JP2013157496A - 発光素子およびその製造方法、並びに発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い強度および発光効率を有する発光素子およびその製造方法、並びに発光装置を提供する。
【解決手段】第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と、前記第２導電型半導体層の少なくとも周縁に接して設けられたコンタクト層と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第１導電型半導体層側に設けられた第２電極と、
前記第２電極および前記コンタクト層を電気的に接続する配線とを備えた発光素子。
【選択図】図１

Description

本技術は、例えば、面発光型のＬＥＤ（Light Emitting Diode）に好適な発光素子およびその製造方法、並びに発光装置に関する。

ＬＥＤ等の発光素子は近年、液晶表示装置のバックライト、照明装置および表示装置等に用いられている。このような発光素子は、ｎ型クラッド層、発光層およびｐ型クラッド層の積層構造を有しており、ｎ型クラッド層側（例えば下側）、ｐ型クラッド層側（例えば上側）にそれぞれ配置された電極間に電圧を印加して光を取り出すものである。所謂、面発光型の発光素子では、この電圧印加により、ｎ型クラッド層側あるいはｐ型クラッド層側から光が取り出される。

ところでこのような発光素子では、実装の容易化、簡略化および高密度化を実現するため、フリップチップタイプの実装方法が望まれている。フリップチップ実装を行うためには、一対の電極を上下どちらか一方の側に集約することが必要となる。例えば特許文献１では、半導体層に段差を設けることにより一部を露出させ、この半導体層の露出部に電極を配置している。これにより一対の電極が同じ側（例えば、下側）に集約される。

特開２００４−１５８８７２号公報

しかしながら、このように半導体層に露出部を設けると発光素子が破損し易くなる。また、露出部は非発光領域となるため、実装面積に対しての有効発光面積の比が小さくなり、発光効率が低下するという問題が生じていた。

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、フリップチップ実装が可能であり、強度および発光効率の点でより優れた発光素子およびその製造方法、並びに発光装置を提供することにある。

本技術の発光素子は、第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と、第２導電型半導体層の少なくとも周縁に接して設けられたコンタクト層と、第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、第１導電型半導体層側に設けられた第２電極と、
第２電極およびコンタクト層を電気的に接続する配線とを備えたものである。

本技術の発光装置は、上記発光素子を備えたものである。

本技術の発光素子または発光装置では、配線により第１導電型半導体層側の第２電極と第２導電型半導体層側のコンタクト層とが電気的に接続される。即ち、半導体層（第１導電型半導体層、発光層、第２導電型半導体層およびコンタクト層）に露出部を形成せずに、第２電極を第１導電型半導体層側に配置することができる。

本技術の発光素子の製造方法は、上記発光素子の製造方法であり、第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と共に第２導電型半導体層の少なくとも周縁にコンタクト層を形成する工程と、第１導電型半導体層側に第１電極を形成する工程と、第１導電型半導体層側に第２電極を形成すると共に第２電極とコンタクト層とを配線により電気的に接続する工程とを含むものである。

本技術の発光素子およびその製造方法、並びに発光装置によれば、第１導電型半導体層側に第２電極を設け、この第２電極と第２導電型半導体層側のコンタクト層とを配線により接続させるようにしたので、半導体層に露出部を設けることなく、第１電極および第２電極を共に第１導電型半導体層側に配置することができる。よって、破損および有効発光面積の低下を防ぎ、より高い強度および発光効率を得ることが可能となる。

本開示の一実施の形態に係る発光素子の構成を表す図である。 図１に示した発光層で発生した光の反射について説明するための図である。 図１に示した発光素子の製造方法を工程順に表す断面図である。 図３に続く工程を表す断面図である。 図４に続く工程を表す断面図である。 図１に示した発光素子の光取り出しについて説明するための図である。 比較例に係る発光素子の構成を表す図である。 変形例に係る発光素子の構成を表す断面図である。 図８に示した発光素子の製造方法を工程順に表す断面図である。 図９に続く工程を表す断面図である。 図１０に続く工程を表す断面図である。 図１および図８に示した発光素子を適用した発光装置の構成を表す図である。 図１２に示した発光装置の適用例１の外観を表す斜視図である。 適用例２の外観を表す斜視図である。 適用例３の外観を表す斜視図である。 適用例４の外観を表す斜視図である。

以下、本技術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、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
コンタクト層が第２導電型半導体層の周縁のみに接して設けられた例
２．変形例
コンタクト層が第２導電型半導体層の外側に庇部を有する例

