JP6011244B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、半導体積層体と基板との間に電極が配置された半導体発光素子に関する。

従来、ＬＥＤなどの半導体発光素子において、半導体層を複数に分割することで発光効率を高める技術が提案されている（特許文献１参照）。例えば特許文献１で提案された半導体発光素子は、半導体積層体を複数に分割することで、分割されたそれぞれの半導体積層体における電極の面積を小さくし、当該電極による光の吸収を最小限に止めている。また、この半導体発光素子は、分割された個々の半導体積層体の面積を小さくすることができるため、当該半導体積層体を複数に分割しない場合と比較して、電流拡散を均一に行えるようになり、発光効率も高めている。

米国特許第７７８６４９８号明細書

しかしながら、特許文献１で提案された半導体発光素子は、導電性基板、第２電極、半導体積層体、第１電極（コンタクトホール、配線部およびボンディング部）の順に電流経路が形成されているため、半導体積層体に埋め込まれた第１電極のボンディング部に近い領域（ここでは半導体積層体の中心領域）に電流が集中する。従って、この半導体発光素子は、実質的には半導体積層体における電流拡散が不均一となり、発光効率や信頼性が悪化してしまうという問題があった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、発光効率および信頼性の高い半導体発光素子を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明に係る半導体発光素子は、基板と、前記基板の上部に配置され、第２半導体層、活性層および第１半導体層が順に積層された半導体積層体と、前記基板と前記半導体積層体との間に配置された第１電極および第２電極とを備える発光素子であって、前記半導体積層体に、前記第１半導体層、前記活性層および前記第２半導体層を貫通する孔部が形成され、前記第１電極が、前記第２半導体層および前記活性層を貫通して前記第１半導体層と接続される突出部を有している構成とした。

このような構成を備える半導体発光素子は、半導体積層体を貫通する孔部を形成することで、当該孔部の内周面に活性層が露出するため、孔部を通じて光が取り出される。また、半導体発光素子は、例えば半導体積層体を複数の領域に分割するのではなく、孔部を形成することで、半導体積層体における発光に寄与しない領域の発生を最小限に止めることができるため、発光面積が最大となる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記突出部が、複数設けられ、前記孔部が、２つの前記突出部を結ぶ線上に設けられている構成とすることが好ましい。さらに、本発明に係る半導体発光素子は、前記孔部が、２つの前記突出部までの距離が等しい構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、電流が集中しやすい第１電極の突出部近傍と比較して、電流密度および発光強度が低くなる傾向がある突出部間の位置に孔部を配置することで、光取り出し効率を向上させ、発光分布を均一にすることができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記孔部および前記突出部が、それぞれ複数設けられており、前記基板の上部において、平面視で行列方向に交互に設けられている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、孔部が複数設けられていることで光取り出し効率が向上する。また、半導体発光素子は、電流が集中しやすい第１電極の突出部近傍と比較して、電流密度および発光強度が低くなる傾向がある突出部間の位置に孔部を配置することで、光取り出し効率をより一層向上させ、発光分布を均一にすることができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記孔部および前記突出部が、それぞれ複数設けられており、前記基板の上部において、平面視で斜め方向に交互に設けられている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、孔部が複数設けられていることで光取り出し効率が向上する。また、半導体発光素子は、電流が集中しやすい第１電極の突出部近傍と比較して、電流密度および発光強度が低くなる傾向がある突出部間の位置に孔部を配置することで、光取り出し効率をより一層向上させ、発光分布を均一にすることができる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記孔部および前記突出部が、それぞれ複数設けられており、前記基板の厚み方向において、平面視で同じ位置に設けられ、前記突出部の中心に凹部が形成され、前記凹部内に前記孔部の底部が位置している構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、電流の集中しやすい第１電極上に孔部が形成されることで電流拡散が均一化するとともに、発光強度の比較的高い第１電極周辺の領域から積極的に光が取り出されるため、光出力が向上する。また、半導体発光素子は、第１電極上に孔部を形成することで、例えば半導体積層体を溝などによって分割する場合と比較して、必要以上に活性層を取り除く必要がなくなるため、孔部の形成に伴う光出力の低下も軽減される。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記半導体積層体の側面および前記孔部の内周面が、テーパ状に傾斜されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、活性層から放出された光が半導体積層体のテーパ状の側面や孔部の内周面から出射されやすくなり、光の取り出し効率が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記半導体積層体の側面および前記孔部の内周面に、凹凸部が形成されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、活性層から放出された光が半導体積層体の凹凸状の側面および孔部の凹凸状の内周面で拡散されて出射されるため、光の取り出し効率が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記孔部の底部に光反射部材が設けられている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、例えば活性層から放出された光が孔部の内周面から出射された後に孔部の底部に向かって進行した場合であっても、光反射部材によって反射されるため、光の取り出し効率が向上する。

なお、本発明に係る半導体発光素子は、前記孔部が、断面が円形状または多角形状である構成としても構わない。すなわち、半導体発光素子は、所望の特性に応じて、半導体積層体に様々な断面形状の孔部を設けることができる。なお、前記した「円形状または多角形状」は、完全な円形状または多角形状のみならず、当該円形または多角形が崩れない範囲内で凹凸が形成された円形状または多角形状も含んでいる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記第２電極が、前記基板の上部において前記半導体積層体から露出する外部接続部を備え、平面視で前記外部接続部の周囲に、前記孔部が配置されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、電流が最も集中しやすい外部接続部の周囲に孔部が配置されることによって、発光強度の高い領域からの光が取り出されるため、光出力が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記外部接続部が、前記基板の上部における少なくとも一端で露出している構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、外部接続部に接続される導電性ワイヤができるだけ素子上方を遮らないようにすることができるため、導電性ワイヤによる光吸収を軽減することができ、光出力が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記第２電極が、前記基板の上部に露出する複数の外部接続部を備え、前記外部接続部が、前記基板の上部における一端および他端に対向して配置されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、基板の一端および他端に外部接続部がそれぞれ設けられているため、基板の一端および他端の位置から半導体積層体に電流が均等に注入される。

本発明に係る半導体発光素子によれば、半導体積層体に孔部を形成して発光面積を最大化することで、発光強度が向上するとともに駆動電圧が低減されるため、発光効率を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の全体構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の全体構成の一部を切り欠いて示す斜視断面図であって、図１におけるＡ−Ａ’断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、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の一部を示す概略図である。 （ａ）〜（ｆ）は、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の一部を示す概略図である。 （ａ）〜（ｆ）は、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の一部を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の全体構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の全体構成の一部を切り欠いて示す斜視断面図であって、図６におけるＣ−Ｃ’断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す概略図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す概略図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す概略図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の全体構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第１変形例を説明するための概略図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第２変形例を説明するための概略図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第３変形例を説明するための概略図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第４変形例を説明するための概略図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第５変形例を説明するための概略図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第６変形例を説明するための概略図である。

以下、本発明の実施形態に係る半導体発光素子について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称および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、詳細説明を適宜省略することとする。

＜第１実施形態＞
［半導体発光素子の構成］
本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子１の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。

