6912478 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6912478

(24)【登録日】2021年7月12日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/343 20060101AFI20210727BHJP

   H01S 5/10 20210101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/343 610

   H01S5/10

【請求項の数】17

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-529377(P2018-529377)

(86)(22)【出願日】2017年5月19日

(86)【国際出願番号】JP2017018846

(87)【国際公開番号】WO2018020793

(87)【国際公開日】20180201

【審査請求日】2020年3月30日

(31)【優先権主張番号】特願2016-146558(P2016-146558)

(32)【優先日】2016年7月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】316005926

【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】門脇 康弘

【審査官】 本田 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１４６６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２９２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５９１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５８７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９９１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２３１０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９９６８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００ − ５／５０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する第１面と第２面との間に、前記第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と、前記基板上に結晶成長されると共に発光領域を含む半導体層とを有する積層構造体と、
前記積層構造体の前記発光領域を含む第１の端面と前記第２面とに隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に形成され、前記第１の端面から当該第１の端面に対向する第２の端面へ向かう方向に沿った長さを幅とする第１の凹部と、
前記積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部に形成され、前記第１の端面から前記第２の端面へ向かう方向の寸法が前記幅よりも大きい第２の凹部と
を備えた半導体発光素子。

【請求項2】

前記第１の凹部は、前記第１の端部のうちの前記発光領域に対応する領域を除いた部分に形成されている
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項3】

前記第２の凹部は、前記積層構造体の前記第１面から前記第２面に至るまで連続して形成されている
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項4】

前記積層構造体の前記第１面に隣接すると共に前記第１の端部と対向する第３の端部のうちの少なくとも一部に、第３の凹部を更に備えた
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項5】

前記第１の凹部の前記第１の端部の延在方向に沿った長さは、前記第２の凹部の前記第１の端部の延在方向に沿った長さよりも大きい
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項6】

前記第１の凹部は、前記半導体層の前記発光領域を挟む２つの領域のうちの一方または両方の領域に設けられている
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項7】

前記第１の凹部は、前記第２の凹部と隣接して設けられている
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項8】

前記第１の凹部は、前記第２の凹部と離隔して設けられている
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項9】

前記第１および第２の凹部の断面形状はそれぞれ、四角形状、三角形状または台形状である
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項10】

前記積層構造体は、直方体形状を有すると共に、前記発光領域を含む前記第１の端面と前記第２の端面とを有し、
前記第１の端部は、前記第２面と前記第１の端面とに隣接する辺、および前記第２面と前記第２の端面とに隣接する辺のそれぞれに対応する部分である
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項11】

前記積層構造体は、直方体形状を有すると共に、前記発光領域を含む前記第１の端面と前記第２の端面とを有し、
前記第２の端部は、前記厚み方向に沿って延在すると共に、前記第１および第２の端面のそれぞれに隣接する２つの辺のうちの一方または両方の辺に対応する部分である
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項12】

前記積層構造体は、直方体形状を有すると共に、前記発光領域を含む前記第１の端面と前記第２の端面とを有し、
前記第３の端部は、前記第１面と前記第１の端面とに隣接する辺、および前記第１面と前記第２の端面とに隣接する辺のそれぞれに対応する部分である
請求項４に記載の半導体発光素子。

【請求項13】

前記基板は半極性面を有する
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項14】

前記積層構造体は、III族窒化物半導体を含む
請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項15】

対向する第１面と第２面との間に、前記第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と、前記基板上に結晶成長されると共に発光領域を含む半導体層とを有する積層構造体を形成し、
前記積層構造体を形成する際、
前記積層構造体の前記発光領域を含む第１の端面と前記第２面とに隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に、前記第１の端面から当該第１の端面に対向する第２の端面へ向かう方向に沿った長さを幅とする第１の凹部を形成し、
前記積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部に、前記第１の端面から前記第２の端面へ向かう方向の寸法が前記幅よりも大きい第２の凹部を形成する
半導体発光素子の製造方法。

【請求項16】

前記基板上に、それぞれが前記積層構造体に対応する複数の素子領域を形成した後、へき開により前記積層構造体の端面を形成し、
前記へき開の際に、
前記第２面の各素子領域同士の間の少なくとも一部の領域に一方向に沿って延在する第４の凹部を形成し、
各素子領域同士の間の少なくとも一部の領域に、前記積層構造体を貫通する孔を形成し、
前記第４の凹部および前記孔に対応する領域をへき開ラインとして前記端面を形成する
請求項１５に記載の半導体発光素子の製造方法。

【請求項17】

前記第４の凹部と前記孔とはそれぞれ、レーザ照射により形成される
請求項１６に記載の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】

本開示は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、高密度光ディスク装置や、レーザビームプリンタ、フルカラーディスプレイなどの光源として、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの窒化物半導体を用いた半導体レーザの応用が期待されている。

【0003】

この半導体レーザの製造プロセスとして、基板上に半導体層を結晶成長させた後、スクライブおよびへき開を行う手法が提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１４６６５３号公報

