WO2013132762A1 - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents

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emitting element
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light
layer
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勝己 杉浦
武石　英見
和幸 山江
研吾 徳岡
粂　雅博
均典 廣木
長谷川　義晃
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device in which a semiconductor layer including a light emitting layer is laminated on a substrate, and a method for manufacturing the same.
  • a light-emitting element in which a semiconductor layer including a light-emitting layer is stacked on a substrate, it is important to improve light extraction efficiency in order to achieve high luminance.
  • light from the light-emitting layer is totally reflected on the substrate surface opposite to the side on which the semiconductor layer is stacked, which is the main light-emitting surface, and becomes return light.
  • a conventional light emitting element described in Patent Document 1 is known.
  • the GaN-based light-emitting thin-film semiconductor element described in Patent Document 1 is a one in which a one-dimensional or two-dimensional convex ridge is formed on the second main surface of a multilayer structure. Examples include truncated pyramids and truncated cones.
  • an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of further improving the light extraction efficiency and a method for manufacturing the same.
  • the light-emitting element of the present invention is a light-emitting element in which a semiconductor layer including a light-emitting layer is stacked on a substrate, and the substrate surface opposite to the side on which the semiconductor layer is stacked is a main light emitting surface. Protruding portions arranged continuously are formed on the light exit surface of the light emitting surface, and the protruding portions are formed in a direction in which the standing direction is deviated from the stacking direction of the semiconductor layers. It is.
  • the protruding portion is formed in a direction deviating from the stacking direction of the semiconductor layers because the center of gravity of the bottom surface of the protruding portion or the center of gravity line connecting the center of gravity is connected to the apex or apex of the protruding portion. That is, the direction to the top line where the lines are connected is not parallel to the stacking direction of the semiconductor layers (direction perpendicular to the substrate surface) and has a predetermined angle.
  • the protrusion is a quadrangular pyramid
  • the line connecting the center of gravity and the apex of the bottom surface parallel to the substrate surface (the direction in which this line extends is the standing direction) is not parallel to the stacking direction of the semiconductor layers, It is.
  • the method for manufacturing a light-emitting element of the present invention includes a stacking step of stacking a semiconductor layer including a light-emitting layer on a substrate, and a substrate on the side opposite to the side on which the semiconductor layer is stacked by moving the cutting means in a lattice shape. Protruding portions that are erected in a direction deviating from the stacking direction of the semiconductor layers by forming grooves in which the inclination angle of one groove wall is reduced and the other inclination angle is increased on the main light exit surface And a processing step for continuously forming the film.
  • the projecting portion is a solid body in which an inclined surface with a small inclination angle and an inclined surface with a large inclination angle are combined, the light reaching the main light exit surface of the substrate from the light emitting layer is within the critical angle. Therefore, the light extraction efficiency can be further improved.
  • Sectional drawing which shows the light emitting element which concerns on embodiment of this invention is a diagram showing a main light emitting surface for explaining the projecting portion shown in FIG. 1, (b) is a sectional view taken along the line AA, and (c) is a diagram showing a standing direction of the projecting portion.
  • (A) is a diagram showing a case where the defocus is made small in order to explain a case where the projecting portion of the light emitting element shown in FIG. 1 is formed by a laser scribing device
  • (b) is a diagram showing a case where the defocus is made large.
  • the figure for demonstrating the case where the protrusion part of the light emitting element shown in FIG. 1 is formed with a dicer apparatus.
  • (A) is a cross-sectional view before roughing to explain the case where the surface of the protruding portion is roughened
  • (b) is a cross-sectional view showing a state where the inclined surface having a small inclination angle is roughened.
  • (A) is a table for comparing the luminance (relative value) between the inventive product and the conventional light emitting device (comparative product) in order to explain the effect of the light emitting device (inventive product) according to the embodiment of the present invention.
  • (B) is a graph showing the relationship between the tilt angle and the luminance (relative value).
  • (A) is a figure which shows the main light emission surface in order to demonstrate the 1st modification of the light emitting element which concerns on embodiment, (b) is the BB sectional drawing of (a).
  • (A) is a figure which shows the main light emission surface in order to demonstrate the 2nd modification of the light emitting element which concerns on embodiment, (b) is CC sectional view taken on the line of (a).
  • (A) is a top view which shows the light emitting element which concerns on a 4th modification,
  • (b) is DD sectional view taken on the line.
  • (A) is a top view which shows the light emitting element which concerns on a 5th modification
  • (b) is EE sectional view taken on the line
  • (c) is sectional drawing of a light-emitting device.
  • (A) is a top view which shows the light emitting element which concerns on a 6th modification
  • (b) is FF sectional view taken on the line.
  • (A) is the figure which showed the relationship between chip
  • (b) is a top view of a triangular-shaped light emitting element
  • (c) is a GG sectional view
  • (d) is a hexagon.
  • (E) is a cross-sectional view taken along line HH.
  • (A) is an enlarged cross-sectional view (photograph) of fine irregularities
  • (b) is a diagram showing the crystal structure of the Ga substrate
  • (c) is a diagram (photograph) showing the N surface of the Ga substrate
  • (D) is a partially enlarged view (photograph) of (c)
  • (f) is a view (photograph) showing a surface on which a protruding portion of a Ga substrate is formed
  • (g) is (f).
  • Partial enlarged view (photo) Sectional drawing which shows the light emitting element which concerns on a certain preferable embodiment. The figure which shows the modification which provided the area
  • a light-emitting device is a light-emitting device in which a semiconductor layer including a light-emitting layer is stacked on a substrate, and a substrate surface opposite to the side on which the semiconductor layer is stacked is a main light emitting surface. Protruding portions arranged continuously are formed on the light emission surface, and the protruding portions are formed in a direction in which the standing direction is deviated from the stacking direction of the semiconductor layers.
  • the protruding portion is formed in a direction deviating from the stacking direction of the semiconductor layers, so that the protruding portion has a gentle inclined surface (an inclined surface with a small inclination angle) and a steep inclination. Since the surface is combined with a surface (an inclined surface having a large inclination angle), the probability that the light reaching the main light exit surface of the substrate from the light emitting layer is within the critical angle can be increased.
  • the projecting portion has a fine irregular surface formed on at least an inclined surface having a small inclination angle.
  • the protruding portion when the protruding portion is formed in a direction deviating from the stacking direction of the semiconductor layers, the protruding portion has a wide inclined surface with a small inclination angle and a large inclination angle.
  • the surface is a narrow solid. Therefore, the light extraction efficiency can be further increased by forming a fine uneven surface on the inclined surface on the side where the inclination angle is small.
  • the protrusions are arranged in a matrix of columns and rows, and the column direction and / or the row direction of the protrusions are formed non-parallel to the end face of the substrate.
  • the scribe groove for partitioning each light emitting element is formed, and when breaking and separating into pieces, the projections in the column direction and / or Since the row direction is formed non-parallel to the end face of the substrate, it can be prevented that the protrusions are accidentally cracked by braking.
