JP2013030817A - 半導体発光素子及び半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装性が高く、動作特性が良好で、光取り出し効率が高い半導体発光素子及び半導体発光装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた発光層と、を有する積層構造体と、前記ｐ型半導体層に接して設けられたｐ側電極と、前記ｎ型半導体層に接して設けられたｎ側電極と、前記ｎ側電極が設けられていない領域において前記ｎ型半導体層に接して設けられ、前記発光層から放出される光に対する反射率が前記ｎ側電極の前記光に対する反射率よりも高い高反射絶縁層と、前記ｎ側電極の少なくとも一部と、前記高反射絶縁層の少なくとも一部と、に接して設けられ、前記ｎ側電極に電気的に接続された金属層と、を備えたことを特徴とする半導体発光素子が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子及び半導体発光装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子においては、発光層で生じた光が素子の外部に直接取り出される他、素子内の各種の界面や各種の電極などによって反射して外部に取り出される。

光取り出し効率を上げるために、素子形状や電極形状などの適正化が行われるが、素子の動作電流、実装のための電極形状、及び、光反射特性に各種の制約があり、適正化による光取り出し効率の向上には限界がある。

特許文献１には、光取り出し効率向上のために、フリップチップマウント型の半導体発光素子の主面の一部及び側面に反射性の誘電多層膜を設ける構成が開示されているが、動作特性、光取り出し効率、金バンプ配置の容易性などの実装性の点で改良の余地がある。

特開２００７−３２４５８５号公報

本発明は、実装性が高く、動作特性が良好で、光取り出し効率が高い半導体発光素子及び半導体発光装置を提供する。

本発明の一態様によれば、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた発光層と、を有する積層構造体と、前記ｐ型半導体層に接して設けられたｐ側電極と、前記ｎ型半導体層に接して設けられたｎ側電極と、前記ｎ側電極が設けられていない領域において前記ｎ型半導体層に接して設けられ、前記発光層から放出される光に対する反射率が前記ｎ側電極の前記光に対する反射率よりも高い高反射絶縁層と、前記ｎ側電極の少なくとも一部と、前記高反射絶縁層の少なくとも一部と、に接して設けられ、前記ｎ側電極に電気的に接続された金属層と、を備えたことを特徴とする半導体発光素子が提供される。

本発明の別の一態様によれば、半導体発光素子と、前記半導体発光素子が実装される実装部品と、を備え、前記半導体発光素子は、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた発光層と、を有する積層構造体と、前記ｐ型半導体層に接して設けられたｐ側電極と、前記ｎ型半導体層に接して設けられたｎ側電極と、前記ｎ側電極が設けられていない領域において前記ｎ型半導体層に接して設けられ、前記発光層から放出される光に対する反射率が前記ｎ側電極の前記光に対する反射率よりも高い高反射絶縁層と、前記ｎ側電極の少なくとも一部と、前記高反射絶縁層の少なくとも一部と、に接して設けられ、前記ｎ側電極に電気的に接続された金属層と、を有し、前記積層構造体の第１主面の側のｐ型半導体層の一部が除去された領域において前記ｎ型半導体層が露出され、前記ｎ側電極及び前記高反射絶縁層は、前記露出された前記ｎ型半導体層に接して設けられ、前記ｐ側電極は、前記ｎ側電極が設けられた前記積層構造体の前記第１主面の側の前記ｐ型半導体層に接して設けられ、前記実装部品は複数の実装電極を有し、前記半導体発光素子の前記第１主面と、前記実装部品の前記実装電極と、が対向して配置され、前記金属層が前記実装電極のいずれかに電気的に接続され、前記ｐ側電極が前記実装電極の別のいずれかに電気的に接続されていることを特徴とする半導体発光装置が提供される。

本発明によれば、実装性が高く、動作特性が良好で、光取り出し効率が高い半導体発光素子及び半導体発光装置が提供される。

実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。 第１比較例の半導体発光素子を示す模式図である。 第２比較例の半導体発光素子を示す模式図である。 第３比較例の半導体発光素子を示す模式図である。 第４比較例の半導体発光素子を示す模式図である。 実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式図である。 実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式図である。 実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。 実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は模式的平面図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。

図１に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０は、積層構造体１０ｓと、ｐ側電極５０と、ｎ側電極４０と、高反射絶縁層６０と、ｎ側パッド層４１（上層金属層）と、を備える。

積層構造体１０ｓは、ｎ型半導体層１０と、ｐ型半導体層２０と、ｎ型半導体層１０とｐ型半導体層２０との間に設けられた発光層３０と、を有する。発光層３０は、例えば多重量子井戸構造を有する。

ｐ側電極５０は、ｐ型半導体層２０に接して設けられる。ｎ側電極４０は、ｎ型半導体層１０に接して設けられる。

高反射絶縁層６０は、ｎ型半導体層１０に接して設けられる。高反射絶縁層６０の発光層３０から放出される光（発光光）に対する反射率は、ｎ側電極４０の発光光に対する反射率よりも高い。

ｎ側パッド層４１は、ｎ側電極４０の少なくとも一部と、高反射絶縁層６０の少なくとも一部と、の上に設けられ、ｎ側電極４０に電気的に接続される。

例えば、積層構造体１０ｓのｎ型半導体層１０は、例えば、サファイアからなる基板５の上に、ＡｌＮバッファ層を介して設けられ、ｎ型半導体層１０の上に発光層３０が設けられ、さらにその上にｐ型半導体層２０が設けられる。

そして、本具体例の半導体発光素子１１０においては、この積層構造体１０ｓの第１主面１０ａにおいて、ｎ側電極４０とｐ側電極５０とが設けられている。
すなわち、積層構造体１０ｓの第１主面１０ａの側のｐ型半導体層２０及び発光層３０の一部が、例えばエッチングにより除去された領域において、ｎ型半導体層１０が露出され、その領域のｎ型半導体層１０の上に、ｎ側電極４０及び高反射絶縁層６０が設けられる。そして、第１主面１０ａのｐ型半導体層２０の上にｐ側電極５０が設けられる。

ｎ側電極４０には、ｎ型半導体層１０に対してオーミック特性を有する材料が用いられる。ｎ側電極４０には、例えば、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜を用いることができる。ｎ側電極４０は、シンター処理することにより、ｎ型半導体層１０上でオーミックコンタクト領域となる。なお、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜の厚さは、例えば３００ｎｍとされる。

なお、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜をシンターしたｎ側電極４０の発光光に対する反射率は比較的低く、例えば約１０％であるが、ｎ型半導体層１０に対するオーミックコンタクト性は良好である。すなわち、ｎ側電極４０に用いられる材料は、電気的特性が重視されて選定され、発光層３０から放出される発光光に対するｎ側電極４０の反射率への要求は緩和されている。

さらに、ｎ側電極４０に、銀または銀合金を用いることもできる。すなわち、後述するように、ｎ型半導体層１０として単結晶のＡｌＮバッファ層上に形成された結晶を用いた場合には、ｎ型半導体層１０のコンタクト層における不純物濃度を高くすることができ、低コンタクト抵抗および良好なオーミック特性を得ることができるため、高反射率ではあるが、通常はコンタクト抵抗が高くオーミック特性の悪い、銀または銀合金をｎ側電極４０として用いることができる。

一方、高反射絶縁層６０には、発光層３０から放出される発光光に対する反射率が高い材料及び構成が用いられる。すなわち、発光光に対する高反射絶縁層６０の反射率は、ｎ側電極４０の反射率よりも相対的に高い。

高反射絶縁層６０は、例えば、互いに積層され、屈折率が互いに異なる複数の誘電体膜を含むことができる。これにより、発光光に対する反射率を高くすることができる。
高反射絶縁層６０は、例えば、ｎ側パッド層４１の直下の領域におけるｎ側電極４０が形成されていない領域に設けられている。

そして、ｎ側電極４０の上に、ｎ側パッド層４１が設けられる。ｎ側パッド層４１は、ｎ側電極４０と電気的に接続され、さらに、高反射絶縁層６０の少なくとも一部を覆っている。本具体例では、ｎ側パッド層４１は、ｎ側電極４０及び高反射絶縁層６０の全体を覆っている。

ｎ側パッド層４１は、ｎ型半導体層１０に外部から電流を通電するためのパッドとなる部分である。すなわち、ｎ側パッド層４１の領域において、例えば金バンプやボンディングワイヤなどの接続部材が設けられる。

ｎ側パッド層４１には、例えば、高反射絶縁層６０に対する密着性や、金バンプやボンディングワイヤなどの接続部材に対する密着性や、接続部材に含まれる各種の元素の拡散に対する耐性や、接続部材への実装工程における温度上昇などに対する耐性などが、ｎ側電極４０よりも高い材料及び構成を適用できる。例えば、通常ｎ側電極４０はシンター処理を行うため、金バンプに対する密着性や接続時の衝撃に対する耐性に問題があるが、金バンプ用に適切な材料を選べるｎ側パッド層４１ではそのような問題を回避することができる。

ｎ側パッド層４１としては、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜が用いられる。このＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜の厚さは、例えば５００ｎｍとされる。
また、後述するように、ｎ側パッド層４１は、積層構造体１０ｓの側に設けられ、アルミニウム、アルミニウム合金、ロジウム及びロジウム合金の少なくともいずれかを含む層を有することもできる。

そして、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）の面積は、高反射絶縁層６０がｎ型半導体層１０とｎ側パッド層４１とに挟まれている領域の面積よりも小さく設定される。

ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）の面積は、高反射絶縁層６０がｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）の面積よりも小さく、それと同時に、高反射絶縁層６０がｎ側パッド層４１に接触する領域（対向する領域）の面積よりも小さい。

