半導体発光素子
【課題】基板の側面からの光取り出し効率を向上させた半導体発光素子を提供する。
【解決手段】窒化物半導体発光素子１０では、基板１１は対向する第１および第２の面１１ａ、１１ｂと、第１および第２の面１１ａ、１１ｂに略直交する側面１１ｃを有している。基板１１の側面１１ｃには、第１の面１１ａから第１の距離Ｌｏ１だけ離間した位置から第２の面１１ｂ側に向かって、第１の粗さＲ１と第１の幅ａを有する第１の領域１２と、第１の粗さＲ１より小さい第２の粗Ｒ２さと第１の幅ａより小さい第２の幅ｂを有する第２の領域１３が交互に形成されている。第１の領域１２の繰り返しピッチは、一定である。基板１１の第１の面１１ａ上に、第１導電型の第１半導体層と、活性層と、第２導電型の第２半導体層が順に積層された半導体積層体１５が形成されている。
【解決手段】窒化物半導体発光素子１０では、基板１１は対向する第１および第２の面１１ａ、１１ｂと、第１および第２の面１１ａ、１１ｂに略直交する側面１１ｃを有している。基板１１の側面１１ｃには、第１の面１１ａから第１の距離Ｌｏ１だけ離間した位置から第２の面１１ｂ側に向かって、第１の粗さＲ１と第１の幅ａを有する第１の領域１２と、第１の粗さＲ１より小さい第２の粗Ｒ２さと第１の幅ａより小さい第２の幅ｂを有する第２の領域１３が交互に形成されている。第１の領域１２の繰り返しピッチは、一定である。基板１１の第１の面１１ａ上に、第１導電型の第１半導体層と、活性層と、第２導電型の第２半導体層が順に積層された半導体積層体１５が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、窒化物半導体発光素子には、Ｃ面サファイア基板上に窒化物半導体層を形成し、窒化物半導体層側だけでなくサファイア基板の側面からも光を取り出すように構成されているものがある。
【０００３】
この窒化物半導体発光素子では、サファイア基板の側面からの光取り出し効率を向上させるために、サファイア基板はある程度厚く、且つサファイア基板の側面が粗面化されていることが必要である。
【０００４】
然しながら、Ｃ面サファイア基板はＣ面に対して垂直なへき開面を持たないこと、且つ硬度が高く化学的に安定な材料であるため、厚いサファイア基板をチップに分割し、且つ側面を粗面化することが難しいという問題がある。
【０００５】
例えば、サファイア基板をポイントスクライブした後、ブレーキングにより分割する場合、分離の起点がサファイア基板の表面より１０μｍ程度にとどまるため、サファイア基板の厚さは１００μｍ程度が限界である。
【０００６】
サファイア基板の表面にレーザを集光してアブレーション加工した後、ブレーキングによりチップに分割する場合、分離の起点がサファイア基板の表面より３０μｍ程度にとどまるため、サファイア基板の厚さは１３０μｍ程度が限界である。
【０００７】
更に、ブレーキングによりチップに分割されたサファイア基板の側面は、クラック状の側面となるため、粗面化されにくいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１６３４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、基板の側面からの光取り出し効率を向上させた半導体発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一つの実施形態によれば、半導体発光素子では、基板は対向する第１および第２の面と、前記第１および第２の面に略直交する側面を有している。前記側面には、前記第１の面から第１の距離だけ離間した位置から前記第２の面側に向かって、第１の粗さと第１の幅を有する第１の領域と、前記第１の粗さより小さい第２の粗さと前記第１の幅より小さい第２の幅を有する第２の領域が交互に形成されている。前記第１の領域の繰り返しピッチが一定である。前記基板の前記第１の面上に、第１導電型の第１半導体層と、活性層と、第２導電型の第２半導体層が順に積層された半導体積層体が形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る半導体発光素子を示す図。
【図２】実施例に係る半導体発光素子の特性を示す図。
【図３】実施例に係る半導体発光素子の特性を示す図。
【図４】実施例に係る半導体発光素子を比較例と対比して示す図。
【図５】実施例に係る半導体発光素子の特性を比較例と対比して示す図。
【図６】実施例に係る半導体発光素子の特性を示す図。
【図７】実施例に係る半導体発光素子の製造工程の要部を示すフローチャート。
【図８】実施例に係る半導体発光素子の製造工程の要部を順に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１３】
本実施例に係る半導体発光素子について図１を用いて説明する。本実施例の半導体発光素子は窒化物半導体発光素子である。図１は窒化物半導体発光素子を示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）はその側面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の要部を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施例の窒化物半導体発光素子１０では、サファイア基板１１は対向する第１および第２の面１１ａ、１１ｂと、第１および第２の面１１ａ、１１ｂに略直交する４つの側面１１ｃを有し、例えば２５０μｍ×２５０μｍ角で厚さＬ０が２００μｍの直方体状である。
【００１５】
サファイア基板１１の側面１１ｃには、第１の面１１ａから第１の距離Ｌ１、例えば３０μｍ以上離間した位置から第２の面１１ｂ側（紙面の−Ｚ方向）に向かって、粗さおよび幅が異なる第１の領域１２と第２の領域１３が交互に４段形成されている。
【００１６】
各段において、第１の領域１２は、第１の粗さＲ１と第１の幅ａを有している。第２の領域１３は、第１の荒さＲ１より小さい第２の粗さＲ２と第１の幅ａより小さい第２の幅ｂを有している。
【００１７】
各段において、第１および第２の領域1２、１３は、第１の幅ａおよび第２の幅ｂの和（ａ＋ｂ）が一定になるように、即ち第１の領域１２の繰り返しピッチが一定になるように形成されている。
【００１８】
第２の幅ｂは０より大きく、第１の幅ａの１／２以下になるように形成されている（０＜ｂ≦ａ／２）。第１の幅ａは、例えば３０μｍ〜４０μｍである。第２の幅ｂは、例えば１５μｍ〜２０μｍである。
【００１９】
第１および第２の領域1２、１３は、第１の面１１ａに平行な方向（紙面のＸ方向）に側面１１ｃの一端から他端まで延在している。
【００２０】
サファイア基板１１の第１の面１１ａ上には、Ｎ型（第１導電型）の第１窒化物半導体層と、窒化物活性層と、Ｐ型（第２導電型）の第２窒化物半導体層が順に積層された窒化物半導体積層体１５が形成されている。