  • the protrusion is formed in a pointed shape or a truncated shape.
  • the projecting portion when the projecting portion is formed in a pointed shape, there is no parallel surface with the light emitting layer (lamination surface of the semiconductor layers), and a wider inclined surface is ensured than a truncated shape. Therefore, it is possible to further increase the probability that the light reaching the main light exit surface is within the critical angle.
  • a horizontal surface is formed at the top of the head, so the horizontal surface is in close contact with the adsorption surface of the collet, so that the light emitting element is stable when adsorbed and transferred by the collet. Transfer can be performed.
  • the protrusion is formed in a pyramid shape.
  • the projecting portion when the projecting portion is formed in a pyramid shape decentered from the stacking direction of the semiconductor layers, it becomes a solid that combines an inclined surface with a small inclination angle and an inclined surface with a large inclination angle.
  • the probability that the light reaching the main light exit surface of the substrate from the light emitting layer is within the critical angle can be increased.
  • an inclined surface can be easily formed by cutting with a laser or a dicer.
  • a manufacturing method of a light emitting device includes a stacking step of stacking a semiconductor layer including a light emitting layer on a substrate, and a side opposite to the side on which the semiconductor layer is stacked by moving the cutting means in a lattice shape.
  • the substrate surface of this is a projection that is erected in a direction deviating from the stacking direction of the semiconductor layers by forming a groove with a small inclination angle of one groove wall and a large inclination angle of the other groove wall on the main light exit surface And a processing step of continuously forming the portion.
  • the cutting means is moved in a lattice pattern to form a groove in which the inclination angle of one groove wall is reduced and the other inclination angle is increased, so that the standing direction from the stacking direction of the semiconductor layers A projecting portion in a direction shifted can be formed.
  • the laser device as a cutting means irradiates the main light emitting surface with laser light to form a V-shaped groove, and then the defocus of the condenser lens is large. In this way, one of the groove walls is gradually reduced in depth as it goes in the direction orthogonal to the groove direction to form a widened groove.
  • the projecting portion can be formed by irradiating the main light emitting surface with laser light while adjusting the defocus of the condenser lens.
  • the cutting rotary disk blade as the cutting means is moved in a state where the inclination angle with respect to the main light exit surface is inclined at different angles between the blade edge surface and the blade side surface. Grooves are formed.
  • the projecting portion can be formed by adjusting and moving the inclination angle of the cutting rotary disk blade.
  • the cutting means in the machining step, when the grooves are formed by moving the cutting means in a lattice shape, the cutting means is moved non-parallel to the scribe grooves that are the end faces of the substrate.
  • the scribe groove for partitioning each light emitting element is formed, and when breaking into pieces, the vertical direction and / or the row of the protrusions Since the direction is formed non-parallel to the end face of the substrate, it is possible to prevent the protrusions from being accidentally cracked by braking.
  • the light emitting element 10 is a flip-chip type LED in which a semiconductor layer is stacked on a light-transmitting substrate and an electrode for supplying power is formed.
  • the substrate has a thickness of about 100 ⁇ m, and a C-plane GaN substrate 11 is provided. If the substrate is too thin, chip cracking is likely to occur in the processing / mounting process. Therefore, the thickness is preferably 70 ⁇ m or more.
  • an n-type N-GaN layer 12a, a light emitting layer 12b, and a p-type P-GaN layer 12c are stacked as a semiconductor layer 12.
  • a buffer layer may be provided between the GaN substrate 11 and the N-GaN layer 12a.
  • the n-type dopant for the N-GaN layer 12a Si or Ge can be preferably used.
  • the N-GaN layer 12a is formed with a film thickness of about 2 ⁇ m.
  • the light emitting layer 12b contains at least Ga and N, and a desired emission wavelength can be obtained by containing an appropriate amount of In as necessary. Further, the light emitting layer 12b may have a single layer structure. For example, the light emitting layer 12b may have a multiple quantum well structure in which at least a pair of InGaN layers and GaN layers are alternately stacked. The luminance can be further improved by forming the light emitting layer 12b with a multiple quantum well structure.
  • the P-GaN layer 12c can be an AlGaN layer having a thickness of about 120 nm.
  • the semiconductor layer 12 can be formed on the GaN substrate 11 by an epitaxial growth technique such as the MOVPE method. It is also possible.
  • n electrode 13 and a p electrode 14 are formed on the semiconductor layer 12.
  • the n-electrode 13 is provided in a region on the N-GaN layer 12a obtained by etching the P-GaN layer 12c, the light emitting layer 12b, and a part of the N-GaN layer 12a.
  • the n-electrode 13 is formed by laminating an Al layer 13a, a Ti layer 13b, and an Au layer 13c.
  • the p-electrode 14 is stacked on the remaining etched P-GaN layer 12c.
  • the p electrode 14 is formed by laminating a Ni layer 14a and an Ag layer 14b.
  • the p electrode 14 functions as a reflective electrode by including the Ag layer 14b having a high reflectance.
  • the Ni layer 14a functions as an adhesive layer that improves the degree of adhesion between the P-GaN layer 12c and the Ag layer 14b.
  • the film thickness of the Ni layer 14a can be in the range of 0.1 nm to 5 nm.
  • a protective layer is formed by laminating an SiO 2 layer 15 around the p-electrode 14 and on the side surface of the P-GaN layer 12c, the side surface of the light emitting layer 12b, and the surface of the N-GaN layer 12a exposed by etching. Is formed.
  • a first Ti layer 16 in which Ti that functions as a barrier electrode is laminated is laminated to a thickness of about 400 nm.
  • the first Ti layer 16 is formed in a wider range than the p electrode 14.
  • the first Ti layer 16 can be formed as follows. After the SiO 2 layer 15 is laminated and the p electrode 14 is laminated, the mask pattern for forming the p electrode 14 is removed, Ti is laminated, and the first Ti layer 16 is made wider than the Ag layer 14b by wet etching. Form. By doing so, the first Ti layer 16 having a wider contour shape than the p-electrode 14 is formed.
  • a second Ti layer 17 is formed on the SiO 2 layer 15 as a protective layer and the first Ti layer 16 functioning as a barrier electrode.
  • the second Ti layer 17 is formed with a thickness of about 150 nm.
  • an Al layer may be formed between the first Ti layer 16 and the second Ti layer 17.
  • a cover electrode is formed by laminating the Au layer 18 on the second Ti layer 17 and the SiO 2 layer 15.
  • the Au layer 18 is formed with a thickness of about 1300 nm.
  • the surface of the GaN substrate 11 on the side opposite to the side on which the semiconductor layer 12 is stacked is the main light exit surface S.
  • the projecting portions 11a arranged continuously are formed.
  • the protruding portion 11a is formed in a direction (inclined with respect to F1) in which the standing direction is deviated from the stacking direction F1 of the semiconductor layer 12 (indicated by a dotted line in FIG. 1).
