JP2014082364A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 透光性基板の一つの主面上に半導体層を有し、半導体層が形成される主面とは対向する第２主面に反射層を有する半導体発光素子において、透光性基板と、反射層との剥離を抑制することのできる半導体発光素子を提供する。
【解決手段】 透光性基板の第２主面に接して形成される第１金属層と、前記第１金属層の周囲において、少なくとも前記透光性基板の第２主面又は側面に接して形成される第２金属層と、前記第２金属層上に形成される第３金属層と、を有し、前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記発光層の発光ピーク波長に対する反射率が高く、前記第２金属層は、前記透光性基板との密着力が、前記第１金属層と前記透光性基板との密着力より大きいことを特徴とする半導体発光素子である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透光性基板の主面上に半導体層を有するとともに、透光性基板の主面と反対側の面に金属層を有する半導体発光素子及びその製造方法に関する。
特許文献１には、透光性基板上に発光層を含む複数の半導体層が積層されるとともに、前記透光性基板の裏面に前記発光層により発生された光を反射する反射層が形成されたことを特徴とする半導体発光素子が記載されている。また、特許文献１には、反射層は、金属膜又は異なる屈折率を有する２つの誘電体層が交互に積層された誘電体反射膜であることが記載されている。
また、特許文献２には、基板の上にIII族窒化物系化合物半導体より成る複数の半導体層が結晶成長により積層された半導体発光素子において、前記基板の発光層が位置する側とは反対側の面に、透光性の金属酸化物又は透光性のセラミックスより成る透光層と、前記発光層から放出される光を前記基板側に反射する金属製の反射層と、金属酸化物又はセラミックスより成る耐蝕層とを順次積層することにより、鏡部が形成されていることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子が記載されている。
また、特許文献３には、第１主面と第２主面とを備える透光性基板の前記第１主面上に、少なくとも発光層を有する半導体発光素子構造を有する半導体発光素子であって、前記第２主面上に、前記半導体発光素子構造の前記発光層から放出された光を反射する反射層と、前記反射層の前記透光性基板と反対側の上面及び側面を被覆する第２金属層と、前記第２金属層の前記反射層と反対側の上面に設けられた接着層と、を有することを特徴とする半導体発光素子が記載されている。また、特許文献３には、前記反射層は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金、Ｒｈ及びＰｔから選択されるいずれか一種からなること、前記金属酸化物として、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５などを用いることができることができることが記載されている。
特開平１０−２７０７５４号公報 特開２００１−２８４６４２号公報 特開２０１０−１９９３３５号公報
しかしながら、透光性基板に光を反射するための金属層を設ける場合、互いの材質が異なるために透光性基板と金属層との密着力が弱く、金属層の周縁部で剥離しやすいという問題がある。特に、サファイア基板を透光性基板として、その表面にＡｇからなる金属層を形成する場合には、金属層の周縁部のみならず、金属層がサファイア基板から剥離してしまうという問題が生じることがある。
そこで、上述の問題を解決するために、本発明は、半導体層が形成される主面と反対側の面に金属層を有する半導体発光素子において、透光性基板と、金属層との剥離を抑制することのできる半導体発光素子を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
本発明に係る構成は、第１主面と、第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面に接する側面とを備える透光性基板と、前記透光性基板の第１主面側に形成される半導体層と、を有する半導体発光素子であって、前記透光性基板の第２主面に接して形成される第１金属層と、前記第１金属層の周囲において、少なくとも前記透光性基板の第２主面又は側面に接して形成される第２金属層と、前記第２金属層上に形成される第３金属層と、を有し、前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記発光層の発光ピーク波長に対する反射率が高く、前記第２金属層は、前記透光性基板との密着力が、前記第１金属層と前記透光性基板との密着力より大きいことを特徴とする半導体発光素子である。なお、第２金属層の代わりに誘電体多層膜を用いることもできる。
本発明により、透光性基板の一つの主面上に半導体層を有し、半導体層が形成される主面とは反対側の面に金属層を有する半導体発光素子において、透光性基板と、金属層との剥離を抑制することのできる半導体発光素子を得ることができる。
本発明の第１実施形態の半導体発光素子の構造の一例を示す模式図であり、（ａ）は第３金属層側から見た模式的平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の製造工程の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法において、第１金属層及び第１金属層被覆層を形成する工程の変形例を説明するための模式的断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の構造の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の製造工程の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の構造の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の製造工程の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の製造工程の、別の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の構造の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の構造の、別の一例を示す模式的断面図である。
図面を参照して、本発明の実施形態に係る半導体発光素子１００を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための態様を例示するものであって、本発明を以下のものに限定しない。実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は限定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、図面が示す各要素の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
半導体発光素子１００は、第１主面と、第２主面と、第１主面及び第２主面に接する側面１ａとを備える透光性基板１と、透光性基板１の第１主面側に形成される、少なくとも発光層３を有する半導体層２０とを有する。本発明の半導体発光素子１００は、反射層として、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８を有する。本発明の半導体発光素子１００は、さらに、第１金属層８の周囲において、少なくとも透光性基板１の第２主面又は側面１ａに接して形成される第２金属層９を有する。
第２金属層９は、第２主面及び側面１ａからなる透光性基板１の表面の少なくとも一部に接して形成される。なお、図１に示す例では、第２金属層９は、第２主面の一部に接して形成される様子を示している。また、図４に示す例では、密着部９ａ及び被覆部９ｂからなる第２金属層９のうち密着部９ａが、第２主面の一部に接して形成される様子を示している。また、図６に示す例では、第２金属層９が、側面１ａの一部に接して形成される様子を示している。図９及び図１０に示す例では、第２金属層９の代わりに誘電体多層膜１９を用いた例を示している。図１、図６、図９及び図１０に示すように、第２金属層９及び誘電体多層膜１９は、第２主面又は側面１ａに接する部分を有しつつ、第１金属層８を囲うように覆っている。
なお、図１、図９及び図１０に示す例では、第２金属層９又は誘電体多層膜１９が、透光性基板１の表面のうち、第２主面のみに接して形成されている。この結果、第２金属層９又は誘電体多層膜１９と、透光性基板１との密着性を確実に得ることができる。
本発明の半導体発光素子１００において、第２金属層９及び誘電体多層膜１９は、透光性基板１との密着力が、第１金属層８と透光性基板１との密着力より大きい。したがって、第２金属層９又は誘電体多層膜１９と、透光性基板１との密着は強固である。そのため、第２金属層９によって第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。この結果、本発明の半導体発光素子１００において、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。また、第１金属層８は、第２金属層９よりも発光層３の発光ピーク波長に対する反射率が高いので、第１金属層８による高い反射率を維持しつつ、第２金属層９によって第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。
また、本発明の半導体発光素子１００において、第３金属層１１を、第２金属層９の第１金属層８とは反対側の第２金属層９上に形成することにより、高い密着性で半導体発光素子１００と実装基板とを接合することができる。
なお、上述の本発明の半導体発光素子１００は、次の構成Ａ及びＢである半導体発光素子１００とすることができる。
構成Ａの半導体発光素子１００は、第１主面と、第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面に接する側面１ａとを備える透光性基板１と、前記透光性基板１の第１主面側に形成される半導体層２０と、を有する半導体発光素子１００であって、前記透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８と、前記第１金属層８の周囲において、少なくとも前記透光性基板１の第２主面又は側面１ａに接して形成され、前記第１金属層８とは異なる材料を含む第２金属層９と、前記第２金属層９上に形成される第３金属層１１と、を有する。
構成Ｂの半導体発光素子１００は、第１主面と、第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面に接する側面１ａとを備える透光性基板１と、前記透光性基板１の第１主面側に形成される半導体層２０と、を有する半導体発光素子１００であって、前記透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８と、前記第１金属層８の周囲において、少なくとも前記透光性基板１の第２主面又は側面１ａに接して形成される誘電体多層膜１９と、前記誘電体多層膜１９上に形成される第３金属層１１と、を有する。
上述の構成Ａ及びＢにおいて、好ましくは、前記第２金属層９又は前記誘電体多層膜１９は、前記透光性基板１との密着力が、前記第１金属層８と前記透光性基板１との密着力より大きく、さらに前記第１金属層８は、Ａｇを含む材料からなることが好ましい。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１を参照して、第１実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。
図１（ｂ）に示したように、第１実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１と、その透光性基板１の一方の主面（これを第１主面とする）上に、発光層３を有する半導体層２０が設けられている。半導体層２０は、例えば、窒化物半導体からなるｎ型半導体層２と発光層３とｐ型半導体層４とを積層した半導体の積層構造である。ｐ型半導体層４の表面にはｐ側全面電極６とｐ側パッド電極７とが設けられている。また、半導体層２０の一部が除去され、ｎ型半導体層２が露出された露出面には、ｎ側電極５が設けられている。
透光性基板１の他方の主面（すなわち第１主面の裏面であり、これを第２主面とする）上には、第１金属層８と、第１金属層被覆層１２と、第２金属層９と、中間層１０と、第３金属層１１とが順次積層された積層構造３０が設けられている。
図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、第１金属層８は、第２主面の中央部のみを覆っている。また、第１金属層被覆層１２は、第１金属層８の上面（透光性基板１と反対側の面）及び側面を被覆するように接して設けられている。
さらに、第２金属層９は、第１金属層被覆層１２の上面（透光性基板１と反対側の面）及び側面を被覆し、かつ第１金属層８及び第１金属層被覆層１２に覆われていない第２主面を被覆するように設けられている。すなわち、第２金属層９は、第２主面に接する部分を有しつつ、第２主面と第１金属層８の上面とを連続して覆うように形成されている。この結果、透光性基板１とともに、第１金属層８を囲うように覆うこととなり、第２金属層９によって第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。
第２金属層９が、第２主面と第１金属層８の上面とを連続して覆うように形成されていることにより、第２金属層９による、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力の補強を確実にできる。
なお、図１に示す例では、中間層１０は、第一中間層１５及び第二中間層１６の二つの層からなる。
引き続き、図１を参照して各部の構成について詳細に説明する。
（透光性基板１）
透光性基板１は、半導体層２０を形成するための部材であり、少なくとも半導体層２０が発光する光の波長に対して透光性を有する材料、例えばサファイアやＳｉＣなどの材料から選択される。
（半導体層２０）
半導体層２０は、少なくとも発光層３を有し、より好適には透光性基板１の第１主面上に第１導電型半導体、発光層３及び第２導電型半導体がこの順に形成される。本実施形態における半導体層２０は、透光性基板１側から順に、ｎ型半導体層２、発光層３及びｐ型半導体層４が積層された構成を有する。ただし、半導体発光素子１００として機能する構成であれば、例えば、第１導電型半導体をｐ型半導体とし、第２導電型半導体としてｎ型半導体とするなど、他のどのような構成を採用してもよい。
半導体層２０としては、具体例として後記する窒化ガリウム系化合物半導体の場合は、一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のものを用いることができる。また、これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。
（ｎ側電極５、ｐ側全面電極６及びｐ側パッド電極７）
第１実施形態においては、ｎ側電極５はｎ型半導体層２と接触して形成され、ｐ側全面電極６はｐ型半導体層４と接触して形成される。ｎ側電極５は、半導体層２０の上層の一部が除去されたｎ型半導体層２の露出面上に形成される。ｎ側電極５は、半導体発光素子１００に電流を供給するために、ＡｕやＡｇなどからなる導電性ワイヤが接続されるパッド電極であり、例えばｎ型半導体層２の露出面側から順にＷ、Ｐｔ、Ａｕが積層されてなる。なお、ｎ側電極５を構成する材料は、ｎ型半導体層２とオーミック接触することができる材料であれば、他の金属を組み合わせた積層物、合金等、他の材料を用いることもできる。
第１実施形態において、ｐ側全面電極６は、半導体の積層構造の最上層であるｐ型半導体層４の上面に形成される。ｐ側全面電極６は、ｐ型半導体層４の上面の略全領域であって発光層３の略全領域に対応する領域に形成される。第１実施形態における半導体発光素子１００は、主として電極配置面側から光を取り出す構成であるため、ｐ側全面電極６が、発光層３から放出される光の波長において透光性を有することが好ましい。このような透光性と導電性とを兼ね備えた材料として、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ、ｐ型半導体層４側から順にＮｉ、Ａｕを積層した金属薄膜、Ｎｉ、Ａｕの合金の薄膜等を用いることができるが、ｐ側全面電極６の材料は、ｐ型半導体層４と、オーミック接触できる材料であれば、他の金属を組み合わせた積層物、合金等の、前記した材料以外の材料を用いることもできる。
ｐ側パッド電極７は、ｐ側全面電極６の一部の面上に設けられ、半導体発光素子１００に電流を供給するため、ＡｕやＡｇなどからなる導電性ワイヤが接続されるパッド電極である。ｐ側パッド電極７は、ｎ側電極５と同様に、例えばＷ、Ｐｔ、Ａｕ等を積層して形成することができる。
（第２主面上の積層構造３０）
本発明の第１実施形態の半導体発光素子１００において、透光性基板１の第２主面上には、第１金属層８と、第１金属層被覆層１２と、第２金属層９と、中間層１０と、第３金属層１１とが順次積層された積層構造３０が設けられている。
