(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、通電により発光する発光層を含み当該基板上に積層される半導体層とを有する半導体発光素子であって、
前記基板は、前記半導体層が積層される基板上面と、当該基板上面とは反対側に設けられる基板底面と、当該基板上面および当該基板底面の周縁を取り囲むように形成される基板側面とを備えるとともに、当該基板上面と当該基板側面との境界に沿って間隔を隔てて並び且つ当該基板の一部が切欠かれた複数の切り欠きが形成され、
前記半導体層は、前記基板上面と接して設けられる半導体底面と、当該半導体底面とは反対側に設けられる半導体上面と、当該半導体底面および当該半導体上面の周縁を取り囲むように設けられる半導体側面とを有し、
前記半導体側面には、前記半導体底面側から前記半導体上面側に向かって延び且つ前記半導体層の内部に向かって凹む凹部が複数並ぶことで、凹凸が形成され、
前記凹部の横断面形状は、前記半導体底面側と前記半導体上面側とで異なり、当該半導体底面側における当該凹部の曲率は、当該半導体上面側における当該凹部の曲率よりも小さいこと
を特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられる第１半導体層と、当該発光層を含み且つ当該第１半導体層上に設けられる第２半導体層とを有し、
複数の前記凹部は、前記半導体側面のうち前記第１半導体層が露出する領域に設けられることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記半導体側面は、前記基板上面に垂直な方向に対して、傾斜して設けられることを特徴とする請求項１または２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記半導体底面と前記半導体側面とがなす角は、９０度よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記凹部の中心軸が、前記半導体底面側と前記半導体上面側とで等しいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記基板側面は、第１方向に沿う第１基板側面と、当該第１方向と交差する第２方向に沿う第２基板側面とを有し、
前記基板上面と前記第１基板側面との境界には、前記第１方向に沿って第１間隔を隔てて前記切り欠きが複数並び、当該基板上面と前記第２基板側面との境界には、前記第２方向に沿って第２間隔を隔てて当該切り欠きが複数並び、
前記半導体側面は、前記第１方向に沿う第１半導体側面と、前記第２方向に沿う第２半導体側面とを有し、
前記第１半導体側面には、前記基板上面と前記第１基板側面との境界に並ぶ複数の前記切り欠きのそれぞれと対向する前記凹部が複数並び、前記第２半導体側面には、当該基板上面と前記第２基板側面との境界に並ぶ複数の当該切り欠きのそれぞれと対向する当該凹部が複数並び、当該第１半導体側面に並ぶ凹部と当該第２半導体側面に並ぶ凹部とは、形状が異なること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記基板上面には、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項８】
基板と、通電により発光する発光層を含み、当該基板上に積層される半導体層とを備える半導体発光素子と、
前記半導体発光素子に対して給電を行う給電部材とを備え、
前記基板は、前記半導体層が積層される基板上面と、当該基板上面とは反対側に設けられる基板底面と、当該基板上面および当該基板底面の周縁を取り囲むように形成される基板側面とを備えるとともに、当該基板上面と当該基板側面との境界に沿って間隔を隔てて並び且つ当該基板の一部が切欠かれた複数の切り欠きが形成され、
前記半導体層は、前記基板上面と接して設けられる半導体底面と、当該半導体底面とは反対側に設けられる半導体上面と、当該半導体底面および当該半導体上面の周縁を取り囲むように設けられる半導体側面とを有し、
前記半導体側面は、前記半導体底面側から前記半導体上面側に向かって延び且つ前記半導体層の内部に向かって凹む凹部を複数有し、
前記凹部の横断面形状は、前記半導体底面側と前記半導体上面側とで異なり、当該半導体底面側における当該凹部の曲率は、当該半導体上面側における当該凹部の曲率よりも小さいこと
を特徴とする発光装置。
【請求項９】
前記半導体底面と前記半導体側面とがなす角は、９０度よりも大きく形成され、
前記半導体発光素子は、前記半導体層における前記半導体上面側から光を取り出すことを特徴とする請求項８記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア単結晶等からなる基板上に、ＩＩＩ族窒化物半導体等からなるｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を含む半導体層が積層された半導体発光素子が知られている。
このような半導体発光素子において、半導体層の側面に凹凸を設け、発光層から出射された光を当該凹凸にて乱反射させることで、半導体層内で光が多重反射するのを抑制し、半導体発光素子における光の取り出し効率を向上させる技術が存在する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、半導体発光素子において、半導体層の側面に凹凸を設けた場合に加えて更なる光取り出し効率の向上が要請されている。
本発明は、基板を有する半導体発光素子における光の取り出し効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、下記［１］〜［９］に係る発明が提供される。
［１］基板と、通電により発光する発光層を含み当該基板上に積層される半導体層とを有する半導体発光素子であって、
前記基板は、前記半導体層が積層される基板上面と、当該基板上面とは反対側に設けられる基板底面と、当該基板上面および当該基板底面の周縁を取り囲むように形成される基板側面とを備えるとともに、当該基板上面と当該基板側面との境界に沿って間隔を隔てて並び且つ当該基板の一部が切欠かれた複数の切り欠きが形成され、
前記半導体層は、前記基板上面と接して設けられる半導体底面と、当該半導体底面とは反対側に設けられる半導体上面と、当該半導体底面および当該半導体上面の周縁を取り囲むように設けられる半導体側面とを有し、
前記半導体側面は、前記半導体底面側から前記半導体上面側に向かって延び且つ前記半導体層の内部に向かって凹む凹部が複数並ぶことで、凹凸が形成され、
前記凹部の横断面形状は、前記半導体底面側と前記半導体上面側とで異なり、当該半導体底面側における当該凹部の曲率は、当該半導体上面側における当該凹部の曲率よりも小さいこと
を特徴とする半導体発光素子。
［２］前記半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられる第１半導体層と、当該発光層を含み且つ当該第１半導体層上に設けられる第２半導体層とを有し、
複数の前記凹部は、前記半導体側面のうち前記第１半導体層が露出する領域に設けられることを特徴とする［１］記載の半導体発光素子。
［３］前記半導体側面は、前記基板上面に垂直な方向に対して、傾斜して設けられることを特徴とする［１］または［２］記載の半導体発光素子。
［４］前記半導体底面と前記半導体側面とがなす角は、９０度よりも大きいことを特徴とする［３］記載の半導体発光素子。
［５］前記凹部の中心軸が、前記半導体底面側と前記半導体上面側とで等しいことを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の半導体発光素子。
［６］前記基板側面は、第１方向に沿う第１基板側面と、当該第１方向と交差する第２方向に沿う第２基板側面とを有し、
前記基板上面と前記第１基板側面との境界には、前記第１方向に沿って第１間隔を隔てて前記切り欠きが複数並び、当該基板上面と前記第２基板側面との境界には、前記第２方向に沿って第２間隔を隔てて当該切り欠きが複数並び、
前記半導体側面は、前記第１方向に沿う第１半導体側面と、前記第２方向に沿う第２半導体側面とを有し、
前記第１半導体側面には、前記基板上面と前記第１基板側面との境界に並ぶ複数の前記切り欠きのそれぞれと対向する前記凹部が複数並び、前記第２半導体側面には、当該基板上面と前記第２基板側面との境界に並ぶ複数の当該切り欠きのそれぞれと対向する当該凹部が複数並び、当該第１半導体側面に並ぶ凹部と当該第２半導体側面に並ぶ凹部とは、形状が異なること
を特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の半導体発光素子。
［７］前記基板上面には、凹凸が形成されていることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の半導体発光素子。
【０００７】
［８］基板と、通電により発光する発光層を含み、当該基板上に積層される半導体層とを備える半導体発光素子と、
前記半導体発光素子に対して給電を行う給電部材とを備え、
前記基板は、前記半導体層が積層される基板上面と、当該基板上面とは反対側に設けられる基板底面と、当該基板上面および当該基板底面の周縁を取り囲むように形成される基板側面とを備えるとともに、当該基板上面と当該基板側面との境界に沿って間隔を隔てて並び且つ当該基板の一部が切欠かれた複数の切り欠きが形成され、
前記半導体層は、前記基板上面と接して設けられる半導体底面と、当該半導体底面とは反対側に設けられる半導体上面と、当該半導体底面および当該半導体上面の周縁を取り囲むように設けられる半導体側面とを有し、
前記半導体側面は、前記半導体底面側から前記半導体上面側に向かって延び且つ前記半導体層の内部に向かって凹む凹部を複数有し、
前記凹部の横断面形状は、前記半導体底面側と前記半導体上面側とで異なり、当該半導体底面側における当該凹部の曲率は、当該半導体上面側における当該凹部の曲率よりも小さいこと
を特徴とする発光装置。
［９］前記半導体底面と前記半導体側面とがなす角は、９０度よりも大きく形成され、
前記半導体発光素子は、前記半導体層における前記半導体上面側から光を取り出すことを特徴とする［８］記載の発光装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板を有する半導体発光素子における光の取り出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態が適用される半導体発光素子の斜視図の一例である。
【図２】図１に示す半導体発光素子の上面図の一例である。
【図３】本実施の形態のサファイア基板および積層半導体層の縦断面図の一例である。
【図４】本実施の形態が適用される半導体発光素子の縦断面図の一例である。
【図５】本実施の形態が適用される半導体発光素子の横断面図の一例である。
【図６】本実施の形態の半導体発光素子を適用した発光装置の断面図の一例である。
【図７】半導体発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】本実施の形態における、サファイア基板の結晶方位と、サファイア基板上に形成される積層半導体層の結晶方位との関係を表した模式図である。
【図９】素子群形成工程を実行することにより得られた素子群形成基板の構成の一例を示す図である。
【図１０】表面レーザ工程を実行することにより得られた、第１照射ラインおよび第２照射ライン形成後の素子群形成基板の構成の一例を示す上面図である。
【図１１】表面レーザ工程を実行することにより得られた、第１照射ラインおよび第２照射ライン形成後の素子群形成基板の構成の一例を示す縦断面図である。
【図１２】エッチング工程におけるエッチング時間と、第１開口部および第１照射ラインの形状変化との関係を説明する模式図である。
【図１３】実施の形態２における半導体発光素子の上面図の一例である。
【図１４】実施の形態１および実施の形態２における半導体発光素子の第１下側半導体側面の形状を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面における各部の大きさや厚さ等は、実際の半導体発光素子等の寸法とは異なっている場合がある。
【００１１】
［実施の形態１］
（半導体発光素子の構造）
図１は、本実施の形態が適用される半導体発光素子１の斜視図の一例であり、図２は、図１に示す半導体発光素子１の上面図の一例である。
図１および図２に示すように、本実施の形態の半導体発光素子１は、基板の一例であるサファイア基板１００と、サファイア基板１００上に積層された半導体層の一例である積層半導体層２００と、積層半導体層２００上に形成されたｐ電極３００およびｎ電極４００とを有している。また、本実施の形態の積層半導体層２００は、サファイア基板１００上に積層される第１半導体層の一例としての下側半導体層２１０と、下側半導体層２１０上に積層される第２半導体層の一例としての上側半導体層２２０とを有している。なお、この例では、ｐ電極３００は、上側半導体層２２０上に形成され、ｎ電極４００は、下側半導体層２１０上に形成されている。
【００１２】
また、図１に示すように、本実施の形態の半導体発光素子１は、略直方体の形状を有している。そして、図２に示すように、この半導体発光素子１は、ｐ電極３００およびｎ電極４００が形成される側からみた場合に、長辺側と短辺側とを有する略長方形の形状を有している。
本実施の形態においては、半導体発光素子１をｐ電極３００およびｎ電極４００が形成される側からみた場合に、長辺側に沿う方向を第１方向ｘとし、短辺側に沿う方向を第２方向ｙとする。また、第１方向ｘと第２方向ｙとに垂直、且つ、半導体発光素子１においてサファイア基板１００側から積層半導体層２００側へ向かう方向を第３方向ｚとする。
【００１３】
