(57)【要約】【課題】発光効率が高いと共に、信頼性の高い発光素子を提供する。【解決手段】本発明に係る発光素子１は、第１導電型の第１半導体層と、第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層とに挟まれる活性層１００とを有する発光層１０と、発光層１０の一方の面側に設けられ、活性層１００が発する光を反射する反射層１２０と、反射層１２０の発光層１０の反対側に接合層２００を介して発光層１０を支持する支持基板２０と、反射層１２０の一部に設けられ、反射層１２０と発光層１０とを電気的に接続するオーミックコンタクト部１３５と、発光層１０の他方の面側、及び発光層１０の側面にそれぞれ形成される凹凸部１４０と、発光層１０の他方の面の凹凸部１４０、及び発光層１０の側面の凹凸部１４０を被覆する絶縁膜１５０とを備える。【選択図】図１Ｂ
2011035017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層とに挟まれる活性層とを有する発光層と、
前記発光層の一方の面側に設けられ、前記活性層が発する光を反射する反射層と、
前記反射層の前記発光層の反対側に接合層を介して前記発光層を支持する支持基板と、
前記反射層の一部に設けられ、前記反射層と前記発光層とを電気的に接続するオーミックコンタクト部と、
前記発光層の他方の面側、及び前記発光層の側面にそれぞれ形成される凹凸部と、
前記発光層の前記他方の面の前記凹凸部、及び前記発光層の前記側面の前記凹凸部を被覆する絶縁膜と
を備える発光素子。
【請求項２】
前記絶縁膜は、前記活性層が発する前記光を透過する請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光層と前記反射層との間に第１導電型のコンタクト層
を更に備え、
前記絶縁膜は、前記発光層の前記他方の面の所定の領域、及び前記発光層の前記側面のみに設けられ、前記第１導電型のコンタクト層の側面及び前記支持基板の側面には形成されない請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光層は、順メサ形状及び逆メサ形状を有し、
前記絶縁膜は、前記順メサ形状及び前記逆メサ形状に沿って設けられる請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層は、前記支持基板の幅より狭い幅を有する請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光層の前記反射層の反対側に設けられる表面電極
を更に備え、
前記オーミックコンタクト部は、前記発光層の前記他方の面側から前記活性層に向けて観察した場合に、前記表面電極の直下の領域を除く領域の一部の領域に形成される請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記反射層と前記発光層との間に設けられ、前記光を透過する誘電体層
を更に備え、
前記オーミックコンタクト部は、前記誘電体層の一部の領域を貫通して設けられる開口内に形成され、前記コンタクト層と前記反射層とを電気的に接続する請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記絶縁膜は、屈折率が互いに異なる複数の絶縁層から形成され、
前記複数の絶縁層は、前記発光層の前記他方の面及び前記発光層の前記側面から遠ざかる方向に沿って屈折率が低下する順序で積層される請求項２に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。特に、本発明は、発光効率の高い発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持基板と、支持基板の一方の主面に配置された銀又は銀合金からなる光反射層と、発光に必要な複数の半導体層を含み、かつ、光反射層に電気的に接続されている一方の主面と光を取り出すための他方の主面とを有する半導体領域と、半導体領域の他方の主面に接続された電極とを備える発光素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、特許文献１に記載の発光素子は、主面に光の取り出し効率の増大に寄与する多数の凹凸を形成することができる旨が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の発光素子は、活性層から放出された光を、光反射層が当該光の入射角によらず反射するので、優れた発光効率の発光素子を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発光素子をステム等に実装する場合、粘着シート等に貼り付いている発光素子を吸着して取得することを要するが、斯かる場合に、ゴム、樹脂、セラミック、金属等から形成されたコレット等の冶具を用いる。そして、特許文献１に記載の発光素子においては、主面に形成されている多数の凹凸はその形状から自明なように機械的に極めて脆弱であり、また、発光に必要な複数の半導体層を含む半導体領域の機械的強度も、その厚さが非常に薄いことから十分ではない。したがって、コレットを用いて特許文献１に記載の発光素子をステム等に実装する場合、コレットが当該発光素子に接触することにより発光素子に機械的ダメージが入り、活性層の損傷、発光素子の寿命の低下、電気的リーク（漏電異常）、発光パターンの不良等の不具合が発生する場合がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、発光効率が高いと共に、信頼性の高い発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、第１導電型の第１半導体層と、第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層とに挟まれる活性層とを有する発光層と、発光層の一方の面側に設けられ、活性層が発する光を反射する反射層と、反射層の発光層の反対側に接合層を介して発光層を支持する支持基板と、反射層の一部に設けられ、反射層と発光層とを電気的に接続するオーミックコンタクト部と、発光層の他方の面側、及び発光層の側面にそれぞれ形成される凹凸部と、発光層の他方の面の凹凸部、及び発光層の側面の凹凸部を被覆する絶縁膜とを備える発光素子が提供される。
【０００８】
また、上記発光素子は、絶縁膜は、活性層が発する光を透過することができる。
【０００９】
また、上記発光素子は、発光層と反射層との間に第１導電型のコンタクト層を更に備え、絶縁膜は、発光層の他方の面の所定の領域、及び発光層の側面のみに設けられ、第１導電型のコンタクト層の側面及び支持基板の側面には形成されないことが好ましい。
【００１０】
また、上記発光素子は、発光層は、順メサ形状及び逆メサ形状を有し、絶縁膜は、順メサ形状及び逆メサ形状に沿って設けられることが好ましい。
【００１１】
また、上記発光素子は、発光層は、支持基板の幅より狭い幅を有することが好ましい。
【００１２】
また、上記発光素子は、発光層の反射層の反対側に設けられる表面電極を更に備え、オーミックコンタクト部は、発光層の他方の面側から活性層に向けて観察した場合に、表面電極の直下の領域を除く領域の一部の領域に形成されてもよい。
【００１３】
また、上記発光素子は、反射層と発光層との間に設けられ、光を透過する誘電体層を更に備え、オーミックコンタクト部は、誘電体層の一部の領域を貫通して設けられる開口内に形成され、コンタクト層と反射層とを電気的に接続することもできる。
【００１４】
また、上記発光素子は、絶縁膜は、屈折率が互いに異なる複数の絶縁層から形成され、複数の絶縁層は、発光層の他方の面及び発光層の側面から遠ざかる方向に沿って屈折率が低下する順序で積層されることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る発光素子によれば、発光効率が高いと共に、信頼性の高い発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の実施の形態に係る発光素子の模式的な上面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ−Ａ線における発光素子の模式的な断面図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＢ−Ｂ線における発光素子の模式的な断面図である。
【図１Ｄ】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る発光素子の隅の一部を拡大した図であり、（ｂ）は図１Ｄ（ａ）の一部を拡大した図である。
【図１Ｅ】発光層の幅と支持基板の幅との比較を示す図である。
【図２Ａ】（ａ）は比較例１に係る発光素子の断面図であり、（ｂ）は比較例２に係る発光素子の断面図である。
【図２Ｂ】比較例１に係る発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における本発明の実施の形態に係る発光素子の相対光取り出し効率と、比較例２に係る発光素子の相対光取り出し効率とを比較した図である。
【図２Ｃ】本実施の形態に係る発光素子が備える絶縁膜の厚さの相違による光取り出し効率の違いを示す図である。
