(57)【要約】【課題】発光素子の光取り出し効率を改善することである。【解決手段】サファイアからなる基体の主面上に発光部が設けられてなる発光素子であって、前記主面と垂直な方向に離れるにしたがい、前記主面の周縁線１ｂから前記主面の外側に遠ざかるように傾斜した側面１ａを有することを特徴とする発光素子を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイアからなる基体の主面上に発光部が設けられてなる発光素子であって、
前記主面と垂直な方向に離れるにしたがい、前記主面の周縁線から前記主面の外側に遠ざかるように傾斜した側面を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記側面の中心線平均面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記主面の法線および前記側面の法線の双方を含む平面で切断した前記サファイア基板の断面形状が、略平行四辺形であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の発光素子。
【請求項４】
前記サファイア基板は単結晶基板であり、
前記側面は、前記サファイア基板を劈開して得られる劈開面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記主面が、サファイア単結晶のａ面またはｃ面に平行であることを特徴とする請求項４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記側面が、サファイア単結晶の（１１−２６）面または（１１−２３）面、または（１−１０２）面に平行であることを特徴とする請求項４または５の何れかに記載の発光素子。
【請求項７】
前記主面がサファイア単結晶のａ面に平行であり、前記発光素子の、＜１−１００＞方向から見た断面の形状が、略平行四辺形であり、かつ当該略平行四辺形の鋭角部分の角度が、４７．７°±５°または２８．８°±５°であることを特徴とする、請求項４〜６の何れかに記載の発光素子。
【請求項８】
前記主面がサファイア単結晶のｃ面に平行であり、前記発光素子の、＜１−１００＞方向から見た断面の形状が、略平行四辺形であり、かつ当該略平行四辺形の鋭角部分の角度が、４２．３°±５°または６１．２°±５°であることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の発光素子。
【請求項９】
前記発光部は、窒化物半導体層が積層されてなる、多重量子井戸構造を有する発光体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１０】
前記基体は、サファイア基板表面に形成したスクライブラインに沿って、前記サファイア基板をブレイキング加工して得られたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１１】
前記スクライブラインは、前記サファイア基板表面にレーザ光を照射して形成されたものであることを特徴とする請求項１０記載の発光素子。
【請求項１２】
前記請求項１〜１１の何れかに記載の発光素子をフェイスアップ実装したことを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
前記請求項１〜１１の何れかに記載の発光素子をフリップチップ実装したことを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
サファイア基板の加工方法であって、
サファイア基板の主面に対して斜め方向に入射するようにレーザ光を照射して、前記主面にスクライブラインを形成する工程と、
前記スクライブラインに沿ってブレイキングして前記サファイア基板を劈開し、前記主面とのなす角が鋭角である側面を備えたサファイア基板分割体を得る工程と、
を備えたことを特徴とするサファイア基板の加工方法。
【請求項１５】
前記主面は、サファイア単結晶のａ面に平行であって、
前記スクライブを形成する工程では、前記レーザ光と前記主面とのなす角度が４７．７°±５°または２８．８°±５°として前記レーザ光を照射して、単結晶サファイアの＜１−１００＞方向に沿ったスクライブラインを形成し、
前記主面とのなす角が４７．７°±５°または２８．８°±５°である側面を備えたサファイア基板分割体を得ることを特徴とする請求項１４に記載のサファイア基板の加工方法。
【請求項１６】
前記主面は、サファイア単結晶のｃ面に平行であって、
前記スクライブを形成する工程では、前記レーザ光と前記主面とのなす角度が４２．３°±５°または６１．２°±５°として前記レーザ光を照射して、単結晶サファイアの＜１−１００＞方向に沿ったスクライブラインを形成し、
前記主面とのなす角が４２．３°±５°または６１．２°±５°である側面を備えたサファイア基板分割体を得ることを特徴とする請求項１４に記載のサファイア基板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア基板等の透明な基板上に形成された発光素子、発光装置および発光素子用サファイア基板の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧａＮベースの高性能発光素子（ＬＥＤ素子）が実現されているが、光取り出し効率は、外部量子効率を増加させるために、重要な課題の一つである。