さらに、図１に示すように、本実施の形態のサファイア基板１００は、略直方体の形状を有している。そして、図２に示すように、このサファイア基板１００は、積層半導体層２００が積層される側からみた場合に、第１方向ｘに沿う長辺側と第２方向ｙに沿う短辺側とを有する略長方形の形状を有している。したがって、サファイア基板１００は、４つの基板側面と、積層半導体層２００が積層される基板上面１１３と、４つの基板側面を介して基板上面１１３と対向する基板底面１１４（後述する図３参照）とを有している。そして、基板上面１１３および基板底面１１４は、それぞれ、第１方向ｘに沿う２つの長辺および第２方向ｙに沿う２つの短辺を有する長方形の形状を備えている。
また、本実施の形態においては、４つの基板側面のうち、第１方向ｘに沿う２つの長辺側の基板側面を、それぞれ第１基板側面１１１と称し、第２方向ｙに沿う２つの短辺側の基板側面を、それぞれ第２基板側面１１２と称する。
【００１４】
この例では、サファイア基板１００として、Ｃ面を基板上面１１３としたサファイア単結晶を用いている。なお、基板上面１１３の面方位としては、品質の良い積層半導体層２００を得やすいサファイア単結晶のＣ面を用いることが望ましい。そして、基板上面１１３としては、サファイア単結晶のＣ面に対して微小なオフ角が付与してある面を用いることが、更に望ましい。オフ角を付与する場合は、オフ角として１°以下が適用される。本実施の形態においては、このようなオフ角が付与された場合を含めて、単に、基板上面１１３はＣ面であると呼ぶ。また、サファイア基板１００として用いるサファイア単結晶は、微量の不純物が含まれたものであってもよい。
さらに、サファイア基板１００における２つの第１基板側面１１１は、それぞれサファイア基板１００として用いられるサファイア単結晶のＭ面に沿って設けられており、２つの第２基板側面１１２は、それぞれサファイア単結晶のＡ面に沿って設けられている。すなわち、本実施の形態においては、第１方向ｘはサファイア単結晶のＭ面に沿う方向であり、第２方向ｙはサファイア単結晶のＡ面に沿う方向である。
なお、積層半導体層２００を成長させる基板としては、サファイア単結晶からなるサファイア基板１００以外に、ＳｉＣ単結晶基板を用いることができる。
【００１５】
また、図１、図２に示すように、本実施の形態の下側半導体層２１０は、略直方体の形状を有している。したがって、下側半導体層２１０は、４つの下側半導体側面と、上側半導体層２２０およびｎ電極４００が積層される下側半導体上面２１３と、４つの下側半導体側面を介して下側半導体上面２１３と対向し、基板上面１１３と接する半導体底面の一例としての下側半導体底面２１４とを有している。本実施の形態においては、下側半導体層２１０における４つの下側半導体側面のうち、第１方向ｘに沿う２つの下側半導体側面を、それぞれ第１下側半導体側面２１１と称し、第２方向ｙに沿う２つの下側半導体側面を、それぞれ第２下側半導体側面２１２と称す。
ここで、本実施の形態においては、サファイア基板１００における基板上面１１３の面積よりも、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４の面積の方が小さく形成されている。したがって、サファイア基板１００の基板上面１１３における周縁部が外部に露出している。
また、この例においては、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３の面積よりも、下側半導体底面２１４の面積の方が小さく形成されている。
【００１６】
さらに、図１、図２に示すように、本実施の形態の上側半導体層２２０は、略直方体の形状を有している。したがって、上側半導体層２２０は、４つの上側半導体側面と、ｐ電極３００が積層される半導体上面の一例としての上側半導体上面２２３と、４つの上側半導体側面を介して上側半導体上面２２３と対向し、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３と接する上側半導体底面（図示せず）とを有している。本実施の形態においては、上側半導体層２２０における４つの上側半導体側面のうち、第１方向ｘに沿う２つの上側半導体側面を、それぞれ第１上側半導体側面２２１と称し、第２方向ｙに沿う２つの上側半導体側面を、それぞれ第２上側半導体側面２２２と称す。なお、２つの第２上側半導体側面２２２における一方の第２上側半導体側面２２２は、下側半導体層２１０上に設けられるｎ電極４００に沿って円弧状に湾曲した部分を有している。
本実施の形態においては、２つの第１上側半導体側面２２１および２つの第２上側半導体側面２２２は、それぞれ、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３に対して略垂直に設けられている（後述する図４も参照）。
【００１７】
ここで、本実施の形態においては、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３の面積よりも、上側半導体層２２０における上側半導体底面の面積の方が小さく形成されている。したがって、下側半導体層２１０の下側半導体上面２１３における周縁部が外部に露出している。
なお、本実施の形態においては、第１下側半導体側面２１１、第２下側半導体側面２１２、第１上側半導体側面２２１および第２上側半導体側面２２２により、半導体側面が構成されている。また、第１下側半導体側面２１１および第１上側半導体側面２２１により第１半導体側面が構成され、第２下側半導体側面２１２および第２上側半導体側面２２２により第２半導体側面が構成されている。
【００１８】
本実施の形態のサファイア基板１００は、第１基板側面１１１と基板上面１１３との境界部に、第１方向ｘに沿って延びる第１切り欠き列１２１が形成されている。第１切り欠き列１２１は、第１基板側面１１１と基板上面１１３との境界部において、サファイア基板１００の一部が切り欠かれた切り欠きの一例としての第１切り欠き１２１ａが、第１方向ｘに沿って複数並ぶことで構成されている。ここで、第１切り欠き１２１ａ同士が隣接する距離は、第１間隔ｐ１となっている。
【００１９】
同様に、本実施の形態のサファイア基板１００は、第２基板側面１１２と基板上面１１３との境界部に、第２方向ｙに沿って延びる第２切欠き列１２２が形成されている。第２切り欠き列１２２は、第２基板側面１１２と基板上面１１３との境界部において、サファイア基板１００の一部が切り欠かれた切り欠きの一例としての第２切り欠き１２２ａが、第２方向ｙに沿って複数並ぶことで構成されている。ここで、第２切り欠き１２２ａ同士が隣接する距離は、第２間隔ｐ２となっている。
また、第１切り欠き１２１ａおよび第２切り欠き１２２ａの深さは０．１μｍ〜２０μｍの範囲である。
なお、本実施の形態において、第１間隔ｐ１と第２間隔ｐ２とは等しい（ｐ１＝ｐ２）。
【００２０】
また、本実施の形態の下側半導体層２１０における第１下側半導体側面２１１は、第３方向ｚに沿って延び且つ下側半導体層２１０の内側に向かって凹む複数の第１凹部２１１ｂと、第３方向ｚに沿って延び且つ第１凹部２１１ｂよりも下側半導体層２１０の外側に向かって突出する複数の第１凸部２１１ａとを有している。そして、複数の第１凹部２１１ｂと複数の第１凸部２１１ａとは、第１方向ｘに沿って交互に並んで配置され、第１下側半導体側面２１１には、第１方向ｘに沿って周期的に変化する凹凸形状が形成されている。ここで、この例においては、隣接する第１凸部２１１ａ同士の距離は第１間隔ｐ１である。
【００２１】
さらに、本実施の形態の下側半導体層２１０における第２下側半導体側面２１２は、第２方向ｙおよび第３方向ｚに沿って略平坦に形成される第２平坦部２１２ｂと、第２平坦部２１２ｂにおける上側半導体層２２０側に設けられ、第２平坦部２１２ｂよりも下側半導体層２１０の外側に向かって突出し且つ第２方向に沿って並ぶ複数の第２突起部２１２ａとが設けられている。そして、第２下側半導体側面２１２には、第２突起部２１２ａと第２平坦部２１２ｂとにより、第２方向ｙに沿って周期的に変化する凹凸形状が形成されている。ここで、隣接する第２突起２１２ａ同士の距離は第２間隔ｐ２である。
なお、本実施の形態においては、第１下側半導体側面２１１における第１凹部２１１ｂおよび第２下側半導体側面２１２における第２平坦部２１２ｂにより、凹部が構成されている。
【００２２】
本実施の形態においては、第１下側半導体側面２１１に形成される凹凸と、第２下側半導体側面２１２に形成される凹凸とは、形状が異なっている。
下側半導体層２１０における第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２の凹凸形状については、後段にて詳細に説明する。
なお、この例においては、ｎクラッド層２０３ｂ、発光層２０４およびｐ型半導体層２０５を含む上側半導体層２２０における第１上側半導体側面２２１および第２上側半導体側面２２２には、凹凸形状は形成されていない。
【００２３】
続いて、本実施の形態の半導体発光素子１におけるサファイア基板１００および積層半導体層２００の積層構造について説明する。
図３は、本実施の形態のサファイア基板１００および積層半導体層２００の縦断面図の一例である。なお、本実施の形態においては、サファイア基板１００の基板上面１１３と垂直な方向に沿った断面を縦断面と呼び、基板上面１１３と平行な方向に沿った断面を横断面と呼ぶ。
【００２４】
図３に示すように、本実施の形態のサファイア基板１００は、平坦な基板上面１１３上に、積層半導体層２００側へ突出する複数の凸部１１３ａが形成されている。それぞれの凸部１１３ａの幅は０．０５〜５μｍであることが好ましく、それぞれの凸部１１３ａの高さは０．０５〜５μｍの範囲であることが好ましい。また、隣接する凸部１１３ａ同士の間隔は、第１間隔ｐ１（図２参照）および第２間隔ｐ２（図２参照）よりも小さいことが好ましい。
なお、サファイア基板１００の基板上面１１３上には、必ずしも凸部１１３ａを設ける必要はないが、サファイア基板１００上に積層される積層半導体層２００の結晶性および半導体発光素子１における発光効率を向上させる観点からは、基板上面１１３上に複数の凸部１１３ａを設けることが好ましい。さらに、下側半導体層２１０の第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２に凹凸を形成する観点からは、サファイア基板１００の基板上面１１３上に複数の凸部１１３ａを設けることが好ましい。
【００２５】
また、図３に示すように、本実施の形態の積層半導体層２００は、サファイア基板１００の基板上面１１３上と、基板上面１１３上に形成される凸部１１３ａ上とに積層される。
そして、本実施の形態の積層半導体層２００は、サファイア基板１００上に積層される中間層２０１と、中間層２０１上に積層される下地層２０２と、下地層２０２上に積層されるｎ型半導体層２０３と、ｎ型半導体層２０３上に積層される発光層２０４と、発光層２０４上に積層されるｐ型半導体層２０５とを備えている。なお、ｐ型半導体層２０５上に、更に透明導電層や保護層等の他の層が積層されていてもよい。本実施の形態においては、ｐ型半導体層２０５上に透明導電層や保護層等の層が積層されているものも含めて、積層半導体層２００と呼ぶ。
【００２６】
ｎ型半導体層２０３は、下地層２０２上に積層されるｎコンタクト層２０３ａと、ｎコンタクト層２０３ａ上に積層されるｎクラッド層２０３ｂとから構成される。なお、ｎコンタクト層２０３ａはｎクラッド層２０３ｂを兼ねることも可能である。
また、ｐ型半導体層２０５は、発光層２０４上に積層されるｐクラッド層２０５ａと、ｐクラッド層２０５ａ上に積層されるｐコンタクト層２０５ｂとから構成される。なお、ｐコンタクト層２０５ｂは、ｐクラッド層２０５ａを兼ねることも可能である。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、下側半導体層２１０は、中間層２０１、下地層２０２およびｎコンタクト層２０３ａにおける下地層２０２側の一部により構成されている。さらに、上側半導体層２２０は、ｎコンタクト層２０３ａにおけるｎクラッド層２０３ｂ側の一部、ｎクラッド層２０３ｂ、発光層２０４、ｐクラッド層２０５ａおよびｐコンタクト層２０５ｂにより構成されている。
【００２８】
続いて、積層半導体層２００を構成する各層について、それぞれ説明する。
なお、以下の説明では、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮについて、各元素の組成比を省略した形で記述する場合がある。
＜中間層＞
中間層２０１は、サファイア基板１００と下地層２０２との格子定数の違いを緩和し、特にＣ面を主面とするサファイア単結晶でサファイア基板１００を構成した場合には、サファイア基板１００のＣ面（（０００１）面）上にｃ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、中間層２０１を形成することで、その上に積層する下地層２０２の結晶性を向上させることができる。
【００２９】
本実施の形態の中間層２０１は、ＡｌＮで形成されている。なお、中間層２０１としては、ＡｌＮ以外の、多結晶のＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）、単結晶のＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなるものを用いても良い。
中間層２０１の厚さは、０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲が好ましい。中間層２０１の厚みが０．０１μｍ未満であると、中間層２０１によりサファイア基板１００と下地層２０２との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、中間層２０１の厚みが０．５μｍを超えると、中間層２０１としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層２０１の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。
【００３０】
＜下地層＞
下地層２０２としては、ＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いることができる。
下地層２０２の厚さは、０．１μｍ以上が好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上が最も好ましい。下地層２０２の厚さを１μｍ以上にすることにより、結晶性の良好な下地層２０２を得やすくなる。