【００２１】
第１窒化物半導体層は、例えばＮ型ＧａＮ層２１とＮ型ＧａＮクラッド層２２を含み、窒化物活性層は、例えばＭＱＷ層２３を含み、第２窒化物半導体層は、例えばＰ型ＧａＮクラッド層２４とＰ型ＧａＮコンタクト層２５を含んでいる。
【００２２】
窒化物半導体積層体１５上には、電流を広げるとともにＰ型ＧａＮコンタクト層２５側から取り出される光が電極材で遮られるのを防止するために透明導電膜１６が形成されている。透明導電膜１６の一部に第１電極（Ｐ側電極）１７、例えばアルミニウム（Ａｌ）膜が形成されている。
【００２３】
窒化物半導体積層体１５の一部が除去され、露出したＮ型ＧａＮ層２１上に第２電極（Ｎ側電極）１８、例えばチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）の積層膜が形成されている。
【００２４】
第１電極１７および第２電極１８はサファイア基板１１の対角線に沿って対向するように形成されている。
【００２５】
第１の領域1２および第２の領域１３は、以下のようにして形成された領域である。サファイアに対して半透明な波長を有するレーザをサファイア基板の内部に集光し、分割予定ラインに沿って離散的に、例えば５μｍステップで相対移動させることにより、サファイア基板の内部に加工変質層を形成する。
【００２６】
加工変質層とはレーザのエネルギーによりサファイアが溶融して再固化した領域であり、熱歪により生じたき裂などにより強度が低下した領域である。加工変質層のサイズは、レーザのビーム形状および光出力などに依存する。レーザを離散的に相対移動させる間隔は、レーザのビーム径より大きく、レーザのビーム径の２倍以下とすることが適当である。
【００２７】
内部に加工変質層が形成されたサファイア基板をブレーキングすることにより、加工変質層に含まれるき裂がサファイア基板の両面に伸展し、サファイア基板がチップに分離される。
【００２８】
サファイア基板が分離されて露出した加工変質層が第１の領域1２になる。サファイア基板が分離されて加工変質層が形成されていなかった部分が第２の領域１３になる。
【００２９】
第１の領域1２は加工変質層のサイズに応じた凹凸を有する側面となり、第１の粗さＲ１と第１の幅ａを有する。
【００３０】
一方、第２の領域１３はき列に応じた凹凸を有する筋状の側面となり、第１の粗さＲ１より小さい第２の粗さＲ２と加工変質層を形成するピッチに応じて第１の幅ａより小さい第２の幅ｂを有する。
【００３１】
サファイア基板１１の第１の面１１ａから初段の第１の領域１２までの第３の領域１４はクラック状の側面で、テラス状の平坦面を含んでいる。そのため、第３の領域１４の粗さは、第２の粗さＲ２より小さくなっている。
【００３２】
第３の領域１４は、サファイア基板１１の内部にレーザを集光する際に、窒化物半導体積層体１５への熱的ダメージを防止するために設けられている。
【００３３】
窒化物半導体積層体１５については周知であるが、以下簡単に説明する。Ｎ型ＧａＮ層２１は、Ｎ型クラッド層２２乃至Ｐ型ＧａＮコンタクト層２５までを成長させるための下地単結晶層であり、例えば約３μｍと厚く形成されている。Ｎ型ＧａＮクラッド層２２は、例えば厚さ２μｍ程度に形成されている。
【００３４】
ＭＱＷ層２３は、例えば厚さが５ｎｍのＧａＮ障壁層と厚さが２．５ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層とが交互に積層され、最上層がＩｎＧａＮ井戸層である多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造に形成されている。
【００３５】
P型ＧａＮクラッド層２４は、例えば厚さ１００ｎｍ程度に形成され、Ｐ型ＧａＮコンタクト層２５は、例えば厚さ１０ｎｍ程度に形成されている。
【００３６】
ＩｎＧａＮ井戸層（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層、０＜ｘ＜１）のＩｎ組成比ｘは、窒化物半導体層１１から取り出される光のピーク波長が、例えば約４５０ｎｍになるように０．１程度に設定されている。
【００３７】
上述した窒化物半導体発光素子１０は、サファイア基板１１の厚さＬ０および側面１１ｃの粗面化パターンを最適化することにより、信頼性を確保しつつ側面１１ｃからの光の取り出し効率を高めるように構成されている。
【００３８】
次に、窒化物半導体発光素子１０の特性について、図２乃至図６を用いて説明する。図２は第１の距離Ｌ１と窒化物半導体発光素子１０の初期光出力（Ｐｏ）の残存率の関係を示す図である。図２において、横軸は第１の距離Ｌ１、縦軸は５００時間経過後のＰｏ残存率を示している。Ｐｏ残存率は、第１の距離Ｌ１が６０μｍのときに得られたＰｏ残存率で規格化されている。
【００３９】
図２に示すように、第１の距離Ｌ１が１０μｍのときの残存率は１０％以下であり、第１の距離Ｌ１が２０μｍのときの残存率は７０％程度である。第１の距離Ｌ１が短くなると、急速にＰｏ残存率が低下している。
【００４０】
一方、第１の距離Ｌ１が３０μｍ以上では、Ｐｏ残存率は略１００％である。これから、サファイア基板１１の内部にレーザを集光する際に、第１の距離Ｌ１が３０μｍ以上であればサファイア基板１１の厚さに拘わらず窒化物半導体積層体１５へのダメージを回避することが可能である。
【００４１】
図３は第１および第２の領域１２、１３の段数と発光効率の関係を示す図である。図３において、横軸は段数、縦軸は発光効率を示している。発光効率は、段数が４のときに得られた発光効率で規格化されている。
【００４２】
図３に示すように、段数が多くなるほど発光効率が向上し、段数が４以上では飽和する傾向を示した。段数は多いほど、サファイア基板１１の側面１１ｃが粗面化される割合が大きくなるので、側面１１ｃからの光取り出し効率が向上し、発光効率を向上させることが可能である。
【００４３】
図４は第１および第２の領域１２、１３を配置するパターンを示す図で、図４（ａ）が本実施例のパターンを示す図、図４（ｂ）が第１比較例のパターンを示す図、図４（ｃ）が第２比較例のパターンを示す図である。
【００４４】
ここで、第１および第２比較例のパターンとは、各段において０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たさない第２の幅ｂを有するパターンのことである。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、本実施例のパターンは、各段における第１の幅ａおよび第２の幅ｂが一定で、０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たしている。
【００４６】