【図２Ｄ】比較例３に係る発光素子の断面図である。
【図２Ｅ】本発明の実施の形態に係る発光素子、及び比較例３に係る発光素子それぞれの素子固定冶具使用可能回数を示す図である。
【図２Ｆ】本発明の実施の形態に係る発光素子、及び比較例３に係る発光素子それぞれの配列不良発生割合を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｃ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｄ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｅ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｆ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｇ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｈ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｉ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図３Ｊ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の変形例１に係る発光素子の模式的な上面図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態の変形例２に係る発光素子の模式的な上面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態の変形例２に係る発光素子の断面図である。
【図６】凹凸部及び絶縁膜を備えていない発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における、実施例１に係る発光素子の相対光取り出し効率を示す図である。
【図７】凹凸部及び絶縁膜を備えていない発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における、実施例２に係る発光素子の相対光取り出し効率を示す図である。
【図８】凹凸部及び絶縁膜を備えていない発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における、実施例３に係る発光素子の相対光取り出し効率を示す図である。
【図９】凹凸部及び絶縁膜を備えていない発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における、実施例４に係る発光素子の相対光取り出し効率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施の形態］
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る発光素子の模式的な上面の形態を示し、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線における発光素子の模式的な断面を示す。また、図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ線における発光素子の模式的な断面を示す。
【００１８】
（発光素子１の構造の概要）
本発明の実施の形態に係る発光素子１は、第１導電型の第１半導体層としてのｐ型クラッド層１０２と、第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層としてのｎ型クラッド層１０６と、ｐ型クラッド層１０２とｎ型クラッド層１０６とに挟まれ、所定の波長の光を発光可能な活性層１００とを有する発光層１０と、発光層１０の一方の面側に設けられ、活性層１００が発する光を反射する金属から形成される反射層１２０と、反射層１２０の発光層１０の反対側に金属からなる接合層２００を介して発光層１０を支持する電気導電性を有する支持基板２０と、反射層１２０の一部に設けられ、反射層１２０と発光層１０とを電気的に接続するオーミックコンタクト部１３５と、発光層１０の他方の面側、及び発光層１０の側面にそれぞれ形成される凹凸部１４０と、発光層１０の他方の面の凹凸部１４０、及び発光層１０の側面の凹凸部１４０を被覆する絶縁膜１５０とを備える。なお、図１Ｂ及び図１Ｃにおいては、説明の便宜上、発光層１０の側面に形成される凹凸部１４０の図示は省略した。
【００１９】
また、発光素子１は、発光層１０の光取り出し面、すなわち、ｎ型クラッド層１０６の活性層１００とは反対側の表面の一部に形成されるｎ型コンタクト層１０８と、発光層１０の反射層１２０の反対側、すなわち、ｎ型コンタクト層１０８上に設けられる表面電極１１０と、表面電極１１０上に設けられるワイヤーボンディング用パッドとしてのパッド電極１１２と、発光層１０と反射層１２０との間に形成されるコンタクト層としてのｐ型コンタクト層１０４と、オーミックコンタクト部１３５が設けられている領域を除く領域であって、発光層１０と反射層１２０との間、より具体的には、ｐ型コンタクト層１０４と反射層１２０との間に設けられる誘電体層１３０と、支持基板２０の接合層２００に接する面の反対側の面に設けられる裏面電極２１０とを備える。また、発光素子１の製造方法において詳述するが、発光層１０の側面形状はウェットエッチングにより形成される。
【００２０】
具体的には、図１Ｂに示すように、発光層１０の側面の一部には逆メサ形状１０ａ、逆メサ形状１０ｃ、及び順メサ形状１０ｂが形成される。すなわち、本実施の形態においては、ｐ型クラッド層１０２の側面及びｎ型クラッド層１０６の側面の一部が逆メサ形状を有して形成されると共に、活性層１００の側面が順メサ形状を有して形成される。なお、逆メサ形状１０ａのｐ型コンタクト層１０４の表面に対する傾きと、逆メサ形状１０ｃのｐ型コンタクト層１０４の表面に対する傾きとは同一である。また、図１Ｃに示すように、逆メサ形状を有する発光層１０の側面に垂直な発光層１０の側面においては、ｐ型クラッド層１０２、ｎ型クラッド層１０６、及び活性層１００のいずれの側面も順メサ形状（すなわち、順メサ形状１０ｄ、順メサ形状１０ｅ、及び順メサ形状１０ｆ）を有して形成される。なお、順メサ形状１０ｄのｐ型コンタクト層１０４の表面に対する傾きと、順メサ形状１０ｆのｐ型コンタクト層１０４の表面に対する傾きとは同一である。
【００２１】
また、図１Ａに示すように、本実施形態に係る発光素子１は上面視にて略正方形に形成される。一例として、発光素子１の平面寸法は、縦寸法及び横寸法がそれぞれ２００μｍである。また、発光素子１の厚さは、２００μｍ程度に形成される。また、本実施の形態に係る発光素子１は、例えば、平面寸法が３００μｍ程度のチップサイズを有する発光素子、又は平面寸法が５００μｍ以上の大型のチップサイズを有する発光素子にすることもできる。
【００２２】
（発光層１０、ｐ型コンタクト層１０４、及びｎ型コンタクト層１０８）
発光層１０、ｐ型コンタクト層１０４、及びｎ型コンタクト層１０８はそれぞれ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から形成される。具体的に、ＧａＡｓ系、ＧａＰ系、ＩｎＰ系等の化合物半導体、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＰ系、ＡｌＧａＡｓ系等の三元系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系等の四元系化合物半導体を用いて形成することができる。例えば、発光層１０は、不純物であるドーパントがドープされていないアンドープのＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体のバルクから形成される活性層１００を、ｎ型のＡｌＧａＩｎＰを含んで形成されるｎ型クラッド層１０６と、ｐ型のＡｌＧａＩｎＰを含んで形成されるｐ型クラッド層１０２とで挟んだ構成を有する。
【００２３】
活性層１００は、外部から電流が供給されると所定の波長の光を発する。例えば、活性層１００は、波長が６２４ｎｍ付近の赤色光を発する化合物半導体材料で形成される。また、ｎ型クラッド層１０６は、Ｓｉ、Ｓｅ等のｎ型のドーパントを所定の濃度含んで形成される。更に、ｐ型クラッド層１０７は、Ｚｎ、Ｍｇ等のｐ型のドーパントを所定の濃度含んで形成される。更に、ｐ型コンタクト層１０４は、一例として、Ｍｇが所定の濃度ドープされたｐ型のＧａＰ層から形成される。そして、ｎ型コンタクト層１０８は、一例として、Ｓｉが所定の濃度ドープされたＧａＡｓ層から形成される。なお、ｎ型コンタクト層１０８は、ｎ型クラッド層１０６の上面において、表面電極１１０が形成される領域に設けられる。
【００２４】
（誘電体層１３０及びオーミックコンタクト部１３５）
誘電体層１３０は、ｐ型コンタクト層１０４の表面であって、オーミックコンタクト部１３５が設けられていない領域に設けられる。オーミックコンタクト１３５部は、誘電体層１３０の一部の領域を貫通して設けられる開口１３０ａ内に形成され、ｐ型コンタクト層１０４と反射層１２０とを電気的に接続する。一例として、オーミックコンタクト部１３５は、Ａｕ、Ｚｎを含む金属材料、例えば、ＡｕＺｎ合金から形成される。
