JP5934923B2 - 三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードを製造する方法 - Google Patents

三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードを製造する方法 Download PDF

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Description

本発明は、三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードを製造する方法に関する。
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、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。
特許文献１は、ｍ面窒化物半導体発光ダイオードを開示している。図２１に示されるように、ｍ面窒化物半導体発光ダイオードは、ｎ側電極３０、ｎ型窒化物半導体層２１、活性層２２、ｐ型窒化物半導体層２３、およびｐ側電極４０を具備する。電圧がｎ側電極３０およびｐ側電極４０の間に印加され、活性層２２から光を放射する。
特許文献１の段落番号０１６１〜０１６６によれば、このｍ面窒化物半導体発光ダイオードは、以下のように製造される。まず、ｎ型窒化物半導体層２１、活性層２２、およびｐ型窒化物半導体層２３が、この順で、基板１０上に、エピタキシャル成長される。
次に、ｎ型窒化物半導体層２１、活性層２２、およびｐ型窒化物半導体層２３の一部が、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより除去され、ｎ型窒化物半導体層２１の一部分が露出される。ｐ型窒化物半導体層２３および露出した部分のｎ型窒化物半導体層２１に、それぞれ、ｐ側電極４０およびｎ側電極３０が形成される。
特許文献２は、図２２に示される三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードを開示している。特許文献２に含まれる図３Ｇを見よ。特許文献２の段落番号０１９９によれば、この三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードの平面視において見られる三角形の３辺の長さがいずれも異なることにより、光取り出し効率を向上させる。
特許文献３は、図２３に示される三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードを開示している。特許文献３に含まれる図２０を見よ。図２３に示されるように、特許文献３に開示されている発光ダイオードの平面視において見られる三角形は直角二等辺三角形である。直角二等辺三角形の最も長い辺１ａは、ａ面またはｃ面からなる群から選択される１つの劈開面に含まれる。
特許文献４は、図２４に示される三角柱状ｃ面窒化物半導体発光ダイオードを開示している。特許文献４に含まれる図１を見よ。特許文献４で開示されている三角柱状の窒化物半導体発光ダイオードの主面は、ｍ面ではなく、ｃ面であることに留意せよ。ｃ面の主面を有する窒化物半導体層は、（−１０１０）面、（０１−１０）面、および（１−１００）面の劈開面を有する。特許文献４は、これら３つの劈開面に沿ってｃ面の主面を有する窒化物半導体積層構造を割ることを開示している。このようにして、三角柱状ｃ面窒化物半導体発光ダイオードが得られる。
米国特許出願公開第２０１３／０１２６９０２号明細書 特開２０１２−０２３２４９号公報 特開２００９−０７１１７４号公報 特開平１１−３４０５０７号公報
平板状のｍ面窒化物半導体積層構造は、その主面に形成されている３つの溝に沿って割られる。このようにして、三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードは製造される。平板状のｍ面窒化物半導体積層構造を１つの溝に沿って割る際には、その側面に側面が１つだけ形成されることが求められる。
しかし、後述される比較例１において実証されるように、１つの溝に沿って平板状のｍ面窒化物半導体積層構造が割られたときに、２つ以上の面がその側面に形成され得る。後述される図１９および図２０も参照せよ。この理由は、その溝に沿って平板状のｍ面窒化物半導体積層構造が適切に割られなかったためである。その結果、得られるｍ面窒化物半導体発光ダイオードは、三角柱状ではなくなる。このことは、三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードの製造効率を低下させる。
本発明の目的は、三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードを効率よく製造する方法を提供することである。
本発明の方法は、三角柱状窒化物半導体発光ダイオードを製造する方法であって、以下の工程を具備する：
（ａ） ｎ型窒化物半導体層、活性層、およびｐ型窒化物半導体層を具備する平板状の窒化物半導体積層構造を用意する工程；ここで、
前記活性層は、前記ｎ型窒化物半導体層および前記ｐ型窒化物半導体層の間に挟まれており、
前記平板状の窒化物半導体積層構造は、ｍ面の主面を有し、
前記主面は、第１の直線状の溝、第２の直線状の溝、および第３の直線状の溝を有し、
平面視において、前記第１の直線状の溝、前記第２の直線状の溝、および前記第３の直線状の溝によっては、三角形が構成され、
第１の直線状の溝は、ａ軸またはｃ軸から選択される１つの劈開軸と実質的に平行な長手方向を有しており、
以下の式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）が充足され、
７５度≦角度Ｘ≦１０５度 （Ｉ）
２０度≦角度Ｙ （ＩＩ）
２０度≦角度Ｚ （ＩＩＩ）
ここで、
