(57)【要約】【課題】製造コストを低減することができる半導体発光素子、その製造方法、及び複合半導体装置を提供する。【解決手段】導電性基板１の主面１ａには凹部１１ａが形成され、主面１ａ上には、発光機能を有する発光層２が形成されている。また、発光層２から発せられる光に対して、導電性基板１よりも反射率の高い導電性反射層１１が、凹部１１ａを埋めるように形成されている。導電性基板１の主面１ａの上方から平面的に見た場合に、導電性反射層１１の端部は、発光層２の端部と一致するか、又は発光層２の内側にあるかのいずれかである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に凹部が形成された基板と、
前記一方の主面上に形成された、発光機能を有する発光層と、
前記凹部を埋めるように形成され、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い反射層とを備え、
前記一方の主面の上方から平面的に見た場合に、前記反射層の端部は、前記発光層の端部と一致するか、又は前記発光層の内側にあるかのいずれかである
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
一方の主面に凹部が形成された基板と、
前記一方の主面上に形成された、発光機能を有する発光層と、
前記凹部が形成されていることにより露出した前記発光層の表面上に形成され、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い反射層とを備え、
前記発光層のうち、前記反射層と接する表面には凹凸が形成されている
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
一方の主面に凹部が形成された基板と、
前記一方の主面上に形成された、発光機能を有する発光層と、
前記凹部が形成されていることにより露出した前記発光層の表面上に形成され、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い反射層とを備え、
前記凹部の表面の少なくとも一部が前記反射層と接していない
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】
前記一方の主面の上方から平面的に見た場合に、前記反射層の端部の少なくとも一部が前記発光層よりも外側にあることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記反射層が、第１の反射層と、前記第１の反射層の内部に形成され、前記第１の反射層とは屈折率の異なる第２の反射層とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
一方の主面に凹部が形成された基板と、
前記一方の主面上に形成された、発光機能を有する発光層と、
前記凹部を埋めるように形成され、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い反射層と、
前記発光層上に形成された第１の部分と、前記第１の部分に接続され、パッド電極として機能する第２の部分とを有する第１の電極と、
前記基板に形成された第２の電極と、
前記第１の電極の前記第２の部分と前記基板の他方の主面との間に配置され、前記第１の電極及び前記第２の電極と電気的に接続されている保護素子とを備え、
前記一方の主面の上方から平面的に見た場合に、前記反射層が前記発光層の側方に設けられている
ことを特徴とする複合半導体装置。
【請求項７】
発光機能を有する発光層を基板の一方の主面上に形成する第１の工程と、
前記発光層を貫通する溝を形成する第２の工程と、
前記第２の工程で露出した前記基板の前記一方の主面に凹部を形成する第３の工程と、
前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い材料を前記凹部に埋めることによって反射層を形成する第４の工程と、
前記基板及び前記反射層のうち、側方に露出する部分を除去する第５の工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
発光機能を有する発光層を基板の一方の主面上に形成する第１の工程と、
前記発光層を貫通する溝を形成する第２の工程と、
前記第２の工程で露出した前記基板の前記一方の主面に凹部を形成する第３の工程と、
前記第３の工程で露出した前記発光層の表面に凹凸を形成する第４の工程と、
前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い材料を、前記第４の工程で前記凹凸が形成された前記発光層の表面に付着させることによって反射層を形成する第５の工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
発光機能を有する発光層を基板の一方の主面上に形成する第１の工程と、
前記発光層を貫通する溝を形成する第２の工程と、
前記第２の工程で露出した前記基板の前記一方の主面に凹部を形成する第３の工程と、
前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い材料を、前記第３の工程で露出した前記発光層の表面に付着させることによって反射層を形成する第４の工程と、
を備えた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、発光機能を有する発光層が形成された半導体発光素子、その製造方法、及び複合半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の貼合せ工程を含む製造工程により製造される半導体発光素子が特許文献１に記載されている。このような半導体発光素子では、発光機能を有する発光層から発せられた光のうち、下方向に出る光が反射層（高導電性反射膜）で反射する。従って、半導体発光素子内から所望の方向（上方向）に出力される光の輝度を高めることができる。このような半導体発光素子は、特許文献１に記載されているように、高導電性反射膜の形成された発光機能層の高導電性反射膜側の表面と、半導体発光素子の土台として機能すると共に電極として機能する導電性平板の表面とを密着させる貼合せ工程を経て形成される。
【特許文献１】特開２００３−２４３６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した半導体発光素子の製造工程では、発光機能層をエピタキシャル成長させるため、その土台として機能する基板（導電性平板とは異なる基板）を用意しなければならない。また、その基板の一方の主面にエピタキシャル成長により発光機能層を形成した後、エッチングにより基板を除去するなど、貼合せ工程に伴う多くの工程が必要になる。従って、上述した半導体発光素子では、製造コストが高いという問題があった。また、貼合せ工程を経て形成される、上述した半導体発光素子においては、高導電性反射膜と導電性平板の密着性、及び高導電性反射膜と発光機能層の密着性が悪く、必ずしも高い反射性を得ることができなかった。
【０００４】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、比較的高輝度な発光が得られ、且つ容易に製造することができる半導体発光素子、その製造方法、及び複合半導体装置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】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、一方の主面に凹部が形成された基板と、前記一方の主面上に形成された、発光機能を有する発光層と、前記凹部を埋めるように形成され、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い反射層とを備え、前記一方の主面の上方から平面的に見た場合に、前記反射層の端部は、前記発光層の端部と一致するか、又は前記発光層の内側にあるかのいずれかであることを特徴とする半導体発光素子である。