半導体発光素子１は、図１に示すように平面視すると、略矩形状に形成されている。また、半導体発光素子１は、図２に示すように、上部が断面視で略台形状に形成されるとともに、当該断面台形状の上部の所定位置に半導体積層体１９を貫通する孔部２２が形成されている。また、半導体発光素子１は、図２に示すように、所定厚さの平板の上に、略四角錐台が配置された形状を有している。また、半導体発光素子１の略台形状の上部は、図１および図２に示すように、当該半導体発光素子１の一端において、後記する第２電極１７の外部接続部１７ｃが形成される領域が切り欠かれている。

半導体発光素子１は、ここでは図２に示すように、基板１１と、裏面接着層１２と、基板側接着層１３と、第１電極側接着層１４と、第１電極１５と、絶縁膜１６と、第２電極１７と、第１保護膜１８と、半導体積層体１９と、第２保護膜２１とが積層された構造を有している。なお、図２は、図１のＡ−Ａ’断面に相当するが、ここでは図示の便宜上、図１において、Ａ−Ａ’断面上に３個設けられている孔部２２を２個だけ図示し、同様に、Ａ−Ａ’断面上に３個ずつ設けられている第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１を１個ずつだけ図示している。

（基板１１）
基板１１は、半導体積層体１９が電極などの部材を介して貼り合わせられ、半導体積層体１９などを支持するためのものである。基板１１は、図１および図２に示すように、略矩形平板状に形成されている。また、基板１１は、図２に示すように、下面に裏面接着層１２が形成され、上面に基板側接着層１３が形成されている。この基板１１の面積は特に限定されず、当該基板１１上に積層される部材の大きさに応じて適宜選択される。また、基板１１の厚さは、放熱性の観点から５０μｍ〜５００μｍとすることが好ましい。

基板１１の具体例としては、Ｓｉ基板の他、ＧａＡｓなどからなる半導体基板や、Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｉなどの金属材料、あるいは、Ｃｕ−Ｗなどの複合材料からなる導電性基板を挙げることができる。また、基板１１としては、上記の他にもＣｕ−Ｍｏ，ＡｌＳｉＣ，ＡｌＳｉ，ＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｃｕ−ダイヤなどの金属とセラミックの複合体なども利用することができる。なお、このような複合体は、例えばＣｕ−Ｗ，Ｃｕ−Ｍｏの一般式をＣｕ_ｘＷ_{１００−ｘ}（０≦ｘ≦３０），Ｃｕ_ｘＭｏ_{１００−ｘ}（０≦ｘ≦５０）のようにそれぞれ示すことができる。

ここで、基板１１の一例としてＳｉ基板を挙げたのは、安価でチップ化しやすいという利点があるためである。一方、前記したように基板１１に導電性基板を用いると、基板１１側からの電力供給が可能となるほか、放熱性に優れた素子とすることができるという利点がある。

また、基板１１は、例えばＳｉ，Ｃｕ（Ｃｕ−Ｗ）などの材料で構成し、当該基板１１と半導体積層体１９との間に電極を設けるか、あるいは、半導体積層体１９との間に光反射構造を設けることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、放熱性や発光特性を向上させることができる。

（裏面接着層１２）
裏面接着層１２は、基板１１と電気的に接続されており、かつ半導体発光素子１を例えば発光装置の実装基板（図示省略）に実装するための層である。裏面接着層１２は、図２に示すように、基板１１の下面全域、すなわち基板１１の基板側接着層１３が形成されている面の反対側に形成されている。裏面接着層１２の厚さは特に限定されず、所望の接合性および導電性に応じて適宜調整することができる。また、裏面接着層１２の具体例としては、ＴｉＳｉ_２，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｕ，Ｓｎ，Ａｌなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。なお、裏面接着層１２は、後記する基板側接着層１３、第１電極側接着層１４と同様の材料を使用することができるが、例えば導電性樹脂材料を使用してもよい。

（基板側接着層１３）
基板側接着層１３は、基板１１を第１電極側接着層１４と接合し、かつ第１電極接着層１４と基板１１とを電気的に接続するための層である。基板側接着層１３は、図２に示すように、基板１１の上面全域、すなわち基板１１の裏面接着層１２が形成されている面の反対側に形成され、基板と電気的に接続されている。裏面接着層１２の厚さは特に限定されず、所望の接合性および導電性に応じて適宜調整することができる。また、基板側接着層１３の具体例としては、Ａｌ，Ａｌ合金，ＴｉＳｉ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｎなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。

ここで、基板側接着層１３は、密着層、バリア層、接合層を有することが好ましい。これにより、基板側接着層１３は、接合のため機能と、第１電極１５のような電流供給のための機能とを兼ねることができる。また、基板側接着層１３を前記した金属の積層構造とする場合、第１電極側接着層１４とＡｕ−Ａｕ接合するために、最上面をＡｕで構成することが好ましく、例えば基板１１側から順にＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／ＡｕＳｎ，ＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕなどのように積層することができる。また、基板側接着層１３と第１電極側接着層１４の最表面をＡｕとし、接合面をＡｕ−Ａｕ接合することで、熱に対する耐性を向上させることができるため、半導体発光素子１の信頼性を高めることができる。

（第１電極側接着層１４）
第１電極側接着層１４は、第１電極１５を基板側接着層１３と接合し、かつ基板側接着層１３と半導体積層体１９とを電気的に接続するための層である。第１電極側接着層１４は、図２に示すように、第１電極１５の下面全域に形成されている。第１電極側接着層１４の厚さは特に限定されず、所望の接合性および導電性に応じて適宜調整することができる。また、第１電極側接着層１４の具体例としては、前記した基板側接着層１３と同様に、Ａｌ，Ａｌ合金，ＴｉＳｉ_２，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｎなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。

ここで、第１電極側接着層１４は、前記した基板側接着層１３と同様に、密着層、バリア層、接合層を有することが好ましい。これにより、第１電極側接着層１４は、接合のため機能と、第１電極１５のような電流供給のための機能とを兼ねることができる。また、第１電極側接着層１４を前記した金属の積層構造とする場合、基板側接着層１３とＡｕ−Ａｕ接合するために、最下面はＡｕで構成することが好ましく、例えば第１電極１５側から順にＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／ＡｕＳｎ，ＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕなどのように積層することができる。また、第１電極側接着層１４と基板側接着層１３の最表面をＡｕとし、接合面をＡｕ−Ａｕ接合することで、熱に対する耐性を向上させることができるため、半導体発光素子１の信頼性を高めることができる。

（第１電極１５）
第１電極１５は、第１半導体層１９ａに対して電流を供給するためのものである。第１電極１５は、第１半導体層１９ａがｎ型半導体層である本実施形態においてはｎ側電極として機能する。第１電極１５は、図２に示すように、第１電極側接着層１４の上面全域に形成され、後記する絶縁膜１６を挟んで、第２電極１７と対向するように配置されている。また、第１電極１５は、後記する半導体積層体１９よりも広い範囲に形成されている。すなわち、第１電極１５は、半導体積層体１９の面積よりも広い面積で形成されており、当該半導体積層体１９の下面を超えた縁の部分に段差が形成されている。なお、前記した「半導体積層体１９の面積」とは、ここでは図１に示すように、半導体積層体１９の下面の面積のことを意味している。

