(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024157433
(43)【公開日】2024-11-07
(54)【発明の名称】発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 33/48 20100101AFI20241030BHJP
H01L 33/08 20100101ALI20241030BHJP
H01L 33/46 20100101ALI20241030BHJP
【ＦＩ】
H01L33/48
H01L33/08
H01L33/46
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023071800
(22)【出願日】2023-04-25
(71)【出願人】
【識別番号】000241463
【氏名又は名称】豊田合成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】五所野尾 浩一
【テーマコード（参考）】
5F142
5F241
【Ｆターム（参考）】
5F142AA14
5F142CA11
5F142CB14
5F142CB18
5F142CB22
5F142CB23
5F142DB17
5F142GA02
5F241AA06
5F241AA14
5F241CA40
5F241CB11
5F241CB16
5F241CB27
5F241FF06
(57)【要約】
【課題】モノリシックマイクロＬＥＤであって素子外周部から外部に放射される光の量が低減された発光素子を提供する。
【解決手段】ｎ層と、ｎ層上に位置する活性層と、活性層上に位置するｐ層とを備えた半導体層を有し、半導体層の一部領域を１ピクセルとして、ピクセルが二次元的に配列されたフリップチップ型のモノリシックマイクロＬＥＤである発光素子において、発光素子の外周に、ｎ層に達する深さであって半導体層をメサ状とする溝が形成され、発光素子の外周に、ピクセルからの光を減衰させる光減衰部を有する。
【選択図】図１
【解決手段】ｎ層と、ｎ層上に位置する活性層と、活性層上に位置するｐ層とを備えた半導体層を有し、半導体層の一部領域を１ピクセルとして、ピクセルが二次元的に配列されたフリップチップ型のモノリシックマイクロＬＥＤである発光素子において、発光素子の外周に、ｎ層に達する深さであって半導体層をメサ状とする溝が形成され、発光素子の外周に、ピクセルからの光を減衰させる光減衰部を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ｎ層と、前記ｎ層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ層とを備えた半導体層を有し、前記半導体層の一部領域を１ピクセルとして、前記ピクセルが二次元的に配列されたフリップチップ型のモノリシックマイクロＬＥＤである発光素子において、
前記発光素子の外周に、前記ｎ層に達する深さであって前記半導体層をメサ状とする溝が形成され、
前記発光素子の外周に、前記ピクセルからの光を減衰させる光減衰部を有する、発光素子。
前記発光素子の外周に、前記ｎ層に達する深さであって前記半導体層をメサ状とする溝が形成され、
前記発光素子の外周に、前記ピクセルからの光を減衰させる光減衰部を有する、発光素子。
【請求項2】
前記光減衰部は、最外周の前記ピクセルから前記溝の上端までの距離を１ピクセルの幅以上とした前記半導体層の領域である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項3】
前記光減衰部は、最外周の前記ピクセルから前記溝の上端までの距離を１ピクセルの幅の３倍以上とした前記半導体層の領域である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項4】
前記光減衰部は、前記溝の側面の角度を前記半導体層の主面に対して７０°以上とした前記半導体層の領域である、請求項１－３の何れか１項に記載の発光素子。
【請求項5】
前記光減衰部は、前記溝の側面の角度を前記半導体層の主面に対して９０°より大きくした前記半導体層の領域である、請求項４に記載の発光素子。
【請求項6】
前記光減衰部は、前記溝の側面に前記ピクセルからの光の透過を抑制する遮光部を有する、請求項１－３の何れか１項に記載の発光素子。
【請求項7】
前記遮光部は、金属である、請求項６に記載の発光素子。
【請求項8】
前記遮光部は、金属と透明導電膜を交互に積層させた多層膜である、請求項６に記載の発光素子。
【請求項9】
前記遮光部は、ｎ電極である、請求項６に記載の発光素子。