第１金属層８は、半導体層２０の発光層３から放出され、透光性基板１を透過してきた光を上方に反射するための反射層である。図１に示す例では、第１金属層８は、透光性基板１の第２主面の中央部のみを覆っている。なお、半導体発光素子１００として光取り出し効率を高くする点から、第１金属層８は、透光性基板１の第２主面をなるべく広く覆うことが好ましい。ただし、第２金属層９と透光性基板１との十分な密着性を確保するのに必要な面積を確保するために、透光性基板１の第２主面の周辺部には、第１金属層８が配置されないことが好ましい。
第１金属層８の材料としては、半導体層２０から放出される光に対して反射率の高い金属材料である、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｒｈ及びＰｔから選択されるいずれか１種からなることが好ましい。特に、Ａｇの反射率は高いため、第１金属層８の材料としてＡｇを用いることが好ましい。
本発明の第１実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９が、第１金属層８の周囲に形成される。また、第２金属層９は、第２主面及び側面１ａからなる透光性基板１の表面の一部に接して形成される。図１に示す例では、透光性基板１との密着力の高い第２金属層９が、第２主面の一部に接して形成されている。第２金属層９が、第２主面に接する部分を有しつつ、第１金属層８を囲うように覆うことにより、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。そのため、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。
第２金属層９の材料は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、又はＡｌ合金からなることが好ましい。第２金属層９の材料が、これらの金属材料であることにより、透光性基板１の表面に接する部分では、透光性基板１との高い密着力を得ることができる。また、第２金属層９が第１金属層８の周囲に形成されることにより、第２金属層９による、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力の補強を確実にできる。
本発明の半導体発光素子１００では、第１金属層８と、第２金属層９との間に、第１金属層８の材料が、第２金属層９側に拡散することを防止するための第１金属層被覆層１２を有することが好ましい。第１金属層被覆層１２を有することにより、第１金属層８の材料が、第２金属層９側に拡散することを防止することができるので、第１金属層８の反射層としての性能の低下を防止することができる。
第１金属層被覆層１２は、Ｎｉからなることが好ましい。特に、第１金属層８の材料が、Ａｇである場合には、Ｎｉを材料とする第１金属層被覆層１２を形成することにより、第１金属層８の材料が、第２金属層９側に拡散することを防止することを確実にできる。
本発明の半導体発光素子１００は、第２金属層９の第１金属層８とは反対側の上面に形成される第３金属層１１を有する。図１に示す例では、第３金属層１１は、中間層１０の上面であって、透光性基板１の第２主面の最上面（図１（ｂ）においては、半導体発光素子１００の最下部）に設けられ、不図示の実装基板に半導体発光素子１００を接合するための接着剤としての機能を有する。第３金属層１１としては、Ａｕ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｓｎなどを用いることができるが、融点が低く安定性のよいＡｕ−Ｓｎを用いることが好ましい。
本発明の半導体発光素子１００は、第２金属層９と第３金属層１１との間に、第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを防止するための中間層１０を有することが好ましい。第２金属層９と第３金属層１１との間に、第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを防止するための中間層１０を有することにより、第３金属層１１の材料が第１金属層８（反射層）に移動することが防止される。そのため、第１金属層８が第３金属層１１の材料によって変色することがなく、発光層３から放出される光を効率よく第１金属層８によって反射することができる。
第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを確実に防止するために、中間層１０は、第３金属層１１と接するように形成される第二中間層１６、及び第二中間層１６と第２金属層９との間に配置される第一中間層１５のいずれか一つの層、又は両方の層を含むことができる。
第一中間層１５は、Ｔｉ、Ｗ及びそれらの合金から選択される１種を含む材料からなることが好ましい。第一中間層１５がこれらの材料であることにより、第３金属層１１を構成する材料が第２金属層９及び第１金属層８へ拡散することを良好に抑制することができる。
第二中間層１６は、Ｐｔ、Ｒｈ及びそれらの合金から選択される１種を含む材料からなることが好ましい。この第２中間層１６は、例えばＡｕを材料とする第３金属層１１と混ざり合うことがあるが、第３金属層１１に接して設けることで、第３金属層１１の材料がこの第二中間層１６を越えて透光性基板１側に設けられた第２金属層９及び第１金属層８に移動することを防止できる。
また、半導体層２０が、窒化物半導体を用いて、特に青色などの短波長の光を発光するとともに、第３金属層１１にＡｕを含む接着材料を用いる場合は、第１金属層８の透光性基板１側にＡｕが析出することは大きな問題となる。すなわち、Ａｕは青色などの短波長側の光の吸収が大きいため、第１金属層８の透光性基板１側にＡｕが析出すると、第１金属層８による反射率が低下するとともに配光特性に大きく影響する。本発明の半導体発光素子１００が、所定の第二中間層１６を有することにより、このような第１金属層８による反射率及び配光特性への悪影響を防止することができる。
透光性基板１の第２主面には、第１金属層８及び第２金属層９が接して形成されているので、半導体層２０から透光性基板１を第２主面方向に透過してきた光を第２主面方向に反射して、半導体発光素子１００の外に取り出すことができる。反射率の高い第１金属層８によって、半導体層２０の発光層３から放出される光を効率よく反射するために、少なくとも発光層３と対向する位置に、第１金属層８を設けることが好ましい。
（製造方法）
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態の半導体発光素子１００の製造方法について説明する。なお、第１実施形態では、図１に示す半導体発光素子１００が二次元的に配列されたウエハ状態で各工程が実施され、チップ状に分割された半導体発光素子１００が得られる。
第１実施形態の半導体発光素子１００を製造するための製造工程は、透光性基板１の第１主面上に半導体層２０を形成する工程と、透光性基板１の第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程と、半導体発光素子１００のチップに分割する工程と、を含む。本発明の半導体発光素子１００の製造方法は、透光性基板１の第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程が、所定の半導体層２０が形成された透光性基板１の第２主面に対して、第１金属層８を、第２主面に接するように形成する第１金属層形成工程と、第２金属層９を、第１金属層８を覆い、かつ第２主面及び側面１ａからなる透光性基板１の表面の一部に接するように形成する第２金属層形成工程とを含むことに特徴がある。以下、各工程について順次説明する。
（第１主面上に半導体層２０を形成する工程）
半導体層２０を形成する工程は、透光性基板１の第１主面上に、半導体の積層構造である半導体層２０を形成する工程と、半導体層２０に電極を形成する工程とを含む。
（半導体層２０を形成する工程）
まず、透光性基板１の第１主面上に、ＭＯＣＶＤ法等により、下地層を介して、ＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型半導体層２、ＩｎＧａＮからなる発光層３、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型半導体層４を順次積層して、半導体層２０を形成する。
半導体層２０、特に窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、例示すればＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）及びＭＢＥ（分子線エピキタシ法）など、窒化物半導体等の半導体の成長方法として知られている方法を用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは、結晶性よく半導体を成長させることができるので好ましい。
（半導体層２０に電極を形成する形成する工程）
まず、エッチング等により、ｎ側電極５を設けるための半導体層２０のｎ型半導体層２を露出させた凹部を形成する。次に、この凹部の底面であるｎ型半導体層２の露出面にｎ側電極５を形成する。そして、ｐ型半導体層４上にｐ側全面電極６を形成し、さらにｐ側全面電極６の一部にｐ側パッド電極７を形成する。
電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法等の公知の方法を用いることができる。ｎ側電極５として、例えば、ｎ型半導体層２側からＷ、Ｐｔ、Ａｕを順に積層し、ｐ側全面電極６としてＩＴＯを成膜し、ｐ側パッド電極７としては、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕを積層する。それぞれ所望の形状にパターニングすることによって第１実施形態の半導体層２０の電極とすることができる。なお、ｐ側パッド電極７とｎ側電極５とに同じ材料を用いる場合には、ｐ側パッド電極７とｎ側電極５とを同じ工程において形成することもできる。
（第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程）
第１主面上に半導体層２０を形成した後、裏面である第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。
第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程では、まず、第１金属層形成工程を実施する。第１金属層形成工程では、チップ化する際の切断部となる領域を含めて、第１主面上の第２金属層９が形成される領域に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜５０によるマスクパターンを設ける。次に、透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法及び蒸着法などから選択される成膜方法により、所定の材料の第１金属層８を成膜する（図２（ａ））。成膜後に、レジスト膜５０を除去することにより、所望の形状の第１金属層８が形成される（図２（ｂ））。
次に、第１金属層８の形成と同様な手順で、第１金属層８を覆うように第１金属層被覆層１２を形成する。すなわち、チップ化する際の切断部となる領域を含めて、第１主面上の第２金属層９が形成される領域に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜５０によるマスクパターンを設ける。次に、透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法や蒸着法などにより、第１金属層被覆層１２の所定の材料を成膜する。成膜後に、レジスト膜５０を除去することにより所望の形状の第１金属層被覆層１２が形成される（図２（ｃ））。
次に、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射する（図２（ｄ））。レーザー光４４としては、例えばフェムト秒レーザーが挙げられる。なお、このときには、レーザー光４４の照射のみを行い、チップ化するための切断は行わない。
次に、チップ化する際の切断部となる領域及び第１金属層８等が形成された領域を含めた第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９を積層するための第２金属層形成工程を実施する（図２（ｅ））。このとき、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２の外縁の外側の、透光性基板１の第２主面に接して、第２金属層９が形成される。その結果、第２金属層９は、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を囲うように覆うことになる。
続いて、スパッタリング法や蒸着法などにより、第２金属層９を覆うように中間層１０を形成する。中間層１０が多層膜構成である場合には、第２金属層９を覆うように、例えば上述の所定の第一中間層１５及び所定の第二中間層１６を、順次材料を変えて積層し、中間層１０を形成する（図２（ｅ））。
さらに続けて、スパッタリング法や蒸着法などにより、所定の材料の第３金属層１１を積層する（図２（ｅ））。
以上のようにして、チップ化する際の切断部となる領域を含めた第１実施形態の半導体発光素子１００が形成される（図２（ｅ））。
ここで、図３を参照して、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を形成する工程を簡略化する手法について説明する。
図３（ａ）に示したように、まず、透光性基板１の第２主面上に、互いに種類の異なるフォトレジストからなる第１レジスト５１と第２レジスト５２とによるマスクパターンを形成する。例えば、第１レジスト５１として、有機溶剤に可溶なフォトレジストを用い、第２レジスト５２として、アルカリ水溶液に可溶なフォトレジストを用いる。
次に、図３（ｂ）に示したように、有機溶剤を用いて第１レジスト５１を除去することにより、開口部５２ｂが先細りした先細り部５２ａを有する第２レジスト５２によるマスクパターンが残る。
次に、図３（ｃ）に示したように、先細り部５２ａを有する第２レジスト５２をマスクとして、Ａｌなどの反射材料をスパッタリングすることにより、第２レジスト５２の先細り部５２ａの一部を除去しながら、透光性基板１上に第１金属層被覆層１２が形成される。このとき、先細り部５２ａによって第１金属層８の領域が制限されるために、透光性基板１の露出面１ｃを残しつつ、第１金属層８が形成される。
次に、図３（ｄ）に示したように、第１金属層被覆層１２の材料をスパッタリングすることにより、第２レジスト５２の先細り部５２ａをさらに除去しながら、絶縁材料によって第１金属層被覆層１２が、第１金属層８の上面に積層するとともに、透光性基板１の露出面上にも積層する。その結果、第１金属層８の上面及び側面を被覆する第１金属層被覆層１２を形成することができる。これによって、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を形成する工程を簡略化することができる。
（半導体発光素子１００のチップに分割する工程）
図１及び図２に戻って、説明を続ける。透光性基板１の第１主面上に半導体層２０が形成され、第２主面上に第１金属層８、第１金属層被覆層１２、第２金属層９、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成されると、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割する。
以上、説明した製造方法によって、図１に示した第１実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。なお、以上の説明は、本発明の半導体発光素子１００の一実施形態に係る製造工程を順に説明するものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
＜第２実施形態＞
図４を参照して、本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。例えば図４に示すように、第２実施形態における半導体発光素子１００は、図１に示した第１実施形態の半導体発光素子１００と比べ、第２金属層９が、密着部９ａ及び被覆部９ｂの二つの部分からなることが異なる。
図４を参照して、第２実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。なお、図１に示した第１実施形態における半導体発光素子１００と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明は適宜省略する。
図４に示したように、第２実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１と、その透光性基板１の一方の主面（第１主面）上に、発光層３を有する半導体層２０が設けられている。透光性基板１及び半導体層２０は、第１実施形態の半導体層２０と同様のものを用いることができる。
本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１の他方の主面（第２主面）上には、第１金属層８と、第１金属層被覆層１２と、第２金属層９と、中間層１０と、第３金属層１１とが順次積層された積層構造３０が設けられている。第２実施形態の第１金属層８、第１金属層被覆層１２、中間層１０及び第３金属層１１は、第１実施形態の半導体層２０と同様のものを用いることができる。第２実施形態の半導体発光素子１００の第２金属層９は、第１実施形態のものとは異なるので、次に説明する。
