(57)【要約】  【課題】  光取り出し効率がより大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子を提供すること。  【解決手段】  発光層１ａを含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層１と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１に形成された透光性導電層２と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側の層１ｃに電気的に接続された導電層３とを具備し、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１から窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させるために用いた基板４が除去されており、他方主面１ｃ１に反射層５が形成されている発光素子である。反射層５が基板４が除去された他方主面１ｃ１に形成されるため、反射層５の反射率を高くして一方主面１ｂ１側からの光取り出し効率を高くすることができる。【選択図】  図１
2006086254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、該窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された透光性導電層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備し、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記他方主面から前記窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去されており、前記他方主面に反射層が形成されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、該窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された第１の導電層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去された前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面に形成された第２の導電層とを具備し、前記第１および第２の導電層のいずれか一方が透光性導電層であり、他方が反射層であることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
前記反射層上に基体が接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光素子。
【請求項４】
前記透光性導電層上に、または前記透光性導電層と前記窒化ガリウム系化合物半導体層との間に反射防止層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層上に透光性導電層を形成する工程と、前記透光性導電層上を保護した状態で前記窒化ガリウム系化合物半導体層から前記基板を除去する工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記基板を除去した面に反射層を形成する工程とを具備することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項６】
基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層上に第１の導電層を形成する工程と、前記第１の導電層上を保護した状態で前記窒化ガリウム系化合物半導体層から前記基板を除去する工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記基板を除去した面に第２の導電層を形成する工程とを具備することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記基板に硼化物単結晶を用いることを特徴とする請求項５または請求項６記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光素子と、該発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一方とを具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば照明装置等に用いられ、蛍光灯の２倍以上のエネルギー消費効率を有する発光素子（発光ダイオード；ＬＥＤ）およびその製造方法ならびにその発光素子を用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
青色もしくは紫外の発光素子として窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子が広く知られている（例えば、特許文献１〜特許文献５を参照。）。このような発光素子においては、発光素子の内部で発生した光を外部に効率良く取り出すこと、すなわち光取り出し効率を向上させることが重要であり、特に近年製品化が進められている照明装置向けにおいては不可欠となっている。
【０００３】
図４（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ光取り出し効率を向上させるための工夫がなされた第１〜第３の従来の発光素子の例（以下、第１の従来例，第２の従来例，第３の従来例と呼ぶ。）の断面図を示す。なお、同様のものには同一の符合を付け、重複する説明を省略する。
【０００４】
図４（ａ）に示すように、第１の従来例は、基板14の一方の表面に発光層11ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層11が形成され、他方の表面に発光層11ａから出射された光を反射する反射層15が形成されており、窒化ガリウム系化合物半導体層11の表面（基板14と接触していない面）に窒化ガリウム系化合物半導体層11に通電するとともに発光層11ａから出射された光を透過させる透明電極16とこの透明電極16上の一部に透明電極16に通電するための電極パッド17とが形成されている（例えば、特許文献６〜８を参照。）。ここで、窒化ガリウム系化合物半導体層11は互いに導電型の異なる半導体層11ｂ，11ｃの間に発光層11ａを挟んだ構成となっており、基板14と接する半導体層11ｃの基板14と接する面と反対の面の上に、電圧を印加することにより電極パッド17との間で電流を流すための電極パッド13が形成されている。
【０００５】
また、図４（ｂ）に示すように、第２の従来例では、基板14上に形成された発光層11ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層11の表面に窒化ガリウム系化合物半導体層11に通電するとともに発光層11ａから出射された光を基板14側に反射する導電性反射層12が形成されている（例えば、特許文献９，特許文献11を参照。）。
【０００６】
また、図４（ｃ）に示すように、第３の従来例では、発光層11ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層11と基板14との界面に発光層11ａから出射された光を窒化ガリウム系化合物半導体層11側に反射する反射層18（例えばブラッグ反射器）が形成されており、窒化ガリウム系化合物半導体層11の表面（基板14と接触していない面）に窒化ガリウム系化合物半導体層11に通電するとともに発光層11ａから出射された光を透過させる透明電極16と、この透明電極16上の一部に透明電極16に通電するための電極パッド17とが形成されている（例えば、特許文献12〜特許文献20を参照。）。
【０００７】