図４（ｂ）に示すように、第１比較例のパターンは、１段目の第２の幅ｂが第１の幅ａより大きく（ｂ＞ａ）、０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たしていない。
【００４７】
図４（ｃ）に示すように、第２比較例のパターンは、２段目の第２の幅ｂが第１の幅ａより大きく（ｂ＞ａ）、０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たしていない。
【００４８】
即ち、本実施例のパターンは、側面１１ｃが均等に粗面化されているパターンである。第１比較例のパターンは、上部の粗面化が少ないパターンである。第２比較例のパターンは、中央部の粗面化が少ないパターンである。
【００４９】
図５は第１および第２の領域１２、１３を配置するパターンと発光効率の関係を示す図である。図５において、横軸はパターンの種類、縦軸は発光効率を示している。発光効率は、本実施例のパターンのときに得られた発光効率で規格化されている。
【００５０】
図５に示すように、本実施例のパターンでは、第１および第２比較例のパターンより高い発光効率が得られた。
【００５１】
これは、本実施例のパターンでは、隣接する加工変質層の間隔（第２の幅ｂに相当）が加工変質層の幅（第１の幅ａに相当）より小さいので、ブレーキングの際の引張り応力によりき裂がうまく伸展し、第２の粗さＲ２を有して粗面化されるためである。
【００５２】
一方、第１および第２比較例のパターンでは、隣接する加工変質層の間隔が加工変質層の幅より大きいため、ブレーキングの際クラックキングされたような側面となり、第２の粗さＲ２がうまく形成されず、粗面化されにくくなるためである。
【００５３】
図６はサファイア基板１１の厚さＬ０と発光効率の関係を示す図である。図６において、横軸はサファイア基板１１の厚さＬ０、縦軸は発光効率を示している。発光効率は、サファイア基板１１の厚さＬ０が２００μｍのときの発光効率で規格化されている。
【００５４】
図６に示すように、発光効率はサファイア基板１１の厚さＬ０が大きくなる増加し、サファイア基板１１の厚さＬ０が１５０μｍ以上で飽和する傾向を示している。
【００５５】
次に、窒化物半導体発光素子１０の製造方法について、図７および図８を用いて説明する。図７は窒化物半導体発光素子１０の製造工程の要部を示すフローチャート、図８は窒化物半導体発光素子１０の製造工程の要部を示す断面図である。
【００５６】
始に、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により、窒化物半導体積層体１５を形成する。
【００５７】
窒化物半導体積層体１５の形成方法は周知であるが、以下簡単に説明する。例えば直径１５０ｍｍで、面方位がＣ面のサファイア基板に前処理として、例えば有機洗浄、酸洗浄を施した後、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に収納する。
【００５８】
次に、例えば窒素（Ｎ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスの常圧混合ガス雰囲気中で、高周波加熱により、サファイア基板の温度を、例えば１１００℃まで昇温する。これにより、サファイア基板の表面が気相エッチングされ、表面に形成されている自然酸化膜が除去される。
【００５９】
次に、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとして、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスとトリメチルガリウム（ＴＭＧ：Tri-Methyl Gallium）を供給し、Ｎ型ドーパントとして、例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスを供給し、厚さ３μｍのＮ型ＧａＮ層２１を形成する。
【００６０】
次に、同様にして厚さ２μｍのＮ型ＧａＮクラッド層２２を形成した後、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧおよびＳｉＨ４ガスの供給を停止し、サファイア基板の温度を１１００℃より低い温度、例えば８００℃まで降温し、８００℃で保持する。
【００６１】
次に、Ｎ２ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとして、例えばＮＨ３ガスおよびＴＭＧを供給し、厚さ５ｎｍのＧａＮ障壁層を形成し、この中にトリメチルインジウム（ＴＭＩ：Tri-Methyl Indium）を供給することにより、厚さ２．５ｎｍ、Ｉｎ組成比が０．１のＩｎＧａＮ井戸層を形成する。
【００６２】
次に、ＴＭＩの供給を断続することにより、ＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層の形成を、例えば７回繰返す。これにより、ＭＱＷ層２３が得られる。
【００６３】
次に、ＴＭＧ、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＩの供給を停止し、アンドープで厚さ５ｎｍのＧａＮキャップ層を形成する。
【００６４】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧ、ＴＭＡの供給を停止し、Ｎ２ガス雰囲気中で、サファイア基板の温度を８００℃より高い温度、例えば１０３０℃まで昇温し、１０３０℃で保持する。
【００６５】
次に、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとしてＮＨ３ガスおよびＴＭＧ、Ｐ型ドーパントとしてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を供給し、Ｍｇ濃度が１Ｅ２０ｃｍ−３、厚さが１００ｎｍ程度のＰ型ＧａＮクラッド層２４を形成する。
【００６６】
次に、Ｃｐ２Ｍｇの供給を増やして、Ｍｇ濃度が１Ｅ２１ｃｍ−３、厚さ１０ｎｍ程度のＰ型ＧａＮコンタクト層２５を形成する。
【００６７】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧの供給を停止し、キャリアガスのみ引き続き供給し、サファイア基板を自然降温する。ＮＨ３ガスの供給は、サファイア基板の温度が５００℃に達するまで継続する。
【００６８】
これにより、サファイア基板上に窒化物半導体積層体１５が形成され、Ｐ型ＧａＮコンタクト層２５が表面になる。
【００６９】
次に、Ｐ型ＧａＮコンタクト層２５上に透明導電膜１６として、例えばスパッタリング法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を形成する。
【００７０】