【０００６】
また、本発明は、一方の主面に凹部が形成された基板と、前記一方の主面上に形成された、発光機能を有する発光層と、前記凹部が形成されていることにより露出した前記発光層の表面上に形成され、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い反射層とを備え、前記発光層のうち、前記反射層と接する表面には凹凸が形成されていることを特徴とする半導体発光素子である。
【０００７】
また、本発明は、一方の主面に凹部が形成された基板と、前記一方の主面上に形成された、発光機能を有する発光層と、前記凹部が形成されていることにより露出した前記発光層の表面上に形成され、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い反射層とを備え、前記凹部の表面の少なくとも一部が前記反射層と接していないことを特徴とする半導体発光素子である。
【０００８】
また、本発明の半導体発光素子において、前記一方の主面の上方から平面的に見た場合に、前記反射層の端部の少なくとも一部が前記発光層よりも外側にあることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の半導体発光素子において、前記反射層が、第１の反射層と、前記第１の反射層の内部に形成され、前記第１の反射層とは屈折率の異なる第２の反射層とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、一方の主面に凹部が形成された基板と、前記一方の主面上に形成された、発光機能を有する発光層と、前記凹部を埋めるように形成され、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い反射層と、前記発光層上に形成された第１の部分と、前記第１の部分に接続され、パッド電極として機能する第２の部分とを有する第１の電極と、前記基板に形成された第２の電極と、前記第１の電極の前記第２の部分と前記基板の他方の主面との間に配置され、前記第１の電極及び前記第２の電極と電気的に接続されている保護素子とを備え、前記一方の主面の上方から平面的に見た場合に、前記反射層が前記発光層の側方に設けられていることを特徴とする複合半導体装置である。
【００１１】
また、本発明は、発光機能を有する発光層を基板の一方の主面上に形成する第１の工程と、前記発光層を貫通する溝を形成する第２の工程と、前記第２の工程で露出した前記基板の前記一方の主面に凹部を形成する第３の工程と、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い材料を前記凹部に埋めることによって反射層を形成する第４の工程と、前記基板及び前記反射層のうち、側方に露出する部分を除去する第５の工程とを備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
【００１２】
また、本発明は、発光機能を有する発光層を基板の一方の主面上に形成する第１の工程と、前記発光層を貫通する溝を形成する第２の工程と、前記第２の工程で露出した前記基板の前記一方の主面に凹部を形成する第３の工程と、前記第３の工程で露出した前記発光層の表面に凹凸を形成する第４の工程と、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い材料を、前記第４の工程で前記凹凸が形成された前記発光層の表面に付着させることによって反射層を形成する第５の工程とを備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
【００１３】
また、本発明は、発光機能を有する発光層を基板の一方の主面上に形成する第１の工程と、前記発光層を貫通する溝を形成する第２の工程と、前記第２の工程で露出した前記基板の前記一方の主面に凹部を形成する第３の工程と、前記発光層から発せられる光に対して、前記基板よりも反射率の高い材料を、前記第３の工程で露出した前記発光層の表面に付着させることによって反射層を形成する第４の工程とを備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、周知の貼合せ工程を含まない製造工程により反射層を形成することによって、半導体発光素子及び複合半導体装置を容易に製造することができるという効果が得られる。また、これにより、反射層と基板の密着性、若しくは反射層と発光層の密着性が向上するので、比較的高輝度な発光を得ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図２及び図３は、本実施形態による半導体発光素子を上方から平面的に見た場合の構造を示している。図１は、図２のＩ−Ｉ線で半導体発光素子を切断した場合の断面構造を示している。
【００１７】
図１において、半導体発光素子は、主面１ａ（一方の主面）及び主面１ｂ（他方の主面）を有し、主面１ａに凹部１１ａの形成された導電性基板１（基板）と、発光機能を有する発光層２と、第１の電極３と、第２の電極４と、パッド電極９と、凹部１１ａに形成され、発光層２から発せられる光を反射する導電性反射層１１（反射層）と、バッファ層１２とを有する。発光層２は、第１のクラッド層５と、第２のクラッド層６と、活性層７とを有する。図１では、半導体発光素子の保護膜の図示を省略している。
【００１８】
導電性基板１は、シリコンを構成元素に含むシリコン系基板であり、シリコン（Ｓｉ）若しくはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等で構成され、導電性を有する。この導電性基板１は、バッファ層１２及び発光層２をエピタキシャル成長させる土台としての基板の機能と、半導体発光素子の電流通路としての機能と、発光層２及び第１の電極３等を保持する機能とを有する。
【００１９】
抵抗率を小さくするため、比較的高い不純物濃度となるようにドーピングされたシリコン系材料を導電性基板１の材料として用いることができる。例えば、ボロン（Ｂ）等の３族元素を含み、Ｐ型不純物濃度が５×１０１８〜５×１０１９［ｃｍ−３］程度あり、抵抗率が０．０００１〜０．０１［Ω・ｃｍ］であるシリコン系基板を導電性基板１として用いることができる。また、導電性基板１として、リン（Ｐ）等の５族元素を含むＮ型の導電性基板を用いてもよい。導電性基板１は主面１ａ及び１ｂを備えており、主面１ａは、ミラー指数で示す結晶の面方位において、（１１１）面である。導電性基板１の厚みは、例えば２００〜７００μｍである。
【００２０】
導電性基板１の主面１ａには、主面１ａから導電性基板１の内部に向かって（主面１ｂ側に向かって）湾曲する凹部１１ａが形成されている。以下では、半導体発光素子を主面１ａの上方から平面的に見た場合に、凹部１１ａが形成されている領域を領域Ａとし、凹部１１ａが形成されていない領域を領域Ｄとする。凹部１１ａの形成方法の詳細は後述するが、導電性基板１の主面１ａ上にバッファ層１２と発光層２を形成した後、発光層２をエッチングして溝を形成し、その溝によって露出した主面１ａを等方性エッチングすることによって、凹部１１ａが形成される。
【００２１】
発光層２から発せられる光に対する反射率が導電性基板１の表面よりも高い金属若しくは合金を凹部１１ａの内側に埋めることによって、導電性反射層１１が形成される。図２に示すように、半導体発光素子を平面的に見た場合に、導電性反射層１１は、半導体発光素子の端部（周縁部）を含む部分に形成されており、半導体発光素子の側面に露出している。言い換えると、半導体発光素子を平面的に見た場合に、半導体発光素子の側面に露出した導電性反射層１１の端部（周縁部）の位置が発光層２の端部（周縁部）の位置と一致しており、半導体発光素子の中央（内側）に向かって延伸する形状となるように導電性反射層１１が形成されている。
