(57)【要約】【課題】第１電極の面積を、出来る限り小さくすることができ、しかも、組立て工程に大きな負担を与えることがない構成、構造を有し、同時に、高い静電破壊防止機能を備えた発光素子を提供する。【解決手段】本発明の発光素子は、第１化合物半導体層１１、活性層１２、第２化合物半導体層１３；第２化合物半導体層１３の頂面の略全面に形成された第２電極２２；第２電極２２を覆う絶縁層３１；第１開口部２３；第２開口部２４；第１開口部２３の底部に露出した第１化合物半導体層１１の部分に形成された第１電極２１；第１電極２１から第１開口部２３を介して絶縁層３１上に延び、第１パッド部２５を兼ねた第１電極延在部２１Ａ、並びに；第２電極２２に接続され、第２開口部２５に設けられた第２パッド部２６から成る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層、
（Ｂ）第２化合物半導体層上に形成された第２電極、
（Ｃ）第２電極を覆う絶縁層、
（Ｄ）絶縁層、第２電極、第２化合物半導体層及び活性層を貫通して設けられ、底部に第１化合物半導体層が露出した第１開口部、
（Ｅ）絶縁層を貫通して設けられ、底部に第２電極が露出した第２開口部、
（Ｆ）第１開口部の底部に露出した第１化合物半導体層の部分に形成された第１電極、
（Ｇ）第１電極から第１開口部を介して絶縁層上に延びる第１電極延在部、及び、絶縁層上に位置する第１電極延在部の一部分から構成された第１パッド部、並びに、
（Ｈ）第２開口部の底部に露出した第２電極の部分に接続された第２パッド部、
を備えることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
第１電極は１つであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
第１電極は複数であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
複数の第１電極は、発光素子の中心部を通る法線に関して回転対称に配置され、あるいは又、係る法線を含む仮想平面に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
複数の第１電極から延びる第１電極延在部は纏められて１つの第１パッド部が構成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項６】
複数の第２パッド部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
２つの第２パッド部が設けられており、該２つの第２パッド部は、発光素子の中心部を通る法線を含み、且つ、１つの第１パッド部の中心を通る仮想平面に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
第１電極の中心から、該第１電極に最も近い第１電極の中心までの距離は、３×１０-4ｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項９】
絶縁層は、絶縁層上に位置する第１電極延在部の部分と第２電極との間に設けられた絶縁層の第１部分、及び、それ以外の部分に設けられた絶縁層の第２部分から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
少なくとも絶縁層の第１部分を構成する材料の比誘電率εは、１×１０1以上であることを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
少なくとも絶縁層の第１部分を構成する材料は、酸化チタン、鉛系リラクサーセラミック、及び、ＴｉＯ3ベースセラミックから成る群から選択された少なくとも１種類の材料であることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
絶縁層上に位置する第１電極延在部の部分、絶縁層の第１部分、及び、第２電極によって形成されるコンデンサ部の容量は、１×１０-12Ｆ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１３】
絶縁層の第１部分は半導体セラミックス層から成り、
絶縁層上に位置する第１電極延在部の部分、絶縁層の第１部分、及び、第２電極によって、バリスタ部が構成されていることを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
【請求項１４】
半導体セラミックス層を構成する材料は、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、及び、シリコンカーバイドから成る群から選択された少なくとも１種類の材料であることを特徴とする請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１５】
絶縁層の第２部分を構成する材料は、ＳＯＧであることを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
【請求項１６】
第１電極延在部から絶縁層上を延びる第１放電電極部、及び、第２パッド部から絶縁層上を延びる第２放電電極部を更に備え、
第１放電電極部の端部と第２放電電極部の端部とは対向して位置し、放電ギャップを形成していることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１７】
第１放電電極部及び第２放電電極部は、高融点金属材料又はグラファイトから成ることを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
絶縁層は、第１開口部の側壁上を延在し、
第１電極延在部は、第１電極から第１開口部の側壁上の絶縁層の延在部を介して絶縁層上に延びることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１９】
第１化合物半導体層、活性層、及び、第２化合物半導体層は、ＩＩＩ族元素として少なくともガリウムを含み、Ｖ族元素として少なくとも窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項１８に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、実用新案登録第３０６８９１４号に開示された従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、図１５の（Ａ）に構成要素の模式的な配置図を示し、図１５の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った図１５の（Ｂ）に模式的な断面図を示すように、例えばサファイアから成る基板１１０Ａ上に、例えば、ＭＯＣＶＤ法に基づき形成された下地層１１０Ｂ、並びに、第１導電型（例えばｎ型）を有する第１化合物半導体層１１１、量子井戸構造を有する活性層１１２、及び、第２導電型（例えばｐ型）を有する第２化合物半導体層１１３が積層された積層構造の発光層を有する。第２化合物半導体層１１３の上には第２電極（ｐ側電極）１２２が設けられている。また、第２化合物半導体層１１３及び活性層１１２の一部分を除去することで第１化合物半導体層１１１の一部分が露出され、この露出した第１化合物半導体層１１１の部分の上に第１電極（ｎ側電極）１２１が設けられている。そして、第２電極（ｐ側電極）１２２から、残された第２化合物半導体層１１３の直下の活性層１１２の部分を経由して、第１化合物半導体層１１１、第１電極１２１（ｎ側電極）へと電流を流す。その結果、活性層１１２にあっては、電流注入によって活性層１１２の量子井戸構造が励起され、全面で発光状態となる。
【０００３】
ここで、基板側光取出し型の発光ダイオードにあっては、活性層１１２からの光は、直接、基板１１０Ａを通過して外部に射出され、あるいは又、第２電極１２２において反射され、基板１１０Ａを通過して外部に射出される。第２電極１２２を構成する材料として、例えば高反射率を有する銀（Ａｇ）が用いられる。そして、第２電極１２２の信頼性向上のために、通常、第２電極１２２は、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法や、真空蒸着法、スパッタリング法といったＰＶＤ法によって形成された絶縁膜１１４で被覆されている。尚、第１電極１２１及び第２電極１２２の上方の絶縁膜１１４の部分には開口部１２３，１２４が設けられ、露出した第１電極１２１及び第２電極１２２の上には、第１パッド部１２５、第２パッド部１２６が設けられている。
【０００４】
あるいは又、一面にｎ及びｐ電極を有する半導体発光素子と、半導体発光素子をフリップチップ接続するマウント部材からなり、半導体発光素子のｎ電極は略正三角形の頂点となる位置に複数形成され、半導体発光素子のｐ電極は少なくとも１つのｎ電極の周囲を囲むように形成されている発光装置が、特開２００６−１９３４７から周知である。
