(57)【要約】【課題】発光素子および発光素子パッケージを提供すること。【解決手段】発光素子は、光取出し面側の表面および当該表面の反対側の裏面を有するサファイア基板と、サファイア基板の表面に積層された第１導電型半導体層と、第１導電型半導体層上に積層された発光層と、発光層上に積層された第２導電型半導体層と、Ａｇを含み、サファイア基板の裏面側に配置され、サファイア基板からの光をサファイア基板の表面へ向けて反射させる反射層と、サファイア基板と反射層との間に配置され、ＩＴＯからなり、反射層に接着する接着層と、サファイア基板と接着層との間に配置されて接着層によって反射層が接着される導電性多層反射鏡とを含む。導電性多層反射鏡は、屈折率差を有する２種の層が交互に積層されることでそれぞれ構成されてそれぞれの厚さが異なる第１多層反射鏡部、第２多層反射鏡部および第３多層反射鏡部を有する。【選択図】図３
2020021964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光取出し面側の表面および当該表面の反対側の裏面を有するサファイア基板と、
前記サファイア基板の前記表面に積層された第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上に積層された発光層と、
前記発光層上に積層された第２導電型半導体層と、
Ａｇを含み、前記サファイア基板の裏面側に配置され、前記サファイア基板からの光を前記サファイア基板の前記表面へ向けて反射させる反射層と、
前記サファイア基板と前記反射層との間に配置され、ＩＴＯからなり、前記反射層に接着する接着層と、
前記サファイア基板と前記接着層との間に配置されて前記接着層によって前記反射層が接着される導電性多層反射鏡であって、屈折率差を有する２種の層が交互に積層されることでそれぞれ構成されてそれぞれの厚さが異なる第１多層反射鏡部、第２多層反射鏡部および第３多層反射鏡部を有する導電性多層反射鏡とを含む、発光素子。
【請求項２】
前記第１多層反射鏡部において前記２種の層を１層ずつ重ねたものの層厚である第１周期厚と、前記第２多層反射鏡部において前記２種の層を１層ずつ重ねたものの層厚である第２周期厚と、前記第３多層反射鏡部において前記２種の層を１層ずつ重ねたものの層厚である第３周期厚とが異なっている、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１多層反射鏡部が前記第２多層反射鏡部よりも１０％厚く、前記第２多層反射鏡部が前記第３多層反射鏡部よりも１０％厚い、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記２種の層が、ＳｉＯ２からなるＳｉＯ２層と、ＴｉＯ２からなるＴｉＯ２層とを有する、請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１多層反射鏡部のＳｉＯ２層が前記第２多層反射鏡部のＳｉＯ２層よりも厚く、前記第１多層反射鏡部のＴｉＯ２層が前記第２多層反射鏡部のＴｉＯ２層よりも厚く、
前記第２多層反射鏡部のＳｉＯ２層が前記第３多層反射鏡部のＳｉＯ２層よりも厚く、前記第２多層反射鏡部のＴｉＯ２層が前記第３多層反射鏡部のＴｉＯ２層よりも厚い、請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１多層反射鏡部、前記第２多層反射鏡部および前記第３多層反射鏡部が、この順で前記サファイア基板に近くなるように積層されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記接着層の側面と前記サファイア基板の側面とが面一である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記導電性多層反射鏡の側面と、前記接着層および前記サファイア基板のそれぞれの側面とが面一である、請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記サファイア基板の厚さ方向から見た平面視において、前記反射層が前記接着層より小さく、前記接着層の周縁部が前記反射層側から露出されている、請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記サファイア基板の前記裏面が粗面である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記導電性多層反射鏡と前記接着層との界面が鏡面である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発光素子と、
前記発光素子を収容するパッケージとを含む、発光素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子および発光素子をパッケージで覆った発光素子パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載された半導体装置は、半導体素子がダイボンド材料によって実装用基板にダイボンディングされた構造を有している。この半導体素子は、ＬＥＤであって、サファイア基板である結晶基板上に、順にｎ型ＧａＮコンタクト層、発光層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｐ型ＧａＮコンタクト層をエピタキシャル成長させた積層構造となっている。結晶基板の裏面は、反射層および保護層を含む金属積層体によってメタライズされている。反射層の材料としてＡｌ等が挙げられる。発光層の光が結晶基板の裏面側へ向かうと、この光は、反射層によって結晶基板の表面側へ反射させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７２１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発光素子では、輝度の向上（高輝度化）や、隣り合う層の間での密着性の向上や、発光で生じた熱についての放熱性の向上（高放熱化）が望まれている。
本発明の目的は、高輝度化および密着性の向上を図ることができる発光素子および発光素子パッケージを提供することである。
また、本発明の別の目的は、高放熱化を図ることができる発光素子および発光素子パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光取出し面側の表面および当該表面の反対側の裏面を有するサファイア基板と、前記サファイア基板の前記表面に積層された第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層上に積層された発光層と、前記発光層上に積層された第２導電型半導体層と、Ａｇを含み、前記サファイア基板の裏面側に配置され、前記サファイア基板からの光を前記サファイア基板の前記表面へ向けて反射させる反射層と、前記サファイア基板と前記反射層との間に配置され、ＩＴＯからなり、前記反射層に接着する接着層と、前記サファイア基板と前記接着層との間に配置されて前記接着層によって前記反射層が接着される導電性多層反射鏡であって、屈折率差を有する２種の層が交互に積層されることでそれぞれ構成されてそれぞれの厚さが異なる第１多層反射鏡部、第２多層反射鏡部および第３多層反射鏡部を有する導電性多層反射鏡とを含む、発光素子である。
