ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子
【課題】光取り出し効率を向上させること。
【解決手段】平面視においてｎ電極１７の配線状部１７Ｂおよび、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂに重なる領域には、ｐ型層１３表面からｎ型層１１に達する深さの溝１４が設けられている。溝１４の側面、底面、ｐ型層１３上、ＩＴＯ電極１５上に連続して、絶縁膜１６が設けられている。絶縁膜１６中であって、ｎ電極１７、ｐ電極１８の下側（サファイア基板１０側）にあたる領域には、反射膜１９が形成されている。そのうち、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１９は、発光層１２よりも下側に位置している。ｎ電極１７、ｐ電極１８上は、絶縁膜２２によって覆われている。絶縁膜２２中であって、配線状部１７Ｂ、１８Ｂの上部にあたる領域には、反射膜２３が埋め込まれている。反射膜２３は、発光層１２よりも下側に位置している。
【解決手段】平面視においてｎ電極１７の配線状部１７Ｂおよび、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂに重なる領域には、ｐ型層１３表面からｎ型層１１に達する深さの溝１４が設けられている。溝１４の側面、底面、ｐ型層１３上、ＩＴＯ電極１５上に連続して、絶縁膜１６が設けられている。絶縁膜１６中であって、ｎ電極１７、ｐ電極１８の下側（サファイア基板１０側）にあたる領域には、反射膜１９が形成されている。そのうち、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１９は、発光層１２よりも下側に位置している。ｎ電極１７、ｐ電極１８上は、絶縁膜２２によって覆われている。絶縁膜２２中であって、配線状部１７Ｂ、１８Ｂの上部にあたる領域には、反射膜２３が埋め込まれている。反射膜２３は、発光層１２よりも下側に位置している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子に関し、絶縁膜中に反射膜を設けて光取り出し効率を向上させたものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２のように、絶縁膜中に反射膜を設けたフリップチップ型のIII 族窒化物半導体発光素子が知られている。反射膜を絶縁膜で囲って電気的に絶縁することで、反射膜のマイグレーションを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４０５１４号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に示された構造のIII 族窒化物半導体発光素子はフリップチップ型であるが、これをフェイスアップ型の素子にも応用し、光取り出し効率の向上を図ることが考えられる。つまり、ｎ電極、ｐ電極の下部（サファイア基板側）に絶縁膜に囲まれた反射膜を設け、ｎ電極、ｐ電極に向かう光を反射膜によって反射させ、ｎ電極、ｐ電極による光吸収を阻害することで、光取り出し効率の向上を図る構造である。
【０００５】
しかし、発明者らがそのような構造のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子について検討したところ、反射膜によって反射された光が発光層に吸収されてしまったり、素子を封止する封止樹脂によって反射された光がｎ電極やｐ電極の配線状部に吸収されてしまい、光取り出し効率が十分に向上しないことがわかった。
【０００６】
そこで本発明は、ｎ電極、ｐ電極の下部に絶縁膜に囲まれた反射膜を設けたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の光取り出し効率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、ｎ電極およびｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、ｎ電極およびｐ電極上はボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極およびｐ電極の下部にあたる領域の第１の絶縁膜中に、配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、溝が形成された側の配線状部の下部にあたる領域の反射膜は、発光層よりも下部に位置する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【０００８】
第２の発明は、成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、ｎ電極およびｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、ｎ電極およびｐ電極上はボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極の配線状部の上部およびｐ電極の配線状部の上部にあたる領域の第２の絶縁膜中に、配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、溝が形成された側の配線状部の上部にあたる領域の反射膜は、発光層よりも下部に位置する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【０００９】
第３の発明は、成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、ｎ電極およびｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、ｎ電極およびｐ電極上はボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極およびｐ電極の下部にあたる領域の第１の絶縁膜中と、ｎ電極の配線状部の上部およびｐ電極の配線状部の上部にあたる領域の第２の絶縁膜中に、配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、溝が形成された側の配線状部の上部および下部にあたる領域の反射膜は、発光層よりも下部に位置する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１０】
第６の発明は、成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、ｎ電極およびｐ電極が第１の絶縁膜上に形成されたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、溝により、配線状部が発光層よりも下部に位置し、ｎ電極およびｐ電極は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、またはＡｌ合金からなる、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１１】
第１〜３の発明、および第６の発明において、「下部」とは、より成長基板側に近い位置、領域であることを意味する。また、「上部」とは、より成長基板側から離れた位置、領域であることを意味する。
【００１２】
反射膜は単層であってもよいし多層であってもよい。また、絶縁膜との密着性を向上させるために、絶縁膜と反射膜との間にＴｉなどの膜を設けてもよい。反射膜の材料には、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金、誘電体多層膜などを用いることができる。
【００１３】
ｎ電極の配線状部とｎ型層との接続は、ｎ型層上に設けた中間電極を介してもよい。また、ｐ電極の配線状部とｐ型層上のＩＴＯ電極との接続は、ＩＴＯ電極上に設けた中間電極を介してもよい。
【００１４】
溝は、ｎ電極のボンディング部の下部、あるいはｐ電極のボンディング部の下部にあたる領域にも設けてもよい。ただしこの場合、ワイヤの取付が難しくなる場合がある。
【００１５】
ｎ電極の配線状部の下部およびｐ電極の配線状部の下部にあたる領域の反射膜は、ｎ型層またはｐ型層上に直接接触させて設けてもよい。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明または第３の発明において、配線状部の下部に位置する反射膜は、溝の底面に露出したｎ型層上に直接接して設けられている、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１７】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明において、反射膜は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、Ａｌ合金、または誘電体多層膜からなることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１８】
第７の発明は、第１の発明から第６の発明において、溝は、ｎ電極側の配線状部の下部にあたる領域に設けられる、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１９】
第８の発明は、第１の発明から第７の発明において、溝は、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の両方に設けられる、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、反射膜により反射された光がｎ電極、ｐ電極の配線状部や発光層に吸収されてしまうことが減少する。また、素子面に平行な面に伝搬する光が溝の側面から取り出されやすくなる。そのため、光取り出し効率が向上する。
【００２１】
また、第５の発明のように、反射膜としてＡｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、Ａｌ合金、または誘電体多層膜を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図２】実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子を上方から見た平面図。
【図３】実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程を示した図。
【図４】実施例２のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図５】実施例３のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図６】実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図７】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図８】実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図９】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図１０】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図１１】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図１２】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図１３】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、実施例１のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した図である。また、図２は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子を上方からみた図である。図２におけるＡ−Ａでの断面が、図１に対応している。
【００２５】
