(57)【要約】【課題】窒化物半導体発光素子において発光を効率良く取り出し可能とすること。【解決手段】  基板上に、ｎ側窒化物半導体層及びｐ側窒化物半導体層を有し、ｐ側窒化物半導体層の上に透光性電極１０が形成され、さらに外部回路と接続するためのｐ側パッド電極１４が形成されており、ｎ側窒化物半導体層に外部回路と接続するためのｎ側パッド電極１２が形成され、ｐ側窒化物半導体層側から発光を観測する窒化物半導体発光素子であって、透光性電極１０及び／又はｐ側窒化物半導体層の端面におけるテーパ角を位置によって異ならしめる。【選択図】図１
2008235940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたｎ側窒化物半導体層及びｐ側窒化物半導体層と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上に形成された透光性電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上に形成された、外部回路と接続するためのｐ側パッド電極と、
前記ｎ側窒化物半導体層と外部回路と接続するためのｎ側パッド電極と、を備えた窒化物半導体発光素子であって、
前記透光性電極及び／又は前記ｐ側窒化物半導体層の端面が有するテーパ角を位置によって異ならしめたことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
発光強度の最も弱い領域における前記テーパ角を、発光強度の最も強い領域に比べて小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記テーパ角を、前記発光の最も強い領域では７０度よりも大きくし、前記発光の最も弱い領域では７０度以下にしたことを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記テーパ角を、前記ｐ側パッド電極から最も離れた位置において７０度以下にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
基板上面から見て、前記透光性電極及び／又は前記ｐ側窒化物半導体層が、相対的に発光の弱い領域において先細形状の終端部を有しており、
前記終端部における前記テーパ角が、発光の最も強い領域における前記テーパ角よりも小さなことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
基板の短手方向において、前記ｐ側パッド電極が接続されているｐ側窒化物半導体層の幅をＸ、前記ｐ側パッド電極の最大幅をＲpとして、Ｘ＜２Ｒｐの関係を充足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記基板の側面は、半導体層側の領域が基板主面に直交しており、裏面側の領域が基板主面の直交面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記透光性電極と素子外周との間において、窒化物半導体から成る複数の凸部を形成したことを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記半導体層側の領域の表面粗さが、前記基板裏面側の領域よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に形成されたｎ側窒化物半導体層、活性層及びｐ側窒化物半導体層と、
前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された透光性電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された、外部回路と接続するためのｐ側パッド電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層と前記活性層の一部を除去して露出した前記ｎ側窒化物半導体層上に形成された、外部回路と接続するためのｎ側パッド電極と、
を備えた窒化物半導体発光素子であって、
発光強度の最も弱い領域において前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層の端面が有するテーパ角を、発光強度の最も強い領域に比べて小さくしたことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
発光強度の最も弱い領域における前記テーパ角を、発光強度の最も強い領域に比べて小さくしたことを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
基板上面から見て、前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層が、相対的に発光の弱い領域において先細形状の終端部を有し、
前記終端部における前記テーパ角が、発光の最も強い領域に比べて小さなことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
基板上面から見て、前記ｎ側パッド電極と前記ｐ側パッド電極の中心同士を結ぶ中心線と、その中心線に直交する前記ｎ側パッド電極の接線とを仮想して、
前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層は、前記接線よりも前記ｐ側パッド電極から遠い領域に先細形状の終端部を有し、
前記先細形状の終端部において前記ｐ側窒化物半導体層の端面が有するテーパ角が、発光の最も強い領域に比べて小さなことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
前記先細形状の終端部におけるテーパ角が、７０度以下であることを特徴とする請求項１３に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
基板の短手方向において、前記ｐ側パッド電極が接続されているｐ側窒化物半導体層の幅をＸ、前記ｐ側パッド電極の最大幅をＲpと、前記ｎ側パッド電極の最大幅をＲｎして、Ｘ＜２ＲｐかつＸ＜２Ｒｎの関係を充足することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記基板の側面は、半導体層側の領域が基板主面に直交しており、基板裏面側の領域が基板主面の直交面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
前記透光性電極と素子外周との間において、窒化物半導体から成る複数の凸部を形成したことを特徴とする請求項１６に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１８】
前記半導体層側の領域の表面粗さが、前記基板裏面側の領域よりも小さいことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１９】
ｎ側窒化物半導体層と、
前記ｎ側窒化物半導体層の上に形成された活性層と、
前記活性層の上に形成されたｐ側窒化物半導体層と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上面に形成された透光性電極及びｐ側パッド電極と、
前記ｎ側窒化物半導体層の下面に形成された、外部回路と接続するためのｎ側パッド電極と、を備えた窒化物半導体発光素子であって、
発光強度の最も弱い領域において前記透光性電極の端面が有するテーパ角を、発光強度の最も強い領域に比べて小さくしたことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２０】
基板上面から見て、前記透光性電極が、相対的に発光の弱い領域において先細形状の終端部を有することを特徴とする請求項１９に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項２１】
（ａ）基板上にｎ側窒化物半導体層、活性層及びｐ側窒化物半導体層を積層する工程と、
（ｂ）前記ｐ側窒化物半導体層、前記活性層及び前記ｎ側窒化物半導体層の一部を除去して、前記ｎ側窒化物半導体層の表面を露出させる工程と、
（ｃ）前記ｐ側窒化物半導体層の上に透光性電極及びｐ側パッド電極を形成する工程と、
（ｄ）前記露出したｎ側窒化物半導体層の上にｎ側パッド電極を形成する工程と、を備えた窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
前記工程（ｂ）において、前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層の端面が有するテーパ角が素子内の位置によって異なるようにする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２２】
前記工程（ｄ）の後、さらに、
（ｅ）前記基板の裏面から素子の割断線に沿ってレーザを照射する工程と、
（ｆ）前記基板を素子ごとに分割する工程、
を備えたことを特徴とする請求項２１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２３】
前記工程（ｆ）の後に、
（ｇ）前記基板裏面をブラスト加工する工程を備えたことを特徴とする請求項２１又は２２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】
本件発明は、一般式がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）で表される窒化物半導体を有する窒化物半導体発光素子に関し、特に、外部回路と接続するためのパッド電極の面積比の大きな小型窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な窒化物半導体発光素子では、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ等の基板上に、少なくともｎ側窒化物半導体層とｐ側窒化物半導体層を積層し、ｐ側からｎ側半導体層に向かって通電することにより発光を得る。ｐ側窒化物半導体層には外部電源のプラス側をワイヤボンディング等によって接続するためのｐ側パッド電極が形成され、ｎ側窒化物半導体層にはマイナス側を接続するためのｎ側パッド電極が形成される。サファイア等の絶縁性基板を用いた場合は、ｐ側窒化物半導体層を一部除去してｎ側窒化物半導体層を露出させ、そこにｎ側パッド電極を形成する。一方、ＳｉＣやＧａＮ基板等の導電性基板を用いた場合は、基板裏面に直接ｎ側パッド電極を形成する。
【０００３】
このような窒化物半導体発光素子では、ｐ側窒化物半導体層側から発光観測面とし、ｐ側窒化物半導体層に電流を均一に広げるための透光性電極を形成することが一般的である（例えば、特許文献１又は２）。透光性電極は、ｐ側窒化物半導体層のほぼ全面に形成され、ｐ側窒化物半導体層の全体に電流を広げる役割を果たしており、発光を遮らないように金属薄膜等の透光性材料で形成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３３８６３２号公報
【特許文献２】特開平１０−１４４９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような窒化物半導体発光素子において、ｐ側パッド電極やｎ側パッド電極は遮光性であるため、基本的にｐ側パッド電極とｎ側パッド電極を除いたｐ側窒化物半導体層の上面全面が発光領域となる。しかしながら、窒化物半導体発光素子の小型化が進むに従い、ｐ側パッド電極やｎ側パッド電極のチップに占める面積比率が大きくなり、外部量子効率の確保が重要な問題となってくる。即ち、ｐ側パッド電極やｎ側パッド電極は、ワイヤボンディング等が可能となるだけの大きさが必要であるため、チップの小型化が進んでも基本的に一定の大きさである。そのため、素子が小型になるほどｐ側パッド電極やｎ側パッド電極によって遮光される面積比が大きくなり、半導体層で生じた発光を効率良く取り出すことが難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本件発明は、ｐ側窒化物半導体層に透光性電極とｐ側パッド電極を形成し、透光性電極を通じて発光を観測する窒化物半導体発光素子において発光を効率良く取り出し可能な新規な素子構造を提供することを目的とする。