【発明の概要】

【0005】

ところが、上記特許文献１の手法では、端面が垂直に形成されず、素子毎に閾値電流にばらつきが生じることがある。また、端面が垂直に形成されないと、実質的な反射率が低下する。あるいは、導波ロスを生じて閾値電流およびスロープ効率等の特性が劣化する。

【0006】

端面形成を行う半導体発光素子において、特性劣化を抑制することが可能な半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法を実現することが望ましい。

【0007】

本開示の一実施形態の半導体発光素子は、対向する第１面と第２面との間に、第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と、基板上に結晶成長されると共に発光領域を含む半導体層とを有する積層構造体と、積層構造体の発光領域を含む第１の端面と第２面とに隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に形成され、第１の端面から第１の端面に対向する第２の端面へ向かう方向に沿った長さを幅とする第１の凹部と、積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部に形成され、第１の端面から第２の端面へ向かう方向の寸法が幅よりも大きい第２の凹部とを備えたものである。

【0008】

本開示の一実施形態の半導体発光素子では、積層構造体が第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と、発光領域を含む半導体層とを有し、第２面に隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に第１の凹部が形成されている。積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部には、第２の凹部が形成されている。第１および第２の凹部が設けられていることにより、端面の垂直性を確保し易い。

【0009】

本開示の一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、対向する第１面と第２面との間に、第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と、基板上に結晶成長されると共に発光領域を含む半導体層とを有する積層構造体を形成し、積層構造体を形成する際、積層構造体の発光領域を含む第１の端面と第２面とに隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に、第１の端面から第１の端面に対向する第２の端面へ向かう方向に沿った長さを幅とする第１の凹部を形成し、積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部に、第１の端面から第２の端面へ向かう方向の寸法が幅よりも大きい第２の凹部を形成する。

【0010】

本開示の一実施形態の半導体発光素子の製造方法では、第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と発光領域を含む半導体層とを有する積層構造体を形成する際に、第２面に隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に第１の凹部を形成し、積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部には、第２の凹部を形成する。第１および第２の凹部を形成することにより、端面の垂直性を確保し易い。

【0011】

本開示の一実施形態の半導体発光素子では、積層構造体が第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と、発光領域を含む半導体層とを有し、第２面に隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に第１の凹部が形成されている。積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部には、第２の凹部が形成されている。第１および第２の凹部が設けられていることにより、端面の垂直性を確保して、閾値電流およびスロープ効率等の劣化を抑制することができる。よって、特性劣化を抑制することが可能となる。

【0012】

本開示の一実施形態の半導体発光素子の製造方法では、第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と発光領域を含む半導体層とを有する積層構造体を形成する際に、第２面に隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に第１の凹部を形成し、積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部には、第２の凹部を形成する。第１および第２の凹部を形成することにより、端面の垂直性を確保して、閾値電流およびスロープ効率等の劣化を抑制することができる。よって、特性劣化を抑制することが可能となる。

【0013】

尚、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本開示の一実施の形態に係る半導体発光素子の全体構成例を表す斜視図である。

【図2】図１に示した半導体発光素子の概略構成を表す図である。

【図3】図１に示した半導体発光素子（積層構造体）のへき開前の素子基板の構成を表す平面図である。

【図4】図３に示した素子基板の断面構成を表す図である。

【図5】図１に示した半導体発光素子の製造工程を表す流れ図である。

【図6A】へき開方式の一例を説明するための模式図である。

【図6B】へき開方式の一例を説明するための模式図である。

【図7】変形例１−１に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【図8】変形例１−２に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【図9】変形例１−３に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【図10】変形例２に係る半導体発光素子の構成例を表す平面図である。

【図11】図１０に示した半導体発光素子の断面構成を表す図である。

【図12】変形例３−１に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【図13】変形例３−２に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【図14】変形例４−１に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【図15】変形例４−２に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【図16】変形例５−１に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【図17】変形例５−２に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明は、以下の順序で行う。

１．実施の形態（積層構造体の第２面に隣接する端部に第１凹部を、厚み方向に延在する端部に第２凹部をそれぞれ有する半導体発光素子の例）
２．変形例１−１〜１−３（第１凹部の配置構成の他の例）
３．変形例２（第２凹部の配置構成の他の例）
４．変形例３−１，３−２（第２凹部の断面形状の他の例）
５．変形例４−１，４−２（第１凹部および第３凹部の断面形状の他の例）
６．変形例５−１，５−２（第３凹部の他の構成例）

【0016】

＜実施の形態＞
[構成]
図１は、本開示の一実施の形態に係る半導体発光素子１の構成例を表したものである。半導体発光素子１は、例えば、高密度光ディスク装置、レーザビームプリンタおよびフルカラーディスプレイ等の光源として好適に用いられるものである。この半導体発光素子１は、互いに対向する第１面Ｓ１と第２面Ｓ２とを有する積層構造体２を備える。積層構造体２は、例えば、基板１０と、この基板１０上に結晶成長により形成された半導体層２０とを有している。積層構造体２の第２面Ｓ２上には、帯状の突条部３１と上部電極３０（例えばｐ側電極）とが設けられている。積層構造体２の基板１０には、図示しない下部電極（例えばｎ側電極）が電気的に接続されている。下部電極は、例えば、第１面Ｓ１の裏面に形成されている。

