(57)【要約】【課題】より高い光取り出し効率およびより高い偏向度を有する窒化物半導体発光ダイオードを提供すること。【解決手段】本発明は、窒化物半導体発光ダイオード１００であって、窒化物半導体積層構造１２０に含まれ、かつ偏光光を発生する活性層１２２、第１側面１５０ａ、第２側面１５０ｂ、第３側面１５２ａ、および第４側面１５２ｂを具備し、第１側面１５０ａおよび第２側面１５０ｂは、Ｚ軸およびＹ軸を含む面のみからなり、第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂは、第１側面１５０ａおよび第２側面１５０ｂに直交し、かつＸ軸を含み、第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂは、傾斜面１５６ａ、１５６ｂを含む。【選択図】図１
2015015456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体発光ダイオードであって、以下を具備する：
ｎ側電極、
ｐ側電極、
非極性面または半極性面の主面を有する複数の窒化物半導体層から形成された窒化物半導体積層構造、
前記窒化物半導体積層構造に含まれ、かつ偏光光を発生する活性層、
第１側面、
第２側面、
第３側面、および
第４側面、ここで、
Ｘ軸は、前記偏光光の偏光方向に平行であり、
Ｚ軸は、前記主面の法線方向に平行であり、
Ｙ軸は、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸のいずれにも直交し、
前記窒化物半導体発光ダイオードは、前記偏光光が前記窒化物半導体発光ダイオードの外部に向けて放射される光放射面を具備し、
前記光放射面は、前記Ｚ軸に平行な法線を有し、
前記第１側面は、前記Ｚ軸および前記Ｙ軸を含む面のみからなり、
前記第２側面は、前記Ｚ軸および前記Ｙ軸を含む面のみからなり、
第２側面は、前記第１側面に平行に配置され、
第３側面は、第１側面および前記第２側面に直交し、かつ前記Ｘ軸を含み、
第４側面は、第１側面および前記第２側面に直交し、かつ前記Ｘ軸を含み、
前記第３側面は、傾斜面を含み、
前記第４側面は、傾斜面を含み、
前記第３側面および第４側面は、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸を含む面に関して面対称であり、かつ
以下の数式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＩＩ）が充足される：
１５度≦θ≦７０度  （Ｉ）
０．１≦（Ｌ３・ｃｏｓθ）／ｈ１≦０．５  （ＩＩ）
Ｌ２＜Ｌ１  （ＩＩＩ）
ここで、
θは、前記Ｚ軸および前記Ｙ軸を含む断面において、前記傾斜面および前記Ｚ軸の間に形成される角度を表し、
ｈ１は、前記断面における前記窒化物半導体発光ダイオードの高さを表し、
Ｌ１は、前記断面における前記窒化物半導体発光ダイオードの幅を表し、
Ｌ２は、前記断面における前記光放射面の幅を表し、そして
Ｌ３は、前記断面における前記傾斜部の長さを表す。
【請求項２】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードであって、
θは２０度以上５０度以下である。
【請求項３】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードであって、
θは２８度以上４５度以下である。
【請求項４】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードであって、
Ｌ３・ｃｏｓθの値は、０．２０以上０．４０以下である。
【請求項５】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードであって、
Ｌ３・ｃｏｓθの値は、０．２６以上０．３７以下である。
【請求項６】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードであって、
Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、それぞれ、Ａ軸、Ｃ軸、およびＭ軸である。
【請求項７】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードであって、
前記第３側面および第４側面は、いずれも、Ｚ軸および前記Ｘ軸を含む垂直面を具備する。
【請求項８】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードであって、
前記光放射面は、平坦である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光効率を向上させるために、ｍ面の主面を有する窒化物半導体発光ダイオードが積極的に研究および開発されている。その理由は、ｍ面の主面を有する窒化物半導体発光ダイオードは、その発光効率を低下させるピエゾ電界を有しないためである。以下、ｍ面の主面を有する窒化物半導体発光ダイオードを、「ｍ面窒化物半導体発光ダイオード」と言う。ｍ面窒化物半導体発光ダイオードは、偏光を放出する。
【０００３】
特許文献１は、光取り出し効率を向上させるｍ面窒化物半導体発光ダイオードを開示している。図１０は、特許文献１に含まれる図２の複写である。図１０に示されるように、特許文献１に開示されたこのｍ面窒化物半導体発光ダイオード１０は、光透過性基板１１、半導体層１２、ｎ電極１３、およびｐ電極１４を具備する。光透過性基板１１は、４つの傾斜面Ｓ１〜Ｓ４を具備する。
【０００４】
特許文献２は、配向分布特性を改善するｍ面窒化物半導体発光ダイオードを開示している。図１１は、特許文献２に含まれる図５の複写である。図１１に示されるように、特許文献２に開示されたこのｍ面窒化物半導体発光ダイオード３００は、ｐ電極３０８、ｐ型半導体層３０７、活性層３０６、ｎ型半導体層３０６、ｎ電極３０９、および基板３０４を具備する。基板３０４は、ｃ軸を含む傾斜面３１１ｄを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０３８２０８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／１３７４０６号