【００２５】
誘電体層１３０は、発光層１０を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料であって、活性層１００が発する光の波長に対して透明な材料から形成される。一例として、誘電体層１３０は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ等の等の当該光に対して透明な透明誘電体層から形成される。また、誘電体層１３０は、活性層１００が発する光の波長をλとすると共に、誘電体層１３０を構成する材料の屈折率をｎとした場合に、（２×λ）／（４×ｎ）以上の厚さで形成する。なお、誘電体層１３０は、オーミックコンタクト部１３５の導電率より低い導電率を有するＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物材料を含む透明導電体層から形成することもできる。
【００２６】
また、誘電体層１３０を、屈折率がそれぞれ異なる複数の材料からなる薄膜の積層構造から形成することもできる。例えば、誘電体層１３０を、分布ブラック反射（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）構造とすることもできる。一例として、所定膜厚のＳｉＯ２からなる層と、所定膜厚のＴｉＯ２からなる層とをペアとしたペア層を複数回積層したＤＢＲ構造を有する誘電体層１３０を形成できる。
【００２７】
（凹凸部１４０）
発光層１０の表面、具体的には、ｎ型クラッド層１０６の活性層１００に接している面の反対側の表面の一部が光取出し面になる。そして、ｎ型クラッド層１０６の光取出し面には、一の凹部と一の凸部とを一つのペアとした凹凸部１４０が連続して連なって形成される。例えば、一の凹部と他の凹部、又は一の凸部と他の凸部とが所定の間隔をおいてｎ型クラッド層１０６の表面に形成される。なお、凹凸部１４０は、発光層１０の表面に凹部と凸部とをランダムに配列することにより形成することもできる。更に、本実施の形態においては、発光層１０の側面（すなわち、活性層１００の側面、ｐ型クラッド層１０２の側面、及びｎ型クラッド層１０６の側面）にも凹凸部１４０が形成される。凹凸部１４０は、例えば、算術平均粗さが１００ｎｍ以上の凹凸を有して形成され、発光素子１の光取り出し効率を向上させる機能を有する。
【００２８】
（絶縁膜１５０）
本実施の形態に係る発光素子１が備える透明層としての絶縁膜１５０は、活性層１００が発する光に対して光学的に透明な材料（すなわち、当該光を透過する材料）から形成される。そして、絶縁膜１５０は、発光層１０の表面の一部（すなわち、表面電極１１０及びパッド電極１１２が設けられる部分を除く領域）に設けられると共に、発光層１０の側面に沿って設けられる。すなわち、発光層１０の側面に形成されている順メサ形状及び逆メサ形状の表面に沿って絶縁膜１５０が設けられる。また、絶縁膜１５０は発光層１０の側面に形成されるので、絶縁性を有する材料から形成される。すなわち、本実施の形態に係る発光層１０は、活性層１００と、ｎ型クラッド層１０６と、ｐ型クラッド層１０２とを含み、活性層１００は、ｐ型クラッド層１０２とｎ型クラッド層１０６とに挟まれている。絶縁膜１５０は、エピタキシャル成長により形成された各半導体層のうち、発光層１０の表面の一部と、発光層１０の側面とに形成されるので、絶縁性を有する材料から形成する。
【００２９】
絶縁膜１５０は、例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素から形成することができる。また、絶縁膜１５０は、屈折率が互いに異なる複数の絶縁層、すなわち、二酸化ケイ素からなる膜と窒化ケイ素からなる膜とが複数層積層された多層膜から形成することもできる。この複数の絶縁層としての多層膜は、例えば、発光層１０の他方の面（すなわち、光取り出し面）及び発光層１０の側面から遠ざかる方向に沿って屈折率が低下する順序で積層することができる。
【００３０】
具体的に、絶縁膜１５０は、ｘ層（但し、ｘは正の整数）の膜を含んで形成することができる。例えば、発光層１０の側面にまず二酸化ケイ素からなる第１の膜を形成して、第１の膜上に窒化ケイ素からなる第２の膜を形成することができる。あるいは、第１の膜を窒化ケイ素から形成して、第２の膜を二酸化ケイ素から形成することもできる。更に、第２の膜上に第３の膜として二酸化ケイ素又は窒化ケイ素からなる膜を形成することもでき、第３の膜上に第３の膜とは異なる屈折率を有する材料からなる第４の膜を形成することもできる。
【００３１】
なお、絶縁膜１５０は、発光層１０の他方の面の所定の領域、及び発光層１０の側面のみに設けられ、ｐ型コンタクト層１０４の側面及び支持基板２０の側面には形成されない。より具体的に絶縁膜１５０は、支持基板２０の側面、つまり、支持基板２０の幅と略同一の幅を有する領域には形成されない。すなわち、本実施の形態においては、ｐ型コンタクト層１０４の側面、誘電体層１３０の側面、反射層１２０の側面、接合層２００の側面、支持基板２０の側面、裏面電極２１０の側面に絶縁膜１５０は設けられない。
【００３２】
（反射層１２０）
反射層１２０は、活性層１００が発する光に対して高い反射率を有する導電性材料から形成される。一例として、反射層１２０は、当該光に対して８０％以上の反射率を有する導電性材料から形成する。反射層１２０は、活性層１００が発した光のうち、反射層１２０に達した光を活性層１００側に向けて反射する。反射層１２０は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料、又は、これらの金属材料から選択される少なくとも１つの金属材料を含む合金から形成される。一例として、反射層１２０は、所定膜厚のＡｌから形成される。
【００３３】
また、反射層１２０は、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属材料から形成されるバリア層と、接合層２００に容易に接合する接合膜とを更に含んで形成することもできる。一例として、バリア層は、所定膜厚のＴｉから形成することができる。バリア層は、接合膜を構成する材料が反射層１２０に伝搬することを抑制する。また、接合膜は、接合層２００に電気的及び機械的に接合する材料から形成され、一例として、所定膜厚のＡｕから形成することができる。
【００３４】
（支持基板２０、接合層２００、裏面電極２１０）
支持基板２０は導電性材料から形成される。支持基板２０は、ｐ型又はｎ型の導電性Ｓｉ基板、Ｇｅ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板等の半導体基板、若しくはＣｕ等の金属材料からなる金属基板から形成することができる。例えば、本実施形態においては、導電性Ｓｉ基板を支持基板２０として用いることができる。接合層２００は、支持基板２０の裏面電極２１０が形成される面の反対側の面に、例えば、所定膜厚のＡｕを用いて形成することができる。
【００３５】
また、接合層２００は、支持基板２０にオーミック接触するオーミックコンタクト電極層と、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属材料から形成されるバリア層と、反射層１２０に容易に接合する接合膜とを含んで形成することもできる。一例として、オーミックコンタクト電極はＡｕ、Ｔｉ、Ａｌ等を含む金属材料から形成することができ、バリア層は、所定膜厚のＰｔから形成することができる。例えば、オーミックコンタクト電極は、所定膜厚のＴｉから形成する。また、バリア層は、接合膜を構成する材料がオーミックコンタクト電極に伝搬することを抑制する。更に、接合膜は、反射層１２０に電気的及び機械的に接合する材料から形成され、一例として、上述のように所定膜厚のＡｕから形成することができる。
【００３６】
裏面電極２１０は、支持基板２０に電気的に接合する材料から形成され、例えば、Ｔｉ、Ａｕ等の金属材料から形成される。本実施形態においては、裏面電極２１０はＴｉとＡｕとを有する。具体的に、所定膜厚のＴｉが支持基板２０に電気的に接合して設けられ、Ｔｉの上に所定膜厚のＡｕが更に設けられる。なお、発光素子１は、裏面電極２１０の側を下に向けて、Ａｇペースト等の導電性の接合材料、又はＡｕＳｎ等の共晶材料を用いてＡｌ、Ｃｕ等の金属材料から形成されるステムの所定の位置に搭載される。
【００３７】
（表面電極１１０、及びパッド電極１１２）
図１Ａを参照すると、表面電極１１０は、ｎ型クラッド層１０６上の所定の領域に形成されたｎ型コンタクト層１０８上に設けられる。図１Ａを参照すると分かるように、表面電極１１０は、一例として、発光素子１の上面視にて四隅に所定の曲率を有する湾曲部をそれぞれ有する略矩形状に形成される。なお、表面電極１１０は、斯かる形状に限られず、上面視にて円形状、多角形状（例えば、六角形等）を有して形成することもできる。また、パッド電極１１２は、表面電極１１０の表面に接して形成される。表面電極１１０は、ｎ型コンタクト層１０８にオーミック接触する金属材料から形成される。例えば、表面電極１１０は、Ａｕ、Ｇｅ、Ｎｉ等の金属材料を含んで形成される。また、パッド電極１１２は、例えば、Ｔｉ、Ａｕ等の金属材料を含んで形成される。
【００３８】