【0017】

この半導体発光素子１は、例えば端面発光型の半導体レーザであり、突条部３１の延在方向を共振器方向（Ｙ方向）とする一対の端面Ｓ３，Ｓ４（第１の端面，第２の端面）を有している。但し、半導体発光素子１は、このような半導体レーザに限定されず、例えば端面発光型の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）またはスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Superluminescent diode）等の半導体発光素子であってもよい。

【0018】

基板１０は、化合物半導体、例えばＧａＮなどのIII−Ｖ族窒化物半導体を含んで構成されている。ここで、「III−Ｖ族窒化物半導体」とは、短周期型周期率表における３Ｂ族元素群のうちの少なくとも１種と、短周期型周期率表における５Ｂ族元素のうちの少なくともＮとを含むものを指している。III−Ｖ族窒化物半導体としては、例えば、ＧａとＮとを含んだ窒化ガリウム系化合物が挙げられる。窒化ガリウム系化合物には、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどが含まれる。III−Ｖ族窒化物半導体には、必要に応じてＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、ＳｅなどのＩＶ族またはＶＩ族元素のｎ型不純物、または、Ｍｇ、Ｚｎ、ＣなどのＩＩ族またはＩＶ族元素のｐ型不純物がドープされていてもよい。

【0019】

この基板１０は、例えば半極性面を有しており、即ち例えばｃ面からｍ軸方向に所定の角度（例えば２０度以上９０度以下程度）傾斜した主面を有している。

【0020】

半導体層２０は、例えば、III−Ｖ族窒化物半導体を含んで構成され、基板１０の主面を結晶成長面として、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金属気相成長）法などのエピタキシャル結晶成長法により形成されたものである。この半導体層２０は、発光領域２１Ａを形成する活性層２１を含んで構成されている。具体的には、半導体層２０は、例えば基板１０の側から順に、下部クラッド層（例えばｎ型クラッド層）、活性層２１、上部クラッド層（例えばｐ型クラッド層）およびコンタクト層（例えばｐ型コンタクト層）等を有している。下部クラッド層は、例えばＡｌＧａＮにより構成されている。活性層２１は、例えば、組成比の互いに異なるＧａＩｎＮによりそれぞれ形成された井戸層およびバリア層を交互に積層してなる多重量子井戸構造となっている。上部クラッド層は、例えばＡｌＧａＮにより構成されている。コンタクト層は、例えばＧａＮにより構成されている。なお、半導体層２０には、上記の層以外の層（例えば、バッファ層やガイド層など）がさらに設けられていてもよい。この半導体層２０の上に上部電極３０が形成されている。

【0021】

上部電極３０は、例えばチタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）を含む積層膜により構成されている。一方、基板１０の裏面（第１面Ｓ１）側に形成された下部電極は、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）を含む積層膜により構成されている。

【0022】

突条部３１は、例えば上記のコンタクト層および上部クラッド層を含んで構成されたリッジ部である。この突条部３１は、コンタクト層と一部の上部クラッド層をエッチングにより除去した後、ＳｉＯ₂等の絶縁膜により絶縁されている。

【0023】

積層構造体２の端面Ｓ３，Ｓ４は、へき開によって形成されたへき開面である。半導体層２０がこれらの端面Ｓ３，Ｓ４の間に挟まれることで共振器構造が形成されている。端面Ｓ３は、発光領域２１Ａを含み、レーザ光を射出する面である。この端面Ｓ３の表面には多層反射膜（図示せず）が形成されている。この端面Ｓ３の表面に形成される多層反射膜は、低反射膜である。当該多層反射膜と端面Ｓ３との組み合わせにより調整される反射率は、例えば１０％程度である。端面Ｓ４は、レーザ光を反射する面であり、端面Ｓ４の表面にも多層反射膜（図示せず）が形成されている。端面Ｓ４の表面に形成される多層反射膜は、高反射膜である。当該多層反射膜と端面Ｓ４との組み合わせにより調整される反射率は、例えば９５％程度である。

【0024】

これらの端面Ｓ３，Ｓ４は、スクライブによって形成される溝あるいは切り欠き（第１凹部３２，第２凹部３３，第３凹部３４）を利用したへき開によって形成することができる。

【0025】

本実施の形態では、積層構造体２の第２面Ｓ２に隣接する端部ｅ１の少なくとも一部に、第１凹部３２が形成されている。積層構造体２の厚み方向（Ｚ方向）に沿って延在する端部ｅ２には、第２凹部３３が形成されている。積層構造体２の第１面Ｓ１に隣接する端部ｅ３の少なくとも一部には、第３凹部３４が形成されている。