【特許文献３】米国特許第７８５８９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より高い光取り出し効率およびより高い偏向度を有する窒化物半導体発光ダイオードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、窒化物半導体発光ダイオードであって、以下を具備する：
ｎ側電極、
ｐ側電極、
非極性面または半極性面の主面を有する複数の窒化物半導体層から形成された窒化物半導体積層構造、
前記窒化物半導体積層構造に含まれ、かつ偏光光を発生する活性層、
第１側面、
第２側面、
第３側面、および
第４側面、ここで、
Ｘ軸は、前記偏光光の偏光方向に平行であり、
Ｚ軸は、前記主面の法線方向に平行であり、
Ｙ軸は、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸のいずれにも直交し、
前記窒化物半導体発光ダイオードは、前記偏光光が前記窒化物半導体発光ダイオードの外部に向けて放射される光放射面を具備し、
前記光放射面は、前記Ｚ軸に平行な法線を有し、
前記第１側面は、前記Ｚ軸および前記Ｙ軸を含む面のみからなり、
前記第２側面は、前記Ｚ軸および前記Ｙ軸を含む面のみからなり、
第２側面は、前記第１側面に平行に配置され、
第３側面は、第１側面および前記第２側面に直交し、かつ前記Ｘ軸を含み、
第４側面は、第１側面および前記第２側面に直交し、かつ前記Ｘ軸を含み、
前記第３側面は、傾斜面を含み、
前記第４側面は、傾斜面を含み、
前記第３側面および第４側面は、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸を含む面に関して面対称であり、
以下の数式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＩＩ）が充足される：
１５度≦θ≦７０度  （Ｉ）
０．１≦（Ｌ３・ｃｏｓθ）／ｈ１≦０．５  （ＩＩ）
Ｌ２＜Ｌ１  （ＩＩＩ）
ここで、
θは、前記Ｚ軸および前記Ｙ軸を含む断面において、前記傾斜面および前記Ｚ軸の間に形成される角度を表し、
ｈ１は、前記断面における前記窒化物半導体発光ダイオードの高さを表し、
Ｌ１は、前記断面における前記窒化物半導体発光ダイオードの幅を表し、
Ｌ２は、前記断面における前記光放射面の幅を表し、そして
Ｌ３は、前記断面における前記傾斜部の長さを表す。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、より高い光取り出し効率およびより高い偏向度を有する窒化物半導体発光ダイオードを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態１による窒化物半導体発光ダイオード１００の斜視図を示す。
【図２】図２は、Ｚ軸およびＹ軸を含む面に沿って切り取った窒化物半導体発光ダイオード１００の断面図を示す。
【図３】図３は、本発明から除外される、Ｌ２がＬ１より大きい実施形態を示す。
【図４】図４は、Ｚ軸およびＸ軸を含む面に沿って切り取った窒化物半導体発光ダイオード１００の断面図を示す。
【図５】図５は、比較例Ａ１〜比較例Ａ３、比較例Ｂ１〜比較例Ｂ３、および比較例Ｃ４において用いられた窒化物半導体発光ダイオード９００の斜視図を示す。
【図６】図６は、比較例Ａ４〜比較例Ａ６、比較例Ｂ４〜比較例Ｂ６、および比較例Ｃ１〜比較例Ｃ３において用いられた窒化物半導体発光ダイオード９１０の斜視図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の製造方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに続く、本発明の製造方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｃに続く、本発明の製造方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、第１溝１６０を形成する工程の斜視図を示す。
【図７Ｅ】図７Ｅは、図７Ｄに含まれるＡ−Ａ線に沿って切り取った断面図を示す。
【図７Ｆ】図７Ｆは、第２溝１６１を形成する工程の斜視図を示す。
【図７Ｇ】図７Ｇは、図７Ｆに含まれるＢ−Ｂ線に沿って切り取った断面図を示す。
【図８】図８は、実施形態２による窒化物半導体発光ダイオード１００を示す。
【図９】図９は、実施例Ｃ３における断面プロファイルを示す。
【図１０】図１０は、特許文献１に含まれる図２の複写である。
【図１１】図１１は、特許文献２に含まれる図５の複写である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態が説明される。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、実施形態１による窒化物半導体発光ダイオード１００の斜視図を示す。図２は、後述されるＺ軸およびＹ軸を含む面に沿って切り取った窒化物半導体発光ダイオード１００の断面図を示す。
【００１２】
図１および図２に示されるように、窒化物半導体発光ダイオード１００は、ｐ側電極１４０、窒化物半導体積層構造１２０、およびｎ側電極１３０を具備する。
【００１３】
図２に示されるように、窒化物半導体積層構造１２０は、ｐ型窒化物半導体層１２１、活性層１２２、およびｎ型窒化物半導体層１２３を有する。これらの窒化物半導体層は、非極性面または半極性面の主面を有する。非極性面の例は、ｍ面またはａ面である。半極性面の例はｒ面である。
【００１４】
ｐ型窒化物半導体層１２１は、ｐ側電極１４０に電気的に接続されている。ｎ型窒化物半導体層１２３は、ｎ側電極１３０に電気的に接続されている。窒化物半導体積層構造１２０は、ｐ側電極１４０およびｎ側電極１３０に挟まれている。
【００１５】
