(57)【要約】【課題】発光装置の高輝度化および小型化を実現する。【解決手段】発光装置は、逆四角錐台状の半導体発光素子３、および、半導体発光素子３が挿入される逆四角錐台状のキャビティが形成されたキャビティ基板を備える。半導体発光素子３は、逆四角錐台状の透明基材３１、および、透明基材３１の基材下面３１２上に設けられた多層半導体層３２を備え、透明基材３１の基材上面３１１が光出射面となっている。発光装置では、多層半導体層３２の一方にのみ透明基材３１が設けられた半導体発光素子３において、素子下面３０２および４つの素子側面３０３に、発光層３２２からの光を反射する第１反射層および第２反射層となるｐ電極層３４およびｎ電極層３５が設けられる。これにより、半導体発光素子３および発光装置の高輝度化および小型化を実現することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光装置であって、
矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子と、
矩形状の開口、前記開口よりも小さい矩形状の内底面、および、４つの内側面を有する逆四角錐台状のキャビティが形成されており、前記半導体発光素子が、前記素子下面および前記４つの素子側面を前記キャビティの前記内底面および前記４つの内側面に対向させつつ前記キャビティに挿入されるキャビティ基板と、
を備え、
前記半導体発光素子が、
矩形状の基材上面、前記基材上面に平行かつ前記基材上面よりも小さい矩形状の基材下面、および、４つの基材側面を有する逆四角錐台状の光透過性の素子基材と、
前記素子基材の前記基材上面上または前記基材下面上に順に積層される第１半導体層、発光層および第２半導体層を有する多層半導体層と、
前記素子下面に形成されて前記発光層からの光を反射する第１反射層と、
前記４つの素子側面に形成されて前記発光層からの光を反射する第２反射層と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記多層半導体層が前記素子基材の前記基材下面上に形成されており、
前記第１反射層が、前記第２半導体層の前記素子基材とは反対側の主面に接するとともに前記第２半導体層を前記キャビティの前記内底面に形成された第１基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、
前記第２反射層が、前記第１半導体層を前記キャビティの前記４つの内側面のいずれかに形成された第２基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発光装置であって、
前記第１反射層上に、前記キャビティ基板の前記第１基板電極に接合される突起電極が形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記多層半導体層が前記素子基材の前記基材上面上に形成されており、
前記半導体発光素子が、前記第２半導体層の前記素子基材とは反対側の主面に接するとともに前記第２反射層と電気的に接続される透光性電極層をさらに備え、
前記第２反射層が、前記第２半導体層および前記透光性電極層を前記キャビティの前記４つの内側面のいずれかに形成された第１基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、
前記第１反射層および前記第２反射層の少なくとも一方が、前記第１半導体層を前記キャビティの前記内底面および前記４つの内側面のいずれかに形成された第２基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有することを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置であって、
前記第１反射層が、前記第１半導体層を前記第２基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、
前記第１反射層上に、前記第２基板電極に接合される突起電極が形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかに記載の発光装置であって、
前記第１半導体層がｎ型半導体層であり、前記第２半導体層がｐ型半導体層であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかに記載の発光装置であって、
前記多層半導体層の４つの側面全体に接する絶縁層をさらに備えることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項２ないし７のいずれかに記載の発光装置であって、
前記第１基板電極と前記半導体発光素子との間、および、前記第２基板電極と前記半導体発光素子との間に導電性金属ペーストまたはハンダペーストが充填されていることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発光装置であって、
前記キャビティ基板が、前記キャビティ内において前記第１基板電極を含む領域と前記第２基板電極を含む領域とを隔離するように線状に伸びる絶縁凸部を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項２ないし９のいずれかに記載の発光装置であって、
前記第１基板電極および前記第２基板電極がそれぞれ、前記キャビティの前記４つの内側面のいずれかに形成されており、
前記第２反射層の前記第２基板電極に接合される部位から絶縁された他の部位が、前記キャビティの前記４つの内側面のいずれかにおいて前記第１基板電極に接合されることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の発光装置であって、
前記キャビティ基板が、前記キャビティの前記内底面および前記４つの内側面の間の境界に沿って連続的に形成された溝部を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子であって、
矩形状の基材上面、前記基材上面に平行かつ前記基材上面よりも小さい矩形状の基材下面、および、４つの基材側面を有する逆四角錐台状の光透過性の素子基材と、
前記素子基材の前記基材下面上に順に積層される第１半導体層、発光層および第２半導体層を有する多層半導体層と、
前記第２半導体層の前記素子基材とは反対側の主面に接するとともに前記発光層からの光を反射する第１反射層と、
前記４つの基材側面および前記多層半導体層の４つの側面に形成されて前記発光層からの光を反射する第２反射層と、
を備え、
前記第１反射層が、前記第２半導体層を外部の電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、
前記第２反射層が、前記第１半導体層を外部の電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１３】
矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子であって、
矩形状の基材上面、前記基材上面に平行かつ前記基材上面よりも小さい矩形状の基材下面、および、４つの基材側面を有する逆四角錐台状の光透過性の素子基材と、
前記素子基材の前記基材上面上に順に積層される第１半導体層、発光層および第２半導体層を有する多層半導体層と、
前記基材下面に形成されて前記発光層からの光を反射する第１反射層と、
前記４つの基材側面および前記多層半導体層の４つの側面に形成されて前記発光層からの光を反射する第２反射層と、
前記第２半導体層の前記素子基材とは反対側の主面に接するとともに前記第２反射層と電気的に接続される透光性電極層と、
を備え、
前記第１反射層および前記第２反射層の少なくとも一方が、前記第１半導体層を外部の電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、
前記第２反射層が、前記第２半導体層および前記透光性電極層を外部の電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の半導体発光素子であって、
前記第１半導体層がｎ型半導体層であり、前記第２半導体層がｐ型半導体層であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれかに記載の半導体発光素子であって、
前記多層半導体層の前記４つの側面全体に接する絶縁層をさらに備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１６】
請求項１２ないし１５のいずれかに記載の半導体発光素子であって、
前記第１反射層および前記第２反射層の面積が、素子下面および４つの素子側面全体の面積の７０％以上１００％以下であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１７】
請求項１６に記載の半導体発光素子であって、
前記第１反射層および前記第２反射層の面積が、素子下面および４つの素子側面全体の面積と等しく、
前記第１反射層および前記第２反射層の少なくともいずれか一方において、前記第１半導体層を外部の電極に電気的に接続する前記経路と、前記第２半導体層を外部の電極に電気的に接続する前記経路とが絶縁層を介して部分的に重なっていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１８】
請求項１２ないし１７のいずれかに記載の半導体発光素子であって、
前記素子基材の前記基材上面と前記４つの基材側面との間のそれぞれの角度が３０°以上６０°以下であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１９】
矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子の製造方法であって、
ａ）平板状の光透過性の素子基材の一方の主面上に、第１半導体層、発光層および第２半導体層を順に積層する工程と、
ｂ）前記第２半導体層側から前記第２半導体層、前記発光層、前記第１半導体層および前記素子基材の一部を切除することにより、断面が略三角形状であって格子状に配列された複数の溝部を形成する工程と、
ｃ）前記複数の溝部に囲まれた四角錐台状の複数の突起部の表面に反射層を形成する工程と、
ｄ）前記素子基材を前記複数の突起部とは反対側から研磨し、前記複数の突起部を互いに分離させて複数の半導体発光素子を得る工程と、
を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記ｂ）工程と前記ｃ）工程との間に、前記複数の突起部の表面に絶縁層を形成する工程をさらに備え、
前記反射層が、導電性を有し、かつ、
前記第１半導体層および前記素子基材に電気的に接続されるとともに前記第２半導体層から絶縁される部位と、
前記第２半導体層に電気的に接続されるとともに前記第１半導体層および前記素子基材から絶縁される部位と、
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２１】
矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子の製造方法であって、
ａ）平板状の光透過性の素子基材の一方の主面上に、第１半導体層、発光層および第２半導体層を順に積層する工程と、
ｂ）前記第２半導体層上に透光性電極層を積層する工程と、
ｃ）粘着性を有する保持部材を前記透光性電極層側から貼付する工程と、
ｄ）前記素子基材側から前記素子基材、前記第１半導体層、前記発光層、前記第２半導体素子、前記透光性電極層および前記保持部材の一部を切除することにより、断面が略三角形状であって格子状に配列された複数の溝部を形成する工程と、
ｅ）前記保持部材上において前記複数の溝部に囲まれた四角錐台状の複数の突起部の表面に反射層を形成する工程と、
ｆ）前記複数の突起部を前記保持部材から剥離することにより複数の半導体発光素子を得る工程と、
を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記ｄ）工程と前記ｅ）工程との間に、前記複数の突起部の表面に絶縁層を形成する工程をさらに備え、
前記反射層が、導電性を有し、かつ、