【０００３】
従来、発光素子はダイヤモンドブレードを用いたダイシングやブレイキングによって素子が形成され、発光素子の形状は、その主面に垂直な側面を持つものであった。
【０００４】
しかし、主面に垂直な側面を持つ発光素子の場合、発光部で発光した光は、ＬＥＤ構造内の結晶材料や、基板材料の高屈折率に起因する全反射現象により、発光素子内部から容易には外部に取り出されないため、外部量子効率が低いという問題が有った。すなわち、発光素子の発光部で発光した光のうち、発光素子と周囲の媒体との界面で臨界角以上で入射した光は発光素子内部に向けて全反射され、光が外部に取りだされる割合が減少する。そして、発光素子の内部に向けて反射された光は、結晶材料や電極にやがて吸収され熱に変換されやがて消失する。したがって、光取り出し効率が低い為、外部量子効率が低いという問題が有った。
【０００５】
これに対して、例えば、ＳｉＣ基板を用いたＧａＮベースの発光素子では、基板に逆台形を形成することによって、光取り出し効率を改善することが試みられている（特許文献１）。この逆台形の形成は、ダイヤモンドブレードでカット面を形成することにより行われている。
【特許文献１】特開２００３−２３１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、基板材料としてサファイア基板を用いたＧａＮ系発光素子においては、ダイヤモンドブレードでカット面を形成する場合、カット面の面粗さが粗くなると言う問題があった。これは、サファイア基板は硬度が高く、脆性材料であるためである。カット面の面粗さが粗くなると、発光素子の発光部で発光した光はカット面で散乱されてしまい、光取り出し効率は改善されない。
【０００７】
更に、サファイア基板を用いた発光素子に対してダイヤモンドブレードでカット面を形成する場合、サファイア基板にはスクライブラインに沿って多くのマイクロクラックがランダムな方向に発生する。その為、サファイア基板をスクライブラインに沿って割断する際に、サファイア基板はこのランダムに入ったマイクロクラックに沿って劈開しようとする性質を有するため、その割断方向を一定に保つことは難しい。従って、逆台形や台形等の形状を形成することは困難であり、また、チッピングにより歩留まりが低下するなどの問題が発生する。
【０００８】
従って、本発明は、単結晶サファイアからなる基体の主面上に発光部が設けられてなる発光素子において、光取り出し効率を改善することができる発光素子、およびこれを用いた発光装置を提供すること、ならびに光取り出し効率を改善することができる上記発光素子のサファイア基板を特定形状に加工する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の発光素子は、単結晶サファイアからなる基体の主面上に発光部が設けられてなる発光素子であって、前記主面と垂直な方向に離れるにしたがい、前記主面の周縁線から前記主面の外側に遠ざかるように傾斜した側面を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる発光素子は、前記側面の中心線平均面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる発光素子は、前記側面が単結晶サファイア基板を劈開して得られる劈開面であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる発光素子は、前記主面の法線および前記側面の法線の双方を含む平面で切断した断面形状が、略平行四辺形であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる発光素子は、前記主面が、サファイア単結晶のａ面またはｃ面に平行であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる発光素子は、前記側面が、サファイア単結晶の（１１−２６）面または（１１−２３）面、または（１−１０２）面に平行であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる発光素子は、前記主面がサファイア単結晶のａ面に平行であり、前記発光素子の、＜１−１００＞方向から見た断面の形状が、略平行四辺形であり、かつ当該略平行四辺形の鋭角部分の角度が、４７．７°±５°または２８．８°±５°であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる発光素子は、前記主面がサファイア単結晶のｃ面に平行であり、前記発光素子の、＜１−１００＞方向から見た断面の形状が、略平行四辺形であり、かつ当該略平行四辺形の鋭角部分の角度が、４２．３°±５°または６１．