特許 6024432 半導体発光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6024432

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】半導体発光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/20 20100101AFI20161107BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20161107BHJP

   H01L 33/10 20100101ALI20161107BHJP

   H01L 33/38 20100101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/20

   H01L33/62

   H01L33/10

   H01L33/38

【請求項の数】6

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2012-268920(P2012-268920)

(22)【出願日】2012年12月10日

(65)【公開番号】特開2014-116439(P2014-116439A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2015年7月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100064414

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 道造

(74)【代理人】

【識別番号】100111545

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 悦夫

(72)【発明者】

【氏名】平野 晃作

【審査官】 島田 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９８９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２４２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９５６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６６４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２７６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１０３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００９３０２３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に、活性層を含む半導体積層体を有し、
前記半導体積層体は、前記活性層が含まれる下層部が上方に向かって外側に広がるように傾斜した側面を有し、かつ、前記下層部よりも上の層である上層部が、前記下層部の側面の上端に接続し、上方に向かって内側に狭まるように傾斜した側面を有し、
前記半導体積層体は、前記基板側から順に、第１半導体層と、前記活性層と、第２半導体層と、が積層され、
前記基板と前記半導体積層体との間に、前記第１半導体層と電気的に接続される第１電極と、前記第２半導体層と電気的に接続される第２電極とが配置され、
前記第１電極は、前記第１半導体層の下面の略全領域を被覆し、
前記第２電極は、前記半導体積層体の下面側から前記第１半導体層及び前記活性層を貫通する貫通孔内に配置された突出部を有し、前記突出部の先端部が前記第２半導体層と電気的に接続されており、
前記突出部が、上方に向かって先細りとなる形状を有し、前記突出部の上面の前記第１半導体層の下面からの高さが、前記下層部の側面の上端における前記第１半導体層の下面からの高さよりも高いことを特徴とする半導体発光素子。

【請求項2】

平面視において、前記上層部の側面の上端が、前記活性層の外縁よりも外側にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項3】

前記下層部の下面及び側面が、光反射部材で被覆されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子。

【請求項4】

前記上層部の側面及び上面は、前記光反射部材から露出していることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。

【請求項5】

前記貫通孔は、上方に向かって先細りとなる形状を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の半導体発光素子。

【請求項6】

前記上層部の上面は、凹凸を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の半導体発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、傾斜した側面を有する半導体発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体発光素子において、光取り出し効率を考慮して、半導体層の側面を傾斜させた構造が提案されている。
例えば、特許文献１及び特許文献２には、半導体層の断面が上層に向かうほど狭くなる先細りの錐台形状（以下、適宜に順テーパ状ということがある）となるように側面を傾斜（以下、適宜に順傾斜ということがある）させた半導体発光素子が記載されている。また、例えば、特許文献３から特許文献６には、半導体層の断面が上層に向かうほど広くなる先太りの錐台形状（以下、適宜に逆テーパ状ということがある）となるように側面を傾斜（以下、適宜に逆傾斜ということがある）させた半導体発光素子が記載されている。
また、特許文献７及び特許文献８には、半導体層の下層部が逆テーパ状となるように側面を逆傾斜させた半導体発光素子が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−２２８６９６号公報

【特許文献2】特開２０１１−１３９０３８号公報

【特許文献3】特開２００８−７１９１０号公報

【特許文献4】特開２０１１−１１９３８３号公報

【特許文献5】特開２００６−１２８６５９号公報

【特許文献6】特開２００６−１９１０６８号公報

【特許文献7】特開２０１１−１９８９９７号公報

【特許文献8】特開平０６−１３６５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、図６を参照して、従来の半導体発光素子における光取り出しの光路について説明する。図６は、従来技術に係る半導体発光素子において、光が取り出される光路を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は順テーパ状の場合、（ｂ）は逆テーパ状の場合を示す。また、何れの場合においても、上方向を光取り出し方向としている。

【0005】

まず、図６（ａ）に示すように、半導体層の形状が順テーパ状の場合について説明する。活性層から放出され、側面の上部に向かって伝播する光線Ｌ_２１は、側面によって反射され、光線Ｌ_２２のように上端面から取り出される。このときに、側面が内側に傾斜（順傾斜）しているため、垂直方向に対して横方向に大きく傾斜した方向に反射される。また、半導体層の側面に反射膜が設けられていない場合は、光線Ｌ_２１の一部は、光線Ｌ_２３のように側面から外部に取り出される。このとき、例えば、窒化物半導体のように、半導体層の屈折率が比較的大きい場合は、光線Ｌ_２３は、光線Ｌ_２１の伝播方向よりも半導体層側に屈折する。

【0006】

同様に、活性層から放出され、側面の中程に向かって伝播する光線Ｌ_２４は、側面によって反射され、光線Ｌ_２５のように上端面から取り出される。この場合も、光線Ｌ_２５は、側面で垂直方向に対して大きく横方向に傾いていて反射されるため、上面から取り出されるまでの光路が長く、半導体層に吸収される光量が多くなる。なお、側面から取り出される屈折光については省略している。

【0007】

また、順傾斜した側面下の領域Ａにおいて、活性層から垂直上向きに放出された光線Ｌ_２６は、側面で反射され、光線Ｌ_２７のように、斜め上方向に伝播する。
また、活性層から下方向に側面に向かって放出された光線Ｌ_２８は、光線Ｌ_２９のように、側面で下方向に反射され、底面や側面で反射を繰り返しながら、長い光路を伝播した後に上面から取り出される。

【0008】

特許文献１及び特許文献２に記載された半導体発光素子のように、側面が順傾斜している場合は、側面で横方向ないし下方向に向かって反射され、外部に取り出されるまでの長い光路を半導体層内を伝播する光線が多くなるため、半導体層による光の吸収が多く、光取り出し効率が低下することとなる。
また、順傾斜した側面近傍から垂直に上方向に取り出される光線が少なくなり、発光素子の端部の光量が少なくなるという光度むらが生じることとなる。

【0009】

次に、図６（ｂ）に示すように、半導体層の形状が逆テーパ状の場合について説明する。側面が外側に傾斜（逆傾斜）している場合は、活性層から側面に向かって放出された光線Ｌ_３１は、逆傾斜した側面によって、光線Ｌ_３２のように、垂直方向に対して外向きに反射されて、上面から取り出される。また、側面に反射膜を設けていない場合は、光線Ｌ_３１の一部は、光線Ｌ_３３のように、側面から半導体層側に屈折して取り出される。

【0010】

特許文献３から特許文献６に記載された半導体発光素子のように、側面が逆傾斜している場合は、逆傾斜した側面下の領域Ｂでは、取り出される光線が外側に広がるため、発光素子の端部の光量が低下する光度むらが生じることとなる。

【0011】

また、特許文献７及び特許文献８に記載された発光素子のように、下層部の側面のみを逆傾斜させた場合でも、上層部の側面が垂直面の場合には、光線は外側に広がる傾向があるため、更なる光度むらの低減が望まれていた。

