(57)【要約】【課題】放熱効率および光の取り出し効率の向上を図ることができる発光素子、これを含む発光素子ユニット、発光素子ユニットを樹脂パッケージで覆った発光素子パッケージならびに発光素子の製造方法を提供すること。【解決手段】発光素子１は、発光層４の発光波長に対して透明な基板２と、基板２上に積層されたｎ型窒化物半導体層３と、ｎ型窒化物半導体層３上に積層された発光層４と、発光層４上に積層されたｐ型窒化物半導体層５と、ｐ型窒化物半導体層５上に積層され、発光層４の発光波長に対して透明な透明電極層６と、銀と白金族金属と銅とを含む合金からなり、透明電極層６に接触した状態で透明電極層６上に積層され、透明電極層６を透過した光を反射させる反射電極層７とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層の発光波長に対して透明な基板と、
前記基板上に積層されたｎ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層上に積層された前記発光層と、
前記発光層上に積層されたｐ型窒化物半導体層と、
前記ｐ型窒化物半導体層上に積層され、前記発光層の発光波長に対して透明な透明電極層と、
銀と白金族金属と銅とを含む合金からなり、前記透明電極層に接触した状態で前記透明電極層上に積層され、前記透明電極層を透過した光を反射させる反射電極層とを含む、発光素子。
【請求項２】
前記反射電極層は、前記透明電極層と同一パターンで前記透明電極層上に積層され、前記反射電極層において前記透明電極層に対向する対向面の全域が前記透明電極層に接触している、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記透明電極層と前記反射電極層との間に絶縁層が存在しない、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光波長は、４５０ｎｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記白金族金属は、白金である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記白金族金属は、パラジウムである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記基板は、ＧａＮまたはＳｉＣからなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記基板における前記ｎ型窒化物半導体層との接合面には、複数の凸部が形成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項９】
複数の前記凸部は、離散配置されている、請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
複数の前記凸部は、行列状に配置されている、請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
複数の前記凸部は、千鳥状に配置されている、請求項９に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記透明電極層は、ＺｎＯまたはＩＴＯからなる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記発光層は、Ｉｎを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１４】
銀、半田またはＡｕＳｎからなり、前記反射電極層上に積層された接合層を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発光素子と、
前記接合層に接合された配線素子とを含む、発光素子ユニット。
【請求項１６】
前記発光素子は、前記配線素子と前記ｎ型窒化物半導体層とをつなぐｎ型電極層を含む、請求項１５に記載の発光素子ユニット。
【請求項１７】
前記発光素子は、前記ｎ型電極層と前記反射電極層とを分離絶縁する分離絶縁層を含む、請求項１６に記載の発光素子ユニット。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の発光素子ユニットと、前記発光素子ユニットを覆う樹脂パッケージとを含む、発光素子パッケージ。
【請求項１９】
発光層の発光波長に対して透明な基板上にｎ型窒化物半導体層を積層する工程と、
前記ｎ型窒化物半導体層上に前記発光層を積層する工程と、
前記発光層上にｐ型窒化物半導体層を積層する工程と、
前記ｐ型窒化物半導体層上に、前記発光層の発光波長に対して透明な透明電極層を積層する工程と、
