(57)【要約】【課題】  レンズ形状を有し、少ない工程数により良好な歩留まりで製造でき、しかも、比較的低いコストで製造できる半導体発光素子と、その製造方法と、照明装置を提供すること。【解決手段】  平面視における中央に、厚み方向に延びる貫通穴２を有し、貫通穴２の表面側の開口に面取り部３が形成されたｎ型基板１上に、貫通穴２２内を埋め込むと共にｎ型基板１の表面より突出した凸型のｎ型中間バンドギャップ層１１と、ｎ型クラッド層１２と、アンドープ発光層１３と、ｐ型第１クラッド層１４と、ｐ型第２クラッド層１６と、ｐ型コンタクト層１７を備える。ｐ型コンタクト層１７上にｐ型電極１８を備え、ｎ型基板板１及びｎ型中間バンドギャップ層１１の裏面にｎ型電極２１を備える。発光層１３が凸型に形成され、光出射面であるｐ型コンタクト層１７の表面がレンズ形状に形成されているので、多方向に光を出射できる。【選択図】図１
2006332560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面側に少なくとも発光層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記基板に、厚み方向に延びる貫通穴を形成する工程と、
上記基板の裏面側から表面側に、上記貫通穴を介して成長ガスを導入して、この基板の表面側に、上記発光層を含む結晶成長層を形成する工程と
を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板の表面側に、凹部を有する治具を、上記凹部が上記貫通穴に臨むように配置する工程を備え、
上記治具の凹部内に、上記結晶成長層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板の表面側のみに、上記結晶成長層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板は、裏面に上記成長ガスの結晶成長を防止する成長防止部が設けられていることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板は、上記貫通穴の上記基板の表面側の開口に、すり鉢状の面取り部が設けられていることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記治具は、上記基板よりも上記成長ガスの結晶成長がされ難い材料で形成されていることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記治具は、上記成長ガスの結晶成長が実質的にされない材料で形成されていることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記治具は、上記凹部の内側面が球状であり、
上記結晶成長層は、上記凹部の内側面の形状に対応する球状の表面を有するように形成されることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板から最も遠い上記結晶成長層の表面に、第１電極を形成する工程を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板の裏面側に、第２電極を形成する工程を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板をチップ毎に分割する工程を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板の裏面に、上記発光層からの光を透過する材料で形成された光透過層を設ける工程を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板の表面と、上記治具の上記凹部を有する側の面との間に、余剰の上記成長ガスを排出するための隙間を設けることを特徴する半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法において、
上記基板は複数の上記貫通穴を有し、
上記治具は複数の上記凹部を有し、
上記基板の複数の貫通穴に、互いに異なる上記成長ガスを供給して、上記治具の複数の凹部内に、互いに異なる上記結晶成長層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
基板と、
上記基板の表面側に形成され、平面視において中央部分が他の部分よりも突出した凸形状を有する発光層と
を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半導体発光素子において、
上記発光層の表面側に形成され、平面視において中央部分が他の部分よりも突出した凸形状を有し、上記発光層からの光を外部に出射させる光取り出し層を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１７】
請求項１６に記載の半導体発光素子において、
上記光取り出し層の表面は、半球、ブリリアントカット、円錐台形又は６面体の底面以外の部分の形状を有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１８】
請求項１５に記載の半導体発光素子において、
上記複数の半導体層の表面側に形成された第１の電極と、
上記基板の裏面側に形成された第２の電極とを備え、
上記基板は、平面視において略中央に貫通穴を有し、
上記基板は、上記第２の電極と発光層との間を流れる電流に対して電流狭窄を行う電流狭窄部を有する
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１９】
請求項１６に記載の半導体発光素子と、
上記半導体発光素子の光取り出し層の表面に形成された蛍光層と
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
請求項１６に記載の２つの半導体発光素子と、
上記２つの半導体発光素子の光取り出し層の表面に形成された蛍光層とを備え、
上記２つの半導体発光素子の基板の裏面が、互いに接合されていることを特徴とする照明装置。
請求項１６に記載の半導体発光素子を２つ備え、
上記２つの半導体発光素子の基板の裏面が、互いに接合されており、
上記２つの半導体発光素子の光取り出し層の表面に、蛍光層が形成されてい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、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子及び照明装置に関し、特に、レンズ形状を有する半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光素子には、発光層で生成した光の指向性を向上するために、チップの光出射側の面をレンズ形状にしたものがある。
【０００３】
この種の半導体発光素子の製造方法としては、従来、基板の表面に、平面視において円形状を有する複数のエッチングマスク層を、上層に向かうにつれて径が小さくなるように積層した後、上記基板をエッチングすると共に上記エッチングマスク層を１層分選択エッチングする工程を順次繰り返して、上記基板の表面をレンズ状に形成する方法が提案されている（例えば特開平５−３７００７号公報：特許文献１参照）。
【０００４】
また、他のレンズ形状を有する半導体発光素子の製造方法としては、発光層上に形成された電流阻止層の開口を覆うようにガラス層を形成し、このガラス層を加熱により溶融又は軟化させて、球状表面を有するレンズを形成する方法が提案されている（例えば特開平７−１６９９９４号公報：特許文献２参照）。上記発光層は、略平板形状を有する。
【０００５】
しかしながら、上記複数のエッチングマスク層を用いる方法は、基板のエッチングとエッチングマスクの選択エッチングとを複数回繰り返すので、工程数が多くて製造コストが高いという問題がある。
