(57)【要約】発光素子は、発光層を含む半導体層がＧａＮ基板１１に積層され、半導体層が積層された側と反対となる側の基板面が主の光出射面Ｓとなっている。この主の光出射面Ｓには、連続的に配置され、立設方向Ｆ２が、半導体層の積層方向からずれた方向に形成された突状部１１ａが四角錐状に形成されている。突状部１１ａは、少なくとも傾斜角が小さい側の傾斜面に微細な凸凹面が、エッチングにより形成されているのが望ましい。また、突状部１１ａは切頭状としてもよいが、尖頭状とするのが望ましい。
2013132762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を含む半導体層が基板に積層され、前記半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面が主の光出射面となる発光素子において、
前記主の光出射面に、連続的に配置された突状部が形成され、
前記突状部の立設方向が、前記半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記突状部は、少なくとも傾斜角が小さい側の傾斜面に微細な凸凹面が形成されている請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記突状部は、縦列および横列に並べられたマトリクス状に配列され、
前記突状部の縦列方向および／または横列方向が、前記基板の端面と非平行に形成されている請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
前記突状部は、尖頭状または切頭状に形成されている請求項１から３のいずれかの項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記突状部は、前記半導体層の積層方向から偏心した角錐状に形成されている１から４のいずれかの項に記載の発光素子。
【請求項６】
発光層を含む半導体層を基板に積層する積層工程と、
切削手段を格子状に移動させ、前記半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面が主の光出射面に、一方の溝壁の傾斜角度を小さく、他方の傾斜角度を大きくした溝を形成することにより、前記半導体層の積層方向からずれた方向に立設した突状部を連続的に形成する加工工程とを含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記加工工程では、前記切削手段としてのレーザ装置により、前記主の光出射面にレーザ光を照射して、Ｖ字状の溝を形成した後に、集光レンズのデフォーカスが大きくなるようにして、一方の溝壁を溝方向と直交する方向へ向かうに従って深さを徐々に浅くして拡げ、拡幅した溝を形成する請求項６記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記加工工程では、前記切削手段としての切削用回転円盤刃を、前記主の光出射面に対する傾斜角度が、刃先面と刃側面とで異なる角度に傾斜させた状態で移動させて溝を形成する請求項６記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記加工工程では、前記切削手段を格子状に移動させ溝を形成するときに、前記基板の端面となるスクライブ溝と非平行に移動させる請求項６から８のいずれかの項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記基板は、Ｃ面ＧａＮで構成されていることを特徴とする１から５のいずれかの項に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記突状部の傾斜面は−Ｃ面（Ｎ面）から傾斜した面で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光層を含む半導体層が基板に積層された発光素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光層を含む半導体層が基板に積層された発光素子は、光取出し効率を向上させることが、高輝度を図る上で重要である。フリップチップ実装される発光素子においては、主の光出射面となる、半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面で、発光層からの光が全反射して戻り光となってしまうことを少なくするために、ウェットエッチングなどで微細な凹凸面を基板に形成することが知られている。微細な凹凸面を基板に設けることの他に、例えば、特許文献１に記載された従来の発光素子が知られている。【０００３】
