JP2006339384A - Light emitting element, method of manufacturing same, and illuminating apparatus using same - Google Patents

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Toshiya Matsuda
敏哉 松田
Takanori Yasuda
隆則 安田
Kazuhiro Nishizono
和博 西薗
Takashi Takanami
俊 高浪
Yuji Kishida
裕司 岸田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element having a high performance wherein its light deriving efficiency for ultraviolet rays is improved more largely than conventional ones and its good luminous intensity can be obtained with a small power. <P>SOLUTION: In a gallium-nitride-based compound semiconductor layer 1, there is interposed between first and second conductivity types semiconductor layers 1b, 1c made of a gallium-nitride-based compound semiconductor containing Al, a light emitting layer 1a made of a gallium-nitride-based compound semiconductor containing no Al or containing a smaller quantity of Al than the one of the first and second conductivity types semiconductor layers 1b, 1c. The light emitting element has a translucent conductive layer 2 formed on the one-side principal surface 1b1 of the gallium-nitride-based compound semiconductor layer 1, and has a conductive layer 3 connected electrically with a layer present on the other-side principal surface 1c1 of the gallium-nitride-based compound semiconductor layer 1. Further, a substrate whereon the gallium-nitride-based compound semiconductor layer 1 has been subjected to an epitaxial growth is so removed from the other-side principal surface 1c1 of the gallium-nitride-based compound semiconductor layer 1 as to form a reflecting layer 5 on the other-side principal surface 1c1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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)およびその製造方法ならびにその発光素子を用いた照明装置に関するものである。   The present invention relates to a light-emitting element (light-emitting diode; LED) that is used in, for example, a lighting device and has energy consumption efficiency twice or more that of a fluorescent lamp, a manufacturing method thereof, and a lighting device using the light-emitting element.

青色もしくは紫外の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(例えば、特許文献1〜5を参照。)。このような発光素子においては、発光素子の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向けにおいては不可欠となっている。   A light-emitting element using a gallium nitride compound semiconductor is widely known as a blue or ultraviolet light-emitting element (see, for example, Patent Documents 1 to 5). In such a light-emitting element, it is important to efficiently extract light generated inside the light-emitting element to the outside, that is, to improve light extraction efficiency, particularly for lighting devices that are being commercialized in recent years. Is indispensable.

図4(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の従来例と呼ぶ。)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する。   4A to 4C, examples of first to third conventional light-emitting elements devised to improve the light extraction efficiency (hereinafter referred to as first conventional example, second conventional example, A sectional view of a third conventional example is shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図4(a)に示すように、第1の従来例は、基板14の一方の表面に発光層11aを含む窒化ガリウム系化合物半導体層11が形成され、他方の表面に発光層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(例えば、特許文献6〜8を参照。)。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の間に発光層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の基板14と接する面と反対の面の上に、電圧を印加することにより電極パッド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。   As shown in FIG. 4A, in the first conventional example, a gallium nitride compound semiconductor layer 11 including a light emitting layer 11a is formed on one surface of a substrate 14, and the light is emitted from the light emitting layer 11a on the other surface. The reflective layer 15 for reflecting the reflected light is formed. The surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 11 (the surface not in contact with the substrate 14) is energized to the gallium nitride compound semiconductor layer 11 and emitted from the light emitting layer 11a. A transparent electrode 16 that transmits the transmitted light and an electrode pad 17 for energizing the transparent electrode 16 are formed on a part of the transparent electrode 16 (see, for example, Patent Documents 6 to 8). Here, the gallium nitride-based compound semiconductor layer 11 has a configuration in which the light emitting layer 11a is sandwiched between semiconductor layers 11b and 11c having different conductivity types, and the surface of the semiconductor layer 11c in contact with the substrate 14 is in contact with the substrate 14. On the opposite surface, an electrode pad 13 for allowing a current to flow between the electrode pad 17 by applying a voltage is formed.

また、図4(b)に示すように、第2の従来例では、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(例えば、特許文献9,11を参照。)。   Further, as shown in FIG. 4B, in the second conventional example, the gallium nitride compound semiconductor layer 11 is formed on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 11 including the light emitting layer 11a formed on the substrate 14. A conductive reflective layer 12 is formed that energizes and reflects light emitted from the light emitting layer 11a to the substrate 14 side (see, for example, Patent Documents 9 and 11).

また、図4(c)に示すように、第3の従来例では、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(例えば、特許文献12〜20を参照。)。   As shown in FIG. 4C, in the third conventional example, light emitted from the light emitting layer 11a is gallium nitride at the interface between the gallium nitride compound semiconductor layer 11 including the light emitting layer 11a and the substrate 14. A reflective layer 18 (for example, a Bragg reflector) that reflects on the side of the compound semiconductor layer 11 is formed, and the gallium nitride compound semiconductor layer is formed on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 11 (the surface that is not in contact with the substrate 14). A transparent electrode 16 that energizes 11 and transmits light emitted from the light emitting layer 11a and an electrode pad 17 that energizes the transparent electrode 16 are formed on a part of the transparent electrode 16 (for example, (See Patent Documents 12 to 20.)

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、発光素子の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4(a),(c)に示す従来例では、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4(b)に示す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。
特開平2−42770号公報 特開平2−257679号公報 特開平5−183189号公報 特開平6−196757号公報 特開平6−268257号公報 特開平8−102549号公報 特開2001−7397号公報 特開2001−7392号公報 特開2000−31540号公報 特開平10−144961号公報 特開平11−220168号公報 特開平3−108778号公報 特開平3−163882号公報 特開平9−232631号公報 特開平11−126925号公報 特開平11−251642号公報 特開平11−274568号公報 特開2000−349349号公報 特開2001−168387号公報 特開2004−031405号公報
In such a conventional light emitting device, the reflective layer 15, the conductive reflective layer 12 or the reflective layer 18 provided on one side of the light emitting layer 11a functions to reflect the light emitted from the light emitting layer 11a to the other side. Therefore, since the light that is originally generated radially can be concentrated and extracted in a desired direction without diverging, the light generated inside the light emitting element can be efficiently extracted to the outside. 4A and 4C, the light extraction surface is the surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer 11. In the conventional example shown in FIG. 4B, the gallium nitride compound semiconductor is used. This is the side of the layer 11 that is in contact with the substrate 14.
JP-A-2-42770 JP-A-2-257679 JP-A-5-183189 JP-A-6-196757 JP-A-6-268257 JP-A-8-102549 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-7397 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-7392 JP 2000-31540 A JP 10-144961 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-220168 JP-A-3-108778 JP-A-3-163882 Japanese Patent Laid-Open No. 9-232631 Japanese Patent Laid-Open No. 11-126925 Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-251642 JP-A-11-274568 JP 2000-349349 JP 2001-168387 A JP 2004-031405 A

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に吸収されてしまうために、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。   However, in the first conventional example, the light reflected by the reflecting layer 15 formed on the substrate 14 is absorbed by the substrate 14 when propagating through the substrate 14 because it travels to the transparent electrode 16 side which is the light extraction surface. For this reason, there is a problem in that the light extraction efficiency of the entire light emitting element is not improved much even if light is reflected by the reflective layer 15. In addition, part of the light reflected by the reflective layer 15 is multiply reflected on the front and back surfaces of the substrate 14 and confined in the substrate 14, and attenuated before being extracted from the transparent electrode 16 side that is the light extraction surface. There is a problem that the light extraction efficiency of the entire light emitting device is not improved so much.

また、第2の従来例においては、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。   In the second conventional example, the light reflected by the conductive reflective layer 12 formed on the gallium nitride compound semiconductor layer 11 contacts the gallium nitride compound semiconductor layer 11 of the substrate 14 which is the light extraction surface. Since the light is absorbed by the substrate 14 when propagating through the substrate 14 because it is directed to the non-surface side, the light extraction efficiency of the entire light-emitting element is not significantly improved even if light is reflected by the conductive reflective layer 12 There was a problem. In addition, a part of the light reflected by the conductive reflective layer 12 is multiply reflected on the front and back surfaces of the substrate 14 and confined in the substrate 14 and attenuates before being extracted from the light extraction surface side. There was a problem that the light extraction efficiency was not improved so much.

また、第3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は、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う。従って、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。   In the third conventional example, in order to grow the gallium nitride compound semiconductor layer 11 on the reflective layer 18, the material, crystallinity, manufacturing method, and the like of the reflective layer 18 are limited. As a result, it is difficult to increase the reflection efficiency of the reflection layer 18 due to the inability to use materials and manufacturing methods for realizing high reflection efficiency, and it is optimal for the wavelength of light emitted from the light emitting layer 11a. Inability to use simple materials and manufacturing methods limits the wavelength of the reflected light. Therefore, there is a problem that the light extraction efficiency of the entire light emitting element is not improved so much by the reflective layer 18.

また、第1,第2および第3の従来例においては、いずれも、窒化ガリウム系化合物半導体層から成る半導体層11c,発光層11a,半導体層11b(半導体層11)をエピタキシャル成長させるために半導体層11と基板14との間に介在させるバッファー層が、アルミニウムおよびガリウムのいずれかを含有していないか、またはアルミニウムおよびガリウムを一部分にしか含有していなかったために、半導体層11bまたは半導体層11cが禁制帯幅が比較的に小さくなって紫外光等の短波長側の光に対する吸収が大きくなってしまう。そのため、紫外光に対する半導体層11の透過率が小さくなり、半導体層11のいずれかの主面側から取り出される紫外光の光取り出し効率をあまり高くすることができないという問題点があった。   In each of the first, second, and third conventional examples, the semiconductor layer 11c, the light emitting layer 11a, and the semiconductor layer 11b (semiconductor layer 11) made of a gallium nitride compound semiconductor layer are epitaxially grown. Since the buffer layer interposed between the semiconductor layer 11 and the substrate 14 does not contain either aluminum or gallium or contains aluminum and gallium only in part, the semiconductor layer 11b or the semiconductor layer 11c The forbidden bandwidth becomes relatively small, and the absorption of light on the short wavelength side such as ultraviolet light increases. Therefore, the transmittance of the semiconductor layer 11 with respect to ultraviolet light is reduced, and there is a problem that the light extraction efficiency of ultraviolet light extracted from any one of the main surface sides of the semiconductor layer 11 cannot be increased so much.