〔実施の形態〕
図１は本開示の一実施の形態に係る発光素子（発光素子１）の断面構成を表したものである。発光素子１は例えば四角柱状の積層体１０を含み、この積層体１０の上面に光取り出し面１Ａを有する面発光型の発光素子である。積層体１０の側面は絶縁膜３１を間にしてｐ側配線４２Ｗ（配線）に覆われており、積層体１０の下面側にｎ側電極４１（第１電極）およびｐ側電極４２（第２電極）が配置されている。

積層体１０はＬＥＤであり、ｎ型クラッド層１１（第１導電型半導体層）、発光層１２、ｐ型クラッド層１３（第２導電型半導体層）をこの順に有している。発光素子１では、発光層１２でこのバンドギャップに相当する波長の光が発生し、ｐ型クラッド層１３の上面（発光層１２との対向面と反対側の面）からこの光が取り出される（光取り出し面１Ａ）。ｎ型クラッド層１１は、例えば厚み（Ｚ軸方向）１０００ｎｍ〜２０００ｎｍ、キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ³程度のｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる。発光層１２は厚み３ｎｍ〜１０ｎｍのＩｎＧａＰからなる井戸層と厚み１０ｎｍ〜１００ｎｍの（Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる障壁層とを１０ＱＷ交互に積層してなる量子井戸構造を有している。ｐ型クラッド層１３は例えば厚み３００ｎｍ〜１０００ｎｍ、キャリア濃度１×１０¹⁷〜１×１０¹⁸ｃｍ³のｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる。積層体１０は例えば平面視で１辺が約１０μｍ〜５ｍｍの正方形である。積層体１０に、上記の他、一般的なもしくは独自の発光効率を向上させるための構造を設けるようにしてもよい。

ｎ型クラッド層１１の下面（発光層１２との対向面と反対側の面）側の一部にｎ側電極４１が設けられており、このｎ側電極４１とｎ型クラッド層１１との間にはｎ側コンタクト層２１が介在している。ｎ側電極４１はこのｎ側コンタクト層２１を介してｎ型クラッド層１１に電気的に接続され、ｐ側電極４２と共に半導体層（ｎ型クラッド層１１、発光層１２およびｐ型クラッド層１３）に電流を注入するものである。ｎ側電極４１は、例えばｎ型クラッド層１１側から金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金(ＡｕＧｅ)、ニッケル（Ｎｉ）および金がこの順に積層されたものからなる（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）。ｎ側コンタクト層２１は、その厚みＤ₂₁が例えば１００ｎｍ〜１μｍであり、ｎ型ＧａＡｓにより構成されている。この厚みＤ₂₁は、絶縁膜３１の厚みＤ_31B（後述）と同じであってもよく、異なっていてもよい。

ｐ側電極４２はｎ側電極４１と共にｎ型クラッド層１１の下面側の一部（図１ 右端部）に設けられており、ｎ型クラッド層１１とｐ側電極４２との間には絶縁膜３１が存在している。このように、ｐ側電極４２をｎ側電極４１と同じ側（下側）に配置することにより、発光素子１をフリップチップ実装することが可能となる。本実施の形態では、このｐ側電極４２がｐ側配線４２Ｗを介してｐ型クラッド層１３に電気的に接続されている。詳細は後述するが、これにより半導体層に露出部を設けることなく、ｐ側電極４２がｎ側電極４１と同じ側に配置され、簡便かつ容易な実装、例えばフリップチップ実装が可能となる。ｐ側電極４２は例えば、ｎ型クラッド層１１側からチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）および金の積層構造を有している（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）。

ｐ側配線４２Ｗとｐ型クラッド層１３とはｐ側コンタクト層２２（コンタクト層）を介して電気的に接続されている。このｐ側コンタクト層２２は例えば厚み（Ｚ軸方向）１００ｎｍ〜１μｍのｐ型ＧａＡｓ，ｐ型ＧａＰまたはｐ型ＡｌＧａＡｓからなり、ｐ型クラッド層１３の上面の周縁部分に接して設けられている。ｐ側コンタクト層２２の幅（Ｘ軸方向）は例えば１００ｎｍ〜１０μｍである。ここでは、ｐ側コンタクト層２２はｐ型クラッド層１３の周縁のみに設けられているため、光取り出し面１Ａとなるｐ型クラッド層１３の上面の中央部は広く露出される。また、ｐ型クラッド層１３（積層体１０）の外側にもｐ側コンタクト層２２は存在していない。即ち、ｐ側コンタクト層２２を設ける領域を最小限に抑えることにより、ｐ側コンタクト層２２の光吸収を防ぎ、光取り出し効率を向上させることができる。ｐ側コンタクト層２２が透明材料により構成される場合には、ｐ側コンタクト層２２がｐ型クラッド層１３の上面全面に設けられていてもよい。

