JP6130155B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子は、通常、成長用基板上に、ｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層などを有する半導体膜を成長し、半導体膜に電極を形成して作製される。

発光層から発せられた光をより多く外部へ取出すことを図る半導体発光素子として、特許文献１には、金属反射層などからなる金属接合層をｐ型半導体層上に設け、別個に準備した支持体へ金属接合層を介して接合した後、成長用基板を除去した構造を有するいわゆる貼り合わせ構造の半導体発光素子が開示されている。また、特許文献２には、貼り合わせ構造に加え、ｐ型半導体層側からｎ型半導体層へ達する溝を形成し、当該溝内に補助電極が形成された構造を有する半導体発光素子が開示されている。

実用新案登録第3108273号 特開2011-216524号公報

貼り合わせ構造の半導体発光素子を作製する際には、接合層を介して半導体構造層と支持体とを熱圧着によって接合する。例えば、半導体構造層のｐ型半導体層側の表面上に複数層の接合層を形成し、支持体上にも同様の接合層を形成した後、両者の接合層を加熱及び圧着することによって支持体を半導体構造層へ接合する。

接合用の金属としては、例えば金（Ａｕ）が使用される。Ａｕを用いた接合を行う場合、例えば金とスズの合金（Ａｕ−Ｓｎ）からなる共晶用金属を接合に用いる場合に比べて、熱圧着の際の圧着温度を低く設定することができる（Ａｕ−Ｓｎを用いる場合は約３２０〜３５０℃まで圧着温度を上げる必要があるのに対し、Ａｕを用いる場合は約２００℃で良い）という利点を有している。Ａｕ層を接合用金属として用いる場合、半導体構造層側の接合層と支持体側の接合層の最表面にＡｕ層を形成し、両者を熱圧着などによって接合する。

しかし、半導体構造層側のＡｕ層と支持体側のＡｕ層とを接合する場合、接合する前のＡｕ層の表面状態などによって、接合された半導体構造層側のＡｕ層と支持体側のＡｕ層との界面に隙間が発生する場合がある。例えば、半導体構造層側のＡｕ層を形成する際にＡｕ粒子がＡｕ層の表面に付着することによってＡｕ層の表面には凹凸が形成され、その状態で熱圧着を行うと、接合された半導体構造層側のＡｕ層と支持体側のＡｕ層との界面に隙間が発生することがある。

この隙間が当該界面の側部まで達している場合、接合後の工程において使用する薬液（例えば光取出し構造の形成時に用いるアルカリ溶液、フォトリソグラフィを用いる工程にてレジスト層の除去に用いるリムーバ、不具合等で漏れ出した金属材料の洗浄に用いる酸溶液）が接合層の側部の隙間から素子内部（半導体構造層や電極の領域）へ浸入する。

このように、素子内部への薬液や腐食性ガスなどの液体又は気体の浸入は、素子の不良の原因となる。特に、反射金属層や電極の材料に用いられるＡｇ、Ｔｉ及びＡｌなどの金属材料は、薬液によって溶解してしまい、それぞれの機能を果たさなくなる。また、強度や寿命など、発光素子の信頼性を低下させてしまう。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、薬液やガスなどの素子内部への浸入を防止し、光取出し効率に優れた高信頼性な貼り合わせ構造を有する半導体発光素子を提供することを目的としている。

本発明による半導体発光素子は、支持体と、支持体上に配置された第１の接合層と、第１の接合層に密着して接合された第２の接合層と、第２の接合層上に配置された、活性層を含む半導体構造層と、第１の接合層と第２の接合層との間に配置され、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内の厚さを有する封止部と、を備え、封止部は、第１の接合層と第２の接合層とが接合された接合領域の外周部に設けられ、かつ、全周に亘って第１の接合層及び第２の接合層に密着していることを特徴としている。