【請求項10】
前記遮光部は、前記溝の側面から上面に連続して設けられている、請求項９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】
近年、ディスプレイの高精細化が求められており、マイクロＬＥＤディスプレイが注目されている。マイクロＬＥＤディスプレイは、１～１００μｍオーダーの微小なＬＥＤをマトリクス状に配列し、その微小なＬＥＤを１つのサブピクセルとしたディスプレイである。マイクロＬＥＤディスプレイには、マイクロＬＥＤが個々のチップである構造と、１つのチップに複数のマイクロＬＥＤを作製したモノリシック型の構造が知られている。特許文献１には、そのようなモノリシックマイクロＬＥＤが記載されている。
【0003】
また、特許文献２には、紫外ＬＤのリッジ部の側面を逆テーパーにした構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－１５８１７９号公報
【特許文献2】特開２０２２－１３８０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来のモノリシックマイクロＬＥＤでは、活性層から放射された光が素子外周部に形成されたメサ側面で光取り出し側に反射され、素子外周部から外部に放射される。そのため、素子外周部が強く発光しているように見え、ディスプレイに意図しない画像が表示されてしまうことになる。
【0006】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、モノリシックマイクロＬＥＤであって素子外周部からの光の量が低減された発光素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、
ｎ層と、前記ｎ層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ層とを備えた半導体層を有し、前記半導体層の一部領域を１ピクセルとして、前記ピクセルが二次元的に配列されたフリップチップ型のモノリシックマイクロＬＥＤである発光素子において、
前記発光素子の外周に、前記ｎ層に達する深さであって前記半導体層をメサ状とする溝が形成され、
前記発光素子の外周に、前記ピクセルからの光を減衰させる光減衰部を有する、発光素子にある。
ｎ層と、前記ｎ層上に位置する活性層と、前記活性層上に位置するｐ層とを備えた半導体層を有し、前記半導体層の一部領域を１ピクセルとして、前記ピクセルが二次元的に配列されたフリップチップ型のモノリシックマイクロＬＥＤである発光素子において、
前記発光素子の外周に、前記ｎ層に達する深さであって前記半導体層をメサ状とする溝が形成され、
前記発光素子の外周に、前記ピクセルからの光を減衰させる光減衰部を有する、発光素子にある。
【発明の効果】
【0008】
上記態様によれば、光減衰部によって素子外周部に向かう光の量を低減することができる。そのため、モノリシックマイクロＬＥＤであって素子外周部から外部に放射される光の量が低減された発光素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態１における発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図。
【図2】実施形態１における発光素子を電極側から見た平面図。
【図3】サブピクセルのパターンの例を示した図。
【図4】実施形態１における発光素子の製造工程を示した図。
【図5】実施形態１における発光素子の製造工程を示した図。
【図6】実施形態１における発光素子の製造工程を示した図。
【図7】実施形態１における発光素子の製造工程を示した図。
【図8】実施形態１における発光素子の製造工程を示した図。
【図9】実施形態２における発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図。
【図10】実施形態３における発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
発光素子は、ｎ層と、ｎ層上に位置する活性層と、活性層上に位置するｐ層とを備えた半導体層を有し、半導体層の一部領域を１ピクセルとして、ピクセルが二次元的に配列されたフリップチップ型のモノリシックマイクロＬＥＤである。そして、発光素子の外周に、ｎ層に達する深さであって半導体層をメサ状とする溝が形成され、発光素子の外周に、ピクセルからの光を減衰させる光減衰部を有する。
【0011】
光減衰部は、最外周の前記ピクセルから溝の上端までの距離を１ピクセルの幅以上とした半導体層の領域であってもよい。