このような従来の発光素子においては、いずれも発光層11ａの一方側に設けられる反射層15，導電性反射層12または反射層18が発光層11ａから出射された光を他方側に反射する働きをするため、本来は放射状に発生する光を発散させずに所望の方向に集中させて取り出すことができるので、発光素子の内部で発生した光を外部に効率良く取り出すことができるといったものである。なお、図４（ａ），（ｃ）に示す実施例では光の取り出し面は窒化ガリウム系化合物半導体層11の表面側であり、図４（ｂ）に示す実施例では窒化ガリウム系化合物半導体層11の基板14と接触している面側である。
【特許文献１】特開平２−42770号公報
【特許文献２】特開平２−257679号公報
【特許文献３】特開平５−183189号公報
【特許文献４】特開平６−196757号公報
【特許文献５】特開平６−268257号公報
【特許文献６】特開平８−102549号公報
【特許文献７】特開2001−7397号公報
【特許文献８】特開2001−7392号公報
【特許文献９】特開2000−31540号公報
【特許文献１０】特開平10−144961号公報
【特許文献１１】特開平11−220168号公報
【特許文献１２】特開平３−108778号公報
【特許文献１３】特開平３−163882号公報
【特許文献１４】特開平９−232631号公報
【特許文献１５】特開平11−126925号公報
【特許文献１６】特開平11−251642号公報
【特許文献１７】特開平11−274568号公報
【特許文献１８】特開2000−349349号公報
【特許文献１９】特開2001−168387号公報
【特許文献２０】特開2004−031405号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、第１の従来例においては、基板14に形成された反射層15により反射した光が光取り出し面である透明電極16側に向かうために基板14中を伝搬する際に基板14に吸収されてしまうために、反射層15により光を反射させても発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。また、反射層15により反射した光の一部が基板14の表裏面で多重反射されて基板14内に閉じ込められ、光取り出し面である透明電極16側から取り出される前に減衰してしまうため、発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。
【０００９】
また、第２の従来例においては、窒化ガリウム系化合物半導体層11上に形成された導電性反射層12により反射した光が光取り出し面である基板14の窒化ガリウム系化合物半導体層11と接触していない面側に向かうために基板14中を伝搬する際に基板14に吸収されてしまうために、導電性反射層12により光を反射させても発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。また、導電性反射層12により反射した光の一部が基板14の表裏面で多重反射されて基板14内に閉じ込められ、光取り出し面側から取り出される前に減衰してしまうため、発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。
【００１０】
また、第３の従来例においては、反射層18の上に窒化ガリウム系化合物半導体層11を結晶成長させるには反射層18の材料や結晶性，製造方法等に制限が生じる。その結果、高い反射効率を実現するための材料や製造方法を用いることができないことより反射層18の反射効率を高くすることが難しかったり、発光層11ａが出射する光の波長に対して最適な材料や製造方法を用いることができないことより反射する光の波長を限定してしまったりするために、反射層18により発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光取り出し効率がより大きく改善され、その結果、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子およびその高性能な発光素子を確実に作製することができる発光素子の製造方法ならびにその高性能な発光素子を用いた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の発光素子は、発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、この窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された透光性導電層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備し、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記他方主面から前記窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去されており、前記他方主面に反射層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第２の発光素子は、発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、この窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された第１の導電層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去された前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面に形成された第２の導電層とを具備し、前記第１および第２の導電層のいずれか一方が透光性導電層であり、他方が反射層であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の第１および第２の発光素子は、上記構成において、前記反射層上に基体が接合されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の第１および第２の発光素子は、上記構成において、前記透光性導電層上に、または前記透光性導電層と前記窒化ガリウム系化合物半導体層との間に反射防止層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の発光素子の第１の製造方法は、基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層上に透光性導電層を形成する工程と、前記透光性導電層上を保護した状態で前記窒化ガリウム系化合物半導体層から前記基板を除去する工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記基板を除去した面に反射層を形成する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の発光素子の第２の製造方法は、基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層上に第１の導電層を形成する工程と、前記第１の導電層上を保護した状態で前記窒化ガリウム系化合物半導体層から前記基板を除去する工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記基板を除去した面に第２の導電層を形成する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の発光素子の第１および第２の製造方法は、上記製造方法において、前記基板に硼化物単結晶を用いることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の照明装置は、上記各構成のいずれかの本発明の発光素子と、この発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一方とを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の発光素子によれば、発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、この窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された透光性導電層と、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備し、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面から窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去されており、他方主面に反射層が形成されていることから、反射層および透光性導電層が、発光層から出射された光を窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面側に効率良く反射し、その反射した光を窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面側から基板に吸収されることなく出射させる働きをするため、発光層の内部で発生した光を発散させずに一方主面側に集中させて効率良く取り出すことができるので、窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。