(57)【要約】      （修正有）【課題】全面的に除去されていた発光層部成長用のＧａＡｓ基板を、機能的素子構成要素として有効利用し、発光の外部への取出効率も高める。【解決手段】ＧａＡｓ単結晶からなる基板本体部１０ｍの第一主表面に、ＧａＡｓと異なる組成のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶からなる分離用化合物半導体層１０ｋを成長し、該分離用化合物半導体層１０ｋ上にＧａＡｓ単結晶からなる副基板部１０ｅを成長することにより複合成長用基板１０を作成し、その第一主表面上に、発光層部２４を有した主化合物半導体層４０を成長する。さらに、分離用化合物半導体層１０ｋを化学エッチングにて除去することにより複合成長用基板１０から副基板部１０ｅを分離して主化合物半導体層４０の第二主表面上への残留基板部１とするとともに、残留基板部に切欠き部１ｊを形成する。そして、該切欠き部１ｊの底面を、発光層部２４からの発光光束に対する光取出面又は反射面とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ単結晶からなる基板本体部の第一主表面に、ＧａＡｓと異なる組成のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶からなる分離用化合物半導体層をエピタキシャル成長し、該分離用化合物半導体層上にＧａＡｓ単結晶からなる副基板部をエピタキシャル成長することにより複合成長用基板を作成し前記副基板部の第一主表面上に発光層部を有した主化合物半導体層をエピタキシャル成長し、さらに前記分離用化合物半導体層を化学エッチングにて除去することにより前記複合成長用基板から前記副基板部が分離されて前記主化合物半導体層の第二主表面上への残留基板部となるとともに、該残留基板部の一部が切り欠かれて形成された切欠き部の底面が、前記発光層部からの発光光束に対する光取出面又は反射面とされることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記主化合物半導体層が、前記副基板部の第一主表面に接してエピタキシャル成長されてなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記主化合物半導体層の第一主表面側に主光取出面が形成されるとともに、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための光取出側電極が、前記主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成され、
前記主化合物半導体層の第二主表面側に位置する前記残留基板部を一部切り欠く形で、該残留基板部の第二主表面に開口する前記切欠き部としての開口部が形成されるとともに、該開口部の周縁に残留基板部が残され、
前記開口部に、前記発光層部からの発光光束を反射させる反射部が設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記主化合物半導体層の第一主表面側に主光取出面が形成されるとともに、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための光取出側電極が、前記主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成され、
前記主化合物半導体層の第二主表面側に位置する前記残留基板部のうち、前記主光取出面の直下部分の少なくとも一部に切欠き部が形成され、かつ、前記光取出側電極の直下部分の少なくとも一部が残留基板部に含まれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
【請求項５】
前記残留基板部の一部を切り欠いて切欠き部を形成し、該切欠き部の底面を主光取出面とするとともに、前記残留基板部の第二主表面を覆うように、前記発光層部へ発光駆動電圧を印加するための光取出側電極を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
【請求項６】
発光層部を有した主化合物半導体層が前記副基板部の第一主表面上にエピタキシャル成長され、前記残留基板部の一部に切欠き部が形成され、前記残留基板部の第二主表面を覆うように、前記発光層部へ発光駆動電圧を印加するための第一電極部が形成される一方、
前記発光層部が、前記残留基板部に近い側から第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造を有してなり、前記発光層部の第一主表面側には、前記発光層部からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる透明半導体層が形成されてなり、さらに、前記主化合物半導体層の第二主表面側から少なくとも前記活性層の第一主表面までの区間を、前記第二主表面の一部領域において切り欠くことにより電極用切欠き部が形成され、その電極用切欠き部の底面に前記第一電極部とは異極性となる第二電極部が配置されるとともに、前記透明半導体層の第一主表面が主光取出面とされることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法であって、
ＧａＡｓ単結晶からなる基板本体部の第一主表面に、ＧａＡｓと異なる組成のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶からなる分離用化合物半導体層をエピタキシャル成長し、該分離用化合物半導体層上にＧａＡｓ単結晶からなる副基板部をエピタキシャル成長することにより複合成長用基板を作成する複合成長用基板作成工程と、
前記副基板部の第一主表面上に、発光層部を有した主化合物半導体層をエピタキシャル成長する発光層部成長工程と、
前記分離用化合物半導体層を化学エッチングにて除去することにより前記複合成長用基板から前記副基板部を分離して前記主化合物半導体層の第二主表面上への残留基板部となす基板本体部除去工程と、
前記残留基板部の一部を切り欠いて切欠き部を形成する切欠き部形成工程と、
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００１−３３９１００号公報
【非特許文献１】日経エレクトロニクス２００２年１０月２１日号１２４頁〜１３２頁
【０００３】
発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子に使用される材料及び素子構造は、長年にわたる進歩の結果、素子内部における光電変換効率が理論上の限界に次第に近づきつつある。従って、一層高輝度の素子を得ようとした場合、素子からの光取出し効率が極めて重要となる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌＧａＩｎＰ（あるいはＧａＩｎＰ）活性層を、それよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。このようなＡｌＧａＩｎＰダブルへテロ構造は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶がＧａＡｓと格子整合することを利用して、ＧａＡｓ単結晶基板上にＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる各層をエピタキシャル成長させることにより形成できる。そして、これを発光素子として利用する際には、通常、ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単にＧａＡｓ基板ということがある）をそのまま素子基板として利用することも多い。しかしながら、発光層部を構成するＡｌＧａＩｎＰ混晶はＧａＡｓよりもバンドギャップが大きいため、発光した光が素子基板部に吸収されて十分な光取出し効率が得られにくい難点がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、成長用のＧａＡｓ基板を剥離する一方、補強用の素子基板（導電性を有するもの）を、反射用のＡｕ層を介して剥離面に貼り合わせる技術が開示されている。また、非特許文献１には、反射率の波長依存性がＡｕよりも小さいＡｌにて反射層を構成することにより、反射強度を高めるようにした発光素子が開示されている。該非特許文献１の素子構造においては、発光層部とシリコン基板からなる素子基板との間にＡｌ反射層が配置され、さらに、Ａｌ反射層とシリコン基板との間には、シリコン基板と発光層部との貼り合わせ接合を容易にするために、Ａｕ層を介在させている。具体的には、発光層部側に形成したＡｌ反射層を覆うようにＡｕ層を形成し、他方シリコン基板側にもＡｕ層を形成して、それらＡｕ層同士を密着させて貼り合わせを行なうようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び非特許文献１は、いずれも発光素子の光取出し効率の向上を図る観点において、光吸収性のＧａＡｓ基板は「百害あって一利なし」の技術思想に立脚しており、ＧａＡｓ基板を完全除去することに主眼が置かれている。シリコン基板などと比較すればかなり高価なＧａＡｓ基板を、何ら利用の考慮もなく全て除去し、別に補強用のシリコン基板を設けるというのは、光取出し効率を優先させるためとはいえ、いかにも無駄が多すぎるといえる。また、発光層部成長用のＧａＡｓ基板は、素子製造時に必要なハンドリングのための強度を担う役割も有するのであるが、これを除去すれば、ごく薄い発光層部のみでハンドリング等に耐えうる強度を到底確保できるはずもない。従って、上記文献では、ＧａＡｓ基板を発光層部から除去したあと、Ａｕ層を介してシリコン基板を発光層部に貼り合わせ、このシリコン基板をＧａＡｓ基板に代わる補強用の基板として利用するのであるが、新たな基板の貼り合わせ工程が必要となる。
【０００６】
本発明の課題は、これまで全面的に除去されていた発光層部成長用のＧａＡｓ基単結晶を、機能的素子構成要素として有効利用することができ、しかも、発光光束の外部への取出し効率も高めることができる発光素子とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の発光素子は、ＧａＡｓ単結晶からなる基板本体部の第一主表面に、ＧａＡｓと異なる組成のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶からなる分離用化合物半導体層をエピタキシャル成長し、該分離用化合物半導体層上にＧａＡｓ単結晶からなる副基板部をエピタキシャル成長することにより複合成長用基板を作成し副基板部の第一主表面上に発光層部を有した主化合物半導体層をエピタキシャル成長し、さらに分離用化合物半導体層を化学エッチングにて除去することにより複合成長用基板から副基板部が分離されて主化合物半導体層の第二主表面上への残留基板部となるとともに、該残留基板部の一部が切り欠かれて形成された切欠き部の底面が、発光層部からの発光光束に対する光取出面又は反射面とされることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の発光素子の製造方法は、上記発光素子の製造方法であって、
ＧａＡｓ単結晶からなる基板本体部の第一主表面に、ＧａＡｓと異なる組成のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶からなる分離用化合物半導体層をエピタキシャル成長し、該分離用化合物半導体層上にＧａＡｓ単結晶からなる副基板部をエピタキシャル成長することにより複合成長用基板を作成する複合成長用基板作成工程と、
副基板部の第一主表面上に、発光層部を有した主化合物半導体層をエピタキシャル成長する発光層部成長工程と、
分離用化合物半導体層を化学エッチングにて除去することにより複合成長用基板から副基板部を分離して主化合物半導体層の第二主表面上への残留基板部となす基板本体部除去工程と、
残留基板部の一部を切り欠いて切欠き部を形成する切欠き部形成工程と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
上記本発明においては、基板本体部、分離用化合物半導体層及び副基板部からなる複合成長用基板の、発光層部の結晶成長に使用する側の主表面（すなわち、第一主表面）側をなす副基板部を複合成長用基板から分離し、発光層部を含む主化合物半導体層の第二主表面側に残して残留基板部とする。さらに、残留基板部の一部を切り欠いて切欠き部を形成し、該切欠き部の底面を、発光層部からの発光光束に対する光取出面又は反射面として利用することにより、素子の光取出し効率を高めることができる。他方、ＧａＡｓ単結晶からなる残留基板部は素子構成要素として有効活用することができる。具体的には、次のような利用形態がある。
・発光層部の支持体とする。
・主化合物半導体層の第一主表面か第二主表面のいずれかに、これを部分的に覆う光取出面側電極を形成する場合、その光取出面側電極直下領域への分配電流を迂回させるための電流阻止層とする。
・ＧａＡｓは電気陰性度が高いので、該ＧａＡｓ単結晶からなる残留基板部をオーミック接触形成用の接合合金化層の形成領域として利用し、素子の順方向電圧低減に寄与させる。なお、「主化合物半導体層」は、発光層部を含む化合物半導体の積層体を、切欠き部底面を含む平面にて厚さ方向に二分したとき、発光層部を含んでいる部分のことをいう。
【００１０】
また、素子構成要素として成長用基板を利用する際に、結晶成長工程でのハンドリング等を考慮した基板の適性厚さは、素子構成要素として利用する際の適性厚さよりもはるかに大きいので、適当な厚さの残留基板部を形成するには、発光層部を成長後に成長用基板の厚みを大幅に減ずる必要がある。本発明では、基板本体部と異なる組成のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶からなる分離用化合物半導体層をエピタキシャル成長し、該分離用化合物半導体層上にＧａＡｓ単結晶からなる副基板部をエピタキシャル成長することにより、成長用基板を複合成長用基板として形成する。そして、副基板部の第一主表面に例えばＡｌＧａＩｎＰからなる発光層部を有した主化合物半導体層をエピタキシャル成長し、分離用化合物半導体層をなす化合物半導体とＧａＡｓとの化学エッチングに対するエッチング速度の差を利用して、分離用化合物半導体層を化学エッチングにて除去することにより複合成長用基板部から副基板部を分離する。これにより、成長用基板の減厚工程を非常に簡単に行なうことができ、また、副基板部を分離用化合物半導体層上へのエピタキシャル層として構成することで、該副基板部に基づく残留基板部の厚さ精度を向上させることができる。さらには、分離用化合物半導体層と接する副基板部の第二主表面が、機械的な加工が関与しない化学エッチング面となるので、該副基板部に基づく残留基板部の結晶品質も高めることができる。