また、従来の発光素子の製造方法においては、半導体層11をエピタキシャル成長させる基板として、窒化ガリウム系化合物半導体と格子定数が大きく異なる、サファイア,SiC,Si,GaAs等の単結晶基板が用いられていたことから、バッファー層やその上に形成される窒化ガリウム系化合物半導体層として良好な結晶品質であるアルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体(一般式AlGa1−xN,0<x<1)層を形成することが実際には困難であるという問題点があった。なお、一般的には窒化ガリウム系化合物半導体に含まれるアルミニウムの含有量が多くなるほど、その窒化ガリウム系化合物半導体の結晶品質は低下する傾向にあるとされている。 Further, in the conventional method for manufacturing a light emitting element, a single crystal substrate such as sapphire, SiC, Si, GaAs or the like having a lattice constant greatly different from that of a gallium nitride compound semiconductor is used as a substrate on which the semiconductor layer 11 is epitaxially grown. Therefore, a gallium nitride compound semiconductor containing aluminum having a good crystal quality as a buffer layer or a gallium nitride compound semiconductor layer formed thereon (general formula Al x Ga 1-x N, 0 <x <1) There was a problem that it was actually difficult to form a layer. In general, as the content of aluminum contained in a gallium nitride compound semiconductor increases, the crystal quality of the gallium nitride compound semiconductor tends to decrease.

従って、本発明は上記事情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、およ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、なら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。   Therefore, the present invention has been completed in view of the above circumstances, and the purpose thereof is to improve the light extraction efficiency of ultraviolet light more greatly, and as a result, high performance capable of obtaining good light emission intensity with low power. An object of the present invention is to provide a light-emitting element, a method for manufacturing a light-emitting element capable of reliably manufacturing a high-performance light-emitting element, and an illumination device using the high-performance light-emitting element.

本発明の発光素子は、化学式Ga1−x−yInAlN(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形成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透光性導電層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の半導体層に電気的に接続された導電層とを具備し、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おり、前記他方主面側に反射層が形成されていることを特徴とする。 Light-emitting element of the present invention has the formula Ga 1-x-y In y Al x N ( However, 0 <x + y <1 , x> 0, y ≧ 0 to.) Of gallium nitride-based compound represented by the semiconductor With the first conductivity type semiconductor layer and the chemical formula Ga 1-x′-y ′ In y ′ Al x ′ N (where 0 <x ′ + y ′ <1, x ′> 0, y ′ ≧ 0). between the second conductive type semiconductor layer composed of gallium nitride-based compound semiconductor represented by the chemical formula Ga 1-x "-y" in y "Al x" N ( However, 0 <x "+ y"<1, x Gallium nitride compound semiconductor layer formed by sandwiching a light emitting layer made of a gallium nitride compound semiconductor represented by “> 0, y” ≧ 0) (where x, x ′> x ″, y, y ′ ≦ y ″)), a translucent conductive layer formed on one main surface, and the gallium nitride compound semiconductor layer. And a conductive layer electrically connected to the semiconductor layer on the main surface side, and a substrate used for epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer from the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer. It is removed, and a reflection layer is formed on the other main surface side.

本発明の発光素子の製造方法は、化学式XB(ただし、XはTiおよび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ー層と、該バッファー層と同じ組成の第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−yInAlN(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透光性導電層を形成する工程と、前記透光性導電層上を保護した状態で前記バッファー層から前記基板を除去する工程と、前記バッファー層の前記基板を除去した面に反射層を形成する工程とを具備することを特徴とする。 The light emitting device manufacturing method of the present invention includes a chemical formula Ga on a main surface of a substrate made of a diboride single crystal represented by a chemical formula XB 2 (wherein X includes at least one of Ti and Zr). 1-x′-y ′ In y ′ Al x ′ N (provided that 0 <x ′ + y ′ <1, x ′> 0, y ′ ≧ 0). A buffer layer, a second conductive semiconductor layer having the same composition as the buffer layer, and a chemical formula Ga 1-x ″ -y ″ In y ″ Al x ″ N (where 0 <x ″ + y ″ <1, x ″> A light-emitting layer made of a gallium nitride compound semiconductor represented by 0, y ″ ≧ 0) and a chemical formula Ga 1-xy In y Al x N (where 0 <x + y <1, x> 0, and a first conductivity type semiconductor layer made of a gallium nitride compound semiconductor represented by A step of epitaxial growth (where x, x ′> x ″, y, y ′ ≦ y ″), a step of forming a translucent conductive layer on the first conductive type semiconductor layer, and the translucency A step of removing the substrate from the buffer layer while protecting the conductive conductive layer, and a step of forming a reflective layer on the surface of the buffer layer from which the substrate is removed.

本発明の照明装置は、上記構成の本発明の発光素子と、該発光素子からの発光を受けて光を発する蛍光体および燐光体の少なくとも一種とを具備することを特徴とする。   An illuminating device of the present invention includes the light-emitting element of the present invention having the above structure, and at least one of a phosphor and a phosphor that emit light upon receiving light emitted from the light-emitting element.

本発明の発光素子によれば、化学式Ga1−x−yInAlN(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形成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透光性導電層と、窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の半導体層に電気的に接続された導電層とを具備し、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、他方主面側に反射層が形成されていることから、反射層および透光性導電層が、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一方主面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の一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一方主面側に集中させて効率良く取り出すことができる。 According to the light-emitting element of the present invention, a gallium nitride compound semiconductor represented by the chemical formula Ga 1-xy In y Al x N (where 0 <x + y <1, x> 0, y ≧ 0). And a chemical formula Ga 1-x′-y ′ In y ′ Al x ′ N (where 0 <x ′ + y ′ <1, x ′> 0, y ′ ≧ 0). between the second conductive type semiconductor layer composed of gallium nitride-based compound semiconductor represented by), the chemical formula Ga 1-x "-y" in y "Al x" N ( However, 0 <x "+ y"<1 , X ″> 0, y ″ ≧ 0.) A gallium nitride compound semiconductor layer formed by sandwiching a light emitting layer made of a gallium nitride compound semiconductor (where x, x ′> x “, Y, y ′ ≦ y”)), a translucent conductive layer formed on one main surface, and a gallium nitride compound semiconductor layer. A conductive layer electrically connected to the semiconductor layer on the other main surface side, and the substrate used to epitaxially grow the gallium nitride compound semiconductor layer from the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer is removed. In addition, since the reflective layer is formed on the other main surface side, the reflective layer and the translucent conductive layer efficiently reflect the light emitted from the light emitting layer to the one main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer. In order to emit the reflected light from one main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer without being absorbed by the substrate, the one main surface side does not diverge the light generated inside the light emitting layer. It can be efficiently extracted by concentrating on.

また、第1および第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および第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および第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。これら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および第2導電型半導体層ならびに反射層および透光性導電層の働きにより、反射層が発光層で発生させた紫外光を第2導電型半導体層側に良好に反射するとともに第1および第2導電型半導体層を損失が少なく良好に透過させて、第2導電型半導体層側に集中させて効率良く紫外光を取り出すことができる。その結果、窒化ガリウム系化合物半導体層の一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ものとなる。また、反射層を窒化ガリウム系化合物半導体層の基板が除去された面にエピタキシャル成長によらずに設けることができるため、反射層の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ので、反射特性が向上するように反射層の材質や表面形状等を適切なものとすることができる。   In addition, since the first and second conductivity type semiconductor layers are gallium nitride compound semiconductors containing aluminum, the forbidden band width in the first and second conductivity type semiconductor layers is relatively large, and the first and second conductivity types Absorption of light on the short wavelength side such as ultraviolet light in the semiconductor layer can be reduced. The first and second conductive semiconductor layers made of the gallium nitride-based compound semiconductor containing aluminum, and the ultraviolet light generated in the light emitting layer by the reflective layer by the action of the reflective layer and the translucent conductive layer. It is possible to efficiently extract ultraviolet light by being reflected well on the layer side and being transmitted through the first and second conductive semiconductor layers with little loss and concentrating on the second conductive semiconductor layer side. As a result, the light extraction efficiency from the one main surface side of the gallium nitride-based compound semiconductor layer is greatly improved, and a high performance capable of obtaining a good light emission intensity with a small power. In addition, since the reflective layer can be provided on the surface of the gallium nitride-based compound semiconductor layer from which the substrate has been removed without using epitaxial growth, the reflective layer material and fabrication process can be selected from an optical standpoint. The material and surface shape of the reflective layer can be made appropriate so that the reflection characteristics are improved.

