(57)【要約】【課題】  紫外光の光取り出し効率がより大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子を提供すること。【解決手段】  発光素子は、Ａｌを含む窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層１ｂと、Ａｌを含む窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層１ｃとの間に、Ａｌを含む窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層１ａが挟まれている窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１に形成された反射性導電層２と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１に形成された反射防止層５と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側の層に電気的に接続された導電層３とを具備し、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１から基板４が除去されている。【選択図】  図１
2007165609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層との間に、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層が挟まれて接合されている窒化ガリウム系化合物半導体層（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）の一方主面に形成された反射性導電層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面に形成された反射防止層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備しており、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記他方主面から前記窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
多数個取り用の母基板の個々の発光素子領域上に、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層と、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層とを順にエピタキシャル成長させる工程（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）と、前記第１導電型半導体層上に反射性導電層を形成する工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層を形成する工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層で構成される個々の発光素子を前記母基板上において分離する工程と、前記バッファ層から前記母基板を除去することによって個々の発光素子を得る工程とを具備することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３】
化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＴｉ及びＺｒのうち少なくとも１種を含む。）で表される二硼化物単結晶から成る基板の主面上に、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成るバッファ層と、該バッファ層と同じまたは異なる組成から成る第２導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層と、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層とを順にエピタキシャル成長させる工程（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）と、前記第１導電型半導体層上に反射性導電層を形成する工程と、前記反射性導電層上を保護した状態で前記バッファ層から前記基板を除去する工程と、前記バッファ層の前記基板を除去した面に反射防止層を形成する工程とを具備することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の発光素子と、該発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体及び燐光体の少なくとも一方とを具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば照明装置等に用いられ、蛍光灯の２倍以上のエネルギー消費効率を有する発光素子（発光ダイオード；ＬＥＤ）及びその製造方法並びにその発光素子を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光〜紫外光を発光する発光素子として、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子が広く知られている（特許文献１参照）。このような発光素子においては、発光素子内部で発生した光を外部に効率良く取り出すこと、即ち、光取り出し効率を向上させることが重要であり、特に近年製品化が進められている照明装置用途においては不可欠となっている。
【０００３】
図３（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ光取り出し効率を向上させるための工夫がなされた第１〜第３の従来の発光素子の例（以下、第１の従来例，第２の従来例，第３の従来例という。）の断面図を示す。なお、同様のものには同一の符合を付け、重複する説明を省略した。
【０００４】
第１の従来例（図３（ａ））では、基板１４の一方の主面に発光層１１ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層１１が形成され、他方主面に発光層１１ａから出射された光を反射する反射層１５が形成されており、窒化ガリウム系化合物半導体層１１の表面（基板１４と接触していない上面）に、窒化ガリウム系化合物半導体層１１に通電するとともに発光層１１ａから出射された光を透過させる透明電極１６と、この透明電極１６上の一部に透明電極１６に通電するための電極パッド１７とが形成されている（特許文献２参照）。