【0012】

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、光取り出し効率が高い半導体発光素子を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前記課題を解決するために本発明に係る半導体発光素子は、基板上に、活性層を含む半導体積層体を有し、前記半導体積層体は、前記活性層が含まれる下層部が、上方に向かって外側に広がるように傾斜（逆傾斜）した側面を有し、かつ、前記下層部よりも上の層である上層部が、前記下層部の側面の上端に接続し、上方に向かって内側に狭まるように傾斜（順傾斜）した側面を有し、前記半導体積層体は、前記基板側から順に、第１半導体層と、前記活性層と、第２半導体層と、が積層され、前記基板と前記半導体積層体との間に、前記第１半導体層と電気的に接続される第１電極と、前記第２半導体層と電気的に接続される第２電極とが配置され、前記第１電極は、前記第１半導体層の下面の略全領域を被覆し、前記第２電極は、前記半導体積層体の下面側から前記第１半導体層及び前記活性層を貫通する貫通孔内に配置された突出部を有し、前記突出部の先端部が前記第２半導体層と電気的に接続されており、前記突出部が、上方に向かって先細りとなる形状を有し、前記突出部の上面の前記第１半導体層の下面からの高さが、前記下層部の側面の上端における前記第１半導体層の下面からの高さよりも高いように構成した。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る半導体発光素子によれば、活性層から放出された光線を、順傾斜した上層部の側面と逆傾斜した下層部の側面とで、上方向に反射して、短い光路を伝播するだけで効率的に外部に取り出すことができるため、光取り出し効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1A】本発明の実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。

【図1B】本発明の実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す模式図であり、図１Ａ（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る半導体発光素子における電極の構成を示す模式的平面図であり、（ａ）はｐ側電極の配線電極、（ｂ）はｐ側電極の反射電極、（ｃ）はｎ側電極を示す。

【図3】本発明の実施形態に係る半導体発光素子において、光が取り出される光路を説明するための模式的断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る発光導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。

【図5A】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す模式的断面図である。

【図5B】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す模式的断面図である。

【図5C】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す模式的断面図である。

【図5D】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す模式的断面図である。

【図5E】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す模式的断面図である。

【図5F】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す模式的断面図である。

【図5G】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す模式的断面図である。

【図6】従来技術に係る半導体発光素子において、光が取り出される光路を説明するための模式的断面図であり、（ａ）順テーパ状の場合、（ｂ）は逆テーパ状の場合を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態に係る半導体発光素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略することとする。

【0017】

＜実施形態＞
［半導体発光素子の構成］
本発明の実施形態に係る半導体発光素子１の構成について、図１Ａ、図１Ｂ及び図２を参照しながら説明する。

【0018】

半導体発光素子１は、図１Ａ（ａ）に示すように、平面視において略矩形状に形成されている。また、半導体発光素子１は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、下面に裏面接着層１２を有する支持基板１１上に、基板側接合層１３と電極側接合層１４とｎ側電極１５と絶縁膜１６をこの順で備え、更に絶縁膜１６上にｐ側電極１７を備え、ｐ側電極１７又は保護膜１８を介して半導体積層体１９が備えられている。

【0019】

半導体積層体１９は、下層部１９Ｌと上層部１９Ｕで側面の傾斜角が異なっており、活性層１９２が含まれる下層部１９Ｌが上方に向かって外側に広がるように傾斜した側面を有し、かつ、下層部１９Ｌよりも上の層である上層部１９Ｕが、前記下層部１９Ｌの側面の上端に接続し、上方に向かって内側に狭まるように傾斜した側面を有する。より具体的には、下層部１９Ｌは、横断面が上面に向かうほど広くなる先太りの錐台形状（逆テーパ状）に形成され、上層部１９Ｕは、横断面が上面に向かうほど狭くなる先細りの錐台形状（順テーパ状）に形成され、更に上層部１９Ｕの上面１９１ａは粗面化され、微細な凹凸形状を有してしている。また、半導体積層体１９は、下層側（支持基板１１側）から順に、第１半導体層であるｐ型半導体層１９３と、活性層１９２とｎ、第２半導体層であるｎ型半導体層１９１と、が積層され、支持基板１１と半導体積層体１９との間に、ｐ型半導体層１９３と電気的に接続される第１電極であるｐ側電極１７と、ｎ型半導体層１９１と電気的に接続される第２電極であるｎ側電極１５とが配置されている。

【0020】

また、ｎ側電極１５は、複数の突出部１５１を有し、図１Ａ（ａ）に示すように、格子状に二次元配列されている。突出部１５１は、半導体積層体１９の下面側からｐ型半導体層１９３及び活性層１９２を貫通する貫通孔２０内に絶縁膜１６及び保護膜１８を介して設けられ、突出部１５１の先端部が絶縁膜１６及び保護膜１８の開口突出部１６１の開口部から突出してｎ型半導体層１９１と接触している。

【0021】

また、ｐ側電極１７は、ｐ型半導体層１９３の下面の略全領域を被覆しており、絶縁膜１６上に設けられる配線電極１７２と、配線電極１７２上に設けられ、ｐ型半導体層１９３の下面と接触する反射電極１７１と、配線電極１７２上に設けられ、上面が保護膜１８から露出するパッド電極１７３と、から構成されている。パッド電極１７３は、図１（ａ）に示すように、平面視で略矩形状の半導体積層体１９の下辺側に設けられた切り欠き領域に配置されている。

【0022】

なお、図１Ａ（ｂ）は、図１Ａ（ａ）のＡ−Ａ線における断面に相当するが、ここでは図示の便宜上、図１Ａ（ａ）において、Ａ−Ａ線上に６個設けられているｎ側電極１５の突出部１５１を１個だけ図示し、同様に、開口突出部１６１を１個だけ図示している。
また、図１Ｂは、図１Ａ（ａ）のＢ−Ｂ線における断面に相当するが、図１Ａ（ｂ）と同様に、図１Ａ（ａ）において、Ｂ−Ｂ線上に６個設けられているｎ側電極１５の突出部１５１を、パッド電極１７３の両側に１個ずつだけ図示し、同様に、開口突出部１６１を１個ずつだけ図示している。
以下、構成各部について詳細に説明する。

【0023】

（支持基板（基板）１１）
支持基板１１は、半導体積層体１９と電極などの部材を介して貼り合わせられ、半導体積層体１９を支持するための基板である。支持基板１１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、略矩形平板状に形成されている。また、支持基板１１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、下面に裏面接着層１２が形成され、上面に基板側接合層１３が形成されている。この支持基板１１の面積は特に限定されず、当該支持基板１１上に積層される部材の大きさに応じて適宜選択される。また、支持基板１１の厚さは、放熱性の観点から５０μｍ〜５００μｍとすることが好ましい。

【0024】

支持基板１１の具体例としては、Ｓｉ基板の他、ＧａＡｓなどからなる半導体基板や、Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｉなどの金属材料、あるいは、Ｃｕ−Ｗなどの複合材料からなる導電性基板を挙げることができる。また、支持基板１１としては、前記したものの他にもＣｕ−Ｍｏ，ＡｌＳｉＣ，ＡｌＳｉ，ＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｃｕ−ダイヤなどの金属とセラミックの複合体なども利用することができる。なお、このような複合体は、例えばＣｕ−Ｗ，Ｃｕ−Ｍｏの一般式をＣｕ_ｘＷ_{１００−ｘ}（０≦ｘ≦３０），Ｃｕ_ｘＭｏ_{１００−ｘ}（０≦ｘ≦５０）のようにそれぞれ示すことができる。

【0025】

ここで、支持基板１１の一例としてＳｉ基板を挙げたのは、安価でチップ化しやすいという利点があるためである。一方、前記したように支持基板１１に導電性基板を用いると、支持基板１１側からの電力供給が可能となるほか、放熱性に優れた素子とすることができるという利点がある。

【0026】

また、支持基板１１は、例えばＳｉ，Ｃｕ（Ｃｕ−Ｗ）などの材料で構成し、当該支持基板１１と半導体積層体１９との間に電極を設けるか、あるいは、半導体積層体１９との間に光反射構造を設けることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、放熱性や発光特性を向上させることができる。

