特許 6651843 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】6651843

(24)【登録日】2020年1月27日

(45)【発行日】2020年2月19日

(54)【発明の名称】発光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/38 20100101AFI20200210BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/38

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-254272(P2015-254272)

(22)【出願日】2015年12月25日

(65)【公開番号】特開2017-118031(P2017-118031A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2018年5月24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】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】近藤 宏樹

【審査官】 吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−３００７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７９５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１１５２７６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ側半導体層と該ｎ側半導体層の上方の一部の領域に積層されたｐ側半導体層とを含む半導体積層体と、
前記ｐ側半導体層の上面に設けられた誘電体多層膜を含む第１光反射層と、
前記第１光反射層を覆うと共に、前記第１光反射層の周囲で前記ｐ側半導体層の上面に設けられた第１透光性絶縁層と、
前記第１透光性絶縁層を覆うと共に、前記第１透光性絶縁層の周囲で前記ｐ側半導体層の上面に設けられた透光性導電層と、
上面側から見て前記第１光反射層の外縁と一致するか又は前記外縁よりも内側にあって、前記透光性導電層の上面に設けられたｐ電極と、
前記ｎ側半導体層の上面に断続的に設けられた誘電体多層膜を含む第２光反射層と、
前記第２光反射層を覆うと共に、前記第２光反射層の周囲で前記ｎ側半導体層の上面に断続的に設けられた第２透光性絶縁層と、
前記ｎ側半導体層の上面と前記第２透光性絶縁層の上面とに亘って設けられた導電層と、を有することを特徴とする発光素子。

【請求項2】

前記第１透光性絶縁層の屈折率は、前記半導体積層体を構成する複数の半導体層のうち前記第１透光性絶縁層と接する半導体層の屈折率以下である請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記第１透光性絶縁層の屈折率は、前記透光性導電層の屈折率以上である請求項１又は２に記載の発光素子。

【請求項4】

前記第１透光性絶縁層は、ＳｉＮ又はＳｉＯＮである請求項２又は３に記載の発光素子。

【請求項5】

前記第１透光性絶縁層の膜厚は、１００〜２００ｎｍの範囲にある請求項４に記載の発光素子。

【請求項6】

前記第１光反射層は、前記誘電体多層膜と、前記誘電体多層膜の上面に設けられた金属膜と、を含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光素子。

【請求項7】

前記金属膜は、Ａｌ又はＡｇを含む膜である請求項６に記載の発光素子。

【請求項8】

前記金属膜は、ＡｌＣｕ合金又はＡｌＮｄ合金から構成される請求項７に記載の発光素子。

【請求項9】

前記透光性導電層は、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｇから選択される少なくとも１種を含む酸化物から構成される請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光素子。

【請求項10】

前記半導体積層体は、窒化物半導体から構成される請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光素子。

【請求項11】

前記導電層の上面に設けられ、前記第２透光性絶縁層の上方において上面側から見て前記第２光反射層の外縁と一致するか又は前記外縁よりも内側にあるｎ電極を有する請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発光素子。

【請求項12】

前記第１光反射層と第２光反射層とは同じ材料によって構成されている請求項１〜１１のいずれか１つに記載の発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体積層体からの光を外部に有効に取り出すために、半導体積層体の表面に光反射層を有する発光素子が知られている。例えば、特許文献１には、半導体積層体上に形成されたインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる透明導電膜と、その上に形成された反射膜と、反射膜の周囲において透明導電膜の一部と接合するように形成されたＡｕを含む電極層と、を有する発光素子が開示されている。

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１２０９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

反射膜の周囲において透明導電膜と接合するように電極層を形成した場合、半導体積層体からの光のうち反射膜で反射されずに電極層に吸収される光が少なからず存在し、発光素子の光取出し効率が低下することが懸念される。

