JP2014179469A - 半導体発光素子、発光装置及び半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

半導体発光素子、発光装置及び半導体発光素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光取り出し効率の高い半導体発光素子、発光装置及び半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、積層体と第１及び第２金属層とを備えた半導体発光素子が提供される。積層体は、第１及び第２半導体層と、発光層と、を含む。第２半導体層は、第１方向において第１半導体層と離間する。発光層は、第１半導体層と第２半導体層との間に設けられる。第１金属層は、第１方向において積層体と積層され、第１方向に延びる側面を含み、第１半導体層及び第２半導体層の一方と電気的に接続される。第２金属層は、第１金属層の側面の少なくとも一部を覆う。第２金属層の反射率は、第１金属層の反射率よりも高い。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子、発光装置及び半導体発光素子の製造方法に関する。
発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子がある。半導体発光素子を用いた発光装置がある。半導体発光素子において、半導体結晶層をＳｉやＣｕなどの支持基板で支持することが行われている。こうした支持基板を含む半導体発光素子及び発光装置において、光取り出し効率の向上が望まれる。
米国特許出願公開第２０１２／０１６８７１６号明細書
本発明の実施形態は、光取り出し効率の高い半導体発光素子、発光装置及び半導体発光素子の製造方法を提供する。
本発明の実施形態によれば、積層体と、第１金属層と、第２金属層と、を備えた半導体発光素子が提供される。前記積層体は、第１半導体層と、第２半導体層と、発光層と、を含む。前記第１半導体層は、第１導電形である。前記第２半導体層は、第１方向において前記第１半導体層と離間し、第２導電形である。前記発光層は、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられる。前記第１金属層は、前記第１方向において前記積層体と積層され、前記第１方向に延びる側面を含み、前記第１半導体層及び前記第２半導体層の一方と電気的に接続される。前記第２金属層は、前記第１金属層の前記側面の少なくとも一部を覆う。前記第２金属層の反射率は、前記第１金属層の反射率よりも高い。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を表す模式図である。 第１の実施形態に係る発光装置を表す模式的断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を表す模式的断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を表す模式的断面図である。 図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を表す模式的断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を表す模式的断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の別の製造方法を表す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を表す模式的断面図である。 図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の製造方法を表す模式的断面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を表す模式的断面図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を表す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を表す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の発光装置を表す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
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の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を表す模式図である。
図１（ａ）は、模式的平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面を表す模式的断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０は、積層体ＳＢと、第１金属層５１と、第２金属層５２と、を含む。図１（ｂ）では、積層体ＳＢなどの各部の構成を見やすくするため、便宜的に、各部の寸法を図１（ａ）と変えて図示している。
積層体ＳＢは、第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、発光層３０と、を含む。
第１半導体層１０は、窒化物半導体を含み、第１導電形である。例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でもよい。以下では、第１導電形がｎ形で、第２導電形がｐ形である場合として説明する。第１半導体層１０には、例えば、ｎ形の不純物を含むＧａＮ層が用いられる。ｎ形の不純物には、例えば、Ｓｉが用いられる。
第２半導体層２０は、第１方向において第１半導体層１０と離間する。この例では、第１方向をＺ軸方向とする。第１方向は、例えば、第１半導体層１０の膜面に対して垂直な方向である。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
第２半導体層２０は、窒化物半導体を含み、第２導電形である。第２半導体層２０には、例えば、ｐ形の不純物を含むＧａＮ層が用いられる。ｐ形の不純物には、例えば、Ｍｇが用いられる。第２半導体層２０の厚さは、例えば、第１半導体層１０の厚さよりも薄い。第２半導体層２０の厚さは、第１半導体層１０の厚さ以上でも良い。
発光層３０は、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられる。Ｚ軸方向（第１方向）は、例えば、第１半導体層１０と第２半導体層２０と発光層３０との積層方向に対応する。
発光層３０は、例えば、窒化物半導体を含む。発光層３０には、例えば、複数の障壁層と、複数の障壁層の間に設けられた井戸層と、を含む。障壁層及び井戸層は、Ｚ軸方向に沿って積層される。発光層３０には、例えばＭＱＷ（Multi-Quantum Well）構造が用いられる。発光層３０には、ＳＱＷ（Single-Quantum Well）構造を用いてもよい。障壁層には、例えば、ＧａＮ層が用いられる。井戸層には、例えば、ＩｎＧａＮ層が用いられる。
第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に電圧を印加し、発光層３０に電流を流す。これにより、発光層３０から光が放出される。
