半導体発光素子
【課題】高い偏光比を維持する半導体発光素子を提供する。
【解決手段】基板２と、非極性面又は半極性面を成長主面１２ａとするIII族窒化物半導体からなる活性層１２を有し、活性層１２から偏向光を発生する発光部３とを備え、横端面１ａが鏡面である半導体発光素子。
【解決手段】基板２と、非極性面又は半極性面を成長主面１２ａとするIII族窒化物半導体からなる活性層１２を有し、活性層１２から偏向光を発生する発光部３とを備え、横端面１ａが鏡面である半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体からなる活性層を含む半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード（ＬＥＤ）に、III族窒化物半導体からなる半導体発光素子が使用されている。III族窒化物半導体の例としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等がある。代表的なIII族窒化物半導体は、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される。窒化ガリウム（ＧａＮ）は、窒素を含む六方晶化合物半導体の中でもよく知られたIII族窒化物半導体である。
【０００３】
ＧａＮを用いた半導体発光素子は、一般にＧａＮ基板上に、ｎ型ＧａＮ層、活性層（発光層）及びｐ型ＧａＮ層を積層した構造を有し、活性層で発生した光を外部に出力する。近年、出力する光が偏向光である発光素子の利用が進められている（例えば、非特許文献１参照）。偏向光を出力する半導体発光素子を液晶バックライトやプロジェクタ光源として使用すれば、偏光板でカットされる光の成分が少なくなり、液晶バックライトやプロジェクタ光源の効率が向上すると期待されている。
【非特許文献１】タケウチ（T. Takeuchi）、他 著、「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス、第３９巻 (Japanese Journal of Applied Physics vol.39) 」、２０００年、ｐ．４１３−４１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非極性面又は半極性面を主面とするIII族窒化物半導体の半導体発光素子では、偏向光を放出する。従来の半導体発光素子では、光取り出し面は荒れた粗面の方が光の取り出しが大きいという利点から、チップ化した際にできる横端面は鏡面になっておらず、粗面は乱反射により取り出される光をランダム光として偏光方向を乱してしまう問題があった。
【０００５】
そこで、上記問題点を鑑み、本発明は、高い偏光比を維持する半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板と、基板の表面に設けられ、非極性面又は半極性面を成長主面とするIII族窒化物半導体からなる活性層を有し、活性層から偏向光を発生する発光部とを備え、活性層の横端面が鏡面であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高い偏光比を維持する半導体発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【０００９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１に示すように、基板２と、基板２の表面２ａに設けられ、非極性面又は半極性面を成長主面１２ａとするIII族窒化物半導体からなる活性層１２を有し、活性層１２から偏向光を発生する発光部３とを備え、横端面１ａが鏡面である。横端面１ａとは、基板２の表面２ａ及び発光部３の表面３ａと隣接する面によって構成される。ここで、「鏡面」とは、表面の凹凸の差が活性層１２より発光される光の波長以下である面のことである。更に、第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、第１電極部（アノード電極）４と、第２電極（カソード電極）６とを備えている。
【００１０】
基板２は、六方晶の結晶構造を有し、ｎ型のドーパントとしてシリコンがドープされた導電性のｎ型ＧａＮからなる。基板２は、製造工程において劈開可能な厚みであることが好ましい。具体的には、基板２は、約１００μｍ以下の厚みであることが好ましい。また、基板２の面のうち表面２ａと隣接する横端面１ａを構成する面は、鏡面である。一例として、基板２の面のうち表面２ａと隣接する横端面１ａを構成する面は、凹凸の差が約１００ｎｍ以下になるように鏡面化処理されている。
【００１１】
基板２の表面２ａは、発光部３をエピタキシャル成長させるための面である。基板２の表面２ａは、非極性面であるｍ面からなる。
【００１２】
ここで、ＧａＮ等のIII族窒化物半導体が有する六方晶の結晶構造について図２を参照して説明する。
【００１３】
図２（ａ）に示すように、六方晶の結晶構造を有するIII族窒化物半導体では、１つのIII族原子に対して、４つの窒素原子が結合している。４つの窒素原子は、III族原子を中央に配置した正四面体の４つの頂点に配置されている。これらの４つの窒素原子は、１つの窒素原子がIII族原子に対して＋ｃ軸方向に配置され、他の３つの窒素原子がIII族原子に対して−ｃ軸側に配置されている。これにより、六方晶のIII族窒化物半導体は、分極がｃ軸方向に沿って形成される。
【００１４】
図２（ｂ）に示すように、ｃ軸は、六角柱の中心軸方向に沿い、このｃ軸を法線とする面（六角柱の頂面）がｃ面（０００１）である。ｃ面に平行な２つの面でIII族窒化物半導体の結晶を劈開すると、＋ｃ面はIII族原子が配列された結晶面となり、−ｃ面は窒素が配列された結晶面となる。そのため、＋ｃ面と−ｃ面は異なる性質を示す極性面となる。
【００１５】
六角柱の側面がｍ面（１−１００）であり、隣り合わない一対の稜線を通る面がａ面（１１−２０）である。これらは、ｃ面に対して隣接する結晶面であり、分極方向に対して直交しているため、極性のない平面、すなわち、非極性面である。更に、図２（ｃ）に示すように、ｃ面に対して傾斜している（平行も直交もしていない）結晶面は、分極方向に対して斜めに交差しているため、若干の極性のある平面、すなわち、半極性面である。半極性面の具体例は、（１０−１１）面、（１０−１３）面、（１１−２２）面などの面である。
【００１６】
発光部３は、基板２の表面２ａ上に六方晶の結晶構造を有するIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させることにより形成されている。発光部３は、基板２側から順に、第１半導体層（ｎ型コンタクト層）１１と、活性層１２と、ファイナルバリア層１３と、ｐ型電子阻止層１４と、第２半導体層（ｐ型コンタクト層）１５とが積層されている。ここで、上述したように基板２の表面２ａをｍ面で構成しているので、基板２の表面２ａ上に積層された発光部３の表面３ａ及び活性層１２の成長主面１２ａも、活性層１２において偏光された光を発光する非極性面であるｍ面に構成されている。
【００１７】
第１半導体層１１は、ｎ型のドーパントとして濃度が約１×１０18ｃｍ-3のシリコンがドープされた約３μｍ以上の厚みを有するｎ型ＧａＮ層からなる。
