JPH11340507A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents

半導体発光素子およびその製造方法

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JPH11340507A
JPH11340507A JP14386598A JP14386598A JPH11340507A JP H11340507 A JPH11340507 A JP H11340507A JP 14386598 A JP14386598 A JP 14386598A JP 14386598 A JP14386598 A JP 14386598A JP H11340507 A JPH11340507 A JP H11340507A
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JP
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light emitting
semiconductor light
substrate
plane
emitting device
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JP14386598A
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Tadaaki Hashimoto
忠朗 橋本
Masaaki Yuri
正昭 油利
Osamu Kondo
修 今藤
Masahiro Ishida
昌宏 石田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体発光素子を基板より分割する際に発生
する欠けをなくすようにする。 【解決手段】 表面が(0001)面で正三角形のn型
GaN基板3の主面上にn型GaN層4、p型GaN層
5および正電極6が順次同一形状で積層された構造であ
って、その側面は(−1010)面、(01−10)面
および(1−100)面である。これにより分割方向を
結晶の劈開面に沿う方向にすることができ、分割する際
半導体発光素子の欠けをなくすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インジケータ、デ
ィスプレイ、照明、光ディスク用レーザ、光通信用レー
ザ、医療用レーザ等の各種光源に用いられる半導体発光
素子およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、III族窒化物半導体を用いた半導
体発光素子が盛んに開発されている。III族窒化物半導
体を用いた半導体発光素子として、赤色領域から紫外領
域までの波長領域において発光ピークを有するものが多
数開発されている。そのため、III族窒化物半導体を用
いた半導体発光素子は、フルカラーディスプレイ、白色
光源、光ディスク用短波長レーザ等の各種光源として使
用することができる。
【0003】III族窒化物半導体は、従来のGaAs系
やAlGaInP系に代表される他のIII-V族化合物半
導体とは異なり、図11に示すように8面の面を持つ六
方晶系の結晶構造を有している。このため、III族窒化
物半導体を用いた半導体発光素子を作製する基板とし
て、サファイア基板(特開平2−229476号公
報)、6H−SiC基板(特開平8−203834号公
報)等の六方晶系の結晶基板が用いられる。半導体発光
素子は通常、円形の基板の(0001)面上に作製さ
れ、1個ずつ分割切断される。切断された半導体発光素
子の形状は通常、図12に示すような矩形である。この
形状に切断する方法として、六方晶系の基板1の裏面に
対して、または基板1の表面に積層されたIII族窒化物
半導体よりなる半導体発光素子2の表面に対してスクラ
イブの溝を入れた後に基板1を劈開または裂開していた
(特開平5−166923号公報)。
【0004】なお、以下において結晶の面方位を(ab
cd)、その面に垂直な方向を[abcd]と表す。こ
こでa、b、c、dは整数であり、a+b+c+d=0
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術に関し
て、六方晶系の結晶は、図11に示すように(000
1)面に対して垂直で、かつ[0001]方向から見て
正六角形に配置する6枚の面、すなわち(10−10)
面、(−1100)面、(0−110)面、(−101
0)面、(1−100)面および(01−10)面であ
る劈開面を有する。そのため、図12のような矩形に切
断する場合、劈開面に沿った方向に切断しないので、半
導体発光素子に欠け等が入る。その結果半導体発光素子
の形状がばらつき、それに伴って半導体発光素子に関す