角度Ｘは、前記劈開軸および前記第２の直線状の溝の長手方向の間に形成される角度を表し、
角度Ｙは、前記第１の直線状の溝の長手方向および前記第３の直線状の溝の長手方向の間に形成される角度を表し、
角度Ｚは、前記第２の直線状の溝の長手方向および前記第３の直線状の溝の長手方向の間に形成される角度を表し、

（ｂ） 工程（ａ）において用意された前記平板状の窒化物半導体積層構造を第１の直線状の溝に沿って割り、ベルト状の窒化物半導体積層構造を形成する工程、ここで、
前記ベルト状の窒化物半導体積層構造は、その側面に第１の側面を有しており、かつ
前記第１の側面は、前記第１の直線状の溝の長手方向に平行であり、

（ｃ） 前記工程（ｂ）において形成されたベルト状の窒化物半導体積層構造を、第２の直線状の溝に沿って割り、四角柱状の窒化物半導体積層構造を形成する工程、ここで、
前記四角柱状の窒化物半導体積層構造は、その側面に前記第１の側面および第２の側面を有しており、かつ
前記第２の側面は、前記第２の直線状の溝の長手方向に平行であり、

（ｄ） 前記工程（ｃ）において形成された四角柱状の窒化物半導体積層構造を、第３の直線状の溝に沿って割り、前記三角柱状窒化物半導体発光ダイオードを形成する工程、ここで、
前記三角柱状窒化物半導体発光ダイオードは、その側面に、前記第１の側面、前記第２の側面、および第３の側面を有しており、かつ
前記第３の側面は、前記第３の直線状の溝の長手方向に平行である。

本発明の趣旨には、以下の三角柱状窒化物半導体発光ダイオードが含まれる。すなわち、
ｎ型窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層、および前記ｎ型窒化物半導体層および前記ｐ型窒化物半導体層に挟まれた活性層を具備する三角柱状窒化物半導体発光ダイオードであって、以下を具備する：
三角柱状窒化物半導体発光ダイオードの側面に形成された第１の側面、第２の側面、および第３の側面、ここで、
平面視において、前記第１の側面、前記第２の側面、および第３の側面によって三角形が構成され、
前記第１の側面は、ａ面またはｃ面からなる群から選択される１つの劈開面と実質的に平行であり、
前記三角柱状窒化物半導体発光ダイオードは、ｍ面の主面を有し、かつ
上記の式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）が充足される。
本発明は、三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードを効率よく製造する方法を提供する。
図１は、工程（ａ）において用意される平板状の窒化物半導体積層構造１００の平面図を示す。 図２は、第１の直線状の溝１０２が形成された平板状の窒化物半導体積層構造１００の平面図を示す。 図３は、弾力性のあるシート２００上に置かれた平板状の窒化物半導体積層構造１００の断面図を示す。 図４は、弾力性のあるシート２００上に置かれ、かつ表面に溝を有する平板状の窒化物半導体積層構造１００の断面図を示す。 図５は、第１の直線状の溝１０２および第２の直線状の溝１０４が形成された平板状の窒化物半導体積層構造１００の平面図を示す。 図６は、第１の直線状の溝１０２、第２の直線状の溝１０４、および第３の直線状の溝１０６が形成された平板状の窒化物半導体積層構造１００の平面図を示す。 図７は、工程（ｂ）において第１の直線状の溝１０２に沿って割られた窒化物半導体積層構造の平面図を示す。 図８は、工程（ｂ）〜（ｄ）において、ブレード２０２を用いて割られることになる平板状の窒化物半導体積層構造１００の断面図である。 図９は、工程（ｂ）〜（ｄ）において、ブレード２０２を用いて割られた平板状の窒化物半導体積層構造１００の断面図である。 図１０は、工程（ｂ）において得られたベルト状の窒化物半導体積層構造１１０の斜投影図である。 図１１は、工程（ｃ）において第２の直線状の溝１０４に沿って割られた窒化物半導体積層構造の平面図を示す。 図１２は、工程（ｃ）において得られた四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０の斜投影図を示す。 図１３は、工程（ｄ）において第３の直線状の溝１０６に沿って割られた窒化物半導体積層構造の平面図を示す。 図１４は、工程（ｄ）において得られた三角柱状窒化物半導体発光ダイオードの斜投影図を示す。 図１５は、実施例１において、第１の直線状の溝１０２、第２の直線状の溝１０４、および第３の直線状の溝１０６に沿って割られた平板状の窒化物半導体積層構造の平面写真である。 図１６は、実施例１において、弾力性のあるシート２００を引き延ばした後の平板状の窒化物半導体積層構造の平面写真である。 図１７は、図１６の部分拡大写真であり、かつ実施例１による三角柱状窒化物半導体発光ダイオードの平面写真である。 図１８Ａは、実施例１の工程（ｃ）において第２の直線状の溝１０４に沿って割られた後の実施例１における拡大平面写真である。 図１８Ｂは、実施例２の工程（ｃ）において第２の直線状の溝１０４に沿って割られた後の実施例２における拡大平面写真である。 図１９は、比較例１の工程（ｃ）において第２の直線状の溝１０４に沿って割られた後の比較例１における拡大平面写真である。 図２０は、比較例１による窒化物半導体発光ダイオードの平面写真である。 図２１は、特許文献１に開示されるｍ面窒化物半導体発光ダイオードを示す。 図２２は、特許文献２に含まれる図３Ｇの複製である。 図２３は、特許文献３に含まれる図２０の複製である。 図２４は、特許文献４に含まれる図１の複製である。
（用語の定義）
本明細書において用いられる用語「窒化物半導体」とは、化学式ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ）によって表される化合物を意味する。