【００２２】
図２に示すように、半導体発光素子の角部３１〜３４の各々を中心とした１／４円を形成するように導電性反射層１１が形成されている。もちろん、対角のみ（角部３２と３４のみ、若しくは角部３１と３３のみ）に導電性反射層１１が形成されていてもよい。また、図３に示すように、パッド電極９を取り囲むような環状となるように導電性反射層１１が形成されていてもよい。
【００２３】
また、導電性反射層１１（凹部１１ａ）が形成されている領域Ａと、導電性反射層１１（凹部１１ａ）が形成されていない領域Ｄとが存在するようにしつつ、導電性反射層１１同士が互いに接触していてもよい。図２では、角部３１を含む導電性反射層１１と、角部３２を含む導電性反射層１１とが点３７で接触している。角部を含む導電性反射層１１同士が、角部を結ぶ線分上の点で（図２の点３５〜３８）接触しているだけでなく、各点よりも半導体発光素子の内側の位置で接触していてもよい。ただし、パッド電極９の直下で導電性反射層１１同士が接触していると、後述する電流拡散機能が失われるため、好ましくない。
【００２４】
また、図４に示すように、半導体発光素子の側面に露出した導電性反射層１１の端部（周縁部）が発光層２の内側にあるように、半導体発光素子が形成されていてもよい。すなわち、本実施形態による半導体発光素子では、導電性反射層１１の端部（周縁部）が発光層２よりも外側に位置することはなく、導電性反射層１１の端部（周縁部）が発光層２の端部（周縁部）と一致するか、又は導電性反射層１１の端部（周縁部）が発光層２の内側にあるかのいずれかである。もちろん、導電性反射層１１の端部（周縁部）のうちの一部が発光層２の端部（周縁部）と一致し、残りが発光層２の内側にあってもよい。
【００２５】
導電性反射層１１は、導電性基板１のシート抵抗よりも小さい抵抗値を有する導電性材料で形成されていることが望ましい。後述するバッファ層１２がなく、発光層２の第１のクラッド層５がＮ型半導体の場合には、導電性反射層１１は、仕事関数が小さい材料で形成されていることが望ましく、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）のうちのいずれか１つを構成元素として含む金属材料で形成されていることが望ましい。逆に、発光層２の第１のクラッド層５がＰ型半導体の場合には、導電性反射層１１は、仕事関数が大きい材料で形成されていることが望ましく、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）のうちのいずれか１つを構成元素として含む金属材料で形成されていることが望ましい。
【００２６】
上記のような導電性反射層１１を形成すると、パッド電極９、第１の電極３、発光層２、バッファ層１２、導電性反射層１１、導電性基板１、及び第２の電極４のそれぞれを通る電流通路ｉ１（図１参照）の抵抗値は、導電性反射層１１を通らず、パッド電極９、第１の電極３、発光層２、バッファ層１２、導電性基板１、及び第２の電極４のそれぞれを通る電流通路ｉ２の抵抗値よりも小さくなる。このため、パッド電極９から流れる電流を半導体発光素子の外側へ（横方向へ）と流すことが可能となり、導電性反射層１１は電流拡散機能を有することになる。
【００２７】
パッド電極９直下の領域に多くの電流が流れると、活性層７のうちパッド電極９直下の部分が強く発光し、上方へと進行する光がパッド電極９で遮断され、半導体発光素子の上方向の光取り出し効率が低下するという問題がある。しかし、上記のような導電性反射層１１を形成すると、パッド電極９の直下に電流阻止層（電流ブロック層）を設けなくても、発光層２の横方向の抵抗値が高い場合、パッド電極９から第１の電極３の横方向（半導体発光素子の側面方向）に電流が拡散し、活性層７のうちパッド電極９直下以外の部分が強く発光するため、上記のような問題を解消し、半導体発光素子の発光輝度を向上することができる。
【００２８】
また、導電性反射層１１が形成されているため、発光層２から発せされる光のうち、活性層７から下方向に進む光が導電性反射層１１で反射され、上方向若しくは上方向と横方向の光となる。これによって、導電性基板１で光が吸収されることなく、半導体発光素子の光取り出し効率を向上することができる。発光層２から発せられる光の波長は、発光層２を構成する半導体材料によって決まっているが、導電性反射層１１に到達した光が導電性基板１で吸収されることなく発光層２と導電性反射層１１の界面で良好に反射するようにするため、発光層２から発せられる光の波長に合わせて、導電性反射層１１を構成する金属材料を考慮することが望ましい。
【００２９】
領域Ｄにおける導電性基板１の主面１ａ、及び領域Ａにおける導電性反射層１１上にはバッファ層１２が形成されている。バッファ層１２は、エピタキシャル成長によって形成されており、導電性基板１の格子定数と発光層２の格子定数の差を緩衝し、バッファ層１２上に積層される発光層２を良好に結晶成長させる役割を有する。例えば７層の多層構造バッファ層を構成する場合、バッファ層１２は、第１のバッファ層と第２のバッファ層が交互に積層されたものからなる。
【００３０】
即ち、バッファ層１２は、第１及び第２のバッファ層が例えば６回繰り返し積層され、さらにその上に第１のバッファ層が形成された構造となる。第１のバッファ層はＡｌｃＭｄＧａ１−ｃ−ｄＮ（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｃ＋ｄ≦１、ＭはＩｎ（インジウム）又はＢ（ボロン））からなり、より好ましくはＡｌＮである。また、その厚さは０．２〜２０ｎｍ、より好ましくは、トンネル効果を得ることができる１〜５ｎｍである。
【００３１】
第２のバッファ層は、Ａｌを含まないか、若しくは第１のバッファ層よりもＡｌを小さい割合で含むＡｌｅＭｆＧａ１−ｅ−ｆＮ（０≦ｅ≦１、０≦ｆ≦１、０≦ｅ＋ｆ≦１、ＭはＩｎ（インジウム）又はＢ（ボロン））からなり、より好ましくは窒化ガリウム（ＧａＮ）である。また、その厚さは第１のバッファ層の５〜５０倍であることが望ましく、１０〜４０倍であることがより望ましい。なお、バッファ層１２が設けられていなくてもよい。
【００３２】
発光機能を有する発光層２は、ＧａＮなどのIII−Ｖ族化合物半導体からなり、第１導電型の半導体層である第１のクラッド層５と、第２導電型の半導体層である第２のクラッド層６と、活性層７とから構成されるダブルヘテロ構造となっている。例えば、第１のクラッド層５は、Ｎ型の不純物を添加したIII−Ｖ族化合物半導体であって、ＡｌａＭｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１、ＭはＩｎ（インジウム）又はＢ（ボロン））からなる。例えば、５００ｎｍ程度の厚みを有する窒化ガリウム（ＧａＮ）等の窒化物系化合物半導体で第１のクラッド層５が構成されていることが望ましい。
【００３３】
また、活性層７はＡｌＸＭＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１、０≦Ｘ＋Ｙ＜１、ＭはＩｎ（インジウム）又はＢ（ボロン））からなる。また、第２のクラッド層６はＡｌＸＭＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１、０≦Ｘ＋Ｙ＜１、ＭはＩｎ（インジウム）又はＢ（ボロン））からなり、Ｐ型不純物を添加した半導体であって、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）等の窒化物系化合物半導体で構成されていることが望ましい。半導体発光素子の基本原理はＰＮ接合であり、活性層７を省略することもできるし、第１のクラッド層５と第２のクラッド層６の間に、トンネル効果が生じる程度の薄い井戸層を有する単一量子井戸構造（ＳＱＷ）や多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を形成してもよい。