【００１８】
活性層１２は、シリコンがドープされた厚さ約３ｎｍのＩｎZＧａ1-ZＮ層と厚さ約９ｎｍの厚さのＧａＮ層とが交互に５周期積層された量子井戸構造を有する。この活性層１２は、青色（例えば、約４３０ｎｍの波長）の光を発光する。ここで、ＩｎZＧａ1-ZＮ層内におけるＧａに対するＩｎの比率であるＺは、「０．０５≦Ｚ≦０．２」に構成される。尚、緑色の光を発光させる場合には、「Ｚ≧０．２」に設定される。
【００１９】
ファイナルバリア層１３は、約４０ｎｍの厚みを有するＧａＮ層からなる。尚、ドーピングについては、ｐ型、ｎ型、及びノンドープのいずれでもよいが、ノンドープが好ましい。
【００２０】
ｐ型電子阻止層１４は、ｐ型のドーパントとして濃度が約３×１０19ｃｍ-3のマグネシウムがドープされた約２８ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ層からなる。
【００２１】
第２半導体層１５は、ｐ型のドーパントとして濃度が約１×１０20ｃｍ-3のマグネシウムがドープされた約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮ層からなる。第２半導体層１５の光取出面１５ａは、活性層１２から発光された光を発光部３から取り出すためのものである。この光取出面１５ａの表面は、光の散乱を抑制して偏光比の低下を抑制するために、凹凸が約１００ｎｍ以下になるように鏡面であることが好ましい。尚、光取出面１５ａと発光部３の表面３ａは同じ面である。
【００２２】
第１電極部４は、光を透過可能なＺｎＯからなる。第１電極部４は、第２半導体層１５とオーミック接続されるとともに、発光部３の水平方向（積層方向と直行する方向）の全領域に均一に電流を流すために第２半導体層１５上の略全面を覆うように形成されている。この第１電極部４は、活性層１２により発光された光を透過可能な約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みを有する。第１電極部４の光取出面４ａは、活性層１２により発光された光が取り出される面であって、第２半導体層１５の光取出面１５ａと同様に、表面の凹凸が約１００ｎｍ以下になるように鏡面化処理されていることが好ましい。例えば、電子ビーム蒸着法を用いれば、上述したような鏡面を得ることができる。このように、鏡面状態の光取出面１５ａ及び光取出面４ａによって、活性層１２から発光された光は散乱が抑制されるので偏光比が高く維持されたまま取り出される。第１電極部４上の一部の領域には、チタン（Ｔｉ）層及びＡｕ層が積層された接続部５が設けられている。
【００２３】
第２電極６は、Ｔｉ層及びアルミニウム（Ａｌ）層が積層されている。第２電極６は、第１半導体層１１の上面のうち露出されている領域にオーミック接続された状態で形成されている。
【００２４】
次に、上述した第１の実施の形態に係る半導体発光素子の動作説明をする。この半導体発光素子では、順方向に電圧が印加されると、第１電極部４からホールが供給されるとともに、第２電極６から電子が供給される。そして、第１半導体層１１を介して活性層１２に電子が注入され、半導体層１３〜１５を介して活性層１２にホールが注入される。活性層１２に注入された電子及びホールは結合して約４３０ｎｍの光を発光する。ここで発光部３の表面３ａは非極性面であるｍ面なので、活性層１２により発光された光は偏光している。
【００２５】
活性層１２で発光した光のうち第１電極部４側へ進行する光は、第１電極部４を透過して外部へ照射される。また、活性層１２で発光した光のうち基板２側へ進行する光は、第１半導体層１１及び基板２を透過して、基板２の裏面２ｂに達する。ここで、基板２の裏面２ｂにより一部の光が第１電極部４の方向へと反射され、一部は裏面２ｂを透過して外部へ照射される。また、活性層１２で発光した光のうち横端面１ａに進行する光は、横端面１ａから外部へ照射される。横端面１ａから外部へ照射される光は、横端面１ａが鏡面化処理された鏡面であるので、粗面による乱反射を抑制して偏光状態を保つことができるので、高い偏光比を維持した光を外部に取り出せる。
【００２６】
以下に、第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法について図３を参照しながら説明する。
【００２７】
まず、ＧａＮの単結晶からなり、表面２ａが非極性面のｍ面であり、約３００μｍの厚みの基板２を用意する。ここで、ｍ面を表面２ａとする基板２は、まず、ｃ面を主面とするＧａＮ単結晶から切り出した後、（０００１）方向及び（１１−２０）方向の両方に対する方位誤差が±１°以内（好ましくは±０．３°以内）になるように化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）により研磨されて作製される。これにより、ｍ面を表面２ａとし、転位や積層欠陥といった結晶欠陥が少なく、表面２ａの凹凸が原子レベルまで抑制された基板２を得ることができる。
【００２８】
次に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、上述した基板２の表面２ａ上に、発光部３をエピタキシャル成長させる。具体的には、基板２をＭＯＣＶＤ装置（図示略）の処理室に導入し、加熱及び回転可能なサセプタ上に配置する。尚、処理室内は、１／１０気圧〜常圧になるように、処理室内の雰囲気が排気されている。
【００２９】
次に、基板２の表面２ａの荒れを抑制するために、処理室内にキャリアガス（Ｈ2ガス）によってアンモニアガスを供給しつつ、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃に昇温する。ここで、基板２は、約３００μｍの厚みを有するので、上述の温度による基板２の変形が抑制される。
【００３０】
次に、キャリアガスによりアンモニアガス、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス及びシランを処理室に供給して、シリコンがドープされたｎ型ＧａＮ層からなる第１半導体層１１を基板２の表面２ａにエピタキシャル成長させる。
【００３１】
次に、基板２の温度を約７００℃〜約８００℃に設定した後、第１半導体層１１上に活性層１２を形成する。具体的には、キャリアガスによりアンモニアガス及びＴＭＧガスを処理室内に供給して、ノンドープのＧａＮ層からなるバリア層（図示略）をエピタキシャル成長させる。また、基板２を同じ温度に保った状態で、キャリアガスによってアンモニアガス、ＴＭＧガス、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガス及びシランガスを供給して、シリコンがドープされたｎ型ＩｎＧａＮ層からなる井戸層（図示略）をエピタキシャル成長させる。そして、上述した方法によりバリア層及び井戸層を所望の回数交互に形成することによって、活性層１２を形成する。その後、キャリアガスによってアンモニア及びトリメチルガリウムを処理室に供給して、ＧａＮ層からなるファイナルバリア層１３を成長させる。
【００３２】
