(57)【要約】【課題】光取り出し側の電極の配線幅を細くしなくても、光取り出し効率を高めることができる技術を提供する。【解決手段】本発明の発光素子１は、活性層１０と、この活性層１０を挟み込む一対のクラッド層９，１１と、一対のクラッド層９，１１のうち、光取り出し側となるｎ型クラッド層１１の上にドット状に形成されたｎ型コンタクト層１２と、このｎ型コンタクト層１２に電気的に接続するｎ型電極１４とを備える。ｎ型電極１４は、ブリッジ構造をなす電極配線部１７と電極中継部１８とを有している。電極配線部１７は、ｎ型コンタクト層１２から発光素子の厚み方向Ｚに離間し且つｎ型コンタクト層１２と平面的に重なる状態で形成されている。電極中継部１８は、ｎ型コンタクト層１２の形成部位でｎ型コンタクト層１２と電極配線部１７とを電気的に接続している。【選択図】図３
2010206133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
前記活性層を挟み込む一対のクラッド層と、
前記一対のクラッド層のうち、光取り出し側のクラッド層の上にドット状に形成されたコンタクト層と、
前記コンタクト層に電気的に接続する光取り出し側の電極とを備え、
前記光取り出し側の電極は、
前記コンタクト層から発光素子の厚み方向に離間し且つ当該コンタクト層と平面的に重なる状態で形成された電極配線部と、
前記コンタクト層の形成部位で当該コンタクト層と前記電極配線部とを電気的に接続する電極中継部と
を含むブリッジ構造で形成されている
発光素子。
【請求項２】
前記光取り出し側のクラッド層の表面で、且つ前記コンタクト層の形成部位を除いた部分に、凹凸が形成されている
請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記光取り出し側のクラッド層の表面を覆う透明導電膜を有し、
前記透明導電膜の表面に前記電極配線部が形成されている
請求項１又は２記載の発光素子。
【請求項４】
前記電極中継部は、金属で形成されている
請求項１、２又は３記載の発光素子。
【請求項５】
前記電極配線部は、前記ドット状に形成されたコンタクト層のうち、一部のコンタクト層と平面的に重なる状態で形成されている
請求項３記載の発光素子。
【請求項６】
前記光取り出し側の電極は、ワイヤボンディングのための電極パッド部を有し、
前記一部のコンタクト層は、前記電極パッド部から相対的に遠い側に配置されたコンタクト層である
請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
支持基板上に反射金属層、絶縁層、第１クラッド層、活性層、第２クラッド層、コンタクト層をこの順に積層し、かつ前記絶縁層に第１電極を形成した構造体を作製する工程と、
前記コンタクト層をドット状に加工する工程と、
前記コンタクト層の上に第２電極をブリッジ構造で形成する工程と
を有する発光素子の製造方法。
【請求項８】
活性層と、
前記活性層を挟み込む一対のクラッド層と、
前記一対のクラッド層のうち、光取り出し側のクラッド層の上にドット状に形成されたコンタクト層と、
前記コンタクト層に電気的に接続する光取り出し側の電極とを備え、
前記光取り出し側の電極は、
前記コンタクト層から発光素子の厚み方向に離間し且つ当該コンタクト層と平面的に重なる状態で形成された電極配線部と、
前記コンタクト層の形成部位で当該コンタクト層と前記電極配線部とを電気的に接続する電極中継部と
を含むブリッジ構造で形成されている
発光素子を用いた
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子とその製造方法、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＩｎＰ系の赤色ＬＥＤデバイスにおいて、高効率を得る代表的な構造として、次のような３つの構造がある。一つは、ブラッグ反射を利用したＤＢＲ−ＬＥＤ(DISTRIBUTED BRAGG REFLECTOR EHNHANCED ABSOBING SUBSTRATE LEDs)である。もう一つは、透明基板を用いたＴＳ−ＬＥＤ(TRANSPARENT SUBSTRATE LEDs)である。他の一つは、反射板を用いたＯＤＲ−ＬＥＤ(OMNIDIRECTIONAL REFLECTOR for LEDs)である。この中で特に、ＯＤＲ−ＬＥＤは、高輝度を有し且つＴＳ−ＬＥＤよりも価格が抑えられることから、これから期待されている赤色ＬＥＤデバイス構造である（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ＯＤＲ−ＬＥＤの構造では、光取り出し側となる上部電極がｎ型電極で、その反対側となる下部電極がｐ型電極になっている。また、ｐ型電極はドット状に形成されている。ｐ型電極の占める面積は、ＬＥＤのチップ面積の約１％で設計されることが多い。一方、ｎ型電極の形状は、チップ全体に電流が流れるように、例えば図２５（Ａ）に示す「同心型」、同（Ｂ）に示す「卍型」、同（Ｃ）に示す「八木アンテナ型」など様々である。
【０００４】
ｎ型電極の配線総面積がチップ面積に対して数％（１〜１０％）以下の場合は、ｎ型電極の配線面積に対してチップ面積が相対的に大きくなる。このため、ｎ型電極の配線はそれほど光取り出し効率に影響を与えることはない。これに対して、チップ面積が相対的に小さくなると、光取り出し面のなかで、ワイヤボンディング用のパッド部分を含めてｎ型電極の配線部分が占める面積の割合が高くなる。このため、ワイヤボンディング用パッドの配置やその大きさ、放射再結合箇所と光広がりや電流拡散を把握した適切なｎ型電極の配置、配線幅、配線長、電極形状などが、外部量子効率に非常に効いてくる。よって、ＬＥＤのチップを小型化する場合は、光取り出し側の電極形状や光広がりを考慮した電極配置が非常に重要になる。したがって、従来では光取り出し側の電極構造に関して様々な工夫がなされている（例えば、特許文献２〜４を参照）。
【０００５】
