JP5929714B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子に関し、特に、フリップチップ実装される半導体発光素子に関する。

フリップチップ実装に用いられる半導体発光素子は、例えば、基板と、基板上に設けられた半導体層と、半導体層上にｐ側電極とｎ側電極との両方を備えた構造であり、電極が設けられた面（電極面）を下に向けて外部の実装基板に接合される。このとき、実装基板と半導体発光素子のｐ側電極及びｎ側電極とを接合する部材として、一般的には例えばバンプやはんだ等が用いられている。

ｐ側電極とｎ側電極との両方を一方の面に備える半導体発光素子は、ｐ側半導体層上に設けられたｐ側電極の表面位置と、ｐ側から削って露出させたｎ側半導体層上に設けられたｎ側電極の表面位置との段差が大きい場合が多い。

このため、ｐ側半導体層上にｐ側電極とｎ側電極との双方を配置した複雑な構造の半導体発光素子が種々提案されている。そのような複雑な構造の半導体発光素子は、ｐ側電極とｎ側電極との段差を減らすことができることにより、フリップチップの実装性を向上させることができる。

また、フリップチップ実装に用いる半導体発光素子には、光取り出し効率を高めるために電極面側に反射膜を設ける工夫がなされている。例えば、開口部を備えた第１の反射層と、この開口部を通過した光を反射する第２の反射層とを備える半導体発光素子が知られている（特許文献１参照）。この半導体発光素子は、第１の反射層及び第２の反射層の配置関係から、第１の反射層の上下に透明配線電極層を設け、第１の反射層の開口部にて例えばｐ側の上下の透明配線電極層を接触させることで、ｐ側半導体層と最表面のｐ側電極とを導通させている。

特開２０１２−６９９０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の半導体発光素子は、光取り出し効率を高めるために第１の反射層及び第２の反射層を必須とすることから、ｐ側半導体層上に２重に透明配線電極層を積層しなければならない。したがって、光取り出し効率を高めるための工夫によって素子構造が複雑になってしまう。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、光取り出し効率を向上させることができる半導体発光素子を提供することを課題とする。

本発明に係る半導体発光素子は、第１半導体層と、前記第１半導体層上の一領域に設けられた第２半導体層とを備える半導体構造体と、前記第１半導体層上の他の領域に設けられた第１電極と、前記第２半導体層上に設けられた第２電極と、前記半導体構造体を覆う光反射膜と、を備える半導体発光素子であって、前記光反射膜は、前記半導体構造体上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた金属膜と、を有し、前記第１電極は、その周縁部において前記光反射膜上に重なるように設けられており、前記金属膜に対向して重なる領域よりも、前記金属膜から露出した前記絶縁膜に対向して重なる領域の方が、前記半導体構造体に接近して配置されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、半導体発光素子は、半導体構造体からの光が電極面側に漏れたり吸収されたりすることを軽減し、光取り出し効率を向上させることができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記第１電極が、前記金属膜に対向して重なる領域において端部ほど膜厚が薄くなるように形成されていることが好ましい。
かかる構成によれば、半導体発光素子は、第１電極の上に積まれる層において、金属膜による段差の影響を緩和することができる。これにより、第１電極の上に積まれる層において、層間の密着性を向上させると共に、亀裂の発生を抑制することができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記第１電極が、前記金属膜に対向して重なる領域において前記金属膜に対向する面が凹面形状に湾曲していることが好ましい。
かかる構成によれば、金属膜と第１電極との間に積まれる層において、金属膜による段差の影響を緩和することができる。これにより、金属膜と第１電極との間に積まれる層において、層間の密着性を向上させることができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記第２電極は、その半導体構造体の外周側の端部において前記光反射膜上に重なるように設けられており、前記金属膜に対向して重なる領域よりも、前記金属膜から露出した前記絶縁膜に対向して重なる領域の方が、前記半導体構造体に接近して配置されていることが好ましい。

かかる構成によれば、半導体発光素子は、半導体構造体からの光が電極面側に漏れたり吸収されたりすることを軽減し、光取り出し効率を向上させることができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記絶縁膜が誘電体多層膜であることが好ましい。
かかる構成によれば、半導体発光素子は、半導体構造体からの光が光反射膜中の絶縁膜で反射することにより、基板側から光を効率よく取り出すことができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記光反射膜が、前記半導体構造体の側から、前記絶縁膜である分布ブラッグ反射器と、該分布ブラッグ反射器に積層された前記金属膜と、前記金属膜に積層された第２絶縁膜と、を備え、前記第１電極は、前記第２絶縁膜を介して、前記金属膜の端部に重なるように延設されていることが好ましい。
かかる構成によれば、分布ブラッグ反射器は光反射による損失が少なく、金属膜は、反射可能な光の波長依存が小さい。よって、これらを組み合わせた光反射膜は、半導体構造体からの光を効率よく反射することができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、金属膜の端部を分布ブラッグ反射器と第２絶縁膜とで被覆することで、第１電極及び第２電極への通電時に、金属膜に電流が流れることを防止することができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記光反射膜の前記金属膜が、前記絶縁膜と共に前記第２半導体層上の一領域から、前記第１半導体層上の他の領域の一部まで延設されていることが好ましい。
かかる構成によれば、半導体発光素子は、第１半導体層と第２半導体層の側面において、半導体構造体からの光が光反射膜中の金属膜で反射することにより、基板側から光を効率よく取り出すことができる。

本発明に係る半導体発光素子は、光取り出し効率を向上させることができる。また、本発明に係る半導体発光素子は、構造を複雑にすることなく光取り出し効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子を電極面側から見た概略平面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視における断面を示す模式図である。 図２の領域Ｗの拡大図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視における断面を示す模式図である。 図１のＣ−Ｃ線矢視における断面を示す模式図である。 図１のＤ−Ｄ線矢視における断面を示す模式図である。 図１のＥ−Ｅ線矢視における断面を示す模式図である。 図１のＦ−Ｆ線矢視における断面を示す模式図である。 図２の領域Ｘを拡大した図に相当する概略断面図であって、（ａ）は第１比較例、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子を示している。 図２の領域Ｘを拡大した概略断面図であって、（ａ）は本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の第１変形例、（ｂ）は第２変形例を示している。 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における概略平面図（その１）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における概略平面図（その２）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における概略平面図（その３）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における概略平面図（その４）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における概略平面図（その５）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における概略平面図（その６）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における概略平面図（その７）である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子を電極面側から見た概略平面図である。 第２比較例に係る半導体発光素子が備える金属膜を模式的に示す概略平面図である。 発光中の素子を電極面側から見た概略平面図であって、（ａ）は第２比較例、（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子を示している。 図１３に示す金属膜の製造方法の一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る半導体発光素子を実施するための形態を、いくつかの具体例を示した図面と共に詳細に説明する。なお、ある部材が「層上に設けられ」といった場合、ある部材が層の上に直接設けられるか、または、介在する他の部材が存在しうることを意味し、ある部材が「層上に直接設けられ」といった場合、介在物は存在しないことを意味する。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。

（第１実施形態）
［半導体発光素子の構造の概要］
図１から図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子１の構造の概要について説明する。なお、図２〜８及び図２１では、分かり易くするために符号２，４，５，６，２５２には、断面を示すハッチングを記載していない。