【0005】

本発明は、半導体積層体からの光を効率よく外部に取り出すことができる発光素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願は、以下の発明を含む。
半導体積層体と、
前記半導体積層体の上面に設けられた誘電体多層膜を含む光反射層と、
前記光反射層を覆うと共に、前記光反射層の周囲で前記半導体積層体の上面に設けられた透光性絶縁層と、
前記透光性絶縁層を覆うと共に、前記透光性絶縁層の周囲で前記半導体積層体の上面に設けられた透光性導電層と、
上面側から見て前記光反射層の外縁と一致するか又は前記外縁よりも内側にあって、前記透光性導電層の上面に設けられた電極と、を有することを特徴とする発光素子。

【発明の効果】

【0007】

本発明の発光素子によれば、半導体積層体からの光を効率よく外部に取り出すことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る発光素子を示す概略平面図である。

【図2A】図１のＡ−Ａ'線における概略断面図である。

【図2B】図１のＢ−Ｂ'線における概略断面図である。

【図2C】図１のＣ−Ｃ'線における概略断面図である。

【図3】図１の発光素子の製造工程を示す概略断面図である。

【図4A】積分透過率のシミュレーションを行う部位を示す発光素子の概略断面図である。

【図4B】図４Ａの発光素子における透光性絶縁層の種類及び厚みに対する積分透過率の関係を示したグラフである。

【図5】本発明の実施例１〜５及び比較例に係る発光素子の光出力を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、各図面が示す部材の位置や大きさ等は、説明を明確にするため誇張していることがある。同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は省略する。

【0010】

本発明の一実施形態に係る発光素子１０は、図１及び図２Ａ〜２Ｃに示すように、半導体積層体１３と、半導体積層体１３の上面に設けられた誘電体多層膜１４ａを含む光反射層１４と、光反射層１４を覆うと共に、光反射層１４の周囲で半導体積層体１３の上面に設けられた透光性絶縁層１５と、透光性絶縁層１５を覆うと共に、透光性絶縁層１５の周囲で半導体積層体１３の上面に設けられた透光性導電層１６と、上面側から見て光反射層１４の外縁よりも内側にあって、透光性導電層１６の上面に設けられた電極１２と、を有する。

【0011】

このような構成を有することにより、電極に向かって伝搬する光を光反射層で反射させることができるため、電極における光吸収を抑制できる。さらに、透光性絶縁膜により、電極から供給された電流を、電極直下に位置する半導体積層体の領域よりも外側の領域、つまり光反射層から離れた領域に拡散させると共に、光反射層に反射されずに透光性絶縁層を透過して外部に取り出される光を増やすことができる。その結果、半導体積層体からの光を効率よく外部に取り出すことができる。

【0012】

（半導体積層体１３）
半導体積層体は、例えば、基板１８の上面に、ｎ側半導体層１３ｂと、ｎ側半導体層１３ｂの上方であってｎ側半導体層１３ｂの一部の領域に設けられたｐ側半導体層１３ａと、が積層されてなる。半導体積層体１３は、ｎ側半導体層１３ｂの上方であってｐ側半導体層１３ａが設けられた領域と異なる領域に設けられ、かつｎ側半導体層１３ｂと電気的に接続されたｎ電極１１と、ｐ側半導体層１３ａの上方に設けられ、かつｐ側半導体層１３ａと電気的に接続されたｐ電極１２との間に電流を印加することにより発光する。また、半導体積層体１３は、ｎ側半導体層１３ｂとｐ側半導体層１３ａとの間に活性層１３ｃを有することが好ましい。発光領域（本実施形態では、活性層がこれに相当する）を基準として、ｎ電極１１が接続される側の半導体がｎ側半導体層１３ｂであり、ｐ電極１２が接続される側の半導体がｐ側半導体層１３ａである。

【0013】

このような半導体積層体の材料としては、例えば、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）で表される窒化物半導体を用いるのが好ましい。

【0014】

また、基板は、半導体積層体を支持するものであるが、半導体積層体をエピタキシャル成長させるための成長基板であってもよい。このような基板の材料としては、例えば、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）を用いることができる。ただし、本実施形態の発光素子としては、このような基板が除去されたものでもよい。