図２６は従来の発光素子（ＯＤＲ−ＬＥＤ）の構造を説明する上面図である。また、図２７は図２６のＡ′−Ｂ′断面図であり、図２８は図２６のＣ′−Ｄ′断面図である。図示した発光素子５１は、大きくは、支持層５２と、半導体層５３と、光取り出し層５４とを備えた構成となっている。半導体層５３は支持層５２の上に積層され、光取り出し層５４は、半導体層５３の上に積層されている。支持層５２は、オーミック金属層５５と、支持基板５６と、反射金属層５７と、絶縁層５８とを、この順に積層した構造になっている。半導体層５３は、ｐ型クラッド層５９と、活性層６０と、ｎ型クラッド層６１と、ｎ型コンタクト層６２とを、この順に積層した構造になっている。光取り出し層５４は、オーバーコート層６３と、ｎ型電極６４とを有する構造になっている。絶縁層５８には、複数のｐ型電極６５がドット状に形成されている。ｎ型クラッド層６１の表面（上面）には、テクスチャーと呼ばれる凹凸６６が形成されている。また、ｎ型クラッド層６１の表面には、凹凸６６の形成部位を除いた部分に、ｎ型コンタクト層６２とｎ型電極６４が形成されている。
ここではｎ型電極６４の配線下に相当する部分に、ｎ型コンタクト層６２としてＧａＡｓ（ガリウムヒ素）層を形成し、その上に電極材料としてＡｕＧｅ（金ゲルマニウム）−Ｎｉ（ニッケル）／Ａｕを蒸着し、アロイをしてオーミック接合した構造になっている。このため、ｎ型コンタクト層６２は、ＧａＡｓによって形成され、ｎ型電極６４は、ＡｕＧｅ−Ｎｉ／Ａｕによって形成されている。ｎ型電極６４は、前述した八木アンテナ型の配線形状に形成されている。また、ｐ型電極６５は、平面的にみてｎ型電極６４と重ならない位置に配置されている。
【０００６】
上記構成からなる発光素子５１を動作させる場合は、ｎ型電極６４とｐ型電極６５から、それぞれに対応するｎ型クラッド層６１、ｐ型クラッド層５９を介して、活性層６０にキャリア（電子、正孔）を注入する。これにより、ｐｎ接合をなす活性層６０の内部で電子−正孔対の再結合により光が放射される。こうして活性層６０から放射された光は、ｎ型クラッド層６１の表面（凹凸６６が形成されている面）から半導体層５３の外部に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２２１０２９号公報
【特許文献２】特開平５−１４５１１９号公報
【特許文献３】特開平６−５９１２号公報
【特許文献４】特開平６−５９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記従来の発光素子５１において、外部量子効率を上げるには、ｎ型電極６４とｐ型電極６５の間に印加されるフォワード電圧を下げるか、半導体表面での光の反射を抑えて外部に取り出す光量を増やす必要がある。フォワード電圧を下げるためには、ｐ型電極６５の数を増やすことが有効である。ただし、上記図２６に示すように、平面的に隣り合うｐ型電極６５間の距離Ｌｐや、ｎ型電極６４とこれに最も近いｐ型電極６５との平面距離Ｌｒが、光広がり領域に入るほど短くなると、電極による光吸収や光遮蔽が増える。このため、逆に発光効率を下げてしまう結果となる。例えば、より多くのｐ型電極６５を配置するために、距離Ｌｐを一定にして距離Ｌｒを短くした場合は、図２９に示すように、ｐ型電極６５の直上の活性層６０でキャリアの再結合により放射した光が、光広がり領域に存在するｎ型電極６５に遮られてしまう。また、ＧａＡｓからなるｎ型コンタクト層６２では、そこに入射した光の一部が吸収される。このため、ｎ型コンタクト層６２に吸収された光は外部に取り出すことができなくなる。その結果、ｐ型電極６５の数を増やしたにもかかわらず、逆に外部量子効率を下げてしまう場合がある。また、ｎ型電極６４の配線幅を細くして、光取り出し面におけるｎ型電極６４の占有率を下げることは、光出力を上げる有効的な手段となる。しかしながら、現状ではｎ型電極６４の配線幅が、ある寸法以下になると、製造上、ｎ型電極６４を構成する金属層のリフトオフが困難になる。また、ｎ型電極６４の配線幅を狭くすると、特性的に配線抵抗が大きくなるため、フォワード電圧の増加を招いてしまう。
【０００９】
本発明の主たる目的は、光取り出し側の電極の配線幅を細くしなくても、光取り出し効率を高めることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、活性層と、前記活性層を挟み込む一対のクラッド層と、前記一対のクラッド層のうち、光取り出し側のクラッド層の上にドット状に形成されたコンタクト層と、前記コンタクト層に電気的に接続する光取り出し側の電極とを備え、前記光取り出し側の電極は、前記コンタクト層から発光素子の厚み方向に離間し且つ当該コンタクト層と平面的に重なる状態で形成された電極配線部と、前記コンタクト層の形成部位で当該コンタクト層と前記電極配線部とを電気的に接続する電極中継部とを含むブリッジ構造で形成されている発光素子に係るものである。
【００１１】
本発明に係る発光素子においては、光取り出し側のクラッド層の上にコンタクト層をドット状に形成するとともに、光取り出し側の電極の電極配線部をコンタクト層から離間した状態で形成しているため、当該電極配線部の下からもクラッド層（半導体層）の外部に光を取り出すことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光取り出し側の電極の配線幅を細くしなくても、光取り出し効率を高めることができる。このため、発光素子の外部量子効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る発光素子の基本的な構造の一例を説明する上面図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ断面図である。
【図３】図１のＣ−Ｄ断面図である。
【図４】発光素子の動作を説明する図である。