次に、透明導電膜１６の一部を、例えば硝酸と塩酸の混酸を用いたウエットエッチングにより除去し、窒化物半導体積層体１５の一部を露出させる。
【００７１】
次に、露出した窒化物半導体積層体１５の一部を、例えば塩素系ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により異方性エッチングし、Ｎ型ＧａＮ層２１を露出させる。
【００７２】
次に、残った透明導電膜１６の一部上に第１電極１７を形成し、露出したＮ型ＧａＮ層２１上に第２電極１８を形成する。
【００７３】
この段階で、複数の窒化物半導体発光素子が格子状に配列されたサファイア基板が得られる。
【００７４】
次に、図７に示すフローチャートに従って、サファイア基板をチップに分割し、個々の窒化物半導体発光素子を得る。
【００７５】
始に、窒化物半導体積層体１５側を粘着シートに対向させ、サファイア基板をステンレスリングに取り付けられた粘着シート上に貼り付け（ステップＳ０１）、サファイア基板をレーザダイング装置のステージに載置する（ステップＳ０２）。
【００７６】
次に、レーザ照射条件等の初期設定を行う。使用するレーザは、例えば波長１．０６μｍ、出力３００ｍＷ、パルス幅１０〜１５ｆｓ、繰り返し周波数１００ｋＨｚである。加工条件は、例えば送り速度６００ｍｍ／ｓ、照射間隔５μｍである（ステップＳ０３）。
【００７７】
図８に示すように、Ｚ方向の位置を調整して第１の面１１ａ側から３０μｍの深さＬｆ１にレーザ３０を照射する光学系の焦点をあわせた後、サファイア基板の第２の面１１ｂ側からレーザ３０を照射し、Ｘ方向に５μｍ間隔で相対的にステップスキャンすることにより、第１加工変質層３１を形成する（ステップＳ０４）。
【００７８】
以下ステップＳ０４と同様に、第１の面１１ａ側から７５μｍの深さＬｆ２に焦点をあわせた後、第２加工変質層３２を形成する（ステップＳ０５）。
【００７９】
第１の面１１ａ側から１２０μｍの深さＬｆ３に焦点をあわせた後、第３加工変質層３３を形成する（ステップＳ０６）。
【００８０】
第１の面１１ａ側から１６５μｍの深さＬｆ４に焦点をあわせた後、第４加工変質層３４を形成する（ステップＳ０７）。
【００８１】
次に、レーザダイング装置のステージを回して、サファイア基板を９０°回転させる（ステップＳ０８）。
【００８２】
次に、ステップＳ０４からステップＳ０７と同様にして、サファイア基板のＹ方向に５μｍ間隔でステップスキャンすることにより、第１乃至第４加工変質層３１、３２、３３、３４を形成する（ステップＳ０９）。
【００８３】
次に、サファイア基板をステンレスリングから取り外し、粘着シートをブレーキングして、サファイア基板をチップに分割する。これにより、窒化物半導体発光素子１０が得られる。
【００８４】
なお、ステップＳ０７の後に、サファイア基板をチップサイズ分、例えば２５０μｍだけＹ方向に移動させてステップＳ０４からステップＳ０７を繰り返す。同様に、ステップＳ０９の後に、サファイア基板をチップサイズ分だけＸ方向に移動させてステップＳ０９を繰り返すことはいうまでもない。
【００８５】
以上説明したように、本実施例の窒化物半導体発光素子１０では、サファイア基板１１の厚さＬ０を厚くし、側面１１ｃには第１の面１１ａから第１の距離Ｌ１だけ離間した位置から第２の面１１ｂ側に向かって、第１の粗さＲ１と第１の幅ａを有する第１の領域１２と、第１の荒さＲ１より小さい第２の粗さＲ２と第１の幅ａより小さい第２の幅ｂを有する第２の領域１３を交互に４段形成している。
【００８６】
これにより、サファイア基板１１の厚さＬ０および側面１１ｃの粗面化パターンの最適化を図っている。
【００８７】
その結果、信頼性を確保しつつ側面１１ｃからの光の取り出し効率を高めることができる。従って、基板の側面からの光取り出し効率を向上させた窒化物半導体発光素子が得られる。
【００８８】
ここでは、各段の第１の幅ａが互いに等しく、各段の第２の幅ｂが互いに等しい場合について説明したが、各段において０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たしていればよく、特に等しくなくても本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００８９】
基板がサファイアである場合について説明したが、その他の基板、例えばＳｉＣに適用することも可能である。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００９１】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） 前記基板はサファイアであり、前記半導体積層体は窒化物半導体積層体である請求項１に記載の半導体発光素子。
【００９２】
（付記２） 前記第１および第２の領域は、前記第１の面に平行な方向に前記側面の一端から他端まで延在している請求項１に記載の半導体発光素子。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 窒化物半導体発光素子
１１ サファイア基板
１１ａ 第１の面
１１ｂ 第２の面
１１ｃ 側面
１２ 第１の領域
１３ 第２の領域
１４ 第３の領域
１５ 窒化物半導体積層体
１６ 透明導電膜
１７ 第１電極
１８ 第２電極
２１ Ｎ型ＧａＮ層
２２ Ｎ型ＧａＮクラッド層
２３ ＭＱＷ層
２４ Ｐ型ＧａＮクラッド層
２５ Ｐ型ＧａＮコンタクト層
３０ レーザ
３１ 第１加工変質層
３２ 第２加工変質層
３３ 第３加工変質層
３４ 第４加工変質層
Ｌ１ 第１の距離
Ｒ１ 第１の粗さ
Ｒ２ 第２の粗さ
ａ 第１の幅
ｂ 第２の幅
Ｌ１１、Ｌｆ２、Ｌｆ３、Ｌｆ４ 深さ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、窒化物半導体発光素子には、Ｃ面サファイア基板上に窒化物半導体層を形成し、窒化物半導体層側だけでなくサファイア基板の側面からも光を取り出すように構成されているものがある。
【０００３】
この窒化物半導体発光素子では、サファイア基板の側面からの光取り出し効率を向上させるために、サファイア基板はある程度厚く、且つサファイア基板の側面が粗面化されていることが必要である。
【０００４】
然しながら、Ｃ面サファイア基板はＣ面に対して垂直なへき開面を持たないこと、且つ硬度が高く化学的に安定な材料であるため、厚いサファイア基板をチップに分割し、且つ側面を粗面化することが難しいという問題がある。
【０００５】
例えば、サファイア基板をポイントスクライブした後、ブレーキングにより分割する場合、分離の起点がサファイア基板の表面より１０μｍ程度にとどまるため、サファイア基板の厚さは１００μｍ程度が限界である。
【０００６】