【0027】

（裏面接着層１２）
裏面接着層１２は、支持基板１１と電気的に接続されており、かつ半導体発光素子１を例えば発光装置などの実装基板（不図示）に実装するための接着部材である。裏面接着層１２は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、支持基板１１の下面の全領域に形成されている。裏面接着層１２の厚さは特に限定されず、所望の接合性及び導電性に応じて適宜調整することができる。また、裏面接着層１２の具体例としては、ＴｉＳｉ_２，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｕ，Ｓｎ，Ａｌなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。なお、裏面接着層１２は、後記する基板側接合層１３、電極側接合層１４と同様の材料を使用することができるが、例えば導電性樹脂材料を使用してもよい。

【0028】

（基板側接合層１３）
基板側接合層１３は、電極側接合層１４とともに、支持基板１１とｎ側電極１５とを接合し、かつ両者を機械的及び電気的に接続するための接着部材である。基板側接合層１３は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、支持基板１１の上面の全領域に形成されている。基板側接合層１３の厚さは特に限定されず、所望の接合性及び導電性に応じて適宜調整することができる。また、基板側接合層１３の具体例としては、Ａｌ，Ａｌ合金、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｎ，Ｃｏ，Ｍｏなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。

【0029】

ここで、基板側接合層１３は、密着層、バリア層、接合層を有する積層構造としてもよい。これにより、支持基板１１とｎ側電極１５とを機械的及び電気的に良好に接合するとともに、材料のマイグレーションを防止して、高い信頼性で接合することができる。また、基板側接合層１３を前記した金属の積層構造とする場合、電極側接合層１４とＡｕ−Ａｕ接合するために、最上面をＡｕで構成することが好ましく、例えば支持基板１１側から順にＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕ，Ｃｏ／Ｍｏ／Ａｕなどのように積層することができる。このように基板側接合層１３と電極側接合層１４との接合面をＡｕ−Ａｕ接合することで、熱に対する耐性を向上させることができるため、半導体発光素子１の信頼性を高めることができる。

【0030】

（電極側接合層１４）
電極側接合層１４は、基板側接合層１３とともに、支持基板１１とｎ側電極１５とを機械的及び電気的に接合するための接着部材である。電極側接合層１４は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、ｎ側電極１５の下面の全領域に形成されている。電極側接合層１４の厚さは特に限定されず、所望の接合性及び導電性に応じて適宜調整することができる。また、電極側接合層１４の具体例としては、前記した基板側接合層１３と同様に、Ａｌ，Ａｌ合金、Ｓｉ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｎ，Ｃｏ，Ｍｏなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。

【0031】

ここで、電極側接合層１４は、前記した基板側接合層１３と同様に、密着層、バリア層、接合層を有する積層構造としてもよい。これにより、支持基板１１とｎ側電極１５とを機械的及び電気的に良好に接合するとともに、材料のマイグレーションを防止して、高い信頼性で接合することができる。また、電極側接合層１４を前記した金属の積層構造とする場合、基板側接合層１３とＡｕ−Ａｕ接合するために、最下面はＡｕで構成することが好ましく、例えばｎ側電極１５側から順にＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕ，Ｃｏ／Ｍｏ／Ａｕなどのように積層することができる。このように電極側接合層１４と基板側接合層１３との接合面をＡｕ−Ａｕ接合することで、熱に対する耐性を向上させることができるため、半導体発光素子１の信頼性を高めることができる。

【0032】

（ｎ側電極（第２電極）１５）
ｎ側電極１５は、ｎ型半導体層１９１に対して電流を供給するための半導体発光素子１の負電極である。ｎ側電極１５は、図１Ａ（ｂ）、図１Ｂ及び図２（ａ）に示すように、電極側接合層１４及び基板側接合部１３を介して、支持基板１１の上面の全領域に形成され、絶縁膜１６を挟んでｐ側電極１７と対向するように配置されている。また、ｎ側電極１５は、半導体積層体１９よりも広い範囲に形成されている。すなわち、ｎ側電極１５は、平面視において、半導体積層体１９の面積よりも広い面積で形成されており、当該半導体積層体１９の下面領域を超えた外縁部１５２に段差が形成されている。

【0033】

ｎ側電極１５は、半導体積層体１９側（図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂにおいて上方向）に突出する複数の突出部１５１を備えており、当該突出部１５１の先端部が、ｎ型半導体層１９１と電気的に接続されている。

【0034】

突出部１５１は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、ｐ型半導体層１９３及び活性層１９２を貫通する貫通孔２０内に絶縁膜１６及び保護膜１８を介して設けられている。突出部１５１は、更に先端部が絶縁膜１６及び保護膜１８の開口突出部１６１の開口部から突出して、その先端部の上面と側面とがｎ型半導体層１９１と接触することで、ｎ型半導体層１９１と電気的に接続されている。

【0035】

なお、突出部１５１は、先端部の上面がｎ型半導体層１９１と接触するようにしてもよいが、本例のように、更に側面を接触させることが好ましい。これにより、突出部１５１とｎ型半導体層１９１との接触面積が大きくなるため、ｎ型半導体層１９１に電流が広がりやすくなり、順方向電圧Ｖｆを低減することができる。
なお、ｎ側電極１５の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。

【0036】

また、この突出部１５１は、上方に向かって先細りとなる形状を有し、側面が絶縁膜１６及び保護膜１８で被覆された下部と、その上部との間に段差を有するテーパ状（錐台形状）に形成されており、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように断面視において、段差を有する略台形状に形成されている。また、突出部１５１は、図２（ａ）に示すように、平面視において、長円状に形成されている。そして、突出部１５１は、ここでは図２（ａ）に示すように、半導体積層体１９の下部に４８個形成されており、半導体積層体１９と４８箇所で接続されている。

【0037】

また、突出部１５１の上面のｐ型半導体層１９３の下面からの高さは、下層部１９Ｌの側面の上端におけるｐ型半導体層１９３の下面からの高さよりも高くなるように設けるのが好ましい。つまり、本実施形態においては、半導体積層体１９の下端面、すなわちｐ型半導体層１９３の下面を基準として、突出部１５１の上面の高さが、半導体積層体１９の下層部１９Ｌの上端１９ｂよりも高い位置となるように設けられている。これによって、半導体積層体１９内を横方向ないし横斜め上方向に伝播する光を、突出部１５１の先端部の側面で上方に反射して、半導体積層体１９内を長く伝播することなく外部に取り出すことができる。これによって、半導体積層体１９を伝播中に半導体積層体１９に吸収をされる光量を低減し、光取り出し効率を向上することができる。
なお、突出部１５１の先端部の側面の傾斜角は、水平面を基準として、３０度以上４５度以下とすることが好ましく、特に好ましくは３５度以上４５度以下である。これによって、水平に近い角度で伝播する光線を、効率的に上方向に反射させることができる。

【0038】

なお、突出部１５１は、本例では、段差を有するが、段差を有さないように構成してもよい。また、本例では、突出部１５１の平面視における形状を長円としたが、これに限定されるものではなく、円、楕円、矩形、多角形など任意の形状とすることができる。
また、テーパ状でなく、垂直な側面を有する柱状としてもよい。

【0039】

突出部１５１は、図１Ａ（ａ）及び図２（ａ）に示すように、平面視で縦方向及び横方向に等間隔な格子状に二次元配列されている。このように、半導体発光素子１は、複数の突出部１５１が小さい面積で分散配置されているため、広い発光面積を確保することができる。また、これによって、電流密度を均一にしてＶｆ（順方向電圧）を低減させることができ、均一発光が可能となる。
なお、突出部１５１の個数、配列方法は、これに限定されるものではなく、任意に設定することができる。