次に、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃まで昇温した後、キャリアガスによりアンモニアガス、ＴＭＧガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス及びビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）ガスを処理室に供給して、マグネシウムがドープされたｐ型ＡｌＧａＮ層からなるｐ型電子阻止層１４をファイナルバリア層１３上にエピタキシャル成長させる。
【００３３】
次に、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃に保った状態で、キャリアガスによりアンモニアガス、ＴＭＧガス及びＣｐ２Ｍｇガスを処理室に供給して、マグネシウムがドープされたｐ型ＧａＮ層からなる第２半導体層１５をｐ型電子阻止層１４上にエピタキシャル成長させる。これにより、活性層１２の成長主面１２ａ及び第１半導体層１１、ファイナルバリア層１３、ｐ型電子阻止層１４の主面が非極性面のｍ面に形成される。
【００３４】
次に、スパッタリング法や真空蒸着法により、ＺｎＯからなる第１電極部４を第２半導体層１５の表面１５ａの全面に形成する。
【００３５】
次に、レジストを所望のパターンに形成して、第１電極部４及び発光部３をエッチングすることにより、第１半導体層１１の一部領域がメサエッチングされて電極面が露出する。そして、露出された電極面において、抵抗加熱法または電子ビーム法等の真空蒸着法によりＴｉ層及びＡｌ層を順に積層して第２電極６を形成する。
【００３６】
次に、基板２が約１００μｍ以下の厚みになるように、基板２の裏面２ｂ側を機械的研磨により研削する。
【００３７】
次に、図３（ａ）に示すように、ダイヤモンド等のスクライバー３０を用いて基板２の裏面２ｂを研削して素子分割用の罫書き線２０を入れる。罫書き線２０を基板２の裏面２ｂに形成した後、図３（ｂ）に示すように、罫書き線２０を形成した箇所にセラミック等のブレーカー３１を用いて応力を加える。罫書き線２０を形成した箇所に応力を加えることで、図３（ｃ）に示すように、素子単位毎に分割することができる。
【００３８】
分割により形成された横端面１ａにおいて、ｃ面は劈開面であり鏡面となるが、ａ面は劈開面ではないので、荒れた面となる。また、基板２の横端面１ａで罫書き線を２０を入れた箇所も、図４の電子顕微鏡写真で示すように、荒れた面となっている。そこで、基板２の横端面１ａで罫書き線２０にて荒れた箇所を研磨して鏡面化処理する。基板２の厚さは約１００μｍと薄いので、図３（ｄ）に示すように、ダミー基板３７に分割した素子を貼り付け、素子を貼り付けたダミー基板３７を冶具３６に設置し、基板２の横端面１ａを研磨シート３４による研磨装置３５により研磨して横端面１ａに鏡面化処理を施す。研磨シートは、表面の凹凸が約１００ｎｍの粗さのものを使用した場合、基板２の横端面１ａの凹凸が約１００ｎｍの鏡面にすることができる。研磨された基板２の横端面１ａは、図５の電子顕微鏡写真で示すように、荒れた面が研磨されて鏡面となっている。以上の工程により、第１の実施の形態に係る半導体発光素子が完成する。
【００３９】
上記の横端面１ａを研磨する工程では、研磨シート３４を用いる方法を示したが、ＣＭＰ法を用いて研磨しても構わないし、両方を組み合わせても構わない。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、横端面１ａの全面を鏡面にしているので、ＬＥＤのように横端面１ａの全面から外部へ照射される光は、粗面による乱反射を抑制できるので偏光状態を保つことができ、高い偏光比を維持した光を外部に取すことが可能である。
【００４１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、導電性を有するＧａＮにより、基板２を構成しているので、積層欠陥が少なく、結晶性の高い発光部３を形成することができる。これにより、発光効率を向上させることができる。
【００４２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、基板２の表面２ａを非極性面であるｍ面によって構成することにより、成長時における発光部３の成長面の分極を抑制することができる。これにより、発光部３を安定な成長面で成長させることができるので、発光部３の結晶性を向上させることができる。この結果、活性層１２で発光効率を高めるとともに、光の偏光比を向上させることができる。
【００４３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、素子単位に分割する前に、約１００μｍ以下の厚みになるように基板２を研削しているので、劈開することができる。これにより、半導体発光素子を容易に素子単位に分割することができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法について図６を参照しながら説明する。第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、第１の実施の形態で説明した半導体発光素子と実質的に同様の構成であるので、重複した記載は省略する。
【００４５】
まず、ＧａＮの単結晶からなり、表面２ａが非極性面のｍ面であり、約３００μｍの厚みの基板２を用意する。次に、ＭＯＣＶＤ法により、上述した基板２の表面２ａ上に、発光部３をエピタキシャル成長させる。
【００４６】
次に、スパッタリング法や真空蒸着法により、ＺｎＯからなる第１電極部４を第２半導体層１５の表面１５ａの全面に形成する。
【００４７】
次に、レジストを所望のパターンに形成して、第１電極部４及び発光部３をエッチングすることにより、第１半導体層１１の一部領域がメサエッチングされて電極面が露出する。そして、露出された電極面において、抵抗加熱法または電子ビーム法等の真空蒸着法によりＴｉ層及びＡｌ層を順に積層して第２電極６を形成する。
【００４８】
次に、図６（ａ）に示すように、ダイシングブレード３８等のウェハを切断する器具を用いて、素子単位毎にダイシングする。ダイシングによって、図６（ｂ）に示すように、素子単位毎に分割することができる。
【００４９】
分割された素子の横端面１ａは、ダイシングによって切断されたので、荒れた面となっている。そこで、基板２の横端面１ａの全面を研磨して鏡面化処理する。基板２の厚さは約１００μｍと薄いので、図６（ｃ）に示すように、ダミー基板３７に分割した素子を貼り付け、素子を貼り付けたダミー基板３７を冶具３６に載置し、基板２の横端面１ａを研磨シート３４による研磨装置３５により研磨して横端面１ａに鏡面化処理を施す。以上の工程により、第２の実施の形態に係る半導体発光素子が完成する。
【００５０】
上記の横端面１ａを研磨する工程では、研磨シート３４を用いる方法を示したが、ＣＭＰ法を用いて研磨しても構わないし、両方を組み合わせても構わない。
【００５１】