これにより、反射率が低いｎ側電極４０の面積（ｎ型半導体層１０に対向する領域の面積）を、反射率が高い高反射絶縁層６０の面積（ｎ型半導体層１０に対向する領域の面積）よりも小さくすることで、発光光の吸収領域を減らし、光の取り出し効率が向上できる。例えば、オーミック特性が良好で低反射率のｎ側電極４０の面積を、動作電圧低減に必要な最低限の大きさに小さくすることで、低い動作電圧と、高い光取り出し効率と、を実現できる。

さらに、半導体発光素子１１０においては、ｎ側半導体２０に接続される電極として、オーミック特性が良好なｎ側電極４０と、例えば密着性などの実装特性が良好なｎ側パッド層４１と、の積層構造が採用されている。これにより、金バンプやボンディングワイヤ等の接続部材との接続はｎ側パッド層４１に対して行われるので、ｎ側電極４０には、密着性などの接続部材との良好な接続特性は要求されず、ｎ側電極４０は、ｎ側半導体層１０に対するオーミック特性のみを満たせば良い。このため、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に対するオーミック特性を最高にできる。これにより、動作電圧を低減し、良好な動作特性を得るためのｎ側電極４０の面積が最小化できる。

そして、ｎ側電極４０の面積が縮小されただけ、反射率の高い高反射絶縁層６０の面積を拡大でき、高反射絶縁層６０の面積を最大化できる。

そして、ｎ側パッド層４１を、ｎ側電極４０の上だけではなく、高反射絶縁層６０の上にも設けることで、ｎ側パッド層４１の面積を最大化できる。そして、ｎ側パッド層４１の面積を大きくすることで、金バンプの形成が容易となり、実装性が向上できる。
すなわち、上記のように、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）の面積が、高反射絶縁層６０がｎ側パッド層４１に接触する領域（対向する領域）の面積よりも小さく設定され、これにより、ｎ側パッド層４１の全体の面積を最大化できる。

このように、半導体発光素子１１０によれば、オーミック特性が良好なｎ側電極４０の面積を最小化し、高反射絶縁層６０の面積を最大化し、さらに、密着性などの実装性が良好なｎ側パッド層４１の面積を最大化でき、低動作電圧で、高光取り出し効率で、実装性が高い半導体発光素子を提供できる。

すなわち、半導体発光素子１１０の第１主面１０ａのｎ型半導体層１０の露出面において、ｎ側電極４０と、高反射絶縁層６０と、それらの上に設けられたｎ側パッド層４１と、が配置されるとき、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）の面積が、高反射絶縁層６０がｎ型半導体層１０とｎ側パッド層４１とに挟まれている領域の面積よりも小さく設定されることで、ｎ側電極４０がｎ型半導体層１０に直接対向する領域の面積が最小化でき、高反射絶縁層６０及びｎ側パッド層４１の面積がそれぞれ最大化できる。

さらに、ｎ側電極４０のｎ側パッド層４１に対向する領域の面積は、高反射絶縁層６０がｎ型半導体層１０とｎ側パッド層４１とに挟まれている領域の面積よりも小さくする構成が望ましい。これにより、より確実に、ｎ側電極４０がｎ型半導体層１０に直接対向する領域の面積を最小化でき、高反射絶縁層６０及びｎ側パッド層４１の面積をそれぞれ最大化できる。

なお、ｐ側電極５０には、反射率が比較的高い材料を用いることで、ｐ側電極５０における光吸収による損失は抑制でき、本実施形態におけるｎ側電極４０、高反射絶縁層６０及びｎ側パッド層４１の構成により、ｎ側電極４０における光吸収による損失が低減できる。

なお、図１（ｂ）に例示したように、半導体発光素子１１０においては、積層構造体１０ｓの第１主面１０ａが四角形であり、ｎ側電極４０は、この四角形の第１主面１０ａの１つの頂点に近接した角部に設けられているが、本発明はこれに限らず、後述するように、第１主面１０ａにおけるｎ側電極４０、ｐ側電極５０、高反射絶縁層６０及びｎ側パッド層４１の配置、及び、それらの形状は各種の変形が可能である。

以下、半導体発光素子１１０の構成の具体例、及び、その製造方法の例について説明する。
半導体発光素子１１０の積層構造体１０ｓは、例えばサファイアからなる基板５の上に形成された窒化物半導体を含む。積層構造体１０ｓとなる各層が、例えば、表面がサファイアｃ面からなる基板５の上に、有機金属気相成長法を用いて以下のように、形成される。

すなわち、まず、基板５の上に、バッファ層として、高炭素濃度の第１ＡｌＮバッファ層(例えば、炭素濃度が３×１０^１８ｃｍ^−３〜５×１０^２０ｃｍ^−３で、厚さが３ｎｍ（ナノメートル）〜２０ｎｍ）、高純度第２ＡｌＮバッファ層(例えば、炭素濃度が１×１０^１６ｃｍ^−３〜３×１０^１８ｃｍ^−３で、厚さが２μｍ（マイクロメートル））、及び、ノンドープＧａＮバッファ層（例えば厚さが３μｍ）が、この順で順次形成される。上記の第１ＡｌＮバッファ層、及び、高純度第２ＡｌＮバッファ層は、単結晶の窒化アルミニウム層である。

その上に、ｎ型半導体層１０として、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層(例えば、Ｓｉ濃度が１×１０^１８ｃｍ^−３〜５×１０^１８ｃｍ^−３で、厚さが４μｍ）、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｓｉ濃度が５×１０^１８ｃｍ^−３〜１×１０^２０ｃｍ^−３で、厚さが０．２μｍ）、及び、Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．１０Ｇａ_０．９０Ｎクラッド層（例えば、Ｓｉ濃度が１×１０^１８ｃｍ^−３で、厚さが０．０２μｍ）が、この順番で順次形成される。

その上に、発光層３０として、Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎバリア層と、ＧａＩｎＮ井戸層と、が交互に３周期積層され、さらに、多重量子井戸の最終Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎバリア層、及び、Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎ層（例えば、Ｓｉ濃度が０．８×１０^１９ｃｍ^−３〜１．０×１０^１９ｃｍ^−３で、厚さが０．０１μｍ）、がさらに積層される。Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎバリア層においては、例えばＳｉ濃度が１．１×１０^１９ｃｍ^−３〜１．５×１０^１９ｃｍ^−３とされる。最終Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎバリア層の厚さは、例えば０．０７５μｍである。なお、発光層３０における発光光の波長は、例えば３８０ｎｍである。

さらに、ｐ型半導体層２０として、ノンドープＡｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎスペーサ層（例えば厚さが０．０２μｍ）、Ｍｇドープｐ型Ａｌ_０．２８Ｇａ_０．７２Ｎクラッド層(例えば、Ｍｇ濃度が１×１０^１９ｃｍ^−３で、厚さが０．０２μｍ）、Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層(例えば、Ｍｇ濃度が１×１０^１９ｃｍ^−３で、厚さが０．１μｍ）、及び、高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層(例えば、Ｍｇ濃度が２×１０^２０ｃｍ^−３で厚さが０．０２μｍ）が、この順で順次形成される。

なお、高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層のＭｇ濃度を１×１０^２０ｃｍ^−３台と高めに設定することで、ｐ側電極５０とのオーミック特性が向上する。ただし、半導体発光ダイオードの場合、半導体レーザダイオードとは異なり、高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層と発光層３０との距離が近いため、Ｍｇ拡散による特性の劣化が懸念される。そこで、ｐ側電極５０と高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層との接触面積が広く、動作時の電流密度が低いことを利用して、電気特性を大きく損ねることなく高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層のＭｇ濃度を１×１０^１９ｃｍ^−３台に抑えることで、Ｍｇの拡散を防ぐことができ、発光特性を改善させることができる。

また、高炭素濃度の第１ＡｌＮバッファ層は、基板５との結晶型の差異を緩和する働きをし、特に螺旋転位を低減する。また、高純度第２ＡｌＮバッファ層は、表面が原子レベルで平坦化する。そのため、この上に成長するノンドープＧａＮバッファ層の欠陥が低減されるが、そのためには、高純度第２ＡｌＮバッファ層の膜厚は、１μｍよりも厚いことが好ましい。また、歪みによるそり防止のためには、高純度第２ＡｌＮバッファ層の厚みが４μm以下であることが望ましい。高純度第２ＡｌＮバッファ層に用いられる材料は、ＡｌＮに限定されず、Ａｌ_xＧａ_１−ｘＮ(０．８≦ｘ≦１）でも良く、これにより、ウェーハのそりを補償することができる。

ノンドープＧａＮバッファ層は、高純度第２ＡｌＮバッファ層上で３次元島状成長をすることにより、欠陥低減の役割を果たす。ノンドープＧａＮバッファ層の成長表面が平坦化するには、ノンドープＧａＮバッファ層の平均膜厚は２μｍ以上であることが必要である。再現性とそり低減の観点から、ノンドープＧａＮバッファ層の総膜厚は、４μｍ〜１０μｍが適切である。

これらのバッファ層を採用することで、従来の低温成長ＡｌＮバッファ層と比較して欠陥を約１／１０に低減することができる。この技術によって、ｎ型ＧａＮコンタクト層への高濃度Ｓｉドーピングや、紫外帯域発光でありながらも高効率な半導体発光素子を作ることができる。また、バッファ層における結晶欠陥を低減することにより、バッファ層での光の吸収も抑制できる。

このように、積層構造体１０ｓは、ｎ側電極４０及びｐ側電極５０が設けられる第１主面１０ａに対向する第２主面１０ｂの側に設けられ、サファイアからなる基板５をさらに有することができる。そして、ｎ型半導体層１０と発光層３０と第ｐ型半導体層２０とは、単結晶の窒化アルミニウム層（例えば、上記の第１ＡｌＮバッファ層及び高純度第２ＡｌＮバッファ層）を介して、上記の基板５の上に形成されることが望ましい。なお、この時も、基板５、及び、上記のバッファ層の少なくとも一部は、取り除かれても良い。

