(57)【要約】【課題】III 族窒化物半導体発光素子の光取り出し効率を向上させること。【解決手段】発光素子１００は、ｐ型層１０４のｐ電極１０３と接合している側の表面に、第１の溝１０８が形成されている。この溝１０８は、ｐ型層１０４、活性層１０５を貫通し、ｎ型層１０６に達する深さである。溝１０８の底面に接し、溝１０８の側面には接しないよう補助電極１０９が形成されている。また、溝１０８の側面、補助電極１０９の形成されていない溝１０８の底面、補助電極１０９に連続してＳｉＯ2 からなる絶縁膜１１０が形成されている。また、ｎ型層１０６の活性層１０５側とは反対側の表面であって、補助電極１０９の一部と対向する領域に、その補助電極１０９に達する深さの第２の溝１１１が形成されている。そして、第２の溝１１１の底面に露出した補助電極１０９上にパッド部のみからなるｎ電極１０７が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の支持体と、前記支持体上に位置するｐ電極と、前記ｐ電極上に順に位置する、III 族窒化物半導体からなるｐ型層、活性層、ｎ型層と、ｎ電極と、を有するIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｐ型層の前記ｐ電極側表面から前記ｎ型層に達する深さである第１の溝と、
前記第１の溝により露出した前記ｎ型層に接し、前記第１の溝の側面には接しない補助電極と、
前記補助電極、および前記第１の溝の底面、側面を覆う透光性を有した絶縁膜と、
前記補助電極の一部に素子面に垂直な方向において対向する領域に位置し、前記ｎ型層の前記ｐ電極側とは反対側の表面から前記補助電極に達する深さである第２の溝と、
を有し、
前記ｎ電極は、パッド部のみからなり、前記第２の溝により露出した前記補助電極上に接して位置する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１の溝および前記補助電極は、配線状のパターンである、ことを特徴とする請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１の溝の側面は、前記溝の素子面方向における断面積が前記ｎ型層側に向かって減少する傾斜を有する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記補助電極は、平面視においてｎ電極の形状を含む形状である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記III 族窒化物半導体発光素子は矩形であり、
前記ｎ電極は、その矩形の対角位置にそれぞれ位置する２つのパッド部であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記ｎ電極は、素子中央の領域に位置する１つのパッド部であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１の溝および前記補助電極の一部は、発光領域の外側を囲む配線状のパターンであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記補助電極は、Ｖ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｖ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、またはＮｉ／Ａｕから成ることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板リフトオフ法によって成長基板を除去され、支持体と接合されたIII 族窒化物半導体発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
III 族窒化物半導体の成長基板として、一般的にサファイア基板が用いられている。しかし、サファイアは導電性や熱伝導性に問題があり、明確な劈開面がなく加工が容易でない。そこで、これらの問題を解決する技術として、成長基板上にIII 族窒化物半導体を成長させた後に成長基板を除去する技術（基板リフトオフ）が開発されている。
【０００３】
その技術の１つがレーザーリフトオフ法である。これは、III 族窒化物半導体層と支持基板とを接合した後、成長基板とIII 族窒化物半導体との界面にレーザーを照射してIII 族窒化物半導体層を分解させて成長基板を分離除去する方法である。また、別の技術として、III 族窒化物半導体層の成長基板に近い層に薬液に溶解可能な層を導入し、III 族窒化物半導体層と支持基板とを接合した後に、所望の薬液により上記薬液に溶解可能な層を溶解して成長基板を除去する方法（ケミカルリフトオフ法）も知られている。
【０００４】
このような成長基板が除去され、支持基板と接合されたIII 族窒化物半導体発光素子において、光取り出し効率を向上させる技術が特許文献１に示されている。特許文献１に記載の発光素子では、ｐ型層のｐ電極と接合している側の表面からｎ型層に達する深さの光反射用凹部を設け、ｐ型層からｎ型層に向かうにつれ素子面方向における断面積が減少するように凹部側面を傾斜させている。この反射用凹部により、活性層近傍に閉じ込められて素子面方向に伝搬している光をｎ型層側へと反射させ、光取り出し効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】２００８−２０５００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のように光反射用凹部を設けた場合であっても、光反射用凹部によってｎ型層側へと反射された光の一部は、ｎ型層のｎ電極と接合している側の表面において反射して素子内部へと戻ってしまうため、光取り出し効率が十分に向上していなかった。
