(57)【要約】【課題】ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の光の全反射による光の取り出し効率低下を防いだ、光取り出し効率の高いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供すること。【解決手段】基板と、基板上に積層された発光層を含むＩＩＩ族窒化物半導体層とを含むＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であって、該ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面が基板主面の法線に対して傾斜していることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板上に積層された発光層を含むＩＩＩ族窒化物半導体層とを含むＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であって、該ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面が基板主面の法線に対して傾斜していることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
発光素子表面の電極が形成されていない領域のＩＩＩ族窒化物半導体層に溝が形成されており、該溝の側面の法線が基板主面の法線に対して垂直でない形状を持つことを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
ＩＩＩ族窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて狭くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ１が１００度以上１７５度以下であることを特徴とする請求項３に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ１が１１０度以上１７０度以下であることを特徴とする請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ１が１２０度以上１６０度以下であることを特徴とする請求項５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
ＩＩＩ族窒化物半導体層内の転位密度が、基板から半導体層の成長方向に向けて減少していることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
ＩＩＩ族窒化物半導体層内の転位密度が、基板に対して垂直方向において、基板から半導体層の成長方向に向けて厚さ１．０μｍ当たり１０ｃｍ-2〜１００００ｃｍ-2の割合で減少していることを特徴とする請求項７に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
ＩＩＩ族窒化物半導体層内の転位密度が、基板に対して垂直方向において、基板から半導体層の成長方向に向けて厚さ１．０μｍ当たり１００ｃｍ-2〜１０００ｃｍ-2の割合で減少していることを特徴とする請求項８に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
ＩＩＩ族窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて広くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ２が５度以上８０度以下であることを特徴とする請求項１０に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ２が１０度以上７０度以下であることを特徴とする請求項１１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ２が２０度以上６０度以下であることを特徴とする請求項１２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
ＩＩＩ族窒化物半導体層内の転位密度が、基板から半導体層の成長方向に向けて増加していることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
ＩＩＩ族窒化物半導体層内の転位密度が、基板に対して垂直方向において、基板から半導体層の成長方向に向けて厚さ１．０μｍ当たり１０ｃｍ-2〜１００００ｃｍ-2の割合で増加していることを特徴とする請求項１４に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
ＩＩＩ族窒化物半導体層内の転位密度が、基板に対して垂直方向において、基板から半導体層の成長方向に向けて厚さ１．０μｍ当たり１００ｃｍ-2〜１０００ｃｍ-2の割合で増加していることを特徴とする請求項１５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
上記溝が、２箇所以上であることを特徴とする請求項２〜１６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１８】
上記溝の深さが、発光層を横切る深さであることを特徴とする請求項２〜１７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１９】
上記溝の表面における面積が、電極面を含めた発光素子の表面の面積に対し３〜５０％であることを特徴とする請求項２〜１８のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２０】
上記溝を挟んで、同じ極性の電極が形成されていることを特徴とする請求項２〜１９のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２１】
上記溝を挟んで形成された同じ極性の電極の更に外側には、溝に近い電極とは反対の極性の電極が形成されていることを特徴とする請求項２〜２０のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２２】
発光素子の表面での一辺の長さが、５００μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２３】
基板がサファイア（Ａｌ2Ｏ3）であることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２４】
基板が炭化珪素（ＳｉＣ）であることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２５】
基板が珪素（Ｓｉ）であることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２６】
基板と、基板上に積層された発光層を含むＩＩＩ族窒化物半導体層とを含むＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法において、基板上にＩＩＩ族窒化物半導体層を積層する工程、次いでＩＩＩ族窒化物半導体層の表面側を所定のパターンをもったマスクで覆う工程と、各素子に分割する部位のＩＩＩ族窒化物半導体層を基板に達するまで除去する工程と、 除去後にＩＩＩ族窒化物半導体層をウェットエッチング処理する工程と、各素子に分割する工程とを含み、該ＩＩＩ族窒化物半導体積層工程が、その後のウェットエッチング処理工程におけるエッチング速度に分布を持たせるように、ＩＩＩ族窒化物半導体層内に基板に対して垂直方向に転位密度分布を持たせたことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２７】