また、反射層を基板が除去された面にエピタキシャル成長によらずに設けることができるため、反射層の材質や作製プロセスを光学的な見地から種々選択することができるので、反射特性が向上するように反射層の材質や表面形状等を適切なものとすることができる。このような反射層を用いることより、本発明の第１の発光素子によれば、発光層の内部で発生した光を窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側で効率良く反射させることができるため、窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さな電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。
【００２１】
本発明の第２の発光素子によれば、発光層を含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層と、この窒化ガリウム系化合物半導体層の一方主面に形成された第１の導電層と、窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去された窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面に形成された第２の導電層とを具備し、第１および第２の導電層のいずれか一方が透光性導電層であり、他方が反射層であることから、窒化ガリウム系化合物半導体層を挟んでいる第１および第２の導電層である反射層および透光性導電層が、発光層から反射層側に出射された光を透光性導電層側に反射し、その反射した光を透光性導電層側から基板に吸収されることなく出射させる働きをするため、発光層の内部で発生した光を発散させずに透光性導電層側に集中させて効率良く取り出すことができるので、窒化ガリウム系化合物半導体層の透光性導電層側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。また、反射層および透光性導電層は両方とも、窒化ガリウム系化合物半導体層にエピタキシャル成長によらずに設けることができるため、反射層および透光性導電層に用いる材質や作製プロセスを光学的な見地から種々選択することができるので、反射層で反射する光の反射特性および透光性導電層を透過する光の透過特性が向上するように反射層および透光性導電層の材質や表面形状等をそれぞれ適切なものとすることができる。このような反射層および透光性導電層を用いることより、本発明の第２の発光素子によれば、発光層の内部で発生した光を反射層で効率良く反射して、この反射した光を透光性導電層側から効率よく取り出すことができるので光取り出し効率が大きく改善され、小さな電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。さらに、第１の導電層および第２の導電層は窒化ガリウム系化合物半導体層にバイアス電圧を印加するために、窒化ガリウム系化合物半導体層の両主面を挟むように配置されているため、第１および第２の導電層により窒化ガリウム系化合物半導体層に均一なバイアス電流を流すことができるため、発光層全面において良好に発光させることができるので、小さい電力でさらに良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子となる。
【００２２】
また、本発明の第１および第２の発光素子によれば、上記構成において、反射層上に基体が接合されているときには、基体により窒化ガリウム系化合物半導体層を機械的に補強することができるため高強度で取り扱いが容易なものとなり、その結果、信頼性が高く、かつ生産性の高いものとなる。また、このような基体は、基板のように窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる必要がないため、基体の材質を自由に選択することができるので、例えば熱伝導特性，電気伝導特性，機械的特性等の所望の特性を有する基体を選択することができ、その結果、所望の特性を有する発光素子とすることができる。
【００２３】
また、本発明の第１および第２の発光素子によれば、上記構成において、透光性導電層上に、または透光性導電層と窒化ガリウム系化合物半導体層との間に反射防止層が形成されているときには、窒化ガリウム系化合物半導体層の内部で発生した光が透光性導電層に到達する際に、その光を反射防止層により反射させることなく透過させることができるため、窒化ガリウム系化合物半導体層の内部で多重反射することにより減衰する光を減らして透光性導電層の表面側に効率良く光を取り出すことができるので、光取り出し効率がさらに向上し、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。
【００２４】
また、本発明の発光素子の第１の製造方法によれば、基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層上に透光性導電層を形成する工程と、透光性導電層上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層から基板を除去する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層の基板を除去した面に反射層を形成する工程とを具備することから、窒化ガリウム系化合物半導体層から基板を除去する工程において、窒化ガリウム系化合物半導体層の表面やその上に形成された透光性導電層が、例えばエッチング液等による汚染・腐食や、応力により劣化することを抑制することができるので、高性能な発光素子を確実に作製することができるものとなる。
【００２５】
また、本発明の発光素子の第２の製造方法によれば、基板上に発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層上に第１の導電層を形成する工程と、第１の導電層上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層から基板を除去する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層の基板を除去した面に第２の導電層を形成する工程とを具備することから、窒化ガリウム系化合物半導体層から基板を除去する工程において、窒化ガリウム系化合物半導体層の表面やその上に形成された第１の導電層が、例えばエッチング液等による汚染・腐食や、応力により劣化することを抑制することができるので、高性能な発光素子を確実に作製することができるものとなる。また、第２の導電層が形成される面は第２の導電層が形成される前までは基板によって保護されているため清浄な面となり、その結果、良好な第２の導電層を作製することができるので、高性能な発光素子を確実に作製できるものとなる。
【００２６】
また、本発明の第１および発光素子の第２の製造方法によれば、上記製造方法において、基板に硼化物単結晶を用いるときには、硼化物単結晶から成る基板と窒化ガリウム系化合物半導体層との格子定数が整合するため、結晶品質の良好な窒化ガリウム系化合物半導体層を形成することができるので、高性能な発光素子をさらに確実に作製することができるものとなる。
