【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）単結晶基板を用いた発光ダイオードや半導体レ−ザ
などの発光デバイスに関する。ＧａＮ系素子は青色発光
素子としてすでに実用化されている。大型のＧａＮ基板
が存在しないから現在は他の材料を基板としてその上に
ＧａＮをヘテロエピタキシャル成長させている。ＧａＮ
「系」というのは発光素子とする場合、ＩｎＧａＮ、Ａ
ｌＧａＮなどの混晶もエピタキシャル成長させるのでこ
れらを纏めてＧａＮ系と表現したものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、窒化物系半導体を用いた発光デバ
イスはほとんどが基板としてサファイヤを用いている。
サファイヤ基板の上にＧａＮ薄膜をエピタキシャル成長
させてＬＤ、ＬＥＤなどを作製している。サファイヤは
堅牢であって高温に耐えるので高温でのエピタキシャル
成長に向いている。格子不整合は１６％あるもののＡｌ
Ｎバッファ及び低温ＧａＮバッファ技術の進展により、
ＧａＮ単結晶成長が可能となった。薄いＧａＮ結晶を成
長させるだけであるから、サファイヤ基板が付いたまま
発光素子に加工する。発光ダイオードやレ−ザダイオー
ドといっても基礎部分はサファイヤである。サファイヤ
の上に極極薄くＧａＮの発光部分が載っているだけであ
る。サファイヤ／ＧａＮの複合体素子であるから大きく
二つの欠点がある。
【０００３】一つは結晶欠陥が多いということである。
１６％の格子不整合を有する異質の結晶の上にヘテロエ
ピタキシャル成長するのであるから欠陥密度がどうして
も高くなる。市販されているＧａＮ発光ダイオードの場
合１０９ｃｍ−２もの高密度の転位がある。しかしそれ
でも発光ダイオード（ＬＥＤ）、レ−ザ（ＬＤ）は光
る。ＬＥＤの寿命は１万時間と言われる。このような高
密度の転位を内包しつつなお発光し長寿命だというのは
半導体の常識に反する。しかしそれが現実である。さり
ながらレ−ザダイオードの場合は、電流密度が高いか
ら、高密度欠陥が寿命を抑えていると推測される。より
欠陥の少ないレ−ザダイオードができればより高効率、
長寿命である。
【０００４】サファイヤ基板の難点はもうひとつある。
劈開しないということである。Ｓｉ基板でもＧａＡｓ基
板でも互いに９０゜をなす方向に自然劈開面をもってい
るから、ウエハを直交する平行線群によって自然劈開す
ることによって簡単にチップに分離する事ができる。劈
開面は平坦で鏡面である。劈開にそって分割するからダ
イシングが簡単になる。
【０００５】サファイヤには劈開面がないので、ウエハ
プロセスによって素子を作ったあと、回転刃によって強
制的に縦横に切断している。ところが硬い材料であるか
ら一筋一筋切断するのは時間が掛かる。また切断面は平
坦でない。この欠点を切断の困難とよぶ。
【０００６】切断の困難の他に、レ−ザダイオードの場
合は共振器作製の困難がある。サファイヤの上にＧａＮ
を載せたものは劈開できないから、刃物で強制的に切る
のであるが研磨してもなお自然劈開面とちがって平坦で
なく鏡面でなく反射率も低い。やはり自然劈開面をレ−
ザの共振器面としたいものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する問題は、サファイヤ基板に劈開性がないこと、サフ
ァイヤ基板上のＧａＮには高密度に転位がある、という
ことである。無劈開、高密度転位という二つの難点はサ