図１に示すように、半導体発光素子１の形状は、電極面側から見て矩形である。この半導体発光素子１は、主として基板側から光が取り出される素子であり、接合部材として合金を用いてフリップチップ実装されるものである。半導体発光素子１は、電極面側の最表面（実装面）に、ｎ側パッド電極（第１パッド電極）５１と、ｐ側パッド電極（第２パッド電極）５２と、が設けられている。半導体発光素子１の構造は、ｎ側パッド電極５１とｐ側パッド電極５２との双方をｐ側半導体層６（図２参照）上に配置した構造である。なお、図１では、分かり易くするために、紙面に垂直な方向において最も手前に存在するｎ側パッド電極５１とｐ側パッド電極５２を実線で記載し、符号７，８等で示す領域を破線で記載したが、これら破線の領域も実際には顕微鏡写真にて視認可能である。

図２に示すように、半導体発光素子１は、基板２と、半導体構造体３と、透光性導電膜１１，１２と、光反射膜２０と、ｎ側電極層（第１電極）３１と、ｐ側電極層（第２電極）３２と、保護膜４０と、ｎ側パッド電極５１と、ｐ側パッド電極５２とを、主に備えている。半導体構造体３は、基板２の上に形成され、ｎ側半導体層（第１半導体層）４と、ｎ側半導体層４上の一領域に設けられたｐ側半導体層（第２半導体層）６とを備える。ｎ側半導体層４上の一領域には、活性層５が積層され、その上にｐ側半導体層６が積層されている。なお、図２を含む各断面図において、電極側を上、基板側を下と呼ぶ。また、ｎ側半導体層４上の一領域は、図２の断面図において、上側が凹部７を挟んで左右に分かれているが下側は繋がっている。

図２に示すように、ｎ側半導体層４上の他の領域（中央の凹部７）には、ｎ側電極層３１が設けられている。ｐ側半導体層６上には、ｐ側電極層３２が設けられている。つまり、ｎ側電極層３１は、基板２に対してｐ側電極層３２と同じ面側に設けられている。光反射膜２０は半導体構造体３を直接、または透光性導電膜１１もしくは透光性導電膜１２を介して覆っている。光反射膜２０は、半導体構造体３上に設けられた絶縁膜２５（図３参照）と、この絶縁膜２５上に設けられた金属膜２６と、を少なくとも備える。図３は、図２においてＷで示す領域の拡大図である。本実施形態では、光反射膜２０は、図３に示すように、例えば透光性導電膜１２の側から、第１絶縁膜２４と、絶縁膜であるＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）２５と、金属膜２６と、第２絶縁膜２７とを備える。ＤＢＲ２５は、低屈折率層２５１と高屈折率層２５２とを備えている。なお、これら各層の詳細については後記する。

図２のＸ領域に示すように、ｎ側電極層３１は、その周縁部において光反射膜２０上に重なるように設けられている。本実施形態において、光反射膜２０は、金属膜２６と、金属膜２６と半導体構造体３との間において金属膜２６からはみ出して設けられた絶縁膜（ＤＢＲ２５）と、を備えている。金属膜２６が設けられた領域は、ＤＢＲ２５が設けられた領域よりも狭いため、光反射膜２０を上から見たときに金属膜２６の輪郭からＤＢＲ２５が露出した領域（はみでている領域）がある。断面を見たときの図２のＸ領域を拡大して図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）に示すように、ｎ側電極層３１は、金属膜２６に対向して重なる領域１０１よりも、金属膜２６から露出したＤＢＲ２５の表面に対向して重なる領域１０２の方が、半導体構造体３に接近して配置されている。なお、詳細については後記する。

半導体発光素子１は、製造工程の過程において半導体構造体３が、ｐ側半導体層６の側から削られて一部が除去される。これにより、半導体構造体３は、ｐ側半導体層６からｎ側半導体層４が露出された領域として、ｐ側半導体層６に囲まれた凹部７と、半導体構造体３の外周の周縁に形成された周辺部８とを備えている（図１１参照）。
図２に示すように、光反射膜２０は、凹部７の底面からｐ側半導体層６上及び周辺部８に延在して半導体構造体３を覆っている。

図２においてＺで示すように、ｐ側電極層３２は、その半導体構造体３の外周側の端部において光反射膜２０上に重なるように設けられている。図２においてＺで示す領域には、Ｘで示す領域と同様の構成が同様に積層されている。したがって、Ｚで示す領域の拡大図は、図９（ｂ）と同様である。つまり、ｐ側電極層３２は、金属膜２６に対向して重なる領域よりも、金属膜２６からはみだしたＤＢＲ２５の表面に対向して重なる領域の方が、半導体構造体３に接近して配置されている。

図１及び図２に示すように、本実施形態では、凹部７は、図１に示すＥ−Ｅ線に沿った方向に長く伸びた溝の形状となっている。この例では、半導体構造体３の中央に、凹部７の短手方向（図１に示すＣ−Ｃ線に沿った方向）に離間した２つの凹部７が形成されている。凹部７の底面は、ｎ側半導体層４で形成されており、凹部７の側面（内周面）は、ｎ側半導体層４、活性層５及びｐ側半導体層６で形成されている。本実施形態では、凹部７のｎ側半導体層４上に透光性導電膜１１が直接設けられている。ｎ側電極層３１は、透光性導電膜１１を介在させてｎ側半導体層４の上に設けられている。凹部７の底面は、底面の中央部が透光性導電膜１１で被覆され、底面の周辺部が光反射膜２０で被覆されている。凹部７の側面（内周面）は光反射膜２０で被覆されている。周辺部８は、半導体構造体３の実質的な発光部とダイシングラインとの間に形成されている。周辺部８は、光反射膜２０で被覆されており、光反射膜２０の上には保護膜４０が積層されている。

図２に示すように、ｐ側半導体層６上には、透光性導電膜１２が設けられている。透光性導電膜１２上には、光反射膜２０が設けられている。光反射膜２０は、透光性導電膜１２を露出する第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２を有している。
光反射膜２０上には、ｐ側電極層３２が設けられている。ｐ側電極層３２は、第１貫通孔２１を介して透光性導電膜１２と電気的に接続されている。つまり、第１貫通孔２１内では電流が流れる。そのため、この領域を以下では導通部６１と呼ぶ。
光反射膜２０上には、保護膜４０が設けられ、ｐ側電極層３２の一部を被覆している。保護膜４０は、第２貫通孔２２を介して透光性導電膜１２と接触している。つまり、第２貫通孔２２内では電流が流れない。そのため、この領域を以下では非導通部６２と呼ぶ。

本実施形態では、ｐ側電極層３２は、アンカー用開口部（貫通孔）３３を有している。保護膜４０は、アンカー用開口部３３に充填されており、アンカー用開口部３３及び第２貫通孔２２を介して透光性導電膜１２と接触し、透光性導電膜１２に対してアンカーとして機能する。

第２貫通孔２２は、半導体発光素子１の隅部に設けられている。電流が流れない第２貫通孔２２を隅部に設けることで、半導体構造体３における電流の拡散を阻害しないようにすることができる。第２貫通孔２２は、一例として、ｐ側パッド電極５２の下に当たる位置に設けられている。第２貫通孔２２の個数は、１個または複数である。一例として、２個の第２貫通孔２２が設けられている。

ｎ側電極層３１の上には、ｎ側パッド電極５１が設けられている。ｎ側パッド電極５１は、保護膜４０のｎ側開口部（貫通孔）４１を介して、ｎ側電極層３１に電気的に接続されている。ｎ側パッド電極５１は、保護膜４０を介してｐ側電極層３２上に延在している。

