成工程において、積層半導体層200上の一部の領域に、マスク55を形成している。また、上述したステップ104のレジスト形成工程において、積層半導体層200上の一部の領域および透明導電層300上に、レジスト61を形成している。
As a method of removing a part of the
As in the first embodiment, the etching in the first etching process of Step 105 proceeds from the upper surface side (the side opposite to the substrate 100) of the
Here, in the present embodiment, the
これにより、半導体積層基板20における積層半導体層200のうちマスク55が形成されている領域では、まずマスク55がエッチングにより除去される。
また、積層半導体層200および透明導電層300のうちレジスト61が形成されている領域では、エッチングが進行せず、積層半導体層200および透明導電層300は除去されない。
一方、積層半導体層200のうちマスク55およびレジスト61の双方がともに形成されていない領域では、マスク55およびレジスト61に妨げられることなくエッチングが進行する。
Thereby, in the area | region in which the
Further, in the region where the resist 61 is formed in the
On the other hand, in the region where neither the
ここで、本実施の形態では、エッチングは、積層半導体層200のうちマスク55およびレジスト61の双方がともに形成されていない領域において、積層半導体層200の一部が除去されてnコンタクト層203aが露出した時点で終了する。
これにより、半導体積層基板20において、マスク55およびレジスト61を形成していない領域では、nコンタクト層203aが露出する第1溝部71、第2溝部72および半導体露出面213aが形成される。
また、本実施の形態では、半導体積層基板20においてマスク55が形成された領域では、例えばマスク55が除去された時点でエッチングが終了され、積層半導体層200が除去されずに残存することで、第1溝部71および第2溝部72から突出する凸部75が形成される。
さらにまた、半導体積層基板20においてレジスト61が形成された積層半導体層200上および透明導電層300上では、積層半導体層200および透明導電層300は除去されずに残存する。
Here, in this embodiment, the etching is performed by removing a part of the
Thereby, in the semiconductor laminated
In the present embodiment, in the region where the
Furthermore, on the
なお、本実施の形態では、半導体積層基板20においてマスク55が形成された領域では、マスク55が除去された時点でエッチングが終了されるものとしたが、例えばマスク55が除去された後、マスク55の下方に位置する積層半導体層200の一部がエッチングにより除去されていてもよい。
この場合、マスク55が形成された領域は、マスク55およびレジスト61の双方が形成されていない領域と比較して、除去される積層半導体層200の量が少ない。したがって、マスク55が形成された領域には、第1溝部71および第2溝部72から突出する凸部75が形成されることになる。
In the present embodiment, in the region where the
In this case, the amount of the stacked
以上のように、ステップ105の第1エッチング工程では、半導体積層基板20において、第1溝部71、第2溝部72、半導体露出面213aおよび凸部75が形成されるとともに、下側半導体層210および複数の領域に分断された上側半導体層250が形成される。
As described above, in the first etching step of Step 105, the
続いて、ステップ108の第2エッチング工程について説明する。図16は、本実施の形態におけるステップ108の第2エッチング工程を説明するための図である。図16(a)は、ステップ106の電極形成工程およびステップ107の表面レーザ工程を実行することにより得られた(ステップ108の第2エッチング工程を実行する前の)半導体積層基板20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16(b)は、図16(a)におけるXVIB−XVIB断面図である。さらに、図16(c)は、ステップ106の電極形成工程およびステップ107の表面レーザ工程を実行した後であって、ステップ108の第2エッチング工程を実行する前の半導体積層基板20における凸部75近傍の斜視図である。
Subsequently, the second etching process of Step 108 will be described. FIG. 16 is a diagram for explaining the second etching step of step 108 in the present embodiment. FIG. 16A shows a part of the semiconductor laminated substrate 20 (before performing the second etching process of step 108) obtained by performing the electrode forming process of step 106 and the surface laser process of step 107. It is the top view seen from the side in which the