図２のように、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は、平面視で矩形であり、ｎ電極１７、ｐ電極１８を有している。ｎ電極１７は、それぞれボンディング部１７Ａと、ボンディング部１７Ａに連続する配線状部１７Ｂを有している。また、ｐ電極１８も同様にボンディング部１８Ａと配線状部１８Ｂを有している。ボンディング部１７Ａ、１８Ａは、ボンディングワイヤが接続される領域であり、ボンディングワイヤを介してｎ電極１７、ｐ電極１８に電圧が印加される。配線状部１７Ｂ、１８Ｂは、素子面方向に線状に延びる配線状の構造であり、これにより素子面方向への電流拡散性を向上させている。
【００２６】
また、図１のように、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は、サファイア基板１０を有し、サファイア基板１０上にはIII 族窒化物半導体からなるｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３が順に積層されている。これらｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３は、従来知られた任意の構成でよい。ｎ型層１１は、たとえばサファイア基板１１側から順に、ｎコンタクト層、ＥＳＤ層、ｎクラッド層で構成される。発光層１２は、たとえばＭＱＷ構造であり、ＩｎＧａＮからなる井戸層とＧａＮからなる障壁層とが繰り返し積層された構造である。ｐ型層１３は、たとえば発光層１２側から順に、ｐクラッド層、ｐコンタクト層で構成される。ｐ型層１３上の所定領域にはＩＴＯ電極１５が形成されている。ＩＴＯ電極１５以外にも、III 族窒化物半導体発光素子の発光波長に対して光透過性を有する任意の材料からなる電極を用いることができる。たとえば、ＩＣＯ（酸化インジウムセリウム）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）などの導電性透明酸化物や、Ａｕなどの金属薄膜である。また、平面視においてｎ電極１７の配線状部１７Ｂおよび、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂに重なる領域には、ｐ型層１３表面（サファイア基板１１側とは反対側の面）からｎ型層１１に達する深さの溝１４（ｎ型層１１が複数の層により構成されている場合にはｎコンタクト層に達する深さ）が設けられている。溝１４底面の所定領域には複数のｎ側中間電極２４が設けられ、ＩＴＯ電極１５上の所定領域には複数のｐ側中間電極２５が設けられている。ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５は、たとえばＮｉ／Ａｕ／Ａｌ（サファイア基板１１側から順にＮｉ膜、Ａｕ膜、Ａｌ膜の３層が積層された構造、記号「／」は積層であることを意味し、Ａ／ＢはＡを成膜したのちＢを成膜した積層構造であることを意味する。以下において同じ）などである。
【００２７】
溝１４の側面、底面、ｐ型層１３上、ＩＴＯ電極１５上に連続して、ＳｉＯ2 からなる絶縁膜１６（本発明の第１の絶縁膜に相当する）が設けられている。絶縁膜１６には、ＳｉＯ2 以外にもＳｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、などのIII 族窒化物半導体発光素子の発光波長に対して透光性を有した絶縁材料を用いることができる。絶縁膜１６中であって、ｎ電極１７、ｐ電極１８の下側（サファイア基板１０側、以下において「下側」は同様の意味である、また「上側」はサファイア基板１０側とは反対側を意味する）にあたる領域には、反射膜１９が形成されている。このように反射膜１９は絶縁膜１６に囲まれることで電気的に絶縁されるため、マイグレーションが防止される。そのうち、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１９は、溝１４が存在することにより発光層１２よりも下側に位置している。一方、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａ、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａの下側にあたる領域の反射膜１９はｐ型層１３の上部（その位置・領域よりもサファイア基板１１から遠い位置・領域、以下において「上部」は同様の意味である）に位置する。
【００２８】
反射膜１９は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金など、ｎ電極１７、ｐ電極１８よりも反射率の高い材料からなる。反射膜１９は単層であってもよいし多層であってもよい。多層とする場合、たとえばＡｌ合金／Ｔｉ、Ａｇ合金／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｔｉ、Ａｌ／Ａｇ／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｎｉなどを用いることができる。反射膜１９と絶縁膜１６との密着性の向上を図るために、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌなどの薄膜を反射膜１９と絶縁膜１６と間に設けてもよい。また、反射膜１９として、誘電体多層膜を用いてもよい。誘電体多層膜は、低屈折率材料からなる膜と、高屈折率材料からなる膜が交互に複数ペア積層され、それぞれの膜の厚さｄが、狙いの波長（実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の発光波長）をλ、その膜の屈折率をｎとして、ｄ＝λ／（４＊ｎ）に設計された多層膜である。低屈折率材料としては、ＳｉＯ2 （屈折率およそ１．４６）、ＭｇＦ2 （屈折率およそ１．３８）、などを用いることができ、高屈折率材料としては、ＳｉＮ（屈折率およそ２．０）、ＴｉＯ2 （屈折率およそ２．３）、ＺｒＯ2 （屈折率およそ２．０５）、Ｔａ2 Ｏ5 （屈折率およそ２．１６）、などを用いることができる。誘電体多層膜の反射率を向上させるために、低屈折率材料と高屈折率材料の屈折率差は大きいほど望ましい。誘電体多層膜のペア数は多いほど望ましく、９ペア以上とすることが望ましい。ただし、ペア数が多すぎると誘電体多層膜の総膜厚が大きくなり、製造工程で不具合を生じるため、３０ペア以下とするのが望ましい。具体的な誘電体多層膜の例として、たとえば、厚さ７８ｎｍのＳｉＯ2 と厚さ５６ｎｍのＳｉＮを交互に１２ペア積層させたものや、厚さ７８ｎｍのＳｉＯ2 と厚さ４５ｎｍのＴｉＯ2 を交互に１２ペア積層させたものを挙げることができる。
【００２９】
絶縁膜１６上には、ボンディング部１７Ａと配線状部１７Ｂとを有したｎ電極１７、および、ボンディング部１８Ａと配線状部１８Ｂとを有したｐ電極１８が形成されている。ｎ電極１７、ｐ電極１８は、たとえばＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ａｌからなる。配線状部１７Ｂと配線状部１８Ｂは、溝１４の存在のために、発光層１２よりも下側に位置する。一方ボンディング部１７Ａ、ボンディング部１８Ａは、ｐ型層１３の上部に絶縁膜１６を介して位置する。絶縁膜１６には、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を露出させる孔２０、２１が設けられている。そして、この孔２０を介してｎ電極１７の配線状部１７Ｂとｎ側中間電極２４とが接続し、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂとｐ側中間電極２５とが接続されている。ｎ側中間電極２４は、ｎ型層１１とｎ電極１７のコンタクトを良好とするために設けるものであり、ｐ側中間電極２５は、ＩＴＯ電極１５とｐ電極１８のコンタクトを良好とするために設けるものである。
【００３０】
ｎ電極１７、ｐ電極１８上は、ボンディング部１７Ａ、１８Ａを除いて、ＳｉＯ2 からなる絶縁膜２２（本発明の第２の絶縁膜に相当する）によって覆われている。絶縁膜２２には、ＳｉＯ2 以外にもＳｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、などのIII 族窒化物半導体発光素子の発光波長に対して透光性を有した絶縁材料を用いることができる。絶縁膜２２中であって、配線状部１７Ｂ、１８Ｂの上部にあたる領域には、反射膜２３が埋め込まれている。反射膜１９と同様に、絶縁膜２２に囲まれることで電気的に絶縁されるため、マイグレーションが防止される。また、この反射膜２３は、溝１４が存在することにより発光層１２よりも下側に位置している。
【００３１】
反射膜２３は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金など、ｎ電極１７、ｐ電極１８よりも反射率の高い材料からなる。反射膜１９とは異なる材料であってもよいし、同一の材料であってもよい。反射膜２３は単層であってもよいし多層であってもよい。多層とする場合、たとえばＡｌ合金／Ｔｉ、Ａｇ合金／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｔｉ、Ａｌ／Ａｇ／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｎｉなどを用いることができる。反射膜２３と絶縁膜２２との密着性の向上を図るために、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌなどの薄膜を反射膜１９と絶縁膜１６との間に設けてもよい。また、反射膜２３には、反射膜１９と同様に、誘電体多層膜を用いてもよい。
【００３２】
図２において、斜線部は平面視において反射膜１９、２３が形成されている領域を示し、右下がり斜線で示した斜線部３０は、平面視で反射膜１９のみが形成されている領域で、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａおよびｐ電極１８のボンディング部１８Ａの下部（その位置・領域よりもサファイア基板１１側に近い位置・領域、以下において「下部」は同様の意味である）にあたる領域である。また、右上がり斜線で示した斜線部４０は、平面視で反射膜１９と反射膜２３が重なる領域であり、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂおよびｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域に反射膜１９が、上部にあたる領域に反射膜２３が位置する。
【００３３】
この実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は、素子の上方、つまりｎ電極１７、ｐ電極１８側から光を取り出すフェイスアップ型の素子であり、ｎ電極１７、ｐ電極１８の下部に絶縁膜１６中に埋め込まれた反射膜１９、絶縁膜２２中に埋め込まれた２３を配置することで、ｎ電極１７、ｐ電極１８による光の吸収を阻害し、光取り出し効率が高められている。ここで、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１９と、上側にあたる領域の反射膜２３が、共に発光層１２よりも下側に位置している。そのため、反射膜１９、２３によって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって吸収されてしまうことが抑制され、配線状部１７Ｂ、１８Ｂの下側からの光は、絶縁膜１６とｎ型層１１との屈折率差によって反射され、配線状部１７Ｂ、１８Ｂでの光の吸収が抑制される。また、素子を封止樹脂によって封止した場合に、封止樹脂によって反射されてｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂ側に戻ってきた光は、反射膜２３によって反射されるため、配線状部１７Ｂ、１８Ｂによって光が吸収されてしまうことがない。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。これらの理由により、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は光取り出し効率が向上されている。
【００３４】
次に、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程について説明する。
【００３５】