【0026】

ここで、積層構造体２は、例えば直方体形状を有しており、例えば第１面Ｓ１，第２面Ｓ２および端面Ｓ３，Ｓ４を含む６つの面と、８つの辺と、８つの頂点とを含んで構成されている。端部ｅ１は、第２面Ｓ２と端面Ｓ３とに隣接する辺、および第２面Ｓ２と端面Ｓ４とに隣接する辺に対応する部分である。この端部ｅ１は、素子幅方向（Ｘ方向）に沿って延在する。端部ｅ２は、厚み方向（Ｚ方向）に沿って延在すると共に、端面Ｓ３，Ｓ４のそれぞれに隣接する２つの辺のうちの一方または両方に対応する部分である。端部ｅ３は、第１面Ｓ１と端面Ｓ３とに隣接する辺、および第１面Ｓ１と端面Ｓ４とに隣接する辺に対応する部分である。この端部ｅ３は、例えば端部ｅ１と対向すると共に、素子幅方向（Ｘ方向）に沿って延在する。

【0027】

第１凹部３２は、例えば端部ｅ１のうちの発光領域２１Ａに対応する領域を除いた部分に形成されている。具体的には、第１凹部３２は、半導体層２０の発光領域２１Ａを挟む２つの領域のうちの一方または両方の領域に設けられている。この例では、第１凹部３２は、発光領域２１Ａを挟む２つの領域のそれぞれに設けられている。第１凹部３２の深さｔ（Ｚ方向に沿った長さ）は、例えば５μｍ以上３０μｍ以下である。第１凹部３２の幅ｂ（Ｙ方向に沿った長さ）は、狭いほど良く、例えば３μｍ以下であることが望ましい。この第１凹部３２（後述の第４凹部３２Ａ）が設けられることで、へき開の際に、第１凹部３２（第４凹部３２Ａ）に応力を集中させることができ、垂直性の高い端面Ｓ３，Ｓ４を形成できる。

【0028】

第２凹部３３は、例えば端部ｅ２に、第１面Ｓ１から第２面Ｓ２に至るまで連続して形成されている。この例では、第２凹部３３は、Ｚ方向に延在する４つの辺に対応する４つの端部ｅ２の全てに設けられている。この第２凹部３３（後述の孔３３Ａ）が設けられることで、へき開の際に、素子間の亀裂進展速度を一定にし、端面の垂直性や平坦性におけるばらつきを抑制することができる。

【0029】

第３凹部３４は、例えば端部ｅ３に、Ｘ方向に沿って連続的に延在して設けられている。この第３凹部３４の深さ（Ｚ方向に沿った長さ）は、例えば５μｍ以上３０μｍ以下であり、第１凹部３２の深さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。この第３凹部３４はが設けられることにより、へき開時の端面の垂直性をより向上させることができる。

【0030】

これらの第１凹部３２、第２凹部３３および第３凹部３４の各断面形状（ＸＺ断面形状）は、例えば四角形状（矩形状または正方形状）を有している。この四角形状の角部は丸みを帯びていてもよい。これらの第１凹部３２、第２凹部３３および第３凹部３４のうち、第１凹部３２と第２凹部３３とは、例えば互いに隣接して（繋がって）設けられ、第３凹部３４と第２凹部３３とは、例えば互いに隣接して設けられている。ここで、第１凹部３２と第２凹部３３とが離れて設けられる場合には、第２凹部３３に応力が集中し易くなるため、第１凹部３２と第２凹部３３とは隣接して設けられることが望ましい。第１凹部３２の幅（端部ｅ１の延在方向（Ｘ方向）に沿った長さ）は、第２凹部３３の幅（端部ｅ１の延在方向（Ｘ方向）に沿った長さ）よりも大きいことが望ましい。へき開の際に、第２凹部３３（後述の孔３３Ａ）よりも第１凹部３２（後述の第４凹部３２Ａ）に対して応力を集中させることができ、より垂直性の高い端面Ｓ３，Ｓ４を形成できるためである。

【0031】

図２は、半導体発光素子１（積層構造体２）の概略構成を表したものである。図３は、半導体発光素子１のへき開前の平面構成（第２面Ｓ２側からみたＸＹ平面構成）を模式的に表したものである。図４は、図３の断面構成（ＸＺ断面構成）を表したものである。このように、半導体発光素子１は、へき開前の状態では、２次元配置された複数の素子領域１Ａのうちの１つ（素子基板１Ｂのうちの一部）を構成する。