また、上記の窒化アルミニウム層は、基板５の側に設けられ、基板５とは反対の側よりも炭素の濃度が相対的に高い部分を有することが望ましい。すなわち、基板５の側に高炭素濃度の第１ＡｌＮバッファ層が設けられ、基板５とは反対の側に上記高純度第２ＡｌＮバッファ層が設けられることが望ましい。

次に、上記の積層構造体１０ｓへのｎ側電極４０及びｐ側電極５０の形成について説明する。
まず、積層構造体１０ｓの主面の一部の領域において、ｎ型コンタクト層（例えば上記のＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層）が表面に露出するように、例えばマスクを用いたドライエッチングによって、ｐ型半導体層２０及び発光層３０の一部を除去する。

次に、パターニングされたリフトオフ用レジストを、露出したｎ型コンタクト層上に形成し、真空蒸着装置を用いて、例えば、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜を形成し、ｎ側電極４０を形成する。Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜の厚さは、例えば３００ｎｍとされる。そして、６５０℃の窒素雰囲気でシンター処理を行う。

次に、ｐ側電極５０を形成するために、パターニングされたリフトオフ用レジストをｐ型コンタクト層（例えば上記の高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層）の上に形成し、真空蒸着装置を用いて、例えば、Ａｇ／Ｐｔ積層膜を２００ｎｍの膜厚で形成し、上記のリフトオフ用レジストをリフトオフした後に、６５０℃の窒素雰囲気でシンター処理を行う。これにより、ｐ側電極５０が形成される。

次に、ｎ側電極４０から露出したｎ型半導体層１０の上に、高反射絶縁層６０となる誘電体積層膜を形成する。
誘電体積層膜においては、互いに屈折率の異なる２種類以上の誘電体が２層以上積層される。例えば、誘電体積層膜には、互いに屈折率の異なる第１誘電体層（例えば、ＳｉＯ_２層）と、第２誘電体層（例えば、ＴｉＯ_２層）と、の積層膜の組み合わせを５組積層した積層膜（すなわち、合計１０層の誘電体層を有する積層膜）を用いることができる。

この時、第１誘電体層及び第２誘電体層のそれぞれの膜厚は、それぞれの屈折率をｎとし、発光層３０からの発光波長をλとした時、λ／（４ｎ）の厚さに設定される。すなわち、誘電体積層膜は、第１屈折率ｎ_１を有する第１誘電体層と、第１屈折率ｎ_１とは異なる第２屈折率ｎ_２を有する第２誘電体層と、を交互に複数積層してなり、発光層３０の発光波長をλとした時、第１誘電体層のそれぞれの厚さは実質的にλ／（４ｎ_１）であり、第２誘電体層のそれぞれの厚さは実質的にλ／（４ｎ_２）である。これにより、発光層３０からの発光光を効率良く反射し、第１及び第２半導体層１０及び２０の側に反射させることができる。

なお、高反射絶縁層６０（誘電体積層膜）は、ｎ側電極４０の一部を覆い、ｎ側電極４０の上に乗り上げても良く、また、高反射絶縁層６０（誘電体積層膜）は、ｎ側電極４０と必ずしも接触していなくても良い。

そして、ｎ側電極４０と高反射絶縁層６０とを覆うように、ｎ側パッド層４１として、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜を５００ｎｍの膜厚で形成する。

次いで、劈開またはダイヤモンドブレード等により、積層構造体１０ｓを切断し、個別の素子とし、半導体発光素子１１０が作製される。

半導体発光素子１１０の外部からｐ側電極５０へ注入され、積層構造体１０ｓを通ってｎ側電極４０まで流れる電流は、ｎ側電極４０を通って、半導体発光素子１１０の外部へ取り出される。すなわち、ｎ側パッド層４１の上に、半導体発光素子１１０と外部端子との接触のためのワイヤボンディングやバンプが形成される。このｎ側パッド層４１は、上記のワイヤボンディングやバンプがｎ側パッド層４１内の領域に確実に配置されるように、ある程度以上広い面積を有するように設計される。例えば、ｎ側パッド層４１が形成される領域の幅（長さ）は、例えば、５０μｍ〜１５０μｍ程度である。

このとき、反射率の低いｎ側電極４０の面積を動作電圧低減に必要な最低限の面積に抑え、高反射絶縁層６０の面積を出来るだけ大きくし、さらに、それらの上に設けられるｎ側パッド層４１の面積を大きくすることができる。これにより、発光光の吸収領域を減らし、反射領域を増やすことができ、発光層３０から放出された光を高い効率で半導体発光素子１１０の外部に取り出すことができる。

そして、ｎ側電極４０の上に、ｎ側電極４０よりも密着性や各種の耐性が強いｎ側パッド層４１が積層され、このｎ側パッド層４１に外部の接続部材が接続されるため、電気的接続が確実に行われ、生産性が向上でき、また、信頼性も向上する。

このように、半導体発光素子１１０によれば、低動作電圧、高光取り出し効率、高実装性、高生産性、高信頼性の半導体発光素子を提供できる。
そして、フリップチップマウントを行った際においても、半導体層内で反射を繰り返す発光光のうちの多くの部分を、基板５の側へ反射させることができ、光取り出し効率が向上できる。

なお、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、ｎ型半導体層１０、ｐ型半導体層２０及び発光層３０を含む半導体層に用いられる材料は、特に限定されず、Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）等の窒化ガリウム系化合物半導体が用いられる。これらの半導体層の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、有機金属気相成長法や分子線エピタキシャル成長法等の技術を用いることができる。

基板５に用いられる材料は、特に限定されず、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ及びＳｉなどを用いることができる。なお、基板５は、積層構造体１０ｓを形成した後、最終的に取り除かれても良い。

ｐ側電極５０は、少なくとも銀またはその合金を含むことができる。
銀以外の金属の単層膜の可視光帯域に対する反射効率は、４００ｎｍ以下の紫外域では波長が短くなるほど低下する傾向にあるが、銀は３７０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外帯域の光に対しても高い反射効率特性を有する。そのため、紫外発光の半導体発光素子で、且つｐ側電極５０が銀合金の場合、半導体界面側のｐ側電極５０は、銀の成分比が大きいほうが望ましい。ｐ側電極５０の膜厚は、光に対する反射効率を確保するため、１００ｎｍ以上であることが好ましい。

ｐ側電極５０をＡｇ／Ｐｔ積層膜で形成し、その後シンター処理を行うことで、ｐ−ＧａＮコンタクト層（例えば、上記の高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層）とＡｇとの界面にごくわずかなＰｔを拡散させることができる。これにより、Ａｇの密着性が向上するほか、Ａｇ特有の高効率反射特性を損なうことなく、コンタクト抵抗を下げることができる。これにより、ｐ側電極５０に要求される高効率反射特性と低動作電圧特性とを高度に両立させることができる。例えば、ｐ側電極５０にＡｇ／Ｐｔ積層膜を用いると、Ａｇ単層膜を用いた場合と比較して、光出力はほぼ同じ値を示しつつ、２０ｍＡ時の動作電圧を０．３Ｖ減少させることができる。

ＡｇとＰｔと、及び、ＡｇとＰｄと、は固溶関係にあるため、ＰｔまたはＰｄが、Ａｇと混ざることにより、Ａｇのマイグレーションを抑えることができる。特に、ＰｄとＡｇとは全固溶体であるため、Ａｇのマイグレーションをより有効に抑えることができる。これらの組み合わせをｐ側電極５０に採用することで、高電流注入時においても高い信頼性を得ることができる。

ｐ側電極５０に銀またはその合金を採用した際、ｐ側電極５０とｎ側電極４０との距離が離れるほど、銀またはその合金からのマイグレーションによる絶縁不良や耐圧不良のリスクが減少する。積層構造体１０ｓの積層方向からみたときの半導体発光素子の中心付近においてｎ側電極４０に対向したｐ側電極５０は、露光精度などのプロセス条件が許す限り、ｐ型コンタクト層の端まで形成されている方が、光取り出し効率が高くなる。

半導体発光素子１１０において、ｎ側電極４０は、第１主面１０ａに対して平行な平面内において、高反射絶縁層６０よりもｐ側電極５０の側に設けられている。すなわち、本具体例では、ｎ側電極４０とｐ側電極５０との間に高反射絶縁層６０が設けられない。これにより、ｎ側電極４０とｐ側電極５０とが互いに近接でき、積層構造体１０ｓに効率的に電流を通電できる。

ｐ側電極５０からｎ側電極４０へ流れる電流経路を考えた際、ｐ側電極５０とｎ側電極４０との間の距離が最も短い領域に電流が集中する傾向にあるため、電界集中を緩和させるには、ｐ側電極５０とｎ側電極４０が接触する領域のうち、上記距離が最も短い領域がなるべく長くなるように設計する方が好ましい。

また、積層構造体１０ｓの積層方向からみたときに、ｐ側電極５０とｎ側電極４０とが互いに対向する領域の長さが長いほど、ｐ側電極５０とｎ側電極４０との間の電流経路の幅が広がるため、電界集中が緩和され、ｐ側電極５０の劣化が抑制される。

上記の効果を考慮して、ｐ側電極５０及びｎ側電極４０の面積と形状、並びに、ｐ側電極５０とｎ側電極４０との間の距離が適切に設定される。

ｎ側電極４０の面積が広いほど、オーミックコンタクト領域が増えるため動作電圧は減少する傾向にある。ただし、動作時の電流経路はｐ側電極５０に対向した領域のｎ側電極４０に集中する傾向にあるため、ｎ側電極４０の面積がある程度以上広くなると、ｎ側電極４０の面積の拡大に伴う動作電圧の減少の傾向が飽和する。一方、ｎ側電極４０の面積が狭いほど、高効率反射特性を有する高反射絶縁層の面積を広くできるため、光取り出し効率の向上が見込まれる。また、ｎ側電極４０の面積が小さいほど、積層構造体１０ｓ内で反射される光がｎ側電極４０に入射して吸収される割合が下がるため、光取り出し効率の向上が見込まれる。
上記の効果を考慮して、オーミック特性を有するｎ側電極４０と、高効率反射特性を有する高反射絶縁層６０と、の面積及び形状が、適切に設定される。