（ａ）及び（ｂ）は、実施例１の半導体発光素子の構造を説明する断面図である。 図１（ａ）の破線で囲まれた部分の拡大図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は、実施例１の半導体発光素子の製造工程を説明する断面図である。 図３（ｅ）〜（ｈ）は、実施例１の半導体発光素子の製造工程を説明する断面図である。 図３（ｉ）〜（ｋ）は、実施例１の半導体発光素子の製造工程を説明する断面図である。 （ａ）は実施例２の半導体発光素子の構造を示す断面図であり、（ｂ）はその上面視における接合領域、封止部及びｎ電極の位置関係を模式的に示す図である。 実施例２の半導体発光素子におけるｎ電極を形成する工程を示す断面図である。 実施例２の半導体発光素子における封止部を形成する工程について説明する断面図である。 実施例２の比較例の半導体発光素子における上面図及びそのｎ電極部分の拡大図である。

以下においては、添付した図を参照して実施例を説明するが、説明の便宜上、一部（層厚、位置関係など）を模式的に図示する場合がある。

図１を参照して、実施例１の半導体発光素子１０の構造を詳細に説明する。半導体発光素子１０は、ｎ型半導体層（第１の半導体層）１１、活性層１２及びｐ型半導体層（第２の半導体層）１３がこの順で積層された構造を有している。ｎ型半導体層１１、活性層１２及びｐ型半導体層１３は、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_ｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）の組成を有している。活性層１２は、単層構造、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造を有している。以下においては、ｎ型半導体層１１、活性層１２及びｐ型半導体層１３の全体を半導体構造層１４と称する。

半導体構造層１４の上面、すなわちｎ型半導体層１１の表面は、活性層１２から放出された光を外部に取出す光取出し面として構成されている。ｎ型半導体層１１の表面は、半導体構造層１４の成長に用いた成長用基板（後述する成長用基板２６）を半導体構造層１４から除去することによって表出したｎ型半導体層１１の表面からなる。従って、活性層１２から放出された光が成長用基板とｎ型半導体層１１との界面において全反射を起こすことがないので、多くの光を外部へ取出すことができる。

ｎ型半導体層１１の表面には、光取出し構造１５が形成されている。光取出し構造１５は、例えばアルカリ溶液によるウェットエッチングを行うことによって又はレジスト等で光取出しパターンを形成した後にドライエッチングを行うことによって、ｎ型半導体層１１の表面に形成された錐形状又は柱形状の凹凸からなる。活性層１２から放出された光は、光取出し構造１５の凹凸を通過し、その大部分が外部に取出される。

半導体構造層１４の底面、すなわちｐ型半導体層１３の下面には、反射電極層１６が形成されている。反射電極層１６は高反射性の金属、例えばＡｇ又はＡｇを含む合金からなる。反射電極層１６は、ｐ側電極として機能するほか、活性層１２からｐ型半導体層１３の方向すなわち光取出し面とは反対の方向に向かって放出された光を反射し、ｎ型半導体層１１の方向すなわち光取出し面に向かってその光を指向させる機能を有している。

反射電極層１６の下面には、拡散防止層１７が形成されている。拡散防止層１７は、反射電極層１６の全体を覆うように形成されている。拡散防止層１７は、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔなどの金属からなる。拡散防止層１７は、半導体側接合層１８及び支持体側接合層２２を構成する金属材料が反射電極層１６へ拡散し、反射電極層１６の反射機能や反射電極層１６とｐ型半導体層１３とのオーミック接触性が損なわれることを防止する機能を有している。

拡散防止層１７の下面には、半導体側接合層（第２の接合層）１８が形成されている。半導体側接合層１８は、Ａｕ層を最表層とする少なくとも１層の金属層から構成されている。例えば、半導体側接合層１８は、拡散防止層１７側から、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順で順次形成されている。

半導体側接合層１８の下面上の外周部には、封止部１９がその外周部に沿って途切れなく形成されている。封止部１９は、半導体側接合層１８と後述する支持体側接合層（第１の接合層）２２との接合領域２０の外周部に、接合領域２０における封止部１９よりも内側の領域２０Ａを囲むように設けられている。すなわち、封止部１９は、封止部１９よりも内側の領域２０Ａをシール又は封止するように設けられている。

