(57)【要約】【課題】サファイア基板に起因する光の漏れ、吸収、発熱等の課題を回避するとともに、発光層から発生する光を十分効果的に取り出すことができる半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の半導体発光素子は、支持基板と、少なくとも第１の絶縁膜を介して前記支持基板上に配置された半導体層と、該半導体層の側面方向に設けられた反射部と、前記支持基板上で半導体層を被覆する封止部材とからなる半導体発光素子であって、第１の絶縁膜は、半導体層の外周において、その上面が、半導体層の底面より支持基板に近い位置に配置されてなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、少なくとも第１の絶縁膜を介して前記支持基板上に配置された半導体層と、該半導体層の側面方向に設けられた反射部と、前記支持基板上で半導体層を被覆する封止部材とからなる半導体発光素子であって、
第１の絶縁膜は、半導体層の外周において、その上面が、半導体層の底面より支持基板に近い位置に配置されてなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
第１の絶縁膜が、半導体層の外周を取り囲む溝の形状を有する請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
封止部材が、半導体層の側面と、半導体層の外周において、第１の絶縁膜上面と、第１の絶縁膜上面よりも外側に配置された反射部とを被覆し、
反射部の支持基板からの高さが、半導体層より高い又は同一である請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項４】
封止部材が、透光性であり、半導体層の上面を被覆し、
第１の絶縁膜が、透光性であり、封止部材より屈折率が小さい請求項３記載の半導体発光素子。
【請求項５】
半導体層の支持基板側表面に第１の電極、その表面に対向する半導体層表面に第２の電極、がそれぞれ設けられ、
第１の電極が支持基板に電気的に接続され、
第１の絶縁膜が、半導体層の支持基板側表面において、第１の電極から素子外周まで延在してなる請求項４記載の半導体発光装置。
【請求項６】
封止部材が蛍光体を含有してなる請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
第１の絶縁膜が酸化シリコンであり、封止部材が酸化シリコンよりも屈折率が大きい材料により構成されてなる請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
反射部が、少なくともその一部に傾斜又は湾曲した金属膜からなる反射面を備える請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
反射部が、封止樹脂の少なくとも一部の表面からなる反射面を備える請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
封止部材が、第１の封止部材と該第１の封止部材の外側を被覆する第２の封止部材とからなる請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
第２の封止部材が蛍光体を含有してなる請求項１０に記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
支持基板上に、少なくとも第１の絶縁膜、半導体層がこの順に積層され、該半導体層の側面方向に反射部が設けられ、前記半導体層が封止部材により被覆されてなる半導体発光素子の製造方法であって、
成長用基板上に半導体層を成長させ、
前記半導体層の上面を、少なくとも第１の絶縁膜を介して支持基板に貼り合わせ、
前記成長用基板及び半導体層の一部を除去することにより支持基板上に複数の半導体層を分離形成し、
前記支持基板上に、各半導体層を囲む枠体を形成し、
少なくとも半導体層の外周における第１の絶縁膜を膜厚方向の一部において除去して、その露出面を半導体層底面より支持基板に近づけ、
前記支持基板上の前記枠体内における前記半導体層と前記第１の絶縁膜の露出面とを封止部材により被覆する工程を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
半導体層底面に第１の電極を有し、
貼り合わせを、共晶接合によって導電層を形成することによって行い、第１の電極と支持基板を電気的に接続する請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
枠体及び支持基板を切断して半導体発光素子を得る工程をさらに含む請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光素子及びその製造方法に関し、より詳細には、光の取り出し効率を向上させることができる半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体は直接遷移型半導体である有望な半導体材料でありながら、バルク単結晶の製造が難しい。したがって、現状ではサファイア、ＳｉＣ等の異種基板の上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を利用してＧａＮを成長させるヘテロエピタキシ技術が汎用されている。なかでもサファイアは、高効率の窒化物半導体による発光素子を成長させるために広範に用いられており、通常、６００℃程度の低温でバッファ層を介して窒化物半導体層を成長させている。
【０００３】
しかし、サファイアは絶縁体であるため、その上に積層される半導体層の上面（同一面）に２つの電気接触部を設ける必要があり、導電体基板に比べて同一基板面積における有効発光面積を狭めるとともに、同一面に両電極を有するため、電流密度が局部的に高くなり、発熱に起因して素子の劣化を招くなどの課題がある。
【０００４】
そこで、半導体層を支持基板に貼り合わせることにより、サファイア基板を除去する技術が提案されている。
また、サファイア基板上に積層された発光層からの横方向の光を効率よく取り出す方法として、反射面を設けたり、半導体層からサファイア基板に至る溝を設け、その溝の外側の壁を反射面とする技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−３３２７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、サファイア基板は透光性であるため、それにより発光層からの光を吸収し、あるいは漏れを生じさせるとともに、横方向へ放出する光を十分効果的に取り出すには至っていないのが現状である。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、サファイア基板に起因する光の漏れ、吸収、発熱等の課題を回避するとともに、発光層から発生する光を十分効果的に取り出すことができる半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体発光素子は、支持基板と、少なくとも第１の絶縁膜を介して前記支持基板上に配置された半導体層と、該半導体層の側面方向に設けられた反射部と、前記支持基板上で半導体層を被覆する封止部材とからなる半導体発光素子であって、
第１の絶縁膜は、半導体層の外周において、その上面が、半導体層の底面より支持基板に近い位置に配置されてなることを特徴とする。