【００２７】
また、本発明の照明装置によれば、上記構成の本発明の発光素子と、この発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一方とを具備することから、小さい電力で良好な発光強度を有する発光素子の光により蛍光体または燐光体を強く励起するため、小さい電力で良好な照度を得ることができるものとなる。また、このような本発明の照明装置は、従来の蛍光灯や放電灯等よりも省エネルギー性や小型化に優れたものとなり得て、蛍光灯や放電灯等に置き換えることができ得るものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の発光素子およびその製造方法ならびにその発光素子を用いた照明装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１の発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。また、図２は本発明の第２の発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。また、図３（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ本発明の発光素子の第１の製造方法を示す工程毎の模式的な断面図である。これらの図において、同様の箇所は同一の符合とし、重複する説明を省略する。
【００３０】
図１〜図３において、１は窒化ガリウム系化合物半導体層であり、１ａは発光層、１ｂは第１導電型半導体層、１ｃは第２導電型半導体層、１ｂ１は窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面、１ｃ１は窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面であり、２は透光性導電層、３は導電層、４は窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長するための基板、５は反射層、６は電極パッド、７は第１の導電層、８は第２の導電層、９は基体、10は保護膜である。
【００３１】
図１に示すように本発明の第１の発光素子は、発光層１ａを含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層１と、この窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１に形成された透光性導電層２と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側の層１ｃに電気的に接続された導電層３とを具備し、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１から窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させるために用いた基板４が除去されており、他方主面１ｃ１に反射層５が形成されている構成である。
【００３２】
さらに具体的には、この構成において、窒化ガリウム系化合物半導体層１は発光層１ａを、一方主面１ｂ１側に配置された第１導電型半導体層（この例ではｐ型半導体層）１ｂおよび他方主面１ｃ１側に配置された第２導電型半導体層（この例ではｎ型半導体層）１ｃで挟んだものとしている。また、第１導電型半導体層１ｂおよび第２導電型半導体層１ｃはそれぞれ発光層１ａ側にインジウム（Ｉｎ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）を含有する層を複数層（図示せず）積層したものとしてもよく、禁制帯幅が発光層１ａよりも広くなるようにそれぞれ組成を制御している。また、発光層１ａは禁制帯幅の広い障壁層と禁制帯幅の狭い井戸層とから成る量子井戸構造が複数回繰り返し規則的に積層された超格子である多層量子井戸構造（ＭＱＷ）としてもよい（図示せず）。なお、第１導電型半導体層１ｂおよび第２導電型半導体層１ｃはそれぞれｎ型半導体層およびｐ型半導体層としても構わない。
【００３３】
また、透光性導電層２は、第１導電型半導体層１ｂに良好なオーミック接合をとることができるとともに発光層１ａで発生させた光を損失なく透過させることができる材質から成る層状のものを用いる。そのような材質のものとしては、例えば薄く成膜したアルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），錫（Ｓｎ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），バナジウム（Ｖ），白金（Ｐｔ），鉛（Ｐｂ），ベリリウム（Ｂｅ），金−シリコン合金（Ａｕ−Ｓｉ），金−ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ），金−亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ），金−ベリリウム合金（Ａｕ−Ｂｅ）等の薄膜かまたは酸化錫（ＳｎＯ２），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明導電膜を用いればよい。また、上記材質の中から選択した複数層を積層したり、所々薄膜が形成されていない部分を設けたメッシュ状の膜としたりしても構わない。中でも、透光性導電層２を、ニッケル（Ｎｉ）層を薄く形成した半透明電極または窒化ガリウム系化合物半導体層１側から順にニッケル（Ｎｉ）層，金（Ａｕ）層をそれぞれ薄く形成して積層した半透明電極とすれば、ｐ型半導体層と良好なオーミック接合が得られるとともに発光層１ａに対して均一に電流を流すことができる点で好ましい。
【００３４】
また、導電層３は、第２導電型半導体層１ｃ（ｎ型半導体層）と良好なオーミック接合がとれる材質から成る層状のものを用いる。そのような材質のものとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），錫（Ｓｎ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），バナジウム（Ｖ），白金（Ｐｔ），鉛（Ｐｂ），タングステン（Ｗ），酸化錫（ＳｎＯ２），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ），金−シリコン合金（Ａｕ−Ｓｉ），金−錫合金（Ａｕ−Ｓｎ），金−ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ），インジウム−アルミニウム合金（Ｉｎ−Ａｌ）等の薄膜を用いればよい。中でも、導電層３として、チタン（Ｔｉ）層または第２導電型半導体層１ｃ側から順にチタン（Ｔｉ）層，アルミニウム（Ａｌ）層を積層したものとすれば、良好なオーミック接合と良好な接合強度とが両方とも得られる点で好ましい。
【００３５】
なお、図１においては、第２導電型半導体層１ｃに発光層１ａおよび第１導電型半導体層１ｂが形成されていない領域を設け、この領域に導電層３を形成している。このように、導電層３は窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側の面と反対の面に形成することが好ましい。これにより、発光素子を実装用基板等に実装する際に透光性導電層２と導電層３とが同じ向きに形成されていることで、実装が容易になる。
【００３６】
また、透光性導電層２上の一部には、外部との電気的接続をとるための導線等を接続する電極パッド６を設けている。電極パッド６は例えばチタン（Ｔｉ）層または透光性導電層２側から順にチタン（Ｔｉ）層，金（Ａｕ）層を積層したものから成るものとすればよい。また、導電層３上にも電極パッド６と同様のものを形成してもよい。
【００３７】