また、下地層２０２の結晶性を良くするためには、下地層２０２には不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、ｐ型あるいはｎ型の導電性が必要な場合には、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することができる。
【００３１】
さらに、第１下側半導体側面２１１（図１参照）および第２下側半導体側面２１２（図１参照）を、下側半導体底面２１４と垂直な方向に対して傾斜し且つ下側半導体上面２１３側と下側半導体底面２１４側とで異なる凹凸形状にするためには、中間層２０１の材質と下地層２０２の材質とが異なることが望ましい。中間層２０１の材質と下地層２０２の材質とが異なることにより、後述する半導体発光素子の製造方法におけるエッチング工程（図７参照）において、下側半導体上面２１３側と下側半導体底面２１４側とで下側半導体層２１０のエッチング形状およびエッチングのされやすさが異なりやすくなる。中間層２０１および下地層２０２の好適な例として、中間層２０１にＡｌＧａＮを含む材質を用い、下地層２０２にＧａＮ、ＩｎＧａＮを含む材質を用いることができる。また、中間層２０１または下地層２０２にドーパントを加えてもよい。この場合、中間層２０１と下地層２０２とで、添加するドーパントの種類やドーピング量を変えることが望ましい。
【００３２】
＜ｎコンタクト層＞
ｎコンタクト層２０３ａは、ｎ電極４００を設けるための層である。
ｎコンタクト層２０３ａは、ＡｌxＧａ1-xＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。
また、ｎコンタクト層２０３ａにはｎ型不純物がドープされていることが好ましい。ｎ型不純物を１×１０17／ｃｍ3〜１×１０20／ｃｍ3、好ましくは１×１０18／ｃｍ3〜１×１０19／ｃｍ3の濃度で含有すると、ｎ電極４００との良好なオーミック接触を維持できる点で好ましい。ｎ型不純物としては、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
【００３３】
ｎコンタクト層２０３ａの厚さは、０．５μｍ〜５μｍとされることが好ましく、１μｍ〜３μｍの範囲に設定することがより好ましい。ｎコンタクト層２０３ａの厚さが上記範囲にあると、発光層２０４等の結晶性が良好に維持される。また、ｎコンタクト層２０３ａの厚さがこの範囲にあると、電気抵抗が低くなり、動作電圧（ＶＦ）の低減に効果がある。なお、ｎコンタクト層２０３ａの厚さが厚すぎる場合には、生産性の低下につながる。
【００３４】
＜ｎクラッド層＞
ｎクラッド層２０３ｂは、発光層２０４へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めとを行う層である。
ｎクラッド層２０３ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層２０３ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層２０４のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。
【００３５】
ｎクラッド層２０３ｂのｎ型不純物濃度は１×１０17／ｃｍ3〜１×１０20／ｃｍ3が好ましく、より好ましくは１×１０18／ｃｍ3〜１×１０19／ｃｍ3である。不純物濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持による発光効率の向上および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
ｎクラッド層２０３ｂの厚さは、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３６】
なお、ｎクラッド層２０３ｂを、超格子構造を含む層とする場合には、１０ｎｍ以下の厚さを有するＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第１層と、ｎ側第１層と組成が異なるとともに１０ｎｍ以下の厚さを有するＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第２層とが積層された構造を含むものであってもよい。
また、ｎクラッド層２０３ｂは、ｎ側第１層とｎ側第２層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであってもよく、この場合には、ＧａＩｎＮとＧａＮとの交互構造又は組成の異なるＧａＩｎＮ同士の交互構造であることが好ましい。
【００３７】
＜発光層＞
ｎクラッド層２０３ｂの上に積層される発光層２０４としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などを採用することができる。
量子井戸構造の井戸層としては、所望の発光波長を得られるように調整したＧａ1-yＩｎyＮ（０＜ｙ＜０．４）からなるＩＩＩ族窒化物半導体層が通常用いられる。また、多重量子井戸構造の発光層２０４を用いる場合は、上記Ｇａ1-yＩｎyＮを井戸層とし、井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ＜０．３）を障壁層とする。井戸層および障壁層には、設計により不純物をドープしてもよく、不純物をドープしなくてもよい。
【００３８】
＜ｐクラッド層＞
ｐクラッド層２０５ａは、発光層２０４へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入とを行う層である。
ｐクラッド層２０５ａとしては、発光層２０４のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層２０４へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、例えばＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦０．４）を用いることが望ましい。ｐクラッド層２０５ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層２０４へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。
【００３９】
ｐクラッド層２０５ａのｐ型不純物濃度は、１×１０18／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3が好ましく、より好ましくは１×１０19／ｃｍ3〜１×１０20／ｃｍ3である。ｐ型不純物濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。
また、ｐクラッド層２０５ａは、上述したｎクラッド層２０３ｂと同様に超格子構造としてもよい。この場合には、組成比が異なるＡｌＧａＮと他のＡｌＧａＮとが交互に積層された構造または組成が異なるＡｌＧａＮとＧａＮとが交互に積層された構造であることが好ましい。
ｐクラッド層２０５ａの厚さは、特に限定されないが、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００４０】
＜ｐコンタクト層＞
ｐコンタクト層２０５ｂは、ｐ電極３００を設けるための層である。ｐコンタクト層２０５ｂは、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．４）から構成されることが好ましい。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐ電極３００との良好なオーミック接触の維持が可能となる点で好ましい。なお、ｐコンタクト層２０５ｂとｐ電極３００との間にＩＺＯ、ＩＴＯ等の光透過性および導電性に優れた透明導電層を設けることが好ましい。このような透明導電層を設けることで、電流拡散が良好となり、発光出力の向上および動作電圧の低下につながる。
ｐコンタクト層２０５ｂのｐ型不純物濃度は、１×１０18／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3が好ましく、より好ましくは５×１０19／ｃｍ3〜５×１０20／ｃｍ3である。ｐ型不純物濃度が上記範囲であると、良好なオーミック接触の維持、良好な結晶性の維持が可能となる点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えばＭｇ等が挙げられる。
ｐコンタクト層２０５ｂの厚さは、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。ｐコンタクト層２０５ｂの厚さが上記範囲にあると、発光出力、動作電圧の点で好ましい。
【００４１】
次に、下側半導体層２１０における第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２の詳細な構造について説明する。
図４は、本実施の形態が適用される半導体発光素子１の縦断面図の一例である。ここで、図４（ａ）は図２におけるＩＶＡ−ＩＶＡ断面図であり、下側半導体層２１０の第１下側半導体側面２１１において、第１凸部２１１ａが存在する部位の縦断面図である。（ｂ）は図２におけるＩＶＢ−ＩＶＢ断面図であり、下側半導体層２１０の第１下側半導体側面２１１において、第１凹部２１１ｂが存在する部位の縦断面図である。（ｃ）は図２におけるＩＶＣ−ＩＶＣ断面図であり、下側半導体層２１０の第２下側半導体側面２１２において、第２突起部２１２ａが存在する部位の縦断面図である。（ｄ）は図２におけるＩＶＤ−ＩＶＤ断面図であり、下側半導体層２１０の第２下側半導体側面２１２において、第２平坦部２１２ｂが存在する部位の縦断面図である。
図５は、本実施の形態が適用される半導体発光素子１の横断面図の一例である。ここで、図５（ａ）は図４（ａ）におけるＶＡ−ＶＡ断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）におけるＶＢ−ＶＢ断面図であり、（ｃ）は図４（ａ）におけるＶＣ−ＶＣ断面図であり、（ｄ）は図４（ａ）におけるＶＤ−ＶＤ断面図である。
【００４２】
まず、下側半導体層２１０における第１下側半導体側面２１１の形状について説明を行う。
図４（ａ）に示すように、下側半導体層２１０において、第１凸部２１１ａにおける第１下側半導体側面２１１と下側半導体底面２１４とがなす角度をθ１ａとする。本実施の形態においては、θ１ａは、鈍角である（θ１ａ＞９０°）。同様に、図４（ｂ）に示すように、下側半導体層２１０において、第１凹部２１１ｂにおける第１下側半導体側面２１１と下側半導体底面２１４とがなす角度をθ１ｂとする。本実施の形態においては、θ１ｂは、鈍角である（θ１ｂ＞９０°）。
また、本実施の形態では、互いに対向する２つの第１下側半導体側面２１１は、対向する第１下側半導体側面２１１との距離が、第３方向ｚに沿って下側半導体底面２１４側から下側半導体上面２１３側に向かうにつれて、徐々に長くなるように設けられている。
したがって、本実施の形態では、第１下側半導体側面２１１は、第１方向ｘに沿い且つ基板上面１１３と垂直な平面に対して、下側半導体層２１０の外側に向かって傾斜した形状を有している。
【００４３】
そして、図４（ａ）（ｂ）に示すように、θ１ａとθ１ｂとは異なっており、本実施の形態においては、θ１ａがθ１ｂよりも大きく形成されている（θ１ａ＞θ１ｂ）。すなわち、本実施の形態においては、下側半導体層２１０の第１下側半導体側面２１１と基板上面１１３とがなす角は、第１方向ｘに沿って周期的に変化している。
【００４４】
また、横断面図である図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１下側半導体側面２１１における第１凹部２１１ｂの横断面は、それぞれ下側半導体層２１０よりも外側に円の中心を有する円弧形状をなしている。そして円弧形状をなす複数の第１凹部２１１ｂが第１方向ｘに沿って並ぶことで、隣接する第１凹部２１１ｂ同士の間に第１凹部２１１ｂよりも下側半導体層２１０において外側に突出した第１凸部２１１ａが形成されている。すなわち、第１下側半導体側面２１１の横断面は、円弧状の第１凹部２１１ｂと、第１凹部２１１ｂよりも下側半導体層２１０の外側に突出する第１凸部２１１ａとが、交互に且つ周期的に並んだ構造を有している。
【００４５】
さらに、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１下側半導体側面２１１の横断面形状は、第３方向ｚに沿って下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４（図４参照）側から下側半導体上面２１３（図４参照）側に向かうにつれて、形状が変化している。具体的には、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４側から下側半導体上面２１３側に向かうにつれて、第１下側半導体側面２１１における第１凹部２１１ｂの曲率が、徐々に大きくなっている。
なお、曲率とは曲線の曲がり度合いを示す量をいうが、本実施の形態では、多角形の外接円における曲率を単に曲率と呼ぶことがある。
【００４６】
さらにまた、図４（ｂ）および上述した図２に示すように、サファイア基板１００の基板上面１１３と第１基板側面１１１との境界部において、第１下側半導体側面２１１の第１凹部２１１ｂと対応する領域には、第１切り欠き１２１ａが形成されている。本実施の形態においては、図２および図５に示すように、第１下側半導体側面２１１における第１凹部２１１ｂは、基板上面１１３と垂直な方向からみた場合に、それぞれ第１切り欠き１２１ａを中心とした円の円弧をなしている。
一方、図４（ａ）および図２に示すように、サファイア基板１００の基板上面１１３と第１基板側面１１１との境界部において、第１下側半導体側面２１１の第１凸部２１１ａと対応する領域には、切り欠きは形成されていない。