【０００７】
ｐ側窒化物半導体層に透光性電極とｐ側パッド電極を形成し、透光性電極を通じて発光を観測する窒化物半導体発光素子においては、電流を流す起点となるｐ側パッド電極及びｎ側パッド電極の配置、発光領域を決める透光性電極やｐ側窒化物半導体層の形状といった要素に応じて、面内に発光分布が形成される。特にｐ側パッド電極やｎ側パッド電極から離れた末端部は、電流が十分に流れないため発光強度が低下する傾向にある。チップが小型化するに従い、発光領域そのものが狭くなるため、こうした末端部の発光強度低下の影響は相対的に大きくなる。本件発明者等は、発光領域の末端部における発光強度を透光性電極やｐ側窒化物半導体層の端面テーパ角を減少させることによって改善できることを見出して本件発明を成すに至った。
【０００８】
即ち、本件発明に係る窒化物半導体発光素子は、基板上に、ｎ側窒化物半導体層及びｐ側窒化物半導体層を有し、前記ｐ側窒化物半導体層の上に透光性電極が形成され、さらに外部回路と接続するためのｐ側パッド電極が形成されており、前記ｎ側窒化物半導体層に外部回路と接続するためのｎ側パッド電極が形成され、前記ｐ側窒化物半導体層側から発光を観測する窒化物半導体発光素子であって、前記透光性電極及び／又は前記ｐ側窒化物半導体層の端面におけるテーパ角を位置によって異ならしめたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本件発明によれば、透光性電極及び／又は前記ｐ側窒化物半導体層の端面におけるテーパ角を位置によって異ならしめることにより、末端部における光取り出し効率を高めて、より均一な発光を実現できる。例えば、ｐ側パッド電極及びｎ側パッド電極との位置関係によって電流が流れにくく、発光が弱くなる末端部において、透光性電極及び／又はｐ側窒化物半導体層の端面テーパ角が小さくなるように制御すれば、その末端部における光取り出し効率を高めて、発光の均一性を向上できる。ここで、透光性電極及び／又はｐ側窒化物半導体層の端面テーパ角を小さくすることによって発光強度の低下を抑制できるのは、一つには、半導体層内を多重反射しながら横方向に伝播する成分について端面で反射角を変えて多重反射を抑制できるからであり、もう一つには端面から上方向（＝発光観察方向）に向かう光線を増加させることができるからである。このような本件発明の効果は、チップ小型化が進むと一層顕著になる。即ち、チップが小型になるほど、発光領域の面積に対して端面の面積比が大きくなるため、端面のテーパ制御の効果が一層顕著に現れるようになる。
【００１０】
尚、本件発明において、「端面におけるテーパ角」とは、基板主面に垂直な面内において、透光性電極やｐ側窒化物半導体層の端面（＝側面）が基板主面との間で成す角をいう。「最も発光の強い領域」又は「最も発光の弱い領域」とは、窒化物半導体発光素子のｐ側窒化物半導体層の面内における輝度分布をみたときに、その部分における輝度が最も大きな領域又は最も小さな領域を指す。「相対的に発光の弱い領域」とは、窒化物半導体発光素子のｐ側窒化物半導体層の面内における発光強度分布をみたときに、その部分における輝度がｐ側窒化物半導体層の面全体の平均輝度以下の部分を指す。
【００１１】
また、「先細形状」とは、幅が先端に向かうに従って次第に細くなる平面形状を指しており、幅が徐々に減少するものであれば、最先端がアールを有していても良い。本件発明に係る窒化物半導体発光素子おいて、「上」又は「上面」とはｐ側窒化物半導体層側にあること又はｐ側窒化物半導体層側の面を指し、「下」又は「下面」とはｎ側窒化物半導体層側にあること又はｎ側窒化物半導体層側の面を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本件発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図であり、図２は、その断面図である。図２に示すように、窒化物半導体発光素子１は、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ等の基板２の上に、ｎ側窒化物半導体層４、活性層６、ｐ側窒化物半導体層８が順次形成され、ダブルへテロ構造を有している。ｐ側窒化物半導体層８の表面のほぼ全面に、ＩＴＯや金属薄膜からなる透光性電極１０が形成され、その上にワイヤボンディング等によって外部回路と接続するためのｐ側パッド電極１４が形成されている。
【００１３】
一方、ｎ側パッド電極１２を形成するために、ｐ側窒化物半導体層８、活性層６及びｎ側窒化物半導体層の上側部分４''が除去されて、ｎ側窒化物半導体層の下側部分４'の表面が露出されている。以下、説明の便宜のためｐ側窒化物半導体層８、活性層６及びｎ側窒化物半導体層４''をまとめてｐ側層９と称し、ｎ側窒化物半導体層の下側部分をｎ側層４'と称することがある。ｎ側パッド電極１２は、露出したｎ側層４'の表面に形成される。また、窒化物半導体発光素子１の上面全体がＳｉＯ２等の絶縁膜１６によって覆われ、保護されている。絶縁膜１６には、ｎ側パッド電極１２及びｐ側パッド電極１４の一部を露出するように、開口部１６ａ及び１６ｂが設けられている。
【００１４】
ｐ側パッド電極１４からｎ側パッド電極１２に向かって通電すると、ｐ側パッド電極１４から注入された電流は透光性電極１０によってｐ側窒化物半導体層８のほぼ全面に広がり、活性層６、ｎ側窒化物半導体層４を通過してｎ側パッド電極１２に流れる。その結果、活性層６で発光が生じ、透光性電極１０を通じて基板上面から光が取り出される。尚、活性層６で生じた光は横方向に伝播するため、基板上面からみるとｐ側窒化物半導体層８の全面（即ち、ｐ側層９の全面）が発光領域となる。
【００１５】
この窒化物半導体発光素子１を上面から見ると図１に示すようになる。ｐ側層９は一辺に半弧状に切欠部を有する略矩形の島状に形成されており、その上面のほぼ全面に透光性電極１０が形成されている。透光性電極１０の中央左寄りの位置にｐ側パッド電極１４が配置されている。ｎ側パッド電極は、ｎ側層４'の上であって、ｐ側層９の円弧上の切欠部に沿うように配置されている。
【００１６】
このような形状の窒化物半導体発光素子においては、ｐ側パッド電極１４とｎ側パッド電極１２に向かう電流経路から離れた末端部の発光強度が低下し易い。例えば、図１に示すように、ｐ側パッド電極１４の中心とｎ側パッド電極の中心を結ぶ中心線１８と、その中心線１８に直交するｎ側パッド電極１２の接線２０とを仮想すると、その接線２０よりもｐ側パッド電極１４から離れた領域において発光強度が低下し易い。そこで、本実施の形態では、この領域におけるｐ側層９ａ及び透光性電極１０ａの端面テーパ角を小さくすることによって、発光強度の低下を抑制している。
【００１７】
端面テーパ角の制御は、パターンエッチングの際のマスクのエッチング条件（マスクの断面形状、マスクの材質、エッチングガスの選択等）によっても可能であるが、本実施の形態では、ｐ側層９や透光性電極１０の終端部を先細の平面形状、即ち先端にいくに従って幅が徐々に減少するような平面形状とすることによって端面のテーパ角を制御する。図３Ａ及び図３Ｂは、上記領域にある透光性電極１０ａ及びｐ側層９ａの形状を模式的に示す平面図と断面図である。図３Ａに示すように、ｎ電極の仮想接線２０よりも外側の領域において、ｐ側層９ａは先端に向かうにしたがって幅Ｗが徐々に減少するような平面形状を有しており、透光性電極１０ａもこれに相似の形状を有している。こうした平面形状のｐ側層９をエッチングすると、次の２つの効果によって端面のテーパ角が小さくなる。第１に、通常パターンのエッチングでは、パターンエッジに垂直な方向にエッチングが進行する。一方、ｐ側層を先細形状の形状とした場合、図３Ａに示すように、エッチングは先細形状の終端部を挟む両側から進行することになるため、エッチングされた端面はテーパ状になり易くなる。また、第２に、エッチングの際にはｐ側層９の上面を所定形状のマスクで覆うことになるが、このマスクもエッチングによってある程度のスピードでやせ細っていく。ｐ側層を先細形状にする部分ではマスクも先細形状であるため、そのような先細形状の先端部で特にマスクがやせ易い。このため、先細形状の部分では一層テーパがつき易くなる。また、この原理は、透光性電極１０ａを先細形状にする場合も全く同様である。
【００１８】
ここで透光性電極又はｐ側層９の終端部を先細形状とすることによって端面テーパ角を小さくするには、先細形状の終端部を三角形で近似した場合に、終端部を挟む両辺のつくる角度が少なくとも９０度未満、より好ましくは４５度以下、さらに好ましくは３０度以下とすることが望ましい。尚、この角度に代えて、上記終端部の幅をＷ、仮想接線２０から終端部の端までの距離をＬとして、Ｗ／Ｌの比を考慮しても良い。このときＬを固定値（例えば１０μｍ）として、Ｗ／Ｌを指標とすることが好ましい。端面テーパ角を好ましい範囲にするには、Ｗ／Ｌが１．８以下、より好ましくは１．４以下であることが望ましい。
【００１９】
こうして先細形状に形成されたｐ側層９及び透光性電極１０の終端部では、図３Ｂに示すように、テーパ角αが相対的に小さくなる。テーパ角αが小さくなると、半導体層内を多重反射しながら横方向に伝播する成分について端面で反射角を変えて多重反射を抑制でき、また、端面から上方向（＝発光観察方向）に向かう光線を増加させることができるため、その終端部における発光強度を向上することができる。この効果について、図４Ａ及びＢを参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図４Ａは、ｐ側層９と透光性電極１０の端面が通常通りに略直角になっている場合を示し、図４Ｂは、端面のテーパ角を小さくした場合を示す。前述の通り、本件発明に係る窒化物半導体発光素子では、半導体層で発生した光を透光性電極を通じてｐ側窒化物半導体層側から取り出すが、各層間の屈折率差によって弱い光導波路が形成されるため、多重反射をしながら横方向に伝播する光成分が生じる。一般的な窒化物半導体発光素子では、窒化物半導体層の光屈折率が基板や透光性電極１０に比べて大きいため、窒化物半導体層の中で多重反射が起き易い。図４Ａに示すように、ｐ側層９の端面７が略垂直である場合、全反射が起きる入射角で多重反射をしながら横方向に伝播した光は、比較的大きな入射角で端面７に到達する。このため端面７に到達した光は高い率で反射されて半導体層に戻る。また、端面７と基板平面は直交しているため、端面７で反射された光は再び同じ角度で半導体層内に戻り、全反射をしながら多重反射を繰り返すことになる。半導体層は光吸収率が高いため、多重反射を繰り返すうちに光が減衰してしまう。さらに、反射されずに端面７から放出される光も横方向に放射されるため、発光観測に対する寄与は比較的小さい。これに対し、図４Ｂに示すように、ｐ側層の端面７が小さなテーパ角を有している場合、全反射が起きる入射角で多重反射しながら横方向に伝播した光は、端面７に比較的小さな入射角で到達するため、高い率で透過して外部に取り出される。このとき、取り出された光は基板上方に向かう成分が多いため、観測される発光強度に有効に寄与する。また、端面７で反射された光についても、反射される際に基板平面に対する入射角度が小さくなるため、基板上面又は下面から有効に外部に取り出される。
【００２１】
このように、ｐ側層９の端面のテーパ角度を小さくすることにより、光の取り出し効率を高め、その部分の発光強度を向上することができる。尚、ｐ側層９には、図３Ｂに示すように、ｐ側窒化物半導体層８、活性層６及びｎ側窒化物半導体層４''が含まれるが、少なくともｐ側窒化物半導体層８（又はｐ側窒化物半導体層８及び活性層６）の端面のテーパ角度が小さく制御されていれば、上記と同様の原理が成立する。また、ここではｐ側層９の端面テーパ角を小さくした効果について説明したが、透光性電極１０の端面テーパ角を小さくしても同様の効果が得られる。即ち、透光性電極１０に屈折率はその外側にある空気層よりも大きいため、透光性電極１０と半導体層が一体となった光導波路も形成される。この光導波路を横方向に伝播する光が透光性電極１０の端面に到達した際も、上記と同様の現象が起きるため、透光性電極１０の端面テーパ角を小さくすることによって、その部分の発光強度を向上することができる。