第１電極１５は、図２に示すように、半導体積層体１９の方向（ここでは上方向）に突出する複数の突出部１５１を備えており、当該突出部１５１を介して、第１半導体層１９ａと電気的に接続されている。この突出部１５１は、図２に示すように断面視すると、それぞれ略台形状に形成されている。また、突出部１５１は、図１および図２に示すように、略円錐台形状に形成されており、略円錐形状の先端が切断された形状を有している。また、突出部１５１は、図１に示すように平面視すると、真円状に形成されている。そして、突出部１５１は、ここでは図１に示すように、後記する半導体積層体１９の下部に２５個形成されており、半導体積層体１９と２５箇所で接続されている。

突出部１５１は、図１に示すように、三角格子（千鳥格子）状に配列されている。これにより、半導体発光素子１は、複数の突出部１５１が小さい面積で分散配置されているため、広い発光面積を確保することができる。従って、半導体発光素子１は、電流密度を均一にしてＶｆ（順方向電圧）を低減させることができ、均一発光が可能となる。

突出部１５１は、図２に示すように、後記する絶縁膜１６、第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃをそれぞれ貫通するように突出して形成され、先端が第１半導体層１９ａと接している。また、突出部１５１は、より具体的には図２に示すように、第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃを貫通して形成された貫通孔２０内に挿通された絶縁膜１６の開口突出部１６１内に挿入され、貫通孔２０および開口突出部１６１を介して第１半導体層１９ａと接続されている。

なお、突出部１５１は、先端の一部が開口突出部１６１から露出し、その露出した部分が第１半導体層１９ａと接触している。すなわち、突出部１５１は、図２のＢ部に示すように、先端の上面と先端の外周面の２箇所で第１半導体層１９ａと接触している。これにより、半導体発光素子１は、例えば突出部１５１の先端の上面のみで第１半導体層１９ａと接触する場合と比較して、突出部１５１と第１半導体層１９ａとの接触面積が大きくなるため、第１半導体層１９ａに電流が広がりやすくなり、順方向電圧Ｖｆが低減する。

第１電極１５の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。なお、第１電極１５の厚さとは、ここでは突出部１５１の高さと、突出部１５１以外の部分の膜厚のことを意味している。

第１電極１５の具体例としては、例えばＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｌａ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｙ，Ａｌ，Ｓｉ，Ａｕなどの金属またはこれらの酸化物あるいはこれらの窒化物により形成することができ、その他にも、ＩＴＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３などの透明導電性酸化物からなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金の単層膜または積層膜により形成することができる。また、第１電極１５は、図２に示すように、先端の位置では第１半導体層１９ａと接し、また貫通孔２０の位置では絶縁膜１６を介して半導体積層体１９と隣接しているため、第１半導体層１９ａとのオーミック性接触を考慮するとともに、活性層１９ｃから出た光を反射する材料を用いて形成することが好ましく、具体的にはＡｌおよびＡｌ合金を用いて形成することが好ましい。

（絶縁膜１６）
絶縁膜１６は、第１電極１５と、第２電極１７と、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃとを絶縁するためのものである。絶縁膜１６は、図２に示すように、第１電極１５の突出部１５１の先端の上面と先端の外周面とを除いた、第１電極１５の表面を全て覆うように形成されている。また、絶縁膜１６は、第１電極１５と、後記する第２電極１７の配線部１７ａとの間に形成されている。

絶縁膜１６は、図２に示すように、半導体積層体１９の方向（ここでは上方向）に開口および突出する複数の開口突出部１６１を備えており、当該開口突出部１６１によって第１電極１５の突出部１５１の外周面を覆っている。この開口突出部１６１は、図２に示すように断面視すると、筒状に形成されている。また、開口突出部１６１は、より具体的には図１および図２に示すように、中空の略円錐台形状に形成されており、中空の略円錐形状の先端が切断された形状を有している。また、開口突出部１６１は、図１に示すように平面視すると、真円状に形成されている。そして、開口突出部１６１は、後記する半導体積層体１９の下部に２５個形成されている。

開口突出部１６１は、図２に示すように、後記する第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃを貫通するように突出して形成され、開口の先端が第１半導体層１９ａと接している。開口突出部１６１は、より具体的には、第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃを貫通して形成された貫通孔２０内に挿通されている。半導体発光素子１は、このような絶縁膜１６を備えることで、第１電極１５と第２電極１７とが絶縁され、電極の立体的な構造が可能となっている。

絶縁膜１６の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、絶縁膜１６の具体例としては、例えばＳｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ａｌからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化膜、窒化膜、酸化窒化膜などで構成することができ、特に、ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＢＮ，ＳｉＣ，ＳｉＯＣ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ＡｌＧａＮなどで構成することができる。また、絶縁膜１６は、単一の材料の単層膜または積層膜で構成してもよく、異なる材料の積層膜で構成してもよい。さらに、絶縁膜１６は、分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）膜で構成してもよい。

（第２電極１７）
第２電極１７は、第２半導体層１９ｂに対して電流を供給するためのものである。第２電極１７は、第２半導体層１９ｂがｐ型半導体層である本実施形態においてはｐ電極として機能する。第２電極１７は、図２に示すように、第２半導体層１９ｂの下部に膜状に形成され、絶縁膜１６を挟んで第１電極１５と対向するように配置されている。第２電極１７は、より具体的には、第２半導体層１９ｂと接続される内部接続部１７ｂと、内部接続部１７ｂを介して第２半導体層１９ｂに電気的に接続される配線部１７ａと、配線部１７ａと接続される外部接続部１７ｃとから構成されている。

配線部１７ａは、外部接続部１７ｃからの電流を、内部接続部１７ｂを介して後記する半導体積層体１９の第２半導体層１９ｂに供給するためのものである。配線部１７ａは、図２に示すように、絶縁膜１６の開口突出部１６１が設けられた領域を除く、第２半導体層１９ｂの下面のほぼ全域に対応する領域に形成されている。また、配線部１７ａは、第２半導体層１９ｂの下面全域に対応する領域から、半導体発光素子１の一端（ここでは右側）に露出するように形成されており、このように露出した配線部１７ａ上には、後記する外部接続部１７ｃが形成されている。

配線部１７ａは、ここでは図示を省略したが、具体的には半導体積層体１９の底面積とほぼ同様の面積からなる板状の部材で構成されており、図２に示すように、絶縁膜１６の開口突出部１６１が挿通される複数の開口部（符号省略）が当該開口突出部１６１と同心に形成されている。また、配線部１７ａは、後記する内部接続部１７ｂと同様に、活性層１９ｃからの光に対して反射率の高い材料で構成されることが好ましく、かつ、導電性の高い材料で構成されることが好ましい。

内部接続部１７ｂは、半導体積層体１９とのオーミック接触性に優れ、活性層１９ｃからの光を効率よく反射させるためのものである。内部接続部１７ｂは、図２に示すように、第１電極１５の突出部１５１が設けられた領域と、第１保護膜１８が設けられた領域とを除く、第２半導体層１９ｂの下面のほぼ全域に形成されている。また、内部接続部１７ｂの下面には、図２に示すように、配線部１７ａが形成されている。

第２半導体層１９ｂの下面の面積に対して、７０％以上の面積で構成されることが好ましく、さらに好ましくは８０％以上の面積で構成される、さらにより好ましくは９０％以上の面積で構成される。これにより、接触抵抗を低下させ、半導体発光素子１の駆動電圧を低減させることができる。特に、内部接続部１７ｂを第２半導体層１９ｂの面積に対して７０％以上の面積で構成することで、活性層１９ｃからの光を第２半導体層１９ｂのほぼ全域で反射させることが可能となるため、光の取り出し効率を向上させることができる。