活性層１２２は、ｐ型窒化物半導体層１２１およびｎ型窒化物半導体層１２３に挟まれている。特許文献３に開示されているように、電圧がｐ側電極１４０およびｎ側電極１３０の間に印加された時には、非極性面または半極性面の主面を有する活性層１２２から偏光光が発生する。偏光光Ｅの偏光方向Ｅは、図１に示される。
【００１６】
ここで、偏向度が詳細に説明される。
【００１７】
本明細書では、窒化物半導体結晶を成長させる基板表面を基板の主面と呼ぶ。また、窒化物半導体からなる層または領域において、成長方向の表面を成長面または主面と呼ぶ。また、特定方向に電界強度が偏った光を「偏光光（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ）」と称する。例えばＸ軸に平行な方向に電界強度が偏った光を「Ｘ軸方向の偏光光」と称し、このときのＸ軸に平行な方向を「偏光方向」と称する。なお、「Ｘ軸方向の偏光光」とは、Ｘ軸方向に偏光した直線偏光光のみを意味するものではなく、他の方向に偏光した直線偏光光を含んでいても良い。より詳細には、「Ｘ軸方向の偏光光」とは、「Ｘ軸方向に偏光透過軸を有する偏光子」を透過する光の強度（電界強度）が他の方向に偏光透過軸を有する偏光子を透過する光の電界強度よりも高くなる光を意味する。従って、「Ｘ軸方向の偏光光」は、Ｘ軸方向に偏光した直線偏光光および楕円偏光光のみならず、種々の方向に偏光した直線偏光光や楕円偏光光が混在した非コヒーレント光を広く含む。
【００１８】
偏光子の偏光透過軸を光軸の周りに回転させたとき、その偏光子を透過する光の電界強度が最も強くなるときの強度をＩｍａｘ、電界強度が最も弱くなるときの強度をＩｍｉｎとするとき、偏光度は、以下の式（Ｉ）で定義される。
｜Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ｜／｜Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ｜ ・・・（Ｉ）
【００１９】
「Ｘ軸方向の偏光光」では、偏光子の偏光透過軸がＸ軸に平行なとき、その偏光子を透過する光の電界強度がＩｍａｘとなり、偏光子の偏光透過軸がＹ軸に平行なとき、その偏光子を透過する光の電界強度がＩｍｉｎとなる。完全な直線偏光光では、Ｉｍｉｎ＝０となるため、偏光度は１に等しくなる。一方、完全な非偏光光では、Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ＝０になるため、偏光度は０に等しくなる。
【００２０】
図１に示されるように、窒化物半導体発光ダイオード１００は、第１側面１５０ａ、第２側面１５０ｂ、第３側面１５２ａ、および第４側面１５２ｂを具備する。
【００２１】
図１および図２に示されるように、実施形態１による窒化物半導体発光ダイオード１００は、基板１１０を具備する。実施形態１による窒化物半導体積層構造１２０は、基板１１０およびｐ側電極１４０の間に挟まれている。
【００２２】
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が、図１および図２に示されるように定義される。
Ｘ軸は、偏光光の偏光方向Ｅに平行である。
Ｚ軸は、主面の法線方向に平行である。
Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸のいずれにも直交する。いうまでもないが、Ｙ軸は、偏光方向Ｅに直交する。
【００２３】
主面がｍ面である場合には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、それぞれ、Ａ軸、Ｃ軸、およびＭ軸である。ｍ面窒化物半導体発光ダイオードからは、Ｘ軸（すなわち、Ａ軸）に平行な偏光方向Ｅを有する偏光光が発生する。
【００２４】
主面がａ面である場合には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、それぞれ、Ｍ軸、Ｃ軸、およびＡ軸である。ａ面窒化物半導体発光ダイオードからは、Ｘ軸（すなわち、Ｍ軸）に平行な偏光方向Ｅを有する偏光光が発生する。
【００２５】
主面が［１−１０２］方向の法線を有する場合には、すなわち、主面がｒ面である場合には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、それぞれ、［−１−１２０］方向、［−１１０１］方向、および［１−１０２］方向である。ｒ面窒化物半導体発光ダイオードからは、Ｘ軸（すなわち、［−１−１２０］方向）に平行な偏光方向Ｅを有する偏光光が発生する。主面がｃ面の場合には、偏光光は発生しない。
【００２６】
窒化物半導体発光ダイオード１００は、光放射面１１０ｂを有する。好ましくは、光放射面１１０ｂは平坦である。この光放射面１１０ｂは、Ｚ軸に平行な法線を有する。偏光光は、光放射面１１０ｂを介して窒化物半導体発光ダイオード１００の外部に向けて放射される。窒化物半導体発光ダイオード１００の主面は、光放射面１１０ｂである。
【００２７】
図１に示されるように、第１側面１５０ａおよび第２側面１５０ｂは、いずれも、Ｚ軸およびＹ軸を含む面のみからなる。特許文献１および特許文献２に開示された発光ダイオードとは異なり、第１側面１５０ａも第２側面１５０ｂも傾斜面を有しない。言い換えれば、第１側面１５０ａの全ての面は、Ｚ軸およびＹ軸の両方を含む。同様に、第２側面１５０ｂの全ての面は、Ｚ軸およびＹ軸の両方を含む。図１に示されるように、第１側面１５０aは第２側面１５０ｂに平行である。
【００２８】
万一、第１側面１５０ａまたは第２側面１５０ｂが傾斜面を有する場合には、後述する比較例から明らかなように、光取り出し効率は向上しない。偏向度も向上しない。
【００２９】
図１および図２に示されるように、第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂは、いずれも、第１側面１５０ａおよび第２側面１５０ｂに直交する。第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂは、Ｘ軸を含む。
【００３０】