ファイヤを基板として使っている限り永遠につきまと
う。サファイヤから離れるべきである。
【０００８】基板としてＳｉＣを使おうという提案もな
されている。これは劈開性があるし堅牢である。耐熱性
もある。しかしＳｉＣは高価であり、供給の問題があ
る。ＳｉＣを基板とすると一層コスト高になろう。実験
段階でＳｉＣ基板が試みられることがあるが量産には使
えない。
【０００９】それに異種基板は劈開性があるといっても
それは基板結晶の劈開性にすぎない。その上に載ってい
るＧａＮと劈開が一致するとは限らない。切断はたしか
に楽になろうがレ−ザの共振器としての適格性はない。
【００１０】やはりＧａＮ発光素子の基板はＧａＮ単結
晶が最も良い。ＧａＮには劈開性があるし、ＧａＮの上
へのホモエピタキシャルなら転位密度もより少なくなる
はずである。ＧａＮ基板上に作ったＧａＮレ−ザダイオ
ードはより高効率長寿命であろう。
【００１１】なるほど理想的にはＧａＮ基板を使うべき
である。しかしながら基板として使用できる程度の大き
いＧａＮ単結晶をつくることができなかった。大型結晶
を作るに適した結晶成長法はチョコラルスキー法、ブリ
ッジマン法などである。いずれも融液から出発する。融
液に種結晶をつけ固体部分を次第に広げて大型の単結晶
を生成する。ところがＧａＮは加熱しても融液にならな
い。融液ができないから液相から固相を得る結晶成長法
を用いる事ができない。Ｇａを溶媒としてＧａＮを少量
溶かし込んで、Ｇａ−ＧａＮ溶液を得ることができる
が、数万気圧もの超高圧装置が必要となり大がかりにな
る。また超高圧にできる空間は極極狭いので大きい結晶
はできない。だから液相から固相を得る結晶成長方法で
基板にできる程度の大きい結晶を作製するのは不可能で
ある。ＧａＮの固体を加熱すると直接に気体になるから
昇華法が可能である。しかし昇華法では方位形状ともに
整った大型の単結晶をつくることはできない。つまり通
常の単結晶成長方法はすべてＧａＮには適用できない。
【００１２】そこで本発明者は薄膜成長法を基板結晶製
造に転用することを思いついた。ＧａＡｓ基板の上に気
相成長法によって広いＧａＮ薄膜をヘテロエピタキシャ
ル成長させる。ＧａＮ厚みを増やしてゆき、かなりの厚
みのＧａＮを得る。これは特別なマスクをＧａＡｓ基板
の上に作りマスクの開口部（窓）からＧａＮを別々に成
長させマスクを越えて成長させて合一させ単結晶をつく
るというものである。マスクのために独立の核が孤立し
て発生し面積に広いＧａＮの単結晶を生成できる。これ
をラテラル成長と呼んでいる。このマスクの窓の形状は
色々なものが可能である。ストライプ形の窓形状を繰り
返したものや、ドット形の窓形状を繰り返したものなど
が可能である。ここでは特にドット形の場合について詳
述する。
【００１３】この手法は本出願人の、特願平９−２９８
３００号、特願平１０−９００８号に明らかにされてい
る。ＧａＮのラテラル成長についてまず説明する。これ
は実施例の項においても繰り返し述べられる。ＧａＡｓ
（１１１）Ａ面を基板とする。これは３回対称性のある
面である。（１１１）Ａ面というのはＧａ原子が表面に
並んでいる面である。Ａｓが並ぶ面は（１１１）Ｂ面と
いう。ＳｉＯ２などのマスクを付ける。これはＧａＮが
成長を開始しないような成長抑制作用がある材料とす
る。［１１−２］の方向にならぶ窓群をマスクに設け
る。窓はその方向に１辺をもつ正三角形の頂点の位置に
設ける。
【００１４】図１はマスクと窓の配置を示す。一定ピッ
チｄで窓群が［１１−２］方向に並んでいる。隣接窓群