本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、ダイシングにより素子単位に分割するので基板２の厚みが厚くても構わないので、基板２の裏面２ｂ側を機械的研磨により研削する工程を省くこともできる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法について図７〜１０を参照しながら説明する。第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、第１の実施の形態で説明した半導体発光素子と実質的に同様の構成であるので、重複した記載は省略する。
【００５３】
まず、ＧａＮの単結晶からなり、表面２ａが非極性面のｍ面であり、約３００μｍの厚みの基板２を用意する。次に、ＭＯＣＶＤ法により、上述した基板２の表面２ａ上に、発光部３をエピタキシャル成長させる。
【００５４】
次に、スパッタリング法や真空蒸着法により、ＺｎＯからなる第１電極部４を第２半導体層１５の表面１５ａの全面に形成する。
【００５５】
次に、レジストを所望のパターンに形成して、第１電極部４及び発光部３をエッチングすることにより、第１半導体層１１の一部領域がメサエッチングされて電極面が露出する。そして、露出された電極面において、抵抗加熱法または電子ビーム法等の真空蒸着法によりＴｉ層及びＡｌ層を順に積層して第２電極６を形成する。
【００５６】
次に、基板２が約１００μｍ以下の厚みになるように、基板２の裏面２ｂ側を機械的研磨により研削する。ここまでの段階で形成された素子の上方からの平面図を図７（ａ）に示す。そして、図７（ａ）に示したＡ−Ａ方向の断面図を図７（ｂ）に示す。
【００５７】
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、素子単位毎に分割する溝を形成するために、素子上にレジスト４０をパターニングする。レジスト４０を設けた素子を真空容器（図示略）内に配置して、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、塩素（Ｃｌ2）等の反応ガスを導入し、ガスを高周波、マイクロ波などにより励起し、プラズマを発生させラジカル、イオン、電子等を生成する。図９に示すように、プラズマにより生成されたラジカル、イオン、電子等と被エッチング物である発光部３及び基板２とを反応させて素子単位に分割する。このとき、分割することにより形成される横端面１ａは、ドライエッチングにより鏡面化処理が施される。そして、図１０に示すように、レジスト４０を除去することで、第３の実施の形態に係る半導体発光素子が完成する。
【００５８】
本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、素子単位の分割と横端面１ａの鏡面化処理を同時に行うことができる。
【００５９】
また、本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、ドライエッチングにより素子単位に分割するので、一括で分割することができる。
【００６０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００６１】
例えば、第１〜第３の実施の形態においては、半導体発光素子の横端面１ａは、基板２の表面２ａ及び発光部３の表面３ａと直交しているように記載したが、図１１に示すように、基板２の表面２ａ及び発光部３の表面３ａに対してテーパ角があっても構わない。テーパ角があることによって、横端面１ａ外部へ照射される光の一部は、横端面１ａで反射して第１電極部４の方向へと向かうので、第１電極部４の方向への集光率を上げることができる。テーパ角があり、鏡面である横端面１ａを形成する方法としては、図３（ｄ）及び図６（ｃ）で示した研磨装置３５に所望の角度を有するように冶具３６を設置して研磨する方法がある。また、テーパ角があり、鏡面である横端面１ａを形成する方法としては、ウェットエッチングの等方性を利用することによっても形成することができる。
【００６２】
更に、第３の実施の形態においては、半導体発光素子を素子単位に分割する方法としてドライエッチングによる方法を記載したが、ウェットエッチングを採用しても構わない。
【００６３】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の構成例の断面図であり、図１（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の構成例の平面図である。
【図２】六方晶の結晶構造のユニットセルを説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子を製造するための工程断面図である。
【図４】罫書き線を入れた箇所を写した電子顕微鏡写真である。
【図５】罫書き線を入れた箇所を研磨した後に写した電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子を製造するための工程断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための平面図であり、図７（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための断面図（その１）である。
【図８】図８（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための平面図であり、図８（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための断面図（その２）である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための断面図（その３）である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための断面図（その４）である。
【図１１】その他の実施の形態に係る半導体発光素子の構成例の断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ａ…横端面
２…基板
２ａ…表面
２ｂ…裏面
３…発光部
３ａ…表面
４…第１電極部
５…接続部
６…第２電極
１１…第１半導体層
１２…活性層
１２ａ…成長主面
１３…ファイナルバリア層
１４…ｐ型電子阻止層
１５…第２半導体層
３０…スクライバー
３１…ブレーカー
３４…研磨シート
３５…研磨装置
３６…冶具
３７…ダミー基板
３８…ダイシングブレード
４０…レジスト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体からなる活性層を含む半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード（ＬＥＤ）に、III族窒化物半導体からなる半導体発光素子が使用されている。III族窒化物半導体の例としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等がある。代表的なIII族窒化物半導体は、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される。窒化ガリウム（ＧａＮ）は、窒素を含む六方晶化合物半導体の中でもよく知られたIII族窒化物半導体である。
【０００３】
