(57)【要約】【課題】チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）からなり、電極側（基板の表面側）から光を取り出すことができるフリップチップボンディング用の半導体発光素子およびこれを備える発光デバイスを提供する。【解決手段】ＣＳＰからなる半導体発光素子１は、基板２と、窒化物半導体積層構造９と、ｐ型窒化物半導体層５に電気的に接続されたｐ側電極７と、ｐ側電極７との間に発光層４からの光を取り出すための光取り出し領域１５を空けて配置され、ｎ型窒化物半導体層３に電気的に接続されたｎ側電極６と、少なくとも光取り出し領域１５に対向するように基板２の裏面２Ｂに形成されたミラー層８とを含む。【選択図】図２
2019129299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の基板と、
前記基板の表面に順に積層されたｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を含む半導体積層構造と、
前記半導体積層構造の表面側に配置され、前記ｐ型半導体層に電気的に接続されたｐ側電極と、
前記半導体積層構造の表面側において、前記ｐ側電極との間に前記発光層からの光を取り出すための光取り出し領域を空けて配置され、前記ｎ型半導体層に電気的に接続されたｎ側電極と、
少なくとも前記光取り出し領域に対向するように前記基板の裏面に形成されたミラー層とを含む、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）からなる半導体発光素子。
【請求項２】
前記半導体積層構造は、前記ｐ型半導体層から前記発光層を介して前記ｎ型半導体層に至る壁面を有するメサ構造部と、前記メサ構造部の周囲に配置され、前記ｎ型半導体層が露出する上面を有する低段部とを含み、
前記光取り出し領域は、前記メサ構造部の上面領域を含む、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記ｐ側電極は、前記メサ構造部の前記上面に配置されており、
前記ｎ側電極は、前記低段部の前記上面に配置されている、請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記半導体積層構造は、互いに対向する第１端面および第２端面を有する平面視四角形状に形成されており、
前記メサ構造部は、前記第１端面との間に前記ｎ側電極用の電極領域が空くように、前記第２端面側に片寄って形成されており、
前記ｎ側電極は、前記電極領域の上面に配置されており、
前記ｐ側電極は、前記メサ構造部の前記上面において前記第２端面寄りに配置されている、請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｎ側電極および前記ｐ側電極は、それぞれ、前記半導体積層構造の前記第１端面側の端部および前記第２端面側の端部に１つずつ配置されている、請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記半導体積層構造の前記第１端面側の端部に、複数の前記ｎ側電極が前記第１端面に沿って間隔を空けて配列されており、
前記半導体積層構造の前記第２端面側の端部に、複数の前記ｐ側電極が前記第２端面に沿って間隔を空けて配列されている、請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記半導体積層構造は、平面視において、互いに対向する第１端面および第２端面を有する四角形状に形成されており、
前記メサ構造部は、前記第１端面との間に前記ｎ側電極用の第１電極領域が空くように、かつ、前記第２端面との間に前記ｐ側電極用の第２電極領域が空くように、前記半導体積層構造の中央部に形成されており、
前記メサ構造部の前記上面、前記壁面および前記第２電極領域の上面を覆うように絶縁膜が形成されており、
前記ｎ側電極は、前記第１電極領域の上面に配置されており、
前記ｐ側電極は、前記第２電極領域の前記上面に前記絶縁膜を介して配置されており、
前記絶縁膜上に形成され、前記ｐ側電極と前記メサ構造部の前記上面に露出する前記ｐ型半導体層とを接続する配線膜をさらに含む、請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記配線膜は、透明電極膜を含み、
当該透明電極膜は、前記メサ構造部の前記上面の中央部において、前記絶縁膜の開口を介して前記ｐ型半導体層に接続されている、請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記基板は、サファイア基板を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
一方面および他方面を有し、当該一方面から他方面に向かって光が透過可能な光透過部を含む実装基板と、
前記光取り出し領域が前記光透過部に対向するように、前記実装基板の前記一方面にフリップチップボンディングされた請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体発光素子とを含む、発光デバイス。
【請求項１１】
前記実装基板の前記一方面に配置され、前記半導体発光素子とは異なる機能を有する他の半導体素子をさらに含む、請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記実装基板は、不透明な板材で構成されており、