ＩＩＩ族窒化物半導体積層工程が、基板から半導体層の成長方向に向けて転位密度を減少又は増加させるようにすることを特徴とする請求項２６に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２８】
マスクがフォトレジストであることを特徴とする請求項２６または２７に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２９】
ＩＩＩ族窒化物半導体層を除去する工程がレーザーによってなされることを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３０】
ＩＩＩ族窒化物半導体層を除去する工程がダイサーによってなされることを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３１】
ウェットエッチング処理がオルトリン酸を用いて行なわれることを特徴とする請求項２６〜３０のいずれか一項に記載のＩＩＩ族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、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、特に光の取り出し効率を向上させたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物半導体（本発明では窒化物半導体と略す）は、可視光から紫外光領域に相当するエネルギーの直接遷移型のバンドギャップを持ち高効率な発光が可能であるため、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）としての製品化が成されている。特に蛍光体との組み合わせによる白色発光ダイオードの実現は発光ダイオード応用の新しい分野として期待されている。
【０００３】
発光ダイオードの出力はエピ構造、結晶性などが関係する内部量子効率と素子内での再吸収や素子形状が関係する光取出し効率との積で決まる。このうち光取出し効率に影響を与える素子内での再吸収は発光に対して不透明な基板や或いは発光層の中を再通過する際に発生する。また光取出し効率に大きな影響を与える要因として素子表面での全反射がある。よく知られているように屈折率の大きな層から小さな層に光が向かうとき、臨界角（θｃ）以上の光は界面で全反射を起こし屈折率の小さな層へ光は取り出されない。
【０００４】
例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）の場合、屈折率は２．４であり表面への垂直方向に対して２４°の頂角を持つＥｓｃａｐｅ  Ｃｏｎｅの中に入る光だけが外部に取り出される。
この割合は２７％でありこの効果により光取出し効率は大きく制限される。
界面での全反射による光取出しの制限を回避するには、界面を粗面化する方法（例えば特許文献１参照）や素子形状を加工して別の面のＥｓｃａｐｅ  Ｃｏｎｅを利用する方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
窒化物半導体の成長はＭＯＣＶＤ（有機金属気相法）が多く用いられている。ＭＯＣＶＤは基板上で有機金属と窒素源とを反応させ、窒化物半導体を成長させる方法である。しかし窒化物半導体の単結晶は未だ工業的には得られておらず、またＳｉやＧａＡｓ基板上にＨＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキシャル法）により厚膜エピ成長を行った擬似単結晶基板も市販されているが非常に高価であり発光ダイオード用の基板として、一般的には高温で安定なサファイア（Ａｌ2Ｏ3）や炭化珪素（ＳｉＣ）、珪素（Ｓｉ）等の異種基板が用いられる。
【０００６】
しかし安定な物質としてのサファイアやＳｉＣは同時に硬く加工しにくい物質としても知られており、光取出し効率を上げる目的での各素子にするための分割加工が困難である問題がある。ダイシングによる機械的な方法による場合、素子の欠けや割れが多発し収率の向上をはかることが難しい。また機械的方法によらないドライエッチングなどの手段でも加工に長時間要するため生産性が著しく低下する問題がある。
【０００７】
また、ダイシングによる機械的加工法では加工表面に破砕層と呼ばれる層ができ光取出しを妨げ、ドライエッチングでもプラズマの高エネルギー粒子に曝されることにより電気的特性・光学的特性に影響を受けることが知られている。
ダメージの少ない加工法としてのウェットエッチングについても知られているが（例えば特許文献３および４参照）、これらの各素子の分割切断面は垂直となっている。
【０００８】
ところで、窒化物半導体よりなる発光素子においては、多くの場合透光性の電極が用いられる（例えば特許文献５参照）。これは、ｎ型層に比較して、ｐ型層における横方向の電流の拡散が悪いためである。
【０００９】
また、特に一辺を５００μｍ程度以上とするような大きなチップに対して、くし型電極と呼ばれる、負極と正極が交互に入り組んだようなパターンが採用されることもある（例えば特許文献６参照）。更に、格子状、ドット状とすることも可能である。櫛形パターンとした正極を透光性の材料で作製する技術も公開されている（例えば特許文献７参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１９６１５２号公報
【特許文献２】特許第２７８４５３７号公報
【特許文献３】特開平１０−１９０１５２号公報
【特許文献４】特開２０００−６８６０８号公報
【特許文献５】特開平１０−３０８５３４号公報
【特許文献６】特開平５−３３５６２２号公報
【特許文献７】特開平２００３−１３３５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述したような窒化物半導体発光素子の光の全反射による光の取り出し効率低下に鑑み、窒化物半導体発光素子の光の取り出し効率を上げることを目的とする。
また、これを半導体層のほぼ全面に形成された透光性の電極を用いた場合だけではなく、櫛型や格子、ドット状の電極においても効果を発揮できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、窒化物半導体発光素子を構成する窒化物半導体層の側面が基板に対して斜めになった形状であると、光取り出し効率に優れた発光素子が得られることに基づきなされたものである。
【００１３】
また、本発明は、光取り出し効率を向上させるための、基板に対して側面が斜めになった形状の溝を、発光素子の電極以外の領域に形成することで、光取り出し効率に優れた発光素子が得られることに基づきなされたものである。
【００１４】
さらに、本発明は、加工方法としてウェットエッチングを利用し、窒化物半導体素子における半導体層の側面を傾斜させる場合、半導体層内の転位密度の分布とウェットエッチングによる半導体層の除去速度は関連があり、転位密度が高いほど除去速度が速くなることを見出し、これを利用してダメージを与えないで半導体層に傾斜面を形成することが可能であり、しかも転位密度の分布を変えることにより、傾斜角度を制御することができ、この角度を最適化して光の取り出し効率を高めたものである。
【００１５】
即ち、本発明は以下の各項の発明からなる。