本発明の発光素子の製造方法によれば、化学式XB(ただし、XはTiおよび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ー層と、該バッファー層と同じ組成の第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−yInAlN(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透光性導電層を形成する工程と、透光性導電層上を保護した状態でバッファー層から基板を除去する工程と、バッファー層の基板を除去した面に反射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透光性導電層が、例えばエッチング液等による汚染、腐食や、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。 According to the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, a chemical formula is formed on the main surface of a substrate made of a diboride single crystal represented by the chemical formula XB 2 (where X includes at least one of Ti and Zr). From a gallium nitride compound semiconductor represented by Ga 1-x′-y ′ In y ′ Al x ′ N (where 0 <x ′ + y ′ <1, x ′> 0, y ′ ≧ 0). And a second conductivity type semiconductor layer having the same composition as the buffer layer, and a chemical formula Ga 1-x ″ -y ″ In y ″ Al x ″ N (where 0 <x ″ + y ″ <1, x ″ > 0, y ″ ≧ 0) and a light-emitting layer made of a gallium nitride compound semiconductor represented by the chemical formula Ga 1-xy In y Al x N (where 0 <x + y <1, x> 0). , Y ≧ 0.) A first conductivity type semiconductor layer made of a gallium nitride compound semiconductor represented by A step of epitaxial growth in order (where x, x ′> x ″, y, y ′ ≦ y ″), a step of forming a translucent conductive layer on the first conductive type semiconductor layer, and translucency The substrate is removed from the gallium nitride-based compound semiconductor layer by including a step of removing the substrate from the buffer layer while protecting the conductive layer and a step of forming a reflective layer on the surface of the buffer layer from which the substrate is removed. In this process, the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer and the translucent conductive layer formed thereon can be prevented from being deteriorated by, for example, contamination with an etching solution, corrosion, or stress. A high-performance light-emitting element can be reliably manufactured.

また、反射層が形成される面は、二硼化物単結晶から成る基板を化学的なエッチングにより平坦な面とすることができ、そこに良好な反射層を形成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ものとなる。   In addition, the surface on which the reflective layer is formed can be made flat by chemically etching a substrate made of diboride single crystal, and a good reflective layer can be formed there, so that high performance A light-emitting element can be reliably manufactured.

また、二硼化物単結晶から成る基板上に、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ー層と、その上に形成されるバッファー層と同じ組成の第2導電型半導体層とをエピタキシャル成長する際に、基板とバッファー層および第2導電型半導体層との格子定数が良好に整合するため、バッファー層や第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。その結果、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発光素子の製造方法となる。   In addition, when a buffer layer made of a gallium nitride compound semiconductor containing aluminum and a second conductivity type semiconductor layer having the same composition as the buffer layer formed thereon are epitaxially grown on a substrate made of a diboride single crystal. In addition, since the lattice constants of the substrate, the buffer layer, and the second conductivity type semiconductor layer are well matched, the entire buffer layer and the second conductivity type semiconductor layer may be a gallium nitride compound semiconductor layer containing aluminum. Can grow them well. As a result, a method for manufacturing a light-emitting element capable of reliably manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor layer containing aluminum of good crystal quality is obtained.

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およ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。   In addition, according to the illumination device of the present invention, since the light-emitting element of the present invention having the above-described configuration and at least one of a phosphor and a phosphor that emit light upon receiving light emitted from the light-emitting element are provided, low power consumption is achieved. In this case, the phosphor or phosphor is strongly excited by the light emitted from the light-emitting element having a good emission intensity, so that a good illuminance can be obtained with a small electric power. In addition, such an illumination device of the present invention is superior in energy saving and downsizing than conventional fluorescent lamps and discharge lamps, and is superior to fluorescent lamps and discharge lamps.

本発明の発光素子およ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。   A light emitting device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の発光素子の実施の形態の一例(第1の発光素子)を示す模式的な断面図である。また、図2は本発明の発光素子の実施の形態の他の例(第2の発光素子)を示す模式的な断面図である。また、図3(a)〜(g)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とし、重複する説明を省略する。   FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example (first light emitting element) of an embodiment of a light emitting element of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example (second light emitting element) of the embodiment of the light emitting element of the present invention. 3A to 3G are schematic cross-sectional views for each process showing the method for manufacturing a light-emitting element of the present invention. In these drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

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は透光性導電層、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は反射層、6は電極パッド、7は第1の導電層、8は第2の導電層、9は基体、10は保護膜である。   1 to 3, 1 is a gallium nitride compound semiconductor layer, 1 a is a light emitting layer, 1 b is a first conductivity type semiconductor layer, 1 c is a second conductivity type semiconductor layer, 1 b 1 is a gallium nitride compound semiconductor layer 1. 1c1 is the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1, 2 is a translucent conductive layer, 3 is a conductive layer, 4 is a substrate for epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer 1, Reference numeral 5 denotes a reflection layer, 6 denotes an electrode pad, 7 denotes a first conductive layer, 8 denotes a second conductive layer, 9 denotes a base, and 10 denotes a protective film.

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−yInAlN(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に形成された透光性導電層2と、窒化ガリウム系化合物半導体層1の他方主面1c1側の層(この例では第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9が除去されており、他方主面1c1に反射層5が形成されている構成である。 An example of embodiment of the light emitting device of the present invention shown in FIG. 1 has the formula Ga 1-x-y In y Al x N ( where the 0 <x + y <1, x> 0, y ≧ 0.) In a first conductivity type semiconductor layer 1b composed of a gallium nitride compound semiconductor represented by the chemical formula Ga 1-x'-y 'In y' Al x 'N ( However, 0 <x' + y '<1,x'> 0, y ′ ≧ 0)) between the second conductivity type semiconductor layer 1c made of a gallium nitride compound semiconductor represented by the chemical formula Ga 1-x ″ -y ″ In y ″ Al x ″ N ( However, a gallium nitride compound in which a light emitting layer 1a made of a gallium nitride compound semiconductor represented by 0 <x ″ + y ″ <1, x ″> 0, y ″ ≧ 0 is sandwiched and bonded. Translucent formed on one main surface 1b1 of the semiconductor layer 1 (where x, x ′> x ″, y, y ′ ≦ y ″). A conductive layer 2 and a conductive layer 3 electrically connected to a layer on the other main surface 1c1 side of the gallium nitride based compound semiconductor layer 1 (in this example, the second conductive type semiconductor layer 1c), and gallium nitride The substrate 9 used for epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is removed from the other main surface 1c1 of the system compound semiconductor layer 1, and the reflection layer 5 is formed on the other main surface 1c1.

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および第2導電型半導体層1cはそれぞれ、p型半導体層および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、原子周期律表において2族の元素である例えばマグネシウム(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、原子周期律表において4族の元素である例えばシリコン(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。   More specifically, in this configuration, the first conductive semiconductor layer 1b and the second conductive semiconductor layer 1c are a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, respectively. In order to make a gallium nitride-based compound semiconductor a p-type semiconductor, for example, magnesium (Mg), which is a group 2 element in the atomic periodic table, may be mixed into the gallium nitride-based compound semiconductor as a dopant. In addition, in order to make a gallium nitride compound semiconductor an n-type semiconductor, a gallium nitride compound semiconductor, for example, silicon (Si) which is an element of Group 4 in the atomic periodic table may be mixed as a dopant.

また、第1導電型半導体層1bおよび第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含有量を多くする。このようにすると、第1および第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から、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と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。   Moreover, both the 1st conductivity type semiconductor layer 1b and the 2nd conductivity type semiconductor layer 1c shall consist of a gallium nitride type compound semiconductor containing aluminum (Al), and both are contained rather than the aluminum contained in the light emitting layer 1a. To increase. In this case, since the forbidden band widths of the first and second conductive semiconductor layers 1b and 1c are both larger than the forbidden band width of the light emitting layer 1a, electrons and holes are confined in the light emitting layer 1a. Electrons and holes can be efficiently recombined to emit light with strong emission intensity.

また、第1および第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層とすることにより、第1および第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および第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。なお、第1導電型半導体層1bおよび第2導電型半導体層1cはそれぞれ、n型半導体層およびp型半導体層としても構わない。   The first and second conductive semiconductor layers 1b and 1c are gallium nitride-based compound semiconductor layers containing aluminum, so that the forbidden band widths of the first and second conductive semiconductor layers 1b and 1c are relatively small. As a result, the absorption of light on the short wavelength side such as ultraviolet light in the first and second conductive semiconductor layers 1b and 1c can be reduced. The first conductive semiconductor layer 1b and the second conductive semiconductor layer 1c may be an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer, respectively.

また、発光層1aにおける窒化ガリウム系化合物半導体の組成は、所望の発光波長から適当なものに設定すればよい。例えば、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域で発光層1aは発光することとなる。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)を含有させてもよい。従って、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、インジウムおよびガリウムの組成比を適当に設定すればよい。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 Wells)としてもよい(図示せず)。   The composition of the gallium nitride compound semiconductor in the light emitting layer 1a may be set to an appropriate value from a desired light emission wavelength. For example, if it is made of GaN containing neither aluminum nor indium, the forbidden band width is about 3.4 electron volts (eV), and the light emitting layer 1a emits light in the ultraviolet region having an emission wavelength of about 365 nanometers (nm). It will be. When the emission wavelength is shorter than this, the light emitting layer 1a is made of a gallium nitride compound semiconductor containing aluminum, which is an element for increasing the forbidden bandwidth, in an amount set according to the emission wavelength. It should be composed. The light emitting layer 1a may contain indium (In), which is an element for reducing the forbidden band width. Therefore, the composition ratio of aluminum, indium, and gallium may be set appropriately by adding more aluminum so that the desired emission wavelength is obtained. The light emitting layer 1a is a multi-quantum quantum well structure (MQW: Multi Quantum) which is a superlattice in which a quantum well structure composed of a barrier layer having a wide forbidden band and a well layer having a narrow forbidden band is regularly stacked a plurality of times. Wells) (not shown).