【００１１】
複合成長用基板から副基板部を分離する具体的な方法には、次の２種がある。
（１）分離用化合物半導体層をエッチストップ層とし、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有する第一エッチング液を用いて基板本体部をエッチング除去し、次いでエッチストップ層に対して選択エッチング性を有する第二エッチング液を用いてエッチストップ層をエッチング除去する。なお、基板本体部は、第二主表面側から平面研削等の機械研削により予め減厚しておき、その後エッチングするようにしてもよい。エッチストップ層としては例えばＡｌＩｎＰ層を利用できる。
（２）分離用化合物半導体層を剥離層として形成し、その剥離層を選択エッチングすることにより、複合成長用基板から副基板部を分離する。この方法は、副基板部の分離（剥離）時に基板本体部が消失せず、次の発光素子の製造時に該基板本体部を再利用できる利点がある。
【００１２】
基板本体部上に副基板部をエピタキシャル成長する工程としては、２０μｍ以下の比較的薄い副基板部を形成したい場合は周知のＭＯＶＰＥ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法を利用できる。他方、２０μｍを超える厚い副基板部を形成したい場合は、ハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth Method：ＨＶＰＥ）を用いると能率的である。ＨＶＰＥ法は、蒸気圧の低いＧａ（ガリウム）を塩化水素との反応により気化しやすいＧａＣｌに転換し、該ＧａＣｌを媒介とする形でＶ族元素源ガスとＧａとを反応させることにより、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の気相成長を行なう方法である。前述のＭＯＶＰＥ法による層成長速度は例えば約４μｍ／時程度と小さく、厚く副基板部を形成したい場合は、能率の点で明らかに不利である。これに対して、ＨＶＰＥ法の層成長速度は例えば約９μｍ／時とＭＯＶＰＥ法の２倍以上にも及び、副基板部を非常に高能率にて形成できるほか、高価な有機金属を使用しないので、原材料費をＭＯＶＰＥ法よりもはるかに低く抑えることができる。また、ＭＯＶＰＥ法では得られる化合物半導体層にＨやＣの残留量が多く、望む導電率が得られない場合があるが、ＨＶＰＥ法により成長した層は、ＭＯＶＰＥ法と異なりＣやＨの残留が生じにくく、具体的にはＣやＨの残留濃度を１×１０１８／ｃｍ３以下に留めることが極めて容易となる。ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）により形成された透明厚膜半導体層のＣ及びＨ濃度は、例えば７×１０１７／ｃｍ３以下に留めることが可能であり、検出限界以下（例えば１×１０１７／ｃｍ３程度あるいはそれ以下）とすることも比較的容易である。
【００１３】
副基板部は上記のごとく基板本体部上にエピタキシャル成長することにより形成されるものであるから、その主表面は、研磨等により形成された主表面と比較してダメージや結晶欠陥も少ない。従って、主化合物半導体層を副基板部の第一主表面に接してバッファ層を介することなくエピタキシャル成長しても、十分に高品質の発光層部を得ることができる。当然、バッファ層を形成しないので工程の簡略化を図ることができる。
【００１４】
以下、本発明の発光素子の具体的な態様につき、個別に説明する。
（第一態様）
主化合物半導体層の第一主表面側に主光取出面が形成されるとともに、発光層部に発光駆動電圧を印加するための光取出側電極が、主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成され、
主化合物半導体層の第二主表面側に位置する残留基板部を一部切り欠く形で、該残留基板部の第二主表面に開口する切欠き部としての開口部が形成されるとともに、該開口部の周縁に残留基板部が残され、
開口部に、発光層部からの発光光束を反射させる反射部が設けられたことを特徴とする。本発明において素子の「光取出面」とは、発光光束が外部に取出可能となっている素子表面のことであり、「主光取出面」とは、第一態様、第二態様及び第四態様においては主化合物半導体層の第一主表面に形成される光取出面のことを、また第三態様においては主化合物半導体層の第二主表面に形成される光取出面のことを、それぞれ意味する。また、上記主光取出面以外にも、主化合物半導体層に含まれる後述の透明厚膜半導体層あるいは補助電流拡散層の側面や、主化合物半導体層に形成される切欠き部の底面などが光取出面を構成可能である。
【００１５】
第一態様の発光素子においては、残留基板部の一部を切り欠く形で該残留基板部の第二主表面に開口部を形成し、その開口部に、発光層部からの発光光束を反射させる反射部を設ける。成長用の副基板部の一部が残留基板部として発光層部への剛性付与の機能を果たせば、発光層部の第二主表面側にはシリコン基板などの導電性基板を補強目的で新たに貼り合わせる必要がなくなる。そして、反射部自体は形成された開口部に基板貼り合わせを前提とせずに配置すればよく、当然、貼り合わせ熱処理も不要なので、反射部が冶金的反応等により反射率を落とす心配もない。かくして、第一態様の発明の採用により、反射部をなす金属層を介してシリコン基板などの素子基板を発光層部に貼り合わせる工程が本質的に不要であり、しかも製造時のハンドリングに耐える十分な剛性も容易に確保できる発光素子が実現する。
【００１６】
切欠き部を形成する際には、厚さが十分（例えば２０ｎｍ以下）に小さければ、残留基板部の一部が切欠き部の底位置に残留していても差し支えない。しかし、反射率を可及的に高める観点においては、ＧａＡｓ残留基板部に由来した光吸収性の化合物半導体がなるべく切欠き部の底に残留していないこと、つまり、切欠き部が残留基板部を厚さ方向に貫通して形成され、（残留基板部よりも光吸収性の小さい）主化合物半導体層の第二主表面を切欠き部に露出させることが望ましい。
【００１７】
第一態様の発明の発光素子は、光取出し効率を高めるために、次のように構成することが有効である。すなわち、開口部を、主光取出面の直下領域と重なる形で形成し、該開口部内にて反射部を、主光取出面の直下領域と重なる形で設ける。このようにすると、主光取出面の直下位置に反射部を望ませることができ、反射光束をより効率的に取り出すことができるので、発光素子全体のさらなる発光強度増加に寄与する。
【００１８】
一方、開口部を光取出側電極の直下領域と重なる形で形成し、該開口部内にて反射部を、該光取出側電極の直下領域と重なる形で設けることもできる。光取出側電極の直下領域に設けた反射部は、直上方向への反射光は光取出側電極に遮られるものの、電極外形線を見込む角度よりも大きな角度で斜めに反射される光は、光取出側電極外側の光取出領域から外部に取り出すことができ、反射光束のより効率的な取出しに寄与する。なお、主光取出面の直下領域に加え、さらに光取出側電極の直下領域にも反射部を設けることで反射光束の取出し効率が一層高められることは、いうまでもない。
【００１９】
素子の発光強度を高めるには、主光取出面に臨む発光層部領域に電流を一様に供給することが重要であり、特に、光取出側電極から離れた領域にも十分な電流を供給するには、発光層部と光取出側電極との間に電流拡散層を設けておくことが有効である。電流拡散層は、発光層部よりもドーパント濃度を高めた化合物半導体層として形成することができるほか、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide）などの導電性酸化物層として形成することもできる。
【００２０】
主光取出面は、該電流拡散層の第一主表面周縁に沿って光取出側電極を取り囲む形態で形成されることが好ましい。このようにすると、光取出側電極の周囲領域に電流を一様に供給することができ、光取出し効率向上に寄与する。この場合、発光層部への通電経路を構成する残留基板部を、該発光層部を含む主化合物半導体層の第二主表面の周縁に沿って枠状に形成し、当該枠状の残留基板部の内側に前記の開口部を形成することができる。枠状の残留基板部を設けることで、光取出側電極を取り囲む主光取出面に電流を集中させることができ、発光層部を光取出しに有利な領域で優先的に発光させることができるので、光取出し効率を一層向上させることができる。
【００２１】
上記の構成においては、光取出側電極の主化合物半導体層の第二主表面への投影外形線を、枠状の残留基板部の内側に位置させることができる。そして、開口部において、該枠状の残留基板部の内縁と光取出側電極の投影外形線との間に位置する領域を反射部にて覆うことができる。この構造によると、光取出側電極を取り囲む光取出領域と枠状の残留基板部との間に形成される一定幅の領域において、反射部による反射光束を効果的に取り出すことができ、光取出し効率の更なる向上に寄与する。
【００２２】
また、光取出側電極の直下領域においては、主化合物半導体層と反射部との接触抵抗を、主化合物半導体層と残留基板部との接触抵抗よりも高くすることができる。光取出側電極の直下領域では、発光層部をいくら光らせても発光光束の多くが光取出側電極に遮られ、外部に効率よく取り出すことができない。従って、光取出側電極の直下領域で通電電流を大きくすることは得策でない。そこで上記のように、開口部において、光取出側電極の直下領域に反射部を配置し、かつ、該反射部と主化合物半導体層との接触抵抗を、残留基板部と主化合物半導体層との接触抵抗よりも高くすることで、光取出側電極の直下領域に分配される通電電流を少なくすることができ、その分、主光取出面の直下に位置する残留基板部側の発光層部領域に電流を優先的に流すことができるので、光取出し効率を増加させることができる。
【００２３】
また、反射部は金属反射部とすることができる。この場合、光取出側電極の直下領域において該金属反射部を、開口部の底面をなす主化合物半導体部層に対し、接合合金化層を介することなく、直接接して配置することができる。光取出側電極の直下領域から接合合金化層を排除することで、主化合物半導体層と反射部との接触抵抗を効果的に高めることができ、発光光束が遮光されやすい光取出側電極直下領域での発光を抑制して光取出し効率の更なる向上に寄与する。なお、開口部が、主光取出面の直下領域と重なる形で形成される場合は、金属反射部の全体に対して接合合金化層を排除する構成としてもよいが、主光取出面の直下領域には接合合金化層を分散形成するようにしてもよい。この場合、金属反射部は、開口部の底面をなす主化合物半導体部層に対し、主光取出面の直下領域においては接合合金化層を介して接することになり、主光取出面の直下領域において発光層部を、金属反射部を介して通電発光させることができる。これにより、光取出し効率がより向上する。
【００２４】
以上の構成において反射部は、開口部内に充填された金属ペースト層とすることができる。この方法によると、Ａｇペースト等の金属ペーストを塗布することにより開口部内に反射部を簡単に形成することができる。さらに、開口部の内側空間を、伝熱性の高い金属ペーストで充填することにより、発光層部の放熱を促進でき、通電による発光層部の温度上昇が抑制されるので、素子の長寿命化を図ることができる。この場合、残留基板部の第二主表面を、開口部内を充填する金属ペースト層の第二主表面とともに放熱用金属部材により覆うことができる。残留基板部にも放熱用金属部材を設けることにより、発光層部の放熱をさらに促進することができる。また、金属ペースト層を結合剤に兼用させることで、放熱用金属部材の発光層部（主化合物半導体層）への結合を、反射部を兼ねた金属ペースト層による貼り合わせにより簡単に行なうことができる。放熱用金属部材は、熱伝導率がなるべく高い金属で構成することが望ましく、具体的にはＡｌ又はＣｕのいずれかを主成分（５０質量％以上；１００質量％含む）とする金属で構成するとよい。具体的には、Ａｌ金属板ないしＣｕ金属板を用いることで、高性能の放熱用金属部材を安価に構成することができる。また、Ｃｕ−Ｗ合金は熱容量も高く、放熱性に特に優れた効果を発揮する。
【００２５】
また、金属ペースト層の外周縁部に一体化される形で、残留基板部の第二主表面を覆う導通経路ペースト層を形成し、残留基板部の第二主表面には、導通経路ペースト層との接触抵抗を減ずる接合合金化層を形成することができる。この構成によると、開口部が形成された主化合物半導体層の第二主表面側に金属ペースト層を、残留基板部の形成領域とともに一括して塗付すればよく、反射部を兼ねた金属ペースト層の形成をより簡便に行なうことができる（導通経路ペースト層は開口部を充填する金属ペーストと同一の金属ペーストで形成される）。しかも、残留基板部の第二主表面には接合合金化層が形成され、該接合合金化層を覆うように金属ペースト層の導通経路ペースト層が形成されるので、残留基板部と放熱用金属部材との間で、接合合金化層と導通経路ペースト層とを介して容易に通電でき、素子の直列抵抗の低減にも寄与する。
【００２６】
他方、反射部は、開口部の底面をなす主化合物半導体部層上に成膜された反射金属層とすることができる。この構成は、蒸着やスパッタなどの成膜工程が必要になるが、反射金属層の平滑性が高められるので、より反射率の高い反射部を得ることができる。
【００２７】
また、主化合物半導体層と残留基板部との間に、屈折率の相違する半導体膜を複数積層することにより、ブラッグ反射を利用して光を反射させるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層を設けることもできる。ＤＢＲ層は残留基板部上にエピタキシャル成長可能であり、主光取出面直下に位置する発光層部のうち、光吸収性を有する残留基板部直上に位置する領域であっても、反射光束を効果的に発生させることができ、ひいては光取出し効率をさらに高めることが可能となる。
【００２８】
（第二態様）
主化合物半導体層の第一主表面側に主光取出面が形成されるとともに、発光層部に発光駆動電圧を印加するための光取出側電極が、主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成され、
主化合物半導体層の第二主表面側に位置する残留基板部のうち、主光取出面の直下部分の少なくとも一部に切欠き部が形成され、かつ、光取出側電極の直下部分の少なくとも一部が残留基板部に含まれることを特徴とする。
【００２９】