【００４７】
続いて、下側半導体層２１０における第２下側半導体側面２１２の形状について説明を行う。
上述した図１に示すように、本実施の形態の第２下側半導体側面２１２では、複数の第２突起部２１２ａが形成される領域を除く、第２下側半導体側面２１２の全域に亘って第２平坦部２１２ｂが設けられている。
第２下側半導体側面２１２における第２平坦部２１２ｂとサファイア基板１００の基板上面１１３とがなす角度をθ２ｂとする。本実施の形態においては、θ２ｂは、鈍角である（θ２ｂ＞９０°）。
また、本実施の形態では、互いに対向する２つの第２下側半導体側面２１２は、対向する第２下側半導体側面２１２との距離が、第３方向ｚに沿って下側半導体底面２１４側から下側半導体上面２１３側に向かうにつれて、徐々に長くなるように設けられている。
したがって、本実施の形態では、第２下側半導体側面２１２は、第２方向ｙに沿い且つ基板上面１１３と垂直な平面に対して、下側半導体層２１０の外側に向かって傾斜した形状を有している。
【００４８】
また、図４（ｃ）に示すように、第２突起部２１２ａにおける基板側の面とサファイア基板１００の基板上面１１３とがなす角度をθ２ａとする。本実施の形態においては、θ２ａは、鈍角である（θ２ａ＞９０°）。これにより、第２突起部２１２ａは、第３方向ｚと反対方向に沿って下側半導体上面２１３側から下側半導体底面２１４側に向かうにつれて、第２平坦部２１２ｂから突出する高さが減少している。
そして、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、θ２ａとθ２ｂとは異なっており、本実施の形態においては、θ２ａがθ２ｂよりも大きく形成されている（θ２ａ＞θ２ｂ）。
【００４９】
さらに、横断面図である図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、第２下側半導体側面２１２の横断面形状は、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３側（図５（ａ）、（ｂ））と、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４側（図５（ｃ）、（ｄ））とで異なっている。
具体的には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３側では、第２下側半導体側面２１２の横断面は、第２平坦部２１２ｂに対応する直線上の領域と、第２突起部２１２ａに対応し、直線上の領域から下側半導体層２１０の外側に突出する領域とが交互に且つ周期的に並んだ構造をしている。
一方、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４側では、第２突起部２１２ａが形成されていないため、第２下側半導体側面２１２の横断面は、第２平坦部２１２ｂに対応する直線状の形状を有している。
【００５０】
さらに、図４（ｄ）および上述した図２に示すように、サファイア基板１００の基板上面１１３と第２基板側面１１２との境界部において、第２下側半導体側面２１２における隣接する第２突起部２１２ａ同士の中心に位置する第２平坦部２１２ｂと対応する領域に、第２切り欠き１２２ａが形成されている。本実施の形態においては、図２および図５に示すように、２つの隣接する第２突起部２１２ａと、２つの第２突起部２１２ａの間に位置する第２平坦部２１２ｂとは、基板上面１１３と垂直な方向からみた場合に、第２切り欠き１２２ａを中心とした六角形における隣接した３辺を構成している。
一方、図４（ｃ）および図２に示すように、サファイア基板１００の基板上面１１３と第２基板側面１１２との境界部において、第２下側半導体側面２１２の第２突起部２１２ａと対応する領域には、切り欠きは形成されていない。
【００５１】
また、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施の形態においては、下側半導体層２１０は、下側半導体底面２１４側から下側半導体上面２１３側に向かうにつれて、下側半導体層２１０における横断面の面積が徐々に大きくなっている。
【００５２】
（半導体発光素子を有する発光装置の構造）
続いて、本実施の形態の半導体発光素子１を搭載する発光装置５の構成について説明する。
図６は、上述した本実施の形態の半導体発光素子１を適用した発光装置５の断面図の一例である。図６に示すように、発光装置５は、砲弾型であり、本実施の形態の半導体発光素子１が実装されたものである。
図６に示すように、本実施の形態の半導体発光素子１は、半導体発光素子１におけるサファイア基板１００側が、発光装置５の基台となるｐ側フレーム５３にダイボンドされている。また、半導体発光素子１におけるｐ電極３００がｐ側ボンディングワイヤ５１を介してｐ側フレーム５３に接続され、同様に、ｎ電極４００がｎ側ボンディングワイヤ５２を介してｎ側フレーム５４に接続されている。また、半導体発光素子１の周辺は、透明な樹脂等からなるモールド５５により封止されている。
【００５３】
なお、発光装置５は、例えば、半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものであり、当業者周知の手段によって、当業者周知の構成とすることができる。また、半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせることによって白色光を得る技術が知られているが、このような技術を本実施の形態の発光装置５に対しても、何ら制限なく採用することが可能である。また、半導体発光素子１を備える発光装置５としては、表面実装タイプやサイドビュー型など、他の構造、形状についても制限なく使用できる。
【００５４】
続いて、図６に示す発光装置５による発光動作を説明する。
発光装置５に設けられたｐ側ボンディングワイヤ５１およびｎ側ボンディングワイヤ５２を介して半導体発光素子１に、ｐ側フレーム５３からｎ側フレーム５４に向かう電流を流すと、半導体発光素子１では、ｐ電極３００からｐ型半導体層２０５（図３参照）、発光層２０４（図３参照）、ｎ型半導体層２０３（図３参照）を介してｎ電極４００に向かう電流が流れる。その結果、発光層２０４から、例えば青色の光が出力される。
発光層２０４から出力される光は、発光層２０４を中心として、サファイア基板１００側およびｐ型半導体層２０５側へ向かって積層半導体層２００内を伝播する。
【００５５】
ここで、本実施の形態の半導体発光素子１における第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２は、サファイア基板１００の基板上面１１３と垂直な方向に対して、外側に傾斜した構造を有している。したがって、発光層２０４から出力され、下側半導体層２１０を伝播して第１下側半導体側面２１１または第２下側半導体側面２１２に到達した光は、第１下側半導体側面２１１または第２下側半導体側面２１２を介して外部に取り出され、あるいは、第１下側半導体側面２１１または第２下側半導体側面２１２によって、上側半導体層２２０側に向けて反射される。これにより、第１下側半導体側面２１１及び第２下側半導体側面２１２が基板上面１１３と垂直な方向に対して傾斜していない場合と比較して、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２から取り出される光の量が増加するとともに、半導体発光素子１の上側（ｐ電極３００およびｎ電極４００が形成される側）から取り出される光の量が増加する。
さらに、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２が基板上面１１３と垂直な方向に対して外側に傾斜した構造を有することで、下側半導体層２１０の各側面（第１下側半導体側面２１１、第２下側半導体側面２１２）が互いに平行ではなくなる。これにより、下側半導体層２１０を伝播する光が反射する際の反射角が各側面で異なるため、積層半導体層２００内で、発光層２０４から出力された光が繰り返し反射されるのを抑制することができる。したがって、本構成を有していない場合と比較して、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
【００５６】
また、本実施の形態においては、下側半導体層２１０における第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２は、ともに凹凸を有している。したがって、第１下側半導体側面２１１または第２下側半導体側面２１２が凹凸を有さない場合と比較して、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２の表面積を大きくすることができる。さらに、本構成を有さない場合と比較して、基板上面１１３と垂直な方向に対する第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２の傾斜角度が多様な角度になる。
これにより、第１下側半導体側面２１１または第２下側半導体側面２１２が凹凸を有さない場合と比較して、発光層２０４から出力された光を、上側半導体層２２０側に向けて反射させることができる面が大きくなり、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。さらに、本構成を有さない場合と比較して、発光層２０４から出力し、下側半導体層２１０を伝播する光を反射させる反射角が多様になることで、積層半導体層２００における光の内部反射が起こる確率が減少し、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
【００５７】
さらに、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２が、ともに凹凸を有することで、発光層２０４から出力され、第１下側半導体側面２１１または第２下側半導体側面２１２に到達した光を、凹凸により散乱させて外部に取り出すことも可能になる。
したがって、第１下側半導体側面２１１または第２下側半導体側面２１２が凹凸を有さない場合と比較して、発光層２０４から出力された光をより多く、外部に取り出すことが可能になり、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
【００５８】
さらにまた、本実施の形態においては、第１下側半導体側面２１１は、第１方向ｘに沿って、第１凸部２１１ａと第１凹部２１１ｂとが交互に並んだ構造を有している。すなわち、第１下側半導体側面２１１とサファイア基板１００における基板上面１１３とがなす角度は、第１方向ｘに沿って、周期的に変化している。
一方、本実施の形態においては、第２下側半導体側面２１２は、略平坦な第２平坦部２１２ｂと、第２平坦部２１２ｂ上に形成された複数の第２突起部２１２ａとを有している。すなわち、第２下側半導体側面２１２とサファイア基板１００における基板上面１１３とがなす角度は、第２突起部２１２ａと第２平坦部２１２ｂとで異なっており、第２方向ｙに沿って周期的に変化している。
【００５９】
これにより、本実施の形態の第１下側半導体側面２１１は、第１下側半導体側面２１１と基板上面１１３とがなす角度が第１方向ｘに沿って変化しない場合と比較して、第１下側半導体側面２１１に入射する光のうち、より広い範囲の入射角度の光を反射させることができる。
同様に、第２下側半導体側面２１２と基板上面１１３とがなす角度が第２方向ｙに沿って変化しない場合と比較して、第２下側半導体側面２１２に入射する光のうち、より広い範囲の入射角度の光を反射させることができる。
したがって、本実施の形態の構成を有さない場合と比較して、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２にて、より多くの光を反射させることができ、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と第２下側半導体側面２１２の凹凸形状とが異なっている。
これにより、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と第２下側半導体側面２１２の凹凸形状とで、第１下側半導体側面２１１または第２下側半導体側面２１２に入射する入射角が異なる光を反射させることが可能になる。
したがって、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と第２下側半導体側面２１２の凹凸形状とが等しい場合と比較して、より広い範囲の入射角の光を反射させることが可能になり、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
【００６１】
また、本実施の形態では、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２は、第３方向ｚに沿って下側半導体底面２１４から下側半導体上面２１３に向かうにつれて、凹凸が大きくなっている。これにより、発光層２０４から出力され、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３近傍に入射した光を、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２における下側半導体上面２１３側の大きな凹凸にて、上側半導体層２２０側に向けて、より効率良く反射させることができる。
したがって、本構成を有さない場合と比較して、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
【００６２】
また、本実施の形態の半導体発光素子１におけるサファイア基板１００には、基板上面１１３と第１基板側面１１１との境界部および基板上面１１３と第２基板側面１１２との境界部に、それぞれ第１切り欠き１２１ａおよび第２切り欠き１２２ａが複数形成されている。したがって、発光層２０４から出力された光が、積層半導体層２００を透過してサファイア基板１００に入射した場合に、第１切り欠き１２１ａまたは第２切り欠き１２２ａにより当該光を散乱させることが可能になる。