また、透光性導電層2は、第1導電型半導体層1bに良好なオーミック接合をとることができるとともに発光層1aで発生させた光を損失なく透過させることができ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、例えば薄く成膜したアルミニウム(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),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)合金等の薄膜かまたは酸化錫(SnO),酸化インジウム(In),酸化インジウム錫(ITO)等の透明導電膜を用いればよい。また、上記材質の中から選択したものの層を複数層積層したり、所々薄膜が形成されていない部分を設けたメッシュ状の膜としたりしても構わない。なかでも、透光性導電層2を、タンタル(Ta)層を薄く形成した半透明電極または窒化ガリウム系化合物半導体層1側から順にタンタル(Ta)層,金(Au)層をそれぞれ薄く形成して積層した半透明電極とすれば、p型半導体層と良好なオーミック接合が得られるとともに発光層1aに対して均一に電流を流すことができる点で好ましい。 The translucent conductive layer 2 is a layered material made of a material that can form a good ohmic junction with the first conductive type semiconductor layer 1b and can transmit the light generated in the light emitting layer 1a without loss. Is used. Examples of such materials include thinly formed aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), tin (Sn), molybdenum (Mo), and silver. (Ag), gold (Au), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), platinum (Pt), lead (Pb), beryllium (Be), gold-silicon (Au-Si) alloy, gold - germanium (Au-Ge) alloy, gold - zinc (Au-Zn) alloy, gold - beryllium (Au-Be) film or a tin oxide such as alloy (SnO 2), indium oxide (in 2 O 3), oxide A transparent conductive film such as indium tin (ITO) may be used. Further, a plurality of layers selected from the above materials may be laminated, or a mesh-like film provided with portions where no thin film is formed may be used. In particular, the translucent conductive layer 2 is formed by forming a thin tantalum (Ta) layer and a gold (Au) layer in order from the semitransparent electrode or the gallium nitride compound semiconductor layer 1 side in which the tantalum (Ta) layer is thinly formed. The laminated semi-transparent electrode is preferable in that a good ohmic junction with the p-type semiconductor layer can be obtained and a current can be supplied uniformly to the light emitting layer 1a.

また、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(SnO),酸化インジウム(In),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。なかでも、導電層3として、チタン(Ti)層または第2導電型半導体層1c側から順にチタン(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。 Further, the conductive layer 3 is made of a layer made of a material capable of forming a good ohmic junction with the second conductive semiconductor layer 1c (n-type semiconductor layer). Examples of such materials include aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), tin (Sn), molybdenum (Mo), silver (Ag), Gold (Au), Niobium (Nb), Tantalum (Ta), Vanadium (V), Platinum (Pt), Lead (Pb), Tungsten (W), Tin oxide (SnO 2 ), Indium oxide (In 2 O 3 ) , Indium tin oxide (ITO), gold-silicon (Au-Si) alloy, gold-tin (Au-Sn) alloy, gold-germanium (Au-Ge) alloy, indium-aluminum (In-Al) alloy, etc. May be used. In particular, when the conductive layer 3 is a titanium (Ti) layer or a titanium (Ti) layer and an aluminum (Al) layer stacked in this order from the second conductive type semiconductor layer 1c side, a good ohmic junction and a good quality are obtained. This is preferable in that both the bonding strength can be obtained.

なお、図1においては、第2導電型半導体層1cに発光層1aおよび第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透光性導電層2と導電層3とが同じ向きに形成されていることで、実装が容易になる。   In FIG. 1, a region where the light emitting layer 1a and the first conductivity type semiconductor layer 1b are not formed is provided in the second conductivity type semiconductor layer 1c, and the conductive layer 3 is formed in this region. Thus, the conductive layer 3 is preferably formed on the surface opposite to the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 on the other main surface 1c1 side. Thereby, when the light emitting element is mounted on a mounting substrate or the like, the translucent conductive layer 2 and the conductive layer 3 are formed in the same direction, so that mounting is facilitated.

また、透光性導電層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)層または透光性導電層2側から順にチタン(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。   In addition, an electrode pad 6 for connecting a conductive wire or the like for electrical connection with the outside is provided on part of the translucent conductive layer 2. The electrode pad 6 may be made of, for example, a titanium (Ti) layer or a layer in which a titanium (Ti) layer and a gold (Au) layer are laminated in this order from the translucent conductive layer 2 side. Further, the same material as the electrode pad 6 may be formed on the conductive layer 3.

また、反射層5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(SnO),酸化インジウム(In),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。なかでも、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〜近紫外光に対する反射率が高いので好適である。また、上記材質の中から選択したものの層を複数層積層させたものとしても構わない。 The reflective layer 5 is a layer having a smooth surface made of a material that reflects the light generated by the light emitting layer 1a without loss. Examples of such materials include aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), tin (Sn), molybdenum (Mo), silver (Ag), Gold (Au), Niobium (Nb), Tantalum (Ta), Vanadium (V), Platinum (Pt), Lead (Pb), Beryllium (Be), Tin oxide (SnO 2 ), Indium oxide (In 2 O 3 ) , Indium tin oxide (ITO), gold-silicon (Au-Si) alloy, gold-germanium (Au-Ge) alloy, gold-zinc (Au-Zn) alloy, gold-beryllium (Au-Be) alloy, etc. May be used. Among these, titanium (Ti), aluminum (Al), or silver (Ag) is preferable because it has a high reflectance with respect to ultraviolet to near-ultraviolet light generated by the light emitting layer 1a. In addition, a plurality of layers selected from the above materials may be stacked.

なお、反射層5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、反射層5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、反射層5を介して良好に放熱することができるので好ましい。   Note that the surface of the reflective layer 5 does not necessarily have to be perfectly smooth, but care must be taken because the reflectance may decrease if the surface is not smooth. The reflective layer 5 is not necessarily a metal as long as it has a function of reflecting light. However, if the reflective layer 5 is generally a metal having good thermal conductivity, the heat generated in the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 can be reduced. It is preferable because heat can be radiated well through the reflective layer 5.

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ー層が接合されていても構わない。この場合には、そのバッファー層から、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9を除去した面に反射層5を形成すればよい。   The gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 may have a later-described buffer layer bonded to the main surface (the other main surface 1c1) on the second conductivity type semiconductor layer 1c side. In this case, the reflective layer 5 may be formed on the surface from which the substrate 9 for epitaxially growing the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is removed from the buffer layer.

次に、本発明の発光素子の動作について以下に説明する。即ち、上記構成において、透光性導電層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〜近紫外光を発生させ、その発光層1aから出射された紫外〜近紫外光のうち、反射層5側に出射される光を反射層5により窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面1b1側に反射させ、透光性導電層2により発光層1aで出射された紫外〜近紫外光および反射層5により反射された紫外〜近紫外光を透過させて、発光素子の外側にその紫外〜近紫外光を取り出すように動作する。   Next, the operation of the light emitting device of the present invention will be described below. That is, in the above configuration, by applying a forward bias voltage to the translucent conductive layer 2 and the conductive layer 3, a bias current is caused to flow through the gallium nitride compound semiconductor layer 1, and the wavelength of 350 to 400 nm is generated in the light emitting layer 1a. One of the gallium nitride-based compound semiconductor layers 1 is generated by the reflective layer 5 from the ultraviolet to near-ultraviolet light emitted from the light emitting layer 1a. Reflecting the main surface 1b1 side, transmitting the ultraviolet to near-ultraviolet light emitted from the light-emitting layer 1a by the translucent conductive layer 2 and the ultraviolet to near-ultraviolet light reflected by the reflecting layer 5 to the outside of the light-emitting element It operates to extract the ultraviolet to near ultraviolet light.

このように、発光層1aから出射された光および反射層5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の一方主面側1b1から出射されるまでの経路に基板4(図3(a))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、本発明の第1の発光素子によれば、反射層5および透光性導電層2が発光層1aから出射された紫外〜近紫外光を窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面1b1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の一方主面1b1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の一方主面1b1側に集中させて効率良く取り出すことができる。そのため、窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面1b1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ものとなる。   In this way, the substrate 4 (FIG. 3 (a) is formed on the path until the light emitted from the light emitting layer 1a and the light reflected by the reflective layer 5 are emitted from the one main surface side 1b1 of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. )), The light can be emitted without being absorbed by the substrate 4. As a result, according to the first light emitting device of the present invention, the reflective layer 5 and the translucent conductive layer 2 emit ultraviolet light to near ultraviolet light emitted from the light emitting layer 1a on one main surface of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1. The light is efficiently reflected on the 1b1 side, and the reflected light is emitted from the one main surface 1b1 side of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 without being absorbed by the substrate 4, so that the light is generated inside the light emitting layer 1a. The light can be efficiently extracted by being concentrated on the one main surface 1b1 side of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 without diverging light. Therefore, the light extraction efficiency from the one main surface 1b1 side of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 is greatly improved, and a high performance capable of obtaining a good emission intensity with a small power.

さらに、反射層5を基板4が除去された窒化ガリウム系化合物半導体層1の面にエピタキシャル成長によらずに設けることができるため、反射層5の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ので、反射特性が向上するように反射層5の材質や表面形状等を適切なものとすることができる。このような反射層5を用いることより、本発明の第1の発光素子によれば、発光層1aの内部で発生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側で効率良く反射させることができるため、窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面1b1側からの光取り出し効率が大きく改善され、小さな電力で良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。   Furthermore, since the reflective layer 5 can be provided on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from which the substrate 4 has been removed without using epitaxial growth, various materials and fabrication processes for the reflective layer 5 are selected from an optical standpoint. Therefore, the material, surface shape, and the like of the reflective layer 5 can be made appropriate so that the reflection characteristics are improved. By using such a reflective layer 5, according to the first light emitting device of the present invention, the light generated inside the light emitting layer 1 a is efficiently reflected on the other main surface 1 c 1 side of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. Therefore, the light extraction efficiency from the one main surface 1b1 side of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 is greatly improved, and a high performance capable of obtaining a good emission intensity with a small electric power is obtained.