る特性のばらつきが大きくなり、半導体発光素子の製造
歩留まり率が悪いという問題があった。
【0006】本発明はこのような欠けのない半導体発光
素子およびその製造方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の半導体発光素子は、主面を有する基板と、前
記基板の主面上に前記基板の主面と同一形状に積層され
た複数の半導体層からなる半導体発光部とを有し、前記
半導体層の表面が少なくとも2辺の交わる角度が60度
または120度である面形状であるものである。
【0008】この構成により、半導体発光素子の稜線を
劈開面に沿わせることができるので、半導体発光素子の
欠けをなくすことができる。
【0009】本発明の半導体発光素子は、主面の少なく
とも2辺のなす角度が60度または120度である基板
と、前記基板の主面上に積層された複数の半導体層から
なる半導体発光部とを有し、前記半導体発光部は第1の
半導体層と、前記第1の半導体層の上に形成された第2
の半導体層とからなり、前記第1の半導体層の表面は前
記基板の主面と同一形状であってかつ露出面を有し、前
記第2の半導体層の表面は前記基板の主面内にあって、
前記基板の主面とは異なる形状であるものである。
【0010】この構成により、半導体発光素子の稜線を
劈開面に沿わせることができるので、半導体発光素子の
欠けをなくすことができる。また、第1の半導体層およ
び第2の半導体層のそれぞれに電極を、第1の主面の重
心に対して対称に配置することができるので、第2の主
面を横切る電流密度の分布を一様にすることができる。
【0011】本発明の半導体発光素子は、主面を有する
基板と、前記基板の主面上に積層された複数の半導体層
からなる半導体発光部とを有し、前記半導体発光部は第
1の半導体層と、前記第1の半導体層の上に形成された
第2の半導体層とからなり、前記基板の主面および前記
第1の半導体層の表面が、2辺が交わる角度が60度と
120度の平行四辺形であり、前記第2の半導体層の表
面が矩形であり、前記第2の半導体層が複数の半導体層
からなり、その半導体層中にストライプ状の窓を有し、
前記ストライプ状の窓に沿う方向は表面が平行四辺形の
第1の半導体層の1組の平行な側面に垂直であるもので
ある。
【0012】この構成により、半導体発光素子の側面を
劈開面とすることができるので、半導体発光素子の欠け
をなくすことができ、かつ平行な共振器端面を得ること
ができる。
【0013】本発明の半導体発光素子の製造方法は、主
面が(0001)面である六方晶系結晶の基板の主面上
に複数の半導体層からなる半導体発光部を形成し、前記
基板の主面に対して[1−210]方向、[2−1−1
0]方向および[11−20]方向に沿って線状のパタ
ーンを付け、前記パターンに沿って六方晶系結晶基板を
正三角形に分割するものである。
【0014】この構成により、パターンに沿って六方晶
系結晶基板を分割する際に、パターンの方向を劈開面に
沿わせることができるので、欠けを生じさせることなく
半導体発光素子を分離することができる。
【0015】本発明の半導体発光素子の製造方法は、主
面が(0001)面である六方晶系結晶の基板の主面上
に複数の半導体層からなる半導体発光部を形成し、前記
基板の主面に対して[1−210]方向と[2−1−1
0]方向に沿って線状のパターンを付け、前記パターン
に沿って六方晶系結晶基板を2辺が交わる角度が60度
と120度の平行四辺形に分割するものである。
【0016】この構成により、パターンに沿って六方晶
系結晶基板を分割する際に、パターンの方向を劈開面に
沿わせることができるので、欠けを生じさせることなく
半導体発光素子を分離することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体発光素子お
よびその製造方法について、図面を用いて説明する。
【0018】(実施の形態1)本発明の、第1の実施の
形態における半導体発光素子は、図1に示すように、n
型GaN基板3の正三角形の一主面上に、厚さが2μm
で、Siドープのn型GaN層4、厚さが0.5μm
で、Mgドープのp型GaN層5および厚さが0.1μ
mの正電極6が順次積層された構造である。n型GaN
層4とp型GaN層5とのpn接合により半導体発光部
を形成している。n型GaN基板3の一主面は(000
1)面である。また、n型GaN基板3の他の主面(以
下裏面という)上には、厚さが0.1μmの負電極(図
示せず)が形成されている。正電極6の構造は、ニッケ
ルと金とが交互に積層され、p型GaN層5の直上にニ
ッケルが接触した多層構造である。負電極の構造は、チ
タンとアルミニウムとが交互に積層され、n型GaN基
板3の裏面直上にチタンが接触した多層構造である。ま
た、この半導体発光素子の形状は、1辺が500μmの
正三角形の底面を有する正三角柱であり、その側面は
(−1010)面、(01−10)面および(1−10