本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００は、第２金属層９が、第２主面に接している部分のみに形成される密着部９ａと、第１金属層８の上面全体に接して形成される被覆部９ｂとからなる。すなわち、密着部９ａ及び被覆部９ｂからなる第２金属層９は、第２主面と第１金属層８の上面とを連続して覆うように形成される。さらに、密着部９ａ及び被覆部９ｂの材料が、同一又は異なる材料を用いることができる。特に、密着部９ａ及び被覆部９ｂの材料に、異なる材料を用いる場合、材料の選択性の自由度を高めることができるので好ましい。
本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９の密着部９ａが、第２主面の一部に接して形成されている。密着部９ａの材料は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ合金又はＡｇ合金からなることが好ましい。密着部９ａの材料が、これらの金属材料であることにより、透光性基板１の表面に接する部分において、透光性基板１との高い密着力を得ることができる。透光性基板１がサファイア基板である場合には、密着部９ａの材料として、サファイア基板と密着性の良い材料、例えばＡｌ及びＡｇ合金などから選択して用いることが好ましい。
本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９の被覆部９ｂが、第１金属層８の透光性基板１とは反対側の上面を覆い、かつ密着部９ａの透光性基板１とは反対側の上面全体に接して形成される。被覆部９ｂの材料は、第１実施形態の第２金属層９の材料と同様に、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、又はＡｌ合金からなることが好ましい。密着部９ａ及び被覆部９ｂの材料は、同一であってもよいし、又は異なる材料であることもできる。したがって、本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９の材料の選択性の自由度を高めることができる。
被覆部９ｂ及び密着部９ａの材料が、それぞれ上述の材料からなる場合には、被覆部９ｂと、密着部９ａとの間には、高い密着力を得ることができる。この結果、第２金属層９の密着部９ａが、第２主面に接する部分を有しつつ、第２金属層９の被覆部９ｂとともに、第１金属層８を囲うように覆うことにより、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。そのため、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。
以上のような構造を有する本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００は、第１実施形態における半導体発光素子１００と同様に動作することができる。そのため、発光層３から様々な方向に放出される光を、ｐ側全面電極６を透過して半導体発光素子１００の外に取り出すことができる。
（製造方法）
図４及び図５を参照して、本発明の半導体発光素子１００の第２実施形態の製造方法について説明する。なお、第２実施形態でも、図１に示す半導体発光素子１００が二次元的に配列されたウエハ状態で各工程が実施され、チップ状に分割された半導体発光素子１００が得られる。
（第１主面上に半導体層２０を形成する工程）
半導体層２０を形成する工程は、透光性基板１の第１主面上に、半導体層２０を形成する工程と、半導体層２０に電極を形成する工程とを含む。半導体層２０及びその電極は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により形成することができる。
（第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程）
第１主面上に半導体層２０が形成されると、裏面である第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。第１金属層８及び第１金属層被覆層１２は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により、形成することができる。
次に、第１実施形態の製造方法と同様に、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射する（図５（ａ））。なお、このときには、レーザー光４４の照射のみを行い、チップ化するための切断は行わない。
次に、チップ化する際の切断部となる領域を含めて、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２が形成されていない第２主面上に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９の密着部９ａを積層する（図５（ｂ））。このとき、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２の表面にレジスト膜５０を形成し、密着部９ａの形成後、レジスト膜５０を剥離することにより、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２の表面への密着部９ａの形成を避けることができる。
次に、チップ化する際の切断部となる領域及び第１金属層８等が形成された領域を含めた第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９の被覆部９ｂを積層する（図５（ｃ））。その結果、密着部９ａ及び被覆部９ｂからなる第２金属層９は、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を囲うように覆うことになる。
続いて、第１実施形態の製造方法と同様に、スパッタリング法や蒸着法などにより、中間層１０及び第３金属層１１を形成する。
以上のようにして、チップ化する際の切断部となる領域を含めた第２実施形態の半導体発光素子１００が形成される。半導体発光素子１００は、透光性基板１の第１主面上に半導体層２０が形成され、第２主面上に第１金属層８、第１金属層被覆層１２、第２金属層９（密着部９ａ及び被覆部９ｂ）、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成されている。第１実施形態の製造方法と同様に、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割する。
以上、説明した製造方法によって、図４に示した第２実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。
＜第３実施形態＞
図６を参照して、本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。例えば図６に示すように、第３実施形態における半導体発光素子１００は、図１に示した第１実施形態の半導体発光素子１００に対して、第１金属層８が、第２主面の全面に形成され、第２金属層９が、側面１ａに接して形成されることが異なる。
図６を参照して、第３実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。なお、図１に示した第１実施形態における半導体発光素子１００と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明は適宜省略する。
図６に示したように、第３実施形態の半導体発光素子１００は、透光性の透光性基板１と、その透光性基板１の一方の主面（第１主面）上に、発光層３を有する半導体層２０が設けられている。透光性基板１及び半導体層２０は、第１実施形態の半導体層２０と同様のものを用いることができる。
本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１の他方の主面（第２主面）上には、第１金属層８が第２主面の全面に積層され、さらに、第２金属層９と、中間層１０と、第３金属層１１とが、側面１ａにまで回り込むように第２主面の全面に順次積層されて形成された積層構造３０が設けられている。
本発明の第３実施形態の第１金属層８は、第２主面の全面に形成される。反射率の高い第１金属層８が、透光性基板１の第２主面の全体を直接覆うことにより、半導体層２０の発光層３から放出され、透光性基板１を透過してきた光を、より高効率で上方に反射することができる。第１金属層８の材料としては、第１実施形態の場合と同様の材料を用いることができる。
本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９が、第１金属層８の周囲に形成され、さらに側面１ａに接して形成される。図６に示す例では、透光性基板１との密着力の高い第２金属層９が、第１金属層８の上面に接するようにその周囲に形成され、さらに側面１ａの一部に接して形成されている。第２金属層９が、側面１ａに接する部分を有しつつ、第１金属層８を囲うように覆うことにより、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。そのため、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。
第２金属層９の材料は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、又はＡｌ合金からなることが好ましい。第２金属層９の材料が、これらの金属材料であることにより、透光性基板１の表面に接する部分では、透光性基板１との高い密着力を得ることができる。さらに、第１金属層８の材料が、第２金属層９側に拡散することを防止する点から、第２金属層９の材料は、Ｎｉであることがより好ましい。
本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９を覆うように、さらに、中間層１０が、第２主面の全面に積層される。中間層１０は、さらに側面１ａにまで回り込むように形成されることにより、第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを防止することができる。なお、中間層１０の材料としては、第１実施形態の第二中間層１６の場合と同様の材料を用いることができる。第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを防止することを確実にするために、第３実施形態の中間層１０の材料は、Ｒｈであることが好ましい。
本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００では、中間層１０を覆うように、さらに、第３金属層１１が、第２主面の全面に順次積層される。中間層１０及び第３金属層１１は、さらに側面１ａにまで回り込むように形成することもできる。第３実施形態の第３金属層１１の材料及びその機能は、第１実施形態の場合と同様である。
以上のような構造を有する本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００は、第１実施形態における半導体発光素子１００と同様に動作することができる。そのため、発光層３から様々な方向に放出される光を、ｐ側全面電極６を透過して半導体発光素子１００の外に取り出すことができる。
（製造方法）
図６、図７及び図８を参照して、本発明の半導体発光素子１００の第３実施形態の製造方法について説明する。第３実施形態の製造方法は、図７に示す第一例及び図８に示す第二例の、二つの製造方法を例示することができる。
（第３実施形態の第一例の製造方法）
図７を参照して、本発明の半導体発光素子１００の第３実施形態の第一例の製造方法について説明する。本発明の半導体発光素子１００の第３実施形態の第一例の製造方法において、半導体層２０を形成する工程は、透光性基板１の第１主面上に、半導体層２０を形成する工程と、半導体層２０に電極を形成する工程とを含む。半導体層２０及びその電極は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により形成することができる。
次に、第３実施形態の第一例の製造方法では、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射する（図７（ａ））。レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００を積層構造３０が形成する前の半導体発光素子１００ｂをチップ状に分割する（図７（ｂ））。レーザー光４４の照射及びチップ状に分割する方法は、第１実施形態の製造方法と同様である。
チップ状に分割した半導体発光素子１００ｂの裏面である第２主面上に、第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。
第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程は、まず、チップ状の透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法や蒸着法などにより、第１金属層８の所定の材料を成膜する。なお、第１金属層８の形成は、半導体発光素子１００ｂをチップ状に分割する前に行い、第１金属層８を形成した後に、半導体発光素子１００ｂをチップ状に分割することもできる。
次に、第１金属層８等が形成された第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９を積層する。透光性基板１はチップ状なので、第２金属層９の成膜の際に、第２金属層９の所定の材料が側面１ａにまで回り込むように成膜することができる。この結果、第２金属層９は、第１金属層８の周囲に形成され、さらに側面１ａに接して形成される。
次に、上述の第２金属層９と同様にして、スパッタリング法や蒸着法などにより、中間層１０及び第３金属層１１を形成して、チップ状の透光性基板１の第２主面側に積層構造３０を形成することができる（図７（ｃ））。
以上のような第３実施形態の第一例の製造方法によって、図６に示した第３実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。
（第３実施形態の第二例の製造方法）
第３実施形態の半導体発光素子１００は、図８に示すような、第二例の製造方法によって製造することもできる。
本発明の半導体発光素子１００の第３実施形態の第二例の製造方法において、半導体層２０を形成する工程は、第一例の製造方法と同様である（図８（ａ））。
第３実施形態の第二例の製造方法では、次に、第１主面上に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜５０によるマスクパターンを設ける（図８（ｂ））。マスクパターンは、チップ化する際の切断部となる領域には、レジスト膜５０を形成しないように設ける。図８（ｂ）に示す例では、レジスト膜５０によるマスクパターンが、幅ｄの溝５４を形成できるように設けられている。その後の工程で、透光性基板１の側面１ａに積層構造３０を形成することを容易にする点から、溝５４の幅ｄの寸法は、２０〜６０μｍであることが好ましい。
次に、リアクティブイオンエッチングなどのエッチング法により、レジスト膜５０をマスクパターンとして、透光性基板１のチップ化する際の切断部となる領域に、溝５４を形成する（図８（ｃ））。透光性基板１の側面１ａに積層構造３０を形成することを確実にし、チップ状に分割することを容易にする点から、溝５４の深さは、好ましくは２〜４０μｍ、より好ましくは５〜１０μｍであることができる。溝５４を形成した後、レジスト膜５０を除去する（図８（ｄ））。
次に、第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。まず、チップ状の透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法や蒸着法などにより、第１金属層８の所定の材料を成膜する。なお、第１金属層８の形成は、上述のレジスト膜５０を形成する前に行うこともできる。その場合には、第１金属層８も含めて溝５４が形成される。
次に、第１金属層８等が形成された第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９を積層する。透光性基板１のチップ状に分割する位置には溝５４が形成されているので、第１金属層８の成膜の際に、第１金属層８の所定の材料が側面１ａにまで回り込むように成膜することができる。この結果、第２金属層９は、第１金属層８の周囲に形成され、さらに側面１ａに接して形成される。
次に、上述の第２金属層９と同様にして、スパッタリング法や蒸着法などにより、中間層１０及び第３金属層１１を形成して、チップ状の透光性基板１の第２主面側に積層構造３０を形成することができる。以上のようにして、チップ化する際の切断部となる領域を含めた第３実施形態の半導体発光素子１００が形成される（図８（ｅ））。
透光性基板１の第１主面上に半導体層２０が形成され、第２主面上に第１金属層８、第２金属層９、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成されると、溝５４を形成した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割する（図８（ｆ））。
以上、説明した製造方法によって、図６に示した第３実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。