銀と白金族金属と銅とを含む合金からなり、前記透明電極層を透過した光を反射させる反射電極層を、前記透明電極層に接触するように前記透明電極層上に積層する工程とを含む、発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記反射電極層を前記透明電極層上に積層する工程は、前記反射電極層において前記透明電極層に対向する対向面の全域が前記透明電極層に接触するように、前記反射電極層を、前記透明電極層と同一パターンで前記透明電極層上に積層する工程を含む、請求項１９に記載の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、これを含む発光素子ユニット、発光素子ユニットを樹脂パッケージで覆った発光素子パッケージおよび発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの先行技術に係る半導体発光素子は、特許文献１に開示されている。この半導体発光素子では、光が取り出されるサファイア基板上に、ｎ−ＧａＮ層、発光層、ｐ−ＧａＮ層、透明電極、絶縁層、バリア層、ＡｕＳｎ層が、サファイア基板側からこの順番で積層されている。ＡｕＳｎ層は、配線基板に接合される。透明電極とバリア層とは、絶縁層の側方に配置されたｐ電極によって直接接続されている。絶縁層中には、金属反射層が埋設されていて、金属反射層は、透明電極との間で、絶縁層（透明電極側の絶縁層）を挟んでいる。
【０００３】
発光層が発光すると、大部分の光は、サファイア基板から取り出されるが、一部の光は、サファイア基板でなく、透明電極側へ向かう。透明電極側へ向かった光は、透明電極を透過した後に、金属反射層と絶縁層との界面で反射し、透明電極を経て、サファイア基板から取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６３１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の半導体発光素子のように透明電極と金属反射層との間に絶縁層を挟んで金属反射層と絶縁層との界面で光を反射させる構成では、透明電極と金属反射層とを直接接触させて透明電極と金属反射層との界面で光を反射させる構成に比べて、光の反射率が良好である。
しかし、絶縁層を備えると、下記の問題が発生し得る。
【０００６】
１つ目の問題は、放熱対策上の不利である。すなわち、金属反射層と透明電極との間に絶縁層が存在するので、発光層が発光することによって発生した熱を、透明電極から金属反射層、バリア層およびＡｕＳｎ層を介して配線基板側へ効率的に放熱させることが困難である。また、絶縁層中に金属反射層が埋設されているので、絶縁層中で金属反射層が存在する領域と存在しない領域とでは表面に凹凸が発生する。この凹凸に起因して、ＡｕＳｎ層の表面が平坦でなくなるから、ＡｕＳｎ層と配線基板との接合面積が減少し、ＡｕＳｎ層から配線基板への放熱効率が低下する。
【０００７】
２つ目の問題は、金属反射層での反射効率が不充分であり、それによって光の取り出し効率が不充分であることである。すなわち、絶縁層が存在するので、透明電極とバリア層とを電気的に接続するｐ電極が、絶縁層を避けるように絶縁層の側方に設けられている。したがって、ｐ電極を配置する領域を確保しなければならないから、それに応じて、絶縁層中の金属反射層が小さくなる。これにより、金属反射層の反射面積が小さくなるので、発光層から透明電極（金属反射層）側へ向かった光を金属反射層で効率的に反射させることが困難になる。さらに、発光層から透明電極を透過した光の一部は、絶縁層における前述した凹凸の影響で、金属反射層に入射しなくなるおそれがある。これにより、金属反射層での光の反射効率の低下が生じ得る。そして、金属反射層での光の反射効率が低いと、サファイア基板からの光の取り出し効率の向上を図ることが困難になる。
【０００８】
そこで、この発明は、放熱効率および光の取り出し効率の向上を図ることができる発光素子、これを含む発光素子ユニット、発光素子ユニットを樹脂パッケージで覆った発光素子パッケージならびに発光素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の発光素子は、発光層の発光波長に対して透明な基板と、前記基板上に積層されたｎ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層上に積層された前記発光層と、前記発光層上に積層されたｐ型窒化物半導体層と、前記ｐ型窒化物半導体層上に積層され、前記発光層の発光波長に対して透明な透明電極層と、銀と白金族金属と銅とを含む合金からなり、前記透明電極層に接触した状態で前記透明電極層上に積層され、前記透明電極層を透過した光を反射させる反射電極層とを含む（請求項１）。
【００１０】
「発光波長に対して透明」とは、具体的には、たとえば、発光波長の透過率が６０％以上の場合をいう。
この構成によれば、発光層が発光すると、ほとんどの光は、ｎ型窒化物半導体層を透過して基板から取り出されるが、一部の光は、ｐ型窒化物半導体層および透明電極層を順に透過してから透明電極層と反射電極層との界面で反射され、その後、基板から取り出される。
【００１１】