半導体発光素子１１０では、第１半導体層１０の発光層３０と反対側を向く表面１０ｓが、光取り出し面となる。表面１０ｓには、凹凸１０ｖが設けられている。表面１０ｓは、粗面化されている。これにより、発光層３０から放出された光の表面１０ｓでの全反射が抑えられ、光取り出し効率を向上させることができる。
第１金属層５１は、Ｚ軸方向において積層体ＳＢと積層される。積層体ＳＢは、例えば、第１金属層５１の上に設けられる。この例では、第２半導体層２０が、第１半導体層１０と第１金属層５１との間に配置される。すなわち、第１金属層５１の上に第２半導体層２０が設けられ、第２半導体層２０の上に発光層３０が設けられ、発光層３０の上に第１半導体層１０が設けられる。第１金属層５１は、例えば、積層体ＳＢを支持する。第１金属層５１は、例えば、金属基板である。
第１金属層５１は、Ｚ軸方向に延びる側面５１ｓを含む。側面５１ｓは、Ｚ軸方向に対して実質的に平行でもよいし、Ｚ軸方向に対して傾斜していてもよい。側面５１ｓは、少なくともＺ軸方向に延びる成分を有していればよい。すなわち、側面５１ｓは、Ｚ軸方向に対して直交する平面でなければよい。
第１金属層５１は、積層体ＳＢと反対側を向く底面５１ｂをさらに含む。底面５１ｂは、例えば、Ｚ軸方向に対して実質的に直交する面である。
第１金属層５１は、導電性を有する。この例では、第１金属層５１が、第２半導体層２０と電気的に接続される。第１金属層５１は、例えば、第１半導体層１０と電気的に接続してもよい。第１金属層５１は、第１半導体層１０と第２半導体層２０との一方と電気的に接続される。
第１金属層５１のＺ軸方向の長さＴ１は、積層体ＳＢのＺ軸方向の長さＴ２よりも長い。すなわち、第１金属層５１の厚さは、積層体ＳＢの厚さよりも厚い。第１金属層５１の長さＴ１は、例えば、積層体ＳＢの長さＴ２の５倍以上である。第１金属層５１の長さＴ１は、例えば、積層体ＳＢの長さＴ２の１００倍以下である。積層体ＳＢの長さＴ２は、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下である。第１金属層５１の長さＴ１は、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。
第１金属層５１のＸ軸方向（第２方向）の長さＷ１は、積層体ＳＢのＸ軸方向の長さＷ２よりも長い。すなわち、第１金属層５１の幅は、積層体ＳＢの幅よりも広い。第１金属層５１の長さＷ１と積層体ＳＢの長さＷ２との差Ｗ１−Ｗ２は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。これにより、例えば、積層体ＳＢを第１金属層５１に適切に支持させることができる。なお、第１金属層５１の長さＷ１は、積層体ＳＢの長さＷ２より短くてもよい。第１金属層５１の長さＷ１は、例えば、積層体ＳＢを支持可能な範囲で適宜設計可能である。
第２金属層５２は、第１金属層５１の側面５１ｓの少なくとも一部を覆う。この例では、第２金属層５２が、第１金属層５１の側面５１ｓの全体を覆う。側面５１ｓは、例えば、Ｚ軸周りに連続する環状である。第２金属層５２は、例えば、側面５１ｓを環状に覆う。第２金属層５２も同様に、Ｚ軸周りに連続する。この例では、第２金属層５２が、第１金属層５１の底面５１ｂをさらに覆う。第２金属層５２の厚さは、例えば、第１金属層５１の厚さよりも薄い。第２金属層５２の厚さは、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下である。より好ましくは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下である。
第２金属層５２の反射率は、例えば、第１金属層５１の反射率よりも高い。反射率は、例えば、発光層３０から放出される光に対する反射率である。第１金属層５１の熱伝導率は、例えば、第２金属層５２の熱伝導率よりも高い。第２金属層５２の熱膨張率は、例えば、第１金属層５１の熱膨張率よりも低い。例えば、第２金属層５２の線膨張率は、第１金属層５１の線膨張率よりも低い。また、第２金属層５２は、例えば、導電性を有する。第２金属層５２は、例えば、第１金属層５１と電気的に接続される。
第１金属層５１は、例えば、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＡｕの少なくともいずれかを含む。第２金属層５２は、例えば、Ｎｉ、Ａｇ及びＡｌの少なくともいずれかを含む。第１金属層５１及び第２金属層５２のそれぞれは、例えば、１つの金属材料からなる単層構造でもよいし、２つ以上の金属材料からなる多層構造でもよい。例えば、第２金属層５２は、Ａｇを含む層と、Ｎｉを含む層と、を含む多層構造としてもよい。例えば、Ｎｉを含む層を、Ａｇを含む層と第１金属層５１との間に配置する。これにより、例えば、第１金属層５１に対する第２金属層５２の密着性を高めることができる。
半導体発光素子１１０は、例えば、第１電極１１と、第２電極１２と、中間金属層５３と、絶縁層６０と、をさらに含む。
第１半導体層１０は、Ｚ軸方向に対して平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、第２半導体層２０と重なる第１部分１０ａと、重ならない第２部分１０ｂと、を含む。絶縁層６０は、第２部分１０ｂと第１金属層５１との間に少なくとも設けられる。第１電極１１は、第２部分１０ｂと絶縁層６０との間に設けられ、第１半導体層１０と電気的に接続される。絶縁層６０は、例えば、第１電極１１と第２半導体層２０とを電気的に絶縁する。絶縁層６０は、例えば、第１電極１１と発光層３０とを電気的に絶縁する。絶縁層６０は、例えば、第１電極１１を介して第１半導体層１０と第２半導体層２０とが短絡することを抑制する。
この例において、第１電極１１は、Ｘ軸方向に延在する部分と、Ｙ軸方向に延在する部分とを含む。この例では、第１電極１１のＸ−Ｙ平面に投影した形状が、例えば、四角環状である。絶縁層６０も同様に、四角環状である。このため、半導体発光素子１１０では、第２半導体層２０及び発光層３０が、第１電極１１及び絶縁層６０によって分断される。半導体発光素子１１０では、第１半導体層１０が、第３部分１０ｃをさらに含む。第３部分１０ｃは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２半導体層２０と重なる。第１部分１０ａは、例えば、第１半導体層１０において第１電極１１及び絶縁層６０の内側の部分である。第３部分１０ｃは、例えば、第１半導体層１０において第１電極１１及び絶縁層６０の外側の部分である。
第１電極１１は、例えば、発光層３０から放出される光に対して反射性である。第１電極１１は、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ及びＴａの少なくともいずれかを含む。第１電極１１には、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ及びＴａの少なくともいずれかを含む合金が用いられる。第１電極１１は、Ａｌ及びＡｇの少なくともいずれかを含むことがより望ましい。これにより、例えば、第１電極１１において、発光層３０から放出される光に対して高い反射性を持たせることができ、光取り出し効率を改善することができる。第１電極１１の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１０μｍ以下である。さらに、プラズマ周波数から換算される反射膜として必要な膜厚と、動作電圧の低減を加味した場合、第１電極１１の厚さは、１００ｎｍ以上１μｍ以下であることが、より望ましい。