また、図17は、凸部75近傍における下側半導体層210のウェットエッチングの進行を説明するための図である。図17(a)は、半導体積層基板20における下側半導体層210の凸部75近傍を、下側半導体上面213側から見た上面図であり、図17(b)は、図17(a)におけるXVIIB−XVIIB断面図である。なお、図17においては、上側半導体層250および保護膜500の記載を省略している。
FIG. 17 is a diagram for explaining the progress of wet etching of the
ステップ107の表面レーザ工程では、図16(a)に示すように、ステップ105の第1エッチング工程において第1溝部71および第2溝部72の交点に形成された4つの凸部75の中心にて交差するように、第1照射ライン81および第2照射ライン82が設けられる。これにより、下側半導体層210が第1照射ライン81および第2照射ライン82によって複数の部分に分離されるとともに、分離された各下側半導体層210における四隅のそれぞれに、1つずつ凸部75が配置されることになる。
In the surface laser process of step 107, as shown in FIG. 16A, at the center of the four
ステップ108の第2エッチング工程では、実施の形態1と同様に、ウェットエッチングにより第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(図1参照)を形成する。
ここで、図16(a)〜(c)に示すように、ステップ108の第2エッチング工程を実行する前の半導体積層基板20における積層半導体層200では、素子形成予定位置の四隅に、基板上面113と垂直な方向(第3方向z)に沿って延びる凸部75が形成されている。実施の形態1で説明したように、積層半導体層200において第3方向zに延びる面が存在する場合、この面よりも内側(第1照射ライン81および第2照射ライン82から離れる側)では、ウェットエッチングによってこの面の形状に依存して積層半導体層200が除去される。
In the second etching step of step 108, as in the first embodiment, the first lower
Here, as shown in FIGS. 16A to 16C, in the
したがって、本実施の形態では、半導体積層基板20に対してウェットエッチングを施すことにより、下側半導体層210のうち凸部75の下方であって凸部75よりも内側(第1照射ライン81および第2照射ライン82から離れる側)に位置する部分では、図17(a)に示すように、凸部75の形状に依存して第3方向zから見た場合に円弧形状を呈するように下側半導体層210が除去される。
これにより、実施の形態1と同様に、第3方向zに沿って延びるとともに第3方向zから見た場合に円弧形状を呈する垂直部235aが形成され、下側半導体上面213と垂直部235aとの境界部には、円弧形状を呈する接続部233が形成される(図1等参照)。
Therefore, in the present embodiment, wet etching is performed on the
Thus, as in the first embodiment, the
また、凸部75の下に位置する下側半導体層210のうち下側半導体底面214側の領域、および下側半導体層210のうち凸部75が形成されていない領域では、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。
これにより、図17(b)に示すように、凸部75の下に位置する下側半導体層210のうち下側半導体底面214側の領域では、垂直部235aに対して傾斜するとともに基板上面113と垂直な方向に対して傾斜した傾斜部235bが形成される。
また、下側半導体層210のうち凸部75が形成されていない領域では、実施の形態1と同様に、第1照射ライン81及び第2照射ライン82を介して侵入したエッチング液により下側半導体層210の一部が削られることで、基板上面113と垂直な方向に対して傾斜した第1下側半導体側面211および第2下側半導体側面212が形成される(図1等参照)。
The lower
As a result, as shown in FIG. 17B, in the region on the lower
Further, in the region where the
その後、実施の形態1と同様に、ステップ109の分割工程を実行することで、図1に示す半導体発光素子1を得ることができる。
Thereafter, as in the first embodiment, the semiconductor
[実施の形態3]
続いて、本発明の実施の形態3について説明する。実施の形態3では、実施の形態1および実施の形態2とは異なる方法で、半導体発光素子1(図1参照)を製造する。なお、実施の形態1および実施の形態2と同様な構成、同様な工程等については同様の符号を用い、ここでは詳細な説明を省略する。
[Embodiment 3]
Subsequently, Embodiment 3 of the present invention will be described. In the third embodiment, the semiconductor light emitting element 1 (see FIG. 1) is manufactured by a method different from that in the first and second embodiments. In addition, the same code | symbol is used about the structure similar to