前記第１半導体層および前記素子基材に電気的に接続されるとともに前記第２半導体層および前記透光性電極層から絶縁される部位と、
前記第２半導体層および前記透光性電極層に電気的に接続されるとともに前記第１半導体層および前記素子基材から絶縁される部位と、
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２３】
請求項１９ないし２２のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記第１半導体層がｎ型半導体層であり、前記第２半導体層がｐ型半導体層であることを特徴とする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、半導体発光素子およびその製造方法、並びに、当該半導体発光素子を備える発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ（Light Emitting Diode）」と呼ぶ。）に代表される半導体発光素子のベアチップを回路基板上に多数実装して発光装置を製造する技術が利用されている。このような発光装置は、自動車のヘッドライトや液晶表示装置のバックライト等に利用されつつあり、当該発光装置およびＬＥＤのベアチップに対して高輝度化および小型化が要求されている。
【０００３】
特許文献１では、立体基板に形成された複数の貫通穴に複数の発光素子をそれぞれ挿入した状態で実装することにより、発光素子の間隔を小さくしてこれらの発光素子を有する電子部品を小型化する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２の光発光素子では、光発光素子の電極を底面（すなわち、回路基板と対向する面）のみに設けることにより、光発光素子の上面から出射される光が電極により遮られることが防止される。これにより、光発光素子の輝度が向上される。また、光発光素子の側面近傍に反射板を傾斜させて配置して光発光素子の側面から出射される光を集光することにより、光発光素子の輝度を向上する技術も開示されている。
【０００５】
特許文献３の発光装置では、発光素子が収容されるカップにおいて、当該カップの底面、および、発光素子から離間して設けられたカップの側面に光反射部が設けられ、さらに、発光素子の底面電極にも反射部が設けられることにより、発光装置の輝度を向上する技術が開示されている。
【０００６】
一方、特許文献４では、ダイオードのｎ型透明基板の側面の一部を、ｎ型エピタキシャル層およびｐ型エピタキシャル層に対して垂直な方向から傾斜させることにより、直方体状の通常のダイオードに比べて、ｎ型透明基板内部における光の吸収を抑制し、ダイオードからの光の取出率を向上する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献５の半導体発光素子は、上面および底面が矩形状である逆四角錐台状であり、ｎ型エピタキシャル層およびｐ型エピタキシャル層の上下に導電性の透明基板により形成された上部窓層および底部窓層を備える。当該半導体発光素子では、傾斜した側面に反射率の高い薄膜をコーティングすることにより、光が半導体発光素子の上面のみから取り出される。また、特許文献５では、半導体発光素子の側面上の薄膜の一部を電気オーム性接触部（電極）とすることも提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１７９２６８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６１１９７号公報
【特許文献３】特開２００６−４１１３３号公報
【特許文献４】特開昭５８−３４９８５号公報
【特許文献５】特開平１０−３４１０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１の電子部品では、発光素子の高輝度化については考慮されておらず、特許文献２および特許文献３の発光装置では、発光素子から離れた位置に光反射部が設けられているため、発光装置が大型化してしまう。
【０００９】
特許文献４のダイオードでは、ダイオードの側面からの光を含めた全体的な光の取出率を比較的大きく向上することはできるが、ダイオードの一の主面側における光の取出率の向上、すなわち、一方向に光を出射する発光装置におけるダイオードの高輝度化には限界がある。また、特許文献５の半導体発光素子では、ｎ型エピタキシャル層およびｐ型エピタキシャル層の上下に上部窓層および底部窓層が形成されるため、半導体発光素子の製造が複雑化してしまう。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、発光装置の高輝度化および小型化を実現することを主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、発光装置であって、矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子と、矩形状の開口、前記開口よりも小さい矩形状の内底面、および、４つの内側面を有する逆四角錐台状のキャビティが形成されており、前記半導体発光素子が、前記素子下面および前記４つの素子側面を前記キャビティの前記内底面および前記４つの内側面に対向させつつ前記キャビティに挿入されるキャビティ基板とを備え、前記半導体発光素子が、矩形状の基材上面、前記基材上面に平行かつ前記基材上面よりも小さい矩形状の基材下面、および、４つの基材側面を有する逆四角錐台状の光透過性の素子基材と、前記素子基材の前記基材上面上または前記基材下面上に順に積層される第１半導体層、発光層および第２半導体層を有する多層半導体層と、前記素子下面に形成されて前記発光層からの光を反射する第１反射層と、前記４つの素子側面に形成されて前記発光層からの光を反射する第２反射層とを備える。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発光装置であって、前記多層半導体層が前記素子基材の前記基材下面上に形成されており、前記第１反射層が、前記第２半導体層の前記素子基材とは反対側の主面に接するとともに前記第２半導体層を前記キャビティの前記内底面に形成された第１基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、前記第２反射層が、前記第１半導体層を前記キャビティの前記４つの内側面のいずれかに形成された第２基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発光装置であって、前記第１反射層上に、前記キャビティ基板の前記第１基板電極に接合される突起電極が形成されている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発光装置であって、前記多層半導体層が前記素子基材の前記基材上面上に形成されており、前記半導体発光素子が、前記第２半導体層の前記素子基材とは反対側の主面に接するとともに前記第２反射層と電気的に接続される透光性電極層をさらに備え、前記第２反射層が、前記第２半導体層および前記透光性電極層を前記キャビティの前記４つの内側面のいずれかに形成された第１基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、前記第１反射層および前記第２反射層の少なくとも一方が、前記第１半導体層を前記キャビティの前記内底面および前記４つの内側面のいずれかに形成された第２基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発光装置であって、前記第１反射層が、前記第１半導体層を前記第２基板電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、前記第１反射層上に、前記第２基板電極に接合される突起電極が形成されている。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載の発光装置であって、前記第１半導体層がｎ型半導体層であり、前記第２半導体層がｐ型半導体層である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項２ないし６のいずれかに記載の発光装置であって、前記多層半導体層の４つの側面全体に接する絶縁層をさらに備える。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項２ないし７のいずれかに記載の発光装置であって、前記第１基板電極と前記半導体発光素子との間、および、前記第２基板電極と前記半導体発光素子との間に導電性金属ペーストまたはハンダペーストが充填されている。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発光装置であって、前記キャビティ基板が、前記キャビティ内において前記第１基板電極を含む領域と前記第２基板電極を含む領域とを隔離するように線状に伸びる絶縁凸部を備える。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項２ないし９のいずれかに記載の発光装置であって、前記第１基板電極および前記第２基板電極がそれぞれ、前記キャビティの前記４つの内側面のいずれかに形成されており、前記第２反射層の前記第２基板電極に接合される部位から絶縁された他の部位が、前記キャビティの前記４つの内側面のいずれかにおいて前記第１基板電極に接合される。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の発光装置であって、前記キャビティ基板が、前記キャビティの前記内底面および前記４つの内側面の間の境界に沿って連続的に形成された溝部を備える。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子であって、矩形状の基材上面、前記基材上面に平行かつ前記基材上面よりも小さい矩形状の基材下面、および、４つの基材側面を有する逆四角錐台状の光透過性の素子基材と、前記素子基材の前記基材下面上に順に積層される第１半導体層、発光層および第２半導体層を有する多層半導体層と、前記第２半導体層の前記素子基材とは反対側の主面に接するとともに前記発光層からの光を反射する第１反射層と、前記４つの基材側面および前記多層半導体層の４つの側面に形成されて前記発光層からの光を反射する第２反射層とを備え、前記第１反射層が、前記第２半導体層を外部の電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、前記第２反射層が、前記第１半導体層を外部の電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有する。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子であって、矩形状の基材上面、前記基材上面に平行かつ前記基材上面よりも小さい矩形状の基材下面、および、４つの基材側面を有する逆四角錐台状の光透過性の素子基材と、前記素子基材の前記基材上面上に順に積層される第１半導体層、発光層および第２半導体層を有する多層半導体層と、前記基材下面に形成されて前記発光層からの光を反射する第１反射層と、前記４つの基材側面および前記多層半導体層の４つの側面に形成されて前記発光層からの光を反射する第２反射層と、前記第２半導体層の前記素子基材とは反対側の主面に接するとともに前記第２反射層と電気的に接続される透光性電極層とを備え、前記第１反射層および前記第２反射層の少なくとも一方が、前記第１半導体層を外部の電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、前記第２反射層が、前記第２半導体層および前記透光性電極層を外部の電極に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有する。
【００２４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２または１３に記載の半導体発光素子であって、前記第１半導体層がｎ型半導体層であり、前記第２半導体層がｐ型半導体層である。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の半導体発光素子であって、前記多層半導体層の前記４つの側面全体に接する絶縁層をさらに備える。