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３０６８９１４号
【特許文献２】特開２００６−１９３４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した構造を有する発光ダイオードにおいて、効率良く発光させるためには、各化合物半導体層の構造や構成（組成やキャリア濃度）、電流の流れと拡がりの関係、コンタクト抵抗等を考慮しながら、第１電極（ｎ側電極）１２１の面積を出来る限り小さく（狭く）設計し、同時に、電気特性を悪化させないように設計することが肝要である。また、発光ダイオードの高輝度化を達成するために、発光層の面積を拡大することは重要であり、発光ダイオードの外形寸法が決まれば、第１電極（ｎ側電極）１２１の面積が小さい程、発光層の面積を拡大することができる。
【０００７】
一方、発光ダイオードの組立て（回路基板やパッケージ台座上などへの組立て）工程の要請から、ワイヤーボンディング工程やダイボンディング工程に大きな負担（機械強度低下や実装性悪化）を与えることのない大きさを有するパッド部（第１パッド部１２５、第２パッド部１２６）が要求され、上述した第１電極（ｎ側電極）１２１の面積の狭小化といった要請と、相反する要件となっている。
【０００８】
そこで、通常、第１電極（ｎ側電極）を、実装に影響しない最小のパッド面積を確保しつつ、出来るだけ小さくし、第２電極（ｐ側電極）との隙間が、極力、狭くなるように配置している。従って、発光ダイオードに静電気等の高電界が加わると、化合物半導体層や、第１電極と第２電極との間の隙間に、直接、高電界が加わることになる。それ故、これらの耐電圧特性が、発光ダイオードの静電破壊強度を決める重要な要因となっている。
【０００９】
ところで、青色発光ダイオードや緑色発光ダイオードを構成する材料として知られている窒化物系化合物半導体は、ＧａＡｓ系化合物半導体やＩｎＰ系化合物半導体といった基板と成長層の結晶格子定数が同じである格子整合系の化合物半導体の結晶成長に比べて、窒化物系化合物半導体に対する完全な基板が存在しないが故に、格子不整合に起因する転位が多くなり易い。その結果、活性層（発光層）は、転位に起因した欠陥の影響を受け易く、電気的、機械的に脆弱な部分となり易い。
【００１０】
そして、以上に説明した種々の要因が重なり合って、一般に、窒化物系化合物半導体を用いた発光ダイオードにおいて、耐静電破壊強度を向上させ、同時に、高い歩留りでの製造を達成することには、相当な困難を伴う。
【００１１】
静電破壊の防止のために、例えば、主たる発光ダイオードと並列に逆方向に別の発光ダイオードを挿入し、主たる発光ダイオードに加わる静電電圧・電流を緩和する方式、ツェナーダイオードを発光ダイオードに並列に挿入する方式、チップタイプ積層バリスタを発光ダイオードに並列に接続する方式等が提案されている。しかしながら、これらの方式にあっては、１つの発光ダイオードに１つの素子を組み込むので、大幅なコストアップが避けられない。特に、発光ダイオードを多数使用する照明装置、液晶表示装置用のバックライト、発光ダイオード表示装置において、これらの方式の採用は極めて困難である。
【００１２】
また、特開２００６−１９３４７に開示された発光装置にあっては、半導体発光素子を構成するｎ電極及びｐ電極は一面に設けられており、ｐ電極はｎ電極の周囲を囲むように形成されているので、構造上、ウェハー（基板）面内にどうしても含まれてしまう結晶欠陥等の結晶構造の脆弱性に起因する低い耐静電破壊耐性を改善することは困難である。
【００１３】
従って、本発明の目的は、第１電極（ｎ側電極）の面積を、電気特性を悪化させることなく、出来る限り小さくすることができ、しかも、組立て工程に大きな負担を与えることがない構成、構造を有し、同時に、高い静電破壊防止機能を備えた発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の発光素子は、
（Ａ）第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層、
（Ｂ）第２化合物半導体層上に形成された第２電極、
（Ｃ）第２電極を覆う絶縁層、
（Ｄ）絶縁層、第２電極、第２化合物半導体層及び活性層を貫通して設けられ、底部に第１化合物半導体層が露出した第１開口部、
（Ｅ）絶縁層を貫通して設けられ、底部に第２電極が露出した第２開口部、
（Ｆ）第１開口部の底部に露出した第１化合物半導体層の部分に形成された第１電極、
（Ｇ）第１電極から第１開口部を介して絶縁層上に延びる第１電極延在部、及び、絶縁層上に位置する第１電極延在部の一部分から構成された第１パッド部、並びに、
（Ｈ）第２開口部の底部に露出した第２電極の部分に接続された第２パッド部、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光素子において、第１電極延在部は、第１電極から第１開口部を介して絶縁層上に延びるが、第１電極延在部と第１電極とを、別個の部材から構成してもよいし、一体化された部材から構成してもよい。また、第１パッド部は、第１電極延在部の一部分から構成されているが、第１パッド部と第１電極延在部とを、別個の部材から構成してもよいし、一体化された部材から構成してもよい。更には、第２パッド部は、第２開口部の底部に露出した第２電極の部分に接続されているが、即ち、第２パッド部は、第２電極に接続され、第２開口部に設けられているが、第２電極上から第２開口部の側壁に亙り設けられていてもよいし、第２電極上から第２開口部を介して絶縁層上を延びていてもよい。第１パッド部や第２パッド部の上に、ワイヤーボンディング工程やダイボンディング工程における一層の信頼性向上のために、例えば、メッキ層を形成してもよい。
【００１６】
本発明の発光素子において、第１電極は、１つである構成とすることもできるし、複数である構成とすることもできる。尚、前者の場合、第１電極は、発光素子の中心部に相当する領域に設けられていることが、電流の流れの均一性といった観点から好ましい。一方、後者の場合、複数の第１電極は、発光素子の中心部を通る法線（軸線）に関して回転対称に配置され、あるいは又、係る法線（軸線）を含む仮想平面に関して対称に配置されていることが好ましい。あるいは又、後者の場合、限定するものではないが、複数の第１電極から延びる第１電極延在部は纏められて１つの第１パッド部が構成されていることが好ましく、更には、複数の第２パッド部が設けられていることが望ましい。そして、この場合、２つの第２パッド部が設けられており、これらの２つの第２パッド部は、発光素子の中心部を通る法線（軸線）を含み、且つ、１つの第１パッド部の中心を通る仮想平面に関して対称に配置されていることが好ましい。このような構成によって、発光素子の組み立て時、高い安定性をもって発光素子の位置を保持することができる。第１電極の大きさは、発光素子の高輝度化の観点からは、出来る限り小さくすることが望ましいが、接触抵抗の観点からは、出来る限り大きくすることが望ましく、接触抵抗の観点からは、第１電極１つ当たりの面積を、１×１０-7ｃｍ2以上、好ましくは４×１０-6ｃｍ2以上とすることが好ましい。尚、第１電極１つ当たりの面積は、電極の数、接触抵抗、電流の広がり（シート抵抗）、発光素子に要求される輝度等から決定すればよい。
【００１７】
以上の好ましい構成を含む本発明の発光素子にあっては、第１電極の中心から、この第１電極に最も近い第１電極の中心までの距離（Ｌ1）を、３×１０-4ｍ（３００μｍ）以下とすることが望ましい。距離Ｌ1の下限値は、発光素子の構造、大きさ、第１電極の数、プロセスの実行の容易性（第１電極の数が多いと、例えば、第１電極延在部の形状が複雑になり、問題が生じ易い）等に依存して決定されるので、一義的に規定することはできない。
【００１８】
また、以上の好ましい構成を含む本発明の発光素子において、絶縁層は、絶縁層上に位置する第１電極延在部の部分と第２電極との間に設けられた絶縁層の第１部分、及び、それ以外の部分に設けられた絶縁層の第２部分から構成されている形態とすることができる。
【００１９】
そして、この場合、少なくとも絶縁層の第１部分を構成する材料の比誘電率εは、１×１０1（１０）以上であることが好ましい。尚、少なくとも絶縁層の第１部分を多層構造とすることもでき、この場合には、係る多層構造を構成する材料の内、比誘電率εの最も高い材料の比誘電率εが、１×１０1（１０）以上であることが好ましい。更には、少なくとも絶縁層の第１部分を構成する材料は、酸化チタン（ＴｉＯ2、比誘電率εは約１００）、鉛系リラクサーセラミック、及び、ＴｉＯ3ベースセラミックから成る群から選択された少なくとも１種類の材料であることが望ましく、あるいは又、絶縁層上に位置する第１電極延在部の部分、絶縁層の第１部分、及び、第２電極によって形成されるコンデンサ部の容量は、１×１０-12Ｆ（１ｐＦ）以上であることが望ましい。尚、場合によっては、絶縁層の第２部分を構成する材料の比誘電率ε、構成材料を、絶縁層の第１部分を構成する材料の比誘電率ε、構成材料と同じとすることができる。即ち、絶縁層の第１部分と第２部分とを同じ材料で同時に形成する構成とすることができる。但し、後述するように、絶縁層の第１部分と第２部分とを異なる材料から構成してもよい。