ここで、オーミックコンタクト部１３５は、発光層１０の他方の面（光取り出し面）側から活性層１００に向けて観察した場合に、表面電極１１０の直下の領域を除く領域の一部の領域に形成される。オーミックコンタクト部１３５は、上面視にて、表面電極１１０の直下の誘電体層１３０の領域を除く部分に位置する開口１３０ａ内に設けられる。すなわち、表面電極１１０及びパッド電極１１２は、上面視にて、オーミックコンタクト部１３５に重ならない位置に設けられる。
【００３９】
図１Ｄ（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る発光素子の隅の一部を拡大した図を上面から参照した概要を示し、図１Ｅは、本発明の実施の形態に係る発光素子の断面において、発光層の幅と支持基板の幅との比較を示す。
【００４０】
図１Ｄ（ａ）を参照すると、本実施の形態に係る発光素子１は、発光層１０の側面に凹凸部１４０ａ及び凹凸部１４０ｂを有する。凹凸部１４０ａは、逆メサ形状１０ａ部分に形成され、凹凸部１４０ｂは、順メサ形状１０ｂ部分に形成される。すなわち、逆メサ形状を有する発光層１０の側面は、鋭角な角を有する複数の凹凸部１４０ａ及び凹凸部１４０ｂを有して形成される。一方、逆メサ形状を有する発光層１０の側面に垂直な側面においては鋭角な角を有する凹凸部とは異なり、曲線領域を有する側面１４０ｃ及び側面１４０ｄが形成される。なお、図１Ｄ（ａ）はあくまでも概要を示すに過ぎず、曲線領域を有する側面１４０ｃ及び側面１４０ｄの形態は、図示した形態に限定されない。
【００４１】
また、図１Ｄの（ｂ）を参照する。図１Ｄの（ｂ）は、逆メサ形状を有する発光層１０の側面の一部を拡大した図である。図１Ｄ（ｂ）を参照すると分かるように、発光素子１の表面には、凹凸部１４０を構成する複数の凹部１４１が形成される。また、ｎ型クラッド層１０６の側面及びｐ型クラッド層１０２の側面に形成される一の凸状部分と一の凸状部分に隣接する他の凸状部分との間隔Ｄ１（すなわち、ピッチ）は、例えば、２μｍ程度である。また、ｎ型クラッド層１０６の側面に形成される凸状部分の凹部１４１の先端からの距離Ｄ２は、例えば、１μｍ程度である。また、図１Ｅを参照すると、絶縁膜１５０が形成されている発光層１０側の「幅ａ」は、支持基板２０の「幅ｂ」よりも狭く形成される。なお、間隔Ｄ１及び距離Ｄ２は上記の例に限られず、発光素子１の用途に応じて適宜変更することもできる。
【００４２】
（凹凸部１４０を形成する場所による光取り出し効率の相違）
図２Ａの（ａ）は、比較例１に係る発光素子の断面の概要を示し、図２Ａの（ｂ）は、比較例２に係る発光素子の断面の概要を示す。また、図２Ｂは、比較例１に係る発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における本発明の実施の形態に係る発光素子の相対光取り出し効率と、比較例２に係る発光素子の相対光取り出し効率とを比較して示す。
【００４３】
比較例１に係る発光素子３及び比較例２に係る発光素子４はいずれも、凹凸部１４０が形成されている領域が本発明の実施の形態に係る発光素子１と異なる点を除き略同一の構成を備えるので、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００４４】
比較例１に係る発光素子３は、発光層（すなわち、活性層１００と、ｐ型クラッド層１０２と、ｎ型クラッド層１０６とを含む層）の幅が支持基板２０の幅と略同一の幅を有して形成されると共に、凹凸部１４０がｎ型クラッド層１０６の表面のうち表面電極１１０及びパッド電極１１２が設けられる領域を除く領域にのみ設けられる。
【００４５】
また、比較例２に係る発光素子４は、発光層（すなわち、活性層１００と、ｐ型クラッド層１０２と、ｎ型クラッド層１０６とを含む層）の幅がｐ型コンタクト層１０４からｎ型コンタクト層１０８に進む方向に沿って徐々に狭まる（すなわち、順メサ形状になっている）と共に、凹凸部１４０がｎ型クラッド層１０６の表面のうち表面電極１１０及びパッド電極１１２が設けられる領域を除く領域にのみ設けられる。すなわち比較例２に係る発光素子４の発光層の側面は、４面すべてが順メサ形状のみから形成される。
【００４６】
図２Ｂを参照すると、比較例１に係る発光素子３の光取り出し効率を「１．０」にした場合、比較例２に係る発光素子４の相対光取り出し効率は「１．０５」である。一方、本願発明の実施の形態に係る発光素子１の相対光取り出し効率は「１．１５」であり、比較例１及び比較例２に係る発光素子に比べて、高い光取り出し効率を実現できることが分かる。
【００４７】
（絶縁膜１５０の厚さの相違による光取り出し効率）
図２Ｃは、本実施の形態に係る発光素子が備える絶縁膜の厚さの相違による光取り出し効率の違いを示す。
【００４８】
具体的に図２Ｃは、本実施の形態に係る発光素子１から絶縁層１５０だけを除いた発光素子（すなわち、絶縁膜の膜厚が「０ｎｍ」）の光取り出し効率を基準にして、絶縁層１５０の厚さを様々に変えることにより、絶縁層１５０を備える本実施の形態に係る発光素子１の光取り出し効率を比較した結果を示す。図２Ｃを参照すると分かるように、絶縁膜１５０の膜厚が１００ｎｍ以上で、発光素子１の相対光取り出し効率が１．０８倍以上になる。少なくとも絶縁膜１５０の膜厚が２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下において、本実施の形態に係る発光素子１の相対光取り出し効率は、１．０８倍を超えることが分かる。
【００４９】
（素子固定冶具使用可能回数、及び配列不良発生割合）
図２Ｄは、比較例３に係る発光素子の断面の概要を示す。また、図２Ｅは、本発明の実施の形態に係る発光素子、及び比較例３に係る発光素子それぞれの素子固定冶具使用可能回数を示し、図２Ｆは、本発明の実施の形態に係る発光素子、及び比較例３に係る発光素子それぞれの配列不良発生割合を示す。
【００５０】
比較例３に係る発光素子５は、発光層（すなわち、活性層１００と、ｐ型クラッド層１０２と、ｎ型クラッド層１０６とを含む層）の幅が支持基板２０の幅と略同一の幅を有して形成されると共に、凹凸部１４０が形成されず、絶縁膜１５２が素子の側面の一部に形成されることにより段差１５２ａが形成される点を除き、本実施の形態に係る発光素子１と略同様の構成を備える。
【００５１】
発光素子の電気的特性を確認する試験を実施する場合、発光素子を金属製の冶具で挟み込み、発光素子を固定して実施する。金属製の冶具は、素子の側面に繰り返し接触することにより徐々に摩耗する。この場合、比較例３のように発光素子５の側面にまで絶縁膜１５２が形成されていると、冶具と硬度の高い絶縁膜１５２とが接触することになるので、冶具表面の摩耗が進行しやすい。なお、冶具の材質は、超硬合金であり、具体的には炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結して得た合金である。
【００５２】
そこで、素子側面に冶具を繰り返し接触させ、冶具の交換までに要する冶具の接触回数を測定した。その結果、図２Ｅを参照すると分かるように、比較例３に係る発光素子５のように冶具と絶縁膜１５２とが接触する場合、交換周期が早くなることが示された。一方、本実施の形態に係る発光素子１は、冶具に接触する部分に絶縁膜１５０は形成されていないので、図２Ｅに示すように、１０×１０ｋ回接触させるまで、冶具を交換しなくてよいことが示された。
【００５３】
また、比較例３に係る発光素子５のように、素子の上面から下面まで略同一の幅を有すると共に、素子の側面の一部にのみ絶縁膜１５２が形成されている場合、素子側面には有意の段差１５２ａが形成される。ここで、発光素子を出荷する場合、出荷前にチップ特性を検査して良品のみを選別することを要する。チップ特性は、チッププローバーにより検査される。そして、チッププローバーに発光素子を搭載する場合には、発光素子を冶具で挟んで移動させることを要する。この場合、比較例３に係る発光素子５を冶具で挟むと、発光素子５は段差１５２ａを有しているので、発光素子５が傾く場合がある。すると、発光素子５の配列不良（すなわち、良品判定・選別後の良品群における配列不良）が発生する。
【００５４】
そこで、配列不良の発生割合を本実施の形態に係る発光素子１と、比較例３に係る発光素子５とで比較した。その結果、比較例３に係る発光素子５の配列不良の発生割合が１．１％であるところ、本実施の形態に係る発光素子１の配列不良の発生割合は０．１％であり、配列不良の発生割合が極めて小さいことが示された。
【００５５】
（変形例）
本実施形態に係る発光素子１は、波長が６２４ｎｍ付近の赤色を含む光を発するが、発光素子１が発する光の波長はこの波長に限定されない。活性層１００の構造を制御して、所定の波長範囲の光を発する発光素子１を形成することもできる。活性層１００が発する光としては、例えば、橙色光、黄色光、又は緑色光等の波長範囲の光が挙げられる。また、発光素子１が備える発光層１０は、紫外領域、紫色領域、若しくは青色領域の光を発する活性層１００を含むＩｎＡｌＧａＮ系の化合物半導体から形成することもできる。
【００５６】
更に、発光素子１が備える発光層１０、ｐ型コンタクト層１０４、及びｎ型コンタクト層１０８等の化合物半導体層は、これらの化合物半導体層を構成する化合物半導体の導電型を、本実施の形態の反対にすることもできる。例えば、ｎ型コンタクト層１０８及びｎ型クラッド層１０６の導電型をｐ型にすると共に、ｐ型クラッド層１０２及びｐ型コンタクト層１０４の導電型をｎ型にすることもできる。