前記光透過部は、前記不透明な板材に貫通して形成された開口を含む、請求項１０または１１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記実装基板の前記他方面に、前記開口を覆うように形成された凸状のレンズをさらに含む、請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記実装基板は、透明な板材で構成されており、
前記光透過部は、前記透明な板材における前記光取り出し領域に対向する部分を含む、請求項１０または１１に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記実装基板は、前記光透過部と一体的に形成された凸状のレンズ部を前記他方面に有している、請求項１４に記載の発光デバイス。
【請求項１６】
前記半導体発光素子を覆うように前記実装基板の前記一方面側に形成された封止樹脂をさらに含む、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子およびこれを備える発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の実装形態の一つとして、フリップチップボンディングが知られている。
たとえば、特許文献１は、導電部材を有する配線基板と、配線基板上にフリップチップボンディングされた発光素子とを備える、発光装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３３９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フリップチップボンディングによれば、発光素子で発生した熱を、たとえば熱抵抗の大きなサファイア基板等を介さず、電極から実装基板へ直接逃がすことができる。そのため、主として、照明等の高輝度や大電流駆動が求められるデバイスに採用される。この種のデバイスに採用される場合、とりわけ高輝度が必要とされるものに対しては、通常、基板の表面側（エピタキシャル層側）にミラー層が配置され、当該ミラー層で反射した光が基板の裏面側から取り出される。電極が障害とならず、光を効率よく取り出すことができるためである。また、放熱を担う電極に関しては、素子の表面領域いっぱいに可能な限り大きく形成することで、放熱性の向上が図られている。
【０００５】
一方、近年注目されているウェアラブル機器のような小型デバイスにおいて、実装基板に直接ボンディング可能なチップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）の要求が高まっており、発光素子も例外ではない。
しかしながら、従来のフリップチップボンディング用の発光素子の構造では、光の取り出し方向が実装基板のボンディング面に対して反対側の基板裏面である。そのため、光の取り出し方向に制約がある場合、発光素子だけを、他の半導体素子のボンディング面とは反対側の面にボンディングしなければならない状況が生じる。つまり、実装基板の両面に素子が配置されることになり、デバイスへの実装性が非常に悪くなる。
【０００６】
本発明の目的は、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）からなり、電極側（基板の表面側）から光を取り出すことができるフリップチップボンディング用の半導体発光素子およびこれを備える発光デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子は、透光性の基板と、前記基板の表面に順に積層されたｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面側に配置され、前記ｐ型半導体層に電気的に接続されたｐ側電極と、前記半導体積層構造の表面側において、前記ｐ側電極との間に前記発光層からの光を取り出すための光取り出し領域を空けて配置され、前記ｎ型半導体層に電気的に接続されたｎ側電極と、少なくとも前記光取り出し領域に対向するように前記基板の裏面に形成されたミラー層とを含む、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）からなる。
【０００８】
この構成によれば、発光層で発生した光を基板裏面のミラー層で反射させることによって、半導体積層構造側から取り出すことができる。しかも、ｐ側電極およびｎ側電極が光の障害物に極力ならないよう、これらの電極間に光取り出し領域が設けられているため、比較的十分な光取り出し効率を実現することができる。
これにより、当該半導体発光素子を実装基板にフリップチップボンディングしたときに、実装基板のボンディング面（半導体発光素子に対向する面）側に光を取り出すことができる。したがって、たとえば、当該半導体発光素子とは異なる他の半導体素子（たとえば、スイッチング素子、センサ素子、受動素子等）が実装基板の一方面に配置され、かつ、光の取り出し方向が実装基板の他方面側という制約がある場合でも、当該半導体発光素子を、他の半導体素子と同じように実装基板の一方面に配置することができる。その結果、全ての半導体素子を実装基板の一方面側に配置することができるので、実装基板のデバイスへの実装性を損なうことを防止することができる。