【００２０】
鉛系リラクサーセラミックとして、Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ，Ｆｅ，Ｗ，Ｍｇ，Ｎｉ）Ｏ3、ＰｂＴｉＯ3、Ｐｂ5Ｇｅ3Ｏ11を挙げることができるし、ＴｉＯ3ベースセラミックとして、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3、比誘電率εは１５００〜数万）、ＳｒＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3，Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12を挙げることができる。
【００２１】
あるいは又、絶縁層が、上述したとおり、第１部分及び第２部分から構成されている場合、絶縁層の第１部分は半導体セラミックス層から成り、絶縁層上に位置する第１電極延在部の部分、絶縁層の第１部分、及び、第２電極によって、バリスタ部が構成されている構成とすることができ、この場合、半導体セラミックス層を構成する材料は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、及び、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料であることが望ましい。ここで、バリスタとは、印加電圧の上昇に伴い、非直線的に抵抗値が減少する二端子素子である。即ち、バリスタは、放電開始電圧まではほぼ絶縁物と同等な高抵抗であるが、印加される電圧が放電開始電圧を超えると急激に抵抗値が減少し、ほぼ導通状態となる二端子素子である。半導体セラミックス層の形成方法として、スパッタリング法等のＰＶＤ法の他、例えば、特開平０５−２９９２１０に開示された水熱法（アルカリ溶液中の金属イオンによって電気化学的に成膜する手法）を挙げることができる。
【００２２】
あるいは又、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の発光素子にあっては、絶縁層の第２部分を構成する材料として、ＳＯＧ（Spin On Glass）を挙げることができる。尚、この場合、絶縁層の第１部分と第２部分とは、異なる材料から構成されている。ＳＯＧに関しては後述する。あるいは又、絶縁層の第２部分を構成する材料として、ＳｉＯX系材料、ＳｉＮY系材料、ＳｉＯXＮY系材料、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3を例示することができ、形成方法として、例えば真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、あるいは、ＣＶＤ法を挙げることができる。
【００２３】
あるいは又、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の発光素子において、第１電極延在部から絶縁層上を延びる第１放電電極部、及び、第２パッド部から絶縁層上を延びる第２放電電極部を更に備え、第１放電電極部の端部と第２放電電極部の端部とは対向して位置し、放電ギャップを形成している形態とすることができる。このような形態にあっては、第１放電電極部の端部と第２放電電極部の端部とによって、所謂放電管としての機能が構成される。そして、この場合、第１放電電極部及び第２放電電極部は、高融点金属材料（例えば、タングステン、モリブデン、タンタル、白金等）、又は、グラファイトから成ることが好ましい。放電ギャップの距離（第１放電電極部の端部と第２放電電極部の端部との間の距離）は、１０μｍ以下とすることが望ましい。
【００２４】
以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の発光素子にあっては、絶縁層は第１開口部の側壁上を延在し、第１電極延在部は、第１電極から第１開口部の側壁上の絶縁層の延在部を介して絶縁層上に延びる構成とすることができる。
【００２５】
以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の発光素子にあっては、第１化合物半導体層、活性層、及び、第２化合物半導体層は、ＩＩＩ族元素として少なくともガリウムを含み、Ｖ族元素として少なくとも窒素を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えば、ＧａＮ系化合物半導体（ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌＩｎＧａＮ混晶、ＩｎＧａＮ混晶を含む）から成る構成とすることができるが、これに限定するものではなく、その他、ＩｎＮ系化合物半導体、ＡｌＮ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓＰ系化合物半導体、ＧａＰ系化合物半導体、ＩｎＰ系化合物半導体を例示することができる。第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法を挙げることができる。また、発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザを挙げることができる。尚、発光素子を発光ダイオードから構成する場合、係る発光ダイオードは基板側光取出し型であり、活性層からの光は、直接、第１化合物半導体層あるいは更に後述する基体を通過して外部に射出され、あるいは又、第２電極において反射され、第１化合物半導体層あるいは更に基体を通過して外部に射出される。第２電極を、後述するように、例えば銀（Ａｇ）あるいは銀合金から構成することで、例えば９６％以上の光反射率を達成することができる。
【００２６】
以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の発光素子（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）においては、コンデンサ部が形成され、あるいは又、バリスタ部が形成され、あるいは又、放電ギャップが形成されているが、これらは、単独で形成されていてもよいし、複数種が形成されていてもよい。即ち、コンデンサ部単独、バリスタ部単独、放電ギャップ単独、（コンデンサ部，バリスタ部）の組合せ、（コンデンサ部，放電ギャップ）の組合せ、（バリスタ部，放電ギャップ）の組合せ、（コンデンサ部，バリスタ部，放電ギャップ）の組合せの７つのケースを挙げることができる。
【００２７】
本発明において、第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層は基体上に形成され、あるいは又、発光素子の製造過程の途中において第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層は基体上に形成されているが、基体として、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができる。
【００２８】
第１導電型がｎ型である場合には、第２導電型はｐ型であり、第１導電型がｐ型である場合には、第２導電型はｎ型である。
【００２９】
第１電極として、チタン（Ｔｉ）、ＴｉＷやＴｉＭｏといったチタン合金から成る電極（例えば、ＴｉＷ層、Ｔｉ層／Ｎｉ層／Ａｕ層等）、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金から成る電極を挙げることができる。尚、「／」の前に記載された層が、より一層、基体の近くに位置する（即ち、下側に位置する）。以下においても同様である。また、第２電極は、例えば、銀を含む（Ｉｎ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｐｔを含有する銀合金を包含する）構成とすることができる。第１電極延在部や第１パッド部、第２パッド部として、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層等といった［接着層（Ｔｉ層やＣｒ層等）］／［バリアメタル層（Ｐｔ層、Ｎｉ層、ＴｉＷ層やＭｏ層等）］／［実装に対して融和性の良い金属層（例えばＡｕ層）］のような積層構成とした多層メタル層を例示することができる。第１電極の形成方法、第２電極の形成方法、第１電極延在部や第１パッド部、第２パッド部の形成方法として、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、各種のＣＶＤ法、メッキ法を挙げることができる。第２電極と絶縁層との間に、例えば、ＴｉＷ層／Ｐｄ層／ＴｉＷ層／Ｎｉ層から成る保護層を設けてもよい。保護層を設けることによって、発光素子の組み立て時、ハンダや金ボールが溶融し、絶縁層を拡散して（絶縁層を突き抜けて）第２電極に到達することを確実に防止することができる。第１電極、第２電極の形成方法、第１電極延在部や第１パッド部、第２パッド部、保護層の形成方法として、真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、各種のＣＶＤ法、メッキ法を挙げることができる。尚、第２電極は、第２化合物半導体層上（例えば、第２化合物半導体層の頂面の略全面に）形成されているが、具体的には、第２電極は、第２化合物半導体層の頂面の全面に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層の頂面上に、第２化合物半導体層の頂面よりも少し小さく形成されていてもよい。第１パッド部を構成する材料と第２パッド部を構成する材料を同じとし、第１パッド部と第２パッド部とを同時に形成してもよい。