【０００６】
また、本発明は、前記第１多層反射鏡部において前記２種の層を１層ずつ重ねたものの層厚である第１周期厚と、前記第２多層反射鏡部において前記２種の層を１層ずつ重ねたものの層厚である第２周期厚と、前記第３多層反射鏡部において前記２種の層を１層ずつ重ねたものの層厚である第３周期厚とが異なっていることを特徴とする。また、本発明は、前記第１多層反射鏡部が前記第２多層反射鏡部よりも１０％厚く、前記第２多層反射鏡部が前記第３多層反射鏡部よりも１０％厚いことを特徴とする。また、本発明は、前記２種の層が、ＳｉＯ２からなるＳｉＯ２層と、ＴｉＯ２からなるＴｉＯ２層とを有することを特徴とする。また、本発明は、前記第１多層反射鏡部のＳｉＯ２層が前記第２多層反射鏡部のＳｉＯ２層よりも厚く、前記第１多層反射鏡部のＴｉＯ２層が前記第２多層反射鏡部のＴｉＯ２層よりも厚く、前記第２多層反射鏡部のＳｉＯ２層が前記第３多層反射鏡部のＳｉＯ２層よりも厚く、前記第２多層反射鏡部のＴｉＯ２層が前記第３多層反射鏡部のＴｉＯ２層よりも厚いことを特徴とする。また、本発明は、前記第１多層反射鏡部、前記第２多層反射鏡部および前記第３多層反射鏡部が、この順で前記サファイア基板に近くなるように積層されていることを特徴とする。また、本発明は、前記接着層の側面と前記サファイア基板の側面とが面一であることを特徴とする。また、本発明は、前記導電性多層反射鏡の側面と、前記接着層および前記サファイア基板のそれぞれの側面とが面一であることを特徴とする。また、本発明は、前記サファイア基板の厚さ方向から見た平面視において、前記反射層が前記接着層より小さく、前記接着層の周縁部が前記反射層側から露出されていることを特徴とする。また、本発明は、前記サファイア基板の前記裏面が粗面であることを特徴とする。また、本発明は、前記導電性多層反射鏡と前記接着層との界面が鏡面であることを特徴とする。発光素子と、前記発光素子を収容するパッケージとを含む、発光素子パッケージである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子の模式的な平面図である。
【図２】図２は、図１の発光素子の模式的な底面図である。
【図３】図３は、図１の発光素子の模式的な断面図であって、図１の切断線Ａ−Ａでの断面を示している。
【図４】図４は、発光素子における導電性多層反射鏡の模式的な断面図である。
【図５】図５は、発光素子における輝度変化率と接着層の厚さ（膜厚）との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、発光素子および導電性多層反射鏡のそれぞれにおける入射角と反射率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、導電性多層反射鏡における波長と反射率との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、発光素子パッケージの模式的な断面図である。
【図９】図９は、変形例に係る発光素子の模式的な断面図である。
【図１０】図１０は、第１比較例に係る発光素子が適用された発光素子パッケージの模式的な断面図である。
【図１１】図１１は、第２比較例に係る発光素子の模式的な断面図である。
【図１２】図１２は、発光素子における電流と光出力との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、発光素子における通電時間とジャンクション温度との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、発光素子における注入電流とジャンクション温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子１の模式的な平面図である。図２は、図１の発光素子１の模式的な底面図である。図３は、図１の発光素子１の模式的な断面図であって、図１の切断線Ａ−Ａでの断面を示している。
発光素子１は、たとえば、図１および図２に示すように、長辺および短辺を有する平面視長方形のチップ状である。チップ状の発光素子１の長辺は０．２ｍｍ〜３．０ｍｍ、短辺は０．１ｍｍ〜２．０ｍｍである。
【０００９】
図３を参照して、発光素子１は、いわゆる２ワイヤー構造の発光素子である。発光素子１は、表面３および裏面４を有するサファイア基板２と、サファイア基板２の表面３に順に積層された第１導電型半導体層６、発光層７および第２導電型半導体層８とを含む。第１導電型半導体層６、発光層７および第２導電型半導体層８の積層体は、直方体形状の半導体積層構造部９０を構成している。半導体積層構造部９０の長手方向と発光素子１の長手方向とは、一致している（図１も参照）。また、この実施形態では、サファイア基板２において表面３（図３における上面）が光取出し面側となっていて、裏面４（図３における下面）は、表面３の反対側となっている。発光層７が発光すると、ほとんどの光は、第２導電型半導体層８を透過して、発光層７に対してサファイア基板２の反対側（図３の上側）から取り出される。
【００１０】
サファイア基板２は、発光層７の発光波長（たとえば４５０ｎｍ）に対して透明な材料であるサファイアからなる。「発光波長に対して透明」とは、具体的には、たとえば、発光波長の透過率が６０％以上の場合をいう。サファイア基板２の厚さは、たとえば、２００μｍ〜３００μｍである。なお、前述した「平面視」とは、サファイア基板２の厚さ方向から見た場合のことを指している。
【００１１】
サファイア基板２の裏面４には、発光素子１に含まれる構成として、導電性多層反射鏡９、接着層１０、反射層１１、バリアメタル１２および接合メタル１３がこの順に積層されている。
導電性多層反射鏡９は、その側面（外郭）１４がサファイア基板２の側面５と面一に揃うようにサファイア基板２の裏面４全域に形成されている。導電性多層反射鏡９では、図２における上面が、サファイア基板２の裏面４との接合面となる表面１５であり、図２における下面が、接着層１０との接合面となる裏面１６である。つまり、導電性多層反射鏡９は、サファイア基板２と接着層１０との間に配置されている。
【００１２】
図４は、発光素子１における導電性多層反射鏡９の模式的な断面図である。
図４において、導電性多層反射鏡９の上側が、表面１５側（サファイア基板２側）であり、導電性多層反射鏡９の下側が、裏面１６側（接着層１０側）である。