第二態様の発明の発光素子においては、残留基板部のうち、主光取出面の直下部分の少なくとも一部に切欠き部が形成され、かつ、光取出側電極の直下部分の少なくとも一部が残留基板部に含まれるように切り欠くようにした。光吸収部として作用するＧａＡｓ残留基板部が、主化合物半導体層の第二主表面のうち主光取出面の直下領域となる部分で切り欠かれることにより、該部分へ向かう発光光束も外部へ取り出すことが可能となり、光取出し効率を高めることができる。他方、光取出側電極の直下領域には残留基板部の一部が残される。残留基板部は光吸収の作用を有するが、光取出側電極の直下領域にて仮に反射光を生じても光取出側電極に結局は遮られるので、この部分に残留基板部が残されることによる実害は少ない。そこで、残留基板部を光取出側電極の直下領域に残すことで、該残留基板部による光吸収の影響をそれほど顕著化することなく、発光層部への剛性付与の機能を担わせることができる。その結果、主化合物半導体層の第二主表面側に、シリコン基板などの導電性基板を補強目的で新たに貼り合わせる必要がなくなる。
【００３０】
残留基板部と発光層部との間には、化合物半導体よりなる補助電流拡散層を設けておくことができる。これにより、切欠き部底面部への電流拡散効果が高められ、発光層部の該切欠き部に対応した領域への分配電流が増加するので、切欠き部底面から取り出される（ないし切欠き部底面にて反射される）発光光束をより増加することができる。なお、発光層部が、後述のＡｌＧａＩｎＰ等により、残留基板部に近い側から第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造を有するものとして構成される場合、該補助電流拡散層は、第一導電型クラッド層よりも有効キャリア濃度を高めておくことで、電流拡散効果をより顕著なものとすることができる。また、補助電流拡散層を設ける代わりに、第一導電型クラッド層を第二導電型クラッド層よりも厚く形成することもできる。該構成では、第一導電型クラッド層の第二主表面側の部分（切欠き部底に近い側の表層部）が電流拡散層の役割を果たしていると見ることもできる。そして、該部分の有効キャリア濃度を残余の部分よりも高めておくことで、電流拡散効果をより顕著なものとすることができる。
【００３１】
この場合、残留基板部は、光取出側電極の直下部分を取り囲む形で、その周縁部に沿って上記切欠き部を形成しておけば、該切欠き部を利用して取り出される発光光束を、より増加させることができる。
【００３２】
具体的には、発光層部からの発光光束を切欠き部から外部へ取り出し可能とすることができる。すなわち、残留基板部に形成された切欠き部の底面部は、発光層部の第二主表面側に補助的な光取出面を形成するので、ここから発光光束を直接取り出すことで、素子全体の光取出し効率を高めることができる。
【００３３】
この場合、残留基板部の第二主表面を、反射部材を兼ねた金属ステージ上に接着するとともに、切欠き部から取り出された発光光束を該金属ステージの反射面にて反射させるように構成することができる。この構成によると、切欠き部の底面から取り出された発光光束を金属ステージの反射面にて反射させることで、発光層部の第一主表面側への発光光束を大幅に増加させることができ、発光素子の該側への指向性を高めることができる。
【００３４】
一方、第二態様の発明の発光素子は、上記切欠き部に発光層部からの発光光束を反射させる金属反射部を設けることもできる。切欠き部に金属反射部を設けることで、該領域で本来残留基板部に吸収されるはずの発光光束を、金属反射部による反射光束の形で取り出すことができ、光取出し効率を高めることができる。該金属反射部自体は前述の切欠き部の底面に、基板貼り合わせを前提とせずに配置すればよく、当然、貼り合わせ熱処理も不要なので、金属反射部が冶金的反応等により反射率を落とす心配もない。かくして、発光層部が金属反射部で覆われた構造を有しつつも、金属反射部をなす金属層を介してシリコン基板などの素子基板を発光層部に貼り合わせる工程が本質的に不要な発光素子が実現する。
【００３５】
なお、切欠き部を光取出側電極の直下領域に入り込む形で形成し、該切欠き部内にて金属反射部を、光取出側電極の直下領域に入り込む形で形成することもできる。光取出側電極の直下領域に入り込む金属反射部は、直上方向への反射光は光取出側電極に遮られるものの、光取出側電極外形線を見込む角度よりも大きな角度で斜めに反射される光は、光取出側電極外側の光取出領域から外部に取り出すことができ、反射光束のより効率的な取り出しに寄与する。一方、残留基板部による光吸収の不利が極端に顕在化しない範囲であれば、残留基板部を主光取出面の直下領域に入り込む形で形成しても差し支えない。
【００３６】
素子の発光強度を高めるには、主光取出面に臨む発光層部領域に電流を一様に供給することが重要であり、特に、光取出側電極から離れた領域にも十分な電流を供給するには、発光層部と光取出側電極との間に、第一態様と同様の電流拡散層を設けておくことが有効である。上記のような電流拡散層を設ける場合、主光取出面を該電流拡散層の第一主表面周縁に沿って光取出側電極を取り囲む形態で形成することができる。このようにすると、光取出側電極の周囲領域に電流を一様に供給することができ、光取出し効率向上に寄与する。また、比較的厚い電流拡散層（例えば厚さ２０μｍ以上２００μｍ以下）を形成しておくことで、該電流拡散層の周側面からの取出光束も高めることができ、光取出し効率のさらなる向上に寄与する。
【００３７】
また、切欠き部の底面に、金属反射部との接触抵抗を減ずるための接合合金化層を形成することができる。これにより、金属反射部を発光層部駆動用の裏面電極として機能させることができる。なお、接合合金化層は層形成用の金属材料薄膜を切欠き部底面に形成し、さらに合金化熱処理することにより形成できる。接合合金化層は切欠き部底面の全面に形成することもできるが、上記の合金化により、接合合金化層の反射率の低下が著しい場合は、切欠き部底面に接合合金化層を分散形成することが有効である。個々の接合合金化層の背景領域にて金属反射部が切欠き部の底面と接して配置されることで、該背景領域では良好な反射率を確保でき、接合合金化層を切欠き部の底面全面にベタ形成する場合よりも全体としての反射率を向上させることができる。
【００３８】
また、残留基板部の第二主表面を、前記金属反射部を含む一体の金属部にて覆うことができる。このようにすると、発光素子の第二主表面側（つまり素子の裏面側）を切欠き部の底面とともに金属部により一括して覆えばよく、工程の簡略化に寄与する。この場合、残留基板部の形成領域における素子厚さ方向の電気抵抗を、かつ切欠き部の形成領域における素子厚さ方向の電気抵抗よりも高く調整しておくことが望ましい。光取出側電極の直下領域では、発光層部をいくら光らせても発光光束の多くが光取出側電極に遮られ、外部に効率よく取り出すことができない。従って、光取出側電極の直下領域で通電電流を大きくすることは得策でない。そこで上記のように構成すれば、光取出側電極の直下領域に分配される通電電流を少なくすることができる。その結果、主光取出面の直下に位置する切欠き部側の発光層部領域に電流を優先的に流すことができるので、光取出し効率を増加させることができる。
【００３９】
上記のように素子の電気抵抗分布を調整するには、種々の方法が存在する。具体的には、残留基板部の第二主表面を、金属部との接触抵抗を減ずるための接合合金化層を非形成のものとして構成することができる（構成１）。また、残留基板部を、発光層部にてｐ−ｎ接合を形成するｐ型層部とｎ型層部とのうち、該残留基板部に近い側のものと逆の導電型を有するものとして構成することもできる（構成２）。さらには、残留基板部を、発光層部にてｐ−ｎ接合を形成するｐ型層部とｎ型層部とのうち、該残留基板部に近い側のものと同一の導電型を有するものとし、かつ、発光層部と残留基板部との間に、残留基板部を被覆する形で、該残留基板部と逆の導電型を有する化合物半導体からなる反転層部を介挿することも可能である（構成３）。これらの構成により、発光光束が遮光されやすい光取出側電極直下領域での発光を抑制して光取出し効率のさらなる向上に寄与する。
【００４０】
残留基板部の第二主表面は、Ａｇペースト等の金属ペースト層を介して支持体に接着することができる。支持体は、例えば金属ステージや、該金属ステージとは別に設けられた後述の放熱用金属部材である。この場合、素子に形成された前述の切欠き部は、上記接着時において主化合物半導体層の周側面側に這い上がろうとする金属ペーストの吸収空間として利用できる。このようにすると、這い上がった金属ペーストにより主化合物半導体層に含まれる発光層部のｐ−ｎ接合が短絡するなどの不具合を効果的に防止することができる。この場合、残留基板部の厚さを４０μｍ以上に確保しておくと、上記効果を一層顕著なものとすることができる。また、素子底面に金属ペースト層を塗布して金属ステージなどの支持体に接着する際に、素子底面と支持体表面との間に介在する金属ペースト層の厚さに応じて、光取出面側電極が形成される素子上面の高さ位置がばらつくことがあり、例えば光取出面側電極へのワイヤボンディングを自動で行う際に、一様なボンディング状態を得る上で不都合を生ずる場合もありうる。しかし、上記の構成によると、残留基板部の第二主表面を支持体表面に密着させ、切欠き部内に充填された金属ペースト層により接着を行なうようにすれば、残留基板部の厚さ制御により金属ペースト層の厚さを一様に揃えることができ、接着後の光取出面側電極の高さ方向位置のバラツキを軽減できる（該効果は、第一態様でも同様に発揮される）。
【００４１】
以上の構成において金属反射部は、切欠き部の底面に成膜された金属膜とすることができる。この構成は、蒸着やスパッタなどの成膜工程が必要になるが、金属膜の平滑性が高いので、より反射率の高い金属反射部を得ることができる。なお、金属膜は、切欠き部の底面とともに残留基板部の第二主表面も一括して覆うものとすれば、形成が容易である。この場合、残留基板部の第二主表面の面積が第一主表面の面積よりも小となるように、該残留基板部の周側面を傾斜面として形成し、該金属膜を、残留基板部の第二主表面及び周側面と、切欠き部底面とを一体的に覆うものとすることができる。このようにすると、蒸着やスパッタ等の指向性の強い成膜法により金属膜を形成する場合、残留基板部の周側面を上記のような傾斜面としておくことで、該周側面にも金属膜を十分な厚さにて形成することができる。該構成は、残留基板部と切欠き部底面とを覆う金属膜を、面内方向の一体の給電路として利用する場合に、特に有効である。
【００４２】
一方、金属反射部は切欠き部内に充填された金属ペースト層とすることもできる。この方法によると、金属ペーストを塗布することにより切欠き部内に金属反射部を簡単に形成することができる。さらに、切欠き部の内側空間を、伝熱性の高い金属ペーストで充填することにより、発光層部の放熱を促進でき、通電による発光層部の温度上昇が抑制されるので、素子の長寿命化を図ることができる。この場合、残留基板部の第二主表面を、切欠き部内を充填する金属ペースト層の第二主表面とともに第一態様と同様の放熱用金属部材により覆うことができる。放熱用金属部材を設けることにより発光層部の放熱をさらに促進することができる。
【００４３】
（第三態様）
残留基板部の一部を切り欠いて切欠き部を形成し、該切欠き部の底面を主光取出面とするとともに、残留基板部の第二主表面を覆うように、発光層部へ発光駆動電圧を印加するための光取出側電極を形成したことを特徴とする。
【００４４】
特許文献１及び非特許文献１においては、発光層部の基板に面しているのと反対側の主表面（第一主表面）を光取出面とし、基板が除去された第二主表面側は金属層の配置により反射面として利用する、というのが基本的な考え方である。この場合、反射面積をなるべく大きくしたほうが光取出し効率の向上には好都合であるから、基板を一部でも残せばその分だけ反射面積は減少し、しかもそれが光吸収性であることを考えれば、基板の一部を敢えて残すような思想が生まれるはずもなかった。
【００４５】
本発明者らはそこで発想を転換し、発光層部を有する主化合物半導体層の、残留基板部に面している第二主表面を主光取出面として利用する構成について検討した。光吸収部として作用する成長用のＧａＡｓ副基板部は、これを除去することで発光層部からの発光光束を取り出すことができる。そして、その副基板部の全てを除去するのではなく、副基板部の一部が主化合物半導体層の第一主表面上への残留基板部となるように、その一部のみを切り欠くようにすれば、形成される切欠き部の底面を主光取出面として利用することができ、該部分へ向かう発光光束も外部へ取り出すことが可能となるので、光取出し効率を高めることができる。他方、主化合物半導体層の第二主表面には、発光駆動用の光取出側電極を形成する必要がある。該光取出側電極の直下領域では、ここに向かう発光光束が存在しても電極に遮られるため、いずれにしろ直接光としては取り出すことができない。そこで、本発明者らは、残留基板部の第二主表面を該光取出側電極の形成領域として活用すれば、該残留基板部による光吸収作用を、光取出側電極による光遮断作用により埋没させることができ、その実害を大幅に軽減できることを見出して、第三態様の発明を完成させるに至ったのである。この結果、ＧａＡｓからなる残留基板部による、光吸収の影響がそれほど顕著化することがなくなり、ＧａＡｓ特有の物性をむしろ積極利用して、機能的素子構成要素として有効活用するようなことも可能となる。
【００４６】
上記の光取出側電極には、通電用ワイヤを接合することができる。発光層部と光取出側電極との間に介在する化合物半導体層の厚さが小さい場合（特に、２μｍ以下の場合）、通電用ワイヤを光取出側電極へ接合しようとすると、接合による損傷の影響が発光層部に及びやすく、不良を生じやすい欠点がある。例えばワイヤの接合を、超音波溶接や、これにさらに熱を付加するサーモソニックボンディングにより行なう場合、ボンディングパッド直下の化合物半導体層には、超音波や加熱（さらには加圧）による衝撃応力が集中し、転位などの結晶欠陥が損傷として導入される。その損傷領域が発光層部に及んだ場合、具体的には次のような不具合につながる。
(1)発光輝度の直接的な低下。結晶欠陥による非発光遷移過程の増加が原因として考えられる。
(2)損傷領域が発光層部に及ぶと素子ライフが低下することにつながる。転位の形成された発光層に通電を継続すると、転位に電流が集中して転位の増殖が起こりやすくなり、発光輝度の経時的な劣化を引き起こす。
【００４７】
しかし、光取出側電極の直下に残留基板部が存在していれば、接合時に損傷領域が仮に生じても、その大半は残留基板部内部に留まり、発光層部や電流拡散層等にその影響が及びにくくなり、不良低減を図ることができる。この効果を顕著に達成するには、残留基板部の厚さを３μｍ以上確保しておくことが望ましい。
【００４８】