本明細書において用いられる用語「平面視」とは、積層構造の法線方向から見ることを意味する。具体的には、用語「平面視」とは、窒化物半導体発光ダイオードに含まれるｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に挟まれる活性層の法線方向から見ることを意味する。
以下、図面を参照しながら、本発明が詳細に説明される。
（工程（ａ））
まず、工程（ａ）が説明される。工程（ａ）においては、図１に示されるように、平板状の窒化物半導体積層構造１００が用意される。従来の窒化物半導体発光ダイオードと同様、この平板状の窒化物半導体積層構造１００は、ｎ型窒化物半導体層、活性層、およびｐ型窒化物半導体層を具備する。活性層は、ｎ型窒化物半導体層上に積層されている。ｐ型窒化物半導体層は、活性層上に積層されている。従って、活性層は、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に挟まれている。ｎ側電極およびｐ側電極が、それぞれ、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層上に形成されている。図１は、ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層、ｐ側電極、およびｎ側電極を示していない。
平板状の窒化物半導体積層構造１００は、その表面にｍ面の主面を有する。すなわち、平板状の窒化物半導体積層構造１００の主面は、（１０−１０）面である。（１０−１０）面と等価な面は、（−１０１０）面、（１−１００）面、（−１１００面）、（０１−１０）面、および（０−１１０）面である。
平板状の窒化物半導体積層構造１００はｍ面の主面を有するので、平板状の窒化物半導体積層構造１００は、２つの劈開面、すなわち、ｃ面およびａ面を有する。ｃ面とは、（０００１）面である。ｃ面は、ｃ軸に平行な法線を有する。ａ面とは、（１１−２０）面およびそれに等価な面である。ａ面は、ａ軸に平行な法線を有する。
従来の窒化物半導体積層構造と同様、平板状の窒化物半導体積層構造１００は、０度を超えて２０度以下のオフ角を有し得る。オフ角を有さない平板状の窒化物半導体積層構造１００もまた、用いられ得る。従って、主面およびｍ面との間に形成される角度、すなわち、オフ角は、０度以上２０度以下である。後述される実施例から理解されるように、望ましくは、オフ角は０度に等しい。
図２に示されるように、複数の第１の直線状の溝１０２が、平板状の窒化物半導体積層構造１００の表面に形成される。各第１の直線状の溝１０２の長手方向は、ａ軸またはｃ軸からなる群から選択される劈開軸に実質的に平行であることが望ましい。図２では、各第１の直線状の溝１０２の長手方向は、ａ軸に平行である。言い換えれば、図２では、劈開軸はａ軸である。
具体的には、まず、図３に示されるように、平板状の窒化物半導体積層構造１００は、弾力性のあるシート２００の表側の面に置かれる。次に、図２および図４に示されるように、スクライバーを用いて複数の第１の直線状の溝１０２が、平板状の窒化物半導体積層構造１００の表面に形成される。望ましくは、各第１の直線状の溝１０２の断面形状はＶ文字状である。
図２の下部に示される拡大図は、第１の直線状の溝１０２の長手方向および劈開軸の間の関係を示している。第１の直線状の溝１０２の長手方向は、劈開軸に平行であることが望ましい。しかし、この拡大図に示されるように、第１の直線状の溝１０２は、劈開軸に対してわずかに斜めに形成され得る。言い換えれば、角度Ｑが、第１の直線状の溝１０２の長手方向および劈開軸の間に形成され得る。望ましくは、角度Ｑは、０度以上５度以下である。
次に、図５に示されるように、第１の直線状の溝１０２の場合と同様に、第２の直線状の溝１０４が、平板状の窒化物半導体積層構造１００の表面に形成される。図５の下部に示される拡大図は、第１の直線状の溝１０２および第２の直線状の溝１０４の間の関係を示している。この拡大図に示されるように、角度Ｘが、第１の直線状の溝１０２および第２の直線状の溝１０４の間に形成される。角度Ｘは、７５度以上１０５度以下である。角度Ｘが７５度未満または１０５度を超える場合に生じる欠点は、工程（ｃ）の説明において詳しく説明される。
最後に、図６に示されるように、第１の直線状の溝１０２の場合と同様に、第３の直線状の溝１０６が、平板状の窒化物半導体積層構造１００の表面に形成される。図６の下部に示される拡大図は、第１の直線状の溝１０２、第２の直線状の溝１０４、および第３の直線状の溝１０６の間の関係を示している。この拡大図に示されるように、角度Ｙが、第１の直線状の溝１０２および第３の直線状の溝１０６の間に形成される。角度Ｙは、２０度以上である。角度Ｚが、第２の直線状の溝１０４および第３の直線状の溝１０６の間に形成される。角度Ｚも、２０度以上である。
図６から明らかなように、平面視において、第１の直線状の溝１０２、第２の直線状の溝１０４、および第３の直線状の溝１０６によって、三角形が構成される。このようにして、以下の式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を充足する第１の直線状の溝１０２、第２の直線状の溝１０４、および第３の直線状の溝１０６を有する平板状の窒化物半導体積層構造１００が用意される。
７５度≦角度Ｘ≦１０５度 （Ｉ）
２０度≦角度Ｙ （ＩＩ）
２０度≦角度Ｚ （ＩＩＩ）
ここで、
角度Ｘは、劈開軸および第２の直線状の溝１０４の長手方向の間に形成される角度を表す。
角度Ｙは、第１の直線状の溝１０２の長手方向および第３の直線状の溝１０６の長手方向の間に形成される角度を表す。
角度Ｚは、第２の直線状の溝１０４の長手方向および第３の直線状の溝１０６の長手方向の間に形成される角度を表す。
（工程（ｂ））
次に、工程（ｂ）が説明される。工程（ｂ）では、図７に示されるように、第１の直線状の溝１０２に沿って平板状の窒化物半導体積層構造１００が割られ、複数のベルト状の窒化物半導体積層構造１１０を形成する。工程（ｂ）は、１回目のブレーキング工程である。