第１電極１１には、第１パッド部１１ｐが設けられている。第１パッド部１１ｐは、例えば、第１電極１１と外部の部材との配線に用いられる。第１パッド部１１ｐには、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ及びＡｕの少なくともいずれかの金属、または、これら少なくともいずれかの金属を含む合金が用いられる。
絶縁層６０には、例えば、誘電体膜などが用いられる。誘電体膜としては、例えば、酸化膜や窒化膜などが用いられる。酸化膜としては、例えば、シリコン酸化膜（例えばＳｉＯ２）などが用いられる。
第２電極１２は、第２半導体層２０と第１金属層５１との間に設けられる。第２電極１２は、第２半導体層２０及び第１金属層５１と電気的に接続される。第２電極１２は、例えば、発光層３０から放出される光に対して反射性である。第２電極１２は、例えば、Ａｇを含む。第２電極１２には、例えば、Ａｇ及びＡｇ合金のいずれか一方が用いられる。これにより、例えば、第２電極１２において、高い反射性が得られる。第２電極１２の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１０μｍ以下である。プラズマ周波数から換算される反射膜として必要な膜厚と、動作電圧の低減を加味した場合、第２電極１２の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１μｍ以下であることが、より望ましい。
中間金属層５３は、第２電極１２と第１金属層５１との間に設けられる。この例において、中間金属層５３は、絶縁層６０と第１金属層５１との間にも延在している。さらに、この例では、中間層５３が、第２電極１２と絶縁層６０との間にも延在している。中間金属層５３には、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｄ及びＡｌの少なくともいずれかが用いられる。中間金属層５３には、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｄ及びＡｌの少なくともいずれかを含む合金が用いられる。例えば、中間金属層５３に、Ａｇなどの反射率の高い金属を用いる。これにより、例えば、光の反射を促進し、光取り出し効率をより向上させることができる。中間金属層５３は、例えば、第２電極１２と第１金属層５１、及び、絶縁層６０と第１金属層５１との密着性を高める接着用金属層として機能する。中間金属層５３は、例えば、第１金属層５１や第２金属層５２をメッキ形成する際の導電層（いわゆるｓｅｅｄ層）にもなる。中間金属層５３は、１つの金属材料からなる単層構造でもよいし、２つ以上の金属材料からなる多層構造でもよい。
図２は、第１の実施形態に係る発光装置を表す模式的断面図である。
図２は、上記の半導体発光素子１１０を用いた発光装置２１０を表す模式的断面図である。
図２に表したように、発光装置２１０は、半導体発光素子１１０と、実装基板２００と、波長変換層２０２と、を含む。
実装基板２００は、半導体発光素子１１０を支持する。半導体発光素子１１０は、実装基板２００の上に設けられる。実装基板２００には、例えば、セラミックスやＡｌＮなどが用いられる。半導体発光素子１１０と実装基板２００との間には、接着層２０３が設けられている。接着層２０３には、例えば、半田などが用いられる。
実装基板２００は、例えば、配線パターンを含む。半導体発光素子１１０は、例えば、接着層２０３を介して実装基板２００の配線パターンと電気的に接続される。より詳しくは、半導体発光素子１１０の第２電極１２（第２半導体層２０）が、第１金属層５１、第２金属層５２、中間金属層５３、及び、接着層２０３を介して、実装基板２００の配線パターンと電気的に接続される。
波長変換層２０２は、半導体発光素子１１０を覆うとともに、実装基板２００の少なくとも一部を覆う。波長変換層２０２は、第１金属層５１の側面５１ｓと対向し、第２金属層５２の少なくとも一部を覆う。波長変換層２０２は、例えば、第２金属層５２のうちの側面５１ｓを覆う部分を覆う。
波長変換層２０２は、発光層３０から放出された光の波長を変換する。波長変換層２０２は、例えば、発光層３０から放出された第１光の少なくとも一部を吸収し、第１光のピーク波長とは異なるピーク波長の第２光を放出する。すなわち、波長変換層２０２は、発光層３０から放出された光のピーク波長を変換する。波長変換層２０２は、例えば、第１光のピーク波長とは異なる複数のピーク波長の光を放出してもよい。波長変換層２０２には、例えば、蛍光体層が用いられる。波長変換層２０２には、例えば、放出する光のピーク波長が異なる複数の蛍光体層の積層体を用いてもよい。波長変換層２０２には、例えば、蛍光体を含有するセラミックス、または、蛍光体を含有する透明樹脂などが用いられる。
発光層３０の発光光は、例えば、赤色光、黄色光、緑色光、青色光、紫色光または紫外光であり、波長変換層２０２から放出される光は、例えば、赤色光、黄色光、緑色光、青色光、紫色光または紫外光である。波長変換層２０２から放出される光と、発光光と、の合成光は、例えば、実質的に白色光である。合成光は、例えば、赤色光、黄色光、緑色光、青色光、紫色光または紫外光でもよい。合成光のピーク波長は、例えば、赤外域から紫外域の間の任意の波長でよい。
波長変換層２０２の少なくとも一部は、例えば、第１半導体層１０に接する。波長変換層２０２は、例えば、第１半導体層１０の表面１０ｓに接する。これにより、例えば、光取り出し効率を向上させることができる。波長変換層２０２は、例えば、表面１０ｓに接しなくてもよい。
実装基板２００と波長変換層２０２との間には、反射層２０４が設けられている。反射層２０４の反射率は、例えば、実装基板２００の反射率よりも高い。反射層２０４には、例えば、ＡｇやＡｌなどの反射率の高い金属材料が用いられる。反射層２０４は、例えば、白色の樹脂などでもよい。反射層２０４として白色樹脂などを用いる場合には、例えば、白色樹脂が、第２金属層５２の側面部分の少なくとも一部を覆ってもよい。第２金属層５２の側面部分とは、第２金属層５２のうちの第１金属層５１の側面５１ｓを覆う部分である。
現在、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を始めとした半導体発光素子が、一般照明用や表示用バックライトなど様々な用途に使用され始めている。今後、ＬＥＤチップの更なる高出力化と低価格化が必要になると考えられる。高出力化のためには、ＬＥＤ半導体結晶（積層体ＳＢ）の内部量子効率の向上と光取り出し効率の向上が挙げられる。
Thin Film構造と呼ばれるＬＥＤチップ構造がある。Thin Film構造では、ＬＥＤ半導体結晶の成長基板を除去して、Ｓｉ、Ｃｕなどの支持基板でＬＥＤ半導体結晶を支持させる。本願発明者等は、Thin Film構造において、更なる光取り出し効率の向上のために、ＬＥＤ支持基板側面での発光光の吸収を低減させることが重要であることを見出した。これは、本願発明者等の検討によって見出された新たな課題である。
支持基板側面での発光光の吸収は、例えば、白色ＬＥＤの場合などに顕著となる。本願発明者等の検討によると、ＬＥＤチップから取り出された光は、ＬＥＤチップを封止する蛍光体含有の樹脂内を拡散する。そして、拡散した光が、ＬＥＤチップの支持基板側面で吸収される。本願発明者等は、この吸収による光出力の損失を見出した。