内部接続部１７ｂは、ここでは図示を省略したが、具体的には半導体積層体１９の底面積とほぼ同様の面積からなる板状の部材で構成されており、図２に示すように、後記する第１保護膜１８を介して、絶縁膜１６の開口突出部１６１が挿通される複数の開口部（符号省略）が当該開口突出部１６１と同心に形成されている。

内部接続部１７ｂは、半導体積層体１９からの光を反射させる材料として、Ａｌ，ＲｈおよびＡｇから選択された少なくとも一種を含む金属、合金の単層膜または積層膜により形成することが好ましく、その中でもＡｇまたはＡｇ合金を含む金属膜により形成することがより好ましい。例えば、内部接続部１７ｂを積層膜により形成する場合には、半導体積層体１９側がＡｇとなるように、基板１１側から順に積層されたＰｔ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇなどが挙げられる。なお、内部接続部１７ｂは、マイグレーション防止のために、カバー電極となる別の金属含有層で側面と下側（基板１１側）が完全に被覆された構成であってもよい。なお、半導体発光素子１は、図２に示すように、内部接続部１７ｂの下部に配線部１７ａが配置され、内部接続部１７ｂの側面が第１保護膜１８で覆われているため、これらがマイグレーション防止としての役割も担っている。

外部接続部１７ｃは、第２電極１７において、外部電源と接続するためのパッド電極として機能するものである。外部接続部１７ｃは、図１に示すように、基板１１の上部における第１保護膜１８に露出するように設けられている。外部接続部１７ｃは、より具体的には、図２に示すように、配線部１７ａ上に設けられ、第１保護膜１８を貫通して形成されている。

外部接続部１７ｃは、半導体発光素子１の角部以外の領域に設けることが好ましく、ここでは図１および図２に示すように、半導体発光素子１の一端に配置されている。なお、外部接続部１７ｃは、例えば半導体積層体１９を挟むように、半導体発光素子１の一端のみならず他端にも配置することが好ましい。すなわち、外部接続部１７ｃは、基板１１の上部における第１保護膜１８上に複数設けられ、半導体発光素子１の一端および他端に対向して配置されることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、基板１１の一端および他端に外部接続部１７ｃがそれぞれ設けられることで、基板１１の一端および他端の位置から半導体積層体に電流が均等に注入される。

また、外部接続部１７ｃは、図１に示すように、平面視で当該外部接続部１７ｃの周囲に、孔部２０が配置されている。これにより、半導体発光素子１は、電流が最も集中しやすい外部接続１７ｃ部の周囲に孔部が配置されることによって、発光強度の高い領域からの光が取り出されるため、光出力が向上する。

また、外部接続部１７ｃは、図１に示すように、基板１１の上部における少なくとも一端で露出している。これにより、半導体発光素子１は、外部接続部１７ｃに接続される図示しない導電性ワイヤができるだけ素子上方を遮らないようにすることができるため、導電性ワイヤによる光吸収を軽減することができ、光出力が向上する。

外部接続部１７ｃは、図１に示すように、半円状に形成されているとともに、図２に示すように、第１保護膜１８上に所定の高さで形成されている。また、外部接続部１７ｃは、ここでは図示を省略したが、その上面に導電性ワイヤなどで外部電源と接続するためのバンプが形成される。

なお、外部接続部１７ｃは、外部接続用の導電性ワイヤが発光を遮ることを考慮すると、図１に示すように、半導体発光素子１の周縁領域に配置するほうが好ましいが、例えば半導体発光素子１の中央領域に設置しても構わない。また、外部接続部１７ｃの大きさ、形状、個数および位置は特に限定されず、半導体発光素子１の大きさや半導体積層体１９の大きさおよび形状に応じて適宜調整することができる。

第２電極１７の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、第２電極１７の配線部１７ａおよび外部接続部１７ｃの具体例としては、例えばＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｌａ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｙ，Ａｌ，Ｓｉ，Ａｕなどの金属またはこれらの酸化物あるいはこれらの窒化物により形成することができ、その他にも、ＩＴＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３などの透明導電性酸化物からなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金の単層膜または積層膜により形成することができる。

（第１保護膜（光反射部材）１８）
第１保護膜１８は、図２に示すように、内部接続部１７ｂと同層に配置され、当該内部接続部１７ｂと外部接続部１７ｃとの間、および、内部接続部１７ｂと絶縁膜１６の開口突出部１６１との間をそれぞれ満たすように形成されている。また、第１保護膜１８は、図２に示すように、半導体積層体１９の外側に露出する絶縁膜１６の上面を覆うように形成されている。また、第１保護膜１８は、図２に示すように、配線部１７ａおよび第２保護膜２１の間と、配線部１７ａおよび第２半導体層１９ｂの間と、絶縁膜１６および第２半導体層１９ｂの間と、絶縁膜１６および第２保護膜２１の間とに設けられている。この第１保護膜１８は、ここでは活性層１９ｃから放出された光の一部を反射するための光反射部材として機能させることができ、例えば樹脂にＴｉＯ_２などの光拡散材を含有させた白樹脂や、分布ブラッグ反射鏡膜などから構成することができる。また、第１保護膜１８に、光反射部材としてＳｉＯ_２などの透光性絶縁膜を用いることもでき、透光性絶縁膜が形成された前記各部材との界面で光を反射することができる。また、第１保護膜１８の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。

このような第１保護膜１８は、図２に示すように、後記する孔部２２の底部に設けられていることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、例えば活性層１９ｃから放出された光が孔部２２の内周面から出射された後に孔部２２の底部に向かって進行した場合であっても、第１保護膜１８によって反射されるため、光の取り出し効率が向上する。

（半導体積層体１９）
半導体積層体１９は、半導体発光素子１における発光部を構成するものである。半導体積層体１９は、図２に示すように、基板１１の上部に配置されている。また、半導体積層体１９と基板１１との間には、基板側接着層１３、第１電極側接着層１４、第１電極１５、絶縁膜１６、第２電極１７および第１保護膜１８が配置されている。そして、半導体積層体１９は、具体的には図２に示すように、第２電極１７の内部接続部１７ｂ上および第１保護膜１８上に形成されているとともに、第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１によって、複数個所が貫かれた状態となっている。なお、前記した「貫かれた状態」とは、ここでは図２に示すように、突出部１５１および開口突出部１６１によって、半導体積層体１９の第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃが完全に貫通されており、かつ、半導体積層体１９の第1半導体層１９ａの一部がえぐられた状態のことを意味している。

半導体積層体１９は、第２半導体層１９ｂ、活性層１９ｃおよび第１半導体層１９ａが下からこの順に積層された構造を有している。この第１半導体層１９ａ、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃの具体的構成は特に限定されず、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、これらの混晶、ＧａＮ系などの窒化物半導体のいずれかであってもよい。なお、窒化物半導体としては、ＧａＮ，ＡｌＮもしくはＩｎＮ，またはこれらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１））が挙げられる。さらに、ＩＩＩ族元素は、一部または全部にＢを用いてもよく、Ｖ族元素は、Ｎの一部をＰ，Ａｓ，Ｓｂで置換した混晶であってもよい。これらの半導体層は、通常、ｎ型およびｐ型のいずれかの不純物がドーピングされている。