【0040】

ｎ側電極１５としては、例えば、ＡｌＣｕ合金を用いることができる。また、その他には、例えばＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｌａ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｙ，Ａｌ，Ｓｉ，Ａｕなどの金属又はこれらの金属を含む合金を用いることができる。更にその他にも、ＩＴＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３などの透明導電性酸化物からなる群から選択された少なくとも一種を含む単層膜又は積層膜により形成することができる。また、突出部１５１は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、先端部の位置ではｎ型半導体層１９１と接し、また開口突出部１６１より下部の位置では絶縁膜１６及び保護膜１８によって半導体積層体１９と絶縁されている。突出部１５１の、特にｎ型半導体層１９１と接触する先端部は、ｎ型半導体層１９１とのオーミック性接触を考慮するとともに、活性層１９２から出た光を反射する光反射性の材料を用いて形成することが好ましく、具体的にはＡｌ及びＡｌ合金を用いて形成することが好ましい。

【0041】

（絶縁膜１６）
絶縁膜１６は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、ｎ側電極１５の突出部１５１の先端部を除いた、ｎ側電極１５の表面の全領域を被覆するように形成されており、ｎ側電極１５とｐ側電極１７とを絶縁するためのものである。更に、絶縁膜１６は、貫通孔２０においては、保護膜１８とともに、ｎ側電極の突出部１５１とｐ型半導体層１９３及び活性層１９２とを絶縁している。

【0042】

より詳細には、絶縁膜１６は、ｎ側電極１５と、ｐ側電極１７の下層部である配線電極１７２との間に形成されている。また、絶縁膜１６は、半導体積層体１９の貫通孔２０の内面を保護膜１８の外側から被覆するとともに、保護膜１８とともに貫通孔２０の内面を被覆する突出部の先端部が開口する開口突出部１６１を有している。開口突出部１６１は、ｎ側電極１５の突出部１５１に対応して設けられており、本例では４８個の開口突出部１６１が設けられている。

【0043】

絶縁膜１６の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、絶縁膜１６の具体例としては、例えばＳｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む金属の酸化膜、窒化膜、酸化窒化膜などで構成することができ、特に、ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＢＮ，ＳｉＣ，ＳｉＯＣ，ＡｌＮ，ＡｌＧａＮなどで構成することができる。また、絶縁膜１６は、単一の材料の単層膜又は積層膜で構成してもよく、異なる材料の積層膜で構成してもよい。更に、絶縁膜１６は、屈折率の異なる２種以上の透光性の絶縁材料を積層して、単独で又は保護膜１８とともにＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector；分布ブラッグ反射鏡）を構成するようにしてもよい。
これによって、保護膜１８が透光性を有する場合に、半導体積層体１９から保護膜１８を透過してくる光を反射して、半導体積層体１９に戻すことができ、結果として光取り出し効率を向上させることができる。

【0044】

（ｐ側電極（第１電極）１７）
ｐ側電極１７は、ｐ型半導体層１９３に対して電流を供給するための、半導体発光素子１における正電極である。ｐ側電極１７は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、ｐ型半導体層１９３の下面に膜状に形成され、絶縁膜１６を挟んでｎ側電極１５と対向するように配置されている。ｐ側電極１７は、より詳細には、ｐ型半導体層１９３と接続される反射電極１７１と、反射電極１７１を介してｐ型半導体層１９３と電気的に接続される配線電極１７２と、配線電極１７２と電気的に接続され、外部と接続するためのパッド電極（外部接続部）１７３とから構成されている。

【0045】

反射電極（光反射部材）１７１は、図１Ａ（ｂ）、図１Ｂ及び図２（ｂ）に示すように、ｎ側電極１５の突出部１５１が設けられた領域と、保護膜１８が設けられた領域とを除く、半導体積層体１９の下面、すなわちｐ型半導体層１９３の下面の略全領域に形成されている。反射電極１７１は、ｐ型半導体層１９３に電流を均一に拡散させるための全面電極であり、活性層１９２から発せられる光を光取り出し方向である上方向に反射するための反射膜としても機能するものである。
このため、反射電極１７１は、ｐ型半導体層１９３とのオーミック接触性に優れ、活性層１９２からの光を効率よく反射させることが好ましい。また、反射電極１７１の下面には、配線電極１７２が形成されている。

【0046】

反射電極１７１は、ｐ型半導体層１９３の下面の面積に対して、７０％以上の面積で構成されることが好ましく、更に好ましくは８０％以上の面積で構成され、更により好ましくは９０％以上の面積で構成される。これにより、接触抵抗を低下させ、半導体発光素子１の駆動電圧を低減させることができる。特に、反射電極１７１をｐ型半導体層１９３の面積に対して７０％以上の面積で構成することで、活性層１９２から発せられる光をｐ型半導体層１９３の下面の略全領域で反射させることが可能となるため、光の取り出し効率を向上させることができる。

【0047】

反射電極１７１は、具体的には第１半導体層１９３の下面と、平面視での外形が略同じ板状部材で構成されており、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１６及び保護膜１８の開口突出部１６１が挿通される複数の開口部１７１ａが、当該開口突出部１６１と同心に形成されている。

【0048】

反射電極１７１は、半導体積層体１９からの光を反射させる材料として、Ａｌ，Ｒｈ及びＡｇから選択された少なくとも一種を含む金属、合金の単層膜又は積層膜により形成することが好ましく、その中でもＡｇ又はＡｇ合金を含む金属膜により形成することがより好ましい。なお、反射電極１７１は、Ａｇなどの金属材料のマイグレーション防止のために、カバー電極となる別の金属含有層で側面と下側（支持基板１１側）が完全に被覆された構成であってもよい。なお、半導体発光素子１は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、反射電極１７１の下部に配線電極１７２が配置され、反射電極１７１の側面が保護膜１８で覆われているため、これらがマイグレーション防止としての役割も担っている。

【0049】

配線電極１７２は、パッド電極１７３を介して供給される電流を、更に反射電極１７１を介して半導体積層体１９のｐ型半導体層１９３に供給するためのものである。配線電極１７２は、図１Ａ（ｂ）、図１Ｂ及び図２（ｃ）に示すように、絶縁膜１６の開口突出部１６１が設けられた領域を除く、ｐ型半導体層１９３の下面に対向するほぼ全領域に形成されている。また、半導体積層体１９の切り欠き領域において、配線電極１７２の上面にパッド電極１７３が設けられている。

【0050】

配線電極１７２は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、具体的には、平面視での外形が支持基板１１と略同じ板状部材で構成されており、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜１６の開口突出部１６１が挿通される複数の開口部１７２ａが、当該開口突出部１６１と同心に形成されている。また、配線電極１７２は、反射電極１７１と同様に、活性層１９２からの光に対して反射率の高い材料で構成されることが好ましく、かつ、導電性の高い材料で構成されることが好ましい。

【0051】

パッド電極（外部接続部）１７３は、ｐ側電極１７において、外部電源と接続するためのものである。パッド電極１７３は、図１Ａ（ａ）に示すように、半導体積層体１９の切り欠き領域における配線電極１７２上に設けられ、上面が保護膜１８から露出している。

【0052】

パッド電極１７３は、本例では、平面視で半円状に形成されているとともに、所定の高さで形成されている。また、パッド電極１７３の上面に、外部の配線パターン（不図示）と接続するためのバンプを形成するようにしてもよい。
また、パッド電極１７３は、外部接続用の導電性ワイヤが光の出射を遮ることを考慮すると、図１Ａ（ａ）に示すように、半導体発光素子１の周縁領域に配置することが好ましいが、例えば半導体発光素子１の中央領域に設置しても構わない。また、パッド電極１７３の大きさ、形状、個数及び位置は特に限定されず、半導体発光素子１の大きさや半導体積層体１９の大きさ及び形状に応じて適宜調整することができる。