次に、光取出側電極の直下領域では、発光層部をいくら光らせても発光光束の多くが光取出側電極に遮られ、外部に効率よく取り出すことができない。従って、光取出側電極の直下領域にて通電電流をなるべく少なくすることが望ましくなる。具体的には次のような構成を採用できる。すなわち、光取出側電極を、残留基板部を覆う主電極と、該主電極に導通するとともに切欠き部の底面のうち残留基板部の周囲に位置する一部領域を覆う副電極とを有するものとして形成する。また、接触抵抗低減用の接合合金化層を、副電極と接する切欠き部の底面領域に形成する。これにより、光取出側電極は残留基板部外の接合合金化層を介して化合物半導体層と導通する。そして、該構造を前提として、第一の態様では、残留基板部を、発光層部にてｐ−ｎ接合を形成するｐ型層部とｎ型層部とのうち、該残留基板部に近い側のものと逆の導電型を有する電流阻止層として構成する。また第二の態様では、残留基板部を、発光層部にてｐ−ｎ接合を形成するｐ型層部とｎ型層部とのうち、該残留基板部に近い側のものと同一の導電型を有するものとし、かつ、発光層部と残留基板部との間に、残留基板部を被覆する形で、該残留基板部と逆の導電型を有する化合物半導体からなる反転層部を介挿する。いずれの構成においても、残留基板部と発光層部との間には、素子に発光駆動電圧（つまり、発光層部をなすｐ−ｎ接合部に対し順方向となる電圧）を印加したとき、逆バイアス状態となる反転ｐ−ｎ接合部が介在することになるので、発光光束が遮光されやすい光取出側電極直下領域への分配電流（すなわち発光）が抑制され、光取出し効率のさらなる向上に寄与する。
【００４９】
また、光取出側電極が、残留基板部を覆う主電極と、該主電極に導通するとともに切欠き部の底面のうち残留基板部の周囲に位置する一部領域を覆う副電極とを有し、接触抵抗低減用の接合合金化層が、主電極と接する残留基板部には形成されず、副電極と接する切欠き部の底面領域には形成される構成とすることもできる。光取出側電極に上記のような副電極を設け、光取出側電極と主化合物半導体層との電気的な接続を、残留基板部外の切欠き部底面に形成された接合合金化層との間でのみ確保することで、発光駆動時における残留基板部での電流密度を効果的に低減できる（この場合、残留基板部と主化合物半導体層との間に前述のような反転ｐ−ｎ接合部が特に形成されていなくともよい）。また、残留基板部を覆う主電極は面積を比較的大きくできるので、通電用ワイヤの接続も容易である。主電極は、残留基板部の周側面を覆う部分にて副電極と接続され、通電用ワイヤから接合合金化層への給電部としての役割を果たす。通電用ワイヤの接合時に、残留基板部が損傷吸収効果をもたらすことは既に説明した通りである。
【００５０】
逆に、残留基板部の第二主表面には、光取出側電極との接触抵抗を減ずるための接合合金化層を形成することもできる。ＧａＡｓはバンドギャップエネルギーが小さく耐酸化性にも優れるので、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（例えば発光層部を形成するＡｌＧａＩｎＰや、電流拡散層を形成するＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰあるいはＧａＩｎＰなど）と比較して、金属電極との間で格段にオーミックコンタクトを取りやすい利点がある。従って、該ＧａＡｓからなる残留基板部を接合合金化層の形成領域として利用することで、素子の光取出側電極との接触抵抗を効果的に低減でき、ひいては素子の順方向電圧を低減できるようになる。
【００５１】
次に、第三態様の発光素子においては、発光層部の第一主表面側に、発光層部からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる厚さ１０μｍ以上の透明厚膜半導体層を設けることができる。このような透明厚膜半導体層を設けることで、薄い発光層部に対し面内方向により均一に発光駆動電流を供給でき、該透明厚膜半導体層の側面からの取出光束も増加するので、素子全体としての光取出し効率を高めることができる。また、透明厚膜半導体層が素子全体の補強効果を高め、素子製造時のハンドリングがより容易になる。さらに、該透明厚膜半導体層の側で発光素子を、金属ペースト層を介して金属ステージ上に接着する構成とする場合、接着時に金属ペースト層がつぶれ変形して主化合物半導体層の周側面側に這い上がることがある。この這い上がった金属ペーストが発光層部のｐ−ｎ接合部側面に達すると、ｐ−ｎ接合部が短絡するなどの不具合を生ずることがある。しかし、上記のように、この接着側に設ける透明厚膜半導体層の厚さを４０μｍ以上（上限値に制限はないが、例えば２００μｍ以下である）に確保すれば、仮に金属ペーストが這い上がってもｐ−ｎ接合部にまで達する確率は小さくなり、上記短絡等の不具合を効果的に防止できる。
【００５２】
また、主化合物半導体層は、残留基板部と発光層部との間に配置されるとともに、透明厚膜半導体層よりも薄い化合物半導体層よりなる補助電流拡散層を有するものとして構成できる。これにより、切欠き部底面部への電流拡散効果が高められ、発光層部の該切欠き部に対応した領域（つまり、主光取出面）への分配電流が増加するので、切欠き部底面から取り出される発光光束をより増加することができる。また、光取出側電極に通電用ワイヤを接合する場合は、この補助電流拡散層は前述の残留基板部とともに、接合による損傷の影響が発光層部へ及ぶことを抑制するクッション層としての機能も果たしうる。
【００５３】
ただし、上記構成では、発光層部の第二主表面側に設ける補助電流拡散の厚さは小さくなるので、電流拡散効果は透明厚膜半導体層よりも劣る。そこで、これを補うために光取出側電極を、残留基板部の第二主表面及び周側面とを覆う主電極と、切欠き部の底面をなす補助電流拡散層の第二主表面の一部領域を覆うとともに、主電極の外周縁から延出する線状の副電極とを有するものとして構成することが有効である。上記のような副電極を設けることで、駆動電圧を印加した際に、主光取出面内の電界分布の偏りを軽減することができ、主光取出面全体に、より一様に電圧印加することができるので、電流拡散効果を高めることがでできる。また、主電極の直下に位置する残留基板部を前述のごとく電流阻止層として機能させれば、主電極の直下に向かう電流を遮断でき、主光取出面をなす主電極の背景領域への電流分配量を増加できるので、光取出し効率を高めることができる。この場合、前述のごとく、残留基板部の第二主表面の面積が第一主表面の面積よりも小となるように、該残留基板部の周側面を傾斜面として形成し、光取出側電極をなす主電極と副電極を一体の金属膜として形成すれば、主電極と副電極との電気的導通をより確実なものとすることができる。
【００５４】
発光層部が、残留基板部に近い側から第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造を有し、かつ、発光層部上に上記のような透明厚膜半導体層を設ける場合、主化合物半導体層の第二主表面側から少なくとも活性層の第一主表面までの区間を、第二主表面の一部領域において切り欠くことにより電極用切欠き部を形成し、その電極用切欠き部の底面に異極性電極（光取出側電極とは異極性となる側の電極）を配置することもできる（以下、同面側電極取出構造ともいう）。この構成は、主化合物半導体の第二主表面側の一部が異極性電極の形成スペースとして消費される難点はあるが、発光駆動用の電極を同一主表面側に形成できる利点を生ずる。
【００５５】
例えば、ＩＩＩ族窒化物系の青色発光素子は、ＩＩＩ族窒化物のエピタキシャル成長用の基板としてサファイア基板が使用されるが、サファイア基板は絶縁体であり、しかもエッチング等による除去も困難なため、発光層部の下に該サファイア基板を残した形で素子化されるケースが多い。この場合、発光層部とサファイア基板との間に導電性の電極取出層を形成し、発光層部の一部を切り欠いて電極取出層を露出させ、ここに異極性電極を形成することが必須となる。こうした窒化物系青色発光素子のように、製造工程上、同面側電極取出構造を取らざるを得ない発光素子と、第三態様の発光素子とを組み合わせて一体の発光モジュールを構成したい場合に、第三態様の発光素子に敢えて上記同面側電極取出構造を採用すれば、該別種の発光素子の光取出側電極又は異極性電極のうち、接地側となる電極を共通結線することができ、ワイヤボンディング等のアセンブリ工程を簡略化できる利点がある。また、ＲＧＢフルカラー発光素子モジュールのように、この種の発光素子を３以上組み合わせてモジュール化する場合、それらの素子の接地側の電極電位は全て等しくなるため、これら電極をワイヤにより順次連結し、その末端に位置する電極のみ、素子チップを接着するステージ側のカソード端子に接続する構成が可能となり、ステージ側のカソード端子の面積縮小、ひいてはモジュールの小型化にも寄与する。
【００５６】
さらに、第三態様の発光素子の場合、発光層部が結合される基板が絶縁性基板でなく、導電性の透明厚膜半導体層であるからこれを電極取出層として活用できる。透明厚膜半導体層は層厚が大きいため（１０μｍ以上）、サファイア基板を用いたＩＩＩ族窒化物発光素子の電極取出層のような薄いエピタキシャル層よりもシート抵抗の低減が容易であり、素子の順方向電圧の増加も招きにくい。さらに、サファイア基板上の発光層部は、例えば素子チップを接着する金属製のステージを使用する場合、該ステージからサファイア基板によって絶縁分離されるため、素子チップの浮遊容量が増大し、発光層部の帯電により実効的な発光駆動電圧が低下したり、あるいはスパークにより素子寿命が低下したりするなどの不具合を生ずることもある。しかし、基板に相当する部分が上記のように導電性の透明厚膜半導体層にて構成されていれば、該透明厚膜半導体層が静電気の放電路として機能するので、発光層部の帯電が大幅に軽減され、上記の不具合を解消することができる。この場合、複数個連結する同面側電極取出構造の発光素子の一部が、上記のような絶縁基板付き素子とされていても、残りの素子の一部が第三態様の上記構成の発光素子にて構成されていれば、接地共通結線化により、絶縁基板付きの素子に帯電する静電気も、第三態様の素子の透明厚膜半導体層を介して放電できる利点もある。
【００５７】
次に、本発明の第四態様の発光素子は、
発光層部を有した主化合物半導体層が副基板部の第一主表面上にエピタキシャル成長され、残留基板部の一部に切欠き部が形成され、残留基板部の第二主表面を覆うように、発光層部へ発光駆動電圧を印加するための第一電極部が形成される一方、
発光層部が、残留基板部に近い側から第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序で積層されたダブルへテロ構造を有してなり、発光層部の第一主表面側には、発光層部からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる透明半導体層が形成されてなり、さらに、主化合物半導体層の第二主表面側から少なくとも活性層の第一主表面までの区間を、第二主表面の一部領域において切り欠くことにより電極用切欠き部が形成され、その電極用切欠き部の底面に第一電極部とは異極性となる第二電極部が配置されるとともに、透明半導体層の第一主表面が主光取出面とされることを特徴とする。
【００５８】
この構成は、同面側電極取出構造を採用した第三態様の発光素子の上下を反転し、透明半導体層の第一主表面側に電極を形成せず、該第一主表面側から発光光束を主に取り出すようにしたものに相当する。同面側電極取出構造では、２つの電極を同一面側に形成する必要があるので、電極形成スペースも限られたものとなる。本発明の第四態様によると、そのうちの第一電極部を残留基板部の第二主表面に形成する。ＧａＡｓはバンドギャップエネルギーが小さく耐酸化性にも優れるので、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（例えば発光層部を形成するＡｌＧａＩｎＰや、電流拡散層を形成するＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰあるいはＧａＩｎＰなど）と比較して、金属電極との間で格段にオーミックコンタクトを取りやすい利点がある。従って、該ＧａＡｓからなる残留基板部を第一電極部の形成領域として利用することで、素子の第一電極部との接触抵抗を効果的に低減でき、素子の順方向電圧を低減できるようになる。そして、電極形成されない透明半導体層の第一主表面が主光取出面となるので、該主光取出面の面積が拡大され、光取出し効率が大幅に向上する。さらに、主化合物半導体層の第二主表面側に全ての電極が形成されるので、例えば素子チップを基板上に面実装する構成も容易となり、素子チップのアセンブリ工程の簡略化にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
（第一態様）
以下、本発明の第一態様の実施形態を添付の図面を用いて説明する。
図１は第一態様の一例である発光素子１００を模式的に示すものである。発光素子１００は、発光層部２４を有した主化合物半導体層４０が残留基板部１の第一主表面上に形成されている。そして、主化合物半導体層４０の第一主表面側に主光取出面ＥＡが形成されるとともに、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための光取出側電極９が主化合物半導体層４０の第一主表面の一部を覆うように形成されている。そして、残留基板部１を一部切り欠く形で該残留基板部１の第二主表面に開口する切欠き部としての開口部１ｊが形成され、該開口部１ｊの周縁に残された残留基板部１が発光層部２４への剛性を付与している。そして、開口部１ｊの内部に、発光層部２４からの発光光束を反射させる反射部１７ｂが設けられ、その反射光束ＲＢが発光層部２４からの直接光束ＤＢと重畳されて主光取出面ＥＡから取り出される。
【００６０】
発光層部２４は、ノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、第二導電型クラッド層、本実施形態ではｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６と、前記第二導電型クラッド層とは異なる第一導電型クラッド層、本実施形態ではｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４とにより挟んだ構造を有し、活性層５の組成に応じて、発光波長を、緑色から赤色領域（発光波長（ピーク発光波長）が５５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下）にて調整できる。発光素子１００においては、光取出側電極９側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、残留基板部１側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は光取出側電極９が正である。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。また、残留基板部１はＧａＡｓ単結晶からなる。
【００６１】