【００２２】
ここで、透光性電極及びｐ側窒化物半導体層の端面テーパ角は、少なくとも７０度以下、より好ましくは６０度以下、さらに好ましくは５０度以下とすることが望ましい。透光性電極又はｐ側層９の終端部を先細形状とすることによって端面テーパ角を制御する場合、先細形状の終端部を三角形で近似した場合に、終端部を挟む両辺のつくる角度（又は上述のＷ／Ｌ）を小さくするほど、テーパ角も小さくなる。また、エッチング条件を調整することによってもテーパ角は制御できる。例えば、ｐ側窒化物半導体層をエッチングする際のマスク自身にテーパをつけておけば、そのテーパ角度が小さいほどｐ側窒化物半導体層のテーパ角度も小さくなる（例えば、１．５μｍの深さで窒化物半導体層をエッチングする場合、そのエッチング用マスクの端面に３０°程度の傾斜角を設けると、窒化物半導体層端面は４５°程度の傾斜角を有することになる）。また、ｐ側窒化物半導体層８をエッチングする際のエッチングレートによってもテーパ角度は変化するため、実験的に確認した傾向にしたがってエッチングレートを適宜選択すればテーパ角を制御できる。
【００２３】
一方、相対的に発光の強い領域においては、透光性電極１０及びｐ側窒化物半導体層８の端面テーパ角は７０°以上であることが好ましい。特に、図５に示すように、相対的に発光の強い領域において、透光性電極１０の端面１１が有するテーパ角は９０°を越える鈍角であることが好ましい。このとき透光性電極１０の端面１１は逆テーパとなる。ここで「逆テーパ」とは、透光性電極１０の端面１１が上面から下面に向かって内側に傾斜している場合を指す。相対的に発光の強い領域において透光性電極１０の端面１１の有するテーパ角を鈍角にすれば、端面への発光の集中を緩和して発光の均一性を向上することができる。
【００２４】
尚、ここで説明したような端面テーパ角制御の効果は、素子の小型化が進むと一層顕著になる。これは素子の小型化が進むと、ｐ側パッド電極やｎ側パッド電極によって遮光される割合が高くなり、端面の発光が発光全体に寄与する割合が高くなるためである。即ち、端面テーパ角制御の効果は、次のような素子において顕著となる。
（１）図１に示すように、基板の短手方向において、ｐ側パッド電極１４が接続されているｐ側層９の幅（＝ｐ側窒化物半導体層８の幅）をＸ、ｐ側パッド電極１４の最大幅をＲpとすると、Ｘ＜２Ｒｐの関係を充足する発光素子。
（２）さらに好ましくは、基板の短手方向において、ｎ側パッド電極１２の最大幅をＲnとすると、Ｘ＜２Ｒnの関係も充足する発光素子。
また、端面テーパ角制御の効果は、ｐ側パッド電極１４とｎ側パッド電極１２の合計面積が素子の面積に対して占める割合が０．２以上となるような素子においても顕著である。
【００２５】
ところで、本実施の形態のように、ｐ側パッド電極１４とｎ側パッド電極１２を結ぶ中心線１８と、その中心線１８に直交するｎ側パッド電極１２の接線２０（ｐ側パッド電極１４に近い方の接線を指す。他の実施形態においても同じ。）とを仮想し、接線２０よりもｐ側パッド電極１４から離れた領域において先細形状の終端部９ａ及び１０ａを形成することは、チップ小型化に伴う電極レイアウトの観点からも有利である。即ち、チップが小型化するに従い、ｐ側パッド電極１４及びｎ側パッド電極１２のチップ全体に示す面積比が高くなるため、発光領域となるｐ側層９（及び透光性電極１０）の形成可能領域は狭くなっていく。例えば、ワイヤボンディングを行うためには、ワイヤの太さに合わせてｐ側パッド電極１４及びｎ側パッド電極１２をある程度の大きさ（例えば、直径を７０μｍ程度）にする必要がある。一方、チップの小型化を進める結果、チップサイズが２５０×１５０μｍといったものも実用化が検討されており、その場合には図１に示したようにｐ側パッド電極１４とｎ側パッド電極１２の面積比がかなり高くなる。ｐ側層９及び透光性電極１０は、少なくともｎ側パッド電極１２を避けて形成し、チップ外周からもある程度は離間して形成する必要があるため、その形成可能領域はかなり狭い。特に、ｎ側パッド電極１２とチップ外周の間のクリアランスは狭く、そのような領域にｐ側層を延ばそうとすれば細長い形状となってしまう。ところが、ｎ側パッド電極とチップ外周に挟まれた領域はｐ側パッド電極からｎ側パッド電極に向かう電流経路から外れているため、もともと電流が流れにくく、細長い形状にすると一層その傾向が強くなる。本件発明の如く、先細形状の終端部とすれば、こうした狭い領域にｐ側層９を広げながら、同時に、その部分の発光強度の低下も抑制することができる。
【００２６】
次に、本実施に形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法について説明する。尚、以下に説明する以外の事項については、一般的な窒化物半導体発光素子の製造方法と同様である。また、参考のため、必要な部分について具体的な組成と膜厚を挙げながら説明するが、これらに限定されるものではない。以下の例は、ｎ側窒化物半導体層を露出させるために窒化物半導体層を１．５μｍエッチングする場合を想定している。
【００２７】
まず、基板（ウエハ）２上にｎ側窒化物半導体層４、活性層６、ｐ側窒化物半導体層８を積層する。次に、半導体層上にマスクを形成する。マスクの材料としては、フォトレジストやＳｉＯ２等を用いる。ＳｉＯ２をマスクとして用いる場合は、レジストを用いたフォトリソグラフィーにより、ＳｉＯ２マスクを所定形状にパターニングする。そして、マスクを用いて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってｐ側窒化物半導体層８、活性層６、ｎ側窒化物半導体層の一部分４''を除去して、ｎ側窒化物半導体層４の表面を露出させる。
【００２８】
このとき、ＳｉＯ２などのマスクの平面形状に先細形状の終端部を設けることにより、その部分におけるｐ側層９（ｐ側窒化物半導体層８、活性層６、ｎ側窒化物半導体層４''）の端面テーパ角を制御する。また、これに加えて、所望の位置においてＳｉＯ２などのマスク自身の端面テーパ角を小さくすることによって、ｐ側層９の端面におけるテーパ角を制御しても良い。例えば、先細形状でない通常の部分においても、傾斜させたい位置におけるＳｉＯ２マスクの端面に３０°程度のテーパ角を設けると、ＲＩＥ等によるエッチングで半導体層端面は４５°程度のテーパ角を有することになる。ＳｉＯ２マスクの端面テーパ角を制御するには、ＳｉＯ２マスクをパターニングするためのレジストの端面テーパ角を制御すればよく、レジストの端面テーパ角は焼結時の温度や現像時間によって制御できる。即ち、レジスト焼結時の温度を高くし、現像時間を長くすると、レジストのテーパ角が小さくなる傾向にある。
【００２９】
そして、ＳｉＯ２マスクを除去した後、透光性電極１０を形成し、透光性電極１０自身を上記と同様の手法によってパターニングする。そして、ｎ側パッド電極１０、ｐ側パッド電極１４を形成し、絶縁膜１６でチップ全面を覆う。そして、絶縁膜１６に開口部１６ａ及び１６ｂを形成する。最後に、基板２（＝ウエハ）を割断して個々の素子に分割すれば、窒化物半導体発光素子が完成する。
【００３０】
以下、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子について、各構成の詳細について説明する。
（透光性電極１０）
透光性電極の材料としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ランタン（Ｌａ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）よりなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金、それらの積層構造、さらには、それらの化合物が挙げられる。金属や合金層の場合には、薄膜で形成することにより透光性を確保することができる。また、化合物には、導電性の酸化物、窒化物などが含まれる。導電性の金属酸化物（酸化物半導体）としては、亜鉛、インジウム、スズ及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む導電性酸化物膜が、具体的には錫をドーピングした厚さ５０Å〜１０μｍの酸化インジウム（Indium Tin Oxide；ITO）、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、またはＳｎＯ２が等が挙げられる。これらは透光性が高いため、特に好ましい。電極の形状としては、矩形状の格子状、ストライプ状など開口部を有する形状としても良い。
【００３１】
（ｎ側パッド電極１２、ｐ側パッド電極１４）
ｎ側パッド電極１２には、種々の構成を用いることができ、オーミック性、密着性、不純物拡散の防止、ワイヤとの密着性といった事項を考慮して、適宜構成を選択すればよい。例えば、ｎ側半導体層側から順に、ｎ型半導体層とのオーミック接触性と密着性に優れたＷ、Ｍｏ、Ｔｉ等から成る第１層と、ワイヤとの密着性に優れた金、Ａｌ、白金族等から成るパッド用の第２層とを積層しても良い。例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌなどである。また、オーミック用の第１層とパッド用の第２層との間に、バリア層として高融点金属層（Ｗ、Ｍｏ、白金族）を設けた３層構造としても良い。例えばＷ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈ（第２層ａ）／Ｐｔ（第２層ｂ）／Ａｕ、等である。特に、反射性、バリア性に優れるＲｈをバリア層として用いると、光取り出し効率が向上して好ましい。また、ｐ側パッド電極としては、半導体層側から順に、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｏ／Ａｕの他、ＩＴＯなどの導電性酸化物、白金族元素の金属、Ｒｈ／Ｉｒ、Ｐｔ／Ｐｄなどが好適に用いられる。尚、本発明の半導体発光素子においては、ｐ側パッド電極は、さらに延長導電部を設けることが好ましい。これにより、活性層全体を効率よく発光させることができ、特に本発明の半導体発光素子をフェイスアップ実装で設けるときに効果的である。また、ｐ側パッド電極は、透光性電極の上に形成しても、透光性電極に設けた開口部を通じてｐ側窒化物半導体層と接触するように形成しても良い。
【００３２】
（ｎ側窒化物半導体層４、活性層６、ｐ側窒化物半導体層８）
本発明における窒化物半導体発光素子を構成する半導体積層構造の具体例としては、特に限定されないが、例えば次の（１）〜（５）に示すような積層構造が挙げられる。
下記の（１）〜（５）は、いずれも成長基板上に形成され、成長基板としてはサファイアが好ましい。
【００３３】
（１）膜厚が２００ÅのＧａＮよりなるバッファ層、膜厚が４μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層、膜厚が３０ÅのアンドープＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎよりなる単一量子井戸構造の活性層、膜厚が０．２μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎよりなるｐ型クラッド層、膜厚が０．５μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層。
【００３４】
（２）（ａ）膜厚が約１００ÅのＡｌＧａＮからなるバッファ層、
（ｂ）膜厚１μｍのアンドープＧａＮ層、膜厚５μｍのＳｉを４．５×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層、３０００ÅのアンドープＧａＮからなる下層と、３００ÅのＳｉを４．５×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなる中間層と、５０ÅのアンドープＧａＮからなる上層との３層からなるｎ側第１多層膜層（総膜厚：３３５０Å）、