高反射絶縁層６０に誘電体積層膜を用いた場合、組み合わせた誘電体の屈折率比が大きいほど、また、異なる屈折率を有する層の組み合わせ数（ペア数）が多いほど、反射率が上昇し、膜厚や波長に対するマージンも広くなる。

また、積層構造体１０ｓから高反射絶縁層６０（例えば誘電体積層膜）に入射する光の入射角が、高反射絶縁層６０の法線から傾くほど、反射率は増加し、あるしきい角度で全反射する。

上記の特性に基づいて、高反射絶縁層６０となる誘電体積層膜の条件を適切に設定することにより、高反射絶縁層６０は、金属反射膜よりも高性能な反射膜として機能することができ、光取り出し効率が向上できる。本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、高反射絶縁層６０に用いられる誘電体積層膜の設計反射率は、９９．７％である。

誘電体積層膜には、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ハフニウム（Ｈｆ）、セリウム（Ｃｅ）、亜鉛（Ｚｎ）などの酸化物、窒化物又は酸窒化物などを用いることができる。

積層する誘電体膜の総膜厚は、絶縁性確保のために５０ｎｍ以上が望ましく、誘電体膜のクラック抑制のために１０００ｎｍ以下とすることが望ましい。特に、動作時の発熱による異種材料間の応力を抑制するため、誘電体積層膜の半導体層側の第１層目は、半導体層に近い線膨張係数を持つ材料が好ましい。例えば、半導体層がＧａＮである場合は、誘電体積層膜の半導体層側の第１層目は、例えばＳｉＮを用いることが好ましい。誘電体積層膜は、異なる種類の誘電体を積層することにより、内部に掛かる応力を緩和させることができるため、総膜厚が増加しても、単層の場合と比較すると割れやひびなどの破損は起きにくく、且つ半導体層に対する応力も緩和させることができるため、信頼性が向上する。特に、引っ張り応力と圧縮応力を有する誘電体を積層することにより、応力緩和効果が促進される。

さらに、単結晶ＡｌＮバッファ層上に形成された結晶を用いれば、ｎ型ＧａＮコンタクト層に高濃度Ｓｉドーピングが可能となり、ｎ側電極４０とのコンタクト抵抗を大幅に減らすことができる。このため、従来はオーミック特性が悪く、コンタクト抵抗が高かった高効率反射膜である銀または銀合金をｎ側電極４０として採用することが可能となり、更なる光取り出し効率の向上が見込まれる。さらに、結晶欠陥低減により通常は効率が低下する４００ｎｍより短波長域でも高い発光効率が実現できる。

このように、ｎ側電極４０は、銀またはその合金を含むことができる。その際、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０の側は、銀の成分比が大きいほうが望ましい。ｎ側電極４０の厚さは、光に対する反射効率を確保するため、１００ｎｍ以上であることが好ましい。

なお、基板５上での結晶型の差異を緩和するために、基板５上に非晶質または多結晶のＡｌＮ層を設けた場合には、バッファ層自体が光の吸収体となるため、発光素子としての光の取り出し効率が低下してしまうが、サファイアからなる基板５上に、高炭素濃度単結晶ＡｌＮバッファ層（例えば上記の第１ＡｌＮバッファ層）、及び、高純度単結晶ＡｌＮバッファ層（例えば上記の高純度第２ＡｌＮバッファ層）を介して、ｎ型半導体層１０、発光層３０及びｐ型半導体層２０が形成されることにより、これらのバッファ層は光の吸収体とはなり難くなる。さらに、これにより、結晶欠陥を大幅に減らせることができ、結晶内における吸収体を大幅に減らすことができる。この場合、発光光の結晶内での反射の回数が上昇できるので、積層構造体１０ｓの横方向（端面に向かう方向）への光の取り出し効率を向上できると共に、高効率反射領域であるｐ側電極５０及び高反射絶縁層６０へ効率良く光を反射させることが可能となる。

（第１の比較例）
図２は、第１比較例の半導体発光素子の構造を示す模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は模式的平面図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図２に表したように、第１比較例の半導体発光素子１１９ａにおいては、ｎ型半導体層１０の第１主面１０ａにおいては、ｎ側電極４０と、その上のｎ側パッド層４１と、が設けられているが、高反射絶縁層６０が設けられていない。

このような構成を有する第１比較例の半導体発光素子１１９ａの作製においては、半導体発光素子１１０と同様に、積層構造体１０ｓを形成した後、ｎ型コンタクト層が表面に露出するように、ｐ型半導体層２０と発光層３０と取り除き、ｎ側電極４０を形成し、シンター処理を行う。このとき、用いるマスクの形状を半導体発光素子１１０の場合から変更し、ｎ側電極４０の平面形状を図２（ｂ）に示した形状とする。そして、同様にして、ｐ側電極５０を形成し、その後、ｎ側電極４０を覆うようにｎ側パッド層４１を形成する。

このような第１比較例の半導体発光素子１１９ａにおいては、高反射絶縁層６０が設けられず、反射率が低いｎ側電極４０が大きな面積で設けられている。このため、発光層３０から放出された光の取り出し効率が低い。

（第２の比較例）
図３は、第２比較例の半導体発光素子の構造を示す模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は模式的平面図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図３に表したように、第２比較例の半導体発光素子１１９ｂにおいては、ｎ側電極４０とｐ側電極５０とを除く領域と、素子の周辺領域と、に、高反射絶縁層６０が設けられている。そして、ｎ側電極４０を覆いつつ、高反射絶縁層６０の一部の上に、ｎ側パッド層４１が設けられている。そして、この場合には、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）の面積は、高反射絶縁層６０がｎ型半導体層１０とｎ側パッド層４１とに挟まれている領域の面積よりも大きい。

すなわち、反射率が低いｎ側電極４０の面積が、高反射絶縁層６０の面積よりも大きく、このため、半導体発光素子１１９ｂにおいては、光の取り出し効率が低い。

なお、本比較例の半導体発光素子１１９ｂにおいては、素子の周辺領域と、ｐ側電極５０に隣接した領域にも高反射絶縁層６０が設けられているが、後述するように、本実施形態に係る半導体発光素子においてもこの領域に高反射絶縁層６０を設けることができる。従って、本比較例の半導体発光素子１１９ｂと、半導体発光素子１１０と、を比較する場合には、ｎ側電極４０の領域に着目して比較すれば良く、この比較において、本比較例の半導体発光素子１１９ｂは、半導体発光素子１１０よりも相対的に光の取り出し効率が低い。

（第３の比較例）
図４は、第３比較例の半導体発光素子の構造を示す模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は模式的平面図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図４に表したように、第３比較例の半導体発光素子１１９ｃにおいては、第２比較例の半導体発光素子１１９ｂに比べてｎ側電極４０近傍の高反射絶縁層６０の領域が拡大され、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）の面積が、高反射絶縁層６０がｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）よりも小さくなっている。ただし、この場合には、ｎ側パッド層４１は、ｎ側電極４０の上のみに設けられており、ｎ側パッド層４１は、高反射絶縁層６０の上には設けられていない。

このような構成を有する本比較例の半導体発光素子１１９ｃにおいては、低反射率のｎ側電極４０がｎ型半導体層１０に接する面積が縮小され、高反射絶縁層６０の面積が拡大されているため、光取り出し効率が高くできるが、ｎ側パッド層４１が、高反射絶縁層６０の上に設けられず、ｎ側パッド層４１の面積は小さく、実装性が悪く、例えば、素子の小型化が困難になる他、歩留まりが低くなり、生産性が低下する。また、ｎ側電極４０に用いる材料およびシンター条件には、ｎ型半導体層１０に対する良好なオーミック特性のほかに、高反射絶縁層６０に対する密着性や高反射絶縁層６０と接触した状態でシンターすることによって高反射絶縁層６０の材料の一部がｎ側電極４０へ拡散しないことが要求されるため、ｎ側電極４０に用いられる材料やシンター条件への制約が厳しくなる。その結果、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に対するオーミック特性が十分に高められない。動作電圧低減のためにｎ側電極４０の面積を大きくしようとすると、光取り出し効率が低下する。

（第４の比較例）
図５は、第４比較例の半導体発光素子の構造を示す模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は模式的平面図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図５に表したように、第４比較例の半導体発光素子１１９ｄにおいては、第３比較例の半導体発光素子１１９ｃにおいて、ｎ側パッド層４１を設けないものである。なお、半導体発光素子１１９ｄの第１主面１０ａの構造は、特許文献１に開示されている構造に類似している。

このような構成を有する本比較例の半導体発光素子１１９ｄにおいては、低反射率のｎ側電極４０がｎ型半導体層１０に接する面積が縮小され、高反射絶縁層６０の面積が拡大されているため、光取り出し効率が高くできるが、ｎ側電極４０の上には、ｎ側パッド層４１が設けられておらず、金バンプやボンディングワイヤなどの接続部材は、ｎ側電極４０に直接接触する。

このため、ｎ側電極４０に用いる材料およびシンター条件には、ｎ型半導体層１０に対する良好なオーミック特性の他に、金バンプやボンディングワイヤなどの接続部材に対する密着性や、接続部材に含まれる各種の元素の拡散に対する耐性、さらには、接続部材への実装工程における温度上昇などに対する耐性が、要求される。この要求のために、ｎ側電極４０に用いられる材料やシンター条件への制約が厳しくなり、材料やシンター条件の選択範囲が狭まる。この結果、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に対するオーミック特性が十分に高められない。このように、本比較例の半導体発光素子１１９ｄにおいては、十分な信頼性を確保しようとすると、動作電圧が上昇し、また、ｎ側電極４０の面積を大きくしようとすると光取り出し効率が低下する。