また、主化合物半導体層４０においては、発光層部２４の第一主表面上に、ＧａＰ（あるいはＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓでもよい）よりなる電流拡散層２０が形成され、該電流拡散層２０の第一主表面の略中央に前述の光取出側電極９（例えばＡｕ電極）が形成されている。電流拡散層２０は、光取出側電極９との間に接合合金化層９ａを介してオーミック接触が形成できる程度に有効キャリア濃度（従って、ｐ型ドーパント濃度）が高められている（例えばｐ型クラッド層６と同等以上であって２×１０１８／ｃｍ３以下）。電流拡散層２０の第一主表面における、光取出側電極９の周囲の領域が主光取出面ＥＡをなす。電流拡散層２０は、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下（好ましくは４０μｍ以上２００μｍ以下）の厚膜に形成されることで、層側面からの取出光束も増加させ、発光素子全体の輝度（積分球輝度）を高める役割も担う。また、電流拡散層２０は、発光層部２４からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成することで、発光光束に対する吸収も抑制されている。なお、光取出側電極９と電流拡散層２０との間には、両者の接触抵抗を減ずるための接合合金化層９ａが、例えばＡｕＢｅ合金等を用いて形成されている。他方、残留基板部１側においては、開口部１ｊが該基板部１を厚さ方向に貫通して形成され、主化合物半導体層４０の第二主表面、ここでは発光層部２４（ｎ型クラッド層４）の第二主表面が開口部１ｊに露出している。
【００６２】
上記の開口部１ｊは、光取出側電極９の直下領域ＳＡと重なる形で形成されている。本実施形態では、光取出側電極９の直下領域ＳＡが開口部１ｊの内側に包含され、直下領域ＳＡの全体が開口部１ｊの領域と重なっている。そして、該直下領域ＳＡにおいて、主化合物半導体層４０と反射部１７ｂとの接触抵抗が、主化合物半導体層４０と残留基板部１との接触抵抗よりも高く設定されている。
【００６３】
本実施形態においては、反射部１７ｂは金属反射部とされている（以下、金属反射部１７ｂともいう）。そして、光取出側電極９の直下領域ＳＡにおいて該金属反射部１７ｂが、開口部１ｊの底面をなす化合物半導体部（ここでは、発光層部２４のｎ型クラッド層４）に対し、接合合金化層２１を介することなく、直接接して配置されている。光取出側電極９の直下領域ＳＡから接合合金化層２１を排除することで、主化合物半導体層４０と反射部１７ｂとの接触抵抗が高められている。図１において反射部１７ｂは、開口部１ｊ内に充填された金属ペースト層（以下、金属ペースト層１７ｂともいう）である。そして、残留基板部１の第二主表面は、開口部１ｊ内を充填する金属ペースト層１７ｂの第二主表面とともに放熱用金属部材１９（例えばＣｕ板ないしＡｌ板）により覆われている。金属ペースト層１７ｂは、放熱用金属部材１９を発光層部２４（主化合物半導体層４０）に結合する結合層と、反射部とに兼用されるものであり、Ａｇ等の金属粉末を結合用の樹脂及び溶剤からなるビヒクル中に分散させた金属ペーストを塗付後、乾燥させることにより形成されるものである。
【００６４】
金属ペースト層１７ｂの外周縁部には、これと一体化される形で、残留基板部１の第二主表面を覆う導通経路ペースト層（金属ペーストからなる）１７ａが形成されている。そして、残留基板部１の第二主表面には、導通経路ペースト層１７ａとの接触抵抗を減ずる接合合金化層１６が形成されている。接合合金化層１６は、Ａｕ又はＡｇを主成分として（５０質量％以上）、これに、接触先となる半導体の種別及び導電型に応じ、オーミック接触を取るための合金成分を適量配合した金属を半導体表面上に膜形成した後、合金化熱処理（いわゆるシンター処理）を施すことにより形成されたものである。本実施形態では、ｎ型ＧａＡｓからなる残留基板部１上に、ＡｕＧｅＮｉ合金（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％、残部Ａｕ）を用いた接合合金化層１６が形成されている。
【００６５】
また、本実施形態において開口部１ｊは、主光取出面ＥＡの直下領域との重なりＰＡ（以下、単に直下領域ＰＡという）を有しており、該開口部１ｊ内に金属反射部（金属ペースト層）１７ｂが、主光取出面ＥＡの直下領域ＰＡと重なる形で設けられている。前述のごとく、発光層部２４と光取出側電極９との間には電流拡散層２０が設けられており、主光取出面ＥＡは、該電流拡散層２０の第一主表面周縁に沿って光取出側電極９を取り囲む形態で形成されている。そして、発光層部２４への通電経路を構成する残留基板部１は、該発光層部２４を含む主化合物半導体層４０の第二主表面の周縁に沿って枠状に形成され、当該枠状の残留基板部１の内側に開口部１ｊが形成されている。また、光取出側電極９の主化合物半導体層４０の第二主表面への投影外形線ＫＬは、枠状の残留基板部１の内側に位置するように、光取出側電極９と開口部１ｊとの形成位置及び領域寸法が定められている。そして、開口部１ｊにおいて、該枠状の残留基板部１の内縁と光取出側電極９の投影外形線ＫＬとの間に位置する領域ＰＡが、金属反射部（金属ペースト層）１７ｂにて覆われている。なお、図５及び図６に示すように、開口部１ｊの内側には、枠状の残留基板部１をさらに補強するための、補助残留基板部１ｗを設けることができる。本実施形態では、補助残留基板部１ｗを、開口部１ｊを複数個に仕切る形で直線状に形成している。図５は、補助残留基板部１ｗを、残留基板部１の対辺間をつなぐ十字状に形成した例であり、図６は、同じく残留基板部１の対角間をつなぐＸ字状に形成した例である。
【００６６】
開口部１ｊ内においては、接合合金化層を完全に排除する構成としてもよいし、主光取出面ＥＡの直下領域ＰＡには接合合金化層２１を分散形成するようにしてもよい（接合合金化層１６と材質は同じである）。この場合、金属反射部１７ｂは、開口部１ｊの底面をなす主化合物半導体部４０に対し、主光取出面ＥＡの直下領域ＰＡにおいては接合合金化層２１を介して接することになり、主光取出面ＥＡの直下領域ＰＡにおいて発光層部２４を、金属反射部１７ｂを介して通電発光させることができる。他方、残留基板部１の第二主表面に形成される接合合金化層１６は、光反射にあまり寄与しないため、導通経路ペースト層１７ａとの接触抵抗低減を優先して、残留基板部１の第二主表面の全面を覆うように形成される。他方、開口部１ｊ内における主光取出面ＥＡの直下領域ＰＡに接合合金化層２１を形成する場合は、接合合金化層２１の反射率が比較的低いため、該領域での反射光束を増加させる効果と、接合合金化層２１との接触抵抗を低減する効果とのバランスを考慮し、領域ＰＡの全面積に対する接合合金化層２１の形成面積の比率を１％以上２５％以下に調整することが望ましい。
【００６７】
以下、図１の発光素子１００の製造方法について説明する。
まず、図２の工程１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ単結晶からなる基板本体部１０ｍの第一主表面にＧａＡｓからなる図示しないバッファ層をエピタキシャル成長し、次に分離用化合物半導体層としてのエッチストップ層１０ｋ（例えばＡｌＩｎＰよりなる）をエピタキシャル成長し、さらに該エッチストップ層１０ｋ上に、ｎ型ＧａＡｓ単結晶からなる副基板部１０ｅをエピタキシャル成長して、発光層部２４を成長するための複合成長用基板１０を得る。副基板部１０ｅはＭＯＶＰＥ法又はＨＶＰＥ法により成長する。そして、工程２に示すように、その複合成長用基板１０の副基板部１０ｅの第一主表面に接して、バッファ層を形成することなく、発光層部２４として、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）５、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６を、この順序にて周知のＭＯＶＰＥ法により、エピタキシャル成長させる。続いて工程３に進み、電流拡散層２０（厚さ：１０μｍ以上２００μｍ以下（例えば１００μｍ））を、例えばハイドライド気相成長法あるいはＭＯＶＰＥ法を用いてエピタキシャル成長する。特に、ＧａＰないしＧａＡｓＰからなる電流拡散層２０は、ＨＶＰＥ法により良質のものを高速成長しやすい利点がある。
【００６８】
そして、工程４に進み、複合成長用基板１０から副基板部１０ｅを分離して、主化合物半導体層４０の第二主表面上への残留基板部１となす処理を行なう。本実施形態では該処理を、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有する第一エッチング液（例えばアンモニア／過酸化水素混合液）を用いて基板本体部１０ｍをエッチング除去することにより行なう。その後、図３の工程５に進み、ＡｌＩｎＰに対して選択エッチング性を有する第二エッチング液（例えば塩酸：Ａｌ酸化層除去用にフッ酸を添加してもよい）を用いてＡｌＩｎＰエッチストップ層１０ｋをエッチング除去する。なお、分離用化合物半導体層として、エッチストップ層１０ｋに代えてＡｌＡｓ等からなる剥離層１０ｋを形成し、例えば１０％フッ酸水溶液からなるエッチング液に浸漬して該剥離層１０ｋを選択エッチングすることにより、複合成長用基板１０から副基板部１０ｅを分離して残留基板部１となす工程を採用してもよい。
【００６９】
工程６に進み、残留基板部１上の周縁に沿って枠状に、ＡｕＧｅＮｉ合金からなる接触金属層１６’を形成する。また、電流拡散層２０の第一主表面には、光取出側電極９を形成する。接触金属層１６’は、開口部１ｊを形成するためのエッチングマスクの役割を兼用しており、蒸着あるいはスパッタリングにより周知のフォトリソグラフィー技術を用いて形成される。ただし、接触金属層１６’の表面を、感光性樹脂からなるエッチングレジスト層にて覆うようにしてもよい。次いで、工程７に示すように、ＧａＡｓからなる残留基板部１の該接触金属層１６’の内側に露出する部分をエッチングすることにより開口部１ｊを形成する。該開口部１ｊの形成により、残留基板部１は枠状となり、発光層部２４は露出面１８を開口部１ｊ内に形成する。そして、３５０℃以上５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行なうことにより、接触金属層１６’を残留基板部１と合金化して接触合金化層１６とし、発光素子チップ３０ｃが得られる。
【００７０】
ここで、開口部１ｊの内側（工程７で生ずる露出面１８）において、光取出側電極９の直下領域ＳＡには接合合金化層２１を形成しない（図１も参照）。また、枠状の残留基板部１の直上領域と、光取出側電極９の直下領域ＳＡとの間に挟まれた領域ＰＡには、図１に示すように、接合合金化層２１を例えば散点状に分散形成することができる。
【００７１】
図２の複合成長用基板１０上には、上記開口部１ｊを有する発光素子チップ３０ｃが、図４に示すように複数個マトリックス状に配列した形で一括形成される。このとき、残留基板部１は、隣接した発光素子チップ３０ｃ同士のものが一体化されているので、その幅方向中央位置に設定された切断線ＣＬに沿って切断することにより、個々の発光素子チップ３０ｃに分離される。そして、分離後の発光素子チップ３０ｃの第二主表面側には、図１に示すように、開口部１ｊが充填され、かつ残留基板部１の第二主表面が覆われるように金属ペーストが塗付され、金属ペースト層１７ｂと導通経路ペースト層１７ａとが一括形成される。そして、図３の工程８に示すように、それら金属ペースト層１７ｂと導通経路ペースト層１７ａとを介して放熱用金属部材１９を貼り合わせれば、図１の発光素子１００が得られる。
【００７２】
上記発光素子１００の複合成長用基板１０は、光吸収性化合物半導体であるＧａＡｓにて要部が構成されるが、これを発光層部２４の成長後に全て除去するのではなく副基板部１０ｅは残留基板部１として残すようにし、その一部を切り欠く形で開口部１ｊを形成し、その開口部１ｊ内を、反射部をなす金属ペースト層１７ｂにて充填する。そして、開口部１ｊの周縁に残された残留基板部１は、発光層部２４への剛性付与の機能を果たす。従って、特許文献１や非特許文献１のように、発光層部２４の第二主表面側にはシリコン基板などの導電性基板を補強目的で新たに貼り合わせる必要がなくなる。
【００７３】
また、本実施形態では、光取出側電極９を取り囲む形態で主光取出面ＥＡを形成し、残留基板部１を主光取出面ＥＡに対応した枠状に形成しているので、光取出側電極９を取り囲む主光取出面ＥＡの直下部分に電流を集中させることができ、発光層部２４を光取出しに有利な領域で優先的に発光させることができる。また、光取出側電極９と枠状の残留基板部１との間に形成される一定幅の領域ＰＡに金属ペースト層１７ｂを臨ませてあり、該領域ＰＡが存在するので反射光束ＲＢが光取出側電極９により遮られることが効果的に防止される。さらに、光取出側電極９の直下領域ＳＡからは、接合合金化層が排除されており、主化合物半導体層４０と反射部１７ｂとの接触抵抗が高められるので、発光光束が遮光されやすい光取出側電極９の直下領域ＳＡでの発光が抑制され、光取出し効率の更なる向上に寄与している。さらに、残留基板部１の第二主表面は、金属ペースト層１７ｂを介して放熱用金属部材１９により覆われており、通電による発光層部２４の温度上昇が抑制される。
【００７４】
以下、第一態様の発光素子の変形例について説明する（図１の発光素子との共通部分には同一の符号を付与して詳細な説明は省略する）。まず、図９は、接合合金化層２１を光取出側電極９の該直下領域ＳＡにも配置した例である。光取出側電極９の直下での発光光束は、光取出側電極９にて一部遮られるが、直下領域ＳＡに存在する反射部（金属ペースト層１７ｂ）での斜め方向への反射光を大きくできる場合（例えば電流拡散層２０をある程度厚く形成した場合など）には、素子全体としての光取出し効率を向上できる場合がある。他方、図１０のように、開口部１ｊ内の領域に接合合金化層を全く形成しない構成も可能である。この場合は、残留基板部１の領域が主たる電流通路を構成するが、電流拡散層２０がある程度厚ければ、発光層部２４において残留基板部１の内側、つまり開口部１ｊの領域（特に、主光取出面ＥＡの直下領域ＰＡ）への回りこみ電流の発生も期待できる。接合合金化層の表面は反射率が多少低下するが、図１０のように、前記接合合金化層が主光取出面ＥＡの直下領域ＰＡから省略されていれば、該領域での反射効率をより高めることができ、素子全体としての光取出し効率を向上できる場合がある。
【００７５】