0)面である。なお、n型GaN層4およびp型GaN
層5のキャリア密度はそれぞれ2×1018/cm3、1
×1018/cm3である。
【0019】この構成によれば、半導体発光素子の側面
を劈開面である(−1010)面、(01−10)面お
よび(1−100)面としているので、基板からの劈開
等により個々の半導体発光素子に分割する際に半導体発
光素子の欠けをなくすことができる。その結果、半導体
発光素子の形状のばらつきが従来よりも小さくなり、そ
れに伴い半導体発光素子に関する、発光輝度等の特性の
ばらつきが従来よりも小さくなる。
【0020】この半導体発光素子の製造方法を以下に説
明する。まず、図2に示すように、[1−210]方向
にオリエンテーションフラット(以下オリフラという)
がついた円形のn型GaN基板3の一主面上に、有機金
属気相エピタキシャル成長法(以下MOVPE法とい
う)により図に示すようにn型GaN層4、p型GaN
層5を順次積層する。
【0021】次に、p型GaN層5の表面にニッケルと
金とを交互に蒸着して正電極6を作製し、n型GaN基
板3の裏面にチタンとアルミニウムとを交互に蒸着して
負電極を作製する。
【0022】しかる後、図2および図3に示すように、
n型GaN基板3の裏面に幅10μm、深さ10μmの
溝状のパターン7を、フォトリソグラフィ等の方法を用
い、オリフラの方向を参照しながら半導体発光素子間に
付ける。パターン7の方向は、[1−210]、[2−
1−10]および[11−20]である。この3方向の
パターン7に囲まれる領域は、図2に示すように正三角
形の形状を有する。そしてそのパターン7に沿い、ダイ
シングにより半導体発光素子を1つずつ分離する。ダイ
シングとは、n型GaN基板3を粘着シート(図示せ
ず)に固定し、ダイシングソーを用い、パターン7の方
向に沿って順次切断する方法である。
【0023】この製造方法によれば、溝状のパターン7
の方向が[1−210]、[2−1−10]および[1
1−20]と、それぞれ劈開面である(−1010)
面、(01−10)面、および(1−100)面に含ま
れるので、半導体発光素子に欠けを生じさせることがな
く、結果として歩留まりよく半導体発光素子を分離する
ことができる。
【0024】なお、上記第1の実施の形態において、以
下に示す置き換えを行ってもよい。半導体発光素子を得
る方法として、ダイシング以外に、劈開等の切断方法を
用いてもよい。
【0025】また、半導体発光素子としてのn型GaN
基板3の(0001)面の形状は、隣り合う2辺のなす
角度が60度と120度である平行四辺形でもよい。
【0026】n型GaN基板3の代わりに、p型Ga
N、n型SiC、p型SiC等の導電性を有する六方晶
系結晶基板を用いてもよい。
【0027】半導体発光素子として第1の実施の形態で
示したpn接合からなる発光ダイオードの代わりに、ダ
ブルへテロ構造や量子井戸活性層を用いた発光ダイオー
ドや半導体レーザ、基板の主面に平行な共振器反射面の
ある面発光レーザ等のものでもよい。
【0028】ニッケルと金とを交互に蒸着して正電極6
を作製する代わりに、ニッケルと金とからなる合金を蒸
着して正電極を作製してもよい。
【0029】チタンとアルミニウムとを交互に蒸着して
負電極を作製する代わりに、チタンとアルミニウムとの
合金を蒸着して負電極を作製してもよい。
【0030】(実施の形態2)本発明の、第2の実施の
形態における半導体発光素子は、図4に示すように、1
辺の長さが450μmの正三角形の形状を有する(00
01)面のサファイア基板8上に、厚さが300ÅのA
lNバッファ層9、厚さが2μmで、Siドープのn型
GaN層10、厚さが0.5μmで、Mgドープのp型
GaN層11が順次積層された構造を有している。n型
GaN層10とp型GaN層11とのpn接合により半
導体発光部を形成している。n型GaN層10の一部お
よびp型GaN層11は、底面が1辺150μmの正六
角形である六角柱の構造である。n型GaN層10は、
露出された(0001)面(以下コンタクト面という)
を有し、その面上に厚さが0.1μmの負電極12が積
層されている。p型GaN層11の(0001)面上に
は正電極13が積層されている。正電極13は、ニッケ
ルと金とが交互に積層され、p型GaN層11の直上に
ニッケルが接触した多層構造を有している。負電極12
は、チタンとアルミニウムとが交互に積層され、コンタ
クト面の直上にチタンが接触した多層構造を有してい
る。なお、サファイア基板8の側面は(−1010)
面、(01−10)面および(1−100)面である。
なお、n型GaN層10およびp型GaN層11のキャ
リア密度はそれぞれ2×1018/cm3、1×1018
cm3である。
【0031】この構成によれば、サファイア基板8の側
面が劈開面である(−1010)面、(01−10)面