との［−１１０］方向の距離は３1/2ｄ／２である。最
近接窓は６つあるが全て距離はｄである。窓自体の形状
寸法は任意である。配列が重要である。マスクにはＧａ
Ｎ核が発生しない。ＧａＡｓ下地だけにＧａＮ核が生ず
る。ＧａＡｓ結晶と適合する方位の核発生をする。つま
りＧａＮ面が六回対称性をもつ（０００１）面となる。
【００１５】図１の状態の断面図が、図４（１）であ
る。ここで方位について約束ごとを述べる。結晶学にお
いて、面方位を集合的に表現する記号は中括弧で面指数
をはさみ｛ｋｍｎ｝と表現する。集合表現はその結晶系
が持つ全ての対称要素に対する操作Ｏによって個別面
（ｋｌｍ）が変換される全ての面を含む。個別の面方位
を表現するには小括弧で面指数を囲み（ｋｌｍ）と書
く。
【００１６】これらと直交する方向を表現するには同じ
面指数を使う。個別の方向は大括弧で面指数を囲み［ｋ
ｌｍ］と表す。方位を集合的に表現する場合は鍵括弧で
面指数を囲み、＜ｋｌｍ＞と書く。集合方向＜ｋｌｍ＞
は個別方向［ｋｌｍ］から出発して対称操作Ｏによって
変換される全ての個別方向の集合である。面、方位の個
別、集合表記は以上のようである。これが決まりであ
る。しかし誤用されることが多い。
【００１７】面指数ｋｌｍは正又は負の整数である。負
整数の場合は数字の上に横棒を引いて表す。図面ではそ
のように表現する。見やすい表記法である。しかし明細
書では上横棒を付けることができない。かわりに前にマ
イナス符号をつける。面指数の間にコンマを打たないの
で直観的に分かりにくいがやむをえない。［１１−２］
の−２は負の方向に２ということであり、２の上に短い
横棒を付けて示すべきであるものである。
【００１８】ＧａＡｓは立方晶である。３軸ａ、ｂ、ｃ
が直交し等長である。面は単純に３つの面指数（ｋｌ
ｍ）によって表現できる。これはその平行面群の１枚目
が、それぞれの軸をａ／ｋ、ｂ／ｌ、ｃ／ｍの点で横切
るということを表す。
【００１９】ＧａＮは六方晶系である。４軸ａ、ｂ、
ｄ、ｃを使う。ａ、ｂ、ｄは一平面で１２０゜の角度を
なす主軸である。互いに独立ではない。ｃ軸はこれら三
軸に直交する。ｃ軸廻りに６回対称性がある。４指数に
よる表現と３指数による表現法がある。ここでは４指数
法を用いる。面（ｋｌｎｍ）と言うのは、第１枚目が
ａ、ｂ、ｄ、ｃを横切る点がａ／ｋ、ｂ／ｌ、ｄ／ｎ、
ｃ／ｍだということである。ｃ軸は独立であるが、ａ、
ｂ、ｄ軸は独立でない。３つの指数自体にはｋ＋ｌ＋ｎ
＝０というゼロサムルールが常に掛かっている。（００
０１）面は法線廻りに６回対称性のある面である。
【００２０】図１、図４（１）のマスク掛けの状態か
ら、比較的低温で、ＧａＮのバッファ層を気相成長す
る。これはＭＯＣ（有機金属塩化物法）、ＨＶＰＥ（ハ
ライド気相成長法）、ＭＯＣＶＤ法（有機金属ＣＶＤ
法）などを用いる。図４（２）に示すようになる。さら
に高温でＧａＮを成長させると、マスク厚みを越えて肥
厚する。この場合は、ＭＯＣ、ＨＶＰＥ、ＭＯＣＶＤな
どのほか昇華法も使える。マスク厚みを越えるとマスク
の上にも結晶が広がる。これが図２に示す状態である。
窓から正六角形に結晶が広がる。さらに成長を持続する
と隣接窓から成長してきたものと境を接するようにな
る。これが図３に表した状態である。
【００２１】さらにＧａＮ成長を続けると図４（３）の
ように厚いＧａＮ結晶ができていく。ついでＧａＡｓ基
板をエッチングによって除去する。さらに研磨してマス
クなども除く。こうしてエピタキシャル成長によって厚