封止部１９と接合領域２０との位置関係を図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）は、封止部１９、接合領域２０及びその内側の領域２０Ａを、半導体構造層１４に平行な平面に投影したとき、すなわち半導体構造層１４に垂直な方向から見たときの上面視における封止部１９、接合領域２０及びその内側の領域２０Ａの位置関係を示している。

封止部１９は、図１（ｂ）に示すように、素子を上面から見たとき、接合領域２０の封止部１９よりも内側の領域２０Ａにおける反射電極層１６の形成領域に対向する領域を囲むように形成されている。すなわち、封止部１９は、接合領域２０のうち、反射電極層１６の形成領域の直下の領域を封止するように形成されている。封止部１９は、例えばＡｕなどの金属からなる。封止部１９の詳細については、図２を用いてさらに後述する。

半導体発光素子１０は、支持体２１によって支持されている。具体的には、支持体２１上に支持体側接合層２２が形成され、支持体側接合層２２が半導体側接合層１８及び封止部１９に接合された構造を有している。支持体２１は、導電性材料、例えばＳｉ、Ｃｕ又はＣｕＷからなる。支持体側接合層２２は、最表層（最も半導体側接合層１８に近い層）をＡｕ層とする少なくとも１層の金属層から構成されている。例えば、支持体側接合層２２は、支持体２１側から、Ｐｔ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順で順次形成されている。

ｎ型半導体層１１の上面には、ｎ電極（接続電極）２４が形成されている。ｎ電極２４は、例えばＴｉ、Ａｌ又はＰｔなどの電極材料として一般的に用いられる金属を用いて形成される。ｎ電極２４が形成されている部分を除くｎ型半導体層１１の表面、半導体構造層１４の側面、半導体側接合層１８の側面及び接合領域２０よりも外側の支持体側接合層２２の上面には、素子表面を保護する保護層２３が形成されている。保護層２３は、絶縁性材料、例えばＳｉＯ_２からなる。

図２は、図１の破線で囲まれた部分の拡大図である。図１を参照して上記したように、封止部１９は、半導体側接合層１８と支持体側接合層２２とが接合された接合領域２０の外周部に、封止部１９よりも内側の領域２０Ａを囲むように形成されている。封止部１９は、その全周に亘って半導体側接合層１８及び支持体側接合層２２に密着している。すなわち、封止部１９と半導体側接合層１８との界面及び封止部１９と支持体側接合層２２との界面に隙間は形成されない。

また、半導体側接合層１８、封止部（外周封止部）１９及び支持体側接合層２２は、熱圧着によって複合接合層を形成している。具体的には、例えば、半導体側接合層１８の最表層（すなわち、最も支持体側接合層側の層）はＡｕ層からなり、支持体側接合層２２の最表層（すなわち、最も半導体側接合層側の層）はＡｕ層からなり、封止部１９はＡｕから構成されている。従って、半導体側接合層１８、封止部１９及び支持体側接合層２２の構成要素であるＡｕが熱圧着によって一体化（接合）されており、半導体側接合層１８、封止部１９及び支持体側接合層２２の全体が複合接合層となっている。

封止部１９は、半導体側接合層１８と支持体側接合層２２との間に挟まれるように設けられている。また、封止部１９は、半導体側接合層１８及び支持体側接合層２２に密着している。従って、接合領域２０の封止部１９よりも内側の領域２０Ａ（後述する空隙２５を含む）を封止することができる。この封止部１９によって、その後のプロセスにて使用する薬液やガスなどの素子内部への浸入を防止することができる。さらに、素子と支持体との間の接合強度が大きい複合接合層を形成することができる。

封止部１９の層厚は、半導体側接合層１８及び支持体側接合層２２の表面の凹凸（例えば数ｎｍ程度）よりも大きいことが、封止機能を損なわない点で好ましい。一方、熱圧着時に受ける荷重に偏りができないために、封止部１９の層厚は大きすぎないことが好ましい。本実施例においては、封止部１９が１０ｎｍの層厚を有する場合について説明するが、封止部１９の層厚は、例えば、５〜２０ｎｍの範囲内であることが好ましい。