【００２６】
請求項１６に記載の発明は、請求項１２ないし１５のいずれかに記載の半導体発光素子であって、前記第１反射層および前記第２反射層の面積が、素子下面および４つの素子側面全体の面積の７０％以上１００％以下である。
【００２７】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の半導体発光素子であって、前記第１反射層および前記第２反射層の面積が、素子下面および４つの素子側面全体の面積と等しく、前記第１反射層および前記第２反射層の少なくともいずれか一方において、前記第１半導体層を外部の電極に電気的に接続する前記経路と、前記第２半導体層を外部の電極に電気的に接続する前記経路とが絶縁層を介して部分的に重なっている。
【００２８】
請求項１８に記載の発明は、請求項１２ないし１７のいずれかに記載の半導体発光素子であって、前記素子基材の前記基材上面と前記４つの基材側面との間のそれぞれの角度が３０°以上６０°以下である。
【００２９】
請求項１９に記載の発明は、矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子の製造方法であって、ａ）平板状の光透過性の素子基材の一方の主面上に、第１半導体層、発光層および第２半導体層を順に積層する工程と、ｂ）前記第２半導体層側から前記第２半導体層、前記発光層、前記第１半導体層および前記素子基材の一部を切除することにより、断面が略三角形状であって格子状に配列された複数の溝部を形成する工程と、ｃ）前記複数の溝部に囲まれた四角錐台状の複数の突起部の表面に反射層を形成する工程と、ｄ）前記素子基材を前記複数の突起部とは反対側から研磨し、前記複数の突起部を互いに分離させて複数の半導体発光素子を得る工程とを備える。
【００３０】
請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記ｂ）工程と前記ｃ）工程との間に、前記複数の突起部の表面に絶縁層を形成する工程をさらに備え、前記反射層が、導電性を有し、かつ、前記第１半導体層および前記素子基材に電気的に接続されるとともに前記第２半導体層から絶縁される部位と、前記第２半導体層に電気的に接続されるとともに前記第１半導体層および前記素子基材から絶縁される部位とを含む。
【００３１】
請求項２１に記載の発明は、矩形状の光出射面である素子上面、前記素子上面に平行かつ前記素子上面よりも小さい矩形状の素子下面、および、４つの素子側面を有する逆四角錐台状の半導体発光素子の製造方法であって、ａ）平板状の光透過性の素子基材の一方の主面上に、第１半導体層、発光層および第２半導体層を順に積層する工程と、ｂ）前記第２半導体層上に透光性電極層を積層する工程と、ｃ）粘着性を有する保持部材を前記透光性電極層側から貼付する工程と、ｄ）前記素子基材側から前記素子基材、前記第１半導体層、前記発光層、前記第２半導体素子、前記透光性電極層および前記保持部材の一部を切除することにより、断面が略三角形状であって格子状に配列された複数の溝部を形成する工程と、ｅ）前記保持部材上において前記複数の溝部に囲まれた四角錐台状の複数の突起部の表面に反射層を形成する工程と、ｆ）前記複数の突起部を前記保持部材から剥離することにより複数の半導体発光素子を得る工程とを備える。
【００３２】
請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記ｄ）工程と前記ｅ）工程との間に、前記複数の突起部の表面に絶縁層を形成する工程をさらに備え、前記反射層が、導電性を有し、かつ、前記第１半導体層および前記素子基材に電気的に接続されるとともに前記第２半導体層および前記透光性電極層から絶縁される部位と、前記第２半導体層および前記透光性電極層に電気的に接続されるとともに前記第１半導体層および前記素子基材から絶縁される部位とを含む。
【００３３】
請求項２３に記載の発明は、請求項１９ないし２２のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記第１半導体層がｎ型半導体層であり、前記第２半導体層がｐ型半導体層である。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１ないし１１の発明では、発光装置の高輝度化および小型化を実現することができる。請求項２および４の発明では、発光装置をより小型化することができる。また、請求項２の発明では、半導体発光素子の放熱性を向上することができ、請求項４の発明では、半導体発光素子の発光層の面積を大きくすることができる。
【００３５】
請求項３および５の発明では、第１基板電極を第１反射層に確実に接合することができる。請求項６の発明では、半導体発光素子の発光効率を向上することができる。請求項７の発明では、多層半導体層と電極とを接続箇所以外において確実に絶縁することができる。請求項８の発明では、半導体発光素子とキャビティ基板との間の電気的接続の信頼性を向上することができる。
【００３６】
請求項９の発明では、第１基板電極と第２基板電極とを確実に絶縁することができる。請求項１０の発明では、第１基板電極および第２基板電極を第２反射層の２つの部位に確実に接合することができる。請求項１１の発明では、半導体発光素子をキャビティ基板に容易に実装することができる。
【００３７】
請求項１２ないし１８の発明では、半導体発光素子の高輝度化および小型化を実現することができる。また、請求項１２の発明では、半導体発光素子の放熱性を向上することができ、請求項１３の発明では、半導体発光素子の発光層の面積を大きくすることができる。請求項１４の発明では、半導体発光素子の発光効率を向上することができる。請求項１５の発明では、多層半導体層と電極とを接続箇所以外において確実に絶縁することができる。
【００３８】
請求項１９ないし２３の発明では、高輝度かつ小型の半導体発光素子を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の平面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａの位置にて切断した発光装置１の断面図である。図１および図２に示すように、発光装置１は、キャビティ２１（すなわち、凹部）が形成された立体配線基板（いわゆる、ＭＩＤ（Molded Interconnect Device））であるキャビティ基板２、キャビティ基板２のキャビティ２１内に実装される半導体発光素子３、および、半導体発光素子３が挿入されたキャビティ２１の開口２１１を覆う蛍光体層４を備える。以下の説明では、便宜上、図２中の蛍光体層４側を上側、キャビティ基板２側を下側として説明するが、上下方向は必ずしも重力方向と一致する必要はない。
【００４０】
図３は、キャビティ基板２を示す平面図であり、図４は、キャビティ基板２を図３中のＢ−Ｂの位置にて切断した断面図である。図３および図４に示すように、キャビティ２１は、矩形状の開口２１１、開口２１１よりも小さい矩形状の内底面２１２、および、４つの内側面２１３を有する逆四角錐台状である。キャビティ２１の開口２１１の中心と内底面２１２の中心とは平面視において一致しており、キャビティ２１の４つの台形状の内側面２１３はそれぞれ、開口２１１のエッジから内底面２１２のエッジに向けて傾斜する傾斜面となっている。キャビティ基板２では、キャビティ２１の内底面２１２および４つの内側面２１３の間の全ての境界に沿って溝部２１４が連続的に形成されている。
【００４１】
図４に示すように、キャビティ基板２では、半導体発光素子３のｐ型半導体層３２３（図６参照）と電気的に接続される第１基板電極２２（以下、「ｐ基板電極２２」という。）が、キャビティ２１内の内底面２１２に形成されており、半導体発光素子３のｎ型半導体層３２１（図６参照）と電気的に接続される第２基板電極２３（以下、「ｎ基板電極２３」という。）が、キャビティ２１内の４つの内側面２１３に形成されている。ｐ基板電極２２およびｎ基板電極２３は、樹脂やセラミック、ガラスエポキシ等により形成された基板本体上の銅配線上に金メッキを施すことにより形成されている。また、基板本体は、表面にコンポジット層やエナメル層が設けられた金属材料により形成されてもよい。
【００４２】
図３および図４に示すように、キャビティ２１の内底面２１２には、平面視において矩形状であるｐ基板電極２２の周囲に、キャビティ２１内においてｐ基板電極２２を含む領域とｎ基板電極２３を含む領域とを隔離するように線状に伸びる環状の絶縁凸部２４が形成されている。発光装置１では、図４に示すように、ｎ基板電極２３およびｐ基板電極２２はそれぞれ、キャビティ基板２に形成されたスルーホール２５１を介してキャビティ基板２の裏面側に形成された電極２５２に接続されており、当該電極２５２が外部基板に電気的に接続される。
【００４３】
図５は、半導体発光素子３を示す平面図であり、図６は、半導体発光素子３を図５中のＣ−Ｃの位置にて切断した断面図である。本実施の形態では、半導体発光素子３は、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色の光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
【００４４】
図５および図６に示すように、半導体発光素子３は、矩形状の光出射面である素子上面３０１、素子上面３０１に平行かつ素子上面３０１よりも小さい矩形状の素子下面３０２、および、素子上面３０１のエッジから素子下面３０２のエッジに向かって傾斜する傾斜面である４つの素子側面３０３を有する逆四角錐台状である。半導体発光素子３がキャビティ基板２のキャビティ２１（図３および図４参照）に挿入される際には、半導体発光素子３の４つの素子側面３０３がキャビティ２１の４つの内側面２１３（図３および図４参照）に対向し、素子下面３０２がキャビティ２１の内底面２１２に対向する。
【００４５】
図６に示すように、半導体発光素子３は、光透過性の素子基材である透明基材３１、および、透明基材３１上に設けられる多層半導体層３２を備える。透明基材３１は、矩形状の基材上面３１１、基材上面３１１に平行かつ基材上面３１１よりも小さい矩形状の基材下面３１２、および、基材上面３１１のエッジから基材下面３１２のエッジに向かって傾斜する傾斜面である４つの基材側面３１３を有する逆四角錐台状である。本実施の形態では、透明基材３１の基材上面３１１が、半導体発光素子３の光出射面（すなわち、素子上面３０１）となっている。ｎ型の透明基材３１の基材下面３１２上に形成される多層半導体層３２は、基材下面３１２上に順に積層される第１半導体層であるｎ型半導体層３２１、光を出射する発光層３２２、および、第２半導体層であるｐ型半導体層３２３を有する。
【００４６】
半導体発光素子３は、また、素子下面３０２および素子側面３０３に形成される光透過性の絶縁層３３、素子下面３０２に形成されてｐ型半導体層３２３の透明基材３１とは反対側の主面に接することにより当該ｐ型半導体層３２３に電気的に接続されるｐ電極層３４、並びに、４つの素子側面３０３（すなわち、透明基材３１の４つの基材側面３１３、および、多層半導体層３２の４つの側面３２４）に形成されて透明基材３１を介してｎ型半導体層３２１に電気的に接続されるｎ電極層３５を備える。図５に示すように、ｐ電極層３４は、平面視において矩形状である。なお、図５では、図示の都合上、絶縁層３３の図示を省略し、さらに、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５に平行斜線を付している（図１２および図１３においても同様）。
【００４７】
半導体発光素子３では、図６に示す透明基材３１の基材上面３１１と４つの基材側面３１３との間のそれぞれの角度θ（すなわち、基材上面３１１の中心を通る基材上面３１１に垂直な中心線を含むとともに各基材側面３１３と基材上面３１１との間のエッジの中央を通る基材上面３１１に垂直な断面における角度）は、３０°以上６０°以下とされ、本実施の形態では４５°とされる。
【００４８】