【図５】電極の配置関係を比較した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その１）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その２）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その３）である。
【図９】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その４）である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その５）である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その６）である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その７）である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その８）である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その９）である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その１０）である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その１１）である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その１２）である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その１３）である。
【図１９】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する図（その１４）である。
【図２０】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の他の例を説明する図（その１）である。
【図２１】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の他の例を説明する図（その２）である。
【図２２】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の他の例を説明する図（その３）である。
【図２３】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の他の例を説明する図（その４）である。
【図２４】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の他の例を説明する図（その５）である。
【図２５】ｎ型電極の配線形状の一例を説明する図である。
【図２６】従来の発光素子の構造を説明する上面図である。
【図２７】図２６のＡ′−Ｂ′断面図である。
【図２８】図２６のＣ′−Ｄ′断面図である。
【図２９】従来の発光素子における電極の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００１５】
本発明の実施の形態については、以下の順序で説明する。
１．発光素子の構成
２．発光素子の動作
３．発光素子の製造方法
４．適用例
【００１６】
＜１．発光素子の構成＞
図１〜図３は本発明に係る発光素子の基本的な構造の一例を説明するためのもので、図１は発光素子の上面図、図２は図１のＡ−Ｂ断面図、図３は図１のＣ−Ｄ断面図をそれぞれ示している。
【００１７】
図示した発光素子１は、例えば、ＯＤＲ(OMNIDIRECTIONAL REFLECTOR)構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系の赤色発光ダイオードに適用されるものである。発光素子１は、全体的には、平面視四角形（正方形、長方形など）のチップ状に形成されている。図１〜図３においては、発光素子１の面方向をＸ方向及びＹ方向と定義し、発光素子１の厚み方向をＺ方向と定義している。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直角をなす方向である。Ｘ方向は、発光素子１の外周部を規定する４つの辺のうちの１辺に平行な方向となっており、Ｙ方向は他の１辺と平行な方向となっている。発光素子１は、大きくは、支持層２と、半導体層３と、光取り出し層４とを備えた構成となっている。半導体層３は支持層２の上に積層され、光取り出し層４は、半導体層３の上に積層されている。
【００１８】
［支持層の概略構成］
支持層２は、オーミック金属層５と、支持基板６と、反射金属層７と、絶縁層８とを、この順に積層した構造になっている。
【００１９】
［半導体層の概略構成］
半導体層３は、ｐ型クラッド層９と、活性層１０と、ｎ型クラッド層１１と、ｎ型コンタクト層１２とを、この順に積層した構造になっている。
【００２０】
［光取り出し層の概略構成］
光取り出し層４は、オーバーコート層１３と、ｎ型電極１４とを有する構造になっている。
【００２１】
［支持層の詳細構成］
オーミック金属層５は、支持基板６の下面（裏面）に形成されている。オーミック金属層５は、例えばＡｕＧｅ合金層、ニッケル層、Ａｕ層を、この順に積層した金属層によって形成されている。
【００２２】
支持基板６は、例えば平板形状のＧａＡｓ（ガリウム砒素）基板やＧａＰ（ガリウム燐）基板などを用いて構成されている。支持基板６は、後述する発光素子１の製造工程の途中で貼り合わせられる貼り合わせ基板となる。反射金属層７は、支持基板６の上面（表面）に形成されている。
【００２３】
反射金属層７は、発光素子１の発光波長領域（本形態例では赤色発光領域）で高い反射率を有する金属、例えばＡｕ（金）やＡｇ（銀）などの金属を用いて形成されている。反射金属層７は、活性層１０に対して発光用の電気エネルギーとなるキャリアを注入するための電極層を兼ねている。
【００２４】