サファイア基板の表面にレーザを集光してアブレーション加工した後、ブレーキングによりチップに分割する場合、分離の起点がサファイア基板の表面より３０μｍ程度にとどまるため、サファイア基板の厚さは１３０μｍ程度が限界である。
【０００７】
更に、ブレーキングによりチップに分割されたサファイア基板の側面は、クラック状の側面となるため、粗面化されにくいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１６３４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、基板の側面からの光取り出し効率を向上させた半導体発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一つの実施形態によれば、半導体発光素子では、基板は対向する第１および第２の面と、前記第１および第２の面に略直交する側面を有している。前記側面には、前記第１の面から第１の距離だけ離間した位置から前記第２の面側に向かって、第１の粗さと第１の幅を有する第１の領域と、前記第１の粗さより小さい第２の粗さと前記第１の幅より小さい第２の幅を有する第２の領域が交互に形成されている。前記第１の領域の繰り返しピッチが一定である。前記基板の前記第１の面上に、第１導電型の第１半導体層と、活性層と、第２導電型の第２半導体層が順に積層された半導体積層体が形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る半導体発光素子を示す図。
【図２】実施例に係る半導体発光素子の特性を示す図。
【図３】実施例に係る半導体発光素子の特性を示す図。
【図４】実施例に係る半導体発光素子を比較例と対比して示す図。
【図５】実施例に係る半導体発光素子の特性を比較例と対比して示す図。
【図６】実施例に係る半導体発光素子の特性を示す図。
【図７】実施例に係る半導体発光素子の製造工程の要部を示すフローチャート。
【図８】実施例に係る半導体発光素子の製造工程の要部を順に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１３】
本実施例に係る半導体発光素子について図１を用いて説明する。本実施例の半導体発光素子は窒化物半導体発光素子である。図１は窒化物半導体発光素子を示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）はその側面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の要部を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施例の窒化物半導体発光素子１０では、サファイア基板１１は対向する第１および第２の面１１ａ、１１ｂと、第１および第２の面１１ａ、１１ｂに略直交する４つの側面１１ｃを有し、例えば２５０μｍ×２５０μｍ角で厚さＬ０が２００μｍの直方体状である。
【００１５】
サファイア基板１１の側面１１ｃには、第１の面１１ａから第１の距離Ｌ１、例えば３０μｍ以上離間した位置から第２の面１１ｂ側（紙面の−Ｚ方向）に向かって、粗さおよび幅が異なる第１の領域１２と第２の領域１３が交互に４段形成されている。
【００１６】
各段において、第１の領域１２は、第１の粗さＲ１と第１の幅ａを有している。第２の領域１３は、第１の荒さＲ１より小さい第２の粗さＲ２と第１の幅ａより小さい第２の幅ｂを有している。
【００１７】
各段において、第１および第２の領域1２、１３は、第１の幅ａおよび第２の幅ｂの和（ａ＋ｂ）が一定になるように、即ち第１の領域１２の繰り返しピッチが一定になるように形成されている。
【００１８】
第２の幅ｂは０より大きく、第１の幅ａの１／２以下になるように形成されている（０＜ｂ≦ａ／２）。第１の幅ａは、例えば３０μｍ〜４０μｍである。第２の幅ｂは、例えば１５μｍ〜２０μｍである。
【００１９】
第１および第２の領域1２、１３は、第１の面１１ａに平行な方向（紙面のＸ方向）に側面１１ｃの一端から他端まで延在している。
【００２０】
サファイア基板１１の第１の面１１ａ上には、Ｎ型（第１導電型）の第１窒化物半導体層と、窒化物活性層と、Ｐ型（第２導電型）の第２窒化物半導体層が順に積層された窒化物半導体積層体１５が形成されている。
【００２１】
第１窒化物半導体層は、例えばＮ型ＧａＮ層２１とＮ型ＧａＮクラッド層２２を含み、窒化物活性層は、例えばＭＱＷ層２３を含み、第２窒化物半導体層は、例えばＰ型ＧａＮクラッド層２４とＰ型ＧａＮコンタクト層２５を含んでいる。
【００２２】
窒化物半導体積層体１５上には、電流を広げるとともにＰ型ＧａＮコンタクト層２５側から取り出される光が電極材で遮られるのを防止するために透明導電膜１６が形成されている。透明導電膜１６の一部に第１電極（Ｐ側電極）１７、例えばアルミニウム（Ａｌ）膜が形成されている。
【００２３】
窒化物半導体積層体１５の一部が除去され、露出したＮ型ＧａＮ層２１上に第２電極（Ｎ側電極）１８、例えばチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）の積層膜が形成されている。
【００２４】
第１電極１７および第２電極１８はサファイア基板１１の対角線に沿って対向するように形成されている。
【００２５】
第１の領域1２および第２の領域１３は、以下のようにして形成された領域である。サファイアに対して半透明な波長を有するレーザをサファイア基板の内部に集光し、分割予定ラインに沿って離散的に、例えば５μｍステップで相対移動させることにより、サファイア基板の内部に加工変質層を形成する。
【００２６】
加工変質層とはレーザのエネルギーによりサファイアが溶融して再固化した領域であり、熱歪により生じたき裂などにより強度が低下した領域である。加工変質層のサイズは、レーザのビーム形状および光出力などに依存する。レーザを離散的に相対移動させる間隔は、レーザのビーム径より大きく、レーザのビーム径の２倍以下とすることが適当である。
【００２７】
内部に加工変質層が形成されたサファイア基板をブレーキングすることにより、加工変質層に含まれるき裂がサファイア基板の両面に伸展し、サファイア基板がチップに分離される。
【００２８】
サファイア基板が分離されて露出した加工変質層が第１の領域1２になる。サファイア基板が分離されて加工変質層が形成されていなかった部分が第２の領域１３になる。
【００２９】
第１の領域1２は加工変質層のサイズに応じた凹凸を有する側面となり、第１の粗さＲ１と第１の幅ａを有する。
【００３０】
一方、第２の領域１３はき列に応じた凹凸を有する筋状の側面となり、第１の粗さＲ１より小さい第２の粗さＲ２と加工変質層を形成するピッチに応じて第１の幅ａより小さい第２の幅ｂを有する。
【００３１】
サファイア基板１１の第１の面１１ａから初段の第１の領域１２までの第３の領域１４はクラック状の側面で、テラス状の平坦面を含んでいる。そのため、第３の領域１４の粗さは、第２の粗さＲ２より小さくなっている。