これに対し、既に説明したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、ｎ側電極４０とｎ側パッド層４１との積層構造を採用することで、ｎ側電極４０に用いる材料への要求を緩和し、良好なオーミック特性を有する材料を用いることができる。そして、ｎ側電極４０の面積を必要最低限に縮小し、高反射絶縁層６０の面積を出来るだけ大きくし、さらに、それらの上に設けられるｎ側パッド層４１の面積を拡大でき、十分な信頼性を確保しつつ、実装性を高め、動作電圧を低下させ、光取り出し効率が高い半導体発光素子が提供できる。

図６は、本発明の第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は模式的平面図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図６に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１１においては、ｎ側電極４０が、透明導電膜４２を含む。本具体例では、ｎ側電極４０が、透明導電膜４２と、反射金属膜４３と、を有している。これ以外は、半導体発光素子１１０と同様とすることができるので説明を省略する。

透明導電膜４２は、ｎ型半導体層１０に接して設けられる。反射金属膜４３は、透明導電膜４２のｎ型半導体層１０とは反対の側に設けられる。すなわち、例えば、反射金属膜４３は、透明導電膜４２とｎ側パッド層４１との間に設けられる。

透明導電膜４２は、発光層３０から放出される光に対して透光性を有する。そして、透明導電膜４２には、ｎ型半導体層に対する良好なオーミック特性を有する材料を用いることができる。

一方、反射金属膜４３は、ｎ型半導体層１０には接しないようにすることができるので、反射金属膜４３は、ｎ側パッド層４１と透明導電膜４２との間に電流が通電できれば、その他は反射率が高いという特性を満足すれば良い。

このように、半導体発光素子１１１におけるｎ側電極４０は、ｎ型半導体層１０の側に設けられ、発光層３０から放出される光に対して透光性を有する透明導電膜４２を含む。

透明導電膜４２には、透過させる発光波長よりも大きなバンドギャップを持つ材料の膜、または、透過させる発光波長における吸収係数の逆数よりも厚さが十分薄い金属膜を用いることができる。透明導電膜４２には、例えば、ニッケル、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛の少なくとも１つを含む透明な導電膜を用いることができる。

反射金属膜４３は、発光光に対する高い反射特性を有する金属膜を少なくとも含む。反射金属膜４３として、３７０〜４００ｎｍの発光光に対して高い反射特性を示す金属である、銀またはアルミニウムを採用することができる。

反射金属膜４３の全体がｎ側パッド層４１によって覆されることができるので、反射金属膜４３に接して金バンプ等が形成されない構成が可能である。このため、反射金属膜４３に要求される密着性は、ｐ側電極４０やｎ側パッド層４１よりも緩和される。

透明導電膜４２は、半導体発光素子１１１内で反射された発光層３０からの光を透過させて、反射金属膜４３で反射させる役割と、ｎ型半導体層１０と良好な電気特性で接触する役割と、反射金属膜４３で用いられる銀やアルミニウムがｎ型半導体層１０と反応すること、または、ｎ型半導体層１０内に拡散することを防ぐ役割と、を有する。このため、透明導電膜４２の平面形状は、反射金属膜４３の平面形状と実質的に同じであることが好ましい。

透明導電膜４２の膜厚は、任意であり、例えば、１ｎｍ〜５００ｎｍの間の厚さとされる。

このような構成を有する半導体発光素子１１１によれば、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０の側にオーミック特性が良好で透明な透明導電膜４２を配置し、透明導電膜４２の上に導電性で反射性の反射金属膜４３を配置することで、高いオーミック特性と高い反射率とを両立させることができ、また、信頼性も向上できる。

なお、ｎ側電極４０が反射金属膜４３を有さず、ｎ側電極４０の全体が透明導電膜４２であっても良い。すなわち、ｎ側電極４０は、ニッケル、酸化インジウムスズ及び酸化亜鉛の少なくとも１つを含み、ｎ型半導体層１０及びｎ側パッド層４１に電気的に接触しており、発光層３０から放出される光に対して透光性を有する透明導電であっても良い。この場合には、ｎ側電極４０を通過した光は、ｎ側パッド層４１で反射され、積層構造体１０ｓの側に進行し、外部に取り出される。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は模式的平面図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図７に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１２においては、積層構造体１０ｓの第１主面１０ａのｎ型半導体層１０及びｐ型半導体層２０が、一部の開口部を除いて、高反射絶縁層６０（例えば誘電体積層膜）で覆われている。そして、ｐ側電極５０の上に拡散防止層５３が設けられ、その上にｐ側パッド層５１が設けられている。また、積層構造体１０ｓの第１主面１０ａのｐ型半導体層２０及び発光層３０の部分のメサ部が斜面状のテーパ部を有している。これ以外は、半導体発光素子１１０と同様とすることができるので説明を省略する。

このような半導体発光素子１１２は、例えば以下のようにして製造される。
すなわち、半導体発光素子１１０と同様に、積層構造体１０ｓを形成した後、ｎ型コンタクト層が表面に露出するように、ｐ型半導体層２０と発光層３０と取り除く。この時のエッチング処理は、積層構造体１０ｓのメサ部が、例えば、第１主面１０ａの法線から約２０度で傾斜したテーパ形状になるように行われる。

この後、熱ＣＶＤ装置を用いて、誘電体膜となるＳｉＯ_２膜を２００ｎｍの膜厚で積層構造体１０ｓの第１主面１０ａ上に形成する。

次に、パターニングされたリフトオフ用レジストをｎ型コンタクト層（例えば上記のＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層）上に形成し、露出したｎ型コンタクト層上のＳｉＯ_２膜の一部を例えばフッ化アンモン処理で取り除く。ＳｉＯ_２膜が取り除かれた領域に、真空蒸着装置を用いて、例えば、ｎ側電極４０となるＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜を、例えば３００ｎｍの厚さで形成し、上記のリフトオフ用レジストをリフトオフした後に、６５０℃の窒素雰囲気でシンター処理を行う。これにより、ｎ側電極４０が形成される。なお、ｎ側電極４０の幅は１０μｍである。

次に、ｐ側電極５０を形成するため、パターニングされたリフトオフ用レジストをｐ型コンタクト層（例えば上記の高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層）上に形成し、フッ化アンモン処理を行い、ｐ型コンタクト層を露出させる。その際、ｐ側電極５０と誘電体膜のＳｉＯ_２膜との間に、ｐ型コンタクト層が露出するように、フッ化アンモンの処理時間を調整する。具体的には、例えば、エッチングレートが４００ｎｍ／分の場合、ｐ側電極５０を形成する領域のＳｉＯ_２膜を取り除くための時間と、上記領域のすぐ脇に位置するｐ型コンタクト層を１μｍ幅で露出させるオーバーエッチングの時間と、の合計の時間は、３分程度である。ＳｉＯ_２膜が取り除かれた領域に、真空蒸着装置を用いて、例えば、Ａｇ／Ｐｔ積層膜を２００ｎｍの厚さで形成し、リフトオフ後に３５０℃の酸素雰囲気でシンター処理を行う。

次に、拡散防止層５３として、ｐ側電極５０上を覆うように、リフトオフ法で、例えば、Ｐｔ膜とＷ膜の組み合わせを、５組みの組み合わせで形成する。なお、この拡散防止層５３の合計の厚さは例えば６００ｎｍである。

次に、ｐ側電極５０が形成されていないｐ型半導体層２０の上、及び、ｎ型半導体層１０の上の誘電体膜の上に、高反射絶縁層６０となる誘電体積層膜を形成する。
例えば、ＳｉＯ_２膜とＴｉＯ_２膜との組み合わせを５組積層する。ただし、素子の周辺部では、誘電体積層膜が除去されていても良く、また、素子の周辺部では、素子分離工程などにより誘電体積層膜が破損されていても良い。

また、図７においては、高反射絶縁層６０は、ｐ側電極５０及びｎ側電極４０に接触していないが、高反射絶縁層６０の一部が、ｐ側電極５０またはｎ側電極４０の上に乗り上げても良い。

そして、ｎ側パッド層４１とｐ側パッド層５１となるＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜を、ｐ側電極５０及びｎ側電極４０を覆いつつ、高反射絶縁層６０の一部を覆うように形成する。この形成においては、例えばリフトオフ法が用いられる。また、高反射絶縁層６０の厚さは、例えば１０００ｎｍとされる。

そして、劈開またはダイヤモンドブレード等により、積層構造体１０ｓを切断し、個別の素子とし、半導体発光素子１１２が作製される。半導体発光素子１１２の大きさは、例えば、３００μｍ角である。

なお、上記の工程において、オーミックメタルであるｐ側電極５０とｎ側電極４０とを形成する前に、誘電体膜（上記のＳｉＯ_２膜）を積層構造体１０ｓの半導体層に形成することで、電極形成工程において電極と半導体層との界面に付着するコンタミネーションを大幅に減らすことができるため、信頼性や歩留まり、電気特性、光学特性を向上させることができる。

ｎ側電極４０の反射率が低く、ｐ側電極５０を含めたｎ側電極４０以外の領域における反射率が高い場合は、ｎ側電極４０に対向するｐ側電極５０の直下で発光した光が、サファイアからなる基板５と結晶層との界面で反射して、すぐにｎ側電極４０へ到達して吸収されないように、ｐ側電極５０とｎ側電極４０との距離を多少大きくする方が良い。

例えば、ｎ側電極４０の幅を１０μｍとすると、半導体発光素子１１２の電極形成面（第１主面１０ａ）におけるｎ側電極４０の面積の占める割合は、第１比較例の半導体発光素子１１９ａにおいては、１３％程度であるのに対して、本具体例の半導体発光素子１１２においては、２％程度であり、ｎ側電極４０の面積の割合を大幅に減少できる。このように、半導体発光素子１１２によれば、光の吸収領域を大幅に縮小することができ、さらに、縮小した吸収領域に高反射絶縁層６０を形成することにより、反射領域を拡大することができ、光取り出し効率がさらに向上する。