【０００６】
また、上記ガラス層の溶融又は軟化によりレンズを形成する方法は、上記ガラス層の材料を、適切な溶融又は軟化の特性を有するように調整する必要がる。また、上記ガラス層の寸法を、溶融又は軟化の特性を考慮した寸法にする必要がある。さらに、上記ガラス層を加熱する温度管理を高精度に行う必要がある。したがって、上記ガラス層の材料の特性、ガラス層の寸法、又は、加熱温度のばらつきにより、歩留まりの低下を招きやすいという問題がある。
【特許文献１】特開平５−３７００７号公報
【特許文献２】特開平７−１６９９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、レンズ形状を有し、少ない工程数により良好な歩留まりで製造でき、しかも、比較的低いコストで製造できる半導体発光素子と、その製造方法と、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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の半導体発光素子の製造方法は、
基板の表面側に少なくとも発光層を有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記基板に、厚み方向に延びる貫通穴を形成する工程と、
上記基板の裏面側から表面側に、上記貫通穴を介して成長ガスを導入して、この基板の表面側に、上記発光層を含む結晶成長層を形成する工程と
を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、上記基板の貫通穴を介して成長ガスを導入することにより、上記基板の表面側に、上記発光層を含む結晶成長層を形成する。この結晶成長層は、従来のようにエッチングを行うことなく、また、ガラス層を形成して溶融する工程を行うことなく、レンズ形状にすることができるので、レンズ形状を有する半導体発光素子を少ない工程数で製造できる。また、従来のようにガラス層の材料の特性や寸法や加熱温度のばらつきによる歩留まりの低下が生じないので、比較的良好な歩留まりで半導体発光素子を製造できる。したがって、従来よりも低いコストで半導体発光素子が製造できる。
【００１０】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板の表面側に、凹部を有する治具を、上記凹部が上記貫通穴に臨むように配置する工程を備え、
上記治具の凹部内に、上記結晶成長層を形成する。
【００１１】
上記実施形態によれば、上記基板の貫通穴を介して流れた成長ガスが上記治具の凹部内に導入され、この凹部内に結晶成長層が形成される。したがって、上記結晶成長層は、上記凹部の形状によって定義される形状に形成され、例えばレンズ形状の半導体発光素子を容易に形成することができる。
【００１２】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板の表面側のみに、上記結晶成長層を形成する。
【００１３】
上記実施形態によれば、上記基板の表面側に、上記発光層を含む結晶成長層を形成して、上記基板の表面側に光を出射する半導体発光素子が得られる。
【００１４】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板は、裏面に上記成長ガスの結晶成長を防止する成長防止部が設けられている。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記成長防止部により、上記基板の裏面への結晶成長を防止できる。
【００１６】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板は、上記貫通穴の上記基板の表面側の開口に、すり鉢状の面取り部が設けられている。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記すり鉢状の面取り部によって、上記成長ガスが基板に接触する面積が大きくなる。したがって、基板の表面側の結晶成長を促進できる。
【００１８】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記治具は、上記基板よりも上記成長ガスの結晶成長がされ難い材料で形成されている。
【００１９】
上記実施形態によれば、上記治具の凹部内よりも上記基板表面に結晶成長がされ易いので、上記基板の表面側に効果的に結晶成長層を形成できる。また、上記結晶成長層の形成後、上記治具を上記結晶成長層に対して容易に分離できる。
【００２０】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記治具は、上記成長ガスの結晶成長が実質的にされない材料で形成されている。
【００２１】
上記実施形態によれば、上記治具の凹部内には結晶成長が実質的にされないので、上記基板の表面側に確実に結晶成長層を形成できる。また、上記結晶成長層の形成後、上記治具を上記結晶成長層に対して確実に分離できる。
【００２２】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記治具は、上記凹部の内側面が球状であり、
上記結晶成長層は、上記凹部の内側面の形状に対応する球状の表面を有するように形成される。
【００２３】
上記実施形態によれば、上記凹部の内側面が球状の治具を用いることにより、上記結晶成長層が、上記凹部の内側面の形状に対応する球状の表面を有するように形成される。したがって、光取り出し効率が大きい半導体発光素子を容易に形成できる。
【００２４】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板から最も遠い上記結晶成長層の表面に、第１電極を形成する工程を備える。
【００２５】
上記実施形態によれば、上記発光層を含む結晶成長層に、表面側から電流を供給する第１電極を形成できる。
【００２６】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板の裏面側に、第２電極を形成する工程を備える。
【００２７】
上記実施形態によれば、上記発光層を含む結晶成長層に、裏面側から電流を供給する第２電極を形成できる。
【００２８】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板をチップ毎に分割する工程を備える。
【００２９】
上記実施形態によれば、上記基板をチップ毎に分割することにより、チップ状の半導体発光素子が得られる。
【００３０】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板の裏面に、上記発光層からの光を透過する材料で形成された光透過層を設ける工程を備える。
【００３１】
上記実施形態によれば、上記光透過層を介して基板の裏面側にも光を出射できる半導体発光素子が得られる。
【００３２】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板の表面と、上記治具の上記凹部を有する側の面との間に、余剰の上記成長ガスを排出するための隙間を設ける。
【００３３】
上記実施形態によれば、上記基板と治具との間の隙間から、上記治具の凹部内に導入された成長ガスのうちの余剰の成長ガスを排出できるので、上記治具の凹部内に適切な寸法の結晶成長層を形成できる。
【００３４】
一実施形態の半導体発光素子の製造方法は、上記基板は複数の上記貫通穴を有し、
上記治具は複数の上記凹部を有し、
上記基板の複数の貫通穴に、互いに異なる上記成長ガスを供給して、上記治具の複数の凹部内に、互いに異なる上記結晶成長層を形成する。
【００３５】