導電性多層反射鏡９は、屈折率差を有する２種の層のそれぞれの厚さを、反射させる光の波長の４分の１の厚さとし、当該２種の層を交互に積層することで構成されており、９５％以上の高い反射率を有している。当該２種の層として、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５の各層の中から、屈折率差の大きい２種類が選択される。この実施形態では、当該２種の層として、ＳｉＯ２からなるＳｉＯ２層１７と、ＴｉＯ２からなるＴｉＯ２層１８とが挙げられる。ＳｉＯ２の屈折率は、約１．４６であり、ＴｉＯ２の屈折率は、約２．６６である。ここで、導電性多層反射鏡９の表面１５および裏面１６のいずれにもＳｉＯ２層１７が位置するようになっている。
【００１３】
導電性多層反射鏡９は、周期構造（反射帯域特性）の異なる第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３を有している。第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３のそれぞれは、いわゆるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）である。なお、ＤＢＲの代わりに、多層誘電体ミラー構造とも呼ばれることがある。
【００１４】
第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３のそれぞれは、ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８を交互に積層することで構成されている。ＤＢＲでは、ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８の各光路長（＝ＳｉＯ２またはＴｉＯ２の屈折率×層厚Ｔ）が、各多層反射鏡部で反射させたい光の波長の４分の１に一致している。そのため、各多層反射鏡部において、ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８の各層厚Ｔは、各多層反射鏡部で反射させたい光の波長の４分の１をＳｉＯ２またはＴｉＯ２の屈折率で割ることで得られる。
【００１５】
第１多層反射鏡部９１は、第１層厚Ｔ１の厚さを有するＳｉＯ２層１７（第１ＳｉＯ２層１７Ａ）と第２層厚Ｔ２の厚さを有するＴｉＯ２層１８（第１ＴｉＯ２層１８Ａ）とを交互に複数周期積層した積層導電膜である。第１ＳｉＯ２層１７Ａおよび第１ＴｉＯ２層１８Ａを１層ずつ重ねたものの層厚を第１周期厚Ｓ１（＝Ｔ１＋Ｔ２）ということにする。
【００１６】
第２多層反射鏡部９２は、第３層厚Ｔ３の厚さを有するＳｉＯ２層１７（第２ＳｉＯ２層１７Ｂ）と第４層厚Ｔ４の厚さを有するＴｉＯ２層１８（第２ＴｉＯ２層１８Ｂ）とを交互に複数周期積層した積層導電膜である。第２ＳｉＯ２層１７Ｂおよび第２ＴｉＯ２層１８Ｂを１層ずつ重ねたものの層厚を第２周期厚Ｓ２（＝Ｔ３＋Ｔ４）ということにする。
【００１７】
第３多層反射鏡部９３は、第５層厚Ｔ５の厚さを有するＳｉＯ２層１７（第３ＳｉＯ２層１７Ｃ）と第６層厚Ｔ６の厚さを有するＴｉＯ２層１８（第３ＴｉＯ２層１８Ｃ）とを交互に複数周期積層した積層導電膜である。第３ＳｉＯ２層１７Ｃおよび第３ＴｉＯ２層１８Ｃを１層ずつ重ねたものの層厚を第３周期厚Ｓ３（＝Ｔ５＋Ｔ６）ということにする。
【００１８】
導電性多層反射鏡９では、前述した第１層厚Ｔ１、第２層厚Ｔ２、第３層厚Ｔ３、第４層厚Ｔ４、第５層厚Ｔ５および第６層厚Ｔ６、ならびに、第１周期厚Ｓ１、第２周期厚Ｓ２および第３周期厚Ｓ３に、たとえば、以下のいずれかのパターンに応じた規則性がある。
第１パターン：第１層厚Ｔ１と第３層厚Ｔ３と第５層厚Ｔ５とが等しく、第２層厚Ｔ２と第４層厚Ｔ４と第６層厚Ｔ６とが等しい（つまり、第１周期厚Ｓ１と第２周期厚Ｓ２と第３周期厚Ｓ３とが等しい）。この場合、第１多層反射鏡部９１と第２多層反射部４２と第３多層反射部４３とは、いずれも同一構成となる。
【００１９】
第２パターン：第１層厚Ｔ１と第３層厚Ｔ３と第５層厚Ｔ５とが異なり、第２層厚Ｔ２と第４層厚Ｔ４と第６層厚Ｔ６とが異なり、第１周期厚Ｓ１と第２周期厚Ｓ２と第３周期厚Ｓ３とが異なる。この実施形態では、この第２パターンが採用されており、第１層厚Ｔ１＞第３層厚Ｔ３＞第５層厚Ｔ５であり、第２層厚Ｔ２＞第４層厚Ｔ４＞第６層厚Ｔ６であり、第１周期厚Ｓ１＞第２周期厚Ｓ２＞第３周期厚Ｓ３である。具体的に、第１層厚Ｔ１と第３層厚Ｔ３とで約１０％の差があり、第３層厚Ｔ３と第５層厚Ｔ５とで約１０％の差がある。また、第２層厚Ｔ２と第４層厚Ｔ４とで約１０％の差があり、第４層厚Ｔ４と第６層厚Ｔ６とで約１０％の差がある。そのため、第１周期厚Ｓ１と第２周期厚Ｓ２とで約１０％の差があり、第２周期厚Ｓ２と第３周期厚Ｓ３とで約１０％の差がある。
【００２０】
第３パターン：第１層厚Ｔ１と第３層厚Ｔ３と第５層厚Ｔ５とが異なり、第２層厚Ｔ２と第４層厚Ｔ４と第６層厚Ｔ６が異なり、第１周期厚Ｓ１と第２周期厚Ｓ２と第３周期厚Ｓ３とが等しい。たとえば、第１層厚Ｔ１＞第３層厚Ｔ３＞第５層厚Ｔ５であり、第２層厚Ｔ２＜第４層厚Ｔ４＜第６層厚Ｔ６であり、第１周期厚Ｓ１＝第２周期厚Ｓ２＝第３周期厚Ｓ３である場合である。
【００２１】
図４では、第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３が、この順でサファイア基板２に近くなるように積層されているが、第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３の積層の順番は、適宜変更可能である。また、図４の導電性多層反射鏡９は、第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３という３つの多層反射鏡部を有していたが、導電性多層反射鏡９を構成する多層反射鏡部の数は、複数（２つ以上）であれば、任意に設定できる。
【００２２】
図３では、導電性多層反射鏡９は、縞模様によって、ＳｉＯ２層１７とＴｉＯ２層１８とを交互に積層した様子を模式的に示している。
そして、接着層１０は、導電性多層反射鏡９の裏面１６の全面に形成されている。そのため、平面視において、導電性多層反射鏡９と接着層１０とは、導電性多層反射鏡９の裏面１６に一致する同一パターンで形成されており、導電性多層反射鏡９の領域と接着層１０の領域とが一致している。
【００２３】
前述したように、サファイア基板２の裏面４には、導電性多層反射鏡９、接着層１０、反射層１１、バリアメタル１２および接合メタル１３がこの順で積層されている。そのため、  接着層１０に対して導電性多層反射鏡９とは反対側（図３の下側）に、反射層１１が積層されている。反射層１１に対して接着層１０とは反対側（図３の下側）に、バリアメタル１２が積層されている。バリアメタル１２に対して反射層１１とは反対側（図３の下側）に、接合メタル１３が積層されている。つまり、接着層１０は、サファイア基板２と反射層１１との間に配置されている。また、反射層１１は、サファイア基板２の裏面４側に配置されている。また、バリアメタル１２および接合メタル１３は、反射層１１に対して接着層１０とは反対側に配置されている。また、バリアメタル１２は、反射層１１と接合メタル１３との間に配置されている。