なお、封止部１９を設けることに伴い、封止部１９の近傍には半導体側接合層１８と支持体側接合層２２とが密着しないわずかな空隙２５が形成される場合がある。しかし、空隙２５が形成されたとしても、他の部分すなわち空隙２５の形成されない接合領域２０についてはこの封止部１９の層厚の影響を受けず、半導体側接合層１８と支持体側接合層２２とが撓むことなく密着している。

次に、図３（ａ）〜（ｋ）を参照して、半導体発光素子１０の製造工程について説明する。なお、説明及び理解の容易さのため、半導体ウェハの隣接する２つの半導体発光素子１０の部分について説明する。

図３（ａ）は、半導体構造層形成工程を説明する断面図である。まず、成長用基板２６上に、有機金属気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ法）を用いて、それぞれＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_ｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）からなるｎ型半導体層１１、活性層１２及びｐ型半導体層１３を順次成長する。

本実施例においては、成長用基板２６として結晶の成長面がＣ面であるサファイア基板を使用した。また、ｎ型半導体層１１としてｎ−ＧａＮ層を形成し、ｐ型半導体層１３として、ｐ−ＧａＮ層を形成した。また、活性層１２は、５層のＩｎＧａＮ井戸層（ウェル層）を有する多重量子井戸構造とした。

具体的には、まず、サファイア基板２６をＭＯＣＶＤ装置内のサセプタ上に載置し、サーマルクリーニングを行った。次に、サファイア基板２６上に、下地層であるアンドープＧａＮ層（図示せず）を約１μｍ形成し、ｎ−ＧａＮ層１１を約７μｍ成長した。続いて、ＩｎＧａＮ井戸層（層厚約２．２ｎｍ）の形成及びＧａＮ障壁層（バリア層）（層厚約１５ｎｍ）の形成を繰り返すことによって５層のＩｎＧａＮ井戸層を有する多重量子井戸構造の活性層１２を形成した。その後、活性層１２上に、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層（図示せず）を約４０ｎｍ成長し、ｐ−ＧａＮ層１３を約１５０ｎｍ成長した。

図３（ｂ）は、反射電極層形成工程を説明する断面図である。図３（ｂ）に示すように、反射電極層１６をｐ−ＧａＮ層１３上に形成する。反射電極層１６は、例えば、真空蒸着法又はスパッタ法などを用いて反射金属を堆積し、フォトリソグラフィによってパターニングすることによって形成される。本実施例においては、反射電極層１６の材料として、Ａｇを使用した。

図３（ｃ）は、拡散防止層形成工程及び半導体側接合層形成工程を説明する断面図である。拡散防止層形成工程において、拡散防止層１７が反射電極層１６の全体を覆うように形成される。また、半導体側接合層形成工程において、半導体側接合層（第２の接合層）１８が拡散防止層１７上に形成される。拡散防止層１７及び半導体側接合層１８は、例えば、例えば、真空蒸着法又はスパッタ法などを用いて金属を堆積し、フォトリソグラフィによってパターニングすることによって形成される。

本実施例においては、反射電極層１６の形成に用いたパターンよりも１回り大きなパターンを有するマスクを使用し、スパッタ法によってＴｉＷからなる拡散防止層１７（層厚：５００ｎｍ）を形成した。その後半導体側接合層１８としてスパッタ法によってＴｉ層（層厚５０ｎｍ）、Ｐｔ層（層厚：１００ｎｍ）及びＡｕ層（層厚：２００ｎｍ）を形成し、リフトオフによって各層のパターンを形成した。

図３（ｄ）は、素子分離エッチング工程を説明する断面図である。素子分離エッチング工程においては、エッチングによって、個々の半導体発光素子１０に区分けする。具体的には、例えばパターニングを行った上で反応性イオンエッチングなどのドライエッチングを行うことによって半導体構造層１４を分離する。本実施例においては、半導体発光素子１０となる部分にレジスト層（図示せず）を形成し、反応性イオンエッチングによって半導体構造層１４を成長用基板２６が露出するまで除去した。

