(57)【要約】【課題】光取り出し効率を向上させたフリップチップ型の発光素子を提供する。【解決手段】発光素子１は、平面視にて略四角形状に形成され、厚さの寸法と、平面視における最も長い辺の寸法と、の比が０．２６以上であるサファイア基板１０と、サファイア基板１０上に形成され、ｎ型半導体層２２，２４、発光層２５及びｐ型半導体層２６，２８をサファイア基板１０側からこの順で有し、III族窒化物半導体からなる半導体積層部２９と、半導体積層部２９の一部を除去することによりｐ型半導体層２６，２８及び発光層２５の側方に形成され、サファイア基板１０に垂直な軸に対して傾斜した傾斜面９２を有するメサ部９０と、を備えている。【選択図】図１
2011071444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視にて略四角形状に形成され、厚さの寸法と、平面視における最も長い辺の寸法と、の比が０．２６以上であるサファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を前記サファイア基板側からこの順で有し、III族窒化物半導体からなる半導体積層部と、
前記半導体積層部の一部を除去することにより前記ｐ型半導体層及び前記発光層の側方に形成され、前記サファイア基板に垂直な軸に対して傾斜した傾斜面を有するメサ部と、を備えた発光素子。
【請求項２】
前記半導体積層部は、前記発光層及び前記ｐ型半導体層を含んで構成され平面視にて互いに平行な複数の帯状部を有し、
前記メサ部の前記傾斜面は、前記帯状部の側面のうち、各帯状部同士の対向面に形成される請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記メサ部の前記傾斜面は、前記帯状部における前記対向面以外の側面にも形成される請求項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、サファイア基板上に半導体積層部を有し、半導体積層部の一部を除去してメサ部が形成されるフリップチップ型の発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サファイア基板に形成された窒化物半導体の同一平面側に正と負の電極が設けられ、該電極表面の露出部を除いて窒化物半導体層表面を被覆した保護膜を有するフリップチップ型光半導体素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。この半導体素子では、半導体ウエハの同一面側に電極を形成させるため、マスクを利用して、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層を一部残しつつｎ型コンタクト層まで、部分的にエッチングさせて、サファイア基板上には島状の窒化物半導体層が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているようなフリップチップ型の半導体発光素子において、光取り出し効率の向上が期待されている。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、光取り出し効率を向上させたフリップチップ型の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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、平面視にて略四角形状に形成され、厚さの寸法と、平面視における最も長い辺の寸法と、の比が０．２６以上であるサファイア基板と、前記サファイア基板上に形成され、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を前記サファイア基板側からこの順で有し、III族窒化物半導体からなる半導体積層部と、前記半導体積層部の一部を除去することにより前記ｐ型半導体層及び前記発光層の側方に形成され、前記サファイア基板に垂直な軸に対して傾斜した傾斜面を有するメサ部と、を備えた発光素子が提供される。
【０００７】
また、上記発光素子において、前記半導体積層部は、前記発光層及び前記ｐ型半導体層を含んで構成され平面視にて互いに平行な複数の帯状部を有し、前記メサ部の前記傾斜面は、前記帯状部の側面のうち、各帯状部同士の対向面に形成されるようにしてもよい。
【０００８】
また、上記発光素子において、前記メサ部の前記傾斜面は、前記帯状部における前記対向面以外の側面にも形成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のフリップチップ型の発光素子によれば、光取り出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子の平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、３５０μｍ角のサファイア基板の厚さと、光取り出し効率の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、変形例を示す発光素子の平面図である。