銀と白金族金属と銅とを含む合金からなる反射電極層と透明電極層との界面では、透明電極層と反射電極層との間に絶縁層を挟んだ場合における絶縁層と反射電極層との界面と同等程度に、光を良好に反射できる。
また、反射電極層が透明電極層に接触した状態で透明電極層上に積層されているから、発光層が発光することによって発生した熱を、透明電極層から反射電極層に直接伝えて、反射電極層から発光素子の外部へ効率的に放熱することができる。
【００１２】
よって、放熱効率および光の取り出し効率の向上を図ることができる。
前記反射電極層は、前記透明電極層と同一パターンで前記透明電極層上に積層され、前記反射電極層において前記透明電極層に対向する対向面の全域が前記透明電極層に接触していることが好ましい（請求項２）。
この構成によれば、反射電極層と、透明電極層と、これらの接触部分とは、積層方向（基板の厚さ方向）から見て、完全に重なっている。つまり、反射電極層および透明電極層において、互いに重なっていない部分が存在しない。そのため、反射電極層および透明電極層には、互いに重なっていない部分に起因する凹凸が存在しない。
【００１３】
これにより、発光層から透明電極層を透過した光を、透明電極層と反射電極層との界面に確実に入射させて、この界面で効率的に反射させることができる。また、積層方向から見て、反射電極層と透明電極層とが同じ大きさなので、透明電極層と反射電極層との界面（反射面）を最大限の大きさにして、透明電極層を透過した光を当該界面で効率的に反射させることができる。これらの結果、光の取り出し効率の一層の向上を図ることができる。
【００１４】
また、前述した凹凸が存在しないので、発光素子における外部の配線素子との接合面を平坦にして、発光素子と配線素子との接合面積を大きく確保できるので、発光素子から配線素子への放熱効率の一層の向上を図ることができる。
前記透明電極層と前記反射電極層との間に絶縁層が存在しないことが好ましい（請求項３）。
【００１５】
この構成によれば、絶縁層が存在しなくても、前記合金からなる反射電極層によって、反射電極層と透明電極層との界面で光を良好に反射させることができる。そして、絶縁層が存在しないことから、絶縁層に起因する放熱効率および光の取り出し効率の低下を防ぐことができる。
前記発光波長は、４５０ｎｍであることが好ましい（請求項４）。前記白金族金属は、白金またはパラジウムであることが好ましい（請求項５および６）。前記基板は、ＧａＮまたはＳｉＣからなることが好ましい（請求項７）。
【００１６】
前記基板における前記ｎ型窒化物半導体層との接合面には、複数の凸部が形成されていることが好ましい（請求項８）。
この構成によれば、ｎ型窒化物半導体層から基板へ向かう光が前記接合面でｎ型窒化物半導体層側へ反射することを抑制できるので、その分、光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００１７】
複数の前記凸部は、離散配置されていることが好ましい（請求項９）。この場合、複数の前記凸部は、行列状に配置されていてもよく（請求項１０）、千鳥状に配置されていてもよい（請求項１１）。
前記透明電極層は、ＺｎＯまたはＩＴＯからなることが好ましい（請求項１２）。前記発光層は、Ｉｎを含むことが好ましい（請求項１３）。
【００１８】
この発明の発光素子は、銀、半田またはＡｕＳｎからなり、前記反射電極層上に積層された接合層を含んでいることが好ましい（請求項１４）。これにより、発光素子と、前記接合層に接合された配線素子とを含む発光素子ユニットを構成し、配線素子から発光素子に電圧を印加できる（請求項１５）。
前記発光素子は、前記配線素子と前記ｎ型窒化物半導体層とをつなぐｎ型電極層を含んでいることが好ましい（請求項１６）。この構成によれば、ｎ型電極層と反射電極層との間に電圧が印加されることで、発光層から光が発生する。
【００１９】
発光素子は、前記ｎ型電極層と前記反射電極層とを分離絶縁する分離絶縁層を含んでいることが好ましい（請求項１７）。
そして、発光素子ユニットと、前記発光素子ユニットを覆う樹脂パッケージとを含む発光素子パッケージを構成することができる（請求項１８）。
この発明の発光素子の製造方法は、発光層の発光波長に対して透明な基板上にｎ型窒化物半導体層を積層する工程と、前記ｎ型窒化物半導体層上に前記発光層を積層する工程と、前記発光層上にｐ型窒化物半導体層を積層する工程と、前記ｐ型窒化物半導体層上に、前記発光層の発光波長に対して透明な透明電極層を積層する工程と、銀と白金族金属と銅とを含む合金からなり、前記透明電極層を透過した光を反射させる反射電極層を、前記透明電極層に接触するように前記透明電極層上に積層する工程とを含む（請求項１９）。前記反射電極層を前記透明電極層上に積層する工程は、前記反射電極層において前記透明電極層に対向する対向面の全域が前記透明電極層に接触するように、前記反射電極層を、前記透明電極層と同一パターンで前記透明電極層上に積層する工程を含むことが好ましい（請求項２０）。
【００２０】
この方法により、前述の構造の発光素子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子の構造を図解的に示す断面図である。