【0015】

（光反射層１４）
光反射層１４は、電極に向かって伝搬する半導体積層体からの光を下方に反射するための層であり、その光の８０％以上、より好ましくは９０％以上の光を反射することができる。光反射層は、半導体積層体の上面に設けられており、半導体積層体の上面と接していることが好ましい。ここで半導体積層体の上面とは、上述したｐ側半導体層の上面及びｎ側半導体層の上面（いわゆる、上面側から見てｐ側半導体層が設けられた領域とは異なる領域のｎ側半導体層の面）のいずれであってもよいが、半導体積層体からの光を効果的に反射することができるように、ｐ側半導体層の上面に光反射層が設けられていることが好ましい。例えば、ｎ側半導体層の上面に光反射層を設けず、ｐ側半導体層の上面にのみ光反射層を設けても良い。この場合、ｎ側半導体層の上面では、後述する透光性絶縁層を直接設けることができる。

【0016】

光反射層は、上面側から見て、後述する電極の形状に沿った形状を有する。上面側から見た光反射層の幅は、電極による光吸収を抑制するために、電極の幅よりも広く形成されているか、電極の幅と一致するように形成されている。光取出し効率の観点から、光反射層の幅を電極の幅と一致させることが好ましい。

【0017】

このような光反射層１４は、例えば、Ａｇ、Ａｌの金属又はこれらを含む合金、誘電体膜を含む層によって形成することができ、なかでも誘電体多層膜１４ａを含む層によって形成することが好ましい。

【0018】

誘電体多層膜１４ａを含む層としては、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）膜が挙げられる。ＤＢＲ膜は、例えば、任意に酸化膜からなる下地層の上に、低屈折率層と高屈折率層とからなる１組の誘電体を、複数組（例えば、２〜５組）にわたって積層させた多層構造であり、所定の波長光を選択的に反射することができる。具体的には屈折率の異なる膜を１／４波長の厚みで交互に積層することにより、所定の波長を高効率に反射させることができる。材料として、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物または窒化物を含んで形成することができる。ＤＢＲの総膜厚は、０．２μｍ〜１μｍ程度が好ましい。

【0019】

ＤＢＲ膜を酸化膜で形成する場合、低屈折率層を例えばＳｉＯ₂、高屈折率層を例えばＮｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、Ｔｉ₃Ｏ₅、Ｔｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅又はＡｌ₂Ｏ₃とすることができる。具体的には、下地層側から順番に（Ｎｂ₂Ｏ₅／ＳｉＯ₂）_n（ｎは２〜５）とすることができる。

【0020】

光反射層１４は、誘電体多層膜１４ａに加えて、誘電体多層膜の光抜けをより確実に防止するために、金属膜１４ｂを含むことが好ましい。そのために、金属膜１４ｂは、誘電体多層膜に対して、発光層に遠い側に形成する。金属膜１４ｂとしては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ又はこれらのいずれかを含む合金（例えば、耐熱性にも優れたＡｌＣｕ合金やＡｌＮｄ合金）からなる単層膜又は積層膜が挙げられる。このように、光反射層に金属膜を配置することにより、誘電体多層膜によって反射しきれない、斜め方向から光反射層に照射される光をも確実に反射させることができる。金属膜の厚みは、例えば、０．０１μｍ〜１μｍ程度が挙げられる。また、金属膜は、短絡、加工及び駆動時の劣化を防止するために、その上面が絶縁膜によって完全に被覆されていることが好ましい。ここでの絶縁膜は、光反射層を構成する膜の１つであって、後述する透光性絶縁層とは別の膜であり、例えば、上述した誘電体多層膜を構成する材料によって形成することができる。

【0021】

（透光性絶縁層１５）
透光性絶縁層１５は、電極から供給される電流を、半導体積層体の電極直下に位置する領域であって光反射層が設けられた領域よりも外側の領域に拡散するための層であり、この外側の領域で生じる半導体積層体からの光を少なくとも透過できる材料が用いられる。例えば、透光性絶縁膜は、半導体積層体からの光の６０％以上を透過するのが好ましく、さらには９０％以上を透過するのが好ましい。