図３（ｅ）は、封止部形成工程を説明する断面図である。図３（ｅ）に示されているように、半導体側接合層１８の表面の外周部に沿って、封止部１９を形成する。封止部１９は、例えば、電子ビーム蒸着法などを用いて封止材料からなる層を形成し、パターニングを行うことによって形成される。本実施例においては、１０ｎｍの層厚を有するＡｕ層を半導体側接合層１８上に成膜し、リフトオフを行うことによって封止部１９を形成した。

図３（ｆ）は、支持体形成工程及び接合工程を説明する断面図である。支持体形成工程においては、支持体２１上に支持体側接合層（第１の接合層）２２を形成する。接合工程においては、支持体側接合層２２と半導体側接合層１８及び封止部１９とを熱圧着によって接合する。接合工程によって、封止部１９が半導体側接合層１８及び支持体側接合層２２に密着する。

本実施例においては、支持体２１としてのＳｉ基板上に、Ｐｔ層（層厚：２００ｎｍ）、Ｔｉ層（層厚：６００ｎｍ）、Ｐｔ層（層厚：５０ｎｍ）及びＡｕ層（層厚：１０００ｎｍ）を形成した。その後、支持体側接合層２２、封止部１９及び半導体側接合層１８を加熱及び圧着することによって支持体２１を半導体構造層１４へ接合した。

図３（ｇ）は、成長用基板除去工程を説明する断面図である。なお、図３（ｇ）〜図３（ｋ）は図の上下を入れ替えている。接合工程後、成長用基板２６が半導体構造層１４から除去される。本実施例においては、サファイア基板２６をレーザリフトオフによって除去した。レーザ源にはＫｒＦエキシマレーザを使用した。

図３（ｈ）は、光取出し構造形成工程を説明する断面図である。光取出し構造形成工程において、成長用基板２６を除去したことによって表出した半導体構造層１４のｎ型半導体層１１の表面に、錐形状又は柱形状の複数の凹凸からなる光取出し構造１５を形成する。光取出し構造１５は、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などのアルカリ溶液を用いたウェットエッチング、又は反応性イオンエッチングなどのドライエッチングによって形成される。本実施例においては、ｎ−ＧａＮ層１１の表面に、ＫＯＨを用いたウェットエッチングによって、複数の凹凸からなる光取出し構造１５を形成した。

図３（ｉ）は、保護層形成工程を説明する断面図である。本工程においては、後述するｎ電極２４が形成される部分を除く半導体構造層１４の表面及び側面、半導体側接合層１８の側面及び露出している支持体側接合層２２の上面に、保護層２３を形成する。保護層２３は、例えば、スパッタ法又は電子ビーム蒸着法を用いて保護層２３を成膜した後、フォトリソグラフィなどによってパターニングを行うことによって形成される。本実施例においては、スパッタ法を用いて、約３００ｎｍの厚さを有するＳｉＯ_２を形成した。

図３（ｊ）は、ｎ電極形成工程を説明する断面図である。本工程においては、半導体構造層１４の露出している部分にｎ電極２４が形成される。ｎ電極２４は、例えば、Ｔｉ層、Ａｌ層又はＰｔ層を用いて形成される。ｎ電極２４は、例えば、電子ビーム蒸着法又はスパッタ法などを用いて電極金属を形成した後、リフトオフを用いてパターニングすることによって形成される。

図３（ｋ）は、チップ化工程を説明する断面図である。ｎ電極形成工程後、支持体２１及び支持体側接合層２２がダイシングなどの手法によって切断され、個々の半導体発光素子に分割される。上記工程を経て半導体発光素子１０を作製した。

なお、半導体発光素子が反射電極層を覆う拡散防止層を有する場合について説明したが、拡散防止層を有していなくてもよい。例えば、拡散防止機能を有する金属層を含めて半導体側接合層とし、反射電極層の底部に半導体側接合層が形成されていてもよい。また、素子のほぼ全ての表面に保護層を形成する場合について説明したが、保護層は、半導体構造層の表面及び側面（ｎ電極が形成される部分を除く）に形成されていればよい。

また、ｎ型半導体層の表面すなわち光取出し面が凹凸からなる光取出し構造を有する場合について説明したが、光取出し面は光取出し構造を有していなくてもよい。例えば、光取出し面は、平坦な構造を有していても良い。