【０００５】
ここで、窒化ガリウム系化合物半導体層１１は互いに導電型の異なる半導体層１１ｂ，１１ｃ間に発光層１１ａを挟んだ構成となっており、基板１４と接する半導体層１１ｃにおける基板１４と接する面と反対の面上に、電極パッド１７との間で電流を流すための電極パッド１３が形成されている。
【０００６】
第２の従来例（図３（ｂ））では、発光層１１ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層１１と基板１４との界面に、発光層１１ａから出射された光を窒化ガリウム系化合物半導体層１１側に反射する反射層１８（例えばブラッグ反射器）が、第１の従来例の反射層１５の代わりに挿入されている（特許文献４参照）。
【０００７】
一方、第３の従来例（図３（ｃ））では、基板１４上に形成された発光層１１ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層１１の表面に、窒化ガリウム系化合物半導体層１１に通電するとともに発光層１１ａから出射された光を基板１４側に反射する導電性反射層１２が形成されている（特許文献３参照。）。
【０００８】
このような従来の発光素子においては、いずれも発光層１１ａの一方側に設けられる反射層１５，導電性反射層１２または反射層１８が、発光層１１ａから出射された光を他方側に反射する働きをするため、本来は放射状に発生する光を発散させずに所望の方向に集中させて取り出すことができるので、発光素子内部で発生した光を外部に効率良く取り出すことができる。なお、図３（ａ），（ｂ）に示す第１及び第２の従来例では光の取り出し面は窒化ガリウム系化合物半導体層１１の表面側であり、図３（ｃ）に示す第３の従来例では窒化ガリウム系化合物半導体層１１の基板１４と接触している面側である。
【特許文献１】特開平２−４２７７０号公報
【特許文献２】特開平８−１０２５４９号公報
【特許文献３】特開２０００−３１５４０号公報
【特許文献４】特開平３−１０８７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、第１の従来例においては、基板１４に形成された反射層１５により反射した光が光取り出し面である透明電極１６側に向かうために、基板１４中を伝搬する際に基板１４に吸収されてしまい、反射層１５により光を反射させても発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。また、反射層１５により反射した光の一部が基板１４の表裏面（両主面）で多重反射されて基板１４内に閉じ込められ、光取り出し面である透明電極１６側から取り出される前に減衰してしまうため、発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。このことに加えて、透明電極１６自体の吸収による効率低下が挙げられる。
【００１０】
また、第２の従来例においては、反射層１８の上に窒化ガリウム系化合物半導体層１１を結晶成長させるに、反射層１８の材料や結晶性、製造方法等に制限が生じる。その結果、高い反射効率を実現するための材料や製造方法を用いることができないことにより、反射層１８の反射効率を高くすることが難しかったり、発光層１１ａが出射する光の波長に対して最適な材料や製造方法を用いることができないことにより、反射する光の波長を限定してしまったりするために、反射層１８により発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。また、第２の従来例においても透明電極１６での光の減衰が挙げられる。
【００１１】
第３の従来例は、透明電極１６における吸収が無いという利点を有する構造であるが、前２者とは異なり、窒化ガリウム系化合物半導体層１１上に形成された導電性反射層１２により反射した光が、光取り出し面である基板１４の窒化ガリウム系化合物半導体層１１と接触していない面側に向かう際に、基板１４に吸収されてしまうために、導電性反射層１２により光を反射させても発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。また、導電性反射層１２により反射した光の一部が基板１４の表裏面で多重反射されて基板１４内に閉じ込められ、光取り出し面側から取り出される前に減衰してしまうため、発光素子全体の光取り出し効率があまり改善されないという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明者は、上述したように、光取り出し面にある透明電極での光の吸収、エピタキシャル成長させるために用いた基板における光の吸収による減衰を回避する目的から、第３の従来例から基板を除去した構造に関して検討する必要があると判断し、本発明を完成させるに至ったのである。
【００１３】
従って、本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、紫外光の光取り出し効率がより大きく改善され、その結果、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子、及びその高性能な発光素子を確実に作製することができる発光素子の製造方法、並びにその高性能な発光素子を用いた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の発光素子は、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層との間に、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層が挟まれて接合されている窒化ガリウム系化合物半導体層（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）の一方主面に形成された反射性導電層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面に形成された反射防止層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備しており、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の前記他方主面から前記窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光素子の製造方法は、多数個取り用の母基板の個々の発光素子領域上に、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層と、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層とを順にエピタキシャル成長させる工程（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）と、前記第１導電型半導体層上に反射性導電層を形成する工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層を形成する工程と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層で構成される個々の発光素子を前記母基板上において分離する工程と、前記バッファ層から前記母基板を除去することによって個々の発光素子を得る工程とを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の発光素子の製造方法は、化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＴｉ及びＺｒのうち少なくとも１種を含む。）