ＧａＮを用いた半導体発光素子は、一般にＧａＮ基板上に、ｎ型ＧａＮ層、活性層（発光層）及びｐ型ＧａＮ層を積層した構造を有し、活性層で発生した光を外部に出力する。近年、出力する光が偏向光である発光素子の利用が進められている（例えば、非特許文献１参照）。偏向光を出力する半導体発光素子を液晶バックライトやプロジェクタ光源として使用すれば、偏光板でカットされる光の成分が少なくなり、液晶バックライトやプロジェクタ光源の効率が向上すると期待されている。
【非特許文献１】タケウチ（T. Takeuchi）、他 著、「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス、第３９巻 (Japanese Journal of Applied Physics vol.39) 」、２０００年、ｐ．４１３−４１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非極性面又は半極性面を主面とするIII族窒化物半導体の半導体発光素子では、偏向光を放出する。従来の半導体発光素子では、光取り出し面は荒れた粗面の方が光の取り出しが大きいという利点から、チップ化した際にできる横端面は鏡面になっておらず、粗面は乱反射により取り出される光をランダム光として偏光方向を乱してしまう問題があった。
【０００５】
そこで、上記問題点を鑑み、本発明は、高い偏光比を維持する半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板と、基板の表面に設けられ、非極性面又は半極性面を成長主面とするIII族窒化物半導体からなる活性層を有し、活性層から偏向光を発生する発光部とを備え、活性層の横端面が鏡面であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高い偏光比を維持する半導体発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【０００９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１に示すように、基板２と、基板２の表面２ａに設けられ、非極性面又は半極性面を成長主面１２ａとするIII族窒化物半導体からなる活性層１２を有し、活性層１２から偏向光を発生する発光部３とを備え、横端面１ａが鏡面である。横端面１ａとは、基板２の表面２ａ及び発光部３の表面３ａと隣接する面によって構成される。ここで、「鏡面」とは、表面の凹凸の差が活性層１２より発光される光の波長以下である面のことである。更に、第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、第１電極部（アノード電極）４と、第２電極（カソード電極）６とを備えている。
【００１０】
基板２は、六方晶の結晶構造を有し、ｎ型のドーパントとしてシリコンがドープされた導電性のｎ型ＧａＮからなる。基板２は、製造工程において劈開可能な厚みであることが好ましい。具体的には、基板２は、約１００μｍ以下の厚みであることが好ましい。また、基板２の面のうち表面２ａと隣接する横端面１ａを構成する面は、鏡面である。一例として、基板２の面のうち表面２ａと隣接する横端面１ａを構成する面は、凹凸の差が約１００ｎｍ以下になるように鏡面化処理されている。
【００１１】
基板２の表面２ａは、発光部３をエピタキシャル成長させるための面である。基板２の表面２ａは、非極性面であるｍ面からなる。
【００１２】
ここで、ＧａＮ等のIII族窒化物半導体が有する六方晶の結晶構造について図２を参照して説明する。
【００１３】
図２（ａ）に示すように、六方晶の結晶構造を有するIII族窒化物半導体では、１つのIII族原子に対して、４つの窒素原子が結合している。４つの窒素原子は、III族原子を中央に配置した正四面体の４つの頂点に配置されている。これらの４つの窒素原子は、１つの窒素原子がIII族原子に対して＋ｃ軸方向に配置され、他の３つの窒素原子がIII族原子に対して−ｃ軸側に配置されている。これにより、六方晶のIII族窒化物半導体は、分極がｃ軸方向に沿って形成される。
【００１４】
図２（ｂ）に示すように、ｃ軸は、六角柱の中心軸方向に沿い、このｃ軸を法線とする面（六角柱の頂面）がｃ面（０００１）である。ｃ面に平行な２つの面でIII族窒化物半導体の結晶を劈開すると、＋ｃ面はIII族原子が配列された結晶面となり、−ｃ面は窒素が配列された結晶面となる。そのため、＋ｃ面と−ｃ面は異なる性質を示す極性面となる。
【００１５】
六角柱の側面がｍ面（１−１００）であり、隣り合わない一対の稜線を通る面がａ面（１１−２０）である。これらは、ｃ面に対して隣接する結晶面であり、分極方向に対して直交しているため、極性のない平面、すなわち、非極性面である。更に、図２（ｃ）に示すように、ｃ面に対して傾斜している（平行も直交もしていない）結晶面は、分極方向に対して斜めに交差しているため、若干の極性のある平面、すなわち、半極性面である。半極性面の具体例は、（１０−１１）面、（１０−１３）面、（１１−２２）面などの面である。
【００１６】
発光部３は、基板２の表面２ａ上に六方晶の結晶構造を有するIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させることにより形成されている。発光部３は、基板２側から順に、第１半導体層（ｎ型コンタクト層）１１と、活性層１２と、ファイナルバリア層１３と、ｐ型電子阻止層１４と、第２半導体層（ｐ型コンタクト層）１５とが積層されている。ここで、上述したように基板２の表面２ａをｍ面で構成しているので、基板２の表面２ａ上に積層された発光部３の表面３ａ及び活性層１２の成長主面１２ａも、活性層１２において偏光された光を発光する非極性面であるｍ面に構成されている。
【００１７】
第１半導体層１１は、ｎ型のドーパントとして濃度が約１×１０18ｃｍ-3のシリコンがドープされた約３μｍ以上の厚みを有するｎ型ＧａＮ層からなる。
【００１８】
活性層１２は、シリコンがドープされた厚さ約３ｎｍのＩｎZＧａ1-ZＮ層と厚さ約９ｎｍの厚さのＧａＮ層とが交互に５周期積層された量子井戸構造を有する。この活性層１２は、青色（例えば、約４３０ｎｍの波長）の光を発光する。ここで、ＩｎZＧａ1-ZＮ層内におけるＧａに対するＩｎの比率であるＺは、「０．０５≦Ｚ≦０．２」に構成される。尚、緑色の光を発光させる場合には、「Ｚ≧０．２」に設定される。
【００１９】
ファイナルバリア層１３は、約４０ｎｍの厚みを有するＧａＮ層からなる。尚、ドーピングについては、ｐ型、ｎ型、及びノンドープのいずれでもよいが、ノンドープが好ましい。
【００２０】
ｐ型電子阻止層１４は、ｐ型のドーパントとして濃度が約３×１０19ｃｍ-3のマグネシウムがドープされた約２８ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ層からなる。
【００２１】
第２半導体層１５は、ｐ型のドーパントとして濃度が約１×１０20ｃｍ-3のマグネシウムがドープされた約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮ層からなる。第２半導体層１５の光取出面１５ａは、活性層１２から発光された光を発光部３から取り出すためのものである。この光取出面１５ａの表面は、光の散乱を抑制して偏光比の低下を抑制するために、凹凸が約１００ｎｍ以下になるように鏡面であることが好ましい。尚、光取出面１５ａと発光部３の表面３ａは同じ面である。