特許文献１に記載のＧａＮベースの発光薄膜半導体素子は、多層構造体の第２の主面に、１次元または２次元に凸状の隆起部が形成されたもので、特許文献１では隆起部として、切頭角錐や切頭円錐などが例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５３５１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発光素子においても、光取出し効率は十分ではなく、更なる光取出し効率の向上が望まれている。【０００６】
そこで本発明は、更なる光取出し効率の向上を図ることができる発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光素子は、発光層を含む半導体層が基板に積層され、前記半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面が主の光出射面となる発光素子において、前記主の光出射面に、連続的に配置された突状部が形成され、前記突状部は、立設方向が前記半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていることを特徴とするものである。ここで突状部の立設方向が半導体層の積層方向からずれた方向に形成されているというのは、突状部の底面の重心或いは重心が連なった重心線から突状部の頂点あるいは頂点が連なった頂線への方向が半導体層の積層方向（基板面に対して垂直な方向）に対して平行ではなく、所定の角度を有している、ということである。例えば突状部が四角錐である場合、基板面と平行な底面部の重心と頂点とを結ぶ線（この線の延びる方向が立設方向）が半導体層の積層方向とは平行ではないこと、である。【０００８】
本発明の発光素子の製造方法は、発光層を含む半導体層を基板に積層する積層工程と、切削手段を格子状に移動させ、前記半導体層が積層された側とは反対となる側の基板面が主の光出射面に、一方の溝壁の傾斜角度を小さく、他方の傾斜角度を大きくした溝を形成することにより、前記半導体層の積層方向からずれた方向に立設した突状部を連続的に形成する加工工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、突状部が傾斜角の小さい傾斜面と傾斜角の大きい傾斜面とが組み合わさった立体となるため、発光層から基板の主の光出射面に到達した光が臨界角内となる確率を高めることができるので、更なる光取出し効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光素子を示す断面図
【図２】（ａ）は図１に示す突状部を説明するための主の光出射面を示す図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は突状部の立設方向を示す図
【図３】（ａ）は図１に示す発光素子の突状部をレーザスクライブ装置により形成する場合を説明するためデフォーカスを小さくした場合を示す図、（ｂ）はデフォーカスを大きくした場合を示す図
【図４】図１に示す発光素子の突状部をダイサー装置により形成する場合を説明するための図
【図５】（ａ）は突状部の表面を粗面とする場合を説明するため粗面加工する前の断面図、（ｂ）は小さい傾斜角の傾斜面を粗面とした状態を示す断面図
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態に係る発光素子（発明品）の効果を説明するため、発明品と従来の発光素子（比較品）との輝度（相対値）を比較するための表図、（ｂ）は傾斜角度と輝度（相対値）との関係を示すグラフ