  • the protruding portions 11a are formed in a pyramid shape in which the protruding portions 11a are eccentric from the stacking direction F1 of the semiconductor layer 12 (inclined with respect to F1), and are arranged in columns and rows. Arranged in a matrix.
  • the protruding portion 11a is formed in a pointed quadrangular pyramid.
  • the protruding portion 11a is formed in an eccentric quadrangular pyramid formed in a direction deviating from the stacking direction F1 of the semiconductor layer 12 so that the protruding portion 11a is formed as shown in FIG.
  • a triangular pyramid is formed by combining a triangular surface S1 having a small inclination angle ⁇ 1 and a large area and a triangular surface S2 having a large inclination angle ⁇ 2 and a small area. Therefore, the projecting portion 11a has an asymmetric shape.
  • the standing direction refers to a direction from the center of the bottom surface of the protruding portion 11a toward the top of the head (in FIG. 2 (c), the standing direction F2 is indicated by an arrow).
  • the protruding portion 11a has a rough surface by forming a fine uneven surface on the inclined surface.
  • the protruding portion 11a is formed by a machining process. In the processing step, the protruding portion 11a can be formed by the laser scribing device 20 shown in FIG.
  • the condensing lens 22 is adjusted so that the defocus DF gradually increases while irradiating the laser beam, and one groove wall of the V-shaped linear groove 11x is shown in FIG.
  • the linear groove 11y having a wider width is formed by moving and cutting by a moving means (not shown) so that the depth gradually decreases in the direction perpendicular to the groove direction.
  • Metal Ga residues and damaged layers are formed on the surfaces of the triangular surfaces S1 and S2 produced by the laser device, and these can be removed by wet etching treatment with hydrochloric acid or hydrofluoric acid solution, or ICP or RIE dry etching treatment.
  • this protrusion 11a can also be formed by the dicer apparatus 30 shown in FIG. 4 which is an example of a cutting means.
  • the cutting rotary disk blade 31 is inclined.
  • the inclination angle with respect to the main light emitting surface is moved in a lattice shape with the cutting edge surface 31a and the blade side surface 31b being inclined at different angles to form grooves.
  • the triangular surface S1 with a small inclination angle and the protruding portion 11a of the triangular surface S2 with a large inclination angle of the adjacent protruding portion 11a can be formed.
  • the triangular surface S1 having a small inclination angle ⁇ 1 is a triangular surface having a large inclination angle ⁇ 2. Since the area is larger than that of S2, an effect can be obtained if an uneven surface is formed on the triangular surface S1 having at least a small inclination angle ⁇ 1.
  • a fine uneven surface can be formed by etching with KOH. Etching with KOH results in a rough surface due to the crystal plane, so that when the inclination angle of the inclined surface is too large, a fine uneven surface is not formed by etching (see FIG. 5B). However, if the tilt angle is within a range where the crystal plane can be exposed, the entire protrusion 11a can be roughened.
  • FIG. 5E A cross-sectional SEM photograph after forming fine irregularities is shown in FIG. It can be confirmed that hexagonal pyramid-shaped fine irregularities are densely formed on the inclined surface inclined by 25 ° from the ⁇ C plane (N plane).
  • N plane the ⁇ C plane
  • hexagonal pyramid-shaped micro unevenness can be formed, but it is affected by the crystallinity of the substrate and the amount of impurity doping. As shown, hexagonal pyramid-shaped fine irregularities are generated in a sparse region, which is a factor in reducing light extraction efficiency.
  • hexagonal pyramids can be formed densely on the inclined surface regardless of the crystallinity of the substrate and the amount of impurities, thereby suppressing the decrease in light extraction efficiency. Can do. Further, even in a GaN substrate other than the C-plane such as the m-plane, fine irregularities can be formed on the inclined surface, and the light extraction efficiency can be improved.
  • the height of the protrusion 11a is set to be larger than the particle size (for example, 10 ⁇ m) of the phosphor 101, the phosphor serving as a heat source is brought close to the GaN substrate 102 having high thermal conductivity. This is advantageous for increasing the brightness of the white LED.
  • a light emitting device having the GaN substrate 11 on which the protruding portion 11a having the inclination angle ⁇ 1 of 25 ° and the inclination angle ⁇ 2 of 50 ° was formed, and the luminance was measured (invention product).
  • a light emitting element in which the projecting portion with the inclination angle ⁇ 1 of 40 ° and the inclination angle ⁇ 2 of 40 ° is made to coincide with the stacking direction is manufactured and the luminance is measured.
  • the groove depth H is 20 ⁇ m in all cases.
  • the pitch P is 80 ⁇ m for the inventive product and 50 ⁇ m for the comparative product.
  • FIG. 6A when the luminance of the comparative product is 1, the luminance of the inventive product is 1.06. It can be confirmed that the brightness of the invention product is higher than that of the comparative product.
  • the change in luminance when the inclination angle ⁇ 1 was fixed at 25 ° and the inclination angle ⁇ 2 was changed from 25 ° to 80 ° was simulated and graphed.
  • FIG. 6B when the inclination angle ⁇ 1 and the inclination angle ⁇ 2 are equal to 1, the peak is obtained when the inclination angle ⁇ 2 is 50 °, which is about 1.09. This result was 1.06 in FIG. 6A, which was different from the case where the light emitting element was actually manufactured.
  • the inclination angle ⁇ 2 is changed to the inclination angle ⁇ 1. It can be seen that the luminance tends to be improved by setting different values.
  • the inclined surface formed on the protruding portion 11a has a different inclination angle, a smooth triangular surface (inclined surface) S1 and a steep triangular surface (inclined surface) S2 are combined. Since the probability that the light reaching the main light emitting surface S of the GaN substrate 11 from the light emitting layer 12b is within the critical angle can be increased, the conventional light emitting element described in Patent Document 1, for example, has the same inclination angle. Compared to the above, it is possible to further improve the light extraction efficiency.
  • the projecting portion 11a is formed in a pointed shape, there is no parallel surface with the light emitting layer 12b, and it is possible to ensure a wide inclined surface by using a pointed shape. The probability that the light reaching S is within the critical angle can be further increased.
  • the protruding portion 11b is a truncated quadrangular pyramid. If the protruding portion 11b is formed in a truncated shape, a horizontal surface 11s is formed at the top of the head.
  • the horizontal surface 11s is in close contact with the adsorption surface of the collet, so that stable transfer can be performed. If the area of the horizontal surface 11s is large, the effect of improving the light extraction efficiency is lowered. Therefore, the total area of the horizontal surface 11s is preferably 30% or less of the chip area.
  • the projecting portion 11c is a pointed quadrangular pyramid, but the triangular surfaces S1 that are inclined surfaces having a small inclination angle ⁇ 1 face each other. Furthermore, the triangular surfaces S2 having a large inclination angle ⁇ 2 are arranged so as to face each other.
  • the inclined surfaces having the same inclination angle are in the same direction, the inclination of the light emitted from the protruding portion 11a may be biased.