【0022】

透光性絶縁層１５は、光反射層１４及びその周囲にある半導体積層体１３の上面を覆う。透光性絶縁層は、光反射層の上面のみならず、側面をも覆っている。このため、光反射層、特に上述した光反射層に金属膜が含まれる場合、製造のときに施される加熱処理やエッチング処理などで金属膜が損傷するのを抑制することができる結果、光反射層としての機能を長期にわたって維持することができる。

【0023】

透光性絶縁層１５は、半導体積層体から光を効果的に取り出すために、半導体積層体を構成する複数の半導体層のうち透光性絶縁層と接する半導体層（以下、単に「コンタクト層」とも言う。）の屈折率以下の材料を用いることが好ましい。ここで、半導体積層体が窒化物半導体から構成される場合、コンタクト層は典型的にはＧａＮからなる。なお、本明細書における屈折率とは、特に限定しない限り半導体積層体から発せられる光の波長における屈折率を言う。透光性絶縁層の屈折率は、例えば、コンタクト層の屈折率よりも０．２以上小さいのが好ましく、０．４以上小さいものがより好ましい。また、透光性絶縁層は、後述する透光性導電層に光を効果的に透過させるため、透光性導電層の屈折率以上の材料であることがより好ましい。具体的には、透光性絶縁層に用いられる材料として、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎ等の酸化物、窒化物又は酸窒化物が挙げられる。なかでも、ＳｉＮ（屈折率が約２．０１）が好ましい。透光性絶縁層に用いられる材料は、コンタクト層の屈折率と略同等又はより小さく、かつ後述する透光性導電層（例えば、ＩＴＯ、４５５ｎｍの波長の光に対する屈折率が約１．９７）の屈折率と略同等又はより大きい屈折率を有するものが好ましい。これにより透光性導電層との界面における光の反射を緩和でき、半導体積層体からの光をさらに外部に効率よく取り出すことができる。
透光性絶縁層の膜厚は、例えば、１００〜３００ｎｍ程度が挙げられる。

【0024】

（透光性導電層１６）
透光性導電層１６は、半導体積層体のより広い領域に電流を流すために、電極から供給される電流を拡散するための層である。このため、本実施形態に係る透光性導電層においては、ｐ側半導体積層体の上面であって、透光性絶縁層が形成された領域以外の略全面に配置されることが好ましい。ここで略全面とは、ｐ側半導体層の上面のうち外縁以外の領域をいう。例えば、透光性導電層は、ｐ側半導体層の上面の９０％以上の面に設けられていえることが好ましい。また、透光性導電層は、ｐ側半導体層の上面と同様に、ｎ側半導体層の上面に設けてもよい。

【0025】

透光性導電層１６は、半導体積層体からの光を効率的に外部に取り出すために、半導体積層体からの光に対して６０％以上、より好ましくは９０％以上の光を透過させることができる材料が用いられる。このような透光性導電層の材料としては、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｇから選択される少なくとも１種を含む酸化物から構成されるのが好ましく、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｉｎ₂Ｏ₃（酸化インジウム）、ＳｎＯ₂（酸化スズ）、これらの複合物（例えば、ＩＺＯ（酸化インジウム＋酸化亜鉛））が挙げられ、なかでもＩＴＯが好ましい。

【0026】

透光性導電層の厚みは、例えば、順方向電圧を低減できる５０ｎｍ以上、かつ半導体積層体からの光の媒質伝搬による光損失が低減できる３００ｎｍ以下程度の厚みとすることができる。