【００２４】
接着層１０は、発光層７の発光波長に対して透明な材料であるＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる。接着層１０は、反射層１１に接着しているとともに、反射層１１を導電性多層反射鏡９に接着させている。また、接着層１０の厚さと発光素子１における輝度との間には、相関関係がある。図５を参照して、発光素子１における輝度の代わりに輝度変化率を用いると、輝度が高いほど、輝度変化率は１００％に近くなる。そして、接着層１０の厚さ（膜厚）を増加させていくと、輝度変化率が低下することから。輝度変化率が１００％に近くなるように、接着層１０の厚さを、２０ｎｍ以下とし、さらには、１０ｎｍ以下とすると好ましい。図３に戻り、後述する発光素子１の製造方法で述べるように、サファイア基板２の表面３側の構成（半導体積層構造部９０等）を作り込んでからサファイア基板２の裏面４側の構成を作る都合上、表面３側の構成に対する熱ダメージを防止するために、所定以上高い温度で接着層１０を形成することができない。そのため、接着層１０は、十分に透明にならないが、厚さが２０ｎｍ以下と非常に薄くなっていることから、光を吸収しづらくなっており、接着層１０が輝度に与える影響はほとんどない。また、導電性多層反射鏡９における反射率に影響を与えないようにするために、導電性多層反射鏡９と接着層１０との界面は、粗面でなく、鏡面であることが好ましい。
【００２５】
反射層１１は、Ａｇを含む材料からなる。この実施形態の反射層１１は、ＡｇとＰｄとＣｕとを含む合金（ＡｄＰｄＣｕ合金）からなるが、Ｐｄに代えてＰｔを用いたＡｄＰｔＣｕ合金であってもよい。ＡｄＰｄＣｕ合金の場合、各金属の配合比率は、Ａｇが９９％程度であり、Ｐｄが０．６％、Ｃｕが０．２％であることが好ましい。ＰｄおよびＣｕをこの割合で含有させることにより、Ａｇ単体で発生し易い硫化を抑制することができる。平面視において、反射層１１は、接着層１０より小さく、接着層１０の領域の内側に位置している。そのため、接着層１０の周縁部１０Ａが、反射層１１側から露出されている（図２も参照）。反射層１１の厚さは、約１００ｎｍである。
【００２６】
バリアメタル１２は、ＴｉＷ合金（チタン・タングステン合金）の層とＰｔの層とを反射層１１側からこの順番で積層することによって構成されている。
接合メタル１３は、Ａｕを含む材料からなる。この実施形態の接合メタル１３は、ＡｕＳｎ合金からなる。前述したようにＴｉＷ合金の層とＰｔの層とで構成されたバリアメタル１２は、接合メタル１３よりも融点が高い。つまり、反射層１１（ＡｇＰｄＣｕ合金）と接合メタル１３（ＡｕＳｎ合金）との間に、接合メタル１３よりも融点が高いバリアメタル１２が介在することになるので、接合メタル１３の成分（Ｓｎ）が反射層１１へ拡散することを良好に抑制することができる。接合メタル１３の厚さは、約２μｍである。
【００２７】
バリアメタル１２および接合メタル１３のそれぞれは、平面視において、反射層１１と同一のパターンで形成されている。
一方、サファイア基板２の表面３には、第１導電型半導体層６へ向かって突出する複数の凸部３５が形成されている。これらの凸部３５は、隣り合うもの同士が互いに間隔を空けるように、サファイア基板２の表面３に離散して配置されている。複数の凸部３５全体の配列形態は、たとえば、行列状であってもよいし、千鳥状であってもよい。各凸部３５は、ＳｉＮ（窒化シリコン）からなる。ＳｉＮからなる凸部３５がサファイア基板２の表面３に形成されているので、反射層１１で反射して、サファイア基板２と第１導電型半導体層６との界面に対して様々な角度で入射する光が、当該界面において反射層１１側に全反射することを抑制することができる。その結果、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００２８】
第１導電型半導体層６は、サファイア基板２の表面３に積層されている。第１導電型半導体層６は、サファイア基板２の表面３の全域を覆っている。第１導電型半導体層６は、ｎ型の窒化物半導体（たとえば、ＧａＮ）からなっていて、発光層７の発光波長に対して透明である。
第１導電型半導体層６について、図３においてサファイア基板２の表面３を覆う下面を裏面６１といい、裏面６１とは反対側の上面を表面６２ということにする。表面６２には、裏面６１側へ一段低くなった第１領域１９と、第１領域１９よりも高い第２領域２０とが存在する。
【００２９】
第１領域１９における第１導電型半導体層６を、半導体積層構造部９０から引き出された引き出し部２１と呼ぶことにすると、引き出し部２１では、その側面２２がサファイア基板２の側面５と面一に揃う位置まで外側に引き出されている。図１を参照して、引き出し部２１（図１においてハッチングを付した部分を参照）は、半導体積層構造部９０を取り囲む環状の外周部２３と、当該外周部２３から半導体積層構造部９０を横切る方向に直線状に延びる直線部２４とを含んでいる。
【００３０】
引き出し部２１の直線部２４は、半導体積層構造部９０の周縁部に配置されたパッドスペース２５（たとえば、円形のスペース）と、発光素子１の長手方向に沿って直線状に延びる配線スペース２６とを含む。この実施形態では、パッドスペース２５は、発光素子１の長手方向一端部（図１における右端部）に配置され、配線スペース２６は、パッドスペース２５から当該長手方向にパッドスペース２５の反対側（図１における左側）に延びている。
【００３１】
この引き出し部２１の表面に、第１電極２７が接触して形成されている。第１電極２７は、引き出し部２１上に敷設された第１メタル配線２８と、パッドスペース２５において第１メタル配線２８上に形成された第１パッド２９とを含む。
第１メタル配線２８は、たとえば、ＡｌやＣｒからなる。この実施形態では、Ａｌを引き出し部２１（第１導電型半導体層６）に接するように形成し、そのＡｌ上にＣｒを形成することで第１メタル配線２８を構成している。第１メタル配線２８の厚さは、たとえば、１０００ｎｍ程度である。
【００３２】
第１メタル配線２８は、この実施形態では、引き出し部２１の直線部２４、およびパッドスペース２５に近い側の半導体積層構造部９０の短辺（図１では右側の短辺）に沿う外周部２３の一部に敷設されており、この第１メタル配線２８により、第１導電型半導体層６に対する第１電極２７のコンタクトが形成されている。また、第１メタル配線２８は、パッドスペース２５においては、パッドスペース２５の幅よりもやや小さい幅の円板状に形成されており、パッドスペース２５以外の直線部２４（つまり配線スペース２６）および外周部２３においては細線状に形成されている。
【００３３】