【図７】（ａ）は実施の形態に係る発光素子の第１変形例を説明するため、主の光出射面を示す図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図
【図８】（ａ）は実施の形態に係る発光素子の第２変形例を説明するため、主の光出射面を示す図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図
【図９】実施の形態に係る発光素子の第３変形例を説明するための主の光出射面を示す図
【図１０】（ａ）は第４変形例に係る発光素子を示す平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線断面図
【図１１】（ａ）は第５変形例に係る発光素子を示す平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ線断面図、（ｃ）は発光装置の断面図
【図１２】（ａ）は第６変形例に係る発光素子を示す平面図、（ｂ）はＦ−Ｆ線断面図
【図１３】（ａ）はチップ形状と光取り出し効率との関係を示した図であり、（ｂ）は三角形形状の発光素子の平面図、（ｃ）はＧ−Ｇ線断面図、（ｄ）は六角形形状の発光素子の平面図、（ｅ）はＨ−Ｈ線断面図
【図１４】（ａ）は微細な凹凸の拡大断面図（写真）であり、（ｂ）はＧａ基板の結晶構造を示す図であり、（ｃ）はＧａ基板のＮ面を示す図（写真）であり、（ｄ）（ｅ）は（ｃ）の部分拡大図（写真）であり、（ｆ）はＧａ基板の突状部を形成した面を示す図（写真）であり、（ｇ）は（ｆ）の部分拡大図（写真）
【図１５】ある好適な実施形態に係る発光素子を示す断面図
【図１６】突状部を一部形成しない領域を設けた変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ある実施形態に係る発光素子は、発光層を含む半導体層が基板に積層され、半導体層が積層された側と反対となる側の基板面が主の光出射面となる発光素子において、主の光出射面に、連続的に配置された突状部が形成され、突状部は、立設方向が半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
上記の特徴により、突状部の立設方向が半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていることで、突状部がなだらかな傾斜面（傾斜角の小さい傾斜面）と急な傾斜面（傾斜角の大きい傾斜面）とが組み合わさった立体となるため、発光層から基板の主の光出射面に到達した光が臨界角内となる確率を高めることができる。
【００１３】
ある好適な実施形態において、突状部は、少なくとも傾斜角が小さい側の傾斜面に微細な凸凹面が形成されている。
【００１４】
上記の構成によれば、突状部の立設方向が半導体層の積層方向からずれた方向に形成されていると、突状部は、傾斜角の小さい傾斜面が広く、傾斜角の大きい傾斜面が狭い立体となる。従って、少なくとも傾斜角が小さい側の傾斜面に微細な凸凹面を形成することで、更に光取出し効率を高めることができる。
【００１５】
ある好適な実施形態において、突状部は、縦列および横列のマトリクス状に配列され、突状部の縦列方向および／または横列方向が、基板の端面と非平行に形成されている。
【００１６】
上記の構成によれば、基板となるウエハに半導体層を積層し、発光素子ごとを区画するスクライブ溝を形成し、ブレーキングして個片化する際に、突状部の縦列方向および／または横列方向が、基板の端面と非平行に形成されているので、ブレーキングによって突状部同士の間で誤って割れてしまうことが防止できる。
【００１７】
ある好適な実施形態において、突状部は、尖頭状または切頭状に形成されている。
【００１８】
このような構成によれば、突状部が尖頭状に形成されていると、発光層（半導体層の積層面）との平行面がなく、切頭状とするより傾斜面を広く確保することができるため、主の光出射面に到達した光が臨界角内となる確率を更に高めることができる。また、突状部が切頭状に形成されていると、頭頂部に水平面ができるため、水平面がコレットの吸着面に密着するので、発光素子をコレットにより吸着して移送する際に、安定した移送を行うことができる。