（ｃ）アンドープＧａＮからなる窒化物半導体層を４０ÅとアンドープＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる窒化物半導体層を２０Åとが繰り返し交互に１０層ずつ積層され、さらにアンドープＧａＮからなる窒化物半導体層を４０Åの膜厚で形成された超格子構造のｎ側第２多層膜層（総膜厚：６４０Å）、
（ｄ）膜厚が２５０ÅのアンドープＧａＮからなる障壁層と膜厚が３０Åの
Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる井戸層とが繰り返し交互に６層ずつ積層され、さらに膜厚が２５０ÅのアンドープＧａＮからなる障壁が形成された多重量子井戸構造の活性層（総膜厚：１９３０Å）、
（ｅ）Ｍｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる窒化物半導体層を４０ÅとＭｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなる窒化物半導体層を２５Åとが繰り返し５層ずつ交互に積層されて、さらにＭｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる窒化物半導体層を４０Åの膜厚で形成された超格子構造のｐ側多層膜層（総膜厚：３６５Å）、
（ｆ）膜厚が１２００ÅのＭｇを１×１０２０／ｃｍ３含むＧａＮからなるｐ側コンタクト層。
【００３５】
（３）（ａ）膜厚が約１００オングストロームのＡｌＧａＮからなるバッファ層、（ｂ）膜厚１μｍのアンドープＧａＮ層、膜厚５μｍのＳｉを４．５×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層、３０００ÅのアンドープＧａＮからなる下層と、３００ÅのＳｉを４．５×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなる中間層と、５０ÅのアンドープＧａＮからなる上層との３層からなるｎ側第１多層膜層（総膜厚３３５０Å）、
（ｃ）アンドープＧａＮからなる窒化物半導体層を４０ÅとアンドープＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる窒化物半導体層を２０Åとが繰り返し交互に１０層ずつ積層されてさらにアンドープＧａＮからなる窒化物半導体層を４０Åの膜厚で形成された超格子構造のｎ側第２多層膜層（総膜厚）６４０Å）、
（ｄ）最初に膜厚が２５０ÅのアンドープＧａＮからなる障壁層と続いて膜厚が３０ÅのＩｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる井戸層と膜厚が１００ÅのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる第１の障壁層と膜厚が１５０ÅのアンドープＧａＮからなる第２の障壁層が繰り返し交互に６層ずつ積層されて形成された多重量子井戸構造の活性層（総膜厚１９３０Å）（繰り返し交互に積層する層は３層〜６層の範囲が好ましい）、
（ｅ）Ｍｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる窒化物半導体層を４０ÅとＭｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなる窒化物半導体層を２５Åとが繰り返し５層ずつ交互に積層されてさらにＭｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる窒化物半導体層を４０Åの膜厚で形成された超格子構造のｐ側多層膜層（総膜厚３６５Å）、
（ｆ）膜厚が１２００ÅのＭｇを１×１０２０／ｃｍ３含むＧａＮからなるｐ側コンタクト層。さらに、ｎ側に設ける３０００ÅのアンドープＧａＮからなる下層を、下から１５００ÅのアンドープＧａＮからなる第1の層と１００ÅのＳｉを５×１０１７／ｃｍ３含むＧａＮからなる第2の層と１５００ÅのアンドープＧａＮからなる第3の層とからなる3層構造の下層にすることで、発光素子の駆動時間経過に伴うＶｆの変動を抑えることが可能となる。
【００３６】
（４）（ａ）バッファ層、（ｂ）アンドープＧａＮ層、（ｃ）Ｓｉを６．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層、（ｄ）アンドープＧａＮ層（以上が総膜厚６ｎｍのｎ型窒化物半導体層）、（ｅ）Ｓｉを２．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層とを繰り返し５層ずつ交互に積層された多重量子井戸の活性層、（ｆ）膜厚が１３００ÅのＭｇを５．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層。さらに、透光性電極とｐ型窒化物半導体層との間にＩｎＧａＮ層を５０Åの膜厚で有してもよい。このように３０〜１００Å、好ましい膜厚として５０ÅのＩｎＧａＮ層を設ける場合、この層が正電極と接することとなり、ｐ側コンタクト層となりうる。
【００３７】
（５）（ａ）バッファ層、（ｂ）アンドープＧａＮ層、（ｃ）Ｓｉを１．３×１０１９／ｃｍ３含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層、（ｄ）アンドープＧａＮ層（以上が総膜厚６ｎｍのｎ型窒化物半導体層）、Ｓｉを３．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層とを繰り返し７層ずつ交互に積層された多重量子井戸の活性層（総膜厚：８００Å）、（ｅ）膜厚が１３００ÅのＭｇを２．５×１０２０／ｃｍ３含むＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層。さらに透光性電極とｐ型窒化物半導体層との間にＩｎＧａＮ層を５０Åの膜厚で有してもよい。このように３０〜１００Å、好ましい膜厚として５０ÅのＩｎＧａＮ層を設ける場合、この層が正電極と接することとなり、ｐ側コンタクト層となりうる。
【００３８】
（光変換部材）
また、本発明の半導体発光素子は、発光素子から光の一部をそれとは異なる波長の光に変換する光変換部材を有していてもよい。これにより、発光素子の光を変換した発光装置を得ることができ、発光素子の発光と変換光との混色光などにより、白色系、電球色などの発光装置を得ることができる。
【００３９】
光変換部材としては、Ａｌを含み、かつＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの元素とを含むアルミニウム・ガーネット系蛍光体、さらに希土類元素から選択された少なくとも一つの元素を含有するアルミニウム・ガーネット系蛍光体等が挙げられる。これにより、発光素子を高出力で高発熱での使用においても、温度特性に優れ、耐久性にも優れた発光装置を得ることができる。
【００４０】
光変換部材は、（Ｒｅ1-xＲx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12（０＜ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａ，Ｌｕ，Ｔｂ，Ｓｍからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、ＲはＣｅ又はＣｅとＰｒである）で表される蛍光体であってもよい。これにより上記と同様に、高出力の発光素子において、温度特性、耐久性に優れた素子とでき、特に、活性層がＩｎＧａＮである場合に、温度特性において黒体放射に沿った変化となり、白色系発光において有利となる。
【００４１】
さらに、光変換部材は、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で賦活された窒化物系蛍光体であってもよい。具体的には、一般式ＬＸＳｉＹＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）：Ｅｕ又はＬＸＳｉＹＯＺＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｚ）：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ若しくはＣａ、又は、Ｓｒ及びＣａのいずれか。）が挙げられる。これにより上記蛍光体と同様に、高出力の発光素子において、優れた温度特性、耐久性を得ることができる。なかでも、酸化窒化珪素化合物が好ましい。また、上述したアルミニウム・ガーネット系蛍光体と組み合わせることで、両者の温度特性が相互に作用して、混合色の温度変化が小さい発光装置とできる。
【００４２】
実施の形態２
本実施の形態では、実施の形態１において、レーザスクライブを用いて基板２の分割を行う場合について説明する。その他の点は、実施の形態１と同様である。
【００４３】
レーザスクライブとは、レーザビームによって分離溝を形成する方法である。レーザスクライブによって分離溝を形成した後、通常のブレーキングによって基板を素子単位に分割することができる。レーザスクライブを用いれば、従来のダイシングなどに比べて、深い分離溝をより狭い幅で形成することができる。従って、基板内で分割レーンの占める面積を小さくして素子の取れ数を多くすることができる。また、分離溝を深くすることによってブレーキング時の不良発生を抑制できる。このためレーザスクライブを用いた分割法は、特に小型素子の分割に適している。
【００４４】
本実施の形態では、実施の形態１で説明した窒化物半導体発光素子の分割にレーザスクライブを用いる。これにより、素子の取れ数と歩留まりを向上すると共に、完成した素子の素子周辺部における光取り出し効率も高めることができる。
【００４５】
まず、レーザスクライブを用いた基板の分割法について説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、レーザスクライブによる基板の分割方法を模式的に示す断面図である。尚、図６Ａ〜Ｃでは、図面の簡単のために電極や保護膜は省略している。
【００４６】
まず、図６Ａに示すように、素子の形成が終了した基板２を、半導体層９を下側にして粘着シート４０に固定する。そして、基板２を研磨して薄膜化した後（例えば、４５０μｍの基板を８５μｍまで研磨する）、基板２の裏面から素子の分割レーンに沿ってレーザビーム４２を照射する。レーザビーム４２としては、例えば３５５ｎｍのＹＡＧレーザを用いることができる。レーザビーム４２のビーム径は、例えば３〜８μｍとする。
【００４７】
図６Ｂに示すように、レーザビーム４２の照射によって略Ｖ字状の溝５０が基板２に形成される。溝５０内にはレーザビーム４２によって溶融した基板材料の再固化物５２が付着している。このＶ字溝５０の拡大図を図７に示す。図７に示すように、Ｖ字溝５０の幅Ｗと深さＤの比Ｗ／Ｄは０．５以下、より好ましくは０．３以下であることが望ましい。Ｖ字溝の深さＤは、基板２の厚さの４０〜６０％に達することが好ましい。例えば、典型的なＶ字溝５０の幅Ｗは約８〜１５μｍであり、深さＤは４０〜６０μｍである。このようなＶ字溝５０は、例えば約８５μｍに薄膜化した基板２の分離溝として十分な深さを有している。
【００４８】
次に、図６Ｃに示すように、ローラブレーキング等の適当な手法を用いて基板２をチップ単位に分割する。レーザスクライブによるＶ字溝５０は十分に深いため、チップ欠けや割れといった割断時の不良発生を抑制できる。また、レーザスクライブによる分離溝５０は幅が狭いため、分割レーンの幅を狭くして、素子の取れ数を増大させることができる。尚、ブレーキングの際に、再溶融した固化物５２の大部分は脱落する。
【００４９】
このようにして分割された窒化物半導体発光素子は、特徴的な形状を有する。図８Ａは、レーザスクライブとブレーキングによって形成された窒化物半導体の側面の形状を示す模式断面図である。図８Ａに模式的に示すように、上記の方法で分割された窒化物半導体発光素子の側面は、ブレーキングによって形成された半導体層側領域２ａとレーザスクライブによって形成された裏面側領域２ｂとに上下に分かれている。ブレーキングによって形成された半導体層側領域２ａは基板主面に略垂直であるのに対し、レーザスクライブによって形成された裏面側領域２ｂは基板主面の直交面から基板内側に向かって斜めに傾斜している。その結果、図８Ａに示すように、窒化物半導体発光素子の断面形状は、基板の裏面側半分が略台形形状となっている。