  • the inclined surfaces having the same inclination angle face in opposite directions, so that the light emitted from the protruding portion 11c can be made uniform.
  • the column direction and the row direction of the protrusions 11 a arranged in a matrix of columns and rows are formed in non-parallel to the end face of the GaN substrate 11.
  • the column direction and the row direction of the protrusions 11 a are inclined by 15 ° from the end face of the GaN substrate 11.
  • the wafer is formed when grooves are formed by the laser device 21 shown in FIG. 3 or the dicer device 30 shown in FIG. Inclined and moved from the scribe groove when dividing.
  • the semiconductor layer 12 is laminated on the wafer to be the GaN substrate 11, the scribe groove partitioning each light emitting element 10 is formed, and braking is performed to provide individual pieces. When it becomes, it can prevent that it breaks accidentally between the protruding parts 11a by braking.
  • the bottom surface of the projecting portion 11 a is formed in a substantially square shape, and the GaN substrate 11 is formed in a substantially square shape.
  • the direction inclination angle is the same, but different angles may be used. Further, only one of the column direction and the row direction may be non-parallel.
  • the projecting portion 11d is a pointed quadrangular pyramid, and the apexes of the quadrangular pyramid are arranged point-symmetrically with respect to the chip center.
  • the inclined surfaces having the same inclination angle are in the same direction, and therefore the inclination of the light emitted from the protruding portion 11a may be biased.
  • the light emitted from the protruding portion 11d can be made symmetrical.
  • the unprocessed portion 110 is provided along the outer periphery of the chip.
  • a resin (underfill 114) mixed with a high refractive index material is applied around the chip 113 as shown in FIG. There is.
  • the LED chip 113 is provided with the phosphor layer 111 on the light emitting surface 112 facing upward, and is mounted on the mounting substrate 116 with Au bumps 115, for example.
  • the underfill can be prevented from flowing onto the chip by the unprocessed portion 110 provided on the outer periphery of the chip.
  • the width of the unprocessed portion 110 is preferably 5 ⁇ m or more, and the area of the unprocessed portion 110 is preferably 30% or less of the chip area to ensure the effect of improving the light extraction efficiency.
  • protrusions are formed only in the column direction or the row direction. Also in this structure, the effect of improving the light extraction efficiency is obtained, and the processing time can be further shortened.
  • Fig. 13 (a) shows the result of calculating the relationship between the chip shape and the light extraction efficiency.
  • the chip area is all 8 mm ⁇ 0.8 mm, and the chip thickness is 100 ⁇ m. If a triangular or hexagonal shape is used, light extraction from the side surface of the chip can be increased, and light extraction efficiency can be increased as compared with a quadrangle. If the present invention is applied to a triangular or hexagonal chip as shown in FIGS. 5B to 5E, even higher light extraction efficiency can be realized.
  • 16 (a) to 16 (h) show modifications in which a region in which a quadrangular pyramid is not formed (a quadrangular pyramid-unformed region) is provided in a part of the chip.