上記実施形態によれば、基板を形成する同一のウェハ上に、上記互いに異なる結晶成長層を形成できるので、例えば発光色が互いに異なる半導体発光素子を効率良く製造できる。
【００３６】
本発明の半導体発光素子は、基板と、
上記基板の表面側に形成され、平面視において中央部分が他の部分よりも突出した凸形状を有する発光層とを備えることを特徴としている。
【００３７】
上記構成によれば、上記凸形状を有する発光層は、平面視において同一寸法の平板形状の発光層と比較して、光出射側に臨む面積を大きくできる。したがって、従来の平板形状の発光層を有する半導体発光素子よりも多い方向に光を出射する半導体発光素子が得られる。
【００３８】
一実施形態の半導体発光素子は、上記発光層の表面側に形成され、平面視において中央部分が他の部分よりも突出した凸形状を有し、上記発光層からの光を外部に出射させる光取り出し層を備える。
【００３９】
上記実施形態によれば、上記光取り出し層により、上記発光層からの光が効率良く外部に出射される。なお、上記光取り出し層は、表面が上記発光層の表面と相似形状を有してもよく、あるいは、表面が上記発光層の表面とは異なる形状を有して例えばレンズとしての機能を奏してもよい。
【００４０】
一実施形態の半導体発光素子は、上記光取り出し層の表面は、半球、ブリリアントカット、円錐台形又は６面体の底面以外の部分の形状を有する。
【００４１】
上記実施形態によれば、上記光取り出し層の各形状に応じた特性の光を外部に出射させることができる。
【００４２】
一実施形態の半導体発光素子は、上記複数の半導体層の表面側に形成された第１の電極と、
上記基板の裏面側に形成された第２の電極とを備え、
上記基板は、平面視において略中央に貫通穴を有し、
上記基板は、上記第２の電極と発光層との間を流れる電流に対して電流狭窄を行う電流狭窄部を有する。
【００４３】
上記実施形態によれば、上記基板が電流狭窄部を有するので、上記発光層の寸法が大きい場合であっても、この発光層の発光効率を効果的に向上できる。なお、上記電流狭窄部は、上記基板の第２電極側の部分に形成された絶縁体によって構成するのが好ましい。
【００４４】
本発明の照明装置は、上記半導体発光素子と、
上記半導体発光素子の光取り出し層の表面に形成された蛍光層と
を備えることを特徴としている。
【００４５】
上記構成によれば、上記半導体発光素子からの光を、上記蛍光層で所定の色の光に変換することにより、所定色の光を多方向に出射する照明装置が得られる。
【００４６】
本発明の照明装置は、上記半導体発光素子を２つ備え、
上記２つの半導体発光素子の基板の裏面が、互いに接合されており、
上記２つの半導体発光素子の光取り出し層の表面に、蛍光層が形成されていることを特徴としている。
【００４７】
上記構成によれば、２つの上記半導体発光素子からの光を、上記蛍光層で所定の色の光に変換することにより、所定色の光を多方向に出射する照明装置が得られる。なお、上記蛍光層を複数層形成してもよい。これにより、上記半導体発光素子からの光を複数の色の光に変換し、この複数色の光を重ね合わせて、所望の色の光を得ることができる。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように、本発明の半導体発光素子の製造方法は、基板の厚み方向に延びる貫通穴を介して、上記基板の裏面側から表面側に成長ガスを導入して、上記基板の表面側に、発光層を含む結晶成長層を形成するので、この結晶成長層は、従来のようにエッチングを行うことなく、また、ガラス層を形成して溶融する工程を行うことなく、レンズ形状にすることができるから、従来よりも少ない工程によって高い歩留まりでレンズ形状を有する半導体発光素子を製造できる。
【００４９】
また、本発明の半導体発光素子は、平面視において中央部分が他の部分よりも突出した凸形状を有する発光層を備えるので、平面視において同一寸法の平板形状の発光層を有する半導体発光素子よりも多方向に光を出射できる半導体発光素子が得られる。
【００５０】
また、本発明の照明装置は、上記半導体発光素子と、上記半導体発光素子の光取り出し層の表面に形成された蛍光層とを備えるので、所定色の光を多方向に出射する照明装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の半導体発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を模式的に示す断面図である。図１において、ＬＥＤは、導電性材料で形成された基体２３上に導電性ペースト２２によってダイボンドされている。
【００５３】
このＬＥＤは導電性のｎ型ＧａＡｓ基板１を備え、この導電性のｎ型ＧａＡｓ基板１は、平面視において略円形に形成されていると共に、平面視における中央に、厚み方向に延びる貫通穴２が形成されている。この貫通穴２の表面側の開口には、すり鉢状の面取り部３が形成されている。上記ｎ型ＧａＡｓ基板１の貫通穴２内にはｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（以下、ＧａＩｎＰという）中間バンドギャップ層１１が形成されており、このｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層１１は、上部が上記ｎ型ＧａＡｓ基板１の表面よりも突出している。この中間バンドギャップ層１１の基板１表面よりも突出した部分は、上記基板１の貫通穴２の軸方向に引き延ばされたような扁平球状の表面を有する。このｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層１１の表面に、ｎ型（ＡｌyＧａ1-y）0.5Ｉｎ0.5Ｐ(以下、ＡｌＧａＩｎＰといい、ｙの値のみを括弧内に記す。ここでは、ｙ＝０.７)クラッド層１２と、アンドープＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.５)発光層１３と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第１クラッド層１４と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第２クラッド層１６と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７とが、各々の表面を順次覆うように形成されている。
【００５４】
上記ｎ型クラッド層１２、発光層１３、ｐ型第１クラッド層１４及びｐ型第２クラッド層１６は、表面がいずれも上記中間バンドギャップ層１１の表面と概略相似形の扁平球状であると共に、端部が基板１の面取り部３に接している。上記ｐ型コンタクト層１７は、概略球状の表面を有し、この表面の端部が基板１の表面に接している。
【００５５】
上記ｐ型コンタクト層１７の頂部には、ｐ型電極１８が形成され、このｐ型電極１８にワイヤ１９が接続されている。
【００５６】
上記基板１の裏面と、上記中間バンドギャップ層１１の裏面とを覆うように、ｎ型電極２１が形成されている。このｎ型電極２１が、導電性ペースト２２によって基体２３上に固定されている。
【００５７】
上記構成のＬＥＤにおいて、ｎ型電極２１とｐ型電極１８との間に所定の電位差が与えられると、キャリアの再結合によって発光層１３に所定波長の光が生成される。上記発光層１３は、上記基板１の表面よりも突出した凸状に形成されているので、従来の平板形状の発光層よりも多くの方向に向かう光を生成する。この発光層１３からの光は、上記ｐ型コンタクト層１７を透過して、矢印Ｒで示すように、基板１の表面よりも上側の多方向に出射する。
【００５８】
以下、本実施形態のＬＥＤの製造方法を説明する。
【００５９】
図２Ａ乃至２Ｊは、図１のＬＥＤの製造方法を示す工程図である。
【００６０】