【００５０】
また、基板側面の裏面側領域２ｂは、レーザービームによって溶融された結果表面が変質し、表面粗さが大きくなると共に、表面近傍が変色している。この変質した裏面側領域２ｂは、矩形の窒化物半導体発光素子の４辺全てに存在するため、そのまま用いては光の取出し効率を低下させる。即ち、基板２の側面から放出される光が側面の変質した領域２ｂによって一部吸収されてしまう。また、基板２は光の導波路を形成するため、基板２内を多重反射する光も変質した領域２ｂによって一部吸収されてしまう。
【００５１】
そこで本実施の形態では、基板２の裏面側から砥粒を吹き付けるブラスト加工を行い、基板側面の裏面側領域２ｂに形成された変質部分をできるだけ除去する。ブラスト加工は、例えば、アルミナ砥粒を用いて行うことができる。ブラスト加工を行った後の基板２は、図８Ｂに示すように、基板側面の裏面側領域２ｂが丸みを帯びた形状となる。また、ブラスト加工によって基板側面の裏面側領域２ｂの表面粗さもある程度小さくなる。特に、基板裏面の端部２ｃは、図８Ｃに示すように、角が取れたアール形状となっている。この端部２ｃのアールが大きいほど、側面の裏面側領域２ｂにおける変質層が大きく除去されている。また、基板側面の裏面側領域２ｂにおける表面粗さも変質層の除去程度を反映している。
【００５２】
尚、ブラスト加工は、図６Ｃに示す基板２のブレーキング前に行っても良いし、ブレーキング後に行っても良い。ブレーキング前に行えば、基板２の分離溝５０内に堆積した再固化物５２を除去してからブレーキングを行うことができる。従って、ブレーキング時に再固化物５２が飛散して素子に付着するといった不具合を防止できる。一方、図６Ｃに示すブレーキング工程の後にブラスト加工を行えば、粘着層４０をエキスパンドすることによって素子同士の間隔を広げた状態でブラストを行うことができる。従って、基板側面の裏面領域２ｂに形成された変質層をより効率的に除去できる。また、より大きな砥粒を用いてブラスト加工が行うことができる。大きな砥粒を用いれば、変質層の除去をより良好に行うことができ、しかも短時間に加工が終了する。このときの砥粒の直径は、１０μｍ以上、より好ましくは４０μｍ以上であることが望ましい。また、ブレーキング後にブラスト加工を行えば、ブレーキング前に行う場合に比べて基板の割れ等が発生しにくく、歩留まりも向上する。尚、ブラスト加工によって光を吸収する変質層が除去できれば良く、基板側面の裏面領域２ｂの表面粗さが他の面（絶えば基板裏面）と同一になる必要はない。ブラスト加工後も、基板側面の裏面領域２ｂの表面粗さは基板裏面に比べて大きい（例えば、１．５倍以上）。
【００５３】
こうして形成された窒化物半導体発光素子は、素子周辺部における光取り出し効率も高めることができるため、ｐ型窒化物半導体層８及び／又は透光性電極１０の端面テーパ角の制御と相俟って、発光が弱くなりやすい素子周辺部の発光強度を改善することができる。このことを図９を参照しながら簡単に説明する。図９は、レーザスクライブを用いて分割した素子の素子周辺部を模式的に示す断面図である。前述したように、レーザスクライブによってＶ字状の分離溝が形成される結果、基板側面の裏面側領域２ｂは傾斜面となる。図９に示すように、基板内を全反射する角度で進行してきた光は、傾斜した裏面側領域２ｂで反射角度が変わるため、基板から外部に取り出され易くなる。しかも、その多くは素子上方に向かう。従って、基板２の側面が直交面である場合に比べて、光の取出し効率を高め、また、素子周辺部における発光強度を改善することができる。
【００５４】
以上、図９に示すように、基板主面に直交する断面（図９では素子の短手方向に平行な断面）において、ｐ側層９に形成した傾斜面（＝ｐ側層の端面７）と基板２の側面に形成した傾斜面（＝裏面側領域２ｂ）とが素子外周に向かって互いに近づくように傾斜している。換言すれば、ｐ側層９の傾斜面は、基板主面に平行な断面における半導体層の断面積が半導体の積層方向（＝ｎ側窒化物半導体層４からｐ側窒化物半導体層９に向かう方向）に徐々に狭くなるような傾斜を有している。一方、基板２の側面に形成した傾斜面は、基板主面に平行な断面における基板の断面積が基板の裏面に向かって徐々に狭くなるような傾斜を有している。これによって、発光の弱い周辺領域における光の取り出し効率が向上する。従って、特に小型の素子における発光効率を高め、小型かつ高輝度の発光素子を実現できる。
【００５５】
実施の形態３
図１０は、本件発明の実施の形態２に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。下記に説明する点を除いては実施の形態１と同様である。
本実施の形態では、ｎ側パッド電極１２がチップの隅に近い位置に形成されており、ｎ側パッド電極１２の一方の側面に沿ってｐ側層９が延在している。実施の形態１と同様に、ｐ側パッド電極１４とｎ側パッド電極１２の中心同士を結ぶ中心線１８と、それに直交するｎ側パッド電極１２の接線２０を仮想すると、上記ｐ型層９の延在部が仮想接線２０よりもｐパッド電極１４から遠い位置となる。したがって、ｐ型層９の延在部は発光強度が低くなる傾向にあり、特にその先端領域２２では発光強度の低下が顕著である。そこで本実施の形態では、ｐ型層９の延在部の先端領域２２に先細形状の終端部９ａを設けている。また、透光性電極１０についても、同様の位置に先細形状の終端部１０ａを設けている。本実施の形態においても、ｐ側層９と透光性電極１０に設けた先細形状の終端部において、端面テーパ角が小さくなるため、発光強度の低下し易い先端領域２２の光取り出し効率を高めて、素子全体の発光効率を向上すると共に、全面に均一な発光が実現できる。
【００５６】
実施の形態４
図１１は、本発明の実施の形態３に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。下記に説明する点を除いては実施の形態１と同様である。
本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子は、図１１に示すように平行四辺形のチップ形状を有する。平行四辺形のチップ形状の場合、一方の対角線上のチップ角部は鈍角となり、他方の対角線側はチップ角部は鋭角となる。この場合は図１１に示すように、ｐ側パッド電極１４及びｎ側パッド電極１２を平行四辺形チップの鈍角である角部に近づけて配置することが好ましい。このようにすれば、発光強度が低下しやすい角部の光取り出し効率を高めることができる。即ち、ｐ側パッド電極１４とｎパッド電極１２を直線で結ぶ電流経路から離れた領域は基本的に電流密度が小さくなり、発光強度が低下する傾向にあるが、そのような領域である角部２３及び２６はチップ形状が鋭角であるため、チップに沿ってｐ側層９をエッチングすれば、ｐ側層９に先細形状の終端部が形成されることになる。また、透光性電極１０もｐ側層９と相似形状とするため、透光性電極１０にも先細形状の終端部が形成される。従って、発光強度が低下し易いチップ角部２３及び２６において、端面のテーパ角を小さくして、光取り出し効率を高めることができる。
【００５７】
また、本実施の形態においては、ｎ側パッド電極１２の両方の側面に沿ってｐ側層９が延在している。実施の形態１と同様に、ｐ側パッド電極１４とｎ側パッド電極１２の中心同士を結ぶ中心線１８と、それに直交するｎ側パッド電極１２の接線２０を仮想すると、上記両方の延在部が仮想接線２０よりもｐパッド電極１４から遠い位置となる。そこで本実施の形態では、チップ角部に近い領域２３だけではなく、それとは逆の領域２５に延在しているｐ側層９にも先細形状の終端部を形成している。本実施の形態においても、発光強度が低下し易い領域において端面テーパ角を小さくして光取り出し効率を高め、素子全体の発光効率を向上すると共に、全面に均一な発光が実現できる。
【００５８】
実施の形態５
図１２は、本発明の実施の形態４に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。下記に説明する点を除いて、実施の形態３と同様である。
本実施の形態では、まず第１に、一方のチップ角部に近い領域２３から、さらにｎ側パッド電極１２に向かってｐ側層９を延ばし、その先端の領域２４に先細形状の終端部を設ける。このようにすることによって、発光強度の低下しやすい末端部の光取り出し効率を高めながら、透光性電極１０の形成面積を広げて、一層均一な発光が実現できる。
【００５９】
また、第２に、本実施の形態では、ｐ側パッド電極１４の一部をチップ角部２６に向かって延ばし（＝延長導電部）、前述の端面テーパ角制御との相乗効果によって、チップ角部２６の発光強度を高めている。本実施の形態においても、素子全体の発光効率を向上すると共に、全面に均一な発光が実現できる。
【００６０】
実施の形態６
本実施の形態では、上記実施の形態１乃至４と異なり、ｐ側層９や透光性電極１０の平面形状は従来のまま、相対的に発光が弱くなる領域においてｐ側層９や透光性電極１０の端面テーパ角を小さくように制御する。図１３Ａ乃至Ｆは、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の形状のバリエーションを示す上面図である。相対的に発光が弱くなる領域は、ｎ側パッド電極とｐ側パッド電極の配置や、透光性電極の抵抗値によっても変化するが、一般的にｐ側パッド電極とｎ側パッド電極を直線で結んだ電流経路から離れるほど発光強度が低下し易い。即ち、基本的にｐ側パッド電極から遠い位置ほど発光強度が低くなり易く、その中でもｎ側パッド電極からも遠い位置の発光強度が低くなり易い。
【００６１】
図１３Ａに示す例では、ｎ側パッド電極１２とｐ側パッド電極１４が矩形チップの対角線上にある２つの隅部に配置されている。この例では、ｎ側パッド電極１２とｐ側パッド電極１４が形成されていない隅部領域２８及び２９が発光が相対的に弱くなる。そこで、これらの領域における透光性電極１０及び／又はｐ側層９の端面テーパ角を相対的に小さくする。次に、図１３Ｂに示す例では、図１３Ａに示した例からｐ側パッド電極１４の位置がチップの一辺に沿って辺の略中央に移動している。このため、ｐ側パッド電極１４に近い方の隅部領域２８は、その対角線上にある隅部領域２９よりも相対的に発光が強くなる。そこで、隅部領域２９における透光性電極１０及び／又はｐ側層９の端面テーパ角を隅部領域２８に比べて小さくする。その他の点は、図１３Ａの例と同様である。図１３Ｃに示す例では、矩形チップの一辺に沿った両隅部にｎ側パッド電極１２とｐ側パッド電極１４が配置されている。この場合、パッド電極が配置された辺に対向する辺の両隅部近傍の領域３０及び３１の発光が弱くなる傾向にある。そこで、これらの領域における透光性電極１０及び／又はｐ側層９の端面テーパ角を相対的に小さくする。
【００６２】
図１３Ｄに示す例では、対向する２辺の略中央にｐ側パッド電極１４とｎ側パッド電極１２が形成されている。この例では、ｎ側パッド電極１２の両脇の隅部領域３２及び３３が発光が相対的に弱くなる。そこで、これらの領域における透光性電極１０及び／又はｐ側層９の端面テーパ角を相対的に小さくする。図１３Ｅに示す例は、ｐ側パッド電極１４の形状を除いて図１３Ｄに示す例と同様である。ｐ側パッド電極１４の両側方から上記領域３２及び３３に向かって延びる延長導電部１４ａを有する。延長導電部１４ａによって隅部領域３２及び３３における電流密度が向上できる。この延長導電部１４ａによる電流密度向上効果と上記テーパ角制御による光取り出し効率向上効果の相乗効果によって領域３２及び３３における発光強度の低下を一層抑制できる。図１３Ｆに示す例も、ｐ側パッド電極１４の形状を除いて図１３Ｅに示す例と同様であり、ｐ側パッド電極１４から隅部領域２８に向かって延びる延長導電部を有する。しかしながら、この例では延長導電部の効果を考慮して、隅部領域２８におけるテーパ角制御は省略している。
【００６３】
実施の形態７