【0027】

（電極１１、１２）
電極１１、１２は、透光性導電層１６又は導電層１９の上面に設けられる。電極１１、１２は、上面側から見て、その外縁の一部又は全部が、光反射層１４の外縁と一致するか、その外縁よりも内側にある。ここでの電極とは、ｎ側半導体層に電気的に接続された電極１１、ｐ側半導体層に電気的に接続された電極１２のいずれでもよいが、ｐ側半導体層１３ａに電気的に接続された電極１２（いわゆる、ｐ電極）であることが好ましい。ここで一致とは、完全に重なり合うことが好ましいが、製造における加工精度を考慮すると、±２μｍ程度の変動は許容され、好ましくは±１μｍ以下であることが好ましい。

【0028】

電極、特にｐ電極１２の外縁は、光反射層１４の外縁との最短距離を２μｍ以下とすることが好ましい。また、ｐ電極１２の外縁は、透光性絶縁層１５の外縁との最短距離を４μｍ以下とすることが好ましい。このような配置により、電極から供給される電流を半導体積層体の全体に拡散させることができるとともに、電極による光吸収を最小限に止めて、より効率的に光取り出しを向上させることができる。

【0029】

電極に用いられる材料としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕから選択される金属又はこれらの合金が挙げられる。具体的には、これら電極は、半導体積層体側から順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、又はＣｒＲｈ合金／Ｐｔ／Ａｕなどの積層構造にすることもできる。

【0030】

実施例１
この実施例１の発光素子１０は、図１及び図２Ａ〜２Ｃに示すように、上面側から見た外縁が略長方形の半導体積層体１３と、半導体積層体１３の上面に設けられた誘電体多層膜１４ａを含む光反射層１４と、光反射層１４を覆い、かつ光反射層１４の周囲で半導体積層体１３の上面に設けられた透光性絶縁層１５と、透光性絶縁層１５を覆い、かつ透光性絶縁層１５の周囲で半導体積層体１３の上面に設けられた透光性導電層１６と、上面側から見て光反射層１４の外縁よりも内側にあって、透光性導電層１６の上面に設けられたｐ電極１２と、を備える。半導体積層体１３は、サファイアからなる基板１８上に形成されており、基板１８側から順にｎ側半導体層１３ｂ、活性層１３ｃ、ｐ側半導体層１３ａを備える。

【0031】

また、半導体積層体１３の上面は、ｐ側半導体層１３ａの上面と、ｎ側半導体層１３ｂの上面（半導体積層体１３の外周側の一部において、ｐ側半導体層１３ａ及び発光層の一部が除去されてｎ側半導体層１３ｂが露出した領域）と、を含む。ｎ側半導体層１３ｂの上面には、ｐ電極１２と同一面側に接続された導電層１９を介してｎ電極１１を有する。なお、上面側から見た発光素子１０の辺の長さは８５０ｍｍ×２４０ｍｍである。

【0032】

光反射層１４は、上面側から見て、ｐ側半導体層１３ａの上面及びｎ側半導体層１３ｂの上面のそれぞれに配置されている。ｐ側半導体層１３ａの上面においては、光反射層１４は、長手方向に細長く延伸し、その一端において幅広の形状で配置されている。延伸部分の幅は、例えば、約３μｍであり、幅広部分の形状は、その直径が約７０μｍの略円形である。ｎ側半導体層１３ｂの上面に配置された光反射層１４は、複数の延伸部が長手方向に配列し、その一端において列から外れた部位に配置した円形部を有する

【0033】

光反射層１４は、下層においてＳｉＯ₂膜（厚み：約２２８ｎｍ）を有し、その上に、ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂（厚み：約４４ｎｍ／約７６．３ｎｍ）２ペアの誘電体多層膜１４ａが配置され、その上に、金属膜１４ｂとして、ＡｌＣｕ膜（厚み：約１００ｎｍ）が配置され、このＡｌＣｕ膜を完全に被覆するようにＳｉＯ₂膜１４ｃ（厚み：約１５０ｎｍ）が形成されている。これらの光反射層１４を構成する膜（誘電体多層膜１４ａ、金属膜１４ｂ及びＳｉＯ₂膜１４ｃ）は、その端面が一致している。