【図２】図２は、発光素子の模式的な平面図である。
【図３】図３は、発光素子の模式的な斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、基板の構造例を示す模式的な斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、基板の構造例を示す模式的な斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１に示す発光素子の製造方法を示す図解的な断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｃの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ｄの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｅの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、図５Ｆの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図６】図６は、配線素子の構造を図解的に示す断面図である。
【図７】図７は、配線素子の模式的な平面図である。
【図８】図８は、発光素子パッケージの構造を図解的に示す断面図である。
【図９】図９は、配線素子の模式的な平面図であって、配線素子と発光素子との接合状態を示している。
【図１０】図１０は、発光素子パッケージの模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子の構造を図解的に示す断面図である。図２は、発光素子の模式的な平面図である。図３は、発光素子の模式的な斜視図である。
この発光素子１は、基板２と、ｎ型窒化物半導体層３と、発光層４と、ｐ型窒化物半導体層５と、透明電極層６と、反射電極層７と、ｎ型電極層８（中継電極層）と、分離絶縁層９と、接合層１０とを備えている。
【００２３】
基板２上に、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４、ｐ型窒化物半導体層５、透明電極層６、反射電極層７、ｎ型電極層８、分離絶縁層９および接合層１０が形成されている。
基板２は、発光層４の発光波長（たとえば４５０ｎｍ）に対して透明な材料（たとえばサファイア、ＧａＮまたはＳｉＣ）からなる。基板２の厚さは、たとえば、３００μｍである。基板２では、図１における下面が表面２Ａであり、図１における上面が裏面２Ｂである。表面２Ａは、光が取り出される光取出し面である。裏面２Ｂは、基板２におけるｎ型窒化物半導体層３との接合面である。
【００２４】
ｎ型窒化物半導体層３は、基板２上に積層されている。ｎ型窒化物半導体層３は、基板２の裏面２Ｂの全域を覆っている。ｎ型窒化物半導体層３は、ｎ型のＧａＮからなり、発光層４の発光波長に対して透明である。ｎ型窒化物半導体層３について、図１において基板２の裏面２Ｂを覆う下面を表面３Ａといい、表面３Ａとは反対側の上面を裏面３Ｂということにする。裏面３Ｂでは、図１における左側の領域が部分的に突出しており、これにより、裏面３Ｂには、段差が形成されている。
【００２５】
発光層４は、ｎ型窒化物半導体層３上に積層されている。発光層４の積層構造は、ドライエッチング法によって形成される。発光層４は、ｎ型窒化物半導体層３の裏面３Ｂにおいて、図１における左寄りの突出した領域を部分的に覆っている。発光層４は、Ｉｎを含む窒化物半導体（たとえばＩｎＧａＮ）からなる。発光層４について、図１においてｎ型窒化物半導体層３の裏面３Ｂの左寄りの領域を覆う下面を表面４Ａといい、表面４Ａとは反対側の上面を裏面４Ｂということにする。
【００２６】
ｐ型窒化物半導体層５は、発光層４上に積層されている。ｐ型窒化物半導体層５は、発光層４の裏面４Ｂの全域を覆っている。ｐ型窒化物半導体層５の積層構造は、発光層４の積層構造と併せて、ドライエッチング法によって形成される。ｐ型窒化物半導体層５は、ｐ型のＧａＮからなり、発光層４の発光波長に対して透明である。ｎ型窒化物半導体層３、発光層４およびｐ型窒化物半導体層５の全体の厚さは、最大で、たとえば６．５μｍである。ｐ型窒化物半導体層５について、図１において発光層４の裏面４Ｂを覆う下面を表面５Ａといい、表面５Ａとは反対側の上面を裏面５Ｂということにする。
【００２７】
透明電極層６は、ｐ型窒化物半導体層５上に積層されている。透明電極層６は、ｐ型窒化物半導体層５の裏面５Ｂのほぼ全域を覆っている。透明電極層６の積層構造は、たとえばリフトオフ法によって形成される。透明電極層６は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）またはＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなり、発光層４の発光波長に対して透明である。この実施形態では、透明電極層６は、ＩＴＯからなる。透明電極層６の厚さは、たとえば１７５０Åである。透明電極層６において、図１においてｐ型窒化物半導体層５の裏面５Ｂを覆う下面を表面６Ａといい、表面６Ａとは反対側の上面を裏面６Ｂということにする。