【図５】図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の一実施形態に係る発光素子の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
（発光素子１の構成）
本発明の一実施形態に係る発光素子１は、フリップチップ型であり、図１に示すように、平面視にて四角形状に形成される。図２に示すように、発光素子１は、Ｃ面（０００１）を有するサファイア基板１０と、サファイア基板１０の上に設けられる半導体積層部２９と、を備えている。半導体積層部２９は、バッファ層２０と、バッファ層２０の上に設けられるｎ側コンタクト層２２と、ｎ側コンタクト層２２の上に設けられるｎ側クラッド層２４と、ｎ側クラッド層２４の上に設けられる発光層２５と、発光層２５の上に設けられるｐ側クラッド層２６と、ｐ側クラッド層２６の上に設けられるｐ側コンタクト層２８とをサファイア基板１０側からこの順で有している。
【００１３】
また、発光素子１は、ｐ側コンタクト層２８の上に設けられるｐコンタクト電極３０と、ｐコンタクト電極３０上に設けられる複数のｐバッファ電極４２と、ｐ側コンタクト層２８から少なくともｎ側コンタクト層２２の一部までエッチングにより除去することにより露出したｎ側コンタクト層２２の上に設けられるｎ電極４０と、ｎ側コンタクト層２２上のｎ電極４０が配置される領域を露出させるｎ側開口５２及びｐコンタクト電極３０上のｐバッファ電極４２が配置される領域を露出させるｐ側開口５４を有するパッシベーション膜としての絶縁層５０と、絶縁層５０の内部に配置される反射層６０と、絶縁層５０の上面の一部を覆うとともにｐバッファ電極４２及びｎ電極４０の上の開口のそれぞれに設けられるｎ側バリア層７０及びｐ側バリア層７２と、各バリア層７０，７２の上にそれぞれ設けられるｎ側はんだ層８０及びｐ側はんだ層８２とを備える。
【００１４】
本実施形態においては、ｎ電極４０を構成する材料とｐバッファ電極４２を構成する材料とは同一である。また、ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２を多層から形成する場合、それぞれの層構成は同一である。特に、ｎ電極４０を構成する材料及びｐバッファ電極４２を構成する材料は、ｎ側バリア層７０又はｐ側バリア層７２との間で電気的接続、及び密着性が良好な材料を用いる。更に、ｎ側バリア層７０及びｎ側はんだ層８０を構成する材料と、ｐ側バリア層７２及びｐ側はんだ層８２を構成する材料とを同一にすることができる。なお、各バリア層７０，７２と各はんだ層８０，８２とを併せて接合電極という。
【００１５】
サファイア基板１０は、平面視にて略四角形状に形成され、厚さの寸法と、平面視における最も長い辺の寸法と、の比が０．２６以上となっている。具体的に、サファイア基板１０は、平面視にて一辺が１０００μｍの正方形状に形成され、厚さが４００μｍとなっている。従って、本実施形態においては、上記の比は０．４である。これにより、半導体積層部２９側からサファイア基板１０へ入射する光をサファイア基板１０から効率良く取り出すことができる。
【００１６】
サファイア基板１０上に配置される、バッファ層２０と、ｎ側コンタクト層２２と、ｎ側クラッド層２４と、発光層２５と、ｐ側クラッド層２６と、ｐ側コンタクト層２８とはそれぞれ、III族窒化物化合物半導体からなる層である。III族窒化物化合物半導体は、例えば、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のI II族窒化物化合物半導体を用いることができる。
【００１７】
本実施形態においては、ｐ側コンタクト層２８からｎ側コンタクト層２２の一部を除去することにより、ｐ側コンタクト層２８、ｐ側クラッド層２６、発光層２５、ｎ側クラッド層２４の側方にメサ部９０が形成される。メサ部９０は、半導体積層部２９の除去部分に形成され、サファイア基板１０に垂直な軸に対して角度θだけ傾斜した傾斜面９２を有する。また、本実施形態においては、傾斜面９２の上にも反射層６０を含む絶縁層５０が形成されている。
【００１８】
図１に示すように、発光素子１は、平面視にて略正方形状に形成されており、複数のｐ側のはんだ層８０が平面視にて互いに平行な帯状に形成されている。そして、半導体積層部２９は、ｐ側のはんだ層８０に対応して、互いに平行な複数の帯状部２９ａを有している。各帯状部２９ａは、平面視にて、発光素子１の一辺側からこれと垂直に他辺側へ延びており、一辺側に形成される連結部２９ｂにて互いに連結された状態となっている。尚、外側に位置する帯状部２９ａは、内側に位置する帯状部２９ａよりも短く形成され、外側に位置する帯状部２９ａの延長線上にｎ側の接合電極が配置される。
【００１９】
各帯状部２９ａは、発光層２５及びｐ型半導体層を含んで構成されており、メサ部９０により形作られている。ここで、各帯状部２９ａの側面のうち、各帯状部２９ａ同士の対向面には、メサ部９０の傾斜面９２が形成されている。本実施形態においては、各帯状部２９ａの先端側の側面にも傾斜面９２が形成され、連結部２９ｂにおける発光素子１外縁側の側面にも傾斜面９２が形成されている。本実施形態においては、サファイア基板１０に垂直な軸に対する傾斜面９２の傾斜角θは、３０度以上４５度以下となっている。