ｐ側配線４２Ｗは、ｐ側コンタクト層２２とｐ側電極４２とを電気的に接続するものである。このｐ側配線４２Ｗはｎ型クラッド層１１の下面側のｐ側電極４２と一体化すると共に積層体１０の側面に延在し、更に、ｐ側コンタクト層２２の上面を覆ってこれに接している。即ち、ｐ側配線４２Ｗは積層体１０の側面から上面の周縁にかけて設けられている。ここでは、ｐ側配線４２Ｗがｐ側コンタクト層２２の上面を覆っているため、ｐ側コンタクト層２２の幅を変えることによりｐ側配線４２Ｗとｐ側コンタクト層２２との接触面積を調整して、発光素子１の駆動電圧を下げることが可能となる。ｐ側配線４２Ｗは例えば、ｐ側電極４２と同様の材料により構成されている。ｐ側電極４２との電気的な接続を確保することができれば、異なる材料により構成するようにしてもよい。

絶縁膜３１はｐ側配線４２Ｗとｎ型クラッド層１１との間の絶縁性を確保するためのものであり、ｐ側配線４２Ｗと積層体１０との間に設けられている。絶縁膜３１は透明絶縁材料、例えばＳｉＯ₂，ＳｉＮまたはＡｌ₂Ｏ₃等からなる。

ｐ側配線４２Ｗは上述のように積層体１０の上下に延在してｐ側電極４２とｐ側コンタクト層２２とを接続するものである。即ち発光素子１では、絶縁膜３１およびｐ側配線４２Ｗが積層体１０の側面の少なくとも一部に設けられていればよい。積層体１０の側面の一部にｐ側配線４２Ｗを配置すると、構造上のレイアウトの自由度が増す。また、ｐ側配線４２Ｗの形成面積を小さくするにつれ、絶縁膜３１を通した静電気破壊が生じにくくなり、その発生確率を抑えることができる。一方、ｐ側配線４２Ｗおよび絶縁膜３１が積層体１０の側面全面を覆うと、以下のような効果を得ることができる。

図２（Ａ），図２（Ｂ）に示したように、発光層１２で発生した光は、積層体１０と絶縁膜３１との界面（積層体１０／絶縁膜３１）および絶縁膜３１とｐ側配線４２Ｗまたはｐ側電極４２との界面（絶縁膜３１／ｐ側配線４２Ｗまたは絶縁膜３１／ｐ側電極４２）で反射される。これら２つの界面で反射された光同士は、以下の式（１）を満たすとき、干渉効果により互いに強め合う。即ち、絶縁膜３１が積層体１０の側面全面を覆い、その厚みＤ₃₁が式（１）を満たすとき発光素子１の発光効率はより向上する。なお、式（１）中、λは発光層１３で発生した光の波長、θ₃₁は発光層１２で発生した光の絶縁膜３１への入射角、Ｄ₃₁は絶縁膜３１の厚み、ｎ₃₁は絶縁膜３１の屈折率、ｍは０以上の整数をそれぞれ表している。

２Ｄ₃₁×ｃｏｓθ₃₁＝（ｍ＋１／２）×λ／ｎ₃₁ （１）

また、絶縁膜３１の厚みＤ₃₁のうち、積層体１０とｐ側電極４２との間の厚みをＤ_31B、積層体１０とｐ側配線４２Ｗとの間の厚みをＤ_31Sとし、Ｄ_31B，Ｄ_31Sそれぞれが以下の式（２），（３）を満たすようにしてもよい。厚みＤ_31Bと厚みＤ_31Sとは互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。なお、式（２）中、θ_31Bは発光層１３で発生した光の絶縁膜３１およびｐ側電極４２への入射角、ｍ１は０以上の整数をそれぞれ表し、式（３）中、θ_31Sは発光層１３で発生した光の絶縁膜３１およびｐ側配線４２Ｗへの入射角、ｍ２は０以上の整数をそれぞれ表している。