したがって、本構成を有さない場合と比較して、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることができる。
【００６３】
（半導体発光素子の製造方法）
続いて、図１および図２に示す本実施の形態の半導体発光素子１の製造方法の一例について説明する。図７は、半導体発光素子１の製造方法の一例を示すフローチャートである。
この例では、まず、ウエハ状のサファイア基板１００に積層半導体層２００を形成する半導体積層工程を実行する（ステップ１０１）。
次に、ステップ１０１でサファイア基板１００上に形成された積層半導体層２００に対して複数の第１溝部１１（後述する図９参照）および複数の第２溝部１２（後述する図９参照）を形成するとともに、複数のｐ電極３００（図１参照）および複数のｎ電極４００（図１参照）を形成することで、素子群形成基板１０（後述する図９参照）を得る素子群形成工程を実行する（ステップ１０２）。
続いて、ステップ１０２で得られた素子群形成基板１０に対して、ｐ電極３００およびｎ電極４００が形成される素子群形成基板１０の表面側から、第１溝部１１および第２溝部１２に沿ってレーザを照射することで、第１照射ライン２１（後述する図１０参照）および第２照射ライン２２（後述する図１０参照）を形成する表面レーザ工程を実行する（ステップ１０３）。
さらに続いて、ステップ１０３で表面レーザが照射された素子群形成基板１０にウェットエッチングを施すエッチング工程を実行する（ステップ１０４）。
次に、ステップ１０４でウェットエッチングが施された素子群形成基板１０に対して、サファイア基板１００の基板底面１１４を研削および研磨する研磨工程（ステップ１０５）を実行する。
そして、ステップ１０５にて研削および研磨が施された素子群形成基板１０を、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に沿って分割することで、素子群形成基板１０から、個片化した半導体発光素子１（図１参照）を得る分割工程を実行する（ステップ１０６）。
【００６４】
続いて、上述した各ステップの工程について順に説明する。
まず、ステップ１０１の半導体積層工程について説明する。
ステップ１０１の半導体積層工程では、まず、Ｃ面を主面とするサファイア単結晶からなるウエハ状のサファイア基板１００を用意し、表面加工を施す。表面加工としては、例えば、ウェットエッチングやドライエッチング、スパッタ法等を用いることで、ウエハ状のサファイア基板１００における基板上面１１３に、複数の凸部１１３ａ（図３参照）を形成する。
【００６５】
次に、表面加工を施したウエハ状のサファイア基板１００に対して、スパッタ法等により、ＡｌＮからなる中間層２０１を形成する。なお、中間層２０１は、スパッタ法だけでなく、ＭＯＣＶＤ法で形成することもできる。
【００６６】
続いて、中間層２０１を形成したウエハ状のサファイア基板１００に対して、ＩＩＩ族窒化物からなる下地層２０２、ｎ型半導体層２０３（ｎコンタクト層２０３ａ、ｎクラッド層２０３ｂ）、発光層２０４およびｐ型半導体層２０５（ｐクラッド層２０５ａ、ｐコンタクト層２０５ｂ）を順に積層する。これらの層の積層方法としては、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）、スパッタ法等の方法を使用することができる。特に好ましい積層方法として、膜厚制御性、量産性の観点から、ＭＯＣＶＤ法が挙げられる。
【００６７】
ＭＯＣＶＤ法では、例えばＩＩＩ族窒化物からなる層を形成する場合、キャリアガスとして水素（Ｈ２）または窒素（Ｎ２）、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）などが用いられる。また、ドーパントとしては、ｎ型にはＳｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ４）またはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を、Ｇｅ原料として有機ゲルマを用い、ｐ型にはＭｇ原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＥｔＣｐ）２Ｍｇ）を用いる。
【００６８】
図８は、本実施の形態における、サファイア基板１００の結晶方位と、サファイア基板１００上に形成される積層半導体層２００の結晶方位との関係を表した模式図である。
本実施の形態においては、ウエハ状のサファイア基板１００として、基板上面１１３がＣ面であるサファイア単結晶が用いられる。さらに、図８に示すように、ウエハ状のサファイア基板１００の周縁には、サファイア基板１００の結晶方位を示すオリエンテーションフラット（ＯＦ：Orientation Flat）１００ａが設けられている。本実施の形態においては、ＯＦ１００ａは、サファイア単結晶のＡ面に形成されている。
なお、本実施の形態においては、ウエハ状のサファイア基板１００を構成するサファイア単結晶のＭ面に沿う方向が第１方向ｘとなり、サファイア単結晶のＡ面に沿う方向が第２方向ｙとなる。
【００６９】
積層半導体層２００を構成するＩＩＩ族窒化物は、六方晶系の結晶構造を有する。そして、積層半導体層を構成するＩＩＩ族窒化物は、サファイア基板１００を構成するサファイア単結晶のＣ面（基板上面１１３）上において、基板上面１１３に沿う面を底面とし、第３方向ｚ（すなわち、サファイア基板１００を構成するサファイア単結晶のｃ軸方向）を軸とする六角柱状の結晶格子を形成する。
そして、図８に示すように、積層半導体層２００を構成するＩＩＩ族窒化物の結晶格子は、六角形の６つの辺のうち、互いに対向する２辺が、第２方向ｙに沿うように配向する。そしてこの場合、図８に示すように、結晶格子の六角形の頂点が第１方向ｘに沿って等間隔に周期的に並ぶことになる。
すなわち、本実施の形態においては、ウエハ状のサファイア基板１００上に形成される積層半導体層２００の結晶格子の形状は、第１方向ｘと第２方向ｙとで異なっている。
【００７０】
ここで、本実施の形態においては、サファイア基板１００の基板上面１１３に、複数の凸部１１３ａ（図３参照）が形成されている。このようなサファイア基板１００の基板上面１１３に、ＡｌＮからなる中間層（図３参照）やＧａＮ等のＩＩＩ族窒化物半導体層からなる下地層２０２およびｎコンタクト層２０３ａ等を積層させると、まず、基板上面１１３に垂直な方向に向かって延びる島状の結晶が複数形成される。そして、更に積層を続けると、ＩＩＩ族窒化物は基板上面１１３に垂直な方向に向かって成長するとともに、複数の島状の結晶が互いに繋がり、やがて平坦な結晶成長面が得られることになる。
したがって、本実施の形態の下側半導体層２１０における中間層２０１、下地層２０２およびｎコンタクト層２０３ａ等は、それぞれ、下側半導体底面２１４側から下側半導体上面２１３側に向かって、徐々にＩＩＩ族窒化物の結晶性が良くなるように形成される。
これにより、下側半導体層２１０全体としても、下側半導体底面２１４側から下側半導体上面２１３側に向かって、徐々にＩＩＩ族窒化物の結晶性が良くなるように形成されることになる。
【００７１】
さらに、本実施の形態において、ＭＯＣＶＤ法により積層半導体層２００をサファイア基板１００上に積層した場合には、積層半導体層２００を構成するＩＩＩ族窒化物は、Ｎ極性面である（０００−１）面がサファイア基板１００の基板上面１１３側を向き、ＩＩＩ族元素の極性面（例えばＧａ極性面）である（０００１）面が上側半導体層２２０の上側半導体上面２２３側を向くようにして結晶が成長する。
【００７２】
続いて、ステップ１０２の素子群形成工程について説明する。
図９は、積層半導体層２００が形成されたウエハ状のサファイア基板１００に対して、ステップ１０２の素子群形成工程を実行することにより得られた素子群形成基板１０の構成の一例を示す図である。ここで、図９（ａ）は、素子群形成基板１０を、ｐ電極３００およびｎ電極４００が形成される素子群形成基板１０の表面側からみた上面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ断面図である。
【００７３】
ステップ１０２の素子群形成工程では、まず、ステップ１０１の半導体積層工程で積層半導体層２００が積層されたウエハ状のサファイア基板１００から、積層半導体層２００の一部を除去することで、ｎコンタクト層２０３ａ（図３参照）の一部を露出させる。これにより、第１溝部１１、第２溝部１２、ｎ電極４００を搭載するためのｎ電極搭載部１３を形成する。
【００７４】
図９（ａ）に示すように、第１溝部１１は複数形成され、それぞれが第１方向ｘに沿って設けられる。複数の第１溝部１１は、隣接する第１溝部１１同士の間隔が等しくなるように、互いに略平行に並んでいる。同様に、第２溝部１２は複数形成され、それぞれが第２方向ｙに沿って設けられる。複数の第２溝部１２は、隣接する第２溝部１２同士の間隔が等しくなるように、互いに略平行に並んでいる。
本実施の形態においては、隣接する第１溝部１１同士の間隔が、隣接する第２溝部１２同士の間隔よりも狭くなっている。
ｎ電極搭載部１３は複数形成される。この例では、複数のｎ電極搭載部１３は、第２方向ｙに沿って並んで配置されている。そして、複数のｎ電極搭載部１３は、それぞれが第２溝部１２と繋がって設けられている。
【００７５】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１溝部１１および第２溝部１２が形成されることで、積層半導体層２００には、基板上面１１３の全域に亘って設けられる下側半導体層２１０と、下側半導体上面２１３上に設けられ、第１溝部１１および第２溝部１２により複数の領域に分離される上側半導体層２２０とが形成される。
図９（ａ）に示すように、上側半導体層２２０を基板上面１１３に垂直な方向からみた形状は、第１方向ｘに沿う方向を長辺、第２方向ｙに沿う方向を短辺とする長方形である。
【００７６】
第１溝部１１、第２溝部１２およびｎ電極搭載部１３を形成するために積層半導体層２００の一部を除去する方法としては、公知のフォトリソグラフィー技術および公知のエッチング技術を用いることができる。特に、第１溝部１１、第２溝部１２およびｎ電極搭載部１３を形成する手段としては、ウェットエッチングおよび、ドライエッチング等のエッチング法を用いることが好ましい。エッチング法は他の方法と比較して、積層半導体層２００のうち除去しない部分を傷めにくいからである。
エッチング法としては、ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング、イオンミリング、集束ビームエッチングおよびＥＣＲエッチングなどの手法を用いることができ、ウェットエッチングであれば、例えば、硫酸とリン酸との混酸を用いることができる。ただし、エッチングを行う前に、所望のチップ形状となるように、積層半導体層２００の表面に所定のマスクを形成する。
【００７７】
なお、第１溝部１１および第２溝部１２を形成する方法としては、エッチング法以外にも、ダイシング法やレーザ照射による方法等の周知の手法を何ら制限なく用いることができる。
また、本実施の形態では、第１溝部１１および第２溝部１２を形成するのと同時にｎ電極搭載部１３を形成したが、これらを別工程で形成しても良い。
【００７８】
ステップ１０２の素子群形成工程では、続いて、各上側半導体層２２０上の所定の位置にｐ電極３００を形成するとともに、各ｎ電極搭載部１３上にｎ電極４００を形成する。
ｐ電極３００およびｎ電極４００としては、各種の組成および構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限なく用いることができる。
なお、ｐ電極３００と積層半導体層２００におけるｐコンタクト層２０５ｂとの間には、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の導電性および発光層２０４から出射される光に対する透過性を有する透明導電膜（図示省略）を形成することが望ましい。このような透明導電膜を設けることで、半導体発光素子１において動作電圧を低下させることができるとともに電流を拡散させることが可能になり、発光層２０４全体を発光させることが可能になる。
また、ｐ電極３００およびｎ電極４００を形成する手段としては、真空蒸着法やスパッタ法等、周知の方法を何ら制限なく用いることができる。
【００７９】
ステップ１０２の素子群形成工程では、積層半導体層２００の上面、ｐ電極３００およびｎ電極４００を覆うように、ＳｉＯ２等からなる保護膜５００を形成する。なお、図９（ａ）においては、保護膜５００の記載を省略している。
以上の工程により、サファイア基板１００上に、下側半導体層２１０、複数の領域に分断された上側半導体層２２０、複数のｐ電極３００および複数のｎ電極４００が形成された素子群形成基板１０が得られる。
【００８０】
続いて、ステップ１０３の表面レーザ工程について説明する。
図１０は、素子群形成基板１０に対してステップ１０３の表面レーザ工程を実行することにより得られた、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２形成後の素子群形成基板１０の構成の一例を示す上面図である。ここで、図１０（ａ）は、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２形成後の素子群形成基板１０を、ｐ電極３００およびｎ電極４００が形成された面と対向する側からみた上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の一部を拡大した拡大上面図である。なお、図１０（ａ）、（ｂ）においては、保護膜５００の記載を省略している。
また、図１１は、素子群形成基板１０に対してステップ１０３の表面レーザ工程を実行することにより得られた、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２形成後の素子群形成基板１０の構成の一例を示す縦断面図である。図１１（ａ）は、図１０（ｂ）におけるＸＩＡ−ＸＩＡ断面図であり、図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）におけるＸＩＢ−ＸＩＢ断面図であり、図１１（ｃ）は、図１０（ｂ）におけるＸＩＣ−ＸＩＣ断面図であり、図１１（ｄ）は、図１０（ｂ）におけるＸＩＤ−ＸＩＤ断面図である。