【０００７】
また、ｎ型層の表面に形成されるｎ電極の占める面積を小さくすることで、光取り出し効率を向上させることも考えられる。しかし、その場合は素子面方向へ電流が十分に拡散せず、発光の均一性が損なわれてしまい、高電流密度で駆動させた際の発光効率の低下が大きくなってしまう。
【０００８】
そこで本発明の目的は、発光の均一性を損なうことなく光取り出し効率を向上させたIII 族窒化物半導体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】
【０００９】
第１の発明は、導電性の支持体と、前記支持体上に位置するｐ電極と、ｐ電極上に順に位置する、III 族窒化物半導体からなるｐ型層、活性層、ｎ型層と、ｎ電極と、を有するIII 族窒化物半導体発光素子において、ｐ型層のｐ電極側表面からｎ型層に達する深さである第１の溝と、第１の溝により露出したｎ型層に接し、第１の溝の側面には接しない補助電極と、補助電極、および第１の溝の底面、側面を覆う透光性を有した絶縁膜と、補助電極の一部に素子面に垂直な方向において対向する領域に位置し、ｎ型層のｐ電極側とは反対側の表面から補助電極に達する深さである第２の溝と、を有し、ｎ電極は、パッド部のみからなり、第２の溝により露出した補助電極上に接して位置する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１０】
ここでIII 族窒化物半導体とは、一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１）で表される半導体であり、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの一部を他の第１３族元素（第３Ｂ族元素）であるＢやＴｌで置換したもの、Ｎの一部を他の第１５族元素（第５Ｂ族元素）であるＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉで置換したものをも含むものとする。より一般的には、Ｇａを少なくとも含むＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮを示す。ｎ型不純物としてはＳｉ、ｐ型不純物としてはＭｇが通常用いられる。
【００１１】
ｎ電極は、パッド部のみからなるのであれば任意の形状でよく、たとえば円形や正方形などである。また、パッド部の個数も任意でよいが、電流拡散性の点から、素子の形状に対して対称性を有した配置とすることが望ましい。たとえば、素子の中央に１つのパッド部を配置したり、素子形状が矩形の場合、２つのパッド部を矩形の対角位置にそれぞれ配置したりするのがよい。また、ｎ電極は、補助電極となるべく広い面積で接触していることが望ましく、平面視においてｎ電極の形状が補助電極の形状に含まれていることが望ましい。補助電極とｎ電極との間の導通が容易となるからである。
【００１２】
第１の溝および補助電極は任意のパターンでよいが、発光の均一性を高めるために対称性を有した配線状のパターンが望ましい。たとえば、格子状、ストライプ状、放射状の配線パターンや、それらを複合させた配線パターンなどである。第１の溝のパターンと補助電極のパターンは一致していなくてもよく、補助電極のパターンが第１の溝のパターンの一部であってもよい。ｎ電極のパッド部と素子面に垂直な方向において対向する位置に、そのパッド部に等しい面積、形状で補助電極の一部を設けることが望ましい。また、第１の溝および補助電極の一部を、発光領域の外側を囲う配線パターンとするとよい。ここで発光領域は、発光素子に電圧を印加して発光させたときに発光している領域であり、活性層形成領域とｐ電極の形成領域とが重なる領域にほぼ一致した領域である。第１の溝および補助電極の一部をこのようなパターンとすると、従来は素子側面から放射されていた光を第１の溝の側面によってｎ型層側へ反射させることができるので、素子側面からの光の放射が減少し、上面からの放射が増加するが、一般に素子側面から放射される光は有効活用されることがないため、実質的な高効率化を図ることができる。また、第１の溝は、素子領域の外周に形成される素子分離用の溝を兼ねていてもよい。
【００１３】
第１の溝の側面は、第１の溝の素子面方向における断面積がｎ型層側に向かって減少するように傾斜を持たせることが望ましい。素子面方向に伝搬する光を第１の溝の側面によってｎ型層側へ反射させることができ、光取り出し効率をより向上させることができるからである。第１の溝の側面が素子面に対して成す角度は、３０〜８５°が望ましい。３０°未満の角度、または８５°より大きい角度では、十分に光取り出し効率を向上させることができないからである。さらに望ましい角度は４０〜８０°である。
【００１４】