また、反射層５は、発光層１ａが発生した光を損失なく反射する材質から成る表面が滑らかな層状のものを用いる。そのような材質のものとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），錫（Ｓｎ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），バナジウム（Ｖ），白金（Ｐｔ），鉛（Ｐｂ），ベリリウム（Ｂｅ），酸化錫（ＳｎＯ２），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ），金−シリコン合金（Ａｕ−Ｓｉ），金−ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ），金−亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ），金−ベリリウム合金（Ａｕ−Ｂｅ）等の薄膜を用いればよい。中でも、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）は、発光層１ａが発生させる紫外〜近紫外光に対する反射率が高いので好適である。また、上記材質の中から選択した複数層を積層させたものとしても構わない。なお、反射層５の表面は必ずしも完璧に滑らかでなくてもよいが、滑らかでないと反射率が低下することがあるので注意を要する。また、反射層５は光を反射する働きがあれば必ずしも金属である必要はないが、一般的に熱伝導性が良好である金属とすれば、窒化ガリウム系化合物半導体層１で発生する熱を反射層５を介して良好に放熱することができるので好ましい。
【００３８】
上記構成において、透光性導電層２と導電層３とに順方向バイアス電圧を印加することによって窒化ガリウム系化合物半導体層１にバイアス電流を流して発光層１ａで波長350〜400ｎｍ程度の紫外〜近紫外光を発生させ、その発光層１ａから出射された紫外〜近紫外光の内、反射層５側に出射される光を反射層５により窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１側に反射させ、透光性導電層２により発光層１ａで出射された紫外〜近紫外光および反射層５により反射された紫外〜近紫外光を透過させて発光素子の外側にその紫外〜近紫外光を取り出すように動作する。
【００３９】
このように、発光層１ａから出射された光および反射層５により反射された光が窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面側１ｂ１から出射されるまでの経路に基板４がないため、これらの光を基板４に吸収されることなく出射させることができる。その結果、本発明の第１の発光素子によれば、反射層５および透光性導電層２が発光層１ａから出射された紫外〜近紫外光を窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１側に効率良く反射し、その反射した光を窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１側から基板４に吸収されることなく出射させる働きをするため、発光層１ａの内部で発生した光を発散させずに窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１側に集中させて効率良く取り出すことができるので、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。
【００４０】
さらに、反射層５を基板４が除去された面にエピタキシャル成長によらずに設けることができるため、反射層５の材質や作製プロセスを光学的な見地から種々選択することができるので、反射特性が向上するように反射層５の材質や表面形状等を適切なものとすることができる。このような反射層５を用いることより、本発明の第１の発光素子によれば、発光層１ａの内部で発生した光を窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側で効率良く反射させることができるため、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さな電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。
【００４１】
また、図１に示すように、反射層５上に基体９が接合されていてもよい。この基体９は、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側からそれを形成するために用いた基板４を除去した後、その基板４を除去した面に反射層５を介して接合されるものである。このような本発明の第１の発光素子によれば、基体９により窒化ガリウム系化合物半導体層１を機械的に補強することができるため高強度で取り扱いが容易なものとなり、その結果、信頼性が高く、かつ生産性の高いものとなる。例えば、基体９が窒化ガリウム系化合物半導体層１を実装用基板等に実装する際に窒化ガリウム系化合物半導体層１の土台として機能して、発光素子を機械的に実装用基板等に確実に固着させることができる。
【００４２】
このような基体９は、基板４のように窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させる必要がないため、材質を自由に選択することができる。このため、基体９として、例えば熱伝導特性として放熱性が、電気伝導特性として導電性が、機械的特性として応力に対する強度がいずれも最適となるような材質を選択することができるが、シリコン（Ｓｉ）が好適である。シリコン（Ｓｉ）は、機械的特性の一つである加工性の点で優れている。このため、このような材質からなる基体９を用いることにより、ウエハレベルで発光素子を作製した後、各発光素子の分離位置でダイシング加工等により基体９を分断して、個々の発光素子を容易に切り出すことができるので、量産性に優れたものとすることができる。また、シリコン（Ｓｉ）はドーパントを混入させることにより、電気伝導性を導電性にも半絶縁性にもすることができる。このため、例えば基板９を介して第２導電型半導体層１ｃに直流電圧を供給したい場合には基板９を導電性のものとすればよく、交流電圧を印加したい場合には半絶縁性のものとすればよい。このように半絶縁性の基体９を用いた発光素子は、誘電損失が少なくなるため印加する交流電圧の損失が少なくて効率のよいものとすることができる。
【００４３】
また、基体９の材質は、シリコン（Ｓｉ）の他にも窒化アルミニウム（ＡｌＮ），炭化珪素（ＳｉＣ），銅（Ｃｕ），銅−タングステン合金（Ｃｕ−Ｗ）等を用いれば特に放熱性に優れたものとすることができるので好ましいが、その他の特性において一長一短があるので用途に応じて適切なものを選択するようにすればよい。
【００４４】
このような基体９を用いることで、基体９が窒化ガリウム系化合物半導体層１を機械的に補強することにより高強度で取り扱いが容易なものとできることに加え、基体９として放熱性の優れたものを用いれば、窒化ガリウム系化合物半導体層１で発生した熱を反射層５および基体９を介して実装用基板等に逃がすことにより発光素子の信頼性を高いものとすることができ、導電性の高いものを用いれば、実装用基板側から窒化ガリウム系化合物半導体層１に電気的接続をとることができ実装の容易なものとすることができ、半絶縁性のものを用いれば、実装用基板との絶縁性を確保することができるものとなる。
【００４５】
次に、図２に示す本発明の第２の発光素子は、発光層１ａを含むエピタキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体層１と、この窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１に形成された第１の導電層７と、窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させるために用いた基板４が除去された窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１に形成された第２の導電層８とを具備し、第１および第２の導電層７，８のいずれか一方が透光性導電層であり、他方が反射層であるものとしている構成である。なお、この例では、第１の導電層７が透光性導電層であり、第２の導電層８が反射層であるものとしたが、第１の導電層７を反射層とし、第２の導電層８を透光性導電層としてもよい。