ここで、第１半導体層１９ａとは、ｎ型またはｐ型半導体層を指し、第２半導体層１９ｂとは、第１半導体層１９ａとは異なる導電型、すなわちｐ型またはｎ型半導体層を指している。半導体発光素子１は、ここでは好ましい形態として、第１半導体層１９ａがｎ型半導体層で構成され、第２半導体層１９ｂがｐ型半導体層で構成されており、第２半導体層１９ｂよりも第１半導体層１９ａの抵抗を低くすることで、第１電極１５に接続された第１半導体層１９ａ中を電流が拡散しやすくなり、半導体積層体１９を流れる電流の集中をより緩和することができる。

半導体積層体１９を構成する第１半導体層１９ａおよび第２半導体層１９ｂは、それぞれ単層構造でもよいが、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合又はＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造またはダブルへテロ構造などの積層構造であってもよい。また、半導体発光素子１は、図２に示すように、第１半導体層１９ａ（ｎ型半導体層）と第２半導体層１９ｂ（ｐ型半導体層）との間に活性層１９ｃを設け、当該活性層１９ｃが発光部となる素子でもよく、あるいは、第１半導体層１９ａ（ｎ型半導体層）と第２半導体層１９ｂ（ｐ型半導体層）とが直接接して発光部となる素子でもよい。なお、半導体積層体１９を構成する第１半導体層１９ａ、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃのそれぞれの厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。

半導体積層体１９には、図２に示すように、第１半導体層１９ａ、活性層１９ｃおよび第２半導体層１９ｂを貫通する孔部２２が複数形成されている。この孔部２２を形成することで、図２に示すように、当該孔部２２内に活性層１９ｃが露出した状態となっている。また、孔部２２の底部は、図２に示すように具体的には第１保護膜１８の上面によって構成されている。そして、孔部２２は、図１に示すように平面視すると、開口断面形状が真円状に形成されており、半導体積層体１９に２３個形成されている。なお、孔部２２の個数および大きさ（面積）は、当該孔部２２を形成することによる光出力の増加および駆動電圧の増加のバランスを考慮して適宜調整する。

なお、孔部２２は、図１に示すように、断面が円形状に形成される以外にも、例えば多角形状に形成されても構わない。すなわち、半導体発光素子１は、所望の特性に応じて、半導体積層体１９に様々な断面形状の孔部２２を設けることができる。なお、前記した「円形状または多角形状」は、完全な円形状または多角形状のみならず、当該円形または多角形が崩れない範囲内で凹凸が形成された円形状または多角形状も含んでいる。

ここで、孔部２２は、図１に示すように、２つの突出部１５１を結ぶ線上に設けられるとともに、２つの突出部１５１までの距離が等しい構成とすることが好ましい。また、孔部２２は、図１に示すように、基板１１の上部において、平面視で前記した第１電極１５の突出部１５１と行列方向に交互に設けられていることが好ましい。すなわち、孔部２２は、図１に示すように、それぞれ突出部１５１の間に設けられている。これにより、半導体発光素子１は、電流が集中しやすい第１電極１５の突出部１５１近傍と比較して、電流密度および発光強度が低くなる傾向がある突出部１５１間の位置に孔部２２を配置することで、光取り出し効率をより一層向上させ、発光分布を均一にすることができる。なお、前記した「行列方向」とは、例えば図１に示すように、半導体発光素子１の平面視の形状を矩形状とした場合において、当該半導体発光素子１の辺に沿った方向のことを意味している。

また、半導体積層体１９の側面および孔部２２の内周面は、図２に示すように、テーパ状に傾斜して形成されることが好ましい。すなわち、半導体積層体１９の側面および孔部２２の内周面には、図２に示すように順テーパ状の傾斜が設けられている。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光が半導体積層体１９のテーパ状の側面や孔部２２の内周面から出射されやすくなり、光の取り出し効率が向上する。

また、半導体積層体１９の上面、すなわち第１半導体層１９ａの上面は、図２に示すように、粗面化されて凹凸部が形成されていることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光が半導体積層体１９の凹凸状の上面で拡散されて出射されるため、光の取り出し効率が向上する。

半導体積層体１９には、図１および図２に示すように、複数の貫通孔２０が形成されている。この貫通孔２０は、第２半導体層１９ｂ、活性層１９ｃおよび第１半導体層１９ａが部分的に除去されて形成されたものであり、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃが円形状に貫通して形成され、内部に絶縁膜１６の開口突出部１６１および第１電極１５の突出部１５１が挿通されている。

貫通孔２０は、図１および図２に示すように、開口突出部１６１の外形に対応して、それぞれ略円錐台形状に形成されている。また、貫通孔２０は、図１に示すように平面視すると、開口断面形状が真円状に形成されている。そして、貫通孔２０は、半導体積層体１９に２５個形成されている。なお、このように貫通孔２０を真円状に形成することで、半導体積層体１９における発光に寄与しない領域を最小化することができる。

（第２保護膜２１）
保護膜２１は、半導体積層体１９を埃、塵の付着などによる電流のショートや物理的ダメージから保護するための層である。第２保護膜２１は、図２に示すように、半導体積層体１９の側面および上面の縁を覆うように形成されている。なお、第２保護膜２１は、半導体積層体１９の上面を全て覆うように形成しても構わない。

第２保護膜２１の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、第２保護膜２１の具体例としては、絶縁膜１６および第１保護膜１８と同様に、例えばＳｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ａｌからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化膜、窒化膜、酸化窒化膜などで構成することができ、特に、ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＢＮ，ＳｉＣ，ＳｉＯＣ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ＡｌＧａＮなどで構成することができる。また、第２保護膜２１は、単一の材料の単層膜または積層膜で構成してもよく、異なる材料の積層膜で構成してもよい。

以上のような構成を備える半導体発光素子１は、半導体積層体１９を貫通する孔部２２を形成することで、当該孔部２２の内周面に活性層１９ｃが露出するため、孔部２２を通じて光が取り出される。また、半導体発光素子１は、例えば半導体積層体１９を複数の領域に分割するのではなく、孔部２２を形成することで、半導体積層体１９における発光に寄与しない領域の発生を最小限に止めることができるため、発光面積が最大となる。

従って、半導体発光素子１によれば、半導体積層体１９に孔部２２を形成して発光面積を最大化することで、発光強度が向上するとともに駆動電圧が低減されるため、発光効率を高めることができる。

［半導体発光素子の製造方法］
以下、本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子１の製造方法について、図３〜図５を参照（構成については図１および図２参照）しながら説明する。なお、以下で参照する図３〜図５は、前記した図２と同様に、図１のＡ−Ａ’断面に相当する断面図であり、孔部２２を２個だけ、貫通孔２０、第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１をそれぞれ１個だけ図示し、その他を省略している。