【００５７】
また、活性層１００は量子井戸構造を有して形成することもできる。量子井戸構造は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、又は歪み多重量子井戸構造のいずれの構造からも形成することができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係るオーミックコンタクト部１３５は、連続した１つの形態を有するが、複数の部分に分割された形態を有して形成することもできる
【００５９】
（発光素子１の製造方法）
図３Ａから図３Ｊは、本発明の実施の形態に係る発光素子の製造の流れの一例を示す。
【００６０】
まず、図３Ａの（ａ）に示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板１５の上に、例えば、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ法）によって複数の化合物半導体層を含むＡｌＧａＩｎＰ系の半導体積層構造を形成する。具体的には、ＧａＡｓ基板１５の上に、アンドープの（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを有するエッチングストップ層１０９と、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＡｓを有するｎ型コンタクト層１０８と、Ｓｉがドープされたｎ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを有するｎ型クラッド層１０６と、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐを有する活性層１００と、Ｍｇがドープされたｐ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを有するｐ型クラッド層１０２と、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＰを有するｐ型コンタクト層１０４とをＭＯＶＰＥ法を用いてこの順に形成する。これにより、ＧａＡｓ基板１５上に発光層１０を含む半導体積層構造が形成されたエピタキシャルウエハ７が形成される。
【００６１】
ここで、ＭＯＶＰＥ法を用いた半導体積層構造の形成は、成長温度を６５０℃に、成長圧力を６６６６．１Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）に、半導体積層構造が有する複数の化合物半導体層のそれぞれの成長速度を０．３ｎｍ／ｓｅｃから１．０ｎｍ／ｓｅｃに、及びＶ／ＩＩＩ比を約２００前後に設定して実施する。なお、Ｖ／ＩＩＩ比とは、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）等のＩＩＩ族原料のモル数を基準にした場合における、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）等のＶ族原料のモル数の比である。
【００６２】
また、ＭＯＶＰＥ法において用いる原料は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等の有機金属化合物、及びアルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）等の水素化物ガスを用いることができる。更に、ｎ型のドーパントの原料は、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用いることができる。そして、ｐ型のドーパントの原料は、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いることができる。
【００６３】
また、ｎ型のドーパントの原料として、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）、又はジメチルテルル（ＤＭＴｅ）を用いることもできる。そして、ｐ型のドーパントの原料として、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）又はジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用いることもできる。
【００６４】
次に、図３Ａ（ｂ）に示すように、図３Ａ（ａ）において形成したエピタキシャルウエハ７をＭＯＶＰＥ装置から搬出した後、ｐ型コンタクト層１０４の表面に誘電体層１３０を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、誘電体層１３０としてのＳｉＯ２膜をｐ型コンタクト層１０４の表面に形成する。なお、誘電体層１３０を複数の層から形成する場合、真空蒸着法、スパッタ法等により形成することができる。
【００６５】
次に、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、誘電体層１３０に開口１３０ａを形成する。例えば、開口１３０ａを形成すべき領域に溝を有するフォトレジストパターンを、誘電体層１３０上に形成する。開口１３０ａは、誘電体層１３０の表面からｐ型コンタクト層１０４と誘電体層１３０との界面までを貫通して形成される。具体的には、フッ酸系のエッチング液としてのエッチャントを用いて、フォトレジストパターンが形成されていない領域の誘電体層１３０を除去することにより、誘電体層１３０に開口１３０ａを形成する。なお、開口１３０ａは、図１Ａにおいて説明したオーミックコンタクト部１３５が設けられる領域に形成する。
【００６６】
更に、真空蒸着法を用いて、開口１３０ａにオーミックコンタクト部１３５を構成する材料であるＡｕＺｎ合金を形成する。例えば、開口１３０ａを形成する際に用いるフォトレジストパターンをマスクとして、ＡｕＺｎを開口１３０ａ内に真空蒸着することにより、オーミックコンタクト部１３５を形成する。一例として、図３Ｂに示すように、誘電体層１３０中であって、表面電極１１０及びパッド電極１１２が形成されるべき領域を除く所定の領域に、オーミックコンタクト部１３５が形成される。
【００６７】
これにより、図３Ａの（ｂ）に示すように、誘電体層１３０中にＡｕＺｎからなるオーミックコンタクト部１３５を有するオーミックコンタクト部付エピタキシャルウエハ７ａが形成される。なお、オーミックコンタクト部１３５は、後述する合金処理を経ることにより、オーミック電極として機能する。
【００６８】
次に、図３Ｃの（ａ）に示すように、オーミックコンタクト部付エピタキシャルウエハ７ａの表面、すなわち、誘電体層１３０及びオーミックコンタクト部１３５の表面に、金属反射層としての反射層１２０を形成する。具体的には、真空蒸着法又はスパッタ法を用いて、反射層１２０としてのＡｌ層を形成する。なお、反射層１２０の上に、バリア層としてのＴｉ層と、接合膜としてのＡｕ層とをこの順に形成することが好ましい。これにより、反射層付エピタキシャルウエハ７ｂが形成される。なお、反射層１２０は、活性層１００が発する光の波長に応じて、当該光の波長に対する反射率が高い材料を選択することができる。
【００６９】
続いて、図３Ｃの（ｂ）に示すように、接合層２００を表面に形成した支持基板２０としての導電性のＳｉ基板を準備する。なお、接合層２００がオーミックコンタクト電極層とバリア層と接合膜とを含んで形成される場合、Ｓｉ基板上にオーミック電極層としてのＴｉと、バリア層としてのＰｔと、接合膜としてのＡｕとをこの順に真空蒸着法を用いて形成する。続いて、反射層付エピタキシャルウエハ７ｂの反射層１２０表面と、支持基板２０の接合層２００の表面とを対向させて重ね、この状態をカーボン等から形成される冶具で保持する。反射層１２０が接合膜を含み、接合層２００が接合膜を含む場合は、反射層１２０の接合膜と接合層２００の接合膜とを重ね合わせる。
【００７０】
続いて、反射層付エピタキシャルウエハ７ｂと接合層２００を有する支持基板２０とが重なり合った状態を保持している冶具を、ウエハ貼合わせ装置内に導入する。そして、ウエハ貼合わせ装置内を所定圧力にする。一例として、１．３３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）の圧力に設定する。そして、互いに重なり合っている反射層付エピタキシャルウエハ７ｂと接合層２００を有する支持基板２０とに冶具を介して圧力を加える。一例として、３０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を加える。次に、冶具を所定温度まで所定の昇温速度で加熱する。
【００７１】
具体的には、冶具の温度を３５０℃まで加熱する。そして、冶具の温度が３５０℃程度に達した後、冶具を当該温度で約３０分間保持する。その後、冶具を徐冷する。冶具の温度を、例えば室温まで十分に低下させる。冶具の温度が低下した後、冶具に加わっている圧力を開放する。そして、ウエハ貼合わせ装置内の圧力を大気圧にして冶具を取り出す。これにより、反射層付エピタキシャルウエハ７ｂと接合層２００を有する支持基板２０とが反射層１２０と接合層２００との間において機械的・電気的に接合する。