２°±５°であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる発光素子は、前記発光部が、窒化物半導体層が積層されてなる、多重量子井戸構造を有する発光体であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる発光素子は、前記基体が、サファイア基板表面に形成したスクライブラインに沿って、前記サファイア基板をブレイキング加工して得られたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる発光素子は、前記スクライブラインが、前記サファイア基板表面にレーザ光を照射して形成されたものであることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる発光装置は、前記の何れかに記載の発光素子をフェイスアップ実装したことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかる発光装置は、前記の何れかに記載の発光素子をフリップチップ実装したことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかるサファイア基板の加工方法は、サファイア基板の主面に対して斜め方向に入射するようにレーザ光を照射して、前記主面にスクライブラインを形成する工程と、前記スクライブラインに沿ってブレイキングして前記サファイア基板を劈開し、前記主面とのなす角が鋭角である側面を備えたサファイア基板分割体を得る工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明にかかるサファイア基板の加工方法は、前記主面が、サファイア単結晶のａ面に平行であって、前記スクライブを形成する工程では、前記レーザ光と前記主面とのなす角度が４７．７°±５°または２８．８°±５°として前記レーザ光を照射して、単結晶サファイアの＜１−１００＞方向に沿ったスクライブラインを形成し、前記主面とのなす角が４７．７°±５°または２８．８°±５°である側面を備えたサファイア基板分割体を得ることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明にかかるサファイア基板の加工方法は、前記主面が、サファイア単結晶のｃ面に平行であって、前記スクライブを形成する工程では、前記レーザ光と前記主面とのなす角度が４２．３°±５°または６１．２°±５°として前記レーザ光を照射して、単結晶サファイアの＜１−１００＞方向に沿ったスクライブラインを形成し、前記主面とのなす角が４２．３°±５°または６１．２°±５°である側面を備えたサファイア基板分割体を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、サファイア基板上に発光部が形成された発光素子（以下、ＬＥＤ素子ということがある）の光取り出し効率を改善することができる。特に、サファイア基板の断面形状が略平行四辺形である場合には、その側面方向に向かう光を有効に取りだすことが出来る。
【００２６】
また、単結晶サファイアからなる基体の主面上に発光部が設けられてなる発光素子であって、前記基体の少なくとも一つの側面は、前記主面と垂直な方向に離れるに従い、前記主面の周縁線から遠ざかるように傾斜していることを特徴とする発光素子を製造するために、サファイア基板を安定して切り出すことができるサファイア基板の加工方法を提供することができる。
【００２７】
すなわち、本発明にかかるサファイア基板の加工方法によれば、レーザ光を用いてスクライビングを行うことにより、切断方向およびエネルギーを集中させる深さを任意に設定でき、さらにマイクロクラックの少ない滑らかなスクライブラインが形成でき、安定して割断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１の実施形態）  
図１は、本発明の第１の実施形態である発光素子１０の断面図である。
【００２９】
第１の実施形態においては、基板材料として、ａ面サファイア基板1を用いた。ａ面サファイア基板１上には、窒化物系半導体のｃ面の高品質な膜がエピタキシャル成長することが知られており、発光素子の作製に適している。
【００３０】
図１に示すように、この実施形態に係る発光素子１０は、a面サファイア基板１上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により、アンドープＧａＮ層２、ｎ型ＧａＮ層３、多重量子井戸（ＭＱＷ）発光層４、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層５、ｐ型ＧａＮコンタクト層６を形成した後、透明電極７、ｐ型電極８、ｎ型電極９を形成したものである。
【００３１】
作製に際しては、前記した各層２〜６を備えた発光部をサファイア基板上に形成後、サファイア基板をバックグランディングにより薄板化し、ついでサファイア基板１の主面に対して斜め方向に入射するようにレーザ光を照射して、前記主面にスクライビングを行い、ついでスクライブラインに沿ってブレイキングして前記サファイア基板１を劈開し、前記主面とのなす角が鋭角である側面を備えた個別のＬＥＤ素子１０に分割した。
【００３２】
このようにして得られた発光素子は、ａ面サファイア基板1の少なくとも１側面１ａが主面と垂直な方向に離れるに従い、主面の周縁線１ｂから外側方向に離れる方向に傾斜した面である。
【００３３】
また、その少なくとも１側面の面粗さはＲａで０．１μｍ以下である劈開面からなるものである。また、この劈開面は、ダイヤモンドブレードで機械的に切り出した斜面の表面と比べてより鏡面に近い面である。このようにして得られた側面は、発光部からの光が乱反射によって散逸することが少ない。
