(57)【要約】      （修正有）【課題】高電流を供給した場合であっても、電流供給部近傍の領域に電流が集中することが防止された半導体発光素子を提供する。【解決手段】半導体発光素子１は、素子基板１１上に、ｐ型半導体層３１、発光層３３及びｎ型半導体層３５を含む半導体層３０を有してなり、半導体層の一部上面に接触して形成され、電流供給線と連結される電流供給部を含む電極を有し、素子基板が、電流供給部に対して当該素子基板の面に直交する方向に対向する箇所を含む位置に形成された第一領域１１Ａと、前記第一領域よりも厚みの厚い第二領域１１Ｂを有して構成されている。【選択図】図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子基板上に、ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層を含む半導体層を有してなる半導体発光素子であって、
前記半導体層の一部上面に接触して形成され、電流供給線と連結される電流供給部を含む電極を有し、
前記素子基板が、前記電流供給部に対して当該素子基板の面に直交する方向に対向する箇所を含む位置に形成された第一領域と、前記第一領域よりも厚みの厚い第二領域を有して構成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第一領域の厚みが、前記第二領域の厚みに対して１０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記素子基板の面に平行な方向に関して、前記第一領域が、前記素子基板全体の２％以上６０％以下を占有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記素子基板が、前記第一領域に切り欠き部又は溝部を有して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記半導体層が窒化物半導体層で形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が実装された実装基板とを有してなる発光デバイスであって、
前記実装基板は、前記素子基板の前記第一領域に対して前記素子基板の面に直交する方向に対向する領域が、前記素子基板の前記第二領域に対して前記素子基板の面に直交する方向に対向する領域よりも厚みが厚く、前記素子基板よりも熱伝導率の高い材料で構成され、前記素子基板と嵌合していることを特徴とする発光デバイス。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が実装された実装基板とを有してなる発光デバイスであって、
前記実装基板は、その上面に、前記素子基板の前記第一領域に対して前記素子基板の面に直交する方向に対向する領域が、前記素子基板の前記第二領域に対して前記素子基板の面に直交する方向に対向する領域よりも厚膜であり、前記素子基板よりも熱伝導率の高い材料で構成された金属層を有し、前記素子基板と嵌合していることを特徴とする発光デバイス。
【請求項８】
前記金属層が配線層を構成していることを特徴とする請求項７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、基板上に、ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層を含む半導体層を有してなる半導体発光素子、及びこれを備える発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体発光素子として、例えば下記特許文献１には、図８に示す構造が開示されている。
【０００３】
図８は、特許文献１に開示された半導体発光素子の断面図を模式的に示したものである。従来の半導体発光素子１００は、支持基板１０１上に、ボンディング層１０２、反射電極１０３、オーミック接触層１０４、電流遮断層１０５、アイソレーション層１０６、半導体層１０７及びｎ側電極１０８を備えて構成される。半導体層１０７は、支持基板１０１に近い側から順に、ｐ型半導体層１１１、発光層１１２及びｎ型半導体層１１３が積層されて構成されている。
【０００４】
以下では、支持基板１０１の基板面に平行な平面をＸ−Ｙ平面とし、この平面に垂直な方向をＺ方向と規定する。なお、図８に示す半導体発光素子１００は、紙面上向き（Ｚ方向）に光が取り出される素子である。
【０００５】
ボンディング層１０２は、支持基板１０１と反射電極１０３を貼り合わせる際に、両者の密着性を高めるために設けられた導電性材料であり、例えばハンダ等で構成される。反射電極１０３は、高い反射率を有する金属又は合金で形成されており、発光層１１２から支持基板１０１側（紙面下向き）に射出された光を当該反射電極１０３上で反射させることで、ｎ側電極１０８側に形成された光取り出し面に導く。これにより、光取り出し効率を高める効果が得られる。
【０００６】
電流遮断層１０５は、ｎ側電極１０８に対してＺ方向に対向する位置において、半導体層１０７の底面（支持基板１０１側の面）に接触するように形成されており、絶縁性材料又は半導体層１０７との間でショットキー接触を形成する材料で形成される。特許文献１によれば、この電流遮断層１０５としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯｘ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒのうちの少なくとも１つを含む構成であればよいという記述がされている。
【０００７】
アイソレーション層１０６は、隣接する半導体層１０７を素子単位で分離したときの、隣接素子間の絶縁性を確保する目的で設けられた絶縁層であり、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、又はＡｌ２Ｏ３等で形成される。
【０００８】
オーミック接触層１０４は、ＩＴＯ等の光透過性を有した導電性酸化膜で構成される。オーミック接触層１０４は、反射電極１０３の上層に形成されており、上面（支持基板１０１とは反対側の面）の一部が半導体層１０７の底面（支持基板１０１側の面）に接触している。より詳細には、オーミック接触層１０４は、ｎ側電極１０８に対してＺ方向に対向する位置においては半導体層１０７と接触せずにアイソレーション層１０６又は電流遮断層１０５と接触しており、ｎ側電極１０８に対してＺ方向に対向しない領域の一部においては半導体層１０７と接触している。オーミック接触層１０４は、半導体層１０７と接触する箇所において、半導体層１０７との間でオーミック接触が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２４４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８に示すように、半導体発光素子１００は、ｎ側電極１０８に対してＺ方向に対向する領域において、反射電極１０３やオーミック接触層１０４よりも高抵抗を示す電流遮断層１０５又はアイソレーション層１０６を半導体層１０７の底面に接触させている。これによって、ｎ側電極１０８に対してＺ方向に対向する位置に形成された半導体層１０７の領域内において、鉛直方向（Ｚ方向）に電流が集中的に流れるのを緩和でき、発光層１１２内を流れる電流を水平方向（ＸＹ平面に平行な方向）に拡げて、発光層１１２内の広範囲で発光させて光出力を高める効果が得られる。
【００１１】
ところで、近年、半導体発光素子は従来よりも更に高い光出力が要求されるようになってきており、これに伴って、高い電流を供給しても安定的に高出力の光を発光する素子が求められている。
【００１２】