図２において左側に示すように、ｐ側半導体層６の上方には、ｐ側パッド電極５２が設けられている。ｐ側パッド電極５２は、保護膜４０のｐ側開口部（貫通孔）４２を介して、ｐ側電極層３２に電気的に接続されている。ｐ側パッド電極５２は、保護膜４０を介在させて第２貫通孔２２上に設けられている。

［半導体発光素子の構造の詳細］
本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子１について、図４から図１０を順次参照（適宜図１参照）して詳細に説明する。

図４は、図１のＢ−Ｂ線矢視における模式的な断面図である。図４に示すように、ｐ側パッド電極５２は、ｐ側半導体層６の上方で連続している。光反射膜２０は、ｐ側半導体層６の上面で透光性導電膜１２が被覆していない領域と、透光性導電膜１２の上と、半導体構造体３の周縁（側面及びｎ側半導体層４の上面）とに連続的に形成されているが、透光性導電膜１２上において複数の開口部を有している。
具体的には、第２貫通孔２２において、ｐ側半導体層６の側から、透光性導電膜１２／保護膜４０／ｐ側パッド電極５２、の順番に積層されている。つまり、光反射膜２０の第２貫通孔２２が設けられた領域において、透光性導電膜１２とｐ側パッド電極５２とは保護膜４０によって絶縁されているため、非導通部６２（図２参照）になっている。
また、第１貫通孔２１において、ｐ側半導体層６の側から、透光性導電膜１２／ｐ側電極層３２／保護膜４０／ｐ側パッド電極５２、の順番に積層されている。つまり、導通部６１（図２参照）において、ｐ側電極層３２が透光性導電膜１２と導通するために、光反射膜２０が貫通した状態となっている。
光反射膜２０に含まれる金属膜２６は、ｐ側半導体層６の表面の一部から、半導体構造体３の周縁（側面及びｎ側半導体層４の上面）まで延設されている。

図４に示すように、ｐ側電極層３２は、ｐ側半導体層６の上方、かつ光反射膜２０の上で連続している。ただし、光反射膜２０の第２貫通孔２２において、保護膜４０が透光性導電膜１２と接触するために、ｐ側電極層３２のアンカー用開口部３３が貫通した状態となっている。
保護膜４０は、光反射膜２０の上面でｐ側電極層３２が被覆していない領域と、ｐ側電極層３２の上面とに連続的に形成されているが、ｐ側半導体層６上に開口部を有している。具体的には、ｐ側開口部４２の箇所において、ｐ側パッド電極５２がｐ側電極層３２と導通するために、保護膜４０が貫通した状態となっている。

図５は、図１のＣ−Ｃ線矢視における模式的な断面図である。図５に示すように、ｎ側パッド電極５１は、ｐ側半導体層６の上方で連続している。光反射膜２０は、図４に示した積層状態と同様に設けられている。ただし、Ｃ−Ｃ断面には、第２貫通孔２２が形成されていない。
ｐ側電極層３２は、図４に示した積層状態と同様に設けられている。ただし、Ｃ−Ｃ断面には、アンカー用開口部３３が形成されていない。
保護膜４０は、光反射膜２０の上面でｐ側電極層３２が被覆していない領域と、ｐ側電極層３２の上面とに連続的に形成されている。

図６は、図１のＤ−Ｄ線矢視における模式的な断面図である。図６に示すように、ｐ側半導体層６の上方の実装面の位置において、ｐ側パッド電極５２とｎ側パッド電極５１とが離間して設けられている。光反射膜２０、ｐ側電極層３２、保護膜４０は、図４に示した積層状態と同様に設けられている。

図７は、図１のＥ−Ｅ線矢視における模式的な断面図である。図７に示すように、ｐ側パッド電極５２とｎ側パッド電極５１とは凹部７を介して離間して設けられている。光反射膜２０は、ｐ側半導体層６の上と半導体構造体３の周縁では、図４と同様の積層状態となっている。ただし、Ｅ−Ｅ断面には、第２貫通孔２２が形成されていない。ｐ側半導体層６の上では、透光性導電膜１２とｐ側電極層３２との間には、光反射膜２０が介在しているが、図４に示すように、光反射膜２０は、ｐ側電極層３２が透光性導電膜１２と導通するために、貫通した状態となっている。さらに、光反射膜２０は、凹部７の内面の一部を被覆している。具体的には、光反射膜２０は、凹部７において、ｎ側半導体層４の上面で透光性導電膜１１が被覆していない領域と、透光性導電膜１１の一部の上面と、半導体構造体３の側面と、に連続的に形成されている。ただし、光反射膜２０は、透光性導電膜１１上に、凹部７の長手方向（Ｅ−Ｅ線に沿った方向）に長く伸びた溝状の第３貫通孔２３を有している。つまり、凹部７において、ｎ側電極層３１が透光性導電膜１１と導通するために、光反射膜２０が貫通した状態となっている。

図７に示すように、第３貫通孔２３内では、位置によって積層されている部材が異なっている。例えば、図７において左側の位置では、ｎ側半導体層４の側から、透光性導電膜１１／ｎ側電極層３１／保護膜４０／ｐ側パッド電極５２の順番に積層されている領域が存在する。また、図７において右側の位置では、ｎ側半導体層４の側から、透光性導電膜１１／ｎ側電極層３１／ｎ側パッド電極５１の順番に積層されている領域が存在する。また、これら２つの領域に挟まれた領域では、ｎ側半導体層４の側から、透光性導電膜１１／ｎ側電極層３１／保護膜４０の順番に積層されている。

図７に示すように、光反射膜２０に含まれる金属膜２６は、ＤＢＲ２５と共にｐ側半導体層６上の一領域から、凹部７の底面の一部まで延設されている。凹部７において金属膜２６及びＤＢＲ２５（図９（ｂ）参照）は、透光性導電膜１１とｎ側電極層３１との間に位置している。図７に示すように、ｐ側半導体層６上では、金属膜２６及びＤＢＲ２５（図９（ｂ）参照）は、透光性導電膜１２とｐ側電極層３２との間に位置している。

図７に示すように、保護膜４０は、ｐ側半導体層６の上と半導体構造体３の周縁では、図４と同様の積層状態となっている。さらに、保護膜４０は、凹部７の内面の一部を被覆している。具体的には、保護膜４０は、凹部７の底面及び内周面に設けられた光反射膜２０において、ｎ側電極層３１が被覆していない領域と、ｎ側電極層３１の一部の上面と、に連続的に形成されている。ただし、保護膜４０は、ｎ側電極層３１上に、ｎ側開口部４１を有している。つまり、保護膜４０のｎ側開口部４１において、ｎ側パッド電極５１がｎ側電極層３１と導通するために、保護膜４０は貫通した状態となっている。ｎ側パッド電極５１は、ｎ側開口部４１からｐ側半導体層６（図７中右側）にかけて延在している。ｐ側パッド電極５２は、ｐ側半導体層６（図７中左側）から凹部７の底面にかけて延在している。