【0034】

透光性絶縁層１５は、ｐ側半導体層１３ａの上面において光反射層１４の全周囲を取り囲むように、ｐ側半導体層１３ａの上面に及んで配置されている。ｐ電極１２の外縁から透光性絶縁層１５の外縁までの幅（図２ＡのＷ）は、例えば、約４μｍである。ｎ側半導体層１３ｂの上面においては、上述した複数の延伸部と、円形部とのそれぞれに対して、光反射層１４の全周囲を取り囲むように、ｎ側半導体層１３ｂの上面に及んで配置されている。ｎ側半導体層上においても、ｐ側半導体上と同様の幅Ｗである。透光性絶縁層１５は、ＳｉＯ₂膜（厚み：約１５０ｎｍ）によって形成されている。

【0035】

透光性導電層１６は、ｐ側半導体層１３ａの上面において、その外周以外の略全面を被覆しており、透光性絶縁層１５の周囲にあるｐ側半導体層１３ａとの接触領域においてオーミック接触している。透光性導電層１６は、ＩＴＯによって、厚み約６０ｎｍで形成されている。ｎ側半導体層１３ｂの上面には、透光性導電層１６は配置されていてもよいが、図１及び図２Ａ〜２Ｃにおいては配置されていない。

【0036】

ｐ電極１２は、その外縁の全部が上面側から見て光反射層１４の外縁よりも内側に配置されており、外縁同士の距離（図２ＡのＤ）は、約２μｍである。ｐ電極１２は、ｐ側半導体層１３ａ側からＣｒＲｈ合金／Ｐｔ／Ａｕ（厚み：約３ｎｍ／約５０ｎｍ／約１６００ｎｍ）によって形成されている。

【0037】

ｎ側半導体層１３ｂの露出領域は、上から見て、半導体層１３の２辺に沿って配列されており、短辺に対向する位置で幅広に露出されている。ｎ電極１１は、導電層１９を介して配置されている。導電層１９は、ｎ側半導体層１３ｂ側からＴｉ／ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｒｕ（厚み：約０．６ｎｍ／約５００ｎｍ／約１５０ｎｍ／約１００ｎｍ）によって形成されており、ｎ電極１１は、ｎ側半導体層１３ｂ側からＣｒＲｈ合金／Ｐｔ／Ａｕ（厚み：約３ｎｍ／約５０ｎｍ／約１６００ｎｍ）によって形成されている。これによって、ｎ電極１１は、半導体積層体１３の平面積の５％程度（全露出部の合計平面積）で半導体積層体１３と接続されている。

【0038】

このような構成によって、電極に向かって伝搬する光を光反射層１４で反射することができるため、電極における光吸収を抑制できる。さらに、透光性絶縁膜１５により、電極から供給された電流が半導体積層体１３の電極直下に位置する領域よりも外側の領域、つまり光反射層１４から離れた領域に拡散されるため、光反射層１４に反射されずに透光性絶縁層１５を透過して外部に取り出される光を増やすことができる。またさらに、光反射層１４が透光性絶縁層１５によって完全に被覆されており、光反射層１４を構成する金属膜１４ｂが製造時において損傷されることないため、長期にわたって劣化することなく安定して光反射層１４としての機能を継続することができる。その結果、発光素子の信頼性及び光取り出し効率を向上させることができる。

【0039】

このような発光素子は、例えば、図３に示すように、以下の方法によって製造することができる。
まず、図３Ａに示したように、基板１８の上面に積層され、かつｎ側半導体層１３ｂと、ｎ側半導体層１３ｂの上方であってｎ側半導体層１３ｂの一部の領域に積層された活性層１３ｃ及びｐ側半導体層１３ａとを含む半導体層１３を準備する。
次に、図３Ｂに示すように、レジスト層によって、ｐ側半導体層１３ａの上方の一部と、ｐ側半導体層１３ａが積層されていないｎ側半導体層１３ｂの上方の一部とにそれぞれ開口部を有するリフトオフ用のパターン２１を形成する。