実施の形態3における半導体発光素子1の製造方法では、実施の形態1および実施の形態2とは異なり、ステップ102のマスク形成工程を実行しない。すなわち、実施の形態3では、ステップ101にて積層半導体層200が形成された半導体積層基板20に対して、マスク形成工程を実行することなく透明導電層300を形成する透明導電層形成工程を実行(ステップ103)する。その後、実施の形態1および実施の形態2と同様に、レジスト形成工程(ステップ104)、第1エッチング工程(ステップ105)、電極形成工程(ステップ106)、表面レーザ工程(ステップ107)、第2エッチング工程(ステップ108)および分割工程(ステップ109)を実行することで、図1に示した半導体発光素子1を得る。
実施の形態3では、ステップ104のレジスト形成工程およびステップ105の第1エッチング工程が、半導体除去工程に対応し、ステップ107の表面レーザ工程が分割溝形成工程に対応し、ステップ108の第2エッチング工程がウェットエッチング工程に対応している。
なお、本実施の形態において、ステップ104のレジスト形成工程にて形成するレジスト65の形状は、実施の形態1および実施の形態2にて形成するレジスト61の形状とは異なっている。
In the method for manufacturing the semiconductor
In the third embodiment, the resist formation process in step 104 and the first etching process in step 105 correspond to the semiconductor removal process, the surface laser process in step 107 corresponds to the split groove formation process, and the second etching in step 108. The process corresponds to the wet etching process.
In the present embodiment, the shape of the resist 65 formed in the resist formation step in step 104 is different from the shape of the resist 61 formed in the first and second embodiments.
図18は、本実施の形態における半導体発光素子1の製造方法を説明するための図である。図18(a)(b)は、ステップ104のレジスト形成までを実行した後の、透明導電層300およびレジスト65形成後の半導体積層基板20を示している。図18(a)は、透明導電層300およびレジスト65形成後の半導体積層基板20の一部を、レジスト65等が形成された側から見た上面図であり、図18(b)は、図18(a)のXVIIIB−XVIIIB断面図である。
なお、図18(c)(d)は、ステップ105の第1エッチング工程実行後の半導体積層基板20を示した図であり、詳細については後段にて説明する。
FIG. 18 is a diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor
FIGS. 18C and 18D are views showing the semiconductor laminated
本実施の形態の除去抑制層の他の一例としてのレジスト65は、透明導電層300上および透明導電層300の周囲に位置する積層半導体層200上に設けられる第1レジスト65aと、半導体積層基板20から形成される半導体発光素子1における接続部233(図1参照)に対応する位置に設けられる第2レジスト65bとを有している。
第1レジスト65aは、実施の形態1および実施の形態2におけるレジスト61と同様の形状を有している。
また、第2レジスト65bは、実施の形態2におけるマスク55と同様の形状を有している。具体的には、第2レジスト65bは、図18(a)に示すように、第3方向zから見た場合に、半導体積層基板20から形成される半導体発光素子1(図1参照)における接続部233(図1参照)の位置に対応して、半導体発光素子1の形成予定位置における四隅を囲むように設けられる。
The resist 65 as another example of the removal suppressing layer according to the present embodiment includes a first resist 65a provided on the transparent
First resist 65a has the same shape as resist 61 in the first and second embodiments.
The second resist 65b has the same shape as the
続いて、本実施の形態におけるステップ105の第1エッチング工程について説明する。
図18(c)(d)は、実施の形態3において、ステップ105の第1エッチング工程を実行することにより積層半導体層200の一部が除去された半導体積層基板20を示した図である。図18(c)は、積層半導体層200の一部が除去された半導体積層基板20の一部を、透明導電層300が形成された側から見た上面図であり、図18(d)は、図18(a)におけるXVIIID−XVIIID断面図である。
Subsequently, the first etching process of step 105 in the present embodiment will be described.