まず、図２Ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にパターニングを行い、成長ガスを導入するための貫通穴２をエッチングによって作成する。
【００６１】
次に、図２Ｂに示すように、基板の一方の側（図２Ｂにおいて下側）であって結晶成長を行う側の表面について、上記貫通穴２の開口の周りをパターニングし、エッチングを行って、すり鉢状の面取り部３を形成する。これにより、上記貫通穴２を介して導入する成長ガスが接触する面積を大きくして、結晶成長を行い易くする。
【００６２】
次に、図２Ｃに示すように、上記基板１の一方の側の面に対向して、治具２５を配置する。この治具２５は、この基板１の一方の側の面に形成する結晶成長層の形状を規定するためのものであり、上記基板１の貫通穴２を臨む凹部２６が形成されている。この治具２５の凹部２６の内側面は、略半球形状を有する。この冶具２５は、石英やカーボン等のように、ＬＥＤを構成する層の材料が実質的に結晶成長しない材質で形成されている。
【００６３】
次に、図２Ｄに示すように、基板１の貫通穴２に成長ガスを導入し、この成長ガスを基板１の他方の側から一方の側に導いて、上記治具２５の凹部２６の内側面に結晶成長を行う。この結晶成長は、ＭＯＣＶＤ法(有機金属気相成長法)で行う。図２Ｄは、ＬＥＤの最外層になるｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７の結晶成長の途中を示す図であり、上記基板１の面取り部３からＧａＡｓ結晶１０が成長しつつある様子を示している。このとき、結晶成長に寄与しなかった余剰の成長ガスは、基板１の一方の側の面と、この面に対向する治具２５の面との間の隙間から排出される。
【００６４】
上記基板１の他方の側の面は、成長ガスによって結晶成長が行われないように、ＳｉＯ２で形成された保護膜で保護しておく。あるいは、図示しないが、冶具２５と同じ材質で形成されて基板１の貫通穴２と同じ平面位置に貫通穴を設けた保護用治具を用いてもよい。この保護用治具を上記基板１の他方の側に配置し、この保護用治具の貫通穴を介して、上記基板１の貫通穴２に成長ガスを導入することにより、上記基板１の他方の側の面に不要な結晶成長が生じることを防止できる。
【００６５】
図２Ｅは、結晶成長により、結晶成長層としてのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７が形成された様子を示す図である。図２Ｅに示すように、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７は、上記治具２５の凹部２６の表面を覆うように、かつ、基板１と治具２５との間の隙間を埋めるように形成される。
【００６６】
引き続いて、他の成長ガスを基板１の貫通穴２内に導入して、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７の上記貫通穴２に臨む内側面に、他の結晶成長層としてのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１４と、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層１３と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２とを順次形成する。このｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１４と、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層１３と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２は、上記基板１の面取り部３から結晶成長が進む。そして、上記ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２の内側面に接すると共に上記貫通穴２内を埋め込むように、ｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層１１を形成する。図２Ｆは、基板１の貫通穴２内を埋め込んでｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層１１を形成した後の様子を示す図である。図２Ｆに示すように、上記ｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層１１の露出面と、基板１の他方の面とが略同一の平面になる。なお、図２Ｆにおいて、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１４、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層１３、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２及びｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層１１の各々の間の境界線は、図示していない。
【００６７】
そして、図２Ｇに示すように、治具２５を基板１及び結晶成長層から離脱して、最表面側のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７が露出する。このｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７の表面は、上記治具２５の凹部２６で規定された概略球状のレンズ形状を有する。
【００６８】
続いて、図２Ｈに示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７の頂部にｐ型電極１８を形成する。また、図２Ｉに示すように、基板１の裏面（他方の側の面）と、中間バンドギャップ層１１の露出面とに、ｎ型電極２１を形成する。
【００６９】
そして、図２Ｊに示すように、ダイシングによってチップに分割する。
【００７０】
本実施形態において、結晶成長層をＭＯＣＶＤ法で形成したが、ＭＢＥ法(分子線エピタキシ法)やＶＰＥ法(気相成長法)等の他の方法で形成してもよい。
【００７１】
また、本実施形態において、ｐ型コンタクト層１７の表面形状と、ｎ型中間バンドギャップ層１１の表面形状は、互いに相似であってもよい。すなわち、上記ｐ型コンタクト層１７は、全体に略均一な厚みに形成してもよい。また、上記ｐ型コンタクト層１７の表面形状は、球状以外の扁平球状や円柱状等の他の形状を有してもよい。
【００７２】
（第２実施形態）
図３Ａ乃至３Ｃは、本発明の第２実施形態の半導体発光素子としてのＬＥＤを示す図である。
【００７３】
本実施形態のＬＥＤは、基板１上に、図示しないが、第１実施形態のＬＥＤと同様のｎ型中間バンドギャップ層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型第１クラッド層及びｐ型第２クラッド層が形成されている。このｐ型第２クラッド層の表面に、最外層のｐ型コンタクト層１７が形成されている。本実施形態のＬＥＤは、上記各層の表面が球状以外の形状である点が、第１実施形態のＬＥＤと相違する。第２実施形態のＬＥＤにおいて、第１実施形態のＬＥＤの構成部分と同じ構成部分には同じ参照番号を付して、第１実施形態と共通する事項については、詳細な説明を省略する。
【００７４】
図３ＡのＬＥＤは、最外層のｐ型コンタクト層１７の表面が、ブリリアンカットの形状を有する。これにより、光の取り出し性能を向上することができるようになっている。このＬＥＤは、ｎ型中間バンドギャップ層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型第１クラッド層及びｐ型第２クラッド層の各層が、最外層のｐ型コンタクト層１７の表面形状と略相似のブリリアントカット形状の表面を有する。