【００３２】
第３の領域１４は、サファイア基板１１の内部にレーザを集光する際に、窒化物半導体積層体１５への熱的ダメージを防止するために設けられている。
【００３３】
窒化物半導体積層体１５については周知であるが、以下簡単に説明する。Ｎ型ＧａＮ層２１は、Ｎ型クラッド層２２乃至Ｐ型ＧａＮコンタクト層２５までを成長させるための下地単結晶層であり、例えば約３μｍと厚く形成されている。Ｎ型ＧａＮクラッド層２２は、例えば厚さ２μｍ程度に形成されている。
【００３４】
ＭＱＷ層２３は、例えば厚さが５ｎｍのＧａＮ障壁層と厚さが２．５ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層とが交互に積層され、最上層がＩｎＧａＮ井戸層である多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造に形成されている。
【００３５】
P型ＧａＮクラッド層２４は、例えば厚さ１００ｎｍ程度に形成され、Ｐ型ＧａＮコンタクト層２５は、例えば厚さ１０ｎｍ程度に形成されている。
【００３６】
ＩｎＧａＮ井戸層（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層、０＜ｘ＜１）のＩｎ組成比ｘは、窒化物半導体層１１から取り出される光のピーク波長が、例えば約４５０ｎｍになるように０．１程度に設定されている。
【００３７】
上述した窒化物半導体発光素子１０は、サファイア基板１１の厚さＬ０および側面１１ｃの粗面化パターンを最適化することにより、信頼性を確保しつつ側面１１ｃからの光の取り出し効率を高めるように構成されている。
【００３８】
次に、窒化物半導体発光素子１０の特性について、図２乃至図６を用いて説明する。図２は第１の距離Ｌ１と窒化物半導体発光素子１０の初期光出力（Ｐｏ）の残存率の関係を示す図である。図２において、横軸は第１の距離Ｌ１、縦軸は５００時間経過後のＰｏ残存率を示している。Ｐｏ残存率は、第１の距離Ｌ１が６０μｍのときに得られたＰｏ残存率で規格化されている。
【００３９】
図２に示すように、第１の距離Ｌ１が１０μｍのときの残存率は１０％以下であり、第１の距離Ｌ１が２０μｍのときの残存率は７０％程度である。第１の距離Ｌ１が短くなると、急速にＰｏ残存率が低下している。
【００４０】
一方、第１の距離Ｌ１が３０μｍ以上では、Ｐｏ残存率は略１００％である。これから、サファイア基板１１の内部にレーザを集光する際に、第１の距離Ｌ１が３０μｍ以上であればサファイア基板１１の厚さに拘わらず窒化物半導体積層体１５へのダメージを回避することが可能である。
【００４１】
図３は第１および第２の領域１２、１３の段数と発光効率の関係を示す図である。図３において、横軸は段数、縦軸は発光効率を示している。発光効率は、段数が４のときに得られた発光効率で規格化されている。
【００４２】
図３に示すように、段数が多くなるほど発光効率が向上し、段数が４以上では飽和する傾向を示した。段数は多いほど、サファイア基板１１の側面１１ｃが粗面化される割合が大きくなるので、側面１１ｃからの光取り出し効率が向上し、発光効率を向上させることが可能である。
【００４３】
図４は第１および第２の領域１２、１３を配置するパターンを示す図で、図４（ａ）が本実施例のパターンを示す図、図４（ｂ）が第１比較例のパターンを示す図、図４（ｃ）が第２比較例のパターンを示す図である。
【００４４】
ここで、第１および第２比較例のパターンとは、各段において０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たさない第２の幅ｂを有するパターンのことである。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、本実施例のパターンは、各段における第１の幅ａおよび第２の幅ｂが一定で、０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たしている。
【００４６】
図４（ｂ）に示すように、第１比較例のパターンは、１段目の第２の幅ｂが第１の幅ａより大きく（ｂ＞ａ）、０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たしていない。
【００４７】
図４（ｃ）に示すように、第２比較例のパターンは、２段目の第２の幅ｂが第１の幅ａより大きく（ｂ＞ａ）、０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たしていない。
【００４８】
即ち、本実施例のパターンは、側面１１ｃが均等に粗面化されているパターンである。第１比較例のパターンは、上部の粗面化が少ないパターンである。第２比較例のパターンは、中央部の粗面化が少ないパターンである。
【００４９】
図５は第１および第２の領域１２、１３を配置するパターンと発光効率の関係を示す図である。図５において、横軸はパターンの種類、縦軸は発光効率を示している。発光効率は、本実施例のパターンのときに得られた発光効率で規格化されている。
【００５０】
図５に示すように、本実施例のパターンでは、第１および第２比較例のパターンより高い発光効率が得られた。
【００５１】
これは、本実施例のパターンでは、隣接する加工変質層の間隔（第２の幅ｂに相当）が加工変質層の幅（第１の幅ａに相当）より小さいので、ブレーキングの際の引張り応力によりき裂がうまく伸展し、第２の粗さＲ２を有して粗面化されるためである。
【００５２】
一方、第１および第２比較例のパターンでは、隣接する加工変質層の間隔が加工変質層の幅より大きいため、ブレーキングの際クラックキングされたような側面となり、第２の粗さＲ２がうまく形成されず、粗面化されにくくなるためである。
【００５３】
図６はサファイア基板１１の厚さＬ０と発光効率の関係を示す図である。図６において、横軸はサファイア基板１１の厚さＬ０、縦軸は発光効率を示している。発光効率は、サファイア基板１１の厚さＬ０が２００μｍのときの発光効率で規格化されている。
【００５４】
図６に示すように、発光効率はサファイア基板１１の厚さＬ０が大きくなる増加し、サファイア基板１１の厚さＬ０が１５０μｍ以上で飽和する傾向を示している。
【００５５】
次に、窒化物半導体発光素子１０の製造方法について、図７および図８を用いて説明する。図７は窒化物半導体発光素子１０の製造工程の要部を示すフローチャート、図８は窒化物半導体発光素子１０の製造工程の要部を示す断面図である。
【００５６】
始に、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により、窒化物半導体積層体１５を形成する。
【００５７】