本発明者の鋭意研究により、従来の構成では、高い電流を注入した場合、電流供給線（ボンディングワイヤ等）が連結されるｎ側電極１０８上の箇所（以下、「電流供給部」と呼ぶ。）の付近に電流が集中し、温度が上昇することが分かった。そして、このような高電流注入を一定時間継続すると、電流供給部の近傍に形成されたｎ型半導体層１１３に対して、劣化、割れ又は溶融等が生じ、素子寿命が短くなることが分かった。この課題は、本発明者の鋭意研究によって見出されたものである。
【００１３】
図９は、図８に示す従来の半導体発光素子１００を上から（光取り出し面側から）見たときの模式図である。図１０は、図９の構成を有する素子の上面視の写真である。なお、図８は、図９におけるＡ−Ａ線（Ｘ方向に平行な線）における模式的な断面図に相当する。
【００１４】
図９に示すように、電流供給部１０９はｎ側電極１０８の一部領域に相当する。なお、図９では、電流供給部１０９の配置位置がＹ方向に偏りを有している場合を想定している。また、図９において、オーミック接触層１０４は半導体層１０７よりも下層（支持基板１０１側）にあるため、上面から見た場合には半導体層１０７に隠れて見えないが、理解のために破線によって表示している。
【００１５】
図１１は、電流供給部１０９に対して５００ｍＡ、１０００ｍＡを供給したときの半導体発光素子１００の上面の温度分布を示す写真である。図１１（ａ）に示すように、供給電流が５００ｍＡ程度である場合には、電流供給部１０９近傍が他の箇所と比べて大きな温度差が生じるということはない。しかし、図１１（ｂ）に示すように、供給電流を１０００ｍＡという高電流にした場合、電流供給部１０９の近傍が白っぽくなっており、これは当該領域が極めて高温になっていることを示している。すなわち、図１１（ｂ）において、Ｙ方向に関し、電流供給部１０９の近傍と、電流供給部１０９から離れた箇所との間には大きな温度差が生じていることが示されている。
【００１６】
図１２は、素子上のＹ方向に係る位置に応じた光出力の分布を示すグラフであり、より詳細には、同一のＹ座標に関してＸ方向に光出力を積分して得られた値の分布として示したものである。図１２では、素子中央の位置を基準として、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に関する基準位置からの変位量をもって横軸としている。また、縦軸は光出力の相対値である。１０００ｍＡという高電流を供給した場合には、電流供給部１０９の近傍に比べて、電流供給部１０９から離れた箇所の光出力が７０％程度に留まっており、電流供給部１０９近傍に高電流が集中していることが示唆される。
【００１７】
更に、図１３は、従来の半導体発光素子１００に対して、電流供給部１０９から１０００ｍＡの高い電流を２０時間供給した後の上面の写真であり、走査電子顕微鏡によって撮影されたものである。ｎ型半導体層１１３に割れ１１７や溶融１１８が生じていることが確認できる。
【００１８】
上記の課題に鑑み、本発明は、高電流を供給した場合であっても、電流供給部近傍の領域の温度が上昇することを抑制した半導体発光素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、素子基板上に、ｐ型半導体層、発光層及びｎ型半導体層を含む半導体層を有してなる半導体発光素子であって、
前記半導体層の一部上面に接触して形成され、電流供給線と連結される電流供給部を含む電極を有し、
前記素子基板が、前記電流供給部に対して当該素子基板の面に直交する方向に対向する箇所を含む位置に形成された第一領域と、前記第一領域よりも厚みの厚い第二領域を有して構成されていることを特徴とする。
【００２０】
なお、以下において、素子基板の基板面を「Ｘ−Ｙ平面」とし、このＸ−Ｙ平面に直交する方向を「Ｚ方向」と規定して説明する。この定義を用いると、「厚み」とはＺ方向に係る長さに対応する。
【００２１】
上記の構成によれば、電極の一部を構成する電流供給部に対して当該素子基板の面に直交する方向（すなわち「Ｚ方向」）に対向する位置において、素子基板の厚みが薄くなっている。このため、素子基板の裏面側に熱伝導率の高い材料を形成する場合、電流供給部に対してこの素子基板の面に直交する方向（Ｚ方向）に対向する位置において、熱源となる電流供給部と熱伝導率の高い材料とが接近し、Ｚ方向の排熱性が向上する。これにより、電流供給部から高電流を供給した場合であっても、電流供給部近傍の温度上昇が緩和され、素子の長寿命化が実現できる。
【００２２】
ところで、効率的に排熱するという観点に立てば、素子基板の厚みを全体的に薄くして、その素子基板の裏面側に熱伝導率の高い材料を配置するという方法も考えられる。しかし、素子基板の厚みを全体的に薄くすると、以下の課題が生じる可能性があるため、かかる方法を採用することができない。
【００２３】
素子基板を実装基板にダイボンディングする際、素子基板に対して一定の荷重が掛けられる。もし素子基板の厚みが全体的に薄い場合には、素子基板がこの荷重に耐えられず、素子基板にクラックが発生する可能性がある。また、素子基板の厚みが全体的に薄い場合、ダイボンディング時に溶融した接合材が素子基板の側面を超えて半導体層の側面や上面に付着する懸念があり、この場合、半導体層がショートしてしまうという可能性がある。
【００２４】
更には、上記半導体発光素子が、所定の成長基板上にエピタキシャル成長して形成された半導体層を前記成長基板とは別の素子基板に貼り合わせることで実現したものである場合には、前記貼り合わせ工程において素子基板が高温環境下に置かれるため、素子基板の厚みが全体的に薄い場合には、半導体層と素子基板の熱膨張係数の違いにより素子基板に反りが発生する可能性がある。
【００２５】
本発明の構成とした場合、素子基板は、第一領域よりも厚みを厚くした第二領域を有しているため、この領域において上記の課題が顕在化しない範囲内の厚みを確保することが可能となる。一方で、駆動時に電流が集中して高温になりやすい電流供給部に対してＺ方向に対向する位置、すなわち素子基板の第一領域においては、厚みが薄くなるように形成されている。従って、上記構成によれば、素子基板全体の厚みを薄くした場合に顕在化する可能性のある課題を生じさせずに、電流供給部近傍の温度上昇を緩和すること可能となる。
【００２６】
上記半導体発光素子において、前記第一領域の厚みが、前記第二領域の厚みに対して１０％以上５０％以下であるものとしても構わない。
【００２７】
前記第一領域の厚みを、前記第二領域の厚みに対して１０％未満とした場合、半導体層と素子基板の熱膨張係数の違いにより素子基板に反りが発生する可能性がある。一方、前記第一領域の厚みを、前記第二領域の厚みに対して５０％より厚くすると、素子基板の裏面側に熱伝導率の高い材料からなる部材を配置しても、当該部材と電流供給部の距離がさほど接近しないため、電流供給部の近傍における温度上昇を緩和する効果があまり得られない場合がある。よって、前記のように、前記第一領域の厚みを前記第二領域の厚みに対して１０％以上５０％以下の範囲内に設定することで、半導体層と素子基板の熱膨張係数の違いにより素子基板に反りが発生するという問題を生じさせずに、電流供給部近傍の温度上昇の緩和効果を十分に発揮させることができる。
【００２８】
また、上記半導体発光素子において、前記素子基板の面に平行な方向に関して、前記第一領域が、前記基板全体の２％以上６０％以下を占有する構成としても構わない。
【００２９】
前記第一領域の占有領域を、前記素子基板全体の２％未満とした場合、素子基板のほぼ大半が厚みの厚い領域で形成されることになるため、電流供給部近傍の温度上昇を緩和するという効果を十分に発揮することができない場合がある。一方、前記第一領域の占有領域を、前記素子基板全体の６０％を超える範囲とした場合には、素子基板に厚みの薄い領域が非常に多くなる結果、上述した素子基板の全体の厚みを薄くした場合に生じうる課題と同様の課題が顕在化する可能性がある。従って、前記素子基板の面に平行な方向に関して、前記第一領域が前記基板全体の２％以上６０％以下を占有する構成となるように半導体発光素子を構成することがより好ましい。