【００４６】
さらに具体的には、この構成において、窒化ガリウム系化合物半導体層１は発光層１ａを、一方主面１ｂ１側に配置された第１導電型半導体層（この例ではｐ型半導体層）１ｂおよび他方主面１ｃ１側に配置された第２導電型半導体層（この例ではｎ型半導体層）１ｃで挟んだものとしている。
【００４７】
上記構成において、透光性導電層である第１の導電層７は、上記本発明の第１の発光素子における透光性導電層２と同様の構成であり、同様の材質を用いることができる。
【００４８】
また、反射層である第２の導電層８は、上記本発明の第１の発光素子における導電層３および反射層５の機能を兼ね備えた働きをするものであり、第２導電型半導体層１ｃに良好なオーミック接合をとることができるとともに発光層１ａで発生させた光を損失なく反射させることができる材質から成る滑らかな層状のものとしている。
【００４９】
そのような材質のものとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），錫（Ｓｎ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），バナジウム（Ｖ），白金（Ｐｔ），鉛（Ｐｂ），ベリリウム（Ｂｅ），酸化錫（ＳｎＯ２），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ），金−シリコン合金（Ａｕ−Ｓｉ），金−ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ），金−亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ），金−ベリリウム合金（Ａｕ−Ｂｅ）等の薄膜を用いればよい。中でも、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）は、発光層１ａが発する青色または紫外の光に対して反射率が高いので好適である。また、上記材質の中から選択した複数層を積層したものとしても構わない。なお、第２の導電層８の表面は必ずしも完璧に滑らかでなくてもよいが、滑らかでないと反射率が低下することがあるので注意を要する。
【００５０】
本発明の第２の発光素子は、上記構成とすることから、窒化ガリウム系化合物半導体層１を挟んでいる反射層および透光性導電層である第１および第２の導電層７，８が、発光層１ａから第２の導電層８側に出射された光を第１の導電層７側に反射し、その反射した光を第１の導電層７側から基板４に吸収されることなく出射させる働きをするため、発光層１ａの内部で発生した光を発散させずに所望の方向（この例では第１の導電層７（２）側）に集中させて効率良く取り出すことができるので、窒化ガリウム系化合物半導体層１の透光性導電層７（２）側からの光取り出し効率がより大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。
【００５１】
また、第１および第２の導電層７，８は両方とも、窒化ガリウム系化合物半導体層１にエピタキシャル成長によらずに設けることができるため、反射層および透光性導電層である第１および第２の導電層７，８に用いる材質や作製プロセスを光学的な見地から種々選択することができるので、反射層で反射する光の反射特性および透光性導電層を透過する光の透過特性が向上するように第１および第２の導電層７，８の材質や表面形状等をそれぞれ適切なものとすることができる。このような第１および第２の導電層７，８を用いることより、本発明の第２の発光素子によれば、発光層１ａの内部で発生した光を第２の導電層８で効率良く反射して、この反射した光を第１の導電層７側から効率よく取り出すことができるので光取り出し効率が大きく改善され、小さな電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。
【００５２】
さらに、本発明の第２の発光素子によれば、第１および第２の導電層７，８は窒化ガリウム系化合物半導体層１にバイアス電圧を印加するように、窒化ガリウム系化合物半導体層１の両主面１ｂ１，１ｃ１を挟むように配置されているため、第１および第２の導電層７，８により窒化ガリウム系化合物半導体層１に均一なバイアス電流を流すことができ、その結果、発光層１ａ全面において良好に発光させることができるので、小さい電力でさらに良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。
【００５３】
また、本発明の第２の発光素子によれば、第２導電型半導体層１ｃに発光層１ａおよび第１導電型半導体層１ｂが形成されていない領域を設けてこの領域に導電層３を形成しなくてもよいので、発光層１ａと第１の導電層７の光取り出し部分との面積を大きくすることができ、その結果、良好な発光強度を得ることができる。また、第２導電型半導体層１ｃに発光層１ａおよび第１導電型半導体層１ｂが形成されていない領域を設ける工程をなくすことができ、製造が簡単なものとなる。
【００５４】
また、本発明の第２の発光素子は、反射層である第２の導電層８上に基体９が接合されていてもよい。この基体９は上記本発明の第１の発光素子の場合と同様の材質を用いることができ、同様の作用効果を有するものであるが、この場合には、導電性の材質とすることが望ましい。導電性を有する基体９を用いることにより、発光素子を実装する実装用基板側から基体９，第２の導電層８を介して窒化ガリウム系化合物半導体層１に電気的接続を取ることができ、実装の容易なものとすることができる。
【００５５】
また、図１および図２に示す本発明の第１および第２の発光素子は、上記各構成に対して、透光性導電層２もしくは透光性導電層である第１の導電層７の上に、または透光性導電層２もしくは透光性導電層である第１の導電層７と窒化ガリウム系化合物半導体層１との間に反射防止層（図示せず）を形成してもよい。
【００５６】
反射防止層は、透光性導電層２もしくは透光性導電層である第１の導電層７の上に、または透光性導電層２もしくは透光性導電層である第１の導電層７と窒化ガリウム系化合物半導体層１との間に例えば石英（ＳｉＯ２），アルミナ（Ａｌ２Ｏ）またはポリカーボネート等の誘電体を単層もしくは多層に形成すればよい。この場合には、窒化ガリウム系化合物半導体層１側から次第に屈折率が小さくなるようにしたり、反射防止層の膜厚を発光層１ａで発生した紫外〜近紫外光の反射防止層内における波長の４分の１程度となるようにしたりすればよい。これにより、反射防止層内において多重反射する光が互いに弱め合って干渉しやすくなり、定在波が発生しにくくなる。
【００５７】
上記のように反射防止層を設けたときには、反射防止層により、窒化ガリウム系化合物半導体層１の内部で発生した紫外〜近紫外光を窒化ガリウム系化合物半導体層１の反射層５もしくは反射層である第２の導電層８が形成されている面側に反射することなく透過させることができるため、窒化ガリウム系化合物半導体層１の内部で多重反射することにより減衰する光を減らして透光性導電層２もしくは第１の導電層７側に効率良く光を取り出すことができるので、光取り出し効率をさらに向上させることができる。また、このような反射防止層をエピタキシャル成長によらずに設けることができるので、反射防止層に用いられる材質や作製プロセスを光学的な見地から種々選択することができるという利点もあり、反射防止層を透過する光の透過特性が向上するように反射防止層の屈折率や表面形状等を適切なものとして光取り出し面である透光性導電層２もしくは第１の導電層７側に効率良く光を取り出すことができる。
【００５８】
また、このような反射防止層に対して、例えば主面に基部より頂部が小さくなっている多数の突起または開口部より底部が小さくなっている多数の窪みを形成してもよい。このような反射防止層の突起または窪みの構造は、具体的には、多角錐状または円錐状のものとすればよい。なお、多角錐状または円錐状とは、多角錐および円錐に加えて多角錐または円錐の斜面が任意の断面において変曲点を持たない曲線となっているようなものも含む。また、多角錐状および円錐状のいずれかのものに対してその頂部を平面状としたものとしても構わない。また、反射防止層の突起または窪みは半球状としても構わない。半球状とは、半球に加えて半球の斜面が任意の断面において変曲点を持たない曲線となっているようなものも含む。また、基部または開口部の幅は、発光層１ａで発生した紫外〜近紫外光の反射防止層における波長に対して１倍以下とし、基部から頂部または開口部から底部までの高さはその１倍以上とすればよい。