  • a quadrangular pyramid-unformed region By providing the quadrangular pyramid-unformed regions continuously, the rigidity of the chip can be increased, and chip cracking defects can be suppressed.
  • the cross section of the quadrangular pyramid-free region can be, for example, trapezoidal, corrugated, circular, rectangular, or the like.
  • the present invention can further improve the light extraction efficiency, it is suitable for a light emitting element in which a semiconductor layer including a light emitting layer is laminated on a substrate and a method for manufacturing the same.

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Abstract

発光素子は、発光層を含む半導体層がＧａＮ基板１１に積層され、半導体層が積層された側と反対となる側の基板面が主の光出射面Ｓとなっている。この主の光出射面Ｓには、連続的に配置され、立設方向Ｆ２が、半導体層の積層方向からずれた方向に形成された突状部１１ａが四角錐状に形成されている。突状部１１ａは、少なくとも傾斜角が小さい側の傾斜面に微細な凸凹面が、エッチングにより形成されているのが望ましい。また、突状部１１ａは切頭状としてもよいが、尖頭状とするのが望ましい。

Description

発光素子およびその製造方法
　本発明は、発光層を含む半導体層が基板に積層された発光素子およびその製造方法に関するものである。
　発光層を含む半導体層が基板に積層された発光素子は、光取出し効率を向上させることが、高輝度を図る上で重要である。フリップチップ実装される発光素子においては、主の光出射面となる、半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面で、発光層からの光が全反射して戻り光となってしまうことを少なくするために、ウェットエッチングなどで微細な凹凸面を基板に形成することが知られている。微細な凹凸面を基板に設けることの他に、例えば、特許文献１に記載された従来の発光素子が知られている。
　特許文献１に記載のＧａＮベースの発光薄膜半導体素子は、多層構造体の第２の主面に、１次元または２次元に凸状の隆起部が形成されたもので、特許文献１では隆起部として、切頭角錐や切頭円錐などが例示されている。
特表２００５－５３５１４３号公報
　しかし、特許文献１に記載の発光素子においても、光取出し効率は十分ではなく、更なる光取出し効率の向上が望まれている。
　そこで本発明は、更なる光取出し効率の向上を図ることができる発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の発光素子は、発光層を含む半導体層が基板に積層され、前記半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面が主の光出射面となる発光素子において、前記主の光出射面に、連続的に配置された突状部が形成され、前記突状部は、立設方向が前記半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていることを特徴とするものである。ここで突状部の立設方向が半導体層の積層方向からずれた方向に形成されているというのは、突状部の底面の重心或いは重心が連なった重心線から突状部の頂点あるいは頂点が連なった頂線への方向が半導体層の積層方向（基板面に対して垂直な方向）に対して平行ではなく、所定の角度を有している、ということである。例えば突状部が四角錐である場合、基板面と平行な底面部の重心と頂点とを結ぶ線（この線の延びる方向が立設方向）が半導体層の積層方向とは平行ではないこと、である。
　本発明の発光素子の製造方法は、発光層を含む半導体層を基板に積層する積層工程と、切削手段を格子状に移動させ、前記半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面が主の光出射面に、一方の溝壁の傾斜角度を小さく、他方の傾斜角度を大きくした溝を形成することにより、前記半導体層の積層方向からずれた方向に立設した突状部を連続的に形成する加工工程とを含むことを特徴とする。
　本発明は、突状部が傾斜角の小さい傾斜面と傾斜角の大きい傾斜面とが組み合わさった立体となるため、発光層から基板の主の光出射面に到達した光が臨界角内となる確率を高めることができるので、更なる光取出し効率の向上を図ることができる。
本発明の実施の形態に係る発光素子を示す断面図 （ａ）は図１に示す突状部を説明するための主の光出射面を示す図、（ｂ）はＡ－Ａ線断面図、（ｃ）は突状部の立設方向を示す図 （ａ）は図１に示す発光素子の突状部をレーザスクライブ装置により形成する場合を説明するためデフォーカスを小さくした場合を示す図、（ｂ）はデフォーカスを大きくした場合を示す図 図１に示す発光素子の突状部をダイサー装置により形成する場合を説明するための図 （ａ）は突状部の表面を粗面とする場合を説明するため粗面加工する前の断面図、（ｂ）は小さい傾斜角の傾斜面を粗面とした状態を示す断面図 （ａ）は本発明の実施の形態に係る発光素子（発明品）の効果を説明するため、発明品と従来の発光素子（比較品）との輝度（相対値）を比較するための表図、（ｂ）は傾斜角度と輝度（相対値）との関係を示すグラフ （ａ）は実施の形態に係る発光素子の第１変形例を説明するため、主の光出射面を示す図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面図 （ａ）は実施の形態に係る発光素子の第２変形例を説明するため、主の光出射面を示す図、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ線断面図 実施の形態に係る発光素子の第３変形例を説明するための主の光出射面を示す図 （ａ）は第４変形例に係る発光素子を示す平面図、（ｂ）はＤ－Ｄ線断面図 （ａ）は第５変形例に係る発光素子を示す平面図、（ｂ）はＥ－Ｅ線断面図、（ｃ）は発光装置の断面図 （ａ）は第６変形例に係る発光素子を示す平面図、（ｂ）はＦ－Ｆ線断面図 （ａ）はチップ形状と光取り出し効率との関係を示した図であり、（ｂ）は三角形形状の発光素子の平面図、（ｃ）はＧ－Ｇ線断面図、（ｄ）は六角形形状の発光素子の平面図、（ｅ）はＨ－Ｈ線断面図 （ａ）は微細な凹凸の拡大断面図（写真）であり、（ｂ）はＧａ基板の結晶構造を示す図であり、（ｃ）はＧａ基板のＮ面を示す図（写真）であり、（ｄ）（ｅ）は（ｃ）の部分拡大図（写真）であり、（ｆ）はＧａ基板の突状部を形成した面を示す図（写真）であり、（ｇ）は（ｆ）の部分拡大図（写真） ある好適な実施形態に係る発光素子を示す断面図 突状部を一部形成しない領域を設けた変形例を示す図
　ある実施形態に係る発光素子は、発光層を含む半導体層が基板に積層され、半導体層が積層された側と反対となる側の基板面が主の光出射面となる発光素子において、主の光出射面に、連続的に配置された突状部が形成され、突状部は、立設方向が半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていることを特徴としている。