【００７５】
図３ＢのＬＥＤは、最外層のｐ型コンタクト層１７の表面が、円錐台の底面部分以外の部分の形状を有する。これにより、所定の方向の光の取り出し性能を向上することができるようになっている。このＬＥＤは、ｎ型中間バンドギャップ層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型第１クラッド層及びｐ型第２クラッド層の各層が、最外層のｐ型コンタクト層１７の表面形状と略相似の形状の表面を有し、この表面の形状は、円錐台の底面部分以外の部分の形状である。
【００７６】
図３ＣのＬＥＤは、最外層のｐ型コンタクト層１７の表面が、六面体の底面部分以外の部分の形状を有する。これにより、所定の方向の光の取り出し性能を向上することができるようになっている。このＬＥＤは、ｎ型中間バンドギャップ層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型第１クラッド層及びｐ型第２クラッド層の各層が、最外層のｐ型コンタクト層１７の表面形状と略相似の形状の表面を有し、この表面の形状は、六面体の底面部分以外の部分の形状である。
【００７７】
上記ＬＥＤは、いずれも、ｐ型コンタクト層１７の頂部にｐ型電極１８が設けられていると共に、基板１の裏面にｎ型電極２１が設けられている。
【００７８】
本実施形態のＬＥＤの製造方法は、ｐ型コンタクト層１７の表面形状に対応する形状の凹部２６を有する治具２５を用いる以外は、第１実施形態のＬＥＤの製造方法と同様である。例えば、図３ＡのＬＥＤを製造する場合、第１実施形態のＬＥＤの製造方法における工程図のうち、図２Ｃに示した工程において、ブリリアントカット形状の内側面を有する凹部２６が形成された治具２５を、基板１の他方側に配置する。この後、基板１の貫通穴２を介して治具２５の凹部２６内に成長ガスを導入し、この凹部２６の内側表面上に結晶成長を行って、ｐ型コンタクト層１７を形成する。このｐ型コンタクト層１７は、全体に亘って略均一の厚みに成長することにより、基板１の貫通穴２に臨む内側面が、ブリリアントカット形状になる。そして、上記基板１の貫通穴２に順次成長ガスを導入することにより、上記ｐ型コンタクト層１７の内側に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層と、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層と、ｎ型中間バンドギャップ層１１を形成する。上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層と、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層と、ｎ型中間バンドギャップ層１１は、上記治具２５の凹部２６の内側面の形状に対応して、ブリリアントカット形状の表面に形成される。
【００７９】
このようにして、発光層が、基板１の表面よりも突出すると共にブリリアントカット形状の表面を有し、また、光出射面であるｐ型コンタクト層１７の表面がブリリアントカット形状を有することにより、従来よりも光強度が従来よりも大きく、かつ、多方向に光を出射できるＬＥＤが得られる。
【００８０】
上記ｐ型コンタクト層１７の表面が円錐台の底面部分以外の部分の形状を有する図３ＢのＬＥＤは、凹部２６の内側面が円錐台の底面部分以外の部分の形状を有する治具２５を用いて、図３ＡのＬＥＤと同様に製造すればよい。また、上記ｐ型コンタクト層１７の表面が六面体の底面部分以外の部分の形状を有する図３ＣのＬＥＤは、凹部２６の内側面が六面体の底面部分以外の部分の形状を有する治具２５を用いて、図３ＡのＬＥＤと同様に製造すればよい。
【００８１】
（第３実施形態）
図４Ａは、第３実施形態の半導体発光素子としてのＬＥＤを示す図である。このＬＥＤは、第１実施形態のＬＥＤと同様の構成を有する第１ＬＥＤ部４１と、この第１ＬＥＤ部４１を構成する層の導電型と逆の導電型の層を有する第２ＬＥＤ部５１とを接合して形成している。
【００８２】
図４Ｂは、本実施形態のＬＥＤの断面を模式的に示す断面図である。図４Ｂに示すように、上記第１ＬＥＤ部４１は、ｎ型ＧａＡｓ基板４２と、このｎ型ＧａＡｓ基板４２の一方の側に順次形成されたｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層４３、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ（ｙ＝０.７)クラッド層４４、アンドープＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.５)発光層４５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第１クラッド層４６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第２クラッド層４７、及び、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層４８を有する。
【００８３】
上記基板４２は、平面視において略円形に形成されていると共に、平面視における中心に、厚み方向に延びる貫通穴４２ａが形成されている。この上記基板４２の一方の側の面における貫通穴４２ａの開口には、すり鉢状の面取り部４２ｂが形成されている。上記貫通穴４２ａの内側を埋め込むと共に、上記基板４２の一方の側の面から突出するように、上記ｎ型中間バンドギャップ層４３が形成されている。また、上記ｎ型クラッド層４４、発光層４５、ｐ型第１クラッド層４６、ｐ型第２クラッド層４７、及び、ｐ型コンタクト層４８の各層は、上記ｎ型中間バンドギャップ層４３の突出側の面と略相似形の表面を有して、基板４２の一方の側の面よりも突出している。また、上記ｎ型クラッド層４４、発光層４５、ｐ型第１クラッド層４６、ｐ型第２クラッド層４７は、端部が面取り部４２ｂに接している。
【００８４】
上記第２ＬＥＤ部５１は、ｐ型ＧａＡｓ基板５２と、このｐ型ＧａＡｓ基板５２の一方の側に順次形成されたｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層５３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ（ｙ＝０.７)クラッド層５４、アンドープＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.５)発光層５５、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第１クラッド層５６、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第２クラッド層５７、及び、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層５８を有する。
【００８５】
上記基板５２には、第１ＬＥＤ部４１と同様に、貫通穴５２ａとすり鉢状の面取り部５２ｂが形成されている。上記貫通穴５２ａの内側を埋め込むと共に、上記基板５２の一方の側の面から突出するように、上記ｐ型中間バンドギャップ層５３が形成されている。また、上記ｐ型クラッド層５４、発光層５５、ｎ型第１クラッド層５６、ｎ型第２クラッド層５７、及び、ｎ型コンタクト層５８の各層は、上記ｐ型中間バンドギャップ層５３の突出側の面と略相似形の表面を有して、基板５２の一方の側の面よりも突出している。また、上記ｐ型クラッド層５４、発光層５５、ｎ型第１クラッド層５６、ｎ型第２クラッド層５７は、端部が面取り部５２ｂに接している。
【００８６】
上記ｎ型コンタクト層５８は、概略球状の表面を有する球状部５８ａと、この球状部５８ａの頂部から、基板５２の法線方向に延びる円柱状の柱状部５８ｂとで形成されている。