第３側面１５２ａは、傾斜面１５６ａを含む。第３側面１５２ａは、垂直面１５４ａおよび傾斜面１５６ａから構成され得る。垂直面１５４ａは、Ｚ軸およびＸ軸の両方を含む。一方、傾斜面１５６ａは、Ｘ軸を含む。しかし、傾斜面１５６ａは、Ｚ軸を含まない。図２に示されるように、角度θが、傾斜面１５６ａおよびＺ軸の間に形成されている。
【００３１】
同様に、第４側面１５２ｂは、傾斜面１５６ｂを含む。第４側面１５２ｂは、垂直面１５４ｂおよび傾斜面１５６ｂから構成され得る。第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂは、Ｚ軸およびＸ軸を含む面に関して面対称である。より具体的には、図２に示されるように、第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂは、Ｚ軸およびＸ軸を含む仮想的な対称面１７０に関して面対称である。仮想的な対称面１７０は、２つの垂直面１５４ａおよび１５４ｂのちょうど真ん中に位置している。角度θは、傾斜面１５６ｂおよびＺ軸の間にも形成される。
【００３２】
本実施形態による窒化物半導体発光ダイオード１１０では、以下の数式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＩＩ）が充足される。
１５度≦θ≦７０度  （Ｉ）
０．１≦（Ｌ３ｃｏｓθ）／ｈ１≦０．５  （ＩＩ）
Ｌ２＜Ｌ１  （ＩＩＩ）
ここで、
θは、上述したように、Ｚ軸およびＹ軸を含む断面（図２を参照せよ）において、傾斜面１５６ａおよびＺ軸の間に形成される角度を表す。
ｈ１は、図２に示されるように、断面における窒化物半導体発光ダイオード１１０の高さを表す。
Ｌ１は、図２に示されるように、断面における窒化物半導体発光ダイオード１１０の幅を表す。
Ｌ２は、図２に示されるように、断面における光放射面１１０ｂの幅を表す。
Ｌ３は、図２に示されるように、断面における傾斜面１５６ａの長さを表す。
図２に示されるように、断面において、垂直面１５４ａはｈ２の高さを有する。より具体的には、図２に示されるように、図Ｌ１は、断面における２つの垂直面１５４ａおよび１５４ｂの間の幅を表す。
【００３３】
後述される実施例Ａおよび比較例Ａから明らかなように、角度θが１５度未満である場合には、光取り出し効率は向上しない。偏向度も向上しない。同様に、角度θが７０度を超える場合にも、光取り出し効率は向上しない。偏向度も向上しない。好ましくは、光取り出し効率および偏向度をより向上させるために、角度θは２０度以上５０度以下である。より好ましくは、光取り出し効率および偏向度をさらにより向上させるために、角度θは２８度以上４５度以下である。
【００３４】
後述される実施例Ｂおよび比較例Ｂから明らかなように、（Ｌ３ｃｏｓθ）の値が０．１未満である場合には、光取り出し効率は向上しない。偏向度も向上しない。同様に、（Ｌ３ｃｏｓθ）の値が０．５を超える場合にも、光取り出し効率は向上しない。偏向度も向上しない。好ましくは、光取り出し効率および偏向度をより向上させるために、（Ｌ３ｃｏｓθ）の値は０．２０以上０．４０以下である。より好ましくは、光取り出し効率および偏向度をさらにより向上させるために、（Ｌ３ｃｏｓθ）の値は０．２６以上０．３７以下である。
【００３５】
Ｌ２がＬ１より大きい実施形態（図３を参照せよ）は、本発明から除外される。
【００３６】
好ましくは、Ｌ１は３００マイクロメートル以上８００マイクロメートル以下である。
【００３７】
図４は、Ｚ軸およびＸ軸を含む面に沿って切り取った窒化物半導体発光ダイオード１００の断面図を示す。Ｌ４は、第１側面１５０ａおよび第２側面１５０ｂの間の距離を表す。好ましくは、Ｌ４はＬ１に等しい。
【００３８】
（製法）
次に、本実施形態による窒化物半導体発光ダイオード１００を製造する方法が説明される。
【００３９】
まず、図７Ａに示されるように、窒化物半導体積層構造１２０が基板１１０の表側の面上に形成される。具体的には、ｎ型窒化物半導体層１２１が基板１１０の表側の面上にエピタキシャル成長される。次いで、活性層１２２がｎ型窒化物半導体層１２１上にエピタキシャル成長される。ｐ型窒化物半導体層１２３が活性層１２２上にエピタキシャル成長される。このようにして、窒化物半導体積層構造１２０が基板１１０上に形成される。
【００４０】
図７Ｂに示されるように、窒化物半導体積層構造１２０の一部が除去される。続いて、図７Ｃに示されるように、複数のｎ側電極１３０および複数のｐ側電極１４０が、それぞれ、ｎ型窒化物半導体層１２１およびｐ型窒化物半導体層１２３上に形成される。図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに示される工程は、従来の窒化物半導体発光ダイオード１００の製法に含まれる工程と同様である。
【００４１】
望ましくは、本実施形態においては、レーザー溶融法が用いられる。以下、本実施形態において用いられるレーザー溶融法が記述される。
【００４２】
図７Ｄに示されるように、基板１１０の裏側の面に第１レーザー光２００が照射される。この第１レーザー光２００は、基板１１０の内部または外部に焦点を有する。言い換えれば、第１レーザー光２００は、基板１１０の裏側の面に焦点を有しない。このため、基板１１０の裏側の面では、第１レーザー光２００は、比較的大きな第１スポット２０１を有する。第１スポット２０１は、円形状であり得る。
【００４３】
このような第１レーザー光２００がＸ軸方向に沿って走査される。第１レーザー光２００によって生じた熱が、基板１１０を溶融する。このようにして、基板１１０の裏側の面に第１溝１６０が形成される。第１溝１６０はＸ軸に平行な直線の形状を有する。図７Ｅは、図７Ｄに含まれるＡ−Ａ線に沿って切り取った断面図を示す。図７Ｅに示されるように、第１溝１６０は、三角形の断面形状を有する。これは、第１レーザー光２００が基板１１０の裏側の面で比較的大きな第１スポット２１０を有するからである。このようにして、傾斜面１５６が第１溝１６０に形成される。
【００４４】
次に、図７Ｆに示されるように、基板１１０の裏側の面に第２レーザー光２１０が照射される。この第２レーザー光２１０は、基板１１０の裏側の面に焦点を有する。この焦点は第２スポット２１１である。第２スポット２１１もまた、円形状であり得る。図７Ｄおよび図７Ｆから明らかなように、第２スポット２１１は、第１スポット２０１よりも小さい。