【０００９】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、前記半導体積層構造は、前記ｐ型半導体層から前記発光層を介して前記ｎ型半導体層に至る壁面を有するメサ構造部と、前記メサ構造部の周囲に配置され、前記ｎ型半導体層が露出する上面を有する低段部とを含み、前記光取り出し領域は、前記メサ構造部の上面領域を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、前記ｐ側電極は、前記メサ構造部の前記上面に配置されており、前記ｎ側電極は、前記低段部の前記上面に配置されていてもよい。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、前記半導体積層構造は、平面視において、互いに対向する第１端面および第２端面を有する四角形状に形成されており、前記メサ構造部は、前記第１端面との間に前記ｎ側電極用の電極領域が空くように、前記第２端面側に片寄って形成されており、前記ｎ側電極は、前記電極領域の上面に配置されており、前記ｐ側電極は、前記メサ構造部の前記上面において前記第２端面寄りに配置されていてもよい。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、前記ｎ側電極および前記ｐ側電極は、それぞれ、前記半導体積層構造の前記第１端面側の端部および前記第２端面側の端部に１つずつ配置されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、前記半導体積層構造の前記第１端面側の端部に、複数の前記ｎ側電極が前記第１端面に沿って間隔を空けて配列されており、前記半導体積層構造の前記第２端面側の端部に、複数の前記ｐ側電極が前記第２端面に沿って間隔を空けて配列されていてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、前記半導体積層構造は、平面視において、互いに対向する第１端面および第２端面を有する四角形状に形成されており、前記メサ構造部は、前記第１端面との間に前記ｎ側電極用の第１電極領域が空くように、かつ、前記第２端面との間に前記ｐ側電極用の第２電極領域が空くように、前記半導体積層構造の中央部に形成されており、前記メサ構造部の前記上面、前記壁面および前記第２電極領域の上面を覆うように絶縁膜が形成されており、前記ｎ側電極は、前記第１電極領域の上面に配置されており、前記ｐ側電極は、前記第２電極領域の前記上面に前記絶縁膜を介して配置されており、前記絶縁膜上に形成され、前記ｐ側電極と前記メサ構造部の前記上面に露出する前記ｐ型半導体層とを接続する配線膜をさらに含んでいてもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、前記配線膜は、透明電極膜を含み、当該透明電極膜は、前記メサ構造部の前記上面の中央部において、前記絶縁膜の開口を介して前記ｐ型半導体層に接続されていてもよい。
透明電極膜を使用することによって、当該透明電極膜のコンタクト領域からも光を取り出すことができるので、光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、前記基板は、サファイア基板を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る発光デバイスは、一方面および他方面を有し、当該一方面から他方面に向かって光が透過可能な光透過部を含む実装基板と、前記光取り出し領域が前記光透過部に対向するように、前記実装基板の前記一方面にフリップチップボンディングされた前記半導体発光素子とを含む。
【００１５】
この構成によれば、実装基板の一方面上の半導体発光素子で発生する光を、光透過部を介して、実装基板の他方面側に取り出すことができる。
本発明の一実施形態に係る発光デバイスは、前記実装基板の前記一方面に配置され、前記半導体発光素子とは異なる機能を有する他の半導体素子をさらに含んでいてもよい。
この構成によれば、全ての半導体素子を実装基板の一方面側に配置することができるので、実装基板のデバイスへの実装性を損なうことを防止することができる。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る発光デバイスでは、前記実装基板は、不透明な板材で構成されており、前記光透過部は、前記不透明な板材に貫通して形成された開口を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る発光デバイスは、前記実装基板の前記他方面に、前記開口を覆うように形成された凸状のレンズをさらに含んでいてもよい。
【００１７】
これにより、実装基板の他方面側に取り出される光を散乱させることができる。
本発明の一実施形態に係る発光デバイスでは、前記実装基板は、透明な板材で構成されており、前記光透過部は、前記透明な板材における前記光取り出し領域に対向する部分を含んでいてもよい。
この構成によれば、実装基板の全体が光透過性であるため、実装基板に対して半導体発光素子が位置ずれしてボンディングされても、半導体発光素子からの光を確実に取り出すことができる。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る発光デバイスでは、前記実装基板は、前記光透過部と一体的に形成された凸状のレンズ部を前記他方面に有していてもよい。
本発明の一実施形態に係る発光デバイスは、前記半導体発光素子を覆うように前記実装基板の前記一方面側に形成された封止樹脂をさらに含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の模式的な平面図である。
【図２】図２は、図１のII−II断面を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る発光デバイス（リストバンド）の模式的な斜視図である。
【図４】図４は、図３の発光デバイスの内部構造を模式的に示す図である。
【図５】図５は、図４の内部構造と比較するための参考図である。