【００５９】
このような突起または窪みは、フォトリソグラフィ技術と乾式もしくは湿式エッチング技術とを用いてエッチングすることにより形成すればよい。このような突起または窪みは反射防止層の表面に対してできるだけ隙間なく多く形成すればよい。
【００６０】
なお、このような反射防止層を透光性導電層２もしくは透光性導電層である第１の導電層７と窒化ガリウム系化合物半導体層１との間に形成する場合には、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１側の面をフォトリソグラフィ技術と乾式もしくは湿式エッチング技術とを用いてエッチングすることにより窒化ガリウム系化合物半導体層１の一部（第１導電型半導体層１ｂの一部）に上述の突起または窪みを形成してもよい。このときには、窒化ガリウム系化合物半導体層１を厚さ方向で見たときに、突起または窪みによる凹凸が形成された部位を反射防止層とする。
【００６１】
反射防止層がこのような突起または窪みを有しているときには、突起または窪みが、反射防止層に斜め方向から入射する光に対しても、突起または窪みの表面に入射する光の入射角を臨界角より大きくして反射を防ぐ働きをするため、反射防止層に斜め方向から入射する光を透過させることができ、反射防止層を透過させることができる反射防止層に対する光の入射角の範囲を広くすることができるので、さらに光取り出し効率を一層向上させることができる。
【００６２】
次に、図１に示す第１の発光素子を例にとり、本発明の発光素子の第１の製造方法を説明する。図３（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ本発明の第１の発光素子の製造方法の各工程を示す断面図であり、基板４上に発光層１ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させる工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層１上に透光性導電層２を形成する工程と、透光性導電層２上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の基板４を除去した面に反射層５を形成する工程とを示すものである。
【００６３】
具体的には、図３（ａ）に示すように、基板４上に窒化ガリウム系化合物半導体層１を、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によってエピタキシャル成長させる。窒化ガリウム系化合物半導体層１は、基板４上に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＮ）から成るバッファー層（図示せず）を介して、第１のｎ型クラッド層と第２のｎ型クラッド層とが順次積層されてなる第２導電型半導体層１ｃが形成され、その上に、障壁層で挟まれた井戸層から成る量子井戸層が複数回繰り返し積層された超格子である多層量子井戸層（ＭＱＷ）である発光層１ａが形成されており、さらにその上に、第１のｐ型クラッド層と第２のｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層とが順次積層されてなる第１導電型半導体層１ｂが形成されている。これらバッファー層および窒化ガリウム系化合物半導体層１は、さらに具体的には、例えば次のように作製すればよい。バッファー層は基板温度を400〜950℃として基板４上に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＮ）を20〜300ｎｍ程度の厚さで作製すればよい。また、第１のｎ型クラッド層は基板温度を950〜1150℃程度としてバッファー層上に窒化ガリウム（ＧａＮ）を数μｍ程度（例えば１〜５μｍ）の厚さで作製すればよい。また、第２のｎ型クラッド層は基板温度を700℃程度として第１のｎ型クラッド層上に窒化インジウム・ガリウム（Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ）を0.1〜１μｍ程度の厚さで作製すればよい。また、多層量子井戸層（発光層１ａ）は基板温度を700℃程度として、厚さ10〜100ｎｍ程度の窒化インジウム・ガリウム（Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ）から成る障壁層と厚さ10〜100ｎｍ程度の窒化インジウム・ガリウム（Ｉｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ）から成る井戸層とを順次作製し、さらにこの上にこの障壁層および井戸層と同じ厚さおよび同じ組成の障壁層と井戸層とを例えば２回繰り返して作製して、最後にこの障壁層と同じ厚さおよび同じ組成の障壁層がくるように作製すればよい。また、第１のｐ型クラッド層は基板温度を700℃程度として多層量子井戸層の障壁層上に窒化アルミニウム・ガリウム（Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ）を50〜300ｎｍ程度の厚さで作製すればよい。また、第２のｐ型クラッド層は基板温度を820℃程度として第１のｐ型クラッド層上に窒化アルミニウム・ガリウム（Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ）を50〜300ｎｍ程度の厚さで作製すればよい。また、ｐ型コンタクト層は基板温度を820〜1050℃程度として第２のｐ型クラッド層上に窒化ガリウム（ＧａＮ）を0.1〜１μｍ程度の厚さで作製すればよい。なお、基板４の材質としては、サファイア，炭化珪素（ＳｉＣ）とすればよいが、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）または硼化チタン（ＴｉＢ２）等の硼化物単結晶とすれば、基板４と窒化ガリウム系化合物半導体層１との間で格子定数が整合するため、結晶品質が良好な窒化ガリウム系化合物半導体層１を形成することができるので好ましい。
【００６４】
次に、図３（ｂ）に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１に透光性導電層２を真空蒸着やスパッタリングにより形成する。また、透光性導電層２上の一部には、電極パッド６を真空蒸着やスパッタリングにより形成している。
【００６５】
次に、図３（ｃ）に示すように、透光性導電層２および窒化ガリウム系化合物半導体層１の一部を第２導電型半導体層１ｃの表面が露出するまでエッチングして、その表面に導電層３を形成する工程を設けることが好ましい。また、第２導電型半導体層１ｃを形成した後に導電層３を形成する部位にマスクを形成することにより、第２導電型半導体層１ｃに発光層１ａおよび第１導電型半導体層１ｂが形成されていない領域を設けて、その領域に導電層３を形成してもよい。このように、導電層３を形成することにより、発光素子を実装用基板等に実装するときに、透光性導電層２と導電層３とが同じ向きに形成されていることで、実装が容易になる。なお、導電層３は透光性導電層２を形成する前に形成してもよい。
【００６６】
次に、透光性導電層２上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する工程においては、まず、図３（ｄ）に示すように、透光性導電層２，導電層３を保護膜10で覆ってから、図３（ｅ）に示すように、基板４を除去すればよい。基板４を除去するには、基板４の材質に応じて化学的・物理的手法を用いることができる。例えば、基板４の材質が硼化ジルコニウムのときには、酸をエッチャントとして基板４を化学的にエッチングすればよい。また、基板４の材質がサファイアのときには、基板４と窒化ガリウム系化合物半導体層１との界面に波長が370ｎｍ程度のレーザ光を照射し、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一部を溶融して基板４を離脱させればよい。また、保護膜10は基板４を除去する工程に耐え得る材質により形成し、例えば無機系または有機系のコーティング材等をスピンコートして形成すればよい。