【００７２】
次に、反射層付エピタキシャルウエハ７ｂと接合層２００を有する支持基板２０とが接合された構造体を研磨装置の冶具に貼り付け用ワックスで貼り付ける。具体的に、支持基板２０側を当該冶具に貼り付ける。そして、当該構造体のＧａＡｓ基板１５を所定の厚さになるまで研磨する。続いて、研磨後の構造体を研磨装置の冶具から取り外して、支持基板２０の表面に付着しているワックスを洗浄除去する。そして、ＧａＡｓエッチング用のエッチャントを用いて、研磨後の構造体から残存しているＧａＡｓ基板１５を選択的に完全に除去してエッチングストップ層１０９が露出した構造体を形成する。ＧａＡｓエッチング用のエッチャントとしては、例えば、アンモニア水と過酸化水素水との混合液が挙げられる。なお、ＧａＡｓ基板１５を研磨せずに、全てのＧａＡｓ基板１５をエッチングにより除去することもできる。
【００７３】
そして、ＧａＡｓ基板１５が除去された構造体からエッチングストップ層１０９を所定のエッチャントを用いてエッチングにより除去する。これにより、図３Ｄの（ａ）に示すように、エッチングストップ層１０９が除去された接合構造体７ｃが形成される。エッチングストップ層１０９がＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体から形成されている場合、所定のエッチャントとしては、塩酸を含むエッチャントを用いることができる。これによりｎ型コンタクト層１０８の表面が外部に露出する。
【００７４】
続いて、フォトリソグラフィー法及び真空蒸着法を用いて、ｎ型コンタクト層１０８の表面の所定の位置に、表面電極１１０を形成する。表面電極１１０は、例えば、一辺の長さが１０５μｍであり、四隅に湾曲部を有する略正方形状を有して形成される。表面電極１１０は、例えば、ＡｕＧｅ、Ｔｉ、Ａｕをこの順にｎ型コンタクト層１０８上に蒸着することにより形成される。この場合に、表面電極１１０は、図３Ｅに示すようにオーミックコンタクト部１３５の直上に位置しない位置に形成される。
【００７５】
次に、表面電極１１０をマスクとして、表面電極１１０の直下に対応するｎ型コンタクト層１０８を除くｎ型コンタクト層１０８を、硫酸と過酸化水素水と水との混合液を用いてエッチングして除去する。これにより、図３Ｄの（ｂ）に示すような接合構造体７ｄが形成される。なお、当該混合液を用いることにより、ＧａＡｓから形成されるｎ型コンタクト層１０８を、ｎ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐから形成されるｎ型クラッド層１０６に対して選択的にエッチングできる。したがって、接合構造体７ｄにおいては、ｎ型クラッド層１０６の表面の一部（すなわち、表面電極１１０の直下を除くｎ型クラッド層１０６の表面）が外部に露出することとなる。
【００７６】
次に、図３Ｆに示すように、ｎ型クラッド層１０６の表面に、凹凸部１４０を形成することにより接合構造体７ｅを形成する。具体的には、凹部用のパターン又は凸部用のパターンが所定の間隔をおいて繰り返されるマスクパターンを、フォトリソグラフィー法を用いてｎ型クラッド層１０６の表面に形成する。例えば、凹部用のパターン又は凸部用のパターンが２．０μｍ程度の間隔をおいて繰り返されるマスクパターンを形成する。なお、凹部用のパターン又は凸部用のパターンは、例えば、マトリックス状、ハニカム状等の配置を有して形成される。そして、形成したマスクパターンをマスクとして、ウェットエッチング法を用いてｎ型クラッド層１０６の表面に凹凸部１４０を形成する。これにより、凹凸部１４０を有する接合構造体７ｅが形成される。
【００７７】
続いて、フォトリソグラフィー法を用いて発光素子間を分離するマスクパターンを接合構造体７ｅの表面に形成する。すなわち、接合構造体７ｅのｎ型クラッド層１０６の表面に発光素子間分離用のマスクパターンを形成する。マスクパターンをマスクとして、ｎ型クラッド層１０６の表面側からｐ型コンタクト層１０４までをウェットエッチング法で除去することにより発光素子をそれぞれ分離する。
【００７８】
斯かる場合において、発光層１０の側面にはｎ型クラッド層１０６の側面に逆メサ形状１０ａが形成され、ｐ型クラッド層１０２の側面に逆メサ形状１０ｃが形成される。更に、活性層１００の側面には順メサ形状１０ｂが形成されると共に、発光層１０の側面に凹凸部１４０が形成される。なお、図３Ｇにおいては、説明の便宜上、発光層１０の側面の凹凸部１４０は図示しない。また、説明の便宜上、順メサ形状が形成される側面が表わされる断面は図示しない（以下、製造方法の説明において同様とする）。これにより、図３Ｇに示すように、複数の発光素子間が分離された接合構造体７ｆが形成される。なお、発光層１０の側面はウェットエッチングにより露出した面であり、機械的に素子分離する場合に比べて発光層１０に機械的なダメージを与えることはない。
【００７９】
次に、接合構造体７ｆの表面に、プラズマＣＶＤ法を用いて絶縁膜１５０を形成する。絶縁膜１５０としては、例えば、ＳｉＯ２膜を形成する。その後、フォトリソグラフィー法を用いて表面電極１１０の直上を除く部分にマスクパターンを形成する。続いて、当該マスクパターンをマスクとして、表面電極１１０の直上の絶縁膜１５０を希フッ酸を含むエッチャントを用いたエッチングにより除去する。これにより、図３Ｈに示すような表面電極１１０の表面が露出した接合構造体７ｇが形成される。なお、接合構造体７ｆの水平方向の形状が一様でないことに起因して接合構造体７ｆの位置によってこのエッチングのエッチングレートが異なることから、絶縁膜１５０の膜厚は、例えば、４００ｎｍ厚以上であることが好ましい。
【００８０】
続いて、支持基板２０の裏面に裏面電極２１０を真空蒸着法又はスパッタ法により形成する。裏面電極２１０は、例えば、Ｔｉ、Ａｕをこの順に支持基板２０の裏面に形成する。そして、裏面電極２１０を形成した後、所定の雰囲気下、所定の温度、所定の時間の熱処理（すなわち、裏面電極２１０を合金化させるアロイ処理）を裏面電極２１０が形成された支持基板２０に施す。例えば、当該熱処理は、不活性雰囲気下としての窒素雰囲気下、４００℃の温度で５分間の熱処理である。更に、表面電極１１０の上に、フォトリソグラフィー法、及び真空蒸着法又はスパッタ法を用いてパッド電極１１２を形成する。パッド電極１１２は、例えば、Ｔｉ、Ａｕをこの順に表面電極１１０の上に成膜することにより形成することができる。これにより、図３Ｉに示すような接合構造体７ｈが形成される。
【００８１】
なお、本実施の形態においては、後述するダイシング装置によりウエハを切り離して発光素子１を分離する場合に、溝３００にダイシングブレードを挿入して分離する。この場合に、溝３００には、例えば、絶縁膜１５０を構成する材料が充填されておらず、絶縁膜１５０はｐ型コンタクト層１０４の表面に薄く形成されているだけである。したがって、本実施の形態においては、ダイシング装置によるダイシング時に、ダイシングブレードが必要以上に摩耗されることを抑制できると共に、発光層１０に想定外の応力が発生することを防止でき、更に、絶縁膜１５０の切削くずの発生を抑制できる。
【００８２】
次に、例えば、支持基板２０側を粘着シートに貼り付けた接合構造体７ｈをダイシング装置に搭載する。そして、溝３００に所定の回転数で回転するダイシングブレードを支持基板２０側に向けて下すことにより、素子分離を実施する。これにより、図３Ｊに示すような、本実施の形態に係る発光素子１が製造される。
【００８３】
図３Ａから図３Ｊの各工程を経て製造された発光素子１は、一例として、平面寸法が２００μｍ角の略四角形状を有する素子サイズ（平面寸法）の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）である。そして、この発光素子１をＴＯ−１８ステムに導電性の接合材料を用いてダイボンディングすると共に、パッド電極１１２とＴＯ−１８ステムの所定の領域とをＡｕ等のワイヤーで接続する。これにより、ワイヤーを介してパッド電極１１２に外部から電流を供給することにより、発光素子１の特性を評価することができる。
【００８４】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る発光素子１は、発光層１０の表面の一部、及び発光層１０の側面に凹凸部１４０が形成される共に、これらの凹凸部１４０が保護層としての絶縁膜１５０により被覆されるので、被覆された領域が絶縁膜１５０により機械的に保護され、発光素子１をステム等に実装する場合にコレット等の冶具を発光素子１に接触させたとしても、厚さが薄く機械的に極めて脆弱な発光層１０及び機械的強度の弱い凹凸部１４０に機械的なダメージが発生することを抑制できる。そして、発光層１０の光取り出し面である表面（すなわち、ｎ型クラッド層１０６の表面）の一部と、発光層１０の側面との双方に凹凸部１４０が形成されるので、発光素子１の光取り出し効率を向上させることができる。
【００８５】
また、本実施の形態に係る発光素子１は、活性層１００が発する光に対して透明な絶縁膜１５０により凹凸部１４０が被覆されているので発光素子１の光取り出し効率を更に向上させることができる。なお、発光層１０の側面に絶縁膜１５０が形成されていることから、発光層１０の側面に導電性を有する不要物が付着することによる短絡、及び発光層１０の酸化を防止することもできる。