絶縁層８は、光学的に光を透過する成膜材料、例えばＳｉＯ2（酸化シリコン）等によって構成されている。絶縁層８の厚みは、絶縁層８に入射する光の波長を“λ”とし、絶縁層８の誘電率を“ｎ”とすると、λ／（４ｎ）となるように設定されている。このように絶縁層８の厚みを設定することにより、絶縁層８における光吸収が抑制される。このため、光の利用効率が高くなる。
【００２５】
絶縁層８には複数のｐ型電極１５が埋設されている。ｐ型電極１５は、ｐ型クラッド層９を介して活性層１０にキャリア（正孔）を注入するための正電極となる。ｐ型電極１５は、発光素子１の面内（ＸＹ平面内）にドット状に形成されている。各々のｐ型電極１５は平面視円形に形成されている。ただし、ｐ型電極１５の平面形状は円形に限らず、例えば四角形などの多角形であってもよい。ｐ型電極１５は、絶縁層８の層内に平面的に分散した状態で配置されている。ｐ型電極１５は、平面的に見て、ｎ型電極１４と重ならない位置に設けられている。ｐ型電極１５は、絶縁層８を貫通する状態で形成されている。ｐ型電極１５の下端部は反射金属層７に電気的に接続され、ｐ型電極１５の上端部はｐ型クラッド層９に電気的に接続されている。
【００２６】
［半導体層の詳細構成］
半導体層３は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体を用いて構成されている。ＡｌＧａＩｎＰ系半導体とは、長周期型周期表における３Ｂ属元素のＡｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）またはＩｎ（インジウム）と、５Ｂ属元素のＰ（リン）とを含む化合物半導体をいう。ｐ型クラッド層９は、絶縁層８を介して反射金属層７と対向する状態に配置されている。ｐ型クラッド層９は、絶縁層８と活性層１０の層間に設けられている。活性層１０は、上下で一対をなすｐ型クラッド層９とｎ型クラッド層１１によって挟み込まれている。
【００２７】
活性層１０は、ｎ型電極１４とｐ型電極１５を通して注入されるキャリア（電子、正孔）の結合によって光を生成する層（発光層）となるものである。ｎ型クラッド層１１は、活性層１０とオーバーコート層１３の層間に配置されている。ｎ型クラッド層１１は、「光取り出し側のクラッド層」に相当するものである。光取り出し側とは、活性層１０で生成された光を発光素子１の外部に取り出す場合の取り出し方向に位置する側をいう。図１に示す発光素子１の場合は、活性層１０で生成された光を上方向に取り出すようになっている。このため、活性層１０から見て上側が光取り出し側となる。
【００２８】
ｎ型クラッド層１１の表面には、テクスチャーと呼ばれる凹凸１６が形成されている。凹凸１６は、ｎ型クラッド層１１とオーバーコート層１３の界面で光の透過率を高める機能を果たす。凹凸１６は、断面略山形をなす微小な突起が二次元的に複数（多数）配列された構造になっている。凹凸１６は、ｎ型コンタクト層１２の形成部位を除いて、ｎ型クラッド層１１の表面全体にわたって形成されている。
【００２９】
ｎ型コンタクト層１２は、ｎ型クラッド層１１の上（表面）に直接、形成されている。ｎ型コンタクト層１２は、平面的にｐ型電極１５と重ならない位置にドット状に形成されている。ｎ型コンタクト層１２の平面形状は円形になっている。ただし、これに限らず、ｎ型コンタクト層１２の平面形状は、例えば四角形などの多角形であってもよい。ｎ型コンタクト層１２のドットの配列は、Ｙ方向に一定の間隔で並んだ配列になっている。また、Ｙ方向に１列に並ぶ複数個のｎ型コンタクト層１２を１つの組とすると、ｎ型コンタクト層１２は、複数の組（図例では４つの組）に分けて、互いにＸ方向に位置をずらして４列の並びで配置されている。こうしたｎ型コンタクト層１２の配列は、後述するｎ型電極１４の電極配線部の平面形状（配線パターン形状）に対応している。
【００３０】
［光取り出し層の詳細構成］
オーバーコート層１３は、活性層１０で生成される光を透過する性質（光透過性）を有する層である。オーバーコート層１３は、ｎ型クラッド層１１の表面（凹凸１６を含む）を覆う状態で、当該ｎ型クラッド層１１の上に直接、積層されている。オーバーコート層１３は、例えば窒化シリコン等によって構成されている。
【００３１】
ｎ型電極１４は、活性層１０から見て上側に形成されている。このため、ｎ型電極１４は、「光取り出し側の電極」に相当するものとなっている。ｎ型電極１４は、ｎ型クラッド層１１を介して活性層１０にキャリア（電子）を注入するための負電極となる。ｎ型電極１４は、電極配線部１７と、電極中継部１８と、電極パッド部１９とによって構成されている。
【００３２】
電極配線部１７は、オーバーコート層１３の上面にライン状に形成されている。電極配線部１７は、電極パッド部１９を中心とした配線パターンで形成されている。電極配線部１７は、ｎ型コンタクト層１２からＺ方向（上方）に離間した状態で形成されている。電極配線部１７とｎ型クラッド層１１の間には、ｎ型コンタクト層１２の形成部位を除いて、オーバーコート層１３が介在している。電極配線部１７は、上述したドット状のｐ型電極１５と平面的に重ならない状態で形成されている。電極配線部１７は、Ｘ方向に平行な１本の電極配線２１とＹ方向に平行な４本の電極配線２２を組み合わせたアンテナ形状に配置されている。このうち、各々の電極配線２２は、上述したドット状のｎ型コンタクト層１２と平面的に重なる状態で形成されている。具体的には、Ｙ方向に１列に並ぶ複数個のｎ型コンタクト層１２に対して、１本の電極配線２２が平面的に重なる状態で配置されている。
【００３３】