【００２２】
第１電極部４は、光を透過可能なＺｎＯからなる。第１電極部４は、第２半導体層１５とオーミック接続されるとともに、発光部３の水平方向（積層方向と直行する方向）の全領域に均一に電流を流すために第２半導体層１５上の略全面を覆うように形成されている。この第１電極部４は、活性層１２により発光された光を透過可能な約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みを有する。第１電極部４の光取出面４ａは、活性層１２により発光された光が取り出される面であって、第２半導体層１５の光取出面１５ａと同様に、表面の凹凸が約１００ｎｍ以下になるように鏡面化処理されていることが好ましい。例えば、電子ビーム蒸着法を用いれば、上述したような鏡面を得ることができる。このように、鏡面状態の光取出面１５ａ及び光取出面４ａによって、活性層１２から発光された光は散乱が抑制されるので偏光比が高く維持されたまま取り出される。第１電極部４上の一部の領域には、チタン（Ｔｉ）層及びＡｕ層が積層された接続部５が設けられている。
【００２３】
第２電極６は、Ｔｉ層及びアルミニウム（Ａｌ）層が積層されている。第２電極６は、第１半導体層１１の上面のうち露出されている領域にオーミック接続された状態で形成されている。
【００２４】
次に、上述した第１の実施の形態に係る半導体発光素子の動作説明をする。この半導体発光素子では、順方向に電圧が印加されると、第１電極部４からホールが供給されるとともに、第２電極６から電子が供給される。そして、第１半導体層１１を介して活性層１２に電子が注入され、半導体層１３〜１５を介して活性層１２にホールが注入される。活性層１２に注入された電子及びホールは結合して約４３０ｎｍの光を発光する。ここで発光部３の表面３ａは非極性面であるｍ面なので、活性層１２により発光された光は偏光している。
【００２５】
活性層１２で発光した光のうち第１電極部４側へ進行する光は、第１電極部４を透過して外部へ照射される。また、活性層１２で発光した光のうち基板２側へ進行する光は、第１半導体層１１及び基板２を透過して、基板２の裏面２ｂに達する。ここで、基板２の裏面２ｂにより一部の光が第１電極部４の方向へと反射され、一部は裏面２ｂを透過して外部へ照射される。また、活性層１２で発光した光のうち横端面１ａに進行する光は、横端面１ａから外部へ照射される。横端面１ａから外部へ照射される光は、横端面１ａが鏡面化処理された鏡面であるので、粗面による乱反射を抑制して偏光状態を保つことができるので、高い偏光比を維持した光を外部に取り出せる。
【００２６】
以下に、第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法について図３を参照しながら説明する。
【００２７】
まず、ＧａＮの単結晶からなり、表面２ａが非極性面のｍ面であり、約３００μｍの厚みの基板２を用意する。ここで、ｍ面を表面２ａとする基板２は、まず、ｃ面を主面とするＧａＮ単結晶から切り出した後、（０００１）方向及び（１１−２０）方向の両方に対する方位誤差が±１°以内（好ましくは±０．３°以内）になるように化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）により研磨されて作製される。これにより、ｍ面を表面２ａとし、転位や積層欠陥といった結晶欠陥が少なく、表面２ａの凹凸が原子レベルまで抑制された基板２を得ることができる。
【００２８】
次に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、上述した基板２の表面２ａ上に、発光部３をエピタキシャル成長させる。具体的には、基板２をＭＯＣＶＤ装置（図示略）の処理室に導入し、加熱及び回転可能なサセプタ上に配置する。尚、処理室内は、１／１０気圧〜常圧になるように、処理室内の雰囲気が排気されている。
【００２９】
次に、基板２の表面２ａの荒れを抑制するために、処理室内にキャリアガス（Ｈ2ガス）によってアンモニアガスを供給しつつ、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃に昇温する。ここで、基板２は、約３００μｍの厚みを有するので、上述の温度による基板２の変形が抑制される。
【００３０】
次に、キャリアガスによりアンモニアガス、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス及びシランを処理室に供給して、シリコンがドープされたｎ型ＧａＮ層からなる第１半導体層１１を基板２の表面２ａにエピタキシャル成長させる。
【００３１】
次に、基板２の温度を約７００℃〜約８００℃に設定した後、第１半導体層１１上に活性層１２を形成する。具体的には、キャリアガスによりアンモニアガス及びＴＭＧガスを処理室内に供給して、ノンドープのＧａＮ層からなるバリア層（図示略）をエピタキシャル成長させる。また、基板２を同じ温度に保った状態で、キャリアガスによってアンモニアガス、ＴＭＧガス、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガス及びシランガスを供給して、シリコンがドープされたｎ型ＩｎＧａＮ層からなる井戸層（図示略）をエピタキシャル成長させる。そして、上述した方法によりバリア層及び井戸層を所望の回数交互に形成することによって、活性層１２を形成する。その後、キャリアガスによってアンモニア及びトリメチルガリウムを処理室に供給して、ＧａＮ層からなるファイナルバリア層１３を成長させる。
【００３２】
次に、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃まで昇温した後、キャリアガスによりアンモニアガス、ＴＭＧガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス及びビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）ガスを処理室に供給して、マグネシウムがドープされたｐ型ＡｌＧａＮ層からなるｐ型電子阻止層１４をファイナルバリア層１３上にエピタキシャル成長させる。
【００３３】
次に、基板２の温度を約１０００℃〜約１１００℃に保った状態で、キャリアガスによりアンモニアガス、ＴＭＧガス及びＣｐ２Ｍｇガスを処理室に供給して、マグネシウムがドープされたｐ型ＧａＮ層からなる第２半導体層１５をｐ型電子阻止層１４上にエピタキシャル成長させる。これにより、活性層１２の成長主面１２ａ及び第１半導体層１１、ファイナルバリア層１３、ｐ型電子阻止層１４の主面が非極性面のｍ面に形成される。
【００３４】
次に、スパッタリング法や真空蒸着法により、ＺｎＯからなる第１電極部４を第２半導体層１５の表面１５ａの全面に形成する。
【００３５】
次に、レジストを所望のパターンに形成して、第１電極部４及び発光部３をエッチングすることにより、第１半導体層１１の一部領域がメサエッチングされて電極面が露出する。そして、露出された電極面において、抵抗加熱法または電子ビーム法等の真空蒸着法によりＴｉ層及びＡｌ層を順に積層して第２電極６を形成する。