図３を参照して、第１パッド２９は、パッドスペース２５から第２導電型半導体層８よりも上方に突出する柱状（この実施形態では、円柱状であり、図１参照）に形成されており、その厚さは、たとえば、１０００ｎｍ程度である。第１パッド２９は、たとえば、Ａｇ、半田またはＡｕＳｎ合金からなる。
第１電極２７に関しては、第１メタル配線２８が、平面視で反射層１１を（発光素子１の）長手方向に横切って、サファイア基板２の厚さ方向に反射層１１と対向することになる。しかし、第１メタル配線２８が細線状に形成されているため（図１参照）、反射層１１で反射した光の取り出し効率に与える影響が少なくて済む。一方、第１メタル配線２８よりも幅が広い第１パッド２９も反射層１１に対向することになるが、この第１パッド２９は反射層１１の周縁部にしか対向していないので、第１メタル配線２８と同様に、反射層１１で反射した光の取り出し効率に与える影響が少ない。
【００３４】
発光層７は、第１導電型半導体層６上に積層されている。発光層７は、第１導電型半導体層６の表面３における第２領域２０の全域を覆っている。発光層７は、この実施形態では、Ｉｎを含む窒化物半導体（たとえばＩｎＧａＮ）からなる。
第２導電型半導体層８は、発光層７と同一パターンで発光層７上に積層されている。そのため、平面視において、第２導電型半導体層８の領域は、発光層７の領域と一致している。第２導電型半導体層８は、ｐ型の窒化物半導体（たとえば、ＧａＮ）からなっていて、発光層７の発光波長に対して透明である。このように、ｎ型半導体層である第１導電型半導体層６とｐ型半導体層である第２導電型半導体層８とで発光層７を挟んだ発光ダイオード構造（半導体積層構造部９０）が形成されている。
【００３５】
第２導電型半導体層８の表面には、透明電極層３０が形成されており、この透明電極層３０により、第２導電型半導体層８に対する第２電極３１（後述）のコンタクトが形成されている。透明電極層３０は、たとえば、発光層７の発光波長に対して透明な材料（たとえばＩＴＯ、ＺｎＯ）からなる。また、透明電極層３０の厚さは、たとえば、１００ｎｍ程度である。
【００３６】
この透明電極層３０の表面３４に、第２電極３１が形成されている。第２電極３１は、たとえば、Ａｇ、半田またはＡｕＳｎ合金からなる。図１を参照して、第２電極３１は、半導体積層構造部９０の周縁部に配置された第２パッド３２と、第２パッド３２から半導体積層構造部９０の側面に沿って延びる第２メタル配線３３とを一体的に含む。
この実施形態では、第２パッド３２は、半導体積層構造部９０の長手方向における第１パッド２９の反対側（図１における左側）に配置され、第２メタル配線３３の一部（半導体積層構造部９０の側面に沿っている部分）は、平面視において、直線部２４上の第１メタル配線２８と平行に延びている。とりわけ、第２メタル配線３３は、直線部２４上の第１メタル配線２８を挟むように、当該第１メタル配線２８に対して一方側および他方側に１本ずつ設けられ、それぞれの第２メタル配線３３が、第２パッド３２における第１パッド２９から遠い側の端部（図１における左端部）に一体的に接続されている。
【００３７】
第２電極３１に関しては、第２メタル配線３３が、平面視で反射層１１を避けるように反射層１１の外側近傍に敷設されているので、反射層１１で反射した光の取り出し効率に与える影響がほとんどない。一方、第２パッド３２は反射層１１に対向することになるが、この第２パッド３２は、半導体積層構造部９０の長手方向における第１パッド２９の反対側に配置され、反射層１１の周縁部にしか対向していない。そのため、第１パッド２９と同様に、反射層１１で反射した光の取り出し効率に与える影響が少ない。
【００３８】
この発光素子１では、図３を参照して、第２電極３１（第２パッド３２）と第１電極２７（第１パッド２９）との間に順方向電圧を印加すると、第２電極３１から第１電極２７へ向かって電流が流れる。電流は、第２電極３１から第１電極２７へ向かって、透明電極層３０、第２導電型半導体層８、発光層７および第１導電型半導体層６を、この順番で流れる。このように電流が流れることによって、第１導電型半導体層６から発光層７に電子が注入され、第２導電型半導体層８から発光層７に正孔が注入され、これらの正孔および電子が発光層７で再結合することにより、発光層７から波長４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色の光が発生する。この光は、第２導電型半導体層８および透明電極層３０を透過して、透明電極層３０の表面３４（光取出し面）から取り出される。
【００３９】
発光層７から第１導電型半導体層６側に向かった光は、第１導電型半導体層６およびサファイア基板２をこの順で透過する。そして、この光は、サファイア基板２と導電性多層反射鏡９との界面や、導電性多層反射鏡９内におけるＳｉＯ２層１７とＴｉＯ２層１８との界面（第１多層反射鏡部９１と第２多層反射鏡部９２との界面や第２多層反射鏡部９２と第３多層反射鏡部９３との界面）で反射する（図４参照）。反射した光は、サファイア基板２、第１導電型半導体層６、発光層７、第２導電型半導体層８および透明電極層３０をこの順で透過して、表面３４から取り出される。また、導電性多層反射鏡９を透過した光は、接着層１０を透過し、接着層１０と反射層１１との界面で反射する。反射した光は、接着層１０、導電性多層反射鏡９、サファイア基板２、第１導電型半導体層６、発光層７、第２導電型半導体層８および透明電極層３０をこの順で透過して、表面３４から取り出される。このように、導電性多層反射鏡９および反射層１１のそれぞれは、サファイア基板２からの光をサファイア基板２において光取出し面（透明電極層３０の表面３４）側の表面３へ向けて反射させる。
【００４０】
ここで、電流は、第２電極３１から第１電極２７へ向かって、透明電極層３０、第２導電型半導体層８、発光層７および第１導電型半導体層６を流れるが、サファイア基板２の裏面４側の反射層１１には流れる必要がない。そのため、反射層１１を形成する際、反射層１１を合金化させる熱処理が不要となるため、反射層１１における反射率は高い。さらに、反射層１１では、Ａｇ単体でなく、ＡｇにＰｄおよびＣｕを添加していることから、反射層１１と接着層１０との接触に起因する反射層１１での反射率の低下が抑制されている。
【００４１】
そして、発光素子１は、前述したようにＤＢＲで構成された導電性多層反射鏡９を有している。ＤＢＲの特徴として、垂直入射に近い光Ｌには、反射率が高いが、入射角θ（図３参照）が大きくなって所定の臨界角に達すると、反射率が急激に低下する。図６では、入射角θと反射率との関係が示されており、従来構造のＤＢＲは、破線で示されている。従来構造のＤＢＲでは、臨界角が３５度程度となっている。
【００４２】
反射率を上げるためには、最大反射率（臨界角以下の入射角度域での反射率）を上げることと、反射させることができる光の波長帯域（対応できる波長帯域）を広げることとが必要である。