半導体発光素子１の製造方法は、まず図３（ａ）に示すように、サファイア基板Ｓｂ上に第１半導体層１９ａ、活性層１９ｃおよび第２半導体層１９ｂからなる半導体積層体１９を結晶成長させ、第２半導体層１９ｂ上の所定領域に、例えばスパッタリングを利用して第２電極１７の内部接続部１７ｂを形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図３（ｂ）に示すように、第２半導体層１９ｂ上における内部接続部１７ｂ間に、例えばスパッタリングを利用して第１保護膜１８を形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図３（ｃ）に示すように、内部接続部１７ｂ上および第１保護膜１８上の所定領域に、例えばスパッタリングを利用して配線部１７ａを形成する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図３（ｄ）に示すように、例えばドライエッチングによって第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂ、活性層１９ｃおよび第１半導体層１９ａを部分的に除去して貫通孔２０を形成する。この貫通孔２０は、前記したように、第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１を挿通するためのものである。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図３（ｅ）に示すように、配線部１７ａ上、第１保護膜１８上および貫通孔２０内に、例えばスパッタリングを利用して絶縁膜１６を形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図３（ｆ）に示すように、例えばドライエッチングによって貫通孔２０の底部に形成された絶縁膜１６を所定深さまで除去して第１半導体層１９ａを露出させる。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図４（ａ）に示すように、絶縁膜１６上および貫通孔２０内に、例えばスパッタリングを利用して第１電極１５を厚めに形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図４（ｂ）に示すように研磨、例えばＣＭＰ（ Chemical Mechanical Polishing）によって第１電極１５を平坦化する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図４（ｃ）に示すように、平坦化した第１電極１５上に、例えばスパッタリングを利用して第１電極側接着層１４を形成する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図４（ｄ）に示すように、基板側接着層１３が形成された基板１１を用意し、図４（ｅ）に示すように、基板１１の基板側接着層１３と第１電極側接着層１４とを貼り合わせる。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図４（ｆ）に示すように、レーザーリフトオフ法によって、サファイア基板Ｓｂ側からレーザー光を照射してサファイア基板Ｓｂと半導体積層体１９（具体的には第１半導体層１９ａ）との界面を分解し、サファイア基板Ｓｂを剥離する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ａ）に示すように、半導体積層体１９の所定領域を第１保護膜１８が露出するまで、例えばドライエッチングによってエッチングし、内周面が順テーパ状に傾斜した複数の孔部２２を形成する。また、ここでは図５（ａ）に示すように、半導体積層体１９の周縁領域についても第１保護膜１８が露出するまでエッチングを行い、半導体積層体１９の側面を順テーパ状に形成する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｂ）に示すように、半導体積層体１９の上面を、例えばウェットエッチングによってエッチングして粗面化し、凹凸部を形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｃ）に示すように、半導体積層体１９から露出した第１保護膜１８を、例えばウェットエッチングによってエッチングして配線部１７ａを露出させる。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｄ）に示すように、露出した配線部１７ａ上に外部接続部１７ｃを形成する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｅ）に示すように、半導体積層体１９の側面に、例えばスパッタリングを利用して第２保護膜２１を形成する。そして、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｆ）に示すように、最後に基板１１の下面に、例えばスパッタリングを利用して裏面接着層１２を形成する。以上の工程により、図１に示すような半導体発光素子１を製造することができる。

＜第２実施形態＞
［半導体発光素子の構成］
本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子１Ａの構成について、図６および図７を参照しながら説明する。ここで、半導体発光素子１Ａは、図６および図７に示すように、孔部２２Ａ、第１電極１５Ａの突出部１５１Ａおよび絶縁膜１６Ａの開口突出部１６１Ａの構成以外は、前記した第１実施形態に係る半導体発光素子１と同様の構成を備えている。従って、以下では、前記した半導体発光素子１と重複する構成について説明を省略する。なお、図７は、図６のＣ−Ｃ’断面に相当するが、ここでは図示の便宜上、図６において、Ｃ−Ｃ’断面上に４個設けられている貫通孔２０Ａ、孔部２２Ａ、第１電極１５Ａの突出部１５１Ａおよび絶縁膜１６Ａの開口突出部１６１Ａを１個ずつだけ図示している。

半導体発光素子１Ａは、図６および図７に示すように、孔部２２Ａおよび第１電極１５Ａの突出部１５１Ａが、基板１１の上部において、平面視で同じ位置に設けられていることを特徴としている。すなわち、孔部２２Ａおよび第１電極１５Ａの突出部１５１Ａは、基板１１の厚み方向において同じ位置に設けられている。第１電極１５Ａの突出部１５１Ａは、図７に示すように断面視すると、それぞれ略円錐状に形成されており、中心に凹部１５２Ａが形成されている。また、突出部１５１Ａは、図７に示すように、凹部１５２Ａの周囲が円筒状に突出しており、当該円筒の先端部分が孔部２２Ａの周りの第１半導体層１９ａと接触している。

また、突出部１５１Ａは、図６に示すように平面視すると、真円状に形成され、半導体積層体１９の下部に２５個形成されている。これにより、第１電極１５Ａと半導体積層体１９とは、２５箇所で接続されている。そして、突出部１５１Ａは、図６に示すように、四角格子（正方格子）状に配置されている。

一方、孔部２２Ａは、図６に示すように平面視すると、開口断面形状が真円状に形成され、半導体積層体１９に２５個形成されている。また、孔部２２Ａは、図６に示すように、突出部１５１Ａと同様に四角格子状に配置されており、当該突出部１５１Ａと同じ位置に同じ個数だけ形成されている。そして、孔部２２Ａと突出部１５１Ａとは、図７に示すように、孔部２２Ａの中心と前記した突出部１５１Ａの凹部１５２Ａの中心とが一致するように配置されており、凹部１５２Ａ内に孔部２２Ａの底部が位置している。なお、絶縁膜１６Ａの開口突出部１６１Ａは、図７に示すように、突出部１５１Ａの側面と凹部１５２Ａ内とに形成されている。

以上のような構成を備える半導体発光素子１Ａは、電流の集中しやすい第１電極１５Ａ上に孔部２２Ａが形成されることで電流拡散が均一化するとともに、発光強度の比較的高い第１電極１５Ａ周辺の領域から積極的に光が取り出されるため、光出力が向上する。また、半導体発光素子１Ａは、第１電極１５Ａ上に孔部２２Ａを形成することで、例えば半導体積層体を溝などによって分割する場合と比較して、必要以上に活性層を取り除く必要がなくなるため、孔部２２Ａの形成に伴う光出力の低下も軽減される。

［半導体発光素子の製造方法］
以下、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子１Ａの製造方法について、図８〜図１０を参照（構成については図６および図７参照）しながら説明する。なお、以下で参照する図８〜図１０は、前記した図７と同様に、図６のＣ−Ｃ’断面に想到する断面図であり、孔部２２Ａ、貫通孔２０Ａ、第１電極１５Ａの突出部１５１Ａおよび絶縁膜１６Ａの開口突出部１６１Ａをそれぞれ１個だけ図示し、その他を省略している。

半導体発光素子１Ａの製造方法は、まず図８（ａ）に示すように、サファイア基板Ｓｂ上に第１半導体層１９ａ、活性層１９ｃおよび第２半導体層１９ｂからなる半導体積層体１９を結晶成長させ、第２半導体層１９ｂ上の所定領域に、例えばスパッタリングを利用して第２電極１７の内部接続部１７ｂを形成する。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図８（ｂ）に示すように、第２半導体層１９ｂ上における内部接続部１７ｂ間に、例えばスパッタリングを利用して第１保護膜１８Ａを形成する。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図８（ｃ）に示すように、内部接続部１７ｂ上および第１保護膜１８Ａ上の所定領域に、例えばスパッタリングを利用して配線部１７ａを形成する。