次に、図７の発光素子２００においては、反射部が、開口部１ｊの底面をなす化合物半導体部上、ここでは発光層部２４（ｎ型クラッド層４）上に成膜された反射金属層３１（例えば、Ａｕ、ＡｇあるいはＡｌのいずれかを主成分とするものである）とされている。なお、残留基板部１の第二主表面側は、接合合金化層１６を介して裏面電極３２にて覆われているが、これを反射金属層３１と同材質（例えばＡｕ）とすることで、裏面電極３２と反射金属層３１とを一括形成できる利点がある。一方、図８の発光素子３００のように、発光層部２４と残留基板部１との間に、屈折率の相違する半導体膜を複数積層することにより、ブラッグ反射を利用して光を反射させるＤＢＲ層３０が設けられている（ＤＢＲ層３０が設けられている以外は、図７と同じ構成である）。ＤＢＲ層３０は残留基板部１上にエピタキシャル成長可能である。なお、ＤＢＲ層３０は、図８では残留基板部１の領域にのみ選択的に形成されているが、開口部１ｊの底面領域にまでこれを延長して形成することもできる。
【００７６】
（第二態様）
（実施形態Ａ）
図１１は本発明の第二態様の一例である発光素子１１００を模式的に示すものである。なお、図１の発光素子１００との共通部分も多いので、以下、その相違点につき説明する。従って、以下に説明する相違点以外の部分は、図１の発光素子１００と同一の構成を有しているので、第一態様の説明にて代用するものとし、ここでは詳細な説明を繰り返さない。また、共通の構成要素には共通の符号を付与している。発光素子１１００は、発光層部２４を有した主化合物半導体層４０が副基板部１０ｅ（図１２参照）の第一主表面上にエピタキシャル成長されている。そして、主化合物半導体層４０の第一主表面側に主光取出面ＥＡが形成されるとともに、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための光取出側電極９が、主化合物半導体層４０の第一主表面の一部（具体的には、主光取出面ＥＡの残余領域）を覆うように形成されている。
【００７７】
主化合物半導体層４０においては、発光層部２４の第一主表面上に、第一態様と同様の電流拡散層２０が形成され、該電流拡散層２０の第一主表面の略中央に前述の光取出側電極９（例えばＡｕ電極）が形成されている。他方、残留基板部１側においては、主光取出面ＥＡの直下部分に切欠き部１ｊが該残留基板部１を厚さ方向に貫通して形成され、主化合物半導体層４０の第二主表面、ここでは補助電流拡散層９１の第二主表面が切欠き部１ｊに露出している。残留基板部１は光取出側電極９の直下部分に形成され、本実施形態では、主化合物半導体層４０の該残留基板部１と接する部分（本実施形態ではｎ型クラッド層４）と同一導電型（すなわちｎ型）を有するものとされている。
【００７８】
本実施形態Ａにおいては、発光層部２４からの発光光束が、該切欠き部１ｊからも取り出し可能とされている。具体的には、残留基板部１の第二主表面が、反射部材を兼ねた金属ステージ５２上に接着され、切欠き部１ｊから取り出された発光光束を該金属ステージ５２の反射面ＲＰにて反射させるようにしている。残留基板部１の第二主表面には、その全面に裏面電極部をなす接合合金化層１６が形成されている。接合合金化層１６は、本実施形態ではＡｕＧｅＮｉ合金（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％、残部Ａｕ）を用いて形成されている。
【００７９】
この接合合金化層１６において残留基板部１は、金属ペースト層１１７を介して金属ステージ５２の反射面ＲＰ上に接着されている。これにより、発光層部２４は残留基板部１を導通路とする形で、金属ペースト層１１７を介して金属ステージ５２に電気的に接続される。一方、光取出側電極９は導体金具５１にＡｕワイヤ等で構成されたボンディングワイヤ９ｗを介して電気的に接続される。発光層部２４には、金属ステージ５２及び導体金具５１に一体化された図示しない駆動端子部を介して発光駆動電圧が印加される。金属ペースト層１１７は、第一態様と同様Ａｇペースト等により構成される。
【００８０】
また、残留基板部１と発光層部２４との間には、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ等の化合物半導体よりなる補助電流拡散層９１が形成されている。補助電流拡散層９１の厚さは例えば０．５μｍ以上３０μｍ以下（望ましくは１μｍ以上１５μｍ以下）であり、発光層部２４の、これに近い側のクラッド層（本実施形態ではｎ型クラッド層４）よりも有効キャリア濃度（従って、ｎ型ドーパント濃度）が高くされ、面内の電流拡散効果が高められている。なお、ｎ型クラッド層４（第一導電型クラッド層）の厚さをｐ型クラッド層６（第二導電型クラッド層）よりも厚くし、該ｎ型クラッド層４の第二主表面側の表層部に補助電流拡散層としての機能を担わせることも可能である。
【００８１】
上記の構成によると、切欠き部１ｊの底面から取り出された発光光束を金属ステージ５２の反射面ＲＰにて反射させることで、その反射光束ＲＢにより発光層部２４の第一主表面側への発光光束を大幅に増加させることができる。残留基板部１と発光層部２４との間に設けられた補助電流拡散層９１は、切欠き部１ｊの底面部への電流拡散効果を高め、発光層部２４の該切欠き部１ｊに対応した領域への分配電流を増加させる。これにより、切欠き部１ｊの底面から取り出される発光光束をより増加することができる。
【００８２】
以下、図１１の発光素子１１００の製造方法について説明する。
図１２の工程１〜工程４では、副基板部１０ｅの第一主表面に補助電流拡散層９１を成長し、続いて発光層部２４を成長させる点を除き、図２及び図３の工程１〜工程５と同じである。なお、電流拡散層２０は、ＧａＰ（あるいはＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓでもよい）からなる基板を発光層部２４に貼り合わせることにより形成してもよい。この場合は、発光層部２４に続く形でＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓからなる結合層７を形成しておき、この結合層７にＧａＰないしＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓからなる基板を貼り合わせるようにすれば、該貼り合わせをより確実に行なうことができる。ＨＶＰＥ法を用いて電流拡散層２０をエピタキシャル成長する場合は、結合層７は特に不要である（この点、第一態様（図２、図３）においても同様である）。
【００８３】
次に、工程５では、残留基板部１の第二主表面の周縁部分を、周知のフォトリソグラフィー技術を用いてエッチングにより除去し、切欠き部１ｊを形成する。なお、エッチングの施された残留基板部１の第二主表面にＡｕ等にて構成された電極部を形成することも可能であるが、この場合、残留基板部１の第二主表面に該電極部を先に形成し、これを切欠き部１ｊを形成するためのエッチングマスクに兼用することもできる。そして、工程６に示すように、該残留基板部１の第二主表面に、接合合金化層を形成するための金属材料層を蒸着等により形成し、３５０℃以上１５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行なうことにより、接合合金化層１６とする。また、電流拡散層２０の第一主表面に接合合金化層９ａを同様に形成する（接合合金化層１６と合金化熱処理を兼用することができる）。接合合金化層９ａは図１１に示すごとく、Ａｕ等を蒸着することにより光取出側電極９にて覆う。その後、個々の発光素子チップに分離し、図１１に示すごとく、分離後の発光素子チップの残留基板部１の第二主表面側を金属ペースト層１１７により金属ステージ５２に接着し、さらに光取出側電極９をボンディングワイヤ９ｗにより導体金具５１と接続すれば発光素子１１００が完成する。
【００８４】
上記発光素子１１００の製造に用いられる複合成長用基板１０は、光吸収性化合物半導体であるＧａＡｓにて要部が構成されるが、これを発光層部２４の成長後に全て除去するのではなく、厚さを減じて残留基板部１とした後に、その一部切り欠く形で、光取出部として機能する切欠き部１ｊを形成する。そして、切欠き部１ｊ形成に関与しない部分は、発光層部２４への剛性付与の機能を果たす。従って、特許文献１や非特許文献１のように、発光層部２４の第二主表面側にはシリコン基板などの導電性基板を補強目的で新たに貼り合わせる必要がなくなる。
【００８５】
図１１の実施形態では、残留基板部１の第二主表面に接合合金化層１６を全面形成していたが、図１３に示すように、補助電流拡散層９１の第二主表面（すなわち、切欠き部１ｊの底面）にて、残留基板部１の周囲に接合合金化層１６ｒを形成し、これを残留基板部１とともに金属ペースト層１１７により一括して覆う構成とすることもできる。このようにすると、残留基板部１と金属ペースト層１１７との接触抵抗が上昇し、光取出側電極９の直下に位置する残留基板部１の中央領域の電流密度を下げることができる。その結果、発光層部２４への駆動電流は、残留基板部１を迂回して主光取出面ＥＡ側に優先的に流れ、発光層部２４を光取出しに有利な領域で優先的に発光させることができる。なお、残留基板部１と接合合金化層１６ｒとをＡｕ層等の金属層で覆い、この金属層を介して金属ペースト層１１７により金属ステージ５２への接着を行なってもよい。
【００８６】
（実施形態Ｂ）
図１４は、本発明の第二態様の別例である発光素子１２００を示す。なお、図１１の発光素子１１００（実施形態Ａ）との共通部分も多いので、以下、その相違点につき説明する。従って、以下に説明する相違点以外の部分は、図１１の発光素子１１００と同一の構成を有しているので、実施形態１の説明にて代用するものとし、ここでは詳細な説明を繰り返さない。また、共通の構成要素には共通の符号を付与している。
【００８７】
発光素子１２００の、図１１の発光素子１１００との最も大きな相違点は、切欠き部１ｊの内部に、発光層部２４からの発光光束を反射させる金属反射部１７が設けられ、その反射光束ＲＢを、発光層部２４からの直接光束ＤＢと重畳させて主光取出面ＥＡから取り出すようにした点である。本実施形態においては、残留基板部１の第二主表面が、切欠き部１ｊの底面とともに金属反射部１７に一括して覆われている。残留基板部１の形成領域における素子厚さ方向の電気抵抗は、切欠き部１ｊの形成領域における素子厚さ方向の電気抵抗よりも高く調整されてなる。具体的には、切欠き部１ｊの底面に、金属反射部１７との接触抵抗を減ずるための接合合金化層２１を分散形成する一方、残留基板部１の第二主表面は接合合金化層を非形成としている。これにより、発光光束が遮光されやすい光取出側電極９の直下領域での発光が抑制されている。接合合金化層２１は、図１１の発光素子１１００の接合合金化層１６と同様に形成されるものであり、本実施形態では、ｎ型クラッド層４の第二主表面上に、ＡｕＧｅＮｉ合金（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％、残部Ａｕ）を用いて形成されている。接合合金化層２１は反射率が比較的低いため、該領域での反射光束を増加させる効果と、接合合金化層２１との接触抵抗を低減する効果とのバランスを考慮し、領域ＥＡの全面積に対する接合合金化層２１の形成面積の比率を１％以上２５％以下に調整することが望ましい。
【００８８】
図１４において金属反射部１７は、切欠き部１ｊ内に充填された金属ペースト層（以下、金属ペースト層１７ともいう）である。そして、残留基板部１の第二主表面は、切欠き部１ｊ内を充填する金属ペースト層１７の第二主表面とともに放熱用金属部材１９（例えばＣｕ板ないしＡｌ板）により覆われている。金属ペースト層１７は、図１１の発光素子１１００と同様に形成されるものであり、具体的には、残留基板部１の第二主表面と切欠き部１ｊの底面とを接着面として、該接着面に金属ペースト層１７を介して放熱用金属部材１９の第一主表面が接着されている。図１４では図示していないが、この放熱用金属部材１９が図１１と同様の金属ステージに接着される。また、光取出側電極９も図１１と同様、ボンディングワイヤを介して導体金具に接続される。なお、放熱用金属部材１９を省略し、残留基板部１の第二主表面側を金属ステージに直接接着してもよい。
【００８９】
上記の切欠き部１ｊは、主光取出面ＥＡの直下領域と重なりを有する。本実施形態では、主光取出面ＥＡの直下領域が切欠き部１ｊの領域と略一致するように形成されているが、図１５に示すように、切欠き部１ｊを光取出側電極９の直下領域ＳＡに入り込む形で形成し、該切欠き部１ｊ内にて金属反射部１７を光取出側電極９の直下領域に入り込む形で形成することで、反射光束ＲＢのより効率的な取出しを図ることができる。他方、光吸収が過度に大きくならない範囲であれば、残留基板部１を主光取出面ＥＡの直下領域に多少入り込ませる構成も可能である。
【００９０】
以下、図１４の発光素子１２００の製造方法について説明する。
まず、図１６の工程１から工程４及び図１７の工程５までは、副基板部１０ｅ上に発光層部２４を、補助電流拡散層を介挿することなく直接成長する点を除いて、図１２の工程１から工程５までと同じである。次に、図１７の工程６に進み、切欠き部１ｊの底面に、接合合金化層を形成するための金属材料層を蒸着等により分散形成し、３５０℃以上１５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行なうことにより、接合合金化層２１とする。なお、残留基板部１の第二主表面には接合合金化層２１を形成しない。また、金属反射膜３１を形成する場合は、その後の工程７にて行なう。以降は、図３と同様に、個々の発光素子チップに分離され、分離後の発光素子チップの第二主表面側には、切欠き部１ｊが充填され、かつ残留基板部１の第二主表面が覆われるように金属ペースト層１７が塗付形成される。そして、工程８に示すように、該金属ペースト層１７を介して放熱用金属部材１９を接着すれば、図１４の発光素子１２００が得られる。
【００９１】
切欠き部を有さない従来型の発光素子の場合、図１８に示すように、この接着により金属ペースト層１７がつぶれ変形して主化合物半導体層の周側面側に這い上がり、発光層部２４のｐ−ｎ接合部（本実施形態では、活性層５を挟んだｎ型クラッド層４とｐ型クラッド層６とを有するダブルへテロ構造）が這い上がった金属ペースト１７ｃにより短絡するなどの不具合を生じやすい。しかし、上記のごとく切欠き部１ｊが形成されていると、図１９に示すように、切欠き部１ｊを這い上がろうとする金属ペースト１７の吸収空間として利用でき、ｐ−ｎ接合部の短絡防止を図ることができる。また、ここでも、残留基板部１の第二主表面を支持体表面に密着させ、切欠き部１ｊ内に充填された金属ペースト層により接着を行なうことで、残留基板部１の厚さ制御により金属ペースト層１７の厚さを一様に揃えることができる。この効果は第一態様においても同様に発揮される。
【００９２】