【図６】図６は、図１の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図７】図７は、図１の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図８】図８は、図１の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図９】図９は、図１の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、図１の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、図４の実装基板の一形態を説明するための図である。
【図１３】図１３は、図１２の実装基板の変形例を示す図である。
【図１４】図１４は、図１２の実装基板の変形例を示す図である。
【図１５】図１５は、図１２の実装基板の変形例を示す図である。
【図１６】図１６は、図１２の実装基板の変形例を示す図である。
【図１７】図１７は、図１２の実装基板の変形例を示す図である。
【図１８】図１８は、図１２の実装基板の変形例を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の他の実施形態に係る半導体発光素子の模式的な平面図である。
【図２０】図２０は、図１９のXX−XX断面を示す断面図である。
【図２１】図２１は、図１９の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図２２】図２２は、図１９の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図２３】図２３は、図１９の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１の模式的な平面図である。図２は、図１のII−II断面を示す断面図である。なお、図１および図２は、半導体発光素子１を模式的に示すものであって、各構成要素同士の大きさの比率は、必ずしも実際のものと一致しているわけではない。
【００２１】
半導体発光素子１は、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）からなる発光素子であって、基板２と、ｎ型窒化物半導体層３と、発光層４と、ｐ型窒化物半導体層５と、ｎ側電極６と、ｐ側電極７と、ミラー層８とを含む。ｎ型窒化物半導体層３、発光層４およびｐ型窒化物半導体層５は、窒化物半導体積層構造９を構成している。
基板２は、たとえば、発光層４の発光波長λ（たとえば４２０ｎｍ〜５７０ｎｍ）の光を透過させる透光性材料（たとえば、サファイア、ＧａＮ、ＳｉＣ等）からなり、平面視長方形状に形成されている。基板２の厚さは、たとえば、４０μｍ〜６００μｍである。基板２では、図２における上面が表面２Ａであり、図２における下面が裏面２Ｂである。この実施形態では、基板２の表面２Ａ側、つまり、基板２に対して窒化物半導体積層構造９側は、光が取り出される光取出し面となっている。
【００２２】
窒化物半導体積層構造９は、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４およびｐ型窒化物半導体層５を含む。ｎ型窒化物半導体層３は発光層４に対して基板２側に配置されており、ｐ型窒化物半導体層５は発光層４に対してｎ型窒化物半導体層３の反対側に配置されている。こうして、発光層４が、ｎ型窒化物半導体層３およびｐ型窒化物半導体層５によって挟持されていて、ダブルヘテロ接合が形成されている。発光層４には、ｎ型窒化物半導体層３から電子が注入され、ｐ型窒化物半導体層５から正孔が注入される。これらが発光層４で再結合することによって、光が発生するようになっている。
【００２３】
また、窒化物半導体積層構造９は、基板２と同様に、平面視長方形状に形成されており、互いに対向する一対の短辺に沿う第１短端面９Ａおよび第２短端面９Ｂ、ならびに互いに対向する一対の長辺に沿う第１長端面９Ｃおよび第２長端面９Ｄを有している。また、窒化物半導体積層構造９は、互いに対角関係となる第１角部９Ｅおよび第２角部９Ｆ、ならびに互いに対角関係となる第３角部９Ｇおよび第４角部９Ｈを有している。第１短端面９Ａの各端部に、第１角部９Ｅおよび第３角部９Ｇが配置され、第２短端面９Ｂの各端部に、第２角部９Ｆおよび第４角部９Ｈが配置されている。
【００２４】
この実施形態では、窒化物半導体積層構造９は、基板２上に、いわゆるエピタキシャル成長（たとえば、気相エピタキシャル成長（VPE：Vapor Phase Epitaxy）、液相エピタキシャル成長（LPE：Liquid Phase Epitaxy）、固相エピタキシャル成長（SPE：Solid Phase Epitaxy）、分子線エピタキシャル成長（MBE：Molecular Beam Epitaxy）等）で、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４およびｐ型窒化物半導体層５をこの順で積層することによって形成されている。
【００２５】
ｎ型窒化物半導体層３は、基板２上に積層されている。ｎ型窒化物半導体層３は、この実施形態では、発光層４の発光波長λに対して透明なIII−V族窒化物半導体からなる。ｎ型窒化物半導体層３の厚さは、たとえば、１．５μｍ〜１５μｍであってもよい。
より具体的には、ｎ型窒化物半導体層３は、ｎ型ＧａＮコンタクト層を含んでいてもよい。ｎ型ＧａＮコンタクト層は、たとえばｎ型不純物としてのシリコンがドーピングされたｎ型ＧａＮ層からなる。ｎ型ＧａＮコンタクト層のｎ型不純物濃度は、たとえば１×１０１８ｃｍ−３程度であってもよい。ｎ型ＧａＮコンタクト層の厚さは、たとえば１．５μｍ〜１５μｍであってもよい。なお、ｎ型ＧａＮコンタクト層と基板２との間に、アンドープ（不純物無添加）のＧａＮ層（たとえば、１．５μｍ〜１０μｍ厚さ）がさらに介在していてもよい。
【００２６】