で表される二硼化物単結晶から成る基板の主面上に、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成るバッファ層と、該バッファ層と同じまたは異なる組成から成る第２導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層と、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層とを順にエピタキシャル成長させる工程（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）と、前記第１導電型半導体層上に反射性導電層を形成する工程と、前記反射性導電層上を保護した状態で前記バッファ層から前記基板を除去する工程と、前記バッファ層の前記基板を除去した面に反射防止層を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１７】
本発明の照明装置は、請求項１に記載の発光素子と、該発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体及び燐光体の少なくとも一方とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の発光素子は、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層との間に、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層が挟まれて接合されている窒化ガリウム系化合物半導体層（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）の一方主面に形成された反射性導電層と、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層とを具備しており、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面から窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去されており、前記一方主面に反射性導電層が形成されていることから、導電性反射層が、発光層から出射された光を窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側に効率良く反射され、その反射した光を窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側から基板に吸収されることなく出射させる働きをするため、発光層の内部で発生した光を発散させずに他方主面側に集中させて効率良く取り出すことができる。
【００１９】
また、第１及び第２導電型半導体層がアルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体であるため、第１及び第２導電型半導体層における禁制帯幅が比較的大きくなり、第１及び第２導電型半導体層における紫外光等の短波長側の光の吸収を小さくすることができる。アルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１及び第２導電型半導体層及び導電性反射層の働きにより、導電性反射層が発光層で発生した光が第２導電型半導体層側に良好に反射されるとともに、第１及び第２導電型半導体層を低損失で良好に透過し、第２導電型半導体層側において集中的に効率良く光を取り出すことができる。従って、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子となる。
【００２０】
なお、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層とは、互いに逆導電型のものであり、一方がｐ型の場合他方がｎ型である。また、窒化ガリウム系化合物半導体層（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）について、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”は、ｘ，ｘ’の群と、ｘ”，ｙ，ｙ’の群と、ｙ”との大小関係を規定した式である。
【００２１】
また、本発明の発光素子の製造方法は、多数個取り用の母基板の個々の発光素子領域上に、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層と、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層とを順にエピタキシャル成長させる工程（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）と、第１導電型半導体層上に反射性導電層を形成する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の層に電気的に接続された導電層を形成する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層で構成される個々の発光素子を母基板上において分離する工程と、バッファ層から母基板を除去することによって個々の発光素子を得る工程とを具備することから、上記の高性能な発光素子を一工程で複数個を一括的に得ることができる。
【００２２】