【００３０】
なお、上記構成において、前記素子基板が、前記第一領域に切り欠き部又は溝部を有して形成されているものとしても構わない。
【００３１】
すなわち、素子基板を、厚みの厚い第二領域と、第二領域よりも厚みの薄い第一領域とを有する構成とする場合、均一の厚みを有する所定の基板を準備し、第一領域を構成する領域に対してエッチング等を施して切り欠き部又は溝部を形成することで、上記素子基板を実現することが可能となる。
【００３２】
また、上記構成において、前記半導体層が窒化物半導体層で形成されていても構わない。
【００３３】
電流供給部を含む電極は、通常ｎ型半導体層の上面に形成される。特に窒化物半導体層で半導体層を構成してなる発光素子の場合、ｎ型半導体層の厚みを十分に厚くすることができないため、電流供給部から高電流を供給すると、ｎ型半導体層内で十分に電流を拡げることができず、電流供給部近傍に電流が集中しやすい。よって、半導体層を窒化物半導体層で形成した半導体発光素子において、特に電流供給部近傍の温度上昇を緩和させる必要性が高まるため、上記の構成を採用することでその効果を最大限発揮することができる。
【００３４】
また、本発明は、上記構成を有する半導体発光素子と、前記半導体発光素子が実装された実装基板とを有してなる発光デバイスであって、
前記実装基板は、前記素子基板の前記第一領域に対して前記素子基板の面に直交する方向に対向する領域が、前記素子基板の前記第二領域に対して前記素子基板の面に直交する方向に対向する領域よりも厚みが厚く、前記素子基板よりも熱伝導率の高い材料で構成され、前記素子基板と嵌合していることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明は、上記構成を有する半導体発光素子と、前記半導体発光素子が実装された実装基板とを有してなる発光デバイスであって、
前記実装基板は、その上面に、前記素子基板の前記第一領域に対して前記素子基板の面に直交する方向に対向する領域が、前記素子基板の前記第二領域に対して前記素子基板の面に直交する方向に対向する領域よりも厚膜であり、前記素子基板よりも熱伝導率の高い材料で構成された金属層を有し、前記素子基板と嵌合していることを特徴とする。
【００３６】
上記構成を採用することで、電流供給部に対して前記素子基板の面に直交する方向（Ｚ方向）に対向する位置において、電流供給部を含む電極と熱伝導率の高い材料を接近させることができ、Ｚ方向の排熱性が向上する。これにより、電流供給部から高電流を供給した場合であっても、電流供給部近傍の温度上昇が緩和され、発光デバイスの長寿命化が実現できる。
【００３７】
更に、素子基板の厚みの薄い第二領域と、実装基板又は金属層の厚みの厚い部分とが嵌合する構成であるため、実装工程における位置決めが容易化されるという効果を有する。
【００３８】
実装基板上に素子基板を実装するダイボンディング工程においては、ハンダ材料等の接合材を実装基板上の所定の領域に形成した後、接合材の形成箇所に素子基板を載置し、加熱して接合材を溶融させることで両基板を接合させる。従来、平坦な実装基板上に平坦な素子基板を載置するため、加熱により溶融した接合材の流動に連れて実装基板上を素子基板が移動し、素子基板の位置がずれてしまう場合がある。しかし、上記の構成によれば、素子基板の厚みの薄い領域と、実装基板又は金属層で形成された厚みの厚い領域が嵌合しているため、素子基板の側面が実装基板又は金属層と接触しており、仮に溶融した接合材が移動しても素子基板が接合材の移動に連れて移動しにくい構成であり、上記のような位置ずれの問題が生じにくい。
【００３９】
なお、上記構成において、前記金属層が配線層を構成しているものとしても構わない。この場合、実装基板上には、領域によって厚みの異なる配線層が形成される。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の半導体発光素子によれば、電流供給部近傍における電流集中が緩和され、長寿命の高出力デバイスが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の半導体発光素子を上から見たときの模式図である。
【図２Ａ】図１における半導体発光素子をＢ−Ｂ線で切断したときの模式的な断面図である。
【図２Ｂ】図１における半導体発光素子をＣ−Ｃ線で切断したときの模式的な断面図である。
【図３Ａ】本発明の発光デバイスを、図２Ａと同じ方向から切断したときの模式的な断面図である。
【図３Ｂ】図２Ｂと同じ方向から切断した時の発光デバイスの模式的な断面図である。
【図４Ａ】半導体発光素子の模式的な工程図の一部である。
【図４Ｂ】半導体発光素子の模式的な工程図の一部である。
【図４Ｃ】半導体発光素子の模式的な工程図の一部である。
【図４Ｄ】半導体発光素子の模式的な工程図の一部である。
【図４Ｅ】半導体発光素子の模式的な工程図の一部である。
【図４Ｆ】半導体発光素子の模式的な工程図の一部である。
【図５Ａ】検証用素子（実施例）の構造を示す模式的な断面図である。
【図５Ｂ】検証用素子（実施例）の構造を示す模式的な平面図である。
【図６】検証用素子（比較例）の構造を示す模式的な断面図である。
【図７】検証用素子に電流を供給したときの温度分布を示すグラフである。
【図８】特許文献１に開示された半導体発光素子の断面図を模式的に示したものである。
【図９】特許文献１に開示された半導体発光素子の上面視の平面図を模式的に示したものである。
【図１０】図９に示す構成を有する半導体発光素子の上面の写真である。
【図１１】図９に示す構成を有する半導体発光素子の電流供給部に対して５００ｍＡ、１０００ｍＡを供給したときの素子上面の温度分布を示す写真である。
【図１２】図９に示す構成を有する半導体発光素子の電流供給部に対して５００ｍＡ、１０００ｍＡを供給したときの、素子上の位置における光出力の分布を示すグラフである。
【図１３】図９に示す構成を有する半導体発光素子の電流供給部に対して高い電流を一定時間供給した後の上面の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の半導体発光素子及びこれを備える発光デバイスにつき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
【００４３】
〈半導体発光素子の構造〉
図１は、本発明の半導体発光素子１を上から見たときの模式的な平面図である。図１において、半導体発光素子１は光取り出し方向が紙面手前方向（Ｚ方向）である。
【００４４】
図２Ａは、半導体発光素子１を図１におけるＸ方向に平行なＢ−Ｂ線で切断したときの模式的な断面図である。図２Ｂは、半導体発光素子１を図１におけるＹ方向に平行なＣ−Ｃ線で切断したときの模式的な断面図である。
【００４５】
本実施形態における半導体発光素子１は、素子基板１１、導電層１２、絶縁層１９、半導体層３０、第一電極４１、及び第二電極２５を有して構成される。半導体層３０は、素子基板１１に近い側から順にｐ型半導体層３１、発光層３３、及びｎ型半導体層３５が積層されて形成されている。なお、図１を含む以下の各図面において、素子基板１１の面に平行な方向をＸ−Ｙ平面と規定し、この平面に垂直な方向をＺ方向と規定する。
【００４６】
（導電層１２）
素子基板１１の上層には、多層構造からなる導電層１２が形成されている。本実施形態において、導電層１２は、保護層１３、ハンダ層１５、及び保護層１７を含む構成である。
【００４７】
ハンダ層１５は、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ａｕ−Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｓｎ、Ｓｎ等で構成される。このハンダ層１５は、基板１１と別の基板（後述する成長基板２０）とを貼り合わせる際、両者の密着性を確保するための層として機能している。