（１）基板と、基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体層とを含む窒化物半導体発光素子であって、該窒化物半導体層の側面が基板主面の法線に対して傾斜していることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【００１６】
（２）発光素子表面の電極が形成されていない領域の窒化物半導体層に溝が形成されており、該溝の側面の法線が基板主面の法線に対して垂直でない形状を持つことを特徴とする上記（１）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００１７】
（３）窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて狭くなるように傾斜していることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００１８】
（４）窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ１が１００度以上１７５度以下であることを特徴とする上記（３）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００１９】
（５）窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ１が１１０度以上１７０度以下であることを特徴とする上記（４）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００２０】
（６）窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ１が１２０度以上１６０度以下であることを特徴とする上記（５）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００２１】
（７）窒化物半導体層内の転位密度が、基板から半導体層の成長方向に向けて減少していることを特徴とする上記（３）〜（６）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００２２】
（８）窒化物半導体層内の転位密度が、基板に対して垂直方向において、基板から半導体層の成長方向に向けて厚さ１．０μｍ当たり１０ｃｍ-2〜１００００ｃｍ-2の割合で減少していることを特徴とする上記（７）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００２３】
（９）窒化物半導体層内の転位密度が、基板に対して垂直方向において、基板から半導体層の成長方向に向けて厚さ１．０μｍ当たり１００ｃｍ-2〜１０００ｃｍ-2の割合で減少していることを特徴とする上記（８）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００２４】
（１０）窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて広くなるように傾斜していることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００２５】
（１１）窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ２が５度以上８０度以下であることを特徴とする上記（１０）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００２６】
（１２）窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ２が１０度以上７０度以下であることを特徴とする上記（１１）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００２７】
（１３）窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線とのなす角度θ２が２０度以上６０度以下であることを特徴とする上記（１２）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００２８】
（１４）窒化物半導体層内の転位密度が、基板から半導体層の成長方向に向けて増加していることを特徴とする上記（１０）〜（１３）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００２９】
（１５）窒化物半導体層内の転位密度が、基板に対して垂直方向において、基板から半導体層の成長方向に向けて厚さ１．０μｍ当たり１０ｃｍ-2〜１００００ｃｍ-2の割合で増加していることを特徴とする上記（１４）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００３０】
（１６）窒化物半導体層内の転位密度が、基板に対して垂直方向において、基板から半導体層の成長方向に向けて厚さ１．０μｍ当たり１００ｃｍ-2〜１０００ｃｍ-2の割合で増加していることを特徴とする上記（１５）に記載の窒化物半導体発光素子。
【００３１】
（１７）上記溝が、２箇所以上であることを特徴とする上記（２）〜（１６）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００３２】
（１８）上記溝の深さが、発光層を横切る深さであることを特徴とする上記（２）〜（１７）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００３３】
（１９）上記溝の表面における面積が、電極面を含めた発光素子の表面の面積に対し３〜５０％であることを特徴とする上記（２）〜（１８）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００３４】
（２０）上記溝を挟んで、同じ極性の電極が形成されていることを特徴とする上記（２）〜（１９）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００３５】
（２１）上記溝を挟んで形成された同じ極性の電極の更に外側には、溝に近い電極とは反対の極性の電極が形成されていることを特徴とする上記（２）〜（２０）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００３６】
（２２）発光素子の表面での一辺の長さが、５００μｍ以上であることを特徴とする上記（１）〜（２１）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００３７】
（２３）基板がサファイア（Ａｌ2Ｏ3）であることを特徴とする上記（１）〜（２２）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００３８】
（２４）基板が炭化珪素（ＳｉＣ）であることを特徴とする上記（１）〜（２２）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００３９】
（２５）基板が珪素（Ｓｉ）であることを特徴とする上記（１）〜（２２）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【００４０】