また、本発明の発光素子の製造方法は、化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＴｉ及びＺｒのうち少なくとも１種を含む。）で表される二硼化物単結晶から成る基板の主面上に化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１，ｘ’＞０，ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成るバッファ層と、該バッファ層と同じ組成から成る第２導電型半導体層と、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１，ｘ”＞０，ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層と、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１，ｘ＞０，ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層とを順にエピタキシャル成長させる工程（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）と、第１導電型半導体層上に反射性導電層を形成する工程と、反射性導電層上を保護した状態でバッファ層から基板を除去する工程と、バッファ層の基板を除去した面に反射防止層を形成する工程とを具備することから、窒化ガリウム系化合物半導体層から基板を除去する工程において、窒化ガリウム系化合物半導体層の表面やその上に形成された第１導電型半導体層が、例えば基板を除去するためのエッチング液等によって汚染、腐食されることや、応力により劣化することを抑制することができるので、高性能な発光素子を確実に作製することができる。
【００２３】
また、窒化ガリウム系化合物半導体層の第２導電型半導体層が形成される面は、第２導電型半導体層が形成される前までは基板によって保護されているため清浄な面となり、その結果、良好な第２導電型半導体層を作製することができるので、高性能な発光素子を確実に作製できる。
【００２４】
また、二硼化物単結晶から成る基板が、その上に形成されるアルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体から成るバッファ層と、さらにその上にバッファ層と同じ組成の第２導電型半導体層とをエピタキシャル成長させる際に、それらバッファ層及び第２導電型半導体層の格子定数に基板の格子定数が良好に整合するために、バッファ層や第２導電型半導体層の全体がアルミニウムが含まれる窒化ガリウム系化合物半導体層であってもそれらを良好に成長させることができるので、良好な結晶品質のアルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体層を確実に作製することができる。
【００２５】
また、本発明の照明装置によれば、上記構成の本発明の発光素子と、その発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体及び燐光体の少なくとも一方とを具備することから、小さい電力で良好な発光強度を有する発光素子の光により蛍光体または燐光体を強く励起するため、小さい電力で良好な照度を得ることができる。また、本発明の照明装置は、従来の蛍光灯や放電灯等よりも省エネルギー性や小型化に優れ、従って蛍光灯や放電灯等よりも優れた照明装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の発光素子及びその製造方法について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。また、図２（ａ）〜（ｊ）はそれぞれ、本発明の発光素子の製造方法を示す工程毎の模式的な断面図である。これらの図において、同様の箇所は同一の符合を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
図１〜図３において、１は窒化ガリウム系化合物半導体層であり、１ａは発光層、１ｂは第１導電型半導体層、１ｃは第２導電型半導体層、１ｂ１は窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面、１ｃ１は窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面であり、２は導電性反射層、３は導電層、４は窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長するための基板、５は反射防止層、６は電極パッド、７は基体、８，９は保護膜、１０は支持基体である。
【００２９】
図１に示す本発明の発光素子の実施の形態の一例は、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層１ｂと、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層１ｃとの間に、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層１ａが挟まれて接合されている窒化ガリウム系化合物半導体層１（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）の一方主面１ｂ１に形成された反射性導電層２と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１に形成された反射防止層５と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側の層（図１の例では第２導電型半導体層１ｃ）に電気的に接続された導電層３とを具備し、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１から窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させるために用いた基板が除去されている構成である。
【００３０】
さらに具体的には、この構成において、第１導電型半導体層１ｂ及び第２導電型半導体層１ｃはそれぞれｐ型半導体層及びｎ型半導体層としている。窒化ガリウム系化合物半導体をｐ型半導体とするには、元素周期律表において２族の元素であるマグネシウム（Ｍｇ）等をドーパントとして、窒化ガリウム系化合物半導体に混入させればよい。また、窒化ガリウム系化合物半導体をｎ型半導体とするには、元素周期律表において４族の元素であるシリコン（ＳＩ）等をドーパントとして窒化ガリウム系化合物半導体に混入させればよい。
【００３１】