【００３６】
次に、基板２が約１００μｍ以下の厚みになるように、基板２の裏面２ｂ側を機械的研磨により研削する。
【００３７】
次に、図３（ａ）に示すように、ダイヤモンド等のスクライバー３０を用いて基板２の裏面２ｂを研削して素子分割用の罫書き線２０を入れる。罫書き線２０を基板２の裏面２ｂに形成した後、図３（ｂ）に示すように、罫書き線２０を形成した箇所にセラミック等のブレーカー３１を用いて応力を加える。罫書き線２０を形成した箇所に応力を加えることで、図３（ｃ）に示すように、素子単位毎に分割することができる。
【００３８】
分割により形成された横端面１ａにおいて、ｃ面は劈開面であり鏡面となるが、ａ面は劈開面ではないので、荒れた面となる。また、基板２の横端面１ａで罫書き線を２０を入れた箇所も、図４の電子顕微鏡写真で示すように、荒れた面となっている。そこで、基板２の横端面１ａで罫書き線２０にて荒れた箇所を研磨して鏡面化処理する。基板２の厚さは約１００μｍと薄いので、図３（ｄ）に示すように、ダミー基板３７に分割した素子を貼り付け、素子を貼り付けたダミー基板３７を冶具３６に設置し、基板２の横端面１ａを研磨シート３４による研磨装置３５により研磨して横端面１ａに鏡面化処理を施す。研磨シートは、表面の凹凸が約１００ｎｍの粗さのものを使用した場合、基板２の横端面１ａの凹凸が約１００ｎｍの鏡面にすることができる。研磨された基板２の横端面１ａは、図５の電子顕微鏡写真で示すように、荒れた面が研磨されて鏡面となっている。以上の工程により、第１の実施の形態に係る半導体発光素子が完成する。
【００３９】
上記の横端面１ａを研磨する工程では、研磨シート３４を用いる方法を示したが、ＣＭＰ法を用いて研磨しても構わないし、両方を組み合わせても構わない。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、横端面１ａの全面を鏡面にしているので、ＬＥＤのように横端面１ａの全面から外部へ照射される光は、粗面による乱反射を抑制できるので偏光状態を保つことができ、高い偏光比を維持した光を外部に取すことが可能である。
【００４１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、導電性を有するＧａＮにより、基板２を構成しているので、積層欠陥が少なく、結晶性の高い発光部３を形成することができる。これにより、発光効率を向上させることができる。
【００４２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、基板２の表面２ａを非極性面であるｍ面によって構成することにより、成長時における発光部３の成長面の分極を抑制することができる。これにより、発光部３を安定な成長面で成長させることができるので、発光部３の結晶性を向上させることができる。この結果、活性層１２で発光効率を高めるとともに、光の偏光比を向上させることができる。
【００４３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、素子単位に分割する前に、約１００μｍ以下の厚みになるように基板２を研削しているので、劈開することができる。これにより、半導体発光素子を容易に素子単位に分割することができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法について図６を参照しながら説明する。第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、第１の実施の形態で説明した半導体発光素子と実質的に同様の構成であるので、重複した記載は省略する。
【００４５】
まず、ＧａＮの単結晶からなり、表面２ａが非極性面のｍ面であり、約３００μｍの厚みの基板２を用意する。次に、ＭＯＣＶＤ法により、上述した基板２の表面２ａ上に、発光部３をエピタキシャル成長させる。
【００４６】
次に、スパッタリング法や真空蒸着法により、ＺｎＯからなる第１電極部４を第２半導体層１５の表面１５ａの全面に形成する。
【００４７】
次に、レジストを所望のパターンに形成して、第１電極部４及び発光部３をエッチングすることにより、第１半導体層１１の一部領域がメサエッチングされて電極面が露出する。そして、露出された電極面において、抵抗加熱法または電子ビーム法等の真空蒸着法によりＴｉ層及びＡｌ層を順に積層して第２電極６を形成する。
【００４８】
次に、図６（ａ）に示すように、ダイシングブレード３８等のウェハを切断する器具を用いて、素子単位毎にダイシングする。ダイシングによって、図６（ｂ）に示すように、素子単位毎に分割することができる。
【００４９】
分割された素子の横端面１ａは、ダイシングによって切断されたので、荒れた面となっている。そこで、基板２の横端面１ａの全面を研磨して鏡面化処理する。基板２の厚さは約１００μｍと薄いので、図６（ｃ）に示すように、ダミー基板３７に分割した素子を貼り付け、素子を貼り付けたダミー基板３７を冶具３６に載置し、基板２の横端面１ａを研磨シート３４による研磨装置３５により研磨して横端面１ａに鏡面化処理を施す。以上の工程により、第２の実施の形態に係る半導体発光素子が完成する。
【００５０】
上記の横端面１ａを研磨する工程では、研磨シート３４を用いる方法を示したが、ＣＭＰ法を用いて研磨しても構わないし、両方を組み合わせても構わない。
【００５１】
本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、ダイシングにより素子単位に分割するので基板２の厚みが厚くても構わないので、基板２の裏面２ｂ側を機械的研磨により研削する工程を省くこともできる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法について図７〜１０を参照しながら説明する。第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、第１の実施の形態で説明した半導体発光素子と実質的に同様の構成であるので、重複した記載は省略する。
【００５３】
まず、ＧａＮの単結晶からなり、表面２ａが非極性面のｍ面であり、約３００μｍの厚みの基板２を用意する。次に、ＭＯＣＶＤ法により、上述した基板２の表面２ａ上に、発光部３をエピタキシャル成長させる。
【００５４】
次に、スパッタリング法や真空蒸着法により、ＺｎＯからなる第１電極部４を第２半導体層１５の表面１５ａの全面に形成する。
【００５５】
次に、レジストを所望のパターンに形成して、第１電極部４及び発光部３をエッチングすることにより、第１半導体層１１の一部領域がメサエッチングされて電極面が露出する。そして、露出された電極面において、抵抗加熱法または電子ビーム法等の真空蒸着法によりＴｉ層及びＡｌ層を順に積層して第２電極６を形成する。
【００５６】
次に、基板２が約１００μｍ以下の厚みになるように、基板２の裏面２ｂ側を機械的研磨により研削する。ここまでの段階で形成された素子の上方からの平面図を図７（ａ）に示す。そして、図７（ａ）に示したＡ−Ａ方向の断面図を図７（ｂ）に示す。
【００５７】