【００３０】
第１開口部及び第２開口部の形成方法として、リソグラフィ技術と、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法との組合せを挙げることができる。
【発明の効果】
【００３１】
前述したように、第１電極を最小化して発光面積を極大化することと、パッド面積を確保して実装性を安定化することは、従来の発光素子に関しては相反する条件である。そこで、本発明の発光素子においては、第２電極上に絶縁層を形成し、第１電極を極力小さくしつつ、絶縁層上に第１電極と電気的に接続され、大きな面積を有する第１パッド部を設けることで、「電極の多層化」を行い、上記の相反する条件を満足させている。即ち、本発明の発光素子においては、第１化合物半導体層の部分に形成された第１電極から第１開口部を介して絶縁層上に第１電極延在部が延び、絶縁層上に位置する第１電極延在部の一部分から第１パッド部が構成されているので、第１電極の面積を出来る限り小さく（狭く）設計し、同時に、電気特性を悪化させないように設計することが可能となる。一方、発光素子の組立て（回路基板やパッケージ台座上などへの組立て）工程であるワイヤーボンディング工程やダイボンディング工程において大きな負担（機械強度低下や実装性悪化）を与えることのない大きさを有する第１パッド部、第２パッド部を設けることができるので、第１電極の面積の狭小化といった要請とを同時に満足させることができる。
【００３２】
また、絶縁層を構成する材料を適切に選択することで、第１電極延在部、絶縁層及び第２電極によってコンデンサ部あるいはバリスタ部を形成することができるので、発光素子に高い静電破壊強度を付与することができ、高い歩留りでの発光素子の製造を達成することができるし、発光素子の製造コストの上昇を招くこともない。特に、照明装置や液晶表示装置のバックライト、発光ダイオード表示装置への応用といった極めて多数の発光素子を使用する分野での電子機器の製造コストの低減を図ることができる。また、特に、静電破壊強度を高くし難い窒化物系化合物半導体層から構成された発光素子に対して、外部からの静電気に起因した破壊を防止することができる結果、実装工程や実際の使用時における格段の信頼性向上に寄与することができる。
【００３３】
尚、第１電極延在部、絶縁層及び第２電極によってバリスタ部を形成すると、発光素子を直列に接続した場合に、発光素子の突発故障によってこの発光素子の発光層に電流が流れなくなっても、バリスタ部の放電開始電圧として適切な値を選択しておけば、故障した発光素子のバリスタ部を電流が流れるので、直列接続された全ての発光素子が不作動となってしまうといった最悪の事態が生じることを防止でき、発光素子を組み込んだ製品の信頼性を格段に改善することができる。また、コンデンサ部もバリスタ部も、基本的には、Ｖ−Ｉ特性が原点対称の特性を有するので、ツェナーダイオードに基づく静電対策に比べて、正逆両方向への対策が同時に可能となるので、より扱い易いデバイスとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００３５】
実施例１は、本発明の発光素子に関する。実施例１の発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体層から構成された発光ダイオードから成り、図２に模式的な平面図を示し、図２の矢印Ａ−Ａ及び矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な端面図を図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、
（Ａ）第１導電型（実施例１においては、ｎ型）を有する第１化合物半導体層１１、量子井戸構造を有する活性層１２、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型（実施例１においては、ｐ型）を有する第２化合物半導体層１３、
（Ｂ）第２化合物半導体層１３の上に（具体的には、第２化合物半導体層１３の頂面の略全面に）形成された第２電極２２、
（Ｃ）第２電極２２を覆う絶縁層３１、
（Ｄ）絶縁層３１、第２電極２２、第２化合物半導体層１３及び活性層１２を貫通して設けられ、底部に第１化合物半導体層１１が露出した第１開口部２３、
（Ｅ）絶縁層３１を貫通して設けられ、底部に第２電極２２が露出した第２開口部２４、
（Ｆ）第１開口部２３の底部に露出した第１化合物半導体層１１の部分に形成された第１電極２１、
（Ｇ）第１電極２１から第１開口部２３を介して絶縁層３１上に延びる第１電極延在部２１Ａ、及び、絶縁層３１上に位置する第１電極延在部２１Ａの一部分から構成された第１パッド部２５、並びに、
（Ｈ）第２開口部２４の底部に露出した第２電極２２の部分に接続された第２パッド部２６、
を備えている。尚、実施例１において、第１化合物半導体層１１、活性層１２及び第２化合物半導体層１３は、基体１０上に順次形成されている。
【００３６】
ここで、基体１０は、例えばサファイアから成る基板１０Ａ、及び、基板１０Ａ上に形成されたＧａＮから成る下地層１０Ｂから構成されている。また、ＳｉドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｓｉ）から成る第１化合物半導体層１１、ＩｎＧａＮ層（井戸層）及びＧａＮ層（障壁層）から成り、多重量子井戸構造を有する活性層１２、並びに、ＭｇドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｍｇ）から成る第２化合物半導体層１３が積層された積層構造から、発光層構造が構成されている。更には、第１電極２１は、Ｔｉ層／Ａｕ層／Ｎｉ層から成り、第２電極２２は、Ａｇ合金層／Ｎｉ層から成り、第２化合物半導体層１３の頂面上に第２化合物半導体層１３の頂面と同じ大きさで形成されている。また、絶縁層３１はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）から成り、第１パッド部２５を含む第１電極延在部２１Ａ、及び、第２パッド部２６は、Ｔｉ層／Ｎｉ層／Ａｕ層から成る。即ち、実施例１においては、第１電極延在部２１Ａと第１電極２１とを、別個の部材から別々に形成している。一方、第１パッド部２５と第１電極延在部２１Ａとは、一体化された部材から同時に形成されている。第２パッド部２６は、第２電極２２から第２開口部２４を介して絶縁層３１上に延びている。また、第１パッド部２５及び第２パッド部２６の上に、ワイヤーボンディング工程やダイボンディング工程における一層の信頼性向上のために、Ａｕ層から成るメッキ層（図示せず）が形成されており、第２電極２２と絶縁層３１との間には、ＴｉＷ層／Ｐｄ層／ＴｉＷ層／Ｎｉ層から成る保護層（図示せず）が設けられている。実施例１の発光ダイオードは基板側光取出し型であり、第２電極２２から、第２化合物半導体層１３、活性層１２の部分を経由して、第１化合物半導体層１１、第１電極２１へと電流を流すことで、活性層１２にあっては、電流注入によって活性層１２の量子井戸構造が励起され、全面で発光状態となり、基体１０を介して外部に光が出射される。
【００３７】
実施例１にあっては、第１電極２１を３箇所に設けた。そして、複数（３つ）の第１電極２１から延びる第１電極延在部２１Ａは纏められて１つの第１パッド部２５が構成されている。一方、第２パッド部２６が、２つ、設けられている。そして、これらの２つの第２パッド部２６は、発光素子の中心部を通る法線（軸線）を含み、且つ、１つの第１パッド部２５の中心を通る仮想平面に関して対称に配置されている。尚、このような構成によって、発光ダイオードの組み立て時、３点支持によって高い安定性をもって発光ダイオードの位置を保持することができる。ここで、第１電極２１は、発光ダイオードの中心部を通る法線（軸線）を含む仮想平面に関して対称に配置されている。第１電極２１の大きさを、直径４０μｍとした。第１電極１つ当たりの面積は、１．３×１０-5ｃｍ2である。また、第１電極２１の中心から、この第１電極２１に隣接する第１電極２１の中心までの距離（Ｌ1）は、それぞれ、２００μｍ、２００μｍ、１８５μｍである。絶縁層３１上に位置する第１電極延在部２１Ａの部分、絶縁層３１、及び、第２電極２２によってコンデンサ部が形成されている（図１２の（Ａ）の等価回路図を参照）。尚、コンデンサ部あるいは後述するバリスタ部が形成された部分を、図２においては斜線で示す。ここで、図２において斜線を付した第１電極延在部２１Ａの部分の面積は２×１０-4ｃｍ2であり、第２電極２２の面積は３６０μｍ×３６０μｍ＝０．１０８ｃｍ2であり、絶縁層３１の平均及び厚さ比誘電率εは０．３μｍ、ε＝２００〜５００であり、コンデンサ部の容量は１２０ｐＦ〜３００ｐＦである。無バイアス状態での発光層の接合容量は約１４０ｐＦである。尚、一般に、３００μｍ〜４００μｍ角程度の大きさの発光ダイオードにあっては、無バイアス状態での接合容量は１００ｐＦ〜３００ｐＦである。