まず、サファイア基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法によって、ｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３を順に形成する。原料ガスには、Ｇａ源としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、Ｉｎ源としてＴＭＩ（トリメチルインジウム）、Ａｌ源としてＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、窒素源としてアンモニア、ｎ型ドーピングガスとして、シラン、ｐ型ドーピングガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム、キャリアガスには水素または窒素を用いる。そして、ｐ型層１３上の一部領域に、蒸着によって１００ｎｍのＩＴＯ電極１５を形成する（図３（ａ））。
【００３６】
次に、ｐ型層１３上の所定の領域をドライエッチングして溝を形成し、溝１４の底面にｎ型層１１を露出させる（図３（ｂ））。溝１４は、後に形成する反射膜が発光層１２よりも下側（サファイア基板１０側）となるような深さまでエッチングする。また、溝１４の深さについては、後に形成する反射膜１９、２３が発光層１２よりも下側となるような深さとする。
【００３７】
次に、ＩＴＯ電極１５上の所定の領域、および溝底面に露出したｎ型層１１上の所定領域に、蒸着、リフトオフによってｐ側中間電極２５、ｎ側中間電極２４をそれぞれ形成し、その後洗浄して５７０℃の熱処理を行う（図３（ｃ））。なお、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５にそれぞれ別の材料を用い、別々に形成してもよい。ｎ側中間電極２４とｐ側中間電極２５とで同一の材料を用いれば、それぞれを同時に形成することができるため、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【００３８】
次に、上方の全面に、ＣＶＤ法によって厚さ１００ｎｍの第１絶縁膜１６ａを形成する。そして、第１絶縁膜１６ａ上の所定領域（後に形成されるｎ電極１７、およびｐ電極１８の下部に当たる領域）に、蒸着、リフトオフによって反射膜１９を形成する。反射膜１９はリフトオフ法以外にエッチングなどによってパターニングしてもよい。このとき、図３（ｂ）の工程のように溝１４の深さを設計しているため、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域では、反射膜１９は発光層１２よりも下側（サファイア基板１０側）の位置に形成される。また、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａ、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａの下部にあたる領域では、ｐ型層１３よりも上部に反射膜１９が位置することとなる。そして、第１絶縁膜１６ａ上および反射膜１９上に、ＣＶＤ法によって厚さ１００ｎｍの第２絶縁膜１６ｂを形成する。第１絶縁膜１６ａと第２絶縁膜１６ｂとで一体の絶縁膜１６とする。これにより、絶縁膜１６中に反射膜１９が埋め込まれた構造が形成される（図３（ｄ））。
【００３９】
次に、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５の上部にあたる絶縁膜１６をドライエッチングして孔２０、２１を形成し、孔２０、２１の底面にｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を露出させる。そして、絶縁膜１６上であって、反射膜１９上に当たる領域に、蒸着、リフトオフによってｎ電極１７、ｐ電極１８を形成する（図３（ｅ））。これにより、ｎ側中間電極２４は孔２０を介してｎ電極１７の配線状部１７Ｂと接続され、ｐ側中間電極２５は孔２１を介してｐ電極１８の配線状部１８Ｂと接続される。ここで、溝１４の深さを図３（ｂ）で説明したように設計しているため、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびｐ電極１８の配線状部１８Ｂは、発光層１２よりも下側の位置に形成される。また、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａ、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａは、ｐ型層１３上部の反射膜１９よりもさらに上部に絶縁膜１６を介して位置することとなる。
【００４０】
次に、上方の全面に、ＣＶＤ法によって厚さ１００ｎｍの絶縁膜２２を形成する。そして、絶縁膜２２上であって、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびｐ電極１８の配線状部１８Ｂの上部にあたる位置に、蒸着、リフトオフによって反射膜２３を形成する（図３（ｆ））。反射膜２３はリフトオフ法以外にエッチングなどによってパターニングしてもよい。この反射膜２３は、溝１４の深さを図３（ｂ）で説明したように設計しているため、発光層１２よりも下側に位置することとなる。
【００４１】
その後、もう一度上方の全面に絶縁膜２２を形成して反射膜２３を絶縁膜２２中に閉じ込め、絶縁膜の、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａの上部にあたる領域と、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａの上部にあたる領域に、ドライエッチングによって孔を形成し、孔の底面にボンディング部１７Ａとボンディング部１８Ａを露出させる。以上によって図１、２に示される実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子が製造される。
【実施例２】
【００４２】
図４は、実施例２のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図である。実施例２のIII 族窒化物半導体発光素子は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子において、反射膜１９に替えて、反射膜１１９を絶縁膜１６を介さずに直接ｎ型層１１上、およびｐ型層１３上に設けた構造である。反射膜１１９が絶縁膜１６を介してｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側に位置し、かつ発光層１２よりも下側に位置することは反射膜１９と同様である。他の構造については実施例１と同様である。
【００４３】
実施例２のIII 族窒化物半導体発光素子もまた、実施例１と同様に光取り出し効率が向上されている。つまり、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１１９と、上側にあたる領域の反射膜２３が、共に発光層１２よりも下側に位置している。そのため、反射膜１１９、２３によって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって吸収されてしまうことが抑制される。また、素子を封止樹脂によって封止した場合に、封止樹脂によって反射されてｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂ側に戻ってきた光は、反射膜２３によって反射されるため、配線状部１７Ｂ、１８Ｂによって光が吸収されてしまうことがない。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。
【００４４】
また、実施例２のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程では、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程における第１絶縁膜１６ａの形成工程を省略でき、製造工程をより簡素にすることができる。
【００４５】
なお、実施例２では反射膜１１９が直接ｎ型層１１上、ｐ型層１３上に設けられるため、反射膜１１９の材料にはｎ型層１１およびｐ型層１３とオーミック接触しない材料が望ましい。たとえばＡｌやＡｌ合金である。また、反射膜１１９は単層であってもよいし複層であってもよい。
【実施例３】
【００４６】
図５は、実施例３のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図である。実施例３のIII 族窒化物半導体発光素子は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子において、反射膜１９を省いた構造である。他の構造については実施例１と同様である。
【００４７】
実施例３のIII 族窒化物半導体発光素子もまた、実施例１と同様に光取り出し効率が向上されている。つまり、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの上側にあたる領域の反射膜２３が、発光層１２よりも下側に位置している。そのため、反射膜２３によって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって吸収されてしまうことが抑制される。また、素子を封止樹脂によって封止した場合に、封止樹脂によって反射されてｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂ側に戻ってきた光は、反射膜２３によって反射されるため、配線状部１７Ｂ、１８Ｂによって光が吸収されてしまうことがない。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。
【００４８】
また、実施例３のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程では、反射膜１９の形成を省略できるため、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程に比べて簡略化することができる。
【実施例４】
【００４９】
図６は、実施例４のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図である。実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子において、反射膜２３を省いた構造である。他の構造については実施例１と同様である。
【００５０】
実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子は、以下の理由によって光取り出し効率が向上されている。ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１９が、発光層１２よりも下側に位置している。そのため、反射膜１９によって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって吸収されてしまうことが抑制される。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。これらの理由により、実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子は光取り出し効率が向上されている。
【００５１】
また、実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程では、反射膜２３の形成を省略できるため、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程に比べて簡略化することができる。
【実施例５】
【００５２】
図８は、実施例５のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図である。実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子において、反射膜１９、２３を省き、ｎ電極１７およびｐ電極１８に替えて反射膜１９および反射膜２３と同様の高反射率で導電性を有した材料からなるｎ電極１１７、ｐ電極１１８としたものである。ｎ電極１１７、ｐ電極１１８は、その構成材料が異なる以外はｎ電極１７、ｐ電極１８と同様な構造であり、ｎ電極１１７はボンディング部１１７Ａと配線状部１１７Ｂを有し、ｐ電極１１８はボンディング部１１８Ａと配線状部１１８Ｂを有している。高反射率な材料は、III 族窒化物半導体発光素子の発光波長に対して高い反射率を有し、導電性を有した材料であり、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、Ａｌ合金などの単層や、それらを含む複層である。たとえば、Ａｌ合金／Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌ、Ａｇ合金／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌ、Ａｌ／Ａｇ／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌなどである。他の構造については実施例１と同様である。