【０００８】
この半導体発光素子は、第１の絶縁膜が、半導体層の外周を取り囲む溝の形状を有することが好ましい。
また、封止部材が、半導体層の側面と、半導体層の外周において、第１の絶縁膜上面と、第１の絶縁膜上面よりも外側に配置された反射部とを被覆し、反射部の支持基板からの高さが、半導体層より高い又は同一であることが好ましい。
さらに、封止部材が、透光性であり、半導体層の上面を被覆し、第１の絶縁膜が、透光性であり、封止部材より屈折率が小さいことが好ましい。
さらに、半導体層の支持基板側表面に第１の電極、その表面に対向する半導体層表面に第２の電極、がそれぞれ設けられ、第１の電極が支持基板に電気的に接続され、第１の絶縁膜が、半導体層の支持基板側表面において、第１の電極から素子外周まで延在されていることが好ましい。
また、封止部材が蛍光体を含有してなることが好ましい。
さらに、第１の絶縁膜が酸化シリコンであり、封止部材が酸化シリコンよりも屈折率が大きい材料により構成されてなることが好ましい。
反射部が、少なくともその一部に金属を備えることが好ましい。
封止部材が、第１の封止部材と該第１の封止部材の外側を被覆する第２の封止部材とからなるか、第１の封止部材と第２の封止部材とは、屈折率が異なる材料から構成されるか、第２の封止部材が蛍光体を含有してなることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、支持基板上に、少なくとも第１の絶縁膜、半導体層がこの順に積層され、該半導体層の側面方向に反射部が設けられ、前記半導体層が封止部材により被覆されてなる半導体発光素子の製造方法であって、
成長用基板上に半導体層を成長させ、
前記半導体層の上面を、少なくとも第１の絶縁膜を介して支持基板に貼り合わせ、
前記成長用基板及び半導体層の一部を除去することにより支持基板上に複数の半導体層を分離形成し、
前記支持基板上に、各半導体層を囲む枠体を形成し、
少なくとも半導体層の外周における第１の絶縁膜を膜厚方向の一部において除去して、その露出面を半導体層底面より支持基板に近づけ、
前記支持基板上の前記枠体内における前記半導体層と前記第１の絶縁膜の露出面とを封止部材により被覆する工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
この半導体発光素子の製造方法では、半導体層底面に第１の電極を有し、貼り合わせを、共晶接合によって導電層を形成することによって行い、第１の電極と支持基板を電気的に接続する及び／又は加熱圧着によって行うことが好ましい。
さらに、枠体及び支持基板を切断して半導体発光素子を得る工程をさらに含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体発光素子によれば、サファイア基板に起因する光の漏れ、吸収、発熱等を回避するとともに、発光層から発生する光を十分効果的に取り出すことができる半導体発光素子及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の半導体発光素子は、図１に示すように、主として、支持基板１０、第１の絶縁膜１７、半導体層１２、反射部１８、封止部材１９を含んで形成されている。
【００１３】
半導体層は、通常、第１導電型半導体層、発光層及び第２導電型半導体層を含んで構成される。第１導電型又は第２導電型半導体層のいずれも、発光素子の光取り出し面としてよいが、通常、ｎ型半導体層は抵抗が低く、電極サイズを小さくすることが可能であり、電極の配置により光を遮ることを防止することができるため、ｎ型半導体層を光取り出し面とすることが好ましい。従って、支持基板に近いほうから、第１導電型半導体層、活性層、第２導電型半導体層がこの順に積層されているとすると、ｎ型半導体層は、第２導電型半導体層とすることが好ましい。
【００１４】
半導体層は、特に限定されるものではないが、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体が好適に用いられる。特に、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ等の３族元素との化合物半導体を用いることで、近紫外及び可視光域、具体的には紫外領域を含めた短波長領域（波長３００ｎｍ〜５５０ｎｍ）での発光素子、特に蛍光体との組合せに好適な素子を提供することができる。具体的な組成は、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物半導体が挙げられる。半導体層は、単層構造でもよいが、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合又はＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造又はダブルへテロ構造等の積層構造であってもよく、超格子構造や、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造であってもよい。また、半導体多層膜を用いた分布帰還レーザとしてもよい。この場合、可視光又は青色用に好適に用いることができる。
【００１５】
特に、発光層としては、ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）からなる井戸層と、ＡｌｃＩｎｄＧａ１−ｃ−ｄＮ（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、ｃ＋ｄ≦１）からなる障壁層と、好ましくはＩｎｂＧａ１−ｂＮ（０＜ｂ＜１）の井戸層とＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ＜１）若しくはＩｎｄＧａ１−ｄＮ（０≦ｄ＜１）の障壁層を少なくとも含む量子井戸構造であることが好ましい。量子井戸構造は、単一量子井戸構造であってもよく、多重量子井戸構造であってもよい。発光層に用いられる半導体層は、ノンドープ、ｎ型不純物ドープ、ｐ型不純物ドープのいずれでもよいがノンドープ又はｎ型不純物ドープであること好ましく、さらに、井戸層をアンドープとし、障壁層をｎ型不純物ドープとすることが好ましい。これにより、発光素子の出力と発光効率を高めることができる。井戸層及び障壁層の膜厚は、それぞれ、例えば、１ｎｍ〜３０ｎｍ程度が挙げられる。
【００１６】
第１導電型半導体層は、複数層で形成されていることが好ましい。例えば、発光層に近いほうから、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層を積層したものが挙げられる。
ｐ型クラッド層は、発光層のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されず、例えば、ＡｌｋＧａ１−ｋＮ（０≦ｋ＜１）が用いられる。膜厚は、例えば、０．０１〜１．０μｍ程度が挙げられる。ｐ型不純物濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３、１×１０１９〜５×１０２０ｃｍ３である。これにより、結晶性を低下させることなくバルク抵抗を低下させることができる。
ｐ型コンタクト層は、例えば、ＡｌｆＧａ１−ｆＮ（０≦ｆ＜１）、ＩｎｌＧａ１−ｌＮ（０≦ｌ＜１）が用いられる。ｐ型不純物濃度は１×１０１７／ｃｍ３以上が好ましい。これにより、オーミック電極である第１の電極と良好なオーミックコンタクトが可能となる。膜厚は、例えば、１〜１００ｎｍ程度が挙げられる。