＜第４実施形態＞
図９及び図１０を参照して、本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。例えば図９及び図１０に示すように、第４実施形態における半導体発光素子１００は、図１に示した第１実施形態の半導体発光素子１００と比べ、第２金属層９の代わりに、誘電体多層膜１９を用いることが異なる。
図９及び図１０を参照して、第４実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。なお、図１に示した第１実施形態における半導体発光素子１００と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明は適宜省略する。
図９及び図１０に示したように、第４実施形態の半導体発光素子１００は、透光性の透光性基板１と、その透光性基板１の一方の主面（第１主面）上に、発光層３を有する半導体層２０が設けられている。透光性基板１及び半導体層２０は、第１実施形態の半導体層２０と同様のものを用いることができる。
図８に示す本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１の他方の主面（第２主面）上には、第１金属層８と、第１金属層被覆層１２と、誘電体多層膜１９と、中間層１０と、第３金属層１１とが順次積層された積層構造３０が設けられている。図１０に示す本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００は、図９に示す半導体発光素子１００の構成に加え、誘電体多層膜１９と中間層１０との間に、第４金属層１７がさらに設けられている。
第４実施形態の第１金属層８、第１金属層被覆層１２、中間層１０及び第３金属層１１は、第１実施形態の半導体層２０と同様のものを用いることができる。第４実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９の代わりに誘電体多層膜１９を用いることが、第１実施形態のものとは異なるので、次に説明する。
本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００において、誘電体多層膜１９の第１金属層８及び透光性基板１に対する配置は、第１実施形態の第２金属層９と同様である。すなわち本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００では、誘電体多層膜１９が、第１金属層８の周囲に形成される。また、誘電体多層膜１９は、少なくとも透光性基板１の第２主面又は側面１ａに接して形成される。図９に示す例では、透光性基板１との密着力の高い誘電体多層膜１９が、第２主面の一部に接して形成されている。誘電体多層膜１９が、第２主面に接する部分を有しつつ、第１金属層８を囲うように覆うことにより、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。そのため、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。
誘電体多層膜１９は、例えば、Ｎｂ２Ｏ５及びＳｉＯ２を１ペアとしてこれを順に３回繰り返したもの用いることができる。このような誘電体多層膜１９を用いることにより、透光性基板１の表面に接する部分では、透光性基板１との高い密着力を得ることができる。また、第２金属層９が第１金属層８の周囲に形成されることにより、第２金属層９による、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力の補強を確実にできる。
なお、誘電体多層膜１９の光の透過率は、一般的に、第１金属層８を形成する金属薄膜と比べて大きい。そこで、図１０に示す第４実施形態の半導体発光素子１００の例では、誘電体多層膜１９と中間層１０との間に、例えば、ＰｔやＡｌ、Ａｌ合金などからなる第４金属層１７がさらに設けられていることにより、誘電体多層膜１９を透過した光を透光性基板１側へ反射することができる。この結果、図１０に示す例では、図９に示す例と比べて、半導体発光素子１００として光取り出し効率を向上させることができる。
以上のような構造を有する本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００は、第１実施形態における半導体発光素子１００と同様に動作することができる。そのため、発光層３から様々な方向に放出される光を、ｐ側全面電極６を透過して半導体発光素子１００の外に取り出すことができる。
（製造方法）
本発明の半導体発光素子１００の第４実施形態の製造方法について説明する。なお、第４実施形態でも、図１に示す半導体発光素子１００が二次元的に配列されたウエハ状態で各工程が実施され、チップ状に分割された半導体発光素子１００が得られる。
（第１主面上に半導体層２０を形成する工程）
半導体層２０を形成する工程は、透光性基板１の第１主面上に、半導体層２０を形成する工程と、半導体層２０に電極を形成する工程とを含む。半導体層２０及びその電極は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により形成することができる。
（第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程）
第１主面上に半導体層２０が形成されると、裏面である第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。第１金属層８及び第１金属層被覆層１２は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により形成することができる。
次に、第１実施形態の製造方法と同様に、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射する。なお、このときには、レーザー光４４の照射のみを行い、チップ化するための切断は行わない。
次に、チップ化する際の切断部となる領域及び第１金属層８等が形成された領域を含めた第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって誘電体多層膜１９を積層する。このとき、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２の外縁の外側の、透光性基板１の第２主面に接して、誘電体多層膜１９が形成される。その結果、誘電体多層膜１９は、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を囲うように覆うことになる。
なお、誘電体多層膜１９の形成後、中間層１０の形成前に、スパッタリング法や蒸着法などにより、第４金属層１７を形成することが好ましい。第４金属層１７をさらに形成することにより、誘電体多層膜１９を透過した光を透光性基板１側へ反射することができる。
続いて、第１実施形態の製造方法と同様に、スパッタリング法や蒸着法などにより、中間層１０及び第３金属層１１を形成する。
以上のようにして、チップ化する際の切断部となる領域を含めた第４実施形態の半導体発光素子１００が形成される。半導体発光素子１００は、透光性基板１の第１主面上に半導体層２０が形成され、第２主面上に第１金属層８、第１金属層被覆層１２、第４金属層１７、中間層１０並びに第３金属層１１を含む積層構造３０が形成されている。また、必要に応じて、第４金属層１７と、中間層１０との間に、第４金属層１７が形成される。第１実施形態の製造方法と同様に、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割する。
以上、説明した製造方法によって、図９及び図１０に示した第４実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。
次に、本発明の実施例について説明する。
なお、実施例において半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度を測定した。ダイシェア強度の測定方法は、常温及び高温で半導体チップを横から水平方向に押し、剥がれたときの荷重として測定されたせん断強度である。この測定には、公知のダイシェア強度試験機が用いられる。なお、ダイシェア強度は、ＪＥＩＴＡ規格（ＥＩＡＪ ＥＤ４７０３）やＭＩＬ規格（ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｃ）に定められている。
（実施例１）
サファイアからなるウエハ（透光性基板１）の主面上にｎ型窒化物半導体層、ＩｎＧａＮを含む活性層（発光層３）、ｐ型窒化物半導体層を積層し、ｎ側電極５を形成する領域のｐ型窒化物半導体層と活性層とｎ型窒化物半導体層の一部とを除去する。露出されたｎ型窒化物半導体層上にｎ側電極５を、ｐ型窒化物半導体層上の全面に、ＩＴＯからなる透光性のｐ側全面電極６を設け、さらに、透光性のｐ側全面電極６上の一部にｐ側パッド電極７を設ける。
サファイアからなる透光性基板１の窒化物半導体層を積層した主面（第１主面）と反対の主面（第２主面）上に、チップ化する際の切断部となる部分を含めて、第１主面上の第２金属層９が形成される領域に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜５０によるマスクパターンを設けた。次に、スパッタリング法により、全面にＡｇを１２０ｎｍの膜厚となるように積層して、第１金属層８を形成した。形成したＡｇの第１金属層８の外縁の外側のレジスト膜５０を除去した。次に、フォトリソグラフィ法により、第１金属層８の場合と同様に、レジスト膜５０によるマスクパターンを設け、スパッタリング法により、Ｎｉを１００ｎｍの膜厚となるように積層して、第１金属層被覆層１２を形成した。その後、レジスト膜５０を除去した。
次に、レジスト膜５０の除去後のサファイアからなる透光性基板１の露出した領域の切断部に沿って、レーザー光４４を照射した。
次に、スパッタリング法により、Ａｌを３００ｎｍの膜厚となるように積層して、第２金属層９を形成した。続けて、スパッタリング法により、Ｗからなる第一中間層１５を７００ｎｍ、Ｐｔからなる第二中間層１６を２００ｎｍの膜厚となるように積層して、中間層１０を形成した。最後に、Ａｕ−Ｓｎを３５００ｎｍの膜厚となるように積層して、第３金属層１１を形成した。以上のようにして、第２主面上に第１金属層８、第１金属層被覆層１２、第２金属層９、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成された。
次に、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割した。これによって、図１に示した第１実施形態である実施例１の半導体発光素子１００を得ることができた。
得られた実施例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度を測定した。その結果、第２金属層９を形成しなかった後述する比較例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度と比べて、実施例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度は、１．３〜２．３倍と高かった。また、実施例１の半導体発光素子１００を実装基板に第３金属層１１のＡｕ−Ｓｎを接着剤として接合して特性を評価したところ、発光出力が高く、配光特性も良好だった。
（実施例２）
実施例２の半導体発光素子１００の製造工程では、Ａｇによる第２金属層９の代わりに、図４に示すように密着部９ａ及び被覆部９ｂを形成した以外は、実施例１と同様にして、第２実施形態である実施例２の半導体発光素子１００を製造した。なお、密着部９ａは、Ａｌ、Ａｌ合金又はＡｇ合金を材料として用い、第１金属層８（膜厚１２０ｎｍ）及び第１金属層被覆層１２（膜厚１００ｎｍ）の合計膜厚２２０ｎｍとなるように形成した。また、被覆部９ｂとしては、Ａｌを３００ｎｍの膜厚で積層した。これによって、図４に示した第２実施形態である実施例２の半導体発光素子１００を得ることができた。
（実施例３）
実施例３の半導体発光素子１００の製造は、図７に示す製造工程により行った。すなわち、まず、実施例１と同様に、サファイアからなる透光性基板１の第１主面に、窒化物半導体層を積層した。次に、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射した（図７（ａ））。次に、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００を積層構造３０が形成する前の半導体発光素子１００ｂをチップ状に分割した（図７（ｂ））。
チップ状に分割した半導体発光素子１００ｂの裏面である第２主面上に、第１金属層８を含む積層構造３０を形成した。具体的には、チップ状の透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法により、Ａｇからなる第１金属層８を、１２０ｎｍの膜厚となるように成膜した。次に、Ｎｉからなる第２金属層９を、１００ｎｍの膜厚となるように積層して成膜した。このとき、Ｎｉからなる第２金属層９が側面１ａにまで回り込むように成膜した。
次に、上述の第２金属層９と同様にして、スパッタリング法により、Ｒｈからなる中間層１０を、２００ｎｍの膜厚となるように積層して成膜した。最後に、Ａｕ−Ｓｎを３５００ｎｍの膜厚となるように積層して、第３金属層１１を形成した。以上のようにして、第２主面上に第１金属層８、第２金属層９、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成された（図７（ｃ））。これによって、図６に示した第１実施形態である実施例１の半導体発光素子１００を得ることができた。
（実施例４）
実施例４の製造工程では、Ａｇによる第２金属層９の代わりに、図９に示すように誘電体多層膜１９を形成した以外は、実施例１と同様にして、第４実施形態である実施例４の半導体発光素子１００を製造した。なお、誘電体多層膜１９としては、Ｎｂ２Ｏ３とＳｉＯ２との積層膜を用いた。また、第一中間層１５は、Ｔｉを３〜１０ｎｍ、第二中間層１６は、Ｐｔ又はＲｈを２００ｎｍの膜厚となるように積層して、中間層１０を形成した。
（実施例５）
実施例５の製造工程では、誘電体多層膜１９の形成後、中間層１０の形成前に、Ａｌからなる第４金属層１７を形成した以外は、実施例４と同様にして、第４実施形態である実施例５の半導体発光素子１００を製造した。なお、実施例５の第一中間層１５は、Ｗを７００ｎｍ、第二中間層１６は、Ｐｔを２００ｎｍの膜厚となるように積層して、中間層１０を形成した。
（比較例１）
比較例１の製造工程では、第１金属層８を第１主面の全面に形成した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の半導体発光素子１００を製造した。すなわち、比較例１の半導体発光素子１００の場合には、第２金属層９が透光性基板１に接していない。
得られた比較例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度を測定した。その結果、上述した実施例１〜５の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度と比べて、比較例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度は低かった。
１ 透光性基板
１ａ 側面
１ｃ 露出面
２ ｎ型半導体層
３ 発光層
４ ｐ型半導体層
５ ｎ側電極
６ ｐ側全面電極
７ ｐ側パッド電極
８ 第１金属層
９ 第２金属層
９ａ 密着部
９ｂ 被覆部
１０ 中間層
１１ 第３金属層
１２ 第１金属層被覆層
１５ 第一中間層
１６ 第二中間層
１７ 第４金属層
１９ 誘電体多層膜
２０ 半導体層
３０ 積層構造
４４ レーザー光
４６ レーザー光の焦点
５０ レジスト膜
５１ 第１レジスト
５２ 第２レジスト
５２ａ 先細り部
５２ｂ 開口部
５４ 溝
１００、１００ｂ 半導体発光素子
本発明は、透光性基板の主面上に半導体層を有するとともに、透光性基板の主面と反対側の面に金属層を有する半導体発光素子及びその製造方法に関する。
特許文献１には、透光性基板上に発光層を含む複数の半導体層が積層されるとともに、前記透光性基板の裏面に前記発光層により発生された光を反射する反射層が形成されたことを特徴とする半導体発光素子が記載されている。また、特許文献１には、反射層は、金属膜又は異なる屈折率を有する２つの誘電体層が交互に積層された誘電体反射膜であることが記載されている。
また、特許文献２には、基板の上にIII族窒化物系化合物半導体より成る複数の半導体層が結晶成長により積層された半導体発光素子において、前記基板の発光層が位置する側とは反対側の面に、透光性の金属酸化物又は透光性のセラミックスより成る透光層と、前記発光層から放出される光を前記基板側に反射する金属製の反射層と、金属酸化物又はセラミックスより成る耐蝕層とを順次積層することにより、鏡部が形成されていることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子が記載されている。