【００５３】
なお、図９のように、ｎ電極１１７、ｐ電極１１８のボンディング部１１７Ａ、１１８Ａ上には、Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、またはＮｉ／Ｔｉ／Ａｕなどからなる金属層８０をさらに積層させてもよい。ボンディングワイヤとのコンタクトをより良好とするためである。また、図１０のように、ｎ電極１１７、ｐ電極１１８の配線状部１１７Ｂ、１１８Ｂ上に絶縁膜２２を形成しなくともよく、配線状部１１７Ｂ、１１８Ｂが露出した状態としてもよい。その場合であって、ｎ電極１１７およびｐ電極１１８を複層に構成した場合においては、最上層（サファイア基板１０側から最も遠い層）にＡｌを形成しなくともよい。たとえば、通常、ｎ電極１１７、ｐ電極１１８としてＡｌ合金／Ｔｉ／Ａｕ／ＡｌやＡｇ合金／Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌを用いるところ、最上層のＡｌを省略してＡｌ合金／Ｔｉ／ＡｕやＡｇ合金／Ｔｉ／Ａｕ、Ａｇ合金／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕを用いることができる。
【００５４】
実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子では、ｎ電極１７、ｐ電極１８自体を高反射率な材料とすることで、ｎ電極１７およびｐ電極１８による光の吸収を阻害し、光取り出し効率を高めている。また、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子では、溝１４によりｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびｐ電極１８の配線状部１８Ｂが発光層１２よりも下側に位置することとなる。また、それら配線状部１７Ｂ、１８Ｂは、実施例１の反射膜１９、反射膜２３と同様に高反射率な材料である。そのため、配線状部１７Ｂ、１８Ｂによって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって光が吸収されてしまうことが抑制される。また、素子を封止樹脂によって封止した場合に、封止樹脂によって反射されてｎ電極１７、ｐ電極１８側に戻ってきた光は、ｎ電極１７およびｐ電極１８によって反射されるため、光が吸収されてしまうことがない。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。これらの理由により、実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子は光取り出し効率が向上されている。
【００５５】
また、実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子は、反射膜１９および反射膜２３の形成を省略することができるため、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子に比べて製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【００５６】
なお、実施例１〜５では、いずれもｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を用いて、ｎ型層１１とｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびＩＴＯ電極１５とｐ電極１８の配線状部１８Ｂとを間接的に接続しているが、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を省き、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂとｎ型層１３、およびｐ電極１８の配線状部１８ＢとＩＴＯ電極１５とを直接に接続させる構造としてもよい。１例として、実施例１の場合において、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を省き、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂとｎ型層１３、およびｐ電極１８の配線状部１８ＢとＩＴＯ電極１５とを直接に接続させたIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図を図１１に示す。
【００５７】
また、実施例１〜５では、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂおよび、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域に溝１４を設け、その領域の反射膜１９、２３が発光層１２よりも下側となるようにしたが、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａ、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａの一方もしくは双方の下部にあたる領域についても、溝１４を設けるようにしてもよい。ただし、この場合ボンディング部１７Ａ、１８Ｂの位置が下側になるため、ボンディングワイヤの取り付けが難しくなる場合がある。１例として、実施例１の場合において、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａの下部にあたる領域についても、溝１４を設けたIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図を図１２に示す。図１２のように、溝１４によりｎ電極１７のボンディング部１７Ａの位置が図１に示す実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子のｎ電極１７のボンディング部１７Ａの位置よりも低くなっていることがわかる。
【００５８】
また、実施例１〜５において、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂの下部にあたる領域にのみ溝１４を設け、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域には溝１４を設けないようにしてもよい。実施例１〜５に比べて発光層１２の占める面積がより多くなるため、発光効率を向上できる場合がある。１例として、実施例１の場合において、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂの下部にあたる領域にのみ溝１４を設け、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域には溝１４を設けないようにしたIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図を図７に示す。また、他の１例として、実施例５の場合において、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂの下部にあたる領域にのみ溝１４を設け、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域には溝１４を設けないようにしたIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図を図１３に示す。
【００５９】
また逆に、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域にのみ溝１４を設け、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂの下部にあたる領域には溝１４を設けないようにしてもよい。同様に、実施例１〜５に比べて発光層１２の占める面積がより多くなるため、発光効率を向上できる場合がある。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、照明装置や表示装置の光源として利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０：サファイア基板
１１：ｎ型層
１２：発光層
１３：ｐ型層
１４：溝
１５：ＩＴＯ電極
１６、２２：絶縁膜
１７、１１７：ｎ電極
１８、１１８：ｐ電極
１７Ａ、１８Ｂ：ボンディング部
１７Ｂ、１８Ｂ：配線状部
１９、２３、１１９：反射膜
２０、２１：孔
２４：ｎ側中間電極
２５：ｐ側中間電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子に関し、絶縁膜中に反射膜を設けて光取り出し効率を向上させたものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２のように、絶縁膜中に反射膜を設けたフリップチップ型のIII 族窒化物半導体発光素子が知られている。反射膜を絶縁膜で囲って電気的に絶縁することで、反射膜のマイグレーションを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４０５１４号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に示された構造のIII 族窒化物半導体発光素子はフリップチップ型であるが、これをフェイスアップ型の素子にも応用し、光取り出し効率の向上を図ることが考えられる。つまり、ｎ電極、ｐ電極の下部（サファイア基板側）に絶縁膜に囲まれた反射膜を設け、ｎ電極、ｐ電極に向かう光を反射膜によって反射させ、ｎ電極、ｐ電極による光吸収を阻害することで、光取り出し効率の向上を図る構造である。
【０００５】
しかし、発明者らがそのような構造のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子について検討したところ、反射膜によって反射された光が発光層に吸収されてしまったり、素子を封止する封止樹脂によって反射された光がｎ電極やｐ電極の配線状部に吸収されてしまい、光取り出し効率が十分に向上しないことがわかった。
【０００６】
そこで本発明は、ｎ電極、ｐ電極の下部に絶縁膜に囲まれた反射膜を設けたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の光取り出し効率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、ｎ電極およびｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、ｎ電極およびｐ電極上はボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極およびｐ電極の下部にあたる領域の第１の絶縁膜中に、配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、溝が形成された側の配線状部の下部にあたる領域の反射膜は、発光層よりも下部に位置する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【０００８】
第２の発明は、成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、ｎ電極およびｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、ｎ電極およびｐ電極上はボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極の配線状部の上部およびｐ電極の配線状部の上部にあたる領域の第２の絶縁膜中に、配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、溝が形成された側の配線状部の上部にあたる領域の反射膜は、発光層よりも下部に位置する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【０００９】