【００８１】
ステップ１０３の表面レーザ工程は、ステップ１０３１の第１表面レーザ工程と、ステップ１０３２の第２表面レーザ工程とから構成される。まず、ステップ１０３１の第１表面レーザ工程について説明する。
ステップ１０３１の第１表面レーザ工程では、ステップ１０２の素子群形成工程にて形成された第１溝部１１に沿って、保護膜５００が形成された側からレーザを照射することで、第１照射ライン２１を形成する。
【００８２】
図１０（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、第１照射ライン２１は、複数の第１溝部１１のそれぞれに沿って、複数形成される。複数の第１照射ライン２１は、隣接する第１照射ライン２１同士の間隔が等しくなるように、互いに略平行に並んでいる。
また、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示すように、複数の第１照射ライン２１は、それぞれ、レーザ照射によって形成された複数の第１開口部２１ａが、第１方向ｘに沿い且つ第１溝部１１に沿うように並ぶことで、構成されている。複数の第１開口部２１ａは、隣接する第１開口部２１ａとの距離が第１間隔ｐ１になるように並んでいる。
【００８３】
さらに、縦断面図である図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、複数の第１開口部２１ａは、それぞれが保護膜５００および積層半導体層２００における下側半導体層２１０を貫通し、サファイア基板１００まで到達している。そして、複数の第１開口部２１ａにおけるサファイア基板１００の基板上面１１３には、それぞれレーザ痕が形成される。なお、本実施の形態においては、複数の第１開口部２１ａの形状は、それぞれ円柱形状である。
【００８４】
第１照射ライン２１は、レーザ照射を用いた方法により形成する。
具体的に説明すると、素子群形成基板１０に対して、保護膜５００が形成された側から、第１溝部１１に沿って、パルス発振させたレーザ光の照射を行う。このとき、レーザ光が、保護膜５００および積層半導体層２００における下側半導体層２１０を貫通し、サファイア基板１００の内部に到達するように、レーザ光の照射を行う。
本実施の形態では、１パルス分のレーザ光が照射されるごとに、隣接するレーザの照射位置同士の間隔が第１間隔ｐ１となるように、レーザの照射位置が第１溝部１１に沿って順次移動していくようになっている。したがって、保護膜５００および下側半導体層２１０には、外部に露出する保護膜５００の上面側からサファイア基板１００側に向かって貫通し、サファイア基板１００に到達する複数の第１開口部２１ａが、第１溝部１１に沿って順次形成されていくことになる。この第１溝部１１に沿って形成された複数の第１開口部２１ａにより、第１照射ライン２１が構成される。
【００８５】
第１照射ライン２１の形成に用いることができるレーザとしては、例えば、パルス照射型のＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザおよびエキシマレーザ等が挙げられる。また、レーザの波長としては、例えば１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍ等を用いることができる。
【００８６】
第１照射ライン２１の形成に用いるレーザの照射位置同士の間隔（第１間隔ｐ１）やレーザのスポット径等は、隣接する第１開口部２１ａ同士が繋がらない範囲、すなわち、レーザの照射位置同士の間隔（第１間隔ｐ１）がレーザのスポット径よりも大きくなる範囲で、適宜選択することができる。レーザのスポット径は、レーザの照射位置同士の間隔（第１間隔ｐ１）の２５％〜９０％程度の大きさであることが好ましい。スポット径が第１間隔ｐ１の２５％未満の場合には、レーザのスポット径に対してスポット同士の間隔が広くなるため、後述するステップ１０４のエッチング工程において形成される第１下側半導体側面２１１の凹凸が小さくなる恐れがある。また、スポット径が第１間隔ｐ１の９０％よりも大きい場合には、隣接するスポット同士の重なりが大きくなるため、結果的に第１下側半導体側面２１１の凹凸が小さくなる恐れがある。
さらに、第１照射ライン２１の形成に用いるレーザの周波数やレーザの移動速度等も適宜選択することができる。
【００８７】
本実施の形態においては、例えば、レーザの照射位置の間隔（第１間隔ｐ１）は、１０μｍであり、レーザのスポット幅は７〜９μｍである。また、レーザの周波数は５０ｋＨｚであり、レーザの移動速度は、５００ｍｍ／ｓｅｃである。
なお、第１照射ライン２１の形成に用いるレーザのスポット径は、第１溝部１１の幅よりも小さい方が好ましい。レーザのスポット径が、第１溝部１１の幅よりも大きいと、発光層２０４を含む上側半導体層２２０までレーザ光が到達し、半導体発光素子１からの光の取り出し効率が低下するおそれがあるためである。
また、第１照射ライン２１の形成に用いるレーザの照射位置同士の間隔（第１間隔ｐ１）は、ステップ１０１の半導体積層工程において、サファイア基板１００の基板上面１１３に形成した複数の凸部１１３ａ同士の間隔よりも大きいことが好ましい。
【００８８】
第１照射ライン２１の形成に用いるレーザの強度としては、サファイア基板１００にレーザ痕を残すことができる範囲で、適宜選択することができる。本実施の形態においては、第１照射ライン２１の形成に用いるレーザの強度は、例えば、２．０Ｗである。
【００８９】
続いて、ステップ１０３２の第２表面レーザ工程について説明する。
ステップ１０３２の第２表面レーザ工程では、ステップ１０３１の第１表面レーザ工程終了後の素子群形成基板１０に対して、ステップ１０２の素子群形成工程にて形成された第２溝部１２に沿って、保護膜５００が形成された側からレーザを照射することで、第２照射ライン２２を形成する。
【００９０】
図１０（ａ）および図１１（ｄ）に示すように、第２照射ライン２２は、複数の第２溝部１２のそれぞれに沿って、複数形成される。複数の第２照射ライン２２は、隣接する第２照射ライン２２同士の間隔が等しくなるように、互いに略平行に並んでいる。なお、本実施の形態においては、隣接する第２照射ライン２２同士の間隔は、隣接する第１照射ライン２１同士の間隔よりも大きい。
また、図１０（ｂ）および図１１（ｄ）に示すように、複数の第２照射ライン２２は、それぞれ、レーザ照射によって形成された複数の第２開口部２２ａが、第２方向ｙに沿い且つ第２溝部１２に沿うように並ぶことで、構成されている。複数の第２開口部２２ａは、隣接する第２開口部２２ａとの距離が第２間隔ｐ２になるように並んでいる。
【００９１】
さらに、断面図である図１１（ａ）、（ｄ）に示すように、複数の第２開口部２２ａは、それぞれが保護膜５００および積層半導体層２００における下側半導体層２１０を貫通し、サファイア基板１００まで到達している。そして、複数の第２開口部２２ａにおけるサファイア基板１００の基板上面１１３には、それぞれレーザ痕が形成される。なお、本実施の形態においては、複数の第２開口部２２ａの形状は、それぞれ円柱形状である。
【００９２】
第２照射ライン２２の形成に用いることができるレーザとしては、例えば、パルス照射型のＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザおよびエキシマレーザ等が挙げられる。また、レーザの波長としては、例えば１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍ等を用いることができる。なお、第２照射ライン２２の形成に用いるレーザは、ステップ１０３１の第１表面レーザ工程にて、第１照射ライン２１の形成に用いたレーザと同じものを用いても良いし、異なるものを用いても良い。
【００９３】
第２照射ライン２２の形成に用いるレーザの照射位置同士の間隔（第２間隔ｐ２）やレーザのスポット径等は、隣接する第２開口部２２ａ同士が繋がらない範囲、すなわち、レーザの照射位置同士の間隔（第２間隔ｐ２）がレーザのスポット径よりも大きくなる範囲で、適宜選択することができる。レーザのスポット径は、レーザの照射位置同士の間隔（第２間隔ｐ２）の２５％〜９０％程度の大きさであることが好ましい。スポット径が第２間隔ｐ２の２５％未満の場合には、レーザのスポット径に対してスポット同士の間隔が広くなるため、後述するステップ１０４のエッチング工程において形成される第２下側半導体側面２１２の凹凸が小さくなる恐れがある。また、スポット径が第２間隔ｐ２の９０％よりも大きい場合には、隣接するスポット同士の重なりが大きくなるため、結果的に第２下側半導体側面２１２の凹凸が小さくなる恐れがある。
さらに、第２照射ライン２２の形成に用いるレーザの周波数やレーザの移動速度等も適宜選択することができる。
【００９４】
本実施の形態においては、例えば、レーザの照射位置の間隔（第２間隔ｐ２）は、１０μｍであり、レーザのスポット幅は７〜９μｍである。また、レーザの周波数は５０ｋＨｚであり、レーザの移動速度は、５００ｍｍ／ｓｅｃである。
なお、第２照射ライン２２の形成に用いるレーザのスポット径は、第２溝部１２の幅よりも小さい方が好ましい。レーザのスポット径が、第２溝部１２の幅よりも大きいと、発光層２０４を含む上側半導体層２２０までレーザ光が到達し、半導体発光素子１からの光の取り出し効率が低下するおそれがあるためである。
また、第２照射ライン２２の形成に用いるレーザの照射位置同士の間隔（第２間隔ｐ２）は、ステップ１０１の半導体積層工程において、サファイア基板１００の基板上面１１３に形成した複数の凸部１１３ａ同士の間隔よりも大きいことが好ましい。
【００９５】
第２照射ライン２２の形成に用いるレーザの強度としては、サファイア基板１００にレーザ痕を残すことができる範囲で、適宜選択することができる。本実施の形態においては、第２照射ライン２２の形成に用いるレーザの強度は、例えば、２．０Ｗである。
【００９６】
なお、本実施の形態では、複数の第１開口部２１ａからなる第１照射ライン２１および複数の第２開口部２２ａからなる第２照射ライン２２を形成するために、隣接するレーザの照射位置が重ならないように、レーザを照射している。したがって、レーザの周波数が一定の場合には、隣接するレーザの照射位置が重なるように照射した場合と比較して、レーザの移動速度を早くすることが可能になる。これにより、本実施の形態では、隣接するレーザの照射位置が重なるようにレーザを照射した場合と比較して、製品の生産性を向上させることが可能になる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、ステップ１０２の素子群形成工程で形成した保護膜５００上からレーザを照射し、複数の第１開口部２１ａおよび複数の第２開口部２２ａを形成している。これにより、レーザ照射に伴って積層半導体層２００や保護膜５００の破片が飛散した場合であっても、これらは保護膜５００に付着するので、積層半導体層２００の表面に積層半導体層２００等の破片が付着するのを抑制することが可能になる。これにより、積層半導体層２００の表面に付着した汚れに起因して、半導体発光素子１の電気特性等が低下するのを抑制することが可能になる。
【００９８】
次に、ステップ１０４のエッチング工程について説明する。
ステップ１０４のエッチング工程では、ステップ１０３の表面レーザ工程で複数の第１照射ライン２１および複数の第２照射ライン２２が形成された素子群形成基板１０（図１０参照）をウェットエッチングすることで、下側半導体層２１０の第１下側半導体側面２１１（図１参照）および第２下側半導体側面２１２（図１参照）を形成する。
ウェットエッチングは、複数の第１照射ライン２１および複数の第２照射ライン２２が形成された素子群形成基板１０を、保護膜５００が形成されたままの状態で、所定の温度に加熱されたオルトリン酸等のエッチング液に浸漬することで行う。
【００９９】
続いて、ステップ１０４のエッチング工程における第１開口部２１ａ、第２開口部２２ａ、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２の形状変化について説明を行う。
図１２は、エッチング工程におけるエッチング時間と、第１開口部２１ａおよび第１照射ライン２１の形状変化との関係を説明する模式図である。図１２（ａ）は、第１開口部２１ａの縦断面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）におけるＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ断面図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）におけるＸＩＩＣ−ＸＩＩＣ断面図である。
図１２（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいて、４つの図のうち一番左側の図がウェットエッチングを開始する前の第１開口部２１ａおよび第１照射ライン２１の状態を示す図である。また、右の図に行くほどエッチング工程が進行し、一番右側の図が、ウェットエッチング終了時の第１開口部２１ａおよび第１照射ライン２１の状態を示す図である。
【０１００】
図１２に示すように、ウェットエッチングを開始する前の第１開口部２１ａは、略円柱状の形状を有している。すなわち、第１開口部２１ａの径は、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３側と下側半導体底面２１４側とで、略等しい。
続いて、素子群形成基板１０をエッチング液に浸漬すると、エッチング液は第１開口部２１ａ内に浸入する。第１開口部２１ａの内部においては、下側半導体層２１０が露出している。したがって、第１開口部２１ａに浸入したエッチング液により、露出する下側半導体層２１０が浸食される。一方、下側半導体層２１０上および上側半導体層２２０上に積層された保護膜５００は、第１開口部２１ａに浸入したエッチング液によっては浸食されない。
【０１０１】