【００４８】
保護層１７は、例えばＰｔ系の金属（ＴｉとＰｔの合金）、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ等で構成される。後述するように、ハンダ層を介した貼り合わせの際、ハンダを構成する材料が第二電極２５側に拡散して、第二電極２５における反射率が落ちることによる発光効率の低下を防止する機能を果たしている。なお、保護層１３はハンダ層１５を構成する材料が素子基板１１に拡散するのを防止する機能を果たしている。
【００４９】
（半導体層３０）
上述したように、半導体層３０は、素子基板１１に近い側から、順にｐ型半導体層３１、発光層３３、及びｎ型半導体層３５が積層されて形成される。
【００５０】
ｐ型半導体層３１は、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ等で構成され、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、又はＣ等のｐ型不純物がドープされている。
【００５１】
発光層３３は、例えばＩｎＧａＮからなる井戸層とＡｌＧａＮからなる障壁層が繰り返されてなる多重量子井戸構造を有する半導体層で形成される。これらの層はアンドープでもｐ型又はｎ型にドープされていても構わない。
【００５２】
ｎ型半導体層３５は、例えばＡｌＧａＮで構成される層（電子供給層）とＧａＮで構成される層（保護層）を含む多層構造で構成される。少なくとも保護層には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ、又はＴｅ等のｎ型不純物がドープされている。
【００５３】
なお、「ＡｌＧａＮ」という記述は、ＡｌｍＧａ１−ｍＮ（０＜ｍ＜１）という記述と同義であり、ＡｌとＧａの組成比の記述を単に省略して記載したものであって、ＡｌとＧａの組成比が１：１である場合に限定する趣旨ではない。「ＩｎＧａＮ」という記述についても同様である。以下においても上記にならって記載される。
【００５４】
（第一電極４１）
第一電極４１は、ｎ型半導体層３５の一部領域の上面に形成されており、例えばＣｒ−Ａｕで構成される。なお、図１に示すように、第一電極４１は半導体発光素子１の中央から−Ｙ方向の位置において幅広部分を有しており、この領域に電流供給線４５の一端が接続された電流供給部４３が形成されている。電流供給線４５の他端は、半導体発光素子１が配置されている素子基板１１の給電パターン等に接続される（不図示）。なお、図１では、半導体発光素子１が電流供給部４３を２箇所備える場合を図示しているが、これは一例であって電流供給部４３の数を限定する趣旨ではない。
【００５５】
第一電極４１は素子基板１１の面（Ｘ−Ｙ平面）に沿って縦横に延伸する構成であり、この延伸する第一電極４１に囲まれた領域、すなわちｎ型半導体層３５の上面に第一電極４１が形成されていない領域が光取り出し面に対応する。なお、第一電極４１は、図１に示すような形状に限られない。一例として、第一電極４１に関して、Ｙ方向に延伸する本数を増やしてより細かい格子形状としても構わないし、更にはＸ方向に延伸する本数を増やして網目形状としても構わない。
【００５６】
（第二電極２５）
第二電極２５は、例えばＡｇ系の金属（ＮｉとＡｇの合金）、Ａｌ、又はＲｈ等を含む金属材料で構成することができる。第二電極２５は、発光層３３から射出される光を反射させることのできる導電性の材料で構成されており、且つ、ｐ型半導体層３１との接触箇所においてオーミック接触が形成されている。
【００５７】
（絶縁層１９）
絶縁層１９は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｚｒ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等で構成される。この絶縁層１９は、第一電極４１に対してＺ方向に対向する位置を含む領域に形成されており、第一電極４１に供給された電流が半導体層３０内を方向に流れるのを抑制し、半導体層３０内に流れる電流をＸ−Ｙ平面に平行な方向に拡げる効果を有する。更に、絶縁層１９は、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向に関して半導体層３０の外側の位置にも形成されており、隣接する半導体発光素子との間の絶縁性を確保するためのアイソレーション層として機能する他、後述するように素子分離時におけるエッチングストッパー層としても機能する。
【００５８】
（素子基板１１）
素子基板１１は、例えばＣｕＷ、Ｗ、Ｍｏ等の導電性基板、又はＳｉ等の半導体基板で構成される。なお、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、半導体発光素子１が備える素子基板１１は、第一領域１１Ａと、第一領域１１Ａよりも厚みの厚い第二領域１１Ｂを有する構成である。より詳細には、素子基板１１は、厚みの薄い第一領域１１Ａが電流供給部４３に対してＺ方向に対向する位置を含む領域に形成されている。そして、電流供給部４３から遠い位置において、素子基板１１は、第一領域１１Ａよりも厚みの厚い第二領域１１Ｂが形成されている。なお、ここでいう「厚み」とはＺ方向に係る長さを指している。
【００５９】
〈発光デバイスの構造〉
図３Ａ及び図３Ｂは、上述した半導体発光素子１が実装基板上に実装されてなる発光デバイス１０の模式的な断面図である。図３Ａは、図２Ａと同じ方向から発光デバイス１０を切断したときの模式的な断面図であり、図３Ｂは、図２Ｂと同じ方向から発光デバイス１０を切断したときの模式的な断面図である。
【００６０】
発光デバイス１０は、実装基板９と、実装基板９上に形成された配線層７を有する。そして、配線層７と半導体発光素子１が、接合材５を介して接合されている。
【００６１】
実装基板９は、例えばＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等で構成される。配線層７は、例えばＣｕ、Ａｌ、Ａｇ等の、素子基板１１よりも熱伝導率の高い金属材料で構成される。接合材５は、ハンダ層１５と同様に、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ａｕ−Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｓｎ、Ｓｎ等で構成される。
【００６２】
本実施形態の発光デバイス１０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、配線層７の厚みが位置に応じて異なる構成である。より詳細には、配線層７は、素子基板１１の第一領域１１ＡとＺ方向に対向する領域、すなわち電流供給部４３に対してＺ方向に対向する位置を含む領域においては、厚みの厚い第一領域７Ａが形成され、素子基板１１の第二領域１１ＢとＺ方向に対向する領域においては、第一領域７Ａよりも厚みの薄い第二領域７Ｂが形成される。
【００６３】
〈製造方法〉
半導体発光素子１及び発光デバイスの製造方法の一例につき、図４Ａ〜図４Ｆに示す模式的な製造工程図、及び図２Ａ及び図３Ａを参照して説明する。なお、図４Ａ〜図４Ｆは、いずれも図２Ａと同じ方向から素子を切断したときの模式的な断面図を示している。
【００６４】
（ステップＳ１）
図４Ａに示すように、成長基板２０上にエピタキシャル層３９を形成する。このステップＳ１は例えば以下の手順により行われる。
【００６５】
（成長基板２０の準備）
成長基板２０としてｃ面サファイア基板を準備して、これに対してクリーニングを行う。このクリーニングは、より具体的には、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相蒸着）装置の処理炉内に成長基板２０（ｃ面サファイア基板）を配置し、処理炉内に流量が１０ｓｌｍの水素ガスを流しながら、炉内温度を例えば１１５０℃に昇温することにより行われる。