【００３４】
サファイア基板上に作製された発光部からの発光のうち、サファイア基板の主面と鈍角を成す側面方向に進む光は、側面で全反射条件から外れるために、ＬＥＤ素子の外部に出射される光の量が増加する。また、サファイア基板の主面と鋭角を成す側面方向に進む光は、幾何学的に前方に進む光の量が増加し、あるいは側面で全反射して、ＬＥＤ素子の外部に出射される光の量は増加する。
【００３５】
更に、主面の法線および側面の法線の双方を含む平面で切断した断面形状が、略平行四辺形である。また、前記側面は、サファイア単結晶の（１１−２６）面または（１１−２３）面に平行である。このとき、前記略平行四辺形の鋭角部分の角度は、４７．７°±５°または２８．８°±５°である。
【００３６】
上記発光素子は、サファイア基板上に発光部を形成後、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ光を照射して、ａ面単結晶サファイアの＜１−１００＞方向に沿ったスクライブラインを形成し、ブレイキングしてサファイアを劈開して素子を分割して作製する。
【００３７】
前記略平行四辺形の鋭角部分の角度が４７．７±５°の発光素子を作製する場合、レーザ光を照射する方向を、ｃ軸を含みａ面サファイア基板の主面に対して垂直な面内で、かつサファイア単結晶の（１１−２６）面に平行な方向とし、レーザ光とａ面サファイア基板の主面とのなす角が約４７．７°±５°となるようにし、レーザ光のスキャン方向は、＜１−１００＞方向とする。
【００３８】
なお、レーザ光は、基板の主面と反対側の面に照射してもよく、また、基板の主面に形成した発光部を経て基板の主面に照射させてもよい。また、基板の主面に直接照射してもよい。
【００３９】
また、前記略平行四辺形の鋭角部分の角度が２８．８°±５°のＬＥＤ素子を作製する場合、レーザ光を照射する方向を、ｃ軸を含みａ面サファイア基板の主面に対して垂直な面内かつサファイア単結晶の（１１−２３）面に平行な方向とし、レーザ光とａ面サファイア基板の主面とのなす角が約２８．８°±５°となるようにし、レーザ光のスキャン方向は、＜１−１００＞方向とする。
【００４０】
なお、何れの場合も角度の精度を±５°としたのは、サファイア基板の面方位の精度とレーザ光の照射精度に鑑みて、サファイア基板を劈開させるために、±５°がより望ましい角度であるためである。
【００４１】
なお、上記何れの場合も、＜０００１＞方向のスクライビングについては、レーザ光を主面に垂直な方向から照射して＜０００１＞方向にスキャンして切断を行うのがよい。
【００４２】
上記のようにして作製した発光素子は、セラミック製パッケージ、または樹脂パッケージにフェイスアップ実装、又は、フリップチップ実装を行い、必要な電気的接続を行って、発光装置とした。フェイスアップ実装の場合は、サファイア基板側に反射層を設けることにより、光取り出し効率を更に向上させることができる。また、フリップチップ実装を行う場合には、発光素子の表面側に反射層を設けることにより、光取り出し効率を更に向上させることができる。
【００４３】
なお、本発明における実施形態では、ＬＥＤ素子を作製するための基板として、サファイア基板を用いた例を上げたが、サファイア基板に限られず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）等の基板を用いることも可能である。
【００４４】
また、サファイア基板の主面に規則的な凹凸を設けることによっても、更に光取り出し効率を向上させることができる。特に、凹凸の周期をＬＥＤの発光波長と同程度にするか、または更に周期を短くして、ＬＥＤの表面又は、出射側の表面にフォトニック結晶を作製することにより、更に光取り出し効率を向上させることができる。
（第２の実施形態）  
図２は、本発明の第２の実施形態である発光素子２０の断面図である。
【００４５】
第２の実施形態においては、基板材料として、ｃ面サファイア基板１１を用いた。ｃ面サファイア基板１１上には、窒化物系半導体のｃ面の高品質な膜がエピタキシャル成長することが知られており、ＬＥＤ素子の作製に適している。
【００４６】
図２に示すように、ｃ面サファイア基板１１上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により、アンドープＧａＮ層１２、ｎ型ＧａＮ層１３、多重量子井戸（ＭＱＷ）発光層１４、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１５、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６を形成した後、透明電極１７、ｐ型電極１８、ｎ型電極１９を形成したものである。
【００４７】
作製に際しては、前記した各層１２〜１６を備えた発光部をサファイア基板上に形成後、サファイア基板をバックグランディングにより薄板化し、ついでサファイア基板１１の主面に対して斜め方向に入射するようにレーザ光を照射して、前記主面にスクライビングを行い、ついでスクライブラインに沿ってブレイキングして前記サファイア基板１１を劈開し、前記主面とのなす角が鋭角である側面を備えた個別のＬＥＤ素子２０に分割した。