【００１７】
第２導電型半導体層としては、複数層で形成されていることが好ましく、例えば、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層を積層したものが挙げられる。
ｎ型クラッド層又はｎ型コンタクト層と発光層との間の中間層は、省略してもよく、中間層を設ける場合には発光層のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、ＩｎｍＧａ１−ｍＮ（０≦ｍ＜１）が好ましく、ＡｌｊＧａ１−ｊＮ（０＜ｊ＜０．３）としてもよい。その膜厚は特に限定されないが、１０ｎｍ以上０．５μｍ以下の範囲が具体例に挙げられる。ｎ型コンタクト層は、ＡｌｎＧａ１−ｎＮ（０≦ｎ＜１）、特にＧａＮが好ましく、その膜厚は、例えば、１μｍ以上５μｍ以下の範囲が挙げられる。各層のｎ型不純物濃度は、例えば、５×１０１８〜５×１０２１／ｃｍ３の範囲が挙げられる。
【００１８】
第１の絶縁膜は、通常、第１導電型半導体層の露出面を保護するための膜である。第１の絶縁膜は、特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等の酸化物、ＡｌＮ、ＳｉＮ等の窒化物の単層膜または多層膜によって形成することができる。絶縁性の保護膜を用いることにより、発光素子のショート等を防ぎ、歩留まりや信頼性を向上することができる。また、透光性であることで、半導体層からの光が到達した場合に、光損失を抑えることができ好ましい。膜厚は、例えば、０．３μｍ〜１μｍ程度が挙げられる。
なお、第１の絶縁膜は、第１の導電型半導体層に後述する第１の電極が形成されている場合には、通常、その露出面、つまり、第１の電極の周辺に形成される。この場合の第１の絶縁膜の膜厚は、第１の電極と略同程度であることが、支持基板との貼り合わせの際に、平坦な貼り合わせの面が形成され、半導体層、成長基板の反りなどによる接合不良などを防止でき好ましい。
【００１９】
第１の絶縁膜は、図１に示すように、半導体層１２の外周において、その上面１７ａが、半導体層１２の底面１２ａよりも支持基板１０に近い位置に配置されている。つまり、貼り合わせ前に半導体層上に同一膜厚で設けられた第１の絶縁膜が、半導体層の少なくとも外周領域において、第１の絶縁膜の膜厚が半導体層底面のものより薄く形成されている。第１の絶縁膜の薄膜部分は、半導体層の外周を取り囲む溝の形態であってもよいし、図２に示すように、半導体層の直下以外の領域において、全体的に薄膜であってもよい。このような薄膜部分、すなわち半導体層底面より凹んだ第１の絶縁膜表面を半導体層の外周に設けることにより、発光層から側下方に放出される光は、第１の絶縁膜の表面、厳密には、後述する封止部材と第１の絶縁膜との界面で効果的に反射させることができ、有効に光を取り出すことができる。いいかえると、薄膜状の第１の絶縁膜が形成された部分で、発光層から側下方に放出される光を、一旦封止部材に取り込むことができ、その光を封止部材と第１の絶縁膜との界面で全反射させることにより、より光の取り出し効率を向上させることができる。
なお、第１絶縁膜が溝状に形成されている場合には、溝の底面全面に必ずしも第１の絶縁膜が残存していなくてもよく、溝の底面の一部又は全部において支持基板が露出していてもよい。また、第１の絶縁膜を第１の電極よりも高い位置で、例えば、別の絶縁膜、第１の電極を介して設ける構造、第１の電極が設けられる半導体層表面より突出した半導体層表面上に設ける構造とすることで、半導体層とその外周領域における膜厚を同一とすることもできる。好適には製造上、薄膜部又は溝部を設けるとよい。
【００２０】
これらの半導体層、第１の絶縁膜は、支持基板上に配置される。
支持基板は、通常、不透明であるが、導電性であることが好ましく、さらに、半導体、金属又は金属複合体であることがより好ましい。このように、支持基板が導電性を示すことで対向電極構造を有する半導体発光素子を実現することができる。特に、金属又は金属複合体は、導電性が良好であるだけでなく、熱伝導率に優れるため、半導体発光素子の放熱性を向上することができる。また、支持基板は、高導電性金属及び高硬度の金属を含むことが好ましい。高導電性で熱膨張係数の大きな金属材料と、高硬度で熱膨張係数の小さな金属材料とを複合することによって、高導電性でかつ窒化物半導体層よりも熱膨張係数の大きな基板を構成することができる。高硬度で熱膨張係数の大きな金属材料として、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｇｅ等が挙げられる。高硬度で熱膨張係数の小さな金属材料として、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ等が挙げられる。半導体として、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ等が挙げられる。金属複合体としては、相互に非固溶であるか、固溶限界の小さい２種以上の金属の複合体、具体的には、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏがあり、Ｃｕ−ダイヤ等の金属とセラミックスとの複合体等も挙げられる。
【００２１】
また、支持基板は、４〜１０（×１０−６／Ｋ）程度の線熱膨張係数を有していることが好ましい。これにより、半導体層との間に歪が生じず、支持基板、半導体の割れ等を防止することができる。支持基板の厚さは、放熱性を高めるため、例えば、５０〜５００μｍ程度が好ましい。
【００２２】
通常、支持基板と少なくとも第１の絶縁膜とは、接合層を介して接着され、半導体層の電極（第１の電極）と支持基板とを電気的に接続する場合は、導電性の導電層を用いる。ここで、導電層としては共晶金属が挙げられる。なお、共晶金属以外に、反射、密着、バリア機能等を有した導電性の層が１層以上形成されていてもよい。非導電性の接合層としては、樹脂などが用いられる。
【００２３】
封止部材は、半導体層を被覆する部材であって、耐光性、透光性に優れた材料であることが好ましく、特に、半導体層の周辺部分において、第１の絶縁膜よりも屈折率が高い材料からなることが好ましい。ここでの屈折率差は、例えば、０．２〜１．０程度が挙げられる。例えば、酸化ニオブ（２．４）又は窒化ケイ素（２．０）とエポキシ樹脂（１．４）の屈折率差約１．０又は０．６、と、酸化アルミニウム（１．７）とシリコーン樹脂（１．５）の屈折率差約０．２などがある（括弧内は各材料の波長４６０ｎｍにおける屈折率を示す）。これにより、発光層から支持基板側に放射する光を、第１の絶縁膜表面、つまり、第１の絶縁膜と封止部材との界面で、屈折率差による全反射が得られて、適切に反射させることができ、光の取り出し効率を向上することができる。また、透光性の第１の絶縁膜と封止部材との界面による反射で、第１の絶縁膜中に入射した光は、第１の絶縁膜と支持基板との間に設けられた接合層などの別の部材により、反射される。このため、接合層の半導体層側の表面又は第１の絶縁膜の支持基板側表面に、反射膜を設けて、その入射光を反射させる構造を付加することもできき、これにより反射率を高めることができ好ましい。具体的には、透光性部材では、第１の絶縁膜の多層構造又はＤＢＲ若しくは誘電体多層膜の反射膜があり、それに代えて又はそれに積層して、あるいは接合層の半導体層側表面の膜として、反射金属膜、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなどの高反射率の金属膜を設けることができる。また、封止部材自体が適当な形状に自立成形される場合には、その外表面が発光層から出射した光を反射、屈折させることができ、金属などの反射部材料による光損失を抑えて、光を光取り出し面に効率的に取り出すために、後述する反射部として機能させることができる。