また、図1に示すように、反射層5上に基体9が接合されていてもよい。この基体9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、その基板4を除去した窒化ガリウム系化合物半導体1の面に反射層5を介して接合される。このような第1の発光素子によれば、基体9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9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。   Further, as shown in FIG. 1, a substrate 9 may be bonded on the reflective layer 5. The substrate 9 is reflected on the surface of the gallium nitride compound semiconductor 1 from which the substrate 4 has been removed after removing the substrate 4 used to form the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from the other main surface 1c1 side. Joined through layer 5. According to such a first light emitting element, since the gallium nitride compound semiconductor layer 1 can be mechanically reinforced by the base 9, it becomes easy to handle with high strength, and as a result, has high reliability. And high productivity. For example, the base 9 functions as a base of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 when the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is mounted on a mounting substrate or the like, and the light emitting element is securely fixed to the mounting substrate or the like mechanically. Can be made.

このような基体9は、基板4のように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必要がないため、材質を自由に選択することができる。このため、基体9として、例えば熱伝導特性として放熱性が、電気伝導特性として導電性が、機械的特性として応力に対する強度がいずれも最適となるような材質を選択することができるが、シリコン(Si)が好適である。シリコン(Si)は、機械的特性の一つである加工性の点で優れている。このため、このような材質からなる基体9を用いることにより、ウエハレベルで発光素子を作製した後、各発光素子の分離位置でダイシング加工等により基体9を分断して、個々の発光素子を容易に切り出すことができるので、量産性に優れたものとすることができる。また、シリコン(Si)はドーパントを混入させることにより、電気伝導性を導電性にも半絶縁性にもすることができる。このため、例えば基板9を介して第2導電型半導体層1cに直流電圧を供給したい場合には基板9を導電性のものとすればよく、交流電圧を印加したい場合には半絶縁性のものとすればよい。このように半絶縁性の基体9を用いた発光素子は、表皮効果による誘電損失が少なくなるため、印加する交流電圧の損失が少なくて効率のよいものとなる。   Since such a substrate 9 does not require the epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 unlike the substrate 4, the material can be freely selected. For this reason, for example, a material can be selected as the base 9 such that the heat dissipation characteristic is heat dissipation, the electric conduction characteristic is conductivity, and the mechanical characteristic is the optimum strength against stress. Si) is preferred. Silicon (Si) is excellent in terms of workability, which is one of mechanical characteristics. For this reason, by using the substrate 9 made of such a material, after the light emitting element is manufactured at the wafer level, the substrate 9 is divided by dicing or the like at the separation position of each light emitting element, so that each light emitting element can be easily manufactured. Therefore, it can be made excellent in mass productivity. Silicon (Si) can be made conductive or semi-insulating by mixing a dopant. For this reason, for example, when it is desired to supply a DC voltage to the second conductivity type semiconductor layer 1c through the substrate 9, the substrate 9 may be conductive, and when an AC voltage is to be applied, it is semi-insulating. And it is sufficient. Thus, the light-emitting element using the semi-insulating base 9 has a low dielectric loss due to the skin effect, and therefore has a low loss of the applied AC voltage and is efficient.

また、基体9の材質は、シリコン(Si)の他にも窒化アルミニウム(AlN),炭化珪素(SiC),銅(Cu),銅−タングステン(Cu−W)合金,アルミナ(Al)等を用いれば特に放熱性に優れたものとすることができるので好ましいが、その他の特性において一長一短があるので用途に応じて適切なものを選択するようにすればよい。 In addition to silicon (Si), the base material 9 is made of aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), copper (Cu), copper-tungsten (Cu-W) alloy, alumina (Al 2 O 3 ). However, it is preferable to select an appropriate one according to the use because it has advantages and disadvantages in other characteristics.

このような基体9を用いることで、基体9が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により高強度で取り扱いが容易なものとできることに加え、基体9として放熱性の優れたものを用いれば、窒化ガリウム系化合物半導体層1で発生した熱を反射層5および基体9を介して実装用基板等に逃がすことにより発光素子の信頼性を高いものとすることができ、導電性の高いものを用いれば、実装用基板側から窒化ガリウム系化合物半導体層1に電気的接続をとることができ実装の容易なものとすることができ、半絶縁性のものを用いれば、実装用基板との絶縁性を確保することができるものとなる。   By using such a base 9, the base 9 mechanically reinforces the gallium nitride compound semiconductor layer 1 so that the base 9 can be easily handled with high strength, and the base 9 has excellent heat dissipation. Can release the heat generated in the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 to the mounting substrate or the like through the reflective layer 5 and the base 9, thereby increasing the reliability of the light emitting element. If a higher one is used, electrical connection can be made to the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from the mounting substrate side, and mounting can be facilitated. If a semi-insulating one is used, a mounting substrate can be obtained. Insulating properties can be ensured.

次に、本発明の発光素子の実施の形態の他の例(第2の発光素子)について以下に説明する。第2の発光素子は、化学式Ga1−x−yInAlN(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に形成された透光性導電層7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2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である導電性反射層8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4が除去されており、他方主面1c1に導電性の反射層である導電性反射層8が形成されている構成である。 Next, another example (second light emitting element) of the embodiment of the light emitting element of the present invention will be described below. The second light-emitting element is made of a gallium nitride compound semiconductor represented by the chemical formula Ga 1-xy In y Al x N (where 0 <x + y <1, x> 0, y ≧ 0). a first conductivity type semiconductor layer 1b, formula Ga 1-x'-y 'In y' Al x 'N ( However, 0 <x' and + y '<1, x'> 0, y '≧ 0.) The chemical formula Ga 1-x ″ -y ″ In y ″ Al x ″ N (where 0 <x ″ + y ″ <1) , X ″> 0, y ″ ≧ 0.) A gallium nitride compound semiconductor layer 1 in which a light emitting layer 1a made of a gallium nitride compound semiconductor is sandwiched and joined (where x, x ′) > X ″, y, y ′ ≦ y ″) and the light-transmitting conductive layer 7 formed on the one main surface 1b1 and the gallium nitride system. A conductive reflective layer 8 which is a conductive layer electrically connected to a layer on the other main surface 1c1 side of the compound semiconductor layer 1 (second conductive type semiconductor layer 1c in the example of FIG. 2); The substrate 4 used for epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is removed from the other main surface 1c1 of the system compound semiconductor layer 1, and the conductive reflection layer 8 which is a conductive reflection layer is formed on the other main surface 1c1. Is formed.

上記構成において、透光性導電層7は、図1に示す発光素子における透光性導電層2と同様の構成であり、同様の材質を用いることができる。   In the above structure, the light-transmitting conductive layer 7 has the same structure as the light-transmitting conductive layer 2 in the light-emitting element shown in FIG. 1, and the same material can be used.

また、反射層である導電性反射層8は、図1に示す発光素子における導電層3および反射層5の機能を兼ね備えた働きをするものであり、第2導電型半導体層1cに良好なオーミック接合をとることができるとともに発光層1aで発生させた光を損失なく反射させることができる材質から成る滑らかな層状のものとしている。   In addition, the conductive reflective layer 8 which is a reflective layer functions to have the functions of the conductive layer 3 and the reflective layer 5 in the light-emitting element shown in FIG. 1, and is a good ohmic layer for the second conductive semiconductor layer 1c. A smooth layer is formed of a material that can be bonded and can reflect the light generated in the light emitting layer 1a without loss.

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(SnO),酸化インジウム(In),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。なかでも、アルミニウム(Al)または銀(Ag)は、発光層1aが発する青色または紫外の光に対して反射率が高いので好適である。また、上記材質の中から選択した複数層を積層したものとしても構わない。なお、導電性反射層8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。 Examples of such materials include aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), tin (Sn), molybdenum (Mo), silver (Ag), Gold (Au), Niobium (Nb), Tantalum (Ta), Vanadium (V), Platinum (Pt), Lead (Pb), Beryllium (Be), Tin oxide (SnO 2 ), Indium oxide (In 2 O 3 ) , Indium tin oxide (ITO), gold-silicon (Au-Si) alloy, gold-germanium (Au-Ge) alloy, gold-zinc (Au-Zn) alloy, gold-beryllium (Au-Be) alloy, etc. May be used. Among these, aluminum (Al) or silver (Ag) is preferable because it has a high reflectance with respect to blue or ultraviolet light emitted from the light emitting layer 1a. Further, a plurality of layers selected from the above materials may be laminated. Note that the surface of the conductive reflective layer 8 does not necessarily have to be perfectly smooth, but care must be taken because the reflectance may decrease if the surface is not smooth.