窒化物半導体積層体１５の形成方法は周知であるが、以下簡単に説明する。例えば直径１５０ｍｍで、面方位がＣ面のサファイア基板に前処理として、例えば有機洗浄、酸洗浄を施した後、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に収納する。
【００５８】
次に、例えば窒素（Ｎ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスの常圧混合ガス雰囲気中で、高周波加熱により、サファイア基板の温度を、例えば１１００℃まで昇温する。これにより、サファイア基板の表面が気相エッチングされ、表面に形成されている自然酸化膜が除去される。
【００５９】
次に、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとして、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスとトリメチルガリウム（ＴＭＧ：Tri-Methyl Gallium）を供給し、Ｎ型ドーパントとして、例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスを供給し、厚さ３μｍのＮ型ＧａＮ層２１を形成する。
【００６０】
次に、同様にして厚さ２μｍのＮ型ＧａＮクラッド層２２を形成した後、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧおよびＳｉＨ４ガスの供給を停止し、サファイア基板の温度を１１００℃より低い温度、例えば８００℃まで降温し、８００℃で保持する。
【００６１】
次に、Ｎ２ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとして、例えばＮＨ３ガスおよびＴＭＧを供給し、厚さ５ｎｍのＧａＮ障壁層を形成し、この中にトリメチルインジウム（ＴＭＩ：Tri-Methyl Indium）を供給することにより、厚さ２．５ｎｍ、Ｉｎ組成比が０．１のＩｎＧａＮ井戸層を形成する。
【００６２】
次に、ＴＭＩの供給を断続することにより、ＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層の形成を、例えば７回繰返す。これにより、ＭＱＷ層２３が得られる。
【００６３】
次に、ＴＭＧ、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＩの供給を停止し、アンドープで厚さ５ｎｍのＧａＮキャップ層を形成する。
【００６４】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧ、ＴＭＡの供給を停止し、Ｎ２ガス雰囲気中で、サファイア基板の温度を８００℃より高い温度、例えば１０３０℃まで昇温し、１０３０℃で保持する。
【００６５】
次に、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとしてＮＨ３ガスおよびＴＭＧ、Ｐ型ドーパントとしてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を供給し、Ｍｇ濃度が１Ｅ２０ｃｍ−３、厚さが１００ｎｍ程度のＰ型ＧａＮクラッド層２４を形成する。
【００６６】
次に、Ｃｐ２Ｍｇの供給を増やして、Ｍｇ濃度が１Ｅ２１ｃｍ−３、厚さ１０ｎｍ程度のＰ型ＧａＮコンタクト層２５を形成する。
【００６７】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧの供給を停止し、キャリアガスのみ引き続き供給し、サファイア基板を自然降温する。ＮＨ３ガスの供給は、サファイア基板の温度が５００℃に達するまで継続する。
【００６８】
これにより、サファイア基板上に窒化物半導体積層体１５が形成され、Ｐ型ＧａＮコンタクト層２５が表面になる。
【００６９】
次に、Ｐ型ＧａＮコンタクト層２５上に透明導電膜１６として、例えばスパッタリング法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を形成する。
【００７０】
次に、透明導電膜１６の一部を、例えば硝酸と塩酸の混酸を用いたウエットエッチングにより除去し、窒化物半導体積層体１５の一部を露出させる。
【００７１】
次に、露出した窒化物半導体積層体１５の一部を、例えば塩素系ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により異方性エッチングし、Ｎ型ＧａＮ層２１を露出させる。
【００７２】
次に、残った透明導電膜１６の一部上に第１電極１７を形成し、露出したＮ型ＧａＮ層２１上に第２電極１８を形成する。
【００７３】
この段階で、複数の窒化物半導体発光素子が格子状に配列されたサファイア基板が得られる。
【００７４】
次に、図７に示すフローチャートに従って、サファイア基板をチップに分割し、個々の窒化物半導体発光素子を得る。
【００７５】
始に、窒化物半導体積層体１５側を粘着シートに対向させ、サファイア基板をステンレスリングに取り付けられた粘着シート上に貼り付け（ステップＳ０１）、サファイア基板をレーザダイング装置のステージに載置する（ステップＳ０２）。
【００７６】
次に、レーザ照射条件等の初期設定を行う。使用するレーザは、例えば波長１．０６μｍ、出力３００ｍＷ、パルス幅１０〜１５ｆｓ、繰り返し周波数１００ｋＨｚである。加工条件は、例えば送り速度６００ｍｍ／ｓ、照射間隔５μｍである（ステップＳ０３）。
【００７７】
図８に示すように、Ｚ方向の位置を調整して第１の面１１ａ側から３０μｍの深さＬｆ１にレーザ３０を照射する光学系の焦点をあわせた後、サファイア基板の第２の面１１ｂ側からレーザ３０を照射し、Ｘ方向に５μｍ間隔で相対的にステップスキャンすることにより、第１加工変質層３１を形成する（ステップＳ０４）。
【００７８】
以下ステップＳ０４と同様に、第１の面１１ａ側から７５μｍの深さＬｆ２に焦点をあわせた後、第２加工変質層３２を形成する（ステップＳ０５）。
【００７９】
第１の面１１ａ側から１２０μｍの深さＬｆ３に焦点をあわせた後、第３加工変質層３３を形成する（ステップＳ０６）。
【００８０】
第１の面１１ａ側から１６５μｍの深さＬｆ４に焦点をあわせた後、第４加工変質層３４を形成する（ステップＳ０７）。
【００８１】
次に、レーザダイング装置のステージを回して、サファイア基板を９０°回転させる（ステップＳ０８）。
【００８２】
次に、ステップＳ０４からステップＳ０７と同様にして、サファイア基板のＹ方向に５μｍ間隔でステップスキャンすることにより、第１乃至第４加工変質層３１、３２、３３、３４を形成する（ステップＳ０９）。
【００８３】
次に、サファイア基板をステンレスリングから取り外し、粘着シートをブレーキングして、サファイア基板をチップに分割する。これにより、窒化物半導体発光素子１０が得られる。