導電性多層反射鏡９では、最大反射率を上げるために、導電性多層反射鏡９内での光の反射回数を増加させるようにしており、そのために、ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８（図４参照）の数（層数）を増加させている。具体的には、導電性多層反射鏡９全体での層数は、２９層（＝ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８のペアが１４ペア＋導電性多層反射鏡９の表面１５または裏面１６のＳｉＯ２層１７が１層）となっている。
【００４３】
導電性多層反射鏡９では、波長帯域を広げるために、前述したように、ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８の個々の厚さや全体の厚さが異なる複数の多層反射鏡部（この実施形態では、第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３）を採用している。理想としては、第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３のそれぞれの全体層数が、前述した２９層であることが好ましいが、この実施形態では、２９層を第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３で３分割している。このようにすれば、たとえば、第１多層反射鏡部９１では長波長域の光を反射でき、第２多層反射鏡部９２では中波長域の光を反射でき、第３多層反射鏡部９３では短波長域の光を反射できる。
【００４４】
図７では、光の波長と導電性多層反射鏡９での反射率との関係が示されている。導電性多層反射鏡９内でＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８のそれぞれの厚さが一定である（第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３が同一構成である）場合は、点線で示されており、波長帯域は、約４１０ｎｍ〜５２０ｎｍの範囲である。この実施形態のように、第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３で、ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８のそれぞれの厚さを約１０％ずつ変動させた場合（第２多層反射鏡部９２を基準として他の多層反射鏡部の厚さを±約１０％変動させた場合）は、１点鎖線で示されており、波長帯域は、約４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲まで広がっている。一方、第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３で、ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８のそれぞれの厚さを約２０％ずつ変動させた場合（第２多層反射鏡部９２を基準として他の多層反射鏡部の厚さを±約２０％変動させた場合）は、実線で示すように、波長帯域は、広くなるものの、反射率が５００ｎｍ〜５２０ｎｍの範囲で局所的に低下していて安定しない。そこで、この実施形態では、導電性多層反射鏡９全体での層数を２９層とし、第１多層反射鏡部９１、第２多層反射鏡部９２および第３多層反射鏡部９３で、ＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８のそれぞれの厚さを約１０％ずつ変動させている。
【００４５】
このような導電性多層反射鏡９を採用することによって、図６を参照して、１点鎖線で示すように、従来構造のＤＢＲに比べて、臨界角が３５度から５０度程度まで大きくなっている（図６の白抜き矢印を参照）。つまり、導電性多層反射鏡９では、さらに反射率を上げることができるとともに、さらに広帯域の光も反射させることができる。
図６において、２点鎖線は、反射層１１の反射率を示しており、反射層１１の反射率は、入射角θの全域において９０％程度で一定となっている。そして、図６において、実線は、発光素子１全体での反射率を示しており、この反射率は、入射角θの領域ごとに、導電性多層反射鏡９および反射層１１のうち高い方の反射率のライン（前述した１点鎖線および２点鎖線のいずれか）をつなぎ合わせたものである。つまり、５０度の臨界角までの入射角θでは、導電性多層反射鏡９が反射層１１よりも高い反射率を発揮し、５０度の臨界角を超えた入射角θでは、反射層１１が導電性多層反射鏡９よりも高い反射率を発揮する。
【００４６】
なお、発光素子１全体での反射率を示す実線は、厳密には、１点鎖線および２点鎖線の対応する部分と重なっているはずであるが、説明の便宜上、図６では、１点鎖線および２点鎖線から離して示している。
次に、発光素子１の製造方法の一例を説明する。
図３に示す発光素子１を製造するには、たとえば、基板ウエハ（たとえば、厚さ６００μｍ〜１０００μｍのウエハ）の表面に、ＳｉＮからなる層（ＳｉＮ層）を形成し、レジストパターン（図示せず）をマスクとするエッチングにより、このＳｉＮ層を複数の凸部３５に分離する。次に、当該基板ウエハの表面に、これらの凸部３５を覆うように、第１導電型半導体層６、発光層７および第２導電型半導体層８をエピタキシャル成長させることにより、半導体積層構造部９０を形成する。次に、たとえば、スパッタ法により、透明電極層３０の材料（ＩＴＯ等）を半導体積層構造部９０上に堆積させることにより、透明電極層３０を形成する。
【００４７】
次に、所定の形状のマスクを介して、透明電極層３０および半導体積層構造部９０をエッチングする。これにより、半導体積層構造部９０が所定の形状（平面視長方形）に成形され、同時に、第１導電型半導体層６の延長部からなる引き出し部２１が形成される。
次に、引き出し部２１（第１導電型半導体層６）上に第１電極２７を形成し、透明電極層３０上に第２電極３１を形成する。
【００４８】
その後、当該基板ウエハの表面側を保護した状態で、基板ウエハを裏面から、２００μｍ〜３００μｍの厚さになるまで研削する。
次に、当該基板ウエハの裏面に、前述した第２パターンに応じてＳｉＯ２層１７およびＴｉＯ２層１８を交互に積層して、導電性多層反射鏡９を形成する。
次に、導電性多層反射鏡９の裏面１６の全域に、接着層１０を形成する。そして、たとえば、スパッタ法により、反射層１１の材料（ＡｇＰｄＣｕ合金等）を接着層１０の裏面１６の全面に堆積させて反射層１１を形成する。
【００４９】
次いで、反射層１１の裏面に、反射層１１における基板ウエハの切断予定ライン上の所定幅の領域のみを覆うレジストパターン（図示せず）を形成し、そのレジストパターンを介して、バリアメタル１２の材料（ＴｉＷ合金等）と、接合メタル１３の材料（ＡｕＳｎ合金等）とを、この順番で堆積する。そして、バリアメタル１２および接合メタル１３の材料の不要部分（前記レジストパターン上に堆積した部分）をレジストパターンとともにリフトオフする。すると、反射層１１の一部を、切断予定ラインに沿って選択的に露出させるように、バリアメタル１２および接合メタル１３が形成される。次に、たとえば、ドライエッチングにより、バリアメタル１２および接合メタル１３から露出した反射層１１を除去（エッチオフ）する。これにより、接着層１０の周縁部１０Ａが、切断予定ラインに沿って選択的に露出することとなる。