【００３８】
以下、図３の（Ａ）、図４の（Ａ）、図５の（Ａ）、図６の（Ａ）及び図７の（Ａ）の基板等の模式的な部分的平面図、並びに、図４の（Ｂ）、（Ｃ）、図５の（Ｂ）、（Ｃ）、図６の（Ｂ）、（Ｃ）、図７の（Ｂ）、（Ｃ）の基板等の模式的な一部端面図を参照して、実施例１の発光素子の製造方法を説明する。尚、図４の（Ｂ）、図５の（Ｂ）、図６の（Ｂ）、図７の（Ｂ）は、図２の矢印Ａ−Ａに沿ったと同様の模式的な一部端面図であり、図４の（Ｃ）、図５の（Ｃ）、図６の（Ｃ）、図７の（Ｃ）は、図２の矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の模式的な一部端面図である。
【００３９】
［工程−１００］
先ず、サファイアから成る基板１０ＡをＭＯＣＶＤ装置に搬入し、水素から成るキャリアガス中、基板温度１０５０゜Ｃで１０分間の基板クリーニングを行った後、基板温度を５００゜Ｃまで低下させる。そして、ＭＯＣＶＤ法に基づき、窒素原料であるアンモニアガスを供給しながら、ガリウム原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスの供給を行い、ＧａＮから成る下地層１０Ｂを基板１０Ａの表面に結晶成長させた後、ＴＭＧガスの供給を中断する。
【００４０】
［工程−１１０］
次いで、基体１０上に、第１導電型を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第１導電型とは導電型が異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層１３を、順次、形成する。
【００４１】
具体的には、ＭＯＣＶＤ法に基づき、基板温度を１０２０゜Ｃまで上昇させた後、常圧にて、シリコン原料であるモノシラン（ＳｉＨ4）ガスの供給を開始することで、ＳｉドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｓｉ）から成り、ｎ型の導電型を有する厚さ３μｍの第１化合物半導体層１１を、下地層１０Ｂに結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、例えば、約５×１０18／ｃｍ3である。
【００４２】
その後、一旦、ＴＭＧガス、ＳｉＨ4ガスの供給を中断し、基板温度を７５０゜Ｃまで低下させる。そして、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガス及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを使用し、バルブ切り替えによりこれらのガスの供給を行うことで、ＩｎＧａＮ及びＧａＮから成り、多重量子井戸構造を有する活性層１２を結晶成長させる。
【００４３】
例えば、発光波長４００ｎｍの発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成約９％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び７．５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、２層の井戸層から成る）とすればよい。また、発光波長４６０ｎｍ±１０ｎｍの青色発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成１５％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び７．５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、１５層の井戸層から成る）とすればよい。更には、発光波長５２０ｎｍ±１０ｎｍの緑色発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成２３％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び１５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、９層の井戸層から成る）とすればよい。
【００４４】
活性層１２の形成完了後、ＴＥＧガス、ＴＭＩガスの供給中断と共に、キャリアガスを窒素から水素に切り替え、８５０゜Ｃまで基板温度を上昇させ、ＴＭＧガスとビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）ガスの供給を開始することで、厚さ１００ｎｍのＭｇドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｍｇ）から成る第２化合物半導体層１３を活性層１２の上に結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０19／ｃｍ3である。その後、ＴＭＧガス及びＣｐ2Ｍｇガスの供給中止と共に基板温度を低下させ、室温まで基板温度を下げて結晶成長を完了させる。
【００４５】
［工程−１２０］
こうして結晶成長を完了した後、窒素ガス雰囲気中で約８００゜Ｃ、１０分間のアニール処理を行って、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）の活性化を行う。
【００４６】
［工程−１３０］
その後、第２化合物半導体層１３の上に、所謂リフトオフ法に基づき、Ａｇ合金層／Ｎｉ層から成る第２電極２２を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、第２電極２２を設けるべきレジスト層の部分にリソグラフィ技術に基づき開口を形成し、次いで、全面にスパッタリング法あるいは真空蒸着法に基づきＡｇ合金層／Ｎｉ層を形成した後、レジスト層及びその上のＡｇ合金層／Ｎｉ層を除去する。こうして、図３の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す状態を得ることができる。尚、Ａｇ合金層／Ｎｉ層を形成した後、更に、その上に、ＴｉＷ層／Ｐｄ層／ＴｉＷ層／Ｎｉ層から成る保護層（図示せず）をスパッタリング法にて設けることが好ましい。
【００４７】
［工程−１４０］
次いで、リソグラフィ技術及びドライエッチング法に基づき、第２電極２２、第２化合物半導体層１３及び活性層１２を貫通した第１開口部２３を３箇所、形成する。第１開口部２３の底部には、第１化合物半導体層１１が露出する。こうして、図４の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す状態を得ることができる。尚、［工程−１３０］において第２電極２２を形成するとき、同時に、第２電極２２の部分に第１開口部２３を設けてもよい。
【００４８】
［工程−１５０］
その後、リフトオフ法に基づき、第１開口部２３の底部に露出した第１化合物半導体層１１の部分に、Ｔｉ層／Ａｕ層／Ｎｉ層から成る第１電極２１を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、第１電極２１を設けるべきレジスト層の部分にリソグラフィ技術に基づき開口を形成し、次いで、全面にスパッタリング法あるいは真空蒸着法に基づきＴｉ層／Ａｕ層／Ｎｉ層を形成した後、レジスト層及びその上のＴｉ層／Ａｕ層／Ｎｉ層を除去する。こうして、図５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す状態を得ることができる。
【００４９】
［工程−１６０］
次いで、スパッタリング法に基づき、全面に、厚さ０．３μｍのチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）から成る絶縁層３１を形成する（図６の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）参照）。その後、リソグラフィ技術及びドライエッチング法に基づき、第１開口部２３の底部に位置する第１電極２１の上方の絶縁層３１に第１開口部２３の一部を形成し、併せて、第２パッド部２６を形成すべき部分の絶縁層３１を除去することで絶縁層３１に２箇所の第２開口部２４を形成する。第２開口部２４の底部には、第２化合物半導体層１３（より具体的には、図示しない保護層）が露出する。絶縁層３１は、第１開口部２３の側壁上を延在しており、第１開口部２３の側壁上を覆っている。こうして、図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す状態を得ることができる。