２Ｄ_31B×ｃｏｓθ_31B＝（ｍ１＋１／２）×λ／ｎ₃₁ （２）
２Ｄ_31S×ｃｏｓθ_31S＝（ｍ２＋１／２）×λ／ｎ₃₁ （３）

この発光素子１は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、例えばＧａＡｓからなる基板１４上に、ｐ型ＧａＡｓ，ｐ型ＧａＰまたはｐ型ＡｌＧａＡｓからなるｐ側コンタクト層２２、ｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるｐ型クラッド層１３、ＩｎＧａＰと（Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐとの積層構造を有する発光層１２、ｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるｎ型クラッド層１１およびｎ型ＧａＡｓからなるｎ側コンタクト層２１をこの順にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）またはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等を用いて成膜する（図３（Ａ））。発光層１２のＩｎＧａＰのＩｎ組成は出射光が所望の波長となるように調整しておく。次いで、ｎ側コンタクト層２１からｐ側コンタクト層２２までドライエッチングまたはウェットエッチング等を行い、所望の形状に成形する（図３（Ｂ））。これにより積層体１０が形成される。

続いて、図３（Ｃ）に示したように、ｎ側コンタクト層２１のみをエッチングする。これによりｎ側コンタクト層２１が積層体１０の上面（図１ 下面）の一部に形成される。エッチングはドライエッチングまたはウェットエッチングのどちらを用いるようにしてもよい。次いで、図４（Ａ）に示したように、ｎ側コンタクト層２１上にｎ側電極４１を形成する。ｎ側電極４１はｎ側コンタクト層２１と互いに同一の平面形状を有し、また、これに接するようにして形成する。図３（Ｃ）と図４（Ａ）との順序を逆、即ち、ｎ側電極４１を形成した後ｎ側コンタクト層２１をエッチングするようにしてもよい。

次いで、積層体１０の上面および側面とｐ側コンタクト層２２の側面とを覆うように絶縁膜３１を形成する（図４（Ｂ））。このとき、絶縁膜３１にｎ側電極４１を露出させるための開口を設ける。

続いて、図４（Ｃ）に示したように、絶縁膜３１を間にして積層体１０の側面にｐ側配線４２Ｗ−１、ｎ型クラッド層１１の上面（図１ 下面）にｐ側電極４２をそれぞれ形成する。ｐ側配線４２Ｗ−１は後述のｐ側配線４２Ｗ−２と共にｐ側配線４２Ｗを構成するものである。ｐ側配線４２Ｗ−１およびｐ側電極４２は例えば同一材料により連続して形成する。ｐ側配線４２Ｗ−１とｐ側電極４２とは互いの電気的な導通を確保することができれば、異なる材料により形成するようにしてもよい。

続いて、基板１４を除去した後（図５（Ａ））、図５（Ｂ）に示したように、ｐ側配線４２Ｗ−２を形成する。このｐ側配線４２Ｗ−２はｐ側配線４２Ｗ−１に接続し、かつｐ側コンタクト層２２の下面（図１ 上面）の周縁を覆うよう形成する。これによりｐ側配線４２Ｗが形成される。次いで、図５（Ｃ）に示したように、ｐ側配線４２Ｗ−２で覆われた部分以外のｐ側コンタクト層２２をドライエッチングまたはウェットエッチングにより除去する。これにより、ｐ型クラッド層１３に光取り出し面１Ａが形成される。ｐ側コンタクト層２２が発光層１２で発生した波長の光を透過させる構成材料、例えばＧａＰあるいはＡｌＧａＡｓからなる場合にはこのｐ側コンタクト層２２のエッチングの工程を省略するようにしてもよい。ｐ側コンタクト層２２をエッチングした後、ｐ側配線４２Ｗ−２を形成するようにしてもよい。以上の工程により、図１に示した発光素子１が完成する。この発光素子１はこのように、既存の生産設備や構成材料を大幅に変更することなく製造でき、また、実装の容易化、簡略化および高密度化の点で有利なフリップチップ実装が可能である。

この発光素子１では、ｎ側電極４１とｐ側電極４２との間に所定の電圧が印加されると、ｎ型クラッド１１側から電子が、ｐ型クラッド層１３側から正孔が発光層１２にそれぞれ注入される。この発光層１２に注入された電子と正孔とが再結合することにより光子（光Ｌ）が発生し、光取り出し面１Ａから取り出される（図６）。ここではｐ側配線４２Ｗが設けられているので、半導体層に露出部を形成することなくｐ側電極４２をｎ型クラッド１１側に配置することができる。以下、これについて詳細に説明する。