ｐ側電極５０が拡散防止層５３及びｐ側パッド層５１によって覆われることで、ｐ側電極５０が外気から隔離されるため、ｐ側電極５０が水分やイオン不純物に晒されにくくなり、ｐ側電極５０のマイグレーションや酸化、硫化反応を抑えることができる。

また、ｐ側電極５０とｎ側電極４０とが互いに対向する側のｐ側電極５０の端部に近接してｐ側パッド層５１が形成され、ｐ側電極５０に近接して電流経路が生成されるため、ｐ側電極５０への電流集中が緩和される。

それと同時に、ｐ側電極５０と、誘電体膜（上記のＳｉＯ_２膜）と、が対向する領域、または、ｐ側電極５０と、高反射絶縁層６０とが対向する領域、の端部付近において、ｐ型半導体層２０とｐ側パッド層５１とで挟まれた領域がそれぞれ形成されるため、誘電体膜または高反射絶縁層６０を挟んでｐ型半導体層２０とｐ側パッド層５１との間に弱い電界がかかる。その結果、ｐ側電極５０から誘電体膜または高反射絶縁層６０にかけて電界が徐々に弱くなる構造を作ることができるため、この領域における電界集中を緩和することができる。

さらに、本実施形態に係る半導体発光素子においては、製造工程に特別な工夫は必要なく、従来と同じ工程、工程数で形成できる。これらの効果により、半導体発光素子のリーク電流低減、絶縁特性向上、耐圧特性向上、発光強度の向上、寿命の増大、高いスループット、低コストを実現することができる。

ｐ側パッド層５１が誘電体膜または高反射絶縁層６０を被覆する長さが長い場合は、誘電体膜または高反射絶縁層６０を介した電界の緩和構造を得る上で有利であるが、ｐ側電極５０とｎ側電極４０とがショートする危険性は高くなる。一方、短い場合は、ｐ側電極４０とｎ側電極５０とがショートする危険性は低くなる。

高反射絶縁層６０を、ｐ側電極５０及びｎ側電極４０が形成されていない第１主面１０ａのほぼ全ての領域に形成することで、反射領域を大幅に増やすことができる。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。

ｎ型半導体層１０を露出させる際に、テーパ形状を付けることによって、誘電体膜及び高反射絶縁層６０の段切れを防ぐことができる。

なお、テーパ形状の斜面上に形成した高反射絶縁層６０は、平行面（第１主面１０ａに対して平行な面）に形成した高反射絶縁層６０よりも膜厚が薄くなるため、平行面において発光光に対する各層の膜厚を光学設計した場合、テーパ形状の斜面上ではその光学設計から条件がずれることにより、その領域における反射特性が低下する。テーパ角度を小さくする（第１主面１０ａと斜面との間の角度を小さくする）ことで、斜面上に形成した高反射絶縁層６０の各膜厚が平坦面の場合に近づくため、斜面上においても光学設計に近い反射特性が得られる。また、光取り出し効率の観点からは、半導体発光素子の形状やｐ側電極５０の形状によって最適なテーパ角度が異なる。これらを考慮して、テーパ角度を決めることができる。

ｐ側電極４０とｐ側パッド層５１との間に設けられる拡散防止層５３は、ｐ側パッド層５１に含まれる物質がｐ側電極５０へ向かって拡散する、または、その物質がｐ側電極５０に含まれる材料と反応することを抑制する。この目的で、拡散防止層５３には、ｐ側電極５０に用いられる銀と反応しない、または銀に積極的に拡散しない材料を用いることができる。拡散防止層５３には、例えば、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）などの高融点金属を含む単層膜または積層膜を用いることができる。

さらに、拡散防止層５３には、多少拡散しても問題がないように仕事関数が高く、ｐ−ＧａＮコンタクト層（例えば、上記の高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層）とオーミック特性が得られやすい金属として、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）を用いることがさらに望ましい。

拡散防止層５３の厚さは、単層膜の場合は膜状態を維持できる５ｎｍ〜２００ｎｍとすることが望ましい。積層膜の場合は、特に限定されるものではなく、例えば、１０ｎｍ〜１００００ｎｍの間で選ぶことができる。

次に、本実施形態に係る半導体発光素子の変形例について説明する。
図８は、本発明の第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。
すなわち、同図（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１３〜１１６の構成を例示しており、半導体発光素子の積層構造体１０ｓの積層方向から見たときの模式的平面図である。

これらの半導体発光素子１１３〜１１６においては、ｎ側電極４０が、積層構造体１０ｓの第１主面１０ａの角部ではなく、第１主面１０ａの辺の中央部に配置されている。そして、この場合も、ｎ側電極４０のｎ型半導体層１０に接触する領域（対向する領域）の面積は、高反射絶縁層６０がｎ型半導体層１０とｎ側パッド層４１とに挟まれている領域の面積よりも小さく、これにより、半導体発光素子１１３〜１１６においても、低動作電圧、高光取り出し効率、高実装性、高生産性、高信頼性の半導体発光素子を提供できる。

図８（ａ）に表したように、半導体発光素子１１３においては、ｐ側電極５０の平面形状が凹部を有する形状を有している。この凹部は、第１主面１０ａの中央部に設けられる。そして、ｎ側電極４０が、積層構造体１０ｓの第１主面１０ａの１つの辺に沿った第１辺部４０ｐ１と、第２辺部４０ｐ２と、第１辺部４０ｐ１と第２辺部４０ｐ２との間の第３辺部４０ｐ３と、を有している。そして、ｎ側電極４０は、ｐ側電極５０の凹部に沿った中央延在部４０ｐ４と、第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４を繋ぐ中央部４０ｐ５と、を有している。

そして、第３辺部４０ｐ３と中央部４０ｐ５とで囲まれた領域に、高反射絶縁層６０が設けられている。

そして、ｎ側電極４０の第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２、第３辺部４０ｐ３、中央延在部４０ｐ４及び中央部４０ｐ５と、高反射絶縁層６０と、を覆うようにｎ側パッド層４１が設けられている。なお、高反射絶縁層６０の上の領域のｎ側パッド層４１に、金バンプやボンディングワイヤが設けられる。

半導体発光素子１１３においても、ｎ型半導体層１０のうち、ｐ側電極５０に対向する部分にｎ側電極４０が設けられており、効果的に電気特性を向上させることができるため、動作電圧が低減できる。

図８（ｂ）に表したように、半導体発光素子１１４においては、半導体発光素子１１３の構成において、第３辺部４０ｐ３が省略され、その領域に高反射絶縁層６０が設けられている。ｎ側電極４０のうちでｐ側電極５０に対向しない部分は、電流の通電にあまり寄与せず電気的特性にあまり影響がないので、第３辺部４０ｐ３が設けられなくても電気的特性はほとんど変化ない。そして、第３辺部４０ｐ３を省略することによって、高反射絶縁層６０の面積がさらに拡大でき、反射率が高い領域をさらに増大でき、光取り出し効率がさらに向上する。

図８（ｃ）に表したように、半導体発光素子１１５においては、半導体発光素子１１４の構成において、中央部４０ｐ５がさらに省略され、ｎ側電極４０は、第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４を有している。第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４は、ｎ側パッド層４１によって覆われ、これにより、第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４は、互いに接続され、さらに、ｎ側パッド層４１を介して、金バンプやボンディングワイヤと電気的に接続される。

半導体発光素子１１５においては、第３辺部４０ｐ３と中央部４０ｐ５とを設けないことで、高反射絶縁層６０の面積がさらに拡大でき、反射率が高い領域をさらに増大でき、光取り出し効率がさらに向上する。第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４のｐ側電極５０に対向する部分の長さを適切に設計することで、電気的特性をほとんど変化させずに光取り出し効率を向上することができる。

図８（ｄ）に表したように、半導体発光素子１１６においても、ｎ側電極４０は、第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４を有している。そして、高反射絶縁層６０は、第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４が設けられていない領域のｎ型半導体層１０の上に設けられ、高反射絶縁層６０の上にｎ側パッド層４１が設けられている。そして、第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４のそれぞれの一部と、高反射絶縁層６０と、が、ｎ側パッド層４１によって覆われている。すなわち、本具体例では、第１辺部４０ｐ１、第２辺部４０ｐ２及び中央延在部４０ｐ４のそれぞれの一部は、ｎ側パッド層４１には覆われていない。

この場合も、第３辺部４０ｐ３と中央部４０ｐ５とを設けないことで、高反射絶縁層６０の面積がさらに拡大でき、反射率が高い領域をさらに増大でき、光取り出し効率がさらに向上する。

なお、本具体例の半導体発光素子１１６においては、信頼性やマウント工程の観点から、ｎ型パッド層４１で覆われていないｎ側電極４０の上を高反射絶縁層６０で覆うことが好ましい。これにより、ｎ側電極４０の周辺の設計マージンが広がるため、ｐ側電極４０を広げることによる光取り出し効率の向上や、ｎ側電極４０形成時の位置合わせ精度のマージンを増やすことによるスループットの向上が期待できる。

本実施形態に係る半導体発光装置においては、半導体発光装置１１１〜１１６のように、ｎ側パッド層４１が設けられる領域は、正方形または円形に比較的近い長方形または楕円形など、長さと幅とが比較的近い形状であり、ｎ側パッド層４１の面積に対する周縁の長さの比は比較的小さい。一方、ｎ側電極４０は、ｐ側電極５０に対向する部分で有効に電流を流すために、ｐ側電極５０の縁部に沿った形状を有しており、ｎ側電極４０の面積に対する周縁の長さの比は比較的大きい。このように、ｎ側パッド層４１の平面形状は塊状であり、ｎ側電極４０の平面形状は、その塊の周囲に延びる枝状の形状を有している。