【００４５】
このような第２レーザー光２１０がＹ軸方向に沿って走査され、基板１１０の裏面に第２溝１６１を形成する。いうまでもなく、第２溝１６１はＹ軸に平行な直線の形状を有する。図７Ｇは、図７Ｆに含まれるＢ−Ｂ線に沿って切り取った断面図を示す。第２レーザー光２１０が基板１１０の裏側の面で焦点、すなわち、第２スポット２１１を有するので、図７Ｇに示されるように、第２溝１６１は長方形の断面形状を有する。図７Ｄおよび図７Ｅに示される場合とは異なり、この場合には、傾斜面が形成されないことは明らかであろう。
【００４６】
最後に、第１溝１６０および第２溝１６１に沿ってブレーキングが行われ、１つの窒化物半導体発光ダイオード１００になるように分割される。このようにして、本実施形態による窒化物半導体発光ダイオード１００が得られる。
【００４７】
図７Ｄに示される工程は、図７Ｆに示される工程よりも先に行われ得る。あるいは、図７Ｆに示される工程は、図７Ｄに示される工程よりも先に行われ得る。
【００４８】
（実施形態２）
次に、実施形態２が説明される。
図８は、実施形態２による窒化物半導体発光ダイオード１００を示す。実施形態１による窒化物半導体発光ダイオードとは異なり、ｎ側電極１３０は基板１１０の表側の面に形成されている。基板１１０は導電性である。実施形態２において、幅Ｌ１のような各要素は、実施形態１による要素と同一である。実施形態１による窒化物半導体発光ダイオードと同様、このような構造を有する窒化物半導体発光ダイオードもまた、より高い光取り出し効率およびより高い偏向度を有する。
【００４９】
（実施例）
以下、実施例を参照しながら、本発明がより詳細に説明される。
【００５０】
（実施例Ａ）
実施例Ａは、実施例Ａ１、実施例Ａ２、および実施例Ａ３から構成される。実施例Ａでは、図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００がシミュレーションのために用いられた。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、それぞれ、Ａ軸、Ｃ軸、およびＭ軸である。
【００５１】
（実施例Ａ１）
以下に記述される条件の下、角度θが変更されながら、光取り出し面１１０ｂに入射される偏光光の量が光線追跡法によるシミュレーターを用いて計算された。
Ｌ１：８００マイクロメートル
Ｌ２：７７０マイクロメートル
Ｌ４：８００マイクロメートル
ｈ１：１００マイクロメートル
光線量：１５万本
【００５２】
表１は、計算結果を示す。
表１〜表１８に記述されたｎ１の値は、以下の数式（ＩＶ）により算出される。
ｎ１＝角度θでの光取り出し面１１０ｂに入射される偏光光の量／角度θが０に等しい条件下での光取り出し面１１０ｂに入射される偏光光の量  （ＩＶ）
【００５３】
ｎ１の値が大きくなると、光取り出し効率が向上する。
【００５４】
【表１】
2015015456.tif 000003
【００５５】
（実施例Ａ２）
Ｌ１＝Ｌ４＝４５０マイクロメートル、Ｌ２＝４２０マイクロメートル、および光線量が１０万本であったことを除き、実施例Ａ１と同様の計算が行われた。表２は結果を示す。
【００５６】
【表２】
2015015456.tif 000004
【００５７】
（実施例Ａ３）
Ｌ１＝Ｌ４＝３００マイクロメートル、Ｌ２＝２７０マイクロメートル、および光線量が５万本であったことを除き、実施例Ａ１と同様の計算が行われた。表３は結果を示す。
【００５８】
【表３】
2015015456.tif 000005
【００５９】
表１〜表３から明らかなように、角度θが１５度以上７０度以下であれば、ｎ１の値は１．０２以上である。このようにして、光取り出し効率が向上する。角度θが２０度以上５０度以下であれば、ｎ１の値は、１．０５以上であり、光取り出し効率はより向上する。角度θが２８度以上４５度以下であれば、ｎ１の値は１．０６以上であり、光取り出し効率はさらにより向上する。
【００６０】
（比較例Ａ）
比較例Ａは、比較例Ａ１、比較例Ａ２、比較例Ａ３、比較例Ａ４、比較例Ａ５、および比較例Ａ６から構成される。
【００６１】
比較例Ａ１〜比較例Ａ３では、図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００がシミュレーションのために用いられた。特許文献２に含まれる図５（ｃ−２）も参照せよ。
【００６２】
図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００とは異なり、図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００では、第１側面１５０ａおよび第２側面１５０ｂが傾斜面を有する。しかし、図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００では、第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂが傾斜面１５４ａを有しない。図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００はｍ面窒化物半導体発光ダイオードであるので、偏光光はＡ軸方向に平行である。
【００６３】
比較例Ａ４〜比較例Ａ６では、図６に示される窒化物半導体発光ダイオード９１０がシミュレーションのために用いられた。特許文献１も参照せよ。
【００６４】
図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００とは異なり、図６に示される窒化物半導体発光ダイオード９１０では、第１側面１５０ａおよび第２側面（図６では図示せず）が傾斜面を有する。さらに、第３側面１５２ａおよび第４側面（図６では図示せず）も傾斜面を有する。図６に示される窒化物半導体発光ダイオード９１０もまたｍ面窒化物半導体発光ダイオードであるので、偏光光はＡ軸方向に平行である。
【００６５】
（比較例Ａ１）