電極中継部１８は、ｎ型コンタクト層１２の上に直接、形成されている。電極中継部１８は、ｎ型コンタクト層１２の形成部位に、当該ｎ型コンタクト層１２と１：１の関係で設けられている。このため、発光素子１のＸＹ平面内においては、ｎ型コンタクト層１２と電極中継部１８が同じ配列（位置関係）でドット状に設けられている。ただし、電極中継部１８のドットサイズは、ｎ型コンタクト層１２のドットサイズよりも小さくなるように設定されている。上記電極配線部１７の電極配線２２は、ｎ型コンタクト層１２と同じドットの配列でＹ方向に１列に並ぶ複数の電極中継部１８をＹ方向で橋渡しするようにライン状に形成されている。そして、ｎ型電極１４は、電極配線部１７と電極中継部１８によってブリッジ構造に形成されている。電極中継部１８は、金属で形成されている。電極中継部１８を金属で形成すれば、ｎ型電極１４の電極配線部１７とｎ型コンタクト層１２の直列抵抗を下げることができる。電極中継部１８は、ｎ型コンタクト層１２の形成部位で、ｎ型コンタクト層１２と電極配線部１７とを電気的に接続している。即ち、電極中継部１８の下端部はｎ型コンタクト層１２に電気的に接続され、電極中継部１８の上端部は電極配線部１７に電気的に接続されている。
【００３４】
電極パッド部１９は、上記電極配線部１７の電極配線２１のライン途中に平面視円形のパッド形状で設けられている。電極パッド部１９は、発光素子１のＸＹ平面内の中央に設けられている。電極パッド部１９は、例えば金線等のボンディングワイヤが接続される部分となる。電極パッド部１９のパッドサイズは、ボンディングワイヤのボール径に対応して、当該ボール径よりも大きくなるように設定されている。
【００３５】
＜２．発光素子の動作＞
上記構成からなる発光素子１を動作させる場合は、ｎ型電極１４とｐ型電極１５から、それぞれに対応するｎ型クラッド層１１、ｐ型クラッド層９を介して、活性層１０にキャリア（電子、正孔）を注入する。このとき、ｎ型電極１４からはキャリアとして電子が供給され、ｐ型電極１５からはキャリアとして正孔が供給される。また、ｎ型電極１４においては、電極パッド部１９、電極配線部１７及び電極中継部１８を介してｎ型コンタクト層１２にキャリアが供給される。
【００３６】
これにより、ｐｎ接合をなす活性層１０の内部で電子−正孔対の再結合により光が放射される。このとき、活性層１０の内部では、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ｐ型電極１５の直上で発光現象が起こり、そこを発光点として光が放射される。このうち、発光点から下側に放射された光は、徐々に広がりながら、ｐ型クラッド層９及び絶縁層８を介して反射金属層７に到達し、そこで反射される。また、発光点から上側に放射された光は、徐々に広がりながら、ｎ型クラッド層１１の表面から半導体層３の外部に取り出される。また、反射金属層７で反射した光も、ｎ型クラッド層１１の表面から半導体層３の外部に取り出される。その際、ｎ型クラッド層１１の表面に凹凸１６を形成しておけば、ｎ型クラッド層１１の表面で光の反射が抑えられる。このため、より多くの光を半導体層３の外部に取り出すことができる。
【００３７】
ただし、活性層１０で生成（放射）された光のうち、ｐ型電極１５に入射した光の一部は、当該ｐ型電極１５に吸収されるため、半導体層３の外部に取り出せなくなる。また、ｎ型コンタクト層１２に入射した光の一部は、当該ｎ型コンタクト層１２で吸収されるため、半導体層３の外部に取り出せなくなる。
【００３８】
こうした現象に対して、上記の発光素子１においては、ｎ型コンタクト層１２をドット状に形成している。このため、従来のようにｎ型コンタクト層をライン状に形成する場合に比較すると、ドット状に形成した場合の方が、ｎ型コンタクト層１２の総面積が小さくなる。したがって、ｎ型コンタクト層１２への入射によって吸収される光の量を低減することができる。
【００３９】
また、ｎ型電極１４の電極配線部１７は、電極中継部１８の介在によって、ｎ型クラッド層１１から上方に離間した位置に形成されている。また、電極配線部１７とｎ型クラッド層１１の間にはオーバーコート層１３が介在し、当該オーバーコート層１３を介して電極配線部１７がｎ型クラッド層１１の表面と向かい合っている。このため、ｎ型コンタクト層１２の形成部位を除けば、電極配線部１７の下からでも半導体層３の外部に光を取り出すことができる。これに対して、従来の発光素子の構造では、ライン状のｎ型コンタクト層の上に、同じくライン状の電極配線を直接重ねて形成している。このため、電極配線の下から光を取り出すことはできない。したがって、従来構造と比較して、光の取り出し効率を高めることができる。さらに、ｎ型クラッド層１１の表面には、ｎ型コンタクト層１２の形成部位を除いて、電極配線部１７の下にも凹凸１６を形成することができる。このため、凹凸１６の形成領域を広げて、光の取り出し効率をさらに高めることができる。
【００４０】
また、上記図２８に示す従来の発光素子の構造では、ｎ型クラッド層６１の表面にライン状のｎ型コンタクト層６２を直接形成し、さらにｎ型コンタクト層６２の上にｎ型電極６４の電極配線を直接、ライン状に形成している。このため、図５（Ａ）に示すように、ｐ型電極６５を中心とした光の広がり領域の大きさを寸法Ｌ１で規定すると、半導体層の外部に出ようとする光をｎ型コンタクト層６２やｎ型電極配線６４に入射させないためには、次の条件を満たす必要がある。即ち、ｎ型電極６４の電極配線とこれに最も近いｐ型電極６５との平面距離を上記寸法Ｌ１相当に設定する必要がある。
【００４１】
これに対して、本発明の実施の形態に係る発光素子１では、ｎ型クラッド層１１の表面にｎ型コンタクト層１２がドット状に形成されているため、Ｙ方向で隣り合うｎ型コンタクト層１２のドット間にｎ型コンタクト層１２が存在しない。このため、図５（Ｂ）に示すように、ｎ型コンタクト層１２とｐ型電極１５との平面距離を上記寸法Ｌ１相当に設定した上で、ｎ型電極１４の電極配線部１７とこれに最も近いｐ型電極１５との平面距離を上記寸法Ｌ１よりも小さい寸法Ｌ２まで狭めることができる。この場合、光広がり領域の一部が電極配線部１７の配線領域に重なるものの、当該重なり部分にはｎ型コンタクト層１２が存在しないため、そこから半導体層３の外部に光を取り出すことができる。さらに本発明構造では電極配線部１７下に光取り出しに有利なテクスチャーを形成できるため、半導体層３の表面で光の反射を抑制し、従来に比して外部に光を取り出すことが可能となっている。また、ｎ型電極１４の電極配線部１７とこれに最も近いｐ型電極１５との平面距離が短くなることで、発光素子１のＸＹ平面内に、より多くのｐ型電極１５を配置することができる。その結果、ｐ型電極１５の電極数の増加に伴う電気抵抗の減少によってフォワード電圧を下げることができる。また、フォワード電圧を一定とした場合は、より多くのキャリアを活性層１０に注入して光出力を上げることができる。