図１２に示すように、ウェットエッチングは、基板上面１１３と垂直な方向からみた場合に、下側半導体層２１０において、第１開口部２１ａの側面を起点として同心円状に進行する。したがって、ウェットエッチングを行う時間の経過とともに、第１開口部２１ａの径が徐々に大きくなり、そして最終的には、隣接する第１開口部２１ａ同士が繋がる。これにより、第１下側半導体側面２１１が形成され、ウエハ状のサファイア基板１００上に積層された下側半導体層２１０が、第１方向ｘ（各第１照射ライン２１；図１０参照）に沿って複数の領域に分割されることになる。
【０１０２】
ここで、本実施の形態においては、下側半導体層２１０は、下側半導体上面２１３側と下側半導体底面２１４側とで、エッチング液による浸食のされやすさが異なっている。具体的には、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３側と比較して、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４側の方がエッチング液による浸食がされやすくなっている。
【０１０３】
これは以下の理由による。
一般に、本実施の形態の中間層２０１を構成するＡｌＮは、本実施の形態における下地層２０２およびｎコンタクト層２０３ａ等を構成するＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ等と比較して、オルトリン酸等のエッチング液によりウェットエッチングされやすい性質を有している。
また、上述したように、本実施の形態においては、下側半導体層２１０を構成する中間層２０１、下地層２０２およびｎコンタクト層２０３ａは、それぞれサファイア基板１００に近い側から上側半導体層２２０に接する側に向かって徐々に結晶性が良くなるように形成されている。
さらに、上述したように、本実施の形態における下側半導体層２１０を構成するＩＩＩ族窒化物半導体は、Ｎ極性面がサファイア基板１００の基板上面１１３を向くように成長する。そして一般に、ＩＩＩ族窒化物半導体をウェットエッチングする場合には、Ｎ極性面側からエッチングが進行することが知られている。
【０１０４】
以上の理由により、本実施の形態の下側半導体層２１０は、下側半導体上面２１３側と比較して、下側半導体底面２１４側の方がエッチング液による浸食がされやすくなっている。
したがって、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、エッチングが進行するほど、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４側の方が、下側半導体上面２１３側よりも大きく削られる。そして、図１２（ｃ）に示すように、サファイア基板１００の基板上面１１３と垂直な方向に対して傾斜した形状の第１下側半導体側面２１１が形成されることとなる。
【０１０５】
また、上述したように、ウェットエッチングは第１開口部２１ａの側面を起点として同心円状に進行する。そして、ウェットエッチングの進行の仕方は、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４側の方が、下側半導体上面２１３側よりも速くなる。
したがって、図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、ウェットエッチングにより形成された第１下側半導体側面２１１には、横断面形状が円弧形状である複数の第１凹部２１１ｂ（図１参照）と、隣接する第１凹部２１１ｂ同士の間に位置する複数の第１凸部２１１ａ（図１参照）が形成される。そして、第１凹部２１１ｂの円弧形状は、下側半導体層２１０における下側半導体上面２１３側よりも、下側半導体底面２１４側の方が、曲率が小さくなる。
【０１０６】
なお、エッチングは、隣接する第１開口部２１ａ同士が繋がり、第１下側半導体側面２１１が形成された時点で終了することが好ましい。エッチング時間を長くしすぎると、第１下側半導体側面２１１における凹凸が小さくなったり、凹凸が無くなったりするおそれがある。
【０１０７】
続いて、エッチング工程における第２開口部２２ａおよび第２照射ライン２２の形状変化について説明を行う。
上述した第１開口部２１ａおよび第１照射ライン２１と同様に、ウェットエッチングは、第２開口部２２ａの側面を起点として進行する。そして、ウェットエッチングを行う時間の経過とともに、第２開口部２２ａが徐々に大きくなり、最終的には、隣接する第２開口部２２ａ同士が繋がる。これにより、第２下側半導体側面２１２が形成され、ウエハ状のサファイア基板１００上に積層された下側半導体層２１０が、第２方向ｙ（第２照射ライン２２；図１０参照）に沿って複数の領域に分割されることになる。
【０１０８】
また、第１開口部２１ａおよび第１照射ライン２１について説明したように、下側半導体層２１０は、下側半導体上面２１３側と比較して、下側半導体底面２１４側の方が、エッチング液による浸食がされやすくなっている。したがって、第１開口部２１ａおよび第１照射ライン２１と同様に、第２開口部２２ａおよび第２照射ライン２２についても、エッチングが進行するほど、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４側の方が、下側半導体上面２１３側よりも大きく削られる。そして、サファイア基板１００の基板上面１１３と垂直な方向に対して傾斜した形状の第２下側半導体側面２１２が形成されることになる。
【０１０９】
本実施の形態では、ステップ１０１の半導体積層工程において、積層半導体層２００を構成するＩＩＩ族窒化物半導体の結晶構造が第１方向ｘと第２方向ｙとで異なるように、ウエハ状のサファイア基板１００上に積層半導体層２００を積層した（図８参照）。
ここで、ＩＩＩ族窒化物半導体は、結晶方位によってエッチング液によるエッチングのされやすさが異なることが知られている。
したがって、第２開口部２２ａの側面を起点としたウェットエッチングの進み方は、第１開口部２１ａの側面を起点としたウェットエッチングの進み方と異なっている。これにより、エッチング工程にて形成される第２下側半導体側面２１２の凹凸形状は、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状とは異なることになる。例えば、本実施の形態では、第２下側半導体側面２１２には、基板上面１１３と垂直な方向に対して傾斜し且つ略平坦な第２平坦部２１２ｂと、第２平坦部２１２ｂから下側半導体層２１０の外側に向けて突出した複数の第２突起部２１２ａとから構成される凹凸形状が形成される。
【０１１０】
なお、本実施の形態のエッチング工程では、隣接する第１開口部２１ａ同士が繋がるように、ウェットエッチングを行うものとした。しかし、ウェットエッチングは、必ずしも隣接する第１開口部２１ａ同士が繋がるように行う必要はない。
上述したように、エッチング工程では、それぞれの第１開口部２１ａを起点として、下側半導体層２１０における下側半導体底面２１４側が、下側半導体上面２１３側よりも大きく削られる。したがって、ウェットエッチングで隣接する第１開口部２１ａ同士が繋がらない場合であっても、ウェットエッチング後の第１開口部２１ａにおける内壁は、それぞれ基板上面１１３と垂直な方向に対して傾斜することになる。これにより、後述するステップ１０６の分割工程において、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に沿って素子群形成基板１０が分割することで、基板上面１１３と垂直な方向に対して傾斜した凹凸を有する第１下側半導体側面２１１を得ることができる。
同様に、ウェットエッチングは、必ずしも隣接する第２開口部２２ａ同士が繋がるように行う必要はない。
【０１１１】
続いて、ステップ１０５の研磨工程について説明する。
ステップ１０５の研磨工程では、ステップ１０４のエッチング工程により下側半導体層２１０が複数の領域に分離された素子群形成基板１０におけるサファイア基板１００が所定の厚さになるように、サファイア基板１００の基板底面１１４を研削および研磨する。
加工後のサファイア基板１００の厚みは、６０〜３００μｍ、好ましくは８０〜２５０μｍ、より好ましくは１００〜２００μｍとする。サファイア基板１００の厚みを上記範囲とすることで、ステップ１０６の分割工程において素子群形成基板１０の分割が容易になり、効率良く素子群形成基板１０を分割することが可能になる。
【０１１２】
ここで、サファイア単結晶からなるサファイア基板１００上にＩＩＩ族窒化物半導体からなる積層半導体層２００を積層した場合、サファイア基板１００と積層半導体層２００との間における格子定数や熱膨張率の違いに起因して、素子群形成基板１０が反ることがある。そして、素子群形成基板１０の反りが大きい場合には、サファイア基板１００を研削・研磨する工程において、素子群形成基板１０が割れてしまう恐れがある。
本実施の形態では、ステップ１０３の表面レーザ工程（第１表面レーザ工程、第２表面レーザ工程）において、レーザ光が下側半導体層２１０を貫通し、サファイア基板１００まで到達するように、レーザ光を照射して複数の第１開口部２１ａおよび第２開口部２２ａを形成した。これにより、第１開口部２１ａまたは第２開口部２２ａが形成された領域では、サファイア基板１００上に部分的に積層半導体層２００が存在しない領域が形成される。
さらに、サファイア基板１００には、レーザ照射に起因する複数のレーザ痕が形成される。これにより、素子群形成基板１０におけるサファイア基板１００の反りを緩和することが可能になる。
したがって、レーザ光が下側半導体層２１０を貫通してサファイア基板１００まで到達しないようにレーザを照射した場合と比較して、素子群形成基板１０の反りを緩和することが可能になり、研磨工程において素子群形成基板１０が割れるのを抑制することが可能になる。
【０１１３】
続いて、ステップ１０６の分割工程について説明を行う。
分割工程では、ステップ１０４のエッチング工程により下側半導体層２１０が複数の領域に分離され、ステップ１０５の研磨工程によりサファイア基板１００が研磨された素子群形成基板１０を、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に沿って切断し、複数の半導体発光素子１に分割する。
【０１１４】
具体的には、まず、素子群形成基板１０におけるウエハ状のサファイア基板１００の基板底面１１４（図３参照）側から、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に沿って、サファイア基板１００内部にレーザを照射する。これにより、サファイア基板１００の内部に、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に沿ってサファイア単結晶が改質された複数の改質領域が形成される。
続いて、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に沿って形成された改質領域に沿うように、ウエハ状のサファイア基板１００の基板底面１１４側からブレードを押し当てることにより、改質領域を起点として亀裂を生じさせ、ウエハ状のサファイア基板１００を複数のサファイア基板１００に分割する。このとき、分離された各サファイア基板１００上には、下側半導体層２１０、上側半導体層２２０、ｐ電極３００およびｎ電極４００が存在することになる。
【０１１５】
この分割により、サファイア基板１００における第１基板側面１１１および第２基板側面１１２が形成される。また、この分割に伴って、サファイア基板１００における第１基板側面１１１と基板上面１１３との境界部に、複数の第１切り欠き１２１ａが第１方向ｘに並んで構成される第１切り欠き列１２１が形成される。同様に、第２基板側面１１２と基板上面１１３との境界部に、複数の第２切り欠き１２２ａが第２方向ｙに並んで構成される第２切り欠き列１２２が形成される。
ここで、複数の第１切り欠き１２１ａは、それぞれ、ステップ１０３の表面レーザ工程において複数の第１開口部２１ａの形成に伴って形成されたレーザ痕に由来するものである。同様に、複数の第２切り欠き１２２ａは、それぞれ、ステップ１０３の表面レーザ工程において複数の第２開口部２２ａの形成に伴って形成されたレーザ痕に由来するものである。
そして、以上の工程を経ることで、図１に示す半導体発光素子１を得ることができる。
【０１１６】
ここで、本実施の形態では、ステップ１０３の表面レーザ工程において、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２を形成する際に、レーザ光がサファイア基板１００に到達するようにレーザを照射した。これにより、素子群形成基板１０におけるウエハ状のサファイア基板１００の基板上面１１３には、第１照射ライン２１に起因する第１方向ｘに沿ったレーザ痕、および、第２照射ライン２２に起因する第２方向に沿ったレーザ痕が存在する。
素子群形成基板１０におけるウエハ状のサファイア基板１００の基板底面１１４側からレーザを照射して複数の改質領域を形成する場合には、サファイア基板１００の基板上面に形成されたレーザ痕を目印として、レーザを照射することができる。これにより、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に沿って改質領域を形成することが容易になり、素子群形成基板１０の分割精度を向上させることが可能になる。
【０１１７】
さらに、ウエハ状のサファイア基板１００の基板底面１１４側からブレードを押し当てた場合に、改質領域を起点として生じた亀裂は、第１照射ライン２１に起因するレーザ痕および第２照射ライン２２に起因するレーザ痕に到達することになる。これにより、素子群形成基板１０は、第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に起因するレーザ痕を起点として分割されることになり、サファイア基板１００の切断面が第１方向ｘまたは第２方向ｙに対して曲がって下側半導体層２１０等に到達することを抑制できる。したがって、本構成を有さない場合と比較して、下側半導体層２１０が欠けるのを抑制することが可能になり、不良となる半導体発光素子１の発生を抑制することが可能になる。