い自立膜ＧａＮを製造できる。自立性があるので基板結
晶として利用できる。
【００２２】ＧａＮ製造法について述べる。何れも気相
エピタキシ−である。原料と中間生成物に違いがある。 １．ＨＶＰＥ法（Halide Vapor Phase Epitaxy）…溶融
ＧａとＨＣｌを反応させＧａＣｌを作り、これとアンモ
ニアを反応させて、ＧａＮを合成する。Ｇａ＋ＨＣｌ→
ＧａＣｌ、ＧａＣｌ＋ＮＨ３→ＧａＮというようにな
る。Ｇａ金属を原料とする、一旦ＧａＣｌを作るという
特徴がある。ＧａＣｌを経由するから”ハライド”とい
う言葉が付く。 ２．ＭＯＣ法（有機金属塩化物法metallorganic chlori
de）…Ｇａ有機金属をＨＣｌを反応させＧａＣｌを生成
し、これとアンモニアを反応させ、ＧａＮを作る。Ｇａ
（ＣＨ３）３＋ＨＣｌ→ＧａＣｌ、ＧａＣｌ＋ＮＨ３→
ＧａＮというようになる。 ３．ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長法metallor
ganic chemical vapor phase deposition）…Ｇａ有機
金属を直接にアンモニアに反応させＧａＮを合成する。
Ｇａ（ＣＨ３）３＋ＮＨ３→ＧａＮと簡単に表現され
る。
【００２３】ＭＯＣ法とＭＯＣＶＤ法の違いを理解すべ
きである。サファイヤ基板上のＧａＮ成長のためにはＭ
ＯＣＶＤ法が最も盛んに行われているようである。
【００２４】図５はＨＶＰＥ装置の概略を示す。縦長の
反応炉１の廻りに円筒状のヒ−タ２が設けられる。実際
には上下方向にいくつかに分割され温度分布を形成でき
るようになっている。反応炉１の上方には原料ガス導入
管３、４が差し込まれている。原料ガス導入管３から、
ＮＨ３＋Ｈ２ガスが導入される。原料ガス導入管４から
ＨＣｌ＋Ｈ２ガスが導入される。反応炉１の上部には、
Ｇａ溜５がありここに金属Ｇａが収容される。ヒ−タ２
によって加熱されるとＧａ融液６になる。反応炉１の下
部には、サセプタ７とシャフト８がある。これは回転昇
降できる。サセプタ７の上にＧａＡｓ基板９が載せてあ
る。反応炉１にはガス排出口１０があって真空排気装置
（図示しない）につながっている。ＨＣｌがＧａ液と反
応してＧａＣｌができる。これが下方へ流れアンモニア
と反応しＧａＡｓウエハ９上にＧａＮ薄膜として成長す
る。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明は劈開性賦与のた
めＧａＮ基板を用いてＧａＮ発光素子をつくり劈開面に
そって発光素子チップに分割する。より具体的には、Ｇ
ａＮ（０００１）基板の上に、ＧａＮ系薄膜をエピタキ
シャル成長法によって積層し、ｎ側電極、ｐ側電極を付
け発光素子構造を縦横に複数個作製し、自然劈開面にそ
って切断してチップとする。全周を劈開面で切るのが望
ましい。チップ分離に自然の劈開を利用するからダイシ
ング工程が簡略化される。ＬＥＤの場合は全周を劈開面
にそって切断する。つまり本発明のＬＥＤは側面が全て
劈開面である。ＬＤの場合は共振器面を劈開面とする。
だから共振器面以外の面は別段劈開面でなくても良い。
【００２６】
【発明の実施の形態】ＧａＮの劈開面は｛１−１００｝
である。個別面になおすと［１−１００］、［０１−１
０］、［−１０１０］、［−１１００］、［０−１１
０］、［１０−１０］である。ＧａＮ基板は（０００
１）を表面に持つ。このＧａＮ基板上でこれらは互いに
６０度の角度をなす面である。しかもこれら劈開面は基