【００１９】
ある好適な実施形態において、突状部は、角錐状に形成されている。
【００２０】
このような構成によれば、突状部が半導体層の積層方向から偏心した角錐状に形成されていると、傾斜角の小さい傾斜面と傾斜角の大きい傾斜面とを組み合わせた立体となるため、発光層から基板の主の光出射面に到達した光が臨界角内となる確率を高めることができる。
【００２１】
また、レーザやダイサーなどで切削することで、容易に傾斜面が形成できる。
【００２２】
ある好適な実施形態に係る発光素子の製造方法は、発光層を含む半導体層を基板に積層する積層工程と、切削手段を格子状に移動させ、半導体層が積層された側と反対となる側の基板面が主の光出射面に、一方の溝壁の傾斜角度を小さく、他方の傾斜角度を大きくした溝を形成することにより、半導体層の積層方向からずれた方向に立設した突状部を連続的に形成する加工工程とを含むことを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、切削手段を格子状に移動させて、一方の溝壁の傾斜角度を小さく、他方の傾斜角度を大きくした溝を形成することで、半導体層の積層方向から立設方向がずれた方向の突状部が形成できる。
【００２４】
ある好適な実施形態において、加工工程では、切削手段としてのレーザ装置により、主の光出射面にレーザ光を照射して、Ｖ字状の溝を形成した後に、集光レンズのデフォーカスが大きくなるようにして、一方の溝壁を溝方向と直交する方向へ向かうに従って深さを徐々に浅くして拡げ、拡幅した溝を形成する。
【００２５】
上記の構成によれば、集光レンズのデフォーカスを調整しながら主の光出射面にレーザ光を照射することで、突状部を形成することができる。
【００２６】
ある好適な実施形態において、加工工程では、切削手段としての切削用回転円盤刃を、主の光出射面に対する傾斜角度が、刃先面と刃側面とで異なる角度に傾斜させた状態で移動させて溝を形成する。
【００２７】
上記の構成によれば、切削用回転円盤刃の傾斜角度を調整して移動させることで、突状部を形成することができる。
【００２８】
ある好適な実施形態において、加工工程では、切削手段を格子状に移動させ溝を形成するときに、基板の端面となるスクライブ溝と非平行に移動させる。
【００２９】
上記構成によれば、基板となるウエハに半導体層を積層し、発光素子ごとを区画するスクライブ溝を形成し、ブレーキングして個片化する際に、突状部の縦列方向および／または横列方向が、基板の端面と非平行に形成されているので、ブレーキングによって突状部同士の間で誤って割れてしまうことが防止できる。
【００３０】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る発光素子を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１に示すように発光素子１０は、光透過性を有する基板に半導体層が積層され、電源を供給する電極が形成されたフリップチップタイプのＬＥＤである。本実施の形態では、基板として厚みが約１００μｍであり、Ｃ面ＧａＮ基板１１が設けられている。基板は薄すぎると、加工・実装工程においてチップ割れが発生しやすいため、７０μｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
ＧａＮ基板１１の＋Ｃ面（Ｇａ面）上には半導体層１２として、ｎ型層であるＮ−ＧａＮ層１２ａと、発光層１２ｂと、ｐ型層であるＰ−ＧａＮ層１２ｃとが、積層工程にて積層されている。ＧａＮ基板１１とＮ−ＧａＮ層１２ａとの間にバッファ層を設けてもよい。Ｎ−ＧａＮ層１２ａへのｎ型ドーパントとしては、ＳｉまたはＧｅ等を好適に用いることができる。このＮ−ＧａＮ層１２ａは膜厚約２μｍで形成されている。
【００３３】