【００３４】
バッファ層１２を設けず、Ｐ型の導電性基板１とＮ型の第１のクラッド層５が接触する場合、Ｐ型の導電性基板１とＮ型の第１のクラッド層５はヘテロ接合を形成し、かつ両者間に合金化領域が生じる。その結果、順方向電圧が半導体発光素子に印加されたとき、Ｐ型の導電性基板１とＮ型の第１のクラッド層５の界面における電圧降下が小さくなる。
【００３５】
本実施形態では発光層２とバッファ層１２を区別しているが、層数に関わりなく、発光機能を有する層を少なくとも一部に含む層を総称して発光層と呼ぶことにすれば、発光層２とバッファ層１２を合わせたものが本発明の発光層に相当する。
【００３６】
第１の電極３は発光層２の一方の主面上に形成されており、発光層２と電気的に接続されている。発光層２から発せられる光の取り出しを可能とするため、第１の電極３は、光透過性を有する材料で形成されている。また、発光層２と第１の電極３の界面では低抵抗接触（オーミック接触）が得られている。第１の電極３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、即ち酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に少量（数％程度）の酸化スズ（ＳｎＯ２）を混合したものからなる。第１の電極３の厚みは、例えば１００ｎｍ程度である。第２のクラッド層６がＰ型半導体の場合、ニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），ロジウム（Ｒｈ），金（Ａｕ）から選択された１種類の金属、若しくはこれらのうちいずれか１つを含む合金で第１の電極３を構成してもよい。また、第２のクラッド層６がＮ型半導体の場合、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）等から選択された１種類の金属、若しくはこれらのうちいずれか１つを含む合金で第１の電極３を構成してもよい。
【００３７】
第１の電極３の上面のほぼ中央には、半導体発光素子の外部接続用のパッド電極９が形成されている。パッド電極９は金（Ａｕ）若しくはアルミニウム（Ａｌ）からなる。パッド電極９は第１の電極３の上面の全面には形成されず、半導体発光素子を平面的に見て、第１の電極３の一部がパッド電極９の外側で露出している。パッド電極９は、外部接続ワイヤを接続するボンディング工程に耐えることができる厚みを有している必要があり、例えば１００ｎｍ〜１００μｍの厚みを有する。従って、パッド電極９は、発光層２から発せられる光に対して光透過性を有さず、わずかに光透過性を有していたとしても、外部接続ワイヤが接続されると、光を透過することが困難となる。
【００３８】
導電性基板１の主面１ｂ上には主面１ｂのほぼ全体にわたって、第２の電極４が形成されている。導電性基板１と低抵抗接触が可能な金（Ａｕ）、又は金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）、又は金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）とニッケル（Ｎｉ）等の金属を真空蒸着することによって第２の電極４が形成される。第２の電極４は導電性基板１と電気的にも機械的にも接続されている。
【００３９】
上述した構造に代えて、活性層７と第１の電極３の間に公知の電流拡散層やコンタクト層を形成してもよい。また、活性層７と第１の電極３の間のパッド電極９直下に公知の電流拡散層を形成してもよい。さらに、導電性基板１、第１のクラッド層５、活性層７、及び第２のクラッド層６のそれぞれの導電型を本実施形態と反対の導電型としてもよい。
【００４０】
図１〜図５に示す各部の形状は一例であって、半導体発光素子を平面的に見た場合に、パッド電極９の形状が四角形やその他の多角形であってもよい。また、半導体発光素子を平面的に見た場合に、導電性基板１及び発光層２の形状が四角形ではなく、円形であってもよい。
【００４１】
次に、図５及び図６を参照し、本実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明する。導電性基板１の主面１ａ上に、周知のＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によって、バッファ層１２、第１のクラッド層５、活性層７、第２のクラッド層６を形成する。バッファ層１２のうち、第１のバッファ層を形成する場合には、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）とアンモニアを反応室の中にそれぞれ決められた割合で流し込み、所定の厚みを有するＡｌＮ層を形成する。バッファ層１２のうち、第２のバッファ層を形成する場合には、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）とアンモニアをそれぞれ決められた割合で流し込み、所定の厚みを有するＧａＮ層を形成する。
【００４２】
続いて、バッファ層１２の上に第１のクラッド層５、活性層７、第２のクラッド層６を順次積層する。さらに、第２のクラッド層６の全面上に、第２のクラッド層６と低抵抗接触するＩＴＯを、真空蒸着法、スパッタリング法、又はＣＶＤ法等により堆積して第１の電極３を形成した後、アニール処理する（図５（ａ））。第１の電極３を形成した後に、パッド電極９となる金属膜を蒸着し、その後、アニール処理してもよい。
【００４３】
続いて、凹部１１ａを形成する準備段階として、凹部１１ａの中心に相当する領域に開口部が形成されるように、ＳｉＯ２からなる酸化膜４１を第１の電極３上に選択的に形成する（図５（ｂ））。この酸化膜４１をエッチングマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってドライエッチングを行う。これによって、第１の電極３、発光層２、及びバッファ層１２を貫通して導電性基板１の主面１ａに達し、断面形状がＵ字状の溝２１が形成される。溝２１の幅は２００ｎｍ〜１００μｍであり、より好ましくは１〜３μｍである。溝２１の底には、導電性基板１の表面が露出している（図５（ｃ））。
【００４４】
さらに、ＳｉＯ２からなる酸化膜４２を選択的に形成する。これによって、溝２１の底面、即ち導電性基板１の表面は露出した状態で、溝２１の側面は酸化膜４２によって被覆される（図５（ｄ））。続いて、導電性基板１をエッチングするエッチング液（例えば、導電性基板１がシリコン基板の場合、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）の混合液）を用いて、露出した導電性基板１の表面をエッチングする。これによって、溝２１の形成により導電性基板１の露出した部分を中心として、導電性基板１の内部にほぼ等方向に広がる凹部１１ａが形成される。凹部１１ａは発光層２の直下の領域にも形成される（図５（ｅ））。
【００４５】
続いて、電界めっき法により、導電性反射層１１の材料となる例えば銀（Ａｇ）を凹部１１ａの内部に付着させ、凹部１１ａを埋めることにより、導電性反射層１１を形成する。電解めっき法では、導電性基板１や発光層２を構成する材料に比べて、シリコン酸化膜には金属が付着しにくいため、銀（Ａｇ）が凹部１１ａに付着し、酸化膜４２には付着しない条件でめっきが行われる。溝２１の側面が酸化膜４２によって保護されているため、導電性反射層１１の材料となる金属を溝２１の側面に達するまで付着しても、溝２１の側面に付着する金属と発光層２との間でリーク電流が流れない。しかし、溝２１の側面に達するまで導電性反射層１１の材料が埋まらない程度にすることが望ましい（図６（ａ））。