第３の発明は、成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、ｎ電極およびｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、ｎ電極およびｐ電極上はボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極およびｐ電極の下部にあたる領域の第１の絶縁膜中と、ｎ電極の配線状部の上部およびｐ電極の配線状部の上部にあたる領域の第２の絶縁膜中に、配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、溝が形成された側の配線状部の上部および下部にあたる領域の反射膜は、発光層よりも下部に位置する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１０】
第６の発明は、成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、ｎ電極およびｐ電極が第１の絶縁膜上に形成されたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、溝により、配線状部が発光層よりも下部に位置し、ｎ電極およびｐ電極は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、またはＡｌ合金からなる、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１１】
第１〜３の発明、および第６の発明において、「下部」とは、より成長基板側に近い位置、領域であることを意味する。また、「上部」とは、より成長基板側から離れた位置、領域であることを意味する。
【００１２】
反射膜は単層であってもよいし多層であってもよい。また、絶縁膜との密着性を向上させるために、絶縁膜と反射膜との間にＴｉなどの膜を設けてもよい。反射膜の材料には、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金、誘電体多層膜などを用いることができる。
【００１３】
ｎ電極の配線状部とｎ型層との接続は、ｎ型層上に設けた中間電極を介してもよい。また、ｐ電極の配線状部とｐ型層上のＩＴＯ電極との接続は、ＩＴＯ電極上に設けた中間電極を介してもよい。
【００１４】
溝は、ｎ電極のボンディング部の下部、あるいはｐ電極のボンディング部の下部にあたる領域にも設けてもよい。ただしこの場合、ワイヤの取付が難しくなる場合がある。
【００１５】
ｎ電極の配線状部の下部およびｐ電極の配線状部の下部にあたる領域の反射膜は、ｎ型層またはｐ型層上に直接接触させて設けてもよい。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明または第３の発明において、配線状部の下部に位置する反射膜は、溝の底面に露出したｎ型層上に直接接して設けられている、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１７】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明において、反射膜は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、Ａｌ合金、または誘電体多層膜からなることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１８】
第７の発明は、第１の発明から第６の発明において、溝は、ｎ電極側の配線状部の下部にあたる領域に設けられる、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１９】
第８の発明は、第１の発明から第７の発明において、溝は、ｎ電極側の配線状部の下部とｐ電極側の配線状部の下部の両方に設けられる、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、反射膜により反射された光がｎ電極、ｐ電極の配線状部や発光層に吸収されてしまうことが減少する。また、素子面に平行な面に伝搬する光が溝の側面から取り出されやすくなる。そのため、光取り出し効率が向上する。
【００２１】
また、第５の発明のように、反射膜としてＡｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、Ａｌ合金、または誘電体多層膜を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図２】実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子を上方から見た平面図。
【図３】実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程を示した図。
【図４】実施例２のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図５】実施例３のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図６】実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図７】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図８】実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図９】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図１０】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図１１】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図１２】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【図１３】他の実施例のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、実施例１のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した図である。また、図２は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子を上方からみた図である。図２におけるＡ−Ａでの断面が、図１に対応している。
【００２５】
図２のように、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は、平面視で矩形であり、ｎ電極１７、ｐ電極１８を有している。ｎ電極１７は、それぞれボンディング部１７Ａと、ボンディング部１７Ａに連続する配線状部１７Ｂを有している。また、ｐ電極１８も同様にボンディング部１８Ａと配線状部１８Ｂを有している。ボンディング部１７Ａ、１８Ａは、ボンディングワイヤが接続される領域であり、ボンディングワイヤを介してｎ電極１７、ｐ電極１８に電圧が印加される。配線状部１７Ｂ、１８Ｂは、素子面方向に線状に延びる配線状の構造であり、これにより素子面方向への電流拡散性を向上させている。
【００２６】
また、図１のように、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は、サファイア基板１０を有し、サファイア基板１０上にはIII 族窒化物半導体からなるｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３が順に積層されている。これらｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３は、従来知られた任意の構成でよい。ｎ型層１１は、たとえばサファイア基板１１側から順に、ｎコンタクト層、ＥＳＤ層、ｎクラッド層で構成される。発光層１２は、たとえばＭＱＷ構造であり、ＩｎＧａＮからなる井戸層とＧａＮからなる障壁層とが繰り返し積層された構造である。ｐ型層１３は、たとえば発光層１２側から順に、ｐクラッド層、ｐコンタクト層で構成される。ｐ型層１３上の所定領域にはＩＴＯ電極１５が形成されている。ＩＴＯ電極１５以外にも、III 族窒化物半導体発光素子の発光波長に対して光透過性を有する任意の材料からなる電極を用いることができる。たとえば、ＩＣＯ（酸化インジウムセリウム）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）などの導電性透明酸化物や、Ａｕなどの金属薄膜である。また、平面視においてｎ電極１７の配線状部１７Ｂおよび、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂに重なる領域には、ｐ型層１３表面（サファイア基板１１側とは反対側の面）からｎ型層１１に達する深さの溝１４（ｎ型層１１が複数の層により構成されている場合にはｎコンタクト層に達する深さ）が設けられている。溝１４底面の所定領域には複数のｎ側中間電極２４が設けられ、ＩＴＯ電極１５上の所定領域には複数のｐ側中間電極２５が設けられている。ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５は、たとえばＮｉ／Ａｕ／Ａｌ（サファイア基板１１側から順にＮｉ膜、Ａｕ膜、Ａｌ膜の３層が積層された構造、記号「／」は積層であることを意味し、Ａ／ＢはＡを成膜したのちＢを成膜した積層構造であることを意味する。以下において同じ）などである。
【００２７】
溝１４の側面、底面、ｐ型層１３上、ＩＴＯ電極１５上に連続して、ＳｉＯ2 からなる絶縁膜１６（本発明の第１の絶縁膜に相当する）が設けられている。絶縁膜１６には、ＳｉＯ2 以外にもＳｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、などのIII 族窒化物半導体発光素子の発光波長に対して透光性を有した絶縁材料を用いることができる。絶縁膜１６中であって、ｎ電極１７、ｐ電極１８の下側（サファイア基板１０側、以下において「下側」は同様の意味である、また「上側」はサファイア基板１０側とは反対側を意味する）にあたる領域には、反射膜１９が形成されている。このように反射膜１９は絶縁膜１６に囲まれることで電気的に絶縁されるため、マイグレーションが防止される。そのうち、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１９は、溝１４が存在することにより発光層１２よりも下側に位置している。一方、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａ、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａの下側にあたる領域の反射膜１９はｐ型層１３の上部（その位置・領域よりもサファイア基板１１から遠い位置・領域、以下において「上部」は同様の意味である）に位置する。
【００２８】
反射膜１９は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金など、ｎ電極１７、ｐ電極１８よりも反射率の高い材料からなる。反射膜１９は単層であってもよいし多層であってもよい。多層とする場合、たとえばＡｌ合金／Ｔｉ、Ａｇ合金／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｔｉ、Ａｌ／Ａｇ／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｎｉなどを用いることができる。反射膜１９と絶縁膜１６との密着性の向上を図るために、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌなどの薄膜を反射膜１９と絶縁膜１６と間に設けてもよい。また、反射膜１９として、誘電体多層膜を用いてもよい。誘電体多層膜は、低屈折率材料からなる膜と、高屈折率材料からなる膜が交互に複数ペア積層され、それぞれの膜の厚さｄが、狙いの波長（実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の発光波長）をλ、その膜の屈折率をｎとして、ｄ＝λ／（４＊ｎ）に設計された多層膜である。低屈折率材料としては、ＳｉＯ2 （屈折率およそ１．４６）、ＭｇＦ2 （屈折率およそ１．３８）、などを用いることができ、高屈折率材料としては、ＳｉＮ（屈折率およそ２．０）、ＴｉＯ2 （屈折率およそ２．３）、ＺｒＯ2 （屈折率およそ２．０５）、Ｔａ2 Ｏ5 （屈折率およそ２．１６）、などを用いることができる。誘電体多層膜の反射率を向上させるために、低屈折率材料と高屈折率材料の屈折率差は大きいほど望ましい。誘電体多層膜のペア数は多いほど望ましく、９ペア以上とすることが望ましい。ただし、ペア数が多すぎると誘電体多層膜の総膜厚が大きくなり、製造工程で不具合を生じるため、３０ペア以下とするのが望ましい。具体的な誘電体多層膜の例として、たとえば、厚さ７８ｎｍのＳｉＯ2 と厚さ５６ｎｍのＳｉＮを交互に１２ペア積層させたものや、厚さ７８ｎｍのＳｉＯ2 と厚さ４５ｎｍのＴｉＯ2 を交互に１２ペア積層させたものを挙げることができる。