より詳細には、図８および図９に示されるように、第１の直線状の溝１０２の真下にて、ブレード２０２が弾性力のあるシート２００の裏側の面から窒化物半導体積層構造１００に向けて上方向に打ち込まれ、ブレード２０２を用いて弾性力のあるシート２００を上方向に押す。その結果、弾力性のあるシート２００は図９に示されるように変形する。ブレード２０２をこのように打ち込むことによって、窒化物半導体積層構造１００が割られ、図１０に示されるベルト状の窒化物半導体積層構造１１０を得る。このようにして、第１の側面１１２が現れる。
ブレード２０２の打ち込みが繰り返され、複数のベルト状の窒化物半導体積層構造１１０を形成し得る。より詳細には、ブレード２０２および弾力性のあるシート２００の少なくとも一方が劈開軸に沿って移動され、ブレード２０２が他の第１の直線状の溝１０２の真下にセットされる。続いて、ブレード２０２を打ち込んで、窒化物半導体積層構造１００を割る。このことが繰り返される。
図１０に示されるように、ベルト状の窒化物半導体積層構造１１０は、その側面に一対の第１の側面１１２を有する。言うまでもないが、第１の側面１１２は、第１の直線状の溝１０２の長手方向に平行である。窒化物半導体積層構造１００が第１の直線状の溝１０２に沿って割られるので、角度Ｑが、平面視において、第１の側面１１２およびａ面またはｃ面からなる群から選択される１つの劈開面に形成される。工程（ａ）において説明したように、角度Ｑは０度に等しいことが望ましいので、第１の側面１１２はａ面またはｃ面であることが望ましい。図１０では、第１の側面１１２はｃ面である。
理解を促進するために、図１０では、隣接する２つのベルト状の窒化物半導体積層構造１１０は、互いに離間している。しかし、実際には、弾力性のあるシート２００を伸ばさない限り、隣接する２つのベルト状の窒化物半導体積層構造１１０の間の幅Ｗ１は、実質的に０マイクロメートルである。同様に、図１２および図１４においても、隣接する窒化物半導体積層構造の間の幅は、実質的に０マイクロメートルである。
（工程（ｃ））
次に、工程（ｃ）が説明される。図１１に示されるように、工程（ｃ）では、工程（ｂ）において形成されたベルト状の窒化物半導体積層構造１１０が、第２の直線状の溝１０４に沿って割られ、四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０を形成する。平面視において、四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０は、平行四辺形の形状を有する。工程（ｃ）は、２回目のブレーキング工程である。
工程（ｂ）の場合と同様に、ブレード２０２がベルト状の窒化物半導体積層構造１１０に向けて打ち込まれ、ベルト状の窒化物半導体積層構造１１０を割る。このようにして、第２の側面１２２が現れる。
図１２に示されるように、四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０の側面は、２つの第１の側面１１２および２つの第２の側面１２２から構成される。第２の側面１２２は、第２の直線状の溝１０４の長手方向に平行である。望ましくは、第２の側面１２２は、四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０の主面に垂直である。
図１２に示されるように、角度Ｘが、平面視において第１の側面１１２および第２の側面１２２の間に形成される。
上述したように、角度Ｘは、７５度以上１０５度以下である。本明細書では、平面視において、第１の側面１１２からθ度の角度で傾斜している第２の側面１２２は、第１の側面１１２から角度（１８０−θ）度で傾斜している第２の側面１２２と等価である。例えば、平面視において、第１の側面１１２から７５度、６０度、および４５度の角度で傾斜している３つの第２の側面１２２は、それぞれ、第１の側面１１２から角度１０５度、１２０度、および１３５度で傾斜している３つの第２の側面１２２と等価である。
７５度未満または１０５度を超える角度Ｘは、後述される比較例１および比較例２に実証されるように、工程（ｃ）において得られる窒化物半導体積層構造１２０の側面に、第２の側面１２２だけでなく、第１のエラー側面１２４および第２のエラー側面１２６が形成される可能性を高くする。言い換えれば、角度Ｘが７５度未満または１０５度を超える場合、第１のエラー側面１２４および第２のエラー側面１２６が容易に形成される傾向がある。図１９および図２０を参照せよ。第１のエラー側面１２４および第２のエラー側面１２６が形成されると、工程（ｄ）において窒化物半導体発光ダイオードは三角柱状ではなくなる。そのため、７５度未満または１０５度を超える角度Ｘは、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオードの製造効率を低下させる。
望ましくは、角度Ｘは８０度以上１００度以下である。より望ましくは、角度Ｘは９０度である。さらにより望ましくは、第１の側面１１２がｃ面であって、角度Ｘが９０度である。言い換えれば、第１の側面１１２および第２の側面１２２が、それぞれ、ｃ面およびａ面であることがさらにより望ましい。これに代えて、第１の側面１１２および第２の側面１２２が、それぞれ、ａ面およびｃ面であることも望ましい。このように、さらにより望ましくは、平面視において、四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０は、長方形（正方形を含む）の形状を有する。
（工程（ｄ））
最後に、工程（ｄ）が説明される。図１３に示されるように、工程（ｄ）では、工程（ｃ）において形成された四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０が、第３の直線状の溝１０６に沿って割られ、図１４に示される三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０を形成する。工程（ｄ）は、３回目のブレーキング工程である。