【００５０】
［工程−１７０］
その後、第１パッド部２５を含む第１電極延在部２１Ａ、及び、第２パッド部２６を、リフトオフ法に基づき形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、その後、第１パッド部２５を含む第１電極延在部２１Ａ、及び、第２パッド部２６を設けるべきレジスト層の部分にリソグラフィ技術に基づき開口を形成し、次いで、全面にスパッタリング法あるいは真空蒸着法に基づきＴｉ層／Ｎｉ層／Ａｕ層を形成した後、レジスト層及びその上のＴｉ層／Ｎｉ層／Ａｕ層を除去する。尚、第１電極延在部２１Ａは、第１電極２１から第１開口部２３の側壁上の絶縁層３１の延在部を介して絶縁層３１上に延びている。
【００５１】
［工程−１８０］
次いで、第１パッド部２５及び第２パッド部２６の上に、ワイヤーボンディング工程やダイボンディング工程における一層の信頼性向上のために、Ａｕ層から成るメッキ層（図示せず）を形成する。
【００５２】
［工程−１９０］
最後に、ダイシングによりチップ化を行い、更には、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、例えば、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを完成することができる。こうして、図１の（Ａ）、（Ｂ）、図２に示す発光ダイオードを得ることができる。但し、図１の（Ａ）、（Ｂ）、図２は、ダイシングされた後の状態を、一部の構成要素の図示を省略して模式的に示す図である。
【００５３】
実施例１の発光ダイオードにおいては、第１電極２１を極小化して、最小、１箇所（実施例１にあっては３箇所）配置し、しかも、例えば、第２電極２２から第１電極２１へと流れる電流の広がりや、第１電極２１と第１化合物半導体層１１との接触抵抗のバランスに基づき、第１電極２１の大きさ及び配置位置を決定している。具体的には、例えば、第１電極２１の中心から、この第１電極２１に隣接する第１電極２１の中心までの距離が３×１０-4ｍ（３００μｍ）以下となるように、バランス良く、第１電極２１を配置すると、図１５に示した従来の発光ダイオードと同等あるいはそれ以下の低い駆動電圧での駆動が可能な発光ダイオードを実現することができる。そして、このような実施例１の発光ダイオードにおいては、図１５に示した従来の発光ダイオードよりも、第２電極２２の面積を１０％以上大きくすることができる。従って、同じ駆動電流においても電極単位面積当たりの電流密度を低減することができるため、より効率の高い状態で発光ダイオードを駆動することができる。
【００５４】
尚、３箇所に設けた第１電極２１の大きさを、直径３０μｍ、４０μｍ、５０μｍとしたが、駆動電圧に大きな差異は認められなかった。また、発光ダイオードの中心部に１箇所、直径５０μｍの第１電極２１を設けた発光ダイオードを作製したが、やはり、駆動電圧に大きな差異は認められなかった。
【００５５】
また、第１電極２１を３箇所に設けることで、電流の広がりバランスを良好にとることができる結果、発光層の励起ムラが低減し、発光層の全部分での発光状態を改善することができる。
【００５６】
そして、以上の結果、発光輝度で２０％以上の改善効果が認められ、同じチップ面積での発光効率を大幅に向上させることができた。また、第１パッド部２５を１箇所、第２パッド部２６を２箇所、設けることで、発光ダイオードの実装時、実装面を一面化でき、実装基板に対する接続不良等の実装不良を確実に回避することができた。
【００５７】
また、このような構造を有する発光ダイオードに、外部から静電気によるパルス状の電圧（以下、ＥＳＤ（Electro-Static Discharge）電圧と呼ぶ）が加わった場合、ＥＳＤ電流の一部は発光層へ流れ、残りはコンデンサ部へと流れるが、この按分は、それぞれのインピーダンス比で決定される。即ち、周波数が同じ成分に対して、静電容量が大きい方がインピーダンスは下がるので、そちらに一層多くの電流が流れることになる。また、ＥＳＤ電圧パルスの負荷として、数百ｐＦから数ｎＦを超える大きな容量成分が存在する場合、図１３に示すようなＥＳＤ電圧波形の内、時間的に早い成分（高周波成分であり、立ち上がりから数ナノ秒以内の成分）は、コンデンサ部の充放電に起因する作用で、その波形を大幅に歪められ、瞬間的に、電圧パルスが消失した負荷の小さいパルスに変形してしまう。従って、発光層と並列に設けられたコンデンサ部による発光層へのＥＳＤ電圧の負担の軽減効果によって、発光素子単体の場合と比べて、ＥＳＤ耐性が極めて良好となる。
【００５８】
このコンデンサ部を設計するとき、発光素子のＥＳＤ破壊を防ぐことが主たる目的なので、次の２条件を満たせばよい。即ち、
（１）コンデンサ部の静電容量が発光層の接合容量より十分に大きく、ＥＳＤ電圧パルスに対するインピーダンスが低いこと。
（２）コンデンサ部の静電破壊強度が、発光層の静電破壊強度と同等あるいはそれ以上であること。
【００５９】
ここで、（２）の静電破壊強度に関しては、一般に、絶縁層の絶縁破壊強度に関係する問題であるが、通常の絶縁層の成膜方法（スパッタリング法やＣＶＤ法等）で成膜した絶縁層でも、ＥＳＤ電圧のようなパルス状の電圧に対しては十分な静電破壊強度を有しており、発光層の静電破壊強度以上の強度を確保できるので、問題とはなり難い。
【００６０】
一方、（１）に関しては、発光ダイオードの大きさや発光層の構造等にもよるが、絶縁層の厚さを薄くし、第２電極と絶縁層上に位置する第１電極延在部の部分とが重なる部分の面積を大きくし、大きな比誘電率εを有する材料から絶縁層を構成することが必要とされる。然るに、絶縁層の厚さ、第２電極と絶縁層上に位置する第１電極延在部の部分とが重なる部分の面積の拡大は、発光ダイオードの大きさの制限や、現実的な成膜方法と最低確保すべき絶縁強度もあり、大幅に改善することは困難である。実施例１にあっては、それ故、絶縁層を構成する材料として、比誘電率εが１×１０2以上のものを用いることで、上記の（１）を満足させている。
【実施例２】
【００６１】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例１にあっては、絶縁層３１を同一材料から成る層から構成した。一方、実施例２にあっては、図２の矢印Ａ−Ａ及び矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の模式的な端面図を図８の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、絶縁層は、絶縁層上に位置する第１電極延在部２１Ａの部分と第２電極２２との間に設けられた絶縁層の第１部分４１、及び、それ以外の部分に設けられた絶縁層の第２部分４２から構成されている。
【００６２】
ここで、絶縁層の第１部分４１は、実施例１の絶縁層３１と同様に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）から成る。一方、絶縁層の第２部分４２は、ＳＯＧ層から成る。尚、絶縁層の第１部分４１は、図２において斜線を付した部分に設けられている。
【００６３】
従来の技術において、ＣＶＤ法やＰＶＤ法に基づき成膜された絶縁膜１１４には、ピンホールやクラックが発生し易いし、電極構造やデバイス構造から急峻な段差部が存在する場合、係る段差部を絶縁膜１１４で確実に覆うことが困難となる場合がある。また、コンタミネーションや異物等の存在によっても、絶縁膜１１４にピンホールやクラックが発生する虞がある。そして、絶縁膜１１４に僅かなピンホールやクラックでも発生すると、また、段差被覆性が悪いと、外部雰囲気中からの水分が侵入し、銀（Ａｇ）等から成る第２電極に達すると、第２電極において、イオン・マイグレーションが生じたり、ウィスカーが生成し、第２電極の劣化、ひいては、発光ダイオードの特性劣化が生じてしまう虞が生じる。
【００６４】
ピンホールやクラックの発生を抑制するために、絶縁膜１１４の成膜中の基板加熱温度を上げたり、逆スパッタリング法等によって第２電極の表面をクリーニングするなどによって下地を改善する方法等があるが、熱履歴やプラズマダメージ等の影響によって別の問題が生じる虞がある。また、急峻な段差部を絶縁膜１１４で確実に覆うことは困難である場合があるし、係る段差部が絶縁膜１１４の膜成長の不連続点になる場合もある。
【００６５】