図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００に代えて、図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００がシミュレーターのために用いられたことを除き、実施例Ａ１と同様の計算が行われた。表４は結果を示す。
【００６６】
【表４】
2015015456.tif 000006
【００６７】
（比較例Ａ２）
Ｌ１＝Ｌ４＝４５０マイクロメートル、Ｌ２＝４２０マイクロメートル、および光線量が１０万本であったことを除き、比較例Ａ１と同様の計算が行われた。表５は結果を示す。
【００６８】
【表５】
2015015456.tif 000007
【００６９】
（比較例Ａ３）
Ｌ１＝Ｌ４＝３００マイクロメートル、Ｌ２＝２７０マイクロメートル、および光線量が５万本であったことを除き、比較例Ａ１と同様の計算が行われた。表６は結果を示す。
【００７０】
【表６】
2015015456.tif 000008
【００７１】
表４〜表６を表１〜表３と比較すると明らかなように、図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００よりも、実施例Ａによる窒化物半導体発光ダイオード１００は、高い光取り出し効率および偏光度を有する。言い換えれば、第１側面１５０ａおよび第２側面１５０ｂが傾斜面を有し、かつ第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂが傾斜面１５４ａを有しない場合には、光取り出し効率および偏光度は向上しない。
【００７２】
（比較例Ａ４）
図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００に代えて、図６に示される窒化物半導体発光ダイオード９１０がシミュレーターのために用いられたことを除き、実施例Ａ１と同様の計算が行われた。表７は結果を示す。
【００７３】
【表７】
2015015456.tif 000009
【００７４】
（比較例Ａ５）
Ｌ１＝Ｌ４＝４５０マイクロメートル、Ｌ２＝４２０マイクロメートル、および光線量が１０万本であったことを除き、比較例Ａ４と同様の計算が行われた。表８は結果を示す。
【００７５】
【表８】
2015015456.tif 000010
【００７６】
（比較例Ａ６）
Ｌ１＝Ｌ４＝３００マイクロメートル、Ｌ２＝２７０マイクロメートル、および光線量が５万本であったことを除き、比較例Ａ４と同様の計算が行われた。表９は結果を示す。
【００７７】
【表９】
2015015456.tif 000011
【００７８】
表７〜表９を表１〜表３と比較すると明らかなように、実施例Ａによる窒化物半導体発光ダイオード１００は、図６に示される窒化物半導体発光ダイオード９１０よりも高い光取り出し効率および偏光度を有する。言い換えれば、第１側面１５０ａ、第２側面１５０ｂ、第３側面１５４ａ、および第４側面１５４ｂのすべてが傾斜面を有している場合、光取り出し効率および偏光度は向上しない。
【００７９】
（実施例Ｂ）
実施例Ｂは、実施例Ｂ１、実施例Ｂ２、および実施例Ｂ３から構成される。実施例Ｂでは、図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００がシミュレーションのために用いられた。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、それぞれ、Ａ軸、Ｃ軸、およびＭ軸である。
【００８０】
（実施例Ｂ１）
以下に記述される条件の下、Ｌ３ｃｏｓθの値が変更されながら、光取り出し面１１０ｂに入射される偏光光の量が光線追跡法によるシミュレーターを用いて計算された。
Ｌ１：８００マイクロメートル
Ｌ４：８００マイクロメートル
θ：３０度
ｈ１：１００マイクロメートル
光線量：１５万本
【００８１】
表１０は、計算結果を示す。
【００８２】
【表１０】
2015015456.tif 000012
【００８３】
（実施例Ｂ２）
Ｌ１＝Ｌ４＝４５０マイクロメートルであったこと、および光線量が１０万本であったことを除き、実施例Ｂ１と同様の計算が行われた。表１１は結果を示す。
【００８４】
【表１１】
2015015456.tif 000013
【００８５】
（実施例Ｂ３）
Ｌ１＝Ｌ４＝３００マイクロメートルであったこと、および光線量が５万本であったことを除き、実施例Ｂ１と同様の計算が行われた。表１２は結果を示す。
【００８６】
【表１２】
2015015456.tif 000014
【００８７】
表１０〜表１２から明らかなように、Ｌ３ｃｏｓθの値が０．１以上０．５以下であれば、ｎ１の値は１．０２以上である。このようにして、光取り出し効率が向上する。Ｌ３ｃｏｓθの値が０．２０以上０．４０以下であれば、ｎ１の値は、１．０４以上であり、光取り出し効率はより向上する。Ｌ３ｃｏｓθの値が０．２６以上０．３７以下であれば、ｎ１の値は１．０５以上であり、光取り出し効率はさらにより向上する。
【００８８】
（比較例Ｂ）
比較例Ｂは、比較例Ｂ１、比較例Ｂ２、比較例Ｂ３、比較例Ｂ４、比較例Ｂ５、および比較例Ｂ６から構成される。
【００８９】
比較例Ａ１〜比較例Ａ３の場合と同様に、比較例Ｂ１〜比較例Ｂ３では、図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００がシミュレーションのために用いられた。
【００９０】
比較例Ａ４〜比較例Ａ６の場合と同様に、比較例Ｂ４〜比較例Ｂ６では、図６に示される窒化物半導体発光ダイオード９１０がシミュレーションのために用いられた。
【００９１】
（比較例Ｂ１）
図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００に代えて、図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００がシミュレーターのために用いられたことを除き、実施例Ａ１と同様の計算が行われた。表１３は結果を示す。
【００９２】
【表１３】
2015015456.tif 000015
【００９３】
（比較例Ｂ２）