　上記の特徴により、突状部の立設方向が半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていることで、突状部がなだらかな傾斜面（傾斜角の小さい傾斜面）と急な傾斜面（傾斜角の大きい傾斜面）とが組み合わさった立体となるため、発光層から基板の主の光出射面に到達した光が臨界角内となる確率を高めることができる。
　ある好適な実施形態において、突状部は、少なくとも傾斜角が小さい側の傾斜面に微細な凸凹面が形成されている。
　上記の構成によれば、突状部の立設方向が半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていると、突状部は、傾斜角の小さい傾斜面が広く、傾斜角の大きい傾斜面が狭い立体となる。従って、少なくとも傾斜角が小さい側の傾斜面に微細な凸凹面を形成することで、更に光取出し効率を高めることができる。
　ある好適な実施形態において、突状部は、縦列および横列のマトリクス状に配列され、突状部の縦列方向および／または横列方向が、基板の端面と非平行に形成されている。
　上記の構成によれば、基板となるウエハに半導体層を積層し、発光素子ごとを区画するスクライブ溝を形成し、ブレーキングして個片化する際に、突状部の縦列方向および／または横列方向が、基板の端面と非平行に形成されているので、ブレーキングによって突状部同士の間で誤って割れてしまうことが防止できる。
　ある好適な実施形態において、突状部は、尖頭状または切頭状に形成されている。
　このような構成によれば、突状部が尖頭状に形成されていると、発光層（半導体層の積層面）との平行面がなく、切頭状とするより傾斜面を広く確保することができるため、主の光出射面に到達した光が臨界角内となる確率を更に高めることができる。また、突状部が切頭状に形成されていると、頭頂部に水平面ができるため、水平面がコレットの吸着面に密着するので、発光素子をコレットにより吸着して移送する際に、安定した移送を行うことができる。
　ある好適な実施形態において、突状部は、角錐状に形成されている。
　このような構成によれば、突状部が半導体層の積層方向から偏心した角錐状に形成されていると、傾斜角の小さい傾斜面と傾斜角の大きい傾斜面とを組み合わせた立体となるため、発光層から基板の主の光出射面に到達した光が臨界角内となる確率を高めることができる。
　また、レーザやダイサーなどで切削することで、容易に傾斜面が形成できる。
　ある好適な実施形態に係る発光素子の製造方法は、発光層を含む半導体層を基板に積層する積層工程と、切削手段を格子状に移動させ、半導体層が積層された側と反対となる側の基板面が主の光出射面に、一方の溝壁の傾斜角度を小さく、他方の傾斜角度を大きくした溝を形成することにより、半導体層の積層方向からずれた方向に立設した突状部を連続的に形成する加工工程とを含むことを特徴とする。
　上記の構成によれば、切削手段を格子状に移動させて、一方の溝壁の傾斜角度を小さく、他方の傾斜角度を大きくした溝を形成することで、半導体層の積層方向から立設方向がずれた方向の突状部が形成できる。
　ある好適な実施形態において、加工工程では、切削手段としてのレーザ装置により、主の光出射面にレーザ光を照射して、Ｖ字状の溝を形成した後に、集光レンズのデフォーカスが大きくなるようにして、一方の溝壁を溝方向と直交する方向へ向かうに従って深さを徐々に浅くして拡げ、拡幅した溝を形成する。
　上記の構成によれば、集光レンズのデフォーカスを調整しながら主の光出射面にレーザ光を照射することで、突状部を形成することができる。
　ある好適な実施形態において、加工工程では、切削手段としての切削用回転円盤刃を、主の光出射面に対する傾斜角度が、刃先面と刃側面とで異なる角度に傾斜させた状態で移動させて溝を形成する。
　上記の構成によれば、切削用回転円盤刃の傾斜角度を調整して移動させることで、突状部を形成することができる。
　ある好適な実施形態において、加工工程では、切削手段を格子状に移動させ溝を形成するときに、基板の端面となるスクライブ溝と非平行に移動させる。
　上記構成によれば、基板となるウエハに半導体層を積層し、発光素子ごとを区画するスクライブ溝を形成し、ブレーキングして個片化する際に、突状部の縦列方向および／または横列方向が、基板の端面と非平行に形成されているので、ブレーキングによって突状部同士の間で誤って割れてしまうことが防止できる。
　（実施の形態）
　本発明の実施の形態に係る発光素子を図面に基づいて説明する。
　図１に示すように発光素子１０は、光透過性を有する基板に半導体層が積層され、電源を供給する電極が形成されたフリップチップタイプのＬＥＤである。本実施の形態では、基板として厚みが約１００μｍであり、Ｃ面ＧａＮ基板１１が設けられている。基板は薄すぎると、加工・実装工程においてチップ割れが発生しやすいため、７０μｍ以上であることが好ましい。
　ＧａＮ基板１１の＋Ｃ面（Ｇａ面）上には半導体層１２として、ｎ型層であるＮ－ＧａＮ層１２ａと、発光層１２ｂと、ｐ型層であるＰ－ＧａＮ層１２ｃとが、積層工程にて積層されている。ＧａＮ基板１１とＮ－ＧａＮ層１２ａとの間にバッファ層を設けてもよい。Ｎ－ＧａＮ層１２ａへのｎ型ドーパントとしては、ＳｉまたはＧｅ等を好適に用いることができる。このＮ－ＧａＮ層１２ａは膜厚約２μｍで形成されている。
　発光層１２ｂは、少なくともＧａとＮとを含み、必要に応じて適量のＩｎを含ませることで、所望の発光波長を得ることができる。また、発光層１２ｂとしては、１層構造とすることもできるが、例えば、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層を交互に少なくとも一対積層した多重量子井戸構造とすることも可能である。発光層１２ｂを多重量子井戸構造とすることで、更に輝度を向上させることができる。
　Ｐ－ＧａＮ層１２ｃは、膜厚約１２０ｎｍのＡｌＧａＮ層とすることができる。
　半導体層１２は、ＧａＮ基板１１にＭＯＶＰＥ法のようなエピタキシャル成長技術により成膜することができるが、例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などにより積層することも可能である。
　この半導体層１２には、ｎ電極１３とｐ電極１４とが形成されている。ｎ電極１３は、Ｐ－ＧａＮ層１２ｃと発光層１２ｂとＮ－ＧａＮ層１２ａの一部とをエッチングしたＮ－ＧａＮ層１２ａ上の領域に設けられている。ｎ電極１３は、Ａｌ層１３ａとＴｉ層１３ｂとＡｕ層１３ｃとが積層されて形成されている。
　ｐ電極１４は、エッチングされた残余のＰ－ＧａＮ層１２ｃ上に積層されている。ｐ電極１４は、Ｎｉ層１４ａとＡｇ層１４ｂとを積層することで形成されている。ｐ電極１４は、反射率の高いＡｇ層１４ｂを含むことで反射電極として機能する。
　Ｎｉ層１４ａは、Ｐ－ＧａＮ層１２ｃとＡｇ層１４ｂとの密着度を向上させる接着層として機能するものである。Ｎｉ層１４ａの膜厚は０．１ｎｍから５ｎｍの範囲とすることが可能である。
　ｐ電極１４の周囲であって、エッチングされて露出したＰ－ＧａＮ層１２ｃの側面と発光層１２ｂの側面とＮ－ＧａＮ層１２ａの表面には、ＳｉＯ2層１５を積層することで、保護層が形成されている。
　ｐ電極１４上には、バリア電極として機能するＴｉを積層した第１Ｔｉ層１６が厚み約４００ｎｍに積層されている。第１Ｔｉ層１６は、ｐ電極１４より広い範囲に形成されている。第１Ｔｉ層１６は、次のようにして形成することができる。ＳｉＯ2層１５を積層し、ｐ電極１４を積層した後に、ｐ電極１４を形成するためのマスクパターンを除去し、Ｔｉを積層しウェットエッチングによりＡｇ層１４ｂよりも広い範囲とした第１Ｔｉ層１６を形成する。そうすることで、ｐ電極１４より輪郭形状が広い範囲の第１Ｔｉ層１６が形成される。
　さらに保護層であるＳｉＯ2層１５とバリア電極として機能する第１Ｔｉ層１６の上に、第２Ｔｉ層１７を形成する。第２Ｔｉ層１７は、厚みが約１５０ｎｍに形成されている。