【００２８】
反射電極層７は、透明電極層６と同一パターンで透明電極層６上に積層されている。反射電極層７は、図１における透明電極層６の裏面６Ｂの全域を、裏面６Ｂからはみ出ることなく覆っている。反射電極層７において、図１での透明電極層６の裏面６Ｂを覆う下面を表面７Ａといい、表面７Ａとは反対側の上面を裏面７Ｂということにする。反射電極層７では、表面７Ａが透明電極層６の裏面６Ｂに対向する対向面であり、表面７Ａの全域が透明電極層６の裏面６Ｂに接触（面接触）している。そのため、透明電極層６と反射電極層７との間には、他のもの（たとえば絶縁層）は存在しない。
【００２９】
反射電極層７は、銀と白金族金属と銅とを含む合金からなる。当該白金族金属として、白金やパラジウムを用いる事ができる。各金属の配合比率は、銀が９８％程度であり、白金族金属および銅のそれぞれが１％程度である。反射電極層７の厚さは、たとえば５０ｎｍ〜５００ｎｍであり、好ましくは、３５０ｎｍである。
ｎ型電極層８は、ｎ型窒化物半導体層３の裏面３Ｂにおいて図１における右側領域に形成されている。ｎ型電極層８は、ｎ型窒化物半導体層３の裏面３Ｂにおいて、前述した段差を形成するために表面３Ａ側へ一段低くなった部分に形成されている。ｎ型電極層８は、ＡｌやＣｒからなる。この実施形態では、Ａｌをｎ型窒化物半導体層３に接するように形成し、そのＡｌ上にＣｒを形成することでｎ型電極層８を構成している。ｎ型電極層８の厚さは、たとえば約２６０００Åである。ｎ型電極層８において、図１でのｎ型窒化物半導体層３の裏面３Ｂと接する面を表面８Ａといい、表面８Ａとは反対側の面を裏面８Ｂということにする。
【００３０】
ｎ型窒化物半導体層３、発光層４、ｐ型窒化物半導体層５、透明電極層６および反射電極層７のそれぞれの側面は、たとえばＳｉＯ２からなる分離絶縁層９によって覆われている。これにより、発光層４、ｐ型窒化物半導体層５、透明電極層６および反射電極層７と、ｎ型電極層８とが分離絶縁されている。分離絶縁層９では、ＳｉＯ２の代わりに、ＳｉＮやＡｌＮやＡｌ２Ｏ３やＳｉＯＮなども代用できる。分離絶縁層９の厚みは５００Å〜５００００Åであり、たとえば１０００Åである。なお、図２および図３では、分離絶縁層９の図示が省略されている。
【００３１】
接合層１０は、反射電極層７上およびｎ型電極層８上に積層されている。接合層１０は、たとえば、Ａｇ、ＴｉもしくはＰｔまたはこれらの合金からなる。接合層１０は、半田またはＡｕＳｎからなってもよい。さらに、接合層１０からの反射電極層７やｎ型電極層８への拡散を抑えるために、接合層１０にＰｔなどを挿入しても良い。この実施形態では、接合層１０は、Ｔｉ、Ｐｔ、ＡｕＳｎを反射電極層７およびｎ型電極層８の側からこの順番で積層することによって構成されている。接合層１０において、図１で反射電極層７やｎ型電極層８と接する下面を表面１０Ａといい、表面１０Ａとは反対側の上面を裏面１０Ｂということにする。
【００３２】
また、反射電極層７に接する接合層１０の裏面１０Ｂを、ｐ型電極部１２といい、ｎ型電極層８に接する接合層１０の裏面１０Ｂを、ｎ型電極部１３という。ｐ型電極部１２とｎ型電極部１３とはいずれも平坦面であり、同じ高さ位置において面一になっている（図３も参照）。前述したように分離絶縁層９によって反射電極層７とｎ型電極層８とが分離絶縁されているので、反射電極層７上の接合層１０のｐ型電極部１２と、ｎ型電極層８上の接合層１０のｐ型電極部１２とは、分離絶縁層９によって分離絶縁されている。
【００３３】
平面視において、ｐ型窒化物半導体層５、透明電極層６、反射電極層７、および、ｐ型電極部１２における接合層１０のそれぞれは、たとえば、略Ｅ字形状であり、ｎ型電極層８、および、ｎ型電極部１３における接合層１０のそれぞれは、略Ｉ字形状である（図２参照）。また、ｎ型電極層８は、ｐ型窒化物半導体層５、透明電極層６、反射電極層７および接合層１０（ｐ型電極部１２）のそれぞれのＥ字形状における２つの隙間に入り込む延設部８Ｃを有している（図２および図３参照）。
【００３４】
この発光素子１では、ｐ型電極部１２とｎ型電極部１３との間に順方向電圧を印加すると、発光層４から、波長４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの光が発生する。この光は、ｎ型窒化物半導体層３および基板２をこの順で透過して基板２の表面２Ａから取り出される。発光層４からｐ型窒化物半導体層５側に向かった光は、ｐ型窒化物半導体層５および透明電極層６をこの順で透過して、透明電極層６と反射電極層７との界面で反射される。反射した光は、透明電極層６、ｐ型窒化物半導体層５、発光層４、ｎ型窒化物半導体層３および基板２をこの順で透過して基板２の表面２Ａから取り出される。
【００３５】
基板２の裏面２Ｂには、ｎ型窒化物半導体層３側へ突出する凸部１１が複数形成されている。