従って、ピンホールやクラックが発生し難く、また、段差被覆性に優れた絶縁層によって電極が被覆された構造を有する発光素子を得るために、実施例２においては、絶縁層の第２部分４２をＳＯＧ層から構成する。ＳＯＧ層を形成するための一種の前駆体であるＳＯＧ材料層は液状であり、塗布法にて第２電極２２を覆うことができる。従って、粒界の無い連続膜によって第２電極２２を確実に被覆することができ、ピンホールやクラックが発生することがない。その結果、例えば銀（Ａｇ）から成る第２電極２２に、外部雰囲気中からの水分が到達することを確実に防止することができ、第２電極２２にイオン・マイグレーションが生じたり、ウィスカーが生成し、第２電極２２の劣化、ひいては、発光素子の特性劣化が生じてしまうといった問題が生じることを確実に防止することができる。従って、発光素子の信頼性の向上を図ることができ、厳しい環境下でも安定な特性を維持できるだけでなく、発光素子の製造歩留りの増加を達成することができる。
【００６６】
ＳＯＧ材料層とは、ケイ酸化合物（主に、シラノールや、ポリシラザン（Ｓｉ、Ｏ、（Ｎ、Ｈ）、アルキル基、アルコキシ基等で構成される化合物））を有機溶剤（例えば、アルコールや酢酸ブチル）に溶解した溶液を、各種の塗布法によって塗布することで形成される層を指す。ＳＯＧ材料層から有機溶剤を除去した後、ＳＯＧ材料層を焼成することで、ケイ酸ガラス（ＳｉＯ2）を主成分としたＳＯＧ層を得ることができる。一般に、ＳＯＧ層は内部応力が大きいが、例えば、１×１０-7ｍ（０．１μｍ）乃至５×１０-7ｍ（０．５μｍ）といった薄いＳＯＧ層を形成すれば、このような内部応力に起因した問題が生じることはない。塗布法として、スピンコーティング法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法といった各種印刷法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法；スタンプ法；スプレー法等を挙げることができる。
【００６７】
また、ＳＯＧ材料層を焼成することによってＳＯＧ層を得ることができるが、ＳＯＧ材料層の焼成条件として、以下の条件を挙げることができる。
焼成雰囲気：不活性ガス雰囲気、若しくは、
酸素ガスを０．１容量％乃至２０容量％、好ましくは２容量％乃至５容量％
含有する不活性ガス雰囲気
焼成温度  ：２５０゜Ｃ乃至７００゜Ｃ、好ましくは４００゜Ｃ乃至６００゜Ｃ
焼成時間  ：５分乃至６０分、好ましくは２０分乃至４０分
【００６８】
更には、ＳＯＧ層を形成した後、ＳＯＧ層の表面をプラズマ雰囲気に暴露する工程を更に含むことが望ましい。このように、ＳＯＧ層の表面をプラズマ雰囲気に暴露することによって、ＳＯＧ層の表面部分に含まれる有機物（例えば、炭化水素等）が除去され、高い品質を有するＳＯＧ層を得ることができる。プラズマ雰囲気の条件として、Ｏ2ガス、Ａｒガス、Ｎ2ガス等を単独使用、又は、混合使用して成るプラズマ雰囲気とし、圧力を０．１Ｐａ〜１００Ｐａとし、印加パワー及び処理時間はプラズマ装置及びプラズマダメージと効果を勘案して決定すればよく、例えば、印加パワー３５０Ｗ、１０分程度の処理時間を例示することができる。
【００６９】
以上の点を除き、実施例２の発光ダイオードは、実施例１の発光ダイオードと同じ構成、構造とすることができるので、実施例２の発光ダイオードの詳細な説明は省略する。以下、実施例２の発光ダイオードの製造方法の概要を説明する。
【００７０】
［工程−２００］
先ず、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１５０］と同様の工程を実行する。
【００７１】
［工程−２１０］
次いで、リフトオフ法に基づき、絶縁層の第１部分４１を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、絶縁層の第１部分４１を形成すべき第２電極２２の部分の上のレジスト層に開口を形成した後、全面に、実施例１の［工程−１６０］と同様にして、チタン酸バリウム層をスパッタリング法にて成膜し、次いで、レジスト層を除去することで、絶縁層の第１部分４１を形成することができる。
【００７２】
［工程−２２０］
その後、絶縁層の第２部分４２を形成する。具体的には、先ず、ＳＯＧ層の前駆体に相当するケイ酸化合物を有機溶剤に溶解した溶液から成るＳＯＧ材料層を、例えば、スピンコーティング法にて、全面に、形成する。次いで、ＳＯＧ材料層から有機溶剤を除去した後、ＳＯＧ材料層を焼成することで、ケイ酸ガラス（ＳｉＯ2）を主成分としたＳＯＧ層を得ることができる。ＳＯＧ材料層の焼成条件として、窒素ガス雰囲気といった不活性ガス雰囲気において、４００゜Ｃ、２０分を例示することができる。次いで、ＳＯＧ層を平坦化処理することで、絶縁層の第１部分４１の上に形成されたＳＯＧ層を除去する。こうして、絶縁層の第１部分４１及び絶縁層の第２部分４２から構成された絶縁層を得ることができる。
【００７３】
［工程−２３０］
次に、リソグラフィ技術及びドライエッチング法に基づき、第１開口部２３の底部に位置する第１電極２１の上方の絶縁層の第２部分４２に第１開口部２３の一部を形成し、併せて、第２パッド部２６を形成すべき部分の絶縁層の第２部分４２を除去し、絶縁層３１に２箇所の第２開口部２４を形成する。第２開口部２４の底部には、第２化合物半導体層１３（より具体的には、図示しない保護層）が露出する。
【００７４】
［工程−２４０］
その後、実施例１の［工程−１７０］と同様にして、第１パッド部２５を含む第１電極延在部２１Ａ、及び、第２パッド部２６を、リフトオフ法に基づき形成する。そして、更に、実施例１の［工程−１８０］〜［工程−１９０］と同様の工程を実行することで、発光ダイオードを完成することができる。
【００７５】
尚、［工程−２２０］と［工程−２３０］との間において、ＳＯＧ層の表面をプラズマ雰囲気に暴露する工程を含んでもよい。このようにＳＯＧ層の表面をプラズマ雰囲気に暴露することによって、ＳＯＧ層の表面部分に含まれる有機物（例えば、炭化水素等）が除去され、高い品質を有するＳＯＧ層を得ることができる。プラズマ雰囲気の条件として、以下の表１に示す条件を例示することができる。
【００７６】
［表１］
プラズマ雰囲気：Ｏ2ガス、Ａｒガス、Ｎ2ガス等を単独使用、又は、混合して使用
圧力          ：０．１Ｐａ〜１００Ｐａ
印加パワー    ：３５０Ｗ
処理時間      ：１０分
【実施例３】
【００７７】
実施例３は、実施例２の変形である。実施例２にあっては、絶縁層の第１部分４１を高誘電体材料であるチタン酸バリウム層から構成することで、絶縁層上に位置する第１電極延在部２１Ａの部分、絶縁層の第１部分４１、及び、第２電極２２によってコンデンサ部を形成した。一方、実施例３にあっては、図２の矢印Ａ−Ａ及び矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の模式的な端面図を図９の（Ａ）及び（Ｂ）に示し、等価回路図を図１２の（Ｂ）に示すように、絶縁層の第１部分５１は半導体セラミックス層、具体的にはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）から成り、絶縁層上に位置する第１電極延在部２１Ａの部分、絶縁層の第１部分５１、及び、第２電極２２によって、バリスタ部が構成されている。
【００７８】
以上の点を除き、実施例３の発光ダイオードは、実施例１の発光ダイオードと同じ構成、構造とすることができるので、実施例３の発光ダイオードの詳細な説明は省略する。また、実施例３の発光ダイオードの製造方法は、絶縁層の第１部分の構成材料が相違する点を除き、実質的に、実施例２の発光ダイオードの製造方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００７９】
実施例３の発光ダイオードの変形例を、図２の矢印Ａ−Ａ及び矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の模式的な端面図として図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示し、等価回路図を図１２の（Ｄ）に示す。この変形例にあっては、絶縁層は、絶縁層上に位置する第１電極延在部２１Ａの部分と第２電極２２との間に設けられた絶縁層の第１部分、及び、それ以外の部分に設けられた絶縁層の第２部分５２から構成されている。但し、絶縁層の第１部分は第１部分５１Ａと第１部分５１Ｂから構成されている。ここで、第１部分５１Ａは、第１パッド部２５の下に位置し、第１部分５１Ｂはそれ以外の部分に位置する。第１部分５１Ａは、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）から成り、第１パッド部２５、絶縁層の第１部分５１Ａ、及び、第２電極２２によって、バリスタ部が構成されている。一方、第１電極延在部２１Ａ、絶縁層の第１部分５１Ｂ、及び、第２電極２２によって、コンデンサ部が構成されている。
【実施例４】
【００８０】