板面に直交する。劈開面で切断すると側面が表面と直角
になる。本発明のＬＥＤは全周が劈開面であるとするか
ら、内角は６０度か１２０度か何れかである。９０度と
いうことはない。
【００２７】正三角形ＬＥＤチップ（図７）、菱型ＬＥ
Ｄチップ（図８）、平行四辺形チップ（図９）、台形チ
ップ（図１０）、正六角形チップ（図１１）のような劈
開切断したＬＥＤチップが可能である。ＬＤの場合は、
少なくとも共振器面は劈開することによって形成する。
その他の辺も劈開によってつくるとすると、平行四辺形
か台形になる。その他の辺は非劈開面でよいとすると矩
形チップにできる。共振器が劈開面であるなら面は平坦
で反射率が高い。
【００２８】
【実施例】［実施例１（ＧａＮ基板の作製）］図４にＧ
ａＮ基板の作製法を示す。２インチ径のＧａＡｓ（１１
１）Ａ面を基板として用いた。ＧａＡｓ基板の上にＳｉ
Ｏ２からなる絶縁薄膜を形成後、フォトリソグラフィに
より点状の窓群を形成した。図１と図４（１）に示す状
態である。点状窓の形状は、２μｍ角である。点状の窓
の配置は、ＧａＡｓ基板の［１１−２］の方向に４μｍ
ピッチで点状窓を一列にならべ、その列から［−１１
０］方向に３．５μｍ離れた位置に同じピッチで別の点
状窓が存在するように全面に窓群を形成したものであ
る。但し隣あう列においては、互いに列の方向に１／２
ピッチだけずらせた配置とする。
【００２９】その後ＨＶＰＥ（ハライドＶＰＥ）法によ
り、約４９０℃で、窓から露呈するＧａＡｓ基板の上に
バッファ層を約８０ｎｍの厚さで形成した。図４（２）
の状態になる。ついでＧａＡｓ基板を昇温し、約９７０
℃の温度で、約１２０μｍの厚さのＧａＮエピタキシャ
ル層を成長させた。図２、図３の状態を経て、図４
（３）のような状態になる。
【００３０】その後下地のＧａＡｓ基板を王水によって
除去した。図４（４）に示す。こうして自立できる単体
のＧａＮ基板を得た。自立膜とするために１２０μｍ程
度の厚みが必要である。
【００３１】このＧａＮ基板はｎ型の導電性を示した。
ＧａＮ基板は（０００１）面が表面である単結晶であっ
た。つまり法線がｃ軸に平行である。ＧａＮの劈開面
｛１−１００｝で実際に容易に劈開できる事を確かめ
た。特に裏面にスクライブ線を入れておくと、極めて容
易に劈開できた。劈開面は直線状で、劈開破断面は平坦
である事を確認した。｛１−１００｝の劈開を利用して
これを側面とするＧａＮチップをつくることができる。
特に｛１−１００｝劈開破断面を側面とする発光素子
（ＬＥＤ、ＬＤ）を作る事ができる。
【００３２】［実施例２］実施例１と同様の方法によっ
て作製したＧａＮ単結晶基板（０００１）を出発材料と
する。但しマスク窓形状は、実施例1とは異なり、［１
−１００］方向に長く伸びた窓幅２μｍ、マスク幅３μ
ｍのストライプ形の窓形状を繰り返しならべた形状とし
た。実施例１の場合とほぼ同等のＧａＮ基板が得られ
る。ＧａＮ（０００１）面の上にＭＯＣＶＤ（有機金属
化学気相成長法）によりＬＥＤのエピタキシャル構造を
形成した。現在市販されているＬＥＤと同じ構造であ
る。図６に断面図を示す。ＧａＮ基板１２の上に、ｎ−
ＡｌＧａＮ薄膜１３、Ｚｎドープｎ−ＩｎＧａＮ１４、
ｐ−ＡｌＧａＮ１６、ｐ−ＧａＮ１７と言うふうに順に
エピタキシャル成長させた。基板とエピタキシャル成長
層は全てＧａＮ系の結晶である。異種物質を含まない。
さらにその上に導電性の透明電極２０、ｐ側電極２１を
付けた。さらにＧａＮ基板の裏面側にｎ側電極２２を形