【００８７】
上記第１ＬＥＤ部４１のｎ型基板４２と、上記第２ＬＥＤ部５１のｐ型基板５２とは、他方の側の面が互いに接合されている。
【００８８】
上記第１ＬＥＤ部４１のｐ型コンタクト層４８の頂部にｐ型電極６１が形成されていると共に、上記第２ＬＥＤ部５１のｎ型コンタクト層５８の柱状部５８ｂの端面にｎ型電極６２が形成されている。
【００８９】
本実施形態のＬＥＤにおいて、ｐ型電極６１とｎ型電極６２との間に所定の電位差が与えられると、第１ＬＥＤ部の発光層４５と、第２ＬＥＤ部の発光層５５とにキャリアの再結合が生じて、各発光層４５，５５に所定波長の光が生成される。上記発光層４５，５５は、各基板４２，５２の表面（一方の側の面）よりも突出した凸状に形成されており、しかも、互いに逆向きに突出しているので、各基板４２，５２の接合面の中心から見て略全方向に向かって光を出射することができる。
【００９０】
以下、本実施形態のＬＥＤの製造方法を説明する。
【００９１】
本実施形態のＬＥＤを構成する第１ＬＥＤ部４１と第２ＬＥＤ部５１のうち、第１ＬＥＤ部４１に関して、第１実施形態の製造方法の各工程のうち、図Ａ乃至２Ｇで示した工程を行って、基板４２上に複数の結晶成長層を形成する。
【００９２】
一方、第２ＬＥＤ部５１については、図５Ａ乃至５Ｇの工程図で示すような製造方法により、基板５２上に複数の結晶成長層を形成する。
【００９３】
まず、図５Ａに示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板５２上にパターニングを行い、貫通穴５２ａをエッチングによって作成する。
【００９４】
次に、図５Ｂに示すように、基板の一方の側（図５Ｂにおいて下側）であって結晶成長を行う側の表面について、上記貫通穴５２ａの開口の周りをパターニングし、エッチングを行って、すり鉢状の面取り部５２ｂを形成する。
【００９５】
次に、図５Ｃに示すように、上記基板５２の一方の側の面に対向して、治具６５を配置する。この治具６５は、上記基板５２の貫通穴５２ａを臨む凹部６６が形成されている。この凹部６６は、内側面が略半球状の半球部６６ａと、この半球部６６ａの底に形成されてこの半球部６６ａよりも小径の有底の筒状穴６６ｂとで形成されている。この冶具６５の材質は、石英やカーボン等のようにＬＥＤを構成する層の材料が実質的に結晶成長しない材質で形成されている。
【００９６】
次に、図５Ｄに示すように、基板の貫通穴５２ａに成長ガスを導入し、この成長ガスを基板５２の他方の側から一方の側に導いて、上記治具６５の凹部６６の内側面に結晶成長を行う。この結晶成長は、ＭＯＣＶＤ法で行う。図５Ｄは、第２ＬＥＤ部５１の最外層になるｎ型ＧａＡｓコンタクト層５８の結晶成長の途中を示す図であり、上記基板５２の面取り部５２ｂからＧａＡｓ結晶６８が成長しつつある様子を示している。このとき、結晶成長に寄与しなかった余剰の成長ガスは、基板５２の一方の側の面と、この面に対向する治具６５の面との間の隙間から排出される。
【００９７】
上記基板５２の他方の側の面は、ＳｉＯ２等の保護膜で保護しておく。あるいは、冶具６５と同じ材質で形成されて貫通穴を設けた保護用治具を用いてもよい。
【００９８】
図５Ｅは、結晶成長により、結晶成長層としてのｎ型ＧａＡｓコンタクト層５８が形成された様子を示す図である。図５Ｅに示すように、上記ｎ型ＧａＡｓコンタクト層５８は、上記治具６５の凹部６６の筒状穴６６内を埋め込むと共に、半球部６６ａの表面を覆うように、かつ、基板５２と治具６５との間の隙間を埋めるように形成される。
【００９９】
引き続いて、他の成長ガスを基板５２の貫通穴５２ａ内に導入して、上記ｎ型ＧａＡｓコンタクト層５８の上記貫通穴５２ａに臨む内側面に、他の結晶成長層としてのｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層５７と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層５６と、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層５５と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５４とを、この順で形成する。そして、上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５４の内側面に接すると共に上記貫通穴５２ａ内を埋め込むように、ｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層５３を形成する。図５Ｆは、基板５２の貫通穴５２ａ内を埋め込んでｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層５３を形成した後の様子を示す図である。なお、図５Ｆにおいて、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層５８、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層５７、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層５６、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層５５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５４及びｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層５３の各々の間の境界線は、図示していない。
【０１００】
そして、図５Ｇに示すように、治具６５を基板５２及び結晶成長層から離脱して、最表面側のｎ型ＧａＡｓコンタクト層５８が露出する。このｎ型ＧａＡｓコンタクト層５８の表面は、上記治具６５の凹部６６で規定された形状を有し、概略球状の球状部５８ａと、この球状部５８ａの頂部から突出した柱状部５８ｂとを有する。
【０１０１】
この複数の結晶成長層が形成された基板５２と、上記複数の結晶成長層が形成された基板４２とを、裏面（他方の側の面）を互いに接合する。この基板４２，５２の接合は、後述する第５実施形態で用いるのと同じ治具を用いて行う。すなわち、上記基板４２，５２の裏面を互いに接した状態で、各基板４２，５２の最外面のｐ型コンタクト層４８及びｎ型コンタクト層５８に互いに向き合う側の力を作用させて、各基板４２，５２を加熱する。これにより、上記基板４２，５２の裏面を接合する。
【０１０２】
続いて、第１ＬＥＤ部４１側のｐ型コンタクト層４８の頂部にｐ型電極６１を形成し、第２ＬＥＤ部５１側のｎ型コンタクト層５８の柱状部５８の端面に、ｎ型電極６２を形成する。
【０１０３】
そして、裏面が接合された基板４２，５２をチップ毎に分割することにより、本実施形態のＬＥＤが完成する。
【０１０４】
本実施形態において、結晶成長層をＭＯＣＶＤ法で形成したが、ＭＢＥ法やＶＰＥ法等の他の方法で形成してもよい。
【０１０５】
また、本実施形態において、第２ＬＥＤ部５１のｎ型コンタクト層５８は、球状部５８ａと柱状部５８ｂとを有したが、上記柱状部５８ｂは無くてもよい。すなわち、図６Ａのような第１ＬＥＤ部４１と、図６Ｂのような第２ＬＥＤ部１５１との互いの基板の裏面を接合して、図６Ｃのような提灯状のＬＥＤを形成する。上記第２ＬＥＤ部１５１は、図４Ｂの第２ＬＥＤ部５１と同様のｐ型基板、ｐ型中間バンドギャップ層、ｐ型クラッド層、アンドープ発光層、ｎ型第１クラッド層、及び、ｎ型第２クラッド層を有する。このｎ型第２クラッド層の表面に形成された最外層のｎ型コンタクト層を、球状に形成した点が図４Ｂの第２ＬＥＤ５１部と異なる。図６ＣのＬＥＤは、全方向に光を出射可能であると共に、小型化を図ることができる。