【００２４】
封止部材は、具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、シリコーン樹脂などの有機物質や硝子など無機物質が挙げられる。また、発光素子からの発光波長によって励起され、蛍光を発する蛍光体を含有させてもよい。これにより、所望の波長光を取り出すことができるとともに、色むらを防止することもできる。また、封止部材の内部応力を緩和させ、光を拡散させるために、フィラー等を含有させてもよい。同様に外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たすために各種着色剤を添加してもよい。
【００２５】
封止部材は、半導体層に接するように第１の封止部材が配置し、その外側を、いわゆるパッケージとして封止するための第２の封止部材とから構成されていてもよい。この場合、第１の封止部材及び第２の封止部材のいずれか又は双方に蛍光体等を混在させることができる。これにより、光の取り出し効率を向上させ、所望の混色光又は白色光を得ることができる。
封止部材の上面は、半導体層よりも幅広の平坦面とすることができるが、例えば、所望の加工を施してもよいし、レンズ状、マイクロレンズ（表面凹凸）形状としてもよい。このような加工は、金型を用いた成形、型押し、エンボス加工等、若しくはドライ又はウェットエッチング等によって実現することができる。第１の封止部材を覆う第２の封止部材にそのような加工形状を有することで、好ましく製造できる。また、複数の半導体層を封止する形態、すなわち高出力、集積された光源の素子とする形態でもよい。例えば、第１の封止部材で分離された複数の半導体層の領域を第２の封止部材で覆って、例えば、第１の封止部材の上面で光学的に接続して、１つの素子とすることもでき、高出力の光源とできる。
【００２６】
蛍光体としては、特に限定されず、当該分野で公知のいずれを用いてもよい。緑色系発光蛍光体として、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｓｒ７Ａｌ１２Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ、青色系発光蛍光体として、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＳｒＣａＢａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＢａＣａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）２Ｂ５Ｏ９Ｃｌ：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎ、赤色系発光蛍光体として、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ等が挙げられる。特にＹＡＧを含有させることで、白色光を発光することができ、照明用光源など用途も格段に広がる。ＹＡＧは、（Ｙ１−ｘＧｄｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｒ（Ｒは、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる少なくとも１以上である。０＜Ｒ＜０．５である。）、例えば、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅである。蛍光体の粒径は、中心粒径が例えば、６μｍ〜５０μｍの範囲が挙げられる。このような粒径を有する蛍光体は光の吸収率及び変換効率が高く、励起波長の幅が広い。粒径とは、例えば、ＷＯ２００３−６５４６４号公報に記載されたように、体積基準粒度分布曲線により得られる値であり、体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により蛍光物質の粒度分布を測定し得られるものとする。なお、蛍光体の封止部材中の分布は、半導体層、支持基板側に分布した沈降分布、封止部材に分散した分散状態とすることができる。
【００２７】
フィラーとしては、例えば、酸化アルミニウム、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化珪素等が挙げられる。
封止部材、蛍光体及びフィラー等は、例えば、ＷＯ２００６／４３４２２号公報、ＷＯ２００３／６５４６４号公報、特開２００４−２６６２４０号公報等に記載されてたものなど、当該分野で公知の種々の蛍光体を用いることができる。
【００２８】
反射部は、少なくとも半導体層の側面方向に、つまり、半導体層を取り囲むように、半導体層の外周に配置されている。また、その側面方向に反射面を備えて構成される。反射部の材料は特に限定されるものではなく、当該分野で公知のものを用いることができる。例えば、少なくとも、発光素子から出射した光が照射される部位、つまり反射面は、上述した封止樹脂の外表面の一部であってもよいし、金属等による反射膜からなることが好ましい。これにより、発光素子の横方向から出射した光を、光取り出し面側に有効に導くことが可能となる。光が照射される部位は、傾斜した平面であってもよいし、湾曲面であってもよい。また、それらの角度又は曲率は、特に限定されるものではなく、得ようとする発光素子等の特性によって適宜調整することができる。半導体層表面、第１の絶縁膜の表面などに対して傾斜した反射部を設けることで、半導体層上面からの出射方向側に好適に光反射できる。本発明のように、反射部と、半導体と反射部間の上記第１の絶縁膜の上面による複合的な反射構造が形成されることで、半導体層上面の上方へ好適な光出射が実現できる。すなわち、半導体層側面から横方向の光は反射部により、支持基板への下方向の光は第１の絶縁膜により反射する反射構造により、半導体層側面で上方以外の光を好適に上方へ反射する構造とできる。
反射膜は、例えば、銀又は銀合金、金又は金合金等により形成することが好ましい。なお、反射膜は、反射部の表面のみならず、第１の絶縁膜に溝が形成されている場合には、反射部の表面から、溝の外周側面及び底面に渡って形成されていてもよい。
反射部の支持基板からの高さは特に限定されないが、半導体層の発光部、例えば、発光層、活性層の高さと同じかそれよりも高く、好適には半導体層よりも高くすることで、横方向で広がる光を好適に上方へ反射させることができ好ましい。また、封止部材は、上記発光部の高さかそれよりも高く、好ましくは半導体層側面を少なくとも被覆し、半導体層の高さと同じかそれよりも高くすることで、上記側面からの光を好適に封止部材へ取り出すことができ好ましく、半導体層上面を覆って、半導体層よりも高く設けることで、半導体層上面からの光と側面の光を結合した光を好適に封止部材から取り出すことができ好ましい。
【００２９】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法においては、まず、成長用基板上に半導体層を成長させる。