図７（Ａ）は比較例１に係る発光素子１００の断面構成を表したものである。この発光素子１００では、ｎ側電極４１がｎ型クラッド１１層（下）側、ｐ側電極１４２がｐ型クラッド層１３（上）側にそれぞれ配置されている。即ち、ｎ側電極４１とｐ側電極１４２とが上下互いに異なる側に設けられているので、フリップチップ実装を行うことができない。また、発光素子１００はｐ型クラッド層１３の光取り出し面１００Ａにｐ側電極１４２を有しているため、発光素子１００から取り出される光（光Ｌ１）は発光層１２で発生した光のうちその一部（光Ｌ２）がｐ側電極１４２やｐ側電極１４２に接続された配線１４２Ｗに吸収されたものとなる。即ち、ｐ側電極１４２および配線１４２Ｗにより光の取り出し効率が低下する。

一方、比較例２（図７（Ｂ））に係る発光素子１０１では、ｐ側コンタクト層１２２の露出部１２２Ａにｐ側電極２４２を設けることにより、ｎ側電極４１およびｐ側電極２４２を共に下側に配置している。露出部１２２Ａは、保持基板２３に支持されたｐ側コンタクト層１２２の一部を積層体１０から拡幅させた部分である。この発光素子１００ではフリップチップ実装が可能となるが、積層体１０とｐ側コンタクト層１２２との間に段差が形成されるため、この部分で機械的強度が低下し、破損が生じ易い。特に、発光層１２がＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｐ，Ａｓのうちの少なくとも一つの元素を含む、赤色〜黄緑色系の発光素子（例えば、発光波長５５０〜７５０ｎｍ）では、ｐ側コンタクト層１２２が脆く、破損が生じ易い（例えば、Impurity effects on the mechanical behavior of GaAs crystals .,J.Appl.Phys.,71,4249(1992)参照）。また、露出部１２２Ａは非発光領域となるため、発光素子１０１の実装面積に対する有効発光面積の比が小さくなる。

更に、ｐ側コンタクト層１２２や保持基板２３に、発光層１２で発生した光（光Ｌ３）に対して透明な材料を用いることができない場合、発光層１２で発生した光Ｌ３がこれらに吸収され、取り出される光（光Ｌ３’）の光量が減少する。例えば、上記のような赤色〜黄緑色系の発光素子ではｐ側コンタクト層１２２や保持基板２３を透明材料により構成することが困難となっている（例えば、On an AlGaInp-Based Light-Emitting Diode with an ITO Direct Ohmic Contact Structure. IEEE Electron device letters vol 30-4 April 2009、Increasing the Extraction Efficiency of AlGaInP LEDs via n-Side Surface Roughening. IEEE photonics technology letters vol 17-11 Nov 2005参照）。

これに対し、発光素子１ではｐ側配線４２Ｗを介してｐ側電極４２をｐ側コンタクト層２２に電気的に接続しているため、半導体層に露出部を設けることなく、ｐ側電極４２をｎ型クラッド１１層（図１ 下）側に配置することができる。よって、強度を維持したままフリップチップ実装を行うことができる。また、有効発光面積の比が小さくなることもない。更に、光取り出し面１Ａにはｐ側電極４２が存在せず、これによる光取り出し効率の低下が生じる虞がない。加えて、ｐ側コンタクト層２２はｐ型クラッド層の周縁のみに設けられているため、ｐ側コンタクト層２２が透明材料により構成できない場合にもこの光吸収による光量の低下を抑えることができる。

以上、本実施の形態では、ｐ側配線４２Ｗを設けるようにしたので、半導体層に露出部を形成することなく、ｐ側電極４２をｎ型クラッド１１層側に配置することができる。よって、強度および発光効率を向上させることが可能となる。

また、式（１）を満たして絶縁膜３１およびｐ側配線４２Ｗを積層体１０の側面全面に設けることにより、発光効率をより向上させることが可能となる。

以下、本技術の変形例について説明するが、上記実施の形態と共通の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。

〔変形例〕
図８は、上記実施の形態の変形例に係る発光素子２の断面構成を表したものである。この発光素子２は、ｐ側コンタクト層２２が庇部２２Ｅを有している点で、上記実施の形態の発光素子１と異なるものである。その点を除き、発光素子２は上記実施の形態の発光素子１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。