（２６）基板と、基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体層とを含む窒化物半導体発光素子の製造方法において、基板上に窒化物半導体層を積層する工程、次いで窒化物半導体層の表面側を所定のパターンをもったマスクで覆う工程と、各素子に分割する部位の窒化物半導体層を基板に達するまで除去する工程と、 除去後に窒化物半導体層をウェットエッチング処理する工程と、各素子に分割する工程とを含み、該窒化物半導体積層工程が、その後のウェットエッチング処理工程におけるエッチング速度に分布を持たせるように、窒化物半導体層内に基板に対して垂直方向に転位密度分布を持たせたことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【００４１】
（２７）窒化物半導体積層工程が、基板から半導体層の成長方向に向けて転位密度を減少又は増加させるようにすることを特徴とする上記（２６）に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【００４２】
（２８）マスクがフォトレジストであることを特徴とする上記（２６）または（２７）に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【００４３】
（２９）窒化物半導体層を除去する工程がレーザーによってなされることを特徴とする上記（２６）〜（２８）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【００４４】
（３０）窒化物半導体層を除去する工程がダイサーによってなされることを特徴とする上記（２６）〜（２８）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【００４５】
（３１）ウェットエッチング処理がオルトリン酸を用いて行なわれることを特徴とする上記（２６）〜（３０）のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、窒化物半導体発光素子の半導体層の側面を傾斜させることにより、側面での光の透過あるいは側面で反射した光が窒化物半導体素子層を通って外部に取り出されるのが多くなり、光の取り出し効率が向上する。
【００４７】
また、本発明によれば、窒化物半導体発光素子の表面に溝を形成し、その溝の側面を傾斜させることにより、側面での光の透過あるいは側面で反射した光が窒化物半導体素子層を通って外部に取り出されるのが多くなり、光の取り出し効率が向上する。このとき、溝の周囲に電極が形成されていないことにより、ｐｎ接合の側面が露出してしまうことによる電流のリークを防ぐことができる。また、溝の両側を同じ極性の電極とすることで、溝によって電流の広がりを阻害することなく、大面積で均一な発光を得ることができる。
【００４８】
さらに、本発明によれば、窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体層内の基板に対して垂直方向の転位密度の分布を制御することにより、上記傾斜面の基板に対する角度が制御可能になり、前記光取り出し効率の最適化が容易になる。また、難加工基板上に形成された窒化物半導体層の側面加工をウェットエッチングで行うことにより、ダメージの少ない発光素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明は、基板上に積層された発光層を含む窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体層の側面が傾斜している（窒化物半導体層の側面の法線が基板の主面の法線に対して垂直でない）ことを特徴とする。
【００５０】
以下図面を参考にして具体的に説明する。
図１は本発明の窒化物半導体発光素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図で、窒化物半導体層の側面が基板の主面に対して外側に傾斜している（窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて狭くなるように傾斜している）場合である。図２は本発明の別の態様の窒化物半導体発光素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図で、窒化物半導体層の側面が基板の主面に対して内側に傾斜している（窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて広くなるように傾斜している）場合である。図３は従来の窒化物半導体発光素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図で、半導体層の側面が基板の主面に対して垂直となっている場合である。
【００５１】
これらの図において、２０１が基板、２０２が窒化物半導体層、２０３が光の進行線、２０４が窒化物半導体層の側面２０７の法線、２０５が基板主面の法線、２０６が窒化物半導体層の側面２０８の法線である。図１における角度θ１が法線２０４と２０５とのなす角度（傾斜角度）であり、図２における角度θ２が法線２０６と２０５とのなす角度（傾斜角度）である。
【００５２】
本発明のように窒化物半導体層の側面が基板の主面に対して傾斜していることにより、光の取り出し効率が上がる理由については定かでないが、次のように考えられる。
図３は従来の窒化物半導体発光素子であるが、例えばＡ点で発光した光が矢線のように進行した場合、半導体層の側面に入射した光が臨界角以上であると光はそこで反射し、さらに半導体層と基板の界面でも反射する。その結果、光は何度も反射を繰り返して半導体層内を進行し、吸収されて減衰する。この結果、光の取り出し効率は下がる。
【００５３】
これに対し図１の場合、Ａ点からの光は半導体層の側面２０７では反射するが、半導体層の表面では臨界角以内となるので、光の全反射が抑えられ、半導体層から取り出すことができる。図１において傾斜角θ１は１８０度より小さく、９０度より大きい。好ましくは、θ１は１００度以上１７５度以下、さらに好ましくは１１０度以上１７０度以下、特に好ましくは１２０度以上１６０度以下である。
【００５４】
また、図２の場合、窒化物半導体層の側面で入射光が臨界角以内となるので、光は半導体層を透過する。傾斜角度θ２は５〜８０度が好ましく、さらに好ましくは１０〜７０度、特に好ましくは２０〜６０度である。
【００５５】
これらのことから図１、２のいずれの場合も光の取り出し効率が向上するが、図１のように窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて狭くなるように傾斜していることが好ましい。
【００５６】
さらに、本発明の窒化物半導体発光素子は、該発光素子表面の電極が形成されていない領域の窒化物半導体層の表面に溝が形成されており、該溝の側面が基板主面に垂直でなく、傾斜している形状であってもよい。このような溝を設けることにより、基板主面の法線に対して傾斜している窒化物半導体層の側面が形成される。
【００５７】
図４は発光素子の溝の一つの形状を示す断面図である。この図の溝は断面形状が基板方向（図で下面方向）に向けて広くなるように（窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて狭くなるように）側面が傾斜している。図４において、２１０が溝であり、２２０が窒化物半導体層である。２０１は基板である。窒化物半導体層２２０は、図１における窒化物半導体層２０２と同様の形状をしており、図１の場合と同様の理由で光取り出し効率が向上する。
【００５８】
図５は溝の別の形状を示すもので、溝の断面形状が基板方向に狭くなるように（窒化物半導体層の断面形状が基板側に向けて広くなるように）側面が傾斜している。図５において、２１１が溝であり、２２１が窒化物半導体層である。２０１は基板である。窒化物半導体層２２１は、図２における窒化物半導体層２０２と同様の形状をしており、図２の場合と同様の理由で光取り出し効率が向上する。