図８は、図１のＦ−Ｆ線矢視における模式的な断面図である。図８に示すように、ｐ側半導体層６の上方の実装面の位置において、ｐ側パッド電極５２とｎ側パッド電極５１とが離間して設けられている。光反射膜２０は、ｐ側半導体層６の上面で透光性導電膜１２が被覆していない領域と、透光性導電膜１２の上と、半導体構造体３の周縁とに連続的に形成されている。光反射膜２０に含まれる金属膜２６は、半導体構造体３の一方の周縁（側面及びｎ側半導体層４の上面）から、ｐ側半導体層６の表面及び半導体構造体３の他方の周縁（側面及びｎ側半導体層４の上面）まで延設されている。
ｐ側電極層３２は、ｐ側半導体層６の上方、かつ光反射膜２０の上で連続している。透光性導電膜１２とｐ側電極層３２との間には、光反射膜２０が介在しているが、図４に示すように、光反射膜２０は、ｐ側電極層３２が透光性導電膜１２と導通するために、貫通した状態となっている。
保護膜４０は、光反射膜２０の上面でｐ側電極層３２が被覆していない領域と、ｐ側電極層３２の上面とに連続的に形成されているが、ｐ側半導体層６上に開口部を有している。具体的には、ｐ側開口部４２の箇所において、ｐ側パッド電極５２がｐ側電極層３２と導通するために、保護膜４０が貫通した状態となっている。

図９は、図２の領域Ｘを拡大した図に相当する断面図であって、（ａ）は第１比較例、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子を示している。
図９（ａ）に示す第１比較例は、ｎ側電極層１３１を備え、図９（ｂ）に示す本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子は、ｎ側電極層３１を備えている。図９（ａ）に示す第１比較例は、図９（ｂ）に示す本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子と同様の光反射膜２０（第１絶縁膜２４、ＤＢＲ２５、金属膜２６、第２絶縁膜２７）を備えている。

図９（ａ），（ｂ）に示すように、ｎ側電極層１３１，３１は光反射膜２０上に重なるように設けられている。よって、図９（ａ），（ｂ）にて白抜き矢印で示す半導体構造体３からの光が、光反射膜２０とｎ側電極層１３１，３１との間から抜けることを軽減できると共に、ｎ側電極層１３１，３１と光反射膜２０との重なり部分において光反射膜２０から漏れた光をｎ側電極層１３１，３１で反射することができる。

ただし、図９（ａ）に示すｎ側電極層１３１と、図９（ｂ）に示すｎ側電極層３１とは形状が相違している。具体的には、図９（ａ）に示すｎ側電極層１３１は、第２絶縁膜２７の平らな表面に積層されており、金属膜２６に対向して重なる領域１０１と、金属膜２６からはみだしたＤＢＲ２５の表面に対向して重なる領域１０２とが、光反射膜２０から同じ高さに位置している。つまり、ｎ側電極層１３１の領域１０１と領域１０２とは、ＤＢＲ２５の最上面から距離αだけ離間した同じ高さに位置している。なお、金属膜２６からはみだしたＤＢＲ２５の表面とは、ＤＢＲ２５の上面が金属膜２６に被覆されていない領域を指す。

それに対して、図９（ｂ）に示すｎ側電極層３１は、第２絶縁膜２７の段差のある表面に積層されており、金属膜２６に対向して重なる領域１０１よりも、金属膜２６からはみだしたＤＢＲ２５の表面に対向して重なる領域１０２の方が、半導体構造体３に接近して配置されている。つまり、ｎ側電極層３１の領域１０１は、ＤＢＲ２５の最上面から距離αだけ離間した高さに位置しているのに対して、ｎ側電極層３１の領域１０２は、ＤＢＲ２５の最上面から距離β（β＜α）だけ離間した高さに位置している。これにより、図９（ｂ）に示すｎ側電極層３１は、領域１０２において、半導体構造体３からｎ側電極層３１に入射した光を、図９（ａ）に示すｎ側電極層１３１に比べて効果的に反射できる。よって、図９（ｂ）に示すｎ側電極層３１は、図９（ａ）に示すｎ側電極層１３１に比べて、光の吸収を軽減し、光取り出し効率を向上させることができる。

また、ＤＢＲ２５の低屈折率層２５１及び高屈折率層２５２のそれぞれの膜厚をγとしたときに、ｎ側電極層３１の領域１０２とＤＢＲ２５の最上面との距離βの値を、膜厚γの数倍程度の値とすることができる。特に、距離βの値をＤＢＲ２５の膜厚（この場合、６×γ）と同じ値にすると、領域１０２において、第２絶縁膜２７が誘電多層膜の一部として機能して光の吸収を軽減するので好ましい。この場合、第２絶縁膜２７を構成する材料と、ＤＢＲ２５の最上層から２番目の層（この場合、高屈折率層２５２）を構成する絶縁層の材料とを同一にしてもよい。

図１０は、図２の領域Ｘを拡大した断面図であって、（ａ）は本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の第１変形例、（ｂ）は第２変形例を示している。図１０（ａ）に示すｎ側電極層３１ａは、金属膜２６に対向して重なる領域１０１において端部ほど膜厚が薄くなるように形成されている点が図９（ｂ）に示すｎ側電極層３１と相違している。これにより、ｎ側電極層３１ａの上に積まれる層（保護膜４０やｎ側パッド電極５１）において、金属膜２６による段差の影響を緩和することができる。したがって、半導体発光素子の第１変形例は、ｎ側電極層３１ａの上に積まれる層において、層間の密着性を向上させると共に、亀裂の発生を抑制することができる。

図１０（ｂ）に示すｎ側電極層３１ｂは、金属膜２６に対向して重なる領域１０１において金属膜２６に対向する面１０３が凹面形状に湾曲している点が図９（ｂ）に示すｎ側電極層３１と相違している。これにより、金属膜２６とｎ側電極層３１ｂとの間に積まれる層（第２絶縁膜２７）において、金属膜２６による段差の影響を緩和することができる。したがって、半導体発光素子の第２変形例は、金属膜２６とｎ側電極層３１ｂとの間に積まれる層において、層間の密着性を向上させることができる。
なお、図２の領域Ｚにおいて、ｐ側電極層３２の端部は、例えば図９（ｂ）に示すｎ側電極層３１の端部と同様に形成されている。

［半導体発光素子の構成部材の詳細］
以下、図２に示す半導体発光素子１における各構成部材について詳述する。

（基板２）
基板２の材料には、半導体構造体３に例えば窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合に好適な材料が用いられる。このような基板材料としては、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯやＧａＮ単結晶等が挙げられる。中でも結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。基板２には、半導体構造体３が積層される面（電極側の面）に凹凸が形成されている。この凹凸により半導体構造体３からの光を散乱または回折させて光取り出し効率を高めることができる。

（半導体構造体３）
半導体構造体３において、第１半導体層であるｎ側半導体層４と、第２半導体層であるｐ側半導体層６とのうちの一方または双方を複数の半導体層で構成することもできる。また、活性層５も単層であっても多層であってもよい。したがって、例えば、ｎ側半導体層４及びｐ側半導体層６をそれぞれ、コンタクト層、クラッド層等の必要な機能に対応させた複数の層で構成することができ、用途に応じた発光特性を実現することができる。

＜ｎ側半導体層４＞
ｎ側半導体層４のコンタクト層としては、例えば、Ｓｉドープのｎ型ＧａＮ層が挙げられる。ｎ側半導体層４のクラッド層としては、例えば、Ｓｉドープのｎ型ＡｌＧａＮ層が挙げられる。

＜ｐ側半導体層６＞
ｐ側半導体層６のコンタクト層としては、例えば、Ｍｇドープのｐ型ＧａＮ層が挙げられる。ｐ側半導体層６のクラッド層としては、例えば、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層が挙げられる。