【００４６】
続いて、パッド電極９を形成する領域の酸化膜４２を除去した後、金（Ａｕ）を堆積し、第１の電極３の上にパッド電極９を形成する。また、真空蒸着法等により、導電性基板１の主面１ｂ上に第２の電極４を形成し、所定の温度及び時間で加熱してアニール処理する（図６（ｂ））。続いて、溝２１の中心を通るように矢印２３に沿ってダイヤモンドカッターでダイシングする（図６（ｃ））。さらに、半導体発光素子を平面的に見た場合に、発光層２よりも外側（側方）に露出（突出）している導電性基板１及び導電性反射層１１の側面をエッチングして除去することによって、図１に示す構造が完成する。ここで、導電性反射層１１の端部（周辺部）が発光層２の端部（周辺部）と一致しているのが図１の構造であり、さらにエッチングして導電性反射層１１の端部（周辺部）の少なくとも一部が発光層２の内側にあるのが図４の構造である。
【００４７】
上述した本実施形態によれば、貼合せ工程を含まない製造工程により、導電性反射層１１を形成することによって、半導体発光素子を容易に製造することができる。また、貼合せ工程を含む製造工程により製造された半導体発光素子では、貼り合わされた層同士の密着性が問題となるが、本実施形態による半導体発光素子では、その問題が解消され、比較的高輝度な発光を得ることができる。
【００４８】
導電性反射層１１を形成した後、エピタキシャル成長を行うことにより、導電性反射層１１上に発光層を形成することも可能であるが、その場合には、発光層の結晶性が問題となり、発光層のうち導電性反射層１１上に位置する領域は良好に光を発しない。しかし、本実施形態では、導電性基板１上にエピタキシャル成長によって発光層を形成した後に導電性反射層１１を形成するので、発光層の結晶成長を良好に行うことができる。また、導電性反射層１１の材料を選択する幅が広がり、発光層から発せられる光を良好に反射し、発光層と比較的低抵抗接触となる導電性反射層１１の材料を容易に選択することができる。
【００４９】
次に、図７を参照し、本実施形態の変形例を説明する。この半導体発光素子では、導電性基板１に設けられた凹部１１ａの底面及び側面と、バッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２）の下面のうち凹部１１ａと対向する領域とに導電性反射層１１が形成されており、導電性反射層１１の内部に、導電性反射層１１とは屈折率の異なる反射層１３が形成されている。反射層１３を構成する材料は、導電性反射層１１よりも屈折率の高いものであることが望ましく、絶縁材料であってもよい。発光層２から発せられた光の一部は導電性反射層１１を透過し、反射層１３で反射される。従って、反射層１３が形成されていない場合よりも、光取り出し効率を向上することができる。この半導体発光素子を製造する場合、前述した導電性反射層１１の材料となる金属を凹部１１ａに付着させて、空洞が残るように導電性反射層１１を形成した後、その空洞に反射層１３を形成する。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図８は、本実施形態による半導体発光素子の断面構造を示している。この半導体発光素子では、バッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２。以下同じ）の表面のうち、導電性反射層１１と接する領域であって凹部１１ａと対向する領域（凹部１１ａが形成されたことによって露出したバッファ層１２の下面）に凹凸１４が形成されている結果、導電性反射層１１の上面（バッファ層１２と接する面）は、凹凸１４を有する租面となっている。導電性反射層１１の上面が平坦である場合、発光層２から発せられて下方向に向かう光は、導電性反射層１１に対する入射角度が臨界角よりも大きくなければ、反射しない。しかし、本実施形態による半導体発光素子では、導電性反射層１１の上面に凹凸１４が形成されているので、乱反射によって反射する光が増加し、光取り出し効率を向上することができる。
【００５１】
以下、図５及び図９を参照し、本実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明する。図５（ｅ）に示す構造を形成するまでの製造工程は、第１の実施形態と同様である。続いて、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）若しくは水酸化カリウム（ＫＯＨ）の溶液をエッチング液として約７０℃に温めてエッチングする。エッチング液に対する、酸化膜４２を構成するＳｉＯ２のエッチング速度が、バッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２）を構成するIII−Ｖ族化合物半導体よりも遅いので、酸化膜４２はエッチングされないが、凹部１１ａを形成することによって露出したIII−Ｖ族化合物半導体層（バッファ層１２または発光層２）の表面に凹凸１４が形成される（図９（ａ））。
【００５２】
続いて、電界めっき法により、導電性反射層１１の材料となる例えば銀（Ａｇ）を凹部１１ａの内部に付着させ、凹部１１ａを埋めることにより、導電性反射層１１を形成する（図９（ｂ））。パッド電極９を形成する領域の酸化膜４２を除去した後、金（Ａｕ）を堆積し、第１の電極３の上にパッド電極９を形成する。また、真空蒸着法等により、導電性基板１の主面１ｂ上に第２の電極４を形成し、所定の温度及び時間で加熱してアニール処理する（図９（ｃ））。続いて、溝２１の中心を通るように矢印２３に沿ってダイヤモンドカッターでダイシングする（図９（ｄ））。さらに、半導体発光素子を上方から平面的に見た場合に、発光層２よりも外側（側方）に露出している導電性基板１及び導電性反射層１１の側面をエッチングして除去することによって、図８に示す構造が完成する。
【００５３】
次に、図１０〜図１２を参照し、本実施形態の変形例を説明する。図１０に示す半導体発光素子では、図７に示す半導体発光素子と同様に、導電性反射層１１の内部に、導電性反射層１１とは屈折率の異なる反射層１３が形成されている。従って、反射層１３が形成されていない場合よりも、図７に示す半導体発光素子と同様の効果が得られ、光取り出し効率を向上することができる。
【００５４】
図１１に示す半導体発光素子では、導電性基板１及び導電性反射層１１が発光層２よりも外側（側方）へ延伸している。図１２は、この半導体発光素子を上方から平面的に見た場合の構造を示している。図１１は、図１２のII−II線で半導体発光素子を切断した場合の断面構造を示している。図１１及び図１２に示すように、半導体発光素子の側面に露出した導電性反射層１１の端部（周縁部）が発光層２よりも外側に位置している。導電性反射層１１の端部（周縁部）のうち、一部が発光層２よりも外側にあり、残りが発光層２の内側にあってもよい。この半導体発光素子の製造工程では、図９（ｄ）のようにダイシングした後、発光層２よりも外側（側方）に突出している導電性基板１と導電性反射層１１の側面におけるエッチングを行わない。
【００５５】
発光層２から発せられた光の一部は、発光層２よりも外側へ向かって進む。この光を、例えば矢印５１，５２が示すように導電性反射層１１で反射させて、良好に上方向に進行させることができ、光取り出し効率を向上することができる。また、この半導体発光素子の製造工程ではダイシング後のエッチングが省略されるので、より容易に製造することができる。なお、図１１に示す半導体発光素子に対して、図７に示す反射層１３を形成するようにしてもよい。この場合、図７に示す半導体発光素子と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図１３は、本実施形態による半導体発光素子の断面構造を示している。この半導体発光素子では、凹部１１ａが側方に向かって開口し、凹部１１ａの形成により導電性基板１と接触していないバッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２）の下面に膜状の導電性反射層１１が形成されている。凹部１１ａの表面の一部に導電性反射層１１の材料が付着しており、凹部１１ａと導電性反射層１１の間に空洞が形成されている。従って、本実施形態では、凹部１１ａの表面の少なくとも一部が導電性反射層１１と接していない。この半導体発光素子では、第１の実施形態による半導体発光素子と比較して、化合物半導体層（バッファ層１２または発光層２）と導電性基板１が接触している面積を小さくすることが可能なので、化合物半導体層と導電性基板１の線膨張係数の差に起因する応力を緩和することができる。