【００５９】
本発明において形成される溝は、半導体層の発光層を横切る深さで形成されることが望ましい。窒化物半導体を用いた発光素子においては、ｐ層（ｐ型層）は０．１μｍから１μｍ程度と比較的薄く形成することが多いので、光取り出しの効果を充分に得るためには発光層を横切って形成されることで、深い溝とする。
【００６０】
しかしながら、露出したｐｎ接合に導電性のあるものが付着すると、リークの原因となる。最も特性低下の原因となる可能性の高いものは、電極材料である。電極材料は導電性であり、小片化した電極材料が付着する場合が最も考えうる可能性である。また、バリ状にはみ出した電極が垂れ下がることでｐｎ接合をリークさせる場合も考えられる。
そこで、溝の位置を電極が形成されている領域としないことが望ましい。これにより、電極材料によるリークを防ぐことができる。
【００６１】
発光素子表面に溝を設けると、ｐ型層およびｎ型層の平面的な形状が分断され、電流の平面方向の広がりが阻害されるために駆動電圧の上昇が懸念される。このような弊害を回避するためには、電極のパターンとして、櫛型と呼ばれる、負極と正極が交互に入り組んだパターンを採用することができる。櫛型電極を採用することで、電流の拡散を良好とし、駆動電圧を低減して均一な発光とすることが可能である。また、電極の合間に溝を入れることができ、電流の供給を妨げることがないので好都合である。この櫛型の電極は、負極だけではなく、透光性正極に電流をいきわたらせるためにも有効であるため、正極パッドから延びる形状のものを作ることも望ましい。櫛型電極パターンを採用した場合でも、正極、負極のどちらか、または両方を透光性とすることができる。
【００６２】
その他に、格子電極と呼ばれる、負極または正極のどちらかの電極を格子状に配置したパターンを採用しても良い。格子状としなかった方の電極は、格子状となった領域の周囲に配置してもよいし、格子の隙間の部分に配置しても良いが、周囲に配置した方が簡便である。この場合には、格子の隙間に当たる部分に、点または円形状の溝を形成することができる。
【００６３】
溝を挟んで、同じ極性の電極を配置することが望ましい。光取り出し性を考慮すると、溝を深く形成することが望ましい。このとき、溝を挟んで異なる極性の電極を配置すると、電極間を流れる電流を溝が阻害するため、電流の流通が悪くなり、均一な発光を妨げる。
特に、発光している領域が溝の近くにあることで、光の取出しが良くなるため、溝の周囲には正極を配置することが望ましい。
【００６４】
本発明の溝加工は、一辺が５００μｍ程度以上などの所謂大型のチップに採用すると、駆動電圧の低減の効果と発光出力の増大の効果を得ることができる。電流の拡散が小さいという問題はｎ型層でも発生していて、小さいサイズのチップでは顕著でないが、大型のチップになるとｎ型層の電流拡散の問題が顕著となる。特に、一辺が５００μｍ程度以上のチップにおいて顕著である。
その場合に、櫛型電極や格子電極を採用することで、駆動電圧の低減を実現できるため、本発明の溝加工を組み合わせることで、光の取り出しの効率をも増大させることが可能となる。
【００６５】
溝の形状は特に制限なく、四角、円形等のドット状、長方形、細長いスリット状などが用いられる。
溝は、複数箇所あることが望ましいことは言うまでもない。溝の密度が上がることで、光の取り出しの効果を増大することができる。しかし、溝を余りにもたくさん作製してしまうことは、電極の面積を圧迫し、発光それ自体を低下させてしまう可能性を持つ。
また溝の合計の面積で表すと、溝の面積（層表面での面積の合計）は、電極を含めた半導体層の表面積の３〜５０％程度が好ましい。
【００６６】
溝の形成は、酸やアルカリを用いた湿式のエッチングや、レーザースクライブ、ダイシングなどの方法で行うことができる。この場合溝の形状を図４のようにするには例えば、レーザスクライバによって溝を形成しておき、その後リン酸を用いた湿式エッチングの方法で３００℃などの高温で処理する条件を採用することで、一方、図５のようにするには例えば角度を持った回転刃を用いたダイシングなどの方法を用いることができる。  
【００６７】
上記のような傾斜角度を有する窒化物半導体層の側面とするためには、転位密度が制御された窒化物半導体層を形成し、それをエッチング加工することによって、窒化物半導体層の側面角度を種々変えることが好ましい。
【００６８】
図６に示すように、一般に窒化物半導体層内には転位が数多く存在している。図中、３０１は基板、３０２は窒化物半導体層、３０３は転位である。上記の好ましい傾斜の度合いを表す角度θ１またはθ２は、前記窒化物半導体層内の転位密度を基板に対して垂直方向に厚さ１．０μｍあたり１０ｃｍ-2以上１００００ｃｍ-2以下の割合で基板から半導体層の成長方向に向けて減少、又は増加させることにより制御よく実現可能である。
好ましくは窒化物半導体層内の転位密度を基板に対して垂直方向に厚さ１．０μｍあたり１００ｃｍ-2以上１０００ｃｍ-2以下の割合で基板から半導体層の成長方向にむけて減少、又は増加させることで実現可能である。
【００６９】
半導体層の転位密度が半導体の成長方向に向けて減少している場合は、これをエッチング加工すると、転位密度が大きいほどエッチング速度が速いので、図４のような形状の側面となる。転位密度が半導体の成長方向に向けて増加している場合は図５のような側面形状となる。これらの場合において、転位密度の増加あるいは減少の度合いを変えることにより、傾斜角度を制御することができる。
【００７０】
窒化物半導体内に存在する転位密度は、窒化物半導体成長時の成長温度、成長速度、成長圧力、原料供給量比など成長の諸条件を変化することで基板に垂直方向に変化させることが出来る。また、基板に形成された凹凸の形状などの基板の性質によっても、窒化物半導体内に存在する転位密度を基板に垂直方向に変化させることが出来る。同様に、基板上もしくは窒化物半導体層上に例えばＳｉＯ2などのストライプ状のマスクを形成することにより、窒化物半導体の成長時の横方向成長速度を制御して窒化物半導体内に存在する転位密度を基板に垂直方向に変化させることが出来る。
【００７１】
また、例えばＳｉ原子などのアンチサーファクタントで基板もしくは窒化物半導体上を覆うことにより、その被覆率を制御して窒化物半導体内に存在する転位密度を基板に垂直方向に変化させることが出来る。更に、窒化物半導体層中に複数のバッファ層を挿入し、その膜厚や組成や成長温度などを制御することにより、窒化物半導体内に存在する転位密度を基板に垂直方向に変化させることが出来る。
【００７２】
転位密度を成長方向に向けて、減少させたり、増加させるには、成長温度、成長速度、成長圧力、原料供給量比など成長の諸条件を変化させることで可能である。
このようにして窒化物半導体層の成長諸条件を任意に制御することにより、前記窒化物半導体層内に存在する転位の密度を任意に制御することが可能である。前記手法を用いれば、基板面から成長方向に沿って転位密度の変化率を任意に変えることも可能であり、基板面から窒化物半導体層成長方向に転位密度を減らすことも増やすことも可能である。後述する通り、転位密度が高い場合面方向へのエッチングレートが高くなり、転位密度が低い場合面方向へのエッチングレートが低くなるので、従って本発明を用いることにより、成長方向に沿って窒化物半導体層内の転位密度を一旦減らしてから増やすことで窒化物半導体の側面を真ん中が外側に膨らんだような傾斜加工したり、逆に成長方向に沿って窒化物半導体層内の転位密度を一旦増やしてから減らすことで真ん中が内側にへこんだような傾斜加工したりすることが可能になる。更に前記手法を繰り返し用いれば、容易に窒化物半導体側面を複数段の凹凸斜面形状となるように加工出来ることは言うまでもない。