【００２９】
絶縁膜１６上には、ボンディング部１７Ａと配線状部１７Ｂとを有したｎ電極１７、および、ボンディング部１８Ａと配線状部１８Ｂとを有したｐ電極１８が形成されている。ｎ電極１７、ｐ電極１８は、たとえばＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ａｌからなる。配線状部１７Ｂと配線状部１８Ｂは、溝１４の存在のために、発光層１２よりも下側に位置する。一方ボンディング部１７Ａ、ボンディング部１８Ａは、ｐ型層１３の上部に絶縁膜１６を介して位置する。絶縁膜１６には、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を露出させる孔２０、２１が設けられている。そして、この孔２０を介してｎ電極１７の配線状部１７Ｂとｎ側中間電極２４とが接続し、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂとｐ側中間電極２５とが接続されている。ｎ側中間電極２４は、ｎ型層１１とｎ電極１７のコンタクトを良好とするために設けるものであり、ｐ側中間電極２５は、ＩＴＯ電極１５とｐ電極１８のコンタクトを良好とするために設けるものである。
【００３０】
ｎ電極１７、ｐ電極１８上は、ボンディング部１７Ａ、１８Ａを除いて、ＳｉＯ2 からなる絶縁膜２２（本発明の第２の絶縁膜に相当する）によって覆われている。絶縁膜２２には、ＳｉＯ2 以外にもＳｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、などのIII 族窒化物半導体発光素子の発光波長に対して透光性を有した絶縁材料を用いることができる。絶縁膜２２中であって、配線状部１７Ｂ、１８Ｂの上部にあたる領域には、反射膜２３が埋め込まれている。反射膜１９と同様に、絶縁膜２２に囲まれることで電気的に絶縁されるため、マイグレーションが防止される。また、この反射膜２３は、溝１４が存在することにより発光層１２よりも下側に位置している。
【００３１】
反射膜２３は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金など、ｎ電極１７、ｐ電極１８よりも反射率の高い材料からなる。反射膜１９とは異なる材料であってもよいし、同一の材料であってもよい。反射膜２３は単層であってもよいし多層であってもよい。多層とする場合、たとえばＡｌ合金／Ｔｉ、Ａｇ合金／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｔｉ、Ａｌ／Ａｇ／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｎｉなどを用いることができる。反射膜２３と絶縁膜２２との密着性の向上を図るために、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌなどの薄膜を反射膜１９と絶縁膜１６との間に設けてもよい。また、反射膜２３には、反射膜１９と同様に、誘電体多層膜を用いてもよい。
【００３２】
図２において、斜線部は平面視において反射膜１９、２３が形成されている領域を示し、右下がり斜線で示した斜線部３０は、平面視で反射膜１９のみが形成されている領域で、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａおよびｐ電極１８のボンディング部１８Ａの下部（その位置・領域よりもサファイア基板１１側に近い位置・領域、以下において「下部」は同様の意味である）にあたる領域である。また、右上がり斜線で示した斜線部４０は、平面視で反射膜１９と反射膜２３が重なる領域であり、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂおよびｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域に反射膜１９が、上部にあたる領域に反射膜２３が位置する。
【００３３】
この実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は、素子の上方、つまりｎ電極１７、ｐ電極１８側から光を取り出すフェイスアップ型の素子であり、ｎ電極１７、ｐ電極１８の下部に絶縁膜１６中に埋め込まれた反射膜１９、絶縁膜２２中に埋め込まれた２３を配置することで、ｎ電極１７、ｐ電極１８による光の吸収を阻害し、光取り出し効率が高められている。ここで、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１９と、上側にあたる領域の反射膜２３が、共に発光層１２よりも下側に位置している。そのため、反射膜１９、２３によって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって吸収されてしまうことが抑制され、配線状部１７Ｂ、１８Ｂの下側からの光は、絶縁膜１６とｎ型層１１との屈折率差によって反射され、配線状部１７Ｂ、１８Ｂでの光の吸収が抑制される。また、素子を封止樹脂によって封止した場合に、封止樹脂によって反射されてｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂ側に戻ってきた光は、反射膜２３によって反射されるため、配線状部１７Ｂ、１８Ｂによって光が吸収されてしまうことがない。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。これらの理由により、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は光取り出し効率が向上されている。
【００３４】
次に、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程について説明する。
【００３５】
まず、サファイア基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法によって、ｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３を順に形成する。原料ガスには、Ｇａ源としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、Ｉｎ源としてＴＭＩ（トリメチルインジウム）、Ａｌ源としてＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、窒素源としてアンモニア、ｎ型ドーピングガスとして、シラン、ｐ型ドーピングガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム、キャリアガスには水素または窒素を用いる。そして、ｐ型層１３上の一部領域に、蒸着によって１００ｎｍのＩＴＯ電極１５を形成する（図３（ａ））。
【００３６】
次に、ｐ型層１３上の所定の領域をドライエッチングして溝を形成し、溝１４の底面にｎ型層１１を露出させる（図３（ｂ））。溝１４は、後に形成する反射膜が発光層１２よりも下側（サファイア基板１０側）となるような深さまでエッチングする。また、溝１４の深さについては、後に形成する反射膜１９、２３が発光層１２よりも下側となるような深さとする。
【００３７】
次に、ＩＴＯ電極１５上の所定の領域、および溝底面に露出したｎ型層１１上の所定領域に、蒸着、リフトオフによってｐ側中間電極２５、ｎ側中間電極２４をそれぞれ形成し、その後洗浄して５７０℃の熱処理を行う（図３（ｃ））。なお、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５にそれぞれ別の材料を用い、別々に形成してもよい。ｎ側中間電極２４とｐ側中間電極２５とで同一の材料を用いれば、それぞれを同時に形成することができるため、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【００３８】
次に、上方の全面に、ＣＶＤ法によって厚さ１００ｎｍの第１絶縁膜１６ａを形成する。そして、第１絶縁膜１６ａ上の所定領域（後に形成されるｎ電極１７、およびｐ電極１８の下部に当たる領域）に、蒸着、リフトオフによって反射膜１９を形成する。反射膜１９はリフトオフ法以外にエッチングなどによってパターニングしてもよい。このとき、図３（ｂ）の工程のように溝１４の深さを設計しているため、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域では、反射膜１９は発光層１２よりも下側（サファイア基板１０側）の位置に形成される。また、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａ、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａの下部にあたる領域では、ｐ型層１３よりも上部に反射膜１９が位置することとなる。そして、第１絶縁膜１６ａ上および反射膜１９上に、ＣＶＤ法によって厚さ１００ｎｍの第２絶縁膜１６ｂを形成する。第１絶縁膜１６ａと第２絶縁膜１６ｂとで一体の絶縁膜１６とする。これにより、絶縁膜１６中に反射膜１９が埋め込まれた構造が形成される（図３（ｄ））。
【００３９】
次に、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５の上部にあたる絶縁膜１６をドライエッチングして孔２０、２１を形成し、孔２０、２１の底面にｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を露出させる。そして、絶縁膜１６上であって、反射膜１９上に当たる領域に、蒸着、リフトオフによってｎ電極１７、ｐ電極１８を形成する（図３（ｅ））。これにより、ｎ側中間電極２４は孔２０を介してｎ電極１７の配線状部１７Ｂと接続され、ｐ側中間電極２５は孔２１を介してｐ電極１８の配線状部１８Ｂと接続される。ここで、溝１４の深さを図３（ｂ）で説明したように設計しているため、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびｐ電極１８の配線状部１８Ｂは、発光層１２よりも下側の位置に形成される。また、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａ、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａは、ｐ型層１３上部の反射膜１９よりもさらに上部に絶縁膜１６を介して位置することとなる。
【００４０】
次に、上方の全面に、ＣＶＤ法によって厚さ１００ｎｍの絶縁膜２２を形成する。そして、絶縁膜２２上であって、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびｐ電極１８の配線状部１８Ｂの上部にあたる位置に、蒸着、リフトオフによって反射膜２３を形成する（図３（ｆ））。反射膜２３はリフトオフ法以外にエッチングなどによってパターニングしてもよい。この反射膜２３は、溝１４の深さを図３（ｂ）で説明したように設計しているため、発光層１２よりも下側に位置することとなる。
【００４１】
その後、もう一度上方の全面に絶縁膜２２を形成して反射膜２３を絶縁膜２２中に閉じ込め、絶縁膜の、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａの上部にあたる領域と、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａの上部にあたる領域に、ドライエッチングによって孔を形成し、孔の底面にボンディング部１７Ａとボンディング部１８Ａを露出させる。以上によって図１、２に示される実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子が製造される。