また、特許文献３には、第１主面と第２主面とを備える透光性基板の前記第１主面上に、少なくとも発光層を有する半導体発光素子構造を有する半導体発光素子であって、前記第２主面上に、前記半導体発光素子構造の前記発光層から放出された光を反射する反射層と、前記反射層の前記透光性基板と反対側の上面及び側面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の前記反射層と反対側の上面に設けられた接着層と、を有することを特徴とする半導体発光素子が記載されている。また、特許文献３には、前記反射層は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金、Ｒｈ及びＰｔから選択されるいずれか一種からなること、前記絶縁層として、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５などを用いることができることが記載されている。
特開平１０−２７０７５４号公報 特開２００１−２８４６４２号公報 特開２０１０−１９９３３５号公報
しかしながら、透光性基板に光を反射するための金属層を設ける場合、互いの材質が異なるために透光性基板と金属層との密着力が弱く、金属層の周縁部で剥離しやすいという問題がある。特に、サファイア基板を透光性基板として、その表面にＡｇからなる金属層を形成する場合には、金属層の周縁部のみならず、金属層がサファイア基板から剥離してしまうという問題が生じることがある。
そこで、上述の問題を解決するために、本発明は、半導体層が形成される主面と反対側の面に金属層を有する半導体発光素子において、透光性基板と、金属層との剥離を抑制することのできる半導体発光素子を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
本発明に係る構成は、第１主面と、第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面に接する側面とを備える透光性基板と、前記透光性基板の第１主面側に形成される半導体層と、を有する半導体発光素子であって、前記透光性基板の第２主面に接して形成される第１金属層と、前記第１金属層の周囲において、少なくとも前記透光性基板の第２主面又は側面に接して形成される第２金属層と、前記第２金属層上に形成される第３金属層と、を有し、前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記発光層の発光ピーク波長に対する反射率が高く、前記第２金属層は、前記透光性基板との密着力が、前記第１金属層と前記透光性基板との密着力より大きいことを特徴とする半導体発光素子である。なお、第２金属層の代わりに誘電体多層膜を用いることもできる。
本発明により、透光性基板の一つの主面上に半導体層を有し、半導体層が形成される主面とは反対側の面に金属層を有する半導体発光素子において、透光性基板と、金属層との剥離を抑制することのできる半導体発光素子を得ることができる。
本発明の第１実施形態の半導体発光素子の構造の一例を示す模式図であり、（ａ）は第３金属層側から見た模式的平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の製造工程の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法において、第１金属層及び第１金属層被覆層を形成する工程の変形例を説明するための模式的断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の構造の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の製造工程の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の構造の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の製造工程の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の製造工程の、別の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の構造の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の構造の、別の一例を示す模式的断面図である。
図面を参照して、本発明の実施形態に係る半導体発光素子１００を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための態様を例示するものであって、本発明を以下のものに限定しない。実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は限定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、図面が示す各要素の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
半導体発光素子１００は、第１主面と、第２主面と、第１主面及び第２主面に接する側面１ａとを備える透光性基板１と、透光性基板１の第１主面側に形成される、少なくとも発光層３を有する半導体層２０とを有する。本発明の半導体発光素子１００は、反射層として、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８を有する。本発明の半導体発光素子１００は、さらに、第１金属層８の周囲において、少なくとも透光性基板１の第２主面又は側面１ａに接して形成される第２金属層９を有する。
第２金属層９は、第２主面及び側面１ａからなる透光性基板１の表面の少なくとも一部に接して形成される。なお、図１に示す例では、第２金属層９は、第２主面の一部に接して形成される様子を示している。また、図４に示す例では、密着部９ａ及び被覆部９ｂからなる第２金属層９のうち密着部９ａが、第２主面の一部に接して形成される様子を示している。また、図６に示す例では、第２金属層９が、側面１ａの一部に接して形成される様子を示している。図９及び図１０に示す例では、第２金属層９の代わりに誘電体多層膜１９を用いた例を示している。図１、図６、図９及び図１０に示すように、第２金属層９及び誘電体多層膜１９は、第２主面又は側面１ａに接する部分を有しつつ、第１金属層８を囲うように覆っている。
なお、図１、図９及び図１０に示す例では、第２金属層９又は誘電体多層膜１９が、透光性基板１の表面のうち、第２主面のみに接して形成されている。この結果、第２金属層９又は誘電体多層膜１９と、透光性基板１との密着性を確実に得ることができる。
本発明の半導体発光素子１００において、第２金属層９及び誘電体多層膜１９は、透光性基板１との密着力が、第１金属層８と透光性基板１との密着力より大きい。したがって、第２金属層９又は誘電体多層膜１９と、透光性基板１との密着は強固である。そのため、第２金属層９によって第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。この結果、本発明の半導体発光素子１００において、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。また、第１金属層８は、第２金属層９よりも発光層３の発光ピーク波長に対する反射率が高いので、第１金属層８による高い反射率を維持しつつ、第２金属層９によって第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。
また、本発明の半導体発光素子１００において、第３金属層１１を、第２金属層９の第１金属層８とは反対側の第２金属層９上に形成することにより、高い密着性で半導体発光素子１００と実装基板とを接合することができる。
なお、上述の本発明の半導体発光素子１００は、次の構成Ａ及びＢである半導体発光素子１００とすることができる。
構成Ａの半導体発光素子１００は、第１主面と、第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面に接する側面１ａとを備える透光性基板１と、前記透光性基板１の第１主面側に形成される半導体層２０と、を有する半導体発光素子１００であって、前記透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８と、前記第１金属層８の周囲において、少なくとも前記透光性基板１の第２主面又は側面１ａに接して形成され、前記第１金属層８とは異なる材料を含む第２金属層９と、前記第２金属層９上に形成される第３金属層１１と、を有する。
構成Ｂの半導体発光素子１００は、第１主面と、第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面に接する側面１ａとを備える透光性基板１と、前記透光性基板１の第１主面側に形成される半導体層２０と、を有する半導体発光素子１００であって、前記透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８と、前記第１金属層８の周囲において、少なくとも前記透光性基板１の第２主面又は側面１ａに接して形成される誘電体多層膜１９と、前記誘電体多層膜１９上に形成される第３金属層１１と、を有する。
上述の構成Ａ及びＢにおいて、好ましくは、前記第２金属層９又は前記誘電体多層膜１９は、前記透光性基板１との密着力が、前記第１金属層８と前記透光性基板１との密着力より大きく、さらに前記第１金属層８は、Ａｇを含む材料からなることが好ましい。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１を参照して、第１実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。
図１（ｂ）に示したように、第１実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１と、その透光性基板１の一方の主面（これを第１主面とする）上に、発光層３を有する半導体層２０が設けられている。半導体層２０は、例えば、窒化物半導体からなるｎ型半導体層２と発光層３とｐ型半導体層４とを積層した半導体の積層構造である。ｐ型半導体層４の表面にはｐ側全面電極６とｐ側パッド電極７とが設けられている。また、半導体層２０の一部が除去され、ｎ型半導体層２が露出された露出面には、ｎ側電極５が設けられている。
透光性基板１の他方の主面（すなわち第１主面の裏面であり、これを第２主面とする）上には、第１金属層８と、第１金属層被覆層１２と、第２金属層９と、中間層１０と、第３金属層１１とが順次積層された積層構造３０が設けられている。
図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、第１金属層８は、第２主面の中央部のみを覆っている。また、第１金属層被覆層１２は、第１金属層８の上面（透光性基板１と反対側の面）及び側面を被覆するように接して設けられている。
さらに、第２金属層９は、第１金属層被覆層１２の上面（透光性基板１と反対側の面）及び側面を被覆し、かつ第１金属層８及び第１金属層被覆層１２に覆われていない第２主面を被覆するように設けられている。すなわち、第２金属層９は、第２主面に接する部分を有しつつ、第２主面と第１金属層８の上面とを連続して覆うように形成されている。この結果、透光性基板１とともに、第１金属層８を囲うように覆うこととなり、第２金属層９によって第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。
第２金属層９が、第２主面と第１金属層８の上面とを連続して覆うように形成されていることにより、第２金属層９による、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力の補強を確実にできる。
なお、図１に示す例では、中間層１０は、第一中間層１５及び第二中間層１６の二つの層からなる。
引き続き、図１を参照して各部の構成について詳細に説明する。
（透光性基板１）
透光性基板１は、半導体層２０を形成するための部材であり、少なくとも半導体層２０が発光する光の波長に対して透光性を有する材料、例えばサファイアやＳｉＣなどの材料から選択される。
（半導体層２０）
半導体層２０は、少なくとも発光層３を有し、より好適には透光性基板１の第１主面上に第１導電型半導体、発光層３及び第２導電型半導体がこの順に形成される。本実施形態における半導体層２０は、透光性基板１側から順に、ｎ型半導体層２、発光層３及びｐ型半導体層４が積層された構成を有する。ただし、半導体発光素子１００として機能する構成であれば、例えば、第１導電型半導体をｐ型半導体とし、第２導電型半導体としてｎ型半導体とするなど、他のどのような構成を採用してもよい。
半導体層２０としては、具体例として後記する窒化ガリウム系化合物半導体の場合は、一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のものを用いることができる。また、これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。
（ｎ側電極５、ｐ側全面電極６及びｐ側パッド電極７）
第１実施形態においては、ｎ側電極５はｎ型半導体層２と接触して形成され、ｐ側全面電極６はｐ型半導体層４と接触して形成される。ｎ側電極５は、半導体層２０の上層の一部が除去されたｎ型半導体層２の露出面上に形成される。ｎ側電極５は、半導体発光素子１００に電流を供給するために、ＡｕやＡｇなどからなる導電性ワイヤが接続されるパッド電極であり、例えばｎ型半導体層２の露出面側から順にＷ、Ｐｔ、Ａｕが積層されてなる。なお、ｎ側電極５を構成する材料は、ｎ型半導体層２とオーミック接触することができる材料であれば、他の金属を組み合わせた積層物、合金等、他の材料を用いることもできる。
第１実施形態において、ｐ側全面電極６は、半導体の積層構造の最上層であるｐ型半導体層４の上面に形成される。ｐ側全面電極６は、ｐ型半導体層４の上面の略全領域であって発光層３の略全領域に対応する領域に形成される。第１実施形態における半導体発光素子１００は、主として電極配置面側から光を取り出す構成であるため、ｐ側全面電極６が、発光層３から放出される光の波長において透光性を有することが好ましい。このような透光性と導電性とを兼ね備えた材料として、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ、ｐ型半導体層４側から順にＮｉ、Ａｕを積層した金属薄膜、Ｎｉ、Ａｕの合金の薄膜等を用いることができるが、ｐ側全面電極６の材料は、ｐ型半導体層４と、オーミック接触できる材料であれば、他の金属を組み合わせた積層物、合金等の、前記した材料以外の材料を用いることもできる。
ｐ側パッド電極７は、ｐ側全面電極６の一部の面上に設けられ、半導体発光素子１００に電流を供給するため、ＡｕやＡｇなどからなる導電性ワイヤが接続されるパッド電極である。ｐ側パッド電極７は、ｎ側電極５と同様に、例えばＷ、Ｐｔ、Ａｕ等を積層して形成することができる。
（第２主面上の積層構造３０）
本発明の第１実施形態の半導体発光素子１００において、透光性基板１の第２主面上には、第１金属層８と、第１金属層被覆層１２と、第２金属層９と、中間層１０と、第３金属層１１とが順次積層された積層構造３０が設けられている。
第１金属層８は、半導体層２０の発光層３から放出され、透光性基板１を透過してきた光を上方に反射するための反射層である。図１に示す例では、第１金属層８は、透光性基板１の第２主面の中央部のみを覆っている。なお、半導体発光素子１００として光取り出し効率を高くする点から、第１金属層８は、透光性基板１の第２主面をなるべく広く覆うことが好ましい。ただし、第２金属層９と透光性基板１との十分な密着性を確保するのに必要な面積を確保するために、透光性基板１の第２主面の周辺部には、第１金属層８が配置されないことが好ましい。
第１金属層８の材料としては、半導体層２０から放出される光に対して反射率の高い金属材料である、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｒｈ及びＰｔから選択されるいずれか１種からなることが好ましい。特に、Ａｇの反射率は高いため、第１金属層８の材料としてＡｇを用いることが好ましい。
本発明の第１実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９が、第１金属層８の周囲に形成される。また、第２金属層９は、第２主面及び側面１ａからなる透光性基板１の表面の一部に接して形成される。図１に示す例では、透光性基板１との密着力の高い第２金属層９が、第２主面の一部に接して形成されている。第２金属層９が、第２主面に接する部分を有しつつ、第１金属層８を囲うように覆うことにより、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。そのため、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。
第２金属層９の材料は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、又はＡｌ合金からなることが好ましい。第２金属層９の材料が、これらの金属材料であることにより、透光性基板１の表面に接する部分では、透光性基板１との高い密着力を得ることができる。また、第２金属層９が第１金属層８の周囲に形成されることにより、第２金属層９による、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力の補強を確実にできる。
本発明の半導体発光素子１００では、第１金属層８と、第２金属層９との間に、第１金属層８の材料が、第２金属層９側に拡散することを防止するための第１金属層被覆層１２を有することが好ましい。第１金属層被覆層１２を有することにより、第１金属層８の材料が、第２金属層９側に拡散することを防止することができるので、第１金属層８の反射層としての性能の低下を防止することができる。