【００７３】
窒化物半導体としては、例えば一般式ＡｌXＧａYＩｎZＮ1-AＭA（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされる窒化物半導体が多数知られており、本発明においても、それら周知の窒化物半導体を含めて一般式ＡｌXＧａYＩｎZＮ1-AＭA（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされる窒化物半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００７４】
本発明の窒化物半導体発光素子の基板には、サファイア単結晶（Ａｌ2Ｏ3；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ2Ｏ4）等の酸化物単結晶、ＳｉＣ単結晶、Ｓｉなどの公知の基板材料を何ら制限なく用いることができる。これらの中でもサファイア単結晶またはＳｉＣ単結晶が好ましい。なお、基板の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いしオフ角を付与した基板であっても良い。
【００７５】
上記の基板上に窒化物半導体を積層するために、特許第３０２６０８７号公報や特開平４−２９７０２３号公報に開示されている低温バッファ法や特開２００３−２４３３０２号公報などに開示されているSeeding Process（ＳＰ）法と呼ばれる格子不整合結晶エピタキシャル成長技術を用いることができる。
【００７６】
低温バッファやＳＰ法などの格子不整合結晶エピタキシャル成長技術を用いた場合、その上に積層する下地としてのＩＩＩ族窒化物半導体は、アンドープかもしくは５×１０17ｃｍ-3程度の低ドープのＧａＮであることが望ましい。下地層の膜厚は、１〜２０μｍであることが望ましく、５〜１５μｍであることが更に好適である。
【００７７】
下地層の上に電極と接触し、電流を供給するためｎ型ＧａＮコンタクト層を成長させる。ｎ型ＧａＮコンタクト層には１×１０18ｃｍ-3〜１×１０19ｃｍ-3になる様にｎ型ドーパントを供給しながら成長させる。ｎ型ドーパントとしては一般的にはＳｉやＧｅが選ばれる。ドーピングに関して一様にドープする場合や周期的に低ドープ層と高ドープ層を繰り返す構造をとる場合がある。特に後者の間歇ドープでは結晶成長中に発生するピットの抑制に有効である。
【００７８】
ｎ型コンタクト層と発光層との間に、ｎ型クラッド層を設けることが好ましい。ｎ型クラッド層は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮなどで形成することが可能であるが、ＩｎＧａＮとする場合には発光層のＩｎＧａＮのバンドギャップよりも大きい組成とすることが望ましいことは言うまでもない。ｎ型クラッド層のキャリア濃度は、ｎ型コンタクト層と同じでも良いし、大きくても小さくても良い。
【００７９】
ｎ型クラッド層上の発光層としては量子井戸構造とするのが好適である。井戸層が１つしかない単一量子井戸構造でも良いし、複数の井戸層を有する多重量子井戸構造でも良い。中でも、多重量子井戸構造は、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた素子の構造としては高出力と低駆動電圧を兼ね備えることができるので、好適である。なお、多重量子井戸構造の場合、井戸層（活性層）と障壁層を併わせた全体を本明細では発光層と呼ぶ。
【００８０】
ｐ型層は通常０．０１〜１μｍの厚さで、発光層に接しているｐ型クラッド層と正極を形成するためのｐ型コンタクト層からなる。ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層は兼ねることができる。ｐ型クラッド層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮなどを用いて形成し、ｐ型ドーパントとしてＭｇをドープする。
【００８１】
負極は、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限なく用いることができる。ｎ型コンタクト層と接する負極用のコンタクト材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどのほか、Ｃｒ、Ｗ、Ｖなどを用いることができる。負極全体を多層構造としてボンディング性などを付与することができることは言うまでもない。特に、最表面をＡｕで覆うことは、ボンディングをしやすくするためには好ましい。
【００８２】
正極も、各種組成および構造の正極が周知であり、これら周知の正極を何ら制限なく用いることができる。
透光性の正極材料としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏなどを含んでも良い。また、その一部が酸化されている構造とすることで、透光性が向上することが知られている。反射型の正極材料としては、上記の材料の他に、Ｒｈ、Ａｇ、Ａｌなどを用いることができる。
また、金属を一切含まず、導電性の酸化物で電極を形成することも可能である。ＩＴＯなどの導電性の酸化物による透明電極などは、接触抵抗を下げることが可能で、望ましい。
【００８３】
基板上に積層した窒化物半導体（ウェハ）を各発光素子に分割し、その半導体層の側面を基板主面の法線に対して傾斜させるため、先ず、正極、負極、及び露出したｐ型層を覆う様に先ずレジストパターンを形成する。レジストはポジ型でもネガ型でもよい。正極および負極を含む個々の発光素子の境界が露出されるように適当なパターンを持ったフォトマスクを用いて一般的な手続きに従ってリソグラフを行う。或いはレジストが上述した電極およびｐ型層を覆って個々の素子が判別できればリソグラフは必ずしも必要ではない。膜厚は０．１μｍ〜２０μｍであるのが好ましい。膜厚が薄いとウェットエッチングの際に膜が剥がれやすく、厚いとリソグラフの解像の問題が生じたり、下のパターンの認識が困難になる。好適には０．５μｍ〜１０μｍであり、更には１μｍ〜５μｍであるのが望ましい。
【００８４】
次に、各発光素子の外形に沿って窒化物半導体層の基板に達するまでの除去を行なう。除去は、レーザーによって行うのが望ましい。窒化物半導体の吸収端より短い波長のレーザーを選ぶことにより窒化物半導体の１０5ｃｍ-1に及ぶ高い吸収係数の為、被加工位置がレーザー照射位置に限定される。レーザーの光学系を適当に選ぶことにより１０μｍより狭い幅での加工も可能であり、素子収率の向上が図れる。基板のレーザー加工深さは１μｍ以上の範囲で任意に選べるが、加工深さが小さいと後の分割処理の形状不良が発生しやすい。１０μｍ以上であれば不良発生は抑制されるが、２０μｍ以上であれば更に望ましい。
【００８５】
或は、機械的方法であるダイサーによる方法も可能である。この場合、切断に用いるブレードの選定を好適なものとし、基板への食い込み量をできるだけ小さくとどめることで素子の欠け、割れの発生を抑制することができる。基板への食い込み量は１μｍ〜５０μｍの範囲が適しており、１μｍ〜２０μｍが好ましく、１μｍ〜１０μｍがさらに好ましい。
【００８６】
次に形成され溝部にウェットエッチングを施し、凹部（割溝）を形成する。ウェットエッチングはオルトリン酸を用いて行われる。所定の加熱装置に納められたビーカーにオルトリン酸を加え、１００℃〜４００℃に加熱する。加熱温度が低いとエッチング速度が遅く、高すぎるとマスクに剥がれが生ずる。望ましくは１５０℃〜３００℃、さらに望ましくは１８０℃〜２４０℃で、十分なエッチング速度とマスクの耐性の両立が得られる。