成した。
【００３３】ＬＥＤチップの形状を図７〜図１１に示
す。劈開線群は図１２〜１６に示す。ＧａＮ（０００
１）方位の基板であるから、その上の｛１−１００｝面
は表面には直交するが互いに６０度の角度をなす。直交
すればよいのであるがそうでない。それで自然劈開だけ
でチップの稜線を形成しようとすると、チップ頂点の内
角は１２０゜または６０゜に限定される。
【００３４】図７に示すＬＥＤは正三角形である。［１
−１００］、［０１−１０］、［−１０１０］の３つの
劈開面を側面にもつチップである。三角形の半導体素子
チップというのは見慣れないがＬＥＤであるから単独で
用いられる事が多くて別段差し支えないことである。Ｇ
ａＮウエハ裏面に切断線を引く場合３方向に平行な直線
群を引けば良いので簡単である。図１２に劈開面に沿う
切断線群を表す。
【００３５】図８に示すＬＥＤは菱型である。［０−１
１０］、［１０−１０］、［０１−１０］、［−１０１
０］の４つの劈開面を側面にもつチップである。ウエハ
裏面に切断線をけがく場合は互いに６０゜をなす２組の
等間隔の平行線群を引けば良い。図１３に切断線を示
す。菱型の半導体チップというは珍しいがハンドリング
においてさして不便はない。
【００３６】図９に示すＬＥＤは平行四辺形である。
［０−１１０］、［１０−１０］、［０１−１０］、
［−１０１０］の４つの劈開面を側面にもつチップであ
る。劈開面は図８のものと同じであるが辺の長さが不等
であるから平行四辺形になる。ウエハ裏面に切断線をけ
がく場合は互いに６０゜をなす２組の平行線群を引けば
良い（図１４）。ただし平行線群の間隔が異なる。平行
四辺形の半導体チップというのは例を見ないが発光素子
として異方性が要求される場合に好適である。
【００３７】図１０に示すのは、台形のＬＥＤである。
［１−１００］、［１０−１０］、［０１−１０］、
［−１０１０］の４つの劈開面を側面にもつチップであ
る。正三角形３つ分あるいは５つ分というような形状で
ある。半導体チップ形状としては未曾有のものである。
これは初め長辺方向に劈開してから、それと６０゜の方
向に劈開する必要がある。図１５に示す。一挙に劈開す
ることはできない。台形は並進対称性がないから一括切
断は難しい。これも異方性光源としてかえって有望であ
る。
【００３８】図１１に示すのは正六角形のＬＥＤチップ
である。［１−１００］、［１０−１０］、［０１−１
０］、［−１１００］、［−１０１０］、［０−１１
０］の６つの劈開面を側面にもつチップである。正六角
形は半導体チップとしては珍奇なものである。これも劈
開にそって切断することは可能であるが、容易ではな
い。図１６に切断線を表す。蜂の巣状の刃物で切断する
とか何らかの工夫が要求される。
【００３９】このエピタキシャル成長膜付きのＧａＮ単
結晶基板を｛１−１００｝の劈開面を利用してチップに
分割した。自然劈開によるから容易かつきれいに分割で
きた。これらのデバイスはｐ側電極からｎ側電極に電流
を流したところ、明るい青色発光が見られた。ＬＥＤと
して正常に動作することが確認された。チップのダイシ
ングは自然劈開によるため的確簡単である。サファイヤ
基板上のＧａＮデバイスを分割するために行われるスク
ライブとブレーキングに比較して歩留まりが飛躍的に向
上した。歩留まりが高いので青色発光素子を低コストで
製造することができる。
【００４０】ＧａＮの劈開面は｛１−１００｝であるが
これは（０００１）面と直交するという利点があるが一
方互いに直交しないという欠点もある。ＬＥＤチップは