これに対して、本実施形態に係る半導体発光素子１１０、及び、これを用いた発光装置２１０では、第１金属層５１の側面５１ｓが、反射率の高い第２金属層５２で覆われている。これにより、半導体発光素子１１０及び発光装置２１０では、波長変換層２０２で反射した反射光を、第２金属層５２で反射させることができる。すなわち、第１金属層５１での光の吸収を抑制することができる。従って、半導体発光素子１１０及び発光装置２１０では、光取り出し効率をより高めることができる。また、例えば、Ａｇなどの金属材料を第１金属層５１に用いた場合には、良好な放熱性と反射率とを得ることができるが、コスト増を招いてしまう。
また、発光装置２１０では、実装基板２００と波長変換層２０２との間に、反射層２０４が設けられる。これにより、例えば、実装基板２００での光の吸収を抑え、発光装置２１０の光取り出し効率をより高めることができる。
また、更なる低価格化のためには、ＬＥＤチップの小型化が考えられる。ＬＥＤチップを小型化して高出力を得るためには、ＬＥＤチップに比較的大きな電流を流す必要がある。このとき、ＬＥＤチップの放熱対策が不十分であると、発熱による発光効率の低下を招いてしまう。
これに対して、本実施形態に係る半導体発光素子１１０及び発光装置２１０では、第１金属層５１にＣｕなどの熱伝導率の高い材料が用いられる。これにより、例えば、高い放熱性を得ることができる。例えば、半導体発光素子１１０を小型化できる。例えば、半導体発光素子１１０を低価格化できる。
また、半導体発光素子１１０では、第１金属層５１の側面５１ｓが、第２金属層５２によって覆われる。例えば、第１金属層５１にＣｕなどの熱伝導率の高い材料を用い、第１金属層５１よりも反射率が高くかつ熱膨張率の低い金属材料を第２金属層５２に用いる。例えば、第２金属層５２には、まず熱膨張率がＣｕより低いＮｉを形成し、次に反射率の高いＡｇを形成することで、金属材料を積層する形にする。これにより、半導体発光素子１１０では、放熱性を維持しつつ、第１金属層５１の熱による変形を第２金属層５２によって抑えることができる。例えば、半導体発光素子１１０の接着層２０３からの剥がれなどを抑制することができる。例えば、半導体発光素子１１０及び発光装置２１０の耐久性を向上させることができる。
次に、本実施形態に係る半導体発光素子１１０の製造方法の例について説明する。
図３（ａ）〜図３（ｄ）、図４（ａ）〜図４（ｄ）、図５（ａ）〜図５（ｄ）及び図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を表す模式的断面図である。
図３（ａ）に表したように、半導体発光素子１１０の製造では、まず、加工体１１０ｗが準備される。加工体１１０ｗは、成長用基板５と、積層膜ＳＦとを含む。積層膜ＳＦは、Ｚ軸方向において、成長用基板５に積層される。積層膜ＳＦは、成長用基板５の上に設けられる。積層膜ＳＦは、第１半導体層１０となる第１導電形の第１半導体膜１０ｆと、第２半導体層２０となる第２導電形の第２半導体膜２０ｆと、発光層３０となる発光膜３０ｆと、を含む。
加工体１１０ｗでは、第２半導体膜２０ｆが、成長用基板５と積層膜ＳＦとの積層方向（Ｚ軸方向）において、第１半導体膜１０ｆと離間する。発光膜３０ｆは、第１半導体膜１０ｆと第２半導体膜２０ｆとの間に設けられる。この例では、成長用基板５の上に第１半導体膜１０ｆが設けられ、第１半導体膜１０ｆの上に発光膜３０ｆが設けられ、発光膜３０ｆの上に第２半導体膜２０ｆが設けられる。成長用基板５は、例えば、シリコンを含む。成長用基板５は、例えば、シリコン基板である。成長用基板５は、例えば、サファイア基板などでもよい。
加工体１１０ｗの準備は、例えば、成長用基板５の上に第１半導体膜１０ｆを形成し、第１半導体膜１０ｆの上に発光膜３０ｆを形成し、発光膜３０ｆの上に第２半導体膜２０ｆを形成することにより、加工体１１０ｗを形成することを含む。
図３（ｂ）に表したように、例えば、フォトリソグラフ処理及びエッチング処理により、第２半導体膜２０ｆの一部及び発光膜３０ｆの一部が除去される。これにより、第１半導体膜１０ｆの一部が露呈される。また、第２半導体膜２０ｆから複数の第２半導体層２０が形成され、発光膜３０ｆから複数の発光層３０が形成される。
図３（ｃ）に表したように、例えば、フォトリソグラフ処理、エッチング処理及び蒸着法やスパッタ法などにより、第１半導体膜１０ｆの露呈された部分の上に、第１電極１１が形成される。
図３（ｄ）に表したように、例えば、成膜処理により、加工体１１０ｗの上に、絶縁層６０となる絶縁膜６０ｆが形成される。
図４（ａ）に表したように、例えば、フォトリソグラフ処理及びエッチング処理により、絶縁膜６０ｆの一部が除去される。これにより、絶縁膜６０ｆから絶縁層６０が形成される。
図４（ｂ）に表したように、例えば、フォトリソグラフ処理、エッチング処理及び蒸着法やスパッタ法などにより、複数の第２半導体層２０のそれぞれの上に、複数の第２電極１２のそれぞれが形成される。
図４（ｃ）に表したように、例えば、蒸着法やスパッタ法などにより、複数の第２電極１２の上及び絶縁層６０の上に、中間金属層５３となる中間金属膜５３ｆが形成される。中間金属膜５３ｆ（中間金属層５３）には、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｄ及びＡｌの少なくともいずれかが用いられる。中間金属膜５３ｆには、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｄ及びＡｌの少なくともいずれかを含む合金が用いられる。中間金属膜５３ｆに、上記の材料を用いることにより、例えば第１金属層５１との高い密着性を得ることができる。例えば、中間金属膜５３ｆに、Ａｇなどの反射率の高い金属を用いる。これにより、光の反射を促進し、光取り出し効率をより向上させることができる。
図４（ｄ）に表したように、例えば、フォトリソグラフ処理、エッチング処理及び蒸着法やスパッタ法などにより、中間金属膜５３ｆの上に、第１金属層５１を形成するためのマスク層５５が形成される。マスク層５５は、複数の開口部５５ａを有する。マスク層５５の開口部５５ａのＸ−Ｙ平面に投影した形状は、例えば、第１金属層５１のＸ−Ｙ平面に投影した形状と実質的に同じである。マスク層５５には、例えば、フォトレジストやシリコン酸化膜（例えばＳｉＯ２）などが用いられる。
図５（ａ）に表したように、例えば、メッキ法などにより、マスク層５５から露呈した中間金属膜５３ｆの上に、金属材料を堆積させる。これにより、中間金属膜５３ｆの上に、複数の第１金属層５１を形成する。すなわち、積層膜ＳＦのうちのＸ−Ｙ平面に投影したときに複数の開口部５５ａのそれぞれと重なる部分の上に、複数の第１金属層５１のそれぞれが形成される。第１金属層５１には、例えば、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属材料が用いられる。これにより、例えば、高い放熱性を得ることができる。
図５（ｂ）に表したように、例えば、剥離処理などにより、マスク層５５が除去される。
図５（ｃ）に表したように、例えば、メッキ法や蒸着法やスパッタ法などにより、中間金属膜５３ｆの一部の上、及び、複数の第１金属層５１のそれぞれの上に、第２金属層５２となる第２金属膜５２ｆが形成される。すなわち、積層膜ＳＦの上及び複数の第１金属層５１のそれぞれの上に、第２金属膜５２ｆが形成される。第２金属膜５２ｆは、複数の第１金属層５１のそれぞれの側面５１ｓの少なくとも一部を覆う。第２金属膜５２ｆには、例えば、Ｎｉ、Ａｇ及びＡｌなどの反射率の高い金属材料が用いられる。これにより、例えば、高い光取り出し効率を得ることができる。