発光層４は、たとえばＩｎＧａＰを含むＭＱＷ(multiple-quantum well)構造（多重量子井戸構造）を有しており、電子と正孔とが再結合することによって光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。発光層４の厚さは、たとえば、７ｎｍ〜１５０ｎｍであってもよい。
より具体的には、発光層４は、ＩｎＧａＮ層からなる量子井戸層（たとえば２ｎｍ厚）とＡｌＩｎＧａＮ層からなる障壁層（たとえば８ｎｍ厚）とを交互に複数周期繰り返し積層して構成された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple-Quantum Well）構造を有していてもよい。
【００２７】
ｐ型窒化物半導体層５は、発光層４上に形成されている。ｐ型窒化物半導体層５は、この実施形態では、発光層４の発光波長λに対して透明なIII−V族窒化物半導体からなる。ｐ型窒化物半導体層５の厚さは、たとえば、０．０５μｍ〜０．３μｍであってもよい。
より具体的には、ｐ型窒化物半導体層５は、発光層４上に形成されたｐ型ＡｌＧａＮ電子阻止層と、ｐ型ＡｌＧａＮ電子阻止層上に形成されたｐ型ＧａＮコンタクト層とを含んでいてもよい。
【００２８】
ｐ型ＡｌＧａＮ電子阻止層は、たとえばｐ型不純物としてのマグネシウムがドーピングされたｐ型ＡｌＧａＮ層からなる。ｐ型ＡｌＧａＮ電子阻止層のｐ型不純物濃度は、たとえば３×１０１９ｃｍ−３程度であってもよい。ｐ型ＡｌＧａＮ電子阻止層の厚さは、たとえば１．５ｎｍ〜３０ｎｍであってもよい。
ｐ型ＧａＮコンタクト層は、たとえばｐ型不純物としてのマグネシウムがドーピングされたｐ型ＧａＮ層からなる。ｐ型ＧａＮコンタクト層は、ｐ型ＡｌＧａＮ電子阻止層のｐ型不純物濃度よりも大きいｐ型不純物濃度を有していてもよい。ｐ型ＧａＮコンタクト層のｐ型不純物濃度は、たとえば１×１０２０ｃｍ−３程度であってもよい。ｐ型ＧａＮコンタクト層の厚さは、たとえば１０ｎｍ〜１００ｎｍであってもよい。
【００２９】
窒化物半導体積層構造９は、その一部が除去されることによって、メサ構造部１０を形成している。
より具体的には、窒化物半導体積層構造９の表面から、ｐ型窒化物半導体層５、発光層４およびｎ型窒化物半導体層３の一部が窒化物半導体積層構造９の全周に亘ってエッチング除去されることによって、ｐ型窒化物半導体層５から発光層４を介してｎ型窒化物半導体層３に至る壁面１１を有するメサ構造部１０が形成されている。メサ構造部１０の周囲には、ｎ型窒化物半導体層３が露出する上面１２Ａを有する低段部１２が、メサ構造部１０の全周を取り囲むように形成されている。これにより、メサ構造部１０の壁面１１は、全周にわたって、窒化物半導体積層構造９の短端面９Ａ，９Ｂおよび長端面９Ｃ，９Ｄに対して、内側に後退した位置に配置されている。
【００３０】
この実施形態では、メサ構造部１０は、窒化物半導体積層構造９の第１短端面９Ａとの間にｎ側電極６用の電極領域１３が空くように、第２短端面９Ｂ側に片寄って形成されている。つまり、窒化物半導体積層構造９においては、メサ構造部１０から第１短端面９Ａ側に選択的に、ｎ型窒化物半導体層３の一部が引き出された引き出し部が形成されており、当該引き出し部の上面１２Ａが電極領域１３を構成している。したがって、メサ構造部１０の壁面１１と、窒化物半導体積層構造９の短端面９Ａ，９Ｂおよび長端面９Ｃ，９Ｄとの距離に関して、壁面１１と短端面９Ａとの距離が、壁面１１と短端面９Ｂおよび長端面９Ｃ，９Ｄとの距離に比べて相対的に長くなっている。なお、壁面１１と短端面９Ｂおよび長端面９Ｃ，９Ｄとの距離は、図１に示すように、互いに略同じであってもよい。
【００３１】
また、この実施形態では、メサ構造部１０は、図２に示すように、横断面視略四角形状に形成されているが、断面視略四角形状に限らず、たとえば台形状であってもよい。また、メサ構造部１０は、平面視略四角形状に形成されている。
ｎ側電極６は、電極領域１３において、窒化物半導体積層構造９の各端面９Ａ，９Ｃ，９Ｄから間隔を空けて１つ配置されている。ｎ側電極６は、この実施形態では、第１短端面９Ａに沿う長方形状に形成されている。電極領域１３が、窒化物半導体積層構造９の長辺に沿う方向一方側（第１短端面９Ａ側）の端部に形成されていることから、窒化物半導体積層構造９の上面スペースに関して、ｎ側電極６は、当該第１短端面９Ａ側の端部に配置されることとなる。
【００３２】
また、ｎ側電極６は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。たとえば、ｎ側電極６は、（基板２側）Ｔｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＮ／Ａｌ／Ａｕで示される積層構造であってもよい。
また、ｎ側電極６は、メサ構造部１０の上面１０Ａを基準にして、ｐ側電極７の上面７Ａと同じ高さ位置に上面６Ａを有するように、上面１０Ａよりも上方に突出した突出部１４を有している。ｐ側電極７の上面７Ａとｎ側電極の上面６Ａとの高さを揃えることによって、半導体発光素子１をフリップチップボンディングしたときに、半導体発光素子１が傾くことを抑制することができる。たとえば、ｎ側電極６の厚さは、１μｍ〜２０μｍである。
【００３３】
ｐ側電極７は、メサ構造部１０の上面１０Ａにおいて、第２短端面９Ｂ寄りに、メサ構造部１０の壁面１１から間隔を空けて１つ配置されている。ｐ側電極７は、この実施形態では、第２短端面９Ｂに沿う長方形状に形成されており、たとえば、ｎ側電極６と線対称の関係であってもよい。