【0053】

ｐ側電極１７の各部の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、配線電極１７２及びパッド電極１７３の具体例としては、例えばＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｌａ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｙ，Ａｌ，Ｓｉ，Ａｕなどの金属もしくは合金の単層膜、又はこれらの積層膜により形成することができる。
また、この他に、前記した金属の酸化物もしくは窒化物、ＩＴＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３などの透明導電性酸化物からなる単層膜又はこれらの積層膜により形成することもできる。

【0054】

（保護膜（光反射部材）１８）
保護膜１８は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、反射電極１７１と相補的に同層に配置され、半導体積層体１９の下層部１９Ｌの側面、及び、反射電極１７１並びに突出部１５１が接触する領域を除く下層部１９Ｌの下面を被覆するとともに、平面視で半導体積層体１９の外側の、パッド電極１７３を除く領域の半導体発光素子１の表面を被覆し、半導体発光素子１を外気などの雰囲気から保護する絶縁性の膜である。

【0055】

なお、本実施形態では、保護膜１８は、半導体積層体１９の活性層１９２が含まれる下層部１９Ｌの側面を被覆して、活性層１９２を外気などによる劣化から防止するが、上層部１９Ｕは被覆しない。これによって、上層部１９Ｕの側面及び上面が保護膜１８から露出されることになり、半導体積層体１９の上層部１９Ｕから光を取り出す際に、保護膜１８による光吸収がないため、光取り出し効率が向上する。

【0056】

また、保護膜１８として、例えば樹脂にＴｉＯ_２などの光拡散材を含有させた光反射性の樹脂や、ＤＢＲなどの光反射性の部材で構成することが好ましい。これによって、半導体積層体１９内を伝播して保護膜１８が被覆された面に到達した光を、半導体積層体１９内に効率的に反射することができる。また、保護膜１８として、半導体積層体１９を構成する半導体材料よりも屈折率の低い透光性材料を用いることで、透光性絶縁膜である保護膜１８と半導体積層体１９との界面で光を全反射することができる。このような材料として、例えば、半導体材料が窒化ガリウム系化合物の場合、ＳｉＯ_２などの透光性絶縁材料を用いることができる。また、保護膜１８の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。

【0057】

（半導体積層体１９）
半導体積層体１９は、ｐ型半導体層（第１半導体層）１９３、活性層１９２及びｎ型半導体層（第２半導体層）１９１がこの順で積層され、半導体発光素子１における発光部を構成するものである。この半導体積層体１９は、支持基板１１の上部に、基板側接合層１３、電極側接合層１４、ｎ側電極１５、絶縁膜１６、ｐ側電極１７及び保護膜１８を介して配置されている。また、半導体積層体１９は、活性層１９２を含む下層部１９Ｌと、その上部である上層部１９Ｕとで、側面の傾斜が異なっている。光取り出し方向である図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂの上方向に対して、下層部１９Ｌは上方に向かって先太りとなる錐台形状（逆テーパ状）に形成され、上方に向かって外側に広がるように傾斜（逆傾斜）した端部側面を有し、上層部１９Ｕは上方に向かって先細りとなる錐台形状（順テーパ状）に形成され、下層部１９Ｌの側面の上端に接続し、上方に向かって内側に狭まるように傾斜（順傾斜）した端部側面を有している。また、半導体積層体１９の上面である上層部１９Ｕの上面１９１ａは粗面化されており、微細な凹凸形状が形成されている。
なお、上面１９１ａは粗面化しないように構成してもよいが、粗面化することが好ましい。これによって、半導体積層体１９内を伝播して上面１９１ａに到達した光が、上面１９１ａの凹凸で拡散されて出射されるため、光の取り出し効率が向上する。

【0058】

上層部１９Ｕは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように順テーパ状の形状をしており、半導体積層体１９の上面における外縁端部１９ａが、活性層１９２の外縁端部１９ｃの垂線Ｎ１よりも外側となるような傾斜角の側面が形成されている。つまり、平面視において、上層部１９Ｕの側面の上端が、活性層１９２の外縁よりも外側になるように配置されている。また、半導体積層体１９は、平面視で、支持基板１１とほぼ同形又はやや小さい矩形状に形成されており、一部に平面視で半球状の切り欠き領域が設けられている。この切り欠き領域には、パッド電極１７３が設けられている。

【0059】

また、詳細は後記するが、上層部１９Ｕ及び下層部１９Ｌの端部側面は、活性層１９２から放出される光を効率的に、また光度むらが少なく外部に取り出されるように、それぞれ異なる傾斜角で傾斜している。このために、上層部１９Ｕの端部側面は、水平面に対して、７５度以上９０度未満の傾斜角で順傾斜することが好ましく、更に好ましくは７５度以上８５度以下であり、下層部１９Ｌの端部側面は、水平面に対して、３０度以上４５度以下の傾斜角で逆傾斜することが好ましく、更に好ましくは３５度以上４５度以下である。

【0060】

半導体積層体１９は、下面側から、ｐ型半導体層１９３及び活性層１９２を貫通し、ｎ型半導体層１９１の一部がえぐられた複数の貫通孔２０が形成されている。本例では、図１Ａ（ａ）に示すように、４８個の貫通孔２０が、格子状に二次元に配列して設けられている。
各貫通孔２０内には、ｎ側電極１５の突出部１５１が絶縁膜１６及び保護膜１８を介して設けられており、絶縁膜１６及び保護膜１８の開口突出部１６１の開口部から突出する突出部１５１の先端部は、ｎ型半導体層１９１と接触し、電気的に接続されている。また、ｐ型半導体層１９３の下面の略全領域には、ｐ側電極１７の反射電極１７１が設けられ、両者は電気的に接続されている。更に、下層部１９Ｌのその他の面は、保護膜１８によって被覆されている。また、上層部１９Ｕは、保護膜１８によって被覆されておらず、露出している。

【0061】

ｎ型半導体層１９１、活性層１９２及びｐ型半導体層１９３の具体的構成は特に限定されず、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、これらの混晶、ＧａＮ系などの窒化物半導体の何れかであってもよい。なお、窒化物半導体としては、ＧａＮ，ＡｌＮもしくはＩｎＮ，又はこれらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１））が挙げられる。更に、ＩＩＩ族元素は、一部又は全部にＢを用いてもよく、Ｖ族元素は、Ｎの一部をＰ，Ａｓ，Ｓｂで置換した混晶であってもよい。これらの半導体層は、通常、ｎ型又はｐ型の何れかの不純物がドーピングされている。

【0062】

なお、本実施形態では、下層側の半導体層である第１半導体層としてｐ型半導体層１９３を、上層側の半導体層である第２半導体層としてｎ型半導体層１９１を用いて構成するようにしたが、これに限定されるものではなく、第１半導体層をｎ型半導体を用いて構成し、第２半導体層をｐ型半導体を用いて構成するようにしてもよい。

【0063】

本実施形態では、半導体発光素子１の好ましい形態として、下層側の第１半導体層がｐ型半導体層１９３で構成され、上層側の第２半導体層がｎ型半導体層１９１で構成されている。下層側のｐ型半導体層１９３よりも上層側のｎ型半導体層１９１の抵抗を低くすることで、ｎ側電極１５に接続されたｎ型半導体層１９１中を電流が拡散しやすくなり、半導体積層体１９を流れる電流の集中をより緩和することができる。

【0064】

半導体積層体１９を構成するｎ型半導体層１９１及びｐ型半導体層１９３は、それぞれ単層構造でもよいが、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合又はＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造又はダブルへテロ構造などの積層構造であってもよい。また、半導体発光素子１は、図１Ａ（ｂ）及び図１Ｂに示すように、ｎ型半導体層１９１とｐ型半導体層１９３との接合部である半導体接合部に活性層１９２を設け、当該活性層１９２が発光部となる素子でもよく、あるいは、ｎ型半導体層１９１とｐ型半導体層１９３とが直接に接して発光部となる素子でもよい。なお、半導体積層体１９を構成するｎ型半導体層１９１、活性層１９２及びｐ型半導体層１９３のそれぞれの厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。