第１金属層被覆層１２は、Ｎｉからなることが好ましい。特に、第１金属層８の材料が、Ａｇである場合には、Ｎｉを材料とする第１金属層被覆層１２を形成することにより、第１金属層８の材料が、第２金属層９側に拡散することを防止することを確実にできる。
本発明の半導体発光素子１００は、第２金属層９の第１金属層８とは反対側の上面に形成される第３金属層１１を有する。図１に示す例では、第３金属層１１は、中間層１０の上面であって、透光性基板１の第２主面の最上面（図１（ｂ）においては、半導体発光素子１００の最下部）に設けられ、不図示の実装基板に半導体発光素子１００を接合するための接着剤としての機能を有する。第３金属層１１としては、Ａｕ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｓｎなどを用いることができるが、融点が低く安定性のよいＡｕ−Ｓｎを用いることが好ましい。
本発明の半導体発光素子１００は、第２金属層９と第３金属層１１との間に、第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを防止するための中間層１０を有することが好ましい。第２金属層９と第３金属層１１との間に、第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを防止するための中間層１０を有することにより、第３金属層１１の材料が第１金属層８（反射層）に移動することが防止される。そのため、第１金属層８が第３金属層１１の材料によって変色することがなく、発光層３から放出される光を効率よく第１金属層８によって反射することができる。
第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを確実に防止するために、中間層１０は、第３金属層１１と接するように形成される第二中間層１６、及び第二中間層１６と第２金属層９との間に配置される第一中間層１５のいずれか一つの層、又は両方の層を含むことができる。
第一中間層１５は、Ｔｉ、Ｗ及びそれらの合金から選択される１種を含む材料からなることが好ましい。第一中間層１５がこれらの材料であることにより、第３金属層１１を構成する材料が第２金属層９及び第１金属層８へ拡散することを良好に抑制することができる。
第二中間層１６は、Ｐｔ、Ｒｈ及びそれらの合金から選択される１種を含む材料からなることが好ましい。この第２中間層１６は、例えばＡｕを材料とする第３金属層１１と混ざり合うことがあるが、第３金属層１１に接して設けることで、第３金属層１１の材料がこの第二中間層１６を越えて透光性基板１側に設けられた第２金属層９及び第１金属層８に移動することを防止できる。
また、半導体層２０が、窒化物半導体を用いて、特に青色などの短波長の光を発光するとともに、第３金属層１１にＡｕを含む接着材料を用いる場合は、第１金属層８の透光性基板１側にＡｕが析出することは大きな問題となる。すなわち、Ａｕは青色などの短波長側の光の吸収が大きいため、第１金属層８の透光性基板１側にＡｕが析出すると、第１金属層８による反射率が低下するとともに配光特性に大きく影響する。本発明の半導体発光素子１００が、所定の第二中間層１６を有することにより、このような第１金属層８による反射率及び配光特性への悪影響を防止することができる。
透光性基板１の第２主面には、第１金属層８及び第２金属層９が接して形成されているので、半導体層２０から透光性基板１を第２主面方向に透過してきた光を第１主面方向に反射して、半導体発光素子１００の外に取り出すことができる。反射率の高い第１金属層８によって、半導体層２０の発光層３から放出される光を効率よく反射するために、少なくとも発光層３と対向する位置に、第１金属層８を設けることが好ましい。
（製造方法）
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態の半導体発光素子１００の製造方法について説明する。なお、第１実施形態では、図１に示す半導体発光素子１００が二次元的に配列されたウエハ状態で各工程が実施され、チップ状に分割された半導体発光素子１００が得られる。
第１実施形態の半導体発光素子１００を製造するための製造工程は、透光性基板１の第１主面上に半導体層２０を形成する工程と、透光性基板１の第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程と、半導体発光素子１００のチップに分割する工程と、を含む。本発明の半導体発光素子１００の製造方法は、透光性基板１の第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程が、所定の半導体層２０が形成された透光性基板１の第２主面に対して、第１金属層８を、第２主面に接するように形成する第１金属層形成工程と、第２金属層９を、第１金属層８を覆い、かつ第２主面及び側面１ａからなる透光性基板１の表面の一部に接するように形成する第２金属層形成工程とを含むことに特徴がある。以下、各工程について順次説明する。
（第１主面上に半導体層２０を形成する工程）
半導体層２０を形成する工程は、透光性基板１の第１主面上に、半導体の積層構造である半導体層２０を形成する工程と、半導体層２０に電極を形成する工程とを含む。
（半導体層２０を形成する工程）
まず、透光性基板１の第１主面上に、ＭＯＣＶＤ法等により、下地層を介して、ＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型半導体層２、ＩｎＧａＮからなる発光層３、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型半導体層４を順次積層して、半導体層２０を形成する。
半導体層２０、特に窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、例示すればＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）及びＭＢＥ（分子線エピキタシ法）など、窒化物半導体等の半導体の成長方法として知られている方法を用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは、結晶性よく半導体を成長させることができるので好ましい。
（半導体層２０に電極を形成する形成する工程）
まず、エッチング等により、ｎ側電極５を設けるための半導体層２０のｎ型半導体層２を露出させた凹部を形成する。次に、この凹部の底面であるｎ型半導体層２の露出面にｎ側電極５を形成する。そして、ｐ型半導体層４上にｐ側全面電極６を形成し、さらにｐ側全面電極６の一部にｐ側パッド電極７を形成する。
電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法等の公知の方法を用いることができる。ｎ側電極５として、例えば、ｎ型半導体層２側からＷ、Ｐｔ、Ａｕを順に積層し、ｐ側全面電極６としてＩＴＯを成膜し、ｐ側パッド電極７としては、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕを積層する。それぞれ所望の形状にパターニングすることによって第１実施形態の半導体層２０の電極とすることができる。なお、ｐ側パッド電極７とｎ側電極５とに同じ材料を用いる場合には、ｐ側パッド電極７とｎ側電極５とを同じ工程において形成することもできる。
（第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程）
第１主面上に半導体層２０を形成した後、裏面である第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。
第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程では、まず、第１金属層形成工程を実施する。第１金属層形成工程では、チップ化する際の切断部となる領域を含めて、第２主面上の第２金属層９が形成される領域に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜５０によるマスクパターンを設ける。次に、透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法及び蒸着法などから選択される成膜方法により、所定の材料の第１金属層８を成膜する（図２（ａ））。成膜後に、レジスト膜５０を除去することにより、所望の形状の第１金属層８が形成される（図２（ｂ））。
次に、第１金属層８の形成と同様な手順で、第１金属層８を覆うように第１金属層被覆層１２を形成する。すなわち、チップ化する際の切断部となる領域を含めて、第１主面上の第２金属層９が形成される領域に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜５０によるマスクパターンを設ける。次に、透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法や蒸着法などにより、第１金属層被覆層１２の所定の材料を成膜する。成膜後に、レジスト膜５０を除去することにより所望の形状の第１金属層被覆層１２が形成される（図２（ｃ））。
次に、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射する（図２（ｄ））。レーザー光４４としては、例えばフェムト秒レーザーが挙げられる。なお、このときには、レーザー光４４の照射のみを行い、チップ化するための切断は行わない。
次に、チップ化する際の切断部となる領域及び第１金属層８等が形成された領域を含めた第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９を積層するための第２金属層形成工程を実施する（図２（ｅ））。このとき、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２の外縁の外側の、透光性基板１の第２主面に接して、第２金属層９が形成される。その結果、第２金属層９は、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を囲うように覆うことになる。
続いて、スパッタリング法や蒸着法などにより、第２金属層９を覆うように中間層１０を形成する。中間層１０が多層膜構成である場合には、第２金属層９を覆うように、例えば上述の所定の第一中間層１５及び所定の第二中間層１６を、順次材料を変えて積層し、中間層１０を形成する（図２（ｅ））。
さらに続けて、スパッタリング法や蒸着法などにより、所定の材料の第３金属層１１を積層する（図２（ｅ））。
以上のようにして、チップ化する際の切断部となる領域を含めた第１実施形態の半導体発光素子１００が形成される（図２（ｅ））。
ここで、図３を参照して、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を形成する工程を簡略化する手法について説明する。
図３（ａ）に示したように、まず、透光性基板１の第２主面上に、互いに種類の異なるフォトレジストからなる第１レジスト５１と第２レジスト５２とによるマスクパターンを形成する。例えば、第１レジスト５１として、有機溶剤に可溶なフォトレジストを用い、第２レジスト５２として、アルカリ水溶液に可溶なフォトレジストを用いる。
次に、図３（ｂ）に示したように、有機溶剤を用いて第１レジスト５１を除去することにより、開口部５２ｂが先細りした先細り部５２ａを有する第２レジスト５２によるマスクパターンが残る。
次に、図３（ｃ）に示したように、先細り部５２ａを有する第２レジスト５２をマスクとして、Ａｌなどの反射材料をスパッタリングすることにより、第２レジスト５２の先細り部５２ａの一部を除去しながら、透光性基板１上に第１金属層８が形成される。このとき、先細り部５２ａによって第１金属層８の領域が制限されるために、透光性基板１の露出面１ｃを残しつつ、第１金属層８が形成される。
次に、図３（ｄ）に示したように、第１金属層被覆層１２の材料をスパッタリングすることにより、第２レジスト５２の先細り部５２ａをさらに除去しながら、絶縁材料によって第１金属層被覆層１２が、第１金属層８の上面に積層するとともに、透光性基板１の露出面上にも積層する。その結果、第１金属層８の上面及び側面を被覆する第１金属層被覆層１２を形成することができる。これによって、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を形成する工程を簡略化することができる。
（半導体発光素子１００のチップに分割する工程）
図１及び図２に戻って、説明を続ける。透光性基板１の第１主面上に半導体層２０が形成され、第２主面上に第１金属層８、第１金属層被覆層１２、第２金属層９、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成されると、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割する。
以上、説明した製造方法によって、図１に示した第１実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。なお、以上の説明は、本発明の半導体発光素子１００の一実施形態に係る製造工程を順に説明するものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
＜第２実施形態＞
図４を参照して、本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。例えば図４に示すように、第２実施形態における半導体発光素子１００は、図１に示した第１実施形態の半導体発光素子１００と比べ、第２金属層９が、密着部９ａ及び被覆部９ｂの二つの部分からなることが異なる。
図４を参照して、第２実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。なお、図１に示した第１実施形態における半導体発光素子１００と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明は適宜省略する。
図４に示したように、第２実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１と、その透光性基板１の一方の主面（第１主面）上に、発光層３を有する半導体層２０が設けられている。透光性基板１及び半導体層２０は、第１実施形態の透光性基板１及び半導体層２０と同様のものを用いることができる。
本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１の他方の主面（第２主面）上には、第１金属層８と、第１金属層被覆層１２と、第２金属層９と、中間層１０と、第３金属層１１とが順次積層された積層構造３０が設けられている。第２実施形態の第１金属層８、第１金属層被覆層１２、中間層１０及び第３金属層１１は、第１実施形態の積層構造３０と同様のものを用いることができる。第２実施形態の半導体発光素子１００の第２金属層９は、第１実施形態のものとは異なるので、次に説明する。
本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００は、第２金属層９が、第２主面に接している部分のみに形成される密着部９ａと、第１金属層８の上面全体に接して形成される被覆部９ｂとからなる。すなわち、密着部９ａ及び被覆部９ｂからなる第２金属層９は、第２主面と第１金属層８の上面とを連続して覆うように形成される。さらに、密着部９ａ及び被覆部９ｂの材料が、同一又は異なる材料を用いることができる。特に、密着部９ａ及び被覆部９ｂの材料に、異なる材料を用いる場合、材料の選択性の自由度を高めることができるので好ましい。
本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９の密着部９ａが、第２主面の一部に接して形成されている。密着部９ａの材料は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ合金又はＡｇ合金からなることが好ましい。密着部９ａの材料が、これらの金属材料であることにより、透光性基板１の表面に接する部分において、透光性基板１との高い密着力を得ることができる。透光性基板１がサファイア基板である場合には、密着部９ａの材料として、サファイア基板と密着性の良い材料、例えばＡｌ及びＡｇ合金などから選択して用いることが好ましい。
本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９の被覆部９ｂが、第１金属層８の透光性基板１とは反対側の上面を覆い、かつ密着部９ａの透光性基板１とは反対側の上面全体に接して形成される。被覆部９ｂの材料は、第１実施形態の第２金属層９の材料と同様に、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、又はＡｌ合金からなることが好ましい。密着部９ａ及び被覆部９ｂの材料は、同一であってもよいし、又は異なる材料であることもできる。したがって、本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９の材料の選択性の自由度を高めることができる。