透明基材３１の上下方向の厚さは、好ましくは、５０μｍ以上３００μｍ以下とされる。透明基材３１の厚さが５０μｍ以上とされることにより、半導体発光素子３の製造時における透明基材３１の強度を十分に確保することができ、３００μｍ以下とされることにより、透明基材３１の透光性を十分に確保することができる。本実施の形態では、透明基材３１の厚さは１００μｍとされる。また、多層半導体層３２の厚さは、好ましくは、５μｍ以上１０μｍ以下とされる。図６では、図示の都合上、多層半導体層３２の各層の厚さを実際によりも大きく描いており、また、絶縁層３３やｐ電極層３４およびｎ電極層３５の厚さも実際よりも大きく描いている（他の断面図においても同様）。
【００４９】
透明基材３１は、窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎａＡｌｂＧａ１−ａ−ｂＮ（ただし、０≦ａ≦１，０≦ｂ≦１，０≦ａ＋ｂ≦１）（Ｉｎ：インジウム，Ａｌ：アルミニウム，Ｇａ：ガリウム，Ｎ：窒素））により形成されており、本実施の形態では、Ｓｉ（シリコン）がドープされたＧａＮ（窒化ガリウム）により形成される。
【００５０】
多層半導体層３２のｎ型半導体層３２１は、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体（例えば、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ）により形成されており、好ましくは、ＳｉやＧｅ（ゲルマニウム）等のｎ型不純物がドープされる。本実施の形態では、ｎ型半導体層３２１は、ＳｉがドープされたＧａＮにより形成されており、組成比やドープ濃度が異なる複数の層が積層された積層構造とされる。
【００５１】
ｎ型半導体層３２１の厚さは、好ましくは、１００ｎｍ以上５μｍ以下とされる。ｎ型半導体層３２１の厚さを１００ｎｍ以上とすることにより、ｎ型半導体層３２１の形成時に要求されるエッチング精度を低減して半導体発光素子３の製造を容易とすることができ、５μｍ以下とすることにより、ｎ型半導体層３２１の形成に要する時間が過剰に長くなることを防止して半導体発光素子３の製造に要する時間を短縮することができる。本実施の形態では、ｎ型半導体層３２１の厚さは２μｍとされる。
【００５２】
発光層３２２は、ｎ型半導体層３２１およびｐ型半導体層３２３よりもバンドギャップが小さい窒化ガリウム系化合物半導体により形成されており、例えば、ＩｎＧａＮやＧａＮにより形成された井戸層と、当該井戸層よりもバンドギャップが大きいＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等により形成された障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造とされる。本実施の形態では、Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎにより形成された厚さ２ｎｍの井戸層と、ＧａＮにより形成された厚さ１５ｎｍの障壁層とが交互に積層される。
【００５３】
ｐ型半導体層３２３は、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体（例えば、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ）により形成されており、好ましくは、Ｍｇ（マグネシウム）やＺｎ（亜鉛）、Ｃｄ（カドミウム）やＣ（炭素）等のｐ型不純物がドープされる。本実施の形態では、ｐ型半導体層３２３は、ＭｇがドープされたＡｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎにより形成されており、組成比やドープ濃度が異なる複数の層が積層された積層構造とされる。
【００５４】
ｐ型半導体層３２３の厚さは、好ましくは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とされる。ｐ型半導体層３２３の厚さを５０ｎｍ以上とすることにより、ｐ型半導体層３２３の構成金属のマイグレーションによる発光層３２２への進入を抑制して半導体発光素子３の長寿命化を実現することができ、５００ｎｍ以下とすることにより、ｐ型半導体層３２３における電圧降下を抑制して半導体発光素子３の動作電圧を低減することができる。本実施の形態では、ｐ型半導体層３２３の厚さは２００ｎｍとされる。
【００５５】
絶縁層３３は、ＳｉＮ（窒化シリコン）やＳｉＯ２（酸化シリコン）等の絶縁体により形成されている。絶縁層３３の厚さは、好ましくは、１００ｎｍ以上１μｍ以下とされる。絶縁層３３の厚さが１００ｎｍ以上とされることにより、十分な絶縁性を確保することができ、１μｍ以下とされることにより、絶縁層３３が過剰に厚くなることを防止して半導体発光素子３を小型化することができるとともに、半導体発光素子３の製造に要する時間を短縮することができる。
【００５６】
ｐ電極層３４は、Ａｌ，Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｃｕ（銅），Ｎｉ（ニッケル），Ｐｔ（プラチナ），Ｒｈ（ロジウム），Ｔｉ（チタン），Ｍｏ（モリブデン）等の金属や、当該金属およびＶ（バナジウム），Ｃｒ（クロム）等のいずれかを含有する合金等により形成されており、図６に示すように、透明基材３１とｐ電極層３４との間に配置される多層半導体層３２の発光層３２２から出射された光を、半導体発光素子３の内部に向けて反射する。ｐ電極層３４は、上記金属または合金単体により形成されてもよく、これらの金属層が積層された多層構造とされてもよい（ｎ電極層３５においても同様）。
【００５７】
ｐ電極層３４の厚さは、好ましくは、１００ｎｍ以上５μｍ以下（より好ましくは、５００ｎｍ以上５μｍ以下）とされる。ｐ電極層３４の厚さが１００ｎｍ以上とされることにより、半導体発光素子３のキャビティ基板２への実装時におけるｐ電極層３４の耐衝撃性を十分に確保することができ、５μｍ以下とされることにより、ｐ電極層３４が過剰に厚くなることを防止して半導体発光素子３を小型化することができるとともに、半導体発光素子３の製造に要する時間を短縮することができる。
【００５８】
本実施の形態では、ｐ電極層３４は、反射率が高いＡｌにより形成された厚さ８００ｎｍの金属層（以下、「Ａｌ層」という。）、および、Ａｌ層のｐ型半導体層３２３と接する部位にＴｉまたはＭｏにより形成された厚さ１００ｎｍのコンタクト層を備える。コンタクト層の厚さは、好ましくは、１ｎｍ以上１μｍ以下とされる。ｐ電極層３４では、Ａｌ層の多層半導体層３２とは反対側（すなわち、キャビティ基板２のｐ基板電極２２（図４参照）と対向する側）に、ｐ基板電極２２と接合されるＮｉやＡｕ、Ｔｉ等による厚さ１００ｎｍ程度の接合層が形成されてもよい。また、Ａｌ層に代えて、Ａｌ同様に反射率が高いＡｇ層やＲｈ層が設けられることも好ましい。
【００５９】
ｎ電極層３５は、半導体発光素子３の４つの素子側面３０３から素子下面３０２に亘って形成され、透明基材３１の基材側面３１３全体、および、多層半導体層３２の側面３２４全体を覆う。ｎ電極層３５は、導電性の透明基材３１の４つの基材側面３１３に接することにより、多層半導体層３２のｎ型半導体層３２１と電気的に接続される。半導体発光素子３の素子側面３０３では、絶縁層３３が、ｎ電極層３５と多層半導体層３２との間において、多層半導体層３２の４つの側面３２４全体に接しており、ｎ電極層３５が多層半導体層３２に接することが防止されている。
【００６０】
半導体発光素子３の素子下面３０２では、ｎ電極層３５は、ｐ電極層３４とは離間して設けられ、ｐ電極層３４の周囲において多層半導体層３２のエッジ近傍を覆う。ｎ電極層３５とｐ電極層３４との間には、キャビティ基板２のキャビティ２１の内底面２１２に設けられる絶縁凸部２４（図３および図４参照））と嵌合する凹部３６が形成される。半導体発光素子３では、多層半導体層３２の４つの側面３２４全体に接する絶縁層３３が素子下面３０２まで広がって形成されており、素子下面３０２においてもｎ電極層３５と多層半導体層３２のｐ型半導体層３２３とが絶縁されている。
【００６１】
ｎ電極層３５は、ｐ電極層３４と同様に、Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｔｉ，Ｍｏ等の金属や、当該金属およびＶ，Ｃｒのいずれかを含有する合金等により形成されており、多層半導体層３２の発光層３２２から出射された光を半導体発光素子３の内部に向けて反射する。すなわち、半導体発光素子３では、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５が、多層半導体層３２の発光層３２２から出射された光を半導体発光素子３の内部に向けて反射する第１反射層および第２反射層となっている。
【００６２】
ここで、第１反射層および第２反射層を合わせて半導体発光素子３の反射層と捉えると、当該反射層は、導電性を有し、かつ、透明基材３１およびｎ型半導体層３２１に電気的に接続されるとともにｐ型半導体層３２３から絶縁される部位であるｎ電極層３５と、ｐ型半導体層３２３に電気的に接続されるとともに透明基材３１およびｎ型半導体層３２１から絶縁される部位であるｐ電極層３４とを含む。半導体発光素子３では、反射層の面積、すなわち、第１反射層（ｐ電極層３４）および第２反射層（ｎ電極層３５）の合計面積は、好ましくは、半導体発光素子３の素子下面３０２および４つの素子側面３０３全体の合計面積の７０％以上１００％以下とされる。
【００６３】
ｎ電極層３５の厚さは、ｐ電極層３４と同様に、好ましくは、１００ｎｍ以上５μｍ以下（より好ましくは、５００ｎｍ以上５μｍ以下）とされる。ｎ電極層３５の厚さが１００ｎｍ以上とされることにより、半導体発光素子３のキャビティ基板２への実装時におけるｎ電極層３５の耐衝撃性を十分に確保することができ、５μｍ以下とされることにより、ｎ電極層３５が過剰に厚くなることを防止して半導体発光素子３を小型化することができるとともに、半導体発光素子３の製造に要する時間を短縮することができる。
【００６４】
ｎ電極層３５は、ｐ電極層３４と同様に、厚さ８００ｎｍのＡｌ層、および、Ａｌ層のｐ型半導体層３２３と接する部位にＴｉまたはＭｏにより形成された厚さ１００ｎｍのコンタクト層を備える。ｎ電極層３５では、Ａｌ層の透明基材３１とは反対側（すなわち、キャビティ基板２のｎ基板電極２３（図４参照）と対向する側）に、ｎ基板電極２３と接合されるＮｉやＡｕ、Ｔｉ等による厚さ１００ｎｍ程度の接合層が形成されてもよい。また、Ａｌ層に代えて、Ａｌ同様に反射率が高いＡｇ層やＲｈ層が設けられることも好ましい。
【００６５】
次に、半導体発光素子３の製造方法について説明する。図７は、半導体発光素子３の製造の流れを示す図であり、図８．Ａないし図８．Ｇは、製造途上の半導体発光素子３を示す断面図である。
【００６６】
半導体発光素子３が製造される際には、まず、図８．Ａに示すように、製造後に半導体発光素子３の透明基材３１となる平板状の光透過性のウエハ８３１が準備され、ウエハ８３１の一方の主面上に、製造後にｎ型半導体層３２１、発光層３２２およびｐ型半導体層３２３となる第１層８３２１、第２層８３２２および第３層８３２３が順に積層される（ステップＳ１１）。以下の説明では、便宜上、ウエハ８３１、第１層８３２１、第２層８３２２および第３層８３２３をそれぞれ、半導体発光素子３製造後の名称である「透明基材」、「ｎ型半導体層」、「発光層」および「ｐ型半導体層」にて呼ぶ（絶縁層、ｐ電極層およびｎ電極層においても同様。また、第３の実施の形態においても同様。）。
【００６７】
続いて、ウエハのダイシングに利用される装置において、先端がＶ字状に傾斜したダイシングブレードにより、ｐ型半導体層８３２３側からｐ型半導体層８３２３、発光層８３２２、ｎ型半導体層８３２１および透明基材８３１の一部を切除することにより、図８．Ｂに示すように、断面が略三角形状であって格子状に配列された複数の溝部８０１が形成される（ステップＳ１２）。
【００６８】
次に、複数の溝部８０１に囲まれた四角錐台状の突起部の表面全体に、蒸着法によりＳｉＯ２の膜を形成した後、当該膜に対してマスキングおよびウェットエッチングが施されることにより膜の不要部分を除去され、図８．Ｃに示すように、複数の突起部８０２の表面に絶縁層８３３が形成される（ステップＳ１３）。
【００６９】