なお、図では残留基板部１の厚さを電流拡散層２０よりも薄く描いているが、これは説明の便宜を図るためであって、残留基板部１と電流拡散層２０の厚さの大小関係を限定するものではない。特に、上記の金属ペースト１７の這い上がりによる不具合を解消するためには、残留基板部１の厚さを４０μｍ以上確保することが有効である（この場合、図１６の工程４に示す基板厚さを減少させる工程は不要となる場合がある）。なお、放熱用金属部材１９を用いる場合、放熱用金属部材用の大判の金属板に分離前のウェーハを金属ペースト１７を用いて接着し、その後ウェーハを金属板とともに素子チップへ分離することもできるが、この場合は個々の素子チップへの金属ペースト１７の這い上がりはほとんど問題とならない。従って、残留基板部１の厚さを４０μｍ未満に設定することも十分に可能である。
【００９３】
上記発光素子１２００は、残留基板部１に切欠き部１ｊを形成し、その切欠き部１ｊ内を、金属反射部をなす金属ペースト層１７にて充填する。本実施形態では、残留基板部１の第二主表面に接合合金化層を形成していないので、光取出側電極９を取り囲む主光取出面ＥＡに電流を集中させることができ、発光層部２４を光取出しに有利な領域で優先的に発光させることができる。そして、この領域には金属反射部１７が配置されており、反射光束ＲＢにより光取出し効率が向上する。さらに、発光層部２４の第二主表面側には、金属ペースト層１７を介して放熱用金属部材１９により覆われており、通電による発光層部２４の温度上昇が抑制される。
【００９４】
以下、図１４の発光素子１２００のさらに別の実施形態について説明する（図１４の発光素子との共通部分には同一の符号を付与して詳細な説明は省略する）。  図１４の発光素子１２００の構成では、残留基板部１の第二主表面に接合合金化層を形成しないことで、残留基板部１の領域における素子の厚さ方向抵抗を、切欠き部１ｊの領域における素子の厚さ方向抵抗よりも高くし、光吸収性の残留基板部１の直上部を電流迂回させるようにしている。しかし、同様の効果は、以下のような別の構成によっても達成することができる。まず、図２０の発光素子１３００においては、残留基板部１が、発光層部２４にてｐ−ｎ接合を形成するｐ型層部とｎ型層部とのうち、該残留基板部１に近い側のもの（すなわち、ｎ型クラッド層４）と逆の導電型（つまり、ｐ型）を有する反転層部１ｒとして構成している。この場合、副基板部としてｐ型のＧａＡｓエピタキシャル層を用いればよい。また、図２１の発光素子１４００においては、図１４の発光素子１２００と同様に残留基板部１を、発光層部２４にてｐ−ｎ接合を形成するｐ型層部とｎ型層部とのうち、該残留基板部に近い側のもの（すなわち、ｎ型クラッド層４）、と同一の導電型（つまりｎ型）を有するものとしている。そして、発光層部２４と残留基板部１との間には、残留基板部１を選択被覆する形で、該残留基板部１と逆の導電型（つまりｐ型）を有する化合物半導体からなる反転層部９３を介挿している。
【００９５】
次に、図２２の発光素子１５００においては、金属反射部が、切欠き部１ｊの底面をなす化合物半導体部上、ここでは発光層部２４（ｎ型クラッド層４）上に成膜された金属膜３１（例えば、Ａｕ、ＡｇあるいはＡｌのいずれかを主成分とするものである）とされている。なお、金属膜３１は、残留基板部１の第二主表面側も一括して覆うものとされている。そして、該金属膜３１が金属ペースト層１７を介して放熱用金属部材１９に接合されている（この場合、金属ペースト層１７は金属反射部を構成するものではなくなる）。この金属膜３１は、図１７の工程７に示すように、接合合金化層２１の合金化熱処理後に形成される。
【００９６】
図２３の発光素子１６００は、図２２の発光素子１５００をさらに改良したもので、残留基板部１の第二主表面の面積が第一主表面の面積よりも小となるように、該残留基板部１の周側面１ｓを傾斜面として形成している。そして、金属膜３１は、残留基板部１の第二主表面及び周側面１ｓと、切欠き部１ｊの底面とを一体的に覆うものとされている。蒸着やスパッタ等の指向性の強い成膜法により金属膜３１を形成する場合、残留基板部１の周側面１ｓを上記のような傾斜面としておくことで、該周側面１ｓにも金属膜を十分な厚さにて形成することができる。
【００９７】
周側面１ｓが傾斜面となった残留基板部１は、図１７の工程５のエッチングを、次のように実施することで得られる。まず、図２４の工程１に示すように、ＧａＡｓからなる残留基板部１と発光層部２４との間には、ＡｌＩｎＰよりなるエッチストップ層１ｐを形成しておく。次に、工程２に示すように、残留基板部１の第二主表面（面方位を（１００）とする）のうち、残す領域をエッチングレジストＭＳＫにより覆い、残余の部分を、アンモニア−過酸化水素水溶液をエッチング液としてメサエッチングする。残留基板部１の周側面は、上記エッチング液の異方性エッチング効果により傾斜面となる。そして、工程３に示すように、塩酸をエッチング液としてエッチストップ層１ｐを除去し、さらにエッチングレジストＭＳＫを除去すればよい。
【００９８】
次に、図２５の発光素子１７００は、発光層部２４と残留基板部１との間に、屈折率の相違する半導体膜を複数積層することにより、ブラッグ反射を利用して光を反射させるＤＢＲ層３０が設けられている（ＤＢＲ層３０が設けられている以外は、図１５と同じ構成である）。ＤＢＲ層３０により、主光取出面ＥＡ直下に位置する発光層部２４のうち、光吸収性の残留基板部１直上に位置する領域であっても、反射光束ＲＢを効果的に発生させることができる。この場合、残留基板部１を主光取出面ＥＡの直下領域に多少入り込む構成であっても、ＤＢＲ層３０の形成により光吸収による発光光束の損失はほとんど生じない。なお、図１１の発光素子１１００においても、残留基板部１と発光層部２４との間（例えば、補助電流拡散層９１と残留基板部１との間である）にＤＢＲ層を同様に形成することが可能である。また、図１１及び図１５のいずれの構造を基本とする場合においても、上記のＤＢＲ層を、切欠き部１ｊの底面領域まで延長して形成することが可能であり、切欠き部１ｊの領域における発光光束の反射効果を高めることができる。
【００９９】
（第三態様）
以下、本発明の第三態様の実施形態を添付の図面を用いて説明する。図２６は本発明の第三態様の一例である発光素子２１００を模式的に示すものである。なお、図１の発光素子１００との共通部分も多いので、以下、その相違点につき説明する。従って、以下に説明する相違点以外の部分は、図１の発光素子１００と同一の構成を有しているので、第一態様の説明にて代用するものとし、ここでは詳細な説明を繰り返さない。また、共通の構成要素には共通の符号を付与している。
【０１００】
図２６は本発明の第三態様の一例である発光素子２１００を模式的に示すものである。発光素子２１００において発光層部２４を有した主化合物半導体層４０は、副基板部１０ｅ（図２７の工程２参照）の第一主表面上にエピタキシャル成長されたものである。そして、該残留基板部１の周縁部が切り欠かれることにより切欠き部１ｊが形成される（図２７の工程５参照）。図２７の工程２は層成長時の上下関係で描いており、図２６はこれと上下反転している（従って、第一主表面は、図２６中にて層や基板の下面として表れる）。切欠き部１ｊの底面は主光取出面ＥＡを形成し、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための光取出側電極９が残留基板部１の第二主表面を覆うように形成されている。図２６において、透明半導体層９０、結合層７、発光層部２４及び補助電流拡散層９１は主化合物半導体層４０に属し、残留基板部１は主化合物半導体層４０に属さない。
【０１０１】
発光素子２１００においては、透明半導体層９０側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、残留基板部１側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。残留基板部１と光取出側電極９との間には、両者の接触抵抗を減ずるための接合合金化層９ａが形成されている。接合合金化層９ａは、ここではＡｕＧｅＮｉ合金（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％、残部Ａｕ）を用いて形成している。
【０１０２】
主化合物半導体層４０においては、発光層部２４の第一主表面上に、ＧａＰ（あるいはＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓでもよい：ここではｐ型）よりなる透明半導体層９０が形成されている。透明半導体層９０は接合合金化層２１によりオーミック接触が形成できる程度に有効キャリア濃度（従って、ｐ型ドーパント濃度）が高められている（例えばｐ型クラッド層６と同等以上であって２×１０１８／ｃｍ３以下）。透明半導体層９０は、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下（好ましくは４０μｍ以上２００μｍ以下）の厚膜に形成されることで、層側面からの取出光束も増加させ、発光素子全体の輝度（積分球輝度）を高める役割も担う。また、発光層部２４からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成することで、発光光束に対する吸収も抑制されている。
【０１０３】
透明半導体層９０の第一主表面側は、金属ステージ５２上にＡｇペースト等からなる金属ペースト層１７を介して接着され、該金属ペースト層１７が反射部を形成している。また、透明半導体層９０の第一主表面には、光取出側電極９側と同様に接合合金化層２１が分散形成され、該接合合金化層２１が金属ペースト層１７により覆われている。これにより、発光層部２４は、金属ペースト層１７を介して金属ステージ５２に電気的に接続される。一方、光取出側電極９は、導体金具５１にＡｕワイヤ等で構成された通電用ワイヤ９ｗを介して電気的に接続される。発光層部２４には、金属ステージ５２及び導体金具５１に一体化された図示しない駆動端子部を介して発光駆動電圧が印加される。
【０１０４】
本実施形態において接合合金化層２１は、ｐ型層とのコンタクトを取るためにＡｕＢｅ合金を用いて形成されている。接合合金化層２１は反射率が比較的低いため、該領域での反射光束を増加させる効果と、接合合金化層２１との接触抵抗を低減する効果とのバランスを考慮し、透明半導体層９０の第一主表面の全面積に対する接合合金化層２１の形成面積の比率を１％以上２５％以下に調整することが望ましい。なお、接合合金化層２１をＡｕ層、Ａｇ層あるいはＡｌ層などの高反射率の金属反射層３１で覆い、該金属反射層３１を、金属ペースト層１７を介して金属ステージ５２に接着してもよい。
【０１０５】
なお、透明半導体層９０の側で発光素子を、金属ペースト層１７を介して金属ステージ５２に接着する場合、図２６に一部拡大して示すように、その接着時に金属ペースト層１７がつぶれ変形して主化合物半導体層の周側面側に這い上がることがある。しかし、本実施形態では、この接着側に設ける透明半導体層９０の厚さを４０μｍ以上２００μｍ以下と厚くしてあり、仮に金属ペーストが這い上がっても発光層部（ｐ−ｎ接合部）２４にまで達する確率は小さくなり、ｐ−ｎ接合の短絡等を効果的に防止できる。
【０１０６】
また、残留基板部１と発光層部２４との間には、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ等の化合物半導体よりなる補助電流拡散層９１が形成されている。補助電流拡散層９１の厚さは例えば０．５μｍ以上３０μｍ以下（望ましくは１μｍ以上１５μｍ以下）であり、発光層部２４の、これに近い側のクラッド層（本実施形態ではｎ型クラッド層４）よりも有効キャリア濃度（従って、ｎ型ドーパント濃度）が高くされ、面内の電流拡散効果が高められている。なお、ｎ型クラッド層４（第一導電型クラッド層）の厚さをｐ型クラッド層６（第二導電型クラッド層）よりも厚くし、該ｎ型クラッド層４の第二主表面側の表層部に補助電流拡散層としての機能を担わせることも可能である。
【０１０７】
上記の構成によると、光吸収部として作用する残留基板部１の一部のみが切り欠かれている。これにより、形成される切欠き部１ｊの底面を主光取出面ＥＡとして利用することができ、該部分へ向かう発光光束を外部へ直接取り出すことが可能となるので、光取出し効率を大幅に高めることができる。他方、残留基板部１の第二主表面は光取出側電極９の形成領域として活用され、光取出側電極９（図２６）による光遮断作用により、残留基板部１による光吸収作用が不具合として顕在化しなくなっている。また、バンドギャップエネルギーが小さく耐酸化性にも優れるＧａＡｓからなる残留基板部１の第二主表面に光取出側電極９用の接合合金化層９ａを形成することで、より良好なオーミックコンタクトが実現し、素子の順方向電圧低減に寄与している。
【０１０８】
以下、図２６の発光素子２１００の製造方法について説明する。
図２７の工程１〜工程５までは、電流拡散層２０を透明半導体層９０と読み替えれば、図１２の工程１〜工程５と全く同じである。工程６（工程５までと上下を反転して描いている）では、該残留基板部１の第二主表面に、接合合金化層を形成するための金属材料層を蒸着等により形成し、３５０℃以上２５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行なうことにより、接合合金化層９ａとする。また、透明半導体層９０の第一主表面に接合合金化層２１を同様に分散形成する（接合合金化層９ａと合金化熱処理を兼用することができる）。接合合金化層９ａは図２６に示すごとく、Ａｕ等を蒸着することにより光取出側電極９にて覆う。その後、図３と同様に個々の発光素子チップに分離され、図２６に示すごとく、分離後の発光素子チップの透明半導体層９０の第二主表面（接合合金化層２１が形成されている）を金属ペースト層１７により金属ステージ５２に接着し、さらに光取出側電極９をボンディングワイヤ９ｗにより導体金具５１と接続すれば発光素子２１００が完成する。
【０１０９】
上記発光素子２１００は、残留基板部１を一部切り欠く形で、主光取出面ＥＡとして機能する切欠き部１ｊを形成する。そして、切欠き部１ｊ形成に関与しない部分は、ウェーハの剛性向上機能も果たしうる。
【０１１０】
以下、第三態様の実施形態の発明の発光素子の種々の変形例について説明する。なお、図２６の発光素子２１００との共通部分も多いので、以下、その相違点につき説明する。従って、以下に説明する相違点以外の部分は、図２６の発光素子２１００と同一の構成を有しているので、ここでは詳細な説明を繰り返さない。また、共通の構成要素には共通の符号を付与する。
【０１１１】
図２８の発光素子２３００には、発光層部２４と残留基板部１との間に、屈折率の相違する半導体膜を複数積層することにより、ブラッグ反射を利用して光を反射させるＤＢＲ層３０が設けられている。ＤＢＲ層３０は、光吸収性の残留基板部１の直下に位置する領域であっても、発光光束ＥＢを下向きに反射することができるので、発光光束ＤＢが残留基板部１に吸収されて損失する不具合を解消することができる。反射された発光光束ＤＢは残留基板部等に吸収されない限り、直接あるいは素子の別部分（例えば金属ペースト層１７あるいは反射金属層３１）での反射を利用して素子外へ取り出すことが可能になる。