成長用基板としては、上述した半導体、特に窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板であればよい。例えば、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等の絶縁性基板、炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板等が挙げられる。また、デバイス加工ができる程度の厚膜（数十μｍ以上）であれば、ＧａＮ、ＡｌＮ等の窒化物半導体基板を用いてもよい。この基板は、オフアングルしていてもよく、サファイアＣ面を用いる場合には、０．１°〜０．５°、好ましくは０．０５°〜０．２°の範囲が適当である。
成長用基板は、予め半導体層の成長面に、例えば、一般式ＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦０．８）で表される窒化物半導体等による低温成長及び／又は高温成長のバッファ層を形成しておくことが好ましい。
【００３０】
このような成長用基板上に、第２導電型半導体層、発光層、第１導電型半導体層をこの順に形成する。ここでの半導体層の形成は、上述した半導体層を、当該分野において公知の方法、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、ハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等の気相成長法、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等のいずれによっても製造することができる。
また、各層の膜厚等は、用いる材料、得ようとする発光素子の性能等によって適宜調整することができる。
【００３１】
この半導体層の上面、つまり第１導電型半導体層上に、第１の絶縁膜を形成する。第１の絶縁膜の形成方法は、当該分野で公知、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着等の方法のいずれによっても形成することができる。
なお、第１導電型半導体層上に、第１の電極が電気的に接続される場合には、第１導電型半導体層上に、当該分野で公知の方法により第１の電極を形成し、その後、第１の絶縁膜を、第１の電極を取り囲むように形成することが好ましい。
【００３２】
続いて、半導体層の上面に、少なくとも第１の絶縁膜を介して、支持基板を貼り合わせる。
貼り合わせは、通常、予め第１の絶縁膜の上に、第１の接合層を形成し、この第１の接合層を、支持基板に貼り合わせることにより行う。なお、支持基板の表面には、予め、第２の接合層が形成されていることが好ましい。従って、第１の接合面を、支持基板における第２の接合層に貼り合わせてもよい。第１の接合層によって、または第１の接合層と第２の接合層とによって、導電層を形成し、半導体層と支持基板とを貼り合わせることができる。
【００３３】
第１及び第２の接合層は、接合時に、任意に互いに拡散して、共晶を形成することができる材料によって形成していればよく、それぞれ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｄ、Ｉｎ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｐｔ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−ＡｕＳｎ−Ｐｔ−ＴｉＳｉ等を用いることが好ましい。ただし、第１の接合層と第２の接合層とは異なる材料であることが好ましい。低温で共晶が可能で、共晶後の融点を上昇させるためである。より具体的には、第１の接合層にＳｎを、第２の接合層にＡｕを用いる組合せ等が挙げられる。導電層に共晶材料を用いることにより、低温での層形成が可能となり、低温で貼り付けることによって反り等を防止することができる。
【００３４】
なお、第１の絶縁膜と、第１の接合層との間に、第１の絶縁膜側から、密着層、バリア層等を設けることが好ましい。密着層は第１の電極との間に高い密着性を確保する層であり、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ等により形成することができる。バリア層は、第１の接合層を構成する金属が密着層へ拡散するのを防止する層であり、Ｐｔ、Ｗ等により形成することができる。また、第１の接合層の金属が密着層へ拡散するのをさらに防止するため、バリア層と第１の接合層との間に、Ａｕ膜を形成してもよい。第２の接合層と支持基板との間にも、支持基板側から、密着層、バリア層及びＡｕ膜を設けることが好ましい。
密着層、バリア層、接合層の組合せとして、例えば、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ｓｎ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ｐｄ−Ｓｎ、Ｔｉ−Ｐｔ−ＡｕＳｎ、Ｗ−Ｐｔ−Ｓｎ、ＲｈＯ−Ｐｔ−Ｓｎ、ＲｈＯ−Ｐｔ−Ａｕ、ＲｈＯ−Ｐｔ−（Ａｕ、Ｓｎ）等を挙げることができる。
これら第１の接合層及び第２の接合層の膜厚は特に限定されるものではなく、支持基板と半導体層との貼り合わせの後、導電層として、例えば、２〜３μｍ程度となるような膜厚に設定することが好ましい。
【００３５】
貼り合わせは、加熱圧接を利用することが好ましい。加熱圧接の温度は、例えば、１５０℃〜３５０℃が挙げられる。これにより、導電層の金属の拡散が促進され、均一な密度分布の共晶が形成され、半導体層と支持基板との密着性を向上させることができる。
【００３６】
支持基板を貼り合わせた後、上述した成長用基板と、半導体層の一部を除去する。これにより、半導体層の一面、つまり、第２導電型半導体層の表面を露出させるとともに、その側面も露出させることにより、支持基板上に複数の半導体層を分離形成する。
【００３７】
ここで、成長用基板は、例えば、成長用基板側からエキシマレーザを照射するか、研磨することにより除去することができる。ここでの除去は、成長用基板のみならず、バッファ層、半導体層の一部をともに除去してもよい。なお、除去後、露出した半導体層の露出面を、ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシュ）処理することが好ましい。これにより、ダメージ層等の除去、半導体層の厚みの調整、表面粗さの調整等を行うことができる。半導体層の露出した表面は、例えば、凹凸を設けることにより、光の取り出し効率を高めることができる。半導体表面への凹凸は、例えば、マスクパターンを利用してＲＩＥ法等のエッチングにより形成することができる。また、所望のエッチャント（例えば、熱水酸化カリウム、熱燐酸等）を用いたエッチングで形成してもよい。
【００３８】
半導体層は、例えば、ＲＩＥ等のドライエッチング又はウェットエッチング等により、その一部を除去し、半導体層を複数の領域に分離形成することができる。
【００３９】
続いて、支持基板上、つまり、第１の絶縁膜上に各半導体層を囲む枠体を形成する。ここでの枠体は、後に、発光素子から出射した光を反射させるために用いることができ、その場合には所定の反射面を備えるように形成することが好ましい。