被覆部９ｂ及び密着部９ａの材料が、それぞれ上述の材料からなる場合には、被覆部９ｂと、密着部９ａとの間には、高い密着力を得ることができる。この結果、第２金属層９の密着部９ａが、第２主面に接する部分を有しつつ、第２金属層９の被覆部９ｂとともに、第１金属層８を囲うように覆うことにより、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。そのため、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。
以上のような構造を有する本発明の第２実施形態の半導体発光素子１００は、第１実施形態における半導体発光素子１００と同様に動作することができる。そのため、発光層３から様々な方向に放出される光を、ｐ側全面電極６を透過して半導体発光素子１００の外に取り出すことができる。
（製造方法）
図４及び図５を参照して、本発明の半導体発光素子１００の第２実施形態の製造方法について説明する。なお、第２実施形態でも、図４に示す半導体発光素子１００が二次元的に配列されたウエハ状態で各工程が実施され、チップ状に分割された半導体発光素子１００が得られる。
（第１主面上に半導体層２０を形成する工程）
半導体層２０を形成する工程は、透光性基板１の第１主面上に、半導体層２０を形成する工程と、半導体層２０に電極を形成する工程とを含む。半導体層２０及びその電極は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により形成することができる。
（第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程）
第１主面上に半導体層２０が形成されると、裏面である第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。第１金属層８及び第１金属層被覆層１２は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により、形成することができる。
次に、第１実施形態の製造方法と同様に、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射する（図５（ａ））。なお、このときには、レーザー光４４の照射のみを行い、チップ化するための切断は行わない。
次に、チップ化する際の切断部となる領域を含めて、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２が形成されていない第２主面上に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９の密着部９ａを積層する（図５（ｂ））。このとき、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２の表面にレジスト膜５０を形成し、密着部９ａの形成後、レジスト膜５０を剥離することにより、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２の表面への密着部９ａの形成を避けることができる。
次に、チップ化する際の切断部となる領域及び第１金属層８等が形成された領域を含めた第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９の被覆部９ｂを積層する（図５（ｃ））。その結果、密着部９ａ及び被覆部９ｂからなる第２金属層９は、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を囲うように覆うことになる。
続いて、第１実施形態の製造方法と同様に、スパッタリング法や蒸着法などにより、中間層１０及び第３金属層１１を形成する。
以上のようにして、チップ化する際の切断部となる領域を含めた第２実施形態の半導体発光素子１００が形成される。半導体発光素子１００は、透光性基板１の第１主面上に半導体層２０が形成され、第２主面上に第１金属層８、第１金属層被覆層１２、第２金属層９（密着部９ａ及び被覆部９ｂ）、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成されている。第１実施形態の製造方法と同様に、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割する。
以上、説明した製造方法によって、図４に示した第２実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。
＜第３実施形態＞
図６を参照して、本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。例えば図６に示すように、第３実施形態における半導体発光素子１００は、図１に示した第１実施形態の半導体発光素子１００に対して、第１金属層８が、第２主面の全面に形成され、第２金属層９が、側面１ａに接して形成されることが異なる。
図６を参照して、第３実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。なお、図１に示した第１実施形態における半導体発光素子１００と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明は適宜省略する。
図６に示したように、第３実施形態の半導体発光素子１００は、透光性の透光性基板１と、その透光性基板１の一方の主面（第１主面）上に、発光層３を有する半導体層２０が設けられている。透光性基板１及び半導体層２０は、第１実施形態の透光性基板１及び半導体層２０と同様のものを用いることができる。
本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１の他方の主面（第２主面）上には、第１金属層８が第２主面の全面に積層され、さらに、第２金属層９と、中間層１０と、第３金属層１１とが、側面１ａにまで回り込むように第２主面の全面に順次積層されて形成された積層構造３０が設けられている。
本発明の第３実施形態の第１金属層８は、第２主面の全面に形成される。反射率の高い第１金属層８が、透光性基板１の第２主面の全体を直接覆うことにより、半導体層２０の発光層３から放出され、透光性基板１を透過してきた光を、より高効率で上方に反射することができる。第１金属層８の材料としては、第１実施形態の場合と同様の材料を用いることができる。
本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９が、第１金属層８の周囲に形成され、さらに側面１ａに接して形成される。図６に示す例では、透光性基板１との密着力の高い第２金属層９が、第１金属層８の上面に接するようにその周囲に形成され、さらに側面１ａの一部に接して形成されている。第２金属層９が、側面１ａに接する部分を有しつつ、第１金属層８を囲うように覆うことにより、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。そのため、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。
第２金属層９の材料は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、又はＡｌ合金からなることが好ましい。第２金属層９の材料が、これらの金属材料であることにより、透光性基板１の表面に接する部分では、透光性基板１との高い密着力を得ることができる。さらに、第１金属層８の材料が、第２金属層９側に拡散することを防止する点から、第２金属層９の材料は、Ｎｉであることがより好ましい。
本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９を覆うように、さらに、中間層１０が、第２主面の全面に積層される。中間層１０は、さらに側面１ａにまで回り込むように形成されることにより、第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを防止することができる。なお、中間層１０の材料としては、第１実施形態の第二中間層１６の場合と同様の材料を用いることができる。第３金属層１１の材料が第１金属層８へ拡散することを防止することを確実にするために、第３実施形態の中間層１０の材料は、Ｒｈであることが好ましい。
本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００では、中間層１０を覆うように、さらに、第３金属層１１が、第２主面の全面に順次積層される。中間層１０及び第３金属層１１は、さらに側面１ａにまで回り込むように形成することもできる。第３実施形態の第３金属層１１の材料及びその機能は、第１実施形態の場合と同様である。
以上のような構造を有する本発明の第３実施形態の半導体発光素子１００は、第１実施形態における半導体発光素子１００と同様に動作することができる。そのため、発光層３から様々な方向に放出される光を、ｐ側全面電極６を透過して半導体発光素子１００の外に取り出すことができる。
（製造方法）
図６、図７及び図８を参照して、本発明の半導体発光素子１００の第３実施形態の製造方法について説明する。第３実施形態の製造方法は、図７に示す第一例及び図８に示す第二例の、二つの製造方法を例示することができる。
（第３実施形態の第一例の製造方法）
図７を参照して、本発明の半導体発光素子１００の第３実施形態の第一例の製造方法について説明する。本発明の半導体発光素子１００の第３実施形態の第一例の製造方法において、半導体層２０を形成する工程は、透光性基板１の第１主面上に、半導体層２０を形成する工程と、半導体層２０に電極を形成する工程とを含む。半導体層２０及びその電極は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により形成することができる。
次に、第３実施形態の第一例の製造方法では、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射する（図７（ａ））。レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００を積層構造３０が形成する前の半導体発光素子１００ｂをチップ状に分割する（図７（ｂ））。レーザー光４４の照射及びチップ状に分割する方法は、第１実施形態の製造方法と同様である。
チップ状に分割した半導体発光素子１００ｂの裏面である第２主面上に、第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。
第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程は、まず、チップ状の透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法や蒸着法などにより、第１金属層８の所定の材料を成膜する。なお、第１金属層８の形成は、半導体発光素子１００ｂをチップ状に分割する前に行い、第１金属層８を形成した後に、半導体発光素子１００ｂをチップ状に分割することもできる。
次に、第１金属層８等が形成された第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９を積層する。透光性基板１はチップ状なので、第２金属層９の成膜の際に、第２金属層９の所定の材料が側面１ａにまで回り込むように成膜することができる。この結果、第２金属層９は、第１金属層８の周囲に形成され、さらに側面１ａに接して形成される。
次に、上述の第２金属層９と同様にして、スパッタリング法や蒸着法などにより、中間層１０及び第３金属層１１を形成して、チップ状の透光性基板１の第２主面側に積層構造３０を形成することができる（図７（ｃ））。
以上のような第３実施形態の第一例の製造方法によって、図６に示した第３実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。
（第３実施形態の第二例の製造方法）
第３実施形態の半導体発光素子１００は、図８に示すような、第二例の製造方法によって製造することもできる。
本発明の半導体発光素子１００の第３実施形態の第二例の製造方法において、半導体層２０を形成する工程は、第一例の製造方法と同様である（図８（ａ））。
第３実施形態の第二例の製造方法では、次に、第２主面上に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜５０によるマスクパターンを設ける（図８（ｂ））。マスクパターンは、チップ化する際の切断部となる領域には、レジスト膜５０を形成しないように設ける。図８（ｂ）に示す例では、レジスト膜５０によるマスクパターンが、幅ｄの溝５４を形成できるように設けられている。その後の工程で、透光性基板１の側面１ａに積層構造３０を形成することを容易にする点から、溝５４の幅ｄの寸法は、２０〜６０μｍであることが好ましい。
次に、リアクティブイオンエッチングなどのエッチング法により、レジスト膜５０をマスクパターンとして、透光性基板１のチップ化する際の切断部となる領域に、溝５４を形成する（図８（ｃ））。透光性基板１の側面１ａに積層構造３０を形成することを確実にし、チップ状に分割することを容易にする点から、溝５４の深さは、好ましくは２〜４０μｍ、より好ましくは５〜１０μｍであることができる。溝５４を形成した後、レジスト膜５０を除去する（図８（ｄ））。
次に、第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。まず、透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法や蒸着法などにより、第１金属層８の所定の材料を成膜する。なお、第１金属層８の形成は、上述のレジスト膜５０を形成する前に行うこともできる。その場合には、第１金属層８も含めて溝５４が形成される。
次に、第１金属層８等が形成された第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって第２金属層９を積層する。透光性基板１のチップ状に分割する位置には溝５４が形成されているので、第２金属層９の成膜の際に、第２金属層９の所定の材料が側面１ａにまで回り込むように成膜することができる。この結果、第２金属層９は、第１金属層８の周囲に形成され、さらに側面１ａに接して形成される。
次に、上述の第２金属層９と同様にして、スパッタリング法や蒸着法などにより、中間層１０及び第３金属層１１を形成して、透光性基板１の第２主面側に積層構造３０を形成することができる。以上のようにして、チップ化する際の切断部となる領域を含めた第３実施形態の半導体発光素子１００が形成される（図８（ｅ））。
透光性基板１の第１主面上に半導体層２０が形成され、第２主面上に第１金属層８、第２金属層９、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成されると、溝５４を形成した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割する（図８（ｆ））。
以上、説明した製造方法によって、図６に示した第３実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。
＜第４実施形態＞
図９及び図１０を参照して、本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。例えば図９及び図１０に示すように、第４実施形態における半導体発光素子１００は、図１に示した第１実施形態の半導体発光素子１００と比べ、第２金属層９の代わりに、誘電体多層膜１９を用いることが異なる。
図９及び図１０を参照して、第４実施形態の半導体発光素子１００の構成について説明する。なお、図１に示した第１実施形態における半導体発光素子１００と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明は適宜省略する。
図９及び図１０に示したように、第４実施形態の半導体発光素子１００は、透光性の透光性基板１と、その透光性基板１の一方の主面（第１主面）上に、発光層３を有する半導体層２０が設けられている。透光性基板１及び半導体層２０は、第１実施形態の透光性基板１及び半導体層２０と同様のものを用いることができる。
図９に示す本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００は、透光性基板１の他方の主面（第２主面）上には、第１金属層８と、第１金属層被覆層１２と、誘電体多層膜１９と、中間層１０と、第３金属層１１とが順次積層された積層構造３０が設けられている。図１０に示す本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００は、図９に示す半導体発光素子１００の構成に加え、誘電体多層膜１９と中間層１０との間に、第４金属層１７がさらに設けられている。
第４実施形態の第１金属層８、第１金属層被覆層１２、中間層１０及び第３金属層１１は、第１実施形態の積層構造３０と同様のものを用いることができる。第４実施形態の半導体発光素子１００では、第２金属層９の代わりに誘電体多層膜１９を用いることが、第１実施形態のものとは異なるので、次に説明する。
本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００において、誘電体多層膜１９の第１金属層８及び透光性基板１に対する配置は、第１実施形態の第２金属層９と同様である。すなわち本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００では、誘電体多層膜１９が、第１金属層８の周囲に形成される。また、誘電体多層膜１９は、少なくとも透光性基板１の第２主面又は側面１ａに接して形成される。図９に示す例では、透光性基板１との密着力の高い誘電体多層膜１９が、第２主面の一部に接して形成されている。誘電体多層膜１９が、第２主面に接する部分を有しつつ、第１金属層８を囲うように覆うことにより、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力を補強することができる。そのため、透光性基板１の第２主面に接して形成される第１金属層８（反射層）の剥離を抑制することができる。