【００８７】
このとき、エッチングした側面の角度は、窒化物半導体層内に存在する転位密度により変化する。転位密度が高い場合、面方向へのエッチングレートが高くなり、転位密度が低い場合、面方向へのエッチングレートが低くなる。したがって、窒化物半導体層内に存在する転位密度を基板面から漸進的に減少させた場合、エッチングにより形成される傾斜面を容易に図１に示すように基板側に傾斜させることが出来る。逆に、窒化物半導体層内に存在する転位密度を基板面から漸進的に増加させた場合、エッチングにより形成される傾斜面を容易に図２に示すように窒化物半導体層表面側に傾斜させることが出来る。更に、窒化物半導体層内の転位密度の分布の基板に対して垂直方向の変化の割合を変化させることにより、傾斜面が複数の傾斜角度を持つように制御することも可能である。
最後に、形成した凹部（割溝）に沿ってウェハを各発光素子に分割する。
【００８８】
また、各発光素子表面の電極が形成されていない領域の窒化物半導体層の表面に前記溝を形成する場合は、レーザー等による窒化物半導体層の上記除去工程において、所望の位置に所望の深さまで除去した後、次のウェットエッチング工程に移ればよい。勿論、割溝と同等の深さおよび幅にしてもよい。
【実施例】
【００８９】
（実施例１）
本発明による実施例を以下に示す。本実施例で作製した発光素子のウェハの平面模式図を図７に示す。図中、１０は発光素子の集合体（ウェハ）、１０１は正極パッド、１０２は透光性の正極、１０３は負極、１０４は個々の発光素子の境界、１０５は窒化物半導体層を除去するラインである。
【００９０】
基板としてサファイア（Ａｌ2Ｏ3）Ｃ面基板を用い、その上に特開２００３−２４３３０２号公報にある方法に従って形成されたＡｌＮバッファ層を介してアンドープのＧａＮ層を６μｍ、Ｇｅを周期的にドープして平均のキャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3となるようにしたｎ型コンタクト層を４μｍ、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる厚さ１２．５ｎｍのｎ型クラッド層、ＧａＮからなる厚さ１６ｎｍの障壁層とＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる厚さ２．５ｎｍの井戸層を交互に５回積層させた後、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層、Ｍｇドープ（濃度８×１０19／ｃｍ3）Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎからなる厚さ０．１５μｍのｐ型コンタクト層を順次積層して基板上の窒化物半導体層とした。
【００９１】
以上のように積層した窒化物半導体層を縦方向に薄膜状に加工し、透過電子顕微鏡にて観察した結果、窒化物半導体層内の転位密度は、基板に対して垂直方向に厚さ１．０μｍあたり１００ｃｍ-2の割合で半導体層の成長方向に向けて減少していた。
【００９２】
窒化物半導体層の表面に公知のリソグラフとＲＩＥを用いて、個々の素子の境界部分および負極形成部分のｎ型コンタクト層を露出させた。
【００９３】
この窒化物半導体層のｐ型コンタクト層上の所定の位置に公知のリソグラフおよびリフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層側から順にＰｔおよびＡｕよりなる透光性の正極を形成した。続いて公知のリソグラフとリフトオフにより、透光性の正極上にボンディング用正極パッドを形成した。次に、露出したｎ型コンタクト層の負極形成部分にコンタクト層側から順にＣｒ、ＴｉおよびＡｕからなる負極を形成した。
【００９４】
個々の素子への電極作製工程が終了した図７に示すウェハにリソグラフに用いたフォトレジストを塗布した。再度リソグラフにより発光素子の境界部分のみを露出させた。
【００９５】
窒化物半導体層を基板に達するまで除去する手段としてはレーザーを用いた。レーザーの波長は２６６ｎｍ、周波数は５０ｋＨｚ、出力は１．６Ｗ、加工スピードは７０ｍｍ／秒で基板に２０μｍに達する割溝を作製した。ステージを９０°回転させ、Ｙ軸方向に同様にして割溝を形成した。
【００９６】
割溝作製後の基板を、加熱装置を用いて１８０℃に熱したオルトリン酸の入った石英ビーカー中に２０分間浸漬してウェットエッチングを行った。窒化物半導体層のエッチング量は５．２μｍであった。ウェットエッチングの終了した基板及び窒化物半導体層は超音波中で水洗を行い、更に有機洗浄によりレジストからなるエッチングマスクの除去を行った。
【００９７】
エッチング処理後の基板と窒化物半導体層（ウェハ）はさらに基板側の研磨により、８０μｍになるまで薄くし、その後ブレーキング装置により個々の発光素子に分離した。このようにして、３５０μｍ角のサイズの発光素子を作製した。
【００９８】
分離した発光素子の出力を積分球で評価したところ、２０ｍＡの電流を流した時に８．０ｍＷであった。また素子側面をＳＥＭにより観察したところ、窒化物半導体層の側面は垂直に割れたサファイア基板側面に対して図１に示すように傾いており、窒化物半導体層側面の法線の基板主面の法線に対する傾き角度（θ１）は１３０度であった。
【００９９】
（実施例２）
条件を変更した本発明の実施例について示す。
基板上の窒化物半導体層の成長においてｎ型層の成長温度を実施例１より５０℃高くする事で、窒化物半導体層内の転位密度を基板に対して垂直方向に厚さ１．０μｍあたり１０ｃｍ-2の割合で半導体の成長方向に向けて減少させた。その他の成長条件は実施例１と同じである。尚、本実施例では成長温度を変化させる事で、転位密度分布を制御したが、原料供給量比や成長速度、成長圧力など成長に関する諸条件を変化させることで、同様に転位密度分布を制御することが出来る。その後の電極の形成と窒化物半導体層の除去と素子分離と評価は実施例１と同様に行った。
分離した素子の出力を評価したところ７．０ｍＷであった。形成された窒化物半導体層側面の法線の基板主面の法線に対する傾き角度（θ１）は１００度であった。
【０１００】
（比較例１）
比較のためにウェットエッチングを実施しない場合の例を示す。
実施例１と同じ条件で窒化物半導体層の成長と窒化物半導体層の除去を行った。割溝作成後、ウェットエッチングを実施しないで素子分離を行った。分離した発光素子の基板側面は基板主面に対し垂直であった。
分離した発光素子の出力を評価したところ５．１ｍＷであった。また素子の窒化物半導体層側面の角度は垂直に割れた基板側面と略同じ法線を持っていた。
【０１０１】
（実施例３）
本発明による実施例を以下に示す。本実施例においては、図８に示す１ｍｍ角の平面に４本の溝を有する発光素子を作製した。図中、２１０が溝であり、２１２は負極、２１４は正極透明電極、２１５は正極パッドである。
基板としてサファイア（Ａｌ2Ｏ3）Ｃ面基板を用い、実施例２と同一条件で窒化物半導体層を形成した。
【０１０２】
窒化物半導体層の表面に公知のリソグラフとＲＩＥを用いて、発光素子表面の４本の溝部分、個々の発光素子の境界部分および負極形成部分のｎ型コンタクト層を露出させた。
【０１０３】
この窒化物半導体層のｐ型コンタクト層上の所定の位置に公知のリソグラフおよびリフトオフ法を用いて、ＩＴＯよりなる透光性の正極を形成した。続いて公知のリソグラフとリフトオフにより、透光性の正極上にボンディング用正極パッドを形成した。次に、露出したｎ型コンタクト層の負極形成部分にｎ型コンタクト層側から順にＣｒ、ＴｉおよびＡｕからなる負極を形成した。