次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図８（ｄ）に示すように、例えばドライエッチングによって第１保護膜１８Ａ、第２半導体層１９ｂ、活性層１９ｃおよび第１半導体層１９ａを部分的に除去して複数の貫通孔２０Ａを形成する。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図８（ｅ）に示すように、配線部１７ａ上、第１保護膜１８Ａ上および貫通孔２０Ａ内に、例えばスパッタリングを利用して絶縁膜１６Ａを形成する。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図８（ｆ）に示すように、例えばドライエッチングによって貫通孔２０Ａの底部に形成された絶縁膜１６Ａを所定深さまで除去して第１半導体層１９ａを露出させる。

次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図９（ａ）に示すように、絶縁膜１６Ａ上および貫通孔２０Ａ内に、例えばスパッタリングを利用して第１電極１５Ａを厚めに形成する。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図９（ｂ）に示すように研磨、例えばＣＭＰによって第１電極１５Ａを平坦化する。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図９（ｃ）に示すように、平坦化した第１電極１５Ａ上に、例えばスパッタリングを利用して第１電極側接着層１４を形成する。

次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図９（ｄ）に示すように、基板側接着層１３が形成された基板１１を用意し、図９（ｅ）に示すように、基板１１の基板側接着層１３と第１電極側接着層１４とを貼り合わせる。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図９（ｆ）に示すように、レーザーリフトオフ法によって、サファイア基板Ｓｂ側からレーザー光を照射してサファイア基板Ｓｂと半導体積層体１９（具体的には第１半導体層１９ａ）との界面を分解し、サファイア基板Ｓｂを剥離する。

次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図１０（ａ）に示すように、半導体積層体１９の所定領域を第１保護膜１８Ａが露出するまで、例えばドライエッチングによってエッチングし、内周面が順テーパ状に傾斜した孔部２２Ａを形成する。また、ここでは図１０（ａ）に示すように、半導体積層体１９の周縁領域についても第１保護膜１８Ａが露出するまでエッチングを行い、半導体積層体１９の側面を順テーパ状に形成する。

次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図１０（ｂ）に示すように、半導体積層体１９の上面を、例えばウェットエッチングによってエッチングして粗面化し、凹凸部を形成する。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図１０（ｃ）に示すように、半導体積層体１９から露出した第１保護膜１８Ａを、例えばウェットエッチングによってエッチングして配線部１７ａを露出させる。次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図１０（ｄ）に示すように、露出した配線部１７ａ上に外部接続部１７ｃを形成する。

次に、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図１０（ｅ）に示すように、半導体積層体１９の上面および側面に、例えばスパッタリングを利用して第２保護膜２１を形成する。そして、半導体発光素子１Ａの製造方法は、図１０（ｆ）に示すように、最後に基板１１の下面に、例えばスパッタリングを利用して裏面接着層１２を形成する。以上の工程により、図６に示すような半導体発光素子１Ａを製造することができる。

以上、本発明に係る半導体発光素子およびその製造方法について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

例えば、前記した半導体発光素子１は、図１に示すように、孔部２２と突出部１５１とが、基板１１の上部において平面視で行列方向に交互に設けられている構成としたが、例えば図１１に示すように、孔部２２と突出部１５１とが斜め方向に交互に設けられている構成としても構わない。すなわち、図１１に示す半導体発光素子１Ｂは、孔部２２と突出部１５１とがそれぞれ四角格子状に配置されており、かつ、孔部２２と突出部１５１とが上下および左右方向に重ならないように配置されている。一方、半導体発光素子１Ｂは、孔部２２と突出部１５１とが斜め方向に交互に並んでいる。これにより、半導体発光素子１Ｂは、前記した半導体発光素子１と同様に、電流が集中しやすい第１電極１５の突出部１５１近傍と比較して、電流密度および発光強度が低くなる傾向がある突出部１５１間の位置に孔部２２を配置することで、光取り出し効率をより一層向上させ、発光分布を均一にすることができる。なお、前記した「斜め方向」とは、例えば図１に示すように、半導体発光素子１の平面視の形状を矩形状とした場合において、当該半導体発光素子１の対角線方向のことを意味している。

また、前記した半導体発光素子１，１Ａは、メッキによって半導体積層体１９上にメッキ部材を形成し、当該メッキ部材を基板１１や基板側接着層１３として利用することもできる。あるいは、半導体発光素子１は、基板１１自体を設けない構成でもよく、例えば基板１１を備えていない半導体発光素子１を、図示しない発光装置の載置部や基台上に直接実装しても構わない。

また、前記した半導体発光素子１，１Ａは、図１および図６に示すように、貫通孔２０，２０Ａと、第１電極１５，１５Ａの突出部１５１，１５１Ａと、絶縁膜１６，１６Ａの開口突出部１６１，１６１Ａとが、平面視でそれぞれ真円状に形成されていたが、これらの平面視における形状は真円状に限らず、楕円状、多角形状、線状または曲線状などの任意の形状とすることができるとともに、形状が統一されていなくても構わない。また、貫通孔２０，２０Ａ、突出部１５１，１５１Ａおよび開口突出部１６１，１６１Ａは、複数が一つに結合されたような形状であってもかまわない。なお、貫通孔２０，２０Ａ、突出部１５１，１５１Ａおよび開口突出部１６１，１６１Ａは、面積が小さすぎると順方向電圧Ｖｆが高くなるおそれがあるため、例えば真円状よりも少し面積の大きい楕円形状や直線状の形状とすることもできる。なお、貫通孔２０，２０Ａ、突出部１５１，１５１Ａおよび開口突出部１６１，１６１Ａの形状を例えば楕円形状にすると、半導体積層体１９の形状に応じて、これらの距離を揃えることができるため、発光状態を均一にすることができる。

また、前記した半導体発光素子１は、図２に示すように、略円錐台形状に形成された突出部１５１の側面に段差や凹凸部が形成されていない構成について説明したが、この「略円錐台形状」には、例えば図１２に示す突出部１５１Ｂのように、側面に段差（あるいは凹凸部）が形成され、上方向に徐々に縮径するような形状も含まれる。

なお、貫通孔２０，２０Ａ、突出部１５１，１５１Ａおよび開口突出部１６１，１６１Ａの大きさ、個数および位置は特に限定されず、半導体積層体１９の大きさおよび形状に応じて適宜調整することができる。例えば、貫通孔２０，２０Ａ、突出部１５１，１５１Ａおよび開口突出部１６１，１６１Ａは、図１および図６に示すような配置に限らず、線対称配置、点対称配置、あるいは、距離が不均一な配置であってもよい。

また、前記した半導体発光素子１，１Ａは、図２および図７に示すように、半導体積層体１９の側面および孔部２２，２２Ａの内周面に順テーパ状の傾斜が設けられていたが、逆テーパ状の傾斜が設けられるようにしても構わない。これにより、半導体発光素子１，１Ａは、活性層１９ｃから放出された光が半導体積層体１９の側面（具体的には内部の側面）および孔部２２，２２Ａの外周面で反射され、半導体発光素子１，１Ａの上方に光賀取り出される。

また、前記した半導体発光素子１，１Ａは、図２および図７に示すように、半導体積層体１９の側面および孔部２２，２２Ａの内周面に順テーパ状の傾斜が設けられていたが、このようなテーパ状の傾斜が設けられていない構成であってもよい。