補助電極の材料は、従来よりIII 族窒化物半導体のｎ型層の＋ｃ面（Ｇａ極性面）にコンタクトをとるためのｎ電極材として知られている任意の材料を用いることができる。たとえば、Ｖ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｖ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕなどの材料を補助電極に用いることができる。ｎ電極の材料は、ｎ電極が補助電極と直接接合するため、任意の材料を用いることができる。補助電極と同じ材料を用いてもよい。特に、ｎ電極を２層以上の構成とし、その２以上の層のうち補助電極と接する層を窒素反応性を有する材料とすることが望ましい。補助電極に対して強固な密着性が得られる。窒素反応性を有する材料は、たとえばＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒなどである。
【００１５】
ｎ型層表面には、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、リン酸などの水溶液によるウェットエッチングによって微細な凹凸を設け、光取り出し効率を向上させることが望ましい。
【００１６】
絶縁膜は、電流のリークやショートを防止するために設けるものである。絶縁膜には発光素子の発光波長に対する透光性と絶縁性とを有した材料であれば任意の材料を用いることができ、たとえば、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＴｉＯ2 などを用いることができる。絶縁膜を介して溝の側面や底面には高反射層を設けることが望ましい。また、高反射な材料からなるｐ電極が上記高反射層であってもよい。また、絶縁膜を介して溝の側面や底面に誘電体多層膜を設けたり、絶縁膜自体を誘電体多層膜としたりして、反射率を高めた構造としてもよい。
【００１７】
III 族窒化物半導体の成長基板は、サファイアが一般的であるが、他にもＳｉＣ、ＺｎＯ、スピネル、などを用いることができる。また、支持体には、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗなどの基板を用いることができ、金属層を介してｐ電極と支持体を接合することで、支持体上にｐ電極を形成することができる。金属層には、Ａｕ−Ｓｎ層、Ａｕ−Ｓｉ層、Ａｇ−Ｓｎ−Ｃｕ層、Ｓｎ−Ｂｉ層などの金属共晶層を用いることができ、Ａｕ層、Ｓｎ層、Ｃｕ層などを用いることもできる。また、ｐ電極上に直接めっきやスパッタなどによってＣｕなどの金属層を形成して支持体としてもよい。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明において、第１の溝および補助電極は、配線状のパターンである、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１９】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、第１の溝の側面は、溝の素子面方向における断面積がｎ型層側に向かって減少する傾斜を有する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００２０】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、補助電極は、平面視においてｎ電極の形状を含む形状である、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００２１】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明において、III 族窒化物半導体発光素子は矩形であり、ｎ電極は、その矩形の対角位置にそれぞれ位置する２つのパッド部であることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００２２】
第６の発明は、第１の発明から第４の発明において、ｎ電極は、素子中央の領域に位置する１つのパッド部であることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００２３】
第７の発明は、第１の発明から第６の発明において、第１の溝および補助電極の一部は、発光領域の外側を囲む配線状のパターンであることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００２４】
第８の発明は、第１の発明から第７の発明において、補助電極は、Ｖ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｖ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、またはＮｉ／Ａｕから成ることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
【発明の効果】
【００２５】
第１の発明では、ｎ電極と導通し、素子面方向への電流拡散を補助するための補助電極を設け、さらにｎ電極は補助電極と連続するようにしている。この補助電極は、溝の底面に露出するIII 族窒化物半導体のｎ型層の＋ｃ面と接触しているので、コンタクト抵抗が低い。そのため、補助電極によって素子面方向に効率的に電流を拡散させることができ、発光の均一性を高めることができる。また、ｎ電極はパッド部のみであり、発光領域上に位置しないので、ｎ電極の存在による光取り出しの阻害はなく、光取り出し効率を向上させることができる。また、ｎ型層のシート抵抗に基づく電圧降下が大幅に低減されるため、駆動電圧を低下させることができる。