【0032】

素子基板１Ｂには、上述した第１凹部３２に対応する第４凹部３２Ａと、第２凹部３３に対応する孔３３Ａとが形成されている。このように、へき開前の素子基板１Ｂにおいて、各半導体発光素子１（素子領域１Ａ）同士の間の領域に、第４凹部３２Ａと孔３３Ａとが設けられる。具体的には、各素子領域１Ａの四隅に対応する領域に、第４凹部３２Ａと孔３３Ａとがそれぞれ形成されている。素子基板１Ｂでは、複数の第４凹部３２Ａは、例えば、突条部３１（即ち、発光領域２１Ａ）を除く部分に離散して形成され、例えばＸ方向に延在する破線状を成している。孔３３Ａは、例えば、各第４凹部３２Ａの中央部に、第１面Ｓ１から第２面Ｓ２までを貫通して設けられている。一方、第１面Ｓ１の側には、第３凹部３４に対応する第５凹部３４Ａが形成されている。第５凹部３４Ａは、Ｘ方向に沿って連続的に延在して形成されている。

【0033】

第４凹部３２Ａの幅ｄ１（Ｘ方向に沿った長さ）は、孔３３Ａの幅（径）ｄ２（Ｘ方向に沿った長さ）よりも大きいことが望ましい。上述したように、へき開の際に、第４凹部３２Ａに対して応力を集中させることができ、より垂直性の高い端面Ｓ３，Ｓ４を形成できるためである。第４凹部３２Ａ、孔３３Ａおよび第５凹部３４Ａはいずれも、例えばレーザ照射（レーザスクライブ）により形成することができる。尚、これらの第４凹部３２Ａ、孔３３Ａおよび第５凹部３４Ａの形成手法としては、レーザスクライブが望ましいが、この他の手法、例えば切削、エッチング等が用いられてもよい。

【0034】

[製造方法]
次に、半導体発光素子１の製造方法について説明する。図５は、半導体発光素子１の製造工程の流れを表したものである。

【0035】

まず、ウェハとして、例えばＧａＮからなる基板１０を用意する（ステップＳ１１）。この基板１０上に、窒化物半導体を含む半導体層２０を、例えばＭＯＣＶＤ法などのエピタキシャル結晶成長法により一括に形成する（ステップＳ１２）。この際、化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アンモニア（ＮＨ₃）などを用い、ドナー不純物の原料としては、例えばモノシラン（ＳｉＨ₄）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）を用いることができる。この後、突条部３１を形成する。具体的には、半導体層２０のうちの上部クラッド層の一部をドライエッチングにより除去することにより突条部３１を形成する。この突条部３１上に、ＳｉＯ₂等の絶縁膜を成膜した後、突条部３１の上面の絶縁膜を、フォトリソグラフィ法およびエッチングにより除去する。

【0036】

続いて、基板１０の研磨（薄膜化）を行うと共に、電極（上部電極３０および下部電極）を形成する（ステップＳ１３）。これにより、基板１０は、例えば４００μｍ以上５００μｍ以下程度の厚みから、例えば１００μｍ程度以下にまで薄膜化される。尚、基板１０の研磨後に、電極形成を行ってもよいし、あるいは、上部電極３０を形成した後、基板１０の研磨を行い、その後、基板１０の裏面に下部電極を形成してもよい。上部電極３０は、第２面Ｓ２の上に突条部３１を覆うように形成される。

【0037】

次に、例えばレーザスクライブ（レーザ照射）により、第１凹部３２（第４凹部３２Ａ）、第２凹部３３（孔３３Ａ）および第３凹部３４（第５凹部３４Ａ）を形成する（ステップＳ１４）。具体的には、素子基板１Ｂの第２面Ｓ２上においてＸ方向に沿ってレーザを走査しつつレーザ光を照射することで、図３および図４に示したように、第４凹部３２Ａを形成する。また、素子基板１Ｂの第１面Ｓ１上においてＸ方向に沿ってレーザを走査しつつレーザ光を照射することで、図３および図４に示したように、第５凹部３４Ａを形成する。これらの第４凹部３２Ａと第５凹部３４Ａとは、どちらが先に形成されてもよいが、互いに対向する位置に形成されることが望ましい。この際、積層構造体２が透明性を有する場合には、先に形成された第４凹部３２Ａ（または第５凹部３４Ａ）を第１面Ｓ１（または第２面Ｓ２）の側から透かして視認することができるため、第４凹部３２Ａおよび第５凹部３４Ａの位置合わせを行うことができる。あるいは、素子基板１Ｂに形成された上部電極３０および下部電極の形成パターンを基準にして、第４凹部３２Ａおよび第５凹部３４Ａを互いに対向する位置に形成することが可能である。

【0038】

一方、第２凹部３３（孔３３Ａ）は、例えば第４凹部３２Ａおよび第５凹部３４Ａの形成後に、形成される。但し、これらの形成順序は特に限定されない。第４凹部３２Ａおよび第５凹部３４Ａを形成する前に、孔３３Ａを形成してもよいし、第４凹部３２Ａ（または第５凹部３４Ａ）を形成後に、孔３３Ａを形成し、最後に第５凹部３４Ａ（または第４凹部３２Ａ）を形成してもよい。具体的には、図３および図４に示したように、素子基板１Ｂの第１面Ｓ１または第２面Ｓ２の側からレーザ光を照射することで、積層構造体２を貫通する孔３３Ａを形成することができる。