庇部２２Ｅは、ｐ側コンタクト層２２のうち積層体１０（ｐ型クラッド層１３）の外側に張り出した部分である。発光素子２では、この庇部２２Ｅが絶縁膜３１およびｐ側配線４２Ｗに支持されている。庇部２２Ｅの幅Ｗ（Ｘ軸方向）は、絶縁膜３１の厚みＤ_31Sおよびｐ側配線４２Ｗの厚みＤ_42Wの和に実質的に等しくなっている（Ｗ＝Ｄ_31S＋Ｄ_42W）。幅Ｗは積層体１０のサイズにより異なり、例えば約１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、実質的に等しいとは、製造上の誤差を含むものであり、庇部２２Ｅが絶縁膜３１およびｐ側配線４２Ｗで十分支持されていればよい。

このような発光素子２では、ｐ側配線４２Ｗとコンタクト層２２との接触面Ｓが小さくなるため（例えば、Ｓ＝Ｄ_42W×Ｌ_42W、Ｌ_42Wはｐ側配線４２Ｗ（積層体１０）の外周長）駆動電圧が上昇することが懸念される。しかしながら、以下の理由により駆動電圧の上昇が大きく問題になることはない。

例えば、一般的に約３００μｍ□程度のサイズの発光素子では直径８０μｍ（φ＝８０μｍ）程度のｐ側電極が設けられている。この場合の電極面積Ａ（Ａ＝４０²×π）から計算される電圧降下は約０．００８Ｖである。一方、発光素子２では、ｐ側配線４２Ｗの厚みＤ_42Wを３μｍ、外周長Ｌ_42Wを（３００×４）μｍとした場合、Ｓ＝３×（３００×４）であり、電圧降下は約０．０１Ｖと計算される。通常、発光素子の駆動電圧は約２Ｖ程度であるから、この発光素子２の電圧降下分はこれに対して十分小さい値であるといえる。

この発光素子２は、例えば以下のようにして製造することができる。

まず、発光素子１と同様にして、基板１４上に、ｐ側コンタクト層２２、ｐ型クラッド層１３、発光層１２、ｎ型クラッド層１１およびｎ側コンタクト層２１をこの順に成膜する（図３（Ａ））。次いで、図９（Ａ）に示したように、ｎ側コンタクト層２１からｐ型クラッド層１３までをエッチングして所望の形状に成形する。このとき、ｐ側コンタクト層２２のエッチングは行わない。続いて、ｎ側コンタクト層２１のみをエッチングした後（図９（Ｂ））、図９（Ｃ）に示したように、ｎ側コンタクト層２１上にｎ側電極４１を形成する。これにより、積層体１０の上面（図８ 下面）の一部にｎ側コンタクト層２１およびｎ側電極４１が形成される。

続いて、図１０（Ａ）に示したように、積層体１０の上面および側面を覆うように絶縁膜３１を形成する。このとき、絶縁膜３１に開口を設けてｎ側電極４１を露出させておく。

続いて、図１０（Ｂ）に示したように、絶縁膜３１を間にして積層体１０の側面にｐ側配線４２Ｗ、ｎ型クラッド層１１の上面（図８ 下面）にｐ側電極４２をそれぞれ形成した後、基板１４を除去する（図１１（Ａ））。続いて、図１１（Ｂ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングによりｐ側コンタクト層２２をパターニングする。このとき、ｐ側コンタクト層２２に庇部２２Ｅを設けるようにしてパターニングする。以上の工程により、図８に示した発光素子２が完成する。発光素子２では、ｐ側配線４２Ｗ−２を形成する工程（図５（Ｂ））が不要となり、工程数を削減することができる。

〔発光装置〕
上記実施の形態および変形例で説明した発光素子１，２は、図１２に示したように、発光装置５の光源５０として用いることができる。図１２（Ａ）は、発光装置５の平面構成、図１２（Ｂ）は断面構成を表している。この発光装置５は、駆動部５１上に複数の光源５０が配置されたものである。この光源５０で発生した光は、光反射部５２により所望の配光特性に調整されて取り出される。発光装置５に配置する光源５０（発光素子）は一つであってもよい。

図１３は、上記発光装置５が適用される表示装置の外観を表したものである。この表示装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記実施の形態に係る発光装置により構成されている。

図１４および図１５は、上記発光装置５が適用される照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、基台４１０に設けられた支柱４２０に、照明部４３０を取り付けたものであり、この照明部４３０が上記発光装置５により構成されている。