および(1−100)面であるので、半導体発光素子の
欠けをなくすことができる。
【0032】また、半導体発光素子を[0001]方向
より眺めると正三角形であるので、負電極12および正
電極13を、正三角形の重心に対して対称に配置するこ
とができる。その結果、素子の形状のばらつきが従来よ
りも小さくなり、それに伴い素子に関する、発光輝度等
の特性のばらつきが従来よりも小さくなる。
【0033】また、負電極12と正電極13とを対称に
配置しているため、(0001)面内において電流密度
を一様にすることができ、従来よりも発光効率が向上
し、かつ高輝度である発光素子を得ることができる。
【0034】この半導体発光素子の製造方法を以下に説
明する。まず、図5に示すように[1−210]方向に
オリフラのついた円形のサファイア基板8の(000
1)面上にMOVPE法により図中に示すように、Al
Nバッファ層9、n型GaN層10、p型GaN層11
を順次積層する。
【0035】次にドライエッチングにより、p型GaN
層11からn型GaN層10の途中までエッチングして
正六角柱の構造にし、かつn型GaN層10の一部につ
いてコンタクト面を露出させる。なお、n型GaN層1
0の残し厚みは1.5μmである。
【0036】しかる後、コンタクト面上にチタンとアル
ミニウムとを交互に蒸着して負電極12を作製する。さ
らにp型GaN層11の(0001)面上にニッケルと
金とを交互に蒸着して正電極13を作製する。
【0037】しかる後、図5および図6に示すように、
サファイア基板8の裏面上に、幅10μm、厚さ1μm
のレジストよりなる線状のパターン14を、フォトリソ
グラフィ等の方法を用い、オリフラの方向を参照しなが
ら半導体発光素子間に付ける。パターン14の方向は、
[1−210]、[2−1−10]および[11−2
0]である。そしてそのパターンに沿い、ダイシングと
よばれる方法により半導体発光素子を1つずつ分離す
る。
【0038】この製造方法によれば、パターン14の方
向が[1−210]、[2−1−10]および[11−
20]と、それぞれサファイア基板8の劈開面である
(−1010)面、(01−10)面、および(1−1
00)面に含まれるので、半導体発光素子に欠けを生じ
させることがなく、結果として歩留まりよく半導体発光
素子を分離することができる。
【0039】なお、上記第2の実施の形態において、以
下に示す置き換えを行ってもよい。サファイア基板8の
代わりに、AlN等の絶縁性の六方晶系結晶基板を用い
てもよい。
【0040】半導体発光素子として第2の実施の形態で
示したpn接合からなる発光ダイオードの代わりに、ダ
ブルへテロ構造や量子井戸活性層を用いた発光ダイオー
ドや半導体レーザ、基板の主面に平行な共振器反射面の
ある面発光レーザ等のものでもよい。
【0041】ニッケルと金とを交互に蒸着して正電極1
3を作製する代わりに、ニッケルと金との合金を蒸着し
て正電極を作製してもよい。
【0042】また、チタンとアルミニウムとを交互に蒸
着して負電極12を作製する代わりに、チタンとアルミ
ニウムとの合金を蒸着して負電極を作製してもよい。
【0043】(実施の形態3)本発明の、第3の実施の
形態における半導体発光素子は、図7に示すように底面
の2辺が交わる角度が60度と120度の平行四辺形で
あり、主面が(0001)面のn型GaN基板15と、
n型GaN基板15の(0001)面上に形成された半
導体発光部16とからなる。半導体発光部16は、厚さ
が1μmで、Siドープのn型Al0.1Ga0.9Nよりな
る第1クラッド層17、厚さが0.1μmで、アンドー
プのGaNよりなる第1光ガイド層18、量子井戸活性
層19、厚さが0.1μmで、アンドープのGaNより
なる第2光ガイド層20、厚さが0.3μmで、Mgド
ープのp型Al0.1Ga0.9Nよりなる第2クラッド層2
1、厚さが0.5μmの窓構造22、厚さが0.3μm
で、Mgドープのp型GaNよりなるp型コンタクト層
23が順次積層された構造である。量子井戸活性層19
は、図示されていないが厚さが30ÅのIn0.2Ga0.8
N井戸層と厚さが70ÅのIn0.02Ga0.98Nバリア層
とが交互に積層され、それが3回繰り返された構造のも
のである。
【0044】窓構造22は、第2クラッド層21の上に
ストライプ状の幅10μmの窓が形成された、厚さが
0.3μmで、Siドープのn型Al0.2Ga0.8Nより
なる電流ブロック層24と、電流ブロック層24を埋め
るようにp型Al0.1Ga0.9Nよりなる第3クラッド層
25とで形成された構造である。このような窓構造22
は、導波路構造の一種であり、溝構造と称するものであ
る。電流ブロック層24が作るストライプ構造のストラ
イプに沿った方向は[−1010]である。
【0045】p型コンタクト層23の表面には厚さが
0.1μmの正電極26が形成され、n型GaN基板1