図５（ｄ）及び図６（ａ）に表したように、成長用基板５が除去される。成長用基板５の除去には、例えば、研削処理及びエッチング処理の少なくともいずれかを用いることができる。これにより、第１半導体膜１０ｆを露呈させる。
図６（ｂ）に表したように、例えば、フォトリソグラフ処理及びエッチング処理により、第１半導体膜１０ｆの一部が除去される。これにより、第１半導体膜１０ｆから第１半導体層１０が形成される。これにより、積層体ＳＢが形成される。例えば、第１半導体膜１０ｆ、第２半導体膜２０ｆ及び発光膜３０ｆのそれぞれから、複数の積層体ＳＢが形成される。すなわち、積層膜ＳＦから複数の積層体ＳＢが形成される。
図６（ｃ）に表したように、例えば、エッチング処理によって第１半導体層１０の一部を取り除く。これにより、第１半導体層１０の表面１０ｓに凹凸１０ｖが形成される。
図６（ｄ）に表したように、例えば、フォトリソグラフ処理、エッチング処理及び成膜処理により、複数の積層体ＳＢのそれぞれの第１電極１１に、第１パッド部１１ｐが形成される。成膜処理には、例えば、蒸着法またはスパッタ法が用いられる。
この後、複数の積層体ＳＢ毎に個片化することにより、本実施形態に係る半導体発光素子１１０が完成する。
例えば、Ｓｉ基板上に成長させた半導体結晶においては、ＳｉとＧａＮとの格子不整合のために、転位密度やクラックの増加が発生しやすい。Thin Film構造のＬＥＤの支持基板にＣｕなどを用いる際、Ｃｕの内部応力が大きく、半導体結晶を成長したウェーハ（成長用基板５）が反ってしまう場合がある。例えば、ウェーハの全面にＣｕなどの金属層を形成した場合には、金属層に蓄積される内部応力が大きくなる。このため、例えば、金属層の形成後に、ウェーハが反ってしまう。ウェーハの反りは、例えば、クラックなどの格子欠陥の要因となる。このため、半導体発光素子の歩留まりを低下させてしまうことが懸念される。
これに対して、本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法では、複数の第１金属層５１のそれぞれをパターニングして形成している。複数の第１金属層５１のそれぞれを素子毎に分離させた状態で形成している。これにより、例えば、第１金属層５１にＣｕなどを用いた場合にも、第１金属層５１に蓄積される内部応力を抑えることができる。これにより、例えば、第１金属層５１の形成後の成長用基板５の反りを抑えることができる。例えば、第１半導体膜１０ｆや第２半導体層２０などにおける格子欠陥の発生を抑えることができる。例えば、半導体発光素子１１０の歩留まりの低下を抑えることができる。
また、本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法では、複数の第１金属層５１を形成した後、複数の第１金属層５１のそれぞれの上に、第２金属膜５２ｆを形成する。第２金属膜５２ｆは、複数の第１金属層５１のそれぞれに連続する。これにより、例えば、第１金属層５１の形成後の工程において、第１半導体膜１０ｆなどが意図せず分離してしまうことを抑えることができる。すなわち、第２金属膜５２ｆは、ウェーハ（半導体結晶層）が割れないように支持する役割も有する。なお、第２金属膜５２ｆだけでは強度が不足する場合には、第２金属膜５２ｆの上に、支持用の基板をさらに設けてもよい。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の別の製造方法を表す模式的断面図である。
この例では、まず、図３（ａ）〜図３（ｄ）、及び、図４（ａ）〜図４（ｃ）と同様の処理を実施し、中間金属膜５３ｆを形成する。
この後、図７（ａ）に表したように、中間金属膜５３ｆの上に、支持基板６を貼り付ける。すなわち、積層膜ＳＦの上に、支持基板６を貼り付ける。支持基板６は、例えば、シリコンを含む。支持基板６は、例えば、シリコン基板である。支持基板６の貼り付けには、例えば、ＡｕＳｎ半田などが用いられる。
図７（ｂ）に表したように、例えば、フォトリソグラフ処理及びエッチング処理により、支持基板６の一部が除去される。これにより、支持基板６から複数の第１金属層５１が形成される。これにより、例えば、シリコンを含む第１金属層５１を形成することができる。
以下、図５（ｃ）、図５（ｄ）、及び、図６（ａ）〜図６（ｄ）と同様の処理を実施する。これにより、半導体発光素子１１０が完成する。
このように、第１金属層５１は、支持基板６を貼り付けて形成してもよい。但し、前述のように、メッキ法などを用いて第１金属層５１を形成することで、例えば、格子欠陥の発生を抑えることができる。また、例えば、Ｃｕなどを用いてメッキ法で第１金属層５１を形成する場合には、ＡｕＳｎ半田などを用いる場合に比べて、製造コストを抑えることもできる。また、支持基板６を接着する方法では、例えば、中間金属膜５３ｆと支持基板６との間にボイド（空隙）が生じやすい。ボイドは、例えば、機械強度を低下させ、半導体発光素子の信頼性を低下させてしまう。これに対して、メッキ法で第１金属層５１を形成する場合には、ボイドの発生を抑え、信頼性をより高めることができる。また、メッキ法に用いられるＣｕなどの金属材料の熱伝導率は、支持基板６に用いられるシリコンなどの熱伝導率よりも高い。このため、メッキ法で第１金属層５１を形成する場合には、シリコン基板などを貼り付けて第１金属層５１を形成する場合に比べて、放熱性を高めることもできる。
図８は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を表す模式的断面図である。
図８に表したように、半導体発光素子１１１では、第２金属層５２が、第１金属層５１の側面５１ｓのみを覆う。すなわち、半導体発光素子１１１では、第２金属層５２が、第１金属層５１の底面５１ｂを覆わない。
このように、第２金属層５２は、第１金属層５１の側面５１ｓのみを覆ってもよい。半導体発光素子１１１でも、例えば、波長変換層２０２で反射した反射光を、第２金属層５２で反射させ、第１金属層５１での光の吸収を抑制することができる。半導体発光素子１１１でも、高い光取り出し効率を得ることができる。
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の製造方法を表す模式的断面図である。
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、半導体発光素子１１１の製造工程の一部を表す。
半導体発光素子１１１の製造では、まず、図３（ａ）〜図３（ｄ）、及び、図４（ａ）〜図４（ｃ）と同様の処理を実施し、中間金属膜５３ｆを形成する。
図９（ａ）に表したように、中間金属膜５３ｆを形成した後、例えば、メッキ法や蒸着法などにより、第１金属層５１となる第１金属膜５１ｆが、中間金属膜５３ｆの上に形成される。
図９（ｂ）に表したように、フォトリソグラフ処理、エッチング処理及び蒸着法やスパッタ法などにより、中間金属膜５３ｆの上に、第１金属層５１を形成するためのマスク層５６が形成される。マスク層５６のＸ−Ｙ平面に投影した形状は、例えば、第１金属層５１のＸ−Ｙ平面に投影した形状と実質的に同じである。マスク層５６には、例えば、フォトレジストやシリコン酸化膜（例えばＳｉＯ２）などが用いられる。
図９（ｃ）に表したように、例えば、エッチング処理により、第１金属膜５１ｆの一部が除去される。例えば、マスク層５６のパターン形状を第１金属膜５１ｆに転写させる。これにより、第１金属膜５１ｆから複数の第１金属層５１が形成される。