＜活性層５＞
活性層５は、ＩｎＧａＮ層、ＧａＮとＩｎＧａＮとの単一又は多重量子井戸層、ＩｎＧａＮ障壁層とその層とは組成比の異なるＩｎＧａＮ井戸層からなる単一又は多重量子井戸層等である。

なお、ｎ側半導体層４及びｐ側半導体層６は、アンドープの半導体層をさらに含んでいてもよい。なおまた、ｎ側半導体層４、活性層５及びｐ側半導体層６は、半導体発光素子として機能する構成であれば、例えば、第１半導体層をｐ側半導体層とし、第２半導体層をｎ側半導体層とする構成を採用してもよい。

（透光性導電膜１１）
透光性導電膜１１は、ｎ側半導体層４の上に設けられ、オーミック電極として機能する。透光性導電膜１１は、金属、合金または導電性の金属酸化物からなる薄膜で形成されている。例えば、ｎ側半導体層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。金属層や合金層の場合、薄膜で形成することにより透光性を確保することができる。
導電性の金属酸化物（酸化物半導体）としては、亜鉛、インジウム、スズ、ガリウム及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む導電性の酸化物膜が挙げられる。具体的には、錫を含む酸化インジウム（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃またはＳｎＯ₂等が挙げられる。特に導電性の金属酸化物については、導電性と透光性の観点からＩＴＯが最も好ましい。

（透光性導電膜１２）
透光性導電膜１２は、ｐ側半導体層６の上に設けられ、オーミック電極として機能する。透光性導電膜１２の材料は、透光性導電膜１１と同様である。透光性導電膜１２は、例えばＩＴＯ等で形成されている。

（光反射膜２０）
＜第１絶縁膜２４＞
第１絶縁膜２４は、ＤＢＲ２５の下地となる層である。第１絶縁膜２４は、特に酸化膜からなるものが好ましい。酸化膜としては、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂等が挙げられる。このような第１絶縁膜は、例えば、スパッタリング法、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＥＣＲ−プラズマＣＶＤ法、蒸着法、ＥＢ法（Electron Beam：電子ビーム蒸着法）等の公知の方法で形成することができる。

＜ＤＢＲ２５＞
ＤＢＲ２５は、図３に示すように、低屈折率層２５１と高屈折率層２５２とからなる１組の誘電体を、複数組にわたって積層させた誘電体多層膜であり、所定の波長光を選択的に反射するものである。具体的には屈折率の異なる膜を１／４波長の厚みで交互に積層し、所定の波長を高効率に反射できる。材料膜としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物または窒化物から選択されたものが好ましい。

ＤＢＲ２５を酸化膜で形成した場合、低屈折率層２５１は、例えばＳｉＯ₂で形成される。このとき、高屈折率層２５２は、例えば、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅等で形成される。ＤＢＲ２５は、第１絶縁膜２４の側から順番に例えば（Ｎｂ₂Ｏ₅／ＳｉＯ₂）_n（ただしｎは自然数）で構成される。また、ＤＢＲ２５は、自然数ｎを２〜５、好ましくは３〜４として構成されることが好ましい。また、ＤＢＲ２５の総膜厚は０．２〜１μｍが好ましく、０．３〜０．６μｍがより好ましい。なお、図３には、ｎ＝３の場合を例示した。

＜金属膜２６＞
金属膜２６は、光反射膜２０の中に含まれており、電流を流さないことを前提としている。金属膜２６は、例えば、ＡｌやＡｇ等の反射率の高い金属や合金で形成される。Ａｌ単体の場合、高出力の素子とすることができる。Ａｌ合金の場合、Ａｌと、例えばＣｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の白金族系の金属との合金を用いることができる。中でもＡｌとＣｕの合金（ＡｌＣｕ）は、高信頼性の素子とすることができる。このような金属膜２６は、例えば、スパッタリング法等の公知の方法で形成することができる。
金属膜２６は、複数層で構成することもできる。金属膜２６が２層の場合、例えば、ＤＢＲ２５の側からＡｌＣｕ／Ｔｉの順に積層された構造などが挙げられる。この場合、ＡｌＣｕの上に積層される材料は、その上に形成される第２絶縁膜２７の材料との密着性を考慮して設けられる。例えば、第２絶縁膜２７の材料がＳｉＯ₂の場合、ＡｌＣｕの上に積層される材料はＴｉが好ましい。

金属膜２６は、ＤＢＲ２５の上に形成されているので、半導体構造体３からＤＢＲ２５を透過した光を反射することができる。ＤＢＲ２５は、所定入射角の光を全反射するため反射による損失が少ないという利点があるが、光の入射角が大きいと反射率が低下するという欠点がある。一方、金属膜２６は、光を反射可能な入射角度範囲が大きく、また反射可能な光の波長範囲が大きいという利点がある。このようなＤＢＲ２５と金属膜２６とを組み合わせることで、入射光を効率よく反射することができる。

＜第２絶縁膜２７＞
第２絶縁膜２７は、金属膜２６を覆って保護する層である。ｎ側電極層３１は、この第２絶縁膜２７を介して金属膜２６の端部に重なるように延設されている。また、金属膜２６の端部は、ＤＢＲ２５と第２絶縁膜２７とで被覆されている。第２絶縁膜２７は、第１絶縁膜２４と同様に例えばＳｉＯ₂等の酸化膜からなる。なお、第２絶縁膜２７の材料は、第１絶縁膜２４の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

＜光反射膜２０の貫通孔＞
光反射膜２０は、第１貫通孔２１、第２貫通孔２２、第３貫通孔２３を備えている（図１４参照）。図１４には、第１貫通孔２１を、一例として８行１０列の格子状に設けた。このうち、左上と左下の２箇所は、第２貫通孔２２に置き換えている。第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２の個数や配置は、これに限定されるものではない。第３貫通孔２３は、凹部７の長手方向に沿った溝であり、凹部７の底面よりも狭小に形成されている。

第２貫通孔２２の平均直径は、予め定められた範囲の大きさに設定されている。ここで、平均直径とは、第２貫通孔２２の平面形状が円形ではない場合、例えば、楕円である場合には長径と短径の平均値をいい、正方形である場合には、正方形の面積と同じ面積を有する円の直径をいう。この平均直径が５μｍ未満の大きさの場合、エッチング用のレジストパターンがつぶれて第２貫通孔２２を製造することが困難になる。また、この平均直径が１５μｍを超える大きさの場合、第２貫通孔２２が電流拡散を阻害する場合がある。したがって、第２貫通孔２２の平均直径は、５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。なお、電流が流れる第１貫通孔２１の場合、電流特性を良好にするためには平均直径が１０μｍ以上であることが好ましい。

（ｎ側電極層３１）
ｎ側電極層３１は、透光性導電膜１１とｎ側パッド電極５１との間に設けられた電極層である。ｎ側電極層３１は、透光性導電膜１１側から順に、例えばＴｉ、Ｒｈ、Ｔｉが積層されてなる。ｎ側電極層３１を構成する材料は、ｎ側半導体層４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。なお、変形例として、透光性導電膜１１を介在させずにｎ側電極層３１をｎ側半導体層４に直接接触させるようにしてもよい。