5の裏面には厚さが0.1μmの負電極(図示せず)が
形成されている。正電極26は、ニッケルと金とが交互
に積層され、p型コンタクト層23の直上にニッケルが
接触した多層構造である。負電極は、チタンとアルミニ
ウムとが交互に積層され、n型GaN基板15の裏面直
上にチタンが接触した多層構造である。
【0046】なお、この半導体発光素子は、(000
1)面が平行四辺形であり、側面が(01−10)面、
(0−110)面、(10−10)面および(−101
0)面である四角柱の形状である。ストライプ方向と垂
直な(−1010)面および(10−10)面はいわゆ
る共振器端面であり、それらの面において光が反射かつ
共振し、半導体発光素子よりレーザ光が取り出される。
また、2枚の共振器端面の間隔は500μmである。
【0047】また、第1クラッド層17、第2クラッド
層21、p型コンタクト層23、電流ブロック層24お
よび第3クラッド層25のキャリア密度はそれぞれ2×
10 18/cm3、1×1018/cm3、2×1018/cm
3、1×1018/cm3および1×1018/cm3であ
る。
【0048】この構成によれば、半導体発光素子の側面
が劈開面である(01−10)面、(0−110)面、
(10−10)面および(−1010)面としているの
で、半導体発光素子を分離する際、半導体発光素子の欠
けをなくすことができ、平行性のよい共振器端面を得る
ことができる。その結果、半導体発光素子の形状のばら
つきが従来よりも小さくなり、それに伴い半導体発光素
子に関する特性のばらつきが従来よりも小さくなる。ま
た、共振器端面の平坦性を従来のものよりも向上させる
ことができる。
【0049】この半導体発光素子の製造方法を以下に説
明する。まず、図8に示すように[1−210]方向に
オリフラのついた円形のn型GaN基板15の一主面上
に、MOVPE法により図7に示すように第1クラッド
層17、第1光ガイド層18、量子井戸活性層19、第
2光ガイド層20、第2クラッド層21、電流ブロック
層24を順次積層する。
【0050】次に電流ブロック層24の表面に対し、
[−1100]方向に沿ってストライプ状の開口を開け
たニッケルマスクを付け、ドライエッチングにより電流
ブロック層24のニッケルマスクの開口部分を除去し
て、ストライプ状の溝を形成する。その後ニッケルマス
クを除去し、電流ブロック層24の上にMOVPE法に
より第3クラッド層25、p型コンタクト層23を積層
する。
【0051】しかる後、第1の実施の形態と同様に正電
極26および負電極を作製する。次に、図8および図9
に示すように、n型GaN基板15の裏面に幅10μ
m、深さ10μmの溝状の2方向のパターン27、すな
わち溝状のパターン27aおよび溝状のパターン27b
をフォトリソグラフィ等を用い、オリフラの方向を参照
しながら半導体発光素子の間に付ける。パターン27a
の方向は[1−2100]であり、パターン27bの方
向は[2−1−10]である。まずパターン27aに沿
ってn型GaN基板15を1次劈開し、図9に示すよう
にレーザバー28を作製する。次に、レーザバー28
を、パターン27bに沿って2次劈開を行って平行四辺
形に分割し、半導体発光素子を得る。
【0052】この製造方法によれば、パターン27の方
向が[1−210]および[2−1−10]と、それぞ
れ劈開面である(−1010)面および(01−10)
面に含まれるので、半導体発光素子の欠けをなくし、共
振器端面の平坦性を向上させることができ、結果として
歩留まりよく半導体発光素子を分離することができる。
【0053】なお、上記第3の実施の形態において、以
下に示す置き換えを行ってもよい。n型GaN基板15
の代わりに、p型GaN、n型SiC、p型SiC等の
導電性を有する六方晶系結晶基板を用いてもよい。
【0054】溝構造の代わりに、リッジ構造等の他の導
波路構造を用いてもよい。ニッケルと金とを交互に蒸着
して正電極26を作製する代わりに、ニッケルと金との
合金を蒸着して正電極を作製してもよい。
【0055】チタンとアルミニウムとを交互に蒸着して
負電極を作製する代わりに、チタンとアルミニウムとの
合金を蒸着して負電極を作製してもよい。
【0056】(実施の形態4)本発明の、第4の実施の
形態における半導体発光素子は、図10に示すように、
サファイア基板29の(0001)面上に半導体発光部
30が形成されたものである。半導体発光部30は、厚
さが300ÅのAlNバッファ層31、厚さが2μm
の、Siドープのn型GaNコンタクト層32の一部が
積層された平行四辺形の柱状と、コンタクト層32の一
部と、厚さが0.5μmで、Siドープのn型Al0.1
Ga0.9Nよりなる第1クラッド層33、厚さが0.1
μmで、アンドープのGaNよりなる第1光ガイド層3
4、量子井戸活性層35、厚さが0.1μmで、アンド
ープのGaNよりなる第2光ガイド層36、厚さが0.