【００５０】
次に、レーザ加工機を用いて、基板ウエハに対して裏面側からレーザ光を走査する。これにより、接着層１０を貫通して、基板ウエハの途中に達する分割ガイド溝を形成する。その後、基板ウエハに外力を加えることにより、基板ウエハを、分割ガイド溝を境として、各発光素子１の個片（チップ）に分割する。これにより、図３の発光素子１の個片が得られる。
【００５１】
または、接着層１０の周縁部１０Ａを露出させることなく、基板ウエハを、レーザスクライバ等を用いて前記切断予定ラインに沿って切断（ダイシング）し、当該基板ウエハを各発光素子１の個片に分割してもよい。その場合、図３の接着層１０の周縁部１０Ａを露出させた構成とは異なり、接着層１０、反射層１１、バリアメタル１２および接合メタル１３は、平面視において同一パターンとなる。
【００５２】
図８は、発光素子パッケージ５１の模式的な断面図である。
発光素子パッケージ５１は、発光素子１と、支持基板５２と、パッケージ５３とを含む。支持基板５２をパッケージ５３の一部とみなしてもよい。
発光素子１は、接合メタル１３が支持基板５２に接合されることにより、支持基板５２に配置されている。このときの発光素子１は、サファイア基板２の表面３が上を向くようなフェイスアップ姿勢となっている。
【００５３】
支持基板５２は、発光素子１を支持する絶縁基板５４と、絶縁基板５４の両端から露出するように設けられて、発光素子１と外部とを電気的に接続する金属製の一対の電極（第１外部電極５５および第２外部電極５６）とを有している。
そして、発光素子１の第１電極２７（第１パッド２９）と第１外部電極５５とが、第１ワイヤ５７によって接続されている。また、発光素子１の第２電極３１（第２パッド３２）と第２外部電極５６とが、第２ワイヤ５８によって接続されている。
【００５４】
パッケージ５３は、樹脂が充填されたケースであり、その内側に発光素子１を収容して（覆って）保護した状態で、支持基板５２に固定されている。この状態における発光素子１では、サファイア基板２の表面３側が露出されている。パッケージ５３は、側方（発光素子１に向かい合う部分）の表面に、たとえばＡｇめっきからなる反射部５９を有し、発光素子１から出射された光を反射部５９で反射させて外部へ取り出す。
【００５５】
パッケージ５３を構成する樹脂には、蛍光体や反射剤が含有されているものがある。たとえば発光素子１が青色光を発光する場合、当該樹脂に黄色蛍光体を含有させることで発光素子パッケージ５１は白色光を発光することができる。発光素子パッケージ５１は、多数が集まることによって、電球などの照明機材に用いることもでき、また液晶テレビのバックライトや自動車等のヘッドランプに用いることもできる。
【００５６】
また、図９に示すように、前述した発光素子１において導電性多層反射鏡９を省略した構成となる発光素子７０も採用することができる。なお、この発光素子７０において、前述した発光素子１で説明した部分と対応する部分には、同一の参照符号を付し、当該部分についての詳しい説明を省略する。
この発光素子７０では、反射層１１とサファイア基板２との間には、接着層１０だけが存在しており、接着層１０は、反射層１１をサファイア基板２の裏面４に接着させている。また、サファイア基板２と接着層１０との接着性を向上させるため、サファイア基板２と接着層１０との界面は、粗面であることが好ましい。この発光素子７０の製造方法は、前述した発光素子１の製造方法から導電性多層反射鏡９の製造工程を省いたものとなる。また、前述した発光素子パッケージ５１（図８参照）は、この発光素子７０と、支持基板５２と、パッケージ５３とを含んでいてもよい。
【００５７】
以上の発光素子１，７０では、発光層７からの光は、直ちにサファイア基板２の表面３から放出されたり、一旦サファイア基板２の裏面４側へ向かって接着層１０を透過して反射層１１で反射した後にサファイア基板２の表面３から放出されたりする。
反射層１１は、Ａｌよりも反射率の高いＡｇを含むので、反射層１１における反射率の向上を図ることでき、その分、発光素子１の高輝度化を図ることができる。一方、Ａｇを含む反射層１１とサファイア基板２との間に、ＩＴＯからなる接着層１０を介在させることによって、反射層１１とサファイア基板２との密着性の向上を図ることができる。
【００５８】
そして、接着層１０の厚さが２０ｎｍ以下と極薄であることから、接着層１０における光の透過性を向上させることができるので、反射層１１において多くの光を反射させることができ、その分、発光素子１の高輝度化を図ることができる。
また、発光層７の発光により発光素子１が発熱しても、熱伝導率が高いＡｕを含む接合メタル１３によって効果的に（パッケージ５３側へ）放熱することができる。つまり、発光素子１の高放熱化を図ることができる。
【００５９】
さらに、図３に示す発光素子１の場合には、光を反射させる構成として、反射層１１に加えて、導電性多層反射鏡９も存在するので、反射層１１しか存在しない場合に比べて、光の反射率の向上を図ることができ、その分、発光素子１の更なる高輝度化を図ることができる。また、接着層１０によって導電性多層反射鏡９と反射層１１との密着性の向上が図られている。
【００６０】
また、図９に示す発光素子７０の場合には、接着層１０は、反射層１１をサファイア基板２の裏面４に接着させるので、反射層１１とサファイア基板２との密着性の向上を図ることができる。
このような発光素子１，７０についての輝度および放熱性等についての効果を実証するため、発光素子１，７０と、比較例に係る発光素子８０，８１とを作製した。発光素子８０，８１において、発光素子１，７０で説明した部分と対応する部分には、同一の参照符号を付し、当該部分についての詳しい説明を省略する。
【００６１】
図１０を参照して、第１比較例に係る発光素子８０は、発光素子１，７０から導電性多層反射鏡９、接着層１０、反射層１１、バリアメタル１２および接合メタル１３の全てを省いた構成である（図３および図９参照）。そのため、発光素子８０単体では、サファイア基板２の裏面４に、何も形成されていない。発光素子８０は、サファイア基板２の裏面４に塗布されたエポキシ樹脂等のペースト剤８２によって、パッケージ５３の支持基板５２に対して接合されている。発光素子８０の場合、発光層７が発光すると、光は、サファイア基板２を透過しても、発光素子８０内で反射することはなく、パッケージ５３の反射部５９で反射される。
【００６２】