（ｐ側電極層３２）
ｐ側電極層３２は、透光性導電膜１２とｐ側パッド電極５２との間に設けられた電極層である。ｐ側電極層３２は、透光性導電膜１２の上に設けられている。ｐ側電極層３２の材料は、ｎ側電極層３１と同様である。ｐ側電極層３２は、透光性導電膜１２側から順に、例えばＴｉ、Ｒｈ、Ｔｉが積層されてなる。

（保護膜４０）
保護膜４０は、半導体発光素子１の表面を覆って保護するものである。保護膜４０は、絶縁膜からなるものであって、特に酸化膜からなるものが好ましい。保護膜４０は、例えば、ＳｉＯ₂やＺｒ酸化膜（ＺｒＯ₂）等からなる。保護膜４０は、例えば、スパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、ＣＶＤ法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＥＣＲ−プラズマＣＶＤ法、蒸着法、ＥＢ法等の公知の方法で形成することができる。例えば、ＳｉＯ_２で保護膜４０を製膜する場合、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）を原料としたＣＶＤ膜（CVD-TEOS）を用いることができる。

＜保護膜４０の貫通孔＞
保護膜４０は、貫通孔４１，４２を備えている（図２及び図１６参照）。保護膜４０のｎ側開口部（貫通孔）４１は、その上のｎ側パッド電極５１が形成される位置において、凹部７に設けられたｎ側電極層３１の一部分を露出できる程度に小さく作製されている。
保護膜４０のｐ側開口部（貫通孔）４２は、その上のｐ側パッド電極５２が形成される位置において、ｎ側電極層３１に近い部分（素子中央に近い部分）に設けられている。このような位置に形成することで、半導体構造体３における電流の拡散を阻害しないようにすることができる。ｐ側開口部４２は、抵抗が小さくなるようにできるだけ大きく作製されている。図１６に示したｐ側開口部４２の大きさは一例であり、図示した半分以下の大きさでも構わない。

（ｎ側パッド電極５１）
ｎ側パッド電極５１は、半導体発光素子１を実装するときのｎ側の最表面となる電極層であり、ｎ側電極層３１と電気的に接続されている。ｎ側パッド電極５１は、例えば、ｎ側電極層３１側から順にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕが積層されてなる。または、ｎ側パッド電極５１は、例えば、ｎ側電極層３１側から順にＴｉ、Ｎｉ、Ａｕを積層するようにしてもよい。
ｎ側パッド電極５１とｐ側パッド電極５２は、図１に示すように、縦長の矩形の形状であるが、ｎ側パッド電極５１には切欠部５３が形成されている。切欠部５３は、カソード（ｎ側電極）のマークの役割を果たしている。

（ｐ側パッド電極５２）
ｐ側パッド電極５２は、半導体発光素子１を実装するときのｐ側の最表面となる電極層であり、ｐ側電極層３２と電気的に接続されている。ｐ側パッド電極５２は、ｎ側パッド電極５１と同様に、例えば、ｐ側電極層３２側から順にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ等が積層されてなる。

［半導体発光素子の製造方法］
本発明に係る半導体発光素子１を製造する方法について図１１ないし図１７を参照（適宜図１ないし図３参照）して説明する。実際に大量生産する際には、大判の基板の上に多数の半導体発光素子１をマトリクス状に配列して製造し、大判の基板をダイシングラインで切断して各素子に個片化する。図１１ないし図１７は、説明のため１つの半導体発光素子１に着目して本発明に係る素子の製造工程を示す模式的な平面図である。

まず、図２に示すように、基板２の上に、ｎ側半導体層４、活性層５、ｐ側半導体層６をこの順番に積層し、半導体構造体３を形成する。そして、半導体構造体３の一部を、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching反応性イオンエッチング）によって、図１１に示すようにエッチングする。このとき、例えば、凹部７や周辺部８に対応した形状のマスクパターンを用いて、ｐ側半導体層６の側からｎ側半導体層４の表面が露出されるようにエッチングする。

次に、スパッタリング法を用いて、半導体構造体３の表面に透光性電極材料を積層する。これにより、図１２に示すように、凹部７にてｐ側半導体層６から露出されたｎ側半導体層４上面に、透光性導電膜１１を形成し、ｐ側半導体層６上面に、透光性導電膜１２を形成する。

次に、透光性導電膜１１，１２の上から、全面（ｐ側半導体層６上、凹部７、半導体構造体３の周縁）に、スパッタリング法によって、光反射膜２０の第１絶縁膜２４及びＤＢＲ２５（高屈折率層２５２／低屈折率層２５１の３ペア）を形成する。続いて、ＤＢＲ２５上に金属膜２６をパターン形成する。具体的には、金属膜を積層しない領域にレジストを形成した後、スパッタリング法を用いて、Ａｌ等の金属材料を製膜し、その後、リフトオフにより、レジストとレジスト上の金属膜とを除去することで金属膜２６をパターン形成した。これにより、図１３に示すように、多数の開口部を有する金属膜２６が形成される。

次に、パターン形成された金属膜２６の上から、全面（ｐ側半導体層６上、凹部７、半導体構造体３の周縁）に、スパッタリング法によって、第２絶縁膜２７を積層する。その後、ドライエッチング（例えばＲＩＥ）により、第１貫通孔２１、第２貫通孔２２、第３貫通孔２３をパターン形成する。これにより、図１４に示すように、第１貫通孔２１、第２貫通孔２２及び第３貫通孔２３を有する光反射膜２０を形成する。

続いて、光反射膜２０の上に、アンカー用開口部（貫通孔）３３となる部分を除いて、ｎ側電極層３１及びｐ側電極層３２をパターン形成する。具体的には、光反射膜２０の上において第２貫通孔２２を含むアンカー用開口部３３となる部分にレジストを形成した後、スパッタリング法を用いて、Ｒｈ等の電極材料を製膜し、その後、リフトオフにより、レジストとレジスト上の電極材料とを除去した。これにより、図１５に示すように、凹部７にｎ側電極層３１を形成し、ｐ側半導体層６上面に、ｐ側電極層３２を形成する。このとき、ｐ側電極層３２には、第２貫通孔２２よりも大きなアンカー用開口部（貫通孔）３３が形成される。また、ｎ側電極層３１は、光反射膜２０の第３貫通孔２３に充填され、透光性導電膜１１の上に積層される。ｐ側電極層３２は、光反射膜２０の第１貫通孔２１に充填され、透光性導電膜１２の上に積層される。

次に、ｎ側電極層３１及びｐ側電極層３２の上から全面（ｐ側半導体層６上、凹部７、半導体構造体３の周縁）に、スパッタリング法によって、図１６に示すように、ＳｉＯ₂等の保護膜４０を形成する。このとき、アンカー用開口部３３には、保護膜４０が充填され、第２貫通孔２２を介して、保護膜４０が透光性導電膜１２の上に積層される。その後、保護膜４０をドライエッチング（例えばＲＩＥ）して、電極接続部分としてのｎ側開口部（貫通孔）４１及びｐ側開口部（貫通孔）４２をパターン形成する。このとき、ｎ側開口部４１は、第３貫通孔２３のうち、ｎ側パッド電極５１となる側（図１６において右側）の一部に形成される。また、ｐ側開口部４２は、凹部７を挟んでｐ側パッド電極５２となる側（図１６において左側）において複数の第１貫通孔２１を含むように形成される。