図１４Ａ及びＢは、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図及び断面図である。本実施の形態に窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体と異なる異種基板を有しておらず、ｎ側窒化物半導体層４、活性層６及びｐ側窒化物半導体層８から成り、ｐ側窒化物半導体層の上面に透光性電極１０が形成され、さらにｐ側パッド電極１４が形成されており、ｎ側窒化物半導体層の下面にｎ側パッド電極１２が形成されている。このような構造の窒化物半導体発光素子は、例えば、ｎ側窒化物半導体の一部としてＧａＮ基板を用いることで製造できる。
【００６４】
この構造においてもｐ側窒化物半導体槽８の上面が発光観測面となるが、ｎ側窒化物半導体層の裏面にｎ側パッド電極１２が形成されているため、ｐ側パッド電極１４からの距離のみによって発光強度分布が決まる。即ち、ｐ側パッド電極からの距離が遠いほど、電流密度が低下するため、発光強度が弱くなる傾向にある。そこで本実施の形態においては、透光性電極１０に放射状に複数の突出部１０ａを形成し、各突出部１０ａを先細形状とする。これにより、相対的に発光が弱くなる領域、即ち、ｐ側パッド電極１４から離れた領域において端面テーパ角を小さくすることができ、当該領域における光取り出し効率を向上することができる。従って、チップ全体に均一で高発光強度の窒化物半導体発光素子とすることができる。
【００６５】
実施の形態８．
図１５Ａ及びＢは、実施の形態８に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図及び断面図である。尚、図１５Ｂでは、図面の簡単のために絶縁保護膜１６は省略している。本実施の形態では、ｐ側層９と素子外周と間の領域に半導体層の突起群５４を形成することによって、素子周辺部における光取出し効率を一層高める。その他の点は、実施の形態１と同様である。尚、以下では、窒化物半導体発光素子を電極形成面側からみて、透光性電極１０を有する部分のｐ側層９を第１の領域、第１の領域と素子外周に囲まれた領域を第２の領域と称する。図１５Ａに示すように、第１の領域は、第２の領域に囲まれている。また、第２の領域は素子の外周に囲まれている。
【００６６】
図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、ｎ側窒化物半導体層４の’露出した第２の領域に、複数の凸部（ディンプル）５４を形成している。この複数の凸部５４は、後述するように、光の取出し効率を高める作用を有する。ｎ側窒化物半導体層４’の露出した第２の領域は、ｎ側パッド電極１２の形成面（ｎ側コンタクト層の表面）になると同時に、素子分割の際に分割レーンとなる部分でもある。この第２の領域に凸部５４を形成することには種々の利点がある。まず、第２の領域におけるｎ側窒化物半導体層４’の露出工程と同時に凸部５４の形成を行えば、工程を増加させることなく凸部５４を形成できる。また、凸部５４を形成するための特別の領域を設ける場合に比べて、素子の小型化ができる。さらに、素子周辺の第２の領域は直接発光する部分ではないため発光強度が低いが、凸部５４を形成することによって第２の領域からの光取り出し効率を改善し、観測面側の全域に渡って発光の均一性を向上できる。
【００６７】
第２の領域に凸部５４を設けることによって、発光観測面側への光の取り出し効率を例えば１０〜２０パーセント向上させることができる。その理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
１．ｎ側層４（特にｎ側コンタクト層）内を導波する光が、ｎ側層４から凸部５４の内部に取り込まれ、凸部５４の頂部又はその途中部分から光が観測面側に取り出される。
２．活性層６の端面から側方に出射された光が、複数の凸部５４により反射散乱され観測面側へ取り出される。
３．ｎ側層４（特にｎ側コンタクト層）内を導波する光が、凸部５４の根本（ｎ側層４と凸部５４の接続部分）付近にて凸部５４の側面で乱反射され、観測面側へ光が取り出される。
【００６８】
尚、第２の領域の割合は、素子が小型になる程大きくなる。即ち、基板側から分離溝を形成して素子分割を行う際に、電流が通過して発光する領域である第１の領域（＝ｐ側層９）に分離溝が達すると、素子が劣化して発光効率が低下してしまう。このため、基板裏面に形成する分離溝が第１の領域に達しない程度に第１の領域を素子外周から離して形成する必要がある。このため、特に素子のサイズが小さい場合は、素子面積に対して第２の領域が占める割合が大きくなる。従って、特に小型の素子において、第２の領域に凸部５４を形成することが有効である。
【００６９】
また、図１５Ａ及びＢに示す窒化物半導体発光素子はＤＨ構造（ダブルへテロ構造）であるので、活性層６の部分が発光部となる。そこで図１５Ｂに示すように、第２の領域に設けられた各凸部５４は、素子断面において、活性層６よりも高くすることが好ましい。また、凸部５４の間の底部は、活性層６よりも低くすることが好ましい。より具体的には、凸部５４は、少なくとも活性層６とそれに隣接するｎ側窒化物半導体層４’’との界面より高ければよいが、活性層６とそれに隣接するｐ側窒化物半導体層８との界面より高いことがより好ましい。また、凸部５４同士の間の底部は、少なくとも活性層６とそれに隣接するｐ側窒化物半導体層８との界面より低ければよいが、活性層６とそれに隣接するｎ側窒化物半導体層４’’との界面より低いことがより好ましい。これによって、活性層６からの発光の取出し効率を効果的に高めることができる。
【００７０】
さらに、凸部５４は、ｐ側層９と実質的に同じ高さにすることが好ましい。これによって、透光性電極１０が形成された第１の領域の半導体層９に遮られることなく、凸部５４の頂部から観測面側に効果的に光を取り出すことができる。さらには、凸部５４をｐ側コンタクト層８よりも高く、より好ましくは透光性電極１０よりも高くすることにより、一層効果的に光を取り出すことができる。
【００７１】
さらに、上記効果は、半導体積層方向、つまりｎ側層４からｐ側層８に向かって、凸部５４の断面形状の幅が徐々に細くなるようにすることで、より大きなものとなる。すなわち、凸部５４の側面を傾斜させることにより、活性層６からの光を凸部５４の側面で高効率で反射させることができる。また、ｎ側層４を導波した光を高効率で散乱させることができる。従って、観測面側への光取り出しを効果的に行うことができる。凸部５４の側面の傾斜角は、３０°〜８０°が好ましく、４０°〜７０°がより好ましい。ここで凸部５４の側面の傾斜角とは、凸部５４の断面における底辺側の内角を指す。
【００７２】
凸部５４の断面形状は、三角形、半楕円、台形等の種々の形状が可能である。また、凸部５４の平面形状も、円形、三角形等、種々の形状が可能である。特に、凸部５４の断面形状が徐々に先細りとなる形状であり、平面形状が円形であることが好ましい。このように構成することにより、光の指向性制御がより容易になると共に、全体としてより均一な光取り出しが可能となる。ｐ側コンタクト層８側から光を取り出す場合（ｐ側コンタクト層を観測面とする場合）にも、観測面側から見た凸部の平面形状が点ではなく、一定の面積をもつことが好ましいと考えられる。
また、凸部５４の上面が一定の面積を持つ平面である場合、凸部５４の上面の略中央部に凹みをつけても良い。これにより、ｎ側層４内を導波してきた光が凸部５４の内部に侵入した際に、凸部５４の上面に形成された凹みによって観測面側に光が出射されやすくなる。
【００７３】
凸部５４は、第１の領域から素子外周に向かって２列以上、好ましくは３列以上配列されていることが望ましい。また、第１の領域から素子外周に向かって基板主面に平行な方向に見たときに、異なる列の凸部５４同士が部分的に重なるように凸部５４が配列されていることが好ましい。これにより、第１の領域から出射した光が高い確率で凸部５４で反射、散乱されることになり、光取出し効率が高くなる。
【００７４】
本実施の形態における凸部５４は、ｎ側窒化物半導体層４’’を露出する際に、同時に形成することが好ましい。例えば、ｐ側コンタクト層８を積層した後に、後に透光性電極１０を設けるｐ側層９の部分（第１の領域）および凸部５４を形成すべき部位（第２の領域の一部分）をレジスト膜で覆い、ｎ側窒化物半導体層４’’が露出するまでエッチングを行う。これにより、ｎ側パッド電極１２を形成するための露出面と凸部５４を同時形成できる。尚、マスクとしてレジスト膜に代えて、ＳｉＯ2等の絶縁膜を用いてもよい。
【００７５】
このように形成された凸部５４は、第１の領域における半導体積層構造と同じ積層構造を備える。しかしながら、第１の領域に含まれる活性層６は発光層として機能するが、第２の領域の凸部に含まれる活性層６は発光層として機能しない。これは、第１の領域がｐ側パッド電極１４を有するのに対して、第２の領域（凸部）にはｐ側パッド電極１４が形成されていないことによる。すなわち、第１の領域の活性層６は通電によりキャリア（正孔及び電子）が供給され得るのに対し、第２の領域に設けられた凸部の活性層には通電によりキャリアは供給されない。従って、本実施の形態の凸部５４は、それ自体で発光しうるものではない。よって、素子を分割する際に凸部５４の一部が破断しても発光効率の低下はほとんどない。
【００７６】
本実施の形態における凸部５４は、横方向（窒化物半導体発光素子の側面方向）に出射する光を減少させ、上方向（観測面側）への出射光を増加させる。特に、サイズの小さい素子の場合は、第２の領域の占める割合が大きいので、発光強度の強い領域が少なくなってしまう。この第２の領域に凸部５４を形成することで、発光強度の比較的強い領域を増やすことができる。
【００７７】
また、本実施の形態における素子の分割は、実施の形態２で説明したレーザスクライブによって行うことが好ましい。レーザスクライブによって素子分割を行えば、基板側面の裏面側領域２ｂを斜めに傾斜させて、基板端面における光の取り出し効率を向上することができる。従って、本実施の形態における凸部５４と基板側面に形成した傾斜面（＝裏面側領域２ｂ）とが協働して光を上方に向かわせ、暗くなり易い素子の周辺部における光取り出し効率を高めることができる。
【００７８】
実施の形態９
図１６は、本実施の形態に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。本実施の形態では、実施の形態８において、ｎ側パッド電極１２を囲む部分のｐ側層９に複数の突出部９ａを設けている。この突出部９ａの形成により、電流が通過して発光する領域を有する第１の領域を増やしている。さらに、各突出部９ａを先細形状としているため、突出部９ａの端面で光を乱反射させることができ、光取り出し効率が向上する。さらに、各突出部９ａの終端部の端面におけるテーパ角が小さくなり、当該領域からの光取り出し効率が向上する。
【実施例１】
【００７９】
図１及び図２に示す構造の窒化物半導体発光素子を作製する。具体的には、サファイア基板２の上に、（ａ）ＡｌＧａＮよりなるバッファ層（図示せず）、（ｂ）ノンドープＧａＮ層（図示せず）、（ｃ）ｎ側窒化物半導体層４として、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ側コンタクト層、及びＧａＮ層（４０Å）とＩｎＧａＮ層（２０Å）とを交互に１０回積層させた超格子のｎ側クラッド層、（ｄ）ＧａＮ層（２５０Å）とＩｎＧａＮ層（３０Å）とが交互に３〜６回積層された多重量子井戸構造の活性層６、（ｅ）ｐ側窒化物半導体層８として、ＭｇドープＧａＮ層（４０Å）とＭｇドープＩｎＧａＮ層（２５Å）とが交互に２回積層された超格子のｐ側クラッド層、及びＭｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層、をこの順に積層する。
【００８０】
一部の領域において、ｐ側窒化物半導体層８、活性層６及びｎ側窒化物半導体層の一部４’’（＝ｐ側層９）を除去してｎ側窒化物半導体層４’の表面が露出させる。このときに接線２０よりもｐ側パッド電極１４から離れた領域のｐ側層９の端面テーパ角が小さくなるようにエッチングする。そして露出したｎ側層４’上にｎ側パッド電極１２を形成する。そして、ｐ側窒化物半導体層８上のほぼ全面に、ＩＴＯからなる透光性電極１０を形成し、この透光性電極１０の一部の上にｐ側パッド電極１４を形成する。このとき、接線２０よりもｐ側パッド電極１４から離れた領域の透光性電極１０の端面テーパ角が小さくなるようにエッチングする
【００８１】
以下、より詳細に説明する。
＜半導体層の形成＞