3μmで、Mgドープのp型Al0.1Ga0.9Nよりなる
第2クラッド層37、厚さが0.5μmの窓構造38お
よび厚さが0.3μmで、Mgドープのp型GaNコン
タクト層39が順次積層された四角柱とを備えた構造で
ある。量子井戸活性層35は、図示されていないが厚さ
が30ÅのIn0.2Ga0.8N井戸層と厚さが70ÅのI
0.02Ga0.98Nバリア層とを交互に積層し、それを3
回繰り返した構造のものである。
【0057】窓構造38はいわゆる溝構造であり、第2
クラッド層37の上にストライプ状の幅10μmの窓が
形成された、厚さが0.3μmで、Siドープのn型A
0. 2Ga0.8Nよりなる電流ブロック層40と、電流ブ
ロック層40を埋めるようにp型Al0.1Ga0.9Nより
なる第3クラッド層41とで形成されたものである。電
流ブロック層40が作るストライプ構造の、ストライプ
に沿った方向は、[−1100]である。
【0058】n型GaNコンタクト層32は部分的に表
面(以下コンタクト面という)を露出しており、その表
面上に厚さが0.1μmの負電極42が積層されてい
る。また、p型GaNコンタクト層39上には厚さが
0.1μmの正電極43が積層されている。正電極43
は、ニッケルと金とが交互に積層され、p型GaNコン
タクト層39の直上にニッケルが接触した多層構造であ
る。負電極42は、チタンとアルミニウムとが交互に積
層され、コンタクト面直上にチタンが接触した多層構造
である。
【0059】なお、サファイア基板29の側面は(01
−10)面、(0−110)面、(10−10)面およ
び(−1010)面である。また、四角柱の部分は、
(−1010)面および(10−10)面を共振器端面
としている。2枚の共振器端面の間隔は500μmであ
る。それらの面において光が反射かつ共振し、半導体発
光素子よりレーザ光が取り出される。
【0060】また、n型GaNコンタクト層32、第1
クラッド層33、第2クラッド層37、p型コンタクト
層39、電流ブロック層40および第3クラッド層41
のキャリア密度はそれぞれ2×1018/cm3、2×1
18/cm3、1×1018/cm3、2×1018/c
3、1×1018/cm3および1×1018/cm3であ
る。
【0061】この構成によれば、サファイア基板29の
側面が劈開面である(01−100)面、(0−11
0)面、(10−10)面および(−1010)面とし
ているので、半導体発光素子の欠けをなくし、共振器端
面の平行性を向上させることができる。その結果、半導
体発光素子の形状のばらつきが従来よりも小さくなり、
それに伴い半導体発光素子に関する特性のばらつきが従
来よりも小さくなる。また、共振器端面の平坦性を従来
のものよりも向上させることができる。
【0062】この半導体発光素子の製造方法を以下に説
明する。まず、[1−210]方向にオリフラのついた
円形のサファイア基板29の(0001)面上にMOV
PE法によりAlNバッファ層31、n型GaNコンタ
クト層32、第1クラッド層33、第1光ガイド層3
4、量子井戸活性層35、第2光ガイド層36、第2ク
ラッド層37および電流ブロック層40を順次積層す
る。
【0063】次に、電流ブロック層40の表面に対し、
[−1010]方向に沿ってストライプ状の開口を設け
たニッケルマスクを付け、ドライエッチングにより電流
ブロック層40のニッケルマスクの開口部分を除去し
て、ストライプ状の溝を形成する。その後、ニッケルマ
スクを除去し、電流ブロック層40の上にMOVPE法
により第3クラッド層41、p型コンタクト層39を積
層する。
【0064】しかる後、ドライエッチングにより、p型
コンタクト層39からn型GaNコンタクト層32の一
部に至るまでエッチングして表面が矩形の柱状の構造に
し、かつn型GaNコンタクト層32の一部についてコ
ンタクト面を露出させる。なお、n型GaNコンタクト
層32の残し厚みは1.5μmである。
【0065】この後、第2の実施の形態と同様に正電極
43および負電極42を作製する。しかる後、第3の実
施の形態と同様にサファイア基板29の裏面に幅10μ
m、深さ10μmの溝状のパターンを、フォトリソグラ
フィ等によりオリフラの方向を参照しながら半導体発光
素子の間に付け、パターンに沿って劈開を行って平行四
辺形に分割し、半導体発光素子を得る。
【0066】なお、上記第4の実施の形態において、以
下に示す置き換えを行ってもよい。サファイア基板29
の代わりに、AlN等の絶縁性の六方晶系結晶基板を用
いてもよい。
【0067】溝構造の代わりに、リッジ構造等の他の導
波路構造を用いてもよい。ニッケルと金とを交互に蒸着
して正電極43を作製する代わりに、ニッケルと金との
