(57)【要約】  【課題】  窒化物半導体発光素子を高精度に歩留り良く分割するするとともに、光取り出し効率の良い窒化物半導体発光素子を提供することである。  【解決手段】  サファイア基板１１上にｐ型伝導型窒化物半導体層２１及びｎ型伝導型窒化物半導体層２０が積層されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１０は、レーザ光遮蔽カバーを被せて窒化物半導体発光素子１０の半導体層２１側へレーザ光を照射し、Ｖ字型断面の溝２３を形成する工程と、エッチングカバー２４を被せてドライエッチングで溝２３周辺の半導体層を除去する工程と、溝２３を起点として窒化物半導体発光素子１０を分割する工程とを備えた製造方法によって作製される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくともｐ型及びｎ型伝導型窒化物半導体層が積層されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記窒化物半導体発光素子の半導体層側へレーザ光を照射し、Ｖ字型断面の溝を形成する工程と、
ドライエッチングで前記溝周辺の半導体層を除去する工程と、
前記溝を起点として前記窒化物半導体発光素子を分割する工程とを備えたことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ドライエッチングには、塩素又は／及びフッ素を含むプラズマガスを用いることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記Ｖ字型断面の溝の深さは、前記基板に到達することを特徴とする請求項１又は２記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記Ｖ字型断面の溝の幅は、該溝の深さの２倍以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記レーザ光の照射時は、前記溝を形成する部分以外の半導体層表面をレーザ光遮蔽カバーで覆うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記レーザ光遮蔽カバーは、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇの中から選択される１種以上の材料よりなることを特徴とする請求項５記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記ドライエッチング時は、前記Ｖ字型断面の溝の幅より広い開口部を有するエッチングカバーで覆うことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記エッチングカバーの開口部は、前記窒化物半導体発光素子側に向かって細くなるテーパ形状を有することを特徴とする請求項７記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記ドライエッチングで除去する半導体層は、レーザ光によりダメージを受けた部分であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に少なくともｐ型及びｎ型伝導型窒化物半導体層が積層されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に窒化物半導体はサファイア基板の上に積層される。サファイア結晶は六方晶であるため劈開性を有しない。従って、ダイヤモンドを先端に備えたスクライブポイントを用いて切断することは困難であった。
【０００３】
そこで、特許文献１の製造方法では、ウエハーの窒化ガリウム系化合物半導体層側から第１の割溝を所望のチップ形状で線上に形成するとともに、この第１の割溝を、窒化ガリウム系化合物半導体層を貫通してサファイア基板の一部を切除する深さに形成する工程と、ウエハーのサファイア基板側から第１の線幅よりも細い線幅を有する第２の割溝を形成する工程と、第１の割溝、および第２の割溝に沿ってウエハーをチップ状に分離する工程とを具備している。
【特許文献１】特許第２８６１９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１等のように、ウエハーをスクライブポイントを用いて分割する手法は、スクライブポイントの摩耗が激しいのでその状態を正確に把握することが難しく、高精度に歩留り良くウエハーを分割するのは難しかった。また、分割時に基板に大きな力が加わるので、結晶の歪み等が懸念される。
【０００５】
本発明は、窒化物半導体発光素子を高精度に歩留り良く分割する製造方法を提供することを目的とする。また、光取り出し効率の良い窒化物半導体発光素子を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、基板上に少なくともｐ型及びｎ型伝導型窒化物半導体層が積層されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法において、前記窒化物半導体発光素子の半導体層側へレーザ光を照射し、Ｖ字型断面の溝を形成する工程と、ドライエッチングで前記溝周辺の半導体層を除去する工程と、前記溝を起点として前記窒化物半導体発光素子を分割する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
なお、前記ドライエッチングには、塩素又は／及びフッ素を含むプラズマガスを用いることができる。
【０００８】
また、前記Ｖ字型断面の溝の深さは、前記基板に到達することが望ましい。
【０００９】
また、前記Ｖ字型断面の溝の幅は、該溝の深さの２倍以上であることが望ましい。
【００１０】
また、前記レーザ光の照射時は、前記溝を形成する部分以外の半導体層表面をレーザ光遮蔽カバーで覆うことを特徴とする。
【００１１】
また、前記レーザ光遮蔽カバーは、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇの中から選択される１種以上の材料よりなる。
【００１２】
また、前記ドライエッチング時は、前記Ｖ字型断面の溝の幅より広い開口部を有するエッチングカバーで覆うことを特徴とする。
【００１３】
また、前記エッチングカバーの開口部は、前記窒化物半導体発光素子側に向かって細くなるテーパ形状を有することが望ましい。
【００１４】
また、前記ドライエッチングで除去する半導体層は、レーザ光によりダメージを受けた部分とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ドライエッチングで溝にテーパを形成することにより、分割後の活性層の端部がテーパ部分に位置するので、発光した光がテーパ部分で反射し、光取り出し効率の良い窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【００１６】