【0039】

これらの第４凹部３２Ａと孔３３Ａとに対応する領域（端部ｅ１の延在方向に沿った領域）が、素子基板１Ｂのへき開ラインとなる。

【0040】

このレーザスクライブの際には、例えば基板１０の構成材料に吸収可能な波長を出力するレーザが使用される。例えば、ＧａＮ基板を用いた場合には、３５０ｎｍ付近の波長を出力するレーザが用いられる。また、レーザの照射条件（パワー、照射時間およびスポット径等）を調整することで、第４凹部３２Ａ、第５凹部３４Ａおよび孔３３Ａのそれぞれの幅（径）や深さ等を制御することができる。

【0041】

次に、へき開を行うことにより、積層構造体２の端面Ｓ３，Ｓ４を形成すると共に、半導体発光素子１（素子領域１Ａ）を分離する（ステップＳ１５）。この際、素子基板１Ｂに形成された第４凹部３２Ａおよび第５凹部３４Ａの各延在方向（Ｘ方向）を、へき開ラインＬとして、素子基板１Ｂを押圧する。図６Ａおよび図６Ｂに、へき開方式の一例を模式的に示す。

【0042】

図６Ａおよび図６Ｂに示したように、素子基板１Ｂを粘着シート１２１の一面に固定すると共に、素子基板１Ｂを保護するためにＰＥＴフィルム１２２で覆う。この粘着シート１２１およびＰＥＴフィルム１２２に挟まれた素子基板１Ｂを、一対の受け刃１２３上に載置した後、ブレード１２０を用いて押圧する。これにより、素子基板１Ｂは、へき開ラインＬに沿ってへき開される。このへき開を、図３に示した素子領域１Ａ同士の間のＸ方向に沿った各ラインに対して、繰り返し行う。

【0043】

これにより、端面Ｓ３，Ｓ４が形成されると共に、バー状の（Ｘ方向に沿って連なった）複数の半導体発光素子１が得られる。このバー状の半導体発光素子１の端面Ｓ３，Ｓ４に、多層反射膜を形成した後、Ｙ方向に沿った素子間の領域にもスクライブを行い、上記と同様にしてへき開を行う。このようにして、素子基板１Ｂを複数の素子領域１Ａ（半導体発光素子１）に分割する。これにより、図１に示した半導体発光素子１を完成する。

【0044】

[作用・効果]
本実施の形態の半導体発光素子１では、上部電極３０と下部電極との間に所定の電圧が印加されると、半導体層２０の活性層２１に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この活性層２１において発生した光は、例えば一対の共振器ミラーを構成する端面Ｓ３，Ｓ４において繰り返し反射された後、端面Ｓ３の発光領域２１Ａから所定の発振波長λで出射する（レーザ発振する）。

【0045】

この半導体発光素子１では、共振器ミラーとしての端面Ｓ３，Ｓ４が、へき開によって形成される。

【0046】

ところが、このへき開によって形成される端面が垂直に形成されないことがある。端面の垂直性が悪いと、素子毎に閾値電流にばらつきが生じたり、実質的な反射率が低下することがある。あるいは、導波ロスを生じて閾値電流およびスロープ効率等の特性が劣化する。特に、半極性面上に半導体層を結晶成長させた場合に、例えば[0001]面上に結晶成長させた場合と同様にへき開を行うと、端面付近の基板結晶面である[0001]面の影響を受け易い。このため、端面が垂直に形成されず、閾値電流のばらつきが生じる。このように、端面の垂直性が悪いと、実質的な反射率が低下するもしくは導波ロスを生じ閾値電流およびスロープ効率などの特性が劣化し易い。

【0047】

尚、例えば、上記特許文献１には、基板の半極性面上に半導体層を結晶成長させたウェハに対し、このウェハを貫通するようなスクライブ孔を形成した後に、へき開を行う手法が提案されている。しかしながら、このスクライブ孔は、Ｐ面側からみたスクライブ幅（共振器長方向に沿った長さ）が大きくなる。このようなスクライブ孔を用いて分断された素子断面では、共振器方向に沿った長さにばらつきが生じる。即ち、へき開によって形成される端面の垂直性が悪化する。

【0048】

これに対し、本実施の形態では、積層構造体２の第２面Ｓ２に隣接する端部ｅ１のうちの少なくとも一部に第１凹部３２が形成されると共に、積層構造体２の厚み方向に沿って延在する端部ｅ２には、第２凹部３３が形成されている。これらの第１凹部３２および第２凹部３３が設けられていることにより、端面Ｓ３，Ｓ４の垂直性を確保し易い。詳細には、へき開時の応力を、第１凹部３２（第４凹部３２Ａ）に集中させつつ、第２凹部３３（孔３３Ａ）により素子間の亀裂進展速度を一定に保つことができるため、端面Ｓ３，Ｓ４が垂直に形成され易い。また、端面Ｓ３，Ｓ４の凹凸を抑制して平坦性を高めることができる。これにより、半導体発光素子１の閾値電流およびスロープ効率等の劣化を抑制することができる。