絶縁層８３３が形成されると、複数の突起部８０２の表面全体に対する金属膜の蒸着、並びに、当該金属膜に対するマスキングおよびウェットエッチングが繰り返されることにより、図８．Ｄに示すように、複数の突起部８０２の表面に、半導体発光素子３の反射層（すなわち、第１反射層および第２反射層）となるｐ電極層８３４およびｎ電極層８３５が形成される（ステップＳ１４）。
【００７０】
反射層が形成されると、図８．Ｅに示すように、平面視において透明基材８３１と同形状の保持部材８０３（例えば、ガラスやシリコン）により、複数の突起部８０２が透明基材８３１とは反対側から保持される。保持部材８０３の主面には粘着層８０４が形成されており、複数の突起部８０２は粘着層８０４上に貼付される（ステップＳ１５）。
【００７１】
そして、透明基材８３１が複数の突起部８０２とは反対側から研磨され（すなわち、透明基材８３１の保持部材８０３とは反対側の主面に対してバックグラインドが施され）、図８．Ｆに示すように、透明基材８３１の一部が除去されて複数の突起部８０２が互いに分離されることにより、複数の半導体発光素子３が得られる（ステップＳ１６）。このとき、複数の半導体発光素子３は、保持部材８０３上において互いに独立して粘着層８０４に貼付されている。その後、粘着層８０４に対して紫外線を照射して粘着層８０４の粘着力を低下させた後、図８．Ｇに示すように、ダイスピック用のヘッド８０５により半導体発光素子３が吸着されて粘着層８０４から剥離される。上述の製造方法により、半導体発光素子３を容易かつ高精度に製造することができ、製造された半導体発光素子３は、検査工程へと導かれる。
【００７２】
次に、半導体発光素子３をキャビティ基板２に実装する発光装置１の製造について説明する。図９．Ａおよび図９．Ｂは、製造途上の発光装置１を示す断面図である。発光装置１が製造される際には、図９．Ａに示すように、キャビティ基板２のｐ基板電極２２上、および、ｎ基板電極２３上に熱硬化性の導電性金属ペースト２０（例えば、ＡｇペーストやＡｕペーストであり、本実施の形態では、Ａｇペースト）が塗布される。導電性金属ペースト２０に代えて、ハンダペーストが用いられてもよい。
【００７３】
続いて、図９．Ｂに示すように、加熱ツール８０６に保持された半導体発光素子３がキャビティ２１内に挿入され、キャビティ基板２に対して押圧されることにより、半導体発光素子３のｐ電極層３４とｐ基板電極２２との間、および、半導体発光素子３のｎ電極層３５とｎ基板電極２３との間に導電性金属ペースト２０が充填された状態とされる。このとき、キャビティ基板２のｐ基板電極２２とｎ基板電極２３との間に設けられた絶縁凸部２４に半導体発光素子３の凹部３６（図６参照）が嵌合することにより、両基板電極上の導電性金属ペースト２０が接触してしまうことが防止される。また、ｎ電極層３５とｎ基板電極２３との間からはみ出した導電性金属ペースト２０は、キャビティ２１内に形成された溝部２１４に収容される（図３参照）。
【００７４】
次に、加熱ツール８０６により、半導体発光素子３を介して導電性金属ペースト２０が加熱されて硬化することにより、半導体発光素子３がキャビティ基板２に接合されて電気的に接続される（すなわち、実装される）。その後、半導体発光素子３上に図２に示す蛍光体層４が形成されて発光装置１の製造が終了する。
【００７５】
以上に説明したように、発光装置１では、逆四角錐台状の半導体発光素子３の素子上面３０１が光出射面とされ、光出射面以外の半導体発光素子３の表面（すなわち、素子下面３０２および４つの素子側面３０３）に、第１反射層および第２反射層（すなわち、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５）が設けられる。これにより、多層半導体層３２の発光層３２２から出射された光のうち光出射面以外に向かう光が、第１反射層および第２反射層により反射されて光出射面から出射される。その結果、半導体発光素子３の高輝度化を実現することができる。
【００７６】
また、半導体発光素子３では、第１反射層および第２反射層が半導体発光素子３の表面に設けられているため、素子表面から離間して設けられた反射板を有する半導体発光素子に比べて、半導体発光素子３を小型化することもできる。半導体発光素子３を小型化しつつ十分な輝度を確保するためには、第１反射層および第２反射層の合計面積が、半導体発光素子３の素子下面３０２および４つの素子側面３０３全体の合計面積の７０％以上（１００％以下）とされることが好ましい。
【００７７】
半導体発光素子３では、多層半導体層３２の一方側にのみ透明基材３１を設けることにより、多層半導体層の両側に透明基材を有する半導体発光素子と比べて、発光層３２２から出射された光が透明基材の内部において吸収されることを抑制し、半導体発光素子３の更なる高輝度化を実現することができる。また、半導体発光素子３全体における透明基材が占める割合を低減して半導体発光素子３をより小型化することができるとともに、半導体発光素子３の製造を簡素化することができる。
【００７８】
発光装置１は、上記のように高輝度化かつ小型化された逆四角錐台状の半導体発光素子３、および、半導体発光素子３が挿入される逆四角錐台状のキャビティ２１を有するキャビティ基板２を備える。これにより、発光装置１の高輝度化および小型化を実現することができる。
【００７９】
光出射面を大きくして半導体発光素子３および発光装置１の高輝度化を実現するという観点からは、半導体発光素子３の透明基材３１の基材上面３１１と４つの基材側面３１３との間のそれぞれの角度θは、６０°以下とされることが好ましく、光出射面を小さくして半導体発光素子３および発光装置１の小型化を実現するという観点からは、当該角度θは、３０°以上とされることが好ましい。
【００８０】
半導体発光素子３では、多層半導体層３２のｐ型半導体層３２３を外部の電極（すなわち、キャビティ基板２のｐ基板電極２２）に接続するｐ電極層３４が、素子下面３０２に形成されて発光層３２２からの光を反射する第１反射層の役割を兼ねており、多層半導体層３２のｎ型半導体層３２１を外部の電極（すなわち、キャビティ基板２のｎ基板電極２３）に接続するｎ電極層３５が、素子側面３０３に形成されて発光層３２２からの光を反射する第２反射層の役割を兼ねている。これにより、第１反射層および第２反射層とは別体の電極層が設けられる半導体発光素子に比べて、半導体発光素子３をさらに小型化することができ、発光装置１をより小型化することができる。また、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５が、光出射面である素子上面３０１以外の部位に設けられることにより、発光層３２２から出射される光が光出射面において電極層により遮られることが防止される。その結果、半導体発光素子３をより高輝度化することができる。
【００８１】
なお、半導体発光素子３では、必ずしも、素子下面３０２に形成される第１反射層の全体が、ｐ型半導体層３２３をｐ基板電極２２に電気的に接続する経路の一部であるｐ電極層３４とされる必要はなく、また、素子側面３０３に形成される第２反射層の全体が、ｎ型半導体層３２１をｎ基板電極２３に電気的に接続する経路の一部であるｎ電極層３５とされる必要もない。
【００８２】
半導体発光素子３では、第１反射層が、ｐ型半導体層３２３をｐ基板電極２２に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、第２反射層が、ｎ型半導体層３２１をｎ基板電極２３に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有することにより、半導体発光素子３を小型化することができ、発光装置１をより小型化することができる。この場合、ｎ電極層３５は、半導体発光素子３の４つの素子側面３０３のいずれかに形成されており、ｎ基板電極２３は、キャビティ２１の４つの内側面２１３のいずれかに形成されてｎ電極層３５に対向することとなる。
【００８３】
ところで、半導体発光素子の多層半導体層は非常に薄いため、多層半導体層の側面において、ｎ電極層をｐ型半導体層に接することなくｎ型半導体層のみに接続したり、ｐ電極層をｎ型半導体層に接することなくｐ型半導体層のみに接続するためには、ｎ電極層およびｐ電極層の形成において高精度な制御が必要になる。これに対し、本実施の形態に係る半導体発光素子３の多層半導体層３２の周囲には、多層半導体層３２の４つの側面３２４に接する絶縁層３３が設けられており、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５はそれぞれ、多層半導体層３２の側面３２４以外の部位に直接または間接的に接することにより、ｐ型半導体層３２３およびｎ型半導体層３２１に電気的に接続されている。これにより、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５の形成を簡素化しつつ、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５と多層半導体層３２とを接続箇所以外において確実に絶縁することができる。
【００８４】
半導体発光素子３の多層半導体層３２では、ｎ型半導体層３２１が透明基材３１側に設けられており、ｐ型半導体層３２３の下側の主面（すなわち、発光層３２２とは反対側の主面）の大部分がｐ電極層３４に接している。このように、ｎ型半導体層３２１に比べて電気抵抗が高く電流が流れにくいｐ型半導体層３２３にｐ電極層３４を接続する際に、ｐ型半導体層３２３とｐ電極層３４とを直接接続し、さらに、ｐ型半導体層３２３とｐ電極層３４との接触面積を大きく確保することにより、ｐ型半導体層３２３に効率良く電流を付与することができ、半導体発光素子３および発光装置１の発光効率を向上することができる。
【００８５】
発光装置１では、ｐ基板電極２２と半導体発光素子３のｐ電極層３４との間、および、ｎ基板電極２３と半導体発光素子３のｎ電極層３５との間に導電性金属ペースト２０が充填されることにより、半導体発光素子３とキャビティ基板２との間の電気的接続の信頼性を向上することができる。また、ｐ基板電極２２とｎ基板電極２３との間に絶縁凸部２４が設けられることにより、ｐ基板電極２２上に付与された導電性金属ペースト２０とｎ基板電極２３上に付与された導電性金属ペースト２０とが接触することを確実に防止することができ、ｐ基板電極２２とｎ基板電極２３とを確実に絶縁することができる。さらには、半導体発光素子３の装着時に生じる導電性金属ペースト２０の余剰分を、キャビティ２１内に形成された溝部２１４に収容することにより、ｐ基板電極２２とｎ基板電極２３とをより確実に絶縁することができる。
【００８６】
ところで、キャビティの内底面および内側面の間の境界に溝部が形成されていないキャビティ基板では、キャビティの製造誤差等により、キャビティへの半導体発光素子の挿入時に、設計上の位置に達する前にキャビティの上記境界に半導体発光素子のエッジが接触してしまい、半導体発光素子を所望の位置に装着することができない可能性がある。これに対し、本実施の形態に係る発光装置１では、キャビティ２１の内底面２１２および４つの内側面２１３の間の境界に沿って溝部２１４が連続的に形成されるため、半導体発光素子３のエッジと上記境界との接触が防止され、キャビティ２１の製作誤差等による影響を抑制することができる。その結果、半導体発光素子３をキャビティ基板２に容易に装着することができる。
【００８７】
発光装置１では、半導体発光素子３のキャビティ基板２への実装は、必ずしも導電性金属ペースト２０を介して行われる必要はなく、例えば、キャビティ２１内のｐ基板電極２２およびｎ基板電極２３に、半導体発光素子３のｐ電極層３４およびｎ電極層３５を直接当接させた状態で、半導体発光素子３に超音波振動を付与しつつ半導体発光素子３をキャビティ基板２に対して押圧する超音波接合により行われてもよい。
【００８８】
図１０は、発光装置１の半導体発光素子の他の好ましい例を示す断面図である。図１０に示す半導体発光素子３ａでは、第１反射層であるｐ電極層３４上に、下方に向かって突出する突起電極３９（いわゆる、バンプ）がＡｕにより形成されている。半導体発光素子３ａは、上述の超音波接合によりキャビティ基板２（図２参照）に実装され、実装の際には、突起電極３９がｐ基板電極２２（図４参照）に接合される。
【００８９】