【実施例２】
【００４２】
図４は、実施例２のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図である。実施例２のIII 族窒化物半導体発光素子は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子において、反射膜１９に替えて、反射膜１１９を絶縁膜１６を介さずに直接ｎ型層１１上、およびｐ型層１３上に設けた構造である。反射膜１１９が絶縁膜１６を介してｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側に位置し、かつ発光層１２よりも下側に位置することは反射膜１９と同様である。他の構造については実施例１と同様である。
【００４３】
実施例２のIII 族窒化物半導体発光素子もまた、実施例１と同様に光取り出し効率が向上されている。つまり、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１１９と、上側にあたる領域の反射膜２３が、共に発光層１２よりも下側に位置している。そのため、反射膜１１９、２３によって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって吸収されてしまうことが抑制される。また、素子を封止樹脂によって封止した場合に、封止樹脂によって反射されてｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂ側に戻ってきた光は、反射膜２３によって反射されるため、配線状部１７Ｂ、１８Ｂによって光が吸収されてしまうことがない。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。
【００４４】
また、実施例２のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程では、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程における第１絶縁膜１６ａの形成工程を省略でき、製造工程をより簡素にすることができる。
【００４５】
なお、実施例２では反射膜１１９が直接ｎ型層１１上、ｐ型層１３上に設けられるため、反射膜１１９の材料にはｎ型層１１およびｐ型層１３とオーミック接触しない材料が望ましい。たとえばＡｌやＡｌ合金である。また、反射膜１１９は単層であってもよいし複層であってもよい。
【実施例３】
【００４６】
図５は、実施例３のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図である。実施例３のIII 族窒化物半導体発光素子は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子において、反射膜１９を省いた構造である。他の構造については実施例１と同様である。
【００４７】
実施例３のIII 族窒化物半導体発光素子もまた、実施例１と同様に光取り出し効率が向上されている。つまり、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの上側にあたる領域の反射膜２３が、発光層１２よりも下側に位置している。そのため、反射膜２３によって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって吸収されてしまうことが抑制される。また、素子を封止樹脂によって封止した場合に、封止樹脂によって反射されてｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂ側に戻ってきた光は、反射膜２３によって反射されるため、配線状部１７Ｂ、１８Ｂによって光が吸収されてしまうことがない。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。
【００４８】
また、実施例３のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程では、反射膜１９の形成を省略できるため、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程に比べて簡略化することができる。
【実施例４】
【００４９】
図６は、実施例４のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図である。実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子において、反射膜２３を省いた構造である。他の構造については実施例１と同様である。
【００５０】
実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子は、以下の理由によって光取り出し効率が向上されている。ｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下側にあたる領域の反射膜１９が、発光層１２よりも下側に位置している。そのため、反射膜１９によって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって吸収されてしまうことが抑制される。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。これらの理由により、実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子は光取り出し効率が向上されている。
【００５１】
また、実施例４のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程では、反射膜２３の形成を省略できるため、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程に比べて簡略化することができる。
【実施例５】
【００５２】
図８は、実施例５のフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図である。実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子において、反射膜１９、２３を省き、ｎ電極１７およびｐ電極１８に替えて反射膜１９および反射膜２３と同様の高反射率で導電性を有した材料からなるｎ電極１１７、ｐ電極１１８としたものである。ｎ電極１１７、ｐ電極１１８は、その構成材料が異なる以外はｎ電極１７、ｐ電極１８と同様な構造であり、ｎ電極１１７はボンディング部１１７Ａと配線状部１１７Ｂを有し、ｐ電極１１８はボンディング部１１８Ａと配線状部１１８Ｂを有している。高反射率な材料は、III 族窒化物半導体発光素子の発光波長に対して高い反射率を有し、導電性を有した材料であり、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、Ａｌ合金などの単層や、それらを含む複層である。たとえば、Ａｌ合金／Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌ、Ａｇ合金／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌ、Ａｌ／Ａｇ／Ａｌ、Ａｇ合金／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌなどである。他の構造については実施例１と同様である。
【００５３】
なお、図９のように、ｎ電極１１７、ｐ電極１１８のボンディング部１１７Ａ、１１８Ａ上には、Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、またはＮｉ／Ｔｉ／Ａｕなどからなる金属層８０をさらに積層させてもよい。ボンディングワイヤとのコンタクトをより良好とするためである。また、図１０のように、ｎ電極１１７、ｐ電極１１８の配線状部１１７Ｂ、１１８Ｂ上に絶縁膜２２を形成しなくともよく、配線状部１１７Ｂ、１１８Ｂが露出した状態としてもよい。その場合であって、ｎ電極１１７およびｐ電極１１８を複層に構成した場合においては、最上層（サファイア基板１０側から最も遠い層）にＡｌを形成しなくともよい。たとえば、通常、ｎ電極１１７、ｐ電極１１８としてＡｌ合金／Ｔｉ／Ａｕ／ＡｌやＡｇ合金／Ｔｉ／Ａｕ／Ａｌを用いるところ、最上層のＡｌを省略してＡｌ合金／Ｔｉ／ＡｕやＡｇ合金／Ｔｉ／Ａｕ、Ａｇ合金／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕを用いることができる。
【００５４】
実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子では、ｎ電極１７、ｐ電極１８自体を高反射率な材料とすることで、ｎ電極１７およびｐ電極１８による光の吸収を阻害し、光取り出し効率を高めている。また、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子では、溝１４によりｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびｐ電極１８の配線状部１８Ｂが発光層１２よりも下側に位置することとなる。また、それら配線状部１７Ｂ、１８Ｂは、実施例１の反射膜１９、反射膜２３と同様に高反射率な材料である。そのため、配線状部１７Ｂ、１８Ｂによって反射された光が、発光層１２側へと向かうことが少なくなり、発光層１２によって光が吸収されてしまうことが抑制される。また、素子を封止樹脂によって封止した場合に、封止樹脂によって反射されてｎ電極１７、ｐ電極１８側に戻ってきた光は、ｎ電極１７およびｐ電極１８によって反射されるため、光が吸収されてしまうことがない。また、素子面（サファイア基板１０の主面に平行な面）に平行な方向に伝搬する光は、溝１４の側面から素子外部へと放射されやすくなる。これらの理由により、実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子は光取り出し効率が向上されている。
【００５５】
また、実施例５のIII 族窒化物半導体発光素子は、反射膜１９および反射膜２３の形成を省略することができるため、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子に比べて製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【００５６】
なお、実施例１〜５では、いずれもｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を用いて、ｎ型層１１とｎ電極１７の配線状部１７Ｂ、およびＩＴＯ電極１５とｐ電極１８の配線状部１８Ｂとを間接的に接続しているが、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を省き、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂとｎ型層１３、およびｐ電極１８の配線状部１８ＢとＩＴＯ電極１５とを直接に接続させる構造としてもよい。１例として、実施例１の場合において、ｎ側中間電極２４、ｐ側中間電極２５を省き、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂとｎ型層１３、およびｐ電極１８の配線状部１８ＢとＩＴＯ電極１５とを直接に接続させたIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図を図１１に示す。
【００５７】