合金を蒸着して正電極を作製してもよい。
【0068】チタンとアルミニウムとを交互に蒸着して
負電極42を作製する代わりに、チタンとアルミニウム
との合金を蒸着して負電極を作製してもよい。
【0069】以上第1の実施の形態から第4の実施の形
態まで、GaN系半導体を材料とした半導体発光素子の
代わりにGaNAs系半導体、GaNP系半導体等、A
xGayInzabAsc(0≦x≦1、0≦y≦1、
0≦z≦1、x+y+z=1、0≦a≦1、0≦b≦
0.1、0≦c≦0.1、a+b+c=1)を材料とし
た半導体発光素子を用いても同様の効果が得られる。
【0070】
【発明の効果】本発明によれは、半導体発光素子の側面
を劈開面とすることができるので、半導体発光素子の欠
けをなくすことができる。その結果素子の形状のばらつ
きが従来よりも小さくなり、それに伴い素子に関する、
発光輝度等の特性のばらつきが従来よりも小さくなる。
【0071】また、本発明によれば、基板の側面を劈開
面とすることができるので、半導体発光素子の欠けを減
らすことができる。
【0072】また、基板と半導体発光素子部の形状を変
えることにより、途中に露出した面の半導体層と最上部
の表面の半導体層のそれぞれに電極を、重心に対して対
称に配置することができるので、電流密度の分布を一様
にすることができる。その結果、半導体発光素子の形状
のばらつきが従来よりも小さくなり、それに伴い半導体
発光素子に関する、特性のばらつきが従来よりも小さく
なる。また、従来よりも発光効率が向上し、かつ高輝度
である半導体発光素子を得ることができる。
【0073】本発明によれば、半導体発光素子の側面に
平行な共振器端面を得ることができる。その結果、共振
器端面の平坦性を従来のものよりも向上させることがで
きる。
【0074】本発明によれば、パターンに沿って六方晶
系結晶基板を分割する際に、分割パターンの方向を劈開
面にとってあるので、欠けを生じさせることがない。そ
の結果、歩留まりよく半導体発光素子を分離することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における半導体発光
素子の斜視図
【図2】本発明の第1の実施の形態における半導体発光
素子が形成された基板上での分割用の溝のパターンを示
す図
【図3】本発明の第1の実施の形態における半導体発光
素子が形成された基板上での分割用の溝のパターンを示
す要部拡大図
【図4】本発明の第2の実施の形態における半導体発光
素子の斜視図
【図5】本発明の第2の実施の形態における半導体発光
素子が形成された基板上での分割用の線のパターンを示
す要部拡大図
【図6】本発明の第2の実施の形態における半導体発光
素子が形成された基板上での分割用の線のパターンを示
す要部拡大図
【図7】本発明の第3の実施の形態における半導体発光
素子の斜視図
【図8】本発明の第3の実施の形態における半導体発光
素子が形成された基板上での分割用の線のパターンを示
す図
【図9】本発明の第3の実施の形態におけるレーザバー
を示す図
【図10】本発明の第4の実施の形態における半導体発
光素子の斜視図
【図11】六方晶系結晶の面方位を示す図
【図12】従来の半導体発光素子の斜視図
【符号の説明】
3、15 n型GaN基板 4 n型GaN層 5 p型GaN層 6 正電極 7、27 溝状のパターン 8、29 サファイア基板 10 n型GaN層 11 p型GaN層 12、42 負電極 13、26、43 正電極 14 線状のパターン 16、30 半導体発光部 22、38 窓構造 28 レーザバー 31 AlNバッファ層 32 n型GaNコンタクト層 39 p型GaNコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 昌宏 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主面を有する基板と、前記基板の主面上
    に前記基板の主面と同一形状に積層された複数の半導体
    層からなる半導体発光部とを有し、前記半導体層の表面
    が少なくとも2辺の交わる角度が60度または120度
    である面形状であることを特徴とする半導体発光素子。
  2. 【請求項2】 主面の少なくとも2辺のなす角度が60
    度または120度である基板と、前記基板の主面上に積
    層された複数の半導体層からなる半導体発光部とを有
    し、前記半導体発光部は第1の半導体層と、前記第1の
    半導体層の上に形成された第2の半導体層とからなり、
    前記第1の半導体層の表面は前記基板の主面と同一形状
    であってかつ露出面を有し、前記第2の半導体層の表面
    は前記基板の主面内にあって、前記基板の主面とは異な