【００２６】
また、第２の発明によると、補助電極による素子面方向への電流の拡散性がより向上し、発光の均一性をより高めることができる。
【００２７】
また、第３の発明によると、第１の溝の側面によって素子の面内に閉じ込められていた光を上方へ反射させることができ、光取り出し効率を向上させることができる。
【００２８】
また、第４の発明によると、ｎ電極が広い面積で補助電極に接するため、補助電極とｎ電極間の導通が容易となり、その結果としてｎ電極の面積を減らすことができるため、発光領域を拡大させて光出力の向上を図ることができる。
【００２９】
また、第５、６の発明によると、ｎ電極のパッド部が対象に配置されるため、素子面方向への電流の拡散性がより向上し、発光の均一性をより高めることができる。
【００３０】
また、第７の発明によると、素子側面からの光の放射が減少し、素子上面からの放射が増加するため、実質的な高効率化を図ることができる。
【００３１】
また、第８の発明のように、補助電極の材料として、Ｖ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｖ／Ａｕを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１の発光素子１００を上方から見た平面図。
【図２】発光素子１００の、図１におけるＡ−Ａでの断面図。
【図３】補助電極１０９のパターンを示した図。
【図４．Ａ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図４．Ｂ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図４．Ｃ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図４．Ｄ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図４．Ｅ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図４．Ｆ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図４．Ｇ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図４．Ｈ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図４．Ｉ】発光素子１００の製造工程を示した図。
【図５】ｎ電極２０７のパターンを示した図。
【図６】補助電極２０９のパターンを示した図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３４】
図１は、実施例１の発光素子１００を上方から見た平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａでの断面図である。図１に示すように、発光素子１００は、平面視で正方形である。また、図２に示すように、発光素子１００は、支持体１０１と、支持体１０１上に低融点金属層１０２を介して接合されたｐ電極１０３と、ｐ電極１０３上に順に積層されたIII 族窒化物半導体からなるｐ型層１０４、活性層１０５、ｎ型層１０６と、ｎパッド電極１０７と、補助電極１０９と、によって構成されている。
【００３５】
支持体１０１は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗなどからなる導電性基板を用いることができる。支持体１０１の裏面（ｐ電極１０３側とは反対側の面）には、裏面電極１１３が形成されていて、発光素子１００は素子面に垂直な方向に導通を取る構成となっている。低融点金属層１０２には、Ａｕ−Ｓｎ層、Ａｕ−Ｓｉ層、Ａｇ−Ｓｎ−Ｃｕ層、Ｓｎ−Ｂｉ層などの金属共晶層を用いることができ、低融点金属ではないが、Ａｕ層、Ｓｎ層、Ｃｕ層などを用いることもできる。なお、低融点金属層１０２を用いて支持体１０１とｐ電極１０３とを接合するのではなく、ｐ電極１０３上に直接めっきやスパッタなどによってＣｕなどの金属層を形成して支持体１０１としてもよい。ｐ電極１０３は、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｒｕやこれらの金属を主成分とする合金などの高光反射率で低コンタクト抵抗な金属である。他にｐ電極１０３の材料として、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ａｕ合金などを用いることもでき、ＩＴＯなどの透明電極膜と高反射金属膜からなる複合層であってもよい。
【００３６】
ｐ型層１０４、活性層１０５、ｎ型層１０６は、従来より発光素子の構成として知られている任意の構成でよい。ｐ型層１０４は、たとえば、支持体１０１側から順に、ＧａＮからなるＭｇがドープされたｐコンタクト層、ＡｌＧａＮからなるＭｇがドープされたｐクラッド層が積層された構造である。活性層１０５は、たとえば、ＧａＮからなる障壁層とＩｎＧａＮからなる井戸層が繰り返し積層されたＭＱＷ構造である。ｎ型層１０６は、たとえば、活性層１０５側から順に、ＧａＮからなるｎクラッド層、ＧａＮからなる高濃度にＳｉがドープされたｎ型コンタクト層、が積層された構造である。