【００２０】
バッファ層２０は、ＡｌＮから形成される。そして、ｎ側コンタクト層２２とｎ側クラッド層２４とは、所定量のｎ型ドーパント（例えば、Ｓｉ）をそれぞれドーピングしたｎ−ＧａＮからそれぞれ形成される。また、発光層２５は、複数の井戸層及び障壁層からなり、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等の材料が用いられる多重量子井戸構造を有する。更に、ｐ側クラッド層２６とｐ側コンタクト層２８とは、所定量のｐ型ドーパント（例えば、Ｍｇ）をドーピングしたｐ−ＧａＮからそれぞれ形成される。
【００２１】
また、本実施形態に係るｐコンタクト電極３０は酸化物半導体から形成され、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成される。絶縁層５０は、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）から主として形成される。また、反射層６０は、絶縁層５０の内部に設けられ、発光層２５が発する光を反射する金属材料、例えば、Ａｌから形成される。絶縁層５０の厚さは、全体にわたって、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、絶縁層５０の内部に設けられる反射層６０の厚さは、反射層６０に入射した光を適切に反射させることを目的として、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である。
【００２２】
ｎ電極４０は、ｎ側コンタクト層２２上にメサ部９０と間隔をおいて設けられる。また、ｎ電極４０は、ｎ側バリア層７０に接触する上面において、ｎ側バリア層７０と非接触の部分である外縁部が絶縁層５０に接している。尚、図１では、ｎ側はんだ層８０が表面に露出しているので、ｎ電極４０を平面視にて直接的に視認することはできない。
【００２３】
また、ｐバッファ電極４２は、点状に形成され、各帯状部２９ａの幅方向中央に、長手方向に間隔をおいて複数設けられる。各ｐバッファ電極４２は、円形を呈しているが、多角形状としてもよい。各ｐバッファ電極４２は、ｐ側バリア層７２に接触する上面において、ｐ側バリア層７２と非接触の部分である外縁部が絶縁層５０に接する。絶縁層５０は、各ｐバッファ電極４２ａの形成領域を除いてｐコンタクト電極３０及びメサ部９０を覆い、ｎ電極４０ａの形成領域を除いてｎ側コンタクト層２２を覆っている。なお、図１では、ｐ側はんだ層８２が表面に露出しているので、ｐバッファ電極４２を平面視にて直接的に視認することはできない。
【００２４】
また、ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２は、Ｎｉ又はＣｒと、Ａｕとを含む金属材料から形成される。特にｎ側コンタクト層２２がｎ型のＧａＮから形成される場合、ｎ電極４０は、ｎ側コンタクト層２２の側から接触層としてのＮｉ層とＮｉ層の上方のＡｕ層とを含んで形成することができ、又はｎ側コンタクト層２２の側から接触層としてのＣｒ層とＣｒ層の上方のＡｕ層とを含んで形成することができる。また、特にｐコンタクト電極３０が酸化物半導体から形成される場合、ｐバッファ電極４２は、ｐコンタクト電極３０の側から接触層としてのＮｉ層とＮｉ層の上方のＡｕ層とを含んで形成することができ、又はｐコンタクト電極３０の側から接触層としてのＣｒ層とＣｒ層の上方のＡｕ層とを含んで形成することができる。ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２の表面の平坦性を良好にすること、かつ、オーミック接触を維持することを目的として、Ｎｉ層若しくはＣｒ層の厚さは、例えば、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましく、Ａｕ層の厚さは０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
また、ｎ電極４０は、接触層と、中間層と、Ａｕ層とを含んで形成することもできる。同様にしてｐバッファ電極４２は、ｐコンタクト電極３０の側から接触層と、中間層と、Ａｕ層とを含んで形成することができる。中間層は、接触層と、ｎ側コンタクト層２２若しくはｐコンタクト電極３０とのオーミック接触を維持すること等を目的として、上方のＡｕが接触層のＮｉ又はＣｒに拡散することを抑制することのできる材料、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属材料を用いて形成することができる。中間層は、例えば、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の厚さを有して形成することが好ましい。
【００２６】