【0012】
また、光減衰部は、溝の側面の角度を半導体層の主面に対して７０°以上とした半導体層の領域であってもよい。
【0013】
また、光減衰部は、溝の側面の角度を半導体層の主面に対して９０°より大きくした半導体層の領域であってもよい。
【0014】
また、光減衰部は、溝の側面にピクセルからの光の透過を抑制する遮光部を有していてもよい。
【0015】
遮光部は、金属であってもよい。また、遮光部は、金属と透明導電膜を交互に積層させた多層膜であってもよい。
【0016】
遮光部は、ｎ電極であってもよい。
【0017】
遮光部は、溝の側面から上面に連続して設けられていてもよい。
【0018】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図である。図１に示すように、実施形態１の発光素子は、基板１０と、ｎ層１１と、第１活性層１２と、第１中間層１３と、第２活性層１４と、第２中間層１５と、第３活性層１６と、保護層１７と、ｐ層１８と、ｐコンタクト電極１９と、ｐ電極２０と、ｎ電極２１と、を有している。
図１は、実施形態１の発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図である。図１に示すように、実施形態１の発光素子は、基板１０と、ｎ層１１と、第１活性層１２と、第１中間層１３と、第２活性層１４と、第２中間層１５と、第３活性層１６と、保護層１７と、ｐ層１８と、ｐコンタクト電極１９と、ｐ電極２０と、ｎ電極２１と、を有している。
【0019】
実施形態１の発光素子は、フリップチップ型のモノリシックマイクロＬＥＤである。赤色、緑色、青色を発光する発光素子構造が２次元的に配列された１チップの素子であり、フリップチップ型である。モノリシックマイクロＬＥＤは、ディスプレイとして利用される。各発光素子構造がディスプレイのサブピクセルであり、赤色、緑色、青色発光の発光素子構造を一まとめにして１ピクセルを構成し、そのピクセルが格子状に配列されて画面を構成している。
【0020】
１．発光素子の構成
基板１０は、ＩＩＩ族窒化物半導体を成長させる成長基板である。基板１０の材料は、サファイア、Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｃＡｌＭｇＯ４などである。
基板１０は、ＩＩＩ族窒化物半導体を成長させる成長基板である。基板１０の材料は、サファイア、Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｃＡｌＭｇＯ４などである。
【0021】
ｎ層１１は、基板１０上に位置している。ｎ層１１は、ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体である。たとえばｎ－ＧａＮ、ｎ－ＡｌＧａＮ、ｎ－ＩｎＧａＮなどである。Ｓｉ濃度は、たとえば１×１０１８～１００×１０１８ｃｍ－３である。
【0022】
第１活性層１２は、ｎ層１１上に位置している。第１活性層１２は、ＳＱＷまたはＭＱＷ構造の発光層である。発光波長は青色であり、４４０～４８０ｎｍである。第１活性層１２はＡｌＧａＮからなる障壁層とＩｎＧａＮからなる井戸層を交互に１～９ペア積層させた構造である。より好ましくは１～７ペア、さらに好ましくは１～５ペアである。
【0023】
ｎ層１１と第１活性層１２の間に、必要に応じてＥＳＤ層や下地層を設けてもよい。ＥＳＤ層は、静電耐圧向上のために設ける層である。たとえばノンドープまたは低濃度にＳｉがドープされたＧａＮ、ＩｎＧａＮ、またはＡｌＧａＮである。
【0024】
下地層は、超格子構造の半導体層であり、半導体層の格子歪みを緩和するための層である。たとえば、組成の異なるＩＩＩ族窒化物半導体薄膜（たとえばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮのうち２つ）を交互に積層させたものであり、ペア数はたとえば３～３０である。ノンドープでもよいし、Ｓｉを１×１０１７～１００×１０１７ｃｍ－３程度ドープしてもよい。また、歪を緩和できるのであれば超格子構造でなくてもよい。第１活性層１２とのヘテロ界面で格子定数差が小さくなるような材料であればよく、たとえば、ＩｎＧａＮ層、ＡｌＩｎＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層であってもよい。
【0025】
第１中間層１３は、第２活性層１４上に位置している。第１中間層１３は、第１活性層１２からの発光と第２活性層１４からの発光とを個別に制御可能とするために設ける層である。また、後述の溝２３を形成する際に第１活性層１２をエッチングダメージから保護する役割も有する。