【００３７】
ｐ型層１０４のｐ電極１０３と接合している側の表面には、第１の溝１０８が形成されている。この第１の溝１０８は、ｐ型層１０４、活性層１０５を貫通し、ｎ型層１０６に達する深さである。第１の溝１０８の側面は、ｐ型層１０４からｎ型層１０６に向かうにつれ素子面方向の断面積が減少するよう傾斜しており、第１の溝１０８の底面は素子面に平行である。
【００３８】
第１の溝１０８側面の傾斜角度は、素子面方向に対して３０〜８５度であることが望ましく、４０〜８０度であるとより望ましい。光取り出し効率をより向上させることができるからである。
【００３９】
第１の溝１０８の底面にはｎ型層１０６が露出しており、補助電極１０９はこのｎ型層１０６が露出した第１の溝１０８の底面に接し、第１の溝１０８の側面には接しないよう形成されている。また、第１の溝１０８の側面、補助電極１０９の形成されていない溝１０８の底面、補助電極１０９に連続してＳｉＯ2 からなる絶縁膜１１０が形成されている。この絶縁膜１１０は、溝１０８の側面とｐ電極１０３との間、および補助電極１０９とｐ型層１０４との間での短絡を防止するために設けたものである。補助電極１０９には、従来よりIII 族窒化物半導体のｎ型層の＋ｃ面にコンタクトをとるｎ電極材として使用されているものを用いることができる。たとえば、Ｖ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｖ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕなどの材料を用いることができる。
【００４０】
なお、絶縁膜１１０は、発光素子１００の発光波長に対する透光性と絶縁性を有した材料からなるものであればよく、ＳｉＯ2 以外に、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＴｉＯ2 などを用いることができる。
【００４１】
溝１０８の側面と補助電極１０９との間には絶縁膜１１０を介して隙間が生じているが、この隙間は高反射な金属からなるｐ電極１０３で埋められており、溝１０８の側面における光の反射率を高め、より効率的に光をｎ型層１０６側へ反射できる構造としている。ｐ電極１０３で隙間を埋めるのに替えて、溝１０８の側面に絶縁膜１１０を介して高反射率で絶縁膜１１０との密着性のよい金属膜（たとえばＡｌやＣｒ）を別途設けたり、屈折率のことなる複数の誘電体からなる誘電体多層膜を形成することにより、光取り出し効率を向上させてもよい。また絶縁膜１１０自体を誘電体多層膜としてもよい。
【００４２】
第２の溝１１１は、図１に示すように、ｎ型層１０６の活性層１０５側とは反対側の表面であって、正方形の発光素子１００の外周部分と、対角位置にある２つの角部に形成されている。この第２の溝１１１は、補助電極１０９が露出する深さであり、対角位置にある２つの角部では、第２の溝１１１の底面に補助電極１０９が露出している。
【００４３】
ｎ電極１０７は、２つの正方形のパッド部からなり、図１に示すように、正方形の発光素子１００の対角位置にある２つの角部であって、その２つの角部に形成された第２の溝１１１の底面に形成されている。そして、第２の溝１１１の底面に露出した補助電極１０９とｎ電極１０７は直接に接続している。そのため、ｎ電極１０７には任意の材料を用いることができる。補助電極１０９と同じ材料を用いてもよい。特に、ｎ電極１０７を２層以上の構成とし、その２以上の層のうち補助電極１０９と接する層を窒素反応性を有する材料とすることが望ましい。補助電極１０９に対して強固な密着性が得られる。窒素反応性を有する材料は、たとえばＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒなどである。
【００４４】
図３は、補助電極１０９の平面パターンを示した図である。溝１０８の平面パターンも補助電極１０９の平面パターンとほぼ同様の形状である。補助電極１０９は、図１、図３に示されているように、素子面に垂直な方向においてｎ電極１０７に対向する位置（正方形の発光素子１００の対角位置にある２つの角部）に、そのｎ電極１０７を平面視で内包するような大きさの正方形部分１０９ａを有している。さらに補助電極１０９は、その正方形部分１０９ａに連続して、正方形の発光素子１００の辺に平行な配線で構成される格子状部分１０９ｂを有している。さらに補助電極１０９は、発光素子１００の発光領域の外周１１２を囲む正方形の配線状部分１０９ｃを有している。なお、発光領域の外周１１２は、図１において２点鎖線で示した部分であり、発光領域はｐ電極１０７の形成領域であって、かつ、活性層１０５の形成領域である領域にほぼ一致した領域である。
【００４５】
上記のように補助電極１０９の一部として正方形部分１０９ａを設けることで、補助電極１０９からｎ電極１０７へ円滑に電流が流れるようにしている。また、補助電極１０９の一部として発光領域の外周を囲む配線状部分１０９ｃを設けたのは、以下の理由による。配線状部分１０９ｃを形成する場合、この配線状部分１０９ｃは第１の溝１０８の底面に形成されるものであるから、当然に第１の溝１０８の一部も発光領域の外周１１２を囲む正方形の配線状に形成される。従来、素子の側面から放射されていた光は、発光素子１００ではこの発光領域の外周を囲む第１の溝１０８の側面によってｎ型層１０６側へと反射される。一般に素子の側面から放射される光は有効活用されることがないものであるから、配線状部分１０９ｃによってｎ型層１０６側へ反射させる構造の発光素子１００では、実質的な効率が向上している。