【００６６】
（アンドープ層３６の形成）
成長基板２０の表面に、ＧａＮよりなる低温バッファ層を形成し、更にその上層にＧａＮよりなる下地層を形成する。これらの低温バッファ層及び下地層がアンドープ層３６に対応する。
【００６７】
具体的なアンドープ層３６の形成方法は、例えば以下の通りである。まず、МОＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａ、炉内温度を４８０℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量がそれぞれ５ｓｌｍの窒素ガス及び水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が５０μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及び流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に６８秒間供給する。これにより、成長基板２０の表面に、厚みが２０ｎｍのＧａＮよりなる低温バッファ層を形成する。
【００６８】
次に、ＭＯＣＶＤ装置の炉内温度を１１５０℃に昇温する。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が２０ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が１００μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ及び流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に３０分間供給する。これにより、低温バッファ層の表面に、厚みが１．７μｍのＧａＮよりなる下地層を形成する。
【００６９】
（ｎ型半導体層３５の形成）
次に、アンドープ層３６の上層にｎ型半導体層３５を形成する。ｎ型半導体層３５の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
【００７０】
まず、引き続き炉内温度を１１５０℃とした状態で、ＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を３０ｋＰａとする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が２０ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が９４μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が６μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニア及び流量が０．０１３μｍｏｌ／ｍｉｎのテトラエチルシランを処理炉内に６０分間供給する。これにより、例えばＡｌ０．０６Ｇａ０．９４Ｎの組成を有し、Ｓｉ濃度が５×１０１９／ｃｍ３で、厚みが２μｍのｎ型半導体層３５がアンドープ層３６の上層に形成される。
【００７１】
なお、この後、ＴＭＡの供給を停止すると共に、それ以外の原料ガスを６秒間供給することにより、ｎ型ＡｌＧａＮ層の上層に、厚みが５ｎｍ程度のｎ型ＧａＮよりなる保護層を有するｎ型半導体層３５を実現してもよい。
【００７２】
上記の説明では、ｎ型半導体層３５に含まれるｎ型不純物をＳｉとする場合について説明したが、ｎ型不純物としては、Ｓｉ以外にＧｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ又はＴｅ等を用いることができる。
【００７３】
（発光層３３の形成）
次に、ｎ型半導体層３５の上層にＩｎＧａＮで構成される井戸層及びｎ型ＡｌＧａＮで構成される障壁層が周期的に繰り返される多重量子井戸構造を有する発光層３３を形成する。
【００７４】
具体的には、まずＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａ、炉内温度を８３０℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が１５ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が１０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が１２μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルインジウム（ＴＭＩ）及び流量が３０００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に４８秒間供給するステップを行う。その後、流量が１０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が１．６μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＡ、０．００２μｍｏｌ／ｍｉｎのテトラエチルシラン及び流量が３０００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に１２０秒間供給するステップを行う。以下、これらの２つのステップを繰り返すことにより、厚みが２ｎｍのＩｎＧａＮよりなる井戸層及び厚みが７ｎｍのｎ型ＡｌＧａＮよりなる障壁層による１５周期の多重量子井戸構造を有する発光層３３が、ｎ型半導体層３５の上層に形成される。
【００７５】
（ｐ型半導体層３１の形成）
次に、発光層３３の上層に、ＡｌＧａＮで構成されるｐ型半導体層３１を形成する。ｐ型半導体層３１の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
【００７６】
具体的には、ＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａに維持し、処理炉内にキャリアガスとして流量が１５ｓｌｍの窒素ガス及び流量が２５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、炉内温度を１０２５℃に昇温する。その後、原料ガスとして、流量が３５μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が２０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＡ、流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニア及びｐ型不純物をドープするための流量が０．１μｍｏｌ／ｍｉｎのビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を処理炉内に６０秒間供給する。これにより、発光層３３の表面に、厚みが２０ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎの組成を有する正孔供給層を形成する。その後、ＴＭＡの流量を４μｍｏｌ／ｍｉｎに変更して原料ガスを３６０秒間供給することにより、厚みが１２０ｎｍのＡｌ０．１３Ｇａ０．８７Ｎの組成を有する正孔供給層を形成する。これらの正孔供給層によりｐ型半導体層３１が形成される。このｐ型半導体層３１のｐ型不純物濃度は、例えば３×１０１９／ｃｍ３程度である。
【００７７】
なお、その後、ＴＭＡの供給を停止すると共に、Ｃｐ２Ｍｇの流量を０．２μｍｏｌ／ｍｉｎに変更して原料ガスを２０秒間供給することにより、厚みが５ｎｍ程度で、ｐ型不純物濃度が１×１０２０／ｃｍ３程度のｐ型コンタクト層を形成してもよい。この場合、ｐ型半導体層３１にはこのｐ型コンタクト層も含まれる。