【0026】
第１中間層１３の材料は、ＧａＮやＩｎＧａＮである。ノンドープでもよいしｎ型であってもよい。Ｉｎ組成の異なる複数の層で構成してもよいし、ノンドープ層とｎ型層の２層としてもよい。
【0027】
第２活性層１４は、第１中間層１３上に位置している。第２活性層１４は、ＳＱＷまたはＭＱＷ構造の発光層である。発光波長は緑色であり、５２０～５５０ｎｍである。第２活性層１４はＡｌＧａＮからなる障壁層とＩｎＧａＮからなる井戸層を交互に１～７ペア積層させた構造である。より好ましくは１～５ペア、さらに好ましくは１～３ペアである。また、第１活性層１２のペア数と等しいか少ないことが好ましく、少ないことがより好ましい。
【0028】
第２中間層１５は、第２活性層１４上に位置している。第２中間層１５は、第１中間層１３と同様の理由により設けられたものであり、第２活性層１４からの発光と第３活性層１６からの発光とを個別に制御可能とするために設ける層である。また、後述の溝２４を形成する際に第２活性層１４をエッチングダメージから保護する役割も有する。第２中間層１５の材料は第１中間層１３と同様であり、同一材料としてもよい。
【0029】
第３活性層１６は、第２中間層１５上に位置している。第３活性層１６は、ＳＱＷまたはＭＱＷ構造の発光層である。発光波長は赤色であり、６００～６３０ｎｍである。第３活性層１６はＡｌＧａＮからなる障壁層とＩｎＧａＮからなる井戸層を交互に１～７ペア積層させた構造である。より好ましくは１～５ペア、さらに好ましくは１～３ペアである。また、第２活性層１４のペア数と等しいか少ないことが好ましく、少ないことがより好ましい。
【0030】
保護層１７は、第３活性層１６上に位置している。保護層１７は、活性層を保護するとともに、電子ブロック層としても機能する層である。保護層１７は、第３活性層１６の井戸層よりもバンドギャップの広い材料であればよく、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮなどである。保護層１７の厚さは、２．５～５０ｎｍが好ましく、より好ましくは５～２５ｎｍである。保護層１７に不純物をドープしてもよく、Ｍｇをドープしてもよい。その場合、Ｍｇ濃度は１×１０１８～１０００×１０１８ｃｍ－３とするのがよい。
【0031】
保護層１７の一部領域はエッチングされ、保護層１７からｎ層１１に達する溝２２、保護層１７から第１中間層１３に達する溝２３、保護層１７から第２中間層１５に達する溝２４が設けられている。これら溝２２～２４の平面パターンは後述する。
【0032】
ｐ層１８は、保護層１７上、溝２４により露出した第２中間層１５の表面、および溝２３により露出した第１中間層１３の表面に連続的に設けられている。ｐ層１８はｐ－ＧａＮやｐ－ＩｎＧａＮである。Ｍｇ濃度はたとえば１×１０１９～１×１０２１ｃｍ－３である。また、ｐ層１８はＩｎ組成やＭｇ濃度が異なる複数の層で構成してもよい。
【0033】
ｐ層１８と保護層１７の間、ｐ層１８と溝２４により露出した第２中間層１５の間、およびｐ層１８と溝２３により露出した第１中間層１３の間に電子ブロック層を設けてもよい。電子ブロック層は、ｎ層１１から注入された電子を第１活性層１２、第２活性層１４、第３活性層１６に効率よく閉じ込めるためにブロックする層である。電子ブロック層はＧａＮやＡｌＧａＮの単層でもよいし、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのうち２以上を積層させた構造や、組成比のみ替えて積層させた構造であってもよい。また、超格子構造としてもよい。電子ブロック層の厚さは、５～５０ｎｍが好ましく、より好ましくは５～２５ｎｍである。電子ブロック層のＭｇ濃度は１×１０１９～１００×１０１９ｃｍ－３とするのがよい。
【0034】
ｐコンタクト電極１９は、ｐ層１８上であって、保護層１７に対向する領域、溝２４により露出した第２中間層１５に対向する領域、溝２３により露出した第１中間層１３に対向する領域にそれぞれ分離して設けられている。ｐコンタクト電極１９の材料は、ｐ層１８に対して低コンタクト抵抗な材料であり、たとえばＡｇ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｏ／Ａｕ、ＩＴＯ／Ｎｉ／Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどである。以下、ｐコンタクト電極１９のうち、溝２３により露出した第１中間層１３に対向する領域に設けられた部分をｐコンタクト電極１９Ａ、溝２４により露出した第２中間層１５に対向する領域に設けられた部分をｐコンタクト電極１９Ｂ，保護層１７に対向する領域に設けられた部分をｐコンタクト電極１９Ｃと呼ぶことにする。