【００４２】
＜３．発光素子の製造方法＞
続いて、本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を説明する。
【００４３】
［半導体層の製造工程］
図６（Ａ）に示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板からなる成長基板１００上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、エッチングストッパー層１０１、ｎ型コンタクト層１０２、ｎ型クラッド層１０３、活性層１０４、ｐ型クラッド層１０５を、この順に成長させて形成する。ＭＯＣＶＤは、「Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長」の略称である。
【００４４】
次に、図６（Ｂ）に示すように、ｐ型クラッド層１０５の表面（上面）に絶縁層１０６を形成する。絶縁層１０６は、例えば厚さλ/4nのＳｉＯ2をＣＶＤ法によって成膜することにより形成する。
【００４５】
次に、図７（Ａ）に示すように、絶縁層１０６を覆う状態でレジスト１０７を形成した後、レジスト１０７を露光及び現像することにより、レジスト１０７に貫通孔１０８を形成する。貫通孔１０８は、上記ｐ型電極１５のドット配列に対応して形成される。次に、レジスト１０７をマスクとして絶縁膜１０６をウェットエッチングする。これにより、レジスト１０７の貫通孔１０８を通して絶縁膜１０６の一部が除去される。ウェットエッチングで除去された絶縁膜１０６の一部はコンタクトホールとなる。
【００４６】
次に、図７（Ｂ）に示すように、レジスト１０７の上から、例えばＴｉ（チタン）層とＡｕＺｎ（金−亜鉛）合金層をこの順に蒸着することにより、金属層１０９を成膜する。その後、レジスト１０７を除去する。これにより、金属層１０９の一部１０９ａが、ｐ型電極１５を構成する電極部として、絶縁膜１０６のコンタクトホール内に残る。
【００４７】
次に、図８（Ａ）に示すように、絶縁膜１０６の全面（コンタクトホール部分を含む）に金属層１１０を蒸着法により形成する。金属層１１０は、絶縁膜１０６の上に、例えば、Ａｌ層、Ａｕ層、Ｔｉ層、Ｐｔ（白金）層、Ａｕ層を、この順に積層して形成する。
【００４８】
［貼り合わせ基板の製造工程］
図８（Ｂ）に示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板からなる支持基板１１１の片側全面に金属層１１２を蒸着法により形成する。金属層１１２は、支持基板１１の上に、例えば、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を、この順に積層して形成する。
【００４９】
［基板の貼り合わせ工程］
次に、図９に示すように、成長基板１００側に形成された金属層１１０と支持基板１１１側に形成された金属層１１２とを向かい合わせた状態で、成長基板１００と支持基板１１１を貼り合わせる。基板の貼り合わせは、例えば４００℃程度の高温下で、基板同士を加圧（圧着）することにより行なう。
【００５０】
［後工程］
次に、図１０（Ａ）に示すように、上記成長基板１００をラッピング加工により除去する。これにより、エッチングストッパー層１０１が外部に露出した状態となる。
【００５１】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、上記エッチングストッパー層１０１をウェットエッチングにより除去する。これにより、ｎ型コンタクト層１０２が外部に露出した状態となる。
【００５２】
ここまでの工程で、図１１（Ａ）に示すように、支持基板１１１上に反射金属層１３２、絶縁層１０６、ｐ型クラッド層１０５、活性層１０４、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型コンタクト層１０２を、この順に積層した構造体が得られる。このうち、絶縁層１０６にはｐ型電極１３１が形成されている。ｐ型電極１３１は、上記の金属層１０９ａ、１１０によって形成されたものである。反射金属層１３２は、上記の金属層１１０、１１２によって形成されたものである。
【００５３】
［光取り出し層の形成工程］
次に、図１１（Ｂ）に示すように、ｎ型コンタクト層１０２の全面に絶縁層１１３を形成する。絶縁層１１３は、ｎ型コンタクト層１０２を覆う状態で、例えばＳｉＯ2をＣＶＤ法により成膜することで形成する。
【００５４】
次に、図１２（Ａ）に示すように、絶縁層１１３の上にレジスト１１４を形成する。レジスト１１４は、レジスト材料の塗布、露光及び現像の各工程を経て、上記ｎ型コンタクト層１２のドット配列と上記電極パッド部１９のパッド形状に対応したパターンに形成される。
【００５５】
次に、図１２（Ｂ）に示すように、レジスト１１４をマスクとして絶縁層１１３をエッチングする。絶縁層１１３をＳｉＯ2で形成した場合は、ＨＦ液でＳｉＯ2をエッチングする。エッチングが終わったら、レジスト１１４を除去する。
【００５６】
次に、図１３（Ａ）に示すように、上記エッチング後の絶縁層１１３をハードマスクとしてｎ型コンタクト層１０２をエッチングする。ｎ型コンタクト層１０２をＧａＡｓで形成した場合は、ＮＨ3＋Ｈ2Ｏ2溶液でｎ型コンタクト層１０２をエッチングする。これにより、ｎ型コンタクト層１０２がドット状に加工される。
【００５７】
次に、図１３（Ｂ）に示すように、ｎ型クラッド層１０３の上にレジスト１１５を形成する。レジスト１１５は、レジスト材料の塗布、露光及び現像の各工程を経て、上記凹凸１６の構造に対応したパターンに形成される。
【００５８】