発光層１２ｂは、少なくともＧａとＮとを含み、必要に応じて適量のＩｎを含ませることで、所望の発光波長を得ることができる。また、発光層１２ｂとしては、１層構造とすることもできるが、例えば、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層を交互に少なくとも一対積層した多重量子井戸構造とすることも可能である。発光層１２ｂを多重量子井戸構造とすることで、更に輝度を向上させることができる。
【００３４】
Ｐ−ＧａＮ層１２ｃは、膜厚約１２０ｎｍのＡｌＧａＮ層とすることができる。
【００３５】
半導体層１２は、ＧａＮ基板１１にＭＯＶＰＥ法のようなエピタキシャル成長技術により成膜することができるが、例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などにより積層することも可能である。
【００３６】
この半導体層１２には、ｎ電極１３とｐ電極１４とが形成されている。ｎ電極１３は、Ｐ−ＧａＮ層１２ｃと発光層１２ｂとＮ−ＧａＮ層１２ａの一部とをエッチングしたＮ−ＧａＮ層１２ａ上の領域に設けられている。ｎ電極１３は、Ａｌ層１３ａとＴｉ層１３ｂとＡｕ層１３ｃとが積層されて形成されている。
【００３７】
ｐ電極１４は、エッチングされた残余のＰ−ＧａＮ層１２ｃ上に積層されている。ｐ電極１４は、Ｎｉ層１４ａとＡｇ層１４ｂとを積層することで形成されている。ｐ電極１４は、反射率の高いＡｇ層１４ｂを含むことで反射電極として機能する。
【００３８】
Ｎｉ層１４ａは、Ｐ−ＧａＮ層１２ｃとＡｇ層１４ｂとの密着度を向上させる接着層として機能するものである。Ｎｉ層１４ａの膜厚は０．１ｎｍから５ｎｍの範囲とすることが可能である。
【００３９】
ｐ電極１４の周囲であって、エッチングされて露出したＰ−ＧａＮ層１２ｃの側面と発光層１２ｂの側面とＮ−ＧａＮ層１２ａの表面には、ＳｉＯ2層１５を積層することで、保護層が形成されている。
【００４０】
ｐ電極１４上には、バリア電極として機能するＴｉを積層した第１Ｔｉ層１６が厚み約４００ｎｍに積層されている。第１Ｔｉ層１６は、ｐ電極１４より広い範囲に形成されている。第１Ｔｉ層１６は、次のようにして形成することができる。ＳｉＯ2層１５を積層し、ｐ電極１４を積層した後に、ｐ電極１４を形成するためのマスクパターンを除去し、Ｔｉを積層しウェットエッチングによりＡｇ層１４ｂよりも広い範囲とした第１Ｔｉ層１６を形成する。そうすることで、ｐ電極１４より輪郭形状が広い範囲の第１Ｔｉ層１６が形成される。
【００４１】
さらに保護層であるＳｉＯ2層１５とバリア電極として機能する第１Ｔｉ層１６の上に、第２Ｔｉ層１７を形成する。第２Ｔｉ層１７は、厚みが約１５０ｎｍに形成されている。
【００４２】
また、第１Ｔｉ層１６と第２Ｔｉ層１７の間にはＡｌ層を形成してもよい。
【００４３】
そして、第２Ｔｉ層１７とＳｉＯ2層１５とに、Ａｕ層１８を積層することで、カバー電極が形成される。また、Ａｕ層１８は、厚みが約１３００ｎｍに形成されている。
【００４４】
このように構成された本実施の形態に係る発光素子１０は、半導体層１２が積層された側とは反対となる側のＧａＮ基板１１の半導体層が積層されていない面（−Ｃ面（Ｎ面））が主の光出射面Ｓとなるが、この主の光出射面Ｓに、連続的に配置された突状部１１ａが形成されている。
【００４５】
この突状部１１ａは、立設方向が、半導体層１２の積層方向Ｆ１（図１においては点線にて示す）からずれた方向（Ｆ１に対して傾いた方向）に形成されている。
【００４６】
ここでこの突状部１１ａについて、図２および図３に基づいて説明する。
【００４７】
図２（ａ）に示すように、突状部１１ａは、突状部１１ａが半導体層１２の積層方向Ｆ１から偏心した（Ｆ１に対して傾いた）角錐状に形成され、縦列および横列に並べられたマトリクス状に配置されている。図２に示す例では、突状部１１ａは尖頭状の四角錐に形成されている。
【００４８】
突状部１１ａの立設方向が、半導体層１２の積層方向Ｆ１からずれた方向に形成されて偏心した四角錐状に形成されていることで、突状部１１ａは、図２（ｂ）に示すように、傾斜角θ１が小さく面積の広い三角面Ｓ１と、傾斜角θ２が大きく面積の狭い三角面Ｓ２とが組み合わさった四角錐となる。そのため突状部１１ａは非対称の形状となっている。