18C and 18D are diagrams showing the semiconductor laminated
図18(c)(d)に示すように、本実施の形態におけるステップ105の第1エッチング工程では、ステップ104のレジスト形成工程にて形成されたレジスト65の形状に合わせて、積層半導体層200の除去が行われる。
本実施の形態において、ステップ105の第1エッチング工程では、積層半導体層200の一部を除去することにより、実施の形態2と同様に、第1溝部71、第2溝部72、半導体露出面213a、第1溝部71および第2溝部72から突出する凸部75を形成する。
As shown in FIGS. 18C and 18D, in the first etching process of Step 105 in the present embodiment, the
In the present embodiment, in the first etching step of Step 105, by removing a part of the
第1溝部71、第2溝部72、凸部75および半導体露出面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、実施の形態1および実施の形態2と同様に、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング法を用いる。
実施の形態1および実施の形態2で説明したように、ステップ105の第1エッチング工程におけるエッチングは、積層半導体層200の上面側(基板100とは反対側)から進行し、上面側から積層半導体層200が除去される。
ここで、本実施の形態では、上述したステップ104のレジスト形成工程において、積層半導体層200上の一部の領域に、レジスト65(第1レジスト65a、第2レジスト65b)を形成している。
As a method of removing a part of the
As described in the first and second embodiments, the etching in the first etching step of Step 105 proceeds from the upper surface side (the side opposite to the substrate 100) of the
Here, in the present embodiment, the resist 65 (the first resist 65a and the second resist 65b) is formed in a part of the region on the stacked
したがって、本実施の形態におけるステップ105の第1エッチング工程では、半導体積層基板20において、レジスト65が形成されていない領域の積層半導体層200が除去されるとともに、レジスト65が形成された積層半導体層200および透明導電層300は、除去されることなく残存する。
ここで、本実施の形態では、エッチングは、積層半導体層200のうちレジスト65が形成されていない領域において、積層半導体層200の一部が除去されてnコンタクト層203aが露出した時点で終了する。
Therefore, in the first etching step of step 105 in the present embodiment, the
Here, in the present embodiment, the etching ends when a part of the
これにより、図18(c)(d)に示すように、半導体積層基板20において、レジスト65(第1レジスト65aおよび第2レジスト65b)が形成されていない領域では、nコンタクト層203aが露出する第1溝部71、第2溝部72および半導体露出面213aが形成される。
さらに、半導体積層基板20において、第2レジスト65bが形成された領域では、積層半導体層200が除去されずに残存することで、第1溝部71および第2溝部72から突出する凹凸部の一例としての凸部75が形成される。
また、半導体積層基板20において第1レジスト65aが形成された積層半導体層200上および透明導電層300上では、積層半導体層200および透明導電層300は除去されずに残存する。
As a result, as shown in FIGS. 18C and 18D, the
Further, in the
In addition, on the
ここで、図18(c)(d)に示すように、本実施の形態におけるステップ105の第1エッチング工程により形成される、積層半導体層200除去後の半導体積層基板20の形状は、図15(c)(d)に示した実施の形態2におけるステップ105の第1エッチング工程により形成される半導体積層基板20の形状と等しくなっている。
したがって、実施の形態2と同様に、ステップ106の電極形成工程、ステップ107の表面レーザ工程、ステップ108の第2エッチング工程およびステップ109の分割工程を実行することにより、図1に示す半導体発光素子1を得ることができる。
Here, as shown in FIGS. 18C and 18D, the shape of the semiconductor laminated
Therefore, similarly to the second embodiment, the semiconductor light emitting device shown in FIG. 1 is obtained by performing the electrode forming process in step 106, the surface laser process in step 107, the second etching process in step 108, and the dividing process in step 109. 1 can be obtained.