工程（ｂ）の場合と同様に、ブレード２０２が四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０に向けて打ち込まれ、四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０を割る。このようにして、第３の側面１３２が現れる。
図１４に示されるように、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０の側面は、第１の側面１１２、第２の側面１２２、および第３の側面１３２から構成される。第３の側面１３２は、第３の直線状の溝１０６の長手方向に平行である。第３の側面１３２は、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０の主面に垂直であることが望ましい。
図１４に示されるように、平面視において、角度Ｙが第１の側面１１２および第３の側面１３２の間に形成される。平面視において、角度Ｚが、第２の側面１２２および第３の側面１３２の間に形成される。
角度Ｙは、２０度以上である。一般的に、２０度未満の角度Ｙを有する三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０を形成することは困難である。その理由は、角度Ｙが２０度未満である場合、ブレード２０２の打ち込みによって生じた衝撃のために、角度Ｙの角部分が誤って除去され得るからである。同様の理由により、角度Ｚもまた、２０度以上である。
工程（ｃ）の場合とは異なり、工程（ｄ）では、角度Ｙは２０度以上でありさえすれば、角度Ｙは７５度未満であり得る。言い換えれば、角度Ｙは７５度未満であっても、角度Ｙは２０度以上でありさえすれば、工程（ｄ）ではエラー側面は容易に形成されない。
工程（ｃ）、すなわち、２回目のブレーキング工程において、平面視で劈開軸から２０度以上７５度未満の角度Ｘで傾斜された第２の側面１２２が形成された場合、同時にエラー面も現れ得る。一方、工程（ｄ）、すなわち、３回目のブレーキング工程において、平面視で劈開軸から２０度以上７５度未満の角度Ｙに傾斜された第３の側面１３２が形成されても、エラー側面は現れない。後述される実施例１〜実施例３において、角度Ｙが６０度であることに留意せよ。
このようにして、図１４に示される三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０が得られる。
上述の説明からも明らかなように、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０の側面は、第１の側面１１２、第２の側面１２２、および第３の側面１３２から構成される。三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０は、以下の式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を充足する：
７５度≦角度Ｘ≦１０５度 （Ｉ）
２０度≦角度Ｙ （ＩＩ）
２０度≦角度Ｚ （ＩＩＩ）
ここで、
角度Ｘは、平面視において、第１の側面１１２および第２の側面１２２に形成される角度を表す。
角度Ｙは、平面視において、第１の側面１１２および第３の側面１３２に形成される角度を表す。
角度Ｚは、平面視において、第２の側面１２２および第３の側面１３２に形成される角度を表す。
（実施例）
以下、本発明が、以下の実施例を参照しながらさらに詳細に説明される。
（実施例１）
ｍ面窒化ガリウム基板が用意された。ｍ面窒化ガリウム基板の主面およびｍ面との間に形成される角度、すなわち、オフ角は、０度であった。ｍ面窒化ガリウム基板は、おおよそ３００マイクロメートルの厚みを有していた。ｍ面窒化ガリウム基板のｃ軸に平行な一辺の長さは、約８ミリメートルであった。ｍ面窒化ガリウム基板のａ軸に平行な一辺の長さは、約１０ミリメートルであった。
（工程（ａ））
工程（ａ）においては、まず、特許文献１に開示された方法に従い、窒化物半導体積層構造が、ｍ面窒化ガリウム基板上にエピタキシャル成長された。窒化物半導体積層構造は、ｐ型窒化物半導体層、活性層、およびｎ型窒化物半導体層から構成された。さらに、ｐ側電極およびｎ側電極（いずれも不図示）も形成された。このようにして、図１に示される平板状の窒化物半導体積層構造１００が得られた。特許文献１は、本明細書に援用される。窒化物半導体積層構造は、５マイクロメートルの厚みを有していた。
図３に示されるように、平板状の窒化物半導体積層構造１００は、弾性力のあるシート２００上に置かれた。弾性力のあるシート２００の表側の面は、粘着性を有していた。
次に、図２に示されるように、複数の第１の直線状の溝１０２が、レーザースクライバー（株式会社ディスコより入手、商品名：ＤＡＬ７０２０）を用いて、平板状の窒化物半導体積層構造１００の表側の面に形成された。隣接する２つの第１の直線状の溝１０２の間の間隔は、およそ１０００マイクロメートルであった。第１の直線状の溝１０２の本数は、８本であった。各第１の直線状の溝１０２は、ａ軸に平行であった。すなわち、角度Ｑは０度であった。各第１の直線状の溝１０２の断面形状はＶ文字状であった。各第１の直線状の溝１０２は、おおよそ３０マイクロメートルの深さを有していた。
図５に示されるように、複数の第２の直線状の溝１０４が、レーザースクライバーを用いて、平板状の窒化物半導体積層構造１００の表側の面に形成された。隣接する２つの第２の直線状の溝１０４の間の間隔は、およそ７４２マイクロメートルであった。第２の直線状の溝１０４の本数は、１３本であった。８０度の角度Ｘが、各第２の直線状の溝１０４の長手方向およびａ軸の間に形成された。第１の直線状の溝１０２と同様に、各第２の直線状の溝１０４もＶ文字状であり、かつおよそ３０マイクロメートルの深さを有していた。