【００７８】
このようにして成長基板２０上に、アンドープ層３６、ｎ型半導体層３５、発光層３３、及びｐ型半導体層３１からなるエピタキシャル層３９が形成される。
【００７９】
（ステップＳ２）
ステップＳ１で得られたウェハに対して活性化処理を行う。より具体的には、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal：急速加熱）装置を用いて、窒素雰囲気下中６５０℃で１５分間の活性化処理を行う。
【００８０】
（ステップＳ３）
ｐ型半導体層３１の上面の所定箇所に絶縁層１９を形成する（図４Ｂ参照）。
【００８１】
より詳細には、隣接する素子との境界となる領域、及び後の工程で第一電極４１を形成する予定の領域に対してＺ方向に対向する領域内におけるｐ型半導体層３１の上面に、ＳｉＯ２をスパッタリング法によって膜厚２００ｎｍ程度成膜することで絶縁層１９を形成する。なお成膜する材料は絶縁性材料であればよく、例えばＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３でも良い。このとき、絶縁層１９を形成しない領域をマスクしておくものとしてよい。ステップＳ３の実行後においても、ｐ型半導体層３１の一部は依然として上面に露出している。
【００８２】
（ステップＳ４）
絶縁層１９の上面及びｐ型半導体層３１の上面に跨るように第二電極２５を形成する（図４Ｃ参照）。例えばスパッタ装置にて、絶縁層１９の上面及びｐ型半導体層３１の上面に跨るように、膜厚１５０ｎｍのＡｇ及び膜厚３０ｎｍのＮｉを成膜する。なお、ｐ型半導体層３１との密着性を高めるために、Ａｇ層の下層に膜厚１．５ｎｍ程度のＮｉを成膜しても構わない。
【００８３】
その後、ＲＴＡ装置等を用いてドライエア雰囲気中で４００℃〜５５０℃、６０秒〜３００秒間のコンタクトアニール処理を行い、成膜した材料膜とｐ型半導体層３１とのオーミック接触を形成させ、第二電極２５を形成する。
【００８４】
（ステップＳ５）
第二電極２５及び電流遮断層２１の上面に跨るように、全面に保護層１７を形成する。その後、保護層１７の上面にハンダ層１５を形成する（図４Ｄ参照）。
【００８５】
より詳細には、電子線蒸着装置（ＥＢ装置）にて、膜厚１００ｎｍのＴｉと膜厚２００ｎｍのＰｔを３周期成膜することで保護層１７を形成する。更にその後、保護層１７の上面（Ｐｔ表面）に、膜厚１０ｎｍのＴｉを蒸着させた後、Ａｕ８０％Ｓｎ２０％で構成されるＡｕ−Ｓｎハンダを膜厚３μｍ蒸着させることでハンダ層１５を形成する。
【００８６】
（ステップＳ６）
次に、成長基板２０とは別に準備された素子基板１１に、上記保護層１７と同様の方法で保護層１３を形成する。素子基板１１としては、上述したようにＣｕＷ、Ｗ、Ｍｏ等の導電性基板、又はＳｉ等の半導体基板を利用することができる。
【００８７】
そして、成長基板２０と素子基板１１とを貼り合わせる。一例としては、２８０℃の温度、０．２ＭＰａの圧力下で、成長基板２０上に形成されたハンダ層１５と、基板１１の上層に形成された保護層１７とを貼り合わせる（図４Ｄ参照）。
【００８８】
なお、素子基板１１において、保護層１７の上層にもハンダ層１５を形成しておき、貼り合わせ時において、素子基板１１上のハンダ層１５と成長基板２０上のハンダ層１５を貼り合わせるものとしても構わない。
【００８９】
（ステップＳ７）
次に、成長基板２０を剥離する。より具体的には、成長基板２０を上に、素子基板１１を下に向けた状態で、成長基板２０側からＫｒＦエキシマレーザを照射して、成長基板２０とエピタキシャル層３９の界面を分解させることで成長基板２０の剥離を行う。
【００９０】
成長基板２０としてサファイア基板を利用する場合、サファイアはレーザが通過する一方、その下層のＧａＮ（アンドープ層３６）はレーザを吸収するため、この界面が高温化してＧａＮが分解される。これによって成長基板２０が剥離される。
【００９１】
その後、ウェハ上に残存しているＧａＮ（アンドープ層３６）を、塩酸等を用いたウェットエッチング、又はＩＣＰ装置を用いたドライエッチングによって除去し、ｎ型半導体層３５を露出させる。なお、本ステップＳ７においてアンドープ層３６が除去されて、素子基板１１に近い側から順に、ｐ型半導体層３１、発光層３３、及びｎ型半導体層３５が積層されてなる半導体層３０が残存する（図４Ｅ参照）。
【００９２】
（ステップＳ８）
次に、図４Ｆに示すように、隣接する素子同士を分離する。具体的には、隣接素子との境界領域に対し、ＩＣＰ装置を用いて絶縁層１９の上面が露出するまで半導体層３０をエッチングする。このとき、上述したように絶縁層１９はエッチングストッパーとして機能する。
【００９３】
（ステップＳ９）
次に、ｎ型半導体層３５の上面の所定の領域、より詳細には、絶縁層１９に対してＺ方向に対向する一部の領域に第一電極４１を形成する。第一電極４１の形成方法の一例としては、膜厚１００ｎｍのＣｒと膜厚３μｍのＡｕを蒸着した後、窒素雰囲気中で２５０℃、１分間程度のアニール処理を行う。そして、各素子同士を例えばレーザダイシング装置によって分離する。
【００９４】
（ステップＳ１０）
次に、素子基板１１の裏面の所定の領域、より詳細には、電流供給部４３に対してＺ方向に対向する位置を含む領域に対して、エッチング等により厚みを薄くする（図２Ａ、図２Ｂ参照）。これにより、素子基板１１は、厚みの薄い第一領域１１Ａと厚みの厚い第二領域１１Ｂが形成される。ステップＳ１〜Ｓ１０を経て、図２Ａ及び図２Ｂに示す半導体発光素子１が形成される。
【００９５】
（ステップＳ１１）
実装基板９上の所定の領域にＣｕ等で配線層７を形成し、接合材５を介して素子基板１１の裏面と配線層９とを接合する（図３Ａ、図３Ｂ参照）。より詳細には、実装基板９上の所定の領域に、厚膜の配線層７Ａと薄膜の配線層７Ｂを形成した後、その上面にＡｕ−Ｓｎハンダ等で構成された接合材５を形成する。そして、当該接合材５の形成箇所に素子基板１１の裏面を接触させ、例えば、２８０℃の温度で、素子基板１１と実装基板９とを接合させる。
【００９６】
その後、第一電極４１の一部領域を電流供給部４３として、配線層７と電流供給線４５を接続するワイヤボンディングを行う。例えば、５０ｇの荷重でΦ１００μｍのボンディング領域にＡｕからなる電流供給線４５を連結させることで、ワイヤボンディングを行う
【００９７】
以上、ステップＳ１〜Ｓ１１を経て、図３Ａ及び図３Ｂに示す発光デバイス１０が形成される。
【００９８】
なお、上述した製造方法では、ステップＳ６において成長基板２０と素子基板１１を張り合わせた後、素子基板１１の裏面側の所定の領域の厚みを薄くする工程を行った（ステップＳ１０）。これに対し、ステップＳ６において、予め所定の領域の厚みが薄く形成された素子基板１１を成長基板２０と貼り合わせても構わない。
【００９９】
また、ステップＳ１０では、素子基板１１の裏面側の所定の領域の厚みを薄くすることで、素子基板１１の第一領域１１Ａと第二領域１１Ｂを実現するものとしたが、裏面側の所定の領域に別の部材を形成することで、素子基板１１の第一領域１１Ａと第二領域１１Ｂを実現するものとしても構わない。
【０１００】
〈作用〉
図１、図２Ａ及び図２Ｂに示す半導体発光素子１によれば、第一電極４１の一部を構成する電流供給部４３に対してＺ方向に対向する位置において、素子基板１１の厚みが薄くなっている（第一領域１１Ａ）。そして、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、この半導体発光素子１を実装した発光デバイス１０は、素子基板１１の第一領域１１Ａに対してＺ方向に対向する位置において、配線層７の厚みが厚くなっている（第一領域７Ａ）。
【０１０１】