図４Ａおよび図４Ｂは、基板の構造例を示す模式的な斜視図である。
複数の凸部１１は、離散配置されている。具体的には、複数の凸部１１は、互いに間隔を空けて行列状に配置されていてもよいし（図４Ａ参照）、千鳥状に配置されていてもよい（図４Ｂ参照）。各凸部１１は、ＳｉＮで形成されている。
【００３６】
凸部１１が形成されるとともに、各凸部１１がＳｉＮで形成されていることによって、様々な角度から入射される光が基板２の裏面２Ｂで全反射することを抑制する効果が得られる。これにより、ｎ型窒化物半導体層３から基板２へ向かう光が、ｎ型窒化物半導体層３と基板２との界面においてｎ型窒化物半導体層３側へ反射することが抑制される。すなわち、光の取り出し効率が向上する。
【００３７】
図５Ａ〜図５Ｈは、図１に示す発光素子の製造方法を示す図解的な断面図である。
まず、図５Ａに示すように、基板２を作製する。
次いで、基板２の裏面２Ｂに、ＳｉＮからなる層（ＳｉＮ層）を形成し、レジストパターン（図示せず）をマスクとするエッチングにより、このＳｉＮ層を、図５Ｂに示すように、複数の凸部１１に分離する。
【００３８】
次いで、基板２の裏面２Ｂ上に、ｎ型のＧａＮからなる層（ｎ−ＧａＮ層）を形成する。ｎ−ＧａＮ層は、ｎ型窒化物半導体層３となって基板２上に積層され、全ての凸部１１を覆う。
次いで、図５Ｃに示すように、ｎ型窒化物半導体層３の裏面３Ｂ上に、Ｉｎを含む窒化物半導体層（たとえばＩｎｘＧａ１−ＸＮ層）を形成する。この層が、ｎ型窒化物半導体層３上に積層される発光層４になる。発光層４における発光の波長は、ＩｎおよびＧａの組成を調整することで、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍに制御される。
【００３９】
次いで、発光層４の裏面４Ｂ上に、ｐ型窒化物半導体層５として、ｐ型のＧａＮからなる層（ｐ−ＧａＮ層）を形成する。ｐ型窒化物半導体層５を、Ａｌを混入させたｐ−ＡｌＧａＮ層や、ｐ−ＧａＮ層とｐ―ＡｌＧａＮ層との積層構造にしても構わない。
次いで、レジストパターン（図示せず）をマスクとしたリフトオフ法を用いて、図５Ｄに示すように、たとえば、ＩＴＯからなる層（ＩＴＯ層）をｐ型窒化物半導体層５の裏面５Ｂ上に選択的に形成する。このＩＴＯ層が透明電極層６になる。透明電極層６を形成する際、ｐ型窒化物半導体層５と透明電極層６との電気的接合性および密着性を良好にするために熱処理を加えても良く、その場合、たとえば５００〜７００℃の温度で熱処理する。
【００４０】
次いで、透明電極層６の裏面６Ｂおよびｐ型窒化物半導体層５の裏面５Ｂの上に、全面に亘って、銀と白金族金属と銅とを含む合金の層（合金層）を形成し、この合金層に対して、レジストパターン（図示せず）をマスクとするエッチングを施すことで、図５Ｄに示すように、透明電極層６上に、透明電極層６と同一パターンで反射電極層７を形成する。
次いで、レジストパターン（図示せず）をマスクとするエッチングにより、図５Ｅに示すように、ｐ型窒化物半導体層５、発光層４およびｎ型窒化物半導体層３のそれぞれを選択的に除去する。
【００４１】
次いで、図５Ｆに示すように、レジストパターン（図示せず）によるリフトオフ法によってｎ型窒化物半導体層３の裏面３Ｂ上にｎ型電極層８を形成する。ｎ型電極層８としては、Ａｌや、ＴｉとＡｌとの積層構造等を用いることができる。ｎ型電極層８を形成する際、ｎ型電極層８とｎ型窒化物半導体層３との密着性や電気的接合性を向上させるために熱処理を施しても良い。
【００４２】
次いで、図５Ｇに示すように、ＳｉＯ２からなる分離絶縁層９を形成する。分離絶縁層９は、ｎ型窒化物半導体層３の裏面３Ｂにおいてｐ型電極部１２（図１参照）に近い領域の一部と、発光層４、ｐ型窒化物半導体層５、透明電極層６および反射電極層７のそれぞれの側面と、反射電極層７の裏面７Ｂの一部とを覆うように形成される。分離絶縁層９の形成方法は、レジストパターン（図示せず）によるリフトオフ法でも、エッチオフ法でもよい。分離絶縁層９としては、ＳｉＯ２以外に、ＳｉＮやＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯＮなどを用いることができる。
【００４３】
次いで、レジストパターン（図示せず）によるリフトオフ法により、接合層１０を、反射電極層７の裏面７Ｂ上と、ｎ型電極層８の裏面８Ｂ上とに形成する。本実施形態では、接合層１０として、ＡｕＳｎからなる層（ＡｕＳｎ層）を用いている。さらに、このＡｕＳｎ層の拡散から反射電極層７およびｎ型電極層８を保護するために、接合層１０にＰｔを挿入している。また、接合層１０では、反射電極層７およびｎ型電極層８との密着性を良くするために、Ｔｉを用いている。そのため、本実施形態の接合層１０では、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕＳｎが、反射電極層７およびｎ型電極層８側からこの順番で積層されている。
【００４４】
ここまでの工程により、図１の構造が形成される。