    る形状であることを特徴とする半導体発光素子。
  3. 【請求項3】 前記基板が、(0001)面が主面であ
    る六方晶系結晶基板であ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。
  4. 【請求項4】 前記基板の主面の形状が正三角形または
    2辺が交わる角度が60度と120度の平行四辺形であ
    ることを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体
    発光素子。
  5. 【請求項5】 前記基板の主面および前記第1の半導体
    層の表面が正三角形の形状であり、前記第2の半導体層
    の表面が正六角形の形状であることを特徴とする請求項
    2または3記載の半導体発光素子。
  6. 【請求項6】 前記基板の主面および前記第1の半導体
    層の表面が、2辺が交わる角度が60度と120度の平
    行四辺形であり、前記第2の半導体層の表面が矩形であ
    ることを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体
    発光素子。
  7. 【請求項7】 第2の半導体層が複数の半導体層からな
    り、その半導体層中にストライプ状の窓を有し、前記ス
    トライプ状の窓に沿う方向は表面が平行四辺形の第1の
    半導体層の1組の平行な側面に垂直であることを特徴と
    する請求項6記載の半導体発光素子。
  8. 【請求項8】 前記基板の主面が正三角形である側面は
    (−1100)面、(0−110)面および(10−1
    0)面の組み合わせまたは(1−100)面、(01−
    10)面および(−1010)面の組み合わせであるこ
    とを特徴とする請求項4または5記載の半導体発光素
    子。
  9. 【請求項9】 前記基板の主面が平行四辺形である1組
    の平行な側面の組み合わせが(1−100)面と(−1
    100)面との組み合わせ、(10−10)面と(−1
    010)面との組み合わせ、または(0−110)面と
    (01−10)面との組み合わせのうちのいずれかであ
    ることを特徴とする請求項4または6記載の半導体発光
    素子。
  10. 【請求項10】 前記半導体層がAlxGayInza
    bAsc(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y
    +z=1、0≦a≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、a+
    b+c=1)であることを特徴とする請求項1、2また
    は7に記載の半導体発光素子。
  11. 【請求項11】 主面が(0001)面である六方晶系
    結晶の基板の主面上に複数の半導体層からなる半導体発
    光部を形成し、前記基板の主面に対して[1−210]
    方向、[2−1−10]方向および[11−20]方向
    に沿って線状または溝状のパターンを付け、前記パター
    ンに沿って六方晶系結晶基板を正三角形に分割すること
    を特徴とする半導体発光素子の製造方法。
  12. 【請求項12】 主面が(0001)面である六方晶系
    結晶の基板の主面上に複数の半導体層からなる半導体発
    光部を形成し、前記基板の主面に対して[1−210]
    方向と[2−1−10]方向に沿って線状または溝状の
    パターンを付け、前記パターンに沿って六方晶系結晶基
    板を2辺が交わる角度が60度と120度の平行四辺形
    に分割することを特徴とする半導体発光素子の製造方
    法。
  13. 【請求項13】 前記パターンを付けるのに、エッチン
    グを用いて線状の溝を付けることを特徴とする請求項1
    1または12記載の半導体発光素子の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記パターンを付けるのに、レジスト
    を用いて線状の模様を付けることを特徴とする請求項1
    1または12記載の半導体発光素子の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記パターンに沿って六方晶系結晶基
    板を分割するのにダイシングまたは劈開を行うことを特
    徴とする請求項11または12記載の半導体発光素子の
    製造方法。
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