また、レーザ光で溝を形成し、ドライエッチングで溝を広げることにより、窒化物半導体発光素子を高精度に歩留り良く分割することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、窒化物半導体発光素子の側断面模式図である。窒化物半導体発光素子１０は、サファイア基板１１上に、ｉ−ＧａＮバッファ層１２、ｎ−ＧａＮ層１３、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｉ−ＩｎＧａＮ活性層１５、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｐ−ＧａＮ層１７が順に積層され、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層１４が積層されていないｎ−ＧａＮ層１３上の部分にはｎ電極１８が形成され、ｐ−ＧａＮ層１７上にはｐ電極１９が形成されて構成される。
【００１８】
図２はレーザ光照射後の窒化物半導体発光素子の側断面模式図、図３はドライエッチング後の窒化物半導体発光素子の側断面模式図である。なお図２及び図３では、ｉ−ＧａＮバッファ層１２、ｎ−ＧａＮ層１３、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層１４をｎ型伝導型窒化物半導体層２０と記し、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｐ−ＧａＮ層１７をｐ型伝導型窒化物半導体層２１と記し、ｉ−ＩｎＧａＮ活性層１５を省略している。
【００１９】
以下、ウエハーの分割手法について説明する。まず、ウエハーの窒化物半導体層側にレーザ光遮蔽カバー２２を被せる（図２参照）。このレーザ光遮蔽カバー２２は、レーザ光を通す開口部２２ａを有し、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇの中から選択される１種以上の材料よりなる。そして特に、Ｎｉを用いることが好ましい。また、開口部２２の位置で分割することになるので、開口部２２ａは分割後の１つの素子がｐ、ｎ両電極を含むように配置する。
【００２０】
次に、レーザ光遮蔽カバー２２の上部からレーザ光を照射し、ウエハーにＶ字型断面の溝２３を形成する。この溝２３の深さは、サファイア基板１１に到達することが分割精度の点から好ましい。また、溝２３の幅は、溝２３の深さの２倍以上であると分割しやすい。
【００２１】
スクライブポイントを用いる場合に比べてレーザ光には以下のような利点がある。刃物のように摩耗がないため、定常的な溝を形成できる。溝の断面形状を所望の形状に制御できる。溝の深さを深くすることができる。このように、レーザ光は利点が多いが、形成された溝の両脇の約５０μｍは加工残さや熱反応層が生じるという不利な点もある。
【００２２】
なお、基板裏面から溝加工した場合、半導体層表面の分割部分（形成した溝の真反対側の半導体層）以外の部分にレーザの影響（加工）が及び、チップ化して発光させた際の光がその部分で乱反射し、外部に出る光を減少させる原因になる可能性がある。
【００２３】
溝２３が形成されると、次にレーザ光遮蔽カバー２２に替えてエッチングカバー２４を被せる。このエッチングカバー２４は、溝２３の幅より広い開口部２４ａを有する。開口部２４ａは、窒化物半導体発光素子１０側に向かって細くなるテーパ形状とすることが望ましい。
【００２４】
エッチングカバー２４を被せた後、塩素又は／及びフッ素を含むプラズマガスを用いてドライエッチングを行い、開口部２４ａのテーパ形状に沿って溝２３周辺の窒化物半導体層２０、２１を除去する。これにより、溝２３はテーパを有したまま幅が広くなる。ここで溝２３周辺とは、レーザ光によってダメージを受けた窒化物半導体層２０、２１の部分であり、つまり加工残さと熱反応層である。加工残さや熱反応層は色の違いにより目視で見分けることができる。なお、ダメージを受けた窒化物半導体層２０、２１を全て除去してもよいし、その一部を除去するだけでもよい。また、上記のエッチングカバー２４はレーザ光遮光カバー２２と兼用してもよい。
【００２５】
そしてドライエッチング後、溝２３を起点としてウエハーを分割し、窒化物半導体発光素子１０を得る。このようにして分割された窒化物半導体発光素子１０は、図１に示すように、溝２３の側壁部分が傾斜角θを有する。この傾斜角θが適切に形成されることにより、活性層を含む接合部をヒートシンクに近づけて組み立てるジャンクションダウン型の素子の場合、活性層の端部が傾斜角θを有することになるので光取り出し効率が向上する。図４に、光路を記した窒化物半導体発光素子１０の側断面模式図を示す。図中、光路を矢印で示している。ｉ−ＩｎＧａＮ活性層１５から発光した光が、溝２３の側壁で全反射する確率が高くなるため、光取り出し効率が向上する。この観点から、傾斜角θは好ましくは３０〜９０°であり、更に好ましくは３０〜６０°である。
【００２６】
ｉ−ＩｎＧａＮ活性層１５の端部が、傾斜を有する場合と、垂直な場合とについてサファイア基板１１表面での発光強度を測定した。図５に、サファイア基板１１表面で測定した明るさに対する試料数（piece）のグラフを示す。明らかに、傾斜した端面の窒化物半導体発光素子（図５の■）の発光強度が、垂直な端面の窒化物半導体発光素子（図５の◆）の発光強度よりも強いことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の窒化物半導体発光素子は、青色ＬＥＤとして利用でき、ＬＥＤ照明、フルカラーディスプレイ、自動車用ヘッドランプ等に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】窒化物半導体発光素子の側断面模式図である。
【図２】レーザ光照射後の窒化物半導体発光素子の側断面模式図である。
【図３】ドライエッチング後の窒化物半導体発光素子の側断面模式図である。
【図４】光路を記した窒化物半導体発光素子の側断面模式図である。
【図５】サファイア基板表面で測定した明るさに対する試料数のグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１０    窒化物半導体発光素子
２０    ｎ型伝導型窒化物半導体層
２１    ｐ型伝導型窒化物半導体層
２２    レーザ光遮蔽カバー
２３    溝
２４    エッチングカバー
【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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