Ｌ１＝Ｌ４＝４５０マイクロメートルであったこと、および光線量が１０万本であったことを除き、比較例Ｂ１と同様の計算が行われた。表１４は結果を示す。
【００９４】
【表１４】
2015015456.tif 000016
【００９５】
（比較例Ｂ３）
Ｌ１＝Ｌ４＝３００マイクロメートルであったこと、および光線量が５万本であったことを除き、比較例Ｂ１と同様の計算が行われた。表１５は結果を示す。
【００９６】
【表１５】
2015015456.tif 000017
【００９７】
表１３〜表１５を表１０〜表１２と比較すると明らかなように、図５に示される窒化物半導体発光ダイオード９００よりも、実施例Ａによる窒化物半導体発光ダイオード１００は、高い光取り出し効率および偏光度を有する。言い換えれば、第１側面１５０ａおよび第２側面１５０ｂが傾斜面を有するが、第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂが傾斜面１５４ａを有しない場合には、光取り出し効率および偏光度は向上しない。
【００９８】
（比較例Ｂ４）
図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００に代えて、図６に示される窒化物半導体発光ダイオード９１０がシミュレーターのために用いられたことを除き、実施例Ｂ１と同様の計算が行われた。表１６は結果を示す。
【００９９】
【表１６】
2015015456.tif 000018
【０１００】
（比較例Ｂ５）
Ｌ１＝Ｌ４＝４５０マイクロメートルであったこと、および光線量が１０万本であったことを除き、比較例Ｂ４と同様の計算が行われた。表１７は結果を示す。
【０１０１】
【表１７】
2015015456.tif 000019
【０１０２】
（比較例Ｂ６）
Ｌ１＝Ｌ４＝３００マイクロメートルであったこと、および光線量が５万本であったことを除き、比較例Ｂ４と同様の計算が行われた。表１８は結果を示す。
【０１０３】
【表１８】
2015015456.tif 000020
【０１０４】
表１６〜表１８を表１０〜表１２と比較すると明らかなように、図６に示される窒化物半導体発光ダイオード９１０よりも、実施例Ａによる窒化物半導体発光ダイオード１００は高い光取り出し効率および偏光度を有する。言い換えれば、第１側面１５０ａ、第２側面１５０ｂ、第３側面１５２ａおよび第４側面１５２ｂのすべてが傾斜面を有する場合には、光取り出し効率および偏光度は向上しない。
【０１０５】
（実施例Ｃ）
以下、実施例Ｃを参照しながら、本発明がより詳細に説明される。
実施例Ｃは、実施例Ｃ１、実施例Ｃ２、および実施例Ｃ３から構成される。比較例Ｃは、比較例Ｃ１、比較例Ｃ２、比較例Ｃ３、比較例Ｃ４、および比較例Ｃ５から構成される。
【０１０６】
実施例Ｃおよび比較例Ｃでは、有機金属気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」という）がエピタキシャル成長法として用いられた。
【０１０７】
表１９は、実施例Ｃおよび比較例Ｃにおいて用いられた原料を示す。
【０１０８】
【表１９】
2015015456.tif 000021
【０１０９】
（実施例Ｃ１）
まず、ｍ面の主面を有するｎ型ＧａＮ基板１１０が用意された。ｎ型ＧａＮ基板１１０は、３５０マイクロメートルの厚みを有していた。
【０１１０】
次に、２マイクロメートルの厚みを有するｎ型ＧａＮから形成されたｎ型窒化物半導体層１２１が、ｎ型ＧａＮ基板１１０上に、摂氏１０４０度の成長温度でエピタキシャル成長された。このｎ型窒化物半導体層１２１は、２．０×１０18ｃｍ-3のシリコン濃度を有していた。
【０１１１】
活性層１２２が、ｎ型窒化物半導体層１２１上に摂氏７２０度の成長温度でエピタキシャル成長された。より詳細には、３ナノメートルの厚みを有する９層のＩｎＧａＮ層および３ナノメートルの厚みを有する９層のＧａＮ層が、互い違いに積層され、活性層１２２を形成した。
【０１１２】
２０ナノメートルの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮ層が活性層１２２層上にエピタキシャル成長された。続いて、２５０ナノメートルの厚みを有するｐ型ＧａＮ層がｐ型ＡｌＧａＮ層上にエピタキシャル成長された。このようにして、ｐ型窒化物半導体層１２１が形成され、図７Ａに示される窒化物半導体積層構造１２０を得た。ｐ型ＡｌＧａＮ層およびｐ型ＧａＮ層は、ドーパントとしてマグネシウムを含有していた。
【０１１３】
次に、図７Ｂに示されるように、窒化物半導体積層構造１２０の一部がフォトリソグラフィー法およびドライエッチング法により除去され、ｎ型窒化物半導体層１２１の一部を露出させた。
【０１１４】
図７Ｃに示されるように、ｎ側電極１３０がｎ型窒化物半導体層１２３上に形成された。ｎ側電極１３０は、５００ナノメートルの厚みを有するアルミニウム層から構成された。ｐ側電極１４０がｐ型窒化物半導体層１２１上に形成された。ｐ側電極１４０は、４００ナノメートルの厚みを有する銀層から構成された。
【０１１５】
このようにして得られた積層構造は、摂氏５００度で２０分間、熱処理に曝された。保護電極層（図示せず）が、ｎ側電極１３０上に形成された。この保護電極層は、４０ナノメートルの厚みを有するチタン層および７５０ナノメートルの厚みを有する金層から構成されていた。保護電極層はｐ側電極１４０上にも形成された。
【０１１６】
ｎ型ＧａＮ基板１１０の裏側の面が研磨された。研磨後、ｎ型ＧａＮ基板１１０は１００マイクロメートルの厚みを有していた。本明細書において、ｎ型ＧａＮ基板１１０の裏側の面とは、窒化物半導体構造１２０が形成されていない面を意味する。ｎ型ＧａＮ基板１１０の表側の面とは、窒化物半導体構造１２０が形成されている面を意味する。
【０１１７】
図７Ｆおよび図７Ｇに示されるように、ｎ型ＧａＮ基板１１０の裏側の面に第２レーザー光２１０が照射された。第２レーザー光２１０の焦点、すなわち、第２スポット２１１は、ｎ型ＧａＮ基板１１０の裏側の面に形成された。第２レーザー光２１０は、Ｙ軸（Ｃ軸）に沿って走査され、第２溝１６１がｎ型ＧａＮ基板１１０の裏側の面に形成された。第２溝１６１は、２０マイクロメートルの深さを有していた。