【００５７】
本実施形態による半導体発光素子では、導電性基板１及び導電性反射層１１が発光層２よりも外側（側方）へ延伸している。導電性反射層１１の端部（周縁部）のうち、一部が発光層２よりも外側にあり、残りが発光層２の内側にあってもよい。発光層２から発せられた光の一部は、発光層２よりも外側へ向かって進む。この光を、例えば矢印５３，５４が示すように導電性反射層１１で反射させて、良好に上方向に進行させることができ、光取り出し効率を向上することができる。また、この半導体発光素子の製造工程ではダイシング後のエッチングが省略されるので、より容易に製造することができる。
【００５８】
この半導体発光素子の製造工程では、ダイシング前において、図１４に示すように、導電性反射層１１の端部がバッファ層１２の端部よりも外側に延伸し、上方から平面的に見て溝２１から露出することもある。この溝２１から露出した部分は機械的に不安定であり、半導体発光素子の製造中等において、発光層２の端部まで、あるいは発光層２の内側まで千切れることもある。従って、導電性基板１が発光層２よりも外側（側方）へ延伸していても、上方から平面的に見て導電性反射層１１の端部が導電性基板１の内側にある場合もある。
【００５９】
以下、図５及び図１５を参照し、本実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明する。図５（ｅ）に示す構造を形成するまでの製造工程は、第１の実施形態と同様である。続いて、電界めっき法により、導電性反射層１１の材料となる例えば銀（Ａｇ）を、凹部１１ａの形成によって露出したバッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２）の表面に付着させ、導電性反射層１１を形成する。電解めっき法では、金属＞化合物半導体＞Ｓｉ＞ＳｉＯ２の順に膜が付着しやすいので、銀（Ａｇ）が化合物半導体に付着し、導電性基板１と酸化膜４２には付着しない条件でめっきが行われる（図１５（ａ））。
【００６０】
続いて、パッド電極９を形成する領域の酸化膜４２を除去した後、金（Ａｕ）を堆積し、第１の電極３の上にパッド電極９を形成する。また、真空蒸着法等により、導電性基板１の主面１ｂ上に第２の電極４を形成し、所定の温度及び時間で加熱してアニール処理する（図１５（ｂ））。続いて、溝２１の中心を通るように矢印２３に沿ってダイヤモンドカッターでダイシングする（図１５（ｃ））。以上の工程によって、図１３に示す構造が完成する。
【００６１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。本実施形態は、半導体発光素子と、これを保護するための保護素子とを組み合わせた複合半導体装置に関する。化合物系半導体を発光層に使用した発光素子は、静電破壊耐量が比較的小さいため、例えば１００Ｖよりも高いサージ電圧が印加されると、破壊に至ることがある。そこで、半導体発光素子の静電保護のため、発光素子と共にダイオードやコンデンサ等の保護素子を同一パッケージ内に搭載することが考えられる。
【００６２】
図１６は、本実施形態による複合半導体装置の断面構造を示している。この複合半導体装置は、発光素子としての発光ダイオードと、保護素子としてのショットキーバリアダイオードで構成される。図１６において、導電性基板１の発光素子形成領域８と発光層２と第１の電極３と第２の電極４とからなる部分を発光素子部又は発光素子と呼び、且つ導電性基板１の保護素子形成領域２４とショットキー接触金属層１８とからなる部分を保護素子部又は保護素子と呼ぶことができる。
【００６３】
導電性基板１は、導電型決定用不純物としてのボロン（Ｂ）等の３族元素を含むＰ型単結晶シリコン基板からなり、主面１ａと１ｂを有し、且つほぼ中央に保護素子形成領域２４を有している。導電性基板１のＰ型不純物濃度は、例えば５×１０１８〜５×１０１９［ｃｍ−３］程度であり、抵抗率は０．０００１〜０．０１［Ω・ｃｍ］程度である。従って、導電性基板１は、発光素子及び保護素子の電流通路として機能する。即ち、導電性基板１の中央の保護素子形成領域２４はショットキーバリアダイオードの本体部として機能すると共に、この電流通路として機能し、また導電性基板１の保護素子形成領域２４を囲む発光素子形成領域８は発光素子の電流通路として機能する。
【００６４】
さらに、導電性基板１は、発光層２のエピタキシャル成長のための基板としての機能、及び発光素子を構成するための発光層２と第１の電極３との支持体としての機能を有する。導電性基板１の主面１ａの外周部分に段差が形成され、かつ中央に窪み２５が形成されているが、導電性基板１の主面１ａの全部を平坦にしてもよい。また、導電性基板１の導電型をＮ型にしてもよい。また、導電性基板１の発光素子形成領域８の不純物濃度を保護素子形成領域２４よりも高くし、これにより、発光素子形成領域８の抵抗率を保護素子形成領域２４よりも低くし、発光素子の動作時の発光素子形成領域８における電圧降下を低減することも可能である。
【００６５】
発光素子の主要部を構成するための発光層２は、導電性基板１と異種のIII−Ｖ族化合物半導体からなる複数の層（バッファ層１２、第１のクラッド層５、第２のクラッド層６、及び活性層７）を有している。また、異種のIII−Ｖ族化合物半導体からなる複数の層は、主面２ａ（上面）から主面１２ａ（下面）に貫通する孔１６をそのほぼ中央に有している。この孔１６は導電性基板１の窪み２５に連続している。
【００６６】
孔１６及び窪み２５は、窪み２５を形成する前の導電性基板１の上に発光層２をエピタキシャル成長させた後にエッチングによって形成される。このため、導電性基板１が除去され、導電性基板１の窪み２５の表面にシリコンが露出する。また、孔１６及び窪み２５の壁面は発光層２の主面２ａからバッファ層１２の主面１２ａに向かって先細になるように傾斜している。なお、導電性基板１の窪み２５は保護素子形成領域２４に設けられている。また、孔１６及び窪み２５の壁面を覆うように絶縁膜１７が形成されている。
【００６７】
第１の電極３は、第１の部分としての光透過性導電膜１９と、第２の部分としてのボンディングパッド部分２０とからなる。ボンディングパッド部分２０は光透過性導電膜１９に接続されていると共にショットキー接触金属層１８にも接続されている。従って、第２の部分としてのボンディングパッド部分２０は外部接続機能の他に、光透過性導電膜１９とショットキー接触金属層１８との相互接続機能を有する。
【００６８】
第１の電極３の第２の部分としてのボンディングパッド部分２０の外周下部を、光透過性導電膜１９を介さないで発光層２の主面２ａにオーミック（低抵抗）接触させ、光透過性導電膜１９を省くこともできる。このようにボンディングパッド部分２０を発光層２の主面２ａにオーミック接触させる場合には、光透過性導電膜１９を省いても、発光層２に第１の電極３から電流を流すことができる。光透過性導電膜１９が省かれる場合には、ボンディングパッド部分２０の外周下部が第１の電極３の第１の部分として機能する。
【００６９】
光透過性導電膜１９は発光層２の全領域に電流を均一に流すためには有効である。しかし、光透過性導電膜１９の光透過率を１００％にすることは困難又は不可能であり、光透過性導電膜１９で光の吸収が生じる。また、光透過性導電膜１９を設けると、必然的に半導体発光素子がコスト高になる。従って、発光効率及びコストを勘案して光透過性導電膜１９を設けるか否かを決定する。