誘電体多層膜１９は、例えば、Ｎｂ２Ｏ５及びＳｉＯ２を１ペアとしてこれを順に３回繰り返したもの用いることができる。このような誘電体多層膜１９を用いることにより、透光性基板１の表面に接する部分では、透光性基板１との高い密着力を得ることができる。また、誘電体多層膜１９が第１金属層８の周囲に形成されることにより、誘電体多層膜１９による、第１金属層８の透光性基板１に対する密着力の補強を確実にできる。
なお、誘電体多層膜１９の光の透過率は、一般的に、第１金属層８を形成する金属薄膜と比べて大きい。そこで、図１０に示す第４実施形態の半導体発光素子１００の例では、誘電体多層膜１９と中間層１０との間に、例えば、ＰｔやＡｌ、Ａｌ合金などからなる第４金属層１７がさらに設けられていることにより、誘電体多層膜１９を透過した光を透光性基板１側へ反射することができる。この結果、図１０に示す例では、図９に示す例と比べて、半導体発光素子１００として光取り出し効率を向上させることができる。
以上のような構造を有する本発明の第４実施形態の半導体発光素子１００は、第１実施形態における半導体発光素子１００と同様に動作することができる。そのため、発光層３から様々な方向に放出される光を、ｐ側全面電極６を透過して半導体発光素子１００の外に取り出すことができる。
（製造方法）
本発明の半導体発光素子１００の第４実施形態の製造方法について説明する。なお、第４実施形態でも、図９及び図１０に示す半導体発光素子１００が二次元的に配列されたウエハ状態で各工程が実施され、チップ状に分割された半導体発光素子１００が得られる。
（第１主面上に半導体層２０を形成する工程）
半導体層２０を形成する工程は、透光性基板１の第１主面上に、半導体層２０を形成する工程と、半導体層２０に電極を形成する工程とを含む。半導体層２０及びその電極は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により形成することができる。
（第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する工程）
第１主面上に半導体層２０が形成されると、裏面である第２主面上に第１金属層８を含む積層構造３０を形成する。第１金属層８及び第１金属層被覆層１２は、第１実施形態の製造方法と同様な方法により形成することができる。
次に、第１実施形態の製造方法と同様に、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射する。なお、このときには、レーザー光４４の照射のみを行い、チップ化するための切断は行わない。
次に、チップ化する際の切断部となる領域及び第１金属層８等が形成された領域を含めた第２主面上の全体に、スパッタリング法などにより、所定の材料によって誘電体多層膜１９を積層する。このとき、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２の外縁の外側の、透光性基板１の第２主面に接して、誘電体多層膜１９が形成される。その結果、誘電体多層膜１９は、第１金属層８及び第１金属層被覆層１２を囲うように覆うことになる。
なお、誘電体多層膜１９の形成後、中間層１０の形成前に、スパッタリング法や蒸着法などにより、第４金属層１７を形成することが好ましい。第４金属層１７をさらに形成することにより、誘電体多層膜１９を透過した光を透光性基板１側へ反射することができる。
続いて、第１実施形態の製造方法と同様に、スパッタリング法や蒸着法などにより、中間層１０及び第３金属層１１を形成する。
以上のようにして、チップ化する際の切断部となる領域を含めた第４実施形態の半導体発光素子１００が形成される。半導体発光素子１００は、透光性基板１の第１主面上に半導体層２０が形成され、第２主面上に第１金属層８、第１金属層被覆層１２、誘電体多層膜１９、中間層１０並びに第３金属層１１を含む積層構造３０が形成されている。また、必要に応じて、誘電体多層膜１９と、中間層１０との間に、第４金属層１７が形成される。第１実施形態の製造方法と同様に、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割する。
以上、説明した製造方法によって、図９及び図１０に示した第４実施形態の半導体発光素子１００を製造することができる。
次に、本発明の実施例について説明する。
なお、実施例において半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度を測定した。ダイシェア強度の測定方法は、常温及び高温で半導体チップを横から水平方向に押し、剥がれたときの荷重として測定されたせん断強度である。この測定には、公知のダイシェア強度試験機が用いられる。なお、ダイシェア強度は、ＪＥＩＴＡ規格（ＥＩＡＪ ＥＤ４７０３）やＭＩＬ規格（ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｃ）に定められている。
（実施例１）
サファイアからなるウエハ（透光性基板１）の主面上にｎ型窒化物半導体層、ＩｎＧａＮを含む活性層（発光層３）、ｐ型窒化物半導体層を積層し、ｎ側電極５を形成する領域のｐ型窒化物半導体層と活性層とｎ型窒化物半導体層の一部とを除去する。露出されたｎ型窒化物半導体層上にｎ側電極５を、ｐ型窒化物半導体層上の全面に、ＩＴＯからなる透光性のｐ側全面電極６を設け、さらに、透光性のｐ側全面電極６上の一部にｐ側パッド電極７を設ける。
サファイアからなる透光性基板１の窒化物半導体層を積層した主面（第１主面）と反対の主面（第２主面）上に、チップ化する際の切断部となる部分を含めて、第２主面上の第２金属層９が形成される領域に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜５０によるマスクパターンを設けた。次に、スパッタリング法により、全面にＡｇを１２０ｎｍの膜厚となるように積層して、第１金属層８を形成した。形成したＡｇの第１金属層８の外縁の外側のレジスト膜５０を除去した。次に、フォトリソグラフィ法により、第１金属層８の場合と同様に、レジスト膜５０によるマスクパターンを設け、スパッタリング法により、Ｎｉを１００ｎｍの膜厚となるように積層して、第１金属層被覆層１２を形成した。その後、レジスト膜５０を除去した。
次に、レジスト膜５０の除去後のサファイアからなる透光性基板１の露出した領域の切断部に沿って、レーザー光４４を照射した。
次に、スパッタリング法により、Ａｌを３００ｎｍの膜厚となるように積層して、第２金属層９を形成した。続けて、スパッタリング法により、Ｗからなる第一中間層１５を７００ｎｍ、Ｐｔからなる第二中間層１６を２００ｎｍの膜厚となるように積層して、中間層１０を形成した。最後に、Ａｕ−Ｓｎを３５００ｎｍの膜厚となるように積層して、第３金属層１１を形成した。以上のようにして、第２主面上に第１金属層８、第１金属層被覆層１２、第２金属層９、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成された。
次に、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００をチップ状に分割した。これによって、図１に示した第１実施形態である実施例１の半導体発光素子１００を得ることができた。
得られた実施例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度を測定した。その結果、後述する比較例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度と比べて、実施例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度は、１．３〜２．３倍と高かった。また、実施例１の半導体発光素子１００を実装基板に第３金属層１１のＡｕ−Ｓｎを接着剤として接合して特性を評価したところ、発光出力が高く、配光特性も良好だった。
（実施例２）
実施例２の半導体発光素子１００の製造工程では、Ａｇによる第２金属層９の代わりに、図４に示すように密着部９ａ及び被覆部９ｂを形成した以外は、実施例１と同様にして、第２実施形態である実施例２の半導体発光素子１００を製造した。なお、密着部９ａは、Ａｌ、Ａｌ合金又はＡｇ合金を材料として用い、第１金属層８（膜厚１２０ｎｍ）及び第１金属層被覆層１２（膜厚１００ｎｍ）の合計膜厚２２０ｎｍとなるように形成した。また、被覆部９ｂとしては、Ａｌを３００ｎｍの膜厚で積層した。これによって、図４に示した第２実施形態である実施例２の半導体発光素子１００を得ることができた。
（実施例３）
実施例３の半導体発光素子１００の製造は、図７に示す製造工程により行った。すなわち、まず、実施例１と同様に、サファイアからなる透光性基板１の第１主面に、窒化物半導体層を積層した。次に、チップ化する際の切断部を焦点４６とするように、レーザー光４４を透光性基板１に対して照射した（図７（ａ））。次に、レーザー光４４を照射した切断部を切断し、個々の半導体発光素子１００を積層構造３０が形成する前の半導体発光素子１００ｂをチップ状に分割した（図７（ｂ））。
チップ状に分割した半導体発光素子１００ｂの裏面である第２主面上に、第１金属層８を含む積層構造３０を形成した。具体的には、チップ状の透光性基板１の第２主面側の全面に、スパッタリング法により、Ａｇからなる第１金属層８を、１２０ｎｍの膜厚となるように成膜した。次に、Ｎｉからなる第２金属層９を、１００ｎｍの膜厚となるように積層して成膜した。このとき、Ｎｉからなる第２金属層９が側面１ａにまで回り込むように成膜した。
次に、上述の第２金属層９と同様にして、スパッタリング法により、Ｒｈからなる中間層１０を、２００ｎｍの膜厚となるように積層して成膜した。最後に、Ａｕ−Ｓｎを３５００ｎｍの膜厚となるように積層して、第３金属層１１を形成した。以上のようにして、第２主面上に第１金属層８、第２金属層９、中間層１０及び第３金属層１１を含む積層構造３０が形成された（図７（ｃ））。これによって、図６に示した第３実施形態である実施例３の半導体発光素子１００を得ることができた。
（実施例４）
実施例４の製造工程では、Ａｇによる第２金属層９の代わりに、図９に示すように誘電体多層膜１９を形成した以外は、実施例１と同様にして、第４実施形態である実施例４の半導体発光素子１００を製造した。なお、誘電体多層膜１９としては、Ｎｂ２Ｏ３とＳｉＯ２との積層膜を用いた。また、第一中間層１５は、Ｔｉを３〜１０ｎｍ、第二中間層１６は、Ｐｔ又はＲｈを２００ｎｍの膜厚となるように積層して、中間層１０を形成した。
（実施例５）
実施例５の製造工程では、誘電体多層膜１９の形成後、中間層１０の形成前に、Ａｌからなる第４金属層１７を形成した以外は、実施例４と同様にして、第４実施形態である実施例５の半導体発光素子１００を製造した。なお、実施例５の第一中間層１５は、Ｗを７００ｎｍ、第二中間層１６は、Ｐｔを２００ｎｍの膜厚となるように積層して、中間層１０を形成した。
（比較例１）
比較例１の製造工程では、第１金属層８を第２主面の全面に形成した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の半導体発光素子１００を製造した。すなわち、比較例１の半導体発光素子１００の場合には、第２金属層９が透光性基板１に接していない。
得られた比較例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度を測定した。その結果、上述した実施例１〜５の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度と比べて、比較例１の半導体発光素子１００の積層構造３０のダイシェア強度は低かった。
１ 透光性基板
１ａ 側面
１ｃ 露出面
２ ｎ型半導体層
３ 発光層
４ ｐ型半導体層
５ ｎ側電極
６ ｐ側全面電極
７ ｐ側パッド電極
８ 第１金属層
９ 第２金属層
９ａ 密着部
９ｂ 被覆部
１０ 中間層
１１ 第３金属層
１２ 第１金属層被覆層
１５ 第一中間層
１６ 第二中間層
１７ 第４金属層
１９ 誘電体多層膜
２０ 半導体層
３０ 積層構造
４４ レーザー光
４６ レーザー光の焦点
５０ レジスト膜
５１ 第１レジスト
５２ 第２レジスト
５２ａ 先細り部
５２ｂ 開口部
５４ 溝
１００、１００ｂ 半導体発光素子

Claims (17)

  1. 第１主面と、第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面に接する側面とを備える透光性基板と、前記透光性基板の第１主面側に形成される半導体層と、を有する半導体発光素子であって、
    前記透光性基板の第２主面に接して形成される第１金属層と、
    前記第１金属層の周囲において、少なくとも前記透光性基板の第２主面又は側面に接して形成される第２金属層と、
    前記第２金属層上に形成される第３金属層と、を有し、
    前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記発光層の発光ピーク波長に対する反射率が高く、
    前記第２金属層は、前記透光性基板との密着力が、前記第１金属層と前記透光性基板との密着力より大きいことを特徴とする半導体発光素子。
  2. 前記第２金属層が、前記透光性基板の表面のうち、第２主面のみに接して形成される、請求項１に記載の半導体発光素子。
  3. 前記第２金属層が、前記第２主面と前記第１金属層の上面とを連続して覆うように形成されている、請求項２に記載の半導体発光素子。
  4. 前記第２金属層が、前記第２主面に接している部分のみに形成される密着部と、前記第１金属層の上面全体に接して形成される被覆部とからなり、前記密着部及び前記被覆部の材料が異なる材料である、請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
  5. 前記第１金属層が、前記第２主面の全面に形成され、
    前記第２金属層が、前記側面に接して形成される、請求項１に記載の半導体発光素子。
  6. 前記第１金属層が、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｒｈ及びＰｔから選択されるいずれか１種からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  7. 前記第１金属層がＡｇからなり、前記透光性基板がサファイアからなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  8. 前記第２金属層が、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、又はＡｌ合金からなる、請求項７に記載の半導体発光素子。
  9. 第１主面と、第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面に接する側面とを備える透光性基板と、前記透光性基板の第１主面側に形成される半導体層と、を有する半導体発光素子であって、
    前記透光性基板の第２主面に接して形成される第１金属層と、
    前記第１金属層の周囲において、少なくとも前記透光性基板の第２主面又は側面に接して形成される誘電体多層膜と、
    前記誘電体多層膜上に形成される第３金属層と、を有し、
    前記誘電体多層膜は、前記透光性基板との密着力が、前記第１金属層と前記透光性基板との密着力より大きいことを特徴とする半導体発光素子。
  10. 前記誘電体多層膜が、前記第１金属層の上面を覆うように形成されている、請求項９に記載の半導体発光素子。
  11. 前記誘電体多層膜の上面に接して形成される第４金属層をさらに含む、請求項９又は１０に記載の半導体発光素子。
  12. 前記第３金属層が、Ａｕ−Ｓｎ又はＰｄ−Ｓｎからなる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  13. 前記第１金属層と、前記第２金属層又は前記誘電体多層膜との間に、前記第１金属層を構成する材料が、前記前記第２金属層又は前記誘電体多層膜側に拡散することを防止するための第１金属層被覆層を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  14. 前記第１金属層被覆層が、Ｎｉからなる、請求項１３に記載の半導体発光素子。
  15. 前記第２金属層と前記第３金属層との間に、前記第３金属層の材料が前記第１金属層へ拡散することを防止するための中間層を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  16. 前記中間層が、前記第３金属層と接するように形成される第二中間層を含み、前記第二中間層が、Ｐｔ、Ｒｈ及びそれらの合金から選択される１種を含む材料からなる、請求項１５に記載の半導体発光素子。
  17. 前記中間層が、前記第二中間層と、前記第２金属層との間に配置される第一中間層をさらに含み、前記第一中間層が、Ｔｉ、Ｗ及びそれらの合金から選択される１種を含む材料からなる、請求項１６に記載の半導体発光素子。
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