また、第１導電型半導体層１ｂ及び第２導電型半導体層１ｃは、両方ともアルミニウム（Ａｌ）を含む窒化ガリウム系化合物半導体から成るものとし、いずれも発光層１ａに含まれるアルミニウムよりもその含有量を多くする。このようにすると、第１及び第２導電型半導体層１ｂ，１ｃの禁制帯幅が両方とも発光層１ａの禁制帯幅よりも大きくなるので、発光層１ａに電子と正孔とを閉じ込めて、これら電子と正孔を効率良く再結合させて強い発光強度で発光させることができる。
【００３２】
また、第１及び第２導電型半導体層１ｂ，１ｃは、アルミニウムを含んだ窒化ガリウム系化合物半導体からなることにより、第１及び第２導電型半導体層１ｂ，１ｃにおける禁制帯幅が比較的大きくなり、第１及び第２導電型半導体層１ｂ，１ｃにおける紫外光等の短波長側の光の吸収を小さくすることができる。
【００３３】
なお、第１導電型半導体層１ｂ及び第２導電型半導体層１ｃはそれぞれｎ型半導体層及びｐ型半導体層としても構わない。
【００３４】
また、発光層１ａを成す窒化ガリウム系化合物半導体の組成は、所望の発光波長が得られる適当なものに設定すればよい。例えば、発光層１ａを、アルミニウムもインジウムも含まないＧａＮからなるものとすれば、禁制帯幅は約３．４エレクトロンボルト（ｅＶ）となり、約３６５ナノメートル（ｎｍ）の発光波長である紫外光によって発光層１ａを発光させることができる。また、これよりも発光波長を短波長とする場合、発光層１ａは、禁制帯幅を大きくする元素であるアルミニウムを発光波長に応じて設定される量だけ含ませた窒化ガリウム系化合物半導体から成るものとすればよい。また、発光層１ａに禁制帯幅を小さくする元素であるインジウム（Ｉｎ）を含有させてもよく、所望の発光波長となるようにアルミニウムをより多く含有させる等して、アルミニウム，インジウム及びガリウムの組成比を適宜設定すればよい。また、発光層１ａは、禁制帯幅の広い障壁層と禁制帯幅の狭い井戸層とから成る量子井戸構造が複数回繰り返し規則的に積層された超格子である多層量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）としてもよい。
【００３５】
また、導電性反射層２としては、発光層１ａが発生した光を損失なく反射する材質から成る表面が滑らかな層状のものを用いる。そのような材質のものとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），錫（Ｓｎ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），バナジウム（Ｖ），白金（Ｐｔ），鉛（Ｐｂ），ベリリウム（Ｂｅ），酸化錫（ＳｎＯ２），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３），酸化インジウム錫（ＩＴＯ），金−シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）合金，金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金，金−亜鉛（Ａｕ−Ｚｎ）合金，金−ベリリウム（Ａｕ−Ｂｅ）合金等の薄膜を用いればよい。中でも、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）は、発光層１ａが発生する紫外光〜近紫外光に対する反射率が高いので好適である。また、導電性反射層２は、上記材質の中から選択した層を複数層積層したものであっても構わない。
【００３６】
なお、導電性反射層２の表面は必ずしも完璧に滑らかでなくてもよいが、滑らかでないと反射率が低下することがあるので注意を要する。また、導電性反射層２は光を反射する働きがあれば必ずしも金属である必要はないが、一般的に熱伝導性が良好である金属とすれば、窒化ガリウム系化合物半導体層１で発生する熱を導電性反射層２を介して良好に放熱することができるので好ましい。
【００３７】
導電層３は、第２導電型半導体層１ｃ（ｎ型半導体層）と良好なオーミック接合がとれる材質から成る層状のものを用いる。そのような材質のものとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），錫（Ｓｎ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），バナジウム（Ｖ），白金（Ｐｔ），鉛（Ｐｂ），タングステン（Ｗ），酸化錫（ＳｎＯ２），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３），酸化インジウム錫（ＩＴＯ），金−シリコン（Ａｕ−ＳＩ）合金，金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）合金，金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金，インジウム−アルミニウム（Ｉｎ−Ａｌ）合金等の薄膜を用いればよい。中でも、導電層３は、チタン（Ｔｉ）層、または第２導電型半導体層１ｃ側から順にＴｉ層，アルミニウム（Ａｌ）層を積層したものとすれば、良好なオーミック接合と良好な接合強度とが両方とも得られる点で好ましい。
【００３８】
なお、図１においては、第２導電型半導体層１ｃに発光層１ａ及び第１導電型半導体層１ｂが形成されていない領域を設け、この領域に導電層３を形成している。このように、導電層３は、第２導電型半導体層１ｃにおいて、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側の面と反対の面に形成することが好ましい。これにより、発光素子を実装用基板等に実装する際に反射性導電層２と導電層３とが同じ向きに形成されていることになるため、実装が容易になる。
【００３９】
また、反射性導電層２上の一部には、外部との電気的接続をとるための導線等を接続する電極パッド６を設けている。電極パッド６は、例えばチタン（Ｔｉ）層、または反射性導電層２側から順にＴｉ層，金（Ａｕ）層を積層したものから成るものとすればよい。また、導電層３上にも電極パッド６と同様のものを形成してもよい。
【００４０】
なお、窒化ガリウム系化合物半導体層１は、第２導電型半導体層１ｃ側の主面（他方主面１ｃ１）に後記するバッファ層が接合されていても構わない。この場合、そのバッファ層から、窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させるための基板を除去した面に反射防止層５を形成すればよい。
【００４１】
次に、本発明の発光素子は次のように動作する。即ち、上記構成において、反射性導電層２と導電層３とに順方向バイアス電圧を印加することによって、窒化ガリウム系化合物半導体層１にバイアス電流を流して、発光層１ａで波長３５０〜４００ｎｍ程度の紫外光〜近紫外光を発生させる。その発光層１ａから出射された紫外光〜近紫外光の内、反射性導電層２側に出射される光を反射性導電層２により窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側に反射させ、反射防止層５により発光層１ａで出射した紫外光〜近紫外光及び反射性導電層２により反射された紫外光〜近紫外光を透過させて、発光素子の外側にその紫外光〜近紫外光を取り出すように動作する。