　また、第１Ｔｉ層１６と第２Ｔｉ層１７の間にはＡｌ層を形成してもよい。
　そして、第２Ｔｉ層１７とＳｉＯ2層１５とに、Ａｕ層１８を積層することで、カバー電極が形成される。また、Ａｕ層１８は、厚みが約１３００ｎｍに形成されている。
　このように構成された本実施の形態に係る発光素子１０は、半導体層１２が積層された側とは反対となる側のＧａＮ基板１１の半導体層が積層されていない面（－Ｃ面（Ｎ面））が主の光出射面Ｓとなるが、この主の光出射面Ｓに、連続的に配置された突状部１１ａが形成されている。
　この突状部１１ａは、立設方向が、半導体層１２の積層方向Ｆ１（図１においては点線にて示す）からずれた方向（Ｆ１に対して傾いた方向）に形成されている。
　ここでこの突状部１１ａについて、図２および図３に基づいて説明する。
　図２（ａ）に示すように、突状部１１ａは、突状部１１ａが半導体層１２の積層方向Ｆ１から偏心した（Ｆ１に対して傾いた）角錐状に形成され、縦列および横列に並べられたマトリクス状に配置されている。図２に示す例では、突状部１１ａは尖頭状の四角錐に形成されている。
　突状部１１ａの立設方向が、半導体層１２の積層方向Ｆ１からずれた方向に形成されて偏心した四角錐状に形成されていることで、突状部１１ａは、図２（ｂ）に示すように、傾斜角θ１が小さく面積の広い三角面Ｓ１と、傾斜角θ２が大きく面積の狭い三角面Ｓ２とが組み合わさった四角錐となる。そのため突状部１１ａは非対称の形状となっている。
　ここで立設方向とは、突状部１１ａの底面の中心から頭頂部へ向かう方向を言う（図２（ｃ）では立設方向Ｆ２を矢印にて示す。）。突状部１１ａは、傾斜面に微細な凹凸面を形成して粗面としている。
　この突状部１１ａは、加工工程にて形成される。加工工程では、切削手段の一例である図３に示すレーザスクライブ装置２０により突状部１１ａを形成することができる。
　図３（ａ）に示すように、まず、レーザ装置２１のデフォーカスＤＦが小さくなるように調整された集光レンズ２２を通して、ＧａＮ基板１１の端辺から反対側の端辺までレーザ光を照射して、深いＶ字状の直線状溝１１ｘを切削する。この溝１１ｘの底部角度は鋭角である。その次に、レーザ光を照射しながらデフォーカスＤＦが徐々に大きくなるように集光レンズ２２を調整してＶ字状の直線状溝１１ｘの一方の溝壁を、図３（ｂ）に示すように、溝方向と直交する方向へ向かうに従って深さが徐々に浅くなるように、図示しない移動手段により移動させて切削して拡げ、拡幅した直線状溝１１ｙを形成する。これにより突状部１１ａの傾斜角が小さい傾斜面と、隣接する突状部１１ａの傾斜角が大きい傾斜面を形成することができる。
　そして、レーザ装置２１と集光レンズ２２とを格子状に移動させることで、交差した直線状溝１１ｙにより傾斜角が小さい三角面Ｓ１と、隣接する突状部１１ａの傾斜角が大きい三角面Ｓ２とが溝壁となり、溝壁同士の間が突状部１１ａとなる。
　レーザ装置で作製した三角面Ｓ１およびＳ２表面には金属Ｇａ残渣やダメージ層が形成されるが、これらは塩酸やフッ酸溶液によるウエットエッチング処理、あるいはＩＣＰやＲＩＥドライエッチング処理により除去可能である。
　また、この突状部１１ａは、切削手段の一例である図４に示すダイサー装置３０でも形成することができる。ダイサー装置３０により突状部１１ａを形成するときには、切削用回転円盤刃３１を傾斜させる。
　このとき、主の光出射面に対する傾斜角度が、刃先面３１ａと刃側面３１ｂとで異なる角度に傾斜させた状態で格子状に移動して、溝を形成する。そうすることで、傾斜角が小さい三角面Ｓ１と、隣接する突状部１１ａの傾斜角が大きい三角面Ｓ２の突状部１１ａが形成できる。
　図５（ａ）に示すように、この突状部１１ａの傾斜面を粗面加工して、微細な凹凸面を形成するときには、小さい傾斜角θ１の三角面Ｓ１が大きい傾斜角θ２の三角面Ｓ２より面積が広いので、少なくとも小さい傾斜角θ１の三角面Ｓ１に凹凸面を形成していれば効果としては得られる。微細な凹凸面は、ＫＯＨによるエッチングにより形成することができる。ＫＯＨによるエッチングでは、結晶面による粗面となるため、傾斜面の傾斜角が大き過ぎる場合にはエッチングによる微細な凹凸面は形成されない（図５（ｂ）参照）。しかし、結晶面が露出できる範囲の傾斜角であれば、突状部１１ａ全体を粗面とすることができる。
　微細な凹凸形成後の断面ＳＥＭ写真を図１４（ａ）に示す。－Ｃ面（Ｎ面）から２５°傾斜した傾斜面上に六角錐状の微細凹凸が密に形成されていることが確認できる。一方、同図（ｅ）に示すようにＧａＮ基板のＮ面をＫＯＨエッチングすると六角錐状の微小凹凸が形成できるが、基板の結晶性や不純物ドープ量に影響を受け、同図（ｄ）に示すように六角錐状の微細凹凸がまばらになる領域が発生し、光取出し効率が低下する要因になる。
　しかし、同図（ｆ）および同図（ｇ）に示すように傾斜面では基板の結晶性や不純物量によらず六角錐を密に形成することができ、光取出し効率の低下を抑制することができる。また、ｍ面等Ｃ面以外のＧａＮ基板においても傾斜面に微細凹凸を形成することができ、光取出し効率の向上が可能である。
　さらに、図１５に示すように突起部１１ａの高さを蛍光体１０１の粒径（例えば１０μｍ）よりも大きく設定すれば、発熱源となる蛍光体を熱伝導率の高いＧａＮ基板１０２に近接して配置でき、白色ＬＥＤの高輝度化に有利になる。
　ここで、傾斜角θ１を２５°、傾斜角θ２を５０°の突状部１１ａが形成されたＧａＮ基板１１を有する発光素子を作製して輝度を測定した（発明品）。比較のために、傾斜角θ１を４０°、傾斜角θ２を４０°の突状部とすることで、突状部の立設方向を積層方向と一致させた発光素子を作製して輝度を測定した（比較品）。なお、溝深さＨはいずれも２０μｍである。また、ピッチＰは発明品が８０μｍであり、比較品が５０μｍである。図６（ａ）に示すように、比較品の輝度を１としたとき、発明品の輝度は１.０６であった。発明品は比較品より輝度が向上していることが確認できる。
　また、傾斜角θ１を２５°に固定し、傾斜角θ２を２５°から８０°まで変化させたときの輝度の変化をシミュレーションしてグラフにした。図６（ｂ）に示すように、傾斜角θ１と傾斜角θ２とが等しいときを１としたとき、傾斜角θ２が５０°のときにピークとなり、約１．０９となる。この結果は、図６（ａ）では１．０６であり実際に発光素子を作製した場合と異なる結果であったが、図６（ｂ）に示すシミュレーション結果では、傾斜角θ２を傾斜角θ１と異なる値とすることで輝度が向上する傾向にあることがわかる。
　このように突状部１１ａに形成された傾斜面を異なる傾斜角とすることで、なだらかな三角面（傾斜面）Ｓ１と急な三角面（傾斜面）Ｓ２とが組み合わさった立体となるため、発光層１２ｂからＧａＮ基板１１の主の光出射面Ｓに到達した光が臨界角内となる確率を高めることができるので、傾斜角が等しい、例えば、特許文献１に記載の従来の発光素子と比べて、更なる光取出し効率の向上を図ることができる。
　また、突状部１１ａが尖頭状に形成されているので、発光層１２ｂとの平行面がなく、尖頭状とすることにより傾斜面を広く確保することができるため、主の光出射面Ｓに到達した光が臨界角内となる確率を更に高めることができる。
　（実施の形態の変形例）
　本発明の実施の形態に係る発光素子の変形例を図面に基づいて説明する。
　図７（ａ）および同図（ｂ）に示す第１変形例は、突状部１１ｂを切頭状の四角錐としている。突状部１１ｂが切頭状に形成されていると、頭頂部に水平面１１ｓができる。発光素子を実装するときに発光素子をコレットにより吸着して移送する際に、水平面１１ｓがコレットの吸着面に密着するので、安定した移送を行うことができる。水平面１１ｓの面積が広いと光取出し効率の向上効果が低下するため、水平面１１ｓの合計面積はチップ面積の３０％以下が好ましい。
　図８（ａ）および同図（ｂ）に示す第２変形例は、突状部１１ｃを尖頭状の四角錐としているが、小さい傾斜角θ１の傾斜面である三角面Ｓ１同士が向き合うように、かつ大きい傾斜角θ２の三角面Ｓ２同士が向き合うように配列されている。