実施例４は、実施例１あるいは実施例２の変形である。実施例４にあっては、図１１に模式的な平面図を示し、等価回路図を図１２の（Ｅ）に示すように、第１電極延在部２１Ａから絶縁層３１上を延びる第１放電電極部６１、及び、第２パッド部２６から絶縁層３１上を延びる第２放電電極部６２を更に備え、第１放電電極部６１の端部と第２放電電極部６２の端部とは対向して位置し、放電ギャップを形成している。そして、第１放電電極部６１の端部と第２放電電極部６２の端部とによって、所謂放電管としての機能が構成される。尚、第１放電電極部６１及び第２放電電極部６２は、高融点金属材料（例えば、タングステン）から成る。また、放電ギャップの距離（第１放電電極部６１の端部と第２放電電極部６２の端部との間の距離）は、１０μｍ以下、具体的には１μｍである。尚、コンデンサ部あるいは後述するバリスタ部が形成された部分を、図１１においては右上から左下に向かう斜線で示し、第１放電電極部６１及び第２放電電極部６２を、図１１においては左上から右下に向かう斜線で示す。
【００８１】
実施例４の発光ダイオードは、例えば、以下の方法で製造することができる。即ち、実施例１の［工程−１７０］に引き続き、リフトオフ法によって絶縁層３１上に、第１放電電極部６１と第２放電電極部６２を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、第１放電電極部６１及び第２放電電極部６２を形成すべき絶縁層３１の部分の上のレジスト層に開口を形成した後、全面に、タングステン層をスパッタリング法にて成膜し、次いで、レジスト層を除去することで、絶縁層３１の上に第１放電電極部６１及び第２放電電極部６２を形成することができる。尚、この時点では、第１放電電極部６１と第２放電電極部６２とは連続した状態で形成されている。その後、レーザ加工を行うことで、第１放電電極部６１の端部及び第２放電電極部６２の端部を形成することで、放電ギャップを得ることができる。あるいは又、放電ギャップをリフトオフ法にて形成してもよく、これによって、工程がより簡素化される。
【００８２】
以上の点を除き、実施例４の発光ダイオードは、実施例１の発光ダイオードと同じ構成、構造とすることができるので、実施例４の発光ダイオードの詳細な説明は省略する。
【００８３】
また、実施例４の発光ダイオードと実施例３の発光ダイオードを組み合わせることもできるし（等価回路図：図１２の（Ｆ）参照）、実施例４の発光ダイオードと実施例３の発光ダイオードの変形例を組み合わせることもできる（等価回路図：図１２の（Ｇ）参照）。また、比誘電率εの値の低い材料から絶縁層３１を構成することで、余り容量の大きくないコンデンサ部を設けたとしても、実施例４のように、発光ダイオードに所謂放電管としての機能を付与することで（等価回路図：図１２の（Ｃ）参照）、高い静電破壊防止機能を発現することができる。
【００８４】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した発光素子の構成、構造、発光素子を構成する材料、発光素子の製造条件や各種数値は例示であり、適宜変更することができる。実施例においては、第１電極を３箇所に設けたが、代替的に、発光ダイオードの中心部に１箇所、第１電極を設けてもよい。また、実施例１において、［工程−１７０］に引き続き、例えば、第１パッド部２５及び第２パッド部２６の上を除く全面にＳＯＧ層を形成してもよく、これによって、絶縁層３１の信頼性の一層の向上を図ることができる。
【００８５】
図１４に、図２の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１の発光素子（発光ダイオード）の変形例の模式的な端面図を示す。この発光ダイオードにあっては、絶縁層３１は、実施例２と同様にＳＯＧ層から成る。一方、第１パッド部２５の直下の絶縁層の部分３１Ａは、実施例１の絶縁層３１と同様に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）から成り、係る絶縁層の部分３１Ａは第１パッド部２５によって覆われている。即ち、この変形例にあっては、絶縁層３１の第１部分を多層構造としている。
【００８６】
場合によっては、基体１０を除去あるいは剥離してもよい。具体的には、レーザ・アブレーション法や加熱法、エッチング法に基づき、基体１０を除去あるいは剥離し、第１化合物半導体層１１を露出させた状態とし、あるいは、露出した第１化合物半導体層１１に各種の処理を施したり、露出した第１化合物半導体層１１に各種の発光素子構成要素（例えば、配線等）を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図２の矢印Ａ−Ａ及び矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１の発光素子（発光ダイオード）の模式的な端面図である。
【図２】図２は、実施例１の発光素子（発光ダイオード）の模式的な平面図である。
【図３】図３の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施例１の発光素子（発光ダイオード）の製造方法を説明するための模式的な部分的平面図、及び、模式的な一部端面図である。
【図４】図４の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図３の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に引き続き、実施例１の発光素子（発光ダイオード）の製造方法を説明するための模式的な部分的平面図、及び、模式的な一部端面図である。
【図５】図５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図４の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に引き続き、実施例１の発光素子（発光ダイオード）の製造方法を説明するための模式的な部分的平面図、及び、模式的な一部端面図である。
【図６】図６の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に引き続き、実施例１の発光素子（発光ダイオード）の製造方法を説明するための模式的な部分的平面図、及び、模式的な一部端面図である。
【図７】図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図６の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に引き続き、実施例１の発光素子（発光ダイオード）の製造方法を説明するための模式的な部分的平面図、及び、模式的な一部端面図である。
【図８】図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図２の矢印Ａ−Ａ及び矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の実施例２の発光素子（発光ダイオード）の模式的な端面図である。
【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図２の矢印Ａ−Ａ及び矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の実施例３の発光素子（発光ダイオード）の模式的な端面図である。
【図１０】図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図２の矢印Ａ−Ａ及び矢印Ｂ−Ｂに沿ったと同様の実施例３の変形例の発光素子（発光ダイオード）の模式的な端面図である。
【図１１】図１１は、実施例４の発光素子（発光ダイオード）の模式的な平面図である。
【図１２】図１２の（Ａ）〜（Ｇ）は、それぞれ、本発明の発光素子の等価回路図である。
【図１３】図１３は、ＥＳＤ電圧波形の一例を示すグラフである。
【図１４】図１４は、図２の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１の発光素子（発光ダイオード）の変形例の模式的な端面図である。
【図１５】図１５の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来の発光素子の構成要素の模式的な配置図、及び、図１５の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った従来の発光素子の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０・・・基体、１１・・・第１化合物半導体層、１２・・・活性層、１３・・・第２化合物半導体層、２１・・・第１電極、２１Ａ・・・第１電極延在部、２２・・・第２電極、２３・・・第１開口部、２４・・・第２開口部、２５・・・第１パッド部、２６・・・第２パッド部、３１・・・絶縁層、４１，５１Ａ，５１Ｂ・・・絶縁層の第１部分、４２，５２・・・絶縁層の第２部分、６１・・・第１放電電極部、６２・・・第２放電電極部
【図１】
2008108816.tif 000003
【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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