やはり辺が互いに直交する方がよいし便利であろう。劈
開面を直交させることは不可能ではない。図１７にそれ
を示す。正六角形ｅｆｇｈｉｊは（０００１）面での劈
開面である。互いに６０゜の角をなす。劈開面は（００
０１）面に直角であるから（０００１）面に直交する正
六角柱の側面が劈開面だと言う事である。正六角柱を４
５゜の斜角で切断すると右下に書いたような不等六角形
になる。辺ｉｊとｅｊは直交するし、辺ｇｈとｇｆも直
交する。すると互いに９０゜の挟角をなす劈開面が現れ
ることになる。劈開面ｇｈ、ｅｆ、ｊｉ、ｈｇだけを切
断線に採用することによって劈開した矩形状のＬＥＤチ
ップを作製できる。ただ劈開面が表面と直交せず６０゜
の角度をなし、多少気持ちが悪いということはある。と
ころがこれは現在のところ難しいことである。斜め切断
した面は（１００１）面でありこのような面を成長させ
ることは難しい。ＧａＡｓの（１１１）面を元にエピタ
キシャル成長させるのであれば、ウエハの直径よりずっ
と長い結晶を成長させなければならない。現在のところ
そのようなことはできない。
【００４１】［実施例３（ＬＤの場合）］実施例１で作
製したＧａＮ（０００１）基板にＧａＮレ−ザを作製し
チップに分割する。レ−ザの活性層であるストライプ構
造は、ＭＯＣＶＤ法によって、ＧａＮ基板の上にＡｌＧ
ａＮ層、ＩｎＧａＮ ＭＱＷ層、ＡｌＧａＮ層、ｐ型Ｇ
ａＮ層を形成し、ストライプ状にパターンを形成したも
のである。
【００４２】ストライプ構造は、その長手方向が劈開ミ
ラー面と垂直になるようにする。劈開面は先述の通り
｛１−１００｝であるから、ストライプの方向を＜１−
１００＞とすれば良い。図１８のようにレ−ザ構造を作
り、ストライプ２６を＜１−１００＞ に平行に作製す
る。それに垂直な切断線２４、２４、…と、これと１２
０゜をなす切断線２５、２５、…によってスクライブす
る。いずれも劈開面であるから、ウエハ裏面に傷を付け
ておいて、衝撃を掛けてチップに分離する。図１９のよ
うに平行四辺形のＬＤとなる。端面２４、２４が劈開面
であってストライプの両端になっている。端面は基板だ
けでなくエピタキシャル層の面も綺麗に劈開される。こ
れが共振器ミラーとなる。サファイヤ基板を切断してミ
ラーとしたサファイヤ基板ＧａＮレ−ザに比べ極めて平
坦平滑な面が得られた。反射率が高くレ−ザの特性が向
上する。歩留まりが高い。
【００４３】平行四辺形ＬＤは四辺が劈開面である。本
発明の主張に忠実な構造である。しかしストライプ構造
にしなければならないので、上手くいってウエハ面積の
半分は無駄になる。図１８において、ストライプの位置
をどのように決めても、斜め切断線２５とストライプ２
６が交差するような列が発生する。そのようなチップ２
９、２９…は使いものにはならない。
【００４４】そこで図２０のようにストライプ２６に直
交する切断線２４は劈開面に沿うが、もう一方の切断線
３０は、非劈開面とする。つまり斜め劈開面２５は使わ
ない。図２１のようなチップになり、無駄がない。非劈
開面切断線３０を切るのに時間が掛かりその面が多少粗
面であったとしてもミラーでないから差し支えない事で
ある。
【００４５】
【発明の効果】（０００１）ＧａＮ単結晶基板の上に、
ＧａＮ系の薄膜をエピタキシャル成長させてＬＥＤ、Ｌ
Ｄなどの発光素子を作り、劈開面｛１−１００｝によっ
て切断することによってチップとする。自然劈開を利用
するからダイシング工程が極めて容易になる。ＧａＮ発