【0049】

また、本実施の形態では、第１凹部３２および第２凹部３３が設けられることにより、へき開ラインの直線性を確保し易くなり、より端面Ｓ３，Ｓ４の垂直性を確保し易くなる。

【0050】

更に、本実施の形態では、第１凹部３２および第２凹部３３が設けられることにより、第１凹部３２のみ、あるいは第２凹部３３のみが設けられる場合に比べ、微細な断層の発生を抑制することができる。

【0051】

加えて、本実施の形態では、端面Ｓ３，Ｓ４の平坦性が高まることで、ＥＳＤ（ElectroStatic Discharge：静電気放電）耐性およびＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage：光学損傷）耐性を向上させることができる。

【0052】

以上説明したように本実施の形態では、積層構造体２の第２面Ｓ２に隣接する端部ｅ１のうちの少なくとも一部に第１凹部３２が形成されると共に、積層構造体２の厚み方向に沿って延在する端部ｅ２には、第２凹部３３が形成される。これにより、端面Ｓ３，Ｓ４の垂直性を確保して、半導体発光素子１の閾値電流およびスロープ効率等の劣化を抑制することができる。また、半導体発光素子１毎の特性ばらつきを抑制することができる。よって、特性劣化を抑制することが可能となる。

【0053】

次に、上記実施の形態の変形例について説明する。尚、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。

【0054】

＜変形例１−１〜１−３＞
図７は、変形例１−１に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。図８は、変形例１−２に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。図９は、変形例１−３に係る半導体発光素子（素子領域１Ａ）の構成例を表す断面図である。尚、図７〜９では、素子基板１Ｂの状態（へき開前の状態）を示している。

【0055】

上記実施の形態では、第１凹部３２が、第２凹部３３と隣接する構成について例示したが、これらの第１凹部３２と第２凹部３３とは隣接しなくともよい。本変形例１−１〜１−３のように、第１凹部３２と第２凹部３３とが離隔して（重ならないように）設けられていてもよい。また、変形例１−１，１−２のように、第１凹部３２が、発光領域２１Ａ（図７および図８には図示せず）の片側（発光領域２１Ａを挟む２つの領域のうちの一方）に対応する部分にのみ設けられていてもよい。

【0056】

このように、第１凹部３２の形成箇所や数は、特に限定されるものではなく、第１凹部３２は、積層構造体２の第２面Ｓ２に隣接する端部ｅ１の少なくとも一部に設けられていればよい。

【0057】

＜変形例２＞
図１０は、変形例２に係る半導体発光素子の構成例を表す平面図である。図１１は、図１０に示した半導体発光素子の断面構成を表す図である。尚、図１０および図１１では、素子基板１Ｂの状態（へき開前の状態）を示している。

【0058】

上記実施の形態では、第２凹部３３が、半導体発光素子１の４つの端部ｅ２に（素子領域１Ａの四隅に）形成された構成を例示したが、第２凹部３３は、４つの端部ｅ２のうちの一部に設けられていてもよい。換言すると、素子基板１Ｂにおいて、第２凹部３３（孔３３Ａ）が、上記実施の形態よりも間引かれて設けられていてもよい。

【0059】

＜変形例３−１，３−２＞
図１２は、変形例３−１に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。図１３は、変形例３−２に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。尚、図１２および図１３では、素子基板１Ｂの状態（へき開前の状態）を示している。

【0060】

上記実施の形態では、第２凹部３３の断面形状が、矩形状または正方形状である場合を例示したが、第２凹部３３の断面形状はこれに限定されず、変形例３−１，３−２のように、例えば台形状または三角形状であってもよい。この場合、素子基板１Ｂでは、図１２および図１３に示したように、第２凹部３３（孔３３Ａ）が、第１面Ｓ１から第２面Ｓ２に向かって徐々に径（幅）が大きくなるように形成される。このような形状は、レーザスクライブの際に、１つの孔３３Ａを形成する際に、レーザ出力を徐々に上げながら（または、下げながら）、レーザ光を照射することで形成することができる。

【0061】

＜変形例４−１，４−２＞
図１４は、変形例４−１に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。図１５は、変形例４−２に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。尚、図１４および図１５では、素子基板１Ｂの状態（へき開前の状態）を示している。

【0062】

上記実施の形態では、第１凹部３２および第３凹部３４の断面形状が、矩形状または正方形状である場合を例示したが、第１凹部３２および第３凹部３４の断面形状はこれに限定されず、変形例４−１，４−２のように、例えば台形状または三角形状であってもよい。換言すると、第１凹部３２および第３凹部３４は、テーパー形状（傾斜面）を有していても構わない。また、特に図示はしないが、これらの第１凹部３２および第３凹部３４の各断面形状は、同じであってもよいし、異なっていても構わない。

【0063】

＜変形例５−１，５−２＞
図１６は、変形例５−１に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。図１７は、変形例５−２に係る半導体発光素子の構成例を表す断面図である。尚、図１６および図１７では、素子基板１Ｂの状態（へき開前の状態）を示している。