次に、図１４（Ａ）に示すように、レジスト１１５をマスクとしてｎ型クラッド層１０３をエッチングする。ｎ型クラッド層１０３のエッチングには硫酸水を用いる。これにより、ｎ型クラッド層１０３の表面に凹凸（テクスチャー）１１６が形成される。
【００５９】
次に、図１４（Ｂ）に示すように、上記レジスト１１５を剥離した後、ｎ型コンタクト層１０２を覆っている絶縁膜１１３をエッチングで除去する。絶縁膜１１３のエッチングにはＨＦ液を用いる。
【００６０】
次に、図示はしないが、ｎ型クラッド層１０３の上にレジスト材料の塗布、露光及び現像によりレジストのパターンを形成する。このとき、上記ｎ型コンタクト層１２の形成部位と、電極パッド部１９の形成部位で、レジストに貫通孔を形成する。
【００６１】
次に、ｎ型クラッド層１０３を覆うレジストの上から、例えばＡｕＧｅ層、Ｎｉ層及びＡｕ層を、この順に蒸着した後、レジストと一緒に不要な金属層を除去する。これにより、図１５（Ａ）に示すように、上記ｎ型コンタクト層１２の形成部位と、上記電極パッド部１９の形成部位に対応して、ｎ型コンタクト層１０２の上に金属層１１７が形成される。なお、電極パッド部１９の形成部位にはｎ型コンタクト層１０２があってもよいし、なくてもよい。
【００６２】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、ｎ型クラッド層１０３の上にレジスト１１８を形成する。レジスト１１８は、レジスト材料の塗布、露光及び現像の各工程を経て、ｎ型コンタクト層１０２のドット配列に対応したパターンに形成される。これにより、金属層１１７の表面がレジスト１１８の開口を通して露出した状態となる。
【００６３】
次に、図１６（Ａ）に示すように、ｎ型クラッド層１０３を覆うレジスト１１８の上から、例えばＴｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を、この順にスパッタ蒸着することにより、下地金属層１１９を形成する。
【００６４】
次に、図１６（Ｂ）に示すように、下地金属層１１９の上にレジスト１２０を形成する。レジスト１２０は、レジスト材料の塗布、露光及び現像の各工程を経て、上記電極配線部１７の配線パターンに対応したパターンに形成される。これにより、電極配線部１７の形成部位に対応してレジスト１２０に開口溝が形成される。
【００６５】
次に、図１７（Ａ）に示すように、レジスト１２０の開口溝部分で下地金属層１１９の上にＡｕをめっき成長させることにより、金属配線部１２１を形成する。
【００６６】
次に、図１７（Ｂ）に示すように、上記レジスト１２０を剥離した後、上記電極配線部１７の形成部位を除いた部分に付いている下地金属層１１９をイオンミリングにより除去する。これにより、ｎ型コンタクト層１０２の上に、上記の下地金属層１１９と金属配線部１２１によってブリッジ構造のｎ型電極が形成される。
【００６７】
次に、図１８（Ａ）に示すように、上記レジスト１１８を除去する。これにより、金属配線部１２１とｎ型クラッド層１０３との間に介在していたレジスト１１８が除去される。このため、金属配線部１２１の下に空間が介在するエアーブリッジ構造が実現される。
【００６８】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、オーバーコート層１２２を形成する。オーバーコート層１２２は、例えば窒化シリコンをＣＶＤ法で成膜することにより、ｎ型クラッド層１０３の表面や、その上に形成されるｎ型コンタクト層１０２、金属層１１７、下地金属層１１９、金属配線部１２１等の表面を覆う状態で形成される。
【００６９】
次に、図示はしないが、オーバーコート層１２２の上にレジスト材料の塗布、露光及び現像によりレジスト（不図示）のパターンを形成する。このとき、上記電極パッド部１９の形成部位でレジストを開口させる。
【００７０】
次に、オーバーコート層１２２を覆うレジストをマスクとして、ドライエッチング法によりオーバーコート層１２２をエッチングする。これにより、図１９（Ａ）に示すように、上記電極パッド部１９の形成部位で、金属配線部１２１の一部１２１ａをパッド形状に露出させる。
【００７１】
次に、支持基板１１１をラッピングしてトータル膜厚を１００μｍ程度にした後、図１９（Ｂ）に示すように、支持基板１１１の裏面に、例えばＡｕＧｅ層、Ｎｉ層及びＡｕ層を、この順に全面蒸着することにより、金属層１２３を形成する。
【００７２】
以上の製造工程によって得られる発光素子において、金属層１２３はオーミック金属層５に相当し、支持基板１１１は支持基板６に相当し、反射金属層１３２は反射金属層７に相当し、絶縁層１０６は絶縁層８に相当するものとなる。また、ｐ型電極１３１はｐ型電極１５に相当し、ｐ型クラッド層１０５はｐ型クラッド層９に相当し、活性層１１４は活性層１０に相当するものとなる。また、ｎ型クラッド層１０３はｎ型クラッド層１１に相当し、凹凸１０６は凹凸１６に相当し、ｎ型コンタクト層１０２はｎ型コンタクト層１２に相当するものとなる。金属層１１７と下地金属層１１９と金属配線部１２１は、ｎ型電極１４（電極配線部１７、電極中継部１８、電極パッド部１９）を構成するものとなり、オーバーコート層１２２はオーバーコート層１３に相当するものとなる。
【００７３】
続いて、本発明の実施の形態に係る発光素子の製造方法の他の例を説明する。
【００７４】
まず、上記図６〜図１４と同様の工程を行なうことにより、支持基板１１１、反射金属層１３２、絶縁層１０６、ｐ型クラッド層１０５、活性層１０４、ｎ型クラッド層１０３を、この順に積層した構造体を得る。この構造体の絶縁層１０６にはドット状にｐ型電極１３１が設けられている。また、ｎ型クラッド層１０３の上にｎ型コンタクト層１０２がドット状に形成され、当該ｎ型コンタクト層１０２の形成部位を除いて、ｎ型クラッド層１０３の表面に凹凸１０６が形成されている。
【００７５】
次に、図示はしないが、ｎ型クラッド層１０３の上にレジスト材料の塗布、露光及び現像によりレジストのパターンを形成する。このとき、上記ｎ型コンタクト層１２の形成部位でレジストに貫通孔を形成する。
【００７６】