【００４９】
ここで立設方向とは、突状部１１ａの底面の中心から頭頂部へ向かう方向を言う（図２（ｃ）では立設方向Ｆ２を矢印にて示す。）。突状部１１ａは、傾斜面に微細な凹凸面を形成して粗面としている。
【００５０】
この突状部１１ａは、加工工程にて形成される。加工工程では、切削手段の一例である図３に示すレーザスクライブ装置２０により突状部１１ａを形成することができる。
【００５１】
図３（ａ）に示すように、まず、レーザ装置２１のデフォーカスＤＦが小さくなるように調整された集光レンズ２２を通して、ＧａＮ基板１１の端辺から反対側の端辺までレーザ光を照射して、深いＶ字状の直線状溝１１ｘを切削する。この溝１１ｘの底部角度は鋭角である。その次に、レーザ光を照射しながらデフォーカスＤＦが徐々に大きくなるように集光レンズ２２を調整してＶ字状の直線状溝１１ｘの一方の溝壁を、図３（ｂ）に示すように、溝方向と直交する方向へ向かうに従って深さが徐々に浅くなるように、図示しない移動手段により移動させて切削して拡げ、拡幅した直線状溝１１ｙを形成する。これにより突状部１１ａの傾斜角が小さい傾斜面と、隣接する突状部１１ａの傾斜角が大きい傾斜面を形成することができる。
【００５２】
そして、レーザ装置２１と集光レンズ２２とを格子状に移動させることで、交差した直線状溝１１ｙにより傾斜角が小さい三角面Ｓ１と、隣接する突状部１１ａの傾斜角が大きい三角面Ｓ２とが溝壁となり、溝壁同士の間が突状部１１ａとなる。
【００５３】
レーザ装置で作製した三角面Ｓ１およびＳ２表面には金属Ｇａ残渣やダメージ層が形成されるが、これらは塩酸やフッ酸溶液によるウエットエッチング処理、あるいはＩＣＰやＲＩＥドライエッチング処理により除去可能である。
【００５４】
また、この突状部１１ａは、切削手段の一例である図４に示すダイサー装置３０でも形成することができる。ダイサー装置３０により突状部１１ａを形成するときには、切削用回転円盤刃３１を傾斜させる。
【００５５】
このとき、主の光出射面に対する傾斜角度が、刃先面３１ａと刃側面３１ｂとで異なる角度に傾斜させた状態で格子状に移動して、溝を形成する。そうすることで、傾斜角が小さい三角面Ｓ１と、隣接する突状部１１ａの傾斜角が大きい三角面Ｓ２の突状部１１ａが形成できる。
【００５６】
図５（ａ）に示すように、この突状部１１ａの傾斜面を粗面加工して、微細な凹凸面を形成するときには、小さい傾斜角θ１の三角面Ｓ１が大きい傾斜角θ２の三角面Ｓ２より面積が広いので、少なくとも小さい傾斜角θ１の三角面Ｓ１に凹凸面を形成していれば効果としては得られる。微細な凹凸面は、ＫＯＨによるエッチングにより形成することができる。ＫＯＨによるエッチングでは、結晶面による粗面となるため、傾斜面の傾斜角が大き過ぎる場合にはエッチングによる微細な凹凸面は形成されない（図５（ｂ）参照）。しかし、結晶面が露出できる範囲の傾斜角であれば、突状部１１ａ全体を粗面とすることができる。
【００５７】
微細な凹凸形成後の断面ＳＥＭ写真を図１４（ａ）に示す。−Ｃ面（Ｎ面）から２５°傾斜した傾斜面上に六角錐状の微細凹凸が密に形成されていることが確認できる。一方、同図（ｅ）に示すようにＧａＮ基板のＮ面をＫＯＨエッチングすると六角錐状の微小凹凸が形成できるが、基板の結晶性や不純物ドープ量に影響を受け、同図（ｄ）に示すように六角錐状の微細凹凸がまばらになる領域が発生し、光取出し効率が低下する要因になる。
【００５８】
しかし、同図（ｆ）および同図（ｇ）に示すように傾斜面では基板の結晶性や不純物量によらず六角錐を密に形成することができ、光取出し効率の低下を抑制することができる。また、ｍ面等Ｃ面以外のＧａＮ基板においても傾斜面に微細凹凸を形成することができ、光取出し効率の向上が可能である。
【００５９】
さらに、図１５に示すように突起部１１ａの高さを蛍光体１０１の粒径（例えば１０μｍ）よりも大きく設定すれば、発熱源となる蛍光体を熱伝導率の高いＧａＮ基板１０２に近接して配置でき、白色ＬＥＤの高輝度化に有利になる。
【００６０】