ここで、本実施形態においては、ｐバッファ電極４２とバリア層７０との接触部分は、平面視にてｐバッファ電極４２の中央側であり、ｐバッファ電極４２と絶縁層５０との接触部分は、平面視にてｐバッファ電極４２の外縁部である。更に、バリア層７０は、絶縁層５０におけるｐコンタクト電極３０と反対側の表面に接触しており、絶縁層５０の表面の所定の領域を覆っている。このバリア層７０は、絶縁層５０との接触部分に主としてＴｉから構成される金属層を有する。
【００２７】
また、各はんだ層８０，８２は、共晶材料、例えば、ＡｕＳｎから形成することができる。各はんだ層８０，８２は、例えば、真空蒸着法（例えば、電子ビーム蒸着法、又は抵抗加熱蒸着法等）、スパッタ法、めっき法、スクリーン印刷法等により形成することができる。また、各はんだ層８０，８２は、ＡｕＳｎ以外の共晶材料からなる共晶はんだ又はＳｎＡｇＣｕ等の鉛フリーはんだから形成することもできる。
【００２８】
具体的に、各バリア層７０，７２は、絶縁層５０とｎ電極４０及びｐバッファ電極４２に接触する第１のバリア層と、第１のバリア層上に形成され、各はんだ層８０，８２を構成する材料の拡散を抑制する第２のバリア層とを少なくとも含んで形成される。第１のバリア層は、ｎ電極４０を構成する材料及びｐバッファ電極４２を構成する材料に対してオーミック接触すると共に密着性が良好な材料から形成され、例えば、Ｔｉから主として形成される。また、第２のバリア層は、各はんだ層８０，８２を構成する材料がｎ電極４０及びｐバッファ電極４２側に拡散することを抑制することのできる材料から形成され、例えば、Ｎｉから主として形成される。
【００２９】
また、各バリア層７０，７２は、第１のバリア層及び第２のバリア層を１つのペア層として、複数のペア層を含むこともできる。各バリア層７０，７２が複数のペア層を含むことにより、各はんだ層８０，８２を構成する材料の拡散を更に抑制できる。そして、各バリア層７０，７２の第１のバリア層の膜厚は、例えば、１５０ｎｍ程度であり、第２のバリア層の膜厚は、例えば、１００ｎｍ若しくは１５０ｎｍ程度である。更に、各はんだ層８０，８２は、例えば、２μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有して形成される。
【００３０】
以上のように構成された発光素子１は、青色領域の波長の光を発するフリップチップ型の発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、例えば、発光素子１は、順電圧が２．９Ｖで、順電流が２０ｍＡの場合に、ピーク波長が４５５ｎｍの光を発する。また、発光素子１の平面寸法は、例えば、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略３５０μｍである。
【００３１】
なお、サファイア基板１０の上に設けられるバッファ層２０からｐ側コンタクト層２８までの各層は、例えば、有機金属化学気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition : MOCVD）、分子線エピタキシー法（Molecular Beam Epitaxy : MBE）、ハライド気相エピタキシー法（Halide Vapor Phase Epitaxy : HVPE）等によって形成することができる。ここで、バッファ層２０がＡｌＮから形成されるものを例示したが、バッファ層２０はＧａＮから形成することもできる。また、発光層２５の量子井戸構造は、多重量子井戸構造でなく、単一量子井戸構造、歪量子井戸構造にすることもできる。
【００３２】
また、サファイア基板１０の平面視における最も長い辺の寸法と、厚さの寸法の比が０．４であるものを示したが、当該比は０．２６以上であればよい。
【００３３】
また、絶縁層５０は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の金属酸化物、若しくはポリイミド等の電気絶縁性を有する樹脂材料から形成することもできる。そして、反射層６０は、Ａｇから形成することもでき、Ａｌ又はＡｇを主成分として含む合金から形成することもできる。また、反射層６０は、屈折率の異なる２つの材料の複数の層から形成される分布ブラッグ反射器（Distributed Bragg Reflector : DBR）であってもよい。
【００３４】
更に、発光素子１は、紫外領域、近紫外領域、又は緑色領域にピーク波長を有する光を発するＬＥＤであってもよいが、ＬＥＤが発する光のピーク波長の領域はこれらに限定されない。なお、他の変形例においては、発光素子１の平面寸法はこれに限られない。例えば、発光素子１の平面寸法を縦寸法及び横寸法がそれぞれ３５０μｍとなるよう設計することもでき、縦寸法と横寸法とが互いに異なるようにすることもできる。
【００３５】
（発光素子１の製造工程）
次いで、発光素子１の製造工程について説明する。まず、サファイア基板１０を準備して、このサファイア基板１０の上に、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを含む半導体積層構造を形成する。具体的には、サファイア基板１０の上に、バッファ層２０と、ｎ側コンタクト層２２と、ｎ側クラッド層２４と、発光層２５と、ｐ側クラッド層２６と、ｐ側コンタクト層２８とをこの順にエピタキシャル成長して半導体積層構造を形成する（半導体積層部形成工程）。