図９（ｄ）に表したように、例えば、マスク層５６を残したままメッキ法や蒸着法などによって成膜することにより、マスク層５６から露呈された部分に、第２金属層５２となる第２金属膜５２ｆが形成される。この後、例えば、剥離処理などによってマスク層５６を除去する。これにより、第１金属層５１の側面５１ｓのみを覆う第２金属層５２を形成することができる。
以下、図６（ａ）〜図６（ｄ）と同様の処理を実施する。これにより、半導体発光素子１１１が完成する。
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を表す模式的断面図である。
図１０（ａ）に表したように、半導体発光素子１１２では、第１金属層５１の側面５１ｓが、Ｚ軸方向に対して傾斜している。半導体発光素子１１２において、第１金属層５１のＸ軸方向の幅は、積層体ＳＢから第１金属層５１に向かう方向において、減少する。側面５１ｓは、テーパ面である。これにより、例えば、スパッタリング法や蒸着法などで第２金属層５２を形成する際に、側面５１ｓを第２金属層５２で適切に覆うことができる。側面５１ｓとＸ−Ｙ平面との成す角θは、例えば、１０°以上９０°以下である。
また、半導体発光素子１１２では、側面５１ｓの一部が、第２金属層５２に覆われていない。このように、第２金属層５２は、必ずしも側面５１ｓの全部を覆わなくてもよい。第２金属層５２は、側面５１ｓの少なくとも一部を覆えばよい。なお、半導体発光素子１１０のように、第２金属層５２が、側面５１ｓの全体を覆う場合に、第１金属層５１をテーパ状にしてもよい。半導体発光素子１１０において、側面５１ｓとＸ−Ｙ平面との成す角θを、１０°以上９０°以下にしてもよい。
図１０（ｂ）に表したように、半導体発光素子１１３では、第１半導体層１０が、第１電極１１と発光層３０との間に配置されている。すなわち、第１電極１１が、第１半導体層１０の上に設けられる。第１電極１１が、表面１０ｓの上に設けられる。このように、第１電極１１は、第１半導体層１０と絶縁層６０との間に配置してもよいし、第１半導体層１０の上に配置してもよい。また、半導体発光素子１１３では、第１半導体層１０のＸ軸方向の長さＷ１０が、発光層３０のＸ軸方向の長さＷ３０よりも短い。発光層３０のＸ軸方向の長さＷ３０が、第２半導体層２０のＸ軸方向の長さＷ２０よりも短い。すなわち、半導体発光素子１１３では、積層体ＳＢが、テーパ状である。この例において、第２半導体層２０のＸ軸方向の長さＷ２０は、積層体ＳＢのＸ軸方向の長さＷ２と実質的に同じである。また、半導体発光素子１１３には、発光層３０の側面を覆う保護膜６２が設けられている。保護膜６２には、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、または、シリコン酸窒化膜などが用いられる。シリコン酸化膜には、例えば、ＳｉＯ２などが用いられる。
図１０（ｃ）に表したように、半導体発光素子１１４では、第１金属層５１が、第１半導体層１０と電気的に接続されている。半導体発光素子１１４では、例えば、第１金属層５１が、中間金属層５３及び第１電極１１を介して第１半導体層１０と電気的に接続されている。第１電極１１は、例えば、第１半導体層１０及び中間金属層５３に接する。中間金属層５３は、第１電極１１に接するとともに、第１金属層５１に接する。これにより、第１金属層５１が、第１半導体層１０と電気的に接続される。
半導体発光素子１１４では、絶縁層６０が、第１電極１１と第２電極１２との間、及び、第２電極１２と中間金属層５３との間に設けられる。半導体発光素子１１４では、第２電極１２が、絶縁層６０によって第１金属層５１と電気的に絶縁されている。すなわち、第２半導体層２０が、第１金属層５１と電気的に絶縁されている。また、半導体発光素子１１４では、第２電極１２に第２パッド部１２ｐが設けられている。第２パッド部１２ｐは、例えば、第２電極１２と外部の部材との配線に用いられる。
このように、第１金属層５１は、第１半導体層１０と電気的に接続されてもよいし、第２半導体層２０と電気的に接続されてもよい。第１金属層５１は、第１半導体層１０及び第２半導体層２０の一方と電気的に接続されていればよい。第１金属層５１を第１半導体層１０及び第２半導体層２０の一方と電気的に接続することにより、例えば、高い放熱性を得ることができる。半導体発光素子１１４においても、第１半導体層１０のＸ軸方向の長さＷ１０は、発光層３０のＸ軸方向の長さＷ３０よりも短い。発光層３０のＸ軸方向の長さＷ３０は、第２半導体層２０のＸ軸方向の長さＷ２０よりも短い。半導体発光素子１１４にも、発光層３０の側面を覆う保護膜６２が設けられている。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を表す模式的断面図である。
図１１（ａ）に表したように、半導体発光素子１１５では、第１電極１１が、第１半導体層１０と絶縁層６０との間に配置され、第１金属層５１が、第２半導体層２０と電気的に接続された状態において、積層体ＳＢが、テーパ状である。半導体発光素子１１５においても、第１半導体層１０のＸ軸方向の長さＷ１０は、発光層３０のＸ軸方向の長さＷ３０よりも短い。発光層３０のＸ軸方向の長さＷ３０は、第２半導体層２０のＸ軸方向の長さＷ２０よりも短い。
半導体発光素子１１５は、例えば、図６（ｂ）に表した第１半導体膜１０ｆの一部を除去する工程において、長さＷ１０、Ｗ２０及びＷ３０を制御することにより、形成することができる。例えば、第１半導体膜１０ｆの一部を除去する工程において、積層体ＳＢの幅及び積層体ＳＢの側面の傾斜角を制御することにより、形成することができる。半導体発光素子１１５にも、発光層３０の側面を覆う保護膜６２が設けられている。
図１１（ｂ）に表したように、半導体発光素子１１６では、第１金属層５１が、第１金属部５１ｐと、第２金属部５１ｑと、を含む。半導体発光素子１１６では、第２金属層５２が、第３金属部５２ｐと、第４金属部５２ｑと、を含む。さらに、半導体発光素子１１６では、中間金属層５３が、第５金属部５３ｐと、第６金属部５３ｑと、を含む。
第２金属部５１ｑは、Ｘ−Ｙ平面に沿う方向において第１金属部５１ｐと離間する（電気的に絶縁される）。この例では、第１金属部５１ｐが、第１半導体層１０と電気的に接続され、第２金属部５１ｑが、第２半導体層２０と電気的に接続されている。これとは反対に、第１金属部５１ｐを第２半導体層２０と電気的に接続し、第２金属部５１ｑを第１半導体層１０と電気的に接続してもよい。すなわち、第１金属部５１ｐは、第１半導体層１０及び第２半導体層２０の一方と電気的に接続され、第２金属部５１ｑは、第１半導体層１０及び第２半導体層２０の他方と電気的に接続される。
第３金属部５２ｐは、第１金属部５１ｐの側面の少なくとも一部を覆う。第４金属部５２ｑは、第２金属部５１ｑの側面の少なくとも一部を覆う。また、第４金属部５２ｑは、第１金属部５１ｐ及び第３金属部５２ｐのそれぞれと離間する（電気的に絶縁される）。
第５金属部５３ｐは、第１金属部５１ｐと積層体ＳＢとの間に設けられる。第６金属部５３ｑは、第２金属部５１ｑと積層体ＳＢとの間に設けられる。また、第６金属部５３ｑは、第１金属部５１ｐ、第３金属部５２ｐ及び第５金属部５３ｐのそれぞれと離間する（電気的に絶縁される）。
半導体発光素子１１６では、絶縁層６０が、第２電極１２と第５金属部５３ｐとの間に設けられる。第５金属部５３ｐは、絶縁層６０に設けられた開口を介して第１電極１１と電気的に接続される。例えば、第５金属部５３ｐは、第１電極１１に接する。これにより、第１電極１１及び第５金属部５３ｐを介して、第１金属部５１ｐが第１半導体層１０と電気的に接続される。