【００８４】
なお、ステップＳ０７の後に、サファイア基板をチップサイズ分、例えば２５０μｍだけＹ方向に移動させてステップＳ０４からステップＳ０７を繰り返す。同様に、ステップＳ０９の後に、サファイア基板をチップサイズ分だけＸ方向に移動させてステップＳ０９を繰り返すことはいうまでもない。
【００８５】
以上説明したように、本実施例の窒化物半導体発光素子１０では、サファイア基板１１の厚さＬ０を厚くし、側面１１ｃには第１の面１１ａから第１の距離Ｌ１だけ離間した位置から第２の面１１ｂ側に向かって、第１の粗さＲ１と第１の幅ａを有する第１の領域１２と、第１の荒さＲ１より小さい第２の粗さＲ２と第１の幅ａより小さい第２の幅ｂを有する第２の領域１３を交互に４段形成している。
【００８６】
これにより、サファイア基板１１の厚さＬ０および側面１１ｃの粗面化パターンの最適化を図っている。
【００８７】
その結果、信頼性を確保しつつ側面１１ｃからの光の取り出し効率を高めることができる。従って、基板の側面からの光取り出し効率を向上させた窒化物半導体発光素子が得られる。
【００８８】
ここでは、各段の第１の幅ａが互いに等しく、各段の第２の幅ｂが互いに等しい場合について説明したが、各段において０＜ｂ≦ａ／２なる関係を満たしていればよく、特に等しくなくても本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００８９】
基板がサファイアである場合について説明したが、その他の基板、例えばＳｉＣに適用することも可能である。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００９１】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） 前記基板はサファイアであり、前記半導体積層体は窒化物半導体積層体である請求項１に記載の半導体発光素子。
【００９２】
（付記２） 前記第１および第２の領域は、前記第１の面に平行な方向に前記側面の一端から他端まで延在している請求項１に記載の半導体発光素子。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 窒化物半導体発光素子
１１ サファイア基板
１１ａ 第１の面
１１ｂ 第２の面
１１ｃ 側面
１２ 第１の領域
１３ 第２の領域
１４ 第３の領域
１５ 窒化物半導体積層体
１６ 透明導電膜
１７ 第１電極
１８ 第２電極
２１ Ｎ型ＧａＮ層
２２ Ｎ型ＧａＮクラッド層
２３ ＭＱＷ層
２４ Ｐ型ＧａＮクラッド層
２５ Ｐ型ＧａＮコンタクト層
３０ レーザ
３１ 第１加工変質層
３２ 第２加工変質層
３３ 第３加工変質層
３４ 第４加工変質層
Ｌ１ 第１の距離
Ｒ１ 第１の粗さ
Ｒ２ 第２の粗さ
ａ 第１の幅
ｂ 第２の幅
Ｌ１１、Ｌｆ２、Ｌｆ３、Ｌｆ４ 深さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１および第２の面と、前記第１および第２の面に略直交する側面を有し、前記側面には、前記第１の面から第１の距離だけ離間した位置から前記第２の面側に向かって、第１の粗さと第１の幅を有する第１の領域と、前記第１の粗さより小さい第２の粗さと前記第１の幅より小さい第２の幅を有する第２の領域が交互に形成され、且つ前記第１の領域の繰り返しピッチが一定である基板と、
前記基板の前記第１の面上に形成され、第１導電型の第１半導体層と、活性層と、第２導電型の第２半導体層が順に積層された半導体積層体と、
を具備することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１および第２の面間の距離が１５０μｍ以上であり、前記第１の距離が３０μｍ以上であ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】
前記第２の幅は０より大きく、前記第１の幅の１／２以下であ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４】
前記第１および第２の領域は、レーザを前記第２の面側から前記基板の内部に集光し、分割予定ラインに沿って離散的に相対移動させて加工変質層を形成した後、前記基板をブレーキングすることにより分離されて露出した領域であ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５】
前記レーザを離散的に相対移動させる間隔は、前記レーザのビーム径より大きく、２倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項１】
対向する第１および第２の面と、前記第１および第２の面に略直交する側面を有し、前記側面には、前記第１の面から第１の距離だけ離間した位置から前記第２の面側に向かって、第１の粗さと第１の幅を有する第１の領域と、前記第１の粗さより小さい第２の粗さと前記第１の幅より小さい第２の幅を有する第２の領域が交互に形成され、且つ前記第１の領域の繰り返しピッチが一定である基板と、
前記基板の前記第１の面上に形成され、第１導電型の第１半導体層と、活性層と、第２導電型の第２半導体層が順に積層された半導体積層体と、
を具備することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１および第２の面間の距離が１５０μｍ以上であり、前記第１の距離が３０μｍ以上であ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】
前記第２の幅は０より大きく、前記第１の幅の１／２以下であ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４】
前記第１および第２の領域は、レーザを前記第２の面側から前記基板の内部に集光し、分割予定ラインに沿って離散的に相対移動させて加工変質層を形成した後、前記基板をブレーキングすることにより分離されて露出した領域であ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５】
前記レーザを離散的に相対移動させる間隔は、前記レーザのビーム径より大きく、２倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４７４１（Ｐ２０１３−４７４１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４４２７（Ｐ２０１１−１３４４２７）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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