図９は、本発明の第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図９に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１７においては、ｎ側パッド層４１が、第１ｎ側パッド層４１１と、第１ｎ側パッド層４１１に積層された第２ｎ側パッド層４１２と、の複数の層を有している。これ以外は、半導体発光素子１１０と同様とすることができるので説明を省略する。

第１ｎ側パッド層４１１は、ｎ側電極４０及び高反射絶縁層６０の側に設けられる。第１ｎ側パッド層４１１における発光光に対する反射率は、第２ｎ側パッド層４１２よりも高い。第１パッド層４１１に用いられる材料は、反射率、及び、高反射絶縁層６０に対する密着性を重視して選定される。第１パッド層４１１には、例えば、ＡｇやＡｌを用いることができる。

一方、第２パッド層４１２に用いられる材料は、金バンプやボンディングワイヤなどの接続部材に対する密着性や、接続部材に含まれる各種の元素の拡散に対する耐性や、接続部材への実装工程における温度上昇などに対する耐性などが重視して選定される。第２パッド層４１２には、例えばＡｕが用いられる。

このように、ｎ型パッド層４１を、第１ｎ側パッド層４１１と第２ｎ側パッド層４１２との積層構造にすることで、ｎ側パッド層４１の下側部と上側部とに要求される性能を分離することができ、最も高い性能を発揮させることができる。これにより、実装性、動作特性及び光取りだし効率をさらに向上させることができる。

なお、ｎ側パッド層４１を積層構造とする構成は、既に説明した本発明の実施形態に係る全ての半導体発光素子にも適用でき、同様の効果が得られる。

（第２の実施の形態）
本発明の半導体発光装置は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を用いた半導体発光装置である。ここで、この半導体発光素子には、第１の実施形態に係るいずれかの半導体発光素子を用いることができるが、以下では、半導体発光素子１１０を用いる例として説明する。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１０に表したように、本実施形態に係る半導体発光装置２０１は、半導体発光素子１１０と、半導体発光素子１１０が実装されるサブマウント２４（実装部品）と、を備える。

サブマウント２４は、複数の実装電極を有する。本具体例では、サブマウント２４は、ｎ側実装電極２４ａ（第１実装電極）と、ｐ側実装電極２４ｂ（第２実装電極）と、を有する。

そして、半導体発光素子１１０の第１主面１０ａと、サブマウント２４と、が対向して配置され、ｎ側パッド層４１が、サブマウント２４の実装電極のいずれかに電気的に接続され、ｐ側電極５０がサブマウント２４の実装電極の別のいずれかに電気的に接続される。すなわち、例えば、ｎ側パッド層４１がｎ側実装電極２４ａに電気的に接続され、ｐ側電極５０がｐ側実装電極２４ｂに電気的に接続される。

すなわち、半導体発光装置２０１は、フリップチップ方式で半導体発光素子１１０が実装される構成を有している。

さらに、半導体発光装置は、半導体発光素子１１０の発光層３０から放射される光（第１光）を吸収し、その光（第１光）の波長とは異なる波長の光（第２光）を放出する波長変換層２１０をさらに備える。波長変換層２１０には、例えば後述する第１蛍光体層２１１及び第２蛍光体層２１２を用いることができる。

このような構成を有する半導体発光装置２０１によれば、本発明の実施形態に係る半導体発光素子を用いることで、実装性が高く、動作特性が良好で（動作電圧が低く）、光取り出し効率が高いフリップチップ型の半導体発光装置を提供できる。さらに、上記の波長変換層２１０を設けることで、所望の色特性の発光装置を提供することができる。

以下、半導体発光装置２０１の具体例についてさらに、説明する。
図１０に表したように、本実施形態に係る半導体発光装置２０１においては、セラミック等からなる容器２２の内面に反射膜２３が設けられており、反射膜２３は容器２２の内側面と底面に分離して設けられている。反射膜２３は、例えばアルミニウム等からなるものである。このうち容器２２の底部に設けられた反射膜２３の上に、図１に例示した半導体発光素子１１０がサブマウント２４を介して設置されている。

半導体発光素子１１０のｎ側パッド層４１と、ｐ側電極５０（または、ｐ側パッド層５１）には、ボールボンダによって、それぞれ第１金バンプ２５ａ及び第２金バンプ２５ｂが設けられ、半導体発光素子１１０は、サブマウント２４に固定されている。

すなわち、サブマウント２４の表面には、互いに絶縁されたｎ側実装電極２４ａとｐ側実装電極２４ｂとが設けられている。そして、ｎ側パッド層４１がｎ側実装電極２４ａに電気的に接続され、ｐ側電極５０がｐ側実装電極２４ｂに電気的に接続され、半導体発光素子１１０は、サブマウント２４に固定される。なお、第１及び第２金バンプ２５ａ及び２５ｂを用いずに、直接サブマウント２４へ半導体発光素子１１０を固定しても良い。

これら半導体発光素子１１０、サブマウント２４及び反射膜２３の固定には、接着剤による接着や半田等を用いることが可能である。

サブマウント２４のｎ側実装電極２４ａ及びｐ側実装電極２４ｂは、それぞれ容器２２側に設けられた図示しない電極に対してボンディングワイヤ２６により接続されている。この接続は、内側面の反射膜２３と、底面の反射膜２３と、の間の部分において行われている。

また、半導体発光素子１１０やボンディングワイヤ２６を覆うように赤色蛍光体を含む第１蛍光体層２１１が設けられており、この第１蛍光体層２１１の上には、青色、緑色または黄色の蛍光体を含む第２蛍光体層２１２が設けられている。これらの蛍光体層の上には、シリコン樹脂からなる蓋部２７が設けられている。

第１蛍光体層２１１は、樹脂及びこの樹脂中に分散された赤色蛍光体を含む。
赤色蛍光体としては、例えばＹ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、Ｙ_２Ｐ,Ｖ）Ｏ_４等を母材として用いることができ、これに３価のＥｕ（Ｅｕ^３＋）を付活物質として含ませる。すなわち、Ｙ_２Ｏ_３:Ｅｕ^３＋、ＹＶＯ_４:Ｅｕ^３＋等を赤色蛍光体として用いることができる。Ｅｕ^３＋の濃度は、モル濃度で１％〜１０％とすることができる。赤色蛍光体の母材としては、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４の他に、ＬａＯＳやＹ_２（Ｐ, Ｖ）Ｏ_４等を用いることができる。また、Ｅｕ^３＋の他にＭｎ^４＋等を利用することもできる。特に、ＹＶＯ_４母体に、３価のＥｕと共に少量のＢｉを添加することにより、３８０ｎｍの吸収が増大するので、さらに発光効率を高くすることができる。また、樹脂としては、例えば、シリコン樹脂等を用いることができる。

また、第２蛍光体層２１２は、樹脂、並びに、この樹脂中に分散された青色、緑色及び黄色の少なくともいずれかの蛍光体、を含む。例えば、青色蛍光体と緑色蛍光体を組み合わせた蛍光体を用いても良く、また、青色蛍光体と黄色蛍光体とを組み合わせた蛍光体を用いても良く、青色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を組み合わせた蛍光体を用いても良い。

青色蛍光体としては、例えば（Ｓｒ，Ｃａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋やＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７:Ｅｕ^２＋等を用いることができる。
緑色蛍光体としては、例えば３価のＴｂを発光中心とするＹ_２ＳｉＯ_５:Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋を用いることができる。この場合、ＣｅイオンからＴｂイオンへエネルギーが伝達されることにより励起効率が向上する。緑色蛍光体としては、例えば、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５:Ｅｕ^２＋等を用いることができる。
黄色蛍光体としては、例えばＹ_３Ａｌ_５:Ｃｅ^３＋等を用いることができる。
また、樹脂として、例えば、シリコン樹脂等を用いることができる。
特に、３価のＴｂは、視感度が最大となる５５０ｎｍ付近に鋭い発光を示すので、３価のＥｕの鋭い赤色発光と組み合わせると発光効率が著しく向上する。

本実施形態に係る半導体発光装置２０１によれば、半導体発光素子１１０から発生した３８０ｎｍの紫外光は、半導体発光素子１１０の基板５の側に放出され、反射膜２３における反射をも利用することにより、各蛍光体層に含まれる上記蛍光体を効率良く励起することができる。

例えば、第１蛍光体層２１１に含まれる３価のＥｕ等を発光中心とする上記蛍光体は、６２０ｎｍ付近の波長分布の狭い光に変換され、赤色可視光を効率良く得ることが可能である。
また、第２蛍光体層２１２に含まれる青色、緑色、黄色の蛍光体が、効率良く励起され、青色、緑色、黄色の可視光を効率良く得ることができる。
これらの混色として、白色光やその他様々な色の光を、高効率でかつ演色性良く得ることが可能である。

次に、本実施形態に係る半導体発光装置２０１の製造方法について説明する。
なお、半導体発光素子１１０を作製する工程は、既に説明した方法を用いることができるので、以下では、半導体発光素子１１０が出来上がった後の工程について説明する。

まず、容器２２の内面に反射膜２３となる金属膜を、例えばスパッタリング法により形成し、この金属膜をパターニングして容器２２の内側面と底面とにそれぞれ反射膜２３を残す。

次に、半導体発光素子１１０にボールボンダによって第１及び第２金バンプ２５ａ及び２５ｂを配置し、ｎ側実装電極２４ａ及びｐ側実装電極２４ｂを有するサブマウント２４上に半導体発光素子１１０を固定し、このサブマウント２４を容器２２の底面の反射膜２３上に設置して固定する。これらの固定には接着剤による接着や半田等を用いることが可能である。また、ボールボンダによる第１及び第２金バンプ２５ａ及び２５ｂを用いずに、半導体発光素子１１０をサブマウント２４の上に直接固定することもできる。