【0035】
実施形態１における発光素子では、第１活性層１２のうちｐコンタクト電極１９Ａと対向する領域が青色発光し、第２活性層１４のうちｐコンタクト電極１９Ｂと対向する領域が緑色発光し、第３活性層１６のうちｐコンタクト電極１９Ｃと対向する領域が赤色発光する。したがって、ｐコンタクト電極１９Ａ～１９Ｃの平面パターンがサブピクセルの平面パターンとなる。
【0036】
ｐ電極２０は、ｐコンタクト電極１９Ａ～１９Ｃ上にそれぞれ分離して位置している。以下、ｐコンタクト電極１９Ａに設けられた部分をｐ電極２０Ａ、ｐコンタクト電極１９Ｂに設けられた部分をｐ電極２０Ｂ、ｐコンタクト電極１９Ｃに設けられた部分をｐ電極２０Ｃと呼ぶことにする。ｐ電極２０の材料は、たとえばＴｉ／Ａｕであり、ｎ電極２１と同一材料とすることができる。
【0037】
ｎ電極２１は、溝２２によって露出したｎ層１１上に位置している。ｎ電極２１の材料は、たとえばＴｉ／Ａｕである。
【0038】
図２は、実施形態１における発光素子を電極側から見た平面図である。図２に示すように、発光素子は平面視で矩形であり、その外周部に矩形のリング状のパターンの溝２２が形成されている。図１に示すように、溝２２によって半導体層（ｎ層１１から保護層１７までの積層）はメサ状となっている。そして平面視で溝２２の内部に、矩形のリング状のパターンのｎ電極２１が設けられている。
【0039】
溝２２の内側には、ピクセルＰが正方格子状に配列されている。ピクセルＰは、正方形であり、その一片の長さＷ０をピクセルＰの幅とする。なお、ピクセルＰは長方形でもよく、その場合には短辺の長さをピクセルの幅Ｗ０とする。
【0040】
図１、２に示すように、最外周のピクセルＰから溝２２までの間に光減衰部２５を有している。光減衰部２５は、最外周のピクセルＰの溝２２側端面から溝２２の上端（溝２２の上面と側面２２ａが成す角部）まで幅Ｗの領域（第１光減衰部）と、溝２２の側面２２ａの領域（第２光減衰部、図２では図示を省略している）を有している。第１光減衰部は、ｐ電極２０が設けられていない発光しない半導体層の領域である。幅Ｗは、ピクセルＰの幅Ｗ０以上となっている。
【0041】
光減衰部２５の第１光減衰部は、図１に示すように、溝が設けられていない領域（最上面が保護層１７である領域）であってもよいし、溝２３や溝２４が設けられた領域（第１中間層１３や第２中間層１５が露出した領域）であってもよい。光減衰部２５による光減衰効果をより高めるためには、最上面が保護層１７の領域であることが好ましい。
【0042】
溝２２の側面２２ａにおける光の量は、第１活性層１２、第２活性層１４、および第３活性層１６から側面２２ａまでの距離の２乗に反比例する。そこで実施形態１では、光減衰部２５の第１光減衰部を設けることで側面２２ａに到達するまでの距離を長くしている。これにより側面２２ａに到達する光の量を十分に低減することができる。その結果、側面２２ａを透過、あるいは側面２２ａで反射されて素子外周部から外部へと放射される光の量を低減することができる。
【0043】
光減衰部２５の幅Ｗは、１ピクセルの幅Ｗ０の１．５倍以上が好ましい。より好ましくは３倍以上である。素子外周部から外部へと放射される光の量をより低減することができる。また、光減衰部２５の幅Ｗは、１ピクセルの幅Ｗ０の１０倍以下が好ましい。幅Ｗ０が広すぎると、発光しない領域が増え、素子面積が増加してしまうためである。
【0044】
図３は、サブピクセルの平面パターンの一例を示した図である。図３（ａ）では、４つの正方形のサブピクセルを２×２に配列して１つのピクセルＰとしている。２×２のサブピクセルのうち、対角の２つが赤色のサブピクセルで、他の２つが緑色と青色のサブピクセルである。通常、赤色の発光は、青色や緑色に比べて弱いため、赤色のサブピクセルを１つ多くしている。
【0045】
図３（ｂ）では、サブピクセルを長方形とし、３つのサブピクセルをストライプ状に配列して１つのピクセルＰとしている。３つのサブピクセルは、それぞれ青色、緑色、赤色のサブピクセルである。図３（ｂ）では各サブピクセルの短辺の長さを揃えているが、色によって変えてもよく、たとえば赤色については、短辺の長さを緑色や青色に比べて長くしてもよい。
【0046】
もちろん、サブピクセルのパターンはこれらに限られず、従来知られている種々のパターンを採用することができる。
【0047】