図１６は、上記発光装置５が適用される室内用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、上記発光装置５により構成された照明部４４０を有している。照明部４４０は、建造物の天井５００Ａに適宜の個数および間隔で配置されている。なお、照明部４４０は、用途に応じて、天井５００Ａに限らず、壁５００Ｂまたは床（図示せず）など任意の場所に設置することが可能である。この他、上記発光装置５をインジケーター等に適用させることも可能である。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、積層体１０が四角柱状である場合について説明したが、円柱状であってもよく、あるいは円錐台状等のテーパを有する形状であってもよい。また、ｐ型クラッド層１３の表面に凹凸のある絶縁膜を設けてもよい。

更に、上記実施の形態等では、発光層１２がＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｐ，Ａｓ系の材料からなる場合（赤色〜黄緑色系発光素子）を例示したが、発光層をＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｎのうち少なくとも一つを含み、青色〜緑色光を発生する材料（青色系発光素子、例えば発光波長４３０〜５５０ｎｍ）により構成するようにしてもよい。

加えて、例えば、上記実施の形態等において説明した各部の材料および厚み、または形成方法および形成条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の形成方法および形成条件としてもよい。例えば、上記実施の形態等で説明した各部の形成順は任意に入れ換えて製造することも可能である。

また、更に、上記実施の形態等では、ｐ型クラッド層１３の上面側から光が取り出される場合を例示したが、ｎ型クラッド層１１の下面側から光を取り出すようにしてもよい。

なお、本技術は、以下のような構成も可能である。
（１）第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と、前記第２導電型半導体層の少なくとも周縁に接して設けられたコンタクト層と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第１導電型半導体層側に設けられた第２電極と、前記第２電極および前記コンタクト層を電気的に接続する配線とを備えた発光素子。
（２）前記積層体の側面に前記配線を有する前記（１）記載の発光素子。
（３）前記配線と前記積層体との間に絶縁膜を有する前記（１）または（２）記載の発光素子。
（４）前記第２導電型半導体層の上面に光取り出し面が設けられ、前記第１導電型半導体層の下面側に前記第１電極および前記第２電極を有する前記（１）乃至（３）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
（５）前記配線により前記積層体の側面全面が覆われている前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
（６）以下の式（１）を満たす前記（３）乃至（５）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
２Ｄ₃₁×ｃｏｓθ₃₁＝（ｍ＋１／２）×λ／ｎ₃₁ （１）
（Ｄ₃₁は前記絶縁膜の厚み、θ₃₁は前記発光層で発生した光の前記絶縁膜への入射角、λは前記発光層で発生した光の波長、ｎ₃₁は前記絶縁膜の屈折率、ｍは０以上の整数をそれぞれ表す。）
（７）前記第２電極と前記積層体との間にも前記絶縁膜を有し、以下の式（２）を満たす前記（３）乃至（６）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
２Ｄ_31B×ｃｏｓθ_31B＝（ｍ１＋１／２）×λ／ｎ₃₁ （２）
（Ｄ_31Bは前記積層体と前記第２電極との間の前記絶縁膜の厚み、θ_31Bは前記発光層で発生した光の前記絶縁膜および前記第２電極への入射角、λは前記発光層で発生した光の波長、ｎ₃₁は絶縁膜の屈折率、ｍ１は０以上の整数をそれぞれ表す。）
（８）前記配線は前記積層体の側面の一部に設けられている前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
（９）前記積層体はＬＥＤ（Light Emitting Diode）である前記（１）乃至（８）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
（１０）前記発光層はＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｐ，Ａｓのうちの少なくとも一つの元素を含み、赤色〜黄緑色光を発生する前記（１）乃至（９）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
（１１）前記発光層はＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｎのうちの少なくとも一つの元素を含み、青色〜緑色光を発生する前記（１）乃至（９）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
（１２）前記コンタクト層は前記第２導電型半導体層の周縁のみに設けられている前記（１）乃至（１１）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
（１３）前記コンタクト層は前記第２導電型半導体層の外側に庇部を有し、前記庇部の幅は、前記配線の厚みおよび前記絶縁膜の厚みの和に等しい前記（３）乃至（１１）のうちいずれか１つに記載の発光素子。
（１４）発光素子を有し、前記発光素子は、第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と、前記第２導電型半導体層の少なくとも周縁に接して設けられたコンタクト層と、前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第１導電型半導体層側に設けられた第２電極と、前記第２電極および前記コンタクト層を電気的に接続する配線とを備えた発光装置。
（１５）第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と共に前記第２導電型半導体層の少なくとも周縁にコンタクト層を形成する工程と、前記第１導電型半導体層側に第１電極を形成する工程と、前記第１導電型半導体層側に第２電極を形成すると共に前記第２電極と前記コンタクト層とを配線により電気的に接続する工程とを含む発光素子の製造方法。