図2に示す本発明の発光素子の実施の形態の他の例によれば、上記構成とすることから、図1に示す発光素子と同様に、窒化ガリウム系化合物半導体層1を挟んでいる透光性導電層7および導電性反射層8が、発光層1aから導電性反射層8側に出射された光を透光性導電層7側に反射し、その反射した光を透光性導電層7側から基板9に吸収されることなく出射させる働きをする。そのため、発光層1aの内部で発生した光を発散させずに所望の方向(この例では透光性導電層7側)に集中させて効率良く取り出すことができるので、窒化ガリウム系化合物半導体層1の透光性導電層7側から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ものとなる。   According to another example of the embodiment of the light emitting device of the present invention shown in FIG. 2, since it has the above-described configuration, the transmissive structure sandwiching the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 as in the light emitting device shown in FIG. The photoconductive layer 7 and the electroconductive reflective layer 8 reflect the light emitted from the light emitting layer 1a to the electroconductive reflective layer 8 side and transmit the reflected light to the translucent conductive layer. The light is emitted from the side 7 without being absorbed by the substrate 9. Therefore, the light generated inside the light emitting layer 1a can be concentrated and taken out in a desired direction (in this example, the translucent conductive layer 7 side) without diverging, so that the gallium nitride compound semiconductor layer 1 The light extraction efficiency from the light-transmitting conductive layer 7 side is greatly improved, and a high performance capable of obtaining a good emission intensity with a small electric power.

また、透光性導電層7および導電性反射層8は両方とも、窒化ガリウム系化合物半導体層1にエピタキシャル成長によらずに設けることができるため、透光性導電層7および導電性反射層8に用い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。その結果、導電性反射層8で反射する光の反射特性および透光性導電層7を透過する光の透過特性が向上するように、透光性導電層7および導電性反射層8の材質や表面形状等をそれぞれ適切なものとすることができる。   Moreover, since both the translucent conductive layer 7 and the conductive reflective layer 8 can be provided on the gallium nitride compound semiconductor layer 1 without using epitaxial growth, the translucent conductive layer 7 and the conductive reflective layer 8 are provided. Various materials and manufacturing processes can be selected from an optical standpoint. As a result, the materials of the translucent conductive layer 7 and the conductive reflective layer 8 are improved so that the reflection characteristics of light reflected by the conductive reflective layer 8 and the transmission characteristics of light transmitted through the translucent conductive layer 7 are improved. The surface shape and the like can be made appropriate.

また、図2に示す本発明の発光素子の実施の形態の他の例によれば、その他に次のような作用効果を有している。   In addition, according to another example of the embodiment of the light emitting device of the present invention shown in FIG. 2, the following other effects are obtained.

透光性導電層7および導電性反射層8は窒化ガリウム系化合物半導体層1にバイアス電圧を印加するように、窒化ガリウム系化合物半導体層1の両主面1b1,1c1を挟むように配置されているため、透光性導電層7および導電性反射層8により窒化ガリウム系化合物半導体層1に均一なバイアス電流を流すことができる。その結果、発光層1a全面において良好に発光させることができるので、小さい電力でさらに良好な発光強度を得ることができる高性能なものとなる。   The translucent conductive layer 7 and the conductive reflective layer 8 are arranged so as to sandwich both main surfaces 1b1 and 1c1 of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 so as to apply a bias voltage to the gallium nitride compound semiconductor layer 1. Therefore, a uniform bias current can be supplied to the gallium nitride compound semiconductor layer 1 by the translucent conductive layer 7 and the conductive reflective layer 8. As a result, since the entire light emitting layer 1a can be made to emit light satisfactorily, a high performance capable of obtaining a better light emission intensity with a small electric power is obtained.

また、第2導電型半導体層1cに発光層1aおよび第1導電型半導体層1bが形成されていない領域を設けてこの領域に導電層3を形成しなくてもよいので、発光層1aと透光性導電層7の光取り出し部分との面積を大きくすることができ、その結果、良好な発光強度を得ることができる。また、第2導電型半導体層1cに発光層1aおよび第1導電型半導体層1bが形成されていない領域を設ける工程をなくすことができ、製造が簡単なものとなる。   In addition, it is not necessary to provide a region where the light emitting layer 1a and the first conductive type semiconductor layer 1b are not formed in the second conductive type semiconductor layer 1c and to form the conductive layer 3 in this region. The area with the light extraction portion of the photoconductive layer 7 can be increased, and as a result, good emission intensity can be obtained. Further, it is possible to eliminate the step of providing a region where the light emitting layer 1a and the first conductivity type semiconductor layer 1b are not formed in the second conductivity type semiconductor layer 1c, and the manufacturing becomes simple.

また、導電性反射層8上に基体9が接合されていてもよい。この基体9は図1に示す発光素子の場合と同様の材質を用いることができ、同様の作用効果を有するものであるが、この場合には、導電性の材質とすることが望ましい。導電性を有する基体9を用いることにより、発光素子を実装する実装用基板側から基体9,導電性反射層8を介して窒化ガリウム系化合物半導体層1に電気的接続を取ることができ、実装の容易なものとすることができる。   Further, the base 9 may be bonded on the conductive reflective layer 8. The substrate 9 can be made of the same material as that of the light emitting element shown in FIG. 1 and has the same function and effect. In this case, it is desirable to use a conductive material. By using the base 9 having conductivity, electrical connection can be established from the mounting substrate side on which the light emitting element is mounted to the gallium nitride compound semiconductor layer 1 via the base 9 and the conductive reflective layer 8. It can be easy.

また、図1および図2に示す本発明の発光素子は、上記各構成に対して、透光性導電層2もしくは透光性導電層7の上に、または透光性導電層2もしくは透光性導電層7と窒化ガリウム系化合物半導体層1との間に反射防止層(図示せず)を形成してもよい。   The light-emitting element of the present invention shown in FIG. 1 and FIG. 2 has the above-described configuration on the light-transmitting conductive layer 2 or the light-transmitting conductive layer 7 or the light-transmitting conductive layer 2 or the light-transmitting layer. An antireflection layer (not shown) may be formed between the conductive conductive layer 7 and the gallium nitride compound semiconductor layer 1.

この反射防止層は、透光性導電層2もしくは透光性導電層7の上に、または透光性導電層2もしくは透光性導電層7と窒化ガリウム系化合物半導体層1との間に、例えば石英(SiO),アルミナ(Al)またはポリカーボネート等の誘電体を単層もしくは多層に形成すればよい。この場合には、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、反射防止層の膜厚を発光層1aで発生した紫外〜近紫外光の反射防止層内における波長の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。 The antireflection layer is formed on the translucent conductive layer 2 or the translucent conductive layer 7 or between the translucent conductive layer 2 or the translucent conductive layer 7 and the gallium nitride compound semiconductor layer 1. For example, a dielectric such as quartz (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), or polycarbonate may be formed in a single layer or multiple layers. In this case, the refractive index is gradually decreased from the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 side, or the film thickness of the antireflection layer is changed to the wavelength in the antireflection layer of ultraviolet to near ultraviolet light generated in the light emitting layer 1a. What is necessary is just to make it become about 1/4. As a result, the multiple reflected lights in the antireflection layer weaken each other and easily interfere with each other, and a standing wave is less likely to be generated.

上記のように反射防止層を設けたときには、反射防止層により、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〜近紫外光を窒化ガリウム系化合物半導体層1の反射層5もしくは導電性反射層8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透光性導電層2もしくは透光性導電層7側に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、反射防止層を透過する光の透過特性が向上するように反射防止層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である透光性導電層2もしくは透光性導電層7側に効率良く光を取り出すことができる。   When the antireflection layer is provided as described above, the antireflection layer causes the ultraviolet to near ultraviolet light generated inside the gallium nitride compound semiconductor layer 1 to be reflected in the reflection layer 5 of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 or conductive reflection. Since the light can be transmitted without reflecting to the surface side on which the layer 8 is formed, the light attenuated by multiple reflection inside the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 is reduced, and the light-transmitting conductive layer 2 or the light-transmitting conductive layer 2 is transmitted. Since light can be efficiently extracted to the photoconductive layer 7 side, the light extraction efficiency can be further improved. Further, since such an antireflection layer can be provided without using epitaxial growth, there is an advantage that various materials and manufacturing processes used for the antireflection layer can be selected from an optical standpoint. The light-reflecting conductive layer 2 or the light-transmitting conductive layer 7 that is the light extraction surface can be efficiently irradiated with light having a suitable refractive index, surface shape, etc. Can be taken out.

また、このような反射防止層に対して、例えば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、多角錐およ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ようなものも含む。また、多角錐状および円錐状のいずれかのものに対し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ようなものも含む。また、基部または開口部の幅は、発光層1aで発生した紫外〜近紫外光の反射防止層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。   In addition, for example, a large number of protrusions whose top portion is smaller than the base portion or a large number of depressions whose bottom portion is smaller than the opening portion may be formed on the main surface. Specifically, the structure of the protrusion or the depression of the antireflection layer may be a polygonal pyramid shape or a conical shape. Note that the polygonal pyramid or conical shape includes a polygonal pyramid or a cone having a curved surface having no inflection point in an arbitrary cross section in addition to the polygonal pyramid and the cone. Moreover, it is good also as what made the top part planar shape with respect to either a polygonal pyramid shape or a cone shape. Further, the protrusion or depression of the antireflection layer may be hemispherical. The hemispherical shape includes not only a hemisphere but also a slope whose hemisphere has a curved line having no inflection point in an arbitrary cross section. In addition, the width of the base or opening is set to be not more than 1 times the wavelength in the antireflection layer of ultraviolet to near ultraviolet light generated in the light emitting layer 1a, and the height from the base to the top or from the opening to the bottom is 1 It should be more than double.

このような突起または窪みは、フォトリソグラフィ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。このような突起または窪みは反射防止層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。   Such protrusions or depressions may be formed by etching using a photolithography technique and a dry or wet etching technique. What is necessary is just to form as many such protrusions or depressions as possible with no gap with respect to the surface of the antireflection layer.