ここまででは、半導体ウエハ工程を図解説明したが、この工程以後に、研削・研磨工程によってウエハの厚みをたとえば３００μｍに調整し、素子分離工程（スクライブ・ブレーキング）によってウエハ状態からチップ状態へと加工すると、最終的に図１の発光素子１が個別に得られる。
【００４５】
図６は、配線素子の構造を図解的に示す断面図である。発光素子１は、接合層１０によって配線素子２０に接合される。
図６を参照して、配線素子２０は、ベース基板２１と、絶縁層２２と、電極層２３と、接合層２４とを備えている。
ベース基板２１はたとえばＳｉからなり、その厚さは、たとえば１３０μｍである。絶縁層２２は、たとえばＳｉＯ２からなり、ベース基板２１の表面（図６における上面）の全域を覆っている。絶縁層２２の厚さは、たとえば１０００Åである。
【００４６】
電極層２３は、たとえばＡｌからなり、厚さはたとえば２５０００Åである。電極層２３は、ここでは、絶縁層２２上の２箇所に設けられ、図６では、左右に隔てた状態で絶縁層２２上に２つ形成されている。
接合層２４は各電極層２３上に積層されている。接合層２４は、ベース基板２１側のＴｉ層２５と、Ｔｉ層２５上に積層されたＡｕ層２６とを含む２層構造である。Ｔｉ層２５は、Ｔｉからなり、その厚さは、たとえば１０００Åである。Ａｕ層２６は、Ａｕからなり、その厚さは、たとえば１００００Åである。接合層２４において電極層２３に接触している面とは反対側の面（図６における上面）が、表面２４Ａとされる。表面２４Ａは、平坦面である。
【００４７】
図７は、配線素子の模式的な平面図である。
図７に示すように、平面視において、接合層２４全体は、ｐ型電極部１２と同形状の略Ｅ字形状と、ｎ型電極部１３と同形状の略Ｉ字形状とを合わせた形状を有している（図２も参照）。
図８は、発光素子パッケージの構造を図解的に示す断面図である。図９は、配線素子の模式的な平面図であって、配線素子と発光素子との接合状態を示している。図１０は、発光素子パッケージの模式的な斜視図である。発光素子パッケージ５０は、発光素子ユニット３０とリードフレーム３１と樹脂パッケージ４０とを含んでいる。
【００４８】
配線素子２０を、図６に示すように、接合層２４の表面２４Ａが上を向くような姿勢にする。また、図１に示す発光素子１を、接合層１０の裏面１０Ｂ（ｐ型電極部１２およびｎ型電極部１３）が下を向くような姿勢（図１とは上下が逆の姿勢）にし、図６の姿勢にある配線素子２０に対して上から対向させる。
発光素子１を配線素子２０に接近させると、図８に示すように、接合層１０の裏面１０Ｂと接合層２４の表面２４Ａが面接触する。具体的には、接合層１０において、ｐ型電極部１２が、図８における左側の接合層２４の表面２４Ａに対して面接触し、ｎ型電極部１３が、図８における右側の接合層２４の表面２４Ａに対して面接触する。そして、この状態で熱処理工程を施し、接合層１０と接合層２４とを融解・固着させて接合する。その結果、発光素子１と配線素子２０とが一体化されて発光素子ユニット３０となる。
【００４９】
完成した発光素子ユニット３０では、図９においてハッチングを付して示すように、接合層１０の裏面１０Ｂと接合層２４の表面２４Ａとが重なって接合されている。接合層１０の裏面１０Ｂと接合層２４の表面２４Ａとは平坦かつ面一であるため、接合層１０の裏面１０Ｂと接合層２４の表面２４Ａとにおいて接合されていない部分が生じることはない。よって、接合層１０の裏面１０Ｂと接合層２４の表面２４Ａとは全面接合されている。この接合により、接合層１０と接合層２４とは、電気的にも接合される。また、この状態で、ｎ型電極層８は、配線素子２０とｎ型窒化物半導体層３とを電気的につないでいる（図８参照）。
【００５０】
図８を参照して、発光素子ユニット３０は、リードフレーム３１に接合されている。リードフレーム３１は、発光素子ユニット３０を支持する絶縁基板３２と、絶縁基板３２の両端から露出するように設けられて、発光素子１と外部とを電気的に接続する金属製の一対のリード３３とを有している。
図８の姿勢を基準として、発光素子ユニット３０では、発光素子１の基板２が一番上に位置して配線素子２０のベース基板２１が一番下に位置した状態で、ベース基板２１が絶縁基板３２に上から接合されている。そして、ｐ型電極部１２に接続された接合層２４が積層された電極層２３（図８における左側の電極層２３）と、この電極層２３側のリード３３とが、ボンディングワイヤ３４によって接続されている。また、ｎ型電極部１３に接続された接合層２４が積層された電極層２３（図８における右側の電極層２３）と、この電極層２３側のリード３３とが、ボンディングワイヤ３４によって接続されている。
【００５１】
樹脂パッケージ４０は、樹脂が充填されたリング状のケースであり、その内側に発光素子ユニット３０を収容して（覆って）保護した状態で、リードフレーム３１に固定されている。樹脂パッケージ４０は、発光素子ユニット３０の発光素子１から出射された光を反射させて外部へ取り出す。