【0065】

［半導体発光素子の動作］
次に、図３を参照（適宜図１Ａ及び図１Ｂ参照）して、半導体発光素子１の動作について説明する。
半導体発光素子１は、ｎ側電極１５と導通する裏面接着層１２を用いて、不図示の実装基板の負極用の配線パターンと接合されるとともに、ｐ側電極１７の外部接続部であるパッド電極１７３と実装基板の正極用の配線パターンとがボンディングワイヤ（不図示）などにより電気的に接続される。

【0066】

半導体発光素子１は、不図示の実装基板の配線パターンを介して外部電源から電力が供給される。パッド電極１７３から供給された電流は、配線電極１７２及び反射電極１７１を介してｐ型半導体層１９３に供給される。この電流は、更に活性層１９２及びｎ型半導体層１９１を流れ、更に、ｎ側電極１５の突出部１５１の先端部からｎ側電極１５の下層側の平坦部、電極側接合層１４、基板側接合層１３、導電性の支持基板１１及び裏面接着層１２の順に流れる。
このように電流が流れることにより、活性層１９２から光が放出され、放出された光は半導体積層体１９内を伝播して上層部１９Ｕから外部に取り出される。

【0067】

このとき、図３に示すように、活性層１９２から、順テーパ状に形成された上層部１９Ｕの側面に向かって、斜め上方向に伝播する光線Ｌ_１は、上層部１９Ｕの順傾斜した側面において、一部は光線Ｌ_２のように上面１９１ａ方向に反射され、粗面化された上面１９１ａから外部に取り出される。また、上層部１９Ｕの側面に到達した光線Ｌ_１の他の部分は、光線Ｌ_３のように、この側面から上向きに屈折して外部に取り出される。
なお、本実施形態では、半導体積層体１９の上層部１９Ｕの側面及び上面は保護膜１８で被覆されずに露出しているため、保護膜１８による余計な光吸収を受けることなく光を取り出すことができる。

【0068】

ここで、半導体積層体１９の側面が、下層部１９Ｌの側面と同じ傾斜角で、この傾斜面の延長線Ｎ２のように形成されていたとすると、光線Ｌ_１は、光線Ｌ_４のように真っ直ぐに伝播し、延長線Ｎ２との交点で、光線Ｌ_５のように、やや外向きに上方向に反射される。
すなわち、本実施形態のように、上層部１９Ｕが順テーパ状となるように側面を順傾斜させることにより、半導体積層体１９の外縁端部近傍から取り出される光の拡がりを抑制することができる。

【0069】

また、活性層１９２から、逆テーパ状に形成された下層部１９Ｌの側面に向かって、水平に近い角度で斜め上方向に伝播する光線Ｌ_６は、下層部１９Ｌの逆傾斜した側面において、光線Ｌ_７のように上面１９１ａ方向に反射され、粗面化された上面１９１ａから外部に取り出される。
また、活性層１９２から、下層部１９Ｌの側面に向かって、水平に近い角度で斜め下方向に伝播する光線Ｌ_８は、下層部１９Ｌの逆傾斜した側面において、光線Ｌ_９のように上面１９１ａ方向に反射され、粗面化された上面１９１ａから外部に取り出される。

【0070】

ここで、光線Ｌ_６及び光線Ｌ_８のように、水平に近い角度で活性層１９２から放出される光線は、半導体積層体１９の側面が下端面まで順傾斜又は垂直に形成されている場合は、進行方向が１回の反射では上向きにならず、外部に取り出されるまでに半導体積層体１９内を多数回往復することとなる。このため、半導体積層体１９による光吸収が多く、外部に取り出される光量が低減する。本実施形態のように、下層部１９Ｌを逆テーパ状となるように、下層部１９Ｌの側面を逆傾斜させることにより、水平に近い角度で伝播する光線を効率的に上向きに反射させ、外部に取り出すことができる。

【0071】

また、活性層１９２から、下層部１９Ｌ内に形成された貫通孔２０の側面に向かって、水平に近い角度で横方向に伝播する光線Ｌ_１０は、貫通孔２０側の逆傾斜した側面において、光線Ｌ_１１のように上面１９１ａ方向に反射され、粗面化された上面１９１ａから外部に取り出される。下層部１９Ｌの外縁側面に向かって伝播する光線Ｌ_６，Ｌ_８と同様に、貫通孔２０側の側面が逆傾斜しているため、効率的に光を上方向に反射させることができる。

【0072】

また、活性層１９２から、略垂直に上方向に伝播する光線Ｌ_１２は、側面で反射されることなく、そのまま粗面化された上面１９１ａに到達して外部に取り出される。
本実施形態のように、上層部１９Ｕの側面を順傾斜させながらも、外縁端部１９ａが、活性層１９２の外縁端部１９ｃよりも外側になるような傾斜角で傾斜しているため、活性層１９２から略垂直に上向きに放出されるすべての光線は、上層部１９Ｕの側面で反射されることなく、そのまま上面１９１ａから短い光路を伝播して取り出されるため、半導体積層体１９による光吸収が抑制される。

【0073】

また、活性層１９２から、上層部１９Ｕの側面に向かって、斜め上方向に伝播する光線の一部である光線Ｌ_１３は、ｎ側電極１５の突出部１５１の先端部との境界である逆傾斜した内側面で、光線Ｌ_１４のように上向きに反射され、上面１９１ａから外部に取り出される。
ここで、突出部１５１の上面が下層部１９Ｌの上端１９ｂよりも低くなるように設けられている場合は、活性層１９２から放出された光線が直接に突出部１５１の先端部で反射されることはない。このため、光線Ｌ_１３は、光線Ｌ_１５のようにその延長線方向に真っ直ぐに伝播し、上層部１９Ｕの外縁側面に到達して、光線Ｌ_１６のように反射される。すなわち、半導体積層体１９内の長い光路を伝播中に半導体積層体１９による光吸収を受けた後に外部に取り出される。
本実施形態のように、突出部１５１の上面を、下層部１９Ｌの上端１９ｂよりも高くなるように設けることにより、突出部１５１の先端部に到達した光線Ｌ_１３は、効率よく外部に取り出すことができる。

【0074】

以上説明したように、本実施形態のように半導体積層体１９を構成することにより、半導体積層体１９の外縁端部から外部に取り出される光の量を増加することができるため、半導体発光素子１の光度むらを低減することができる。
また、本実施形態のように半導体積層体１９を構成することにより、更に好ましくは突出部１５１の上面の高さを下層部１９Ｌの上端１９ｂの高さよりも高くすることにより、活性層１９２から放出された光を効率的に外部に取り出すことができる。

【0075】

［半導体発光素子の製造方法］
以下、本発明の実施形態に係る半導体発光素子１の製造方法について、図４及び図５Ａ〜図５Ｇを参照（適宜図１Ａ及び図２参照）して説明する。
なお、以下で参照する図５Ａ〜図５Ｇは、前記した図１Ａ（ｂ）と同様に、図１Ａ（ａ）のＡ−Ａ線における断面に相当する断面図であり、突出部１５１、貫通孔２０及びこれに関する構造を１個だけ図示し、その他を省略している。
また、本例では、後記する成長基板Ｓｂ（例えば、図５Ａ（ａ）参照）上又は支持基板１１上（以下、これらの基板及び基板上に形成される半導体層などの構成物をまとめてウエハと呼ぶことがある）に、図１Ａに示した構造の、複数個の半導体発光素子１を二次元配列するように形成し、後記する個片化工程Ｓ２７（図４参照）において、個々の半導体発光素子１に個片化する。図５Ａ〜図５Ｇでは、この内の１個の半導体発光素子１についてのみ図示をする。