【０１１８】
表２０は、第２レーザー光２１０の走査条件を示す。
【０１１９】
【表２０】
2015015456.tif 000022
【０１２０】
次に、図７Ｄおよび図７Ｅに示されるように、ｎ型ＧａＮ基板１１０の裏側の面に第１レーザー光２００が照射された。第１レーザー光２００は、Ｘ軸（Ａ軸）に沿って走査され、第１溝１６０がｎ型ＧａＮ基板１１０の裏側の面に形成された。すなわち、傾斜面１５６がｎ型ＧａＮ基板１１０に形成された。
【０１２１】
表２１は、第２レーザー光２１０の走査条件ならびに形成された第１溝１６０の角度θおよびＬ３ｃｏｓθの値を示す。
【０１２２】
【表２１】
2015015456.tif 000023
【０１２３】
最後に、第１溝１６０および第２溝１６１に沿ってブレーキングが行われ、複数の窒化物半導体発光ダイオード１００を分割した。このようにして、実施例Ｃ１による窒化物半導体発光ダイオード１００が製造された。
【０１２４】
実施例Ｃ１による窒化物半導体発光ダイオード１００の光出力が、積分球システム（Ｏｐｔｒｏｎｉｃ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製、商品名  全光束ＬＥＤ評価システムＯＬ−７７０）を用いて測定された。その結果、光出力は３５０ミリアンペアにおいて２０８．３ｍＷであった。
【０１２５】
実施例Ｃ１による窒化物半導体発光ダイオード１００の偏向度が、Ｏｐｔｒｏｎｉｃ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製ゴニオメータＯＬ−７７０−３０と偏光板を用いてＣＩＥ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ａの条件において測定された。その結果、偏向度は０．６５０５７２であった。
【０１２６】
（実施例Ｃ２）
表２２に示される条件が用いられたこと以外は、実施例Ｃ１と同様に、窒化物半導体発光ダイオード１００が製造された。表２２は、実施例Ｃ２による窒化物半導体発光ダイオード１００の角度θおよびＬ３ｃｏｓθの値も示す。
【０１２７】
【表２２】
2015015456.tif 000024
【０１２８】
（実施例Ｃ３）
表２３に示される条件が用いられたこと以外は、実施例Ｃ１と同様に窒化物半導体発光ダイオード１００が製造された。表２３は、実施例Ｃ３による窒化物半導体発光ダイオード１００の角度θおよびＬ３ｃｏｓθの値も示す。図９は、実施例Ｃ３における断面プロファイルを示す。
【０１２９】
【表２３】
2015015456.tif 000025
【０１３０】
（比較例Ｃ１）
第１溝１６０がＸ軸（Ａ軸）およびＹ軸（Ｃ軸）に沿って形成され、かつ第２溝１６１が形成されなかったこと以外は、実施例Ｃ１と同様に窒化物半導体発光ダイオードが製造された。このようにして、図６に示される窒化物半導体発光ダイオードが得られた。
【０１３１】
（比較例Ｃ２）
第１溝１６０がＸ軸（Ａ軸）およびＹ軸（Ｃ軸）に沿って形成され、かつ第２溝１６１が形成されなかったこと以外は、実施例Ｃ２と同様に窒化物半導体発光ダイオードが製造された。このようにして、図６に示される窒化物半導体発光ダイオードが得られた。
【０１３２】
（比較例Ｃ３）
第１溝１６０がＸ軸（Ａ軸）およびＹ軸（Ｃ軸）に沿って形成され、かつ第２溝１６１が形成されなかったこと以外は、実施例Ｃ３と同様に窒化物半導体発光ダイオードが製造された。このようにして、図６に示される窒化物半導体発光ダイオードが得られた。
【０１３３】
（比較例Ｃ４）
第１溝１６０がＹ軸（Ｃ軸）に沿って形成され、かつ第２溝１６１がＸ軸（Ａ軸）に沿って形成されたこと以外は、実施例Ｃ１と同様に窒化物半導体発光ダイオードが製造された。このようにして、図５に示される窒化物半導体発光ダイオードが得られた。比較例Ｃ４においては、垂直面１５４ａおよびＭ軸の間に形成される角度は２０度であった。傾斜面１５６を含む第１溝１６０の深さは４０マイクロメートルであった。
【０１３４】
（比較例Ｃ５）
第１溝１６０が形成されず、かつ第２溝１６１がＸ軸（Ａ軸）およびＹ軸（Ｃ軸）に沿って形成されたこと以外は、実施例Ｃ１と同様に窒化物半導体発光ダイオードが製造された。
【０１３５】
表２４は、実施例Ｃ１〜実施例Ｃ３および比較例Ｃ１〜比較例Ｃ５による窒化物半導体発光ダイオードの光出力を示す。
【０１３６】
【表２４】
2015015456.tif 000026
【０１３７】
表２４から明らかなように、図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００は、傾斜面を全く有していない窒化物半導体発光ダイオード（比較例Ｃ５）よりも高い光出力および高い偏光度を有する。図１に示される窒化物半導体発光ダイオード１００は、また、図５および図６に示される窒化物半導体発光ダイオードよりも高い光出力および高い偏光度を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、照明装置に用いられ得る。
【図１】
2015015456.tif 000027
【図２】
2015015456.tif 000028
【図３】
2015015456.tif 000029
【図４】
2015015456.tif 000030
【図５】
2015015456.tif 000031
【図６】
2015015456.tif 000032
【図７Ａ】
2015015456.tif 000033
【図７Ｂ】
2015015456.tif 000034
【図７Ｃ】
2015015456.tif 000035
【図７Ｄ】
2015015456.tif 000036
【図７Ｅ】
2015015456.tif 000037
【図７Ｆ】
2015015456.tif 000038
【図７Ｇ】
2015015456.tif 000039
【図８】
2015015456.tif 000040
【図９】
2015015456.tif 000041
【図１０】
2015015456.tif 000042
【図１１】
2015015456.tif 000043