なお、実施の形態3では、実施の形態1および実施の形態2と異なり、ステップ102のマスク形成工程を実行していない。したがって、本実施の形態では、実施の形態1および実施の形態2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できる。
In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the mask forming process in step 102 is not executed. Therefore, in the present embodiment, the manufacturing process of the semiconductor
1…半導体発光素子、20…半導体積層基板、100…基板、200…積層半導体層、210…下側半導体層、211…第1下側半導体側面、212…第2下側半導体側面、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…垂直部、235b…傾斜部、240…底面周縁、250…上側半導体層、300…透明導電層、350…p電極、400…n電極
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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且つ外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し、前記半導体上面と垂直な方向から見た場合に、それぞれの接続部は、当該接続部に接続される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に向かって延びる直線側面と、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に向かって延び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立ち上がる傾斜部と、当該傾斜部から前記第2の周縁における前記接続部に向かって上方に立ち上がる垂直部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 that rises upward and outward from the first peripheral edge of the semiconductor bottom surface, and a second peripheral edge above the semiconductor side surface and inward of the semiconductor layer. A semiconductor upper surface extending upward and extending 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 when viewed from a direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor, The connecting part is located on the inner side of the intersection of the extension lines of the two straight parts connected to the connecting part ,
The semiconductor side surface includes a linear side surface extending from the first peripheral edge toward the straight line portion at the second peripheral edge, and a connection side surface extending from the first peripheral edge toward the connection portion at the second peripheral edge. Have
The connection side surface includes an inclined portion that rises upward and outward from the semiconductor layer from the first peripheral edge, and a vertical portion that rises upward from the inclined portion toward the connection portion at the second peripheral edge. A semiconductor light emitting device characterized by the above.
前記半導体層を前記半導体上面と垂直な方向から見た場合に、前記第1直線部から前記第1の周縁までの最短距離をXとし、前記第2直線部から当該第1の周縁までの最短距離をYとし、当該第1直線部の延長線と当該第2直線部の延長線との交点から当該第1の周縁までの最短距離を結んだ直線と前記接続部との交点から、当該第1の周縁までの最短距離をLとした場合に、X、YおよびLは、
L2=A×(X2+Y2) 0<A≦0.95
の関係を有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。 When the semiconductor layer is viewed from a direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor, the plurality of straight portions extend in a first direction extending in a first direction, and extends in a second direction perpendicular to the first direction. And a second straight part connected to the first straight part via
When the semiconductor layer is viewed from a direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor, the shortest distance from the first straight portion to the first peripheral edge is X, and the shortest distance from the second straight portion to the first peripheral edge is X. The distance is Y, and from the intersection of the connecting line and the straight line connecting the shortest distance from the intersection of the extension line of the first straight line part and the extension line of the second straight line part to the first peripheral edge, When the shortest distance to the periphery of 1 is L, X, Y and L are
L 2 = A × (X 2 + Y 2 ) 0 <A ≦ 0.95
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device has the following relationship.
前記第1溝部、前記第2溝部および前記凹部が形成された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当該基板に到達するまで除去することで、当該第1溝部および当該第2溝部に沿い且つ当該凹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、
前記第1溝部、前記第2溝部、前記凹部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。 With respect to a semiconductor laminated substrate in which a semiconductor layer composed of a group III nitride semiconductor including a light emitting layer that emits light when energized is laminated on the substrate, a part of the semiconductor layer is locally applied from the side opposite to the substrate. The first groove portion extending along the surface of the semiconductor layer, the second groove portion extending along the surface of the semiconductor layer and intersecting the first groove portion, the first groove portion, and the second groove portion. A semiconductor removal step of forming a recess provided in a region intersecting with the first groove and the second groove .
By removing a part of the semiconductor layer from the opposite side of the semiconductor laminated substrate in which the first groove portion, the second groove portion and the concave portion are formed until the substrate reaches the substrate locally. A split groove forming step of forming a plurality of split grooves that divide the semiconductor layer into a plurality of regions along the first groove portion and the second groove portion and intersect at the concave portion ;
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 first groove portion, the second groove portion, the concave portion, and the plurality of divided grooves are formed.
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