【００４８】
このようにして得られた発光素子は、ｃ面サファイア基板１１の少なくとも１側面１１aが主面と垂直な方向に離れるに従い、主面の周縁線１１ｂから外側方向に離れる方向に傾斜した面である。
【００４９】
また、前記少なくとも１側面の面粗さはＲａで０．１μｍ以下である劈開面からなるものである。またこの劈開面は、ダイヤモンドブレードで機械的に切り出した斜面の表面と較べてより鏡面に近い面である。このようにして得られた側面は、発光部からの光が乱反射によって散逸することが無い。
【００５０】
サファイア基板上に作製された発光部からの発光のうち、サファイア基板の主面と鈍角を成す側面方向に進む光は、側面で全反射条件から外れるために、ＬＥＤ素子の外部に出射される光の量が増加する。また、サファイア基板の主面と鋭角を成す側面方向に進む光は、幾何学的に前方に進む光の量が増加し、あるいは側面で全反射して、ＬＥＤ素子の外部に出射される光の量は増加する。
【００５１】
更に、主面の法線および側面の法線の双方を含む平面で切断した断面形状が、略平行四辺形である。また、前記側面は、サファイア単結晶の（１１−２６）面または（１１−２３）面または（１−１０２）に平行であった。このとき、前記略平行四辺形の鋭角部分の角度は、４２．３°±５°または６１．２°±５°または５７．６°±５°である。
【００５２】
上記発光素子は、サファイア基板上に発光部を形成後、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ光を照射して、ｃ面単結晶サファイアの＜１−１００＞方向に沿ったスクライブラインを形成し、ブレイキングしてサファイアを劈開して素子を分割して作製する。
【００５３】
前記略平行四辺形の鋭角部分の角度が４２．３°±５°のＬＥＤ素子を作製する場合、レーザ光を照射する方向を、ｃ軸を含みｃ面サファイア基板の主面に対して垂直な面内かつサファイア基板の（１１−２６）面に平行な方向とし、レーザ光とｃ面サファイア基板の主面とのなす角が約４２．３°±５°となるようにし、レーザ光のスキャン方向は、＜１−１００＞方向とする。
【００５４】
また、前記略平行四辺形の鋭角部分の角度が６１．２°±５°のＬＥＤ素子を作製する場合、レーザ光を照射する方向を、ｃ軸を含みｃ面サファイア基板の主面に対して垂直な面内かつサファイア基板の（１１−２３）面に平行な方向とし、レーザ光とｃ面サファイア基板の主面とのなす角が約６１．２°±５°となるようにし、レーザ光のスキャン方向は、＜１−１００＞方向とする。
【００５５】
なお、何れの場合も角度の精度を±５°としたのは、サファイア基板の面方位の精度とレーザ光の照射精度に鑑みて、サファイア基板を劈開させるために、±５°がより望ましい角度であるためである。
【００５６】
なお、上記何れの場合も、＜１１−２０＞方向のスクライビングについては、サファイア基板の主面に垂直であるか又は、サファイア基板の主面となす角が５７．６°±５°であった。
【００５７】
＜１１−２０＞方向のスクライビングについて、サファイア基板の主面に垂直である場合は、レーザ光を主面に垂直な方向から照射して＜１１−２０＞方向にスキャンして切断を行うのがよい。
【００５８】
＜１１−２０＞方向のスクライビングについて、サファイア基板の主面となす角が５７．６°±５°である場合は、レーザ光を照射する方向を、ｃ軸を含みｃ面サファイア基板の主面に対して、垂直な面内かつサファイア基板の（１−１０２）面に平行な方向とし、レーザ光とｃ面サファイア基板の主面とのなす角が約５７．６°±５°となるようにし、レーザ光のスキャン方向は、＜１１−２０＞方向である。
【００５９】
上記のようにして作製した発光素子は、セラミック製パッケージ、または樹脂パッケージにフェイスアップ実装、又は、フリップチップ実装を行い、必要な電気的接続を行って、発光装置とした。フェイスアップ実装の場合は、サファイア基板側に反射層を設けることにより、光取り出し効率を更に向上させることができる。また、フリップチップ実装を行う場合には、発光素子の表面側に反射層を設けることにより、光取り出し効率を更に向上させることができる。
【００６０】
なお、本発明における実施形態では、ＬＥＤ素子を作製するための基板として、サファイア基板を用いた例を上げたが、サファイア基板に限られず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）等の基板を用いることも可能である。
【００６１】
また、サファイア基板の主面に規則的な凹凸を設けることによっても、更に光取り出し効率を向上させることができる。特に、凹凸の周期をＬＥＤの発光波長と同程度にするか、または更に周期を短くして、ＬＥＤの表面又は、出射側の表面にフォトニック結晶を作製することにより、更に光取り出し効率を向上させることができる。
【実施例１】
【００６２】
有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により、通常の２インチａ面サファイア基板上に発光部を作製した。発光部は、厚さ２５ｎｍのＧａＮ低温バッファ層と厚さ３μｍのアンドープＧａＮ層の下地層上に成長された。
【００６３】