枠体の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、無電解めっき、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法により、ほぼ全面に金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチング工程を利用して、半導体層間に枠体を残存させるように、金属膜をエッチング等により除去する方法が挙げられる。枠体の反射面の形状及び傾斜角又は曲率等は、金属の種類、エッチング方法又はエッチャントの組み合わせによって、適宜調整することができる。例えば、金属膜としてＡｕ膜を用いた場合には、王水を利用して、傾斜角を約４０〜８０°程度の傾斜面として形成することができる。また、このような材料のエッチング特性を利用しない方法として、異方性、等方性エッチング、例えばＲＩＥを用いることにより、所望の湾曲面なども形成することができる。反射部を湾曲させることで、パラボリックな面などにより、光を集光させる反射構造とすることもできる。
【００４０】
枠体を形成した後、少なくとも半導体層の外周における第１の絶縁膜を厚膜方向に除去する。ここでの除去は、例えば、適当なマスクパターン及び／又は枠体をマスクとして用いて、ウェットエッチ又はドライエッチにより行うことができる。除去の程度は特に限定されず、意図する発光素子の大きさ等によって適宜調整することができる。通常、半導体層と支持基板とを貼り合わせた際、第１の絶縁膜の上面位置は、半導体層の底面の位置に一致する。従って、ここでの除去により、例えば、その底面から０．１μｍ程度、さらに０．２μｍ程度、第１の絶縁膜の上面位置が支持基板に近づく程度、若しくは、上記第１の絶縁膜の薄膜部、溝部の膜厚を０．１μｍ程度以下、０．２μｍ程度以下とすることが適している。つまり、０．１〜０．４μｍ程度、さらに０．２〜０．３μｍ程度、第１絶縁膜を掘り下げることが好ましい。また、例えば、溝形状とするように、第１の絶縁膜を半導体層の外縁から５μｍ程度以上の幅で除去することが好ましい。なお、エッチングが等方的に行われる場合には、必ずしも半導体層の外周のみならず、外周の第１の絶縁膜から延在する半導体層の直下部分を若干除去することもあるが、本発明では、このようなエッチングの半導体層直下への回りこみによる除去も許容され、このような半導体層の領域の空隙に封止部材が延設されることでその部分において好適な光取り出しが実現できる。他方、第１の絶縁膜の半導体層領域における凹部が多くなると、密着性が低下する傾向があるため、凹部からの残し部があることが好ましい。
【００４１】
この第１の絶縁膜の膜厚方向の除去は、枠体を形成する前、枠体を形成した後の任意の段階のいずれにおいて行ってもよい。従って、枠体は、第１の絶縁膜の一部が除去された領域を取り囲むように配置していてもよいし、第１の絶縁膜が膜厚方向に除去された領域内に配置していてもよい。
また、枠体を形成する前、枠体を形成した後のいずれにおいても、枠体及び／又は適当なマスクパターンを用いてエッチングすることにより、第１の絶縁膜の膜厚方向の除去を行うことができる。さらに半導体層をマスクとして利用することもできる。また、このマスクパターンを残存させたまま利用して、反射部及び第１の絶縁膜の薄膜領域（溝内）に、反射膜を形成することもできる。例えば、半導体層を分離形成する際のマスクを用いて、第１の絶縁膜をエッチングすることで、半導体層側面から外周方向に伸びる凹部が形成でき、また半導体層と枠体をマスクとして、所望のエッチャントでエッチングすることにより、枠体（反射部）と半導体層間の凹部が形成できる。半導体層と反射部との間の凹部が、図１に示すように、半導体層から反射部に離間したところまで設けられると半導体層近接の光を好適に反射し、図３〜６に示すように、半導体層から伸びる凹部の端部が反射部まで設けられると好適に封止部材が設けられ、また、図２に示すように、第１の絶縁膜の凹部に反射部が設けられると、半導体層からの光をその底面より低い位置の反射部で好適に反射できる。
【００４２】
続いて、半導体層を封止部材により被覆する。ここでの被覆は、例えば、印刷法、枠体を利用した射出法等、当該分野で公知の方法によって形成することができる。なお、封止部材を被覆する際、上述した枠体を利用してその内側に封止部材を配置させることができる。ただし、封止樹脂が自立成形された後に、この枠体を除去してもよい。
封止部材の上面の厚みは、蛍光体を添加する場合は、その粒径、混合量、配置箇所、半導体層からの発熱量等を考慮して決定することができる。具体的には封止部材の上面の厚みを１０μｍ〜１００μｍとすることにより、蛍光体の種類や配置位置の自由度が広がるため好ましい。ここで、封止部材は、少なくとも一部の傾斜面が、支持基板内に内包されていることが好ましく、さらに半導体層の高さ分の封止部材が、支持基板に内包されるように構成することが好ましい。これによりダイスサイズの光源として好適に用いられる。支持基板は、例えば、半導体層面積の１０３％〜１２０％、半導体層の露出領域の面積で３〜２０％、例えば、□１ｍｍの半導体層に対して２０〜５０μｍとする。また、封止部材の上面の面積は、半導体層の上面に比して、＋１０〜１００％（１１０〜２００％）にすると好適な光源とでき好ましい。
【００４３】
さらに、枠体及び支持基板を切断して半導体発光素子を得る。枠体及び支持基板の切断は、当該分野で公知の方法にいずれを用いて行ってもよい。なお、１単位の半導体層ごとに枠体及び支持基板を分割してもよいが、複数の半導体層及び枠体を備えるように支持基板を分割してもよい。この場合、個々の半導体層ごとに封止部材で封止してもよいし、複数の半導体領域を一体的に封止部材で被覆してもよいし、個々の半導体層ごとに第１の封止部材で封止し、かつ複数の半導体領域を一体的に第２の封止部材で被覆するなどしてもよい。
【００４４】
本発明の半導体発光素子及びその製造方法では、通常、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層には、それぞれ、電気的に接続された第１の電極及び第２の電極が形成されている。これらの電極は、半導体層を挟んで対向するように、各層の上に形成されていてもよいし、支持基板側に第１の電極及び第２の電極を取り出す形態（図４参照）、半導体層側に第１の電極及び第２の電極を取り出す形態のいずれであってもよい。
【００４５】
第１の電極は、例えば、Ａｇ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ａｌ及びこれらの合金からなる群から選択することができる。これらは単層でもよいし、積層構造でもよい。また、第１の電極は、第１導電型半導体層の全面に形成してもよいし、部分的に形成してもよい。例えば、第１の電極は、半導体層と略同じ大きさの又はそれより小さい矩形状、縞状、正方形、格子状、ドット状、菱形、平行四辺形、メッシュ形状、ストライプ形状、１つから複数に分岐した枝状等のパターンに形成することができる。なかでも、半導体層よりもそのサイズが小さいことが好ましい。第１の電極の膜厚は、例えば、０．１〜１．５μｍ程度が挙げられる。
【００４６】
第２の電極は、例えば、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｗ−Ａｌ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ａｌ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ等を、０．１〜１．５μｍ程度の膜厚で形成することができる。第1の電極とは半導体層を挟んで対向して配置される構造が好ましい。その場合、図５に示すように、各電極に対向する半導体層表面が、他方の電極から露出される構造であると、図３、４のように相互に一部が重なって配置されるよりも、電流拡散、発光取り出しが向上する。第１の電極は、支持基板側に設けられ、光取り出し側表面と対向する半導体層表面に設けられるため、光の反射に好適な高反射膜、例えば、Ｒｈ、Ａｇ等の電極が好ましく、その他に透光性電極、例えば、ＩＴＯを介して高反射膜、例えば、Ａｌ、Ｒｈ、Ａｇ等を設ける構造とすることもできる。