よって、電流供給部４３に対してＺ方向に対向する位置において、熱源となる電流供給部４３と熱伝導率の高い配線層７とが接近するため、Ｚ方向の排熱性が向上する。これにより、電流供給部４３から高電流を供給した場合であっても、電流供給部４３近傍の温度上昇が緩和され、半導体発光素子１の長寿命化が実現できる。
【０１０２】
また、電流供給部４３から離れた箇所においては、素子基板１１の厚みは第一領域１１Ａよりも厚くなっており（第二領域１１Ｂ）、素子基板１１には十分な厚みが実現できている。このため、ステップＳ１１において実装基板９上に素子基板１１をダイボンディングする際、素子基板１１に対して荷重をかけても素子基板１１にクラックが生じるというおそれがない。
【０１０３】
更に、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、発光デバイス１０は、配線層７の第一領域７Ａ及び第二領域７Ｂによって構成された凹凸と、素子基板１１の第一領域１１Ａ及び第二領域１１Ｂによって構成された凹凸とが嵌合した構造となっている。
【０１０４】
従来、半導体発光素子が形成された素子基板を実装基板上に実装する場合、平坦な面の所定の領域上に形成された接合材に対向するように素子基板を位置決めし、素子基板の裏面をこの接合材に接触させた後にステップＳ１１と同様のダイボンディング工程を行う。このとき、ステップＳ１１で上述したように、加熱により接合材を溶融させるため、この溶融した接合材の流動に連れて素子基板が移動し、素子基板の位置がずれてしまう場合がある。
【０１０５】
しかし、発光デバイス１０によれば、上述したように、素子基板１１及び配線層７の両者が凹凸を有し、これらの凹凸が相互に嵌合する構造であるため、素子基板１１の側面が配線層７と接触する。従って、仮に溶融した接合材５が移動しても素子基板１１が接合材５の移動に連れて移動しにくい構成であり、上記のような位置ずれの問題が生じにくいという作用も有する。
【０１０６】
〈実施例〉
図５Ａ及び図５Ｂは、実施例として検証のために形成したデバイス６１の構造を模式的に示す図面である。図５Ａは検証用デバイス６１の模式的な断面図である。また、図５Ｂは、配線層７の第二領域７Ｂの上面に形成された接合層５の位置よりは上方で、配線層７の第一領域７Ａの上面に形成された接合層５の位置よりは下方の高さにおいて、検証用デバイス６１をＸ−Ｙ平面（図５Ａ内のＤ−Ｄ線）で切断した状態を上から見た時の模式的な平面図である。また、図６は、比較例として検証のために形成したデバイス６２の構造を模式的に示す断面図である。
【０１０７】
いずれの検証用デバイス（６１，６２）についても、ハンダ拡散を防止するための保護層（１３，１７）を備えない構成とした。後述するように、この検証は、電流供給部４３から電流を供給したときの温度分布を比較するのが狙いである。よって、光の反射率を向上させる観点で設けられる保護層（１３，１７）を備えなくとも本発明の評価が可能であることから、保護層（１３，１７）の形成を省略している。
【０１０８】
実施例として形成した検証用デバイス６１は、上述した発光デバイス１０と同様に、電流供給部４３に対してＺ方向に対向する位置において、素子基板１１の厚みが薄くなっており（第一領域１１Ａ）、配線層７の厚みが厚くなっている（第一領域７Ａ）。一方、比較例として形成した検証用デバイス６２が備える素子基板６５及び配線層６６は、いずれも平坦な構造である。
【０１０９】
実施例として形成した検証用デバイス６１の詳細な構造について説明する。実装基板９はＡｌＮで構成され、厚みが６３５μｍである。配線層７に関し、厚みの薄い第一領域７Ａの厚みが８５μｍであり、厚みの厚い第二領域７Ｂの厚みが３５μｍである。素子基板１１はＣｕＷで構成され、厚みの厚い第一領域１１Ａの厚みが５０μｍであり、厚みの薄い第二領域１１Ｂの厚みが１００μｍである。ハンダ層１５はＡｎＳｎハンダで構成され、厚みが５μｍである。第二電極２５はＡｇで構成され、厚みが１５０μｍである。半導体層３０はＧａＮのエピタキシャル層で構成され、厚みは５μｍである。第一電極４１はＡｕで構成され、上面視の直径が０．２ｍｍの円形を示し、厚みが４μｍである。なお、ここでは、第一電極４１が電流供給部４３を兼ねている。
【０１１０】
素子基板１１は、上面視で（Ｚ方向から見たときに）１ｍｍ角の矩形形状を示しており、厚みの厚い第一領域１１Ａは、図５Ａに示すＤ−Ｄ線に平行な平面上において直径０．５ｍｍの円形を示す。素子基板１１の第一領域１１Ａは、上面視で第一電極４１（電流供給部４３）よりも直径の大きい円形を示す構造であり、第一電極４１（電流供給部４３）の鉛直下方を完全に含む領域に配置されている。
【０１１１】
比較例として形成した検証用デバイス６２は、配線層７に代えて場所によらず一定の厚み３５μｍを有する配線層６６を備え、素子基板１１に代えて場所によらず一定の厚み１００μｍを有する素子基板６５を備える点を除けば、検証用デバイス６１と同様に構成されている。
【０１１２】
図７は、検証用デバイス６１及び６２に対し、電流供給部４３から１０００Ａの電流を、３００秒だけ供給したときの、検証用デバイス（６１，６２）の位置毎の温度分布を示すグラフである。素子基板（１１，６５）を上面から見たときの中心位置を原点とし、各位置におけるＸ方向のずれ量と温度の関係をグラフ化したものである。図７によれば、比較例において、原点から離れた箇所に比べて原点近傍の温度が高くなっており、電流供給部４３の近傍の温度が高くなっていることを示すものである。実施例の場合、原点近傍の温度が低く抑えられており、比較例と比べて電流供給部４３の近傍と電流供給部４３から離れた箇所との温度差が抑制できている。
【０１１３】
これによれば、図５Ａに示すように、電流供給部４３に対してＺ方向に対向する位置において素子基板１１の厚みを薄くし、その下層（実装基板９側）に配置される配線層７と電流供給部４３との距離を近づけたことで当該箇所の排熱性が向上していることが窺える。
【０１１４】
［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。
【０１１５】
〈１〉  上述の実施形態では、素子基板１１が、厚みの薄い第一領域１１Ａと、第一領域１１Ａよりも厚みの厚い第二領域１１Ｂを有する構成として説明した。しかし、これは素子基板１１Ａの厚みが２種類に限定されることを意図したものではない。すなわち、素子基板１１が３種類以上の異なる厚みを示す領域を有して形成されていても構わない。この場合、電流供給部４３に対してＺ方向に対向する位置には、素子基板１１の厚みが最も薄く形成されているのが好ましい。
【０１１６】
更に、上述の実施形態では、素子基板１１は、電流供給部４３からＸＹ平面に平行な方向に離れた位置であって、第一電極４１に対してＺ方向に対向する位置には、第一領域１１Ａよりも厚みの厚い第二領域１１Ｂが位置しているものとして説明した。しかし、素子基板１１のかかる箇所の厚みを、第一領域１１Ａと同等に薄く形成しても構わないし、第一電極４１が形成されていない領域に対してＺ方向に対向する領域（すなわち第二領域１１Ｂ）よりも薄く、且つ、電流供給部４３に対してＺ方向に対向する領域（すなわち第一領域１１Ａ）よりも厚く形成しても構わない。
【０１１７】
上述したように、電流供給部４３から供給された電流は、第一電極４１を通じてＸ−Ｙ平面に拡げられた後、半導体層３０へと流れる。このため、電流供給部４３から離れた位置における第一電極４１の近傍は、電流供給部４３の近傍ほどは電流が集中しないものの、ある程度電流が集中して温度が上昇しやすい領域を形成する。よって、かかる領域の素子基板１１の厚みを薄くすることで、鉛直方向に排熱する効果を高めることで、第一電極４１の近傍において温度が上昇するのを緩和することができ、長寿命化を図ることができる。
【０１１８】