発光装置では通常、半導体発光素子の４つの素子側面がキャビティの４つの内側面（上の基板電極）に当接することにより、半導体発光素子が所定の位置に位置するように、半導体発光素子およびキャビティの形状が決定される。したがって、半導体発光素子の４つの素子側面がキャビティの４つの内側面に当接した状態で、素子下面もキャビティの内底面（上の基板電極）に当接する必要がある。このため、半導体発光素子およびキャビティの製造では、高い形状精度が要求される。
【００９０】
これに対して、半導体発光素子３ａでは、半導体発光素子３ａの４つの素子側面３０３がキャビティ２１の４つの内側面２１３上のｎ基板電極２３（図４参照）に当接した状態で、素子下面３０２のｐ電極層３４とキャビティ２１の内底面２１２上のｐ基板電極２２（図４参照）との間に多少の隙間があったとしても、ｐ電極層３４上に形成された突起電極３９を介して、第１反射層であるｐ電極層３４をｐ基板電極２２に確実に接合することができる。また、半導体発光素子３ａでは、ｐ電極層３４が、延展性が大きいＡｌにより形成されているため、Ａｕワイヤによる突起電極３９の形成時に、ｐ電極層３４の表面にすべり線が形成されてＡｌの新生面とＡｕとが強固に接合される。なお、半導体発光素子３ａは、導電性金属ペーストまたはハンダペーストを介してキャビティ基板２に接合されてもよい。
【００９１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置について説明する。図１１は、第２の実施の形態に係る発光装置１ａを示す断面図であり、図１２は、発光装置１ａの半導体発光素子３ｂを示す平面図である。図１２に示すように、半導体発光素子３ｂでは、ｐ電極層３４が素子下面３０２および４つの素子側面３０３のうち２つに形成され、ｎ電極層３５が４つの素子側面３０３のうち残り２つに形成される。その他の構成は、図１ないし図６に示す発光装置１とほぼ同様であり、以下の説明では同符号を付す。また、半導体発光素子３ｂの製造方法やキャビティ基板２への実装方法も第１の実施の形態と同様である。
【００９２】
図１１に示すように、発光装置１ａのキャビティ基板２では、半導体発光素子３ｂのｐ電極層３４と接合されるｐ基板電極２２が、キャビティ２１の内底面２１２、および、ｐ電極層３４が形成される２つの素子側面３０３（図１２参照）と対向する２つの内側面２１３に形成されており、ｎ電極層３５と接合されるｎ基板電極２３が他の２つの内側面２１３に形成されている。キャビティ２１内には、ｐ基板電極２２とｎ基板電極２３との間に、ｐ基板電極２２を含む領域とｎ基板電極２３を含む領域とを隔離するように線状に伸びる絶縁凸部２４が形成されている。
【００９３】
図１２に示すように、半導体発光素子３ｂでは、ｎ電極層３５とｐ電極層３４とが離間して設けられており、互いに対して絶縁されている。ｎ電極層３５とｐ電極層３４との間には、キャビティ基板２の絶縁凸部２４（図１１参照）と嵌合する凹部３６が形成されている。また、ｐ電極層３４が設けられる素子側面３０３では、図１１に示すように、絶縁層３３が透明基材３１の基材側面３１３および多層半導体層３２の側面３２４全体に接して設けられており、ｐ電極層３４と透明基材３１および多層半導体層３２とが接することが防止されている。絶縁層３３は、第１の実施の形態と同様に、多層半導体層３２の４つの側面３２４全体に接しており、ｎ電極層３５が設けられる素子側面３０３においても、ｎ電極層３５と多層半導体層３２とが接することが防止されている。ｎ電極層３５は、透明基材３１の２つの基材側面３１３に接しており、第１の実施の形態と同様に、透明基材３１を介して多層半導体層３２のｎ型半導体層３２１に電気的に接続される。また、ｐ電極層３４は、第１の実施の形態と同様に、ｐ型半導体層３２３の透明基材３１とは反対側の主面に接することによりｐ型半導体層３２３と電気的に接続される。
【００９４】
半導体発光素子３ｂでは、多層半導体層３２の発光層３２２から出射された光のうち、光出射面である素子上面３０１以外に向かう光が、図１２に示す素子下面３０２においてｐ電極層３４により反射され、素子側面３０３においてｐ電極層３４の素子側面３０３上に設けられた部位およびｎ電極層３５により反射される。すなわち、半導体発光素子３ｂでは、ｐ電極層３４の素子下面３０２上の部位が、素子下面３０２に形成された第１反射層となり、ｐ電極層３４の素子側面３０３上の部位およびｎ電極層３５が、４つの素子側面３０３に形成された第２反射層となっている。
【００９５】
第２の実施の形態に係る発光装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、多層半導体層３２の一方にのみ透明基材３１が設けられた半導体発光素子３ｂにおいて、素子下面３０２および４つの素子側面３０３に第１反射層および第２反射層となるｐ電極層３４およびｎ電極層３５が設けられることにより、半導体発光素子３ｂおよび発光装置１ａの高輝度化および小型化を実現することができる。
【００９６】
上述のように、発光装置では通常、半導体発光素子の４つの素子側面がキャビティの４つの内側面（上の基板電極）に当接することにより、半導体発光素子が所定の位置に位置するように、半導体発光素子およびキャビティの形状が決定される。発光装置１ａでは、特に、半導体発光素子３ｂの４つの素子側面３０３にｐ電極層３４およびｎ電極層３５の双方が形成されているため、キャビティ基板２のｐ基板電極２２およびｎ基板電極２３を、半導体発光素子３ｂのｐ電極層３４およびｎ電極層３５（すなわち、第２反射層の互いに絶縁された２つの部位）に確実に接合することができる。
【００９７】
なお、キャビティ基板２では、ｐ基板電極２２は、キャビティ２１の内底面２１２に加えて４つの内側面２１３のいずれかに形成されていればよい。このとき、半導体発光素子３ｂの第２反射層である４つの素子側面３０３では、キャビティ２１の内側面２１３上のｐ基板電極２２に対向する部位にｐ電極層３４が設けられ、それ以外の部位に設けられたｎ電極層３５（すなわち、ｎ基板電極２３に接合される部位）から絶縁される。この場合であっても、上記と同様に、キャビティ基板２のｐ基板電極２２およびｎ基板電極２３を、半導体発光素子３ｂのｐ電極層３４およびｎ電極層３５に確実に接合することができる。
【００９８】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置について説明する。図１３は、第３の実施の形態に係る発光装置の半導体発光素子３ｃを示す平面図であり、図１４は、半導体発光素子３ｃを図１３中のＤ−Ｄの位置にて切断した断面図である。図１４に示すように、半導体発光素子３ｃでは、多層半導体層３２が透明基材３１の基材上面３１１上に形成されており、基材上面３１１上においてｎ型半導体層３２１、発光層３２２およびｐ型半導体層３２３の順に積層されている。半導体発光素子３ｃでは、また、多層半導体層３２上において、ｐ型半導体層３２３の透明基材３１とは反対側の主面に接するとともにｐ型半導体層３２３と電気的に接続される光透過性の透明電極層３７が設けられている。その他の構成は、図１ないし図６に示す発光装置１とほぼ同様であり、以下の説明では同符号を付す。
【００９９】
図１３および図１４に示すように、半導体発光素子３ｃでは、ｐ電極層３４が４つの素子側面３０３のうち２つに形成され、ｎ電極層３５が４つの素子側面３０３のうち残り２つおよび素子下面３０２に形成される。半導体発光素子３ｃでは、ｎ電極層３５とｐ電極層３４とが離間して設けられており、互いに対して絶縁されている。ｎ電極層３５とｐ電極層３４との間には、キャビティ基板２の絶縁凸部２４（図１１参照）と嵌合する凹部３６が形成されている。
【０１００】
図１４に示すように、ｐ電極層３４が設けられる素子側面３０３では、絶縁層３３が透明基材３１の基材側面３１３および多層半導体層３２の側面３２４全体に接して設けられており、ｐ電極層３４と透明基材３１および多層半導体層３２とが接することが防止されている。絶縁層３３は、第１の実施の形態と同様に、多層半導体層３２の４つの側面３２４全体に接しており、ｎ電極層３５が設けられる素子側面３０３においても、ｎ電極層３５と多層半導体層３２とが接することが防止されている。
【０１０１】
ｎ電極層３５は、透明基材３１の２つの基材側面３１３に接しており、第１の実施の形態と同様に、透明基材３１を介して多層半導体層３２のｎ型半導体層３２１に電気的に接続される。また、ｐ電極層３４は、素子上面３０１のエッジ近傍においてＡｕにより形成された接続部３８を介して透明電極層３７に接続されることにより、透明電極層３７を介してｐ型半導体層３２３に電気的に接続される。透明電極層３７は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｇａ２Ｏ３（酸化ガリウム）等をスパッタ蒸着することにより形成され、上下方向の厚さは、好ましくは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とされる。
【０１０２】
半導体発光素子３ｃでは、多層半導体層３２の発光層３２２から出射された光のうち、光出射面である素子上面３０１以外に向かう光が、素子下面３０２においてｎ電極層３５により反射され、素子側面３０３においてｎ電極層３５の素子側面３０３上に設けられた部位およびｐ電極層３４により反射される。すなわち、半導体発光素子３ｃでは、ｎ電極層３５の素子下面３０２上の部位が、素子下面３０２に形成された第１反射層となり、ｎ電極層３５の素子側面３０３上の部位およびｐ電極層３４が、４つの素子側面３０３に形成された第２反射層となっている。換言すれば、半導体発光素子３ｃの反射層（第１反射層および第２反射層）は、導電性を有し、かつ、透明基材３１およびｎ型半導体層３２１に電気的に接続されるとともにｐ型半導体層３２３および透明電極層３７から絶縁される部位であるｎ電極層３５と、ｐ型半導体層３２３および透明電極層３７に電気的に接続されるとともに透明基材３１およびｎ型半導体層３２１から絶縁される部位であるｐ電極層３４とを含む。
【０１０３】
次に、半導体発光素子３ｃの製造方法について説明する。図１５は、半導体発光素子３ｃの製造の流れを示す図であり、図１６．Ａないし図１６．Ｈは、製造途上の半導体発光素子３ｃを示す断面図である。半導体発光素子３ｃが製造される際には、まず、図１６．Ａに示すように、製造後に半導体発光素子３ｃの透明基材３１となる平板状の光透過性の透明基材８３１が準備され、透明基材８３１の一方の主面上に、ｎ型半導体層８３２１、発光層８３２２およびｐ型半導体層８３２３が順に積層される（ステップＳ２１）。
【０１０４】
続いて、ｐ型半導体層８３２３上の表面全体に、蒸着法によりＡｕの膜を形成した後、当該膜に対してマスキングおよびウェットエッチングが施されることにより膜の不要部分を除去され、図１６．Ｂに示すように、ｐ型半導体層８３２３上の一部に接続部８３８が形成される。そして、図１６．Ｃに示すように、ｐ型半導体層８３２３および接続部８３８上に透明電極層８３７が積層される（ステップＳ２２）。
【０１０５】
透明電極層８３７が形成されると、平面視において透明基材８３１と同形状の保持部材８０３が、主面上に形成されている粘着層８０４を介して透明電極層８３７に貼付され、保持部材８０３により、透明基材８３１、ｎ型半導体層８３２１、発光層８３２２、ｐ型半導体層８３２３、接続部８３８および透明電極層８３７が保持される（ステップＳ２３）。
【０１０６】
次に、ウエハのダイシングに利用される装置において、先端がＶ字状に傾斜したダイシングブレードにより、透明基材８３１側から透明基材８３１、ｎ型半導体層８３２１、発光層８３２２、ｐ型半導体層８３２３、透明電極層８３７および粘着層８０４の一部を切除することにより、図１６．Ｄに示すように、断面が略三角形状であって格子状に配列された複数の溝部８０１が形成される（ステップＳ２４）。
【０１０７】
次に、複数の溝部８０１に囲まれた四角錐台状の突起部の表面全体に、蒸着法によりＳｉＯ２の膜を形成した後、当該膜に対してマスキングおよびウェットエッチングが施されることにより膜の不要部分を除去され、図１６．Ｅに示すように、複数の突起部８０２の表面に絶縁層８３３が形成される（ステップＳ２５）。
【０１０８】