次に、ｎ型クラッド層１０３を覆うレジストの上から、例えばＡｕＧｅ層、Ｎｉ層及びＡｕ層を、この順に蒸着した後、レジストと一緒に不要な金属層を除去する。これにより、図２０（Ａ）に示すように、上記ｎ型コンタクト層１２の形成部位に対応して、ｎ型コンタクト層１０２の上に金属層１１７が形成される。なお、電極パッド部１９の形成部位にはｎ型コンタクト層１０２があってもよいし、なくてもよい。
【００７７】
次に、図２０（Ｂ）に示すように、ｎ型クラッド層１０３の上に透明導電膜１４０を形成する。透明導電膜１４０は、例えば、ｎ型クラッド層１０３の全面（ｎ型コンタクト層１０２及び金属層１１７の形成部位を含む）にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）をスパッタ蒸着することで形成する。
【００７８】
次に、図２１（Ａ）に示すように、透明導電膜１４０の上にレジスト１４１を形成する。レジスト１４１は、レジスト材料の塗布、露光及び現像の各工程を経て、上記電極配線部１７の配線パターンに対応したパターンに形成される。
【００７９】
次に、図２１（Ｂ）に示すように、レジスト１４１をマスクとして透明導電膜１４０をドライエッチングする。これにより、金属層１１７の表面が露出した状態となる。
【００８０】
次に、図２２（Ａ）に示すように、上記レジスト１４１を剥離した後、透明導電膜１４０の上にレジスト１４２を形成する。
【００８１】
次に、図２２（Ｂ）に示すように、透明導電膜１４０の上から、例えばＴｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を、この順にスパッタ蒸着することにより、金属配線部１４３を形成する。
【００８２】
次に、図２３（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記レジスト１４２を剥離した後、必要に応じて透明導電膜１４０の上に金属配線部１４３を覆う状態でオーバーコート層（不図示）を形成する。オーバーコート層を形成した場合は、電極パッド部１９の部分をエッチングで開口させる。金属配線部１４３は、上記電極パッド部１９の形成部位を含めて、Ｈ字形の配線パターンで形成される。これにより、ｎ型コンタクト層１０２の上に、上記の金属層１１７と金属配線部１４３によってブリッジ構造のｎ型電極が形成される。
【００８３】
次に、支持基板１１１をラッピングしてトータル膜厚を１００μｍ程度にした後、図２４に示すように、支持基板１１１の裏面に、例えばＡｕＧｅ層、Ｎｉ層及びＡｕ層を、この順に全面蒸着することにより、金属層１４４を形成する。
【００８４】
以上の製造工程によって得られる発光素子において、金属層１４４はオーミック金属層５に相当し、支持基板１１１は支持基板６に相当し、反射金属層１３２は反射金属層７に相当し、絶縁層１０６は絶縁層８に相当するものとなる。また、ｐ型電極１３１はｐ型電極１５に相当し、ｐ型クラッド層１０５はｐ型クラッド層９に相当し、活性層１１４は活性層１０に相当するものとなる。また、ｎ型クラッド層１０３はｎ型クラッド層１１に相当し、凹凸１０６は凹凸１６に相当し、ｎ型コンタクト層１０２はｎ型コンタクト層１２に相当するものとなる。透明導電膜１４０はオーバーコート層１３に変えてｎ型クラッド層１０３の上に形成された膜である。金属層１１７と金属配線部１４３は、ｎ型電極１４（電極配線部１７、電極中継部１８、電極パッド部１９）を構成するものとなる。
【００８５】
かかる製造工程によって得られる発光素子では、上記図２３（Ｂ）から分かるように、ｎ型電極１４の電極配線部１７を構成する金属配線部１４３が、アンテナ形状ではなくＨ字形に形成されている。また、金属配線部１４３は、発光素子の平面内にドット状に形成されたコンタクト層１０２のうち、一部のコンタクト層１０２、より好ましくは電極パッド部分から相対的に遠い側に配置されたコンタクト層１０２と平面的に重なる状態で形成されている。このため、金属配線部１４３をすべてのコンタクト層１０２と平面的に重なる状態で形成する場合に比較して、ｎ型電極１４の配線面積を小さくすることができる。また、電極パッド部から遠い側に配置されたコンタクト層１０２に対しては、ｎ型電極１４（特に、電極配線部１７、電極中継部１８）を構成する金属配線部１４３と金属層１１７を通してキャリアを供給することができる。また、電極パッド部に近い側に配置されたコンタクト層１０２に対しては、透明導電膜１４０を介してキャリアを供給することができる。また、ｎ型クラッド層１０３の表面を透明導電膜１４０で覆い、当該透明導電膜１４０の表面に、電極配線部１７を構成する金属配線部１４３を形成しているため、ｎ型電極から供給されるキャリアを透明導電膜１４０で拡散させることができる。
【００８６】
なお、上記実施の形態においては、光取り出し側の電極がｎ型電極である発光素子を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、光取り出し側の電極がｐ型電極である発光素子に適用してもよい。
【００８７】
＜４．適用例＞
本発明は、例えば、照明装置や表示装置などの電子機器に適用することができる。照明装置への適用に際しては、その光源として上記の発光素子を用いることができる。また、表示装置への適用に際しては、例えば、液晶表示装置のバックライトの光源として上記の発光素子を用いることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１…発光素子、２…支持層、３…半導体層、４…光取り出し層、６…支持基板、７…反射金属層、８…絶縁層、９…ｐ型クラッド層、１０…活性層、１１…ｎ型クラッド層、１２…ｎ型コンタクト層、１３…オーバーコート層、１４…ｎ型電極、１５…ｐ型電極、１６…凹凸、１７…電極配線部、１８…電極中継部、１９…電極パッド部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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