なお、このような反射防止層を透光性導電層2もしくは透光性導電層7と窒化ガリウム系化合物半導体層1との間に形成する場合、窒化ガリウム系化合物半導体層1の一方主面1b1側の面をフォトリソグラフィとドライエッチングもしくはウェットエッチングとを用いてエッチングすることにより、窒化ガリウム系化合物半導体層1の一部(第1導電型半導体層1bの一部)に上述の突起または窪みを形成してもよい。このときには、窒化ガリウム系化合物半導体層1を厚さ方向で見たときに、突起または窪みによる凹凸が形成された部位を反射防止層とする。   When such an antireflection layer is formed between the translucent conductive layer 2 or the translucent conductive layer 7 and the gallium nitride compound semiconductor layer 1, one main surface 1b1 of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is used. By etching the side surface using photolithography and dry etching or wet etching, the above-described protrusions or depressions are formed on a part of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 (a part of the first conductivity type semiconductor layer 1b). It may be formed. At this time, when the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 is viewed in the thickness direction, the portion where the projections or depressions are formed is used as the antireflection layer.

反射防止層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、反射防止層に斜め方向から入射する光を透過させることができる。従って、反射防止層を透過させることができる、反射防止層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一層向上させることができる。   When the antireflection layer has such protrusions or depressions, the incident angle of light incident on the surface of the protrusions or depressions can be reduced even when the protrusions or depressions enter the antireflection layer from an oblique direction. Since it functions to prevent reflection by making it larger than the critical angle, light incident from an oblique direction can be transmitted to the antireflection layer. Therefore, since the range of the incident angle of light with respect to the antireflection layer that can be transmitted through the antireflection layer can be widened, the light extraction efficiency can be further improved.

次に、本発明の発光素子の製造方法について実施の形態の一例を以下に説明する。化学式XB(ただし、XはTiおよび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ー層(図示せず)と、このバッファー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−yInAlN(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上に透光性導電層2を形成する工程と、透光性導電層2上を保護した状態でバッファー層から基板4を除去する工程と、バッファー層の基板4を除去した面に反射層5を形成する工程とを具備する構成である。さらに詳細には次のとおりである。 Next, an example of an embodiment of the method for manufacturing a light emitting element of the present invention will be described below. On the main surface of the substrate 4 made of a diboride single crystal represented by the chemical formula XB 2 (where X includes at least one of Ti and Zr), the chemical formula Ga 1-x′-y ′ In y ′ A buffer layer (not shown) made of a gallium nitride compound semiconductor represented by Al x ′ N (where 0 <x ′ + y ′ <1, x ′> 0, y ′ ≧ 0); a second conductive semiconductor layer 1c made of the same composition as the buffer layer, the chemical formula Ga 1-x "-y" In y "Al x" N ( However, 0 <x "+ y"<1, x "> 0, y A light emitting layer 1a made of a gallium nitride compound semiconductor represented by “≧ 0” and a chemical formula Ga 1-xy In y Al x N (where 0 <x + y <1, x> 0, y ≧ The first conductivity type semiconductor layer 1b made of a gallium nitride compound semiconductor represented by Epitaxial growth (where x, x ′> x ″, y, y ′ ≦ y ″), a step of forming the translucent conductive layer 2 on the first conductivity type semiconductor layer 1b, In this configuration, the substrate 4 is removed from the buffer layer while the photoconductive layer 2 is protected, and the reflective layer 5 is formed on the surface of the buffer layer from which the substrate 4 is removed. Further details are as follows.

図3(a)〜(g)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上に透光性導電層2を形成する工程と、透光性導電層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層5を形成する工程とを示す。   FIGS. 3A to 3G are cross-sectional views showing respective steps of the first light emitting device manufacturing method of the present invention. The gallium nitride compound semiconductor layer 1 including the light emitting layer 1a on the substrate 4 is shown in FIGS. The step of epitaxial growth, the step of forming the light-transmitting conductive layer 2 on the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1, and the substrate 4 is removed from the gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 while protecting the light-transmitting conductive layer 2 And a step of forming the reflective layer 5 on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from which the substrate 4 has been removed.

具体的には、図3(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(ZrB)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として、基板4上にGa1−x’Alx’N(ただし、0<x’<1)から成るバッファー層(図示せず)を介して、バッファー層と同じ組成の第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−xAlN(ただし、0<x<1)から成る第1導電型半導体層1bとを順に形成する。 Specifically, as shown in FIG. 3A, a gallium nitride-based compound semiconductor layer 1 is formed on a substrate 4 made of, for example, zirconium boride (ZrB 2 ) single crystal as a diboride single crystal. Epitaxial growth is performed by a growth (MOCVD) method. As the gallium nitride compound semiconductor layer 1, the same composition as the buffer layer is formed on the substrate 4 through a buffer layer (not shown) made of Ga 1-x ′ Al x ′ N (where 0 <x ′ <1). Second conductive semiconductor layer 1c, a light emitting layer 1a made of Ga 1-x ″ Al x ″ N (where 0 <x ″ <1), and Ga 1-x Al x N (where 0 <x < The first conductive semiconductor layer 1b made of 1) is formed in order.

これらバッファー層およ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、次のように作製した。バッファー層は、基板4温度を比較的低温である400〜950℃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)程度の厚さで作製すればよい。 More specifically, the buffer layer and the gallium nitride compound semiconductor layer 1 were produced as follows. The buffer layer has a substrate 4 temperature of 400 to 950 ° C., which is a relatively low temperature, and aluminum gallium nitride (Ga 1-x ′ Al x ′ N, 0 <x ′ <1) on the substrate 4 is 20 to 300 nanometers. What is necessary is just to produce with the thickness of a meter (nm) grade.

また、第2導電型半導体層1cは、バッファー層上にそのバッファー層と同じ組成の窒化アルミニウム・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)の厚さで作製すればよい。その際、第2導電型半導体層1cのバッファー層側を比較的低温である400〜950℃で成長させ、その後に比較的高温である950〜1150℃で成長させる。また、その際、第2導電型半導体層1cの比較的低温で成長させた層には、導電性反射層2と導電層3との間で電流がほとんど流れないから、ドーパントは必ずしも必要ない。また、窒化アルミニウム・ガリウムは、上記化学式においてx’=0.26のとき(Ga0.26Al0.76N)が、硼化ジルコニウム(ZrB)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。 The second conductive semiconductor layer 1c is aluminum gallium nitride having the same composition as the buffer layer on the buffer layer (Ga 1-x 'Al x ' N, 0 <x '<1) The number micrometers ([mu] m ) To a thickness (for example, 1 to 5 μm). At that time, the buffer layer side of the second conductivity type semiconductor layer 1c is grown at a relatively low temperature of 400 to 950 ° C., and thereafter grown at a relatively high temperature of 950 to 1150 ° C. At this time, since a current hardly flows between the conductive reflective layer 2 and the conductive layer 3 in the layer of the second conductive type semiconductor layer 1c grown at a relatively low temperature, a dopant is not necessarily required. Further, aluminum gallium nitride is preferable when x ′ = 0.26 in the above chemical formula (Ga 0.26 Al 0.76 N) because the lattice constant is best matched with the zirconium boride (ZrB 2 ) single crystal.

また、発光層1aとしては、例えば、第2導電型半導体層1c上に基板4温度を700℃程度として、厚さ60〜600nm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る。 Further, as the light emitting layer 1a, for example, the substrate 4 temperature is set to about 700 ° C. on the second conductive type semiconductor layer 1c, and the aluminum nitride gallium nitride (Ga 1-x ″ Al x ″ N, A layer consisting of x ″ <x ′) is formed.

また、第1導電型半導体層1bとしては、例えば、基板4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−xAlN,x>x”)を0.1〜2μm程度の厚さで形成する。 As the first conductive semiconductor layer 1b, for example, the temperature of the substrate 4 is set to 700 to 1050 ° C., and aluminum nitride / gallium nitride (Ga 1-x Al x N, x> x ″) is 0.1 to on the light emitting layer 1a. It is formed with a thickness of about 2 μm.

次に、図3(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に透光性導電層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、透光性導電層2上の一部には、電極パッド6を真空蒸着やスパッタリング法により形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, a translucent conductive layer 2 is formed on one main surface 1b1 of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 by a vacuum deposition method or a sputtering method. Further, an electrode pad 6 is formed on a part of the translucent conductive layer 2 by vacuum deposition or sputtering.

次に、図3(c)に示すように、透光性導電層2およ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を形成する工程を実施する。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および第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、透光性導電層2と導電層3とが同じ向きに形成されていることで、実装が容易になる。なお、導電層3は透光性導電層2を形成する前に形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 3C, a part of the light-transmitting conductive layer 2 and the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is etched until the surface of the second conductivity type semiconductor layer 1c is exposed, The step of forming the conductive layer 3 is performed. In addition, a light emitting layer 1a and a first conductive type semiconductor layer 1b are formed on the second conductive type semiconductor layer 1c by forming a mask at a portion where the conductive layer 3 is formed after the second conductive type semiconductor layer 1c is formed. A region not formed may be provided, and the conductive layer 3 may be formed in that region. Thus, by forming the conductive layer 3, when the light-emitting element is mounted on a mounting substrate or the like, the translucent conductive layer 2 and the conductive layer 3 are formed in the same direction, so that mounting is possible. It becomes easy. Note that the conductive layer 3 may be formed before forming the translucent conductive layer 2.