第６金属部５３ｑは、第２電極１２と第２金属部５１ｑとの間に設けられる。第６金属部５３ｑは、例えば、第２電極１２に接する。これにより、第２電極１２及び第６金属部５３ｑを介して、第２金属部５１ｑが第２半導体層２０と電気的に接続される。
このように、半導体発光素子１１６では、第１金属層５１、第２金属層５２及び中間金属層５３のそれぞれが、第１半導体層１０と電気的に接続される部分と、第２半導体層２０と電気的に接続される部分と、に分割されている。これにより、半導体発光素子１１６では、第１金属層５１、第２金属層５２及び中間金属層５３を介して発光層３０に通電を行うことができる。例えば、半導体発光素子１１６では、積層体ＳＢと反対側の面から通電を行うことができる。
半導体発光素子１１６においても、積層体ＳＢは、テーパ状である。半導体発光素子１１６においても、第１半導体層１０のＸ軸方向の長さＷ１０は、発光層３０のＸ軸方向の長さＷ３０よりも短い。発光層３０のＸ軸方向の長さＷ３０は、第２半導体層２０のＸ軸方向の長さＷ２０よりも短い。また、半導体発光素子１１６にも、発光層３０の側面を覆う保護膜６２が設けられている。
図１２は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を表す模式的断面図である。
図１２に表したように、半導体発光素子１１７は、波長変換層２０２を含む。波長変換層２０２は、積層体ＳＢを覆うとともに、第１金属層５１の側面５１ｓと対向し、第２金属層５２の少なくとも一部を覆う。波長変換層２０２は、例えば、第２金属層５２のうちの側面５１ｓを覆う部分を覆う。このように、波長変換層２０２は、半導体発光素子に設けてもよい。
図１３は、第１の実施形態に係る別の発光装置を表す模式的断面図である。
図１３に表したように、発光装置２１２では、実装基板２００が、凹部２００ａを有する。半導体発光素子１１０は、凹部２００ａ内に設けられる。発光装置２１２において、実装基板２００は、カップ状である。このように、実装基板２００は、板状でもよいし、カップ状でもよい。
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１４に表したように、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法は、加工体１１０ｗを準備するステップＳ１１０と、複数の第１金属層５１（金属層）を形成するステップＳ１２０と、第２金属膜５２ｆ（金属膜）を形成するステップＳ１３０と、を含む。
ステップＳ１１０では、成長用基板５と、積層膜ＳＦと、を含む加工体１１０ｗが準備される。ステップＳ１２０では、積層膜ＳＦの上に、複数の第１金属層５１が形成される。ステップＳ１３０では、積層膜ＳＦの上及び複数の第１金属層５１のそれぞれの上に第２金属膜５２ｆが形成される。これにより、例えば、光取り出し効率の高い半導体発光素子１１０が製造される。
ステップＳ１２０は、例えば、積層膜ＳＦの上に、複数の開口部５５ａを有するマスク層５５を形成する工程と、積層膜ＳＦのうちのＸ−Ｙ平面に投影したときに複数の開口部５５ａのそれぞれに重なる部分の上に、金属材料を堆積させることにより、複数の第１金属層５１を形成する工程と、を含む。
ステップＳ１２０は、例えば、積層膜ＳＦの上に支持基板６を貼り付ける工程と、支持基板６の一部を除去することにより、支持基板６から複数の第１金属層５１を形成する工程と、を含んでもよい。
ステップＳ１１０では、例えば、図３（ａ）に関して説明した処理が実施される。ステップＳ１２０では、例えば、図５（ａ）または図７（ｂ）に関して説明した処理が実施される。なお、ステップＳ１２０は、例えば、積層膜ＳＦから複数の積層体ＳＢを形成し、複数の積層体ＳＢのそれぞれの上に、複数の第１金属層５１のそれぞれを形成することも含む。ステップＳ１３０では、例えば、図５（ｃ）に関して説明した処理が実施される。ステップＳ１３０は、例えば、複数の積層体ＳＢのそれぞれの上、及び、複数の第１金属層５１のそれぞれの上に、第２金属膜５２ｆを形成することも含む。
実施形態によれば、光取り出し効率の高い半導体発光素子、発光装置及び半導体発光素子の製造方法が提供される。
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（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、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素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。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。「積層される」状態は、互いに接して重ねられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。「対向する」状態は、直接的に面する状態の他に、間に他の要素が挿入されて面する状態も含む。本願明細書において、「電気的に接続」には、直接接触して接続される場合の他に、他の導電性部材などを介して接続される場合も含む。
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、本発明の実施形態は、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、発光装置及び半導体発光素子の製造方法に含まれる、第１半導体層、第２半導体層、発光層、積層体、波長変換層、第１金属層、第２金属層、中間金属層、第１電極、第２電極、絶縁層、成長用基板、支持基板、積層膜、第１半導体膜、第２半導体膜、発光膜、加工体、金属層、金属膜及びマスク層などの各要素の具体的な構成に関しては、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、発光装置及び半導体発光素子の製造方法を基にして、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、発光装置及び半導体発光素子の製造方法も、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。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
５…成長用基板、 ６…支持基板、 １０…第１半導体層、 １０ａ…第１部分、 １０ｂ…第２部分、 １０ｃ…第３部分、 １０ｆ…第１半導体膜、 １０ｓ…表面、 １０ｖ…凹凸、 １１…第１電極、 １１ｐ…第１パッド部、 １２…第２電極、 １２ｐ…第２パッド部、 ２０…第２半導体層、 ２０ｆ…第２半導体膜、 ３０…発光層、 ３０ｆ…発光膜、 ５１…第１金属層、 ５１ｂ…底面、 ５１ｆ…第１金属膜、 ５１ｓ…側面、 ５２…第２金属層、 ５２ｆ…第２金属膜、 ５３…中間金属層、 ５５、５６…マスク層、 ６０…絶縁層、 ６０ｆ…絶縁膜、 ６２…保護膜、 １１０〜１１７…半導体発光素子、 １１０ｗ…加工体、 ２００…実装基板、 ２００ａ…凹部、 ２０２…波長変換層、 ２０３…接着層、 ２０４…反射層、 ２１０、２１２…発光装置、 ＳＢ…積層体、 ＳＦ…積層膜

Claims (22)

  1. 第１導電形の第１半導体層と、