【００４２】
このように、発光層１ａから出射された光及び反射性導電層２により反射された光が窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側から出射されるまでの経路に基板４がないため、これらの光を基板４に吸収されることなく出射させることができる。その結果、本発明の発光素子によれば、反射防止層５及び導電性反射層２が発光層１ａから出射された紫外光〜近紫外光を窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側に効率良く反射し、その反射した光を窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側から基板４に吸収されることなく出射させる働きをするため、発光層１ａの内部で発生した光を発散させずに窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側に集中させて効率良く取り出すことができる。従って、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子となる。
【００４３】
反射防止層５は、例えば石英（ＳｉＯ２），アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはポリカーボネート等の誘電体層を単層もしくは多層に形成すればよい。この場合、窒化ガリウム系化合物半導体層１側から次第に屈折率が小さくなるようにしたり、反射防止層５の膜厚を発光層１ａで発生した紫外光〜近紫外光の反射防止層５内における波長の４分の１程度となるようにしたりすればよい。これにより、反射防止層５内において多重反射する光が互いに弱め合って干渉しやすくなり、定在波が発生しにくくなる。
【００４４】
上記のように反射防止層５を設けているため、反射防止層５により、窒化ガリウム系化合物半導体層１の内部で発生した紫外光〜近紫外光を窒化ガリウム系化合物半導体層１の導電性反射層２が形成されている面側に反射することなく透過させることができる。そのため、窒化ガリウム系化合物半導体層１の内部で多重反射することにより減衰する光を減らして、効率良く光を取り出すことができるので、光取り出し効率をさらに向上させることができる。また、このような反射防止層５をエピタキシャル成長によらずに設けることができるので、反射防止層５に用いられる材質や作製プロセスを光学的な見地から種々選択することができるという利点もあり、反射防止層５を透過する光の透過特性が向上するように反射防止層５の屈折率や表面形状等を適切なものとして、光取り出し面側に効率良く光を取り出すことができる。
【００４５】
また、このような反射防止層５に、例えばその主面に基部より頂部が小さくなっている多数の突起または開口部より底部が小さくなっている多数の窪みを形成してもよい。このような反射防止層５の突起または窪みの構造は、具体的には、多角錐状または円錐状のものとすればよい。なお、多角錐状または円錐状とは、多角錐及び円錐に加えて多角錐または円錐の斜面が任意の断面において変曲点を持たない曲線となっているものも含む。また、多角錐状及び円錐状の突起について、その頂部を平面状としたものとしても構わない。また、反射防止層５の突起または窪みは半球状としても構わない。半球状とは、半球に加えて半球の斜面が任意の断面において変曲点を持たない曲線となっているものも含む。また、基部または開口部の幅は、発光層１ａで発生した紫外光〜近紫外光の反射防止層５における波長に対して１倍以下とし、基部から頂部または開口部から底部までの高さはその１倍以上とすればよい。
【００４６】
この突起または窪みは、フォトリソグラフィー技術と乾式もしくは湿式エッチング技術とを用いてエッチングすることにより形成すればよい。また、この突起または窪みは、反射防止層５の表面に対してできるだけ隙間なく多く形成すればよい。反射防止層５がこのような突起または窪みを有しているときには、突起または窪みが、反射防止層５に斜め方向から入射する光に対しても、突起または窪みの表面に入射する光の入射角を臨界角より大きくして反射を防ぐ働きをするため、反射防止層５に斜め方向から入射する光を透過させることができる。その結果、反射防止層５を透過することができる、反射防止層５に対する光の入射角の範囲を、広くすることができるので、さらに光取り出し効率を向上させることができる。
【００４７】
また、図１に示すように、反射防止層５上に基体７が接合されていてもよい。この基体７は、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面１ｃ１側からそれを形成するために用いた基板４を除去した後、窒化ガリウム系化合物半導体層１における基板４を除去した面に反射防止層５を介して接合される。このような構成の本発明の発光素子は、基体７により窒化ガリウム系化合物半導体層１を機械的に補強することができるため、高強度で取り扱いが容易なものとなり、その結果、信頼性が高く、かつ生産性の高いものとなる。例えば、基体７が窒化ガリウム系化合物半導体層１を実装用基板等に実装する際に窒化ガリウム系化合物半導体層１の土台として機能して、発光素子を機械的に実装用基板等に確実に固着させることができる。
【００４８】
本発明の発光素子の製造方法は、多数個取り用の母基板の個々の発光素子領域上に、化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層１ｃと、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層１ａと、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層１ｂとを順にエピタキシャル成長させる工程（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）と、第１導電型半導体層１ｂ上に反射性導電層２を形成する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の他方主面側の層に電気的に接続された導電層３を形成する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層１で構成される個々の発光素子を母基板上において分離する工程と、バッファ層から母基板を除去することによって個々の発光素子を得る工程とを具備する構成である。