次に、サブマウント２４上のｎ側実装電極２４ａ及びｐ側実装電極２４ｂと、容器２２側に設けられた図示しない電極と、を、ボンディングワイヤ２６により接続する。

さらに、半導体発光素子１１０やボンディングワイヤ２６を覆うように赤色蛍光体を含む第１蛍光体層２１１を形成し、この第１蛍光体層２１１上に青色、緑色または黄色の蛍光体を含む第２蛍光体層２１２を形成する。

蛍光体層のそれぞれの形成方法は、各蛍光体を樹脂原料混合液に分散させたものを滴下し、さらに熱処理を行うことにより熱重合させて樹脂を硬化させる。なお、各蛍光体を含有する樹脂原料混合液を滴下してしばらく放置した後に硬化させることにより、各蛍光体の微粒子が沈降し、第１、第２蛍光体層２１１、２１２の下層に各蛍光体の微粒子を偏在させることができ、各蛍光体の発光効率を適宜制御することが可能である。その後、蛍光体層上に蓋部２７を設け、本実施形態に係る半導体発光装置２０１、すなわち、白色ＬＥＤが作製される。

半導体発光素子の中で生じた光の一部は、素子の外に直接取り出されるが、他の一部は、反射膜や、半導体層と基板との界面、基板と外気との界面などでの反射を繰り返して、素子表面、基板表面または素子側面から外に取り出される。一部の光は反射効率の低いｎ側電極などに吸収され、光取り出し効率を下げる要因となる。特に、３７０〜４００ｎｍの発光波長を持つ近紫外ＬＥＤと蛍光体層を組み合わせた白色ＬＥＤの場合、近紫外ＬＥＤ用の蛍光体層、特に赤色蛍光体層は、吸収率が低く、かつ近紫外光を外に漏らさないようにするため、蛍光体層をより多く塗布する必要がある。その結果、ＬＥＤチップへの戻り光がより多くなり、蛍光体層側から見て吸収領域であるｎ側電極の面積は、白色ＬＥＤの効率の観点からは無視できない。

本実施形態に係る半導体発光素子のように、反射率の低いｎ側電極を動作電圧低減に必要な最低限の面積に抑えつつ、比較的広い面積のパッド領域の確保と、より広い高効率反射領域の確保を両立させたＬＥＤチップに蛍光体層を塗布することにより、白色ＬＥＤの効率を向上させることができ、本発明の効果をより高くすることができる。

なお、本実施形態に係る半導体発光素子における高反射絶縁層６０（例えば誘電体多層膜）が、発光波長である３８０ｎｍに合わせて光学設計された場合、高反射絶縁層６０に対して垂直に入射した可視光に対しては高い反射特性を示さない。ただし、高反射絶縁層６０は、入射角度が傾くに従い高反射特性を示す波長領域が広がり、膜面に対して３０度傾いた入射角度では可視光のほぼ全域で高反射特性を示す。

また、ｎ側パッド層４１の積層構造体１０ｓの側に、可視光に対して反射特性を有する反射金属膜を配置することもできる。この反射金属膜としては、例えばアルミニウムやロジウムを用いることができる。すなわち、ｎ側パッド層４１は、積層構造体１０ｓの側に設けられ、アルミニウム、アルミニウム合金、ロジウム及びロジウム合金の少なくともいずれかを含む層を含むことができる。

これにより、励起された蛍光体層から放出された可視光をＬＥＤチップに向かって戻る成分を効率よく反射して、半導体発光素子の外部に効率良く取り出すことができる。また、これにより、上記の反射金属膜に到達する光の位相をコントロールすることによって、反射強度を増す構造を作ることもできる。

なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、Ｂ_ｘＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ，ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むものや、導電型などを制御するために添加される各種のドーパントのいずれかをさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子及び半導体発光装置を構成するｎ型半導体層、ｐ型半導体層、発光層、井戸層、障壁層、ｎ側電極、ｐ側電極、高反射絶縁層、誘電体積層膜、上層金属層、実装部品、波長変換部、蛍光体等、各要素の具体的な構成の、形状、サイズ、材質、配置関係などに関して、また結晶成長プロセスに関して当業者が各種の変更を加えたものであっても、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子及び半導体発光装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子及び半導体発光装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明によれば、実装性が高く、動作特性が良好で、光取り出し効率が高い半導体発光素子及び半導体発光装置が提供される。

５…基板、
１０…ｎ型半導体層、
１０ａ…第１主面、
１０ｂ…第２主面、
１０ｓ…積層構造体、
２０…ｐ型半導体層、
２２…容器、
２３…反射膜、
２４…サブマウント(実装部材）、
２４ａ…ｎ側実装電極（第１実装電極、実装電極）、
２４ｂ…ｐ側実装電極（第２実装電極、実装電極）、
２５ａ…第１金バンプ（金バンプ）、
２５ｂ…第２金バンプ（金バンプ）、
２６…ボンディングワイヤ、
２７…蓋部、
３０…発光層、
４０…ｎ側電極、
４０ｐ１〜４０ｐ３…第１〜第３辺部、
４０ｐ４…中央延在部、
４０ｐ５…中央部、
４１…ｎ側パッド層（上層金属層）、
４２…透明導電膜、
４３…反射金属膜、
５０…ｐ側電極、
５１…ｐ側パッド層、
５３…拡散防止層、
６０…高反射絶縁層、
１１０〜１１７、１１９ａ〜１１９ｄ…半導体発光素子、
２０１…半導体発光装置、
２１０…波長変換層、
２１１、２１２…第１及び第２蛍光体層、
４１１、４１２…第１及び第２ｎ側パッド層

Claims (13)

1. ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた発光層と、を有する積層構造体と、
   前記ｐ型半導体層に接して設けられたｐ側電極と、
   前記ｎ型半導体層に接して設けられたｎ側電極と、
   前記ｎ側電極が設けられていない領域において前記ｎ型半導体層に接して設けられ、前記発光層から放出される光に対する反射率が前記ｎ側電極の前記光に対する反射率よりも高い高反射絶縁層と、
   前記ｎ側電極の少なくとも一部と、前記高反射絶縁層の少なくとも一部と、に接して設けられ、前記ｎ側電極に電気的に接続された金属層と、
   を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記ｎ側電極の前記ｎ型半導体層に接触する領域の、前記ｎ側電極から前記ｐ側電極に向かう方向に沿った幅が、前記高反射絶縁層が前記ｎ型半導体層と前記金属層とに挟まれている領域の前記方向に沿った幅よりも小さい領域を有することを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
3. 前記ｎ側電極の前記金属層に対向する領域の面積は、前記高反射絶縁層が前記ｎ型半導体層と前記金属層とに挟まれている前記領域の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
4. 前記積層構造体の第１主面の側のｐ型半導体層の一部が除去された領域において前記ｎ型半導体層が露出され、前記ｎ側電極及び前記高反射絶縁層は、前記露出された前記ｎ型半導体層に接して設けられ、
   前記ｐ側電極は、前記第１主面の側において前記ｐ型半導体層に接して設けられ、
   前記ｎ側電極の少なくとも一部は、前記第１主面に対して平行な平面内において、前記高反射絶縁層よりも前記ｐ側電極の側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
5. 前記光のピーク波長は、３７０ナノメートル以上、４００ナノメートル以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
6. 前記積層構造体は、前記第１主面に対向する第２主面の側に設けられ、サファイアからなる基板をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
7. 前記積層構造体は、単結晶の窒化アルミニウム層を介して前記基板の上に形成されていることを特徴とする請求項６記載の半導体発光素子。
8. 前記窒化アルミニウム層は、前記基板の側に設けられ、前記基板とは反対の側よりも炭素の濃度が相対的に高い部分を有することを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子。
9. 前記ｎ側電極は、前記ｎ型半導体層の側に設けられ、前記光に対して透光性を有する透明導電膜を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
10. 前記金属層は、前記積層構造体の側に設けられ、アルミニウム、アルミニウム合金、ロジウム及びロジウム合金の少なくともいずれかを含む層を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
11. 半導体発光素子と、
    前記半導体発光素子が実装される実装部品と、
    を備え、
    前記半導体発光素子は、
    ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた発光層と、を有する積層構造体と、
    前記ｐ型半導体層に接して設けられたｐ側電極と、
    前記ｎ型半導体層に接して設けられたｎ側電極と、
    前記ｎ側電極が設けられていない領域において前記ｎ型半導体層に接して設けられ、前記発光層から放出される光に対する反射率が前記ｎ側電極の前記光に対する反射率よりも高い高反射絶縁層と、
    前記ｎ側電極の少なくとも一部と、前記高反射絶縁層の少なくとも一部と、に接して設けられ、前記ｎ側電極に電気的に接続された金属層と、
    を有し、
    前記積層構造体の第１主面の側のｐ型半導体層の一部が除去された領域において前記ｎ型半導体層が露出され、前記ｎ側電極及び前記高反射絶縁層は、前記露出された前記ｎ型半導体層に接して設けられ、
    前記ｐ側電極は、前記ｎ側電極が設けられた前記積層構造体の前記第１主面の側の前記ｐ型半導体層に接して設けられ、
    前記実装部品は複数の実装電極を有し、
    前記半導体発光素子の前記第１主面と、前記実装部品の前記実装電極と、が対向して配置され、
    前記金属層が前記実装電極のいずれかに電気的に接続され、前記ｐ側電極が前記実装電極の別のいずれかに電気的に接続されていることを特徴とする半導体発光装置。
12. 前記ｎ側電極の前記ｎ型半導体層に接触する領域の、前記ｎ側電極から前記ｐ側電極に向かう方向に沿った幅が、前記高反射絶縁層が前記ｎ型半導体層と前記金属層とに挟まれている領域の前記方向に沿った幅よりも小さい領域を有することを特徴とする請求項１１記載の半導体発光装置。
13. 前記光を吸収し、前記光の波長とは異なる波長の光を放出する波長変換層をさらに備えたことを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体発光装置。

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