【０１０６】
本実施形態において、第１ＬＥＤ部のｐ型コンタクト層４８は、全体に略均一な厚みに形成してもよい。また、第２ＬＥＤ部のｎ型コンタクト層５８は、全体に略均一な厚みに形成してもよい。また、上記ｐ型コンタクト層４８及びｎ型コンタクト層５８の表面形状は、球状以外の扁平球状や円柱状等の他の形状を有してもよい。
【０１０７】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態の照明装置としてのランプを示す模式断面図である。このランプは、第３実施形態のＬＥＤと同様の構造を有するＬＥＤ７０の表面に、第１乃至第３蛍光層７４，７５，７６が順次積層されて形成されている。図７において、ＬＥＤ７０の構造の詳細は、省略している。
【０１０８】
このランプに用いられるＬＥＤ７０は、第１ＬＥＤ部７１と第２ＬＥＤ７２とが接合されて形成されており、いずれのＬＥＤ部７１，７２も、発光波長が３８０ｎｍの紫色の光を出射する。第１ＬＥＤ部７１の最外層であるｐ型コンタクト層の表面上と、第２ＬＥＤ部７２の最外層であるｎ型コンタクト層の表面上とに、上記第１乃至第３蛍光層７４，７５，７６が積層されている。上記第１蛍光層７４は、上記紫色の光で励起されて赤色光を発する蛍光体を含み、上記第２蛍光層７５は、上記紫色の光で励起されて青色光を発する蛍光体を含み、上記第３蛍光層７６は、上記紫色の光で励起されて緑色光を発する蛍光体を含む。なお、上記第１乃至第３蛍光層７４，７５，７６は、上記第１及び第２ＬＥＤ７１，７２の基板の側面上にも積層されている。
【０１０９】
本実施形態のランプは、以下のように動作する。まず、第１ＬＥＤ部７１側のｐ型電極７８と、第２ＬＥＤ部７２側のｎ型電極７９との間に所定の電位差が与えられると、第１及び第２ＬＥＤ７１，７２の各発光層にキャリアの再結合が生じて、各発光層に紫色の光が生成される。この紫色の光は、各ＬＥＤ部７１，７２の表面から出射され、第１乃至第３蛍光層７４，７５，７６の蛍光体を励起して、各蛍光層７４，７５，７６から赤色光と青色光と緑色光とが出射される。この３原色の混色により、概ね白色の光がランプの外部に放出される。
【０１１０】
本実施形態のランプは、中心から略全方向に向かって紫色光を出射するＬＥＤを用いて形成されているので、略全方向に向かって白色光を出射することができる。
【０１１１】
なお、本実施形態において、上記第１及び第２ＬＥＤ部７１，７２の出射光は、３８０ｎｍの波長に限られず、３８０ｎｍ乃至４７０ｎｍの間の波長を有する紫色から青色の間の光であればよい。
【０１１２】
（第５実施形態）
本実施形態では、比較的簡易な構造により、基板の表面側に加えて裏面側に光を出射するＬＥＤを提供する。
【０１１３】
図８Ａ乃至８Ｄは、本実施形態のＬＥＤの製造方法を説明する工程図である。
【０１１４】
まず、第１実施形態の図２Ａ乃至２Ｇで示した工程と同様の工程を行い、基板１上に複数のレンズ形状の結晶成長層を形成する。この基板１の裏面に、図８Ａに示すように、発光層からの光に対して透明な第２基板３２を重ねる。この第２基板３２は、例えばＧａＰで形成される。
【０１１５】
続いて、図８Ｂに示すように、治具３４を用いて、この治具３４に矢印Ｐの方向の力を加えて、上記基板１を第２基板３２に押圧する。これと共に、上記基板１及び第２基板３２を４００℃乃至８００℃の温度で加熱する。これにより、上記基板１の裏面に第２基板３２を接合する。
【０１１６】
続いて、図８Ｃに示すように、上記基板１の裏面に接合された第２基板３２の裏面と、上記基板１上の結晶成長層の頂部とに、電極３５，１８を形成する。
【０１１７】
そして、図８Ｄに示すように、上記基板１及び第２基板３２をダイシングしてチップ化する。
【０１１８】
このようにして製造されたＬＥＤ３６は、基板１上の結晶成長層のうちの発光層からの光を、上記結晶成長層の表面からのみならず、基板１の貫通穴２を介して基板１の裏面側に導いて、光透過性の第２基板３２の側面からも出射させることができる。これにより、光の取り出し領域を第１実施形態のＬＥＤよりも拡大できる。
【０１１９】
（第６実施形態）
本実施形態では、同一の基板１に、発光色が互いに異なる２つの発光層を備えるＬＥＤを提供する。
【０１２０】
図９Ａ乃至９Ｆは、本実施形態のＬＥＤの製造方法を示した工程図である。
【０１２１】
まず、図９Ａに示すように、基板１に貫通穴２と面取り部３を形成する。この貫通穴２を形成する間隔は、第１実施形態における貫通穴２の間隔に対して約２倍の間隔にする。
【０１２２】
続いて、図９Ｂに示すように、基板１の一方の側（図９Ｂにおいて下側）の面に対向して、第１実施形態と同様の治具２５を配置する。
【０１２３】
続いて、図９Ｃに示すように、上記貫通穴２に成長ガスを導入し、この貫通穴２を介して基板１の他方の側から一方の側に成長ガスを導いて、上記治具２５の凹部２６内に複数の結晶成長層を形成して積層体８１を形成する。この積層体８１は、例えば、第１実施形態と同様の中間バンドギャップ層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型第１クラッド層、ｐ型第２クラッド層及びｐ型コンタクト層で構成できる。なお、積層体８１について、複数の結晶成長層の間の境界は図示していない。
【０１２４】
次に、図９Ｄに示すように、図９Ａで形成した貫通穴２の間に、更に貫通穴２を形成し、この貫通穴２の基板１の一方の側の開口に、面取り部３を形成する。上記貫通穴２は、上記治具２５の凹部２６に臨む位置に形成する。そして、上記更なる貫通穴２を介して、基板１の他方の側から一方の側に成長ガスを導いて、図９Ｃの工程で形成したのとは異なる材料で、複数の結晶成長層を積層して、積層体８２を形成する。なお、複数の結晶成長層の間の境界線は図示していない。
【０１２５】
続いて、図９Ｅに示すように、基板１及び積層体８１，８２から治具２５を離脱して、レンズ状の積層体８１，８２を露出させる。
【０１２６】
続いて、上記積層体８１，８２の頂部にｐ型電極１８を形成し、基板１の裏面（他方の側の面）と、貫通穴２に露出した結晶成長層の表面とに、ｎ型電極２１を形成する。そして、上記基板１をダイシングによりチップ毎に分割して、ＬＥＤが完成する。
【０１２７】
本実施形態のＬＥＤは、結晶成長層の材料が異なる互いに異なる２つの積層体８１，８２を各々含む２つのＬＥＤ部８５，８６を備え、各ＬＥＤ部８５，８６は、互いに異なる色の光を出射する。本実施形態によれば、発光色が異なる２つのＬＥＤ部８５，８６を、同一の基板１上に容易に製造できる。
【０１２８】
なお、本実施形態において、同一の基板１上に形成するＬＥＤ部の個数は、２つに限られず、２つ以上の何個でもよい。
【０１２９】
（第７実施形態）
第７実施形態では、電流狭窄構造を有するＬＥＤを提供する。
【０１３０】
第１実施形態のＬＥＤは、発光層１３が凸形状を有して多方向に光を出射できるが、平板状の発光層よりも表面積が大きいので、発光層に流入する電流が拡散し易い。そこで、基板１の裏側面（他方の側の面）に、電流狭窄部としての絶縁性の基板を接合する。上記基板１と、上記絶縁性の基板とで、本発明の基板を構成する。
【０１３１】
図１０Ａ及び１０Ｂは、本実施形態のＬＥＤの製造方法を示す工程図である。
【０１３２】
まず、図１０Ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１の他方の側の面に、ノンドープのＧａＡｓ基板３７を接合する。このｎ型基板１とノンドープ基板３７との接合は、第５実施形態の治具３４を用いて互いの基板１，３７に圧縮力を与えた状態で、４００℃乃至８００℃の温度で加熱して行う。
【０１３３】
この後、ｎ型基板１又はノンドープ基板３７の表面にパターニングを行い、エッチングによって貫通穴２を形成する。この貫通穴２のｎ型基板１側の開口に、図１０Ｂに示すように、すり鉢状の面取り部３を形成する。