絶縁層８３３が形成されると、複数の突起部８０２の表面全体に対する金属膜の蒸着、並びに、当該金属膜に対するマスキングおよびウェットエッチングが繰り返されることにより、図１６．Ｆに示すように、複数の突起部８０２の表面に、半導体発光素子３ｃの反射層（すなわち、第１反射層および第２反射層）となるｐ電極層８３４およびｎ電極層８３５が形成される（ステップＳ２６）。ただし、この状態では、各突起部８０２上に形成されたｐ電極層８３４およびｎ電極層８３５は、各突起部８０２の周囲の溝部８０１の底部において、隣接する突起部８０２上に形成されたｐ電極層８３４およびｎ電極層８３５と連続している。そこで、図１６．Ｇに示すように、溝部８０１の底部における電極層の連続部が、ダイシングブレードにより切除される。
【０１０９】
そして、粘着層８０４に対して紫外線を照射して粘着層８０４の粘着力を低下させた後、図１６．Ｈに示すように、ダイスピック用のヘッド８０５により、複数の突起部８０２が順次吸着されて粘着層８０４から剥離されることにより、複数の半導体発光素子３ｃが得られる（ステップＳ２７）。
【０１１０】
以上に説明したように、第３の実施の形態に係る発光装置では、第１の実施の形態と同様に、多層半導体層３２の一方にのみ透明基材３１が設けられた半導体発光素子３ｃにおいて、素子下面３０２および４つの素子側面３０３に第１反射層および第２反射層となるｐ電極層３４およびｎ電極層３５が設けられることにより、半導体発光素子３ｃおよび発光装置１ａの高輝度化および小型化を実現することができる。
【０１１１】
なお、半導体発光素子３ｃでは、必ずしも、素子下面３０２に形成される第１反射層の全体が、ｎ型半導体層３２１をキャビティ基板２のｎ基板電極２３（図１１参照）に電気的に接続する経路の一部であるｎ電極層３５とされる必要はなく、また、素子側面３０３に形成される第２反射層の全体が、ｎ電極層３５、並びに、ｐ型半導体層３２３および透明電極層３７をｐ基板電極２２（図１１参照）に電気的に接続する経路の一部であるｐ電極層３４とされる必要もない。
【０１１２】
半導体発光素子３ｃでは、第２反射層が、ｐ型半導体層３２３および透明電極層３７をｐ基板電極２２に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有し、第１反射層および第２反射層の少なくとも一方が、ｎ型半導体層３２１をｎ基板電極２３に電気的に接続する経路の少なくとも一部を有することにより、半導体発光素子３ｃおよび発光装置を小型化することができる。この場合、ｎ電極層３５は、半導体発光素子３ｃの素子下面３０２および４つの素子側面３０３のいずれかに形成されており、ｎ基板電極２３は、キャビティ２１の内底面２１２および４つの内側面２１３（図１１参照）のいずれかに形成されてｎ電極層３５に対向することとなる。また、ｐ電極層３４は、半導体発光素子３ｃの４つの素子側面３０３のいずれかに形成されており、ｐ基板電極２２は、キャビティ２１の４つの内側面２１３のいずれかに形成されてｐ電極層３４に対向することとなる。
【０１１３】
半導体発光素子３ｃの多層半導体層３２では、第１の実施の形態と同様に、ｎ型半導体層３２１が透明基材３１側に設けられており、ｐ型半導体層３２３の上側の主面（すなわち、発光層３２２とは反対側の主面）の大部分が透明電極層３７に接している。このように、ｎ型半導体層３２１に比べて電気抵抗が高く電流が流れにくいｐ型半導体層３２３に透明電極層３７を介してｐ電極層３４を接続する際に、ｐ型半導体層３２３と透明電極層３７とを直接接続し、さらに、ｐ型半導体層３２３と透明電極層３７との接触面積を大きく確保することにより、ｐ型半導体層３２３に効率良く電流を付与することができ、半導体発光素子３ｃおよび発光装置１の発光効率を向上することができる。
【０１１４】
第３の実施の形態に係る発光装置では、特に、半導体発光素子３ｃの多層半導体層３２が透明基材３１の基材上面３１１に配置されることにより、発光層３２２の面積を大きくすることができ、半導体発光素子３ｃの更なる高輝度化が実現される。
【０１１５】
一方、第１の実施の形態に係る発光装置１では、半導体発光素子３の多層半導体層３２が、透明基材３１の基材下面３１２（すなわち、キャビティ基板２側）に配置されてキャビティ基板２と接している。このため、発光時に多層半導体層３２において発生する熱を、熱伝導性が高いキャビティ基板２を介して迅速に外部に逃がすことができ、発光装置１の放熱性を向上することができる。その結果、発熱による発光装置１のトラブルを確実に防止することができ、発光装置１の信頼性を向上することができる。特に、発光装置１では、半導体発光素子３のｐ電極層３４およびｎ電極層３５が主に、熱伝導性が高いＡｌにより形成されているため、放熱性をさらに向上することができる。
【０１１６】
図１７は、半導体発光素子の他の好ましい例を示す断面図である。図１７に示す半導体発光素子３ｄは、ｎ型半導体層３２１および透明基材３１をｎ基板電極に電気的に接続する経路であるｎ電極層３５の素子下面３０２上の部位に、下方に向かって突出する突起電極３９（いわゆる、バンプ）が形成されている。半導体発光素子３ｄの実装の際には、突起電極３９がキャビティ基板のｎ基板電極に接合される。
【０１１７】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置について説明する。図１８は、第４の実施の形態に係る発光装置の半導体発光素子３ｅを示す断面図である。半導体発光素子３ｅは、赤色の光を出射するＬＥＤである。図１８に示すように、半導体発光素子３ｅは、逆四角錐台状の透明基材３１、および、透明基材３１の基材下面３１２に形成された多層半導体層３２を備え、多層半導体層３２は、ｐ型の透明基材３１の基材下面３１２上に順に積層されるｐ型半導体層３２３、発光層３２２およびｎ型半導体層３２１を備える。半導体発光素子３ｅが実装されるキャビティ基板の構成は、第１の実施の形態に係るキャビティ基板２（図３および図４参照）とほぼ同様である。
【０１１８】
半導体発光素子３ｅの素子側面３０３には、多層半導体層３２の側面全体に接する第１絶縁層３３が形成されており、第１絶縁層３３上およびｎ型半導体層３２１の下側の主面（すなわち、発光層３２２とは反対側の主面）上には、ｎ型半導体層３２１とキャビティ基板のｎ基板電極とを接続するｎ電極層３５が形成されている。半導体発光素子３ｅでは、ｎ電極層３５が多層半導体層３２のｎ型半導体層３２１に直接接することにより、ｎ電極層３５とｎ型半導体層３２１とが電気的に接続される。
【０１１９】
基材側面３１３のｎ電極層３５のエッジ近傍では、ｎ電極層３５上に第２絶縁層３３ａが形成されている。素子側面３０３では、基材側面３１３の基材上面３１１側のエッジから第２絶縁層３３ａ上に亘ってｐ電極層３４が形成されており、ｐ型の透明基材３１を介して多層半導体層３２のｐ型半導体層３２３と電気的に接続されている。
【０１２０】
透明基材３１の上下方向の厚さは、好ましくは、５０μｍ以上５００μｍ以下とされ、ｐ型半導体層３２３、発光層３２２およびｎ型半導体層３２１の厚さはそれぞれ、好ましくは、１００ｎｍ以上２μｍ以下、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、１μｍ以上５μｍ以下とされる。
【０１２１】
透明基材３１は、リン化ガリウム系化合物半導体（ＩｎａＧａｂＡｌ１−ａ−ｂＰ（ただし、０≦ａ≦１，０≦ｂ≦１，０≦ａ＋ｂ≦１）（Ｐ：リン））により形成されており、本実施の形態では、ＺｎやＭｇがドープされたＧａＰ（リン化ガリウム）により形成される。多層半導体層３２のｐ型半導体層３２３は、ｐ型のリン化ガリウム系化合物半導体（例えば、ＩｎＧａＡｌＰ）により形成されており、好ましくは、ＺｎやＭｇ等のｐ型不純物がドープされる。発光層３２２は、ｎ型半導体層３２１およびｐ型半導体層３２３よりもバンドギャップが小さいリン化ガリウム系化合物半導体により形成されており、複数の井戸層と複数の障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造とされる。ｎ型半導体層３２１は、ｎ型のリン化ガリウム系化合物半導体（例えば、ＩｎＧａＡｌＰ）により形成されており、好ましくは、ＳｉやＳｅ（セレン）等のｎ型不純物がドープされる。第１絶縁層３３、第２絶縁層３３ａ、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５の材料や厚さ等は、第１の実施の形態と同様である。
【０１２２】
半導体発光素子３ｅでは、多層半導体層３２の発光層３２２から出射された光のうち、光出射面である素子上面３０１以外に向かう光が、素子下面３０２においてｎ電極層３５により反射され、素子側面３０３においてｎ電極層３５の素子側面３０３上に設けられた部位およびｐ電極層３４により反射される。すなわち、半導体発光素子３ｅでは、ｎ電極層３５の素子下面３０２上の部位が、素子下面３０２に形成された第１反射層となり、ｎ電極層３５の素子側面３０３上の部位およびｐ電極層３４が、４つの素子側面３０３に形成された第２反射層となっている。これにより、半導体発光素子３ｅの高輝度化および小型化を実現することができる。
【０１２３】
また、素子側面３０３においてｎ電極層３５とｐ電極層３４とが第２絶縁層３３ａを介して部分的に重なっているため、半導体発光素子３ｅの４つの素子側面３０３および素子下面３０２全体に反射層が設けられることとなり（すなわち、反射層の面積が素子下面３０２および素子側面３０３の合計面積と等しくなり）、半導体発光素子３ｅの更なる高輝度化が実現される。
【０１２４】
なお、第１の実施の形態に係る半導体発光素子３（図６参照）においても、半導体発光素子３ｅと同様に、反射層の面積を素子下面３０２および素子側面３０３の合計面積と等しくすることにより、半導体発光素子３の更なる高輝度化を実現することができる。具体的には、図６に示すｐ電極層３４とｎ電極層３５との境界に設けられる凹部３６、および、凹部３６近傍のｐ電極層３４上に第２の絶縁層が設けられ、当該第２の絶縁層上までｎ電極層３５が設けられる。すなわち、半導体発光素子３の素子下面３０２上（すなわち、第１反射層上）において、ｐ電極層３４とｎ電極層３５とが、第２の絶縁層を介して部分的に重なる。このように、反射層の面積を素子下面３０２および素子側面３０３の合計面積と等しくする場合、ｐ電極層３４とｎ電極層３５とが部分的に重なる位置は、第１反射層である素子下面３０２および第２反射層である素子側面３０３の少なくとも一方に設けられていればよい。
【０１２５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【０１２６】
例えば、透明基材３１は、図１９に示す半導体発光素子３ｆのように、４つの基材側面３１３がそれぞれ、上部基材側面３１３１、および、上部基材側面３１３１よりも基材上面３１１との間の角度が小さい下部基材側面３１３２を備える構造とされてもよい。これにより、半導体発光素子をより一層小型化することができ、発光装置の更なる小型化を実現することができる。また、上記実施の形態に係る半導体発光素子では、素子上面３０１は必ずしも正方形とされる必要はなく、例えば、長方形とされてもよい。この場合、素子上面３０１の短辺に平行な方向の光の素子内におけるエネルギーロスが低減され、当該低減量が、素子上面３０１の長辺に平行な方向の光のエネルギーロスの増大よりも大きくなるため、半導体発光素子の発光効率を向上することができる。
【０１２７】
第１ないし第３の実施の形態に係る半導体発光素子では、多層半導体層３２の発光層３２２とｐ型半導体層３２３との間に、窒化ガリウム系化合物半導体により形成された中間層が設けられてもよい。中間層の厚さは、好ましくは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされる。第４の実施の形態に係る半導体発光素子３ｅでも同様に、発光層３２２とｐ型半導体層３２３との間に、リン化ガリウム系化合物半導体により形成された中間層が設けられてもよい。
【０１２８】
ｐ電極層３４およびｎ電極層３５は、発光層３２２から出射される光の波長や透明基材３１の材料等に合わせて、高い反射率を得ることができる適切な金属材料により形成される。両電極層はそれぞれ、１種類の金属材料による単層構造とされてもよく、複数種類の金属材料による積層構造とされてもよい。また、ｐ電極層３４およびｎ電極層３５は、必ずしも金属には限定されず、黒鉛や導電性プラスチック等、金属以外の導電体により形成されてもよい。なお、反射率が高い絶縁層（例えば、多層構造とされた絶縁層）が形成されて第１反射層および第２反射層の一部とされてもよい。
【０１２９】