１，２・・・発光素子、１Ａ，２Ａ・・・光取り出し面、１０・・・積層体、１１・・・ｎ型クラッド層、１２・・・発光層、１３・・・ｐ型クラッド層、１４・・・基板、２１・・・ｎ側コンタクト層、２２・・・ｐ側コンタクト層、２２Ｅ・・・庇部、３１・・・絶縁膜、４１・・・ｎ側電極、４２・・・ｐ側電極、４２Ｗ・・・ｐ側配線。

Claims (15)

1. 第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と、
   前記第２導電型半導体層の少なくとも周縁に接して設けられたコンタクト層と、
   前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、
   前記第１導電型半導体層側に設けられた第２電極と、
   前記第２電極および前記コンタクト層を電気的に接続する配線と
   を備えた発光素子。
2. 前記積層体の側面に前記配線を有する
   請求項１記載の発光素子。
3. 前記配線と前記積層体との間に絶縁膜を有する
   請求項２記載の発光素子。
4. 前記第２導電型半導体層の上面に光取り出し面が設けられ、
   前記第１導電型半導体層の下面側に前記第１電極および前記第２電極を有する
   請求項１記載の発光素子。
5. 前記配線により前記積層体の側面全面が覆われている
   請求項３記載の発光素子。
6. 以下の式（１）を満たす
   請求項３記載の発光素子。
   
   ２Ｄ₃₁×ｃｏｓθ₃₁＝（ｍ＋１／２）×λ／ｎ₃₁ （１）
   （Ｄ₃₁は前記絶縁膜の厚み、θ₃₁は前記発光層で発生した光の前記絶縁膜への入射角、λは前記発光層で発生した光の波長、ｎ₃₁は前記絶縁膜の屈折率、ｍは０以上の整数をそれぞれ表す。）
7. 前記第２電極と前記積層体との間にも前記絶縁膜を有し、
   以下の式（２）を満たす
   請求項３記載の発光素子。
   
   ２Ｄ_31B×ｃｏｓθ_31B＝（ｍ１＋１／２）×λ／ｎ₃₁ （２）
   （Ｄ_31Bは前記積層体と前記第２電極との間の前記絶縁膜の厚み、θ_31Bは前記発光層で発生した光の前記絶縁膜および前記第２電極への入射角、λは前記発光層で発生した光の波長、ｎ₃₁は絶縁膜の屈折率、ｍ１は０以上の整数をそれぞれ表す。）
8. 前記配線は前記積層体の側面の一部に設けられている
   請求項１記載の発光素子。
9. 前記積層体はＬＥＤ（Light Emitting Diode）である
   請求項１記載の発光素子。
10. 前記発光層はＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｐ，Ａｓのうちの少なくとも一つの元素を含み、赤色〜黄緑色光を発生する
    請求項１記載の発光素子。
11. 前記発光層はＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｎのうちの少なくとも一つの元素を含み、青色〜緑色光を発生する
    請求項１記載の発光素子。
12. 前記コンタクト層は前記第２導電型半導体層の周縁のみに設けられている
    請求項１記載の発光素子。
13. 前記コンタクト層は前記第２導電型半導体層の外側に庇部を有し、
    前記庇部の幅は、前記配線の厚みおよび前記絶縁膜の厚みの和に等しい
    請求項３記載の発光素子。
14. 発光素子を有し、
    前記発光素子は、
    第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と、
    前記第２導電型半導体層の少なくとも周縁に接して設けられたコンタクト層と、
    前記第１導電型半導体層に電気的に接続された第１電極と、
    前記第１導電型半導体層側に設けられた第２電極と、
    前記第２電極および前記コンタクト層を電気的に接続する配線とを備えた
    発光装置。
15. 第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体と共に前記第２導電型半導体層の少なくとも周縁にコンタクト層を形成する工程と、
    前記第１導電型半導体層側に第１電極を形成する工程と、
    前記第１導電型半導体層側に第２電極を形成すると共に前記第２電極と前記コンタクト層とを配線により電気的に接続する工程と
    を含む発光素子の製造方法。

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