【0040】

パターン２１の上面及びその開口部で露出した半導体積層体１３の上面に光反射層１４を成膜した後、リフトオフ法を行うことによって、図３Ｃに示すように、光反射層１４を所定の領域に形成する。
図３Ｄに示すように、レジスト層によって、光反射層１４及びその周囲の半導体積層体１３の上方の一部にそれぞれ開口部を有するリフトオフ用のパターン２２を、半導体積層体１３の上面に形成する。

【0041】

次に、パターン２２の上面、その開口部で露出した光反射層１４の上面及び半導体積層体１３の上面に透光性絶縁層１５を成膜した後、リフトオフ法を行うことによって、図３Ｅに示すように、光反射層１４を被覆する透光性絶縁層１５を形成する。
図３Ｆに示すように、半導体積層体１３の上面及び透光性絶縁層１５の上面に透光性導電層１６を成膜し、その後、図３Ｇに示すように、ｐ側半導体層１３ａの上方であって、透光性導電層１６の上面にマスク２３を形成する。
このマスク２３を用いたエッチング工程によって透光性導電層１６を形成し、次いで、図３Ｈに示すように、マスク２３を除去する。

【0042】

図３Ｉに示すように、レジスト層によって、ｐ側半導体層１３ａが積層されていないｎ側半導体層１３ｂの上方であって透光性絶縁層１５の上方一部に開口部を有するリフトオフ用のパターン２４を形成する。
パターン２４の上面及びその開口部で露出した透光性絶縁層１５の上面に導電層１９を成膜した後、リフトオフ法を行うことによって、図３Ｊに示すように、導電層１９を形成する。

【0043】

次に、半導体積層体１３の上面側の全体に保護膜１７を形成する。その後、その保護膜１７の上面に、透光性導電層１６及び導電層１９の上方の一部にそれぞれ開口部を有するマスクを形成する。次に、その開口部で露出した保護膜１７を除去し、続けて同じマスク用いて保護膜１７から露出した透光性導電層１６の上面及び導電層１９の上面に電極材料を成膜し、リフトオフ法を行うことによって、図３Ｋに示すように、ｐ電極１２及びｎ電極１１を形成する。

【0044】

このような方法により、光反射層１４に金属膜を含む場合であっても、金属膜は、透光性絶縁膜１６によって被覆されているため、例えば透光性導電層１６をエッチングするときに用いられる薬液にさらされることがなくなる。このため、製造時における金属膜の損傷、劣化を回避することができる。そして、金属膜は、透光性絶縁層１６によって外部環境からも保護されることになるため、発光素子として使用する際にも金属膜の損傷及び劣化を防止することができる。

【0045】

実験例１
実施例１で得られた発光素子１を封止部材が覆う発光装置の状態を模して、図４Ａに示すように、半導体積層体１３を構成する複数の半導体層のうち最も上方に位置するＧａＮ（屈折率：２．４２）からなるコンタクト層／透光性絶縁層１５／透光性導電層（ＩＴＯ、屈折率：２．０１）１６／保護膜１７（ＳｉＯ₂、屈折率１．９７）／封止部材３０（シリコーン樹脂、屈折率：１．５５）の積層体を形成し、矢印で示した特定部位を想定した積分透過率をシミュレーションによって算出した。また、透光性絶縁層１５には、ＴｉＯ₂（屈折率：２．６）、ＳｉＮ（屈折率：２．０）、ＳｉＯ₂（屈折率：１．４９）をそれぞれ用いた。なお、ここで言う屈折率は発光素子からの光の波長に相当する４５５ｎｍの光に対するものである。
比較例として、実施例１の発光素子１において、透光性絶縁層１５が存在しない発光素子についてもシミュレーションを行った。