より具体的には、ｐ側電極７は、窒化物半導体積層構造９の上面スペースに関して、窒化物半導体積層構造９の長辺に沿う方向においてｎ側電極６の反対側（第２短端面９Ｂ側）の端部に形成されている。これにより、メサ構造部１０の上面１０Ａには、窒化物半導体積層構造９の短辺に沿う方向の長さと略同じ長さＬ１と、当該長さＬ１よりも大きい長さＬ２（幅）を有する光取り出し領域１５が形成されている。光取り出し領域１５は、ｐ側電極７のような電極膜が形成されていない領域であり、メサ構造部１０の上面１０Ａにおけるｐ型窒化物半導体層５の露出領域で構成されている。
【００３４】
また、ｐ側電極７は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。たとえば、ｐ側電極７は、（基板２側）Ｔｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＮ／Ａｌ／Ａｕで示される積層構造であってもよい。また、ｐ側電極７の厚さは、たとえば、１μｍ〜２０μｍである。
ミラー層８は、基板２の裏面２Ｂに形成されている。ミラー層８は、少なくとも光取り出し領域１５に対向している必要があり、この実施形態では、基板２の裏面２Ｂの全体に形成されている。これにより、発光層４からの光を反射させ、光取り出し領域１５へ効率よく誘導することができる。ミラー層８は、この実施形態では、ＡｇまたはＡｌを含む合金で構成されている。また、ミラー層８の厚さは、たとえば、１０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３５】
図３は、本発明の一実施形態に係る発光デバイス１６（リストバンド）の模式的な斜視図である。図４は、図３の発光デバイス１６の内部構造を模式的に示す図である。図５は、図４の内部構造と比較するための参考図である。
発光デバイス１６は、身体に付けて持ち歩くことができるウェアラブルデバイスであって、この実施形態では、リストバンドとして構成されている。リストバンドとしての発光デバイス１６は、リング状のバンド１７と、バンド１７の一方面１７Ａに形成されたディスプレイ１８と、バンドの一方面１７Ａに形成された発光部１９とを含む。
【００３６】
バンド１７は、図４に示すように、たとえば、可撓性を有する板状の部材２０，２１（たとえば、樹脂製）の重ね合わせによって構成されており、一部区間において、部材２０と部材２１との間に空洞２２が形成されている。
ディスプレイ１８および発光部１９は、部材２０側の面１７Ａに形成されている。ディスプレイ１８は、各種情報を表示することができ、たとえば、使用者の行動記録や健康記録等を、後述する半導体素子２５で処理することによって表示してもよい。発光部１９は、使用者に対して、何らかの情報を知らせるために、点滅、点灯、消灯する部分であってよい。バンド１７の一方面１７Ａには、発光部１９に対応する部分に開口２３が形成されている。
【００３７】
図３に示すように、バンド１７の空洞２２には、実装基板２４が設けられている。実装基板２４は、一方面２４Ａおよび他方面２４Ｂを有しており、一方面２４Ａのランド２８に、半導体発光素子１およびその他の半導体素子２５がボンディングされている。半導体素子２５は、たとえば、ＩＣ、スイッチング素子、センサ素子、受動素子等であってもよい。半導体発光素子１および半導体素子２５は、それぞれ、実装基板２４の一方面２４Ａのランド２８にフリップチップボンディングされている。半導体発光素子１を例にとれば、実装基板２４の一方面２４Ａに光取り出し領域１５が対向するように、実装基板２４にボンディングされている。実装基板２４には、本発明の光透過部の一例としての開口２６が、光取り出し領域１５と対向する位置に選択的に形成されている。
【００３８】
以上の構成によれば、半導体発光素子１では、図２に示すように、基板２の裏面２Ｂにミラー層８が形成されているため、発光層４で発生した光を当該ミラー層８で反射させることによって、窒化物半導体積層構造９側から取り出すことができる。しかも、ｐ側電極７およびｎ側電極６が光の障害物に極力ならないよう、これらのｎ側電極６とｐ側電極７との間に光取り出し領域１５が設けられているため、比較的十分な光取り出し効率を実現することができる。
【００３９】
これにより、図４に示す発光デバイス１６では、半導体発光素子１を実装基板２４にフリップチップボンディングしたときに、実装基板２４のボンディング面（半導体発光素子１に対向する面２４Ａ）側に光を取り出し、開口２３，２６を介して外部に取り出すことができる。したがって、図４に示すように、実装基板２４におけるダイボンディング面とは反対側の他方面２４Ｂ側に光を取り出したい場合でも、半導体発光素子１を、他の半導体素子２５と同じように実装基板２４の一方面２４Ａに配置することができる。
【００４０】
つまり、図５に示すように、基板の表面側にミラー層３０を有し、基板の裏面２Ｂ側から光を取り出す態様の半導体発光素子２７では、光取出し面が基板の裏面２Ｂである制約から、半導体発光素子２７を、実装基板２４の他方面２４Ｂのランド２９にボンディングしなければならず、他の半導体素子２５と同じボンディング面に実装できなかった。その結果、実装基板２４の両面２４Ａ，２４Ｂに素子がボンディングされる構造となり、発光デバイスにおける実装性が非常に悪くなる。たとえば、図４と図５との比較から明らかなように、実装基板２４のために広い空洞２２が必要となる。また、部材２０に実装基板２４を固定する場合には、半導体発光素子２７が障害となり、部材２１に実装基板２４を固定する場合には、半導体素子２５が障害となる。
【００４１】
これに対して、半導体発光素子１を使用すれば、空洞２２も小さく（薄く）できると共に、実装基板２４のボンディング面とは反対側の他方面２４Ｂをバンド１７への固定面とすれば、実装基板２４をバンド１７に簡単に固定することもできる。よって、発光デバイス１６を小型化できると共に、構造を簡易にすることができる。
図６〜図１１は、半導体発光素子１の変形例を示す図であって、主として、ｎ側電極６およびｐ側電極７の配置形態、形状および電極領域１３の形状の変形例を示す。