ここで、傾斜角θ１を２５°、傾斜角θ２を５０°の突状部１１ａが形成されたＧａＮ基板１１を有する発光素子を作製して輝度を測定した（発明品）。比較のために、傾斜角θ１を４０°、傾斜角θ２を４０°の突状部とすることで、突状部の立設方向を積層方向と一致させた発光素子を作製して輝度を測定した（比較品）。なお、溝深さＨはいずれも２０μｍである。また、ピッチＰは発明品が８０μｍであり、比較品が５０μｍである。図６（ａ）に示すように、比較品の輝度を１としたとき、発明品の輝度は１.０６であった。発明品は比較品より輝度が向上していることが確認できる。
【００６１】
また、傾斜角θ１を２５°に固定し、傾斜角θ２を２５°から８０°まで変化させたときの輝度の変化をシミュレーションしてグラフにした。図６（ｂ）に示すように、傾斜角θ１と傾斜角θ２とが等しいときを１としたとき、傾斜角θ２が５０°のときにピークとなり、約１．０９となる。この結果は、図６（ａ）では１．０６であり実際に発光素子を作製した場合と異なる結果であったが、図６（ｂ）に示すシミュレーション結果では、傾斜角θ２を傾斜角θ１と異なる値とすることで輝度が向上する傾向にあることがわかる。
【００６２】
このように突状部１１ａに形成された傾斜面を異なる傾斜角とすることで、なだらかな三角面（傾斜面）Ｓ１と急な三角面（傾斜面）Ｓ２とが組み合わさった立体となるため、発光層１２ｂからＧａＮ基板１１の主の光出射面Ｓに到達した光が臨界角内となる確率を高めることができるので、傾斜角が等しい、例えば、特許文献１に記載の従来の発光素子と比べて、更なる光取出し効率の向上を図ることができる。
【００６３】
また、突状部１１ａが尖頭状に形成されているので、発光層１２ｂとの平行面がなく、尖頭状とすることにより傾斜面を広く確保することができるため、主の光出射面Ｓに到達した光が臨界角内となる確率を更に高めることができる。
【００６４】
（実施の形態の変形例）
本発明の実施の形態に係る発光素子の変形例を図面に基づいて説明する。
【００６５】
図７（ａ）および同図（ｂ）に示す第１変形例は、突状部１１ｂを切頭状の四角錐としている。突状部１１ｂが切頭状に形成されていると、頭頂部に水平面１１ｓができる。発光素子を実装するときに発光素子をコレットにより吸着して移送する際に、水平面１１ｓがコレットの吸着面に密着するので、安定した移送を行うことができる。水平面１１ｓの面積が広いと光取出し効率の向上効果が低下するため、水平面１１ｓの合計面積はチップ面積の３０％以下が好ましい。
【００６６】
図８（ａ）および同図（ｂ）に示す第２変形例は、突状部１１ｃを尖頭状の四角錐としているが、小さい傾斜角θ１の傾斜面である三角面Ｓ１同士が向き合うように、かつ大きい傾斜角θ２の三角面Ｓ２同士が向き合うように配列されている。
【００６７】
図２に示す突状部１１ａでは、同じ傾斜角の傾斜面は同じ向きとなるため、突状部１１ａから出射した光の傾きが偏ってしまうおそれがある。しかし、図８に示す突状部１１ｃでは、同じ傾斜角の傾斜面同士が反対の方向を向いた状態となるため、突状部１１ｃから出射した光を均一化することができる。
【００６８】
図９に示す第３変形例は、縦列および横列のマトリクス状に配列された突状部１１ａの縦列方向および横列方向が、ＧａＮ基板１１の端面と非平行に形成されている。
【００６９】
図９に示す例では、突状部１１ａの縦列方向および横列方向がＧａＮ基板１１の端面から１５°傾斜している。
【００７０】
ＧａＮ基板１１の端面と突状部１１ａの縦列方向および横列方向とを非平行とするには、図３に示すレーザ装置２１や図４に示すダイサー装置３０にて溝を形成する際に、ウエハを分割するときのスクライブ溝から傾斜させて移動させる。
【００７１】
このように突状部１１ａをＧａＮ基板１１に形成することで、ＧａＮ基板１１となるウエハに半導体層１２を積層し、発光素子１０ごとを区画するスクライブ溝を形成し、ブレーキングして個片化する際に、ブレーキングによって突状部１１ａ同士の間で誤って割れてしまうことが防止できる。
【００７２】
図９に示す例では、突状部１１ａの底面が略正方形状に形成され、ＧａＮ基板１１が略正方形状に形成されているため、ＧａＮ基板１１の端面に対する突状部１１ａの縦列方向および横列方向の傾斜角度が同じであるが、異なる角度としてもよい。また、縦列方向および横列方向のいずれか一方だけでも非平行としてもよい。