【００４９】
上記構成において、多数個取り用の母基板は、化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＴｉ及びＺｒのうち少なくとも１種を含む。）で表される二硼化物単結晶から成るものであることが好ましい。この場合、母基板が、その上に形成されるアルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体から成る第２導電型半導体層をエピタキシャル成長させる際に、第２導電型半導体層の格子定数に基板の格子定数が良好に整合するために、第２導電型半導体層の全体がアルミニウムが含まれる窒化ガリウム系化合物半導体層であってもそれを良好に成長させることができるので、良好な結晶品質のアルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体層１を確実に作製することができる。
【００５０】
また、窒化ガリウム系化合物半導体層１で構成される個々の発光素子を母基板上において分離する工程は、フォトリソグラフィー等によるパターニングとドライエッチング等によるエッチングプロセスとを組み合わせた方法によって行うことができる。
【００５１】
また、本発明の他の発光素子の製造方法は、化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＴｉ及びＺｒのうち少なくとも１種を含む。）で表される二硼化物単結晶から成る基板４の主面上に化学式Ｇａ１−ｘ’−ｙ’Ｉｎｙ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＋ｙ’＜１、ｘ’＞０、ｙ’≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成るバッファ層（図示せず）と、このバッファ層と同じ組成から成る第２導電型半導体層１ｃと、化学式Ｇａ１−ｘ”−ｙ”Ｉｎｙ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＋ｙ”＜１、ｘ”＞０、ｙ”≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る発光層１ａと、化学式Ｇａ１−ｘ−ｙＩｎｙＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＋ｙ＜１、ｘ＞０、ｙ≧０とする。）で表される窒化ガリウム系化合物半導体から成る第１導電型半導体層１ｂとを順にエピタキシャル成長させる工程（ただし、ｘ，ｘ’＞ｘ”，ｙ，ｙ’≦ｙ”とする。）と、第１導電型半導体層１ｂ上に反射性導電層２を形成する工程と、反射性導電層２上を保護した状態でバッファ層から基板４を除去する工程と、バッファ層の基板４を除去した面に反射防止層５を形成する工程とを具備する構成である。
【００５２】
上記構成において、反射性導電層２上を保護した状態でバッファ層から基板４を除去する工程は、基板４を除去するためのエッチング液等から反射性導電層２上を保護するための保護層を用いる。この保護層は好ましくは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等からなり、エッチング液等に対して耐性を有し、反射性導電層２を有効に保護することができる。
【００５３】
本発明の照明装置は、上記構成の本発明の発光素子と、この発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体及び燐光体の少なくとも一方とを具備する構成である。このような本発明の照明装置によれば、小さい電力で良好な発光強度を有する発光素子の光により蛍光体または燐光体が強く励起されるため、小さい電力で良好な照度を得ることができるものとなる。また、このような本発明の照明装置は、従来の蛍光灯や放電灯等よりも省エネルギー性や小型化に優れたものとなり、蛍光灯や放電灯等よりも優れた照明装置となる。
【００５４】
以下に、図１に示す第１の発光素子を例にとり、多数個取り法による本発明の発光素子の製造方法の一例を説明する。また、図２（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ本発明の第１の発光素子の製造方法の各工程を示す断面図であり、基板４上に発光層１ａを含む窒化ガリウム系化合物半導体層１をエピタキシャル成長させる工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層１上に導電性反射層２を形成する工程と、導電性反射層２上を保護層で保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する工程と、窒化ガリウム系化合物半導体層１の基板４を除去した面に反射防止層５を形成する工程とを示すものである。
【００５５】
具体的には、図２（ａ）に示すように、二硼化物単結晶として例えば硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）単結晶から成る基板４上に、窒化ガリウム系化合物半導体層１を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によってエピタキシャル成長させる。窒化ガリウム系化合物半導体層１は、基板４上にＧａ１−ｘ’Ａｌｘ’Ｎ（ただし、０＜ｘ’＜１）から成るバッファ層（図示せず）を介して、バッファ層と同じ組成から成る第２導電型半導体層１ｃと、Ｇａ１−ｘ”Ａｌｘ”Ｎ（ただし、０＜ｘ”＜１）から成る発光層１ａと、Ｇａ１−ｘＡｌｘＮ（ただし、０＜ｘ＜１）から成る第１導電型半導体層１ｂとが順に形成されている。
【００５６】
これらバッファ層及び窒化ガリウム系化合物半導体層１は、さらに具体的には、例えば次のように作製すればよい。バッファ層は、基板温度を４００℃以上として基板４上に窒化アルミニウム・ガリウム（Ｇａ１−ｘ’Ａｌｘ’Ｎ；０＜ｘ’＜１）を２０〜３００ナノメートル（ｎｍ）程度の厚さで形成すればよい。
【００５７】
また、第２導電型半導体層１ｃは、そのバッファ層上に窒化アルミニウム・ガリウム（Ｇａ１−ｘ’Ａｌｘ’Ｎ；０＜ｘ’＜１）を数マイクロメートル（μｍ）程度（例えば１〜５μｍ）の厚さで形成すればよい。窒化アルミニウム・ガリウムは、上記化学式においてｘ’＝０．２４のとき（Ｇａ０．２４Ａｌ０．７６Ｎ）が、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）単結晶と最も良好に格子定数が整合するから好適である。
【００５８】
また、発光層１ａは、第２導電型半導体層１ｃ上に基板温度を７００℃程度として、厚さ６０〜６００ナノメートル（ｎｍ）程度の窒化アルミニウム・ガリウム（Ｇａ１−ｘ”Ａｌｘ”Ｎ；ｘ”＜ｘ’）から成る層を形成すればよい。