【０１１２】
図２９の発光素子２４００では、補助電流拡散層９１の第二主表面（すなわち、切欠き部１ｊの底面）にて、残留基板部１の周囲に接合合金化層９ａを形成し、これを残留基板部１とともに光取出側電極９により一括して覆う構成とすることもできる。この場合、光取出側電極９は、残留基板部１の第二主表面及び周側面とを覆う主電極９ｍと、切欠き部１ｊの底面のうち残留基板部１の周側面に連なる一部領域を覆う副電極９ｂとを有したものとして形成される。接触抵抗低減用の接合合金化層９ａは、主電極９ｍと接する残留基板部１には形成されず、副電極９ｂと接する切欠き部１ｊの底面領域には形成されることとなる。従って、発光駆動電流は残留基板部１を迂回して主光取出面側に優先的に流れ、光取出し効率が向上する。
【０１１３】
なお、透明半導体層９０あるいは副電極９ｂにより十分な電流拡散効果が得られる場合は、補助電流拡散層９１を省略することも可能である。この場合、切欠き部１ｊの底面は発光層部２４の第二主表面が形成する。また、副電極９ｂを設ける場合は、接合合金化層９ａとともに発光層部２４上に形成することとなる。
【０１１４】
また、残留基板部１の第二主表面の面積が第一主表面の面積よりも小となるように、該残留基板部１の周側面１ｓが傾斜面として形成されている。光取出側電極９をなす主電極９ｍ（すなわち、残留基板部１の第二主表面及び周側面１ｓとを覆う部分）と副電極９ｂ（切欠き部１ｊの底面を覆う部分）とは、一体の金属膜として形成される。このような形状の残留基板部１は、図２４と同様の工程により製造可能である。
【０１１５】
図３０の発光素子２５００においては、図２９の発光素子２４００の残留基板部１を、発光層部２４にてｐ−ｎ接合を形成するｐ型層部とｎ型層部とのうち、該残留基板部１に近い側のもの（すなわち、ｎ型クラッド層４）と逆の導電型（つまり、ｐ型）を有する反転層部１ｒとして構成している。この場合、光吸収性化合物半導体基板としてｐ型の副基板部を用いればよい。また、図３１の発光素子２６００においては、図２９の発光素子２４００と同様に残留基板部１を、発光層部２４にてｐ−ｎ接合を形成するｐ型層部とｎ型層部とのうち、該残留基板部に近い側のもの（すなわち、ｎ型クラッド層４）、と同一の導電型（つまりｎ型）を有するものとしている。そして、発光層部２４と残留基板部１との間には、残留基板部１を選択被覆する形で、該残留基板部１と逆の導電型（つまりｐ型）を有する化合物半導体からなる反転層部９３を介挿している。これにより、残留基板部１による電流遮断層としての機能を一層高めることができる。
【０１１６】
図３０及び図３１の構成においては、図２９と同様に、接合合金化層９ａを、副電極９ｂと接する切欠き部１ｊの底面領域にのみ形成してもよいが、接合合金化層９ａが残留基板部１をも覆う構成になっていても、反転ｐ−ｎ接合部の介在により電流遮断効果は問題なく達成できる。そこで、これを利用すれば、接合合金化層９ａは、副電極９ｂ及び主電極９ｍを有した光取出側電極９と形状一致させた形で、副電極９ｂと接する切欠き部１ｊの底面領域とともに残留基板部１も一括して覆うものとして形成することが可能となる（図では、残留基板部１を覆う部分を符号９ｋにより表している）。このように同一形状で重なり合う接合合金化層９ａ（９ｋ）と光取出側電極９とは、形状のパターンニングを１回のフォトリソグラフィーにて行なうことができ、工程の簡略化に寄与する。
【０１１７】
図３２の発光素子２７００では光取出側電極９を、残留基板部１の第二主表面及び周側面を覆う主電極９ｍと、切欠き部１ｊの底面をなす補助電流拡散層９１の第二主表面の一部領域を覆うとともに、主電極９ｍの外周縁から延出する線状の副電極９ｂとを有するものとして構成している。ここでは、線状の副電極９ｂが、主電極９を中心として主光取出面ＥＡ上に放射状に形成されている。副電極９ｂを上記のように形成することで、駆動電圧を印加した際に、主光取出面内の電界分布の偏りを軽減することができ、主光取出面ＥＡ全体に、より一様に電圧印加することができ、ひいては電流拡散効果を高めることがでできる。
【０１１８】
本実施形態では接合合金化層９ａも副電極９ｂと重なる線状に形成しており、主電極９ｍの直下に位置する残留基板部１には接合合金化層を形成していない。従って、残留基板部１はここでも電流阻止層として機能し、主電極９ｍの直下に向かう電流を遮断できる。その結果、主光取出面ＥＡをなす主電極９ｍの背景領域（つまり、切欠き部１ｊ）への電流分配量を増加でき、光取出し効率を高めることができる。なお、残留基板部１の第二主表面の面積が第一主表面の面積よりも小となるように、該残留基板部１の周側面が傾斜面１ｓとして形成され、光取出側電極９をなす主電極９ｍと副電極９ｂとが一体の金属膜として形成されている。
【０１１９】
なお、上記の実施形態においては、光取出側電極９とは異極性となる側の電極部（接合合金化層２１あるいは金属反射膜）を、いずれも透明半導体層９０の第一主表面側に形成していたが、主化合物半導体層４０の第二主表面側から少なくとも活性層５の第一主表面までの区間を、前記第二主表面の一部領域において切り欠くことにより電極用切欠き部を形成し、その電極用切欠き部の底面に上記異極性となる側の電極を配置した、前述の同面側電極取出構造としてもよい。以下、その具体例について説明する。
【０１２０】
図３３の発光素子２８００は、図２６の発光素子２１００を同面側電極取出構造とした例である（発光素子２１００と同一の符号を有していて特に説明のない要素は、発光素子２１００と同一の構成であり、発光素子２１００の詳細説明にて代用する）。主化合物半導体層４０の補助電流拡散層９１から発光層部２４（及び結合層７）までが、第二主表面側で一部領域にて周知のフォトリソグラフィー工程により切り欠かれ、電極用切欠き部ＪＫが形成されている。そして、該電極用切欠き部ＪＫの底面をなす透明半導体層９０の第二主表面領域に、接合合金化層２１及び異極性電極３３２が形成されている。なお、透明半導体層９０の第二主表面を含む表層部が、電流拡散効果を高めるために、残余の領域よりも有効キャリア濃度が高められた高濃度ドーピング層９０ｈとされている。また、光取出側電極９及び異極性電極３３２には、通電用ワイヤ９ｗ及び３２ｗがぞれぞれ接合されている。なお、切欠き部ＪＫの底面は、クラッド層６により形成してもよい。
【０１２１】
図３４の発光素子２９００は、図２８の発光素子２３００を同様に同面側電極取出構造とした例である。さらに、図３５の発光素子３０００は、図３４の発光素子２９００から補助電流拡散層９１を省略した構成に相当する。
【０１２２】
図３６は、赤色（Ｒ）発光素子チップ１６３、緑色（Ｇ）発光素子チップ１６１及び青色（Ｂ）発光素子チップ１６２を全て同面側電極取出構造とし、これらを組み合わせて構成したＲＧＢフルカラー発光素子モジュール１５０の一例を示すものである。各発光素子チップ１６１〜１６３の光取出側電極９は全てカソード側（接地側：負極性の電源が使える場合は、アノード側を接地側としてもよい）であり、電極電位は全て等しくなるため、これら電極９をワイヤ９ｗにより順次連結し、その末端に位置する電極のみ、素子チップを接着するステージ１５３側のカソード端子（光取出側電極９がアノードである場合はアノード端子）１５２に接続している。端子１５２にはワイヤを１本接続すればよいだけなので、面積が比較的小さくて済む（ただし、各光取出側電極９から個別にワイヤ９ｗを端子１５２に接続する態様を排除するものではない）。他方、異極性電極３３２はアノードとなり（光取出側電極９がアノードである場合はカソード）、発光光束の混合比調整のため、印加電圧（ないしデューティ比）が個別に調整される。従って、ワイヤ３２ｗにより個別のアノード端子（（光取出側電極９がアノードである場合はカソード端子）１５１に接続されている。
【０１２３】
発光素子チップ１６１〜１６３のうち、赤色（Ｒ）発光素子チップ１６３と緑色（Ｇ）発光素子チップ１６１とはＡｌＧａＩｎＰを用いた第三態様の構成（例えば、図３３の発光素子２８００、図３４の発光素子２９００及び図３５の発光素子３０００のいずれかである）を採用している。両素子チップの活性層５は、発光波長に応じて異なるＡｌＧａＩｎＰ組成を有する。他方、青色（Ｂ）発光素子チップ１６２は、ＩｎＡｌＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物系の青色発光素子として構成されている。該素子チップ１６２には、ＩＩＩ族窒化物によるダブルへテロ構造の発光層部２２４（及び電極取出層２２５）をエピタキシャル成長するための絶縁性のサファイア基板１９０が残され、該サファイア基板１９０を介してステージ１５３上に金属ペースト等により接着されている。異極性電極３３２は、電極取出層２２５の表面に形成されている。他方、第三態様に係る発光素子チップ１６１，１６３は、導電性の透明半導体層９０を介してステージ１５３上に金属ペースト等により接着されている。これにより、透明半導体層９０が静電気の放電路として機能し、発光層部２４の帯電が大幅に軽減される。
【０１２４】
（第四態様）
図３３の発光素子２８００、図３４の発光素子２９００及び図３５の発光素子３０００は、それぞれ素子の上下を反転し、透明半導体層９０の第一主表面側に電極を形成せず、該第一主表面側から発光光束を主に取り出すように構成することで、それぞれ図３７の発光素子３１００、図３８の発光素子３２００及び図３９の発光素子３３００とすることができる。これら発光素子３１００〜３３００はいずれも、第三態様の発光素子の第二の構成の実施形態を構成する。各発光素子３１００〜３３００において図３３〜図３５の発光素子２８００〜３０００と同一の符号を有していて特に説明のない要素は、同一の構成要素であり、詳細な説明は省略する）。ただし、いずれの図においても、光取出側電極は第一電極（第一電極部）９、異極性電極は第二電極（第二電極部）３３２と読み替える。なお、Ａｕ電極等で構成された第一電極９及び第二電極３３２は省略することもでき、この場合は接合合金化層９ａ及び２１が、それぞれ第一電極部及び第二電極部を構成する。
【０１２５】
各構成においてＧａＡｓからなる残留基板部１の採用により、接合合金化層９ａとの接触抵抗をより低減することができる。また、主化合物半導体層４０の第二主表面側に全ての電極９，３３２が形成されるので、例えば素子チップを基板上に面実装する構成が容易となり、素子チップのアセンブリ工程の簡略化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】第一態様の発明の発光素子の第一実施形態を示す断面模式図。
【図２】図１の発光素子の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図３】図２に続く工程説明図。
【図４】発光素子チップの切断線の設定例を示す模式図。
【図５】補助残留基板部の第一の形成形態を示す模式図。
【図６】補助残留基板部の第二の形成形態を示す模式図。
【図７】第一態様の発明の発光素子の第二実施形態を示す断面模式図。
【図８】第一態様の発明の発光素子の第三実施形態を示す断面模式図。
【図９】第一態様の発明の発光素子の第四実施形態を示す断面模式図。
【図１０】第一態様の発明の発光素子の第五実施形態を示す断面模式図。
【図１１】第二態様の実施形態Ａの発光素子を示す断面模式図。
【図１２】図１１の発光素子の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図１３】図１１の発光素子の第一変形例を示す断面模式図。
【図１４】第二態様の実施形態Ｂの発光素子を示す断面模式図。
【図１５】図１４の発光素子の第一変形例を示す断面模式図。
【図１６】図１４の発光素子の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図１７】図１６に続く工程説明図。
【図１８】金属ペーストの這い上がりによる不具合発生状況を説明する図。
【図１９】図１８の不具合を切欠き部により防止する様子を説明する図。
【図２０】図１４の発光素子の第二変形例を示す断面模式図。
【図２１】図１４の発光素子の第三変形例を示す断面模式図。
【図２２】図１４の発光素子の第四変形例を示す断面模式図。
【図２３】図１４の発光素子の第五変形例を示す断面模式図。
【図２４】図２３の発光素子の残留基板部の形成工程の一例を示す説明図。
【図２５】図１４の発光素子の第六変形例を示す断面模式図。
【図２６】本発明の第三態様の、第一の構成の発光素子を示す断面模式図。
【図２７】図２６の発光素子の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図２８】図２６の発光素子の第一変形例を示す断面模式図。
【図２９】図２６の発光素子の第二変形例を示す断面模式図。
【図３０】図２６の発光素子の第三変形例を示す断面模式図。
【図３１】図２６の発光素子の第四変形例を示す断面模式図。
【図３２】図２６の発光素子の第五変形例の要部を示す断面模式図及び平面図。
【図３３】図２６の発光素子の第六変形例を示す断面模式図。
【図３４】図２６の発光素子の第七変形例を示す断面模式図。
【図３５】図２６の発光素子の第八変形例を示す断面模式図。
【図３６】図３３〜図３５の発光素子の応用例を示す断面模式図。
【図３７】第四態様の発光素子の、第二の構成の第一例を示す断面模式図。
【図３８】第四態様の発光素子の、第二の構成の第二例を示す断面模式図。
【図３９】第四態様の発光素子の、第二の構成の第三例を示す断面模式図。
【符号の説明】
【０１２７】
１００，２００，３００，１１００，１３００，１４００，１５００，１６００，１７００，２１００，２３００，２４００，２５００，２６００，２７００，２８００，２９００，３０００，３１００，３２００，３３００  発光素子
ＥＡ  主光取出面
１  残留基板部
１ｊ  開口部（切欠き部）
１ｓ  周側面
９  光取出側電極
９ａ  接合合金化層
９ｍ  主電極
９ｂ  副電極
１０  複合成長用基板
１０ｅ  副基板部
１０ｋ  エッチストップ層（分離用化合物半導体層）
１６  接合合金化層
１７  金属ペースト層
１７ａ  導通経路ペースト層
１７ｂ  金属ペースト層（反射部）
１９  放熱用金属部材
２０  電流拡散層
２４  発光層部
３０  ＤＢＲ層
４０  主化合物半導体層
５２  金属ステージ
９０  透明半導体層
９１  補助電流拡散層
ＪＫ  電極用切欠き部
３３２  異極性電極
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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