【００８６】
また、本実施の形態に係る発光素子１は、絶縁膜１５０が形成されている発光層１０側の幅が、支持基板２０の幅よりも狭く形成されるので、発光素子１を金属製等の冶具で挟み込んだとしても、冶具が発光層１０に接触して発光層１０に機械的ダメージを与えることがない。また、発光素子１は、当該冶具により支持基板２０が挟み込まれることにより冶具に保持されるので、冶具の表面に硬度の高い絶縁膜１５０が接触することがなく、冶具表面の摩耗が抑制され、冶具を長期間使用することができる。
【００８７】
［実施の形態の変形例１］
図４は、本発明の実施の形態の変形例１に係る発光素子の模式的な上面を示す。
【００８８】
本発明の実施の形態の変形例１に係る発光素子１ａは、表面電極１１０の形状とオーミックコンタクト部１３５の形状とが異なる点を除き、実施の形態に係る発光素子１と略同一の構成を備える。よって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００８９】
実施の形態の変形例１に係る発光素子１ａの表面電極１１０は、パッド電極１１２直下の円電極と、上面視にて、円電極の中心から発光素子１ａの外縁に向かって延びる複数の細線電極とを有する。なお、図４において円電極は、パッド電極１１２直下に位置するので図示されていない。
【００９０】
具体的に、表面電極１１０は、上面視にて略正方形の発光素子１ａの一方の対角線に沿った方向に設けられる細線電極１１０ａと、他方の対角線に沿った方向に設けられる細線電極１１０ｃと、発光素子１ａの一の辺に略水平な方向に沿って設けられ、当該一の辺に垂直な２つの辺の略中央を結ぶ線上の一部に設けられる細線電極１１０ｂと、細線電極１１０ｂの長手方向に対して垂直な方向に沿って設けられる細線電極１１０ｄとを有する。細線電極１１０ａと細線電極１１０ｃとの交点と、細線電極１１０ｂと細線電極１１０ｄとの交点とは略一致する位置に設定される。そして、細線電極１１０ａ及び細線電極１１０ｃの長さは、細線電極１１０ｂ及び細線電極１１０ｄの長さより長く形成される。なお、円電極は、細線電極１１０ａないし細線電極１１０ｄのそれぞれと接触しており、上面視にて、発光素子１ａの略中央に設けられる。
【００９１】
また、オーミックコンタクト部１３５は、上面視にて、表面電極１１０の直下の誘電体層１３０の領域を除く部分に位置する開口内に設けられる。例えば、オーミックコンタクト部１３５は、上面視にて、発光素子１ａの外周に沿った形状を有する外周部１３５ａと、発光素子１ａの一の辺に沿った方向に延びる部分と、対角線に沿った方向に延びる部分とを含む複数の張り出し部とを有する。例えば、張り出し部１３５ｂは、細線電極１１０ｄに沿った方向に延びる部分と、細線電極１１０ａに沿った方向に延びる部分とを含んで形成される。同様に、張り出し部１３５ｃは、細線電極１１０ａに沿った方向に延びる部分と細線電極１１０ｂに沿った方向に延びる部分とを含んで形成される。
【００９２】
［実施の形態の変形例２］
図５Ａは、本発明の実施の形態の変形例２に係る発光素子の模式的な上面を示し、図５Ｂは、本発明の実施の形態の変形例２に係る発光素子の断面の概要を示す。なお、図５Ｂの断面図は、図５ＡのＢ−Ｂ線における断面である。
【００９３】
実施の形態の変形例２に係る発光素子１ｂは、電流を発光素子１ｂの上面側から供給する点を除き、実施の形態に係る発光素子１と略同様の構成を備える。よって、相違点を除き詳細な説明は省略する。なお、実施の形態の変形例に係る発光素子１ｂは、上面２電極構造型の発光素子と称される場合がある。
【００９４】
図５Ｂを参照すると、実施の形態の変形例２に係る発光素子１ｂは、発光層１０と、発光層１０の一方の表面の一部の領域に設けられるｎ型コンタクト層１０８に電気的に接続する表面電極１１０と、表面電極１１０の一部の表面に設けられるワイヤーボンディング用パッドとしての第１パッド電極１１２ａと、発光層１０の他方の表面側に設けられるｐ型コンタクト層１０４の一部にオーミック接触するオーミックコンタクト部１３５と、オーミックコンタクト部１３５が設けられている領域を除くｐ型コンタクト層１０４に接して設けられる誘電体層１３０と、オーミックコンタクト部１３５及び誘電体層１３０の発光層１０の反対側の表面に設けられる反射層１２０とを備える。
【００９５】
なお、実施の形態の変形例２に係る支持基板２０は、導電性を有さない材料、例えば、ガラス基板、サファイア基板等から形成することができる。
【００９６】
ここで、実施の形態の変形例２に係る発光素子１ｂは、発光層１０、ｎ型コンタクト層１０８、及びｐ型コンタクト層１０４の一部の領域が、ｎ型コンタクト層１０８側からｐ型コンタクト層１０４側にかけて除去されている。そして、除去された領域に対応するオーミックコンタクト部１３５に、第２パッド電極１１２ｂが設けられる。これにより、第１パッド電極１１２ａの表面と、第２パッド電極１１２ｂの表面とはそれぞれ、同一の方向に向いて露出する。また、第２パッド電極１１２ｂは、発光層１０、ｎ型コンタクト層１０８、及びｐ型コンタクト層１０４が除去された領域で外部に露出したオーミックコンタクト部１３５の一部の上に設けられる。これにより、第２パッド電極１１２ｂに供給された電流は、オーミックコンタクト部１３５を介して発光層１０の活性層１００に供給される。
【００９７】
（電極の位置関係について）
図５Ａに示すように、表面電極１１０は、ｎ型クラッド層１０６上において、略円形上に形成される円電極と、円電極に電気的に接続している複数の線状電極とを有して形成される。なお、図５Ａにおいて円電極は、第１パッド電極１１２ａの直下に位置するため図示されていない。
【００９８】
表面電極１１０は、ｎ型コンタクト層１０８に接して設けられ、例えば、上面視にて略櫛形状を有する。一例として、表面電極１１０は、発光素子１ｂの一の辺に近接して当該一の辺に略水平に設けられる細線電極１１０ａと、当該一の辺の対辺に近接して当該対辺に略水平に設けられる細線電極１１０ｃと、細線電極１１０ａと細線電極１１０ｃとの間であって、細線電極１１０ａからの距離と細線電極１１０ｃからの距離とが略等しい位置に設けられる細線電極１１０ｂとを有する。
【００９９】
更に、表面電極１１０は、細線電極１１０ａ、細線電極１１０ｂ、及び細線電極１１０ｃの長手方向に対して垂直な方向に延び、細線電極１１０ａ、細線電極１１０ｂ、及び細線電極１１０ｃの端部で細線電極１１０ａ、細線電極１１０ｂ、及び細線電極１１０ｃのそれぞれを電気的に接続する細線電極１１０ｄと、第１パッド電極１１２ａが設けられる領域の直下に位置する円電極とを有する。なお、上面視にて、細線電極１１０ｄに対応するオーミックコンタクト部１３５は存在しない。また、細線電極１１０ａ及び細線電極１１０ｂの長さは略等しく、第１パッド電極１１２ａから最も離れた位置に設けられる細線電極１１０ｃの長さは、細線電極１１０ａの長さ及び細線電極１１０ｂの長さより短く形成される。そして、表面電極１１０の円電極は、細線電極１１０ａと細線電極１１０ｄとの交点を含む位置に設けられる。
【０１００】
また、オーミックコンタクト部１３５は、誘電体層１３０に設けられた開口内に設けられ、表面電極１１０の上面視における形状に応じて、表面電極１１０の直下を除く領域に設けられる。オーミックコンタクト部１３５は、表面電極１１０とオーミックコンタクト部１３５との間に電流を略均一に拡散させることを目的として、表面電極１１０とオーミックコンタクト部１３５との間の距離が略一定の距離になるような配置に形成される。
【０１０１】
例えば、オーミックコンタクト部１３５は、表面電極１１０と同様に略櫛形状を有する。一例として、オーミックコンタクト部１３５は、上面視にて、発光素子１ｂの一の辺に近接して設けられ、当該一の辺に略水平な線状部１３６ａと、当該一の辺の対辺に近接して設けられ、当該対辺に略水平な線状部１３６ｄと、線状部１３６ｄより線状部１３６ａに近接して設けられる線状部１３６ｂと、線状部１３６ａより線状部１３６ｄに近接して設けられる線状部１３６ｃとを有する。
【０１０２】
更に、オーミックコンタクト部１３６は、線状部１３６ａ、線状部１３６ｂ、線状部１３６ｃ、及び線状部１３６ｄの長手方向に対して垂直な方向に延び、線状部１３６ａ、線状部１３６ｂ、線状部１３６ｃ、及び線状部１３６ｄの端部で線状部１３６ａ、線状部１３６ｂ、線状部１３６ｃ、及び線状部１３６ｄのそれぞれを電気的に接続する線状部１３６ｅと、第２パッド電極１１２ｂが設けられる領域の直下に位置する円部とを有する。なお、オーミックコンタクト部１３５の円部は、第２パッド電極１１２ｂの直下に位置するので、図５Ａにおいては図示されていない。
【０１０３】
また、線状部１３６ａは他の線状部より短く形成され、線状部１３６ｄは他の線状部より長く形成される。また、線状部１３６ｂの長さと線状部１３６ｃの長さとは略等しく形成される。そして、線状部１３６ａ、線状部１３６ｂ、線状部１３６ｃ、及び線状部１３６ｄはそれぞれ略同一間隔で配置される。また、オーミックコンタクト部１３５の円部は、線状部１３６ｄと線状部１３６ｅとの交点を含む領域に設けられ、発光素子１ｂの上面視にて、第１パッド電極１１２ａの対角の位置に設けられる。
【０１０４】
また、上面視にて、線状電極１１０ａを挟む位置に線状部１３６ａ及び線状部１３６ｂが配置される。なお、一例として、第１パッド電極１１２ａ及び第２パッド電極１１２ｂは、直径が１００μｍの円状に形成され、複数の線状電極及び複数の線状部は、幅が１０μｍの線状に形成される。