まず、直径２インチ、Ｃ面を主面とするサファイア基板をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、温度を５００℃にしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アンモニア（ＮＨ３）を用い、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるバッファ層を１００Åの膜厚で成長させる。バッファ層形成後、温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮ層を１．５μｍの膜厚で成長させる。この層は、素子構造を形成する各層の成長において下地層（成長基板）として作用する。
【００８２】
次に、下地層の上に、ｎ側窒化物半導体層４として、ＴＭＧ、アンモニア、不純物ガスとしてシランガスを用い、１０５０℃でＳｉを１×１０１８／ｃｍ３ドープさせたＧａＮからなるｎ側コンタクト層を２．１６５μｍの膜厚で成長させる。温度を８００℃にして、原料ガスにトリメチルインジウムを断続的に流しながら、ＧａＮ層（４０Å）とＩｎＧａＮ層（２０Å）とを交互に１０回積層させた超格子のｎ型クラッド層５を６４０Åの膜厚で成長させる。さらに、ＧａＮ層（２５０Å）とＩｎＧａＮ層（３０Å）とを交互に３〜６回積層させた多重量子井戸構造の活性層６を成長させる。
【００８３】
ｐ側窒化物半導体層８として、ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層（４０Å）とＭｇドープＩｎＧａＮ層（２０Å）とを交互に１０回積層させた超格子のｐ型クラッド層を０．２μｍ成長させる。最後に、９００℃で、水素雰囲気下、ＴＭＧを４ｃｃ、アンモニア３．０リットル、キャリアガスとして水素ガスを２．５リットル導入し、ｐ型クラッド層の上にＭｇを１．５×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮからなるｐ側コンタクト層を０．５μｍの膜厚で成長させる。その後、得られたウェハを反応容器内で、窒素雰囲気中、６００℃にてアニールし、ｐ型クラッド層及びｐ側コンタクト層をさらに低抵抗化する。
【００８４】
＜エッチング＞
アニール後、ウェハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成して、ｐ側層９のｐ側パッド電極１４から離れた位置に先細形状（Ｗ／Ｌは約１．２）の終端部９ａを形成する。その終端部９ａが他の終端部よりもテーパ角が小さくなるように、ｐ側層９をエッチングし、ｎ側コンタクト層の一部を露出させる。このとき先細形状の終端部９ａにおける端面テーパ角は約２７°となる。
【００８５】
＜ｐ電極及びｎ電極の形成＞
マスクを除去した後、スパッタ装置にウェハを設置し、Ｉｎ2Ｏ3とＳｎＯ2との焼結体からなる酸化物ターゲットをスパッタ装置内に設置する。スパッタ装置によって、酸素ガス雰囲気中、スパッタガスとしてアルゴンガスと酸素との混合ガス（２０：１）で、例えば、ＲＦパワー１０Ｗ／ｃｍ２で２０分間スパッタリングし、引き続き、ＲＦパワーを２Ｗ／ｃｍ２に変更して２０分間スパッタリングすることにより、ＩＴＯよりなる透光性電極１０を、膜厚５０００Åで形成する。透光性電極１０を形成後、上記と同様に透光性電極１０上に、ｐ側パッド電極１４から離れた位置に先細形状（Ｗ／Ｌは約０．８６）の終端部を有するマスクを設け、そのマスクの上からエッチングする。このとき先細形状の終端部１０ａにおける端面テーパ角は約６０°となる。
【００８６】
次いで、透光性電極１０上に、レジストにより所定のパターンを有するマスクを形成し、その上にＷ層、Ｐｔ層およびＡｕ層をこの順に積層し、リフトオフにより、ボンディング用のｐ側パッド電極１４を総膜厚１μｍで形成する。その後、ｎ型コンタクト層の上に、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側パッド電極１２を７０００Åの膜厚で形成する。次いで、アニール装置にて４００〜６００℃程度で熱処理を施す。
【００８７】
得られたウエハを所定の箇所で分割することにより、窒化物半導体発光素子１を得ることができる。以上のようにして形成した窒化物半導体発光素子は、ｐ側パッド電極とｎ側パッド電極に挟まれた領域において発光強度が最も強くなる。この発光強度が最も強い領域におけるｐ側層９及び透光性電極１０の端面テーパ角に比べて、ｐ側層９及び透光性電極１０に形成された先細形状の終端部９ａ及び１０ａの端面テーパ角が小さくしているので、この端面から上方向に向かう光を増加させることができ、発光均一性が向上する。また、光取り出し効率も向上する。
【実施例２】
【００８８】
実施例１において、透光性電極のエッチング条件（エッチング液、ガス等）を変えることにより、ｐ側パッド電極とｎ側パッド電極に挟まれた領域における透光性電極１０の端面テーパ角が１１０°とする。その他の点は実施例１と同様である。実施例１に比べて、ｐ側パッド電極とｎ側パッド電極に挟まれた領域における透光性電極１０の端面への発光の集中が緩和される。
【比較例１】
【００８９】
実施例１において、ｐ側層９と透光性電極１０のエッチング速度を大きくしてｐ側層９及び透光性電極１０の端面のテーパ角を全周に渡って略同一の９０°とする。その他の点は、実施例１と同様にして窒化物半導体発光素子を作成する。実施例１に比べて、ｐ側パッド電極から離れた領域における発光強度が低下する。
【実施例３】
【００９０】
ｐ側層９をエッチングするマスク形成の際に、図１６に示すように、ｎ電極１４を囲む部分に複数の半円状の突出部９ｂが形成されると同時に、ｐ側層９と素子外周の間（第２の領域）に複数の円形の凸部５４が形成されるようにマスクを残す。凸部５４は、直径５μｍの円形とし、凸部５４の中心同士の間隔を７μｍで配列する。また、凸部５４は、素子の外周に沿って２列又は３列の凸部５４が配列し、偶数列の凸部５４と奇数列の凸部５４の位置は互いに半周期ずれるようにする。その他の点は、実施例１と同様にして窒化物半導体発光素子を作製する。また、半円状の突出部９ｂや円形凸部５４の端面テーパ角は７５°となる。
【００９１】
この実施例の窒化物半導体発光素子では、凸部５４と半円状の突出部９ｂにより光取出し効率が実施例１よりも向上する。また、半円状の突出部９ｂを設ける結果、ｎ側パッド電極１２とｐ側層９との間隔が素子外周とｐ側層９（＝第１の領域）との間隔よりも狭くなるため、電流が通過して発光する第１の領域の面積が増加し、発光効率が向上する。
【実施例４】
【００９２】
実施例１の窒化物半導体発光素子において、素子の分割をレーザスクライブを用いて行う。その他の点は、実施例１と同様である。
まず、実施例１と同様にして窒化物半導体発光素子を形成した後、サファイア基板２を裏面から研磨した厚さ８５μｍにする。次に、サファイア基板２を裏面が上面になるように粘着シート４０に固定する。そして、波長３５５ｎｍ、ビーム径５μｍのＹＡＧレーザビームをサファイア基板２の裏面上で走査させ、表面での幅が約１０μｍ、深さが約４７μｍの分離溝を形成する。次に、サファイア基板２の裏面からブラスト加工を行い、分離溝内に付着した溶融再固化物を除去する。ブラスト加工には、直径が約４μｍのＡｌ２Ｏ３を用いる。そしてサファイア基板２の裏面からローラブレーキングを行い、個々のチップに分割する。チップサイズは、短手方向に１５０μｍで、長手方向に２５０μｍとなるようにする。
【００９３】
このようにして形成した窒化物半導体発光素子は、図９に示すように、サファイア基板の側面の裏面側約４７μｍの領域が斜めに傾斜している。その傾斜角（傾斜面２ｂが基板主面の直交面に対してなす角）は約６°となる。この側面の傾斜の効果により、素子周辺部における光の取出し効率が高まる。
【実施例５】
【００９４】
実施例４において、ブラスト加工をローラブレーキングの後に行う他は、実施例４と同様にして窒化物半導体発光素子を作製する。
実施例４においてレーザスクライブを行い、さらにローラブレーキングを行った後、粘着シート４０をエキスパンドして素子同士の間隔を広げる。そして、サファイア基板２の裏面からブラスト加工を行う。ブラスト用の砥粒には直径４０μｍのＡｌ２Ｏ３を用いる。ブラスト加工の砥粒が実施例４に比べて大きいため、より短時間でブラスト加工を終えることができる。このようにして得られた窒化物半導体発光素子は、サファイア基板２の側面の裏面側２ｂの変質層が実施例４よりも良好に除去されている。また、実施例４と同様に、サファイア基板２の側面の裏面側２ｂが斜めに傾斜しており、素子周辺部における光の取出し効率が向上する。尚、サファイア基板２の側面の裏面側領域２ｂにおける表面粗さは約１．１μｍであり、サファイア基板２の裏面の表面粗さ（約０．５μｍ）の２倍であった。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、本件発明の実施の形態１に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ'線における断面を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に示す窒化物半導体発光素子の一部を拡大した上面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１に示す窒化物半導体発光素子の一部を拡大した断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、透光性電極及びｐ層の端面が垂直である場合の光の進行を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、透光性電極及びｐ層の端面がテーパ角を有する場合の光の進行を示す模式図である。
【図５】図５は、図３Ｂの別のバリエーションを示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、レーザスクライブの一工程を示す模式断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの次の工程を示す模式断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ｂの次の工程を示す模式断面図である。
【図７】図７は、レーザスクライブした後のスクライブ溝を示す模式断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、レーザスクライブ後のチップの断面形状を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ブラスト後のチップの断面形状を示す模式図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８ＢのＡ部を示す部分拡大断面図である。
【図９】図９は、レーザスクライブをした場合の素子の端面近傍における光の進行を示す模式図である。
【図１０】図１０は、本件発明の実施の形態３に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。
【図１１】図１１は、本件発明の実施の形態４に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。
【図１２】図１２は、本件発明の実施の形態５に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本件発明の実施の形態６に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本件発明の実施の形態６に係る窒化物半導体発光素子の別例を示す上面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、本件発明の実施の形態６に係る窒化物半導体発光素子の別例を示す上面図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、本件発明の実施の形態６に係る窒化物半導体発光素子の別例を示す上面図である。
【図１３Ｅ】図１３Ｅは、本件発明の実施の形態６に係る窒化物半導体発光素子の別例を示す上面図である。