【００４２】
図１および図２に示す構造では、ｎ側電極６およびｐ側電極７は、それぞれ、窒化物半導体積層構造９の第１短端面９Ａおよび第２短端面９Ｂに沿う長方形状で、１つずつ形成されていた。
これに対し、図６に示すように、ｎ側電極６は、第１短端面９Ａの両端にある窒化物半導体積層構造９の角部９Ｅ，９Ｇに１つずつ、合計２つ形成されていてもよい。また、ｐ側電極７も同様に、第２短端面９Ｂの両端にある窒化物半導体積層構造９の角部９Ｆ，９Ｈに１つずつ、合計２つ形成されていてもよい。
【００４３】
また、図７に示すように、複数（図７では５つずつ）のｎ側電極６およびｐ側電極７が、それぞれ、窒化物半導体積層構造９の第１短端面９Ａおよび第２短端面９Ｂに沿って配列されていてもよい。
また、ｎ側電極６およびｐ側電極７は、前述のように平面視四角形状である必要はなく、たとえば、平面視円形であってもよい。
【００４４】
たとえば、図８に示すように、ｎ側電極６およびｐ側電極７は、それぞれ、窒化物半導体積層構造９の第１短端面９Ａおよび第２短端面９Ｂに沿う方向に延びる楕円形状で、１つずつ形成されていてもよい。
また、図９に示すように、ｎ側電極６は、円形状で、第１短端面９Ａの両端にある窒化物半導体積層構造９の角部９Ｅ，９Ｇに１つずつ、合計２つ形成されていてもよい。また、ｐ側電極７も同様に、円形状で、第２短端面９Ｂの両端にある窒化物半導体積層構造９の角部９Ｆ，９Ｈに１つずつ、合計２つ形成されていてもよい。
【００４５】
また、図１０に示すように、円形の複数（図７では５つずつ）のｎ側電極６およびｐ側電極７が、それぞれ、窒化物半導体積層構造９の第１短端面９Ａおよび第２短端面９Ｂに沿って配列されていてもよい。
また、図１および図２に示す構造では、窒化物半導体積層構造９の第１短端面９Ａから一定幅の電極領域１３が、第１短端面９Ａに沿う方向（窒化物半導体積層構造９の短辺に沿う方向）の全体にわたって形成されていた。
【００４６】
これに対し、図１１に示すように、電極領域１３は、窒化物半導体積層構造９の一つの角部（図１１では、第１角部９Ｅ）のみに選択的に形成されていてもよい。この場合、電極領域１３に面するメサ構造部１０の壁面１１は、図１１に示すように、曲面であってもよい。
次に、図１２〜図１８を参照して、図４の発光デバイス１６の内部に設けられた実装基板２４の複数の形態を説明する。
【００４７】
まず、前述のように、実装基板２４における光取り出し領域１５との対向位置に開口２６が形成されている場合、図１２に示すように、実装基板２４は、不透明な板材（たとえば、有色材料）で構成されていてもよい。実装基板２４が不透明であっても、開口２６を介して光を取り出すことができるためである。使用可能な有色材料基板としては、たとえば、ガラスエポキシ基板、シリコン基板、アクリル基板等が挙げられる。
【００４８】
一方、実装基板２４は、図１３に示すように、透明材料からなっていてもよい。この場合、光は実装基板２４本体を透過できるので、開口２６が形成されず、実装基板２４において光取り出し領域１５に対向する部分（対向部３１）が本発明の光透過部の一例として構成されていてもよい。使用可能な透明材料基板としては、たとえば、エポキシ基板、サファイア基板、ガラス基板、ＰＥＴ基板、アクリル基板等が挙げられる。また、透明材料基板は、蛍光体を含んでいてもよい。実装基板２４の全体が光透過性であれば、実装基板２４に対して半導体発光素子１が位置ずれしてボンディングされても、半導体発光素子１からの光を確実に取り出すことができる。
【００４９】
また、図１４および図１５に示すように、実装基板２４の一方面２４Ａ側には、たとえば透明材料からなる封止樹脂３２が形成されていてもよい。この封止樹脂３２は、半導体発光素子１および半導体素子２５（図１４および図１５では図示を省略）を封止する。
また、図１６に示すように、実装基板２４として有色材料基板が使用される場合、実装基板２４は、開口２６を覆うように形成された凸状のレンズ３３をさらに有していてもよい。レンズ３３によって、取り出される光を集光させることができる。また、このレンズ３３は、発光デバイス１６の開口２３を介して、部材２０の外側に突出していてもよい。
【００５０】
同様に、図１７に示すように、実装基板２４として透明材料基板が使用される場合、実装基板２４は、対向部３１と一体的に形成された凸状のレンズ部３４をさらに有していてもよい。レンズ部３４によって、取り出される光を集光させることができる。また、このレンズ部３４は、発光デバイス１６の開口２３を介して、部材２０の外側に突出していてもよい。
【００５１】
また、図１８に示すように、実装基板２４上の封止樹脂３２は、着色樹脂からなっていてもよい。使用可能な着色樹脂としては、たとえば、エポキシ、アクリル、シリコーン等が挙げられる。
図１９は、本発明の他の実施形態に係る半導体発光素子４１の模式的な平面図である。
図２０は、図１９のXX−XX断面を示す断面図である。以下では、図１および図２で示した半導体発光素子１とは異なる構成を主として説明し、共通する構成については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
図１９および図２０に示すように、半導体発光素子４１では、メサ構造部４２が、窒化物半導体積層構造９の第１短端面９Ａとの間にｎ側電極６用の電極領域１３が空くように、かつ、第２短端面９Ｂとの間にｐ側電極７用の第２電極領域４３が空くように、窒化物半導体積層構造９の長辺に沿う方向の略中央部に形成されている。つまり、窒化物半導体積層構造９の長辺に沿う方向において、メサ構造部４２の両側に、各短端面９Ａ，９Ｂから一定幅の電極領域１３，４３が、各短端面９Ａ，９Ｂに沿って形成されている。この実施形態では、電極領域１３および第２電極領域４３は、互いに同じ幅を有している。