【0076】

半導体発光素子１の製造方法は、図４に示すように、半導体積層体形成工程Ｓ１０と、第１のｎ型半導体層露出工程Ｓ１１と、反射電極形成工程Ｓ１２と、保護膜形成工程Ｓ１３と、配線電極形成工程Ｓ１４と、絶縁膜形成工程Ｓ１５と、第２のｎ型半導体層露出工程Ｓ１６と、ｎ側電極層形成工程Ｓ１７と、ｎ側電極層平坦化工程Ｓ１８と、接合層形成工程Ｓ１９と、支持基板接合工程Ｓ２０と、成長基板剥離工程Ｓ２１と、半導体層研磨工程Ｓ２２と、素子分離工程Ｓ２３と、半導体層粗面化工程Ｓ２４と、パッド電極形成工程Ｓ２５と、裏面接着層形成工程Ｓ２６と、個片化工程Ｓ２７と、が含まれる。

【0077】

半導体発光素子１の製造方法は、まず、半導体積層体形成工程Ｓ１０において、図５Ａ（ａ）に示すように、成長基板Ｓｂ上に、ｎ型半導体層１９１、活性層１９２及びｐ型半導体層１９３を順次積層して半導体積層体１９を形成する。
成長基板Ｓｂは、半導体を結晶成長させるための基板であり、後工程で剥離されるものである。成長基板Ｓｂとしては、例えば、Ｃ面、Ｒ面及びＡ面のいずれかを主面とするサファイアから構成される。なお、成長基板Ｓｂとしてサファイアと異なる異種基板を用いてもよい。異種基板としては、例えば、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ，４Ｈ，３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で、従来から知られている基板材料を用いることができる。
また、半導体積層体１９は、例えば、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法などを用いて形成することができる。

【0078】

次に、第１のｎ型半導体層露出工程Ｓ１１において、パッド電極１７３を形成するための切り欠き領域、外縁端部及び貫通孔２０となる領域のｎ型半導体層１９１を露出させる。ｎ型半導体層１９１の露出は、フォトリソグラフィ法を用いて行うことができる。
なお、貫通孔２０は、第１のｎ型半導体層露出工程Ｓ１１及び後記する第２のｎ型半導体層露出工程Ｓ１６の２回に分けて形成される。第１のｎ型半導体層露出工程Ｓ１１では、貫通孔２０の１段目が形成される。

【0079】

この工程では、まず、図５Ａ（ｂ）に示すように、フォトレジストを用いて、ｎ型半導体層１９１を露出させる領域以外を被覆するマスクＭ１を設ける。
次に、図５Ａ（ｃ）に示すように、マスクＭ１で被覆されない領域の半導体積層体１９を、上面からｎ型半導体層１９１が露出するまでＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングによって除去する。

【0080】

このとき、エッチングによって除去されずに残った半導体積層体１９の領域に、マスクＭ１の立体形状が転写される。この半導体積層体１９のエッチングされなかった領域が、半導体積層体１９の下層部１９Ｌとなる。
このため、マスクＭ１は図１Ａ（ｂ）に示した半導体積層体１９の下層部１９Ｌの形状と略同じ形状にとなるように、半導体の成長方向（図５Ａ（ｂ）において、上方向）に対して順テーパ状に形成する。そして、このマスクＭ１を用いたエッチングによって、図５Ａ（ｃ）に示すように、切り欠き領域１９ｅ、外縁端部１９ｆ及び貫通孔２０の１段目２０_１が形成される。

【0081】

なお、マスクＭ１の側面の傾斜角の調整は、次のように行うことができる。例えば、フォトレジストの粘度を調整することにより、フォトレジストを半導体積層体１９の上面に塗布した際に塗布領域の端部がだれる量を制御することで、マスクＭ１の側面を所望の角度に傾斜させることができる。また、フォトレジストのベーキング処理によっても、端部をだれる量、すなわち傾斜角を調整することができる。
また、マスクＭ１の側面が垂直面であっても、例えば、雰囲気圧力などの、ドライエッチングの条件を適宜調整することで下層部１９Ｌの側面の傾斜角を調整することもできる。

【0082】

次に、反射電極形成工程Ｓ１２において、平面視で図３（ａ）に示すように、また断面視で図５Ｂ（ａ）に示すように、ｐ型半導体層１９３の上面の略全領域に反射電極１７１を形成する。
このとき、半導体積層体１９の表面全体に、スパッタリング法などにより金属などの電極材料を用いて成膜し、この膜をパターニングすることで反射電極１７１を形成することができる。また、成膜した金属層などのパターニングは、フォトリソグラフィ法やリフトオフ法などを用いて行うことができる。以降の工程においても、用いる材料に応じて適宜な方法で成膜し、本工程と同様の方法によりパターニングを行うことができるため、成膜とパターニングについての説明は適宜省略する。

【0083】

次に、保護膜形成工程Ｓ１３において、図５Ｂ（ｂ）に示すように、反射電極１７１を形成した領域を除く、半導体積層体１９の露出面全体を被覆するように、保護膜１８を形成する。保護膜１８の形成は、スパッタリング法などにより、例えば、ＳｉＯ_２などの絶縁材料を成膜し、パターニングすることで形成することができる。また、保護膜１８の材料として光反射部材を含有させた樹脂を用いる場合は、塗布法により保護膜１８を形成することもできる。用いる材料に応じて、適宜な方法で保護膜１８を形成することができる。

【0084】

次に、配線電極形成工程Ｓ１４において、図５Ｂ（ｃ）に示すように、反射電極形成工程Ｓ１２と同様の方法により、反射電極１７１の上面及び切り欠き領域１９ｅ（図５Ａ（ｃ）参照）に設けられた保護膜１８の上面に配線電極１７２を形成する。
なお、配線電極１７２は、平面視で図２（ｃ）に示したように形成する。

【0085】

次に、絶縁膜形成工程Ｓ１５において、図５Ｃ（ａ）に示すように、配線電極１７２及び保護膜１８、すなわち、ウエハの表面の全体を被覆するように、例えばスパッタリング法により絶縁材料を用いて絶縁膜１６を形成する。
絶縁膜１６は、前記した保護膜１８の形成と同様に、用いる材料に応じて、適宜な方法で形成することができる。

【0086】

次に、第２のｎ型半導体層露出工程Ｓ１６において、図５Ｃ（ｂ）に示すように、保護膜１８及び絶縁膜１６で被覆された貫通孔２０の１段目２０_１を、例えばドライエッチングして、ｎ型半導体層１９１を露出させる。これによって、貫通孔２０の内面を被覆する絶縁膜１６及び保護膜１８の突出部の先端が開口し、開口突出部１６１が形成される。

【0087】

また、この工程では、ｎ型半導体層１９１についても部分的に所定の深さまで除去するようにエッチングする。このｎ型半導体層１９１のエッチングにより貫通孔２０の２段目２０_２が形成される。
なお、本工程は、貫通孔２０内を除く領域に例えばフォトレジストを用いてマスク（不図示）を形成し、第１のｎ型半導体層露出工程Ｓ１１と同様に、貫通孔２０内をエッチングする。なお、貫通孔２０の２段目２０_２の側面が順テーパ状に傾斜するように、マスク（不図示）の開口部の形状を形成する。