〈２〉  上述の実施形態では、発光デバイス１０は、実装基板９上に厚みの異なる配線層７が形成される構成とした。より詳細には、配線層７を、素子基板１１の第一領域１１Ａの鉛直下方の位置において厚みを厚く形成し（第一領域７Ａ）、素子基板１１の第二領域１１Ｂの鉛直下方の位置において、第一領域７Ａよりも厚みを薄く形成した（第二領域７Ｂ）。
【０１１９】
これに対し、位置に応じて実装基板９自体の厚みを異ならせても構わない。すなわち、実装基板９を、素子基板１１の第一領域１１Ａに対してＺ方向に対向する位置において厚みを厚く形成し（第一領域９Ａ）、素子基板１１の第二領域１１Ｂに対してＺ方向に対向する位置において、第一領域９Ａよりも厚みを薄く形成しても構わない（第二領域９Ｂ）。この場合においても、図３Ａと同様に、電流供給部４３の近傍において、鉛直方向に電流供給部４３と配線層７との距離を近づけることができるので、電流供給部４３近傍における温度の上昇が緩和される。また、素子基板１１と、配線層７及び実装基板９とが嵌合する構造であるため、上述した実施形態と同様に、ステップＳ１１のダイボンディング工程において素子基板１１が位置ずれしにくくなるという効果も実現できる。
【０１２０】
なお、このように上面に凹凸を有する実装基板９は、厚く形成された実装基板の所定の箇所をエッチングすることで実現しても構わないし、薄く形成された実装基板の所定の箇所に部材を積層することで実現しても構わない。
【０１２１】
〈３〉  素子基板１１の裏面側に位置する実装基板９上には、必ずしも配線層７を形成しなくても構わない。すなわち、実装基板９上の別の箇所に配線層を形成する場合には、素子基板１１の裏面側に位置する実装基板９上には、配線としての機能を有さない熱伝導率の高い金属層を設ける構成とすることができる。この場合も、当該金属層と電流供給部４３とを鉛直方向に近づけることができるため、電流供給部４３近傍から鉛直方向に排熱する機能を高められる。
【０１２２】
更に、実装基板９が素子基板１１よりも熱伝導率の高い材料で形成される場合には、上記金属層を設けない構成としても構わない。
【０１２３】
〈４〉  半導体発光素子１は、必ずしも第一電極４１に対してＺ方向に対向する位置に絶縁層１９を設けなくても構わない。ただし、発光層３３内を流れる電流を水平方向（ＸＹ平面に平行な方向）に拡げ、同一電流量における光取り出し効率を向上させる観点からは、前記絶縁層１９を設けることが好ましい。
【０１２４】
半導体発光素子１は、保護層１３及び保護層１７を備えなくても構わない。ただし、上述したように、ハンダ層１５の構成材料が拡散することによる反射率の低下を防ぎ、光取り出し効率を向上させる観点からは、前記保護層１３及び保護層１７を設けることが好ましい。
【０１２５】
〈５〉  半導体発光素子１が備える半導体層３０は、窒化物半導体に限定されるものではない。ただし、上述したように、半導体層３０が窒化物半導体で構成される場合、ｎ型半導体層３５は、他の半導体で構成される発光素子の場合と比べて形成厚みに制約が生じ、極めて厚膜の層で構成することは困難である。ここで、上述したように、電流供給部４３を含む第一電極４１はｎ型半導体層３５の上面に形成されるので、電流供給部４３から高電流を供給すると、ｎ型半導体層３５内で十分に電流を拡げることができず、電流供給部３５近傍に電流が集中しやすい。
【０１２６】
つまり、半導体層３０を窒化物半導体層で形成した半導体発光素子１は、他の半導体で構成した半導体層を含む半導体発光素子と比較して、電流供給部４３近傍の温度上昇を緩和させる必要性がより高まるため、上述した構成を採用することでその効果を最大限発揮することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１      ：    本発明の半導体発光素子
５      ：    接合材
７      ：    配線層
７Ａ    ：    配線層の第一領域
７Ｂ    ：    配線層の第二領域
９      ：    実装基板
１０，１０ａ      ：    発光デバイス
１１      ：    素子基板
１１Ａ    ：    素子基板の第一領域
１１Ｂ    ：    素子基板の第二領域
１２      ：    導電層
１３      ：    保護層
１５      ：    ハンダ層
１７      ：    保護層
１９      ：    絶縁層
２０      ：    成長基板
２５      ：    第二電極
３０      ：    半導体層
３１      ：    ｐ型半導体層
３３      ：    発光層
３５      ：    ｎ型半導体層
４１      ：    第一電極
４３      ：    電流供給部
４５      ：    電流供給線
６１      ：    検証用デバイス（実施例）
６２      ：    検証用デバイス（比較例）
６５      ：    比較例の検証用デバイスが備える素子基板
６６      ：    比較例の検証用デバイスが備える配線層
１００      ：    従来の半導体発光素子
１０１      ：    支持基板
１０２      ：    ボンディング層
１０３      ：    反射電極
１０４      ：    オーミック接触層
１０５      ：    電流遮断層
１０６      ：    アイソレーション層
１０７      ：    半導体層
１０８      ：    ｎ側電極
１０９      ：    電流供給部
１１１      ：    ｐ型半導体層
１１２      ：    発光層
１１３      ：    ｎ型半導体層
１１７      ：    ｎ型半導体層の割れ
１１８      ：    ｎ型半導体層の溶融
【図１】
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【図２Ａ】
2015198123.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2015198123.tif 000008
【図４Ｂ】
2015198123.tif 000009
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2015198123.tif 000011
【図４Ｅ】
2015198123.tif 000012
【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
2015198123.tif 000014
【図５Ｂ】
2015198123.tif 000015
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１０】
2015198123.tif 000021
【図１１】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月7日(2015.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
図７は、検証用デバイス６１及び６２に対し、電流供給部４３から１０００ｍＡの電流を、３００秒だけ供給したときの、検証用デバイス（６１，６２）の位置毎の温度分布を示すグラフである。素子基板（１１，６５）を上面から見たときの中心位置を原点とし、各位置におけるＸ方向のずれ量と温度の関係をグラフ化したものである。図７によれば、比較例において、原点から離れた箇所に比べて原点近傍の温度が高くなっており、電流供給部４３の近傍の温度が高くなっていることを示すものである。実施例の場合、原点近傍の温度が低く抑えられており、比較例と比べて電流供給部４３の近傍と電流供給部４３から離れた箇所との温度差が抑制できている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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