図６に示されるように、複数の第３の直線状の溝１０６が、レーザースクライバーを用いて、平板状の窒化物半導体積層構造１００の表側の面に形成された。隣接する２つの第３の直線状の溝１０６の間の間隔は、６５３マイクロメートルであった。第３の直線状の溝１０６の本数は、１６本であった。６０度の角度Ｙが、各第３の直線状の溝１０６の長手方向およびａ軸の間に形成された。角度Ｚは、４０度であった。第１の直線状の溝１０２と同様に、各第３の直線状の溝１０６もＶ文字状であり、かつおおよそ３０マイクロメートルの深さを有していた。このようにして、平板状の窒化物半導体積層構造１００の主面に、複数の第１の直線状の溝１０２、複数の第２の直線状の溝１０４、および複数の第３の直線状の溝１０６が形成された。
図６に示されるように、窒化物半導体積層構造１００の平面視において、複数の第１の直線状の溝１０２、複数の第２の直線状の溝１０４、および複数の第３の直線状の溝１０６から、複数の三角形が構成されていた。工程（ａ）が完了した後には、図４に示されるように、溝が、平板状の窒化物半導体積層構造１００の表側の面に形成された。
（工程（ｂ））
工程（ｂ）においては、図７、図８、および図９に示されるように、第１の直線状の溝１０２に沿って平板状の窒化物半導体積層構造１００がブレーキング装置（株式会社オプトシステム株式会社より入手、商品名：ＷＢＦ−６０１０）割られた。より詳細には、図８および図９に示されるように、第１の直線状の溝１０２の真下にて、ブレード２０２が弾性力のあるシート２００の裏側の面から平板状の窒化物半導体積層構造１００に向けて上方向に打ち込まれ、ブレード２０２は弾性力のあるシート２００を上方向に押し伸ばした。ブレード２０２を打ち込むことによって、平板状の窒化物半導体積層構造１００が割られた。
次に、隣接する第１の直線状の溝１０２の真下にて、ブレード２０２が同様に打ち込まれた。このブレードの打ち込みが８回繰り返された。このようにして第１の直線状の溝１０２に沿って窒化物半導体積層構造１００が割られ、図１０に示される複数のベルト状の窒化物半導体積層構造１１０を得た。
ブレード２０２はとがっていないエッジを有していた。そのため、ブレード２０２が弾力性のあるシート２００に打ち込まれても、弾力性のあるシート２００は切断されず、単に上方向に伸びるだけであった。ブレード２０２が下方向に移動されて弾力性のあるシート２００から離間すると、弾力性のあるシート２００は元の状態、すなわち、平坦な状態に戻った。
図１０に示されるように、各ベルト状の窒化物半導体積層構造１１０は、その長手方向に沿ってその側面に一対の第１の側面１１２を有していた。各第１の側面１１２は、第１の直線状の溝１０２の長手方向に平行であった。各第１の側面１１２は、ベルト状の窒化物半導体積層構造１１０の主面に垂直であった。
（工程（ｃ））
工程（ｃ）においては、図８、図９、および図１１に示されるように、第２の直線状の溝１０４に沿ってベルト状の窒化物半導体積層構造１１０が割られた。工程（ｂ）の場合と同様に、ブレード２０２がベルト状の窒化物半導体積層構造１１０に向けて打ち込まれることが１３回繰り返された。第２の直線状の溝１０４に沿ってベルト状の窒化物半導体積層構造１１０が割られ、図１２に示される複数の四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０を得た。
図１２に示されるように、各四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０の側面は、２つの第１の側面１１２だけでなく、２つの第２の側面１２２から構成されていた。各第２の側面１２２は、第２の直線状の溝１０４の長手方向に平行であった。各第２の側面１２２は、四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０の主面に垂直であった。
（工程（ｄ））
工程（ｄ）においては、図８、図９、および図１３に示されるように、第３の直線状の溝１０６に沿って四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０が割られた。工程（ｂ）の場合と同様に、ブレード２０２が四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０に向けて打ち込まれることが１６回繰り返された。第３の直線状の溝１０６に沿って四角柱状の窒化物半導体積層構造１２０が割られ、図１４に示される複数の三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０を得た。
図１４に示されるように、各三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０の側面は、１つの第１の側面１１２、１つの第２の側面１２２、および１つの第３の側面１３２から構成されていた。第３の側面１３２は、第３の直線状の溝１０６の長手方向に平行であった。第３の側面１３２は、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０の主面に垂直であった。
このようにして、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０が得られた。平面視において、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０は、角度Ｘ、角度Ｙ、および角度Ｚが、それぞれ８０度、６０度、および４０度である三角形の形状を有していた。窒化物半導体発光ダイオード１３０の側面は、第１の側面１１２、第２の側面１２２、および第３の側面１３２から構成されていた。