【０１１８】
なお、分割工程において、改質領域を起点として生じた亀裂は、必ずしも第１照射ライン２１および第２照射ライン２２に起因するレーザ痕に到達するとは限らず、サファイア基板１００の切断面の一部が、第１照射ライン２１または第２照射ライン２２に起因するレーザ痕からずれることがある。この場合、第１基板側面１１１と基板上面１１３との境界部の一部領域において第１切り欠き１２１ａが形成されず、第２基板側面１１２と基板上面１１３との境界部の一部領域において第２切り欠き１２２ａが形成されない場合がある。したがって、必ずしも図１に示すような半導体発光素子１が得られるとは限らない。
しかし、このような場合であっても、分割工程により得られた半導体発光素子１において、第１基板側面１１１または第２基板側面１１２と基板上面１１３との境界部に、第１切り欠き１２１ａまたは第２切り欠き１２２ａが少なくとも２つ形成されていれば、本発明の範囲に含まれる。
【０１１９】
［実施の形態２］
実施の形態１の半導体発光素子１では、第１下側半導体側面２１１は、下側半導体底面２１４側から下側半導体上面２１３側に向かうにつれて第１凹部２１１ｂの曲率が徐々に大きくなるように形成した。さらに、第２下側半導体側面２１２は、下側半導体上面２１３側に複数の第２突起部２１２ａを設け、下側半導体底面２１４側は平坦な面となるように形成した。しかし、第１下側半導体側面２１１の形状および第２下側半導体側面２１２の形状はこれに限られない。以下、本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様の符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１２０】
図１３は、実施の形態２における半導体発光素子１の上面図の一例である。
実施の形態１における半導体発光素子１と同様に、本実施の形態における半導体発光素子１は、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２が、基板上面１１３と垂直な方向に対して外側に傾斜して設けられている。
そして、図１３に示すように、本実施の形態の第１下側半導体側面２１１は、下側半導体上面２１３側と下側半導体底面２１４側とで、第１凹部２１１ｂの曲率が等しくなるように形成されている。また、本実施の形態の第２下側半導体側面２１２は、複数の第２突起部２１２ａが、それぞれ下側半導体底面２１４側から下側半導体上面２１３側に向かう第３方向ｚに沿って延びて形成され、第２平坦部２１２ｂは第２突起部２１２ａにより複数の領域に分割されて形成されている。
【０１２１】
図１４は、実施の形態１および実施の形態２における半導体発光素子１の第１下側半導体側面２１１の形状を説明するための模式図である。図１４（ａ）は、実施の形態１における第１下側半導体側面２１１の第１凹部２１１ｂの形状を説明するための模式図であり、実施の形態１の第１凹部２１１ｂにおける、下側半導体上面２１３側および下側半導体底面２１４側の横断面図を表している。同様に、図１４（ｂ）は、実施の形態２における第１下側半導体側面２１１の第１凹部２１１ｂの形状を説明するための模式図であり、実施の形態２の第１凹部２１１ｂにおける、下側半導体上面２１３側および下側半導体底面２１４側の横断面図を表している。
【０１２２】
実施の形態１における第１下側半導体側面２１１は、図１４（ａ）に示すように、下側半導体底面２１４側における第１凹部２１１ｂの曲率が、下側半導体上面２１３側における第１凹部２１１ｂの曲率よりも小さくなるように形成されている。具体的に説明すると、第１凹部２１１ｂを第３方向ｚから見た場合に、下側半導体上面２１３側の第１凹部２１１ｂは、点ａを中心とした半径ｒ１の円弧を描いている。一方、下側半導体底面２１４側の第１凹部２１１ｂは、点ａを中心とし、ｒ１よりも大きい半径ｒ２（ｒ１＜ｒ２）の円弧を描いている。すなわち、第３方向ｚから見た場合に、下側半導体底面２１４側と下側半導体上面２１３側とで、第１凹部２１１ｂは、点ａを中心とした同心円を描いている。  これにより、下側半導体底面２１４側の第１凹部２１１ｂの曲率が、下側半導体上面２１３側の第１凹部２１１ｂの曲率よりも小さく形成されている。
なお、本実施の形態において点ａの位置は、サファイア基板１００に設けられる第１切り欠き１２１ａが設けられる位置に相当する。
【０１２３】
これに対し、実施の形態２における第１下側半導体側面２１１は、図１４（ｂ）に示すように、下側半導体底面２１４側における第１凹部２１１ｂの曲率と、下側半導体上面２１３側における第１凹部２１１ｂの曲率とが略等しくなるように形成されている。具体的に説明すると、第１凹部２１１ｂを第３方向ｚから見た場合に、下側半導体上面２１３側の第１凹部２１１ｂは、点ａを中心とした半径ｒ１の円弧を描いている。一方、下側半導体底面２１４側の第１凹部２１１ｂは、点ａよりも対向する第１下側半導体側面２１１に近い側に位置する点ｂを中心とした半径ｒ１の円弧を描いている。すなわち、実施の形態２では、第１凹部２１１ｂにおいて下側半導体底面２１４側と下側半導体上面２１３側とで曲率が略等しく、第１凹部２１１ｂの横断面が描く円弧の中心位置が、下側半導体底面２１４側と下側半導体上面２１３側とで異なっている。
【０１２４】
また、図１３に示すように、実施の形態２における第２下側半導体側面２１２は、下側半導体底面２１４側と下側半導体上面２１３側とで、第２突起部２１２ａと第２平坦部２１２ｂとにより隣接する３辺が構成される六角形の外接円における曲率が略等しくなっている。そして、第２突起部２１２ａと第２平坦部２１２ｂとにより隣接する３辺が構成される六角形の外接円の中心位置が、下側半導体底面２１４側と下側半導体上面２１３側とで異なっている。
【０１２５】
ここで、実施の形態２に係る半導体発光素子１は、例えば、実施の形態１（図７参照）で説明したステップ１０１の半導体積層工程およびステップ１０２の素子群形成工程において、第１方向ｘおよび第２方向ｙをそれぞれ適宜選択すること、および／または、ステップ１０４のエッチング工程において、エッチング条件を適宜変更すること、により得ることができる。
【０１２６】
上述したように、本実施の形態の半導体発光素子１における第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２は、実施の形態１の半導体発光素子１と同様に、それぞれに凹凸が形成されるとともに、それぞれが基板上面１１３と垂直な方向に対して外側に傾斜した構造を有している。したがって、本構成を有していない場合と比較して、半導体発光素子１における光の取り出し効率を向上させることが可能になる。
【０１２７】
なお、半導体発光素子１における第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２に設ける凹凸の構成としては、上述した実施の形態１および実施の形態２に限られない。例えば、実施の形態１の構成と実施の形態２の構成とを併用しても良い。
具体的には、第１下側半導体側面２１１において、下側半導体底面２１４側における第１凹部２１１ｂの曲率を下側半導体上面２１３側における第１凹部２１１ｂの曲率よりも小さくすると共に、下側半導体底面２１４側における第１凹部２１１ｂの中心位置と下側半導体上面２１３側における第１凹部２１１ｂの中心位置とを異ならせても良い。
【０１２８】
また、実施の形態１および実施の形態２においては、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と第２下側半導体側面２１２の凹凸形状とが異なるものについて説明したが、必ずしもこれらが異なる必要はない。しかし、半導体発光素子１の光取り出し効率の観点からは、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と第２下側半導体側面２１２の凹凸形状とは異なる方が好ましい。
【０１２９】
実施の形態１および実施の形態２では、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と第２下側半導体側面２１２の凹凸形状が異なるものの例として、第１間隔ｐ１と第２間隔ｐ２とが等しく、且つ、第１下側半導体側面２１１の横断面図における輪郭と、第２下側半導体側面２１２の横断面図における輪郭とが異なるものについて説明した。しかし、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と第２下側半導体側面２１２の凹凸形状が異なるものとしてはこれに限られない。
例えば、第１間隔ｐ１と第２間隔ｐ２とが異なることで、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と、第２下側半導体側面２１２の凹凸形状が異なるものも含む。なお、第１間隔ｐ１と第２間隔ｐ２とが異なる場合、第１下側半導体側面２１１の横断面図における輪郭と、第２下側半導体側面２１２の横断面図における輪郭とは等しくてもよいし、異なっていてもよい。
第１間隔ｐ１と第２間隔ｐ２とを異ならせる方法としては、上述したステップ１０３の表面レーザ照射工程において、第１照射ライン２１を形成するレーザのピッチ（第１間隔ｐ１）と第２照射ライン２２を形成するレーザのピッチ（第２間隔ｐ２）とを異ならせればよい。
【０１３０】
実施の形態１および実施の形態２では、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状は第１方向ｘに沿って周期的に変化し、第２下側半導体側面２１２の凹凸形状は第２方向ｙに沿って周期的に変化するものとした。しかし、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２の凹凸形状は、必ずしも周期的に変化しているものである必要はない。
【０１３１】
また、実施の形態１および実施の形態２においては、下側半導体層２１０の側面である第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２に凹凸形状を設け、上側半導体層２２０の側面である第１上側半導体側面２２１および第２上側半導体側面２２２には凹凸形状を設けないものとした。しかし、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２と、第１上側半導体側面２２１および第２上側半導体側面２２２との双方に凹凸を設けてもよい。
【０１３２】
さらにまた、実施の形態１および実施の形態２では、第１下側半導体側面２１１が、第１方向ｘに沿い且つ基板上面１１３と垂直な平面に対して、下側半導体層２１０の外側に向かって傾斜し、第２下側半導体側面２１２が、第２方向ｙに沿い且つ基板上面１１３と垂直な平面に対して、下側半導体層２１０の外側に向かって傾斜するものについて説明した。しかし、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２が、必ずしもこのような構成を有している必要はない。
ただし、半導体発光素子１の光取り出し効率の観点からは、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２は、基板上面１１３と垂直な方向に対して傾斜していることが好ましい。さらに、第１下側半導体側面２１１および第２下側半導体側面２１２は、基板上面１１３と垂直な方向に対して下側半導体層２１０の外側に向かって傾斜することがより好ましい。
【０１３３】
実施の形態１では、半導体発光素子１の長尺方向に沿う第１方向ｘを、サファイア基板１００を構成するサファイア単結晶のＭ面に沿う方向とし、半導体発光素子１の短尺方向に沿う第２方向ｙを、サファイア基板１００を構成するサファイア単結晶のＡ面に沿う方向とした。しかし第１方向ｘ、第２方向ｙの方向はこれに限られず、適宜選択することができる。
ここで、例えば、第１方向ｘおよび第２方向ｙとして、サファイア基板１００を構成するサファイア単結晶における等価な方向を選択した場合、サファイア基板１００上に積層される積層半導体層２００のウェットエッチングのされやすさが、第１方向ｘと第２方向ｙとで同等になることがある。この場合には、第１間隔ｐ１と第２間隔ｐ２とを異ならせることで、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と第２下側半導体側面２１２の凹凸形状とを異ならせればよい。
【０１３４】
また、実施の形態１および実施の形態２では、半導体発光素子１をｐ電極３００およびｎ電極４００が形成される側からみた形状を、第１方向ｘを長尺側とし、第２方向ｙを短尺側とする長方形状としたが、半導体発光素子１の形状はこれに限られない。例えば、半導体発光素子１をｐ電極３００およびｎ電極４００が形成される側からみた形状が、正方形や平行四辺形等の他の四角形であっても良いし、四角形以外の多角形であっても良い。
【０１３５】
さらに、実施の形態１および実施の形態２では、サファイア基板１００の基板上面１１３と第１基板側面１１１との境界部において、第１下側半導体側面２１１の第１凹部２１１ｂと対応する領域に第１切り欠き１２１ａが形成されていた。同様に、サファイア基板１００の基板上面１１３と第２基板側面１１２との境界部において、第２下側半導体側面２１２における隣接する第２突起部２１２ａ同士の中心に位置する第２平坦部２１２ｂと対応する領域に、第２切り欠き１２２ａが形成されていた。
しかし、第１下側半導体側面２１１の凹凸形状と、第１切り欠き１２１ａとは、必ずしも対応して設けられる必要はない。同様に、第２下側半導体側面２１２の凹凸形状と、第２切り欠き１２２ａとは、必ずしも対応して設けられる必要はない。
【符号の説明】
【０１３６】
１…半導体発光素子、１０…素子群形成基板、５０…発光装置、１００…サファイア基板、２００…積層半導体層、２１０…下側半導体層、２１１…第１下側半導体側面、２１２…第２下側半導体側面、２２０…上側半導体層、３００…ｐ電極、４００…ｎ電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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