また、封止部が上面視において反射電極層よりも外側に形成されている場合について説明したが、封止部の全てが反射電極層よりも外側に形成されていなくてもよい。封止部は、その外側部分の全てが反射電極層の外縁よりも外側に途切れなく形成されていればよい。例えば、封止部の内縁部分は、上面視において反射電極層の外縁よりも内側に形成されていてもよい。

また、封止部が接合領域の外周部に沿って形成されている場合について説明したが、封止部は、接合領域の外端部（外縁）に沿って形成されていてもよい。例えば、封止部は、半導体側接合層の外縁に沿って形成されることもできる。すなわち、封止部の外側に接合領域が形成されていなくてもよい。

また、ｐ型半導体層と拡散防止層との間に反射電極層を有する場合について説明したが、反射電極層は、ｐ型半導体層と拡散防止層との間に形成されていなくてもよい。例えば、Ａｇ等の反射電極層の代わりに、Ａｇよりも低い反射率を有する材料（例えばＮｉＡｕ合金）を用いたｐ側電極がｐ型半導体層に接続されていてもよい。

半導体側接合層及び支持体側接合層が複数の金属層からなる場合について説明したが、半導体側接合層及び支持体側接合層は、その各々の最表層、すなわち、半導体側接合層の最も支持体側の層及び支持体側接合層の最も半導体構造層側の層の両方がＡｕ層から構成されていれば、複数の金属層から構成されていなくてもよい。例えば、支持体側接合層は、Ａｕ層のみから構成されていてもよい。

上記したように、本実施例による半導体発光素子においては、封止部が第１の接合層と第２の接合層とが接合された接合領域の外周部に設けられ、かつ、全周に亘って第１の接合層及び第２の接合層に密着している。封止部は、接合領域における封止部よりも内側の領域を囲むように形成されている。従って、接合領域から薬液が素子内部へ浸入することが防止され、高信頼性、高品質かつ高発光効率な半導体発光素子を提供することが可能となる。

図４（ａ）及び（ｂ）は、実施例２の半導体発光素子３０の構造を説明する断面図である。半導体発光素子３０は、ｎ電極（接続電極）４４の形成位置及びこれに付随して絶縁層４５が形成されていること、電極領域封止部４９を有していること、並びにｐボンディングパッド４６を有していることを除いては実施例１の半導体発光素子１０と同様の構成を有しており、以下に説明する工程を除いては半導体発光素子１０と同様の工程を経て作製される。

半導体発光素子３０は、ｎ型半導体層（第１の半導体層）３１、活性層３２及びｐ型半導体層（第２の半導体層）３３からなる半導体構造層３４、光取出し構造３５、反射電極層３６、拡散防止層３７、半導体側接合層（第２の接合層）３８、封止部４８、電極領域封止部４９、支持体４１、支持体側接合層（第１の接合層）４２、保護層４３、ｎ電極（接続電極）４４、絶縁層４５並びにｐボンディングパッド４６を有している。

ｎ電極４４は、ｐ型半導体層３３及び活性層３２を貫通し、ｎ型半導体層３１に至ってｎ型半導体層３１に接続されている。すなわち、ｎ電極４４は、ｎ型半導体層３１の表面ではなく、素子内部からｎ型半導体層３１に接続されている。従って、光取出し面においてｎ電極４４が光取出しを阻害することがなく、光取出し効率を向上させることができる。また、ｎ電極４４は、絶縁層４５を介して、反射電極層３６及び拡散防止層３７と離間して形成されている。絶縁層４５は、絶縁性材料、例えばＳｉＯ_２からなる。絶縁層４５は、ｎ電極４４をｐ電極である反射電極層３６及び拡散防止層３７から絶縁する。

図５を参照すると、ｎ電極４４及び絶縁層４５は、例えば、半導体構造層３４のｐ型半導体層３３上に反射電極層３６及び拡散防止層３７が形成されない領域を設け、当該領域においてｐ型半導体層３３の表面からｎ型半導体層３１の一部まで達する開口部を設けた後、当該開口部にｎ電極４４を形成し、ｎ電極４４の形成された部分を除いて絶縁層４５を形成することによって形成される。