図１５は、このようにして、第１の直線状の溝１０２、第２の直線状の溝１０４、および第３の直線状の溝１０６に沿って割られた平板状の窒化物半導体積層構造１００の平面写真である。この状態では、第１の側面、第２の側面、および第３の側面は、それぞれ向かい合う第１の側面、第２の側面、および第３の側面に接触するように、複数の三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０は密集していた。
次に、弾力性のあるシート２００は、ｃ軸方向およびａ軸方向に引き延ばされた。
図１６は、このようにして引き延ばされた複数の三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０の平面写真を示す。この状態では、第１の側面、第２の側面、および第３の側面は、それぞれ向かい合う第１の側面、第２の側面、および第３の側面から離間していた。
図１７は、図１６に示される三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０の拡大写真を示す。図１６および図１７から明らかなように、全ての窒化物半導体発光ダイオード１３０は三角柱状であった。図１７に示されるように、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０は、平面視においてその３つの頂点の近傍に３つのｎ側電極１３６を有していた。これらの３つのｎ側電極１３６の部分を除き、三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０の表側の面には、ｐ側電極１３４が形成されていた。
図１８Ａは、実施例１によって第２の直線状の溝１０４に沿って割られたベルト状の窒化物半導体積層構造１１０を示す平面拡大写真である。図１８Ａから明らかなように、第２の直線状の溝１０４に沿って適切にベルト状の窒化物半導体積層構造１１０が割られたため、得られた窒化物半導体積層構造の側面には第２の側面１２２のみが形成された。
（実施例２）
角度Ｘが９０度であったこと以外は、実施例１と同様の三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０が製造された。言い換えれば、実施例２においては、第２の直線状の溝１０４の長手方向は、ｃ軸と平行であった。
図１８Ｂは、実施例２によって第２の直線状の溝１０４に沿って割られたベルト状の窒化物半導体積層構造１１０を示す平面拡大写真である。図１８Ａの場合と同様、得られた窒化物半導体積層構造の側面には第２の側面１２２のみが形成された。
（実施例３）
角度Ｘが７５度であったこと以外は、実施例１と同様の三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０が製造された。
（比較例１）
角度Ｘが６０度であったこと以外は、実施例１と同様の三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０が製造された。
図１９は、比較例１において、第２の直線状の溝１０４に沿って割られたベルト状の窒化物半導体積層構造１１０の平面拡大写真である。図１９から明らかなように、不適切にベルト状の窒化物半導体積層構造１１０が割られたため、一部の得られた窒化物半導体積層構造は、側面に、第２の側面１２２だけでなく、第１のエラー側面１２４も有していた。図１９には示されていないが、同時に、第２のエラー側面１２６も形成された。
図２０は、比較例１による窒化物半導体発光ダイオードの拡大平面写真である。図２０では、図１６と同様、窒化物半導体発光ダイオードは、ｃ軸方向およびａ軸方向に引き延ばされた弾力性のあるシート２００に置かれていた。図２０に示されるように、一部の得られた窒化物半導体発光ダイオードは、三角柱状ではなかった。より具体的には、図２０に示される窒化物半導体発光ダイオードの側面は、第１の側面１１２、第２の側面１２２、第１のエラー側面１２４、第２のエラー側面１２６、および第３の側面１３２から構成された。
（比較例２）
角度Ｘが４５度であったこと以外は、実施例１と同様の三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード１３０が製造された。
ここで、用語「エラー発生率」が以下のように定義される。
エラー発生率＝Ａ／Ｂ×１００（％）
ここで、
Ａは、第２の直線状の溝１０４に沿ってベルト状の窒化物半導体積層構造１１０が割られた後に、第２の側面１２２だけでなく第１のエラー側面１２４をも側面に有する窒化物半導体積層構造の数を表す。
Ｂは、平板状の窒化物半導体積層構造１００に形成された第２の直線状の溝１０４の数を表す。
実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例２のエラー発生率が算出された。表１は、エラー発生率を示す。
Figure 0005934923
表１から明らかなように、角度Ｘが７５度以上であれば、エラー発生率は２％以下という小さい値であるが、一方、角度Ｘが６０度以下であると、エラー発生率は１１％以上という大きい値である。
従って、角度Ｘが７５度以上であれば、三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードが効率よく製造される。
本発明の方法により製造される三角柱状ｍ面窒化物半導体発光ダイオードは、照明器具またはヘッドライトに用いられ得る。
１００ 平板状の窒化物半導体積層構造
１０２ 第１の直線状の溝
１０４ 第２の直線状の溝
１０６ 第３の直線状の溝
１１０ ベルト状の窒化物半導体積層構造
１１２ 第１の側面
１２０ 四角柱状の窒化物半導体積層構造
１２２ 第２の側面
１３０ 三角柱状の窒化物半導体発光ダイオード
１３２ 第３の側面
１３４ ｐ側電極
１３６ ｎ側電極

２００ 弾力性のあるシート
２０２ ブレード

Claims (14)

  1. 三角柱状窒化物半導体発光ダイオードを製造する方法であって、以下の工程を具備する：
    （ａ） ｎ型窒化物半導体層、活性層、およびｐ型窒化物半導体層を具備する平板状の窒化物半導体積層構造を用意する工程；ここで、