【００３６】
続いて、エピタキシャル成長基板の全面にｐコンタクト電極３０を形成する。本実施形態においてｐコンタクト電極３０はＩＴＯであり、例えば、真空蒸着法を用いて形成される。なお、ｐコンタクト電極３０は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法又はゾルゲル法等により形成することもできる。次いで、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、ｐコンタクト電極３０の一部をエッチングして除去するとともに、ｐ側コンタクト層２８からｎ側コンタクト層２２の一部までエッチングする。これにより、ｎ側クラッド層２４からｐ側コンタクト層２８までの複数の化合物半導体層から構成されるメサ部９０が形成され、ｎ側コンタクト層２２の一部が露出する。このとき、例えば、レジスト形状を変えることにより、メサ部９０の傾斜面９２の角度θを変化させることができる。また、例えば、エッチングの時間を変えることにより、メサ部９０の深さを変化させることができる。
【００３７】
そして、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、ｎ電極４０をｎ側コンタクト層２２の表面の予め定められた一部の領域に形成すると同時に、ｐバッファ電極４２をｐコンタクト電極３０の表面の予め定められた一部の領域に形成する。本実施形態において、ｎ電極４０を構成する材料と、ｐバッファ電極４２を構成する材料とは同一材料である。すなわち、ｎ電極４０を形成するｎ側コンタクト層２２の予め定められた領域と、ｐバッファ電極４２を形成するｐコンタクト電極３０の予め定められた領域とのそれぞれに開口を有するフォトレジストのマスクを形成した後、各開口に電極材料を同時に真空蒸着することにより、互いに同一材料からなるｎ電極４０及びｐバッファ電極４２を形成する。なお、ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２を構成する材料をｎ側コンタクト層２２及びｐコンタクト電極３０上に設けた後、ｎ側コンタクト層２２とｎ電極４０との間、及びｐコンタクト電極３０とｐバッファ電極４２との間のオーミック接触と密着性とを確保すべく、所定の温度、所定の雰囲気下で、所定の時間の熱処理を施すこともできる。
【００３８】
続いて、ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２を覆う絶縁層５０を形成する。具体的には、ｎ側コンタクト層２２、ｎ電極４０、メサ部９０、ｐコンタクト電極３０、及びｐバッファ電極４２を覆う第１の絶縁層を、プラズマＣＶＤ法により形成する（絶縁層形成工程における第１の絶縁層形成工程）。そして、第１の絶縁層の上であってｎ電極４０及びｐバッファ電極４２の上方を除く所定の領域に、蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて反射層６０を形成する（絶縁層形成工程における反射層形成工程）。次に、反射層６０の上側と、反射層６０が形成されていない部分の上側とに、プラズマＣＶＤ法を用いて第２の絶縁層を形成する（絶縁層形成工程における第２の絶縁層形成工程）。これにより反射層６０が第２の絶縁層により被覆される。そして、第１の絶縁層と第２の絶縁層とから、本実施形態に係る絶縁層５０が構成される。
【００３９】
続いて、絶縁層５０におけるｎ電極４０の上側部分の少なくとも一部とｐバッファ電極４２の上側部分の少なくとも一部とを、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて除去する。これにより、ｐバッファ電極４２の上に絶縁層５０のｐ側開口５４が形成されると共に、ｎ電極４０の上に絶縁層５０のｎ側開口５２が形成される（開口形成工程）。
【００４０】
次に、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、それぞれの開口５２，５４の内側に、同一材料からなる各バリア層７０，７２を同時に形成する（バリア層形成工程）。ｎ側開口５２に形成されたｎ側バリア層７０はｎ電極４０に電気的に接続すると共に、ｐ側開口５４に形成されたｐ側バリア層７２はｐバッファ電極４２に電気的に接続する。続いて、ｎ側バリア層７０の上、及びｐ側バリア層７２の上に同一材料からなる各はんだ層８０，８２を同時に形成する（はんだ層形成工程）。以上の工程を経て、発光素子１が製造される。
【００４１】