次に、透光性導電層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を除去する工程においては、まず、図3(d)に示すように、透光性導電層2,導電層3を保護膜10で覆ってから、図3(e)に示すように、基板4を除去する。このとき、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の材質を硼化ジルコニウムとすることにより、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またはバッファー層から基板4を除去することができる。また、その他、基板4の材質がサファイアのときには、基板4と窒化ガリウム系化合物半導体層1との界面に波長が370nm程度のレーザ光を照射し、窒化ガリウム系化合物半導体層1の一部を溶融して基板4を離脱させればよい。   Next, in the step of removing the substrate 4 from the gallium nitride compound semiconductor layer 1 in a state where the top of the translucent conductive layer 2 is protected, first, as shown in FIG. After covering the conductive layer 3 with the protective film 10, the substrate 4 is removed as shown in FIG. At this time, in order to remove the substrate 4, a chemical or physical method can be used according to the material of the substrate 4. In the present invention, when the substrate 4 is made of zirconium boride, the substrate 4 can be easily removed from the gallium nitride compound semiconductor layer 1 or the buffer layer by chemically etching the substrate 4 using an acid as an etchant. Can do. In addition, when the substrate 4 is made of sapphire, the interface between the substrate 4 and the gallium nitride compound semiconductor layer 1 is irradiated with a laser beam having a wavelength of about 370 nm to melt a part of the gallium nitride compound semiconductor layer 1. Then, the substrate 4 may be detached.

また、保護膜10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。   Further, the protective film 10 may be formed of a material that can withstand the process of removing the substrate 4 and may be formed, for example, by spin coating an inorganic or organic coating material.

次に、図3(f)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層5を真空蒸着法やスパッタリング法等により形成する。   Next, as shown in FIG. 3F, the reflective layer 5 is formed on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 1 from which the substrate 4 has been removed by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like.

次に、図3(g)に示すように、反射層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9を接合する。基体9の接合は、圧着法、ロウ付法、接着剤を塗布し接着する方法等により行うことが好ましい。この場合、基体9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。   Next, as shown in FIG. 3G, the base 9 is bonded to the surface of the reflective layer 5 that is not in contact with the gallium nitride compound semiconductor layer 1. Bonding of the base body 9 is preferably performed by a pressure bonding method, a brazing method, a method of applying an adhesive, and bonding. In this case, the gallium nitride compound semiconductor layer 1 can be mechanically strengthened by the substrate 9.

最後に、保護膜10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、本発明の発光素子を作製した。また、保護膜10を除去した後に基体9を接合してもよい。   Finally, the protective film 10 was removed by, for example, a dry etching technique (dry etching) to manufacture the light emitting device of the present invention. Further, the substrate 9 may be bonded after the protective film 10 is removed.

図3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、透光性導電層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透光性導電層2および電極パッド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、高性能な発光素子を確実に作製することができる。   According to the method for manufacturing the light emitting device of the present invention shown in FIG. 3, the light-transmitting conductive layer 2 is protected in the step of removing the substrate 4 from the gallium nitride compound semiconductor layer 1, so that the gallium nitride system is protected. The surface of the compound semiconductor layer 1 and the translucent conductive layer 2 and the electrode pad 6 formed thereon can be protected from contamination and corrosion caused by, for example, an etching solution, and the gallium nitride compound semiconductor layer 1 can be machined. Therefore, a high-performance light-emitting element can be reliably manufactured.

また、基板4に硼化物単結晶を用いたことから、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とが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。   Further, since a boride single crystal is used for the substrate 4, the lattice constant of the substrate 4 made of the boride single crystal and the gallium nitride compound semiconductor layer 1 are matched, so that the gallium nitride compound semiconductor having good crystal quality is obtained. Since the layer 1 can be formed, a high-performance light-emitting element can be more reliably manufactured.

次に、本発明の照明装置について実施の形態の一例を以下に説明する。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および燐光体の少なくとも一種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。   Next, an example of an embodiment of the lighting device of the present invention will be described below. The light-emitting element according to the present invention having the above-described structure and at least one of a phosphor and a phosphor that emit light upon receiving light emitted from the light-emitting element are provided. According to such an illumination device of the present invention, the phosphor or phosphor is strongly excited by the light of the light emitting element having a good light emission intensity with a small power, so that a good illuminance can be obtained with a small power. It becomes. In addition, such an illumination device of the present invention is superior in energy saving and downsizing than conventional fluorescent lamps and discharge lamps, and is superior to fluorescent lamps and discharge lamps.

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およ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なら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。   Thus, according to the present invention, the light extraction efficiency of ultraviolet light is greatly improved, and as a result, a high-performance light-emitting element capable of obtaining good light emission intensity with low power and the high-performance light-emitting element are surely obtained. A manufacturing method of a light-emitting element that can be manufactured and a lighting device using the high-performance light-emitting element can be provided.

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、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。例えば、反射層5は発光層1aで発光させた光の一部を例えば1%程度といった透過率で透過させ、その他の光を反射するものとしてもよい。この場合には、反射層5を透過した光の強度や波長をモニターすることにより、そのモニターした結果を用いて発光強度等を制御したりすることができるものとなる。   In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, A various change and improvement can be performed in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the reflective layer 5 may transmit part of the light emitted from the light emitting layer 1a with a transmittance of about 1%, for example, and reflect other light. In this case, by monitoring the intensity and wavelength of the light transmitted through the reflective layer 5, the emission intensity and the like can be controlled using the monitored result.

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。It is typical sectional drawing which shows an example of embodiment of the light emitting element of this invention. 本発明の発光素子の実施の形態の他の例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the other example of embodiment of the light emitting element of this invention. (a)〜(g)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。(A)-(g) is typical sectional drawing for every process which shows the manufacturing method of the light emitting element of this invention, respectively. (a)〜(c)はそれぞれ第1〜第3の発光素子の従来例を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows the prior art example of the 1st-3rd light emitting element, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

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・・・透光性導電層
3・・・導電層
4・・・基板
5・・・反射層
6・・・電極パッド
7・・・透光性導電層
8・・・導電性反射層
9・・・基体
10・・・保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gallium nitride type compound semiconductor layer 1a ... Light emitting layer 1b ... 1st conductivity type semiconductor layer (p-type semiconductor layer)
1b1... One main surface 1c... Second conductivity type semiconductor layer (n-type semiconductor layer)
1c1 ... other main surface 2 ... translucent conductive layer 3 ... conductive layer 4 ... substrate 5 ... reflective layer 6 ... electrode pad 7 ... translucent conductive layer 8. ..Conductive reflective layer 9 ... Substrate
10 ... Protective film

Claims (3)

化学式Ga1−x−yInAlN(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形成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透光性導電層と、前記窒化ガリウム系化合物半導体層の他方主面側の半導体層に電気的に接続された導電層とを具備し、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おり、前記他方主面側に反射層が形成されていることを特徴とする発光素子。 A first conductivity type semiconductor layer made of a gallium nitride compound semiconductor represented by the chemical formula Ga 1-xy In y Al x N (where 0 <x + y <1, x> 0, y ≧ 0); A gallium nitride compound represented by the chemical formula Ga 1-x′-y ′ In y ′ Al x ′ N (where 0 <x ′ + y ′ <1, x ′> 0, y ′ ≧ 0). Between the second conductivity type semiconductor layer made of a semiconductor, the chemical formula Ga 1-x ″ -y ″ In y ″ Al x ″ N (where 0 <x ″ + y ″ <1, x ″> 0, y ″ ≧ 0.) A gallium nitride compound semiconductor layer formed by sandwiching a light emitting layer composed of a gallium nitride compound semiconductor (where x, x ′> x ″, y, y ′ ≦ y ″) And a semiconductor layer on the other main surface side of the gallium nitride compound semiconductor layer. A substrate used for epitaxial growth of the gallium nitride compound semiconductor layer is removed from the other main surface of the gallium nitride compound semiconductor layer. A light-emitting element, wherein a reflective layer is formed on a surface side. 化学式XB(ただし、XはTiおよび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ー層と、該バッファー層と同じ組成の第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−yInAlN(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透光性導電層を形成する工程と、前記透光性導電層上を保護した状態で前記バッファー層から前記基板を除去する工程と、前記バッファー層の前記基板を除去した面に反射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。 On the main surface of the substrate made of a diboride single crystal represented by the chemical formula XB 2 (wherein X includes at least one of Ti and Zr), the chemical formula Ga 1-x′-y ′ In y ′ A buffer layer made of a gallium nitride compound semiconductor represented by Al x ′ N (where 0 <x ′ + y ′ <1, x ′> 0, y ′ ≧ 0), and the same composition as the buffer layer a second conductive type semiconductor layer of the formula Ga 1-x "-y" in y "Al x" N ( provided, however, that 0 <x "+ y"< 1, x "> 0, y" ≧ 0.) a light emitting layer made of gallium nitride-based compound semiconductor represented in, represented by the chemical formula Ga 1-x-y in y Al x N ( where the 0 <x + y <1, x> 0, y ≧ 0.) A step of epitaxially growing a first conductive semiconductor layer made of a gallium nitride compound semiconductor However, x, x ′> x ″, y, y ′ ≦ y ″), a step of forming a translucent conductive layer on the first conductive type semiconductor layer, and on the translucent conductive layer A method of manufacturing a light emitting device, comprising: removing the substrate from the buffer layer in a state where the substrate is protected; and forming a reflective layer on the surface of the buffer layer from which the substrate is removed. 請求項1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および燐光体の少なくとも一種とを具備することを特徴とする照明装置。 An illuminating device comprising: the light-emitting element according to claim 1; and at least one of a phosphor and a phosphor that emit light upon receiving light emitted from the light-emitting element.
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