図３（ａ）のようにサブピクセルを正方形とする場合には一辺の長さをサブピクセルの幅Ｗ１とし、図３（ｂ）のようにサブピクセルを長方形とする場合には短辺の長さをサブピクセルの幅Ｗ１とする。各色のサブピクセルでＷ１が異なる場合には、最も大きい値をＷ１とする。また、サブピクセルが正方形や長方形以外の形状である場合には、外接円の直径をＷ１とする。
【0048】
このとき、光減衰部２５の幅Ｗは、サブピクセルの幅Ｗ１の３倍以上が好ましい。距離の２乗に反比例して光の量が減衰するため、幅Ｗを幅Ｗ１の３倍とすると、１倍の場合に比べて光の量をおよそ１／１０にすることができる。そのため、素子外周部から外部に放射される光の量を十分に低減することができる。より好ましくはサブピクセルの幅Ｗ１の５倍以上である。
【0049】
光減衰部２５の第２光減衰部において、側面２２ａの角度θ（基板１０の主面に対する角度）は、７０°以上とすることが好ましい。ここでθは図１のように回転方向を定める。溝２２の側面２２ａの角度θを７０°以上とすることで、側面２２ａで反射された光のうち、光取り出し側に向かう光が減少する。また、側面２２ａで反射された光のうち、伝搬方向が基板１０主面に対して浅い角度となる光の割合が増え、基板１０とｎ層１１の界面で全反射する光の割合が増えるため、光取り出し側から外部に放射される光の量が低減する。その結果、素子外周部から外部へと放射される光の量を低減することができる。
【0050】
溝２２の側面２２ａの角度θは、逆テーパーとなる角度（９０°より大きい角度）であることがより好ましい。つまり、基板１０主面に平行な面での素子断面積が基板１０から離れるにつれて広くなるような傾斜であることが好ましい。側面２２ａを逆テーパーとすると、側面２２ａで反射された光のうち光取り出し側に向かう光の割合が減少し、また光取り出し側に向うとしても基板１０とｎ層１１の界面での全反射により外部に取り出されない光が多くなる。その結果、素子外周部から外部に取り出される光をより低減することができる。より好ましい側面２２ａの角度θは１００°以上である。
【0051】
側面２２ａの角度θの上限は特に規定されないが、作製の容易さの点などから、側面２２ａの角度は１３５°以下が好ましい。より好ましくは１２０°以下である。
【0052】
基板１０の裏面であって外周部に、実施形態１における発光素子からの光を遮光する遮光部材を配置してもよい。また、後段の光学部材に同様の遮光部材を配置してもよい。これにより、素子外周部の光をさらに低減することができる。このとき、光減衰部２５の第１光減衰部に幅Ｗの広さがあるため、遮光部材の配置にある程度の誤差が許容され、遮光部材の位置合わせが容易となる。
【0053】
以上のように、実施形態１における発光素子は、素子外周部に光減衰部２５が設けられているため、素子外周部からの光の放射を低減することができる。そのため、素子外周部が発光しているようには見えず、意図通りの画像を表示させることができる。
【0054】
２．発光素子の製造方法
実施形態１における発光素子の製造方法について、図を参照に説明する。
実施形態１における発光素子の製造方法について、図を参照に説明する。
【0055】
まず、図４に示すように、基板１０上に、基板１０側から順に、ｎ層１１、第１活性層１２、第１中間層１３、第２活性層１４、第２中間層１５、第３活性層１６、保護層１７をＭＯＣＶＤ法によって積層する。
【0056】
次に、図５に示すように、保護層１７の一部領域をドライエッチングして、溝２３、２４を形成する。溝２３は第１中間層１３が露出するまでエッチングし、溝２４は第２中間層１５が露出するまでエッチングする。
【0057】
次に、図６に示すように、ＭＯＣＶＤ法によって、保護層１７の表面、溝２４の底面、溝２３の底面に連続してｐ層１８を形成する。
【0058】
次に、図７に示すように、ｐ層１８の所定領域をドライエッチングして溝２２を形成する。溝２２は、ｎ層１１が露出するまでエッチングする。また、最外周のピクセルから溝２２の上端までの幅Ｗがピクセルの幅Ｗ０以上となるように溝２２を形成する。溝２２の側面２２ａの角度は、エッチング条件によって制御することができる。そこで、側面２２ａの角度が７０°以上、好ましくは９０°よりも大きくなるように（つまり逆テーパーとなるように）溝２２をエッチングするとよい。
【0059】
次に、図８に示すように、スパッタや蒸着によって、ｐ層１８上であって溝２３の領域にｐコンタクト電極１９Ａ、ｐ層１８上であって溝２４の領域にｐコンタクト電極１９Ｂ、ｐ層１８上であって保護層１７の上部に当たる領域にｐコンタクト電極１９Ｃを形成する。
【0060】
次に、スパッタや蒸着によって、ｐコンタクト電極１９Ａ～１９Ｃ上にｐ電極２０Ａ～２０Ｃを形成し、溝２２底面に露出するｎ層１１上にｎ電極２１を形成する。ｐ電極２０Ａ～２０Ｃとｎ電極２１は同一材料であるため同時に形成することができる。以上によって図１に示す実施形態１における発光素子を製造することができる。