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、素子単位毎に分割する溝を形成するために、素子上にレジスト４０をパターニングする。レジスト４０を設けた素子を真空容器（図示略）内に配置して、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、塩素（Ｃｌ2）等の反応ガスを導入し、ガスを高周波、マイクロ波などにより励起し、プラズマを発生させラジカル、イオン、電子等を生成する。図９に示すように、プラズマにより生成されたラジカル、イオン、電子等と被エッチング物である発光部３及び基板２とを反応させて素子単位に分割する。このとき、分割することにより形成される横端面１ａは、ドライエッチングにより鏡面化処理が施される。そして、図１０に示すように、レジスト４０を除去することで、第３の実施の形態に係る半導体発光素子が完成する。
【００５８】
本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、素子単位の分割と横端面１ａの鏡面化処理を同時に行うことができる。
【００５９】
また、本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子によれば、ドライエッチングにより素子単位に分割するので、一括で分割することができる。
【００６０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００６１】
例えば、第１〜第３の実施の形態においては、半導体発光素子の横端面１ａは、基板２の表面２ａ及び発光部３の表面３ａと直交しているように記載したが、図１１に示すように、基板２の表面２ａ及び発光部３の表面３ａに対してテーパ角があっても構わない。テーパ角があることによって、横端面１ａ外部へ照射される光の一部は、横端面１ａで反射して第１電極部４の方向へと向かうので、第１電極部４の方向への集光率を上げることができる。テーパ角があり、鏡面である横端面１ａを形成する方法としては、図３（ｄ）及び図６（ｃ）で示した研磨装置３５に所望の角度を有するように冶具３６を設置して研磨する方法がある。また、テーパ角があり、鏡面である横端面１ａを形成する方法としては、ウェットエッチングの等方性を利用することによっても形成することができる。
【００６２】
更に、第３の実施の形態においては、半導体発光素子を素子単位に分割する方法としてドライエッチングによる方法を記載したが、ウェットエッチングを採用しても構わない。
【００６３】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の構成例の断面図であり、図１（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の構成例の平面図である。
【図２】六方晶の結晶構造のユニットセルを説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子を製造するための工程断面図である。
【図４】罫書き線を入れた箇所を写した電子顕微鏡写真である。
【図５】罫書き線を入れた箇所を研磨した後に写した電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子を製造するための工程断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための平面図であり、図７（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための断面図（その１）である。
【図８】図８（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための平面図であり、図８（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための断面図（その２）である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための断面図（その３）である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子を製造方法を示すための断面図（その４）である。
【図１１】その他の実施の形態に係る半導体発光素子の構成例の断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ａ…横端面
２…基板
２ａ…表面
２ｂ…裏面
３…発光部
３ａ…表面
４…第１電極部
５…接続部
６…第２電極
１１…第１半導体層
１２…活性層
１２ａ…成長主面
１３…ファイナルバリア層
１４…ｐ型電子阻止層
１５…第２半導体層
３０…スクライバー
３１…ブレーカー
３４…研磨シート
３５…研磨装置
３６…冶具
３７…ダミー基板
３８…ダイシングブレード
４０…レジスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に設けられ、非極性面又は半極性面を成長主面とするIII族窒化物半導体からなる活性層を有し、前記活性層から偏向光を発生する発光部
とを備え、前記活性層の横端面が鏡面であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記基板は、ＧａＮからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記III族窒化物半導体の成長主面は、ｍ面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記基板の厚みは、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記横端面は、前記成長主面に対してテーパー角があることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に設けられ、非極性面又は半極性面を成長主面とするIII族窒化物半導体からなる活性層を有し、前記活性層から偏向光を発生する発光部
とを備え、前記活性層の横端面が鏡面であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記基板は、ＧａＮからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記III族窒化物半導体の成長主面は、ｍ面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記基板の厚みは、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記横端面は、前記成長主面に対してテーパー角があることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−４４０６７（Ｐ２００９−４４０６７Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０９７１９（Ｐ２００７−２０９７１９）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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