【００５９】
また、第１導電型半導体層１ｂは、基板温度を７００〜１０５０℃として発光層１ａ上に窒化アルミニウム・ガリウム（Ｇａ１−ｘＡｌｘＮ；ｘ＞ｘ”）を０．１〜２マイクロメートル（μｍ）程度の厚さで形成すればよい。
【００６０】
次に、図２（ｂ）に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体層１の一方主面１ｂ１に、導電性反射層２を真空蒸着法やスパッタリング法により形成する。また、導電性反射層２上に、電極パッド６を真空蒸着法やスパッタリング法により形成する。
【００６１】
次に、図２（ｃ）に示すように、導電性反射層２及び窒化ガリウム系化合物半導体層１の一部を第２導電型半導体層１ｃの表面が露出するまでエッチングして、その表面に導電層３を形成することが好ましい。また、第２導電型半導体層１ｃを形成した後に、導電層３を形成する部位にマスクを形成することにより、第２導電型半導体層１ｃに発光層１ａ及び第１導電型半導体層１ｂが形成されていない領域を設けて、その領域に導電層３を形成してもよい。このように、導電層３を形成することにより、発光素子を実装用基板等に実装するときに、導電性反射層２と導電層３とが同じ向きに形成されていることで、実装が容易になる。なお、導電層３は導電性反射層２を形成する前に形成してもよい。
【００６２】
次に、導電性反射層２上を保護した状態で窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する工程を行う。まず、図２（ｄ）に示すように、導電性反射層２及び導電層３を保護層８で覆う。この保護層８は、乾式、湿式エッチングによる発光素子分離の際の表面保護に用いるものであり、その材料としてはＳｉＯｘ，ＳｉＮｘ，有機系のコーティング材などを用いればよい。保護層８には、パターニングプロセス等により発光素子間に溝を設け、図２（ｅ）に示すように、乾式、湿式エッチングにより基板４に到達する深さでエッチング溝を形成する。その後、保護層８を除去し、別種の保護層９で導電性反射層２、導電層３を覆い（図２（ｆ））、基板４を除去する（図２（ｇ））。保護層９は、基板４を除去する工程に耐え得る材質により形成し、例えば無機系または有機系のコーティング材等をスピンコートして形成すればよい。
【００６３】
また、基板４除去後のエピタキシャル層の強度を確保する為に、サファイア，ＳｉＣ，Ｓｉ等からなる各種絶縁基板や半導体基板、ガラス基板、金属基板を支持基板として用いることも可能である。支持基板へのエピタキシャル層の貼り付けは、金属（半田等のろう材），ワックス，セラミック接着剤等を用いて行うことができる。
【００６４】
基板４を除去するには、基板４の材質に応じて化学的、物理的手法を用いることができる。本発明においては、基板４の材質が硼化ジルコニウムである場合、酸をエッチャントとして基板４を化学的にエッチングすれば、容易に窒化ガリウム系化合物半導体層１またはバッファ層から基板４を除去することができる。基板４除去により、発光素子は１チップ毎に分離される。１チップ毎に分離している為、基板４除去により発生する応力緩和等の影響が小さく、窒化ガリウム系化合物半導体層１及びバッファ層におけるクラック等の欠陥発生が抑制される。
【００６５】
次に、図２（ｈ）に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体層１の基板４を除去した面に、反射防止層５を真空蒸着法、スパッタリング法等により形成する。
【００６６】
次に、図２（ｉ）に示すように、反射防止層５の窒化ガリウム系化合物半導体層１と接していない側の面に基体７を、圧着法、ロウ付け法、接着剤の塗布による接着法等により接合する工程を設けることが好ましい。基体７により、窒化ガリウム系化合物半導体層１を機械的に強化することができる。この際、基体７の上に、ガラス，Ｓｉ，サファイア等からなるより強固な基板を貼り付け、発光素子の強度を上げることも可能である。
【００６７】
最後に、保護層９を例えば乾式のエッチング技術（ドライエッチング）により除去して、本発明の発光素子が完成する（図２（ｊ））。また、保護層９を除去した後に基体７を接合してもよい。
【００６８】
図２に示す本発明の発光素子の製造方法によれば、窒化ガリウム系化合物半導体層１から基板４を除去する工程において、導電性反射層２上が保護されていることにより、窒化ガリウム系化合物半導体層１の表面やその上に形成された導電性反射層２及び電極パッド６を、例えばエッチング液等による汚染、腐食から保護することができるとともに、窒化ガリウム系化合物半導体層１を機械的に補強することができるため、多数の高性能な発光素子を確実に一括的に作製することができる。
【００６９】
また、基板４の材料として硼化物単結晶を用いることから、硼化物単結晶から成る基板４と窒化ガリウム系化合物半導体層１とは格子定数が整合するため、結晶品質が良好な窒化ガリウム系化合物半導体層１を形成することができるので、高性能な発光素子をさらに確実に作製することができる。
【００７０】
かくして、本発明によれば、紫外光の光取り出し効率がより大きく改善され、その結果、小さい電力で良好な発光強度を得ることができる高性能な発光素子、及びその高性能な発光素子を確実に作製することができる発光素子の製造方法、並びにその高性能な発光素子を用いた照明装置を提供することができる。
【００７１】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、改良を施すことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の発光素子について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｊ）はそれぞれ本発明の発光素子の製造方法を示す工程毎の断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ従来の第１〜第３の発光素子の断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・窒化ガリウム系化合物半導体層
１ａ・・・発光層
１ｂ・・・第１導電型半導体層（ｐ型半導体層）
１ｂ１・・・一方主面
１ｃ・・・第２導電型半導体層（ｎ型半導体層）
１ｃ１・・・他方主面
２・・・反射性導電層
３・・・導電層
４・・・基板
５・・・反射防止層
７・・・基体
８，９・・・保護層
【図１】
2007165609.tif 000003
【図２】
2007165609.tif 000004
【図３】
2007165609.tif 000005