    前記活性層は、前記ｎ型窒化物半導体層および前記ｐ型窒化物半導体層の間に挟まれており、
    前記平板状の窒化物半導体積層構造は、ｍ面の主面を有し、
    前記主面は、第１の直線状の溝、第２の直線状の溝、および第３の直線状の溝を有し、
    平面視において、前記第１の直線状の溝、前記第２の直線状の溝、および前記第３の直線状の溝によっては、三角形が構成され、
    第１の直線状の溝は、ａ軸またはｃ軸から選択される１つの劈開軸と実質的に平行な長手方向を有しており、
    以下の式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）が充足され、
    ７５度≦角度Ｘ≦１０５度 （Ｉ）
    ２０度≦角度Ｙ （ＩＩ）
    ２０度≦角度Ｚ （ＩＩＩ）
    ここで、
    角度Ｘは、前記劈開軸および前記第２の直線状の溝の長手方向の間に形成される角度を表し、
    角度Ｙは、前記第１の直線状の溝の長手方向および前記第３の直線状の溝の長手方向の間に形成される角度を表し、
    角度Ｚは、前記第２の直線状の溝の長手方向および前記第３の直線状の溝の長手方向の間に形成される角度を表し、

    （ｂ） 工程（ａ）において用意された前記平板状の窒化物半導体積層構造を第１の直線状の溝に沿って割り、ベルト状の窒化物半導体積層構造を形成する工程、ここで、
    前記ベルト状の窒化物半導体積層構造は、その側面に第１の側面を有しており、かつ
    前記第１の側面は、前記第１の直線状の溝の長手方向に平行であり、

    （ｃ） 前記工程（ｂ）において形成されたベルト状の窒化物半導体積層構造を、第２の直線状の溝に沿って割り、四角柱状の窒化物半導体積層構造を形成する工程、ここで、
    前記四角柱状の窒化物半導体積層構造は、その側面に前記第１の側面および第２の側面を有しており、かつ
    前記第２の側面は、前記第２の直線状の溝の長手方向に平行であり、

    （ｄ） 前記工程（ｃ）において形成された四角柱状の窒化物半導体積層構造を、第３の直線状の溝に沿って割り、前記三角柱状窒化物半導体発光ダイオードを形成する工程、ここで、
    前記三角柱状窒化物半導体発光ダイオードは、その側面に、前記第１の側面、前記第２の側面、および第３の側面を有しており、かつ
    前記第３の側面は、前記第３の直線状の溝の長手方向に平行である。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記劈開軸はａ軸である。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記劈開軸はｃ軸である。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    前記角度Ｘは８０度以上１００度以下である。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記角度Ｘは９０度に等しい。
  6. 請求項１に記載の方法であって、
    前記平板状の窒化物半導体積層構造は、オフ角を有しており、
    前記オフ角は、０度を超えて２０度以下である。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    ５度以下の角度が、第１の直線状の溝の長手方向および前記劈開軸の間に形成されている。
  8. ｎ型窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層、および前記ｎ型窒化物半導体層および前記ｐ型窒化物半導体層に挟まれた活性層を具備する三角柱状窒化物半導体発光ダイオードであって、以下を具備する：
    三角柱状窒化物半導体発光ダイオードの側面に形成された第１の側面、第２の側面、および第３の側面、ここで、
    平面視において、前記第１の側面、前記第２の側面、および第３の側面によって三角形が構成され、
    前記第１の側面は、ａ面またはｃ面からなる群から選択される１つの劈開面と実質的に平行であり、
    前記三角柱状窒化物半導体発光ダイオードは、ｍ面の主面を有し、かつ
    以下の式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）が充足される：
    ７５度≦角度Ｘ≦１０５度 （Ｉ）
    ２０度≦角度Ｙ （ＩＩ）
    ２０度≦角度Ｚ （ＩＩＩ）
    ここで、
    角度Ｘは、前記平面視において、前記第１の側面および前記第２の側面に形成される角度を表し、
    角度Ｙは、前記平面視において、前記第１の側面および前記第３の側面に形成される角度を表し、
    角度Ｚは、前記平面視において、前記第２の側面および前記第３の側面に形成される角度を表す。
  9. 請求項８に記載の三角柱状窒化物半導体発光ダイオードであって、
    前記劈開面はａ面である。
  10. 請求項８に記載の三角柱状窒化物半導体発光ダイオードであって、
    前記劈開面はｃ面である。
  11. 請求項８に記載の三角柱状窒化物半導体発光ダイオードであって、
    前記角度Ｘは８０度以上１００度以下である。
  12. 請求項８に記載の三角柱状窒化物半導体発光ダイオードであって、
    前記角度Ｘは９０度に等しい。
  13. 請求項８に記載の三角柱状窒化物半導体発光ダイオードであって、
    前記活性層は、オフ角を有しており、
    前記オフ角は、０度を超えて２０度以下である。
  14. 請求項８に記載の三角柱状窒化物半導体発光ダイオードであって、
    前記平面視において、５度以下の角度が前記第１の側面および前記劈開面の間に形成されている。
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