【0064】

上記実施の形態では、第３凹部３４が、第１面Ｓ１側の端部ｅ３の延在方向に沿って連続的に設けられた構成を例示したが、第３凹部３４は、変形例５−１のように、端部ｅ３の選択的な領域にのみ設けられていてもよい。この場合、素子基板１Ｂでは、図１６に示したように、複数の第３凹部３４が、端部ｅ３の延在方向に沿って離散的に形成される。また、図１６の例では、第３凹部３４は、第２凹部３３と離隔して設けられているが、第２凹部３３と隣接して設けられてもよい。

【0065】

また、変形例５−２のように、第３凹部３４は設けられていなくともよい。第１凹部３２と第２凹部３３とが設けられてさえいれば、端面Ｓ３，Ｓ４の垂直性を確保することができる。

【0066】

以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。

【0067】

また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
対向する第１面と第２面との間に、前記第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と、前記基板上に結晶成長されると共に発光領域を含む半導体層とを有する積層構造体と、
前記積層構造体の前記第２面に隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に形成された第１の凹部と、
前記積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部に形成された第２の凹部と
を備えた
半導体発光素子。
（２）
前記第１の凹部は、前記第１の端部のうちの前記発光領域に対応する領域を除いた部分に形成されている
上記（１）に記載の半導体発光素子。
（３）
前記第２の凹部は、前記積層構造体の前記第１面から前記第２面に至るまで連続して形成されている
上記（１）または（２）に記載の半導体発光素子。
（４）
前記積層構造体の前記第１面に隣接すると共に前記第１の端部と対向する第３の端部のうちの少なくとも一部に、第３の凹部を更に備えた
上記（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（５）
前記第１の凹部の前記第１の端部の延在方向に沿った長さは、前記第２の凹部の前記第１の端部の延在方向に沿った長さよりも大きい
上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（６）
前記第１の凹部は、前記半導体層の前記発光領域を挟む２つの領域のうちの一方または両方の領域に設けられている
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（７）
前記第１の凹部は、前記第２の凹部と隣接して設けられている
上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（８）
前記第１の凹部は、前記第２の凹部と離隔して設けられている
上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（９）
前記第１および第２の凹部の断面形状はそれぞれ、四角形状、三角形状または台形状である
上記（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１０）
前記積層構造体は、直方体形状を有すると共に、前記発光領域を含む第１の端面と前記第１の端面と対向する第２の端面とを有し、
前記第１の端部は、前記第２面と前記第１の端面とに隣接する辺、および前記第２面と前記第２の端面とに隣接する辺のそれぞれに対応する部分である
上記（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１１）
前記積層構造体は、直方体形状を有すると共に、前記発光領域を含む第１の端面と前記第１の端面と対向する第２の端面とを有し、
前記第２の端部は、前記厚み方向に沿って延在すると共に、前記第１および第２の端面のそれぞれに隣接する２つの辺のうちの一方または両方の辺に対応する部分である
上記（１）ないし（１０）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１２）
前記積層構造体は、直方体形状を有すると共に、前記発光領域を含む第１の端面と前記第１の端面と対向する第２の端面とを有し、
前記第３の端部は、前記第１面と前記第１の端面とに隣接する辺、および前記第１面と前記第２の端面とに隣接する辺のそれぞれに対応する部分である
上記（４）に記載の半導体発光素子。
（１３）
前記基板は半極性面を有する
上記（１）ないし（１２）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１４）
前記積層構造体は、III族窒化物半導体を含む
上記（１）ないし（１３）のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１５）
対向する第１面と第２面との間に、前記第１面の側から順に、化合物半導体から構成された基板と、前記基板上に結晶成長されると共に発光領域を含む半導体層とを有する積層構造体を形成し、
前記積層構造体を形成する際、
前記積層構造体の前記第２面に隣接する第１の端部のうちの少なくとも一部に第１の凹部を形成し、
前記積層構造体の厚み方向に沿って延在する第２の端部に第２の凹部を形成する
半導体発光素子の製造方法。
（１６）
前記基板上に、それぞれが前記積層構造体に対応する複数の素子領域を形成した後、へき開により前記積層構造体の端面を形成し、
前記へき開の際に、
前記第２面の各素子領域同士の間の少なくとも一部の領域に一方向に沿って延在する第４の凹部を形成し、
各素子領域同士の間の少なくとも一部の領域に、前記積層構造体を貫通する孔を形成し、
前記第４の凹部および前記孔に対応する領域をへき開ラインとして前記端面を形成する
上記（１５）に記載の半導体発光素子の製造方法。
（１７）
前記第４の凹部と前記孔とはそれぞれ、レーザ照射により形成される
上記（１６）に記載の半導体発光素子の製造方法。

【0068】

本出願は、日本国特許庁において２０１６年７月２６日に出願された日本特許出願番号第２０１６−１４６５５８号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。

【0069】

当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】