【００７０】
第１の電極３の第１の部分としての光透過性導電膜１９は発光素子部分として機能し、発光層２の主面２ａ即ち第２のクラッド層６の表面のほぼ全面に配置され、ここにオーミック接触している。従って、既に説明したように、光透過性導電膜１９は、発光層２に電流を均一に流すことに寄与し、且つ発光層２から放射された光の取り出しを可能にする。光透過性導電膜１９は厚さ１００ｎｍ程度のＩＴＯ即ち酸化インジウムと酸化スズの混合物からなる。なお、光透過性導電膜１９をニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），ロジウム（Ｒｈ），ルテニウム（Ｒｕ），オスミウム（Ｏｓ），イリジウム（Ｉｒ），金（Ａｕ）から選択された１種の金属膜、又はこれらから選択された２種の合金膜によっても形成できる。
【００７１】
ショットキー電極として機能するショットキー接触金属層１８は、例えばチタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ），クロム（Ｃｒ），アルミニウム（Ａｌ），サマリウム（Ｓｍ），白金シリサイド（ＰｔＳｉ）、パラジウムシリサイド（Ｐｄ２Ｓｉ）等からなり、絶縁膜１７に形成された孔１７ａを介して導電性基板１の窪み２５の表面にショットキー接触している。保護素子としてのショットキーバリアダイオードは導電性基板１の保護素子形成領域２４とショットキー接触金属層１８とによって形成されている。
【００７２】
第１の電極３の第２の部分としてのボンディングパッド部分２０は、平面的に見て第１の電極３の第１の部分の内側において、発光層２の表面積よりも小さい表面積を有するように形成され、且つアルミニウム（Ａｌ）又は金（Ａｕ）等からなる外部接続用ワイヤ２６を結合することができる金属からなり、光透過性導電膜１９に接続されていると共にショットキー接触金属層１８にも接続されている。即ち、ボンディングパッド部分２０は、光透過性導電膜１９の上面及び発光層２の傾斜側面を覆うように形成された、光透過性及び絶縁性を有する保護膜２７の孔２７ａを介して光透過性導電膜１９に接続され、且つ発光層２の孔１６の中に配置された、ショットキー電極として機能するショットキー接触金属層１８に接続されている。
【００７３】
ボンディングパッド部分２０は、平面的に見て、即ち導電性基板１の主面１ａに対して垂直な方向から見て、発光層２の少なくとも一部と保護素子形成領域２４の少なくとも一部を覆い、且つ発光層２の少なくとも一部を覆わないように配置され、且つ第１の部分としての光透過性導電膜１９とショットキー電極としてのショットキー接触金属層１８とを電気的に接続するように形成されている。
【００７４】
図１６では、ボンディングパッド部分２０が発光層２の孔１６の外側部分の上にも配置されている。なお、発光層２の孔１６の壁面と第１の電極３は絶縁膜１７で電気的に分離されている。ボンディングパッド部分２０の上面は外部接続用ワイヤ２６を結合できる面積を有し、且つ外部接続用ワイヤ２６の接続を容易にするために保護膜２７よりも上に突出している。
【００７５】
ボンディングパッド部分２０は、外部接続用ワイヤ２６のボンディングに耐えることができる厚み（例えば１００ｎｍ〜１００μｍ）を有する。従って、ボンディングパッド部分２０を光が透過することはできない。もし、光がわずかに透過するようにボンディングパッド部分２０を形成しても、ボンディングパッド部分２０に外部接続用ワイヤ２６等が接続されると、ボンディングパッド部分２０を介して光を取り出すことは不可能又は困難になる。なお、発光層２の側面とボンディングパッド部分２０との間を絶縁するために発光層２の孔１６の中に設けられた絶縁膜１７は孔１６の外の保護膜２７と同時に形成することができる。
【００７６】
保護素子形成領域２４は、平面的に見て、ボンディングパッド部分２０の内側に配置されている。保護素子形成領域２４が、平面的に見てボンディングパッド部分２０の外側にはみ出ても、保護素子の機能が低下することはない。
【００７７】
第２の電極４は金属層からなり、導電性基板１の主面１ｂの全面に形成されている。即ち、第２の電極４は導電性基板１の保護素子形成領域２４及び発光素子形成領域８の両方の下面にオーミック接触している。なお、第２の電極４を、図１６の破線で示すように、導電性基板１の主面１ａの外周側に配置することもできる。
【００７８】
第１の電極３のボンディングパッド部分２０は、発光素子の外部接続電極としての機能の他に、ショットキーバリアダイオードのショットキー接触金属層１８を発光素子に接続する機能を有する。第２の電極４は、発光素子とショットキーバリアダイオードの両方の電極として機能する。従って、図１６に示す複合半導体装置は、図１７に示す発光素子としての発光ダイオード６１と、保護素子としてのショットキーバリアダイオード６２との逆並列接続回路として機能する。
【００７９】
ショットキーバリアダイオード６２は、発光ダイオード６１に所定値以上の逆方向の過電圧（例えばサージ電圧）が印加されたときに導通する。これにより、発光ダイオード６１の電圧はショットキーバリアダイオード６２の順方向電圧に制限され、発光ダイオード６１が、静電気等に基づく逆方向の過電圧から保護される。
【００８０】
ショットキーバリアダイオード６２の順方向の導通開始電圧は発光ダイオード６１の許容最大逆方向電圧以下に設定される。即ち、ショットキーバリアダイオード６２の順方向の導通開始電圧は、発光ダイオード６１が破壊される恐れのある電圧よりも低い値に設定される。なお、ショットキーバリアダイオード６２の順方向の導通開始電圧は、正常時に発光ダイオード６１に印加される逆方向の電圧よりも高く、且つ発光ダイオード６１が破壊される恐れのある電圧よりも低いことが望ましい。
【００８１】
図１６では、さらに導電性基板１の主面１ａにおいて、導電性基板１の側面１ｃに露出する（側面１ｃに向かって開口する）ように凹部１１ａが形成され、凹部１１ａは導電性反射層１１で埋められている。図１６では、発光層２の外側にも導電性反射層１１が形成されているが、第１の実施形態と同様に、上方から平面的に見て発光層２の外側に導電性反射層１１が露出するように形成されていなくてもよい。
【００８２】
また、第２の実施形態と同様に、バッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２）のうち、導電性反射層１１と接する表面に凹凸が形成されていてもよい。この場合、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第３の実施形態と同様に、バッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２）の下面に膜状の導電性反射層１１が形成され、凹部１１ａの表面には導電性反射層１１の材料がほとんど付着しておらず、凹部１１ａと導電性反射層１１の間に空洞が形成されていてもよい。この場合、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
本実施形態による複合型半導体装置では、保護素子形成領域２４が、平面的に見てボンディングパッド部分２０の下に配置されている。従って、発光素子の光取り出し面積の低減を抑制して保護素子を形成することができ、保護素子内蔵の発光素子の小型化を図ることができる。そして、導電性反射層１１が発光層２の側方に設けられており、発光層２から導電性反射層１１へ向かう光が導電性反射層１１で反射されるので、上方向の光取り出し効率を向上することができる。
【００８４】