樹脂パッケージ４０を構成する樹脂には、蛍光体や反射剤が含有されているものがある。例えば発光素子１が青色光を発光する場合、当該樹脂に黄色蛍光体を含有させることで発光素子パッケージ５０は白色光を発光することができる。発光素子パッケージ５０は、多数が集まることによって、電球などの照明機材に用いることもでき、また液晶テレビのバックライトや自動車等のヘッドランプに用いることもできる。
【００５２】
図１を参照して、以上のように、この発光素子１では、発光層４が発光すると、ほとんどの光は、ｎ型窒化物半導体層３を透過して基板２から取り出されるが、一部の光は、ｐ型窒化物半導体層５および透明電極層６を順に透過してから透明電極層６と反射電極層７との界面で反射され、その後、基板２から取り出される。
銀と白金族金属と銅とを含む合金からなる反射電極層７と透明電極層６との界面では、透明電極層６と反射電極層７との間に絶縁層（図示せず）を挟んだ場合における絶縁層と反射電極層７との界面と同等程度に、光を良好に反射できる。
【００５３】
また、反射電極層７が透明電極層６に接触した状態で透明電極層６上に積層されているから、発光層４が発光することによって発生した熱を、透明電極層６から反射電極層７に直接伝えて、反射電極層７から発光素子１の外部（配線素子２０）へ効率的に放熱することができる。
よって、放熱効率および光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００５４】
また、反射電極層７は、透明電極層６と同一パターンで透明電極層６上に積層され、反射電極層７において透明電極層６に対向する表面７Ａの全域が透明電極層６の裏面６Ｂに接触している。そのため、反射電極層７の表面７Ａと透明電極層６の裏面６Ｂとは完全に重なっており、反射電極層７および透明電極層６には、互いに重なっていない部分に起因する凹凸が存在しない。
【００５５】
これにより、発光層４から透明電極層６を透過した光を、凹凸に邪魔されることなく、透明電極層６と反射電極層７との界面で効率的に反射させて取り出すことができる。また、積層方向から見て、反射電極層７と透明電極層６とが同一パターンであるので、透明電極層６と反射電極層７との界面の面積を最大限の大きさにして、反射電極層７を透過した光を界面で効率的に反射させることができる。これらの結果、光の取り出し効率の一層の向上を図ることができる。
【００５６】
また、前述した凹凸が存在しないので、発光素子１における外部の配線素子２０との接合面（接合層１０の裏面１０Ｂ）を平坦にして、発光素子１と配線素子２０との接合面積を大きく確保できる。この接合面積とは、接合層１０の裏面１０Ｂと配線素子２０側の接合層２４の表面２４Ａとの接合面積である（図９参照）。この接合面積を大きく確保できるので、発光素子１から配線素子２０への放熱効率の一層の向上を図ることができる。
【００５７】
また、透明電極層６と反射電極層７との間に絶縁層が存在しない。絶縁層が存在しなくても、前述した合金からなる反射電極層７によって、反射電極層７と透明電極層６との界面で光を良好に反射させることができる。そして、絶縁層が存在しないことから、絶縁層に起因する放熱効率および光の取り出し効率の低下を防ぐことができる。
また、基板２の裏面２Ｂには、複数の凸部１１が形成されているから、ｎ型窒化物半導体層３から基板２へ向かう光が基板２の裏面２Ｂでｎ型窒化物半導体層３側へ反射することを抑制できるので、その分、光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００５８】
以上の他にも、この発明は、様々な形態での実施が可能であり、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１    発光素子
２    基板
２Ｂ  裏面
３    ｎ型窒化物半導体層
４    発光層
５    ｐ型窒化物半導体層
６    透明電極層
７    反射電極層
７Ａ  表面
８    ｎ型電極層
９    分離絶縁層
１０  接合層
１１  凸部
２０  配線素子
３０  発光素子ユニット
４０  樹脂パッケージ
５０  発光素子パッケージ
【図１】
2012124429.tif 000003
【図２】
2012124429.tif 000004
【図３】
2012124429.tif 000005
【図４Ａ】
2012124429.tif 000006
【図４Ｂ】
2012124429.tif 000007
【図５Ａ】
2012124429.tif 000008
【図５Ｂ】
2012124429.tif 000009
【図５Ｃ】
2012124429.tif 000010
【図５Ｄ】
2012124429.tif 000011
【図５Ｅ】
2012124429.tif 000012
【図５Ｆ】
2012124429.tif 000013
【図５Ｇ】
2012124429.tif 000014
【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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