発光部は厚さ５μｍであり、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ上に、Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ（３ｎｍ）／ＧａＮ（１２ｎｍ）対からなる８周期の多重量子井戸構造（ＭＱＷｓ）、厚さ２０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、および１００ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層を順次積層して作製した。作製した発光部の波長は約４１０ｎｍであった。
【００６４】
a面サファイア基板上に発光部を作製した後、ダイヤモンドスクライビングあるいはレーザスクライビングを使用して、サファイア基板の裏面（主面と反対側の面）にスクライブラインを入れ、その後ブレイキング装置により割断を行った。レーザスクライビングには、３５５ｎｍのＮｄ−ＹＡＧレーザを用いた。レーザ光の照射方向は、a面サファイア基板主面の＜１−１００＞方向には、レーザ光とａ面サファイア基板の主面とのなす角が約４７．７°±５°となるようにし、スキャン方向を＜１−１００＞方向とした。その後ブレイキング装置により割断を行った。
【００６５】
ダイヤモンドスクライビングでは、マイクロクラックが誘発され、a面サファイア基板上のＬＥＤ素子は不安定な形状しか得られず、ＬＥＤ素子の特性は得られなかった。
【００６６】
一方、レーザスクライビングでは安定した形状が得られた。レーザスクライビングにおいては、サファイア基板の表面から１０〜４０μｍ程度深くスクライブするようにレーザの出力および走査速度を設定することにより、マイクロクラックの発生がより少ないスクライビング加工が可能であった。
【００６７】
レーザ光を照射する方向は、ｃ軸を含みａ面サファイア基板の主面に対して垂直な面内かつサファイア基板の（１１−２６）面に平行な方向とし、レーザ光とａ面サファイア基板の主面とのなす角が約４７．７°±５°となるようにし、レーザ光のスキャン方向は、＜１−１００＞方向であった。
【００６８】
＜０００１＞方向のスクライビングについては、レーザ光を主面に垂直な方向から照射して＜０００１＞方向にスキャンして切断を行った。
【００６９】
図３にレーザスクライビングで劈開されたａ面サファイア基板上に作製したＬＥＤ素子断面の顕微鏡像を示す。図３に見られるように、平行四辺形に加工された、主面と劈開面の成す角度は４７．７°であり、劈開面は（１１−２６）面であった。
【００７０】
また、比較のため、通常の２インチｃ面サファイア基板上にも同一の発光部を作製した。作製した発光部の波長は、約４１０ｎｍであった。
【００７１】
ｃ面サファイア基板上に作製した発光部は、比較のためにダイヤモンドスクライビングあるいはレーザスクライビングによりスクライブラインを入れ、その後ブレイキング装置により割断を行った。割断面は何れも、ｃ面に垂直な面であった。
【００７２】
ｃ面サファイア基板上の発光部はいずれのスクライビング法でも安定していた。
【００７３】
以上のようにして作製されたa面サファイア基板上に発光部を備えた発光素子、および、ｃ面基板上に発光部を備えた発光素子について、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）測定を用いて評価した。
【００７４】
表１に、ｃ面およびa面サファイア基板上に発光部を備えた発光素子のＥＬ強度の規格化した値を示す。この結果、ａ面サファイア基板上に作製した断面が平行四辺形のＬＥＤベアチップ断面が平行四辺形のａ面サファイア基板を有する光学素子の全光放射束は、ｃ面サファイア基板上の断面がほぼ長方形のＬＥＤのベアチップ断面がほぼ長方形のａ面サファイア基板を有する光学素子の全放射束と較べて、約２０％改善された。
【００７５】
【表１】
2010056485.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施形態のＬＥＤ素子を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態のＬＥＤ素子を示す断面図である。
【図３】本実施系例のＬＥＤ素子の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００７７】
１：ａ面サファイア基板
２： アンドープＧａＮ層
３：ｎ型ＧａＮ層
４：多重量子井戸（ＭＱＷ）発光層
５：Ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層
６：ｐ型ＧａＮコンタクト層
７：透明電極
８：ｐ型電極
９：ｎ型電極
１０：発光素子
１１：ｃ面サファイア基板
１２： アンドープＧａＮ層
１３：ｎ型ＧａＮ層
１４：多重量子井戸（ＭＱＷ）発光層
１５：Ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層
１６：ｐ型ＧａＮコンタクト層
１７：透明電極
１８：ｐ型電極
１９：ｎ型電極
２０：発光素子
【図１】
2010056485.tif 000004
【図２】
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【図３】
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