また、ボンディングパッド部分２０及び第２の電極４は、発光ダイオード６１とショットキーバリアダイオード６２との相互接続部分として機能していると共に、外部接続導体として機能しているので、複合半導体装置の構成が単純化され、小型化及び低コスト化を達成できる。さらに、保護素子形成領域２４が導電性基板１内に設けられているので、保護素子としてのショットキーバリアダイオード６２を容易且つ低コストに得ることができる。
【００８５】
また、発光層２の横方向の抵抗値が大きい場合、第１の電極３の光透過性導電膜１９によって、発光素子形成領域８を流れる電流を発光素子形成領域８の外側（横方向）へとより多く流してやることができるが、導電性反射層１１を通る電流経路の抵抗値を下げることによって、その効果をより高めることができる。従って、発光層２の活性層７から発せられる光のうち、発光素子形成領域８の外周部で発生する光を多くし、光取り出し効率を向上することができる。つまり、発光素子形成領域８の外周部に電流拡散機能を有する保護素子付き高輝度半導体発光素子（複合半導体装置）を提供することができる。
【００８６】
次に、図１８〜図２１を参照し、本実施形態の変形例を説明する。図１８に示す複合半導体装置では、図１６と比較して、ショットキー接触金属層１８が設けられておらず、導電性基板１の保護素子形成領域２４の主面１ａ側にＮ型半導体領域２８が形成されている。即ち、この複合半導体装置の保護素子は、導電性基板１に形成された１つのＰＮ接合を含む保護ダイオードからなる。この保護ダイオードは、Ｐ型の導電性基板１と、この導電性基板１の保護素子形成領域２４の中に島状に形成され、且つ導電性基板１の主面１ａ側に露出する表面を有しているＮ型半導体領域２８とからなる。
【００８７】
Ｎ型半導体領域２８は、導電性基板１にＮ型不純物を拡散又はイオン注入することによって形成されており、導電性基板１との間にＰＮ接合を形成している。Ｎ型半導体領域２８は保護素子形成領域２４の表面の窪み２５に露出するように配置されている。ボンディングパッド部分２０の先端部分はＮ型半導体領域２８にオーミック接触している。なお、オーミック接触を良くするための金属膜をボンディングパッド部分２０とＮ型半導体領域２８との間に配置してもよい。Ｎ型半導体領域２８は、平面的に見て、ボンディングパッド部分２０の内側に配置されている。この複合半導体装置でも、図１６に示す複合半導体装置と同様の効果が得られる。
【００８８】
図１９〜図２１に示す複合半導体装置では、平面的に見て、発光層２を貫通して導電性基板１に達する溝が複数形成されている。つまり、図１８に示す複合半導体装置の発光素子形成領域８の位置における構造が、複合半導体装置の側方へ向かって繰り返し形成されている。図２０及び図２１は、図１９に示す複合半導体装置を上方から平面的に見た場合の構造を示している。ここで、ボンディングパッド部分２０を取り囲むように発光層２が形成され、ボンディングパッド部分２０の外側であって発光層２の内側には、発光層２を貫通する溝が設けられている。この発光層２を貫通する溝には絶縁層２９が形成され、その内側は空洞となっている。導電性基板１の主面１ａには、各々の溝の位置を中心として、導電性基板１の内部へ向かって湾曲する凹部１１ａが形成されており、凹部１１ａは導電性反射層１１で埋められている。複合半導体装置を平面的に見た場合の溝及び凹部１１ａの形状は、図２０に示すように円形でもよいし、図２１に示すように四角形でもよい。
【００８９】
図１８〜図２１に示した複合半導体装置でも、第２の実施形態と同様に、バッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２）のうち、導電性反射層１１と接する表面に凹凸が形成されていてもよい。さらに、第３の実施形態と同様に、バッファ層１２（バッファ層１２を設けない場合には、発光層２）の下面に膜状の導電性反射層１１が形成され、凹部１１ａの表面には導電性反射層１１の材料がほとんど付着しておらず、凹部１１ａと導電性反射層１１の間に空洞が形成されていてもよい。また、図１６に示した構造と同様に、保護素子形成領域２４にショットキー接触金属層が形成されていてもよい。
【００９０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、第１〜第３の実施形態において、図６（ｃ）に示すように矢印２３で素子を切断せず、矢印４３で切断した構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体発光素子の断面構造を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による半導体発光素子の平面構造を示す模式平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による半導体発光素子の平面構造を示す模式平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による半導体発光素子（変形例）の断面構造を示す模式断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態による半導体発光素子（変形例）の断面構造を示す模式断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による半導体発光素子の断面構造を示す模式断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による半導体発光素子（変形例）の断面構造を示す模式断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による半導体発光素子（変形例）の断面構造を示す模式断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態による半導体発光素子（変形例）の平面構造を示す模式平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態による半導体発光素子の断面構造を示す模式断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態による半導体発光素子の断面構造を示す模式断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態による複合半導体装置の断面構造を示す模式断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態による複合半導体装置の等価回路を示す回路図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態による複合半導体装置（変形例）の断面構造を示す模式断面図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態による複合半導体装置（変形例）の断面構造を示す模式断面図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態による複合半導体装置（変形例）の平面構造を示す模式平面図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態による複合半導体装置（変形例）の平面構造を示す模式平面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１・・・導電性基板、２・・・発光層、３・・・第１の電極、４・・・第２の電極、５・・・第１のクラッド層、６・・・第２のクラッド層、７・・・活性層、９・・・パッド電極、１１・・・導電性反射層、１１ａ・・・凹部、１２・・・バッファ層、１３・・・反射層、１４・・・凹凸
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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