図１１を参照して、第２比較例に係る発光素子８１は、発光素子１，７０から導電性多層反射鏡９、接着層１０および反射層１１の全てを省き、代わりに、Ａｌからなる反射層８３を採用した構成である（図３および図９参照）。そのため、発光素子８１では、サファイア基板２の裏面４に対して、反射層８３、バリアメタル１２および接合メタル１３が、この順番で積層されている。反射層８３の厚さは、たとえば、約１００ｎｍである。Ａｌからなる反射層８３では、反射率が、発光素子１，７０の（Ａｇを含む）反射層１１よりも劣る。発光素子８１の場合、発光層７が発光すると、サファイア基板２側へ向かった光は、サファイア基板２を透過してから、サファイア基板２と反射層８３との界面で反射される。
【００６３】
波長が４５０ｎｍの光に対する反射率の具体値について、発光素子８０では、パッケージ５３の反射部５９（Ａｇのメッキ）のおかげで９３％となっている（図１０参照）。一方、Ａｌからなる反射層８３を有する発光素子８１では、素子単体の場合での反射率は、８６％である。また、ＡｇＰｄＣｕからなる反射層１１を有する発光素子７０（図９参照）では、では、素子単体の場合の反射率は、９１％である。また、反射層１１に加えて導電性多層反射鏡９を有する発光素子１（図３参照）では、素子単体の場合の反射率は、９５％と一番高くなっている。
【００６４】
図１２では、発光素子１，７０，８０，８１のそれぞれに電流を流したときにおける、各発光素子での電流と光出力（輝度をインデックスであらわしたもの）との関係を示している。光を反射させる構成を持たない発光素子８０（破線部分）に比べて、発光素子１（実線部分）および発光素子７０（１点鎖線部分）の方が、光出力が向上していることが分かる。特に、発光素子７０に導電性多層反射鏡９を追加した構成である発光素子１が最も光出力が高く、発光素子８０に比べて４％程度向上している（白抜き矢印参照）。なお、発光素子１および７０の発光層７より反射率の劣る反射層８３を有する発光素子８１（２点鎖線部分）の光出力は、発光素子８０（破線部分）よりも低くなっている。
【００６５】
実際の輝度特性について、発光素子８０の光出力を１．００とすると、発光素子８１の光出力は０．９１と劣り、発光素子７０は１．００であり、発光素子１は、１．０４と最も高くなっている。
図１３は、所定の電流（たとえば１００ｍＡ）を注入し続けたときにおける、通電時間とジャンクション温度（発光素子内の温度）との関係を示している。ジャンクション温度が低いほど、放熱性が良いことになる。接合メタル１３を有する発光素子１，７０，８１（丸ドット）は、接合メタル１３を備えていない発光素子８０（三角ドット）よりも、ジャンクション温度が低く（最大で２０度程度であり、白抜き矢印参照）、放熱性が良好である。発光素子８０では、熱がこもりやすいので、前述したペースト剤８２（図１０参照）が熱で劣化し、白濁化しやすくなり、これにより、反射率がさらに低下する虞がある。
【００６６】
また、図１４は、注入電流を大きくしていった場合における注入電流とジャンクション温度との関係を示している。接合メタル１３を有する発光素子１，７０，８１（丸ドット）は、放熱性が良好であることから、所定のジャンクション温度に到達するまでに、接合メタル１３を備えていない発光素子８０（三角ドット）よりも約２倍の高電流を注入できる。具体的に、接合メタル１３を備えていない発光素子８０の放熱性が５１℃／Ｗであるのに対し、接合メタル１３を有する発光素子１，７０，８１の放熱性は１４℃／Ｗと良好である。
【００６７】
また、接合メタル１３を用いる場合には、発光素子１，７０，８１とパッケージ５３（支持基板５２）との密着性は、５００ｇｆ以上の力にも耐え得る程度に十分確保されている。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
【００６８】
たとえば、図８に示す発光素子パッケージ５１では、発光素子１が、接合メタル１３を有していたが、パッケージ５３の支持基板５２が接合メタル１３を有していてもよい。この場合、発光素子１では、反射層１１が、パッケージ５３側の接合メタル１３に接合される。この場合においても、接合メタル１３の成分（Ｓｎ）が反射層１１へ拡散することを抑制するために、反射層１１と接合メタル１３との間には、前述したバリアメタル１２が配置されていることが好ましい。また、パッケージ５３が、接合メタル１３だけでなく、バリアメタル１２も有していて、パッケージ５３側の接合メタル１３に積層されたバリアメタル１２に対して、発光素子１の反射層１１が接合されてもよい。
【００６９】
また、前述した発光素子１では、サファイア基板２の裏面４に対して、導電性多層反射鏡９、接着層１０、反射層１１、バリアメタル１２および接合メタル１３が、この順番で積層されている。つまり、反射層１１が接着層１０によってサファイア基板２側の導電性多層反射鏡９に接着されているが、接着層１０を省略する構成もあり得る。その場合、導電性多層反射鏡９が、接着層としての機能を兼ねて、反射層１１をサファイア基板２に接着させる。
【００７０】
また、前述の実施形態では、第１導電型がｎ型で、第２導電型がｐ型の例について説明したが、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型として発光素子を構成してもよい。すなわち、前述の実施形態において、導電型をｐ型とｎ型とで反転した構造も、この発明の一つの実施形態である。また、前述の実施形態では、第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を構成する窒化物半導体としてＧａＮを例示したが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）などの他の窒化物半導体が用いられてもよい。窒化物半導体は、一般には、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）と表わすことができる。また、窒化物半導体に限らず、ＧａＡｓ等の他の化合物半導体や、化合物半導体以外の半導体材料（たとえばダイヤモンド）を用いた発光素子にこの発明を適用してもよい。
【００７１】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１  発光素子
２  サファイア基板
３  表面
４  裏面
６  第１導電型半導体層
７  発光層
８  第２導電型半導体層
９  導電性多層反射鏡
１０  接着層
１１  反射層
１２  バリアメタル
１３  接合メタル
３４  表面
５１  発光素子パッケージ
５３  パッケージ
７０  発光素子
【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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【図１３】
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【図１４】
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