また、実施例１〜５では、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂおよび、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域に溝１４を設け、その領域の反射膜１９、２３が発光層１２よりも下側となるようにしたが、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａ、ｐ電極１８のボンディング部１８Ａの一方もしくは双方の下部にあたる領域についても、溝１４を設けるようにしてもよい。ただし、この場合ボンディング部１７Ａ、１８Ｂの位置が下側になるため、ボンディングワイヤの取り付けが難しくなる場合がある。１例として、実施例１の場合において、ｎ電極１７のボンディング部１７Ａの下部にあたる領域についても、溝１４を設けたIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図を図１２に示す。図１２のように、溝１４によりｎ電極１７のボンディング部１７Ａの位置が図１に示す実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子のｎ電極１７のボンディング部１７Ａの位置よりも低くなっていることがわかる。
【００５８】
また、実施例１〜５において、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂの下部にあたる領域にのみ溝１４を設け、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域には溝１４を設けないようにしてもよい。実施例１〜５に比べて発光層１２の占める面積がより多くなるため、発光効率を向上できる場合がある。１例として、実施例１の場合において、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂの下部にあたる領域にのみ溝１４を設け、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域には溝１４を設けないようにしたIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図を図７に示す。また、他の１例として、実施例５の場合において、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂの下部にあたる領域にのみ溝１４を設け、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域には溝１４を設けないようにしたIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した断面図を図１３に示す。
【００５９】
また逆に、ｐ電極１８の配線状部１８Ｂの下部にあたる領域にのみ溝１４を設け、ｎ電極１７の配線状部１７Ｂの下部にあたる領域には溝１４を設けないようにしてもよい。同様に、実施例１〜５に比べて発光層１２の占める面積がより多くなるため、発光効率を向上できる場合がある。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、照明装置や表示装置の光源として利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０：サファイア基板
１１：ｎ型層
１２：発光層
１３：ｐ型層
１４：溝
１５：ＩＴＯ電極
１６、２２：絶縁膜
１７、１１７：ｎ電極
１８、１１８：ｐ電極
１７Ａ、１８Ｂ：ボンディング部
１７Ｂ、１８Ｂ：配線状部
１９、２３、１１９：反射膜
２０、２１：孔
２４：ｎ側中間電極
２５：ｐ側中間電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、前記ｎ電極および前記ｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、前記ｎ電極および前記ｐ電極上は前記ボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極および前記ｐ電極の下部にあたる領域の前記第１の絶縁膜中に、前記配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、
前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、
前記溝が形成された側の配線状部の下部にあたる領域の前記反射膜は、前記発光層よりも下部に位置する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、前記ｎ電極および前記ｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、前記ｎ電極および前記ｐ電極上は前記ボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極の配線状部の上部および前記ｐ電極の配線状部の上部にあたる領域の前記第２の絶縁膜中に、前記配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、
前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、
前記溝が形成された側の配線状部の上部にあたる領域の前記反射膜は、前記発光層よりも下部に位置する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、前記ｎ電極および前記ｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、前記ｎ電極および前記ｐ電極上は前記ボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極および前記ｐ電極の下部にあたる領域の前記第１の絶縁膜中と、前記ｎ電極の配線状部の上部および前記ｐ電極の配線状部の上部にあたる領域の前記第２の絶縁膜中に、前記配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、
前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、
前記溝が形成された側の配線状部の上部および下部にあたる領域の前記反射膜は、前記発光層よりも下部に位置する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記配線状部の下部に位置する反射膜は、前記溝の底面に露出したｎ型層上に直接接して設けられている、ことを特徴とする請求項１または３に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記反射膜は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、Ａｌ合金、または誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、前記ｎ電極および前記ｐ電極が第１の絶縁膜上に形成されたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、
前記溝により、前記配線状部が前記発光層よりも下部に位置し、
前記ｎ電極および前記ｐ電極は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、またはＡｌ合金からなる、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記溝は、前記ｎ電極側の配線状部の下部にあたる領域に設けられる、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記溝は、前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の両方に設けられる、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項１】
成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、前記ｎ電極および前記ｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、前記ｎ電極および前記ｐ電極上は前記ボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極および前記ｐ電極の下部にあたる領域の前記第１の絶縁膜中に、前記配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、
前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、
前記溝が形成された側の配線状部の下部にあたる領域の前記反射膜は、前記発光層よりも下部に位置する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、前記ｎ電極および前記ｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、前記ｎ電極および前記ｐ電極上は前記ボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極の配線状部の上部および前記ｐ電極の配線状部の上部にあたる領域の前記第２の絶縁膜中に、前記配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、
前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、
前記溝が形成された側の配線状部の上部にあたる領域の前記反射膜は、前記発光層よりも下部に位置する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、前記ｎ電極および前記ｐ電極が第１の絶縁膜上に形成され、前記ｎ電極および前記ｐ電極上は前記ボンディング部以外の領域が第２の絶縁膜に覆われたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極および前記ｐ電極の下部にあたる領域の前記第１の絶縁膜中と、前記ｎ電極の配線状部の上部および前記ｐ電極の配線状部の上部にあたる領域の前記第２の絶縁膜中に、前記配線状部よりも発光波長における反射率の高い材料からなる反射膜を設け、
前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、
前記溝が形成された側の配線状部の上部および下部にあたる領域の前記反射膜は、前記発光層よりも下部に位置する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記配線状部の下部に位置する反射膜は、前記溝の底面に露出したｎ型層上に直接接して設けられている、ことを特徴とする請求項１または３に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記反射膜は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、Ａｌ合金、または誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
成長基板上にｎ型層、発光層、ｐ型層が順に積層され、ボンディング部と配線状部とを有したｎ電極およびｐ電極を有し、前記ｎ電極および前記ｐ電極が第１の絶縁膜上に形成されたフェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の少なくとも一方に当たる領域は、ｐ型層表面からｎ型層に至る深さの溝が形成され、
前記溝により、前記配線状部が前記発光層よりも下部に位置し、
前記ｎ電極および前記ｐ電極は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｇ合金、またはＡｌ合金からなる、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記溝は、前記ｎ電極側の配線状部の下部にあたる領域に設けられる、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記溝は、前記ｎ電極側の配線状部の下部と前記ｐ電極側の配線状部の下部の両方に設けられる、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１２８４９（Ｐ２０１２−２１２８４９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５６８７（Ｐ２０１１−２３５６８７）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
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