【００６７】
次に、図３（ｆ）に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体層１の基板４を除去した面に反射層５を真空蒸着もしくはスパッタリング等により形成する。
【００６８】
次に、図３（ｇ）に示すように、反射層５の窒化ガリウム系化合物半導体層１と接していない側の面に基体９を、圧着したり，ロウ付けしたり，接着剤を塗布したりすることにより接合する工程を設けることが好ましい。基体９により窒化ガリウム系化合物半導体層１を機械的に強化することができるからである。最後に、保護膜10を例えば乾式のエッチング技術（ドライエッチング）により除去して、本発明の第１の発光素子が完成する。また、保護膜10を除去した後に基体９を接合してもよい。
【００６９】
図３に示す本発明の発光素子の第１の製造方法によれば、窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する工程において、透光性導電層２上が保護されていることにより、窒化ガリウム系化合物半導体層１の表面やその上に形成された透光性導電層２および電極パッド６を、例えばエッチング液等による汚染・腐食から保護することができるとともに、窒化ガリウム系化合物半導体層１を機械的に補強することができるため、高性能な発光素子を確実に作製することができる。
【００７０】
また、基板４に硼化物単結晶を用いるときには、硼化物単結晶から成る基板４と窒化ガリウム系化合物半導体層１とで格子定数が整合するため、結晶品質が良好な窒化ガリウム系化合物半導体層１を形成することができるので、高性能な発光素子をさらに確実に作製することができる。
【００７１】
次に、図２に示す発光素子を例にとり、本発明の発光素子の第２の製造方法を説明する。本発明の発光素子の第２の製造方法は、基板４上に発光層１ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させる工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層１上に第１の導電層７を形成する工程と、第１の導電層７上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の基板４を除去した面に第２の導電層８を形成する工程とを具備する。
【００７２】
まず、本発明の発光素子の第１の製造方法と同様に、基板４上に窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させる。
【００７３】
次に、窒化ガリウム系化合物半導体層１上に第１の導電層７を形成する。この例では第１の導電層７を透光性導電層としているため、本発明の発光素子の第１の製造方法における透光性導電層２と同様に形成すればよい。なお、第１の導電層７を反射層とする場合には、本発明の発光素子の第１の製造方法における反射層５と同様に形成すればよい。
【００７４】
次に、第１の導電層７上の一部に、本発明の発光素子の第１の製造方法と同様に、電極パッド６を形成する。
【００７５】
次に、本発明の発光素子の第１の製造方法と同様に、第１の導電層７上を保護膜10により保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する。
【００７６】
次に、窒化ガリウム系化合物半導体層１の基板４を除去した面に第２の導電層８を形成する。この例では、第２の導電層８を反射層としているため、本発明の発光素子の第１の製造方法における反射層５と同様に形成すればよい。なお、第２の導電層８を透光性導電層とする場合には、本発明の発光素子の第１の製造方法における透光性導電層２と同様に形成すればよい。
【００７７】
次に、反射層（この例では第２の導電層８）の窒化ガリウム系化合物半導体層１と接していない側の面に基体９を設けることが好ましい。さらに、保護膜10を除去して本発明の第２の発光素子が完成する。基体９の接合方法および保護膜10の除去方法は、本発明の発光素子の第１の製造方法と同様とすればよい。
【００７８】
本発明の発光素子の第２の製造方法によれば、窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する工程において、第１の導電層７上が保護されていることにより、窒化ガリウム系化合物半導体層１の表面やその上に形成された第１の導電層７および電極パッド６を、例えばエッチング液等による汚染・腐食から保護することができるとともに、窒化ガリウム系化合物半導体層１を機械的に補強することができるため、高性能な発光素子を確実に作製することができる。
【００７９】
また、基板４に硼化物単結晶を用いるときには、硼化物単結晶から成る基板４と窒化ガリウム系化合物半導体層１とで格子定数が整合するため、結晶品質が良好な窒化ガリウム系化合物半導体層１を形成することができるので、高性能な発光素子をさらに確実に作製することができる。
【００８０】
次に、本発明の照明装置は、本発明の発光素子と、この発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一方とを具備する構成である。例えば、発光素子の光取り出し面側に蛍光体を設けた構成において、発光素子が例えば波長350〜400ｎｍの紫外〜近紫外光で発光し、蛍光体が励起光であるその発光を受けて例えば白色光を発することによって照明装置としての動作をする。
【００８１】
本発明の照明装置は、このような構成とすることから、小さい電力で良好な発光強度を有する発光素子の光により蛍光体を強く励起するため、小さい電力で良好な照度の例えば白色光を得ることができる。また、このような本発明の照明装置は、従来の蛍光灯や放電灯等よりも省エネルギー性や小型化に優れた白色光源等となり得るものであり、それら蛍光灯や放電灯等に置き換えることができる。
【００８２】
かくして、本発明によれば、光取り出し効率がより大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子およびその高性能な発光素子を確実に作製することができる発光素子の製造方法ならびにその高性能な発光素子を用いた照明装置を提供することができる。
【００８３】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・改良を施すことは何等差し支えない。例えば、反射層５は発光層１ａで発光させた光の一部を例えば１％程度といった透過率で透過させ、その他の光を反射するものとしてもよい。この場合には、反射層５を透過した光の強度や波長をモニターすることにより、そのモニターした結果を用いて発光強度等を制御したりすることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第２の発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ本発明の発光素子の第１の製造方法を示す工程毎の模式的な断面図である。
【図４】従来の発光素子の例を示す模式図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ第１，第２，第３の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・・窒化ガリウム系化合物半導体層
１ａ・・・発光層
１ｂ・・・第１導電型半導体層（ｐ型半導体層）
１ｂ１・・一方主面
１ｃ・・・第２導電型半導体層（ｎ型半導体層）
１ｃ１・・他方主面
２・・・・透光性導電層
３・・・・導電層
４・・・・基板
５・・・・反射層
６・・・・電極パッド
７・・・・第１の導電層
８・・・・第２の導電層
９・・・・基体
10・・・・保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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