【００４７】
なお、第２の電極を、成長用基板を除去した半導体層表面に形成する場合には、第２の電極を形成した後、半導体層の露出表面となる第２導電型半導体層上に、第２の絶縁膜を形成することが好ましい。これにより、チップ化の際のダイシング等によるチッピング時のショートを防止できる。この第２の絶縁膜は、第１の絶縁膜と同様の材料を用いることができる。また、第２の絶縁膜の表面、第２導電型層表面など、第２の電極側の光取り出し表面には、凹凸構造を形成してもよい。このような凹凸を形成することにより、光の乱反射等を利用することにより、光の取り出し効率を向上することができる。
【００４８】
また、第２の電極上に、ワイヤボンディングする外部接続用の導電層を形成する場合、枠体を形成する際に、図３に示すように、第２の電極２０上にも枠体１８ａと同様の枠体１８ｂを残存させ、これを外部接続用の導電層として利用してもよい。
ここで、この枠体１８ｂは、封止部材１９を塗布する際のマスク、第２の電極に外部接続用の開口部を設ける際のマスクとしても利用することができる。
また、図４に示すように、枠体１８ｂは、第２の封止部材２４を形成する際にも、第２の封止部材２４のマスクとして利用することができる。ただし、必ずしも枠体をマスクとして兼用せずに、別途マスクパターンを設けてもよいし、特に、封止部材として、予め所望の領域に開口をパターニングした印刷法などにより樹脂層等を利用してもよい。
【００４９】
さらに、図５に示すように、枠体１８ｂを適当な形状及び大きさにエッチングすることにより、外部接続用の導電部材（例えば、ボール、バンプ）２７として利用してもよい。なお、この際、枠体１８ｂのエッチングと同時に、枠体１８ａもエッチングすると、封止部材１９の外表面自体を、反射部として利用でき、第２の電極２０に外部接続用の開口部を設けることが可能となる。
また、第２の電極２０を、支持基板１０側に設ける場合には、図６に示したように、支持基板１０の表面又は内部に配線層２５を設け、横方向に外部接続用の導電層２７を形成してもよい。
さらに、図１〜５の構造では、支持基板と第１の電極を電気的に接続でき、支持基板の裏面に電極を設けて（図示せず）、第1の電極の外部取り出し電極とできる。また、図６に示したように、第１及び第２の電極を支持基板に貼り合わせて、各電極に対応して、支持基板１０内に配線用ビアホール、配線構造など（図示せず）を設け、支持基板１０裏面側に各電極の電極層２６を設けてもよい。これにより、ワイヤボンディングを外側に形成する必要がなくなるため、ワイヤによる光の遮光・吸収を防止することができるとともに、ワイヤの不良発生を回避することができる。
なお、光出力に対しては、半導体層を挟んで相互に対向して配置される構造であることが好ましい。
別の形態では、図６に示したように、支持基板１０上の導電層を、第１及び第２電極に対応して相互に分離して設けることで、支持基板上で、さらに、反射部の外側で、外部接続する構造とすることができ、ワイヤによる遮光を防止することができる。
【００５０】
その後、発光デバイスを形成することが好ましい。
まず、得られた発光素子をリードフレームを備えたヒートシンクに実装し、発光素子からリードフレームに導電性ワイヤをボンディングする。その後、上述した封止部材と同様の材料により、被覆することにより、発光デバイスを形成することができる。
その他の発光デバイスの例としては、ヒートシンクを有するパッケージ樹脂を準備し、ヒートシンク上に発光素子を搭載し、発光素子からリードフレームに導電性ワイヤをボンディングする。その後、シリコーン等の封止樹脂を発光素子上に塗布する。さらに、その上にレンズ等形成して発光デバイスとすることができる。
なお、発光デバイスには、静電気から半導体発光装置を保護するための保護装置を備えていることが好ましい。また、支持基板をそのような保護素子、例えば、ツェナーダイオードとすることもできる。
【００５１】
以下、本発明の半導体発光素子及びその製造方法を詳細に説明する。
実施例１
この実施例の発光素子は、図１に示すように、支持基板１０と、第１の電極１３及びその周辺に配置されたＳｉＯ２からなる第１の絶縁膜１７（屈折率：約１．４）を介して配置され、第１導電型半導体層１４、発光層１５及び第２導電型半導体層１６からなる半導体層１２と、半導体層１２の側面方向に設けられた反射部１８と、支持基板１０上で半導体層１２を被覆する封止部材１９とを有して構成されている。
第１の絶縁膜１７は、半導体層１２の外周において、その上面１７ａが、半導体層１２の底面１２ａより支持基板１０側に近い位置に配置される、溝形状を有している。この場合の溝は、幅５μｍ程度、例えば２〜５０μｍの範囲、深さ０．２μｍ程度である。
また、封止部材１９は、蛍光体（例えば、ＹＡＧ）をどの程度１０〜４０％含有されたシリコーン樹脂（屈折率：約１．５）によって形成されている。
また、反射部１８は、Ａｕによって形成されており、反射面が略平面で、傾斜角が、支持基板１０表面から約６６°の傾斜角を有している。
【００５２】
この発光素子は、以下の製造方法により形成することができる。
まず、図７（ａ）に示すように、成長用基板２１として、サファイア（Ｃ面）基板をＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、基板のクリーニングを行った後、温度を５１０℃に設定し、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニア、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を用い、基板上にＧａＮよりなるバッファ層（膜厚：約２０ｎｍ）を成長させる。
【００５３】
その後、第２導電型半導体層として、ｎ型半導体層を以下のように形成する。
まず、ＴＭＧのみを止めて、温度を１０５０℃まで上昇させ原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層（膜厚：１．５μｍ）、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを４．５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層（膜厚：２．２５μｍ）、アンドープＧａＮ層（膜厚：３００ｎｍ）、Ｓｉを４．５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＧａＮ層（膜厚：３０ｎｍ）を成長させ、アンドープＧａＮ層（膜厚：５ｎｍ）を成長させ、３層からなる総膜厚３３５０オングストロームの半導体層を形成する。
【００５４】
その後、アンドープＧａＮよりなる障壁層（膜厚：２０ｎｍ）、アンドープＩｎ０．３Ｇａ０．７Ｎよりなる井戸層を３ｎｍの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を５層、井戸層を４層、交互に積層して、総膜厚１１２ｎｍの多重量子井戸構造よりなる発光層を成長させる。
【００５５】
次いで、第１導電型半導体としてｐ型半導体層を以下のように形成する。
Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層（膜厚：４ｎｍ）、Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層（膜厚：２．５ｎｍ）、を繰り返し、交互に５層ずつ積層し、最後にｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層（膜厚：４ｎｍ）を成長させた超格子構造の多層膜（膜厚：３６．５ｎｍ）、１Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層（膜厚：１２０ｎｍ）で成長させる。
これにより、半導体層１２を形成する。
【００５６】
反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲気中、ウェハを反応容器内において、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化する。
【００５７】
アニーリング後、ウェハを反応容器から取り出し、第１の電極１３としてｐ電極を形成する。ｐ電極（膜厚：約０．３μｍ）には、Ｎｉ／Ａｇ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔを０．６ｎｍ−１００ｎｍ−１００ｎｍ−１００ｎｍと、第１の絶縁膜１７としてＳｉＯ２（膜厚：約０．３μｍ）とを、図５に示すように、ｐ型コンタクト層上に相互に隣接して交互に配置して形成する。さらに電極の熱処理アニールを施す。
導電層を形成するために、第１の接合層１１ａとして、密着層、バリア層、共晶層を、第１の電極１３及び第１の絶縁膜１７上に、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−Ｓｎ−Ａｕの順に膜厚２００ｎｍ−３００ｎｍ−３００ｎｍ−３０００ｎｍ−１００ｎｍで形成する。
【００５８】
また、これとは別に、Ｓｉからなる支持基板（膜厚：２００μｍ）１０を準備する。この支持基板１０は、Ａｕ膜の上に、ＴｉＳｉ−Ｐｔ−Ａｕ（膜厚：２００ｎｍ−３００ｎｍ−１２００ｎｍ）が順形成された第２の接合層（図示せず）を有している（図７（ｂ）参照）。
【００５９】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１の電極１３及び第１の絶縁膜１７上に形成された第１の接合層１１ａと支持基板１０の第２の接合層とを貼り合わせ、ヒーター設定温度を２８０℃とし、プレス圧力をかけ、共晶金属からなる導電層１１を形成する。
【００６０】
その後、ＬＬＯ（レーザリフトオフ）によって成長用基板２１であるサファイア基板、任意にバッファ層（図示せず）を除去し、半導体層１２の露出面であるｎ型コンタクト層を研磨する。
さらに、ＲＩＥ法により、半導体層１２をＬＥＤチップの単位に区画されるように、第１の絶縁膜１７に至るまでエッチングし、複数の半導体層１２に分離する。この時に、第１の絶縁膜に溝部を設けてもよい。
【００６１】
続いて、ｎ型コンタクト層上に第２の電極（図示せず）であるｎ電極を、Ｔｉ−Ａｌ−Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚１０ｎｍ−２５０ｎｍ−１００ｎｍ−２００ｎｍ−６００ｎｍで形成する。また、第２の電極から露出された半導体層上面に、ウェットエッチング、ＲＩＥなどのエッチング手段により、ｎ型層の一部を除去する深さで、凹凸加工を施し、さらに、ＳｉＯ２の保護膜を電極露出上面に形成する（図示せず）。
【００６２】
次に、図７（ｃ）に示すように、半導体層１２間の第１の絶縁膜１７上に、半導体層１２（この例では□約１ｍｍの正方形状）を取り囲むように、Ａｕ膜からなる枠体１８ａ（この例では升内に上記矩形状に分離された半導体層を排した格子状の枠体）を形成する。この枠体１８ａは、無電解めっきによりほぼ全面にＡｕ膜を形成し、その上にマスクパターン２３を形成し、このマスクパターン２３を用いて、ヨウ素ヨウ化カリウムによってウェットエッチングすることにより、傾斜角約６６°に形成することができる。ここで、半導体層間は、幅約１００μｍ、枠体の幅は約７０μｍ、枠体と半導体層との間隔は約１５μｍ、枠体の高さは半導体層よりも高く、約３０μｍ程度とする。
【００６３】
その後、マスクパターン２３を残存させたまま、第１の絶縁膜１７を膜厚方向に掘り下げることにより、半導体層１２の外周において、第１の絶縁膜１７に溝を形成する。この場合の溝の幅は１０μｍ、深さは０．２μｍ程度とする。
【００６４】
次いで、枠体１８ａで囲われた空間に、封止部材１９として、蛍光体含有の樹脂を塗布し、半導体層１２を封止する。ここで封止部材は半導体層からの高さが約２０μｍ程度とする。
続いて、枠体１８ａ及び支持基板１０をダイシングして、半導体層１２ごとに分割し、封止部材１９で封止された半導体発光素子を形成する。
得られた半導体発光素子では、図１に示すように、発光層の横方向から出射される光が反射部に反射され、上面に効率的に光を取り出すことができるとともに、下横方向に出射される光は、直接封止部材１９に入射し、封止部材１９と第１の絶縁膜１７との界面で反射して上方向に向い、効率的に上面に光を取り出すことができる。
また、半導体層の極近傍の外周部分で、第１の絶縁膜１７の上面が、半導体層の底面よりもさらに支持基板側に下がっているために、発光層から半導体層内部を通って、下横方向に出射される光に対して、より効率的に封止部材と第１の絶縁膜との屈折率差によって反射させることができ、素子からの出光を無駄なく主面側から取り出すことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の半導体発光素子及びその製造方法は、ＬＥＤ、ＬＤ等の発光素子、太陽電池、光センサー等の受光素子、トランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイス、これらを用いたフルカラーディスプレイ、信号表示機、イメージスキャナー、光ディスク用光源等大容量の情報を記憶するＤＶＤ等のメディアや通信用の光源、印刷機器、照明用光源等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の半導体発光素子の概略断面図である。
【図２】本発明の半導体発光素子の製造工程を説明するための概略断面図である。
【図３】本発明の別の半導体発光素子の製造工程を説明するための概略断面図である。
【図４】本発明の別の半導体発光素子の製造工程を説明するための概略断面図である。
【図５】本発明の別の半導体発光素子の製造工程を説明するための概略断面図である。
【図６】本発明の別の半導体発光素子の概略断面図である。
【図７】本発明の半導体発光素子の製造工程を説明する模式断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  支持基板
１１  導電層
１１ａ  第１の接合層
１２  半導体層
１３  第１の電極
１４  第１導電性半導体層
１５  発光層
１６  第２導電型半導体層
１７  第１の絶縁膜
１８  反射部
１８ａ、１８ｂ  枠体
１９  封止部材
２０  第２の電極
２１  成長用基板
２３  マスクパターン
２４  第２の封止部材
２５  配線層
２６  電極層
２７  外部接続用の導電部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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