より具体的には、まず、半導体構造層３４を形成した後、反射電極層３６及び拡散防止層３７を形成した（図５（ａ））。次に、ｐ型半導体層３３が露出している部分において、ｐ型半導体層３３の表面にｐ型半導体層３３からｎ型半導体層３１まで達する開口部をエッチングによって形成した（図５（ｂ））。続いて、当該開口部にｎ電極４４を形成した（図５（ｃ））。ｎ電極４４は、拡散防止層３７と同じ又はこれより小さい高さとなるように形成した。その後、拡散防止層３７及びｎ電極４４の全体を覆うように絶縁層４５を形成した（図５（ｄ））。続いて、絶縁層４５の表面に、ｎ電極４４が露出する開口部を形成した（図５（ｅ））。このようにして、ｎ電極４４を形成した。

半導体発光素子３０は、反射電極層３６が形成されていない拡散防止層３７の表面（上面）上にｐボンディングパッド４６を有している。ｐボンディングパッド４６は、例えば、ｐ型半導体層３３上に反射電極層３６が形成されない部分を設け、当該部分において、ｎ型半導体層３１の表面から拡散防止層３７に達する開口部を形成し、当該開口部にｐボンディングパッド４６を形成することによって形成される。ｐボンディングパッド４６は、例えば、Ｔｉ又はＰｔなどの既知の金属から構成される。本実施例においては、拡散防止層３７側から、Ｔｉ層（層厚：１００ｎｍ）、Ｐｔ層（層厚：２００ｎｍ）及びＡｕ層（層厚：５００ｎｍ）を順次形成することによってｐボンディングパッド４６を形成した。

実施例２の半導体発光素子３０は、実施例１の封止部（外周封止部）に加え、接合領域４０のうち、ｎ電極４４の形成領域に対向する領域４０Ｂを囲むように形成された電極領域封止部４９を有している。すなわち、電極領域封止部４９は、ｎ電極４４の直下の領域４０Ｂの周囲に、接合領域４０の電極領域封止部４９よりも内側の領域４０Ｃを封止するように形成されている。半導体側接合層３８と支持体側接合層４２との間の接合面における接合領域４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、封止部４８及び電極領域封止部４９の位置関係を図４（ｂ）の平面図に模式的に示す。なお、図４（ａ）は、図４（ｂ）のＷ−Ｗ線に沿った断面図である。

封止部（外周封止部）４８は、半導体側接合層３８と支持体側接合層４２とが接合された接合領域４０の外周部に形成されているため、実施例１と同様に、接合領域４０における封止部４８よりも内側の領域４０Ａに薬液が浸入することを防止することができる。さらに、本実施例においては、接合領域４０におけるｎ電極４４の形成領域に対向する領域４０Ｂの周囲に電極領域封止部４９が形成されている。従って、ｎ電極４４への薬液の浸入を二重で防止することができる。このように封止部４８及び電極領域封止部４９を構成することによって、薬液やガスなどの素子内部への浸入を防止し、高品質かつ高信頼性な半導体発光素子を構成することができる。

なお、本実施例においては、半導体側接合層３８上に封止部４８及び電極領域封止部４９を形成する場合について説明した。具体的には、図６（ａ）に示すように、絶縁層４５上に半導体側接合層３８を形成した後に、封止部４８及び電極領域封止部４９を形成した。しかし、他の方法として、封止部４８及び電極領域封止部４９は、半導体側接合層３８の形成前に形成されてもよい。具体的には、例えば、図６（ｂ）に示すように、絶縁層４５上に、封止部４８及び電極領域封止部４９に対応した突起形成部４８Ａ及び４９Ａを形成した後に、半導体側接合層３８を形成してもよい。

突起形成部４８Ａ及び４９Ａを形成した後に半導体側接合層３８を形成する場合、半導体側接合層３８の上面には、それぞれ突起形成部４８Ａ及び４９Ａに対応した突起４８及び４９が形成される。この突起は本実施例の封止部４８及び電極領域封止部４９と同様の機能を有することとなる。このように封止部４８及び電極領域封止部４９が形成されてもよい。