【００５３】
メサ構造部４２は、ｐ型窒化物半導体層５から発光層４を介してｎ型窒化物半導体層３に至る壁面４４を有している。この壁面４４は、全周にわたって、窒化物半導体積層構造９の短端面９Ａ，９Ｂおよび長端面９Ｃ，９Ｄに対して、内側に後退した位置に配置されている。
メサ構造部４２の上面４２Ａ、壁面４４、電極領域１３および第２電極領域４３を覆うように絶縁膜４５が形成されている。絶縁膜４５は、たとえば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁材料からなる。絶縁膜４５には、メサ構造部４２の上面４２Ａ（ｐ型窒化物半導体層５）の一部を露出させる開口４６が形成されている。開口４６は、たとえば、平面視円形であってもよい。また、絶縁膜４５には、電極領域１３（ｎ型窒化物半導体層３）の一部を露出させる開口４７が形成されている。
【００５４】
絶縁膜４５上には、配線膜４８が形成されている。配線膜４８は、絶縁膜４５の開口４６を介してｐ型窒化物半導体層５に接続されており、当該開口２６から、第２電極領域４３側の壁面４４に沿って第２電極領域４３上の領域まで延びている。この配線膜４８は、たとえば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明電極膜からなる。透明電極膜を使用することによって、当該透明電極膜のコンタクト領域（この実施形態では、絶縁膜４５の開口４６部分）からも光を取り出すことができるので、光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
【００５５】
そして、ｎ側電極６は、絶縁膜４５の開口４７を介してｎ型窒化物半導体層３に接続され、ｐ側電極７は、第２電極領域４３上の領域で、配線膜４８に接続されている。ｐ側電極７は、配線膜４８を介して、ｐ型窒化物半導体層５に電気的に接続されることとなる。
この半導体発光素子４１によれば、少なくとも、絶縁膜４５の開口４６上の領域が透明電極膜からなる配線膜４８である。そのため、当該開口４６が、本発明の光取り出し領域１５の一例として機能する。したがって、発光層４で発生した光を当該ミラー層８で反射させることによって、絶縁膜４５の開口４６から取り出すことができる。
【００５６】
これにより、図４に示す発光デバイス１６において、半導体発光素子１に代えて半導体発光素子４１を実装基板２４にフリップチップボンディングしたときに、実装基板２４のボンディング面側に光を取り出し、開口２３，２６を介して外部に取り出すことができる。
また、この半導体発光素子４１では、光取り出し領域１５の形状を、絶縁膜４５に開口４６を形成するときのマスクパターンを変更することで簡単に変えることができる。開口４６の形状は、たとえば、図２１に示す四角形状、図２２に示す三角形状、図２３に示す星形状等であってもよい。
【００５７】
また、図示は省略するが、半導体発光素子４１においても、図６〜図１１に示したｎ側電極６およびｐ側電極７のパターンを採用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、半導体発光素子１，４１が適用されるウェアラブルデバイス（発光デバイス）としては、図３に示したリストバンドの他、マイクロＬＥＤ、アイウエア、コンタクトレンズ等を挙げることができる。
【００５８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１    半導体発光素子
２    基板
２Ａ  表面
２Ｂ  裏面
３    ｎ型窒化物半導体層
４    発光層
５    ｐ型窒化物半導体層
６    ｎ側電極
７    ｐ側電極
８    ミラー層
９    窒化物半導体積層構造
９Ａ  第１短端面
９Ｂ  第２短端面
１０  メサ構造部
１０Ａ  上面
１１  壁面
１２  低段部
１２Ａ  上面
１３  電極領域
１５  光取り出し領域
１６  発光デバイス
２４  実装基板
２４Ａ  一方面
２４Ｂ  他方面
２５  半導体素子
２６  開口
３１  対向部
３２  封止樹脂
３３  レンズ
３４  レンズ部
４１  半導体発光素子
４２  メサ構造部
４３  第２電極領域
４４  壁面
４５  絶縁膜
４６  開口
４８  配線膜
【図１】
2019129299.tif 000003
【図２】
2019129299.tif 000004
【図３】
2019129299.tif 000005
【図４】
2019129299.tif 000006
【図５】
2019129299.tif 000007
【図６】
2019129299.tif 000008
【図７】
2019129299.tif 000009
【図８】
2019129299.tif 000010
【図９】
2019129299.tif 000011
【図１０】
2019129299.tif 000012
【図１１】
2019129299.tif 000013
【図１２】
2019129299.tif 000014
【図１３】
2019129299.tif 000015
【図１４】
2019129299.tif 000016
【図１５】
2019129299.tif 000017
【図１６】
2019129299.tif 000018
【図１７】
2019129299.tif 000019
【図１８】
2019129299.tif 000020
【図１９】
2019129299.tif 000021
【図２０】
2019129299.tif 000022
【図２１】
2019129299.tif 000023
【図２２】
2019129299.tif 000024
【図２３】
2019129299.tif 000025