【００４６】
ｎ型層１０６の活性層１０５側とは反対側の表面には、微細な凹凸が形成されていることが望ましい。この微細な凹凸により、光取り出し効率を向上させることができる。微細な凹凸はウェットエッチングにより形成することができ、側面が素子面方向に対して約６０度の角度を成した微小な六角錐を多数形成することができる。
【００４７】
この発光素子１００では、ｐ型層１０４側からｎ型層１０６に達する第１の溝１０８を形成し、その溝１０８底面に補助電極１０９を設けている。ここで、第１の溝１０８底面は、III 族窒化物半導体であるｎ型層１０６の＋ｃ面であり、補助電極１０９は溝１０８底面に十分低抵抗にコンタクトを取ることができる。また、補助電極１０９の一部は、ｎ電極１０７に直接に接している。そのため、ｎ電極１０７から供給されて補助電極１０９に達した電子は、配線状に形成された補助電極１０９を流れて素子面方向へ広く拡散させることができ、発光の均一性を高めることができる。また、ｎ型層１０６のシート抵抗に基づく電圧降下が低減されるため、駆動電圧を低下させることができる。また、ｎ電極１０７はパッド部のみであり、補助電極１０９上に設けられているため、ｎ電極１０７は発光領域上には一切位置していない。そのため、ｎ電極１０７が光取り出しを妨げることはなく、従来の発光素子に比べて光取り出し効率が向上している。また、活性層１０５周辺領域において素子面方向に伝播し、素子面内に閉じ込められていた光成分は、第１の溝１０８の傾斜した側面に沿う絶縁膜１１０とｐ電極１０３との界面において反射され、ｎ型層１０６側へと方向が変化する。そのため、ｎ型層１０６の活性層１０５側とは反対側の表面から外部へと放射される光成分が増加し、光取り出し効率が向上している。
【００４８】
次に、発光素子１００の製造工程について、図４．Ａ〜図４．Ｉを参照に説明する。
【００４９】
まず、サファイア基板１１５上に、ＭＯＣＶＤ法によってIII 族窒化物半導体からなるｎ型層１０６、活性層１０５、ｐ型層１０４を順に積層させる（図４．Ａ）。ＭＯＣＶＤ法において用いる原料ガスは、窒素源として、アンモニア（ＮＨ3 ）、Ｇａ源として、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）、Ｉｎ源として、トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）、Ａｌ源として、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）、ｎ型ドーピングガスとして、シラン（ＳｉＨ4 ）、ｐ型ドーピングガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）、キャリアガスとしてＨ2 とＮ2 である。サファイア基板１１５の表面には凹凸加工が施されていてもよい。また、サファイア基板１１５以外にもＳｉＣ、ＺｎＯ、スピネル、などを用いることができる。
【００５０】
次に、ｐ型層１０４上に、第１の溝１０８を形成する領域に窓を開けたパターンのＳｉＯ2 からなるマスクを形成し、塩素系ガスプラズマを用いたドライエッチングを行う。これにより、補助電極１０８のパターン形状にほぼ一致したｎ型層１０６に達する深さの第１の溝１０８が形成される。その後、マスクはバッファードフッ酸等により除去する（図４．Ｂ）。
【００５１】
次に、第１の溝１０８の底面に接し、かつ、第１の溝１０８の側面には接しないようにして第１の溝１０８の側面から距離をとって、補助電極１０９を形成する（図４．Ｃ）。補助電極１０９のアロイ処理は、補助電極１０９形成後のいずれのタイミングで行ってもよく、補助電極１０９のアロイ化のみを目的に行ってもよいし、のちに形成するｐ電極１０３とともにアロイ化を行ってもよい。
【００５２】
続いて、第１の溝１０８の側面、補助電極１０９が形成されていない第１の溝１０８の底面、補助電極１０９の側面、補助電極１０９の上面に連続して膜状に絶縁膜１１０を形成し、絶縁膜１１０によって補助電極１０９、および溝１０８の側面を覆う（図４．Ｄ）。このように、第１の溝１０８の形成により、その第１の溝１０８側面にジャンクションが露出するが、すぐに絶縁膜１１０によって保護することができ、電流リークを確実に防止することが可能である。
【００５３】
次に、ｐ電極１０３をスパッタ法によってｐ型層１０４上および絶縁膜１１０上に形成し、さらにその上に低融点金属層１０２を形成する（図４．Ｅ）。
【００５４】
次に、支持体１０１を用意し、低融点金属層１０２を介して、支持体１０１とｐ電極１０３を接合する（図４．Ｆ）。なお、ｐ電極１０３と低融点金属層１０２との間に図示しない拡散防止層をあらかじめ形成しておき、低融点金属層１０２の金属がｐ電極１０３側に拡散するのを防止するとよい。
【００５５】