続いて、保護膜４０の上に、ｎ側パッド電極５１及びｐ側パッド電極５２をパターン形成する。具体的には、電極を形成しない領域にレジストを形成した後、スパッタリング法を用いて、ｐ側半導体層６上及び凹部７の一部を被覆するように、Ｐｔ、Ａｕ等の電極材料を製膜し、その後、リフトオフにより、レジストとレジスト上の電極材料とを除去する。これにより、図１７に示すように、ｎ側パッド電極５１と、ｐ側パッド電極５２とを形成する。続いて、大判の基板をダイシングラインで切断して各素子に個片化する。なお、個片化された素子は、接合部材として合金を用いて、発光装置の基板に直接、または、サブマウント基板を介して間接的に接合され、発光装置を製造するために利用される。

なお、接合部材の具体的な材料としては、Ｉｎ、Ｐｂ−Ｐｄ系、Ａｕ−Ｇａ系、ＡｕとＧｅ，Ｓｉ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｎとの系、ＡｌとＺｎ，Ｇｅ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｉｎとの系、ＣｕとＧｅ，Ｉｎとの系、Ａｇ−Ｇｅ系、Ｃｕ−Ｉｎ系の合金を挙げることができる。好ましくは、共晶合金膜が挙げられ、例えば、ＡｕとＳｎとを主成分とする合金、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、ＡｕとＧｅとを主成分とする合金、ＳｎとＣｕとを主成分とする合金等が挙げられる。

第１実施形態の半導体発光素子１によれば、ｎ側電極層３１が、金属膜２６からはみだしたＤＢＲ２５の表面に対向して重なる領域１０２において、半導体構造体３からｎ側電極層３１に入射した光を、効果的に反射できるので、光の吸収を軽減し、光取り出し効率を向上させることができる。
また、半導体発光素子１によれば、光反射膜２０に設けた第２貫通孔２２を介して保護膜４０が透光性導電膜１２に密着してアンカーとして機能する。この第２貫通孔２２を介して保護膜４０と接触する透光性導電膜１２は、保護膜４０がｐ側電極層３２から剥離することを防止する。したがって、半導体発光素子１は、ｐ側電極層３２と保護膜４０との密着性を高めることができる。
さらに、半導体発光素子１は、ｐ側半導体層６上に、ｎ側パッド電極５１とｐ側パッド電極５２との双方が配置された構造であり、従来の単純構造に比べて、フリップチップ実装される際の接合領域が大きいため、接合強度・精度、放熱性を向上させることができる。

以下、第２〜第４実施形態について図１８〜図２１を参照（適宜図１及び図２参照）して説明する。

（第２実施形態）
図１８は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子を電極面側から見た平面図である。図１８に示すように、半導体発光素子１Ａは、ｎ側パッド電極５１と、ｐ側パッド電極５２Ａとを備えている。ｐ側パッド電極５２Ａは、ｐ側半導体層６上にだけ形成されており、凹部７には形成されていない点が図１及び図２に示した半導体発光素子１とは異なっている。この場合、パッド電極用の材料を低減しつつ第１実施形態の半導体発光素子１と同様の効果を奏することができる。

第２実施形態に係る半導体発光素子１Ａを下記の主な製膜条件により製造し、発光性能を調べた。
［製膜条件］
ＧａＮからなる半導体構造体３の一部をＲＩＥによってエッチングすることで凹部７を形成し、深さ１．２μｍの位置のｎ側半導体層４を露出させた。
＜透光性導電膜１１，１２＞
ＩＴＯを１２０ｎｍの膜厚で積層した。
＜光反射膜２０＞
第１絶縁膜２４は、ＳｉＯ₂を材料として５００ｎｍの膜厚で積層した。
ＤＢＲ２５は、第１絶縁膜２４の側から高屈折率層２５２／低屈折率層２５１として順番に（Ｎｂ₂Ｏ₅／ＳｉＯ₂）₃で構成した。
ＤＢＲ２５の総膜厚は１０６０ｎｍ（膜厚γ＝１７７ｎｍ）とした。
金属膜２６は、ＤＢＲ２５側からＡｌＣｕ／Ｔｉの２層構造とし、ＡｌＣｕの膜厚を２００ｎｍ、Ｔｉの膜厚を１０ｎｍとした。なお、ＡｌＣｕ中のＣｕの含有率を３％とした。金属膜２６は、図１３で示す範囲に積層した。
第２絶縁膜２７は、ＳｉＯ₂を材料として２００ｎｍの膜厚で積層した。
＜ｎ側電極層３１，ｐ側電極層３２＞
半導体構造体３側から順に、Ｔｉ（０．１５ｎｍ）／Ｒｈ（２５０ｎｍ）／Ｔｉ（１０ｎｍ）を積層して構成した。
＜保護膜４０＞
ＴＥＯＳを原料としたＣＶＤ膜（CVD-TEOS）を用い７００ｎｍのＳｉＯ_２を製膜した。
＜ｎ側パッド電極５１，ｐ側パッド電極５２＞
半導体構造体３側から順に、Ｔｉ（２００ｎｍ）／Ｎｉ（１００ｎｍ）／Ａｕ（５０ｎｍ）を積層して構成した。

［性能比較実験］
実施例として、前記製膜条件で製膜した半導体発光素子１Ａを製造した。比較例として、光反射膜２０中の金属膜を形成する範囲を縮小した半導体発光素子を製造した。
図１９に、比較例の金属膜２２６の範囲を示す。比較例では、図１９に示すように、半導体構造体３のｐ側半導体層６上にのみ金属膜２２６を製膜した。この上に第２絶縁膜２７を積層して光反射膜２０とし、比較例の半導体発光素子を完成させた。つまり、比較例の半導体発光素子は、ｎ側電極層３１が金属膜２２６上に重なってはいない。

実施例では、図１３に示すように、半導体構造体３のｐ側半導体層６上に加え、ｎ側半導体層４上にも金属膜２６を製膜した。具体的には、実施例では、ｐ側半導体層６上と、半導体構造体３の凹部７の底面の一部及び側面と、周辺部８とに対してＡｌＣｕ合金を製膜した。実施例の半導体発光素子は、ｎ側電極層３１が金属膜２６上に重なっており、ｎ側電極層３１は図９（ｂ）に示すように形成されている。

比較例において、電極面側に透過した光の像を観測した結果を図２０（ａ）に示す。同様に、実施例の結果を図２０（ｂ）に示す。
図２０（ａ）に示すように、比較例では、凹部７の側面（内周面）から光が漏れていることが分かる。なお、図２０（ａ）において右側では光が漏れていない。これは、凹部７の右側の一部をｎ側パッド電極５１が被覆しているからである。
実施例では、半導体構造体３の凹部７の底面の一部及び側面を金属膜２６が被覆しているため、図２０（ｂ）に示すように、凹部７の側面（内周面）から光が漏れていないことが分かる。
比較例及び実施例の半導体発光素子の発光出力（ｍＷ）を測定したところ、実施例の出力は比較例の出力よりも２％向上した。なお、発光素子に対して順方向に電流を流すために必要な電圧、すなわち発光素子が光を発光するために必要な電圧（順方向降下電圧）は同等であった。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子は、光反射膜２０内に備えるＤＢＲが、図３に示したＤＢＲ２５ではなく、図２１（ａ）に示すＤＢＲ２５ａに置き換えた点が異なる。その他の構成は、前記した第１または第２実施形態に係る半導体発光素子と同様なので平面図を省略する。図２１（ａ）に示すＤＢＲ２５ａは、低屈折率層２５１と高屈折率層２５２との積層順序を入れ替えた点が、図３に示したＤＢＲ２５とは異なる。例えば、低屈折率層２５１をＳｉＯ₂で形成し、高屈折率層２５２をＮｂ₂Ｏ₅で形成した場合、ＤＢＲ２５ａは、光反射膜２０の第１絶縁膜２４側から順番に例えば（ＳｉＯ₂／Ｎｂ₂Ｏ₅）_n（ただしｎは自然数）で構成される。なお、図２１（ａ）には、ｎ＝３の場合を例示した。