半導体発光素子では、素子下面３０２の第１反射層、および、素子側面３０３の第２反射層は、必ずしも電極層を有する必要はない。例えば、第１の実施の形態にかかる半導体発光素子３では、第１反射層がｐ電極層３４とされ、第２反射層が、半導体発光素子３とキャビティ基板２との電気的接続に利用されない金属またはその他の材料により形成されてもよい。この場合、透明基材３１の基材上面３１１に小さい電極層が形成され、ｎ型半導体層３２１は、当該電極層および透明基材３１を介して、例えば、ワイヤボンディングにより基板電極に電気的に接続される。このとき、基材上面３１１の電極層を延展性が大きいＡｌにより形成することにより、ワイヤボンディングにおけるＡｕワイヤとの超音波接合時に、電極層表面にすべり線が形成されてＡｌ電極層の新生面とＡｕワイヤとが強固に接合される。上記のような、半導体発光素子とキャビティ基板２との電気的接続に利用されない反射層として、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化バナジウム等により形成された絶縁性の誘電体多層膜が利用されてもよい。
【０１３０】
絶縁層３３は、必ずしも多層半導体層３２の側面３２４全面に接している必要はない。例えば、ｎ電極層３５を高精度に形成することができる場合には、ｎ電極層３５が、ｐ型半導体層３２３と絶縁されつつｎ型半導体層３２１の側面に接するように形成されてもよい（ｐ電極層３４に対しても同様）。この場合、透明基材３１は、サファイアやＳｉＣ（炭化シリコン）等、導電性が低い材料により形成されてもよい。
【０１３１】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子３の製造では、ステップＳ１５において可撓性を有する保持部材８０３により複数の突起部８０２を保持しておき、ステップＳ１６における研磨時に、複数の突起部８０２が分離する直前まで研磨した後、保持部材８０３を屈曲させることにより、複数の突起部８０２の間を破断させて複数の半導体発光素子３が得られてもよい。
【０１３２】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子３ｃでは、透明電極層３７に代えて、Ｎｉ等の金属により形成された非常に薄い（例えば、厚さ５０ｎｍ以下の）透光性電極層が設けられてもよい。また、電極層がメッシュ状やストライプ状に形成され、開口部（すなわち、電極層が存在しない領域）を介して光が透過（通過）する構造とされてもよい。このようなメッシュ状またはストライプ状の透光性電極層では、メッシュまたはストライプを形成する複数の線状電極のそれぞれの幅は、１０μｍ以上１００μｍ以下とされることが好ましく、複数の線状電極のピッチは、５０μｍ以上５００μｍ以下とされることが好ましい。さらには、透明電極層３７に代えて、円形や多角形の開口部が複数設けられた透光性電極層が設けられてもよい。開口部の径は、好ましくは、１０μｍ以上５００μｍ以下とされる。
【０１３３】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子３ｃの接続部３８に代えて、図２０に示す半導体発光素子３ｇのように、素子上面３０１のエッジ近傍においてｐ型半導体層３２３、発光層３２２、ｎ型半導体層３２１、透明基材３１および絶縁層３３を貫通するトレンチ３８ａが形成され、当該トレンチ３８ａ内に設けられた接続構造を介して、透明電極層３７と素子側面３０３上のｐ電極層３４とが電気的に接続されてもよい。トレンチ３８ａ内の接続構造は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により形成される絶縁性の外層、および、蒸着やメッキ等により形成される導電性の内層を備える。
【０１３４】
上記実施の形態に係る発光装置の製造において、半導体発光素子をキャビティ基板２に実装する際には、半導体発光素子とキャビティ２１の内底面２１２等との間に、異方導電性樹脂フィルムや異方導電性樹脂ペースト（半導体発光素子の素子下面３０２に突起電極が設けられている場合には、非導電性樹脂フィルムや非導電性樹脂ペーストでもよい。）等の充填材を付与した上で、超音波接合や圧着接合が行われてもよい。また、プラズマ雰囲気中において半導体発光素子に設けられたＡｕ電極層をキャビティ基板に設けられたＡｕ基板電極に向けて押圧して電極層と基板電極とを金属接合することにより、半導体発光素子がキャビティ基板に実装されてもよい。
【０１３５】
上記実施の形態に係る半導体発光素子および発光装置の構成は、必ずしも、青色や赤色の光を出射するＬＥＤ、および、当該ＬＥＤを備える発光装置のみに適用されるものではなく、様々な波長帯の光を出射するＬＥＤ等の半導体発光素子、および、当該半導体発光素子を備える発光装置に適用されてよい。この場合、半導体発光素子の透明基材３１の材料は、出射される光の波長帯に合わせてコスト等を考慮しつつ適切に選択される。例えば、光の波長帯が２００ｎｍ以上であれば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）を透明基材３１として利用することができる。また、光の波長帯が２９０ｎｍ以上であればＧａ２Ｏ３、３６０ｎｍ以上であればＧａＮやＺｎＯ、３８０ｎｍ以上であればＳｉＣ、５６０ｎｍ以上であればＧａＰ、８００ｎｍ以上であればＧａＡｓ（ガリウム砒素）を透明基材３１として利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子を備える発光装置に利用可能であり、当該発光装置は、照明機器、表示機器、医療機器、通信機器、撮影機来、携帯電話、殺菌装置等、様々な用途に利用することができる。例えば、室内照明や車載ランプ、車のヘッドライト、液晶ディスプレイのバックライト、信号機、光通信装置、赤外線カメラやストロボ、携帯電話のキーパッド、医療機器用や空気清浄機内の殺菌ランプ、光触媒用のランプ等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】第１の実施の形態に係る発光装置の平面図
【図２】発光装置の断面図
【図３】キャビティ基板の平面図
【図４】キャビティ基板の断面図
【図５】半導体発光素子の平面図
【図６】半導体発光素子の断面図
【図７】半導体発光素子の製造の流れを示す図
【図８．Ａ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図８．Ｂ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図８．Ｃ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図８．Ｄ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図８．Ｅ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図８．Ｆ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図８．Ｇ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図９．Ａ】製造途上の発光装置を示す断面図
【図９．Ｂ】製造途上の発光装置を示す断面図
【図１０】半導体発光素子の他の例を示す断面図
【図１１】第２の実施の形態に係る発光装置の断面図
【図１２】半導体発光素子の平面図
【図１３】第３の実施の形態に係る発光装置の半導体発光素子の平面図
【図１４】半導体発光素子の断面図
【図１５】半導体発光素子の製造の流れを示す図
【図１６．Ａ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図１６．Ｂ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図１６．Ｃ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図１６．Ｄ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図１６．Ｅ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図１６．Ｆ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図１６．Ｇ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図１６．Ｈ】製造途上の半導体発光素子を示す断面図
【図１７】半導体発光素子の他の例を示す断面図
【図１８】第４の実施の形態に係る発光装置の半導体発光素子の断面図
【図１９】半導体発光素子の他の例を示す断面図
【図２０】半導体発光素子の他の例を示す断面図
【符号の説明】
【０１３８】
１，１ａ    発光装置
２    キャビティ基板
３，３ａ〜３ｇ    半導体発光素子
２０    導電性金属ペースト
２１    キャビティ
２２    ｐ基板電極
２３    ｎ基板電極
２４    絶縁凸部
３１    透明基材
３２    多層半導体層
３３    （第１）絶縁層
３３ａ    第２絶縁層
３４    ｐ電極層
３５    ｎ電極層
３７    透明電極層
３９    突起電極
２１１    開口
２１２    内底面
２１３    内側面
２１４    溝部
３０１    素子上面
３０２    素子下面
３０３    素子側面
３１１    基材上面
３１２    基材下面
３１３    基材側面
３２１    ｎ型半導体層
３２２    発光層
３２３    ｐ型半導体層
３２４    側面
８０１    溝部
８０２    突起部
８０３    保持部材
８３１    透明基材
８３３    絶縁層
８３４    ｐ電極層
８３５    ｎ電極層
８３７    透明電極層
８３２１    ｎ型半導体層
８３２２    発光層
８３２３    ｐ型半導体層
Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２７    ステップ
【図１】
2008130721.tif 000003
【図２】
2008130721.tif 000004
【図３】
2008130721.tif 000005
【図４】
2008130721.tif 000006
【図５】
2008130721.tif 000007
【図６】
2008130721.tif 000008
【図７】
2008130721.tif 000009
【図８．Ａ】
2008130721.tif 000010
【図８．Ｂ】
2008130721.tif 000011
【図８．Ｃ】
2008130721.tif 000012
【図８．Ｄ】
2008130721.tif 000013
【図８．Ｅ】
2008130721.tif 000014
【図８．Ｆ】
2008130721.tif 000015
【図８．Ｇ】
2008130721.tif 000016
【図９．Ａ】
2008130721.tif 000017
【図９．Ｂ】
2008130721.tif 000018
【図１０】
2008130721.tif 000019
【図１１】
2008130721.tif 000020
【図１２】
2008130721.tif 000021
【図１３】
2008130721.tif 000022
【図１４】
2008130721.tif 000023
【図１５】
2008130721.tif 000024
【図１６．Ａ】
2008130721.tif 000025
【図１６．Ｂ】
2008130721.tif 000026
【図１６．Ｃ】
2008130721.tif 000027
【図１６．Ｄ】
2008130721.tif 000028
【図１６．Ｅ】
2008130721.tif 000029
【図１６．Ｆ】
2008130721.tif 000030
【図１６．Ｇ】
2008130721.tif 000031
【図１６．Ｈ】
2008130721.tif 000032
【図１７】
2008130721.tif 000033
【図１８】
2008130721.tif 000034
【図１９】
2008130721.tif 000035
【図２０】
2008130721.tif 000036