    第１方向において前記第１半導体層と離間する第２導電形の第２半導体層と、
    前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
    を含む積層体と、
    前記第１方向において前記積層体と積層され、前記第１方向に延びる側面を含み、前記第１半導体層及び前記第２半導体層の一方と電気的に接続された第１金属層と、
    前記第１金属層の前記側面の少なくとも一部を覆う第２金属層であって、前記第２金属層の反射率は、前記第１金属層の反射率よりも高い第２金属層と、
    を備えた半導体発光素子。
  2. 前記第１金属層の前記第１方向の長さは、前記積層体の前記第１方向の長さよりも長く、前記第１金属層の前記第１方向に対して垂直な第２方向の長さは、前記積層体の前記第２方向の長さよりも長い請求項１記載の半導体発光素子。
  3. 前記第２金属層は、前記第１金属層の前記側面の全体を覆う請求項１または２に記載の半導体発光素子。
  4. 前記第１金属層は、前記積層体と反対側を向く底面を含み、
    前記第２金属層は、前記第１金属層の前記底面をさらに覆う請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  5. 前記第１金属層の熱伝導率は、前記第２金属層の熱伝導率よりも高い請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  6. 前記第２金属層の熱膨張率は、前記第１金属層の熱膨張率よりも低い請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  7. 絶縁層と、第１電極と、をさらに備え、
    前記第２半導体層は、前記第１半導体層と前記第１金属層との間に配置され、
    前記第１半導体層は、前記第１方向に対して平行な平面に投影したときに前記第２半導体層に重なる第１部分と、重ならない第２部分と、を含み、
    前記絶縁層は、前記第２部分と前記第１金属層との間に設けられ、
    前記第１電極は、前記第２部分と前記絶縁層との間に設けられ、前記第１半導体層と電気的に接続する請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  8. 前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極をさらに備え、
    前記第２半導体層は、前記第１半導体層と前記第１金属層との間に配置され、
    前記第１半導体層は、前記第１電極と前記発光層との間に配置される請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  9. 前記第２半導体層と前記第１金属層との間に設けられ、前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極を、さらに備えた請求項７または８記載の半導体発光素子。
  10. 前記第２電極と前記第１金属層との間に設けられた中間金属層を、さらに備えた請求項９記載の半導体発光素子。
  11. 前記第１金属層の前記側面は、前記第１方向に対して傾斜しており、
    前記第１金属層の前記第２方向の長さは、前記積層体から前記第１金属層に向かう方向において、減少する請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  12. 前記第１金属層は、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＡｕの少なくともいずれかを含む請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  13. 前記第２金属層は、Ｎｉ、Ａｇ及びＡｌの少なくともいずれかを含む請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  14. 前記第１金属層の前記第１方向の長さは、前記積層体の前記第１方向の長さの５倍以上である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  15. 前記第２半導体層は、前記第１半導体層と前記第１金属層との間に配置され、
    前記第１半導体層の前記第２方向の長さは、前記発光層の前記第２方向の長さよりも短く、
    前記発光層の前記第２方向の長さは、前記第２半導体層の前記第２方向の長さよりも短い請求項１〜１４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  16. 前記積層体を覆うとともに、前記第１金属層の前記側面と対向し、前記第２金属層の少なくとも一部を覆い、前記発光層から放出された光の波長を変換する波長変換層を、さらに備えた請求項１〜１５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  17. 請求項１〜１５のいずれか１つの半導体発光素子と、
    前記半導体発光素子を支持する実装基板と、
    前記半導体発光素子を覆うとともに、前記実装基板の少なくとも一部を覆い、前記第１金属層の前記側面と対向し、前記第２金属層の少なくとも一部を覆い、前記発光層から放出された光の波長を変換する波長変換層と、
    を備えた発光装置。
  18. 前記実装基板と前記波長変換層との間に設けられた反射層をさらに備え、
    前記反射層の反射率は、前記実装基板の反射率よりも高い請求項１７記載の発光装置。
  19. 前記実装基板は、凹部を有し、
    前記半導体発光素子は、前記凹部内に設けられる請求項１７または１８に記載の発光装置。
  20. 成長用基板と、
    前記成長用基板の上に設けられた積層膜であって、
    第１導電形の第１半導体膜と、
    前記成長用基板と前記積層膜との積層方向において前記第１半導体膜と離間する第２導電形の第２半導体膜と、
    前記第１半導体膜と前記第２半導体膜との間に設けられた発光膜と、
    を含む積層膜と、
    を含む加工体を準備する工程と、
    前記積層膜の上に複数の金属層を形成する工程であって、前記複数の金属層のそれぞれは、前記積層方向に延びる側面を含む工程と、
    前記積層膜の上及び前記複数の金属層のそれぞれの上に金属膜を形成する工程であって、前記金属膜は、前記複数の金属層のそれぞれの前記側面の少なくとも一部を覆い、前記金属膜の反射率は、前記複数の金属層のそれぞれの反射率よりも高い工程と、
    を備えた半導体発光素子の製造方法。
  21. 前記複数の金属層を形成する前記工程は、
    前記積層膜の上に、複数の開口部を有するマスク層を形成する工程と、
    前記積層膜のうちの前記積層方向に対して垂直な平面に投影したときに前記複数の開口部のそれぞれに重なる部分の上に、金属材料を堆積させることにより、前記複数の金属層を形成する工程と、
    を含む請求項２０記載の半導体発光素子の製造方法。
  22. 前記複数の金属層を形成する前記工程は、
    前記積層膜の上に支持基板を貼り付ける工程と、
    前記支持基板の一部を除去することにより、前記支持基板から前記複数の金属層を形成する工程と、
    を含む請求項２０記載の半導体発光素子の製造方法。
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