【実施例１】
【０１０５】
本発明の実施の形態に係る発光素子１の製造方法（例えば、図３Ａ〜図３Ｊを参照）に基づいて、実施例１に係る発光素子を製造した。すなわち、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＡｓからなるｎ型コンタクト層１０８と、発光層１０と、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＰからなるｐ型コンタクト層１０４とを備え、発光層１０は、Ｓｉがドープされたｎ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型クラッド層１０６と、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる活性層１００と、Ｍｇがドープされたｐ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｐ型クラッド層１０２とを含む発光素子を製造した。また、実施例１に係る発光素子において、実施の形態において説明したように凹凸部１４０を形成すると共に、４００ｎｍの膜厚のＳｉＯ２膜を絶縁膜１５０として形成した。
【０１０６】
更に、実施例１に係る発光素子に用いた材料は以下のとおりである。オーミックコンタクト部１３５はＡｕＺｎ合金から形成した。また、誘電体層１３０はＳｉＯ２層から形成した。また、反射層１２０は、Ａｌからなる反射層と、Ｔｉからなるバリア層と、Ａｕからなる接合膜とから形成した。そして、接合層２００は、Ｔｉからなるオーミックコンタクト電極層と、Ｐｔからなるバリア層と、Ａｕからなる接合膜とから形成した。更に、支持基板２０は導電性のＳｉ基板を用いた。また、表面電極１１０はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから形成した。そして、パッド電極１１２及び裏面電極２１０は、Ｔｉ／Ａｕから形成した。
【０１０７】
（実施例１に係る発光素子の相対光取り出し効率）
図６は、凹凸部及び絶縁膜を備えていない発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における、実施例１に係る発光素子の相対光取り出し効率を示す。
【０１０８】
比較として、凹凸部１４０及び絶縁膜１５０を備えていない発光素子を製造した。斯かる発光素子は、実施例１に係る発光素子から凹凸部１４０及び絶縁膜１５０を除去したような形態を有する発光素子である。図６を参照すると分かるように、実施例１に係る発光素子は、凹凸部及び絶縁膜のない発光素子に比べて、相対光取り出し効率が１．１９倍程度であることが示された。
【実施例２】
【０１０９】
実施例２に係る発光素子は、実施例１に係る絶縁膜１５０をＳｉ３Ｎ４から形成した点を除き、実施例１と同一の構成を備えるようにして製造した。なお、Ｓｉ３Ｎ４からなる絶縁膜１５０もＳｉＯ２と同様にプラズマＣＶＤ法により形成した。
【０１１０】
（実施例２に係る発光素子の相対光取り出し効率）
図７は、凹凸部及び絶縁膜を備えていない発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における、実施例２に係る発光素子の相対光取り出し効率を示す。
【０１１１】
比較として、凹凸部１４０及び絶縁膜１５０を備えていない発光素子を製造した。斯かる発光素子は、実施例２に係る発光素子から凹凸部１４０及び絶縁膜１５０を除去したような形態を有する発光素子である。図７を参照すると分かるように、実施例２に係る発光素子は、凹凸部及び絶縁膜のない発光素子に比べて、相対光取り出し効率が１．１９倍程度であることが示された。
【実施例３】
【０１１２】
実施例３に係る発光素子は、実施例１に係る絶縁膜１５０を第１の膜と第２の膜との多層構造にした点を除き、実施例１と同一の構成を備えるようにして製造した。ここで、第１の膜はＳｉＯ２から形成した。また、第２の膜はＳｉ３Ｎ４から形成すると共に、第１の膜上に形成した。なお、第２の膜も第１の膜と同様にプラズマＣＶＤ法により形成した。
【０１１３】
（実施例３に係る発光素子の相対光取り出し効率）
図８は、凹凸部及び絶縁膜を備えていない発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における、実施例３に係る発光素子の相対光取り出し効率を示す。
【０１１４】
比較として、凹凸部１４０及び絶縁膜１５０を備えていない発光素子を製造した。斯かる発光素子は、実施例３に係る発光素子から凹凸部１４０及び絶縁膜１５０を除去したような形態を有する発光素子である。図８を参照すると分かるように、実施例３に係る発光素子は、凹凸部及び絶縁膜のない発光素子に比べて、相対光取り出し効率が１．１９倍程度であることが示された。
【実施例４】
【０１１５】
実施例４に係る発光素子は、実施例１に係る絶縁膜１５０を第１の膜と第２の膜との多層構造にした点を除き、実施例１と同一の構成を備えるようにして製造した。ここで、第１の膜はＳｉ３Ｎ４から形成した。また、第２の膜はＳｉＯ２から形成すると共に、第１の膜上に形成した。
【０１１６】
（実施例４に係る発光素子の相対光取り出し効率）
図９は、凹凸部及び絶縁膜を備えていない発光素子の光取り出し効率を基準にした場合における、実施例４に係る発光素子の相対光取り出し効率を示す。
【０１１７】
比較として、凹凸部１４０及び絶縁膜１５０を備えていない発光素子を製造した。斯かる発光素子は、実施例４に係る発光素子から凹凸部１４０及び絶縁膜１５０を除去したような形態を有する発光素子である。図９を参照すると分かるように、実施例４に係る発光素子は、凹凸部及び絶縁膜のない発光素子に比べて、相対光取り出し効率が１．１９倍程度であることが示された。
【０１１８】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【０１１９】
１、１ａ、１ｂ  発光素子
３、４、５  発光素子
７  エピタキシャルウエハ
７ａ  オーミックコンタクト部付エピタキシャルウエハ
７ｂ  反射層付エピタキシャルウエハ
７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ  接合構造体
１０  発光層
１０ａ、１０ｃ  逆メサ形状
１０ｂ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ  順メサ形状
１５  ＧａＡｓ基板
２０  支持基板
１００  活性層
１０２  ｐ型クラッド層
１０４  ｐ型コンタクト層
１０４ａ  表面
１０６  ｎ型クラッド層
１０８  ｎ型コンタクト層
１０９  エッチングストップ層
１１０  表面電極
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ  細線電極
１１２  パッド電極
１１２ａ  第１パッド電極
１１２ｂ  第２パッド電極
１２０  反射層
１３０  誘電体層
１３０ａ  開口
１３５  オーミックコンタクト部
１３５ａ  外周部
１３５ｂ、１３５ｃ  張り出し部
１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄ、１３６ｅ  線状部
１４０、１４０ａ、１４０ｂ  凹凸部
１４０ｃ、１４０ｄ  側面
１４１  凹部
１５０、１５２  絶縁膜
１５２ａ  段差
２００  接合層
２１０  裏面電極
３００  溝
【図１Ａ】
2011035017.tif 000003
【図１Ｂ】
2011035017.tif 000004
【図１Ｃ】
2011035017.tif 000005
【図１Ｄ】
2011035017.tif 000006
【図１Ｅ】
2011035017.tif 000007
【図２Ａ】
2011035017.tif 000008
【図２Ｂ】
2011035017.tif 000009
【図２Ｃ】
2011035017.tif 000010
【図２Ｄ】
2011035017.tif 000011
【図２Ｅ】
2011035017.tif 000012
【図２Ｆ】
2011035017.tif 000013
【図３Ａ】
2011035017.tif 000014
【図３Ｂ】
2011035017.tif 000015
【図３Ｃ】
2011035017.tif 000016
【図３Ｄ】
2011035017.tif 000017
【図３Ｅ】
2011035017.tif 000018
【図３Ｆ】
2011035017.tif 000019
【図３Ｇ】
2011035017.tif 000020
【図３Ｈ】
2011035017.tif 000021
【図３Ｉ】
2011035017.tif 000022
【図３Ｊ】
2011035017.tif 000023
【図４】
2011035017.tif 000024
【図５Ａ】
2011035017.tif 000025
【図５Ｂ】
2011035017.tif 000026
【図６】
2011035017.tif 000027
【図７】
2011035017.tif 000028
【図８】
2011035017.tif 000029
【図９】
2011035017.tif 000030