そして、サファイア基板１１５側からレーザー光を照射して、レーザーリフトオフにより、サファイア基板１１５を分離除去し（図４．Ｇ）、サファイア基板１１５の除去により露出したｎ型層１０６表面を塩酸によって洗浄する。このサファイア基板１１５の除去により露出する面はｎ型層１０６のＮ極性面であるから、レーザーリフトオフ後にジャンクション保護のための絶縁膜１１０を形成する必要はないが、表面への汚れ付着や物理的ダメージからの保護の目的でその後に保護膜を形成してもよい。
【００５６】
次に、サファイア基板１１５の除去により露出したｎ型層１０６表面に、第２の溝１１１を形成する領域に窓を開けたパターンのＳｉＯ2 からなるマスクを形成し、塩素系ガスプラズマを用いたドライエッチングを行う。これにより、補助電極１０９に達する深さの第２の溝１１１が形成する。この際、補助電極１０９中にＰｔ層を設けることで、Ｐｔ層をエッチングストッパとして機能させることができる。その後、マスクはバッファードフッ酸等により除去する（図４．Ｈ）。
【００５７】
次に、第２の溝１１１の形成によって露出する補助電極１０９の正方形部分１０９ａ上に、正方形のパッド部であるｎ電極１０９をリフトオフ法によって形成する（図４．Ｉ）。そして、支持体１０１を研磨して薄くし、支持体１０１の低融点金属層１０２側とは反対側の表面に裏面電極１１３を形成し、素子分離部分（図４．Ｉにおいて点線で示した部分）でレーザーダイシングすることにより素子分離し、個々の発光素子１００が製造される。
【００５８】
なお、補助電極のパターンは、実施例１に示したものに限るものではなく、任意のパターンでよい。また、ｎ電極のパッド部の個数や配置パターンも任意である。ただし、素子面方向の電流の拡散性を向上させ、発光の均一性を高めるために、補助電極およびｎ電極は対称性を有したパターンが望ましい。また、平面視においてｎ電極のパターンが補助電極のパターンに含まれるようにし、ｎ電極が補助電極に広く接するようにすることが望ましい。また、補助電極の一部は発光領域の外周を囲む配線状部分を有していることが望ましい。以下にｎ電極および補助電極の他のパターンを示す。
【００５９】
図５は、他のｎ電極２０７のパターン、図６は他の補助電極２０９のパターンを示した図である。ｎ電極２０７は、図５に示すように、平面視で正方形の発光素子において正方形の中央部に１つの円形のパッド部を有している。一方、補助電極２０９は、図６に示すように、素子面に垂直な方向においてｎ電極２０７と対向する位置に、そのｎ電極２０７を平面視で内包する一回り大きな円形部分２０９ａを有している。さらに補助電極２０９は、その円形部分２０９ａから、正方形の対角線方向に伸びた４本の配線状部分２０９ｂを有している。さらに補助電極２０９は、発光素子の発光領域の外周２１２を囲む正方形の配線状部分２０９ｃを有し、配線状部分２０９ｃの内側に同じく正方形の配線状部分２０９ｄを有している。このようなｎ電極２０７、補助電極２０９のパターンもまた、実施例１と同様に、発光素子の発光の均一性を向上させ、光取り出し効率を向上させることができる。
【００６０】
また、実施例では、サファイア基板の除去にレーザーリフトオフを用いているが、サファイア基板とｎ型層との間に薬液に溶解させることができるバッファ層を形成し、支持体との接合後に薬液によってバッファ層を溶解させてサファイア基板を分離除去するケミカルリフトオフを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のIII 族窒化物半導体発光素子は、照明装置や表示装置などに用いることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０１：支持体
１０２：低融点金属層
１０３：ｐ電極
１０４：ｐ型層
１０５：活性層
１０６：ｎ型層
１０７：ｎ電極
１０８：第１の溝
１０９：補助電極
１１０：絶縁膜
１１１：第２の溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４．Ａ】
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【図４．Ｂ】
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【図４．Ｃ】
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【図４．Ｄ】
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【図４．Ｅ】
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【図４．Ｆ】
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【図４．Ｇ】
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【図４．Ｈ】
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【図４．Ｉ】
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【図５】
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【図６】
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