【図１３Ｆ】図１３Ｆは、本件発明の実施の形態６に係る窒化物半導体発光素子の別例を示す上面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本件発明の実施の形態７に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本件発明の実施の形態７に係る窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の実施の形態８に係る窒化物半導体発光素子を示す上面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本件発明の実施の形態８に係る窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態９に係る窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  窒化物半導体発光素子、
４  ｎ側窒化物半導体層、
６  活性層、
８  ｐ側窒化物半導体層、
１０  透光性電極、
１２  ｎ側パッド電極、
１４  ｐ側パッド電極、
１６  絶縁膜
１８  パッド電極中心線
２０  接線
【図１】
2008235940.tif 000003
【図２】
2008235940.tif 000004
【図３Ａ】
2008235940.tif 000005
【図３Ｂ】
2008235940.tif 000006
【図４Ａ】
2008235940.tif 000007
【図４Ｂ】
2008235940.tif 000008
【図５】
2008235940.tif 000009
【図６Ａ】
2008235940.tif 000010
【図６Ｂ】
2008235940.tif 000011
【図６Ｃ】
2008235940.tif 000012
【図７】
2008235940.tif 000013
【図８Ａ】
2008235940.tif 000014
【図８Ｂ】
2008235940.tif 000015
【図８Ｃ】
2008235940.tif 000016
【図９】
2008235940.tif 000017
【図１０】
2008235940.tif 000018
【図１１】
2008235940.tif 000019
【図１２】
2008235940.tif 000020
【図１３Ａ】
2008235940.tif 000021
【図１３Ｂ】
2008235940.tif 000022
【図１３Ｃ】
2008235940.tif 000023
【図１３Ｄ】
2008235940.tif 000024
【図１３Ｅ】
2008235940.tif 000025
【図１３Ｆ】
2008235940.tif 000026
【図１４Ａ】
2008235940.tif 000027
【図１４Ｂ】
2008235940.tif 000028
【図１５Ａ】
2008235940.tif 000029
【図１５Ｂ】
2008235940.tif 000030
【図１６】
2008235940.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月30日(2008.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたｎ側窒化物半導体層及びｐ側窒化物半導体層と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上に形成された透光性電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上に形成された、外部回路と接続するためのｐ側パッド電極と、
前記ｎ側窒化物半導体層と外部回路と接続するためのｎ側パッド電極と、を備えた窒化物半導体発光素子であって、
前記基板主面に垂直な面内において前記透光性電極及び／又はｐ側窒化物半導体層の端面が前記基板主面との間で成すテーパ角を位置によって異ならしめ、
素子面内で発光強度の最も強い領域における前記透光性電極の前記テーパ角が鈍角であることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
発光強度の最も弱い領域における前記テーパ角を、発光強度の最も強い領域に比べて小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記テーパ角を、前記発光の最も弱い領域では７０度以下にしたことを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記テーパ角を、前記ｐ側パッド電極から最も離れた位置において７０度以下にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
基板上面から見て、前記透光性電極及び／又は前記ｐ側窒化物半導体層が、相対的に発光の弱い領域において先細形状の終端部を有しており、
前記終端部における前記テーパ角が、発光の最も強い領域における前記テーパ角よりも小さなことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
基板の短手方向において、前記ｐ側パッド電極が接続されているｐ側窒化物半導体層の幅をＸ、前記ｐ側パッド電極の最大幅をＲpとして、Ｘ＜２Ｒｐの関係を充足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記基板の側面は、半導体層側の領域が基板主面に直交しており、裏面側の領域が基板主面の直交面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記透光性電極と素子外周との間において、窒化物半導体から成る複数の凸部を形成したことを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記半導体層側の領域の表面粗さが、前記基板裏面側の領域よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に形成されたｎ側窒化物半導体層、活性層及びｐ側窒化物半導体層と、
前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された透光性電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された、外部回路と接続するためのｐ側パッド電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層と前記活性層の一部を除去して露出した前記ｎ側窒化物半導体層上に形成された、外部回路と接続するためのｎ側パッド電極と、
を備えた窒化物半導体発光素子であって、
発光強度の最も弱い領域において、前記基板主面に垂直な面内において前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層の端面が前記基板主面との間で成すテーパ角
を、発光強度の最も強い領域に比べて小さくし
前記基板主面に直交する断面において、前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層の端面と前記基板の側面とが、素子外周に向かって互いに近づくように傾斜していることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
発光強度の最も弱い領域における前記テーパ角を、発光強度の最も強い領域に比べて小さくしたことを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
基板上面から見て、前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層が、相対的に発光の弱い領域において先細形状の終端部を有し、
前記終端部における前記テーパ角が、発光の最も強い領域に比べて小さなことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
基板上面から見て、前記ｎ側パッド電極と前記ｐ側パッド電極の中心同士を結ぶ中心線と、その中心線に直交する前記ｎ側パッド電極の接線であって前記ｐ側パッド電極に近い方の接線とを仮想して、
前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層は、前記接線よりも前記ｐ側パッド電極から遠い領域に先細形状の終端部を有し、
前記先細形状の終端部において前記ｐ側窒化物半導体層の端面が有するテーパ角が、発光の最も強い領域に比べて小さなことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
前記先細形状の終端部におけるテーパ角が、７０度以下であることを特徴とする請求項１３に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
基板の短手方向において、前記ｐ側パッド電極が接続されているｐ側窒化物半導体層の幅をＸ、前記ｐ側パッド電極の最大幅をＲpと、前記ｎ側パッド電極の最大幅をＲｎして、Ｘ＜２ＲｐかつＸ＜２Ｒｎの関係を充足することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記基板の側面は、半導体層側の領域が基板主面に直交しており、基板裏面側の領域が基板主面の直交面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
前記透光性電極と素子外周との間において、窒化物半導体から成る複数の凸部を形成したことを特徴とする請求項１６に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１８】
前記半導体層側の領域の表面粗さが、前記基板裏面側の領域よりも小さいことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の窒化物半導体発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
即ち、本件発明の第１の側面における窒化物半導体発光素子は、基板と、
前記基板上に形成されたｎ側窒化物半導体層及びｐ側窒化物半導体層と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上に形成された透光性電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上に形成された、外部回路と接続するためのｐ側パッド電極と、
前記ｎ側窒化物半導体層と外部回路と接続するためのｎ側パッド電極と、を備えた窒化物半導体発光素子であって、
前記基板主面に垂直な面内において前記透光性電極及び／又はｐ側窒化物半導体層の端面が前記基板主面との間で成すテーパ角を位置によって異ならしめ、
素子面内で発光強度の最も強い領域における前記透光性電極の前記テーパ角が鈍角であることを特徴とする。
また、本件発明の第２の側面における窒化物半導体発光素子は、
基板と、
前記基板上に形成されたｎ側窒化物半導体層、活性層及びｐ側窒化物半導体層と、
前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された透光性電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された、外部回路と接続するためのｐ側パッド電極と、
前記ｐ側窒化物半導体層と前記活性層の一部を除去して露出した前記ｎ側窒化物半導体層上に形成された、外部回路と接続するためのｎ側パッド電極と、
を備えた窒化物半導体発光素子であって、
発光強度の最も弱い領域において、前記基板主面に垂直な面内において前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層の端面が前記基板主面との間で成すテーパ角
を、発光強度の最も強い領域に比べて小さくし
前記基板主面に直交する断面において、前記ｐ側窒化物半導体層及び前記活性層の端面と前記基板の側面とが、素子外周に向かって互いに近づくように傾斜していることを特徴とする。