【0061】
（実施形態２）
図９は、実施形態２における発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図である。図９に示すように、実施形態２における発光素子は、実施形態１における発光素子の光減衰部２５を次のように変えたものであり、他の構成は実施形態１と同様である。
図９は、実施形態２における発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図である。図９に示すように、実施形態２における発光素子は、実施形態１における発光素子の光減衰部２５を次のように変えたものであり、他の構成は実施形態１と同様である。
【0062】
実施形態２における発光素子では、溝２２に替えて溝１２２を設けている。溝２２との違いは、溝１２２の側面１２２ａの傾斜角度であり、側面１２２ａは逆テーパー、つまり傾斜角度が９０°よりも大きい。それ以外は溝２２と同様である。
【0063】
また、実施形態２における発光素子では、光減衰部２５の第３光減衰部として、側面１２２ａを覆うように遮光部１１０が設けられている。遮光部１１０は、側面１２２ａから外部へと放射される光の量を低減し、側面１２２ａでの光の反射を低減するものである。
【0064】
遮光部１１０は、第１活性層１２、第２活性層１４、および第３活性層１６からの光の透過率が低くなるような構成であればよい。たとえば透過率が５０％以下であることが好ましい。また、遮光部１１０は、第１活性層１２、第２活性層１４、および第３活性層１６からの光の反射率が低くなるような構成が好ましい。要するに、第１活性層１２、第２活性層１４、および第３活性層１６からの光の吸収率が高いことが好ましい。
【0065】
たとえば、遮光部１１０を金属などの赤、緑、青の波長の光を吸収する材料としてもよい。具体的には、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔａなどを用いることができる。この場合、遮光部１１０の厚さは５０ｎｍ以上が好ましい。吸収率を十分に高めることができる。
【0066】
また、たとえば、金属と透明導電膜が交互に積層された多層膜であって、干渉によって赤、緑、青の波長の光の反射が弱め合うように厚さが設定されたものとしてもよい。このような多層膜を用いれば、干渉による反射の低減だけでなく、金属による吸収も生じさせることができる。多層膜の金属として、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔａなどを用いることができる。また、透明導電膜として、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いることができる。このような多層膜とする場合、最初の層、最後の層は金属でも透明導電膜でもよい。
【0067】
遮光部１１０は必ずしも導電性材料である必要はない。ただし、導電性材料とした場合、溝１２２の側面１２２ａにおいてｐ層１８とｎ層１１とを電気的に短絡させることができる。そのため、半導体層、特に第１活性層１２、第２活性層１４、第３活性層１６において光が吸収されて電子とホールが発生した際に、電子とホールを遮光部１１０によって効率的に引き抜くことができる。これにより、電子とホールが再結合して発光してしまうことを抑制できるので、素子外周部から外部へと放射される光の量をさらに低減することができる。電子とホールをより効果的に引き抜くために、溝１２２の側面１２２ａにおいてｐ層１８とｎ層１１とが逆バイアスとなるように電圧を印加してもよい。
【0068】
遮光部１１０は、溝１２２の側面１２２ａだけでなく、底面や上面（保護層１７、溝２３の底面、あるいは溝２４の底面であって溝１２２近傍の領域）にも連続して設けられていてよい。
【0069】
遮光部１１０は、スパッタやＡＬＤによって形成するとよい。逆テーパーの側面１２２ａを精度よく覆うことができる。特に、多層膜とする場合にＡＬＤを用いれば、膜厚を精度よく制御できるので、設計通りの特性を実現することができる。
【0070】
以上、実施形態２における発光素子によれば、遮光部１１０によって溝１２２の側面１２２ａからの光の透過を抑制することができ、側面１２２ａに到達した光の一部を吸収することができる。また、側面１２２ａが逆テーパーであるため、側面１２２ａで反射される光の大部分は光取り出し側とは反対側へと反射させることができ、光取り出し側に反射された場合でも基板１０の主面に対して角度が小さいため全反射により外部に取り出されない。その結果、素子外周部から外部へと放射される光の量を低減することができる。