また、前記した半導体発光素子１，１Ａは、図２および図７に示すように、半導体積層体１９の上面（第１半導体層１９ａの上面）に凹凸部が形成されていたが、半導体積層体１９の上面のみならず、側面も粗面化されて凹凸部が形成されていることがより好ましい。すなわち、半導体発光素子１は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、半導体積層体１９の上面に凹凸部が形成されているのみならず、半導体積層体１９の側面の外周方向に沿って凹凸部が形成され、半導体積層体１９の側面の外周方向に凹部と凸部が交互に形成されている。ここで、図１３（ａ）は、半導体積層体１９を垂直方向に切断して横から断面視したものを示しており、図１３（ｂ）は、半導体積層体１９を水平方向に切断して上から断面視したものを示している。これにより、半導体発光素子１，１Ａは、活性層１９ｃから放出された光が半導体積層体１９の凹凸状の側面で拡散されて出射されるため、光の取り出し効率がさらに向上する。なお、図１３では、半導体発光素子１，１Ａの第２保護膜２１（図２および図７参照）は図示を省略している。

また、半導体発光素子１，１Ａは、図１４（ａ）に示すように、半導体積層体１９の上面および周囲の外周方向のみならず、半導体積層体１９の周囲の上下方向に沿って凹凸部が形成された構成としても構わない。すなわち、図１４（ａ）に示す半導体発光素子１，１Ａは、半導体積体１９の側面の上下方向に凹部と凸部が交互に形成されている。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光が半導体積層体１９の凹凸状の側面でより多く拡散されて出射されるため、光の取り出し効率がさらに向上する。なお、図１４（ａ）では、半導体発光素子１，１Ａの第２保護膜２１（図２および図７参照）は図示を省略している。

また、前記した半導体発光素子１，１Ａは、図２および図７に示すように、第１半導体層１９ａの上面に凹凸部が一様に同じ高さおよび深さで形成されていたが、例えば図１４（ｂ）に示すように、高低差ｈ１を有する大きな凹凸と、高低差ｈ２を有する小さな凹凸からなる高さの異なる凹凸が重畳した凹凸部を第１半導体層１９ａに形成してもよい。これにより、半導体発光素子１，１Ａは、活性層１９ｃから放出された光がより大きな方向に拡散するため、光の取り出し効率がさらに向上する。

ここで、第１半導体層１９ａに、図１４（ｂ）に示すような凹凸部を形成する場合は、電流の拡散を妨害しないように、同図に示すように、第１電極１５，１５Ａの突出部１５１，１５１Ａおよび絶縁膜１６，１６Ａの開口突出部１６１，１６１Ａを、高低差ｈ１を有する凹凸の凸部に合わせて配置するとともに、高低差ｈ１を有する凹凸の幅ｄ１よりも、第１電極１５，１５Ａの突出部１５１，１５１Ａの幅ｄ２を小さく形成することが好ましい。

また、前記した半導体発光素子１，１Ａは、図２および図７に示すように、孔部２２，２２Ａの内周面がテーパ状に傾斜されていたが、例えば図１５および図１６に示すように、このようなテーパ状の傾斜が設けられていない構成であってもよい。すなわち、変形例に係る半導体発光素子１Ｃは、図１５に示すように、孔部２２Ｂの内周面が垂直に形成され、孔部２２Ｂが上下に一定の径で形成されている。また、変形例に係る半導体発光素子１Ｄは、図１６に示すように、孔部２２Ｃの内周面が垂直に形成され、孔部２２Ｃが上下に一定の径で形成されている。これにより、半導体発光素子１Ｃ，１Ｄは、前記した半導体発光素子１，１Ａ，１Ｂと同様に、活性層１９ｃから放出された光が孔部２２Ｂ，２２Ｃの内周面からから出射されやすくなり、半導体積層体１９にこのような孔部２２Ｂ，２２Ｃを形成しない場合と比較して、光の取り出し効率が向上する。

また、前記した半導体発光素子１，１Ａは、図２および図７に示すように、孔部２２，２２Ａの内周面に凹凸部が形成されていなかったが、例えば図１７に示すように、孔部２２，２２Ａの内周面に所定深さの凹凸部が形成されている構成であってもよい。これにより、半導体発光素子１，１Ａは、活性層１９ｃから放出された光が凹凸部によってより拡散するため、光の取り出し効率がさらに向上する。なお、このような凹凸部は、前記した半導体発光素子１Ｃ，１Ｄ（図１５および図１６参照）における垂直の孔部２２Ｂ，２２Ｃの内周面に設けても構わない。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 半導体発光素子
１１ 基板
１２ 裏面接着層
１３ 基板側接着層
１４ 第１電極側接着層
１５，１５Ａ 第１電極
１５１，１５１Ａ，１５１Ｂ 突出部
１５２Ａ 凹部
１６，１６Ａ 絶縁膜
１６１，１６１Ａ 開口突出部
１７ 第２電極
１７ａ 配線部
１７ｂ 内部接続部
１７ｃ 外部接続部
１８，１８Ａ 絶縁膜（光反射部材）
１９ 半導体積層体
１９ａ 第１半導体層
１９ｂ 第２半導体層
１９ｃ 活性層
２０，２０Ａ 貫通孔
２１ 第２保護膜
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 孔部
Ｓｂ サファイア基板

Claims (10)

1. 基板と、前記基板の上部に配置され、第２半導体層、活性層および第１半導体層が順に積層された半導体積層体と、前記基板と前記半導体積層体との間に配置された第１電極および第２電極とを備える発光素子であって、
   前記半導体積層体には、前記第１半導体層、前記活性層および前記第２半導体層を貫通する孔部が形成され、
   前記第１電極は、それぞれ前記第２半導体層および前記活性層を貫通して前記第１半導体層と接続される複数の突出部を有し、
   前記孔部は、隣接する２つの突出部を結ぶ線上に該２つの突出部からの距離が等しくなるように設けられていることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記突出部は行列方向に配置されており、前記突出部と前記孔部とは行列方向に交互に設けら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. 前記突出部は行列方向に配置されており、前記孔部は対角方向に隣接する２つの突出部を結ぶ線上に設けら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。
4. 基板と、前記基板の上部に配置され、第２半導体層、活性層および第１半導体層が順に積層された半導体積層体と、前記基板と前記半導体積層体との間に配置された第１電極および第２電極とを備える発光素子であって、
   前記半導体積層体には、それぞれ前記第１半導体層、前記活性層および前記第２半導体層を貫通する複数の孔部が形成され、
   前記第１電極は、それぞれ前記第２半導体層および前記活性層を貫通して前記第１半導体層と接続される複数の突出部を有し、
   前記孔部および前記突出部は、前記基板の厚み方向において同じ位置に設けられ、
   前記突出部の中心に凹部が形成され、
   前記凹部内に前記孔部の底部が位置していることを特徴とする半導体発光素子。
5. 前記半導体積層体の側面および前記孔部の内周面は、テーパ状に傾斜されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
6. 前記半導体積層体の側面および前記孔部の内周面に、凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
7. 前記孔部の底部に光反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
8. 前記孔部は、開口断面形状が円形状または多角形状であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
9. 前記第２電極は、前記基板の上部において前記半導体積層体から露出する外部接続部を備え、
   平面視で前記外部接続部の周囲には、前記孔部が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
10. 前記外部接続部は、前記基板の上部における少なくとも一端で露出していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の半導体発光素子。

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