また、封止部及び電極領域封止部は、支持体側接合層の上面に形成されてもよい。例えば、支持体上に支持体側接合層を形成する前又は後において、支持体上又は支持体側接合層上に、突起形成部又は封止部を形成してもよい。この場合、封止部は半導体側接合層の上面及び下面に形成される必要はない。また、突起形成部の材料としては、例えば、接合層（半導体側接合層又は支持体側接合層）を構成する材料のいずれかを用いることができる。本実施例においては、半導体側接合層の最下層（最も絶縁層側の層）はＴｉ層であるため、Ｔｉを用いて突起形成部を形成することができる。

図７は、本実施例の比較例として、封止部４８及び電極領域封止部４９を有しない点を除いては半導体発光素子３０と同様の構成を有する半導体発光素子を上面から観察したときの画像を示している。図の下部は上面全体の画像を示しており、図の上部はｎ電極４４の周囲（下部画像の破線で囲んだ部分）を拡大した画像を示している。

本比較例の半導体発光素子においては、ｎ電極４４の材料であるＡｌが薬液によって溶解している部分（上部画像の破線で囲んだ部分）を確認することができる（本図では当該部分を３箇所確認することができる）。これは、半導体側接合層と支持体側接合層との接合界面に隙間が発生し、この隙間から薬液がｎ電極部分まで浸入し、電極材料を溶解したことに起因すると解される。なお、本比較例においては、接合界面に隙間が発生していることも確認している。電極がこの部分を有している場合、電極としての機能を果たすことができず、素子への円滑な電流供給を行うことができない。
上記したように、本実施例の半導体発光素子３０は、半導体側接合層３８と支持体側接合層４２との接合領域４０の外周部に封止部４８を有し、ｎ電極４４の形成領域に対向する接合領域４０Ｂを囲むように電極領域封止部４９を有している。従って、接合工程後に使用する薬液が素子内部へ浸入することを防止することができ、ｎ電極４４が薬液によって溶解する不具合が大幅に減少する。さらに、電極が素子へ確実な電流供給を行うことが可能となる。従って、素子の寿命及び信頼性を向上させることができるのみならず、高発光効率な半導体発光素子を提供することが可能となる。

１０、３０ 半導体発光素子
１４、３４ 半導体構造層
１６、３６ 反射電極層
１８、３８ 半導体側接合層
１９、３９ 封止部
２０、４０ 接合領域
２１、４１ 支持体
２２、４２ 支持体側接合層
２４、４４ ｎ電極

Claims (4)

1. 支持体と、
   前記支持体上に配置された第１の接合層と、
   前記第１の接合層に密着して接合された第２の接合層と、
   前記第２の接合層上に配置された、活性層を含む半導体構造層と、
   前記第１の接合層と前記第２の接合層との間に配置され、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内の厚さを有する封止部と、を備え、
   前記封止部は、前記第１の接合層と前記第２の接合層とが接合された接合領域の外周部に設けられ、かつ、全周に亘って前記第１の接合層及び前記第２の接合層に密着していることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記第１の接合層は最表層をＡｕ層とする少なくとも１層の金属層からなり、前記第２の接合層は最表層をＡｕ層とする少なくとも１層の金属層からなり、前記封止部はＡｕから構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. 前記半導体構造層は、前記第２の接合層側から第２の導電型を有する第２の半導体層、前記活性層及び第１の導電型を有する第１の半導体層の順で順次形成された構造を有し、前記第２の半導体層と前記第２の接合層との間には反射電極層が形成されており、
   前記封止部は、前記接合領域における前記反射電極層の形成領域に対向する領域を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
4. 前記第２の半導体層及び前記活性層を貫通し、前記第１の半導体層に至って前記第１の半導体層に接続された接続電極と、前記第１の接合層と前記第２の接合層との間であって、前記接合領域のうち、前記接続電極の形成領域に対向する領域を囲むように形成された電極領域封止部と、を有していることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。