なお、ｎ電極４０、及びｐバッファ電極４２はそれぞれ、スパッタリング法により形成することもできる。また、絶縁層５０は、化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition : CVD）により形成することもできる。以上の工程を経て形成された発光素子１は、導電性材料の配線パターンが予め形成されたセラミック等から構成される基板の所定の位置に、フリップチップボンディングにより実装される。そして、基板に実装された発光素子１を、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はガラス等の封止材で一体として封止することにより、発光素子１を発光装置としてパッケージ化できる。
【００４２】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る発光素子１は、発光層２５から発せられた光は、メサ部９０の傾斜面９２にてサファイア基板１０側へ反射するので、光取り出し効率を向上させることができる。特に、傾斜面９２上に形成される絶縁層５０の内部には、反射層６０が含まれているため、発光層２５から横方向へ放射される光の殆どをサファイア基板１０側へ反射させることができる。これに加え、サファイア基板１０を比較的厚くすることにより、サファイア基板１０から素子外部へ光が取り出し易くしたことにより、素子全体として光取り出し効率を飛躍的に向上させることができる。
【００４３】
具体的には、メサ部９０の傾斜面９２の角度をサファイア基板１０に垂直な軸に対して傾斜させるとともに、サファイア基板１０につき、厚さの寸法と、平面視における最も長い辺の寸法との比が０．２６以上となるようにしたので、光取り出し効率を向上が顕著となる。
【００４４】
また、ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２を同一材料で同時に形成するので、ｎ電極４０とｐバッファ電極４２とを異なる材料から別々に形成する場合に比べて、製造コストの削減、歩留りの向上を実現することができる。そして、ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２を同一材料から同時に形成することから、ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２と各バリア層７０，７２との間の密着性、電気的な接続性についてｎ電極４０及びｐバッファ電極４２のそれぞれごとに検討することを要さないので、各バリア層７０，７２を構成する材料の選択の自由度を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施の形態に係る発光素子１は、ｎ電極４０及びｐバッファ電極４２と反射層６０とが分離した状態を保持しているので、反射層６０に電流が流れることがなく、反射層６０においてエレクトロマイグレーションが発生することを防止できる。これにより、電極の機能と反射層の機能とを兼用させた電極を設ける場合に比べて、反射層の反射率の低下、及び電極のオーミック特性の低下を防止できる。
【００４６】
ここで、図３は、３５０μｍ角のサファイア基板の厚さと、光取り出し効率の関係を示すグラフである。データ取得にあたっては、前記実施形態と同様の構成で３５０μｍ角の試料体を作製し、サファイア基板の厚さを１０μｍ、９０μｍ、３７５μｍと変化させた。また、試料体への通電電流を３５０ｍＡ、７００ｍＡと変化させた。ここで、試料体の半導体層の各層の厚さを次のようにした。
バッファ層：２５ｎｍ
ｎ側コンタクト層：３．６ｎｍ
ｎ側クラッド層：１０ｎｍ
発光層：７０ｎｍ
ｐ側クラッド層：４０ｎｍ
ｐ側コンタクト層：８０ｎｍ
図３に示すように、通電電流によらず、３５０μｍ角にて厚さ９０μｍ以上であると光取り出し効率が向上することが理解される。すなわち、サファイア基板の厚さ寸法及び一辺の寸法の比が、０．２６以上であると光取り出し効率が向上することが理解される。
【００４７】
尚、前記実施形態においては、各ｐバッファ電極４２のみ点状に形成したものを示したが、例えば図４及び図５に示すように、ｎ電極４０を点状としてもよい。図４及び図５の発光素子２では、サファイア基板１０上の半導体積層部２９は、複数の帯状部２９ａがメサ部９０により形成されている。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態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】
【００４９】
１、２  発光素子
１０  サファイア基板
２０  バッファ層
２２  ｎ側コンタクト層
２４  ｎ側クラッド層
２５  発光層
２６  ｐ側クラッド層
２８  ｐ側コンタクト層
２９  半導体積層部
３０  ｐコンタクト電極
４０  ｎ電極
４２  ｐバッファ電極
５０  絶縁層
５２  ｎ側開口
５４  ｐ側開口
６０  反射層
７０  ｎ側バリア層
７２  ｐ側バリア層
８０  ｎ側はんだ層
８２  ｐ側はんだ層
【図１】
2011071444.tif 000003
【図２】
2011071444.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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