【0046】

その結果、図４Ｂに示すように、透光性絶縁層１５が存在しない発光素子（図４Ｂ中、実線）は、積分透過率が２０％以上であった。一方、透光性絶縁層１５が存在する発光素子は、透光性絶縁層１５に用いられる材料の屈折率が高いほど、特に、コンタクト層であるＧａＮの屈折率に近い材料であるＴｉＯ₂（屈折率：２．６）、又は透光性導電層の屈折率に近い材料であるＳｉＮ（屈折率：２．０）を用いることによって、透光性絶縁層１５が存在しない発光素子に近い積分透過率を示すことが分かった。なお、透光性導電層１５の屈折率に近い材料としては、ＳｉＮの他に、例えばＳｉＯＮが挙げられる。

【0047】

つまり、ｐ側半導体層１３ａ上に光反射層１４が形成され、かつ透光性絶縁層１５がさらに光反射層１４を覆うように形成されていたとしても、その透光性絶縁層１５に用いられる材料として、屈折率の高い材料、特に、半導体積層体１３に含まれるコンタクト層の屈折率又は透光性導電層１６の屈折率に近い材料であれば、この透光性絶縁層１５による光の吸収等を招くことなく、透光性絶縁層１５の有無にかかわらず、光取り出し効率を維持又は向上させることができる。

【0048】

また、そのような透光性絶縁層１５の膜厚は、積分透過率にさらなる向上がみられる１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度が好ましく、特に、透光性絶縁層１５としてＳｉＮを用いる場合は１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度がより好ましく、ＳｉＯ_２を用いる場合は１５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度がより好ましいことがわかる。

【0049】

このことから、コンタクト層、透光性絶縁層１５、透光性導電層１６の屈折率の関係は、好ましくはコンタクト層≧透光性絶縁層１５≧透光性導電層１６、より好ましくは、コンタクト層（例えば、ＧａＮ）＞透光性絶縁層１５（例えば、ＳｉＮ又はＳｉＯＮ）≒透光性導電層１６（例えば、ＩＴＯ）、又は、コンタクト層（例えば、ＧａＮ）≒透光性絶縁層１５（例えば、ＴｉＯ₂）＞透光性導電層１６（例えば、ＩＴＯ）であることが理解できる。

【0050】

実験例２
透光性絶縁層１５の材料、図２Ａにおけるｐ電極１２の外縁と光反射層１４の外縁との距離Ｄ及びｐ電極１２の外縁と透光性絶縁層１５の外縁との距離Ｗを、以下の表に示すように変化させた発光素子を作製し、電流２０ｍＡでの光出力（ｍＷ）を測定した。比較例は、実施例１の発光素子において、光反射層１４が存在しない発光素子とした。

【0051】

【0052】

その結果、上述した実施例１〜５は、いずれにおいても、光反射層１４が存在しない発光素子と比較して、光出力の向上が認められた。
また、実施例１が、実施例３よりも光出力が大きいことから、透光性絶縁層１５は半導体積層体１３の上面に最小限しか存在しないことが光出力を向上させる点で有効であることがわかる。
さらに、実施例２と実施例３と実施例４とから、光反射層１４が小さいほど光出力が高いことを示す。従って、光反射層１４の外縁を電極の外縁と一致させることにより、光出力が最大限に向上することが推測される。
加えて、実施例１と実施例５とから、透光性絶縁層１５の屈折率が高い材料、つまり、透光性導電層１６の屈折率により近いものであることが、光出力の向上に有効であることがわかる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明の発光素子は、プロジェクタ装置、車載用の各種照明、カメラのフラッシュ、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告、行き先案内等の各種表示装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置などの用途に応じて利用することができる。

【符号の説明】

【0054】

１０ 発光素子
１１ ｎ電極
１２ ｐ電極
１３ 半導体積層体
１３ａ ｐ側半導体層
１３ｂ ｎ側半導体層
１３ｃ 活性層
１４ 光反射層
１４ａ 誘電体多層膜
１４ｂ 金属膜
１５ 透光性絶縁層
１６ 透光性導電層
１７ 保護膜
１８ 基板
１９ 導電層
２１、２２、２４ パターン
２３ マスク
３０ 封止部材

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】