　図２に示す突状部１１ａでは、同じ傾斜角の傾斜面は同じ向きとなるため、突状部１１ａから出射した光の傾きが偏ってしまうおそれがある。しかし、図８に示す突状部１１ｃでは、同じ傾斜角の傾斜面同士が反対の方向を向いた状態となるため、突状部１１ｃから出射した光を均一化することができる。
　図９に示す第３変形例は、縦列および横列のマトリクス状に配列された突状部１１ａの縦列方向および横列方向が、ＧａＮ基板１１の端面と非平行に形成されている。
　図９に示す例では、突状部１１ａの縦列方向および横列方向がＧａＮ基板１１の端面から１５°傾斜している。
　ＧａＮ基板１１の端面と突状部１１ａの縦列方向および横列方向とを非平行とするには、図３に示すレーザ装置２１や図４に示すダイサー装置３０にて溝を形成する際に、ウエハを分割するときのスクライブ溝から傾斜させて移動させる。
　このように突状部１１ａをＧａＮ基板１１に形成することで、ＧａＮ基板１１となるウエハに半導体層１２を積層し、発光素子１０ごとを区画するスクライブ溝を形成し、ブレーキングして個片化する際に、ブレーキングによって突状部１１ａ同士の間で誤って割れてしまうことが防止できる。
　図９に示す例では、突状部１１ａの底面が略正方形状に形成され、ＧａＮ基板１１が略正方形状に形成されているため、ＧａＮ基板１１の端面に対する突状部１１ａの縦列方向および横列方向の傾斜角度が同じであるが、異なる角度としてもよい。また、縦列方向および横列方向のいずれか一方だけでも非平行としてもよい。
　図１０（ａ）および同図（ｂ）に示す第４変形例は、突状部１１dを尖頭状の四角錐とし、四角錐の頂部がチップ中心に対し点対称に配列されている。図２に示す突状部１１ａでは、同じ傾斜角の傾斜面は同じ向きとなるため、突状部１１ａから出射した光の傾きが偏ってしまうおそれがある。しかし、図１０に示す突状部１１ｄでは、四角錐の頂部がチップ中心に対し点対称に配列されているため、突状部１１ｄから出射した光を対称形状にすることができる。
　図１１（ａ）および同図（ｂ）に示す第５変形例は、チップ外周に沿って未加工部１１０を設けている。白色ＬＥＤにおいては光強度を高めるために、チップをパッケージに実装する際に同図（ｃ）に示すようにチップ１１３の周囲に高屈折率材料を混ぜた樹脂（アンダーフィル１１４）を塗布することがある。ＬＥＤチップ１１３は光出射面１１２を上方に向け、その上に蛍光体層１１１を設け、例えばＡｕバンプ１１５で実装基板１１６に装着される。本変形例ではチップ外周に設けた未加工部１１０によりアンダーフィルがチップ上に流れ込むことを防止することができる。アンダーフィル流れ込みを防止するためには未加工部１１０の幅は５μｍ以上が好ましく、光取出し効率の向上効果を確保するためには未加工部１１０の面積はチップ面積の３０％以下が好ましい。
　図１２（ａ）および同図（ｂ）に示す第６変形例は、縦列方向あるいは横列方向にのみ突状部が形成されている。本構造においても光取出し効率の向上効果が得られ、さらに加工時間を短縮することができる。
　図１３（ａ）にチップ形状と光取出し効率の関係を計算した結果を示す。チップ面積は全て８ｍｍ×０．８ｍｍ相当に統一し、チップ厚みは１００μｍである。三角形や六角形にするとチップ側面からの光取出しを増大させることができ、四角形よりも光取出し効率を高められる。同図（ｂ）～（ｅ）に示すように三角形や六角形のチップにも本発明を適用すれば、さらに高い光取出し効率が実現できる。
　図１６（ａ）～（ｈ）は、チップの一部に四角錐を形成しない領域（四角錐未形成領域）を設ける変形例を示している。四角錐未形成領域を連続させて設けることにより、チップの剛性を高めることができ、チップ割れ不良を抑制することができる。前記四角錐未形成領域の断面は、例えば台形、波形、円形、矩形などにすることができる。
　本発明は、更なる光取出し効率の向上を図ることができるので、発光層を含む半導体層が基板に積層された発光素子およびその製造方法に好適である。
　１０　　発光素子
　１１　　ＧａＮ基板
　１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　突状部
　１１ｓ　水平面
　１１ｘ　直線状溝
　１１ｙ　直線状溝
　１２　　半導体層
　１２ａ　Ｎ－ＧａＮ層
　１２ｂ　発光層
　１２ｃ　Ｐ－ＧａＮ層
　１３　　ｎ電極
　１３ａ　Ａｌ層
　１３ｂ　Ｔｉ層
　１３ｃ　Ａｕ層
　１４　　ｐ電極
　１４ａ　Ｎｉ層
　１４ｂ　Ａｇ層
　１５　　ＳｉＯ2層
　１６　　第１Ｔｉ層
　１７　　第２Ｔｉ層
　１８　　Ａｕ層
　２０　　レーザスクライブ装置
　２１　　レーザ装置
　２２　　集光レンズ
　３０　　ダイサー装置
　３１　　切削用回転円盤刃
　３１ａ　刃先面
　３１ｂ　刃側面
　Ｓ　　　主の光出射面
　Ｓ１，　Ｓ２　三角面
　θ１，　θ２　傾斜角
　Ｆ１　　積層方向
　Ｆ２　　立設方向

Claims (11)

  1. 発光層を含む半導体層が基板に積層され、前記半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面が主の光出射面となる発光素子において、
    前記主の光出射面に、連続的に配置された突状部が形成され、
    前記突状部の立設方向が、前記半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていることを特徴とする発光素子。
  2. 前記突状部は、少なくとも傾斜角が小さい側の傾斜面に微細な凸凹面が形成されている請求項１記載の発光素子。
  3. 前記突状部は、縦列および横列に並べられたマトリクス状に配列され、
    前記突状部の縦列方向および／または横列方向が、前記基板の端面と非平行に形成されている請求項１または２記載の発光素子。
  4. 前記突状部は、尖頭状または切頭状に形成されている請求項１から３のいずれかの項に記載の発光素子。
  5. 前記突状部は、前記半導体層の積層方向から偏心した角錐状に形成されている１から４のいずれかの項に記載の発光素子。
  6. 発光層を含む半導体層を基板に積層する積層工程と、
    切削手段を格子状に移動させ、前記半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面が主の光出射面に、一方の溝壁の傾斜角度を小さく、他方の傾斜角度を大きくした溝を形成することにより、前記半導体層の積層方向からずれた方向に立設した突状部を連続的に形成する加工工程とを含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
  7. 前記加工工程では、前記切削手段としてのレーザ装置により、前記主の光出射面にレーザ光を照射して、Ｖ字状の溝を形成した後に、集光レンズのデフォーカスが大きくなるようにして、一方の溝壁を溝方向と直交する方向へ向かうに従って深さを徐々に浅くして拡げ、拡幅した溝を形成する請求項６記載の発光素子の製造方法。
  8. 前記加工工程では、前記切削手段としての切削用回転円盤刃を、前記主の光出射面に対する傾斜角度が、刃先面と刃側面とで異なる角度に傾斜させた状態で移動させて溝を形成する請求項６記載の発光素子の製造方法。
  9. 前記加工工程では、前記切削手段を格子状に移動させ溝を形成するときに、前記基板の端面となるスクライブ溝と非平行に移動させる請求項６から８のいずれかの項に記載の発光素子の製造方法。
  10. 前記基板は、Ｃ面ＧａＮで構成されていることを特徴とする１から５のいずれかの項に記載の発光素子。
  11. 前記突状部の傾斜面は－Ｃ面（Ｎ面）から傾斜した面で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子。
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