図２１を参照（適宜図１３参照）して、光反射膜２０中に金属膜２６を形成する方法の一例について説明する。以下のステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０により、金属膜２６を形成することができる。

ステップＳ１０において、図２１（ａ）に示すように、ＤＢＲ２５ａの表面の一部に、レジスト３１０を形成する。レジスト３１０は、庇部（オーバーハング）３１１を有している。庇部３１１は、従来公知の方法で作製される。例えば反転ネガレジストを用いて次のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３により作製することができる。ここで、反転ネガレジストは、露光された箇所が溶解する性質を有している。また、反転ネガレジストは、現像の前に反転工程を行うと、光の当たった部分に、熱処理による組成変化（クロスリンク）が起こって、光の当たった部分が現像により残るという性質を有している。

（Ｓ１１）ＤＢＲ２５ａの表面に反転ネガレジストを形成し、現像後にレジストを残さない部分をマスクするパターンを用いて初期露光を行う。このときＤＢＲ２５ａの表面からの反射光が、反転ネガレジストのマスク部分に当たる。
（Ｓ１２）反転工程を行う。すなわち、反転ベーク（リバーサルベーク）を行う。これにより、反転ネガレジストのマスクされていなかった部分の性質が反転する。
（Ｓ１３）全面露光を行う。現像により、反転ネガレジストのマスク部分が除去され、マスクされていなかった部分が残る。また、現像により、ステップＳ１１にてＤＢＲ２５ａの表面からの反射光が当たった部分は除去され、庇部３１１が作製される。

ここで、庇部３１１の逆テーパの度合いは、レジスト３１０を形成する表面の材料の屈折率に依存する。ＤＢＲ２５ａは、最終層が高屈折率層２５２であり、最終層を低屈折率層２５１とする場合に比べて、庇部３１１を作りやすくなり好ましい。

ステップＳ１０に続いて、ステップＳ２０では、図２１（ｂ）に示すように、レジスト３１０の上から、ＤＢＲ２５ａの表面に、スパッタリング方法を用いて、金属膜材料（例えばＡｌＣｕ合金）３２０を形成する。このとき、レジスト３１０の下には、金属膜材料３２０が付着しない。ただし、庇部３１１の下には、金属膜材料３２０が付着し、金属膜となる部分の先端部が先細りの形状となる。
ステップＳ３０において、強アルカリ溶液を用いた洗浄やレジスト剥離装置による剥離といった従来公知の除去方法によって、図２１（ｃ）に示すように、レジスト３１０を除去する。

仮に、庇部３１１が形成されていないレジストを用いて金属膜を形成すると、金属膜材料の付着後に、厚膜のレジストを除去することによりバリが発生する。これに対して、庇部３１１を有するレジスト３１０を用いる場合、金属膜材料の付着後に、レジスト３１０を除去したときにバリの発生を抑えることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子は、図２に示した第２貫通孔２２の位置を変更した点が異なり、その他の構成は、前記した第１〜第３実施形態に係る半導体発光素子と同様なので平面図を省略する。図２には、ｐ側パッド電極５２の下に、第２貫通孔２２を備える半導体発光素子１を例示したが、ｎ側パッド電極５１の下に設けてもよい。半導体発光素子１の形状が、電極面側から見て矩形である場合、第２貫通孔２２は、矩形の周辺に、複数個設けてもよい。矩形の周辺は、ｎ側パッド電極５１の側であってもよい。第２貫通孔２２を矩形の周辺及び隅部に設けてもよい。電極面側から見た素子形状が矩形以外の円または多角形の場合、素子の周辺とは、円または多角形の外側の線を表し、この位置に第２貫通孔２２が設けられる。第２貫通孔２２の位置は、凹部７から離れて電流拡散に実質的に影響を与えない位置であれば、素子の周辺や隅部の位置でなくてもよい。

以上説明した前記各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体発光素子を例示したものであって、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、各実施形態の部材に特定するものでは決してない。各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、特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、単なる説明例にすぎない。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

１，１Ａ 半導体発光素子
２ 基板
３ 半導体構造体
４ ｎ側半導体層（第１半導体層）
５ 活性層
６ ｐ側半導体層（第２半導体層）
７ 凹部
１１，１２ 透光性導電膜
２０ 光反射膜
２１ 第１貫通孔
２２ 第２貫通孔
２３ 第３貫通孔
２４ 第１絶縁膜
２５ ＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）
２５１ 低屈折率層
２５２ 高屈折率層
２６ 金属膜
２７ 第２絶縁膜
３１，３１ａ，３１ｂ ｎ側電極層（第１電極）
３２ ｐ側電極層（第２電極）
３３ アンカー用開口部（貫通孔）
４０ 保護膜
４１ ｎ側開口部（貫通孔）
４２ ｐ側開口部（貫通孔）
５１ ｎ側パッド電極（第１パッド電極）
５２，５２Ａ ｐ側パッド電極（第２パッド電極）
５３ 切欠部
６１ 導通部
６２ 非導通部
１０１ 第１領域
１０２ 第２領域
１０３ 湾曲面

Claims (8)

1. 第１半導体層と、前記第１半導体層上の一領域に設けられた第２半導体層とを備える半導体構造体と、
   前記第１半導体層上の他の領域に設けられた第１電極と、
   前記第２半導体層上に設けられた第２電極と、
   前記半導体構造体を覆う光反射膜と、を備える半導体発光素子であって、
   前記光反射膜は、前記半導体構造体上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた金属膜と、を有し、
   前記第１電極は、その周縁部において前記光反射膜上に重なるように設けられており、前記金属膜に対向して重なる領域よりも、前記金属膜から露出した前記絶縁膜に対向して重なる領域の方が、前記半導体構造体に接近して配置されていることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記第１電極は、前記金属膜に対向して重なる領域において端部ほど膜厚が薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記第１電極は、前記金属膜に対向して重なる領域において前記金属膜に対向する面が凹面形状に湾曲していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子。
4. 前記第２電極は、その半導体構造体の外周側の端部において前記光反射膜上に重なるように設けられており、前記金属膜に対向して重なる領域よりも、前記金属膜から露出した前記絶縁膜に対向して重なる領域の方が、前記半導体構造体に接近して配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
5. 前記絶縁膜は、誘電体多層膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
6. 前記光反射膜は、
   前記半導体構造体の側から、
   前記絶縁膜である分布ブラッグ反射器と、
   該分布ブラッグ反射器に積層された前記金属膜と、
   前記金属膜に積層された第２絶縁膜と、を備え、
   前記第１電極は、前記第２絶縁膜を介して、前記金属膜の端部に重なるように延設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
7. 前記金属膜の端部は、前記分布ブラッグ反射器と前記第２絶縁膜とで被覆されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
8. 前記光反射膜の前記金属膜は、前記絶縁膜と共に前記第２半導体層上の一領域から、前記第１半導体層上の他の領域の一部まで延設されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体発光素子。