【００７３】
図１０（ａ）および同図（ｂ）に示す第４変形例は、突状部１１dを尖頭状の四角錐とし、四角錐の頂部がチップ中心に対し点対称に配列されている。図２に示す突状部１１ａでは、同じ傾斜角の傾斜面は同じ向きとなるため、突状部１１ａから出射した光の傾きが偏ってしまうおそれがある。しかし、図１０に示す突状部１１ｄでは、四角錐の頂部がチップ中心に対し点対称に配列されているため、突状部１１ｄから出射した光を対称形状にすることができる。
【００７４】
図１１（ａ）および同図（ｂ）に示す第５変形例は、チップ外周に沿って未加工部１１０を設けている。白色ＬＥＤにおいては光強度を高めるために、チップをパッケージに実装する際に同図（ｃ）に示すようにチップ１１３の周囲に高屈折率材料を混ぜた樹脂（アンダーフィル１１４）を塗布することがある。ＬＥＤチップ１１３は光出射面１１２を上方に向け、その上に蛍光体層１１１を設け、例えばＡｕバンプ１１５で実装基板１１６に装着される。本変形例ではチップ外周に設けた未加工部１１０によりアンダーフィルがチップ上に流れ込むことを防止することができる。アンダーフィル流れ込みを防止するためには未加工部１１０の幅は５μｍ以上が好ましく、光取出し効率の向上効果を確保するためには未加工部１１０の面積はチップ面積の３０％以下が好ましい。
【００７５】
図１２（ａ）および同図（ｂ）に示す第６変形例は、縦列方向あるいは横列方向にのみ突状部が形成されている。本構造においても光取出し効率の向上効果が得られ、さらに加工時間を短縮することができる。
【００７６】
図１３（ａ）にチップ形状と光取出し効率の関係を計算した結果を示す。チップ面積は全て８ｍｍ×０．８ｍｍ相当に統一し、チップ厚みは１００μｍである。三角形や六角形にするとチップ側面からの光取出しを増大させることができ、四角形よりも光取出し効率を高められる。同図（ｂ）〜（ｅ）に示すように三角形や六角形のチップにも本発明を適用すれば、さらに高い光取出し効率が実現できる。
【００７７】
図１６（ａ）〜（ｈ）は、チップの一部に四角錐を形成しない領域（四角錐未形成領域）を設ける変形例を示している。四角錐未形成領域を連続させて設けることにより、チップの剛性を高めることができ、チップ割れ不良を抑制することができる。前記四角錐未形成領域の断面は、例えば台形、波形、円形、矩形などにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、更なる光取出し効率の向上を図ることができるので、発光層を含む半導体層が基板に積層された発光素子およびその製造方法に好適である。
【符号の説明】
【００７９】
１０    発光素子
１１    ＧａＮ基板
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  突状部
１１ｓ  水平面
１１ｘ  直線状溝
１１ｙ  直線状溝
１２    半導体層
１２ａ  Ｎ−ＧａＮ層
１２ｂ  発光層
１２ｃ  Ｐ−ＧａＮ層
１３    ｎ電極
１３ａ  Ａｌ層
１３ｂ  Ｔｉ層
１３ｃ  Ａｕ層
１４    ｐ電極
１４ａ  Ｎｉ層
１４ｂ  Ａｇ層
１５    ＳｉＯ2層
１６    第１Ｔｉ層
１７    第２Ｔｉ層
１８    Ａｕ層
２０    レーザスクライブ装置
２１    レーザ装置
２２    集光レンズ
３０    ダイサー装置
３１    切削用回転円盤刃
３１ａ  刃先面
３１ｂ  刃側面
Ｓ      主の光出射面
Ｓ１，  Ｓ２  三角面
θ１，  θ２  傾斜角
Ｆ１    積層方向
Ｆ２    立設方向
【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１５】
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【図１６】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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