光素子の低コスト化が可能になる。ＬＥＤの場合は異形
のチップとなるが異方性光源として有望である。ＬＤの
場合は、劈開面をミラーとすることができる。特性向
上、歩留まり向上などの効果がある。
【図面の簡単な説明】【図１】ＧａＡｓ（１１１）Ａ面基板にマスクを付けリ
ソグラフィによって［１１−２］方向に一辺が平行にな
る正三角形群の頂点の一に窓を設けた状態の平面図。
【図２】窓から露呈したＧａＡｓの表面にＧａＮが成長
しマスクを越えて横方向に正六角形状に広がって行く有
り様を示す平面図。
【図３】それぞれの窓から成長した正六角形ＧａＮ結晶
が互いに接触しマスクを覆い尽くした状態の平面図。
【図４】ＧａＮ単結晶基板を製造する過程を示す断面
図。（１）はＧａＡｓ（１１１）Ａ面にマスクを付け窓
をもうけた状態の断面図。（２）は窓の中の下地ＧａＡ
ｓの上にＧａＮバッファ層を形成した断面図。（３）は
更にマスクの厚みを越えてＧａＮエピタキシャル層を成
長させた状態の断面図。（４）はＧａＡｓ基板を除外す
ることによってＧａＮ基板が自立膜として得られた状態
を示す断面図。
【図５】ＨＶＰＥ法によってＧａＡｓ基板の上にＧａＮ
結晶を成長させる装置の概略断面図。
【図６】ＧａＮ基板の上に作製したＧａＮ発光素子のエ
ピタキシャル構造の一例を示す断面図。
【図７】劈開面を外周にした本発明の実施例にかかる三
角形状のＬＥＤチップの平面図。
【図８】劈開面を外周にした本発明の実施例にかかる菱
型形状のＬＥＤチップの平面図。
【図９】劈開面を外周にした本発明の実施例にかかる平
行四辺形状のＬＥＤチップの平面図。
【図１０】劈開面を外周にした本発明の実施例にかかる
台形状のＬＥＤチップの平面図。
【図１１】劈開面を外周にした本発明の実施例にかかる
六角形状のＬＥＤチップの平面図。
【図１２】三角形状のチップを切り取るための劈開に沿
うＧａＮウエハ上の切断線群をしめす平面図。
【図１３】菱型のチップを切りとるための劈開に沿うＧ
ａＮウエハ上の切断線群を示す平面図。
【図１４】平行四辺形のチップを切りとるための劈開に
沿うＧａＮウエハ上の切断線群を示す平面図。
【図１５】台形状チップを切りとるための劈開に沿うＧ
ａＮウエハ上の切断線を示す平面図。
【図１６】正六角形チップを切りとるための劈開に沿う
ＧａＮウエハ上の切断線群を示す平面図。
【図１７】チップの表面を（０００１）からある方向へ
４５゜傾けると隣接劈開面が９０゜をなすようにする事
ができる事を説明する線図。
【図１８】ストライプ構造をもつＬＤにおいて、１２０
゜をなす劈開面群によって切断することによって平行四
辺形であって劈開面を共振器とするＬＤが製作されるこ
とを示すウエハ一部の平面図。
【図１９】１２０゜をなす劈開面群によって切断するこ
とによって作られた劈開面を共振器面とするＬＤチップ
の平面図。
【図２０】ストライプ構造を持つＬＤにおいて、ストラ
イプと直交する方向は劈開面で切断し、それと直交する
方向は非劈開面で切断することを示すウエハの一部の平
面図。
【図２１】ストライプと直交する方向の劈開面と、スト
ライプに平行な非劈開面で切断したＬＤチップ平面図。
【符号の説明】 １ 反応炉 ２ ヒ−タ ３ 原料ガス導入口 ４ 原料ガス導入口 ５ Ｇａ溜 ６ Ｇａ融液 ７ サセプタ ８ シャフト ９ ＧａＡｓウエハ １０ ガス排出口 １２ ｎ−ＧａＮ基板 １３ ｎ−ＡｌＧａＮ層 １４ ｎ−ＩｎＧａＮ層 １６ ｐ−ＡｌＧａＮ層 １７ ｐ−ＧａＮ層 １９ ＧａＮ系単結晶層 ２０ 透明電極 ２１ ｐ側電極 ２２ ｎ側電極