【０１３４】
この後、第１実施形態のＬＥＤの製造方法における図２Ｃ乃至Ｊの工程と同じ工程を行って、ＬＥＤを製造する。なお、ｎ型電極２１は、上記ノンドープ基板３７の裏面（ｎ型基板１が接合された側と逆側の面）に形成する。
【０１３５】
本実施形態のＬＥＤは、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面（他方の側の面）に、絶縁性を有するノンドープＧａＡｓ基板３７を接合しているので、ｎ型電極２１からの電流を集中して発光層に流すことができる。したがって、発光層が凸形状を有して表面積が比較的大きくても、発光効率の向上を図ることができる。また、ＬＥＤの寸法が大きくなっても良好な発光効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の第１実施形態の半導体発光素子としてのＬＥＤを示す模式断面図である。
【図２Ａ】図１のＬＥＤの製造方法を示す工程図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く工程を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに続く工程を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに続く工程を示す図である。
【図２Ｅ】図２Ｄに続く工程を示す図である。
【図２Ｆ】図２Ｅに続く工程を示す図である。
【図２Ｇ】図２Ｆに続く工程を示す図である。
【図２Ｈ】図２Ｇに続く工程を示す図である。
【図２Ｉ】図２Ｈに続く工程を示す図である。
【図２Ｊ】図２Ｉに続く工程を示す図である。
【図３Ａ】第２実施形態の半導体素子としてのＬＥＤを示す図である。
【図３Ｂ】第２実施形態の半導体素子としてのＬＥＤを示す図である。
【図３Ｃ】第２実施形態の半導体素子としてのＬＥＤを示す図である。
【図４Ａ】第３実施形態の半導体素子としてのＬＥＤを示す図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＬＥＤを示す模式断面図である。
【図５Ａ】図４ＡのＬＥＤを構成する第２ＬＥＤ部について、この第２ＬＥＤ部の製造方法を示す工程図である。
【図５Ｂ】図５Ａに続く工程を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに続く工程を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに続く工程を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｄに続く工程を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｅに続く工程を示す図である。
【図５Ｇ】図５Ｆに続く工程を示す図である。
【図６Ａ】第３実施形態の他のＬＥＤを構成する第１ＬＥＤ部を示す図である。
【図６Ｂ】第３実施形態の他のＬＥＤを構成する第２ＬＥＤ部を示す図である。
【図６Ｃ】第３実施形態の他のＬＥＤを示す図である。
【図７】第３実施形態のＬＥＤを用いて形成された照明装置としてのランプを示す模式断面図である。
【図８Ａ】第５実施形態のＬＥＤの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｂ】図８Ａに続く工程を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｂに続く工程を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｃに続く工程を示す図である。
【図９Ａ】第６実施形態のＬＥＤの製造方法を示す工程図である。
【図９Ｂ】図９Ａに続く工程を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｂに続く工程を示す図である。
【図９Ｄ】図９Ｃに続く工程を示す図である。
【図９Ｅ】図９Ｄに続く工程を示す図である。
【図９Ｆ】図９Ｅに続く工程を示す図である。
【図１０Ａ】第７実施形態のＬＥＤの製造方法を示す工程図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに続く工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  貫通穴
３  面取り部
１１  ｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層
１２  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２
１３  アンドープ発光層
１４  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層
１６  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層
１７  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１８  ｐ型電極
２１  ｎ型電極
２２  導電性ペースト
２３  基体
【図１】
2006332560.tif 000003
【図２Ａ】
2006332560.tif 000004
【図２Ｂ】
2006332560.tif 000005
【図２Ｃ】
2006332560.tif 000006
【図２Ｄ】
2006332560.tif 000007
【図２Ｅ】
2006332560.tif 000008
【図２Ｆ】
2006332560.tif 000009
【図２Ｇ】
2006332560.tif 000010
【図２Ｈ】
2006332560.tif 000011
【図２Ｉ】
2006332560.tif 000012
【図２Ｊ】
2006332560.tif 000013
【図３Ａ】
2006332560.tif 000014
【図３Ｂ】
2006332560.tif 000015
【図３Ｃ】
2006332560.tif 000016
【図４Ａ】
2006332560.tif 000017
【図４Ｂ】
2006332560.tif 000018
【図５Ａ】
2006332560.tif 000019
【図５Ｂ】
2006332560.tif 000020
【図５Ｃ】
2006332560.tif 000021
【図５Ｄ】
2006332560.tif 000022
【図５Ｅ】
2006332560.tif 000023
【図５Ｆ】
2006332560.tif 000024
【図５Ｇ】
2006332560.tif 000025
【図６Ａ】
2006332560.tif 000026
【図６Ｂ】
2006332560.tif 000027
【図６Ｃ】
2006332560.tif 000028
【図７】
2006332560.tif 000029
【図８Ａ】
2006332560.tif 000030
【図８Ｂ】
2006332560.tif 000031
【図８Ｃ】
2006332560.tif 000032
【図８Ｄ】
2006332560.tif 000033
【図９Ａ】
2006332560.tif 000034
【図９Ｂ】
2006332560.tif 000035
【図９Ｃ】
2006332560.tif 000036
【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
2006332560.tif 000038
【図９Ｆ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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