【0088】

次に、ｎ側電極層形成工程Ｓ１７において、図５Ｃ（ｃ）に示すように、ウエハ表面の全体に、例えばスパッタリング法により金属材料などを用いてｎ側電極１５となるｎ側電極層（金属層）を形成する。このとき、貫通孔２０などの凹部に金属材料を埋め込むとともに、当該凹部において、例えば、ｐ型半導体層１９３上に設けられた絶縁膜１６の上面を基準として、この金属層の厚さが所定の厚さ以上となるように成膜する。また、貫通孔２０に埋め込まれた金属材料が突出部１５１となる。
なお、この金属層の上面は、ウエハの表面形状に対応した凹凸ができるが、次工程において平坦化される。

【0089】

次に、ｎ側電極層平坦化工程Ｓ１８において、図５Ｄ（ａ）に示すように、ｎ側電極１５として形成された金属層の上面を、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing；機械的化学的研磨）法などにより研磨して平坦化する。このとき、例えば、ｐ型半導体層１９３上に設けられた絶縁膜１６の上面を基準として、ｎ側電極１５が所定の厚さとなるように研磨する。

【0090】

次に、接合層形成工程Ｓ１９において、図５Ｄ（ｂ）に示すように、例えばスパッタリング法により金属材料など用いて、平坦化したｎ側電極１５の上面に電極側接合層１４を形成する。

【0091】

次に、支持基板接合工程Ｓ２０において、図５Ｄ（ｃ）に示すように、ウエハと、片面に基板側接合層１３が設けられた支持基板１１とを接合する。このとき、電極側接合層１４と基板側接合層１３とが対向するように接合する。
なお、基板側接合層１３が設けられた支持基板１１は、本工程までに、予め準備しておくものとする。例えば、支持基板１１の片面に、スパッタリング法などにより金属材料を用いて成膜することで、基板側接合層１３を設けることができる。

【0092】

次に、成長基板剥離工程Ｓ２１において、図５Ｅ（ａ）に示すように、例えばレーザリフトオフ法により、サファイアなどからなる成長基板Ｓｂ側からレーザ光を照射して、成長基板Ｓｂと半導体積層体１９（より詳細にはｎ型半導体層１９１）との界面を分解し、成長基板Ｓｂを剥離する。
なお、成長基板Ｓｂの剥離は、例えばケミカルリフトオフ法などの他の方法で剥離するようにしてもよい。

【0093】

次に、半導体層研磨工程Ｓ２２において、図５Ｅ（ｂ）に示すように、ｎ型半導体層１９１の表面を、例えばＣＭＰ法などにより研磨し、平坦化する。また、ＣＭＰによる研磨の後で、ＲＩＥにより表面を除去するようにしてもよい。
なお、図５Ｅ（ｂ）以降においては、上下を反転し、支持基板１１が下側となるように記載している。

【0094】

次に、素子分離工程Ｓ２３において、ウエハ上に連続して形成されている半導体積層体１９を、単位となる発光素子ごとに分離する。より具体的には、後記する個片化工程Ｓ２７において切り代となる発光素子の境界領域（ストリート）のｎ型半導体層１９１をエッチングにより除去することで、半導体積層体１９を素子ごとに分離する。このとき、切り代となる境界領域に加えて、各発光素子の切り欠き領域及び外縁部のｎ型半導体層１９１をエッチングにより除去することで、半導体積層体１９の上層部１９Ｕの外縁端部の順テーパ状に傾斜した側面が形成される。

【0095】

この工程は、前記した第１のｎ型半導体層露出工程Ｓ１１と同様の手順で行うことができる。まず、図５Ｆ（ａ）に示すように、ｎ型半導体層１９１上に、マスクＭ２を形成する。
このマスクＭ２は、フォトレジストなど用いて形成することができる。このマスクＭ２を用いてｎ型半導体層１９１をエッチングすることで、第１のｎ型半導体層露出工程Ｓ１１と同様に、マスクＭ２が設けられた下層のｎ型半導体層１９１に、その形状が転写される。従って、このマスクＭ２は、図１Ａ（ｂ）に示した完成後の半導体発光素子１の半導体積層体１９の上層部１９Ｕと略同じ形状の順テーパ状の側面を有するように形成する。

【0096】

また、半導体積層体１９の上層部１９Ｕの側面の傾斜角の調整は、前記した下層部１９Ｌの側面の傾斜角の調整と同様にして行うことができる。
なお、上層部１９Ｕの側面の、垂直面に対する傾斜角が僅かである場合は、フォトレジストを用いて側面が略垂直なマスクＭ２を形成し、ベーキング処理を行うことで、マスクＭ２の側面をだれさせて、傾斜角をつけるようにすることもできる。

【0097】

そして、マスクＭ２用いて、例えばドライエッチングして、保護膜１８が露出するまでｎ型半導体層１９１を除去することにより、図５Ｆ（ｂ）に示すように、各発光素子の半導体積層体１９の上層部１９Ｕが形成される。

【0098】

次に、半導体層粗面化工程Ｓ２４において、例えば、エッチング液としてＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＫＯＨ水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコールなど用いたウェットエッチングにより、図５Ｆ（ｃ）に示すように、ｎ型半導体層１９１の上面１９１ａを粗面化して、微細な凹凸形状を形成する。
なお、エッチングの際に粗面化しない他の領域は、適宜な方法でマスクしておくものとする。また、粗面化は、ドライエッチングにより行うこともできる。

【0099】

次に、パッド電極形成工程Ｓ２５において、図５Ｇ（ａ）に示すように、配線電極１７２上の所定の領域にパッド電極１７３を形成する。
この工程では、まず、ドライエッチングなどによりパッド電極１７３を形成する領域を被覆する保護膜１８を除去し、配線電極１７２を露出させる。
その後、スパッタリングなどにより所定の金属材料など用いてパッド電極を形成する。
なお、パッド電極１７３を形成す領域は、図１Ａ（ａ）に示したように、半導体積層体１９の切り欠き領域である。

【0100】

次に、裏面接着層形成工程Ｓ２６において、図５Ｇ（ｂ）に示すように、支持基板１１の裏面側に、スパッタリング法などにより、前記した金属材料などを用いてオーミック電極としての裏面接着層１２を形成する。

【0101】

最後に、個片化工程Ｓ２７において、図５Ｇ（ｃ）に示すように、ウエハの切り代部をダイシング法、スクライブ法、レーザスクライブ法などにより切断することで、半導体発光素子１が個片化され、図１Ａに示した半導体発光素子１が完成する。

【0102】

以上、本発明に係る半導体発光素子及びその製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

【0103】

例えば、実施形態においては、半導体材料として窒化物半導体を用いたが、これに限定されるものではなく、他の半導体材料であってもよい。また、半導体積層構造は実施形態に限定されるものではなく、支持基板に半導体積層体を転写せず、成長基板上にｎ型半導体層とｐ型半導体層をこの順で積層したものであってもよい。更にまた、発光素子の電極構造は実施形態に限定されるものではなく、半導体積層体を設けた側にｎ側電極の外部接続部としてパッド電極を設け、支持基板をｐ側電極と導通するように構成してもよく、ｎ側パッド電極及びｐ側パッド電極をともに基板の同じ面側に配置するようにしてもよく、また、ｎ側電極の突出部を設けない構成としてもよい。

【符号の説明】

【0104】

１ 半導体発光素子
１１ 支持基板（基板）
１２ 裏面接着層
１３ 基板側接合層
１４ 電極側接合層
１５ ｎ側電極（第２電極）
１５１ 突出部
１５２ 外縁部
１６ 絶縁膜
１６１ 開口突出部
１７ ｐ側電極（第１電極）
１７１ 反射電極（光反射部材）
１７２ 配線電極
１７３ パッド電極（外部接続部）
１８ 保護膜（光反射部材）
１９ 半導体積層体
１９１ ｎ型半導体層（第２半導体層）
１９２ 活性層
１９３ ｐ型半導体層（第１半導体層）
２０ 貫通孔
Ｓｂ 成長基板

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図5G】

【図6】