【0071】
（実施形態３）
図１０は、実施形態３における発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図である。図１０に示すように、実施形態３における発光素子は、ｎ電極２２２が実施形態２における遮光部１１０を兼ねるようにしたものであり、他の構成は実施形態２と同様である。
図１０は、実施形態３における発光素子の構成を示した断面図であって、基板主面に垂直な断面を示した図である。図１０に示すように、実施形態３における発光素子は、ｎ電極２２２が実施形態２における遮光部１１０を兼ねるようにしたものであり、他の構成は実施形態２と同様である。
【0072】
ｎ電極２２２は、図１０に示すように、溝１２２の底面、側面１２２ａ、上面に連続して設けられている。ｎ電極２２２は必ずしも溝１２２の上面に設ける必要はないが、上面に設けることでｐ電極２０とｎ電極２１の高さを揃えることができ、実施形態３における発光素子の実装基板への実装が容易となる。
【0073】
ｎ電極２２２は、実施形態１、２における発光素子のｎ電極２１と同一材料とすることができる。ｎ電極２２２が金属材料であるため、実施形態２における発光素子の遮光部１１０と同様の機能を発揮する。すなわち、側面１２２ａからの光の透過を抑制することができる。また、側面１２２ａに到達した光の一部を吸収することができる。
【0074】
また、側面１２２ａが逆テーパーであるため、側面１２２ａで反射される光の大部分は光取り出し側とは反対側へと反射させることができ、光取り出し側に反射された場合でも基板１０の主面に対して角度が小さいため全反射により外部に取り出されない。その結果、素子外周部から外部へと放射される光の量を低減することができる。
【0075】
また、ｎ電極２２２は、溝１２２の側面１２２ａにおいてｐ層１８とｎ層１１とを電気的に短絡させている。そのため、半導体層、特に第１活性層１２、第２活性層１４、第３活性層１６において光が吸収されて電子とホールが発生した際に、電子とホールをｎ電極２２２によって効率的に引き抜くことができる。これにより、電子とホールが再結合して発光してしまうことを抑制できるので、素子外周部から外部へと放射される光の量をさらに低減することができる。
【0076】
なお、ｎ電極２２２からｐ電極２０までは光減衰部２５によって十分に長い距離が確保されているため、ｎ電極２２２によって側面１２２ａでｎ層１１とｐ層１８が電気的に短絡されていても素子動作に影響はない。
【0077】
ｎ電極２２２は、スパッタで形成するとよい。逆テーパーである溝１２２の側面１２２ａを精度よく被覆することができる。
【0078】
実施形態３における発光素子によれば、実施形態２における発光素子よりもさらに構造を簡単にすることができる。また、遮光部１１０を別途設けない分、素子面積をより小さくすることができる。
【0079】
（変形形態）
実施形態１～３は、青色、緑色、赤色の３色のサブピクセルを１ピクセルとするフルカラー表示可能なモノリシックマイクロＬＥＤであるが、本発明はこれに限るものではない。単色のモノリシックマイクロＬＥＤでもよい。また、２色や４色以上のサブピクセルを１ピクセルとするものであってもよい。また、蛍光体や量子ドットなどを用いて波長変換することでフルカラーを実現する方式であってもよい。
実施形態１～３は、青色、緑色、赤色の３色のサブピクセルを１ピクセルとするフルカラー表示可能なモノリシックマイクロＬＥＤであるが、本発明はこれに限るものではない。単色のモノリシックマイクロＬＥＤでもよい。また、２色や４色以上のサブピクセルを１ピクセルとするものであってもよい。また、蛍光体や量子ドットなどを用いて波長変換することでフルカラーを実現する方式であってもよい。
【符号の説明】
【0080】
１０：基板
１１：ｎ層
１２：第１活性層
１３：第１中間層
１４：第２活性層
１５：第２中間層
１６：第３活性層
１７：保護層
１８：ｐ層
１９、１９Ａ～１９Ｃ：ｐコンタクト電極
２０、２０Ａ～２０Ｃ：ｐ電極
２１、２２２：ｎ電極
２２～２４：溝
２５：光減衰部
１１０：遮光部
１１：ｎ層
１２：第１活性層
１３：第１中間層
１４：第２活性層
１５：第２中間層
１６：第３活性層
１７：保護層
１８：ｐ層
１９、１９Ａ～１９Ｃ：ｐコンタクト電極
２０、２０Ａ～２０Ｃ：ｐ電極
２１、２２２：ｎ電極
２２～２４：溝
２５：光減衰部
１１０：遮光部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】