【０１０４】
個々の発光素子への電極作製工程が終了した図８に示す発光素子が多数形成されているウェハにリソグラフに用いたフォトレジストを塗布した。再度リソグラフにより、発光素子表面の溝を形成する部分と各発光素子の境界部分を露出させた。
【０１０５】
窒化物半導体層を除去して溝および割溝を形成する手段としてはレーザーを用いた。レーザーの波長は２６６ｎｍ、周波数は５０ｋＨｚ、出力は１．６Ｗ、加工スピードは７０ｍｍ／秒で基板に２０μｍに達する溝および割溝を作製した。レーザーの点滅と、ステージの移動速度を制御することで、発光素子表面の溝と各発光素子境界部分の割溝を望む位置に形成することができた。
【０１０６】
溝および割溝作製後の基板を、溝および割溝の側面を傾斜させるため、加熱装置を用いて１８０℃に熱したオルトリン酸の入った石英ビーカー中に２０分間浸漬してウェットエッチングを行った。窒化物半導体層のエッチング量は５．２μｍであった。ウェットエッチングの終了した基板及び窒化物半導体層は超音波中で水洗を行い、更に有機洗浄によりレジストからなるエッチングマスクの除去を行った。
【０１０７】
エッチング処理後の基板と窒化物半導体層はさらに基板側の研磨により、８０μｍになるまで薄くし、その後ブレーキング装置により個々の発光素子として分離した。
【０１０８】
分離した発光素子の出力を積分球で評価したところ３５０ｍＡの通電に対して２００ｍＷであった。また断面を形成して、溝および割溝側面をＳＥＭにより観察したところ、窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線との図１に示す傾き角度（θ１）は１００度であった。
【０１０９】
（実施例４）
発光素子の平面形状を図９に示したようなパターンとしたほかは、実施例３と同様にして発光素子を作製した。図中、２１０が溝であり、２１２は負極、２１４は正極透明電極、２１５は正極パッドである。
個々に分離した発光素子の出力を積分球で評価したところ３５０ｍＡの通電に対して２２０ｍＷであった。また断面を形成して、溝および割溝側面をＳＥＭにより観察したところ、窒化物半導体層の側面の法線と基板主面の法線との図１に示す傾き角度（θ１）は１１０度であった。
【０１１０】
（比較例２）
比較のためにウェットエッチングを実施しない場合の例を示す。
実施例３と同じ条件で窒化物半導体層の成長と窒化物半導体層の除去を行った。
溝および割溝作製後、ウェットエッチングを実施しないで素子分離を行った。分離した素子の溝および割溝の側面は基板主面に対し垂直であった。
分離した素子の出力を評価したところ実施例３と同じ電流量の通電で、１２０ｍＷであった。また窒化物半導体層側面の角度は垂直に割れた基板側面と略同じ法線を持っていた。
【０１１１】
（実施例５〜１０）
これらの実施例ではさらに色々な形状の窒化物半導体発光素子を作製して特性を比較した。これらのチップデザインは、３５０μｍ角のチップの４倍の面積のチップを狙った。図１０、１１および１２は、それぞれ実施例５、７および９で作製した発光素子の平面模式図である。図中、２１０が溝であり、２１２は負極、２１４は正極透明電極、２１５は正極パッドである。実施例６、８および１０は溝２１０を形成しなかったことを除いて、それぞれ実施例５、７および９と同一である。
【０１１２】
窒化物半導体層構造は以下のとおりである。基板としてサファイア（Ａｌ2Ｏ3）Ｃ面基板を用い、その上に特開２００３−２４３３０２号公報にある方法に従って形成されたＡｌＮバッファ層を介してアンドープのＧａＮ層を６μｍ、Ｓｉをドープして平均のキャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3となるようにしたｎ型コンタクト層を２μｍ、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9ＮからなりＳｉをドープした厚さ１２．５ｎｍのｎ型クラッド層、ＧａＮからなる厚さ１６ｎｍの障壁層とＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる厚さ２．５ｎｍの井戸層を交互に５回積層させた後、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層、Ｍｇドープ（濃度１×１０20／ｃｍ3）Ａｌ0.08Ｇａ0.92Ｎからなる厚さ２０ｎｍのｐ型クラッド層およびＭｇドープ（濃度８×１０19／ｃｍ3）Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎからなる厚さ０．２μｍのｐ型コンタクト層を順次積層して基板上の窒化物半導体層とした。
【０１１３】
得られた窒化物半導体積層構造体を用いて、実施例３と同様の手順により、正極、負極、溝および割溝を作製した後、各発光素子に分割した。
得られた発光素子を実施例３と同様に評価し、結果を表１に示した。実施例５と６、実施例７と８および実施例９と１０をそれぞれ比較すると、いずれの場合も、発光素子表面に溝を形成することによって、発光出力が５％前後も増加していることが判る。
【０１１４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の窒化物半導体発光素子は割溝加工におけるダメージが少なく、光の取り出し効率が高いので、高輝度の発光ダイオードとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の窒化物半導体発光素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の別の態様の窒化物半導体発光素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】従来の窒化物半導体発光素子における光の進行の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の窒化物半導体発光素子表面の溝の形状を示す断面図である。
【図５】本発明の窒化物半導体発光素子表面の溝の別の形状を示す断面図である。
【図６】一般的な窒化物半導体内の転位分布を示す模式図である。
【図７】実施例１で作製した窒化物半導体発光素子のウェハの平面模式図である。
【図８】実施例３で作製した窒化物半導体発光素子の平面模式図である。
【図９】実施例４で作製した窒化物半導体発光素子の平面模式図である。
【図１０】実施例５で作製した窒化物半導体発光素子の平面模式図である。
【図１１】実施例７で作製した窒化物半導体発光素子の平面模式図である。
【図１２】実施例９で作製した窒化物半導体発光素子の平面模式図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０    発光素子の集合体（ウェハ）
１０１    正極パッド
１０２    透光性の正極
１０３    負極
１０４    個々の素子の境界
１０５    窒化物半導体層を除去するライン
２０１    基板
２０２    窒化物半導体層
２０３    光の進行矢線
２０４、２０６    窒化物半導体層の側面の法線
２０５    基板主面の法線
２０７、２０８    窒化物半導体層の側面
２１０、２１１    溝
２１２    負極
２１４    正極透明電極
２１５    正極パッド
３０１    基板
３０２    窒化物半導体層
３０３    転位
【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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